JPH02139123A - 電解仕上げ加工における短絡予知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電解仕上げ加工における短絡予知方法に係
り、特にパルス供給時の電極とワークの短絡の発生を未
然に予知して、所望形状に加工されたワークの焼損等を
防止し得る電解仕上げ加工における短絡予知方法に関す
る。

［従来の技術］ 従来、電解作用によって金属を加工する電解加工の電極
とワークとの短絡を予知する方法としては、例えば特公
昭５７−２２６９０号公報に開示のものが知られている
。この短絡予知方法は、パルス電流の休止時間中におけ
る極間電圧を検出し、正常時に一定の値を示す極間電圧
の異常低下に基づいて極間の短絡を予知するものである
。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この短絡予知方法にあっては、パルスとパル
スの間、即ちパルス休止時間中の極間電圧の異常低下を
検出するものであるため、最初のパルス供給時の短絡を
予知することができず、したがって、この予知方法を例
えば、特開昭６３−１９６３２１号公報に開示の電解仕
上げ加工、即ち、ワークと、このワークの加工面に倣っ
た電極面を有する電極とを、静止した電解液中で対設さ
せ、パルスを供給した後、間隙に電解液を噴出して加工
屑等を排除しながらワークを電解仕上げ加工するものに
使用した場合、最初のパルス供給により型彫放電加工等
により所望形状に加工したワークを、−瞬のうちに焼損
させてしまうことがあるという、仕上げ加工における致
命的な不都合を有していた。

また、上記短絡予知方法を電解仕上げ加工に使用した場
合、パルス休止時間中の予知に誤認を生じることがあり
、不要に加工を停止させるという不都合があった。これ
は、次の理由によるものと考えられる。

即ち、当山願人の実験によれば、上記公報に開示の電解
仕上げ加工装置を使用し、下記条件にて、電極とワーク
とを電解液中で対設させ、故意に電極とワークとを接触
させて極間電圧を測定したところ、第９図に示すような
電圧波形が得られた。

電　極：グラファイト ワーク：　ＳＫＤ 電解液：硝酸ナトリウム溶液（濃度４０％）この図によ
れば、加工開始前（最初の加工パルス供給前）には極間
に−Ｅｖ（約−０，３ｖ）の−極性の電圧（起電力）が
発生しており、電極を下降させてワークに接触（図中Ａ
部）させると電圧がＯｖとなり、その後電極を上昇させ
て接触を解除すると徐々に−Ｅｖに近づくことがわかる
。なお、図中Ｂ部は、間隙に電解液の噴流が供給された
場合を、Ｃは加工用の最初のパルスの供給開始時点を示
す。

また、第９図は、加工開始前に一極性の電圧が発生して
いる場合であるが、電極の材質、ワークの加工面の状態
（例えば酸化被膜の有無）等を変更した他の実験によれ
ば、極間電圧が十Ｅ’ｖの＋極性になる場合もあること
が確認されている。

これらの極間電圧−Ｅｖ及び十Ｅ’　ｖは、電極台電解
液・ワークによって電気二重層が形成され、いわゆる電
池が構成されていることによるものと考えられる。

したがって、上記の予知方法のように、単に＋極性の極
間電圧の異常低下を検出するだけでは、極間電圧が一極
性で、例えばパルスの休止時間が長い場合に、パルスの
休止時間中の電圧が子種性から一極性へ移行する際に、
電極とワークが接触していないにもかかわらず、接触し
たものと誤認してしまうことになる。

そこで、この発明の目的は上述の不都合を除去し、特に
最初のパルス供給時であっても、パルス休止時間中であ
っても、電極とワークの短絡を未然に予知して、所望形
状に加工されたワークの焼損を防止し得る電解仕上げ加
工における短絡予知方法を実現するにある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、この出願の第１発明は、ワ
ークと、このワークの加工面に倣った電極面を有する電
極とを、電解液中で所定の間隙で対向配置し、その極間
にパルスを供給するとともに、このパルスがオフした後
に前記間隙に電解液の噴流を供給して加工屑を排除しな
がらワークを仕上げ加工する電解仕上げ加工において、
前記電極とワークとの極間電圧を測定するステップと、
この極間電圧を入力インピーダンスの高い増幅器で増幅
するステップと、この増幅した電圧が＋極性の両基準電
圧の範囲内の時に信号を発生させるステップと、この信
号に基づき前記極間へのパルス電流の供給を停止するス
テップとを具備することを特徴とする。

またこの出願の第２発明は、ワークと、このワークの加
工面に倣った電極面を有する電極とを、電解液中で所定
の間隙で対向配置し、その極間にパルスを供給するとと
もに、このパルスがオフした後に前記間隙に電解液の噴
流を供給して加工屑を排除しながらワークを仕上げ加工
する電解仕上げ加工において、前記パルスの休止時間中
に所定の基゛準電圧を印加するステップと、この基準電
圧印加後の電極とワークとの極間電圧を所定時間測定す
るステップと、この極間電圧を入力インピーダンスの高
い増幅器で増幅するステップと、この増幅した電圧が＋
極性の両基準電圧の範囲内の時に信号を発生させるステ
ップと、この信号に基づき前記極間へのパルス電流の供
給を停止するステップとを具備することを特徴とする。

［作　用コ この出願の第１発明の構成によれば、電極・電解液・ワ
ークの電気二重層により発生する微小な極間電圧を測定
し、この極間電圧を入力インピーダンスの高い増幅器で
増幅するとともに、この増幅した電圧を、＋極性の両基
準電圧と比較し、両基準電圧の範囲内の時に、電極とワ
ークが接触したものと判断し、極間への加工パルスの供
給を停止するため、例えば加工開始前の極間電圧が加工
条件によって、子種性になっても一極性になっても、接
触を確実に検出し得て、パルス供給時の短絡発生を予知
することができる。

また、第２発明の構成によれば、パルス休止時間中の極
間に所定の基準電圧を供給し、この基準電圧がオフした
後の極間電圧を所定時間測定し、この極間電圧を増幅器
で増幅するとともに、この増幅した電圧が＋極性の基準
電圧内の時に、電極とワークが接触したものと判断し、
極間へのパルスの供給を停止するため、極間電圧の極性
に関係なく、電極とワークの接触を確実に検出すること
ができ、電解仕上げ加工中におけるパルス供給時の短絡
発生を確実に予知することができる。

る。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１〜３図は、この発明を実施し得る電解仕上げ加工装
置１の一実施例を示すものである。第１図において、電
解仕上げ加工装置１は、電極２を固定する電極固定装置
３、ワーク４を固定するワーク固定装置５、サーボモー
タ６の回転運動を往復運動に変換する駆動変換部７、パ
ルスを発生する電′源装置８、ヘッド駆動制御部９と加
工条件制御部１０と電解液流制御部１１等からなる制御
装置１２、ワーク４に関する各種データ等を入力する入
力装置１３、電解液を濾過する電解液濾過装置１４、加
工槽１５等からなる。

前記電極固定装置３は、その下部に設けたロッド１６の
下端に、例えば純銅もしくはグラファイトからなる電極
２を、その電極面２ａとワーク４の加工面４ａとが三次
元方向に−様な間隙１７を保つように固定する。この電
極固定装置３は、前記ヘッド駆動制御部９０制御信号に
よるサーボモータ６０回転により上下動し、電極面２ａ
と加工面４ａとを所定の間隙１７に設定する。また、前
記ワーク固定装置５は、絶縁性の高いグラナイトもしく
はセラミックス製のテーブルで、その上面には例えば型
彫放電加工されたワーク４を図示しないセット治具等に
より固定する。なお、第１図中、符号１８は間隙１７に
清浄な電解液を噴出するためのノズルである。

前記電極２とワーク４との極間に、所定のパルス電流を
供給する電源装置８と、この電源装置８を制御する前記
加工条件制御部１０は、例えば第２図に示す如く構成す
る。

即ち、電源装置８は直流電源部１９と充放電部２０とで
構成され、直流電源部１９は、変圧器２１と整流器２２
とからなり、変圧器２１により電圧を所定値に降下させ
整流器２２により整流して直流電流を得て、後述する蓄
電器２３−１〜２３−ｎに供給する。

また、充放電部２０は、極間に電荷を放電する複数個の
蓄電器２３−１〜２３−ｎと、これらの各蓄電器２３−
１〜２．３−ｎに接続し直流電源部１９側への電荷の逆
流を阻止するダイオード２４−１〜２４−ｎと、放電側
へ電荷を放電させるべく開閉される放電スイッチ２５−
１〜２５−ｎと、前記各蓄電器２３−１〜２３１′ｌを
所定に充電すべく前記直流電源部１９からの電源を給断
する充電スイッチ２６等とからなる。

前記加工条件制御部１０は、蓄電器２３−１〜２３−ｎ
の充電電圧値を検出する電圧検出器２７と、この電圧検
出器２７で検出した充電電圧値とＤ／Ａ変換器２８から
の出力値とを比較する電圧比較器２９と、この電圧比較
器２９からの出力信号により前記蓄電器２３−１〜２３
−ｎの充電の完了及び開始を検出する充電検出器３０と
、極間に放電される電荷の電流値を検出する電流検出器
３１と、この電流検出器３１で検出した電流値のピーク
値をホールドするピークホールド回路３２と、このピー
クホールド回路３２でホールドしたピーク電流値とＤ／
Ａ変換器３３の出力値とを比較する電流比較器３４と、
所定時間幅のパルスを発生するパルス発生器３７と極間
に放電する電荷の電流波形を設定する電流波形設定器３
８からの入力信号により前記各放電スイッチ２５−１〜
２５−ｎに開閉駆動信号を出力するゲート回路３５と、
前記各蓄電器２３−１〜２３−ｎへ供給する充電電圧値
を設定しその信号を前記Ｄ／Ａ変換器２８に出力する充
電電圧設定器３６と、極間に流れる電流値を設定しその
信号を前記Ｄ／Ａ変換器３３に出力する電流設定器３９
ど、前記各回路からの人力信号に基づき加工条件等を演
算・処理するＣＰＵ４０と、電極２とワーク４の接触を
検知する接触検知器４１等からなる。なお、図中符号４
２は逆起電力によって各放電スイッチ２５−１〜２５−
ｎが破壊するのを防止するダイオードである。

前記接触検知器４１は、第３図に示す如く、過電圧保護
用の抵抗４３とツェナーダイオード４４と、入力インピ
ーダンスの高い増幅器４５と、＋側及び一側の基準電圧
と比較する比較器４６．４７と、この比較器４６．４７
からの出力信号の論理積を取るＡＮＤ回路４８等からな
り、電極２とワーク４との極間電圧を、前記抵抗４３と
ツェナーダイオード４４を介して検出し、この極間電圧
を増幅器４５で増幅するとともに、比較器４６．４７で
＋側及び−側の基準電圧＋■、（例えば＋０．２ボルト
）、−Ｖｔ（例えば−０，２ボルト）と比較し、両比較
器４６．４７から信号が共に出力された時、即ち、極間
電圧が＋〇、２ｖと一〇、２ｖの範囲内にある時、ＡＮ
Ｄ回路４８がＣＰＵ４０に信号を出力し、ＣＰＵ４０が
電極２とワーク４が接触しているものとして判断する。

なお、図中符号４９．５０は増幅用の帰還抵抗、５１は
＋側の基準電圧＋Ｖ１を設定する可変抵抗、５２は一側
の基準電圧−■１を設定する可変抵抗、５３は前記電流
検出器３１の電流検出用の抵抗である。

また、この接触検知器４１は、電源に接続されたリレー
５４を有し、このリレー５４は、ＣＰＵ４０からの制御
信号によるトランジスタ５５０オンによって作動し、接
点５６が閉じる。この接点５６が閉じると、この接点５
６に接続された基準電圧用の直流電源５７から基準電圧
ＶＯ（例えば０．３ｖ）がワーク４と電極２との極間に
供給される。この基準電圧Ｖｏは、ＣＰＵ４０の制御信
号により、後述するように加工中のパルス休止時間中に
極間に供給されて、パルス休止時間中の短絡予知に使用
される。

次に、この電解仕上げ加工装置１による第１発明につい
て第４図のフローチャートに基づき説明する。

仕上げ加工に際しては、電極固定装置３のロッド１６の
下端に、例えばワーク４を型彫放電加工する際に使用し
た電極２を固定するとともに、ワーク固定装置５にワー
ク４をそれぞれ固定し、電解仕上げ加工装置１の電源を
投入（６０）　Ｌ／、電極２とワーク４の芯出しく６１
）を行う。

そして、前記入力装置１３により、ワーク４の加工面積
、加工間隙、噴流条件等の各種データを入力（６２）す
るとともに、加工槽１５に電解液を供給（６３）する。

電解液が供給されると、仕上げ加工の自動運転が開始（
６４）され、ＣＰＵ４０は、電極２を前記入力した加工
間隙を維持する位置に設定（６５）　Ｌ／、間隙１７の
電解液が静止（電解液の流れ・動きが略停止した状態を
いう）したら、接触信号の有無を判断（６６）する。こ
の判断は、加工開始前、即ちパルスが一回も供給されて
いない状態の、電極２とワーク４の接触を判断するもの
で、ＣＰＵ４０が前記接触検知器４１から接触信号が出
力されているか否かを判断する。

判断（６６）でＹＥＳの場合、即ち、加工開始前の極間
電圧が＋側及び−例の基準電圧±ｖ１の範囲内の場合に
、ＣＰＵ４０が電極２とワーク４が接触したものとして
パルス電流を供給することなく加工を停止（６７）させ
る。また、判断（６６）でＮＯの場合は、ＣＰＵ４０が
前記電源装置８から、ワーク４の加工面積に応じた所定
のピーク電流密度とオン時間を有する単一のパルスを極
間に供給（６８）する。そして、このパルスがオフした
ら、前記ヘッド駆動制御部９がサーボモータ６に信号を
出力し、電極２を上昇り６９）させて間隙１７を拡大さ
せるとともに、この電極２の上昇と略同時に前記噴出ノ
ズル１８から電解液を噴出して拡大した間隙１７に電解
液の噴流を供給（７０）　ｕ、パルスの供給により間隙
１７に溶出した加工屑等を排除する。

電解液の噴流を供給して加工屑を排除したら、電極２を
下降（７１）させ、前記ステップ（６５）で設定した位
置に電極２を設定（７２）する。ここで、電極２は常に
同じ位置に設定されるため、加工の進行により間隙１７
は大きくなることになる。電極２が設定されると、パル
スの供給回数が所定回数か否かを判断（７３）シ、この
判断（７３）でＮｏの場合は、前記ステップ（６８）に
戻り、判断（７３）でＹＥＳになるまでステップ（６８
）〜（７２）を繰り返して仕上げ加工を終了（７４）す
る。

このように、この発明にあっては、加工開始前の微小な
極間電圧を検出し、これを入力インピーダンスの高い増
幅器４５で増幅するとともに、極間電圧が＋側と一側の
両基準電圧±ｖ１の範囲内の時に、電極２とワーク４が
接触しているものとして判断するため、極間電圧の極性
に関係なく最初のパルス供給時の短絡発生を未然に予知
することができる。

第５図はこの出願の第２発明の一実施例を示すフローチ
ャートである。以下これについて第６．７図のタイミン
グチャートと併せて説明する。なお、前記第１発明と同
一ステップについては、同一符号を付してその説明を省
略する。

第５図おいて、加工開始前の接触信号の有無を判断（６
６）　Ｌ／た後に、前記ＣＰＵ４０が接触検知器４１の
トランジスタ５５に制御信号を出力しこれをオンさせる
。このトランジスタ５５のオンによりリレー５４が作動
し、接点５６が閉じ、極間に加工用の電源とは別の直流
電源５７から、例えば０．３Ｖの基準電圧Ｖｏを所定時
間ｔ３印加（８０）する。そして、ＣＰＵ４０のタイマ
を所定時間ｔ４にセット（８１）し、再度接触信号の有
無を判断（８２）する。この判断（８２）でＹＥＳの場
合は、その時点で加工を停止（６７）　Ｌ／、判断（８
２）でＮｏの場合は、タイムアツプか否かを判断（８３
）する。このステップ（８２）、（８３）で、接触信号
の有無を所定時間ｔ４（ステップ８１でセットされた時
間）確認することになる。

ここて、この一連のステップについて、第６図のタイミ
ングチャートに基づき説明する。電極２が下限位置にあ
って、パルス電流がｔ１時間供給され、これがオフする
と、極間電圧は急激に下降し、時間ととともに前述した
、電極２・電解液・ワーク４からなる電気二重層が有す
る子種性もしくは一極性の極間電圧±Ｅｖに近づこうと
するが、パルスがオフしてから所定時間ｔ２経過後に、
直流電源５７から基準電圧Ｖ。が所定時間ｔ３供給され
る。そして、この基準電圧Ｖｏがオフしてからパルスが
供給されるまでの時間ｔ４、ＣＰＵ４０が接触検知器４
１の出力信号をサンプリングして、その信号の有無を確
認する。

ここで、時間ｔ４の間に電極２とワーク４が接触した場
合は、第７図（Ｂ）に示すように極間電圧が急激に下が
り、子種性の基準電圧＋ｖ１と一極性の基準電圧−Ｖｌ
との範囲に位置することになり、接触信号がＣＰＵ４０
に出力されるが、接触していない場合は、同図（Ａ）に
示すように、極間電圧の下降が緩やかで、両基準電圧±
Ｖ１の範回内に位置することはなく、接触信号は出力さ
れない。なお、第６図の０部は、加工開始前の極間電圧
が中極性の時もあれば、−極性の時もあることを意味し
ている。

このように、第２発明は、パルスの休止時間中（ｔ２＋
　ｔ３＋　ｔ４）に基準電圧Ｖｏを印加するとともに、
この基準電圧Ｖｏがオフしてから、次のパルスが供給さ
れるまでの時間ｔ４、極間電圧を測定して接触の有無を
判断するため、パルス供給時の短絡を確実に防止するこ
とができる。特に、極間電圧が中極性と一極性の両基準
電圧±ｖｏの範囲内の時に接触と判断するため、加工条
件によって、電極２・電解液・ワーク４からなる電気二
重層による電圧が一極性であっても、接触を確実に検知
でき、電解仕上げ加工中のパルス供給時の短絡発生を確
実に予知し得る。

なお、上記第２発明においては、第８図に示すように、
加工用のパルスがオフすると同時に基準電圧Ｖｏを所定
時間ｔ５印加して、その後接触の有無を検出するように
してもよい。

［発明の効果］ この出願の第１発明及び第２発明は、上述の通りに構成
したので、次に記載する効果を奏する。

（第１発明） ■　極間電圧が、中極性と一極性の両基準電圧の範囲内
の時に、電極とワークが接触したものとして検出するた
め、極間電圧の極性に関係なく、最初のパルス供給時の
短絡発生をも確実に防止することができ、特にワークの
加工面に倣った電極面を有する電極を使用する電解仕上
げ加工において、所望形状に加工されたワークをパルス
電流の供給によって焼損させることがない。

■　極間電圧を入力インピーダンスの高い増幅器で増幅
しているため、Ｓ／Ｎ比を向上させ得て、短絡予知の誤
動作を防止することができる。

（第２発明） ■　パルス休止時間中に極間に所定の基準電圧を印加し
、この基準電圧がオフした後、所定時間極間電圧を測定
して、電極とワークの接触を判断するため、加工中の全
てのパルス供給時における短絡を確実に防止することが
でき、省力化が遅れている金型仕上げ加工分野での自動
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電解仕上げ加工装置のブロック図、
第２図は要部のブロック図、第３図は接触検知器の回路
図、第４図は第１発明の一実施例を示すフローチャート
、第５図は第２発明の一実施例を示すフローチャート、
第６図は同タイミングチャート、第７図は第６図の０部
の拡大図、第８図は第２発明の他の実施例を示すタイミ
ングチャート、第９図は極間電圧の波形図である。 １・・電解仕上げ加工装置、２・・・電極、４・・ワー
ク、　　８・・・電源装置、９；・ヘッド駆動制御部、
１０・・・加工条件制御部、１１・・電解液流制御部、
１２・・・制御装置、１７・・間隙、　　２０・・・充
放電制御部、３９・・ＣＰＵ、　　４１・・・接触検知
器、４５・・増幅器、　４６．４７・・・比較器、４８
φ・ＡＮＤ回路。 第７図 Σ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イ、ワークと、このワークの加工面に倣った電極
   面を有する電極とを、電解液中で所定の間隙で対向配置
   し、その極間にパルスを供給するとともに、このパルス
   がオフした後に前記間隙に電解液の噴流を供給して加工
   屑を排除しながらワークを仕上げ加工する電解仕上げ加
   工において、ロ、前記電極とワークとの極間電圧を測定
   するステップと、 ハ、この極間電圧を入力インピーダンスの高い増幅器で
   増幅するステップと、 ニ、この増幅した極間電圧が＋極性と−極性の両基準電
   圧の範囲内の時に信号を発生させるステップと、 ホ、この信号に基づき前記極間へのパルスの供給を停止
   するステップと を具備する電解仕上げ加工における短絡予知方法。
2. （２）イ、ワークと、このワークの加工面に倣った電極
   面を有する電極とを、電解液中で所定の間隙で対向配置
   し、その極間にパルスを供給するとともに、このパルス
   がオフした後に前記間隙に電解液の噴流を供給して加工
   屑を排除しながらワークを仕上げ加工する電解仕上げ加
   工において、ロ、前記パルスの休止時間中に所定の基準
   電圧を印加するステップと、 ハ、この基準電圧印加後の電極とワークとの極間電圧を
   所定時間測定するステップと、 ニ、この極間電圧を入力インピーダンスの高い増幅器で
   増幅するステップと、 ホ、この増幅した電圧が＋極性と−極性の両基準電圧の
   範囲内の時に信号を発生させるステップと、ヘ、この信
   号に基づき前記極間へのパルス電流の供給を停止するス
   テップと を具備する電解仕上げ加工における短絡予知方法。