JPS594250B2 - 放電加工における放電パルスの良否判別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工における各放電の良否、すなわち正常
又は異常放電を加工間隙の放電電圧、放電電流、または
放電中の間隙インピーダンスに含有または重量されてい
る高周波成分の有無または含有レベルにより検出判別す
る放電加工における５ 放電パルスの良否判別装置の改
良に係る。

従来より正常放電の放電電圧、放電電流または放電中の
間隙インピーダンスには１０ＭＨ２前後程度の高周波成
分が含まれていることは知られている。これを図で説明
すると、第１図は電極と被１０加工物とからなる加工間
隙に休止時間をおきながら間欠的にパルス電圧を印加し
た場合に発生する放電の電圧波形図を拡大して示したも
ので、Ｄは正常放電の場合に比較的多く現われるパルス
電圧印加開始時を。よシ放電開始時点ｔｌまでの期間１
５の無負荷電圧部分、Ａは正常放電の放電電圧波形で前
記放電開始時点を、より所望の設定された放電持続時間
の間すなわちパルス終了時点を２まで継続する。Ｂはア
ーク放電等の不良又は異常放電の放電電圧波形で、この
場合には前記無負荷電圧２０部分Ｄは現われないことが
多い。又Ｃは間隙短絡時の電圧波形で、この場合には前
記無負荷電圧部分は通常現われない。しかして正常放電
の場合にはその放電中の放電電圧波形（放電電流の場合
には放電電流波形）に第１図波形Ａで示したように２５
通常約１０ＭＨ２前後程度の絶えず変化する不定周波数
の高周波成分が重畳して現われる。すなわち放電電圧波
形は上記の高周波で絶えず振動しておわ、放電電圧は絶
えず高周波で変化している。

これに対しアーク放電等の異常放電の場３０合には第１
図波形Ｂで示したように放電柱がアーク放電という安全
状態にあるためか前述正常放電の場合のような高周波成
分の重畳、換言すれば放電電圧波形の高周波振動はなく
、ほとんど一定の直線的な波形となる。従つて各パルス
放電の放電９５中の放電電圧又は放電電圧波形に前記の
如き高周波成分が含まれ、又は現われているか否か或い
はその大きさ（レベル）が大きいか小さいか若しくは所
望レベルの上下何れに属するか等を検出判別すればその
放電が所望の正常放電か或いはアーク又はその他の異常
放電であるかを知ることができる。かくて放電電圧に於
ける高周波成分の有無や含有レベルを検出判別するのに
コンデンサや適宜のフイルタを使用し、該コンデンサ等
によつて間隙の直流電圧成分及びパルス電圧又は放電繰
返り周波数程度の比較的低周波の電圧変化成分をカツト
オフして前記の高周波の電圧成分を検出し、これを必要
に応じて整流して抵抗端子より取リだすとかあるいは必
要に応じ積分して取りだし、この取り出した信号を適宜
増幅等して放電加工に訃ける各種制御系の制御信号とし
て使用しているものがある。

そして最も普通には加工中常時加工間隙の電圧等より高
周波を検出する方式が採用されているが、各加工パルス
の放電開始時、又は放電開始時の間隙絶縁破壊に伴つて
発生する高周波成分の勢力が放電開始後の放電中に発生
している高周波成分の勢力に対して極めて大きく、かつ
前記の放電開始時に発生する高周波は各加工パルスによ
る放電が異常等の不良放電であつてもパルス電圧休止時
間の後に電圧パルスが印加されてその電圧印加と共にア
ーク等の異常放電を開始するものであるから放電開始時
に発生する高周波成分の勢力は弱いものではあつても、
前記高周波成分は或る程度発生して訃り、従つて雑音の
ない正確な放電パルスの良否判別ができないだけでなく
所望の制御を行なうに適した制御信号が得られない欠点
があつた。又上記のコンデンサ等のカツトオフによる高
周波成分の検出方式は、その回路構成等が比較的簡単で
あるものの、上記の如き放電中を含むパルス電圧印加期
間中は勿論のこと、常時検出及び判別作動を継続してい
るため雑音の入力を判別さらには防止することができず
、また放電の中途以後の後半部分に於て異常放電に移行
したパルス放電については判別が難かしく、正確な検出
判別が期待できなかつた。また前記の如く放電電圧等に
重畳されている高周波成分を検出して各放電の良否を判
別する場合に前述の如き放電開始の時の放電の不安定に
よる雑音の混入を防止するために放電開始から放電状態
が安定する或る時間遅延させた後所定検出期間を規定す
るチエツクパルスを出力せしめ当該チエツクパルスの期
間のみ検出判別を行なう等のことが必要となるが、構成
が複雑で加工パルス巾があまジ広くない条件では放電開
始後の遅延時間が充分取れず、加工条件によつていちい
ち遅延期間その他を切換えることもできないから正確な
検出ができないことがあつた。

またこのような従来の検出方式では例えば上記チエツク
パルスの終了後の如き放電の途中から不良放電に移行し
たものは検出できず、このため制御動作が遅延したり次
の加工電圧パルスを印加してまたは該パルスによる放電
により検出判別して始めて間隙状態の悪化が判明する等
の不都合があつた。このような点を考慮して本発明では
加工用直流電源と、該電源に直列に接続されたオンオフ
スイツチングによつて加工間隙に加工パルスを供給する
スイツチング素子と、該スイツチング素子にオンオフ作
動のパルス信号を供給する時間装置を備えた放電加工装
置の放電パルスの良否判別装置に於て、前記時間装置よ
り出力するスイツチング素子のオン終了信号或はオフ開
始信号により作動して加工間隙の放電電圧、放電電流、
またはインピーダンスに重畳されている高周波成分の有
無を検出判別する装置を設けたものである。

しかして既述の如き高周波成分の有無による検出判別は
例えば電圧レベルの検出判別の揚合ほどには加工条件に
よつて検出レベルや増幅度等を切換える必要がない点ま
たは正常放電と高周波成分がほとんど零のアーク放電と
の判別が正確、かつ確実に行なわれる所から有効なもの
である。以下本発明装置を第２図の１実施例プロツク線
図で説明する。

先ずＶＧは放電間隙の電圧信号が入力する信号入力端子
で、それぞれ抵抗Ｒ１を介して演算増幅器０Ｐの＋一両
端子に前記信号が入力する。＋側入力端子には入力端子
ＶＧで検出された電圧信号がそのまま同相で入力するが
、一側入力端子には抵抗Ｒ１コンデンサＣ１が設けられ
ているので、コンデンサＣ１のキヤパシタンスに応する
遅延信号が入力する。また一側入力端子と出力端子Ａ１
間及び＋側入力端子と接地間にはそれぞれ抵抗Ｒ２が設
けられており、演算増幅器０Ｐの出力端子Ａ１には端子
ＶＧよりの入力検出信号に同相の信号と、遅れの位相差
を有する遅延信号の和（この場合引算）が造られて出力
するようになつている。

演算増幅器０Ｐの出力端子Ａ１にはパルス電圧印加に基
づく放電が正常放電であつて、放電電圧中に高周波成分
が含まれていれば信号が出力するがアーク放電等の異常
放電であれば放電開始時点以外の放電中は信号が出力し
ない。

第３図Ａ，ｂは第２図の回路の作動を説明するために第
２図に記載したＶＧ，Ａｌ，Ａ２，ＢＯ，ＢＩｙＢ２Ｆ
Ｂ３ＦＭ２９Ｍｌ９Ｏ２夕０１各端子の電圧信号を同一
時相で示した波形線図で、第３図ａは正常放電の場合第
３図ｂはアーク放電等の異常放電の場合をそれぞれ示し
ている。

伺先にも述べたように本発明では高周波成分が或る所定
レベル以上含まれているか否かの検出によつて判別する
ものであるから、その検出判別時点としてパルス電圧の
印加時点の前後またはパルス電圧の印加以後放電が開始
された時点の前後を選定することは少なくとも好ましく
ない。また放電開始時点はその放電開始がパルス電圧印
加時点と同時、または遅延しているの如何を問わず放電
開始に伴なう高周波成分の発生があるからこの意味でも
好ましくもなく、検出判別時点は間隙で放電が開始した
時点よりある時間を置いた以後放電終了までの期間から
所望の期間が選定されるものである。

しかして斯種の装置では、加工間隙にトランジスタ等の
電子スイツチ素子のオン、オフにより所望の休止時間を
｝いて一定または不定のパルス持続時間を有するパルス
電圧を印加して間欠放電により放電加工をするものであ
り、このような装置に於ては上記スイツチ素子に対する
オンゲート信号がオフした後も該スイツチ素子は数μ８
以下の非常に短い時間ではあるがゲートオン信号があつ
た期間に引き続いて僅かな期間オンを継続した後オフす
る如くゲートオン信号が終了した後もな卦放電継続期間
が僅かながら存在するものである。

即ち、これはトランジスタやシリコン制御整流素子等の
半導体スイツチング素子に於てはストレージタイム（蓄
積時間）によるターンオフ時間によるもので、放電加工
の加工パルス成形に用いられる作動定格電圧及び電流が
数１０程度以上及び数Ａ程度以上の通常半導体スイツチ
ング素子に於ては、上記ターンオフ時間が数μｓ前後あ
るもので、このような傾向及び特性は電子管等の他のス
イツチング素子に於てもほぼ同様のものである。本発明
はかかる点に着目し、放電電圧等に含まれる高周波成分
の有無またはその含有成分のレベルの検出期間を、前記
のスイツチング素子のゲートオン信号が終了またはオフ
信号の開始時点以後放電が終了するまでの期間または前
記オン終了信号（またはオフ開始信号）の時点より間隙
での放電が終了する以前の所定の短い期間としたもので
かくすることにより、スイツチング素子のオン終了信号
またはオフ開始信号を検出作動または検出期間開始の信
号としてそのまま利用することができ、従つてパルス幅
等の加工条件が切換えられても何等の変更、切換えの必
要もなく、また放電の途中以後終了までの期間で異常放
電に移行したパルス放電も確実に検出判別することがで
きる等の利点が得られるようになつたものである。前記
第２図に於て演算増幅器０Ｐの出力は正常放電の場合出
力端子Ａ１に第３図ＡＯＡｌに示す信号を出力するが、
その出力はアンド回路ＡＮＤの一方の入力端子に加えら
れ、該アンド回路ＡＮＤの他方の入力端子には端子Ｂ１
から前記オンゲート信号がオフになつた時信号が入力す
るよう構成されている。

この場合端子Ｂ。は前記オンゲート信号の入力端子で該
オンゲート信号はタイマーＴ１に入力し、該タイマーＴ
１は前記オンゲート信号がＯになつた時出力端子Ｂ１に
信号を出力するように構成されている。またアンド回路
ＡＮＤの前段に設けられているＳは増幅及び波形成形の
ためのセンス・アンブリフアイアでシユミツト．トリカ
ー回路やＩＣのデユアル．チヤンネル．センス．アンブ
リフアイア等が使用されている。このようにして間隙で
の放電が正常であれば、オンゲート信号がなくなつた時
点でアンド回路Ｍ１の出力端子Ａ２より、例えば１μｓ
前後のパルス幅で信号が出力し、該出力信号はタイマＴ
４に入力する。他方端子Ｂ１の信号はタイマＴ２にも入
力しており、該タイマＴ２を動作させタイマＴ３及び前
記タイマＴ４を動作させる信号を端子Ｂ２より例えば０
．６μｓ程度のパルス信号として出力する。タイマＴ４
は端子Ａ２及びＢ２よりの信号入力により動作し互いに
逆位相の２つの出力端子Ｍ１及びＭ２より出力信号をナ
ンド回路ＮＡＮＤ，及びＮＡＮＤ２の一方の端子を入力
せしめる。前記それぞれのナンド回路ＮＡＮＤｌ，ＮＡ
ＮＤ２の他方の端子には前記タイマＴ３より端子Ｂ３か
ら微少パルス幅のパルス、例えばパルス幅０．２μｓの
チエツクパルスがタイマＴ２の動作終了時点で入力し、
タイマＴ４の２つの逆位相出力端子Ｍ１及びＭ２と２つ
のナンド回路ＮＡＮＤｌ及びＮＡＮＤ２により構成され
た論理回路により放電電圧等の放電中の間隙のアナログ
量信号中に高周波成分が含まれている場合にはナンド回
路ＮＡＮＤ２の出力端子０２よりパルス信号、即ち正常
放電であるというパルス信号が出力し、アーク放電等の
異常放電で高周波成分が含まれていない場合には第３図
ｂに示すように他方のナンド回路ＮＡＮＤｌの端子０１
よりパルス信号即ち異常放電であるというパルス信号が
出力する。しかして、上記本発明の目的を達成する第２
図プロツク線図の各能動素子の具体例を示せば次の通り
である。演算増幅器０Ｐは、所謂リニアＩＣ等と呼称さ
れているもので、テレダイン社製１３２２、センス．ア
ンプリフアイアＳ及びアンド回路ＡＮＤも同様に所謂１
Ｃの一種であつてテキサス社製、ＳＮ７５２４、タイマ
Ｔｌ，，Ｔ２，Ｔ３，及びＴ４はいずれもテキサス社製
デイジタルＩＣ＜７）ＳＮ７４ｌ２ｌ、一部を使用した
ナンド回路ＮＡＮＤｌ，２はテキサス社製のＳＮ７４Ｏ
Ｏである。

な訃加工電圧パルスを形成するスイツチング素子はトラ
ンジスタ２ＳＣ５５８（最大定格ＶＣＥ：１００Ｖ，Ｉ
ｃ：５Ａ、電気的特性ＴＯｆｆＭＡＸ：４．０μｓ）を
２０個並列で用い、加工パルス条件は、例えば無負荷電
圧：８０Ｖ１放電電流パルス巾：４００１ｔｓ電圧パル
ス休止巾：５０μｓ、放電電流振巾、８０Ａとして加工
するものである。第２図Ａは、演算増巾器０Ｐ入出力部
分の１設計例の詳細を示したもので、回路素子定数の具
体例を示すと下記の通ジである。

抵抗 Ｒ１ ： ５ＫΩ Ｒ２：２００ＫΩ Ｒ３： １ＫΩ Ｒ４：１０ＫΩ Ｒ５： ２ＫΩ Ｒ６： ５０Ω コンデンサ Ｃ，：０．００１μｆ な卦、抵抗Ｒ５の出力と後段との間に、必要に応じ増幅
器を挿設する。

またタイマＴｌ，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の各ＣＲ時定数は前
述の各タイマ出力のパルス巾に応じ例えばタイマＴ４に
於けるＲ＝１．８ＫΩ、Ｃ＝１０００ＰＦの如く適宜設
定するものである。放電間隙における放電の繰返しは通
常１ＫＨｚ以上の高い周波数であるから前記出力端子０
，及び０２からの出力信号で間隙の放電状態が正常また
は良好であるか異常であるかを表示判別または判別によ
り制御信号を得るには、例えばそれぞれの出力端子０１
及び０２にカウンタを設けておき、両カウンタのカウン
ト数を所定の時間間隔ごとに比較するとか、端子０１に
対応して設けたカウンタを４個のカウントにより信号を
出力せしめるように設定するのに対し端子０２に対応し
て設けたカウンタを８個のカウントにより信号を出力す
るように設定し、後者の８個カウントする前に前者が４
個カウントすれば加工状態が悪いという表示または不良
加工状態を解消する制御系に制御信号を出力するように
構成するとか、あるいは端子Ｂ。，Ｂｌ，Ｂ２，Ｂ３の
何れかからパルス電圧のオンゲート信号を検出してそれ
をカウンタによりカウントせしめ該オンゲートカウンタ
のカウント数と前記出力端子０１，０２に設けたカウン
タの少なくとも一方のカウント数と比較または各設定カ
ウント数に応じて出力する信号を論理演算回路に加えて
２つ以上のパルス電圧の印加期間に訃ける放電状態の検
出判別または判別に基づく制御をする等任意に利用する
ことができる。本発明によれば上記のようにして正常放
電とアーク等の異常放電とは各放電ごとに確実に検出判
別でき、かつ電極被加工物の種類や組合せ及び加工条件
の設定変更の場合等にも放電電圧値の検出による判別等
の場合のように検出レベル設定を変更する等の必要がな
くなるが例えば短絡放電等は検出判別できるにしても短
絡は直ちにその解消を必要とするから別個に短絡検出器
を付設して短絡に対する防御の制御信号を別途に出力し
て必要な制御を行なわせる等の本発明の検出判別とは異
質の放電間隙状態に対する別個の検出制御装置を設ける
ことを何等妨げるものではない。上記実施例は放電電圧
、放電電流、または放電中間隙インピーダンス等の加工
間隙の放電中のアナログ量に重量または含有されている
高周波成分の検出手段として前記アナログ量を検出し、
該検出アナログ量信号の遅相（または進相）によジ前記
アナログ量信号と位相差を有する信号を造り、次いで前
記アナログ量信号と前記位相差を有する信号との差（ま
たは和）を造り、その差（または和）の信号の存否によ
り前記高周波成分の有無を判別するように構成してある
が、従来より知られているコンデンサカツト方式や高域
パスフイルタを使用する方式等も同様に適用できる。

また本発明の実施に卦いて検出を行なう加工パルスを例
，えば３個於きの如くサンプリング検出を行なう如く本
発明の精神を逸脱しない範囲での各種の設計変更が可能
なことは勿論である。

以上のように本発明は間隙での放電を終了せしめる信号
が得られた時点以後その信号をきつかけとして加工間隙
の当該放電の状態または良否を放電電圧等に含有されて
いる高周波成分の有無やレベルにより判別するようにし
たもので、既述の如く検出判別方式として新規かつ有用
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は放電加工に｝けるパルス電圧印加に基づく放電
波形線図、第２図は本発明装置の実施例プロツク線図、
第２図Ａは１設計例の詳細回路図、第３図Ａ，ｂは第２
図装置の作動説明用波形線図である。 ０Ｐは演算増幅器、Ｓはセンス、アンプリフアイア、Ｔ
ｌ，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４はタイマ、ＡＮＤはアンド回路、
ＮＡＮＤｌ，ＮＡＮＤ２はナンド回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加工用直流電源と、該電源に直列に接続されオン・
   オフスイッチングによつて加工間隙に電圧パルスを供給
   するスイッチング素子と、該スイッチング素子に上記オ
   ン・オフ作動の制御信号を供給する時間装置を備えた放
   電加工における放電パルスの良否判別装置に於て、前記
   電圧パルス印加により発生する放電の放電中の放電電圧
   、放電電流、または間隙インピーダンスに重量されてい
   る高周波成分の有無を判別し検出信号を出力する検出装
   置と、前記時間装置より出力する制御信号におけるスイ
   ッチング素子のオン終了信号またはオフ開始信号と同期
   してパルス信号を発生する装置と、該パルス信号発生装
   置の発生パルス信号と前記検出装置の出力検出信号とが
   入力する論理回路であつて、前記検出信号の有無に応じ
   て当該放電パルスの良否信号を出力する判別回路とから
   成ることを特徴とする放電加工に於ける放電パルスの良
   否判別装置。