JPH0675806B2 - 放電加工用電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は放電加工用電源装置に関し、特に銅電極から
グラファイト電極にしたとき、１サイクル当たりの実効
放電電流が銅電極と同じ実効放電電流にすることで、各
部品の許容ワット数を変えなくともよい放電加工用電源
装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に放電加工というのは、電極とワークとの間の加工
間隙に放電を発生させて加工されるものである。このた
め、電極とワークが電流させ流せる材料であれば加工が
可能であり、加工液を介して電極とワークを対抗させ、
集中放電等が起こらないようにするため１サイクル毎に
休止時間というのを設けた高周波の印加パルスを作成し
て加工間隙に加え、加工間隙が絶縁破壊状態となったと
きに、加工の進行（例えば粗加工、仕上げ加工等）に応
じた放電電流をながさせるものである。

そして、加工作用はこの間隙に流れる電流の熱的な作用
により行われる。

また、放電加工というのは加工速度、仕上げ面あらさ、
クリアラン、電極消耗率等の加工特性というのがあっ
て、これらの加工特性は、主として絶縁破壊（加工間隙
の抵抗値が少しの状態）がおこったときに流がされる放
電電流の幅とその放電電流の最大値によって決定し、特
に放電電流の時間は面粗さを決定するものである。

また、加工速度というのは、休止時間の長短に基づいて
いる。

また、加工間隙が絶縁状態であれば、印加パルスが加え
られても、絶縁破壊に至るまでは放電電流はながれない
ものであり、この間を一般に無負荷時間といっている。

つまり、１サイクル中に放電電流が流れて加工に寄与す
る時間割合を衝撃係数（以下デューティファクタＤとい
う）は無負荷時間、休止時間、放電電流の時間幅に基づ
いている。

そして、一般に、加工速度は、放電電流値及びその放電
電流の時間幅が大きく、デューティファクタＤが１に近
付くほど速い。

仕上げ面あらさは、放電電流値及びその放電電流の時間
幅が大きければ粗くなる。

電極消耗比は電極を鋼としてワークを鋼とすると、放電
電流値が小さく、その幅が大きいほど電極消耗比が小さ
くなるものである。

つまり、加工特性は１サイクル中の総放電電流（以下実
効放電電流という）の割合に基づいている。

このような放電加工装置の放電加工用電源について以下
に説明する。

第７図は従来の放電加工用電源装置の概略構成図であ
る。図において、１は直流電源、２はスイッチング素
子、３は発振制御回路、４は加工条件設定手段、５は電
流制限用抵抗部、６は加工用電極、７はワーク、８は加
工間隙である。

直流電源１は図示されなていない変圧機、ダイオードス
タック等の整流器からなる直流一定電圧装置であり、そ
の出力電圧はＥ（Ｖ）になるようにされている。

スイッチング素子２はトランジスタ等で形成され発振制
御回路３からの信号により、オンオフされるものであ
る。

加工条件設定手段４は、NCプログラム又はオペレータか
らの指令に基づいて、放電電流オン時間（以下オン時間
TONという）、放電電流オフ時間（以下オフ時間ToFFと
いう）及び無負荷時間TNLを発振制御回路３ヘ出力する
と共に、最大放電電流ピーク値に応じた切換信号を電流
制限用抵抗部５に出力し、加工進行程度又は電極の種類
に応じた最大放電電流に基づいた抵抗値の組合わせを選
択するものである。

第８図及び第９図は電流制限用抵抗部５の構成例の概略
構成図である。

第８図は、抵抗Ra、抵抗Rb、抵抗Rcを直列接続し、抵抗
Rbに対してスイッチを並列接続すると共に、抵抗Rcに対
してもスイッチを並列接続している。この場合はRaが最
も小さな抵抗値であり、何等かの理由によってデューテ
ィファクタＤ＝１にされても耐えられる許容ワット数に
されている。

また、加工の進行程度又はワーク及び電極の材質に応じ
て抵抗RaとRbのみの接続又は抵抗Raと抵抗Rcの接続、も
しくは全部直列に接続されるものである。

第９図は、抵抗Reとスイッチを直列接続した直列回路を
抵抗Reに対して並列接続すると共に、抵抗Rfとスイッチ
を直列接続した直列回路を抵抗Rgとスイッチを直列接続
した直列回路に並列接続したものであり、加工の進行程
度又はワーク及び電極の材質に応じて抵抗ReとRfのみの
並列接続接続又は抵抗Re、抵抗Rf及び抵抗Rgを全並列接
続されるものであり、全並列接続されたときの抵抗値は
例えば第６図の抵抗Raとされているものである。

第10図は従来の放電加工用電源装置の動作を説明するタ
イミングチャートである。

図において、Ｅは直流電源１の出力電圧、Varcは加工間
隙電圧（以下極間電圧という）、Ipは最大放電電流ピー
ク値、TNLは無負荷電圧印加時間、ToNはオン時間、ToFF
はオフ時間である。一般に放電加工においては、第８図
に示すタイミングで放電加工が成されるものである。

次に、第７図を用いて以下に動作を説明する。

この場合は、電流制御用抵抗部５の構成を第８図又は第
９図に示すような構成にしているとする。

発振制御回路３は加工条件設定手段４によって設定され
たオン時間ToN、オフ時間及び無負荷時間ToFFに基づい
て、第10図に示すように、出力電圧Ｅをオンオフした印
加パルスを得て、加工間隙が絶縁破壊に到達したとき放
電電圧Varcを得る。

このとき、加工電極６は、加工液を介してワークと対向
し、加工間隙８を形成しながら放電をさせている。

例えば、第10図に示すように放電を生じた時の極間電圧
をVarc、最大放電電流ピーク値をIpとすると、極間電圧
Varcは最大放電電流ピーク値Ipに対し、若干オーミック
な特性を示すが、銅電極対鉄系ワークの場合はほぼ25〜
30Vの定電圧特性を示すので、ここでは一定とする。

従って、最大放電電流ピーク値Ipは、第８図又は第９図
において、形成された全抵抗値をＲとすると、 として示される。

また、第10図に示すように放電エネルギーを決定するオ
ン時間ToNのデューティファクタＤは で示される。

このことから、１サイクル当たりの総放電電流Ｉ（Ａ）
（以下実効放電電流という）及び電流制限用抵抗部５の
１サイクル当たりの総消費電力（以下実効消費電力WR
（Ｗ）という）は次の式で表される。

として示されることは明らかであり、少なくともこのよ
うな式に基づいて、１サイクル当たりの最大放電加工用
電源は製作されている。

次に、例えば、実際に製作した放電加工用電源の最大放
電電流ピーク値IpがIpoとされ、最大放電電流ピーク値I
poを流すための抵抗値がRoとされ、加工条件設定手段４
が切換信号を電流制限抵抗部５に出力して抵抗値Roの組
合わせになるようにし、この抵抗値Roにされた電流制限
用抵抗部５を抵抗Ro（Ω）とすると、 となる。

また、このときの最大放電電流ピーク値Ipoは、 また、このときの最大消費電力WROは、 であることを示している。

従って、このときの１サイクル当たりの実効放電電流Io
は、 また、このときの１サイクル当たりの実効消費電力W0
は、 となる。

また、例えばNCプログラム又はオペレータミス等の原因
で、オフ時間TOFFが０にされる場合がある。このように
なると、放電電流波形は無負荷時間TNL＝０、オフ時間T
OFF＝０となって放電電流のデューティファクタＤ＝１
となる。

例えば、上記の説明のように最大放電電流ピーク値をIp
oとなるよう抵抗値をRoにしていた場合は、１サイクル
当たり の、実効放電電流が流れる、当然この電流が流れても大
丈夫なように、例えば電流制限抵抗部５の許容ワット数
は上記のように としなければならい。

つまり、抵抗値RoはデューティファクタＤが１になって
も、上記のワット許容にするため、常に最大放電電流ピ
ーク値をIpoとするような値にすることで、１サイクル
当たりの最大実効放電電流が上記のIoを越えないように
して、１サイクル当たりの最大実効消費電力Woを維持す
るようにしていた。

また、直流電源１のトランス、スイッチング素子等も１
サイクル当たりの最大実効消費電力Woに耐えられる許容
ワット数の部品を使用していた。

このため、電流制限部５の抵抗値は第８図及び第９図の
いずれかの構成として組合わせを変えたとしても抵抗値
Ro以下（図８又は図９の場合はRa）には下げられないよ
うにして、装置全体を安全に動作させていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の放電用加工装置は、直流電源、スイ
ッチング素子、放電電流制御抵抗部、電極、間隙、ワー
クからなる回路を形成し、スイッチ素子をオンオフ制御
することによって、印加パルスを作成し、電流制御抵抗
部を介して電極とワークとの間の間隙に印加し、間隙が
絶縁破壊されたときの放電電圧Varcに基づいた放電電流
を間隙に流して放電加工をするものである。

そして、この電流制限用抵抗部の抵抗値は加工条件設定
手段の切換信号に応じて変更できるものである。

しかし、この電流制限用抵抗部は、最も低い抵抗値にさ
れたとしても、何等かの理由によりデューフィファクタ
Ｄが１にされ、印加パルスがオールオンにされたとして
も、１サイクル当たりの実効放電電流が最大実効放電電
流を越えないようにして、１サイクル当たりの最大実効
消費電力を維持することによって各部品の許容ワット数
以内にする抵抗値にされるようにしている。これは、一
般に部品は装置を安価にするために、この許容ワット数
と同等にされているためである。

つまり、第８図又は第９図に示す電流制御抵抗部の各抵
抗及びスイッチング素子、直流電源等はＤが最大となっ
たときの最大実効電流に耐えられる部品を使用してい
た。

また、放電加工の加工特性は一般に、加工速度、仕上げ
面粗さ、クリアランス、電極消耗比によって決定する。

これらの加工特性は電気条件によって支配され、主とし
て、１サイクルの放電電流ピーク値、放電電流の時間幅
によって決定する。

また、加工速度はデューティファクタＤが大きいほど、
放電電流が大きいほど加工速度は向上する。

また、一般に面粗さを同一とした場合は、放電電流のピ
ーク値が大きいほど、加工速度が速く、オン時間が大き
いほど電極消耗率は小さいという特性がある。

このため、面粗さに対して加工速度を重視するときは、
オン時間を小さくすると共に、放電電流ピーク値を大き
くし、電極消耗率を重視する場合は逆に、オン時間を大
きくすると共に、放電電流ピーク値を小さくしていた。

しかし、一般に放電加工装置というのは、制御が簡単
で、加工速度が速く、かつ電極消耗比が少ないものが理
想的である。

また、１サイクル当たりの最大実効放電電流が電極を銅
（Cu）にしたときの最大実効放電電流と同じであれば同
様な放電加工が行われることが知られている。

つまり、面粗さが同一ならば、放電電流のピークを大き
くたときの、オン時間の積が銅電極を使用したときの放
電電流のオン時間の積と同一ならば、同様な放電加工が
行われる。

また、許容ワットというのは時間当たりの電力量であ
り、電流ピークを大きくしても時間当たりの平均（実効
値）が同じであれば、許容ワットは同じである。

このため、最近は、銅電極に比較して、放電電流のピー
クを高くすると加工速度が速く、さらに電極の消耗率が
小さいという特性のグラファイト電極の使用が盛んであ
る。つまり、加工速度は速く電極の消耗率が小さい。

しかし、従来の放電加工用電源装置は例えば、電流制限
抵抗部を第８図又は第９図に示す構成としているので、
電極を銅（Cu）にしたときの最大放電電流をながすため
の抵抗値にされている。

つまり、電極を銅（Cu）にしたときの最大放電電流を流
すことしかできないので、グラファイト電極にしたこと
による放電電流ピーク値を大きくすることができないと
いう問題点があった。

また、例え何等かの手段により放電電流ピーク値を大き
くしたとしても、第11図に示すようにデューティファク
タＤ＝１のときを想定しなければならない。

放電電流ピーク値を大きくしてデューティファクタＤが
１といゆうことは、電極を銅（Cu）にしていたときの１
サイクル当たりの最大実効放電電流がさらに大きくな
る。

従って、グラファイト電極にした場合は、電極が銅（C
u）のときの最大実効放電電流よりさらに大きな最大実
効放電電流が流れても耐えられるように、直流電源の変
圧器、スイッチング素子、電流制限抵抗部の各抵抗ある
いは配線接続用部品等の許容ワット数を１ランク上のも
のとしなければならないので、装置が高価になってしま
うという問題点があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、電極を銅（Cu）からグラファイト電極にして最大放
電電流ピーク値をより大きくした場合でも、装置の各部
品の許容ワット数を電極が銅（Cu）の場合と同様な許容
ワット数で実現して、装置が安価な放電加工用電源装置
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明放電加工用電源装置は、所定許容ワット数の直
流電源に接続された所定許容ワット数のスイッチング素
子を加工条件設定手段からのオン時間及びオフ時間に基
づいてオンオフ制御し、電極とワークとでもって形成さ
れている間隙に、印加するための印加パルスを作成させ
る発振制御回路と、スイッチング素子と電極の間に直列
に接続され、少なくとも、グラファイト電極のときは電
極が銅電極を使用したときの第１の最大放電電流を流す
ための第１の抵抗値より、さらに小さな第２の抵抗値に
され、その第２の抵抗値に基づいた第２の最大放電電流
に制限する電流制限抵抗部と、第２の最大放電電流にさ
れると、少なくとも第１の最大放電電流に対する第２の
最大放電電流の倍率に基づいて、デューティファクタが
最大にされても、銅電極を使用したときの少なくとも１
サイクル当たりの最大の第１の実効放電電流以下にする
ための限界オフ時間を求めて設定する限界オフ時間生成
手段と、限界オフ時間が予め設定され、加工条件設定手
段の設定オフ時間が限界オフ時間より小さい場合は、そ
の設定オフ時間を限界オフ時間に基づいたオフ時間とし
て発振制御回路に出力する比較制御手段とを備えたもの
である。

また、比較制御手段は、間隙に印加される印加パルス又
は放電電流からの少なくとも１サイクル当たりの無負荷
時間を含む電流無供給時間を検出する検出手段に接続さ
れ、検出された電流無供給時間が限界オフ時間より小さ
いときは、その設定オフ時間を限界オフ時間に基づいた
オフ時間にして発振制御回路に出力するものである。

また、比較制御手段は、間隙に流れる実効放電電流を検
出する検出手段に接続され、検出された実効放電電流電
流が設定されている銅電極を使用したときの実効放電電
流以上のときは、加工条件設定手段に設定されている設
定オフ時間を限界オフ時間に基づいたオフ時間にして発
振制御回路に出力するものである。

さらに、比較制御手段は、最も許容ワット数が小さいい
ずれかの部品の温度が検出を検出する検出手段に接続さ
れ、銅電極を使用したときのいずれかの部品の温度と検
出されたその部品の温度を比較し、検出された温度が銅
電極のときの温度より高い場合は、加工条件設定手段に
設定されている設定オフ時間を限界オフ時間に基づいた
オフ時間にして前記発振制御回路に出力するものであ
る。

［作用］ この発明においては、少なくとも、電流制限抵抗部の抵
抗値が電極が銅電極を使用したときの第１の最大放電電
流を流すための第１の抵抗値より、さらに小さな第２の
抵抗値にして、第１の最大放電電流よりさらに大きなグ
ラファイト電極のときの第２の放電電流を流すようにす
ると共に、限界オフ時間生成手段が少なくとも第２の最
大放電電流にされると、少なくとも第１の最大放電電流
に対する第２の最大放電電流の倍率に基づいて、そのデ
ューティファクタが最大にされても、銅電極を使用した
ときの１サイクル当たりの最大の第１の実効放電電流以
下にするための限界オフ時間を求めて比較制御手段に設
定する。

そして、比較制御手段が加工条件設定手段の設定オフ時
間が限界オフ時間より小さいときは、設定オフ時間を限
界オフ時間に基づいたオフ時間にして発振制御回路に出
力する。

また、比較制御手段は、間隙に印加される印加パルス又
は放電電流から１サイクル当たりの無負荷時間を含む電
流無供給時間が検出されると、検出された電流無供給時
間が限界オフ時間より小さいときは、そのオフ時間を限
界オフ時間にして発振制御回路に出力する。

また、比較制御手段は、間隙に流れる実効放電電流が検
出されると、検出された実効放電電流電流が設定されて
いる銅電極を使用したときの実効放電電流以上のとき
は、加工条件設定手段に設定されている設定オフ時間を
限界オフ時間に基づいたオフ時間にして発振制御回路に
出力する。

さらに、比較制御手段は、温度と電力とは対応関係にあ
ることを利用して最も許容ワット数が小さいいずれかの
部品の温度が検出されたとき、銅電極を使用したときの
そのいずれかの部品の温度と検出されたその部品の温度
を比較し、検出された温度が銅電極のときの温度より高
い場合は、加工条件設定手段に設定されているオフ時間
を前記限界オフ時間に基づいたオフ時間にして発振制御
回路に出力する。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の概略構成図である。図に
おいて、4aを除いて１〜８は上記と同様なものである。
９は電流制限抵抗部、11は限界オフ時間生成手段、12は
比較制御手段である。

4aは加工条件設定手段である。加工条件設定手段4aは、
少なくとも加工速度、仕上げ面粗さ、クリアランス、電
極消耗比率に基づいたオン時間TONを発振制御回路３に
出力すると共に、比較制御手段12にオフ時間（この場合
は従来例と区別するために設定オフ時間TOFFSという）
を出力する。

さらに、電流制限用抵抗部９に対して、放電電流ピーク
値に基づいた電流を流させるための抵抗値にする切換信
号を電流制限抵抗部９に出力する。

例えば、グラファイト電極であれば銅の電極にしたとき
の最大放電電流ピーク値より高い放電電流Ip1（従来例
と区別するためにIpに変えてIp1を用いる）を流すため
の抵抗値R1（Ro＞R1）にする切換信号を出力する。

また、放電電流ピーク値Ip1、オン時間TONを限界オフ時
間生成手段11に出力する。

さらに、放電電流ピーク値Ip1を流させるための抵抗値R
1又は、グラファイト電極を用いたときの放電電流ピー
ク値Ip1を銅の電極を用いたときの最大放電電流ピーク
値Ipで割ったときの倍率Ｋを限界オフ時間生成手段11に
出力する。

電流制限抵抗部９は電極を銅（Cu）にしたとき、放電電
流ピーク値Ip1を流すための抵抗値Roより、さらに小さ
な抵抗R1にもなるような抵抗部にされている。また、許
容ワット数は従来と同様に、デューティファクタＤ＝１
にされたときの１サイクル当たりの実効消費電力Woに耐
えられる許容ワット数であり、各部品の許容ワット数も
同様な許容ワット数にされている。

この電流制限抵抗部９は例えば、連続的に抵抗値を変更
できるもの、又は第２図（Ａ）に示すように抵抗Ra、抵
抗Rb、抵抗Rcからなる直列回路に抵抗Ra、抵抗Rb、抵抗
Rcからなる直列回路を並列接続し、スイッチを用いて抵
抗値Roより、小さな抵抗値になるような構成あるいは第
２図（Ｂ）に示すよう並列回路に更に抵抗器を並列接続
し、スイッチを用いて抵抗値Roより小さな抵抗値R1にな
るような構成等さまざまな構成が考えられる。

限界オフ時間生成手段11は下記７〜11の式に基づくアル
ゴリズムにより、限界オフ時間TOFF1を演算し、それを
比較制御手段12へ出力する。

例えば、いまグラファイト電極で加工する場合を想定
し、電流制御用抵抗部９の抵抗値が加工条件設定手段４
により抵抗値R1にされているとする。

このときの放電電流Ip1は、 但し、Ipoは電極が銅（Cu）でワークが銅（St）のとき
の最大放電電流 で示される。

つまり、電流制限抵抗部９の抵抗値を抵抗値Roより小さ
い抵抗値R1にしてグラファイト電極を使用したとする
と、その間隙に流れる放電電流Ip1は、電極を銅（Cu）
にしたときの放電電流Ipoと倍率Ｋの積で示されること
になる。

また、グラファイト電極を使用したときのデューティフ
ァクタD1（銅電極の場合と区別するためにD1とする）に
したときの１サイクルの実効放電電流実効値I1は、 で示されることは明らかである。

つまり、電流制限抵抗部９の抵抗値を抵抗値Roより小さ
い抵抗値R1にしてグラファイト電極を使用したとする
と、その間隙に流れる実効放電電流I1は、電極を銅（C
u）にしたときの放電電流Ipo、倍率Ｋ及び実効デューテ
ィファクタD1の積で示されることになる。

さらに、１サイクル当たりの抵抗値R1の実効消費電力WR
1は 示されることは明らかである。

つまり、電流制限抵抗部９の抵抗値Ｒを抵抗値Roより小
さい抵抗値R1にしてグラファイト電極を使用したとする
と、電流制限抵抗部９の各抵抗の許容ワットは１サイク
ル当たり、電極を銅（Cu）にしたときの実効消費電力WR
O（Roのときの許容ワット）、倍率Ｋ及び実効デューテ
ィファクタD1の積で示される許容ワットであることが理
想的であることを示しており、この（９）式に基づく許
容ワットにするには、各部品の許容ワット数を（９）式
に基づいた許容ワット数にする必要があることになる。
しかし、許容ワット数を大きくしたのでは発明の意味が
ない。

そこで、デューティファクタD1は従来と同様に で示されるため、従来から知られているように許容ワッ
トというのは時間当たりの電力量であり、電流ピークを
大きくしても時間当たりの平均（実効値）が同じであれ
ば、許容ワットは同じであることを利用し、デューティ
ファクタD1を変えるのである。

例えば、電流制限抵抗部９の抵抗値R1にしたときの抵抗
の許容ワット数は抵抗値Roにしたときの抵抗と同じWRO
であったとすると、少なくともWRO以下でなければなら
ない。

すなわち、（９）式に基づくと、 Ｋ・D1≦１ でなければならない。

つまり、Ip1がIpoの２倍であれば、D1は1/2にしなけれ
ばならない。

従って、（９）式のグラファイト電極にしたときのデュ
ティファクタD1と倍率Ｋの積は、 であることが必要である。

つまり、グラファイト電極にしてデューティファクタD1
・Ｋ倍して、そのＫ倍されたデューティファクタが１に
されても従来と同様に１サイクル中のデューティファク
タは１以下（１を含む）であることが必要である。

しかし（11）式は、オフ時間ToFF、TNLをオールゼロに
したとすると、（Ip1/Ipo）は１以下でなければ（11）
式は成立しない。

例えば、デューティファクタD1＝１とする場合は、Ip1/
Ipoでなければならない。

ところがグラファイト電極にしたためにIp1はIpoより大
きくなるようにしているため（11）式は成立しないこと
になってしまう。

しかしIp1を小さくしたのではグラファイト電極にした
意味がなくなってしまう。

そこで、１サイクル当たりの実効放電電流がＤ＝１にし
たときの値と等しければ、同様な放電加工ができること
を利用して、 となるように変更する。

しかし、オン時間TONは面粗さを決定するものであるの
で、変更することはできない。

このため、限界オフ時間生成手段は として、限界オフ時間ToFF1を変更するのである。この
限界オフ時間ToFF1というのは例えば上記の説明に基づ
くとＤ＝１と同様な実効放電電流を得るために許容でき
るオフ時間TOFFであり、無負荷時間TNLを無視してい
る。つまり、無負荷時間TNLというのは、加工を安定さ
せるためのものであり、粗加工又はD1＝１のときには考
慮する必要がないからである。

従ってこの式から、限界オフ時間生成手段11はグラファ
イト電極を使用したときの放電電流ピーク値Ip1とオン
時間TONが入力すると、 ToFF1＝ToN｛（Ip1/Ipo）−１｝ として求める。

つまり、デューテイファクタ・D1・Ｋ≦１のときは第３
図に示すように、グラファイト電極にしたときの放電電
流値Ip1（Ip1＞Ipo）にしても、各部品の許容ワット数
になるように、銅電極のときの最大放電ピーク値Ipoを
流したときの１サイクル当たりの実効消費電力Woと等し
くなるようなオフ時間TOFFLを演算するのである。

次に、比較制御手段12は加工条件設定手段4aからの設定
オフ時間TOFFSと限界オフ時間生成手段11からの限界オ
フ時間ToFFLとを比較し、 TOFFS≧ToFFL の場合はデューティファクタD1が１以下であるとして、
そのTOFFSをオフ時間TOFFとして発振制御回路３に出力
する。

また、TOFFS＜ToFFL の場合は、限界オフ時間ToFFLより設定オフ時間ToFFSが
大きいので、電極をグラファイトにしたときの放電電流
値Ip1を流すと１サイクル当たりの実効消費電力が銅電
極にしたときの１サイクルの実効消費電力Woを越えると
して、 TOFFS≧ToFFL になるように変更して出力する。つまり、どのような場
合でも第３図のようにグラファイト電極にしたときの放
電電流値Ip1（Ip1＞Ipo）にしても、各部品の許容ワッ
ト数になるように、銅電極のときの最大放電ピーク値Ip
oを流したときの１サイクル当たりの実効消費電力Woと
等しくなるようなオフ時間TOFFLに基づいて、設定オフ
時間ToFFSを大きくしてやるのである。

また、上記実施例では放電電流ピーク値Ip1を入力する
としたが、（11）式に示すように抵抗値R1を用いて限界
オフ時間ToFF1を演算してもよい。

また、限界オフ時間生成手段11は、ROMなどの記憶素子
に加工条件設定手段4aからの放電電流値Ip1、電流制限
抵抗値R1又は倍率Ｋとオン時間TON等をパラメータとし
た限界オフ時間ToFF1のデータテーブルを記憶させて出
力させてもよい。

また、それほど高速の制御を必要としないため、ワンチ
ップマイコン等のCPUにより、加工条件設定手段からの
放電電流ピーク値Ip1、電流制限抵抗値R1又は倍率Ｋと
オン時間TON等のパラメータが変化する毎に限界オフ時
間ToFFLを演算させてもよい。

また、印加パルスを数個の群パルスとし、その群パルス
に従い数個の放電が発生した後に、定められたパターン
に従い大きな限界オフ時間TOFFLを出力してもよい。

第４図は第２の実施例を説明する概略構成図である。

図において、１〜11は上記と同様なものである。20は検
出手段である。検出手段20は電極６及びワークに対して
並列に接続され、その加工間隙８に印加される印加パル
スの電圧波形又は電流波形より無負荷時間TNL又は無負
荷時間ToNとオフ時間TOFFとの和を検出して比較制御手
段22に出力する。つまり、電流の無負荷時間を含む無供
給時間を検出している。

比較制御手段22は、加工条件設定手段4aからの設定オフ
時間ToFFSと、検出手段20からの無負荷時間TNL又は無負
荷時間TNLとオフ時間ToFFとの和、限界オフ時間生成手
段からの限界オフ時間ToFFLとを入力し、設定オフ時間T
oFFS＋無負荷時間TNLの和と限界オフ時間ToFFLを比較す
る。

この場合は無負荷時間TNLのみの検出として説明する。

ToFFS＋TNL≧ToFFLの場合は、設定オフ時間ToFFSと無負
荷時間TNLの和が限界オフ時間ToFFL以上であるので、電
極をグラファイトにしたときの放電電流値Ip1を流して
も１サイクル当たりの実効消費電力が銅電極にしたとき
の１サイクル実効消費電力Woを越えなていないとして、
そのToFFSをオフ時間ToFF（ToFF＝ToFFS）として発振制
御回路３に出力する。

また、ToFFS＋TNL＜ToFFLの場合は、電極をグラファイ
トにしたときの放電電流値Ip1を流すと１サイクル当た
りの実効消費電力が銅電極にしたときの１サイクルの実
効消費電力Woを越えるとして、 ToFFS＋TNL≧ToFFL となるようにToFFSを変更制御して、その変更制御したT
oFFSSをオフ時間ToFF（ToFF＝ToFFSS）として発振制御
回路に出力する。

また、無負荷時間TNL＋オフ時間ToFFの和を検出手段20
が検出するような場合は、加工間隙への印加パルス又は
電流波形の実際のオフ時間TOFFを検出して、 ToFFS＋（TNL＋ToFF）≧ToFFL となるようにするため、実際の印加パルス又は電流波形
に基づいて、オフ時間を長くするため、どのような場合
でもグラファイト電極にしたときの放電電流値Ip1（Ip1
＞Ipo）にしても、各部品の許容ワット数になるよう
に、銅電極のときの最大放電ピーク値Ipoを流したとき
の１サイクル当たりの実効消費電力Wo以下とさせること
ができる。

また、比較制御手段12は限界オフ時間生成手段11と併せ
てワンチップマイコン等によりCPUを利用して構成すれ
ば安価でコンパクトになる。

なお、本実施例でには、無負荷時間の検出は必ずしも必
要ではない。なぜなら無負荷時間を検出しなくとも、設
定オフ時間ToFFSと限界オフ時間TOFFLとを比較制御手段
により比較して、設定オフ時間TOFFSが限界オフ時間TOF
FL以上になるように変更制御し、その変更制御したTOFF
SSをオフ時間TOFFとすることにより、常に となるように制御するが、無負荷時間TNL＝０として、 となるように決めれば、無負荷時間TNL≧０であるの
で、 となり、実際のデューティファクタは 小さくなる。

最も無負荷時間TNLが検出できれば、さらに精度は向上
する。

また、上記第２の実施例では検出手段20を実際の無負荷
時間TON又は無負荷時間TNLとオフ時間ToFFの和を検出す
るとしたが、１サイクル当たりの実効電流を検出しても
よい。

第５図は第３実施例の概略構成図である。

図において、１〜８は上記と同様なものである。30は検
出手段である。検出手段30はワーク７と直流電源１の間
に直列に接続され、１サイクル当たりの放電電流の実効
放電電流IRを検出する。

つまり、実際の電流供給時間を検出している。31は比較
制御手段である。比較制御手段31は実効放電電流IRを入
力し、（５）式に示す銅電極を用いたときの最大放電電
流Ipoに基づいた１サイクル当たりの限界実効放電電流I
L（従来例と区別するためにILとする）と比較し、 IR＞ILの場合は 加工条件設定手段4aからの出力される設定オフ時間TOFF
Sを増加させて、 少なくとも、 IR＝IL となるように制御し、IR≦ILの場合は制御せずに、その
まま設定オフ時間TOFFSをオフ時間TOFFとして発振制御
回路３に出力する。つまり、実際に検出した１サイクル
当たり実効放電電流IRが銅電極を使用したときの限界実
効放電電流IL以上となると、銅電極のときと同様な許容
ワット数になるようにする。

なお、上記実施例では１サイクル当たりの実効放電電流
を検出するとしたが部品のいずれかの温度を検出するこ
とによって消費電力を検出してもよい。

第６図は第４図の実施例を説明する概略構成図である。
図において、１〜８は上記実施例と同様なものである。
40は検出手段である。検出手段40は電源装置を構成する
各部品の内で最も許容消費電力の余裕がないものを選ん
でその温度θを検出する。つまり、電流量と発熱量とは
対応関係にあることを利用する。

比較制御手段41はこの温度θを上記各機器、部品が破壊
される最大温度θＬと比較し、 θ＞θＬ の場合は、加工条件設定手段４からの出力される設定オ
フ時間TOFFSを増加させて、 θ＝θＬ となるように制御してオフ時間TOFFとして出力する。

また、θ＜θＬ の場合は加工条件設定手段４からの出力される設定オフ
時間TOFFSをそのまま出力する。

また、上記各実施例ではデューティファクタＤ＝１の場
合を例にしたが、実際はデューティファクタＤ＝１で加
工することはない。

グラファイト電極にした場合は、銅電極にしたときの最
大放電電流Ipoに対して２倍にし、デューティファクタ
Ｄ＝0.5としたときが従来の銅電極のときに比較すると
1.5倍程度の加工速度が得られかつ電極消耗率もすくな
かった。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、少なくとも、電流制限
抵抗部の抵抗値が電極が銅電極を使用したときの第１の
最大放電電流を流すための第１の抵抗値より、さらに小
さな第２の抵抗値にして、第１の最大放電電流よりさら
に大きなグラファイト電極のときの第２の放電電流を流
すようにすると共に、デューティファクタが最大にされ
ても、銅電極を使用したときの１サイクル当たりの最大
の第１の実効放電電流以下にするための限界オフ時間を
求め、加工条件設定手段の設定オフ時間が限界オフ時間
より小さいときは、設定オフ時間を限界オフ時間に基づ
いたオフ時間にして発振制御回路に出力するため、デュ
ーティファクタが最大にされても印加パルスのデューテ
ィファクタは小さくなり、放電電流のピークは第１の最
大放電電流より高くかつ間隙に流れる１サイクル当たり
の実効放電電流は銅電極を使用したときのデューティフ
ァクタが最大のときの実効放電電流と同じになるので、
いかなるデューティファクタにされても各部品の許容ワ
ット数を変更しなくともグラファイト電極を使用できる
ことになるから安価な装置を得ることができる効果が得
られている。

また、間隙に印加される印加パルス又は放電電流から１
サイクル当たりの無負荷時間を含む電流無供給時間が限
界オフ時間より小さいときは、そのオフ時間を限界オフ
時間にして発振制御回路に出力することにより、無負荷
時間を含む電流無供給時間によってもさらに精度よくオ
フ時間を制御できるという効果がえられている。

また、間隙に流れる実効放電電流が設定されている銅電
極を使用したときの実効放電電流以上のときは、設定オ
フ時間を限界オフ時間にして発振制御回路に出力するこ
とにより、同様な効果が得られる。

さらに、比較制御手段は、温度と電力とは対応関係にあ
ることを利用して最も許容ワット数が小さいいずれかの
部品の温度が検出されたとき、銅電極を使用したときの
そのいずれかの部品の温度と検出されたその部品の温度
が銅電極のときの温度より高い場合は、オフ時間を限界
オフ時間にして発振制御回路に出力することにより、部
品の温度によっても同様に、同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例の概略構成図、第２図は
電流制限抵抗部の概略構成図、第３図は第１の発明の示
す波形図、第４図は第２の発明を説明する概略構成図、
第５図は第２の発明に係わる第２の実施例の概略構成
図、第６図は第３の発明の一実施例を説明する概略構成
図、第７図は従来の放電加工用電源装置の概略構成図、
第８図及び第９図は電流制限用抵抗部５の構成例の概略
構成図、第10図は従来の放電加工用電源の動作を説明す
る波形図、第11図は従来のデューティファクタが最大の
ときの波形図である。 図において、１は直流電源、２はスイッチング素子、３
は発振制御回路、４は加工条件設定手段、５は電流制限
用抵抗部、６は加工用電極、７はワーク、８は加工間
隙、4aは加工電気条件設定手段、９は電流制限抵抗部、
11は限界オフ時間生成手段、12は比較制御手段、30は検
出手段、40は検出手段である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定許容ワット数の直流電源に接続された
   所定許容ワット数のスイッチング素子を加工条件設定手
   段からのオン時間及びオフ時間に基づいてオンオフ制御
   し、電極とワークとでもって形成されている間隙に、印
   加するための印加パルスを作成させる発振制御回路と、 前記スイッチング素子と電極の間に直列に接続され、少
   なくとも、グラファイト電極のときは前記電極が銅電極
   を使用したときの第１の最大放電電流を流すための第１
   の抵抗値より、さらに小さな第２の抵抗値にされ、該第
   ２の抵抗値に基づいた第２の最大放電電流に制限する電
   流制限抵抗部と、 前記第２の最大放電電流にされると、少なくとも前記第
   １の最大放電電流に対する前記第２の最大放電電流の倍
   率に基づいて、デューティファクタが最大にされても、
   前記銅電極を使用したときの少なくとも１サイクル当た
   りの最大の第１の実効放電電流以下にするための限界オ
   フ時間を求めて設定する限界オフ時間生成手段と、 前記限界オフ時間が予め設定され、前記加工条件設定手
   段の設定オフ時間が前記限界オフ時間より小さい場合
   は、その設定オフ時間を前記限界オフ時間に基づいたオ
   フ時間として前記発振制御回路に出力する比較制御手段
   と を有することを特徴とする放電加工用電源装置。
2. 【請求項２】前記比較制御手段は、前記間隙に印加され
   る印加パルス又は放電電流からの少なくとも１サイクル
   当たりの無負荷時間を含む電流無供給時間を検出する検
   出手段に接続され、検出された電流無供給時間が前記限
   界オフ時間より小さいときは、その設定オフ時間を限界
   オフ時間に基づいたオフ時間にして前記発振制御回路に
   出力することを特徴とする請求項１記載の放電加工用電
   源装置。
3. 【請求項３】前記比較制御手段は、前記間隙に流れる実
   効放電電流を検出する検出手段に接続され、検出された
   実効放電電流電流が設定されている前記銅電極を使用し
   たときの実効放電電流以上のときは、加工条件設定手段
   に設定されている設定オフ時間を限界オフ時間に基づい
   たオフ時間にして前記発振制御回路に出力することを特
   徴とする請求項１記載の放電加工用電源装置。
4. 【請求項４】前記比較制御手段は、最も許容ワット数が
   小さいいずれかの部品の温度が検出を検出する検出手段
   に接続され、銅電極を使用したときの前記いずれかの部
   品の温度と検出されたその部品の温度を比較し、検出さ
   れた温度が銅電極のときの温度より高い場合は、加工条
   件設定手段に設定されている設定オフ時間を前記限界オ
   フ時間に基づいたオフ時間にして前記発振制御回路に出
   力することを特徴とする請求項１記載の放電加工用電源
   装置。