JPH0648908B2

JPH0648908B2 - 静電塗装装置用高圧直流電源制御回路

Info

Publication number: JPH0648908B2
Application number: JP57063799A
Authority: JP
Inventors: リチヤ−ド・エイ・モウゼ; ジエイ・ト−マス・シヤ−フア−; リチヤ−ド・ワインスタイン
Original assignee: エービービー・ガデリウス株式会社
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: BR8300690A; DE3305058A1; AU1080783A; AU555281B2; IT8319663A0; CA1199962A; DE3305058C2; MX152520A; FR2522210B1; GB2115243A; IT1160722B; FR2522210A1; AU6072586A; JPS58148672A; BE895944A; ZA83618B; GB2115243B; US4402030A; AU593567B2; GB8302787D0

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高圧直流電源のための改良された制御回路に
係るものであり、詳述すれば、静電塗装装置の帯電電極
のような高圧電極と接地された物品との間の初期アーク
を検出し、アークが発生する前に高圧電源を遮断して電
極を接地するようになつている改良された制御回路に係
るものである。

静電塗装装置は一般に、高圧直流電源を備えており、こ
の電源は塗装しようとする接地された物品と、静電的に
帯電させた霧状の液体塗膜或は静電的に帯電させた粒子
状塗膜材料の雲を物品に向けるスプレーガン或は類似デ
バイスとの間に接続されている。静電塗装装置を作動さ
せている場合には、発火或は爆発の危険性がある。この
危険性は液体塗膜内の溶剤の引火性及び粒子状塗膜の雲
の引火性と、塗装装置と電気的接地との間のスパークに
よる着火の危険性とに起因するものである。典型的に
は、塗装しようとする物品は固定された或は往復動する
塗膜アプリケータを通つて輸送される。もし物品が塗膜
アプリケータに近づき過ぎたり、コンベア上で揺動した
りすると、塗膜アプリケータと接地された物品との間に
スパークを生じるかも知れず、恐らく発火したり或は爆
発を生じたりすることになる。

従来から、静電塗装装置内にアークが発生するのを防止
するために種々の方法が用いられて来た。発火乃至は爆
発を防ぐ外部方法の１つは、トリツプ或は検知ワイヤ或
は光検出デバイスを使用することである。接地された物
品が高電圧に近づき過ぎると、外部検知デバイスがトリ
ガされて電源の高圧を遮断し、スプレーデバイスを接地
することによつてスプレーデバイスから電荷を除去す
る。別の外部的方法では赤外線検知デバイスを用いて、
火災が発生した後の炎を検出する。次でフレオンのよう
なガスを着火領域に注入して消炎させる。

発火或は爆発の危険性を低下させる別の方法は、内部制
御回路を使用することである。このような制御回路の１
つは、高圧電源と塗装材料を帯電する電極との間に接続
された極めて高い値の抵抗を備えている。初期アークが
発生すると、５００或は600メグオーム程度の抵抗が利
用可能なエネルギを着火するには不充分なレベルまで制
限してしまう。しかしながら、正常のスプレー動作中に
スプレーガン或は塗膜器具が物品に接近して正常電流が
増加すると高抵抗にまたがつて電圧降下を生じ、スプレ
ーチツプ或は電極の電圧を低下させる。この型の方法は
スプレー或は塗膜材料の帯電レベルが低く、従つて非抵
抗性電源に比して塗膜されるターゲツト即ち物品への塗
膜材料の転送効率が低い。

別の内部安全方法はフイードバツクシステムとして実現
されている。高圧電源の接地レツグの電流を利用してス
プレーガンへの高圧出力ライン内の出力電流を監視す
る。この方法の１つは過電流遮断回路に見られる。これ
らのシステムは静電塗装分野では１５年以上に亘つて使
用されて来た。高圧直流回路の接地レツグ内の電流は抵
抗を通過せしめられ、電流に比例した低電圧信号を発生
する。この低電圧信号が初期アーク状態を表わすのに用
いられる予めセツトされた参照レベルに到達すると、高
圧発生回路への入力電圧が遮断され、同時に、リレー、
ソレノイド或は空気圧スイツチを用いて高圧出力及びス
プレーデバイスが接地される。この型の回路は、予めセ
ツトされたトリツプ電流に到達するまで高圧回路内の電
流が徐々に増加して行く場合には極めて良好に動作す
る。しかし、この回路は、コンベア上で揺動する物品が
静電スプレーガンを通過して移動する場合に生じるかも
知れない状態の急速な変化に充分迅速に応答しない。ま
た、この型の制御は、単一の高圧電源によつて多数のス
プレーガンを作動させている場合には良好に動作しな
い。制御回路は、各スプレーガンに正常最大電流が流れ
ている間は電源を遮断しないように充分に高く設定しな
ければならない。スプレーガンの１つだけに初期アーク
が発生し、残余のスプレーガンへの電流が最大許容電流
以下であれば、初期アークが存在しているにも拘わらず
回路は電源を遮断しないかも知れない。

高圧電源のための改良されたフイードバツク制御システ
ムは、例えば米国特許3,851,618号、3,875,892号、3,89
4,272号、4,075,677号及び4,187,527号に示されてい
る。改良されたシステムは、高圧回路内の分離した直流
電流レベルを周期的にサンプルし、各サンプルを特定の
時間の間記憶する。記憶した各サンプルは次の周期的サ
ンプルと比較される。所定のサンプリング期間の２つの
サンプル間の差は、高圧回路内の電流の変化速度、即ち
di／dtを表わしている。もしこの直流電流の変化速度が
予めセツトされた速度を超えると、制御回路は高圧電源
を切離す、或は遮断し、同時に高圧出力を接地する。こ
の回路は、高圧回路内にある所定最大電流が流れた時に
電源を遮断する前述の過電流制限回路と共に作動させ
る。電流の変化速度即ちdi／dtを測定する制御回路は、
アーク或はスパークを防ぐための従来の高圧制御回路を
著しく改善している。しかし、この回路は、突然の極め
て早い電流変化、或は小さい物品が静電スプレーガンに
向かつて急速に移動する場合に発生するような比較的小
さい電流変化には、常に充分迅速に応答するとは云えな
い。応答が不満足となるような別の状態は、静電塗装装
置を通して輸送される大きい物品から小さい接地された
突起が伸びているような場合である。高圧システム内の
電流レベルは主として物品の大きい質量によつて決定さ
れ、回路が応答できるようになる前に小さい接地された
突起は塗装装置からアーク距離内に移動できるようにな
る。これは、システム内の瞬時電流を定常的に監視する
のではなくある期間に亘つて電流の変化速度を監視する
システムでは特に問題である。di／dt法に伴なう別の問
題は、接地された物品が静電塗装装置附近内まで極めて
ゆつくりと移動し、アーク距離の縁に静止する場合であ
る。このような状態を認知するように感度を設定すると
生産システムを連続的に誤遮断してしまうので、この時
点でのdi／dtは実際的ではない。より基本的なことは、
このような状態では、アークが実際に発生するまでは時
間的に電流に変化が殆んど現われないことである。

本発明によれば、静電塗装装置において塗装材料を帯電
させるのに用いる型の電源のような高圧直流電源のため
に、初期アーク状態が発生すると電源を遮断する改良さ
れた制御回路が提供される。この制御回路は直流電流の
交流成分の瞬時変化を監視してこれらに応答するように
なつており、予めセツトされた電流レベルを超える電流
増加に応答して高圧電源を遮断する従来技術システムと
組合わせて使用される。

本発明の制御回路は、高圧電源の低圧接地戻り路内に配
置されている抵抗にまたがつて現われる電圧に応答して
作動する。典型的には、静電塗装装置用高圧電源は高圧
変圧器の一次巻線を駆動する高周波発振器を含んでい
る。変圧器からの高圧出力はコンデンサ・ダイオードラ
ダー回路網に印加され、回路網は変圧器出力を整流し、
てい倍して４０ＫＶ（キロボルト）乃至１５０ＫＶ程度
の極めて高い直流電圧にする。高圧回路の接地戻りレツ
グ内の抵抗にまたがつて現われる電圧は主として直流信
号であるが、電源変圧器の一次巻線を励振する周波数の
高調波である低レベルの交流リツプルが重畳されてい
る。更に、他の高周波雑音が電流検知抵抗にまたがつて
現われる。例えば、初期アーク状態の下では短かい持続
時間のパルスが電流検知抵抗にまたがる電圧に重畳され
る。初期アーク状態中、即ちアークが発生する直前に
は、電圧勾配がある臨界値を超えるために塗膜アプリケ
ータノズルを取巻く空気が電離されることによつて増大
したコロナ放電が存在する。このコロナ放電が極めて短
かい持続時間の不規則な電流スパイクを発生させる。

本発明によれば、制御回路は電流検知抵抗からの電圧信
号を、直流成分を除去する交流結合コンデンサ及び低域
通過フイルタを通して差動増巾器の非反転入力に印加す
る。低域通過フイルタからの同じ信号は、通常は順方向
にバイアスされているダイオードを通して差動増巾器の
反転入力に印加される。高圧電源からの出力が安定状態
にある場合には、差動増巾幅への入力は相殺的で、互に
打消し合う。一方、高圧電源からの出力に電流変化即ち
di／dtが発生するか、或は初期アークが存在すると、信
号が差動増巾器及び帯域通過フイルタを通つて演算増巾
器に印加される。演算増巾器の出力は予めセツトされた
参照電圧と比較される。初期アークが存在するか、或は
高圧出力電流が所定速度で変化すると、演算増巾器から
コンパレータ印加される信号は参照電圧を超えるので、
コンパレータはスイツチをトリガして高圧電源を遮断さ
せ、高圧電源の出力及び静電被膜装置を接地せしめて電
荷を除去し、アークを防止する。回路は高圧電源の出力
電流の瞬時変化を連続的に監視しているので、従来技術
の制御回路は充分に応答しなかつたdi／dtにも、また初
期アーク状態の下で発生する極めて短かい持続時間の不
規則な電流パルスにも迅速に応答する。

従つて、本発明の目的は、高圧直流電源のための改良さ
れた安全制御回路を提供することである。

本発明の別の目的は、初期アーク状態の下で静電システ
ム用高圧直流電源を遮断する改良された制御回路を提供
することである。

本発明の他の目的及び長所は、添附図面に基づいて以下
の説明から明白になるであろう。

第１図は、本発明による初期アーク検出器回路１１を組
入れた高圧直流電源１０の簡略化回路図である。電源１
０は、一次巻線１３及び二次巻線１４を有する高圧ステ
ツプアツプ変圧器１２を含んでいる。交流電源１５は、
スイツチ１６を通して一次巻線１３に接続される。この
交流電源１５は、商用電源のような適当な型であつて差
支えないが、好ましくは商用電源よりも充分に高い周波
数の出力を有する発振器の形状とする。以下の説明で
は、この交流電源１５は2000Hz程度の出力周波数を有す
る発振器の形状であるものとしている。

高圧交流は二次巻線１４にまたがつて現われる。この電
圧は複数のダイオード１８及びコンデンサ１９で構成さ
れている電圧てい倍ラダー回路網17に印加される。回路
網１７からの高圧出力は限流抵抗２０を通して端子２１
に供給される。端子21は適当な高圧ケーブル（図示せ
ず）を通して静電被膜装置（図示せず）に、或は他の静
電システムに接続される。端子２１に現われる電圧はど
のような望ましいレベルであつてもよいが、典型的には
多分40KV乃至150KVの範囲内のレベルにある。

静電被膜中は、加工片即ち物品を電気的に接地し、また
被膜材料を接地に対して高い負域は正電圧に帯電させる
のが普通である。変圧器二次巻線１４の２４側はポテン
シヨメータ２５の固定端子及び抵抗２６を通して電気的
接地に接続されている。高圧端子２１から流れた電流
は、抵抗２６及びポテンショメータ25を含む接地ループ
を通つて戻らなければならない。電流が抵抗２６及びポ
テンショメータ２５を流れるためにポテンショメータ25
のタツプ２７と接地との間に電圧が発生する。この電圧
は、高圧電流に比例する制御信号を形成する。接地され
た物品が塗装装置に近づき過ぎて移動して高圧電流が増
加すると、タツプ２７に現われる電圧が増加する。タツ
プ２７は抵抗２８を通してシリコン制御整流器（SCR）
２９のゲートに接続されている。リレーコイル３０、SC
R２９のアノード及びカソード、及びダイオード３１が
正電圧源と接地との間に直列に接続されている。抵抗32
が正電圧源からSCR２９のカソードとダイオード３１と
の間に接続されている。充分に正の電圧が抵抗２８を通
してＳＣＲ２９のゲートに印加されると、ＳＣＲ２９が
導通してリレーコイル３０を付勢する。ポテンシヨメー
タのタツプ２７の設定を調整することによつて、SCR２
９を導通させる高圧電源からの出力電流を調整すること
が可能である。ＳＣＲ２９が導通してリレーコイル３０
が付勢されると、スイツチ１６がリレーコイル３０によ
つて開かれて変圧器一次巻線１３への電力を遮断する。
同時にリレーコイル３０はスイツチ３３を閉じて高圧出
力端子２１を接地に接続する。

以上の回路は静電被膜装置及び類似の型のデバイスを作
動させるための高圧を供給するものであり、所定の過電
流状態に応答して高圧出力を遮断し接地するための過電
流保護を含んでいる。このような回路は公知であり、多
年に亘つて従来技術により市販されて来ている。本発明
によれば、初期アーク検出器回路１１はアイソレーシヨ
ンダイオード３４を通してＳＣＲ２９のゲートに接続さ
れており、抵抗２６及びポテンシヨメータ２５を含む接
地戻りループを通る電流の所定の変化速度即ちdi／dtに
応答してリレーコイル３０を付勢し、高圧電源１０を遮
断する。また初期アーク検出器回路１１は、アーク直前
のコロナ放電によつて発生する極めて短かい持続時間の
電流パルスにも応答してＳＣＲ２９をトリガする。

第２図は初期アーク検出器回路１１のブロツクダイアグ
ラムである。第１図の電源の高圧直流回路内の電流に比
例する電圧は、交流結合コンデンサ３７に印加される。
この信号は主に直流電圧であるが、高圧電源１０からの
出力のリツプルに起因する交流成分を含み、また初期ア
ーク状態の下で発生するような雑音も含んでいる。結合
コンデンサ３７は直流成分を波して残りの信号成分を
低域通過フイルタ３８を通して接合点３９に印加する。
低域通過フイルタ３８は、コンデンサ３７を通して結合
された交流成分に静止直流電圧参照レベルを与える。ま
た低域通過フイルタ３８は信号から高周波数及びリンギ
ング雑音を除去するように機能する。接合点３９上の信
号は、差動増幅器４０の非反転入力に直接印加され、ま
たダイオード４１を通して差動増幅器４０の反転入力に
も印加される。塗装装置が正常な安定状態で作動中に発
生する定常的な交流リツプルは差動増幅器40によつて打
消される。差動増幅器４０は、高圧被膜装置の近傍にお
ける接地された物品の動きに対応してベース参照電圧以
上で正方向に変化するきれいで可変の信号を発生する。

差動増幅器４０からの出力は、信号によつて運ばれる情
報には関係のない外来干渉信号を除去し、またＯベース
電圧に対して出力を参照することによつて信号を更にき
れいにする帯域通過フイルタ42を通過する。帯域通過フ
イルタ４２からの信号は演算増幅器４３によつて増幅さ
れ、コンパレータ４４の一方の入力に印加される。コン
パレータ４４の他方の入力は予めセツトされた直流参照
電圧に接続されている。演算増幅器４３の出力が参照電
圧のレベル以下である限り、コンパレータ４４は出力を
発生しない。演算増幅器４３の出力が参照電圧を超える
と、コンパレータ４４が出力を発生し、この出力はSCR
２９（第１図）のゲートに印加されて前述のようにして
高圧電源１０を遮断させる。

高圧電源１０を最初に起動させる時には、電源１０の高
圧回路の電流の変化速度は急激である。初期アーク検出
器回路１１は電流の急激な変化速度即ちdi／dtを検出し
て電源１０を遮断するから、この時間中初期アーク検出
器回路１１の動作を禁止する必要がある。電源１０を初
めてターンオンする際に、遅延ターンオン制御４５は、
電源１０からの出力が安定するのに要する所定の短時間
の間演算増幅器４３からの出力を一時的に接地する。典
型的には、演算増幅器４３からの出力は電源１０が作動
後１秒或はそれ以下の時間の間禁止される。この短かい
時間の間に、高圧電源１０からの出力は、初期アーク検
出回路１１の動作を許容するのに充分なまでに安定す
る。

第３図は初期アーク検出器回路１１の詳細な回路図であ
る。第１図の説明において、高圧出力電流に比例する電
圧が、電源１０からの高圧出力のための接地戻りループ
内の抵抗２６及びポテンシヨメータ２５にまたがつて現
われることを述べた。この電圧は交流結合コンデンサ３
７を通して接合点４８に印加される。信号源の負荷を最
小にするためにコンデンサ３７と直列に随意抵抗（図示
せず）を接続してもよい。低域通過フイルタ３８は、接
合点４８と小さい負電圧源との間に並列に接続されてい
る抵抗４９及びコンデンサ５０からなつている。この負
電圧源からの電圧は抵抗４９を通して接合点４８に印加
され、コンデンサ３７を通して結合された交流成分に静
的直流参照レベルを与える。接合点４８は抵抗５１を通
して差動増幅器４０の非反転入力に接続されている。こ
の差動増幅器４０は集積回路演算増幅器からなつてい
る。抵抗３６が差動増幅器４０の非反転入力を接地に接
続している。接合点４８はダイオード５２及び抵抗５３
を通して差動増幅器４０の反転入力にも接続されてい
る。差動増幅器４０には、その出力と反転入力との間に
接続されている負フィードバツク抵抗５４が設けられて
いる。差動増幅器４０の出力は接地されているコンデン
サ５５と、抵抗５６を通して交流結合コンデンサ５７と
に印加され、コンデンサ５７から演算増幅器４３の非反
転入力に供給される。抵抗５６とコンデンサ５７との間
の接合点は、コンデンサ５８を通して接地され、また抵
抗５９を通して接地することも随意である。コンデンサ
５５、５８及び５７、及び抵抗５６及び５９は差動増幅
器４０の出力から外部及び無関係情報を除去する帯域通
過フイルタを形成している。結合コンデンサ５７は差動
増幅器４０の出力に現われる信号の直流成分を除去する
ように働らくので、信号は接地基準となる。コンデンサ
５７と演算増幅器４３の非反転入力は、並列接続された
抵抗４７及びダイオード４６を通して接地されている。
抵抗４７は増幅器４３の非反転入力に接地基準を与え、
ダイオード４６は増幅器４３への入力をクランプする。

増幅器４３の利得は、増幅器４３の出力と反転入力との
間に接続されている負フイードバツク抵抗６０と、増幅
器４３の反転入力と接地との間に接続されている抵抗６
１とによつて決定される。望むならば、多接点スイツチ
６２を設けて１つ或はそれ以上の抵抗（図には２つの抵
抗６３及び６４を示してある）を抵抗６０と並列に選択
的に接続してもよい。抵抗６０と並列に１つ或はそれ以
上の抵抗を選択的に切替えることによつて演算増幅器４
３の利得を調整し、回路１１が電源１０を遮断する感度
を調整する。好ましくは、電源１０及びそれに接続され
ている塗装装置が正常に動作している間、誤遮断シーケ
ンスをトリガすることなく回路１１が最大許容感度を持
つように増幅器４３の利得を調整する。

演算増幅器４３の出力は抵抗６５を通してコンパレータ
４４の一方の入力６６に印加される。第２の入力６７
は、安定化された正の電圧源と接地との間に接続されて
いるポテンシヨメータ６９のタツプ６８でよい調整可能
な参照電圧源に接続されている。タツプ６８の位置を調
整することによつてコンパレータ入力６７に印加される
参照電圧を調整し、電源１０の遮断シーケンスを開始さ
せるのに必要なコンパレータ入力６６上の信号レベルを
設定する。コンパレータ４４の出力は直列抵抗７０及び
ダイオード３４の直列回路を通してＳＣＲ２９のゲート
に印加され、電源１０の遮断を開始させる。

第２図に関して説明したように、電源１０が初めて付活
された時に流れ始める初期電流の間に高圧電源１０が自
動的に遮断されないようにするために、遅延ターンオン
制御４５を設けることが望ましい。適当な信号を電源１
０への入力から第３図の入力端子７４へ供給する。例え
ば、もし交流電源１５（第１図）が直流電源（図示せ
ず）を有する発振器からなつているのであれば、電源１
０の高圧出力をオン、オフさせるには直流電源をスイツ
チさせるであろう。スイツチされる直流電源の負側を端
子７４に接続すれば、電源１０をスイツチオンする時に
制御信号が得られることになる。端子７４上の信号は抵
抗７５を通して接合点７６に印加される。接合点７６は
抵抗７７を通して正の電圧源に、またダイオード７８を
通してトランジスタ７９のベースに接続されている。ト
ランジスタ７９のエミツタは接地され、コレクタは抵抗
８０を通して正の電圧源に接続されている。またこのコ
レクタは第２のトランジスタ８１のベースにも接続され
ている。トランジスタ８１のエミツタは接地されてお
り、コレクタは抵抗８２を通して正の電圧源に、また結
合コンデンサ８３を通してワンシヨツトマルチバイブレ
ータ８４のクロツク入力に接続されている。マルチバイ
ブレータ８４のクロツク入力は抵抗８５を通して正電圧
源にも接続されている。ワンシヨツトマルチバイブレー
タ８４の出力は抵抗８７を通してトランジスタ８８のベ
ースに接続されている。トランジスタ８８のエミツタは
接地されており、コレクタはコンパレータ４４の入力６
６に接続されている。

動作を説明する。交流電源１５（第１図）が遮断されて
いる時には入力端子７４に信号は印加されない。トラン
ジスタ７９は導通状態であり、トランジスタ８１は非導
通状態にある。またトランジスタ８８は非導通状態にあ
る。電源１５が初めて付活されると負の直流信号が抵抗
７５及びダイオード７８を通して印加され、トランジス
タ７９を瞬間的に非導通状態にスイツチさせる。抵抗８
０に印加される正電圧が今度はトランジスタ８１を導通
させ、抵抗８２と結合コンデンサ８３との間の接合点を
接地する。これによつて信号がコンデンサ８３を通つて
ワンシヨツトマルチバイブレータ８４をトリガするよう
になる。一旦トリガされるとマルチバイブレータ８４は
予めセツトされた持続時間のパルス出力、即ち典型的に
は１秒以下のパルス幅の出力を発生する。しかし、電源
１０からの高圧出力が安定するまでにどれ程の時間を必
要としようとも、この持続時間は調整可能である。マル
チバイブレータ８４からのパルス出力はトランジスタ８
８を導通させるようにバイアスするので、この所定の時
間の間コンパレータ４４の入力６６が接地される。従つ
てマルチバイブレータ８４による時間の間コンパレータ
４４は、高圧電源からの出力電流の急激な変化に起因す
る増幅器４３からの信号に応答しなくなる。望むなら
ば、di／dtが正常であつても例えば静電塗装システムに
おいて塗料の流れが止まつたような別の場合に、回路１
１の動作を一時的に禁止するようにワンシヨツトマルチ
バイブレータ８４をトリガしてトランジスタ８８を導通
させる回路を設けることもできる。

高圧電源１０の異なる正常出力負荷に対する初期アーク
検出器回路１１の感度及び応答を最適に維持するために
は、初期アーク検出器回路１１内に自動利得調整を設け
ることが望ましい。利得が固定されていると、検出でき
る信号と、検出すべき移動物品の寸法、形状及び材料と
の間に非線形的関係を生じてしまう。これらの理由か
ら、利得の範囲を制御する自動的方法が望ましいのであ
る。高圧電源１０内の静的電流が低い場合には、移動物
品に対して最大感度を与えるように高利得が望ましい。
また静的電流がゆつくりした速度で増加する（これは危
険な状態ではない）のであれば、通常のスプレー動作中
の正常電流の変動によつて誤遮断が行なわれないよう
に、システムの利得を低下させることが適当である。こ
れは、静的電流のレベルと数多くの予めセツトされたレ
ベルとを比較し、静的電流がこれらのレベルを超えて増
加したならば主増幅器の利得係数を自動的にステツプ式
に低下させることによつて達成される。同様に、静的電
流がこれらのレベル以下に低下した時に、主増幅器の利
得は、各レベルを通過する度に自動的に１ステツプ増加
するようにする。この自動利得制御によつて、誤診断の
可能性を最小に抑えつつ最大の感度を与えるようにな
る。

利得レベルにステツプ変化を有する増幅器回路９０を第
４図に示す。回路９０は、第３図の演算増幅器４３の代
りに、結合コンデンサ５７と抵抗６５との間に接続しよ
うとするものである。コンデンサ５７、ダイオード４６
及び抵抗４７は、負フイードバツク抵抗９２及び抵抗９
３によつて決定される固定利得を有する演算増幅器９１
の非反転入力に接続されている。増幅器９１の出力９４
は演算増幅器９５の非反転入力に接続されている。増幅
器９５には固定負フイードバツク抵抗９６及び反転入力
と接地との間に接続されている抵抗97が設けられてい
て、増幅器９５の最大利得を確立している。COS／MOSバ
イラテラルスイツチ９８及び直列抵抗９９、バイラテラ
ルスイツチ１００及び直列抵抗１０１、及びバイラテラ
ルスイツチ１０２及び直列抵抗１０３がそれぞれ抵抗９
６と並列に接続されている。スイツチ９８、１００及び
１０２が選択的に付勢されると、抵抗９９、１０１及び
１０３が選択的に抵抗９６と並列に接続され、演算増幅
器９５の負フイードバツク抵抗を減少させるようにな
り、その結果増幅器９５の利得が低下する。増幅器９１
の出力９４は、２つの抵抗１１８及び１１９及びコンデ
ンサ１２０からなる低域通過フイルタ１１０を通して３
つのコンパレータ１０４、１０５及び１０６の非反転入
力に接続されている。コンパレータ１０４、１０５及び
１０６の反転入力は、それぞれ正の参照電圧と接地との
間に接続されているポテンシヨメータ１０７、１０８及
び１０９のタツプにそれぞれ接続されている。ポテンシ
ヨメータ１０７、１０８及び１０９のタツプを選択的に
調整することによつて、各コンパレータ１０４、１０５
及び１０６をトリガする増幅器出力９４の平均信号レベ
ルが選択的に確立される。コンパレータ１０４、１０５
及び１０６の出力はそれぞれバイラテラルスイツチ９
８、１００及び１０２をトリガするように接続されてい
る。例えば、増幅器出力９４の平均信号がポテンシヨメ
ータ１０７によつて確立されている第１のレベルに達す
ると、コンパレータ104はスイツチ９８をトリガする出
力を発生して抵抗９９をフイードバツク抵抗９６と並列
に接続し、増幅器９５の利得を低下させる。同様に、ポ
テンシヨメータ１０８は、増幅器出力９４の所定の高レ
ベル平均信号がコンパレータ１０５にスイツチ１００を
トリガさせて抵抗１０１を抵抗９６と９９とに並列に接
続させるように調整し、ポテンシヨメータ１０９は、増
幅器出力９４上の更に高いレベルを平均信号がコンパレ
ータ１０６にスイツチ１０２をトリガさせて抵抗１０３
を３つの抵抗９６、９９及び１０１に並列に接続させる
ように更に高いレベルにセツトする。従つて、増幅器９
５の利得は、増幅器９１の出力の信号レベルがポテンシ
ヨメータ１０７、１０８及び１０９の設定によつて確立
された所定のレベルを通過して増加すると、ステツプ状
に低下することになる。ステツプの数を望むだけ設け得
ることは明白であろう。

第１図において、リレー３０はスイツチ１６を開いて変
圧器一次巻線１３から交流電源１５を切離し、またスイ
ツチ３３を閉じて高圧出力端子２１を接地するものであ
ると説明した。交流電源１５が例えば直流電源のような
別の電源によつて駆動される発振器からなつている場合
には、スイツチ１６は発振器から電力を除くように配置
してもよいし、或は高圧ステツプアツプ変圧器１２の一
次巻線への電力を遮断するような他のどのような適当な
位置に挿入してもよい。認知後に効果的にスパークを抑
圧するためには、高圧を危険領域からできる限り迅速に
除去する必要がある。第５図は、危険領域即ち被膜装置
附近のスパークゾーンに最大の安全性を与える回路配列
を示すものである。全体をブロツク１１２で示す高圧電
源は、典型的には第１図の交流電源１５、電源変圧器１
２及びラダー回路網１７を組入れてある。電源ブロツク
１１２は抵抗２０を通して端子２１に接続され、端子２
１は高圧ケーブル１１３を通して静電スプレーガン１１
４或は他の静電塗装装置に接続されている。常閉リレー
スイツチ１１５がケーブル１１３とスプレーガン１１４
との間に配置されている。スイツチ１１５はできる限り
スプレーガン１１４の近くに配置して、スチツチ１１５
が開いた時にスイツチ１１５のスプレーガン側の容量を
最小にする。常開リレースイツチ１１６は接地と、スイ
ツチ１１５とスプレーガン１１４との接合点との間に接
続されている。リレースイツチ１１７は接地と、高圧ケ
ーブル１１３との間に接続されている。リレーコイル３
０（第１図）は、高圧電源ブロツク１１２内の高圧変圧
器の一次巻線への電力を遮断するように接続されてお
り、また同時にスイツチ１１５を開いて２つのスイツチ
１１６及び１１７を閉じるようになつている。スイツチ
１１５が開いてスイツチ１１６が閉じるとスプレーガン
１１４の高圧が遮断される。スプレーガン１１４の高圧
回路の容量を最小にすることによつて、スプレーガン１
１４の静電荷はスイツチ１１６が閉じられると急速に接
地されるようになる。スイツチ１１７が閉じると、電源
ブロツク１１２の出力に残つている高圧は限流抵抗２０
を通して消散せしめられる。スイツチ１１５、１１６及
び１１７は、スプレーガン１１４に存在している高圧を
処理でき、またできる限り短かい動作時間を有している
ならばどのような適当な型であつても差支えない。

初期アーク検出器回路を有する高圧電源の上述の好まし
い実施例には多くの変化及び変更を施すことが可能であ
ることを理解されたい。例えば、高い直流出力電圧は変
圧器二次巻線とラダー回路網１７の組合せ以外の回路に
よつて発生させることが可能である。高い直流電圧を発
生する方式は本発明にとつて重要なものではない。また
電源１０を静電塗装装置に使用するものとして説明した
が、アークを発生する恐れがあるような他の高圧静電用
途にも適用可能であることも理解されたい。当業者なら
ば、本発明の範囲から逸脱することなく他の変更が考案
できるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高圧電源の回路図であり、第２図は本発明による初期アーク検出器回路のブロツク
ダイアグラムであり、第３図は第２図の初期アーク検出器回路の詳細な回路図
であり、第４図は本発明の初期アーク検出器回路の一部の変形を
示すものであり、そして第５図は本発明の初期アーク検出器回路を有する高圧直
流電源に用いられる安全用高圧接地回路の好ましい実施
例のブロツクダイアグラムである。１０……高圧直流電源１１……初期アーク検出器回路１２……高圧ステツプアツプ変圧器１３……一次巻線、１４……二次巻線１５……交流電源１６、３３、１１５、１１６、１１７……高圧遮断・接
地用スイツチ１７……電圧てい倍ラダー回路１８……ダイオード、１９……コンデンサ２０……限流抵抗、２１……出力端子２５……ポテンシヨメータ２６……抵抗、２９……ＳＣＲ３０……リレーコイル３１、３４……ダイオード３７……結合コンデンサ３８……低域通過フイルタ４０……差動増幅器、４１……ダイオード４２……帯域通過フイルタ４３……演算増幅器、４４……コンパレータ４５……遅延ターンオン制御９０……自動可変利得増幅器１１４……スプレーガン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者リチヤ−ド・ワインスタインアメリカ合衆国オハイオ州43606トレド・ミドルセツクス・ドライヴ2439 (56)参考文献特開昭55−145171（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−129047（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電塗装装置内の初期アーク状態に関する
情報を含み、静電塗装装置内の瞬時電流に比例する低電
圧の第１の信号を発生する手段、この第１の信号から直流成分を除去し、初期アーク状態
に関する情報を含む交流の第２の信号を発生するフイル
タ手段、この第２の信号から交流リップルなど静電塗装装置の正
常作動状態で発生する雑音を排除し、そして静電塗装装
置内の瞬時電流の変化速度に比例する成分と静電塗装装
置内の瞬時電流のインパルス状に変化する成分とを静電
塗装装置内の初期アーク状態に関する情報として検出
し、静電塗装装置内の瞬時電流の変化速度に比例する振
幅を有し、そして静電塗装装置内の瞬時電流のインパル
スに比例する電圧パルスを含む第３の信号を発生する手
段、及びこの第３の信号が所定電圧を越えるのに応答して、アー
クが発生する前に静電塗装装置から高電圧を除去する手
段を備えたことを特徴とする静電塗装装置用高圧直流電源
制御回路。
【請求項２】第３の信号を発生する手段が、第２の信号
から定常的な交流リップルを除去する差動増幅器と、第
２の信号から不要の低周波数と高周波数の雑音を除去す
る帯域通過フイルタとを含んでいる請求項１に記載の静
電塗装装置用高圧直流電源制御回路。
【請求項３】静電塗装装置に高電圧を印加するため高圧
電源が始めて付勢された後の所定時間高電圧除去手段の
作動を禁止する請求項１もしくは２に記載の静電塗装装
置用高圧直流電源制御回路。
【請求項４】第３の信号を増幅する増幅手段と、増幅前
の第３の信号の振幅に応答して、第３の信号が所定レベ
ル以上に増加しているときは前記の増幅手段の利得を自
動的に減少させ、第３の信号が所定レベル以下に減少し
ているときは前記の増幅手段の利得を自動的に増加させ
る手段とを備え、高電圧除去手段が増幅された第３の信
号に応答するようになっている請求項１もしくは２に記
載の静電塗装装置用高圧直流電源制御回路。