JPS6260211B2

JPS6260211B2 -

Info

Publication number: JPS6260211B2
Application number: JP16076580A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Suzuki; Masakazu Kishi
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1980-11-17
Filing date: 1980-11-17
Publication date: 1987-12-15
Also published as: JPS5789522A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は放電加工作業における加工パルス条件
および加工安定化条件を無人により自動設定でき
る放電加工の無人運転装置を有する放電加工装置
に関するものである。

放電加工における加工システムは次のごとくな
つている。加工品の形状，材質，仕上面あらさな
どの要求条件を満足するように、電極形状，電極
材質，パルス電流，パルス幅を選定し加工を行な
う。放電加工では、通常、第１段階として、加工
能率が高く、かつ、電極低消耗のパルス条件で荒
加工により所定の取代を残して加工し、次に中仕
上加工を行ない、最後にパルス電流とパルス幅を
小さくした仕上加工条件に設定して加工し、所望
の形状を加工し終了する。

これらは周知のプログラムコントローラにあら
かじめ、加工深さに応じて、上記荒，中仕上，仕
上加工パルス条件を設定しておけば、自動的に切
換設定することは可能である。

しかしながら、上記パルス条件の他に、放電加
工を能率よく安定に行なうために必要な、加工液
圧，加工電圧，パルスのデユーテイフアクタ，電
極レシプロ運動など加工安定化条件を適正値に設
定しなければならない。

従来は、かかる加工安定化条件をプログラムコ
ントローラに追従して自動制御する装置がなかつ
た。加工作業者は手動により、上記設定を行なつ
ていたため加工作業能率が悪いということがあつ
た。

本発明は、上記従来技術の欠点を除去し、放電
加工の無人運転を可能にしたもので、所望の加工
形状，寸法を満足するように、あらかじめ加工深
さなどに対応して、パルス条件をプログラムした
プログラムコントローラとパルス条件以外の加工
安定化条件を最適値に自動制御する最適制御装置
を設け、上記プログラムコントローラから発生す
るパルス条件切換信号に応じ、上記最適制御装置
を動作させるための結合回路を具備したことを特
徴とする放電加工装置である。

以下本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説
明する。第１図は本発明に係る放電加工装置の一
実施例を示すブロツク線図である。１は電極，２
は加工物，３はパルス電源，４はプログラムコン
トローラ，５は放電状態検出回路，６は加工安定
制御回路，７は電極送り駆動回路，８は加工液圧
駆動回路，９は加工液供給ノズルを示す。次に、
上記構成ブロツク線図の動作を説明する。加工ス
タートにより、あらかじめ、プログラムコントロ
ーラ４にプログラムされたパルス条件設定信号を
パルス電源３に与え、該パルス電源から所定のパ
ルス条件が出力され電極１と加工物２の間（以下
電極間と云う）に供給する。プログラムコントロ
ーラ４からパルス電源３に与えるパルス条件設定
信号は図示のごとく、記号Ａはパルスのピーク電
流値、Ｂはパルス幅、Ｃはパルスのピーク電圧、
Ｄは微小パルスを供給する場合のコンデンサ回路
使用の有無の指令信号、Ｅはパルス電圧の極性を
設定するためのものである。次に、放電状態検出
回路５により、極間電圧波形をもとにして放電状
態を検出し、検出信号Ｆは加工安定制御回路６に
与えられる。放電状態の検出感度などは、プログ
ラムコントローラ４から与えられる信号、パルス
のピーク電圧（記号Ｃ）、コンデンサ回路使用信
号（記号Ｄ）、極性（記号Ｅ）、加工材質（記号
Ｇ）などにより自動的に選定される。また、パル
ス電源から発生するパルス周期に同期したタイミ
ングパルス信号の記号Ｉにより、加工パルスの１
パルスごとに放電状態の検出が行なわれる。次
に、加工安定制御回路６により、上記放電状態検
出回路６により検出した信号をもとに放電加工状
態が最良となるように、加工電圧し、パルスのデ
ユーテイフアクタτの最適値をパルス電源３に、
加工液圧力Ｐの最適値を加工液圧駆動回路８に、
および、電極引上周期Ｔを電極送り駆動回路７に
与え放電加工が行なわれる。ここで、加工電圧Ｕ
は電極間の間隙に相当するものであつて、加工電
圧が低いと間隙はせまく設定されるように、電極
送り駆動回路７により電極が送り制御されるもの
である。加工安定制御回路６には、上記プログラ
ムコントローラ４から発生される指令信号とし
て、順序パターン切換信号Ｆ，材質選定信号Ｇ，
スタート信号Ｈが与えられている。信号Ｆおよび
Ｇにより、加工安定条件の最適値を求めるための
操作手順のパターンを選定するものである。スタ
ート信号Ｈは加工スタートにより制御動作をスタ
ートさせるものである。このスタート信号Ｈは加
工開始時だけ発生させたり、荒加工条件から中仕
上加工に移るときに発生するなどのように適時に
プログラムすることができる。

第２図は、上記、回路構成の中でパルス電圧が
異なつた場合の放電状態の検出法の具体例を示し
たものであり、第３図は該検出回路の詳細を示す
ものである。ここでは、パルスのピーク電圧が波
形Ｊに示したＪ_T（例えば100V）の場合と波形Ｌ
に示したＪ_Tと高い電圧Ｊ_B（例えば300V）が位
相差をもつて重畳した波形での放電状態の検出法
を説明する。パルス電源３から波形ＪまたはＬの
ごときパルスが電極間に与えられると、正常放電
時での波形は電極間では波形ＫまたはＭのごとく
なる。パルス印加時のタイミングパルスT₁また
はT₁′時点では検出レベルE₃またはE₃′より高く、
放電時のtaにおいては、検出レベルE₁とE₂の間
にあることで、これらは正常放電として検出でき
る。第２図には正常放電のみについて示したが、
異常アーク放電では、電極間の電圧は、上記タイ
ミングパルスT₁またはT₁′の位置において、検出
レベルE₃またはE₃′以下になることで、異常アー
ク放電として検出できる。以上のごとく、パルス
のピーク電圧が異なると検出レベルE₃とE₃′を切
換え、タイミングパルスT₁とT₁′を切換える必要
がある。この切換は前記プログラムコントローラ
からの切換信号によつて行なわれる。次に、第３
図に示した上記方法による放電状態検出回路の構
成を説明する。第３図において、第１図と同一部
分は同一記号により示す。５０１，５０２はIC
などが破損しない程度に電極間の電圧を低い電圧
に分圧するための分圧用抵抗であり、分圧された
電極間の電圧は第１の比較器５０３、第２の比較
器５０４および第３の比較器５０５の各入力に与
えられる。上記、各比較器の他方の各々の入力に
は第２図に示した検出レベルE₁，E₂およびパル
スのピーク値に応じて、プログラムコントローラ
４からのプログラム信号Ｃにより第３の設定レベ
ル切換用リレー５１３が切換えられE₃または
E₃′が与えられる。第１の比較器５０３の出力と
第２の比較器５０４の出力はANDゲート５０６
に与えると、第２図に示した放電が起つている時
間taが検出される。一方、もしプログラムコント
ローラからの信号Ｃがパルスのピーク電圧が、第
２図に示した波形Ｊのごときパルスであれば、リ
レー５１３は検出レベルE₃に接続され、これが
第３の比較器５０５に与えられており、タイミン
グパルスはタイミングパルス切換用リレー５１４
によりT₁が選定されているのでもし、正常放電
状態であれば、第３の比較器５０５に出力が得ら
れ、この出力はタイミングパルスT₁とANDゲー
ト５０７に与えられ、その出力信号はフリツプフ
ロツプ５０８をセツト状態にする。フリツプフロ
ツプ５０８のリセツト入力にはパルス電源のパル
ス波形をもとにして発生するタイミングパルス発
生器５１１からのタイミングパルスT₂によりリ
セツトされる。なお、５１２は遅延回路であり
T₁′を所定時間だけ遅延させタイミングパルスT₁
を得るためのものである。上記ANDゲート５０
６の出力と、フリツプフロツプ５０８の出力Ｑお
よびパルス波形Ｊと同一パルス幅の信号をAND
ゲート５０９に与えると、第２図に示した波形Ｏ
が得られ、放電している時間taがANDゲート５
０９の出力から得られる。また、異常アーク放電
状態になつた場合は、第３の比較器５０５に出力
が得られず、フリツプフロツプ５０８はセツトさ
れないので、フリツプフロツプ５０８の反転出力
Ｑが論理“１”レベルとなり、この結果、AND
ゲート５１０から図示していないが、異常アーク
放電検出信号が得られる。この異常アーク放電が
連続して発生すると、加工面が損傷し加工不能に
なる。また、プログラムコントローラ４からの信
号Ｃによりパルスのピーク電圧が第２図の波形Ｌ
のごときであれば、第３の設定レベル切換用リレ
ー５１３により検出レベルはE₃′に切換えられ、
タイミングパルス切換用リレー５１４によつてタ
イミングパルスはT₁′に自動的に切換えられる。

次に、他のパルス条件により検出する場合につ
いての具体的な実施例について説明する。第５図
は微少パルス電流により、仕上加工を行う場合の
検出回路を示すものである。第５図において、第
１図および第３図と同一部分は同一記号にて示
す。パルス電源３から発生するパルスは限流抵抗
を通り、電極間に並列に接続されたコンデンサに
与えられ電流が蓄積され所定の電極間隙になると
放電が起り加工が行なわれる。

極間電圧は分圧器５０１と５０２により所定の
値に分圧されて第４，第５，第６，第７の比較器
の一方の入力にそれぞれ与えられる。該比較器の
検出レベルはそれぞれ、E₄とプログラムコント
ローラ４からの加工材質選定信号Ｇの信号により
第５の設定レベル切換リレー５３１を動作させ検
出レベルE₅またはE₅′のいづれかを選定した検出
レベルとE₆およびE₇が各々の他の入力に与えら
れている。放電状態がもし、第４図のｂに示した
ごときであれば、上記各比較器の出力は波形
A₁，A₂，A₃，およびA₄となる。ここで、放電が
起つている点は波形ｂにおいて、V₁，V₂，V₃，
V₄の各位置であり、そのうち、V₄は所定の電圧
に達しないうちに電圧が降下しているため異常放
電状態である。また、タイミングパルスT₁のう
ち、PT₆の時点では、極間電圧波形ｂに示すよう
に短絡状態である。その他、無放電状態もある
が、ここでは正常放電についての検出法について
説明する。正常放電であることの条件は、先づ、
コンデンサに蓄積された電圧が検出レベルE₅
（または、材質によつてはE₅′）以上になつている
ことと放電した時点で電圧が急降下することが必
要である。第１の比較器５３１の出力はORゲー
ト５３６の１方の入力に与えられ、第２の比較器
の出力はワンシヨツトマルチバイブレータ５３８
の入力とANDゲート５３７の１方の入力に与え
られる。極間電圧が第２の比較器の検出レベル
E₅（またはE₅′）以下となり、極間で放電が起こ
り、波形V₁，V₂……に示すごとき電圧が急降下
したとき、ワンシヨツトマルチバイブレータ５３
８から波形MM₁に示したチエツクパルス幅t₁を発
生させ、このt₁の時間内において、第３の比較器
５３４の検出レベルE₆以下になると、ANDゲー
ト５４０の出力から波形G₁が得られる。該Ｇの
信号はＤ型フリツプフロツプ５３９をセツト状態
にし、タイミングパルス発生器５５１から発生さ
れるタイミングパルスT₁をインバータ５５２に
より反転した信号によりリセツト状態とするので
該フリツプフロツプの出力波形はFF₃Qのごとく
なる。さらに、この出力信号を他のＤ型フリツプ
フロツプ５３８のデータ入力に与えると該フリツ
プフロツプの出力はタイミングパルスT₁に同期
して、波形FF₂Qのごとくなる。すなわち、正常
放電のあつたV₁，V₂，V₃点はタイミングパルス
T₁に同期して１サイクル後に検出されている。
例えば、タイミングパルスPT₁とPT₂の区間で起
つた正常放電の検出信号FF₂Qの出力はタイミン
グパルスPT₂とPT₃の区間に現われる。該検出信
号はパルス電源と同一幅の波形（第４図波形ａ）
をANDゲード５４３に通すことにより、波形ｄ
に示したごとく、加工パルスのデユーテイフアク
タにより補正された、加工速度に対応した信号が
得られる。

異常アーク放電も同様にしてこの論理回路によ
りANDゲートG₇から得ることができるが、動作
説明は省略する。上記検出において、プログラム
コントローラ４から発生される信号Ｇが、もし鉄
材質であれば、第５の比較器の設定レベルはリレ
ー５３１によりE₅が選定され、もし、超硬合金
であればE₅′が選定される。通常の形状の場合、
E₅は150V程度で、E₅′の値は60Vに設定すること
を推奨する。これらの値は実験的に求めることが
でき、検出した正常放電と加工速度が全く１対１
に対応する結果を得ている。

次に、第６図は他の実施例を示したもので、こ
れは、上記第３図の通常のパルス電源と、第５図
でのコンデンサ電源による検出信号とプログラム
コントローラからのＤ信号（コンデンサ電源使用
の有無）によりリレー５６０を動作させて、も
し、通常パルス電源であれば、第３図の正常放電
検出信号出力端子５１５からの検出信号がリレー
５６０を通り最適制御装置６に与えられる。図示
していないが異常アーク放電、短絡、無放電につ
いても同様な切換を行うことができる。

次に、他の具体的な実施例を第７図により説明
する。第７図は最適制御装置６を詳細に示したも
のである。同図において、６５０は、前記、放電
状態検出回路により検出した正常放電の平均直流
電圧のアナログ量をデイジタル量に変換するため
のＡ／Ｄ変換器であり、変換されたデイジタル量
はメモリＡ６５２に記憶されると同時に大小判別
器６５２にも与えられている。

一方、６６０は加工液圧制御回路を示すもので
あり、操作パルス発生器６５３からの操作パルス
により操作回路６５４を動作せしめ、プログラム
コントローラ４からの信号Ｆ，Ｇ，Ｈにより、上
記操作回路６５４から所定の周期で発生する操作
信号により、所定範囲内で可逆カウンタ６５６に
順次パルスを加算もしくは減算せしめ、該可逆カ
ウンタの出力をＤ／Ａ変換器５５７によりアナロ
グ量に変換し、モータ６５８により図示していな
い加工液圧力コントロールバルブを回転せしめ所
定の圧力となるよう駆動させる。該加工液圧力を
操作する過程において、前記、正常放電が最も大
であることを大小判別器６５２により判別し、該
判別信号はメモリＢ６５５にも与え、加工液圧力
操作中における正常放電が最大となる最適な加工
液圧力が記憶され、操作終了と同時にこの最適値
が可逆カウンタ６５６に再設定され放電加工が行
なわれる。上記は加工液圧について説明したが、
加工電圧制御回路６７０、デユーテイフアクタ制
御回路６８０、電極引上周期制御回路６９０につ
いても同様であり、これら、操作順序はプログラ
ムコントローラの制御信号Ｆ，Ｇ，Ｈにより、あ
らかじめプログラムされた通りに操作出力信号
Ｑ，Ｒ，S′，Ｕにより順次行なわれる。

次に、第８図は、上記操作回路６５４の詳細図
を示すものである。図において６５４―１はLSI
などからなるメモリであり、入力I₁〜I₁₂からなる
番地指定と、出力O₁〜O₁₁の12ビツトを使用する
ものである。入力I₁，I₂，I₃にはプログラムコン
トローラ４から与えられる信号Ｆが入力I₄には信
号Ｇが与えられる。入力I₅，I₆，I₇，I₈には加工液
圧力Ｐ、加工電圧Ｕ、デユーテイフアクタτ、電
極引上周期Ｔ、の順序を切換るためのプログラム
カウンタＡが設けられ、入力I₉，I₁₀，I₁₁，I₁₂に
は上記条件の操作開始値および操作範囲、操作ス
テツプ幅などのプログラムを実行するためのプロ
グラムカウンタＢが設けられている。次に、上記
回路の動作は次のごとくなる。先ず、プログラム
コントローラ４から、Ｇ信号、すなわち順序パタ
ーン選定信号とＧ信号、すなわち材質選定信号
が、メモリ６５４の入力I₁〜I₄に与えられる。例
えば、第９図に示したごとく、電極材質が銅、加
工物材質が鉄、順序パターンがＩのごとく与えら
れる。一方、プログラムコントローラ４からＨ信
号すなわちリセツト信号がORゲート６５４―７
および６５４―８を通して、プログラムカウンタ
ＡおよびＢに与えられると両カウンタは動作状態
になる。発振器６５３から発生される所定周期の
パルス信号がタイマー６５４―５に与えられ出力
端子から夫々周期の異なつたクロツク信号が得ら
れ、それらは切換器Ａ６５４―４に与えられてお
り、メモリ６５４―１の出力がO₈，O₉の探索速
度切換信号により所定の周期を持つたクロツクパ
ルスが該切換器６５４―４から選択され探索信号
となつてプログラムカウンタＢに入力されカウン
トされる。上記のごとく順序パターンＩが選定さ
れているので、先ず探索は加工液圧力が選定され
るようにメモリされており、出力O₂，O₃からの
出力信号により切換器Ｂ６５４―６に切換信号を
与えて、加工液圧の初期値に対応する出力O₄，
O₅，O₆，O₇は信号を１本の線で表示した端子Ｑ
に現われ、第７図に示した加工液圧制御回路６６
０に与える。この加工液圧の初期値は0.05Kg／cm²
となるように、あらかじめ第７図のＤ／Ａ変換器
５５７により調整しておく。切換器Ａ６５４―４
から発生される所定の周期をもつた探索信号によ
り、プログラムカウンタＢに与え、加工液圧力は
約0.1Kg／cm²ステツプで変化するようにして制御
され、それは第９図に示すごとく所定範囲の0.3
Kg／cm²まで操作される。次にメモリの出力O₁か
ら出力信号が得られ、プログラムカウンタＡ６５
４―２に信号を与えるとカウンタＡが１ビツト変
化し、それに応じてメモリの番地指定入力I₅，
I₆，I₇，I₈により、第９図に示した所定順序のデ
ユーテイフアクタＳに切換えられる。これと同時
に出力O₁₁からリセツト信号が得られ、ORゲート
６５４―８を通りカウンタＢ６５４―３をリセツ
トするようメモリしておく。デユーテイフアクタ
τ_１の初期値は、第９図の例では10％にしてあ
り、最大値は90％に指定してある。同様にして、
所定の探索信号により順次操作が行なわれる。以
下、同様にして、加工電圧Ｕ、第２回目のデユー
テイフアクタτ_２、第２回目の加工電圧U₂を所
定の範囲で操作する。なお、加工形状に応じ、例
えば第９図の備考に示したごとく、液流法が穴噴
流であれば切換器Ａから発生される操作信号の周
期は２秒間隔になるようにメモリにあらかじめ記
憶しておけばよい。また、上記操作をくり返し行
なうためには、プログラムカウンタＡ，Ｂを順次
メモリの出力信号O₁₀，O₁₁によりリセツトする
ようメモリしておけば良い。

以上のように、プログラムコントローラ４から
の操作順序パターン、および材質の選定を行なう
ことにより任意の操作で各加工条件を所定の値か
ら所定の範囲で行なわしめ、加工条件の最適値を
自動的に第７図に示した最適制御装置により求め
る。

以上述べたごとく本発明は、所望の加工形状，
寸法を満足するように、あらかじめ加工深さ等に
対応して、パルス条件をプログラムしたプログラ
ムコントローラとパルス条件以外の加工安定化条
件を最適値に自動制御する最適制御装置を設け、
プログラムコントローラから発生するパルス条件
切換信号に応じ、上記最適制御装置を動作させる
ための結合回路を備えた放電加工装置であるか
ら、本発明によれば、放電加工作業の能率が向上
するとともに、加工安定条件を設定する作業が熟
練度なしに行なえるなど、大きな効果が得られ
る。

また、プログラムコントローラと加工安定化の
ための最適制御装置により、条件設定が自動的に
行なえるので夜間無人運転が可能であるなど経済
的効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。第２図は放電波形図、第３図は第１図の一
部を示す詳細な回路図、第４図は第５図の動作を
説明する波形図、第５図は第３図の他の実施例を
示す回路図である。第６図及び第７図は第１図の
一部を示す詳細な回路図、第８図は第７図の一部
を示す詳細な回路図、第９図は第８図に示したメ
モリの記憶内容を示す説明図である。１…電極、２…加工物、３…パルス電源、４…
プログラムコントローラ、５…放電状態検出回
路、６…加工安定制御回路、７…電極送り駆動回
路、８…加工液圧駆動回路、５１３…第３の設定
レベル切換用リレー、５１４…タイミングパルス
切換用リレー、５３１…第５の設定レベル切換リ
レー、５６０…電源の種類による検出切換リレ
ー、６５４…操作回路、６５４―１…メモリ、６
５４―２…プログラムカウンタＡ、６５４―３…
プログラムカウンタＢ、６５４―４…切換器Ａ、
６５４―５…タイマ。

Claims

【特許請求の範囲】

１工具電極と加工物との間にパルス放電を行な
わしめ、これにより加工を行なう放電加工におい
て、あらかじめ加工深さなどに応じて、パルス電
流，パルス幅，パルスの極性，パルス電源の種
類，加工材質，加工安定条件の最適制御の操作パ
ターン選定信号，リセツト信号などの指令信号を
プログラムできるプログラムコントロール装置と
該プログラムコントロール装置からの指令信号に
よつて放電状態検出回路の検出感度，加工電源の
種類に応じた検出回路に切換える回路を設けてな
る放電状態検出回路と、前記プログラムコントロ
ール装置からの指令信号によつて、加工液圧，加
工電圧，パルスのデユーテイフアクタ，電極引上
周期などの加工安定条件の各々を所定の値から所
定の範囲で所定の速さ，手順でくり返し操作せし
める操作回路を設け、加工安定条件の最適値を自
動設定する最適制御装置を具備したことを特徴と
した放電加工装置。