JP2011131285A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤検出なく精度良く貫通判定することができる放電加工装置を提供する。
【解決手段】その放電加工装置は、加工電極１と、その加工電極に対向して設けられた貫通検出板４と、被加工物３と加工電極の間に電圧を印加する加工電源１とを備え、加工電極と貫通検出板の間に貫通検出板と接触しないように配置した被加工物に貫通孔を形成する放電加工機において、貫通検出板が接続された第１入力端子と第２入力端子とを有し、第１入力端子の電位と第２入力端子の電位を比較する貫通検出板電位比較器９と、被加工物を基準として第２入力端子に電圧を印加する基準電源と、被加工物を基準として、基準電源と同一極性でかつ基準電源より絶対値の大きい電圧を抵抗を介して貫通検出板に印加する貫通検出電源６とをさらに備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、電極と被加工物の間に電圧を印加して、両者の極間に放電を発生させることにより工作物の除去加工を行う放電加工装置に関するものであり、特に、電極が被加工物を貫通したことを検出する装置に関するものである。

従来の放電加工装置では、被加工物の下端部近傍に被加工物と電気的に接触しないように貫通検出板を設置しており、また、電極を基準として抵抗を介して貫通検知板の間に電圧を印加し、貫通検出板の電位が印加した電圧付近まで高くなっている場合は非貫通、電極と貫通検出板が接触して貫通検出板の電位が電極の電位に近くなっている場合は貫通と判断する（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特開平１１−１２３６１６ 特開２００２−２９２５２２

従来の放電加工装置では、電極と貫通検出板の間に検出電圧を印加し、電極を基準とした電位を測定する必要がある。一方、放電加工を行うためには、電極と被加工物の間には放電加工用電圧を印加する必要があるため、基準となる電極の電位が変動する。そのため、電極と貫通検知板の電気的な接触を検出する際に基準の電位が変動する状況で検出しなくてはならないため、誤検出しやすくなっていた。また、貫通検出電源を接地することができないため、ノイズの影響を受けやすくなっていた。

そこで、本発明は、誤検出なく精度良く貫通判定することができる放電加工装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る放電加工装置は、
加工電極と、その加工電極に対向して設けられた貫通検出板と、被加工物と前記加工電極の間に電圧を印加する加工電源とを備え、前記加工電極と前記貫通検出板の間に前記貫通検出板と接触しないように配置した被加工物に貫通孔を形成する放電加工機において、
貫通検出板が接続された第１入力端子と第２入力端子とを有し、第１入力端子の電位と第２入力端子の電位を比較する貫通検出板電位比較器と、
被加工物を基準として前記第２入力端子に電圧を印加する基準電源と、
被加工物を基準として、前記基準電源と同一極性でかつ前記基準電源より絶対値の大きい電圧を抵抗を介して貫通検出板に印加する貫通検出電源とをさらに備えたことを特徴とする。

以上のように構成された本発明に係る放電加工装置は、電位が変動しない被加工物を基準に電圧を印加し、貫通検出板の電位を判定しているため、誤検出なく精度良く貫通判定することができる。
また、本発明によれば、加工電極が被加工物を貫通した後、設定された被加工物と貫通検出板の距離だけ進んだことを正確に検出することができる。

本発明に係る実施の形態１の放電加工装置を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態２の放電加工装置を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態３の放電加工装置を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態４の放電加工装置を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態５の放電加工装置を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態６の放電加工装置を示す概略図である。

実施の形態１．
図１は本発明に係る実施の形態１の放電加工装置を示す概略図であり、本実施の形態１の放電加工装置は、加工処理部と第１貫通検出回路部とを含む。
尚、本明細書に添付した図１〜６には、加工電極１と被加工物３は離れて描かれているが、これは作図上の都合によるものであり、電気的に分離されていることを示すものではない。

本実施の形態１において、加工処理部は、被加工物３に対向して設けられ、被加工物３との間で放電を繰り返すことにより被加工物３に貫通孔を形成する加工電極１と、加工電極１を保持する電極ホルダ２と、加工電極１と被加工物３の間に加工パルスを印加する加工電源５とを含んで構成される。本実施の形態１において、例えば、加工電極１はφ０．１ｍｍの円筒形状を有し、電極ホルダ２は水平方向に回転しながら下方向に移動する。
ここで、電極ホルダ２の回転または移動速度制御は駆動装置によって行われるが、駆動装置は図示していない。

また、第１貫通検出回路部は、貫通検出板４と貫通検出電源６と貫通検出抵抗７と基準電源８と貫通検出比較器９とを有し、さらに加工処理部の被加工物３と加工電極１とを含んで構成される。
貫通検出板４は、加工電極１及び電極ホルダ２の反対側で、被加工物３に対向しかつ被加工物３に電気的に接触しないように設けられる。
貫通検出電源６は、一端が接地され他端に貫通検出抵抗７の一端が接続される。
また、貫通検出電源６の接地された一端は、被加工物３と導通するように構成される。
以上のように接続された貫通検出電源６は、被加工物３を基準として貫通検出抵抗７を介して貫通検出板４に電圧を印加する。

貫通検出抵抗７の他端は貫通検出板４に接続されるとともに貫通検出比較器９の第１入力端子に接続される。
そして、貫通検出比較器９の第２入力端子には、一端が接地された貫通検出基準電源８の他端が接続される。貫通検出基準電源８は、接地された被加工物３を基準として比較電位（貫通検出基準電位）を生成する
以上のように接続された貫通検出比較器９は、貫通検出板４の電位と貫通検出基準電位と比較する。

ここで、貫通検出電源６の電圧及び貫通検出抵抗７の抵抗値は、加工電極１が貫通検出板４と電気的に分離されているときにおける貫通検出比較器９の第１入力端子の電位の絶対値が、貫通検出基準電源８により生成された貫通検出基準電位（貫通検出比較器９の第２入力端子の電位）の絶対値より高くなり、加工電極１が被加工物３に導通した状態で貫通検出板４に接触したときにおける貫通検出比較器９の第１入力端子の電位の絶対値が、貫通検出基準電位（貫通検出比較器９の第２入力端子の電位）の絶対値より低くなるように設定される。

被加工物３と加工電極１を併せた抵抗値が貫通検出抵抗７の抵抗値に比較して十分小さいときには、貫通検出板４は加工電極１および被加工物３を介して接地されているので実質的にゼロ電位となり、貫通検出板４と加工電極１および被加工物３を流れる測定電流は貫通検出電源６の電圧及び貫通検出抵抗７の抵抗値によって決まる。
また、その測定電流は加工作業時の安全性等を考慮して設定され、本実施の形態１では、例えば、貫通検出電源６の電圧を１０Ｖ、貫通検出抵抗７を１０ｋオーム、貫通検出基準電源８の電圧を５Ｖに設定する。

以上のように構成された本発明の実施の形態１による放電加工装置において、加工電極１は、水平方向に回転する電極ホルダ２によって下方向に移動され、例えば、厚さ10mmの被加工物３を貫通加工する。
本実施の形態１では、貫通加工の際、以下のように貫通検出を実行する。

実施の形態１では、加工電源５から加工電極１と被加工物３の間に印加する加工パルスが休止している間に貫通検出電源６により被加工物３と貫通検出板４の間に電圧を印加する。この電圧を印加してから、貫通検出比較器９の第１入力端子における電圧の立ち上がりに要する時間を考慮して、例えば、３μ秒後に貫通検出板４の電位と貫通検出基準電源８の電位を貫通検出比較器９により比較する。

この際、加工電極１と貫通検出板４が接触していない場合は、貫通検出電源６と貫通検出抵抗７と貫通検出板４と加工電極１および被加工物３からなる回路には電流が流れないので、貫通検出板４の電位の絶対値は、貫通検出電源６の電圧値（１０Ｖ）とほぼ等しくなり、貫通検出基準電源８の電位の絶対値より大きくなる。
この場合には、貫通加工が完了していないと判断される。

また、被加工物３と加工電極１とが接触しかつ加工電極１と貫通検出板４とが接触している場合には、貫通検出板４の電位の絶対値は貫通検出基準電源８により生成された電位の絶対値より小さくなる。例えば、被加工物３と加工電極１を併せた抵抗値が貫通検出抵抗７の抵抗値に比較して十分小さい場合には貫通検出板４の電位は実質的に接地電位とほぼ等しくなる。
この場合には、貫通加工が完了したと判断される。

以上のように構成された実施の形態１の放電加工装置によれば、接地されて電位が変動しない被加工物３を基準にして貫通検出板４の電圧を基準電源８の電圧と比較するため、精度良く加工電極１が被加工物３を貫通して貫通検出板４に接触したことを検出できる。
また、実施の形態１の放電加工装置によれば、図１に示した簡単な構成により加工電極１が被加工物３を貫通して貫通検出板４に接触したことを検出できる。

例えば、φ０．１ｍｍの円筒電極を用いて厚さ１０ｍｍの被加工物を加工電極と被加工物の間隙数μｍ程度で貫通加工した場合、加工電極と被加工物の間にある加工屑や電極の水平方向の回転による電極の振れ回りにより短時間の加工電極と被加工物の電気的な接触が頻繁に起きる。実施の形態１の放電加工装置により、加工電極と被加工物の電気的に接触した瞬間に加工電極１が被加工物３を貫通して貫通検出板４に接触したことを検出できる。

以上の実施の形態１の説明では、円筒状の電極１を水平方向に回転させながら加工する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、角柱や複雑形状の電極を使用して貫通加工を行うこともできるし、電極を回転させない状態で下降させて加工してよく、その場合でも同様の効果が得られる。
また、貫通検出板４にかける電圧は正の電圧を印加するようにしてもよいし、負の電圧を印加するようにしてもよい。さらに、貫通検出板４は板状に限定されるものではなく、ブロック状、棒状、球状であってもよい。

実施の形態２．
図２は、本発明に係る実施の形態２の放電加工装置を示す概略図である。本実施の形態２の放電加工装置は、実施の形態１による放電加工装置においてさらに、電極基準電源１２と加工電極電位比較器１３とによって構成される第２貫通検出回路部を備えている以外は、実施の形態１の放電加工装置と同様に構成されている。

具体的には、加工電極電位比較器１３の第１入力端子は加工電極１に接続され、加工電極電位比較器１３の第２入力端子には、一端が接地された電極基準電源１２の他端が接続される。加工電極電位比較器１３は、加工電極１の電位と電極基準電源１２により生成された電位と比較する。
すなわち、実施の形態２において、電極基準電源１２は、被加工物３を基準として比較電位を生成する。
ここで、電極基準電源１２の電圧は、接地された被加工物３を基準として、貫通検出電源と同一極性でかつ貫通検出電源より絶対値の小さくなるように設定され、ここでは例えば、貫通検出基準電源８と同様の電圧、例えば、５Ｖに設定される。

以上のように構成された実施の形態２の放電加工装置において、加工電源５から加工電極１と被加工物３の間に印加する加工パルスが休止している間に貫通検出電源６により被加工物３と貫通検出板４の間に電圧を印加する。この電圧を印加してから、貫通検出比較器９及び加工電極電位比較器１３の各第１入力端子における電圧の立ち上がりに要する時間を考慮して、例えば、３μ秒後に得られる貫通検出比較器９及び加工電極電位比較器１３での比較結果に基づき、貫通したか否か判定する。

この貫通検出動作時、実施の形態２の放電加工装置では、貫通検出板４と加工電極１との接触の有無、及び加工電極１が被加工物３との接触の有無により、比較器９及び比較器１３の比較入力端子の電位は基準電位に対して以下の表に示すようになる。

以上のように、本発明に係る実施の形態２の放電加工装置では、貫通検出比較器９の第１入力端子の電位の絶対値が基準電位の絶対値より小さい場合、又は加工電極電位比較器１３の第１入力端子の電位の絶対値が基準電位の絶対値より大きい場合に貫通したものと判定される。

したがって、本発明に係る実施の形態２の放電加工装置によれば、加工電極１と被加工物３の状態に影響されず、瞬時に加工電極１と貫通検出板４の接触を検出でき、貫通／非貫通の判定が可能になる。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３の放電加工装置を示す概略図である。本実施の形態３の放電加工装置は、実施の形態２による放電加工装置においてさらに、加工電源５からの加工パルスが休止している加工準備中に、加工電極１と被加工物３の間に接触検出抵抗１１を介して電圧を印加する接触検出電源１０を備えている以外は、実施の形態２の放電加工装置と同様に構成されている。
接触検出電源１０は、被加工物を基準として、基準電源１２と同一極性でかつ基準電源１２より絶対値の大きい電圧値に設定され、その電圧を接触検出抵抗１１を介して加工電極１に印加する。
具体的には、接触検出抵抗１１は、例えば、１０ｋΩ、接触検出電源の電圧は、例えば、１０Ｖに設定される。

以上のように構成された実施の形態３の放電加工装置において、加工電源５からの加工パルスが休止しているときに、接触検出電源１０によって加工電極１と被加工物３の間に電圧を印加して、加工電極１と被加工物３との接触状態を判定する。具体的には、加工電極１と被加工物３が接触していなければ、加工電極１の電位の絶対値が電極基準電源１２の電位の絶対値より大きくなり、加工電極１と被加工物３が接触していれば、加工電極１の電位の絶対値が小さくなるので、加工電極電位比較器１３の入力電位の絶対値が基準電位の絶対値より高いときには、加工電極１と被加工物３が接触していないと判断し、加工電極電位比較器１３の入力電位が基準電位より低いときには、加工電極１と被加工物３が接触していると判断する。

そして、さらに加工電源５からの加工パルスが休止している間に、接触検出電源１０をオフにして、貫通検出電源６によって貫通検出板４に電圧を印加して貫通検出比較器９の入力電位の基準電位に対する高低に基づき、貫通／非貫通を判定する。具体的には、貫通検出比較器９の第１入力端子の電位の絶対値が基準電位の絶対値より小さい場合、又は加工電極電位比較器１３の第１入力端子の電位の絶対値が基準電位の絶対値より大きい場合に貫通していると判定する。

以上の実施の形態３の放電加工装置では、加工準備中に加工電極１と被加工物３の接触を検出する接触検出回路と加工により加工電極が被加工物を貫通したことを検出する貫通検出回路の一部を共通化して回路規模を縮小しつつ、高速高精度に貫通検出ができる。

実施の形態４．
図４は、本発明に係る実施の形態４の放電加工装置を示す概略図である。本実施の形態４の放電加工装置は、実施の形態１の放電加工装置において、加工準備中に加工電極１と被加工物３の間に接触検出抵抗１１を介して電圧を印加する接触検出電源１０を備えている以外は、実施の形態１の放電加工装置と同様に構成されている。
以上のように接続された接触検出電源１０は、被加工物を基準として、貫通検出電源６と異なる極性の電圧を接触検出抵抗１１を介して加工電極１に印加する。
具体的には、接触検出抵抗１１は、例えば、１０ｋΩ、接触検出電源１０の電圧は、例えば、−１０Ｖに設定される。

この実施の形態４の放電加工装置では、貫通検出電源６と接触検出電源１０により貫通検出板４と加工電極１に極性が異なる電圧を同時に印加することで、貫通検出板４と加工電極１が接触しているが被加工物３とは接触していない場合でも、貫通検出板４の電位が０Ｖとなるため、貫通検出板４の電位を貫通検出比較器９で比較するだけで電極と被加工物の状態に影響されず、瞬時に電極と貫通検出板の接触を検出できる。

実施の形態５．
図５は、本発明に係る実施の形態５の放電加工装置を示す概略図である。本実施の形態５の放電加工装置は、実施の形態１の放電加工装置において、加工電極１と被加工物３の間に、直列に接続された電極接地抵抗１５と電極接地抵抗接続スイッチ１４とを備えている以外は、実施の形態１の放電加工装置と同様に構成されている。
この加工電極１と被加工物３の間に接続された電極接地抵抗１５は、貫通検出板４と貫通検出電源６の間に接続された貫通検出抵抗７の抵抗値よりも低く設定され、例えば、１ｋΩに設定される。

以上のような構成において、貫通検出電源６により貫通検出板４と被加工物３の間に電圧を印加すると同時に電極設置抵抗接続スイッチ１４を接続して、加工電極１と被加工物３を電極接地抵抗１５で接続する。このように、加工電極１を貫通検出抵抗７よりも小さい抵抗で被加工物３に接続することで、貫通検出板４と加工電極１が接触しているが被加工物３とは接触していない場合でも、貫通検出板４の電位が基準電源８の電圧以下（電極接地抵抗１５を１ｋΩとしたときには１Ｖ）となるため、貫通検出板４の電位を貫通検出比較器９で比較するだけで電極と被加工物の状態に影響されず、瞬時に電極と貫通検出板の接触を検出できる。

実施の形態６．
図６は、本発明の実施の形態６の放電加工装置を示す概略図である。本実施の形態６の放電加工装置は、実施の形態３による放電加工装置において、貫通検出電源６の出力にパルストランス１６をさらに備えている以外は、実施の形態３の放電加工装置と同様に構成されている。

以上のように構成された実施の形態６の放電加工装置は、実施の形態３の放電加工装置と同様の作用効果を有し、さらに、パルストランス１６により被加工物３を基準として貫通検出電極４の電位を平均で０Vにできるため、被加工物３の腐食を防ぐことができる。

尚、本実施の形態６では、パルストランスを用いたが、代わりに低周波数領域を遮断するハイパスフィルタや正側負側両方の電源とスイッチを持つ交流電源を用いて構成してもよく、以上のように構成しても実施の形態６と同様の作用効果が得られる。

１ 加工電極、２ 電極ホルダ２、３ 被加工物、４ 貫通検出板、５ 加工電源、６ 貫通検出電源、７ 貫通検出抵抗、８ 貫通検出基準電源、９ 貫通検出比較器、１０ 接触検出電源、１１ 接触検出抵抗、１２ 電極基準電源、１３ 加工電極電位比較器、１４ 電極設置抵抗、１５ 電極接地抵抗、１６ パルストランス。

Claims (6)

1. 加工電極と、その加工電極に対向して設けられた貫通検出板と、被加工物と前記加工電極の間に電圧を印加する加工電源とを備え、前記加工電極と前記貫通検出板の間に前記貫通検出板と接触しないように配置した被加工物に貫通孔を形成する放電加工機において、
   貫通検出板が接続された第１入力端子と第２入力端子とを有し、第１入力端子の電位と第２入力端子の電位を比較する貫通検出板電位比較器と、
   被加工物を基準として前記第２入力端子に電圧を印加する基準電源と、
   被加工物を基準として、前記基準電源と同一極性でかつ前記基準電源より絶対値の大きい電圧を抵抗を介して貫通検出板に印加する貫通検出電源とをさらに備えたことを特徴とする放電加工装置。
2. 前記加工電極に接続された加工電極電位入力端子と基準入力端子を備えた加工電極電位比較器と、
   被加工物を基準として、前記基準入力端子に前記貫通検出電源と同一極性でかつ前記貫通検出電源より絶対値の小さい電圧を印加する基準電源と、
   をさらに備えた請求項１記載の放電加工装置。
3. 被加工物を基準として、前記基準電源と同一極性でかつ前記基準電源より絶対値の大きい電圧を抵抗を介して前記加工電極に印加する接触検出電源をさらに備えた請求項２記載の放電加工装置。
4. 被加工物を基準として、前記貫通検出電源と異なる極性の電圧を抵抗を介して前記加工電極に印加する接触検出電源をさらに備えた請求項１記載の放電加工装置。
5. 前記加工電極と被加工物の間に、貫通検出板と貫通検出電源の間に接続された前記抵抗の抵抗値よりも低い抵抗を接続した請求項１記載の放電加工装置。
6. 前記貫通検出板に印加される電圧が交流である請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の放電加工装置。

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