JPH0120013B2 - - Google Patents
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- JPH0120013B2 JPH0120013B2 JP58227031A JP22703183A JPH0120013B2 JP H0120013 B2 JPH0120013 B2 JP H0120013B2 JP 58227031 A JP58227031 A JP 58227031A JP 22703183 A JP22703183 A JP 22703183A JP H0120013 B2 JPH0120013 B2 JP H0120013B2
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- Japan
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- power supply
- circuit
- electrode
- workpiece
- switching element
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- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 13
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 claims description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
- B23H1/022—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、放電加工装置における放電加工電源
に関する。
に関する。
従来の技術
第1図は、従来のトランジスタ放電回路による
放電加工電源を示すもので、Eは電源、R1は電
流制限用の抵抗、T1はスイツチング素子として
のトランジスタ、Wはワーク、Pは電極であり、
トランジスタTのベースに周期的にパルスを入力
し、トランジスタTがオン、オフを繰り返すこと
によつて、矩形波電圧が電極PとワークW間に加
えられ、放電を発生させ、ワークを加工するもの
であるが、大電流を流し、放電エネルギーを増大
させ、加工速度を上げようとすると、例えば、放
電ピーク電流を200A、パルス幅2〜3μsを流す場
合などは、上記電流制限用抵抗R1が発熱し、エ
ネルギーロスが大きく好ましくない。また、トラ
ンジスタT1をオフにしたとき、回路内にある浮
遊のインダクタンスに蓄えられたエネルギーが上
記トランジスタT1のコレクタ、エミツタ間に大
きなサージ電圧として印加され、トランジスタT
1を破損する等の欠点があつた。そのため、流れ
る電流を大きくすることはできなかつた。
放電加工電源を示すもので、Eは電源、R1は電
流制限用の抵抗、T1はスイツチング素子として
のトランジスタ、Wはワーク、Pは電極であり、
トランジスタTのベースに周期的にパルスを入力
し、トランジスタTがオン、オフを繰り返すこと
によつて、矩形波電圧が電極PとワークW間に加
えられ、放電を発生させ、ワークを加工するもの
であるが、大電流を流し、放電エネルギーを増大
させ、加工速度を上げようとすると、例えば、放
電ピーク電流を200A、パルス幅2〜3μsを流す場
合などは、上記電流制限用抵抗R1が発熱し、エ
ネルギーロスが大きく好ましくない。また、トラ
ンジスタT1をオフにしたとき、回路内にある浮
遊のインダクタンスに蓄えられたエネルギーが上
記トランジスタT1のコレクタ、エミツタ間に大
きなサージ電圧として印加され、トランジスタT
1を破損する等の欠点があつた。そのため、流れ
る電流を大きくすることはできなかつた。
発明が解決しようとする課題
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改善
し、電力損失が微小で、スイツチング素子に加わ
る負荷が小さくて大電流を流すことができる放電
加工電源を提供することにある。
し、電力損失が微小で、スイツチング素子に加わ
る負荷が小さくて大電流を流すことができる放電
加工電源を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明は、ワーク及び電極を各々スイツチング
素子を介して電源回路の端子に接続し、同期して
上記2つのスイツチング素子をオン、オフさせて
ワークと電極間に繰り返し電圧を印加し放電を生
じさせる放電加工電源において、 上記電源回路の端子に接続されているスイツチ
ング素子のワーク又は電極への接続端子を、上記
電源回路からの電流の流れを阻止する方向に配設
された整流素子を介して、他方のスイツチング素
子が接続されている電源回路の端子に夫々接続
し、ワークと電極間に電圧印加中、放電回路中の
インダクタンスに蓄えられたエネルギーを電源回
路に帰還させるように構成することにより上記課
題を解決した。
素子を介して電源回路の端子に接続し、同期して
上記2つのスイツチング素子をオン、オフさせて
ワークと電極間に繰り返し電圧を印加し放電を生
じさせる放電加工電源において、 上記電源回路の端子に接続されているスイツチ
ング素子のワーク又は電極への接続端子を、上記
電源回路からの電流の流れを阻止する方向に配設
された整流素子を介して、他方のスイツチング素
子が接続されている電源回路の端子に夫々接続
し、ワークと電極間に電圧印加中、放電回路中の
インダクタンスに蓄えられたエネルギーを電源回
路に帰還させるように構成することにより上記課
題を解決した。
作 用
上記2つのスイツチング素子を同期してオンに
させると、電源回路の出力電圧はワークと電極間
に印加され、その間に放電が生じる放電電流は、
電源回路から一方のスイツチング素子、ワーク、
電極、他方のスイツチング素子を介して電源回路
へと流れる。そして、上記2つのスイツチング素
子をオフにすると、放電回路中のインダクタンス
に蓄えられていたエネルギーによる電流が、上記
整流素子を介して電源回路に帰還され、スイツチ
ング素子にサージ電圧を印加することなく、又、
エネルギーロスを少なくすることができる。
させると、電源回路の出力電圧はワークと電極間
に印加され、その間に放電が生じる放電電流は、
電源回路から一方のスイツチング素子、ワーク、
電極、他方のスイツチング素子を介して電源回路
へと流れる。そして、上記2つのスイツチング素
子をオフにすると、放電回路中のインダクタンス
に蓄えられていたエネルギーによる電流が、上記
整流素子を介して電源回路に帰還され、スイツチ
ング素子にサージ電圧を印加することなく、又、
エネルギーロスを少なくすることができる。
実施例
第2図は、本発明の第1の実施例を示す図で、
1は電源回路で、Eは電源、Cは該電源回路に設
けられているコンデンサで、該コンデンサは応答
のはやいコンデンサが使用され、かつ、該電源回
路1はインダクタンスの小さい回路であることが
好ましい。Pは電極、Wはワーク、T2,T3は
スイツチング素子としてのトランジスタ、D1,
D2は整流素子としてのダイオードで、後述する
帰還回路を構成する。L1,L2は浮遊のインダ
クタンスを表わしている。
1は電源回路で、Eは電源、Cは該電源回路に設
けられているコンデンサで、該コンデンサは応答
のはやいコンデンサが使用され、かつ、該電源回
路1はインダクタンスの小さい回路であることが
好ましい。Pは電極、Wはワーク、T2,T3は
スイツチング素子としてのトランジスタ、D1,
D2は整流素子としてのダイオードで、後述する
帰還回路を構成する。L1,L2は浮遊のインダ
クタンスを表わしている。
次に、本実施例の作動を、第3図のタイミング
チヤートを参照しながら説明する。なお、第3図
aはトランジスタT2,T3のベースに印加され
る繰り返しパルスで、該パルスが印加されること
によりトランジスタT2,T3は同期してオン、
オフを繰り返す。bは電極PとワークW間のギヤ
ツプに印加されるギヤツプ電圧VG、cは該ギヤ
ツプに流れるギヤツプ電流を示す。
チヤートを参照しながら説明する。なお、第3図
aはトランジスタT2,T3のベースに印加され
る繰り返しパルスで、該パルスが印加されること
によりトランジスタT2,T3は同期してオン、
オフを繰り返す。bは電極PとワークW間のギヤ
ツプに印加されるギヤツプ電圧VG、cは該ギヤ
ツプに流れるギヤツプ電流を示す。
なお、第3図において、パルスが入力された
ときは、ギヤツプに電圧が印加された後、少し経
過後放電したときを示し、パルス,が入力さ
れたときは、ギヤツプに電圧が印加されるとほと
んど同時に放電したときを示している。
ときは、ギヤツプに電圧が印加された後、少し経
過後放電したときを示し、パルス,が入力さ
れたときは、ギヤツプに電圧が印加されるとほと
んど同時に放電したときを示している。
今、トランジスタT2,T3のベースに第3図
aに示すようにパルスが入力され、トランジスタ
T2,T3が同時にオンすると、電極Pとワーク
W間のギヤツプには電圧VGが印加され、放電が
開始すると、第3図bで示すようにギヤツプ電圧
VGは低下し、ギヤツプにギヤツプ電流IGが流れ
る。すなわち、電流は電源回路の端子Aからトラ
ンジスタT3、ワークW、電極P、トランジスタ
T2、電源回路の端子Bへと流れる。この電流
は、上記電源回路の端子間電圧をV0とすると、
浮遊インダクタンスのために di/dt=(V0−VG)/(L1+L2) なる関係で直線的に第3図cに示すように増加し
ていく。しかし、トランジスタT2,T3が同時
にオフになると、浮遊のインダクタンスL1,L
2に蓄えられていた電流が帰還回路を通つて流れ
る。すなわち、電源回路1の端子B、ダイオード
D1、ワークW、電極P、ダイオードD2、端子
Aを流れ、電源回路1のコンデンサCに帰還す
る。このとき、電流の流れの方向と電源回路1の
極性が逆であるため、その電流は、 di/dt=(−V0−VG)/(L1+L2) にしたがつて直線的に減少する(第3図c参照)。
aに示すようにパルスが入力され、トランジスタ
T2,T3が同時にオンすると、電極Pとワーク
W間のギヤツプには電圧VGが印加され、放電が
開始すると、第3図bで示すようにギヤツプ電圧
VGは低下し、ギヤツプにギヤツプ電流IGが流れ
る。すなわち、電流は電源回路の端子Aからトラ
ンジスタT3、ワークW、電極P、トランジスタ
T2、電源回路の端子Bへと流れる。この電流
は、上記電源回路の端子間電圧をV0とすると、
浮遊インダクタンスのために di/dt=(V0−VG)/(L1+L2) なる関係で直線的に第3図cに示すように増加し
ていく。しかし、トランジスタT2,T3が同時
にオフになると、浮遊のインダクタンスL1,L
2に蓄えられていた電流が帰還回路を通つて流れ
る。すなわち、電源回路1の端子B、ダイオード
D1、ワークW、電極P、ダイオードD2、端子
Aを流れ、電源回路1のコンデンサCに帰還す
る。このとき、電流の流れの方向と電源回路1の
極性が逆であるため、その電流は、 di/dt=(−V0−VG)/(L1+L2) にしたがつて直線的に減少する(第3図c参照)。
以上、本発明の第1の実施例の構成及び作用を
説明したが、本発明においては、上述したよう
に、回路上に抵抗が存在しないため、発熱は非常
に少なく、浮遊のインダクタンスから生じる電流
を帰還回路のダイオードを介して電源回路1のコ
ンデンサCに帰還したから、トランジスタに大き
な負担をかけることはない。
説明したが、本発明においては、上述したよう
に、回路上に抵抗が存在しないため、発熱は非常
に少なく、浮遊のインダクタンスから生じる電流
を帰還回路のダイオードを介して電源回路1のコ
ンデンサCに帰還したから、トランジスタに大き
な負担をかけることはない。
そこで、例えば、電源回路1の出力電圧V0を
120V、ギヤツプ電圧VGを20V、浮遊のインダク
タンスをL1+L2=0.5μH、トランジスタT2,
T3のオンタイムを1μsとすると、 120V−20V/0.5μH×1μs=200A となり、200Aの大きなピーク電流を流すことが
でき、このときの電流パルス幅は約2μsとなる
(第3図,参照)。
120V、ギヤツプ電圧VGを20V、浮遊のインダク
タンスをL1+L2=0.5μH、トランジスタT2,
T3のオンタイムを1μsとすると、 120V−20V/0.5μH×1μs=200A となり、200Aの大きなピーク電流を流すことが
でき、このときの電流パルス幅は約2μsとなる
(第3図,参照)。
なお、上記実施例においては、素子の応答遅れ
があるから、応答遅れの影響を減ずるようにダイ
オードD1,D2、トランジスタT2,T3に素
子保護用のサージ吸収回路を用いることが必要で
ある。
があるから、応答遅れの影響を減ずるようにダイ
オードD1,D2、トランジスタT2,T3に素
子保護用のサージ吸収回路を用いることが必要で
ある。
上記実施例において、放電時のギヤツプ電流IG
及び該電流の幅は浮遊のインダクタンスの値によ
つて決まつている。そこで、インダクター等を回
路中に挿入してこのインダクタンスの値を変えて
ギヤツプ電流IGのピーク電流値、パルス幅を変更
制御することができる。特に、電極の消耗を防止
するために、ギヤツプ電流IGが急激に立上がるこ
とを防止し、なだらかに立上がるようにするた
め、回路中にインダクターを挿入して制御しても
よい。
及び該電流の幅は浮遊のインダクタンスの値によ
つて決まつている。そこで、インダクター等を回
路中に挿入してこのインダクタンスの値を変えて
ギヤツプ電流IGのピーク電流値、パルス幅を変更
制御することができる。特に、電極の消耗を防止
するために、ギヤツプ電流IGが急激に立上がるこ
とを防止し、なだらかに立上がるようにするた
め、回路中にインダクターを挿入して制御しても
よい。
また、上記実施例では、トランジスタT2,T
3のスイツチングオン時間を一定としたが、放電
したことを検出して一定時間後に該トランジスタ
T2,T3をオフにするようにすれば、常に一定
エネルギーのパルスを供給することができる。
3のスイツチングオン時間を一定としたが、放電
したことを検出して一定時間後に該トランジスタ
T2,T3をオフにするようにすれば、常に一定
エネルギーのパルスを供給することができる。
第4図は、本発明の第2実施例で、第2図で示
した第1の実施例と相違する点は、帰還回路のダ
イオードD1,D2と並例で、かつ、該ダイオー
ドD1,D2の電流の流れる方向とは逆向きの電
流の流れを可能にする抵抗R2,R3、スイツチ
ング素子としてトランジスタT4,T5、ダイオ
ードD3,D4を直列に接続した逆電圧印加回路
をそれぞれ設けている点である。
した第1の実施例と相違する点は、帰還回路のダ
イオードD1,D2と並例で、かつ、該ダイオー
ドD1,D2の電流の流れる方向とは逆向きの電
流の流れを可能にする抵抗R2,R3、スイツチ
ング素子としてトランジスタT4,T5、ダイオ
ードD3,D4を直列に接続した逆電圧印加回路
をそれぞれ設けている点である。
そして、その動作においては、トランジスタT
2,T3に電流が流れたあと、トランジスタT
4,T5をオンにして電極PとワークW間のギヤ
ツプに逆電圧を印加できるようにしている点にお
いて相違している。
2,T3に電流が流れたあと、トランジスタT
4,T5をオンにして電極PとワークW間のギヤ
ツプに逆電圧を印加できるようにしている点にお
いて相違している。
第5図の第2の実施例の動作タイミングチヤー
トを参照しながら、第2の実施例の動作を説明す
る。
トを参照しながら、第2の実施例の動作を説明す
る。
なお、第5図aは、第2図、第3図で示す第1
の実施例と同様、トランジスタT2,T3のベー
スに印加され、該トランジスタT2,T3を導通
される繰り返しパルス、bはギヤツプ電圧、cは
ギヤツプ電流、dはトランジスタT4,T5のベ
ースに印加され、該トランジスタT4,T5をオ
ン、オフさせる繰り返しパルスを示している。
の実施例と同様、トランジスタT2,T3のベー
スに印加され、該トランジスタT2,T3を導通
される繰り返しパルス、bはギヤツプ電圧、cは
ギヤツプ電流、dはトランジスタT4,T5のベ
ースに印加され、該トランジスタT4,T5をオ
ン、オフさせる繰り返しパルスを示している。
そこで、トランジスタT2,T3がオンしてギ
ヤツプにギヤツプ電圧VGが印加され、放電が生
じ、ギヤツプ電流IGが第5図に示すように直線的
に増加し、次に上記トランジスタT2,T3がオ
フとなり、ギヤツプ電流IGが直線的に減少する点
は、第1の実施例と同様である。次に、ギヤツプ
電流が流れた後、すなわち、トランジスタT2,
T3がオンした後、該トランジスタT2,T3の
オンタイムの2倍の時間経過後、逆電圧印加回路
のトランジスタT4,T5をオンさせる(第5図
d参照)。そうすると、電源回路1の端子A、抵
抗R3、トランジスタT5、ダイオードD4、電
極P、ワークW、ダイオードD3、トランジスタ
T4、抵抗R2、電源回路1の端子Bの回路が構
成され、電極PとワークW間のギヤツプには逆電
圧が印加されることになる。なお、逆電圧印加時
の電流は小さいことが望ましいため、抵抗R2,
R3が電流制御用として挿入されている。このよ
うに、逆電圧を電極PとワークW間に印加するこ
とにより、アークの消弧を促すと共に、水を用い
た放電加工においては、超硬合金のような電食性
のワークに対しては正、負の電圧が印加されるこ
ととなるから、電食を防止することができる。
ヤツプにギヤツプ電圧VGが印加され、放電が生
じ、ギヤツプ電流IGが第5図に示すように直線的
に増加し、次に上記トランジスタT2,T3がオ
フとなり、ギヤツプ電流IGが直線的に減少する点
は、第1の実施例と同様である。次に、ギヤツプ
電流が流れた後、すなわち、トランジスタT2,
T3がオンした後、該トランジスタT2,T3の
オンタイムの2倍の時間経過後、逆電圧印加回路
のトランジスタT4,T5をオンさせる(第5図
d参照)。そうすると、電源回路1の端子A、抵
抗R3、トランジスタT5、ダイオードD4、電
極P、ワークW、ダイオードD3、トランジスタ
T4、抵抗R2、電源回路1の端子Bの回路が構
成され、電極PとワークW間のギヤツプには逆電
圧が印加されることになる。なお、逆電圧印加時
の電流は小さいことが望ましいため、抵抗R2,
R3が電流制御用として挿入されている。このよ
うに、逆電圧を電極PとワークW間に印加するこ
とにより、アークの消弧を促すと共に、水を用い
た放電加工においては、超硬合金のような電食性
のワークに対しては正、負の電圧が印加されるこ
ととなるから、電食を防止することができる。
なお、上記第2の実施例においても、浮遊のイ
ンダクタンス以外に積極的に回路中にインダクタ
ーを挿入してギヤツプ電流の立上がりを制御して
もよい。さらに、トランジスタT2,T3のオン
タイムも一定ではなく、放電検出後一定時間後に
該トランジスタT2,T3をオフにするようにす
ることも第1の実施例と同様に可能なものであ
る。
ンダクタンス以外に積極的に回路中にインダクタ
ーを挿入してギヤツプ電流の立上がりを制御して
もよい。さらに、トランジスタT2,T3のオン
タイムも一定ではなく、放電検出後一定時間後に
該トランジスタT2,T3をオフにするようにす
ることも第1の実施例と同様に可能なものであ
る。
発明の効果
以上述べたように、本発明の放電加工電源は、
回路中に電流制限用の抵抗を有しないから、発熱
を防止し、電力損失を微小にすることができる。
また、スイツチング素子をオフにして電極とワー
ク間の電圧印加を停止したとき、回路中の浮遊の
インダクタンスに蓄えられていたエネルギーを電
源回路に帰還する整流素子による帰還回路を設け
たから、上記インダクタンスに蓄えられたエネル
ギーによつて上記スイツチング素子を破損するこ
とを防止できる。その結果、大電流を流して放電
加工を行うことを可能にし、その際発熱を微小に
し、かつ、インダクタンスに蓄えられたエネルギ
ーは再び電源回路のコンデンサに蓄えられるか
ら、非常に省エネルギーになるものである。ま
た、回路中に浮遊のインダクタンス以外にさらに
インダクターを挿入し、放電ギヤツプ電流の立上
がりを制御して電極消耗を防止することもでき
る。
回路中に電流制限用の抵抗を有しないから、発熱
を防止し、電力損失を微小にすることができる。
また、スイツチング素子をオフにして電極とワー
ク間の電圧印加を停止したとき、回路中の浮遊の
インダクタンスに蓄えられていたエネルギーを電
源回路に帰還する整流素子による帰還回路を設け
たから、上記インダクタンスに蓄えられたエネル
ギーによつて上記スイツチング素子を破損するこ
とを防止できる。その結果、大電流を流して放電
加工を行うことを可能にし、その際発熱を微小に
し、かつ、インダクタンスに蓄えられたエネルギ
ーは再び電源回路のコンデンサに蓄えられるか
ら、非常に省エネルギーになるものである。ま
た、回路中に浮遊のインダクタンス以外にさらに
インダクターを挿入し、放電ギヤツプ電流の立上
がりを制御して電極消耗を防止することもでき
る。
第1図は、従来のトランジスタ放電回路による
放電加工電源を示す図、第2図は、本発明の第1
の実施例を示す図、第3図は、同動作タイミング
チヤート、第4図は、本発明の第2の実施例を示
す図、第5図は、同動作タイミングチヤートであ
る。 P……電極、W……ワーク、T1〜T5……ス
イツチング素子としてのトランジスタ、D1〜D
4……ダイオード、1……電源回路。
放電加工電源を示す図、第2図は、本発明の第1
の実施例を示す図、第3図は、同動作タイミング
チヤート、第4図は、本発明の第2の実施例を示
す図、第5図は、同動作タイミングチヤートであ
る。 P……電極、W……ワーク、T1〜T5……ス
イツチング素子としてのトランジスタ、D1〜D
4……ダイオード、1……電源回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ワーク及び電極を各々スイツチング素子を介
して電源回路の端子に接続し、同期して上記2つ
のスイツチング素子をオン、オフさせてワークと
電極間に繰り返し電圧を印加し放電を生じさせる
放電加工電源において、 上記電源回路の端子に接続されているスイツチ
ング素子のワーク又は電極への接続端子は、上記
電源回路からの電流の流れを阻止する方向に配設
された整流素子を介して、他方のスイツチング素
子が接続されている電源回路の端子に夫々接続さ
れ、ワークと電極間に電圧印加中、放電回路中の
インダクタンスに蓄えられたエネルギーを電源回
路に帰還するようにしたことを特徴とする放電加
工電源。 2 上記インダクタンスは放電回路中の浮遊イン
ダクタンスである特許請求の範囲第1項記載の放
電加工電源。 3 上記インダクタンスは浮遊インダクタンスと
放電回路中に挿入されたインダクターよりなる特
許請求の範囲第1項記載の放電加工電源。 4 上記スイツチング素子のオン時間は一定であ
る特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記
載の放電加工電源。 5 上記スイツチング素子はオンした後、ギヤツ
プ電圧または放電電流を検出して一定時間後にオ
フにされる特許請求の範囲第1項、第2項または
第3項記載の放電加工電源。 6 上記各整流素子と並列に、放電が終了したと
きオンさせ上記ワークと電極間に逆電圧を印加す
るスイツチング素子を有する逆電圧印加回路を設
けた特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第
4項又は第5項記載の放電加工電源。 7 上記逆電圧印加回路はスイツチング素子と直
列に電流制限用抵抗と電源回路の電圧をワークと
電極間に印加する方向に接続された整流素子が設
けられている特許請求の範囲第6項記載の放電加
工電源。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22703183A JPS60123218A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | 放電加工電源 |
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Patent Citations (2)
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JPS563143A (en) * | 1979-06-20 | 1981-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | Power source device for wirecut type electrospark machining |
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