JPH0335929A

JPH0335929A - 信号採取装置

Info

Publication number: JPH0335929A
Application number: JP16689089A
Authority: JP
Inventors: Harumi Watanabe; 渡邉　晴美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-15
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPH0761569B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、放電加工や電解加工などの放電応用機器の放
電状態を解析する際の電圧や電流を取り込むに適用され
る信号採取装置に関する。

（従来の技術）放電加圧にはワイヤ放電加工や形彫り放電加圧などがあ
るが、このうち例えばワイヤ放電加工について説明する
と、これは被加工物に対してワイヤ電極を所定間隔おい
て配置してこれら被加工物及びワイヤ電極を加工槽の中
に浸透し、この状態に被加工物とワイヤ電極との間に直
流電圧を印加する。そして、例えばワイヤ電極を被加工
物に接゛近させてそのギャップ量が所定量になるとワイ
ヤ電極と被加工物との間に放電が発生する。しかるに、
この放電エネルギーによって被加工物は加工される。

このようなワイヤ放電加工では加工状態の良否が判断さ
れるが、この判断は放電状態の良否からすす断しており
、この良否の判断は次のような方法によって行われてい
る。すなわち、 ■作業員が放電柱を目現し、この放電柱の輝１文から経
験や肋によって放電状態の良好を判断する。

■作業員が放電の音を聞き、この放電のきから経験や肋
によって放電状態の良好を判断する。

■ワイヤ放電加工装置にオシロスコープが備えられてい
れば、このオシロスコープに例えばワイヤ電極と被加工
物との間の印加電圧及び放電電流の波形を表示させ、こ
れら印加電圧及び放電電流から放電状態を判断する。

■ワイヤ放電加工装置に予め放電状態の良否の基準が設
定されていれば、この基準に従って放電状態を判断する
。

以上である。

しかしながら、上記各方法のうち■及び■の方法は定量
的な放電状態の判断でなく判断の結県にばらつきが生じ
る。又、■の方法はオシロスコープの周波数（１）域が
放電よりも遅く、リアルタイムで印加電圧及び放電電流
を表示することができない。さらに、放電の発生はラン
ダムでありかつ印加電圧及び放電電流は保持されないの
で、オシロスコープに表示されている印加電圧及び放電
電流はいつの波形は判りにくくかつ波形からは定量的な
判断が困難である。■の方法では良否の基準は例えば各
メーカにおいて設定したものであり、全ての放電状態の
判断に適用できるものではない。

さらに■の方法では各メーカごとに異常回避策を講じて
おり種々の断線予防をしているが、そのために逆に最高
効率の加工を実現できず例えば常に６０〜７０％の効率
にして、加工状態の検知に正確さを欠くものである。

ところで、ワイヤ放電加工は高速で行なわれ、しかも放
電が−か所に重畳されて加工が行われるので、放電状態
はリアルタイムで定量的に認識することが要求される。

この要求を実現するためには上記印加電圧及び放電電流
の採取のタイミングが影響するが、上記■及び■の方法
では印加電圧及び放電電流の採取になんら考慮しておら
ず、このため印加電圧及び放電電流の採取の技術を改良
して放電状態をリアルタイムでかつ定量的に認識するこ
とが要求されている。

（発明が解決しようとする課題）以上のように印加電圧及び放電電流の採取になんら考慮
しておらず、放電状態をリアルタイムで定量的に認識す
ることが困難である。

そこで本発明は、放電状態をリアルタイムで定量的に認
識できるタイミングで印加電圧及び放電電流を採取でき
る信号採取装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、放電応用機器に印加される電圧又は供給され
る電流のいずれか一方又は両方を検出する検出器と、こ
の検出器からの検出信号を所定のサンプリング周期毎に
同時にディジタル変換して取込み、かつこのサンプリン
グ周期毎の取込みを一定間隔毎の信号採取期間毎に分け
て行う採取手段と、この採取手段で採取された検出信号
のピーク値を求め、このピーク値が各測定レンジのフバ
スケールにχ・１して所定の割合以上となる各測定レン
ジに設定変更する変更手段とを備えて上記目的を達成し
ようとする信号採取装置である。

又、本発明は、放電応用機器に印加される電圧又は供給
される電流のいずれか一方又は両方を検出する検出器と
、この検出器からの検出信号を所定のサンプリング周期
毎に同時にディジタル変換して取込み、かつこのサンプ
リング周期毎の取込みを一定間隔毎の信号採取期間毎に
分けて行う採取手段と、この採取手段で採取された検出
信号のピーク値を求め、これらピーク値が各測定レンジ
のフルスケールに対して所定の割合以上となる各Ａ１１
ｌ定レンジに設定変更するレンジ変更手段と、このレン
ジ変更手段で設定変更されたａｐＪ定レンジにより採取
手段におけるサンプリング周期を変更するサンプリング
変更手段とを備えて上記目的を達成しようとする信号採
取装置である。

さらに本発明は、放電応用機器に印加される電圧又は供
給される電流のいずれか一方又は両方を検出する検出器
と、この検出器からの検出信号を所定のサンプリング周
期毎に同時にディジタル変換して取込み、かつこのサン
プリング周期毎の取込みを一定間隔毎の信号採取期間毎
に分けて行う採取手段と、この採取手段で採取された検
出信号のピーク値を求め、このピーク値が予め設定され
たしきい値以上か以下かにより放電加工機器の加工状態
を判定する加工判定手段とを備えて上記目的を達成しよ
うとする信号採取装置である。

（作　用）このような手段を備えたことにより、検出器からの検出
信号は採取手段によって一定間隔毎の信号採取期間毎に
分けて所定のサンプリング周期毎に同時にディジタル変
換されてて取込まれる。

そして、変更手段はこれら採取された検出信号のピーク
値を求め、このピーク値が各測定レンジのフルスケール
に対して所定の割合以上となる各ｉ’１ｌｌＪ定レンジ
に設定変更する。

又、本発明は、上記変更手段によりｌＩ？Ｊ定レンジが
設定変更されると、サンプリング変更手段はこの設定変
更された測定レンジにより採取手段におけるサンプリン
グ周期を変更する。

さらに本発明は、上記採取手段により検出信号が一定間
隔毎の信号採取期間毎に分けて所定のサンプリング周期
毎に同時にディジタル変換されてて取込まれると、加工
判定手段はこれら採取された検出信号のピーク値を求め
、このピーク値が予め設定されたしきい値以上か以下か
により放電加工機器の加工状態を判定する。

（実施例）以下、本発明の第１実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は信号採取装置を適用した放電モニタ装置の全体
構成図である。加工槽１の内部には被加工物２が浸透さ
れ、この被加工物２には所定間隔をおいてワイヤ電極３
が配置されている。なお、このワイヤ電極３は上部ワイ
ヤガイド体４及び図示しない下部ワイヤガイド体により
支持されている。これら被加工物２とワイヤ電極３との
間には放電制御回路５を介して直流電源６が接続されて
放電回路を形成している。この場合、直流電源６は正極
を被加工物２に接続している。かかる放電回路には電圧
検出器７が直流電源６に対して並列接続されるとともに
電流検出器８が直ｔＴｔ電源６に対して直列接続されて
いる。

一方、１０はモニタ装置本体であって、このモニタ装置
本体１０にはアッテネータ（ＡＴＴ）１１．１２が備え
られて一方のアッテネータ１１に電圧検出器７からの電
圧検出信号が人力し、他方のアッテネータ１２に電流検
出器８からの電流検出信号が入力している。これらアッ
テネータ１１．１２にはそれぞれメモリが内蔵された各
Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１３．１４が接
続され、これら／Ｄ変換器１３．１４はバス１５を介し
てＣＰＵ　（中央処理装置）１６に接続されている。こ
のＣＰＵ１６にはバス１５を介してタイミングコントロ
ーラ１７、ＲＡＭ　（ランダム・アクセス・メモリ）１
ｇ、ＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）１９及び表示
駆動Ｈ２Ｏが接続されている。タイミングコントローラ
１７はＡ／Ｄ変換器１３．１４における信号取込みタイ
ミングを制御するものである。又、表示駆動部２０には
表示器２１が接続されている。ＲＯＭ１９には取込んだ
印加電圧及び放電電流から放電開始ｎ、’７　ｉｌや放
電終了時刻、電流ピーク値、パルス間隔など放電データ
を求め、この放電データから放電の良否を判断する内容
の放電解析プログラムが記憶されている。又、ＲＯＭ１
９には、タイミングコントローラ１７でのＡ／Ｄ変換器
１３．１４に対する信号採取タイミングプログラムが記
憶されてい又は７ｓ毎に同時に電圧検出信号、電流検出
信号をそれぞれ８ビツトにディジタル変換して取り込ん
で１回の信号採取期間で１６８３４Ｂのデータを採取す
るものとなる。そうして、この信号採取期間の間隔は一
定期間ΔＨ毎に到来する。なお、′６Ａ／Ｄ変換器１’
３，１４、ＣＰＵ１６、タイミングコントローラ１７及
びＲ２Ｍ１７により採取手段が構成されている。さらに
、ＲＯＭ１９には、採取したディジタル電圧検出信号又
はディジタル電流検出ｆ言号から電圧又は？！Ｓ流の各
ピーク値を求め、これらピーク値が各Ａ／Ｄ変換器１３
．１４で取り込む際の測定レンジのフルスケールにχ＝
７　ｔ。

て所定の割合例えば４０％以上となる各Ａｐｊ定レアレ
ンジ定変更するレンジ嚢更プログラムと、例えば９段階
の測定レンジがあれば設定変更された。１ｐ１定レンジ
が判定レンジとしての飼えば第５　Ａｌ１１定レンジ以
上の場合に荒加工とｌ、てＡ／Ｄｉ換益１３゜１４での
サンプリング周期をｘｎｓに設定女史し、又第４７（１
定レンジ以Ｆを化１ユげ加工としてＡ／Ｄ変換器１３．
１４でのサンプリング周期をｙｎＳに設定変更するサン
プリング女史プログラムとが記憶されている。

次に上記の如く構成された装置の作用について第２図に
示す信号採取流れ図を参１）αして説明する。

ＣＰＵ１６はステップＳ１において最大の第９Ａｌ１１
定レンジつまり電流のＡｌｌ定範囲０〜ｌ０ＤＯＡで電
圧の′ｊｐｔ定範囲Ｏ〜１［１００Ｖに設定する。これ
により、各Ａ／Ｄ変換器１３．１４は例えば電流検出信
号を測定範囲０〜１００ＯＡにおいて８ビツトでディジ
タル変換することになる。次にＣＰＵ１６はステップＳ
２に移って電圧検出１３号及び電流検出信号を採取する
。すなわち、被加工物２とワイヤ電極３との間に直流電
源６から放電制御回路５を通して直流電圧が印加され、
この状態に被加工物２とワイヤ電極３とのギャップ量が
所定量となると、披加Ｅ物２とワイヤ電極３との間に放
電が発生する。

この放電のエネルギにより被加工物２は加工される。

この状態に電圧検出？Ｓ７は被加工物２とワイヤ電極３
との間に印加された直流電圧を検出してその電圧検出信
号を出力し、又？ｌＳｌ検流器８は被加工物２からワイ
ヤ電極３に流れた放電電流を検出してその電流検出信号
を出力する。これら電圧検出信号及び電流検出信号はそ
れぞれアッテネータ１１．１２で処理しやすいレベルに
減衰されてＡ／Ｄ変換器１３．１４に人力する。このと
き、各Ａ／Ｄ変換器１３．１４は共にタイミングコント
ローラ１７により制御されて第３図に示す各信号採取期
間Ｈ，，Ｈ２・・・においてそれぞれ例えばｘｎｓ毎に
同時に電圧検出信号、電ｔＭ、検出信号をそれぞれ電圧
範囲〔）〜１（１０［］Ｖ　Ｓ電流範囲Ｏ〜Ｉ　［１ｉ
ｌ　０　Ａの測定レンジで８ビツトにディジタル変換し
て取込む。これにより、１回の信号採取期間例えば信号
採取期間Ｈｌにおいて飼えば１０２４〜Ｇ５５３Ｇ　Ｂ
のデータが取込まれる。そして、この信号採取期間Ｈ１
，Ｈ２・・・が一定間隔周期ごとに行われる。このよう
にして１回の信号採取期１１：１例えばＨ５で取込んた
ディジタル電圧検出信号及びディジタル電流信号はそれ
ぞれ各Ａ／Ｄ変換器１３．１．４内のメモリに一時記憶
され、信号採取期間Ｈｌの経過の後にＣＰＵ１６によっ
てＲＡＭ１８に移されて記憶される。そうして、次の信
号採取期間Ｈ２になって各Ａ／Ｄ変換器１３．１４にデ
ィジタル電圧検出信号及びディジタル電流信号が一時記
憶されると、ＣＰｔ１１６は上記同様に信号採取期間Ｈ
２の経過の後にディジタル電圧検出信号及びディジタル
電流信号をＲＡＭ１８に移して記憶する。

このようにディジタル電圧検出信号及びディジタル電流
信号が取込まれてＲＡＭ１８に記憶され、数回の信号採
取期間が終了すると、ＣＰＵ１６はステップＳ３に移っ
て各ディジタル電圧検出信号及びディジタル電流信号か
ら電流ピーク及び電圧ピークを求める。次にＣＰＵ１６
はステップＳ４において電流ピークが測定レンジの電流
範囲０−１００ＯＡに対して４０％以上であるかを判断
する。ここで、電流ピークが第４図に示すように１５Ｏ
Ａであると、この電流ピークは電流範囲０〜１００ＯＡ
に対して４０％以下であるので、ＣＰＵ１６はステップ
Ｓ５に移って測定レンジを１レンジダウンさせて第５図
に示すような第８測定レンジの電流範囲０〜４００Ａの
Ｊｌ定レンジに変更する。再びＣＰＵ１６はステップＳ
４において電流ピークが測定レンジの電流範囲Ｏ〜４０
０Ａに対して４０％以上であるかを判断する。この場合
も電流ピークは電流範囲０〜４００　Ａに対して４０％
以下であるので、ＣＰＵ１６は再びステップＳ５に移っ
て測定レンジを１レンジダウンさせて第６図に示すよう
な第７測定レンジの電流範囲Ｏ〜２００Ａに変更する。

かくして、電流ピークは電流範囲０〜２００Ａに対して
４０％以上となり、電流範囲の測定レンジはＯ〜２００
Ａに設定される。

これにより電流検出信号は０〜２００Ａの電流範囲で８
ビツトでディジタル変換される。次にＣＰＵ１６はステ
ップＳ６及びｓ７において電流範囲の測定レンジを設定
したのと同様に電圧に対する測定レンジを設定する。

以上のようにして電圧及び電流の各測定レンジが設定さ
れると、ＣＰＵ１６はステップＳ８に移って設定された
電流の測定レンジが判定レンジとしての第５測定レンジ
よりも上であるかを判断する。

この場合、設定されたレンジは第７測定レンジであるの
で、ＣＰＵ１６はステップＳ９に移って現在行われてい
る放電加工は荒加工であると判断し、各Ａ／Ｄ変換器１
３．１４でのサンプリング周期をｘｎｓに設定する。な
お、設定されたレンジが第４川定レンジ以下であれば、
ＣＰＵＩ　６はステップｓＩＯに移って現在行われてい
る放電加工は仕上７図は各サンプリング周期ｘ　ｎｓ、
　　ｙ　ｎｓでの例えば放電電流のサンプリングタイミ
ングを示している。

この後、ＣＰＵ１６は荒加工であれば、各信号採取ｗｉ
間Ｈ，，Ｈ２・・・においてｘｎｓ毎に同時に電圧検出
信号、電流検出信号をそれぞれ変更設定された各測定レ
ンジで８ビツトにディジタル変換して取込む。そうして
数回例えば１０回の信号採取期間が終了すると、ＣＰＵ
１６はステップＳ３に移って各ディジタル電圧検出信号
及びディジタル電流信号から放電開始時刻、放電終了時
刻、放電電圧、電流ピーク、電流パルス幅、放電エネル
ギ及びパルス間隔などを求めて放電状態を解析する。

このように上記一実施例においては、電圧検出信号及び
電流検出信号を一定間隔毎の信号採取期間Ｈ，，Ｈ２・
・・毎に分けて所定のサンプリング周期毎に同時にディ
ジタル変換して取込ろ、これら採取された電圧検出信号
又は電流検出信号の各ピーク値を求めてこれらピーク値
が各測定レンジのフルスケールに対して所定の割合以上
となる各測定レンジに設定変更するようにしたので、電
圧及び放電電流の値に応じた適切な各測定レンジで各信
号を取り込むことができて正確に電圧及び放電電流を採
取できる。この結果、これら電圧及び放電電流から正確
に放電状態を解析できる。

又、設定変更されたａｌｌ定レンジにより各信号採取期
間Ｈ，，Ｈ２・・・でのサンプリング周期を変更するよ
うにしたので、荒加工と仕上げ加工に応した適切なサン
プリング周期で各信号を採取できる。

例えば、荒加工における放？ｌＥ流のパルス幅は１〜２
μｓであり、仕上げ加工での同パルス幅は１００ｎｓ〜
５００ｎｓとなっているので、上記各サンプリング周期
により各加工状態での放電波形を正確に認識することが
可能である。

次に本発明の第２実施例について説明する。なお、この
実施例のハードウェア構成は第１図に示す装置と同一な
ので、その異なるＪＲ能部分のみ説明する。ＲＯＭ１９
には放電解析プログラム、信号採取タイミングプログラ
ム及びレンジ変更プログラムの他に、第８図に示すよう
に採取されたディジタル電流検出信号のピーク値を求め
、このピーク値が予め設定されたしきい値以上か以下か
により荒加工か仕上げ加工かを判定する加工判定プログ
ラムが記憶されている。

このような構成であれば、ＣＰＵ１６はステップ「ｌに
おいて各信号採取期間Ｈ，，Ｈ２・・・にそれぞれ例え
ばｘｎｓ毎に同時に電流検出信号及び電圧検出信号を８
ビツトにディジタル変換して取込み所定回数の信号採取
期間Ｈ，，Ｈ２・・・が経過すると、ＣＰＵ１６は各信
号採取肋間Ｈ，，Ｈ２・・・で採取されたディジタル電
流信号から放電電流のピークを求める。次にＣＰＵ１６
はステップｒ２において電流ピークとしきい値とを比較
し、電流ピークかしきい値よりも小さければステップｒ
３に移って仕上げ加工が行われていると？、ＩＩ定し、
又電流ピークがしきい値よりも大きければステップｒ６
に移っ″Ｃ荒加工が行われていると判定する。次にＣＰ
Ｕ１６は荒加工又は仕上げ加工の判定を行うと、ステッ
プｒ４．　ｆ５又はステップｆ７．　Ｉ’８と進んで採
取されたディジタル電流信号から放電電流のピークや電
流パルス幅、放電エネルギ、パルス間隔などを求めて図
示しないプリンタからプリントアウトする。そうして、
ＣＰＵ１６は再びステップｒｌに戻って７Ｇ流検出信号
及び電圧検出信号を採取し、次に電流ピークから荒加工
か仕上げ加工をかを判定し、この後ステップ「９又はス
テップＮＯに移る。このステップ「９又はステップｒｌ
ＯにおいてＣＰＵ１６はディジタル電圧検出ｆＪ号及び
ディジタル電流１５号から放電開始時刻、放電経了ｌ侍
刻、放電電圧、電流ピーク、電流パルス幅、放電エネル
ギ及びパルス間隔などを求めて１４状態を解析する。そ
して、ステップｆ’ｌｌにおいてこの解析結果をプリン
トアウトする。

このように第２実施例においては、採取されたディジタ
ル？ｌＳ流検出信号のピーク値が予め設定されたしきい
値以上か以下かにより荒加工か仕上げ加工かを判定する
機能を付加したので、放電電流の値に応した適切なＭ１
定レンジで各信号を取り込むことができて正確に放電電
流を採取できるうえに、この放電電流のピークから現在
行われている放電加工が荒加工か仕上げ加工かをｔ’１
１定できる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、信
号採取期間Ｓｌ、Ｓ２・・・及びこれら期間Ｓ１．Ｓ２
・・・におけるサンプリング周期はｆＥｆ：Ｋに設定し
て良い。又、本装置はワイヤ放電加圧装置に限らず、形
彫り放電加工や電解加工、さらには電圧信号及び電流信
号のサンプリングのレンジ変更により溶接機やレーザ応
用機器、照明機器、スパッタリング装置、ＰＶＤやＣＶ
Ｄのプラズマ加工Ｓ装置などの放電応用機器にも適用で
きる。

このうちスパッタリング装置では放電状態を検出するこ
とで放電媒体の流量調整ができる。

［発明の効果コ以」二詳記したように本発明によれば、放電状態をリア
ルタイムで定量的に認識できるタイミングで印加電圧及
び放電電流を採取できるｆｓ号採取装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明に係わる信号採取装置の第１
実施例を放電モニタ装置に適用した場合を説明するため
の図であって、第１図は全体構成図、第２図は信号採取
流れ図、第３図はＩＺ号採取肋間を示す模式図、第４図
乃至第６図は測定レンジの設定女史を説明するための図
、第７図はサンプリング周期を示す模式図、第８図は第
２夫施例の信号採取流れ図である。１・・加工橘、２・・・被加工物、３・・ワイヤ電極、
４・・・上部ワイヤガイド体、５・・・放電制御回路、
６・・直流電源、７・・電圧検出器、８・・・電流検出
器、１０・・モニタ装置本体、１１，１．２・・・アッ
テネータ、１．３．１４・・・Ａ／Ｄ変換器、１５・・
バス、１６・・・ＣＰＵ、１．７・・・タイミングコン
トローラ、１８・・・ＲＡＭ、１９・・・ＲＯＭ、２０
・表示駆動部、２１・・・表示器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放電応用機器に印加される電圧又は供給される電
流のいずれか一方又は両方を検出する検出器と、この検
出器からの検出信号を所定のサンプリング周期毎に同時
にディジタル変換して取込み、かつこのサンプリング周
期毎の取込みを一定間隔毎の信号採取期間毎に分けて行
う採取手段と、この採取手段で採取された検出信号のピ
ーク値を求め、このピーク値が各測定レンジのフルスケ
ールに対して所定の割合以上となる前記各測定レンジに
設定変更する変更手段とを具備したことを特徴とする信
号採取装置。
（２）放電応用機器に印加される電圧又は供給される電
流のいずれか一方又は両方を検出する検出器と、この検
出器からの検出信号を所定のサンプリング周期毎に同時
にディジタル変換して取込み、かつこのサンプリング周
期毎の取込みを一定間隔毎の信号採取期間毎に分けて行
う採取手段と、この採取手段で採取された検出信号のピ
ーク値を求め、これらピーク値が各測定レンジのフルス
ケールに対して所定の割合以上となる前記各測定レンジ
に設定変更するレンジ変更手段と、このレンジ変更手段
で設定変更された測定レンジにより前記採取手段におけ
るサンプリング周期を変更するサンプリング変更手段と
を具備したことを特徴とする信号採取装置。
（３）放電応用機器に印加される電圧又は供給される電
流のいずれか一方又は両方を検出する検出器と、この検
出器からの検出信号を所定のサンプリング周期毎に同時
にディジタル変換して取込み、かつこのサンプリング周
期毎の取込みを一定間隔毎の信号採取期間毎に分けて行
う採取手段と、この採取手段で採取された検出信号のピ
ーク値を求め、このピーク値が予め設定されたしきい値
以上か以下かにより前記放電加工機器の加工状態を判定
する加工判定手段とを具備したことを特徴とする信号採
取装置。