JP2002154013A

JP2002154013A - 放電加工装置

Info

Publication number: JP2002154013A
Application number: JP2000348706A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Iesawa; 雅宏家澤; Akihiko Imashiro; 昭彦今城; Koji Akamatsu; 浩二赤松; Satoshi Suzuki; 智鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】加工精度を向上させるとともに電極駆動装置
を小型化する放電加工装置を得ること。【解決手段】放電用の電極２ａを保持し、電極２ａを
駆動する電極駆動装置１と、電極駆動装置１を保持し、
第１の電極駆動装置１を駆動するＺ軸駆動装置と、を備
えた放電加工装置において、電極駆動装置１は、電極２
ａを保持し、電極２ａとともに移動する可動部３と、可
動部３の移動方向の両端を支持する板ばね５ａおよび５
ｂと、板ばね５ａと板ばね５ｂとの間に設けられ、可動
部３を駆動する電磁アクチュエータとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被加工物と電極
との間に放電を発生させて該被加工物を加工する放電加
工装置に関し、特に、電極を保持し、電極位置を高速に
微調整する第１の電極駆動装置と、該第１の電極駆動装
置を保持し、該電極駆動装置および電極を大きく移動さ
せる第２の電極駆動装置とを備えた放電加工装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電加工装置として、文献「高速
電極駆動装置による放電加工速度の改善」、今井祥人，
佐竹彰，種田淳，小林和彦著（電機加工学会誌Ｖ
ｏｌ．２７Ｎｏ５５）に開示された高速電極駆動装置
を用いた放電加工装置が知られている。図１６は、この
従来の高速電極駆動装置の構成を示す図である。従来の
高速電極駆動装置８０は、円筒形状の圧電素子８１と、
圧電素子８１をほぼ同一の中心軸上に収容する円筒形状
の架台８２と、圧電素子８１の変位側端面と電極８３と
を接続するダイアフラム構造部分８４と、ダイアフラム
構造部分８４の変位量を検出する光学変位センサ８５と
を備える。

【０００３】高速電極駆動装置８０は、後述するＺ軸駆
動装置８９の可動部に取り付けられ、電極８３を保持
し、電極８３の位置を高速に微調整する。ダイアフラム
構造部分８４は、圧電素子８１の伸縮に応じて電極８３
とともに変位する。光学変位センサ８５は、ダイアフラ
ム構造部分８４の鉛直方向の変位量を検出する。そし
て、後述する制御器８６が、光学変位センサ８５の検出
結果に基づいて圧電素子８１を駆動する。これにより、
高速電極駆動装置８０における電極８３の位置決めを行
う。なお、圧電素子８１は、ピエゾ素子であって、内径
８ミリ・メートル、外径２０ミリ・メートル、高さ５２
ミリ・メートル、最大ストローク±１４マイクロ・メー
トルを有する。

【０００４】図１７は、この従来の放電加工装置の極間
制御系の構成を示す図である。この極間制御系は、極間
（電極と被加工物との間）の平均電圧を指定する極間平
均電圧指令と放電加工プロセス８８における極間の平均
電圧との差を入力し、高速電極駆動装置８０に対する位
置指令およびＺ軸駆動装置８９に対する位置指令をそれ
ぞれ出力する制御器８６と、制御器８６による位置指令
に基づいて高速電極駆動装置８０を駆動するＺ軸駆動装
置８９と、制御器８６による位置指令を、ローパスフィ
ルタ８７を介して入力し、この位置指令に基づいて電極
８３を駆動する高速電極駆動装置８０とを備える。

【０００５】そして、Ｚ軸駆動装置８９による高速電極
駆動装置８０の変位量と高速電極駆動装置８０による電
極８３の変位量との和によって、電極８３の位置が定ま
り、放電を発生させて図示しない被加工物を加工する放
電加工プロセス８８が実行される。ローパスフィルタ８
７は、高速電極駆動装置８０の位置制御帯域を制限する
ものである。この極間制御系では、極間の平均電圧が所
定の一定値となるように、高速電極駆動装置８０が主に
極間の隙間距離を調節するとともにＺ軸駆動装置８９が
ジャンプ動作や加工の進みに対応した平均的な電極送り
を行う。また、高速電極駆動装置８０のストロークでは
不安定な加工状態を回避するのに不十分な場合は、高速
電極駆動装置８０とＺ軸駆動装置８９とが協調動作す
る。なお、Ｚ軸駆動装置８９の位置制御帯域は数十ヘル
ツ、高速電極駆動装置８０の位置制御帯域は最大８００
Ｈｚ程度である。

【０００６】また、他の従来の放電加工装置として、文
献「可動コイル式ヘッドによる放電微細加工の高速
化」、増沢隆久，田中勝也，藤野正俊著（電機加工学
会誌Ｖｏｌ８Ｎｏ．１６）に開示されたＭＣヘッドを
用いた放電加工装置が知られている。図１８は、この従
来のＭＣヘッドの構成を示す図である。従来のＭＣヘッ
ド９０は、ＭＣヘッド９０を大きく移動させる送り機構
に取り付けられる架台９１と、架台９１の内部に設けら
れた図示しないマグネットおよび図示しない可動コイル
からなる図示しないボイスコイルモータと、図示しない
可動コイルに取り付けられたコーン９２と、コーン９２
に取り付けられた電極ホルダ９３と、電極ホルダ９３に
取り付けられた電極９４と、電極９４の位置決めを行う
ガイド９５とを備える。

【０００７】ＭＣヘッド９０は、図示しないボイスコイ
ルモータによって電極ホルダ９３および電極９４を鉛直
方向に駆動し、極間距離を調整する。図１９は、この従
来の放電加工装置の直列２段サーボ送り方式の構成を示
す図である。この直列２段サーボ送り方式では、制御回
路９６が、サーボモータ９７を制御して電極９４を送り
込み、制御回路９８が、電極９４と工作物（被加工物）
９９との間の平均電圧と所定の基準電圧との差に基づい
てＭＣヘッド９０を制御し、極間距離を調整する。１０
０は加工回路，１０１はＤＣ電源である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記高
速電極駆動装置８０を用いた放電加工装置によれば、圧
電素子８１の一端でダイアフラムを押して電極８３を駆
動するため、また、圧電素子８１の伸縮のばらつきによ
ってダイアフラムの面倒れが発生する場合があり、電極
８３が傾いて加工精度が劣化するという問題点があっ
た。

【０００９】また、前記高速電極駆動装置８０を用いた
放電加工装置によれば、高速電極駆動装置８０における
電極８３の位置に関わらずＺ軸駆動装置８９が高速電極
駆動装置８０を駆動するため、応答の速い高速電極駆動
装置８０が応答の遅いＺ軸駆動装置８９よりも速く動い
てストロークが飽和した状態で安定して機能しなくな
り、Ｚ軸駆動装置８９によって極間距離を調整する場合
があるので、安定した加工性能が得られず、加工速度が
低下するという問題点があった。前記ＭＣヘッド９０に
おいても同様の課題がある。

【００１０】また、前記高速電極駆動装置８０を用いた
放電加工装置によれば、制御器８６による電極８３の位
置決定が所定の範囲内で行われるように調整しないた
め、ストローク飽和が発生し、放電加工が行われない無
駄時間が増加し、加工速度が低下するという問題点があ
った。前記ＭＣヘッド９０においても同様の課題があ
る。また、前記高速電極駆動装置８０を用いた放電加工
装置によれば、圧電素子８１によって電極８３を駆動す
るため、電極８３の高速移動が可能な範囲が小さくな
り、加工速度が低下するという不具合があった。

【００１１】また、前記ＭＣヘッド９０を用いた放電加
工装置によれば、コーン９２上に電極ホルダ９３を接着
し、電極ホルダ９３および電極９４を駆動するため、電
極９４の位置決めが困難化し、安定した加工精度を得に
くいという問題点があった。

【００１２】この発明は、上記に鑑みてなされたもので
あって、加工精度を向上させる放電加工装置を得ること
を第１の目的とする。また、この発明は、上記に鑑みて
なされたものであって、加工速度を向上させる放電加工
装置を得ることを第２の目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、この発明にかかる放電加工装置
にあっては、放電用の電極を保持し、該電極を駆動する
第１の電極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保持
し、該第１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動装
置と、を備えた放電加工装置において、前記第１の電極
駆動装置が、前記電極を保持し、該電極とともに移動す
る保持手段と、前記保持手段の移動方向に離れた位置を
それぞれ支持する第１の弾性変形部材および第２の弾性
変形部材と、前記第１の弾性変形部材と前記第２の弾性
変形部材との間に設けられ、前記保持手段を駆動する駆
動手段と、を具備することを特徴とする。

【００１４】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記駆動手段が、磁石およびコイルを有する電磁ア
クチュエータであることを特徴とする。

【００１５】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、放電用の電極を保持し、該電極を駆動する第１の電
極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保持し、該第
１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動装置と、を
備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置
に対する前記電極の相対的な位置を検出する検出手段
と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記第２の電
極駆動装置に前記第１の電極駆動装置の駆動を行わせる
制御を行う第１の制御手段と、を具備することを特徴と
する。

【００１６】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、放電用の電極を保持し、該電極を駆動する第１の電
極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保持し、該第
１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動装置と、を
備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置
に対する前記電極の相対的な位置を検出する検出手段
と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記第１の電
極駆動装置に対する前記電極の相対的な移動速度に関す
る速度情報を生成する速度情報生成手段と、前記速度情
報に基づいて、前記第１の電極駆動装置に前記電極の駆
動を行わせる制御を行う第２の制御手段と、を具備する
ことを特徴とする。

【００１７】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、放電用の電極を保持し、該電極を駆動する第１の電
極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保持し、該第
１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動装置と、を
備えた放電加工装置において、前記電極と被加工物との
間の距離に応じた、前記第１の電極駆動装置に対する前
記電極の相対的な位置を決定する位置決定手段と、所定
のストローク範囲以内で前記位置決定を行わせる調整を
前記位置決定手段に対して行う調整手段と、を具備する
ことを特徴とする。

【００１８】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記ストローク範囲が、駆動中心から絶対値２０マ
イクロ・メートル以内の範囲から駆動中心から絶対値１
０００マイクロ・メートル以内の範囲までの間に設定さ
れることを特徴とする。

【００１９】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、放電用の電極を保持し、該電極を駆動する第１の電
極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保持し、該第
１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動装置と、を
備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置
および前記第２の電極駆動装置における位置制御に用い
る位置フィードバックループと、前記電極と被加工物と
の間の平均電圧に基づいて前記電極と前記被加工物との
間の距離を調整する極間平均電圧制御に用いる極間平均
電圧フィードバックループとを切り替える切替手段を具
備することを特徴とする。

【００２０】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記第１の電極駆動装置における位置制御に用いる
位置フィードバックループおよび前記第２の電極駆動装
置における位置制御に用いる位置フィードバックループ
を、それぞれ独立して設けたことを特徴とする。

【００２１】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、放電用の電極を保持し、該電極を駆動する第１の電
極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保持し、該第
１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動装置と、を
備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置
が、前記電極を３次元的に駆動する駆動手段を具備する
ことを特徴とする。

【００２２】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記駆動手段が、前記第１の電極駆動装置と被加工
物とを結ぶＺ軸方向に前記電極を駆動するＺ軸駆動手段
と、前記Ｚ軸方向に垂直なＸＹ平面上で直交するＸ軸方
向およびＹ軸方向に前記電極をそれぞれ駆動するＸ軸駆
動手段およびＹ軸駆動手段と、を有することを特徴とす
る。

【００２３】つぎの発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記Ｘ軸駆動手段および前記Ｙ軸駆動手段が、直動
玉軸および電磁アクチュエータを有することを特徴とす
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態
によって、この発明が限定されるものではない。

【００２５】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１にかかる放電加工装置の電極駆動装置の構成を示
す図である。実施の形態１の放電加工装置１は、後述す
るＺ軸駆動装置１４の可動部分に取り付けられ、電極位
置を高速に微調整するものである。放電加工装置１は、
電極２ａを保持する電極ホルダ２ｂと、電極ホルダ２ｂ
および電極２ａとともに移動する円筒形状の可動部３
と、可動部３をほぼ同一中心軸上に収容する円筒形状の
架台４と、架台４内で可動部３の上端を支持する板ばね
５ａと、架台４内で可動部３の下端を支持する板ばね５
ｂと、可動部３に巻きつけたコイル６ａおよび６ｂと、
架台４の内側に固定した磁石７ａおよび７ｂと、架台４
のほぼ中心軸上に設けられ、電極ホルダ２ｂの変位量を
検出する変位センサ８とを備える。

【００２６】電極ホルダ２ｂは、放電用の電極２ａを保
持する。可動部３は、電極ホルダ２ｂおよび電極ホルダ
２ｂが保持する電極２ａとともに移動する。架台４は、
可動部３を収容し、後述するＺ軸駆動装置１４の可動部
分に取り付けられる。板ばね５ａおよび５ｂは、架台４
内に固定され、可動部３の上端および下端をそれぞれ鉛
直方向上下（以下、Ｚ軸方向と呼ぶ）可動に支持する。
コイル６ａ，６ｂおよび磁石７ａ，７ｂは、電磁アクチ
ュエータを構成し、可動部３をＺ軸方向に駆動する。

【００２７】コイル６ａ，６ｂを流れる電流を調整する
ことによって、可動部３の変位を調整することができ
る。コイル６ａ，６ｂを流れる電流の調整は、その電流
自体を調整するか、またはその電流に等価な電圧を調整
することによって行われる。変位センサ８は、電極ホル
ダ２ｂの変位量、すなわち、電極駆動装置１に対する電
極２ａの相対的な位置を検出する。変位センサ８の検出
結果に基づいて電磁アクチュエータを制御することによ
って、電極駆動装置１の可動部３の高精度な位置決めを
行うことができる。

【００２８】図２は、実施の形態１にかかる可動部３お
よび板ばね５ａ，５ｂに関する力学モデルを示す図であ
る。板ばね５ａ，５ｂの電極駆動方向のばね係数をｋ_z
とし、板ばね５ａ，５ｂの電極駆動方向と垂直な方向の
ばね係数をｋ_Xとし、コイル６ａ，６ｂと磁石７ａ，７
ｂとの間の磁気的な力をＦとし、力Ｆがかかる位置と電
極２ａの中心とがずれている距離をｒとし、板ばね５ａ
と板ばね５ｂとの間の距離をｈとし、板ばね５ａ，５ｂ
の内側直径をｂとすると、力Ｆがかかることによって発
生する電極２ａの傾きθは、式（１）で示される。

【００２９】 θ≒Ｆ・ｒ／（ｋ_z・ｂ²＋ｋ_X・ｈ²）・・・（１）ここで、板ばね５ａおよび５ｂは、駆動方向の剛性が弱
く、駆動方向と垂直な方向の剛性が強くなるように設計
されているので、ばね係数ｋ_zは、ばね係数ｋ_Xに比して
非常に小さい。したがって、式（１）は、近似的に式
（２）で表すことができる。 θ≒Ｆ・ｒ／（ｋ_X・ｈ²）・・・（２）式（２）から、板ばね５ａおよび５ｂによって可動部３
の上下を支持するダイアフラム構造では、同一の偏心力
が可動部３に作用する場合、板ばね５ａと板ばね５ｂと
の間の距離ｈが大きいほど電極２ａの傾きθが小さくな
ることがわかる。すなわち、板ばね５ａと板ばね５ｂと
の間のダイアフラム構造部分の寸法に応じて傾きθが定
まる。

【００３０】図３は、実施の形態１にかかる電磁アクチ
ュエータおよびダイアフラム構造部分の寸法を示す説明
図である。電極駆動装置１では、板ばね５ａと板ばね５
ｂとの間のダイアフラム構造部分９の内部に、コイル６
ａ，６ｂおよび磁石７ａ，７ｂを有する電磁アクチュエ
ータ１０が配置される（図３（ａ）参照）。これに対し
て、前述した従来の高速電極駆動装置８０では、ダイア
フラム構造部分８４の外部に圧電素子８１が配置される
（図３（ｂ）参照）。このため、実施の形態１のダイア
フラム構造部分９と従来のダイアフラム構造部分８４と
を同じ寸法にして同一の偏心力に対する電極の傾きを同
じ大きさにした場合、電極駆動装置１は、従来の高速電
極駆動装置８０に比して、圧電素子８１の高さｈ２分だ
け小さくなる。

【００３１】また、従来の高速電極駆動装置８０は、圧
電素子８１をアクチュエータとして用いるため、高速電
極駆動装置８０の最大ストロークが、圧電素子８１の最
大ストロークによって制限されて小さくなる。たとえ
ば、５センチ・メートル程度の圧電素子の場合、その最
大ストロークは、５０マイクロ・メートル未満程度であ
る。一方、電極駆動装置１は、電磁アクチュエータ１０
を用いる。電磁アクチュエータ１０の最大ストローク
は、コイル６ａおよび６ｂと磁石７ａおよび７ｂとの間
の磁気的な力の最大値と板ばね５ａおよび５ｂのばね定
数によって定まる。

【００３２】コイル６ａおよび６ｂと磁石７ａおよび７
ｂとの間の磁気的な力の最大値をＦ _max、板ばね５ａお
よび５ｂのばね定数をｋとすると、最大ストロークＺ_X
は、式（３）で表される。Ｚ_X＝Ｆ_max／ｋ・・・（３）力の最大値Ｆ_maxおよびばね定数ｋは、コイル６ａ，６
ｂおよび磁石７ａ，７ｂならびに板ばね５ａ，５ｂの設
定によって容易に変更できる。そして、大きい最大スト
ロークＺ_Xが容易に得られる。

【００３３】図４は、実施の形態１にかかる放電加工装
置の極間平均電圧制御系の構成を示す図である。この極
間平均電圧制御系は、極間の平均電圧を指定する極間平
均電圧指令を外部から入力し、極間の平均電圧が、極間
平均電圧指令によって指定された一定値となるように極
間距離を制御する。この極間平均電圧制御系は、極間平
均電圧指令と放電加工プロセス１２における極間の平均
電圧との差に応じたサーボ指令値を電極駆動装置１に出
力する加工制御器１１と、電極駆動装置１に対する電極
２ａの相対的な位置（以下、電極変位量と呼ぶ）Ｄ１と
電極変位量Ｄ１に対する追従を指定する電極位置追従指
令との和に応じた指令値を出力する電極追従制御器１３
と、電極追従制御器１３による指令値に基づいて電極駆
動装置１を駆動するＺ軸駆動装置１４とを備える。

【００３４】そして、Ｚ軸駆動装置１４による電極駆動
装置１の変位量と電極変位量Ｄ１との和、すなわち、図
示しない被加工物に対する電極２ａの相対的な位置（以
下、極間変位量と呼ぶ）Ｄ２に応じた放電加工プロセス
１２が行われる。加工制御器１１は、極間平均電圧指令
と放電加工プロセス１２における極間の平均電圧との差
を入力し、この差に応じたサーボ指令値を算出し、この
サーボ指令値を電極駆動装置１に出力する。電極駆動装
置１は、加工制御器１１によるサーボ指令値に基づい
て、電極変位量Ｄ１を調整する。電極追従制御器１３
は、電極変位量Ｄ１と電極位置追従指令との和を入力
し、この和に応じた指令値を算出し、この指令値をＺ軸
駆動装置１４に出力する。Ｚ軸駆動装置１４は、電極追
従制御器１３による指令値に基づいて電極駆動装置１を
駆動する。

【００３５】なお、この例では、電極追従制御器１３
が、電極変位量Ｄ１と電極位置追従指令との和を入力し
ているが、必ずしもこの形態である必要はなく、少なく
とも電極変位量Ｄ１または電極変位量Ｄ１に等価な量に
基づいて指令値を算出すればよい。また、加工制御器１
１による電極駆動装置１に対するサーボ指令値は、電極
駆動装置１を電流制御する場合は電流指令値、電極駆動
装置１を速度制御する場合は速度指令値、電極駆動装置
１を位置制御する場合は位置指令値となる。また、電極
駆動装置１に代えて、他の形態の電極駆動装置を用いて
もよい。

【００３６】つぎに、電極駆動装置１を電流制御する場
合について説明する。電極駆動装置１を電流制御する場
合は、電極駆動装置１において電流制御系を構成する。
図５は、実施の形態１にかかる電極駆動装置１の電流制
御系の構成を示す図である。この電流制御系は、コイル
６ａおよび６ｂに流す電流を指定する電流指令値を加工
制御器１１から入力し、電極変位量Ｄ１を調整する。

【００３７】この電流制御系は、電極変位量Ｄ１の変化
に基づいて、電極駆動装置１に対する電極２ａの相対的
な速度に対応する電流値をフィードバックする速度フィ
ードバック制御器１８と、コイル６ａおよび６ｂに流れ
る電流のコイル電流値および速度フィードバック制御器
１８によるフィードバック値を加工制御器１１による電
流指令値から差し引いた値に応じた電流をコイル６ａお
よび６ｂに流す制御を行う電流制御器１６とを備える。
そして、コイル６ａおよび６ｂに電流が流れると、電極
駆動装置１の電気・機械特性１７に応じて電極変位量Ｄ
１が定まる。速度フィードバック制御器１８の伝達関数
は、｛Ｋ_Vｓ／（τｓ＋１）｝で表される。ただし、Ｋ_V
は、速度フィードバック制御器１８のゲイン、τは、速
度フィードバック制御器１８の時定数である。

【００３８】つぎに、電極駆動装置１を速度制御する場
合について説明する。電極駆動装置１を速度制御する場
合は、電極駆動装置１において速度制御系を構成する。
図６は、実施の形態１にかかる電極駆動装置１の速度制
御系の構成を示す図である。なお、図５と同一構成の部
分については同一の符号を付している。この速度制御系
は、電極駆動装置１に対する電極２ａの相対的な移動速
度を指定する速度指令値を加工制御器１１から入力し、
電極変位量Ｄ１を調整する。

【００３９】この速度制御系は、電極変位量Ｄ１の変化
に基づいて、電極駆動装置１に対する電極２ａの相対的
な速度に対応する速度値をフィードバックする速度フィ
ードバック制御器１９と、加工制御器１１による速度指
令値と速度フィードバック制御器１９によるフィードバ
ック値との差に応じた電流指令値を出力する速度フィー
ドバック制御器２０と、速度フィードバック制御器２０
による電流指令値とコイル６ａおよび６ｂに流れる電流
のコイル電流値との差に応じた電流をコイル６ａおよび
６ｂに流す制御を行う電流制御器１６とを備える。

【００４０】つぎに、電極駆動装置１を位置制御する場
合について説明する。電極駆動装置１を位置制御する場
合は、電極駆動装置１において位置制御系を構成する。
図７は、実施の形態１にかかる電極駆動装置１の位置制
御系の構成を示す図である。なお、図６と同一構成の部
分については同一の符号を付している。この位置制御系
は、電極駆動装置１に対する電極２ａの相対的な位置を
指定する位置指令値を加工制御器１１から入力し、電極
変位量Ｄ１を調整する。

【００４１】この位置制御系は、図６に示した速度制御
系のフィードバックループ（以下、速度フィードバック
ループと呼ぶ）の外側に、電極変位量Ｄ１と加工制御器
１１による位置指令値との差に応じた速度値を出力する
位置フィードバック制御器２１を設け、速度フィードバ
ック制御器２０が、位置フィードバック制御器２１によ
る速度値と速度フィードバック制御器１９によるフィー
ドバック値との差に応じた電流指令値を出力するように
したものである。この位置制御系では、速度フィードバ
ックループの外側に、位置制御に用いる位置フィードバ
ックループを設けるため、オーバーシュートや残留振動
を抑制することができるので、加工精度を向上させるこ
とができる。

【００４２】なお、電極駆動装置１は、この発明の第１
の電極駆動装置に対応し、Ｚ軸駆動装置１４は、この発
明の第２の電極駆動装置に対応し、電極ホルダ２ｂおよ
び可動部３は、この発明の保持手段に対応し、板ばね５
ａおよび５ｂは、この発明の第１の弾性変形部材および
第２の弾性変形部材に対応し、変位センサ８は、この発
明の検出手段に対応し、電極追従制御器１３は、この発
明の第１の制御手段に対応し、速度フィードバック制御
器１８ならびに速度フィードバック制御器１９および２
０は、この発明の速度情報生成手段に対応し、電流制御
器１６は、この発明の第２の制御手段に対応する。

【００４３】つぎに、実施の形態１の動作について図８
および図９を参照して説明する。図８（ａ）は、実施の
形態１にかかる極間平均電圧制御系の周波数伝達特性を
示す図であり、図８（ｂ）は、図１７に示した従来の極
間制御系の周波数伝達特性を示す図である。ここでは、
電極駆動装置１および高速電極駆動装置８０として、８
００ヘルツの位置制御帯域を有するものをそれぞれ用
い、Ｚ軸駆動装置１４およびＺ軸駆動装置８９として、
３０ヘルツの位置制御帯域を有するものをそれぞれ用
い、電極駆動装置１およびＺ軸駆動装置１４の協調制
御、ならびに高速電極駆動装置８０およびＺ軸駆動装置
８９の協調制御を行った。

【００４４】ただし、これらの周波数特性は、放電プロ
セスにおける極間の平均電圧（以下、極間平均電圧と呼
ぶ）が極間変位量に比例するとみなせる領域のものであ
り、極間変位量と極間平均電圧の比例係数を１として正
規化している。また、電極駆動装置１および高速電極駆
動装置８０によるストロークの上限値と下限値の中間位
置をそれぞれ基準位置とし、値「０」としている。ま
た、電極位置追従指令は、電極駆動装置１のストローク
の上限値と下限値の中間位置を指示する。

【００４５】図８（ａ）において、Ｌ１は、極間平均電
圧制御系の極間平均電圧指令から極間変位量までの周波
数伝達特性を示し、Ｌ２は、極間平均電圧制御系の極間
平均電圧指令から電極変位量までの周波数伝達特性を示
し、Ｌ３は、極間平均電圧制御系の極間平均電圧指令か
らＺ軸駆動装置１４による電極駆動装置１の変位量まで
（以下、Ｚ軸駆動系と呼ぶ）の周波数伝達特性を示す。
極間平均電圧制御系において、極間平均電圧制御系の極
間平均電圧指令から極間変位量までの周波数伝達特性Ｌ
１は、３００ヘルツ程度以上で減衰している。

【００４６】ここで、Ｚ軸駆動系の周波数特性Ｌ３は、
極間平均電圧指令に対して１０ヘルツ以下の低周波数域
においてほぼゲイン０ｄＢで追従し、１０ヘルツ以上の
高周波数域において減衰している。一方、極間平均電圧
制御系の極間平均電圧指令から電極変位量までの周波数
伝達特性Ｌ２は、１０ヘルツ〜３００ヘルツの高周波数
域においてほぼゲイン０ｄＢで追従し、１０ヘルツ以下
の低周波数域において減衰している。すなわち、直流を
含めた低周波数域の送りをＺ軸駆動装置１４が行い、高
周波数の送りを電極駆動装置１が行っている。これによ
り、加工時の外乱や加工の進行にともなう電極駆動装置
１のストローク飽和が生じにくくなる。

【００４７】一方、従来の極間制御系でも、極間制御系
の極間平均電圧指令から極間変位量までの周波数伝達特
性Ｌ１１は、３００ヘルツ程度以上で減衰している。し
かし、極間制御系の極間平均電圧指令から電極変位量ま
での周波数伝達特性Ｌ１２は、３００ヘルツ以下でほぼ
ゲイン０ｄＢに追従しているのに対し、Ｚ軸駆動系の周
波数特性Ｌ１３のゲインは、全周波数域においてかなり
小さい。これは、高速電極駆動装置８０がストローク飽
和するまでＺ軸駆動装置８９がほとんど動作しないこと
を示している。これにより、加工時の外乱や加工の進行
にともなう高速電極駆動装置８０のストローク飽和が生
じやすくなる。

【００４８】図９は、実施の形態１にかかる電極駆動装
置１の電流制御系の周波数伝達特性を示す図である。こ
こでは、加工制御器１１による電流指令値から電極変位
量までの周波数伝達特性を示している。図９において、
Ｌ２１およびＬ２３は、速度フィードバック制御器１８
を用いない場合、すなわちＫ_Vが「０」の場合の周波数
伝達特性を示し、Ｌ２２およびＬ２４は、速度フィード
バック制御器１８を用いる場合、すなわちＫ_Vが「０」
以上の場合の周波数伝達特性を示す。速度フィードバッ
ク制御器１８を用いない場合は、機械共振が発生してい
るが、速度フィードバック制御器１８を用いない場合
は、機械共振が抑制されている。すなわち、速度フィー
ドバック制御器１８を用いることによって、機械共振が
抑制されることがわかる。

【００４９】実際の放電加工では、機械共振が放電を不
安定にする要因の一つとなり、これが加工速度を低下さ
せる要因の一つとなっている。したがって、速度フィー
ドバック制御器１８を用いることによって、機械共振が
抑制を抑制することができ、安定した放電が得られるの
で、加工速度を向上させることができる。なお、速度制
御系および位置制御系においても同様に機械共振を抑制
することができ、安定した放電を得て、加工速度を向上
させることができる。

【００５０】この実施の形態１によれば、電極ホルダ２
ｂおよび可動部３が、電極２ａを保持し、電極２ａとと
もに移動し、板ばね５ａおよび５ｂが、可動部３の移動
方向の両端を支持し、板ばね５ａと５ｂとの間に設けら
れた電磁アクチュエータが、電極ホルダ２ｂおよび可動
部３を駆動する。これにより、板ばね５ａおよび５ｂか
らなるダイアフラム構造部分の外部にアクチュエータを
設ける必要が無くなり、板ばね５ａと板ばね５ｂの間隔
を十分確保することができるため、加工精度を向上させ
るとともに電極駆動装置１を小型化することができる。

【００５１】また、実施の形態１によれば、磁石７ａ，
７ｂおよびコイル６ａ，６ｂを有する電磁アクチュエー
タによって電極２ａを駆動するため、第１電極駆動装置
のストロークを大きくすることができるので、加工速度
を向上させることができる。また、実施の形態１によれ
ば、変位センサ８が、電極駆動装置１に対する電極２ａ
の相対的な位置を検出し、追従制御器１３が、変位セン
サ８の検出結果に基づいて、Ｚ軸駆動装置１４に電極駆
動装置１の駆動を行わせる制御を行う。これにより、ス
トローク飽和を抑制し、安定した加工性能を得ることが
できるため、加工速度を向上させることができる。

【００５２】また、実施の形態１によれば、変位センサ
８が、電極駆動装置１に対する電極２ａの相対的な位置
を検出し、速度フィードバック制御器１８が、変位セン
サ８の検出結果に基づいて、電極駆動装置１に対する電
極２ａの相対的な移動速度に関する情報を生成し、電流
制御器１６が、この情報に基づいて、電極駆動装置１に
電極２ａの駆動を行わせる制御を行う。これにより、電
極駆動装置１に対する電極２ａの相対的な移動速度に応
じた電極２ａの駆動を行うことができ、機械共振を抑え
て放電を安定化させることができるため、加工速度を向
上させることができる。

【００５３】実施の形態２．図１０は、この発明の実施
の形態２にかかる放電加工装置の極間平均電圧制御系の
構成を示す図である。この極間平均電圧制御系は、前述
した実施の形態１の極間平均電圧制御系において、加工
制御器１１に代えてストローク調整機能付加工制御器２
６を設けたものである。

【００５４】ストローク調整機能付加工制御器２６は、
極間平均電圧指令と放電加工プロセス１２における極間
の平均電圧との差を入力し、この差に応じたサーボ指令
値を算出し、この位置指令値を電極駆動装置１に出力す
る。ストローク調整機能付加工制御器２６は、サーボ指
令値に対応する電極変位量を所定の範囲内に調整するス
トローク調整を行う。ストローク調整機能付加工制御器
２６は、ロジック回路によって構成してもよいが、ここ
では、図示しないコンピュータおよび図示しないＲＯＭ
に記録したプログラムによって具現化した例を挙げる。
なお、ストローク調整機能付加工制御器２６は、この発
明の位置決定手段および調整手段に対応する。

【００５５】つぎに、実施の形態２の動作について図１
１および図１２のフローチャートを参照して説明する。
図１１は、実施の形態２にかかる電極駆動装置１を電流
制御する場合のストローク調整機能付加工制御器２６の
処理手順を示す図である。この処理において、まず、ス
トローク調整機能付加工制御器２６は、極間平均電圧指
令と極間平均電圧との差の情報を読み込む（Ｓ１）。つ
ぎに、ストローク調整機能付加工制御器２６は、この情
報および内部変数を用いて所定の演算を行い、ストロー
ク調整前の電流指令値ｉ_comを算出する（Ｓ２）。つぎ
に、ストローク調整機能付加工制御器２６は、算出した
電流指令値ｉ_comおよび式（４）を用い、電流指令値ｉ
_comに対応する電極変位量Ｚ₁を算出する（Ｓ３）。

【００５６】Ｚ₁＝Ｋ_t・ｉ_com・ｋ・・・（４）ただし、Ｋ_tは、電極駆動装置１の推力定数、ｋは、電
極駆動装置１の板ばね５ａおよび５ｂの電極駆動方向の
ばね定数である。また、電極変位量Ｚ₁は、変位の中心
点を「０」とし、図示しない被加工物側を正とし、電極
駆動装置１側を負とした場合の電極２ａの位置である。
つぎに、ストローク調整機能付加工制御器２６は、電極
変位量Ｚ₁の絶対値が予め設定した最大値Ｚ_maxに比して
大きいか否かを判定する（Ｓ４）。電極変位量Ｚ₁の絶
対値が最大値Ｚ_maxに比して大きい場合、ストローク調
整機能付加工制御器２６は、電極変位量Ｚ₁の絶対値と
最大値Ｚ_maxとの差ΔＺを算出する（Ｓ５）。

【００５７】そして、ストローク調整機能付加工制御器
２６は、電極変位量Ｚ₁がｓｉｇｎ（Ｚ₁）・Ｚ_maxとな
るように電流ｉ_comを修正するとともに、ステップＳ１
で読み込んだ極間平均電圧指令と極間平均電圧との差の
情報に基づいて該修正後の電流ｉ_comが算出されるよう
に、内部変数を修正する（Ｓ６）。なお、ｓｉｇｎ
（Ｘ）は、実数Ｘが正の場合は「１」を、実数Ｘが負の
場合は「−１」をかえす演算を行う演算記号である。最
後に、電流ｉ_comを電極駆動装置１に出力し（Ｓ７）、
処理を終了する。一方、ステップＳ４で、電極変位量Ｚ
₁の絶対値が最大値Ｚ_max以下の場合は、ステップＳ５お
よびＳ６をスキップしてステップＳ７に進む。

【００５８】つぎに、電極駆動装置１を位置制御する場
合のストローク調整機能付加工制御器２６の処理手順に
ついて説明する。図１２は、実施の形態２にかかる電極
駆動装置１を位置制御する場合のストローク調整機能付
加工制御器２６の処理手順を示す図である。なお、図１
１と同一動作の部分については同一の符号を付してい
る。この処理において、まず、ストローク調整機能付加
工制御器２６は、極間平均電圧指令と極間平均電圧との
差の情報を読み込む（Ｓ１）。

【００５９】つぎに、ストローク調整機能付加工制御器
２６は、この情報および内部変数を用いて所定の演算を
行い、ストローク調整前の位置指令値Ｚ_comを算出する
（Ｓ１１）。つぎに、ストローク調整機能付加工制御器
２６は、位置指令値Ｚ_comの絶対値が予め設定した最大
値Ｚ_maxに比して大きいか否かを判定する（Ｓ１２）。
位置指令値Ｚ_comの絶対値が最大値Ｚ_maxに比して大きい
場合、ストローク調整機能付加工制御器２６は、位置指
令値Ｚ_comの絶対値と最大値Ｚ_maxとの差ΔＺを算出する
（Ｓ１３）。

【００６０】そして、ストローク調整機能付加工制御器
２６は、位置指令値Ｚ_comがｓｉｇｎ（Ｚ_com）・Ｚ_max
となるように位置指令値Ｚ_comを修正するとともに、ス
テップＳ１で読み込んだ極間平均電圧指令と極間平均電
圧との差の情報に基づいて該修正後の位置指令値Ｚ_com
が算出されるように、内部変数を修正する（Ｓ１４）。
最後に、位置指令値Ｚ_comを電極駆動装置１に出力し
（Ｓ１５）、処理を終了する。一方、ステップＳ１２
で、位置指令値Ｚ_comの絶対値が最大値Ｚ_max以下の場合
は、ステップＳ１３およびＳ１４をスキップしてステッ
プＳ１５に進む。

【００６１】つぎに、ストローク調整機能付加工制御器
２６によるストローク調整が、有効な放電加工時間の増
減にどのように寄与するかについて説明する。図１３
は、実施の形態２にかかる極間平均電圧波形および電極
変位波形を示す図である。ここでは、電極駆動装置１お
よびＺ軸駆動装置１４のジャンプ動作後に、極間に放電
発生させる電圧Ｖ_maxを印加し、その直後に極間平均電
圧を制御する極間平均電圧制御動作に移り、その後、極
間平均電圧指令の値Ｖ_com付近の極間平均電圧で放電加
工を行ったあと、再びジャンプ動作を行った場合を示し
ている。図１３において、極間平均電圧が値Ｖ_com付近
に落ち着く時間が長いほど、有効な放電加工時間が長く
なる。

【００６２】図１３（ａ）は、電極駆動装置１を用い
ず、Ｚ軸駆動装置１４のみで電極２ａを駆動した場合の
極間平均電圧の時間波形を示している。この場合、スト
ローク調整機能付加工制御器２６によるストローク調整
が行われない。そして、Ｚ軸駆動装置１４の可動部は、
機械的なストロークの限界まで移動できる。図１３
（ａ）に示す極間平均電圧の時間波形では、極間に電圧
Ｖ_maxが印加されたあと、極間平均電圧が電圧Ｖ_maxのま
ま落ち着いている時間が長くなり、全体として有効放電
加工時間が短くなっている。

【００６３】これは、Ｚ軸駆動装置１４による駆動が電
極駆動装置１による駆動に比して遅いからであり、ま
た、ジャンプ動作時に極間の距離が大きくなりすぎて、
極間平均電圧を値Ｖ_comにする極間距離になるまでに長
時間を要するからである。この例では、Ｚ軸駆動装置１
４を用いた場合を示しているが、ストローク調整を行わ
ない場合には、電極駆動装置１を用いた場合においても
極間距離が大きくなりすぎて放電有効時間が短くなる場
合がある。

【００６４】図１３（ｂ）は、ストローク調整機能付加
工制御器２６によって電極駆動装置１のストロークを±
１００マイクロ・メートル程度に調整した場合の極間平
均電圧の時間波形を示している。この場合は、図１３
（ａ）に示した極間平均電圧の時間波形に比して、極間
平均電圧が電圧Ｖ_maxのまま落ち着いている時間が短く
なり、極間平均電圧が値Ｖ_com付近に落ち着く時間が長
くなっている。すなわち、有効な放電加工時間が増加し
ている。

【００６５】図１３（ｃ）は、ストローク調整機能付加
工制御器２６によって電極駆動装置１のストロークを±
２５マイクロ・メートル程度に調整した場合の極間平均
電圧の時間波形を示している。この場合は、極間平均電
圧制御に移った直後に電極駆動装置１がストローク飽和
を起こしている。そして、図１３（ｃ）に示す極間平均
電圧の時間波形は、図１３（ａ）に示した極間平均電圧
の時間波形に比して、有効放電加工時間が若干増加して
いるが、図１３（ｂ）に示した極間平均電圧の時間波形
に比して、有効放電加工時間が減少している。このよう
に、電極駆動装置１のストロークをジャンプ動作や電気
加工条件に応じて変化させれば、有効放電時間を改善す
ることができる。

【００６６】つぎに、電極駆動装置１のストロークを調
整する範囲について説明する。通常、放電加工でよく使
用される極間距離は３０マイクロ・メートル〜４０マイ
クロ・メートル程度であるので、電極駆動装置１のスト
ロークの最大値は±２０マイクロ・メートル以上あれ
ば、通常の用途における放電加工において高速の加工速
度を得ることができる。また、荒加工の用途において
は、一般的に、極間距離の最大値は２００マイクロ・メ
ートル以下であり、電極駆動装置１のストロークの最大
値は±５００マイクロ・メートル程度あれば、ほとんど
の荒加工および仕上げ加工において高速の加工速度を得
ることができる。

【００６７】電極駆動装置１とＺ軸駆動装置１４との協
調動作による駆動方式では、大きな送り動作はＺ軸駆動
装置１４が行い、放電の微細な制御は電極駆動装置１が
行うので、電極駆動装置１のストロークの最大値が±１
０００マイクロ・メートルあれば、高速の加工速度を十
分に得ることができる。なお、電極駆動装置１のストロ
ークの最大値を±１０００マイクロ・メートル以上に設
定しても高速の加工速度が得られることは明らかである
が、通常のジャンプ動作では、極間変位量が５００マイ
クロ・メートル以下で極間平均電圧制御動作に入る場合
が多く、電極駆動装置１のストロークの最大値を±１０
００マイクロ・メートル以上に設定すると、電極駆動装
置１の消費電力や電極駆動装置１の電極駆動動作の放電
加工への寄与効率が低下する。他の構成および動作につ
いては、実施の形態１と同じである。

【００６８】この実施の形態２によれば、ストローク調
整機能付加工制御器２６が、電極２ａと図示しない被加
工物との間の距離に応じた電極変位量を決定し、所定の
ストローク範囲以内で電極変位量の決定を行うように調
整する。これにより、ストローク飽和を抑制し、放電が
行われない無駄時間を低減することができるため、加工
速度を向上させることができる。また、実施の形態２に
よれば、ストローク範囲を、駆動中心から絶対値２０マ
イクロ・メートル以内の範囲から駆動中心から絶対値１
０００マイクロ・メートル以内の範囲までの間に設定す
る。これにより、高速かつ安定した放電を維持すること
ができ、さらに無駄時間を低減することができるため、
さらに加工速度を向上させることができる。

【００６９】実施の形態３．図１４は、この発明の実施
の形態３にかかる放電加工装置の切替制御系の構成を示
す図である。なお、図４と同一構成の部分については同
一の符号を付している。この切替制御系は、図４に示し
た極間平均電圧制御系において、制御切替装置３２，３
３を挿入し、極間平均電圧制御に用いる極間平均電圧フ
ィードバックループと位置制御に用いる位置フィードバ
ックループとを切り替えるようにしたものである。実施
の形態３の電極駆動装置３１は、図５に示した電流制御
系または図６に示した速度制御系によって構成され、位
置フィードバックループを含まない。

【００７０】ＮＣ装置３４は、極間平均電圧指令Ｄ５お
よび極間位置追従指令Ｄ３を切替制御系に出力するとと
もに、電極駆動装置３１に対して位置を指示する位置指
令Ｄ４、位置制御と極間平均電圧制御との切り替えを指
示する切替指令Ｄ６、およびＺ軸駆動装置に対して位置
を指示する位置指令Ｄ７を切替制御系に出力する。制御
切替装置３２は、ＮＣ装置３４による極間平均電圧指令
Ｄ５と極間平均電圧との差の値、またはＮＣ装置３４に
よる位置指令Ｄ４と電極変位量Ｄ１との差の値のいずれ
か一方の値を選択して加工制御器１１に出力する。この
選択は、ＮＣ装置３４による切替指令Ｄ６に基づいて行
われる。

【００７１】また、制御切替装置３３は、ＮＣ装置３４
による切替指令Ｄ６に基づいて、電極追従制御器１３に
よる指令値またはＮＣ装置３４による位置指令Ｄ７のい
ずれか一方を選択してＺ軸駆動装置１４に出力する。加
工制御器１１は、ＮＣ装置３４による極間平均電圧指令
Ｄ５と極間平均電圧との差の値を受信した場合、前述し
た実施の形態１と同じ動作を行う。一方、ＮＣ装置３４
による位置指令Ｄ４と電極変位量Ｄ１との差の値を受信
した場合は、位置指令Ｄ４で指示された位置に電極２ａ
を移動させる位置制御を行う。

【００７２】また、Ｚ軸駆動装置１４は、電極追従制御
器１３による指令値を受信した場合は、前述した実施の
形態１と同じ動作を行う。一方、ＮＣ装置３４による位
置指令Ｄ７を受信した場合は、位置指令Ｄ７で指示され
た位置に電極駆動装置３１を移動させる位置制御を行
う。なお、制御切替装置３２および３３は、この発明の
切替手段に対応する。

【００７３】つぎに、実施の形態３の動作について説明
する。実施の形態３の動作では、制御切替装置（スイッ
チ）３２および３３によって、位置指令値，位置フィー
ドバック値および位置フィードバック制御器からなる位
置制御系、または極間平均電圧指令値，極間平均電圧フ
ィードバック値および加工制御器からなる極間平均電圧
制御系のいずれか一方の制御系が選択される。位置制御
時には、電極駆動装置３１およびＺ軸駆動装置１４が、
位置指令Ｄ４およびＤ７に基づいて位置決め動作を行
い、電極２ａの位置が調整される。

【００７４】位置制御時においては、加工制御器１１，
電極駆動装置３１および制御切替装置３２で構成される
位置フィードバックループとＺ軸駆動装置１４内の位置
フィードバックループとは独立しており、極間平均電圧
のフィードバックは行われない。すなわち、電極駆動装
置３１の位置制御とＺ軸駆動装置１４の位置制御は独立
して行われる。また、極間平均電圧制御時には、極間平
均電圧指令Ｄ５および電極位置追従指令Ｄ３が切替制御
系に与えられ、電極２ａと図示しない被加工物との相対
距離が調整されることによって、極間平均電圧が調整さ
れる。

【００７５】このように、位置制御時と極間平均電圧制
御時とで制御構造を切り替えることにより、加工開始前
の原点位置の設定を確実に行うことができる。また、極
間平均電圧制御時には、変位センサ８の検出遅れによる
極間平均電圧制御系の応答性能の劣化を防止することが
できるので、極間平均電圧フィードバックループの内側
に位置フィードバックループを設けた構成の従来の極間
平均電圧制御系に比して極間平均電圧制御系の周波数応
答を大きくすることができる。

【００７６】この実施の形態３によれば、制御切替装置
３２および３３が、電極駆動装置３１およびＺ軸駆動装
置１４における位置制御に用いる位置フィードバックル
ープと、極間平均電圧に基づいて極間距離を調整する極
間平均電圧制御に用いる極間平均電圧フィードバックル
ープとを切り替える。これにより、位置フィードバック
ループと極間平均電圧フィードバックループとを分離
し、これらを切り替えて用い、電極２ａと図示しない被
加工物の相対位置の位置決め精度を向上させることがで
きるため、加工精度を向上させることができる。

【００７７】また、極間平均電圧制御系の周波数応答帯
域を大きくすることができるため、加工時に発生する加
工くずなどの影響下においてもＮＣ装置３４による極間
電圧指令Ｄ５が指示する値に極間平均電圧を維持しやす
くなり、安定した放電加工時間が増加するので、加工速
度を向上させることができる。また、電極駆動装置３１
における位置制御に用いる位置フィードバックループお
よびＺ軸駆動装置１４における位置制御に用いる位置フ
ィードバックループを、それぞれ独立して設けたことに
より、電極２ａと図示しない被加工物の相対位置の位置
決め精度をさらに向上させることができる。

【００７８】実施の形態４．図１５は、この発明の実施
の形態４にかかる放電加工装置の電極駆動装置の構成を
示す図である。この電極駆動装置は、前述した実施の形
態１の電極駆動装置１において、３次元的に電極２ａを
移動させるようにしたものである。この電極駆動装置
は、Ｚ軸駆動装置１４に固定されるベース４１と、水平
面上の一方向であるＸ軸方向に摺動可能な直動玉軸受４
２と、直動玉軸受４２に支持され、Ｘ軸方向に可動なサ
ドル４３と、水平面上においてＸ軸方向に垂直なＹ軸方
向に摺動可能な直動玉軸受４４と、直動玉軸受４４に支
持され、電極駆動装置１を支持し、Ｙ軸方向に可動な支
持板４５と、サドル４３を駆動する電磁アクチュエータ
４６と、支持板４５を駆動する電磁アクチュエータ４７
と、サドル４３の変位を検出する変位センサ４９と、支
持板４５の変位を検出する変位センサ５０とを備える。

【００７９】つぎに、実施の形態４の動作について説明
する。実施の形態４では、まず、Ｚ軸駆動装置１４の可
動部にベース４１を固定する。そして、電磁アクチュエ
ータ４６，４７および電極駆動装置１の電磁アクチュエ
ータ１０とを協調制御し、電極２ａと被加工物との間の
相対位置決めを３次元的に行う。ここで、Ｚ軸方向と同
様に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向についても、変位センサ
４９および５０を用いた極間平均電圧制御系をそれぞれ
構成し、実施の形態１と同様の効果を得ることができ
る。

【００８０】すなわち、ストローク飽和を抑制すること
が可能な極間平均電圧制御系をＸ軸方向，Ｙ軸方向およ
びＺ軸方向のそれぞれについて構成することができる。
これにより、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向の極間
平均電圧制御を高速かつ安定に行うことができるので、
加工速度を向上させることができる。また、実施の形態
３の切替制御系をＸ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向に
適用することもできる。これにより、Ｘ軸方向，Ｙ軸方
向およびＺ軸方向の加工精度を改善することができる。
他の構成および動作は、実施の形態１と同じである。

【００８１】この実施の形態４によれば、電磁アクチュ
エータ１０，４６および４７が電極２ａを３次元的に駆
動することにより、３次元の各方向における極間平均電
圧制御系の制御帯域を向上させることができ、放電加工
が行われない無駄時間を低減することができるため、加
工速度を向上させることができる。また、各駆動方向の
位置ずれの調整を容易かつ高精度に行い、電極駆動装置
の位置決め精度を向上させることができるため、加工精
度を向上させることができる。また、直動玉軸４２，４
４および電磁アクチュエータ４６，４７を有することに
より、Ｚ軸方向の機械精度を向上させることができるた
め、さらに加工精度を向上させることができる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれ
ば、保持手段が、電極を保持し、該電極とともに移動
し、第１の弾性変形部材および第２の弾性変形部材が、
保持手段の移動方向に離れた位置をそれぞれ支持し、第
１の弾性変形部材と第２の弾性変形部材との間に設けら
れた駆動手段が、保持手段を駆動するので、加工精度を
向上させるとともに第１の電極駆動装置を小型化する放
電加工装置を得ることができる。

【００８３】つぎの発明によれば、磁石およびコイルを
有する電磁アクチュエータを駆動手段として用いるの
で、加工速度を向上させることができる。

【００８４】つぎの発明によれば、検出手段が、第１の
電極駆動装置に対する電極の相対的な位置を検出し、第
１の制御手段が、検出手段の検出結果に基づいて、第２
の電極駆動装置に第１の電極駆動装置の駆動を行わせる
制御を行うので、加工速度を向上させることができる。

【００８５】つぎの発明によれば、検出手段が、第１の
電極駆動装置に対する電極の相対的な位置を検出し、速
度情報生成手段が、検出手段の検出結果に基づいて、第
１の電極駆動装置に対する電極の相対的な移動速度に関
する速度情報を生成し、第２の制御手段が、速度情報に
基づいて、第１の電極駆動装置に電極の駆動を行わせる
制御を行うので、加工速度を向上させることができる。

【００８６】つぎの発明によれば、位置決定手段が、電
極と被加工物との間の距離に応じた、第１の電極駆動装
置に対する電極の相対的な位置を決定し、調整手段が、
所定のストローク範囲以内で位置決定を行わせる調整を
位置決定手段に対して行うので、加工速度を向上させる
ことができる。

【００８７】つぎの発明によれば、ストローク範囲を、
駆動中心から絶対値２０マイクロ・メートル以内の範囲
から駆動中心から絶対値１０００マイクロ・メートル以
内の範囲までの間に設定するので、さらに加工速度を向
上させることができる。

【００８８】つぎの発明によれば、切替手段が、第１の
電極駆動装置および第２の電極駆動装置における位置制
御に用いる位置フィードバックループと、電極と被加工
物との間の平均電圧に基づいて電極と被加工物との間の
距離を調整する極間平均電圧制御に用いる極間平均電圧
フィードバックループとを切り替えるので、加工速度と
加工精度とを向上させることができる。

【００８９】つぎの発明によれば、第１の電極駆動装置
における位置制御に用いる位置フィードバックループお
よび第２の電極駆動装置における位置制御に用いる位置
フィードバックループを、それぞれ独立して設けたの
で、加工精度をさらに向上させることができる。

【００９０】つぎの発明によれば、第１の電極駆動装置
の駆動手段が電極を３次元的に駆動するので、加工速度
を向上させることができる。

【００９１】つぎの発明によれば、Ｚ軸駆動手段が、第
１の電極駆動装置と被加工物とを結ぶＺ軸方向に電極を
駆動し、Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段が、Ｚ軸方向
に垂直なＸＹ平面上で直交するＸ軸方向およびＹ軸方向
に電極をそれぞれ駆動するので、加工精度を向上させる
ことができる。

【００９２】つぎの発明によれば、Ｘ軸駆動手段および
Ｙ軸駆動手段が、直動玉軸および電磁アクチュエータを
有するので、さらに加工精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１にかかる放電加工装
置の電極駆動装置の構成を示す図である。

【図２】実施の形態１にかかる可動部および板ばねに
関する力学モデルを示す図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は、実施の形態１にかかる電磁
アクチュエータおよびダイアフラム構造部分の寸法を示
す説明図である。

【図４】実施の形態１にかかる放電加工装置の極間平
均電圧制御系の構成を示す図である。

【図５】実施の形態１にかかる電極駆動装置の電流制
御系の構成を示す図である。

【図６】実施の形態１にかかる電極駆動装置の速度制
御系の構成を示す図である。

【図７】実施の形態１にかかる電極駆動装置の位置制
御系の構成を示す図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は、実施の形態１にかかる極間
平均電圧制御系の周波数伝達特性を示す図である。

【図９】実施の形態１にかかる電極駆動装置の電流制
御系の周波数伝達特性を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態２にかかる放電加工
装置の極間平均電圧制御系の構成を示す図である。

【図１１】実施の形態２にかかる電極駆動装置を電流
制御する場合のストローク調整機能付加工制御器の処理
手順を示す図である。

【図１２】実施の形態２にかかる電極駆動装置を位置
制御する場合のストローク調整機能付加工制御器の処理
手順を示す図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２にか
かる極間平均電圧波形および電極変位波形を示す図であ
る。

【図１４】この発明の実施の形態３にかかる放電加工
装置の切替制御系の構成を示す図である。

【図１５】この発明の実施の形態４にかかる放電加工
装置の電極駆動装置の構成を示す図である。

【図１６】従来の高速電極駆動装置の構成を示す図で
ある。

【図１７】従来の放電加工装置の極間制御系の構成を
示す図である。

【図１８】従来のＭＣヘッドの構成を示す図である。

【図１９】従来の放電加工装置の直列２段サーボ送り
方式の構成を示す図である。

【符号の説明】

１，３１電極駆動装置、２ａ電極、２ｂ電極ホル
ダ、３可動部、４架台、５ａ，５ｂ板ばね、６ａ，
６ｂコイル、７ａ，７ｂ磁石、８，４９，５０変
位センサ、９ダイアフラム構造部分、１０，４６，４
７電磁アクチュエータ、１１加工制御器、１２放
電加工プロセス、１３電極追従制御器、１４Ｚ軸駆
動装置、１６電流制御器、１７電極駆動装置の電気
・機械特性、１８，１９，２０速度フィードバック制
御器、２１位置フィードバック制御器、２６ストロ
ーク調整機能付加工制御器、３２，３３制御切替装
置、３４ＮＣ装置、４１ベース、４２，４４直動
玉軸受、４３サドル、４５支持板。

フロントページの続き (72)発明者赤松浩二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)発明者鈴木智東京都千代田区大手町二丁目６番２号三菱電機エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 3C059 AA01 AB01 DD01 DE04 DE05 DE09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電用の電極を保持し、該電極を駆動す
る第１の電極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保
持し、該第１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動
装置と、を備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置は、前記電極を保持し、該電極とともに移動する保持手段
と、前記保持手段の移動方向に離れた位置をそれぞれ支持す
る第１の弾性変形部材および第２の弾性変形部材と、前記第１の弾性変形部材と前記第２の弾性変形部材との
間に設けられ、前記保持手段を駆動する駆動手段と、を具備することを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】前記駆動手段は、磁石およびコイルを有
する電磁アクチュエータであることを特徴とする請求項
１に記載の放電加工装置。
【請求項３】放電用の電極を保持し、該電極を駆動す
る第１の電極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保
持し、該第１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動
装置と、を備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置に対する前記電極の相対的な位
置を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記第２の電極駆
動装置に前記第１の電極駆動装置の駆動を行わせる制御
を行う第１の制御手段と、を具備することを特徴とする放電加工装置。
【請求項４】放電用の電極を保持し、該電極を駆動す
る第１の電極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保
持し、該第１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動
装置と、を備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置に対する前記電極の相対的な位
置を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記第１の電極駆
動装置に対する前記電極の相対的な移動速度に関する速
度情報を生成する速度情報生成手段と、前記速度情報に基づいて、前記第１の電極駆動装置に前
記電極の駆動を行わせる制御を行う第２の制御手段と、を具備することを特徴とする放電加工装置。
【請求項５】放電用の電極を保持し、該電極を駆動す
る第１の電極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保
持し、該第１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動
装置と、を備えた放電加工装置において、前記電極と被加工物との間の距離に応じた、前記第１の
電極駆動装置に対する前記電極の相対的な位置を決定す
る位置決定手段と、所定のストローク範囲以内で前記位置決定を行わせる調
整を前記位置決定手段に対して行う調整手段と、を具備することを特徴とする放電加工装置。
【請求項６】前記ストローク範囲は、駆動中心から絶
対値２０マイクロ・メートル以内の範囲から駆動中心か
ら絶対値１０００マイクロ・メートル以内の範囲までの
間に設定されることを特徴とする請求項５に記載の放電
加工装置。
【請求項７】放電用の電極を保持し、該電極を駆動す
る第１の電極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保
持し、該第１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動
装置と、を備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置および前記第２の電極駆動装置
における位置制御に用いる位置フィードバックループ
と、前記電極と被加工物との間の平均電圧に基づいて前
記電極と前記被加工物との間の距離を調整する極間平均
電圧制御に用いる極間平均電圧フィードバックループと
を切り替える切替手段を具備することを特徴とする放電
加工装置。
【請求項８】前記第１の電極駆動装置における位置制
御に用いる位置フィードバックループおよび前記第２の
電極駆動装置における位置制御に用いる位置フィードバ
ックループを、それぞれ独立して設けたことを特徴とす
る請求項７に記載の放電加工装置。
【請求項９】放電用の電極を保持し、該電極を駆動す
る第１の電極駆動装置と、前記第１の電極駆動装置を保
持し、該第１の電極駆動装置を駆動する第２の電極駆動
装置と、を備えた放電加工装置において、前記第１の電極駆動装置は、前記電極を３次元的に駆動
する駆動手段を具備することを特徴とする放電加工装
置。
【請求項１０】前記駆動手段は、前記第１の電極駆動装置と被加工物とを結ぶＺ軸方向に
前記電極を駆動するＺ軸駆動手段と、前記Ｚ軸方向に垂直なＸＹ平面上で直交するＸ軸方向お
よびＹ軸方向に前記電極をそれぞれ駆動するＸ軸駆動手
段およびＹ軸駆動手段と、を有することを特徴とする請求項９に記載の放電加工装
置。
【請求項１１】前記Ｘ軸駆動手段および前記Ｙ軸駆動
手段は、直動玉軸および電磁アクチュエータを有するこ
とを特徴とする請求項１０に記載の放電加工装置。