JP2008229754A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】これまで長時間の人手を要していた、最適加工条件把握のための実験時間を短縮し、適切な加工条件を把握できる放電加工装置を提供する。
【解決手段】放電加工用の回転電極と、この回転電極にスリップリングを介して電力を供給する放電加工用パワー電源とを有する放電加工装置において、加工物と回転電極との間に印加する電圧、電流、回転電極の回転数等を予め設定し、これらの予め設定した各種設定値の組合せを順次読み出して放電加工試験を実行し、またこの放電加工試験結果を記録する手段を備えた放電加工装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、純水中の加工対象物を放電加工により加工する放電加工装置に関する。

原子炉炉内機器は、原子炉内で放射化防止のために使われる純水中で使われる。これら原子炉炉内機器の予防保全のために純水中で放電加工を行う場合、加工の安定性と加工速度は重要なファクターとなる。
一般に水中放電加工を行う場合、安定した加工条件を得るために事前の加工試験を必要とする。しかし、この加工試験は人手に頼らざるをえず、長時間を要していた。

特許文献１に、放電電圧、時間および休止時間をデータベース記憶部に保存されたデータから決定する加工条件決定法が示される。しかし、単位長さ当たりの切断速度を測定し、最適切断速度を得る技術は示されていない。
特開２００５−２０５５７４号公報

放電加工は加工法の特性上、１回の加工試験に長時間を要する。さらに、この加工試験は種々の放電加工条件パラメータの組合わせを変えながら行うので、試験時間がたいへん長時間になる問題点があった。

原子炉内における加工作業の場合、加工現場と操作員との距離が３０メートル程度と長くなる。このため、装置自体をいったん加工部位から取り外し、電極および加工部位に付着した加工屑を遠隔で清掃（簡単な研磨処理）したり、加工条件の設定をやり直したりする時間が長いため、限られた時間の中での切断加工に大幅な支障を及ぼす。

本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、適切な加工条件を自動的に把握し、加工時間を短縮できる放電加工装置を提供することを目的とする。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、放電加工用の回転電極と、この回転電極にスリップリングを介して電力を供給する放電加工用パワー電源とを有する放電加工装置において、加工物と回転電極との間に印加する電圧、電流、回転電極の回転数、放電時間、放電パルス幅およびパルス頻度をそれぞれ予め制御装置内に設定し、これらの予め設定した組合せを順次読み出して放電加工試験を実行し、またこの放電加工試験結果を記録する手段を備えた放電加工装置である。

本発明によれば、放電加工における加工条件の設定と結果の自動収集が可能となり、これまで長時間をかけて人手で行っていた、適切な加工条件を把握するための実験に要する時間、およびその結果を分析して判断する人手を大幅に省力化することが可能となる。このため、原子炉内等の予防保全のための放電切断装置を適切な加工条件で動作させることができるので、加工時間を短縮することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。 図１は、本実施例による放電加工切断装置の構成と制御システムを示すの全体構成図である。

放電加工用パワー電源８は交流電源を直流変換し整流する回路である。この放電加工用パワー電源８の一方の極は放電加工用電極１にスリップリングを介して供給され、他方の極は加工物２に供給される。コンデンサ９は複数個が並列接続できるように構成されており、放電時の放電エネルギーを蓄え、短絡時に放電電力を集中させて切断速度を速めるために設置されている。コンデンサ９は無くても切断作業そのものを行うことは可能である。

放電加工電極１はサーボモーター１０により、加工物２に接近させることができる。制御装置１１はコンピューターを内蔵しており、装置全体の動作制御と、図示の放電加工条件パラメータの設定および各動作部の状況の検知や、測定データの収集を行う。

放電加工電極１は電極の軸まわりに回転しながら、加工物２の切断加工を行う。即ち、放電加工電極１は回転しながら、加工物２に対して印加された電圧によって生じる放電現象を利用して溶融切断される。放電加工電極１と加工物２の間の電圧は常に測定されており、放電開始と同時にこの極間電圧は下がる。この時、制御装置は瞬時に放電加工電極１を加工物２から引き離す動作をサーボ機能によって行う。

放電加工電極１が加工物２から離れると極間電圧が上昇する。制御装置はこのフィードバック電圧を一定の値まで引き下げるように、再び放電加工電極１を加工物２に近づける動作を開始する。再度放電加工電極１を加工物２に近づけ、水中での絶縁破壊が発生する距離まで接近すると、放電現象が再発生する。これらの一連の動作をフィードバックループ制御機能によって繰り返し、切断加工が行われる。

さて、加工をスタートさせると、制御装置１１は加工用電源８をＯＮし、放電加工用電極１を回転させ、サーボモーター１０によって加工物２に接近させる動作を開始する。加工条件パラメータとしては、印加電圧、電流、極間コンデンサ容量、サーボ動作軸ループゲイン、極間制御電圧、電極回転数、放電時間、放電パルス幅、パルスデューティ（一秒当たりのパルス頻度）などがある。これらは予め制御装置内にパラメータとして複数のケースについて設定値を記憶させており、この設定値を読み出すことにより自動的に設定する。

放電加工が始まると、コンピュータは、極間電圧の低下を検知して、これをスタート時間として記憶する。さらに内部タイマーにより時間計測を開始し、またサーボモーターから位置情報を収集し、初期開始点を記憶する。その後、この初期開始点から予め設定された単位長さまで電極位置が到達する時間、すなわち加工物２の切断距離が単位長さになるまでの時間、をカウントして記憶する。

次にパラメータの設定値を順次変更しながらこの測定動作を繰り返す。予め設定した全てのパラメータ組合わせについて加工が終了した後、装置の動作を停止する。

そして、これらのパラメータの組合わせの中で、単位長さの加工時間が最も短く、かつ電極間電圧の変動が最も少なかった条件を判定し、標準加工条件として別途記憶する。

このようにして、加工結果の記録を無人で行うことが可能となり、最良の加工結果を得るための正確なパラメータ、即ち各種の設定値の組合わせ、の設定条件を原子炉内での加工前に知ることが出来る。

本発明によれば、これらのパラメータは人手を介すること無く得られるため、大幅に省力化される。

さらに本実施例では、放電加工電極１と加工物２の間に加工屑が付着し、切断速度が大幅に遅くなった場合、この制御装置１１により検知し、一旦電極の切りこみ方向への移動を自動的に停止させ、印加電圧パラメータ設定値の内一番高い電圧を選択して低速で加工を続行する設定としている。このため、加工屑を吹き飛ばすことが出来る。

ところで、種々の放電加工条件パラメータについて、それぞれの組合わせで複数の実験を行う場合、その組合わせ数が多いと実験回数がそのパラメータ数の積に比例して増大する。この実験回数が現実的でない規模になる場合、実験から理論的な最適解を導くのに実験計画法が適用される。本発明による放電加工制御装置では、加工条件パラメータを自動的に変化させて行う加工試験を、予め設定された実験計画法に則って進めることが出来る。このため、実験計画法に則った各組み合わせでの加工時間の測定結果を収集・分析することにより加工実験時間をさらに短縮すること出来る。

本発明の実施例の全体構成を示す全体構成図。

符号の説明

１…放電加工電極 、２…加工物、３…サーボドライバ、
４…電圧フィードバック回路 、５…コンデンサ容量の変更信号、
６…加工時間カウンタ、７…ノーヒューズブレーカ、８…放電加工用パワー電源、
９…コンデンサ、１０…サーボモータ、１１…制御装置 、１２…放電加工部位 、
１３…サーボ回路ＯＮ信号、１４…サーボループゲイン設定信号。

Claims (6)

1. 放電加工用の回転電極と、この回転電極にスリップリングを介して電力を供給する放電加工用パワー電源とを有する放電加工装置において、加工物と回転電極との間に印加する電圧、電流、回転電極の回転数、放電時間、放電パルス幅およびパルス頻度をそれぞれ予め制御装置内に設定し、これらの予め設定した組合せを順次読み出して放電加工試験を実行し、またこの放電加工試験結果を記録する手段を備えた放電加工装置。
2. 請求項１の放電加工装置において、単位長さあたりの加工速度を計測する機能を有し、複数の放電加工条件を設定した時の加工速度をそれぞれ測定しまた記憶する機能を備えた放電加工装置。
3. 請求項１の放電加工装置において、回転電極と加工物の間の極間電圧を測定し記憶し、単位時間当たりの極間電圧の安定度を測定し評価することにより、放電現象が安定的に持続する条件を選定する機能を備えた放電加工装置。
4. 請求項２および請求項３の放電加工装置において、測定した複数の放電加工条件および加工結果を記憶する機能を有し、これらをデータベースとして蓄積し再利用する機能を備えた放電加工装置。
5. 請求項１の放電加工装置において、加工物または回転電極への加工屑の付着を加工速度の遅れにより検知し、印加電圧を付着加工屑を除去可能な電圧に高める機能を備えた放電加工装置。
6. 請求項１の放電加工装置において、各種の加工条件を順次変化させて行う加工試験を、予め設定された実験計画法に従って行い、実験結果を分析評価して出力する機能を備えた放電切断装置。

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