JP3930962B2 - 放電加工用電源装置における障害検知方法、放電加工用電源装置の制御方法及び放電加工用電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極とワークとの間に形成される放電加工間隙に加工用電圧を印加するための放電加工用電源装置に障害が生じたことを検知するための方法、これを用いた放電加工用電源装置の制御方法及び放電加工用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工間隙に加工用電圧を間歇的に印加するように構成された従来の放電加工用電源装置は、バイポーラ型のスイッチングトランジスタを多数並列接続して成る半導体スイッチ回路を介して直流電圧を放電加工間隙に印加しておき、半導体スイッチ回路を構成するスイッチングトランジスタを所望のオン、オフ時間で駆動するようになっている。
【０００３】
したがって、何らかの理由によって半導体スイッチ回路に過電流が流れると、これらのスイッチングトランジスタが過熱し、熱暴走を生じるという事故が発生し、スイッチングトランジスタが破損する虞がある。このような熱暴走に有効な対策としてバイポーラ型のスイッチングトランジスタに代えてＭＯＳ−ＦＥＴ型のスイッチングトランジスタを採用する構成も公知であるが、放電加工間隙に過電流が流れたり、過電圧が印加されたりした場合、また装置の設置環境が悪いため導電性の微細な導電粉等がトランジスタ回路部分に付着して絶縁を失った場合など、それらの破損を生じる虞がある。
【０００４】
このような問題を回避するため、特開昭６１−１１１８２１号公報には、放電加工用電源装置において、並列接続されたスイッチング素子に流れる電流を検出する過電流検出手段、これらスイッチング素子の開閉を制御する制御回路の出力端に接続された過電圧検出手段、および前記スイッチング素子の電流入出力端間の状態を監視する監視手段のうちの少なくとも１つを設けた構成が開示されている。すなわち、特開昭６１−１１１８２１号公報の発明の構成では、過電流検出手段、過電圧検出手段、スイッチング素子のＤ−Ｓ間の状態を監視する監視手段のうち少なくとも１つを設け、異常の場合電源を遮断するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、警報型フューズ、フューズ特性を有する抵抗あるいは過電流検出器を回路中に設け、加工間隙に過電流がＴｒ部分を通して流れたときフューズが溶断することを利用して回路を遮断している。
【０００６】
しかし、そのような対処方法では回路が作動するまでの間に過電流が加工間隙に流れてしまうので、例えばワイヤカット放電加工装置ではワイヤ電極が断線したり、形彫り放電では過電流によるアーク痕を残すという別の問題を引き起こす恐れがある。しかも、前記遮断手段の作動時間が長い場合にはかなりの過電流が流れることになり、被加工物に大きな損傷を与えるばかりでなく他の回路への影響も避けられない。
【０００７】
さらに、従来技術では、異常が発生した場合には警報を発したり加工運転を中止するしかない。加工途中で加工を中断すると、被加工物を別の装置に再度取り付け直して加工作業を続けるか、製造メーカーに依頼して装置を修理するなどの手間が生じ、生産計画を大幅に狂わせることになる。
【０００８】
本発明の目的は、したがって、従来技術における上述の問題点を解決することができる、放電加工用電源装置における障害検知方法、及びこれを用いた放電加工用電源装置の制御方法及び放電加工用電源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に直流電源から放電加工用のパルス電流を供給するため前記直流電源と前記加工間隙との間に直列接続されるようにして放電加工用電源装置に設けられゲートパルス信号によってオン、オフ制御される複数のスイッチング素子の作動状態に不具合が生じたか否かを検出するため、前記スイッチング素子の夫々に導通状態にあることを示す電気的信号を得るためのチェック用直流電圧を印加しておき、前記ゲートパルス信号が前記スイッチング素子をオフ制御する状態にあるときの前記電気的信号の状態から前記スイッチング素子の良否を判定するようにした放電加工用電源装置における障害検知方法が提案される。
【００１０】
スイッチング素子がゲートパルス信号によってオフ制御されている場合、チェック用直流電圧の印加により得られた電気的信号が導通状態を示した場合、スイッチング素子が不良であると判定される。
【００１１】
本発明では、上記構成において、チェック用直流電圧を複数のスイッチング素子の夫々に独立して印加するように構成することもできる。また、複数のスイッチング素子が複数組に分けられており、チェック用直流電圧を複数組の夫々に独立して印加するように構成することもできる。
【００１２】
本発明では、上記構成において、ゲートパルス信号がスイッチング素子をオフ制御する状態にある期間中において、電気的信号の有無を放電加工開始に先立ってチェックを開始するように構成することもできる。
【００１３】
本発明では、上記構成において、ゲートパルス信号がスイッチング素子をオン状態からオフ状態にするためにレベル変化してから所定時間が経過するまでは前記電気的信号による前記スイッチング素子の良否判定を行わないように構成することもできる。
【００１４】
本発明では、上記構成において、ゲートパルス信号がスイッチング素子をオン制御する状態にある期間中、電気的信号の有無に基づいてスイッチング素子がオンとならない障害が発生しているか否かをも判定するように構成することができる。
【００１５】
本発明によれば、直流電源と、複数のスイッチング回路が並列に接続されて成り、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列接続されるスイッチングユニットと、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記複数のスイッチング回路にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を与える制御ユニットとを備えて成る放電加工用電源装置において、前記複数のスイッチング回路の夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング回路がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング回路の夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路の出力に応答して前記スイッチングユニットの不良部位に関する表示を行う表示部とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００１６】
ゲートパルス信号によってスイッチング回路がオフ制御状態にある場合において検出回路から得られた検出信号が良否判定回路においてチェックされ、該検出信号がスイッチング回路のオン動作を示している場合にはスイッチング回路が不良と判定される。この結果に基づき、表示部においてこれらのスイッチング回路の不良部位に関する表示が行われる。ここで、検出回路を、複数のスイッチング回路の夫々に対応して１つづつ設ける構成としてもよい。
【００１７】
本発明によれば、直流電源と、並列的に接続される複数のスイッチング素子を含んで成り加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列接続されるスイッチング回路と、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記スイッチング素子にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を選択的に与えることができる制御ユニットとを備えて成る放電加工用電源装置において、前記複数のスイッチング素子の夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング素子がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング素子の夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路の出力に応答して前記複数のスイッチング素子のそれぞれの良否に関する表示を行う表示部とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００１８】
本発明によれば、直流電源と、複数のスイッチング回路が並列に接続されて成り加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列に接続されるスイッチングユニットと、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記複数のスイッチング回路にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を与える制御ユニットとを備えて成り、前記複数のスイッチング回路が、それぞれ、並列的に接続される複数の半導体スイッチ素子を含んで構成され、前記複数の半導体スイッチを対応するスイッチング回路から選択的に切り離すスイッチを設けた放電加工用電源装置において、前記複数のスイッチング回路の夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング回路がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング回路の夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路の出力に応答して前記スイッチング回路の不良部位に関する表示を行う表示部とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００１９】
本発明では、直流電源と、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列接続される複数のスイッチング素子と、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記スイッチング素子にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を与える制御ユニットとを備えて成る放電加工用電源装置において、前記複数スイッチング素子が、複数スイッチング素子からなるスイッチング回路ユニットを構成され、該夫々のスイッチング回路ユニットと前記直流電源との間に直列接続された遮断スイッチ素子と、前記スイッチング回路ユニットの夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング素子がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング回路ユニットの夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路に応答し不良と判定されたスイッチング回路ユニットに接続されている前記遮断スイッチ素子をオフとする遮断制御回路とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００２０】
遮断制御回路によって不良と判定されたスイッチング回路ユニットが直流電源が切り離されるので、他の正常なスイッチング回路ユニットを用いて放電加工を続けることが可能となる。
【００２１】
本発明では、直流電源と、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列接続される複数のスイッチング素子と、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記スイッチング素子にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を与える制御ユニットとを備えて成る放電加工用電源装置において、前記直流電源と前記夫々の複数のスイッチング素子との間に直列接続された遮断スイッチ素子と、前記複数のスイッチング素子の夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング素子がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング素子の夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路に応答し不良と判定されたスイッチング素子に接続されている前記遮断スイッチ素子をオフとする遮断制御回路とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００２２】
本発明では、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に直流電源から放電加工用のパルス電流を供給するため前記直流電源と前記加工間隙との間に直列接続されるようにして放電加工用電源装置に設けられゲートパルス信号によってオン、オフ制御される複数のスイッチング素子の作動状態に応じて前記放電加工用電源装置を制御する方法であって、前記スイッチング素子の夫々に導通状態にあることを示す電流信号を得るためのチェック用直流電圧を印加しておき、前記ゲートパルス信号が前記スイッチング素子をオフ制御する状態にあるときの前記電流信号の有無から前記スイッチング素子の良否を判定し、動作不良と判定されたスイッチング素子を示す情報を表示装置に出力し、不良スイッチング素子の異常を表示するようにした放電加工用電源装置の制御方法が提案される。
【００２３】
本発明では、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に直流電源から放電加工用のパルス電流を供給するため前記直流電源と前記加工間隙との間に直列接続されるようにして放電加工用電源装置に設けられゲートパルス信号によってオン、オフ制御される複数のスイッチング素子の作動状態に応じて前記放電加工用電源装置を制御する方法であって、前記スイッチング素子の夫々に導通状態にあることを示す電流信号を得るためのチェック用直流電圧を印加しておき、前記ゲートパルス信号が前記スイッチング素子をオフ制御する状態にあるときの前記電流信号の有無から前記スイッチング素子の良否を判定し、動作不良と判定されたスイッチング素子を前記直流電源から切り離すようにした放電加工用電源装置の制御方法が提案される。
【００２４】
本発明では、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に直流電源から放電加工用のパルス電流を供給するため前記直流電源と前記加工間隙との間に直列接続されるようにして放電加工用電源装置に設けられゲートパルス信号によってオン、オフ制御される複数のスイッチング素子の作動状態に応じて前記放電加工用電源装置を制御する方法であって、前記スイッチング素子の夫々に導通状態にあることを示す電流信号を得るためのチェック用直流電圧を印加しておき、前記ゲートパルス信号が前記スイッチング素子をオフ制御する状態にあるときの前記電流信号の有無から前記スイッチング素子の良否を判定し、動作不良と判定されたスイッチング素子を前記直流電源から切り離すと共に、未使用状態にあるスイッチング素子から加工電流の供給を行うようにした放電加工用電源装置の制御方法が提案される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明による放電加工用電源装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【００２７】
図１に示した放電加工用電源装置において、１は電圧可変型の直流電源、４は被加工物Ｗと加工用電極Ｅとによって形成される加工間隙、３は直流電源１から加工間隙４に所要の放電加工用のパルス電流を供給するため直流電源１と加工間隙４との間に直列に接続されるようにして設けられた電源出力供給ユニットである。
【００２８】
電源出力供給ユニット３は、並列的に設けられた３つのトランジスタユニット３１〜３３を有している。トランジスタユニット３１〜３３は対応する電流制限用の抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を介して遮断ユニット２に接続されている。なお、これらの抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、ワイヤカット放電加工機の場合には配線のインピーダンスとすることができる。
【００２９】
遮断ユニット２は、トランジスタユニット３１〜３３を直流電源１と加工間隙４との間から選択的に切り離すためのリレーを用いて構成されたスイッチ回路であり、トランジスタユニット３１〜３３に対応して設けられたスイッチＣＤ１〜ＣＤ３から成っている。したがって、スイッチＣＤ１〜ＣＤ３が全てオンとなっていると、トランジスタユニット３１〜３３は直流電源１と加工間隙４との間に並列的に接続される。遮断ユニット２と直流電源１との間には加工時にオンとされる電磁開閉器ＰＳＲが設けられている。
【００３０】
５は、トランジスタユニット３１〜３３の導通状態を制御するためのゲート制御回路であり、ゲート制御回路５からトランジスタユニット３１〜３３に出力されるゲートパルス信号Ｇａｔｅに応答して、トランジスタユニット３１〜３３の導通が制御される。
【００３１】
例えば、ゲートパルス信号Ｇａｔｅに応答してトランジスタユニット３１が導通状態とされると、抵抗器Ｒ１の値に応じたレベルの放電加工用パルス電流を直流電源１から加工間隙４に流すことができる。したがって、トランジスタユニット３１〜３３の導通、非導通の組み合わせを変えることにより最大で８通りの電流制御状態を実現できる。トランジスタユニットの数を増すことによりより多くの電流制御状態を実現できる。
【００３２】
１０は、放電加工装置本体に設けられた数値制御（ＮＣ）装置、９はブラウン管、ＬＣＤ等の表示装置であり、ＮＣ装置１０は本発明による放電加工用電源装置の制御回路７と接続されている。
【００３３】
制御回路７はマイクロコンピュータシステムを含んで構成されており、制御回路７及びＮＣ装置１０は入出力ユニット（Ｉ／Ｏ）８を介してゲート制御回路５、遮断ユニット２、電源出力供給ユニット３及び電磁開閉器ＰＳＲと接続されている。なお、ＮＣ装置１０において設定された電気的加工条件は、入出力ユニット８を介して遮断ユニット２及び電源出力供給ユニット３の回路状態を変えることにより行われる。また、制御回路７はＮＣ装置１０の機能の一部としてソフトウェアーによる制御とすることも可能である。
【００３４】
本実施の形態では、トランジスタユニット３１〜３３のそれぞれは、後述するように加工間隙４に放電加工エネルギーを供給するための複数のスイッチング素子と、これらのスイッチング素子の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路とを有している。トランジスタユニット３１〜３３の各ユニットの検出回路において得られた検出信号ＤＳ１〜ＤＳ３は、スイッチング素子の破損を判断する機能を有する良否判断回路６に入力されている。
【００３５】
良否判断回路６での判断結果を示す良否判断信号ＮＧＳは入出力ユニット８を介して制御回路７に取り込まれ、所定のプログラムに従ってソフト処理され、ＮＣ装置１０を介して表示装置９でその良否判断結果が表示される。すなわち、入出力ユニット８、制御回路７、ＮＣ装置１０、表示装置９は、良否判断回路６の出力に応答してスイッチング素子の不良箇所などの表示を行う表示部を構成している。
【００３６】
本装置は、良否判断回路６においてトランジスタユニット３１〜３３のうちのいずれかが不良と判断された場合、良否判断回路６の出力に基づいて不良と判断されたトランジスタユニットを直流電源１と加工間隙４との間から切り離すように遮断ユニット２の各スイッチＣＤ１〜ＣＤ３のオン、オフを制御する機能を具えている。この機能は制御回路７に予めセットされているプログラムにより遂行される。
【００３７】
次に、図２を参照してトランジスタユニット３１の構成について詳しく説明する。
【００３８】
トランジスタユニット３１は、スイッチング素子として使用されるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎとこれらに対応するスイッチＳ１〜Ｓｎとが図示の如く接続されて成るスイッチング回路３１１と、ゲート信号Ｇａｔｅに応答してトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎをそれぞれオン、オフ制御するためのドライブ信号ＤＶ１〜ＤＶｎを出力するドライブ回路３１２と、これらのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの作動状態を示す検出信号ＤＳ１を得るための検出回路３１３とから成っている。
【００３９】
スイッチＳ１〜Ｓｎは、入出力ユニット８から供給されるスイッチ制御信号Ｉ／ＯＳ１〜Ｉ／ＯＳ２にそれぞれ応答してオン、オフされる。
【００４０】
検出回路３１３において、Ｅ２は検出信号ＤＳ１を得るためにスイッチング回路３１１に印加する直流電圧を出力するための直流電圧源であり、直流電圧源Ｅ２からの電圧はフォトカップラＰＴ内の発光ダイオードＰＴ１、抵抗器ＤＲ、逆流防止用のダイオードＤ１を介してスイッチング回路３１１に図示の如く印加されている。
【００４１】
発光ダイオードＰＴ１に電流が流れて発光した場合、この発光信号は受光素子ＰＴ２により電気的信号に変換され、検出信号ＤＳ１として取り出される。
【００４２】
以上、トランジスタユニット３１の構成について説明したが、他のトランジスタユニット３２、３３も同様の構成となっている。
【００４３】
図３は良否判断回路６の回路図である。ここで、ＤＦＦ１〜ＤＦＦ６はＤ型フリップフロップ、ＴＦＦはＴ型フリップフロップ、ＳＲＦＦはＲ−Ｓフリップフロップ、ＤＥＬＡＹはゲート信号Ｇａｔｅを５００ｎＳ遅延させる遅延素子、ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４はインバータ、ＤＩＦ１〜ＤＩＦ３はフィルタ、ＯＲ１〜ＯＲ３はオアゲート、ＣＫはクロックパルス発生器である。これらは図３に示すように接続されている。
【００４４】
良否判断回路６は検出信号ＤＳを構成する検出信号ＤＳ１〜ＤＳ２及びゲート信号Ｇａｔｅに応答して以下のように動作し、良否判断信号ＮＧＳを構成する第１〜第３良否判断信号ＮＧＳ１〜ＮＧＳ３を出力する。
【００４５】
以下、図４に示した図３の各部の信号のタイムチャートを参照しながら、図３に示す良否判断回路６の動作について説明する。
【００４６】
ここで、ＤＧａｔｅは、ゲート信号Ｇａｔｅと５００ｎＳの時間差を有する遅延ゲート信号、ＳＥＴはＲ−ＳフリップフロップＳＲＦＦのセット信号、ＲＥＳＥＴはＲ−ＳフリップフロップＳＲＦＦのリセット信号、ＩＮＨはＲ−ＳフリップフロップＳＲＦＦから出力される禁止信号、ＣＰ１はＴ型フリップフロップＴＦＦからのパルス出力信号、ＣＰ２はフィルタＤＩＦ１からのクロック信号、／ＤＳ１〜／ＤＳ３は検出信号ＤＳ１〜ＤＳ３の各反転検出信号、Ｓｏｕｒｃｅは図２の端子ＳＯＵに流れるソース電流である。なお、ソース電流は、放電加工中の良否判定動作の場合に端子ＳＯＵから加工間隙４に流れる電流波形を示している。
【００４７】
ゲート信号Ｇａｔｅは、ゲート制御回路５から出力され、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎを開閉制御するための信号である。遅延ゲート信号ＤＧａｔｅは、ゲート信号Ｇａｔｅの発生から検出信号ＤＳ１〜ＤＳ３が出力されるまでの回路上の検出遅れ時間を考慮したもので、その遅れ時間以上（この例では５００ｎＳ）を設定している。
【００４８】
セット信号ＳＥＴは、ゲート信号Ｇａｔｅの立ち上がりを微分した信号である。リセット信号ＲＥＳＥＴは、遅延ゲート信号ＤＧａｔｅの立ち下がりを微分した信号である。禁止信号ＩＮＨは、Ｒ−ＳフリップフロップＳＲＦＦをセット信号ＳＥＴでセットし、リセット信号ＲＥＳＥＴでリセットして得られたものである。
【００４９】
パルス出力信号ＣＰ１は、禁止信号ＩＮＨのハイレベルでクリアーされるＴ型フリップフロップＴＦＦで作られ、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの破損判断をゲート信号Ｇａｔｅによるオフ時間中にチェックするためのパルスである。クロック信号ＣＰ２は遅延ゲート信号ＤＧａｔｅの立ち上がりを微分した信号で、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの破損判断をゲート信号Ｇａｔｅによるオン時間中にチェックするためのパルスである。
【００５０】
検出信号ＤＳ１〜ＤＳ３の各レベルは、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの導通状態でＬとなる。
【００５１】
時点ｔ１から時点ｔ２において、禁止信号ＩＮＨが出力されるので、パルス出力信号ＣＰ１のクロックは発生しない。時点ｔ２から時点ｔ３は、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの破損がない場合の波形で、良否判断信号ＮＧＳはＨレベルのままである。
【００５２】
時点ｔ４でいずれかのトランジスタが破損しているとすると、検出信号ＤＳはこの時点でＬレベルを出力する。この時点では、パルス出力信号ＣＰ１がないので、次の時点ｔ５において良否判断信号ＮＧＳがＬレベルに変化し、保持される。ここで、放電加工中の良否判定動作では、Ｓｏｕｒｃｅ電流に示されるように時点ｔ４でトランジスタが導通破壊したとすると、端子ＳＯＵから電流が加工間隙４に流れ始めるが、直ちにスイッチＣＤが開状態となり加工間隙に過電流が流れることが防止される。
【００５３】
時点ｔ６からは、ゲート信号ＧａｔｅがＨレベルにある期間中にトランジスタが非導通で破損した場合を検出するタイムチャートである。時点ｔ６で、クロック信号ＣＰ２は、遅延ゲート信号ＤＧａｔｅの立ち上がりに同期して出力される信号である。この時点ではトランジスタは導通状態で正常に動作しているので、良否判断信号ＮＧＳはＨレベルのままである。次に、時点ｔ７では、トランジスタが非導通であるため、検出信号ＤＳはレベル変化せず、したがって、良否判断信号ＮＧＳとしてＬレベルが出力される。
【００５４】
通常、ＭＯＳＦＥＴは導通状態で破損することが多いが、この状態で破損すると、大きな電流が間隙に流れ込み、ワークを損傷してしまう。並列的に接続してあるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのうちの１つでも破損していれば検出可能であるため、検出回路は、トランジスタユニット３１〜３３にそれぞれ１つで十分である。
【００５５】
また、非導通での破損は、一度導通状態で破損の結果大電流が流れたことで起きる場合と、ゲート信号Ｇａｔｅが出ないという場合が考えられる。前者の場合、導通状態での異常を先に検出しているので、その時点で処理されている。一方後者の場合は、ゲート信号Ｇａｔｅが、並列的に接続されたトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎすべて同じ信号を使っているため、すべてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎが非導通となるので、この場合も検出回路は各ユニットに１つづつで十分である。
【００５６】
次に、破損が判断された後の処理について説明する。第１〜第３良否判断信号ＮＧＳ１〜ＮＧＳ３は、一度ＮＣ装置１０に送られ、ここで、緊急時の割り込み処理により、すぐに入出力ユニット８に信号を送る。異常のあったトランジスタユニットに接続されているスイッチはオフとされ、また、予備として使用していないトランジスタユニットに接続してあるスイッチをオンとする。この時点では、加工は継続しているが、アラームを出し、作業者へ通知する構成となっている。スイッチとしてはリレーでも良いが、遮断するまでの速度に遅延を生じるので、サイリスタやＩＧＢＴ等を使った方が高速で動作し加工間隙に過電流が流れるのを防ぐことができるので安全である。
【００５７】
図５は制御回路７の動作を説明するためのフローチャートである。
【００５８】
ステップＳＴ１では、ＮＣ装置１０からの加工開始指令があったか否かが判定される。ＮＣ装置１０からの加工開始指令がなければ、ステップＳＴ１の結果はＮＯとなり、制御回路７は待機状態にあることになる。
【００５９】
ステップＳＴ１で加工開始指令があれば、判別結果はＹＥＳとなってステップＳＴ２に進み、制御回路７にトランジスタの良否チェック指令を出力する。制御回路７がトランジスタ良否チェック指令を受け取ると、図４のタイミングチャートに示すチェックが行われる。すなわち、ＮＣ装置１０は、作業者により指定された放電加工条件の設定信号を入出力ユニット８を通してゲート制御回路５に送り、ゲート制御回路５からはゲート信号Ｇａｔｅを各トランジスタユニット３１〜３３に送る。このゲート信号Ｇａｔｅによりトランジスタユニット３１〜３３が、設定条件のオンオフ周期で導通非導通状態となっている。なお、この時点では加工が開始されていないので加工電流は流れない。制御回路７は、チェック動作のためトランジスタユニット３１〜３３内のスイッチＳ１からＳｎをすべて開放してからスイッチＳ１、Ｓ２、・・・Ｓｎと順次１つづつスイッチを開閉し、スイッチが閉じた状態のとき導通か非導通かのチェックを検出回路で行う。
【００６０】
ステップＳＴ３では、このチェックにおいてトランジスタの不良が検出されたか否かが判別される。ステップＳＴ３でトランジスタの不良が発見されなかった場合は、ステップＳＴ３の結果はＮＯとなってステップＳＴ４に入る。ステップＳＴ４では、制御回路７は、スイッチＳ１からＳｎをすべて閉じて、トランジスタの不良が発見されなかったことを示す信号ＮＯＴをＮＣ装置１０に出力する。このＮＯＴ信号に応答してＮＣ装置１０は、設定された加工電流が出力できる数のトランジスタユニットあるいはトランジスタを、スイッチＣＤ１〜ＣＤ３を導通させて電源に接続し、電磁開閉器ＰＳＲを閉じて、設定された加工条件で加工を開始する。そしてステップＳＴ５へ進む。
【００６１】
ステップＳＴ３でトランジスタの不良があると判別されると、結果はＹＥＳとなり、ステップＳＴ７で不良部分の表示指令が出力される。ここで作業者は、表示装置１１上の警報表示から異常を知ることになるが、このステップＳＴ７の異常表示処理後ＮＣ装置１０による運転を止め加工作業を中止して、他の装置に作業を継続するか、装置の修理を行うか判断することができる。作業の中止を決定した時は、制御回路７の処理はＳＴ７で終了する。図５のフローチャートでは、加工を行うのに支障がないと判断し、加工を行う指令をＮＣ装置１０に与えて加工を行う場合の動作を示している。
【００６２】
ステップＳＴ７で不良部分の表示指令を出力した後、ステップＳＴ８では、設定加工条件に基づいて、正常なトランジスタユニットを電源に接続し加工を開始する。すなわち、不良となったトランジスタに接続されたスイッチＳｍ（トランジスタに接続されているスイッチＳ１からＳｎ中の不良トランジスタに接続されているスイッチＳｍ）を開放のままにしておき、他の正常なトランジスタユニットを選択し設定された加工電流が出力できる数のトランジスタユニットのスイッチＣＤを選択して導通させて直流電源１に接続するかあるいは未使用のトランジスタに設定をかえた後、電磁開閉器ＰＳＲを閉じて、設定された加工条件で加工を行う指令をＮＣ装置に送り加工が開始される。そして、ステップＳＴ５の処理に進む。
【００６３】
ステップＳＴ５では、加工中にも図４のタイミングチャートに示すチェックが行われ、トランジスタの不良が検出されたか否かが判別される。なお、この処理では、ステップＳＴ２で説明したトランジスタに接続されたスイッチＳ１からＳｎを順次開閉してのチェックは行わずトランジスタの状態を監視する。ステップＳＴ５でトランジスタの不良が発見されないと、結果はＮＯとなり、ステップＳＴ６に進んで加工終了信号がＮＣ装置１０から送られてきたか否かを判別する。加工終了信号があればステップＳＴ６はＹＥＳとなり、処理は終了するか、又は再びステップＳＴ１に戻る。加工終了信号がなければステップＳＴ６はＮＯとなって再びステップＳＴ５の処理を繰り返す。
【００６４】
ステップＳＴ５でトランジスタの不良が検出されると、結果はＹＥＳとなり、ステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９で、制御回路７は、不良検出されたトランジスタユニットに接続されているスイッチＣＤを直ちに遮断する指令を出力し、不良部位を直流電源１から切り離した後、ステップＳＴ１０で不良となったトランジスタユニットの表示指令をＮＣ装置１０に出力する処理が行われる。
【００６５】
ここで、次のステップＳＴ１１に進む前に、放電加工を一時停止してステップＳＴ２と同じチェックを行い、不良のトランジスタを特定する処理をしてもよい。また、１ユニットのトランジスタの数を１個あるいは２個として構成している場合ではトランジスタユニットの予備が十分あるのでそのままステップＳＴ１１に進むこともでき、回路設計上の選択となる。
【００６６】
ステップＳＴ１１では、未使用のトランジスタユニットの有無があるか否かを調べ、なければ結果はＮＯとなってステップＳＴ６に進む。なお、未使用ユニットの数が十分でない場合は加工終了するようにしても良い。未使用状態のトランジスタユニットがある場合はステップＳＴ１１はＹＥＳとなり、ステップＳＴ１２において未使用のトランジスタユニットを電源に接続した後、ステップＳＴ６に進む。
【００６７】
なお、上記の処理フローチャートでは、加工開始指令を待って動作するようにしたが、装置に電源を投入した時点でステップＳＴ２、３、及び７の処理を行うようにすれば、段取り作業を始める前に装置の異常を確認し他の装置を利用することも可能になるため、無駄な時間をなくすことができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、加工を開始する前にスイッチング素子あるいはトランジスタユニットをオンオフ制御した場合のスイッチング素子あるいはトランジスタユニットの良否を判断することができ、加工中においてもスイッチング素子あるいはトランジスタユニットの良否の判定が可能であり、加工中にスイッチング素子あるいはトランジスタユニットの破損が生じた場合、これを直ちに検知することができる。
【００６９】
また、スイッチング素子の非導通のチェックも行うことができるので、スイッチング素子をドライブするドライブ回路とゲート制御回路との間で何らかの支障が生じても検知することが可能となる。
【００７０】
さらに、スイッチング素子の破損が検知された場合、不良となったスイッチング素子を切り離す構成とすることにより、被加工物に損傷を与えるのを有効に防止することができる。
【００７１】
また、スイッチング素子が破損した場合、予備のものに切り換えるようにすれば、加工を中断することがないので、目的の加工が計画通りにでき、サービスマンが修理に来るまで機械を使えないということがないので、生産性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電加工用電源装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１に示したトランジスタユニットの回路図。
【図３】図１に示した良否判断回路の回路図。
【図４】図３に示した良否判断回路の動作を説明するためのタイムチャート。
【図５】図１に示した制御回路の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１ 直流電源
２ 遮断ユニット
３ 電源出力供給ユニット
４ 加工間隙
５ ゲート制御回路
６ 良否判断回路
７ 制御回路
９ 表示装置
１０ ＮＣ装置
３１〜３３ トランジスタユニット
３１１ スイッチング回路
３１３ 検出回路
ＣＤ１〜ＣＤ３ スイッチ
ＤＳ１〜ＤＳ３ 検出信号
Ｅ 加工用電極
Ｅ２ 直流電圧源
Ｇａｔｅ ゲートパルス信号
ＮＧＳ 良否判断信号
Ｓ１〜Ｓｎ スイッチ
Ｔｒ１〜Ｔｒｎ トランジスタ
Ｗ 被加工物
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極とワークとの間に形成される放電加工間隙に加工用電圧を印加するための放電加工用電源装置に障害が生じたことを検知するための方法、これを用いた放電加工用電源装置の制御方法及び放電加工用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工間隙に加工用電圧を間歇的に印加するように構成された従来の放電加工用電源装置は、バイポーラ型のスイッチングトランジスタを多数並列接続して成る半導体スイッチ回路を介して直流電圧を放電加工間隙に印加しておき、半導体スイッチ回路を構成するスイッチングトランジスタを所望のオン、オフ時間で駆動するようになっている。
【０００３】
したがって、何らかの理由によって半導体スイッチ回路に過電流が流れると、これらのスイッチングトランジスタが過熱し、熱暴走を生じるという事故が発生し、スイッチングトランジスタが破損する虞がある。このような熱暴走に有効な対策としてバイポーラ型のスイッチングトランジスタに代えてＭＯＳ−ＦＥＴ型のスイッチングトランジスタを採用する構成も公知であるが、放電加工間隙に過電流が流れたり、過電圧が印加されたりした場合、また装置の設置環境が悪いため導電性の微細な導電粉等がトランジスタ回路部分に付着して絶縁を失った場合など、それらの破損を生じる虞がある。
【０００４】
このような問題を回避するため、特開昭６１−１１１８２１号公報には、放電加工用電源装置において、並列接続されたスイッチング素子に流れる電流を検出する過電流検出手段、これらスイッチング素子の開閉を制御する制御回路の出力端に接続された過電圧検出手段、および前記スイッチング素子の電流入出力端間の状態を監視する監視手段のうちの少なくとも１つを設けた構成が開示されている。すなわち、特開昭６１−１１１８２１号公報の発明の構成では、過電流検出手段、過電圧検出手段、スイッチング素子のＤ−Ｓ間の状態を監視する監視手段のうち少なくとも１つを設け、異常の場合電源を遮断するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、警報型フューズ、フューズ特性を有する抵抗あるいは過電流検出器を回路中に設け、加工間隙に過電流がＴｒ部分を通して流れたときフューズが溶断することを利用して回路を遮断している。
【０００６】
しかし、そのような対処方法では回路が作動するまでの間に過電流が加工間隙に流れてしまうので、例えばワイヤカット放電加工装置ではワイヤ電極が断線したり、形彫り放電では過電流によるアーク痕を残すという別の問題を引き起こす恐れがある。しかも、前記遮断手段の作動時間が長い場合にはかなりの過電流が流れることになり、被加工物に大きな損傷を与えるばかりでなく他の回路への影響も避けられない。
【０００７】
さらに、従来技術では、異常が発生した場合には警報を発したり加工運転を中止するしかない。加工途中で加工を中断すると、被加工物を別の装置に再度取り付け直して加工作業を続けるか、製造メーカーに依頼して装置を修理するなどの手間が生じ、生産計画を大幅に狂わせることになる。
【０００８】
本発明の目的は、したがって、従来技術における上述の問題点を解決することができる、放電加工用電源装置における障害検知方法、及びこれを用いた放電加工用電源装置の制御方法及び放電加工用電源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に直流電源から放電加工用のパルス電流を供給するため前記直流電源と前記加工間隙との間に直列接続されるようにして放電加工用電源装置に設けられゲートパルス信号によってオン、オフ制御される複数のスイッチング素子の作動状態に不具合が生じたか否かを検出するため、前記スイッチング素子の夫々に導通状態にあることを示す電気的信号を得るためのチェック用直流電圧を印加しておき、前記ゲートパルス信号が前記スイッチング素子をオフ制御する状態にあるときの前記電気的信号の状態から前記スイッチング素子の良否を判定するようにした放電加工用電源装置における障害検知方法が提案される。
【００１０】
スイッチング素子がゲートパルス信号によってオフ制御されている場合、チェック用直流電圧の印加により得られた電気的信号が導通状態を示した場合、スイッチング素子が不良であると判定される。
【００１１】
本発明では、上記構成において、チェック用直流電圧を複数のスイッチング素子の夫々に独立して印加するように構成することもできる。また、複数のスイッチング素子が複数組に分けられており、チェック用直流電圧を複数組の夫々に独立して印加するように構成することもできる。
【００１２】
本発明では、上記構成において、ゲートパルス信号がスイッチング素子をオフ制御する状態にある期間中において、電気的信号の有無を放電加工開始に先立ってチェックを開始するように構成することもできる。
【００１３】
本発明では、上記構成において、ゲートパルス信号がスイッチング素子をオン状態からオフ状態にするためにレベル変化してから所定時間が経過するまでは前記電気的信号による前記スイッチング素子の良否判定を行わないように構成することもできる。
【００１４】
本発明では、上記構成において、ゲートパルス信号がスイッチング素子をオン制御する状態にある期間中、電気的信号の有無に基づいてスイッチング素子がオンとならない障害が発生しているか否かをも判定するように構成することができる。
【００１５】
本発明によれば、直流電源と、複数のスイッチング回路が並列に接続されて成り、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列接続されるスイッチングユニットと、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記複数のスイッチング回路にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を与える制御ユニットとを備えて成る放電加工用電源装置において、前記複数のスイッチング回路の夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング回路がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング回路の夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路の出力に応答して前記スイッチングユニットの不良部位に関する表示を行う表示部とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００１６】
ゲートパルス信号によってスイッチング回路がオフ制御状態にある場合において検出回路から得られた検出信号が良否判定回路においてチェックされ、該検出信号がスイッチング回路のオン動作を示している場合にはスイッチング回路が不良と判定される。この結果に基づき、表示部においてこれらのスイッチング回路の不良部位に関する表示が行われる。ここで、検出回路を、複数のスイッチング回路の夫々に対応して１つづつ設ける構成としてもよい。
【００１７】
本発明によれば、直流電源と、並列的に接続される複数のスイッチング素子を含んで成り加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列接続されるスイッチング回路と、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記スイッチング素子にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を選択的に与えることができる制御ユニットとを備えて成る放電加工用電源装置において、前記複数のスイッチング素子の夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング素子がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング素子の夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路の出力に応答して前記複数のスイッチング素子のそれぞれの良否に関する表示を行う表示部とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００１８】
本発明によれば、直流電源と、複数のスイッチング回路が並列に接続されて成り加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列に接続されるスイッチングユニットと、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記複数のスイッチング回路にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を与える制御ユニットとを備えて成り、前記複数のスイッチング回路が、それぞれ、並列的に接続される複数の半導体スイッチ素子を含んで構成され、前記複数の半導体スイッチを対応するスイッチング回路から選択的に切り離すスイッチを設けた放電加工用電源装置において、前記複数のスイッチング回路の夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング回路がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング回路の夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路の出力に応答して前記スイッチング回路の不良部位に関する表示を行う表示部とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００１９】
本発明では、直流電源と、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列接続される複数のスイッチング素子と、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記スイッチング素子にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を与える制御ユニットとを備えて成る放電加工用電源装置において、前記複数スイッチング素子が、複数スイッチング素子からなるスイッチング回路ユニットを構成され、該夫々のスイッチング回路ユニットと前記直流電源との間に直列接続された遮断スイッチ素子と、前記スイッチング回路ユニットの夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング素子がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング回路ユニットの夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路に応答し不良と判定されたスイッチング回路ユニットに接続されている前記遮断スイッチ素子をオフとする遮断制御回路とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００２０】
遮断制御回路によって不良と判定されたスイッチング回路ユニットが直流電源が切り離されるので、他の正常なスイッチング回路ユニットを用いて放電加工を続けることが可能となる。
【００２１】
本発明では、直流電源と、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙と該直流電源との間に直列接続される複数のスイッチング素子と、前記加工間隙に放電加工用のパルス電圧を間歇的に供給するため前記スイッチング素子にオン、オフ制御のためのゲートパルス信号を与える制御ユニットとを備えて成る放電加工用電源装置において、前記直流電源と前記夫々の複数のスイッチング素子との間に直列接続された遮断スイッチ素子と、前記複数のスイッチング素子の夫々の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路と、前記検出信号と前記ゲートパルス信号とに応答し前記スイッチング素子がオフ制御状態にあるときの対応する検出信号の状態から前記スイッチング素子の夫々の良否を判定する良否判定回路と、該良否判定回路に応答し不良と判定されたスイッチング素子に接続されている前記遮断スイッチ素子をオフとする遮断制御回路とを備えた放電加工用電源装置が提案される。
【００２２】
本発明では、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に直流電源から放電加工用のパルス電流を供給するため前記直流電源と前記加工間隙との間に直列接続されるようにして放電加工用電源装置に設けられゲートパルス信号によってオン、オフ制御される複数のスイッチング素子の作動状態に応じて前記放電加工用電源装置を制御する方法であって、前記スイッチング素子の夫々に導通状態にあることを示す電流信号を得るためのチェック用直流電圧を印加しておき、前記ゲートパルス信号が前記スイッチング素子をオフ制御する状態にあるときの前記電流信号の有無から前記スイッチング素子の良否を判定し、動作不良と判定されたスイッチング素子を示す情報を表示装置に出力し、不良スイッチング素子の異常を表示するようにした放電加工用電源装置の制御方法が提案される。
【００２３】
本発明では、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に直流電源から放電加工用のパルス電流を供給するため前記直流電源と前記加工間隙との間に直列接続されるようにして放電加工用電源装置に設けられゲートパルス信号によってオン、オフ制御される複数のスイッチング素子の作動状態に応じて前記放電加工用電源装置を制御する方法であって、前記スイッチング素子の夫々に導通状態にあることを示す電流信号を得るためのチェック用直流電圧を印加しておき、前記ゲートパルス信号が前記スイッチング素子をオフ制御する状態にあるときの前記電流信号の有無から前記スイッチング素子の良否を判定し、動作不良と判定されたスイッチング素子を前記直流電源から切り離すようにした放電加工用電源装置の制御方法が提案される。
【００２４】
本発明では、加工用電極と被加工物との間に形成される加工間隙に直流電源から放電加工用のパルス電流を供給するため前記直流電源と前記加工間隙との間に直列接続されるようにして放電加工用電源装置に設けられゲートパルス信号によってオン、オフ制御される複数のスイッチング素子の作動状態に応じて前記放電加工用電源装置を制御する方法であって、前記スイッチング素子の夫々に導通状態にあることを示す電流信号を得るためのチェック用直流電圧を印加しておき、前記ゲートパルス信号が前記スイッチング素子をオフ制御する状態にあるときの前記電流信号の有無から前記スイッチング素子の良否を判定し、動作不良と判定されたスイッチング素子を前記直流電源から切り離すと共に、未使用状態にあるスイッチング素子から加工電流の供給を行うようにした放電加工用電源装置の制御方法が提案される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明による放電加工用電源装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【００２７】
図１に示した放電加工用電源装置において、１は電圧可変型の直流電源、４は被加工物Ｗと加工用電極Ｅとによって形成される加工間隙、３は直流電源１から加工間隙４に所要の放電加工用のパルス電流を供給するため直流電源１と加工間隙４との間に直列に接続されるようにして設けられた電源出力供給ユニットである。
【００２８】
電源出力供給ユニット３は、並列的に設けられた３つのトランジスタユニット３１〜３３を有している。トランジスタユニット３１〜３３は対応する電流制限用の抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を介して遮断ユニット２に接続されている。なお、これらの抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、ワイヤカット放電加工機の場合には配線のインピーダンスとすることができる。
【００２９】
遮断ユニット２は、トランジスタユニット３１〜３３を直流電源１と加工間隙４との間から選択的に切り離すためのリレーを用いて構成されたスイッチ回路であり、トランジスタユニット３１〜３３に対応して設けられたスイッチＣＤ１〜ＣＤ３から成っている。したがって、スイッチＣＤ１〜ＣＤ３が全てオンとなっていると、トランジスタユニット３１〜３３は直流電源１と加工間隙４との間に並列的に接続される。遮断ユニット２と直流電源１との間には加工時にオンとされる電磁開閉器ＰＳＲが設けられている。
【００３０】
５は、トランジスタユニット３１〜３３の導通状態を制御するためのゲート制御回路であり、ゲート制御回路５からトランジスタユニット３１〜３３に出力されるゲートパルス信号Ｇａｔｅに応答して、トランジスタユニット３１〜３３の導通が制御される。
【００３１】
例えば、ゲートパルス信号Ｇａｔｅに応答してトランジスタユニット３１が導通状態とされると、抵抗器Ｒ１の値に応じたレベルの放電加工用パルス電流を直流電源１から加工間隙４に流すことができる。したがって、トランジスタユニット３１〜３３の導通、非導通の組み合わせを変えることにより最大で８通りの電流制御状態を実現できる。トランジスタユニットの数を増すことによりより多くの電流制御状態を実現できる。
【００３２】
１０は、放電加工装置本体に設けられた数値制御（ＮＣ）装置、９はブラウン管、ＬＣＤ等の表示装置であり、ＮＣ装置１０は本発明による放電加工用電源装置の制御回路７と接続されている。
【００３３】
制御回路７はマイクロコンピュータシステムを含んで構成されており、制御回路７及びＮＣ装置１０は入出力ユニット（Ｉ／Ｏ）８を介してゲート制御回路５、遮断ユニット２、電源出力供給ユニット３及び電磁開閉器ＰＳＲと接続されている。なお、ＮＣ装置１０において設定された電気的加工条件は、入出力ユニット８を介して遮断ユニット２及び電源出力供給ユニット３の回路状態を変えることにより行われる。また、制御回路７はＮＣ装置１０の機能の一部としてソフトウェアーによる制御とすることも可能である。
【００３４】
本実施の形態では、トランジスタユニット３１〜３３のそれぞれは、後述するように加工間隙４に放電加工エネルギーを供給するための複数のスイッチング素子と、これらのスイッチング素子の作動状態を示す検出信号を得るための検出回路とを有している。トランジスタユニット３１〜３３の各ユニットの検出回路において得られた検出信号ＤＳ１〜ＤＳ３は、スイッチング素子の破損を判断する機能を有する良否判断回路６に入力されている。
【００３５】
良否判断回路６での判断結果を示す良否判断信号ＮＧＳは入出力ユニット８を介して制御回路７に取り込まれ、所定のプログラムに従ってソフト処理され、ＮＣ装置１０を介して表示装置９でその良否判断結果が表示される。すなわち、入出力ユニット８、制御回路７、ＮＣ装置１０、表示装置９は、良否判断回路６の出力に応答してスイッチング素子の不良箇所などの表示を行う表示部を構成している。
【００３６】
本装置は、良否判断回路６においてトランジスタユニット３１〜３３のうちのいずれかが不良と判断された場合、良否判断回路６の出力に基づいて不良と判断されたトランジスタユニットを直流電源１と加工間隙４との間から切り離すように遮断ユニット２の各スイッチＣＤ１〜ＣＤ３のオン、オフを制御する機能を具えている。この機能は制御回路７に予めセットされているプログラムにより遂行される。
【００３７】
次に、図２を参照してトランジスタユニット３１の構成について詳しく説明する。
【００３８】
トランジスタユニット３１は、スイッチング素子として使用されるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎとこれらに対応するスイッチＳ１〜Ｓｎとが図示の如く接続されて成るスイッチング回路３１１と、ゲート信号Ｇａｔｅに応答してトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎをそれぞれオン、オフ制御するためのドライブ信号ＤＶ１〜ＤＶｎを出力するドライブ回路３１２と、これらのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの作動状態を示す検出信号ＤＳ１を得るための検出回路３１３とから成っている。
【００３９】
スイッチＳ１〜Ｓｎは、入出力ユニット８から供給されるスイッチ制御信号Ｉ／ＯＳ１〜Ｉ／ＯＳ２にそれぞれ応答してオン、オフされる。
【００４０】
検出回路３１３において、Ｅ２は検出信号ＤＳ１を得るためにスイッチング回路３１１に印加する直流電圧を出力するための直流電圧源であり、直流電圧源Ｅ２からの電圧はフォトカップラＰＴ内の発光ダイオードＰＴ１、抵抗器ＤＲ、逆流防止用のダイオードＤ１を介してスイッチング回路３１１に図示の如く印加されている。
【００４１】
発光ダイオードＰＴ１に電流が流れて発光した場合、この発光信号は受光素子ＰＴ２により電気的信号に変換され、検出信号ＤＳ１として取り出される。
【００４２】
以上、トランジスタユニット３１の構成について説明したが、他のトランジスタユニット３２、３３も同様の構成となっている。
【００４３】
図３は良否判断回路６の回路図である。ここで、ＤＦＦ１〜ＤＦＦ６はＤ型フリップフロップ、ＴＦＦはＴ型フリップフロップ、ＳＲＦＦはＲ−Ｓフリップフロップ、ＤＥＬＡＹはゲート信号Ｇａｔｅを５００ｎＳ遅延させる遅延素子、ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４はインバータ、ＤＩＦ１〜ＤＩＦ３はフィルタ、ＯＲ１〜ＯＲ３はオアゲート、ＣＫはクロックパルス発生器である。これらは図３に示すように接続されている。
【００４４】
良否判断回路６は検出信号ＤＳを構成する検出信号ＤＳ１〜ＤＳ２及びゲート信号Ｇａｔｅに応答して以下のように動作し、良否判断信号ＮＧＳを構成する第１〜第３良否判断信号ＮＧＳ１〜ＮＧＳ３を出力する。
【００４５】
以下、図４に示した図３の各部の信号のタイムチャートを参照しながら、図３に示す良否判断回路６の動作について説明する。
【００４６】
ここで、ＤＧａｔｅは、ゲート信号Ｇａｔｅと５００ｎＳの時間差を有する遅延ゲート信号、ＳＥＴはＲ−ＳフリップフロップＳＲＦＦのセット信号、ＲＥＳＥＴはＲ−ＳフリップフロップＳＲＦＦのリセット信号、ＩＮＨはＲ−ＳフリップフロップＳＲＦＦから出力される禁止信号、ＣＰ１はＴ型フリップフロップＴＦＦからのパルス出力信号、ＣＰ２はフィルタＤＩＦ１からのクロック信号、／ＤＳ１〜／ＤＳ３は検出信号ＤＳ１〜ＤＳ３の各反転検出信号、Ｓｏｕｒｃｅは図２の端子ＳＯＵに流れるソース電流である。なお、ソース電流は、放電加工中の良否判定動作の場合に端子ＳＯＵから加工間隙４に流れる電流波形を示している。
【００４７】
ゲート信号Ｇａｔｅは、ゲート制御回路５から出力され、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎを開閉制御するための信号である。遅延ゲート信号ＤＧａｔｅは、ゲート信号Ｇａｔｅの発生から検出信号ＤＳ１〜ＤＳ３が出力されるまでの回路上の検出遅れ時間を考慮したもので、その遅れ時間以上（この例では５００ｎＳ）を設定している。
【００４８】
セット信号ＳＥＴは、ゲート信号Ｇａｔｅの立ち上がりを微分した信号である。リセット信号ＲＥＳＥＴは、遅延ゲート信号ＤＧａｔｅの立ち下がりを微分した信号である。禁止信号ＩＮＨは、Ｒ−ＳフリップフロップＳＲＦＦをセット信号ＳＥＴでセットし、リセット信号ＲＥＳＥＴでリセットして得られたものである。
【００４９】
パルス出力信号ＣＰ１は、禁止信号ＩＮＨのハイレベルでクリアーされるＴ型フリップフロップＴＦＦで作られ、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの破損判断をゲート信号Ｇａｔｅによるオフ時間中にチェックするためのパルスである。クロック信号ＣＰ２は遅延ゲート信号ＤＧａｔｅの立ち上がりを微分した信号で、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの破損判断をゲート信号Ｇａｔｅによるオン時間中にチェックするためのパルスである。
【００５０】
検出信号ＤＳ１〜ＤＳ３の各レベルは、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの導通状態でＬとなる。
【００５１】
時点ｔ１から時点ｔ２において、禁止信号ＩＮＨが出力されるので、パルス出力信号ＣＰ１のクロックは発生しない。時点ｔ２から時点ｔ３は、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの破損がない場合の波形で、良否判断信号ＮＧＳはＨレベルのままである。
【００５２】
時点ｔ４でいずれかのトランジスタが破損しているとすると、検出信号ＤＳはこの時点でＬレベルを出力する。この時点では、パルス出力信号ＣＰ１がないので、次の時点ｔ５において良否判断信号ＮＧＳがＬレベルに変化し、保持される。ここで、放電加工中の良否判定動作では、Ｓｏｕｒｃｅ電流に示されるように時点ｔ４でトランジスタが導通破壊したとすると、端子ＳＯＵから電流が加工間隙４に流れ始めるが、直ちにスイッチＣＤが開状態となり加工間隙に過電流が流れることが防止される。
【００５３】
時点ｔ６からは、ゲート信号ＧａｔｅがＨレベルにある期間中にトランジスタが非導通で破損した場合を検出するタイムチャートである。時点ｔ６で、クロック信号ＣＰ２は、遅延ゲート信号ＤＧａｔｅの立ち上がりに同期して出力される信号である。この時点ではトランジスタは導通状態で正常に動作しているので、良否判断信号ＮＧＳはＨレベルのままである。次に、時点ｔ７では、トランジスタが非導通であるため、検出信号ＤＳはレベル変化せず、したがって、良否判断信号ＮＧＳとしてＬレベルが出力される。
【００５４】
通常、ＭＯＳＦＥＴは導通状態で破損することが多いが、この状態で破損すると、大きな電流が間隙に流れ込み、ワークを損傷してしまう。並列的に接続してあるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのうちの１つでも破損していれば検出可能であるため、検出回路は、トランジスタユニット３１〜３３にそれぞれ１つで十分である。
【００５５】
また、非導通での破損は、一度導通状態で破損の結果大電流が流れたことで起きる場合と、ゲート信号Ｇａｔｅが出ないという場合が考えられる。前者の場合、導通状態での異常を先に検出しているので、その時点で処理されている。一方後者の場合は、ゲート信号Ｇａｔｅが、並列的に接続されたトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎすべて同じ信号を使っているため、すべてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎが非導通となるので、この場合も検出回路は各ユニットに１つづつで十分である。
【００５６】
次に、破損が判断された後の処理について説明する。第１〜第３良否判断信号ＮＧＳ１〜ＮＧＳ３は、一度ＮＣ装置１０に送られ、ここで、緊急時の割り込み処理により、すぐに入出力ユニット８に信号を送る。異常のあったトランジスタユニットに接続されているスイッチはオフとされ、また、予備として使用していないトランジスタユニットに接続してあるスイッチをオンとする。この時点では、加工は継続しているが、アラームを出し、作業者へ通知する構成となっている。スイッチとしてはリレーでも良いが、遮断するまでの速度に遅延を生じるので、サイリスタやＩＧＢＴ等を使った方が高速で動作し加工間隙に過電流が流れるのを防ぐことができるので安全である。
【００５７】
図５は制御回路７の動作を説明するためのフローチャートである。
【００５８】
ステップＳＴ１では、ＮＣ装置１０からの加工開始指令があったか否かが判定される。ＮＣ装置１０からの加工開始指令がなければ、ステップＳＴ１の結果はＮＯとなり、制御回路７は待機状態にあることになる。
【００５９】
ステップＳＴ１で加工開始指令があれば、判別結果はＹＥＳとなってステップＳＴ２に進み、制御回路７にトランジスタの良否チェック指令を出力する。制御回路７がトランジスタ良否チェック指令を受け取ると、図４のタイミングチャートに示すチェックが行われる。すなわち、ＮＣ装置１０は、作業者により指定された放電加工条件の設定信号を入出力ユニット８を通してゲート制御回路５に送り、ゲート制御回路５からはゲート信号Ｇａｔｅを各トランジスタユニット３１〜３３に送る。このゲート信号Ｇａｔｅによりトランジスタユニット３１〜３３が、設定条件のオンオフ周期で導通非導通状態となっている。なお、この時点では加工が開始されていないので加工電流は流れない。制御回路７は、チェック動作のためトランジスタユニット３１〜３３内のスイッチＳ１からＳｎをすべて開放してからスイッチＳ１、Ｓ２、・・・Ｓｎと順次１つづつスイッチを開閉し、スイッチが閉じた状態のとき導通か非導通かのチェックを検出回路で行う。
【００６０】
ステップＳＴ３では、このチェックにおいてトランジスタの不良が検出されたか否かが判別される。ステップＳＴ３でトランジスタの不良が発見されなかった場合は、ステップＳＴ３の結果はＮＯとなってステップＳＴ４に入る。ステップＳＴ４では、制御回路７は、スイッチＳ１からＳｎをすべて閉じて、トランジスタの不良が発見されなかったことを示す信号ＮＯＴをＮＣ装置１０に出力する。このＮＯＴ信号に応答してＮＣ装置１０は、設定された加工電流が出力できる数のトランジスタユニットあるいはトランジスタを、スイッチＣＤ１〜ＣＤ３を導通させて電源に接続し、電磁開閉器ＰＳＲを閉じて、設定された加工条件で加工を開始する。そしてステップＳＴ５へ進む。
【００６１】
ステップＳＴ３でトランジスタの不良があると判別されると、結果はＹＥＳとなり、ステップＳＴ７で不良部分の表示指令が出力される。ここで作業者は、表示装置１１上の警報表示から異常を知ることになるが、このステップＳＴ７の異常表示処理後ＮＣ装置１０による運転を止め加工作業を中止して、他の装置に作業を継続するか、装置の修理を行うか判断することができる。作業の中止を決定した時は、制御回路７の処理はＳＴ７で終了する。図５のフローチャートでは、加工を行うのに支障がないと判断し、加工を行う指令をＮＣ装置１０に与えて加工を行う場合の動作を示している。
【００６２】
ステップＳＴ７で不良部分の表示指令を出力した後、ステップＳＴ８では、設定加工条件に基づいて、正常なトランジスタユニットを電源に接続し加工を開始する。すなわち、不良となったトランジスタに接続されたスイッチＳｍ（トランジスタに接続されているスイッチＳ１からＳｎ中の不良トランジスタに接続されているスイッチＳｍ）を開放のままにしておき、他の正常なトランジスタユニットを選択し設定された加工電流が出力できる数のトランジスタユニットのスイッチＣＤを選択して導通させて直流電源１に接続するかあるいは未使用のトランジスタに設定をかえた後、電磁開閉器ＰＳＲを閉じて、設定された加工条件で加工を行う指令をＮＣ装置に送り加工が開始される。そして、ステップＳＴ５の処理に進む。
【００６３】
ステップＳＴ５では、加工中にも図４のタイミングチャートに示すチェックが行われ、トランジスタの不良が検出されたか否かが判別される。なお、この処理では、ステップＳＴ２で説明したトランジスタに接続されたスイッチＳ１からＳｎを順次開閉してのチェックは行わずトランジスタの状態を監視する。ステップＳＴ５でトランジスタの不良が発見されないと、結果はＮＯとなり、ステップＳＴ６に進んで加工終了信号がＮＣ装置１０から送られてきたか否かを判別する。加工終了信号があればステップＳＴ６はＹＥＳとなり、処理は終了するか、又は再びステップＳＴ１に戻る。加工終了信号がなければステップＳＴ６はＮＯとなって再びステップＳＴ５の処理を繰り返す。
【００６４】
ステップＳＴ５でトランジスタの不良が検出されると、結果はＹＥＳとなり、ステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９で、制御回路７は、不良検出されたトランジスタユニットに接続されているスイッチＣＤを直ちに遮断する指令を出力し、不良部位を直流電源１から切り離した後、ステップＳＴ１０で不良となったトランジスタユニットの表示指令をＮＣ装置１０に出力する処理が行われる。
【００６５】
ここで、次のステップＳＴ１１に進む前に、放電加工を一時停止してステップＳＴ２と同じチェックを行い、不良のトランジスタを特定する処理をしてもよい。また、１ユニットのトランジスタの数を１個あるいは２個として構成している場合ではトランジスタユニットの予備が十分あるのでそのままステップＳＴ１１に進むこともでき、回路設計上の選択となる。
【００６６】
ステップＳＴ１１では、未使用のトランジスタユニットの有無があるか否かを調べ、なければ結果はＮＯとなってステップＳＴ６に進む。なお、未使用ユニットの数が十分でない場合は加工終了するようにしても良い。未使用状態のトランジスタユニットがある場合はステップＳＴ１１はＹＥＳとなり、ステップＳＴ１２において未使用のトランジスタユニットを電源に接続した後、ステップＳＴ６に進む。
【００６７】
なお、上記の処理フローチャートでは、加工開始指令を待って動作するようにしたが、装置に電源を投入した時点でステップＳＴ２、３、及び７の処理を行うようにすれば、段取り作業を始める前に装置の異常を確認し他の装置を利用することも可能になるため、無駄な時間をなくすことができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、加工を開始する前にスイッチング素子あるいはトランジスタユニットをオンオフ制御した場合のスイッチング素子あるいはトランジスタユニットの良否を判断することができ、加工中においてもスイッチング素子あるいはトランジスタユニットの良否の判定が可能であり、加工中にスイッチング素子あるいはトランジスタユニットの破損が生じた場合、これを直ちに検知することができる。
【００６９】
また、スイッチング素子の非導通のチェックも行うことができるので、スイッチング素子をドライブするドライブ回路とゲート制御回路との間で何らかの支障が生じても検知することが可能となる。
【００７０】
さらに、スイッチング素子の破損が検知された場合、不良となったスイッチング素子を切り離す構成とすることにより、被加工物に損傷を与えるのを有効に防止することができる。
【００７１】
また、スイッチング素子が破損した場合、予備のものに切り換えるようにすれば、加工を中断することがないので、目的の加工が計画通りにでき、サービスマンが修理に来るまで機械を使えないということがないので、生産性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電加工用電源装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１に示したトランジスタユニットの回路図。
【図３】図１に示した良否判断回路の回路図。
【図４】図３に示した良否判断回路の動作を説明するためのタイムチャート。
【図５】図１に示した制御回路の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１ 直流電源
２ 遮断ユニット
３ 電源出力供給ユニット
４ 加工間隙
５ ゲート制御回路
６ 良否判断回路
７ 制御回路
９ 表示装置
１０ ＮＣ装置
３１〜３３ トランジスタユニット
３１１ スイッチング回路
３１３ 検出回路
ＣＤ１〜ＣＤ３ スイッチ
ＤＳ１〜ＤＳ３ 検出信号
Ｅ 加工用電極
Ｅ２ 直流電圧源
Ｇａｔｅ ゲートパルス信号
ＮＧＳ 良否判断信号
Ｓ１〜Ｓｎ スイッチ
Ｔｒ１〜Ｔｒｎ トランジスタ
Ｗ 被加工物
Claims (2)
- ＮＣ装置に応答して入出力ユニットからのスイッチ制御信号によって開閉され電流を設定するスイッチとゲート制御回路からのゲートパルス信号によってオン・オフ制御されるスイッチング素子との直列接続体を複数個並列に接続した複数のトランジスタユニットを有しており、
該トランジスタユニットのそれぞれは、一対の端子を有しており、一方の端子が、抵抗器、当該トランジスタユニットを加工用直流電源と加工間隙との間から選択的に切り離すための遮断ユニットの対応するスイッチ、及び電磁開閉器を直列に介して前記加工用直流電源の一方の端子に接続されており、他方の端子が、加工間隙を直列に介して前記加工用直流電源の他方の端子に接続されており、
前記一対の端子には、前記スイッチング素子の作動状態を示す検出信号を得るため直流電圧源を有している検出回路が接続されており、
前記トランジスタユニットの各検出回路からの検出信号は良否判別回路に入力されており、
該良否判別回路は、前記ゲート制御回路から出力されるゲート信号のゲートオンの期間中のチェックパルスの出力に応答し、使用中のトランジスタユニット内のスイッチング素子が非道通で破損か否かを判断する回路と、前記ゲートオンの期間に続くゲートオフの期間中のチェックパルスに応答し、使用中のトランジスタユニット内のスイッチング素子が導通状態で破損か否かを判断する回路とを有し、
前記良否判別回路における判断結果を示す信号は制御回路に入力されており、
該制御回路は、破損したスイッチング素子を有する使用中のトランジスタユニットを切り離し、正常な未使用のトランジスタユニットを選択して使用するように前記遮断ユニットを制御するようになっている
ことを特徴とする放電加工用電源装置。 - 放電加工の開始に先立って、前記トランジスタユニットの各スイッチング素子に直列に接続されている前記スイッチを独立して順次に閉とし、前記ゲート制御回路から前記ゲートパルス信号を出力させ、前記スイッチング素子のそれぞれに対して加工開始前良否判断を行なうようにしたこ請求項１に記載の放電加工用電源装置。
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