JPH0574418B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特許請求の範囲第１項の前文に記載
したような、電化用電極を備えた静電スプレー装
置の電子的高電圧発生器に関する。

（従来技術） この種の高電圧発生器は種々商業的に利用可能
であり、それらは、スプレーガンとは別個の要素
が高電圧ケーブルを経てスプレーガンに接続され
ているか、あるいは、変圧器と高電圧カスケード
とがスプレーガンに収容されていて高電圧発生器
の他の構成部品を含んでいるユニツトへ低圧電線
を経て接続されているかのどちらかである。この
ようなスプレーシステムを作る時、個々の電子部
品、特に電力増幅器をクロツクする、例えば発振
周波数を有する発振器は、特に変圧器が最適に無
損失で機能するとき（同調範囲）、最小限の電力
損失で高電圧が発生するようにする。しかしなが
ら、このような予整合にもかかわらず、その予整
合は、必然的に高電圧発生器あるいは高電圧発生
部分とガンとの間の接続ライン、および負荷に関
する一定値に基づいているので、スプレーシステ
ムの実際の操作においてはかなりの電力損失が生
じる。その負荷は、荷電用電極とスプレーされる
被加工物との距離、スプレーされる材料の種類、
そしてとりわけ手動スプレーガンの場合において
実用上かなりの変化や変動が伴うもの等に依存す
るのである。

（発明が解決しようとする問題点） このようにかなりの損失が生じると、操作効率
が悪くなるばかりではなく、例えば直列抵抗器に
おいて、それ相応の放熱を行なうことが必要にな
る。変圧器と高電圧カスケードとがガンに装着さ
れているようなスプレーガンの場合には、過熱損
傷を避けるために構成要素の小型化には限界があ
り、特に手動スプレーガンの場合にガンが比較的
大きく、重く、扱いにくいものになるという欠点
が生じる。

それ故、本発明の目的は、静電スプレー装置操
作用に意図された上記種類の静電高電圧発生器を
完全にして電力損失を最小にする方向への自動整
合（あるいは平衡）が実際の操作の間中連続して
行なわれるようにすることである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的は、特許請求範囲第１項の特徴項に記
載した特徴によつて解決される。

本発明は、公知の高電圧発生器に実用上生じる
電力損失の発生が、特に、変圧器の共振範囲が所
定の負荷変化を遷移させ、この変圧器がもはや最
適電力範囲で動作しなくなるという事実に起因す
るということの認知に基づいている。その時周波
数整合を行い得るように、変圧器の１次側を駆動
する電力増幅器の周波数を変えることができるよ
うな可能性を作り出さねばならない。それゆえ、
本発明によれば、特定周波数で発振する標準発振
器のかわりに、電力増幅器をクロツクするための
制御可能な周波数発生器が使用される。この周波
数の制御と、これに加えて、低圧直流電圧源の制
御とが、制御アルゴリズムに基づいて最適電力整
合を常時連続実行するマイクロコンピユータによ
つて行われる。この低圧直流電圧源の電圧、従つ
て高電圧カスケードの出力の高電圧は、規定の定
格値に応じて設定制御され、（しかも）、周波数発
生器の周波数は、コンピユータによつて最適電力
に選択あるいは制御される。あらゆる操作条件下
での、このほとんど無損失の高電圧発生の結果と
して、エネルギ節減がもたらされるとともに、他
方では電子要素とりわけ変圧器によつて生じる熱
の有意的な削減（もまた）もたらされる。例え
ば、変圧器とカスケードとを一体化した上記スプ
レーガンを用意することで、現代的電子工学を用
いてこれらの構成要素を極めて小さくすることが
でき、電子要素の過熱という危険を生じることな
しにガンを小さく軽く製作することができるので
ある。

特許請求の範囲第２項記載による本発明の別の
改良点は、スプレー電流、すなわち荷電用電極と
スプレーされている被加工物との間に流れる電流
が検知されて、マイクロコンピユータはこの検知
されたスプレー電流値に基づき、スプレー電流値
が所定のスプレー電流しきい値になるまでは電圧
を実質的一定値に保ち、所定のしきい値を越える
と電圧を減じる。換言すると、スプレーガンが被
加工物に近いとき、これはスプレー電流の増加に
つながるので、電圧はまず実質的一定値に保たれ
るのであるが、特定距離（スプレー電流しきい
値）後電圧が減じられアークの危険が回避され
る。このように、作業はしきい値距離内でもなお
危険なしに実行され、そのために最適整合（最小
損失）が保証され続けるのである。ガンが被加工
物に近づいた時に電圧を減じるいわゆる近接スイ
ツチは、例えばヨーロツパ特許出願第0092404号
に既に開示されているが、これら公知の回路は比
較的複雑であり、しきい値に達するまでは電圧を
一定に保つておくのは困難であり、この場合にお
ける操作条件に大きな変動を与える高電圧発生器
の整合にはなんの寄与もしないのである。このこ
とに加えて、本発明の特許請求の範囲第３項によ
るスプレー電流の検知は、非常に簡単で、問題の
ない、そして正確な測定方法を保証する。

特許請求の範囲の他の従属項によれば、本発明
の高電圧発生器は、選択ユニツト、制御要素、そ
してインターフエイスユニツトによつて拡張で
き、それによつて、データの入力ならびに表示に
関して、特定のシーケンスを規定したり、他のス
プレー装置、または他のデータ処理装置、あるい
はその両方の連結したりする数々の可能性がもた
らされる。

（実施例） 第１図に示したブロツク図において、１０は２
次側が高電圧カスケード１１に接続されている高
電圧変圧器である。カスケード１１の高電圧出力
は高電圧電極（図示せず）に至る。変圧器１０、
高電圧カスケード１１、および高電圧電極は、ガ
ンと一体化され高電圧を発生する公知の静電スプ
レーガンの標準的要素である。

高電圧変圧器１０の１次側は、以下に述べる要
素と同様にスプレーガンから離れた位置、好適に
は給電制御結合ユニツトのハウジング内に配置さ
れた電力増幅器１２から給電ケーブル（図示せ
ず）を介して給電される。電力増幅器１２には制
御可能な電圧源１３、例えばクロツクされた電源
パツクから直流電圧が供給される。さらに、必要
なクロツク周波数は、周波数発生器１４によつて
電力増幅器１２に印加されるが、そのため周波数
発生器１４は直流制御の調整可能な周波数発生器
であり、このことが本質的に重要なことである。
電圧源１３と周波数発生器１４は、これら２つの
要素の制御（あるいは調整）を行うマイクロコン
ピユータ１５に制御ラインを介して接続されてい
る。マイクロコンピユータ１５は、所望データを
表示する表示手段および手動作動キーボードから
成る駆動部１６によつて選択可能である。さらに
また、マイクロコンピユータ１５には、高電圧発
生器内でおきた事象に関するデータが絶えず供給
されるが、そのために、電圧実際値が回路（ある
いは論理）ユニツト１７によつて検知され、そし
て変圧器１０の１次側の電流実際値が回路（ある
いは論理）ユニツト１８によつて検知されて、適
切なデータ編集のための情報データとしてマイク
ロコンピユータ１５に送られる。２つのユニツト
１７，１８の回路は図示する通りであるが、図で
１９は低抵抗器である。これに加えて、マイクロ
コンピユータ１５には、スプレー電流つまり高電
圧電極と、接地された被加工物との間の電流の大
きさに関する情報データが、回路ユニツト２０に
よつて供給される。回路ユニツト２０は、２１で
示された電子工学的接地点と接地点２２との間の
電流量を測定する方法、つまり高抵抗器２３を挿
入する測定方法でスプレー電流を決定する。この
方法によつて、近接して直接測定するのが困難な
スプレー電流が容易にそしてそれにもかかわらず
正確に検知できるのである。

２４は、入出力制御要素であり、マイクロコン
ピユータ１５とスプレーガンの作動要素、たとえ
ば高電圧、スプレー材料供給、および圧縮空気供
給のためのトリガー部材との情報伝達を行ない、
たとえば高電圧のスイツチが投入された後にだけ
スプレー材料のバルブが開かれるといつた、ある
種のシーケンスを制御し、所与の条件下のエラー
を示す。標準モニター論理ユニツト２５はマイク
ロコンピユータ１５のプログラム制御のモニター
を引き受けている。最後に、２６と２７はインタ
ーフエイス回路ユニツトであり、ユニツト２６
は、データ指令交換（たとえば中央［位置］から
の複数のスプレーガンの制御）のためにそれぞれ
結合させるための媒介処理インターフエイスであ
り、ユニツト２７は高位コンピユータシステムと
の結合を可能にするシリアルインターフエイスで
ある。

高電圧発生器は次のように作動する。操作者
は、荷電用電極の所望高電圧の値を駆動要素１６
のキーボードから入力する。全スプレー操作期
間、マイクロプロセツサは電圧源１３の電圧と周
波数発生器１４の周波数とを制御して、所望電圧
を一定のまま保つとともに、他方では変圧器１０
の１次側電流を性能の最適値（最小値）に保つ。
最適なスプレー効果（一定高電圧）と最小の電力
損失（最適整合）とはかくしてそれぞれの負荷お
よび負荷変動には関係なく保証される。しかしな
がら、荷電用電極の所望高電圧の入力の他に、ス
プレー値のしきい値もまたキーボードによつてマ
イクロコンピユータに入力される。このしきい値
以上に達すると、これは回路（あるいは論理）ユ
ニツト２０によつてコンピユータ１５に伝達され
るのであるが、その時コンピユータ１５は電圧源
１３の電圧、従つて荷電用電極の高電圧を減じ、
その結果スプレー電流が実質的に一定に保たれる
ようにする。第２Ａ図はスプレー電流I_Sの特性を
示し、第３Ａ図は、荷電用電極の高電圧、すなわ
ち被加工物から荷電用電極までの距離に加えられ
る高電圧Ｕの特性を示している。破線の垂線はそ
のため各々スプレー電流のしきい値、すなわち臨
界距離のしきい値を示している。２つの図からも
たらされる調整が、荷電用電極と被加工物との間
の最小距離まで危険なしに作業ができるように
し、荷電用電極が被加工物に接触する直前に電圧
が完全に消滅するように制御できる（接触保護）。
そのため電力側の整合もまたこの『閉成動作』期
間実行されつづける。つまり、このようにして、
この操作条件の期間にも重大な電力損失および電
子モジユールの熱が生じないのである。

様々な設定および操作データを駆動要素１６の
表示ユニツト上で操作者に表示することができ
る。特に、選択された電圧、選択されたスプレー
電流しきい値、そしてスプレー電流の大きさの表
示が行われる。これら３つの値の特に素晴らしい
表示は、第３Ａ図、第３Ｂ図および第３Ｃ図に示
された切換え可能発光ダイオード帯から成つてい
る。第３Ａ図において３０で示す発光帯は、設定
された高電圧の表示を示しており、電圧値は帯３
０の長さにわたつて導出されている。スプレー電
流しきい値を越えない限り、この表示は操作期間
一定のままである。第３Ｂ図に示すような設定さ
れたスプレー電流しきい値が表示されている状
態、つまり発光帯３０が非発光ダイオードによつ
て２つの副帯３１，３２に分割されている状態
は、切換えによつて達成することができる。さら
に切換えると最後には、第３Ｃ図の状態になり、
スプレー電流の実際値が表示される。その時に
は、１つの発光ダイオード３３のみがスプレー電
流の表示のために発光する。この表示の利点は、
ただ１つの発光ダイオードアレーで３つの値すな
わち電圧Ｕ、しきい値SW、およびスプレー電流
I_Sが表示できる点にある。

エラー判断、例えばエラーの場合にカスケード
の故障や断線などの問題があるかどうかについて
検知をとることを可能にする情報が、マイクロコ
ンピユータ内に存在するデータに基づいて引き出
される。さらに、たとえば連動の設定（たとえば
高電圧のスイツチがオンされるまで塗料バルブを
開放しないというような）なエラーの表示等、特
定のシーケンスや事象の認識や表示は勿論その設
定も、入出力制御ユニツト２４によつて達成する
ことができる。たとえば複数のスプレーガンを中
央［位置］から制御しようとする時や被加工物接
地モニターを接続しようとする時、その時は高電
圧が所与の不完全な被加工物接地を自動的に切断
するのであるが、データや指令の交換のために、
プロセツサ間インターフエイス回路２６によつ
て、複数の論理の組み合せが実行できるのであ
る。高電圧発生器を上位コンピユータと連動させ
て働かせる時は、シリアルインターフエイス２７
によつてそれを成すことができる。そのため自動
塗料交換機能等を備えた自動スプレーシステムを
ほとんど限界なく実現できるのである。

マイクロコンピユータのプログラム作りは、本
発明の構成要素ではなく、そのためプログラム例
の説明は不要である。ただ言つておけねばならな
いことは、商業的に入手可能なマイクロコンピユ
ータ（これはマイクロコンピユータとデータ記憶
装置の組合せを含んだ意味であるが）をプログラ
ミングや、前記アルゴリズム制御を実行するプロ
グラムを持つたマイクロコンピユータを提供する
ことは困難ではないということである。

直流電圧源１３は、0.5から52Aの直流電流を
与えるようにＶの直流電圧を供給し、（かつ）周
波数発生器１４は26KHzのクロツク周波数を供給
する、ということを単なる数値例として示してお
こう。

もちろん、本発明は図示説明した具体例に限定
されるものではなく、本発明の範囲を逸脱するこ
となしに数々の変形が可能である。このことは、
特に、個々の電子的要素の種類や回路構成に関し
て言える。しかし、本質的なことは、最適整合が
常に与えられるようにマイクロコンピユータが電
圧と電流とを制御することで、これは、変圧器の
１次側に関して言えば、最小電流を与える最大増
幅に相応している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高電圧発生器の実施例を示す
ブロツク図、第２Ａ図および第２Ｂ図はスプレー
制御による制御を説明する図、第３Ａ図、第３Ｂ
図および第３Ｃ図は表示手段を示す略図である。 符号の説明、１０……変圧器、１１……カスケ
ード、１２……電力増幅器、１３……低圧直流電
圧源、１４……周波数発生器、１５……マイクロ
コンピユータ、１６……駆動要素、１６ａ……表
示ユニツト、１７，１８……回路（あるいは論
理）ユニツト、２１……電子工学的接地点、２２
……接地点）、２６，２７……インターフエイス
回路ユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 荷電用電極を有し、制御可能な低圧直流電圧
   源と、直流電圧を交流電圧に交換する周波数クロ
   ツク電力増幅器と、低圧交流電圧を中高圧交流電
   圧に変圧する変圧器と、中高圧交流電圧を高圧直
   流電圧に変換する高電圧カスケードとで形成され
   た静電スプレー装置、特に前記変圧器と前記カス
   ケードとをガンに一体化された手動スプレーガン
   のための電子的高電圧発生器において、前記電力
   増幅器１２が調整可能な直流電圧制御周波数発生
   器１４によつてクロツクされること、前記変圧器
   １０が前記カスケード１１の高電圧出力に現れる
   すべての電圧に対して性能が最適に整合されるよ
   うに、すなわち前記変圧器の１次側電流が最小の
   ままに保たれるように前記低圧直流電圧源１３と
   前記周波数発生器１４とがマイクロコンピユータ
   １５によつて制御されること、および、前記変圧
   器１０の１次側電圧と電流の実際値が情報データ
   として回路（あるいは論理）ユニツト１６，１７
   を介してマイクロコンピユータ１５に連続供給さ
   れること、とを特徴とする静電スプレー装置のた
   めの電子的高電圧発生器。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   荷電用電極と接地されスプレーされるべき被加工
   物との間のスプレー電流を検知する回路（あるい
   は論理）ユニツト１８を備えていて該ユニツト１
   ８がスプレー電流の実際値を情報データとして前
   記マイクロコンピユータ１５に供給すること、前
   記マイクロコンピユータ１５は、スプレー電流が
   所定のしきい値になるまで前記荷電用電極の高電
   圧を実質的に一定値のままに保ち、スプレー電流
   が所定のしきい値に達しあるいはそれを越える
   と、前記荷電用電極の高電圧を減少させるよう
   に、前記低圧直流電圧源１３を制御すること、と
   を特徴とする電子的高電圧発生器。 ３ 特許請求の範囲第２項の記載において、スプ
   レー電流を検知するために前記回路ユニツト１８
   が電子工学的接地点２１と接地点２２との間の電
   流量を測定することを特徴とする電子的高電圧発
   生器。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項までのうち
   の１つの項の記載において、駆動要素１６が前記
   マイクロコンピユータに接続され、該駆動要素が
   選択キーボードと表示ユニツト１６ａとを有する
   ことを特徴とする電子的高電圧発生器。 ５ 特許請求の範囲第４項の記載において、前記
   表示ユニツト１６ａが切換え可能な発光ダイオー
   ド帯表示を具備することを特徴とする電子的高電
   圧発生器。 ６ 特許請求の範囲第１項から第５項までのうち
   の１つの項の記載において、前記マイクロコンピ
   ユータ１５と前記高圧変圧器１０とスプレー装置
   の作動要素とに接続された入出力制御要素２４を
   設け、該入出力制御要素がスプレー動作シーケン
   スを制御することを特徴とする電子的高電圧発生
   器。 ７ 特許請求の範囲第１項から第６項までのうち
   の１つの項の記載において、プロセツサ間あるい
   はシリアル連動を作るための少なくとも１つのイ
   ンターフエイス回路ユニツト２６，２７を具備す
   ることを特徴とする電子的高電圧発生器。