(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータと、該三相モータへの電源の投入遮断を行う主開閉器と、前記三相モータの巻線をスター結線にするスター結線用開閉器と、前記三相モータの巻線をデルタ結線にするデルタ結線用開閉器と、前記三相モータの停止を検知して検知出力を与える安全機器とを備え、前記三相モータをスターデルタ始動する安全システムであって、
前記安全機器は、前記三相モータの各相の少なくとも２相以上の巻線の両端にそれぞれ接続されて逆起電力をそれぞれ検出する複数の逆起電力検出部と、前記逆起電力検出部の検出出力に基づいて、前記三相モータが停止したか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする安全システム。
【請求項２】
前記三相モータによって駆動される機械が設置された作業領域内へ出入りするためのドアには、電磁ロック式のドアスイッチが設けられ、
前記安全機器の前記逆起電力検出部は、それぞれ電気的に絶縁され、前記判定部は、更に、断線の有無を判定するものであり、前記安全機器の検知出力によって前記ドアスイッチのロックを解除する請求項１に記載の安全システム。
【請求項３】
三相モータの各相の巻線の一方の端子と三相電源の端子との間に、電源の投入遮断を行う主開閉器の接点が介装され、前記巻線の他方の端子と中性点との間に、スター結線用開閉器の接点が介装され、前記巻線の一方の端子と異なる相の巻線の他方の端子との間に、デルタ結線用開閉器の接点が介装され、スターデルタ始動される前記三相モータの停止を検知する安全機器であって、
前記三相モータの各相の少なくとも２相以上の巻線の両端にそれぞれ接続されて逆起電力をそれぞれ検出する複数の逆起電力検出部と、前記逆起電力検出部の検出出力に基づいて、前記三相モータが停止したか否かを判定する判定部とを備え、
前記逆起電力検出部は、それぞれ電気的に絶縁され、前記判定部は、更に、断線の有無を判定することを特徴とする安全機器。
【請求項４】
前記主開閉器の接点状態に対応する接点入力が与えられる接点入力部を備え、
前記判定部は、前記接点入力部からの前記接点状態に基づいて、前記主開閉器の接点がオフした状態であって、かつ、前記逆起電力検出部でそれぞれ検出される逆起電力が、全て閾値未満になったときに、前記三相モータが停止したと判定する請求項３に記載の安全機器。
【請求項５】
前記三相モータは、前記スターデルタ始動に代えて、通常始動が可能であって、通常始動時には、各逆起電力検出部が、前記三相モータの各相の巻線の両端に代えて、異なる相の巻線の各一端に、それぞれ接続される請求項３または４に記載の安全機器。
【請求項６】
複数の三相モータの停止を検知できる安全機器であって、
スターデルタ始動される三相モータの各相の少なくとも１相以上の巻線の両端または通常始動される三相モータの巻線の各一端にそれぞれ接続可能であって、逆起電力をそれぞれ検出する複数の逆起電力検出部と、前記逆起電力検出部の検出出力に基づいて、前記三相モータが停止したか否かを判定する判定部とを備え、
前記逆起電力検出部は、それぞれ電気的に絶縁され、前記判定部は、更に、断線の有無を判定するものであり、
前記複数の逆起電力検出部が、異なる三相モータに接続されることを特徴とする安全機器。
【請求項７】
前記三相モータによって駆動される機械が作業領域に設置され、前記作業領域内へ出入りするためのドアには、電磁ロック式のドアスイッチが設けられ、前記三相モータの停止を検知した当該安全機器の検知出力によって前記ドアスイッチのロックを解除する請求項３〜６のいずれか一項に記載の安全機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や産業用ロボットなどの各種機械と作業者とが共存する生産現場などにおける安全を確保するために用いられる安全システムに関し、更に詳しくは、各種機械を駆動する三相モータの停止を検知して検知出力を与える安全機器を備える安全システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械や産業用ロボットなどの各種機械と作業者とが共存する生産現場などにおける安全を確保するために、種々の安全システムが提案されている。例えば、工作機械や産業用ロボットなどの各種機械の駆動源となる三相モータ（三相誘導電動機）の停止を監視し、停止が確認されたときに、前記各種機械の作業領域の出入口のドアを開くことができるようにすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３４４９３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
各種機械の駆動源となる三相モータ、特に、５．５ｋＷ以上の大容量の三相モータでは、危険性が高くなるために、その停止を検知することが、安全対策を講じる上で必要になる。
【０００４】
かかる大容量の三相モータでは、定格電流のおよそ５倍から１０倍流れる始動電流を抑制するために、始動直後はスター結線とし、一定時間経過後に、デルタ結線に切替えて定常運転に移行するスターデルタ始動法が用いられている。
【０００５】
かかるスターデルタ始動法によって始動される三相モータの停止を検知して、例えば、該三相モータによって駆動される工作機械が設置されている作業領域への出入り口のドアスイッチの開放を許容する安全システムを構成することが考えられる。
【０００６】
図１５は、かかる安全システムの構成の一例を示す図である。
【０００７】
同図において、２は三相電源１に接続される三相モータである。三相電源ラインには、安全のために二重化された第１，第２の主マグネットコンタクタ７−１，７−２と、スター結線を構成するためのスター結線用マグネットコンタクタ８と、デルタ結線を構成するためのデルタ結線用マグネットコンタクタ９が接続されている。
【０００８】
第１，第２の主マグネットコンタクタ７−１，７−２と三相モータ２との電源ラインには、三相モータ２の逆起電力を検出して三相モータ２の停止を検知し、図示しない電磁ロック式のドアスイッチに対して、そのロックを解除する検知出力を与える停止検知ユニット２０が接続されている。
【０００９】
図１６に示すように、ドアスイッチ５は、例えば、電磁ロック式のスイッチであって、三相モータ２および該モータ２によって駆動される工作機械（図示せず）が設置された作業領域に出入りするためのドア４に取付けられ、ドア４が閉じられるとロックされ、停止検知ユニット２０からの検知出力によってロックが解除されてドア４の開放が可能となる。また、ドア４の開閉状態を示す信号が、ドアスイッチ５から図示しない安全制御機器に与えられる。
【００１０】
三相モータ２への電源の投入遮断を行う第１，第２の主マグネットコンタクタ７−１，７−２は、例えば、前記安全制御機器によって、オンオフが制御され、安全制御機器は、ドアスイッチ５からの信号に基づいて、ドア４が閉止されている状態で、第１，第２の主マグネットコンタクタ７−１，７−２の接点をオンして、三相モータ２への電源を投入する。
【００１１】
スター結線用マグネットコンタクタ８およびデルタ結線用マグネットコンタクタ９は、例えば、スターデルタタイマ（図示せず）によってオンオフが制御される。
【００１２】
図１７は、図１５の各部の動作を説明するためのタイムチャートであり、図１８〜図２０は、各動作における結線状態を示す図である。
【００１３】
図１７（ａ），（ｂ）は第１，第２の主マグネットコンタクタ７−１，７−２の接点のオンオフ状態、図１７（ｃ）はスター結線用マグネットコンタクタ８の接点のオンオフ状態、図１７（ｄ）はデルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点のオンオフ状態、図１７（ｅ）は停止検知ユニット２０の入力、図１７（ｆ）は停止検知ユニット２０の出力をそれぞれ示している。
【００１４】
先ず、期間Ｔ１においては、第１，第２の主マグネットコンタクタ７−１，７−２の接点がオンするとともに、スター結線用マグネットコンタクタ８の接点がオンし、図１８に示すスター結線状態となって始動され、停止検知ユニット２０には、三相モータ２の始動によってモータの電源電圧が入力として与えられ、その出力は、オフとなる。
【００１５】
期間Ｔ１が経過した後の期間Ｔ２においては、スター結線用マグネットコンタクタ８の接点がオフし、デルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点がオンしてスター結線から図１９に示すデルタ結線状態に切り替わって通常運転が行われる。
【００１６】
次に、電源遮断時には、第１，第２の主マグネットコンタクタ７−１，７−２の接点がオフする一方、デルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点もオフして図２０に示す結線状態となる。その後、三相モータ２の逆起電力を検出するために、スター結線用マグネットコンタクタ８あるいはデルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点（図１７では、スター結線用マグネットコンタクタの接点）を、オンし、停止検知ユニット２０に逆起電力を入力し、期間Ｔ３が経過して、逆起電力が一定の閾値以下になると、三相モータ２が停止したとして、停止検知ユニット２０の出力が、オンとなって検知出力を与える。
【００１７】
この出力がオンしている状態、すなわち、三相モータ２の停止を検知している状態では、例えば、ドア４に設置された電磁ロック式のドアスイッチ５のロックが解除されてドア４を開放することが可能となり、三相モータ２および該モータ２によって駆動される工作機械が設置されている作業領域に、作業者が進入することが可能となる。
【００１８】
図１５の構成では、三相モータ２への電源を遮断したときに、逆起電力を検出するために、スター結線用マグネットコンタクタ８またはデルタ結線用マグネットコンタクタ９のいずれかの接点をオンする必要がある。
【００１９】
このとき、図１１（ａ）に簡略化して示すように、例えば、スター結線用マグネットコンタクタ８の接点がオンしているときに、主マグネットコンタクタが一つしかない場合には、その一つの主マグネットコンタクタ、例えば、第１のマグネットコンタクタ７−１によって通電経路が切断されることになる。安全を確保するために、二つ以上のマグネットコンタクタによって通電経路を切断する必要があるので、もう一つの主マグネットコンタクタ７−２を設け、二つの主マグネットコンタクタ７−１，７−２によって通電経路を切断する必要がある。すなわち、二重化のために、主マグネットコンタクタを、二つ設ける必要があった。
【００２０】
また、図１５において、仮に、スター結線用マグネットコンタクタ８の接点およびデルタ結線用マグネットコンタクタ９がオフしたとすると、停止検知ユニット２０は、一般に、断線検知機能を備えており、スター結線用マグネットコンタクタ８およびデルタ結線用マグネットコンタクタ９が、共にオフした状態は、上述の図２０に示すように、停止検知ユニット２０の入力が浮いた不定状態、すなわち、断線状態と同じになってしまい、図１７の期間Ｔ５では、停止検知ユニット２０の出力がオフとなり、正常な停止状態であるにも拘らず、断線故障であるとして誤動作し、例えば、警報を出力して上位機器によって、システムが停止してしまう場合が想定される。
【００２１】
かかる誤動作は、スター結線用マグネットコンタクタ８からデルタ結線用マグネットコンタクタ９への切替時、すなわち、図１７の期間Ｔ１から期間Ｔ２への移行時、あるいは、電源供給を遮断して逆起電力を検出する図１７の期間Ｔ２から期間Ｔ３への移行時にも生じてしまう。
【００２２】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、スターデルタ始動される三相モータへの電源を遮断する主マグネットコンタクタが二重化のために二つ必要であったものを、一つのみで構成できるようにすることを主たる目的とし、更に、スターデルタ始動される三相モータの停止を、誤動作なく検知できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
（１）本発明の安全システムは、三相モータと、該三相モータへの電源の投入遮断を行う主開閉器と、前記三相モータの巻線をスター結線にするスター結線用開閉器と、前記三相モータの巻線をデルタ結線にするデルタ結線用開閉器と、前記三相モータの停止を検知して検知出力を与える安全機器とを備え、前記三相モータをスターデルタ始動する安全システムであって、前記安全機器は、前記三相モータの各相の少なくとも２相以上の巻線の両端にそれぞれ接続されて逆起電力をそれぞれ検出する複数の逆起電力検出部と、前記逆起電力検出部の検出出力に基づいて、前記三相モータが停止したか否かを判定する判定部とを備えている。
【００２４】
本発明の安全システムによると、主開閉器をオフした電源遮断時に、スター結線用開閉器およびデルタ結線用開閉器を共にオフさせた状態で、三相モータの各相の巻線に生じる逆起電力に基づいて、三相モータの停止を検知できる、すなわち、逆起電力の検出のためにスター結線用開閉器またはデルタ結線用開閉器のいずれかをオンさせる必要がないので、二重化ために主開閉器を二つ設ける必要がない。
【００２５】
また、スター結線からデルタ結線への切替え時に、スター結線用開閉器およびデルタ結線用開閉器の接点が共にオフしても、各逆起電力検出部は、各相の少なくとも２相以上の巻線の両端にそれぞれ接続されているので、その入力が断線状態のように不定となることがない。
【００２６】
（２）本発明の安全システムの他の実施形態では、前記三相モータによって駆動される機械が設置された作業領域内へ出入りするためのドアには、電磁ロック式のドアスイッチが設けられ、前記安全機器の前記逆起電力検出部は、それぞれ電気的に絶縁され、前記判定部は、更に、断線の有無を判定するものであり、前記安全機器の検知出力によって前記ドアスイッチのロックを解除するものである。
【００２７】
この実施形態によると、機械を駆動する三相モータの停止を検知してドアスイッチのロックが解除されるので、作業者が、ドアを開いて機械が設置されている作業領域に入るときには、機械が停止して安全が確保される。
【００２８】
（３）本発明の安全機器は、三相モータの各相の巻線の一方の端子と三相電源の端子との間に、電源の投入遮断を行う主開閉器の接点が介装され、前記巻線の他方の端子と中性点との間に、スター結線用開閉器の接点が介装され、前記巻線の一方の端子と異なる相の巻線の他方の端子との間に、デルタ結線用開閉器の接点が介装され、スターデルタ始動される前記三相モータの停止を検知する安全機器であって、前記三相モータの各相の少なくとも２相以上の巻線の両端にそれぞれ接続されて逆起電力をそれぞれ検出する複数の逆起電力検出部と、前記逆起電力検出部の検出出力に基づいて、前記三相モータが停止したか否かを判定する判定部とを備え、前記逆起電力検出部は、それぞれ電気的に絶縁され、前記判定部は、更に、断線の有無を判定するものである。
【００２９】
本発明の安全機器によれば、三相モータの各相の少なくとも２相の巻線に生じる逆起電力に基づいて、三相モータの停止を検知できる一方、各逆起電力検出部は、各相の巻線の両端にそれぞれ接続されているので、三相モータの結線状態を切替えるような場合に、各逆起電力検出部への入力が断線状態と同じ状態となることがない。
【００３０】
また、複数の逆起電力検出部が、三相モータの各相の２相以上の巻線の両端にそれぞれ接続されるので、本発明の安全機器を、三相モータと、該三相モータへの電源の投入遮断を行う主開閉器と、前記三相モータの巻線をスター結線にするスター結線用開閉器と、前記三相モータの巻線をデルタ結線にするデルタ結線用開閉器とを備えて、三相モータをスターデルタ始動する安全システムに用いた場合に、主開閉器をオフした電源遮断時に、スター結線用開閉器およびデルタ結線用開閉器を共にオフさせた状態で、三相モータの各相の巻線に生じる逆起電力に基づいて、三相モータの停止を検知できるので、二重化ために主開閉器を二つ設ける必要がない。
【００３２】
また、スター結線からデルタ結線への切替え時に、スター結線用開閉器およびデルタ結線用開閉器の接点が共にオフしても、各逆起電力検出部は、各相の巻線の両端にそれぞれ接続されているので、その入力が断線状態のように不定となることがなく、断線と判定して誤動作するといったことがない。更に、各相の巻線に接続される逆起電力検出部は、それぞれ電気的に絶縁されて独立した系となっているので、相間の短絡を防止することができる。
【００３３】
（４）上記（３）の実施形態では、前記主開閉器の接点状態に対応する接点入力が与えられる接点入力部を備え、前記判定部は、前記接点入力部からの前記接点状態に基づいて、前記主開閉器の接点がオフした状態であって、かつ、前記逆起電力検出部でそれぞれ検出される逆起電力が、全て閾値未満になったときに、前記三相モータが停止したと判定するものである。
【００３４】
この実施形態によると、主開閉器の接点がオフして三相モータへの電源の供給が遮断された後の各相の巻線に生じる逆起電力が、全て閾値未満になったときに、三相モータの停止として検知する。
【００３５】
（５）上記（３）または（４）の実施形態では、前記三相モータは、前記スターデルタ始動に代えて、通常始動が可能であって、通常始動時には、各逆起電力検出部が、前記三相モータの各相の巻線の両端に代えて、異なる相の巻線の各一端に、それぞれ接続される。
【００３６】
スターデルタ始動と通常始動とに応じた逆起電力検出部の接続の切り替えは、当該安全機器の外部に設けた切替えスイッチなどで行ってもよいし、内部に切り替え機能を備える構成としてもよい。
【００３７】
この実施形態によると、スターデルタ始動される三相モータの停止を検知することができ、また、通常始動される三相モータの停止を検知することもできる。
【００３８】
（６）本発明の安全機器は、複数の三相モータの停止を検知できる安全機器であって、スターデルタ始動される三相モータの各相の少なくとも１相以上の巻線の両端または通常始動される三相モータの巻線の各一端にそれぞれ接続可能であって、逆起電力をそれぞれ検出する複数の逆起電力検出部と、前記逆起電力検出部の検出出力に基づいて、前記三相モータが停止したか否かを判定する判定部とを備え、前記逆起電力検出部は、それぞれ電気的に絶縁され、前記判定部は、更に、断線の有無を判定するものであり、前記複数の逆起電力検出部が、異なる三相モータに接続されるものである。
【００３９】
本発明の安全機器によれば、複数の逆起電力検出部を、異なる三相モータに接続して複数の三相モータの停止を検知することができ、この異なる三相モータは、スターデルタ始動の三相モータであってもよいし、通常始動の三相モータであってもよいし、あるいは、スターデルタ始動の三相モータと通常始動の三相モータとの組み合わせであってもよい。
【００４０】
（７）本発明の安全機器の好ましい実施形態では、前記三相モータによって駆動される機械が作業領域に設置され、前記作業領域内へ出入りするためのドアには、電磁ロック式のドアスイッチが設けられ、前記三相モータの停止を検知した当該安全機器の検知出力によって前記ドアスイッチのロックを解除するものである。
【００４１】
機械とは、工作機械、印刷機械、輸送機械、ロボット、建設機械などの各種の機械をいう。
【００４２】
作業領域とは、機械が設置されて作業が行われる領域をいう。
【００４３】
この実施形態によると、機械を駆動する三相モータの停止を検知してドアスイッチのロックが解除されるので、作業者が、ドアを開いて機械が設置されている作業領域に入るときには、機械が停止して安全が確保される。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、主開閉器をオフした電源遮断時に、スター結線用開閉器およびデルタ結線用開閉器を共にオフさせた状態で、三相モータの各相の巻線に生じる逆起電力に基づいて、三相モータの停止を検知できるので、逆起電力の検出のためにスター結線用開閉器またはデルタ結線用開閉器のいずれかをオンさせる必要がなく、これによって、二重化ために主開閉器を二つ設ける必要がない。
【００４５】
また、三相モータの各相の少なくとも２相以上の巻線に生じる逆起電力に基づいて、三相モータの停止を検知できる一方、各逆起電力検出部は、各相の巻線の両端にそれぞれ接続されているので、三相モータの結線状態を切替えるような場合に、各逆起電力検出部への入力が断線状態のように不定となることがなく、これによって、三相モータの結線状態の切替えなどを、断線と判定して誤動作することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る安全システムの概略構成図である。
【００４８】
この安全システムは、三相電源１と、該三相電源１に接続されて図示しない工作機械を駆動する三相モータ２と、該三相モータ２の停止を、後述のように検知して検知出力を与える本発明に係る安全機器としての停止検知ユニット３と、上述の図１６に示すように三相モータ２および前記工作機械が配置された作業領域の出入口のドア４に設置されて、停止検知ユニット３からの検知出力が、ロック解除信号として与えられる電磁ロック式のドアスイッチ５と、該ドアスイッチ５および非常停止スイッチ６の出力に基づいて、電源の投入遮断を行うための主マグネットコンタクタ７のオンオフを制御する安全制御機器としてのセーフティユニット１８とを備えている。
【００４９】
三相モータ２および工作機械が設置された作業領域は、上述の図１６に示すように、安全柵で囲まれて区画されており、この安全柵には、作業領域への出入り口となるドア４が設置され、このドア４に、電磁ロック式のドアスイッチ５が取付けられている。このドアスイッチ５は、例えば、スイッチ本体が、ドア４の固定枠側に取り付けられ、前記スイッチ本体の開口部に挿抜される操作キーが、ドア４の可動部側に取り付けられ、ドア４を閉止して操作キーが、スイッチ本体の開口部に挿入されると、機械的にロックがかかり、ドア４の開放を禁止する。また、停止検知ユニット３から、三相モータ２の停止を検知した検知出力が、ロック解除信号としてドアスイッチ５に与えられると、ソレノイドが動作することにより、ロックが解除されてドア４の開放が可能となる。
【００５０】
このドアスイッチ５は、セーフティユニット１８に対して、ドア４が閉止されている状態では、工作機械の駆動を許容する安全側の安全入力を与える一方、ドア４が開放されている状態では、工作機械の駆動を禁止する危険側の安全入力を与えるものである。
【００５１】
非常停止スイッチ６は、セーフティユニット１８に対して、緊急時の作業者等の操作によって、工作機械の駆動を禁止する危険側の安全入力を与え、また、通常時は、工作機械の駆動を許容する安全側の安全入力を与える。
【００５２】
この実施形態のセーフティユニット１８は、マイコンを搭載しており、非常停止スイッチ６およびドアスイッチ５からの安全入力に基づいて、プログラムに従って、主マグネットコンタクタ７のオンオフを制御するものであり、非常停止スイッチ６およびドアスイッチ５からの安全入力が、いずれも安全側であるときに、主マグネットコンタクタ８をオンして三相モータ２に電源を供給する一方、非常停止スイッチ６またはドアスイッチ５からの安全入力のいずれか一方が、危険側であるときには、主マグネットコンタクタ７をオフして三相モータ２への電源を遮断する。
【００５３】
他の実施形態として、セーフティユニットは、マイコンを搭載することなく、シーケンス制御によって、非常停止スイッチ６およびドアスイッチ５からの安全入力に基づいて、主マグネットコンタクタ７のオンオフを制御するようにしてもよい。
【００５４】
図２は、図１の三相電源１、三相モータ２および停止検知ユニット３の接続状態の構成を示す図である。
【００５５】
この実施形態では、三相モータ２への電源の投入、遮断を行う上述の主マグネットコンタクタ７と、三相モータ２の巻線をスター結線にするスター結線用マグネットコンタクタ８と、三相モータ２の巻線をデルタ結線にするデルタ結線用マグネットコンタクタ９とを備えている。
【００５６】
主マグネットコンタクタ７の接点は、三相モータ２の巻線の一方の端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と三相電源１の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗとの間に接続される。
【００５７】
スター結線用マグネットコンタクタ８の接点は、巻線の他方の端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と中性点１０との間に接続され、接点がオンすると、三相モータ２の巻線はスター結線になる。このとき、三相電源１が短絡しないように、デルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点はオフ状態である。
【００５８】
また、デルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点は、三相電源１の端子Ｕ，Ｖ，Ｗと三相モータ２の巻線の他方の端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２との間を接続するもので、オンのときには、端子ＵとＷ２、ＶとＵ２、ＷとＶ２がそれぞれ接続されて三相モータ２の巻線はデルタ 結線となる。このとき、スター結線用マグネットコンタクタ８の接点は、オフ状態である。
【００５９】
主マグネットコンタクタ７は、図１のセーフティユニット１８によって、そのオンオフが制御され、スター結線用マグネットコンタクタ８およびデルタ結線用マグネットコンタクタ９は、図示しないスターデルタタイマなどによって、そのオンオフが制御される。
【００６０】
この実施形態の停止検知ユニット３は、三相モータの逆起電力（ＢＥＭＦ：Ｂａｃｋ ＥｌｅｃｔｒｏＭｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）を検出してその停止を検知するものであり、Ｕ相およびＷ相の巻線の両端Ｕ１，Ｕ２；Ｗ１，Ｗ２にそれぞれ接続される。
【００６１】
この停止検知ユニット３は、図３に示すように、内部に電気的に絶縁された第１，第２の逆起電力検出回路１１，１２を備えており、各相Ｕ，Ｗの逆起電力をそれぞれ検出する。
【００６２】
図４は、この実施形態の停止検知ユニットのブロック図である。
【００６３】
この停止検知ユニット３は、三相モータ２の逆起電力を検出する第１，第２の逆起電力検出回路１１，１２、主マグネットコンタクタ７の接点状態に対応した接点入力（コンタクタ信号）が与えられる接点入力部１３と、第１，第２の逆起電力検出回路１１，１２の出力および接点入力部１３の出力に基づいて、出力パターンを決定する判定部としての入力演算部１４と、各機能が正常に働いているか否かをチェックし、自己診断を行う安全監視部１５と、安全監視部１５からの許可と入力演算部１４からの指定によって出力指令を出す出力制御部１６と、検知出力を出力する出力部１７とを備えている。
【００６４】
第１，第２の逆起電力検出回路１１，１２は、相関の短絡を防止するために電気的に絶縁されており、入力演算部１４との間は、フォトカプラによって、光結合されている。
【００６５】
入力演算部１４では、第１，第２の逆起電力検出回路１１，１２の出力および接点入力部１３の出力に基づいて、三相モータ２の停止を判定し、更に、断線の有無も判定する。
【００６６】
図５は、断線検知を説明するための図であり、同図（ａ）は正常状態を、同図（ｂ）は断線状態を示しており、第１，第２の逆起電力検出回路１１，１２の内の一方の逆起電力検出回路１１を代表的に示している。
【００６７】
同図（ａ）に示される正常状態では、三相モータ２へ電源が供給されているときには、モータの電源電圧が逆起電力検出回路１１に入力され、三相モータ２の電源が遮断されて惰性回転しているときには、逆起電力が逆起電力検出回路１１に入力され、停止時には、０Ｖが逆起電力検出回路１１に入力される。
【００６８】
これに対して、同図（ｂ）に示される断線状態では、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された電圧が入力されることになり、断線であると判定することができる。
【００６９】
図４の入力演算部１４では、このようにして、第１，第２の逆起電力検出回路１１，１２の出力に基づいて、断線の有無を判定する。
【００７０】
この実施形態の停止検知ニット３は、マイコンを搭載しており、主マグネットコンタクタ７からの接点入力および三相モータ２の検出電圧に基づいて、プログラムに従って、半導体出力（トランジスタ出力）である検知出力を与える。
【００７１】
図６は、この実施形態の停止検知ユニット３の動作説明に供するフローチャートである。
【００７２】
先ず、主マグネットコンタクタ７の接点が、オン（ショート）しているかオフ（オープン）しているかを判断し（ステップｎ１）、オフしているときには、逆起電力をモニタし（ステップｎ２）、第１，第２の逆起電力検出回路１１，１２によって検出される逆起電力が、いずれも閾値以下になったときには、出力がオンして検知出力を与える。
【００７３】
なお、断線検知は、常時行っており、断線が検知されたときには、出力は、オフになるとともに、例えば、エラー出力を与える。
【００７４】
図７は、この実施形態の停止検知ユニット３の動作説明に供するタイムチャートであり、図８〜図１０は、各動作における結線状態を示す図である。
【００７５】
図７（ａ）は主マグネットコンタクタ７の接点のオンオフ状態、図７（ｂ）はスター結線用マグネットコンタクタ８の接点のオンオフ状態、図７（ｃ）はデルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点状態、図７（ｄ）は停止検知ユニット３の入力、図７（ｅ）は停止検知ユニット３の出力をそれぞれ示している。
【００７６】
先ず、期間Ｔ１においては、主マグネットコンタクタ７の接点がオンするとともに、スター結線用マグネットコンタクタ８の接点がオンし、図８に示すスター結線状態で始動され、停止検知ユニット３には、三相モータ２の始動によってモータの電源電圧が入力として与えられ、出力は、オフとなる。この状態では、ドアスイッチ５のロックは解除されず、ドア４を開閉することが禁止されている。
【００７７】
期間Ｔ１が経過した後の期間Ｔ２においては、スター結線用マグネットコンタクタ８の接点がオフする一方、デルタ結線用マグネットコンタクタの接点がオンしてスター結線から図９に示すデルタ結線状態に切り替わって通常運転が行われる。
【００７８】
次に、電源遮断時には、主マグネットコンタクタ７の接点がオフする一方、デルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点もオフして図１０に示す状態となり、三相モータ２の逆起電力が検出され、一定の閾値以下になると、三相モータ２が停止したとして、停止検知ユニット３の出力が、オンとなって検知出力を与える。
【００７９】
この出力がオンして検知出力が与えられている状態では、電磁ロック式のドアスイッチ５のロックが解除されてドア４を開閉することが可能となり、三相モータ２によって駆動される工作機械が設置されている作業領域に、作業者が進入することが可能となる。このとき、三相モータ２が停止して工作機械が動作を停止しているので、作業者の安全が確保される。
【００８０】
上述の図１５の構成では、第１，第２の主マグネットコンタクタ７−１，７−２、スター結線用マグネットコンタクタ８およびデルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点が、共にオフした状態では、停止検知ユニット２０の入力が、断線状態と同じになってしまい、停止検知ユニット２０の出力がオフとなり、正常な停止状態であるにも拘らず、断線故障であるとして、例えば、警報を出力し、上位機器によって、システムが停止してしまう虞があった。
【００８１】
これに対して、この実施形態では、全てのマグネットコンタクタ７，８，９の接点がオフした状態では、図１０に示すように、各逆起電力検出回路１１，１２の入力端子が、Ｕ相、Ｗ相の各巻線を介してそれぞれ接続された状態となり、断線として誤動作することがない。
【００８２】
また、逆起電力を検出するために、スター結線用マグネットコンタクタ８またはデルタ結線用マグネットコンタクタ９の接点をオンさせる必要もない。
【００８３】
以上のように、この実施形態の停止検知ユニット３では、三相モータ２の停止を、断線と誤判定することがない。また、逆起電力検出回路１１，１２を２回路設けて二重化しているので、安全カテゴリが低下することもない。
【００８４】
更に、主マグネットコンタクタ７が、二重化のために、二つ必要であった上述の図１５の構成に比べて、この実施形態では、主マグネットコンタクタ７を、一つのみで構成することができる。
【００８５】
すなわち、図１５の構成では、三相モータ２への電源を遮断したときに、逆起電力を検出するために、スター結線用マグネットコンタクタ８またはデルタ結線用マグネットコンタクタ９のいずれかの接点をオンする必要がある。
【００８６】
このとき、図１１（ａ）に簡略化して示すように、例えば、スター結線用マグネットコンタクタ８の接点がオンしているときに、主マグネットコンタクタが一つしかない場合には、その一つの主マグネットコンタクタ、例えば、第１のマグネットコンタクタ７−１によって通電経路が切断されることになる。安全を確保するために、二つ以上のマグネットコンタクタによって通電経路を切断する必要があるので、もう一つの主マグネットコンタクタ７−２を設け、二つの主マグネットコンタクタ７−１，７−２によって通電経路を切断している。
【００８７】
これに対して、この実施形態では、三相モータ２への電源を遮断したときには、全マグネットコンタクタ７，８，９をオフした状態で逆起電力を検出できるので、図１１（ｂ）に簡略化して示すように、通電経路が、二つのマグネットコンタクタ７，８または７，９によって切断されることになり、主マグネットコンタクタを二つ設ける必要がない。
【００８８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、スターデルタ始動に適用して説明したけれども、本発明の停止検知ユニット３は、全電圧始動などの通常始動に適用することも可能である。
【００８９】
図１２は、通常始動の場合の接続状態を示す図であり、例えば、三相モータ２の巻線の端子Ｕ，Ｗを、停止検知ユニット３の各端子にそれぞれ接続する一方、巻線の端子Ｖを、停止検知ユニット３の端子に共通に接続する。
【００９０】
また、本発明の他の実施形態として、図１３に示すように、スターデルタ始動と通常始動とに応じて、切替えスイッチ１９によって接続を切替えるようにしてもよい。更に、停止検知ユニット３自体に、切替えスイッチの機能を内蔵させてもよい。
【００９１】
また、本発明の他の実施形態として、通常始動あるいはスターデルタ始動される別の三相モータの停止を検知するようにしてもよい。図１４は、停止検知ユニット３によって、通常始動される二つの三相モータ２−１，２−２の停止を検知する場合の接続構成を示す図である。停止検知ユニット３の一方の逆起電力検出回路１１を、一方の三相モータ２−１に接続し、他方の逆起電力検出回路１２を、他方の三相モータ２−２に接続する。なお、逆起電力検出部の数を増やしてスターデルタ始動または通常始動される複数の三相モータの停止を検知できるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、機械と作業者とが共存する生産現場などの安全管理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態に係る安全システムの概略構成図である。
【図２】図１の三相電源、三相モータおよび停止検知ユニットの接続状態の構成を示す図である。
【図３】三相モータと逆起電力検出回路を示す図である。
【図４】図１の停止検知ユニットのブロック図である。
【図５】断線検知を説明するための図である。
【図６】動作説明に供するフローチャートである。
【図７】動作説明に供するタイムチャートである。
【図８】スター結線状態を示す図である。
【図９】デルタ結線状態を示す図である。
【図１０】電源遮断時の結線状態を示す図である。
【図１１】通電経路のコンタクタによる遮断を説明するための図である。
【図１２】通常始動に適用した状態を示す図である。
【図１３】スターデルタ始動および通常始動に対応した構成図である。
【図１４】二つのモータに対応した構成図である。
【図１５】本発明の課題を説明するための構成図である。
【図１６】図１５の停止検知ユニットとドアスイッチとの関係を示す図である。
【図１７】図１５の動作説明に供するタイムチャートである。
【図１８】スター結線状態を示す図である。
【図１９】デルタ結線状態を示す図である。
【図２０】電源遮断時の結線状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１          三相電源
２          三相モータ
３          停止検知ユニット
４          ドア
５          ドアスイッチ
７          主マグネットコンタクタ
８          スター結線用マグネットコンタクタ
９          デルタ結線用マグネットコンタクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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