JP5215004B2 - 絶縁検査方法および絶縁検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検査対象体に直流電圧を印加したときに流れる漏れ電流の電流値に基づいてこの検査対象体の絶縁状態を検査する絶縁検査方法および絶縁検査装置に関するものである。
この種の絶縁検査装置として本願出願人は、絶縁検査を行う回路基板検査装置を下記の特許文献1において提案している。この絶縁検査装置は、検査対象としての一対の導体パターンの絶縁検査を行うものであって、一対の導体パターン間に検査電圧を印加する一対の検査用プローブと、複数の入力レンジを備えて切替制御された各入力レンジ毎の変換率で検査用プローブ間の電流を電圧変換するレンジ回路と、入力レンジを大電流用の入力レンジから小電流用の入力レンジに切替制御する制御回路と、一対の導体パターン間の絶縁抵抗値を演算する演算回路とを備えている。この絶縁検査装置では、制御回路が、各入力レンジの定格電流範囲内の下限値よりも低電流の基準値に達した時点で入力レンジを切替制御する。このため、電流が各入力レンジの定格電流範囲内の下限値に達した時点で入力レンジを切替制御する従来の絶縁検査装置と比較して、一対の導体パターン間の容量がより大電流の電流で、かつより長時間充電される。したがって、従来の絶縁検査装置における電流特性と比較して、その容量が素早く充電されるため、より短時間で絶縁抵抗値を演算可能な状態に到達する。この結果、この絶縁検査装置によれば、一対の導体パターンに対する絶縁検査をより短時間で、かつ精度良く行うことが可能となっている。
特開2001−91562号公報(第4−5頁、第1図)
ところで、従来の絶縁検査装置は、複数の入力レンジを備えたレンジ回路を有して構成されている。しかしながら、このような入力レンジの切り替えを行うためのレンジ回路を備えていない絶縁検査装置、つまり入力レンジが1つに固定されている絶縁検査装置もあり、このような絶縁検査装置においても、絶縁検査を短縮したいという要請も多く存在している。また、上記した従来の絶縁検査装置(複数の入力レンジを備えた検査装置)においても、入力レンジの切替制御によって絶縁抵抗値の測定に適した低電流用入力レンジに達した以後は、電流値が小さくなるため、この部分でのさらなる時間短縮を行うことが望ましい。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、検査対象体の絶縁状態を短時間で検査し得る絶縁検査方法および絶縁検査装置を提供することを主目的とする。
上記目的を達成すべく請求項1記載の絶縁検査方法は、検査対象体に接続された一対のプローブ間に直流電圧を印加すると共に、当該直流電圧の印加状態において当該一対のプローブに流れる漏れ電流の電流値と予め規定された閾値とに基づいて当該検査対象体の絶縁状態を検査する絶縁検査方法であって、前記検査対象体の未接続状態において前記一対のプローブ間に前記直流電圧を印加したときの当該一対のプローブ間に存在している絶縁抵抗を介して流れる漏れ電流についての定常値を測定し、前記一対のプローブ間に前記検査対象体を接続して前記絶縁状態の検査を実行する際に、前記直流電圧の印加状態での前記漏れ電流の前記電流値を測定しつつ当該測定された電流値から前記定常値を減算し、当該減算によって得られた電流値と前記閾値とに基づいて前記絶縁状態を検査する。
また、請求項2記載の絶縁検査方法は、請求項1記載の絶縁検査方法において、前記絶縁状態の検査の非実行時に前記定常値の測定を定期的に実行する。
また、請求項3記載の絶縁検査方法は、請求項2記載の絶縁検査方法において、所定時間間隔で前記定常値の測定を実行する。
また、請求項4記載の絶縁検査方法は、請求項1記載の絶縁検査方法において、所定数の前記検査対象体に対する前記絶縁状態の検査が完了する都度、前記定常値の測定を実行する。
また、請求項5記載の絶縁検査装置は、検査対象体に接続される一対のプローブと、当該一対のプローブ間に直流電圧を印加する電源部と、前記直流電圧の印加状態において前記一対のプローブに流れる漏れ電流の電流値を測定する電流測定部と、前記測定された漏れ電流の電流値と予め規定された閾値とに基づいて前記検査対象体の絶縁状態を検査する処理部とを備えた絶縁検査装置であって、前記処理部は、前記検査対象体の未接続状態において前記電源部から前記一対のプローブ間に前記直流電圧が印加されたときに前記電流測定部で測定される当該一対のプローブ間に存在している絶縁抵抗を介して流れる漏れ電流についての定常値を記憶する定常値記憶処理と、前記検査対象体の接続状態において前記電源部から前記一対のプローブ間に前記直流電圧が印加されたときに前記電流測定部に対して前記漏れ電流についての前記電流値を測定させつつ当該測定された電流値から前記定常値を減算すると共に、当該減算によって得られた電流値と前記閾値とに基づいて前記絶縁状態を検査する検査処理とを実行する。
また、請求項6記載の絶縁検査装置は、請求項5記載の絶縁検査装置において、前記処理部は、電源投入直後の所定期間内に前記定常値記憶処理を実行する。
また、請求項7記載の絶縁検査装置は、請求項5記載の絶縁検査装置において、前記処理部は、前記検査処理の非実行時に前記定常値記憶処理を定期的に実行する。
また、請求項8記載の絶縁検査装置は、請求項7記載の絶縁検査装置において、前記処理部は、所定時間間隔で前記定常値記憶処理を実行する。
また、請求項9記載の絶縁検査装置は、請求項5記載の絶縁検査装置において、前記処理部は、所定数の前記検査対象体に対する前記検査処理が完了する都度、前記定常値記憶処理を実行する。
請求項1記載の絶縁検査方法および請求項5記載の絶縁検査装置では、検査対象体の未接続状態において一対のプローブ間に直流電圧が印加されたときに一対のプローブ間に存在している絶縁抵抗を介してプローブに流れる漏れ電流の定常値を測定し、一対のプローブ間に検査対象体を接続して絶縁状態の検査を実行する際に、直流電圧の印加状態での漏れ電流の電流値を測定しつつこの電流値から定常値を減算し、減算によって得られた電流値と閾値とを比較して、検査対象体(各プローブ間)の絶縁状態(絶縁の良否)を検査する。したがって、この絶縁検査方法および絶縁検査装置によれば、定常値を予め測定しておくことにより、検査対象体に絶縁不良が発生していないときには、定常値を減算した分だけ漏れ電流が閾値に早く達するため、検査対象体の絶縁状態が良好であることを一層短時間に検査することができる。
請求項2,3,4記載の絶縁検査方法および請求項7,8,9記載の絶縁検査装置によれば、検査対象体に対する絶縁状態の検査の非実行時に定常値の測定および記憶を定期的に(例えば、絶縁状態の各検査の間で1回または複数回)実行したり、また所定時間間隔で定常値の測定および記憶を実行したり、また所定数の検査対象体に対する検査処理が完了する都度、定常値の測定および記憶を実行したりすることにより、湿度などの周囲環境によって変化しやすい定常値について、刻々変化する周囲環境に対応させて記憶させることができるため、定常値を用いた絶縁検査の精度を一層向上させることができる。
請求項6記載の絶縁検査装置によれば、電源投入直後の所定期間内に処理部が定常値記憶処理を実行することにより、湿度などの周囲環境によって変化しやすい定常値について、実際に絶縁検査処理を行うときの周囲環境に対応させて記憶部に記憶させることができる。このため、検査時間の短縮と共に絶縁検査の精度を向上させることができる。
以下、本発明に係る絶縁検査方法および絶縁検査装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
最初に、本発明に係る絶縁検査装置1の構成について、図面を参照して説明する。
図1に示す絶縁検査装置1は、一対のプローブ2a,2b、電源部3、本発明における電流測定部としての電流計4、処理部5、記憶部6、出力部7および操作部8を備え、検査対象体に対する絶縁検査を実行可能に構成されている。一対のプローブ2a,2bのうちの一方のプローブ2aは電源部3の出力端子(図示せず)に接続され、他方のプローブ2bは電流計4に接続されている。また、各プローブ2a,2bは検査対象体に接触可能に構成されている。なお、同図において符号Csを付した静電容量は各プローブ2a,2b間の浮遊容量(検査対象体が未接続の状態での静電容量。一例として約100nF)を示し、符号Rpを付した抵抗は各プローブ2a,2b間の絶縁抵抗(検査対象体が未接続の状態での絶縁抵抗。一例として約1GΩ)を示している。電源部3は、処理部5によって制御されて、所定の直流電圧V1(グランド電位を基準とした電圧。一例として100V)をその出力端子(図示せず)から出力する。なお、同図において符号3aを付した抵抗は、電源部3の出力抵抗を示している。
電流計4は、図1に示すように、プローブ2bとグランドとの間に介装されている。また、電流計4は、一対のプローブ2a,2b間に流れる漏れ電流Iの電流値を所定のサンプリング周期で測定すると共に、測定の都度、測定した電流値を示すデータDiを出力する。処理部5は、一例としてCPUで構成されて、検査対象体に対する絶縁検査処理を実行する。記憶部6は、半導体メモリで構成されて、絶縁検査処理の実行の際に処理部5で測定した定常値IL0を記憶する。また、記憶部6には、絶縁検査のための閾値ILthが予め記憶されている。出力部7は、一例として表示装置で構成されて、処理部5が実行した絶縁検査処理の結果を表示する。操作部8は、処理部5に対する動作指示を入力する機能を備えている。
次に、絶縁検査装置1の動作と共に、絶縁検査処理について説明する。なお、回路基板に形成された2つの配線パターンを検査対象体として、この両配線パターン間の絶縁状態を検査する例を挙げて説明する。また、絶縁抵抗Rxが100MΩ以上のときに配線パターン11a,11b間の絶縁が良好であると判別するため、閾値ILth(=1μA(=100V/100MΩ))が予め記憶されている。
この絶縁検査処理では、まず、各プローブ2a,2bを配線パターン11a,11bに接続する前(未接続状態のとき)に、絶縁検査装置1を作動させて、操作部8から処理部5に対して定常値記憶処理を実行する旨の動作指示を入力する。本例では一例として、絶縁検査装置1の電源投入後のウォームアップ期間(電源投入直後の所定期間)に動作指示を入力して、処理部5に定常値記憶処理を実行させる。この定常値記憶処理では、最初に、処理部5は、電源部3に対する制御を実行して、電源部3から直流電圧V1をステップ状に出力させる。この直流電圧V1はプローブ2a,2b間に印加され、これにより、漏れ電流Iが各プローブ2a,2bおよび電流計4を介してグランドに流れる。この場合、漏れ電流Iは、電源部3の出力抵抗3aおよび各プローブ2a,2b間に存在している浮遊容量Csを介してグランドに流れる漏れ電流ILCと、この出力抵抗3aおよび各プローブ2a,2b間に存在している絶縁抵抗Rpを介してグランドに流れる漏れ電流ILRp(一定)との合成電流となる。具体的には、この漏れ電流Iの波形は、図2において破線で示すような過渡応答波形(すなわち、直流電圧V1の印加直後に電流値が一旦大きくなり、その後は浮遊容量Csへの充電が進むにつれて(時間の経過に伴い)電流値が次第に低下し、浮遊容量Csの充電が完了した時点(直流電圧V1の印加からの経過時間が時間t1となった時点)で漏れ電流ILRp(=0.1μA(=100V/1GΩ)のみとなる波形)となる。
電流計4は漏れ電流Iを所定のサンプリング周期で測定して、その電流値を示すデータDiを出力している。処理部5は、このデータDiを入力して、漏れ電流Iの電流値を検出しつつ、ほぼ一定になったとき(漏れ電流ILRpのみとなったとき)の電流値を定常的に流れる電流値である定常値IL0として記憶部6に記憶させる。最後に、処理部5は、電源部3に対する制御を行い、直流電圧V1の出力を停止させる。これにより、定常値記憶処理が完了する。これにより、絶縁検査装置1の起動の度に、起動時の周囲環境に対応した定常値IL0が記憶部6に記憶される。
次いで、プローブ2aが配線パターン11aに接続され、かつプローブ2bが配線パターン11bに接続された状態(接続状態)において、操作部8から処理部5に対して検査処理を実行する旨の動作指示を入力する。この検査処理では、処理部5は、電源部3に対する制御を再度実行して、直流電圧V1をステップ状に出力させる。この直流電圧V1はプローブ2a,2b間と配線パターン11a,11b間とに印加され、これにより、漏れ電流Iが、各プローブ2a,2b、配線パターン11a,11bおよび電流計4を介してグランドに流れる。この場合、漏れ電流Iは、浮遊容量Csを介してグランドに流れる上記の漏れ電流ILCと、絶縁抵抗Rpを介してグランドに流れる上記の漏れ電流ILRp(一定)と、出力抵抗3aおよび各配線パターン11a,11b間の絶縁抵抗Rxを介してグランドに流れる漏れ電流ILRx(一定:(=0.2μA(=100V/500MΩ)))との合成電流となる。具体的には、漏れ電流Iの波形は、図2において実線で示すような過渡応答波形(すなわち、直流電圧V1の印加直後に電流値が一旦大きくなり、その後は浮遊容量Csへの充電が進むにつれて(時間の経過に伴い)電流値が次第に低下し、浮遊容量Csの充電が完了した時点(時間t1)で漏れ電流ILRpおよび漏れ電流ILRxの合成電流(一定)のみとなる波形)となる。なお、実際には配線パターン11a,11b間にも若干の浮遊容量が存在するが、プローブ2a,2bよりも配線パターン11a,11bは十分に短いため、この浮遊容量はプローブ2a,2b間の浮遊容量Csと比較して極めて小さい。このため、配線パターン11a,11b間の浮遊容量については、発明の理解を容易にするために考慮しないものとする。
処理部5は、電流計4から出力されるデータDiを入力して漏れ電流Iの電流値を検出する都度、その電流値から記憶部6に記憶されている定常値IL0を減算すると共に、減算後の電流値と記憶部6に記憶されている閾値ILth(1μA)との比較を実行する。この比較の結果、減算後の電流値が閾値ILth以下となったときには、処理部5は、配線パターン11a,11b間の絶縁が十分なレベルにある(絶縁不良が発生していない)と判別する。この場合、図3に示すように、定常値IL0を減算しない漏れ電流Iの波形が閾値ILth以下となる時間t2よりも、定常値IL0を減算した漏れ電流Iの波形が閾値ILth以下となる時間t3の方が早く到来するため、定常値IL0を減算した漏れ電流Iの波形と閾値ILthとを比較する方法の方が、漏れ電流Iの波形が閾値ILth以下となったか否かを早く判別することができる。したがって、配線パターン11a,11bに対する検査処理の時間が短縮される。
一方、配線パターン11a,11b間に絶縁不良が発生している場合には、漏れ電流Iの電流値が増加しているため、時間t3に達したときでも、定常値IL0を減算した漏れ電流Iの波形が閾値ILth以下とならない状況が生じる。このため、この検査処理では、定常値IL0を減算した漏れ電流Iの波形が時間t3に達しても閾値ILthよりも大きいときには、処理部5は、配線パターン11a,11b間に絶縁不良が発生していると判別する。処理部5は、検査処理での結果を記憶部6に記憶させる。これにより、検査処理が完了する。最後に、処理部5は、記憶部6に記憶されている検査処理での結果を出力部7に出力させる。これにより、絶縁検査処理が完了する。
また、一旦、定常値IL0を測定した後においては、この定常値IL0を使用することにより、定常値記憶処理を再度実行することなく、検査処理を繰り返すことができる。したがって、時間を要する定常値記憶処理を不要にできる分だけ、さらなる時間短縮を図ることができる。
このように、この絶縁検査処理および絶縁検査装置1では、処理部5が、配線パターン11a,11bの未接続状態において各プローブ2a,2b間に直流電圧V1が印加されたときに電流計4で測定される絶縁抵抗Rpを介してグランドに流れる漏れ電流I (漏れ電流I LRp )の定常値IL0を測定し、配線パターン11a,11bの接続状態において各プローブ2a,2b間に直流電圧V1が印加されたときに電流計4で測定される漏れ電流Iから定常値IL0を減算すると共に、減算によって得られた電流値と閾値ILthとを比較して、プローブ2a,2b間の絶縁の良否を検査する。したがって、この絶縁検査処理および絶縁検査装置1によれば、定常値IL0を予め測定して記憶しておくことにより、配線パターン11a,11b間に絶縁不良が発生していないときには、定常値IL0を減算した分だけ漏れ電流Iが閾値ILthに早く達するため、配線パターン11a,11b間の絶縁状態が良好であることを一層短時間に検査することができる。
また、この絶縁検査装置1によれば、絶縁検査装置1の電源投入後のウォームアップ期間(電源投入直後の所定期間)に処理部5が定常値記憶処理を実行することにより、湿度などの周囲環境によって変化しやすい定常値IL0について、絶縁検査装置1の起動の度に、起動時の周囲環境に対応した新たな定常値IL0を記憶部6に記憶させることができるため、この定常値IL0を用いて絶縁検査の精度を向上させることができる。
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、複数(3以上)のプローブを備えた治具式の絶縁検査装置(複数の検査対象体に対応して複数のプローブを備えて、複数の検査対象体に対する絶縁検査処理を連続して実行する絶縁検査装置)に適用できるのは勿論である。また、検査対象体として回路基板に形成された配線パターン11a,11bを例に挙げて説明したが、検査対象体はこれに限らず、様々なものについての絶縁抵抗を検査することができる。また、定常値記憶処理の実行について、電源投入後のウォームアップ期間に実行する例について上記したが、これに限定されず、絶縁検査装置1が回路基板に対する検査処理を行っていない期間(本発明における検査の非実行時。例えば、回路基板が絶縁検査装置1に搬送されて来るまでの空き時間や、検査処理と検査処理との合間)において定期的に実行(1回以上の処理の実行や所定時間間隔での実行)したり、所定数の回路基板に対する検査が完了する都度実行したり、先の定常値記憶処理の実行から所定時間が経過する都度(または、予め決められた時刻が到来する都度)実行したりすることもできる。これにより、湿度などの周囲環境によって変化しやすい定常値IL0について、刻々変化する周囲環境に対応させて記憶部6に記憶させることができるため、定常値IL0を用いた絶縁検査の精度を一層向上させることができる。
また、操作部8から処理部5に対して動作指示を入力する構成について上記したが、処理部5が、電源投入直後のウォームアップ期間であるか否か、または回路基板に対する絶縁検査処理の空き時間であるか否か、または所定数の回路基板に対する検査が完了したか否か、または先の定常値記憶処理の実行から所定時間が経過したか否かを判別して、定常値記憶処理を自動的に実行する構成を採用することもできる。この構成によれば、湿度などの周囲環境によって変化しやすい定常値IL0について、記憶部6の記憶内容を周囲環境の変化に対応させて自動的に更新することができるため、絶縁検査処理の精度を確実に向上させることができる。
絶縁検査装置1の構成を示す構成図である。 各プローブ2a,2b間に流れる漏れ電流Iの波形図である。 漏れ電流Iの時間t2付近での拡大波形図である。
符号の説明
1 絶縁検査装置
2a,2b プローブ
3 電源部
4 電流計
5 処理部
6 記憶部
11a,11b 配線パターン
漏れ電流
L0 定常値
Rx 絶縁抵抗
V1 直流電圧

Claims (9)

  1. 検査対象体に接続された一対のプローブ間に直流電圧を印加すると共に、当該直流電圧の印加状態において当該一対のプローブに流れる漏れ電流の電流値と予め規定された閾値とに基づいて当該検査対象体の絶縁状態を検査する絶縁検査方法であって、
    前記検査対象体の未接続状態において前記一対のプローブ間に前記直流電圧を印加したときの当該一対のプローブ間に存在している絶縁抵抗を介して流れる漏れ電流についての定常値を測定し、
    前記一対のプローブ間に前記検査対象体を接続して前記絶縁状態の検査を実行する際に、前記直流電圧の印加状態での前記漏れ電流の前記電流値を測定しつつ当該測定された電流値から前記定常値を減算し、当該減算によって得られた電流値と前記閾値とに基づいて前記絶縁状態を検査する絶縁検査方法。
  2. 前記絶縁状態の検査の非実行時に前記定常値の測定を定期的に実行する請求項1記載の絶縁検査方法。
  3. 所定時間間隔で前記定常値の測定を実行する請求項2記載の絶縁検査方法。
  4. 所定数の前記検査対象体に対する前記絶縁状態の検査が完了する都度、前記定常値の測定を実行する請求項1記載の絶縁検査方法。
  5. 検査対象体に接続される一対のプローブと、
    当該一対のプローブ間に直流電圧を印加する電源部と、
    前記直流電圧の印加状態において前記一対のプローブに流れる漏れ電流の電流値を測定する電流測定部と、
    前記測定された漏れ電流の電流値と予め規定された閾値とに基づいて前記検査対象体の絶縁状態を検査する処理部とを備えた絶縁検査装置であって、
    前記処理部は、前記検査対象体の未接続状態において前記電源部から前記一対のプローブ間に前記直流電圧が印加されたときに前記電流測定部で測定される当該一対のプローブ間に存在している絶縁抵抗を介して流れる漏れ電流についての定常値を記憶する定常値記憶処理と、前記検査対象体の接続状態において前記電源部から前記一対のプローブ間に前記直流電圧が印加されたときに前記電流測定部に対して前記漏れ電流についての前記電流値を測定させつつ当該測定された電流値から前記定常値を減算すると共に、当該減算によって得られた電流値と前記閾値とに基づいて前記絶縁状態を検査する検査処理とを実行する絶縁検査装置。
  6. 前記処理部は、電源投入直後の所定期間内に前記定常値記憶処理を実行する請求項5記載の絶縁検査装置。
  7. 前記処理部は、前記検査処理の非実行時に前記定常値記憶処理を定期的に実行する請求項5記載の絶縁検査装置。
  8. 前記処理部は、所定時間間隔で前記定常値記憶処理を実行する請求項7記載の絶縁検査装置。
  9. 前記処理部は、所定数の前記検査対象体に対する前記検査処理が完了する都度、前記定常値記憶処理を実行する請求項5記載の絶縁検査装置。
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