JPH0295515A - 放電加工の電極間距離制御装置 - 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］ この発明は放電加工の電極間距離制御装置、特に電極間
距離を放電の持続に最適となるように制御するようにし
たものに関する。

導電性のある金属等の材料を、電気放電時に発生する高
温エネルギーを利用して溶融加工をおこなう放電加工装
置は周知のものである。

この放電加工装置においては通常電気エネルギーとして
パルス状の電流が用いられるが、このパルス状の電流に
よる放電を持続させるためには、工具電極と被加工物と
の距離、即ち極間距離の維持が重要である。特に被加工
物は加工が進行するにつれて溶融除去されるため、電極
と被加工物とが固定されている場合、この電極間距離は
拡大されて、放電の起こりにくい状態へと推移していき
、ついには放電が持続できない距離まで拡大されてしま
い放電加工はそこで停止してしまう。

これを防止して一定の放電状態を維持するために、通常
は加工進行にともない電極を被加工物へと近付け、極間
距離を維持する制御が行なわれる。

ところで加工中、極間においては、加工によって生じた
スラッジが発生し、これは通常加工液等によって洗い流
される。しかし、加工液が放電位置に充分供給できない
場合や、極間距離が小さい場合などはスラッジの排出が
滞るため、スラッジが極間を橋絡し、電気的に短絡する
ことがしばしば生じる。この場合は、極間に放電を発生
させるに充分な電圧が発生しなくなり、放電が停止した
り、過大な電流が集中して被加工物に損傷を与えたりし
てしまう。このような場合は極間距離を拡大させ、橋絡
、短絡した部分を切り放したり、加工液の流路を確保し
たりすることが行なわれる。

つまり、放電加工においては、極間距離を縮小したり拡
大したりする制御の元で、平均的にはほぼ一定の極間距
離を維持しながら加工が進行していくが、この極間距離
の制御は、加工能力に対して大きな影響を持つ基本的性
能である。

このように、極間距離の制御と維持は放電加工において
基本的かつ重要な性能であるが、放電中の極間距離を測
定することは容易なことではな（、実際上は不可能であ
る。このため通常は極間距離と等価と見なすことのでき
る状態量を検出することにより、電極間距離を判定し、
放電の持続に最適な電極間距離に対して、その大小を比
較し、制御を行なっている。

［従来の技術］ 第３図は従来の放電加工の電極間距離制御装置を示すブ
ロック図、第４図（、ａ）は電極間電圧の波形図、第４
図（ｂ）は偏差信号の波形図である。

図において、（１）は放電加工装置の放電加工用電源、
（２）は加工電流設定用の抵抗、（３）はスイッチング
素子、（４）は被加工物、（５）は加工用電極、（６）
は電極駆動用のアクチュエータ、（７）は加工用電極（
５）と被加工物（４）の極間電圧を検出する極間電圧検
出器、（８）は極間電圧検出器（７）が検出した極間電
圧と基準電圧設定器（９）の基準電圧Ｖ　とを比較する
比較器、（１０）は比較器（８）より出力される偏差信
号Ｓに基づいてアクチュエータ（６）に電極駆動信号を
送る電極駆動回路である。

（１１）は電極間電圧Ｖ　の極間電圧波形における無負
荷電圧時間、（１２）は電圧印加休止時間、（１３）は
放電持続時間である。

従来の放電加工の電極間距離制御装置は上記のように構
成され、放電加工中、極間電圧検出器（７）は加工用電
極（５）と被加工物（４）の電極間電圧を検出している
。その電極間電圧Ｖ　の極間電圧波形は第４図（ａ）に
示す如くものである。比較器（８）では極間電圧検出器
（７）が検出した電極間電圧Ｖ　と基準電圧設定器（９
）の予め放電の持続に最適な極間距離のときの基準電圧
Ｖ　とを比較し、第４図（ｂ）に示す如く偏差信号Ｓを
出力する。その比較器（８）による極間距離の判定は、
極間距離が広がった場合は通常、放電が起こりにくくな
るため、電極間に電圧が印加されてから放電に至るまで
の時間、即ち無負荷電圧時間（１１）が長くなり、反対
に極間距離が狭かった場合は無負荷時間（１１）が短く
なる。例えば、第４図（ａ）に示す極間電圧検出器（７
）から出力されたパルス分の電圧波形の無負荷電圧時間
（ｌｌａ）を基準電圧波形の無負荷電圧時間とすると各
１パルス分の電圧波形の無負荷電圧時間（ｌｉｅ）、（
ｌｉｄ）は長いほうとなり、（ｌｌｂ）は短いほうとな
る。この場合、第４図（ｂ）に示す偏差信号Ｓの波形に
おいては、無負荷電圧時間（ｌｌａ）を有する１パルス
分の電圧波形の極間電圧値は加工用電極（５）が動かさ
れない偏差信号Ｓの波形となるが、無負荷電圧時間（ｌ
ｉｅ）、（ｌｉｄ）を有する１パルス分の電圧波形の極
間電圧値は、無負荷電圧時間（ｌｌａ）を有する１パル
ス分の電圧波形の極間電圧値に比べて大きいために加工
用電極（５）を下げるような偏差信号Ｓの波形となり、
また無負荷電圧時間（ｌｌｂ）を有する１パルス分の電
圧波形の極間電圧値は無負荷電圧時間（ｌｌａ）を有す
るｌパルス分の電圧波形に比べて小さいために加工用電
極（５）を上げるような偏差信号Ｓの波形となる。この
比較器（８）から出力される偏差信号Ｓに基づいて電極
駆動回路（ｌＯ）では放電加工装置のアクチュエータ（
６）に電極駆動信号Ｄ　を送り、アクチュエータ（６）
の作動によって加工用電極（５）と被加工物（４）との
極間距離が制御され、極間距離が一定に保持されて最適
な状態の放電加工が維持される。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の放電加工の電極間距離制御装置では
、極間電圧検出器（７）によって加工用電極（５）と被
加工物（４）の電極間電圧Ｖ　を検出し、比較器（８）
ではその電極間電圧Ｖ　と基準電圧設定器（９）の基準
電圧ＶＲとを比較して偏差信号Ｓを出力し、その偏差信
号Ｓに基づいて電極駆動回路（１０）が加工用電極（５
）のアクチュエータ（６）に電極駆動信号Ｄ　を送り、
アクチュエータ（６）によって加工用電極（５）を上下
動させて極間距離を制御し、放電加工中の極間距離を一
定に保持するようにしているが、この極間距離の制御に
は電圧印加休止時間（１２）や放電持続時間（１３）等
の放電加工の加工条件の影響が現われてくるという問題
点がある。というのは、加工条件は、被加工物の大きさ
や形状、電極の種類、希望する加工速度と加工後の加工
面の状態等によって選択されるものであり、多くの異な
る組合せが存在する。これに対して、極間距離の制御は
本来、選択された加工条件に左右されずに常に最適状態
の制御を行うことを要求されるが、電極間電圧Ｖ　を基
準電圧ｖｒと一致するようにして極間距離を一定に制御
するようにすると、加工条件例えば電圧印加休止時間（
１２）を変化させると、電圧駆動回路（１０）への偏差
信号Ｓも変化するため、放電の持続に最適な極間距離に
も変化を与えてしまい、電圧印加休止時間（１２）と同
時に極間距離にも変化を与えることとなって加工状態を
より大きく変更させてしまう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、任意に選択される加工条件等に影響されることがな
く、集中放電、アーク放電等の異常状態になりにくい最
適な極間距離の制御を行なうことができる放電加工装置
の電極間距離制御装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ この発明に係る放電加工の電極間距離制御装置は加工用
電極と被加工物との電極間の無負荷電圧状態を検出する
第１の検出器と、その無負荷電圧状態の無負荷時間を計
測する無負荷時間計測装置と、所定の無負荷時間上限値
を設定する無負荷時間上限値設定器と、一定時間以上の
無負荷時間を検出し、無負荷時間上限値設定器の無負荷
時間上限値を出力する第２の検出器と、無負荷時間計測
装置の無負荷時間の現在値を保持して出力し、かつ第２
の検出器が一定時間以上の無負荷時間を検出した時に無
負荷時間上限値を保持して出力する保持器と、保持器か
ら出力された保持信号と予め設定された無負荷時間設定
値信号とを比較して偏差信号を出力する比較器と、比較
器の偏差信号から加工用電極を駆動する電極駆動信号を
出力する電極駆動回路とを備えるように構成したもので
ある。

［作用］ この発明においては、放電加工中、第１の検出器が加工
用電極と被加工物との電極間の極間電圧波形から無負荷
電圧状態を検出し、無負荷時間計測装置では第１の検出
器が検出した無負荷電圧状態の無負荷時間を計測し、そ
の計測された無負荷時間の現在値を保持器で−パルス分
与に保持して出力する。比較器では保持器から出力され
た無負荷時間の現在値と制御目標として予め設定された
無負荷時間とを比較して偏差信号を出力し、電極駆動回
路ではその偏差信号から加工用電極を駆動する電極駆動
信号を出力して極間距離を制御する。

また、放電が起きないほど電極間距離が離れている場合
には、無負荷時間がたいへん大きく保持器で無負荷時間
の現在値を一パルス毎に保持して出力することはできな
い。そこで、第２の検出器が一定時間以上の無負荷時間
を検出し、無負荷時間上限値設定器によって設定された
無負荷時間上限値を保持器に出力し、保持器ではその無
負荷時間上限値を保持して比較器に出力させる。比較器
ではその無負荷時間上限値と設定された無負荷時間とを
比較して偏差信号を出力し、電極駆動回路ではその偏差
信号から電極駆動信号を出力して放電可能な極間距離に
制御する。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ）は電極間電圧の波形図、第２図（ｂ）は無負荷時
間信号の波形図、第２図（ｃ）は無負荷時間上限値信号
の波形図、第２図（ｄ）は電極駆動信号の波形図である
。図において、従来例と同一の構成は同一符号を付して
重複した構成の説明を省略する。（２０）は加工用電極
（５）と被加工物（４）との電極間における電極間電圧
Ｖ　の極間型圧波形より無負荷電圧状態を検出して無負
荷電圧信号Ｖ　を出力する第１の検出器、（２１）は第
１の検出器（２０）からの無負荷電圧信号Ｖ　に基づい
て無負荷時間を計測し、無負荷時間信号Ｔ　を出力する
無負荷時間計測装置、（２２）は所定の無負荷時間上限
値を設定する無負荷時間上限値設定器、（２３）は電極
間電圧Ｖ　の極間電圧波形より一定時間以上の無負荷時
間を検出し、無負荷時間上限値設定器（２２）の無負荷
時間上限値信号Ｔ　を出力すＳ る第２の検出器、（２４）は無負荷電圧信号Ｖ　と無負
荷時間上限値信号Ｔ　により制御され、無負荷Ｓ 時間計測装置（２１）の無負荷時間信号Ｔ８或いは、第
２の検出器（２３）の検出時における無負荷時間上限値
信号Ｔ　を保持して出力する保持器、（２５）はＳ 制御目標値とする無負荷時間に相当する無負荷時間設定
値信号Ｔ　を出力する無負荷時間設定器、（２６）は無
負荷時間設定器（２５）の無負荷時間設定値信号Ｔ　と
無負荷時間計測器（２１）の無負荷時間借Ｓ 号Ｔ　或いは第２の検出器（２３）の無負荷時間上限値
信号Ｔ　を比較して偏差信号Ｓを出力する比較Ｓ 器、（２７）は比較器（２Ｂ）の出力する偏差信号Ｓに
基づきアクチュエータ（６）を駆動する電極駆動信号Ｄ
　を出力する電極駆動回路である。

次に、上記実施例の動作を第１図及び第２図を参照しな
がら説明する。

放電加工装置による放電加工中、加工用電極（５）と被
加工物（４）との電極に電極間電圧が印加される。この
極間電圧Ｖ　の極間電圧波形は第２図（ａ）に示す如く
ものである。第１の検出器（２０）はこの極間電圧波形
から無負荷電圧状態を検出し、第２図（ｂ）に示すよう
に無負荷電圧信号Ｖ　を出力する。この無負荷電圧信号
Ｖ　を受けＳ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｓた
無負荷時間計測装置（２１）では、無負荷電圧状態が継
続している無負荷時間を計測して無負荷時間に比較した
無負荷時間信号Ｔ　を出力する。この信号Ｔ　と無負荷
電圧信号Ｖ　を受けた保持器Ｓ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　５（２４）では−パルス
分与に時間保持した無負荷時間現在値信号Ｔ　を次の無
負荷時間の計測が終了すＳ るまで比較器（２６）に出力する。比較器（２Ｂ）では
、保持器（２４）から出力された無負荷時間現在値信号
Ｔ　と無負荷時間設定器（２５）によって設定されたｓ 無負荷時間設定値信号Ｔ　とを比較して無負荷時Ｓ 間を一定に制御するための偏差信号Ｓを出力する。

ここで、第２図（ｂ）に示す第１の検出器（２０）によ
って検出された無負荷時間信号Ｔｓ工の無負荷時間を無
負荷時間設定器（２５）によって設定された無負荷時間
設定器信号Ｔ　の無負荷時間設定値とＳ 同じとすると、無負荷時間信号”ｓ２の無負荷時間は無
負荷時間設定値より小さく、無負荷時間信号Ｔ３の無負
荷時間は無負荷時間設定値より大きい。

そこで比較器（２６）が出力する偏差信号Ｓは信号Ｔｓ
□のときは、加工用電極（５）を下げるような第２図（
ｄ）に示す如く電極駆動信号Ｄ　の作成を命じる信号と
なり、無負荷時間信号Ｔｓ３のときには加工用電極（５
）を上げるような電極駆動信号Ｄ　の作成を命じる信号
となる。

なお、無負荷時間設定器（２５）によって設定される無
負荷時間を変化させることにより、維持したい極間距離
を変更させることができる。比較器（２Ｂ）から出力さ
れた偏差信号Ｓを受けた電極駆動回路（２７）では加工
用電極（５）を電極駆動信号Ｄ８を放電加工装置のアク
チュエータ（６）に送り、アクチュエータ（６）の作動
によって加工用電極（５）と被加工物（４）との極間距
離を制御する。この実施例の極間距離の制御は任意に選
択される加工条件等に影響されることのない、より本質
的に放電状態を検出できる無負荷時間に基づいて極間距
離の制御を行なうため、加工条件等の変化の影響を受け
ないだけでなく、集中放電、アーク放電等の異常状態に
なりにくい最適な極間距離の制御となっている。

ところで、例えば、放電するに十分近い距離まで放電を
伴わずに加工用電極（５）を被加工物（４）付近までの
長い距離を移動させなければない場合とか放電加工開始
直後や短絡により大きく距離が開いた場合とか、更に極
間のスラッジ排除のため故意に大きく加工用電極（５）
を上昇させた場合とかの放電が起きないほど極間距離が
離れている場合には、放電して始めて保持器（２４）で
無負荷時間の現在値を−パルス毎に保持して出力し、比
較器（２Ｂ）、電極駆動回路（２７）によって極間距離
を変更させる制御ができるものであるため、放電が起き
ない状態では、極間距離の制御を行うことはできない。

この場合、放電が起きないほど極間距離が離れている場
合には、極間に電力が印加されたままの状態となってい
るため、無負荷時間はたいへん大きなものとなる。そこ
で、この状態のときには第２図（ｂ）に示すように第２
の検出器（２３）は一定時間以上の無負荷時間信号”ｓ
４を検出すると、第２図（ｃ）に示すような無負荷時間
上限値設定器（２２）によって設定された無負荷時間上
限値信号Ｔ　を保持器（２４）に出力させる。保持器（
２４）ではＳ その無負荷上限値信号Ｔ　を保持して比較器（２６）Ｓ に出力させる。比較器（２Ｂ）では、その無負荷時間上
限値信号Ｔ　の無負荷時間上限値と設定されたＳ 無負荷時間信号Ｔ　の無負荷時間とを比較して偏Ｓ 差信号Ｓを出力し、電極駆動回路（２７）では、その偏
差信号Ｓから電極駆動信号Ｄ　を出力して放電可能な極
間距離に制御する。従って、放電が行われる極間距離は
勿論、放電が起きないほど極間距離が離れている場合に
も、極間距離の制御が正常にしかも最適に行なうことが
できる。

なお、この実施例の無負荷時間計測装置（２１）はコン
デンサと抵抗を用いたアナログ充電回路により構成され
るもののほか、基準の発振クロックとカウンタ回路を用
いたデジタル回路とＤ／Ａ変換器等により構成されるも
のであってもよい。また、無負荷時間をデータとして取
り込み、電極駆動回路を含めてソフトウェアで処理する
こともできる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、第１の検出器によって
電極間の極間電圧波形から無負荷電圧状態を検出し、無
負荷時間計ΔＰ１装置でその無負荷電圧状態の無負荷時
間を計測し、保持器によりその無負荷時間の現在値を−
パルス毎に保持して出力させるか、第２の検出器によっ
て、一定時間以上の無負荷時間を検出し、無負荷時間上
限値設定器によって設定された無負荷時間上限値を保持
器により保持して出力させ、比較器では制御目標として
予め設定された無負荷時間と、保持器から出力された無
負荷時間の現在値或いは無負荷時間上限値とを比較して
偏差信号を出力し、電極駆動回路でその偏差信号から加
工用電極を駆動する電極駆動信号を出力して、極間距離
を制御するようにしたので、任意に選択される加工条件
に左右されることなく、より本質的に放電状態を検出で
きる無負荷電圧時間に基づいて極間距離の制御を行うこ
ととなり、集中放電やアーク放電といった異常放電にな
りにくい最適な極間距離の制御を行なうことができ、加
工中の加工効率も上がり、従来よりも２割速い高速度な
放電加工を実現することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ）は電極間電圧の波形図、第２図（ｂ）は無負荷時
間信号の波形図、第２図（ｃ）は無負荷時間上限値信号
の波形図、第２図（ｄ）は電極駆動信号の波形図、第３
図は従来の放電加工の電極間距離制御装置を示すブロッ
ク図、第４図（ａ）は電極間電圧の波形図、第４図（ｂ
）は偏差信号の波形図である。 図において、（４）は被加工物、（５）は加工用電極、
（２０）は第１の検出器、（２１）は無負荷時間計測装
置、（２２）は無負荷時間上限値設定器、（２３）は第
２の検出器、（２４）は保持器、（２６）は比較器、（
２７）は電極駆動回路である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電加工を行う加工用電極と被加工物との電極間に電圧
   を印加してから放電までの無負荷電圧状態を検出する第
   １の検出器と、第１の検出器が検出した無負荷電圧状態
   の無負荷時間を計測する無負荷時間計測装置と、所定の
   無負荷時間上限値を設定する無負荷時間上限値設定器と
   、一定時間以上の無負荷時間を検出し、無負荷時間上限
   値設定器の無負荷時間上限値を出力する第２の検出器と
   、無負荷時間計測装置によって計測された無負荷時間の
   現在値を保持して出力し、かつ第２の検出器が一定時間
   以上の無負荷時間を検出した時に無負荷時間上限値設定
   器によって設定された無負荷時間上限値を保持して出力
   する保持器と、保持器から出力された保持信号と予め設
   定された無負荷時間設定値信号とを比較して偏差信号を
   出力する比較器と、比較器の偏差信号から加工用電極を
   駆動する電極駆動信号を出力する電極駆動回路とを備え
   てなることを特徴とする放電加工の電極間距離制御装置
   。