JP2002160128A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集中放電を低減して電極の破損を低減すると
ともに放電ミスを低減しつつ高速加工を行う放電加工装
置を得ること。 【解決手段】 加工対象物１を加工するワイヤ２を備
え、加工対象物１とワイヤ２との間に放電を発生させて
加工対象物１を加工する放電加工装置において、加工対
象物１とワイヤ２との間の距離が加工時の平均値である
場合に矩形電圧パルスが印加されたときの放電の形成遅
れ時間に比して立上り時間が長く、該矩形電圧パルスと
同じ電圧値まで立ち上がる電圧パルスを加工対象物１と
ワイヤ２との間に印加して放電を発生させる第１電圧印
加回路３を具備する。

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、加工対象物と電
極との間に放電を発生させて該加工対象物を加工する放
電加工装置に関し、特に、高速加工を行う放電加工装置
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、たとえば、
ワイヤ放電加工を行うワイヤ放電加工機や、型彫放電加
工を行う型彫放電加工機が知られている。ワイヤ放電加
工では、導電性ワイヤを電極として用いて加工を行い、
型彫放電加工では、種々の形状を有する電極を用いて加
工を行う。図２３は、従来のワイヤ放電加工機の構成を
示す概観図である。

【０００３】このワイヤ放電加工機は、電極として用い
る導電性のワイヤ５１と、ワイヤ５１と加工対象物５２
との間に矩形の電圧パルスを印加する電圧印加回路５３
と、加工対象物５２と電圧印加回路５３とを接続する給
電ケーブル５４ａと、ワイヤ５１と電圧印加回路５３と
を接続する給電ケーブル５４ｂおよび給電端子５５と、
ワイヤ５１を加工対象物５２側に供給する供給リール５
６と、供給されたワイヤ５１を巻き取る巻取りリール５
７と、ワイヤ５１の供給および巻取りを停止させるブレ
ーキ５８と、ワイヤ５１を巻取りリール５７に送る巻取
りローラ５９と、加工対象物５２を固定するクロステー
ブル６０と、所定のＸ軸方向にクロステーブル６０を移
動させるＸ軸モータ６１とを備える。

【０００４】また、このワイヤ放電加工機は、Ｘ軸方向
に直交するＹ軸方向にクロステーブル６０を移動させる
Ｙ軸モータ６２と、モータ制御ケーブル６３ａおよび６
３ｂを介してＸ軸モータ６１およびＹ軸モータ６２を駆
動するサーボ回路６４と、サーボ回路６４に制御信号を
出力し、クロステーブル６０および加工対象物５２を移
動させて加工位置を制御する制御回路６５と、加工液が
充填された加工液タンク６６と、加工液タンク６６から
加工液を汲み出すポンプ６７と、加工液タンク６６から
ポンプ６７に加工液を供給する加工液供給パイプ６８ａ
と、ポンプ６７から加工対象物５２側に加工液を供給す
る加工液供給パイプ６８ｂと、ワイヤ５１を加工対象物
５２側に供給するガイド６９とを備える。

【０００５】このワイヤ放電加工機では、電圧印加回路
５３が、給電ケーブル５４ａ，５４ｂおよび給電端子５
５を介し、ワイヤ５１と加工対象物５２との間に矩形の
電圧パルスを印加する。これにより、ワイヤ５１と加工
対象物５２との間に放電が発生し、この放電によって加
工対象物５２の一部が除去される。そして、加工対象物
５２を移動させて所望の部分を除去することにより、加
工対象物５２を所望の形状に加工する。また、この放電
では、加工対象物５２の一部が除去されるとともに、ワ
イヤ５１の表面も除去される。そして、ワイヤ５１の同
じ部分を使い続けると断線してしまう。そこで、ワイヤ
放電加工機では、断線を防ぐため、ワイヤ５１の放電が
行われていない部分を加工対象物５２側に順次供給し、
放電が行われた部分を順次巻取りながら加工を行う。

【０００６】ワイヤ５１の供給は、供給リール５６によ
ってブレーキ５８およびガイド６９を介して行われる。
一方、ワイヤ５１の巻取りは、巻取りリール５７によっ
て、巻取りローラ５９を介して行われる。クロステーブ
ル６０は、加工対象物５２を固定する。Ｘ軸モータ６１
およびＹ軸モータ６２は、クロステーブル６０を二次元
的に移動させる。制御回路６５およびサーボ回路６４か
らなるＮＣ装置は、Ｘ軸モータ６１およびＹ軸モータ６
２を駆動してクロステーブル６０および加工対象物５２
を移動させ、加工位置を制御する。また、加工液タンク
６６には、加工液として、たとえば、脱イオン水が充填
されている。ポンプ６７は、加工液供給パイプ６８ａを
介して加工液タンク６６の加工液を汲み出し、加工液供
給パイプ６８ｂを介して、その加工液を放電場に供給す
る。

【０００７】図２４は、図２３に示した電圧印加回路５
３の構成を示す図である。電圧印加回路５３は、自電圧
印加回路や電流経路に内在するインダクタンス７３を介
してワイヤ５１を一端に接続した抵抗７４と、抵抗７４
の他端を自スイッチの一端に接続したスイッチＳＷ５１
と、スイッチＳＷ５１の他端を高電位側に接続し、加工
対象物５２を低電位側に接続した直流定電圧源７５と、
抵抗７４の他端と加工対象物５２との間に設けたスイッ
チＳＷ５２とを備える。直流定電圧源７５は、所定の電
圧を生成する。抵抗７４は、放電電流を制限するために
付加されている。スイッチＳＷ５１は、ワイヤ５１と加
工対象物５２との間（以下、極間と呼ぶ）の電圧を上昇
させるスイッチであり、スイッチＳＷ５２は、極間の電
圧を０ボルトにするスイッチである。これらのスイッチ
としては、たとえば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を
用いる。

【０００８】図２５は、従来の電圧印加回路５３の動作
を示す図である。電圧印加回路５３の動作では、まず、
スイッチＳＷ５１がオフであってスイッチＳＷ５２がオ
ンである状態から、スイッチＳＷ５１をオンにするとと
もにスイッチＳＷ５２をオフにすると、スイッチＳＷ５
２の抵抗７４側Ｐ５１とスイッチＳＷ５２の加工対象物
側Ｐ５２との間の電圧が立ち上がり、極間の電圧が立ち
上がる。極間の静電容量およびインダクタンス７３の値
は、抵抗７４と比較して、十分小さいので、スイッチＳ
Ｗ５１がオンすると、極めて速いスピードで極間の電圧
が立ち上がる。

【０００９】そして、後述する放電遅れ時間ｔｄ経過
後、すなわち電圧パルスの印加の途中で極間の放電が始
まり、極間に放電電流が流れ始める。これにより、極間
の電圧が下がる。その後、スイッチＳＷ５１をオフにす
るとともにスイッチＳＷ５２をオンにすると、Ｐ５１−
Ｐ５２間の電圧および極間の電圧が０ボルトとなり、放
電が停止し、放電電流が０アンペアとなる。電圧印加回
路５３は、この動作を所定周期で繰り返すことによって
極間に断続的に放電を発生させる。

【００１０】図２６は、従来の放電加工装置の放電遅れ
時間と放電確率との関係を示す図である。図２６に示す
ように、極間の電圧が最大値の１０％を超えてから放電
電流が所定値以上流れ始めるまでの放電遅れ時間ｔｄ
は、放電を開始するために最低限必要な形成遅れ時間ｔ
ｆと、各放電ごとに確率的に長さがばらつく確率遅れ時
間ｔｓとを加算したものとなる。すなわち、各放電の放
電遅れ時間ｔｄは、極間の距離（以下、ギャップ間隔と
呼ぶ）や極間に印加する電圧等の物理条件が同じであっ
ても一定値に定まらず、所定の範囲でばらつく。

【００１１】図２７は、従来の放電加工装置の放電遅れ
時間，放電確率およびギャップ間隔の関係を示す図であ
る。ここでは、極間に印加する電圧を８０ボルトに固定
し、ギャップ間隔を５マイクロ・メートル，８マイクロ
・メートルおよび１０マイクロ・メートルにそれぞれ設
定した場合の放電遅れ時間ｔｄを示している。図２７に
示すように、極間に印加する電圧を一定にし、ギャップ
間隔を変化させた場合、ギャップ間隔が大きくなるほど
放電遅れ時間ｔｄが長くなる確率が高くなり、タイムア
ウトとなって結局放電しない場合も発生する。一方、ギ
ャップ間隔が小さくなるほど放電遅れ時間ｔｄが短くな
る確率が高くなる。

【００１２】このギャップ間隔は、常に一定に保たれる
とは限らず、ワイヤ５１の振動や加工対象物５２の凹凸
によって平均値前後で値がばらつく。したがって、ギャ
ップ間隔を小さくしすぎると、ギャップ間隔のばらつき
によってワイヤ５１と加工対象物５２とがショートして
放電が起こらない場合が発生する。また、ワイヤ５１と
加工対象物５２とがショートすることによってワイヤ５
１の破損が発生する場合がある。このような不具合が起
こらないように、ギャップ間隔は所定値以上確保してお
く。また、ギャップ間隔を小さくして極間の電界強度を
強くすると、同一箇所で連続して放電する集中放電が発
生する確率が高くなる。

【００１３】図２８は、従来の放電加工装置の放電遅れ
時間，放電確率および印加電圧の関係を示す図である。
ここでは、ギャップ間隔を５マイクロ・メートルに固定
し、極間に印加する電圧を８０ボルトおよび１００ボル
トにそれぞれ設定した場合の放電遅れ時間ｔｄを示して
いる。図２８に示すように、ギャップ間隔を一定にし、
極間に印加する電圧を変化させた場合、極間に印加する
電圧が低くなるほど放電遅れ時間ｔｄが長くなる確率が
高くなり、タイムアウトとなって結局放電しない場合も
発生する。一方、極間に印加する電圧が高くなるほど放
電遅れ時間ｔｄが短くなる確率が高くなる。また、極間
に印加する電圧を高くして極間の電界強度を強くすると
集中放電が発生する確率が高くなる。

【００１４】この電圧印加回路では、極間に対し、正方
向の同じ極性の電圧印加のみを行う。このように、極間
に対して同じ極性の電圧印加のみを行った場合、電気分
解作用によって加工対象物５２等が腐食劣化するという
不具合がある。同じ極性の電圧印加のみを行う電圧印加
回路５３に代えて、正方向，負方向の電圧パルスを生成
して極間に印加する電圧印加回路を用いることによって
加工対象物５２等の腐食劣化を低減することができる。

【００１５】図２９は、従来の他の電圧印加回路の構成
を示す図である。この電圧印加回路では、加工速度を向
上させるとともに最終的な面精度を向上させるために、
加工を複数段階に分け、最初に高速の荒加工を行い、そ
の後、２回目以降の仕上げ加工を行っている。この電圧
印加回路は、荒加工および仕上げ加工に用いる第１電圧
印加回路１００と、荒加工に用いる第２電圧印加回路１
０１とを備える。第１電圧印加回路１００は、所定の電
圧を生成する直流定電圧源８３と、直流定電圧源８３の
両端を自容量の両端に接続した容量８５と、自第１電圧
印加回路や電流経路に内在するインダクタンス９８を介
して加工対象物５２を一端に接続した抵抗９７と、直流
定電圧源８３の高電位側とワイヤ５１との間に設けたＦ
ＥＴ８７と、直流定電圧源８３の低電位側とワイヤ５１
との間に設けたＦＥＴ８８と、直流定電圧源８３の高電
位側と抵抗９７の他端との間に設けたＦＥＴ８９と、直
流定電圧源８３の低電位側と抵抗９７の他端との間に設
けたＦＥＴ９０とを備える。

【００１６】抵抗９７は、放電電流を制限するために付
加されている。ＦＥＴ８７〜９０は、フルブリッジ回路
を構成し、ＦＥＴ８７および９０が同時にオンすること
によってワイヤ５１側に正方向の矩形の電圧パルスが印
加される。また、ＦＥＴ８８および８９が同時にオンす
ることによってワイヤ５１側に負方向の矩形の電圧パル
スが印加される。また、ＦＥＴ８８および９０が同時に
オンすることによってワイヤ５１側の電圧が０ボルトと
なる。第１電圧印加回路１００は、ＦＥＴ８７および９
０のオン、ＦＥＴ８８および９０のオン、ＦＥＴ８８お
よび８９のオン、そしてＦＥＴ８８および９０のオンを
繰り返し、図３０に示すような正方向および負方向の電
圧パルス列を生成する。なお、図３０は、ＦＥＴ８８の
ワイヤ５１側Ｐ６１と抵抗９７のＦＥＴ９０側Ｐ６２と
の間の電圧を示している。仕上げ加工時は、第２電圧印
加回路１０１を用いず、第１電圧印加回路１００による
正方向および負方向の電圧パルスを用いて加工を行う。

【００１７】一方、第２電圧印加回路１０１は、所定の
電圧を生成する直流定電圧源８４と、直流定電圧源８４
の両端を自容量の両端に接続した容量８６と、自第２電
圧印加回路や電流経路に内在するインダクタンス９９を
介して加工対象物５２をカソードに接続したダイオード
９５と、ワイヤ５１をアノードに接続したダイオード９
６と、直流定電圧源８４の高電位側とダイオード９５の
アノードとの間に設けたＦＥＴ９１と、直流定電圧源８
４の低電位側とダイオード９６のカソードとの間に設け
たＦＥＴ９２と、直流定電圧源８４の低電位側をアノー
ドに接続し、ダイオード９５のアノードを自ダイオード
のカソードに接続したダイオード９３と、直流定電圧源
８４の高電位側をカソードに接続し、ダイオード９６の
カソードを自ダイオードのアノードに接続したダイオー
ド９４とを備える。

【００１８】ＦＥＴ９１および９２が同時にオンするこ
とによってワイヤ５１側に負方向の矩形の電圧パルスが
印加される。第２電圧印加回路１０１は、低インピーダ
ンスかつ大容量であるので、高いピーク値の尖頭形の放
電電流が流れる。ＦＥＴ９１および９２をオフにする
と、インダクタンス９４に蓄えられたエネルギーによっ
てダイオード９３および９４を経由して帰還電流が流れ
る。荒加工時は、第２電圧印加回路１０１による高いピ
ーク値の尖頭形の放電電流（主放電）を用いて高速加工
を行う。しかし、主放電はピーク値が高いので、異常な
放電が発生し、ワイヤ５１の断線を引き起こす場合があ
る。この不具合を防ぐため、第１電圧印加回路１００
は、主放電を補助して正常に放電させる予備放電を発生
させる。

【００１９】図３１は、従来の荒加工時の動作を示す図
である。なお、ここでは、Ｐ６１−Ｐ６２間の電圧を示
すとともに、ダイオード９６のカソード端子Ｐ６３とダ
イオード９５のアノード端子Ｐ６４との間の電圧を斜線
で示している。荒加工時においては、図３１に示すよう
に、第１電圧印加回路１００による正方向の電圧印加の
直後に第２電圧印加回路１０１による電圧印加を行う。
さらに、第１電圧印加回路１００による負方向の電圧印
加の直後に第２電圧印加回路１０１による電圧印加を行
ってもよい。第２電圧印加回路１０１は、極間に対し、
負方向の同じ極性の電圧印加のみを行うが、極間にかか
る電圧が低いので腐食劣化の影響は小さい。

【００２０】図３２は、従来の荒加工時の印加電圧と放
電電流との関係を示す図である。図３２に示すように、
荒加工時においては、第１電圧印加回路１００による電
圧印加を行い、極間に弱い予備放電が発生すると、でき
るだけ早く第２電圧印加回路１０１による電圧印加に切
り替え、極間に尖頭形の強い主放電を発生させる。図示
しない放電検出回路は、予備放電発生を検出し、図示し
ない制御回路に検出結果を通知する。

【００２１】図示しない制御回路は、予備放電が始まっ
たことを示す検出結果の通知を受けると、第２電圧印加
回路１０１を制御して主放電用の電圧印加を開始させる
とともに、第１電圧印加回路１００を制御して予備放電
用の電圧印加を停止させる。予備放電が発生してから主
放電用の電圧印加が始まるまでの電源切替時間ｔｘは、
できる限り短くなるようにすることが望ましい。また、
予備放電が発生してから次の予備放電を発生させる電圧
印加を行うまでのパルス間隔を短くすることによって加
工速度を上げることができるが、パルス間隔を短くする
ほど集中放電が発生しやすくなる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術によれば、矩形の電圧パルスを用いて放電を行う
ため、矩形の電圧パルスの電圧値が高い場合やギャップ
間隔がばらついて小さくなった場合、極間の電界強度が
所定値以上に高くなるので、集中放電が発生し、電極が
破損する場合があるという問題点があった。特に、主放
電および予備放電を行う場合は、集中放電が発生しやす
くなり、また、主放電のエネルギーが大きいので、集中
放電が発生すると電極の破損が大きくなる。また、矩形
の電圧パルスの電圧値が低い場合やギャップ間隔がばら
ついて大きくなった場合、極間の電界強度が所定値以下
に低くなるので、放電遅れ時間が長くなって加工スピー
ドが遅くなり、さらに、タイムアウトとなって放電しな
い放電ミスが増加する場合があるという問題点があっ
た。

【００２３】この発明は、上記に鑑みてなされたもので
あって、集中放電を低減して電極の破損を低減するとと
もに放電ミスを低減しつつ高速加工を行う放電加工装置
を得ることを目的とする。

【００２４】

【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、加工対象物と電極との間に放電を発生させ
て該加工対象物を加工する放電加工装置において、前記
加工対象物と前記電極との間の距離が前記加工時の平均
値である場合に矩形電圧パルスが印加されたときの放電
の形成遅れ時間に比して立上り時間が長く、該矩形電圧
パルスと同じ電圧値まで立ち上がる電圧パルスを前記加
工対象物と前記電極との間に印加して前記放電を発生さ
せる電圧印加手段を具備することを特徴とする。

【００２５】この発明によれば、電圧印加手段が、加工
対象物と電極との間の距離が加工時の平均値である場合
に矩形電圧パルスが印加されたときの放電の形成遅れ時
間に比して立上り時間が長く、該矩形電圧パルスと同じ
電圧値まで立ち上がる電圧パルスを加工対象物と電極と
の間に印加して該加工対象物と該電極との間に放電を発
生させる。これにより、ギャップ間隔に応じて、極間の
電圧を放電可能な電圧値まで上昇させつつ、極間の電圧
が集中放電を発生させる電圧値になる前に正常な放電を
開始させることができる。

【００２６】次の発明にかかる放電加工装置にあって
は、加工対象物を加工する電極を備え、該加工対象物と
該電極との間に第１の放電を発生させた後、該第１の放
電の放電電流に比して大きい放電電流を流す第２の放電
を該加工対象物と該電極との間に発生させて該加工対象
物を加工する放電加工装置において、前記加工対象物と
前記電極との間の距離が前記加工時の平均値である場合
に矩形電圧パルスが印加されたときの放電の形成遅れ時
間に比して立上り時間が長く、該矩形電圧パルスと同じ
電圧値まで立ち上がる電圧パルスを前記加工対象物と前
記電極との間に印加して前記第１の放電を発生させる電
圧印加手段を具備することを特徴とする。

【００２７】この発明によれば、電圧印加手段が、加工
対象物と電極との間の距離が加工時の平均値である場合
に矩形電圧パルスが印加されたときの放電の形成遅れ時
間に比して立上り時間が長く、該矩形電圧パルスと同じ
電圧値まで立ち上がる電圧パルスを加工対象物と電極と
の間に印加して該加工対象物と該電極との間に第１の放
電を発生させる。これにより、ギャップ間隔に応じて、
極間の電圧を放電可能な電圧値まで上昇させつつ、極間
の電圧が集中放電を発生させる電圧値になる前に正常な
放電を開始させることができる。

【００２８】次の発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記電圧パルスの立上り時間が、０．１マイクロ秒
以上かつ１００マイクロ秒以下に設定されることを特徴
とする。

【００２９】この発明によれば、前記電圧パルスの立上
り時間が、０．１マイクロ秒以上かつ１００マイクロ秒
以下に設定されるため、ギャップ間隔に応じて、極間の
電圧を放電可能な電圧値まで上昇させつつ、極間の電圧
が集中放電を発生させる電圧値になる前に正常な放電を
開始させることができる。

【００３０】次の発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記電圧印加手段が、所定の電圧を生成する直流定
電圧源と、前記直流定電圧源による電圧の立上りをなま
らせて前記電圧パルスを生成する容量・抵抗回路と、を
有することを特徴とする。

【００３１】この発明によれば、直流定電圧源が、所定
の電圧を生成し、容量・抵抗回路が、直流定電圧源によ
る電圧の立上りをなまらせて電圧パルスを生成する。こ
れにより、簡単な回路によって電圧パルスを生成するこ
とができる。

【００３２】次の発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記電圧印加手段が、両端間の電圧によって前記電
圧パルスを生成する容量手段と、前記容量手段の両端間
の電圧が所定値になるまで該容量手段に電流を供給する
直流定電流源と、を有することを特徴とする。

【００３３】この発明によれば、容量手段が、両端間の
電圧によって電圧パルスを生成し、直流定電流源が、容
量手段の両端間の電圧が所定値になるまで該容量手段に
電流を供給する。これにより、印加時間に比例して電圧
値が上昇する電圧パルスを生成することができる。

【００３４】次の発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記電圧印加手段が、所定の第１の電圧を生成し、
前記電圧パルスを該第１の電圧まで立ち上げる第１の直
流定電圧源と、前記第１の電圧に比して高い第２の電圧
を生成し、前記電圧パルスを前記第１の電圧から該第２
の電圧まで立ち上げる第２の直流定電圧源と、を有する
ことを特徴とする。

【００３５】この発明によれば、第１の直流定電圧源
が、所定の第１の電圧を生成し、電圧パルスを該第１の
電圧まで立ち上げ、第２の直流定電圧源が、第１の電圧
に比して高い第２の電圧を生成し、電圧パルスを第１の
電圧から第２の電圧まで立ち上げる。これにより、ま
ず、第１の電圧まで電圧パルスを急峻に立ち上げ、その
後、第２の電圧まで電圧パルスを立ち上げることができ
る。

【００３６】次の発明にかかる放電加工装置にあって
は、さらに、前記第１の電圧から前記第２の電圧まで立
ち上がる前記電圧パルスをなまらせる容量・抵抗回路を
有することを特徴とする。

【００３７】この発明によれば、容量・抵抗回路が、第
１の電圧から第２の電圧まで立ち上がる電圧パルスをな
まらせる。これにより、簡単な回路によって電圧パルス
を生成することができる。

【００３８】次の発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記電圧印加手段が、両端間の電圧によって前記電
圧パルスを生成する容量手段と、前記電圧パルス印加開
始前に前記容量手段の両端間の電圧を所定の第１の電圧
にする第１の直流定電圧源と、前記電圧パルス印加開始
後、前記容量手段の両端間の電圧が、前記第１の電圧に
比して高い第２の電圧になるまで該容量手段に電流を供
給する直流定電流源と、を有することを特徴とする。

【００３９】この発明によれば、容量手段が、両端間の
電圧によって電圧パルスを生成し、第１の直流定電圧源
が、電圧パルス印加開始前に容量手段の両端間の電圧を
所定の第１の電圧にし、直流定電流源が、電圧パルス印
加開始後、容量手段の両端間の電圧が、第１の電圧に比
して高い第２の電圧になるまで該容量手段に電流を供給
する。これにより、まず、第１の電圧まで電圧パルスを
急峻に立ち上げ、その後、第２の電圧まで印加時間に比
例して電圧パルスを立ち上げることができる。

【００４０】次の発明にかかる放電加工装置にあって
は、前記第１の電圧が、０ボルト以上かつ１００ボルト
以下に設定され、前記第２の電圧が、６０ボルト以上か
つ３００ボルト以下に設定されることを特徴とする。

【００４１】この発明によれば、第１の電圧が、０ボル
ト以上かつ１００ボルト以下に設定され、第２の電圧
が、６０ボルト以上かつ３００ボルト以下に設定される
ため、ギャップ間隔に応じて、極間の電圧を放電可能な
電圧値まで上昇させつつ、極間の電圧が集中放電を発生
させる電圧値になる前に正常な放電を開始させることが
できる。

【００４２】

【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。

【００４３】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概略構成を示す図であ
る。この放電加工装置は、加工対象物１を加工する電極
として導電性のワイヤ２を用いるワイヤ放電加工機であ
る。ワイヤ２としては、たとえば、直径０．３ミリ・メ
ートル〜０．０３ミリ・メートルの銅線や黄銅線を用い
る。このワイヤ放電加工装置は、図２３に示した従来の
ワイヤ放電加工と同様に、図示しないＮＣ装置、クロス
テーブル、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、ワイヤ２の供給・
巻取りを行う装置および加工液を供給する装置を備え
る。

【００４４】また、このワイヤ放電加工装置は、荒加工
および仕上げ加工に用いる第１電圧印加回路３と、荒加
工に用いる第２電圧印加回路４と、加工対象物１とワイ
ヤ２との間（以下、極間と呼ぶ）の予備放電発生を検出
する放電検出回路２１と、放電検出回路２１の検出結果
に基づいて第１電圧印加回路３を制御する第１制御回路
２２と、放電検出回路２１の検出結果に基づいて第２電
圧印加回路４を制御する第２制御回路２３とを備える。
第１電圧印加回路３は、正方向および負方向の電圧パル
スを生成して極間に印加し、仕上げ加工用の放電および
荒加工用の予備放電を発生させる。

【００４５】第２電圧印加回路４は、負方向の電圧パル
スを生成して極間に印加し、荒加工用の主放電を発生さ
せる。放電検出回路２１は、予備放電の発生を検出し、
第１制御回路２２および第２制御回路２３に検出結果を
通知する。第１制御回路２２は、パルス間隔をカウント
するタイマ２４を有し、予備放電が始まったことを示す
検出結果の通知を受けると、第１電圧印加回路３を制御
して電圧印加を停止させるとともに、パルス間隔のカウ
ントを開始する。そして、第１制御回路２２は、パルス
間隔のカウントが終了すると、第１電圧印加回路３を制
御して、次の予備放電を発生させる電圧パルスを極間に
印加させる。

【００４６】一方、第２制御回路２３は、予備放電が始
まったことを示す検出結果の通知を受けると、第２電圧
印加回路４を制御して、主放電を発生させる電圧パルス
を極間に印加させる。放電検出回路２１、第２電圧印加
回路４および第２制御回路２３は、予備放電が開始して
から、主放電を発生させる電圧パルスを印加するまでの
電源切替時間ができるだけ短くなるように、素早く動作
する。また、パルス間隔を短くすることによって加工速
度を上げることができるが、パルス間隔を短くしすぎる
と集中放電が発生しやすくなるので、パルス間隔は、集
中放電が発生しない所定値以上に設定される。

【００４７】図２は、図１に示した第１電圧印加回路３
および第２電圧印加回路４の概略構成を示す図である。
第１電圧印加回路３は、所定の電圧Ｖ０を生成する直流
定電圧源５と、直流定電圧源５の高電位側を一端に接続
した抵抗６と、自第１電圧印加回路や電流経路に内在す
るインダクタンス９を介して加工対象物１を一端に接続
した抵抗８と、抵抗６の他端と電極２との間に設けたス
イッチＳＷ１と、電極２と直流定電圧源５の低電位側と
の間に設けたスイッチＳＷ２と、電極２と直流定電圧源
５の低電位側との間に設けた容量７ａと、抵抗６の他端
と抵抗８の他端との間に設けたスイッチＳＷ３と、抵抗
６の他端と直流定電圧源５の低電位側との間に設けたス
イッチＳＷ４と、抵抗６の他端と直流定電圧源５の低電
位側との間に設けた容量７ｂとを備える。

【００４８】抵抗８は、放電電流を制限するために付加
されている。容量７ａおよび７ｂとしては、第１電圧印
加回路３が生成する電圧パルスの立上り時間に対して十
分良い周波数特性を有するコンデンサを用いる。ここ
で、立上り時間とは、電圧パルスの絶対値が最大値の１
０％を超えてから最大値の９０％に達するまでの時間を
いう。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４としては、たとえば、Ｆ
ＥＴ等のトランジスタを用いる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ
４は、フルブリッジ回路を構成し、スイッチＳＷ１およ
びＳＷ４がオンすることによってワイヤ２側に正方向の
電圧パルスが印加される。また、スイッチＳＷ２および
ＳＷ３がオンすることによってワイヤ２側に正方向の電
圧パルスが印加される。

【００４９】一方、第２電圧印加回路４は、所定の電圧
Ｖｍを生成する直流定電圧源１０と、直流定電圧源１０
の両端を自容量の両端に接続した容量１１と、第２電圧
印加回路４や電流経路に内在するインダクタンス１６を
介して加工対象物１をカソードに接続したダイオード１
３と、電極２をアノードに接続したダイオード１２と、
直流定電圧源１０の高電位側とダイオード１３のアノー
ドとの間に設けたＦＥＴ１７と、直流定電圧源１０の低
電位側とダイオード１２のカソードとの間に設けたＦＥ
Ｔ１８と、直流定電圧源１０の低電位側をアノードに接
続し、ダイオード１３のアノードを自ダイオードのカソ
ードに接続したダイオード１５と、直流定電圧源１０の
高電位側をカソードに接続し、ダイオード１２のカソー
ドを自ダイオードのアノードに接続したダイオード１４
とを備える。

【００５０】ＦＥＴ１７および１８が同時にオンするこ
とによってワイヤ２側に負方向の矩形の電圧パルスが印
加される。第２電圧印加回路４は、低インピーダンスか
つ大容量であるので、高いピーク値の尖頭形の放電電流
が流れる。ＦＥＴ１７および１８をオフにすると、イン
ダクタンス１６に蓄えられたエネルギーによってダイオ
ード１４および１５を経由して帰還電流が流れる。荒加
工時は、第２電圧印加回路４による高いピーク値の尖頭
形の放電電流（主放電）を用いて高速加工を行う。しか
し、主放電はピーク値が高いので、異常な放電が発生
し、ワイヤ２の断線を引き起こす場合がある。この不具
合を防ぐため、第１電圧印加回路３は、主放電を補助し
て正常に放電させる予備放電を発生させる。

【００５１】図３は、図１に示した放電検出回路２１の
概略構成を示す図である。放電検出回路２１は、極間の
電圧を分圧して分圧電圧を生成する分圧回路２５と、分
圧電圧との比較用の基準電圧を生成する直流定電圧源２
７と、分圧電圧と基準電圧とを比較し、比較結果を検出
結果として出力するコンパレータ２６とを備える。極間
の電圧は、第１電圧印加回路３による電圧パルスの印加
によって上昇するが、予備放電が開始するとともに下降
する。分圧回路２５は、極間の電圧を分圧して比較に適
した大きさの分圧電圧を生成する。

【００５２】直流定電圧源２７が生成する基準電圧は、
予備放電開始前と予備放電開始後の分圧電圧を区別でき
るように、これらの値の中間の値に設定される。コンパ
レータ２６は、分圧電圧と基準電圧とを比較し、予備放
電開始前はハイレベルの信号を出力し、予備放電開始
後、極間の電圧が下がり、分圧電圧が下がるとローレベ
ルの信号を出力する。第１制御回路２２および第２制御
回路２３は、コンパレータ２６の出力信号がハイレベル
からローレベルに変化した場合、予備放電が開始したと
判断する。

【００５３】以上の構成において、実施の形態１の動作
について図４〜図８を参照して説明する。図４は、実施
の形態１にかかる第１電圧印加回路３の動作を示すタイ
ミングチャートである。第１電圧印加回路３の動作で
は、極間に電圧パルスを印加する前にスイッチＳＷ２お
よびＳＷ４をオンにして容量７ａおよび７ｂを放電して
おく。また、スイッチＳＷ１およびＳＷ３をオフにして
おく。正方向の電圧パルスを印加する場合は、スイッチ
ＳＷ１のオンおよびスイッチＳＷ２のオフを同時に行
う。これにより、容量７ａの充電が始まり、スイッチＳ
Ｗ２の電極２側Ｐ１と抵抗８のスイッチＳＷ４側Ｐ２と
の間の電圧が上昇し、極間の電圧が上昇する。そして、
スイッチＳＷ１のオフおよびスイッチＳＷ２のオンを同
時に行うことによって正方向の電圧パルスの印加が終了
する。

【００５４】また、負方向の電圧パルスを印加する場合
は、スイッチＳＷ３のオンおよびＳＷ４のオフを同時に
行う。これにより、容量７ｂの充電が始まり、Ｐ１−Ｐ
２間の電圧が下降し、極間の電圧が下降する。そして、
スイッチＳＷ３のオフおよびスイッチＳＷ４のオンを同
時に行うことによって負方向の電圧パルスの印加が終了
する。正方向および負方向の電圧パルスの印加が始まる
と、Ｐ１−Ｐ２間の電圧の絶対値は、直流定電圧源５が
生成する電圧Ｖ０まで緩やかに上昇する。これらの電圧
パルスは、立上りを鈍らせた「なまり波形（ＣＲ波
形）」となる。この凸形状のＣＲ波形の時定数は、容量
７ａ，７ｂのキャパシタンスおよび抵抗６の抵抗値に応
じて定まる。

【００５５】図５は、実施の形態１にかかる荒加工時の
動作を示すタイミングチャートである。なお、ここで
は、Ｐ１−Ｐ２間の電圧を示すとともに、ダイオード１
２のカソード端子Ｐ３とダイオード１３のアノード端子
Ｐ４との間の電圧を斜線で示している。荒加工時におい
ては、図５に示すように、第１電圧印加回路３による正
方向の電圧印加の直後に第２電圧印加回路４による電圧
印加を行う。さらに、第１電圧印加回路３による負方向
の電圧印加の直後に第２電圧印加回路４による電圧印加
を行ってもよい。荒加工時においては、第１電圧印加回
路３による電圧印加によって極間に弱い予備放電が発生
すると、できるだけ早く第２電圧印加回路４による電圧
印加に切り替えて極間に尖頭形の強い主放電を発生させ
る。予備放電が発生してから主放電用の電圧印加が始ま
るまでの電源切替時間ｔｘは、できる限り短くなるよう
にすることが望ましい。

【００５６】図６は、実施の形態１にかかる第１電圧印
加回路３が生成する電圧パルスの波形を示す図である。
なお、ここでは、正方向の電圧パルスを示しているが、
負方向の電圧パルスも極性以外は同じものであると考え
ることができる。すなわち、第１電圧印加回路３が生成
する電圧パルスと放電との関係は、絶対値で考えること
ができる。以下、特にことわらない限り、「電圧パル
ス」という場合は、正方向および負方向を含めた絶対値
の電圧パルスを意味するものとする。

【００５７】第１電圧印加回路３が生成する電圧パルス
は、ＣＲ波形であって最大値まで緩やかに立ち上がる。
電圧パルスの最大値は、極間の距離（以下、ギャップ間
隔と呼ぶ）が、ワイヤ２の振動や加工対象物１の凹凸に
よって大きくなった場合も、高確率で放電を発生させる
ことができる電圧値に設定される。この例では、第１電
圧印加回路３が生成する電圧パルスは、最大値が１６０
ボルトであって、最大値の１０％である１６ボルトを超
えてから３マイクロ秒後に８０ボルトとなり、５マイク
ロ秒後に１２０ボルトとなり、１０マイクロ秒後に最大
値１６０ボルトとなる。

【００５８】この電圧パルスの立上り時間ｔｒは、１６
０ボルトの矩形電圧パルスを極間に印加した場合の形成
遅れ時間に比して長い。この形成遅れ時間よりも短い立
上り時間ｔｒでは、矩形波に近い波形となり、放電が始
まる前に電圧値が十分高くなるので、集中放電の確率が
高くなる。形成遅れ時間は、極間に印加する電圧やギャ
ップ間隔に依存するが、ほぼ０．１マイクロ秒程度であ
る。一方、立上り時間ｔｒをあまり長くすると所望の加
工速度が得られなくなる。そこで、立上り時間ｔｒは、
０．１マイクロ秒以上かつ１００マイクロ秒以下に設定
される。

【００５９】図７は、実施の形態１にかかる放電遅れ時
間と放電確率との関係を示す図である。第１電圧印加回
路３が生成するＣＲ波形の電圧パルスを極間に印加した
場合、この電圧パルスが最大値の１０％を超えてからＸ
時間経過時の放電確率は、その時点における電圧パルス
の電圧値と同じ電圧値の矩形電圧パルスをＸ時間印加し
た場合の放電確率とほぼ等しい。図６の例では、電圧パ
ルスが最大値の１０％を超えてから３マイクロ秒経過時
点の放電確率は、８０ボルトの矩形電圧パルスを３マイ
クロ秒印加した場合の放電確率とほぼ一致し、５マイク
ロ秒経過時点の放電確率は、１２０ボルトの矩形電圧パ
ルスを５マイクロ秒印加した場合の放電確率とほぼ一致
し、１０マイクロ秒経過時点の放電確率は、１６０ボル
トの矩形電圧パルスを１０マイクロ秒印加した場合の放
電確率とほぼ一致する。

【００６０】そして、第１電圧印加回路３が生成するＣ
Ｒ波形の電圧パルスを極間に印加した場合の放電遅れ時
間ｔｄがばらつく範囲は、矩形電圧パルスを印加した場
合に比して狭まり、放電遅れ時間ｔｄの平均値は短くな
る（図７のＬ１参照）。また、ギャップ間隔がばらつい
て小さくなった場合は、集中放電を発生させる電圧値ま
で電圧パルスが上昇する前に放電遅確率が１００％とな
る。図８は、実施の形態１にかかる放電遅れ時間，放電
確率およびギャップ間隔の関係を示す図である。ここで
は、ギャップ間隔を５マイクロ・メートル，８マイクロ
・メートルおよび１０マイクロ・メートルにそれぞれ設
定した場合の放電遅れ時間ｔｄを示している。図８に示
すように、ギャップ間隔に関わらず、放電遅れ時間ｔｄ
がばらつく範囲は、矩形電圧パルスを印加した場合に比
して狭まる。また、タイムアウトする前に高確率で放電
が行われる。

【００６１】前述したように、実施の形態１によれば、
第１電圧印加回路３が、加工対象物１とワイヤ２との間
の距離が加工時の平均値である場合に矩形電圧パルスが
印加されたときの放電の形成遅れ時間に比して立上り時
間ｔｒが長く、該矩形電圧パルスと同じ電圧値まで立ち
上がる電圧パルスを加工対象物１とワイヤ２との間に印
加して加工対象物１とワイヤ２との間に放電を発生させ
る。これにより、ギャップ間隔に応じて、極間の電圧を
放電可能な電圧値まで上昇させつつ、極間の電圧が集中
放電を発生させる電圧値になる前に正常な放電を開始さ
せることができるため、集中放電を低減して電極の破損
を低減するとともに放電ミスを低減しつつ高速加工を行
うことができる。

【００６２】実施の形態２．この発明の実施の形態２
は、前述した実施の形態１において、ＣＲ波形の電圧パ
ルスを生成する第１電圧印加回路３に代えて、印加時間
に比例して電圧値が上昇する傾斜波形の電圧パルスを生
成する第１電圧印加回路を設けたものである。図９は、
この発明の実施の形態２にかかる第１電圧印加回路の概
略構成を示す図である。なお、実施の形態１と同一構成
の部分については図２と同一の符号を付している。

【００６３】この第１電圧印加回路は、実施の形態１の
第１電圧印加回路３において、抵抗６に代えて、所定の
電流をスイッチＳＷ１およびＳＷ３側に出力する直流定
電流源３１を設けたものである。この第１電圧印加回路
では、スイッチＳＷ１およびＳＷ４がオンすることによ
ってワイヤ２側に正方向の電圧パルスが印加される。ま
た、スイッチＳＷ２およびＳＷ３がオンすることによっ
てワイヤ２側に負方向の電圧パルスが印加される。な
お、実際の回路では、直流定電流源３１は、一つではな
く、スイッチＳＷ１と一体に設けられた直流定電流源、
およびスイッチＳＷ２と一体に設けられた直流定電流源
の二つの直流定電流源を配置する。図１０は、スイッチ
ＳＷ１および直流定電流源の概略構成を示す図である。

【００６４】スイッチＳＷ１および直流定電流源は、直
流定電圧源５の高電位側をドレイン端子に接続し、容量
７ａおよびスイッチＳＷ２側をソース端子に接続したＦ
ＥＴ３４と、ＦＥＴ３４のドレイン端子とゲート端子と
の間に設けた容量３２と、ＦＥＴ３４のゲート端子を一
端に接続した抵抗３３とを備える。そして、抵抗３３の
他端とＦＥＴ３４のソース端子との間には、直流定電流
源およびスイッチＳＷ１を制御する信号電圧Ｖｉｎが印
加される。スイッチＳＷ１がオンすることによって、直
流定電流源による一定の電流が容量７ａに流れ込む。容
量７ａの両端間の電圧は、Ｖ０に達するか、またはスイ
ッチＳＷ１がオフされるまで、時間に比例して上昇す
る。すなわち、容量７ａの両端間の電圧を時間で微分し
た値は一定となる。この電圧によって正方向の電圧パル
スが生成される。スイッチＳＷ２および直流低電流源も
同じ構成である。

【００６５】以上の構成において、実施の形態２の動作
について図１１〜図１３を参照して説明する。図１１
は、実施の形態２にかかる第１電圧印加回路の動作を示
すタイミングチャートである。実施の形態２の第１電圧
印加回路は、実施の形態１の第１電圧印加回路３と基本
的に同じ動作を行うが、ＣＲ波形の電圧パルスに代えて
傾斜波形の電圧パルスを生成する部分が異なる。図１２
は、実施の形態２にかかる第１電圧印加回路が生成する
電圧パルスの波形を示す図である。

【００６６】この第１電圧印加回路が生成する電圧パル
スは、電圧値の時間変化率を一定に保ちつつ最大値まで
直線的に電圧値を上昇させる傾斜波形を有する。この傾
斜波形の電圧パルスは、同じ最大値を有するＣＲ波形の
電圧パルスに比して、電圧上昇中における同時点での電
圧値が低くなる。従って、図１３に示すように、傾斜波
形の電圧パルスを印加した場合の放電遅れ時間の確率曲
線Ｌ２は、ＣＲ波形の電圧パルスを印加した場合の放電
遅れ時間の確率曲線Ｌ１の右側となる。すなわち、傾斜
波形の電圧パルスを印加した場合の放電遅れ時間は、Ｃ
Ｒ波形の電圧パルスを印加した場合の放電遅れ時間に比
して長くなる確率が高くなる。

【００６７】しかし、最終的に到達する最大値が同じで
あれば、傾斜波形の電圧パルスを印加した場合の放電確
率が１００％になる時点と、ＣＲ波形の電圧パルスを印
加した場合の放電確率が１００％となる時点とは、ほぼ
同一となる。したがって、傾斜波形の電圧パルスを印加
した場合の放電遅れ時間のばらつきの範囲は、ＣＲ波形
の電圧パルスを印加した場合の放電遅れ時間のばらつき
の範囲に比して狭まる。なお、図１２では、最大値に到
達するとすぐに０ボルトになる三角波形が示されている
が、最大値となったあと、その最大値を保つようにして
もよい。

【００６８】このように、電圧パルスとして所望の波形
形状を選択することによって、放電遅れ時間のばらつき
の範囲や放電遅れ時間の平均値を所望の値に設定するこ
とができる。前述したように、実施の形態２によれば、
容量７ａおよび７ｂが、両端間の電圧によって正方向お
よび負方向の電圧パルスを生成し、直流定電流源３１
が、容量７ａ，７ｂの両端間の電圧が所定値になるまで
容量７ａ，７ｂに一定の電流を供給する。これにより、
印加時間に比例して電圧値が上昇する電圧パルスを生成
することができるため、放電遅れ時間がばらつく範囲を
狭めることができる。

【００６９】実施の形態３．この発明の実施の形態３
は、前述した実施の形態１において、０ボルトから最大
値まで緩やかに立ち上がる電圧パルスを生成する第１電
圧印加回路３に代えて、所定値まで急峻に立ち上がり、
その後、最大値まで緩やかに立ち上がる電圧パルスを生
成する第１電圧印加回路を設けたものである。図１４
は、この発明の実施の形態３にかかる第１電圧印加回路
の概略構成を示す図である。なお、実施の形態１と同一
構成の部分については図２と同一の符号を付している。

【００７０】この第１電圧印加回路は、実施の形態１の
第１電圧印加回路３において、スイッチＳＷ１，ＳＷ３
と抵抗６との間にスイッチＳＷ５を設け、スイッチＳＷ
５のスイッチＳＷ１，ＳＷ３側と直流定電圧源５の低電
位側との間に、所定の電圧Ｖ１を生成する直流定電圧源
４１およびスイッチＳＷ６の直列回路を設け、容量７ａ
および７ｂに代えて、スイッチＳＷ５のスイッチＳＷ
１，ＳＷ３側と直流定電圧源５の低電位側との間に、容
量７を設けたものである。スイッチＳＷ５およびＳＷ６
は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４と同じ構成である。直流定
電圧源４１は、直流定電圧源５の低電位側を自直流定電
圧源の低電位側に接続し、スイッチＳＷ６を高電位側に
接続する。この第１電圧印加回路では、スイッチＳＷ
１，ＳＷ４およびＳＷ５がオンすることによってワイヤ
２側に正方向の電圧パルスが印加される。

【００７１】また、スイッチＳＷ２，ＳＷ３およびＳＷ
５がオンすることによってワイヤ２側に負方向の電圧パ
ルスが印加される。また、この第１電圧印加回路では、
極間に対する電圧印加の前にスイッチＳＷ６を閉じて容
量７の両端間の電圧をＶ１にしておく。そして、スイッ
チＳＷ５がオンするとともにスイッチＳＷ６がオフする
ことによって、容量７の両端間の電圧が緩やかにＶ０ま
で上昇する。この電圧によって正方向および負方向の電
圧パルスが生成される。すなわち、２段階に電圧値が立
ち上がる電圧パルスが生成される。極間に対する電圧印
加のあとは、スイッチＳＷ５がオフするとともにスイッ
チＳＷ６がオンし、容量７の両端間の電圧がＶ１に戻
る。

【００７２】直流定電圧源４１が生成する電圧Ｖ１は、
電圧Ｖ０に比して低く設定される。詳細には、電圧Ｖ０
は、６０ボルト〜３００ボルトに設定され、電圧Ｖ１
は、０ボルト〜１００ボルトに設定される。この放電加
工装置では、放電が生じている場合の電極間の電圧（ア
ーク電圧）が１５ボルト〜２０ボルト程度となる。ま
た、極間に５０ボルト程度以上の最低印加電圧を印加し
なければ放電が発生しない。アーク電圧や最低印加電圧
は、電極，ギャップ間隔および加工液等の条件によって
変化する。

【００７３】放電形成に寄与しない電圧を印加するのは
時間の無駄となり、加工スピードを下げる要因となるの
で、望ましくは、電圧Ｖ１を最低印加電圧５０ボルト程
度またはそれ以上に設定する。一方、電圧Ｖ１を高くし
すぎると、集中放電の可能性が高くなるので、１００ボ
ルト以下に設定する。電圧Ｖ０については、ギャップ間
隔がばらついて大きくなっても放電を可能とし、かつ、
集中放電を低減するために、６０ボルト〜３００ボルト
に設定する。

【００７４】以上の構成において、実施の形態３の動作
について図１５〜図１７を参照して説明する。図１５
は、実施の形態３にかかる第１電圧印加回路の動作を示
すタイミングチャートである。実施の形態３の第１電圧
印加回路は、実施の形態１の第１電圧印加回路３と基本
的に同じ動作を行うが、０ボルトから緩やかに立ち上が
る電圧パルスに代えて、電圧Ｖ１まで急峻に立ち上が
り、その後、電圧Ｖ０まで緩やかに立ち上がる２段階の
電圧パルスを生成する部分が異なる。また、スイッチＳ
Ｗ１およびＳＷ３がオフ状態の場合に、スイッチＳＷ５
がオフ状態となり、スイッチＳＷ６がオン状態となる。
そして、スイッチＳＷ１またはＳＷ３がオンするととも
に、スイッチＳＷ５がオンし、スイッチＳＷ６がオフす
る。

【００７５】図１６は、実施の形態３にかかる第１電圧
印加回路が生成する電圧パルスの波形を示す図である。
この第１電圧印加回路が生成する電圧パルスは、図６に
示した実施の形態１の電圧パルスに比して、Ｖ１まで電
圧を上昇させる時間を節約することができる。これによ
り、図１７に示すように、実施の形態３の電圧パルスを
用いた場合の放電遅れ時間の確率曲線Ｌ３は、実施の形
態１の電圧パルスを用いた場合の放電遅れ時間の確率曲
線Ｌ１に比して左側となる。すなわち、実施の形態３の
電圧パルスを用いた場合の放電遅れ時間は、実施の形態
１の電圧パルスを用いた場合の放電遅れ時間に比して短
くなる確率が高くなる。

【００７６】前述したように、実施の形態３によれば、
直流定電圧源４１が、電圧Ｖ１を生成し、電圧パルスを
電圧Ｖ１まで立ち上げ、直流定電圧源５が、電圧Ｖ１に
比して高い電圧Ｖ０を生成し、電圧パルスを電圧Ｖ１か
ら電圧Ｖ０まで緩やかに立ち上げる。これにより、ま
ず、電圧Ｖ１まで電圧パルスを急峻に立ち上げ、その
後、電圧Ｖ０まで緩やかに電圧パルスを立ち上げること
ができるため、放電遅れ時間を短くすることができる。

【００７７】実施の形態４．前述した実施の形態３で
は、二つの直流定電圧源によって、２段階の電圧パルス
を生成した。この発明の実施の形態４は、一つの直流定
電圧源によって実施の形態３と同様の電圧パルスを生成
するものである。図１８は、この発明の実施の形態４に
かかる第１電圧印加回路の概略構成を示す図である。な
お、実施の形態１と同一構成の部分については図２と同
一の符号を付している。

【００７８】この第１電圧印加回路は、実施の形態１の
第１電圧印加回路３において、抵抗６と並列にツェナー
ダイオード４３を設けたものである。ツェナーダイオー
ド４３は、両端の電圧が（Ｖ０−Ｖ１）以上である場合
にツェナー効果によって導通する。スイッチＳＷ１また
はＳＷ３がオンすると、ツェナーダイオード４３の両端
に（Ｖ０−Ｖ１）以上の電圧がかかり、ツェナーダイオ
ード４３が導通する。これにより、電圧パルスは電圧Ｖ
１まで急峻に立ち上がる。

【００７９】電圧パルスが電圧Ｖ１を超えるとツェナー
ダイオード４３が導通しなくなり、抵抗６の抵抗値およ
びコンデンサ７ａ，７ｂのキャパシタンスによって定ま
る時定数のＣＲ波形に従って電圧が緩やかに上昇する。
これにより、この第１電圧印加回路は、図１９に示すよ
うに、実施の形態３と同様の電圧パルスを生成する。前
述したように、実施の形態４によれば、一つの直流定電
圧源５を用いた簡単な回路によって実施の形態３と同様
の２段階の電圧パルスを生成することができる。

【００８０】実施の形態５．この発明の実施の形態５
は、前述した実施の形態３において、電圧Ｖ１まで急峻
に立ち上がったあと、電圧Ｖ０までＣＲ波形に従って立
ち上がる電圧パルスを生成する第１電圧印加回路に代え
て、電圧Ｖ１まで急峻に立ち上がったあと、電圧Ｖ０ま
で傾斜波形に従って立ち上がる電圧パルスを生成する第
１電圧印加回路を設けたものである。図２０は、この発
明の実施の形態５にかかる第１電圧印加回路の概略構成
を示す図である。なお、実施の形態３と同一構成の部分
については図１４同一の符号を付している。

【００８１】この第１電圧印加回路は、実施の形態３の
第１電圧印加回路において、抵抗６に代えて、所定の電
流をスイッチＳＷ５側に出力する直流定電流源４６を設
けたものである。スイッチＳＷ５および直流定電流源４
６は、図１０に示した実施の形態２のスイッチＳＷ１お
よび直流定電流源と同様に構成することができる。この
第１電圧印加回路では、スイッチＳＷ１，ＳＷ４および
ＳＷ５がオンすることによってワイヤ２側に正方向の電
圧パルスが印加される。また、スイッチＳＷ２，ＳＷ３
およびＳＷ５がオンすることによってワイヤ２側に負方
向の電圧パルスが印加される。また、この第１電圧印加
回路では、極間に対する電圧印加の前にスイッチＳＷ６
を閉じて容量７の両端間の電圧をＶ１にしておく。

【００８２】そして、スイッチＳＷ５がオンするととも
にスイッチＳＷ６がオフすることによって、直流定電流
源４６による一定の電流が容量７に流れ込み、容量７の
両端間の電圧が時間に比例して上昇する。容量７の両端
間の電圧によって正方向および負方向の電圧パルスが生
成される。すなわち、電圧が２段階に立ち上がる電圧パ
ルスが生成される。極間に対する電圧印加のあとは、ス
イッチＳＷ５がオフするとともにスイッチＳＷ６がオン
し、容量７の両端間の電圧がＶ１に戻る。

【００８３】以上の構成において、実施の形態５の動作
について図２１および図２２を参照して説明する。図２
１は、実施の形態５にかかる第１電圧印加回路の動作を
示すタイミングチャートである。実施の形態５の第１電
圧印加回路は、実施の形態３の第１電圧印加回路と基本
的に同じ動作を行うが、電圧Ｖ１まで立ち上がったあ
と、ＣＲ波形ではなく、図２２に示すような傾斜波形に
従って電圧Ｖ０まで立ち上がるという部分が異なる。前
述したように、実施の形態５によれば、電圧パルスが電
圧Ｖ１から電圧Ｖ０に立ち上がる波形を傾斜波形にする
ことができる。

【００８４】なお、前述した実施の形態１〜実施の形態
５では、ワイヤ放電加工機を例に挙げたが、前述した実
施の形態１〜実施の形態５の第１電圧印加回路および第
２電圧印加回路を型彫放電加工機に用いてもよく、同様
の効果を得ることができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれ
ば、電圧印加手段が、加工対象物と電極との間の距離が
加工時の平均値である場合に矩形電圧パルスが印加され
たときの放電の形成遅れ時間に比して立上り時間が長
く、該矩形電圧パルスと同じ電圧値まで立ち上がる電圧
パルスを加工対象物と電極との間に印加して該加工対象
物と該電極との間に放電を発生させる。これにより、ギ
ャップ間隔に応じて、極間の電圧を放電可能な電圧値ま
で上昇させつつ、極間の電圧が集中放電を発生させる電
圧値になる前に正常な放電を開始させることができるた
め、集中放電を低減して電極の破損を低減するとともに
放電ミスを低減しつつ高速加工を行うことができる、と
いう効果を奏する。

【００８６】次の発明によれば、電圧印加手段が、加工
対象物と電極との間の距離が加工時の平均値である場合
に矩形電圧パルスが印加されたときの放電の形成遅れ時
間に比して立上り時間が長く、該矩形電圧パルスと同じ
電圧値まで立ち上がる電圧パルスを加工対象物と電極と
の間に印加して該加工対象物と該電極との間に第１の放
電を発生させる。これにより、ギャップ間隔に応じて、
極間の電圧を放電可能な電圧値まで上昇させつつ、極間
の電圧が集中放電を発生させる電圧値になる前に正常な
放電を開始させることができるため、集中放電を低減し
て電極の破損を低減するとともに放電ミスを低減しつつ
高速加工を行うことができる、という効果を奏する。

【００８７】次の発明によれば、前記電圧パルスの立上
り時間が、０．１マイクロ秒以上かつ１００マイクロ秒
以下に設定されるため、ギャップ間隔に応じて、極間の
電圧を放電可能な電圧値まで上昇させつつ、極間の電圧
が集中放電を発生させる電圧値になる前に正常な放電を
開始させることができるため、集中放電を低減して電極
の破損を低減するとともに放電ミスを低減しつつ高速加
工を行うことができる、という効果を奏する。

【００８８】次の発明によれば、直流定電圧源が、所定
の電圧を生成し、容量・抵抗回路が、直流定電圧源によ
る電圧の立上りをなまらせて電圧パルスを生成するた
め、簡単な回路によって電圧パルスを生成することがで
きる、という効果を奏する。

【００８９】次の発明によれば、容量手段が、両端間の
電圧によって電圧パルスを生成し、直流定電流源が、容
量手段の両端間の電圧が所定値になるまで該容量手段に
電流を供給する。これにより、印加時間に比例して電圧
値が上昇する電圧パルスを生成することができるため、
放電遅れ時間がばらつく範囲を狭めることができる、と
いう効果を奏する。

【００９０】次の発明によれば、第１の直流定電圧源
が、所定の第１の電圧を生成し、電圧パルスを該第１の
電圧まで立ち上げ、第２の直流定電圧源が、第１の電圧
に比して高い第２の電圧を生成し、電圧パルスを第１の
電圧から第２の電圧まで立ち上げる。これにより、ま
ず、第１の電圧まで電圧パルスを急峻に立ち上げ、その
後、第２の電圧まで電圧パルスを立ち上げることができ
るため、放電遅れ時間を短くすることができる、という
効果を奏する。

【００９１】次の発明によれば、容量・抵抗回路が、第
１の電圧から第２の電圧まで立ち上がる電圧パルスをな
まらせるため、簡単な回路によって電圧パルスを生成す
ることができる、という効果を奏する。

【００９２】次の発明によれば、容量手段が、両端間の
電圧によって電圧パルスを生成し、第１の直流定電圧源
が、電圧パルス印加開始前に容量手段の両端間の電圧を
所定の第１の電圧にし、直流定電流源が、電圧パルス印
加開始後、容量手段の両端間の電圧が、第１の電圧に比
して高い第２の電圧になるまで該容量手段に電流を供給
する。これにより、まず、第１の電圧まで電圧パルスを
急峻に立ち上げ、その後、第２の電圧まで印加時間に比
例して電圧パルスを立ち上げることができるため、放電
遅れ時間を短くするとともに、放電遅れ時間がばらつく
範囲を狭めることができる、という効果を奏する。

【００９３】次の発明によれば、第１の電圧が、０ボル
ト以上かつ１００ボルト以下に設定され、第２の電圧
が、６０ボルト以上かつ３００ボルト以下に設定される
ため、ギャップ間隔に応じて、極間の電圧を放電可能な
電圧値まで上昇させつつ、極間の電圧が集中放電を発生
させる電圧値になる前に正常な放電を開始させることが
できるため、集中放電を低減して電極の破損を低減する
とともに放電ミスを低減しつつ高速加工を行うことがで
きる、という効果を奏する。

【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
置の概略構成を示す図である。

【図２】 図１に示した第１電圧印加回路および第２電
圧印加回路の概略構成を示す図である。

【図３】 図１に示した放電検出回路の概略構成を示す
図である。

【図４】 実施の形態１にかかる第１電圧印加回路の動
作を示すタイミングチャートである。

【図５】 実施の形態１にかかる荒加工時の動作を示す
タイミングチャートである。

【図６】 実施の形態１にかかる第１電圧印加回路の電
圧波形を示す図である。

【図７】 実施の形態１にかかる放電遅れ時間と放電確
率との関係を示す図である。

【図８】 実施の形態１にかかる放電遅れ時間，放電確
率およびギャップ間隔の関係を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態２にかかる第１電圧印
加回路の概略構成を示す図である。

【図１０】 図９に示した直流定電流源およびスイッチ
の概略構成を示す図である。

【図１１】 実施の形態２にかかる第１電圧印加回路の
動作を示すタイミングチャートである。

【図１２】 実施の形態２にかかる第１電圧印加回路の
電圧波形を示す図である。

【図１３】 実施の形態２にかかる放電遅れ時間と放電
確率との関係を示す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態３にかかる第１電圧
印加回路の概略構成を示す図である。

【図１５】 実施の形態３にかかる第１電圧印加回路の
動作を示すタイミングチャートである。

【図１６】 実施の形態３にかかる第１電圧印加回路の
電圧波形を示す図である。

【図１７】 実施の形態３にかかる放電遅れ時間と放電
確率との関係を示す図である。

【図１８】 この発明の実施の形態４にかかる第１電圧
印加回路の概略構成を示す図である。

【図１９】 実施の形態４にかかる第１電圧印加回路の
動作を示すタイミングチャートである。

【図２０】 この発明の実施の形態５にかかる第１電圧
印加回路の概略構成を示す図である。

【図２１】 実施の形態５にかかる第１電圧印加回路の
動作を示すタイミングチャートである。

【図２２】 実施の形態５にかかる第１電圧印加回路の
電圧波形を示す図である。

【図２３】 従来の放電加工装置の構成を示す概観図で
ある。

【図２４】 図２３に示した電圧印加回路の構成を示す
図である。

【図２５】 従来の電圧印加回路の動作を示す図であ
る。

【図２６】 従来の放電加工装置の放電遅れ時間と放電
確率との関係を示す図である。

【図２７】 従来の放電加工装置の放電遅れ時間，放電
確率およびギャップ間隔の関係を示す図である。

【図２８】 従来の放電加工装置の放電遅れ時間，放電
確率および印加電圧の関係を示す図である。

【図２９】 従来の他の電圧印加回路の構成を示す図で
ある。

【図３０】 従来の仕上げ加工時の動作を示す図であ
る。

【図３１】 従来の荒加工時の動作を示す図である。

【図３２】 従来の荒加工時の印加電圧と放電電流との
関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 加工対象物、２ ワイヤ、３ 第１電圧印加回路、
４ 第２電圧印加回路、５，１０，２７，４１ 直流定
電圧源、６，８ 抵抗、７，７ａ，７ｂ，１１容量、１
２〜１５ ダイオード、２１ 放電検出回路、２２ 第
１制御回路、２３ 第２制御回路、２４ タイマ、２５
分圧回路、２６ コンパレータ、３１，４６ 直流定
電流源、ＳＷ１〜ＳＷ６ スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 昭弘 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 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 種田 淳 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 AB01 AB03 BB01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工対象物と電極との間に放電を発生さ
   せて該加工対象物を加工する放電加工装置において、 前記加工対象物と前記電極との間の距離が前記加工時の
   平均値である場合に矩形電圧パルスが印加されたときの
   放電の形成遅れ時間に比して立上り時間が長く、該矩形
   電圧パルスと同じ電圧値まで立ち上がる電圧パルスを前
   記加工対象物と前記電極との間に印加して前記放電を発
   生させる電圧印加手段を具備することを特徴とする放電
   加工装置。
2. 【請求項２】 加工対象物を加工する電極を備え、該加
   工対象物と該電極との間に第１の放電を発生させた後、
   該第１の放電の放電電流に比して大きい放電電流を流す
   第２の放電を該加工対象物と該電極との間に発生させて
   該加工対象物を加工する放電加工装置において、 前記加工対象物と前記電極との間の距離が前記加工時の
   平均値である場合に矩形電圧パルスが印加されたときの
   放電の形成遅れ時間に比して立上り時間が長く、該矩形
   電圧パルスと同じ電圧値まで立ち上がる電圧パルスを前
   記加工対象物と前記電極との間に印加して前記第１の放
   電を発生させる電圧印加手段を具備することを特徴とす
   る放電加工装置。
3. 【請求項３】 前記電圧パルスの立上り時間は、０．１
   マイクロ秒以上かつ１００マイクロ秒以下に設定される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工装
   置。
4. 【請求項４】 前記電圧印加手段は、 所定の電圧を生成する直流定電圧源と、 前記直流定電圧源による電圧の立上りをなまらせて前記
   電圧パルスを生成する容量・抵抗回路と、 を有することを特徴とする請求項１，２または３に記載
   の放電加工装置。
5. 【請求項５】 前記電圧印加手段は、 両端間の電圧によって前記電圧パルスを生成する容量手
   段と、 前記容量手段の両端間の電圧が所定値になるまで該容量
   手段に電流を供給する直流定電流源と、 を有することを特徴とする請求項１，２または３に記載
   の放電加工装置。
6. 【請求項６】 前記電圧印加手段は、 所定の第１の電圧を生成し、前記電圧パルスを該第１の
   電圧まで立ち上げる第１の直流定電圧源と、 前記第１の電圧に比して高い第２の電圧を生成し、前記
   電圧パルスを前記第１の電圧から該第２の電圧まで立ち
   上げる第２の直流定電圧源と、 を有することを特徴とする請求項１，２または３に記載
   の放電加工装置。
7. 【請求項７】 さらに、前記第１の電圧から前記第２の
   電圧まで立ち上がる前記電圧パルスをなまらせる容量・
   抵抗回路を有することを特徴とする請求項６に記載の放
   電加工装置。
8. 【請求項８】 前記電圧印加手段は、 両端間の電圧によって前記電圧パルスを生成する容量手
   段と、 前記電圧パルス印加開始前に前記容量手段の両端間の電
   圧を所定の第１の電圧にする第１の直流定電圧源と、 前記電圧パルス印加開始後、前記容量手段の両端間の電
   圧が、前記第１の電圧に比して高い第２の電圧になるま
   で該容量手段に電流を供給する直流定電流源と、 を有することを特徴とする請求項１，２または３に記載
   の放電加工装置。
9. 【請求項９】 前記第１の電圧は、０ボルト以上かつ１
   ００ボルト以下に設定され、 前記第２の電圧は、６０ボルト以上かつ３００ボルト以
   下に設定されることを特徴とする請求項６，７または８
   に記載の放電加工装置。