JP2860657B2 - 放電加工機用電源装置および放電加工方法 - Google Patents

放電加工機用電源装置および放電加工方法

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JP2860657B2 JP63289837A JP28983788A JP2860657B2 JP 2860657 B2 JP2860657 B2 JP 2860657B2 JP 63289837 A JP63289837 A JP 63289837A JP 28983788 A JP28983788 A JP 28983788A JP 2860657 B2 JP2860657 B2 JP 2860657B2
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、放電加工機用電源装置および上記電源を用
いる放電加工方法に関する。
[従来の技術] 従来の放電加工機において、その電源装置にギャップ
と直列にスイッチング素子およびギャップに所定値の加
工電流が流れるようにするための電流制限抵抗を設けた
場合、ギャップがショートすると、ショート電流が加工
電流以上になり、アークを誘発する。
この場合、工具電極の消耗を少なくするために電源電
圧を低くすると、ショート電流と加工電流との差がさら
に大きくなり、アークを誘発させやすくなる。
一方、直流電源とギャップとの間に、インダクタンス
素子を挿設して回路中のインダクタンス成分を所定の値
にすることによって、ギャップに流れる加工電流の波形
を平滑にして定電流をギャップに供給できるようにした
定電流型回路が知られている。この定電流型回路によれ
ば、ショート電流と通常の加工電流との差が小さいか
ら、アークの誘発を防止することができる。
[発明が解決しようとする課題] しかし、このような装置にあっては、直流電源の電圧
を低くする等した場合には、たとえば、電流検出用抵抗
の値を小さくしなければならず、このために回路の時定
数が大きくなるので、加工電流の波形の立ち上がりが悪
くなる。加工電流の波形の立ち上がりが悪ければ、それ
だけ、加工速度が低下するという問題がある。
本発明は、ギャップがショートしたときのアーク誘発
を防止するとともに、電源電圧が低くても、ギャップを
流れる電流波形の立ち上がりを向上させ、これによって
加工速度が低下するのを防止する放電加工機用電源装置
を提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記問題点に鑑みて提案されたものであ
り、スイッチング手段を介して、工具電極とワークとの
対向によって形成されるギャップに直流電源を直列に接
続し、上記スイッチング手段をゲート信号によりオン・
オフ制御し、所定の休止時間を置いた所定時間幅の電圧
パルスを上記ギャップに印加し、放電を繰り返し発生さ
せる放電加工機用電源装置において、上記スイッチング
手段が、電流制限抵抗が直列に接続されていないスイッ
チング素子と電流検出用抵抗との直列回路によって構成
され、上記オン・オフ制御する信号の発生手段は、論理
積回路と、コンパレータとを有し、上記論理積回路は、
上記ゲート信号と上記コンパレータの出力とを入力し、
常時は通過する上記ゲート信号によって上記スイッチン
グ素子をオンとし、上記ギャップに電圧を印加して放電
を開始させる回路であり、上記コンパレータは、上記電
流検出用抵抗による検出放電電流信号と上記放電電流が
所定値になるように設定された基準値信号とを比較し、
上記検出放電電流信号が、上記基準値信号以上になって
から上記基準値信号以下になるまでの間、上記スイッチ
ング素子をオフするよう上記ゲート信号が上記論理積回
路を通過するのを阻止するものであり、上記ギャップに
おける放電の開始後、当該ゲート信号の上記所定時間幅
の間、上記スイッチング素子のオン・オフを繰り返し、
所望1個の放電パルスを生成させる放電加工機用電源装
置である。
また、好ましくは、上記スイッチング手段の回路構成
と同じ回路構成で、上記スイチング手段と並列に設けら
れ、上記スイッチング手段の上記検出抵抗と同一または
適宜に異なる検出抵抗値の検出抵抗を有する第2のスイ
ッチング手段と、上記オン・オフ制御する信号の発生手
段の回路構成と同じ回路構成で、上記第2のスイッチン
グ手段に対して設けられ、上記オン・オフ制御する信号
の発生手段の上記基準値信号と同一または適宜に異なる
基準値信号を有する第2のオン・オフ制御する信号の発
生手段とが設けられている。
また、好ましくは、上記直流電源よりも高い電圧を出
力する第2の直流電源と、上記ゲート信号が制御極に入
力する第3のスイッチング素子との直列接続回路が、上
記直流電源と同極性で、上記ギャップに並列に接続され
ている。
また、本発明の放電加工方法は、スイッチング手段を
介して、工具電極とワークとの対向によって形成される
ギャップに直流電源を直列に接続し、上記スイッチング
手段をゲート信号によりオン・オフ制御し、所定の休止
時間を置いた所定時間幅の電圧パルスを上記ギャップに
印加し、放電を繰り返し発生させる放電加工方法におい
て、上記スイッチング手段が、電流制限抵抗が直列に接
続されていないスイッチング素子と電流検出用抵抗との
直列回路によって構成され、上記ゲート信号の供給によ
って上記スイッチング素子をオンとして上記ギャップに
電圧パルスを印加し、上記ギャップで放電が開始した後
は、上記電流検出用抵抗によって放電電流を検出し、こ
の検出放電電流が所定の基準値を越えると上記スイッチ
ング素子をオフとし、その後、上記検出放電電流が上記
所定の基準値よりも低下すると上記スイッチング素子を
再度オンとする作動を、上記ゲート信号の所定時間幅の
間繰り返すように、上記検出放電電流信号によって、上
記スイッチング素子への上記ゲート信号の供給を制御す
る放電加工方法である。
[作用] 本発明の電源装置は、ゲート信号の供給によってスイ
ッチング素子をオンとしてギャップに電圧パルスを印加
し、ギャップで放電が開始した後は、検出放電電流信号
と放電電流の所望基準値信号とを比較し、検出信号が基
準値信号に達し、基準値信号以上になると、スイッチン
グ素子をオフとし、上記スイッチング素子のオフにより
検出信号が基準値信号よりも低下すると、スイッチング
素子をオンとする作動を上記ゲート信号が終了するまで
高周波で繰り返させるので、ギャップを介して流れる放
電電流が、放電回路のスイッチング回路中に電流制限抵
抗が設けられていないにもかかわらず、所定値以上に増
大することなく、所定値を保った放電とすることがで
き、また、ショート電流と加工中の放電電流との差が小
さいので、たとえショートしてもアーク放電状態に移行
することが少ない。また、従来の定電流型回路のよう
に、回路中にインダクタンス素子が挿入されていないの
で、ギャップを流れる放電電流の立ち上がりおよび立ち
下がり特性が改善され、加工速度が向上する。
[実施例] 第1図は、本発明の第1実施例を示す回路図である。
この実施例は、直流電源V1と、ダイオードD1と、スイ
ッチングトランジスタTR1と、電流検出用抵抗R1と、工
具電極とワークとの間のギャップGとが直列に接続され
ている。
また、コンパレータC1は、電流検出用抵抗R1の放電電
流に応ずる両端検出信号と、放電電流を所定値に設定す
る基準電圧源VR1の設定基準値信号とを比較し、電流検
出用抵抗R1を流れる電流の値が所定値以下であるときに
「1」を出力するものである。ANDゲートA1は、コンパ
レータC1の出力信号と図示しないゲート信号発生回路か
ら出力されたゲート信号(ギャップGに電圧を印加すべ
き所定時間幅に対応する時間だけオンする信号)とを入
力し、それらの論理積をとり、この論理積をとった信号
をスイッチングトランジスタTR1のベースにオン・オフ
制御信号として供給するものである。
次に、上記実施例の動作について説明する。
第2図(1)、(2)、(3)は、上記実施例の動作
を示すタイムチャートである。
まず、ゲート信号は、第2図(1)に示すように、ギ
ャップGに電圧を印加すべき時間だけ「1」になる信号
であり、このゲート信号がANDゲートA1の1つの入力に
所定の休止時間を置いて繰り返し加えられるものであ
る。そして、トランジスタTR1がオフしているときに
は、電流検出用抵抗R1には電流が流れず、その両端には
電圧が発生しないので、コンパレータC1が「1」を出力
する。したがって、この状態でゲート信号が供給される
と、該ゲート信号は論理積回路A1を通過してトランジス
タTR1がオンするが、このオン後ギャップで放電が開始
した初期には抵抗R1に流れる電流が少ないので、その両
端電圧も小さく、このときにコンパレータC1の出力は依
然として「1」である。
そして、トランジスタTR1を流れる放電電流は急速に
立ち上って増大し、抵抗R1の両端電圧が基準電圧源VR1
の設定基準値信号よりも高くなると、コンパレータC1の
出力が「0」になり、ANDゲートA1が「0」を出力する
ので、トランジスタTR1がオフする。つまり、ギャップ
で放電が開始してから非常に短い時間だけ、トランジス
タTR1がオン状態を継続する。
上記のようにトランジスタTR1がオフすると、電流検
出用抵抗R1の両端電圧が低くなり上記基準値信号よりも
低下するので、コンパレータC1が「1」を再び出力し、
ANDゲートA1が「1」を出力し、トランジスタTR1が再び
オンとなって放電電流を増大させる。そして上記動作を
繰返すことによって、ANDゲートA1からは、ゲート信号
のパルス幅よりも非常に狭いパルスが間欠的に出力さ
れ、トランジスタTR1は高速にオンオフを繰り返す。
ところで、トランジスタTR1がオンしたときに流れる
電流の経路の時定数を非常に少なくしておけば(たとえ
ば従来設けられていたインダクタンス分を除去するか非
常に小さくすれば)、ギャップGを流れる電流波形の立
ち上がりが非常によくなり、また、トランジスタTR1が
オフしてから再びオンするまでの時間が非常に短くな
り、放電電流の切れ(放電電流の瞬断)が無くなるか非
常に少ない。
また、上記実施例は、定電流回路を構成しているの
で、第2図(3)に示すように、たとえギャップGがシ
ョートしたとしても、このショート電流と加工電流との
差が小さくなる設定とすることができ、アークの誘発を
防止することができる。さらに、上記実施例はギャップ
Gを流れる電流回路の時定数を小さくすることができる
ので(コンパレータC1の出力をANDゲートA1に直接印加
しているので)、回路全体の応答性がよく、放電電流の
切れが生じ難い。
第3図は、本発明の第2実施例を示す回路図である。
この第2実施例は、上記第1実施例と比較すると、電
源V1の電源電圧よりもはるかに高い電圧を発生する別の
直流電源V0を有した電流容量の小さい別電源(回路)が
設けられている。そして、この別電源V0によるギャップ
Gへの電圧印加タイミングをコントロールするスイッチ
ングトランジスタTR0が設けられている。
このようにすることによって、τ(トランジスタTR
1がオンしてからギャップに電流が流れ始めるまでの時
間)の電圧を高くすることができ、該τwを短縮し、よ
り確実に放電を行なわせることができる。
第4図は、本発明の第3実施例を示すブロック図であ
る。
この第3実施例は、ダイオードD1、トランジスタTR
1、電流検出抵抗R1、コンパレータC1、基準電圧源VR1、
ANDゲートA1を1組とすると、この1組の構成部品のそ
れぞれに対応する、ダイオードD2、トランジスタTR2、
電流検出抵抗R2、コンパレータC2、基準電圧源VR2、AND
ゲートA2の1組が上記最初の1組と並列に設けられてい
る。
なお、電流検出抵抗R2は、抵抗R1の抵抗値と同じでも
よいが異ならせるようにしてもよい。また、基準電圧源
VR2の電圧は、基準電圧源VR1の電圧と同じでもよいが異
ならせるようにしてもよい。上記のように、電源V1から
ギャップGに供給する放電電流ループ(スイッチング経
路)を2つ設けることによって、その放電電流ループの
インピーダンスはR1とR2との合成抵抗になり、放電電流
を増大させることができる。また、そのスイッチングタ
イミングを異ならせることによって(抵抗R1、R2の値を
変えることによって、または基準電圧源VR1、VR2の電圧
を変えることによって)、放電電流のリップルをより少
なくすることができる。
なお、第4図に示す第3実施例においては、上記組
(放電電流ループ)を2つ並列に設けてあるが、この組
(放電電流ループ)を3つ以上互いに並列に接続するよ
うにしてもよい。つまり、スイッチング手段と放電電流
検出手段と比較手段とANDゲートとを1まとめとする組
を複数組、互いに並列に接続してもよい。このようにす
れば、リップルをより少なくでき、また、抵抗R1、R2の
電流容量が少なくてよいので設計が容易である。
第5図は、本発明の第4実施例を示す回路図である。
この第4実施例は、トランジスタTR0と直列に電流検
出用抵抗R0を設け、電圧源VR0とコンパレータC0とANDゲ
ートA0とを設けたものである。そして抵抗R0、コンパレ
ータC0、ANDゲートA0、トランジスタTR0のループで一種
の発振を行ない、これによってトランジスタTR0がオ
ン、オフを繰り返している。
なお、上記実施例においてコンパレータC1、C2、C0を
シュミットトリガに置換えてもよい。
[発明の効果] 本発明によれば、ギャップがショートしたときのアー
ク誘発を防止するとともに、電源電圧が低くてもギャッ
プを流れる電流波形の立ち上がりが向上し、これによっ
て加工速度が低下するのを防止できるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例を示す回路図である。 第2図は、本発明の第1の実施例における動作を説明す
るための波形を示すタイミングチャートであり、(1)
はゲート信号、(2)はギャップの電圧波形、(3)は
ギャップに流れる電流波形である。 第3図は、本発明の第2実施例を示す回路図である。 第4図は、本発明の第3実施例を示す回路図である。 第5図は、本発明の第4実施例を示す回路図である。 TR0、TR2……スイッチングトランジスタ、 R0、R1、R2……電流検出用抵抗、 C0、C1、C2……コンパレータ、 V1……電源、 V0……別電源、 VR0、VR1、VR2……基準電圧、 G……ギャップ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スイッチング手段を介して、工具電極とワ
    ークとの対向によって形成されるギャップに直流電源を
    直列に接続し、上記スイッチング手段をゲート信号によ
    りオン・オフ制御し、所定の休止時間を置いた所定時間
    幅の電圧パルスを上記ギャップに印加し、放電を繰り返
    し発生させる放電加工機用電源装置において、 上記スイッチング手段が、電流制限抵抗が直列に接続さ
    れていないスイッチング素子と電流検出用抵抗との直列
    回路によって構成され、 上記オン・オフ制御する信号の発生手段は、論理積回路
    と、コンパレータとを有し、 上記論理積回路は、上記ゲート信号と上記コンパレータ
    の出力とを入力し、常時は通過する上記ゲート信号によ
    って上記スイッチング素子をオンとし、上記ギャップに
    電圧を印加して放電を開始させる回路であり、 上記コンパレータは、上記電流検出用抵抗による検出放
    電電流信号と上記放電電流が所定値になるように設定さ
    れた基準値信号とを比較し、上記検出放電電流信号が、
    上記基準値信号以上になってから上記基準値信号以下に
    なるまでの間、上記スイッチング素子をオフにするよう
    上記ゲート信号が上記論理積回路を通過するのを阻止す
    るものであり、 上記ギャップにおける放電の開始後、当該ゲート信号の
    上記所定時間幅の間、上記スイッチング素子のオン・オ
    フを繰り返し、所望1個の放電パルスを生成させること
    を特徴とする放電加工機用電源装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、 上記スイッチング回路の回路構成と同じ回路構成で、上
    記スイッチング手段と並列に設けられ、上記スイッチン
    グ手段の上記検出抵抗と同一または適宜に異なる検出抵
    抗値の検出抵抗を有する第2のスイッチング手段と; 上記オン・オフ制御する信号の発生手段の回路構成と同
    じ回路構成で、上記第2のスイッチング手段に対して設
    けられ、上記オン・オフ制御する信号の発生手段の上記
    基準値信号と同一または適宜に異なる基準値信号を有す
    る第2のオン・オフ制御する信号の発生手段と; が設けられていることを特徴とする放電加工機用電源装
    置。
  3. 【請求項3】請求項1または第2項において、 上記直流電源よりも高い電圧を出力する第2の直流電源
    と、上記ゲート信号が上制御極に入力する第3のスイッ
    チング素子との直列接続回路が、上記直流電源と同極性
    で、上記ギャップに並列に接続されていることを特徴と
    する放電加工機用電源装置。
  4. 【請求項4】スイッチング手段を介して、工具電極とワ
    ークとの対向によって形成されるギャップに直流電源を
    直列に接続し、上記スイッチング手段をゲート信号によ
    りオン・オフ制御し、所定の休止時間を置いた所定時間
    幅の電圧パルスを上記ギャップに印加し、放電を繰り返
    し発生させる放電加工方法において、 上記スイッチング手段が、電流制限抵抗が直列に接続さ
    れていないスイッチング素子と電流検出用抵抗との直列
    回路によって構成され、 上記ゲート信号の供給によって上記スイッチング素子を
    オンとして上記ギャップに電圧パルスを印加し、上記ギ
    ャップで放電が開始した後は、上記電流検出用抵抗によ
    って放電電流を検出し、この検出放電電流が所定の基準
    値を越えると上記スイッチング素子をオフとし、その
    後、上記検出放電電流が上記所定の基準値よりも低下す
    ると上記スイッチング素子を再度オンとする作動を、上
    記ゲート信号の所定時間幅の間繰り返すように、上記検
    出放電電流信号によって、上記スイッチング素子への上
    記ゲート信号の供給を制御することを特徴とする放電加
    工方法。
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DE1989625407 DE68925407T2 (de) 1988-11-16 1989-11-15 Steuerschaltkreis für den Entladestrom einer Elektroerosionsmaschine
ES89810874T ES2085869T3 (es) 1988-11-16 1989-11-15 Circuito de control para la corriente de mecanizado de una maquina de electroerosion.
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US08/156,067 US5386095A (en) 1988-11-01 1993-11-23 Electric discharge machine power supply with current control at variable levels
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