JPH0241823A - ワイヤカット加工用電源 - 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、ワイヤカット加工用電源、特にワイヤに流れ
る平均電流を所定に保ちながら、放電の電流密度を上げ
、１パルス当、たりの加工量を多くして加工速度を上げ
るようにした放電加工におけるワイヤカット加工用電源
に関するものである。

〔従来の技術〕

放電加工におけるワイヤカット加工とは１次々に巻き取
られる細いワイヤと工作物との間に加工液を供給し、そ
れらの間にパルス幅の非常に短い。

かつ比較的に電流波高値の大きい放電電流を流して工作
物を加工する方法である。

ＮＣ装置で輪郭形状を創成して加工が行えることで、マ
スク電極を必要とする一般の放電加工機に比較して手軽
にできることから、昨今その有用性が受けて、大いに発
展し、その加工能力も年々アンプしている。

また、そられに対応する技術としても、数々の電源並び
に制御方法が開発されている。現在、ワイヤに流れてい
る加工電流、すなわち電流波高値は電流密度が３０ＯＡ
／ｍｍ２に達している。

さらに、加工部を冷却することによって、該電流密度が
３０ＯＡ／ｍｍ”を超え得ることが予想されそれに従っ
て加工速度もアンプすることになるものと予想されてい
る。そして、この場合においても、短絡状態の下で流れ
る短絡電流が非所望に上記電流密度を冑めでいる可能性
のある点を考慮して、短絡電流を除外した電流密度を抽
出して制御することが望まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記加工部を冷却する加工液を増大することにより、加
工速度もそれに応じて上がってゆ（ことが実験的に確か
められている。

しかしながら２輪郭形状を加工する実際の加工面などで
は、加工液の逃げなど解決しなければならない点が多く
、現状以上に加工液圧を上げることができないでいる。

この様なことから、冷却用の加工液圧は現状通りの液圧
を維持しながら加工速度をさらにアップさせることが望
まれている。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり。

加工液圧をいわば最大レヘルに保ちながら更に加工能力
を上げ得るようにするために。

第１はワイヤに無駄な電流を流さないことその第２は従
来と平均電流で比較する場合に同じ平均電流を流すこと
を条件に、放電のチャンスを従来と同様に保持しつつ加
工時と休止時とを峻別し、１回の放電パルスで多くの加
工量が取れるように電流密度、すなわち電流波高値を大
にすること。

のような特性を備えたワイヤカット加工用電源を提供す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために１本発明のワイヤカット加工
用電源は、ワイヤと工作物との間に電流波高値の大きな
狭幅なパルス放電電流を流すことにより、工作物に放電
加工を施すワイヤカプト加工用電源において、制御パル
スで制御されるスイッチング素子を備え、該スイッチン
グ素子を介して高電圧の加工用パルスを発生させる電源
と、上記電源からの高電圧の加工用パルスの供給回数密
度が予め定めた密度を超えたときには電源からのパルス
の供給を阻止させる制御信号を出力する駆動電源制御回
路とを備え、ワイヤに流れる平均電流を高レベルで一定
に保持しながら、放電の電流密度を高め、加工速度を上
げるようにしたことを特徴としている。

Ｃ発明の原理説明〕 ワイヤに流れる放電電流波形は、−最に三角波となり、
その平均電流■イは印加パルスのオン時間をＴ。、オフ
時間をＴｆとしたとき ＩＮ　＝　Ｉｐ　ＸＴｏ　／　２　　（Ｔｏ　＋　Ｔｒ
　）　　・・・・・・（１）で表すことができる。

ここで１９は加工中取り得る最大電流（電流波高値）で
ある。

また、最大能力時の平均電流Ｔ、は Ｉｌｌ　　＝ＫＸ　ｒｐ　　ｘＴｏ　／２　　（Ｔｏ　
　＋Ｔ、＋Ｔ、）・・・・・・（２） で表すことができる。

ここでＫは放電の負荷度に応じて変化する値で間隙ショ
ート時ではに−１，加工時ではに＝０．７〜０．９であ
る。またＴ、は放電分散度に応じて変化する値で２間隙
ショート時ではＴｐ＝０．加工時ではＴｐ＝数μ秒〜数
十μ秒である。

式（２）において、平均電流■９を上げると発熱が上昇
しワイヤが切断してしまうので、従来の平均電流の値と
同一の値を保持し、その上でかつ加工速度を上げるため
の要因である電流波高値■２を高くするには、Ｔ、、Ｔ
ｐＯ値を高くすればよい。

前者のＴｆを高くすることば印加パルスのオフ時間を長
くすることであり、該印加パルスのオフ時間を長くする
ことは、填位時間当たりの放電のチャンスが減少するこ
とを意味し、返って加工速度が低下して好ましくない。

そこで後者のＴｐを高クシ、すなわち放電分散度を高く
するべく、加工（短絡時を除外した）時と冷却時とを峻
別し、加工能率が上がったとき。

一定時間強制的に冷却させ、その後再び加工を復帰させ
ることにより、従来より高い電流波高値１ｐを得ること
が可能となる。

この電流波高値工、の上昇に伴う式（１１による平均電
流！。の上昇を抑えるため、電極と工作物との間隙の平
均電圧を該平均電流１．に替えて監視し、該平均電圧が
予め定められた電圧、すなわちワイヤを切断する直前の
平均電流ＩＮに相当する電圧以下になったときには、予
め決めておいた時間の間加工を強制的に中止させ、この
予め決めておいた時間経過後加工を復帰させる監視態勢
により、加工速度を上げることが可能となる。

以下図面を参照しつつ説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るワイヤカット加工用電源の一実施
例構成、第２図は本発明に係るワイヤカット加工用電源
の他の実施例構成、第３図は第１図、第２図のタイムチ
ャートを示している。

第１図において、符号１ば主電源、２は副電源。

３はワイヤ、４は工作物、５は主電源駆動回路。

６は副電源駆動回路、７は駆動電源制御回路、８は主加
工用電源、９は検出用電源、１０．１１はＦＥＴ）ラン
ジスタ、１２はコンパレータ、１３は単安定マルチバイ
ブレーク、１４は平均値化回！、１５はコンパレータ、
１６は単安定マルチバイブレーク、１７はアンド回路、
１８．１９はコンデンサ、２０．２１は可変抵抗を表し
ている。

副電源駆動回路６には一定周期のパルスがアンド回路１
７に入力されており、該アンド回路１７のゲートを通過
した周期的パルスが副電源２のＦＥＴトランジスタ１１
へ供給される。該ＦＥＴトランジスタ１１へ供給される
周期的パルスによって８亥ＦＥＴ）ランジスタ１１のオ
ン・オフのスイッチング制御がなされ、副電源２から低
電圧の検出用パルスが発生する。この副電源２から発生
した検出用パルスが、後に説明する主電源ｌからの加工
用パルスの印加に先立って、まずワイヤ３と工作物４と
の間に印加される。主電源駆動回路５内のコンパレータ
１２は、該検出用パルスの印加によりワイヤ３と工作物
４との間隙の状態を調べており、該間隙電圧が予め定め
られた基準電圧Ｖｒｅｆｌより大きいとき、単安定マル
チバイブレーク１３ヘトリガ信号を出力する。該単安定
マルチハイブレーク１３には、アンド回路１７のゲート
を通過し訓電＃２のＦＥＴ）ランジスタ１１へ供給され
る周期的パルスと同じパルスがストローブとして人力さ
れており、該周期的パルスの立下が。

り時において上記コンパレータ１２からトリガ信号が出
力されているときに限り、コンデンサ１８と可変抵抗２
０との時定数によって定まるパルス幅を有する制御パル
スが単安定マルチパイプレーク１３から発生し、該制御
パルスが土竜［１のＦＥＴ）ランジスタ１０へ供給され
る（加工間隙において短絡が生じていない場合にのみ主
電源ｌからの加工パルスが供給される）。従って主電源
Ｉから高電圧の加工用パルスが発生し、上記副電源２の
検出用パルスに替わって該加工用パルスがワイヤ３と工
作物４との間に印加される。

副電源駆動回路６内のアンド回路■７を通過した周期的
パルス毎に、上記の過程が繰り返されるが、第３図図示
の９２．　＃３検出用パルス印加時の如く、これらのパ
ルスの立下がり時においてワイヤ３と工作物４との間隙
電圧が予め定められた基準電圧νｒｅｆ＋より小さいと
きには、単安定マルチバイブレーク１３から制御パルス
が主電源１へ供給されない。第３図図示の＃２検出用パ
ルス印加時は２例えば加工屑が詰まって短絡に至ってい
る場合を示し、また＃３検出用パルス印加時は最初から
短絡している場合を示している。この様なときにも主電
源１から加工用パルスを印加すると。

ワイヤ３に大きな短絡電流が流れ、該ワイヤ３の温度上
昇をもたらすが、第３図図示の如く主電源ｌから加工用
パルスは印加されないので、無用の電流によるワイヤ３
の温度上昇が抑えられるようになっている。

なお、＃１検出用パルス印加時は、ワイヤ３と工作物４
との間隙が大き過ぎて放電しなかつたことを示している
。

＃４〜＃６及び＃８〜＃１０検出用パルス印加時の如く
、加工用パルスが印加され放電加工が繰り返されると、
該ワイヤ３に流れる電流によってワイヤ３の温度が上昇
する。このワイヤ３の温度上昇はワイヤ３と工作物４と
の間隙の平均電圧を調べることにより、温度上昇による
ワイヤ３の切断を防くようになっている。すなわち積分
回路を構成する平均値化回路１４が上記ワイヤ３と工作
物４との間隙の平均電圧を求めており、該平均値化回路
１４の平均電圧が次段のコンパレータ１５に設定されて
いる基準電圧Ｖ　ｒｅｆ　Ｚ、つまりワイヤ３に流れる
平均電流が該ワイヤ３を切断するまでに至らない最大の
平均電流となったときに該当する基準電圧Ｖｒｅｆｚよ
り小さくなったとき、単安定マルチバイブレークＩ６ヘ
トリガを掛けるようになっている。該コンパレーク１５
からトリガを掛けられた単安定マルチハイブレーク１６
は、アンド回路１７のゲートを閉じさせる制御信号を一
定の期間出力する。このアンド回路１７のゲートを閉じ
させる制御信号の一定の期間は、単安定マルチバイブレ
ーク１６に接続されているコンデンサ１９と可変抵抗２
１との時定数で定められ、ワイヤ３の温度上昇が充分に
冷却される期間が選ばれる。この単安定マルチバイブレ
ータ１６から制御信号が出力されている間、副電源駆動
回路６から副電源２への周期的パルスの供給が強制的に
断たれ、かつ土竜ａｌからの加工用パルスは発生されな
くなる。従ってワイヤ３はこの間加工液によって冷却さ
れ、加工能力を回復する。この時ワイヤ３の平均電流に
相当する電圧を検出している平均値化回路１４の平均電
圧も増加し、上記基準電圧Ｖｒｅｆ２より大となる。

従って単安定マルチハイブレーク１６の制御■（８号が
消滅すると、アンド回路１７のゲートが開かれ、＃に検
出用パルスの印加によって放電加工が再開される。

この様にワイヤ３と工作物４との間隙の状態を予め調べ
、短絡等が生じている場合等ワイヤ３に無駄な電流を流
さな（したこと、加工時と休止時とを峻別するようにし
たことにより、平均電流は従来と同一値であっても電流
密度、すなわち電流波高値を大きくすることができ、放
電パルス１回当たりの加工量が多くなり、かつ放電のチ
ャンスも従来と同様であるので、加工速度を上げること
ができる。

第２図は本発明に係るワイヤカット加工用電源の他の実
施例を示しており、符号１ないし１２１４ないし１７，
１９．２１は第１図のものに対応し、２２は単安定マル
チバイブレーク、２３はアンド回路、２４はフリップフ
ロップ回路、２５はメインパルス発生器、２６はサブパ
ルス発生器２７はコンデンサ、２日は抵抗を表している
。

第２図図示の場合は、土竜［１のＦＥＴトランジスタ１
０へ供給される制御パルスのパルス幅を自由に設定でき
るメインパルス発生器２５を用いたこと、副電源２のＦ
ＥＴ）ランジスタ１１へ供給される周期的パルスの周期
を自由に設定できるサブパルス発生器２６を用いたこと
、コンパレータ１２への入力を土竜ａ１と副型ａ２との
接続点から得ていること、及びメインパルス発生器２５
及びサブパルス発生Ｎ２６を用いたことにより第１図図
示の回路構成のものと同一の制御を行わせるため、主電
源駆動回路５内に単安定マルチバイブレーク２２．アン
ド回路２３．フリップフロップ回路２４を設けたことが
、第１図図示のものと異なっている。

第２図図示の動作は第１図図示の動作におけるタイムチ
ャートと全く同一であるので、その説明は省略するが、
制御の仕方が異なる点を次に説明しておく。

訓電ｔｉ、駆動回路６から副型ａ２へ供給される周期的
パルスのその立下がり時において、ワイヤ３と工作物４
との間隙電圧がコンパレータ１２の予め定められた基準
電圧Ｖｒｅｆ、より大きいときには。

単安定マルチバイブレーク２２及びアンド回路２３から
、その信号がフリップフロップ回路２４のＤ端子へ送ら
れ、同期クロックでサンプルされて該フリップフロップ
回路２４からメインパルス発生器２５ヘストロープ信号
が出力される。従って次の同）…クロック時に該メイン
パルス発生器２５からメインパルスが発生され、制御パ
ルスとして主電源１へ供給される。

一方、訓電＃を駆動回路６から副電源２へ供給される周
期的パルスのその立下がり時において１　ワイヤ３と工
作物４との間隙電圧がコンパレータ１２の予め定められ
た基準電圧Ｖｒｅｆ＋より小さいときには、アンド回路
２３からは上記の様にフリップフロップ回路２４へ信号
が送られず、従って該フリップフロップ回路２４からメ
インパルス発生器２５ヘストロープ信号が出力されない
。

また、生霊ｔＡｌからの高電圧の加工用パルスがコンパ
レータ１２へ直接入力されるようになっているので、該
主電源１からの加工用パルス印加時。

該コンパレータ１２の出力でサブパルス発生器２６にサ
ブパルスの発生を阻止させ、訓電ａ２からの検出用パル
スの重畳を防ぐように動作する構成が採られている。

この様にして周期的パルスの周期及び制御パルスのパル
ス幅をそれぞれ任意に設定できるようになっており、工
作物４に適応した条件を設定した上で加工することがで
きる。

なお直電圧の加工用パルスの供給状態を調べる手段とし
ては、供給回路中に微小抵抗を挿入するなどの簡便手段
を採用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く１本発明によれば、無用の電流により
ワイヤの温度上昇を防止すると共に、加工時と休止時と
を峻別するようにしたので、ワイヤに流れる平均電流を
同一にしたときワイヤの電流密度、すなわち電流波高値
が高くとれ、放電パルス１個当たりの加工量が多くなり
、かつ放電のチャンスも従来と変わらないので、加工速
度を上げることができる。

また工作物に応じて加工用パルスの周期及びそのパルス
幅を自由に設定することもできるのでその工作物に最適
の条件で加工でき、しかも高速加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るワイヤカット加工用電源の一実施
例構成、第２図は本発明に係るワイヤカフ）加工用電源
の他の実施例構成、第３図は第１図、第２図のタイムチ
ャートを示している。 図中、■は主電源、２は副電源、３はワイヤ。 ４は工作物、５は主電源駆動回路、６は訓電ｔｉ、駆動
回路、７は駆動電源制御回路、１０．１１はＦＥＴ）ラ
ンジスク、１２はコンパレータ、１３は単安定マルチハ
イブレーク、１４は平均値化回路１５はコンパレータ、
１６は単安定マルチハイブレーク、１７はアンド回路、
２２は単安定マルチバイブレータ、２３はアンド回路、
２４はフリップフロップ回路、２５はメインパルス発生
器２６はサブパルス発生器を表している。 特許出願人　株式会社　放電精密加工研究所代理人弁理
士森１）寛（外２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ワイヤと工作物との間に電流波高値の大きな狭幅なパル
   ス放電電流を流すことにより、工作物に放電加工を施す
   ワイヤカット加工用電源において、制御パルスで制御さ
   れるスイッチング素子を備え、該スイッチング素子を介
   して高電圧の加工用パルスを発生させる電源と、 上記電源からの高電圧の加工用パルスの供給回数密度が
   予め定めた密度を超えたときには電源からのパルスの供
   給を阻止させる制御信号を出力する駆動電源制御回路 とを備え、ワイヤに流れる平均電流を高レベルで一定に
   保持しながら、放電の電流密度を高め、加工速度を上げ
   るようにしたことを特徴とするワイヤカット加工用電源
   。