JPH0242612B2

JPH0242612B2 -

Info

Publication number: JPH0242612B2
Application number: JP57136803A
Authority: JP
Priority date: 1981-08-27
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1990-09-25
Also published as: CH644290A5; JPS5840227A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はワイヤーカツト放電加工機のパルス発
生装置に係るものである。

本発明の目的は、被加工片の切り口を滑らかで
きれいにする前縁が急峻な、そして幅が狭く振幅
の大きい加工電流パルスを発生することができる
ワイヤーカツト放電加工機のパルス発生装置を提
供することである。加工電流パルスの幅はワイヤ
ーを熱で切断することになる程の熱をワイヤーに
蓄積させてしまわないように短くしなければなら
ない。この短い幅を補償して加工速度を最大にす
るには加工電流パルスの振幅を大きくしなければ
ならない。また、よく知られていることだが、パ
ルス発生装置と加工間隙との間の配線にはどうし
ても自己誘導インダクタンスが存在する。立ち上
がりの急峻な加工電流パルスを得るには、このイ
ンダクタンスによる悪影響を克服するだけの電圧
を有する電源によらなければならない。これが振
幅の大きいパルスが有利であるという第２の理由
である。しかし、絶えず変化する加工間隙の状態
を無視して加工電流パルスの振幅を増大させると
アーキングの発生というような不都合が生じる。
そこで、その加工間隙の状態が許す最大可能の加
工エネギーを供給するため、加工間隙の状態を指
示する目安として放電開始時間を利用する。すな
わち、放電開始前の長い遅れは加工間隙に振幅の
大きい加工電流パルスを加えてもよいことを示し
ており、放電開始前の短い遅れは加工間隙に振幅
の大きい加工電流パルスを加えてはならないこと
を示している。弛張型パルス発生回路が供給する
パルスのピークは放電開始時間によつて変調され
ることは知られている。そこでこの形成のパルス
発生回路、すなわち、ピークレベルが放電開始時
間の増加関数として変化する電圧パルスを加工間
隙に供給するパルス発生回路を使用して加工間隙
の状態を監視する。この古典的なパルス発生回路
を本発明では加工電流の発生に使用するものでは
ない。弛張型パルス発生回路は多くの欠点を持つ
ているが、その中でも特に問題となるのはパルス
幅を予め決めれないことである。また、電圧が
零、もしくは非常に低い（短絡）とき電流レベル
はこの短絡を破るに必要なスレツシヨールド（例
えば、50アンペア）以下であるということ、電流
パルスの傾斜は開始電圧につれて変化し、設定で
きないことなどの問題がある。本発明では、古典
的な弛張型パルス発生回路のこれらの問題を回避
して、放電開始時間につれてピークレベルの変化
する加工電流パルスを供給するパルス発生装置を
構成しているのである。

被加工片とワイヤーとの間に放電を開始させる
までは低電圧を供給し、エネルギーの集中による
ワイヤーの溶断を回避している。加工電流パルス
のピークは大きくしなければならないから、本発
明のパルス発生装置は、放電を開始させる機能と
加工電流パルスを発生させる機能とは別にしてい
る。

また、被加工片とワイヤーとの間に生じること
のある短絡を急速に破る限界値以上に電流レベル
を常に維持するため電流パルスの最低レベルを設
定できるようにしている。

以上の目的と機能を果たす本発明のパルス発生
装置は、加工間隙に放電を開始させるまでワイヤ
ーと被加工片との間に低レベルの電圧パルスを加
え、そして短い所定の幅と、急峻な立ち上がり
と、放電開始時間の増加関数として振幅の大きく
なる、そして短絡を迅速に破壊する限界値以上に
設定された振幅の加工電流パルスを発生してい
る。これらの低レベルの電圧パルス発生源と加工
電流パルス発生源とは別個の電源となつている。

以上の本発明と関連する先行技術のワイヤーカ
ツト放電加工機のパルス発生装置は米国特許第
2979639号に開示されており、それは放電を開始
させる低電流源、加工電流を供給する大電流源を
備え、そして第１相では低電流源の動作を開始さ
せ、第２相では放電開始を検出して大電流源の動
作を開始させ、そして第３相で大電流源の動作を
終了させているが、この先行技術はサイラトロン
システムに係るものであり、本発明のようにトラ
ンジスタ化した発生装置に係るものではない。

配線の自己誘導インダクタンスを減少させるこ
とはドイツ特許公報第2810437号に開示されてお
り、それでは加工域に近接するワイヤーガイドの
指示アームにコンデンサを設けている。この先行
装置の欠点は、ワイヤーの支持アームに一群のコ
ンデンサを取りつけ、そして被加工片に接触する
ブラツシを設け、更に可動コンタクトを加工液の
中に浸さなければならないということである。

上に述べたもの以外の本発明の利点としては、
放電開始時間の関数として電流のレベルを変えて
最良の効果を得るということがある。例えば、放
電開始時間が零のとき電流パルスの振幅を所定の
最小のレベルとする。電流パルスの幅とその立ち
上がりを最適値に選定することもできる。

添付図を参照して実施例を説明する。

第１ａ図乃至第１ｃ図は本発明のパルス発生装
置の動作を説明している。第１ａ図はワイヤーと
被加工片との間の電圧Ｕの時間に対する変化を示
し、第１ｂ図は放電電流Ｉの時間に対する変化を
示す。時間幅の異なる反復期間T1，T2，T3そし
てT4の各々は次の３つの相を含んでいる。

ａ漸増電圧を供給する補助低電流源によりコン
デンサのエクスポーネンシヤルの充電曲線のよ
うな所定の時間曲線に従つて電圧は増大する。

ｂ放電開始の検出に応答して大電流源が始動す
る。しかし半導体デバイスのスイツチング時間
（0.1―0.5マイクロ秒）が比較的のろいので放
電電流がI_Pに到達するまでパルス１，２，３に
見られるように僅かな遅れが生じる。この第１
相の間で測定した放電開始時間T_Dの増大関数
としてピーク電流の大きさを変えることが本発
明の一つの本質的特徴である。第１ｂ図は放電
開始時間T_Dが減少するにつれて大きさが減少
する４個の電流パルスを示している。パルス幅
T_Aは数マイクロ秒という所定の値に予め設定
されている。パルス４に着目して見る。第１相
で電圧はある傾斜で増大していく。ある時間遅
れT_Rだけ待つて電圧もしくは電流を観察して
放電を開始させるか、否かを決定する。放電開
始時間T_Dがある時間T_Rより短いときにはこう
なる。こうして第１相の開始から幅T_Aの電流
パルスの開始までの時間は常に時間T_Rより長
い。

ｃ所定時間T_Bの間は電流源から電流は供給さ
れない。

第１ｃ図はパルス発生装置の端子電圧の変化を
示す。最初第１相から第２相までは電圧はワイヤ
ーと被加工片との間の電圧である。第２相の放電
開始に続いては小さい値の電流が流れ、電圧Ｅは
突然E_P1（大電流源の電源Ｅ２の電圧）まで増大す
る。このE_P1は開始電圧よりはるかに高く、配線
の自己インダクタンスを克服し、立ち上がりの急
峻なパルス電流を発生するに足る大きさである
（パルス電流がピーク値に到達するとE_P1は消滅す
る。）。パルスの立ち下がりを同様に急峻にするた
めパルス電流の終わりで逆電圧E_P2を発生する。
パルス電流のレベルの変化と関係なくパルス幅は
所定の大きさとなつていることを理解されたい。

第２図は本発明のパルス発生装置の実施例を示
す。

第１相の始まりでは同期監視回路４０は補助低
電流源１０を線１００TBを介して送られる信号
により始動させる。この信号によりトランジスタ
１３は遮断状態となる。このトランジスタに並列
に接続されているコンデンサ１２は電源Ｅ１によ
り急速に充電される。充電の時定数は例えば可変
抵抗１１により調整される。エクスポーネンシア
ルに増大していく電圧は電界効果型トランジスタ
１４に加えられ、線１０１を介してワイヤー１へ
同じように増大していく電圧をかける。被加工片
２とすべての接地点は共通の線１０２に接続され
る。この電圧の飽和値は加工速度に影響するので
一群のゼナーダイオード１６で最適値に調整す
る。不確定の放電開始時間T_Dの後放電が突然開
始し、可変抵抗１５により制限される電流が最初
の電流ピーク値I₀となる。

第１相で、ピーク電流I_Pの調整装置２０のポテ
ンシヨメータ２１Ａ，２１Ｂ…２１Ｎにより基準
値を調整する一群の比較器２２Ａ，２２Ｂ……２
２Ｎは電圧の増加を監視し、比較している。電圧
が増大するにつれて、比較器２２Ａ，２２Ｂ……
２２Ｎからの出力は高から低へ変わり、そしてこ
れらの信号はナンドゲート２３Ａ，２３Ｂ……２
３Ｎ，２４Ａ，２４Ｂ……２４Ｎから成るRSフ
リツプ・フロツプへ送られる。同期監視回路４０
からの信号TBが線１０４を介してセツトするこ
れらのフリツプ・フロツプは第１相でワイヤー１
が受けた電圧レベルを記憶して、約25ボルトの放
電電圧が確立される第２相でその電圧を使用す
る。記憶された電圧レベルはアンドゲート２５
Ａ，２５Ｂ……２５Ｎの第１の入力端子へ送られ
る。これらのゲートの第２の入力端子は、同期監
視回路４０の制御下で線１０３を介して送られる
信号TAにより低レベルに保たれる。

電圧が急峻に増加する場合にはポテンシヨメー
タ２１Ａ，２１Ｂ……２１Ｎの基準値に電圧が
次々に到達する時間が短か過ぎて電圧の変化を監
視することが困難となる。この場合は電圧を積分
して急峻な電圧を漸増する電圧に変換して監視す
る。このため積分器２６とスイツチとを設けてい
る。勿論、積分器２６はパルスが終わる毎に零に
リセツトされなければならない。このリセツトは
線１０４を介して送られる信号TBにより行われ
る。

同期監視回路４０は、線１０１を介してワイヤ
ーの電圧を監視しており、放電開始に応答して線
１０３の電位を低レベルから高レベルに変える。

このレベル変化によつてゲート２５Ａ，２５Ｂ
……２５Ｎの内の所定数のものが可能化され、第
２相（第２動作モード）が開始する。アンドゲー
ト２５Ａ，２５Ｂ……２５Ｎの出力端子は大電流
源３０の自己制御スイツチングトランジスタ３２
Ａ，３２Ｂ……３２Ｎのための前置増幅器３１
Ａ，３１Ｂ……３１Ｎへ接続されている。電源Ｅ
２と抵抗３３Ａ，３３Ｂ……３３Ｎにより決まる
電流をトランジスタをオンに切り換えて流す。オ
ンに切り換えられるトランジスタの数は、調整装
置２０内で放電開始時に高レベルになつている比
較器２２Ａ，２２Ｂ……２２Ｎの数と一致してい
る。この数は、電圧が所定の時間曲線に従つて増
加していき、放電開始電圧に到達したその電圧
を、すなわち放電開始時間T_Dを表している。結
果として、第２相の特徴は、第１相で測定した放
電開始時間T_Dの関数であるピーク値I_Pの電流パル
スを発生することにある。

同期監視回路４０がセツトした時間T_Aだけ電
流パルスは続き、そして時間T_Aが終わると同期
監視回路４０は線１０３の電位を高から低に切り
換えてトランジスタを遮断する。同時に、電圧パ
イロツトとして働くコンデンサ１２を短絡する指
令が低電流源へ線１００を介して与えられる。こ
れが低電流源と第電流源を停止させる第３相の期
間TBの開始を示す。

この時間TBが終了すると、３つの相から成る
サイクが再開される。

第１図を参照して上に説明した重要な特徴にこ
こで注意されたい。半導体デバイスの限界のため
大電流源３０のトランジスタは0.1―0.5マイクロ
秒の遅れで電流を供給する。約25ボルトの電圧で
放電を維持する低電流源１０が数アンペアという
小さい電流を循環させている。上記の遅れにより
大電流源３０の電源Ｅ２はそれの全電圧をワイヤ
ーと被加工片との間の加工間隙へ加えることがで
きない。そのため、低電流源１０のため200ボル
ト以下の穏当な電圧を選択し、大電流源３０の電
源Ｅ２の電圧は例えば、400ボルトとする。この
ことは、ワイヤーカツト放電加工機に有利な短く
強い電流パルスをつくるため放電を開始させる低
電圧と高電圧とを組み合わせて電流を急激に立ち
上がらせることを意味している。このことは、電
流の急激な立ち上がりを阻止しようとするインダ
クタンスを先行技術に比して、小さくし、パルス
発生器から加工間隙までの配線を長くしてもそれ
程不都合とならず、効率を低下させず、高速加工
を可能としている。

第２図は同期監視回路４０の動作も示してい
る。同期監視回路４０は時間TBをセツトするモ
ノステーブル・マルチバイブレータ４１、時間
TRをセツトするモノステーブル・マルチバイブ
レータ４２、線１０１の電圧を監視して放電開始
を検出する比較器４３、放電開始を検出するレベ
ルを決めるポテンシヨメータ４４、そして時間
TAをセツトするモノステーブル・マルチバイブ
レータを含む。。これら３つのモノステーブル・
マルチバイブレータの入出力は、ドイツ特許第
1565225号と米国特許第3916138号とに開示されて
いるのと全く同じようにTD―TA―TBサイクル
をつくるよう組み合わされている。放電開始時間
T_Dの始めで電圧が確立されないことがあり、従
つて放電が開始されたかどうかを決定するため電
圧を監視する前に遅れT_Rを設けることが必要で
ある。放電開始時間が零であつてもTR―TA―
TBサイクルが確立される。すなわち、第１相の
開始と第２相の開始との間にある時間TRを常に
保持する。

大電流源３０は米国特許第3832510号に記載の
構成により消散エネルギーを最小とするように形
成してもよい。その場合、第２図の抵抗３３は、
コイル内を循環する電流レベルを所定のリミツト
内に保つようにする回路と置き換える。

第３図は放電開始時間T_Dの関数として放電電
流Ｉの変化の２つの例を示す。

曲線Ｉはある最低値I₀からの連続関数を示し、
そして曲線は２段階の不連続関数を示し、各段
は放電開始時間に到る所定の時間に対応してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図と第１ｂ図とは加工間隙の電圧パルス
と電流パルスとを示す波形であり、第１ｃ図はパ
ルス発生装置により加えられる電圧パルスの波形
である。第２図は本発明のパルス発生装置の回路
図である。第３図は放電開始時間T_Dの関数とし
て放電電流Ｉの変化の２つの例を示す。図中、１０は低電流源、２０は調整装置、３０
は大電流源、４０は同期監視回路である。

Claims

【特許請求の範囲】１放電開始時間T_Dの増加関数としてピークレ
ベルの変化する漸増電圧を供給し、所定の幅T_A
を有する加工電流パルスをワイヤーと被加工片と
の間の加工間隙に加えて被加工片を切断するワイ
ヤーカツト放電加工機のパルス発生装置におい
て、加工間隙を横切る放電を開始させる前記の漸増
電圧を供給する補助低電流源、加工間隙に前記の加工電流パルスを供給する電
源を含む大電流源、前記の補助低電流源と大電流源とへ接続されて
いる調整装置、そして前記の補助低電流源と大電流源と調整装置とへ
接続されている同期監視回路を備え、前記の調整装置は、放電開始時間T_Dの
値を決定する手段と、前記の同期監視回路からの
信号に続いて前記の大電流源の動作を開始し、そ
して放電開始時間T_Dの増加関数として各加工電
流の電流レベルを変える手段とを含み、そして前
記の同期監視回路は前記の補助低電流源の動作を
開始させる手段と、加工間隙を横切る放電を検出
し、そしてこの検出後直ぐに前記の調整装置へ前
記の大電流源の動作を開始させる信号を送り、そ
して前記の所定幅T_Aの時間後に前記の補助低電
流源と大電流源との動作を終了させる手段とを含
むことを特徴としたワイヤーカツト放電加工機の
パルス発生装置。２放電開始時間T_Dの値を決定する手段は、低
電流源が供給する漸増電圧を個別の基準電圧と比
較して、最終の急激な下降までの漸増電圧のレベ
ルで放電開始時間T_Dを決定する比較器を含み、
そして大電流源は、電源にそれぞれ直列に接続さ
れた複数の並列のスイツチング装置を含み、これ
らのスイツチング装置は漸増電圧のレベルが個別
の基準電圧に到達する毎に次々に閉じていき、そ
れにより放電開始時間T_Dの増大につれて各加工
電流パルスを増大させる特許請求の範囲第１項に
記載のワイヤーカツト放電加工機のパルス発生装
置。３同期監視回路は、加工間隙に低電流源の電圧
印加後所定の時間T_R内に大電流源の動作開始を
阻止する手段を含む特許請求の範囲第１項に記載
のワイヤーカツト放電加工機のパルス発生装置。４調整装置は低電流源が供給する電圧を時間積
分する回路を含む特許請求の範囲１項に記載のワ
イヤーカツト放電加工機のパルス発生装置。