JPS63318210A - 放電加工機の制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は放電加工機の制御装置、特に加工の安定化及
び加工効率の向上化に関する。

［従来の技術］ 電極と被加工物を対向させた加工間隙にパルス電圧を印
加して放電を発生させ、被加工物の加工を行う放電加工
においては、電極と被加工物との極間間隙長を加工状況
に応じて適正な距離に制御すること己より、短絡および
アークの発生を防止して被加工物の加工を行なう。この
加工の際の加工条件として、放電電流の波高値、パルス
印加時間を１的とする加工に合わせて設定し、かつ短絡
にならない程度に単位時間内の放電発生を多くする・よ
うに放電休止時間を決定して高能率の加工を行なうよう
にする。また、加工中のスラッジを効率よく排出するた
めに、電極定時引上距離等の諸条件を適切に決定するこ
とも行なわれる。

第８図は電極と被加工物との極間間隙長が変化した場合
に極間に現れるパルス波形の一例を示し、（ａ）は電圧
波形、（ｂ）はパルス電圧が開放電圧（Ｖ　　）のとき
に低信号となり、放電が起きている放電電圧（Ｖ　　）
のときには高信号となる電流波形を示す。図において（
ａｔ）で示した電圧波形は極間間隙長が適正距離にある
場合であり、極間に電圧を印加すると、ある時間幅の開
放電圧（Ｖ　　）が発生した後に放電が開始し放電電圧
（Ｖ　　）となり加工電流（ｉ）が流れる。

しかし極間間隙長が適正距離よりも短くなると（ａ２）
で示すように開放電圧（Ｖ　　）がないまま直ちに放電
電圧（Ｖ　　）となり、このようなまま加工が持続する
とアーク状態に発展して電極あるいは被加工物の損傷を
生じてしまう。

また極間間隙長が適正距離より離れていると（ａ３）で
示すように開放電圧（Ｖ　　）が非常に長くなり、単位
時間あたりの放電回数が減少し、放電効率の低下により
加工速度が著しく低下してしまう。

上記極間間隙長の変化が生じることを防止するため、従
来は極間の平均加工電圧を測定することにより極間間隙
長の制御を行なっていた。この制御方法は、あらかじめ
設定しておいた電圧値を基準値とし、検出した極□間の
平均加工電圧値が基準値よりも大きい場合は開放電圧（
Ｖ　　）が長く極間間隙長が適正距離より離れていると
判断して電極送りを下げ指令とし、逆に極間の平均加工
電圧値が基準値より小さい場合には開放電圧（Ｖ　　）
が小さいか、ない状態にあり極間間隙長が適正距離より
狭くなっていると判断して電極送りを上げ指令としてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記極間間隙長の制御に使用する極間の平均加工電圧は
開放電圧（Ｖ　）、放電電圧（Ｖ　　）の０ｇ みならず電圧パルス幅、放電体止時によって非常に影響
を受ける。

放電休止時間は加工電極の形状１面積及び加工深さ等か
ら経験的に設定されることが多い。しかし加工中におい
てはスラッジの発生等により一義的に設定された条件で
は不安定状態に陥ることもあり、作業者が不安定と判断
したときに手動操作により放電休止時間を意図的に十分
長くして不安定状態を回避することも少なくない。また
極間状態検出回路と休止制御回路を備えた放電加工機に
おいては不安定状態を検出したときに放電休止時間を設
定値より一定時間長くする方法もとられている。このた
め加工中における放電休止時間は設定値から任意に変更
され得る。

また、放電電圧（Ｖ　　）は同一加工条件でも電極ある
いは被加工物の材料、または放電開始後の時間によって
も変化する。

この放電休止時間、放電電圧（Ｖ　　）等の変化により
変動する極間の平均加工電圧により安定な加工を行なう
ためには、加工条件等の変化に対応して基準電圧値を設
定しなければならず、加工条件が変化する場合に安定な
加工を行なうことが困難であるという問題点があった。

また、加工中の不安定状態を瞬時の一状態で判断して放
電休止時間を設定値より長くすると加工速度が遅くなる
という問題点もあった。

さらに、スラッジの発生を効率よく排出するため電極定
時引上距離を設定する場合も、加工電極の形状等により
一義的に設定された設定値で加工した場合は、加工深さ
が深くなった場合に加工が不安定となるため、加工中に
手動操作で電極定時引上量を意図的に多くすることもあ
り、このため加工速度が遅くなる場合もあった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、設定加工条件の影響をほとんど受けずに極間間
隙長を制御して安定な加工をすることかできると共に加
工効率の向上を図ることができる放電加工機の制御装置
を得ることを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る放電加工機の制御装置は全放電パルス検
出手段、基準電圧設定手段、有効放電パルス検出手段、
有効放電パルス率演算手段、基準値設定手段、比較手段
及び加工条件制御手段とを備えている。

全放電パルス検出手段はあらかじめ定めた時間毎に加工
中の全放電パルスを検出する。基準電圧設定手段はパル
ス電圧の放電電圧より高く、開放電圧より低い電圧値の
基準電圧値を設定する。有効放電パルス検出手段は加工
中の各放電パルス電圧とあらかじめ設定された基準電圧
値とを比較し、開放パルス電圧が基準電圧値を超えたこ
とを検出して有効放電パルスを検出する。

有効放電パルス率演算手段は全放電パルスと有効放電パ
ルスの割合を演算して有効放電パルス率を演算する。基
準値設定手段は有効放電パルス率の１個もしくは複数個
の基準値を設定する。比較手段においては有効放電パル
ス率とあらかじめ設定した基準値とを比較する。加工条
件制御手段は比較手段で比較した比較値により加工条件
を変更する。

［作用コ この発明においては、加工中の極間における放電状態を
検出し、一定時間毎の有効放電パルスの割合を求め、こ
の割合の変化に基いて加工条件の変更を行なう。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
図において（１）は加工電極、（２）は加工ｍ　ｈ　（
１）で加工する被加工物、（３）は加工電力を供給する
電源、（４）は加工電極（１）と被加工物（２）との加
工間隙に流れる放電電流を断続して方形パルスを発生さ
せるパルス電圧発生手段、（５）は加工電極（１）と被
加工物（２）間の電圧を検出する電圧検出器、（６）は
加工電極（１）と被加工物（２）間に印加される全放電
パルス数を検出する全放電パルス検出手段、（７）は加
工間隙に印加されるパルス電圧の基準電圧値を設定する
基準電圧設定手段、（８）は加工間隙に印加されるパル
ス電圧と基準電圧設定手段（７）に設定された基準電圧
値とから安定加工に寄与する有効放電パルス数を検出す
る有効放電パルス検出手段である。

（９）は全放電パルス検出手段（６）で検出した全放電
パルス数と有効放電パルス検出手段（８）で検出した有
効放電パルス数とから全放電パルス数に対する有効放電
パルス数の割合、すなわち有効放電パルス率を演算する
有効放電パルス率演算手段、（１０）は有効放電パルス
率の１個もしくは複数個の基準値を設定する基準値設定
手段、（１１）は有効放電パルス率とあらかじめ設定さ
れた基準値を比較する比較手段、（１２）は比較手段（
１１）の比較値により、加工間隙、放電休止時間等を変
更する加工条件制御手段である。

以下、この実施例の動作を説明する前に、この発明の原
理である加工中に発生する放電パルスのうち安定加工に
寄与する有効放電パルスの判定について第２図の波形図
に基いて説明する。第２図において（ａ）は加工電極（
１）と被加工物（２）との間に現れる極間電圧の電圧波
形を示し、（ｂ）は放電が起きて極間に放電電圧（Ｖ　
　）が印加されてｇ いるときに高信号となる放電パルス信号を示す。

第２図（ｂ）に示した放電パルス信号のうち、その極間
電圧波形により加工に有効なものと異常なものに区別す
る。この区別は（ａ）に示した極間電圧において放電発
生前の開放電圧（Ｖ　　）の状態が著しく小さい場合を
異常とみなして行なう。

すなわち、第２図（ａ）のパルス波形（２３）　、　（
２４）に示すように開放電圧（Ｖ　　）が著しく少ない
状態では、いわゆる即放電ふいわれるものであり、極間
にスラッジが通常の加工時より多く介在するなどして、
極間が適正距離よりも狭くなっている状態である。この
ような状態のまま加工を持続すると、やがてアーク状態
に発展し、加工電極（１）あるいは被加工物（２）の損
傷が発生する。したがって、このような状態を適格に検
出して加工電極（１）の上下送りを制御して加工間隙を
適正にしたり、放電休止時間を長くしてスラッジの発生
量を抑えたり、あるいは電極定時引上量を多くして極間
・のスラッジを排出する必要がある。

この異常放電ノｅルスか、安定加工に寄与する有効放電
パルスかを判定するために、放電中における極間電圧す
なわち放電電圧（Ｖ　　）より高く、かつ開放時におけ
る極間電圧すなわち開放電圧（Ｖ　　）よりも低いある
設定基準値（Ｖ　　　）をｏ　　　　　　　　　　　　
　　　　　ｒｅｆしきい値として、極間電圧を印加後そ
のしきい値（Ｖ　　　）を超える開放電圧（Ｖ　　）が
発生してｒｅｆ　　　　　　　　　　　　。

放電した場合を有効放電とし、極間電圧を印加後間放電
圧（Ｖ　　）がしきい値（Ｖ　　　）を超えな０「ｅ「 いで放電した場合を異常放電とする。例えば第２図（ａ
）に示す極間電圧が発生した場合に有効放電はパルス波
形（２１）、　（２２）　、　（２５）となり、有効放
電パルスは第２図（ｅ）に示すようになる。

あらかじめ設定した設定時間（Ｔ）における有効放電パ
ルスの全放電パルスに対する割合、すなわち有効放電パ
ルス率の値が大きいほど安定加工状態とみなされ、逆に
有効放電パルス率の値が小さいほどアーク状態あるいは
アーク状態に誓い不安定加工状態とみなせる。

そこで、この実施例においては、加工中の全放電パルス
数と有効放電パルス数を設定時間（Ｔ）毎に検出し、有
効放電パルス率を算出し、その値に基いて加工電極（１
）の上下方向の送りを制御したり、放電休止時間あるい
は電極定時引上量を制御するようにしたものである。

以下、この実施例の動作を第３図に示したフローチャト
に基いて説明する。

加工開始と同時に、あらかじめ定められた設定時間（Ｔ
）毎に全放電パルス検出手段（６）で全放電パルス（Ｎ
）を検出し、かつ有効放電パルス検出手段（８）で極間
電圧とあらかじめ基準電圧設定手段（７）に設定した基
準電圧値（Ｖ　　　）とを比較しｒｅｆ て有効放電パルス数（ｎ）を検出する（ステップ３０）
。検出した有効放電パルス数（ｎ）と全放電パルス数（
Ｎ）とから有効放電パルス率演算手段（９）で有効放電
パルス率ｎ／Ｎを算出して比較手段（１１）に送る。比
較手段（１１）では有効放電パルス率ｎ／Ｎとあらかじ
め基準値設定手段（ｌＯ）に設定されｆ不安定状態と判
断できる有効放電パルス率の設定基準値（αｌ）と比較
する（ステップ３１）。ここでもし有効放電パルス率ｎ
／Ｎが設定値（α１）よりも小である場合は加工条件制
御手段（１２）で電極送りを現在設定している送り速度
よりも一段階上げ方向に変更するか、放電休止時間を現
在設定している時間より一段階長くするように変更する
か、あるいは電極定時引上距離を現在設定している条件
より一段階多くするように変更する（ステップ３２）。

さらに有効放電パルス率ｎ／Ｎが設定値（αｌ）よりも
大である場合であって、あらかじめ設定された十分に安
定状態と判断できる有効放電パルス率の値（α　）、す
なわちα２〉αｌの関係にある安定状態基準値（α２）
より大である場合は（ステップ３３）、電極送りを現在
設定値よリ一段階下げ方向に変更するか、放電休止時間
あるいは電極定時引上距離を現在設定値よりも一段階小
さくするように制御する（ステップ３４）。また、もし
有効放電パルス率ｎ／Ｎが不安定状態と判断される設定
基準値（α１）よりも大で、かつ安定状態基準値（α２
）よりも小である場合は加工間隙、放電休止時間等加工
条件の設定値の変更を行なわずに加工を続行する。

第４図は上記実施例により全放電パルス数（Ｎ）と有効
放電パルス数（ｎ）を検出する全放電パルス検出手段（
６）と有効放電パルス検出手段（８）の具体的な電気回
路の一例を示す。図に示した電気回路の動作を第５図に
示した波形図を参照して説明する。なお、第５図におい
て信号（Ａ）〜（Ｇ）は第４図に示した（Ａ）〜（Ｇ）
の信号を示す。図に示すようにコンパレータ（４０）は
入力される極間電圧信号（Ａ）とあらかじめ定めたしき
い値（Ｖ　　　）をｅｒ 比較し、極間電圧（Ａ）がしきい値（Ｖ　　　）を超ｒ
ｅｆ’ えた場合に高信号（Ｃ）を出力する。このコンパレータ
（４０）から出力された信号（Ｃ）は反転増幅器（４１
）で反転され、この反転された信号と極間電圧（Ａ）を
印加するタイミングを示すパルス信号（Ｂ）とがアンド
ゲート（４２）に入力されて全放電パルス信号（Ｆ）が
得られる。

一方、マルチバイブレーク（４３）で極間電圧（＾）を
印加するタイミングを示すパルス信号（Ｂ）の立下がり
の信号、すなわち極間電圧（Ａ）の印加パルス終了時ご
とにタイミング信号（Ｄ）を発生させてフリップフロッ
プ（４５）に入力する。フリップフロラ・ブ（４５）は
このタイミング信号（Ｄ）とコンパレータ（４０）から
出力されノットゲート（４４）を介して送られる信号に
より信号（Ｅ）を出力し、この出力信号（Ｅ）と全放電
パルス信号（Ｆ）をアンドゲート（４６）に入力して有
効放電パルス信号（Ｇ）を発生させる。

上記のようにして得た全放電パルス信号（Ｆ）と有効放
電パルス信号（Ｇ）を各々カウンタ（４７）。

（４８）に入力して全放電パルス数（Ｎ）と有効放電パ
ルス数（ｎ）を算出して、有効放電パルス率演算手段（
９）に送る。

なお、上記実施例においては基準設定手段（１０）に設
定された不安定状態と判定できる有効放電パルス率の設
定基準値として一段の設定基準値（α１）を設定した場
合について説明したが、この不安定状態判定の設定基準
値（α１）の値をさらに広げてα１□くα１゜の関係に
ある設定基準値（α　）、（α１□）を基準とし、不安
定状態の度合いによって加工条件の変更を段階的に行な
っても良い。

第６図は上記不安定状態、判定の設定基準値を（α　）
、（α１゜）と分割した場合の動作を示すフローチャー
トであり、第３図に示したフローチャートにおける有効
放電パルス率演算手段（９）の判定を２段階とし、有効
放電パルス率ｎ／Ｎが設定基準値（α１１）より小であ
る場合は（ステップａｔａ）、すなわち、かなり不安定
状態と判断した場合は放電休止時間等の加工条件をいき
なり２段階変更しくステップ３２ａ）、有効放電パルス
率ｎ／Ｎが設定基準値（α　）より大で、設定基準値（
α１□）より小である場合には（ステップａｉｂ）、加
工条件を第３図に示した場合と同様に一段階だけ変更す
る（ステップ３２ｂ）。この結果、不安定状態をより精
度よく検出することができ、より効率の良い加工を行な
うことができる。なお、上記各実施例においては有効放
電パルス率を設定時間（Ｔ）内のパルス数により算出し
たが放電パルスの通電積算時間により算出することもで
きる。

また、上記各実施例においては有効放電パルス率として
全放電パルス数（Ｎ）と有効放電パルス数（ｎ）を検出
し、各パルス数から有効放電パルス率ｎ／Ｎを算出した
場合について説明したが、この各パルス数（Ｎ）　、（
ｎ）から算出する有効放電パルス率ｎ／Ｎと同時に設定
時間（Ｔ）毎に有効放電パルスが発生している時間（ｔ
ｏＮ）の積算時間ΣｔｏＮ−ＴｏＮを検出し、設定時間
（Ｔ）に対する積算時間（ＴｏＮ）の割合（以下有効放
電率という。）を算出し、この有効放電率をも用いて加
工条件を変更することにより、加工をより効率よく行な
うことができる。すなわち有効放電率の値Ｔ。Ｎ／Ｔが
大きいほど加工速度が早くなると考えられるからである
。

以下、上記パルス数により算出した有効放電パルス率ｎ
／Ｎと有効放電パルスの時間により算出した有効放電パ
ルス率、すなわち有効放電率ＴｏＮ／Ｔを演算し、それ
らの値に基いて加工間隙、放電休止時間等を制御するこ
の発明の他の実施例について第７図のフローチャートに
基いて説明する。

加工開始と同時に、あらかじめ定められた設定時間（Ｔ
）毎に全放電パルス検出手段（６）で全放電パルス（Ｎ
）を検出すると共に有効放電パルス検出手段（８）で有
効放電パルス数（ｎ）を検出する（ステップ５０）。こ
の有効放電パルスを検出しながら設定時間（Ｔ）内にお
ける有効放電パルスの各通電時間（１）を検出し、その
積算値（ＴｏＮ）Ｎ を算出する。

有効放電パルス率演算手段（９）では検出した有効放電
パルス数（ｎ）と全放電パルス数（Ｎ）とから有効放電
パルス率ｎ／Ｎを算出し、かつ有効放電パルスが発生し
ている時間の積算値（ＴｏＮ）と設定時間（Ｔ）とから
有効放電率Ｔ。Ｎ／　Ｔ−βを算出して比較手段（１１
）に送る。比較手段（１１）では、まず有効放電パルス
率ｎ／Ｎとあらかじめ基準値設定手段（ｌＯ）に設定し
である不安定状態を判定する設定基準値（α１）とを比
較しくステップ５２）、有効放電パルス率ｎ／Ｎが設定
基準値（αｌ）より小である場合は加工条件制御手段（
１２）で電極送りを現在設定している送り速度よりも一
段階上げ方向に変更するか、放電休止時間を現在設定し
ている時間より一段階長くするように変更するか、ある
いは電極定時引上距離を現在設定している条件より一段
階多くするように変更する（ステップ５３）また、もし
有効放電パルス率ｎ／Ｎが設定基準値（α１）より大で
ある場合は逆に電極送りを現在設定値より一段階下げ方
向に変更するか、放電休止時間あるいは電極定時引上距
離を現在設定値よりも一段階小さくするように制御する
（ステップ５４）。

この状態で再び設定時間（Ｔ）における全放電パルス数
（Ｎ）及び有効放電パルス数（ｎ）の再検出を行ない、
そのときの有効放電率Ｔ。Ｎ／Ｔを算出しくステップ５
５）、比較手段（１１）で電極送り、放電休止時間等の
加工条件を一段階下げ方向あるいは小さくなるように変
更する前に算出した有効放電率（β）と比較する（ステ
ップ５Ｂ）。この設定時間（Ｔ）で算出した有効放電率
Ｔ。Ｎ／　Ｔが前回の設定時間（Ｔ）で算出した有効放
電率（β）よりも小である場合は再び電極送りを現在設
定している送り速度よりも一段階上げ方向に変更するか
、放電休止時間を現在設定している時間より一段階長く
するように変更するか、あるいは電極定時引上距離を現
在設定している条件より一段階多くするように変更する
（ステップ５７）。また有効放電率ＴｏＮ／Ｔがβより
大である場合はその状態のまま加工を行ない、次の設定
時間（Ｔ）で上記各動作を繰返して行なう。

この実施例によると瞬時の極間状態の変化に対応して有
効放電率Ｔ。Ｎ／　Ｔが最大となるように自動的に電極
送り、放電休止時間あるいは電極定時距離の条件を変更
することができるから効率の良い加工を行なうことがで
きる。

なお、上記実施例においては、基準設定手段（１０）に
設定された不安定状態と判定できる有効放電パルス率の
設定値として一段の設定基準値（α１）を設定した場合
について説明したが、第６図に示した実施例のように設
定基準値を（α　）、（α１゜）と分割することにより
、より不安定状態を精度良く検出することができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、加工中の極間における
放電状態を検出し、あらかじめ定めた設定時間毎の有効
放電パルスの割合を求め、この割合の変化に基いて電極
送り、放電休止時間あるいは電極定時距離の加工条件を
変更するようにしたから、最適な加工条件の設定を加工
中の放電状態に合わせて自動で行なうことができ放電加
工を安定して行なうことができる。

また、加工中に常に最適加工条件で放電加工を行なうこ
とができるから、効率の良い加工を行なうことができ、
加工速度の向上を図ることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図（
ａ）　、　（ｂ）　、（ｃ）はこの発明の動作原理を示
す説明図であり（ａ）は極間電圧波形図、（ｂ）は放電
パルス波形図、（ｃ）は有効放電パルス波形図、第３図
は第１図に示した実施例の動作を示すフローチャート、
第４図は第１図に示した実施例の全放電パルス検出手段
と有効放電パルス検出手段の具体例を示す電気回路図、
第５図は第４図に示した電気回路の各部の波形を示す波
形図、第６図は第２の実施例の動作を示すフローチャー
ト、第７図は第３の実施例の動作を示すフローチャート
、第８図（ａ）　、（ｂ）は従来例の動作を示す波形図
であり、（ａ）はパルス電圧の電圧波形図、（ｂ）は放
電電流の電流波形図である。 （１）・・・加工電極、（２）・・・被加工物、（３）
・・・電源、（４）・・・パルス電圧発生手段、（６）
・・・全放電パルス検出手段、（７）・・・基準電圧設
定手段、（８）・・・有効放電パルス検出手段、（９）
・・・有効放電パルス率演算手段、（１０）・・・基準
値設定手段、（１１）・・・比較手段、（１２）・・・
加工条件制御手段。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）、電極と被加工物を対向させた加工間隙にパルス
   電圧を印加して放電を発生させて被加工物の加工を行う
   放電加工装置において、 あらかじめ定めた時間毎に加工中の全放電パルスを検出
   する全放電パルス検出手段と、 パルス電圧の放電電圧より高く開放電圧より低い電圧値
   の基準電圧値を設定する基準電圧設定手段と、 加工中の各放電パルス電圧と上記基準電圧設定手段に設
   定した基準電圧値とを比較し、開放パルス電圧が基準電
   圧値を超えたことを検出して有効放電パルスを検出する
   有効放電パルス検出手段と、上記全放電パルス検出手段
   で検出した全放電パルスと上記有効放電パルス検出手段
   で検出した有効放電パルスから、あらかじめ定めた設定
   時間における有効放電パルス率を演算する有効放電パル
   ス率演算手段と、 有効放電パルス率の１個もしくは複数個の基準値を設定
   する基準値設定手段と、 上記有効放電パルス率演算手段で演算した有効放電パル
   ス率と上記基準値設定手段に設定した基準値とを比較す
   る比較手段と、 該比較手段で比較した比較値により加工条件を変更する
   加工条件制御手段と、 を備えたことを特徴とする放電加工機の制御装置。
2. （２）、有効放電パルス率検出手段が放電パルス数によ
   り有効放電パルス率を演算する特許請求の範囲第１項記
   載の放電加工機の制御装置。
3. （３）、有効放電パルス率検出手段が放電パルスの積算
   時間により有効放電パルス率を演算する特許請求の範囲
   第１項記載の放電加工機の制御装置。
4. （４）、有効放電パルス率検出手段が放電パルス数と放
   電パルスの積算時間とにより有効放電パルス率を演算す
   る特許請求の範囲第１項記載の放電加工機の制御装置。
5. （５）、加工条件制御手段が加工間隙を変更する特許請
   求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の放電加工
   機の制御装置。
6. （６）、加工条件制御手段が放電休止時間を変更する特
   許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の放電
   加工機の制御装置。
7. （７）、加工条件制御手段が電極定時引上距離を変更す
   る特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の
   放電加工機の制御装置。