JPWO2018216429A1 - 放電加工機用電源装置、放電加工装置及び放電加工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る放電加工機用電源装置100を含む放電加工装置200の構成を示す図である。放電加工装置200は、図1に示すように、放電加工機用電源装置100と、数値制御(Numerical Control:以下「NC」と略記)装置110と、を備える。図1において、放電加工装置200における放電加工機の部分は、模式的に三角形及び四角形の図形で加工用電極E及び被加工物Wを示している。放電加工機は、放電加工装置200において、NC装置110を含まない部位で構成される。
(2)図9及び図10に示されるように、中仕上げ加工における第一スイッチング素子LSのゲート電圧Vglは、荒加工におけるゲート電圧Vghよりも低く設定される。
(3)中仕上げ加工における第一スイッチング素子LSのオン時間は、荒加工における第一スイッチング素子LSのオン時間よりも短く設定され、且つ、中仕上げ加工における第一スイッチング素子LSのオン時間の間隔は、荒加工における第一スイッチング素子LSのオン時間の間隔よりも短く設定され、且つ、中仕上げ加工における第一スイッチング素子LSのオン時間の回数は、荒加工における第一スイッチング素子LSのオン時間の回数よりも多く繰り返される。
図11は、実施の形態2に係る第一ゲート制御回路10Aの構成例を示す図である。実施の形態2に係る第一ゲート制御回路10Aは、図6に示す実施の形態1の構成において、電圧検出器120の検出信号を平均化する平均化回路15を更に備えている。その他の構成については、図6に示す実施の形態1の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図13は、実施の形態3に係る放電加工機用電源装置100Aを含む放電加工装置200Aの構成を示す図である。実施の形態3に係る放電加工装置200Aは、図1に示す実施の形態1の構成において、放電加工機用電源装置100を放電加工機用電源装置100Aに変更したものである。放電加工機用電源装置100Aは、図1に示す実施の形態1の構成において、第二ゲート制御回路20を第二ゲート制御回路20Aに変更したものである。NC装置110から第一ゲート制御回路10に、ゲート電圧、オン時間及びオン個数の情報が送られる点は、実施の形態1と同様である。一方、実施の形態3では、ゲート電圧及びオン時間の情報がNC装置110から第二ゲート制御回路20Aに送られる点が、実施の形態1との相違点である。なお、その他の構成については、実施の形態1の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
(2)荒加工と仕上げ加工の双方で、下アーム側のスイッチング素子のゲート電圧は変化させずに一定とする。
(3)図9及び図15に示されるように、仕上げ加工における第二スイッチング素子HSのゲート電圧は、荒加工における第一スイッチング素子LSのゲート電圧Vghよりも小さく設定される。
(4)上アームの第二スイッチング素子HS1,HS3のオン時間は、下アームの第二スイッチング素子HS2,HS4のオン時間よりも短く設定される。
(5)上アームの第二スイッチング素子HS1,HS3における群パルス内のオフ時間は、下アームの第二スイッチング素子HS2,HS4におけるパルス間のオフ時間よりも短く設定される。
図16は、実施の形態4に係る放電加工機用電源装置100Bを含む放電加工装置200Bの構成を示す図である。実施の形態4に係る放電加工装置200Bは、図13に示す実施の形態3の構成において、放電加工機用電源装置100Aを放電加工機用電源装置100Bに変更したものである。放電加工機用電源装置100Bは、図13に示す低インピーダンス回路1及び高インピーダンス回路2の機能を一つの回路で実現したものである。放電加工機用電源装置100Bは、第三ゲート制御回路30を備える。第三ゲート制御回路30には、ゲート電圧、オン時間及びオン個数の情報がNC装置110から送られる。その他の構成については、実施の形態3の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
実施の形態4において、高インピーダンス駆動させるスイッチング素子は、損失が大きくなる。このため、高インピーダンス駆動させるスイッチング素子を一つに固定すると、当該スイッチング素子が他のものよりも早く、破損してしまう可能性がある。これを防ぐため、実施の形態5では、高インピーダンス駆動させるスイッチング素子を周期的に切り替えるようにする。
上記した実施の形態1から実施の形態5は、スイッチング素子の素材については、特に言及していない。スイッチング素子をSiC(Silicon Carbide)素子とすると、本願に固有な効果が得られる。以下、図22を参照して、当該効果を説明する。図22は、実施の形態6に係る放電加工機用電源装置の効果の説明に供する図である。
Claims (14)
- 複数の第一スイッチング素子が互いに並列接続されて並列回路を構成し、前記並列回路の一端が第一直流電源の正極に接続され、前記並列回路の他端が被加工物に接続され、前記第一直流電源の負極が加工用電極に接続される低インピーダンス回路と、
4個の第二スイッチング素子がフルブリッジ接続されてブリッジ回路を構成し、前記ブリッジ回路の直流端子は、第二直流電源の両端に接続され、前記ブリッジ回路の交流端子の一方が前記加工用電極に接続され、前記交流端子の他方が前記被加工物に接続される高インピーダンス回路と、
前記第一スイッチング素子に付与するゲート電圧及び前記第一スイッチング素子をオン動作させるオン時間を変更する第一ゲート制御回路と、
を備えたことを特徴とする放電加工機用電源装置。 - 前記第一ゲート制御回路は、
前記加工用電極と前記被加工物との間の電圧を検出する電圧検出器からの検出信号及び加工条件を基に、前記ゲート電圧及び前記オン時間を決定する制御部と、
前記制御部により決定されたゲート電圧を前記第一スイッチング素子に印加する駆動部と、
備えたことを特徴とする請求項1に記載の放電加工機用電源装置。 - 前記駆動部は、
前記第一スイッチング素子の数に対応して設けられ、前記ゲート電圧を印加するための複数のゲート電源と、
それぞれが複数の前記ゲート電源のそれぞれに接続され、前記制御部からの信号を基に、制御対象の前記第二スイッチング素子に前記ゲート電圧を印加する複数のゲートドライバと、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の放電加工機用電源装置。 - 前記第一ゲート制御回路は、前記電圧検出器からの信号を平均化する平均化回路を備えたことを特徴とする請求項2又は3に記載の放電加工機用電源装置。
- 前記第二スイッチング素子のゲート電圧及び前記第二スイッチング素子のオン時間を変更する第二ゲート制御回路を更に備えたことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の放電加工機用電源装置。
- 複数の前記第一スイッチング素子のうちの何れか一つ、又は複数の前記第二スイッチング素子のうちの何れか一つが、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されていることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の放電加工機用電源装置。
- それぞれが複数の第三スイッチング素子を有する第一スイッチング素子群、第二スイッチング素子群、第三スイッチング素子群及び第四スイッチング素子群を有し、上アームの一つを成す前記第一スイッチング素子群、下アームの一つを成す前記第二スイッチング素子群、上アームの他の一つを成す前記第三スイッチング素子群、及び下アームの他の一つを成す前記第四スイッチング素子群がフルブリッジ接続されたブリッジ回路と、
前記第三スイッチング素子に付与するゲート電圧及び前記第三スイッチング素子をオン動作させるオン時間を変更する第三ゲート制御回路と、
を備え、
前記ブリッジ回路の直流端子は、第三直流電源の両端に接続され、前記ブリッジ回路の交流端子の一方が加工用電極に接続され、前記交流端子の他方が被加工物に接続されている
ことを特徴とする放電加工機用電源装置。 - 上アームの前記第一スイッチング素子群及び上アームの前記第三スイッチング素子群を高インピーダンス駆動し、前記第三直流電源の電圧を変化させずに、前記加工用電極と前記被加工物との間に印加する電圧を変更することを特徴とする請求項7に記載の放電加工機用電源装置。
- 前記第一スイッチング素子群及び前記第三スイッチング素子群のスイッチング素子において、高インピーダンス駆動するスイッチング素子を周期的に変更することを特徴とする請求項8に記載の放電加工機用電源装置。
- 複数の前記第三スイッチング素子のうちの少なくとも一つが、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されていることを特徴とする請求項8又は9に記載の放電加工機用電源装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、SiC、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項6又は10に記載の放電加工機用電源装置。
- 請求項1から11の何れか1項に記載の放電加工機用電源装置を備えて放電加工を行う放電加工装置。
- 請求項1から5の何れか1項に記載の放電加工機用電源装置を備え、前記放電加工機用電源装置を用いて行う放電加工方法であって、
同一加工対象に対して荒加工と、前記荒加工より放電電流の小さい中仕上げ加工とを行い、
前記中仕上げ加工における前記第一スイッチング素子のゲート電圧が前記荒加工におけるゲート電圧よりも低く、
前記中仕上げ加工における前記第一スイッチング素子のオン時間が、前記荒加工における前記第一スイッチング素子のオン時間よりも短く、
前記中仕上げ加工における前記第一スイッチング素子のオン時間の間隔が、前記荒加工における前記第一スイッチング素子のオン時間の間隔よりも短く、
前記中仕上げ加工における前記第一スイッチング素子のオン時間の回数が、前記荒加工における前記第一スイッチング素子のオン時間の回数より多く繰り返されることを特徴とする放電加工方法。 - 請求項5に記載の放電加工機用電源装置を備え、前記放電加工機用電源装置を用いて行う放電加工方法であって、
加工対象に対して荒加工と仕上げ加工とを行い、
前記荒加工と前記仕上げ加工の双方で、下アーム側の前記第二スイッチング素子のゲート電圧を一定とし、
前記仕上げ加工における前記第二スイッチング素子のゲート電圧を、前記荒加工における前記第一スイッチング素子のゲート電圧よりも小さく設定し、
上アームの前記第二スイッチング素子のオン時間を、下アームの前記第二スイッチング素子のオン時間よりも短く設定し、
上アームの前記第二スイッチング素子に付与する群パルス内のオフ時間を、下アームの前記第二スイッチング素子に付与するパルス間のオフ時間よりも短く設定する
ことを特徴とする放電加工方法。
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