JP5508622B2 - 高電圧発生装置の断線検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、高電圧発生装置の断線検出方法の技術に関する。

従来静電塗装装置には、塗料や塗装ガン等に高電圧を印加するための高電圧発生装置が備えられている。静電塗装装置による静電塗装では、高電圧発生装置によって負の高電圧を印加することにより塗料を負側の電位に帯電させるとともに、被塗装物の電位を「０」として（アース接続して）、塗料と被塗装物との間に静電界を形成することによって、被塗装物に対して静電塗装をする構成としている。

高電圧発生装置には、一般的に作動電圧を発生させる電圧発生部と、該電圧発生部において発生させた作動電圧を昇圧させる電圧昇圧部（所謂カスケード）を備えており、これらの各部を低電圧ケーブルで電気的に接続する構成が一般的である。
そして、このような構成の高電圧発生装置では、前述した低電圧ケーブルが断線する場合があり、このような断線を精度良く検出する技術の開発が望まれていた。

例えば、高電圧発生装置において生じる異常を検出する技術としては、以下に示す特許文献１や特許文献２に開示された技術があり、公知となっている。
特許文献１に示された従来技術では、高電圧発生装置からの出力電圧が一定値上昇する間に許容される出力電流増加の最大比率である「ｄｉ／ｄｔ値」を設定しておき、この「ｄｉ／ｄｔ値」を一定時間ごとに評価している。具体的には、例えば、１０ｍｓｅｃの間に電流値が４０μＡ以上増加した場合に過負荷状態（高電圧異常）であると判断するようにしており、高電圧印加時の電流値の時間変化量によって高電圧異常を検出する構成としている。

また、特許文献２に示された従来技術では、高電圧発生装置からの出力電流の最大値を予め定めておき、出力電流が当該最大値を越えると高電圧発生装置からの高電圧の供給を停止する絶対感度回路と、高電圧発生装置からの出力電流の単位時間あたりの最大増加量を予め定めておき、出力電流の単位時間あたりの増加量が当該最大増加量を超えると高電圧発生装置からの高電圧の供給を停止するスロープ感度回路を備える構成としている。

このような従来技術によって、（１）塗装ガンが被塗装物に対して低速で近づく場合には、出力電圧が最大設定値を越えれば、高電圧異常として検出することができる。
また、（２）塗装ガンが被塗装物に対して高速で近づく場合には、出力電流の単位時間あたりの増加量が最大設定値を越えれば（出力電圧の最大値を越えていなくても）、高電圧異常として検出することができる。
さらに、（３）塗装ガン等の塗料汚れ等でリーク電流が増大し、出力電圧が最大設定値を越えれば、高電圧異常として検出することができる。

特開平６−３２００６６号公報 特開２００５−６６４１０号公報

高電圧発生装置の低電圧ケーブルが断線した場合には、高電圧の出力ができなくなるため、特許文献１および特許文献２に開示されている従来技術を用いて、電流値や電流値の時間変化量を捉えることによって、断線の有無を検出することが可能である。

しかしながら、低電圧ケーブルが断線する初期段階では、未だ完全な断線に至っておらず、静電塗装装置の動作に従って、断線部分に再び導通が生じることが多い。このような瞬間的な断線（所謂チャタリング）は、見掛け上すぐに正常な導通状態に戻ってしまうことが多いため、電流値や電流値の時間変化量の変化によって確実に捉えることが困難であった。つまり、特許文献１および特許文献２に開示された従来技術では、低電圧ケーブルの瞬間的な断線を精度良く検出することが困難であった。

このような瞬間的な断線を確実に捉えることができれば、低電圧ケーブルが完全に断線する前に、予防保全的に低電圧ケーブルの交換等の措置を採ることが可能になるため非常に有効であり、低電圧ケーブルの瞬間的な断線を精度良く捉えることができる技術の開発が望まれていた。

本発明は、係る現状の課題を鑑みてなされたものであり、高電圧発生装置のうち、特にコッククロフト・ウォルトン式昇圧回路（以下、ＣＷ回路と呼ぶ）を有する高電圧発生装置の低電圧ケーブルに生じる瞬間的な断線を精度良く捉えることができる高電圧発生装置の断線検出方法を提供することによって、静電塗装工程の効率化および円滑化に寄与することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、電圧の発生源となる電圧発生部と、該電圧発生部により発生する電圧を昇圧するためのＣＷ回路を有する電圧昇圧部と、前記電圧を前記ＣＷ回路に入力するために前記電圧発生部と前記電圧昇圧部を接続する入力線と、前記電圧の昇圧時における前記ＣＷ回路の電流値を前記電圧発生部にフィードバックするために前記電圧発生部と前記電圧昇圧部を接続する電流フィードバック線と、前記電圧の前記ＣＷ回路による昇圧後の電圧値を前記電圧発生部にフィードバックするために前記電圧発生部と前記電圧昇圧部を接続する電圧フィードバック線と、を備える高電圧発生装置の、前記入力線、前記電流フィードバック線および前記電圧フィードバック線の断線を検出する高電圧発生装置の断線検出方法であって、前記電圧の昇圧時における前記ＣＷ回路の電流値の時間微分値の正、負および０と、前記電圧の前記ＣＷ回路による昇圧後の電圧値の時間微分値の正、負および０と、の組合せパターンの差異によって、前記入力線、前記電流フィードバック線および前記電圧フィードバック線における断線の有無を検出するとともに、前記入力線、前記電流フィードバック線および前記電圧フィードバック線のいずれが断線したかを特定するものである。

請求項２においては、前記電圧の昇圧時における前記ＣＷ回路の電流値の時間微分値が負であって、前記電圧の前記ＣＷ回路による昇圧後の電圧値の時間微分値が負である組合せの場合に、前記入力線が断線したことを特定するものである。

請求項３においては、前記電圧の昇圧時における前記ＣＷ回路の電流値の時間微分値が０であって、前記電圧の前記ＣＷ回路による昇圧後の電圧値の時間微分値が正である組合せの場合に、前記電流フィードバック線が断線したことを特定するものである。

請求項４においては、前記電圧の昇圧時における前記ＣＷ回路の電流値の時間微分値が正であって、前記電圧の前記ＣＷ回路による昇圧後の電圧値の時間微分値が０である組合せの場合に、前記電圧フィードバック線が断線したことを特定するものである。

請求項５においては、前記電圧の昇圧時における前記ＣＷ回路の電流値の時間微分値と、前記電圧の前記ＣＷ回路による昇圧後の電圧値の時間微分値と、を前記電圧発生部によって検出するとともに、断線の有無を検出する周期を、１０Ｈｚ以上とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ＣＷ回路を有する高電圧発生装置における低電圧ケーブルの瞬間的な断線を精度良く検出することができる。

請求項２においては、ＣＷ回路を有する高電圧発生装置における入力線の瞬間的な断線を精度良く検出することができる。

請求項３においては、ＣＷ回路を有する高電圧発生装置における電流値フィードバック線の瞬間的な断線を精度良く検出することができる。

請求項４においては、ＣＷ回路を有する高電圧発生装置における電圧値フィードバック線の瞬間的な断線を精度良く検出することができる。

請求項５においては、ＣＷ回路を有する高電圧発生装置における低電圧ケーブルの瞬間的な断線をより精度良く検出することができる。また、ノイズによる影響を排除し、誤検出を防止することができる。

本発明の一実施例に係る断線検出方法を適用する静電塗装装置の全体構成を示す模式図。 本発明の一実施例に係る断線検出方法を適用する高電圧発生装置の配置状態を示す模式図。 本発明の一実施例に係る断線検出方法を適用する高電圧発生装置の全体構成を示す模式図。 ＣＷ回路を備える高電圧発生装置の特性を示す説明図、（ａ）塗装ガンと被塗装物が急に接近した場合のＩＭ信号値およびＶＭ信号値の通常の変化を示す図、（ｂ）塗装ガンと被塗装物が急に離間した場合のＩＭ信号値およびＶＭ信号値の通常の変化を示す図。 ＣＷ回路を備える高電圧発生装置においてＣＴ入力線が瞬間的に断線した場合のＩＭ信号値およびＶＭ信号値の変化を示す図。 同じくＤＡ入力線あるいはＤＢ入力線が瞬間的に断線した場合のＩＭ信号値およびＶＭ信号値の変化を示す図。 同じくＩＭ信号線が瞬間的に断線した場合のＩＭ信号値およびＶＭ信号値の変化を示す図。 同じくＶＭ信号線が瞬間的に断線した場合のＩＭ信号値およびＶＭ信号値の変化を示す図。 各低電圧ケーブルの断線時におけるＩＭ信号値およびＶＭ信号値の変化を示す説明図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施例に係る異常検出方法を適用する静電塗装装置の全体構成について、図１および図２を用いて説明をする。

図１および図２に示す如く、本発明の一実施例に係る断線検出方法を適用する高電圧発生装置を備える静電塗装装置の一例である静電塗装装置１は、塗装を施す対象物である被塗装物（車体２）に対して、静電塗装を行うための装置であり、塗装ガン３、ロボットアーム４等を備えている。
尚、本実施例では、自動車の車体２を塗装する用途に用いられる静電塗装装置１を例示して説明を行うが、本発明に係る断線検出方法を適用する高電圧発生装置を備える静電塗装装置の用途をこれに限定するものではない。

塗装ガン３は、被塗装物（車体２）に対して塗料を噴霧するための装置であり、ベルカップ３ａ、リング電極３ｂ、高電圧発生装置９等を備えている。

塗装ガン３は、ベルカップ３ａを図示しないエアモータ等の駆動手段により回転させて、ベルカップ３ａの内面に展延させた流体塗料を遠心力で微粒化させるとともに、高電圧発生装置９によって、該塗装ガン３に負の静電高電圧を印加して、微粒化した塗料の粒子を負側に帯電させることができる回転霧化型の塗装装置である。
そして、負側に帯電した塗料と接地された（即ち、電位が０Ｖである）被塗装物（車体２）との間で形成される静電電界を利用して、車体２に対する静電塗装を行うことができる。

図２に示す如く、塗装ガン３は、高電圧発生装置９により発生させる負の静電高電圧によって、負側に帯電されるため、塗装ガン３の表面から離れる方向へと向う図示しない電磁力線が形成される。そして、この電磁力線によって、塗装ガン３の周囲に、負側に帯電した塗料ミストと反発し合う電界バリアを形成し、この電界バリアの作用により、塗装ガン３の塗料汚れを防止している。

さらに、高電圧発生装置９により発生させる負の静電高電圧は、リング電極３ｂに対しても印加される。リング電極３ｂには、複数の針状電極３ｃ・３ｃ・・・が、該リング電極３ｂの半径方向外側に向けて突設されている。そして、各針状電極３ｃ・３ｃ・・・によって形成される図示しない電磁力線によって、リング電極３ｂの周囲に負側に帯電した塗料ミストと反発しあうより強力な電界バリアを形成し、この電界バリアの作用により、塗装ガン３の塗料汚れをより確実に防止する構成としている。

図１に示す如く、ロボットアーム４は、その下部において基台部７に回動可能に連結される上下アーム５と、該上下アーム５の上部にその後端部が回動可能に連結される水平アーム６とから構成され、前記上下アーム５、水平アーム６を各回動支点で回動させることで、前記水平アーム６の先端部に設けた塗装ガン３が、被塗装物（車体２）に対して移動されるように構成されている。

また、水平アーム６は、その先端部に塗装ガン３の連結筒３ｅが連結される第一アーム部６ａと、その先端部に前記第一アーム部６ａが連結される第二アーム部６ｂと、その先端部に前記第二アーム部６ｂが連結され、その後端部に前記上下アーム５が回動可能に連結される第三アーム部６ｃと、を有する構成としている。
また、第三アーム部６ｃは、前記上下アーム５を介して接地（アース接続）される構成としている。

また、第一アーム部６ａには、二つの屈折部６ｄ・６ｅが設けられ、各屈折部６ｄ・６ｅにおいて第一アーム部６ａが屈折動作される構成となっており、これにより、塗装ガン３が、図中における時計方向、又は、反時計方向に角度を変更することができる。

また、塗装ガン３を先端に取り付ける連結筒３ｅは、第一アーム部６ａに対し、軸方向に回転駆動される構成となっており、これにより、塗装ガン３が、連結筒３ｅの軸を中心として角度を変更することができる。これにより、塗装ガン３の被塗装物（車体２）に対する角度が自由に設定できるように構成されている。

また、第一アーム部６ａには、高電圧発生装置１０が内蔵され、第一アーム部６ａの外周表面全体に、塗装ガン３と同極性の電圧が印加される。
そして、高電圧発生装置１０によって、第一アーム部６ａの表面から離れる方向へと向う図示しない電磁力線が形成される。そして、この電磁力線によって、第一アーム部６ａの周囲に、負側に帯電した塗料ミストと反発し合う電界バリアを形成し、この電界バリアの作用により、第一アーム部６ａ（即ち、ロボットアーム４）の塗料汚れを防止している。

また、第一アーム部６ａの外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加されるリング電極８（リング状の静電電極）が設けられる。さらにリング電極８には、円錐形状の複数の針状電極８ａ・８ａ・・・が、リング電極８から半径方向外側へ向けて放射状に突設されている。

そして、この針状電極８ａ・８ａ・・・からは、リング電極８から離れる方向へと向う図示しない電磁力線が形成される。
また、この電磁力線によって、第一アーム部６ａ（リング電極８）の周囲に、負側の帯電した塗料ミストと反発し合うより強力な電界バリアを形成し、この電界バリアの作用により、第一アーム部６ａ（即ち、ロボットアーム４）の塗料汚れをより確実に防止する構成としている。

次に、本発明の一実施例に係る断線検出方法を適用する高電圧発生装置の全体構成について、図３を用いて説明をする。
尚ここでは、塗装ガン３や該塗装ガン３によって噴霧される塗料に負の静電高電圧を印加するための高電圧発生装置９を採り上げて説明をするが、前述したロボットアーム４に負の静電高電圧を印加するための高電圧発生装置１０についても同様の構成とすることができる。

図３に示す如く、高電圧発生装置９は、電圧昇圧部２１と、電圧発生部２２と、低電圧ケーブル２３等を備えている。

電圧昇圧部２１は、電圧発生部２２によって発生する電圧を昇圧するための部位であり、高電圧トランス２４や、高電圧発生用の整流器および倍率器であって複数のコンデンサやダイオード等の組合せによって構成されたＣＷ回路２５を備えている。
高電圧トランス２４は、一次巻線２４ａ、二次巻線２４ｂを備えており、二次巻線２４ｂ側にＣＷ回路２５が接続されている。

また、電圧昇圧部２１は、高電圧トランス２４の一次巻線２４ａのセンター相（以下、ＣＴ相と呼ぶ）に接続される入力端子２１ａ、一次巻線２４ａのドライブＡ相（以下、ＤＡ相と呼ぶ）に接続される入力端子２１ｂ、一次巻線２４ａのドライブＢ相（以下ＤＢ相と呼ぶ）に接続される入力端子２１ｃを備えている。さらに、電圧昇圧部２１は、ＣＷ回路２５の全発生電流値を示す電流フィードバック信号（以下、ＩＭ信号と呼ぶ）を出力するための出力端子２１ｄ、ＣＷ回路２５によって昇圧した後の高電圧値を示す電圧フィードバック信号（以下、ＶＭ信号と呼ぶ）を出力するための出力端子２１ｆ、ＣＷ回路２５を接地するための接地端子２１ｇ、ＣＷ回路２５によって昇圧した高電圧を出力するための高電圧出力端子２１ｈ等を備えている。

電圧発生部２２は、塗装ガン３等に印加するための高電圧のもととなる電圧を発生させるための部位であり、電源部２６、増幅器２８、ＣＰＵ２９、ＲＡＭ３０、リレー３１、プッシュプル発振装置３２、電圧センサ３３、電流センサ３４、バンドパスフィルタ３５・３６・３７等を備えている。

電圧発生部２２は、電源部２６により発生する出力電圧をＣＰＵ２９からの指令値に応じて増幅器２８によって調整して、作動電圧を生成する。ここで生成される作動電圧は、該作動電圧の供給ライン上に設けられた電圧センサ３３および電流センサ３４により測定される値がＣＰＵ２９にフィードバックされることによって、作動電圧を指令値に一致させるように調整されている。

また、増幅器２８に対するＣＰＵ２９からの指令値は、前述したＩＭ信号やＶＭ信号がＣＰＵ２９にフィードバックされて、ＣＰＵ２９により各フィードバック信号やＲＡＭ２９に記憶されている条件等に基づいて演算を行うことによって求めている。
このＩＭ信号およびＶＭ信号等は、バンドパスフィルタ３５・３６・３７等を介してＣＰＵ２９に入力される。

また電圧発生部２２は、一次巻線２４ａの各ドライブ相に入力するためのドライブ信号を、ＣＰＵ２９からの指令値に応じて、プッシュプル発振装置３２によって生成する。
また、プッシュプル発振装置３２に対するＣＰＵ２９からの指令値は、前述したＩＭ信号やＶＭ信号がＣＰＵ２９にフィードバックされて、ＣＰＵ２９により各フィードバック信号やＲＡＭ２９に記憶されている条件等に基づいて演算を行うことによって求めている。

さらに電圧発生部２２は、作動電圧の供給ライン上にリレー３１を備えている。そして、ＣＰＵ２９により各フィードバック信号やＲＡＭ２９に記憶されている条件等に基づいて行った演算結果から異常が検出された場合には、即座にリレー３１を作動させて、作動電圧の供給を遮断する。これにより、例えば、高電圧発生装置９から異常な高電圧が出力させること等を確実に防止するようにしている。

また、電圧発生部２２は、一次巻線２４ａのＣＴ相に対する作動電圧を出力するための出力端子２２ａ、一次巻線２４ａのＤＡ相に対するドライブ信号を出力するための出力端子２２ｂ、一次巻線２４ａのＤＢ相に対するドライブ信号を出力するための出力端子２２ｃを備えている。さらに、電圧発生部２２は、ＣＰＵ２９に対してＩＭ信号を入力するための入力端子２２ｄ、ＣＰＵに対してリーク電流フィードバック信号を入力するための入力端子２２ｅ、ＣＰＵに対してＶＭ信号を入力するための入力端子２２ｆ、電圧発生部２２を接地するための接地端子２２ｇ等を備えている。

低電圧ケーブル２３は、電圧発生部２２と電圧昇圧部２１とを電気的に接続するための各種ケーブルの束であり、ＣＴ入力線（ＣＴ）２３ａ、ＤＡ入力線（ＤＡ）２３ｂ、ＤＢ入力線（ＤＢ）２３ｃ、ＩＭ信号線（ＩＭ）２３ｄ、リーク電流フィードバック線（ＬＩＭ）２３ｅ、ＶＭ信号線（ＶＭ）２３ｆ、コモン線（ＣＯＭ）２３ｇ等によって構成されている。

ＣＴ入力線２３ａは、電圧発生部２２によって生成した作動電圧を一次巻線２４ａのＣＴ相に入力するためのケーブルであり、電圧昇圧部２１の入力端子２１ａと電圧発生部２２の出力端子２２ａの間に接続されている。

ＤＡ入力線２３ｂは、電圧発生部２２によって生成したドライブ信号を一次巻線２４ａのドライブＡ相に入力するためのケーブルであり、電圧昇圧部２１の入力端子２１ｂと電圧発生部２２の出力端子２２ｂの間に接続されている。

ＤＢ入力線２３ｃは、電圧発生部２２によって生成したドライブ信号を一次巻線２４ａのドライブＢ相に入力するためのケーブルであり、電圧昇圧部２１の入力端子２１ｃと電圧発生部２２の出力端子２２ｃの間に接続されている。

ＩＭ信号線２３ｄは、電圧昇圧部２１で生成したＩＭ信号をＣＰＵ２９に入力するためのケーブルであり、電圧昇圧部２１の入力端子２１ｄと電圧発生部２２の入力端子２２ｄの間に接続されている。

ＶＭ信号線２３ｆは、電圧昇圧部２１で生成したＶＭ信号をＣＰＵ２９に入力するためのケーブルであり、電圧昇圧部２１の入力端子２１ｅと電圧発生部２２の入力端子２２ｅの間に接続されている。

また、リーク電流フィードバック線２３ｅは、電圧昇圧部２１におけるリーク電流をＣＰＵ２９に対してフィードバックするためのケーブルであり、例えば、電圧昇圧部２１の筐体と電圧発生部２２の入力端子２２ｅの間に接続されている。

さらに、コモン線２３ｇは、電圧昇圧部２１および電圧発生部２２に対して共通の基準電位（０Ｖ）を設定するためのケーブルであり、電圧昇圧部２１の接地端子２１ｇと電圧発生部２２の接地端子２２ｇの間に接続されている。

次に、ＣＷ回路を備える高電圧発生装置の一般的な特性について、図４を用いて説明をする。
図４（ａ）に示す如く、ＣＷ回路２５を備える高電圧発生装置９において、時刻ｔ_ａから車体２に塗装ガン３を急に接近させると、車体２と塗装ガン３の間で形成されている静電界の電界強度が高まり、ＣＷ回路２５を流れる電流値が増大するため、ＩＭ信号の信号値が上昇する。
尚、ＩＭ信号の信号値は電圧値であり、以下ＩＭ信号値と呼ぶ。

一方このとき、ＩＭ信号値の上昇を受けて、ＣＰＵ２９により静電界の電界強度を一定に保持しようとする調整が行われ、ＣＰＵ２９によって、電圧発生部２２により発生する作動電圧を低減させる旨の指令がなされ、その結果、ＶＭ信号の信号値（電圧）が下降する。
尚、ＶＭ信号の信号値は電圧値であり、以下ＶＭ信号値と呼ぶ。

次に、図４（ｂ）に示す如く、ＣＷ回路２５を備える高電圧発生装置９において、時刻ｔ_ｂから車体２と塗装ガン３を急に離間させると、車体２と塗装ガン３の間で形成されている静電界の電界強度が弱まり、ＣＷ回路２５を流れる電流値が減少するため、ＩＭ信号値が下降する。

一方このとき、ＩＭ信号値の下降を受けて、ＣＰＵ２９により静電界の電界強度を一定に保持しようとする調整が行われ、ＣＰＵ２９によって、電圧発生部２２により発生する作動電圧を増大させる旨の指令がなされ、その結果、ＶＭ信号値が上昇する。

本発明に係る高電圧発生装置の断線検出方法では、ＣＷ回路を備える高電圧発生装置におけるＩＭ信号値およびＶＭ信号値が示す一般的な変化の組合せパターンを利用することによって、低電圧ケーブルの断線を検出するとともに、さらに断線部位を特定することを可能にするものである。
以下、具体的な断線検出方法について説明をする。

次に、ＣＷ回路を備える高電圧発生装置において、各低電圧ケーブルが瞬間的に断線した場合の変化を確認した実験結果について、図５〜図８を用いて説明をする。
尚、以下に示すＩＭ信号値およびＶＭ信号値は、電圧昇圧部２１側の各出力端子２１ｄ・２１ｆにおける測定値であり、断線時に実際にＣＰＵ２９に対してフィードバックされる値とは異なっている。
なぜなら、ＩＭ信号線２３ｄあるいはＶＭ信号線２３ｆが断線すれば、電圧発生部２２側の各入力端子２２ｄ・２２ｆには、ＩＭ信号あるいはＶＭ信号は入力されないからである。

まず始めに、ＣＴ入力線２３ａが瞬間的に断線した場合の変化について、図５を用いて説明する。
図５に示す如く、ＣＴ入力線２３ａを時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまで瞬間的に断線させると、ＩＭ信号値は減少し始める。これは、ＣＴ入力線２３ａの断線によって、ＣＷ回路２５に供給される作動電圧が減少することによるものである。
このため、ＣＴ入力線２３ａを瞬間的に断線させたときには、ＩＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）は、必ず負の値となる。
尚、本実験では、時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまでの瞬間的な断線時間を１００ｍｓｅｃとしている（以下同じ）。

また、ＣＴ入力線２３ａを時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまで瞬間的に断線させると、ＶＭ信号値も減少し始める。これは、ＣＴ入力線２３ａの断線によって、ＣＷ回路２５に供給される作動電圧が低下すると、ＣＷ回路２５による昇圧後の高電圧値が低下するためである。
このため、ＣＴ入力線２３ａを瞬間的に断線させたときには、ＶＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）は、必ず負の値となる。

次に、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃが瞬間的に断線した場合の変化について、図６を用いて説明する。
図６に示す如く、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃを時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまで瞬間的に断線させると、ＩＭ信号値は減少し始める。これは、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃの断線によって、ＣＷ回路２５に供給されるドライブ信号が減少するためである。
このため、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃを瞬間的に断線させたときには、ＩＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）は、必ず負の値となる。

また、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃを時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまで瞬間的に断線させると、ＶＭ信号値も減少し始める。これは、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃの断線によって、ＣＷ回路２５に供給されるドライブ信号が減少すると、ＣＷ回路２５による昇圧後の高電圧値が低下するためである。
このため、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃを瞬間的に断線させたときには、ＶＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）は、必ず負の値となる。

即ち、本発明の一実施例に係る高電圧発生装置９の断線検出方法は、作動電圧の昇圧時におけるＣＷ回路２５の電流値であるＩＭ信号値の時間微分値が負であって、作動電圧のＣＷ回路２５による昇圧後の電圧値であるＶＭ信号値の時間微分値が負である組合せの場合に、入力線（ＣＴ入力線２３ａ、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃ）が断線したことを特定するものである。
これにより、高電圧発生装置９の入力線（ＣＴ入力線２３ａ、ＤＡ入力線２３ｂあるいはＤＢ入力線２３ｃ）の断線を精度良く検出することができる。

次に、ＩＭ信号線２３ｄが瞬間的に断線した場合の変化について、図７を用いて説明する。
図７に示す如く、ＩＭ信号線２３ｄを時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまで瞬間的に断線させると、ＩＭ信号値は上昇し始める。これは、ＩＭ信号線２３ｄが断線すると、電圧発生部２２のＣＰＵ２９によってＩＭ信号を検出することができなくなり、ＩＭ信号値が低下していると判断する。つまりＣＰＵ２９は、被塗装物（車体２）と塗装ガン３が離間して静電界の電界強度が低下しているものと判断して、増幅器２８に対してＣＷ回路２５に供給する作動電圧を上昇させる旨の指令を与える。
このため、ＩＭ信号線２３ｄを瞬間的に断線させたときには、ＩＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）は、必ず正の値となる。

また、ＩＭ信号線２３ｄを時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまで瞬間的に断線させても、ＶＭ信号値は、変化していない。これは、ＩＭ信号線２３ｄが断線し、ＣＰＵ２９からの指令によって、ＣＷ回路２５に供給される作動電圧が上昇したとしても、実際の被塗装物（車体２）と塗装ガン３との離間距離は変化しておらず、静電界の電界強度も変化していないため、ＶＭ信号値が変化しないためである。
このため、ＩＭ信号線２３ｄを瞬間的に断線させたときには、ＶＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）は、必ず「０」となる。

尚、ここでいう「０」という値は、正確な「０」という値のみを意味しているものではない。現実的にはＶＭ信号値の時間微分値が正確な「０」とならない場合が多いため、「０」を挟む上限（正側）および下限（負側）の閾値を設定しておき、ＶＭ信号値の時間微分値が当該閾値内に包含されている場合に、ＶＭ信号値の時間微分値が「０」であるものとして扱うようにしている。

即ち、本発明の一実施例に係る高電圧発生装置９の断線検出方法は、作動電圧の昇圧時におけるＣＷ回路２５の電流値であるＩＭ信号値の時間微分値が０であって、作動電圧のＣＷ回路２５による昇圧後の電圧値であるＶＭ信号値の時間微分値が正である組合せの場合に、ＩＭ信号線２３ｄが断線したことを特定するものである。
これにより、高電圧発生装置９のＩＭ信号線２３ｄの断線を精度良く検出することができる。

次に、ＶＭ信号線２３ｆが瞬間的に断線した場合の挙動について、図８を用いて説明する。
図８に示す如く、ＶＭ信号線２３ｆを時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまで瞬間的に断線させると、ＶＭ信号値は上昇する。これは、ＶＭ信号線２３ｆが断線すると、電圧発生部２２のＣＰＵ２９によってＶＭ信号を検出することができなくなり、ＣＰＵ２９はＶＭ信号値が低下していると判断する。つまりＣＰＵ２９は、被塗装物（車体２）と塗装ガン３が離間して静電界の電界強度が低下しているものと判断して、増幅器２８に対してＣＷ回路２５に対する作動電圧を上昇させる旨の指令を与える。
このため、ＶＭ信号線２３ｆを瞬間的に断線させたときには、ＶＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）は、必ず正の値となる。

また、ＶＭ信号線２３ｆを時刻ｔ_ｃから時刻ｔ_ｄまで瞬間的に断線させても、ＩＭ信号値は変化しない。これは、ＶＭ信号線２３ｆが断線し、ＣＰＵ２９からの指令によって、ＣＷ回路２５に対する作動電圧が上昇したとしても、実際の被塗装物（車体２）と塗装ガン３との離間距離は変化しておらず、静電界の電界強度も変化していないため、ＩＭ信号値は変化しないためである。
このため、ＶＭ信号線２３ｆを瞬間的に断線させたときには、ＩＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）は、必ず「０」となる。

尚、ここでいう「０」という値は、正確な「０」という値のみを意味しているものではない。現実的にはＩＭ信号値の時間微分値が正確な「０」とならない場合が多いため、「０」を挟む上限（正側）および下限（負側）の閾値を設定しておき、ＩＭ信号値の時間微分値が当該閾値内に包含されている場合に、ＩＭ信号値の時間微分値が「０」であるものとして扱うようにしている。

即ち、本発明の一実施例に係る高電圧発生装置９の断線検出方法は、作動電圧の昇圧時におけるＣＷ回路２５の電流値であるＩＭ信号値の時間微分値が正であって、作動電圧のＣＷ回路２５による昇圧後の電圧値であるＶＭ信号値の時間微分値が０である組合せの場合に、ＶＭ信号線２３ｆが断線したことを特定するものである。
これにより、高電圧発生装置９のＶＭ信号線２３ｆの断線を精度良く検出することができる。

次に、ＣＷ回路を備える高電圧発生装置における、各低電圧ケーブルが瞬間的に断線した場合の変化をまとめた結果について、図９を用いて説明をする。
これまでの説明で示した実験結果を総合すると、ＣＷ回路２５を備える高電圧発生装置９において、低電圧ケーブル２３が瞬間的に断線した場合におけるＩＭ信号値とＶＭ信号値の時間微分値（接線の傾き）には一定の規則性を見出すことができ、この規則性は、図９のように示される。

具体的には、電圧昇圧部２１側の各出力端子２１ｄ・２１ｆにおいて、ＩＭ信号値とＶＭ信号値をモニタリングしておき、各信号値の時間微分値（接線の傾き）が、図９に示すいずれかの組合せパターンに該当するか否かの判定を行う。

そして、一秒間に数十回程度のサンプリング周期で各信号値を測定するとともに組合せパターンの判定を行って、一つの測定結果でも組合せパターンに該当することがあれば、断線している（あるいは断線の可能性がある）ものとして検出するようにしている。

これにより、瞬間的に断線し、その後すぐに正常な導通状態に戻ってしまうような断線（所謂、チャタリング）であっても、検出することが可能になり、低電圧ケーブル２３の断線の有無を精度良く検出することができる。また、この断線検出方法によれば、低電圧ケーブル２３のうち、どのケーブルが断線したのかを特定することも可能になる。

即ち、本発明の一実施例に係る高電圧発生装置９の断線検出方法は、電圧の発生源となる電圧発生部２２と、該電圧発生部２２により発生する作動電圧を昇圧するためのＣＷ回路２５を有する電圧昇圧部２１と、作動電圧をＣＷ回路２５に入力するために電圧発生部２２と電圧昇圧部２１を接続するＣＴ入力線２３ａ、ＤＡ入力線２３ｂおよびＤＢ入力線２３ｃと、作動電圧の昇圧時におけるＣＷ回路２５の電流値を示す信号であるＩＭ信号値を電圧発生部２２にフィードバックするために電圧発生部２２と電圧昇圧部２１を接続するＩＭ信号線２３ｄと、作動電圧のＣＷ回路２５による昇圧後の電圧値を示す信号であるＶＭ信号値を電圧発生部２２にフィードバックするために電圧発生部２２と電圧昇圧部２１を接続するＶＭ信号線２３ｆと、を備える高電圧発生装置９の、各線２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・２３ｄ・２３ｆの断線を検出する高電圧発生装置９の断線検出方法であって、作動電圧の昇圧時におけるＣＷ回路２５のＩＭ信号値の時間微分値の正、負および０と、作動電圧のＣＷ回路２５による昇圧後のＶＭ信号値の時間微分値の正、負および０と、の組合せパターン（図９）の差異によって、各線２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・２３ｄ・２３ｆにおける断線の有無を検出するとともに、各線２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・２３ｄ・２３ｆのいずれが断線したかを特定するものである。
これにより、高電圧発生装置９の低電圧ケーブル２３の瞬間的な断線を精度良く検出することができる。

またさらに、図９に示す組合せパターンに該当するか否かの判定を行う周期を早めることによって、断線の有無をより精度良く検出することができる。
入力された信号がノイズであれば、その時間微分値の波形は、急峻に立ち上がった後、急峻に立ち下がるため、サンプリング周期をより早めることによって、ノイズによる変化パターンと、断線時の変化パターンは容易に区別することができる。
また、サンプリング周期をより早めることによって、より短時間の断線であっても、断線時の変化パターンを検出することが可能になる。

このため、本発明の一実施例に係る高電圧発生装置９では、ＩＭ信号値とＶＭ信号値のサンプリング周期をより早めるとともに、サンプリングした各信号値に基づいて高速で演算および判定を行うことができるＣＰＵ２９を備える構成としている。

そして、組合せパターンの判定周期を１０Ｈｚ以上（即ち、１秒間に１０回以上の判定を行う）とし、好ましくは２０Ｈｚ以上（即ち、１秒間に２０回以上の判定を行う）とすることによって、ノイズによる変化パターンを確実に区別することができるようになり、ノイズの影響を排除することによって、断線の誤検出も防止することができる。

また、組合せパターンの判定周期を１０Ｈｚ以上とし、好ましくは２０Ｈｚ以上とすることによって、より短時間の断線を検出することも可能になり、より精度良く低電圧ケーブルの断線の有無を検出することが可能になる。

即ち、本発明の一実施例に係る高電圧発生装置９の断線検出方法は、作動電圧の昇圧時におけるＣＷ回路２５の電流値であるＩＭ信号値の時間微分値と、作動電圧のＣＷ回路２５による昇圧後の電圧値であるＶＭ信号値の時間微分値と、を電圧発生部２２（詳しくは、ＣＰＵ２９）によって検出するとともに、断線の有無を検出する周期を、１０Ｈｚ以上とするものである。
これにより、高電圧発生装置９の低電圧ケーブル２３の瞬間的な断線をより精度良く検出することができる。また、ノイズによる影響を排除し、誤検出を防止することができる。

１ 静電塗装装置
９ 高電圧発生装置
２１ 電圧昇圧部
２２ 電圧発生部
２３ 低電圧ケーブル
２５ ＣＷ回路

Claims (5)

1. 電圧の発生源となる電圧発生部と、
   該電圧発生部により発生する電圧を昇圧するためのコッククロフト・ウォルトン式昇圧回路を有する電圧昇圧部と、
   前記電圧を前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路に入力するために前記電圧発生部と前記電圧昇圧部を接続する入力線と、
   前記電圧の昇圧時における前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路の電流値を前記電圧発生部にフィードバックするために前記電圧発生部と前記電圧昇圧部を接続する電流フィードバック線と、
   前記電圧の前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路による昇圧後の電圧値を前記電圧発生部にフィードバックするために前記電圧発生部と前記電圧昇圧部を接続する電圧フィードバック線と、
   を備える高電圧発生装置の、
   前記入力線、前記電流フィードバック線および前記電圧フィードバック線の断線を検出する高電圧発生装置の断線検出方法であって、
   前記電圧の昇圧時における前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路の電流値の時間微分値の正、負および０と、
   前記電圧の前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路による昇圧後の電圧値の時間微分値の正、負および０と、
   の組合せパターンの差異によって、
   前記入力線、前記電流フィードバック線および前記電圧フィードバック線における断線の有無を検出するとともに、
   前記入力線、前記電流フィードバック線および前記電圧フィードバック線のいずれが断線したかを特定する、
   ことを特徴とする高電圧発生装置の断線検出方法。
2. 前記電圧の昇圧時における前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路の電流値の時間微分値が負であって、
   前記電圧の前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路による昇圧後の電圧値の時間微分値が負である組合せの場合に、
   前記入力線が断線したことを特定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の高電圧発生装置の断線検出方法。
3. 前記電圧の昇圧時における前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路の電流値の時間微分値が０であって、
   前記電圧の前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路による昇圧後の電圧値の時間微分値が正である組合せの場合に、
   前記電流フィードバック線が断線したことを特定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の高電圧発生装置の断線検出方法。
4. 前記電圧の昇圧時における前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路の電流値の時間微分値が正であって、
   前記電圧の前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路による昇圧後の電圧値の時間微分値が０である組合せの場合に、
   前記電圧フィードバック線が断線したことを特定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の高電圧発生装置の断線検出方法。
5. 前記電圧の昇圧時における前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路の電流値の時間微分値と、前記電圧の前記コッククロフト・ウォルトン式昇圧回路による昇圧後の電圧値の時間微分値と、
   を前記電圧発生部によって検出するとともに、断線の有無を検出する周期を、
   １０Ｈｚ以上とする、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の高電圧発生装置の断線検出方法。

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