JP5642810B2 - 放電加工用電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、放電加工用電源装置に関し、特に仕上げ加工用の電源装置に関する。

放電加工では、加工液中の電極とワークに電圧を印加してアーク放電を発生させる。この放電の熱でワークが溶融すると同時に、加工液が急激に加熱されて気化爆発を起こし溶融したワークを吹き飛ばす。これを高頻度で繰返すことにより加工が進行する。また、放電によって出来る小さな放電痕が集まって加工面を形成するので、個々の放電痕の大きさが、面粗さを決定することになる。
放電加工の一種であるワイヤ放電加工では、図１０に示されるような、ワイヤ電極とワークとの極間に電源出力電圧１０２である交流高周波電圧１００を印加し、短い時間幅の放電を高い頻度で繰り返すことにより、微細加工が一般的に行われている。図１０（ａ）は、ワイヤ放電加工機の電源で生成される交流高周波電圧１００の例である。電源で生成された矩形波が、ワイヤ電極とワークとの極間までの区間の同軸ケーブル等を経由することにより、図１０（ｂ）に示されるような正弦波状の鈍った波形の電圧が極間に印加される。

例えば、特許文献１には、１ＭＨzから５ＭＨzの交流高周波電圧で加工することにより、表面粗さが１μｍＲmax以下の加工面が得られることが開示されている。
また、別の技術として、特許文献２には、図１２に示されるように正負両極性の電圧を、少なくとも個々の電圧印加時間以上の休止時間を設けてワイヤ電極とワークとの極間に電圧を印加し、電圧波形を台形形状として加工する技術が開示されている。

特開昭６１−２６０９１５号公報 特開２０１０−１９４６９３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術には、以下のような問題点があることが明らかとなってきている。
（１）真直精度の低下
ワイヤ放電加工において、交流高周波電圧で加工すると図１０（ｂ）に示されているように、極間に電圧を常時印加したままの状態となることにより、ワイヤ電極とワークとの間に静電吸引力が作用しワイヤ電極が真っ直ぐにならず撓んでしまうため、ワークの板厚中央部の加工量が増大して、いわゆる「太鼓形状」になり、真直精度が悪化するという問題がある。

（２）加工面粗さの低下
交流電圧で加工したときは時間の経過とともに電圧が逆転することにより、放電電流にもゼロクロス点１０４が生じ、図１０（ｂ）に示されているように、理論的には電圧の半サイクル毎に放電が途切れることとなる。しかし、交流の周波数が高くなると個々の放電アークの消弧が不十分になり、電圧印加後すぐに放電が発生するような場合など、同じ場所で放電が繰り返し発生する現象が起こりやすくなる。このため、高頻度の放電が持続する場合には、交流半波の放電で得られる面粗さより悪い面粗さしか得られなくなってしまう。また、放電の粗密に従って面粗さが異なる傾向が出るため、加工面に筋目が出てしまう場合もある。

（３）加工状態の判断が困難
放電加工では、一般的に極間の平均電圧を測定して加工状態を判断し、電極の送り速度を制御したり加工条件を変更制御したりしている。しかし、数ＭＨz以上の交流高周波電圧になると、平均電圧を得るための整流回路が応答せず、測定誤差が大きくなるという問題がある。また、高周波になると、加工電源と極間との間でいわゆる共振現象が発生することも多く、放電間隙長や板厚、加工液の流れの状態などが変化すると、極間の電気定数が変化して加工電圧の変動が避けられなくなるため、ますます平均電圧から加工状態を判断するのが困難となってしまう。このため、仕上げ領域では電極の送り速度も一定で加工するなど、加工状態に応じてフィードバック制御を行うことが困難な状況であり、加工精度向上のネックになっている。

これらの問題点の解決策として、特許文献２には、図１２（ａ）に示されているように、電源出力電圧１１０として、正極性電圧１１４と負極性電圧１１６との間に、少なくとも個々の電圧印加時間以上の休止期間１１２を設けて電極とワークとの極間に印加し、図１２（ｃ）に示されているように、電圧波形１１８を台形波状にして加工する技術が開示されている。
ここで、一般に放電加工では、所望の精度、面粗さに達するまで、荒加工、中加工、仕上げ加工と、加工パルスの強さを順次小さく設定しながら多重加工を行っているが、近年加工時間短縮のため、仕上げ電源で中加工の一部を行い、加工回数を減らす試みがなされている。即ち、従来は、荒加工、中加工で３〜５μｍＲｚの面荒さに加工した後、仕上げ電源に切替えて何度か加工し１μｍＲｚ程度に加工していたものが、約１０μｍＲｚの面荒さとなったところで仕上げ電源に切替えて加工し、加工回数、加工時間の短縮を行うことがなされている。
この場合には、仕上げ電源の単位時間当りの加工量が従来より増加し、加工電源の出力電流も増大するので、従来の電源では、スイッチング素子などの構成部品が定格値を超えて過熱し、使用できなくなるので、より出力電流の大きい仕上げ電源を新たに用意する必要が生じていた。

図１１は、特許文献１，２等に一般的に用いられている両極性電圧印加回路１０の概略ブロック図である。１１，１２は直流電源、１３，１４はスイッチング素子、１５は制動抵抗、１６はインダクタンス、１７は抵抗、１８は線間容量、１９は電極、２０はワーク、２１は極間浮遊容量、２２はリーク抵抗をそれぞれ示している。インダクタンス１６、抵抗１７及び線間容量１８は給電ケーブル２４に代表される電源と極間の配線経路が有するそれぞれの成分を等価的に表している。Ｖｂｂは電極１９とワーク２０との間の極間電圧を示している。スイッチング素子１３，１４は、図示しない制御回路によってオン・オフ動作し、図１０、図１２等に示される電源出力電圧を出力する。

両極性電圧印加回路１０には給電ケーブル２４のインダクタンス１６、抵抗１７、線間容量１８などが存在し、極間にも電極１９とワーク２０との間の対向面には極間浮遊容量２１やリーク抵抗２２が存在している。荒・中加工では立上りの急峻なピークの高い加工電流が有利であり、回路全体のインピーダンスが出来るだけ小さくなるよう構成するので、インダクタンスＬや抵抗Ｒは小さいが、線間容量Ｃは大きくなってしまう。そのため、仕上げ加工のように面粗さを良くしようとして、電源からの出力エネルギーを小さくすると、浮遊容量を高速で充電することが困難となり、前記線間容量も含めて極間に印加できる交流高周波電圧の周波数は、２００〜３００ｋＨｚ程度が限界である。

そこで、仕上げ加工では、線間容量の小さい給電ケーブルに切換えたり、極間の浮遊容量も出来るだけ小さくなるよう回路上の工夫を施し、一般に５００ｋＨｚ以上の交流高周波電圧の印加が可能なよう構成されている。
このような仕上げ回路において、特許文献２に開示されているように正負の電圧印加の間に休止時間を挿入した電圧を極間に印加すると、まず、電圧を印加している間に線間容量１８や極間浮遊容量２１に電荷が蓄積されて極間電圧Ｖｂｂが上昇する。その後、休止期間に入って電圧を印加しなくなると、線間容量１８や極間浮遊容量２１に蓄積された電荷がリーク抵抗２２を通して放電して、電圧は徐々に低下するが、特許文献２のように電圧の印加周波数が５００ｋＨｚ以上と高くなると、休止時間も相対的に短いので、休止期間中の電圧降下は小さく、概ね無視できる程度である。

更に、回路に振動抑制用の制動抵抗１５を挿入するなどして、電圧の印加、休止の過度状態で振動が発生しないようにすれば、図１２に示されているように、極間電圧を概ね台形波状にすることができる。制動抵抗１５は抵抗値が大きいほど、振動抑制効果も大きくなるが、一方で電圧の変化速度も遅くなり波形が鈍ってしまう。

ここで、従来の電源では図１２に示されているように、休止時間をはさんで、極間に印加する電圧の極性を正負交互に切替えていた。この方式では、放電が発生しなかった場合、加工電源は極間浮遊容量の電圧を−Ｅから＋Ｅ又は＋Ｅから−Ｅに充電する必要があり、０Ｖから＋Ｅ又は０Ｖから−Ｅまで充電する場合の４倍のエネルギーが必要となってしまう。
そこで本発明は、台形波状電圧を印加して加工する仕上げ電源の出力電流を極力抑制し、従来の電源でも中加工領域の一部にも対応できるような放電加工用電源装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、電極とワークとの極間に、正極性と負極性の両極性の電圧を１マイクロ秒以下の周期で、個々の電圧印加の間に少なくとも個々の電圧印加時間以上の休止時間を設けて電圧を印加する電圧印加手段と、個々の電圧印加の前の前記電極とワークとの極間状態が開放か否かを判別する極間開放判別手段と、前記電極とワークとの間の極間電圧の、予め設定した基準時点からの平均値である加工時の極間平均電圧を検出する平均電圧検出手段と、同一極性で連続する開放状態の連続回数を計数する開放回数計数手段と、前記極間開放判別手段の判別結果、前記平均電圧検出手段で検出した極間平均電圧および、前記開放回数計数手段による開放状態の連続回数に応じて印加する電圧の印加極性を定める印加極性判定手段とを備え、前記印加極性判定手段は、電圧印加前の極間状態が開放の場合、予め設定した開放回数の最大連続回数と、前記開放回数計数手段の値を比較し、前記開放回数計数手段の値が最大連続回数に達していなければ前回と同一の極性を、達していた場合は前回と逆の極性を印加することを特徴とする放電加工用電源装置が提供される。

すなわち、請求項１に係る発明では、従来の技術であったように、単純に休止時間をはさんで、極間に印加する電圧の極性を正負交互に切替えるのではなく、放電しなかった場合は、極性切り替えを行わず、次回も同一極性の電圧を印加するようにする。具体的には、極間開放判別手段の判別結果、極間平均電圧、同一極性で連続する開放状態の連続回数に応じて、次に印加する電圧の印加極性を定めるようにしているため、放電が発生しなかった場合に、必ずしも次に印加する電圧を−Ｅから＋Ｅ、又は＋Ｅから−Ｅへ切り替えて充電する必要がなく、加工に直接寄与しない無駄なエネルギーを削減することができる。
また、予め設定した開放回数の最大連続回数に達するまでは、前回と同一の極性を印加するように定めるため、図３に示されているように、電圧の印加の際に、極間のリーク抵抗によって低下した電圧分のみを補えばよいので、電源の出力電流を大幅に削減することができる。

また、本願の請求項２に係る発明は、前記印加極性判定手段は、電圧印加前の極間状態が開放でない場合、平均電圧検出手段の検出結果が正極性の場合は、次回印加極性として負極性を印加するよう定め、平均電圧検出手段の検出結果が負極性の場合は、印加極性として正極性を印加するよう定めることを特徴とする請求項１記載の放電加工用電源装置が提供される。

請求項２に係る発明では、長時間同一極性で開放状態が連続すると、加工液として水などの電解質を使用している場合など、単極性加工となって電解腐食を起こす恐れがあるが、同一極性の印加が、予め設定した開放回数の最大連続回数に達したときには、強制的に印加極性を切り換えることにより、単極性加工となってしまうことによる電解腐食等を防止することができる。
また、放電が発生したり、極間が短絡したりして開放状態ではなくなったときには、その次に印加する電圧の極性を、平均電圧検出手段の検出結果と逆極性の電圧を印加するようにすることで、加工時の極間平均電圧が０Ｖに近づく方向となり、電解腐食等を防止することができる。

本願の請求項３に係る発明では、前記電極とワークとの間の極間電圧の絶対値が、予め設定した最大電圧を超えた場合は、電圧印加を禁止することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工用電源装置が提供される。

同一極性の電圧を連続して印加すると、場合によっては、極間電圧が階段状に上昇しながら最終値に収束して一定にならないことがある。請求項３に係る発明では、電極とワークとの間の極間電圧の絶対値の最大値を予め設定しておき、最大値を超えた場合には電圧印加手段のスイッチング素子を強制的にオフにするなどして、電圧印加を禁止することにより、極間電圧が階段状に上昇して、個々の印加電圧波形が一定にならないという事態を防止することができる。

本願の請求項４に係る発明では、前記電圧印加手段による加工時の出力電流の予め設定した基準時点からの平均値が、予め設定した最大電流を超えた場合は、電圧印加を中断し、予め定めた休止時間の後、電圧印加を再開することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の放電加工用電源装置が提供される。

すなわち、本願の請求項４に係る発明では、加工電流が予め設定した最大電流を超えた場合は、一時的に電圧印加を休止するため、常に定格電流での加工ができ、実質的に加工能力を高めることが可能となる。

本発明により、極間開放判別手段の判別結果、加工時の極間平均電圧、同一極性で連続する開放状態の連続回数から電圧の印加極性を定めることにより、極間への印加電圧極性の切り替えを、電解腐食が起きない程度に制限して、加工に直接寄与しない出力電流を極力排除し、出力電流の大きい電源を必要とせず、少ない電流でも加工量を増大させることが可能な放電加工用電源装置を提供することが可能となる。

本発明の実施例１における加工電源装置の例を示した図である。 従来の交流高周波電圧と台形波状電圧における開放時及び放電時の電圧波形の変化を示した図である。 本発明の電源出力電圧と極間電圧の変化を示した図である。 図１に示されている加工電源装置の動作を示すタイミングチャートである。 図１に示されている加工電源装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２における加工電源装置の例を示した図である。 本発明の実施例２における極間電圧の電圧波形の変化を示した図である。 本発明の実施例３における加工電源装置の例を示した図である。 本発明の実施例３における加工電源装置の動作を示すタイミングチャートである。 従来の加工電源装置における電源出力電圧と極間電圧の変化を示した図である。 両極性電圧印加回路の概略ブロック図である。 従来の正極性電圧と負極性電圧との間に休止期間を設け交互に印加極性を切替える加工電源装置における電源出力電圧と極間電圧の変化を示した図である。

（実施例１）
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、加工電源の例を示している。４１Ｘ、４１Ｙは直流電源、４２Ｘ、４２Ｙはスイッチング素子であり、４２Ｘは正極性電圧を出力するスイッチング素子、４２Ｙは負極性電圧を出力するスイッチング素子である。４３は制動抵抗、４４は給電ケーブル、４５は電極、４６はワーク、４７，４８は分圧抵抗である。５１は極間電圧積分回路、５３は極間電圧絶対値回路、５５は電圧印加タイミング発生器である。５７は開放判定電圧Ｖ１であり、５９はコンパレータ、６１はプリセットカウンタ、６３はＯＲゲート、６５はフリップフロップであり、６７Ｘ、６７ＹはＡＮＤゲート、６９Ｘ、６９Ｙはドライバ回路である。

電極４５とワーク４６との間の極間電圧は、分圧抵抗４７，４８により構成される分圧器により分圧し、分圧した電圧を極間電圧積分回路５１及び極間電圧絶対値回路５３とに入力する。
分圧した電圧が入力された極間電圧積分回路５１では、予め設定した基準時点からの平均値である加工時の極間平均電圧を求め、極間平均電圧が正極性であればＨＩレベルのロジック信号を、負極性であればＬＯレベルのロジック信号を出力する。
同じく分圧した電圧が入力された極間電圧絶対値回路５３では、極間電圧の絶対値をアナログ電圧として出力する。出力された電圧値は、コンパレータ５９に入力される。
コンパレータ５９は、極間電圧絶対値回路５３の出力電圧と、予め設定されている開放判定電圧５７（Ｖ１）とを比較し、極間電圧の絶対値が開放判定電圧Ｖ１以下になると出力がＨＩレベルとなる。

電圧印加タイミング発生器５５は、予め設定されている印加時間、休止時間に従って、スイッチング素子を駆動するためにＡＮＤゲート６７Ｘ、６７Ｙに入力するオン指令ａと、電圧印加回数を計数するためのカウントパルスｂを出力する。
プリセットカウンタ６１は、前記電圧印加タイミング発生器５５から送られてくるカウントパルスｂをカウントし、予め定められているプリセット値に達するとカウントアップ信号ｃを出力するとともに、内部のカウンタ値をリセットして０とする。また、前記プリセットカウンタ６１にはリセット入力があり、リセット入力からＨＩレベルの信号が入力された場合にも、内部のカウンタ値をリセットして０とする。

ＯＲゲート６３は、コンパレータ５９の出力と、プリセットカウンタ６１からのカウントアップ信号の出力が入力され、ＯＲ出力値を出力して、フリップフロップ６５のクロック入力に入力する。
フリップフロップ６５には、Ｄ入力として極間電圧積分回路５１からの出力値を入力し、クロック入力としてＯＲゲート６３からの出力値を入力している。これにより、クロック入力信号の立ち上がりエッジで、Ｄ入力の状態に従いＱ、＊Ｑ出力を決定する。Ｄ入力がＨＩの場合にクロック入力信号が入力されると、Ｑ出力はＨＩ、＊Ｑ出力はＬＯとなり、逆にＤ入力がＬＯの場合は、Ｑ出力がＬＯ、＊Ｑ出力がＨＩとなる。

ここで図２に基づいて、従来の交流高周波電圧と、台形波状電圧における開放時と放電時の電圧波形の変化について説明する。図２（ａ）は交流高周波状電圧１５０の場合であり、図２（ｂ）は台形波状電圧１５８の場合である。図２（ａ）の１５２，１５４，１５６はいずれも放電発生箇所である。一般に、放電が発生するのは極間電圧のピーク値付近が多く、図２（ａ）に示されているように、放電によって極間電圧がアーク電圧まで一気に低下している。しかしながら、放電が発生しない場合であっても、極間電圧のピークを過ぎると電圧は低下することから、特に放電発生のタイミングがピークから遅れた場合などは、放電した場合と放電しなかった場合の電圧変化が小さくなる。

一方、台形波状電圧１５８における開放時と放電時の電圧波形の変化については、図２（ｂ）に示されているように、１周期の間に放電が発生しなければ電圧は点線で示されているようにほぼピーク値に維持されているが、１６０，１６２，１６４の放電発生箇所で放電が発生すれば電圧がアーク電圧まで低下した後、電源からの出力がオフになっているため、その後の休止期間１６６，１６８，１７０においても極間電圧はアーク電圧以下に低下したままである。
そのため、点線と実線の電圧値の差が大きいことからわかるように、放電の有無による極間電圧の電圧変化が明瞭となり、所定の基準電圧と比較することによって、容易に放電の有無を検出できる。このことを利用して、図１におけるコンパレータ５９では、開放判定電圧Ｖ１との比較により、放電の有無を検出している。

次に図４のタイミングチャートに基づいて、図１に示されている電源装置の動作を説明する。極間電圧７１は、図１に示されている電極４５とワーク４６との間の極間電圧を示しており、極間平均電圧７３は、極間電圧積分回路５１で計測される予め設定した基準時点からの平均値である加工時の極間平均電圧の値を示している。また、カウンタ７５は、プリセットカウンタ６１のカウント値の値を示しており、本実施例においては、プリセット値として５が設定されているため、４の次は０にリセットされている。

さらに、ａ〜ｈ、Ｘ、Ｙは、それぞれ図１に示されている所定の箇所の信号のＨＩ／ＬＯの値を示したものである。ａは電圧印加タイミング発生器５５からのスイッチング素子を駆動するオン指令の信号であり、所定間隔で印加されている。ｂは電圧印加タイミング発生器５５からのカウントパルス信号であり、休止期間の終了前に印加されている。ｃはプリセットカウンタ６１からのカウントアップ信号、ｄはコンパレータ５９からの出力信号であり、極間電圧の絶対値が開放判定電圧Ｖ１以下になるとＨＩとなる。ｅはコンパレータ５９の出力と、プリセットカウンタ６１からのカウントアップ信号のＯＲ信号であり、フリップフロップ６５のクロック入力となる。ｆは極間電圧積分回路５１の出力であり、予め設定した基準時点からの平均値である加工時の極間平均電圧が正極性のときはＨＩ、負極性のときはＬＯとなる。ｇはフリップフロップ６５のＱ出力、ｈはフリップフロップ６５の＊Ｑ出力である。

最初は、極間平均電圧はわずかに負電圧で信号ｆはＬＯ、フリップフロップのＱ出力ｇはＬＯ、＊Ｑ出力ｈはＨＩとする。この状態で運転を開始すると、まず電圧印加タイミング発生器５５からスイッチング素子のオン指令ａが出力される。このとき、コンパレータ５９の出力はＨＩ状態を維持しているので、フリップフロップ６５の出力状態は初期状態のままとなり、Ｑ出力ｇがＬＯ、＊Ｑ出力ｈがＨＩである。そのため下側のドライバ回路６９Ｘが動作し、正電圧印加側のスイッチング素子に駆動信号Ｘが出力される。これにより、極間には正極性電圧パルスが印加される。このまま、開放状態が持続した場合、極間電圧はスイッチング素子がオフした後、なだらかに電圧が下降し概ね台形状になる。

休止期間の終了前になると、電圧印加タイミング発生器５５からカウントパルスｂが出力され、プリセットカウンタ６１のカウンタ値が０から１に変わる。その後、再度電圧印加タイミング発生器５５からスイッチング素子のオン指令ａが出力される。その後、極間が開放状態のままだと、各信号に変化はなく、プリセットカウンタ６１のカウント値が４になるまで正極性電圧印加が繰り返され、その間極間平均電圧７３の値は上昇していく。
連続して５回目の正極性電圧が印加された後の休止期間の終了前に、電圧印加タイミング発生器５５からカウントパルスｂが出力されると、カウンタの値は５になって、プリセット値として設定された５と一致する。この時、プリセットカウンタ６１はカウントアップ信号ｃを出力すると共に、内部カウンタの値を０にクリアする。カウントアップ信号ｃの出力に伴い、フリップフロップ６５のクロック入力ｅがＬＯからＨＩに変化する。この時フリップフロップ６５の入力Ｄの信号ｆはＨＩなので、Ｑ出力と＊Ｑ出力が反転し、信号ｇがＨＩ、信号ｈがＬＯとなる。

この状態で、電圧印加タイミング発生器５５から次のスイッチング素子のオン指令ａが出力されると、今度は上側のドライバ回路６９Ｙが有効となって、ドライブ出力Ｙを出力し、負極性印加側のスイッチング素子がオンする。これに伴って、これまで上昇してきた極間平均電圧７３は下降に転じる。正極性側のときと同じように、負極性側でも開放状態が持続すれば、電圧印加休止のサイクル毎にプリセットカウンタ６１のカウント値が上がって行く。
ここで、一例として図４に示されているように、プリセットカウンタ６１のカウント値が２に達したところで、極間の絶縁が破壊して放電が発生すると、極間電圧は開放電圧から急速にアーク電圧程度に低下して、開放判定電圧以下となるので、コンパレータ５９の出力ｄはＬＯからＨＩへと変化する。この信号がプリセットカウンタ６１のリセット入力に入力されることによって、プリセットカウンタ６１のカウンタ値は０にクリアされ、同時にフリップフロップ６５のクロック入力ｅがＬＯからＨＩに変化する。
この時、極間平均電圧は図４の極間平均電圧のグラフに示されているように、まだ正極性側に偏っているので、入力Ｄの信号ｆはＨＩのままであり、フリップフロップ６５の出力信号Ｑ、＊Ｑは変化しない。したがって、次回の電圧印加も同じく負極性側となる。
またこの時、コンパレータ５９の出力ｄは、ＨＩ状態を維持しているので、次のカウントパルスｂがプリセットカウンタ６１に入力されても、カウンタの値は０のままである。

ここで、電源のスイッチング素子がオンしても極間電圧が上昇しない、いわゆる極間短絡の状態になると、コンパレータ５９の出力はＨＩのままなので、プリセットカウンタ６１のカウンタ値は０にクリアされたままの状態になる。
その次の電圧印加サイクルになって極間短絡が解消し、再度開放状態に戻ると、電圧印加サイクルの終了毎にカウンタの値が加算され、５に達した瞬間にプリセットカウンタ６１からカウントアップ信号ｃが出力され、内部カウンタの値は０にクリアされる。このときの極間平均電圧は、図４の極間平均電圧７３のグラフに示されているように負極性となっているので、フリップフロップ６５の入力Ｄの信号ｆはＬＯで、フリップフロップ６５の出力Ｑ、＊Ｑは、再度反転してＱ出力信号ｇがＬＯ、＊Ｑ出力信号ｈがＨＩとなる。この結果、正極性側のドライバ回路６９Ｘの出力Ｘが有効となって、極間には、正極性の電圧が印加される。

次に、これらの動作を図５のフローチャートに従ってステップ毎に説明する。
・（ステップＳＡ１）開放状態の最大連続回数Ｃ（本実施例では５）をプリセットカウンタ６１にプリセット値として設定する。
・（ステップＳＡ２）プリセットカウンタ６１のカウント値ｃを０にクリアする。
・（ステップＳＡ３）正極性パルスを印加する。
・（ステップＳＡ４）極間開放状態かどうかを判定する。ＹＥＳで極間開放状態の場合はステップＳＡ６に進み、ＮＯで放電や短絡が起こって極間開放状態でない場合はステップＳＡ５に進む。

・（ステップＳＡ５）予め設定した基準時点からの、その時点の極間電圧の平均値である極間平均電圧が０以上であるかどうかを判定する。ＹＥＳで０以上の場合には、ステップＳＡ８に進み、ＮＯで０未満の場合には、ステップＳＡ２に戻る。
・（ステップＳＡ６）プリセットカウンタ６１のカウント値ｃに１を加える。
・（ステップＳＡ７）カウント値ｃが開放状態最大連続回数Ｃ未満であるかどうかを判定する。ＹＥＳでＣ未満の場合にはステップＳＡ３に戻り、ＮＯでＣ以上の場合はステップＳＡ８に進む。
・（ステップＳＡ８）カウント値ｃを０にクリアする。
・（ステップＳＡ９）負極性パルスを印加する。

・（ステップＳＡ１０）極間開放状態かどうかを判定する。ＹＥＳで極間開放状態の場合はステップＳＡ１２に進み、ＮＯで放電や短絡が起こって極間開放状態でない場合はステップＳＡ１１に進む。
・（ステップＳＡ１１）予め設定した基準時点からの、その時点の極間電圧の平均値である極間平均電圧が０以上であるかどうかを判定する。ＹＥＳで０以上の場合には、ステップＳＡ８に戻り、ＮＯで０未満の場合には、ステップＳＡ２に戻る。
・（ステップＳＡ１２）プリセットカウンタ６１のカウント値ｃに１を加える。
・（ステップＳＡ１３）カウント値ｃが開放状態最大連続回数Ｃ未満であるかどうかを判定する。ＹＥＳでＣ未満の場合にはステップＳＡ９に戻り、ＮＯでＣ以上の場合はステップＳＡ２に戻る。

（実施例２）
同一極性の電圧を連続して印加すると、図７（ａ）に示されているように、極間電圧が階段状に上昇しながら最終値に収束して、個々の印加電圧波形が一定にならないことがある。極間電圧が加工電源の直流電源と同じになるまで、電圧印加手段の１回当りの印加時間が十分長ければこのような問題は生じないが、一般には、放電頻度を上げるため、電圧印加周期を短く設定するので、極間電圧が直流電源電圧に達する前にオフし、前述の図７（ａ）のように階段状に上昇しながら最終収束値の直流電源電圧に達するようになってしまう。

この対策として、本実施例では、図６に示されているように、直流電圧源の電圧設定値毎に、予め直流電源電圧よりも低い最高極間電圧９３を設定して、極間電圧９１の絶対値とコンパレータ９７で比較する。コンパレータ９７の出力は、極間電圧９１の絶対値＜予め定めた最高極間電圧９３である間は、出力はＨＩ状態を維持する。コンパレータ９７の出力とスイッチング指令９５を、図１において６７Ｘ、６７Ｙとして示したＡＮＤゲート６７に入力する構成とし、極間電圧９１の絶対値が最高極間電圧９３を超えたら電圧印加手段のスイッチング素子を強制的にオフするようにする。ここで、図１におけるＡＮＤゲート６７Ｘ、６７Ｙの出力が、図６におけるスイッチング指令９５として入力される。なお、図６では、片方の極性についてのみ記載しているが、実際には正極性印加用、負極性印加用の２組の回路がある。
これにより、図７（ｂ）に示されているように、最高極間電圧を超えた時はスイッチング指令を強制的にオフにするようにしているため、極間電圧は最高極間電圧を超えることがなく、各サイクルの印加電圧波形を同じにすることができる。

（実施例３）
一般に、加工中の放電頻度や加工電流は一定ではなく、加工形状や加工状態によって常に変化している。通常、加工条件を決める場合には、加工中の最大電流が、電源の定格電流を超さないよう選択するので、多くの場所では、電源の定格に対しては、まだ余力が残っている。そこで、加工電流が電源の定格電流に達した場合に、一時的に電圧印加を休止すれば、常に定格電流での加工ができ、実質的に加工能力を高めることが可能になる。

具体的な構成と動作を、図８、図９に基づいて説明する。なお、図では正極性側の回路のみを示しているが、負極性側も同様にして制御することができる。
加工電流を電流検出器２１３で測定し、その信号をローパスフィルタ２１５を通して平均加工電流ｋを求める。この平均加工電流ｋと、予め設定してある加工電源回路の定格加工電流２１７をコンパレータ２１９で比較し、定格電流を超えた場合は、コンパレータの出力ｌが反転して、ワンショットパルス発生器２２３をトリガする。ワンショットパルス発生器２２３の出力ｍは通常ＨＩレベルであるが、トリガ入力が入ると予め定めた一定時間出力がＬＯレベルに低下する。このワンショットパルス発生器２２３の出力ｍと電圧印加タイミング発生器２２１のスイッチングオン指令ａをＡＮＤゲートで論理積をとることによって、一時的に極間への電圧印加を禁止することができる。ここで、図１におけるＡＮＤゲート６７Ｘの出力が、図８における電圧印加タイミング発生器２２１となる。これにより、電圧印加回路の出力電流が定格電流を超えることを防止できる。

４１Ｘ，４１Ｙ 直流電源
４２Ｘ，４２Ｙ スイッチング素子
４３ 制動抵抗
４４ 給電ケーブル
４５ 電極
４６ ワーク
４７，４８ 分圧抵抗
５１ 極間電圧積分回路
５３ 極間電圧絶対値回路
５５ 電圧印加タイミング発生器
５７ 開放判定電圧
５９ コンパレータ
６１ プリセットカウンタ
６３ ＯＲゲート
６５ フリップフロップ
６７Ｘ，６７Ｙ ＡＮＤゲート
６９Ｘ，６９Ｙ ドライバ回路

Claims (4)

1. 電極とワークとの極間に、正極性と負極性の両極性の電圧を１マイクロ秒以下の周期で、個々の電圧印加の間に少なくとも個々の電圧印加時間以上の休止時間を設けて電圧を印加する電圧印加手段と、
   個々の電圧印加の前の前記電極とワークとの極間状態が開放か否かを判別する極間開放判別手段と、
   前記電極とワークとの間の極間電圧の、予め設定した基準時点からの平均値である加工時の極間平均電圧を検出する平均電圧検出手段と、
   同一極性で連続する開放状態の連続回数を計数する開放回数計数手段と、
   前記極間開放判別手段の判別結果、前記平均電圧検出手段で検出した極間平均電圧および、前記開放回数計数手段による開放状態の連続回数に応じて印加する電圧の印加極性を定める印加極性判定手段とを備え、
   前記印加極性判定手段は、電圧印加前の極間状態が開放の場合、予め設定した開放回数の最大連続回数と、前記開放回数計数手段の値を比較し、前記開放回数計数手段の値が最大連続回数に達していなければ前回と同一の極性を、達していた場合は前回と逆の極性を印加する
   ことを特徴とする放電加工用電源装置。
2. 前記印加極性判定手段は、
   電圧印加前の極間状態が開放でない場合、平均電圧検出手段の検出結果が正極性の場合は、次回印加極性として負極性を印加するよう定め、平均電圧検出手段の検出結果が負極性の場合は、印加極性として正極性を印加するよう定めることを特徴とする請求項１記載の放電加工用電源装置。
3. 前記電極とワークとの間の極間電圧の絶対値が、予め設定した最大電圧を超えた場合は、電圧印加を禁止することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工用電源装置。
4. 前記電圧印加手段による加工時の出力電流の予め設定した基準時点からの平均値が、予め設定した最大電流を超えた場合は、電圧印加を中断し、予め定めた休止時間の後、電圧印加を再開することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の放電加工用電源装置。

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