JP7237254B1 - 放電加工用電源装置、放電加工装置及び放電加工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る放電加工用電源装置を含む放電加工装置の構成例を示す図である。図1に示すように、放電加工装置100は、放電加工用電源装置50と、数値制御(Numerical Control:NC)装置80とを備える。
図4は、図3に示した放電検出状態1における極間電圧の変化の様子をより詳細に示した図である。図4(a)には、定常状態において放電が発生した場合の極間電圧及び放電電流の変化の様子が示され、図4(b)には、過渡状態において放電が発生した場合の極間電圧及び放電電流の変化の様子が示されている。
実施の形態2の方法では、放電電圧Vdに応じて設定される時間T1によって、2つのスイッチング素子間の導通を切り替えていた。一方、[背景技術]の項でも説明したように、加工面の面粗度は、放電電荷量にも依存する。放電電荷量は、放電電圧Vdだけでなく浮遊容量Cに応じて決定される。このため、放電加工機ごとに浮遊容量Cに差がある場合、放電電圧Vdが同じでも、放電時の電荷量である放電電荷量が変化してしまうことが想定される。
実施の形態1から3に係る放電加工用電源装置50は、図1に示されるように、2つの直流電源10,20を備える構成である。これに対し、実施の形態4では、1つの直流電源のみを用いる構成について開示する。図8は、実施の形態4に係る放電加工用電源装置を含む放電加工装置の構成例を示す図である。図8に示すように、実施の形態4に係る放電加工装置100Aは、放電加工用電源装置50Aと、NC装置80とで構成される。図8において、図1に示す実施の形態1に係る放電加工装置100と同一又は同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する内容の説明は省略する。
実施の形態1~4において、放電を検出してからスイッチング動作を切り替えるための時間T1が短くなればなるほど、加工極間に流れる放電電流を小さくすることができる。一方、実際には、検出信号及び制御信号の伝送時間、並びにスイッチング素子の動作時間によって処理が遅延するので、これらの遅延時間の要因を考慮する必要がある。
Claims (9)
- 工具電極と被加工物とで形成される加工極間に放電加工用の電圧を印加する放電加工用電源装置であって、
前記加工極間に第1の直流電圧を印加する第1の直流電源と、
前記加工極間に対して第1の直流電源と互いに並列に接続され、前記加工極間に前記第1の直流電圧とは逆極性の第2の直流電圧を印加する第2の直流電源と、
前記第1の直流電源と前記加工極間との間に接続される第1のスイッチング素子と、
前記第2の直流電源と前記加工極間との間に接続される第2のスイッチング素子と、
前記加工極間の電圧及び電流を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出値に基づいて前記第1のスイッチング素子の導通を制御する第1の制御回路と、
前記検出回路の検出値に基づいて前記第2のスイッチング素子の導通を制御する第2の制御回路と、
を備え、
前記検出回路は、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子のうちの何れか1つがオン状態に制御されたことによって前記加工極間に前記第1の直流電圧又は前記第2の直流電圧が印加された際に発生した放電を検出し、
前記第1の制御回路及び前記第2の制御回路は、前記放電が検出された際には、オン状態に制御されていたスイッチング素子をオフ状態に制御し、オフ状態に制御されていたスイッチング素子をオン状態に制御し、
前記放電が検出されて、前記オン状態に制御されていたスイッチング素子がオフ状態に制御された後に、前記オフ状態に制御されていたスイッチング素子をオン状態に制御するまでの時間は、前記放電が検出された際に前記検出回路によって検出された電圧値に基づいて決定される
ことを特徴とする放電加工用電源装置。 - 工具電極と被加工物とで形成される加工極間に放電加工用の電圧を印加する放電加工用電源装置であって、
前記加工極間に第1の直流電圧を印加する第1の直流電源と、
前記加工極間に対して第1の直流電源と互いに並列に接続され、前記加工極間に前記第1の直流電圧とは逆極性の第2の直流電圧を印加する第2の直流電源と、
前記第1の直流電源と前記加工極間との間に接続される第1のスイッチング素子と、
前記第2の直流電源と前記加工極間との間に接続される第2のスイッチング素子と、
前記加工極間の電圧及び電流を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出値に基づいて前記第1のスイッチング素子の導通を制御する第1の制御回路と、
前記検出回路の検出値に基づいて前記第2のスイッチング素子の導通を制御する第2の制御回路と、
を備え、
前記検出回路は、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子のうちの何れか1つがオン状態に制御されたことによって前記加工極間に前記第1の直流電圧又は前記第2の直流電圧が印加された際に発生した放電を検出し、
前記第1の制御回路及び前記第2の制御回路は、前記放電が検出された際には、オン状態に制御されていたスイッチング素子をオフ状態に制御し、オフ状態に制御されていたスイッチング素子をオン状態に制御し、
前記放電が検出されて、前記オン状態に制御されていたスイッチング素子がオフ状態に制御された場合、前記加工極間に流れる電流を積分した放電電荷量が、予め決められた閾値電荷量に到達したときに、前記オフ状態に制御されていたスイッチング素子がオン状態に制御される
ことを特徴とする放電加工用電源装置。 - 工具電極と被加工物とで形成される加工極間に放電加工用の電源電圧を印加する放電加工用電源装置であって、
直列に接続される第1の上側スイッチング素子及び第1の下側スイッチング素子を有する第1のレグと、直列に接続される第2の上側スイッチング素子及び第2の下側スイッチング素子を有し、前記第1のレグに並列に接続される第2のレグとを備え、前記第1の上側スイッチング素子と前記第1の下側スイッチング素子との接続端が前記工具電極に接続され、前記第2の上側スイッチング素子と前記第2の下側スイッチング素子との接続端が前記被加工物に接続されるブリッジ回路と、
前記第1の上側スイッチング素子と前記第2の上側スイッチング素子との接続端と、前記第1の下側スイッチング素子と前記第2の下側スイッチング素子との接続端との間に接続される直流電源と、
前記加工極間の電圧及び電流を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出値に基づいて前記第1の上側スイッチング素子、前記第1の下側スイッチング素子、前記第2の上側スイッチング素子及び前記第2の下側スイッチング素子の導通を制御する制御回路と、
を備え、
前記検出回路は、前記第1の上側スイッチング素子及び前記第2の下側スイッチング素子、又は前記第1の下側スイッチング素子及び前記第2の上側スイッチング素子がオン状態に制御されたことによって前記加工極間に前記電源電圧が印加された際に発生した放電を検出し、
前記制御回路は、前記放電が検出された際には、オン状態に制御されていた2つのスイッチング素子を共にオフ状態に制御し、オフ状態に制御されていた2つスイッチング素子を共にオン状態に制御する
ことを特徴とする放電加工用電源装置。 - 前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の放電加工用電源装置。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム、酸化ガリウム又はダイヤモンドである
ことを特徴とする請求項4に記載の放電加工用電源装置。 - 請求項1から5の何れか1項に記載の放電加工用電源装置を備えて放電加工を行う放電加工装置。
- 工具電極と被加工物とで形成される加工極間に第1の直流電圧を印加する第1の直流電源と、前記加工極間に前記第1の直流電圧とは逆極性の第2の直流電圧を印加する第2の直流電源と、前記第1の直流電源と前記加工極間との間に接続される第1のスイッチング素子と、前記第2の直流電源と前記加工極間との間に接続される第2のスイッチング素子とを備える放電加工用電源装置を用いて行う放電加工方法であって、
前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子のうちの何れか1つをオン状態に制御して加工極間に直流電圧を印加する第1のステップと、
加工極間の電圧及び電流の検出値に基づいて、前記第1のステップの制御によって生じ得る前記加工極間の放電を検出する第2のステップと、
前記第2のステップによって前記放電が検出された際に、オン状態に制御されていたスイッチング素子をオフ状態に制御する第3のステップと、
前記第3のステップの後に、オフ状態に制御されていたスイッチング素子をオン状態に制御する第4のステップと、
を含み、
前記第2のステップと前記第3のステップとの間には、
前記放電が発生したときの放電電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記第3のステップの実施後に前記第4のステップを実施する時間の間隔を前記電圧検出ステップで検出された放電電圧に基づいて決定する決定ステップと、
を含むことを特徴とする放電加工方法。 - 工具電極と被加工物とで形成される加工極間に第1の直流電圧を印加する第1の直流電源と、前記加工極間に前記第1の直流電圧とは逆極性の第2の直流電圧を印加する第2の直流電源と、前記第1の直流電源と前記加工極間との間に接続される第1のスイッチング素子と、前記第2の直流電源と前記加工極間との間に接続される第2のスイッチング素子とを備える放電加工用電源装置を用いて行う放電加工方法であって、
前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子のうちの何れか1つをオン状態に制御して加工極間に直流電圧を印加する第1のステップと、
加工極間の電圧及び電流の検出値に基づいて、前記第1のステップの制御によって生じ得る前記加工極間の放電を検出する第2のステップと、
前記第2のステップによって前記放電が検出された際に、オン状態に制御されていたスイッチング素子をオフ状態に制御する第3のステップと、
前記第3のステップの後に、オフ状態に制御されていたスイッチング素子をオン状態に制御する第4のステップと、
を含み、
前記第2のステップと前記第3のステップとの間には、
前記放電が発生したときの放電電流を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出された放電電流を積分して放電電荷量を算出する算出ステップと、
前記放電電荷量と予め設定された閾値電荷量とを比較する比較ステップと、
を含み、
前記放電電荷量が前記閾値電荷量に到達した際に、前記第3及び第4のステップを実施する
ことを特徴とする放電加工方法。 - 直列に接続される第1の上側スイッチング素子と第1の下側スイッチング素子との接続端が工具電極に接続され、直列に接続される第2の上側スイッチング素子と第2の下側スイッチング素子との接続端が被加工物に接続され、前記第1の上側スイッチング素子と前記第2の上側スイッチング素子との接続端と、前記第1の下側スイッチング素子と前記第2の下側スイッチング素子との接続端との間に接続される直流電源によって、前記工具電極と前記被加工物とで形成される加工極間に第1の直流電圧及び前記第1の直流電圧と逆極性の第2の直流電圧を印加することで放電加工を行う放電加工方法であって、
前記第1の上側スイッチング素子及び前記第2の下側スイッチング素子の組、又は前記第1の下側スイッチング素子及び前記第2の上側スイッチング素子の組のうちの何れかの組の2つのスイッチング素子をオン状態に制御して加工極間に前記第1の直流電圧又は前記第2の直流電圧を印加する第1のステップと、
加工極間の電圧及び電流の検出値に基づいて、前記第1のステップの制御によって生じ得る加工極間の放電を検出する第2のステップと、
前記第2のステップによって前記放電が検出された際に、オン状態に制御されていた2つのスイッチング素子の組をオフ状態に制御する第3のステップと、
前記第3のステップの後に、オフ状態に制御されていた2つのスイッチング素子の組をオン状態に制御する第4のステップと、
を含むことを特徴とする放電加工方法。
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