JPH0761569B2 - 信号採取装置 - Google Patents

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、放電加工や電解加工などの放電応用機器の放
電状態を解析する際の電圧や電流を取り込むに適用され
る信号採取装置に関する。

（従来の技術） 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
流電圧を印加する。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の良否から判断しており、
この良否の判断は次のような方法によって行われてい
る。すなわち、 作業員が放電柱を目視し、この放電柱の輝度から経験
や勘によって放電状態の良好を判断する。

作業員が放電の音を聞き、この放電の音から経験や勘
によって放電状態の良好を判断する。

ワイヤ放電加工装置にオシロスコープが備えられてい
れば、このオシロスコープに例えばワイヤ電極と被加工
物との間の印加電圧及び放電電流の波形を表示させ、こ
れら印加電圧及び放電電流から放電状態を判断する。

ワイヤ放電加工装置に予め放電状態の良否の基準が設
定されていれば、この基準に従って放電状態を判断す
る。

以上である。

しかしながら、上記各方法のうち及びの方法は定量
的な放電状態の判断でなく判断の結果にばらつきが生じ
る。又、の方法はオシロスコープの周波数帯域が放電
よりも遅く、リアルタイムで印加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
でありかつ印加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印加電圧及び放電電流
はいつの波形は判りにくくかつ波形からは定量的な判断
が困難である。の方法では良否の基準は例えば各メー
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。さらにの方法では各メー
カごとに異常回避策を講じており種々の断線予防をして
いるが、そのために逆に最高効率の加工を実現できず例
えば常に60〜70％の効率にして、加工状態の検知に正確
さを欠くものである。

ところで、ワイヤ放電加工は高速で行なわれ、しかも放
電が一か所に重畳されて加工が行われるので、放電状態
はリアルタイムで定量的に認識することが要求される。
この要求を実現するためには上記印加電圧及び放電電流
の採取のタイミングが影響するが、上記及びの方法
では印加電圧及び放電電流の採取になんら考慮しておら
ず、このため印加電圧及び放電電流の採取の技術を改良
して放電状態をリアルタイムでかつ定量的に認識するこ
とが要求されている。

とくに、ワイヤ放電加工においては、荒加工と仕上げ加
工とでは、放電電流の大きさやパルス幅が著しく異なる
にもかかわらず、従来においては、両者について画一的
に同一の検出条件で加工状態の解析を行ていたため、加
工状態の判定誤差が拡大する要因となっていた。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように印加電圧及び放電電流の採取になんら考慮
しておらず、荒加工と仕上げ加工のいずれについても同
一の条件で加工状態を判定していたので、放電加工状態
を誤差なく判定することが困難であった。

そこで本発明は、放電状態をリアルタイムで定量的に認
識できるタイミングで印加電圧及び放電電流を採取でき
る信号採取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、放電加工機器にパルス状に供給される電圧及
び電流から放電加工状態判定用の信号を採取する信号採
取装置において、前記電圧及び前記電流を検出する検出
器と、前記検出器から出力された電流検出信号及び電圧
検出信号を所定のサンプリング周期毎に同時にディジタ
ル変換して取り込み且つこのサンプリング周期毎の取込
みを一定間隔毎の信号採取期間毎に分けて行う信号取込
手段と、前記信号取込手段で取り込まれた電流検出信号
及び電圧検出信号のピーク値を求め前記各ピーク値が測
定レンジのフルスケールに対して所定の割合以上となる
測定レンジに設定変更するレンジ変更手段と、前記電流
検出信号に基づいて前記放電加工機器による放電加工状
態が荒加工か仕上げ加工かを判定し判定結果に基づいて
前記信号取込手段における前記電流検出信号及び前記電
圧検出信号のサンプリング周期を前記荒加工及び前記仕
上げ加工のパルス幅に応じて変更するサンプリング周期
変更手段とを具備する信号採取装置である。

（作用） 本発明は、このような手段を具備していることにより、
以下のような格別の効果を奏する。すなわち、レンジ
変更手段により電流検出信号及び電圧検出信号の各ピー
ク値が測定レンジのフルスケールに対して所定の割合以
上となる測定レンジに設定変更するようにしているの
で、放電電流及び放電電圧の値に応じて適切な測定レン
ジで、電流検出信号及び電圧検出信号を取り込むことが
できるようになり、これにより放電加工状態の解析を確
実に行うことができるようになる。電流検出信号に基
づいて、現在の加工状態が荒加工及び仕上げ加工のいず
れかを判定し、この判定結果に基づいて、サンプリング
周期変更手段により、電流検出信号及び電圧検出信号の
A/D変換によるサンプリング周期を、荒加工及び仕上げ
加工のパルス幅に応じて変更するようにしているので、
荒加工及び仕上げ加工のいずれについても放電加工状態
を正確に認識することができる。

（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図は信号採取装置を適用した放電モニタ装置の全体
構成図である。加工槽１の内部には被加工物２が浸透さ
れ、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はモニタ装置本体であって、このモニタ装置本
体10にはアッテネータ（ATT）11,12が備えられて一方の
アッテネータ11に電圧検出器７からの電圧検出信号が入
力し、他方のアッテネータ12に電流検出器８からの電流
検出信号が入力している。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13,1
4は、アッテネータ11,12とともに信号取込手段をなし、
さらにこれら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・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が接続されている。ROM19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、
この放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、ROM19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グプログラムによる各A/D変
換器13,14は例えばxns又はyns毎に同時に電圧検出信
号、電流検出信号をそれぞれ８ビットにディジタル変換
して取り込んで１回の信号採取期間で16834Bのデータを
採取するものとなる。そうして、この信号採取期間の間
隔は一定期間ΔＨ毎に到来する。なお、各A/D変換器13,
14、CPU16、タイミングコントローラ17及びROM19により
採取手段が構成されている。さらに、ROM19には、採取
したディジタル電圧検出信号又はディジタル電流検出信
号から電圧又は電流の各ピーク値を求め、これらピーク
値が各A/D変換器13,14で取り込む際の測定レンジのフル
スケールに対して所定の割合例えば40％以上となる各測
定レンジに設定変更するレンジ変更プログラムと、例え
ば９段階の測定レンジがあれば設定変更された測定レン
ジが判定レンジとしての例えば第５測定レンジ以上の場
合に荒加工としてA/D変換器13,14でのサンプリング周期
をxnsに設定変更し、又第４測定レンジ以下を仕上げ加
工としてA/D変換器13,14でのサンプリング周期をynsに
設定変更するサンプリング変更プログラムとが記憶され
ている。

次に上記の如く構成された装置の作用について第２図に
示す信号採取流れ図を参照して説明する。

CPU16はステップs1において最大の第９測定レンジつま
り電流の測定範囲０〜1000Aで電圧の測定範囲０〜1000V
に設定する。これにより、各A/D変換器13,14は例えば電
流検出信号を測定範囲０〜1000Aにおいて８ビットでデ
ィジタル変換することになる。次にCPU16はステップs2
に移って電圧検出信号及び電流検出信号を採取する。す
なわち、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。この放電のエネルギにより被加工物２は加工
される。

この状態に電圧検出器７は被加工物２とワイヤ電極３と
の間に印加された直流電圧を検出してその電圧検出信号
を出力し、又電流検出器８は被加工物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変換器13,14に入力する。このとき、各A/D変換器13,1
4は共にタイミングコントローラ17により制御されて第
３図に示す各信号採取期間H₁,H₂…においてそれぞれ例
えばxns毎に同時に電圧検出信号、電流検出信号をそれ
ぞれ電圧範囲０〜1000V、電流範囲０〜1000Aの測定レン
ジで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信号採取期間H₁において
例えば1024〜65536Bのデータが取込まれる。そして、こ
の信号採取期間H₁,H₂…が一定間隔周期ごとに行われ
る。このようにして１回の信号採取期間例えばH₁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13,14内のメモリに一時記憶され、
信号採取期間H₁の経過の後にCPU16によってRAM18に移さ
れて記憶される。そうして、次の信号採取期間H₂になっ
て各A/D変換器13,14にディジタル電圧検出信号信号及び
ディジタル電流信号が一時記憶されると、CPU16は上記
同様に信号採取期間H₂の経過の後にディジタル電圧検出
信号及びディジタル電流信号をRAM18に移して記憶す
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RAM18に記憶され、数回の信号採取期
間が終了すると、CPU16はステップs3に移って各ディジ
タル電圧検出信号及びディジタル電流信号から電流ピー
ク及び電圧ピークを求める。次にCPU16はステップs4に
おいて電流ピークが測定レンジの電流範囲０〜1000Aに
対して40％以上であるかを判断する。ここで、電流ピー
クが第４に示すように150Aであると、この電流ピークは
電流範囲０〜1000Aに対して40％以下であるので、CPU16
はステップs5に移って測定レンジを１レンジダウンさせ
て第５図に示すような第８測定レンジの電流範囲０〜40
0Aの測定レンジに変更する。再びCPU16はステップs4に
おいて電流ピークが測定レンジの電流範囲０〜400Aに対
して40％以上であるかを判断する。この場合も電流ピー
クは電流範囲０〜400Aに対して40％以下であるので、CP
U16は再びステップs5に移って測定レンジを１レンジダ
ウンさせて第６図に示すような第７測定レンジの電流範
囲０〜200Aに変更する。かくして、電流ピークは電流範
囲０〜200Aに対して40％以上となり、電流範囲の測定レ
ンジは０〜200Aに設定される。これにより電流検出信号
は０〜200Aの電流範囲で８ビットでディジタル変換され
る。次いでCPU16はステップs6及びs7において電流範囲
の測定レンジを設定したのと同様に電圧に対する測定レ
ンジを設定する。

以上のようにして電圧及び電流の各測定レンジが設定さ
れると、CPU16はステップs8に移って設定された電流の
測定レンジが判定レンジとしての第５測定レンジよりも
上であるかを判断する。この場合、設定されたレンジは
第７測定レンジであるので、CPU16はステップs9に移っ
て現在行われている放電加工は荒加工であると判断し、
各A/D変換器13,14でのサンプリング周期をxnsに設定す
る。なお、設定されたレンジが第４測定レンジ以下であ
れば、CPU16はステップs10に移って現在行われている放
電加工は仕上げ加工であると判断し、各A/D変換器13,14
でのサンプリング周期をynsに設定する。第７図は各サ
ンプリング周期xns,ynsでの例えば放電電流のサンプリ
ングタイミングを示している。

この後、CPU16は荒加工であれば、各信号採取期間H₁,H₂
…においてxns毎に同時に電圧検出信号、電流検出信号
をそれぞれ変更設定された各測定レンジで８ビットにデ
ィジタル変換して取込む。そうして数回例えば10回の信
号採取期間が終了すると、CPU16はステップs3に移って
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
放電開始時刻、放電終了時刻、放電電圧、電流ピーク、
電流パルス幅、放電エネルギ及びパルス間隔などを求め
て放電状態を解析する。

このように上記一実施例においては、電圧検出信号及び
電流検出信号を一定間隔毎の信号採取期間H₁,H₂…毎に
分けて所定のサンプリング周期毎に同時にディジタル変
換して取込み、これら採取された電圧検出信号又は電流
検出信号の各ピーク値を求めてこれらピーク値が各測定
レンジのフルスケールに対して所定の割合以上となる各
測定レンジに設定変更するようにしたので、電圧及び放
電電流の値に応じた適切な各測定レンジで各信号を取り
込むことができて正確に電圧及び放電電流を採取でき
る。この結果、これら電圧及び放電電流から正確に放電
状態を解析できる。

又、設定変更された測定レンジにより各信号採取期間
H₁,H₂…でのサンプリング周期を変更するようにしたの
で、荒加工と仕上げ加工に応じた適切なサンプリング周
期で各信号を採取できる。例えば、荒加工における放電
電流のパルス幅は１〜２μｓであり、仕上げ加工での同
パルス幅は100ns〜500nsとなっているので、上記各サン
プリング周期により各加工状態での放電波形を正確に認
識することが可能である。

次に本発明の第２実施例について説明する。なお、この
実施例のハードウェア構成は第１図に示す装置と同一な
ので、その異なる機能部分のみ説明する。ROM19には放
電解析プログラム、信号採取タイミングプログラム及び
レンジ変更プログラムの他に、第８図に示すように採取
されたディジタル電流検出信号のピーク値を求め、この
ピーク値が予め設定されたしきい値以上か以下かにより
荒加工か仕上げ加工かを判定する加工判定プログラムが
記憶されている。

このような構成であれば、CPU16はステップf1において
各信号採取期間H₁,H₂…にそれぞれ例えばxns毎に同時に
電流検出信号及び電圧検出信号を８ビットにディジタル
変換して取込み、所定回数の信号採取期間H₁,H₂…が経
過すると、CPU16は各信号採取期間H₁,H₂…で採取された
ディジタル電流信号から放電電流のピークを求める。次
にCPU16はステップf2において電流ピークとしきい値と
を比較し、電流ピークがしきい値よりも小さければステ
ップf3に移って仕上げ加工が行われていると判定し、又
電流ピークがしきい値よりも大きければステップf6に移
って荒加工が行われていると判定する。次にCPU16は荒
加工又は仕上げ加工の判定を行うと、ステップf4,f5又
はステップf7,f8と進んで採取されたディシタル電流信
号から放電電流のピークや電流パルス幅、放電エネル
ギ、パルス間隔などを求めて図示しないプリンタからプ
リントアウトする。そうして、CPU16は再びステップf1
に戻って電流検出信号及び電圧検出信号を採取し、次に
電流ピークから荒加工か仕上げ加工かを判定し、この後
ステップf9又はステップf10に移る。このステップf9又
はステップf10においてCPU16はディジタル電圧検出信号
及びディジタル電流信号から放電開始時刻、放電終了時
刻、放電電圧、電流ピーク、電流パルス幅、放電エネル
ギ及びパルス間隔などを求めて放電状態を解析する。そ
して、ステップf1においてこの解析結果をプリントアウ
トする。なお、この第２実施例の場合も、荒加工か仕上
げ加工かを判定し、判定結果に基づいて、電流検出信号
及び前記電圧検出信号のサンプリング周期を荒加工及び
仕上げ加工のパルス幅に応じて変更することはいうまで
もない。

この第２実施例の場合も、第１実施例と同様の効果を奏
することができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではな
く、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更自在である。

［発明の効果］ 本発明は、以下のような顕著な効果を奏する。すなわ
ち、レンジ変更手段により電流検出信号及び電圧検出
信号の各ピーク値が測定レンジのフルスケールに対して
所定の割合以上となる測定レンジに設定変更するように
しているので、放電電流及び放電電圧の値に応じた適切
な測定レンジで、電流検出信号及び電圧検出信号を取り
込むことができるようになり、これにより放電加工状態
の解析を確実に行うことができるようになる。電流検
出信号に基づいて、現在の加工状態が荒加工及び仕上げ
加工のいずれかを判定し、この判定結果に基づいて、サ
ンプリング周期変更手段により、電流検出信号及び電圧
検出信号のA/D変換によるサンプリング周期を、荒加工
及び仕上げ加工のパルス幅に応じて変更するようにして
いるので、荒加工及び仕上げ加工のいずれについても放
電加工状態を正確に認識することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図乃至第７図は本発明に係わる信号採取装置の第１
実施例を放電モニタ装置に適用した場合を説明するため
の図であって、第１図は全体構成図、第２図は信号採取
流れ図、第３図は信号採取期間を示す模式図、第４図乃
至第６図は測定レンジの設定変更を説明するための図、
第７図はサンプリング周期を示す模式図、第８図は第２
実施例の信号採取流れ図である。 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……放電制御回路、６……
直流電源、７……電圧検出器、８……電流検出器、10…
…モニタ装置本体、11,12……アッテネータ、13,14……
A/D変換器、15……バス、16……CPU、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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電加工機器にパルス状に供給される電圧
   及び電流から放電加工状態判定用の信号を採取する信号
   採取装置において、前記電圧及び前記電流を検出する検
   出器と、前記検出器から出力された電流検出信号及び電
   圧検出信号を所定のサンプリング周期毎に同時にディジ
   タル変換して取り込み且つこのサンプリング周期毎の取
   込みを一定間隔毎の信号採取期間毎に分けて行う信号取
   込手段と、前記信号取込手段で取り込まれた電流検出信
   号及び電圧検出信号のピーク値を求め前記各ピーク値が
   測定レンジのフルスケールに対して所定の割合以上とな
   る測定レンジに設定変更するレンジ変更手段と、前記電
   流検出信号に基づいて前記放電加工機器による放電加工
   状態が荒加工か仕上げ加工かを判定し判定結果に基づい
   て前記信号取込手段における前記電流検出信号及び前記
   電圧検出信号のサンプリング周期を前記荒加工及び前記
   仕上げ加工のパルス幅に応じて変更するサンプリング周
   期変更手段とを具備したことを特徴とする信号採取装
   置。