JPH02152727A - 可動電極用電流供給装置 - 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） 本発明は、複数の電流供給用接触子部を備える電食加工
機用走行電極のような可動電極用の電流供給装置に関し
、特に、電流供給用接触子部が電極の長手方向に順次配
置されかつ複数のリード部により電流源に接続された電
流供給装置に関する。

（従来の技術） 放電加工のような電食加工および類似の処理のためには
、これまで高エネルギーパルスか使用されており、電流
供給要素の寿命を容認できないように短縮させている。

電流供給要素への高電流負荷の結果、材料が損耗し、高
摩耗を生じている。

ワイヤ電食加工機の場合、電流は、一般に、２つの電流
供給要素によりワイヤ電極に供給され、電極供給要素の
一方は工作物の上方に他方は下方に配置される。西独公
開特許公報２６５３８５７号（対応米国特許第４２０５
２１２号）には、電流の分配を改良すべくパルス発生器
（電流源）を２つのチャ゛ンネルに構成しかつ工作物の
両側に２以上の電流供給要素を使用することがすでに提
案されている。特開昭６２−３４７２４号公報には、少
なくとも２つの接触子および２つの発振器用チャンネル
を備え、かつ、工作物から遠隔の接触子はど高い電圧を
印加する電流供給装置が記載されている。

特開昭６１−２３６４３３号公報には、順次に配置され
た複数の電流供給用接触子が記載されており、電流の分
配をより良くするために、工作物により近い接触子がダ
イオードに接続されている。

（解決しようとする課題） しかし、これら全ての装置は、所望の結果が得られない
ことがある。したがって、現在では、操作時に数時間毎
に移動または回転される、多重に使用することができる
単一の電流供給要素が使用されている。これは、機械を
自動的に長い期間使用する場合に許容できない。パルス
発生器を多重チャンネルに構成することは、特にパルス
の極性を特殊な機械操作のために反転させる場合に、非
常に高価になる。たとえば西独特許公開公報３６３９２
５６号に記・威されているように、現在のパルス発生器
は１００ＯＡまでのパルス電流を発生する。このため、
無駄な電圧降下ＩＶ当りにＩＷの無用なパルス損失が生
じる。上記２つの日本特許公報に記載された技術では、
パルス７に流のために、電極に沿う抵抗性および誘導性
の電圧降下が生じるから、前記の問題を解決することが
できない。このため、それらは、パルス電流に依存し、
その後その誘導と、電極の抵抗要素および誘導要素とに
依存することになる。したがって、電圧降下は一定でな
く、その結果一定電圧でもってそれを補正する実際のア
イデアは最初から正しくない。

本発明の目的は、多いほど長命になるように、電流供給
装置を改良することにある。

（解決手段、作用、効果） この目的は、複数の電流供給用接触子部を備える電食加
工機の走行電極のような可動電極への電流供給装置であ
って前記各接触子部が前記電極の長手方向に連続的に配
置されかつリード部により電流源に接続された電流供給
装置において、各リード部に配置されたコンポーネント
を含み、該コンポーネントは、前記電極に沿う電圧降下
を考慮して、前記接触子部に流れる部分電流が同じ大き
さとなるように寸法付けられかつ接続されている、可動
電極用電流供給装置により解決される。

本発明によれば、非常に均一な電流の分配をすることが
できる。換言すれば、それぞれの接触子部に作用する電
流を、電気的負荷の結果として重大な損耗かないように
、非常に均一に調整することができる。このため、極端
な場合、電流供給用接触子体の寿命が実際の機械のそれ
に達する。また、パルス発生器を多チャンネルの構成に
する必要かない。確実な作業のためには、２チヤンネル
のパルス発生器により作業を容易に行うことができる。

本発明は、また、非常に高い電流伝達効率を有する。さ
らに、本発明によれば、電流供給要素をもはや短期間で
移動または回転させもしくはそれを交換する必要がなく
、パルス発生器の構造および配線が簡単になりかつ廉価
になり、パルス伝達能力を改善することができる。

最高級に設計された電流供給装置の場合、電流供給用接
触子体を電極案内要素としても使用する従来の目的を実
現することができ、その結果、接触子体がその電極案内
間隔の増大により加工ゾーンに近くなって、無視し得な
い電力損失を防止することができる。

〈実施例） 第１図は、本発明の実施例でない多重化された電流供給
装置の不利な点を示す。パルス発生器１は、その出力端
子−Ｇ、＋Ｇ、ケーブル３９、分配器３８およびリード
線３４，３５，３６．３７を介して、個々の接触子３０
，３１，３２．３３に加工用パルスを供給する。接触子
３０，３１゜３２．３３は、走行するワイヤ電極２が滑
動する滑動型接触子体である。個々の接触子３０゜３１
．３２．３３間の電極の決して無視できない抵抗および
誘導要素は、インピーダンスＺで示される。この装置の
効果は、直ちに知ることができる。出力端子子Ｇからの
パルス電流は、理論上、最下部の接触子３３にもっばら
供給される。各接触子が分配器３８で相互に短絡されて
おり、かつ一般に、無視できる自己インピーダンスを有
するから、接触子３０，３１，３２．３３間のインピー
ダンスＺは短絡回路を備える電流分配器の作用をする。

自然には、合計パルス電流は、短絡回路の通路、すなわ
ち加工ゾーン５に最も近い接触子３３に集中する。これ
は、別個の個々の複数の接触子を備える多重化された接
触子体の場合に適用されるだけではない。広範囲の単体
化された接触子体の場合でも、加工ゾーンにより近い接
触子と電極との間の支持面の部位が常に破壊されること
は知られている。１つの接触子当りの臨界パルス電流値
がほぼ２００Ａを越えると、現在では、微小な接触点で
完全な抵抗過熱により、溶解せずまたは蒸発もしない材
料がないことは知られている。しかし、この理由のため
に、換言すれば材料の蒸発によりマイクロ秒の範囲で工
作物４と電極２との間の短絡回路を解消するために、高
パルス電流は正確さを必要とする。

しかし、本発明によれば、′ε流を各接触子へ非常に均
一に分散させることができ、その結果加工ゾーン５に非
常に高いパルス電流を維持しつつ、１つの接触子当りの
パルス電流値を臨界値以下に維持することかできる。本
発明の結果、パルス電流を臨界値までにほとんど完全に
分配することかできる。測定できる摩耗は１００時間の
試験で検出されなかったが、第１図の装置の場合典型的
にはほぼ３００μｍである。

第２図は、電極２（単一のインピーダンスＺ）において
電圧降下が生じることは別として、付加的な損失を生じ
ないから高エネルギーの短いパルス用として好適な本発
明の第１の実施例を示す。

パルストランスホーマロ０，６１および６２は、それぞ
れ、リード線３４，３５．３６および３７に、換言すれ
ば、供給用の接触子３０，３１゜３２．３３と分配器３
８すなわちパルス発生器１の出力端子−Ｇとの間に接続
されている。部分電流（ｐａｒｔ、ｉａｌ　ｃｕｒｒｅ
ｎｔ）を均一に分配するとき、パルストランスホー７６
０，６１．６２は１：１の割合に巻かれる。特定の場合
には、トランスホーマの他の割合を使用することができ
る。各トランスホーマの個々の巻線は、隣り合う電流供
給用接触子の部分電流（１３０，ｌ３１．ｌ３２゜ｌ３
３）がトランスホーマの原則にしたがって常に結合され
るように、リード線に接続される。各トランスホーマは
、また、１つのトランスホーマの場合にこれを流れる両
部分電流が鉄心に関して逆の方向へ案内されるように５
接続されており、それにより、両型流の値が同じときそ
れらの磁束か相殺され、他の場合に補正電圧が導入され
る。第２図のパルストランスホーマロ０，６１゜６２の
配置および巻線は、多くの可能の手法のうちの１つであ
る。解決点は、部分電流Ｉ３０゜１３１．１３２，１３
３のそれぞれが他の１つと互いに逆に結合されることで
あり、実施例の場合１３０と１３１、ｌ３０と１３３．
１３３と１３２を互いに逆に結合することである。

通常の０．２５ｍｍの黄銅６３のワイヤを電極２として
用い、パルス電流■が５０ＯＡの振幅と５００Ａ／μＳ
の時間に従う＝Ａ導とを有し、接触子３０，３１，３２
．３３間の距離がそれぞれ５ｍｍであるとすると、イン
ピーダンス２はほぼ７ｍΩおよび５ｎＨになる。１．５
ｋＷのピーク損失量は、インピーダンスＺを越えて予測
され、また、接触子３２．３３間に、３■の抵抗性の電
圧降下と２■の誘導性の電圧降下を生じ、典型的には３
．６Ｖの電圧降下を導く。数μＶｓの必要な電圧時間面
を持つパルストランスホー７６２を非常に小さく製作し
得ることは明らかである。

それぞれの場合、一般に、直径がほぼ１５ｍｍの高透磁
性のフェライトリングの１つに巻線を適用することで充
分である。残りのトランスホー７６０．６１への強制は
、より小さくなる。

パルス電流■のために、パルストランスホーマロ０，６
１．６２は、それらが区別的に作用するたけであるから
、どの点においても干渉しない。付言すれば、この態様
は単一チャンネルの発振器による多チャンネルの加工機
のために使用することができたことを指摘することがで
きる。

第３図は、整合された付加的なインビータンス要素Ｚｌ
、Ｚ２．’２３を備える第２の実施例を示す。リード線
３５．３’６および３７には、それぞれ、インピーダン
ス要素Ｚｌ、２２およびＺ３が接続されているのに対し
、加工ゾーンから最も遠いリード線３４にはインピーダ
ンス要素が接続されていない。インピーダンス要素ｚｉ
、２２゜Ｚ３は電極のインピーダンスＺに生しる損失の
ほぼ７０％の付加的な損失をもたらすが、この不利益は
、以後に説明する実現性とともに、長いパルス用および
直流用としてのこの形態の利用性の点から、それ以上に
まさる。

部分電流１３０は接触子３１．３０間のインピーダンス
Ｚの部位を経て流れるだけである。該インピーダンスの
部位での電圧降下はそのときＵである。部分電流１３０
，１３１．ｌ３２およびｌ３３のそれぞれは同じである
ことが現在必要とされている。このため、１３０＋１３
１に対応する電流は、接触子３２と３１との間の領域を
趙えて流れる。したがって、この領域における電圧降下
は２Ｕである。同様に、接触子３１と３２との間の領域
での電圧降下は３Ｕである。ｎ個の接触子が順次連結さ
れている場合、ｎ番目の接触子とｎ−１番目の接触子と
の間での電圧降下はｎ−１−Ｕである。網電圧の合計が
常に０であるから、この電流分散器の場合、換言すれば
、部分電流のすべてが等しいとすれば、インピーダンス
要素Ｚ１による電圧降下はＵ、インピーダンス要素Ｚ２
による電圧降下は３Ｕ、インピーダンス要素Ｚ３による
電圧降下は６Ｕでなければならない。これは、一定の電
圧降下をもつ有利な電流分配器を得ることを希望する上
記した日本の両公開特許公報に記載された範囲の不正確
さを示す。

接触子３０−・・ｎ最大の任息な数のために、インピー
ダンス要素Ｚｌ、Ｚ２，２３・・・Ｚｎの値は、無限級
数にしたがうステップシステムすなわち１，３，６，１
０，１５，２１，２８゜３６．４５，５５．６６等とな
り、−数的な次式％式％ ここに、ｎは接触子の番号、Ｚｎはｎ番目の部分的接触
子の付加的なインピーダンス要素の値である。Ｚ９はゼ
ロになり、また、Ｚｌは２つの接触子間のインピーダン
スＺにほぼ対応しなければならない。

付加的なインピーダンス要ｉＺ１、Ｚ２、Ｚ３は、多く
の異なる方法で実現することができる。

１つの可能性は、リード線の断面または長さを接触子３
０〜３３に整合させることである。他の可能性は、接触
子自体をインピーダンス要素として設計することである
。

第４図は、多重化された電流供給体すなわち接触子体３
をミリメートルと薄いディスクから形成した、後者の態
様の実施例を示す。電極２との接触部の長手方向の複数
箇所には、加工ゾーンに向けて長くされかつ接触子を形
成する複数の歯を有する櫛状の構造体が得られるように
、スリットすなわち切り込み８，９が接触部の側から形
成されている。歯の長さ寸法が相互に異なるから、各歯
は所望のステップシステムに従って異なるインピーダン
ス値を有する。スリットは、長い接触子の場合の振動の
問題を解決するために、完全に貫通させなくてもよい。

このため、付加的なインピーダンス要素２１，２２，２
３等が形成されるように、材料の局部的な伝導性を左右
する疑問がある。スリット８．９は、非伝導性フィラー
でもって木質的に再度閉鎖することができる。第４図に
おける穴７は、パルス発生器１の出力端子−Ｇへの接続
用として利用される。

接触子には最大数がある。下限は、４つの接触子で代表
される。上限が高い程、低い安全な、１つの接触子当り
の伝達されるべき電流に固定することができる。薄層状
組織が現在開発されており、それは１μより小さい厚さ
寸法を有する層の方向への伝導性を有するだけであって
、そわと直角の方向へは絶縁性である。望ましい形にす
ることを通して、このような材料は電流を伝達する上で
非常に好ましい。接触子体の長さ１ｍｍ当り１０００を
越える、インピーダンス要素Ｚｎと共同する接触子を形
成することができる。材料の選択は非常に重要である。

ある程度正反対の特性が必要である。一方では、ジュー
ル熱（１２・Ｒ）のために、電極２に対する電流放出の
場合に、非常に良好な伝導性が有利である。しかし、他
方では、短いが大きい断面積の付加的なインピーダンス
要素Ｚｌ、２２．２３等を実現することができるように
するために、低伝導性が望まれる。電極に接触する部位
の材料は、硬質でなければならず、また、Ｔｉ棒との結
合に良い滑動特性を有していなければならない。これら
の特性は、以下の加工すなわち薄い膜を形成することに
より、局部的に変更することができる。

好ましい実現性は、Ｔｉ　　（ＣＮ）−Ｔｉ　　Ｂ２、
Ｔｉ（ＣＮ）−Ｃｒ３Ｃ２，Ｔｉ　　Ｂ２　　（チタン
はう化火物）、Ｓｉ３　Ｎ４　　（窒化珪素）、Ｓ　ｉ
３Ｎ４　　ＡＬ２０３　　（サイア０ン）（７）、にう
に、短時間で利用できる導電性のセラミックにより提供
される。この材料の多くは、イオン移動に基づく選択さ
れた導電性を有する不純物（半導体用）を正確に添加す
ることにより得ることがてきる。また、実現性は、半導
体製造用プロセスと同様に、わずかに添加された基材で
開始し、次いで所定の不純物を所定量拡散させて表面の
導電性を木質的に増大させることにより実現することか
できる。

第５図は、より顕著な特徴をもつ導電性セラミックの実
現性が得られる本発明の他の実施例を示し、そこでは接
触子の数が無限に向けられている。均一な電流分散がな
されるならば、接触子数を無限に向けるべき理由は基本
的にないる。接触子の数が多いほど、一定電流たとえば
１００ＯＡが供給されたときの１つの接触子当りの負荷
電流が小さくなる。接触子数が無限に向かえば、１つの
接触子当りの負荷電流もゼロに向かう。接触子数の増大
は、電極２と多重化された接触子体３との間に連続的な
長い接触線を与えることにより得ることができる。この
線が充分に長いと、セラミックの導電性を比較的小さく
できる。電流を均一に分散させることは、加工ゾーンに
向けて減少するように変化する計画された断面により得
ることができる。必要な断面の数値計算は、セラミック
での電流の流れが空間的になるから、容易でない。しか
し、有限要素法を通して、第５図の多重化された電流供
給体すなわち接触子体３の最適な形状を決定することは
、コンピュータの補助により行なうことができる。原則
として、多重化された接触体３は、断面積か加工ゾーン
へ向けて減少する円錐形に構成される。このため、合計
電流の取出しは、大直径の部位の近くですなわち加工ゾ
ーンからａｈた部位の領域で行なわれる。したがって、
それぞれの部分電流の流れる部位は、変化する通路長さ
および断面積になり、その結果加工ゾーンに近い接触子
に対する負荷およびインピータンスが最も高い。

本発明の他の形態によれば、電極２と接触子体３との間
の接触線が螺旋状である。これは、装置の掃除のために
有利な特にコンパクトな構成になる。螺旋状の穴の形成
作業は、数値制御された形彫放電加工機を使用すること
により、容易になる。穴は、電極の直径より充分に大き
い。穴の自由な横断面は、高圧のクォータジェットによ
る穴への電極の自動挿入のために使用される。、電極が
加工の間張力を受けるから、螺旋状の穴は、また、大面
に直角な分力を導き、その結果相当な接触圧が生じる。

第５図に示す接触リング１０は、多重化された接触子体
３の取り付けのためのものであり、また、パルス発生器
１の出力端子−Ｇへの電気的接続端子部として同時に利
用することかできる。

本発明の多重化された接触子体は、もはや重大な摩耗を
生じないから、電極ガイドをサファイヤまたはダイヤモ
ンドで形成しなくてもよい。これは、多重化された接触
子体を加工ゾーンの近くに配置することができ、その結
果電流供給用接触子体と加工ゾーンとの間の電極のイン
ピーダンスが自然に減少するという重要な利点をもたら
す。こねは、また、電流の送電損失を減少させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は互いに短絡された４つの接触子部のための電気
的な等価回路を示す図、第２図は部分電流を誘導的に負
帰還させることにより電流を均一に分散させる本発明の
実施例を示す図、第３図はそれぞれの接触子部用に整合
されたインピーダンス要素を備える本発明の他の実施例
を示す図、第４図は１つの片で構成されかつ整合された
インピーダンス要素を備える本発明のさらに他の実施例
を示す図、第５図は螺旋状の接触部を有する回転対称の
電流供給用接触子体を備える本発明のさらに他の実施例
を示す図である。 ：パルス発生器、　　　２：ワイヤ電極、：接触子体、
　　　　４：工作物、 ：加工ゾーン、　　　　８，９：切り込み、０〜３３：
接触子部、２４〜３７：リード部、０〜６２トランスポ
ーマ・ ：インピーダンス、 ｌ〜Ｚ３：インピーダンス要素。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の電流供給用接触子部を備える電食加工機の
   走行電極のような可動電極への電流供給装置であって前
   記各接触子部が前記電極の長手方向に連続的に配置され
   かつリード部により電流源に接続される電流供給装置に
   おいて、 前記各リード部に配置されたコンポーネントを含み、該
   コンポーネントは、前記電極に沿う電圧降下を考慮して
   、前記接触子部に流れる部分電流が同じ大きさとなるよ
   うに寸法付けられている、可動電極用電流供給装置。
2. （２）前記コンポーネントは、前記部分電流の誘導的負
   帰還を生じるように前記リード部に配置されている、請
   求項（１）に記載の電流供給装置。
3. （３）前記リード部には、トランスホーマが強磁性鉄心
   により前記接触子部に逆結合となるように配置されてい
   る、請求項（２）に記載の電流供給装置。
4. （４）前記トランスホーマの逆結合は前記環状鉄心によ
   りなされている、請求項（３）に記載の電流供給装置。
5. （５）前記電極に沿う電圧降下が前記接触子部間で補正
   されるような大きさのインピーダンス要素が前記リード
   部に組み付けられている、請求項（１）に記載の電流供
   給装置。
6. （６）前記コンポーネントは、加工ゾーンから最も遠い
   前記接触子部に接続されたリード部を除くリード部に配
   置されたインピーダンス要素を有し、該インピーダンス
   要素の値Ｚｎは、加工ゾーンに向かう方向における前記
   接触部の番号をｎ、２つの接触子部間の前記電極のイン
   ピーダンスをＺとしたとき、 Ｚｎ＝Ｚ（ｎ−１）＋Ｚ１・ｎ である、請求項（１）に記載の電流供給装置。
7. （７）前記インピーダンス要素は、前記接触子部に対す
   る前記リード部を異なる長さ寸法または異なる断面積と
   することにより形成されている、請求項（５）または（
   ６）に記載の電流供給装置。
8. （８）前記インピーダンス要素は、前記接触子部を異な
   る長さ寸法または異なる断面積とすることにより形成さ
   れている、請求項（５）または（６）に記載の電流供給
   装置。
9. （９）前記接触子部は導電性のセラミック製である、請
   求項（８）に記載の電流供給装置。
10. （１０）前記接触子部は、異なる長さ寸法の複数の切込
    みによりくし状板状に形成された接触子体に形成されて
    いる、請求項（８）または（９）に記載の電流供給装置
    。
11. （１１）前記電極が電流供給体に均一に載るように多く
    の前記接触子部が無限に向けて考慮されており、異なる
    インピーダンス要素が加工ゾーンの方向に断面積を減少
    するように前記電流供給体に形成されている、請求項（
    ８）（９）または（１０）に記載の電流供給装置。
12. （１２）前記電流供給体は、加工ゾーンの方向に回転円
    錐状のテーパーリングの本体により形成されており、該
    本体は電極が通る螺旋状の通路を有し、加工用電流が前
    記本体の大きい端部に供給される、請求項（１１）に記
    載の電流供給装置。
13. （１３）前記電極を案内する機能を付加的に有する、請
    求項（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の電流供給
    装置。