JP2739221B2 - 放電加工機の放電電流供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放電加工機の放電電流供給装置に関する。

［従来の技術］ 従来の放電加工機において、過電流を防止するために
ギャップと直列に電流制限抵抗を設けている。しかし、
この場合、ギャップがショートすると、加工電流以上の
電流が流れ、アークしやすくなる。

第４図は、従来例を示す回路図である。

第５図（１）〜（４）は、上記従来例の動作を示すタ
イムチャートである。

ところで、上記アークを防止するには、第４図に示す
ように、チョッパ回路（１つの放電期間の中で、断続的
に通電し、平均電力を低下させる回路）を使用する。す
なわち、電源50と直列に、電流検出用抵抗51と、コイル
52と、スイッチング素子としてのトランジスタ53と、ギ
ャップ40とを設ける。また、電流センサ54は、ギャップ
40に流れる電流を、抵抗51を介して検出し、トランジス
タ53を断続的にオンするゲート１信号を出力する。なお
ゲート０信号は、いわゆるオン期間（放電を継続する期
間）を定める信号である。

上記構成によって、加工放電パルスの予め設定された
ゲート０信号のオン時間中、スイッチングトランジスタ
53が、ゲート１信号によって加工パルスのオン時間より
も短い周期で複数回繰り返しオンオフし、放電期間中断
続的に通電するように調整設定すると、一放電中におけ
るピーク電流値をほぼ一定値に維持でき、電流制限抵抗
を回路中に有していなくてもアークが誘発されにくい。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来例の放電電流供給装置によれば、コイル52の
作用によって放電電流は平滑されるが、コイル52のイン
ダクタンス成分によって、第５図（３）に示すように、
放電電流の波形の立上りが遅く緩やかになり、単位時間
に得られる放電電流の積分値が少ない。特にゲート０信
号のオン時間を短くしたときには、換言すれば、一放電
の加工パルス幅を小さくしたときには、放電電流の積分
値はさらに少なくなるから、加工速度は非常に遅くな
る。

一方、放電電流波形の立上りを急峻にするために、仮
にコイル52のインダクタンス成分をより小さくした場
合、あるいは、さらにコイル52自体を放電回路から取り
除いてしまった場合には、スイッチングトランジスタ53
がオフしたときの放電回路中に流れる電流の波形の立下
りが非常によくなるため、スイッチングトランジスタ53
が次にオンするまでの間に電流値が非常に小さくなるか
あるいは最悪電流が途切れてしまう。したがって、一放
電における放電電流の波形は、第５図（４）に示すよう
に、振動の激しい形状になる。さらに、ショート状態に
なった場合には、放電電流の波形が極端な鋸状波形にな
る。このような鋸状波形の電流では、工具電極が極端に
消耗したり、加工速度が極端に低下したりするといった
不測の事態を招く。

本発明は、ショート電流と通常の加工電流との差を小
さくして、アークが誘発されない放電加工機の放電電流
供給装置を提供することを主たる目的とするものであ
る。

また、本発明は、放電電流の立下りを急峻にして加工
速度を向上させるとともに、鋸状波形の放電電流が生じ
ないようにすることによって、加工の不良や不安定な加
工を防止することができる放電加工機の放電電流供給装
置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決する手段］ 本発明の放電電流供給装置は、工具電極とワークとの
対向によって形成されるワークギャップに加工用電源を
スイッチング手段を介して直列に接続し、上記スイッチ
ング手段をゲート信号発生手段のゲート０信号によりオ
ン・オフ制御して上記ワークギャップに所定の休止時間
を置いた所定時間幅の放電を繰り返し行なわせる放電電
流供給装置において、上記のスイッチング手段が、第１
のスイッチング手段と電流検出用素子との直列接続回路
と、上記直列接続回路に並列に接続された第２のスイッ
チング手段とから成り、また、上記のゲート信号発生手
段が、上記ゲート０信号の供給により上記第１のスイッ
チング手段をオンとし、上記ワークギャップにおける放
電開始後放電電流が所定値以上になったときの上記電流
検出用素子検出信号と上記ゲート０信号との論理積信号
により上記第１のスイッチング手段を所定時間オフ遮断
した後、上記論理積信号出力によって再びオンとする作
動を上記ゲート０信号の上記所定時間幅の間繰り返すゲ
ート１信号発生手段と、上記ゲート１信号による上記第
１のスイッチング手段の各遮断された所定時間の間に該
所定時間よりも短い時間幅の間上記第２のスイッチング
手段をオンとするゲート２信号発生手段とから成るもの
である。

［作用］ 本発明によれば、一放電期間中に第１のスイッチング
手段が所定の電流値以上になる前にオフするようにオン
オフを繰り返すので、ギャップの電流が所要の電流値以
上に流れることがなく、したがって、ショート電流と通
常の加工電流との差が小さく、アークの誘発が防止され
安定した加工が行われる。

さらに、一放電期間中、第１のスイッチング手段がオ
フしてギャップの電流値が急激に降下する際に第２のス
イッチング手段がオンしてギャップに電流を流すため、
一放電期間中に流れるギャップの電流のリップルが小さ
く抑えられ、ギャップに鋸状波形の電流が流れることを
防止でき、したがって、回路中にインダクタンス素子を
設ける必要がなくなり、立上りが急峻な波形の加工電流
が得られ加工速度が向上するとともに、加工の不良や不
安定な加工が防止される。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示す回路図である。

この実施例は、直流電源50と直列にトランジスタ21と
ギャップ40とが設けられている。ギャップ40は、図示し
ないワークと電極との間隙である。

トランジスタ21は、電源とギャップとの間に設けられ
た第１スイッチング手段であって、放電開始から放電が
終了するまでのゲート０信号が継続する所定期間の間繰
り返しオンオフする第１スイッチング手段の一例であ
る。

また、電源50とギャップ40との間には、トランジスタ
22が設けられている。トランジスタ22はトランジスタ21
と電流検出用抵抗R1との直列回路とに並列に接続されて
いる。

トランジスタ22は、電源とギャップとの間に設けられ
た第２スイッチング手段であって、上記第１スイッチン
グ手段がギャップ放電中のオフ期間内に、ギャップ電流
が急減するのを補償する電流を供給するようにオンする
第２スイッチング手段の一例である。

電流コントローラ10は、図示しないゲート信号発生回
路から所定の休止時間を置いて所定の時間幅で間欠的に
繰り返し供給され放電のオン期間を定めるゲート０信号
を入力し、ゲート１信号、ゲート２信号を出力するもの
である。ゲート１信号は、トランジスタ21をオン・オフ
させる制御信号である。ゲート２信号は、トランジスタ
21がオフの期間内に、トランジスタ22をオンさせる制御
信号である。

また、電流コントローラ10は、トランジスタ21と直列
に接続された抵抗R1から信号を検出し、トランジスタ21
に流れている電流を検出し、この信号に基づいてゲート
１信号、ゲート２信号を出力するものである。

第２図は、上記実施例における電流コントローラ10の
一例を示す回路図である。

この電流コントローラ10は、コンパレータ11、シュミ
ットトリガ回路12、AND回路13、インバータ14、ワンシ
ョットマルチバイブレータ15、アンプ16が設けられてい
る。コンパレータ11の−入力端子には抵抗R1からの信号
が印加され、その＋入力端子には基準電圧が印加されて
いる。

また、ワンショットマルチバイブレータ15には、時定
数回路であるコンデンサC1、抵抗R2と、時定数回路であ
るコンデンサC2、抵抗R3とが設けられている。コンデン
サC1、抵抗R2の時定数回路は、ゲート１信号のパルスの
立ち下がりからゲート２信号のパルスの立ち上がりまで
の時間（遅延時間）t1（たとえば500ns）を設定する回
路であり、コンデンサC2、抵抗R3の時定数回路は、ゲー
ト２信号のパルス幅t2を設定する回路である。

次に、上記実施例の動作について説明する。

第３図（１）〜（５）は、上記実施例におけるタイム
チャートである。

上記実施例は、第３図（１）に示すようにゲート０信
号がオンである場合、ギャップ40に所定の電圧が印加さ
れて放電が発生し、その放電期間内に、ゲート１信号が
断続制御されてパルスを発生し、ゲート１信号がオフで
ある期間にゲート２信号がオンになる。

上記ゲート１信号のオン、オフ制御（断続制御）、ゲ
ート２信号のオン、オフ制御は、電流コントローラ10が
行なう。

次に、電流コントローラ10の動作について説明する。

まず、ゲート０信号がオンである場合について考え
る。この場合、トランジスタ21がオフであるとすると、
抵抗R1に電流が流れないので、コンパレータ11の−入力
がその＋入力よりも小さくなり、コンパレータ11がＨ信
号を出力する。そして、コンパレータ11の出力側に設け
られた遅延回路によって多少、遅延された後に上記Ｈ信
号がシュミットトリガ回路12を介してアンドゲート13に
送られる。このときにゲート０信号がオンであるので、
AND回路13がＨ信号を出力する。したがって、トランジ
スタ21がオンする。

一方、上記のようにトランジスタ21がオンになると、
ギャップに電圧が印加され、次いで放電が発生し電流が
流れ始めると、抵抗R1に電流が流れ、回路定数による遅
延時間後に、コンパレータ11の−入力がその＋入力より
も高くなり、コンパレータ11がＬ信号を出力する。そし
て、コンパレータ11の出力量の遅延回路によって遅延さ
れたＬ信号がシュミットトリガ回路12を介してAND回路1
3に送られ、AND回路13はＬレベルの信号を出力する、換
言すれば、ゲート１信号を出力しなくなる。したがっ
て、このときにトランジスタ21がオフする。

このようにして、上記の動作を繰り返す。つまり、ゲ
ート０信号がオンである間は、コンパレータ11と、シュ
ミットトリガ回路12と、AND回路13と、トランジスタ21
とが、一種の発振器を構成し、ゲート１信号を入力する
トランジスタ21がオン、オフを繰返す。このオン時間、
オフ時間は、コンパレータ11の＋入力端子に印加する基
準電圧の大きさ、コンパレータ11の出力に設けられた時
定数回路（上記遅延回路）の定数、シュミットトリガ回
路12、あるいは放電回路の立上り等に影響する回路定数
に応じて決定される。

なお、トランジスタ21を流れる電流とゲート０信号と
を入力し、オン、オフを行なわせるゲート１信号を出力
する機能は、第４図に示す従来の電流センサ54の機能と
同様である。

一方、ワンショットマルチバイブレータ15は、ゲート
１信号をインバータ14で反転した信号を受け、ゲート２
信号を出力する。このゲート２信号は、ゲート１信号の
オフ期間にトランジスタ22をオンする信号であり、その
パルス幅t2は、コンデンサC2の容量と抵抗R3の抵抗値と
によって決定される。また、ゲート１信号の立ち下がり
からゲート２信号の立ち上がりまでの期間t1は、コンデ
ンサC1の容量と抵抗R2の抵抗値とによって決定される。

上記のようにすると、ゲート１信号によってトランジ
スタ21がオンし、ゲート２信号によってトランジスタ22
がオンし、トランジスタ21、22が交互にオンするので、
電源50とギャップ40との間でオフされる期間が短くな
り、第３図（５）に示すように、放電電流が極端に鋸波
形になることがない。したがって、電極の消耗が大きく
なる等の予期しない加工状態が発生することがない。

また、上記実施例においては、電源50とギャップ40と
の間にコイルを設ける必要がないので、ギャップ40を流
れる放電電流の立ち上がりが急峻であり、放電電流の積
分値が小さくなることがなく、パルス幅が短い加工であ
っても、その放電加工速度が低下することが少ない。

さらに、上記実施例においては、電源とギャップとの
間に従来設けられていた抵抗を除去した場合でも、放電
電流を充分に平滑できる。

上記実施例においては、ゲート１信号、ゲート２信号
という２つのゲート信号によってトランジスタをオン、
オフしているが、そのゲート信号の数を増やし、トラン
ジスタ21、22の数を増やすようにしてもよい。つまり、
スイッチング素子を３段以上設けるようにしてもよい。
さらに、上記実施例においてはトランジスタ21、22をス
イッチング素子として使用しているが、FET等の他のス
イッチング素子を使用するようにしてもよい。また、電
流コントローラ10以外の制御手段によって、上記スイッ
チング素子をオン、オフ制御するようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、安定加工でき、しかも加工速度が低
下しないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図である。 第２図は、上記実施例における電流コントローラ10の具
体例を示す回路図である。 第３図は、実施例における各波形のタイムチャートであ
り、（１）はゲート信号発生手段が出力するゲート０信
号、（２）はギャップの電圧波形、（３）は第１のゲー
ト信号発生手段が出力するゲート１信号、（４）は第２
のゲート信号発生手段が出力するゲート２信号、（５）
は放電電流の波形である。 第４図は、従来例を示す回路図である。 第５図は、第４図に示した従来例における各波形のタイ
ムチャートであり、（１）はゲート信号発生手段が出力
するゲート０信号、（２）はギャップの電圧波形、
（３）は回路中のインダクタンス成分が大きいときの放
電電流の波形、（４）は回路中のインダクタンス成分が
小さいときの放電電流の波形である。 10……電流コントローラ、 21、22……トランジスタ、 40……ギャップ、 50……電源。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工具電極とワークとの対向によって形成さ
   れるワークギャップに加工用電源をスイッチング手段を
   介して直列に接続し、上記スイッチング手段をゲート信
   号発生手段のゲート０信号によりオン・オフ制御して上
   記ワークギャップに所定の休止時間を置いた所定時間幅
   の放電を繰り返し行なわせる放電電流供給装置におい
   て、 上記のスイッチング手段が、第１のスイッチング手段と
   電流検出用素子との直列接続回路と、上記直列接続回路
   に並列に接続された第２のスイッチング手段とから成
   り、 また、上記のゲート信号発生手段が、上記ゲート０信号
   の供給により上記第１のスイッチング手段をオンとし、
   上記ワークギャップにおける放電開始後放電電流が所定
   値以上になったときの上記電流検出用素子検出信号と上
   記ゲート０信号との論理積信号により上記第１のスイッ
   チング手段を所定時間オフ遮断した後、上記論理積信号
   出力によって再びオンとする作動を上記ゲート０信号の
   上記所定時間幅の間繰り返すゲート１信号発生手段と、
   上記ゲート１信号による上記第１のスイッチング手段の
   各遮断された所定時間の間に該所定時間よりも短い時間
   幅の間上記第２のスイッチング手段をオンとするゲート
   ２信号発生手段とから成ることを特徴とする放電加工機
   の放電電流供給装置。