JP2813595B2 - ワイヤカット放電加工装置用電源回路 - Google Patents

ワイヤカット放電加工装置用電源回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ワイヤカット放電加工装置用の新規な電源
回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、ワイヤカット放電加工装置用の電源としては、
チョッパ制御インバータとコンバータとから成る可変電
圧直流電源が広く用いられている。
この電源の出力側には、放電加工用電圧パルスを発生
するため、メインゲートが接続されており、これを開閉
制御することによりワイヤ電極と被加工体間に加工用電
圧パルスが供給されるようになっている。
加工電圧パルスのオンタイム及びオフタイムは、メイ
ンゲート制御用のパルス発振器に所望の値を設定するこ
とにより調節され、無負荷電圧及び放電電流は直流電源
の出力電圧の出力電圧を制御するチョッパのデューティ
ファクタを適宜に設定することにより調節されるように
なっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の従来公知のワイヤカット放電加工装置に於いて
は、無負荷状態では、加工の目的等に合わせて開放電圧
及び電圧パルスのオンオフタイムを正確且つ任意に設定
できるものである。
然しながら、ワイヤカット放電加工装置に於いては、
加工機本体の大きさや被加工体の形状、使用するワイヤ
電極の太さ及び被加工体との関係位置等により、稼働時
電源の負荷インピーダンスが変化し、又周囲の状況によ
って浮遊インピーダンスも変動するので、実際の放電パ
ルスの波形パラメータが設定した基準値と一致せず、そ
のため加工性能にバラツキを生じるという問題がある。
本発明は上記の問題を解決するためなされたものであ
って、その目的とするところは、負荷インピーダンスが
変動したときも、その影響を自動的に補償して、常時所
期の加工を予定通り行い得るワイヤカット放電加工装置
用の電源回路を提供することにある。
〔課題を解決する為の手段〕
上記の目的は、ワイヤカット放電加工装置用の公知の
加工用電源回路〔以下、主電源回路という〕に、補償用
の第二の電源回路を併設し、主電源回路から供給される
電圧パルスにより発生する放電電流パルスと同期して第
二の電源回路から電流パルスを供給するよう構成すると
共に、 主電源回路のチョッパを制御してその出力電圧を調節
し、無負荷ギャップ電圧EGを常時基準値E0に一致させる
制御装置と、 主電源回路開閉制御用のパルス発振器の出力パルス幅
を調節し、放電電流パルス幅tONを常時基準値TONに一致
させる制御装置と、 第二の電源回路のチョッパを制御してその出力電圧を
調節し、放電電流のピーク値ipを常時基準値Ipに一致さ
せる制御装置とを設けることにより達成される。
〔発明を実施するための最良の態様〕
以下添付の図面により本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明に係る電源回路の一実施例を示す回路
図、第2図はその一部変更例を示す回路図、第3図はそ
の回路の作動状態を示すタイムチャートである。
図中、1は被加工体、2はワイヤ電極、3は案内ロー
ラ、4は給電ローラ、5は主電源回路、6は第二の電源
回路、7は直流電源、8は電流検出用の抵抗、9は電流
測定回路、10は主電源回路チョッパ制御回路、11はゲー
ト制御回路、12は第二電源回路チョッパ制御回路であ
る。
主電源回路5は、チョッパ制御インバータ51、コンバ
ータ52、メインゲート53、ダイオード54その他図示され
ている構成要素から成り、第二の電源回路6は、チョッ
パ制御インバータ61、コンバータ62、第二ゲート63その
他図示されている構成要素から成る。
主電源回路チョッパ制御回路10の構成要素は、無負荷
電圧測定器101、平均化回路102、無負荷電圧基準値設定
器103、比較器104、主電源回路チョッパ制御パルス発振
器105、シュミットトリガ回路106及びエクスクルッシブ
オア回路107であり、インバータ51に内蔵されているチ
ョッパ(図示されていない)は、主電源回路チョッパ制
御パルス発振器105の出力パルスにより開閉制御されて
おり、その制御パルスのデューテイファクタにより主電
源回路5の出力電圧が制御されるようになっている。
ゲート制御回路11は、放電電流パルス幅測定用のタイ
ムカウンタ111、平均化回路112、放電電流パルス幅基準
値設定器113、比較器114、電源回路ゲート制御パルス発
振器115及びオフタイム設定器116により図示の如く構成
され、電源回路ゲート制御パルス発振器115の出力パル
ス(第3図PM及びPS)は、主電源回路5及び第二の電源
回路6のゲートを開閉制御する。
第二電源回路チョッパ制御回路12を構成するのは、ピ
ークホールド回路121、平均化回路122、ピーク電流基準
値設定器123、比較器124及び第二電源回路チョッパ制御
パルス発振器125である。そして、第二の電源回路6の
インバータ61のチョッパは第二電源回路チョッパ制御パ
ルス発振器125の出力により開閉制御され、これにより
第二の電源回路6の出力電圧が制御される。
ワイヤ電極2は図示されていないリールから供給さ
れ、公知の送り装置により図示されている経路に引き出
され、その長さ方向に一定の速度で送られており、図示
されている部分では、被加工体1と微小な加工ギャップ
を隔てて対向し、その加工ギャップには公知の加工液が
供給されている。又、被加工体1とワイヤ電極2の間に
は図示されている電源から加工パルスが供給され、且つ
被加工体1は図示されていない送り装置により、ワイヤ
電極2に対しほぼ直角な面内で所望の速度で輪郭加工送
りされ、これらによって被加工体1にワイヤカット放電
加工が施される。
本発明に係る電源回路に於いては、加工電流パルスは
主電源回路5と第二の電源回路6とから供給される。
主電源回路5のメインゲート53を制御するパルスは第
3図PMに示されている。これは公知の放電加工用の制御
パルスである。
これに対して、第二の電源回路6の第二ゲート63は、
主電源回路5から供給されるパルスにより発生する放電
パルスと同期して開閉される。即ち、加工ギャップに実
際に放電が発生したときオンとなり、メインゲート制御
パルスと共にオフとなるものである。この第二ゲート制
御パルスの波形は第3図PSに示されている。
而して、第二の電源回路6の開放電圧E2は、主電源回
路5の開放電圧E1より多少高く設定されており、このた
め、電源回路の出力端子電圧ESは第3図ESに示す如く変
動することになる。
又、加工時のギャップ電圧EG及び放電電流Iの波形も
第3図EG及びIに示すようになる。
無負荷ギャップ電圧EGの基準値E0及び放電電流Iのピ
ーク値IPは予め所期の値に設定されるが、前述の如くこ
れは加工中正しく維持されるものでなく、負荷インピー
ダンスの変動により望ましくない影響を受ける。第3図
EG及びI中、左側に示したパルス波形は基準値を示すも
のであるが、右側には負荷インピーダンスの変動の影響
を受け変化した波形が示されている。
そこで、本発明に於いては、主電源回路5及び第二の
電源回路6の開放電圧E1及びE2、並びにメインゲート及
び第二ゲートの制御パルスのオンタイム幅τON及びDON
を調節することにより、インピーダンスの変動を補償
し、無負荷ギャップ電圧EG及び放電電流Iのピーク値を
予め設定した基準値に保持させるものである。
而して、負荷インピーダンスの変動は急激に生じるも
のでなく、又上記3種の制御、即ち、 主電源回路5の開放電圧E1の制御 第二の電源回6の開放電圧E2の制御 メインゲート及び第二ゲートの制御パルスのオンタ
イム幅τON及びDONの制御 の間には、複雑な相互関係があるので、これらの制御
は、急激に同時に並行して行うことを避け、以下に説明
するように、間欠的に、順次輪番的に、少し宛緩やかに
行うことが望ましい。
以下、その補償方法に就いて説明する。
電流測定回路9は、抵抗8の端子電圧からその高周波
成分等を除き、整形、モデル化した電圧波形パルスを出
力し、主電源回路チョッパ制御回路10、ゲート制御回路
11及び第二電源回路チョッパ制御回路12に供給する。こ
の回路のもう一つの機能は、放電加工回路の計測、制御
回路の間のインシュレーションである。
先ず、主電源回路チョッパ制御回路10の作用に就いて
述べると、電流測定回路9の出力はシュミットトリガ回
路106を介して、又メインゲート53の制御パルスは直接
に、エクスクルッシブオア回路107に入力する。
従って、メインゲート53の制御パルスが状態1とな
り、放電が開始される迄の間は、エクスクルッシブオア
回路107の出力は、状態1となり、この間、無負荷電圧
測定器101が機能し、被加工体1の電圧EGを計測する。
その計測値は平均化回路102に送られる。
平均化回路102は、常時、最後に送られたN個の測定
値を記録し、その平均値を出力するよう構成されてい
る。
この出力は、比較器104により、無負荷電圧基準値設
定器103の設定値E0と比較され、両者間に偏差が検出さ
れたときは、比較器104の出力により主電源回路チョッ
パ制御パルス発振器105の出力パルスのデューテイファ
クタが調節され、これにより無負荷電圧がその設定値に
少し近づけられる。
この主電源回路5の出力電圧の増加は、放電電流Iの
増加も齎らすから、上記のチョッパ制御パルスの修正は
無負荷電圧の偏差を完全に修正するに要する量の数分の
1乃至数十分の1としておき、次に説明するゲート制御
回路11及び第二電源回路チョッパ制御回路12によるパル
ス制御が一巡する迄、この制御を少時中断する。このシ
ーケンス制御は、図示されていない中央制御装置により
管理するよう構成してもよく、又、主電源回路チョッパ
制御パルス発振器105等に内蔵するプログラムによって
行うようにしてもよい。
次に、ゲート制御回路11の作用に就いて説明する。
この回路は、第3図に示されているように、実際の放
電の持続時間tONと、所定の基準値TONとの間に偏差を生
じたときその補償を行うものである。
電流測定回路9の出力は、放電電流パルス幅測定用の
タイムカウンタ111に入力し、その測定値は平均化回路1
12に送られる。
平均化回路112は、常時、最後に送られたN個の測定
値を記録し、その平均値を出力するよう構成されてい
る。
その出力は、比較器114により、放電電流パルス幅基
準値設定器113の設定値TONと比較され、両者間に偏差が
検出されたときは、比較器114の出力により、メインゲ
ート制御パルスのオンタイム幅τONが調節され、これに
より、主電源回路5のメインゲート53及び第二の電源回
路6のゲート63をオフとするタイミングが調節され、こ
れにより放電電流パルス幅tONがその設定値に少し近づ
けられる。
このパルス幅の調節は、放電電流Iに影響を及ぼすの
で、その調節量は所要値の数分の1乃至数十分の1に止
めると共に、他の制御回路による制御が一巡する迄、こ
の制御を暫く中断する。
次は、第二電源回路チョッパ制御回路12による制御で
ある。
電流測定回路9の出力は、ピークホールド回路121に
入力し、ここでそのピーク値が検出され、その測定値は
平均化回路122に送られる。この平均化回路122も、常
時、最後に送られたN個の測定値を記録し、その平均値
を出力するよう構成されている。
この平均化回路122の出力は、比較器124により、ピー
ク電流基準値設定器123の設定値IPと比較され、両者間
に偏差が検出されたときは、比較器124の出力により、
第二の電源回路6のインバータ61を制御するパルスのデ
ューティファクタが調節され、これにより放電電流ピー
ク値iPがその設定値に少し近づけられる。
この放電電流ピーク値の調節は、放電電流パルス幅に
影響を及ぼすので、この調節量も所要値の数分の1乃至
数十分の1とし、他の制御回路による制御が一巡する
迄、この制御を中断する。
以下、上記のサイクルを繰り返して、 主電源回路5の開放電圧E1 第二の電源回路6の開放電圧E2 メインゲート及び第二ゲートの制御パルスのオンタ
イム幅τON及びDON を最適値に収斂させ、これにより無負荷電圧EG、電流ピ
ーク値I及び放電電流パルス幅tONを常時基準値に保つ
ものである。
尚、本発明の構成は叙上の実施例に限定されるもので
はない。主電源回路と第二の電源回路との結合方法に
は、例えば第2図に示したような変更例が考えらえ、
又、各制御回路の構成も自由に設計変更できるものであ
り、それらの制御のシーケンスも同様である。又、上記
3種の制御を輪番的に行う方式に替えて、3個の比較器
に偏差が発生したときの各パルス発振器の調節方法、調
節量の分担等を予め定めて同時に制御を行う方式や、3
個の比較器の出力を例えば中央演算装置で評価し、その
評価結果に基づいて3個のパルス発振器の出力パルスを
総合的に制御する方式等も推奨し得るものであり、本発
明はそれらの全てを包摂するものである。
〔発明の効果〕
本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によると
きは、長時間に渡るワイヤカット放電加工中、常に所望
の加工条件を維持でき、負荷インピーダンスが変動して
も、加工条件には一切影響が及ぶことなく予定通り自動
的に所期の加工を遂行し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電源回路の一実施例を示す回路
図、第2図はその一部変更例を示す回路図、第3図はそ
の回路の作動状態を示すタイムチャートである。 1……被加工体 2……ワイヤ電極 3……案内ローラ 4……給電ローラ 5……主電源回路 51……チョッパ制御インバータ 52……コンバータ 53……メインゲート 6……第二の電源回路 61……チョッパ制御インバータ 62……コンバータ 63……第二ゲート 7……直流電源 8……抵抗 9……電流測定回路 10……主電源回路チョッパ制御回路 11……ゲート制御回路 12……第二電源回路チョッパ制御回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の構成要素から成るワイヤカット放電
    加工装置用電源回路。 記 (a) チョッパ制御インバータ(51)とコンバータ
    (52)とから成る可変電圧直流電源の出力側に、電流開
    閉用のメインゲートを接続して成り、ワイヤ電極(2)
    と被加工体(1)とに加工用電圧パルスを供給する主電
    源回路(5)。 (b) 第二のチョッパ制御インバータ(61)と第二の
    コンバータ(62)とから成る第二の可変電圧直流電源の
    出力側に、第二のゲート(63)を接続して成り、ワイヤ
    電極(2)と被加工体(1)とに電流パルスを供給する
    第二の電源回路(6)。 (c) 主電源回路(5)の無負荷ギャップ電圧EG〔メ
    インゲート(53)がオンとなって後、放電が始まる迄の
    加工ギャップ電圧〕を計測し、無負荷ギャップ電圧EG
    基準値E0と一致するよう、主電源回路(5)のチョッパ
    を制御する回路(10)。 (d) 主電源回路(5)のメインゲート(53)を開
    閉、制御するパルスを発振すると共に、放電電流パルス
    幅tONを計測し、その値が基準値TONと一致するよう、主
    電源回路(5)のメインゲート(53)を開閉制御するパ
    ルスのオンタイムτONを制御し、かつ放電電流パルスと
    同期して第二の電源回路(6)のゲート(63)を開閉制
    御するパルスを発振するゲート制御回路(11)。 (e) 放電電流Iのピーク値ipを計測し、その値が基
    準値Ipと一致するよう第二の電源回路のチョッパを制御
    する回路(12)。
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