JP2000084738A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス切れを抑制する放電加工装置を得るこ
と。 【解決手段】 対向する電極１と被加工物２との間隙に
パルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段３
と、パルス状電圧を印加してパルス電流が流れた後、パ
ルス状電圧を印加している時に、パルス電流が遮断する
ことを検出するパルス切れ検出手段１０と、間隙の全パ
ルス数Ｎｏｎをカウントすると共に、パルス切れ検出手
段１０により検出したパルス切れ回数Ｎｓをカウント
し、全パルス数Ｎｏｎとパルス切れ回数Ｎｓとを比較す
る比較手段１１と、間隙の電気的な条件を変更する変更
手段３と、比較手段１１の比較結果に基づいて変更手段
３の電気的な条件を変更する制御手段１５とを備えたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、単純形状の電極
を利用して被加工物の放電加工を行う放電加工装置の改
良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電加工装置を図９によって説明
する。図９において、１は電極、２は被加工物、３は電
圧値を可変できる可変電源、４は電流制限用の抵抗値を
可変できる可変抵抗、５はパルス電圧を供給するための
スイッチング素子、６はスイッチング素子５のスイッチ
ングを制御するスイッチング制御回路、７は静電容量を
可変できる可変コンデンサ素子、８は電極１と被加工物
２で形成された間隙（以下、極間という。）の浮遊静電
容量、９は極間における放電の発生を、電圧の立ち下が
りにより検出する放電検出回路である。

【０００３】次に、上記のように構成された放電加工装
置の動作を図９及び図１０によって説明する。スイッチ
ング制御回路６はスイッチング素子５をオンすることに
より、可変電源３の電圧を極間に供給する。放電検出回
路９は、放電が極間に発生することで、極間の印加電圧
が所定の電圧レベルより低くなったことにより放電を検
出し、検出結果をスイッチング制御回路６に送る。

【０００４】スイッチング制御回路６は放電の発生から
所定の時間だけスイッチング素子５のオン状態を維持し
てオン時間Ｔｏｎのみ電流パルスを流した後、スイッチ
ング素子５をオフ時間Ｔｏｆｆだけ休止させて、図１０
に示す電流が極間に流れる。以上の制御を行うことによ
り放電加工が進行する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された放電加工装置は、図１１に示すように
極間にパルス電圧を印加しているにもかかわらず、パル
ス電流が遮断されることがある。かかる現象は、パルス
切れと言われ、電極１の消耗の増加、加工速度が低下す
る。

【０００６】パルス切れは、（１）電流パルスの波高値
が小さいほど、すなわち制限抵抗Ｒが大きいほど、
（２）回路がキャパシティブであるほど、すなわちコン
デンサ７の静電容量および極間浮遊容量８が大きく、回
路のインダクタンスが小さいほど、生じ易いことが知ら
れているので、パルス切れが発生しにくい回路定数の組
合せを選択している。

【０００７】ところが、加工の面積が大きいか、あるい
は加工中に加工面積が増大すると、極間に形成される浮
遊静電容量８が増大し、最適な回路定数の組合せを選択
しても、パルス切れの頻度が高くなる。例えば、１０,
０００ｍｍ²程度以上の加工面積にて５μmRmax以下の面
粗さの仕上加工領域の加工の場合、パルス切れの防止が
困難で、パルス切れにより電極１の消耗が著しく増大
し、加工精度の劣化を招き、加工効率が低下し、加工速
度が増大するという問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、電流パルス切れを検出して、この
検出に基いてパルス切れを抑制する放電加工装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る放電加
工装置は、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状
電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記パ
ルス状電圧を印加してパルス電流が流れた後、上記パル
ス状電圧を印加している時に、上記パルス電流が遮断す
ることを検出するパルス切れ検出手段と、上記間隙の全
パルス数Ｎｏｎをカウントすると共に、上記パルス切れ
検出手段により検出したパルス切れ回数Ｎｓをカウント
し、上記全パルス数Ｎｏｎと上記パルス切れ回数Ｎｓと
を比較する比較手段と、上記間隙の電気的な条件を変更
する変更手段と、上記比較手段の比較結果に基づいて上
記変更手段の電気的な条件を変更する制御手段とを備え
たことを特徴とするものである。

【００１０】第２の発明に係る放電加工装置は、対向す
る電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放
電加工を成す電圧発生手段と、上記間隙の放電を検出す
る放電検出手段と、上記電圧発生手段からパルス電圧が
発生している時に、上記放電検出手段が放電を検出した
後に、上記極間の電圧が立ち上がることを検出するパル
ス切れ検出手段と、このパルス切れ検出手段の検出回数
をカウントするパルス切れカウント手段と、上記間隙の
パルス電圧をカウントするパルスカウント手段と、上記
パルス切れカウント手段の第１のカウント値と、上記パ
ルスカウント手段の第２のカウント値とを比較する比較
手段と、上記間隙の電気的な条件を変更する変更手段
と、上記比較手段の比較結果に基づいて上記変更手段の
電気的な条件を変更する制御手段とを備えたことを特徴
とするものである。

【００１１】第３の発明に係る放電加工装置の変更手段
は、電圧発生手段の電圧値を変更することを特徴とする
ものである。

【００１２】第４の発明に係る放電加工装置の変更手段
は、間隙の電流値を変更することを特徴とするものであ
る。

【００１３】第５の発明に係る放電加工装置の変更手段
は、間隙の静電容量を変更することを特徴とするもので
ある。

【００１４】第６の発明に係る放電加工装置は、電極と
被加工物との間隙の平均電圧値を定める電圧基準手段を
備え、変更手段は平均電圧値を変更し、制御手段は、比
較手段の比較結果に基づいて上記変更手段の上記平均電
圧値を変更することを特徴とするものである。

【００１５】

【実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の形態を
図１によって説明する。図１はこの発明の一実施の形態
を示す放電加工装置の回路図である。図中、従来と同一
符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。

【００１６】図１において、３は極間の電気的な条件と
しての電圧値を変更する変更手段としての可変電源、１
０は図１１に示す電圧波形にて、パルス電圧のオン時間
Ｖｔｏｎの間に、放電検出回路９が電圧の立ち下がりＶ
ｄにより放電を検出後に、電圧の立ち上がりＶｕを検出
することで、パルス切れの発生を検出するパルス切れ検
出回路、１１は極間の全パルス数、すなわち、スイッチ
ング素子５のオン回数Ｎｏｎをカウントし、且つ、パル
ス切れ検出回路１０からのパルス切れ回数Ｎsをカウン
トすると共に、全パルス数Ｎonとパルス切れ数Ｎsとを
比較するもので、例えば、全パルス数Ｎonに対するパル
ス切れ数Ｎsの比率Ｎｓ／Ｎｏｎを求める比較手段とし
ての演算器、演算器１１の演算値に基いて可変電源３の
電圧値を変更する制御手段としての電源電圧制御器で、
演算器１１の演算値（比率）が増大すると、即ち、パル
ス切れが増加した場合、可変電源３の電圧値を高くする
ように制御するものである。なお、演算器１１はパル切
れ検出回路１０の検出回数をカウントするパルス切れカ
ウント手段と、極間のパルス電圧をカウントするパルス
カウント手段とを兼ねている。

【００１７】次に、上記のように構成された放電加工装
置の動作について図１及び図２、図１０、図１１によっ
て説明する。スイッチング制御回路６がスイッチング素
子５をオンすることにより、可変電源３の発生電圧を極
間に供給する。放電検出回路９は極間において放電が発
生し、極間の印加電圧が所定の電圧レベルより低くなる
と、放電を検出し、検出結果をスイッチング制御回路６
に送る。スイッチング制御回路６は放電の発生からスイ
ッチング素子５を時間Ｔｏｎのみオンして図１０に示す
ように極間の電圧を立ち上げて電流パルスを流した後、
スイッチング素子５を時間Ｔｏｆｆのみオフする。かか
るスイッチング動作を繰り返す。

【００１８】一方、加工面積が大きくなると、極間にお
ける静電容量は著しく増大するため、図１１に示すよう
に電流パルスのパルス切れが発生するようになる。放電
検出回路９は電圧の立ち下がりＶｄにより放電を検出
し、パルス切れ検出回路１０は、パルス電圧が発生して
いる時に、電圧が立ち上がりＶｕを検出することによ
り、パルス切れを検出する。

【００１９】演算器１１は、極間の全パルス数Ｎonをカ
ウントすると共に、パルス切れ検出回路１０が検出した
パルス切れ回数Ｎsをカウントして、全パルス数Ｎonと
パルス切れ数Ｎsとの比率Ｎs／Ｎonを演算し、この演算
値を電源電圧制御器１２に送る。電源電圧制御器１２
は、演算器１１の演算値に基づき、パルス切れの比率が
増大すると、極間の電圧値を高くするように可変電源３
を制御する。

【００２０】かかる動作により極間の印加電圧が高くな
って、放電が発生しやすくなるから、極間距離が長くな
り、極間の静電容量が低減する。該静電容量の低下は、
図２に示すようにパルス切れ頻度を低減するため、電極
１の消耗が低減するとともに加工速度が増大する。

【００２１】なお、上記実施の形態では、パルス切れの
発生は、電圧のオン時間Ｖｔon中にパルス切れ検出回路
１０が放電検出後の電圧の立ち上がりを検出したが、パ
ルス切れの発生により電圧が低下することから、該電圧
低下に基いて可変電源３の電圧値を制御しても良い。例
えば、該電圧低下をパルス切れ回数Ｎsに変換して上記
比率を演算しても良い。

【００２２】実施の形態２．この発明の他の実施の形態
を図３によって説明する。図３はこの発明の他の実施の
形態を示す放電加工装置の回路図である。図３におい
て、６０は極間に流れる電流の波高値を変更する変更手
段としての抵抗切り換え部で、抵抗切換え部６０は、可
変電源３とスイッチング素子５との間に、抵抗Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３がそれぞれ常開接点６０Ｄ，６０Ｅ，６０Ｆを
介して接続されており、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値
はＲ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係にある。７０はパルス切れが
増大した場合、その増加に応じて常開接点６０Ｄ，６０
Ｅ，６０Ｆのいずれかを閉成して、放電電流パルスの波
高値を制御する制御手段としての抵抗制御器である。

【００２３】次に、上記のように構成された放電加工装
置の動作を図３及び図４，図１１によって説明する。極
間の静電容量が低いと、パルス切れは、生じないので、
抵抗制御器７０は、抵抗切り換え部６０の常開接点６０
Ｆを閉成して、抵抗値の高い抵抗Ｒ３を極間に挿入して
制御することにより上記実施の形態１とほぼ同様の動作
をする。

【００２４】一方、加工面積が大きくなると、極間にお
ける静電容量は著しく増大するため、電流パルスのパル
ス切れが発生するようになる。上記実施の形態１と同様
に、放電検出回路９及びパルス切れ検出回路１０が動作
し、演算器１１は、極間の全パルス数Ｎonをカウントす
ると共に、パルス切れ検出回路１０が検出したパルス切
れ回数Ｎsをカウントして、全パルス数Ｎonとパルス切
れ数Ｎsとの比率Ｎs／Ｎonを演算し、この演算値を抵抗
制御器７０に送る。

【００２５】抵抗制御部７０は、演算器１１の演算値に
基づき、パルス切れの比率が増大すると、抵抗切り換え
部６０の常開接点６０Ｄを閉成し、他の常開接点６０
Ｅ，６０Ｆは開放のままで、最も低い抵抗値を有する抵
抗Ｒ１を極間に挿入する。これにより極間の電流波高値
を図４に示すように増大せしめ、パルス切れ頻度を低減
して、電極１の消耗を低減させると共に、加工速度が速
くなる。

【００２６】実施の形態３．この発明の他の実施の形態
を図５によって説明する。図５は放電加工装置の回路図
である。図５において、８０は極間の静電容量を変更す
る変更手段としてのコンデンサ切り換え部で、コンデン
サ切換え部８０は、極間に、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ
３がそれぞれ常開接点８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆを介して
接続されており、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の静電容
量値はＣ１＜Ｃ２＜Ｃ３の関係にあり、９０はパルス切
れが増大した場合、その増加に応じて常開接点８０Ｄ，
８０Ｅ，８０Ｆのいずれかを閉成して、放電電流パルス
の波高値を変更する制御手段としてのコンデンサ制御器
である。

【００２７】次に、上記のように構成された放電加工装
置の動作を図５及び図６によって説明する。極間静電容
量が低いと、パルス切れは、生じないので、コンデンサ
制御器９０は、コンデンサ切り換え部８０の常開接点８
０Ｆを閉成して、静電容量の高いコンデンサＣ３を極間
に挿入して制御することにより上記実施の形態１とほぼ
同様の動作をする。

【００２８】極間の静電容量の増大すると、上記実施の
形態１と同様に、放電検出回路９及びパルス切れ検出回
路１０が動作し、演算器１１は、極間の全パルス数Ｎon
をカウントすると共に、パルス切れ検出回路１０が検出
したパルス切れ回数Ｎsをカウントして、全パルス数Ｎo
nとパルス切れ数Ｎsとの比率Ｎs／Ｎonを演算し、この
演算値をコンデンサ制御器９０に送る。コンデンサ制御
器９０は、コンデンサ切り換え部８０の常開接点８０Ｄ
を閉成して、常開接点８０Ｅ，８０Ｆを開放のままにし
て、最も静電容量の低いコンデンサＣ１を極間に挿入し
て極間にパルス電圧を印加すると、図６に示すようにパ
ルス切れが解消され、電極１の消耗が低減するとともに
加工速度が増大する。

【００２９】実施の形態４．この発明の他の実施の形態
を図７によって説明する。図７はこの発明の他の実施の
形態を示す放電装置の回路図である。この実施の形態は
平均電圧サーボ方式に応用したもので、平均電圧サーボ
方式は、極間の電圧波形より得られる極間電圧の平均値
を極間距離と等価とみなすことができる他の状態量とし
て用い、極間電圧の平均値が極間距離に比例することを
利用したものである。

【００３０】図７において、１５は極間静電容量が増大
した場合、極間サーボの基準電圧値を増大させると共
に、この基準電圧値になるように制御する基準電圧制御
器、１６は極間の加工中の平均電圧値を検出する平均電
圧検出器、１７は平均電圧検出器１６により検出された
値が上記基準電圧値を維持するように、極間の距離を制
御する駆動制御器、１８は位置駆動装置である。

【００３１】次に、上記のように構成された放電加工装
置の動作を図７及び図８によって説明する。極間静電容
量が低いと、パルス切れは生じないので、上記実施の形
態１とほぼ同様の電源制御を行い、加えて、極間の状態
に応じて極間の相対距離が一定となるよう送り制御をし
ている。すなわち、極間電圧検出器１６は加工中の極間
の平均電圧値を検出し、駆動制御器１７は平均電圧検出
器１６により検出された平均電圧値に基いて、加工電圧
を一定に維持するために、極間を制御する信号を位置駆
動装置１８に送る。位置駆動装置１８は駆動制御器１７
の指令信号に基づいて、電極１を駆動しながら放電加工
が進行する。

【００３２】一方、極間静電容量が増大すると、上記実
施の形態１と同様に、放電検出回路９及びパルス切れ検
出回路１０が動作し、演算器１１は極間の全パルス数Ｎ
onをカウントすると共に、パルス切れ検出回路１０が検
出したパルス切れ回数Ｎsをカウントして、全パルス数
Ｎonとパルス切れ数Ｎsとの比率Ｎs／Ｎonを演算し、こ
の演算値を基準電圧制御器１５に送る。基準電圧制御器
１５は、演算器１１の演算値に基づき、極間サーボの基
準電圧値を増加すると共に、加工中の平均電圧値を増加
するように制御する。

【００３３】従って、極間基準電圧が高くなることによ
り、放電を継続するには、極間の距離が増大させること
から、極間の静電容量は低くなる。かかる静電容量の低
下により図８に示すようパルス切れが生じなくなり、電
極１の消耗が低減するとともに加工速度が増大する。

【００３４】

【発明の効果】第１の発明によれば、対向する電極と被
加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成
す電圧発生手段と、上記パルス状電圧を印加してパルス
電流が流れた後、上記パルス状電圧を印加している時
に、上記パルス電流が遮断することを検出するパルス切
れ検出手段と、上記間隙の全パルス数Ｎｏｎをカウント
すると共に、上記パルス切れ検出手段により検出したパ
ルス切れ回数Ｎｓをカウントし、上記全パルス数Ｎｏｎ
と上記パルス切れ回数Ｎｓとを比較する比較手段と、上
記間隙の電気的な条件を変更する変更手段と、上記比較
手段の比較結果に基づいて上記変更手段の電気的な条件
を変更する制御手段とを備えたので、間隙の電気的な条
件を変更して放電を継続させるから、パルス切れを抑制
して被加工物の加工ができる。よって、電極消耗が低減
されると共に、加工速度の低下が防止できるという効果
がある。

【００３５】第２の発明によれば、対向する電極と被加
工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す
電圧発生手段と、上記間隙の放電を検出する放電検出手
段と、上記電圧発生手段からパルス電圧が発生している
時に、上記放電検出手段が放電を検出した後に、上記極
間の電圧が立ち上がることを検出するパルス切れ検出手
段と、このパルス切れ検出手段の検出回数をカウントす
るパルス切れカウント手段と、上記間隙のパルス電圧を
カウントするパルスカウント手段と、上記パルス切れカ
ウント手段の第１のカウント値と、上記パルスカウント
手段の第２のカウント値とを比較する比較手段と、上記
間隙の電気的な条件を変更する変更手段と、上記比較手
段の比較結果に基づいて上記変更手段の電気的な条件を
変更する制御手段とを備えたので、間隙の電気的な条件
を変更して放電を継続させるから、パルス切れを抑制し
て被加工物の加工ができる。よって、電極消耗が低減さ
れると共に、加工速度の低下が防止できるという効果が
ある。

【００３６】第３の発明によれば、第１又は第２の発明
の効果に加え、変更手段は電圧発生手段の電圧値を変更
するので、極間の電圧値を変更して放電を継続させるか
ら、簡易な放電加工装置を得ることができるという効果
がある。

【００３７】第４の発明によれば、第１又は第２の発明
の効果に加え、変更手段は間隙の電流値を変更するの
で、間隙の電流値を変更して放電を継続させるから、簡
易な放電加工装置を得ることができるという効果があ
る。

【００３８】第５の発明によれば、第１又は第２の発明
の効果に加え、変更手段は間隙の静電容量を変更するの
で、間隙の静電容量値を変更して放電を継続させるか
ら、簡易な放電加工装置を得ることができるという効果
がある。

【００３９】第６の発明によれば、第１又は第２の発明
の効果に加え、電極と被加工物との間隙の平均電圧値を
定める電圧基準手段と、変更手段は、平均電圧値を変更
し、制御手段は比較手段の比較結果に基づいて上記変更
手段の上記平均電圧値を変更するので、果に加え、平均
電圧サーボ方式の放電加工装置でも、容易にパルス切れ
を抑制することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態を示す放電加工装置
の回路図である。

【図２】 図１に示す放電加工装置による極間の電圧及
び電流波形図である。

【図３】 この発明の他の実施の形態を示す放電加工装
置の回路図である。

【図４】 図３に示す放電加工装置による極間の電圧及
び電流波形図である。

【図５】 この発明の他の実施の形態を示す放電加工装
置の回路図である。

【図６】 図５に示す放電加工装置による極間の電圧及
び電流波形図である。

【図７】 この発明の他の実施の形態を示す放電加工装
置の回路図である。

【図８】 図７に示す放電加工装置による極間の電圧波
形図及び電流波形図である。

【図９】 従来の放電加工装置の回路図である。

【図１０】 図９に示す放電加工装置による極間の電圧
波形図及び電流波形図である。

【図１１】 図９に示す放電加工装置によるパルス切れ
が生じた際の、極間の電圧波形図及び電流波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 電極、２ 被加工物、３ 可変電源（電圧発生手
段，変更手段）、９ 放電検出回路、１０ パルス切れ
検出回路、１１ 演算器（比較手段）、１２ 電源電圧
制御器（制御手段）、１５ 基準電圧制御器（電圧基準
手段，制御手段）、６０ 抵抗切り換え部（変更手
段）、７０ 抵抗制御器（制御手段）、８０コンデンサ
切換え部（変更手段）、９０ コンデンサ制御器（制御
手段）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する電極と被加工物との間隙にパル
   ス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、 上記パルス状電圧を印加してパルス電流が流れた後、上
   記パルス状電圧を印加している時に、上記パルス電流が
   遮断することを検出するパルス切れ検出手段と、 上記間隙の全パルス数Ｎｏｎをカウントすると共に、上
   記パルス切れ検出手段により検出したパルス切れ回数Ｎ
   ｓをカウントし、 上記全パルス数Ｎｏｎと上記パルス切れ回数Ｎｓとを比
   較する比較手段と、上記間隙の電気的な条件を変更する
   変更手段と、 上記比較手段の比較結果に基づいて上記変更手段の電気
   的な条件を変更する制御手段と、 を備えたことを特徴とする放電加工装置。
2. 【請求項２】 対向する電極と被加工物との間隙にパル
   ス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、 上記間隙の放電を検出する放電検出手段と、 上記電圧発生手段からパルス電圧が発生している時に、
   上記放電検出手段が放電を検出した後に、上記極間の電
   圧が立ち上がることを検出するパルス切れ検出手段と、 このパルス切れ検出手段の検出回数をカウントするパル
   ス切れカウント手段と、 上記間隙のパルス電圧をカウントするパルスカウント手
   段と、 上記パルス切れカウント手段の第１のカウント値と、上
   記パルスカウント手段の第２のカウント値とを比較する
   比較手段と、 上記間隙の電気的な条件を変更する変更手段と、 上記比較手段の比較結果に基づいて上記変更手段の電気
   的な条件を変更する制御手段と、 を備えたことを特徴とする放電加工装置。
3. 【請求項３】 上記変更手段は、上記電圧発生手段の電
   圧値を変更する、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電加工装
   置。
4. 【請求項４】 上記変更手段は、上記間隙の電流値を変
   更する、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電加工装
   置。
5. 【請求項５】 上記変更手段は、上記間隙の静電容量を
   変更する、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電加工装
   置。
6. 【請求項６】 上記電極と上記被加工物との間隙の平均
   電圧値を定める電圧基準手段と、 上記変更手段は、上記平均電圧値を変更し、 上記制御手段は、上記比較手段の比較結果に基づいて上
   記変更手段の上記平均電圧値を変更する、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電加工装
   置。