JPH08281516A

JPH08281516A - 放電加工装置

Info

Publication number: JPH08281516A
Application number: JP11357495A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kaneko; 雄二金子; Kuniharu Yamada; 邦治山田
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】パルス単位でインパルス電流を印加できるよ
うにして、電極消耗せず、迅速に加工間隙の状態を回復
させる装置の提供。【構成】工具電極１４と被加工物１６との両極間に、
放電加工用の電圧パルスを、通常電源２４から放電回路
２８を介して印加した放電加工装置において、検出手段
１２の出力に基づいて電極間の放電状態を検出する放電
状態検出手段６と、高電流の出力が可能な高電圧源２６
と、これを放電回路側に接続・分離可能とする高電流発
生回路１０と、放電状態検出手段が異常放電状態を検出
したことに応答して高電流発生回路を駆動して放電回路
に高電圧源から電流値の高いインパルス電流を印加する
ように制御する電源回路制御手段４とを備える。異常放
電状態が検出されると直ちに電流値の高いインパルス電
流を高電流発生回路を介して供給し、この衝撃力により
加工間隙に滞留する生成物等を吹き飛ばす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電加工装置に係り、
特に、加工間隙に生ずる生成物を迅速に取り除くことが
できる放電加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電加工機は、電極と被加工物（以下ワ
ークという）とを灯油・水等の加工液を介して数ミクロ
ン乃至数１０ミクロン（μｍ）の間隙に対向させ、高い
繰返し数のパルス上の放電電流を発生させることにより
形成される放電痕の累積により加工を行なうものであ
る。パルス状の電流は、略一定の波高値及び時間幅を有
し、且つ、オン状態とオフ状態とを繰返して断続的に流
れている。この加工原理から、パルス状の放電電流は、
ワークの材質・硬度や加工間隙における放電状態等に応
じて最適な状態に制御されている必要があり、この最適
制御により最適な放電加工が可能となる。

【０００３】一般に、放電加工機における放電加工電圧
波形は、電極及びワークの状況に応じて種々の波形を有
している。例えば、間隙にガス・タール・カーボン等の
加工液の分解物やチップ等の金属加工粉が相当に多く介
在している場合には、加工の際の集中放電に伴い間隙の
インピーダンスが下がった状態となり、放電時間前の急
激な立ち上がりとその後に続く一定の放電電圧が維持さ
れる第１の波形を呈している。また、集中放電はしてい
るが前記分解物があまりない場合は、比較的良好な立ち
上がりと略安定した電圧レベルでの放電であり、第２の
波形を呈する。更に、放電波形が放電時にＬＺ（低イン
ピーダンス）レベルとＨＺ（高インピーダンス）レベル
の間にある場合は安定した放電状態であり、第３及び第
４の波形を呈している。更にまた、前記間隙内に加工分
解物が生成されたか、またはインピーダンスの高い不純
物を介して放電が行なわれた場合には、放電電圧はＨＺ
（高インピーダンス）レベルにまで達しない第５の波形
を呈することになる。

【０００４】この第１乃至第５の波形の具体的な形状
は、後述する図９の波形Ａ乃至Ｅに略対応しているが、
この電圧の検出レベルは図９に表示のものとは異なって
いるため、形状のみ図９を参考とし得るものである。
尚、斜線部は異常放電領域である。ところで、放電加工
時に電極とワークとの間の極間にガス・タール・カーボ
ン等の加工液の分解物やチップ等の金属加工粉が多く溜
るとアーク等の異常な放電が発生する。そのために従来
にあっては、間隙状態が悪くなったら装置を停止して、
ピン等で分解物を取り除くようにしたり、或いは、異常
放電（アークの前駆現象的放電とアーク放電を含む）が
発生すると、断続的に繰り返し印加される電圧の休止時
間を例えば１０倍程度と長くすることが行なわれてい
た。

【０００５】上述のように、異常アーク発生時に休止期
間を伸ばすように放電制御を行なうと、放電による生成
物の発生が抑制されてある程度、極間状態が安定化する
が、しかしながら、この場合には加工速度が悪化し、し
かも一度発生した生成物が同一箇所に滞留したり、また
は電極に付着して、極間からの排出が困難になるという
問題点があった。

【０００６】このような装置例として本出願人が提案し
た特開平４−３０４９２４号公報に示すような技術があ
る。これによれば、加工状態に応じて休止期間を長くし
たり短くしたり制御し、或いはパルス幅を短くしたりす
ることが行なわれているが、上述のように加工速度が劣
化するという問題があった。そこで、本出願人は、上記
した問題点を解決すべく特開平７−１２３８号公報に示
すような技術を開示した。この技術は、加工状態が悪化
すると、それに応じて休止期間中に単数或いは複数の電
流値の高いインパルス電流を連続的に加工間隙に印加
し、その時の大きな衝撃力により滞留した加工分解物を
吹き飛ばすようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように電流値の
高いインパルスを連続的に加えるようにした結果、確か
に加工分解物の除去は迅速に行なわれるようになって加
工速度もある程度向上できるようになった。しかしなが
ら、上記した装置例にあっては、連続的に印加すべきイ
ンパルスのパルス数は選択することができるものの、複
数のインパルスを加えるべき時に、例えば１発目のイン
パルスにより加工状態が回復したような場合にあっても
残りのインパルスも正常な加工状態であるにもかかわら
ず、加工間隙に印加されてしまい、その結果、工具電極
等の消耗がかなり激しくなってしまうという新たな問題
点が発生した。

【０００８】また、他の従来装置として、特開昭６０−
１０８２１１号公報に示すように、第１のスイッチング
回路（主放電回路）と第２のスイッチング回路とを有
し、第１のスイッチング回路がオンの時、極間が短絡状
態の場合は、第２のスイッチング回路がオンして高ピー
ク電流を重畳させ、また、第１のスイッチング回路がオ
フ状態で非短絡の場合は、第２のスイッチング回路をオ
フとなるようにし、短絡を検出した時は即座に短絡解消
用のパルスを印加するようにした装置も開示されてい
る。

【０００９】これによれば、加工速度を損なわず、電極
の消耗も抑制しつつ短絡の解消を図ることができるが、
第２のスイッチング回路を別途必要とし、コスト高を招
来してしまう。本発明は、以上のような問題点に着目
し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本
発明の目的は、パルス単位でインパルス電流を印加でき
るようにすることにより、激しい電極消耗を生ずること
なく、迅速に加工間隙の状態を回復することができる放
電加工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、上記問題点を
解決するために、工具電極と被加工物との両極間に、放
電加工用の電圧パルスを、通常電源から放電回路を介し
て印加するように構成した放電加工装置において、前記
両極における電圧または／及び電流を検出する電気検出
手段と、この検出手段の出力に基づいて前記電極間の放
電状態を検出する放電状態検出手段と、高電流の出力が
可能な高電圧源と、この高電圧源を前記放電回路側に接
続・分離可能とする高電流発生回路と、前記放電状態検
出手段が異常放電状態を検出したことに応答して前記高
電流発生回路を駆動して前記放電回路に前記高電圧源か
ら電流値の高いインパルス電流を印加するように制御す
る電源回路制御手段とを備えるようにしたものである。

【００１１】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、電気検
出手段により検出された電圧や電流に基づいて放電状態
検出手段が異常放電状態であると判断すると、これを受
けて、電源回路制御手段は高電流発生回路を駆動して放
電回路に高電圧源を接続し、通常パルス印加途中にて電
極間に電流値の高いインパルス電流を印加する。そし
て、このインパルス電流の大きな衝撃力によって、加工
間隙に滞留する加工分解物等を吹き飛ばす。従って、放
電加工を行なう通常パルス毎に、インパルス電流を印加
すべきか否かの判断を行なうことになるので、加工間隙
の状態が回復したにもかかわらず、過度にインパルス電
流を印加することもない。

【００１２】上記放電回路が、これに流れる電流を変え
るために、重み付け直列回路を含む電流切換回路を有す
る場合には、上記高電流発生回路は、上記重み付け直列
回路として電流切換回路と兼用させることができ、新た
な部材を必要とすることもない。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明に係る放電加工装置の一実施
例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る
放電加工装置を示す概略構成図、図２は図１に示す装置
の回路構成図、図３は各重み付け直列回路を示す回路図
である。図４は放電状態検出手段の一部を示す構成図、
図５は図４中の放電検出器を示す構成図である。まず、
図１及び図２に示す各構成部分の機能を説明すると、加
工条件設定部２は、放電加工時のパルス幅、パルス間
幅、波高値、粗加工か仕上げ加工かなどの加工形態、工
具電極や被加工物等の材質等を入力する部分である。電
源回路制御手段４は、例えばマイクロコンピュータ等よ
りなり、制御プログラムに従って、放電状態検出手段６
からの信号を受けて、電流切換手段８や高電流発生回路
１０の動作を制御する。

【００１４】電気検出手段１２は、工具電極１４と被加
工物１６との間の電圧やこれらの間に流れる電流を検出
するものであり、ここでは印加電圧を測定するために直
列に接続された２つの抵抗器Ｒ１、Ｒ２よりなる分圧回
路１８と電流検出回路２０とにより構成される。これら
両者は、工具電極１４と被加工物１６との間の異常放電
を検出するものであり、図示例のように両者を併用する
ようにしてもよいし、或いは分圧回路１８と電流検出回
路２０のいずれか一方を設けるようにしてもよい。放電
状態検出手段６は、上記電気検出手段１２からの信号に
基づいて異常放電状態であるか否かを判断するものであ
る。これら放電状態検出手段６や電気検出手段１２は、
例えば、特開平４−３０４９２４号公報等に開示されて
いる公知の手段を用いることができる。

【００１５】電流切換手段８は、加工条件等に応じて放
電電流を切換えるものであり、後述するように複数の重
み付け直列回路により、所望の電流値を選択し得るよう
になっている。高電流発生回路１０は、本発明の特徴と
する構成要素であり、通常のパルス電圧の印加途中或い
は印加開始時において異常放電状態を検出すると電流値
の高いインパルス電流を出力するものである。尚、この
高電流発生回路１０は、上記電流切換手段８と別体とし
て設けてもよいし、この切換手段８に組み込んで兼用で
きるようにしてもよい。兼用する場合には後述する図２
に示すように最も重み付けの大きな直列回路として用い
ることができる。図１においては、構成を明確化させる
ために高電流発生回路１０は別構成部品のように記載し
ている。

【００１６】切換スイッチ２２は、高電流発生回路１０
を通常電源２４と高電圧源２６との間で切り換え接続す
るものであり、高電流発生回路１０を電流切換手段８の
一部として用いる時は、通常電源２４側に接続し、文字
通り、高電流を発生させるために用いる場合には、高電
圧源２６側に接続する。本実施例では、通常電源２４と
しては、例えば９０ボルトが用いられ、高電圧源２６と
しては、３００ボルトが用いられる。

【００１７】上記構成を図２等も参照して更に詳しく説
明する。図示するように加工用の工具電極１４と被加工
物１６は僅かな間隙を介して対向配置され、これらに通
常電源２４を接続することにより、放電回路２８を形成
する。放電回路２８に介設される電流切換回路８は、並
列接続された第１〜第４までの４つの重み付け直列回路
３０Ａ〜３０Ｄにより構成されており、各直列回路３０
Ａ〜３０Ｄは、図３に示すように電流方向を規定するダ
イオード３６Ａ〜３６Ｄと、重み付け抵抗器３２Ａ〜３
２Ｄと、トランジスタよりなるスイッチ部３４Ａ〜３４
Ｄとの直列回路により構成される。直列回路３０Ａ〜３
０Ｄは、それぞれ図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に対応する。
重み付け抵抗器３２Ａ〜３２Ｄは、その順に従って全体
の抵抗値が順次半分に、すなわち１／２倍ずつになって
いる。例えば、第１の重み付け抵抗器３２Ａとして３０
Ωの抵抗Ｒ３０を１個用いたとすると、第２の重み付け
抵抗器３２Ｂは抵抗Ｒ３０を２個並列接続して構成さ
れ、第３の重み付け抵抗器３２Ｃは抵抗Ｒ３０を４個並
列接続して構成され、第４の重み付け抵抗器３２Ｄは抵
抗Ｒ３０を８個並列接続して構成される。

【００１８】従って、第１〜第４の重み付け直列回路３
０Ａ〜３０Ｄの順で、流れる電流は、１：２：４：８倍
となり、各スイッチ部３４Ａ〜３４Ｄのゲート電流を選
択的に流すことにより、１６（＝２⁴）種類の加工電流
を選択することができるようになっている。また、高電
流発生回路１０は、図３（Ｅ）に示すように電流方向を
規定するダイオード３６Ｅと、第５の重み付け抵抗器３
２Ｅと、第５のスイッチ部３４Ｅとの直列接続よりなる
第５の重み付け直列回路３０Ｅとして構成される。この
第５の重み付け抵抗器３２Ｅは、上記した例えば３０Ω
の抵抗を１６個並列接続して、通常の放電加工時の電流
として第１の重み付け直列回路３０Ａの１６倍の電流を
流し得るようになっている。このスイッチ部３４Ｅの制
御は、電源回路制御回路手段４側からのゲート信号によ
り行なわれる。

【００１９】この第５の重み付け直列回路３０Ｅ、すな
わち高電流発生回路１０の電源入力側に接続される切換
スイッチ部２２は、これに入力される電源を通常電源２
４（９０ボルト）と高電圧源２６（３００ボルト）との
間で切り換えるものであり、この切り換えは、例えば加
工条件設定部２からの切換信号により行なわれる。例え
ば粗加工のように加工面の粗さをあまり考慮することな
く大きな電流で迅速な加工を行なう場合には、この切換
スイッチ部２２を通常電源２４側へ接続して、高電流発
生回路１０を電流切換手段８の一部として構成し、第５
の重み付け直列回路３４Ｅとしての機能を発揮させる。

【００２０】これに対して、仕上げ加工のように加工面
の仕上げ程度を良好にするために加工電流を低く押さえ
て加工を行なう場合には、この切換スイッチ部２２を高
電圧源２６側へ接続して、異常放電時など必要に応じて
高電流発生回路１０より電流値の高いインパルス電流を
流すようになっている。この場合には、この高電流発生
回路１０は、電流切換手段８とは区別して制御される。
放電状態検出手段６は、両極間のパルス幅の異常を検出
するパルス幅異常検出部３８と、放電電流や放電電圧の
異常を検知する放電電圧・電流異常検出部４０とにより
構成される。上記パルス幅異常検出部３８には分圧回路
１８から分圧電圧が入力されてパルス幅の時間を検知す
るようになっており、また、放電電圧・電流異常検出部
４０には上記分圧電圧の他に、放電電流を検出する電流
検出回路２０からの検出値を入力して、加工間隙の状態
を判断し得るようになっている。これらの両検出部３
８、４０の出力は、アンド回路４２にて論理和がとら
れ、その出力を制御手段４へ入力している。

【００２１】上記放電電圧・電流異常検出部４０は、前
述のように例えば特開平４−３０４９２４号公報に開示
されたと同様なものが用いられる。図４は放電電圧・電
流検出部４０の構成を示し、図５は放電検出器の構成を
示す。この放電電圧・電流検出部４０は、工具電極４と
被加工物１６との間の放電状態を検出する放電検出器４
４と、放電開始後にて所定時間経過した時、例えば５μ
ｓｅｃ（マイクロ秒）経過した時と１５μｓｅｃ経過し
た時のチェッククロック時間Ｔ５，Ｔ１５を示すチェッ
ククロック回路４６とにより主に構成される。

【００２２】放電検出器４４は、図５に示すように間隙
電圧Ｖ_G と基準電圧Ｖ１を比較するコンパレータ４８を
有し、放電電圧の異常を検出するようになっている。そ
して、この出力を間隙電圧４９のＤ端子へ入力してラッ
チするようになっている。また、この検出器４４は、Ｈ
Ｚ用ＲＯＭ５０及びＬＺ用ＲＯＭ５２を有しており、設
定された波高値データに基づいてＨＺレベル及びＬＺレ
ベルを読み出し、これをそれぞれＡ／Ｄ変換器５４、５
６にて変換し、ＨＺ（高インピーダンス）レベル信号及
びＬＺ（低インピーダンス）レベル信号を出力するよう
になっている。各レベル信号は、検知された検知電流信
号Ｉ_S とそれぞれＨＺコンパレータ５８及びＬＺコンパ
レータ６０にて比較されて、その出力はそれぞれＨＺラ
ッチ回路６２及びＬＺラッチ回路６４にてラッチされる
ようになっている。

【００２３】各ラッチ回路６２、６４の出力はオア回路
６６によって論理和がとられることになる。また、各ラ
ッチ回路４９、６２、６４は、ゲート信号をインバータ
６８により反転することにより形成されるリセット信号
でリセットされるようになっており、また、ＨＺラッチ
回路６２及び間隙電圧ラッチ回路４９の各Ｃ端子にはチ
ェックタイム信号Ｔ５が入力され、ＬＺラッチ回路６４
のＣ端子にはチェックタイム信号Ｔ１５が入力される。
そして、上記オア回路６６の出力及び上記間隙電圧ラッ
チ回路４９のＱ端子の出力は、オア回路５１にてその論
理和がとられ、異常検出信号Ｓ１を出力する。図２に戻
って電源回路制御手段４は、加工条件設定部２から入力
される前述した各種データに基づいてゲートパルスを発
生させるパルス発生回路７０を有し、上記第１から第４
の各重み付け直列回路３０Ａ〜３０Ｄに対応するパルス
電流Ｉ₁ 〜Ｉ₄ を重み付け状態に応じて選択的に或いは
同時に出力するようになっている。各パルス電流Ｉ₁ 〜
Ｉ₄ は、それぞれ第１から第４のアンド回路７２Ａ〜７
２Ｄにて、インバータ７４により反転された異常検出信
号との論理積をとるようになっている。従って、第１か
ら第４の各アンド回路７２Ａ〜７２Ｄの各出力は、ゲー
ト信号Ｉ_G1〜Ｉ_G4として上記対応する第１から第４の重
み付け直列回路の各トランジスタスイッチ部３４Ａ〜３
４Ｄのゲートに接続されている。

【００２４】従って、異常放電状態が検出されている間
は、第１から第４の各アンド回路７２Ａ〜７２Ｄは、無
意のローレベルとなる。また、パルス発生回路７０から
出力される第５のパルス信号Ｉ₅ は、第５のアンド回路
７２Ｅとセレクタ７４のＡ端子へ入力され、このセレク
タ７４のＢ端子には、放電状態検出手段６から有意の信
号レベルが出力された時に、予め定められたインパルス
幅、例えば５００ｎｓ（ナノセカンド）を出力するイン
パルス幅発生器７６の出力が接続されている。このセレ
クタ７４のＳＥＬ端子には加工条件設定部２から切換信
号が入力されており、必要に応じてこれを選択して稼働
状態とするようになっている。更に、このセレクタ７４
のＤ出力端子は、バッファ７８及び第２の切換スイッチ
部８０を介して第５の重み付け直列回路３０Ｅすなわち
高電流発生回路１０のトランジスタスイッチ部３４Ｅの
ゲートへ接続されており、バッファ７８の出力である第
５のゲート信号によりオンオフ制御される。

【００２５】第５のアンド回路７２の出力も上記第５の
トランジスタスイッチ部３４Ｅのゲートへ接続されてい
る。そして、この第５のアンド回路７２Ｅの出力側は、
上記第２の切換スイッチ８０に接続されており、第５の
アンド回路７２Ｅとインバータ７８の出力を選択的にゲ
ート信号Ｉ_G5として供給するようになっている。この第
２の切換スイッチ部８０は、上記電源の切換スイッチ部
２２と連動するものであり、インパルス電流を発生させ
ない加工の場合には、第５のアンド回路７２Ｅ側に接続
し、インパルス電流を発生させる必要のある加工の場
合、例えば仕上げ加工等の場合には、インバータ側へ接
続しておく。尚、図示例における切換スイッチ部２２及
び第２の切換スイッチ部８０の接続状態は、インパルス
電流を発生する場合の接続状態を示す。

【００２６】ここでインパルス電流の発生方法について
説明する。本発明では、例えば５００ｎｓという非常に
短い時間に、約５０アンペア程度の非常に大きな電流値
のインパルス電流を流すように設計されている。これを
具体的に説明すると図６は高電圧源２６を接続した高電
流発生回路１０の等価回路であり、符号８２は回路中の
インダクタンス成分である。また、図７は、この回路に
電流を流した時の過渡現象を示すグラフである。

【００２７】ここで、高電圧源２６の電圧Ｖ_INを３００
ボルト、第５の重み付け抵抗器３２Ａの抵抗Ｒは３０Ω
の抵抗を１６個並列接続したことから１．８７５Ω、間
隙電圧Ｖ_G を３００ボルト、インダクタンス成分８２を
２μＨ（ヘンリー）とすると、時定数τは９４０ｎｓと
なり、従って、５０アンペアまで電流を流すには５００
ｎｓの時間を要することになる。従って、高電圧源２６
の電圧値や第５の重み付け抵抗器３２Ａの抵抗値を適宜
選択すれば、インパルス幅ｔ１やその時の電流値を任意
に決定することができる。この場合、高電流を流すイン
パルス幅ｔ１は、非常に僅かな時間なので、第５のトラ
ンジスタスイッチ部３４Ｅの定格電流よりも大きな電流
を瞬間的に流してもこれにダメージを与えることはな
い。

【００２８】次に、図８に示す各部の電流電圧波形を示
すタイミングチャートも参照しつつ本発明の動作につい
て説明する。まず、粗加工等のように加工電流として比
較的大きな大電流を用いる場合には、加工間隙に生成物
等の橋絡が生じても加工時の大電流により除去されてし
まう場合が多いので、高電圧発生回路１０は電流切換手
段８の一部として用いる。すなわち、加工条件設定部２
にパルス幅、パルス間幅、波高値データ、加工の種別、
例えば粗加工等の種別を入力すると、切換信号により切
換スイッチ部２２及び第２の切換スイッチ８０がともに
Ａ側に切り換わり、第５の重み付け直列回路３０Ｅは通
常電源２４（９０Ｖ）に接続されて通常の放電加工時の
加工電流の制御素子の一部を担うことになると共にこの
第５のトランジスタスイッチ部３４Ｅのゲートは第５の
アンド回路７２Ｅの出力に接続される。

【００２９】従って、この場合には、第１〜第５の重み
付け直列回路３０Ａ〜３０Ｅが加工電流の制御に寄与で
きるので、全体で３２（＝２⁵）段階の電流制御が可能
となる。すなわち、パルス発生回路７０から出力される
第１〜第５のパルス信号Ｉ₁〜Ｉ₅ を適宜選択して組合
せることにより上記したように３２段階の電流値の加工
電流を選択することができる。

【００３０】次に、仕上げ加工時のように加工電流をあ
まり必要とはしないが、生成物等の橋絡が生じ易いよう
な加工を行なう場合について説明する。加工条件設定部
２にて、上述のように加工電流をあまり必要としない加
工の種別、例えば仕上げ加工等の種別を入力すると、切
換信号により切換スイッチ２２及び第２の切換スイッチ
８０がともにＢ側へ切り換わり、第５の重み付け直列回
路３０は高電圧源２６（３００ボルト）側に接続されて
高電流発生回路１０として機能することになり、通常の
正常加工時には使用されずに異常放電状態が検出された
時のみに使用される。また、第５のトランジスタスイッ
チ部３４Ｅのゲートはインバータ７８の出力に接続さ
れ、また、このような切り換え動作とともに第５のパル
ス信号Ｉ₅ を受けるセレクタ７４のＳＥＬ端子にも有意
の信号レベルが入力されてこれを稼働状態とする。

【００３１】この加工では、第１〜第４の重み付け直列
回路３０Ａ〜３０Ｄが加工電流の制御に寄与することに
なり、従って、１６（＝２⁴）段階の電流値を選択する
ことができる。図８において図８（Ａ）のＶ_G は、工具
電極１４と被加工物１６との間の加工間隙の電圧を示
し、〜までは正常な加工状態の時の電圧波形を示
し、〜までは異常放電時の電圧波形を示す。図８
（Ｂ）は電流検出回路２０にて検出された加工電流を示
し、図８（Ｃ）は第４の重み付け直列回路３０Ｄの第４
のトランジスタスイッチ部３４Ｄのゲートに入力される
ゲート信号Ｉ_G4を示す。ここでは、第１〜第４のスイッ
チ部３４Ａ〜３４Ｄの内、この第４のスイッチ部３４Ｄ
のゲート信号Ｉ_G4のみを代表として示すが、他のスイッ
チ部も選択された場合にはそのゲート信号はこのゲート
信号Ｉ_G4と同期した波形となる。

【００３２】図８（Ｄ）はパルス発生回路７０から、設
定された加工条件に応じて出力されるゲート信号Ｉ_G で
あり、第１〜第５のパルス信号Ｉ₁ 〜Ｉ₅ も、選択され
た場合にはゲート信号Ｉ_G と同期してパルス波が出力さ
れる。図８（Ｅ）は放電状態検出信号６のオア回路４２
から出力される異常検出信号Ｓ１を示す。図８（Ｆ）は
高電流発生回路１０の第５のトランジスタスイッチ部３
４Ｅのゲートへ入力されるゲート信号Ｉ_G5を示し、異常
放電状態を検出した時に、例えば５００ｎｓのパルス幅
のパルスが立つ。図８（Ｇ）は工具電極１４と被加工物
１６との間に流れる間隙電流Ｉ_GAP を示し、異常放電状
態を検出したときに５０アンペアのインパルス電流が流
れている。

【００３３】さて、前述したような各種の加工条件が設
定されると放電回路制御手段４のパルス発生回路７０
は、その指令に基づいて所定のインターバルでＩ₁ 〜Ｉ
₄ の内、選択されたパルス信号、例えばＩ₄ を出力す
る。尚、これと同期して第５のパルス信号Ｉ₅ 及びゲー
ト信号Ｉ_G も同じパルス幅で出力される。上記パルス信
号Ｉ₄ の出力パルスに応じて第４のスイッチ部３４Ｄは
オン・オフして工具電極１４と被加工物１６との間に電
圧が印加され、放電加工が行なわれる。正常加工時の間
隙電流Ｉ_GAP は、図示例においては、例えば８アンペア
程度である。

【００３４】この時の加工電流は電流検出回路２０にて
検出されて検出電流Ｉ_S として放電電圧・電流異常検出
部４０へ入力され、また、間隙電圧Ｖ_GAP も分圧回路１
８にて検出されて、これは放電電圧・電流異常検出部４
０及びパルス幅異常検出部３８へ入力される。パルス幅
異常検出部３８は、図８（Ａ）に示すようい電圧印加後
から放電開始までの待機期間Ｗの異常を検出するまでの
であり、正常時の波形、例えばは待機期間Ｗが１０μ
ｓ程度であるのに対して異常時の波形は非常に小さい
値となっている。例えば絶縁回復していないことからこ
の待機期間Ｗが小さすぎると異常検出信号が出力される
ことになる。この待機期間Ｗの下限値は、加工形態によ
っても異なるが、例えば２μｓ程度である。

【００３５】また、放電電圧・電流異常検出部６は、放
電電圧または放電電流の異常を検出するものであり、こ
こでは、放電開始後の５μｓ時と１５μｓ時の２ポイン
トで放電電流の異常の存否を判断している。図８（Ｂ）
の波形は放電開始後の５μｓ時において検出電流がＬ
Ｚ（低インピーダンス）レベルよりも大きい時の異常状
態を示し、波形は生成物により加工間隙の抵抗が増加
して電流がＨＺ（高インピーダンス）レベルよりも小さ
い時の異常状態を示している。加工電流の正常及び異常
な波形は先に説明した図９において示されており、波形
ＡがＬＺレベルを越えて大きくなった時の異常波形を示
し、波形ＥがＨＺレベルを越えて小さくなった時の異常
波形を示している。

【００３６】このＬＺ，ＨＺレベルは、図５に示すよう
に加工条件設定時に波高値データを設定すると、これに
対応してＨＺ用ＲＯＭ５０及びＬＺ用ＲＯＭ５２からそ
れぞれ読み出されて一義的に決定し、これらのレベル設
定値は各コンパレータ５８、６０にて検出電流Ｉ_S と比
較されて、異常の有無が判断される。また、間隙電圧Ｖ
_GAP も基準電圧Ｖ１と比較されて、異常の有無が判断さ
れることになる。

【００３７】ここで、上記判断の結果、異常放電状態で
あると判断されると加工用のパルス放電中にかかわらず
電流値の高いインパルス電流Ｉ_IM（図８（Ｇ）参照）を
印加して加工間隙間に滞留する生成物等を衝撃により除
去することになる。すなわち、異常放電状態が検出され
るとオア回路４２の出力である異常検出信号Ｓ１（図８
（Ｅ））のパルスが立ち、この出力パルスはインバータ
７４で反転されてローレベルとなって第１から第４のア
ンド回路７２Ａ〜７２Ｄへ入力し、第１〜第４の各ゲー
ト信号（図８においてＩ_G4）のパルスが立たないように
し、或いは異常検出信号Ｓ１の立ち上がりに応答して、
ゲート信号Ｉ_G4を立ち下げている。すなわち、この操作
により電流切換手段８側から加工電流が流れないように
している。また、異常検出信号Ｓ１の立ち上がりに応答
して、インパルス幅発生器７６からはパルス幅が５００
ｎｓ程度と非常にパルス幅が小さい短パルスが発生し、
この短パルスは稼働状態になっているセレクタ７４に入
力されて同じ短パルスの第５のゲート信号Ｉ_G5（図８
（Ｆ））をＤ端子より出力する。

【００３８】そして、この第５のゲート信号Ｉ_G5はバッ
ファ７８を介して高電流の発生回路１０、すなわち第５
の重み付け直列回路３０Ｅのトランジスタスイッチ部３
４Ｅに入力されてこれを５００ナノセカンドの間だけオ
ンにし、高電圧源２４から例えば５０Ａのインパルス電
流Ｉ_IMを流して加工間隙の滞留物を吹き飛ばすようにす
る。尚、パルス発生回路７０からゲート信号Ｉ_G が出力
されると、このパルスの立ち上がりに応答して上記放電
状態検出手段６はリセットがかけられ、異常検出信号Ｓ
１も立ち下がることになる。

【００３９】このように加工電流や加工電圧、或いは電
圧印加後から放電が開始するまでの待機期間の長さなど
の異常により異常放電状態が検出されると、直ちに通常
の加工用パルスの印加が停止されると同時に、電流値の
高い例えば８０Ａのインパルス電圧Ｉ_IMが引き続いて一
発のみ印加され、この衝撃力により加工間隙に滞留して
いた加工屑や生成物が効率的に吹き飛ばされてしまい、
橋絡等が発生してもこれを効果的に排除することができ
る。特に、ゲート信号Ｉ_G （図８（Ｃ））の１パルス毎
にインパルス電流を印加すべきか否かを判断しているの
で、先に説明した従来装置のようにパルス休止期間を長
くしたり、或いは加工間隙の状態が回復しているにもか
かわらず、余分なインパルス電圧を印加する必要もな
く、加工速度を向上できるのみならず、工具電極の余分
な消耗もなくすことが可能となる。

【００４０】また、高電流発生回路１０を電流切換手段
８の一部、例えば第５の重み付け直流回路３０Ｅとして
切り換え使用可能とした場合には、別途、高電圧発生用
の特別の回路を新たに設ける必要がない。更に、高い電
流値のインパルス電流を発生させるためには、図６及び
図７にて説明したように過度現象を利用し、且つトラン
ジスタスイッチ部の最大定格電流に立ち上がるよりも少
ない電流の過渡期間内にオフするようにしたので、素子
にダメージを与えることなく簡単な構成でインパルス電
流を発生させることができる。

【００４１】尚、上記実施例では、電流切換手段８は５
つの重み付け直列回路を有し、そして、最も重み付けの
大きな第５の重み付け直列回路を高電流発生回路と兼用
するようにしたが、直列回路数はこれに限定されないの
は勿論である。更には、本実施例では、高電圧源２６を
３００Ｖに設定したが、この値に限定されず、これはイ
ンパルス電流を流す回路定数とインパルス電流の電流値
とインパルス電流のパルス幅等を勘案して適宜決定され
る。また、本実施例では、異常放電状態を検出する手法
として、待機期間、放電電圧、放電電流の異常を検出し
て異常放電を検知するようにしたが、これに限定され
ず、これら３要素の内、いずれか１つ或いは２つのみを
検出して異常放電であるか否かを決定するようにしても
よい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電加工
装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮するこ
とができる。放電加工用のパルス電圧の印加途中におい
て異常放電状態を検出すると、高電流発生回路により直
ちにインパルス電流を印加して加工間隙に滞留する生成
物等をその衝撃力により迅速に且つ効率的に排除するこ
とができる。

【００４３】従って、放電加工用のパルス単位でインパ
ルス電流を印加するか否かの判断を行なうことができる
ので、休止期間が長くなったり、不必要なインパルス電
流を加えることができなくなり、加工効率を更に向上さ
せることができるのみならず、不必要に工具電極を消耗
させることも防止することができる。更に、高電流発生
回路を電流切換手段の一部として兼用するようにした場
合には、新たな構成部品をあまり必要とせずに、本発明
装置を実施することができ、コスト削減に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電加工装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１に示す装置の回路構成図である。

【図３】各重み付け直列回路を示す回路図である。

【図４】放電状態検出手段の一部を示す構成図である。

【図５】図４中の放電検出器を示す構成図である。

【図６】高電圧源を接続した高電流発生回路の等価回路
を示す図である。

【図７】図６に示す回路に電流を流した時の過度現象を
示すグラフである。

【図８】図２中の各部の電流・電圧波形を示すタイミン
グチャートである。

【図９】正常放電時と異常放電時の放電電流の波形を示
すグラフである。

【符号の説明】

２加工条件設定部４電源回路制御手段６放電状態検出手段８電流切換手段１０高電流発生回路１２電気検出手段１４工具電極１６被加工物１８分圧回路２０電流検出回路２２切換スイッチ部２４通常電源２６高電圧源２８放電回路３０Ａ〜３０Ｅ重み付け直列回路３８パルス幅異常検出部４０放電電圧・電流異常検出部７４セレクタ７６インパルス幅発生器８２第２の切換スイッチ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具電極と被加工物との両極間に、放電
加工用の電圧パルスを、通常電源から放電回路を介して
印加するように構成した放電加工装置において、前記両
極における電圧または／及び電流を検出する電気検出手
段と、この検出手段の出力に基づいて前記電極間の放電
状態を検出する放電状態検出手段と、高電流の出力が可
能な高電圧源と、この高電圧源を前記放電回路側に接続
・分離可能とする高電流発生回路と、前記放電状態検出
手段が異常放電状態を検出したことに応答して前記高電
流発生回路を駆動して前記放電回路に前記高電圧源から
電流値の高いインパルス電流を印加するように制御する
電源回路制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工
装置。
【請求項２】前記放電回路は、これに流れる電流を異
ならせることが可能な電流切換手段を有することを特徴
とする請求項１記載の放電加工装置。
【請求項３】前記電流切換手段は、重み付け抵抗器と
スイッチ部よりなる重み付け直列回路を複数個並列に接
続することにより構成されることを特徴とする請求項２
記載の放電加工装置。
【請求項４】前記高電流発生回路は、重み付け直列回
路として前記電流切換手段内に組み込まれており、前記
放電回路は前記高電圧源と前記通常電源との間で前記高
電流発生回路の接続を切換える切換スイッチ部を有する
ことを特徴とする請求項３記載の放電加工装置。