JPH0768417A

JPH0768417A - 放電加工装置の波形制御装置

Info

Publication number: JPH0768417A
Application number: JP21757693A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kanehara; 好秀金原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 1995-03-14
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: JP3019676B2

Abstract

(57)【要約】【目的】配線インダクタンスにより発生する高電圧を
防ぐとともに、基定電流Ｉｂの立ち上がりが速く、第３
の直流電源Ｂ３０が小さな電流容量の電源で良く波形制
御に適した放電加工装置の波形制御装置を得る。【構成】リアクトルの電流に対し、出力電流を遮断中
もリアクトルの電流を継続して流すために、第１の電源
に並列に接続したリアクトルを含む電流供給部、前記リ
アクトルの電流を断続し電極と被加工物間に供給する電
流断続部、第３の直流電源とスイッチング素子とダイオ
ードの直列体による電流維持部を備え、スイッチング素
子ＴＲ３により、第３の直流電源Ｂ３０の電圧をリアク
トルＬ２に加え、リアクトルＬ２に休止中も定常電流を
流すように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、放電加工装置の加工
電流の波形制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放電加工装置の波形制御装置は、所望の
電流ピーク値Ｉｐを持つ制御されたパルス状の電流波形
を、設定されたＯＮ−ＯＦＦ時間に従って、電極と被加
工物間の極間に供給し放電を生じさせ、これによって被
加工物を所望の形状に加工するものである。図１２は例
えば特開昭４９−４３２９７号公報、実公昭５７−３３
９４９号公報により知られている従来の波形制御装置の
回路図である。図において、１は電極、２は電極１によ
り加工される被加工物、Ｂ１は電圧Ｅ１（Ｖ）の直流電
源、Ｂ２は電圧Ｅ２（Ｖ）の補助電源、Ｌ１は磁気エネ
ルギー貯蔵体を構成するチョークインダクションコイ
ル、Ｓ１はコイルＬ１に流れる電流を所望の値に制御す
るラインブレーカ、Ｓ２は図示しないパルス発生器によ
りＯＮ−ＯＦＦ制御されるラインブレーカ、Ｄ１及びＤ
２はダイオードである。

【０００３】上記回路によるラインブレーカＳ１、Ｓ２
のＯＮ−ＯＦＦタイミング及びコイルＬ１に流れる電流
ｉＬ１の波形は図１３、図１４に示されており、図１３
は仕上げ加工の場合に対応し、図１４は荒加工の場合に
対応する。また、ラインブレーカＳ１、Ｓ２の導通状態
はＩで、非導通状態はＯで示している。かかる回路構成
においては、コイルＬ１は電極１とラインブレーカＳ１
に直列に接続されているため、コイルＬ１はエネルギー
貯蔵体として働く。このコイルＬ１における電流変化
は、ラインブレーカＳ１がＯＮのとき、コイルＬ１の電
流はラインブレーカＳ２がＯＮしている間、実質的に増
加し、一方ラインブレーカＳ２がＯＦＦしている間、実
質的に一定に維持される。ラインブレーカＳ１がＯＦＦ
のときは、コイルＬ１の電流はラインブレーカＳ２のＯ
ＮまたはＯＦＦのいずれかの場合においても減少する。
放電電流の制限素子としてコイル（インダクタンス）を
使用した回路の場合、電流制限素子に抵抗を使用する回
路方式に比べて、抵抗で消費するエネルギー分だけ省エ
ネルギー化がはかれるという特長がある。

【０００４】しかしながら、上記回路では、ラインブレ
ーカＳ２をＯＦＦにしたとき、電極１、被加工物２に接
続している配線のインダクタンスＬ３により高電圧が発
生し、ラインブレーカＳ２をＭＯＳＦＥＴ（電界効果ト
ランジスタ）やその他のトランジスタ等のスイッチング
素子で構成した場合、該素子の耐電圧破壊を起こす可能
性があり、信頼性を低下させるといった問題がある。

【０００５】図１５は上記回路におけるラインブレーカ
に代えて、トランジスタによるスイッチング素子ＴＲ
１、ＴＲ２を使用した従来の回路構成例である。スイッ
チング素子ＴＲ２は発振制御回路３によりＯＮ−ＯＦＦ
制御されるようになっている。また、図１６は極間電
圧、放電電流及びスイッチング素子ＴＲ１、ＴＲ２のＯ
Ｎ−ＯＦＦタイミング、並びにコイルＬ１を流れる電流
波形Ｉ_L を示したものである。ここに示した放電電流波
形例は電極の低消耗特性に効果のあるスロープコントロ
ール方式と呼ばれるもので、基底電流Ｉｂ値と呼ばれる
値まで急峻に電流を上げ、その後決められた増加率で電
流を電流ピーク値Ｉｐまで増加させていく波形制御方式
の場合である。すなわち、期間ｔ１では、スイッチング
素子ＴＲ１はコイルＬ１を流れる電流がＩｂ値となるよ
うＯＮ−ＯＦＦ制御している。

【０００６】期間ｔ２は補助電源Ｂ２、スイッチング素
子ＴＲ１、コイルＬ１、ダイオードＤ１の経路を電流が
増加し流れる。その増加率はコイルＬ１のインダクタン
スをＬ（μＨ）とすると、

【０００７】

【数１】

【０００８】で表される。期間ｔ３は直流電源Ｂ１、ダ
イオードＤ２、コイルＬ１、ダイオードＤ１、の経路を
電流が減少し流れる。その減少率は

【０００９】

【数２】

【００１０】で表される。このとき、電流が直流電源Ｂ
１を充電する方向に流れるが、直前の電流増加の時に補
助電源Ｂ２によりコイルＬ１に蓄積されたエネルギーが
直流電源Ｂ１に充電される。一般に直流電源は整流器と
コンデンサにより構成されており、充電された場合には
電圧が上がってしまうことになる。このことは直流電源
Ｂ１は充電されるエネルギーを消費する機能が必要であ
り、例えば抵抗により消費させることが考えられる。し
かしこれは補助電源Ｂ２の消費電力が多くなるだけでな
く、省エネルギーにはならない。すなわち、補助電源Ｂ
２のエネルギーが直流電源Ｂ１の充電に費やされてしま
うという問題点があった。

【００１１】時刻ｔ４でスイッチング素子ＴＲ２がＯＮ
し、極間に無負荷電圧Ｅ１（Ｖ）が印加される。時刻ｔ
５で極間に放電が生じると、期間ｔ６では直流電源Ｂ
１、補助電源Ｂ２、スイッチング素子ＴＲ１、コイルＬ
１、電極１、被加工物２、スイッチング素子ＴＲ２の経
路を電流が増加して流れる。その増加率は放電アーク電
圧をＶａｒｃとすると、

【００１２】

【数３】

【００１３】となる。この場合、直流電源Ｂ１と補助電
源Ｂ２が直列に接続されており、同一の加工電流が流れ
る。従って、補助電源Ｂ２は直流電源Ｂ１と同じ電流容
量を持つ必要がある。従って補助電源Ｂ２に小電力の電
源を使用できないという問題点があった。

【００１４】期間ｔ７でスイッチング素子ＴＲ１がＯＦ
Ｆすると、ダイオードＤ２、コイルＬ１、電極１、被加
工物２、スイッチング素子ＴＲ２の経路を電流が減少し
流れ、その減少率は

【００１５】

【数４】

【００１６】となる。時刻ｔ８でスイッチング素子ＴＲ
１、ＴＲ２が共にＯＦＦすると、期間ｔ９の間、放電電
流は遮断され、コイルＬ１を流れていた電源ＩＬは直流
電源Ｂ１、ダイオードＤ２、コイルＬ１、ダイオードＤ
１の経路を基底電流Ｉｂ（Ａ）となるまで減少しながら
流れる。その減少率は、

【００１７】

【数５】

【００１８】となる。したがって、ＩＬがＩｐからＩｂ
となるまでの時間Ｔは

【００１９】

【数６】

【００２０】となる。

【００２１】また、図１７は特開平３−７３２２０号公
報により知られている他の従来の放電加工装置の波形制
御装置の回路図であり、この動作を説明する。第１の直
流電源Ｂ１０にはスイッチング素子ＴＲ１とダイオード
Ｄ１０を含む第１の直列体１１０を並列に接続する。ま
た第２の直列体としてダイオード２２とスイッチング素
子ＴＲ１２の直列体１１２Ａを直流電源Ｂ１０に並列に
接続し、５〜１５Ｖ程度の比較的低い電圧の定電圧体Ｂ
２２が第３のダイオードＤ３２と直列に接続されてい
る。さらに、定電圧体Ｂ２２とダイオードＤ３２との間
の接続点１１４と第１の直列体１１０のスイッチング素
子ＴＲ１とダイオードＤ１０間の接続点１５との間にス
イッチング素子ＴＲ３２と第４のダイオードＤ４０を直
列に接続している。さらに電極１と接続点１５との間に
出力端子２０を介してリアクトルＬ２を接続し、ダイオ
ードＤ２２とスイッチング素子ＴＲ１２間の接続点１１
６と被加工物２との間を出力端子２１を介して接続し、
極間に加工電流を供給する。

【００２２】図１８（ａ）〜（ｇ）は第２の従来例の回
路におけるタイミングチャートである。図１８（ｄ）の
無負荷電圧Ｖ１２は第１の直流電源Ｂ１０の電圧Ｖ１０
から定電圧体Ｂ２２の電圧Ｖ２２を引いた値、すなわち
Ｖ１２＝Ｖ１０−Ｖ２２となる点に注意を要する。放電
が発生していない定常時においてはスイッチング素子Ｔ
Ｒ３２がスイッチングをしており、一方スイッチング素
子ＴＲ１、ＴＲ１２はＯＦＦとなっている。したがっ
て、スイッチング素子ＴＲ３２がＯＮしているときは、
基底電流Ｉ_BがリアクトルＬ２、定電圧体Ｂ２２、ダイ
オードＤ４０、スイッチング素子ＴＲ３２の経路を通
り、スイッチング素子ＴＲ３２がＯＦＦのときはリアク
トルＬ２、定電圧体Ｂ２２、ダイオードＤ３２、第１の
直流電源Ｂ１０、ダイオード１０の経路を通り、リアク
トルＬ２に流れる電流を一定に保っている。放電が発生
すると、スイッチング素子ＴＲ３２がＯＦＦし、スイッ
チング素子ＴＲ１がスイッチングを行なうので、電極１
と被加工物２間の極間電圧は無負荷電圧Ｖ１２から２５
〜４０Ｖ程度の放電電圧Ｖ１１となり、定電圧体Ｂ２２
を流れていた基底電流Ｉ_B は出力端子２０を通り電極１
の方向に流れる。基底電流Ｉ_B はリアクトルＬ２に既に
電流が流れているため、図１８（ｂ）の２３のように急
峻に立ち上がり、スロープ電流２４はスイッチングを繰
り返して上昇し、ピーク電流ＩＰに達するとスイッチン
グにより一定の電流２５に維持される。放電期間Ｔ１が
過ぎると、スイッチング素子ＴＲ１２はＯＦＦになり、
配線のインダクタンス１００、１０１により電極１に流
れていた電流はダイオードＤ２２、ダイオード３２、定
電圧体Ｂ２２を流れ図１８（ｂ）の２６のように減少す
る。この遮断電流は、ダイオードＤ３２が図１８（ｃ）
の電流２７が順方向に流れ導通状態にあるので、ダイオ
ードＤ３２を逆方向に流れることができる。従って、ス
イッチング素子ＴＲ１２にかかるサージ電圧は第１の直
流電源Ｂ１０の電圧Ｖ１０にクランプされ、高電圧は発
生しない。ピーク電流ＩＰはスイッチング素子ＴＲ１２
のＯＦＦによりリアクトルＬ２、定電圧体Ｂ２２、ダイ
オードＤ３２、第１の直流電源Ｂ１０、ダイオードＤ１
０を電流が通り還流することにより速やかに減少する。
このピーク電流ＩＰが基底電流Ｉ_B まで減少したときは
スイッチング素子ＴＲ３２が再びスイッチングを行い、
リアクトルＬ２の電流を基底電流Ｉ_B に維持する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】従来の放電加工装置の
波形制御装置は以上のように構成されているので、ライ
ンブレーカＳ２をＯＦＦにしたとき高電圧が発生し、ラ
インブレーカＳ２の耐電圧破壊を起こす可能性があり、
信頼性を低下させるといった問題がある。また、補助電
源Ｂ２のエネルギーが直流電源Ｂ１の充電に費やされて
しまうという問題点があった。また、補助電源Ｂ２に小
電力の電源を使用できないという問題点があった。ま
た、他の従来の波形制御装置においては、定電圧体Ｂ２
２の電圧Ｖ２２が低いので、スイッチング素子ＴＲ２Ｏ
ＦＦ時の遮断電流が減少する時間が遅いという問題点が
あった。

【００２４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので以下のような波形制御装置を得
ることを目的とする。第１に、トランジスタＴＲ２に対
する高電圧の発生を防ぎ、信頼性を高くする。第２に基
底電流Ｉｂへの立ち上がりが速いなど波形制御方式に適
した回路を提供する。第３に、電流容量の小さい補助電
源としての直流電源Ｂ２の使用を可能にして安価にでき
る回路を提供する。第４に、遮断電流を速く減少するこ
とにある。第５に、電極と被加工物間の加工状態を判断
する信号を得る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る放電加工
装置の波形制御装置は、電極と被加工物間に放電を発生
させて、前記被加工物を加工する放電加工装置の波形制
御装置において、前記電極と被加工物間にリアクトルを
通って加工電流を出力し、前記加工電流の波形を制御す
る電流供給部と、前記電流供給部と電極、被加工物との
間に設けられ、前記加工電流を断続する電流断続部と、
前記リアクトルを流れる電流が一定の値以下にならない
ようにリアクトルの電流を制御する電流維持部を備え、
前記電極と被加工物間に所定の電流波形を出力するもの
である。

【００２６】また、第１の直流電源に並列に接続した、
スイッチング素子とダイオードの第１の直列体、及び第
１の直列体の前記スイッチング素子とダイオードの接続
点に接続したリアクトルを含む電流供給部と、第１の直
流電源に並列に接続した定電圧体とダイオード及びスイ
ッチング素子とダイオードを含む第２の直列体を有し、
前記リアクトルを第２の直列体のダイオードとスイッチ
ング素子の接続点に接続し出力電流を断続する電流断続
部と、第３の直流電源とスイッチング素子とダイオード
を含む第３の直列体を前記第２の直列体のダイオードと
スイッチング素子の接続点と第１の直流電源との間に接
続する電流維持部とにより構成されたものである。ま
た、前記電流断続部の定電圧体としてツェナーダイオー
ドを用いたものである。

【００２７】また、前記電流断続部に定電圧体として、
電流増幅機能を持つ半導体であって、ベースまたはゲー
トとコレクタまたはドレイン間にはツェナーダイオー
ド、ベースまたはゲートとエミッタまたはソース間には
抵抗を接続したものを、コンデンサに並列に接続したも
のである。

【００２８】また、前記第１の直流電源に並列に接続し
たトランスの２次コイルとダイオードの第４の直列体を
有し、前記トランスの１次コイルを前記電流断続部の定
電圧体としたものである。

【００２９】また、前記電流断続部の定電圧体として、
コンデンサとダイオードの第５の直列体であって、前記
コンデンサとダイオードの第５の直列体に並列にリアク
トルを接続し、また、前記コンデンサとダイオードの第
５の直列体の接続点と第１の直流電源との間にダイオー
ドを接続したものである。

【００３０】また、前記電流断続部として、第１の直流
電源に並列に接続した、ダイオードとスイッチング素子
とダイオードの第６の直列体、及びスイッチング素子と
ダイオードの第７の直列体を有し、前記電流供給部と、
電極と被加工物との間に設けたものである。

【００３１】また、前記リアクトルと第１の直流電源に
接続している前記電流断続部のダイオードの端子間の電
圧を検出し電極と被加工物間の加工状態を判別する加工
状態検出部を備えたものである。

【００３２】

【作用】この発明に係る放電加工装置の波形制御装置の
電極と被加工物間に所定の電流波形を出力する手段は、
電流供給部、電流断続部及び電流維持部よりなり、放電
電流を出力していない時も第３の電源によりリアクトル
の電流を基底電流以下にならないように維持し、放電が
発生した時は、出力電流を基底電流まで急瞬に立ち上げ
るように作用する。

【００３３】また、ツェナーダイオードの持つ一定の電
圧特性を利用し、前記電流断続部の定電圧体を構成する
ものである。

【００３４】また、電流断続部の定電圧体は、コンデン
サの端子電圧を一定に保つことにより定電圧体として作
用する。

【００３５】また、電流断続部の定電圧体は、２次側が
第１の直流電源の電圧にクランプされるトランスの１次
側を使用し、電磁誘導で１次側の電圧を一定に保つこと
により定電圧体として作用する。

【００３６】また、電流断続部の定電圧体は、出力電流
遮断時はコンデンサを定電圧体として充電し、このコン
デンサの電圧が第１の直流電源の電圧を越えると第１の
直流電源に前記コンデンサの電流を流しコンデンサの電
圧を一定にして定電圧体として作用する。

【００３７】また、電極と被加工物間に所定の電流波形
を出力する手段は、電流断続部がＯＮの時は電流供給部
のリアクトルに流れる電流を電極と被加工物間に供給
し、ＯＦＦ時は電極と被加工物が逆電圧になる方向に第
１の直流電源を接続するスイッチング素子を設け、遮断
電流を速く減少させるとともに、第１の電源に回生する
ように作用する。

【００３８】また、波形制御装置の電流供給部のリアク
トルと第１の直流電源に接続している電流断続部のダイ
オードの端子間の電圧を検出する手段は、電極と被加工
物の加工状態を判別する作用をする。

【００３９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図中、スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴを例にとっ
て説明するが、他の半導体スイッチ、ＩＧＢＴ、トラン
ジスタ、ＳＩＴ、ＧＴＯのような電気スイッチにおいて
も同様に考えられる。

【００４０】実施例１．図１においてこの発明の放電加
工装置の波形制御装置は、第１の直流電源Ｂ１０にはス
イッチング素子ＴＲ１とダイオードＤ１０の第１の直列
体を並列に接続し、スイッチング素子ＴＲ１とダイオー
ドＤ１０の接続点１５にリアクトルＬ２を接続し加工電
流の波形を制御する機能を有する電流供給部１０、また
負の電圧である定電圧体Ｂ２０とダイオードＤ２０とス
イッチング素子ＴＲ２とダイオードＤ２１の第２の直列
体を第１の直流電源Ｂ１０に並列に接続し、スイッチン
グ素子ＴＲ２とダイオードＤ２１の接続点１７に上記リ
アクトルＬ２を接続し、電流を高速に断続する機能を有
する電流断続部１２、第３の直流電源Ｂ３０とスイッチ
ング素子ＴＲ３及びダイオードＤ３０の第３の直列体
を、電流断続部１２の接続点１７と、第１の直流電源Ｂ
１０の正電極１８との間に接続し、リアクトルを流れる
電流が一定の値以下にならないようにリアクトルの電流
を制御する機能を有する電流維持部２８とにより構成さ
れ、電極１、被加工物２に出力端子２０、２１を介して
接続し加工電流を供給する。第１の直流電源Ｂ１０は６
０〜１５０Ｖ、定電圧体Ｂ２０は６０〜１５０Ｖ、第３
の直流電源Ｂ３０は５〜１５Ｖ程度に選ぶ。

【００４１】次に動作について説明する。図２（ａ）は
この発明の波形制御装置が出力しようとする代表的な電
流波形である。基定電流Ｉｂはピーク電流Ｉｐの１／３
程度に設定され、できるだけ瞬時に立ち上がる必要があ
る。スロープ電流４０の上昇角度θは電流を一定の速さ
で増加させる増加率である。一回の放電は放電期間Ｔ１
と休止期間Ｔ２である。図２（ｃ）はリアクトルＬ２の
電流を示し、２２は基定電流Ｉｂと同じ電流値である。
（ｆ）はスイッチング素子ＴＲ３のスイッチングの状態
を示す。始めに時間ｔ１０において、放電が発生してい
ない定常時はスイッチング素子ＴＲ２はＯＦＦしてお
り、スイッチング素子ＴＲ１はＯＮしている。スイッチ
ング素子ＴＲ３がＯＮしているときは第３の直流電源Ｂ
３０、スイッチング素子ＴＲ１、リアクトルＬ２、ダイ
オードＤ３０、スイッチング素子ＴＲ３間を通り電流が
増加し、スイッチング素子ＴＲ３がＯＦＦの時はスイッ
チング素子ＴＲ１、リアクトルＬ２、ダイオードＤ２１
を電流が通り電流が減少し、リアクトルＬ２に流れる電
流を基底電流Ｉｂに保つ。

【００４２】図２（ｇ）のｔ１１においてスイッチング
素子ＴＲ２がＯＮすると（ｄ）に示すように出力端子２
０、２１間に、すなわち電極１、被加工物２に電圧が印
加される。この電圧は第１の直流電源Ｂ１０の電圧Ｖ１
０と同じである。この電圧を無負荷電圧と言い、この時
点では放電は発生していない。図２のｔ１２において放
電が発生すると電極１と被加工物２との間の極間電圧は
無負荷電圧Ｖ１０から２５〜３０Ｖ程度の放電電圧Ｖ１
１になり、リアクトルＬ２に流れていた基定電流Ｉｂは
出力端子２０を通り電極１の方向に流れる。スイッチン
グ素子ＴＲ３はリアクトルＬ２の電流が増加するのでＯ
ＦＦする。このスイッチングの状態を図２（ｅ）、出力
電流を図２（ｂ）に示す。基定電流ＩｂはリアクトルＬ
２に既に電流が流れているため（ｂ）２３のように急激
に立ち上がる。スロープ電流θは図２（ｂ）２４のよう
にスイッチング素子ＴＲ１のスイッチングを繰り返して
上昇しピーク電流Ｉｐに達すると一定の電流２５になる
ようにスイッチングを行う。放電期間Ｔ１が過ぎるとス
イッチング素子ＴＲ２は図２のｔ１３においてＯＦＦす
る。

【００４３】出力端子２０、２１と、電極１、被加工物
２との間の配線のインダクタンス１００、１０１により
電極１に流れていた電流が定電圧体Ｂ２０、ダイオード
Ｄ２０を流れ図２（ｂ）２６のように急速に減少する。
この電流を遮断電流とする。スイッチング素子ＴＲ２に
かかるサージ電圧はダイオードＤ２１により第１の直流
電源Ｂ１０の電圧Ｖ１０と、ダイオードＤ２０により定
電圧体Ｂ２０の電圧Ｖ２０にクランプされ高電圧は発生
しない。ピーク電流Ｉｐが流れていた状態ｔ１３から期
間Ｔ３においてスイッチング素子ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ
３はすべてＯＦＦし、リアクトルＬ２の電流は図２
（ｃ）２７に示すように減少する。これは図１において
スイッチング素子ＴＲ２がＯＦＦすることによってピー
ク電流ＩｐがリアクトルＬ２とダイオードＤ２１、第１
の直流電源Ｂ１０、ダイオードＤ１０を通り、直流電源
Ｂ１０に回生しながら流れることにより速く減少する。
このピーク電流Ｉｐが基定電流Ｉｂまで減少したときｔ
１４において、図２（ｆ）４１においてスイッチング素
子ＴＲ３がスイッチングを行いリアクトルＬ２の電流を
基定電流Ｉｂに維持する。

【００４４】上記定電圧体とは、電流断続部が電流を遮
断した瞬間、配線インダクタンスにより流れる電流が減
衰するまでの短時間電流が流れても一定の電圧を保つ機
能を有る。

【００４５】リアクトルの電流を基底電流に維持するた
めの電流維持部１９のスイッチング素子ＴＲ３がＯＮし
ているときはスイッチング素子ＴＲ１はＯＮしている。
スイッチング素子ＴＲ３がＯＮし、第３の直流電源Ｂ３
０、スイッチング素子ＴＲ１、リアクトルＬ２、ダイオ
ードＤ３０、スイッチング素子ＴＲ３間を通り電流が増
加し、スイッチング素子ＴＲ３がＯＦＦの時はスイッチ
ング素子ＴＲ１、リアクトルＬ２、ダイオードＤ２１を
電流が通り電流が減少し、リアクトルＬ２に流れる電流
を基底電流Ｉｂに保ち、直流電源Ｂ１０には電流は流れ
ない。すなわち、基底電流を維持するための電力はスイ
ッチング素子ＴＲ１、ＴＲ３とダイオードＤ３０またＤ
２１を電流が通るための損失だけで良く、直流電源Ｂ３
０の電力はかなり小さくできる。

【００４６】以上のようなスイッチングのタイミングに
より所定の放電加工に適した電流波形を出力することが
できる。なお、図３は図１のスイッチング素子とダイオ
ードの位置を変更したもので、図１と同等の動作をす
る。

【００４７】実施例２．図４はＰチャンネルＭＯＳＦＥ
Ｔを使用したもので第１の直流電源Ｂ１０、定電圧体Ｂ
２０、第３の直流電源Ｂ３０の極性を反転し、電極１と
被加工物２には図１と逆の電圧を加えることができ、図
１と同等の動作をする。

【００４８】実施例３．図５はこの発明の電流断続部１
２の定電圧体Ｂ２０の一実施例である。図１の定電圧体
Ｂ２０として図５に示すツェナーダイオード５０を接続
することによって電流が５１の方向に流れた時図に示す
極性に一定の電圧となる。従って図１のダイオードＤ２
０と直列に接続することによって、図２（ｂ）の２６ま
たは（ｈ）の６２に示す遮断電流を高速に減少させるこ
とができる。このツェナーダイオード５０は一般に低電
圧で微小電力のものが多いが、ここで使用するツェナー
ダイオードは５０〜１５０ボルトで、２０〜１００Ｗの
高電力のものが必要である。小さなツェナーを直列また
は並列に接続して高電圧、高電力のものを作ることは容
易にできる。

【００４９】実施例４．図６（ａ）、（ｂ）はこの発明
の電流断続部１２の定電圧体Ｂ２０の他の実施例であ
る。図１の定電圧体Ｂ２０として図６に示すコンデンサ
５２にＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴ等の電圧駆動のトラ
ンジスタ５３を並列に接続し、トランジスタ５３のベー
スまたはゲートとエミッタまたはソース間には抵抗５５
を、コレクタまたはドレインとベースまたはゲート間に
はツェナーダイオード５４を接続する。電流５１が流れ
コンデンサ５２の電圧が上昇しツェナーダイオード５４
の電圧を越えるとツェナーダイオード５４には電流が流
れ、抵抗５５に電圧が生じトランジスタ５３のドレイン
とソース間に電流が流れ、コンデンサ５２の電荷を放電
するので、コンデンサ５２の電圧は一定に保たれる。従
って図１のダイオードＤ２０と直列に接続することによ
って、図２（ｂ）の２６または（ｈ）の６２に示す遮断
電流を高速に減少させることができる。

【００５０】電流５１が大きな電流であっても、トラン
ジスタ５３に大きな電力のものを使用すればツェナーダ
イオード５４は小さな電力のもので良く、実施例３のツ
ェナーダイオード５０に比べて大きな電力の定電圧体Ｂ
２０を構成することができる。トランジスタ５３は図
ではＭＯＳＦＥＴで示したが、ＩＧＢＴやトランジス
タ、ダーリントン接続したトランジスタ等であっても同
等の動作をすることができる。

【００５１】実施例５．図７はこの発明の電流断続部１
２の定電圧体Ｂ２０の他の実施例である。図７で示した
回路図で図１と同じ部分は図示せず省略した。図８、図
９においても同様である。トランス５７の２次コイル５
８とダイオード５６との第４の直列体を直流電源Ｂ１０
に並列に接続する。トランス５７の１次コイル５９とダ
イオードＤ２０の直列体は出力端子２０、２１間に並列
に接続する。トランスの１次コイル５９と２次コイル５
８は極性が逆になっており、１次コイル５９に電流６０
が図の向きに流れたとき２次コイル５８には電流は６１
の向きに流れる。

【００５２】図２のタイミングｔ１３においてスイッチ
ング素子ＴＲ２がＯＦＦすると（ｂ）２６の遮断電流は
（ｈ）の電流波形６２として図７のダイオード２０とト
ランス５７の１次コイル５９を流れる。トランス５７の
２次コイル５８には図の極性の電圧が生じ、電流６１が
流れる。２次コイル５８とダイオード５６の直列体は直
流電源Ｂ１０に並列に接続されているので、電圧は直流
電源Ｂ１０の電圧Ｖ１０にクランプされる。従って、遮
断電流６０の電力は直流電源Ｂ１０に回生されるととも
に、トランス５７の１次コイル５９には図の向きの電圧
が電流６０の方向とは逆向きに発生するので、遮断電流
６０を高速に減少できる。図２の（ｈ）６２の電流は短
時間であるので、トランス５７の１次コイル５９の電圧
は電流６０が流れている間は、巻き数比に従い一定の電
圧になり、定電圧体Ｂ２０として動作をする。この発明
による定電圧体Ｂ２０は電力を消費する部分がなく、遮
断電流の電力を直流電源Ｂ１０に回生するので省電力に
なる効果がある。

【００５３】実施例６．図８はこの発明の電流断続部１
２の定電圧体Ｂ２０の他の実施例である。コンデンサ７
０とダイオード７１の第５の直列体をダイオード２０に
接続し、出力端子間に並列に接続する。リアクトル７２
はコンデンサ７０とダイオード７１の第５の直列体に並
列に接続し、コンデンサ７０とダイオード７１の接続点
と第１の直流電源Ｂ１０の電位１８間にダイオード７３
を接続する。

【００５４】図２のタイミングｔ１３においてスイッチ
ング素子ＴＲ２がＯＦＦすると（ｂ）２６の遮断電流は
（ｈ）の電流波形６２として図８のダイオード７１とコ
ンデンサ７０及びダイオードＤ２０を７４のように流れ
る。コンデンサ７０はこの電流７４により図の極性に充
電される。このコンデンサ７０の電圧が直流電源Ｂ１０
の電圧Ｖ１０を越えるとダイオード７３とリアクトル７
２を通して直流電源Ｂ１０に電流７５、７６として電力
を回生する。リアクトル７２に流れる電流７６はリアク
トルのインダクタンスを大きく選べば電流７４の流れて
いる短い時間では殆ど増加しないが、遮断電流が流れて
いない時間にコンデンサ７０の電荷を直流電源Ｂ１０に
放電する電流として流れる。このコンデンサ７０の放電
電流７５または７６はコンデンサ７０の電圧がＶ１０よ
り低くなると流れなくなるので、コンデンサ７０の電圧
は常に電圧Ｖ１０に近い値になる。従って遮断電流７４
が流れている間はコンデンサ７０とダイオード７１の第
５の直列体は定電圧体Ｂ２０として動作する。この発明
による定電圧体Ｂ２０は電力を消費する部分がなく、遮
断電流の電力を直流電源Ｂ１０に回生するので省電力に
なる効果がある。

【００５５】実施例７．図９はこの発明の電流断続部１
２の他の実施例である。電流断続部１２として、第１の
直流電源Ｂ１０に並列に接続した、ダイオードＤ２１と
スイッチング素子ＴＲ２とダイオード８０の第６の直列
体８１、及びスイッチング素子ＴＲ４とダイオード８２
の第７の直列体８３を有し、第６の直列体のスイッチン
グ素子ＴＲ２と第６の直列体のダイオード８０の接続点
８５とスイッチング素子ＴＲ４とダイオード８２の接続
点８６との間を出力端子２０、２１として電極１と被加
工物２にそれぞれ加工電流を供給する。

【００５６】スイッチング素子ＴＲ２及びＴＲ４は同一
の信号、例えば図２の（ｇ）の信号でＯＮ、ＯＦＦす
る。ＯＮの時は電流供給部１０の出力を電極１と被加工
物２間に出力し、実施例１の電流断続部１２と同等の動
作をする。ＯＦＦの時は、図２の（ｈ）６２の遮断電流
が８７、８８のように流れる。すなわち、出力端子２０
は直流電源Ｂ１０の電位１９に、出力端子２１は直流電
源Ｂ１０の電位１８にダイオード８０、８２が導通する
ことにより直流電源Ｂ１０の電圧Ｖ１０にクランプさ
れ、遮断電流６２は高速に減少する。この実施例による
電流断続部８４は電力を消費する部分がなく、遮断電流
６２の電力を直流電源Ｂ１０に回生するので省電力にな
る効果がある。

【００５７】実施例８．図１０はこの発明の加工状態検
出部９０の実施例である。加工状態検出部９０はリアク
トルＬ２と第１の直流電源Ｂ１０の電位１８に接続して
いるダイオードＤ２１の端子間の電圧９１と比較電圧９
２を比較器９３により比較し、信号９４を出力する。

【００５８】スイッチング素子ＴＲ２がｔ１１でＯＮに
なった後、電極１と被加工物２間に放電が発生し出力端
子２０、２１から出力する加工電流が（ｂ）２３のよう
に増加し、リアクトルＬ２に流れていた基底電流（ｃ）
２２に達したとき（ｂ）９５においてダイオードＤ２１
はＯＦＦするのでダイオードＤ２１の端子間の電圧は
（ｉ）のＶ１２となる。Ｖ１２は直流電源Ｂ１０の電圧
Ｖ１０と放電電圧Ｖ１１の差電圧である。Ｖ１２＝Ｖ１０−Ｖ１１従って比較電圧９２を図２の（ｉ）に示す電圧９６のレ
ベルにした時には、（ｊ）に示すような比較器９３の出
力信号が得られる。このようにダイオードＤ２１の電圧
を検出することにより出力電流を検出しなくても、ダイ
オードＤ２１の電圧を検出すればよいので、放電の検出
が安価にでき、また高速でかつ正確あるので、放電が発
生したことの信号として制御等に利用できる。

【００５９】スイッチング素子ＴＲ２がＯＮしてから、
放電が発生し出力電流が増加するまでの間、ｔ１１から
ｔ１２までの無負荷電圧の期間において、電極１と被加
工物２間の加工液が導通状態である時（これをコンタミ
状態という）においては、わずかではあるがもれ電流が
流れるが、この加工状態検出部９０の方式においてはダ
イオードＤ２１の端子間の電圧を検出するので、漏れ電
流の影響がない特徴がある。

【００６０】また、ｔ１１からｔ１２までの無負荷電圧
の期間がゼロである場合（これを即放電と言う）、従
来、電極１と被加工物２間の電圧を検出して、無負荷電
圧Ｖ１０から放電電圧Ｖ１１に下がったことを検出して
いた放電検出方法では、この即放電の状態が発生すると
検出ができなかった。この発明の加工状態検出部９０に
よれば、無負荷電圧には無関係であるので、即放電が発
生しても放電の発生を正確に検出できる。

【００６１】比較電圧９２を図２の（ｉ）のレベル９７
に設定すれば、電極１と被加工物２間が短絡したときは
ダイオードＤ２１の端子間の電圧は９８のようになり、
ほぼ直流電源Ｂ１０の電圧Ｖ１０になるので、この電圧
を検出し、比較電圧９２のレベル９７と比較することに
より（ｋ）に示すような短絡状態を検出する信号を９４
に得ることができる。このようにダイオードＤ２１の電
圧を検出することにより出力電流を検出しなくても、ダ
イオードＤ２１の電圧を検出すればよいので、短絡の検
出が安価にでき、また高速でかつ正確あるので、短絡が
発生したことの信号として制御等に利用できる。

【００６２】実施例９．図１１は、加工状態検出部９０
の他の実施例である。比較電圧としてツェナーダイオー
ド１１１、電流制限用の抵抗１１２及びフォトカプラ１
１７の発光ダイオード１１３を直列に接続し、ダイオー
ドＤ２１の端子間に接続する。光により絶縁されたフォ
トカプラ１１７のフォトトランジスタ１１４は、ダイオ
ードＤ２１の端子間電圧からツェナーダイオード１１の
ツェナー電圧を差し引いた電圧に対して抵抗１１２によ
り決まる発光ダイオード１１３の電流により発光する強
度をフォトトランジスタ１１４で電流に変換し、抵抗１
１５と接続することにより電圧変化としてインバータ１
１６に入力し、信号を９４に出力する。ツェナーダイオ
ード１１１のツェナー電圧と抵抗１１２を適宣調整すれ
ば、図１０の加工状態検出部９０と同等の出力が得られ
る。さらに、信号はフォトカプラとして光により絶縁さ
れているので、制御信号として使い安い。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、この発明によればスイッ
チング素子ＴＲ２がＯＦＦした時の、電極１、被加工物
２への配線インダクタンス１００、１０１により発生す
る高電圧を、ダイオードＤ２０と定電圧体Ｂ２０により
クランプするとともに、スイッチング素子ＴＲ３によ
り、第３の直流電源Ｂ３０の電圧をリアクトルＬ２に加
え、リアクトルＬ２に定常電流をながすように構成した
ので、基定電流Ｉｂの立ち上がりが早く、第３の直流電
源Ｂ３０に流れる電流は第１の直流電源１０には回生す
ることはなく、基定電流Ｉｂであり、電流容量はピーク
電流Ｉｐの１／３程度でよいので、小さな電流容量の電
源で良いなど波形制御に適した放電加工装置の波形制御
装置が得られ、スイッチングにより放電加工の電流波形
を制御するようにしたので、低消費電力で、電極１の消
耗の少ない放電電流波形を出力することができ、スイッ
チング素子ＴＲ２に高電圧が発生しないので信頼性の高
い、高性能のものが得られる効果がある。

【００６４】また、従来の直流電源Ｂ２２が５〜１５Ｖ
と低い電圧だったのに対し、定電圧体Ｂ２０は５０〜１
５０Ｖとかなり高い電圧にできるので、遮断電流の減少
が速く高速に遮断できるので、放電加工の特性が良好に
なる効果がある。

【００６５】また、ダイオードＤ２１の端子間の電圧を
加工状態検出部としたので、放電の検出や短絡の検出が
高速で確実に検出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による放電加工装置の波形
制御装置の回路図を示す。

【図２】この発明の実施例１による放電加工装置の波形
制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートを
示す。

【図３】図１のスイッチング素子とダイオードの位置を
変更した放電加工装置の波形制御装置の回路図を示す。

【図４】この発明の実施例２による放電加工装置の波形
制御装置の回路図を示す。

【図５】この発明の実施例３による電流断続部の定電圧
体Ｂ２０を示す。

【図６】この発明の実施例４による電流断続部の定電圧
体Ｂ２０を示す。

【図７】この発明の実施例５による電流断続部の定電圧
体Ｂ２０を示す。

【図８】この発明の実施例６による電流断続部の定電圧
体Ｂ２０を示す。

【図９】この発明の実施例７による電流断続部１２を示
す。

【図１０】この発明の実施例８による加工状態検出部９
０を示す。

【図１１】この発明の実施例９による加工状態検出部９
０を示す。

【図１２】従来の放電加工装置の回路図を示す。

【図１３】従来の放電加工装置の仕上加工の場合の動作
を説明するためのタイミングチャートを示す。

【図１４】従来の放電加工装置の加工の場合の動作を
説明するためのタイミングチャートを示す。

【図１５】従来の他の充電加工装置の回路図を示す。

【図１６】従来の他の充電加工装置の動作を説明するた
めのタイミングチャートを示す。

【図１７】従来のさらに他の放電加工装置の回路図を示
す。

【図１８】従来のさらに他の放電加工装置の動作を説明
するためのタイミングチャートを示す。

【符号の説明】

１電極２被加工物１０電流供給部１２電流断続部２８電流維持部Ｂ１０第１の直流電源Ｂ２０定電圧体Ｂ３０第３の直流電源Ｄ１０、Ｄ２０、Ｄ２１ダイオードＤ３０、Ｄ３２、Ｄ４０ダイオードＬ２リアクトルＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４スイッチング素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極と被加工物間に放電を発生させて、
前記被加工物を加工する放電加工装置の波形制御装置に
おいて、前記電極と被加工物間にリアクトルを通って加
工電流を出力し、前記加工電流の波形を制御する電流供
給部と、前記電流供給部と電極、被加工物との間に設け
られ、前記加工電流を断続する電流断続部と、前記リア
クトルを流れる電流が一定の値以下にならないようにリ
アクトルの電流を制御する電流維持部を備え、前記電極
と被加工物間に所定の電流波形を出力することを特徴と
する放電加工装置の波形制御装置。
【請求項２】第１の直流電源に並列に接続した、スイ
ッチング素子とダイオードの第１の直列体、及び第１の
直列体の前記スイッチング素子とダイオードの接続点に
接続したリアクトルを含む電流供給部と、第１の直流電
源に並列に接続した定電圧体とダイオード及びスイッチ
ング素子とダイオードを含む第２の直列体を有し、前記
リアクトルを第２の直列体のダイオードとスイッチング
素子の接続点に接続し出力電流を断続する電流断続部
と、第３の直流電源とスイッチング素子とダイオードを
含む第３の直列体を前記第２の直列体のダイオードとス
イッチング素子の接続点と第１の直流電源との間に接続
する電流維持部とにより構成されたことを特徴をする請
求項１に記載の放電加工装置の波形制御装置。
【請求項３】前記電流断続部の定電圧体としてツェナ
ーダイオードを用いたことを特徴とする請求項２に記載
の放電加工装置の波形制御装置。
【請求項４】前記電流断続部に定電圧体として、電流
増幅機能を持つ半導体であって、ベースまたはゲートと
コレクタまたはドレイン間にはツェナーダイオード、ベ
ースまたはゲートとエミッタまたはソース間には抵抗を
接続したものを、コンデンサに並列に接続したものであ
ることを特徴とする請求項２に記載の放電加工装置の波
形制御装置。
【請求項５】前記第１の直流電源に並列に接続したト
ランスの２次コイルとダイオードの第４の直列体を有
し、前記トランスの１次コイルを前記電流断続部の定電
圧体としたことを特徴とする請求項２に記載の放電加工
装置の波形制御装置。
【請求項６】前記電流断続部の定電圧体として、コン
デンサとダイオードの第５の直列体であって、前記コン
デンサとダイオードの第５の直列体に並列にリアクトル
を接続し、また、前記コンデンサとダイオードの第５の
直列体の接続点と第１の直流電源との間にダイオードを
接続したものであることを特徴とする請求項２に記載の
放電加工装置の波形制御装置。
【請求項７】前記電流断続部として、第１の直流電源
に並列に接続した、ダイオードとスイッチング素子とダ
イオードの第６の直列体、及びスイッチング素子とダイ
オードの第７の直列体を有し、前記電流供給部と、電極
と被加工物との間に設けたことを特徴とする請求項２に
記載の放電加工装置の波形制御装置。
【請求項８】前記リアクトルと第１の直流電源に接続
している前記電流断続部のダイオードの端子間の電圧を
検出し電極と被加工物間の加工状態を判別する加工状態
検出部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の放電
加工装置の波形制御装置。