JPH0379236A - 放電加工装置 - 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、加工速度を向上させるようにした放電加工装
置に関する。

（従来の技術） 各種放電加工装置において放電加工速度の向上を図るた
め、種々の工夫がなされている。例えば、放電加工間隙
に加工用パルス電圧が印加されてから実際に放電が開始
されるまでの所謂待ち時間を短縮し、これにより加工速
度の向上を図るため、加工用パルス電圧に所定の高電圧
を重畳させ、これにより放電加工用パルスの印加俊速や
かに放電を開始させ、放電が開始したならば高電圧を除
去する構成が知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、加工用パルス電圧に高電圧を重畳する方式では
、電源部の回路構成が複雑となる上に、高電圧重畳のた
め放電加工間隙において放電が開始されたときにそこに
流れる電流が急激に立上ることとなるため、特にコーナ
ーにおける加工量の増大により、コーナ一部分がだれる
という問題点を有している。

本発明の目的は、したがって、高電圧の重畳なしに上記
待ち時間を短縮させ、これにより放電加工速度を向上さ
せるようにした放電加工装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するための本発明の特徴は、加工用電極
と被加工物との間に形成される放電加工間隙に加工用パ
ルス電圧を供給することにより上記被加工物を放電加工
するようにした放電加工装置において、上記放電加工間
隙に生じる電気信号に応答し上記加工用パルス電圧が上
記放電加工間隙に印加されてから放電加工間隙に電流が
流れるまでの期間を検出する検出手段と、上記加工用電
極に上記被加工物に対して高周波数の相対振動運動を与
えるための、例えば圧電アクチエータの如き周波数応答
性のよい電気制御式のアクチエータ手段と、上記検出手
段に応答し上記期間内の少なくとも一部分において上記
アクチエータ手段を振動運動させるための制御手段とを
備えた点にある。

（作　用） 加工用パルス電圧が放電加工間隙に印加されると、放電
加工間隙に放電が生じて加工電流が流れ、これにより被
加工物が加工される。加工間隙に電圧が印加されてから
放電が開始されるまでの期間、所謂放電待ち時間が検出
手段により検出され、この検出された待ち時間の全部又
は一部においてアクチエータ手段が制御手段の制御によ
り作動し、所要の振動運動が加工用電極及び又は被加工
物に与えられる。このようにして、待ち時間中に放電加
工装置巾の値が振動運動に従って変化するので、放電が
生じ易い状況となり、待ち時間の短縮に役立つ。この結
果、放電効率が上昇し、加工速度の上昇を期待すること
ができる。

（実施例） 以下、図示の一実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図には、本発明による放電加工装置の一実施例が示
されている。この一実施例として示されている放電加工
装置ｌは、型彫り用のＺ軸制御の放電加工装置であり、
加工機本体２と、該加工機本体２に加工用パルス電圧を
供給する加工用電源部３と、加工機本体２の電極送りサ
ーボ制御を行なうための制御ユニット４とを備えている
。なお、多くの場合、制御ユニット４と加工用電源部３
とは単一の筐体に組み込まれ、加工用電源装置と称され
る。

加工機本体２は、加工台２１と、加工台２１に設けられ
たコラム２２によって支持されているヘッド部２３とを
具えている。加工台２１上には、ベツド２４上に載置さ
れた被加工物２５がセットされている加工タンク２６が
設けられている。加工タンク２６内には適宜の放電加工
液２７が満たされており、ヘッド部２３側に装着される
加工用電極２８により、被加工物２５が放電加工液２７
中において放電加工される構成である。ヘッド部２３は
、ヘッド部２３のケーシング２９内に固設された案内部
材３０によってその軸方向に沿う移動のみが可能なよう
に案内されているクイル３１を有している。クイル３１
の一端部３１ａには、直流モータ又はステッピングモー
タの如き回転モータ３２によって回転駆動せしめられる
ボールねじ３３が螺入しており、回転モータ３２が制御
ユニット４からのサーボ制御信号Ｓに応答して正逆に回
転することにより、クイル３１がその軸方向に進退する
構成となっている。

クイル３１の他端３１ｂには、周波数特性が良好であり
高周波の振動を行なわせることが可能な電気制御式のア
クチエータである圧電アクチエータ３４を介して一対の
電極取付具３５．３６が設けられている。電極取付具３
５は圧電アクチエータ３４に公知のフランジ止めの方法
で堅固に取付けられ、一方、電極取付具３６は加工用電
極２８に固着されているステム３７をしっかりと固定し
ており、これにより加工用電極２８は電極取付具３６に
固着されている。一対の電極取付具３５．３６は、電極
取付具３６の突部３６ａが、これに相応した形状の電極
取付具３５のへこみ部３５ａにはめ合わされるようにし
て位置決めされ、これらの内部に設けられた図示しない
磁石の吸引力で両者は所定の位置決め状態でしっかりと
連結されると共に、所望により両者の連結を解くことが
できるようになっている。電極取付具の上述の構成自体
は公知であるから、その詳細な説明は省略する。

なお、圧電アクチエータ３４とクイル３１との間の連結
もまた公知のフランジ止めにより行なわれている。本実
施例では、圧電アクチエータ３４とクイル３１との間及
び圧電アクチエータ３４と電極取付具３５との間の連結
は、上述の如く、フランジ止めにより行なっているが、
この連結の態様はこれに限定されるものではない。

圧電アクチエータ３４は、放電加工間隙Ｇに加工用パル
ス電圧ＰＡが印加されてからそこで実際に放電が生じる
までの放電待ち時間中において加工用電極２８に高周波
の振動運動を与えることができ、これにより放電加工間
隙の状態を変化させて放電の開始を促すものである。な
お、図示の実施例では、加工用電極２８をその軸方向に
振動させるようにその取り付けがなされているが、被加
工物２５側に設けてもよいし、またその運動方向は例え
ば加工方向に対して直角の方向としてもよい。要するに
、放電加工間隙Ｇを形成する加工用電極と被加工物との
間に相対的な高周波の振動運動を待ち時間の一部又は全
部において与え、これにより放電の開始を惹起せしめる
という目的に沿って適宜に構成しうるものである。

第２図には圧電アクチエータ３４の構成が詳細に示され
ている。圧電アクチエータ３４は、比較的肉薄のフラン
ジ部４１．４２と、これらのフランジ部４１．４２を平
行状態に支持、固定する支持部４３．４４とから成る枠
体４５を有し、枠体４５によって形成される空間４６内
に圧電素子４７を配設して成っている。

圧電素子４７は、例えば、角柱状の形状を有し、一対の
電極４８．４９が対向する側壁に夫々図示の如く設けら
れている。圧電素子４７は電極４８．４９間に電圧を印
加することによりその印加電圧のレベルに応じて所定の
方向に伸長する素子である。図示の圧電素子４７は電圧
の印加によりその軸方向に伸長するものであり、この伸
長により枠体４５のフランジ部４１．４２をその厚み方
向に押圧するため、圧電素子４７は、電圧無印加の状態
でその軸方向の端面４７ａ、４７ｂが夫々フランジ部４
１．４２の内面に当接するように寸法決めされて空間４
６内に配設されている。図示の実施例では、端面４７ａ
、４７ｂは適宜の接着剤で対応するフランジ部に接着さ
れており、振動その他により圧電素子４７が枠体４５か
ら外れないように構成されている。

このような構成によると、圧電素子４７の電極４８．４
９間に印加される電圧のレベルが高くなるにつれて圧電
素子４７がその軸方向に伸長し、肉薄のフランジ部４１
．４２を外方に押し広げ、第２図中−点鎖線で示される
ようにフランジ部４１．４２を変形させる。従って、そ
の印加電圧のレベルを調節することにより、回転モータ
３２の回転による加工用電極２８の送り動作とは別に、
加工用電極２８を被加工物２５に向けて送り、又は被加
工物２５から離反させることができる。なお、第２図で
は説明を解りやすくするために枠体４５の変形を誇張し
て示したが、実際には、その伸長量は極く小さいもので
ある。

したがって、圧電素子４７に所望の周波数の電圧信号を
印加することにより、加工用電極２８をその加工方向に
沿って振動せることができ、これにより加工用電極２８
と被加工物２５との間に相対振動運動を与えることがで
きる。圧電アクチエータ３４による上記振動運動が放電
待ち時間において実行されるよう圧電アクチエータ３４
を駆動するため、駆動ユニット５が設けられている。

駆動ユニット５は、加工用パルス電圧信号ＰＡを発生さ
せるために使用される制御パルス信号Ｐ’Ｂを加工用電
源部３から受は取ると共に、放電加工間隙Ｇに生じる出
力電圧Ｅを受は取っており、圧電アクチエータ３４を駆
動するための駆動パルス信号ＰＤを出力する。この駆動
パルス信号ＰＤは圧電アクチエータ３４の電極４８−４
９間に印加される。

次に、第３図を参照しながら、第１図及び第２図に基づ
いて説明した放電加工装置１の電気的制御系統の構成に
ついて説明する。

加工用電源部３は、直流電源３１、制御用パルス発生器
３２、該制御用パルス発生器３２から出力される制御パ
ルス信号ＰＢに応答してスイッチング動作を行なうスイ
ッチングトランジスタ３３、スイッチングトランジスタ
３３がオン状態となった場合にそこに流れる電流を制限
するための可変抵抗器３４が図示の如く接続されて成る
公知の構成の加工用パルス電圧発生回路として構成され
ている。スイッチングトランジスタ３３のエミッタに接
続される出力線３ａは電極取付具３６を介して加工用電
極２８と電気的に接続されており、直流電源３１の負極
に接続される出力ｖＡ３ｂはアースされることにより被
加工物２５と電気的に接続されている。スイッチングト
ランジスタ３３が制御パルス信号ＰＢに応答してオン、
オフすることにより得られる加工用パルス電圧信号ＰＡ
は、加工用電極２８と被加工物２５との間に形成される
放電加工間隙Ｇに印加され、ここで放電加工が行なわれ
る。

放電加工間隙Ｇに生じた出力電圧Ｅは制御ユニット４内
の間隙状態検出回路５１に入力され、ここで、放電加工
間隙Ｇの間隙中Ｗが所要の値より広いか狭いかの判別が
行なわれ、その時の間隙中Ｗの大きさに応じたレベルの
検出電圧りが出力される。検出電圧りは、出力電圧Ｅの
レベルが所望の間隙中に相応したレベルとなっている場
合には零であり、間隙中Ｗが所望の間隙中より広くなっ
て出力電圧Ｅのレベルが上昇すると、検出電圧りのレベ
ルはそれに従って正の方向に増大する。−方、間隙中Ｗ
が所望の間隙中より狭くなって出力電圧Ｅのレベルが低
下すると、検出電圧りのレベルはそれに従ってより負の
レベルとなる。出力電圧Ｅと検出電圧りとの間の関係が
第４図に示されている。なお、検出電圧りのレベルが零
となる出力電圧Ｅのレベルは、間隙状態検出回路５１に
接続されている可変抵抗器５２の抵抗値を調節すること
により任意に設定することができ、これによりこの制御
系により調節される間隙中の設定を行なうことができる
。上述した間隙状態検出回路５１の構成は公知であるの
で、ここではその詳細な説明は省略する。

検出信号りは、可動接点５３ａが一定レベルの直流電源
＋Ｖに接続されている切換スイッチ５３の切換制御信号
として切換スイッチ５３に印加されている。切換スイッ
チ５３の固定接点５３ｂ、５３ｃは、回転モータ３２の
駆動制御を行なうためのモータ駆動回路５４の制御端子
Ｕ、Ｄに夫々接続されている。モータ駆動回路５４は、
その制御端子Ｕに高レベルの電圧が印加された時に回転
モータ３２を正方向に回転させ、これにより加工用電極
２８をサーボ軸に沿って被加工物２５に向けて前進せし
め、一方、その制御端子りに高レベルの電圧が印加され
た時に回転モーフ３２を逆方向に回転させ、これにより
加工用電極２８をサーボ軸に沿って被加工物２５から離
れるように後退せしめるためのサーボ制御信号Ｓを出力
する構成である。

切換スイッチ５３は、検出電圧りのレベルが零又は正の
場合に、その可動接点５３ａが実線で示される状態に切
り換えられ、検出信号りのレベルが負の場合に、その可
動接点５３ａが点線で示される状態に切り換えられる構
成である。この結果、放電加工間隙Ｇの間隙中が所定の
値か又はそれより広い場合には、切換スイッチ５３は実
線で示されるように切り換えられ、モータ駆動回路５４
の制御端子Ｕに直流電源＋Ｖの高レベルの電圧が印加さ
れ、回転モータ３２が正方向に回転せしめられ、加工用
電極２８がサーボ軸に沿って前進する。−方、放電加工
間隙Ｇの間隙中が所定の値よりも狭くなった場合には、
切換スイッチ５３は点線で示されるように切り換えられ
、モータ駆動回路５４の制御端子りに直流電源十■の高
レベルの電圧が印加され、回転モータ３２が逆方向に回
転せしめられ、加工用電極２８がサーボ軸に沿って後退
する。上述の回転制御が行なわれる結果、間隙中が常に
適正な値に保たれるように電極送りのサーボ制御が行な
われることになる。なお、上述の実施例において、検出
電圧りのレベルが零の場合にも加工用電極２８を前進さ
せる構成としたが、放電加工間隙の状態は常に速い速度
で変化しているので、検出電圧りのレベルが零となった
場合に回転モータ３２の送りを停止させる構成としなく
ても全（問題は生じない。しかしながら、勿論、検出電
圧りのレベルが零となった場合に、切換スイッチ５３の
可動接点５３ａが固定接点５３ｂ、５３Ｃのいずれにも
接触しない状態とし、これにより回転モータ３２の回転
を停止させる構成としてもよい。

さらに、検出電圧りをモータ駆動回路５４に印加し、回
転モータ３２の正逆の回転の速度が、検出電圧りのレベ
ルの絶対値に従って変化するようにモータ駆動回路５４
を構成してもよい。

駆動ユニット５は、出力電圧Ｅに応答し放電加工間隙Ｇ
において放電が開始したタイミングを検出して出力パル
スＰＳを出力する放電開始検出回路６１、制御パルス信
号ＰＢに応答してセットされ該放電開始検出回路６１か
らの出力パルスｐｓの立上りに応答してリセットされる
フリップ・フロップ回路６２、制御パルス信号ＰＢの周
期より短かい周期のパルス列信号ＰＴを出力する駆動用
パルス発生器６３及びフリップ・フロップ回路６２のＱ
出力に従ってパルス列信号ＰＴの通過を制御するアンド
回路６４から成っている。

フリップ・フロップ回路６２は、制御パルス信号ＰＢの
立上りタイミングにおいてセットされる構成であり、し
たがって、そのＱ出力端子のレベルは、制御パルス信号
ＰＢのレベルがｒＬＪからｒＨＪへ変化してから放電が
開始されるまでの間ｒＨＪとなり、アンド回路６４は、
Ｑ出力端子のレベルがｒＨＪとなっている間だけパルス
列信号ＰＴの通過を許し、この通過を許されたパルス列
信号ＰＴが駆動パルス信号ＰＤとして圧電アクチエータ
３４に供給される。圧電アクチエータ３４の圧電素子４
７は、駆動パルス信号ＰＤのレベル変化に応じて伸長す
ることにより振動運動が生じ、加工用電極２８と被加工
物２５との間に高周波数の相対振動運動を与えることに
なる。

第５図には、圧電素子４７に印加される電圧Ｕのレベル
と圧電素子４７の伸長量Δｌとの間の関係を示す特性図
が示されている。ここで、縦軸には初期化された状態の
圧電素子４７の長さに対する伸長量Δｌが目盛られてい
る。第５図中の特性＆’！　（イ）は、初期化された圧
電素子４７に電圧Ｕを印加しそのレベルを零から徐々に
上げていった場合の伸長量Δｌの変化の様子を示すもの
であり、印加電圧Ｕのレベルの上昇に従ってその伸長量
Δβが増大していくことが判る。印加電圧Ｅのレベルが
例えば最大定格値Ｅｍにまで達し、Δｌ＝Δ１２となっ
た後、そのレベルを徐々に下げていくと、そのヒステリ
シス特性のために伸長量Δｌは特性線（ロ）に沿って減
少して行く。このため、印加電圧Ｅのレベルが零になっ
たとき、その伸長量Δｌは零に戻らず、所定の値ΔＮ、
となる。その後、印加電圧Ｕのレベルを零からＥｍＯ間
で変化させた場合は、その時々の伸長量Δｌは特性線（
ロ）に従って決定されることになる。すなわち、圧電素
子４７に１回だけＥｍのレベルの電圧を印加しておけば
、その後印加電圧ＵのレベルをＥｍより大きくしない限
り、特性線（ロ）に従ってその時の印加電圧Ｕのレベル
と伸長量との間の関係が一義的に定まることになる。

次に、第６図（ａ）乃至第６図（ｆ）に示す波形図を参
照しながら放電加工装置１の動作について説明する。

第６図（ａ）に示される制御パルス信号ＰＢのレベルが
時刻ｔ−ｊ　、において低レベル状態から高レベル状態
に変化すると、スイッチングトランジスタ３３がオンと
なり、放電加工間隙Ｇには放電加工のための所要の電圧
が印加される。これと同時にフリップ・フロップ６２が
セットされ、そのＱ出力端子のレベルがｒＬＪからｒＨ
Ｊに変化する（第６図（ｄ））。この結果、パルス発生
器６３からのパルス列信号ＰＴ（第６図（ｅ））はアン
ド回路６４を通過し、駆動パルス信号ＰＤとして圧電素
子４７に印加される。

パルス列信号ＰＴは、第６図（ｅｌに示されるように、
制御パルス信号ＰＢの繰り返し周期よりも短かい繰り返
し周期を有するパルス列信号であり、したがって、これ
と同じ周期の駆動パルス信号ＰＤが圧電素子４７に印加
されることにより、圧電素子４７はパルス列信号ＰＴの
周波数と同一の周波数で繰り返し伸長し、加工用電極２
８をこの周波数で振動運動させることとなる。駆動パル
ス信号ＰＤの波高値レベルはＶａであり、したがって、
第５図から判るように所定の初期化を行なっておくこと
により、圧電素子４７の伸長量は、駆動パルス信号ＰＤ
が低レベル状態にある場合はΔ１１であり、その高レベ
ル状態にあってはΔ１２となる。

このため、第６図（ｆ）に示される駆動パルス信号ＰＤ
の印加により、圧電アクチエータ３４は加工用電極２８
をその加工軸方向に沿ってΔ１２Δ！！１の振巾をもっ
て所定の周期で振動させる。

このため、放電加工間隙Ｇの巾Ｗの値が周期的にせばめ
られ、これにより放電加工間隙Ｇにおける放電の発生が
促されることになる。

１＝１２において放電が開始されると、放電開始検出回
路６１からは１＝１２において立上り所定のパルス巾を
有する出力パルスＰＳが出力され、フリップ・フロップ
６２はこれに応答してリセットされる（第６図（Ｃ１，
（ｄ））。このため、ｔ−ｔ２においてアンド回路６４
は閉じられ、駆動パルス信号ＰＤの出力が停止する。し
たがって、１＝１□以後において放電加工間隙Ｇに放電
が生じている期間にあっては、その巾Ｗが圧電アクチエ
ータ３４により変化せしめられることはなく、所要の放
電動作が安定に行われる。１＝１．において制御パルス
信号ＰＢのレベルがｒＨＪから「Ｌ」に変化すると、ス
イッチングトランジスタ３３がオフとなり、放電動作が
終了する。第６図（ｂｌには、出力電圧Ｅのレベルの変
化の様子が示されている。

上記では、１つの加工用パルス電圧の印加の場合の動作
について説明したが、これと同様の動作が繰り返し行な
われ、被加工物２５の加工が制御ユニット４により実行
されるサーボ制御動作と相俟って進行する。

第６図（ｂｌに示される放電の待ち時間Ｗ、、Ｗ２゜Ｗ
３において加工用電極２８と被加工物２５との間に上述
の如（して与えられる相対振動運動のために、放電加工
間隙Ｇにおいて放電が生じやすい状態となり、第６図（
ｂ）に示される放電の待ち時間Ｗ、、Ｗｔ、Ｗ、が、こ
のような相対振動運動を与えない従来の場合に比べて有
効に短縮され、放電加工速度の向上に大きく役立つもの
である。

なお、上記では、型彫り用の放電加工装置に本発明を適
用した場合の一実施例について説明したが、本発明は、
例えばワイヤカット放電加工装置の場合においても同様
に適用でき、同様の優れた格別の効果を得ることができ
るものであり、本発明は他の種々の型式の放電加工装置
についても適用されるものである。

（発明の効果） 本発明によれば、上述の如く、放電の待ち時間において
、被加工物と加工用電極との間に高周波数の相対振動運
動を適宜に与えることにより、放電の待ち時間を短縮し
、加工速度の向上を図ることができる優れた効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図に示す圧電アクチエータを拡大して示す拡大詳細図、
第３図は第１図に示した放電加工装置の電気系統の回路
図、第４図は第３図に示す間隙状態検出回路の入出力電
圧の関係を示す特性図、第５図は第２図に示した圧電素
子の特性図、第６図（８）乃至第６図（ｆ）は第３図の
各部の信号の波形図である。 １・・・放電加工装置、２・・・加工機本体、４・・・
制御ユニット、５・・・駆動ユニット、２５・・・被加
工物、２８・・・加工用電極、３２・・・回転モータ、
３４・・・圧電アクチエータ、４７・・・圧電素子、５
１・・・間隙状態検出回路、Ｄ・・・検出電圧、Ｓ・・
・サーボ制御信号、Ｇ・・・放電加工間隙、Ｅ・・・出
力電圧、ＰＡ・・・加工用パルス電圧信号、ＰＢ・・・
制御パルス信号、ＰＣ・・・駆動パルス信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、加工用電極と被加工物との間に形成される放電加工
   間隙に加工用パルス電圧を供給することにより前記被加
   工物を放電加工するようにした放電加工装置において、
   前記放電加工間隙に生じる電気信号に応答し前記加工用
   パルス電圧が前記放電加工間隙に印加されてから前記放
   電加工間隙に放電電流が流れるまでの期間を検出する検
   出手段と、上記加工用電極と前記被加工物との間に相対
   的に高周波数の振動運動を与えるための電気制御式のア
   クチエータ手段と、前記検出手段に応答し前記期間内の
   少なくとも一部において前記アクチエータを作動させる
   ための制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装
   置。