JPS59205233A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は放電加工装置、特に電極と被加工物とを絶縁性
加工液を介在させて対向させ、その対同極間内に放電を
発注させて上記被加工物を加工する放電加工装置に関す
るものである、 ｍ１図には従来の放電加工装置の概要構成図が示されて
いる、第１図において、電極αＯは加工槽（２）内に置
かれ１．′被加工物α荀と絶縁性加工液αＱを介して対
向

【７ている。電極αＯと被加工物σａ間Ｃζは加工電
源０ねが接続されている。この加工電源（ト）は血流電
源＋１８ａ’）と、加工電流の断続を行なう１こめのス
イ・ソチング素子ｎ８ｂ）と、電流制限抵抗（１８８）
と、上記スイ・・チング素子（１８ｂ）の断続を制御す
る１こめの発振器（１８ｄ）とによって構成され、加工
電流を断続的に電極ＱＱと被加工物０４）との極間々隙
翰に供給する。 加工電流Ｉは、Ｔ−単一−”　　（Ｅｊ、ｔｍ流電源且 ＋１８ａ）の電圧値、Ｒは電流制限抵抗＋１８０）の抵
抗値、Ｖｇｌｊ極間電圧値）の式であられされる。極間
電圧値Ｖｇは、アーク放電中は２０〜３０Ｖ、短絡時は
０■、無放電中はＥＶとなり、スイ・ソチング素子（１
８ｔ＋）がオフ状態の時はＯＶとなる。 そこでこの極間電圧値Ｖｇを検出して平滑回路＠で平均
化すれば、この値で極間々隙制御を行なうことができる
、すなわち、極間々隙が広い時は放電が起こりにくく平
均電圧値Ｖｓは高い。極間々隙が狭い時は短絡しＴコリ
、容易Ｇｃ放電する１こぬ平均電圧値ＶＳ１．低下する
、従−て、この平均電圧値Ｖｓを基準電圧値Ｖｒと比較
して、この差を増幅器（ハ）で増幅して油圧サーボコイ
ル＠Ｃζ入カスれば、油圧発生ポンプ（ハ）と油圧シリ
ンダ（７）とで構成される油圧サーボ機構によ−て、極
間々隙（ホ）がほぼ一定になるよう電極００を制御する
ことがで〉る。 従来の放電加工装置で加Ｊ状態の良否を判別する際、最
も一般的なのは極間電圧値Ｖｇの平均電圧値Ｖｓを観測
することである、すなわち、平均電圧値ＶＳが低い時Ｉ
ｆ極間インピータンスが低い場合であって、短絡、連続
的アーク放電となり、極間々隙には加工粉やスラー・ジ
の滞留等が考えらねる。しかし放電加工において最も危
険な異常アーク放電は、−塵発生すると加工液の熱分解
によるカーボッ発生の１こめに、カーボッと被加工物と
ノ間の放電となり、極間インピーダンスが高くな−・１
こよ−１な状態となる。この１こめ平均電圧値ＶＳの観
測では異常アーク放電番でよる極間々原状態悪化の検出
は不可能であるという欠戸があつ１こ。 本発明は前述した従来の課題に鑑みて為さｉ１ｙコｔ）
のであり、電圧印加後、放電発生に至るまでの時間分布
状態を検出し該検出結果をもさくこして正常放電と異常
放電の判別を行ない、極間々隙状態が正常な状態ζζ復
帰するように、極間々隙を高速で開離かつ短縮させて、
間隙Ｃζおける不良状態を機械的動λ番でよ−・て回復
するように、サーボ手段の感度を制御することにより放
電の集中を防いで異常アーク放電の発生を防ぐようにし
１こ放電加工装置を提供することにある８ 上記目的全達成する１こめに、本発明ｔ；ｒ’Ｒ極と被
加工物とを絶縁性加工液を介在させて対向させ、その極
間々隙において放電を発生させて被加工物を加工する放
電加工装置において、電極と被加工物の間隙Ｃζおける
電圧印加から、放電発生までの時間の分布状態全検出し
、該検出結果と極間々隙状態の良否を示す代表的分布状
態全比較して極間々隙状態を判別する検出手段と上記検
出結果によって極間々隙状態が悪い状態ｆｊあると判断
して信号を出力する手段と、該出力に基づいて極間々隙
状態を良好な状態ζこ回復させるように制御する制御手
段とを備えｆこことを特徴とする２以下図面に基づいて
本発明の好適な実施例を説明する。第２図は本発明にお
ける検出原理を説明する１こめの放電々圧波形と、その
波形Ｃζおける電圧印加後放電開始才での無放電時間の
分布状態ケ示すもので、実験ζこより得られ１こ結果で
ある。尚、放電開始点は、電圧の立下りの時点を検出し
ているＴこめ、パルスのオン→オフ時も信号が出る。こ
の分布状態と極間状態との関係から以下のことが判明し
ている、 （Ａ）　　極間開放状態（電極、被加工物間が完全に離
れており加工していない状態）を除いては、電圧印加後
５μ秒以内に放電の開始する率が高い一〇３）　アーク
の前駆的状態の時には、上記５μ秒以内に放電を開始す
る比率が７０％を越す、０　サーボ系の安全度が悪くハ
ンチング状態となろと、無放電と短絡の繰り返しとなり
、５μ秒以後の放電分布はなくなる。 傷　正常放電時は、電圧印加後５μ秒までの分布が３０
粥程度あり、その後はなだらかに減少する分布となる、 （均　アーク状態となっ１こ時の分布は、上記（Ａ）と
中）の状態を数秒間の周期で交互（ζ繰りかえす。 おそらく異常アーク放電により発生し１こカーボン同志
の放電となり、放電のモー−が、放電加工における一般
の電極と被加工物の組合せと異なる１こめと考えられる
、 （Ｐ′）きわめて極間々隙を狭くシ１コ時、上記中）の
アーク前駆状態に似てくるが、それでも５μ〜３０μ秒
の間をζおける分布は】０％以上存在する、（Ｇ）　　
極間々隙が開くよう（ζ極間サーボを行うと、１０〜２
０％は５μ秒以内で放電し、それ以後なだらかに減少す
るわ 以上の結果より次のよらな状態であれば、極間々隙状態
は異常でＩ：ｒｆｌいという判断がで入る。 （１）５μ〜３０μ秒に放電開始するパルスが１０％以
上存在する。 （２）５μ秒以内に放電するパルスの比率が５０％を越
さない、 （３）ｐでも放電しない比率が５０％を越さない。 第３図は、この実施例を含む概要図であって、極間々隙
に電圧を印加し、放電電流を流すスイ１．。 チングトランジスタ（１８ｂ）１．ｆ、スイ・ツチング
アンプ（１８８）に入力されるパルス休止信号ハ、パル
ス休止発生回路（１８ｆ）によって作られる。この（１
８ｆ）の基本クロ、ツクパルスＩＪ１クロヴクパルス発
生器１１８ｇ　３によって発生される。クロ・ツクパル
スの周波数は、極間印加電圧の放電才での時間のサンプ
リングにも使用する１こめＩ　ＭＨｚ以上の周波数を必
要とする。（イ）は極間電圧の立下りを検出する回路で
、抵抗ｒｌｌｒ２によって分圧され、コンパレータ（５
０ａ）で基準電圧Ｖｒより下−・ｙ、＝時短の信号を、
抵抗ｒ３．ｒ４コンデンサＣ＋で構成される立下り微分
回路によって信号Ｓ２として取り出している。、＠は放
電状態判別回路であって、以下第４図と第５図を用いて
動作内容を説明する。電圧が極間々隙に印加されリング
カウンタ６のが動作し、ＯＲゲート（イ）、（財）、（
至）は、各時間毎にゲート開の状態となる。 例えば、ＯＲゲート輪は０〜５μ秒の間出力は１１＃と
なっている。この間に放電が発生して電圧立下り信号Ｓ
２が入力されると、ＡＮＤゲート（イ）、１７１゜（財
）を介してカウンター、輪、０Ｉζ所定期間における区
間毎の放電分布に沿つ１こパルス数が計数される、所定
時間としては、極間々隙状態変化の速度から鑑み、１０
〜３０ｍ秒が、実験結果からも適切と考えられている。 これらカウンタ員、■、０１）の内容は、ディジタルコ
ンパレータ輸１輪、−ニヨって判別され、所定時間にお
いて何個以上あるい１、？以下のパルスがどのような無
負荷電圧印加時間の分布で放電したかが明らかとなる、
前述のように、分布軟泥は異常と判別される分布と、正
常とされる分布１４分類され、異常と判断されｙ、＝場
合にこわをカウンタ＠で更に計数する。 ま１こ正常と判断される分布の場合には、カウンタ■を
リセ・ソトするので、このカウンタ６ηハ、異常状態と
判断される時、すなわち電圧印加後５μ秒以内に放電し
ている率が５０％以上、あるい１．ｆパルスの終了戸で
も尚放電しない率が５０％以上の時、内容が増加し、５
〜３０μ秒で放電するパルスが１０％以上存在する時Ｃ
では１こだちにカウンターがリセ、−，トされる、よっ
て正常であれば零、異常であればカウンタ内容増加とい
う状態ケくりかえすので、このカウンタ内容をディジタ
ルアナログ変換器に）を用いて、アナログ電圧Ｖｏを観
察することによ−・でも極間々隙状態の良否を判別でき
る。すなわちアナログ電圧Ｖｏが大であれば異常放電に
近づいていることになり、例えば被加工粉の滞留によっ
て極間々隙にスう・ソジが１こまっているとか、異常ア
ークによって加工液αＱが熱分解してカーボンが発生し
ているとか、電極の一部が破損してそのかけらが極間々
隙（ホ）に存在するとか等の不具合が容易に検出で辷れ しかしごく短時間であれば極間間隙状態は断え才変化し
ており、短時間アナログ電圧■０があっても必ずしも極
間々隙状態が悪いとは判断で〉ない、そこでプツシタル
アナログ変換器（イ）の出力Ｔｈの所定値以上の存在が
ある時間続い１こことを検出して、極間々隙状態の良否
を判断する必要がある。 第６図における電圧比較器（１４８）はプツシタルアナ
ログ変換器−の出力■が所定値Ｖｚよりも大か小かを判
別している。Ｖ　ａ　〉Ｖ＋目となると、電圧比較器＋
１４８）の出力は負となり、ペース抵抗＋１５０）を介
してスイ・フチング用トランジスタｔ１５２）ｒｔフ状
態にする。このため時間計測用コンデンサ＋１５４））
、？抵抗（１５６）を介して充電され、コンデンサｔ　
１　ｆｉ４　）の両端電圧■は次式のようＣζあられさ
れるー Ｖ３１　　＝　Ｖ４１（１−ｅ　　　ｒｚ＋ｃ）ｐ １こだしｒ２１は抵抗１１５６３の抵抗値。 Ｃはコンデンサ（１５４）の容量。 ｔは時間 このコンデンサ（１５４）の両端電圧Ｖ３１は基準電圧
Ｖ２１と電圧比較器（１５８）で比較される。Ｖ３１＜
Ｖ２＋の期間は電圧比較器（１５８）の出力が負になら
ない１こめ、発光ダイオード（１６０）は点灯しない、
そしてＶ　ａ　＞Ｖ　Ｉ　＋の状態が所定時間継続して
Ｖ３１＞Ｖ２１になると、電圧比較器＋　１５８１の出
方が負となり、発光ダイオードｎ６ｏｔを抵抗＋１６２
）を介して点灯させて極間々隙状態の異常発生を表示す
るものである。 スイッチ＋１６４）は、時間の関数だけで極間々隙状態
を判断するか、プツシタルアナログ変換器（至）の出力
■の大きさと時間の積の関数として判断するかを切換え
る１こめのスイ、リチである、すなわち単に時間だけの
検出では極間々隙状態の異常判別の困難な加工、例えば
超硬合金の加工のように一瞬にしてアークによる割れや
、タングステンの欠落が発生する場合には、スイ・ソチ
（１６４）を図示例のように接点（］　６４ａ　）側ｆ
ζ投入すると、ディジタルアナログ変換器（４ｆ）の出
力Ｍｌと時間の積の関数として、極間々隙状態の異常発
生をすみゃかＣと知ることがで〉ろ、上記の出力ＶＤが
大であればコンデンサｆ１５４）の充電電流が増え、１
こだらにコンデンサ１１５４）の両端電圧Ｖ３１が基準
電圧Ｖ２１に達するからである、 （ｌ］＋ ま１こ、上記の出力ＶＯを直接電圧計で観測することに
より、極間々隙状態のモニターとして使用できることは
明らかである。 さて、上記検出回路によって得らね１こ出力にもとつい
て、極間々隙を制御する手段のゲイン、すなわち感度を
変化させることにより、短絡や開放状態、あるいはアー
クの前駆状態を回復させることができる。すなわら上記
のような悪い極間状態の場合、廿−ポゲインを増加させ
、間隙の開離と接近の速度全増加させることにより、す
みやかに機械的な悪状態からの回避ができるようζζな
り、極間状態を回復させることができる。 この実現のＴこめの一実施例を第７図を用いて詳ｍｉ？
説明する。（ｌ（１０）ｉ、を乗ｊＥ型のディジタルア
ナログ変換器で、上記カウンタ（財）の出力に従い、入
力アナログ信号Ｖｒ　−Ｖｓ　Ｉζ乗算しＴこ形式で出
方できる素子であって、米国アナログデバイス社製のＡ
Ｄ７５２０等が公知である、すなわら、入力信号に対し
てボリュームの働きをさせろものと考えればよい。そし
てこのボリュームの値が上記検出回ｕ′、！Ｊ 路の出力（ティジタル値）ｌζよって変化するのである
。よ−て本実例によれば、極間状態の悪化に従って廿−
ボゲインが乗算型プツシタルアナログコンバータにより
増加し、抵抗＋１０２）、　　（］（１Ｂ）とオペアッ
プ＋１０４）によ−・て構成される増幅器ｅＡを介して
廿−ボバルブ（ハ）の制御コイルに入力され、サーボの
アクチェータの速度１オ増加する一本実施例では、極間
状態の悪さに比例してほぼ直線的にサーボゲインを増加
させているが、必才しも面線的（と変化させる必要Ｉ；
ｒｆｒ＜、２次関数的あるいは、折れ線的変化Ｃζよっ
てもよい、上記検出信号ＳＡケ用い２段階の制御を行な
うのが実施する場合、容易でかつ低価格となる。 ｌｒお実験Ｃζよねば、極間状態が悪化し１こ時、少く
とも２０闘／分以上の速度がないと、アーク放電Ｃζ移
行１１、多量の加工粉が極間々隙に滞留し１こ時は、２
００ｕ／分程度の速度が必要であることが判明している
。まｙ、＝、安定ｔ「加工の際は、面粗度１５μＲｍ　
ａ　ｘ以下の仕上加工において５〜］Ｏｍ／分の速度の
時加工能率が高いということも確認されており、おおむ
ねこれらの領域で速度設定が必要と考察される。。 以上のように本発明では、極間々隙状態の異常を、既述
の検出方法で判別し、該判別結果をもとにして極間々隙
状態を回復をはかるｔこめに、極間々隙す−ボ手段の感
度を変化させて廿−ポアクチエータの速度を制御し、極
間々隙における間隙の開離と接近をすみやかに行なわせ
るという従来にない放電加工装置の提供を可能とするも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電加工装置を示す原理図、第２図は本
発明になる原理の説明図、第３図は本発明の検出回路の
概要図、第４図は検出の１こめの回路の詳細図、第５図
１．ｒ第４図の回路全説明する１こめのタイムチャート
、第６図は極間々隙状態判別回路の詳細図、第７図１ｊ
判別信号に従−・て極間々隙状態を回復させるようにす
る制御手段の本発明実施例図でＪ）る−図中（１０は電
極、ａ傭Ｊ被加工物、（至）は加工電源、＠は異常検知
カウンタでＪ）る。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す８＃、’７
Ｆ？１ Ｌ／）＞ 第４図 ９ ５７　　　　カウンター ３ 乙２ リ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　：）７八°１−ｙン　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　郭り、′　　　　　　　　　　　
　　５４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１．。 六　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　カウンタ２ウ ン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　６３Ｔ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　コンノー１−タ５５　　　
　　　　５’ｌ　　　　　　　　　　　　４゜カウンタ
３ 々 フンＩψレータ １ −　　　　　　　　　　　〇・ ％　　　　　　カウンタ 尺 手続補正書（指令） 昭和　５へ９　月２１゛日 腎 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　特願昭６８−７８７２０号２、発
明の名称 放電加工装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　　昭和５８年８月８０日（発送
日）６、補正の対象 （１）明細書全文 ７、補正の内容 （１）明細書全文を別紙のとおり浄書する。（内容Ｃζ
変更なし） ＆　添付書類の目録 （１）明細書　　　　　　　　　　　　　１通以上 ２０３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極と被加工物を絶縁性加工液を介在させて対向させ、
   その極間々院内に放電を発生させて被加工物ケ加工する
   放電加工装置において、上記電極と被加工物の極間々隙
   で放１！　＋、、　ｔ：際の電圧印加後の時間の分布状
   態を検知する検知手段と、この検知手段により検知され
   る電圧印加から放電発生までｅ）時間の分布状態を予め
   設定した極間々原状態の良否を示す分布状態と比較し、
   極間状態を判断１７て信号全出力する極間状態判別手段
   と、この判別手段の出力に基づいて極間々隙の制御ケ司
   どる廿−ボ手段の感度を制御する制御手段を具備するこ
   とを特徴とする放電加工装置。