JPH0577107A - 電解仕上げ加工装置の異常電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極間隙における異常電流の発生をより早期に
検出して被加工物の損傷を小さくする。 【構成】 電解液中に対向させた被加工物と電極との極
間で放電させたパルス電流を、予め設定した上限値、下
限値のときに検知する電流上限検出回路１０及び電流下
限検出回路１１を備えた電解仕上げ加工装置の異常電流
検出回路において、放電パルス電流の電流減少率が予め
設定したパルス電流の電流減少率の範囲を逸脱した場合
を異常状態として検知する異常状態検出回路１８を備え
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電解仕上げ加工装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は電解仕上げ加工装置の基本回路図
である。図において、１は電解仕上げ加工装置の電解液
中で電極２と被加工物３との間に形成される極間隙、４
は極間隙１に流れる電流を電圧値に変換して制御装置５
に送る電流分流器、６は制御装置５からの制御信号によ
りトランジスタ等で構成されたスイッチング素子７をス
イッチングさせるドライブ回路、８はコンデンサ９を充
電する充電器である。コンデンサ９への充電は、極間隙
１に流れる電流のピーク値が、制御装置５に設定された
電流値と等しくなるような電圧に充電される。なお、設
定電流値は一般に、加工する面積に比例した値を設定す
る。

【０００３】次に、図７の回路に基づき電解仕上げ加工
装置の放電動作を説明する。なお、電解液中に適当な間
隙をおいて対向させた電極２と被加工物３との間に形成
される極間隙１には抵抗が存在し、この抵抗値をＲｇと
する。また、以下の説明においては、簡単のため、その
他の回路中に存在するインピーダンスについては無視す
るものとする。

【０００４】コンデンサ９はスイッチング素子７がＯＦ
Ｆしている間に充電器８により充電され、この時の電圧
をＶとする。電圧Ｖで充電されたコンデンサ９に溜まっ
た電荷は、ドライブ回路６のドライブ信号で、スイッチ
ング素子７をＯＮすることにより極間隙１に放電され
る。ドライブ回路６は制御装置５の指令により一定時間
（通常は数十ｍ秒）、スイッチング素子７をＯＮさせ
る。コンデンサ９の静電容量をＣ、スイッチング素子７
をＯＮさせる時間をｔ、極間隙１の抵抗をＲｇ、回路中
のその他の部分に存在するインピーダンスを無視する
と、回路を流れる電流ｉは（１）式で表せる。

【０００５】

【数１】

【０００６】つまり、極間隙１には初期電流Ｖ／Ｒｇ、
時定数Ｒｇ・Ｃで減少してゆく電流が流れることがわか
る。一方、極間隙１を流れる電流の電流値は電流分流器
４により電圧値に変換され、その値は制御装置５により
監視されている。その電圧値は、例えば放電パルス電流
のピーク電流値が、予め設定した目標値と同一の値にな
るように、コンデンサ９の充電電圧を制御するのに用い
られ、１つの放電が終わると、充電器８は制御装置５の
指令により、コンデンサ９の電圧が指令値になるまで充
電電流を流すようになっている。そして、制御装置５に
より定められた一定のスイッチングＯＦＦ時間を経て、
再び次のパルス電流を流す。この動作を予め定められた
回数だけ繰り返すようになっている。

【０００７】次に、極間隙１に異常電流が流れた場合の
検出法について説明する。極間隙１に存在する抵抗Ｒｇ
は、極間隙の距離や対向する面積、加工液の種類や濃度
などにより決定されるが、極間隙の距離が加工面全体に
渡って均一でなかったり、加工により発生したスラッジ
が加工液中に滞留または被加工物表面に付着したり、被
加工物表面に不慟体膜が発生した場合には、部分的に抵
抗値が高くなることがあり、１つのパルス電流が流れて
いる間にも抵抗Ｒｇは刻々と変化する。また、極間隙１
に存在する抵抗Ｒｇが加工面全体に均一でない場合に
は、抵抗の小さな部分に異常電流が集中的に流れるた
め、被加工物の一部分を損傷させてしまうことになる。
従って、極間隙１に異常電流が流れた場合には、それを
素早く検知し、ドライブ回路６への指令によりスイッチ
ング素子７をＯＦＦさせて、電流を止めることが必要に
なる。

【０００８】図８は図７で示した制御装置５内の従来の
異常電流検出回路の構成図である。図４の電流分流器４
からの電流波形は、電流上限検出回路１０及び電流下限
検出回路１１に入力される。そして、電流上限検出回路
１０及び電流下限検出回路１１において予め設定された
上限値及び下限値と比較され、上限値を上回った場合に
は電流上限信号１２が出力され、下限値を下回った場合
には電流下限信号１３が出力される。これらの電流上限
信号１２と電流下限信号１３は論理和回路１４に入力さ
れており、電流上限信号１２または電流下限信号１３の
いづれかの信号が出力されると、電流異常検出信号１５
を発生する。ただし、電流異常検出信号１５は、パルス
電流が立ち上がるまでの一定時間と、パルスＯＦＦ中は
出力されないようにしている。この電流異常検出信号１
５は、ＮＣ装置１７とパルス電流指令回路１６に送ら
れ、パルス電流指令回路１６ではパルス電流を直ちにＯ
ＦＦするため、ドライブ回路６のドライブ信号をＯＦＦ
させる信号を出力する。同時に、ＮＣ装置１７では、ア
ラーム表示をしたり、加工そのものをストップさせたり
して、オペレータに異常を知らせる等の処理を行う。

【０００９】図９〜図１１には極間隙１を流れるパルス
電流の波形例を示した。図９は正常な波形すなわち設定
波形あり、コンデンサ９の充電電圧Ｖ、及び極間隙１の
抵抗Ｒｇで決定されるピーク電流値に達した後、時定数
Ｒｇ・Ｃで減少してゆき、設定時間経過後ＯＦＦされて
いる。ここで、上限値及び下限値は、例えばピーク電流
値に対し、それぞれ上下に２０〜３０％程度に設定され
ている。図１０はパルスの初期に極間の異常により、電
流減少の傾きが正常波形に比べ異常に大きい部分を有
し、ｂ点で電流の下限値が検出された場合であり、下限
値検出後一点破線に示すような波形になる。図１１はコ
ンデンサ９の充電電圧不適当、あるいは極間隙距離の変
動等により電流ピーク値が高くなり、ｃ点で上限値が検
出された場合であり、上限値検出後一点破線に示すよう
な波形になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成された異常電流検出回路では、パルス電流の
電流値が、予め設定した上限値または下限値に達するま
で異常電流が検出されないため検出遅れが生じ、放電電
流を停止させるのが遅れて被加工物を損傷させてしまう
恐れがあった。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、異常電流の発生をより早期に検出して被加
工物の損傷を小さくする、電解仕上げ加工装置の異常電
流検出回路を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、電解液中に対
向させた被加工物と電極との極間で放電させたパルス電
流を、予め設定した上限値、下限値のときに検知する電
流上限検出回路及び電流下限検出回路を備えた電解仕上
げ加工装置の異常電流検出回路において、前記パルス電
流の電流減少率が予め設定したパルス電流の電流減少率
の範囲を逸脱した場合を、異常状態として検知する異常
状態検出回路を備えるようにしたものである。

【００１３】

【作用】本発明においては、電流上限検出回路及び電流
下限検出回路で放電パルス電流の上限値、下限値が検出
されるのに加え、異常状態検出回路において放電パルス
電流の電流減少率の異常が検出される。

【００１４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。電解仕上げ加工装置全体の回路構成は図７と同一
とする。

【００１５】図１は本発明の実施例を示す電解仕上げ加
工装置の異常電流検出回路の構成図であり、図８に示す
従来例と同一の部分には、同一の符号を付してその説明
を省略する。本実施例は図８に対し、異常状態検出回路
１８が新たに付加されたもので、電流パルスの立ち下が
りの傾きが、予め定まる傾きに比べて異常に大きい場合
を捕らえて異常状態を検出するもので、設定電流に対す
る電流上限検出回路１０及び電流下限検出回路１１で捕
らえきれない異常電流を検出しようとするものである。
本実施例においては電流上限検出回路１０、電流下限検
出回路１１及び異常状態検出回路１８の何れかの回路で
異常電流が検出された場合に、論理和回路１４から異常
電流検出信号１５が出力される。この後の処理について
は従来技術で示したものと同一なので、説明を省略す
る。

【００１６】次に、本発明による異常状態検出回路１８
について説明する。図２が異常状態検出回路１８の一実
施例である。図において、１９は電圧増幅率１のバッフ
ァ・アンプであり、入力された電流波形に従って、コン
デンサ２０（静電容量をＣｓとする）をパルス幅に比べ
て十分に短い時間で充電できる電流を出力することがで
きる。２１は充電されたコンデンサ２０を放電させるた
めの抵抗である（抵抗値をＲｃとする）。２２は検出感
度設定用の可変抵抗器であり、その抵抗値は抵抗２１に
比べて十分に大きいものとする。２３は電圧比較器であ
り、入力された電流波形と、コンデンサ２０の電圧を可
変抵抗器２２により分圧した電圧とを比較し、入力され
た電流波形の方が小さい場合に電流異常信号を出力す
る。２４は逆流防止用ダイオードである。

【００１７】図２の例において、コンデンサ２０の電圧
Ｖｓ1 は、次式にて表わされる時定数τで減小していく
ことがわかる。

【００１８】

【数２】

【００１９】（２）式の時定数τを、図７で説明した正
常時の極間隙１を流れる電流の時定数Ｒｇ・Ｃと同等の
値に設定し、さらに可変抵抗器２２により検出感度設定
を適当な値に設定した場合の異常電流検出の動作を、図
３の電流波形の例により説明する。

【００２０】図３の実線で示した波形は図１０の実線と
同一の波形である。この波形を電圧変換した信号をＶｉ
とし、図２の回路に入力した場合について説明する。図
３の破線で示した波形は図２におけるＶｓ1 とＶｓ2 に
相当する波形である。図２のＲｃ・Ｃｓを図７における
Ｒｇ・Ｃと同一の値とした場合、Ｖｓ1 の波形は極間隙
１を流れる電流波形の理想的な形をしていると言える。
又、Ｖｓ2 はＶｓ1 を可変抵抗器２２で分圧した後の電
圧である。極間隙にスラッジが滞留したり、加工面の一
部に付着したりして極間隙の抵抗の分布が均一でなく、
加工面全体に均一に電流が流れなくなると、入力波形は
Ｖｓ1 の形から外れ、電流が急激に減少する瞬間があ
る。ＶｉとＶｓ2 とを電圧比較器２３で比較し、Ｖｉの
方が下回る点を検出すると、前述の電流が急激に減少す
る点を捕らえることができる。図３のａ点がこの点に相
当し、異常電流が発生したとみなすことができる。図３
のｂ点は従来例で説明した下限値から異常を検出した場
合の点であり、ｂ点よりもａ点の方がより早く検出して
いることがわかる。この電圧比較器２３より出力される
信号を異常電流の検出信号として使用し、電流パルスを
ストップさせた場合の電流波形を一点鎖線で示す。

【００２１】上記の実施例では、Ｒｃ及びＣｓを固定値
とした場合の例を示したが、極間隙の面積等の入力によ
り極間隙に存在する抵抗値Ｒｇを制御装置５で計算して
予測し、予め知られているコンデンサの静電容量Ｃとか
ら、極間隙を流れる電流減少の時定数Ｒｇ・Ｃを計算し
て、Ｒｃ・ＣｓがＲｇ・Ｃと同等となるように自動的に
ＲｇまたはＣｓを変更してもよいし、オペレーターが任
意に変更できるようにしてもよい。又、実際の電流波形
からオペレーターまたは制御装置５が理想的な電流波形
を割り出して、その波形になるようにＲｃ及びＣｓをオ
ペレーターまたは制御装置５が決定し変更するようにし
てもよい。

【００２２】実施例２．実施例１では、異常電流検出回
路として設定電流に対する電流上限検出回路１０と、電
流下限検出回路１１と、電流の立ち下がりの傾きが異常
に大きい場合に異常電流を検出する異常状態検出回路１
８を設けた例を示したが、さらに図４の例に示す異常状
態検出回路２５を設けて、電流の立ち下がりの傾きが異
常に小さいとき或いは逆にある時点で電流値が増加した
状態を検出することにより、より検出精度の高い異常電
流検出回路を構成することができる。図４において２６
及び２７は抵抗であり抵抗値はバッファ・アンプ１９の
電圧増幅率が１．２〜１．５程度となるように設定され
ている。以下、コンデンサ２０、抵抗２１、ダイオード
２４、可変抵抗器２２は図２で説明した回路例と同様で
あるが、電圧比較器２３への接続が図２とは異なり、図
４ではＶｓ2 よりもＶｉの方が大きい場合に、異常電流
を検出するようになっている。

【００２３】可変抵抗器２２により検出感度設定を適当
な値に設定した場合の異常電流検出の動作を、図５の電
流波形の例により説明する。図５は電流パルスの途中で
電流値が一瞬上昇した場合の例であり、ｃ点で異常電流
を検出することができる。この検出後の処理は実施例１
と同様なので説明は省略する。図６は本発明による異常
電流検出回路の構成の一実施例である図１の構成図に、
図４にて説明した回路を加えた構成図であり、２５が図
４にて説明した異常状態検出回路である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の異常電流
検出回路によれば、電解仕上げ加工における放電パルス
電流に関して、電流上限検出回路及び電流下限検出回路
に加え、異常状態検出回路を備えたので、放電パルス電
流が上限値と下限値の間にある場合でも、想定外の異常
な電流変化を早期に検出して、被加工物の損傷を小さく
することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る異常電流検出回路の構成図であ
る。

【図２】異常状態検出回路の構成図である。

【図３】図２の異常状態検出回路の作用を示す説明図で
ある。

【図４】異常状態検出回路の構成図である。

【図５】図４の異常状態検出回路の作用を示す説明図で
ある。

【図６】本発明に係る異常電流検出回路の構成図であ
る。

【図７】電解仕上げ加工装置の基本回路図である。

【図８】従来の異常電流検出回路の構成図である。

【図９】パルス電流の波形例示図である。

【図１０】パルス電流の波形例示図である。

【図１１】パルス電流の波形例示図である。

【符号の説明】

１ 極間隙 ２ 電極 ３ 被加工物 ５ 制御装置 ６ ドライブ回路 ７ スイッチング素子 ９ コンデンサ １０ 電流上限検出回路 １１ 電流下限検出回路 １８ 異常状態検出回路 １９ バッファ・アンプ ２３ 電圧比較器 ２５ 異常状態検出回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解液中に対向させた被加工物と電極と
   の極間で放電させたパルス電流を予め設定した上限値、
   下限値のときに検知する電流上限検出回路及び電流下限
   検出回路を備えた電解仕上げ加工装置の異常電流検出回
   路において、前記パルス電流の電流減少率が予め設定し
   たパルス電流の電流減少率の範囲を逸脱した場合を異常
   状態として検知する異常状態検出回路を備えたことを特
   徴とする電解仕上げ加工装置の異常電流検出回路。