JPH0335934A

JPH0335934A - 放電分類装置

Info

Publication number: JPH0335934A
Application number: JP16961889A
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: JPH0761571B2

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Ｊ（＋？？二半上のｆり用分野）本発明は、放電加工などの放電応用機器に光ｌｔ’、　
する放電１１を分類する放電分類装置に関する。

（従来０）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Ｉこ対してワｆヤ電極を所定
間隔おいて配置してこれら被加工物及び゛ノイｒｍ極を
加丁槽の由に浸透し、この状態に被加圧物とワイヤ電極
との間に直流ｉ代圧を印加する。そして、例えばワイヤ
電極を披加り物に（＆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、１！！の良否
か判断されるが、この判断は放電状態が１［常であるか
異常であるかによりｔｌ断じており、このｔｌｌ　１ｔ
Ｉｉは次のような方法によって行われている。すなわち
、 ■作業Ｌ４が放電柱を１−１硯し、この族７ｔｉ　ｔ、
Ｊ−の輝度から経験や勘によって放電状態をｉｌｌ断す
る。

■作業員が欣屯の音を聞き、この放電の音から経験や肋
によってｂｌ、屯状態をＩ’１１断する。

■ワイヤ放電分類装置にオシロスコープがｇパられでい
れば、このオシロスコープに例えばワ１ヤ電極と被加圧
物との間の放電電圧及び放電７を流の波１［二を表示さ
せ、これら放電電圧及び放電電流から放電状態を判断す
る。

■ワイヤ放電υ１「Ｌ装置に予め放電状、態の良、吾の
基準か設定されていれば、この凰ベヘに従って族１”目
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７゜法は定
量的な放電状態の判断でなく判断の結果にばらつきが生
しる。又、■の方性はオシロスコープの周波数帯域が放
電よりも遅く、リアルタイムで放電ｌｉ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
ンダムでありかつ族７ＴＳ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放電電圧及
び放？Ｍ亀流はい−）の波形はｉｌｌりにくくかつｅ、
形からは定量的な判断が困難である。■の方ｌ去では良
否の基準は例えばδ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。

また、■の方法では各メーカごとに異常回避策を講じて
おり抽々の断線予防を（２ているが、そのため１．：述
に最高効率の加工を実現できず例えば常に００〜７０％
の効率にしているなど、加工状態の検知に正確さを欠く
ものである。そのうえ、■及び■の方法で検出される放
電電圧及び放ＴｒＸ電流は平均値であって、これら放電
電圧及び放電電流からは被加工物とワイヤ電極との間の
短絡しか検出できない。ところが、夫際の放電では被加
工物とワイヤ電極との間に加」二ｈ″Ｉか除失されずに
仔（［シ１、この加を屑の瓜によりｂ欠本状態が変化す
るので、加工状態を認識するには細く放７ば状態を解析
する必要がある。しか１．＝ながら、上記各）ｊ注では
いずれも放電ｌＳ状態を細く解析することが困難となっ
ている。

（発明が解決しようとする課題）以上の上うに放電状態を細く解析することか困難であっ
た。

そこで本発明は、放電状態を分類できて１１１り解析で
きる放電分類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、放電応用機器の放電電圧又はｂ欠本？Ｋ　Ｍ
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８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
で作成ピれた放電電圧が所定レベル以下であればこの放
ｎ本圧の放電状態は異常であると分類する異常分力手段
とを備えて上記目的を達成しようとする放電分類装置で
ある。

又本発１ｊＪｌは、放電応用機器の放電電圧又は放電７
１ｉａ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探ｌｒｌ　Ｉ
ｆＪＪ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
パラメータから成る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電
圧が所定レベル以下であればこの放電電圧の放電状態は
異常であると分類する冗常分類手段と、放電データ作成
手段で作成された放電データから異常分類手段で異常と
分類されたデータを除き、残りの放電データから各パラ
メータのヒストグラムを作成してその頻度から放電状態
を少なくとも２つに分類する正常分類手段とを備えて上
記目的を達成しようとする放電分類装置である。

さらに本発明は、放電応用機器の放電電圧又は族５７Ｉ
ｉ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パラメータか
ら成る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電流
ピークのヒストグラムを作成し、このヒストグラムの頻
度分布から放電状態を分類する分類手段とを備えて上記
目的を達成しようとする放電分類装置である。

（作　用）このような手段を備えたことにより、放電応用機器の放
ｒ１電圧又は放電電流のいずれか一方又は両方が検出器
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、これら
放電データから異常分類手段は族１１！電圧が所定レベ
ル以下であればこの放電！［圧の放電状態は異常である
と分類する。

父上記手段を備えたことにより、上記異常分類手段で異
常放電が分類されると、正常分類手段は放電データから
異常と分類されたデータを除き、残りの／ｉｋ　７にデ
ータから各パラメータのヒストグラムを作成してその頻
度から放電状態を少なくとも２つに分類する。

さらに上記手段を備えたことにより、上記放電データ作
成手段で作成された放電データから分類手段は′４ｉｉ
ｉｌｔピークのヒストグラムを作成し、このヒストグラ
ムの頻度分布から放電状態を分類する。

（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図は放電分類装置の全体構成図である。加工捨１の
内部には被加工物２が浸透されている。

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１！ｉ１３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が直流電源６に対して直列接続されてい
る。

一方、１０は分類装置本体であって、この分類装置本体
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・アクセス番メモリ）１８、ＲＯＭ　（リード・オ
ンリ・メモリ）１９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、取込んだ印加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ＩＪ！！、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、ＲＯＭ　ｉ　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る。しかるに、この信号採
取タイミンに電圧検出信号、電流検出信号をそれぞれ８
ビ・ノドにディジタル変換して１回の信号採取期間で例
えば１０２４〜６５５３８　Ｂのデータを採取するもの
となる。なお、各（ｌｉ号採取明開開間隔は一定期間Δ
Ｈに設定されている。しかるに、各Ａ　／　Ｄ　’５換
器１３．１４、ＣＰＵ１６、タイミングコントロう１７
及びＲＯＭ　１９により信号採取手段が溝底されている
。又、ＲＯＭ１．９には放電データ作成プログラム、異
常分類プログラム及びｉＴ、′畠う）類プログラムが１
：記憶されている。これ１こより、上４′：己ＣＰＵ１
６は第２図に示すように信号ＰＲ取ｊ□段１６−１、放
電データ作成−手段１６−２、“ｔこ′畠う）類手段１
６−３及び正常分類Ｔ段１６−４の呂機能を有するもの
となる。なお、信号採取手段１６１は上記の如くこの手
段１６−１の一部の機能をｆｆシている。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（（ｉ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り、叉
異常分類手段１６−３は放電データ作成手段］６−２で
作成された放電電圧が所定レベルの数本限界電圧以下で
あればこの放電電圧での放電状態は異常であると分類す
る機能を有するものである。そして、正常分類手段１６
−４は放電データ作成手段１６−２で作成された放電デ
ータから異常分類手段１６−３で異常と分類されたデー
タを除き、残りの放電データから放電電圧のヒストグラ
ムを作成してその頻度から被加工物２とワイヤ電極３と
の間の加工屑が十分清掃された場合の放電状態と、回加
Ｅ屑が十分清掃されない場合の放電状態とに分類する機
能をａするしのである。

次に上記の如く構成された装置の作用について参照して
説明する。

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、被加工物２とワイヤ電極３との間に放電が発生する
。この枚７ａのエネルギにまり被加工物２は加工される
。

この状態に電圧検出器７は被加工物２とワ・ｆヤ屯極３
との間の族７ＩＳ電圧を検出してその電Ｌ［検出信号を
出力し、又７ｔＳ流検出器８は彼ＩＪＩ＋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、＆換器１３．１４に人力する。こ
のとき、各Ａ／Ｄ変換器１′３．１４は共にタイミング
コントローラ１７により制卸されてそれぞれ電圧検出信
号、？ｄ電流検出信号ディジタル変換して取込む。つま
り、各Ａ／Ｄ変換器１３．１４は一定間隔ΔＨ毎の各信
号採取期間においてそれぞれ例えばｘｎｓ毎にｊａｉｌ
　ＩＩ！ｆ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Ｓ１において上記Ｂ
のデータが取込まれる。このように１回の信号採取期間
で取込んだ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１．３．１４内のメモリ
に一時記憶され、各信号採取期間の経過の後にＣＰＵ１
６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ＲＡＭＩ　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第３図に示すような放電
電圧及び放電電流の各波形を求め、これら波形から放電
発生の順番に発生番号ｒｌＪ　　ｒ２Ｊ・・・ｒＮＪを
付す。そして、ＣＰＵ１６はこれら波形から各放電にお
ける放電開始ａｌ、　Ｃ２・・・ａｎや放電終了ｂｌ、
　ｂ２・・・ｂｎ、放電化圧ｃｌ、　Ｃ２・・・ａｎ、
電流ビークｄｉ、　ｄ２・・・ｄｎＳ電流パルス幅ｅｌ
、　Ｃ２・・・ｅｎ、放電エネルギＮ、　ｒ２・・・ｒ
ｎ１パルス間隔ｇｌ、　Ｃ２・・・ｇｏなどの各パラメ
ータから成る放電データＤを求めてＲＡＭ１８にテーブ
ル化して記憶する。

次にＣＰＵ１６の異常分類手段１６−３は予め設定され
た放電限界電圧と各放電電圧ｃｌ、　Ｃ２・・・ｅｎと
を比較して放電限界電圧よりもレベルが低い放電電圧例
えばＣ２を異常放電であるアーク放電パルス及び短絡と
して検出する。このように異常放電が検出されると、こ
の異常数Ｙｓｃ２の発生番号「２」の放電開始Ｃ２や放
電終了ｂ２、放電電圧Ｃ２、電流ピーク値ｄ２の各デー
タがテーブルから抹消される。

なお、この場合、発生番号「２」はＲＡＭ１８に形成さ
れた異常放電のテーブルに移される。これにより、異常
放電（アーク放電パルス）と正常放電とが分類される。

次にＣＰＵ１６の正常分類手段１６−４は異常放電が抹
消された放ホデータＤから放電電圧ｃｌ。

Ｃ３，Ｃ４・・・Ｃｎ−１，ｃｎを抽出して第４図に示
す放電電圧のヒストグラムを作成する。このようにして
作成されたヒストグラムには２つの正規分布Ｑ１Ｑ２が
現れる。ここで、正規分布Ｑｌは被加工物２とワイヤ７
１Ｓ極３との間が加工液の流れにより十分に清浄化され
て加工屑が取り去られた状態における放電電圧を示して
おり、この状態で放電電圧が正規性ｎｊＱ１を示すのは
被加工物２とワイヤ電極３との間の僅かな残留加工屑に
より放電抵抗値の変動やワイヤ電極３の振動等による被
加工物２とワイヤ電極３との間のギャップ量の変化によ
ってばらつくことに起因する。一方、正規分布Ｑ２は正
規分布Ｑｌでの放電加工から例えば加工速度を速めた場
合であって、この場合は被加工物２とワイヤ電極３との
間にかなりの加工屑が残り、この加工屑によってギャッ
プ間の抵抗値が小さくなって放電電圧が低くても放電が
生じている過渡的な放電を示している。しかるに、正常
分類手段１６−４は正常の放電から真に正常な放電と過
渡的な放電を分類する。

このように上記一実施例においては、放電電圧及び放１
！電流をの各検出信号採取して放電データＤを作成し、
この放電データから放電電圧が放電限界電圧以下であれ
ばこの放電電圧の放電状態は異常であると分類するよう
にしたので、放電は正常であるか異常つまりアーク放電
パルスか短絡であるかが定量的に判別できる。

さらに放電データＤから異常と分類されたデータを除き
、残りの放電データＤから放電電圧のヒストグラムを作
成してその頻度から放電状態を分類するようにしたので
、正常放電をさらに僅かな残留加工屑による放電抵抗値
の変動やワイヤ電極３の振動等に起因する放電と、加工
屑によってギャップ間の抵抗値が小さくなったときの過
渡的な放電とに分類できる。以上のような放電の分類の
結果、加工状態を正確に認識することが可能となり、放
電加工の効率を向上できる。

次に本発明の第２実施例について説明する。々お、同実
施例のハードウェア構成は第１図に示すｙＡ′１１１と
同一なので、同図の符号を用いて異なる機能部分のみ説
明する。ＲＯＭ１９には信号採取プログラム、放電デー
タ作成プログラム及び分類プログラムが記憶されている
。これにより、ＣＰＵ１６は第５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及び分類
手段１６−５の各機能を有するものとなる。ここで、分
類手段１６−５は放電データ作成手段１６−２で作成さ
れた放電データＤから電流ピークのヒストグラムを作成
し、このヒストグラムの頻度分布から放電状態を異常、
過渡的及び真の正常に分類する機能をａするものである
。

このような構成であれば、分類手段１６−５は上記放電
データＤから電流ビークｄｉ、　ｄ２．　ｄ３．　　・
・ｄｎのヒストグラムを作成する。第６図及び第７図は
電流ピークのヒストグラムであって、第６図ではｉＥ規
分市が２つ現われ、第７図では正規分布が３つ現われて
いる。第６図のヒストグラムでの放電の分類を説明する
と、分類手段１６−５はヒストグラムの変曲点を通るス
レッショルドＳ２を設定し、このスレッショルドＳ１を
境界としてヒストグラムを２１ｊ￥ｐ、、Ｐ２に分ける
。そして、分類手段１６−５はヒストグラム群Ｐ１を真
に正常な放電とするとともにヒストグラムｌｐｚをＡａ
的な放電と分類する。又、第７図のヒストグラムでの放
電の分類を説明すると、分類手段１６−５はヒストグラ
ムの各食油点を通る各スレッショルドＳ２．Ｓ３を設定
し、これらスレッショルドＳ２．Ｓｌを境界としてヒス
トグラムを３１！Ｔ　ＰＰ２及びＰ３に分ける。そして
、分類手段１６５は上記同様にヒストグラムｒ、？　ｐ
　＋を真に正常な放電とするととしにヒストグラムｕ　
Ｐ　２を過渡的な放電とし、さらにヒストグラムＩ！Ｉ
　Ｐ　３を異常放電（アーク放電パルスや短絡）と分類
する。

このように上記第２実施例においては、放電データＤか
ら電流ピークの巳ストグラムを作成してその頻度分（Ｉ
Ｔから放電状態を真に正常な放電、過渡的な放電及び異
常放電と分類するようにしたので、上記第１実施例と同
様の効果を奏することができる。そのうえ、放電電流は
加工条件及び加工状態を総合的に反映しかつ不安定要素
やノイズは含まれないので、放電の分類結果の信頼性が
高い。

なお、本発明は上記各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よい。例えば、第
１実施例において異常放電と正常放電との分類は放電エ
ネルギＮ、　「２・・・（’ｎ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。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７１Ｓａ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、照明機素、ス
パッタリング装置、ＰＶＤ？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
量調整ができる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、放電状態を分類で
きて細くＭ析できる放電分類装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係わる放電分類装置の第１
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図は放電電圧及び放電電
流の波形図、第４図は放電の分類作用を説明するための
図、第５図は本発明装置の第２実施例の機能ブロック図
、第６図及び第７図は放電の分類作用を説明するための
図である。１・・・加工檜、２・・・波加工物、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・・車流
検出器、１０・・・モニタ装置本体、１１．１２・・・
アッテネタ、１３．１４・・・Ａ／Ｄ変換器、１５・・
・バス、１６・　ＣＰＵ、１６−１・・・信号採取手段
、１６−２・・・放電データ作成手段、１６−３・・・
兄常分類手段、１６−４・・・正常分類手段、１６−５
・・・分類手段、１７・・・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。第２図窒に＃図放電電圧第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放電応用機器の放電電圧又は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２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
放電電圧が所定レベル以下であればこの放電電圧の放電
状態は異常であると分類する異常分類手段とを具備した
ことを特徴とする放電分類装置。
（２）放電応用機器の放電電圧又は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パラメータから成る放電デー
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電圧が所定レベル以下であれば
この放電電圧の放電状態は異常であると分類する異常分
類手段と、前記放電データ作成手段で作成された放電デ
ータから前記異常分類手段で異常と分類されたデータを
除き、残りの放電データから各パラメータのヒストグラ
ムを作成してその頻度から放電状態を少なくとも２つに
分類する正常分類手段とを具備したことを特徴とする放
電分類装置。
（３）放電応用機器の放電電圧又は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パラメータから成る放電デー
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電流ピークのヒスト
グラムを作成し、このヒストグラムの頻度分布から放電
状態を分類する分類手段とを具備したことを特徴とする
放電分類装置。