JPH0724637A - 放電加工用電源装置 - Google Patents
放電加工用電源装置Info
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- JPH0724637A JPH0724637A JP19094493A JP19094493A JPH0724637A JP H0724637 A JPH0724637 A JP H0724637A JP 19094493 A JP19094493 A JP 19094493A JP 19094493 A JP19094493 A JP 19094493A JP H0724637 A JPH0724637 A JP H0724637A
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Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電加工用電源装置において、１パルスの放
電エネルギーを減少させ、大面積の鏡面加工を可能とす
る。 【構成】 加工間隙と並列に放電電圧検出用の検出・FE
T ゲート回路10を設け、放電電圧が急速に減少している
タイミングを検出し、その検出している期間のみ間隙に
対し並列接続したMOSFET11をオンし、間隙に蓄えられた
電荷をMOSFET11を通して放電する。
電エネルギーを減少させ、大面積の鏡面加工を可能とす
る。 【構成】 加工間隙と並列に放電電圧検出用の検出・FE
T ゲート回路10を設け、放電電圧が急速に減少している
タイミングを検出し、その検出している期間のみ間隙に
対し並列接続したMOSFET11をオンし、間隙に蓄えられた
電荷をMOSFET11を通して放電する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被加工物と電極とを微
小な加工間隙を介して対向させ、加工間隙にパルス状電
圧を印加して鏡面加工を可能にする回路を備えた、放電
加工用電源装置に関するものである。
小な加工間隙を介して対向させ、加工間隙にパルス状電
圧を印加して鏡面加工を可能にする回路を備えた、放電
加工用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の放電加工用電源装置の一例
を示す回路図であり、直流電源E1と、複数の並列接続さ
れた電流制限抵抗R1〜Rn及びトランジスタTr.1〜Tr.n
と、逆電流をブロックするダイオードDiと、電極12と被
加工物13の直列接続回路にて構成される。なお、図示さ
れていないが、電極12と被加工物13間には絶縁性の加工
液が満たされている。図６はその動作例を説明する電圧
電流波形のタイムチャートである。時刻Taにおいて、ト
ランジスタTr.1〜Tr.nがオンし、間隙に電圧V1が印加さ
れる。この電圧V1は、間隙がまだ絶縁状態を保っている
ため電源電圧E1とほぼ等しい電圧である。時刻Tbにおい
て、間隙の絶縁破壊が進み電流i2が流れ始め、時刻Tcに
おいて、間隙にアークが形成されるため間隙の電圧は放
電電圧V2に変化する。時刻Tb〜Tcの期間では、間隙の浮
遊容量に蓄えられた電荷の放電が行なわれるため、放電
電流はトランジスタTr.1〜Tr.nを流れる電流i1と電荷の
放電による電流（i2-i1 ）の加算値i2となる。
を示す回路図であり、直流電源E1と、複数の並列接続さ
れた電流制限抵抗R1〜Rn及びトランジスタTr.1〜Tr.n
と、逆電流をブロックするダイオードDiと、電極12と被
加工物13の直列接続回路にて構成される。なお、図示さ
れていないが、電極12と被加工物13間には絶縁性の加工
液が満たされている。図６はその動作例を説明する電圧
電流波形のタイムチャートである。時刻Taにおいて、ト
ランジスタTr.1〜Tr.nがオンし、間隙に電圧V1が印加さ
れる。この電圧V1は、間隙がまだ絶縁状態を保っている
ため電源電圧E1とほぼ等しい電圧である。時刻Tbにおい
て、間隙の絶縁破壊が進み電流i2が流れ始め、時刻Tcに
おいて、間隙にアークが形成されるため間隙の電圧は放
電電圧V2に変化する。時刻Tb〜Tcの期間では、間隙の浮
遊容量に蓄えられた電荷の放電が行なわれるため、放電
電流はトランジスタTr.1〜Tr.nを流れる電流i1と電荷の
放電による電流（i2-i1 ）の加算値i2となる。
【０００３】時刻Tc〜Tdの期間は、間隙の放電が定常ア
ーク放電になるため放電電圧がV2に安定する。またこの
期間に流れる電流は、電源電圧E1と抵抗R1〜Rnと間隙の
放電抵抗により決まる電流i1となる。時刻Td〜Teは、間
隙の絶縁性を回復するための放電休止時間であり、図示
していない制御回路によりトランジスタTr.1〜Tr.nがオ
フされる。そして、時刻Te以降は時刻Ta以降と同様の動
作を行う。被加工物13の実際の加工は放電エネルギーが
間隙に注入される時刻Tb〜時刻Tdの期間で行なわれる。
また、被加工物13の１パルス当たりの除去量は、１パル
スの放電エネルギーに比例しており、加工が荒加工から
仕上げ加工を経て鏡面加工と加工面の粗度が微細になる
に従って放電エネルギーを微細に制御する必要がある。
ーク放電になるため放電電圧がV2に安定する。またこの
期間に流れる電流は、電源電圧E1と抵抗R1〜Rnと間隙の
放電抵抗により決まる電流i1となる。時刻Td〜Teは、間
隙の絶縁性を回復するための放電休止時間であり、図示
していない制御回路によりトランジスタTr.1〜Tr.nがオ
フされる。そして、時刻Te以降は時刻Ta以降と同様の動
作を行う。被加工物13の実際の加工は放電エネルギーが
間隙に注入される時刻Tb〜時刻Tdの期間で行なわれる。
また、被加工物13の１パルス当たりの除去量は、１パル
スの放電エネルギーに比例しており、加工が荒加工から
仕上げ加工を経て鏡面加工と加工面の粗度が微細になる
に従って放電エネルギーを微細に制御する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の放電加工用電源
装置により鏡面加工を行うと、加工面積が大きくなるに
従って加工面が所望の面粗度にならない。このため、従
来技術によれば鏡面加工が可能な加工面積は電極面積30
mm*30mm 程度までに制限されていた。この原因は、加工
間隙の浮遊容量によるものであり、例えば、以下のよう
な試算を行なえば制限される理由が明らかとなる。 加工電極の面積 50mm*50mm 間隙 5 マイクロm 絶縁油の比誘電率 5 真空の誘電率 8.854e-12 浮遊容量 0.022 マイクロF 加工電圧 300V 蓄えられる電荷 6.6 マイクロク―ロン 放電時間 100nsec 短絡時に発生するピーク電流 66.4A 間隙の電圧 25V 間隙に供給されるエネルギー 1.7E-4 J(シ゛ュ―ル ） 鏡面加工を可能にするための最大エネルギー 0.5E-5 J
( シ゛ュ―ル ） なお、鏡面加工を可能にする最大エネルギー は、文献
などにより一般的に言われている値である。
装置により鏡面加工を行うと、加工面積が大きくなるに
従って加工面が所望の面粗度にならない。このため、従
来技術によれば鏡面加工が可能な加工面積は電極面積30
mm*30mm 程度までに制限されていた。この原因は、加工
間隙の浮遊容量によるものであり、例えば、以下のよう
な試算を行なえば制限される理由が明らかとなる。 加工電極の面積 50mm*50mm 間隙 5 マイクロm 絶縁油の比誘電率 5 真空の誘電率 8.854e-12 浮遊容量 0.022 マイクロF 加工電圧 300V 蓄えられる電荷 6.6 マイクロク―ロン 放電時間 100nsec 短絡時に発生するピーク電流 66.4A 間隙の電圧 25V 間隙に供給されるエネルギー 1.7E-4 J(シ゛ュ―ル ） 鏡面加工を可能にするための最大エネルギー 0.5E-5 J
( シ゛ュ―ル ） なお、鏡面加工を可能にする最大エネルギー は、文献
などにより一般的に言われている値である。
【０００５】以上の計算よりわかる様に、間隙の浮遊容
量に蓄えられる電荷による１パルスの放電エネルギー
は、鏡面加工を可能とする最大エネルギーに比べ十分大
きく、このため従来では浮遊容量が大きくなると鏡面加
工は制限されると考えられていた。一方、絶縁性加工液
としてシリコンなどの微粉末を混入した加工液を使用す
れば加工間隙を大きくできるため、従来に比較して浮遊
容量を小さくできる。このため、鏡面加工も従来に比較
して大面積まで加工が可能となった。しかし、従来と異
なるシリコン混入加工液を使用するため放電加工機が鏡
面加工専用となってしまう欠点がある。本発明は、前述
した従来の課題に鑑みて成されたものであり、本発明の
目的は、１パルスの放電エネルギーを減少させ、大面積
の鏡面加工を可能とする放電加工用電源装置を提供する
ことにある。
量に蓄えられる電荷による１パルスの放電エネルギー
は、鏡面加工を可能とする最大エネルギーに比べ十分大
きく、このため従来では浮遊容量が大きくなると鏡面加
工は制限されると考えられていた。一方、絶縁性加工液
としてシリコンなどの微粉末を混入した加工液を使用す
れば加工間隙を大きくできるため、従来に比較して浮遊
容量を小さくできる。このため、鏡面加工も従来に比較
して大面積まで加工が可能となった。しかし、従来と異
なるシリコン混入加工液を使用するため放電加工機が鏡
面加工専用となってしまう欠点がある。本発明は、前述
した従来の課題に鑑みて成されたものであり、本発明の
目的は、１パルスの放電エネルギーを減少させ、大面積
の鏡面加工を可能とする放電加工用電源装置を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物と電
極とを微小な加工間隙を介して対向させ、加工間隙にパ
ルス状電圧を印加して鏡面加工を可能にする回路を備え
た、放電加工用電源装置に関するものであり、本発明の
上記目的は、前記電極と被加工物間の放電発生から、当
該放電が安定するまでの期間を検出する回路と、この回
路での検出信号により前記電極と被加工物間を短絡させ
るスイッチ素子をオンする回路とを具備することによっ
て達成される。
極とを微小な加工間隙を介して対向させ、加工間隙にパ
ルス状電圧を印加して鏡面加工を可能にする回路を備え
た、放電加工用電源装置に関するものであり、本発明の
上記目的は、前記電極と被加工物間の放電発生から、当
該放電が安定するまでの期間を検出する回路と、この回
路での検出信号により前記電極と被加工物間を短絡させ
るスイッチ素子をオンする回路とを具備することによっ
て達成される。
【作用】本発明にあっては、 間隙に放電が発生した瞬
間に外部回路により間隙の浮遊容量に蓄えられた電荷を
放電するため、１パルスの放電エネルギーを抑制でき
る。
間に外部回路により間隙の浮遊容量に蓄えられた電荷を
放電するため、１パルスの放電エネルギーを抑制でき
る。
【０００７】
【実施例】第１図は、本発明の放電加工用電源装置の一
例を示す回路図であり、従来技術と同様箇所は同一符号
であるため説明を省略する。検出・FET ゲート回路10の
端子1 は電極12と抵抗Rdに接続され、端子2 は被加工物
13とMOSFET11のソースに接続され、端子3 はMOSFET11の
ゲートに接続されている。また、MOSFET11のドレインは
抵抗Rdに接続されている。検出・FET ゲート回路10の動
作は、まず間隙間の電圧を検出した後微分し、この微分
電圧と基準電圧と比較し、微分電圧が基準電圧より低い
部分、即ち、間隙の電圧が急速に減少する期間を検出
し、速やかに間隙間を短絡させるMOSFET11をオンする。
この回路の抵抗Rdは短絡電流を制限するためのもので、
MOSFET11の絶対最大定格（ドレイン電流）を越えない様
にするためのものである。
例を示す回路図であり、従来技術と同様箇所は同一符号
であるため説明を省略する。検出・FET ゲート回路10の
端子1 は電極12と抵抗Rdに接続され、端子2 は被加工物
13とMOSFET11のソースに接続され、端子3 はMOSFET11の
ゲートに接続されている。また、MOSFET11のドレインは
抵抗Rdに接続されている。検出・FET ゲート回路10の動
作は、まず間隙間の電圧を検出した後微分し、この微分
電圧と基準電圧と比較し、微分電圧が基準電圧より低い
部分、即ち、間隙の電圧が急速に減少する期間を検出
し、速やかに間隙間を短絡させるMOSFET11をオンする。
この回路の抵抗Rdは短絡電流を制限するためのもので、
MOSFET11の絶対最大定格（ドレイン電流）を越えない様
にするためのものである。
【０００８】図２はその動作例を説明する電圧電流波形
のタイムチャートである。時刻T1で主放電回路のトラン
ジスタTr.1〜Tr.nがオンし、間隙に矩形波電圧を印加す
るが、実際には間隙の浮遊容量と、トランジスタTr.1〜
Tr.nと直列接続された抵抗R1〜RnによるＣＲ回路となる
ため時刻T1〜T2の様に電圧V1がなまる。時刻T2〜T3は放
電遅延時間であり、電流がほとんど流れない。この期間
は、加工液の絶縁を破壊する期間であり、放電加工機で
は現象としてよく知られたものである。時刻T3において
間隙の絶縁が破壊され、間隙の電圧V1は、定常アーク放
電を維持するための放電電圧Vgに変化する。時刻T3〜T5
の期間に放電エネルギーを間隙に投入することにより、
被加工物13の加工を行う。加工時には加工面の面粗度を
一定に保つため、放電エネルギーは一定値に制御する必
要があり、このためあらかじめ設定された時間だけ電流
i1を供給した後、本実施例には図示していない制御回路
がトランジスタTr.1〜Tr.nをオフすることにより放電休
止期間T5〜T6ができる。
のタイムチャートである。時刻T1で主放電回路のトラン
ジスタTr.1〜Tr.nがオンし、間隙に矩形波電圧を印加す
るが、実際には間隙の浮遊容量と、トランジスタTr.1〜
Tr.nと直列接続された抵抗R1〜RnによるＣＲ回路となる
ため時刻T1〜T2の様に電圧V1がなまる。時刻T2〜T3は放
電遅延時間であり、電流がほとんど流れない。この期間
は、加工液の絶縁を破壊する期間であり、放電加工機で
は現象としてよく知られたものである。時刻T3において
間隙の絶縁が破壊され、間隙の電圧V1は、定常アーク放
電を維持するための放電電圧Vgに変化する。時刻T3〜T5
の期間に放電エネルギーを間隙に投入することにより、
被加工物13の加工を行う。加工時には加工面の面粗度を
一定に保つため、放電エネルギーは一定値に制御する必
要があり、このためあらかじめ設定された時間だけ電流
i1を供給した後、本実施例には図示していない制御回路
がトランジスタTr.1〜Tr.nをオフすることにより放電休
止期間T5〜T6ができる。
【０００９】電圧V1を微分した電圧をV1' で示す。電圧
V1を微分するため、V1の変化している時間T1〜T2、T3〜
T4、T5の期間のみ電圧が発生する。次に、電圧V1' を基
準電圧（この場合0V）と比較し、基準電圧より低い期間
でMOSFET11のゲート電圧VGを作成する。MOSFET11はゲー
ト電圧VGが正の部分でオンするため、間隙に流れる突入
電流（時刻T3〜T4の期間に流れる電流）が大幅に削減さ
れ、例えば電流波形i の様に得られる。図３は、図１の
詳細を示す第１の回路図であり、間隙の電圧を抵抗Raと
Rbで分圧し、次にコンデンサC1と抵抗Rcにより微分し、
コンパレータ14により基準電圧Eaと比較する。基準電圧
より低い期間でコンパレータ14はオンし短絡用MOSFET11
をオンする。
V1を微分するため、V1の変化している時間T1〜T2、T3〜
T4、T5の期間のみ電圧が発生する。次に、電圧V1' を基
準電圧（この場合0V）と比較し、基準電圧より低い期間
でMOSFET11のゲート電圧VGを作成する。MOSFET11はゲー
ト電圧VGが正の部分でオンするため、間隙に流れる突入
電流（時刻T3〜T4の期間に流れる電流）が大幅に削減さ
れ、例えば電流波形i の様に得られる。図３は、図１の
詳細を示す第１の回路図であり、間隙の電圧を抵抗Raと
Rbで分圧し、次にコンデンサC1と抵抗Rcにより微分し、
コンパレータ14により基準電圧Eaと比較する。基準電圧
より低い期間でコンパレータ14はオンし短絡用MOSFET11
をオンする。
【００１０】図４は図１の詳細を示す第２の回路図であ
り、図３と同一部分の説明は省略する。この回路は比較
部分にコンパレータを使用せずに、トランジスタを用い
た差動増幅回路を使用したことに特徴がある。この回路
によれば、トランジスタを能動領域で使用するため高速
応答が可能であり、放電電圧の急速な降下時間を検出し
遅れ時間を最小にMOSFET11をオンできる。トランジスタ
を用いた差動増幅回路の動作原理は、ごく一般的に知ら
れているので省略する。なお、本発明では上述した実施
例に限定されるものではなく、放電開始直後の電圧を基
準電圧として持つコンパレータと、放電が安定する直前
の電圧を基準電圧として持つコンパレータを設け、この
２個のコンパレータの出力により放電開始から安定する
までの期間を求め、MOSFET11をオンする回路なども考え
られる。又、本実施例では、回路を１個使用している
が、実際には間隙に同じ回路を多数並列接続し、効果を
より一層高めることが可能である。
り、図３と同一部分の説明は省略する。この回路は比較
部分にコンパレータを使用せずに、トランジスタを用い
た差動増幅回路を使用したことに特徴がある。この回路
によれば、トランジスタを能動領域で使用するため高速
応答が可能であり、放電電圧の急速な降下時間を検出し
遅れ時間を最小にMOSFET11をオンできる。トランジスタ
を用いた差動増幅回路の動作原理は、ごく一般的に知ら
れているので省略する。なお、本発明では上述した実施
例に限定されるものではなく、放電開始直後の電圧を基
準電圧として持つコンパレータと、放電が安定する直前
の電圧を基準電圧として持つコンパレータを設け、この
２個のコンパレータの出力により放電開始から安定する
までの期間を求め、MOSFET11をオンする回路なども考え
られる。又、本実施例では、回路を１個使用している
が、実際には間隙に同じ回路を多数並列接続し、効果を
より一層高めることが可能である。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明の放電加工用電源装
置によれば、間隙の浮遊容量に蓄えられる電荷による突
入電流が短絡回路にバイパスされるので放電間隙に流れ
ないため、パルス一発当たりの放電エネルギーが増加せ
ず、特に間隙の浮遊容量が問題となる電極面積の大きな
加工物の鏡面加工が可能となる。また、加工液として何
ら特殊なものを使用する必要がないので、荒加工〜鏡面
加工まで同一の機械構成で使用可能となる。
置によれば、間隙の浮遊容量に蓄えられる電荷による突
入電流が短絡回路にバイパスされるので放電間隙に流れ
ないため、パルス一発当たりの放電エネルギーが増加せ
ず、特に間隙の浮遊容量が問題となる電極面積の大きな
加工物の鏡面加工が可能となる。また、加工液として何
ら特殊なものを使用する必要がないので、荒加工〜鏡面
加工まで同一の機械構成で使用可能となる。
【図１】本発明の放電加工用電源装置の一例を示す回路
図である。
図である。
【図２】本発明装置の動作を説明するための電圧電流波
形のタイムチャートである。
形のタイムチャートである。
【図３】本発明装置の詳細を示す第１の回路図である。
【図４】本発明装置の詳細を示す第２の回路図である。
【図５】従来の放電加工用電源装置の一例を示す回路図
である。
である。
【図６】従来装置の動作を説明するための電圧電流波形
のタイムチャートである。
のタイムチャートである。
10 検出・FET ゲート回路 11 MOSFET 12 電極 13 被加工物 14 コンパレータ
Claims (2)
- 【請求項１】 電極と被加工物を微小な間隙を持って対
向させ、前記電極と被加工物間にパルス放電を起こして
加工を行う放電加工用の電源装置において、前記電極と
被加工物間の放電発生から、当該放電が安定するまでの
期間を検出する回路と、この回路での検出信号により前
記電極と被加工物間を短絡させるスイッチ素子をオンす
る回路とを備えたことを特徴とする放電加工用電源装
置。 - 【請求項２】 前記電極と被加工物間の放電発生から当
該放電が安定するまでの期間を検出する回路は、前記電
極と被加工物間の電圧を微分する回路と、この微分電圧
を基準電圧と比較し、前記微分電圧が前記基準電圧以下
の時に検出信号をオンさせる回路とを備えた請求項１に
記載の放電加工用電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19094493A JPH0724637A (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 放電加工用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19094493A JPH0724637A (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 放電加工用電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0724637A true JPH0724637A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=16266276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19094493A Pending JPH0724637A (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 放電加工用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0724637A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008129820A1 (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-30 | Sodick Co., Ltd. | 放電検出方法及び放電加工装置 |
-
1993
- 1993-07-05 JP JP19094493A patent/JPH0724637A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008129820A1 (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-30 | Sodick Co., Ltd. | 放電検出方法及び放電加工装置 |
| US8222557B2 (en) | 2007-03-22 | 2012-07-17 | Sodick Co., Ltd. | Electric discharge detection method and electric discharge machining apparatus |
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