JP5323283B1 - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

放電加工装置は、電源と、電極と被加工物とから形成される極間と、前記電源と前記極間との間に挿入された対地浮遊容量電流抑制コイルとを備える。

Description

本発明は、放電加工装置に関する。

放電加工装置は、電極と被加工物とから形成される極間に生じさせたアーク放電を利用して被加工物を溶融除去して加工を行う装置である。この放電加工装置では、比較的大きな加工電流（数十マイクロ秒程度）を用いる荒加工条件から、順々に加工電流を小さくしていき、最終的には電流パルスが数十ナノ秒程度になる仕上げ加工条件を利用して面粗さを微細にさせる。

また、仕上げ加工の用途には、パルス幅を容易に短くできることから、ＲＣ回路を使用することが考えられる。この回路構成は、電極と被加工物とから形成される極間と、極間に電圧を印加させるための電源と、電源からの電流を制限するための電流制限抵抗と、放電のエネルギを蓄える極間並列コンデンサとで構成される。また回路上に素子としては挿入されていないが、機械構造やケーブルに含まれる容量成分の浮遊容量が存在する。ＲＣ回路構成では、電源電圧が印加されると極間並列コンデンサおよび浮遊容量に電荷が蓄えられ、極間電圧が上昇する。極間の電圧が上昇し、さらに極間距離が短くなると、極間の絶縁が破壊され、極間並列コンデンサと浮遊容量とに蓄えられていた電荷が極間を通して流れる。その電流で発生した熱により、被加工物が溶融除去されることで加工を行う回路方式である。

特許文献１には、放電加工装置において、工具電極と直列に磁気回路を接続することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、枠構造、テーブル、加工片、加工ゾーン、工具電極、電極ホルダー及び台からなるループの寄生容量の放電電流が急激に増加するのを防ぎ、放電の初期電流を効果的に減衰させるとされている。

特許文献２には、ワイヤカット放電加工装置において、電磁開閉器の接点の手前の配線中に可変抵抗器を設け、電磁開閉器の接点から被加工物までの配線中にインダクタンス素子を設けることが記載されている。これにより、特許文献２によれば、加工間隙に微小放電エネルギーを供給する回路を可変抵抗器とインダクタンス素子とで構成するとともに、インダクタンス素子が配線中の浮遊コンデンサ成分を打ち消すための役割も兼ねているとされている。

特許文献３には、高周波放電加工装置において、高周波電力発生器と同軸ケーブルの始端との間にインピーダンスマッチング回路を設けるとともに、同軸ケーブルの終端と放電電極との間にインピーダンスマッチング回路を設けることが記載されている。これにより、特許文献３によれば、高周波電力発生器の出力インピーダンスを同軸ケーブルの特性インピーダンスに変換して高周波電力発生器の出力電力を効率良く同軸ケーブルに導入し、放電負荷側から見たインピーダンスマッチング回路の出力インピーダンスを純抵抗とみなすことができ、放電部分の静電容量を低減するとされている。

特開昭５９−０４２２２２号公報 特開２０００−０５２１５１号公報 特開平１−２４０２２３号公報

一方、本発明者は、放電加工装置の浮遊容量について詳細に検討を行った。放電加工装置において、機械構造やケーブルに存在する浮遊容量は、その発生位置により大別すると２種類存在すると考えられる。１つ目は、極間並列浮遊容量で、２つ目は、対地浮遊容量である。面粗さを微細化するために、極間並列コンデンサを取り去ったＲＣ回路では、極間並列浮遊容量からの電流と対地浮遊容量からの電流の２種類の電流が支配的となる。さらに面粗さを微細化するためには、この２種類の電流の低減が必要となる。

特許文献１〜３には、極間並列浮遊容量についての記載しかなく、対地浮遊容量に関する記載が一切ない。そのため、特許文献１〜３には、対地浮遊容量からの電流をどのように抑制するのかについても一切記載がない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、対地浮遊容量からの電流を抑制できる放電加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる放電加工装置は、電源と、電極と被加工物とから形成される極間と、前記電源と前記極間との間に挿入された対地浮遊容量電流抑制コイルとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、対地浮遊容量電流抑制コイルが、電源と極間との間に挿入されている。これにより、電源から極間の容量（極間並列コンデンサ及び極間並列浮遊容量）への充電経路を低インピーダンス化できるとともに、対地浮遊容量への充電経路を高インピーダンス化できるので、対地浮遊容量の影響を選択的に抑制することができ、放電加工時における対地浮遊容量からの電流を抑制できる。

図１は、実施の形態１にかかる放電加工装置の構成を示す回路図である。 図２は、実施の形態１における対地浮遊容量電流抑制コイルの構成例を示す図である。 図３は、実施の形態２にかかる放電加工装置の構成を示す回路図である。 図４は、実施の形態２における対地浮遊容量電流抑制コイルの構成例を示す図である。 図５は、実施の形態２における対地浮遊容量電流抑制コイルの他の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態３にかかる放電加工装置の構成を示す回路図である。 図７は、実施の形態３における放電時の電圧および電流の波形を示す図である。

以下に、本発明にかかる放電加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
実施の形態１にかかる放電加工装置１００について図１を用いて説明する。図１は、放電加工装置１００の構成を示す回路図である。

放電加工装置１００は、電源Ｖ１、スイッチング回路１ａ、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂ、極間４、ケーブル５ａ，５ｂ、ケーブル６ａ，６ｂを備える。

電源Ｖ１は、例えば、直流電源であり、直流電力を発生させる。電源Ｖ１は、スイッチング回路１ａを介して極間４に接続されている。例えば、電源Ｖ１は、極間４に仕上げ加工条件に適合した加工用電圧を印加し、極間４に仕上げ加工に必要な放電を生じさせる電源装置である。

なお、電源Ｖ１は、交流電源であってもよい。電源Ｖ１が交流電源である場合、電源Ｖ１とスイッチング回路１ａとの間に整流回路を設けてもよい。

スイッチング回路１ａは、電源Ｖ１と極間４との間に電気的に接続されており、例えば、電源Ｖ１とケーブル５ａ，５ｂとの間に電気的に接続されている。スイッチング回路１ａは、電源Ｖ１から極間４への電圧の印加をオン／オフするとともに、電源Ｖ１から極間４へ印加される電圧の極性を切り換える。

対地浮遊容量電流抑制回路１ｂは、対地浮遊容量Ｃｙ２１〜Ｃｙ２４からの電流を抑制するための回路である。対地浮遊容量電流抑制回路１ｂの詳細は後述する。

極間４は、電極２と被加工物３とから形成される。具体的には、電極２と被加工物３とは、加工間隙を介して対向している。

ケーブル５ａ，５ｂは、スイッチング回路１ａと対地浮遊容量電流抑制回路１ｂとを接続する。ケーブル５ａ，５ｂは、例えば、同軸ケーブルであり、スイッチング回路１ａと対地浮遊容量電流抑制回路１ｂとを接続する電力線と、アース線とを絶縁被覆の内側に同軸状に有する。

ケーブル６ａ，６ｂは、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂと極間４とを接続する。ケーブル６ａ，６ｂは、例えば、同軸ケーブルであり、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂと極間４とを接続する電力線と、アース線とを絶縁被覆の内側に同軸状に有する。

放電加工装置１００において、放電加工機本体（図示せず）及び／又はケーブル５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂには、浮遊の容量成分が存在する。その浮遊容量は大別すると２種類あり、図１に示すＣｙ１は極間４に並列に存在する極間並列浮遊容量、Ｃｙ２１〜Ｃｙ２４はアースに対して存在する対地浮遊容量を示している。

なお、図１では、ケーブル５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを使用する場合が例示されているが、必ずしもケーブルを使用する必要はなく、特に対地浮遊容量電流抑制回路１ｂと極間４との間のケーブルは可能な限り短くして、そのケーブルに含まれる極間並列浮遊容量を低減することが望ましい。

対地浮遊容量電流抑制回路１ｂは、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａ、電流制限抵抗Ｒ１、時定数調整コイルＬ１、及び極間並列コンデンサＣ１を有する。

具体的には、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂにおいて、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａは、電源Ｖ１と極間４との間に挿入されており、例えば、電流制限抵抗Ｒ１、時定数調整コイルＬ１、及び極間並列コンデンサＣ１とケーブル５ａ，５ｂとの間に挿入されている。電流制限抵抗Ｒ１は、電源Ｖ１と極間４との間に直列に接続されており、例えば、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａと極間４との間に直列に接続されている。時定数調整コイルＬ１は、電源Ｖ１と極間４との間に直列に接続されており、例えば、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａと極間４との間に直列に接続されている。極間並列コンデンサＣ１は、電源Ｖ１に対して極間４と並列に接続されている。

より具体的には、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａは、例えば、コアＬａ３（図２参照）、第１の巻線Ｌａ１、及び第２の巻線Ｌａ２を有する。コアＬａ３は、例えば、フェライトで形成されている。

第１の巻線Ｌａ１は、電源Ｖ１と電極２との間に接続されており、例えば、電源Ｖ１と電極２と接続するラインに直列に接続されている。第１の巻線Ｌａ１は、例えば、電流制限抵抗Ｒ１、時定数調整コイルＬ１、及び極間並列コンデンサＣ１とケーブル５ａとの間に直列に接続されている。第１の巻線Ｌａ１は、第２の巻線Ｌａ２と逆方向にコアＬａ３に巻き回されている。

第２の巻線Ｌａ２は、電源Ｖ１と被加工物３との間に接続されており、例えば、電源Ｖ１と被加工物３と接続するラインに直列に接続されている。第２の巻線Ｌａ２は、例えば、ケーブル６ａとケーブル５ａとの間に直列に接続されている。第２の巻線Ｌａ２は、第１の巻線Ｌａ１と逆方向にコアＬａ３に巻き回されている。

対地浮遊容量電流抑制回路１ｂは、極間並列浮遊容量Ｃｙ１を低減させるため、極間４（放電加工機本体）の近傍に配置されている。ただし、この構成は対地浮遊容量電流抑制回路１ｂの後段の極間並列浮遊容量Ｃｙ１の影響を低減するような、最良の形態の例を示すものである。また、極間並列浮遊容量Ｃｙ１からの電流の抑制において、最良の形態は対地浮遊容量電流抑制回路１ｂの構成要素全てが極間４の近傍に配置されていることであるが、構成要素のうち少なくとも１つが挿入されていれば抑制効果はある。ただし、対地浮遊容量Ｃｙ２１〜Ｃｙ２４からの電流の抑制には、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａが電源Ｖ１と極間４との間に挿入されていることが必要であるのに対して、電流制限抵抗Ｒ１と時定数調整コイルＬ１との挿入位置は任意である。

スイッチング回路１ａは、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４及び電流制限抵抗Ｒ２を有する。スイッチング回路１ａにおいて、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば、フルブリッジ型で構成されており、図示しない制御回路から制御信号が供給されている。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の役割は、電極２と被加工物３に印加される電圧の極性の切り替えと、印加する電圧のパルスを制御することである。

例えば、放電加工では、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ４とをＯＮし、スイッチング素子ＳＷ２とスイッチング素子ＳＷ３とをＯＦＦにして得られる、逆極性加工は面粗さが細かく、速度が遅い。反対に、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ４とをＯＦＦし、スイッチング素子ＳＷ２とスイッチング素子ＳＷ３とをＯＮにして得られる、正極性加工は面粗度が粗く、速度が速い傾向になる。つまり極性の切り替えは、この加工特性の選択ができることを意味している。パルス制御は、放電終了時、短絡時、アーク電流が持続したときなどに、適切に制御信号を入れることで加工が安定する効果がある。ただし、必ずしもパルス制御やフルブリッジ回路が必要なわけではなく、ハーフブリッジ型や、単一スイッチ型でもよいし、スイッチング素子には半導体スイッチや機械式リレーを用いてもよい。

スイッチング回路１ａ内の電流制限抵抗Ｒ２は、例えば、スイッチング回路１ａ内においてスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に対して出力側に設けられ、スイッチング回路１ａの出力先で素子やケーブルが故障し、ショートしたときに過電流になることを防ぐ。これは、スイッチング回路１ａと対地浮遊容量電流抑制回路１ｂとをケーブルで接続するなど物理的な距離を離す場合に有効である。なお、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂをスイッチング回路１ａ内に含めるように構成する場合は、電流制限抵抗Ｒ２は必ずしも必要ではない。

対地浮遊容量電流抑制回路１ｂ内の電流制限抵抗Ｒ１は、放電時および短絡時に電源Ｖ１からの電流を制限し、アーク電流が持続することを防ぐ。また放電時に電流制限抵抗Ｒ１より後段にある極間並列浮遊容量Ｃｙ１からの電流を制限し、面粗さの微細化ができる。

電流制限抵抗Ｒ１は５００Ω以上２ｋΩ以下であることが好ましい。仮に、電流制限抵抗Ｒ１が２ｋΩより大きくなると、極間並列コンデンサＣ１または極間並列浮遊容量Ｃｙ１への充電速度が電流制限抵抗Ｒ１によって妨げられ、放電頻度つまり放電周波数が減少し、加工速度が低下してしまう可能性がある。あるいは、仮に、電流制限抵抗Ｒ１が５００Ωより小さくなると、放電時および短絡時に電源Ｖ１からの電流を制限することが困難になる。

電流制限抵抗Ｒ１が５００Ω以上２ｋΩ以下であるとき、電流制限抵抗Ｒ２は８Ω以上１００Ω以下であることが好ましい。仮に、電流制限抵抗Ｒ２が１００Ωより大きくなると、極間並列コンデンサＣ１または極間並列浮遊容量Ｃｙ１への充電速度が電流制限抵抗Ｒ２によって妨げられ、放電頻度つまり放電周波数が減少し、加工速度が低下してしまう可能性がある。あるいは、仮に、電流制限抵抗Ｒ２が８Ωより小さいと、スイッチング回路１ａの出力先で素子やケーブルが故障し、ショートしたときに過電流になることを防ぐことが困難になる。

電流制限抵抗Ｒ１が５００Ω以上２ｋΩ以下であるとき、極間並列コンデンサＣ１は１００ｐＦ以上２ｎＦ以下であることが好ましい。仮に、極間並列コンデンサＣ１が２ｎＦより大きくなると、充電速度が遅くなり、放電頻度つまり放電周波数が減少し、加工速度が低下してしまう可能性がある。あるいは、仮に、極間並列コンデンサＣ１が１００ｐＦより小さいと、十分な放電エネルギーを短時間に蓄積することが困難になる。

対地浮遊容量電流抑制回路１ｂ内の時定数調整コイルＬ１は、極間並列コンデンサＣ１および極間並列浮遊容量Ｃｙ１への充電時定数を調整し、ＲＣ回路以上の充電速度にするためのものである。充電速度を向上させることで、放電周波数が増加し、加工速度を向上させることができる。このコイルの作用によりＲＬＣ回路となり、以下の（１）式（限界条件）を満たすことで、ＲＣ回路の充電時定数以上の時定数で極間並列浮遊容量Ｃｙ１を充電可能となる。
Ｒ＝２√（Ｌ／Ｃ）・・・（１）

この時定数調整コイルＬ１は、電流制限抵抗Ｒ１と極間並列コンデンサＣ１および極間並列浮遊容量Ｃｙ１の値に対して適切な値を選択する必要がある。ただし、時定数調整コイルＬ１は、対地浮遊容量Ｃｙ２１〜Ｃｙ２４からの電流の抑制に直接かかわるものではなく、時定数の調整が目的であり、時定数の調整が不要である場合には取り外しても構わない。

対地浮遊容量電流抑制回路１ｂ内の極間並列コンデンサＣ１は、その容量を選択することで、面粗さと加工速度の関係を選択できるようになる。容量を大きくすると面粗さは粗くなるが加工速度は速い。反対に小さくすると面粗さは細かいが加工速度は遅くなる。ただし、極間並列コンデンサＣ１は必ずしも必要ではなく、より微細な面粗さを得るためには極間並列コンデンサＣ１を取り外し、極間並列浮遊容量Ｃｙ１のみを活用してもよい。

次に、図２を参照しつつ、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂ内の対地浮遊容量電流抑制コイルＬａの原理について説明する。図２は、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａの構成を示す図である。

対地浮遊容量電流抑制コイルＬａは、例えば、フェライトなどのコアＬａ３に、往路（第１の巻線Ｌａ１）と復路（第２の巻線Ｌａ２）の電流が互いに逆向きに流れた際に、コアＬａ３内で発生した磁束が打ち消しあうように、第１の巻線Ｌａ１及び第２の巻線Ｌａ２をそれぞれ巻いたものである。すなわち、第１の巻線Ｌａ１及び第２の巻線Ｌａ２は、コアＬａ３に対する巻き回しの方向が互いに逆向きになっている。仮に、磁束に漏れが発生する場合は十分な打消し効果が得られず、経路にリアクトル成分が残ってしまう。これを防ぐためには、巻き回し数、巻き回し間隔などを往路（第１の巻線Ｌａ１）と復路（第２の巻線Ｌａ２）で等しくすることが望ましい。

次に、図１を参照しつつ、実施の形態１の動作原理を説明する。例として、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ４とをＯＮし、スイッチング素子ＳＷ２とスイッチング素子ＳＷ３とをＯＦＦする逆極性加工（面粗さが細かく、速度が遅い加工）について説明する。

スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ４とがＯＮになると電源Ｖ１からスイッチング素子ＳＷ１、電流制限抵抗Ｒ２、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａ（第１の巻線Ｌａ１）、電流制限抵抗Ｒ１、時定数調整コイルＬ１、電極２、被加工物３、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａ（第２の巻線Ｌａ２）、スイッチング素子ＳＷ４、電源Ｖ１の経路で極間並列コンデンサＣ１及び極間並列浮遊容量Ｃｙ１を充電する。このとき、往路と復路となる経路の電流は対地浮遊容量電流抑制コイルＬａを流れ、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａ内の磁束打消し効果により、低インピーダンスな経路となる。

次に、対地浮遊容量への充電として、例えば、対地浮遊容量Ｃｙ２１と対地浮遊容量Ｃｙ２４が作る経路について説明する。電圧が印加されると、電源Ｖ１、スイッチング素子ＳＷ１、電流制限抵抗Ｒ２、対地浮遊容量Ｃｙ２１、アースを介して、対地浮遊容量Ｃｙ２４、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａ（第２の巻線Ｌａ２）、スイッチング素子ＳＷ４の順で電流が流れようとする。しかし、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａには、互いに逆向きの電流は存在せず、したがって磁束の打ち消し効果は得られないため、この経路に対しては大きなインピーダンスとして働く。すなわち対地浮遊容量Ｃｙ２１および対地浮遊容量Ｃｙ２４には電荷が蓄えられにくい。この結果、極間４が放電したときには、これら対地浮遊容量Ｃｙ２１、対地浮遊容量Ｃｙ２４からの電流を少なく抑制できており、放電加工による面粗さを容易に細かくできる。

仮に、電流制限抵抗Ｒ１を往路側に代えて復路側に設ければ、対地浮遊容量Ｃｙ２１、対地浮遊容量Ｃｙ２４への充電電流を抑制することは可能であるようにも思われる。しかし、対地浮遊容量は様々な箇所に存在する可能性があり、例えば、対地浮遊容量Ｃｙ２２と対地浮遊容量Ｃｙ２４とが作る経路の電流の抑制は困難である。また、電流制限抵抗Ｒ１を往路側に代えて復路側に設けた場合、放電時および短絡時に電源Ｖ１からの電流を制限することが困難になる可能性もある。

仮に、往復路のいずれにも電流制限抵抗Ｒ１を挿入すれば、別経路の電流の抑制も期待できるが、本来の極間４への充電経路である電源Ｖ１から電極２、被加工物３への充電経路もまた高インピーダンスとして働くため、放電周波数が低下し、加工速度が低下する可能性がある。

あるいは、仮に、時定数調整コイルＬ１の値を十分に大きくするとともに往復路に挿入すれば、別経路の電流の抑制も期待できるが、この場合においても極間への充電経路自体が高インピーダンスとして働くため、十分な加工速度を得ることができない可能性がある。さらに、極間並列コンデンサＣ１および極間並列浮遊容量Ｃｙ１への充電経路において、ＲＬＣ回路の時定数が最適値と異なることから、充電速度の低下や、オーバーシュートによる電圧波形の乱れを発生させる場合がある。

以上のように、実施の形態１では、放電加工装置１００において、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａが、電源Ｖ１と極間４との間に挿入されている。これにより、電源Ｖ１から極間４の容量（極間並列コンデンサＣ１及び極間並列浮遊容量Ｃｙ１）への充電経路を低インピーダンス化できるとともに、対地浮遊容量Ｃｙ２１〜Ｃｙ２４への充電経路を高インピーダンス化できるので、対地浮遊容量の影響を選択的に抑制することができ、放電加工時における対地浮遊容量からの電流を抑制できる。したがって、電源Ｖ１から極間４への充電を高速に行うことができ放電周波数を増加できるとともに、放電加工時における極間４に流れる放電電流を小さく制限できるので、加工速度の向上と面粗さの向上との両立を図ることができる。

また、実施の形態１では、スイッチング回路１ａが、電源Ｖ１から極間４へ印加される電圧の極性を切り換える。これにより、面粗度が粗く速度が速い正極性加工と、面粗さが細かく速度が遅い逆極性加工とを切り換えることができ、加工特性の選択が可能になるとともに、パルス制御による加工の安定化ができる。

また、実施の形態１では、電流制限抵抗Ｒ１が、電源Ｖ１と極間４との間に直列に接続されている。これにより、放電時および短絡時に電源Ｖ１から極間４へ流れ込む電流を制限でき、アーク電流が持続することを防ぐことができる。また放電時に電流制限抵抗Ｒ１より後段にある極間並列浮遊容量Ｃｙ１からの電流を制限でき、面粗さの微細化ができる。

また、実施の形態１では、時定数調整コイルＬ１が、電源Ｖ１と極間４との間に直列に接続されている。これにより、電流制限抵抗Ｒ１及び極間４の容量（極間並列コンデンサＣ１及び極間並列浮遊容量Ｃｙ１）とともにＲＬＣ回路が構成されるため、ＲＣ回路以上の電圧立ち上がり速度を実現できる。よって、放電周波数を増加できるので、加工速度の向上ができる。

また、実施の形態１では、電流制限抵抗Ｒ１、時定数調整コイルＬ１、及び対地浮遊容量電流抑制コイルＬａの少なくとも１つが極間４の近傍に配置されている。これにより、極間並列浮遊容量Ｃｙ１に蓄えられた電荷が、放電時に極間４に流れることを抑制でき、放電加工時における極間４に流れる放電電流を小さく制限できるので、面粗さの微細化ができる。

また、実施の形態１では、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａにおいて、第１の巻線Ｌａ１が、電源Ｖ１と電極２との間に接続され、第２の巻線Ｌａ２が、電源Ｖ１と被加工物３との間に接続されている。第１の巻線Ｌａ１と第２の巻線Ｌａ２とは、互いに逆方向にコアＬａ３に巻き回されている。これにより、電源Ｖ１から極間４の容量（極間並列コンデンサＣ１及び極間並列浮遊容量Ｃｙ１）への充電の際に、第１の巻線Ｌａ１の電流による磁束と第２の巻線Ｌａ２の電流による磁束とが互いに打ち消し合い実質的にインダクタンスとして働かず、対地浮遊容量Ｃｙ２１〜Ｃｙ２４への充電の際に、第１の巻線Ｌａ１及び第２の巻線Ｌａ２の一方に電流が流れて磁束の打ち消し効果がないためインダクタンスとして働く。この結果、電源Ｖ１から極間４の容量（極間並列コンデンサＣ１及び極間並列浮遊容量Ｃｙ１）への充電経路を低インピーダンス化できるとともに、対地浮遊容量Ｃｙ２１〜Ｃｙ２４への充電経路を高インピーダンス化できる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる放電加工装置１００ｉについて図３〜図５を用いて説明する。図３は、放電加工装置１００ｉの構成を示す回路図である。図４は、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉの構成例を示す図である。図５は、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉ’の他の構成例を示す図である。なお、以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、時定数調整コイルＬ１により、極間並列コンデンサＣ１および極間並列浮遊容量Ｃｙ１の充電時定数を調整し、放電周波数の増加による加工速度の向上を図っている。しかしコイルを追加するために部品点数が増え、回路の体積が増加してしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態２では、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉに、実施の形態１の対地浮遊容量電流抑制コイルＬａと同様の機能（対地浮遊容量の電流の抑制の機能）に加えて、時定数調整コイルＬ１の機能を持たせる。

具体的には、放電加工装置１００ｉは、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂに代えて、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂｉを備える。対地浮遊容量電流抑制回路１ｂｉは、時定数調整コイルＬ１（図１参照）を有さず、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａに代えて対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉを有する。

対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉは、第１の巻線Ｌａ１及び第２の巻線Ｌａ２に代えて、それぞれ、第１の巻線Ｌａ１ｉ及び第２の巻線Ｌａ２ｉを有する。第１の巻線Ｌａ１ｉと第２の巻線Ｌａ２ｉとは、巻き回し数および巻き回し間隔の少なくとも一方が異なる。

例えば、図４に示す対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉでは、第１の巻線Ｌａ１ｉと第２の巻線Ｌａ２ｉとは、巻き回し数が互いに異なる。これにより、第１の巻線Ｌａ１ｉの電流による磁束と第２の巻線Ｌａ２ｉの電流による磁束とのバランスが崩れ、本来ならば打ち消しあう磁束が、巻き回し数の多い方より発生した磁束が残るので、これにより互いに逆向きの電流が流れた場合でも、その電流に対して対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉは、通常のコイルの働きをする。よって、この構成により、時定数調整コイルＬ１と同様の機能を実現できる。

あるいは、例えば、図５に示す対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉ’では、第１の巻線Ｌａ１ｉ’と第２の巻線Ｌａ２ｉ’とは、巻き回し間隔が互いに異なる。これにより、第１の巻線Ｌａ１ｉ’の電流による磁束と第２の巻線Ｌａ２ｉ’の電流による磁束とのバランスが崩れ、本来ならば打ち消しあう磁束が、巻き回し数の多い方より発生した磁束が残るので、これにより互いに逆向きの電流が流れた場合でも、その電流に対して対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉ’は、通常のコイルの働きをする。よって、この構成によっても、時定数調整コイルＬ１と同様の機能を実現できる。

以上のように、実施の形態２では、放電加工装置１００ｉにおいて、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉの第１の巻線Ｌａ１ｉと第２の巻線Ｌａ２ｉとは、巻き回し数および巻き回し間隔の少なくとも一方が異なる。これにより、磁束のバランスが崩れ、本来ならば打ち消しあう磁束が、巻数の多い方より発生した磁束が残るので、第１の巻線Ｌａ１ｉと第２の巻線Ｌａ２ｉとに互いに逆向きの電流が流れた場合でも、その電流に対して対地浮遊容量電流抑制コイルＬａｉは、通常のコイルの働きをする。よって、この構成により、時定数調整コイルと同様の機能を実現できる。この結果、時定数調整コイルＬ１（図１参照）を取り付ける必要が無くなるため、省スペース化でき、低コスト化できる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる放電加工装置１００ｊについて図６、図７を用いて説明する。図６は、放電加工装置１００ｊの構成を示す回路図である。図７は、放電時の電圧および電流の波形を示す図である。なお、以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、放電電流の振動について、特に考慮していない。しかし、極間４の容量（極間並列コンデンサＣ１及び極間並列浮遊容量Ｃｙ１）によっては、電流の振動により放電が連続してしまうことがある。

そこで、本実施の形態３では、放電電流の振動を抑制するための改良を施す。

具体的には、放電加工装置１００ｊは、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂに代えて、対地浮遊容量電流抑制回路１ｂｊを備える。対地浮遊容量電流抑制回路１ｂｊは、振動抑制ダイオードＤ１をさらに有する。振動抑制ダイオードＤ１は、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａと極間４との間に直列に接続されており、例えば、極間並列コンデンサＣ１と極間４との間に直列に挿入されている。これにより、放電電流の振動を抑制でき、放電電流を減少できる。

例えば、図７に振動抑制ダイオードＤ１を挿入した場合の、放電電圧および電流の波形を示す。図７に示されるように、振動抑制ダイオードＤ１を挿入することで、放電時の順方向への電流は極間４へ流れるが、振動による逆方向の電流は抑制することができ、電流量を減少させることができる。

以上のように、実施の形態３では、放電加工装置１００ｊにおいて、振動抑制ダイオードＤ１が、対地浮遊容量電流抑制コイルＬａと極間４との間に直列に接続されている。これにより、放電電流の振動成分を抑制でき、電流量を減少させることができるので、面粗さを細かくできる。

以上のように、本発明にかかる放電加工装置は、放電加工に有用である。

１ａ スイッチング回路、 １ｂ，１ｂｉ，１ｂｊ 対地浮遊容量電流抑制回路、 ２ 電極、 ３ 被加工物、 ４ 極間、 ５ａ，５ｂ ケーブル、 ６ａ，６ｂ ケーブル、 １００，１００ｉ，１００ｊ 放電加工装置、 Ｒ１ 電流制限抵抗、 Ｒ２ 電流制限抵抗、 Ｃ１ 極間並列コンデンサ、 Ｃｙ１ 極間並列浮遊容量、 Ｌａ 対地浮遊容量電流抑制コイル、 ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチング素子（半導体スイッチまたは機械式リレー）、 Ｃｙ２１〜Ｃｙ２４ 対地浮遊容量、 Ｌ１ 時定数調整コイル、 Ｌａｉ 対地浮遊容量電流抑制コイル（巻き回し数調整）、 Ｌａｉ’ 対地浮遊容量電流抑制コイル（巻き回し間隔調整）、 Ｄ１ 振動抑制ダイオード。

Claims (8)

1. 電源と、
   電極と被加工物とから形成される極間と、
   前記電源と前記極間との間に挿入された対地浮遊容量電流抑制コイルと、
   を備えたことを特徴とする放電加工装置。
2. 前記電源から前記極間へ印加される電圧の極性を切り換えるスイッチング回路をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
3. 前記電源と前記極間との間に直列に接続された電流制限抵抗をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
4. 前記電源と前記極間との間に直列に接続された時定数調整コイルをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
5. 前記電源と前記極間との間に直列に接続される電流制限抵抗と、
   前記電源と前記極間との間に直列に接続される時定数調整コイルと、
   前記対地浮遊容量電流抑制コイルと、
   の少なくとも１つが前記極間の近傍に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
6. 前記対地浮遊容量電流抑制コイルは、
   コアと、
   前記電源と前記電極との間に接続され、前記コアに巻き回された第１の巻線と、
   前記電源と前記被加工物との間に接続され、前記第１の巻線と逆方向に前記コアに巻き回された第２の巻線と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
7. 前記第１の巻線と前記第２の巻線とは、巻き回し数および巻き回し間隔の少なくとも一方が異なる
   ことを特徴とする請求項６に記載の放電加工装置。
8. 前記対地浮遊容量電流抑制コイルと前記極間との間に直列に接続されたダイオードをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。

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