JPH0197521A - 放電加工用電源装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は放電加工用電源装置の改良に関するものである
。

［従来の技術］ 第５図〜第９図は従来の放電加工用電源装置の構成図で
、図中１は直流電源、２はスイッチング素子、３は発振
制御回路、４は加工条件設定手段、５は電流制限用抵抗
、６は加工用電極、７はワーク、８は加工間隙である。

図において、直流電源１は図示されていない変圧機やダ
イオードスタック等の整流器からなる直流定電圧装置で
あり、その出力電圧はＥ　（ｖ）である。スイッチング
素子２はトランジスタ等で形成され発振制御回路３から
の信号によりオン、オフしている。また加工条件設定手
段４は、ＮＣプログラムまたはオペレータからの指令に
よりオン時間Ｔ　ｏｎ、オフ時間Ｔｏｆ’ｆ’を発振制
御回路３へ出力するとともに、放電電流ピーク値１９指
令に対応して、第６図、第７図に示すような電流制限用
抵抗５の直並列接続や、第８図に示すようなスイッチン
グ素子２と電流制限用抵抗５の直列接続ブロックの並列
接続を制御して、所望の電流制限抵抗値Ｒ（Ω）を得る
ように構成されている。

さらに加工用電極６は、加工液を介してワーク７と対向
し加工間隙８を形成する。加工間隙８に放電を生じた時
の放電電圧ｖ　ａｒｃは、放電電流ピーク値Ｉｐに対し
若干オーミックな特性を示すが、はぼ２５〜３０ｖの定
電圧特性（銅電極対鉄系ワークの場合）を示すのでここ
では一定とする。したがって放電電流ピーク値ｉｐは下
記の式にて表示される。

第９図は加工間隙８の放電電圧、放電電流の波形を示す
もので、図から明らかなようにオン時間Ｔｏｎのデユー
ティファクタＤは次の式で表示される。

したがって放＠電流実効値１　（Ａ）及び電流制限抵抗
５の消費電力ＷＲ（ｗ）は次の式で表示される。

ところで放電加工機用電源装置の直流電源１の変圧器、
整流器や、スイッチング素子２、電流制限抵抗５及びケ
ーブル、コネクタ、電磁接触器等の配線接続部品等の許
容ワット数は、従来最大放電電流ピーク値をＩｐとし、
デユーティファクタＤ−１、すなわち平均無負荷時間Ｔ
ｎｌ−０、オフ時間Ｔ　ｏｆ’ｆ’−〇の時に耐え得る
値とするのが普通である。例えばこの状態に於ける電流
制限抵抗をＲＯ（Ω）とすると、（１）式より 本電源装置の最大実効値電流■０と電流制限抵抗５の最
大消費電力ＷＨＯは下記式で表示される。

したがって通常この値を基準として各通電部の許容ワッ
ト数が決定され、電流制限抵抗５の値は安全のためＲｏ
　　（Ω）以下には下げられない構成となっている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで最近グラファイト電極を使用した加工が盛んに
なってきたこと、もあり、放電電流実効値が同じであれ
ば、電流ピーク値の大きな放電電流が発生できる放電加
工用電源装置が求められている。これはグラファイト電
極を使用する場合は、電流実効値が同一であれば、面粗
さを同一とすれば、電流ピーク値の大きい放電電流の方
が、加工速度も早く電極消耗比特性も優れているからで
ある。

したがって従来はグラファイト電極を使用する場合は、
銅電極を使用する場合に比べ、１ランク上の最大放電電
流ピーク値を有する加工用電源装置で対応していたが、
この場合直流電源の変圧器、整流器やスイッチング素子
、電流制限抵抗あるいは配線接続用部品等の許容ワット
数は１ランク大きいものと必要とするため、設備が高価
なものとなる恨みがあった。

本発明は従来装置の上記問題点を解消するためになされ
たもので、電源装置を構成する各機器、部品の許容ワッ
ト数が銅電極を使用する場合と同一で、しかも高電流ピ
ーク値の放電電流の得られる加工用電源装置を提供しよ
うとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は放電加工用電源装置
において、その電流制限用抵抗を、直流電源の変圧器、
整流器やスイッチング素子、配線接続用部品等の許容ワ
ット数の基準となる電流制限抵抗値Ｒｏより小さい値ま
で下げることの可能な可変抵抗器で構成するとともに、
該抵抗がＲＯより小さい値になった時、加工用電源装置
内の上記各機器部品等のワット数が許容ワット数以内に
収まるように、オフ時間を制御するオフ時間制御手段を
備えた。

上記オフ時間制御手段は、次のように数種類の装置で構
成されている。

（１）放電の平均無負荷時間とオフ時間との和を検出し
出力する検出手段と、電源装置を構成する各機器、部品
等の許容ワット数に見合う限界オフ時間を求め出力する
限界オフ時間生成手段と、上記検出手段により検出され
た平均無負荷時間とオフ時間との和を限界オフ時間と比
°較し、オフ時間を制御する比較制御手段とより構成す
る。

（２）放電の無負荷時間を検出し出力する検出手段と、
電源装置を構成する各機器、部品等の許容ワット数に見
合う限界オフ時間を求め出力する限界オフ時間生成手段
と、上記検出手段により検出された平均無負荷時間と設
定オフ時間との和を限界オフ時間と比較し、オフ時間を
制御する比較制御手段とより構成する。

（３）放電電流の実効値を検出する検出手段と、該検出
手段による実効値を上記各機器、部品等の許容ワット数
に見合う限界実効電流値と比較して、検出された実効値
が上記限界実効電流値以下になるようにオフ時間を制御
する比較制御手段とより構成する。

（４）上記各機器、部品等の所定箇所の温度を検出する
検出手段と、該検出手段により検出された温度を上記各
機器、部品等の許容ワット数に見合う限界温度と比較し
て、検出された温度が下界温度以下になるようにオフ時
間を制御する比較制御手段とより構成する。

［作用］ 放電加工用電源装置を上記のように構成したので、電流
制限抵抗値ＲをＲｏより小さくして放電電流ピーク値を
高くしても、上記（１）、（２）、（３）及び（４）な
どのように構成されたオフ時間制御手段を用いてオフ時
間を制御することにより、電源装置を構成する各機器、
部品のワット数を許容ワット数以下に収めることが可能
となる。

すなわち放電電流ピーク値を高くして加工速度を早くし
ても、電源装置の各機器の消費電力は増加しないのであ
る。

［発明の実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す放電加工用電源装置の
構成図で、図中１〜８は従来装置と同一部品、９は電流
制限用抵抗、１０は検出手段、１１は限界オフ時間生成
手段、１２は比較制御手段である。

電流制限抵抗９は直流電源１の変圧器等前記各部品の許
容ワット数の基準となる電流制限用抵抗値Ｒｏ　　（Ω
）より小さい値まで下げられる可変抵抗器で構成されて
いる。なおこの可変抵抗器は、連続的に、抵抗値を変更
し得るものから、スイッチ等で２個以上の抵抗値が中間
タップへ接続するもの、あるいは複数の抵抗器を直並列
接続したものなど種々の型式のものが考えられる。

検出手段１０は加工間隙８の電圧または電流波形より平
均無負荷時間Ｔｎｌとオフ時間Ｔｏｆｆとの和Ｔｏｆｆ
＋Ｔｎｌを検出し、比較制御手段１２へ出力する。

限界オフ時間生成手段１１は、下記７〜１１の式に基ず
くアルゴリズムにより、限界オフ時間ＴｏｆＴＩを演算
し、それを比較制御手段１２へ出力する。

いまグラファイト電極で加工する場合を想定し、電流制
限用抵抗９が加工条件設定手段４からの指令によりＲ１
（Ω）（Ｒ１（ＲＯ５Ｒ１−Ｒｏ／Ｋ）に設定されたも
のとする。この時の放電電流ピーク値Ｉ　ｐｉ、放電電
流実効値■１及び電流制限用抵抗９の消費電力ＷＲＩは
、デユーティファクタをＤＩとすると、下記７〜９式で
表示される。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）デ
ユーティファクタＤ１は次の式で表示される。

二二で　　Ｏ＜Ｄｉ≦１ ここで電流制限抵抗９の許容ワット数はＷＨＯであり、
他の機器や部品に比較して最も余裕が無いとすれば、式
（９）より ・・・・・・・・・・・・・・・（１１）となる。

式（１１）において、オン時間Ｔｏｎは面粗さを決定す
るものであるから、変更制御は出来ない。

したがって限界オフ時間生成手段１１においてより求め
られる限界オフ時間Ｔｏｆｆｌを演算し、それを比較制
御手段１２へ送ってオフ時間を制御する。

限界オフ時間生成手段１１は、ＲＯＭなどの記憶素子に
加工条件設定手段９からの電流ピーク値、ｔｐｔまたは
電流制限抵抗値Ｒ１または倍率にとオン時間Ｔｏｎなど
をパラメータとしたＴ　ｏｒｒｌのデータテーブルを記
憶させて出力させる方法や、それ程高速の制御を必要と
しないため、ワンチップマイコンなどのＣＰＵによりパ
ラメータが変化する毎に演算し出力させる方法等がある
。また群パルスとして定められたパターンに従い、数個
の放電パルスの後に大きなＴｏｆｆｌを出力することも
本発明の方法によれば可能である。

比較制御手段１２は検出手段１０から入力された平均無
負荷時間Ｔｎｌとオフ時間Ｔｏｒｒとの和Ｔｎｌ＋Ｔｏ
ｆｆを、限界オフ時間生成手段１１から入力された限界
オフ時間Ｔｏｆｆ’ｌと比較し、Ｔｎｌ＋　　Ｔｏｆｆ
≧Ｔ　ｏｆｆｌの場合は、そのままオフ時間Ｔｏｆｆと
して発振制御回路３へ出力する。

＊ｔ＝　　Ｔｎｌ＋Ｔｏｆ’ｒ＜Ｔｏｆ’ｒｌ　　の場
合はＴｎｌ＋Ｔｏｆｆ’　≧Ｔｏｆｆｌ　　となるよう
に、Ｔｏｆｆ’を変更制御して出力する。

本比較制御手段１２は、加工条件設定手段４、限界オフ
時間生成手段１１と併せてワンチップマイコンなどによ
りＣＰＵを利用して構成すれば安価でコンパクトな設備
が得られる。

なお本実施例において、平均無負荷時間Ｔｎｌの検出は
必ずしも必要でない。なぜなら無負荷時間Ｔｎｌを検出
しなくても、オフ時間Ｔ　ｏｆｆと限界オフ時間Ｔｏｆ
ｆ’ｌとを比較制御手段１２により比較して、オフ時間
Ｔｏｆ’ｆ’が限界オフ時間Ｔｏｆｆ１以上になるよう
にオフ時間Ｔｏｆｆ’を制御すれば、つねにＴｎｌ≧０
であるから、 Ｔｏ（’ｆ’　＋Ｔｎｌ≧ＴｏｆＴＩ は必ず成立するからである。もっとも平均無負荷時間Ｔ
ｎｌが検出出来れば、オフ時間Ｔｏｆ’ｒの制御はより
精度の高いものになる。

第２図は他の実施例を示すもので、図中９は上記実施例
と同一の電流制限用抵抗、２０は検出手段、２１は限界
オフ時間生成手段、２２はオフ時間を制御する比較制御
手段で、本実施例のオフ時間制御手段は上記検出手段２
０と、限界オフ時間生成手段２１と、オフ時間制御手段
２２とより構成されている。

本実施例においては、検出手段２０は放電の平均無負荷
時間Ｔｎｌを検出してこれを比較制御手段２２に出力し
、限界オフ時間生成手段２１は電源装置を構成する各機
器、部品等の許容電力に見合う限界オフ時間Ｔｏｒｎを
求め、これをオフ時間制御手段２２に出力する。比較制
御手段２２は、加工条件設定手段４より出力される設定
オフ時間Ｔｏｒｆｓと上記平均無負荷時間Ｔｎｌとの和
Ｔ　ｏｆ’ｆｓ＋Ｔ　ｎｌを、限界オフ時間Ｔｏｆ’ｆ
ｌと比較して、Ｔ　ｏＮ’ｓ＋　Ｔ　ｎｌ≧Ｔｏｆｆ’
ｌ　　の場合は、そのままＴ　ｏｒｆとして、Ｔｏｆ’
ｆｌを発振制御回路３へ出力し、Ｔｏｆｆ’ｓ＋　Ｔｎ
ｌ＜　Ｔｏｆ’ｆｌ　　の場合は、Ｔ　ｏｆｆｓ＋Ｔ　
ｎｌ≧Ｔｏｆ’ｆｌとなるように、Ｔｏｆ’ｆ’ｓを変
更制御して発振制御回路３に出力する。

なお上記操作において、Ｔｎｌが検出出来ない場合は、
前記理由によりＴｎｌ−０としても差し支えない。

また本実施例における各装置は、前記実施例に倣って安
価かつコンパクトに構成することが出来る。

第３図は他の実施例で、図中９は前記実施例と同一の電
流制限抵抗、３０は実効電流値検出手段、３１はオフ時
間制御手段である。

実効電流値検出手段３０は、放電電流の実効値ＩＲを検
出し、これを比較制御手段３１に出力する。比較制御手
段３１は、該実効値ＩＲを前記の式（５）より求められ
る限界実効電流値ＩＬと比較し、 ＩＲ＞ＩＬの場合は、加工条件設定手段４から出力され
た設定オフ時間Ｔｏｆｆ’ｓを増加させてＩＲ−ＩＬと
なるように制御し、 ＩＲ≦ＩＬの場合は、制御せずに設定オフ時間をそのま
ま発振制御回路３に出力する。

本発明によれば、オフ時間制御手段はオペアンプ等で容
易に構成することができ、安価で信頼性の高い装置を供
給することができる。

第４図は他の実施例を示すもので、図中１〜８は従来装
置と同一部品、９は上記実施例と同一の電流制限用抵抗
、４０は温度検出手段、４１は比。

絞制御手段である。

温度検出手段４０は電源装置を構成する各機器、部品の
うち、許容消費電力の最も余裕のないものを選んでその
温度θを検出して比較制御手段４１に出力する。オフ時
間制御手段４１は、この温度θを上記各機器、部品が破
壊される最大温度θＬと比較して、 θ〉θＬの場合は加工条件設定手段４から出力される設
定オフ時間Ｔｏｆｆｓを増加させてθ−θＬとなるよう
に制御し、 θくθＬの場合は制御せず設定オフ時間Ｔｏｆｆ’ｓは
そのまま発振制御回路３へ出力される。

本発明の方法によれば、比較制御手段４１はオペアンプ
等で容易に構成することができ、安価で信頼性の高い装
置を供給することができる。

例えばこれを実例についてみれば、放電電流ピーク値を
２倍に増加し、デユーティファクタＤの最大値を０．５
としたとき、従来の１．５倍程度の加工速度が得られる
ようになったのである。

［発明の効果コ 本発明は、加工用電源装置において、該装置の各機器、
部品等の許容ワット数を変更せずに、高電流ピーク値を
得られるように構成したので、グラファイト対応の加工
用電源装置がコンパクトかつ低価格で得られるようにな
った。この結果従来装置に安価な装置を付与することに
より、加工速度が早く電極消耗比特性の勝れた放電加工
装置が提供されることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す放電加工装置電源装置
の構成図、第２図〜第４図は他の実施例の同電源装置の
構成図、第５図は従来装置の構成図、第６図〜第８図は
電流制限用抵抗の構成図、第９図は放電加工間隙の電圧
、電流波形を示す線図である。 図中１は直流電源、２はスイッチング素子、３は発振制
御回路、４は加工条件設定手段、９は電流制限用抵抗、
１０は平均無負荷時間及びオフ時間検出手段、２０は平
均無負荷時間検出手段、３０は実効電流値検出手段、４
０は温度検出手段、１１．２１は限界オフ時間生成手段
、１２．２２．３１．４１は比較制御手段である。 なお図中同一符号は同一または相当部品を示すものであ
る。 代理人　弁理士　　佐々木　宗治 手続補正書（自発） 昭和６３年３　月１１　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）変圧器や整流器等よりなる直流定電圧装置と、ト
   ランジスタなどよりなるスイッチング素子と、該スイッ
   チング素子をオン、オフさせるための信号を出力する発
   振制御回路と、ＮＣプログラムまたはオペレータからの
   指令により放電パルスのオン時間、オフ時間を上記発振
   回路に出力する加工条件設定手段と、放電電流ピーク値
   を規制するための最低抵抗値を持つ電流制限用抵抗とよ
   りなる放電加工用電源装置において、 上記電流制限用抵抗に代えて、上記最低抵抗値より小さ
   い抵抗値をとることの可能な電流制限用抵抗を備えると
   ともに、 電源装置を構成する各機器、部品が許容電力以下に収ま
   るように、上記放電パルスのオフ時間を制御するオフ時
   間制御手段を備えた ことを特徴とする放電加工用電源装置。 （２）上記オフ時間制御手段が、 放電における平均無負荷時間とオフ時間との和を検出し
   出力する検出手段と、 上記各機器、部品等の許容電力に見合う限界オフ時間を
   求め出力する限界オフ時間生成手段と、上記検出手段に
   より検出した平均無負荷時間とオフ時間との和を、上記
   限界オフ時間と比較し、オフ時間を制御する比較制御手
   段と より構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の放電加工用電源装置。（３）上記オフ時間制
   御手段が、 放電における平均無負荷時間を検出する検出手段と、 上記各機器、部品等の許容電力に見合う限界オフ時間を
   求め出力する限界オフ時間生成手段と、上記検出手段に
   より検出した平均無負荷時間と設定オフ時間との和を限
   界オフ時間と比較し、オフ時間を制御する比較制御手段
   と より構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の放電加工用電源装置。（４）上記オフ時間制
   御手段が、 放電電流の実効値を検出する検出手段と、 該検出手段による実効値を上記各機器、部品等の許容電
   力に見合う限界実効電流値と比較して、検出された実効
   値が上記限界実効電流値以下になるようにオフ時間を制
   御する比較制御手段とより構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の放電加工用電源装置 （５）上記オフ時間制御手段が 上記各機器、部品等の所定箇所の温度を検出する検出手
   段と、 該検出手段により検出された温度を上記各機器、部品等
   の許容電力に見合う限界温度と比較して、検出された温
   度が限界温度以下になるようにオフ時間を制御する比較
   制御手段とより構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の放電加工用電源装置。