CN1256651A - 具有开关元件的保护电路的放电加工电源 - Google Patents
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Abstract
间歇式地向在电极与工件之间形成的加工间隙供给放电加工用的电力的本发明的放电加工电源包括直流电源、连接在直流电源与加工间隙之间的开关元件、发生使开关元件导通的门脉冲信号的门脉冲发生电路和连接在开关元件与门脉冲发生电路之间的保护电路。保护电路包括发生时钟脉冲的时钟脉冲发生器、在接收门脉冲信号的期间计数时钟脉冲并在其计数达到指定值时发生指定电平的输出的计数器、在接收门脉冲信号的期间维持计数器的指定电平的输出的锁存电路和在锁存电路维持计数器的指定电平的输出的期间阻止向开关元件供给门脉冲信号的‘与门’。
Description
技术领域
本发明涉及使在电极与工件之间形成的加工间隙发生放电而对工件进行加工的放电加工装置。特别是为了生成高频的电力脉冲而将开关元件连接在直流电源与加工工件之间的放电加工电源。
背景技术
从直流电源将电力加到在放电加工装置的工具电极与导电性的工件之间形成的微小间隙上时，间隙间的电介质液体的电阻将减小。并且，在电介质液体的绝缘特性遭到破坏时，就发生放电，从而“导通时间”开始。在被控制的导通时间期间，放电电流通过间隙而流动，结果，工件材料便蒸发或熔融。在导通时间结束时，为了恢复电介质液体的绝缘特性，在控制的“截止时间”期间，停止施加电力。通常，为了反复从直流电源向间隙供给高频的电力脉冲，由多个开关晶体管构成的开关电路设置在直流电源与间隙之间。开关晶体管的通/断的开关动作，由具有被控制的导通时间和被控制的截止时间的门脉冲信号进行控制。众所周知，使从直流电源通过开关电路向间隙供给电力的电源电路中的RL尽可能最小从而使通过间隙流动的电流的前沿很陡，对提高加工速度有贡献。例如，在直流电源的输出电压280V、电源电路中的电阻0.02Ω、电感0.4μH的条件下，通过间隙流动的电流在1μs期间上升到1000A，在5μs期间上升到3000A，最后达到饱和电流14000A。为使开关电路承受饱和电流14000A，需要280个允许电流为50A的晶体管。但是，在线切割放电加工中使用的放电加工电流脉冲的最大值约为1000A～2000A，所以，线切割放电加工机的开关电路通常只不过包含数十个晶体管。因此，由于噪声等原因而使门脉冲信号的导通时间超过指定值时，多个晶体管将会由于过电流而被击穿。
发明的公开
本发明的目的旨在提供即使门脉冲信号的导通时间超过指定值也可以利用小型的电路可靠地保护开关晶体管的放电加工电源。
本发明的另一个目的在于提供减小线电极的张力变化的线切割放电加工装置。
本发明的其他目的，通过在下面的说明中部分地解释和实践本发明，业内人士就会部分地明白了。
为了达到上述目的，间歇式地向在电极与工件之间形成的加工间隙供给放电加工用的电力的本发明的放电加工电源包括：
直流电源；
连接在直流电源与加工间隙之间的开关元件；
发生使开关元件导通的门脉冲信号的门脉冲发生电路；
发生时钟脉冲的时钟脉冲发生器；
在接收门脉冲信号的期间计数时钟脉冲并在该计数达到指定值时发生指定电平的输出的计数器；
和在接收门脉冲信号的期间维持计数器的指定电平的输出从而阻止向开关元件供给门脉冲信号的电路。
附图的简单说明
图1是表示本发明的放电加工电源的图。
图2是表示图1的保护电路的框图。
图3A、3B、3C、3D和3E是表示图1的保护电路的动作的时间图。
实施发明的最佳形式
下面，参照图1说明本发明的放电加工电源。
向在工件W与线电极E之间形成的间隙G供给放电加工用的能量的从60V到280V的直流电源5a的负极，通过一对通电触头K1、K2与线电极E电连接。直流电源5a的正极通过二极管D和开关元件TRA与工件W连接。同样，另一个从80V到120V的直流电源5b的负极与线电极E电连接。直流电源5b的正极通过限流电阻R和开关元件TRB与工件W连接。开关元件TRA和TRB分别响应门脉冲信号Gate1和Gate2在导通状态和非导通状态之间变化。门脉冲发生电路3从NC装置1接收表示加工条件的设定值的信号，从检测电路4接收表示放电开始的信号，根据这些信号发生门脉冲信号。NC装置1具有键盘那样的输入装置和CRT显示装置(图中均未示出)，并在其中设定加工条件。门脉冲发生电路3先向开关元件TRB供给门脉冲信号Gate2，将直流电源5b的电压加到间隙G上。结果，就在间隙G发生放电，从而电流开始通过间隙G流过。门脉冲发生电路3从检测电路4接收表示放电开始的信号，并响应该信号而停止门脉冲信号Gate2的供给，而向开关元件TRA供给具有指定的导通时间TG的门脉冲信号Gate1。在指定的导通时间TG结束之后，并进而在指定的截止时间之后，门脉冲发生电路3为了发生下一次的放电而再次向开关元件TRB供给门脉冲信号Gate2。就这样反复发生放电，对工件W进行加工。
开关元件TRA为了确保所希望的电流容量而由足够数量的FET元件构成。这些FET元件响应门脉冲信号Gate1而同时进行通/断的开关动作，所以，在图1中只集合地作为1个开关元件进行表示。在本实施例中，开关元件TRA是以16个FET元件为1组而由2组(共计32个)FET元件构成的开关电路。各FET元件的耐压为500V、额定电流为20A、允许电流脉冲为50A。因此，开关元件TRA可以向间隙G供给峰值为1600A的电流脉冲。由于门脉冲发生电路3的误动作或外部的噪声，输入多个FET元件的门脉冲信号Gate1的导通时间TG有可能会超过指定值。这时，多个FET元件过度地持续导通状态时，在不包含限流电阻的开关电路中有时过电流就会流通，将FET元件损坏，从而装配FET元件的印刷电路板就会发生燃烧。
在本发明的放电加工电源中，设置了可靠地防止过电流、保护FET元件的保护电路7。
下面，参照图2详细说明保护电路7。
保护电路7包括发生2MHz的时钟脉冲CLK的时钟发生器72、计数器73、锁存电路74、反相器75和‘与门’76。计数器73由其输入端子CK接收时钟脉冲CLK，当时钟脉冲CLK的计数达到指定值n时，就将高电平的输出供给锁存电路74的输入端子IN。指定值n根据电流脉冲达到最大允许值的时间T和时钟脉冲CLK的1个周期的时间t来决定。时间间隔T的值，大于门脉冲信号Gate1的指定的导通时间TG。设时间T为8μS、时间t为500nS时，则数值n为T/t＝16。计数器73可以由移位寄存器构成。门脉冲信号Gate1向计数器73和锁存电路74的复位端子传输，门脉冲信号Gate1为低电平时，计数器73和锁存电路74复位。锁存电路74保持计数器73的输出的高电平，并从其输出端子OUT作为错误信号GErr发生高电平的输出信号。错误信号GErr向反相器75传输，其信号电平发生反转。错误信号GErr也向图1中的NC装置1传输，NC装置1使错误的发生在CRT显示装置上进行显示。NC装置1进而将错误信号GErr发生的次数、频率和发生错误信号GErr时的加工条件记录到外部存储装置(HDD)2中。现在，再返回到图2，门脉冲信号Gate1和反相器75的输出信号GEnb向‘与门’76传输，门脉冲信号Gate1在信号GEnb为高电平时通过‘与门’76供给开关元件TRA。
下面，参照图3A、3B、3C、3D和3E详细说明保护电路7的动作。
图3A和3B表示时钟脉冲CLK和从门脉冲发生电路3向保护电路7传输的门脉冲信号Gate1。图3C和3D表示锁存电路74的输出信号GErr和反相器75的输出信号GEnb。图3E表示从‘与门’76向开关元件TRA传输的门脉冲信号Gate1。
如图3B中所示，在时刻T1，门脉冲发生电路3向保护电路7供给具有指定的导通时间TG的门脉冲信号Gate1。这时，如图3A中所示，计数器73解除其复位状态，在导通时间TG期间，计数时钟脉冲CLK。在时刻T2，门脉冲信号Gate1成为截止时，计数器73的计数复位。在从时刻T1到时刻T2的期间，由于计数器73的计数未达到指定值n，所以，如图3C和3D中所示，信号GErr维持低电平，而信号GEnb维持高电平。因此，如图3E中所示，‘与门’76的输出信号与门脉冲信号Gate1一致。
下面，说明门脉冲信号Gate1发生错误而在比时间间隔T大的时间间隔TB期间供给保护电路7时的保护电路7的动作。如图3A中所示，计数器73在时刻T3解除其复位状态，并在接收门脉冲信号Gate1的期间计数时钟脉冲CLK。计数器73的计数在时刻T4达到指定值n时，计数器73的输出变为高电平。并且，如图3C和D中所示，信号GErr变为高电平，而信号GEnb变为低电平。如图3E中所示的那样，‘与门’76在接收到低电平的信号GEnb时就阻止门脉冲信号Gate1通过。这样，保护电路7即使接收到门脉冲信号Gate1，开关元件TRA也变为非导通状态。结果，开关元件TRA的导通时间不会超过从时刻T3到时刻T4的时间间隔ONMAX。
本发明并不限于被公开的形式。显然，可以参照上述描述进行很多改良和变化。
上述说明的实施例是为了说明发明的本质及其实用性应用而选择的。发明的范围由说明书所附的权利要求的范围定义。
Claims (2)
1.一种间歇式地向在电极与工件之间形成的加工间隙供给放电加工用的电力的放电加工电源，其特征在于：包括
直流电源；
连接在直流电源与加工间隙之间的开关元件；
发生使开关元件导通的门脉冲信号的门脉冲发生电路；
发生时钟脉冲的时钟脉冲发生器；
在接收门脉冲信号的期间计数时钟脉冲并在该计数达到指定值时发生指定电平的输出的计数器；
和在接收门脉冲信号的期间维持计数器的指定电平的输出从而阻止向开关元件供给门脉冲信号的单元。
2.按权利要求1所述的放电加工电源，其特征在于：上述阻止单元包括在接收门脉冲信号的期间维持计数器的指定电平的输出的锁存电路和在锁存电路维持计数器的指定电平的输出的期间阻止向开关元件供给门脉冲信号的门单元。
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