JPS603927B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電極と加工物間（以下電極間と称す）に繰返し
過渡的なアーク放電を発生させ、その放電作用で加工物
を除去加工し、形彫り・研磨・孔あげ・切断等を行う放
電加工装置に関するものである。

この種の放電加工装置は電極間に並列に設けたェネルギ
蓄積用コンデンサの充電電荷を、電極と加工物を通じて
放電させて加工するものと、このようなェネルギ蓄積用
コンデンサを用いず、電源の出力を直接電極間に供給す
るものとに大別される。

そして前者は電極間の物理的条件によってコンデンサ中
への充電特性及び電極間の絶縁破壊特性が決定される。
そしてこの充放電繰返し周波数が加工速度に影響し、通
常のＲＣ放電加工回路では充電電流は充電電圧の上昇に
従って減少する。又加工用低圧チョッパの出力と同期又
は非同期の状態で絶縁破壊用高圧チョッパの出力を車畳
してェネルギ蓄積用コンデンサ（容量性２端子インピー
ダンスで、通常・容量・抵抗・インダクタンス・相互イ
ンダクタンス・ダイオード等より成る受動的ェネルギ蓄
積素子を云う）を充電するものでは次の如き不都合があ
る。即ちコンデンサ６への充電が開始された時点では、
低圧チョッパの出力（例えば出力電圧４０Ｖ〜２００Ｖ
程度・出力電流数Ａ以上数１０船程度）と高圧チョッパ
の出力（低圧チョツパの出力電圧よりも高く例えば出力
電圧ｌｏｗ以上出力電流数のＡ〜数１Ｍ程度で通常低圧
チョッパの出力電流より小さい。）の両者の和で急速に
充電される。然しコンデンサの充電電圧が低圧チョッパ
の開放電圧（絶縁破壊していない状態における低圧チョ
ッパの出力電圧）以上になると、それ以後は高圧チョツ
パの出力のみでコンデンサを充電することになり、通常
高圧チョッパの出力は低圧チョッパの出力より小さいの
で、そのコンデンサの充電電圧勾配は両チョッパ出力で
充電したときの勾配Ｃ３に比べて公配ＣＩの如く小さく
なり（第５図参照）充電時間が非常に長くなり、加工速
度の向上を妨げる原因の一つとなっている。（結果的に
充放電繰返し周波数が上昇しない。）なお低圧チョッパ
の出力と高圧チョッパの出力を重畳する回路の一例を第
１図ａ，ｂに示す。

第１図ａは低圧チョッパーの出力電流路に高圧阻止ダイ
オード２を直列に接続し、電極３と加工物４間に高圧チ
ョツパ５（高圧出力の同期型直流チョツパ、非同期型直
流チョッパ、ィンバータの出力、高周波・低周波又は直
流等の任意出力波形を有する高圧電源）を接続した例、
同図ｂは高圧阻止ダイオード２と並列に高圧チョッパ５
を接続した例である。本発明はェネルギ蓄積用コンデン
サ６を有する放電加工装置に係り、そのコンデンサの充
電特性を改善して加工速度の向上を図ることを目的とす
る。

即ち、低電圧チョツパを用いて加工電流を断続的に流し
、この加工電流で電極間に並列に設けたェネルギ蓄積用
のコンデンサを充電する放電加工装置に、定電流出力特
性を有する充電回路を上記のコンデンサと並列に附加し
、そのコンデンサの充電特性を直線化することを特徴と
するものである。以下図面に示す実施例について説明す
る。第２図に於て１は電極間の電圧には無関係に略−定
の電流を出力する充電回路にして、高圧電源Ｅ出力路に
被制御用トランジスタ８，８′，１７，１７ｒ，１８，
１８′、電流検知抵抗１５を夫々直列に設け、その抵抗
１５の一端Ａ（出力側）とトランジスタ８のベース間に
定電圧ダイオード１２を挿入し、補助電源９から抵抗１
０を介してトランジスタ８のベースへ入力電流を供給す
る構成である。なお図示例は高圧電源Ｅの出力に耐える
ように、被制御トランジスタの三組８，８′，１７，１
７′，１８，１８′を直列接続したものである。１９〜
２２はこれ等のトランジスタ１７，１７′，１８，１８
′に印加される電圧を分配する目的の分圧抵抗である。

今電極３と加工物４間がアーク状態になっていると、そ
の電極間には第５図に示す２０Ｖ程度のァーク電圧が発
生するのみでコンデンサ６は充電されない。

このとき充電回路１からの充電電流は略一定である。即
ち充電回路１に充電電流が流れると、電流検知抵抗１５
の両端には図示極性の電圧降下が生ずる。そしてこの電
圧降下とトランジスタ８のベースェミッタ間の順方向電
圧降下（約０．６Ｖ程度で主としてベース広がり抵抗に
よる電圧降下）とを加えた電圧が、定電圧ダイオード１
２の両端電圧と等しくなると、抵抗１０を流れる電流は
トランジスタ８のベースに流入せず、定電圧ダイオード
１２を通って側路する。従って定電圧ダイオード１２の
両端電圧と釣合った電圧を発生する充電電流以上の電流
は充電回路１には流れない。次いで電極間の絶縁が回復
すると、低圧チョッパ１の出力又は低圧チョッパと高圧
電源より成る開閉型ィンパルス回路７の出力によりコン
デンサ６が第５図曲線勾配Ｃ３で充電される。

そしてその充電電圧が低圧チョツパ１又は開閉型ィンパ
ルス回路の開放出力電圧以上となると、それ以後は上記
低圧チョッパ１又はインパルス回路７の出力と略等しい
充電回路１の一定充電電流で曲線勾配Ｃ２の如く充電さ
れる。かくしてコンデンサ６は略直線的に充電されて、
単位時間当りの充放電繰返し周波数が増大する。第３図
は第２図の回路にシュミット回路で代表されるコンパレ
ータ３１を附加した実施例で、電極間電圧がアーク電圧
となった充電回路１を流れる電流を遮断する機能を有す
るものである。

このコンパレータ３１はシュミット回路の他、集積回路
（フェアチャィルド社製山Ａ７１０）・差動増幅器等を
利用できる。そしてこのコンパレー夕３１の感動反転電
圧は少くともアーク電圧より高い電圧である。今コンデ
ンサ６がィンパルス回路７の出力により、第５図曲線勾
配Ｃ３でィンパルス回路７中の低電圧チョッパの開放出
力電圧（第５，７図）まで充電されると、充電回路１は
コンパレータ３１の反転作動により第７図曲線口の部分
で動作し、コンデンサ６を略時間に対して直線的に充電
する。

そしてこの充電電流はコンデンサ６の充電電圧が電源Ｅ
の電圧に近くなっても小さくならず、電源Ｅの電圧に極
〈近い電圧まで充電されてから第７図曲線イの如く充電
電流が減少する。上述の如きコンパレータを利用して充
電回路１の電流を遮断する方式には、電極間が絶縁破壊
する毎に充電電流を遮断する方式と、電極間電圧が一定
時間アーク電圧に保たれたとき充電電流を遮断する方式
とがある。

第３図の回路に鎖線示のコンデンサ３２，３３を挿入し
た場合が後者の方式で、コンデンサ３２，３３を挿入し
ない場合が前者の方式である。なお図中３４はコンパレ
ータ３１のスレシオルド電圧（第７図ハ線示の電圧）を
可変するためのッェナダイオードである。第４図はパル
ス発振器３５を用いて充電回路１の充電電流を、トラン
ジスタ４１〜４３のオン・オフにより断続する実施例で
ある。

この回路抵抗１５〜１５″並びに定電圧ダイオード１２
の両者の作用により、充電回路１の負荷特性は第７図イ
，口線の如き定電流特性を有する。図中３６，３７，３
８，３９はトランジスタ１７，１８を完全に導通させる
ためのダイオードと抵抗、４０は例えばシュミット回路
で構成したコンパレータ３１の感動反転電圧を決定する
ッュナダィオードである。この充電回路１は電極間がア
ーク状態又は短絡状態となったとき、コンパレータ３１
の出力でトランジスタ４４を導通させて、電源Ｅの出力
をトランジスタ４１，４２，４４を通じて側路させる。

これにより充電回路１の出力電流は遮断され、電極間の
絶縁回復が容易に行なわれる。なおこの回路に点線示の
ように抵抗４５を挿入すると、電極間が短絡状態時やア
ーク状態時でも充電電流を流すことができる。この電流
により電極間の絶縁が回復した時ィンパルス回路７の出
力がオフでも充電可能となる。然しこの抵抗４５の抵抗
値をあまり小さく運ぶことは、定常アーク放電に移行さ
せ又アーク放電を持続させるのでよくない。第８図は抵
抗４５の抵抗値を変化させたときの充電回路１の電圧・
電流特性図である。第６図はコンデンサ６の充電電圧の
上昇に伴なつて、充電電流が増大する充電回路１にツェ
ナダィオード４６を附加して、その充電回路１の出力充
電電流を第９図口線示の如き定電流特性をもたせた実施
例である。図示例では充電電流の漏洩抵抗４５を端子Ａ
に接続したが、鎖線示の如く端子Ｂ又はＣに接続しても
よい。又この抵抗４５と直列にィンダクタンス４７を挿
入して、その漏洩電流を定電流化することもできる。な
お上述の第２，３，４，６図に示す実施例回路は理想的
な定電流回路ではないから、電圧・電流特性（負荷特性
）は第７図鎖線示の二，不線の如き特性となる。

本発明は上記のように定電流出力特性を有する充電回路
を附加し、電極間に並列に設けたェネルギ蓄積用コンデ
ンサを時間的に直線的に充電するように構成したから、
電極間の電圧上昇に伴なつて充電電流が減少するコンデ
ンサ充電式放電回路の欠点が改善される。

又高圧電源の出力を重畳する場合、その高圧電源出力の
みによるコンデンサ充電勾配の減少を防止できる。その
結果コンデンサへの充電が急速に行なわれ、単位時間当
りのコンデンサの充放電回数が増大して加工速度が向上
するものである。更に前記の充電回路は或る値以上の電
流が流れると「 これを抵抗１５の電圧降下によって検
知して、それ以後は一定の電流しか流さない。

そしてこの定電流は従来のＲＣ回路或はＲＬＣ回路を用
いた場合の充電電流（短絡時又はアーク放電時に電極３
と加工物４間に供給される電流）に比べて少ないので、
電極間はアーク状態に移行し難い。しかもコンデンサの
充電電圧の上昇に伴なつて充電電流も減少しないので、
前述の如くコンデンサの充放電繰返し回数が増大して加
工速度が向上する。又充電回路１に遮断回路３１を附加
し、電極間が短絡状態或はアーク状態になったときこれ
を検知して充電回路１を遮断するように構成したから、
短絡電流やアーク維持電流が極端に少なくなり（通常数
ｌｏｗＡ〜ＩＡ程度）、電極間の絶縁回復が容易となる
。そして上記の充電回路１の遮断作用は、電極間にィン
パルス回路７から加工パルスが印加されているときでも
行なわれるものである。以上充電回路１を電極間に接続
した場合について説明したが、この充電回路１は第１０
図に示す如く高電圧阻止ダイオード２と並列に接続し、
電極間に接続したコンデンサ６を充電するように構成し
てもよい。

又高圧を車畳しない場合（高圧電源５を有しない場合）
にも充電回路１は高圧チョッパ５の有無にかかわらず加
工電源７（低圧）の出力路か電極間へ並列に接続すれば
よい。電極３と加工物４は図示極性のみならず逆の樋性
でもよい。更に第２，６図に示す回路を用いると同期型
の高電圧重畳放電加工電源を用いた場合でも休止時間中
に充放電が可能となり、全放電加工の速度は上昇する。
ただし休止時間中に充電回路１から充電すると充放電繰
返し周波数が低下するので、定常アーク状態になりにく
い。図示例は低圧チョッパ１、高圧チョッパ５、充電回
路１等を夫々別個に構成したが、これ等を一体の回路構
成としてもよい。

分圧抵抗１３，１４は電流検知抵抗１５の電源側（電源
Ｅに近い側）に設けた場合を例示したが、回路定数のみ
適当に選べば抵抗１５の電極側（電極３に近い側で例え
ば端子Ａ）に設けて電極３と加工物４間の電圧を検出し
てもよい。

第６図回路中のダイオード１６は短絡電流を減少する目
的で挿入したものであるからこれを取除し、てもよい。

側路トランジスタ１１は差動増幅器又はオペレーショナ
ルアンブを用いてもよい。又第６図に示す回路以外でも
、第９図イ，口，へのホールドバック特性を有する充電
回路１を用いれば本発明の目的は達成し得るものである
。なお第１０図に示す回路は特公昭４６一１２５１６号
で知られた公知の回路に抵抗１５〜１５″並びにッェナ
ダィオード１２を挿入して、出力電流を定‐電流化した
ものである。

この場合充電電流はＥ（十）−１８−１７−８−１５−
４８−５０−６−Ｅ（一）の回路に流れる。従ってダイ
オード５０ならびに高電圧阻止ダィオ−ド２は必ず必要
で、これを取除くと加工電源７は破損する。図面の簡単
な説明第１図ａ，ｂは加工用低圧チョッパ出力に絶縁破
壊用高圧チョッパ出力を重畳する回路の一実施例図、第
２図は本発明放電加工装置の回路図、第３図はその回路
に充電回路の遮断回路を附加した回路図、第４，６，１
０図は他の実施例を示す回路図、第５図はェネルギ蓄積
用コンデンサの充電犠性図、第７〜９図は充電回路の出
力電圧・電流特性図である。

１は低圧チョツパ回路、２は高圧阻止ダイオード、３は
加工電極、４は加工物、６はェネルギ蓄積用コンデンサ
、７は開閉型ィンパルス回路、１は定電流特性を有する
充電回路、３５はパルス発振器。

繁イ図 第２図 第３図 第５図 第４図 繁る図 第７図 第８図 鯖ク図 鯖’０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 低電圧チヨツパを用いて加工電流を断続的に流し、
   この加工電流で電極間に並列に設けたエネルギ蓄積用の
   コンデンサを充電する放電加工装置に、定電流出力特性
   を有する充電回路を上記コンデンサと並列に附加し、そ
   のコンデンサの充電特性を略直線化してその充電を促進
   することを特徴とする放電加工装置。