JP3519149B2 - ワイヤ放電仕上げ加工用電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワイヤ放電仕上げ加工
に、特定の構成の高周波交流電圧源を加工用電源装置と
して用いた仕上げ加工用電源装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者等は、荒加工から仕上げ加工ま
での一連のワイヤ放電加工の加工効率を向上させるため
に、特に仕上げ加工用の電源として、後述するような或
る特定の高周波交流電圧源を用いたり、荒加工（ファー
ストカット加工）後の仕上げ加工のために、被加工体の
寸法・形状精度出し及び所定面粗度改善のセカンドカッ
ト加工、またはセカンドカット及びサードカット加工等
の所望複数段の中仕上げ加工の際に、加工送りサーボ制
御方式を、前記ファーストカットの加工工程ではサーボ
基準電圧に対する放電間隙電圧の偏差零のとき送り速度
が零となり送り方向が反転する所謂ゼロメソッドサーボ
制御方式を選定使用するのに対し、前記セカンドカット
加工工程及び該中仕上げ加工工程以後の前記高周波交流
電圧源を加工電源とする仕上げ加工を含む各加工工程で
は、送り速度が放電加工間隙電圧に比例し、設定サーボ
基準電圧に対する放電間隙の電圧偏差零のとき設定加工
条件（主として加工電圧又は放電パルス等の条件）によ
る加工速度に符合する通常実験値の加工送り速度が設定
される減速サーボ制御方式に選定切換えて加工を行なう
こと等を下記の特許出願で提案した。 ［出願日］ 平成６年３月２３日 ［出願番号］ 平成６年特許願第９２８３６号 ［発明の名称］ ワイヤ放電加工方法及びワイヤ
放電加工用電源回路 図面によりこれを説明すると、図４は前記仕上げ加工用
の高周波交流電圧源をワイヤ放電加工用の仕上げ加工用
として適用した場合の概略構成説明図で、ワイヤ放電加
工の通常荒加工条件の所望輪郭形状を最初に加工するフ
ァーストカット加工工程に用いる加工用電源、及び前記
ファーストカット加工工程後に所望の形状精度出しと加
工面粗度改善のセカンドカット及びサードカット等の一
または複数加工工程から成る中仕上げ加工工程に用いる
加工用電源等が組合わされて構成されたワイヤ放電加工
用電源回路として示したものである。

【０００３】而して、図に於いて、１は一対の間隔を置
いて配置した位置決めガイド２Ａ、２Ｂ間を所定の張力
を付与した状態で軸方向に更新送り移動させられるワイ
ヤ電極、３は図示しないｘｙクロステーブルに載置した
ワークスタンド４に取り付けられ、ワイヤ電極軸方向と
略直角方向から微小放電間隙を介して相対向せしめられ
る被加工体で、図示しない加工液供給手段による加工液
供給介在の下に両者間に印加される間歇的な電圧パルス
により放電を生ぜしめて加工が行われるものである。

【０００４】そして、前記通常荒加工条件のファースト
カット工工程の加工のための加工電圧、即ち、間歇的な
電圧パルスは、図示した一実施例のワイヤ放電加工用電
源回路５から、給電接続線１１Ａ、１１Ｂとしての同軸
又はシールド線を介し、或いは更に、放電間隙近傍の引
き回しリード線には、好ましくは縒線を利用するが如く
にしてワイヤ電極１と被加工体３間に供給印加される。
前記電源回路５は、直流電圧源６Ａと電流容量に応じ複
数個が並列に接続されるＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタ等
の電子スイッチ素子６Ｂと電流制限抵抗６Ｃ及び逆電圧
防止整流器６Ｄとの直列回路からなる、従来最も通常の
間歇的な電圧パルスの生成供給回路６が、放電間隙に並
列となるように給電接続線１１Ａ、１１Ｂに接続され、
前記間歇的な電圧パルスはパルス制御装置７によるスイ
ッチ素子６Ｂの制御により所望に生成される。即ち、制
御装置７の前記スイッチ素子６Ｂの制御装置部分として
は、スイッチ素子６Ｂを放電間隙の放電状態検出情報に
よる変更制御をする場合を除き、予め選択設定した一定
のオン時間信号τＯＮとオフ時間信号τＯＦＦ とを規
則的に交互に繰り返して電圧パルスを供給制御する場合
と、スイッチ素子６Ｂのオン時間信号を放電間隙に電圧
パルスの印加開始時より放電間隙で放電が開始するまで
の該放電開始遅延期間の関数とし増大する、即ち各放電
パルスの放電持続時間を設定の一定値とするよう電圧パ
ルス印加開始後放電間隙での放電開始時より前記オン時
間信号の計測を開始し、計測完了によりスイッチ素子６
Ｂをオフとしてオフ時間に移行させる制御をするもの等
があり、以下の説明では、主として前記後者の場合につ
いて説明を加えるが、本発明は何等これに限定されるも
のではない。

【０００５】前記電源回路５には、前記スイッチ素子６
Ｂのオン・オフによる加工電圧パルス供給回路６に加え
て、該回路６による放電パルスの放電電流振幅Ｉｐを増
大し、延ては加工平均電流を増大させて、加工速度を一
段と増加させるためのパルス電流増幅回路または電流パ
ルス供給回路８が、可変直流電圧源８Ａとスイッチ素子
８Ｂと逆電圧防止整流器８Ｃとから成る直列回路として
回路６と並列に設けられており、該電流パルス供給回路
８は制御装置７によるスイッチ素子８Ｂのオン時に急峻
な立ち上がりの高電流を出力するように、所謂電流制限
抵抗がその直列回路中にない無抵抗回路、乃至はスイッ
チ素子８Ｂの破損防止のために制御装置７に設けられて
いるスイッチ素子８Ｂの電流制御器７Ａの作動のための
微小な検出抵抗の他には電流制限抵抗が挿入されてない
回路８であって、スイッチ素子６Ｂのオン時間信号又は
前記放電開始時よりのオン時間信号は、仕上げ加工条件
の場合は勿論、ワイヤ放電加工に於いては、大きくても
数１０μＳ以内、通常数μＳ以内であるから、スイッチ
素子８Ｂを回路６による印加電圧パルスにより間隙での
放電開始を検出して作動するオン時間信号の間オンさせ
るようにしても、スイッチ素子８Ｂ又は、少なくとも回
路８の飽和領域動作への移行時間等の関係から破損を免
れ得る場合があるが、上記スイッチ素子８Ｂの動作領域
を不飽和領域と又は、少なくとも回路８の電流がスイッ
チ素子８Ｂの飽和電流値よりも充分小さい（通常数分の
一）範囲を動作領域となるように条件設定すれば、該ス
イッチ素子８Ｂの破損の問題はなく、かつ該スイッチ素
子８Ｂ乃至は回路８の電流オフ切れ特性が鋭く、急峻と
なるから好ましいものである。

【０００６】図示の回路構成例では、前記電源回路５中
に、可変直流電圧源９Ａとスイッチ素子９Ｂと電流制限
抵抗９Ｃ及び逆電圧防止整流器９Ｄとの直列回路から成
るもう一つの、即ち、第２の電圧パルス供給回路９が設
けられており、該第２の電圧パルス供給回路９は、開閉
スイッチ９Ｅにより所望に応じて使用されるものである
が、例えば、直流電圧源９Ａは、通常出力電圧が一定の
直流電圧源６Ａ（約８０〜１２０Ｖ）に対し、可変で電
圧値は同等以上（約８０〜２８０Ｖ）であり、電流制限
抵抗９Ｃは、抵抗６Ｃに対し大きな設定で、回路９の電
流容量を小さなものとし、スイッチ素子９Ｂを“パルス
制御装置７により、例えばスイッチ素子６Ｂとオン・オ
フ同期印加、又は高圧遮断等と称して前記電圧パルス印
加に先だって電圧印加を開始し、放電間隙での放電開始
を検出してスイッチ素子９Ｂをオフとすることにより電
圧印加を遮断するなどの制御をする等して、間隙の平均
加工電圧を高めることにより放電開始を促進させるとと
ともに、間隙電圧検出によるサーボ制御で放電間隙を広
く維持させるなどの作用をする副電源であって、本発明
の実施に必須のものではない。

【０００７】前述の電流パルス供給回路８は、電圧パル
ス供給回路６及び通常回路９と共に電源回路５として、
被加工体３のファーストカット加工工程と、該ファース
トカット加工工程後の電源加工条件の切換設定による寸
法・形状精度出し、及び面粗度改善の加工を行なうセカ
ンドカット及び、サードカット等一又は複数の加工工
程、すなわち、加工電圧として間歇的な電圧パルスを用
いるファーストカットの加工工程、及びセカンドカット
等の中仕上げの加工工程に用いられるもので、ゲート入
力は切換えスイッチ８Ｅにより制御装置７に接続されて
いて、例えば前述のような回路６との関連制御が行われ
るものであるが、前記中仕上げの加工工程であるセカン
ドカット加工工程の加工の終了後、高周波交流電圧を用
いる加工面粗度出し加工の１乃至２又はそれ以上の仕上
げ加工工程（例えば、フォースカット加工工程、或いは
更にフィフスカット加工工程等）に移行するに際し、電
圧パルス供給回路６及び回路９を必要に応じ開閉スイッ
チ６Ｅ及び９Ｅで切り離すと共に、前記切換えスイッチ
８Ｅを高周波の間歇パルスのゲート信号回路８Ｄ側に切
換えて、電流パルス供給回路８を高周波電流パルス発生
回路１０として機能せしめるものである。

【０００８】そして、その際、前記高周波電流パルス発
生回路１０と放電間隙間に設けられた高周波結合トラン
ス１３と、前記輪郭形状の形成加工のファーストカッ
ト、及びセカンドカット等の寸法・形状精度出しと面粗
度改善の中仕上げ加工工程から加工面粗度出しの仕上げ
加工の加工工程に移行する際の回路切換え開閉スイッチ
１４とから成る函体状のボックスに収納された回路装置
１２は、以下の如き構成、及び切換え使用されるもので
ある。

【０００９】高周波結合トランス１３は、前記高周波電
流パルス発生回路１０が出力する間歇的な高周波パルス
電流１個１個を１サイクルの高周波交流電圧に変換する
もので、高周波用フェライト等から成る高透磁率のリン
グコア１３Ａに１次巻線１３Ｂと２次巻線１３Ｃとが、
巻線比が１：１〜３、好ましくは１：１〜２、捲回数が
１次巻線１〜５ターン、好ましくは１〜２ターン、２次
巻線１〜１２ターン、好ましくは１〜４ターンの如く、
高周波数応答可能に何れも少ない巻数で、かつどちらか
と言えば電圧が高くて電流が小さい仕上げ加工用の高周
波交流電圧を得る目的から、１次巻線よりも２次巻線の
捲回数が同一以上となるように捲回してあるものであ
る。

【００１０】次に、前記高周波電流パルス発生回路１０
の出力と、前記ワイヤ電極１・被加工体３から成る放電
間隙間の給電接続線１１Ａ、１１Ｂと前記回路装置１２
の接続と切換え構成に付き説明すると、１次巻線１３Ｂ
を高周波パルス発生回路１０の低インダクタンスの同軸
又はシールド線から成る給電接続線１１Ａ、１１Ｂ出力
と接離する開閉スイッチと、２次巻線１３Ｃを低キャパ
シタンスの撚線や単線から成る接続線を介して放電間隙
と接離する開閉スイッチとは、前記高周波パルス発生回
路１０の出力両端と放電間隙のワイヤ電極１と被加工体
３夫々の間に接続される給電接続線１１Ａ、１１Ｂの回
路部分に設けられる給電回路開閉スイッチ１４Ａ、１４
Ｂと、１次巻線の入力両端を前記給電回路開閉スイッチ
１４Ａ、１４Ｂよりも高周波電流パルス発生回路１０側
でその出力線の両方に接続する間の一方又は両方の接続
回路に挿設した１次巻線開閉スイッチ１４Ｃと、及び２
次巻線の出力両端を前記給電回路開閉スイッチ１４Ａ、
１４Ｂよりも放電間隙側でワイヤ電極１と被加工体３の
両方に接続する間の一方又は両方の接続回路に挿設した
２次巻線開閉スイッチ１４Ｄとから成り、前記２つの給
電回路開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂと、１次巻線及び２
次巻線開閉スイッチ１４Ｃ、１４Ｄとは、前者の開閉ス
イッチ１４Ａ、１４Ｂがオンのとき、後者の開閉スイッ
チ１４Ｃ、１４Ｄがオフとなるように互いに逆に開閉せ
しめられることによりその目的を達成するものであり、
前記給電回路開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂがオフで、１
次及び２次巻線開閉スイッチ１４Ｃ、１４Ｄがオンのと
き、仕上げ加工の加工工程で使用する高周波交流電圧に
よる仕上げ加工用電源回路が構成されることになる。

【００１１】なお、、図示では１次巻線及び２次巻線の
各開閉スイッチとして、夫々各１個が設けられた場合
で、かつ設けられる切換えスイッチの数を最も少ない数
として構成した場合であるが、スイッチの数により種々
の切換え回路構成と為し得ることは当然である。

【００１２】図５は、図４の加工電源回路を仕上げ加工
の加工工程の仕上げ加工用電源回路として、即ち、開閉
スイッチ６Ｅおよび９Ｅを通常オフにし、切換えスイッ
チ８Ｅによりゲート信号回路８Ｄをオンにして高周波パ
ルス発生回路１０を機能させ、給電回路開閉スイッチ１
４Ａ、１４Ｂをオフ、トランス１次及び２次巻線開閉ス
イッチ１４Ｃ、１４Ｄを夫々オンとして作動させた場合
のタイミングチャートを２サイクル分、ほぼ理想的な波
形として示したもので、ａは前記間歇パルスのゲート信
号回路８Ｄから出力してスイッチ素子８Ｂをオン・オフ
させる高周波のゲート信号、ｂは前記ゲート信号に基づ
き高周波電流パルス発生回路１０が出力し、トランス１
３の１次巻線１３Ｂに供給する電流パルス、ｃは前記パ
ルス電流に基づき２次巻線１３Ｃに誘起され放電間隙に
印加される高周波交流電圧と該高周波交流電圧印加に基
づき放電間隙で放電が発生した場合の放電間隙電圧波
形、ｄは同放電間隙の放電電流の例である。

【００１３】前記ゲート信号回路８Ｄから出力する間歇
的なパルスのゲート信号は、本発明が標榜する仕上げ加
工に於いては、図示ではＴ_ＯＮ＝１００ｎＳ（実質約１
５０ｎＳ）、Ｔ_ＯＦＦ＝１．０μＳで、大凡約Ｔ_ＯＮ＝
５０ｎＳ〜１０００ｎＳ程度のμＳオーダ以下で、Ｔ
_ＯＦＦ＝５００ｎＳ〜１０μＳ又は数１０μＳ程度であ
り、ｃの交流電圧が相互に繋がるのを限度として、好ま
しくはＡＴＯＦＦ ≧０となるよう条件設定をするもの
である。又、前記高周波電流パルス発生回路１０の出力
電流パルス波形ｂは、スイッチ素子８Ｂが、又は少なく
とも回路８の電流がスイッチ素子８Ｂの飽和電流値より
も充分小さい立上がり電流の飽和領域作動状態となる前
にゲート信号ａがオフとなり、スイッチ素子８Ｂ、又は
回路８の電流切れが高速で行われたものとして示されて
いる。

【００１４】又、前記ｃ図の２次巻線１３Ｃの高周波交
流電圧は、近時のテストに依れば、外径約５５ｍｍφ、
内径約３０ｍｍφの、高透磁率ＭｎーＺｎフェライト
や、ＮｉーＺｎフェライト等のフェライトトロイダルコ
ア（例えば、ＴＤＫ製ＰＣ５０［又はＰＣ３０］Ｔ４０
×１６×２４）を２重積したコア１３Ａに、断面約３．
５ｍｍ２ のテフロン系樹脂被覆導線を１次巻線１３
Ｂ：１ターン、２次巻線１３Ｃ：２ターンとしたとき、
直流電圧源８Ａの出力約６０Ｖで正負に夫々約１５０〜
１７０Ｖ、電圧源８Ａの出力約２５Ｖで正負に夫々約６
０〜６５Ｖで、仕上げ加工の加工工程である加工面粗度
所望仕上げの仕上げ加工（例えば、フォースカット、及
びフィフスカット等）に適用可能な、好適に高電圧の高
周波交流電圧が得られ、放電電流波形ｄに示す如く、交
流電圧１サイクルの初めの半波で放電が発生すると、次
の逆極性の半波に於いては続いて放電が起こることにな
るが、平均加工電流が１Ａ前後程度より小さい値で仕上
げ加工を進行させることができる。例えば、前記正負約
１５０〜１７０Ｖ、約１ＭＨｚの高周波交流電圧で、前
工程のセカンドカット加工等の中仕上げ加工工程約１０
〜１３μｍＲｍａｘに仕上げた加工面を、フォースカッ
ト等の１回目の仕上げ加工することにより、約３．５μ
ｍＲｍａｘ程度に仕上げることができ、更に前記正負約
６０Ｖの高周波交流電圧でフィフスカット等の２回目の
仕上げ加工をすることにより約１．５μｍＲｍａｘ程度
に仕上がるものである。なお、上記の如き放電加工デー
タは、以後の場合も含めて、特別に断りがない以上、加
工液として純水等の水系加工液を用いた場合のものであ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】而して、上記発明後、
電源やサーボ送りの設定や調整、及び加工方法に付き改
良を重ね来たが、後で（図６）詳しく説明する上記減速
サーボ制御方式を加工送りの制御方式として採用してい
るファーストカット加工工程後のセカンドカット等の寸
法・形状精度出し及び加工面粗度改善の直流電源をスイ
ッチ素子のオン・オフすることにより得られる休止時間
を置いた間歇的な電圧パルスを加工電源とする加工工程
と、前記寸法・形状精度出しと加工面粗度を所望に仕上
げる高周波交流電圧源による仕上げ又は最終仕上げ加工
とでは、加工送りのサーボ制御方式として同じ減速サー
ボ制御方式を採用していても、加工条件、特に水系加工
液の特性に変化があると加工と送りの状態が整合せず、
上記セカンドカット等の加工工程迄で、所定の形状・寸
法精度出し及び加工面粗度改善が行われていても、次の
仕上げ又は最終仕上げ加工でかえって寸法・形状精度を
損なうと言うことが少なくなかった。

【００１６】特に、当該ワイヤ放電加工に常用の上記水
系加工液に於ける、例えばイオン交換樹脂の寿命等によ
る水質（特に比抵抗値、又は伝導度）の変化や加工間隙
部分に於ける加工液流通の不整等による加工屑濃度の部
分的な変化或いは加工液供給装置部に於ける加工液温度
制御装置の不調とか異常等が加工間隙内加工液の部分的
比抵抗変化として作用するようになると、加工電源、即
ち高周波交流電圧源の出力による放電間隙の無負荷電圧
に変動が生じ、放電間隙に接続した検出回路からの検出
サーボデータ又は信号に、前記設定されている実験値に
準処したデータ又は信号とズレを生じ、加工状態が変化
して加工の寸法・形状精度を大きく損なうと言う欠点が
あった。

【００１７】例えば、前記高周波交流電圧源による仕上
げ加工時に、加工液の比抵抗値が所定値よりも低下する
変化が生じていると、前記無負荷電圧の低下より放電間
隙の電圧が見掛上低下しているので、加工送りのサーボ
制御方式として、前段のセカンドカット加工等の寸法・
形状精度出しの中仕上げの加工の際に用いた前述の送り
速度が放電間隙電圧に比例し、サーボ基準電圧に対する
放電間隙の電圧偏差零のときほぼ設定加工条件による加
工速度に符合する実験値の加工送り速度が設定される減
速サーボ制御方式のものをそのまま用いると、加工送り
速度が極端に低下するのに対し、加工量（加工速度又は
加工電源の加工能力）はそれ程低下している訳ではない
ので、加工量過多となり、ポンチ切抜き加工では寸法・
形状が所定値より小さく、又逆にダイの穴の寸法・形状
が所定値よりも大きく加工されて、所望に即ち、これ
は、上記加工液の比抵抗値が低下等変化している場合に
は、上記中仕上げの減速サーボ制御の条件設定では、加
工電源の種類が異なる仕上げ加工に用いるには、主とし
てサーボゲインの設定不適、又は調整不足等を意味する
ことになり仕上がらないと言う結果を招来する。

【００１８】又、上記の場合のセカンドカット加工工程
時の減速サーボ制御方式に代えて、従来より仕上げ加工
では多く慣用の一定速度サーボ制御方式（上記減速サー
ボ制御方式の場合の設定加工条件に符合する実験値の加
工送り速度の一定の送り速度として、間隙電圧が上記サ
ーボ電圧よりも充分低い所定値以下、又は間隙短絡で、
短絡又は間隙回復の後退作動をするサーボ制御方式）を
採用すると、加工送り速度が一定であるにもかかわず、
放電間隙に供給される前記高周波交流電圧源による放電
エネルギーが放電間隙の放電部以外の部分へ分流する割
合が多くなっているため、加工量が過少となり、ポンチ
切抜き加工では寸法・形状が所定値よりも大きく、又逆
にダイの加工ではダイの穴の寸法・形状が所定値よりも
小さく加工されて所望に仕上がらないのである。なお、
上記高周波交流電圧源による仕上げ加工の際に放電間隙
の無負荷電圧が低下する要因としては、上述水系加工液
の性状変化の外に、後述の高周波交流電圧を生成及び放
電間隙に供給する給電線の温度変化による抵抗値変化が
あってた場合とか、後述の高周波交流電圧を変換生成す
る高周波結合トランスの磁束飽和による温度上昇があっ
た場合等が考えられるが、之等の要因は通常生じ難い
か、生じない設定や制御をすることが比較的容易で、対
応済みのものである。

【００１９】そこで、本発明は、高周波交流電圧源によ
る仕上げ加工又は最終仕上げ加工の際に加工液の比抵抗
等の性状変化等が或る程度生じていても、目的に対して
許容可能な程度に仕上がる加工が可能な上記高周波交流
電圧源、即ち仕上げ加工用電源装置を開発することを目
的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】 前述の本発明の目的
は、（１）、高周波交流電圧源を加工用電源とするワイ
ヤ放電仕上げ加工に於いて、直流電圧源とオン・オフ電
子スイッチ素子とを直列に接続した該直列回路中に電流
制限抵抗を有しない電流パルス供給回路と、該電流パル
ス供給回路と共に仕上げ加工に際して開閉スイッチによ
り切換え使用される夫々捲回数の少ない１次巻線と２次
巻線とを有するリングコアの高周波結合トランスと、前
記オン・オフ電子スイッチ素子に間歇的な高周波のパル
スのゲート信号を供給するゲート信号供給回路とを備
え、間歇的な高振幅の高周波電流パルスを前記電流パル
ス供給回路より前記１次巻線に供給し、前記２次巻線に
誘起される高電圧の高周波交流電圧をワイヤ電極と被加
工体間の放電間隙に印加すると共に、前記ワイヤ電極と
被加工体間に与えられる加工送りのサーボ制御方式を、
送り速度が放電間隙の電圧に比例し、設定サーボ基準電
圧に対する間隙電圧の偏差零のとき設定加工条件の加工
速度に応ずる通常実験値による送り速度が設定される減
速サーボ制御方式に設定してワイヤ放電仕上げ加工をす
るようにしてなり、前記加工間隙に供給介在せしめられ
る加工液の比抵抗の検出判別手段と、該検出判別により
前記加工液の比抵抗が所定値以上低下したことの検出判
別信号が出力したとき該信号により前記電流パルス供給
回路の直流電圧源の出力直流電圧を増大せしめる制御手
段とを備えた仕上げ加工用の電源構成とすることによ
り、（２）、又前記（１）の仕上げ加工用電源に於い
て、前記直流電圧源が商用交流を制御整流する制御整流
回路と、該回路の導通開始位相を前記検出判別信号によ
り制御する位相制御回路と、整流出力を平滑化する平滑
回路とから成る構成とすることにより、（３）、又前記
（１）の仕上げ加工用電源に於いて、前記直流電圧源が
商用交流を整流するコンバータと、該コンバータ出力を
交流に変換するインバータと、該インバータ出力を整流
するコンバータとから成り、前記検出判別信号により前
記インバータの導通パルス幅を制御する構成とすること
により、（４）、又前記加工液の比抵抗の検出判別手段
が、ワイヤ電極と被加工体との相対向放電間隙加工部が
浸漬配置される加工槽内充填貯溜加工液、又は前記加工
槽へ加工液を汲み上げ供給する加工液供給装置の貯溜又
は供給路加工液の比抵抗を検出して判別する前記
（１）、（２）、又は（３）に記載のワイヤ放電仕上げ
加工用電源とすることにより、（５）、又前記加工液の
比抵抗の検出判別手段がワイヤ電極と被加工体との放電
間隙加工部の電圧又は間隙インピーダンスを検出して判
別する前記（１）、（２）、又は（３）に記載のワイヤ
放電仕上げ加工用電源とすることによりより良く達成さ
れるものである。なお、前述課題を解決するための手段
としては、上記加工用電源部分以外の部分での対応も考
えられるものであるが、それ等に付いては別途処置せん
とするものである。

【００２１】

【作用】本発明の仕上げ加工用電源は、上述の構成を有
するものであるから、放電間隙に印加される高周波交流
電圧の無負荷電圧が、放電間隙に流通介在する加工液の
比抵抗変化（低下）により見掛け上低下したとき、その
比抵抗変化の検出信号により無抵抗の電流パルス供給回
路の直流電源の電圧を増大制御し、交流変換トランスの
１次巻線に供給する電流パルスの振幅を所望に増大して
２次巻線誘起高周波交流電圧の電圧値を増大補償するか
ら、放電間隙より検出するサーボデータに変化を生じさ
せず、このためサーボ制御回路での複雑な調整、制御を
せずに、加工状態を変化させず、加工寸法・形状精度を
損なうことなく仕上げ加工を進めることができる。

【００２２】

【実施例】図６Ａ、Ｂ及びＣは、前記図５のタイミング
チャート図中の高周波結合トランス１３の２次巻線１３
Ｃに誘起出力される仕上げ加工用高周波交流電圧波形Ｃ
を、前記２次巻線１３Ｃ出力にワイヤ電極１及び被加工
体３を接続し、その対向する微小間隙を流動する加工液
中に浸漬させた放電加工中と実質同一の状態とした時の
前記交流電圧波形Ｃをシンクロスコープからの線図とし
て、前記１次巻線１３Ｂに実際に流れる電流パルスの波
形線図ｂと共に示したもので、Ａは前記使用水系加工液
の比抵抗値が約５００００（５×１０^４）Ωｃｍの最も
慣用の加工液条件時の値の場合、Ｂは同じく約１０００
００（１×１０^５）Ωｃｍで可成りシビアな精仕上げ加
工条件時の値の場合、又はＣは約２２０００（２．２×
１０^４）Ωｃｍで、異常に近い抵抗値の場合の各波形線
図である。この図６Ａ、Ｂ及びＣによれば、加工液の比
抵抗値の変化によって放電間隙に誘起印加される高周波
交流電圧の無負荷電圧が変化していることが明らかで、
例えば標準のＡに対し、比抵抗値が低下したＣでは前記
無負荷電圧は少なくとも約１０％近く低下しており、サ
ーボ検出回路によるサーボ検出信号とサーボ制御データ
との間に偏差が生じ、前述したように太鼓（真直度）を
含む加工寸法・形状精度が変化して、精度低下を生じる
ことになる。

【００２３】 図７は、縦軸に加工送り速度Ｆ（ｍｍ／
ｍｉｎ）、横軸にサーボ制御電圧（放電間隙の平均電圧
Ｖ _Ｇ （ｖ））を目盛り、加工条件によって異なる設定基
準電圧ＳＶを同一と仮定して前述各種のサーボ制御方式
の実施例特性曲線図を示したもので、Ａはゼロメソッド
サーボ制御方式、Ｂ及びＣは利得特性が異なる減速サー
ボ制御方式、又Ｄは一定サーボ制御方式の各特性曲線図
であり、特性曲線Ｃに対して比例利得の大きい特性曲線
Ｂの減速サーボ制御方式は、前述間歇的な電圧パルスを
加工電源として、ファーストカット（荒）加工後の寸法
・形状精度出しと加工面粗度改善の加工を行なう所謂セ
カンドカット加工等の１つ又は複数加工工程の中仕上げ
加工の加工送り制御方式としては、好適なものである
が、前述の如き構成及び特性を有する高周波交流電圧源
による加工面粗度仕上げの仕上げ加工の際には、放電間
隙状態の変化、即ち、例えばワイヤ電極、被加工体の材
質・組合せの変更や被加工体板厚変化等による影響もあ
るが、特に放電間隙に流通介在する水系加工液の性状変
化、特に比抵抗値変化による影響が大きく、前記高周波
交流電圧源による放電間隙無負荷電圧が約１０％程度低
下等変化するようになると、加工平均電圧はそれ以上変
化し、前述の如くサーボ制御による加工送り作動に重大
な変化影響を与えることとなるため、サーボ制御特性を
例えばＣの特性曲線とか、或いは例えば平均電圧によっ
て比例利得特性が多段に変化する複雑な特性の減速サー
ボ制御方式に切換え、又は調整等することが必要となる
が、その調整変更設定や制御は可成り精妙な技術を要
し、再現性や確実性に欠ける欠点があった。

【００２４】 図１は、本発明の第１の実施例の仕上げ
加工用電源回路のブロックダイアグラム図で、１０は前
述のオン・オフ電子スイッチ素子８Ｂと後述するように
電圧可変とされる定電圧直流電源８Ａ及び逆電圧防止整
流器８Ｃとを直列に接続し、該直列回路中に電流制限抵
抗を有しない電流パルス供給回路８に、所望の高周波間
歇パルスのゲート信号を供給するゲート回路８Ｄを設け
た高周波電流パルス発生回路で、前述仕上げ加工に際し
開閉スイッチ１４によって切換えられた１次巻線１３Ｂ
と２次巻線１３Ｃをフェライト鉄心１３Ａに捲回した高
周波結合トランス１３により、前記発生回路１０から供
給される間歇的な高周波の電流パルスを、略１サイクル
の高周波交流電圧に変換してワイヤ電極１と被加工体３
間の放電間隙に供給印加させる。１５はワイヤ電極１と
被加工体３間の放電間隙を加工液１６中に於いて浸漬形
成させるために設けられた加工槽で、加工液供給装置１
８でその比抵抗値が所定値に制御された加工液１６が循
環供給され、必要に応じ加工槽１５中の加工液１６中に
設けたノズル１７から加工液を放電間隙へ噴射するよう
構成される。前記加工液供給装置１８は周知の構成のも
ので、加工槽１５から還流する加工液を収納する汚濁液
槽１９と該汚濁液槽１９の加工液をポンプ２０により汲
み上げフィルタ２１を介して清浄化した加工液を収納す
る清浄液槽２２と、該清浄加工液を汲み上げ流量・圧力
等の調整分配器２４を介して前記加工槽１５及びノズル
１７へ供給するポンプ２３、及び該供給清浄加工液の比
抵抗値及び温度やその他の性状を所定値に保持制御する
装置、図示の場合はイオン交換器２５と供給清浄加工液
の比抵抗を検出器２７Ａで検出して加工液のイオン交換
処理を行なうポンプ２６の作動を制御する制御装置２７
とから成る。

【００２５】而して、前述の如く上記イオン交換器２５
が収納するイオン交換樹脂の寿命等により、特に加工液
の比抵抗値や伝導度の水質に変化が生ずると、前述のよ
うに高周波電流パルス発生回路１０と高周波結合トラン
ス１３とによって生成された加工部放電間隙の高周波交
流電圧の無負荷電圧が低下し、該高周波交流電圧による
仕上げ加工の加工電圧（平均加工電圧）も低下し、放電
間隙から検出されるサーボ制御用の検出電圧が低下する
等変化してサーボ制御による加工送り、前述図７のＢ、
Ｃ等の放電間隙電圧に対する送り速度特性を有する減速
サーボ制御方式による加工送りでの対応が、複雑困難と
なる。

【００２６】よって、図１の発明は、加工液の比抵抗値
又は伝導度検出判別手段として、加工槽１５中に加工液
供給装置１８との間で循環充填状態にある加工液１６の
比抵抗（又は伝導度）検出手段２８を設け、該検出手段
２８による、例えば所望設定からの偏差信号を、増幅器
２９より増幅した後、増幅電圧信号をＡ／Ｄ変換器３０
によりＡ／Ｄ変換し、変換デジタル信号を回路絶縁フォ
トカプラ等の入出力回路３１を介してマイクロコンピュ
ータ等を内蔵する制御装置３２に入力し、該制御装置３
２は予め実験等により作成し、記憶装置３３に記憶して
ある前記加工液の比抵抗値（又は伝導度）と定電圧直流
電圧源８Ａの出力電圧（加工部放電間隙に於ける高周波
交流電圧の無負荷電圧）との関係データを読み出し、前
記入出力回路３１から入力した検出信号と比較演算等し
て、前記直流電源８Ａの電圧制御部３４に出力電圧値の
制御指令信号を出力するものである。そして前記直流電
源８Ａの電圧を制御装置３２からの電圧指令に従って変
更（増大）設定することにより、電流パルス発生回路１
０の出力電流パルス振幅を所望に変更（増大）せしめ、
高周波結合トランス１３により交流に変換出力し、放電
間隙に於ける高周波交流電圧の無負荷電圧を所望に変更
（増大）させ、前記加工送りの減速サーボ制御方式の設
定条件等に調整等の手を加えることなく、所定の仕上げ
加工をそのまま続行することができ、目的とする加工を
することができる。

【００２７】図２は、本発明の第２の実施例の仕上げ加
工用電源回路のブロックダイアグラム図で、前述図１の
加工液の比抵抗値（又は伝導度）の検出判別手段として
は、検出手段２８を加工槽１５の液１６に対して設ける
代りに、加工液供給装置１８の清浄液槽２２中や加工液
供給管路中の液から検出信号を得るようにすることもで
きるが、さらに例えばポンプ２３、分配器２４又はノズ
ル１７等に起因する循環量の減少、噴射液量又は噴射力
の減少等により加工部放電間隙で加工屑濃度の部分的変
化が生じた場合には、前述図１等の検出方式では対応で
きないことから、加工部放電間隙の電圧又は間隙インピ
ーダンスを直接検出することにより加工液の比抵抗値
（又は伝導度）を検出判別するようにしたものである。
即ち、図に於て、３５は放電間隙電圧検出用分圧回路
で、検出分圧電圧を演算増幅器から成る反転増幅器３６
で増幅した後、増幅電圧信号をピークホールド回路３７
でピークホールドし、該ピークホールド電圧信号を前記
Ａ／Ｄ変換器３０によりデジタル信号にＡ／Ｄ変換し
て、入出力回路３１から制御装置３２に入力し、記憶装
置３３に予め記憶させた前記検出分圧電圧（放電間隙加
工液の比抵抗値又は伝導度）と加工部放電間隙に於ける
高周波交流電圧の無負荷電圧との関係データを読み出
し、之を前記入出力回路３１から所定の時間間隔を置い
て入力するサンプリング検出信号と比較、演算等して直
流電源８Ａの電圧制御部３４に出力電圧値の制御指令信
号を出力するものである。

【００２８】而して、図３のＡ及びＢは前記電圧制御部
３４を有する電圧可変の定電圧直流電源８Ａ例をの示す
もので、Ａに於いて４０は商用の３相交流電源、４１は
所定容量で所望変圧出力タップを有する３相トランス、
４２は３相制御整流回路、４３は回路４２中の制御整流
器の導通開始位相を制御する位相制御回路、４４は整流
直流の平滑回路、４５は出力直流電圧の検出用分圧回
路、４６は反転増幅回路で分圧回路４５から入力する直
流検出分圧電圧が、所定の一定値となるように位相制御
回路４３に制御信号を供給し、前記検出分圧電圧が所定
の一定値となるように制御整流回路４２の制御整流器の
導通開始位相を制御し、直流定電圧電源８Ａを形成して
いる。又Ｂは定電圧電源８Ａの出力電圧変動をより小さ
くするためにインバータ回路４７を導入構成したもの
で、トランス４１の変圧出力をコンバータ４８Ａにより
一旦直流に変換した後、該直流を導通パルス幅制御回路
（ＰＷＭ）４９によって検出分圧電圧が所定の一定値と
なるように回路４７中の被制御素子の導通パルス幅（時
間）が制御される前記インバータ回路４７により、前記
商用周波数よりも周波数の高い交流に変換し、該交流を
コンバータ４８Ｂにより直流に変換するものである。

【００２９】そして、図３のＡに於いては、前記定電圧
制御用の検出分圧回路４５、反転増幅回路４６、及び位
相制御回路４３が、又はＢに於いては該回路４３に代え
て導通パルス幅制御回路４９を有する回路が前記直流電
源８Ａの電圧制御部３４を形成しているもので、該電圧
制御部３４の前記反転増幅回路４６に、前記制御装置３
２からの制御指令信号が増幅回路５０を介して前記増幅
回路４６に入力し、定電圧制御の電圧制御部３４が制御
維持すべき基準電圧値を変更するものであり、斯くする
ことにより、前述加工液の比抵抗値の変化や加工部放電
間隙の電圧又は間隙インピーダンス変化が検出される
と、その検出原因である放電間隙の加工用高周波交流電
圧の無負荷電圧の低下等変化を補償するため、直流電源
８Ａの電圧を所望に変更制御し、高周波結合トランス１
３に所望する交流電圧を変換出力させる。而して、本発
明に於ける高周波交流電圧源は、前述の構成の高周波電
流パルス発生回路１０と開閉スイッチ１４によって切換
え使用される高周波結合トランス１３との組合せによっ
て構成されるものであるから、前記高周波結合トランス
１３のフェライト材等の鉄芯１３Ａが、１次巻線１３Ｂ
に電流パルス発生回路１０から供給されて流れる電流ピ
ーク値に於いて磁気的に飽和しない回路定数設定（例え
ば、複数鉄芯の重積使用等）としておくことにより、１
次巻線１３Ｂの電流パルス振幅増大により２次巻線１３
Ｃの誘起交流電圧の無負荷電圧振幅を容易に増加させる
ことができる。そして、前記電流パルス発生回路１０の
出力高周波電流パルス（図５ｂ）の電流振幅及び時間等
の設定値と電流パルス供給回路８及び使用スイッチング
素子８Ｂの作動飽和電流値（Ｅ／Ｒ＝Ｉｓ）との関係を
示す図８の特性曲線図から明らかなように、電流パルス
供給回路８（発生回路１０）が出力する電流パルスの振
幅Ｉｐは前記作動飽和電流値Ｉｓに対して数分の１の充
分低い値に選択設定され、他方前記スイッチング素子８
Ｂの作動飽和電流値Ｉｓへの立上がり時間は、例えば２
ＳＫ１１７０等の斯種ＰｏｗｅｒＭＯＳ−ＦＥＴの場合
で、約０．９Ｉｓに立ち上がるのに約１５０ｎＳ弱程度
であるから、前述の如くして直流電源８Ａの電圧を増大
させることにより電流パルス発生回路１０の出力電流パ
ルスの電流パルス振幅を増大し、１次巻線１３Ｂの電流
パルス振幅を増大させる得る訳である。又、前記の電圧
可変の定電圧電源８Ａとしては、前述図３Ａ及びＢの電
子回路形式のいものに於いて各種変更構成が可能なだけ
でなく、電圧可変手段としてもトランスのタップ自動切
換えとか単巻トランスによるスライド変更、或いは又可
飽和リアクトル等を使用した構成等も採用することがで
きる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の仕上げ加工用電源装置は、上述
の構成を有するものであるから、放電間隙に印加される
高周波交流電圧の無負荷電圧が、放電間隙に流通介在す
る加工液の比抵抗変化（低下）により見掛け上低下した
とき、その比抵抗変化の検出信号により無抵抗の電流パ
ルス供給回路の直流電源の電圧を増大制御し、交流変換
トランスの１次巻線に供給する電流パルスの振幅を所望
に増大して２次巻線誘起高周波交流電圧の電圧値を増大
補償するから、放電間隙より検出するサーボデータに変
化を生じさせず、このためサーボ制御回路での複雑な調
整・制御をせずに、加工状態を変化させず、加工の寸法
・形状精度を損なうことなく仕上げ加工を進めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるワイヤ放電仕上げ
加工用電源装置のブロックダイアグラム図。

【図２】本発明の第２の実施例であるワイヤ放電仕上げ
加工用電源装置のブロックダイアグラム図。

【図３】Ａ及びＢは、夫々本発明装置の一部の異なる実
施例を示すブロックダイアグラム図。

【図４】本発明に用いる電源回路部分の詳細図。

【図５】図４の電源回路本発明の仕上げ加工用電源装置
として用いたときの回路作動を説明するためのタイミン
グチャート図。

【図６】Ａ、Ｂ、及びＣは図５のタイミングチャート図
の一部を説明するためのシンクロスコープ線図。

【図７】各種のサーボ制御方式の平均加工電圧に対する
加工送り速度の特性曲線図。

【図８】図５のｂ図に示した電流パルスと電流パルス供
給回路又はそのスイッチ素子の飽和電流との関係を説明
するための説明図。

【符号の説明】

１，ワイヤ電極 ２Ａ，２Ｂ，位置決ガイド ３，被加工体 ４，ワークスタンド ５，ワイヤ放電加工用電圧パルス源 ６，電圧パルスの生成供給回路 ６Ａ，直流電圧源 ６Ｂ，電子スイッチ素子 ６Ｃ，電流制限抵抗 ６Ｄ，逆電圧防止整流器 ７，パルス制御装置 ８，電流パルス供給回路 ８Ａ，可変直流電圧源 ８Ｂ，電子スイッチ素子 ８Ｃ，逆電圧防止整流器 ８Ｄ，ゲート信号回路 ８Ｅ，切換えスイッチ １１Ａ，１１Ｂ，給電接続線 １２，回路装置 １３，高周波結合トランス １３Ａ，リングコア １３Ｂ，１次巻線 １３Ｃ，２次巻線 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，開閉スイッチ １５，加工槽 １６，加工液 １７，加工液ノズル １８，加工液供給装置 １９，汚濁液槽 ２０，２３，２６，ポンプ ２１，フィルタ ２２，清浄液槽 ２４，分配調整器 ２５，イオン交換装置 ２７，コントローラ ２８，比抵抗検出器 ２９，増幅器 ３０，Ａ／Ｄ変換器 ３１，入出力回路 ３２，制御装置 ３３，記憶装置 ３４，電圧制御部 ３５，４５，電圧検出分圧回路 ３６，４６，５０，反転増幅器 ３７，ピークホールド回路 ４０，３相商用交流電源 ４１，３相電源トランス ４２，制御整流回路 ４３，位相制御回路 ４４，平滑回路 ４７，インバータ回路 ４８Ａ，４８Ｂ，コンバータ ４９，導通パルス幅制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 善博 神奈川県横浜市都筑区仲町台３丁目12番 地１号 株式会社ソディック技術研修セ ンター内 (56)参考文献 特開 平７−266138（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−59219（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−240223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−123620（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−184631（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−7755（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 1/02 B23H 7/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波交流電圧源を加工用電源とするワ
   イヤ放電仕上げ加工に於いて、直流電圧源とオン・オフ
   電子スイッチ素子とを直列に接続した該直列回路中に電
   流制限抵抗を有しない電流パルス供給回路と、該電流パ
   ルス供給回路と共に仕上げ加工に際して開閉スイッチに
   より切換え使用される夫々捲回数の少ない１次巻線と２
   次巻線とを有するリングコアの高周波結合トランスと、
   前記オン・オフ電子スイッチ素子に間歇的な高周波のパ
   ルスのゲート信号を供給するゲート信号供給回路とを備
   え、間歇的な高振幅の高周波電流パルスを前記電流パル
   ス供給回路より前記１次巻線に供給し、前記２次巻線に
   誘起される高電圧の高周波交流電圧をワイヤ電極と被加
   工体間の放電間隙に印加すると共に、前記ワイヤ電極と
   被加工体間に与えられる加工送りのサーボ制御方式を、
   送り速度が放電間隙の電圧に比例し、設定サーボ基準電
   圧に対する間隙電圧の偏差零のとき設定加工条件の加工
   速度に応ずる通常実験値による送り速度が設定される減
   速サーボ制御方式に設定してワイヤ放電仕上げ加工をす
   るようにしてなり、前記加工間隙に供給介在せしめられ
   る加工液の比抵抗の検出判別手段と、該検出判別により
   前記加工液の比抵抗が所定値以上低下したことの検出判
   別信号が出力したとき該信号により前記電流パルス供給
   回路の直流電圧源の出力直流電圧を増大せしめる制御手
   段とを備えてなることを特徴とするワイヤ放電仕上げ加
   工用電源装置。
2. 【請求項２】 前記直流電圧源が商用交流を制御整流す
   る制御整流回路と、該回路の導通開始位相を前記検出判
   別信号により制御する位相制御回路と、整流出力を平滑
   化する平滑回路とから成ることを特徴とする請求項１に
   記載のワイヤ放電仕上げ加工用電源装置。
3. 【請求項３】 前記直流電圧源が商用交流を整流するコ
   ンバータと、該コンバータ出力を交流に変換するインバ
   ータと、該インバータ出力を整流するコンバータとから
   成り、前記検出判別信号により前記インバータの導通パ
   ルス幅を制御するように構成して成ることを特徴とする
   請求項１に記載のワイヤ放電仕上げ加工用電源装置。
4. 【請求項４】 前記加工液の比抵抗の検出判別手段が、
   ワイヤ電極と被加工体との相対向放電間隙加工部が浸漬
   配置される加工槽内充填貯溜加工液、又は前記加工槽へ
   加工液を汲み上げ供給する加工液供給装置の貯溜又は供
   給路加工液の比抵抗を検出して判別するものであること
   を特徴とする請求項１、２、又は３に記載のワイヤ放電
   仕上げ加工用電源装置。
5. 【請求項５】 前記加工液の比抵抗の検出判別手段がワ
   イヤ電極と被加工体との放電間隙加工部の電圧又は間隙
   インピーダンスを検出して判別するものであることを特
   徴とする請求項１、２、又は３に記載のワイヤ放電仕上
   げ加工用電源装置。