JP7032561B2

JP7032561B2 - 放電加工機の電源装置

Info

Publication number: JP7032561B2
Application number: JP2020554699A
Authority: JP
Inventors: 雅人鈴木; 直人横山
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: EP3875202A4; WO2020090073A1; EP3875202A1; US11794263B2; CN112930238A; US20210370425A1; CN112930238B; JPWO2020090073A1

Description

本発明は、放電加工機の電源装置に関する。

ワークを放電加工（例えば、形彫放電加工）する放電加工機において、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する電源装置が用いられる。このような放電加工機の電源装置は、電流を生成するための電圧を極間に印加するために極間に並列に接続した直流電源と、極間と直流電源の間に配置したスイッチング素子と、を備え、極間とスイッチング素子の間にケーブルが介在する。

従来、電極を消耗させる電流のリップルを低減する放電加工機の電源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。スイッチング素子のスイッチング周波数を増大することによって又はインダクタ値の高い平滑用インダクタ（例えば、コイル）をケーブルに配置することによって、電流のリップルを低減することができる。

特開平７－９２５５号公報

しかしながら、電流のリップルを低減するためにスイッチング素子のスイッチング周波数を増大した場合、スイッチング周波数が増大するに従ってスイッチング素子のスイッチング損失が増大することによってスイッチング素子の発熱量が増大するので、発熱による悪影響が及ぼされるという不都合がある。

電流のリップルを低減するためにインダクタ値の高い平滑用インダクタをケーブルに配置した場合、電流を立ち上げてピーク電流に到達するまでの時間が長くなることによってワークの加工速度が低下するおそれがある。

また、電流のリップルを低減するためにインダクタ値の高い平滑用インダクタをケーブルに配置した場合、スイッチング素子をオンからオフに切り替えた直後に放電加工機の電源装置に蓄積されるエネルギーが増大するので、電流の立下げの開始時から電流の値が零になるまでの時間が長くなり、異常アーク放電が生じるおそれがある。

本発明の目的は、発熱量による悪影響、ワークの加工速度の低下及び異常アーク放電がなく電流のリップルを低減させることができる放電加工機の電源装置を提供することである。

本発明による放電加工機の電源装置は、ワークを放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する放電加工機の電源装置であって、電流を生成するための電圧を極間に印加するために極間に並列に接続した直流電源と、極間と直流電源の間に配置した互いに並列な複数のスイッチング素子と、電流の値を取得する電流値取得部と、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子をオフからオンに切り替える周期を、同一の周期に設定し、複数のスイッチング素子を、予め決定された位相のタイミングごとに予め決定された順番でオフからオンに切り替え、複数のスイッチング素子のそれぞれのオン期間を、電流の値と予め決定された値の差に基づいて設定し、周期、タイミング及びオン期間に基づいて複数のスイッチング素子のオンオフ制御を行うオンオフ制御部と、を備える。

本発明によれば、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子をオフからオンに切り替える周期を、同一の周期に設定する。また、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子を、予め決定された位相のタイミングごとに予め決定された順番でオフからオンに切り替える。また、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子のそれぞれのオン期間を、電流の値と予め決定された値の差に基づいて設定する。そして、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、周期、タイミング及びオン期間に基づいて複数のスイッチング素子のオンオフ制御を行う。このように予め決定された位相のタイミングごとに予め決定された順番で複数のスイッチング素子をオフからオンに切り替える場合のスイッチング周波数は、単一のスイッチング素子のスイッチング周波数に複数のスイッチング素子の個数をかけた数値に相当するスイッチング周波数となる。電流のリップルはスイッチング周波数に反比例して小さくなるので、本発明による放電加工機の電源装置により極間に生じる電流のリップルの大きさは、単一のスイッチング素子をオンオフする場合に極間に生じる電流のリップルの大きさを複数のスイッチング素子の個数で除した値にほぼ相当する大きさとなる。したがって、電流のリップルを低減させることができる。

また、本発明によれば、スイッチング素子のスイッチング損失によって生じる発熱が複数のスイッチング素子に分散されるので、発熱による影響がなくなり、複数のスイッチング素子のそれぞれの能力を向上させることができる。

さらに、本発明によれば、電流のリップルを低減するためにインダクタ値の高い平滑用インダクタを配置する必要がないので、インダクタ値の高い平滑用インダクタを配置したときに生じるワークの加工速度の低下及び異常アーク放電がない。

好適には、予め決定された位相のタイミングは、３６０°を複数のスイッチング素子の個数で除した値の均等な位相のタイミングである。これによって、電流のリップルのそれぞれの大きさのばらつきを少なくすることができる。

好適には、オンオフ制御部は、電流の値が予め決定された値より大きい第１のしきい値より大きくなったときにオン期間を減少させ、電流の値が予め決定された値より小さい第２のしきい値より小さくなったときにオン期間を増大させる。これによって、電流の値を、目標電流であるピーク電流に対応する予め決定された値から大幅にずれないようにすることができる。

好適には、電流を回生させる電流回生部を、極間と複数のスイッチング素子の一つの間の第１の接続点と極間と直流電源の間の第２の接続点の間に配置する。これによって、スイッチング素子をオンからオフに切り替えた直後に放電加工機の電源装置に蓄積されるエネルギーを低減させることができる。

本発明の一実施の形態による放電加工機の電源装置の回路を示す図である。図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図３のタイミングチャートの部分Ａの拡大図である。図３のタイミングチャートの部分Ｂの拡大図である。

本発明による放電加工機の電源装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による放電加工機の電源装置の回路を示す図である。図１において、放電加工機の電源装置１は、加工槽の中の放電加工液（いずれも図示せず）に浸漬されたワーク２を放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク２及び電極か３ら構成される極間４にケーブル５を介してパルス状の電流を供給する。

放電加工機の電源装置１は、直流電源６と、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、ダイオード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと、制御ユニット１０と、を備える。

直流電源６は、電流を生成するための電圧を極間４に印加するために極間４に並列に接続される。極間４に印加されるパルス状の電圧は、例えば、７５～１６０Ｖであり、１ＫＨｚ前後から数十ＫＨｚの周波数を有する。本実施の形態では、直流電源６のプラス側は、電極３に接続され、直流電源６のマイナス側は、シャント抵抗１１を介してワーク２に接続される。

ＮＭＯＳトランジスタ７ａは、ケーブル５と直流電源６のプラス側の間に配置される。ＮＭＯＳトランジスタ７ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａに並列に接続され、電極３と直流電源６のプラス側の間に配置される。本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂの一端は、直流電源６のプラス側とＮＭＯＳトランジスタ７ａの間の接続点２１に接続点２１とＮＭＯＳトランジスタ７ｂの一端の間の接続点２２を介して接続され、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂの他端は、ケーブル５と直流電源６のプラス側の間の接続点２３に接続される。

ＮＭＯＳトランジスタ７ｃは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂに並列に接続され、電極３と直流電源６のプラス側の間に配置される。本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃの一端は、接続点２２とＮＭＯＳトランジスタ７ｃの一端の間の接続点２４に接続され、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃの他端は、ケーブル５と接続点２３の間の接続点２５に接続される。

ＮＭＯＳトランジスタ７ｄは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃに並列に接続され、電極３と直流電源６のプラス側の間に配置される。本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄの一端は、接続点２４に接続され、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄの他端は、ケーブル５と接続点２５の間の接続点２６に接続される。

したがって、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、互いに並列であり、電極３と直流電源６のプラス側の間に配置される。ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、複数のスイッチング素子の例である。

ダイオード８ａは、逆流防止のために設けられ、接続点２３に接続したカソード及びＮＭＯＳトランジスタ７ａに接続したアノードを有する。ダイオード８ｂは、逆流防止のために設けられ、接続点２３に接続したカソード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｂに接続したアノードを有する。ダイオード８ｃは、逆流防止のために設けられ、接続点２５に接続したカソード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｃに接続したアノードを有する。ダイオード８ｄは、逆流防止のために設けられ、接続点２６に接続したカソード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｄに接続したアノードを有する。

ダイオード９ａは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ａとダイオード８ａのアノードの間の接続点２７と極間４と直流電源６のマイナス側の間の接続点２８の間に配置される。接続点２７は、第１の接続点の例であり、接続点２８は、第２の接続点の例である。

ダイオード９ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂとダイオード８ｂのアノードの間の接続点２９と極間４と接続点２８の間の接続点３０の間に配置される。接続点２９は、第１の接続点の例であり、接続点３０は、第２の接続点の例である。

ダイオード９ｃは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃとダイオード８ｃのアノードの間の接続点３１と極間４と接続点３０の間の接続点３２の間に配置される。接続点３１は、第１の接続点の例であり、接続点３２は、第２の接続点の例である。

ダイオード９ｄは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄとダイオード８ｄのアノードの間の接続点３３と極間４と接続点３２の間の接続点３４の間に配置される。接続点３３は、第１の接続点の例であり、接続点３４は、第２の接続点の例である。

ダイオード９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、電流回生部の例である。

制御ユニット１０は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によって構成され、電流値取得部１０ａと、オンオフ制御部１０ｂと、を有する。

電流値取得部１０ａは、接続点３４とシャント抵抗１１の一端の間の接続点３５及びシャント抵抗１１の他端とワーク２の間の接続点３６に接続され、極間４に流れる電流の値に対応するシャント抵抗１１の両端の電圧を増幅して出力する電流センスアンプ（図示せず）を有する。

また、電流値取得部１０ａは、制御ユニット１０の記憶部（図示せず）に格納された電圧及び電流の関係を表すテーブルに基づいて電流センスアンプから出力された電圧の値を電流の値に変換することによって、極間４を流れる電流の値を取得する。そして、電流値取得部１０ａは、取得した電流の値Ｉ_dのデータをオンオフ制御部１０ｂに供給する。

制御ユニット１０の記憶部は、電圧及び電流の関係を表すテーブルの他に、後に説明する目標電流Ｉ_t、目標上限及び目標下限のデータ並びに制御コンピュータプログラムを格納する。

オンオフ制御部１０ｂは、自動的に又はオペレータによりＮＣ装置１２で設定されるワーク２の加工条件設定に対応するパルス発生条件に基づいてパルス発生回路１３によって発生するパルス信号Ｐが入力される。ワーク２の加工条件設定は、ワーク２の材質、電極３の材質、ワーク２の加工形状等に関連して決定される。パルス発生条件は、パルス列のパルスオンオフ時間、パルス列のパルス数、パルス休止時間等を含む。

そして、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dのデータ及びパルス信号Ｐに基づいて、ＮＭＯＳトランジスタ７ａをオンオフするためのパルス信号Ｓ１、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂをオンオフするためのパルス信号Ｓ２、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃをオンオフするためのパルス信号Ｓ３及びＮＭＯＳトランジスタ７ｄをオンオフするためのパルス信号Ｓ４を生成する。

本実施の形態では、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dがピーク電流に対応する目標電流Ｉ_tに到達してから立下がりを開始するまでの間に、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオフからオンに切り替えるスイッチング周期を、同一の周期Ｔに設定する。目標電流Ｉ_tは、予め決定された値の一例である。

また、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dが目標電流Ｉ_tに到達してから立下がりを開始するまでの間に、スイッチング周期の１／４に対応する９０°の位相のタイミングごとにＮＭＯＳトランジスタ７ａ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃ及び７ｄの順番でオフからオンに切り替える。すなわち、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dが目標電流Ｉ_tに到達してから立下がりを開始するまでの間に、９０°の位相のタイミングごとにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを順番にオフからオンに切り替える。

９０°の位相のタイミングは、３６０°を複数のスイッチング素子の個数で除した値の位相のタイミングの例である。位相のタイミングは、このように均等である必要はなく、予め決定されたおり、一周で３６０°になればよく、例えば、８０°１００°、８０°、１００°であってもよい。また、オンオフ制御部１０ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのスイッチング周期及びＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのスイッチング周期が立ち上がるタイミングは、制御ユニット１０のクロック（図示せず）に基づいて決定する。ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのスイッチング周期が立ち上がるタイミングは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをそれぞれオフからオンに切り替えるタイミングに対応する。

また、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dが目標電流Ｉ_tに到達してから立下がりを開始するまでの間に、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのオン期間を、電流の値Ｉ_dと目標電流Ｉ_tの差に基づいて設定する。

本実施の形態では、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dが目標電流Ｉ_tより大きい目標上限より大きくなったときにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのうちのオフからオンに切り替えられるＮＭＯＳトランジスタのオン期間を減少させる。目標上限は、第１のしきい値の一例である。

また、本実施の形態では、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dが目標電流Ｉ_tより小さい目標下限より小さくなったときにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのうちのオフからオンに切り替えられるＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間を増大させる。目標下限は、第２のしきい値の一例である。

例えば、電流の値Ｉ_dが目標上限と目標下限の間にあるときのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間をＴ_aとし、電流の値Ｉ_dが目標下限より小さくなったときのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間をＴ_bとし、電流の値Ｉ_dが目標上限より大きくなったときのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間をＴ_cとし、補正係数をＫ_bとした場合、オン期間Ｔ_bは、

の式に基づいて決定され、オン期間Ｔ_cは、

の式に基づいて決定される。例えば、オン期間Ｔ_aは、スイッチング周期の１／８であり、オン期間Ｔ_bは、スイッチング周期の１／４であり、オン期間Ｔ_cは、スイッチング周期の１／１６である。

そして、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dがピーク電流に対応する目標電流Ｉ_tに到達してから立下がりを開始するまでの間に、スイッチング周期、９０°の位相のタイミング及びＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのオン期間に基づいてＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオンオフ制御を行う。

図２は、図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。このフローは、制御ユニット１０の記憶部に記憶されている制御コンピュータプログラムに基づいて、主に制御ユニット１０の各要素によってパルス信号Ｐがオフからオンに切り替わる度に実行される。

先ず、オンオフ制御部１０ｂは、全てのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオンにするためのパルス信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４をＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ出力する（ステップＳ１）。

次に、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dを取得する（ステップＳ２）。次に、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dが目標電流Ｉ_tに到達したか否かを判定する（ステップＳ３）。電流の値Ｉ_dが目標電流Ｉ_tに到達しない場合、処理はステップＳ２に戻る（ステップＳ３のＮｏ）。それに対し、電流の値Ｉ_dが目標電流Ｉ_tに到達した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、オンオフ制御部１０ｂは、全てのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオフにするためのパルス信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４をＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ出力する（ステップＳ４）。

次に、オンオフ制御部１０ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期を開始する（ステップＳ５）。

オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタ（例えば、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ）に対応する周期カウンタ（図示せず）のカウントを開始させる（ステップＳ６）。また、ステップＳ６において、電流値取得部１０ａは、電流の値Ｉ_dを取得する。

次に、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dが目標上限より大きいか否かを判定する（ステップＳ７）。電流の値Ｉ_dが目標上限より大きい場合（ステップＳ７のＹｅｓ）、オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタのオン期間をＴ_cに設定し、対応するパルス信号を当該ＮＭＯＳトランジスタに出力する（ステップＳ８）。

それに対し、電流の値Ｉ_dが目標上限より大きくない場合（ステップＳ７のＮｏ）、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉ_dが目標下限より小さいか否かを判定する（ステップＳ９）。電流の値Ｉ_dが目標下限より小さい場合（ステップＳ９のＹｅｓ）、オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタのオン期間をＴ_bに設定し、対応するパルス信号を当該ＮＭＯＳトランジスタに出力する（ステップＳ１０）。

それに対し、電流の値Ｉ_dが目標下限より小さくない場合（ステップＳ９のＮｏ）、オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタのオン期間をＴ_aに設定し、対応するパルス信号を当該ＮＭＯＳトランジスタに出力する（ステップＳ１１）。

ステップＳ８、ステップＳ１０又はステップＳ１１の後に、オンオフ制御部１０ｂは、パルス信号Ｐが立下がったか否かを判定する（ステップＳ１２）。パルス信号Ｐが立下がった場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、制御ユニット１０は、処理を終了する。それに対し、パルス信号Ｐが立下がっていない場合（ステップＳ１２のＮｏ）、オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタに対応する周期カウンタのカウントを１／４周期カウントアップし（ステップＳ１３）、ステップＳ６に戻る。

ここで、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間Ｔ_bは、電流の値Ｉ_dが目標下限より小さくなった後に目標電流Ｉ_tに到達するまでのオン期間であり、オン期間Ｔ_cは、電流の値Ｉ_dが目標上限より大きくなった後に目標電流Ｉ_tに到達するまでのオン期間であると言える。

図３は、図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図４は、図３のタイミングチャートの部分Ａの拡大図であり、図５は、図３のタイミングチャートの部分Ｂの拡大図である。

図３のタイミングチャートにおいて、ワーク２を加工するためにオンオフ制御部１０ｂに供給されるパルス信号Ｐの複数回の立上り及び立下りのサイクルのうちの一つのサイクルについて説明する。

また、図３のタイミングチャートにおいて、部分Ａで示す期間中に電流の値Ｉ_dが目標下限より小さくなるとともに部分Ｂで示す期間中に電流の値Ｉ_dが目標上限より大きくなる場合について説明する。

図３において、（ａ）は、パルス信号Ｐを表し、（ｂ）は、極間４の電圧を表し、（ｃ）は、電流の値Ｉ_dを表す。また、図３において、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）はそれぞれ、ＮＭＯＳトランジスタ７ａを流れる電流、ＮＭＯＳトランジスタ７ａのスイッチング周期及びパルス信号Ｓ１をそれぞれ表す。また、図３において、（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）はそれぞれ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂを流れる電流、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂのスイッチング周期及びパルス信号Ｓ２をそれぞれ表す。また、図３において、（ｊ）、（ｋ）及び（ｌ）はそれぞれ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃを流れる電流、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃのスイッチング周期及びパルス信号Ｓ３をそれぞれ表す。また、図３において、（ｍ）、（ｎ）及び（ｏ）はそれぞれ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄを流れる電流、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのスイッチング周期及びパルス信号Ｓ４をそれぞれ表す。

図３のタイミングチャートにおいて、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期の立上りを検出する度に電流値取得部１０ａが電流の値Ｉ_dを取得する。

時刻ｔ１においてパルス信号Ｐが立ち上がると、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオフからオンに切り替えられ、直流電源６によって電圧Ｖｓ１が極間４に印加される。時刻ｔ１でＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオフからオンに切り替えられる動作は、図２のステップＳ１の処理に対応する。

時刻ｔ２で極間４に絶縁破壊が生じ、絶縁破壊によって生じた電流の値Ｉ_dが時刻ｔ３で目標電流に到達すると、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオンからオフに切り替えられる。時刻ｔ３でＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオンからオフに切り替えられる動作は、図２のステップＳ４の処理に対応する。また、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期の立上りを検出する度に電流値取得部１０ａが電流の値Ｉ_dを取得する動作は、図２のステップＳ２の処理に対応する。

ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ４において電流の値Ｉ_dが目標下限より大きい場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのオン時間はＴ _aとなる。ＮＭＯＳトランジスタ７ａのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ５において電流の値Ｉ_dが目標下限より小さくなる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ａのオン時間はＴ_bとなる。時刻ｔ５でＮＭＯＳトランジスタ７ａのオン期間をＴ_bに設定する動作は、ステップＳ９のＹｅｓの処理及びステップＳ１０の処理に対応する。

ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ６において電流の値Ｉ_dが目標上限より大きくなる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのオン時間はＴ_cとなる。時刻ｔ６でＮＭＯＳトランジスタ７ｄのオン期間をＴ_cに設定する動作は、ステップＳ７のＹｅｓの処理及びステップＳ８の処理に対応する。ＮＭＯＳトランジスタ７ａのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ７において電流の値Ｉ_dが目標上限より小さくなって目標上限と目標電流Ｉ_tの間になる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ａのオン時間はＴ_aとなる。

時刻ｔ８においてパルス信号Ｐが立ち下がると、電流の値Ｉ _ｄが低下し、時刻ｔ９でゼロになる。この処理は、ステップＳ１２のＹｅｓの処理に対応する。また、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、時刻ｔ５＋Ｔ／４から時刻ｔ６までの期間及び時刻ｔ７＋Ｔ／４から時刻ｔ８までの期間においてＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期の波形が立ち上がる度にＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのオン時間はＴ _ａに設定される。これの処理は、ステップＳ７のＮｏの処理、ステップＳ９のＮｏの処理及びステップＳ１１の処理に対応する。

本実施の形態のように９０°の位相のタイミングごとに予め決定された順番でＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオフからオンに切り替える場合のスイッチング周波数は、単一のＮＭＯＳトランジスタのスイッチング周波数の４倍のスイッチング周波数となる。電流のリップルはスイッチング周波数に反比例して小さくなるので、極間４に生じる電流のリップルの大きさは、単一のＮＭＯＳトランジスタをオンオフする場合に極間４に生じる電流のリップルの大きさの１／４に相当する大きさとなる。したがって、電流のリップルを低減させることができる。

また、本実施の形態によれば、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのスイッチング損失によって生じる発熱がＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに分散されるので、発熱による影響がなくなり、複数のスイッチング素子のそれぞれの能力を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、電流のリップルを低減するためにインダクタ値の高い平滑用インダクタを配置する必要がないので、インダクタ値の高い平滑用インダクタを配置したときに生じるワーク２の加工速度の低下及び異常アーク放電がない。

また、本実施の形態によれば、電流の値Ｉ_dが目標下限より小さくなったときにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン時間を長くするとともに電流の値Ｉ_dが目標上限より大きくなったときにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン時間を短くしているので、電流の値Ｉ_dを、目標電流から大幅にずれないようにすることができる。

さらに、本実施の形態によれば、電流を回生させるためのダイオード９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを配置することによって、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオンからオフに切り替えた直後に放電加工機の電源装置１に蓄積されるエネルギーを低減させることができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、ＮＭＯＳトランジスタの個数を二つ、三つ、五つ又はそれ以上にしてもよく、ＮＭＯＳトランジスタの個数を二つにする場合には、１８０°の位相のタイミングごとに予め決定された順番で二つのＮＭＯＳトランジスタ７をオフからオンに切り替える。また、ダイオード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのうちの少なくとも一つを省略してもよい。さらに、スイッチング素子としてＰＭＯＳトランジスタ等を用いてもよい。

１放電加工機の電源装置
２ワーク
３電極
４極間
５ケーブル
６直流電源
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄＮＭＯＳトランジスタ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄダイオード
１０制御ユニット
１０ａ電流値取得部
１０ｂオンオフ制御部
１１シャント抵抗
１２ＮＣ装置
１３パルス発生回路
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６接続点

Claims

ワークを放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する放電加工機の電源装置であって、
前記電流を生成するための電圧を極間に印加するために極間に並列に接続した直流電源と、
極間と前記直流電源の間に配置した互いに並列な複数のスイッチング素子と、
前記電流の値を取得する電流値取得部と、
前記電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、前記複数のスイッチング素子をオフからオンに切り替える周期を、同一の周期に設定し、前記複数のスイッチング素子を、予め決定された位相のタイミングごとに予め決定された順番でオフからオンに切り替え、前記複数のスイッチング素子のそれぞれのオン期間を、前記電流の値と前記予め決定された値の差に基づいて設定し、前記周期、前記タイミング及び前記オン期間に基づいて前記複数のスイッチング素子のオンオフ制御を行うオンオフ制御部と、
を備える放電加工機の電源装置。
前記予め決定された位相のタイミングは、３６０°を前記複数のスイッチング素子の個数で除した値の均等な位相のタイミングである請求項１に記載の放電加工機の電源装置。
前記オンオフ制御部は、前記電流の値が前記予め決定された値より大きい第１のしきい値より大きくなったときに前記オン期間を減少させ、前記電流の値が前記予め決定された値より小さい第２のしきい値より小さくなったときに前記オン期間を増大させる請求項１又は２に記載の放電加工機の電源装置。
前記電流を回生させる電流回生部を、極間と前記複数のスイッチング素子の一つの間の第１の接続点と極間と前記直流電源の間の第２の接続点の間に配置した請求項１～３のいずれか一項に記載の放電加工機の電源装置。