JP2809225B2 - 放電加工制御装置 - Google Patents

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、直流電圧源とス
イッチング素子とを加工用電極と被加工物間に形成され
る加工間隙に直列に接続し、上記スイッチング素子を制
御することにより上記加工間隙にパルス電圧を印加する
放電加工制御装置の改良に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、放電加工においては矩形状パルス
電流を流すことにより加工が行われていたが、近年、例
えば本出願人の提案に係る特開昭４９ー１１８０９７号
公報に開示されているように、矩形状パルス電流以外の
パルス電流、例えば三角形状パルス電流など、特殊な形
状を有するパルス電流によって加工特性を改善する方法
が行われている。この場合、上記特殊形状パルス電流を
得るのに図１０に示すような方法が行われている。即
ち、スイッチング素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・
・，７０ｎの各々のベースに制御回路７１によってベー
ス電流を時間的にずらして流し、上記各スイッチング素
子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・，７０ｎを順次時間
的にずらして導通させることにより、特殊な形状のパル
ス電流を発生させ、直流電圧源１からスイッチング素子
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・，７０ｎおよび各コレ
クタ抵抗７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，・・・，７２ｎを経
て加工用電極２と被加工物３により形成される加工間隙
に流すことにより、被加工物３の加工を行う方法であ
る。なお、７３は休止時間設定回路、７４はフリップフ
ロップ、７５は加工間隙電圧印加用スイッチング素子、
７６，７７はスイッチング素子７５のベース抵抗および
コレクタ抵抗、７８は放電発生検出装置、７９はクロッ
クパルス発生回路である。 【０００３】次に、上記図１０に示す装置の動作につい
て説明すれば、先ず休止時間設定回路７３から休止時間
終了の信号がでると、その信号は信号線Ａを通ってフリ
ップフロップ７４へ入り、スイッチング素子７５のベー
ス抵抗７６を経てスイッチング素子７５を導通させる。
このことにより加工用電極２と被加工物３により形成さ
れる加工間隙に電圧を印加し、ある遅延時間の後放電に
移行する。ここで放電に移行する時点を放電発生検出装
置７８により検出し、信号線Ｂによりフリップフロップ
７４にインパルス信号を送ってスイッチング素子７５を
遮断する。 【０００４】一方、放電に移行した時点で、放電発生検
出装置７８は信号線Ｃによりクロックパルス発生回路７
９を駆動させ、その信号を制御回路７１に送り、予め設
定されたように、スイッチング素子７０ａ，７０ｂ，７
０ｃ，・・・，７０ｎを順次時間的にずらして導通させ
る。ここで上記スイッチング素子７０ａ，７０ｂ，７０
ｃ，・・・，７０ｎが導通すれば、直流電圧源１により
スイッチング素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・，７
０ｎ、コレクタ抵抗７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，・・・，
７２ｎを経て加工間隙に特殊な形状のパルス電流が流れ
る。 【０００５】次に、図１０に示す装置の動作原理を図１
１で説明する。ここで図１１（ａ）に休止時間クロック
パルス、図１１（ｂ）に加工間隙電圧波形、図１１
（ｃ）に放電検出インパルス信号、図１１（ｄ）にスイ
ッチング素子７５の導通時間、図１１（ｅ）に放電時間
クロックパルス、図１１（ｆ）に放電電流波形を示す。
ここで図１１（ａ）に示した休止時間クロックパルスが
ある決められた数に達すると、同図（ｄ）に示すように
スイッチング素子７５を導通させ、同図（ｂ）に示すよ
うに前記遅延時間ののちに加工間隙に放電を発生する。
この放電により同図（ｃ）に示すインパルス信号が出
て、図１０に示すクロックパルス発生回路７９を駆動
し、図１１（ｅ）に示すようにクロックパルスを発生す
る。このクロックパルスの発生により図１１（ｄ）で明
らかなようにスイッチング素子７５は遮断する。また、
図１１（ｅ）に示すクロックパルスが発生すると、その
ある決められた数に応じてスイッチング素子７０ａ，７
０ｂ，７０ｃ，・・・，７０ｎを順次時間をずらして図
１１（ｆ）に示すような波形の放電電流を加工間隙に流
す。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来装置は上記のよう
に、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙
に印加するステップ電流値に等しいスイッチング回路を
並列に接続し、スイッチング素子を制御するものであ
り、従ってステップ電流値の制御を加工電流の最大値近
くまで行う場合、スイッチング回路の並列接続数が多く
なり、これに伴いスイッチング素子も多く必要としてい
た。特に、ステップ電流値の制御を木目細かく行いたい
場合（例えば０．５Ａ単位）には、スイッチング回路の
並列接続数およびスイッチング素子数が一層多くなり、
従って、該スイッチング素子を制御するための制御信号
を供給する制御信号供給線の数が極めて多くなる問題点
を有していた。 【０００７】この発明は上記問題点に鑑みてなされたも
ので、ステップ電流値の制御を加工電流の最大値近くま
で、かつ木目細かく行う場合においても、スイッチング
回路に挿入されるスイッチング素子への制御信号供給線
の数を多くする必要のない放電加工制御装置を提供する
ことを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明に係る放電加工
制御装置は、加工用電極と被加工物との間に形成される
加工間隙に、直流電圧源と直列に接続されたスイッチン
グ回路と、上記スイッチング回路を介して上記加工間隙
に加工電流を供給する電流供給手段とを備えたものであ
って、上記スイッチング回路を、重み付けされた電流を
供給する互いに並列接続された複数のスイッチング回路
から構成し、更に、上記複数のスイッチング回路を制御
して上記加工間隙に供給される放電電流パルスの持続期
間中に導通するスイッチング回路の組み合せを変化さ
せ、時間の経過に伴なってステップ状に増加する放電電
流パルスを得るパルス成形手段を備えた放電加工制御装
置において、上記スイッチング回路に挿入されるスイッ
チング素子を制御する制御信号供給線を有すると共に、
上記制御信号供給線から上記スイッチング素子への制御
信号は、上記加工間隙に供給される加工電流を時間の経
過に伴ってステップ状に増加させる制御信号であること
を特徴とする。 【０００９】 【発明の実施の形態】 実施の形態１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
はこの発明の一実施例を示すもので、１は所定電圧Ｖに
設定されている直流電圧源、２は直流電圧源１の正極に
接続される加工用電極、３は電極駆動装置４に取付けら
れた加工用電極２により放電加工される被加工物で、こ
の被加工物３は抵抗器Ｒ０〜Ｒ６とスイッチング素子Ｓ
０〜Ｓ６の直列体を介して直流電圧源１の負極に接続さ
れている。なお、スイッチング素子Ｓ０は１Ａ、スイッ
チング素子Ｓ１は０．５Ａ、スイッチング素子Ｓ２は１
Ａ、スイッチング素子Ｓ３は２Ａ、スイッチング素子Ｓ
４は４Ａ、スイッチング素子Ｓ５は８Ａ、スイッチング
素子Ｓ６は１６Ａのピーク電流を通電するように構成さ
れている。すなわち、上記スイッチング素子Ｓ０〜Ｓ６
の各々が挿入されている回路によりスイッチング回路２
０〜２６が構成され、加工間隙に供給される加工電流
が、時間の経過に伴ってステップ状に増加するように、
このスイッチング回路２０〜２６に流れる電流は重み付
けされている。 【００１０】また、６はステップ数比較出力回路で、出
力端子Ｐ０〜Ｐ６はスイッチング素子Ｓ０〜Ｓ６をＯＮ
またはＯＦＦに駆動する。ステップ数は入力端子Ｎ０〜
Ｎ５へ２進数値で入力する。５はステップ周期出力回路
で、ステップ周期パルス信号ＳＴをステップ数比較出力
回路６へ出力する。ステップ周期は入力端子Ｔ０〜Ｔ６
へ２進数値で入力し、また、ステップ動作の開始を知ら
せるリセット信号ＬＤを出力する。７は発振回路で、パ
ルス信号ＰＳと１０ＭＨｚのクロック信号ＣＫおよび加
工用電極２と被加工物３間の放電検出信号ＤＳを出力す
る。 【００１１】図２は、図１におけるステップ周期出力回
路５の詳細を示す回路図である。図２において、９は７
ビットの２進カウンター、８はステップ周期の２進数値
Ｔ０〜Ｔ６と２進カウンター９の出力Ｑ０〜Ｑ６の大小
を判別する比較器、１０ａ〜１０ｄはＤ−フリップフロ
ップ、１１ａ〜１１ｂはＡＮＤゲート、１２は２入力Ｎ
ＡＮＤゲート、１３はインバータ、１４は３入力ＮＡＮ
Ｄゲートである。 【００１２】図３は、図１におけるステップ数比較出力
回路６の詳細を示す回路図である。図３において、１６
は６ビットの２進カウンター、１５はステップ数の２進
数値Ｎ０〜Ｎ５と２進カウンター１６の出力Ｑ０〜Ｑ５
の大小を判別する比較器、１７は３入力ＡＮＤゲート、
１８ａ〜１８ｇはスイッチング素子ドライバーである。
なお、上記ステップ数の２進数値（以下、２進設定ステ
ップ数と称す）Ｎ０〜Ｎ５は放電加工電流の設定値から
１Ａを引いた値を０．５Ａで割った２進の０及び正の整
数値である。 【００１３】次に、図１〜図３および図４〜図６により
上記実施例装置の動作について説明する。図１におい
て、前記スイッチング素子Ｓ０〜Ｓ６のピーク電流は、
抵抗器Ｒ０〜Ｒ６と直流電圧源１の電圧Ｖから放電電極
間電圧を引いた加工電圧Ｅとの比で決定される。これら
のピーク電流はスイッチング素子Ｓ０がＯＮすると１
Ａ、スイッチング素子Ｓ１がスイッチング素子Ｓ０と同
時にＯＮすると１．５Ａとなり、このようにスイッチン
グ素子Ｓ０〜Ｓ６のＯＮおよびＯＦＦにより加算されて
増加する。なお、上記のスイッチング素子Ｓ０〜Ｓ６の
ＯＮおよびＯＦＦはステップ数比較出力回路６の出力Ｐ
０〜Ｐ６で制御される。 【００１４】以下、ステップ数比較出力回路６の出力Ｐ
０〜Ｐ６の一例を図２〜図５により説明する。図２にお
いて、ＰＳはパルス信号で加工間隙に電圧を印加してい
る間、論理１Ｈになっている。加工間隙に放電が発生し
電流が流れ始めると加工電流信号ＤＳが論理１Ｈにな
る。この時クロック信号ＣＫによりＤ−フリップフロッ
プ１０Ｃに論理１Ｈがラッチされ、初期リセット信号Ｌ
Ｄが３−入力ＮＡＮＤゲート１４から出力される。この
後、２進カウンター９に初期値０がロードされ、クロッ
クＣＫを１／２分周した信号でカウントされ、カウント
データが２進カウンター９の出力Ｑ０〜Ｑ６に現われ
る。２進カウンター９の出力データＱ０〜Ｑ６とステッ
プ周期２進数データＴ０〜Ｔ６が大小比較器８で比較さ
れ、２進カウンター９の出力データがステップ周期２進
数データと等しくなるか、又はより大きくなると、大小
比較器８の出力が、Ａ≦Ｂの場合は論理１Ｈになり、Ａ
＞Ｂ出力の場合は論理０Ｌになる。 【００１５】この結果、ステップ周期パルスＳＴが２−
入力ＮＡＮＤゲート１２から出力されると同時に２進カ
ウンター９には０がロードされる。この様子を図４のタ
イムチャートに表わす。クロックＣＫは１０ＭＨｚで、
ステップ周期２進数データは２で、Ｔ０＝０、Ｔ１＝
１、Ｔ２＝０、Ｔ３＝０、Ｔ４＝０、Ｔ５＝０、Ｔ６＝
０の場合の例で、ステップ周期パルスＳＴは０．４μS
周期で出力している。上記ステップ周期パルスＳＴは図
３に詳細を示すステップ数比較出力回路６に送られる。
図３においてＰＳはパルス信号で、スイッチング素子ド
ライバー１８ａ〜１８ｇのコントロールを行ない、また
スイッチ信号Ｐ０を出力する。ＬＤおよびＳＴはステッ
プ周期出力回路５からの信号で、それぞれ初期リセット
パルスとステップ周期パルスである。２進カウンター１
６は初期リセットパルスＬＤにより０がロードされた
後、ステップ周期パルスＳＴによりカウントアップされ
る。２進カウンター１６のカウントアップ数は、２進カ
ウンター１６の出力Ｑ０〜Ｑ５と２進設定ステップ数Ｎ
０〜Ｎ５を比較する大小比較器１５の出力Ａ＞Ｂで制御
され、２進カウンター１６の出力データが、２進設定ス
テップ数データと等しくなるか、または大きくなると３
−入力ＡＮＤゲート１７を閉じて２進カウンター１６の
動作を停止させる。 【００１６】スイッチング素子ドライバー１８ｂ〜１８
ｇへの入力は２進カウンター１６の出力Ｑ０〜Ｑ５でス
イッチ信号Ｐ１〜Ｐ６へ出力する。図５のタイムチャー
トは、２進設定ステップ数６でＮ０＝０、Ｎ１＝１、Ｎ
２＝１、Ｎ３＝０、Ｎ４＝０、Ｎ５＝０の場合の例であ
る。加工電流はパルス信号ＰＳで１Ａ流れ、その後カウ
ントが進むにつれて０．５Ａずつ増加している。７つ目
のＳＴパルスはカウントされていない。 【００１７】ところで、上記実施例１による放電加工制
御装置では、放電加工電流の初期における電流値を図６
に示すように最初のステップのピーク電流値を固定され
た一定値の１Ａとし、次からのステップを０．５Ａごと
にステップ状に増加させている。このため、放電加工電
流の設定値が大きい場合には、ステップ電流値の制御を
その最大値近くまで行う場合には、相当数のスイッチン
グ回路とスイッチング素子を必要としており、これを更
に改善したのが実施例２である。 【００１８】実施の形態２．次に、この発明の第２の実
施形態について説明する。図７はこの発明の第２の実施
形態におけるステップ数比較出力回路６を示す回路図、
図８はこの発明の第２の実施形態における放電加工電流
の理想波形を示し、図８（ａ）は２進設定ステップ数が
７以下の場合の波形図、図８（ｂ）は２進設定ステップ
数が８以上の場合の波形図、図９はこの発明の第２の実
施形態における放電加工電流の実際の波形を示す図であ
る。 【００１９】図７において、図３と同一符号は同一部分
を示し、１９は３入力ＯＲゲートで、ステップ数の２進
数値Ｎ０〜Ｎ５が８以上の数値の場合に論理１Ｈを出力
し、７以下の場合には論理０Ｌを出力する。６ビットの
２進カウンター１６の２進数入力データＤ０〜Ｄ５の内
Ｄ０は論理１Ｈに接続され、Ｄ１はＯＲゲート１９の出
力が接続されている。また、Ｄ２〜Ｄ５は論理０Ｌに接
続されている。 【００２０】なお、この実施形態において、図７に示す
ステップ数比較出力回路６の回路構成は図３に示すもの
と異なるが、装置全体の構成は図１と同様であり、また
ステップ周期出力回路５の回路構成は図２に示す装置と
同様である。 【００２１】次に、この第２の実施形態に示す装置の動
作について説明する。図７において、ＰＳはパルス信号
でスイッチング素子ドライバー１８ａ〜１８ｇのコント
ロールを行ない、またスイッチ信号Ｐ０を出力する。Ｌ
ＤおよびＳＴはステップ周期出力回路５からの信号で、
それぞれ初期リセットパルスとステップ周期パルスであ
る。２進カウンター１６は初期リセットパルスＬＤによ
り、２進設定ステップ数Ｎ０〜Ｎ５が７以下の場合、す
なわち放電加工電流の設定値が４．５Ａ以下の場合には
１が、２進設定ステップ数が８以上の場合、すなわち放
電加工電流の設定値が５Ａ以上の場合には３がＤ０〜Ｄ
５にロードされた後、ステップ周期パルスＳＴによりカ
ウントアップされる。２進カウンター１６のカウントア
ップ数は、２進カウンター１６の出力Ｑ０〜Ｑ５と２進
設定ステップ数Ｎ０〜Ｎ５を比較する大小比較器１５の
出力Ａ＞Ｂで制限され、２進カウンター１６の出力デー
タが２進設定ステップ数データと等しくなるかまたは大
きくなると、３−入力ＡＮＤゲート１７を閉じて、２進
カウンター１６の動作を停止させる。スイッチング素子
ドライバー１８ｂ〜１８ｇへの入力は２進カウンター１
６の出力Ｑ０〜Ｑ５でスイッチ信号Ｐ１〜Ｐ６を出力す
る。 【００２２】この結果、放電加工電流の波形は、加工用
電極２と被加工物３間に浮遊静電容量が無い理想的な場
合には図８（ａ）または図８（ｂ）のようになり、ま
た、加工用電極２と被加工物３間に浮遊静電容量が存在
する場合においても、図９のように、放電加工電流の最
初のステップのピーク電流を高くした電流となる。 【００２３】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば、加工
用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に、直流
電圧源と直列に接続されたスイッチング回路と、上記ス
イッチング回路を介して上記加工間隙に加工電流を供給
する電流供給手段とを備えた放電加工制御装置であっ
て、上記スイッチング回路を、重み付けされた電流を供
給する互いに並列接続された複数のスイッチング回路か
ら構成し、更に、上記複数のスイッチング回路を制御し
て上記加工間隙に供給される放電電流パルスの持続期間
中に導通するスイッチング回路の組み合せを変化させ、
時間の経過に伴なってステップ状に増加する放電電流パ
ルスを得るパルス成形手段を備えたものにおいて、上記
スイッチング回路に挿入されるスイッチング素子を制御
する信号線を有すると共に、上記信号線から上記スイッ
チング素子への供給信号は、上記加工間隙に供給される
加工電流が時間の経過に伴ってステップ状に増加する供
給信号としたので、被加工物を放電加工する場合の放電
電流パルスの持続期間中において、そのステップ電流値
の制御を加工電流の最大値近くまで、かつ木目細かく行
う場合においてもスイッチング回路に挿入されるスイッ
チング素子への制御信号供給線を少なくした上で、加工
電極と被加工物との間に形成される加工間隙に、重み付
けされた電流を供給でき、配線の簡素化が図れる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明の第１の実施形態による放電加工制
御装置の一例を示す構成図である。 【図２】 図１に示すステップ周期出力回路の詳細を示
す回路図である。 【図３】 図１に示すステップ数比較出力回路の詳細を
示す回路図である。 【図４】 図２に示すステップ周期出力回路の動作のタ
イムチャートである。 【図５】 図３に示すステップ数比較出力回路の動作の
タイムチャートである。 【図６】 この発明の第１の実施形態による放電加工制
御装置における放電加工電流の理想波形を示す図であ
る。 【図７】 この発明の第２の実施形態におけるステップ
数比較出力回路を示す回路図である。 【図８】 この発明の第２の実施形態における放電加工
電流の理想波形図である。 【図９】 この発明の第２の実施形態における放電加工
電流の実際の波形を示す波形図である。 【図１０】 従来の放電加工制御装置を示す構成図であ
る。 【図１１】 従来の放電加工制御装置の動作原理を説明
する図である。 【符号の説明】 １ 直流電源 ２ 加工用電極 ３ 被加工物 ４ 電極駆動装置 ５ ステップ周期出力回路 ６ ステップ数比較出力回路 ７ 発振回路 Ｓ０〜Ｓ６ スイッチ素子 Ｒ０〜Ｒ６ 電流制限用抵抗器

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙
   に、直流電圧源と直列に接続されたスイッチング回路
   と、上記スイッチング回路を介して上記加工間隙に加工
   電流を供給する電流供給手段とを備えたものであって、
   上記スイッチング回路を、重み付けされた電流を供給す
   る互いに並列接続された複数のスイッチング回路から構
   成し、更に、上記複数のスイッチング回路を制御して上
   記加工間隙に供給される放電電流パルスの持続期間中に
   導通するスイッチング回路の組み合せを変化させ、時間
   の経過に伴なってステップ状に増加する放電電流パルス
   を得るパルス成形手段を備えた放電加工制御装置におい
   て、 上記スイッチング回路に挿入されるスイッチング素子を
   制御する制御信号供給線を有すると共に、上記制御信号
   供給線から上記スイッチング素子への制御信号は、上記
   加工間隙に供給される加工電流を時間の経過に伴ってス
   テップ状に増加させる制御信号であることを特徴とする
   放電加工制御装置。