JPH11333632A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流の途切れを防止できるようにすること。 【解決手段】 加工電流供給部４は、直流電源３と、電
流制御抵抗器５と、スイッチング素子６と、そのスイッ
チング素子６のオン／オフ動作のタイミングを制御する
スイッチング制御部８と、第１ダイオード７とからな
る。第１ダイオード７と電極１との間に、直流電源３と
電極１−被加工物２間に対して第１インダクタンス素子
９を直列に接続し、その第１インダクタンス素子９に第
１コンデンサ素子１０を並列に接続する。第１インダク
タンス素子９と電極１との間に、直流電源３と電極１−
被加工物に対して、第２インダクタンス素子１１と第２
コンデンサ素子１２とを並列に接続する。その第２イン
ダクタンス素子１１と第２コンデンサ素子１２の接続点
に、加工電流供給部４に対して第２ダイオード素子１３
を直列に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、放電加工装置に
関し、さらに詳しくは、電極と被加工物とに電圧を印加
し、電極と被加工物との間に発生する放電によりその被
加工物を加工する放電加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の放電加工装置の一例の回
路図である。この放電加工装置１００では、加工電流供
給部４は、電極１と被加工物２に電流を供給する。前記
加工電流供給部４は、直流電源３と、回路中の電流を制
御する電流制御抵抗器５と、所定のタイミングでオン／
オフ動作を行うスイッチング素子６と、そのスイッチン
グ素子６のオン／オフ動作のタイミングを所定のゲート
信号（駆動信号）に基づいて制御するスイッチング制御
部８と、ダイオード７とを具備する。

【０００３】前記加工電流供給部４は、所望の電流ピー
ク値をもつように制御されたパルス状の電流波形を、ス
イッチング素子６のオン／オフ動作のタイミングで、電
極１と被加工物２に供給する。これにより、電極１と被
加工物２からなる極間に放電が発生し、その放電を利用
して被加工物２を所望の形状に加工することができる。

【０００４】図４に、スイッチング素子６のオン／オフ
動作のタイミングと、そのオン／オフ動作によって極間
に生じる電圧波形および電流波形を示す。なお、図４
（ａ）は電圧波形であり、図４（ｂ）〜図４（ｄ）は電
流波形である。スイッチング素子６はオン／オフ動作を
所定のタイミングで繰り返すので、このような波形をも
つ電流が極間に繰り返して流れる。

【０００５】図中のＴ１はスイッチング素子６がオン動
作を行うタイミング、Ｔ２は極間の絶縁が破壊されて放
電が開始するタイミング、Ｔ５はスイッチング素子６が
オフ動作を行うタイミングである。タイミングＴ２から
は、極間に電流が流れはじめる。そして、タイミングＴ
２とＴ５の間において、矩形の電流波形をもつ電流が極
間に流れる。この電流波形のパルス幅ｔは、加工内容に
基づいて決定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の放電加工装置１００では、電極形状が大きく，電極
１と被加工物２で形成されるキャパシタンス成分が大き
い場合や、電極１側に浮遊するコンデンサ成分が大きい
場合は、放電開始（タイミングＴ２）直後に振動成分が
発生して電流が途中で切れてしまう。電流が途中で切れ
ると、図４の（ｃ）に示すように、パルス幅ｔの電流波
形が得られなくなり、放電を維持するために必要な電流
が供給できず、放電加工ができなくなってしまう問題が
ある。

【０００７】また、ピーク電流が低い電流を極間に流し
た場合は、放電自体のインピーダンスが大きく変動する
ので電流が途中で切れてしまう。電流が途中で切れる
と、図４の（ｄ）に示すように、パルス幅ｔの電流波形
が得られなくなるため、放電を維持するために必要な電
流が供給できず、放電加工ができなくなってしまう問題
がある。

【０００８】このような問題を解決するために、大きな
インダクタンス値を持つインダクタンス素子を回路内に
挿入して、ピーク電流が高い電流を極間に流す方法があ
る。ところが、ピーク電流が高いと、電流がピーク電流
に達するまどの時間が遅れてしまい、放電初期段階で電
流が切れてしまう。さらに、ピーク電流が高いと、特に
電極形状が被加工物に転写される彫刻放電加工機の場合
は、電極の消耗は無視できない程大きくなってしまうと
いう不具合がある。

【０００９】この発明は、上記に鑑みてなされたもので
あり、電流の途切れを防止し、電極の消耗を低減し、加
工精度を向上できるようにした放電加工装置を得ること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決しようとするための手段】上記目的を達成
するために、この発明に係る放電加工装置は、直流電源
からの電流を電極と被加工物に供給して電極−被加工物
間に放電を発生させる加工電流供給手段と、前記直流電
源と前記電極−被加工物間に対して直列に設けられた第
１インダクタンス素子と、その第１インダクタンス素子
に対して並列に設けられた第１コンデンサ素子と、前記
直流電源と前記電極−被加工物間に対して並列に設けら
れた第２インダクタンス素子と第２コンデンサ素子と、
前記第２インダクタンス素子と前記第２コンデンサ素子
の接続点に、前記直流電源と前記電極−被加工物間に対
して直列に設けられたダイオード素子とを具備するもの
である。

【００１１】この発明による放電加工装置では、放電開
始段階で第１コンデンサ素子に蓄えられている電流が極
間の電流を急速に立ち上げ、第１コンデンサ素子の電流
が減衰するタイミング以降は極間に第２コンデンサ素子
に蓄えられている電流が流れ、第２コンデンサ素子の電
流が減衰するタイミング以降は極間に第１コンデンサ素
子に蓄えられている電流が流れるので放電中に極間の電
流が途切れなくなる。

【００１２】つぎの発明に係る放電加工装置は、上述の
放電加工装置において、前記加工電流供給手段は、前記
直流電源と前記電極−被加工物間に対して直列に設けら
れた抵抗器とスイッチング素子とダイオードと、前記ス
イッチング素子の動作を制御するスイッチング制御手段
とからなるものである。

【００１３】この発明による放電加工装置では、所定の
ピーク電流と所定のパルス幅の電流波形を所定の間隔で
安定して得ることができる。

【００１４】つぎの発明による放電加工装置は、上述の
放電加工装置において、前記第１インダクタンス素子と
前記第２インダクタンス素子のインダクタンス値と、前
記第１コンデンサ素子と前記第２コンデンサ素子の容量
値を可変としたものである。

【００１５】この発明による放電加工装置では、第１イ
ンダクタンス素子と第２インダクタンス素子のインダク
タンス値と、第１コンデンサ素子と第２コンデンサ素子
の容量値を電流が途切れないように調整することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る放電加工
装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に説明するこの発明の実施の形態において、
上述の従来例と同一構成の部分は、上述の従来例に付け
た符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

【００１７】図１は、本発明の一実施形態の放電加工装
置の回路図である。この放電加工装置５０では、加工電
流供給部４は、第１インダクタンス素子９と，第１コン
デンサ素子１０と，第２インダクタンス素子１１と，第
２コンデンサ素子１２と，第２ダイオード素子１３とを
介して電極１と被加工物２に電流を供給する。

【００１８】前記加工電流供給部４は、直流電源３と、
回路中の電流を制御する電流制御抵抗器５と、所定のタ
イミングでオン／オフ動作を行うスイッチング素子６
と、そのスイッチング素子６のオン／オフ動作のタイミ
ングを所定のゲート信号に基づいて制御するスイッチン
グ制御部８と、第１ダイオード７とを具備する。前記ス
イッチング素子６としては、ＭＯＳＦＥＴか、他の半導
体素子、例えばＩＧＢＴやトランジスタのような電気ス
イッチを用いる。

【００１９】前記第１インダクタンス素子９は、前記第
１ダイオード７と前記電極１との間に、前記直流電源３
と前記電極１−被加工物２間に対して直列に接続されて
いる。前記第１コンデンサ素子１０は、前記第１インダ
クタンス素子９に並列に接続されている。なお、第１イ
ンダクタンス素子９は、給電フィーダ線など加工回路の
配線インダクタンスで形成してもよい。前記第２インダ
クタンス素子１１と第２コンデンサ素子１２は、前記第
１インダクタンス素子９と前記電極１との間に、前記直
流電源３と前記電極１−被加工物２間に対して並列に接
続されている。

【００２０】前記第１インダクタンス素子９と前記第２
インダクタンス素子１１としては、インダクタンス値を
調整できるものを用いる。また、前記第１コンデンサ素
子１０と前記第２コンデンサ素子１２としては、容量値
を調整できるものを用いる。前記第２ダイオード素子１
３は、前記第２インダクタンス素子１１と前記第２コン
デンサ素子１２の接続点に、前記加工電流供給部４に対
して直列に接続されている。

【００２１】前記加工電流供給部４は、所望のピーク電
流をもつように制御されたパルス状の電流波形を、スイ
ッチング素子６のオン／オフ動作のタイミングで発生さ
せる。この電流により前記第１コンデンサ素子１０が充
電しはじめる。また、前記第２ダイオード素子１３を介
して、前記第２コンデンサ素子１２も充電しはじめる。

【００２２】図２に、スイッチング素子６のオン／オフ
動作のタイミングと、そのオン／オフ動作によって生じ
る電圧波形および電流波形を示す。なお、図２の（ａ）
は極間の電圧波形、図２の（ｂ）は極間に流れる電流波
形、図２の（ｃ）は前記第１インダクタンス素子９と前
記第１コンデンサ素子１０に流れる電流波形、図２の
（ｄ）は前記第２インダクタンス素子１１と前記第２コ
ンデンサ素子１２に流れる電流波形である。スイッチン
グ素子６はオン／オフ動作を所定のタイミングで繰り返
すので、このような波形の電流が極間に、または第１イ
ンダクタンス素子９と第１コンデンサ素子１０に、また
は第２インダクタンス素子１１と第２コンデンサ素子１
２に繰り返して流れる。

【００２３】図中のＴ１はスイッチング素子６がオン動
作を行うタイミング、Ｔ２は極間の絶縁が破壊されて放
電が開始するタイミング、Ｔ３は第１コンデンサ素子１
０の電流が減衰するタイミング、Ｔ４は第２コンデンサ
素子１２の電流が減衰するタイミング、Ｔ５はスイッチ
ング素子６がオフ動作を行うタイミングである。なお、
タイミングＴ１とＴ２の間の時間は無負荷時間と言い、
タイミングＴ２からは、極間に電流が流れはじめる。

【００２４】なお、上記のようなタイミングＴ２とＴ３
とＴ４となるように、前記第１インダクタンス素子９と
前記第２インダクタンス素子１１のインダクタンス値
と、前記第１コンデンサ素子１０と前記第２コンデンサ
素子１２の容量値を調整する。

【００２５】タイミングＴ２において、図２の（ｂ）に
示すように、前記加工電流供給部４から前記第１コンデ
ンサ素子１０を介して電流が極間に急速に流れはじめ
る。この急速に流れる電流により、放電開始段階で電極
１に形成されるコンデンサ成分に起因する振動成分で電
流が途中で切れることがなくなる。

【００２６】タイミングＴ２とＴ３の間において、図２
の（ｃ）に示すように、前記第１コンデンサ素子１０に
流れる電流は減衰するが、タイミングＴ１から前記第２
ダイオード素子１３を介して前記第２コンデンサ素子１
２が充電しているので、図２の（ｄ）に示すように、そ
の第２コンデンサ素子１２がタイミングＴ２から放電し
はじめる。そして、タイミングＴ３とＴ４の間におい
て、前記第２コンデンサ素子１２の電流は第２インダク
タンス素子１１を介して極間に流れるので、この間に電
流が途切れなくなる。

【００２７】タイミングＴ４において、図２の（ｄ）に
示すように、前記第２コンデンサ素子１２と第２インダ
クタンス素子１１に流れる電流は減衰するが、図２の
（ｃ）に示すように、第１インダクタンス素子９と第１
コンデンサ素子１０に流れる電流がピーク電流に達して
いるため、タイミングＴ４とＴ５の間に電流が途中で切
れることがない。

【００２８】図２の（ｃ）に示すように、タイミングＴ
２とＴ３の間は、第１コンデンサ素子１０に蓄えられて
いる電流が極間の電流を急速に立ち上げるのでこの間に
電流の途切れが発生しない。また、図２の（ｄ）に示す
ように、タイミングＴ３とＴ４の間は、主として第２コ
ンデンサ素子１２に蓄えられている電流が第２インダク
タンス素子１１を介して極間に流れるのでこの間に電流
の途切れが発生しない。そして、図２の（ｃ）に示すよ
うに、タイミングＴ４とＴ５の間は、極間に第１インダ
クタンス素子９と第１コンデンサ素子１０を介して電流
が流れるのでこの間に電流の途切れが発生しない。この
結果、図２の（ｂ）に示すように、タイミングＴ２とＴ
５の間に、矩形に近い、パルス幅ｔの電流波形に基づい
て電流が極間に流れる。この電流波形のパルス幅ｔは、
加工内容に基づいて決定する。

【００２９】上記放電加工装置５０では、タイミングＴ
２とＴ５の間に電流の途切れが発生しないため、図２の
（ｂ）に示すように、矩形に近い、パルス幅ｔの電流波
形に基づく電流が極間に流れ、被加工物を精度良く加工
することがでる。なお、電流が途切れないから、ピーク
電流が低い電流を用いることにより、電極の消耗を低減
することが可能となる。

【００３０】上記実施の形態では、直流電源３が電流を
供給するように説明したが、外部の補助電源を用いて電
流を供給してよい。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による放電加工装置によれば、放電開始段階で第１コ
ンデンサ素子に蓄えられている電流が極間の電流を急速
に立ち上げ、第１コンデンサ素子の電流が減衰するタイ
ミング以降は極間に第２コンデンサ素子に蓄えられてい
る電流が流れ、第２コンデンサ素子の電流が減衰するタ
イミング以降は極間に第１コンデンサ素子に蓄えられて
いる電流が流れるので放電中に極間の電流が途切れなく
なることにより、放電加工の精度が向上する。さらに、
ピーク電流が低くても極間の電流が途切れないため、ピ
ーク電流が低い電流を用いることにより電極の消耗を低
減できる。

【００３２】つぎの発明による放電加工装置によれば、
所定のピーク電流と所定のパルス幅の電流波形を所定の
間隔で安定して得ることができるため、放電加工の精度
が向上する。

【００３３】つぎの発明による放電加工装置によれば、
第１インダクタンス素子と第２インダクタンス素子のイ
ンダクタンス値と、第１コンデンサ素子と第２コンデン
サ素子の容量値を電流が途切れないように調整すること
ができるため、放電加工の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る放電加工装置の概略構成を示す
回路図である。

【図２】 図１に示した放電加工装置における電圧波形
と電流波形を示す説明図である。

【図３】 従来における放電加工装置の概略構成を示す
回路図である。

【図４】 従来の放電加工装置における電圧波形と電流
波形を示す説明図である。

【符号の説明】

５０ 放電加工装置、１ 電極、２ 被加工物、３ 直
流電源、４ 加工電流供給部、５ 電流制御抵抗器、６
スイッチング素子、７ 第１ダイオード、８スイッチ
ング制御部、９ 第１インダクタンス素子、１０ 第１
コンデンサ素子、１１ 第２インダクタンス素子、１２
第２コンデンサ素子、１３ 第２ダイオード素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源からの電流を電極と被加工物に
   供給して電極−被加工物間に放電を発生させる加工電流
   供給手段と、 前記直流電源と前記電極−被加工物間に対して直列に設
   けられた第１インダクタンス素子と、その第１インダク
   タンス素子に対して並列に設けられた第１コンデンサ素
   子と、 前記直流電源と前記電極−被加工物間に対して並列に設
   けられた第２インダクタンス素子と第２コンデンサ素子
   と、 前記第２インダクタンス素子と前記第２コンデンサ素子
   の接続点に、前記直流電源と前記電極−被加工物間に対
   して直列に設けられたダイオード素子と、 を具備したことを特徴とする放電加工装置。
2. 【請求項２】 前記加工電流供給手段は、前記直流電源
   と前記電極−被加工物間に対して直列に設けられた抵抗
   器とスイッチング素子とダイオードと、前記スイッチン
   グ素子の動作を制御するスイッチング制御手段とからな
   ることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
3. 【請求項３】 前記第１インダクタンス素子と前記第２
   インダクタンス素子のインダクタンス値と、前記第１コ
   ンデンサ素子と前記第２コンデンサ素子の容量値を可変
   としたことを特徴とする請求項１または２に記載の放電
   加工装置。