JPH04331020A - 放電加工装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に仕上げ加工用に適
した、型彫放電加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物と電極との間（極間）に断続的
に電流を供給し加工を行う放電加工において、放電の安
定性を高め加工速度を向上させるために、極間に加工用
電源からの電圧に重畳して放電誘起用高電圧電源からの
電圧を極間に印加することが知られている。すなわち、
電圧印加から放電開始までの間は加工用電源とは別の高
電圧電源からの電圧で極間を急速に充電させると共にそ
の高電圧を放電開始時点まで保持してリーク電流を補填
し、その後放電開始によって上記高電圧電源を切り離し
て低電圧の加工用電源から加工電流を供給することが従
来から行われている。

【０００３】上記技術に係る電源回路の例とその動作を
図３及び図４を用いて示す。図３において、１は加工電
極、２は被加工物であり、加工電極１と被加工物２との
間（極間）には加工用電源回路３及び放電誘起用電源回
路４が接続している。そして、上記加工用電源回路３は
直流電源５、スイッチング素子６及び電流制限抵抗７か
らなり、また上記放電誘起用電源回路４は直流電源８、
スイッチング素子９及び電流制限抵抗１０からなる。な
お、この放電誘起用電源回路４における直流電源８は加
工用電源回路３における直流電源５よりも高電圧であっ
て、直流電源５が約１００Ｖ、直流電源８は２００〜３
００Ｖで使用されることが多い。

【０００４】加工時には、上記２つのスイッチング素子
６，９を同時にＯＮして極間に加工用電源回路３及び放
電誘起用電源回路４からの電圧を印加する。すると、極
間には浮遊静電容量が存在するため、極間電圧は、図４
の（ハ）に示すように、放電誘起用電源回路４により規
定される時定数にしたがって指数関数的に上昇し、この
直流電源８の電圧に短時間の内に到達する。

【０００５】この後、放電が開始するとこれを検出して
放電誘起用電源回路４のスイッチング素子９をＯＦＦに
して、放電誘起用電源回路４を極間から切り離す。これ
より以後、極間には加工用電源３からの加工電流のみが
供給されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記図３に例示した装
置によって仕上げ放電加工を行うと、上述のように、放
電を検出すると直ちにスイッチング素子９をＯＦＦする
が、実際にはこの間に数百ｎｓ（ナノセコンド）の時間
が経過せざるを得ない。したがって、この間に放電誘起
用電源回路４からの電流が流れ込むことになる。

【０００７】ここでその点に付き一例を示すと、直流電
源８を３００Ｖ、極間の静電容量を５０００ｐＦ、充電
時間を１μｓ以下とすると、これを満足する電流制限抵
抗１０の値は約５０Ωとなり、したがって充電時のピー
ク電流は約６Ａ（３００÷５０＝６）となる。この６Ａ
という電流は、仕上げ加工時の電流１〜２Ａに比べると
数倍の大きさであり、加工電流の立上がり部に、図４（
ニ）のｓに示すように、スパイクを形成する。

【０００８】このスパイクが形成されることにより、加
工面の粗さの悪化や電極消耗を大きくするという欠点が
生じることになる。

【０００９】一方、こうした事態を避けるために、放電
誘起用電源回路４の抵抗１０の値を大きくすると、放電
検出からスイッチング素子９のＯＦＦまでの間の電流は
少なくなってスパイクは生じにくくはなるが、時定数が
変って極間の電圧上昇が遅くなり加工速度の低下を来す
。このように、従来の電源回路では加工速度の向上と加
工品質の向上とは両立し得なかった。

【００１０】そこで本発明の目的は、加工速度の向上を
図ると共に加工品質を損なうことのない放電加工装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、加工用電源回
路からの低電圧と放電誘起用電源回路からの高電圧を被
加工物と電極との間に重畳して印加する放電加工装置に
おいて、上記放電誘起用電源回路はその電源と被加工物
または電極との間に第１及び第２のスイッチング回路を
並列に接続したものから構成して、しかも上記第１のス
イッチング回路は第１のスイッチング素子及び高インピ
ーダンスの電流制限素子または該素子の組合わせを直列
に接続したものからなり、また、上記第２のスイッチン
グ回路は第２のスイッチング素子及び低インピーダンス
の電流制限素子または該素子の組合わせを直列に接続し
たものからなるものにして、極間の浮遊容量を充電する
時間だけこの第２のスイッチング回路を介して高電圧低
インピーダンスの下で極間に電流を供給することによっ
て上記問題点の解決を図った。

【００１２】

【作用】極間への電圧印加開始時は、放電誘起用電源回
路の第２のスイッチング回路を介して、高電圧・低イン
ピーダンスの条件の下で、高速に極間を充電する。そし
て充電が完了すると、すなわち放電誘起用電源回路の電
源の電圧に到達すると、この第２のスイッチング回路を
切り離して、以後放電開始まで放電誘起用電源回路とは
その第１のスイッチング回路を介してのみ接続してその
電源から高電圧・高インピーダンスの条件の下で電流が
与えられて、リーク電流（通常はｍＡのオーダーである
）による電圧低下を補い極間電圧を一定に保持する。 この状態が暫く続いて遂に放電が開始するとその時点で
第１のスイッチング回路も切り離して、以後は加工用電
源回路から加工電流を供給する。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明に係る放電加工装置の一実施
例を示すもので、図３に示したのと同じ若しくは対応す
る構成については同一の図面参照番号を付してある。

【００１４】図１において、１は加工電極、２は被加工
物であり、該加工電極１と被加工物２との間（極間）に
は加工用電源回路３及び放電誘起用電源回路４が接続し
ている。そして、上記加工用電源回路３は直流電源５、
スイッチング素子６及び電流制限抵抗７からなる。一方
、上記放電誘起用電源回路４は、その直流電源８と加工
電極１との間を、スイッチング素子９及び電流制限抵抗
１０からなる第１のスイッチング回路と、スイッチング
素子１１及び電流制限抵抗１２からなる第２のスイッチ
ング回路とを並列に接続したものをもって構成している
。

【００１５】上記放電誘起用電源回路４の電源８は加工
用電源回路３の電源５よりも高電圧のものであることは
上記従来技術と同様である。また、この第２のスイッチ
ング回路の電流制限抵抗１２は数十Ωの小さな値のもの
であり、極間に対し高電圧・低抵抗の条件の下で電流を
供給するようになっている。これに対して第１のスイッ
チング回路の電流制限抵抗１０はそれよりも大きな値が
与えられている。

【００１６】そして、上記スイッチング素子６，９，１
１はそれぞれ制御回路（図示せず）に接続され、この制
御回路からの信号により、図２の（イ），（ロ），（ハ
）のタイミング（これについては以下に詳述する）をも
ってＯＮ、ＯＦＦされるようになっている。

【００１７】そこで、この実施例の動作を図２で説明す
ると、加工開始時には上記スイッチング素子６，９，１
１がいずれもＯＮされて、極間には電圧が印加される。 極間の静電容量は主に高電圧・低抵抗の第２のスイッチ
ング回路を介して高速に充電され、極間電圧は急速に上
昇する。

【００１８】それから、極間電圧と電源８の電圧とを比
較する電圧比較器から極間電圧がほぼ電源８の電圧と等
しくなったとの信号を制御回路に対して与えると、これ
を受けて制御回路は第２スイッチング回路のスイッチン
グ素子１１をＯＦＦにする。すなわち、制御回路は放電
誘起用電源回路４の第２スイッチング回路を極間より切
り離すのである。

【００１９】以後は放電誘起用電源回路４の電源８と極
間とは第１のスイッチング回路を介して接続することに
より極間はほぼこの電源８の電圧に維持される。

【００２０】しかして、遂に極間に放電が発生すると極
間電圧はアーク電圧まで低下するので、この極間電圧の
低下をもって放電が開始したことを放電開始検出回路に
より検出して、第１のスイッチング回路のスイッチング
素子９をＯＦＦにする。すると、極間と放電誘起用電源
回路４とは完全に切り離され、それ以後、極間には加工
用電源回路３の電源５から加工電流が供給される。

【００２１】ところで、上記放電の開始からこれを検出
して第１のスイッチング回路のスイッチング素子９をＯ
ＦＦするまで僅かながら時間が必要であるが、この第１
のスイッチング回路の電流制限抵抗１０は第２のスイッ
チング回路の電流制限抵抗１２と比べ十分大きな値にな
っているので、その間に流れる電流は加工電流に比べ特
に大きな値ではないため、スパイクの発生が避けられる
。

【００２２】ここで、上記スイッチング素子６，９，１
１の制御するための制御回路の一例を図５のブロック図
に示す。同図において、２１は極間電圧が設定基準電圧
（ｖ）以下になっとき放電開始信号として出力を出す放
電開始検出回路であり、この放電開始検出回路２１はア
ンド回路２２の一方の入力側に接続されている。そして
、このアンド回路２２の出力側はオン時間タイマー２３
に接続され、またオン時間タイマー２３はオフ時間タイ
マー２４に、さらにオフ時間タイマー２４は遅延回路２
５に接続され、そしてこの遅延回路２５は上記アンド回
路２２のもう一方の入力側に接続されている。そして加
工用電源回路におけるスイッチング素子６は上記オフ時
間タイマー２４の出力側と接続されている。なお、この
オン時間タイマー２３及びオフ時間タイマー２４は放電
持続時間τｏｎ及び放電休止時間τｏｆｆ　の設定値が
設定されるようになっている。

【００２３】一方、放電誘起用電源回路におけるスイッ
チング素子９は第１フリップフロップ２６のセット出力
側と接続され、該フリップフロップ２６のセット入力側
は上記オフ時間タイマー２４の出力側と接続され、その
リセット入力側は上記アンド回路２２の出力側と接続さ
れている。また、スイッチング素子１１は第２フリップ
フロップ２７のセット出力側と接続され、該フリップフ
ロップ２７のセット入力側は上記オフ時間タイマー２４
の出力側と接続され、そのリセット入力側は極間電圧と
電源８の電圧とを比較し両者がほぼ等しくなったらハイ
レベルの信号を発する電圧比較器２８の出力側と接続さ
れている。

【００２４】そこで、上記諸要素の動作を図６のタイミ
ングチャートによって説明すると、オフ時間タイマー２
４が設定されている放電休止時間τｏｆｆ　を計時する
とハイレベルの印加中信号Ｔｏｎを出力し（（イ））、
スイッチング素子６をオンとし直流電源５の出力電圧を
電流制限抵抗７を介して極間（工具電極１と被加工物２
間）に印加する。極間に電圧が印加されても直ちには放
電電流は流れず、放電開始検出回路１１の出力はローレ
ベルに切り替わる（（ニ））。一方オフ時間タイマー２
４の出力は遅延回路２５で遅延され（（ハ））アンド回
路２２に入力されることによって、アンド回路２２の出
力は、同図（ホ）に示すように、放電開始検出回路１１
がローレベルからハイレベルに変化したときハイレベル
に変化し、遅延回路２５の出力がハイレベルからローレ
ベルに変化したときローレベルに変化する。そして、極
間に放電電流が流れ極間電圧が低下してそれが設定レベ
ルｖ以下になると（（ヘ））放電開始検出回路２１の出
力はハイレベルとなり（（ニ））、アンド回路２２から
放電中信号が出され（（ホ））、オン時間タイマー２３
は計時を開始する（（ロ））。そして設定された放電持
続時間τｏｎが経過するとオン時間タイマー２３は放電
終了信号をオフ時間タイマ２４に出力し、オフ時間タイ
マー２４の出力をローレベルとする（（イ））と共に計
時を開始し、設定された放電休止時間τｏｆｆ　が経過
すると再びその出力をハイレベルに切り換え、上述した
動作を繰り返し実施することになる。

【００２５】上記オフ時間タイマー２４が印加中信号Ｔ
ｏｎを発することによりスイッチング素子６がオンされ
ると同時に第１フリップフロップ及び第２フリップフロ
ップ１７がセットされて、放電誘起用電源回路における
スイッチング素子９，１１も同時にオンにされる（図２
のタイミングチャート（ロ）、（ハ）参照）。そして、
上記アンド回路２２からの放電中信号が出力されること
により第１フリップフロップ２６がリセットされ、オン
状態にあったスイッチング素子９はオフされる。また、
極間電圧が電源８の電圧に到達すると電圧比較器２８か
ら信号が発せられて第２フリップフロップ１７がリセッ
トされ、オン状態にあったスイッチング素子１１はオフ
される。

【００２６】なお、上記の例では、第２スイッチング回
路のスイッチング素子１１をＯＦＦにするのを、極間電
圧と電源８の電圧とを比較する電圧比較器からの信号に
基づいて行ったが、極間の静電容量が大きく変化しない
場合には、極間の充電時間も変化が少ないので、このよ
うな場合にはこのスイッチング素子１１のＯＦＦ動作を
ＯＮ動作からの一定時間経過後とするようタイマーを用
いてのＯＮ・ＯＦＦ動作切替え制御に変更してもよい。

【００２７】また、上記例では放電誘起用電源回路４の
第１及び第２スイッチング回路には電流制限素子として
抵抗を用いたが、この抵抗に代えてコンデサー、あるい
はコンデンサーと抵抗との並列接続を用いて、第１スイ
ッチング回路においては高インピーダンスを与え、また
第２スイッチング回路においては低インピーダンスを与
えるようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によると、上記のように、電圧印
加直後は放電誘起用電源回路４の第２スイッチング回路
を介して高電圧低インピーダンスの条件の下で極間を高
速に充電することによって、加工速度の向上を図り、ま
た極間充電完了後は放電誘起用電源回路４の第１スイッ
チング回路を介して高電圧高インピーダンスの条件の下
でリーク電流を補い極間を一定電圧に維持すると共に放
電開始直後には放電誘起用電源回路４から大電流を極間
に与えることを避けてスパイク現象の発生を防止して加
工面粗さの悪化を回避し、それ以後は加工用電源回路５
からの加工電流によって加工することにしたので、特に
仕上げ加工において要求される加工速度の向上と加工品
質の向上という、従来では両立し得ない問題の解決が図
れるに至った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電装置の一実施例に係る電源回路の
概略回路図である。

【図２】上記電源回路におけるスイッチング素子のＯＮ
・ＯＦＦのタイミング及び極間電圧，極間電流の時間的
変化を示す図である。

【図３】従来の放電装置に係る電源回路の一例を示す概
略回路図である。

【図４】上記電源回路におけるスイッチング素子のＯＮ
・ＯＦＦのタイミング及び極間電圧，極間電流の時間的
変化を示す図である。

【図５】本発明の電源回路を制御する制御回路のブロッ
ク図である。

【図６】上記制御回路の諸要素の動作の説明するタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１　　加工電極 ３　　加工用電源回路 ４　　放電誘起用電源回路 ５　　電源 ６　　スイッチング素子 ８　　電源 ９　　第１のスイッチング回路のスイッチング素子１０
　　第１のスイッチング回路の電流制限抵抗（インピー
ダンス素子） １１　　第２のスイッチング回路のスイッチング素子１
２　　第２のスイッチング回路の電流制限抵抗（インピ
ーダンス素子）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　加工用電源回路からの低電圧と放電誘
   起用電源回路からの高電圧を被加工物と電極との間に重
   畳して印加する放電加工装置において、上記放電誘起用
   電源回路は、その電源と電極または被加工物との間に、
   高インピーダンスの第１のスイッチング回路と、電極と
   被加工物間の浮遊容量を充電するための低インピーダン
   スの第２のスイッチング回路とを並列に接続したことを
   特徴とする放電加工装置。
2. 【請求項２】　　上記第２のスイッチング回路はスイッ
   チング素子と抵抗の直列回路からなる請求項１に記載の
   放電加工装置。
3. 【請求項３】　　上記第２のスイッチング回路はスイッ
   チング素子とコンデンサーの直列回路からなる請求項１
   に記載の放電加工装置。
4. 【請求項４】　　上記第２のスイッチング回路はスイッ
   チング素子と抵抗・コンデンサ並列接続の直列回路から
   なる請求項１に記載の放電加工装置。
5. 【請求項５】　　上記第１及び第２のスイッチング回路
   におけるスイッチング素子はそれぞれ加工用電源回路に
   おけるスイッチング素子のＯＮと同時にＯＮすると共に
   上記第２のスイッチング回路におけるスイッチング素子
   は被加工物と電極との間の充電完了信号によりＯＦＦし
   、また上記第１のスイッチング回路におけるスイッチン
   グ素子は放電検出信号によりＯＦＦするよう制御するこ
   とを特徴とする請求項１，２，３，または４のいずれか
   に記載の放電加工装置。
6. 【請求項６】　　上記第１及び第２のスイッチング回路
   におけるスイッチング素子はそれぞれ加工用電源回路に
   おけるスイッチング素子のＯＮと同時にＯＮすると共に
   上記第２のスイッチング回路におけるスイッチング素子
   は上記ＯＮした時からの所定時間経過の後にＯＦＦし、
   また上記第１のスイッチング回路におけるスイッチング
   素子は放電検出信号によりＯＦＦするよう制御すること
   を特徴とする請求項１，２，３，または４のいずれかに
   記載の放電加工装置。