JPH0144453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工制御装置、特に加工電極及び
被加工物間の放電加工間隙を位置決め制御系によ
つて制御する放電加工制御装置に関するものであ
る。

斯種放電加工制御装置は、加工電極及び被加工
物間の放電加工間隙を所定の値に維持することに
よつて最適な加工を行なうため、放電状態の変化
に応じて高速で応答して加工放電間隙を適正化す
ることが要求され、加工電極を移送させるサーボ
アクチユエータとしては油圧シリンダ、パルスモ
ータ、直流サーボモータ等が適用され、特に加工
間隙を精密に制御するために、サンプリング、論
理演算、ホールド機能を有するサーボ系（例えば
マイクロプロセツサ、ミニコンピユータ等による
制御）を使用する試みがなされている。

従来の制御装置は、第１図に示すように構成さ
れている。即ち、被加工物１０に放電加工間隙Ｔ
を隔てて加工電極１２が対向され、電極１２は直
流サーボモータ１４の回転軸に直結されたボール
ネジ１６にナツト１８を介して連結された主軸１
５に着脱自在に取付けられモータ１４の回転に応
じて被加工物１０に対して進退駆動される。

被加工物１０及び加工電極１２間には電源２０
から制御されたパルス状電圧が印加されており、
放電加工間隙Ｔに放電を生じさせて被加工物１０
を加工する。

このとき極間に実際にかかつている電圧はその
放電状態に応じて変化する。そして、この放電状
態は極間間〓、つまり放電加工間〓によつて変化
するので、この極間電圧を放電加工間〓の位置決
め制御のための信号として用いることができる。
ここで、極間電圧はパルス状なので平滑回路等適
当な周知手段によつて平均的な値を連続的に出力
する信号とされる。そして、この極間電圧は基準
電圧V_Rと比較されてその差電流Vgがアナログ・
デイジタル変換器２２に供給されデイジタル化さ
れた後、サンプリング、論理演算、ホールド機能
を有する制御装置２４に供給され、装置内の入力
ラツチ回路２６によつて一定時間毎にサンプリン
グされた後、論理演算回路２８によつて極間電圧
に応じた主軸位置指令値に変換され、出力ラツチ
回路３０によつてホールド信号として次の指令値
が出力されるまで保持される。

ラツチ回路３０の出力は一定時間毎の並列デイ
ジタル出力を直列デイジタル出力に変換するバイ
ナリーレートマルチプライヤ３２に供給されて直
列パルス信号Zpに変換され、位置のサーボ系を
構成する誤差カウンタ３４のカウント入力端に供
給され、このカウンタ３４には主軸変位検出器４
２によつて検出された主軸変位量を表わす検出パ
ルス信号がフイードバツクされており、この検出
パルス信号が直列パルス信号Zpから減算されそ
の差を表わすカウント出力（位置誤差値）がデイ
ジタル・アナログ変換器３６に供給されてアナロ
グ信号に変換され位置補正信号Vzとして出力さ
れる。

この位置補正信号V_zが駆動アンプ３８、直流
サーボモータ１４、及びタコジエネレータ４０か
ら構成される速度のサーボ系に速度指令として供
給され、サーボモータ１４を回転駆動させてボー
ルネジ１６を回転させ、電極１２が固定されてい
る主軸１５を進退させて主軸の変位が変位検出器
４２で検出されこれが位置指令に等しくなるまで
サーボモータ１４が回転を継続し放電加工間隙Ｔ
を制御する。

以上の制御方法は公知の数値制御による位置決
め制御に使用されており、所謂追従制御であるた
めの位置のサーボゲインは20Hz程度に選定するの
が一般的である。

次に以上の従来装置の動作を説明すると、極間
差電圧Vgが第２図Ａに示すように変化したとき、
この電圧Vgに基づき制御装置２４で位置指令信
号に変換され、マルチプライヤ３２から第２図Ｂ
に示く如く歩進パルス＋Zp又は−Zpが出力され
る。

而して歩進パルスZpに遅延時間が生じること
なくモータ１４が駆動されるものとすれば、第２
図Ｃにおいて実線４４で示す如く、主軸従つて加
工電極１２が移動されるものであるが、実際には
制御系の遅延時間や、制御装置２４の処理時間等
が存在するので、加工電極１２は第２図Ｃにおい
て点線４６で示す如く作動されるものである。又
サーボモータ１４の回転速度はタコジエネレータ
４０の出力電圧V_Mでみると、第２図Ｄに示す如
く点線図示の極間電圧Vgに対して一般の速度ル
ープのみによる系の特性（鎖線図示のV_M1）に比
較して実線図示のV_M2となり極めて応答性が低下
したものとして得られる欠点を有するものであつ
た。このことは位置サーボ系に於いては、位置の
指令パルス列に置換されたたランプ出力であるの
で、速度サーボ系がステツプ状態であつても出力
はランプ状にならざるを得ずこれを避けることは
できないものである。

又放電加工では放電加工間隙の状態に対する追
従制御であるため加工を安定に行なうには少なく
とも応答周波数として50Hz以上が必要とされる
が、第１図の従来装置では静的な精密電極位置決
めやサーボの最適化は可能であつても実加工にお
けるサーボ系として評価するとその周波数応答の
面で減速サーボ系のみの単純な電極送り制御系即
ち制御装置２４を有さざる制御系に比較して劣る
という致命的欠点があつた。

本発明は前述した従来の課題に鑑み為されたも
のであり、その目的は位置決め制御系の指令値に
影響を与えることなく、系の応答速度のみを早め
ることにより放電加工間隙の状態変化に高速で応
答して放電加工間隙を正確に制御し得る新規な放
電加工制御装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、加工電極と
被加工物との間に所定の加工間隙を形成してこれ
らを相対移動させる移送装置と、 上記加工電極と上記被加工物との間に所定の電
圧を印加する電源と、 上記加工電極と被加工物との間に放電が発生す
ることによりその加工電極と被加工物との間に実
際にかかる電圧と基準電圧とを比較し差電圧を出
力する回路と、 この差電圧を一定時間毎にサンプリングして上
記移送装置の位置指令値を演算し保持し出力する
制御装置と、 この制御装置の出力が入力され一定時間毎の歩
進パルス信号として出力するマルチプライヤと、 上記加工電極の位置に対応した変位検出パルス
信号を発生する変位検出器と、 この変位検出パルス信号と上記歩進パルス信号
とがそれぞれ入力されるオア回路と、 このオア回路の出力をカウントする誤差カウン
タと、 この誤差カウンタのカウント内容をアナログ信
号に変換するデイジタル・アナログ変換器と、 このアナログ信号を増幅してて上記移送装置に
供給する増幅回路と、 上記差電圧を微分する微分回路と、 この微分回路からの微分出力と上記アナログ信
号とを重畳する回路と、 を備えたものである。

以下、第３図と第４図について本発明の好適な
実施例を説明する。

第３図において、第１図との対応部分には同一
符号を附しその詳細説明はこれを省略するが、そ
れらの構成がより具体化されて図示されている。
即ち、マルチプライヤ３２から得られる正歩進パ
ルス信号＋Zp及び負歩進パルス信号−Zpが夫々
オア回路４４及び４６の一方の入力側を介して誤
差カウンタ３４の加算及び減算入力端に入力さ
れ、オア回路４４及び４６の他方の入力側に主軸
変位検出器４２の負検出パルス信号−Z_S及び正検
出パルス信号＋Z_Sが夫々供給され、又増幅器３８
が速度系の作動増幅器３８ａ及び電力増幅器３８
ｂによつて構成され、増幅器３８ａの負側入力端
にデイジタル・アナログ変換器３６からの位置補
正信号V_Zが抵抗R₂を介して且つタコジエネレー
タ４０からの速度電圧V_Mが抵抗R₀を介して夫々
供給され、正側入力端が接地された構成を有す
る。

本発明に於いては、被加工物１０及び加工電極
１２間に電源２０よりパルス状電圧が印加され
る。そして極間に実際にかかつている電圧V_Gを
検出し、これを基準電圧V_Rと比較して得た差電
圧VgをコンデンサＣ及び抵抗R₃を介して前記作
動増幅器３８ａの負側入力端に供給するようにし
ている。従つて差電圧VgのコンデンサＣを通じ
て得られる電圧V_Sは直流成分がカツトされた微
分出力であるので、差電圧Vgに変化のないとき
はこれを増幅して直流サーボモータ１４に供給し
てもその回転に何ら寄与することがなく、放電加
工間隙Ｔに変化が生じて放電状態が変化したとき
のみ電圧が発生されることになる。即ち、速度系
の制御入力である差電圧Vgを積分して得られる
値が位置変位量であるから、電圧V_Sは速度の変
化した時点でのみ変位に影響し、しかも電圧V_S
はカウンタ等の蓄積機能を有する回路を通じるこ
とがないので、それ自体が位置の変位に影響する
ことがなく、単に速度サーボ系における動作の開
始又は転換時に影響することとなる。

以上が本発明の一例構成であるが、次にその動
作について説明すると、第１図の場合と同様に差
電圧Vgが第４図Ａに示す如く得られるものとし
た場合マルチプライヤ３２が歩進パルス＋Zpが
得られ、これがオア回路４４を介して誤差カウン
タ３４に供給されて加算カウントされる。この時
の誤差カウンタ３４のカウント内容を表わすデイ
ジタル出力はデイジタル・アナログ変換器３６に
よりアナログ化されて位置補正信号V_Zが第４図
Ｃに示す如く得られる。この位置補正信号V_Zは
作動増幅器３８ａに抵抗R₂を介して供給されこ
れによつて増幅された信号が電力増幅器３８ｂに
よつてさらに増幅されてサーボモータ１４に供給
されその回転軸従つてボールネジ１６を回転させ
加工電極１２を移送させる。

この状態となると変位検出器４２から加工電極
１２の移送方向に応じて変位検出パルス信号＋Z_S
又は−Z_Sが出力され、これがオア回路４６又は４
４を介して誤差カウンタ３４に供給されそのカウ
ント内容が零に近づくようになる。

一方差電圧Vgが得られると、これがコンデン
サＣに供給されるので微分出力信号V_Sが第４図
Ｂに示す如く得られ、これが抵抗R₃を介して作
動増幅器３８ａに供給される。従つてこの作動増
幅器３８ａの入力側で前記位置補正信号V_Zと微
分出力信号V_Sとが加算重畳され、第４図Ｄに示
す如く両者の合成信号V₀が得られ、差電圧Vgに
対応するアナログ信号が得られる。

従つて合成信号V₀を増幅してサーボモータ１
４に供給することによりタコジエネレータ４０か
ら第４図Ｅに示す速度電圧出力V_Mが得られ、第
２図Ｄに示した従来装置の特性が大幅に改善され
格段に優れた応答特性を得ることができ、速度ル
ープのみで構成された放電加工間隙制御系と孫色
ない制御系が得られる。

なお、上例に於いては、位置補正信号V_Z及び
微分出力信号V_Sの波高値がこれらを重畳した際
丁度差電圧Vgに近似した値となるように選定さ
れている場合について説明したが、信号V_Z及び
V_S間に差がある場合には信号V_Z及びV_Sの値を調
整する必要があり、この意味で微分出力信号V_S
の時定数を互に重畳した際補正し得る範囲に選定
することが好ましい。

以上のように本発明に依れば、位置決め制御系
に放電加工間隙に発生する電圧の直流分を除去し
た微分出力信号を重畳するようにしており、しか
も完全クローズドループを組合せているので、主
軸位置決め制御系の周波数特性が劣化することな
く精密な放電加工間隙の制御が可能となり、高速
で応答して放電加工間〓を正確に制御でき、加工
性能を向上させ得る等の優れた効果を有する。

又上例のように微分出力信号を得るための時定
数を位置決め制御系における時定数と重畳した際
互に補正し得る範囲に選定することにより、応答
性の高い制御装置を得ることができる。

尚、制御装置２４は実際上ハードウエアロジツ
ク、マイクロプロセツサ、ミニコンピユータ等に
よつて構成されている。又、上例では制御軸が１
軸である場合について説明したが、これに限らず
多軸で且つ補間機能を要求される場合にも適用し
得ること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電加工制御装置を示す系統
図、第２図はその説明に供する信号波形図、第３
図は本発明による放電加工制御装置の一例を示す
系統図、第４図はその説明に供する信号波形図で
ある。各図中同一部材には同一符号を付し、１０
は被加工物、１２は加工電極、１４は直流サーボ
モータ、２４は制御装置、３２はマルチプライ
ヤ、３４は誤差カウンタ、３６はデイジタル・ア
ナログ変換器、３８は増幅器、４２は主軸変位検
出器、Ｃはコンデンサである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工電極と被加工物との間に所定の加工間〓
   を形成してこれらを相対移動させる移送装置と、 上記加工電極と被加工物との間に所定の電圧を
   印加する電源と、 上記加工電極と被加工物との間に放電が発生す
   ることによりその加工電極と被加工物との間に実
   際にかかる電圧と基準電圧とを比較し差電圧を出
   力する回路と、 この差電圧を一定時間毎にサンプリングして上
   記移送装置の位置指令値を演算し保持し出力する
   制御装置と、 この制御装置の出力が入力され一定時間毎の歩
   進パルス信号として出力するマルチプライヤと、 上記加工電極の位置に対応した変位検出パルス
   信号を発生する変位検出器と、 この変位検出パルス信号と上記歩進パルス信号
   とがそれぞれ入力されるオア回路と、 このオア回路の出力をカウントする誤差カウン
   タと、 この誤差カウンタのカウント内容をアナログ信
   号に変換するデイジタル・アナログ変換器と、 このアナログ信号を増幅して上記移送装置に供
   給する増幅回路と、 上記差電圧を微分する微分回路と、 この微分回路からの微分出力と上記アナログ信
   号とを重畳する回路と、 からなることを特徴とする放電加工制御装置。