JP2001157922A

JP2001157922A - 放電加工装置

Info

Publication number: JP2001157922A
Application number: JP33813099A
Authority: JP
Inventors: Taichiro Tamida; 太一郎民田; Akihiro Suzuki; 昭弘鈴木; Akihiko Iwata; 明彦岩田; Munemasa Kimura; 宗雅木村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷や加工の状況によらず安定に加工ができ
る、放電加工装置を提供する。【解決手段】従来の放電加工装置では、特に高周波電
源を用いて加工を行なう場合、負荷や加工の状況によっ
て、負荷のインピーダンスが変動し、加工を安定して行
なうことができなかった。本発明では加工間隙に抵抗器
を接続することによって、負荷のインピーダンス変動を
緩和し、高周波でも安定に加工を行なうことができる放
電加工装置を提供する。負荷や加工の状況によらず安定
した加工を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】放電加工機には、形彫り放電加工、ワイ
ヤ放電加工などの方式がある。形彫り放電加工では特定
形状の電極を用いて電極と加工対象物間に放電を発生さ
せ、この放電により所定の形状を加工する。またワイヤ
放電加工では電極として導電性ワイヤを用い、上記ワイ
ヤに給電しながら巻取り・移動させてワイヤと加工対象
物間に放電を発生させ、この放電により加工を行なう。

【０００３】図１７は、『放電加工技術』（斎藤、毛
利、高鷲、古谷：日刊工業新聞社（１９９７））ｐ．１
１７に示されている一般的なワイヤ放電加工機の構成で
ある。図において１００１はワイヤ、１００２は加工対
象、１００３は加工電源、１００４ａ、１００４ｂはそ
れぞれ給電ケーブル、１００５は給電端子、１００６は
供給リール、１００７は巻取りリール、１００８はブレ
ーキ、１００９は巻取りローラ、１０１０はクロステー
ブル、１０１１はＸ軸モータ、１０１２はＹ軸モータ、
１０１３ａ、１０１３ｂはそれぞれモータ制御ケーブ
ル、１０１４は制御装置、１０１５はサーボ回路、１０
１６は加工液タンク、１０１７はポンプ、１０１８ａ、
１０１８ｂはそれぞれ加工液供給パイプである。

【０００４】次に動作について説明する。加工電源１０
０３からワイヤ１００１、加工対象１００２間に給電ケ
ーブル１００４ａ、１００４ｂ、および給電端子１００
５を通じて電圧を印加する。ここでワイヤ１００１と加
工対象１００２間の電位差が放電開始電圧を超えるとワ
イヤ１００１と加工対象１００２間に放電が発生し、こ
の放電により加工対象１００２の一部が除去されて加工
が行なわれる。この場合ワイヤ表面も同様に放電により
除去される。このため通常はワイヤの断線を防ぐためワ
イヤを巻取りながらワイヤ表面上の異なる位置で放電が
発生するようにして加工を行なう。ワイヤは供給リール
１００６よりブレーキ１００８、ガイド１０１９を通じ
て供給される。加工対象１００２の下部には巻取りロー
ラ１００９、巻取りリール１００７があり、使用ずみの
ワイヤを巻取る。ワイヤとしては例えば直径０．３ｍｍ
〜０．０３ｍｍの銅線、黄銅線などが用いられる。

【０００５】加工対象１００２はクロステーブル１０１
０に固定される。クロステーブル１０１０にはＸ軸モー
タ１０１１、Ｙ軸モータ１０１２が設けられている。さ
らにＸ軸モータ１０１１、Ｙ軸モータ１０１２にはそれ
ぞれモータ制御ケーブル１０１３ａ、１０１３ｂが接続
され、制御回路１０１４、サーボ回路１０１５からの制
御信号が供給される。この構成にてクロステーブル１０
１０は制御回路１０１４、サーボ回路１０１５からなる
ＮＣ装置の指示に従い加工対象１００２の位置を動か
す。これにより加工対象をＮＣ装置の命令通りの形状に
加工することができる。

【０００６】１０１６は加工液タンクである。このタン
クには例えば脱イオン水が用いられる。加工液はポンプ
１０１７の作用により加工液供給パイプ１０１８を通じ
て放電場に供給される。

【０００７】次にワイヤ放電加工時に印加される電圧波
形について説明する。一般的にはワイヤと加工対象の間
にパルス状の電圧を印加するが、その電圧の波形によっ
て加工性能が変化することが知られている。例えば特開
平６−８０４９では、高周波の電源を用い、電圧を高速
で断続させて印加することによって、仕上げの微細な加
工を行なうことが示されている。このように、放電加工
機では、その加工要求に対して、低周波のパルス状の電
圧から、高周波の電圧波形などを使い分けている。ここ
で、高周波とは一般に１ＭＨｚ程度以上の周波数を指
す。

【０００８】高周波の電源を用いる場合、加工部と電源
の間に整合回路を設ける必要がある。図１８は高周波の
電源を用いる場合の回路の構成の概略を示す。図におい
て１１０１はワイヤと加工対象で構成される加工電極間
の放電の負荷を示し、１１０２は高周波電源、１１０３
は整合回路、１１０４、１１０５はそれぞれ加工の負荷
部分の浮遊のインダクタンスおよびキャパシタンスを示
している。高周波電源と加工負荷の間に整合回路が設け
られ、これを調節することによって、エネルギーの反射
を抑え、電源から出力した電力ができるだけ多く加工負
荷に投入できるようにする。

【０００９】次に、増幅器の方式について説明する。

【００１０】増幅器はその動作によって、Ａ級、Ｂ級、
Ｃ級などのタイプがある。図１９はこれらＡ級、Ｂ級、
Ｃ級増幅器の動作の説明の図である。正弦波的な入力信
号が来た場合、Ａ級増幅器ではその動作点のしきい値が
充分低いので、電流の全周期に亘って出力電流が流れ
る。このためひずみの少ない出力波形が得られるが、全
周期にわたって直流電流が流れるので効率が悪くなる。

【００１１】図２０に典型的なＡ級増幅器の回路構成を
示す。２０１３は入力信号、２０１４は入力抵抗、２０
１２は入力変成器、２００５はトランジスタ、２０１１
は出力変成器、２００４はコレクタ電圧Ｖｃｃ、２００
６、２００７、２００８はバイアス抵抗、２００９、２
０１０はコンデンサである。さらに２００３は負荷抵抗
である。出力変成器２０１１を含めた負荷のインピーダ
ンスをＺ０とする。Ａ級増幅器の理論上の最大コレクタ
効率は５０％である。

【００１２】一方、Ｂ級増幅器とは、動作点をカットオ
フ側にずらし、半周期のみ電流が流れるようにしたもの
である。このためＡ級増幅器よりも効率が高くなる。こ
のままでは半周期分の波形しか得られないので、プッシ
ュプル回路等を用いる。さらにＣ級増幅器では動作点を
カットオフよりさらに負の値に取り、半周期よりも短い
期間のみ電流が流れるようにしたもので、さらに効率は
高くなるが、波形のひずみは悪化する。

【００１３】図２１に典型的なＢ級、あるいはＣ級増幅
器の回路構成を示す。２０１５はコンデンサ、２００５
がバイアス電圧ＶＢＢを示し、この電圧値をカットオフ
に選ぶとＢ級、Ａ級とＢ級の間に選ぶとＡＢ級、カット
オフよりも負側に選べばＣ級となる。図ＫはＢ級あるい
はＣ級増幅器の出力電流Ｉｃを示している。正の電流が
流れる位相をθとすると、θがπのとき、Ｂ級、π以下
のときＣ級を意味する。式１０２はＢ級増幅器の理論的
な最大コレクタ効率を示す。Ｖｃは出力電圧、Ｉｃは出
力電流、Ｖｃｃはコレクタ電圧、Ｖｃ１ｍはＶｃの基本
波の電圧振幅、Ｉｃ１ｍは基本波の電流振幅である。こ
の式のようにＢ級増幅器の最大効率は７８．５％であ
る。一方Ｃ級増幅器のコレクタ効率を式（２）に示す。
コレクタ効率はθが小さいほど高くなり、θ＝πで式
（１）に一致する。

【００１４】 ηｃ＝ＶｃＩｃ／（ＶｃｃＩｃ）＝πＶｃｌｍＩｃｌｍ／４（ＶｃｃＩｃｌｍ）＝π／４＝（７８．５％） ‥‥‥（１） ηｃ＝（Ｖｃｌｍ／４Ｖｃｃ）（θ−ｓｉｎθ）／（ｓｉｎ（θ／２）−（θ／２）ｃｏｓ（θ／２））‥‥‥（２）

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ここで整合回路の調整
は、負荷部のインダクタンス１１０４およびキャパシタ
ンス１１０５（図１８）に強く依存している。一方、実
際の加工機においては、負荷部のインダクタンス１１０
４およびキャパシタンス１１０５は、加工対象の配置な
どによってきわめて敏感に変化する。例えば、図２３は
ワイヤ放電加工機の場合の、ワイヤと加工対象のあいだ
の加工電極間静電容量を、加工電極間距離を変化させて
計算したものである。ワイヤ放電加工機においてワイヤ
と加工対象の間の距離は加工中に大きく変動し、それに
よって静電容量が大きく変動することがわかる。このた
め整合回路１１０３を一旦調節しても加工の条件、加工
対象の形状や給電位置などが変化すると、電源からの出
力が全く負荷に入らない、という現象が生じる。このた
め高周波電源を用いた場合の加工は極めて不安定になっ
てしまう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
わる放電加工機は、加工間隙に抵抗を接続したものであ
る。

【００１７】本発明の請求項２にかかわる放電加工機
は、加工電源として高周波交流電極を備え、かつ加工間
隙に抵抗が接続したものである。

【００１８】本発明の請求項３にかかわる放電加工機
は、抵抗器を加工間隙に並列に接続したものである。

【００１９】本発明の請求項４にかかわる放電加工機
は、抵抗器を加工間隙に直列に接続したものである。

【００２０】本発明の請求項５にかかわる放電加工機
は、並列に配された抵抗器の抵抗値が加工負荷のインピ
ーダンスの１０倍以下に設定したものである。

【００２１】本発明の請求項６にかかわる放電加工機
は、直列に配された抵抗器の抵抗値が加工負荷のインピ
ーダンスの１／１０以上に設定したものである。

【００２２】本発明の請求項７にかかわる放電加工機
は、高周波電源としてＡＢ級増幅器またはＢ級増幅器ま
たはＣ級増幅器を用いたものである。

【００２３】本発明の請求項８にかかわる放電加工機
は、高周波電源としてＡＢ級増幅器またはＢ級増幅器ま
たはＣ級増幅器を用い、かつ、加工間隙に抵抗を接続し
たものである。

【００２４】本発明の請求項９にかかわる放電加工機
は、抵抗器を同軸ケーブルで接続したものである。

【００２５】本発明の請求項１０にかかわる放電加工機
は、抵抗器をツイストケーブルで接続したものである。

【００２６】本発明の請求項１１にかかわる放電加工機
は、抵抗器を加工液中に浸したものである。

【００２７】本発明の請求項１２にかかわる放電加工機
は、抵抗器を加工漕の外部に設置したものである。

【００２８】本発明の請求項１３にかかわる放電加工機
は、電源や加工の状態によって、必要なときのみ抵抗を
接続できるようにスイッチを設けたものである。

【００２９】本発明の請求項１４にかかわる放電加工機
は、接続された電源および抵抗器をリレーを用いて切り
替えたものである。

【００３０】本発明の請求項１５にかかわる放電加工機
は、抵抗器を複数個備え、それらを負荷や加工の状況に
合わせてスイッチを用いて切り替えたものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】実施の形態１図１は本発明の第一の実施の形態を示す図である。図に
おいて、１１０１はワイヤと加工対象間の放電の負荷、
１１０２は高周波電源、１１０３は整合回路、１１０
４、１１０５はそれぞれ加工の負荷部分の浮遊インダク
タンスおよびキャパシタンスである。また図１では整合
回路と負荷部の間に負荷と並列に抵抗１２０１（終端抵
抗）を接続している。

【００３２】次に動作について説明する。高周波電源１
１０２から高周波パワーが負荷側に供給される。整合回
路１１０３では整合回路からみた前後のインピーダンス
が等しくなるように整合調整され、高周波パワーが反射
されることなく有効に負荷部に供給されるようにする。
負荷部に供給されたパワーによりワイヤと加工対象間に
放電が発生し、この放電により加工対象表面が除去さ
れ、加工がなされる。

【００３３】ここで前述したように、負荷部のインダク
タンス１１０４、およびキャパシタンス１１０５は、ワ
イヤと加工対象の間隔など加工部分の状態により大きく
変化する。このため抵抗１２０１がない場合には、負荷
部の状能変化に伴って一旦整合調整したはずの整合回路
が整合条件からずれ、高周波パワーが高周波電源から有
効に負荷部に入らなくなってしまう。ところが図１では
負荷部と並列に抵抗１２０１を設置しているので、整合
回路から負荷側をみたインピーダンスが抵抗１２０１で
規定されている。このため負荷部のインダクタンス１１
０４、および１１０５が多少変化しても設置した固定値
の抵抗１２０１が負荷部分に加わっており、全体として
のインピーダンスの変化が小さくなる。これによって負
荷側の状態変化によらず、高周波電源からパワーを安定
して負荷部に注入することができる。このように図１に
示した構成を用いることにより、加工条件によらず安定
した加工を行なうことができる。

【００３４】高周波電源を用いた放電加工機では、凹凸
が少なく面粗さが良好な加工面が得られる特徴がある。
ところが従来用いられていた構成では、前述したように
負荷部の状能変化により高周波電源から負荷部に供給さ
れるパワーが変動する問題点が生じていた。

【００３５】このため加工する場所により加工パワーが
変化し、均一な加工面精度、面粗さが得られない問題が
あった。これに対して本実施の形態を用いると負荷部の
状態変化によらず負荷部に安定したパワーを供給でき
る。これにより加工面全体にわたり均一な加工面精度、
面粗さを得ることができる。

【００３６】実施の形態２図１では整合回路と負荷部の間に抵抗が挿入されている
が、図２のように電源から見て負荷部よりも遠いところ
に終端抵抗として挿入しても同じ効果が得られることは
言うまでもない。

【００３７】実施の形態３さて、ここで挿入した抵抗の値であるが、図１のように
負荷に対して並列に挿入した場合、負荷部分のインピー
ダンスと比較して、挿入した抵抗１２０１の値が大きす
ぎると充分な効果が得られない。従って挿入する抵抗値
の値はせいぜい負荷部分のインピーダンスの１０倍程度
以下である必要がある。ここで抵抗値を負荷インピーダ
ンスの１０倍に設定した場合、電源の入力のエネルギー
の約１割が抵抗１２０１で消費され、９割を負荷に投入
できる。一方この場合は負荷のインピーダンスの変動が
１割変化すると、整合回路から見たインピーダンスもほ
ぼ１割変化し、それほど大きな変動の抑制はできない。
したがって負荷の変動がそれほど大きくない場合に適し
ている。

【００３８】一方、負荷のインピーダンスの変動が大き
い場合は挿入する抵抗の値を小さくする。例えば挿入す
る抵抗１２０１の値を負荷部のインピーダンスの１／１
０にした場合、負荷部のインピーダンスが倍に変化して
も、整合回路から見たインピーダンスの変化は５％程度
に抑えられる。従って負荷部のインピーダンスの変動に
対する加工の安定性は向上する。しかし一方、電源の電
力の９割が抵抗１２０１で消費されてしまい、加工部に
は１割しか投入できなくなる。

【００３９】おおまかに挿入によるインピーダンス変動
の抑制度と、電力の投入を見積もってみる。まず加工部
の負荷のアドミッタンスをＹとする。この負荷に並列に
ｘ倍の抵抗（アドミッタンス＝Ｙ／ｘ）を挿入する場合
を考える。整合回路から見たアドミッタンスは（１＋１
／ｘ）Ｙである。このとき負荷のアドミッタンスが変化
して（１＋δ）Ｙになったとする。このとき整合回路か
ら見たアドミッタンスは（１＋δ＋１／ｘ）Ｙであり、
δＹだけ変化する。従って全体から見ると負荷のアドミ
ッタンスは｛（１＋１／ｘ＋δ）Ｙ｝／｛（１＋１／
ｘ）Ｙ｝＝１＋δ／（１＋１／ｘ）倍になったことにな
る。この規格化された変化分δ／（１＋１／ｘ）をさら
にδで規格化し、定負荷変動の抑制率として定義する
と、１／（１＋１／ｘ）＝ｘ／（１＋ｘ）となる。

【００４０】同様に電力の何割が負荷に投入されるかを
見積もると、Ｙ／（Ｙ＋Ｙ／ｘ）＝ｘ／（１＋ｘ）とな
る。これは、前記の負荷変動抑制率と近似的に同じ式で
ある。

【００４１】図３に、横軸を終端抵抗値比ｘ（終端抵抗
値が負荷インピーダンスのｘ倍）とし、縦軸を負荷変動
抑制率としたときの両者の関係を示す。この関係は、縦
軸を実効電力投入率としても同じである。先に述べたよ
うに、抵抗値が大きすぎると値は１に近く、電力はほと
んど入るが、負荷変動は抑制されない。逆に抵抗値を小
さくすると０に近づき、負荷変動は充分抑制されるが、
電力の投入がわるくなることがわかる。

【００４２】従って、挿入する抵抗値は負荷の変動の具
合や、加工に必要な電力と電源の能力などによって決定
すればよい。変動する加工電極に対しては、加工電極の
インピーダンスの１０倍以下の範囲で用いればよいこと
を実験により確認した。

【００４３】実施の形態４挿入する抵抗１２０１は整合回路から見たインピーダン
スを固定抵抗で規定する効果があればよいので、負荷部
に対して直列に接続してもよい。図４では抵抗１２０１
を直列に接続した例を示す。この場合は図１の並列接続
の場合とは対称に、負荷のインピーダンス変動が小さい
場合は抵抗値を小さく、変動が大きい場合は抵抗値を大
きくする。変動する加工電極に対しては、加工電極のイ
ンピーダンスの１／１０倍以上の範囲で用いればよいこ
とを実験により確認した。

【００４４】実施の形態５ここで、整合回路１１０３は電源と負荷のインピーダン
スの整合を取るためのものであるので、本発明のように
抵抗を接続することによって負荷のインピーダンスを規
定することができるのであれば、整合回路が必要なくな
る場合もある。図５のように電源と抵抗を接続した放電
間隙を直接接続しても、場合によっては安定に電力を投
入することができる。

【００４５】実施の形態６前述したように増幅器はその動作によって、Ａ級、ＡＢ
級、Ｂ級、Ｃ級などのタイプがある。Ａ級増幅器では動
作点を負荷線のほぼ中央に設けており、ひずみの少ない
正弦波出力が得られるが常時直流電流が流れているので
効率が悪い。これに対して動作点をカットオフ側にずら
しＢ級増幅器とするとＡ級増幅器よりも効率が高くな
る。Ａ級増幅器、Ｂ級増幅器のそれぞれについて入力と
出力の関係を図７（ａ）に示す。このように同一入力に
対してＢ級増幅器ではＡ級増幅器の場合に比べて高い出
力が得られる。また、同一入力の場合で比べるとＢ級増
幅器の場合の方がＡ級増幅器に比べて出力が高い分、入
力・出力に変動が生じた時の出力変動の割合はＢ級増幅
器の場合の方が小さくなる。

【００４６】図６（ａ）は本実施の形態を示す図であ
る。図６（ａ）において、１１０１はワイヤと加工対象
間の放電の負荷、１１０２は高周波電源、１１０３は整
合回路、１１０４、１１０５はそれぞれ加工の負荷部分
の浮遊インダクタンスおよびキャパシタンスである。ま
た図６（ａ）では高周波電源１１０２中の増幅器として
Ｂ級増幅器２００１を設置している。一方、図６（ｂ）
は高周波電源１１０２中の増幅器としてＡ級増幅器２０
０２を設置した例である。図６（ａ）に示した構成を用
いると、図６（ｂ）に示した構成を用いた場合に比べ
て、同一入力に対して高い出力が得られ、負荷変動が発
生した場合の出力変動率を抑制することができる。特に
放電加工機の場合、図２３に例を示したように、放電部
の状態による負荷変動が非常に大きい。このためＢ級増
幅器に代表される動作点をカットオフ側にずらした増幅
器を用いることにより、負荷変動が発生した場合の出力
変動抑制が効果的に得られる。

【００４７】図７（ｂ）は本実施の形態を用いて放電加
工機にて負荷変動と高周波電源出力の関係を調べた結果
である。図において、高周波電源にＡ級増幅器２００２
を設置した場合とＢ級増幅器２００１を設置した場合の
それぞれにつき、負荷変動の大きさが変化した場合の高
周波変動出力を示している。このようにＡ級増幅器２０
０２を用いる場合には負荷変動が増加した場合の出力減
少が大きい。このためＡ級増幅器２００２を用いた場合
には放電部の条件が変化した場合に加工性能が変化しや
すい。これに対してＢ級増幅器２００１を用いると負荷
変動が発生した場合の出力減少を抑制することができ
た。これにより放電場の状態が変化した場合にも加工性
能を大きく変化させず、より均一な加工を行なうことが
できる。

【００４８】上記実施の形態では、動作点をカットオフ
側にずらした増幅器としてＢ級増幅器を用いる例を示し
たが、Ａ級増幅器に比べて効率の高いＡＢ級増幅器、Ｃ
級増幅器等でもよく、同様の効果を奏する。

【００４９】実施の形態７Ｂ級増幅器などバイアス電源を設け動作点をカットオフ
側にずらした増幅器ではコレクタ出力電圧は負荷側のイ
ンピーダンスの影響を受ける。例えばＢ級増幅器の場
合、コレクタ電圧出力Ｖｃの基本波の電圧振幅Ｖｃ１ｍ
は、基本波の電流振幅をＩｃ１ｍ、負荷側のインピーダ
ンスをＺ０とするとＶｃ１ｍ＝Ｉｃ１ｍ・Ｚ０ ‥‥‥（３）コレクタ効率ηｃは、交流出力ＶｃＩｃを直流入力Ｖｃ
ｃＩｃで割り、 ηｃ＝ＶｃＩｃ／ＶｃｃＩｃ＝Ｖｃ１ｍ・Ｉｃ１ｍ／ＶｃｃＩｃ∝Ｉｃ１ｍ・Ｉｃ１ｍ・Ｚ０ ‥‥‥（４）となる。式（３）にみられるように、この場合コレクタ
効率ηｃは負荷インピーダンスＺ０に依存する。このた
め負荷変動が非常に大きい場合にはＢ級増幅器のコレク
タ効率ηｃがこの影響を受けてしまう。

【００５０】本実施の形態はこれを解決するためのもの
である。本実施の形態の構成を図８に示す。図８におい
て、１１０１はワイヤと加工対象間の放電の負荷、１１
０２は高周波電源、１１０３は整合回路、１１０４、１
１０５はそれぞれ加工の負荷部分の浮遊インダクタンス
およびキャパシタンスである。また図８では高周波電源
１１０２中の増幅器としてＢ級増幅器２００１を設置し
ている。

【００５１】さらに図８では整合回路と負荷部の間に負
荷と並列に抵抗１２０１を設置している。図８では負荷
部と並列に抵抗１２０１を設置しているので、整合回路
から負荷側をみたインピーダンスが抵抗１２０１で規定
されている。このため負荷部のインダクタンス１１０
４、および１１０５が多少変化しても設置した固定値の
抵抗１２０１が負荷部分に加わっており、全体としての
インピーダンスの変化は抑えられる。これによってＢ級
増幅器のコレクタ効率ηｃが負荷インピーダンスに影響
されることを抑制できる。このため本実施の形態構成を
用いることにより負荷側の状態変化によらず、高周波電
源からパワーを安定して負荷部に注入することができ
る。このように図８に示した構成を用いることにより、
加工条件によらず安定した加工を行なうことができる。

【００５２】図８に示すように負荷部と並列に抵抗１２
０１を設置した場合には、抵抗１２０１にて抵抗値に応
じた損失が発生する。高周波電源の増幅器としてＢ級増
幅器に代表される動作点をカットオフ側にずらした増幅
器を用いることにより、増幅器の効率を上げることがで
きるので、抵抗１２０１にて発生する損失を補う効果が
得られる。

【００５３】上記実施の形態では、動作点をカットオフ
側にずらした増幅器としてＢ級増幅器を用いる例を示し
たが、ＡＢ級増幅器、Ｃ級増幅器等でもよく、同様の効
果を奏する。

【００５４】実施の形態８次に具体的な抵抗１２０１の接続方法についての実施の
形態を述べる。抵抗は図１に従って給電線の間に接続す
ればよいのであるが、その接続によって不用意に負荷部
分の浮遊のインダクタンスが増加すると加工部のインピ
ーダンスの不安定さを増すことになり、かえって安定性
を損ないかねない。従って、できるだけ浮遊のインダク
タンスを少なくするような工夫が必要となる。図９では
接続に同軸ケーブル１２０２を用いた例を示す。抵抗１
２０１の接続線に同軸ケーブルを用いるとインダクタン
スを小さくすることができる。

【００５５】実施の形態９同じく、図１０には接続線としてツイストケーブル１２
０３を用いた例を示す。実施の形態５と同様、インダク
タンスを小さくすることができる。

【００５６】実施の形態１０さて、付加した抵抗１２０１はインピーダンス比に応じ
たエネルギーを消費して発熱する。電力容量の充分に大
きな抵抗を用いることはもちろんであるが、同時に抵抗
の冷却手段を講じなければならない。

【００５７】図１１に抵抗を容易に冷却する方法の例を
示す。多くの場合、放電加工は加工液１２０５の液中で
行なわれる。従ってワークを含む加工部分全体が、加工
液１２０５を満たした加工漕１２０４の内部でなされ
る。加工液は外部のチラーによって冷却され、一定温度
になるように制御されている。図１１の例では抵抗１２
０１を加工液に浸されている。こうすることによって特
別な冷却機構を講じることなく、容易に抵抗を冷却でき
る。熱は加工液に伝わるが、外部のチラーによって温度
制御されているので問題はない。

【００５８】実施の形態１１逆に抵抗の発する熱による影響をできるだけ避けたい、
という場合がある。例えばワイヤ１００５の送り機構や
加工ヘッドは非常に複雑な機械であり、温度の変化に対
して非常に敏感である。このため加工部付近の機械系へ
の熱変形の影響をできるだけ少なくする必要がある。こ
の場合は図１２のように抵抗を加工漕の外部に配置する
ことが望ましい。

【００５９】実施の形態１２さて、始めにも述べたように高周波電源による加工は、
微細な仕上げ加工の際に用いられる。実際の加工では加
工面精度の異なるいくつかの加工プロセスを組み合わせ
ることが多い。つまり、始めは加工速度が速く、粗削り
な加工でだいたいの形状に切断した後、表面のみを微細
に削って仕上げ加工を行なうという組合わせで加工する
ことが多い。粗削りの加工では高周波の電源ではなく、
低周波で尖頭値の高いパルス電源が用いられる。従って
加工の各段階で電源を切り替える必要がある。

【００６０】図１１では高周波電源１１０２と整合回路
１１０３と同時に、粗加工用電源１２０６が接続され、
それらのどちらかがスイッチ１２０７によって給電線１
００４に接続される、ということを示している。抵抗１
２０１は高周波電源の場合に必要なのであって、低周波
の粗加工用電源の場合に接続されたままになっている
と、この抵抗で電力が消費されてしまい、加工部への電
力の投入に損失が生じる。従って図１１では抵抗１２０
１は整合回路１１０３とスイッチ１２０７の間に配置さ
れ、スイッチ１２０７を切り替えて電源をつなぎ変えた
場合に、高周波電源１１０２を接続したときのみ抵抗も
同時に接続される。

【００６１】実施の形態１３しかし、抵抗１２０１はできるだけ加工負荷の近くに配
置することが望ましい。なぜならば図９や図１０で説明
したように、抵抗の接続による回路系のインダクタンス
の増加を防ぐ必要があるからである。その場合、図１３
のように抵抗と加工負荷の間にスイッチがあったり、配
線が長くなることは、インダクタンス分を増加させる要
因となり望ましくない。

【００６２】従って、このように複数の電源を切り替え
て用いる場合、図１４に示すように抵抗１２０１はでき
るだけ加工負荷の近くに配置し、抵抗１２０１には別に
スイッチ１２０８を設けて、高周波電源の時のみ抵抗を
接続する構成にする。

【００６３】実施の形態１４スイッチの切り替えにはリレーを用いることができる。
図１５はスイッチをリレーで制御した場合で、リレー制
御装置１２１０で制御されたリレー１２０９ａ、ｂおよ
び１２１１ａ、ｂ、ｃによって電源の切り替えが行なわ
れる。この場合であれば抵抗の切り離しも容易にかつ同
時に行なえる。また制御装置１２１０をシーケンサなど
で制御することによって、加工状態に合わせて自動的に
切り替えを行なうことができる。

【００６４】実施の形態１５実施の形態２で述べたように、抵抗の値は負荷の状況に
よって変化させる必要がある。さらには実施の形態１
０、１１で述べたように、加工の条件によっても変える
必要がある。従って抵抗の単なる切り離しではなく、い
くつかの値の異なる抵抗器を予め用意しておき、加工条
件にもっともふさわしい抵抗器を選択して加工を行なう
ことが望ましい。このためにはいくつかの抵抗器と共
に、それらをスイッチあるいはリレーで分岐して、切り
替え制御すればよい。図１６では抵抗器を複数備えて、
それらをリレーで切り替える装置を示す。抵抗器１２０
１ａ、１２０１ｂ、１２０１ｃがそれぞれ給電線１００
４ａ、ｂにリレー１２１１ａ、１２１１ｂ、１２１１ｃ
で接続されており、これらが制御装置１２１０で制御さ
れる。

【００６５】

【発明の効果】本発明の請求項１にかかわる放電加工機
は、加工間隙に抵抗を接続することによって、加工間隙
のインピーダンス変化を緩和し、安定に加工を行なうこ
とができる。

【００６６】本発明の請求項２にかかわる放電加工機
は、加工電源として高周波交流電極を備え、かつ加工間
隙に抵抗が接続されているので、高周波によるインピー
ダンス不整合を避け、安定な加工を行なうことができ
る。

【００６７】本発明の請求項３にかかわる放電加工機
は、抵抗器を加工間隙に並列に接続することによって、
加工間隙のインピーダンス変化を緩和し、安定に加工を
行なうことができる。

【００６８】本発明の請求項４にかかわる放電加工機
は、抵抗器を加工間隙に直列に接続することによって、
加工間隙のインピーダンス変化を緩和し、安定に加工を
行なうことができる。

【００６９】本発明の請求項５にかかわる放電加工機
は、並列に配された抵抗器の抵抗値が加工負荷のインピ
ーダンスの１０倍以下であるので、加工間隙のインピー
ダンス変化を緩和し、安定に加工を行なうことができ
る。

【００７０】本発明の請求項６にかかわる放電加工機
は、直列に配された抵抗器の抵抗値が加工負荷のインピ
ーダンスの１／１０以上であるので、加工間隙のインピ
ーダンス変化を緩和し、安定に加工を行なうことができ
る。

【００７１】本発明の請求項７にかかわる放電加工機
は、高周波電源としてＡＢ級増幅器またはＢ級増幅器ま
たはＣ級増幅器を用いたことによって、負荷変動に対す
る電源出力の安定性を高めるができる。

【００７２】本発明の請求項８にかかわる放電加工機
は、高周波電源としてＡＢ級増幅器またはＢ級増幅器ま
たはＣ級増幅器を用い、かつ放電間隙に抵抗を接続する
ことによって、電源出力を効率良くかつ安定に負荷に投
入することができる。同時に、これらの増巾量の効率を
高くすることができ、抵抗を付加したことによる電力の
損失を補うことができる。

【００７３】本発明の請求項９にかかわる放電加工機
は、抵抗器を同軸ケーブルで接続しているので、抵抗器
の接続による負荷全体のインダクタンスの増加を最小限
に抑えることができる。

【００７４】本発明の請求項１０にかかわる放電加工機
は、抵抗器をツイストケーブルで接続しているので、抵
抗器の接続による負荷全体のインダクタンスの増加を最
小限に抑えることができる。

【００７５】本発明の請求項１１にかかわる放電加工機
は、抵抗器を加工液中に浸すことによって、抵抗器で発
生した熱を容易に冷却することができる。

【００７６】本発明の請求項１２にかかわる放電加工機
は、抵抗器を加工漕の外部に設置することによって、抵
抗器で発生した熱によって加工ヘッド周辺が影響を受け
ることを避けることができる。

【００７７】本発明の請求項１３にかかわる放電加工機
は、電源や加工の状態によって、必要なときのみ抵抗を
接続し、必要のないときは切り離すことによって、抵抗
による損失を抑えることができる。

【００７８】本発明の請求項１４にかかわる放電加工機
は、接続された電源および抵抗器をリレーを用いて切り
替えることによって、シーケンサなどを用いて容易にか
つ自動的に切り替えを行なうことができる。

【００７９】本発明の請求項１５にかかわる放電加工機
は、抵抗器を複数個備えているので、電源や加工条件に
よって最もふさわしい抵抗値を選んで、最適な加工を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態２を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態３を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態４を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態５を示す図である。

【図６】（ａ）本発明の実施の形態６において、高周
波電源にＢ級増幅器を用いたことを示す図であり、
（ｂ）本発明の実施の形態６において、高周波電源にＡ
級増幅器を用いたことを示す図である。

【図７】（ａ）本発明の実施の形態６において、Ａ級
増幅器とＢ級増幅器の入力と出力の関係を示す図であ
り、（ｂ）本発明の実施の形態６において、Ａ級増幅器
とＢ級増幅器の、負荷変動に対する出力の依存性を示す
図である。

【図８】本発明の実施の形態７を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態８を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態９を示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態１０を示す図である。

【図１２】本発明の実施の形態１１を示す図である。

【図１３】本発明の実施の形態１２を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態１３を示す図である。

【図１５】本発明の実施の形態１４を示す図である。

【図１６】本発明の実施の形態１５を示す図である。

【図１７】従来の放電加工機の構成を示す図である。

【図１８】従来の高周波電源を用いた放電加工機の電
気的構成の概略を示す図である。

【図１９】従来例のＡ級増幅器、Ｂ級増幅器およびＣ
級増幅器の増幅特性を示す図である。

【図２０】従来例のＡ級増幅器の典型的回路構成を示
す図である。

【図２１】従来例のＢ級増幅器あるいはＣ級増幅器の
典型的回路構成を示す図である。

【図２２】従来例のＢ級増幅器あるいはＣ級増幅器の
出力電流波形を示す図である。

【図２３】本発明の実施の形態６において、ワイヤ中
心からの距離と加工電極間静電容量の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００１ワイヤ、１００２加工対象、１００３加
工電源、１００４ａ，１００４ｂそれぞれ給電ケーブ
ル、１００５給電端子、１００６供給リール、１０
０７巻取りリール、１００８ブレーキ、１００９
巻取りローラ、１０１０クロステーブル、１０１１
Ｘ軸モータ、１０１２Ｙ軸モータ、１０１３ａ，１０
１３ｂモータ制御ケーブル、１０１４制御装置、１
０１５サーボ回路、１０１６加工液タンク、１０１
７ポンプ、１０１８ａ，１０１８ｂ加工液供給パイ
プ、１１０１ワイヤと加工対象の加工電極間の放電の
負荷、１１０２高周波電源、１１０３整合回路、１
１０４加工の負荷部分の浮遊のインダクタンス、１１
０５加工の負荷部分の浮遊のキャパシタンス、１１０
６負荷部、１２０１抵抗器、１２０２同軸ケーブ
ル、１２０３ツイストケーブル、１２０４加工漕、
１２０５加工液、１２０６低周波のパルス電源、１
２０７ａ，１２０７ｂ電源切り換えスイッチ、１２０
８抵抗接続スイッチ、１２０９ａ，１２０９ｂ，１２
０９ｃリレー、１２１０リレー制御装置、１２１１
抵抗切り換え用リレー、２００１Ｂ級増幅器、２０
０２Ａ級増幅器、２００３負荷抵抗、２００４コ
レクタ電圧電源（Ｖｃｃ）、２００５トランジスタ、
２００６，２００７，２００８バイアス抵抗、２００
９，２０１０コンデンサ、２０１１出力変成器、２
０１２入力変成器、２０１３入力信号、２０１４
入力抵抗、２０１５コンデンサ、２０１６ベース電
圧電源（Ｖ_BE）。

フロントページの続き (72)発明者岩田明彦東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者木村宗雅東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 3C059 AA01 AB00 BA03 BA12 BA16 BA21 BA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工電源と加工電極を備え、加工電極と
被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加して放電
を発生し、加工を行なう放電加工機であって、前記加工
間隙に抵抗器を接続したことを特徴とする放電加工装
置。
【請求項２】加工電源と加工電極を備え、加工電極と
被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加して放電
を発生し、加工を行なう放電加工機であって、前記加工
電源として高周波交流電源を備え、かつ加工電極と被加
工物を対向してなる加工間隙に抵抗器を接続したことを
特徴とする放電加工装置。
【請求項３】抵抗器を加工間隙に対して並列に接続し
たことを特徴とする、請求項１または２記載の放電加工
装置。
【請求項４】抵抗器を加工間隙に対して直列に接続し
たことを特徴とする、請求項１または２記載の放電加工
装置。
【請求項５】接続する抵抗器の抵抗値を、加工負荷の
インピーダンスの１０倍以下となるように設定した、請
求項３記載の放電加工装置。
【請求項６】接続する抵抗器の抵抗値を、加工負荷の
インピーダンスの１／１０倍以上となるように設定し
た、請求項４記載の放電加工装置。
【請求項７】加工電源と加工電源を備え、加工電極と
被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加して放電
を発生し、加工を行なう放電加工機であって、前記加工
電源が高周波電源であり、高周波交流電源の増幅回路と
して、ＡＢ級増幅器またはＢ級増幅器またはＣ級増幅器
を用いたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項８】加工電極と被加工物を対向してなる加工
間隙に抵抗器を接続したことを特徴とする、請求項７記
載の放電加工装置。
【請求項９】抵抗器と加工間隙の間を、同軸ケーブル
で接続したことを特徴とする、請求項１または２記載の
放電加工装置。
【請求項１０】抵抗器と加工間隙の間を、ツイストケ
ーブルで接続したことを特徴とする、請求項１または２
記載の放電加工装置。
【請求項１１】加工液を満たした加工漕の内部で加工
を行なう放電加工装置であって、接続した抵抗器を加工
液中に浸したことを特徴とする、請求項１または２記載
の放電加工装置。
【請求項１２】加工液を満たした加工漕の内部で加工
を行なう放電加工装置であって、接続した抵抗器を加工
漕外部に設置したことを特徴とする、請求項１または２
記載の放電加工装置。
【請求項１３】複数の電源を用い、加工目的に対して
電源を切り替える機構を有する放電加工機であって、高
周波電源を用いるときのみ抵抗器を接続することを特徴
とする、請求項１または２記載の放電加工装置。
【請求項１４】抵抗器あるいは電源の接続切り替えを
リレーを用いて行なうことを特徴とする、請求項１３記
載の放電加工装置。
【請求項１５】抵抗値の異なる抵抗器を複数個備え、
負荷によって抵抗器を切り替えることを特徴とする、請
求項２記載の放電加工装置。