JPH0761570B2

JPH0761570B2 - 放電状態解析装置

Info

Publication number: JPH0761570B2
Application number: JP1169617A
Authority: JP
Inventors: 晴美渡邉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPH0335933A

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、放電加工における放電状態を解析する放電状
態解析装置に関する。

（従来の技術）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パルス放電が発生する。
しかるに、このパルス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が正常であるか異常である
かにより判断しており、こ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
物との間の放電電圧及び放電電流の波形を表示させ、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。

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、リアルタイムで放電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
でありかつ放電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常
に例えば60〜70％の効率にして、加工状態の検知に正確
さを欠くものとなっている。従って、異常放電を検出し
たとしても、この異常放電の検出の信頼性は低いものと
なる。しかるに、放電状態を監視して放電可能の条件、
例えばワイヤ電極の移動速度や加工液の流速などにフィ
ードバックしても適切に放電加工を制御することが困難
となる。

（発明が解決しようとする課題）以上のように異常放電の検出に対する信頼性が低く、正
確に放電状態を把持できなかった。

そこで本発明は、放電状態を定量的に把握できる放電状
態解析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、被加工物と放電電極との間の放電電圧及び放
電電流を検出する検出器と、前記検出器からの検出信号
を所定の信号採取期間にわたってディジタル変換して取
り込む信号採取手段と、前記信号採取手段で採取された
放電電圧検出信号及び放電電流検出信号に基づいて放電
発生ごとの放電電圧データ及び放電電流パルス幅データ
から成る放電データを作成する放電データ作成手段と、
前記放電データを入力し、ヒストグラムを作成するヒス
トグラム作成手段と、前記放電データ作成手段で作成さ
れた放電電圧データを予め設定されている放電限界電圧
と比較し、この比較結果に基づいて異常放電データを検
出するとともに、異常放電データを除外した放電電圧デ
ータについて前記ヒストグラム作成手段にてヒストグラ
ムを作成し、この作成したヒストグラムの頻度分布に基
づいて正常放電データ及び前記正常放電データの低電圧
側にて異なる分布モードを示す過渡的放電データとに分
類する放電分類手段と、前記放電分類手段にて判定され
た正常放電データに対応する放電電流パルス幅データを
前記信号採取期間にわたって合計して放電電流パルス幅
総和値を求め、この放電電流パルス幅総和値と前記信号
採取期間との比を放電効率として算出し、この算出結果
に基づいて放電加工状態を判定する放電解析手段とを具
備してなる放電状態解析装置である。

また、本発明は、被加工物と放電電極との間の放電電圧
及び放電電流を検出する検出器と、前記検出器からの検
出信号を所定の信号採取期間にわたってディジタル変換
して取り込む信号採取手段と、前記信号採取手段で採取
された放電電圧検出信号及び放電電流検出信号に基づい
て放電発生ごとの放電電圧データ及び放電電流パルス幅
デ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、前記放電データを入力し、ヒストグラムを作成す
るヒストグラム作成手段と、前記放電データ作成手段で
作成された放電電圧データを予め設定されている放電限
界電圧と比較し、この比較結果に基づいて異常放電デー
タを検出するとともに、異常放電データを除外した放電
電圧データについて前記ヒストグラム作成手段にてヒス
トグラムを作成し、この作成したヒストグラムの頻度分
布に基づいて正常放電データ及び前記正常放電データの
低電圧側にて異なる分布モードを示す過渡的放電データ
とに分類する放電分類手段と、前記放電分類手段にて判
定された正常放電データに対応する放電電流パルス幅デ
ータを前記信号採取期間にわたって合計して放電電流パ
ルス幅総和値を求め、この放電電流パルス幅総和値と前
記信号採取期間との比を放電効率として算出し、且つ前
記異常放電データの数と前記過渡的放電データの数との
和に対する前記放電電圧値データの全数の比を安定度と
して算出し、前記放電効率及び前記安定度に基づいて放
電加工状態を判定する放電解析手段とを具備してなる放
電状態解析装置である。

（作用）本発明は、放電分類手段にて判定された正常放電データ
に対応する放電電流パルス幅データを信号採取期間にわ
たって合計して放電電流パルス幅総和値を求め、この放
電電流パルス幅総和値と信号採取期間との比を放電効率
として算出し、且つ前記異常放電データの数と前記過渡
的放電データの数との和に対する前記放電電圧値データ
の全数の比を安定度として算出し、前記放電効率及び前
記安定度に基づいて放電加工状態を判定するようにした
ので、放電加工状態を正確かつ迅速に判定することがで
きる。よって、この判定結果に基づいて、放電加工条件
を長時間安定して最適状態に保持することが可能とな
り、生産性及び加工品質の向上に多大に寄与することが
可能となる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図はワイヤ加工放電に適用した放電状態解析装置の
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は解析装置本体であって、この解析装置本体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から接続されている。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・メモリ）18、ROM（リード・オンリ・メモ
リ）19、表示駆動部20、プリンタ駆動部21及びキーボー
ドなどの入力操作部22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CR
Tディスプレイなどの表示装置23が接続されており、プ
リンタ駆動部21にはプリンタ24が接続されている。

ROM19には、タイミングコントローラ17でのA/D変換器1
3,14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は一定間隔ΔＨ毎の信号採取期
間に例えばxns毎に同時には電圧検出信号、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１回の信号
採取期間で例えば1024〜65536Bのデータを採取するもの
となる。しかるに、各A/D変換器13,14、CPU16、タイミ
ングコントローラ17及びROM19により信号採取手段が構
成されている。

又、ROM19には放電データ作成プログラム、放電分類プ
ログラム、放電解析プログラム、及び履歴作成プログラ
ムが記憶されている。しかるに、これらプログラム実行
により上記CPU16は第２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、放電分類手段16−
３、放電解析手段16−４及び履歴作成手段16−５の各機
能を有するものとなる。なお、信号採取手段16−１は上
記の如く信号採取手段の一部の機能を有したものとなっ
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信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
る。

又、放電分類手段16−３は上記放電データのうち放電電
圧値から放電を異常放電、過渡的な放電及び正常放電の
３つに分類する機能を有するものである。ここで、異常
放電はアーク放電パルス及び短絡であり、過渡的な放電
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
存在する状態に発生するものである。正常放電は被加工
物２とワイヤ電極３との間に加工屑が存在しない状態に
発生したものである。

放電解析手段16−４には放電分類手段16−３で分類され
た異常放電、過渡的な放電及び正常放電及び放電データ
作成手段16−２で作成された放電データから放電加工の
効率や安定度、表面あらさなどを算出するとともに、被
加工物２とワイヤ電極３との間における放電エネルギー
の状態をグラフィック化して表示する放電ギャップイメ
ージ機能、さらにはワイヤ断線予知判定、加工条件指示
などの機能を有するものである。具体的にはヒストグラ
ム作成手段16−６及び解析算出手段16−７が備えられて
いる。ヒストグラム作成手段16−６は放電データにおけ
る各放電の放電電圧や放電電流、放電エネルギーなどの
各ヒストグラムを作成し、例えば放電エネルギーのヒス
トグラムからその最頻値を求める機能を有するものであ
り、解析算出手段16−７は上記放電データや各ヒストグ
ラムから求められた最頻値から放電加工の効率や安定
度、表面あらさなどを算出する機能を有するものであ
る。

履歴作成手段16−５は放電解析手段16−４で算出された
効率や安定度などを受けてその履歴データを作成してプ
リントアウトさせる機能を有するものである。

さらにRAM18には第３図に示すように放電加工における
速度等の加工条件向上させるための放電パルス幅等の各
パラメータの調整データが記憶されている。ここで、パ
ラメータにはパルス幅La、パルス間隔Lb、放電電流Ld、
放電電圧Le、異常検出レベルLfが設定されており、又加
工条件には速度向上、あらさ向上、さらには精度向上が
設定されている。そして、調整データは、例えば速度向
上であればパルス幅Laを広くし、パルス間隔Lbを狭く
し、さらに放電電流Ldを増加させるとともに放電電圧Le
を高くし、かつ異常検出レベルLfを低下させるものとな
る。

そして、前記CPU16は加工条件が入力操作部22から入力
されると、加工条件の各パラメータと調整データとをRA
M18から読出して調整データをアップ「↑」及びダウン
「↓」、例えばパルス幅La「広」はアップ「↑」で表示
装置23に表示させ機能を有している。なお、CPU16は上
記各機能の他に荒加工と仕上げ加工との判別、測定レン
ジの切替え機能などを有している。

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との間にパルス放電が発
生し、このパルス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
の間のパルス放電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
流れたパルス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1
3,14は共にタイミングコントローラ17により制御されて
それぞれ電圧検出信号、電流検出信号をディジタル変換
して取込む。つまり、各A/D変換器13,14は第４図に示す
ように一定間隔ΔＨ周期ごとの各信号採取期間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。このように１回の信号採取期間で取込んでディジ
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、各信号採取
期間H₁、H₂…の経過の後にCPU16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RAM18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５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「１」「２」…「Ｎ」を付す。ただし、電圧を印
加しても被加工物２とワイヤ電極３との間に放電が発生
せず、放電電流が全く流れない無放電の場合は、発生番
号を付さない。つまり、番号を付すのはあくまでも放電
が発生した場合のみである。そして、CPU16は、これら
波形から各放電における放電開始時点a1,a2…anや放電
終了時点b1,b2…bn、放電電圧c1,c2…cn、電流ピーク値
d1,d2…dn、電流パルス幅e1,e2…en、放電エネルギーf
1,f2…fn、パルス間隔g1,g2…gnなどの各パラメータか
ら成る放電データＤを求め、この放電データＤをRAM18
にテーブル化して記憶する。

このように放電データＤが求められるとCPU16は加工状
態を判定する。この場合、CPU16はRAM18に記憶されたデ
ィジタル電流検出信号から電流ピーク値d1を読み出し、
この電流ピーク値d1と予め設定されたしきい値とを比較
する。この比較により、電流ピーク値d1がしきい値より
も大きければ、CPU16は現在行なわれている放電加工が
荒加工であると判断し、又電流ピーク値d1がしきい値よ
りも小さければ、CPU16は放電加工が仕上げ加工である
と判断する。

次にCPU16は測定レンジを設定する。すなわち、CPU16は
RAM18に記憶された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は電流ピーク値が測定レンジの電流範囲
例えば０〜1000Aに対して所定割合例えば40％以上であ
るかを判断する。ここで、電流ピーク値が第６図に示す
ように150Aであると、この電流ピーク値は電流範囲０〜
1000Aに対して40％以下であるので、CPU16は測定レンジ
を１レンジダウンさせて第７図に示すような電流範囲０
〜400Aの測定レンジに変更する。再びCPU16は電流ピー
ク値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値は電流範
囲０〜400Aに対して40％以下であるので、CPU16は測定
レンジをさらに１レンジダウンさせて第８図に示すよう
な電流範囲０〜200Aの測定レンジに変更する。かくし
て、電流ピーク値は電流範囲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。次にCPU16は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。

次にCPU16は上記判断された放電加工状態が荒加工であ
るか仕上げ加工であるかを判断し、荒加工であれば各A/
D変換器13,14でのサンプリング周期を第９図に示すよう
にxnsに設定し、仕上げ加工であれば各A/D変換器13,14
でのサンプリング周期を同図に示すようにynsに設定す
る。

この後、CPU16は放電加工状態が荒加工であれば、各信
号採取期間H₁,H₂…においてxns毎に電流検出信号を電流
範囲０〜200Aの測定レンジで８ビットにディジタル変換
して取込むとともに電圧検出信号を変更設定された測定
レンジで取り込む。そうして信号採取期間H₁、H₂…が数
回例えば10回到来すると、放電データ作成手段16−２は
再び上記放電データＤを作成してRAM18に記憶する。

次に放電分類手段16−３は予め設定された放電限界電圧
と各放電電圧c1,c2…cn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、この異常放電c2の発生番号「２」
の放電開始a2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。

次にヒストグラム作成手段16−６は異常放電が抹消され
た放電データＤから放電電圧c1,c3,c4…cn−1,cnを抽出
して第10図に示す放電電圧のヒストグラを作成する。こ
のようにして作成されたヒストグラムには２つのヒスト
グラム群Q₁,Q₂が現れる。ここで、ヒストグラム群Q₁は
被加工物２とワイヤ電極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ヒストグ
ラム群Q₁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、ヒストグラム群Q₂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、放電
分類手段16−３はヒストグラム群Q₁を正常放電とすると
ともにヒストグラム群Q₂を過渡的な放電として分類す
る。

次にヒストグラム作成手段16−６は放電データＤにおけ
る各放電電圧や放電電流、放電エネルギーなどの各ヒス
トグラムを作成し、例えば放電エネルギーのヒストグラ
ムからその最頻値を求める。

そうして、解析算出手段16−７は効率や安定度などを算
出する。先ず、効率の算出作用について説明すると、解
析算出手段16−７は正常放電の電流パルス幅e1,e3,e4…
enの合計期間Etを求めるとともに12回の信号採取期間の
合計期間H₁＋H₂＋…＋H₁₂を求め、これら合計期間の
比、つまり放電電流波形のデューティ比Ｑを効率として
算出する。

Ｅ＝Et/（H₁＋H₂＋…＋H₁₂） ……（１）このように効率Ｑが算出されると、解析算出手段16−７
は効率Ｑを表示駆動部20に送って表示装置23に表示させ
る。第11図は効率Ｑの表示例であって、バー表示されて
いる。

又、解析算出手段16−７は異常放電の発生数Naと過渡的
な放電の発生数Ntとを求め、これら発生数の全放電発生
数Ｎに対する割合を安定度Seとして算出する。すなわ
ち、 Se＝（Na＋Nt）/N ……（２）である。ところで、この安定度Seは被加工物２とワイヤ
電極３とが接近し過ぎているかを表している。すなわ
ち、例えば、加工屑が無い状態で被加工物２とワイヤ電
極３とが接近し過ぎている場合、又は被加工物２とワイ
ヤ電極３との間に加工屑が介在している場合には、抵抗
率が小さくなって異常放電及び過渡的な放電が発生する
からである。そして、解析算出手段16−７は安定度Seを
表示駆動部20に送って表示装置23にバー表示する。この
場合、安定度Seの表示は第11図に示すように低率、良好
及び不安定（危険）の３つの度合いに分けられている。

次に放電算出手段16−７は、RAM18に格納されている放
電エネルギーf1,f2…fnに基づいて、ヒストグラムを求
め、この求めたヒストグラムから最頻値の放電エネルギ
ーＥを求める。そして、この求めた放電エネルギーＥと
表面粗さRmが比例関係にあることにより次式を用いて表
面粗さRmを算出する。

Rm＝βＥここで、βは、比例定数で、被加工物の材質や放電加工
条件により決定され、実験的に求める。しかして、算出
した表面粗さRmは、表示装置23により表示する。

又、解析算出手段16−７は放電ギャップイメージを表示
装置23に表示する。すなわち、解析算出手段16−７は上
記10回の信号採取期間H₁、H₂…における正常放電の電流
パルス幅の合計期間Etと信号採取期間H₁、H₂…の合計期
間H₀との比、つまり正常放電のパルス発生間隔Q_T Q_T＝H₀/Et ……（３）を算出し、続いてギャップ量ＦＦ＝ａ・Ｗ・ｆ（Ｅ）/Q ……（４）を算出する。ここで、ａは実験的に求められる定数であ
る。また、Ｗは、後述するグラィック出力時の描画定数
である。また、ｆ（E,V,発生数）は、Ｅ（１放電パルス
に要する加工エネルギで、１放電パルス期間中における
放電電圧と放電電流の積の積分値）及びＶ（放電電圧）
及び“発生数”（全信号採取期間における、後述する正
常放電データ数と後述する過渡的放電データ数との和）
により決定される関数である。

この関数は、ギャップ量Ｆは、後述する異常放電データ
数が一定とした場合、“発生数”の減少に伴い増加する
傾向を示し、また、Ｅの増加に伴い、減少する傾向を示
す特性を考慮して定式化されている。さらに、Ｑは上記
パルス発生間隔である。

さらに放電解析手段16−４は、ワイヤ電極３と被加工物
３との間の加工屑の排出状況に応じた加工エネルギ範囲
Deを求めるものである。この場合、この加工エネルギ範
囲Deは、絶対的な値を示すものではなく、ワイヤ電極３
と被加工物３との間の放電がどの範囲まで正常に行われ
ているかを示すためのものである。

すなわち、第12図に示すように、ワイヤ電極３を基準位
置とする加工エネルギ範囲Deの範囲指示枠Ｋが被加工物
３の手前にある場合は、“正常放電状態”を示し、加工
エネルギ範囲Deの範囲指示枠Ｋが被加工物３の内部にあ
る場合は、“異常放電状態”を示す。このような加工エ
ネルギ範囲Deは、次式（５）により表される。

De＝Ｆ＋ｆ（Xs）（５）ここで、Ｆは、ギャップ量である。また、ｆ（Xs）は、
加工限界値であって、Xs（後述する異常放電データ数と
後述する過渡的放電データ数との和）により決定される
関数である。

一般に、正常放電だけの場合は、十分絶縁状態が回復
し、加工屑がほぼ完全に排出されてから、次の放電が起
こる。この正常放電は、放電ギャップの雰囲気（加工屑
の排出状態）の影響を大きく受けないため、設定した条
件に最も近い形での放電を形成することができる。

しかし、加工屑の一部が残存したままであると絶縁が完
全に回復していないので、比抵抗が低くなり、低電流か
つ低電圧で次の放電が起こる。これが、過渡的放電であ
る。この過渡的放電は、電気的導通（アーク放電又は短
絡）状態である異常放電と異なり、放電加工は行われる
が、その加工能力は小さい。このような過渡的放電の発
生は、正常放電が発生した後の絶縁回復状態に依存す
る。

ところで、異常放電は、ギャップ量Ｆがかなり狭くなっ
てから発生する傾向があり、このような場合の放電ギャ
ップの雰囲気（加工屑の排出状態）をギャップ量Ｆだけ
で判断することはできない。そこで、ギャップ量Ｆに、
異常放電データ数と過渡的放電データ数により決定され
る加工限界値ｆ（Xs）を加えることにより、放電ギャッ
プの雰囲気（加工屑の排出状態）を表示するように定式
化したものが、式（５）である。

すなわち、この式（５）は、放電ギャップに加工屑が増
え始め、正常放電に過渡的放電が加わりだすと、加工エ
ネルギ範囲Deも大きくなり、加工エネルギ範囲Deの範囲
指示枠Ｋが被加工物３に近接した状態となる。

また、放電ギャップに加工屑が激増し電気的導通が生じ
異常放電が発生しだすと、加工エネルギ範囲Deは急増
し、加工エネルギ範囲Deの先端Ｋが被加工物３の内部と
なる。よって、加工エネルギ範囲Deの範囲指示枠Ｋがど
こにあるかにより、放電加工状態を判定することができ
る。

又、解析算出手段16−７はワイヤ）断線予知判定を行っ
ている。すなわち、解析算出手段16−７は放電データＤ
から放電エネルギf1,f2,f3…fnを抽出して順次放電エネ
ルギしきい値と比較する。この比較によって例えば放電
エネルギf3が放電エネルギしきい値よりも大きければワ
イヤ電極３に断線が生じる危険性が高いと判断し、この
旨を表示装置22に表示する。第13図はワイヤ断線の危険
性の報知の表示例であって、「ワイヤ断線危険!!」が
表示される。

又、解析算出手段16−７は上記安定度Seと接近度合しき
い値とを比較する。この比較の結果、安定度Seが接近度
合しきい値よりも大きければ、解析算出手段16−７はワ
イヤ電極３に断線が生じる危険性が高いと判断し、この
旨を第13図に示すように表示装置23に表示する。この場
合、表示装置23には「ワイヤ断線危険!!」及び「ワイ
ヤ接近」のみが表示される。

さらに、解析算出手段16−７は、RAM18に記憶されてい
る放電データＤのうち、放電開始時点a1,a2…anや放電
終了時点b1,b2…bnに基づいて、複数の信号採取期間の
全期間にわたる異常放電の発生時間Δta（異常放電の放
電開始時点と放電終了時点との時間間隔を、全信号採取
期間に発生した全ての異常放電について求め、これを総
和したもの）を算出する。しかして、算出した異常放電
の発生時間Δtaに対する全信号採取期間ΔＴの比を次式
のようにして接触率Ａとして算出する。

Ａ＝Δta/ΔＴしかして、接触率Ａを接触率しきい率と比較する。この
接触率Ａはワイヤ電極３の被加工物２に対する接触の度
合を表しており、この接触率Ａと接触率しきい率とを比
較し、接触率Ａが接触率しきい率よりも大きければワイ
ヤ電極３に断線が生じる危険性が高いと判断し、この旨
を第13図に示すように表示装置22に表示する。

次に履歴作成手段16−５の作用について説明する。この
履歴作成手段16−５は逐次求められる上記効率Ｑ、安定
度Se及び接触率ＡをRAM18に記憶してそれぞれ履歴デー
タとし、これら効率Ｑ、安定度Se及び接触率Ａを第14図
に示すようにプリンタ24でプリントアウトする。第14図
はプリントアウトの一例であって、効率Ｑ及び安定度Se
が履歴データとしてそれぞれ横方向のバーの長さで示さ
れるとともに接触率Ａが履歴データとして数値で示され
る。なお、接触率Ａとともに「Ｅ」が付されているが、
これはワイヤ電極３に断線が生じる危険性が高いと判断
して付したものである。又、放電発生数、放電エネルギ
や放電電流などのデータもプリントアウトされている。

ところで、放電加工中に加工条件が悪くなると、被加工
物２とワイヤ電極３との間に放電が発生せずに放電加工
が行われなくなる。このような場合、放電電圧は現れ
ず、CPU16はこのときから内部タイマーをタイマ動作さ
せる。そして、再び放電電圧が現れると、CPU16は内部
タイマーの動作を停止してそのカウント値から無放電の
期間Ｇを算出してプリンタ駆動部21に送る。これによ
り、無放電の期間Ｇがノーシグナルタイム例えば60sと
してプリントアウトされる。なお、内部タイマーは被加
工物２の交換で放電電圧が現れない場合にも動作してそ
の時間をタイマーカウントし、このときの交換に要した
期間がプリントアウトされる。

一方、入力操作部22に速度向上の加工条件の指示入力が
あると、CPU16はRAM18から第３図に示す各調整データを
読み出し、これら調整データをアップ「↑」及びダウン
「↓」に変換し、かつこれら変換した調整データと各パ
ラメータとを対応させて表示駆動部20に送る。かくし
て、表示装置23には第15図に示すような速度向上の各調
整データがアップ「↑」及びダウン「↓」により表示さ
れる。なお、同図では速度向上とあらさ向上とが表示さ
れているが、実際にはいずれか一方のみが表示される。

このように上記一実施例においては、放電電圧及び放電
電流を検出して各信号採取期間ごとに所定サンプリング
周期で取り込んで放電データＤを作成し、この放電デー
タの放電電圧などの値から放電を分類し、さらにこの分
類された結果及び放電データＤから放電加工の効率など
を算出するようにしたので、放電加工の状態が効率Ｑ、
安定度、表面あらさなどで定量的に判別できるととも
に、放電ギャップのイメージをグラフィック化して表示
できて加工状態を視覚的に把握できる。さらに、ワイヤ
電極３の断線の危険性が予測できるとともに、加工条件
指示の表示により最良の加工条件に調整できる。さら
に、履歴データをプリントアウトするので、無人の放電
加工でも無加工の部分が容易に判別できる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しに範囲で変形しても良い。例えば、上記
一実施例において異常放電の分類は放電電圧によって行
なっているが、放電ピーク値により分類しても良い。
又、効率などの表示はバー表示に限られるものではな
い。さらに、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電流信
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、照明機器、スパッタリング装置、PVDや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］本発明は、放電加工状態を各種パラメータを用いて定量
化し、このパラメータに基づいて放電加工状態を判定す
るようにしたので、放電加工状態をリアルタイムで、正
確かつ迅速に判定することができる。よって、この判定
結果に基づいて、放電加工条件を長時間安定して最適状
態に保持することが可能となり、生産性及び加工品質の
向上に多大に寄与することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第15図は本発明に係わる放電状態解析装置の
一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図は加工条件のデー
タの模式図、第４図は信号採取期間を示す模式図、第５
図は放電電圧及び放電電流の波形図、第６図乃至第８図
は測定レンジ切替作用を説明するための図、第９図はサ
ンプリング周期を示す図、第10図は放電分類の作用を説
明するための図、第11図は加工状態の表示例を示す図、
第12図は放電ギャップイメージの表示例を示す図、第13
図はワイヤ断線予測の表示例を示す図、第14図は履歴デ
ータのプリントアウト例を示す図、第15図は加工条件指
示の表示例を示す図である。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…
…解析装置本体、11,12……アッテネータ、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……放電
分類手段、16−４……放電解析手段、16−５……履歴作
成手段、16−６……ヒストグラム作成手段、16−７……
解析算出手段、17……タイミングコントローラ、18……
RAM、19……ROM、20……表示駆動部、21……プリンタ駆
動部、22……入力操作部、23……表示装置、24……プリ
ンタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記構成（イ）〜（ヘ）を具備し、被加工
物と放電電極との間に周期的に電圧を印加して前記被加
工物を放電加工する際の放電加工状態を解析する放電状
態解析装置。（イ）前記被加工物と前記放電電極との間の放電電圧及
び放電電流を検出する検出器。（ロ）前記検出器からの検出信号を所定の信号採取期間
にわたってディジタル変換して取り込む信号採取手段。（ハ）前記信号採取手段で採取された放電電圧検出信号
及び放電電流検出信号に基づいて放電発生ごとの放電電
圧データ及び放電電流パルス幅デ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。（ニ）前記放電データを入力し、ヒストグラムを作成す
るヒストグラム作成手段。（ホ）前記放電データ作成手段で作成された放電電圧デ
ータを予め設定されている放電限界電圧と比較し、この
比較結果に基づいて異常放電データを検出するととも
に、この異常放電データを除外した放電電圧データにつ
いて前記ヒストグラム作成手段にてヒストグラムを作成
し、この作成したヒストグラムの頻度分布に基づいて正
常放電データ及び前記正常放電データの低電圧側にて異
なる分布モードを示す過渡的放電データとに分類する放
電分類手段。（ヘ）前記放電分類手段にて判定された正常放電データ
に対応する放電電流パルス幅データを前記信号採取期間
にわたって合計して放電電流パルス幅総和値を求め、こ
の放電電流パルス幅総和値と前記信号採取期間との比を
放電効率として算出し、この算出結果に基づいて放電加
工状態を判定する放電解析手段。
【請求項２】下記構成（イ）〜（ヘ）を具備し、被加工
物と放電電極との間に周期的に電圧を印加して前記被加
工物を放電加工する際の放電加工状態を解析する放電状
態解析装置。（イ）前記被加工物と前記放電電極との間の放電電圧及
び放電電流を検出する検出器。（ロ）前記検出器からの検出信号を所定の信号採取期間
にわたってディジタル変換して取り込む信号採取手段。（ハ）前記信号採取手段で採取された放電電圧検出信号
及び放電電流検出信号に基づいて放電発生ごとの放電電
圧データ及び放電電流パルス幅デ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。（ニ）前記放電データを入力し、ヒストグラムを作成す
るヒストグラム作成手段。（ホ）前記放電データ作成手段で作成された放電電圧デ
ータを予め設定されている放電限界電圧と比較し、この
比較結果に基づいて異常放電データを検出するととも
に、この異常放電データを除外した放電電圧データにつ
いて前記ヒストグラム作成手段にてヒストグラムを作成
し、この作成したヒストグラムの頻度分布に基づいて正
常放電データ及び前記正常放電データの低電圧側にて異
なる分布モードを示す過渡的放電データとに分類する放
電分類手段。（ヘ）前記放電分類手段にて判定された正常放電データ
に対応する放電電流パルス幅データを前記信号採取期間
にわたって合計して放電電流パルス幅総和値を求め、こ
の放電電流パルス幅総和値と前記信号採取期間との比を
放電効率として算出し、且つ前記異常放電データの数と
前記過渡的放電データの数との和に対する前記放電電圧
値データの全数の比を安定度として算出し、前記放電効
率及び前記安定度に基づいて放電加工状態を判定する放
電解析手段。