特許 7593182 リレー回路装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】リレー回路装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 47/00 20060101AFI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01H47/00 F

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021043369

(22)【出願日】2021-03-17

(65)【公開番号】P2022143043

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2024-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池上 健一

【審査官】荒木 崇志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００８／０６２８５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－３０５４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７７８３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ４７／００ － ４７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リレー制御信号に応じて機械式接点の導通状態と遮断状態とが切り替わる機械式リレーと、前記機械式接点と直列に接続された半導体リレーと、前記機械式リレー及び前記半導体リレーを制御する制御部とを備え、前記機械式接点及び前記半導体リレーが共に導通状態となったときに前記機械式接点及び前記半導体リレーを介して外部負荷に外部電源からの負荷電流が流れ、前記機械式接点及び前記半導体リレーの少なくとも何れかが遮断状態であるときに前記負荷電流が遮断されるリレー回路装置であって、
前記制御部は、前記外部負荷に前記負荷電流を通電させるとき、前記機械式接点を導通状態とする第１ステップと、前記機械式接点を導通状態としたことにより前記半導体リレーの電流入力端子と電流出力端子との間に前記外部電源の出力電圧による電位差が発生したことを確認する第２ステップと、前記電位差が発生したことを確認した後に前記半導体リレーの前記電流入力端子と前記電流出力端子とを導通状態とする第３ステップと、を含む順次動作によって前記機械式接点及び前記半導体リレーを共に導通状態とし、
前記第２ステップにおいて前記電位差が発生したことを確認できないとき、以前に実行された少なくとも１回の前記第２ステップの処理において前記電位差が発生したことを示す記録があることを条件として動作を停止する、
リレー回路装置。

【請求項2】

リレー制御信号に応じて導通状態と遮断状態とが切り替わる機械式接点をそれぞれ有する第１及び第２の機械式リレーと、前記第１及び第２の機械式リレーと直列に接続された半導体リレーと、前記第１及び第２の機械式リレーならびに前記半導体リレーを制御する制御部とを備え、前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点ならびに前記半導体リレーが全て導通状態となったときに前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点及び前記半導体リレーを介して外部負荷に外部電源からの負荷電流が流れ、前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点ならびに前記半導体リレーの少なくとも何れかが遮断状態であるときに前記負荷電流が遮断されるリレー回路装置であって、
前記制御部は、前記外部負荷に前記負荷電流を通電させるとき、前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点を導通状態とする第１ステップと、前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点を導通状態とすることにより前記半導体リレーの電流入力端子と電流出力端子との間に前記外部電源の出力電圧による電位差が発生したことを確認する第２ステップと、前記電位差が発生したことを確認した後に前記半導体リレーの前記電流入力端子と前記電流出力端子とを導通状態とする第３ステップと、を含む順次動作によって前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点及び前記半導体リレーを全て導通状態とし、
前記第２ステップにおいて前記電位差が発生したことを確認できないとき、以前に実行された少なくとも１回の前記第２ステップの処理において前記電位差が発生したことを示す記録があることを条件として動作を停止する、
リレー回路装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のリレーと、これらのリレーを制御する制御部とを有するリレー回路装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば工作機械の制御には、工作機械のアクチュエータ等を動作させるための負荷電流をオン（導通）及びオフ（遮断）するためのリレーを有するプログラマブルコントローラが用いられている。このようなプログラマブルコントローラには、安全性を高めるためにリレーの動作状態をモニタできるようにしたものがある。

【0003】

例えば特許文献１には、コイルへの通電によって共通端子（ＣＯＭ）と常開端子（ＮＯ）とが電気的に接続され、コイルが非通電であるときに共通端子（ＣＯＭ）と常閉端子（ＮＣ）とが電気的に接続される二つの機械式リレーを直列に接続し、両機械式リレーの共通端子（ＣＯＭ）と常開端子（ＮＯ）とが共に導通状態となったときに負荷に電流が供給されるように構成されたリレー回路を有するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）が記載されている。このプログラマブルコントローラは、二つの機械式リレーのそれぞれに対応してフォトカプラからなるリードバック回路が設けられており、それぞれの機械式リレーの動作状態を制御部においてモニタ（監視）できるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－４７５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

プログラマブルコントローラのリレーの動作状態をモニタするためには、アクチュエータ等の外部負荷を動作させる外部電源の出力電圧によるリレーの端子の電圧の変化を用いることが考えられる。しかし、例えばプログラマブルコントローラによって制御される工作機械の立ち上げ調整時には、一部の外部負荷の未入荷等により、全ての外部負荷が接続されていない状態でシーケンスプログラムの動作確認などの調整作業を行わなければならない場合がある。このような場合には、未接続の外部負荷を動作させるリレーの端子の電圧の変化が生じないため、リレーの故障が発生していないにもかかわらず故障が発生したと判定してアラームを発出し、シーケンスプログラムの実行が停止されてしまう。

【0006】

また、このような場合においてもシーケンスプログラムの実行が停止されないようにするためには、当該アラームを無視してシーケンスプログラムの実行を継続されるためのパラメータをユーザにて設定可能とすることや、ダミー負荷を接続することが考えられる。しかし、これらの何れの場合にも、ユーザの作業負担を増大させることとなってしまう。

【0007】

そこで、本発明は、ユーザの作業負担を増大させることなく、外部負荷が未接続の状態でも動作を継続することができるリレー回路装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記の目的を達成するため、リレー制御信号に応じて機械式接点の導通状態と遮断状態とが切り替わる機械式リレーと、前記機械式接点と直列に接続された半導体リレーと、前記機械式リレー及び前記半導体リレーを制御する制御部とを備え、前記機械式接点及び前記半導体リレーが共に導通状態となったときに前記機械式接点及び前記半導体リレーを介して外部負荷に外部電源からの負荷電流が流れ、前記機械式接点及び前記半導体リレーの少なくとも何れかが遮断状態であるときに前記負荷電流が遮断されるリレー回路装置であって、前記制御部は、前記外部負荷に前記負荷電流を通電させるとき、前記機械式接点を導通状態とする第１ステップと、前記機械式接点を導通状態としたことにより前記半導体リレーの電流入力端子と電流出力端子との間に前記外部電源の出力電圧による電位差が発生したことを確認する第２ステップと、前記電位差が発生したことを確認した後に前記半導体リレーの前記電流入力端子と前記電流出力端子とを導通状態とする第３ステップと、を含む順次動作によって前記機械式接点及び前記半導体リレーを共に導通状態とし、前記第２ステップにおいて前記電位差が発生したことを確認できないとき、以前に実行された少なくとも１回の前記第２ステップの処理において前記電位差が発生したことを示す記録があることを条件として動作を停止する、リレー回路装置を提供する。

【0009】

また、本発明は、上記の目的を達成するため、リレー制御信号に応じて導通状態と遮断状態とが切り替わる機械式接点をそれぞれ有する第１及び第２の機械式リレーと、前記第１及び第２の機械式リレーと直列に接続された半導体リレーと、前記第１及び第２の機械式リレーならびに前記半導体リレーを制御する制御部とを備え、前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点ならびに前記半導体リレーが全て導通状態となったときに前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点及び前記半導体リレーを介して外部負荷に外部電源からの負荷電流が流れ、前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点ならびに前記半導体リレーの少なくとも何れかが遮断状態であるときに前記負荷電流が遮断されるリレー回路装置であって、前記制御部は、前記外部負荷に前記負荷電流を通電させるとき、前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点を導通状態とする第１ステップと、前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点を導通状態とすることにより前記半導体リレーの電流入力端子と電流出力端子との間に前記外部電源の出力電圧による電位差が発生したことを確認する第２ステップと、前記電位差が発生したことを確認した後に前記半導体リレーの前記電流入力端子と前記電流出力端子とを導通状態とする第３ステップと、を含む順次動作によって前記第１及び第２の機械式リレーのそれぞれの前記機械式接点及び前記半導体リレーを全て導通状態とし、前記第２ステップにおいて前記電位差が発生したことを確認できないとき、以前に実行された少なくとも１回の前記第２ステップの処理において前記電位差が発生したことを示す記録があることを条件として動作を停止する、リレー回路装置を提供する。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係るリレー回路装置によれば、ユーザの作業負担を増大させることなく、外部負荷が未接続の状態でも動作を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態に係るリレー回路装置の構成例を示す回路図である。

【図2】入力側の機械式リレーの構成例を示す概略構成図であり、（ａ）は電磁石が非通電の状態を示し、（ｂ）は電磁石に通電されている状態を示している。

【図3】第１の半導体リレーの回路構成例を示す回路図である。

【図4】リレー回路装置の動作例を示すタイミングチャートである。

【図5】制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0013】

図１は、本発明の実施の形態に係るリレー回路装置の回路構成例を示す回路図である。このリレー回路装置１０は、工作機械等の設備を制御するプログラマブルコントローラの出力モジュール１において、第１及び第２の外部負荷６１，６２への負荷電流を通電及び遮断するために用いられる。出力モジュール１は、複数のリレー回路装置１０を有しており、図１では、このうち一つのリレー回路装置１０を示している。

【0014】

プログラマブルコントローラは、制御対象の工作機械等の動作手順や動作条件等を示すシーケンスプログラムを実行し、このシーケンスプログラムに従って出力モジュール１の各リレーを動作させる。シーケンスプログラムの代表的なものは、ＩＥＣ６１１３１－３で規定されたラダーダイアグラム言語で記載されたラダープログラムである。シーケンスプログラムは、ユーザによって作成され、プログラマブルコントローラに記憶される。

【0015】

リレー回路装置１０は、二つの機械式リレー２Ａ，２Ｂと、二つの半導体リレー３Ａ，３Ｂと、第１乃至第６のフォトカプラ４１～４６と、機械式リレー２Ａ，２Ｂ及び半導体リレー３Ａ，３Ｂを制御する制御部５とを有している。制御部５は、第１及び第２のリレー制御信号５１，５２を出力して機械式リレー２Ａ，２Ｂを制御し、第３及び第４のリレー制御信号５３，５４を出力して半導体リレー３Ａ，３Ｂを制御する。

【0016】

制御部５は、機械式リレー２Ａ，２Ｂを制御するとき、第１及び第２のリレー制御信号５１，５２を同時にアサート（活性化）し、また第１及び第２のリレー制御信号５１，５２を同時にネゲート（非活性化）するが、第１のリレー制御信号５１及び第３のリレー制御信号５３と、第２のリレー制御信号５２及び第４のリレー制御信号５４とは、制御部５内の異なる制御回路によってそれぞれ出力される。すなわち、制御部５では、これらの制御回路が二重化されており、少なくとも一方の制御回路が正常に動作していれば、第１及び第２の外部負荷６１，６２の負荷電流を遮断することができるように構成されている。

【0017】

第１及び第２の負荷６１，６２は、例えばマグネットスイッチや設備の可動部を動作させる電動アクチュエータである。第１の外部負荷６１には、第１の外部電源７１の正極が接続され、第２の外部負荷６２には、第２の外部電源７２の正極が接続されている。出力モジュール１は、第１の外部負荷６１に接続された第１入力端子１１と、第２の外部負荷６２に接続された第２入力端子１２と、第１の外部電源７１の負極に接続された第１出力端子１３と、第２の外部電源７２の負極に接続された第２出力端子１４とを有している。また、出力モジュール１は、機械式リレー２Ａ，２Ｂを動作させるための制御電源８が接続されたＰ端子１５及びＮ端子１６を有している。制御電源８は、例えば２４Ｖの直流電圧をＰ端子１５とＮ端子１６との間に発生させる。

【0018】

以下、二つの機械式リレー２Ａ，２Ｂのうち、第１及び第２入力端子１１，１２側の機械式リレー２Ａを入力側の機械式リレー２Ａという場合があり、第１及び第２出力端子１３，１４側の機械式リレー２Ｂを出力側の機械式リレー２Ｂという場合がある。また、半導体リレー３Ａ，３Ｂのうち、第１の外部負荷６１の負荷電流を導通及び遮断するための半導体リレー３Ａを第１の半導体リレー３Ａという場合があり、第２の外部負荷６２の負荷電流を導通及び遮断するための半導体リレー３Ｂを第２の半導体リレー３Ｂという場合がある。入力側の機械式リレー２Ａは、本願の請求項に係る発明の第１の機械式リレーに相当する。出力側の機械式リレー２Ｂは、本願の請求項に係る発明の第２の機械式リレーに相当する。

【0019】

機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれは、電磁石２１と、一つの常閉接点２２と、第１及び第２の常開接点２３，２４とを有する強制ガイド式リレーである。電磁石２１が非通電であるときは、常閉接点２２がオン（導通）状態であり、第１及び第２の常開接点２３，２４がオフ（遮断）状態である。また、電磁石２１に通電されると、常閉接点２２がオフ状態となり、第１及び第２の常開接点２３，２４がオン状態となる。常閉接点２２ならびに第１及び第２の常開接点２３，２４は、それぞれが接点部材同士の機械的な接触／非接触によりオン状態とオフ状態とが切り替わる機械式接点である。

【0020】

図２は、入力側の機械式リレー２Ａの構成例を示す概略構成図であり、（ａ）は電磁石２１が非通電の状態を示し、（ｂ）は電磁石２１に通電されている状態を示している。常閉接点２２は、固定板２０１に取り付けられた固定接点部材２２１と、可動板２０２に取り付けられた可動接点部材２２２とからなる。第１の常開接点２３は、固定板２０３に取り付けられた固定接点部材２３１と、可動板２０４に取り付けられた可動接点部材２３２とからなる。第２の常開接点２４は、固定板２０５に取り付けられた固定接点部材２４１と、可動板２０６に取り付けられた可動接点部材２４２とからなる。

【0021】

電磁石２１、常閉接点２２、ならびに第１及び第２の常開接点２３，２４は、電磁石２１に対向配置された鉄片２５、鉄片２５を付勢するリターンスプリング２６、及び鉄片２５と連動するガイド板２７と共に、樹脂製の筐体２８に収容されている。電磁石２１の通電状態と非通電状態とが切り替わると、鉄片２５が支軸２５１を中心として回転揺動し、ガイド板２７が進退移動する。鉄片２５は、リターンスプリング２６によって回転方向一側に付勢されている。ガイド板２７は、鉄片２５と可動板２０２，２０４，２０６とを連結しており、鉄片２５の動きに連動して可動板２０２，２０４，２０６が固定板２０１，２０３，２０５に対してそれぞれ撓動する。

【0022】

電磁石２１に通電されていないときには、常閉接点２２の固定接点部材２２１と可動接点部材２２２とが接触し、第１及び第２の常開接点２３，２４の固定接点部材２３１，２４１と可動接点部材２３２，２４２とが非接触である。電磁石２１に通電されると、常閉接点２２の固定接点部材２２１と可動接点部材２２２とが離間し、第１及び第２の常開接点２３，２４の固定接点部材２３１，２４１と可動接点部材２３２，２４２とがそれぞれ接触する。なお、出力側の機械式リレー２Ｂも同様に構成されている。

【0023】

図３は、第１の半導体リレー３Ａの回路構成例を示す回路図である。第１の半導体リレー３Ａは、ＩＣチップが樹脂等からなる封止材に封止されたＩＣ(Integrated Circuit)として構成されており、図３では、第１の半導体リレー３Ａのピン番号（１～６）と共に、その回路構成を図示している。

【0024】

第１の半導体リレー３Ａは、フォトダイオード３１と、第１及び第２のフォトＭＯＳＦＥＴ３２，３３と、第１及び第２の整流ダイオード３４，３５とを有している。１番ピンから２番ピンに電流が流れてフォトダイオード３１が発光すると、第１及び第２のフォトＭＯＳＦＥＴ３２，３３が活性化され、第１のフォトＭＯＳＦＥＴ３２及び第２の整流ダイオード３５によって６番ピンから４番ピンに、もしくは第２のフォトＭＯＳＦＥＴ３３及び第２の整流ダイオード３４によって４番ピンから６番ピンに、電流を流すことが可能となる。なお、第２の半導体リレー３Ｂも同様に構成されている。

【0025】

第１の半導体リレー３Ａの１番ピンには、制御部５から第３のリレー制御信号５３が入力される。第３のリレー制御信号５３がアサートされると、第１の半導体リレー３Ａの６番ピンと４番ピンとが導通状態となる。この６番ピンは、第１の半導体リレー３Ａの電流入力端子であり、４番ピンは、第１の半導体リレー３Ａの電流出力端子である。また、第２の半導体リレー３Ｂの１番ピンには、第４のリレー制御信号５４が入力される。第４のリレー制御信号５４がアサートされると、第２の半導体リレー３Ｂの６番ピンと４番ピンとが導通状態となる。この６番ピンは、第２の半導体リレー３Ｂの電流入力端子であり、４番ピンは、第２の半導体リレー３Ｂの電流出力端子である。

【0026】

以下、第１の半導体リレー３Ａにおいて６番ピンから４番ピンに電流を流すことが可能な状態を第１の半導体リレー３Ａのオン状態といい、第１の半導体リレー３Ａの６番ピンと４番ピンとの間で電流が遮断される状態を第１の半導体リレー３Ａのオフ状態という。また、第２の半導体リレー３Ｂにおいて６番ピンから４番ピンに電流を流すことが可能な状態を第２の半導体リレー３Ｂのオン状態といい、第２の半導体リレー３Ｂの６番ピンと４番ピンとの間で電流が遮断される状態を第２の半導体リレー３Ｂのオフ状態という。

【0027】

第１の半導体リレー３Ａは、入力側の機械式リレー２Ａの第１の常開接点２３と、出力側の機械式リレー２Ｂの第１の常開接点２３との間に直列に接続されている。第２の半導体リレー３Ｂは、入力側の機械式リレー２Ａの第２の常開接点２４と、出力側の機械式リレー２Ｂの第２の常開接点２４との間に直列に接続されている。

【0028】

第１の外部負荷６１には、入力側の機械式リレー２Ａの第１の常開接点２３、第１の半導体リレー３Ａ、及び出力側の機械式リレー２Ｂの第１の常開接点２３が全てオン状態となったときに負荷電流Ｉ_１が通電される。また、入力側の機械式リレー２Ａの第１の常開接点２３、第１の半導体リレー３Ａ、及び出力側の機械式リレー２Ｂの第１の常開接点２３の少なくとも何れかがオフ状態となったとき、第１の外部負荷６１の負荷電流Ｉ_１が遮断される。

【0029】

第２の外部負荷６２には、入力側の機械式リレー２Ａの第２の常開接点２４、第２の半導体リレー３Ｂ、及び出力側の機械式リレー２Ｂの第２の常開接点２４が全てオン状態となったときに負荷電流Ｉ_２が通電される。また、入力側の機械式リレー２Ａの第２の常開接点２４、第２の半導体リレー３Ｂ、及び出力側の機械式リレー２Ｂの第２の常開接点２４の少なくとも何れかがオフ状態となったとき、第２の外部負荷６２の負荷電流Ｉ_２が遮断される。

【0030】

制御部５が出力する第１のリレー制御信号５１は、第１のフォトカプラ４１のアノード端子に入力され、第２のリレー制御信号５２は、第２のフォトカプラ４２のアノード端子に入力される。第１及び第２のリレー制御信号５１，５２が共にアサートされると、第１及び第２のフォトカプラ４１，４２のフォトトランジスタが共にオン状態となり、制御電源８から供給される電流が機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの電磁石２１を流れる。これにより、機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの常閉接点２２がオフ状態となり、第１及び第２の常開接点２３，２４がオン状態となる。

【0031】

第３のフォトカプラ４３のアノード端子には、入力側の機械式リレー２Ａの常閉接点２２を介して制御電源８からの電流が供給される。また、第４のフォトカプラ４４のアノード端子には、出力側の機械式リレー２Ｂの常閉接点２２を介して制御電源８からの電流が供給される。第３のフォトカプラ４３のフォトトランジスタは、入力側の機械式リレー２Ａの常閉接点２２がオン状態であるときにオン状態となり、第４のフォトカプラ４４のフォトトランジスタは、出力側の機械式リレー２Ｂの常閉接点２２がオン状態であるときにオン状態となる。

【0032】

制御部５には、第３のフォトカプラ４３の出力信号が第１のリードバック信号５５として入力され、第４のフォトカプラ４４の出力信号が第２のリードバック信号５６として入力される。第１のリードバック信号５５及び第２のリードバック信号５６は、それぞれプルアップ抵抗９１，９２によってプルアップされている。制御部５は、第１のリードバック信号５５によって入力側の機械式リレー２Ａの動作状態を確認することができ、第２のリードバック信号５６によって出力側の機械式リレー２Ｂの動作状態を確認することができる。

【0033】

第１の半導体リレー３Ａは、６番ピンが入力側の機械式リレー２Ａの第１の常開接点２３に接続され、４番ピンが出力側の機械式リレー２Ｂの第１の常開接点２３に接続されている。また、第１の半導体リレー３Ａの６番ピンは、抵抗器９３を介して第５のフォトカプラ４５のアノード端子に接続されている。第５のフォトカプラ４５のカソード端子は、第１の半導体リレー３Ａの４番ピンに接続されている。

【0034】

また、第２の半導体リレー３Ｂは、６番ピンが入力側の機械式リレー２Ａの第２の常開接点２４に接続され、４番ピンが出力側の機械式リレー２Ｂの第２の常開接点２４に接続されている。また、第２の半導体リレー３Ｂの６番ピンは、抵抗器９４を介して第６のフォトカプラ４６のアノード端子に接続されている。第６のフォトカプラ４６のカソード端子は、第２の半導体リレー３Ｂの４番ピンに接続されている。

【0035】

制御部５には、第５のフォトカプラ４５の出力信号が第１の診断信号５７として入力され、第６のフォトカプラ４６の出力信号が第２の診断信号５８として入力される。第１の診断信号５７及び第２の診断信号５８は、それぞれプルアップ抵抗９５，９６によってプルアップされている。第１の診断信号５７は、第１の半導体リレー３Ａの４番ピンと６番ピンとの間に所定値以上の電位差が発生したときにアサートされ、それ以外の場合にはネゲートされる。第２の診断信号５８は、第２の半導体リレー３Ｂの４番ピンと６番ピンとの間に所定値以上の電位差が発生したときにアサートされ、それ以外の場合にはネゲートされる。第１の半導体リレー３Ａの４番ピンと６番ピンとの間に発生する電位差は、第１の外部電源７１の出力電圧によるものである。第２の半導体リレー３Ｂの４番ピンと６番ピンとの間に発生する電位差は、第２の外部電源７２の出力電圧によるものである。

【0036】

第１出力端子１３は、出力側の機械式リレー２Ｂの第１の常開接点２３の可動接点部材２３２に接続され、第１出力端子１３から負荷電流Ｉ_１が出力される。第２出力端子１４は、出力側の機械式リレー２Ｂの第２の常開接点２４の可動接点部材２４２に接続され、第２出力端子１４から負荷電流Ｉ_２が出力される。

【0037】

図４は、リレー回路装置１０の動作例を示すタイミングチャートである。図４では、各信号の電圧レベルをＨ（高）及びＬ（低）で示している。図４において、第１の外部出力信号は、第１入力端子１１の電圧を示している。また、第２の外部出力信号は、第２入力端子１２の電圧を示している。

【0038】

制御部５は、第１及び第２の負荷６１，６２に負荷電流Ｉ_１，Ｉ_２をそれぞれ通電させるとき、まず第１及び第２のリレー制御信号５１，５２を同時にアサート（Ｌ→Ｈ）する。これにより、機械式リレー２Ａ，２Ｂの電磁石２１に電流が流れ、機械式リレー２Ａ，２Ｂの常閉接点２２がオフ状態となって第１及び第２のリードバック信号５５，５６の信号状態がＬからＨに変化する。また、この第１及び第２のリードバック信号５５，５６の変化とほぼ同時に、入力側の機械式リレー２Ａの第１及び第２の常開接点２３，２４がオン状態となることによって第１及び第２の診断信号５７，５８の信号状態がＨからＬに変化（アサート）する。第１及び第２の診断信号５７，５８の信号状態は、機械式リレー２Ａ，２Ｂのガイド板２７の移動に要する時間分、第１及び第２のリードバック信号５５，５６の変化から僅かに遅れて変化する。

【0039】

制御部５は、第１及び第２のリードバック信号５５，５６の信号状態の変化により、機械式リレー２Ａ，２Ｂが動作したこと、すなわち常閉接点２２がオフ状態となり、第１及び第２の常開接点２３，２４がオン状態となったことを検知することができる。また、制御部５は、第１の診断信号５７の信号状態の変化により、第１の半導体リレー３Ａの４番ピンと６番ピンとの間に第１の外部電源７１の出力電圧による電位差が発生したことを検知することができる。また、制御部５は、第２の診断信号５８の信号状態の変化により、第２の半導体リレー３Ｂの４番ピンと６番ピンとの間に第２の外部電源７２の出力電圧による電位差が発生したことを検知することができる。

【0040】

制御部５は、第１の外部負荷６１に負荷電流Ｉ_１を通電させるとき、第１のリードバック信号５５によって入力側の機械式リレー２Ａの第１の常開接点２３がオン状態となったこと、第２のリードバック信号５６によって出力側の機械式リレー２Ｂの第１の常開接点２３がオン状態となったこと、及び第１の診断信号５７の信号状態の変化によって第１の半導体リレー３Ａの４番ピンと６番ピンとの間に第１の外部電源７１の出力電圧による電位差が発生したことを確認した後、第３のリレー制御信号５３をアサートし、第１の半導体リレー３Ａをオン状態とする。すなわち、制御部５は、第１の外部負荷６１に負荷電流Ｉ_１を通電させるとき、機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第１の常開接点２３を第１の半導体リレー３Ａよりも先にオン状態とする。

【0041】

これにより、機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第１の常開接点２３がオン状態となる時点では、これらの第１の常開接点２３に負荷電流Ｉ_１が流れないので、第１の常開接点２３においてアーク放電が発生することを抑制することができる。

【0042】

また、制御部５は、第２の外部負荷６２に負荷電流Ｉ_２を通電させるとき、第１のリードバック信号５５によって入力側の機械式リレー２Ａの第２の常開接点２４がオン状態となったこと、第２のリードバック信号５６によって出力側の機械式リレー２Ｂの第２の常開接点２４がオン状態となったこと、及び第２の診断信号５８の信号状態の変化によって第２の半導体リレー３Ｂの４番ピンと６番ピンとの間に第２の外部電源７２の出力電圧による電位差が発生したことを確認した後、第４のリレー制御信号５４をアサートし、第２の半導体リレー３Ｂをオン状態とする。すなわち、制御部５は、第２の外部負荷６２に負荷電流Ｉ_２を通電させるとき、機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第２の常開接点２４を第２の半導体リレー３Ｂよりも先にオン状態とする。

【0043】

これにより、機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第２の常開接点２４がオン状態となる時点では、これらの第２の常開接点２４に負荷電流Ｉ_２が流れないので、第２の常開接点２４においてアーク放電が発生することを抑制することができる。

【0044】

一方、制御部５は、負荷電流Ｉ_１，Ｉ_２を遮断するとき、第１及び第２のリレー制御信号５１，５２ならびに第３及び第４のリレー制御信号５３，５４を同時にネゲート（Ｈ→Ｌ）する。第１及び第２の半導体リレー３Ａ，３Ｂは、機械式リレー２Ａ，２Ｂよりも反応速度が速いので、第１乃至第４のリレー制御信号５１～５４を全て同時にネゲートすることにより、第１及び第２の半導体リレー３Ａ，３Ｂが機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第１及び第２の常開接点２３，２４よりも先にオフ状態となる。

【0045】

これにより、機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第１及び第２の常開接点２３，２４がオフ状態となるよりも先に第１及び第２の半導体リレー３Ａ，３Ｂによって負荷電流Ｉ_１，Ｉ_２が遮断されるので、第１及び第２の常開接点２３，２４は、電流が流れていない状態で、可動接点部材２３２，２４２が固定接点部材２３１，２４１から離間する。このため、第１及び第２の常開接点２３，２４においてアーク放電が発生することを抑制することができる。

【0046】

なお、制御部５は、第１及び第２のリレー制御信号５１，５２をアサートしても、第１及び第２のリードバック信号５５，５６の一方又は両方の信号状態がＬからＨに変化しないとき、回路に異常が発生したと判断し、アラームを発出して第１乃至第４のリレー制御信号５１～５４を全てネゲートし、機械式リレー２Ａ，２Ｂ及び半導体リレー３Ａ，３Ｂの制御動作を停止する。また、制御部５は、第１及び第２のリードバック信号５５，５６の一方又は両方の信号状態がＨのままであるときにも、回路に異常が発生したと判断し、アラームを発出して第１乃至第４のリレー制御信号５１～５４を全てネゲートし、機械式リレー２Ａ，２Ｂ及び半導体リレー３Ａ，３Ｂの制御動作を停止する。

【0047】

図５は、第１の外部負荷６１に負荷電流Ｉ_１を通電させるときに制御部５が実行する処理の一例をより詳細に示すフローチャートである。第１の外部負荷６１に負荷電流Ｉ_１を通電させるとき、制御部５はまず、第１及び第２のリレー制御信号５１，５２をアサートする（ステップＳ１）。次に、制御部５は、第１のリードバック信号５５及び第２のリードバック信号５６が共にオンしているか（Ｈレベルであるか）を判定し（ステップＳ２，Ｓ３）、所定時間が経過しても第１のリードバック信号５５及び第２のリードバック信号５６が共にオンしなければ（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、アラームを発出して動作を停止する（ステップＳ５）。

【0048】

また、制御部５は、第１のリードバック信号５５及び第２のリードバック信号５６が共にオンしていれば（ステップＳ２，Ｓ３：Ｙｅｓ）、第１の診断信号５７が活性状態であるか（Ｌレベルであるか）を判定する（ステップＳ６）。第１の診断信号５７は、前述のように、第１の半導体リレー３Ａの４番ピンと６番ピンとの間に第１の外部電源７１の出力電圧による電位差が発生したときに活性状態となる。

【0049】

制御部５は、ステップＳ６の判定で第１の診断信号５７が活性状態であれば（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、第３のリレー制御信号５３をアサートする（ステップＳ７）。これにより、第１の半導体リレー３Ａの６番ピンと４番ピンとが導通状態となり、第１の外部負荷６１に負荷電流Ｉ_１が通電される。

【0050】

また、制御部５は、ステップＳ６の判定で第１の診断信号５７が活性状態であれば（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、第１の確認済フラグをオンにする（ステップＳ８）。この第１の確認済フラグは、リレー回路装置１０を含むプログラマブルコントローラの電源がオンされた後のイニシャル処理によりクリア（オフ）され、１回でも第１の確認済フラグがオンされたら、プログラマブルコントローラの電源が遮断されるまでそのオン状態が維持される。

【0051】

一方、制御部５は、ステップＳ６の判定で第１の診断信号５７が活性状態でなければ（ステップＳ６：Ｎｏ）、所定時間が経過するまで、ステップＳ６の判定処理を繰り返し行う（ステップＳ９）。第１の診断信号５７が活性状態とならない原因としては、第１の半導体リレー３Ａの４番ピンと６番ピンとがショートしていることや、入力側及び出力側の機械式リレー２Ａ，２Ｂの何れかの第１の常開接点２３が導通していないことの他、第１の外部負荷６１あるいは第２の外部電源７１が接続されていないことが挙げられる。

【0052】

所定時間が経過しても第１の診断信号５７が活性状態とならない場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、制御部５は、第１の確認済フラグがオン状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御部５は、この判定で第１の確認済フラグがオン状態であれば（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、アラームを発出して第１乃至第４のリレー制御信号５１～５４を全てネゲートし、機械式リレー２Ａ，２Ｂ及び半導体リレー３Ａ，３Ｂの制御動作を停止する（ステップＳ１１）。一方、第１の確認済フラグがオン状態でなければ（ステップＳ１０：Ｎｏ）、アラームを発出せず、機械式リレー２Ａ，２Ｂ及び半導体リレー３Ａ，３Ｂの制御動作を継続する。また、制御部５がステップＳ５又はＳ１１で制御動作を停止した場合には、プログラマブルコントローラのシーケンスプログラムの実行が停止される。アラームの発出は、例えば表示ランプの点灯やエラーコードあるいはエラーメッセージの表示によってユーザに報知される。

【0053】

また、制御部５は、第２の外部負荷６２に負荷電流Ｉ_２を通電させるときにも、上記と同様の手順で機械式リレー２Ａ，２Ｂ及び第２の半導体リレー３Ｂを制御する。この場合、制御部５は、上記のステップＳ６に対応する処理で第２の診断信号５８が活性状態であるかを判定し、第２の診断信号５８が活性状態であれば、第４のリレー制御信号５４をアサートし、第２の確認済フラグをオンする。また、第２の診断信号５８が活性状態でない状態が所定時間継続し、かつ第２の確認済フラグがオンしていればアラームを発出して制御動作を停止する。また、第２の診断信号５８が活性状態とならない状態が所定時間継続しても、第２の確認済フラグがオンしていなければ、制御動作を継続する。第２の確認済フラグは、第１の確認済フラグと同様に、電源がオンされた後のイニシャル処理によりクリア（オフ）され、１回でも第２の確認済フラグがオンされたら、電源が遮断されるまでそのオン状態が維持される。

【0054】

第１の確認済フラグがオン状態であることは、第１の外部負荷６１及び第１の外部電源７１が接続済みであることを示している。第１の外部負荷６１及び第１の外部電源７１が接続済みであるにもかかわらず第１の診断信号５７が活性状態とならなければ、例えば第１の半導体リレー３Ａもしくはその周辺部における短絡故障等が発生したことが考えられる。また、第２の確認済フラグがオン状態であることは、第２の外部負荷６２及び第２の外部電源７２が接続済みであることを示している。第２の外部負荷６２及び第２の外部電源７２が接続済みであるにもかかわらず第２の診断信号５８が活性状態とならなければ、例えば第２の半導体リレー３Ｂもしくはその周辺部における短絡故障等が発生したことが考えられる。

【0055】

このように、制御部５は、第１及び第２の外部負荷６１，６２に負荷電流Ｉ_１，Ｉ_２を通電させるとき、機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第１及び第２の常開接点２３，２４を導通状態とする第１ステップ（上記のステップＳ１）と、機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第１及び第２の常開接点２３，２４を導通状態とすることにより半導体リレー３Ａ，３Ｂの電流入力端子と電流出力端子との間に第１及び第２の外部電源７１，７２の出力電圧による電位差が発生したことを確認する第２ステップ（上記のステップＳ６）と、この電位差が発生したことを確認した後に半導体リレー３Ａ，３Ｂの電流入力端子と電流出力端子とを導通状態とする第３ステップ（上記のステップＳ７）と、を含む順次動作によって機械式リレー２Ａ，２Ｂのそれぞれの第１及び第２の常開接点２３，２４及び半導体リレー３Ａ，３Ｂを全て導通状態とする。

【0056】

また、制御部５は、第２ステップ（ステップＳ６）において電位差が発生したことを確認できないとき、以前に実行された少なくとも１回の第２ステップ（ステップＳ６）の処理において電位差が発生したことを示す記録（第１の確認済フラグ及び第２の確認済フラグ）があることを条件としてアラームを発出し、機械式リレー２Ａ，２Ｂ及び半導体リレー３Ａ，３Ｂの制御動作を停止する。換言すれば、第２ステップ（ステップＳ６）において電位差が発生したことを確認できない場合でも、以前に実行された第２ステップ（ステップＳ６）の処理において電位差が発生したことを示す記録がなければ、機械式リレー２Ａ，２Ｂ及び半導体リレー３Ａ，３Ｂの制御動作を継続する。これは、例えば工作機械の立ち上げ調整時等において、第１及び第２の外部負荷６１，６２ならびに第１及び第２の外部電源７１，７２の何れかが未接続であってもシーケンスプログラムを実行させ、調整作業を行えるようにするための措置である。

【0057】

つまり、第１の外部負荷６１及び第１の外部電源７１の何れかが未接続であれば、第１の診断信号５７がオン状態となることがないので、ステップＳ６及びステップＳ１０の判定が常に否（Ｎｏ）となり、アラームが発出されず、動作が継続される。また、第２の外部負荷６２及び第２の外部電源７２の何れかが未接続である場合も同様に、アラームが発出されず、動作が継続される。このため、第１及び第２の外部負荷６１，６２ならびに第１及び第２の外部電源７１，７２の何れかが未接続であってもシーケンスプログラムを実行させることが可能となる。

【0058】

このように、本実施の形態によれば、ユーザの作業負担を増大させることなく、外部負荷が未接続の状態でも動作を継続することができる。

【0059】

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【0060】

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、第１及び第２の負荷６１，６２の負荷電流Ｉ_１，Ｉ_２を通電及び遮断する場合について説明したが、第１及び第２の負荷６１，６２の一方を省略してもよい。また、上記の実施の形態では、半導体リレー３Ａ，３Ｂを入力側の機械式リレー２Ａと出力側の機械式リレー２Ｂとの間に直列に接続する場合について説明したが、入力側及び出力側の機械式リレー２Ａ，２Ｂの一方を省略してもよい。

【符号の説明】

【0061】

１０…リレー回路装置 ２３，２４…第１及び第２の常開接点
２Ａ，２Ｂ…機械式リレー ３Ａ，３Ｂ…半導体リレー
５…制御部 ５１…第１のリレー制御信号
５２…第２のリレー制御信号 ５３…第３のリレー制御信号
５４…第４のリレー制御信号 ５５…第１のリードバック信号
５６…第２のリードバック信号 ５７…第１の診断信号
５８…第２の診断信号 ６１…第１の外部負荷
６２…第２の外部負荷 ７１…第１の外部電源
７２…第２の外部電源 Ｉ_１，Ｉ_２…負荷電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】