JPS59205232A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工装置、特に電極と被加工物と全絶縁性
加工液を介在させて対向させ、その対向（１）Ｉ　Ｑ（
１ 極間内に放電を発生させて上記被加工物を加工する放電
加工装置に関するものである。

第１図には従来の放電加工装置の概要構成図が示されて
いる。第１図において、電極０１は加工槽（２）内に置
かれた被加工物０荀と絶縁性加工液αＧ金全弁て対向し
ている。電極αＱと被加工物０４間には加工電源（至）
が接続されている。この加工電源α杓は直流電源（１８
ａ）と、加工電流の断続を行うためのスイッチング素子
（ｉｓｂ）と、電流制限抵抗（１８０）と、上記スイッ
チング素子（１８１））の断続を制御するための発振器
（１８Ｃ１，）とによって構成され、加工電流を断続的
に電極αＯと被加工物０４との極間々隙翰に供給する。

（ｉｓａ）の電圧値、Ｒは電流制御抵抗（１８Ｇ）の抵
抗値、７ｇは極間電圧Ｍ）の式であられされる！、極間
電圧値Ｖｇは、アーク放電中は２０〜８０Ｖ、短絡時は
ＱＶ、無放電中はＥｌｉＶとなり、スイッチング素子（
１，８１））がオフ状態の時はＱＶとなる。

そこでこのｊ間電圧値Ｖｇを検出して平滑回路、　　　
　　　　　　　　　　（２） 翰で平均化すれば、この値で極間々隙制御を行うことが
できる。すなわち、極間々隙が広す時は放電が起こりに
くく平均電圧値■Ｓは高い。棒間々隙が挟込時は短絡し
たり、容易に放電するため平均直圧値Ｖｓは低下する。

従って、この平均電圧値ＶＢを基准電圧値Ｖｒと比較し
て、この差を増幅器（ハ）で増幅して油圧サーボコイル
（ハ）に入力すれば、油圧発生ポンプ翰と油圧シリンダ
（至）とで構成される油圧サーボ機構によって、４“駅
間々隙翰がほぼ一定になるよう電極θ０を制御すること
ができる。

従来の放昨加工装置で加工状態の良否を判別する際、最
も一般的なのは極間電圧値Ｖｇの平均電圧値Ｖｓ　ｆ観
測することである。すなわち、平均電圧値Ｖｓが低い時
は極間インピーダンスが低い場合であって、短絡、連続
的アーク放電となり、極間々隙には加工粉やスラ・フジ
の滞留等が考えられる。しかし放電加工におめで最も危
険な異常アーク放電は、一度発生すると加工液の熱分Ｉ
Ｗによるカーボン余生のために、カーボンと被加工物と
の間の放電となり、極間インピーダンスが高くなつたよ
うな状態となる。このため平均電圧値Ｖｓの観測では異
常アーク放電による棒間々原状態悪化の検出は不可ｎＬ
であるという欠点があった。

本発明は前述した従来の課題に鑑みて為されたものであ
り、電圧印加後、放■イ定生に至る寸での時間分布状態
′ｆ：検出し該検出結果をもとにして正常放電と異常放
電の判別全行い、衝間々隙状態が正常な状態に復帰する
ように、極１１０々隙全制御する際の基準電圧を貧化さ
せて間際長を制御することにより放電の集中を防いで異
常アーク放縦の発生を防ぐようにした放ｌｆ加工装置を
提供することにある。

上記目的全達成するために、本発明は電極と被加工物と
を絶縁性加工液を介在させて対向させ、その極間々隙に
おいてｍｔ電を発生させて被加工物を加工する放置加工
装置において、電極と被加工物の間隙における電圧印加
から、放Ｍ余生丑での時間の分布状態全検出し、該検出
結果と］７間々隙状態の良否？示す代表的分布状態を比
較して枦間間隙状態全判別する検出手段と上記検出結果
によって極間々隙状態が悪い状態にあると判断して信号
を出力する手段と、該出力に基づ＾て極間々隙状態を良
好な状態に回復させるように制御する制御手段と全備え
たことを特徴とする。

以下図面に基づいて本発明の好適な冥施例を説明する。

第２図は本発明における検出原理を説明するための放電
々圧波形と、その波形における電圧印加後放電開始まで
の無放電時間の分布状嘘を示すもので、実験により得ら
れた結果である。尚放電開始点は、電圧の立下りの時点
を検出しているため、パルスのオン−オフ時も信号が出
る。この分布状態とｊ開状態との関係から以下のことが
判明している。

（ん　極間開放状態ｃｍｉｉ、被加工物間が完全に離れ
ており加工してしない状態）を除いては、電圧印加後５
μ秒以内に放電の開始する率が高匹。

（ハ）アークの前駆的状態の時には、上記５μ秒以内に
放電を開始する比率７０％を越す。

（ｃ）　　サーボ系の安全度が悪くハンチング状態とな
ると、無放電と短絡の繰り返しとなり、５μ秒以後の放
電分布はなくなる。

（０正常放電時は、電圧印加後５μ秒までの分布が３０
％程度あり、その後はなだらかに減少する分布となる。

（ト）アーク状部となった時の分布は、上記（■とｎの
状暢を数秒間の周期で交互に繰りかえす。

おそらく異常アーク放電により発生したカーボン同志の
放電となり、放電のモードが、放電加工における一般の
電極と被加工物の組合せと異るためと考えられる。

（ト）　きわめて棒間々隙を狭くした時、上記（ト）の
アーク前駆状態に似てくるが、それでも５μ秒〜３０μ
秒の間における分布は１０％以上存在する。

（Ｇ　　極間々隙が開くように極間サーボを行うと、１
０〜２０％ｒよ５μ秒以内で放電し、それ以後なだらか
に減少する。

以−ヒの結果より次のような状態であれば、極間間隙状
部は異常ではないという判断ができる。

（１）５μ〜８０μ秒に放電開始するパルスが１０％以
上存在する。

（２）５μ秒以内に放電するパルスの比率が５０％を越
さない。

（３）　　′Ｔ：Ｔｌでも放電しない比率が５０％金越
さない。

第８図は、この実施例を含む概要図であって、極間々隙
に電圧全印加し、放電Ｔ流を流すスイッチングトランジ
スタ（１８１’１）ｔｊ：、スイッチングアンプ（１８
ｅ）により駆動され、１ンプ（１８８）に入力されるパ
ルス休止信号は、パルス休止発生回路（１８ｆ）によっ
て作られる。この（１８ｆ）の基本クロ、フタパルスは
、クロックパルス発生器（１８ｇ）によって発生される
。クロックパルスの周波数は、棒間印加電圧の放電まで
の時間のサンプリングにも使用するため１１ｖｌｌ（ｚ
以上の周波数を必要とする。、ｆＡは極間電圧の立下り
を検出する回路で、抵抗ｒｌ　、　ｒ２によって分圧さ
れ、コンパレータ（５Ｑａ）で基准腎圧Ｖｒより下った
時点の信号を、抵抗ｒ３　、　ｒ４コンデンサＣＩで構
成される立下り微分回路によって信号Ｓ２として取り出
している。Ｉ！′１１）は放電状態判別回路であって、
以下第４図と第５図を用い−Ｃ動作内容を説明する。電
圧が極間々隙に印加されリングカウンタ６２が動作し、
ＯＲゲートω６→に）は、各時間毎にゲート開の状態と
なる。例えば、ＯＲアゲ−６１は０〜５μ秒の間出力は
′１′となっている。この間に放電が発生して電圧立下
り信号Ｓ２が入力されると、ＡＮＤゲートに）６１）（
財）を介してカウンタ艶句Ｏ℃に所定期間における区間
毎の放電分布に沿ったパルス数が計数される。所定時間
としては、棒間々隙状態貧化の速度から鑑み、１０〜８
０ｍ秒が、実験結果からも適切と考えられて匹る。これ
らカウンタ（イ）−６１）の内容は、ディジタルコンパ
レータ６２輪輪によって判別され、所定時間において何
個以上あるいけ以下のパルスがどのような無負荷電圧印
加時間の分布で放電、シたかが明らかとなる。前述のよ
うに、分布状況は異常と判別される分布と、正常とされ
る分布に分類され。

異常と判断された場合にこれをカウンタ０７１で更に計
数する。

また正常と判断される分布の場合には、カウンタ＠をリ
セットするので、このカウンタ輸は、異常状態と判断さ
れる時、すなわち電圧印加後５μ秒以内に放電してめる
率が５０％以上、あるｂはパルスの終了点でも尚放電し
ない率が５０％以上の時、内容が増加し、５〜８０μ秒
で放電するパルスが１０％以上存在する時にはただちに
カウンターがリセットされる。よって正常であれば零、
異常であればカウンタ内容増加という状態をくりかえす
ので、このカウンタ内容をディジタルアナログ変換器舶
を用いて、アナログ電圧Ｖｏを観察することによっても
極間々隙状態の良否を判別できる。すなわちアナログ電
圧ＶＯが大であれば異常放電に近すいていることとなり
、例えば被加工粉の滞留によって極間々隙にスラッジが
たまっているとか、異常アークによって加工液α→が熱
分解してカーボンが発生してｂると７Ｊ１、電極の一部
が破損してそのかけらが極間々隙（イ）に存在するとか
等の不具合が容易に検出できる。

しかしごく短時間であれば極間々隙状態は断えず貧化し
ており、短時間アナログ電圧Ｖｏがあっても必ずしも極
間々隙状態が悪いとけ判断できない。ソコでディジタル
アナログ斐換器００の出力■０の所定値以上の存在があ
る時間続いたことを検出して、極間々隙状態の良否を判
断する必要がある。

第６図における電圧比Ｖｌ器（１４８）はディジタルア
ナログｆ換器１（Ｔｈの出力■０か所定値Ｖ１１よりも
大か小カヲ判別している。ＶＯ＞Ｖｌｌになると、電圧
比較器（１４Ｂ）の出力は負となり、ベース抵抗（１５
０）ｔＪｈしてスイッチングトランジスタ（１５２）を
オフ状態にする。このため時間計測用コンデンサ（１５
４）は抵抗（１５６）　’ｅ介して充電され、コンデン
サ（１５４）の両端電圧■は次式のようにあられされる
。

’−ｒｚｉｃ ■３Ｉ＝■４！（１−ｅＸＴ）） ただしｒ２１は抵抗（１５６）の抵抗値Ｃはコンデンサ
（１５４）の容量 ｔは時間 このコンデンサ（１，５４）の両端電圧Ｖ３１は基準電
圧Ｖｚ＋と電圧比較器（１，５Ｆｌ）で比較される。Ｖ
ｌｌ＜ＶＨの期間は電圧比較器（１５８）の出力が負に
ならないため１発光ダイオード（１６０）は点灯しない
。

そしてＶＯ）Ｖｌｌの状態が所定時間継続して■３１）
ＶＨ［なると、電圧比較器（ＩＦ１８）の出力が負とな
り、発光ダイオード（１６０）を抵抗（１６２）　ｆｆ
：介して点灯させてｆ＠間々隙状態の異常発生を表示す
るものである。

スイ・フチ（１６４）は、時間の関数だけで極間々隙状
態を判断するか、ディジ〃ルアナログ父換器（至）の出
力■０の大きさと時間の積の関数として判断するかを切
換えるためのスイッチである。すなわち単に時間だけの
検出では極間々隙状態の異常判別の困難な加工、例えば
超硬合金の加工のように一瞬にしてアークによる割れや
、ｌングステンの欠落が発生する場合には、スイッチ（
１６４）　’ｉ図示例のように接点（１６４ａ）側に投
入すると、ディジタルアナログ変換器帥の出力Ｖｏと時
間の積の関数として、極間々原状幹の異常発生をすみや
かに知ることができる。上記の出力■０が大であればコ
ンデンサ（１，５４）の充ｉｔ流が増え、ただちにコン
デンサ（１５４）の両端電圧Ｖ３１が基Ｑ電圧Ｖｔｔに
に達するからである。

寸た、上記の出力■Ｏｔ−直接電圧計で観測することに
より、壇間々隙状態のモニターとして使用できることは
明らヵ為である。

さて、上記検出回路によって得られた出力にもとづいて
、極間々隙制御、すなわち極間サーボ信号の基準値Ｖｒ
　＜貧化させることにより、異常の際には凧憩電圧を大
きくシ、これによって平均棒間音圧が増加するように制
御されるため間隙長が広がり、放電しずらくなって集中
放電を防ぐことができる。この実現のための実施例を第
７図を用いて詳細に説明する。

検出信号Ｓ７が′１′の時、すなわち異常時の場合、イ
ンバータ（ロ）の出力け′″０′なので、アナログスイ
ッチ（１０１）　（１０２）はスイッチ（１０１）がオ
ン、ヌイ？　’−（１０２）がオフとなる。よって積分
回路（オペアンプ（１０３）、抵抗’Ｒ１＋１、コンデ
ンサＣ＋。

で構成されている５　）の入力電圧ｅｉは、ｅｉ＝−ｅ
となり、電圧Ｖｒは、以下のように表わされる。

ｖｒ　＝　ｖ　＋　−ｔ　　　　　　・・・・・・・−
・・・・（１）Ｒ＋ａ・Ｃ＋。

ただし、■け１＝０における初期値 よって、Ｓオが′″１′であるかぎり、基準電圧ｖｒは
増加し続け、これに応動して’ＶＳも負に増加するので
、極間々隙は拡大方向に向う。次に３７が１０′すなわ
ち放電集中や極間々隙に異常がない時には入力電圧ｅ１
が０となり、積分コンデンサＣｌ１１の電圧は放電して
しまう。よって、基地電圧Ｖｒ　ｌｄ減少して種間々隙
は狭くなる方向に制御されるようになり、放電頻度は増
加し加工速度も増える。積分の時定数を決定する抵抗Ｒ
＋ｎ、コンデンサＣｐｓは、この場合数十秒程度のオー
ダーとなるような値であって、あまり短時間に基準電圧
Ｖｒを変更制御しても、極間々隙の間隙長変化が急激と
なり、ハンチング現象や、電極の振動といった不具合が
生じて好ましくなｌＡ、、また基準電圧■ｒの値ハ、ゼ
ナダイオードＺＤによって−十方向はゼナー電圧まで、
一方向は０で抑えられ制御範囲に制限をもうけている６
また、電源ＶＥ　、ボリュームＲＢけ手動による設定の
ためであって、この設定ｆｌ中心として自動的に極間々
隙制御を行うようにしている。オペアンプ（１０４）　
、　抵抗Ｉ’？（ｒ４け、極間々隙の平均電圧ＶＳを基
準電圧ｖｒと加算制御するための反転回路、及び減衰器
の役割を持っている。

尚、上記実施例では、検出信号ＳＡを積分して基地電圧
Ｖｒをｑ化させるようにしてｈるが、カウンターの内容
をディジタル値からアナログ値に変換し、大きな時定数
の一次遅れ回路を介することによｐ、より細かな制御が
可能となる。

以上のように５本発明は、放電、の異常を電圧印加後、
放ｗｔ、発生に至るまでの時間分布伏ａｔ検出し、該検
出結果をもとにして正常放電と異常放電の判別を行い、
しかも放電状態の正常化をはかるために、極間々隙す−
ボの基漁値を貧化させることにより、異常の際には間隙
長を広げて放電頻度を低下させ、極間ａ′態を回復させ
るという従来にない放電加工＠時の提供を可能とするも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電加工装置を示す原理図、第２図は本
発明になる原理の説明図、第８図は本発明の検出回路の
概要図、第４図は検出のための回路の詳細図、第５図は
第４図の回路を説明するためのタイムチャート、第６図
は極間々隙伏態判別回路の詳細図、第７図は判別信号に
従って極間々原状態を回復させるようにする制御手段の
本発明実施例図である。図中顛は電極、（１４）は被加
工物、０杓は加工電源、Ｉ７１は異常検知カウンタであ
る。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大暑増雄 （＠ い　　　き ２、発明の名称 放電加工装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１，）三菱電機株式会社代表者片山仁八
部 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号６
、補正命令の日付　　昭和５８年８月８０日（発送日）
６、補正の対象 （１）明細書全文 ７、補正の内容 （１）明細書全文を別紙のとおり浄書する５　（内容に
変更なし） ８、添付書類の目録 （１）明細書　　　　　１通 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極と被加工物を絶縁性加工液を介在させて対向させ、
   その極間々院内に放ａｔ発生させて被加工物を加工する
   と共に、上記極間々隙の電圧を検出し、この電圧と基準
   電圧の差に応じて極間々隙を制御する放電加工装置にお
   いて、上記電極と被加工物の極間々隙で放電した際の電
   圧印加後の時間の分布状態を検知する検知手段と、この
   検知手段により検知される電圧印加から放電発生までの
   時間の分布状態を予め設定した極間々隙状態の良否を示
   す分布状態と比較し、極間状態全判断して信号を出力す
   る極間状態判別手段と、この判別手段の出力に基づｂて
   上記基準電圧を制御する制御手段を具備することを特徴
   とする放電加工装置。