CN101277778B - 放电加工机的电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放电加工机的电源控制装置，其具有：高频成分检测单元(高通滤波器(4)、整流装置(5)及积分电路(9))，其检测加工间隙的电压的高频成分；加工电压电平检测装置(40)，其检测加工间隙的电平；高频成分比较器(78)，其将检测到的高频成分与基准值进行比较；电压电平比较器(41)，其将检测到的电平与基准值进行比较；以及脉冲控制装置(43)，其根据高频成分比较器的比较结果控制间歇时间，并根据电压电平比较器的比较结果将放电脉冲截止。

Description

放电加工机的电源控制装置

技术领域

本发明涉及一种对供给至下述形雕放电加工机的放电脉冲进行控制的电源控制装置，该形雕放电加工机通过在使加工电极与加工物相对而形成的加工间隙中进行脉冲放电，对加工物进行加工。

背景技术

在使加工电极与加工物相对而形成的加工间隙中进行脉冲放电，对加工物进行加工的形雕放电加工机中，目前，已知可以通过检测放电电压的高频成分并判断其大小，而识别放电加工时的放电状态。作为根据该高频成分识别放电状态的技术，已知例如在专利文献1中公开的技术。

图13是本质上与例如专利文献1所述的现有放电加工机的要部结构相同的电路图。在图中，向放电加工机的电极2和被加工物3之间的加工间隙供给脉冲状的放电电压。高通滤波器4提取该放电电压的高频成分。整流装置5将由高通滤波器4提取出的高频成分整流，作为输出信号Vrec输出。放电电压检测装置75，检测电极2和被加工物3之间的加工间隙的放电电压。放电电流检测装置76检测电极2和被加工物3之间的加工间隙的放电电流。

放电电压检测装置75的输出信号u及放电电流检测装置76的输出信号i，输入至逻辑电路77。由测量高通滤波器4的时间常数tH的时间常数测量装置70、和逻辑电路72形成延迟电路。使来自逻辑电路77的输出信号79输入至时间常数测量装置70及逻辑电路72，另外，使来自时间常数测量装置70的输出信号71输入至逻辑电路72。积分电路9由电容器C1及电阻R1构成，该电容器C1连接在运算放大器的反向(-)输入侧和输出侧间，该电阻R1串联连接在整流装置5的输出侧和运算放大器的反向(-)输入侧之间。而且，运算放大器的非反向(+)输入侧接地。

复位电路10由晶体管构成，该晶体管的集电极、发射极连接在电容器C1的两个端子间。来自逻辑电路72的输出信号73输入至复位电路10。来自积分电路9的运算放大器的输出信号即积分输出值Vint，输入至比较器78的反向(-)输入侧，基准电压Vref输入至比较器78的非反向(+)输入侧。

图14是图13所示的放电加工机的输入输出信号波形的时序图。在图中，波形A是电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压波形，波形B是高通滤波器4的输出信号波形，波形G是逻辑电路77的输出信号波形，波形H是时间常数测量装置70的输出信号波形，波形I是逻辑电路72的输出信号波形，波形F是积分电路9的积分输出信号波形。

下面，参照图13及图14对动作进行说明。在图14中，波形80是电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压波形，时间间隔Ton是放电脉宽，时间间隔Toff是间歇时间。在向电极2和被加工物3间的加工间隙施加电压后，发生放电。如果发生放电，则来自放电电压检测装置75及放电电流检测装置76的输出信号都为H(High：高)电平。这些输出信号输入至逻辑电路77。当上述输入信号都为H电平，即，在电极2和被加工物3间的加工间隙发生放电时，逻辑电路77输出L(Low：低)电平。以该时刻作为放电检测时刻t1。时刻t2是以该放电检测时刻t1为起点，经过高通滤波器4的时间常数tH后的时刻(t2＝t1+tH)。

波形82、波形83分别表示放电电压的高频成分和由高通滤波器4的过渡特性引起的干扰波形。时间常数测量装置70以逻辑电路77的输出信号79下降的时刻为起点，在tH时间内输出H电平(图14中H)。另外，使逻辑电路77的输出信号79和时间常数测量装置70的输出信号71输入至逻辑电路72，而由其输出图14的I所示的输出信号73。将该输出信号73下降的时刻，在图14的I中示为t2。在逻辑电路72的输出信号73为H电平期间，由复位电路10使积分电路9复位。即，仅在逻辑电路72的输出信号73为L电平的期间，利用积分电路9对来自整流装置5的输出信号Vrec进行积分。由比较器78比较基准电压Vref和图14的F所示的积分输出Vint，在放电脉宽Ton结束时刻，积分输出Vint大于基准电压Vref时，判断为正常放电脉冲，反之，则判断为电弧放电脉冲等异常放电脉冲。

另外，目前已知可以通过检测放电电压的电平而判断放电加工机放电加工时的放电状态。作为该根据放电电压的电平判断放电状态的技术，例如已知在专利文献2中公开的技术。

图15是实质上与专利文献2所述的放电加工机要部结构相同的电路图。在图中，对与图13相同或相当的部分标记相同的标号，省略说明。加工脉冲生成电路具有加工电源1、限流电阻100和开关90。开关90由下述部分控制，即：施密特触发电路91，其用于检测在向加工间隙施加电压后放电的发生；第1单稳态触发器92，其用于固定放电脉宽Ton；第2单稳态触发器93，其用于固定2个放电电压脉冲间间隔的间歇时间Toff；以及AND门电路94，其一侧的输入部与触发器93连接，另一侧的输入部与控制电路连接。含有两个比较器95、96的该控制电路，将加工间隙的放电电压与基准电压值即电压上限值V2及下限值V1进行比较。AND门电路97在下述情况，即，在经过由单稳态触发器98固定的时间F的期间内，测量电压处于2个基准电压之间的情况下，输出1个输出信号。

图16是表示图15所示的放电加工机的各种放电电压波形80与基于电压读取窗口的持续时间F的电流波形84间关系的图。在图中，波形A为放电电压波形，波形B为对放电电压波形80的电平进行检测的读取窗口的持续时间F的输出信号波形85，波形C为放电电流波形84。放电电压波形的形式A1、A2为，高于放电电压的上限值V2(例如可以是20V)，在放电脉宽Ton期间保持放电电压及电流的脉宽。放电电压波形的形式B1、B2为，低于放电电压的上限值V2并高于电压的下限值V1(例如，可以是5V)，在读取完成后，将放电电压及电流的脉宽截止。放电电压波形的形式C为，低于下限值V1，在放电脉宽Ton期间保持放电电压以及电流的脉宽。

此外，目前已知如下技术，即，在判断为异常放电脉冲的情况下，控制加工条件，以控制间歇时间、改善放电状态，提高加工效率。作为该技术，已知例如在专利文献1中公开的技术。

图17是实质上与例如专利文献1所述的另一放电加工机的要部相同结构的结构图。对于与图13相同或相当的部分标记相同的标号，省略说明。放电加工机具有短路检测装置28、第1比较装置29、第1比较基准值生成装置30、第2比较装置31以及第2比较基准值生成装置32。

图18是图17所示的电源控制装置要部的输入输出信号波形的时序图。波形A是电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压波形，波形B是高通滤波器4的输出信号波形，波形C是整流装置5的输出信号波形，波形P是放电检测装置23的输出信号波形，波形Q是定时器24的输出信号波形，波形F是积分电路9的输出信号波形，波形S是将积分电路9的输出与第1基准值进行比较的第1比较装置29的输出信号波形，波形T是将积分电路9的输出与第2基准值进行比较的第2比较装置31的输出信号波形，波形U是短路检测装置28的输出信号波形。

下面，参照图17及图18对动作进行说明。由加工电源1向加工间隙施加脉冲状的电压，进行放电加工。由高通滤波器4从此时的放电电压波形A中仅提取出高频成分，而得到输出信号波形B。所得到的高频成分由整流装置5整流而成为输出信号波形C，并将其输入至积分电路9。另外，如果发生放电，则放电检测装置23的输出信号波形P上升，在使积分电路9复位的同时，使定时器24启动，得到输出信号波形Q。由积分电路9对输出信号波形C进行积分，得到输出信号波形F。如果放电结束，则放电检测装置23的放电检测输出下降。在放电检测输出下降时，第1比较装置29和第2比较装置31，将积分电路9的输出与第1比较基准值生成装置30、第2比较基准值生成装置32(设定为低于第1基准值)的基准值间的比较结果，作为输出信号波形S及输出信号波形T输出。由此，将放电脉冲分为正常放电脉冲、准电弧放电脉冲、及电弧放电脉冲这3种。

另一方面，短路检测装置28在放电检测输出下降时，检测加工间隙的电压值，并与短路基准电压(优选小于或等于15V)比较，输出短路检测信号(图13的波形U)。此外，这里所说的短路状态，并不仅仅是指电极2和被加工物3直接接触，也包括经由加工屑、由加工液生成的焦油成分或在电极表面形成的碳化物覆膜等形成的短路。因此，加工间隙的电压值不能彻底变为0V，而是产生几V左右的电压。由于短路基准电压与电弧放电电压同样地，随电极材质等不同而不同，所以并不是在所有的情况下都是相同的值。在例如电极2为铜，被加工物为钢的情况下，短路基准电压设定为小于或等于15V，优选小于或等于10V。

由于加工条件控制装置27可以在每个脉冲中，获得来自第1比较装置29及第2比较装置31的正常放电、准电弧放电、电弧放电这3种判断输出，以及来自短路检测装置28的表示短路状态有无的2种判断输出，所以，加工条件控制装置27获得分类后的判断输出。加工条件控制装置27，在短路的情况下不改变加工条件，而在准电弧放电的情况下将间歇时间切换为较长的时间，在电弧放电的情况下，将间歇时间切换为更长的时间。另外，在非短路正常放电的情况下，缩短间歇时间。如上所述，在根据有无高频成分掌握放电状态的基础上，结合有无短路状态而对放电脉冲进行判断，并控制加工条件，将加工状态维持在最佳状态。

专利文献1：特开平5-293714号公报

专利文献2：特开昭61-159326号公报

发明内容

但是，这种现有的放电加工机存在下述问题。首先，使用图19对第1个问题进行说明。图19是在图13所示的放电加工机中，在由发生电弧放电异常而引起电弧电压降低的情况下的输入输出信号波形的时序图。在图中，对于与图14相同或相当的部件标记相同的标号，省略说明。在放电电压波形80中，除了高频成分82之外，有时还会与发生电弧放电异常同步地，电弧电压降低而出现电弧电压降低84、85(这里，波形84为一定程度的电压降低，波形85相对波形84进一步降低规定量电压)。上述电弧电压的降低84、85，多在电极2为石墨材料等时产生。上述电弧电压的降低84、85，不仅是在放电刚开始之后，在经过了超过放电脉宽1/2的一定时间之后也很常见。如果存在这种电弧电压降低84、85，则会使检测放电加工现象的高频成分的图13中的电源控制装置，无法掌握正确的加工状态。

下面，对于该错误检测的动作进行说明。图19所示的放电电压波形A的电弧电压降低84、85，使高通滤波器4的输出信号波形B中产生干扰波形。另外，该放电电压波形A的电弧电压降低84、85，将影响积分电路9的输出信号波形F。也就是说，如果出现电弧电压降低84、85，则积分电路9的输出信号波形F，如图19中实线所示，使积分输出值增大。由于该增大部分的积分输出值Vint2，是比原本应有的积分输出值Vint1大规定量的值，因此，无法准确地检测原本应检测出的由放电现象引起的高频成分。

下面，对于第2个问题进行说明。对于在放电脉宽Ton期间出现电弧电压降低84、85的情况进行说明。由于如果放电状态恶化及放电现象异常，则会出现电弧电压降低84、85，而使电弧放电的产生或放电加工效率降低，所以，在这种状态时，不应维持放电脉冲(不应保持放电脉宽Ton)。与此相对，在图13的放电加工机中，通过在放电脉宽Ton结束的时刻比较积分输出Vint和基准电压Vref而进行放电状态判断，在放电脉宽Ton期间保持。在放电脉宽Ton结束时刻判断放电状态的图13的放电状态检测装置中，在出现电弧电压降低84、85的情况下，无法将放电脉宽Ton控制为最佳值。

另一方面，在图15的放电加工机中，如果高于放电电压的上限值V2(例如可以是20V)，则在脉宽Ton期间保持放电电压及电流的脉宽。如果低于放电电压的上限值V2并高于放电电压的下限值V1(例如可以是5V)，则在读取完成后，将放电电压及电流的脉宽Ton截止。由于是在放电开始时(检测出产生放电后)，在远小于放电脉宽的读取窗口时间内进行电平比较，因此无法在放电脉宽Ton期间的任意时刻，与发生电弧放电异常同步地读取电弧电压降低这一现象。在根据放电开始时(检测出产生放电后)观察到的电压值而控制放电电压及电流的脉宽Ton的图15的放电加工机中，无法准确地检测电弧电压降低。另外，无法将放电脉宽Ton控制为最佳。

另外，在使放电电压的上限值V2为20V的情况下，对于电弧放电的异常脉冲检测有效，但是无法减少电极为石墨材料时在电极隅角部产生粒状凸起物(碳化物附着)。

下面，使用图20对第3个问题进行说明。图20是在图17所示的放电加工机中，因发生电弧放电异常而出现电弧电压降低的情况下的输入输出信号波形的时序图。在图中，对与图18相同或相当部分标记相同的标号，省略说明。在放电电压波形80中，除了高频成分82之外，有时还会出现波形84、85、86所示与发生电弧放电异常同步的电弧电压降低。上述电弧电压的降低84、85、86，多在电极2为石墨材料等时发生。上述电弧电压的降低84、85、86，不仅在放电刚开始之后，在经过了超过放电脉宽1/2的一定时间后也很常见。如果在图17的下述放电加工机中，存在这种电弧电压降低84、85、86，则会因放电脉冲错误检测而发生加工条件的错误控制，其中，上述放电加工机通过在放电脉冲结束时刻，根据高频成分的有无把握放电状态，并结合短路状态的有无，将放电脉冲分为3类，基于该分类而控制加工条件，将加工状态维持为最佳。

下面，对于该错误检测动作进行说明。如果出现电弧电压降低84、85、86，则积分电路9的输出信号波形成为图20的波形F，由此识别为准电弧放电脉冲或电弧放电脉冲。因此，根据电弧电压降低84、85，将间歇时间切换为较长的时间，根据电弧电压降低86，切换为更长的时间。由于电弧电压降低的电弧电压降低85、86这种放电电压，会降低电弧放电产生或放电加工效率，所以不应维持放电脉冲(不应较长地保持放电脉宽)。在放电脉宽的结束时刻判断放电状态并实施间歇控制的图17的放电加工机中，放电状态的判断较迟，在出现电弧电压降低84、85、86的情况下，无法准确地控制间歇时间。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种放电加工机的电源控制装置，该电源控制装置即使在出现电弧电压降低的情况下，也能够准确地检测放电状态，由此准确地控制放电脉冲及间歇时间。

为了解决上述问题，本发明的放电加工机的电源控制装置，其控制向下述放电加工机供给的放电脉冲，该放电加工机通过在使加工电极和加工物相对而形成的加工间隙中进行脉冲放电，对前述加工物进行加工，其特征在于，具有：高频成分检测单元，其检测前述加工间隙的放电电压的高频成分；电压电平检测单元，其检测前述加工间隙的放电电压电平；高频成分比较单元，其将检测到的前述高频成分与高频成分基准值进行比较；电压电平比较单元，其将检测到的前述放电电压电平与电压电平基准值进行比较；以及脉冲控制单元，其根据前述高频成分比较单元的比较结果控制间歇时间，并根据前述电压电平比较单元的比较结果将放电脉冲截止。

发明的效果

根据本发明涉及的放电加工机的电源控制装置，脉冲控制单元根据高频成分与基准值的差而控制间歇时间，并根据电平与基准值的差而将放电脉冲截止。因此，即使在出现电弧电压降低的情况下，也能够准确地检测放电状态，由此准确地控制放电脉冲及间歇时间。

附图说明

图1是本发明涉及的实施方式1的放电加工机的电源控制装置要部的概略电路图。

图2是表示放电加工机的电源控制装置的加工电压电平检测装置的另一例的电路图。

图3是图1所示的放电加工机的电源控制装置的输入输出信号波形的时序图。

图4-1是基准电压Vc变更与脉宽分布间关系的图中，表示基准电压Vc为55V的情况的图。

图4-2是基准电压Vc变更与脉宽分布间关系的图中，表示基准电压Vc为56V的情况的图。

图4-3是基准电压Vc变更与脉宽分布间关系的图中，表示基准电压Vc为57V的情况的图。

图5表示本发明涉及的实施方式2的放电加工机的电源控制装置要部，是将一部分画成电路图的功能框图。

图6是图5所示的放电加工机的电源控制装置的输入输出信号波形的时序图。

图7是表示图5的加工条件控制装置的动作的流程图。

图8是表示使用本实施方式的电源控制装置的放电加工机与现有放电加工机间加工性能比较的加工时间曲线图。

图9表示本发明涉及的实施方式3的放电加工机的电源控制装置要部，是将一部分画成电路图的功能框图。

图10是表示图9所示的放电加工机的电源控制装置的动作的流程图。

图11是表示由本实施方式的放电加工机的电源控制装置计算出的放电脉冲截止率(脉冲截止率)的计算结果的一个例子的图。

图12-1是表示判断为加工不稳定的情况下的脉宽分布的一个例子的图。

图12-2是表示判断为加工稳定的情况下的脉宽分布的一个例子的图。

图13是实质上与例如专利文献1所述的现有放电加工机要部结构相同的电路图。

图14是图13所示的放电加工机的输入输出信号波形的时序图。

图15是实质上与例如专利文献2所述的现有放电加工机要部结构相同的电路图。

图16是图15所示的放电加工机的输入输出信号波形的时序图。

图17是实质上与例如专利文献1所述的另一放电加工机要部结构相同的结构图。

图18是图17所示的放电加工机的输入输出信号波形的时序图。

图19是在图13所示的放电加工机中，由于电弧放电异常发生而出现电弧电压降低的情况下的输入输出信号波形的时序图。

图20是在图17所示的放电加工机中，由于电弧放电异常发生而出现电弧电压降低的情况下的输入输出信号波形的时序图。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明涉及的放电加工机的电源控制装置的实施方式。此外，本发明不仅限于下述实施方式。

实施方式1

图1是本发明涉及的实施方式1的放电加工机的电源控制装置要部的概略电路图。在图中，向放电加工机的电极2和被加工物3间的加工间隙供给有脉冲状的放电电压。高通滤波器4提取该放电电压的高频成分。整流装置5对由高通滤波器4提取的高频成分进行整流，而输出输出信号Vrec。放电电压检测装置75检测电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压。放电电流检测装置76检测电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电流。

放电电压检测装置75的输出信号u及放电电流检测装置76的输出信号i，输入至逻辑电路77。由测量高通滤波器4的时间常数tH的时间常数测量装置70和逻辑电路72形成延迟电路。将来自逻辑电路77的输出信号79输入至时间常数测量装置70及逻辑电路72，另外，将来自时间常数测量装置70的输出信号71输入至逻辑电路72。积分电路9由电容器C1及电阻R1构成，该电容器C1连接在运算放大器的反向(-)输入侧和输出侧之间，该电阻R1串联连接在整流装置5的输出侧和运算放大器的反向(-)输入侧之间。而且，运算放大器的非反向(+)输入侧接地。

复位电路10由晶体管构成，该晶体管的集电极、发射极连接在电容器C1的两个端子间。将来自逻辑电路72的输出信号73输入至复位电路10。使来自积分电路9的运算放大器的输出信号即积分输出值Vint，输入至比较器(高频波成分比较单元)78的反向(-)输入侧，使基准电压Vref输入至比较器78的非反向(+)输入侧。高通滤波器4、整流装置5及积分电路9构成高频成分检测单元，其检测电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压的高频成分。

在本实施方式的电源控制装置中，在图13所示的现有装置的基础上，还设有加工电压电平检测装置(电压电平检测单元)40和比较器(电压电平比较单元)41。加工电压电平检测装置40，检测电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压电平。将加工电压电平检测装置40的输出信号即VCP电压，输入至比较器41的非反向(+)输入侧，将基准电压Vc输入至比较器41的反向(-)输入侧。比较器41的输出信号111输入至脉冲控制装置(脉冲控制单元)43。

另外，输入至本实施方式的放电加工机电源控制装置中的比较器41的反向(-)输入侧的基准电压Vc，相对于电源电路的主电源的极间开路电压(例如为80V)，设定为相当于加工电压25～30％的电压值。

图2是表示放电加工机电源控制装置的加工电压电平检测装置40的另一例的电路图。在该例子中，加工电压电平检测装置40包含：加工电压电平检测器40A，其检测电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压电平；开关元件44，其用于进行加工电流的断开/接通；以及电流检测电阻R3。加工电压电平检测器40A与加工电源即直流电源1、和电极2连接。开关元件44根据来自脉冲控制装置43的控制信号而动作。

图3是图1所示的放电加工机电源控制装置的输入输出信号波形的时序图。波形A是电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压波形，波形B是高通滤波器4的输出信号波形，波形G是逻辑电路77的输出信号波形，波形H是时间常数测量装置70的输出信号波形，波形I是逻辑电路72的输出信号波形，波形F是积分电路9的积分输出信号波形，波形J是比较器78的输出信号波形，波形K是加工电压电平检测装置40的输出信号波形，波形L是比较器41的输出信号波形，波形O1是脉冲控制装置43的第1输出信号波形，O2是脉冲控制装置43的第2输出信号波形。

下面，参照图1、图2、图3对动作进行说明。在图3中，波形80是电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压波形，时间间隔Ton是放电脉宽，时间间隔Toff是间歇时间。向电极2和被加工物3间的加工间隙施加电压后，发生放电。如果发生放电，则来自放电电压检测装置75及放电电流检测装置76的输出信号都为H(High：高)电平。使上述输出信号输入至逻辑电路77。当上述输入信号都为H电平，即，在电极2和被加工物3间的加工间隙中产生放电时，逻辑电路77输出L(Low：低)电平。以该时刻作为放电检测时刻t1。时刻t2是以该放电检测时刻t1为起点，经过高通滤波器4的时间常数tH后的时刻(t2＝t1+tH)。

波形82、波形83分别表示放电电压的高频成分和由高通滤波器4的过渡特性引起的干扰波形。时间常数测量装置70以逻辑电路77的输出信号79的下降时刻作为起点，在tH时间内输出H电平(图3中H)。另外，将逻辑电路77的输出信号79和时间常数测量装置70的输出信号71输入至逻辑电路72，并由其输出图3的I所示的输出信号73。将该输出信号73下降的时刻，在图3的I中示为t2。在逻辑电路72的输出信号73为H电平期间，由复位电路10使积分电路9复位。即，仅在逻辑电路72的输出信号73为L电平期间，由积分电路9对来自整流装置5的输出信号Vrec进行积分。使用比较器78比较基准电压Vref和图3的F所示的积分输出Vint，在放电脉宽Ton结束时刻，当积分输出Vint大于基准电压Vref时，判断为正常放电脉冲，当小于时则判断为电弧放电脉冲等异常放电脉冲，从比较器78输出输出信号J。

在图2所示例子的情况下，加工电压电平检测装置40检测图2的电流检测电阻R3上的电压。也可以如图1所示采用直接对极间进行检测的方法。然后，加工电压电平检测装置40，如图3所示，输出电压波形与放电电压相反的输出信号K。由比较器41比较基准电压Vc和加工电压电平检测装置40的输出信号，当加工电压电平检测装置40的输出VCP电压大于基准电压Vc时，判断为异常放电，输出图3所示的输出信号L。在这里，由于基准电压Vc随电极材质等不同而不同，所以并不是通用的值，例如，在使用石墨电极对钢进行加工的情况下，设定为相当于20到25V的基准电压值。或者，也可以将基准电压Vc，设定为相当于电源电路主电源的极间开路电压(例如80V)的25～30％的电压值。

下面，对于根据上述来自比较器78的输出信号110和来自比较器41的输出信号111而动作的脉冲控制装置43的放电脉冲控制进行说明。如果比较器41的输出信号111变为“H”电平(图3的L)，由此判别为异常放电脉冲，则将放电电压及电流的脉宽截止。此时，比较器78在放电脉宽结束时刻，不进行积分输出Vint和基准电压Vref的比较。在图3中，如由表示并未实际进行动作的波形的虚线所示，如果比较器78的输出信号110成为“H”电平，则判断为异常放电脉冲，将间歇时间切换为较长的时间(Toff+ΔToff)。

通过上述构成，可以准确地进行放电加工状态的检测，准确地进行是正常放电脉冲还是异常放电脉冲的判断，因为构成为根据高频成分的有无和加工电压电平确定放电状态，并基于该放电状态控制加工脉宽和间歇时间宽度，所以可以防止加工间隙中产生连续电弧，防止电极或被加工物的损伤。

图4-1、图4-2及图4-3表示在使用本实施方式的电源控制装置的放电加工机中，根据脉冲控制装置43的输出信号研究随着基准电压变更的脉宽分布变化的结果，在表示基准电压Vc变更与脉宽分布间关系的图中，图4-1表示基准电压Vc为55V(相当于加工电压25V)的情况，图4-2表示基准电压Vc为56V(相当于加工电压24V)的情况，图4-3表示基准电压Vc为57V(相当于加工电压23V)的情况。上述结果均为在下述情况下，在输出正常放电脉冲期间，以1000采样数获取数据而得到的，上述情况为：电极是直径为Φ20mm的石墨电极，被加工物为钢，液处理为无喷流，作为加工条件，将峰值电流值设为25A、脉宽为192μs、间歇时间为115μs、下降时间为500μs、上升距离为1.4mm。在基准电压Vc为55V时，没有形成粒状凸起物，在基准电压Vc为56V时，形成很少的粒状凸起物，在基准电压Vc为57V时，形成有粒状凸起物。

由此，如果使基准电压Vc为下述特定值，即，在正常放电脉冲(电极为石墨材料时，加工电压约为30V)和异常放电脉冲(电极为石墨材料时，加工电压约为20V)之间，并且即使在电平检测时将放电电压的脉宽Ton截止，也不会使加工速度降低的值，则除了可以检测电弧放电的异常脉冲之外，还可以减少粒状凸起物的产生(碳化物附着)。

此外，本实施方式构成为，分类判别出异常放电脉冲后，立即控制放电脉冲及间歇时间，也可以构成为对分类判别出的输出信号进行计数，在计数达到一定值时，控制放电脉冲及间歇时间。另外，除了间歇时间变更之外，也可以对加工条件的下降时间和上升距离等一起进行控制。另外，关于加工电压电平检测装置40，并不仅限于以上所述的图2所示的方法，也可以是图1所示的对极间进行直接检测的方法。另外，在本实施方式中，放电电压电平检测采用与放电电压相反的电压波形，但也可以对电极和被加工物之间进行直接检测。

实施方式2

图5表示本发明涉及的实施方式2的放电加工机的电源控制装置要部，是将一部分画为电路图的功能框图。在图5中，由电极2和被加工物3形成加工间隙。从加工电源1向该加工间隙供给脉冲状的放电电压。高通滤波器4检测放电电压的高频成分。整流装置5对来自高通滤波器4的高频成分进行整流。从整流装置5输出整流后的输出信号。放电检测装置23检测电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压及放电电流。利用放电检测装置23的输出，在使积分电路9复位的同时，启动定时器24。作为短路检测单元设有短路检测装置28。作为与第1基准值进行比较的比较单元设置第1比较装置29。作为第1比较基准值生成单元设置第1比较基准值生成装置30。作为与第2基准值进行比较的比较单元设置第2比较装置31。作为第2比较基准值生成单元设置第2比较基准值生成装置32。

在本实施方式的电源控制装置中，在图17所示的现有装置的基础上，与实施方式1同样地，设置加工电压电平检测装置40和比较器41。加工电压电平检测装置40，检测电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压电平。使加工电压电平检测装置40的输出信号和基准电压Vc输入至比较器41。将比较器41的输出信号输入至脉冲控制装置43。

而且，在本实施方式的电源控制装置中，在图17所示的现有装置的基础上，还设有平均间歇时间计算装置(平均间歇时间计算单元)45、良否脉冲计数器(良否脉冲计数单元)46、加工稳定度识别装置(加工稳定度识别单元)47、以及加工条件控制装置(加工条件控制单元)48。

平均间歇时间计算装置45求出由脉冲控制装置43控制而变化的放电脉冲间歇时间的平均值。良否脉冲计数器46，对判别为放电脉冲正常的正常放电脉冲进行计数。加工稳定度识别装置47，根据由平均间歇时间计算装置45求得的平均间歇时间，判断加工状态的“稳定”和“不稳定”。加工条件控制装置48根据加工稳定度识别装置47的输出，切换加工条件。

图6是图5所示的放电加工机电源控制装置的输入输出信号波形的时序图。在图中，波形A是电极2和被加工物3间的加工间隙的放电电压波形，波形B是高通滤波器4的输出信号波形，波形C是整流装置5的输出信号波形，波形P是放电检测装置23的输出信号波形，波形Q是定时器24的输出信号波形，波形F是积分电路9的输出信号波形，波形S是将积分电路9的输出与第1基准值进行比较的第1比较装置29的输出信号波形，波形T是将积分电路9的输出与第2基准值进行比较的第2比较装置31的输出信号波形，波形U是短路检测装置28的输出信号波形，波形K是加工电压电平检测装置40的输出信号波形，波形L是比较器41的输出信号波形，波形O1是脉冲控制装置43的第1输出信号波形，波形O2是脉冲控制装置43的第2输出信号波形。

下面，参照图5及图6对动作进行说明。由加工电源1向加工间隙施加脉冲状的电压，进行放电加工。由高通滤波器4从此时的放电电压波形A中仅提取出高频成分，而得到输出信号波形B。所得到的高频成分由整流装置5整流而成为输出信号波形C，并将其输入至积分电路9。另外，如果产生放电，则放电检测装置23的输出信号波形P上升，在使积分电路9复位的同时，启动定时器24，而得到输出信号波形Q。然后，由积分电路9对输出信号波形C进行积分，得到输出信号波形F。如果放电结束，则放电检测装置23的放电检测输出下降。在放电检测输出下降时，第1比较装置29和第2比较装置31，将积分电路9的输出与第1比较基准值生成装置30和第2比较基准值生成装置32(设定为低于第1基准值)的基准值间的比较结果，作为输出信号波形S及输出信号波形T输出。

另一方面，短路检测装置28，在放电检测输出下降时，检测加工间隙的电压值，与短路基准电压(优选小于或等于15V)比较，而输出短路检测信号(图6中的U)。由于短路基准电压与电弧放电电压同样地，随电极材质等不同而不同，所以并不是在所有的情况下都是相同的值。短路基准电压，在例如电极2为铜、且被加工物为钢的情况下，设定为小于或等于15V，优选小于或等于10V。另外，在电极2为石墨、且被加工物为钢的情况下，也可以设定为小于或等于15V，优选小于或等于10V。

加工电压电平检测装置40，检测图2的电流检测电阻R3上的电压，输出与放电电压相反的电压波形K。由比较器41比较基准电压Vc和加工电压电平检测装置40的输出信号，当加工电压电平检测装置40的输出VCP电压大于基准电压Vc时，判断为异常放电脉冲，输出输出信号L。此外，由于基准电压Vc随电极材质不同而不同，并不是通用的值，在以石墨电极对钢进行加工的情况下，设定为相当于加工电压20～25V的基准电压值。或者，也可以相对于电源电路的主电源的极间开路电压(例如80V)，设定为相当于加工电压25～30％的电压值。

脉冲控制装置43可以在每个脉冲中，对来自第1比较装置29、第2比较装置31、比较器41的放电脉冲的判别输出，以及来自短路检测装置28的表示短路状态有无的2种判别输出进行分类，而获得判别输出。这样，当短路检测装置28的输出信号U为“L”电平(非短路放电脉冲)时，在第2比较装置31的输出信号T输出“H”电平的情况下，基于高频成分而判断为异常放电脉冲，将间歇时间切换为Toff+ΔToff。当放电检测装置23的输出信号如P所示，为“H”电平(放电脉冲中)时，并且，在比较器41的输出信号L输出“H”电平的情况下，基于加工电压电平而判断为异常放电脉冲，将放电电压及电流的脉宽截止(图6中的O2)。另外，在非短路正常放电脉冲的情况下，控制间歇时间，以恢复至变更前的设定。如上所述，结合短路状态的有无，根据高频成分和放电电压电平掌握放电状态，针对各个放电脉冲，分别将放电脉冲控制为最佳。

图7是表示图5的加工条件控制装置48的动作的流程图。按照图7，说明加工条件控制装置48的加工条件控制的动作。每隔所设定的期间(例如，采样时间0.25sec)，从加工稳定度识别装置47输出“稳定”或“不稳定”的信号。在控制间歇时间的情况下，可以根据间歇时间的延长方式判断加工状态的“稳定”、“不稳定”。在图6中，例如，在以使间歇时间满足ΔToff＝Toff的方式实施控制的情况下，如果将Toff的间歇时间作为基准1，则间歇时间为(2+1+1)，所以平均间歇时间为(2+1+1)/3＝1.33。在该例中，放电脉冲的截止没有计入平均间歇时间的计算。由加工稳定度识别装置47对该值进行判断，例如在平均间歇时间的值大于或等于1.6的情况下，识别为“不稳定”，在不足1.6的情况下，识别为“稳定”(步骤S1)。

在加工稳定度识别装置47识别为“不稳定”的情况下，实施大幅避开所设定的加工条件(例如间歇时间)等的避开操作(步骤S2)，然后，如果加工稳定度识别单元47识别为“稳定”，则实施还原操作以恢复至实施避开操作前的原加工条件设定(步骤S3)。

另一方面，在加工稳定度识别单元47识别为“稳定”，经过所设定的固定时间(例如，400个0.25sec采样时间)仍输出该“稳定”输出的情况下(步骤S4)，对所设定的加工条件(例如下降时间、上升距离、间歇时间)实施最优化操作(步骤S5)，以提高加工效率。最优化操作按照例如下降时间(Jd＝Jd+1级)、上升距离(Ju＝Ju-1级)、间歇时间(Off＝Off-1级)的顺序操作，在加工条件变更后，当经过设定的期间(例如24秒)加工稳定度识别装置47输出“稳定”(步骤S6)时，判断由良否脉冲计数器统计的正常放电脉冲数是否大于或等于规定系数(例如，1.03倍)，在大于或等于规定系数时，判断为增加并继续进行最优化操作(步骤S7)。

下面，说明使用本发明的实施方式涉及的放电加工机电源控制装置的加工性能实例。图8是表示使用本实施方式的电源控制装置的放电加工机与现有装置的加工性能比较的加工时间曲线图。电极是直径为Φ20mm的石墨电极，被加工物为钢，液处理为无喷流，以如下加工条件进行加工，即峰值电流值为25A、脉宽为192μs，间歇时间为115μs、下降时间为500μs、上升距离为1.4mm，加工深度为20mm。可知本实施方式的装置相对于现有装置，可以在更短时间内加工至规定深度。由于本实施方式涉及的放电加工机的电源控制装置，分别针对各个放电脉冲，将放电脉冲控制为最佳，所以可以增加正常放电脉冲数。另外，由于通过使平均间歇时间减小，使加工稳定度的“不稳定”识别减少，所以使暂时避开加工条件(间歇时间)的避开操作大幅减少，可以在通过加工条件最优化操作进行的加工条件设定中，将加工速度设定为最大。由此，可以提高加工效率。

此外，本实施方式构成为，在分类判别异常放电脉冲后，立即控制放电脉冲及间歇时间，但也可以构成为对分类判别出的输出信号进行计数，如果计数达到一定值则控制放电脉冲及间歇时间。另外，也可以取代控制间歇时间，而从施加在加工间隙的电压脉冲中，去掉所希望个数的电压脉冲。另外，除了间歇时间的变更之外，也可以控制加工条件的下降时间或上升高距离等，或综合进行控制。

另外，在本实施方式中，加工稳定度识别是根据所设定的期间内的平均间歇时间而判断为“稳定”或“不稳定”，但也可以根据分类判别出的异常放电脉冲或异常放电脉冲数，判断“稳定”、“不稳定”。

实施方式3

图9表示本发明涉及的实施方式3的放电加工机的电源控制装置要部，是将一部分画为电路图的功能框图。对于与图5所示的实施方式2的放电加工机电源控制装置相同或相当的部分标记相同的标号，省略说明。在本实施方式的电源控制装置中，在图5所示的实施方式2的电源控制装置的基础上，设置脉冲截止率计算装置(脉冲截止率计算单元)50。

平均间歇时间计算装置(平均间歇时间计算单元)45，求出由脉冲控制装置(脉冲控制单元)43控制而变化的放电脉冲间歇时间的平均值。脉冲截止率计算装置(脉冲截止率计算单元)50计算放电脉冲截止的发生比例，其中，放电脉冲截止是通过读入比较器41的输出信号而由脉冲控制装置43控制的。良否脉冲计数器(良否脉冲计数单元)46，对判断为放电脉冲正常的正常放电脉冲进行计数。加工稳定度识别装置(加工稳定度识别单元)47，根据由平均间歇时间计算装置45计算出的平均间歇时间和由脉冲截止率计算装置50计算出的脉冲截止率，判断加工状态的“稳定”、“不稳定”。加工条件控制装置(加工条件控制单元)48，根据加工稳定度识别装置47的输出而切换加工条件。

图10是表示图9所示的加工条件控制装置48的动作的流程图。按照图10对加工条件控制装置48的动作进行说明。每隔设定的期间(例如采样时间0.25sec)，从加工稳定度识别装置47输出“稳定”或“不稳定”信号。在控制间歇时间的情况下，可以根据间歇时间的延长方式，判断加工状态的“稳定”、“不稳定”。在图6中，例如，在以使间歇时间满足ΔToff＝Toff的方式实施控制的情况下，如果以Toff的间歇时间为基准1，则间歇时间为(2+1+1)，所以平均间歇时间为(2+1+1)/3＝1.33。在该例中，放电脉冲的截止不计入平均间歇时间的计算。由此，针对各个所设定的期间(例如，采样时间0.25sec)计算平均间歇时间，由加工稳定度识别装置47对该值进行判断，例如在平均间歇时间的值大于或等于1.6的情况下，识别为“不稳定”，在不足1.6的情况下，识别为“稳定”(步骤S11)。

另外，在控制放电脉冲截止的情况下，可以根据来自脉冲截止率计算装置50的放电脉冲截止率的值而判断加工状态的“稳定”、“不稳定”。在图6中，例如，如可以将放电脉冲截止率计算为2/3＝0.67(67％)这样，针对每个所设定的期间(例如，采样时间0.25sec)，计算放电脉冲截止率，由加工稳定度识别装置47对该值进行判断，与“稳定”、“不稳定”的判断基准值比较并识别为“稳定”或“不稳定”(步骤S11)。例如，在放电脉冲截止率大于或等于15％的情况下，识别为“不稳定”，在不足15％的情况下，识别为“稳定”(图11)。

然后，在加工稳定度识别装置47识别为“不稳定”的情况下，判断不稳定的种类是根据平均间歇时间识别出的不稳定、还是根据放电脉冲截止率识别出的不稳定(步骤S12)。这样，在根据平均间歇时间识别出不稳定的情况下，实施小幅度地避开所设定的加工条件(例如，将间歇时间设定为2倍〔Off＝Off+1级〕)等第1避开操作(步骤S13)。另一方面，在根据放电脉冲截止率识别出不稳定的情况下，实施大幅度避开所设定的加工条件(例如，将间歇时间设定为2倍〔Off＝Off+1〕，同时将下降时间设定为1/2〔Jd＝Jd-1级〕)等第2避开操作(步骤S14)。然后，如果加工稳定度识别装置47识别为“稳定”，则实施还原操作，以恢复至实施避开操作之前的原加工条件设定(步骤S15)。

另一方面，在加工稳定度识别装置47识别为“稳定”，并经过一定时间(例如，400个0.25sec采样时间)的情况下(步骤S16)，对所设定的加工条件(例如，下降时间、上升距离、间歇时间)实施最优化操作，以提高加工效率(步骤S17)。最优化操作按照例如下降时间(Jd＝Jd+1级)、上升距离(Ju＝Ju-1级)、间歇时间(Off＝Off-1级)的顺序操作，在加工条件变更后，当经过所设定的期间(例如24sec)加工稳定度识别装置47输出“稳定”(步骤S18)时，判断由良否脉冲计数器统计的正常放电脉冲数是否大于或等于规定系数(例如，1.03倍)，在大于或等于规定系数时，判断为增加并继续进行最优化操作(步骤S19)。

图11是表示在本实施方式的放电加工机的电源控制装置中，计算放电脉冲截止率(脉冲截止率)获得的计算结果的一个例子的图。在放电脉冲截止率(脉冲截止率)大于或等于15％的情况下，识别为“不稳定”，在不足15％的情况下，识别为“稳定”。

此外，在本实施方式中，加工稳定度识别是根据所设定的期间内的平均间歇时间而判断为“稳定”或“不稳定”，但也可以根据分类判别出的异常放电脉冲或异常放电脉冲数而判断“稳定”、“不稳定”。

另外，在本实施方式中，根据脉冲截止率判断为“稳定”、“不稳定”，但也可以对放电脉冲截止时的放电脉冲进行计时，并计算放电脉宽分布，根据脉宽分布状况而判断“稳定”、“不稳定”。在图12中示出使用本实施方式的电源控制装置计算出的放电脉宽分布的计算结果的一个例子。图12-1是表示判断为加工不稳定的情况下脉宽分布的一个例子的图。图12-2是表示判断为加工稳定的情况下脉宽分布的一个例子的图。如图所示，可知在所设定的期间中(采样时间0.25sec)稳定加工时和不稳定加工时的脉宽分布存在差异。例如，也可以将产生小于或等于1/2的脉宽的情况，或者小于或等于1/2脉宽的比例超过设定值(例如5％)的情况，作为不稳定。另外，在本实施方式中，加工条件控制装置48进行的最优化操作，采用下降时间、上升距离、间歇时间的顺序，但也可以对应于加工内容，根据前述3个加工条件参数的操作有无而实施。

工业实用性

本发明的放电加工机的电源控制装置，适用于控制向下述放电加工机供给的放电脉冲的放电加工机电源控制装置，该放电加工机通过在使加工电极与加工物相对而形成的加工间隙进行脉冲放电，对加工物进行加工，特别地，非常适用于在容易因发生电弧放电异常而发生电弧电压降低的放电加工机中使用的电源控制装置。

Claims (10)

1.一种放电加工机的电源控制装置，其控制向所述放电加工机供给的放电脉冲，该放电加工机通过在使加工电极和加工物相对而形成的加工间隙中进行脉冲放电，对前述加工物进行加工，

其特征在于，具有：

高频成分检测单元，其检测前述加工间隙中的放电电压的高频成分；

电压电平检测单元，其检测前述加工间隙中的放电电压电平；

高频成分比较单元，其将检测到的前述高频成分与高频成分基准值进行比较；

电压电平比较单元，其将检测到的前述放电电压电平与电压电平基准值进行比较；以及

脉冲控制单元，其根据前述高频成分比较单元的比较结果控制间歇时间，并根据前述电压电平比较单元的比较结果将放电脉冲截止。

2.如权利要求1所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，

前述脉冲控制单元在前述加工间隙中的放电电压电平小于或等于前述电压电平基准值时，将前述放电脉冲截止。

3.如权利要求1或2所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，

前述电压电平比较单元，将前述电压电平基准值设定为主电源电路的极间开路电压的25～30％。

4.如权利要求1所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，

还具有加工条件控制单元，其根据前述脉冲控制单元的输出，在加工状态稳定的情况下，对加工条件进行最优化以提高加工效率。

5.如权利要求4所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，

还具有良否脉冲计数单元，其对各个放电脉冲的是否良好进行计数，

前述加工条件控制单元根据前述良否脉冲计数单元的输出，切换加工条件以增加优良脉冲数。

6.如权利要求4或5所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，还具有：

平均间歇时间计算单元，其根据前述脉冲控制单元的输出，计算平均间歇时间；以及

加工稳定度识别单元，其以前述平均间歇时间的长度作为稳定、不稳定的指标，判断放电加工状态，

前述加工条件控制单元根据前述加工稳定度识别单元的判断结果，切换加工条件。

7.如权利要求6所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，

前述加工稳定度识别单元，在前述平均间歇时间大于或等于规定值时判断为不稳定，在前述平均间歇时间小于规定值时判断为稳定。

8.如权利要求4或5所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，还具有：

脉冲截止率计算单元，其根据前述脉冲控制单元的输出，计算放电脉冲截止率；以及

加工稳定度识别单元，其以前述放电脉冲截止率作为稳定、不稳定的指标，判断放电加工状态，

前述加工条件控制单元根据前述加工稳定度识别单元的判断结果，切换加工条件。

9.如权利要求4或5所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，还具有：

平均间歇时间计算单元，其根据前述脉冲控制单元的输出，计算平均间歇时间；

脉冲截止率计算单元，其根据前述脉冲控制单元的输出，计算放电脉冲截止率；以及

加工稳定度识别单元，其将前述平均间歇时间的长度和前述放电脉冲截止率作为稳定、不稳定的指标，判断放电加工状态，

前述加工条件控制单元根据前述加工稳定度识别单元的判断结果，切换加工条件。

10.如权利要求9所述的放电加工机的电源控制装置，其特征在于，

前述加工条件控制单元，在根据前述平均间歇时间判断为不稳定时，小幅地调整前述加工条件以避开不稳定状态，当根据前述放电脉冲截止率判断为不稳定时，大幅地调整前述加工条件以避开不稳定状态。

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