JPH0335931A

JPH0335931A - 放電解析装置

Info

Publication number: JPH0335931A
Application number: JP16960389A
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: 2010-06-21
Also published as: JPH0757445B2

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、放電加工のギャップなどの状態を表示する放
電解析装置に関する。

（従来の技術）例えば放電加工にはワイヤ放電加工や形彫り放電加工な
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
間に直流電属を印加する。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が正常であるか異常である
かにより判断しており、この判断は次のような方性によ
って行われている。すな４つち、 ■作’ｆＥＬｋが放電柱を［ｊ視し、この放電柱の輝度
から経験や肋によって放電状態を判断する。

■作業員が放電の音を開き、この放電の音から経験や勘
によって放電状態を判断する。

■ワイヤ枚電加ｆ装置にオシロスコープか備えられてい
れば、このオンロスコープに例えばワイヤ電極と披ＪＪ
ＩＩ　Ｅ物との間の放電電圧及びｈ交電電流の波形を表
２」にさせ、これら放電電圧及び放電電流から放電状態
をｔ−１１断する。

■ワイヤ族電加二［装置にｔめ放電状態の良否のＬ’；
準か設定されていれば、この基準に従って放電状態をｉ
１１断する。

しかしなから、上記各方法では異常放電は検知できるも
ののそのは頼性は低く、ましてワイヤ電極と彼加１．．
物とのギャップ量は全く検出することができない。この
ため、ギャップ量が大きいのか小さいのか判らず、かつ
そのときの放電エネルギら大きいのか小さいのか全く判
らない。従って、これらギャップ量及び放電エネルギを
最適に制御することは困難となっている。

（発明が解決しようとする課題）以上のようにワイヤ電極と被加工物とのギャップ量及び
放電エネルギを検出することかできず、これらギャップ
量及びＩｌｌ電電エネルギ最適に制御することが困難と
なっＣいる。

そこで本発明は、放電電極と被加工物とのギャップ量及
び放電エネルギをグラフィック化］〜で表示できる放電
解析装置をＩに供することを１−１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′ＩＪＳ電極と披加に物との間に力ｌ目）
る枚？ｔＳ電圧又は放電電極と被加圧物との間に流れる
放電［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一定間隔毎の信号採取期間
ごとに所定のサンプリング周期でディジタル変換して取
り込む信号採取手段と、この信号採取手段で採取された
各検出信号から各放電における放？ｍ？ＩＫ圧などの放
電データを作成する放電データ作成手段と、この放電デ
ータ作成手段で作成された放電データから放電電極と被
加工物との位置関係を求めるとともにこれら放電１１！
極と被加工物との間の加工屑の排出状況に応した加工エ
ネルギ範囲を求めかつこれら位置関係及び加工エネルギ
範囲をグラフィック化して表示する加工状態表示手段と
を備えて上記目的を達成しようとする放電％置である。

（作　用）このような手段を備えたことにより、放電電圧又は１１
１電電流のいずれか一方又は両方か検出器されると、こ
の検出信号は信号採取手段によって一定間隔毎の信号採
取期間ごとに所定のサンプリング周期でディジタル変換
して取り込まれ、放電データ作成手段によってこれら採
取された各検出信号から各放電における放電電圧などの
放電データが作成される。そして、この放電データ作成
手段で作成された放電データから加工状態表示手段は放
電電極と被加工物との位置関係を求めるとともにこれら
放電電極と１皮加工物との間の加工屑の排出状況に応し
た加Ｅエネルギ範囲を求めてグラフィック化して表示す
る。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参Ｎ＜（して説
明する。

第１図は放電解析装置の全体横戊図である。加圧搏１の
内部には被加圧物２か浸透されている。

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Ｆ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ＩＳＳｂ２対して並列接続されるとともに電
流検出器８が直流電源６にχ・１して直列接続されてい
る。

一方、１０は解析装置本体であって、この解析装置本体
１０にはアッテネータ（ＡＴＴ）１１゜１２が備えられ
、一方のアッテネータ１１に電圧検出器７が接続される
とともに他方のアッテネータ１２に電流検出器８が接続
されている。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Ａ／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ＣＰＵＩ　６にはバス１
５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）１８、ＲＯＭ（リード・オ
ンリ・メモリ）１つ及び表示駆動部２０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が接続されて表
示器２１を表示駆動するものとなっている。ＲＯＭ１つ
には、取込んだ放電電圧及び放電電流から放電開始時刻
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
放電解析プログラムが記憶されている。又、ＲＯＭ１９
には、タイミングコントローラ１７でのＡ／Ｄ変換器１
３，１．４に対する信号採取タイミングプログラムが記
憶されている。しかるに、この信号採取タイミングプロ
検出（３号、７Ｍｍ検出信号をそれぞれ８ビツトにディ
ジタル変換して１回の信号採取肋間で例えば１０２４〜
［１５５３Ｇ　Ｂのデータを採取するものとなる。

なお、各信号採取期間の間隔は一定間隔ΔＨ毎に到来す
る。しかるに、各Ａ／Ｄ変換器１３，１．４、ＣＰＵ１
６、タイミングコントローラ１７及びＲＯＭ１９により
信号採取手段が構成されている。

又、ＲＯＭ１９には放電データ作成プログラム及び加工
状態表示プログラムが記憶されている。これにより、上
記ＣＰＵ１６は第２図に示すように信号採取手段１６〜
１、放電データ作成手段１６−２及び加工状態表示手段
１６−３の各機能を有するものとなる。なお、信号採取
手段１６−１は上記の如く信号採取手段の一部の機能を
有したものとなっている。放電データ作成手段１６−２
は、信号採取手段で採取されたディジタル電圧検出信号
及びディジタル電流検出信号から各放電における放電電
圧や放電電流などのパラメータから成る放電データを作
成する機能を有するものである。

又、加工状態表示手段１６−３は放電データ作成手段１
６−２で作成された放電データからワイヤ電極３と被加
工物２との位置関係を求めるとともにこれらワイヤ電極
３と被加工物３との間の加工屑の排出状況に応じたワイ
ヤ電極３からの加工エネルギ範囲を求め、これらワイヤ
電極３と被加工物２との位置関係及び加工エネルギ範囲
をグラフィック化して表示器２１に表示する機能を有す
るものである。具体的には位置算出手段１６−４と加工
エネルギ算出手段１６−５とから構成されている。位置
算出手段１６−４はワイヤ電極３と被加工物２とのギャ
ップＨＦを正常放電の発生数から求めるものである。具
体的には、例えば１０回の信号採取期間における正常放
電の電流パルス幅の合計期間Ｅｔを求めるとともに同信
号採取期間の合計期間Ｈ８を求め、これら合計期間の比
、つまり正常放電のパルス発生間隔ＱＱ−Ｈｏ／Ｅ　ｔ　　　　　　　　　　−（１）を算出
し、続いてギャップＨＦＦ−ａ−Ｗ−ｆ　（Ｅ、　　Ｖ、発生数）／Ｑ・（２）を算出するものとなっている。ここで、Ｅは放電エネル
ギであり、ｆ　（Ｅ）は放電エネルギ中の関数である。

又、川下エネルギ算出手段１６−５はワイヤ電極３と被
加工物３との間の加工屑の排出状況に応じた加工エネル
ギ範囲を求めるものである。ところで、実際には加工エ
ネルギとギャップとの間のバランスが加工屑の排出状況
に影響するので、加工の安定性を加工エネルギ範囲とし
て求めている。

すなわち、加工エネルギ範囲Ｄｅは加工屑の量が多けれ
ば小さくなり、少なくなれば大きくなるもので、次式で
表される。

Ｄｅ−Ｆ＋ｆ　（Ｘｓ）　　　　　　　　−（３）し、
かるに、加−ｔＸエネルギ範囲Ｄｅに応して範囲指示枠
Ｋが移動するようになっている。

次に」二記の如く構成された装置の作用について参ｊｊ
ｊ（シて説明する。

汲加丁物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、この状態に彼
加圧物２とワイヤ電極３とのギヤ・ノブ瓜か所定瓜とな
ると、披加圧物２とワイヤ電極３との間にパルス放電が
発生ずる。このパルス放電のＬネルギにより披加■物２
は棚！ニされる。

この状態に電１ｉ　ｔλ出蒸器７）成用に物２とワイヤ
電極３と（０間の・くルスの８Ｑ　？１ｉ電圧を演出Ｌ
５てその電流検出信号を出力し５、叉７Ｇ流検出器８は
肢加工物２かＪ、ワイヤ７践極３に流れたパルスの放電
電流を検出してその電流検出信号を出力する。これらｉ
ｉ　＋ｒ検出信号及び電流検出信号はそれぞれアッテネ
ータ１１，１．２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、
＆　Ａ　％　Ｄ変換器１′３．１４は共にタイミングコ
ントロー−う１７により制御されてそれぞれ電圧検出１
３号、電流検出１５号をデイシタルナ悦して取込む。つ
まり、各Ａ／Ｄ変換器１３．１４は第３図に示すように
一定間陥ΔＨ毎の各１５号保取明間Ｈ，，Ｈ２・・・に
おいてそれぞれ例えばｘｎｓ毎に同時に重圧検出信号、
電流検出信）をそれぞれ８ビッ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ｆ３号
保取明間Ｈ、において飼えば１０２４〜６５５３６　Ｂ
のデータか取込まれる。

このように１同の（１竺号採取期間Ｈ，，Ｈ，・て取込
んたディジタル電圧検出信号及びデイ、ｒタルｔｌｉ流
１５号はそれぞれ各Ａ／Ｄ女換器１’３，１４１）ｊの
メモリに一時記憶され、各醒号保取１０１間■Ｉ。

Ｈ２・の経過の後にＣＰＵ１６によってＲＡＭ１８に移
されて記憶される。

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ＲＡ　Ｍ　１．８に記憶され、例えば
１０回の信号採取期間が終了すると、ＣＰＵ１６の放電
データ作成手段１６−２は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それぞれ放電電圧及び放電電
流の各波形を求め、これら波形からパルスｌｌｌ１１４
発生の順番に発生番号ｒｌＪ　　Ｃ２Ｊ・・　ｒＮＪを
付す。そして、ＣＰＵ】６はこｉｉら波形から各パルス
放電における放電開始ａｌ、　Ｃ２−ｉｎや枚電終了旧
、　ｂ２・・ｂｎ、放電電圧ｃｌ、　Ｃ２−ｃｎ、電流
ピーク旧、　ｄ２・・・ｄｎ、本流パルス帖ｉｐ１．　
Ｃ２・・ｃｎ、、を電エネルギｆ’１．　Ｃ２−１’ｎ
、パルスｌＵＩ１９Ａｇ１．　ｇ２・ｇｏなどの各パラ
メータから成る放電データＤ５求めてテーブル化してＲ
Ａ〜１１８に記憶する。

次にＣＰＵ１６の位置算出手段１６−４は予め設定され
た放電限界電圧と１２同の信号採取期間における各放電
電圧ｃｌ、　Ｃ２・・・ｃｎとを比較して放電限界電圧
よりもレベルが低い校本電圧例えばＣ２を異常放電であ
るアーク放電パルス及び短絡として検出し、放電データ
Ｄから異清族屯のデータを削除１．てｉＥ常放電の発生
番号のデータのみとする。

次に位置算出手段１６−４は正常族７Ｇの電流パルス躯
ｃｌ、　Ｃ３，Ｃ４・・ｅｎの合計期間Ｅｔを求めると
ともに１２同の信号採取期間Ｈ，，Ｈ，，・・Ｈｌ、の
合３１゛期間Ｈ１を求め、これら合１１期間Ｅｔ、Ｈ，
。

から１記第（１）式に従−）てパルス発生間隔Ｑをη出
し、続いて上記第（２）式に従ってワイヤ電＋！ｉ３と
披加−Ｌ物２とのギＹツブｍ　Ｆを算出する。なお、こ
のギャップｍＦは表示器２１の両面」二の位置となる。

次にＣＰＵ１６の加Ｌエネルギ見出ｆ１段１６５は放電
データＤから異常放電の発生数を求め、１（〕回の信号
採取期間における全数７Ｂ数に対する正営放電の発生数
の比Ｘｓを求める。この賜金、異常放電は次のように分
類されたちのとする。すなわち、上記異常放電が削除さ
れた放電データＤから放電電圧を抽出して第４図に示す
ヒストグラムを作成する。このヒストグラムには２つの
正規分布Ｑ１．Ｑ２が現われ、このうち正規分布ＱＩは
ワイヤ電極３と被加工物２との間に加工屑が存在しない
真に正常な放電であり、Ｑ２はワイヤ電極３と被加工物
２との間に加工屑が存在する過渡的な放電となって−い
る。しかるに、異常放電は、先に検出した異常放電（ア
ーク放電パルス及び短絡）に正規分布Ｑ２で分類された
過渡的な放電を加えたものとなる。そして、加工エネル
ギ算出手段１６−５は上記第（３）式に従って加工エネ
ルギ範囲Ｄｅを算出する。しかして、ＣＰＵ１６はこれ
らギャップＪｌｉｌｔＦ及び加工エネルギ範囲Ｄｅを表
示器２１にグラフィック化して表示する。すなわち、第
５図乃至第７図はかかる表示例を示し、第５図はワイヤ
電極３が被加工物２の加工面から離れ過ぎている状態で
あって、この場合加工にはまだ放電エネルギについて余
裕がある。又、第６図は範囲指示枠にと被加工物２の面
との各位置がほぼ一致して最良の加工状態となっている
ことを示す。さらに第７図はワイヤ電極３が被加工物２
に接触していたり、又加工に無理がかかっている状態を
示している。

このように上記一実施例においては、放電電圧及び放電
電流を取り込んで放電データを作成し、この放電データ
からワイヤ電極３と被加工物２との位置関係を求めると
ともにこれらワイヤ電極３と被加工物２との間の加工屑
の排出状況に応じた加工エネルギ範ＴＪｐＤｅを求めて
グラフィック化して表示するようにしたので、放電加工
中に現在のワイヤ電極３と被加工物２との進行方向のギ
ャップＱＦが大きいのか小さいのかが視覚的に判り、か
つそのときの加工エネルギ範囲Ｄｅも大きいのか小さい
のかが視覚的にｆｌｌる。これにより、正規の加工エネ
ルギ範囲に対する加工屑の排出状態の良否の割合をもっ
てイメージ化できる。このうち加工エネルギ範囲Ｄｅか
らはワイヤ電極３と被加工物２との間における加工屑の
量が分かる。すなわち、加工エネルギ範囲Ｄｅが広けれ
ば加工屑量は少なく、狭ければ加工屑量は多いことを示
している。しかるに、これらギャップｆｆ１Ｆ及び加工
エネルギ範囲Ｄｅの表示結果からギャップｆｌＦ及び加
工エネルギを最適に制御することが可能となる。

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、上
記一実施例において異常放電の分類は放電電圧によって
行なっているが、放電ピークや放電エネルギＮ、　ｆ２
・・・ｆｎのヒストグラムを作成してその正規分布から
分類してもよい。さらに、効率の表示はバー表示に限ら
れるものではない。

又、本装置はワイヤ放電加工装置に限らず、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ＣＶＤのプラ
ズマ加工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ｆｆｉ調整ができる。

［発明の効果］以上詳記したように本発明によれば、放７１！電極と被
加工物とのギャップ量及び放電エネルギをグラフィック
化して表示できる放電解析装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明に係わる放電解析装置の一実
施例を説明するための図であって、第１図は構成図、第
２図は機能ブロック図、第３図は放電加工状態の表示内
容を示す図、第４図は異常放電の分類の作用を説明する
ための図、第５図乃至第７図は放電加工状態の表示例を
示す図である。１・・・加工槽、２・・・被加工物、３・・・ワイヤ電
極、４・・・上部ワイヤガイド体、５・・・放電１ｉ１
Ｊ　ｉＨ回路、６・・・直流電源、７・・・電圧検出器
、８・・・電流検出器、１０・・・解析装置本体、１１
．１２・・・アソテネータ、１３．１４・・・Ａ／Ｄ変
換器、１５・・・バス、１６・・・ＣＰＵ、１６−１・
・・信号採取手段、１６２・・・放電データ作成手段、
１６−３・・・加工状態表示手段、１６−４・・・位置
算出手段、１６−５・・・加工エネルギ算出手段、１７
・・・タイミングコントローラ、１８−ＲＡＭ、１９・
ＲＯＭ、２０−・・表示駆動部、つ・・表示器。出師ノ

Claims

【特許請求の範囲】

放電電極と被加工物との間に加わる放電電圧又は前記放
電電極と前記被加工物との間に流れる放電電流のいずれ
か一方又は両方を検出する検出器と、この検出器からの
検出信号を一定間隔毎の信号採取期間ごとに所定のサン
プリング周期でディジタル変換して取り込む信号採取手
段と、この信号採取手段で採取された各検出信号から各
放電における放電電圧などの放電データを作成する放電
データ作成手段と、この放電データ作成手段で作成され
た放電データから前記放電電極と前記被加工物との位置
関係を求めるとともにこれら放電電極と被加工物との間
の加工屑の排出状況に応じた加工エネルギ範囲を求めか
つこれら位置関係及び加工エネルギ範囲をグラフィック
化して表示する加工状態表示手段を具備したことを特徴
とする放電解析装置。