JP3015100B2 - 液体材料または固体材料の電極で金属加工品を放電加工するための電源 - Google Patents
液体材料または固体材料の電極で金属加工品を放電加工するための電源Info
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- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
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Description
【発明の詳細な説明】 この発明は請求の範囲第１項の前段に規定する放電加
工用の電源に関する。
工用の電源に関する。
放電加工の技術では種々のパルス電源を役目に応じて
使用する。放電加工切断では、主に脱イオン水が良好な
特性、特に加工品の材料除去特性に関して良好であるた
め、誘電体として利用される。材料の除去を最高にする
ためパルス電源に特別な特性が要求される。
使用する。放電加工切断では、主に脱イオン水が良好な
特性、特に加工品の材料除去特性に関して良好であるた
め、誘電体として利用される。材料の除去を最高にする
ためパルス電源に特別な特性が要求される。
周知のパルス電源で作業間隙内の誘電体として脱イオ
ン水を使用すると、パルス期間を１マイクロ秒より大幅
には短縮できず、電流パルスの立下りエッジを充分急激
にすることができないので、放電電力当たりに可能な材
料の除去を最大にできないという難点がある。それ故、
この事実によりパルス電源の主電流回路中で電流を制限
したり電流を制御するために使用する電力素子がそのよ
うに短いパルス期間やそのような急激な立下りエッジに
追従しなくなる。
ン水を使用すると、パルス期間を１マイクロ秒より大幅
には短縮できず、電流パルスの立下りエッジを充分急激
にすることができないので、放電電力当たりに可能な材
料の除去を最大にできないという難点がある。それ故、
この事実によりパルス電源の主電流回路中で電流を制限
したり電流を制御するために使用する電力素子がそのよ
うに短いパルス期間やそのような急激な立下りエッジに
追従しなくなる。
ドイツ特許第2 735 403号明細書には、１マイクロ秒
の短いパルスと数百アンペアの大電流を流す線材切断用
のパルス電源が開始されている。パルスを更に短くした
り、立下りエッジの傾斜を更に大きくすることは、負荷
抵抗の洩れインダクタンスのため、最早不可能である。
さらに、このパルス電源は前記の負荷抵抗のために消費
電力を経済的に耐え難い程度に大きくする。
の短いパルスと数百アンペアの大電流を流す線材切断用
のパルス電源が開始されている。パルスを更に短くした
り、立下りエッジの傾斜を更に大きくすることは、負荷
抵抗の洩れインダクタンスのため、最早不可能である。
さらに、このパルス電源は前記の負荷抵抗のために消費
電力を経済的に耐え難い程度に大きくする。
これ等の難点を解消するため、欧州特許第160 989号
明細書には、主回路に負荷抵抗の代わりに誘導特性があ
るため、効率の良いパルス電源が開示されている。この
ため、上記の電源を用いて、パルス期間が0.1マイクロ
秒で、電流パルスの立下りエッジがマイクロ秒当たり10
00アンペア以上になるように、電流パルスに望まれる短
いパルス期間や立下りエッジの傾斜も改善できていな
い。これは動作電流が少なくとも５つのスイッチング素
子を流れなければならないことに関連している。
明細書には、主回路に負荷抵抗の代わりに誘導特性があ
るため、効率の良いパルス電源が開示されている。この
ため、上記の電源を用いて、パルス期間が0.1マイクロ
秒で、電流パルスの立下りエッジがマイクロ秒当たり10
00アンペア以上になるように、電流パルスに望まれる短
いパルス期間や立下りエッジの傾斜も改善できていな
い。これは動作電流が少なくとも５つのスイッチング素
子を流れなければならないことに関連している。
この発明の課題は、特に放電加工切断用の周知のパル
ス電源の欠点をなくし、更にパルス期間が100ナノ秒以
下で、電流パルスの立下りエッジの傾斜がマイクロ秒当
たり数千アンペアまでになることを保証することにあ
る。これにより、放電電力当たりの材料の除去率が向上
する。更に、この発明により電流の遮断が早いため、短
絡電流パルスおよび加工品や電極の表面に形成されるア
ーク放電の有害な作用が生じない。周知のように、スパ
ーク放電は確率論的な規則性に従う。実効電力パルス、
無効電力パルス、短絡パルスと退化パルス（例えばアー
ク）は統計的に分布している。それ等の順序には相関関
係がない。短絡パルスと退化パルスは加工品の表面集積
性を悪化させ、電極の消耗の主要因であることが知られ
ている。線材電極では、これは線材の速度が早く、断線
の恐れを意味する。この発明はこれ等の問題を低減する
ことにある。
ス電源の欠点をなくし、更にパルス期間が100ナノ秒以
下で、電流パルスの立下りエッジの傾斜がマイクロ秒当
たり数千アンペアまでになることを保証することにあ
る。これにより、放電電力当たりの材料の除去率が向上
する。更に、この発明により電流の遮断が早いため、短
絡電流パルスおよび加工品や電極の表面に形成されるア
ーク放電の有害な作用が生じない。周知のように、スパ
ーク放電は確率論的な規則性に従う。実効電力パルス、
無効電力パルス、短絡パルスと退化パルス（例えばアー
ク）は統計的に分布している。それ等の順序には相関関
係がない。短絡パルスと退化パルスは加工品の表面集積
性を悪化させ、電極の消耗の主要因であることが知られ
ている。線材電極では、これは線材の速度が早く、断線
の恐れを意味する。この発明はこれ等の問題を低減する
ことにある。
上記の課題は、この発明により、請求の範囲第１項の
特徴部分の構成により解決されている。
特徴部分の構成により解決されている。
ただ一つの図面はこの発明によるパルス電源の回路図
を示す。この回路は詳細な点で変更ができる原理回路で
あり、これを後で更に詳しく説明する。
を示す。この回路は詳細な点で変更ができる原理回路で
あり、これを後で更に詳しく説明する。
この実施例はパルス電源と切断装置から成る放電加工
切断用の機械である。
切断用の機械である。
先ず、この発明によるパルス電源が動作パルスを出力
する切断装置を説明する。加工品２を切断するため、欧
州特許第292 440号明細書に詳しく説明してあるビーム
電極１を使用する。それ故、以下では、ビーム電極とこ
の電極に必要な装置を簡単に説明する。ビーム電極は圧
力容器４中に入れた液状媒質、例えば水銀で形成されて
いる。圧力容器に装着されているノズル３はビーム電極
１に所望の断面、例えば円形の断面を与える。電極１は
高圧下でノズル３からビームの形になって出て往く。ビ
ームになったこの電極は加工品２を切断するために使用
される。ビーム電極１と加工品２は図示していない案内
装置により相対運動をする。ビーム電極と加工品は所望
の軌跡中を相対移動するので、加工品から所望の輪郭を
切り出すことができる。念のため、ビーム電極１と加工
品２は必ず作業間隙13だけ互いに離れ、この作業間隙中
には周知のように誘電体が存在していることも述べてお
く。この実施例の場合、上記誘電体は脱イオン水であ
る。
する切断装置を説明する。加工品２を切断するため、欧
州特許第292 440号明細書に詳しく説明してあるビーム
電極１を使用する。それ故、以下では、ビーム電極とこ
の電極に必要な装置を簡単に説明する。ビーム電極は圧
力容器４中に入れた液状媒質、例えば水銀で形成されて
いる。圧力容器に装着されているノズル３はビーム電極
１に所望の断面、例えば円形の断面を与える。電極１は
高圧下でノズル３からビームの形になって出て往く。ビ
ームになったこの電極は加工品２を切断するために使用
される。ビーム電極１と加工品２は図示していない案内
装置により相対運動をする。ビーム電極と加工品は所望
の軌跡中を相対移動するので、加工品から所望の輪郭を
切り出すことができる。念のため、ビーム電極１と加工
品２は必ず作業間隙13だけ互いに離れ、この作業間隙中
には周知のように誘電体が存在していることも述べてお
く。この実施例の場合、上記誘電体は脱イオン水であ
る。
ビーム電極と加工品が近づいたり接触すると、望まし
くない退化パルスまたは短絡が生じる。作業間隙が広い
と、望ましくない無効電力パルスが発生する。周知のよ
うに、作業間隙13中のパルス状の放電は確率論的な法則
に従う。有効電力パルス、短絡パルス、無効電力パル
ス、退化パルス（アーク）は統計的に分布し、それ等の
順序には相関性がない。短絡パルスと退化パルスは加工
品の表面を悪化させ、望ましくない電極の消耗の原因と
なる。しかし、電極の消耗は、例えば銅、真鍮、鋼のよ
うな固体材料の電極に対してのみ当てはまる。この実施
例で使用するビーム電極１ではこの消耗は生じない。ビ
ーム電極１は高圧下でノズル３から出て、加工品２の作
業間隙13に達し、加工品２に対して所望の輪郭を切り出
して捕集装置５の中へ消える。液体状の電極物質は接続
されているフイルター８中で浄化され、ポンプ11により
圧力導管10を経由して圧力容器４に戻され、そこでこの
物質は次の利用に供される。
くない退化パルスまたは短絡が生じる。作業間隙が広い
と、望ましくない無効電力パルスが発生する。周知のよ
うに、作業間隙13中のパルス状の放電は確率論的な法則
に従う。有効電力パルス、短絡パルス、無効電力パル
ス、退化パルス（アーク）は統計的に分布し、それ等の
順序には相関性がない。短絡パルスと退化パルスは加工
品の表面を悪化させ、望ましくない電極の消耗の原因と
なる。しかし、電極の消耗は、例えば銅、真鍮、鋼のよ
うな固体材料の電極に対してのみ当てはまる。この実施
例で使用するビーム電極１ではこの消耗は生じない。ビ
ーム電極１は高圧下でノズル３から出て、加工品２の作
業間隙13に達し、加工品２に対して所望の輪郭を切り出
して捕集装置５の中へ消える。液体状の電極物質は接続
されているフイルター８中で浄化され、ポンプ11により
圧力導管10を経由して圧力容器４に戻され、そこでこの
物質は次の利用に供される。
時間間隔が極度に短く（100ナノ秒以下）特に急激な
立下りエッジ（マイクロ秒当たり数千アンペアまでの）
を有するパルスを作業間隙13中に発生させるこの発明に
よるパルス電源は、パルス信号を発生用の信号回路と、
作業間隙に動作パルスを発生させるため前記信号回路に
より駆動される主電流回路とで構成されている。
立下りエッジ（マイクロ秒当たり数千アンペアまでの）
を有するパルスを作業間隙13中に発生させるこの発明に
よるパルス電源は、パルス信号を発生用の信号回路と、
作業間隙に動作パルスを発生させるため前記信号回路に
より駆動される主電流回路とで構成されている。
信号回路中にはパルス繰返周波数が10MHz〜50MHzのパ
ルス発生源20と、出力がオアゲート23に達する分周器2
1,22とがある。パルス発生源20は、例えば水晶発振器で
サロニクッス社（SARONIX）の場合、商品番号No.NCT−0
70C 40のものを入手できる。一方の分周器21は信号パル
スのために、また他方の分周器22は二つの信号パルスの
間の休止のために設けてあるが、これ等の分周器は、例
えばテキサス・インストルメント社の商品番号No.SN74/
LS292を使用できる。分周器にはそれぞれ入力端211と22
1がある。入力端211は分周器21中でパルス信号に対して
分周した望む周波数を制御する。入力端221は分周器22
中で休止信号に対して分周した望む周波数を制御する。
ROM（リードオンリーメモリ）26の出力端263,264によ
り、パルス信号と休止信号が異なる時点でオアゲート23
を介して二進計数器24に達するため、両方の信号は互い
に妨げられることはない。更に、計数器24と協働して出
力端263,264から所定数のパルス信号または休止信号が
時間的に連続して二進計数器24に達するので、一パルス
または一休止の幅を形成できる。換言すれば、これは各
パルス信号が一パルス要素となり、また各休止信号が一
休止要素となることを意味する。一定数の要素はこのパ
ルスまたは休止の幅を与える。各要素は二進計数器24中
で加算される。二進計数器24のその時々の要素の内容は
出力端241によりROM26に対する二進形の行アドレスの第
一部分を形成する。同様に二進形の行アドレスの第二部
分は記憶器25の出力端251を介してROM26に入力される。
行アドレスの第二部分は作業間隙13のその時々の電気状
態または挙動を含む。これは後でもっと詳しく説明す
る。二進計数器24は高周波（例えば10MHz〜50MHz）用に
設計され、例えば集積回路としてテキサス・インスッル
メント社の商品番号No.SN74/AS869である。図示する信
号回路の実施例では、この二進計数器がROM26に接続す
る５つの出力端241を有するので、32の異なったアドレ
スを二進符号にして発生する。即ち、換言すると、この
二進計数器はただ一つのパルスに対して16のパルス要素
まで、あるいはただ一つの休止に対して16のパルス要素
まで加算する。望むのであれば、出力端241の数、従っ
て要素の数も多くしたり少なくすることができる。この
実施例では、一パルスに体して16の要素を、また一休止
に対して16の要素を選ぶ。これはパルスと休止の間の分
布が対称な場合に当てはまる。非対称な分布では、例え
ばパルスに対して６の要素と、例えば休止に対して16の
要素を用いてもよい。各要素には一定の時間要素t1,t2,
t3,t4・・・・tNが付属している。各要素あるいは各時
間要素ではROM26の記憶個所に対するアドレス指定が行
われる。各パルスまたは各休止は多数の要素を一パルス
または一休止に形成する頻度の程度アドレス指定され
る。
ルス発生源20と、出力がオアゲート23に達する分周器2
1,22とがある。パルス発生源20は、例えば水晶発振器で
サロニクッス社（SARONIX）の場合、商品番号No.NCT−0
70C 40のものを入手できる。一方の分周器21は信号パル
スのために、また他方の分周器22は二つの信号パルスの
間の休止のために設けてあるが、これ等の分周器は、例
えばテキサス・インストルメント社の商品番号No.SN74/
LS292を使用できる。分周器にはそれぞれ入力端211と22
1がある。入力端211は分周器21中でパルス信号に対して
分周した望む周波数を制御する。入力端221は分周器22
中で休止信号に対して分周した望む周波数を制御する。
ROM（リードオンリーメモリ）26の出力端263,264によ
り、パルス信号と休止信号が異なる時点でオアゲート23
を介して二進計数器24に達するため、両方の信号は互い
に妨げられることはない。更に、計数器24と協働して出
力端263,264から所定数のパルス信号または休止信号が
時間的に連続して二進計数器24に達するので、一パルス
または一休止の幅を形成できる。換言すれば、これは各
パルス信号が一パルス要素となり、また各休止信号が一
休止要素となることを意味する。一定数の要素はこのパ
ルスまたは休止の幅を与える。各要素は二進計数器24中
で加算される。二進計数器24のその時々の要素の内容は
出力端241によりROM26に対する二進形の行アドレスの第
一部分を形成する。同様に二進形の行アドレスの第二部
分は記憶器25の出力端251を介してROM26に入力される。
行アドレスの第二部分は作業間隙13のその時々の電気状
態または挙動を含む。これは後でもっと詳しく説明す
る。二進計数器24は高周波（例えば10MHz〜50MHz）用に
設計され、例えば集積回路としてテキサス・インスッル
メント社の商品番号No.SN74/AS869である。図示する信
号回路の実施例では、この二進計数器がROM26に接続す
る５つの出力端241を有するので、32の異なったアドレ
スを二進符号にして発生する。即ち、換言すると、この
二進計数器はただ一つのパルスに対して16のパルス要素
まで、あるいはただ一つの休止に対して16のパルス要素
まで加算する。望むのであれば、出力端241の数、従っ
て要素の数も多くしたり少なくすることができる。この
実施例では、一パルスに体して16の要素を、また一休止
に対して16の要素を選ぶ。これはパルスと休止の間の分
布が対称な場合に当てはまる。非対称な分布では、例え
ばパルスに対して６の要素と、例えば休止に対して16の
要素を用いてもよい。各要素には一定の時間要素t1,t2,
t3,t4・・・・tNが付属している。各要素あるいは各時
間要素ではROM26の記憶個所に対するアドレス指定が行
われる。各パルスまたは各休止は多数の要素を一パルス
または一休止に形成する頻度の程度アドレス指定され
る。
既に述べた記憶器25は出力端251を経由してROM26の行
アドレスの第二部分を出力し、作業間隙13内の放電状態
を検出する帰還回路（検出回路、フィードバック回路）
27,28,29,50,51,52,53に属する。このような検出回路の
原理的な動作は放電加工中に作業間隙内に生じるパルス
を統計的に評価ため、既に1977年に開示されている。出
版物“Proceeding ISEM 5"ユリス（Juris）印刷出版
社、チューリッヒ、スイスに開示されている電気加工に
対する国際討論会（The International Symposium for
Electromachining（ISEM）），スイスのウォルフベルグ
（Worfberg）,1977年７月21日〜24日に開催されたR.Sno
eys,H.Cornekessen,J.B.Kruthの講演“Analysis of the
EDM Process"「放電加工処理の分析」を参照された
い。図示する実施例では、検出回路27,28,29,50,51,52,
53の構造と動作が異なり、この発明による放電加工電源
の特別な問題の解決策に合わせてある。導線50は一方で
ビーム電極１の圧力容器４と加工品２を接続し、他方で
抵抗51,52を介して比較器27,28,29に接続されている。
作業間隙13に生じる動作パルスは導線50を介してこれ等
の比較器に導入される。これ等の比較器はそれぞれ動作
パルスの振幅の特定なレベルに対して設けてある。その
指示は電圧信号または電流信号として行われる。比較器
27は、例えば高い点火電圧UHを検出する。次の比較器28
は、例えばより低い燃焼電圧UXを検出する。第三の比較
器29は短絡電圧ULを検出する。これ等の三つの電圧値
は、例えば初めに高い点火電圧とより低い燃焼電圧を示
す動作パルス、あるいは短絡パルス、あるいは、例えば
無効電力パルスのような退化パルス、もしくは幅または
時間的な間隔中で一方のタイプから他方のタイプに切り
換わるパルスのような、作業間隙13で生じるパルスのタ
イプを特徴付ける。当然、動作パルスのタイプを特徴付
けるため三つ以上の電圧値を利用してもよい。これはそ
れに応じてより多くの比較器を必要とする。比較器27,2
8,29の各々は同じ設計にされ、記憶器25用のデジタル出
力端を有する集積回路として、テキサス・インスッルメ
ント社の場合、商品番号TL712を使用できる。周波数範
囲は10MHzと50MHzの間にある。これ等の比較器は作業間
隙で生じる電圧値を目標値と連続的に比較し、これ等の
目標値は付属するデジタル／アナログ変換器53からこの
アナログ比較器の入力端を経由して各比較器に導入され
る。簡単のため、このような変換器の一つだけを図面に
示す。図示していな操作パネルのところで、またはこの
発明によるパルス電源の図示していないCNC制御部内で
設定された動作パルスの望ましい電圧値は入力端531を
経由して変換器53に入力される。デジタル／アナログ変
換器53は、テキサス・インスッルメント社の場合、集積
回路として商品番号TLC75224を使用できる。比較器27,2
8,29の出力端には比較結果がデジタル信号の形にして連
続的に出力する。つまり、 動作電圧＜目標値→ハイ（high）信号 動作電圧＞目標値→ロウ（low）信号 が出力する。これ等の信号は記憶器25に入力し、この記
憶器25は時間要素t1,t2,t3,t4・・・・tNの間にこの信
号を検知してアドレス指定する。これはROM26からの継
続信号265と阻止信号266により行われる。時間要素t1,t
2,t3,t4・・・・tN毎に継続信号が記憶器25に出力し、
この記憶器25は値を比較器27,28,29から受け取り、アド
レス指定し、第二のアドレス部分として第一アドレス成
分と共にROM26に出力する。多数の要素から成るパルス
信号や休止信号の終わりにROM26から阻止信号266が出力
し、記憶器24を阻止してリセットする。ROM26は同時に
他の阻止信号267を発生し、この阻止信号が計数器24を
止めてリセットする。計数器24と記憶器25の遮断は次の
時間要素により再び無効にされる。
アドレスの第二部分を出力し、作業間隙13内の放電状態
を検出する帰還回路（検出回路、フィードバック回路）
27,28,29,50,51,52,53に属する。このような検出回路の
原理的な動作は放電加工中に作業間隙内に生じるパルス
を統計的に評価ため、既に1977年に開示されている。出
版物“Proceeding ISEM 5"ユリス（Juris）印刷出版
社、チューリッヒ、スイスに開示されている電気加工に
対する国際討論会（The International Symposium for
Electromachining（ISEM）），スイスのウォルフベルグ
（Worfberg）,1977年７月21日〜24日に開催されたR.Sno
eys,H.Cornekessen,J.B.Kruthの講演“Analysis of the
EDM Process"「放電加工処理の分析」を参照された
い。図示する実施例では、検出回路27,28,29,50,51,52,
53の構造と動作が異なり、この発明による放電加工電源
の特別な問題の解決策に合わせてある。導線50は一方で
ビーム電極１の圧力容器４と加工品２を接続し、他方で
抵抗51,52を介して比較器27,28,29に接続されている。
作業間隙13に生じる動作パルスは導線50を介してこれ等
の比較器に導入される。これ等の比較器はそれぞれ動作
パルスの振幅の特定なレベルに対して設けてある。その
指示は電圧信号または電流信号として行われる。比較器
27は、例えば高い点火電圧UHを検出する。次の比較器28
は、例えばより低い燃焼電圧UXを検出する。第三の比較
器29は短絡電圧ULを検出する。これ等の三つの電圧値
は、例えば初めに高い点火電圧とより低い燃焼電圧を示
す動作パルス、あるいは短絡パルス、あるいは、例えば
無効電力パルスのような退化パルス、もしくは幅または
時間的な間隔中で一方のタイプから他方のタイプに切り
換わるパルスのような、作業間隙13で生じるパルスのタ
イプを特徴付ける。当然、動作パルスのタイプを特徴付
けるため三つ以上の電圧値を利用してもよい。これはそ
れに応じてより多くの比較器を必要とする。比較器27,2
8,29の各々は同じ設計にされ、記憶器25用のデジタル出
力端を有する集積回路として、テキサス・インスッルメ
ント社の場合、商品番号TL712を使用できる。周波数範
囲は10MHzと50MHzの間にある。これ等の比較器は作業間
隙で生じる電圧値を目標値と連続的に比較し、これ等の
目標値は付属するデジタル／アナログ変換器53からこの
アナログ比較器の入力端を経由して各比較器に導入され
る。簡単のため、このような変換器の一つだけを図面に
示す。図示していな操作パネルのところで、またはこの
発明によるパルス電源の図示していないCNC制御部内で
設定された動作パルスの望ましい電圧値は入力端531を
経由して変換器53に入力される。デジタル／アナログ変
換器53は、テキサス・インスッルメント社の場合、集積
回路として商品番号TLC75224を使用できる。比較器27,2
8,29の出力端には比較結果がデジタル信号の形にして連
続的に出力する。つまり、 動作電圧＜目標値→ハイ（high）信号 動作電圧＞目標値→ロウ（low）信号 が出力する。これ等の信号は記憶器25に入力し、この記
憶器25は時間要素t1,t2,t3,t4・・・・tNの間にこの信
号を検知してアドレス指定する。これはROM26からの継
続信号265と阻止信号266により行われる。時間要素t1,t
2,t3,t4・・・・tN毎に継続信号が記憶器25に出力し、
この記憶器25は値を比較器27,28,29から受け取り、アド
レス指定し、第二のアドレス部分として第一アドレス成
分と共にROM26に出力する。多数の要素から成るパルス
信号や休止信号の終わりにROM26から阻止信号266が出力
し、記憶器24を阻止してリセットする。ROM26は同時に
他の阻止信号267を発生し、この阻止信号が計数器24を
止めてリセットする。計数器24と記憶器25の遮断は次の
時間要素により再び無効にされる。
ROM26はプログラム可能で（PROM），例えば集積回路
として、テキサス・インスッルメント社の場合、商品番
号TBP8 S22を使用できる。この記憶器の列はプログラム
され、その行は計数器24と記憶器25でアドレス指定され
る。計数器24と記憶器25の二進符号化された出力信号は
８本の導線を介してROMに入力され、ROMに256のアドレ
スを与える。これはパルス電源の実施例にとって充分す
ぎる程である。希望に応じて記憶個所の数を増減でき
る。図示するROM26では記憶個所に一定のプログラム・
パターンがある。放電加工により加工品２に非常に良好
な材料除去を実際に与える所望の動作パルスの発生に対
応する記憶個所のみが一定の内容でプログラムされてい
る。他の記憶個所は、放電加工による加工品２の除去を
少なくするか、除去しないか、あるいは電極や加工品２
を乱す動作パルス発生に対応するので、内容がなく、こ
れは休止に等しい。こうして、実際に生じる全ての動作
パルス、短絡パルス、無効電力パルス、退化パルスおよ
び作業間隙13の間に生じる個々のパルスのタイプの間の
遷移が配慮されている。ROM26は、計数器24と記憶器25
でアドレス指定された記憶個所の各々にプログラムされ
た内容がある時のみ、出力端261にハイ信号（Ｈ）を出
力する。トリガーされたこれ等の記憶個所でただ一つの
記憶個所だけに内容がないから、ROM26は出力端261にロ
ウ信号（Ｌ）を出力する。この出力信号261は主電流回
路30〜46に達し、ハイ信号（Ｈ）のとき作業間隙に動作
パルスを発生し（電子スイッチ34,36が導通状態であ
る），ロウ信号（Ｌ）のとき動作パルスが発生しない
（電子スイッチ34,36が遮断状態である）。この出力信
号は作業間隙の動作パルスとパルス休止の時間間隔を定
める。計数器24は要素または時間要素t1,t2,t3,t4・・
・・tNが存在する頻度（分周器21,22で決まる）で各信
号パルスと各信号パルス休止をアドレス指定し、記憶器
25は同じ周期（継続信号265,リセット信号266の周期）
で作業間隙13の電気的な挙動の実際の状態に関する値を
アドレス指定するので、各時間要素t1,t2,t3,t4・・・
・tNで定まるROM26）の記憶個所が制御され、その内容
はハイ信号（Ｈ）またはロウ信号（Ｌ）が出力端261に
出力するか否かを決める。計数器21,記憶器25およびROM
26の上記の協同作業は作業間隙13の電気状態を一パルス
期間と一パルス休止の間に何度も検知する利点を与え
る。出力信号261は各時間要素t1,t2,t3,t4・・・・tNで
検知結果を示す。作業間隙の電気状態が正常なら、各時
間要素で同じ出力信号が出力される。作業間隙の電気状
態が変わると、状態変化が生じた時点で出力信号が変わ
る。これは200ナノ秒の内で行われる。これは一動作パ
ルスまたは一パルス休止の初めで既に正しい対抗処理が
ROM26の出力信号261により行われることを意味する。換
言すれば、良好な動作パルスを望ましくない悪い方向へ
変える傾向を直ぐ認識して止めることである。こうし
て、加工品２の除去を少なめたり妨げる、もしくは電極
の消耗を大きくする望ましくない動作パルスが目立たな
くなるので、放電電力当たりの除去率が最大になる。
として、テキサス・インスッルメント社の場合、商品番
号TBP8 S22を使用できる。この記憶器の列はプログラム
され、その行は計数器24と記憶器25でアドレス指定され
る。計数器24と記憶器25の二進符号化された出力信号は
８本の導線を介してROMに入力され、ROMに256のアドレ
スを与える。これはパルス電源の実施例にとって充分す
ぎる程である。希望に応じて記憶個所の数を増減でき
る。図示するROM26では記憶個所に一定のプログラム・
パターンがある。放電加工により加工品２に非常に良好
な材料除去を実際に与える所望の動作パルスの発生に対
応する記憶個所のみが一定の内容でプログラムされてい
る。他の記憶個所は、放電加工による加工品２の除去を
少なくするか、除去しないか、あるいは電極や加工品２
を乱す動作パルス発生に対応するので、内容がなく、こ
れは休止に等しい。こうして、実際に生じる全ての動作
パルス、短絡パルス、無効電力パルス、退化パルスおよ
び作業間隙13の間に生じる個々のパルスのタイプの間の
遷移が配慮されている。ROM26は、計数器24と記憶器25
でアドレス指定された記憶個所の各々にプログラムされ
た内容がある時のみ、出力端261にハイ信号（Ｈ）を出
力する。トリガーされたこれ等の記憶個所でただ一つの
記憶個所だけに内容がないから、ROM26は出力端261にロ
ウ信号（Ｌ）を出力する。この出力信号261は主電流回
路30〜46に達し、ハイ信号（Ｈ）のとき作業間隙に動作
パルスを発生し（電子スイッチ34,36が導通状態であ
る），ロウ信号（Ｌ）のとき動作パルスが発生しない
（電子スイッチ34,36が遮断状態である）。この出力信
号は作業間隙の動作パルスとパルス休止の時間間隔を定
める。計数器24は要素または時間要素t1,t2,t3,t4・・
・・tNが存在する頻度（分周器21,22で決まる）で各信
号パルスと各信号パルス休止をアドレス指定し、記憶器
25は同じ周期（継続信号265,リセット信号266の周期）
で作業間隙13の電気的な挙動の実際の状態に関する値を
アドレス指定するので、各時間要素t1,t2,t3,t4・・・
・tNで定まるROM26）の記憶個所が制御され、その内容
はハイ信号（Ｈ）またはロウ信号（Ｌ）が出力端261に
出力するか否かを決める。計数器21,記憶器25およびROM
26の上記の協同作業は作業間隙13の電気状態を一パルス
期間と一パルス休止の間に何度も検知する利点を与え
る。出力信号261は各時間要素t1,t2,t3,t4・・・・tNで
検知結果を示す。作業間隙の電気状態が正常なら、各時
間要素で同じ出力信号が出力される。作業間隙の電気状
態が変わると、状態変化が生じた時点で出力信号が変わ
る。これは200ナノ秒の内で行われる。これは一動作パ
ルスまたは一パルス休止の初めで既に正しい対抗処理が
ROM26の出力信号261により行われることを意味する。換
言すれば、良好な動作パルスを望ましくない悪い方向へ
変える傾向を直ぐ認識して止めることである。こうし
て、加工品２の除去を少なめたり妨げる、もしくは電極
の消耗を大きくする望ましくない動作パルスが目立たな
くなるので、放電電力当たりの除去率が最大になる。
ROM26には説明した出力端261だけでなく、点線で示す
多数の出力端261もある。これ等の点線の出力端は図示
する主電流回路に並列に配置された他の主電流回路のた
めに用意されている。この配置は並列に接続された多数
の電極１と一つの加工品２、または並列に接続された多
数の電極１と並列に接続された多数の加工品２に対して
想定されている。最初の場合では多数の電極と一つの加
工品が協働する。第二の場合では多数の電極と多数の加
工品が対になって協働する。多数の主電流回路を並列に
接続する場合には、各主電流回路には電極と加工品への
導線43の最初のところに逆流防止ダイオード42がある。
多数の出力端261もある。これ等の点線の出力端は図示
する主電流回路に並列に配置された他の主電流回路のた
めに用意されている。この配置は並列に接続された多数
の電極１と一つの加工品２、または並列に接続された多
数の電極１と並列に接続された多数の加工品２に対して
想定されている。最初の場合では多数の電極と一つの加
工品が協働する。第二の場合では多数の電極と多数の加
工品が対になって協働する。多数の主電流回路を並列に
接続する場合には、各主電流回路には電極と加工品への
導線43の最初のところに逆流防止ダイオード42がある。
ROM26には、例えば電極１および／または加工品２を
適応サーボ送りするため同期信号を出力する他の出力端
262がある。このサーボ送り（適応サーボ制御）は図示
していないが、加工品２の放電除去の進行時に、例えば
電極を移動させる役目を持っているので、同じ作業間隙
13が維持される。除去を与える動作パルスの燃焼電圧の
高さは、サンプリング・アナログ増幅器（サンプル・ホ
ールド増幅器）で検出されるが、この増幅器は捕捉時間
窓に対する出力信号262を必要とする。この時間窓の中
には燃焼電圧のみが含まれ、動作パルスの初めと終わり
（点火時間の遅延と遮断エッジ）は含まれていない。こ
のような出力信号262はROM26中に簡単にプログラムでき
る。
適応サーボ送りするため同期信号を出力する他の出力端
262がある。このサーボ送り（適応サーボ制御）は図示
していないが、加工品２の放電除去の進行時に、例えば
電極を移動させる役目を持っているので、同じ作業間隙
13が維持される。除去を与える動作パルスの燃焼電圧の
高さは、サンプリング・アナログ増幅器（サンプル・ホ
ールド増幅器）で検出されるが、この増幅器は捕捉時間
窓に対する出力信号262を必要とする。この時間窓の中
には燃焼電圧のみが含まれ、動作パルスの初めと終わり
（点火時間の遅延と遮断エッジ）は含まれていない。こ
のような出力信号262はROM26中に簡単にプログラムでき
る。
次に、主電流回路の動作を説明する。既に何度も説明
したように、ROM26の出力信号261は二つの急速電子スイ
ッチ34と36を導通させて主電流回路の動作パルスの発生
を制御する。これ等のスイッチ34,36は出力信号261が存
在する間だけ導通状態になっている。出力信号がなけれ
ば、スイッチ34,36は遮断されているので、作業間隙13
には動作パルスが存在し得ない。これは望ましくないタ
イプの動作パルスが生じる場合にも当てはまる。
したように、ROM26の出力信号261は二つの急速電子スイ
ッチ34と36を導通させて主電流回路の動作パルスの発生
を制御する。これ等のスイッチ34,36は出力信号261が存
在する間だけ導通状態になっている。出力信号がなけれ
ば、スイッチ34,36は遮断されているので、作業間隙13
には動作パルスが存在し得ない。これは望ましくないタ
イプの動作パルスが生じる場合にも当てはまる。
主電流回路は、動作パルスが所定の目標電流振幅を維
持し、非常に急激な立上りエッジを有するように構成さ
れている。これを以下に詳しく説明する。出力信号261
が存在すると、例えば光ファイバー信号伝送体、あるい
は光学信号結合器、あるいは信号分離変成器で形成でき
る高周波用の電流絶縁素子30,31を介して増幅器35とア
ンドゲート32に出力信号261を出力する。増幅器35は電
子スイッチ36を導通状態にする。このスイッチ36はMOSF
ETまたはMOSFET群である。アンドゲート32は増幅器33を
介して他方の電子スイッチ34を制御する。このスイッチ
34もMOSFETまたはMOSFET群であり、高周波用に設計され
ているが、アンドゲート32の他方の入力端に同時に電圧
が印加する時のみ導通状態になる。これの場合は、動作
パルスの電流値が所定の目標値以下の時に必ず生じ、こ
れは測定抵抗41,増幅器44,比較器45,目標値発生源46,電
流絶縁素子47で実現される。電流分離素子30,31,47は同
じ構造で、ヒューレット・パッカード社の場合、集積回
路である商品番号HCPL2400を使用できる。出力信号261
が存在する場合には、一方のスイッチ36は必ず導通状態
であるが、他方のスイッチ34は第二の条件が存在した時
のみ導通状態になる。その場合、スイッチ36が導通状態
の間に、あるいは換言すれば、出力信号261が存在する
間に、スイッチ34はその状態（導通または遮断）を何度
も変えることを述べておく必要がある。
持し、非常に急激な立上りエッジを有するように構成さ
れている。これを以下に詳しく説明する。出力信号261
が存在すると、例えば光ファイバー信号伝送体、あるい
は光学信号結合器、あるいは信号分離変成器で形成でき
る高周波用の電流絶縁素子30,31を介して増幅器35とア
ンドゲート32に出力信号261を出力する。増幅器35は電
子スイッチ36を導通状態にする。このスイッチ36はMOSF
ETまたはMOSFET群である。アンドゲート32は増幅器33を
介して他方の電子スイッチ34を制御する。このスイッチ
34もMOSFETまたはMOSFET群であり、高周波用に設計され
ているが、アンドゲート32の他方の入力端に同時に電圧
が印加する時のみ導通状態になる。これの場合は、動作
パルスの電流値が所定の目標値以下の時に必ず生じ、こ
れは測定抵抗41,増幅器44,比較器45,目標値発生源46,電
流絶縁素子47で実現される。電流分離素子30,31,47は同
じ構造で、ヒューレット・パッカード社の場合、集積回
路である商品番号HCPL2400を使用できる。出力信号261
が存在する場合には、一方のスイッチ36は必ず導通状態
であるが、他方のスイッチ34は第二の条件が存在した時
のみ導通状態になる。その場合、スイッチ36が導通状態
の間に、あるいは換言すれば、出力信号261が存在する
間に、スイッチ34はその状態（導通または遮断）を何度
も変えることを述べておく必要がある。
主電流回路では、動作パルス毎に（出力信号261があ
る場合）電流が方向の部分的に異なる３つの別々の通路
を流れる。パルス信号261が生じた時、そして作業間隙1
3に電流が流れないか僅かに流れると、スイッチ34,36は
導通状態に移行する。この電流は、電源電圧が100V〜10
00Vの直流電圧源40の正極から、スイッチ36,測定抵抗4
1,遮断遅延時間が35ナノ秒の電力用ダイオード42,高周
波撚線で形成された無誘導性の導線43,作業間隙13,スイ
ッチ34を経由して直流電圧源40の負極に流れる（第一通
路）。測定抵抗41は電流値を増幅器44を介して比較器45
に出力し、この比較器45は実際値を目標値発生源46の目
標値と比較する。実際値が目標値以下であれば、電流分
離素子47を介してアンドゲート32の第二入力端に入力す
る制御電圧を発生させるいるので、スイッチ34は引き続
き導通状態である。抵抗41で測定する電流値が目標値以
上になれば、制御電圧はアンドゲート32の第二入力端に
入力されず、スイッチ34は遮断されている。この場合に
は、電流は遮断遅延時間が35ナノ秒の電力用ダイオード
37を経由して第二通路を流れる。このダイオード37を経
由する電流の流れは導線43と作業間隙13の洩れインダク
タンスのために生じる僅かな電圧上昇により可能にな
る。この電流は電力用ダイオード37から導通状態のスイ
ッチ36,抵抗41,遮断遅延時間が35ナノ秒の電力用ダイオ
ード42,導線43,加工品2,作業間隙13等を経由して流れ
る。この電流は電流値が目標値以下に低下するまで流れ
る。次いで、スイッチ34は再び導通状態になるので、電
流は再び第一通路を流れる。プログラム可能な目標値発
生源46が当該動作パルス用の比較器45へ導入する目標値
は作業プログラムに応じてマイクロプロセッサ制御部か
ら供給される。これは導線461で暗示されている。動作
パルスの振幅用の目標値発生源46はデジタル・アナログ
変換器で形成でき、テキサス・インスッルメント社の場
合、集積回路である商品番号TLC7524を採用できる。出
力信号261が消滅して両方のスイッチ34,36が遮断される
と、電流は直ちに第三通路を流れる。この電流は加工品
２から作業間隙13,電極1,導線43,電力用ダイオード37を
経由して、直流電圧源40,遮断遅延時間が35ナノ秒の電
力用ダイオード38,抵抗41,電力用ダイオード42を流れ
る。直流電圧源40は容量が大きく、電流が逆向きにこの
電源へ流れるので、マイクロ秒当たり数千アンペアの動
作パルスの非常に急激な立上りが得られる。
る場合）電流が方向の部分的に異なる３つの別々の通路
を流れる。パルス信号261が生じた時、そして作業間隙1
3に電流が流れないか僅かに流れると、スイッチ34,36は
導通状態に移行する。この電流は、電源電圧が100V〜10
00Vの直流電圧源40の正極から、スイッチ36,測定抵抗4
1,遮断遅延時間が35ナノ秒の電力用ダイオード42,高周
波撚線で形成された無誘導性の導線43,作業間隙13,スイ
ッチ34を経由して直流電圧源40の負極に流れる（第一通
路）。測定抵抗41は電流値を増幅器44を介して比較器45
に出力し、この比較器45は実際値を目標値発生源46の目
標値と比較する。実際値が目標値以下であれば、電流分
離素子47を介してアンドゲート32の第二入力端に入力す
る制御電圧を発生させるいるので、スイッチ34は引き続
き導通状態である。抵抗41で測定する電流値が目標値以
上になれば、制御電圧はアンドゲート32の第二入力端に
入力されず、スイッチ34は遮断されている。この場合に
は、電流は遮断遅延時間が35ナノ秒の電力用ダイオード
37を経由して第二通路を流れる。このダイオード37を経
由する電流の流れは導線43と作業間隙13の洩れインダク
タンスのために生じる僅かな電圧上昇により可能にな
る。この電流は電力用ダイオード37から導通状態のスイ
ッチ36,抵抗41,遮断遅延時間が35ナノ秒の電力用ダイオ
ード42,導線43,加工品2,作業間隙13等を経由して流れ
る。この電流は電流値が目標値以下に低下するまで流れ
る。次いで、スイッチ34は再び導通状態になるので、電
流は再び第一通路を流れる。プログラム可能な目標値発
生源46が当該動作パルス用の比較器45へ導入する目標値
は作業プログラムに応じてマイクロプロセッサ制御部か
ら供給される。これは導線461で暗示されている。動作
パルスの振幅用の目標値発生源46はデジタル・アナログ
変換器で形成でき、テキサス・インスッルメント社の場
合、集積回路である商品番号TLC7524を採用できる。出
力信号261が消滅して両方のスイッチ34,36が遮断される
と、電流は直ちに第三通路を流れる。この電流は加工品
２から作業間隙13,電極1,導線43,電力用ダイオード37を
経由して、直流電圧源40,遮断遅延時間が35ナノ秒の電
力用ダイオード38,抵抗41,電力用ダイオード42を流れ
る。直流電圧源40は容量が大きく、電流が逆向きにこの
電源へ流れるので、マイクロ秒当たり数千アンペアの動
作パルスの非常に急激な立上りが得られる。
この発明によるパルス電源を図面に基づき詳細に説明
した。図示した構成要素を類似なものに置き換える可能
性は簡単に生じる。
した。図示した構成要素を類似なものに置き換える可能
性は簡単に生じる。
Claims (2)
- 【請求項１】直流電圧源（40）の正極から負極へ順導通
方向に第一電子スイッチ（36），加工品（２），電極
（１），第二電子スイッチ（34）を直列に接続した主電
力回路を設け、第一と第二電子スイッチ（34,36）をパ
ルストリガ制御信号で駆動して動作間隙（13）に放電電
流パルスを流し、放電電流パルス供給用のプログラム化
されたシーケンスおよび放電加工中に検出された放電の
タイプに基づき放電電流パルスに対応する第一と第二電
子スイッチ（36,34）用のトリガ制御パルスを発生する
制御信号処理ユニットにより、液体材料または固体材料
から成る電極（１）と加工品（２）との間の動作間隙
（13）に放電電流パルスを印加して金属の加工品（２）
を放電加工で切断する電源において、 主電力回路が更に、 ・第二電子スイッチ（34）の電極（１）側から直流電圧
源（40）の正極へ順導通方向に接続した第一電力ダイオ
ード（37）と、 ・直流電圧源（40）の負極から第一電子スイッチ（36）
の加工品（２）順へ順導通方向に接続した第二電力ダイ
オード（38）と、 ・第一電子スイッチ（36）の加工品（２）側から加工品
（２）に向けて順導通方向に直列に接続された第三電力
ダイオード（42）と測定抵抗（41）と、 を含み、更に電源に ・測定抵抗（41）を流れる電流が目標値以上の時に阻止
信号を出力し、目標値以下の時に作動信号を出力する検
出比較手段（44,45,46）と、 ・前記検出比較手段が阻止信号を出力した時、第二電子
スイッチ（34）をトリガする制御パルスの第二電子スイ
ッチ（34）への導入を阻止し、前記検出比較手段が作動
信号を出力した時、第二電子スイッチ（34）をトリガす
る制御パルスの第二電子スイッチ（34）への導入を許す
トリガ制御手段（32）と、 が設けてあることを特徴とする電源。 - 【請求項２】パルス発生器（20）と、パルス発生器にそ
れぞれ接続するパルス期間用分周器（21）および休止期
間用分周器（22）と、両方の分周器（21,22）の出力信
号を計数する二進計数器（24）と、電極（１）と加工品
（２）の間の動作電位を検出する電位検出手段（50,51,
52）と、電極（１）と加工品（２）の間で問題とする複
数のタイプの放電にそれぞれ対応する基準電位と前記電
位検出手段の電位とを比較して対応するタイプの放電の
存在・非存在を通報する比較器（27,28,29）と、前記比
較器の出力信号を記憶する記憶器（25）と、前記二進計
数器（24）の出力信号を第一部分行アドレス信号とし、
前記記憶器（25）の出力信号を第二部分行アドレス信号
として受け入れ、前記第一および第二部分行アドレスに
応じて前記トリガー制御信号に対応する駆動信号を出力
するROM（26）とが付属していることを特徴とする請求
項１に記載の電源。
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|---|---|
| JPH04500178A JPH04500178A (ja) | 1992-01-16 |
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-
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