JPH0545365B2 - - Google Patents

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装置の加工用電源に関し、
特に面粗度が1μｍRmax以下の精密な仕上面を得
るための電源に関するものである。

［従来の技術］ 一般に交流高周波による放電加工では、平均加
工電圧が０となるため電解作用によるチツピング
（欠落現象）が発生しないことと、一発の半波放
電ごとに極性が交替することによりこの放電ごと
の放電点が異なるため、きわめて良質の加工面が
得られるなどの優れた加工特性を持つことが知ら
れている。

第７図は従来の放電加工用電源の概略構成図で
ある。図において１は直流電源、２はスイツチン
グ素子、３はスイツチング素子２を、駆動するた
めの駆動回路、４は電流制限用に設けられた抵抗
器、５は結合トランス、６は加工用電極と被加工
物により形成される極間、７は電流供給線および
う極間に存在する浮遊インダクタンス、８は同じ
く電流供給線に存在する浮遊キヤパシタンスであ
る。

次に動作について説明する。スイツチング素子
２は駆動回路３により数百〜数ＭHzの周波数でス
イツチングを行い、結合トランス５の一次側（直
流電源側）には交流パルスが発生する。

この一次側で発生した交流パルスは結合トラン
ス５の二次側（極間側）に誘導されるが、その際
結合トランス５と極間６との間に存在する浮遊イ
ンダクタンス７と浮遊キヤパシタンス８との共振
により決定される交流高周波電圧が極間６に供給
される。

そして、極間に供給された電圧により、加工電
極、被加工物間に放電が発生し、加工電極、被加
工物間の相対位置を三次元的に移動させることで
所望の加工形状が加工されるが、その際加工面の
特性は極間に供給された電圧により大きく左右さ
れる。

通常、極間に対して並列に発生する浮遊インダ
クタンスは0.1〜数μH、浮遊キヤパシタンス８は
数百〜数千pF程度であるが、回路が加工機本体、
被加工物を包含したものとなるため、機械構造の
差によりばらつきを持つものであり、加工中の電
極、被加工物間距離、対向面積の変化によつても
浮遊キヤパシタンス８は大きく変動していた。

［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用電源は、以上の
ように構成されているため、実際の極間６に供給
される電圧は浮遊インダクタンス７、浮遊キヤパ
シタンス８により大きく変動してしまうため、安
定した加工特性を常に維持することは困難であつ
た。

また、例えば粗加工においては、極間電圧を高
くして、加工速度を速くし、又は仕上げ加工にお
いては極間電圧を低くして面粗度を向上させるの
が一般的である。このような加工条件に応じて、
極間電圧を変えるには、周波数を変えるか又は電
源電圧を変えるとよいが、周波数を変える構成に
した場合は構成が複雑になるという問題点があつ
た。

また、極間電圧を非常（数百ボルト）に高くす
る場合は、電源を非常に高くしなければならない
ので電源が高価なものになるという問題点があつ
た。

本発明は以上の問題点を解決するためになされ
たもので、加工条件に応じて、周波数及び電源電
圧を変化させなくとも、簡単な構成で極間電圧を
変化させることができる放電加工用電源を得るこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この第１の発明に係る放電用加工電源は、被加
工物との間に微少間〓をもつて、配置される電極
と、開閉器及び所定容量のコンデンサが直列に接
続された直列回路を複数互いに並列接続して形成
された容量選択回路とその容量選択回路に直列に
接続された結合コイルからなり、一端が電極に接
続された結合回路部と、直流電源及びその直流電
源に直列に接続された電流制御用抵抗からなり、
一端が結合回路部の他端に接続され、他端が被加
工物に接続された直流電源供給部と、直流電源供
給部に並列接続され、オンオフ制御されるスイツ
チング素子と、スイツチング素子を所定の高周波
信号でオンオフ制御する駆動部とを備えたもので
ある。

第２の発明に係る放電用加工電源は、被加工物
との間に微少間〓をもつて、配置される電極と、
開閉器及び所定容量のコンデンサを互いに並列接
続された並列回路を所定数互いに直列接続した容
量選択回路とその容量選択回路に直列に接続され
た結合コイルからなり、一端が電極に接続された
結合回路部と、直流電源及び直流電源に直列に接
続された電流制御用抵抗からなり、一端が結合回
路部の他端に接続され、他端が被加工物に接続さ
れた直流電源供給部と、直流電源供給部に並列接
続され、オンオフ制御されるスイツチング素子
と、スイツチング素子を所定の高周波信号でオン
オフ制御する駆動部とを備えたものである。

［作用］ この第１の発明においては、結合回路部の容量
選択回路の開閉器が閉じられると、その開閉器に
直列接続されている所定容量のコンデンサが選択
され、その選択された所定容量のコンデンサが電
極に接続されている結合コイルに直列接続され
る。

そして、直流電源供給部に並列接続されたスイ
ツチング素子が駆動部によつて、オンオフ制御さ
れると、少なくとも、選択されたコンデンサの容
量に基づいた交流パルスの極間電圧が電極と被加
工物によつて形成される微少間〓に発生する。

第２の発明においては、結合回路の開閉器が閉
じていない場合は、所定数の所定容量のコンデン
サが直列に結合コイルに接続される。

そして、直流電源供給部に並列接続されたスイ
ツチング素子が駆動部によつて、オンオフ制御さ
れると、少なくとも所定数直列接続されたコンデ
ンサの容量に基づいた交流パルスの極間電圧が電
極と被加工物によつて形成される微少間〓に発生
する。

また、開閉器が閉じられた場合は、少なくとも
その開閉器に並列に接続された容量のコンデンサ
を除いた他のコンデンサが容量選択回路を形成し
て、結合コイルに直列に接続される。

そして、スイツチング素子が駆動部によつて、
オンオフ制御されると、少なくとも開閉器に並列
に接続された容量のコンデンサを除いた他のコン
デンサの容量に基づいた交流パルスの極間電圧が
電極と被加工物によつて形成される微少間〓に発
生する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。第１図は第１の本発明の放電加工用電源の概
略構成図である。図において、１は直流電源、２
はスイツチング素子、３はスイツチング素子２を
駆動するための駆動回路、４は電流制限用に設け
られた抵抗器、６は加工電極、被加工物により形
成される極間、７は電流供給線・極間などに存在
する浮遊インダクタンス、８は同じく電流供給
線・極間などに存在する浮遊キヤパシタンスであ
る。１０は電流供給線を介して電極に接続された
結合コイル、１１は電流供給線を介して電極と電
流制御用の抵抗４との間に直列に接続された結合
回路である。この結合回路１１はリレー１２ａ〜
リレー１２ｎと所定容量にされたコンデンサ１３
ａ〜コンデンサ１３ｎとをリレーとコンデンサの
組合わせで、それぞれ直列に接続した複数の直列
回路を互いに並列に接続して形成された容量選択
回路とその容量選択回路に直列に接続された結合
コイル１０からなり、一端が電流供給線を介して
電極に接続されたものである。

また、電流制御用の抵抗器４と直流電源１とを
総称して直流電源供給部という。

次に動作について説明する。いま、結合コイル
１０を浮遊インダクタンス７と比較して十分大き
く選んだ場合とし、結合回路１１のいずれかのリ
レーが接点を閉じたときを考える。また、コンデ
ンサの容量はそれぞれ相違しているとする。

まず、スイツチング素子２がOFFした際、回
路は第２図に示すようなR₁，C₁，C₂，L₁及び電
源により構成される直列回路となるため、図中矢
印で示すようにC₁，C₂への充電が行われる。

次に、スイツチング素子２がONした際、回路
は第３図に示すようなC₁，C₂にたくわえられて
いた電荷は図中矢印の方向へ放電される。

このように、駆動回路３によつて数ＭHzでスイ
ツチング素子２のON、OFF動作を繰り返すこと
により、極間６にはC₂の両端の極間電圧が発生
する。すなわち、交流パルス電圧（以下交流高周
波電圧という）が発生し、この交流パルスの極間
電圧によつて放電加工が行われる。

この極間電圧である交流高周波電圧は、極間の
間に存在する浮遊インダクタンス７と浮遊キヤパ
シタンス８との共振により決定される交流高周波
電圧となる。

次に、先にも述べた様に、放電加工装置の場合
には回路が加工機本体、加工間〓を包含したもの
となるため、機械構造の違い、あるいは、電極、
被加工物間の距離・対向面積の変化などによつて
浮遊キヤパシタンス８であるC₂は大きく変動す
るものであり、また浮遊インダクタンス７につい
ても電流供給線の端末処理の方法などにより変動
するものである。

このような浮遊キヤパシタンス８であるC₂、
浮遊インダクタンス７の変化に対して、極間電圧
の変動を抑えることが、仕上加工の場合等は均一
な加工面を得るために必要である。

ところで、本実施例の回路において、浮遊キヤ
パシタンス８であるC₂の変動に対する極間電圧
の特性は、結合コンデンサのキヤパシタンスC₁、
結合コイル１０のインダクタンスL₁により決定
するものであり、一般には極間電圧を変えるに
は、結合コンデンサの容量C₂又は駆動回路３の
発振周波数若しくは電源電圧を変えると極間電圧
が変わることが知られている。

例えば、第１図のスイツチング素子２がオフの
とき、リレー１２ａを閉じると、直流電源１、電
流制御用抵抗４、結合コンデンサ１３ａ、リレー
１２ａ、結合コイル１０、電極、極間６、被加工
物、直流電源１からなる閉ループの直列回路が形
成される。

また、スイツチング素子２がオンのときは、ス
イツチング素子２、結合コンデンサ１３ａ、リレ
ー１２ａ、結合コイル１０、電極、極間６、被加
工物、スイツチング素子２からなる閉ループの直
列回路が形成される。

第４図は結合コンデンサーの容量をそれぞれ相
違させた場合の極感電圧との関係を示す図であ
る。

この場合は、浮遊容量変動の範囲が数百〜
1000pFとする。また、発振周波数が2MHzの場合
とする。図１において、結合コイルは5μH〜
20μHの範囲が適当であることが実験的に実証さ
れており、この場合は例えば、結合コイル１０を
12μHとし、またコンデンサの容量を0.01μF又は
1000pF若しくは100pFとしたものである。

図４のＡの特性は、スイツチング素子を駆動す
る駆動パルスの周波数を2MHzにし、例えば結合
コンデンサ１３ａが0.01μFであつた場合に、他の
リレーが接点を開いているとき、リレー１２ａが
接点を閉じたときの極間電圧の特性を示したもの
である。

同図に示すように、0.01μFを選択した場合は浮
游容量の変動が100pF〜1000pFであつた場合で
も、0.01μFの容量に基づいた極間電圧となり、最
も高い電圧範囲は約400V〜480V程度得ることが
できることを示すものである。

また、ピークを示す点は、浮游容量の変動によ
り、極間に印加される極間電圧の周波数が共振周
波数に最も近接した点である。このような、高電
圧は加工初期における粗加工に適している。

また、第４図のＢの特性は、結合コンデンサ１
３ｂが1000pFの容量であつた場合に、他のリレ
ーが接点を開いているとき、リレー１２ｂが接点
を閉じた場合の極間電圧の特性を示すものであ
る。

同図に示すように、1000pFの結合コンデンサ
とすることにより、極間に1000pFの容量に基づ
いた極間電圧となり、わりあいとフラツトな出力
電圧を得ることが可能となり、加工面を滑らかに
する場合に適している。

さらに、Ｃの特性は、結合コンデンサー１３ｃ
が100pFの場合にリレー１２ｃが接点を閉じた場
合を示し、100pFの結合コンデンサーをリレーに
よつて選択することにより、出力電圧が低下して
いる。このような、加工は仕上げ加工に適してい
る。

通常放電加工における仕上加工は、加工の進行
に伴つて極間電圧条件を変えて、最終的に良質加
工面、加工精度を得るものであるので、このよう
に、所定容量にされた結合コンデンサを選択させ
ることにより、加工条件に応じた加工が容易に行
える。

第５図は結合コンデンサーを2000pF又は500pF
の容量にした場合の極間電圧の特性を示す図であ
り、いずれも浮遊容量が図中破線間において変動
しても、所定の極間電圧を得ることが可能となつ
ている。

第５図に示すようにリレーによつて、結合コン
デンサの容量を2000pFにした場合は、0.01μFの
１／５であるので、極間電圧は第４図のＡの特性と
比較すると、極間電圧は低下するが安定状態に近
い第５図のＡの特性とすることが可能である。

また、結合コンデンサを500pFに切り換えた場
合は、第４図で示したＢの特性より低下した極間
電圧となつた第５図のＢに示すような特性とな
る。

このように、リレー１２ａ〜リレー１２ｎを用
いて、所定容量の結合コンデンサを選択すること
により、その結合コンデンサが結合コイルに介し
て電極に接続させることになるので、極間電圧は
結合コンデンサの容量によつて、変化することに
なる。

なお、本実施例においては複数の結合コンデン
サを並列に接続した状態で切り換えを行う例をあ
げたが、第６図の様に結合コンデンサとリレーと
を互いに並列に接続して構成した回路を、所定数
直列に結合コイルに接続した状態にして、切り換
えるような構成としても良い。

第６図は第２の発明の一実施例の概略構成図で
ある。１４は結合回路部である。結合回路部１４
はリレー及び所定容量のコンデンサを互いに並列
接続させた並列回路を所定数互いに直列接続した
容量選択回路と該容量選択回路に直列に接続され
た結合コイル１０からなり、一端が電流供給線を
介して電極に接続されたものである。

このような構成において、例えばリレー１２ａ
を開状態にし、他のリレー１２ｂ〜リレー１２ｎ
を閉状態にしていた場合は、コンデンサ１３ａが
結合コイル１０に直列に接続された容量選択回路
１４を形成する。

例えば、結合コイル１０が2μHで、コンデンサ
１３ａが0.01μFのときは、第４図に示すＡの特性
を得ることになる。

また、リレー１２ａを閉状態にし、リレー１２
ｂを開状態にし、他のリレー１２ｃ〜リレー１２
ｎを閉状態にしていた場合は、コンデンサ１３ｂ
が結合コイル１０に直列に接続された容量選択回
路１４を形成する。

例えば、結合コイル１０が2μHで、コンデンサ
１３ａが1000pFのときは、第４図に示すＢの特
性を得ることになる。

さらに、リレー１２ａ及びリレー１２ｂを閉状
態にし、リレー１２ｃを開状態にし、他のリレー
１２ｄ〜リレー１２ｎを閉状態にしていた場合
は、コンデンサ１３ｃが結合コイル１０に直列に
接続された容量選択回路１４を形成する。

例えば、結合コイル１０が2μHで、コンデンサ
１３ａが100pFのときは、第４図に示すＣの特性
を得ることになる。

また、本実施例では結合コンデンサー９の切り
換え手段としてリレー１１を設けた例を示した
が、ロータリースイツチ等のような他の切り換え
手段でもよい。

［発明の効果］ 以上のように第１の発明によれば、結合回路の
開閉器が閉じられると、その開閉器に直列に接続
されている所定容量のコンデンサが選択されて、
結合コイルと直列に接続され、直流電源供給部に
並列接続されたスイツチング素子がオンオフ制御
されたとき、選択されたコンデンサの容量に基づ
いた交流パルスの極間電圧が微少間〓に発生する
ので、開閉器を切替えることにより、極間電圧を
容易に変えることができるという効果が得られて
いる。

このため、スイツチング素子の駆動周波数又は
出力電圧を変化させることが可能な直流電源にし
なくともよいので、装置の構成が簡単であるとい
う効果が得られている。

また、第２の発明によれば、結合回路の開閉器
が閉じられていない場合に、スイツチング素子が
オンオフ制御されたとき、少なくとも直列接続さ
れた所定数の所定容量のコンデンサの容量に基づ
いた交流パルスの極間電圧が微少間〓に発生し、
また開閉器を閉じた場合は、その開閉器に並列に
接続されている容量のコンデンサを除いた他のコ
ンデンサが結合コイルに接続され、他のコンデン
サの容量に基づいた交流パルスの極間電圧が微少
間〓に発生するので、簡単な構成で極間電圧を変
えることができるという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の本発明の放電加工用電源の概略
構成図、第２図および第３図は本実施例による回
路の動作を示す等価回路図、第４図は結合コンデ
ンサの容量をそれぞれ相違させた場合の極間電圧
との関係を示す図、第５図は結合コンデンサを
2000pF又は500pFの容量にした場合の極間電圧の
特性を示す図、第６図は第２の発明の一実施例の
概略構成図、第７図は従来の放電加工用電源の概
略構成図である。 図において、１は直流電源、２はスイツチング
素子、３は駆動回路、４は抵抗器、６は極間、９
は結合コンデンサ、１０は結合コイル、１１はリ
レーである。なお、図中同一符号は同一又は相当
部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物との間に微少間〓をもつて、配置さ
   れる電極と、 開閉器及び所定容量のコンデンサが直列に接続
   された直列回路を複数互いに並列接続して形成さ
   れた容量選択回路と該容量選択回路に直列に接続
   された結合コイルからなり、一端が前記電極に接
   続された結合回路部と、 直流電源及び該直流電源に直列に接続された電
   流制御用抵抗からなり、一端が前記結合回路部の
   他端に接続され、他端が前記被加工物に接続され
   た直流電源供給部と、 前記直流電源供給部に並列接続され、オンオフ
   制御されるスイツチング素子と、 前記スイツチング素子を所定の高周波信号でオ
   ンオフ制御する駆動部と を有することを特徴とする放電加工用電源。 ２ 被加工物との間に微少間〓をもつて、配置さ
   れる電極と、 開閉器及び所定容量のコンデンサを互いに並列
   接続させた並列回路を所定数互いに直列接続した
   容量選択回路と該容量選択回路に直列に接続され
   た結合コイルからなり、一端が前記電極に接続さ
   れた結合回路部と、 直流電源及び該直流電源に直列に接続された電
   流制御用抵抗からなり、一端が前記結合回路部の
   他端に接続され、他端が前記被加工物に接続され
   た直流電源供給部と、 前記直流電源供給部に並列接続され、オンオフ
   制御されるスイツチング素子と、 前記スイツチング素子を所定の高周波信号でオ
   ンオフ制御する駆動部と を有することを特徴とする放電加工用電源。