JPH0818184B2

JPH0818184B2 - 放電加工機

Info

Publication number: JPH0818184B2
Application number: JP61211869A
Authority: JP
Inventors: 昭弘小森
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPS6368317A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は放電加工機に関し、特に、加工間隙にパルス
電圧を印加する装置に関する。

「従来の技術」放電加工機においては、電極と被加工物との間の加工
間隙にパルス電圧を印加し、加工間隙の絶縁が破壊した
際の配電電流により加工を行う。加工間隙にパルス電圧
が印加されたときに絶えず放電が発生するものではな
く、パルス電圧が印加されても放電が発生しない場合、
また、電圧が印加されてから絶縁破壊を起すまでの経過
時間内などには、高い電圧が電極と被加工物との間に印
加された状態が生ずることになる。

従来の放電加工機は、同じ極性のパルス電圧を加工間
隙に印加するようにしていたため、上記の高電圧印加時
に電極から被加工物あるいは加工機本体の加工槽などに
迷走電流が一方向に流れる。この迷走電流の電解作用に
より、金属イオンが被加工物に付着したり、加工機本体
の電極保持部、加工槽などが次第に電蝕されるという問
題点があった。そこで、２つの直流電源を備え正極性パ
ルス電圧と負極性パルス電圧を交互に印加し電蝕を防止
する装置が提案されている（特開昭61−4620号）。しか
し、上記の装置では、正負各電圧を加工間隙に印加する
夫々の回路がONされてから、絶縁破壊が起きるまでのタ
イミングは、まちまちであり、その一方で、各回路がON
されてから、OFFされるまでの時間は一定値T1とされて
いる。このため、一回の放電毎の放電加工エネルギーが
一定にならず、精密加工には適さないという問題点があ
った。

「発明が解決しようとする問題点」本発明は上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、迷走電流による影響を抑制すると共に、一回の放
電毎の加工エネルギーを一定に制御し精密な加工を可能
とする放電加工機を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」このため本発明では、電極と被加工物との間の加工間
隙にパルス電圧を印加しながら放電加工を行う放電加工
機において、負極性のパルス電圧を前記加工間隙に供給
する第１の直流電源及び第１のスイッチング素子と、正
極性のパルス電圧を前記加工間隙に供給する第２の直流
電源及び第２のスイッチング素子と、放電加工エネルギ
ーを与える加工パルス電流を前記加工間隙に供給する第
３の直流電源及び第３のスイッチング素子と、前記第１
又は第２の直流電源からのパルス電圧による放電の発生
を検出する放電開始検出手段と、放電の開始が検出され
るまでの間繰返し前記第１及び第２のスイッチング素子
を交互に作動させるパルス電圧制御手段と、前記放電開
始検出手段により放電の開始が検出されると直ちに第３
のスイッチング素子を、予め設定された一定時間、作動
させて、前記第３の直流電源から放電加工電流を加工間
隙に供給する放電エネルギー制御手段と、所定時間内に
前記加工間隙に供給された電圧の平均値を検出する平均
電圧検出手段と、前記第３のスイッチング素子が作動し
加工パルス電流が供給された後の休止時間内に、その第
３の直流電源及び第３のスイッチング素子により印加さ
れたパルス電圧と異なる極性のパルス電圧を、前記平均
電圧検出手段によって検出された平均値に応じて設定さ
れる時間の間、印加すべく前記第１又は第２のスイッチ
ング素子を作動させる逆電圧印加手段と、を備えること
を特徴とする放電加工機が提供される。

「作用」上記の構成によれば、パルス電圧制御手段により第１
の直流電源及び第２の直流電源から交互に極性の異なる
電圧が印加されるから、放電の開始に至るまでの何回も
のパルス電圧の印加による迷走電流の影響を打ち消し合
い抑制することができる。さらに、逆電圧印加手段によ
り、放電終了後の休止時間内にその放電の際に印加され
たパルス電圧と異なる極性のパルス電圧が印加され、し
かもその印加する時間は、平均電圧検出手段によって検
出された平均値に応じて設定されるから、放電が発生し
た際の印加電圧による迷走電流の影響をも打ち消すこと
ができる。これは、平均電圧検出手段が、所定時間内に
前記加工間隙に供給された電圧の平均値を検出すること
による。また、前記のように極性の異なる電圧を交互に
印加することにより絶縁が破壊され、放電が発生する
と、これを放電開始検出手段が検知して、直ちに放電エ
ネルギー制御手段が第３のスイッチング素子を、予め設
定された一定時間の間、作動させる。つまり、これによ
り、第３の直流電源により印加される電圧と、第３のス
イッチング素子の作動時間とにより規定される一定量の
放電加工エネルギーが供給されることになる。従い、加
工面の仕上りを向上させることができ精密加工を可能と
する。なお、ここで、予め設定された一定時間とは、一
旦設定してから再び設定し直すまでの間は一定という意
味であり、即ち、この時間は、設定を変えることによっ
て変更されうる。

「実施例」本発明の実施例について図面に従って具体的に説明す
る。

第１図は実施例を示す回路図である。

被加工物２に対向する電極１には、三つの直流電源3,
4,5から電圧が印加される。第１の直流電源３は負極性
のパルス電圧を電極１に与えるものであり、その負極は
電流検出用の抵抗６、第１のスイッチング素子12及び逆
電流阻止用のダイオード15を経由して電極１に接続され
ている。第２の直流電源４は正極性のパルス電圧を電極
１に与えるものであり、その正極が抵抗７、第２のスイ
ッチング素子13及び逆電流阻止用のダイオード16を経由
して電極１に接続されている。第３の直流電源５は放電
加工エネルギーを与える加工パルス電流を供給するもの
であり、その負極が電流制限用の抵抗８及び第３のスイ
ッチング素子14を経由して電極１に接続されている。

各スイッチング素子12,13,14は電界効果トランジスタ
であるパワMOSFETからなり、それぞれのゲート端子には
ドライブ回路9,10,11が接続され制御装置20からの信号
に従ってオン・オフされる。第３のスイッチング素子14
は、瞬間的な大電流を流すため実際には複数個のパワMO
SFETが並列に接続され用いられる。第１の直流電源３の
電圧E₁と第２の直流電源４の電圧E₂は同程度の電圧とさ
れ、その電流容量は共に比較的小さい。これに対し、第
３の直流電源５の電圧E₃は比較的高く、その電流容量も
大きい。

電流検出用抵抗６の両端が放電検出回路17に接続され
ている。放電検出回路17では第１の直流電源３による放
電電流を検出して放電検出信号SGを制御装置20に伝え
る。

また、電極１は本発明の平均電圧検出手段としての平
均電圧検出回路18に接続されている。平均電圧検出回路
18は一種のローパスフィルタであり、数10mSの間の時間
平均電圧を検出して制御装置20に伝える。

第２図は作動を説明する波形図、第３図は実際の処理
を説明するフローチャートである。

スパン信号及びオン信号は制御装置20の内部信号であ
る。スパン信号は単位時間当りの最大放電回数を制限す
るための信号であり、そのスパン周期ts内では高々一回
の放電しか許されない。オン信号は加工間隙にパルス電
圧を繰返し印加する指令信号である。

動作が開始すると、まず状態101では、第１のスイッ
チング素子12のみが導通状態とされ、加工間隙に第１の
直流電源３から負の電圧−E₁が印加される。そして放電
の発生を待ち（状態102）、放電の発生がないまま所定
時間T1を経過すると（状態103）、状態104に入いり、第
１のスイッチング素子12をオフとして第２のスイッチン
グ素子13のみをオンとする。この結果、加工間隙には状
態101とは逆に第２の直流電源４から正の電圧E₂が印加
される。そして、所定時間T2の経過を待ち（状態10
5）、状態106で、第２のスイッチング素子13をオフにす
る。そのまま、所定の休止時間T3の経過を待ち（状態10
7）、再び状態101に戻る。上記の状態101から状態107の
処理を繰返しながら、加工間隙に第１の直流電源３から
パルス幅T1の負のパルス電圧（−E₁）を印加し、放電が
開始されなかったら直ちに第２の直流電源４からパルス
幅T2の正のパルス電圧（E₂）を印加して最初の負のパル
ス電圧による迷走電流の影響を打消すことを繰返す。

数回から数十回パルス電圧の印加を繰返すうちに、加
工間隙の絶縁が破壊し放電が発生する。放電検出回路17
が第１の直流電源３による放電を検出し放電検出信号SG
を出力すると、直ちに状態102から状態108に移る。状態
108では、第３のスイッチング素子14を導通させ、第３
の直流電源５から負の電圧−E₃を印加し放電電流Isを供
給すると共に、第１及び第２のスイッチング素子12,13
をオフとする。加工間隙の電圧VGは絶縁が破壊されてい
るため第３の直流電源５の電圧−E₃よりずっと低い値と
なる。状態109では所定の放電時間（ON TIME1）T4の経
過を待ち、状態110で第３のスイッチング素子14をオフ
として放電を遮断する。この放電時間T4の間に放電電流
Isは急速に成長し被加工物２を除去する放電加工エネル
ギーを与える。放電加工エネルギーは放電時間T4により
制御される。

第４図は制御装置20内の放電時間制御回路を示す回路
図、第５図はその作動を示す波形図である。

放電検出回路17からの放電検出信号SGはワンショット
マルチバイブレータ21に入力される。ワンショットマル
チバイブレータ21の出力は遅延回路22及びANDゲート25
に接続されている。遅延回路の遅延時間は遅延時間設定
回路23からの３ビット信号により100nsの単位で選択さ
れる。遅延回路22の出力はインバータ24により反転され
ANDゲート25に伝えられる。ANDゲート25の出力は第３の
スイッチング素子14を駆動するドライブ回路11に接続さ
れている。ワンショットマルチバイブレータ21は放電検
出信号SGの立上りを捉え、時間幅２μｓのパルス信号
（ａ）を出力する。遅延回路22は遅延時間設定回路23に
より選択された遅延時間だけ遅れた信号（ｂ）を出力す
る。ANDゲート25の出力はその遅延時間に相当するパル
ス幅の信号（ｃ）となり、そのハイレベルの間、第３の
スイッチング素子14を作動させて放電電流を流す。すな
わち、放電時間T4は遅延回路22の遅延時間により決定さ
れ、遅延時間設定回路23により加工条件に合わせて設定
される。こうして設定された時間T4の間、第２図の電流
lsに示すような一定波形のパルス電流が加工間隙に印加
されるので、放電加工エネルギーは一定となる。

再び、第２図及び第３図を参照し説明する。

上述のようにして制御される放電時間T4が経過し（状
態109）、各スイッチング素子12,13,14がオフとされ
（状態110）放電が終了すると、状態111に移る。状態11
1では、所定を停止時間T5の経過を待つ。その停止時間T
5は主として放電終了後の加工間隙の絶縁の回復を待つ
ための時間である。

次に状態112では、第２のスイッチング素子13のみを
導通状態とし、加工間隙に前記状態109の放電時に印加
された電圧と逆極性の電圧、すなわち正の電圧E₂を印加
する。状態113では所定の逆電圧印加時間（ON TIME2）T
6の経過を待ち、状態114で第２のスイッチング素子13を
オフとする。この逆電圧印加時間T6は、平均電圧検出回
路18からの平均電圧値により増減される。平均電圧値が
正の所定値より高ければ逆電圧印加時間T6は徐々に短か
くされ、負の所定値より低ければ徐々に長くされる。ま
た、平均電圧値の絶対値が所定値より小さければ、現在
の逆電圧印加時間T6が維持される。

上記の状態113で出力されるパルス幅T6の逆電圧パル
ス（第２図にP1で示す）により、放電時に第３の直流電
源５から印加される負の電圧パルス（第２図にP2で示
す）及びその直前に第１の直流電源３から印加される電
圧−E₁の負の電圧パルス（第２図にP3で示す）による迷
走電流の影響を打ち消すことができる。

逆電圧パルスP1の印加が終了すると状態115に進む。
状態115では、制御装置20内のフリップフロップがセッ
トされオン信号が発生するのを待つ。このフリップフロ
ップはスパン信号によりセットされ、放電検出信号SGの
入力後所定時間後にリセットされるものであり、スパン
周期ts内では高々一回しか放電を許さないようにするた
めのものである。フリップフロップがセットされていれ
ば状態101に戻り、再び正負のパルス電圧の印加を開始
して上述の処理を繰返す。

以上説明してきたように、平均電圧検出回路18により
求められた時間平均電圧値に基づいて設定された時間T6
の間、逆電圧パルスP1が発生されるので、加工間隙に印
加される電圧の時間平均値をゼロにすることができる。
従い、迷走電流が発生しない。

また、加工間隙にて絶縁破壊が発生した上で、遅延時
間設定回路23により予め設定された時間T4の間、放電加
工電流が流されるので、放電加工エネルギーは一定とな
る。従い、精密な加工が可能となる。

なお、平均電圧検出回路18にローパスフィルタではな
く積分回路を用い、スパン周期ts毎に平均電圧を鑑視し
逆電圧印加時間T6を制御するようにすることも可能であ
る。

また、前記実施例では放電の検出を第１の直流電源３
による負極側の放電電流のみにより検出したが、第２の
直流電源４による正極側の放電を検出して行うことも可
能であり、また、双方の極性の放電を検出するように
し、正負いずれのパルス電圧で放電が開始しても直ちに
第３の直流電源から放電電流を供給してもよい。

「発明の効果」以上説明したように本発明は第３の直流電源及び第３
のスイッチング素子により印加されたパルス電圧と異な
る極性のパルス電圧を、逆電圧印加手段が、平均電圧検
出手段により検出され所定時間内の平均電圧値に応じて
設定される時間の間、第１及び第２のスイッチング素子
を作動させて発生させるので、加工間隙間の時間平均電
圧がゼロとなり、迷走電流の発生を防止できる。

また、加工間隙において絶縁破壊が発生した上で、第
３の直流電源から放電加工電流が、予め設定された一定
時間の間、放電エネルギー制御手段によって流されるの
で、放電加工エネルギーは一定となる。従い、加工面の
仕上りを向上させることができ、精密加工を可能にする
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は放電加工機の回
路図、第２図は作動を説明する波形図、第３図は実際の
処理を説明するフローチャート、第４図は放電時間を制
御する箇所の回路図、第５図はその作動を説明する波形
図である。１……電極、２……被加工物、3,4,5……それぞれ第1,
第２及び第３の直流電源、12,13,14……それぞれ第1,第
２及び第３のスイッチング素子、17……放電検出回路、
18……平均電圧検出回路、20……制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極と被加工物との間の加工間隙にパルス
電圧を印加しながら放電加工を行う放電加工機におい
て、負極性のパルス電圧を前記加工間隙に供給する第１の直
流電源及び第１のスイッチング素子と、正極性のパルス電圧を前記加工間隙に供給する第２の直
流電源及び第２のスイッチング素子と、放電加工エネルギーを与える加工パルス電流を前記加工
間隙に供給する第３の直流電源及び第３のスイッチング
素子と、前記第１又は第２の直流電源からのパルス電圧による放
電の発生を検出する放電開始検出手段と、放電の開始が検出されるまでの間、繰り返し前記第１及
び第２のスイッチング素子を交互に作動させるパルス電
圧制御手段と、前記放電開始検出手段により放電の開始が検出されると
直ちに前記第３のスイッチング素子を、予め設定された
一定時間、作動させて、前記第３の直流電源から放電加
工電流を加工間隙に供給する放電エネルギー制御手段
と、所定時間内に前記加工間隙に供給された電圧の平均値を
検出する平均電圧検出手段と、前記第３のスイッチング素子が作動し加工パルス電流が
供給された後の休止時間内に、その第３の直流電源及び
第３のスイッチング素子により印加されたパルス電圧と
異なる極性のパルス電圧を、前記平均電圧検出手段によ
って検出された平均値に応じて設定される時間の間、印
加すべく前記第１及び第２のスイッチング素子を作動さ
せる逆電圧印加手段と、を備えることを特徴とする放電加工機。