JPH08108320A - 放電加工制御装置 - Google Patents

放電加工制御装置

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JPH08108320A
JPH08108320A JP27016294A JP27016294A JPH08108320A JP H08108320 A JPH08108320 A JP H08108320A JP 27016294 A JP27016294 A JP 27016294A JP 27016294 A JP27016294 A JP 27016294A JP H08108320 A JPH08108320 A JP H08108320A
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JP
Japan
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discharge
voltage
gap
circuit
electric discharge
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Withdrawn
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JP27016294A
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English (en)
Inventor
Koji Kitagawa
浩二 北川
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】放電加工制御装置において、矩形波状の放電電
圧を利用しかつ、放電遅延時間に比例した平均電圧を得
ることにより、平均電圧をフィードバックする間隙制御
をより精密に動作可能とすることを目的とする。 【構成】 パルス検出回路6は、放電が発生したことを
検出する。充電用コンデンサ5は、定電流源1により充電
される。スイッチ4は、前記パルス検出回路6からの信号
により充電用コンデンサ5の充電電荷を放電する。フィ
ルタ回路3は、充電用コンデンサ5両端の電圧を平滑し間
隙制御のフィードバック帰還信号として利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被加工物と電極とを微
小な加工間隙を介して対向させ、被加工物と電極間にパ
ルス状電圧を印加して加工を行う放電加工機の制御装置
に関するものであり、特に間隙距離を最適に制御するた
めの放電加工制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の放電加工制御装置の主要部
である間隙制御部の一例を示すブロック図である。図7
において、RGPは電極14と被加工物15との間隙距離の目
標値、diffは差動増幅部36にて間隙距離目標値RGPから
平均電圧Vaveを減算した誤差量を表す。37はゲインKvを
誤差量diffに乗ずる事により速度指令velを求める演算
部、38は速度指令velを電力増幅しモーター39を駆動す
るサーボ増幅器、40はモータ39に接続され速度指令vel
に比例した移動量を、電極14が取付けられた可動軸41に
与えるボールねじ、42は電極14と被加工物15間に放電を
発生させる放電用電源、43は電極と被加工物間の放電電
圧を平滑する放電電圧平滑部、44は放電電圧平滑部43か
ら出力される平均電圧をデジタル変換するA/D変換部で
ある。
【0003】上述した放電加工制御装置の実際の間隙制
御の動作を以下に説明する。図7に示す間隙制御部は、
放電電源により放電を発生させ、この電圧を帰還信号と
して電極位置を制御するフィードバック制御回路を構成
している。フィードバック制御回路の帰還信号は、放電
電圧を平滑しA/D変換して、デジタル化した平均電圧Vav
eであり、平均電圧Vaveは間隙距離目標値RGPから減算さ
れ誤差量diffに変換される。デジタル化した平均電圧Va
veは単位としてVをもち、間隙距離の目標値RGPは単位
としてμmをもつが、間隙に於ける放電自身がμmをVに
変換する働きを持つためこのように減算処理を行なって
も問題ない。誤差量diffは、演算部37とサーボ増幅器38
において増幅されモータ39の回転運動に変換され、さら
に、ボールねじ40により電極14が取付けられた可動軸41
の移動量に変換される。具体的には、例えば電極14と被
加工物15の距離が近すぎた場合、平均電圧Vaveが間隙距
離目標値RGPより低くなるため+の値を持った誤差量dif
fが発生し、モータは+方向に回転し、電極14は被加工
物15から離れ間隙距離を最適に保つよう動作する。な
お、このブロック図ではモータ39の+方向回転により電
極14は被加工物15から離れるよう機械が構成されている
ものとする。
【0004】上述した放電加工制御装置の間隙制御部で
使用する放電用電源の一例を図3に示す。この放電用電
源は、直流電源9をスイッチングするMOSFET12、コンデ
ンサ11と抵抗10によるスナバ回路、フライホイールダイ
オード13、電流選択用スイッチ18、電流制限用抵抗19、
ブロックダイオード16、電極までの配線中に寄生的にあ
るインダクタンス17よりなる。放電用電源の動作は以下
の動作を繰り返す。即ち、図示していない制御回路によ
りMOSFET12をオンすることで間隙に放電電圧を印加す
る。間隙の絶縁が破壊され放電が発生すると、電流制限
用抵抗19により決まる放電電流が電極14と被加工物15間
に流れ、加工が行なわれる。放電電流は、放電継続時間
経過後MOSFET12をオフすることにより遮断される。そし
て、設定された放電休止時間後、再度MOSFET12をオンす
ることにより間隙に放電電圧を印加する。図中フライホ
イールダイオード13はMOSFET12がオフした時に流れるフ
ライホイール電流を流すものであり、抵抗10とコンデン
サ11はMOSFET12のドレイン・ソース間に発生する過電圧
吸収用のスナバ回路である。また、ダイオード16は図示
していない別電源による電流を、この電源回路中に流さ
ないために使用するブロックダイオードである。
【0005】この放電用電源により得られる放電電圧波
形と平均電圧の関係について、以下に説明する。図5(A)
は放電電圧波形であり、時間a1,a2,a3は放電遅延時間、
時間b1,b2,b3は実際に間隙に電流が流れる放電継続時
間、時間c1,c2,c3は放電休止時間である。このような放
電電圧波形から得られる平均電圧は、間隙距離と平均電
圧の関係で図示すると図8の様になる。このグラフを見
ると間隙距離と平均電圧は必ずしも直線的な比例関係に
ないことがわかる。この原因は、間隙距離により放電遅
延時間の長短が変化するためであり、前記図5(A)の波
形に於て放電遅延時間と平均電圧の関係を計算したもの
を図示すると、図6(A)の様になり、前記図8と良く一致
することがわかる。図6(A)は、放電遅延時間が、放電継
続時間と放電休止時間を加算したものと同程度の時間幅
を持つ間(k1部)は、ほぼ直線的な傾きを持つが、放電
遅延時間が十分長くなると(k2部)その傾きが非常に緩
やかになっている。すなわちこのグラフからもわかるよ
うに放電電圧波形が矩形波状の場合、k1部と、k2部では
明らかにその傾きが異なることがわかる。
【0006】このような特性を持つ放電用電源を備えた
放電加工制御装置の間隙制御部のゲイン調整は、傾きk1
部とk2部のどちらに最適調整を行なうかで機械の特性が
かなり異なってくる。特に光沢加工を含む仕上げ加工に
おいては、放電継続時間と放電休止時間が放電遅延時間
に比較し短時間(例えば、放電継続時間 3μsec 放電
休止時間 8μsec 平均的な放電遅延時間 20μsec)で
あるため、図6(A)のk2部を使用することがほとんどで
ある。このためゲインKvをk2部において最適になるよう
調整すると、間隙が短絡ぎみ(すなわち放電遅延時間が
短い図6(A)のk1部)になったときゲインが高くなるた
め振動的な動作となる。具体的には、図8に示す平均電
圧と間隙距離の関係がある制御系では、短絡する地点に
対し余裕がある位置1〜2μmが有効放電帯と考えられ
る。この場合に設定すべきゲインは、電極位置が、2〜
4μmの時は1μm/20V(20V平均電圧が変化したとき1μ
m移動する)であるが、1μm以下の時は1μm/100Vで
ある。例えば、ゲインとして1μm/20Vを設定し目標値を
160Vとした場合、間隙距離が1μm以下になったとき、
平均電圧の誤差成分が100V程度は発生する。このと
き電極は、5μm後退する。すなわち有効放電帯は2〜4
μmであるから飛び越してしまい、前記振動的な動作と
なる。
【0007】このような問題を解決するため、放電電圧
波形を最適にする放電用電源を備えたものがある。例え
ば図4に示す放電用電源では、電圧波形をスロープ化
し、しかも複数の電圧を多段階に間隙に印加することに
より放電遅延時間と平均電圧の関係をより直線化しよう
としたものである。図4の放電用電源において、20,21,
22は直流電源、23,24,25は電流制限抵抗、26,27,28は電
圧切り替えスイッチ、29,30,31はコンデンサ切り替えス
イッチ、32は抵抗、33,34,35は充電コンデンサである。
次に動作を説明すると、電極14と被加工物15間には通常
容量成分が等価的に存在する。この電源では、電流制限
抵抗23,24,25と抵抗32の直列接続と間隙の等価容量が時
定数を持った充電回路を構成し、放電電圧波形がスロー
プ状に立ち上がる。この回路の直流電源20,21,22の電圧
は、例えば100V,200V,300Vの様に持っているため、100V
に充電がほぼ完了した時点で次の200Vに電圧切り替えス
イッチ26,27,28を切り替え、さらに200Vに充電がほぼ完
了した時点で次の300Vにスイッチを切り替えることによ
り放電遅延時間中の電圧は近似的にのこぎり波に近くな
る(図5(B))。また、放電が発生した場合、充電コン
デンサ33,34,35を充電する電荷量に等しい電流が間隙に
流れる。
【0008】この場合の放電遅延時間と平均電圧の関係
は、図6(B)のようになり、k3部k4部の傾きがかなり等し
くなることがわかる。しかしながら、図4に示した放電
用電源では、放電電源に充放電方式を採用しているた
め、電流パルスの大きさを任意に設定できないという問
題を持つ。例えば、放電電流のパルス幅、ピーク電流は
充電コンデンサ33,34,35の容量と直流電源20,21,22の電
圧により決まり、図4の回路では3個のスイッチ29,30,
31により選択可能で有るのみであり、自由度がほとんど
ない。このような問題があるため、この電源は、光沢加
工専用として実用されており、通常加工用に図3と同様
の電源を併用している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図3に示した放電用電
源を備えた放電加工制御装置の場合、放電電流のパルス
幅、ピーク電流を自由に設定可能という利点はあるが、
間隙制御のゲイン調整が相当困難である。また、電源電
圧は通常切り替えて使用するが、電圧切り替えをする毎
に平均電圧が異なるため、間隙距離目標値RGPの切り替
えが必要になる。このため調整作業が非常に困難になる
という種々の問題があった。また、図4に示した放電用
電源を備えた放電加工制御装置の場合、間隙制御のゲイ
ン調整は比較的容易であるが、放電電流の設定に自由度
がほとんどなく、光沢加工専用電源となってしまうとい
う問題があった。本発明は、前述した従来の課題に鑑み
て成されたものであり、本発明の目的は、放電電流のパ
ルス幅、ピーク電流を自由に設定可能であって、放電遅
延時間に比例した平均電圧を検出可能な放電加工制御装
置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極と被加工
物を微小な間隙を持って対向させ、前記電極と被加工物
間にパルス放電を起こして加工を行う放電加工の制御装
置において、放電が発生したことを検出するパルス検出
回路と、定電流源により充電される充電コンデンサ回路
と、前記パルス検出回路からの信号により前記充電コン
デンサ回路の充電電荷を放電するスイッチ回路と、前記
充電コンデンサ回路両端の電圧を平滑し間隙制御用帰還
信号とするフィルタ回路とを具備することによって達成
される。
【0011】
【作用】本発明にあっては、放電電圧波形に関係なく放
電遅延時間に比例した平均電圧が取り出せるため、間隙
制御のゲイン調整が容易になる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の放電加工用制御装置の主要部
である間隙制御部の要部の一例を示すブロック図であ
る。この回路は、図7の放電電圧平滑部43と入れ替えて
入力Aと出力Bに接続するものであり、また放電用電源42
は図3と同様のものを用いる。本発明の構成を説明する
と、放電電圧を監視するパルス検出回路6は電極14とス
イッチ4の制御入力に接続され、放電電圧によりスイッ
チ4の制御を行う。スイッチ4は、定電流源1と直列接続
され、また、充電コンデンサ5と並列接続される。充電
コンデンサ5両端の電圧はボルテージフォロワを構成す
る増幅器2によってフィルタ回路3に出力される。フィル
タ回路3の出力は、図7に示すA/D変換部44に出力され
る。次に、本発明の動作を図2を用いて説明する。電極
14に接続されたパルス検出回路6は、間隙の放電電圧波
形を監視し、放電遅延時間のタイミングを検出する。こ
の様子を、図2(A)に示す。図2(A)においてt1,t3,t5が
放電遅延時間であり、t2,t4,t6が放電継続時間と放電休
止時間を加算したものである。パルス検出回路6は、比
較電圧V3のコンパレータで構成されており、放電電圧が
V3以下の時、オン信号を図2(B)に示すタイミングでスイ
ッチ4の制御入力部に出力する。
【0013】スイッチ4は充電コンデンサ5と並列に接続
され、さらに定電流源1が直列接続されるため、スイッ
チ4がオフの期間、充電コンデンサ5は充電電流一定、即
ち電圧傾度一定で電圧が上昇する。またスイッチ4がオ
ンの期間、充電コンデンサ5の充電電荷が放電されるた
め、電圧0Vとなる。充電コンデンサ5両端の電圧は、電
源電圧と定電流源1の電流値とコンデンサ容量を十分長
い放電遅延時間にたいして飽和しないよう設定されてい
るため、図2(C)に示すノコギリ波状の電圧出力として得
られる。放電遅延時間と平均電圧の関係は図2(D)にな
り、実用域において直線的に比例しているといえる。な
お、本発明は定電流源とコンデンサによる充電回路の実
施例を示したが、特にこの方式に限定されるものではな
く、例えば、増幅器を用いた変化率制限回路でも構成可
能である。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明の放電加工制御装置
によれば、放電電流のパルス幅、ピーク電流を自在に設
定でき、間隙制御の最適調整が可能となるため、特に光
沢加工などの仕上加工が容易になる。また、光沢加工用
の特殊電源を必要としないため、低価格とすることがで
きる。さらに、放電電圧が違っていても放電遅延時間が
同じであれば、間隙距離目標値は同一になるため、調整
作業も非常に容易になり、工数低減を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放電加工制御装置の主要部である間隙
制御部の要部の一例を示すブロック図である。
【図2】本発明装置の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。
【図3】従来の放電加工制御装置の主要部である間隙制
御部の放電用電源の詳細を示す回路図である。
【図4】従来の放電加工制御装置の主要部である間隙制
御部の放電用電源の別の詳細を示す回路図である。
【図5】従来装置による放電加工時の放電電圧波形を示
す図である。
【図6】従来装置の特性を説明するための放電遅延時間
と平均電圧の関係を示すグラフである。
【図7】従来の放電加工制御装置の主要部である間隙制
御部の一例を示すブロック図である。
【図8】従来装置による間隙制御時の間隙距離と平均電
圧の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 定電流源 2 増幅器 3 フィルタ回路 4 スイッチ 5 充電コンデンサ 6 パルス検出回路 9 直流電源 10 抵抗 11 コンデンサ 12 MOSFET 13 フライホイールダイオード 14 電極 15 被加工物 16 ブロックダイオード 17 インダクタンス 18 電流切り替えスイッチ 19 電流制限抵抗 36 差動増幅部 37 演算部 38 サーボ増幅器 39 モータ 40 ボールねじ 41 可動軸 42 放電用電源 43 放電電圧平滑部 44 A/D変換部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極と被加工物を微小な間隙を持って対
    向させ、前記電極と被加工物間にパルス放電を起こして
    加工を行う放電加工の制御装置において、前記電極と被
    加工物間に放電が発生したことを検出するパルス検出回
    路と、定電流源により充電される充電コンデンサ回路
    と、前記パルス検出回路からの信号により前記充電コン
    デンサ回路の充電電荷を放電するスイッチ回路と、前記
    充電コンデンサ回路両端の電圧を平滑し間隙制御用帰還
    信号とするフィルタ回路とを備えたことを特徴とする放
    電加工制御装置。
JP27016294A 1994-10-11 1994-10-11 放電加工制御装置 Withdrawn JPH08108320A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1208934A2 (en) * 2000-11-21 2002-05-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electric discharge machining apparatus
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Legal Events

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Effective date: 20031217

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