JPH0253520A

JPH0253520A - 放電加工制御装置

Info

Publication number: JPH0253520A
Application number: JP10025489A
Authority: JP
Inventors: Sachito Imai; 祥人今井; Atsushi Morita; 森田　温; Tetsuo Noda; 哲男野田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1990-02-22
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714851B2

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］この発明は放電加工制御装置、特に加工状態を常に最適
に保つ最適制御化に関する。

［従来の技術］第１１図は例えば文献「機械技術Ｊ　　（１９８０年６
月号、Ｖｏｌ　２ｇ、Ｎｏ、　７、第２５頁〜第２７頁
）に示された従来の放電加工制御装置のブロック図であ
る。第１１図において、（１）は放電加工状態の目標値
Ｒを設定する目標値設定器、（２）は目標値設定器（１
）で設定された目標値Ｒに従って制御される放電加工プ
ロセス（放電現象を含む放電加工事象）、（３）は加工
電極と被加工物との間の加工間隙を操作ｍ　Ｘ　ａとし
て、放電加工プロセス（２）を制御する電極制御系、（
４）は放電加工プロセス（２）の状態を加工間隙の電圧
又は加工間隙のインピーダンス等の状態ｍＹにより検出
する状！ｒ３検出器、（５）は目標値設定器（１）に設
定された目標値Ｒと状態検出器（４）で検出した状態Ｑ
Ｙとの偏差Ｅを出力する比較器である。

又、第１２図は例えば特公昭６２−５４６０２号公報に
示された上記従来例とは異なる放電加工制御装置のブロ
ック図である。なお、第１２図において、（１）、（２
）　、（４）及び（５）は第１１図に示した従来例と同
じものである。又、（６）は加工間隙に印加される加工
電源パルス条件を操作Ｑ　Ｘ　ｂとして放電加工プロセ
ス（２）の状態を制御する電源制御系である。

次に、上記のように構成された従来の放電加工制御装置
の動作について説明する。

第１１図に示した放電加工制御装置においては、放電加
工プロセス（２）の望ましい状態の目標値Ｒが目標値設
定器（１）に設定されて送り出される。

一方、放電加工プロセス（２）の状態ｆｆ１Ｙが状態検
出器（４）により検出される。

電極制御系（３）は検出された状態量Ｙが目標値Ｒと一
致するように操作ｆｆｉ　Ｘ　ａを操作し、この操作ｆ
ｉｔ　Ｘ　ａにより放電加工プロセス（２）の状態を制
御する。即ち、目標値Ｒと検出した状態量Ｙの偏差Ｅが
零となるような加工間隙の操作ｆｆ１Ｘａを電極制御系
（３）が実現し、放電加工プロセス（２）の状態が常に
望ましい状態となるようにしている。

第１３図は加工中に状態ｆｆ１Ｙとして状態検出器（４
）で検出される極間電圧Ｖｇの波形図である。

第１３図において、Ｖａはアーク電圧、ｔｄは無負荷時
間である。第１３図に示すように、無負荷時間ｔ、は加
工間隙に浮遊する加工くずの量や加工面に生じる放電痕
の微少な凹凸の影響を受けて不規則に変動する。

又、第１４図はこの加工中の無負荷時間ｔｄのパワース
ペクトラムの一例を示す図である。第１４図こ示すよう
に、放電加工プロセス（２）の動特性は数百ｔｌｚの周
波数帯域を有する。これに対して、加工間隙を操作量Ｘ
ａとして操作する電極制御系り３）の動特性はサーボ系
により定まり、その応答性は数十）Ｈｚ程度である。

一方、第１２図に示した放電加工制御装置においては、
電源制御系（６）が加工電源パルス条件を操作ｍ　Ｘ　
ｂとして、例えばパルス間隔又は放電加工電流を操作し
、放電加工プロセス（２）の状態、即ち放電加工状態が
常に望ましい状態となるようにしている。

加工電源パルス条件を操作することは、加工により生じ
る加工くずの量を調節することに相当する。

従って、放電加工状態の変動が比較的小さい範囲におい
ては、第１１図に示した放電加工制御装置に比べて放電
加工状態をきめ細がく、かつ高速に制御することかでき
る。

［発明が解決しようとする課８］ところで、第１１図に示した電極制御系（３）を有する
従来の放７ヒ加工制御装置は、電極制御系（３）の応答
性が数十Ｈｚ程度であるので、数百Ｈｚの周波数帯域を
持つ放電加工プロセス（２）を十分に制御できないとい
う問題点があった。

又、第１２図に示した電源制御系（６）を有する従来の
放電加工制御装置は、応答性が高いが、一般に制御範囲
が電極制御系（３）に比べて小さく、電゛源が適切なも
のであっても、放電加工プロセス（２）の大きな変動を
十分に補償できないという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、同一軸方向に複数の駆動機構を組合せ、それぞれの
駆動機構を適切に動作させる。

又は電極制御系と電源制御系を適切に動作させて、常に
放電加工プロセスの変動を補償して、放電加工能率の向
上を図ることができる放電加工制篩装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る第１の放電加工制御装置は、目標値設定
器に設定された放電加工状態の制御目標値を状態検出器
で検出した加工中の状態量との偏差が零となるように電
源制御系で加工電源パルス条件の操作を行なう。これと
ともに、指令値設定器で設定された加工電源パルス条件
の指令値と電源制御系により操作される加工電源パルス
条件の操作量との偏差を偏差積分器で積分し、この積分
値に基づいて電極制御系で加工間隙の操作を行ない、放
電加工状態の変動を補償する。

又、この発明に係る第２の放電加工制御装置は、同一軸
方向に加工電極及び被加工物のうち少なくとも一方を移
動させるために一周波数特性及び位置決め精度のうち、
少なくともいずれか一方が異なる複数の駆動機構を組み
合せ、それぞれの駆動機構を適切に動作させることによ
り、放電加工状態の変動を補償する。

［作　用］この発明においては、放電加工状態の変動に対して、電
源制御系が加工電源パルス条件を操作しても補償しきれ
ない変動分を偏差積分器で求め、この変動分を電極制御
系で制御することにより、放電加工状態の変動を適切に
補償する。

又、この発明に係る第２の放電加工制御装置は、同一軸
方向に複数の駆動機構を組合せ、この駆動機構の中でも
高い周波数特性を有する駆動機構を上述の電源制御系の
代わりに動作させ、駆動機構によっても補償しきれない
変動分を偏差積分器で求め、この変動分を残りの駆動機
構で制御することにより放電加工状態の変動を適切に補
償する。

［実施例］第１図はこの発明の一実施例に係る放電加工制御装置の
ブロック図である。なお、第１図において、（１）〜（
６）は第１１図及び第１２図に示した従来例と全く同じ
ものであり、電源制御系（６）は第１２図に示した従来
例と同様に目標値設定器（１）に設定された放電加工状
態の制御目標値Ｒと状態検出器＜４）で検出された放電
加工プロセス（２）の状態量との偏差Ｅを状態比較器（
５）から受けて、放電加工電源パルス条件の制御量Ｘｂ
を操作する。

又、第１図において、（７）は加工電源パルス条件の指
令値Ｒｖを設定する指令値設定器、（８）は指令値設定
器（７）から出力される指令値Ｒｖと電源制御系（６）
により操作される加工電源パルス条件の制御量Ｘｂとの
偏差Ｅｖを出力する比較器、（９）は比較器（８）が出
力する偏差Ｅｖを積分する偏差積分器である。偏差積分
器（９）が積分した偏差Ｅｖの積分値Ｍは電極制御系り
３）に出力される。

ところで、上記のように構成された放電加工制御装置に
おける各県のパワースペクトラムは第２図に示すように
なっている。第２図において、（２ｒ）は放電加工プロ
セス（２）の周波数特性、（３ｒ）は電極制御系（３）
の周波数特性、（６ｒ）は電源制御系（６）の周波数特
性である。第２図に示すように、放電加工プロセス（２
）の周波数特性（２「）は数十Ｈｚから数百Ｉｌｚまで
の周波数帯域を有し、電極制御系（３）の周波数特性（
３ｒ）は数＋ｌｌｚの周波数帯域を有し、電源制御系（
６）の周波数帯域（６ｒ）は数百Ｈｚの周波数帯域を有
する。

従って、電源制御系（６）の周波数特性（６「）は数百
肚までの周波数帯域を有しているので、電極制御系（３
）よりも放電加工プロセスの変動を補償するには有利で
ある。

そごで、目標値設定器（１）で設定した目標値Ｒと状態
検出器（４）で検出した状態量Ｙとの偏差Ｅが零となる
ように電源制御系（Ｂ）を作動させて、加工電源パルス
条件の操作量Ｘｂを操作して、放電加工状態の変動を補
償する。

一方、電源制御系（６）だけで放電加工状態の変動を補
償しようとすると、加工とともに加工間隙の距離が大き
くなっていく場合、又は加工とともに生成される加工く
ずの量が急増していく場合等に、加工電源パルス条件の
操作量Ｘｂは電源制御系（６）で操作できる最大値又は
最小値を連続的に取ることとなる。

このため、放電加工状態の小さな変動は補償できるが、
大きな変動に対しては十分な補償効果が得られなくなる
。

そこで、指令値設定器（７）で設定される加工電源パル
ス条件の指令値Ｒｖと電源制御系（６）により操作され
る加工電源パルス条件の操作ＱＸｂとの偏差Ｅｖを求め
、この偏差Ｅｖを偏差積分器（９）で積分して得た積分
値Ｍを電極制御系（３）に出力する。電極制御系（３）
は積分値Ｍから加工電極と被加工物間の距離を可変する
操作量Ｘａを操作し、電源制御系（６）では補償しきれ
ない放電加工状態の大きな変動を速やかに補償する。

このように構成された電源制御系（６）と電極制御系（
３）とは相互に協１週して、放電加工状態の変動を補償
するため、放電加工状態が数百Ｈｚの周波数帯域で変動
する場合、又は大きく変動する場合にも、常に安定した
放電加工状態を維持することができる。

なお、本実施例においては、電極制御系（３）は直接偏
差積分器（９）からの積分値Ｍを受けて操作ｆｆｉ　Ｘ
　ａを操作する場合について説明したが、第３図に示す
ように積分値Ｍを信号処理フィルタ（１０）によりフィ
ルタリングした後に電極制御系（３）に送っても良い。

この信号処理フィルタ（ｌＯ）は第２図に示した電極制
御系（３）の周波数特性（３ｆ）を考慮して、第４図に
示すように周波数特性（１０ｆ’）を有するローパスフ
ィルタとし、電極制御系（３）が適切な動作を行なうよ
うにする。

なお、このローパスフィルタは線形フィルタであるＦＩ
Ｒディジタルフィルタ、ＩＩＲディジタルフィルタ、非
線形のε−分離ディジタルフィルタ又はオペアンプ等を
利用したアナログフィルタで構成しても良い。

又、電極制御系（３）に複数の駆動機構（３ａ）、（３
ｂ）、−・・　（３ｎ）を有するときは、第５図に示す
ように各駆動機構（３ａ）、（３１＋）、・・・　（３
ｎ）に対応してフィルタ（１０ａｌ）、（ＩＯａ２）、
−（ｌｏａｎ）を設けることにより、各駆動機構（３ａ
）〜（３ｎ）に適した操作量を得るようにする。

この場合、フィルタ（１０ａｌ）〜（１０ａ２）は第６
図に示す各駆動機構（３ａ）〜（３ｎ）の周波数特性（
３ａｆ’）〜（３ｎｒ）を考慮し、かつ相互干渉を避け
るため、第７図に示すような周波数特性（１０ｆｌ）〜
（１０ｆ’ｎ）を有するものを使用する。

さらに、複数の駆動機構（３ａ）〜（３ｎ）のいずれか
一つの周波数特性が、従来の放電加工機における電極制
御系の周波数特性より高帯域であり、前述の電源制御系
の周波数特性にほぼ近いときは、第１図の構成における
電源制御系（０）をこの駆動機構に変えても同様な作用
を奏する。

次に、第８図は本発明の他の実施例に係る放電加工制御
装置のブロック図である。なお、第８図において、（１
）〜（５）　　＜７）〜（９）は第１図に示した実施例
と全く同じものである。

ところで、放電加工機は加工電極と被加工物とを相対的
に移動させることにより、被加工物を所望の形状に加工
するものであるが、加工電極又は被加工物のうち少なく
とも一方を、同一軸方向に移動させる複数の駆動機構を
組み合わせた駆動系で構成することがある。

この場合、各駆動機構において、その周波数特性及び位
置決め精度のうち少なくともいずれか一方が異なってい
ることがある。例えば、第１の駆動機構は主に放電加工
状態の変動を素早く補償するために、駆動範囲が小さい
が高い応答性を持つ機構、第２の駆動機構は主に加工の
進行に伴っての、加工電極送りのために、応答性が低い
が大きい駆動範囲を持つ機構とする場合や、第１の駆動
機構は位置決め精度が粗いが大きい駆動範囲を持つ機構
、第２の駆動機構は駆動範囲が小さいが高い位置決め精
度を持つ機構とする場合である。

そのようなときは、第１図に示した放電加工制御装置で
は放電加工状態の変動を補償できないことがある。

そこで、本実施例では周波数特性及び位置決め精度のう
ち少なくともいずれか一方が異なっており、同一軸方向
に移動させる複数の駆動機構を組み合せた駆動系で構成
された電極制御系を有する放電加工制御装置による放電
加工状態の変動を補償できるようにした。

このため、偏差積分器（９）は目標値設定器（１）によ
り設定した制御目標値と状態検出器（４）が検出した状
態量との偏差を、電極制御系（°３）を構成する一方の
駆動機構（３ａ）の制御指令として加えた際に操作され
る加工間隙と、指令値設定器（７）により指令した指令
値Ｒｖとの偏差Ｅｖを積分し、その積分値Ｍを他方の駆
動機構（３ｂ）の制御指令として出力する。

このように構成することにより、電極制御系（３）が同
一軸方向に加工電極又は被加工物を移動するために一周
波数特性及び位置決め精度の少なくともいずれか一方が
異なる複数の駆動機構を組合せた駆動系で構成された場
合にも、各駆動機構の周波数特性と制御範囲を考慮して
信号処理フィルタ（１０）を構成することにより、上記
実施例と同様な作用を奏することができる。

なお、本実施例においては積分値Ｍを直接駆動機構（３
ｂ）に出力しているが、第９図に示すように積分値Ｍを
信号処理フィルタ（１０）によりフィルタリングした後
に駆動機構（３ｂ）に送っても良い。

又、第９図に示した実施例では、２つの駆動機構（３ａ
）及び（３ｂ）から構成された電極制御系（３）につい
て説明したが、第１０図に示すようにｎ個の駆動機構（
３ａ）〜（３ｎ）から構成された電極制御系（３）を有
する放電加工制御装置であっても、各駆動機構（３ｂ）
〜（３ｎ）に適した操作量を得ることができる。

［発明の効果］この発明は以上説明したように、放電加工状態の変動を
電源制御系で加工電源パルス条件を操作して補償すると
ともに、電源制御系では補償しきれない変動分を偏差積
分器で求め、この変動分を電極制御系で補償するように
し、又は、同一軸方向に加工電極又は被加工物を移動するた
めに、少なくとも周波数特性及び位置決め精度の一方が
異なる複数の駆動機構を組合せ、それぞれの駆動機構を
上述と同様な構成により動作させ、放電加工状態の変動
を補償するようにしたので、常に安定な放電加工状態を維持することができ、放電加
工能率を格段と向上させることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る放電加工制御装置の
ブロック図、第２図は第１図に示した放電加工制御装置
の各部の周波数特性図、第３図、第５図、第８図、第９
図及び第１０図はこの発明の他の実施例に係る放電加工
制御装置のブロック図、第４図は第３図に示した放電加
工制御装置の信号処理フィルタの周波数特性図、第６図
は第５図に示した放電加工制御装置の電極制御系の周波
数特性図、第７図は第５図に示した放電加工制御装置の
信号処理フィルタの周波数特性図、第１１図及び第１２
図は従来の放電加工制御装置のブロック図、第１３図は
第１１図に示した従来の放電加工制御装置の極間電圧の
波形図、第１４図は第１［図に示した従来の放電加工制
御装置の周波数特性図である。各図中、１は目標値設定器、２は放電加工プロセス、３
は電極制御系、４は状態検出器、６は電源制御系、７は
指令値設定器、９は偏差積分器、ｌＯは信号処理フィル
タである。なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すもので
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放電加工状態の制御目標値を設定する目標値設定
器と、加工電極と被加工物との間の加工間隙に印加され
る加工電源パルス条件の指令値を設定する指令値設定器
と、前記制御目標値と加工電源パルス条件に従って制御
される放電加工の状態量を検出する状態検出器と、前記
制御目標値と状態量との偏差に基づいて、加工電源パル
ス条件を操作量として放電加工状態を制御する電源制御
系と、前記加工電源パルス条件の指令値と電源制御系が
出力する操作量との偏差を積分する偏差積分器と、該偏
差積分器の積分値から加工間隙を操作量として、放電加
工状態を制御する電極制御系と、を備えたことを特徴と
する放電加工制御装置。
（２）放電加工状態の制御目標値を設定する目標値設定
器と、該制御目標値に従って制御される放電加工の状態
量を検出する状態検出器と、加工電極と被加工物との間
の加工間隙の指令値を設定する指令値設定器と一周波数
特性及び位置決め精度のうち、少なくともいずれか一方
が異なり、加工電極及び被加工物のうち少なくとも一方
を、同一軸方向に移動させる複数の駆動機構を組み合せ
た駆動系で構成された電極制御系と、前記制御目標値と
状態量の偏差を、該電極制御系を構成する少なくとも１
つの駆動系の制御指令として加えた際に操作される加工
間隙と、前記指令値との偏差を積分し、該積分値を前記
駆動系を除いた残りの駆動系の制御指令とする偏差積分
器と、を備えたことを特徴とする放電加工制御装置。