JP3557913B2 - Electric discharge machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、単純形状の電極を利用して、被加工物の放電加工を行う放電加工装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の放電加工装置を図121によって説明する。図121において、1は電極、2は被加工物、3は電圧値を可変できる可変電源、4は電流制限用の抵抗値を可変できる可変抵抗、5はパルス電圧を供給するためのスイッチング素子、6はスイッチング素子5のスイッチングを制御するスイッチング制御回路、7は静電容量を可変できる可変コンデンサ素子、8は電極1と被加工物2で形成される加工間隙(以下、極間という。)の浮遊静電容量、9は極間における放電の発生を、電圧の立ち下がりにより検出する放電検出回路である。
【0003】
次に、上記のように構成された放電加工装置の動作を図12及び図13によって説明する。スイッチング制御回路6によりスイッチング素子5をオンすることにより、可変電源3によって決定される電圧が、電極1と被加工物2の間に形成される極間に供給される。放電検出回路9は、極間に放電が発生して、極間の印加電圧が所定の電圧レベルより低くなったことを条件に放電を検出し、検出値をスイッチング制御回路6に送る。
【0004】
スイッチング制御回路6は放電の発生から所定の時間だけスイッチング素子5のオン状態を維持してオン時間tonのみ電流パルスを流した後、スイッチング素子5をオフ時間toffだけ休止させることにより図12に示す電流が極間に流れる。以上の電源制御を行うことにより放電加工が進行する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された放電加工装置は、図14に示すように途中で、電流パルスが遮断することがある。かかる現象は、パルス切れと言われ、電極1の消耗の増加、加工速度が低下する。
【0006】
パルス切れは、(1)電流パルスの波高値が小さいほど、すなわち制限抵抗Rが大きいほど、(2)回路がキャパシティブであるほど、すなわちコンデンサ7の静電容量および極間浮遊容量8が大きく、回路のインダクタンスが小さいほど、生じ易いことが知られているので、パルス切れが発生しにくい回路定数の組合せを選択している。
【0007】
しかしながら、加工の面積が大きいか、あるいは加工中に加工面積が増大すると、極間に形成される浮遊静電容量8が増大し、最適な回路定数の組合せを選択しても、パルス切れの頻度が高くなる。例えば、10,000mm2程度以上の加工面積にて5μmRmax以下の面粗さの仕上加工領域の加工の場合、パルス切れの防止が困難となり、パルス切れにより電極1の消耗が著しく増大するなど、加工精度の劣化を招き、加工効率が低下し、加工速度が増大するという問題点があった。
【0008】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電流パルス切れが多発しても、電極消耗を低減するとともに、加工速度の低下を防ぐ放電加工装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る放電加工装置は、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、上記電極を上記電圧発生手段の陰極にすると共に、上記被加工物を上記電圧発生手段の陽極に切り換える電圧極性切換え手段と、上記静電容量検出手段の検出値に基づて上記電圧切換え発生手段を用いて上記電極及び上記被加工物の電圧極性を切り換える制御手段とを備えたことを特徴とするたものである。
【0010】
第2の発明に係る放電加工装置は、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成すと共に、電圧値を可変できる可変電圧発生手段と、上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、この静電容量検出手段の検出値に基づき上記可変電圧発生手段の発生する電圧値を変更する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0011】
第3の発明に係る放電加工装置は、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、上記電極と上記被加工物との間隙に流れる電流の波高値を変更する波高値変更手段と、上記静電容量検出手段の検出値に基いて上記波高値変更手段により上記間隙に流れる電流を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0012】
第4の発明に係る放電加工装置は、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、上記電極と上記被加工物との間隙の静電容量値を変更する可変静電容量手段と、上記静電容量検出手段の検出値に基づいて、上記可変静電容量手段の静電容量値を変更する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0013】
第5の発明に係る放電加工装置は、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記電極と上記被加工物との間隙の平均電圧値を定める平均電圧基準手段と、この平均電圧基準手段に基いて上記平均電圧が基準値になるように制御する平均電圧制御手段と、上記極間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、この静電容量検出手段の検出値に基づて上記平均電圧基準手段の電圧値を変更制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0014】
第6の発明に係る放電加工装置の静電容量検出手段は、間隙の電圧の立ち上がり時間を計測する計測手段であることを特徴とするものである。
【0015】
【実施の形態】
実施の形態1.
この発明の実施の形態を図1及び図2によって説明する。図1はこの発明の一実施の形態を示す放電加工装置の回路図、図2はパルス電圧の立ち上がり時間を計測する回路図である。図中、従来と同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。図1において、可変電源3は電圧極性切り換え手段としての切り換え部20を介して可変抵抗4の一端と、被加工物2、可変コンデンサ7の一端などに接続されている。切り換え部20は可変電源3の極性を切り換えるもので、接点A,Aと接点B,Bとから成り、一方の接点A,A(B,B)が閉成している時は、他方の接点B,B(A,A)が開放するように構成されている。
【0016】
30は極間の静電容量を静電容量検出手段としての、極間のパルス電圧の立ち上がり時間を計測する計測回路、50は計測回路30の検出値に基づいて、例えば、電圧立ち上がり時間の増加によって切り換え部20を動作して、可変電源3の極性を切り換えて電極1の極性を陰極にすると共に、電圧電源3の電圧を減少するように制御する電源制御器である。
【0017】
ここで、計測回路30が極間静電容量Cの代わりに電圧の立ち上がり時間を計測するのは、極間静電容量に対応して電圧立ち上がり時間trが変化するからである。極間静電容量Cと電圧の立ち上がり時間tr(tr1、tr2…trn)との間には、以下の(1)〜(3)が得られ、下式を解くことで、電圧立ち上がり時間から極間静電容量が求まる。
Vr1=E・(1−e−t1/RC) (1)
Vr2=E・(1−e−t2/RC) (2)
tr=t2−t1 (3)
ここで、Rは回路の抵抗値(電流制限抵抗)、Eは電圧電源3の電圧値、t1は電圧印加からVr1までの立ち上がり時間、t2は電圧印加からVr2までの立ち上がり時間である。
【0018】
また、極間静電容量の増大により電極1の極性を通常と逆の陰極にするのは、パルス幅が短い波形の方が電極の消耗が少ないことが知られているからである。例えば、加工面積が10,000mm2程度以上について、電極1が陽極でパルス切れの頻発する状態で加工をしている時に、電極1の極性を陰極として0.01〜0.1μF程度のコンデンサを極間に付加し、パルス幅が0.1〜0.5μs程度と短いコンデンサ電流波形にて加工をした方が電極1の消耗も少なく、加工速度も速いからである。
【0019】
図2の計測回路30において、33、34は基準電圧設定器、35、36は電圧立ち上がり時の電圧を基準電圧と比較するコンパレータ、37は基準カウントパルス発生器、38はAND回路、39はNAND回路、40は電圧立ち上がり時間をカウントするカウンター、41はカウンター40の出力を保持するラッチ回路である。
【0020】
次に、上記のように構成された放電加工装置の動作を図1〜図3を参照して説明する。図3は計測回路の動作を示すタイムチャートである。まず、切り換え部20の接点A,Aを閉成すると共に、接点B,Bを開放のままにしてスイッチング制御回路6がスイッチング素子5をオンすることにより、可変電源3の電圧値が電極1と被加工物2の間に形成される極間に供給される。
【0021】
放電検出回路9は、極間において放電が発生し、電極1と被加工物2の間の印加電圧が所定の電圧レベルより低くなった場合に放電を検出し、検出結果をスイッチング制御回路6に送る。スイッチング制御回路6は放電の発生からスイッチング素子5を時間tonのみオンして極間の電圧を図3(a)に示すように立ち上げて電流パルスを流した後、スイッチング素子5を時間toffのみオフさせ、かかるスイッチング動作を繰り返す。
【0022】
計測回路30は、基準電圧設定器33が電圧パルス立ち上がり時における低電圧レベルVr1をコンパレータ35に出力し、同様に基準電圧設定器34は高電圧レベルVr2をコンパレータ36に出力している。コンパレータ35、36は基準電圧Vr1、Vr2と極間電圧を比較し、極間電圧がVr1、Vr2より高いときに出力が「H」となり、コンパレータ35、36の出力はAND回路38に送られる。
【0023】
AND回路38の出力aは図3(a)に示すように極間電圧がVr1からVr2まで立ち上がり時間tr1、tr2、tr3に相当した幅を持ったパルス電圧を出力する。AND回路38の出力aは基準カウントパルス発生器37の出力とともにNAND回路39に送られ、パルス列を出力bする。なお、立ち上がり時間は、tr2>tr1>tr3の関係を有する。
【0024】
カウンター40はこのパルス列bをカウントし、立ち上がり時間に相当する出力をラッチ回路41は出力aの立ち下がりのタイミングで立ち上がり時間tr1、tr2、tr3に対応した出力値E1、E2、E3(E2>E1>E3)の信号cを出力し、次の電圧印加時間まで保持する。なお、この信号(c)はデジタル量であるが、説明の便宜上、図においてアナログ量として図示してある。
【0025】
ここで、上記電圧の立ち上がり時間tr1(tr3)が予め定められた時間tpよりも短いと、すなわち、極間の静電容量が低い場合には、切り換え部20は、接点A,Aを閉成、接点B,Bを開放したままの状態において、計測回路30の出力値E2に、ほぼ反比例して可変電源3の出力電圧値を電圧制御器30により制御することで、図13に示す電流が極間に流れる。
【0026】
一方、電圧の立ち上がり時間tr2が予め定められた時間tpよりも長いと、すなわち、極間の静電容量が高い場合には、切り換え部20は、接点A,Aを開放すると共に、接点B,Bを閉成し、電極1の極性を陰極にして、電源電圧制御器12は、計測回路30の出力値E2に、ほぼ反比例して可変電源3の出力電圧値を電圧制御器30により制御することで、図4に示す極間の電圧・電流波形が得られる。
【0027】
電極1の極性が陰極となり、極間の印加電圧が低くなることにより、放電を継続するには、極間の距離が減少させることから、極間静電容量が増大する。該静電容量の増大により、図4に示すようにコンデンサ放電の後のパルス電流が確実に遮断し、コンデンサ放電のみの均一な電流波形により被加工物の加工が行われる。よって、電極消耗が低減するとともに加工速度が増大する。さらに、加工中に加工面積が変化し、パルス切れの発生頻度が増加していくような加工の場合にも、均一なコンデンサ放電電流が得られるよう制御でき、ひいては加工速度、加工精度等を改善できる。なお、上記実施の形態では、電圧立ち上がり時間trが増加した場合には、電極1の電圧極性を陽極から陰極に切り換えてから、極間の電圧値を減少させたが、該電圧極性を切り換えずに極間の電圧値のみ減少させても良い。
【0028】
実施の形態2.
この発明の他の実施の形態を図5によって説明する。図5はこの発明の他の実施の形態を示す放電加工装置の回路図である。図5において、60は極間に流れる電流の波高値を変更する波高値変更手段としての抵抗切り換え部で、抵抗切換え部60は、可変電源3とスイッチング素子5との間に、抵抗R1,R2,R3がそれぞれ常開接点60D,60E,60Fを介して接続されており、抵抗R1,R2,R3の抵抗値はR1>R2>R3の関係にある。70は電圧立ち上がり時間が増大した場合、その立ち上がり時間に応じて常開接点60D,60E,60Fのいずれかを閉成して、放電電流パルスの波高値を変更制御する抵抗制御器である。
【0029】
次に、上記のように構成された放電加工装置の動作を図5及び図6によって説明する。極間静電容量が低いと、計測回路30は、電圧立ち上がり時間tr1を検出し、抵抗制御器70は、常開接点60Fを閉成すると共に、常開接点60D,60Eを開放にして抵抗R3を回路に挿入して電流の波高値をそれほど制限せずに制御する。上記実施の形態1とほぼ同様であるので、説明を省略する。
【0030】
一方、極間静電容量が増大すると、計測回路30は、長くなった電圧立ち上がり時間tr2を計測するとともに、検出値を抵抗制御器13に送る。抵抗制御器13は、常開接点60Dを閉成して抵抗R1を回路に挿入して電流の波高値を充分に制限して制御する。また、電圧立ち上がり時間tr3の場合には、常開接点60Eを閉成すると共に、常開接点60D,60Fを開放にして抵抗R2を回路に挿入して電流の波高値をやや制限して制御する。
【0031】
極間の電流波高値が低くなることにより、放電を継続するには、極間の距離を減少させることから、極間静電容量が増大する。該静電容量の増大により、図6に示すようにコンデンサ放電の後のパルス電流を確実に遮断し、コンデンサ放電のみの均一な電流波形により被加工物の加工が行われる。よって、電極消耗が低減するとともに加工速度が増大する。
【0032】
なお、上記実施の形態では、電圧立ち上がり時間trが増加した場合には、極間の電流波高値のみ減少させたが、電極1の電圧極性を陽極から陰極に切り換えてから、該極間の電流波高値を減少させても良い。
【0033】
実施の形態3.
この発明の他の実施の形態を図7によって説明する。図7は放電加工装置の回路図である。図7において、80は極間の静電容量を変更する可変静電容量手段としてのコンデンサ切り換え部で、コンデンサ切換え部80は、極間に、コンデンサC1,C2,C3がそれぞれ常開接点80D,80E,80Fを介して接続されており、コンデンサC1,C2,C3の静電容量値はC1>C2>C3の関係にあり、90は電圧立ち上がり時間が増大した場合、その立ち上がり時間に応じて常開接点80D,80E,80Fのいずれかを閉成して、放電電流パルスの波高値を変更制御するコンデンサ制御器である。
【0034】
次に、上記のように構成された放電加工装置の動作を図7及び図8によって説明する。極間静電容量が低いと、計測回路30は、電圧立ち上がり時間tr1を検出し、コンデンサ制御器90は、常開接点80Fを閉成すると共に、常開接点80D,80Eを開放にしてコンデンサC3を極間に挿入して制御する。上記実施の形態1とほぼ同様であるので、説明を省略する。
【0035】
一方、極間静電容量が増大すると、計測回路30は、長くなった電圧立ち上がり時間tr2,tr3を計測するとともに、検出値をコンデンサ制御器90に送る。コンデンサ制御器90は、電圧立ち上がり時間tr2の場合には、常開接点80Eを閉成すると共に、常開接点80D,80Fを開放にしてコンデンサC2を回路に挿入して制御する。また、電圧立ち上がり時間tr3の場合には、常開接点80Dを閉成すると共に、常開接点80E,80Fを開放にしてコンデンサC1を極間に挿入して制御する。
【0036】
電圧立ち上がり時間の増大により、図8に示すようにコンデンサ放電の後のパルス電流が確実に遮断し、コンデンサ放電のみの均一な電流波形により被加工物の加工が行われる。よって、電極消耗が低減するとともに加工速度が増大する。
【0037】
なお、上記実施の形態では、電圧立ち上がり時間trが増加した場合には、極間の静電容量を増加させたが、電極1の電圧極性を陽極から陰極に切り換えてから、該極間の静電容量を増加させても良い。
【0038】
実施の形態4.
この発明の他の実施の形態を図9によって説明する。図9はこの発明の他の実施の形態を示す放電装置の回路図である。この実施の形態は平均電圧サーボ方式に応用したもので、平均電圧サーボ方式は、極間の電圧波形より得られる極間電圧の平均値を極間距離と等価とみなすことができる他の状態量として用い、極間電圧の平均値が極間距離に比例することを利用したものである。
【0039】
図9において、15は極間静電容量が増大した場合、極間サーボの基準電圧値を減少させると共に、この基準電圧値になるように制御する基準電圧制御器、16は極間の加工中の平均電圧値を検出する平均電圧検出器、17は平均電圧検出器16により検出された値が上記基準電圧値を維持するように、極間の距離を制御する駆動制御器、18は位置駆動装置である。
【0040】
次に、上記のように構成された放電加工装置の動作を図9及び図10によって説明する。極間静電容量が低いと、計測回路30は、電圧立ち上がり時間tr1を検出し、上記実施の形態1とほぼ同様の電源制御を行い、加えて、極間の状態に応じて極間の相対距離が一定となるよう送り制御をしている。すなわち、極間電圧検出器16は加工中の極間の平均電圧値を検出し、駆動制御器17は平均電圧検出器16により検出された平均電圧値に基いて、加工電圧を一定に維持するために、極間を制御する信号を位置駆動装置18に送る。位置駆動装置18は駆動制御器17の指令信号に基づいて、電極1を駆動しながら放電加工が進行する。
【0041】
一方、極間静電容量が増大すると、計測回路30は、長くなった電圧立ち上がり時間tr2,tr3を実施の形態1のように計測するとともに、この検出値を基準電圧制御器15に送る。基準電圧制御器15は、計測回路30の検出値に基づき、極間サーボの基準電圧値を減少すると共に、加工中の平均電圧値を減少するように制御する。
【0042】
従って、極間基準電圧が低くなることにより、放電を継続するには、極間の距離を減少させることから、極間の静電容量は増大する。かかる静電容量の増大により図10に示すようコンデンサ放電のあとのパルスが確実に遮断され、コンデンサ放電のみの均一な電流波形による加工が行われる。よって、電極消耗が低減するとともに加工速度が増大する。
【0043】
なお、上記実施の形態では、電圧立ち上がり時間trが増加した場合には、極間の基準電圧を減少させたが、電極1の電圧極性を陽極から陰極に切り換えてから、該極間の基準電圧を減少させても良い。
【0044】
また、上記実施の形態では、極間の静電容量検出手段として、パルス電圧の立ち上がり時間を計測する計測回路30を用いたが、図11に示すように、特開平8−267323号公報に開示された極間の静電容量測定部100を用いても良い。静電容量測定部100は、直流を阻止するためのコンデンサ121と、交流正弦波を発振する発振器122と、比較的小さな抵抗を有する抵抗123とを電極1と被加工物2との間に接続している。
【0045】
また、上記実施の形態による計測回路30は、電圧Vr1からVr2までの立ち上がり時間を計測したが、極間電圧の印加開始から電圧がVr2に達するまでの時間を、立ち上がり時間trとして計測しても良い。かかる場合には、コンパレータ25、26を1つにできる。
【0046】
また、上記実施の形態による計測回路30は、加工用電圧パルスの立ち上がり時間を計測したが、放電休止の時間中に検出用パルス電圧を印加し、検出用パルス電圧の立ち上がり時間を計測し、制御する構成としてもよい。
【0047】
【発明の効果】
第1の発明によれば、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、上記電極を上記電圧発生手段の陰極にすると共に、上記被加工物を上記電圧発生手段の陽極に切り換える電圧極性切換え手段と、上記静電容量検出手段の検出値に基づて上記電圧切換え発生手段を用いて上記電極及び上記被加工物の電圧極性を切り換える制御手段とを備えたので、極間の印加電圧を低くして放電を継続させるから、極間距離を減少して極間の静電容量を増大せしめコンデンサ放電後のパルス電流を確実に遮断し、コンデンサ放電のみの均一な電流波形により被加工物の加工ができる。よって、電極消耗が低減されると共に、加工速度の低下が防止できるという効果がある。
【0048】
第2の発明によれば、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成すと共に、電圧値を可変できる可変電圧発生手段と、上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、この静電容量検出手段の検出値に基づき上記可変電圧発生手段の発生する電圧値を変更する制御手段とを備えたので、極間の印加電圧を低くして放電を継続させるから、極間距離を減少して極間の静電容量を増大せしめコンデンサ放電後のパルス電流を確実に遮断し、コンデンサ放電のみの均一な電流波形により被加工物の加工ができる。よって、電極消耗が低減されると共に、加工速度の低下が防止できるという効果がある。
【0049】
第3の発明によれば、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、上記電極と上記被加工物との間隙に流れる電流の波高値を変更する波高値変更手段と、上記静電容量検出手段の検出値に基いて上記波高値変更手段により上記間隙に流れる電流を制御する制御手段とを備えたので、極間の電流波高値を減少して放電を継続させるから、極間距離を減少して極間の静電容量を増大せしめコンデンサ放電後のパルス電流を確実に遮断し、コンデンサ放電のみの均一な電流波形により被加工物の加工ができる。よって、電極消耗が低減されると共に、加工速度の低下が防止できるという効果がある。
【0050】
第4の発明によれば、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、上記電極と上記被加工物との間隙の静電容量値を変更する可変静電容量手段と、上記静電容量検出手段の検出値に基づいて、上記可変静電容量手段の静電容量値を変更する制御手段とを備えたので、極間の静電容量を増大せしめコンデンサ放電後のパルス電流を確実に遮断し、コンデンサ放電のみの均一な電流波形により被加工物の加工ができる。よって、電極消耗が低減されると共に、加工速度の低下が防止できるという効果がある。
【0051】
第5の発明によれば、対向する電極と被加工物との間隙にパルス状電圧を印加して放電加工を成す電圧発生手段と、上記電極と上記被加工物との間隙の平均電圧値を定める平均電圧基準手段と、この平均電圧基準手段に基いて上記平均電圧が基準値になるように制御する平均電圧制御手段と、上記極間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、この静電容量検出手段の検出値に基づて上記平均電圧基準手段の電圧値を変更制御する制御手段とを備えたので、極間基準電圧が低くすることにより、放電を継続するには、極間の距離を減少させることから、極間の静電容量は増大してコンデンサ放電後のパルス電流を確実に遮断し、コンデンサ放電のみの均一な電流波形により被加工物の加工ができる。よって、電極消耗が低減されると共に、加工速度の低下が防止できるという効果がある。
【0052】
第6の発明によれば、第1から第5の発明の何れかの効果に加え、静電容量検出手段は、間隙の電圧の立ち上がり時間を計測する計測手段としたので、簡易に極間の静電容量を検出できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態を示す放電加工装置の回路図である。
【図2】図1に示す計測回路図である。
【図3】図2に示す計測回路の動作を示すタイムチャートある。
【図4】図1の放電加工装置による極間の電圧波形図及び電流波形図である。
【図5】この発明の他の実施の形態を示す放電加工装置の回路図である。
【図6】図5の放電加工装置による極間の電圧波形図及び電流波形図である。
【図7】この発明の他の実施の形態を示す放電加工装置の回路図である。
【図8】図7の放電加工装置による極間の電圧波形図及び電流波形図である。
【図9】この発明の他の実施の形態を示す放電加工装置の回路図である。
【図10】図9の放電加工装置による極間の電圧波形図及び電流波形図である。
【図11】この発明の他の実施の形態を示す極間の静電容量検出回路図である。
【図12】従来の放電加工装置の構成を示す図
【図13】図12の放電加工装置による極間の電圧波形図及び電流波形図である。
【図14】図12の放電加工装置によるパルス切れ発生時における極間の電圧波形及び電流波形図である。
【符号の説明】
1 電極、2 被加工物、3 可変電源(可変電圧発生手段,電圧発生手段)、15 基準電圧制御器(平均電圧基準手段,平均電圧制御手段)、20 切り換え部(電圧極性切換え手段)、30 計測回路(静電容量検出手段)、60 抵抗切り換え部(波高値変更手段)、80 コンデンサ切換え部(可変静電容量手段)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
A conventional electric discharge machine will be described with reference to FIG. In FIG. 121, 1 is an electrode, 2 is a workpiece, 3 is a variable power supply capable of varying a voltage value, 4 is a variable resistor capable of varying a resistance value for current limitation, 5 is a switching element for supplying a pulse voltage,
[0003]
Next, the operation of the electric discharge machine configured as described above will be described with reference to FIGS. When the
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the electric discharge machine configured as described above, the current pulse may be interrupted on the way as shown in FIG. Such a phenomenon is referred to as a pulse break, which increases the consumption of the
[0006]
The pulse cutoff is (1) as the peak value of the current pulse is smaller, that is, as the limiting resistance R is larger, and (2) as the circuit is more capacitive, that is, as the capacitance of the
[0007]
However, if the processing area is large or the processing area increases during the processing, the
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric discharge machining apparatus that reduces electrode consumption and prevents a reduction in machining speed even when current pulses are frequently cut. I do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric discharge machining apparatus comprising: a voltage generating means for applying a pulsed voltage to a gap between an opposing electrode and a workpiece to perform electric discharge machining; and a capacitance for detecting a capacitance of the gap. Detecting means, the electrode being a cathode of the voltage generating means, a voltage polarity switching means for switching the workpiece to an anode of the voltage generating means, and a voltage polarity switching means based on a detection value of the capacitance detecting means. A control means for switching the voltage polarity of the electrode and the workpiece using voltage switching generation means.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric discharge machining apparatus which performs a discharge machining by applying a pulse-like voltage to a gap between an opposing electrode and a workpiece, and a variable voltage generating means capable of changing a voltage value; It is characterized by comprising: capacitance detecting means for detecting capacitance; and control means for changing a voltage value generated by the variable voltage generating means based on a detection value of the capacitance detecting means. .
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric discharge machining apparatus, comprising: a voltage generating means for applying a pulsed voltage to a gap between an opposing electrode and a workpiece to perform electric discharge machining; and a capacitance for detecting a capacitance of the gap. Detecting means, a peak value changing means for changing the peak value of the current flowing in the gap between the electrode and the workpiece, and the peak value changing means based on the detected value of the capacitance detecting means, Control means for controlling the flowing current.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electric discharge machining apparatus comprising: a voltage generating means for applying a pulsed voltage to a gap between an opposing electrode and a workpiece to perform electric discharge machining; and a capacitance for detecting a capacitance of the gap. Detecting means, variable capacitance means for changing a capacitance value of a gap between the electrode and the workpiece, and static capacitance of the variable capacitance means based on a detection value of the capacitance detecting means. Control means for changing the capacitance value.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an electric discharge machining apparatus comprising: a voltage generating means for applying a pulsed voltage to a gap between an opposing electrode and a workpiece to perform electrical discharge machining; and an average of a gap between the electrode and the workpiece. Average voltage reference means for determining a voltage value; average voltage control means for controlling the average voltage to be a reference value based on the average voltage reference means; and capacitance detection for detecting the capacitance between the electrodes. Means, and control means for changing and controlling the voltage value of the average voltage reference means based on the detection value of the capacitance detecting means.
[0014]
The electrostatic capacitance detecting means of the electric discharge machine according to the sixth invention is a measuring means for measuring a rise time of a voltage in the gap.
[0015]
Embodiment
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram of an electric discharge machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram for measuring a rise time of a pulse voltage. In the figure, the same reference numerals as those in the related art indicate the same or corresponding parts, and the description will be omitted. In FIG. 1, a
[0016]
[0017]
Here, the
Vr 1 = E · (1-e -T1 / RC (1)
Vr 2 = E · (1-e -T2 / RC ) (2)
tr = t 2 -T 1 (3)
Here, R is the resistance value of the circuit (current limiting resistance), E is the voltage value of the
[0018]
Further, the reason why the polarity of the
[0019]
In the
[0020]
Next, the operation of the electric discharge machine configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a time chart showing the operation of the measurement circuit. First, while the contacts A, A of the switching unit 20 are closed, and the contacts B, B are kept open, the switching
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
As shown in FIG. 3A, the output a of the AND
[0024]
The counter 40 counts the pulse train b and outputs an output corresponding to the rising time to the
[0025]
Here, the voltage rising time tr 1 (Tr 3 ) Is shorter than the predetermined time tp, that is, when the capacitance between the electrodes is low, the switching unit 20 closes the contacts A and A and keeps the contacts B and B open. , The output value E of the measuring
[0026]
On the other hand, voltage rise time tr 2 Is longer than a predetermined time tp, that is, when the capacitance between the electrodes is high, the switching unit 20 opens the contacts A, A, closes the contacts B, B, and closes the electrodes. 1 as a cathode, the power supply voltage controller 12 outputs the output value E 2 By controlling the output voltage value of the
[0027]
Since the polarity of the
[0028]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a circuit diagram of an electric discharge machine according to another embodiment of the present invention. In FIG. 5,
[0029]
Next, the operation of the electric discharge machine configured as described above will be described with reference to FIGS. When the capacitance between the electrodes is low, the measuring
[0030]
On the other hand, when the capacitance between the electrodes increases, the measuring
[0031]
In order to continue the discharge by decreasing the current peak value between the electrodes, the distance between the electrodes is reduced, so that the capacitance between the electrodes is increased. Due to the increase in the capacitance, the pulse current after the discharge of the capacitor is surely cut off as shown in FIG. Therefore, the electrode consumption is reduced and the processing speed is increased.
[0032]
In the above embodiment, when the voltage rise time tr is increased, only the peak value of the current between the electrodes is reduced. However, after the voltage polarity of the
[0033]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram of the electric discharge machine. In FIG. 7,
[0034]
Next, the operation of the electric discharge machine configured as described above will be described with reference to FIGS. When the capacitance between the electrodes is low, the measuring
[0035]
On the other hand, when the capacitance between the electrodes increases, the measuring
[0036]
Due to the increase in the voltage rise time, as shown in FIG. 8, the pulse current after the discharge of the capacitor is reliably cut off, and the workpiece is processed with a uniform current waveform of only the discharge of the capacitor. Therefore, the electrode consumption is reduced and the processing speed is increased.
[0037]
In the above embodiment, when the voltage rise time tr is increased, the capacitance between the electrodes is increased. However, the voltage polarity of the
[0038]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a circuit diagram of a discharge device showing another embodiment of the present invention. This embodiment is applied to the average voltage servo method, and the average voltage servo method uses other state quantities that can be regarded as equivalent to the distance between the poles obtained from the voltage waveform between the poles. And that the average value of the voltage between the electrodes is proportional to the distance between the electrodes.
[0039]
In FIG. 9,
[0040]
Next, the operation of the electric discharge machine configured as described above will be described with reference to FIGS. When the capacitance between the electrodes is low, the measuring
[0041]
On the other hand, when the capacitance between the electrodes increases, the measuring
[0042]
Therefore, in order to continue the discharge by lowering the reference voltage between the electrodes, the distance between the electrodes is reduced, so that the capacitance between the electrodes is increased. Due to the increase in the capacitance, the pulse after the discharge of the capacitor is surely cut off as shown in FIG. Therefore, the electrode consumption is reduced and the processing speed is increased.
[0043]
In the above-described embodiment, when the voltage rise time tr increases, the reference voltage between the electrodes is decreased. However, after the voltage polarity of the
[0044]
In the above embodiment, the measuring
[0045]
Further, the measuring
[0046]
In addition, the measuring
[0047]
【The invention's effect】
According to the first aspect, voltage generating means for applying a pulsed voltage to the gap between the facing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining, and capacitance detecting means for detecting the capacitance of the gap are provided. A voltage polarity switching means for switching the workpiece to an anode of the voltage generation means, and the voltage switching generation based on a detection value of the capacitance detection means. Control means for switching the voltage polarity of the electrode and the workpiece using the means, so that the voltage applied between the electrodes is lowered to continue the discharge. The electric capacity is increased, the pulse current after the discharge of the capacitor is reliably cut off, and the workpiece can be machined by a uniform current waveform of only the discharge of the capacitor. Therefore, there is an effect that the electrode consumption is reduced and a reduction in the processing speed can be prevented.
[0048]
According to the second aspect, a pulse voltage is applied to the gap between the opposing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining, and a variable voltage generating means capable of changing the voltage value, and the capacitance of the gap is reduced. Since there is provided a capacitance detecting means for detecting and a control means for changing a voltage value generated by the variable voltage generating means based on a detection value of the capacitance detecting means, the applied voltage between the electrodes is reduced. Since the discharge is continued, the distance between the poles is reduced, the capacitance between the poles is increased, and the pulse current after the discharge of the capacitor is surely cut off. . Therefore, there is an effect that the electrode consumption is reduced and a reduction in the processing speed can be prevented.
[0049]
According to the third aspect, voltage generating means for applying a pulsed voltage to the gap between the facing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining, and capacitance detecting means for detecting the capacitance of the gap A peak value changing means for changing a peak value of a current flowing in a gap between the electrode and the workpiece, and a current flowing in the gap by the peak value changing means based on a detection value of the capacitance detecting means. Control means to reduce the peak value of the current between the poles and continue the discharge, so reduce the distance between the poles and increase the capacitance between the poles to ensure the pulse current after discharging the capacitor. The workpiece can be machined by a uniform current waveform of only the capacitor discharge. Therefore, there is an effect that the electrode consumption is reduced and a reduction in the processing speed can be prevented.
[0050]
According to the fourth aspect, voltage generating means for applying a pulsed voltage to the gap between the facing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining, and capacitance detecting means for detecting the capacitance of the gap A variable capacitance unit that changes a capacitance value of a gap between the electrode and the workpiece; and a capacitance value of the variable capacitance unit based on a detection value of the capacitance detection unit. Since the control means is provided for changing the capacitance, the capacitance between the electrodes is increased, the pulse current after the discharge of the capacitor is reliably cut off, and the workpiece can be machined with a uniform current waveform of only the discharge of the capacitor. Therefore, there is an effect that the electrode consumption is reduced and a reduction in the processing speed can be prevented.
[0051]
According to the fifth invention, a voltage generating means for applying a pulsed voltage to a gap between the facing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining, and an average voltage value of the gap between the electrode and the workpiece. Average voltage reference means to be determined, average voltage control means for controlling the average voltage to be a reference value based on the average voltage reference means, and capacitance detection means for detecting the capacitance between the electrodes, And control means for changing and controlling the voltage value of the average voltage reference means based on the detection value of the capacitance detection means.In order to continue discharging by lowering the gap reference voltage, Since the distance between the poles is reduced, the capacitance between the poles is increased, the pulse current after the discharge of the capacitor is reliably cut off, and the workpiece can be processed with a uniform current waveform of only the discharge of the capacitor. Therefore, there is an effect that the electrode consumption is reduced and a reduction in the processing speed can be prevented.
[0052]
According to the sixth aspect, in addition to the effect of any one of the first to fifth aspects, since the capacitance detecting means is a measuring means for measuring the rise time of the voltage of the gap, the capacitance between the gaps can be easily determined. There is an effect that the capacitance can be detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an electric discharge machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a measurement circuit diagram shown in FIG.
FIG. 3 is a time chart illustrating an operation of the measurement circuit illustrated in FIG. 2;
4A and 4B are a voltage waveform diagram and a current waveform diagram between poles by the electric discharge machine of FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram of an electric discharge machine according to another embodiment of the present invention.
6A and 6B are a voltage waveform diagram and a current waveform diagram between the electrodes by the electric discharge machine of FIG.
FIG. 7 is a circuit diagram of an electric discharge machine according to another embodiment of the present invention.
8 shows a voltage waveform diagram and a current waveform diagram between the electrodes by the electric discharge machine of FIG. 7;
FIG. 9 is a circuit diagram of an electric discharge machine according to another embodiment of the present invention.
10A and 10B are a voltage waveform diagram and a current waveform diagram between the electrodes by the electric discharge machine of FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram showing a capacitance detection circuit between poles according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional electric discharge machine.
FIG. 13 is a diagram showing a voltage waveform and a current waveform between electrodes by the electric discharge machine of FIG. 12;
FIG. 14 is a diagram showing a voltage waveform and a current waveform between electrodes when a pulse break occurs in the electric discharge machine of FIG. 12;
[Explanation of symbols]
1 electrode, 2 workpiece, 3 variable power supply (variable voltage generation means, voltage generation means), 15 reference voltage controller (average voltage reference means, average voltage control means), 20 switching unit (voltage polarity switching means), 30 Measuring circuit (capacitance detecting means), 60 resistance switching section (peak value changing means), 80 capacitor switching section (variable capacitance means).
Claims (7)
上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
上記電極を上記電圧発生手段の陰極にすると共に、上記被加工物を上記電圧発生手段の陽極に切り換える電圧極性切換え手段と、
上記静電容量検出手段の検出値に基づいて、静電容量が高い場合に上記電圧切換え発生手段を用いて上記電極の極性を陰極に、上記被加工物の極性を陽極に切り換えると共に、上記電圧発生手段の出力電圧を減少するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。Voltage generating means for applying a pulsed voltage to the gap between the opposing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining,
Capacitance detection means for detecting the capacitance of the gap,
Voltage polarity switching means for switching the electrode to the cathode of the voltage generating means, and switching the workpiece to the anode of the voltage generating means,
Based on the detection value of the electrostatic capacitance detecting means, the polarity of the electrode by using the voltage switching generating means on the cathode when the capacitance is high, switches the polarity of the workpiece to the anode, the voltage Control means for controlling the output voltage of the generation means to decrease ,
An electric discharge machining device comprising:
上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
この静電容量検出手段の検出値に基づいて、静電容量が高い場合に上記可変電圧発生手段の発生する電圧値を低くするように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。A variable voltage generating means capable of applying a pulsed voltage to a gap between the facing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining and to vary a voltage value,
Capacitance detection means for detecting the capacitance of the gap,
Control means for controlling the voltage value generated by the variable voltage generation means to be low when the capacitance is high, based on the detection value of the capacitance detection means,
An electric discharge machining device comprising:
上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
上記電極と上記被加工物との間隙に流れる電流の波高値を変更する波高値変更手段と、
上記静電容量検出手段の検出値に基づいて、静電容量が高い場合に上記波高値変更手段により上記間隙に流れる電流波高値を低くするように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。Voltage generating means for applying a pulsed voltage to the gap between the opposing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining,
Capacitance detection means for detecting the capacitance of the gap,
Crest value changing means for changing the crest value of the current flowing in the gap between the electrode and the workpiece,
Based on the detection value of the capacitance detecting means, when the capacitance is high, control means for controlling the peak value changing means to control the current peak value flowing through the gap to be low ,
An electric discharge machining device comprising:
上記間隙の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
上記電極と上記被加工物との間隙の静電容量値を変更する可変静電容量手段と、
上記静電容量検出手段の検出値に基づいて、静電容量が高い場合に上記可変静電容量手段の静電容量値を増大させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。Voltage generating means for applying a pulsed voltage to the gap between the opposing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining,
Capacitance detection means for detecting the capacitance of the gap,
Variable capacitance means for changing the capacitance value of the gap between the electrode and the workpiece,
Control means for increasing the capacitance value of the variable capacitance means when the capacitance is high , based on the detection value of the capacitance detection means,
An electric discharge machining device comprising:
上記電極と上記被加工物との間隙の平均電圧値を定める平均電圧基準手段と、
この平均電圧基準手段に基づいて上記平均電圧が基準値になるように制御する平均電圧制御手段と、
上記極間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
この静電容量検出手段の検出値に基づいて、静電容量が高い場合に上記平均電圧基準手段の電圧値を低くするように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。Voltage generating means for applying a pulsed voltage to the gap between the opposing electrode and the workpiece to perform electric discharge machining,
Average voltage reference means for determining an average voltage value of the gap between the electrode and the workpiece,
Average voltage control means for controlling the average voltage to be a reference value based on the average voltage reference means;
Capacitance detection means for detecting the capacitance between the electrodes,
Control means for controlling the voltage value of the average voltage reference means to be low when the capacitance is high, based on the detection value of the capacitance detection means,
An electric discharge machining device comprising:
備え、静電容量検出手段の検出値に基づいて、静電容量が高い場合に上記電圧切換え発生手段を用いて上記電極の極性を陰極に、上記被加工物の極性を陽極に切り換えることを特徴とする請求項3から5の何れかに記載の放電加工装置。Based on the detection value of the capacitance detecting means, when the capacitance is high, using the voltage switching generating means to switch the polarity of the electrode to the cathode and the polarity of the workpiece to the anode. The electric discharge machining device according to any one of claims 3 to 5.
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