JP2728587B2 - ワイヤカット放電加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ電極と被加工物
との間隙に主パルス電圧を印加する主パルス発生回路
と、上記間隙に上記主パルスよりも低電圧の検出パルス
電圧を印加する検出パルス発生回路とを少なくとも備
え、検出パルス印加後に主パルス電圧を印加して被加工
物を加工するワイヤカット放電加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにワイヤ放電加工機は、絶縁
液の中で直流の電流をパルス状にして電極としての細い
ワイヤ（以下、ワイヤ電極という）と被加工物との間で
放電させ、被加工物を放電によって発生する熱と圧力と
によって、パルスごとに被加工物を加工するものであ
る。従って放電による加工進み速度を上げるためには放
電の頻度を上げることが必要である。しかし、ワイヤと
被加工物との間に電圧を印加すれば直ちに放電するもの
ではなく放電を起こす契機となる条件が満たされてはじ
めて放電が生じる。

【０００３】即ち、電圧印加から放電するまでに待ち時
間が存在する。また、放電の契機が得られやすいよう
に、微細かつ高応答のサーボ送りを採用することによっ
て制御する。しかし、細いワイヤ電極の場合には、当該
細いワイヤ電極が周囲の影響（放電の圧力等）で容易に
振動するため、現在のサーボが働く制御のための時定数
の状態の下ではワイヤと被加工物との間隔距離を完全に
正しく制御することは困難である。

【０００４】従来から、このような状況の中で、放電頻
度を上げるための手段として外部からエネルギーを与え
て、強制的にきっかけをつくり、強制的に放電を起こさ
せる方法がある。放電のきっかけをつくる方法で、効果
的であると認められているものに次の方法がある。

【０００５】即ち、加工間隙に、放電を起こすことがで
きるが、やや低いエネルギーをもった電圧を常時かけて
おいて、放電を始めたらそれに続けて、それよりも大き
いエネルギーをもった主パルス電圧を印加する方法があ
る。これにより放電のきっかけが存在すれば、直ちに主
パルス電圧によって放電することになるので、間隙にパ
ルス電圧を印加した時にしか放電しない場合よりは、放
電の頻度を上げることができる。

【０００６】しかし、実際は放電の繰り返し速度を上げ
るためには、常時かけているエネルギーをより大きいも
のにしないと、放電の繰り返し速度は向上しない。ま
た、常時かけているエネルギーが大きくなると、放電柱
が絞られていない電流密度の低い放電が混ざったものと
なり、アーク放電によりワイヤが切れることが発生しや
すくなる。

【０００７】また、放電加工での放電は、一つ一つを見
れば、様々なきっかけで起こると推測される。図１６な
いし図１８は放電のきっかけを説明する説明図である。
ａ−１はａ−２、ａ−３検出パルスを印加した時の間隙
の電圧波形、ｂ−１、ｂ−２、ｂ−３は検出パルスを印
加して、間隙の電圧が低下した時点で主パルスを印加し
た時の間隙電圧波形を示す。なお、１０１は電極、１０
２は被加工物、１１０３は放電、１１０４は接触点、１
１０５は挟雑物を表わしている。

【０００８】図１６は、間隙（電極と被加工体との間
隙）の距離が何れの場所においても略同等の場合を示し
ている。この場合、波形ａ−１に示すように検出パルス
を投入してから少し遅れて放電を開始する。そして、こ
の放電を契機として主パルスが印加されて波形ｂ−１に
示す如き間隙電圧波形となる。図１７は、間隙間の一部
で部分的に接触している場合（１１０４）を示す。この
場合、波形ａ−２に示す如く、検出パルス印加後、直ち
に間隙の電圧は低下する。そこで、主パルスが印加され
ることとなるが、この主パルスを印加すると、接触部が
溶融又は蒸発することにより解放状態になり、放電を開
始する。図１８は、間隙に挟雑物１１０５が存在する場
合を示す。この場合の放電開始は、図１７に示す部分的
な接触の場合と同様になるが、図１８の場合には挟雑物
の溶融又は蒸発によって起こる。

【０００９】従来の放電制御においては、上記示した如
く様々なきっかけで起きる放電を一様に扱っており、当
該従来の放電制御では、間隙の状況に合ったようなエネ
ルギーを印加しているとはいえない。また、加工電流ピ
ーク値を制御できないので、当該ピーク値が非所望に大
となることがあり、ワイヤ電極やワイヤ電極に給電する
通電子に与える熱的あるいは物理的な負担が大きい問題
があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ワイ
ヤ電極と被加工物との間隙の状況に対応したエネルギー
で主パルスを印加することによって、加工送り進み速度
を高めるとともに、形状加工精度を向上し、ワイヤ及び
通電子の損耗を抑えることにある。

【００１１】本発明の他の目的は、ワイヤ電極と被加工
物との間隙状態を調べて、間隔が大きすぎる状況にある
場合に比較的大きいエネルギーをもつパルス（第１のメ
インパルス）を印加し、間隔が適正な状況にある場合に
適正なエネルギーをもつパルス（第２のメインパルス）
を印加し、間隔が小さすぎて（あるいは短絡が生じてい
て）いる状況にある場合に小さいエネルギーをもつパル
ス（第３のメインパルス）を印加するようにし、加工速
度を向上しつつ加工精度を向上することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、間隙において短絡が
生じている如き場合に、電圧印加の周期を大にして非所
望に加工が行われることのないようにすることを目的と
している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。図中、１０１は電極、１０２は被加工物、１
０３は主パルス発生回路、１０４は検出パルス発生回
路、１０５は間隙電圧判別部、１０６は間隙短絡検出
部、１０７は開放時間カウンタ、１０８は主パルス制御
回路、１０９はパルス間隔延長回路、１１０は検出パル
ス制御回路を表す。Ｉｐは加工電流。

【００１４】主パルス発生回路１０３は、直流電源６４
の一方の極をスイッチ素子を介してワイヤ電極１０１へ
接続し、他方の極をスイッチ素子を介して被加工物１０
２と接続する回路である。

【００１５】検出パルス発生回路１０４は直流電源６９
から上記間隙に上記主パルス電圧よりも低い電圧の検出
パルス電圧を印加する回路である。間隙電圧判別部１０
５は上記間隙電圧（Ｖ_G ）が予め定めた閾値（しきい
値）よりも大きい値であるか又は小さい値であるかを判
別する。

【００１６】間隙短絡検出部１０６は上記検出パルス印
加時の間隙電圧が上記しきい値よりも大きい値から上記
しきい値よりも小さい値へと変化した時に間隙短絡信号
を開放時間カウンタ１０７及び主パルス制御回路１０８
へ知らせる。

【００１７】開放時間カウンタ１０７は上記検出パルス
電圧が印加されてから上記間隙短絡信号を受け取るまで
の開放時間を測定してその旨を主パルス制御回路１０８
へ知らせる。パルス間隔延長回路１０９は上記検出パル
ス電圧の印加の直後に上記間隙短絡信号を受け取る事象
の頻度を測定し、当該頻度が予め定めた値よりも高い時
には低い時よりも検出パルス間隔を長くするように検出
パルス制御回路１１０に指示する。主パルス制御回路１
０８は、上記開放時間の長さに対応させて、長い場合に
は主パルス電圧印加時間を長く、短い場合には主パルス
電圧印加時間を短くするとともに、主パルス電圧印加開
始時には、上記２つのスイッチ素子を同時にオンし、主
パルス印加終了時には一方のスイッチ素子を先にオフ
し、後に他のスイッチ素子をオフにする。

【００１８】検出パルス制御回路１１０の命令を受けて
検出パルス発生回路１０４が間隙に検出パルスを印加す
る。間隙電圧判別部１０５は上記間隙の電圧が予め定め
たしきい値よりも大きいか否かを判別する。間隙短絡検
出部１０６は検出パルス印加時の上記判別結果の変化に
よって間隙短絡信号を開放時間カウンタ１０７へ知らせ
る。開放時間カウンタ１０７は上記検出パルス印加開始
時から上記間隙短絡信号を受け取るまでの時間を計測
し、その結果を主パルス制御回路１０８へ伝える。主パ
ルス制御回路１０８は、上記間隙短絡信号を受け取った
時に、主パルスを印加するが、その印加時間は上記開放
時間に対応させて、開放時間が長い時には印加時間を長
く、開放時間が短い時には印加時間を短くする。

【００１９】また、検出パルス印加直後に間隙短絡信号
が発生する事象の頻度が予め定めた値よりも高い時には
低い時よりも検出パルス間隔を長くするように制御す
る。本発明によれば、上記説明の如く、ワイヤと被加工
物との間隙の状況に対応したエネルギーで主パルスを印
加することにより、加工送り進み速度を高めることがで
きる。また、２つのスイッチ素子のオフのタイミングを
ずらすことにより、加工電流ピーク値を増加せずに、エ
ネルギー積を増やすことができるため、加工電流ピーク
値の増加によるワイヤへの熱的負担と放電による物理的
損耗を低く抑えるので、ワイヤをより強く張ることがで
きるようになり、加工速度及び形状加工精度を向上する
ことができた。また、ワイヤに接触して電流を流す役割
の通電子の寿命も損耗を低く抑えることによって長くす
ることができた。

【００２０】また、不良放電の頻度が高い時には、検出
パルスの間隔を長くして間隙の状況の良化を図るように
している。

【００２１】

【作用】検出パルス制御回路１１０の命令を受けて検出
パルス発生回路１０４が間隙に検出パルスを印加する。
間隙電圧判別部１０５は上記間隙の電圧が予め定めたし
きい値よりも大きいか否かを判別する。間隙短絡検出部
１０６は検出パルス印加時の上記判別結果の変化によっ
て間隙短絡信号を開放時間カウンタ１０７へ知らせる。
開放時間カウンタ１０７は上記検出パルス印加開始時か
ら上記間隙短絡信号を受け取るまでの時間を計測し、そ
の結果を主パルス制御回路１０８へ伝える。主パルス制
御回路１０８は、上記間隙短絡信号を受け取った時に、
主パルスを印加するが、その印加時間は上記開放時間に
対応させて、開放時間が長い時には印加時間を長く、開
放時間が短い時には印加時間を短くする。

【００２２】また、検出パルス印加直後に間隙短絡信号
が発生する事象の頻度が予め定めた値よりも高い時には
低い時よりも検出パルス間隔を長くするように制御す
る。

【００２３】

【実施例】図２ないし図８は本発明の回路実施例を示
す。また、図３の点ａ、ｂ、ｃは夫々図４の点ａ、ｂ、
ｃと接続され、図５の点ｄ、ｅ、ｆ、ｇは夫々図７の点
ｄ、ｅ、ｆ、ｇと接続される。５７ないし６５及び８
２、８３は主パルス発生回路１０３、６６ないし７０は
検出パルス発生回路１０４、７１ないし８０は間隙電圧
判別部１０５、２０ないし２７は間隙短絡検出部１０
６、２８ないし３２および４０ないし５５、及び８４な
いし９７は主パルス制御回路１０８、８ないし１９は検
出パルス制御回路１１０、３６ないし３９は開放時間カ
ウンタ１０７、１ないし７、３３ないし３５及び５６は
パルス間隔延長回路１０９に対応する。

【００２４】入力されるデータとして、検出パルス幅デ
ータ（ｔｏｎ−１−ｄａｔａ）の４ビット、検出パルス
の休止時間データ（ｔｏｆｆ−１−ｄａｔａ）の８ビッ
ト、開放時間のしきい値データ（ｏｐｅｎ−ｔｉｍｅ−
ｄａｔａ）の４ビット、メインパルス１、２、３の夫々
の電流ピーク値を決定するパルス幅データ（ｍａｉｎｐ
ｕｌｓｅ−ｉ−ｄａｔａ）（ｉ＝１、２、３）の各４ビ
ット、メインパルス１、２、３の夫々のパルス幅を設定
するデータ（ｍａｉｎｐｕｌｓｅ−ｉ−１ｐｕｌｓｅ
ｄａｔａ）（ｉ＝１、２、３）の各４ビット、メインパ
ルス１の休止時間データ（ｔｏｆｆ−２−ｄａｔａ）の
８ビット、及び休止時間延長データ（ｏｆｆ−ｄｅｌａ
ｙ−ｄａｔａ）の４ビットが与えられる。これらをセッ
トデータという。

【００２５】図１９はセットデータを説明する説明図で
ある。図１９においては、 (1) 本発明にいうメインパルス１が印加される場合の間
隙電圧と加工電流との状況、 (2) 本発明にいうメインパルス２が印加される場合の間
隙電圧と加工電流との状況、 (3) 本発明にいうメインパルス３が印加される場合の間
隙電圧と加工電流との状況、 (4) および、メインパルス３が印加されることになった
場合における休止時間Ｋ を図示している。

【００２６】図１９に示すＡ、Ｂ、Ｃ、・・・Ｋの各時
間は夫々次のセットデータによって設定される。即ち、 Ａ 検出パルス幅データ（ｔｏｎ−１−ｄａｔａ） Ｂ 開放時間のしきい値データ（ｏｐｅｎ−ｔｉｍｅ−
ｄａｔａ） Ｃ 検出パルスの休止時間データ（ｔｏｆｆ−１−ｄａ
ｔａ） Ｄ メインパルス１の休止時間データ（ｔｏｆｆ−２−
ｄａｔａ） Ｅ メインパルス１の電流ピーク値を設定するパルス幅
データ（ｍａｉｎｐｕｌｓｅ−１−ｄａｔａ） Ｆ メインパルス１のパルス幅を設定するデータ（ｍａ
ｉｎｐｕｌｓｅ−１−１ｐｕｌｓｅ ｄａｔａ） Ｇ メインパルス２の電流ピーク値を設定するパルス幅
データ（ｍａｉｎｐｕｌｓｅ−２−ｄａｔａ） Ｈ メインパルス２のパルス幅を設定するデータ（ｍａ
ｉｎｐｕｌｓｅ−２−１ｐｕｌｓｅ ｄａｔａ） Ｉ メインパルス３の電流ピーク値を設定するパルス幅
データ（ｍａｉｎｐｕｌｓｅ−３−ｄａｔａ） Ｊ メインパルス３のパルス幅を設定するデータ（ｍａ
ｉｎｐｕｌｓｅ−３−１ｐｕｌｓｅ ｄａｔａ） Ｋ 検出パルス休止時間データ（ｔｏｆｆ−ｉ−ｄａｔ
ａ）×休止時間延長データ（ｏｆｆ−ｄｅｌａｙ−ｄａ
ｔａ）に相当する休止時間。

【００２７】なお、本発明にいうメインパルス１が印加
される状況は、ワイヤ電極と被加工物との間で、正常な
場合よりも、放電が発生し難い状況にある場合であり、
ワイヤ電極のサーボ送りを早めて、放電が生じ易くする
ように制御すべき状況にある場合である。

【００２８】また本発明にいうメインパルス３が印加さ
れる状況は、ワイヤ電極と被加工物との間で持続的な短
絡が生じているかも知れない場合であり、次回に電圧を
印加するまでの時間を延長することが好ましい状況にあ
る場合である。

【００２９】また本発明にいうメインパルス２が印加さ
れる状況は、ワイヤ電極と被加工物との間で正常な状態
で放電が生じている状況にある場合である。主パルス発
生回路１０３（図２参照）は、インバータ８２、８３、
バッファ５７、５８、ＦＥＴ（電界効果型トランジス
タ）５９、６０、ダイオード６１、６２、コンデンサ６
３、直流電源６４で構成され、主パルス制御回路１０８
からのｍａｉｎｐｕｌｓｅ−ｏｕｔ１信号（図５か
ら）、及びｍａｉｎｐｕｌｓｅ−ｏｕｔ２信号（図６か
ら）により制御される。ダイオード６１、６２はパルス
の立ち下がりを急峻にするとともにトランジスタに大き
なスイッチングサージ電圧がかからないよう直流電源６
４にエネルギーを戻すための高速スイッチングダイオー
ドである。６５、７０はフィーダである。

【００３０】検出パルス発生回路１０４（図２参照）
は、バッファ６６、ＦＥＴ６７、抵抗６８、直流電源６
９で構成され、検出パルス制御回路１１０からのｄｅ
ｔ．ｔｏｎ１信号（図３から）により制御される。

【００３１】間隙電圧判別部１０５（図２参照）は、抵
抗７１、７２、ダイオード７３、７４、コンパレータ７
５、抵抗７６ないし８０で構成され、間隙８１の電圧が
予め定めた電圧よりも高い時に「Ｈ」を、低い時に
「Ｌ」をｇａｐｓｉｇ１信号として出力する。

【００３２】間隙短絡検出部１０６（図３参照）は、Ｄ
フリップフロップ２２、２３、２４、２７、インバータ
２５、アンド回路２０、２６、オア回路２１で構成され
る。Ｄ−ＦＦ２７は、間隙電圧判定部１０５からのｇａ
ｐｓｉｇ１信号（図２から）をＤ端子に入力され、１０
ＭＨｚのクロックで同期を取りその結果を出力する。ア
ンド回路２６には、上記Ｄ−ＦＦの出力とともに検出パ
ルス制御回路１１０のｄｅｔ−ｔｏｎ１信号（図３か
ら）が入力される。従ってアンド回路２６の出力は、検
出パルス期間中における間隙の状態を示す。

【００３３】即ち「Ｈ」であれば開放に近く、「Ｌ」で
あれば短絡に近いということになる。従って、上記アン
ド回路２６の出力が「Ｈ」から「Ｌ」に変化したとき
は、間隙に電流が流れ始めたことを意味する。当該
「Ｈ」から「Ｌ」への変化が生じると、ＦＦ２４の出力
及びＦＦ２３のＤ端子がそれ以前に「Ｈ」となっている
ので、ＦＦ２３のＣＬＫ端子が「Ｌ」から「Ｈ」となっ
てＱ出力が「Ｈ」となる。ＦＦ２３の−Ｑ出力は次のＦ
Ｆ２２のＤ端子に入って１０ＭＨｚのクロックで同期さ
れ、オア回路２１を通してＦＦ２３のＣＬＲ端子に入っ
てリセットする。従って、ＦＦ２２はアンド回路２６の
出力が「Ｈ」から「Ｌ」に変化した時にパルス信号（Ｈ
→Ｌ→Ｈ）を出力する。

【００３４】検出パルス制御回路１１０（図３、図４参
照）はカウンタ８、９、１４、インバータ１０、１５、
アンド回路１２、１３、１７、Ｄ−ＦＦ１１、１６、１
８、１９から構成される。アンド回路１７は、ｔｏｎ
１．ｅｎｄ０信号（図４から）及びＦＦ２２のＱ出力
（図３から）を入力されて、その論理積値を出力する。
ＦＦ１１のＱ出力（図３から）又はｔｏｎ１．ｅｎｄ０
信号（図４から）の一方が「Ｈ」で、他方が「Ｈ」から
「Ｌ」へ変化した時に、アンド回路１７の出力はＦＦ１
１のＣＬＫ端子を「Ｌ」にリセットし、ＦＦ１１の出力
Ｑ（図３から）は「Ｌ」になり、カウンタ８、９のＬＯ
ＡＤ端子を「Ｌ」にする。

【００３５】その後、セットデータである所の検出パル
スの休止時間データ（ｔｏｆｆ−１ｄａｔａ）が、カウ
ンタ８、９にセットされ、リップルキャリー出力（ＲＣ
Ｏ）が「Ｌ」になってＦＦ１１のＰＲＥ端子に入力さ
れ、再度ＦＦ１１の出力Ｑを「Ｈ」にし、カウンタ８、
９のＬＯＡＤ端子を「Ｈ」にして、ｏｆｆ ｃｌｋ（図
８から）によってカウントを始める。即ち、カウンタ９
のＲＣＯは、アンド回路１７（図４）が「Ｈ」から
「Ｌ」へ変化してからの時間が、検出パルスの休止時間
データに対応する時間に達した時に、「Ｌ」から「Ｈ」
へ変化する。上記カウンタ９（図３）のＲＣＯは、主パ
ルスの休止時間満了を知らせるｔｏｆｆ２−ｅｎｄ１信
号（図５から）と共に、アンド回路１２に入力され、Ｆ
Ｆ１８の出力ＱはＦＦ１９のＤ端子へ入力され１０ＭＨ
ｚのＣＬＫで同期される。

【００３６】即ち、検出パルスの休止時間及びメインパ
ルスの休止時間が満了した時に、ＦＦ１９のＱ出力は、
「Ｈ」になり検出パルスがオンされる。当該ＦＦ１９の
Ｑ出力はＦＦ１６（図４）に入力され、その出力Ｑはカ
ウンタ１４のＬＯＡＤ端子に入力されるので、ＦＦ１９
のＱ出力（ｄｅｔ．ｔｏｎ１信号）が「Ｌ」から「Ｈ」
へ変化した時にカウンタ１４がカウントを始め、間隙が
開放の間カウントを続け、検出パルス幅データ（セット
データｔｏｎ−１−ｄａｔａ）に対応する時間が経過し
た時にＲＣＯが「Ｌ」から「Ｈ」へと変化する。

【００３７】当該パルス信号（ｔｏｎ１．ｅｎｄ１）は
インバータ１５（図４）、アンド回路１７（図４）、Ｆ
Ｆ１１（図３）を介してカウンタ８、９（図３）をリセ
ットして検出パルス休止期間へと入る。また、検出パル
ス期間の途中で間隙に短絡が発生した場合には、ｏｎ−
ｃｏｎｔａｃｔ０信号（図３から）によってカウンタ１
４（図４）はリセットされカウントを停止し、ＦＦ２２
（図３）の出力が「Ｈ」から「Ｌ」へと変化するので、
アンド回路１７（図４）及びＦＦ１１（図３）を介して
カウンタ８、９がリセットされ検出パルス休止期間へと
入る。

【００３８】開放時間カウンタ１０７（図５参照）はカ
ウンタ３８、Ｄ−ＦＦ３６、３７、インバータ３９から
構成される。検出パルスが印加されるとｄｅｔ．ｔｏｎ
１信号（図３から）が「Ｌ」から「Ｈ」へ変化するので
ＦＦ３６の−Ｑ出力が「Ｈ」から「Ｌ」へ変化して、Ｆ
Ｆ３７をリセットしてＱ出力が「Ｌ」になる。そこで開
放時間のしきい値データ（セットデータｏｐｅｎ−ｔｉ
ｍｅ−ｄａｔａ）がカウンタ３８へ取り込まれ、ｏｐｅ
ｎ１信号（図３から）が「Ｈ」の間、カウントして、上
記しきい値データ（ｏｐｅｎ−ｔｉｍｅ−ｄａｔａ）に
達した時にＲＣＯとして「Ｈ」を出力する。また、ｏｐ
ｅｎ１信号が「Ｈ」である時間が上記しきい値データ
（ｏｐｅｎ−ｔｉｍｅ−ｄａｔａ）よりも短い場合には
カウンタ３８のＲＣＯは「Ｈ」にならずに「Ｌ」のまま
である。

【００３９】主パルス制御回路１０８（図４、図５、図
６、図７参照）は、カウンタ３０、４０、４５、４７、
４８、Ｄ−ＦＦ２９、４３、４４、５２、インバータ２
８、３１、４１、４６、４９、アンド回路３２、４２、
５３、５４、オア回路５５及び回路８４から回路９７ま
でから構成される。

【００４０】検出パルスが印加されるとカウンタ１４
（図４）のＲＣＯは「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。従っ
てその時のｏｐｅｎ１信号（図３から）が「Ｌ」なら
ば、即ち間隙が短絡状態ならば、Ｄ−ＦＦ２９のＤ端子
は「Ｈ」であり出力Ｑが「Ｈ」になりカウンタ３０がカ
ウントを始める。アンド回路３２は、当該カウントを始
めてから、その値がメインパルス３の電流ピーク値を決
定するパルス幅データ（セットデータｍａｉｎｐｕｌｓ
ｅ−３−ｄａｔａ）と等しくなるまでｍａｉｎｐｕｌｓ
ｅ３−１信号として「Ｈ」を出力する。

【００４１】又、ｍａｉｎｐｕｌｓｅ３−１信号（図４
から）が「Ｈ」となると、カウンタ９３（図６）のＲＣ
Ｏは「Ｌ」、ＦＦ９５（図６）のＱ端子が「Ｈ」とな
り、ＯＲ回路９７（図６）を通してｍａｉｎｐｕｌｓｅ
ｏｕｔ２信号を「Ｈ」にする。しかる後に、ｍａｉｎ
ｐｕｌｓｅ３−１信号（図４から）が「Ｌ」になって、
カウンタ９３はカウントを始め、その値がｍａｉｎｐｕ
ｌｓｅ３−１のパルス幅データ（セットデータｍａｉｎ
ｐｕｌｓｅ３−１ｐｕｌｓｅ ｄａｔａ）と等しくなる
まで続く。そしてカウンタ９３のＲＣＯが「Ｈ」とな
り、ＦＦ９５のＱ端子が「Ｌ」となって、ＯＲ回路９７
（図６）の出力である所のｍａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ
２信号は「Ｌ」になる。

【００４２】検出パルス印加中に間隙に短絡が発生する
と、ｔｏｎ１−ｅｎｄ０（図４から）が「Ｈ」であり、
ｏｎ．ｃｏｎｔａｃｔ１（図３から）が「Ｌ」から
「Ｈ」へ変化するのでカウンタ４５（図７）がカウント
を始める。アンド回路５０（図７）は、当該カウントを
始めてから、その値がメインパルス２の電流ピーク値を
決定するパルス幅データ（セットデータｍａｉｎｐｕｌ
ｓｅ−２ｄａｔａ）と等しくなるまでｍａｉｎｐｕｌｓ
ｅ２−１信号として「Ｈ」を出力する。

【００４３】又、ｍａｉｎｐｕｌｓｅ２−１信号が
「Ｈ」となると、カウンタ８９（図６）のＲＣＯは
「Ｌ」、ＦＦ９１（図６）のＱ端子が「Ｈ」となり、Ｏ
Ｒ回路９６、９７（図６）を通して、ｍａｉｎｐｕｌｓ
ｅ ｏｕｔ２信号を「Ｈ」にする。しかる後に、ｍａｉ
ｎｐｕｌｓｅ２−１信号（図７から）が「Ｌ」になっ
て、カウンタ８９（図６）はカウントを始め、その値が
ｍａｉｎｐｕｌｓｅ２−１のパルス幅データ（セットデ
ータｍａｉｎｐｕｌｓｅ２−１ｐｕｌｓｅ ｄａｔａ）
と等しくなるまで続く。そしてカウンタ８９（図６）の
ＲＣＯが「Ｈ」となり、ＦＦ９１のＱ端子が「Ｌ」とな
って、ｍａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ２信号は「Ｌ」にな
る。

【００４４】検出パルス期間中に間隙に短絡が発生する
と、ＦＦ４３（図５）の出力が「Ｌ」から「Ｈ」に変化
するのでカウンタ４０（図５）がカウントを開始し、そ
の値がメインパルス１の電流ピーク値を決定するパルス
幅データ（セットデータｍａｉｎｐｕｌｓｅ−１ｄａｔ
ａ）と等しくなるまでカウンタ４０のＲＣＯが「Ｌ」で
あり、インバータ４１が「Ｈ」である。そこで、開放時
間カウンタ１０７におけるカウンタ３８（図５）のＲＣ
Ｏ出力が「Ｈ」の時には、アンド回路４２（図５）の出
力はインバータ４１の出力と同じ値である。ＦＦ４３の
Ｑ出力とアンド回路４２の出力とはアンド回路５３に入
力されｍａｉｎｐｕｌｓｅ１−１として出力される。

【００４５】又、ｍａｉｎｐｕｌｓｅ１−１信号が
「Ｈ」となると、カウンタ８５（図６）のＲＣＯは
「Ｌ」、ＦＦ８７（図６）のＱ端子が「Ｈ」となり、Ｏ
Ｒ回路９６、９７（図６）を通して、ｍａｉｎｐｕｌｓ
ｅ ｏｕｔ２信号を「Ｈ」にする。しかる後に、ｍａｉ
ｎｐｕｌｓｅ１−１信号（図５から）が「Ｌ」になっ
て、カウンタ８５（図６）はカウントを始め、その値が
ｍａｉｎｐｕｌｓｅ１−１のパルス幅データ（セットデ
ータｍａｉｎｐｕｌｓｅ−１ｐｕｌｓｅ ｄａｔａ）と
等しくなるまで続く。そしてカウンタ８５のＲＣＯが
「Ｈ」となり、ＦＦ８７のＱ端子が「Ｌ」となって、ｍ
ａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ２信号は「Ｌ」になる。

【００４６】即ち、検出パルス期間中に間隙に短絡が発
生した時に、カウンタ３８（図５）のＲＣＯが「Ｈ」な
らば、当該短絡発生からメインパルス１のパルス幅デー
タ（セットデータｍａｉｎｐｕｌｓｅ−１ｐｕｌｓｅ
ｄａｔａ）に対応する時間が満了するまで、カウンタ８
５のＲＣＯは「Ｌ」である。そしてカウンタ８５のＲＣ
Ｏが「Ｌ」から「Ｈ」になると、ＦＦ４４（図５）の出
力が「Ｌ」から「Ｈ」へ変化し、カウンタ４７、４８
（図７）がカウントを開始し、メインパルス１の休止時
間データ（セットデータｔｏｆｆ２−ｄａｔａ）に対応
するカウント値になるとカウンタ４８（図７）のＲＣＯ
が「Ｌ」から「Ｈ」へ変化する。 当該ＲＣＯはアンド
回路５３（図５）の出力とともにアンド回路５４（図
５）へ入力されても論理積を取られるため、メインパル
ス１が終了してから次のメインパルス１が発生するまで
の時間は上記メインパルス１の休止時間データ（セット
データｔｏｆｆ２−ｄａｔａ）に対応する時間以上にな
る。ｍａｉｎｐｕｌｓｅ１−１（図５から）、ｍａｉｎ
ｐｕｌｓｅ２−１（図７から）及びｍａｉｎｐｕｌｓｅ
３−１（図７から）の各信号はオア回路５１、５５によ
って論理和を取られるため、上記３信号の少なくとも１
つが「Ｈ」である時に主パルスはオンされる。

【００４７】パルス間隔延長回路１０９（図７、図８参
照）は、水晶発振器１、カウンタ２、４、シフトレジス
タ３３、インバータ３、５、３４、３５、データセレク
タ６、Ｄ−ＦＦ７、オア回路５６から構成される。水晶
発振器１は１０ＭＨｚのクロック信号（１０ＭＣＬＫ）
を発振し、カウンタ２によって１ＭＨｚのクロック信号
（１ＭＣＬＫ）に分周される。カウンタ４は休止時間延
長データ（セットデータｏｆｆ−ｄｅｌａｙ−ｄａｔ
ａ）として値「５」を入力されているので１ＭＨｚのク
ロックを0.２ＭＨｚに分周して出力する。そしてデータ
セレクタ６によって0.２ＭＨｚ又は１ＭＨｚの一方を選
択され、その出力はＦＦ７によって同期されてｏｆｆ−
ｃｌｋとして出力される。

【００４８】シフトレジスタ３３（図７）のＣＬＲ端子
にはｍａｉｎｐｕｌｓｅ１−１（図５から）及びｍａｉ
ｎｐｕｌｓｅ２−１（図７から）がオア回路５６（図
５）及びインバータ３５（図５）を介して入力され、Ｃ
ＬＫ端子にメインパルス３が入力されている。間隙が安
定していれば、ＣＬＫ端子にｍａｉｎｐｕｌｓｅ１−１
又はｍａｉｎｐｕｌｓｅ２−１が入力されてリセットさ
れることになるため出力ＱＥ（５パルス連続で非所望な
メインパルス３が発生したとき、「Ｈ」になる）は
「Ｈ」になることはない。

【００４９】しかし、間隙の状態が悪化してくるとメイ
ンパルス３のでる頻度が高くなり、ついには連続するよ
うになる。この時、シフトレジスタ３３（図７）のデー
タ入力は「Ｈ」なので、出力ＱＥはメインパルス１又は
メインパルス２が発生するまで「Ｈ」になる。当該出力
ＱＥはデータセレクタ６（図８）に入力され、出力ＱＥ
が「Ｈ」の時にはｏｆｆ−ｃｌｋ信号（図８）を１ＭＨ
ｚから0.２ＭＨｚに切り換える。当該ｏｆｆ−ｃｌｋ信
号は検出パルスの休止時間カウンタ８（図３）、９（図
３）及び主パルスの休止時間カウンタ４７（図７）、４
８（図７）にクロック信号として用いられるので、ｏｆ
ｆ−ｃｌｋ信号の周波数が下がると、検出パルス及び主
パルスの休止時間が延長される。

【００５０】図９ないし図１１は図２ないし図８の装置
の各部の波形図を示す。なお図９と図１０とにおいて、 (a) 時点ｔ１ないし時点ｔ４の直前までの状況は、放電
間隙がオープン状態、即ち、時点ｔ１から時点ｔ２まで
の間に放電間隙に電圧を印加しても、放電間隙内で放電
が生じない状況を表わしている。

【００５１】 (b) 時点ｔ４ないし時点ｔ７の直前までの状況は、放電
間隙で短絡が生じている状況を表わしている。 (c) 時点ｔ８、ｔ９の状況は、メインパルス２が発生せ
しめられている状況を表わしている。

【００５２】 (d) 時点ｔ９の直後から時点ｔ１４’の直前までの状況
は、メインパルス１が発生している状況を表わしてい
る。 (e) 時点ｔ１４’ないし時点ｔ１６の直前までの状況
は、メインパルス３の発生が５パルス以上継続する場合
を表わしている。

【００５３】 (f) 時点ｔ１６ないしｔ１７までは電圧印加を休止せし
めている状況を表わしている。 (g) 時点ｔ１７以降は、メインパルス１の状況に戻った
ことを表わしている。

【００５４】まず時点ｔ１で検出パルス休止時間が終了
してカウンタ９（図３）のリップルキャリー（ＲＣＯ）
出力がＨレベルになりフリップフロップ１９（図３）の
Ｑ出力が「Ｈ」、検出パルス出力ｄｅｔ．ｔｏｎ１（図
３）が「Ｈ」となって、トランジスタ６７（図２）を駆
動する。これにより間隙が開放されていれば直流電源６
９（図２）に相当する電圧が間隙に発生し、検出回路の
コンパレータ７５（図２）によって間隙信号ｇａｐｓｉ
ｇ１（図２）が得られる。

【００５５】一方、カウンタ９（図３）のリップルキャ
リー（ＲＣＯ）出力が「Ｈ」になることによってカウン
タ１４（図４）のＬＯＡＤ端子が「Ｈ」になり、カウン
トを開始する。次いで検出パルス期間が過ぎる時点ｔ２
になってカウンタ１４（図４）のリップルキャリー（Ｒ
ＣＯ）出力（ｔｏｎ１．ｅｎｄ１）が「Ｈ」となり、カ
ウンタ９（図３）はカウントを停止する。カウンタ（検
出パルス休止期間）８、９（図３）のＬＯＡＤ端子が
「Ｌ」になり、時点ｔ３でｏｆｆ ｃｌｋ信号（図８か
ら）により同期されてリップルキャリー（ＲＣＯ）出力
が「Ｌ」、これによって再度ＬＯＡＤ端子が「Ｈ」とな
り休止時間のカウントを開始する。

【００５６】時点ｔ４で示される如く、検出パルス印加
初期から間隙が接触している場合には、ｔ５の時点でフ
リップフロップ２９（図４）のＤ端子は「Ｈ」となるた
め、Ｑ出力が「Ｈ」、メインパルス３のカウンタ３０
（図４）のＬＯＡＤ端子が「Ｈ」となり、カウントを開
始する。そしてメインパルス３が出力し、主回路のＦＥ
Ｔ５９、６０（図２）を駆動し、間隙に直流電源６４
（図２）に応じた急峻なピーク電流が流れる。この場合
には、ｔ６の時点で、カウントを終了して、メインパル
ス３の出力を停止する。

【００５７】時点ｔ７で示される如く、検出パルス印加
時に間隙が開放となっていて、時点ｔ８で間隙が接触し
たとする。この場合には、間隙が接触する時点ｔ８でフ
リップフロップ２３（図３）の−Ｑ出力は「Ｈ」から
「Ｌ」に、そしてフリップフロップ２２（図３）のＱ出
力が「Ｈ」から「Ｌ」になることによりフリップフロッ
プ２３（図３）がクリアされ、フリップフロップ２３
（図３）の−Ｑ出力が再度「Ｈ」になる（時点ｔ９）。
この信号によりカウンタ１４（図４）のＬＯＡＤ端子は
「Ｌ」となってカウントを停止する。同時にメインパル
ス２のカウンタ４５（図７）がカウントを開始して、メ
インパルス２が出力される。

【００５８】メインパルス１は、時点ｔ７でフリップフ
ロップ３７（図５）のクロック端子が「Ｌ」から
「Ｈ」、Ｑ出力が「Ｌ」から「Ｈ」に、カウンタ３８
（図５）のＬＯＡＤ端子が「Ｌ」から「Ｈ」になり、カ
ウントを開始する。そして時点ｔ１０で所定のカウント
になってカウント停止して、フリップフロップ４３（図
５）のＣＬＲ端子を「Ｌ」から「Ｈ」にする。しかしそ
の前の時点ｔ９にてフリップフロップ４３（図５）のＣ
ＬＫ端子に既にｏｎ．ｃｏｎｔａｃｔ１パルス（図３か
ら）が出ているのでＱ出力には変化はない。

【００５９】検出パルス印加後しばらくして間隙が接触
する状態に対応する時点ｔ１２では、その前の時点ｔ１
１でカウンタ３８（図５）のリップルキャリー（ＲＣ
Ｏ）出力が既に「Ｌ」から「Ｈ」になっているので、フ
リップフロップ４３（図５）のＣＬＫ端子にｏｎ．ｃｏ
ｎｔａｃｔ１パルス（図３から）が入力してＱ出力が
「Ｌ」から「Ｈ」になり、メインパルス１のカウンタ４
０（図５）がカウント開始し、時点ｔ１３でリップルキ
ャリー（ＲＣＯ）出力によって停止する。

【００６０】そしてフリップフロップ４４（図５）のＱ
出力を「Ｌ」から「Ｈ」にしてカウンタ４７、４８（図
７）のカウントを開始する。時点ｔ１４でカウンタ４８
（図７）のリップルキャリー（ＲＣＯ）出力が「Ｌ」か
ら「Ｈ」となって休止時間を終了し、アンド回路１２
（図３）をへて再度フリップフロップ１８（図３）のＣ
ＬＫ端子を「Ｌ」から「Ｈ」にし検出パルスｄｅｔ．ｔ
ｏｎ１（図３）を「Ｌ」から「Ｈ」に立ち上げる。

【００６１】なお時点ｔ１４からｔ１６までに示す如き
状態が生じたとき、即ち間隙で検出パルス数で５回続い
た時、時点ｔ１５ではシフトレジスタ３３（図７）のＣ
ＬＲ端子にはその間パルスが入力されていないので、Ｑ
Ｅ出力は「Ｌ」から「Ｈ」になる。これによって、デー
タセレクタ６（図８）によりｏｆｆ ｃｌｋ信号が１Ｍ
Ｈｚから0.２ＭＨｚに切り替わる。この状態は、図示時
点ｔ１６からの如く、間隙の状態が良くなってメインパ
ルス１が出力されるまで続く（時点ｔ１７まで）。

【００６２】図１１は各部の波形図を示す。図示の時点
ｔ２１ないしｔ２３はメインパルス１が印加されるとき
の波形を示す。ｔ２１にｍａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ１
及びｍａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ２が「Ｈ」になり、メ
インパルスが印加されるので加工電流が増加し始める。
ｔ２２にｍａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ１が「Ｌ」になり
加工電流が減少を始めるが、まだｍａｉｎｐｕｌｓｅ
ｏｕｔ２が「Ｈ」のままなので、その減少速度は低い。
ｔ２３にｍａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ２が「Ｌ」になる
ので、加工電流は急速に減少する。加工電流のピーク値
はｍａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ１が「Ｈ」である時間の
幅及びｍａｉｎｐｕｌｓｅ ｏｕｔ２が「Ｈ」である時
間の幅のバランスにより制御することが出来る。

【００６３】ｔ２４ないしｔ２６はメインパルス２が印
加されるときの波形であり、ｔ２７ないしｔ２９はメイ
ンパルス３が印加されるときの波形を示し、その加工電
流の波形は上記メインパルス１の波形と同様な形であ
る。

【００６４】図１２は、シフトレジスタの値と加工進み
速度の関係を示す。この実施例でのシフトレジスタ４
（図８）の値はＱＥ、即ち５パルス連続でメインパルス
３が発生したときに検出パルスの休止時間を、ｏｆｆ
ｄｅｌａｙｄａｔａ（５Ｈ）の供給によって、５倍に延
長している。図１２は次のことを表わしている。即ち、
シフトレジスタ４（図８）の値を大きくすると、短絡を
認識するのに遅れを生じるため、ワイヤ電極が切れるこ
とが生じ易くなり、メインパルス３のエネルギーを上げ
ることができず、加工進み速度が落ちる。また値を小さ
くするとエネルギーを上げることができるが、間隙の状
況に対してより敏感に応動することとなり、休止時間が
延びて電圧印加の繰り返し回数が落ち、加工進み速度も
落ちることが生じる。

【００６５】図１３は間隙電圧と加工進み速度との関
係、図１４は間隙平均電圧と各メインパルス数との関係
を示す。曲線１００はメインパルス１の発生頻度、曲線
２００はメインパルス２の発生頻度、曲線３００はメイ
ンパルス３の発生頻度、曲線４００は無効パルス（開
放）の発生頻度を表す。間隙平均電圧の下で電極のサー
ボ送りをした結果、間隙を接近させるように平均電圧を
下げていくと、メインパルス３の発生頻度が増え、無効
パルスの頻度が減るために加工速度が増えるが、更に下
げるとメインパルス３の頻度が急激に増えてくる。きっ
かけを作るためにエネルギーを上げなければならない場
合であってもメインパルス３のみエネルギーを落とすこ
とによりワイヤ電極の切れを防いでいる。

【００６６】図１５は間隙平均電圧に対するメインパル
ス２の発生数の推移を示す。図１３に示される所の加工
進み速度の最大値を示す間隙平均電圧でメインパルス２
（適正なメインパルスである）の発生数も最大に近い値
を示している。このことは、短絡時には発生しないメイ
ンパルス２の加工繰り返しに果たす役割が大きいことを
示している。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、上記説明の如く、ワイ
ヤと被加工物との間隙の状況に対応したエネルギーで主
パルスを印加することにより、加工送り進み速度を高め
ることができる。また、２つのスイッチ素子のオフのタ
イミングをずらすことにより、加工電流ピーク値を増加
せずに、エネルギー積を増やすことができるため、加工
電流ピーク値の増加によるワイヤへの熱的負担と放電に
よる物理的損耗を低く抑えるので、ワイヤをより強く張
ることができるようになり、加工速度及び形状加工精度
を向上することができた。また、ワイヤに接触して電流
を流す役割の通電子の寿命も損耗を低く抑えることによ
って長くすることができた。また、不良放電の頻度が高
い時には、検出パルスの間隔を長くして間隙の状況の良
化を図るようにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の回路実施例（１）である。

【図３】本発明の回路実施例（２）である。

【図４】本発明の回路実施例（３）である。

【図５】本発明の回路実施例（４）である。

【図６】本発明の回路実施例（５）である。

【図７】本発明の回路実施例（６）である。

【図８】本発明の回路実施例（７）である。

【図９】装置の各部の波形図（１）である。

【図１０】装置の各部の波形図（２）である。

【図１１】装置の各部の波形図（３）である。

【図１２】シフトレジスタの値と加工進み速度の関係を
示す。

【図１３】間隙電圧と加工進み速度との関係を示す。

【図１４】間隙平均電圧と各メインパルス数との関係を
示す。

【図１５】間隙平均電圧に対するメインパルス２の発生
数の推移を示す。

【図１６】放電のきっかけ説明図（１）である。

【図１７】放電のきっかけ説明図（２）である。

【図１８】放電のきっかけ説明図（３）である。

【図１９】セットデータを説明する説明図である。

【符号の説明】

１０１ 電極 １０２ 被加工物 １０３ 主パルス発生回路 １０４ 検出パルス発生回路 １０５ 間隙電圧判別部 １０６ 間隙短絡検出部 １０７ 開放時間カウンタ １０８ 主パルス制御回路 １０９ パルス間隔延長回路 １１０ 検出パルス制御回路 Ｉｐ 加工電流

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源（６４）の一方の極をスイッチ
   素子を介してワイヤ電極(101) へ接続し、他方の極をス
   イッチ素子を介して被加工物(102) と接続するととも
   に、上記一方の極と被加工物(102) とをダイオードを介
   して接続し、上記他方の極とワイヤ電極(101) とをダイ
   オードを介して接続した主パルス発生回路(103) と、上
   記主パルス発生回路を制御する主パルス制御回路(108)
   と、上記間隙に上記主パルスよりも低電圧の検出パルス
   電圧を印加する検出パルス発生回路(104) と、上記検出
   パルス発生回路を制御する検出パルス制御回路(110) と
   を少なくとも備え、検出パルスを印加して放電が開始し
   た時に主パルス電圧を印加して被加工物を加工するワイ
   ヤカット放電加工機において、上記被加工物(102) に対して主パルス電圧を印加するに
   当って、上記２つのスイッチ素子を同時にオンすると共
   に、 上記主パルス電圧の印加終了に当って、上記第２のスイ
   ッチ素子を上記第１のスイッチ素子に先立ってオフし、
   次いで上記第１のスイッチ素子をオフするようにした こ
   とを特徴とするワイヤカット放電加工機。
2. 【請求項２】 直流電源（６４）の一方の極をスイッチ
   素子を介してワイヤ電極(101) へ接続し、他方の極をス
   イッチ素子を介して被加工物(102) と接続するととも
   に、上記一方の極と被加工物(102) とをダイオードを介
   して接続し、上記他方の極とワイヤ電極(101) とをダイ
   オードを介して接続した主パルス発生回路(103) と、上
   記主パルス発生回路を制御する主パルス制御回路(108)
   と、上記間隙に上記主パルスよりも低電圧の検出パルス
   電圧を印加する検出パルス発生回路(104) と、上記検出
   パルス発生回路を制御する検出パルス制御回路(110) と
   を少なくとも備え、検出パルスを印加して放電が開始し
   た時に主パルス電圧を印加して被加工物を加工するワイ
   ヤカット放電加工機において、 上記検出パルス印加時の間隙電圧が予め決められたしき
   い値よりも大きいか否かを判別する間隙電圧判別部(10
   5) と、 上記間隙電圧が上記しきい値よりも高い値から上記しき
   い値よりも低い値へ変化した時に間隙短絡信号を開放時
   間カウンタ(107) 及び主パルス制御回路(108) へ知らせ
   る間隙短絡検出部(106) と、 上記検出パルス電圧が印加されてから上記間隙短絡信号
   を受け取るまでの開放時間を測定してその旨を主パルス
   制御回路(108) へ知らせる開放時間カウンタ(107) と、 上記検出パルス電圧の印加の直後に上記間隙短絡信号を
   受け取る事象の頻度を測定し、当該頻度が予め定めた値
   よりも高い時には低い時よりも検出パルスのパルス間隔
   を長くするように検出パルス制御回路(110) に指示を発
   するパルス間隔延長回路(109) とを設けて、 主パルス制御回路(108) が、上記開放時間の長さに対応
   させて、長い場合には主パルス電圧印加時間を長く、短
   い場合には主パルス電圧印加時間を短くするとともに、
   上記パルス間隔延長回路(109) が、検出パルス電圧印加
   直後に間隙短絡が発生する頻度が高い時に上記検出パル
   スのパルス間隔を長くするとともに、主パルス電圧印加
   開始時には、上記２つのスイッチ素子を同時にオンし、
   主パルス印加終了時には一方のスイッチ素子を先にオフ
   し、後に他方のスイッチ素子をオフにするようにした こ
   とを特徴とするワイヤカット放電加工機。