JPH0616968B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、加工用電極と被加工物の対向する加工間隙
にパルス状の電圧を印加させ加工する放電加工装置、特
に加工間隙長の制御に関するものである。

［従来の技術］ 放電加工には荒加工と仕上加工がある。そして、一般的
に、荒加工の場合には、加工屑の排出は容易であり、加
工速度が問題とされる。

というのは、荒加工のときは、放電１回あたりの放電エ
ネルギーが大きく、それに伴い放電痕形状も大きくなる
ので、極間距離が大きくなるため、加工屑は容易に排出
されるからである。それ故、加工速度だけを問題とすれ
ば足りることになる。

そして、加工速度を速くするには、極間に投入する放電
エネルギーを大きくすればよく、それは電圧印加パルス
における無負荷時間を短くすればよい。すなわち、無負
荷時間を短くすることにより、無負荷時間が短くなった
分だけ、パルス印加回数が増加して全体としての放電時
間も増大することになる。

以上の通り、荒加工の場合には加工速度を速くするため
に無負荷時間を短くする制御が要求される。

一方、仕上加工の場合には、放電１回あたりの放電エネ
ルギーは小さいため、このときには放電痕形状も小さ
い。従って、極間距離を小さくして放電を行うと、加工
屑は排出されにくい。

そこで、加工屑の排出効果を高めるには、極間距離を大
きくする必要が生じる。しかし、極間距離を大きくすれ
ば、放電がしにくくなって加工速度が遅くなる。

このため仕上加工の場合には、加工屑の排出を考慮しつ
つ加工速度を早めるような極間距離を制御することが要
求される。

第２図は従来の放電加工装置の加工間隙長制御を示すブ
ロック図であり、図に示すように加工用電極（１）及び
被加工物（２）に直流電源（３）、スイッチングトラン
ジスタ（４）、抵抗器（５）を直列に接続し、パルス発
生器（６）の信号をパルス増幅器（７）を通してスイッ
チングトランジスタ（４）に入力し、パルス状電圧を加
工間隙に印加する。加工間隙状態は、加工間隔の電圧を
分圧抵抗（８ａ）、（８ｂ）で分圧し、コンパレータ
（９）及び判別回路Ａ（１０）を通して基準電圧回路
（１１）の出力と比較器（１６）で加算し、サーボアン
プ（１２）で増幅したのちサーボモータ（１３）を駆動
して制御している。

次に動作について説明する。

第２図において加工間隙電圧は分圧抵抗（８ａ）、（８
ｂ）により分圧される。第３図はコンパレータ（９）及
び判別回路Ａ（１０）の回路図であり、コンパレータＩ
Ｃ（９ａ）の非反転入力には基準電圧（９ｂ）が接続さ
れている。基準電圧（９ｂ）は、加工間隙の無負荷電圧
と放電時のアーク電圧との中間に相当する。即ち、コン
パレータＩＣ（９ａ）の出力は加工間隙が無負荷電圧時
はＬレベルに、又放電時、短絡時及び休止時間中はＨレ
ベルとなる。

判別回路Ａ（１０）はオペアンプＩＣ（１０ａ）と入力
抵抗（１０ｂ）が前記コンパレータ出力に接続され、フ
ィードバック抵抗（１０ｃ）により所定のゲインに調整
される。抵抗（１０ｄ）はオフセットを調整するためで
あり、この回路例では加工間隙が無負荷電圧時に＋１０
Ｖ、放電時、短絡時、及び休止時間中は−１０Ｖに設定
されている。判別回路Ａ（１０）の出力は基準電圧回路
（１１）の設定電圧と加算され、サーボアンプ（１２）
により、モータ（１３）を駆動する。

加工間隙電圧が高い時は加工用電極（１）を下げ、逆に
加工間隙電圧が低い時は加工用電極（１）を引き上げる
ように加工間隙長を制御して、判別回路Ａ（１０）の出
力の平均電圧が基準電圧回路（１１）と等しくなるよう
に制御される。

上述した第２図の従来例では、休止時間を変えることに
より、極間距離を変えることができる制御であり、かか
る場合の制御は加工屑の排出効果を考えて所定の加工間
隙長を得るように無負荷時間を長目にとるため、その分
加工速度は遅いが、一般的に加工屑の排出が困難な仕上
加工に適している。しかし、速い加工速度が要求される
荒加工及び加工屑の排出が容易な仕上加工には適してい
ない。

また、第４図は従来の放電加工装置の他の加工間隙長制
御を示すブロック図であり、第１図の判別回路Ａ（１
０）の代わりにタイミング回路（１４）と判別回路（１
５）が設けられている。

第４図に示した従来例においては、パルス発生器（６）
の出力は、タイミング回路（１４）に信号（Ｉ１）とし
て入力される。この信号（Ｉ１）は加工間隙の電圧パル
スに対応する。

第５図はタイミング回路（１４）の入出力波形図であ
り、信号（Ｉ１）は電圧パルス印加時がＨレベルで表さ
れている。出力（Ｏ１）は信号（Ｉ１）の立上りより所
定の時間経過時にパルスを出力する。又、出力（Ｏ２）
は、出力（Ｏ１）より更に遅れた所定時間経過後にパル
スを出力する。各出力（Ｏ１）、（Ｏ２）の遅延時間は
一定値又は信号（Ｉ１）のパルス幅の関数として設定さ
れる。

第６図は判別回路Ｂ（１５）の回路例を示す。信号（Ｉ
２）は第３図のコンパレータＩＣ（９ａ）の出力と同じ
く、加工間隙が無負荷電圧時にＬレベルに、他の場合は
Ｈレベルとなる。第１のフリップフロップ（１５ａ）は
上記信号（Ｉ２）と出力（Ｏ１）のＡＮＤ信号がＳ（セ
ット）入力に、信号（Ｉ２）の否定（Ｉ２）と出力（Ｏ
１）のＡＮＤ信号がＲ（リセット）入力に接続されてい
る。

この構成で、出力（Ｏ１）のタイミングにおいて、加工
間隙が無負荷電圧時は第１のフリップフロップ（１５
ａ）はリセットされ、その出力Ｑ１はＬレベルとなり、
放電時又は短絡時はＨレベルになる。第２のフリップフ
ロップ（１５ｂ）においては、前記第１のフリップフロ
ップ（１５ａ）と同様に出力（Ｏ２）のタイミングにお
いて、無負荷電圧時は出力Ｑ２はＬレベルとなり、放電
時又は短絡時はＨレベルになる。

したがって、電圧パルスの立上がり時点から、タイミン
グ出力（Ｏ１）までに放電又は短絡が発生した場合は、
各フリップフロップの出力Ｑ１、Ｑ２は共にＨレベルと
なる。（放電状態Ｉ）。また、タイミング出力（Ｏ１）
時点から次のタイミング出力（Ｏ２）までに放電又は短
絡が発生した場合は、各フリップフロップの出力Ｑ１は
Ｌレベル、Ｑ２はＨレベルとなる（放電状態II）。タイ
ミング出力（Ｏ２）時点以降に放電又は短絡が発生した
場合は、各フリップフロップの出力Ｑ１、Ｑ２は共にＬ
レベルとなる（放電状態III）。なお、休止時には上述
したそれ以前の放電又は短絡時に出さされた出力が保持
される。

各フリップフロップの出力はオペアンプＩＣ（１５ｃ）
に入力抵抗（１５ｄ）及び（１５ｅ）によって接続さ
れ、フイードバック抵抗（１５ｆ）により所定のゲイン
に調整される。抵抗（１５ｇ）はオフセットを調整する
ためであり、この回路例では放電状態Ｉでは−１０Ｖ
に、放電状態IIでは０Ｖに、又放電状態IIIでは＋１０
Ｖに設定されている。

判別回路Ｂ（１５）の出力は、基準電圧回路（１１）の
設定電圧と加算され、第２図の従来例と同様に加工間隙
長が制御される。

このため加工間隙長は、放電開始時期が、常にタイミン
グ出力（Ｏ１）と（Ｏ２）の間に集束されるよう制御さ
れる。この場合の制御は一般に無負荷電圧時が短くなる
ように設定されているため、全電圧パルス印加時間に対
する全放電時間比が高く、第２図の従来例と比較して加
工速度が速い。従って、速い加工速度が要求される荒加
工及び加工屑の排出が容易な電極形状の仕上加工には適
している。しかし、加工屑の排出が困難な仕上加工に適
していない。

また、休止時間を長くした場合にも、休止時間幅に関係
なく、ほぼ一定の無負荷時間幅が得られ、全電圧パルス
印加時間に対する全放電時間比が依然高く維持されるた
め、この場合にも加工速度が速いという長所を持ってい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の放電加工装置は以上のように構成されており、第
２図の従来例では、休止時間幅に判別回路Ａ（１０）の
出力は−１０Ｖに評価されるため、同一の基準電圧回路
（１１）の設定値に対して休止時間を長くした場合、こ
れに対応して、加工間隙長が拡大し、無負荷時間も平均
的に増加し、全電圧パルス印加時間に対する全放電時間
比が低く、以前の休止時間の場合より加工速度が遅くな
るという問題点を持つ反面、加工屑の排出が困難な電極
形状の仕上加工においては、加工間隙長が拡大すること
により、加工屑の排出が良くなると共に集中放電痕の発
生が防止できるという利点も持ち合わせている。

また、第４図の従来例では、無負荷時間が休止時間を長
くしても変化せず、加工間隙長が拡大しないために加工
屑の排出が困難な電極形状の仕上加工においては、集中
放電痕の発生の可能性が高い問題点がある反面、荒加工
や加工屑の排出が容易な電極形状の仕上加工において
は、全電圧パルス印加時間に対する全放電時間比が依然
高く維持されるため、加工速度が速いという利点を持
つ。

一般的な加工では加工深さの進行、電気的加工条件の荒
加工から仕上加工への切替、電極交換による加工内容の
変化が、１つの加工プロセス内で必要となり、従来例の
いずれかを固定的に設定した場合は前述の問題点が発生
する。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、加工内容にあった加工間隙状態の判別手段を選択
可能とすることにより、従来例のいずれかを固定的に設
定した場合より速い加工速度で、かつ集中放電痕のない
良好な加工面を得られる放電加工装置を得ることを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明の放電加工装置は、加工間隙長を制御するた
め、サーボモータによって昇降させられる加工用電極と
被加工物とを対向させ、パルス発生器のパルス信号に基
づいて発生させられたパルス状の電圧を加工間隙に印加
して加工を行う放電加工装置において、加工間隙の電圧
を基準電圧と比較して無負荷電圧時とそれ以外の放電、
短絡及び休止時とに判別するコンパレータと、前記コン
パレータが無負荷電圧時と判別したときは前記加工用電
極を下降させるべく信号を出力し、コンパレータが無負
荷電圧時以外と判別したときは前記加工用電極を上昇さ
せるべく信号を出力する第１判別回路と、前記パルス発
生器のパルス信号に順次遅延させた第１及び第２のタイ
ミング信号を出力するタイミング回路と、前記パルス信
号の立ち上がりと第１タイミング信号の間の休止時以外
のときに前記コンパレータが放電及び短絡時と判別した
ときは前記加工用電極を上昇させるべく信号を出力し、
前記第１タイミング出力信号と第２タイミング出力信号
との間の休止時以外のときに前記コンパレータが放電及
び短絡時と判別したときは前記加工用電極をそのまま維
持する信号を出力し、前記第２タイミング出力信号以降
の休止時以外のときに前記コンパレータが放電及び短絡
時と判別したときは前記加工用電極を下降させるべく信
号を出力する第２判別回路と、前記両判別回路のいずれ
かの信号を出力させるかを選択する切換手段と、前記切
換手段によって選択された前記判別回路の出力信号と基
準電圧回路の基準設定値とを比較する比較器と、前記比
較器の結果に基づきサーボモータに駆動制御信号を出力
するサーボアンプとを備えてなるものである。

［作用］ この発明においてはコンパレータが加工間隙の電圧を基
準電圧と比較して無負荷電圧時とそれ以外の放電、短絡
及び休止時に判別し、第１判別回路はコンパレータの無
負荷電圧時とする判別信号を受けて加工用電極を下降さ
せるべく信号を出力し、コンパレータの無負荷電圧時以
外の時とする判別信号を受けて加工用電極を上昇させる
べく信号を出力して加工間隙長を制御するから、休止時
間を増大させたときにはこれに対応して加工間隙長が拡
大して無負荷時間も平均的に増加し、全電圧パルス印加
時間に対する全放電時間比が低くなって加工速度が遅く
なるが、加工間隙長の拡大により加工屑の排出が困難な
電極形状の仕上加工において加工屑の排出が良くなり、
集中放電痕の発生も防止できる。

また、第２判別回路はパルス発生器のパルス信号の立上
りとタイミング回路の第１タイミング信号の間の休止時
以外の時にコンパレータの放電及び短絡時とする判別信
号を受けて加工用電極を上昇させるべく信号を出力し、
タイミング回路の第１タイミング信号と第２タイミング
信号との間の休止時以外の時にコンパレータの放電及び
短絡時とする判別信号を受けて加工用電極をそのまま維
持する信号を出力し、第２タイミング信号以降の休止時
以外の時にコンパレータの放電及び短絡時とする判別信
号を受けて加工用電極を下降させるべく信号を出力し、
放電開始期間を常に第１タイミング信号と第２タイミン
グ信号との間に集束するように加工間隙長を制御するか
ら、休止時間を増加させても平均無負荷時間は変化しな
いために、荒加工と加工屑の排出が容易な仕上加工にお
いては、全電圧パルス印加時間に対する全放電時間比は
依然高く維持されるため、加工速度が速い。

従って、加工の進行状況、電気加工条件、使用電極形状
等の加工条件に応じて切換手段によって判別回路を選択
することにより、加工屑の排出が悪い仕上加工では加工
速度が遅い第１判別回路を用いて集中放電痕を防止し、
荒加工や加工屑の排出の良い仕上加工では加工速度が速
い第２判別回路を用いて高速加工を可能とし、各判別回
路の利点を生かした最適の加工プロセスを得ることがで
きる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
（１）〜（１６）は上記第２図〜第６図に示した従来例
と同一のものであり、加工間隙長が拡大する判別回路Ａ
（１０）と加工間隙長が拡大しない判別回路Ｂ（１５）
を並列に設けたものである。（１７）は判別回路Ａ（１
０）又は判別回路Ｂ（１５）の判別信号を選択する切換
スイッチである。

上記のように構成された放電加工装置において、切換ス
イッチ（１７）が判別回路Ａ（１０）側へ選択されてい
るときの動作は上記第２図、第３図に示した従来例と同
一の動作を行い、他方、切換スイッチ（１７）が判別回
路Ｂ（１５）側へ選択されているときは上記第４図〜第
６図に示した従来例と同一の動作である。

切換スイッチ（１７）は手動又はＮＣコードにより設定
され、加工深さの進行状況、電気加工条件、使用電極形
状等により、加工屑の排出の難易度を事前に想定し、設
定することにより、各々の加工状態判別回路（１０）、
（１５）を用いた利点が得られる。

なお、上記実施例では切換スイッチ（１７）を手動又は
ＮＣコードにより設定しているが、加工間隙のアーク前
駆現象を検知し、休止時間を変更する制御と組み合わせ
て、アーク前駆現象の発生状況により判別回路の自動切
換を行っても同様の効果を奏する。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、加工の進行状況、電気
加工条件、使用電極形状等の加工条件に応じて切換手段
により、コンパレータの判別信号に基づいて休止時間を
増大させたときに加工間隙長が拡大して加工屑の排出が
良くなり、集中放電痕の発生が防止できるように制御す
る第１判別回路と、休止時間を増大させても無負荷時間
が変化しないので加工速度が速い状態を維持するように
制御する第２判別回路を選択するようにしたので、加工
屑の排出が悪い仕上加工では加工速度が多少遅くなろう
とも第１判別回路を用いて加工屑の排出を考慮しつつ極
間の制御を行い、荒加工や加工屑の排出の良い仕上加工
では加工速度が速い第２判別回路を用いて高速加工を可
能とし、各判別回路の利点を生かした最適の加工プロセ
スを得ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は従来の放電加工装置を示すブロック図、第３図は第２
図に示したブロック図の部分回路図、第４図は従来の他
の放電加工装置を示すブロック図、第５図は第４図のタ
イミング回路の入出力波形図、第６図は第４図に示した
ブロック図の部分回路図である。 図において、（１）は加工用電極、（２）は被加工物、
（３）は直流電源、（４）はスイッチングトランジス
タ、（５）は抵抗器、（６）はパルス発生器、（７）は
パルス増幅器、（８ａ），（８ｂ）は分圧抵抗、（９）
はコンパレータ、（１０）は判別回路Ａ、（１１）は基
準電圧回路、（１２）はサーボアンプ、（１３）はサー
ボモータ、（１４）はタイミング回路、（１５）は判別
回路Ｂ、（１６）は比較器、（１７）は切換スイッチで
ある。 なお各図中同一符号は同一は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボモータによって昇降させられる加工
   用電極と被加工物とを対向させ、パルス発生器のパルス
   信号に基づいて発生させられたパルス状の電圧を加工間
   隙に印加して加工を行う放電加工装置において、 加工間隙の電圧を基準電圧と比較して無負荷電圧時とそ
   れ以外の放電、短絡及び休止時とに判別するコンパレー
   タと、 前記コンパレータが無負荷電圧時と判別したときは前記
   加工用電極を下降させるべく信号を出力し、コンパレー
   タが無負荷電圧時以外と判別したときは前記加工用電極
   を上昇させるべく信号を出力する第１判別回路と、 前記パルス発生器のパルス信号に順次遅延させた第１及
   び第２のタイミング信号を出力するタイミング回路と、 前記パルス信号の立ち上がりと第１タイミング信号の間
   の休止時以外のときに前記コンパレータが放電及び短絡
   時と判別したときは前記加工用電極を上昇させるべく信
   号を出力し、前記第１タイミング出力信号と第２タイミ
   ング出力信号との間の休止時以外のときに前記コンパレ
   ータが放電及び短絡時と判別したときは前記加工用電極
   をそのまま維持する信号を出力し、前記第２タイミング
   出力信号以降の休止時以外のときに前記コンパレータが
   放電及び短絡時と判別したときは前記加工用電極を下降
   させるべく信号を出力する第２判別回路と、 前記両判別回路のいずれかの信号を出力させるかを選択
   する切換手段と、 前記切換手段によって選択された前記判別回路の出力信
   号と基準電圧回路の基準設定値とを比較する比較器と、
   前記比較器の結果に基づきサーボモータに駆動制御信号
   を出力するサーボアンプとを備えたことを特徴とする放
   電加工装置。