JPH10244423A - 放電加工機の電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工間隙に負電圧を印加する電源の電圧が放
電発生の可能な電圧を有する場合においても、負電圧の
放電による被加工物の加工面の品質低下が防止されると
ともに、加工面の加工品質の高い放電加工機の電源装置
を得る。 【解決手段】 正負両側の極性を有するパルス電圧を印
加する電圧印加手段と、正極性の電圧印加状態の期間と
負極性の電圧印加状態の期間と前記負極性の電圧印加状
態に続く負極性の電圧印加休止状態とを所定の順序で繰
り返し発生させるように電圧印加手段を制御するパルス
制御手段１８とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物の加工面
の加工品質の向上を目的とした放電加工機の電源装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤ放電加工装置は加工液として水を
使用するため、電解電流により被加工物の腐食が発生す
るといった問題がある。このため、正負両極性のパルス
電圧を加工間隙に印加し、極間の平均電圧を零にしなが
ら加工を行い、電解電流による加工面の精度低下、電食
防止を実現するための方法が提案されている。

【０００３】図１２は従来の放電加工機の電源装置を示
すブロック構成図である。また、図１３は、図１２の放
電加工機の電源装置を説明するためのタイミングチャー
トである。図１２において１はワイヤ電極で、被加工物
２との間に加工液である水を介して、所定の加工間隙を
保持している。被加工物２は、ＮＣ装置などの駆動装置
によってＸＹ軸平面上を移動するテーブル（図示せず）
に設置されている。３は直流電源で、正極側は被加工物
２に接続され、ワイヤ電極１と被加工物２との間に電圧
を印加する。

【０００４】４はＮＰＮ型のトランジスタで、エミッタ
側は直流電源３の負極側へ接続され、直流電源３の電圧
Ｅ１をオンオフする。５は限流抵抗で、トランジスタ４
のコレクタ側とワイヤ電極１との間に直列に接続されて
いる。６は直流電源で、負極側は被加工物２に接続さ
れ、且つ直流電源３と並列に接続され、ワイヤ電極１と
被加工物２との間に直流電源３と逆極性の電圧を印加す
る。７はＰＮＰ型のトランジスタで、エミッタ側は直流
電源６の正極側に接続され、直流電源６の電圧Ｅ２をオ
ンオフ制御する。８は限流抵抗で、トランジスタ７のコ
レクタ側とワイヤ電極１との間に直列に挿入されてい
る。９は低周波パルス発振器。１０は高周波パルス発振
器。１１はインバータで低周波パルス発振器９に接続さ
れている。

【０００５】１２はアンド回路で、入力端子の一端は高
周波パルス発振器１０に接続され、他端はインバータ１
１の出力端子に接続され、且つ出力端子はトランジスタ
４のベース側に接続されている。１３はドライブ回路
で、アンド回路１２とトランジスタ４のベース側間に直
列に挿入されている。１４はナンド回路で、入力端子の
一端は高周波パルス発振器１０にアンド回路１２と並列
に接続され、他端は低周波パルス発振器９にインバータ
１１と並列に接続され、且つ出力端子はトランジスタ７
のベース側に接続されている。１５はドライブ回路で、
ナンド回路１４とトランジスタ７のベース側との間に直
列に挿入されている。

【０００６】従来の放電加工機の電源装置は以上のよう
な構成をしており、図１３のように高周波パルス発振器
１０は波形Ａのような短い周期のパルスを出力する。一
方、低周波パルス発振器９は波形Ｂのような長い周期の
パルスを出力する。インバータ１１は波形Ｂを反転し、
波形Ｃの信号を出力する。アンド回路１２は波形Ａと波
形Ｃのアンド条件を取り、波形Ｄの信号を出力する。ド
ライブ回路１３は波形Ｄの信号を増幅して、トランジス
タ４をオンオフさせる。すると、トランジスタ４のコレ
クタ側の電圧は波形Ｆとなる。一方、ナンド回路１４
は、波形Ａと波形Ｂのナンド条件を取り、波形Ｅの信号
を出力する。ドライブ回路１５は波形Ｅの信号を増幅し
て、トランジスタ７をオンオフさせる。

【０００７】すると、トランジスタ７のコレクタ側の電
圧は波形Ｇとなる。波形Ｆと波形Ｇのパルス電圧は限流
抵抗５と限流抵抗８を通じて加算された後、加工間隙に
印加される。ここで、加工間隙に印加される電圧の波形
は、通電ケーブルのインダクタンスや浮遊容量のため、
波形Ｈとなる。すると、放電が加工間隙に発生し、被加
工物２を加工する。そして、放電が発生すると、加工間
隙を通じて、波形Ｉの加工電流が流れ、加工間隙の電圧
は下降して波形Ｊとなる。

【０００８】波形Ｈは周期の長い波形Ｂの周期で、短形
状に整形されたパルス電圧であるので、放電可能電圧Ｅ
Ａ以上である放電可能時間ｔａが長く、加工に有効な放
電数を多くでき、加工効率を向上させることができる。
従来例によれば、ワイヤカット放電加工の仕上げ加工に
おいて、両極性の周期の長い短形状のパルス電圧を加工
間隙に印加するようにしたので、放電可能な時間を長く
して、加工に有効な放電の数を多くして、加工効率を向
上させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示す従来の放電加工機の電源装置においては、負電
圧、すなわち、被加工物２の電圧よりも電極１の電圧が
高くなるように印加される電圧は、放電を開始するため
の高い電圧を供給する直流電源３により供給されるた
め、負電圧も高い電圧となり負電圧による放電が発生す
る。

【００１０】被加工物２の電解腐食を防止するために、
平均加工電圧を零ボルトとして加工しようとした場合、
正側印加電圧の積分値を負側の印加電圧の積分値で打ち
消すために、正極側の電圧印加時間と負極側の電圧印加
時間を同程度に設定する必要がある。正極性側の放電は
加工に有効であるが、負極性側の放電が発生すると、マ
イクロクラックの問題や、ワイヤ電極材料の被加工物２
への付着といった状況が発生する。

【００１１】以上のように、従来の放電加工機の電源装
置は上述のように構成されており、負電圧印加時の放電
を極力防止するよう考慮されたものではなく、正電圧と
負電圧を印加する時間が同じになるように設定されてい
るので、負電圧による放電電流が正側の放電電流と同じ
ように流れるため、被加工物２の加工面の加工品質を著
しく低下させるという問題点を有している。また、特開
平５−２０８３１７号公報に開示された放電加工装置に
おいては、電圧パルスの印加方法を正負極性で異なった
方法で印加し、負極性側の放電の発生を防止している。
しかし、この発明は加工速度の速い荒加工に着目したも
のであり、加工精度を重視する仕上加工においては、電
圧および電流パルスを印加しない休止時間を設定する必
要があり、この休止時間については、考慮されていない
ため、仕上加工に使用した場合には加工寸法精度が悪化
するという問題がある。

【００１２】本発明は、上述のような問題点を解決する
ためになされたものであり、加工間隙に負電圧を印加す
る電源の電圧が放電発生の可能な電圧を有する場合にお
いても、負電圧の放電による被加工物の加工面の品質低
下が防止されるとともに、加工面の加工品質の高い放電
加工機の電源装置を得ることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放電加工機
の電源装置は、被加工物と電極との間に前記被加工物に
対して前記電極が正負両側の極性を有するパルス電圧を
印加し、かつ平均加工電圧を零ボルトに維持するように
した放電加工機において、前記正負両側の極性を有する
パルス電圧を印加する電圧印加手段と、正極性の電圧印
加状態の期間と負極性の電圧印加状態の期間と前記負極
性の電圧印加状態に続く負極性の電圧印加休止状態とを
所定の順序で繰り返し発生させるように前記電圧印加手
段を制御するパルス制御手段とを備えたものである。

【００１４】また、被加工物と電極との間に前記被加工
物に対して前記電極が正負両側の極性を有するパルス電
圧を印加し、かつ平均加工電圧を零ボルトに維持するよ
うにした放電加工機において、前記正負両側の極性を有
するパルス電圧を印加する電圧印加手段と、負極性側の
電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検
出値と所定の電圧を比較する比較手段と、正極性の電圧
印加状態の期間と負極性の電圧印加状態の期間と前記負
極性の電圧印加状態に続く負極性の電圧印加休止状態と
を所定の順序で繰り返し発生させるように前記電圧印加
手段を制御するパルス制御手段とを備え、前記パルス制
御手段は、前記負極性の電圧印加休止状態を維持する所
定期間に前記電圧検出手段の電圧検出値の絶対値が前記
比較手段で設定する所定値の絶対値より小さくなる場合
に再度負極性の電圧印加状態を繰り返すように前記電圧
印加手段を制御するものである。

【００１５】また、電圧印加手段は、半導体スィッチン
グ素子を含み構成されるスイッチ回路であるものであ
る。

【００１６】また、パルス制御手段は、正極性側の電圧
印加状態の期間および負極性側の電圧印加状態の期間に
対して、前記負極性の電圧印加状態に続く負極性の電圧
印加休止状態を維持する所定期間が充分長いものであ
る。

【００１７】また、パルス制御手段は、正極性の電圧パ
ルス印加期間および負極性の電圧パルス印加期間におい
て、電圧印加状態と電圧印加状態を解除した状態が交互
にくり返し発生させるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図について
説明する。 実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１による放電
加工機の電源装置を示すブロック図である。図１におい
て、１はワイヤ電極、２は被加工物、１６は極間におけ
る加工電圧を検出する電圧検出回路、１７は電圧検出回
路１６の電圧検出値と設定値を比較する比較回路、１８
は加工用電源１９のスイッチング動作を制御するパルス
制御回路である。加工用電源１９はワイヤ電極１と被加
工物２とに放電電流パルスを供給するる。また、２０は
被加工物２を載置するテーブル、２１ａ、２１ｂはワイ
ヤ電極１と被加工物２との相対位置を位置決めするＸ軸
およびＹ軸駆動モータ、２２はＸ軸およびＹ軸駆動モー
タ２１ａ、２１ｂを制御する軸駆動制御装置、２３は軸
駆動制御装置２２およびパルス制御回路１８に軸移動指
令および加工条件パラメータを送出するＮＣ制御装置で
ある。

【００１９】図２は図１の放電加工機の電源装置におけ
るパルス制御回路と加工電源を示す回路図である。図２
において、１は電極、２は被加工物、１０１は出力電圧
がＥ１である直流電源、１０２、１０３、１０４、およ
び１０５はそれぞれスイッチ回路、例えば、半導体スイ
ッチング素子である。１０６は半導体スイッチング素子
１０４および１０５の陽極と被加工物２との間に接続さ
れた抵抗器である。また、１０７〜１１０は半導体スイ
ッチング素子１０２〜１０５を駆動する駆動回路であ
る。１８は駆動回路１０７〜１１０に制御信号を与え、
半導体スイッチング素子１０２〜１０５の制御を行うパ
ルス制御回路である。

【００２０】そして、１１１はパルス制御回路１８によ
り出力される制御信号Ｓ１を駆動回路１０７および１１
０に伝える信号線であり、１１２はパルス制御回路１８
より出力される制御信号Ｓ２を駆動回路１０８および１
０９に伝える信号線である。制御信号Ｓ１およびＳ２に
よりパルス制御回路１８は駆動回路１０７〜１１０に制
御信号を与え、半導体スイッチング素子１０２〜１０５
のオンオフ制御する。次に、１１３は出力電圧がＥ２で
ある直流電源、１１４は陰極が直流電源１１３の陽極に
接続された整流回路、例えばダイオードで、直流電源１
１３とともにクランプ回路を構成している。なお、Ｅ２
の絶対値はＥ１の絶対値より小さく設定されている。ま
た、ダイオードの陽極は電極１に接続され、直流電源１
１３の陰極は被加工物２に接続されている。

【００２１】次に、図２に示すパルス制御回路と加工電
源の動作について説明する。図２において、パルス制御
回路１８により半導体スイッチング素子１０２および１
０５は同時にオンオフ動作し、半導体スイッチング素子
１０３および１０４は同時にオンオフするように制御さ
れるとともに、半導体スイッチング素子１０２および１
０３は互いに相補的にオンオフ動作し、半導体スイッチ
ング素子１０４および１０５は互いに相補的にオンオフ
動作するように制御される。また、半導体スイッチング
素子１０３および１０４がオンし、電極１に比べ被加工
物２に高い電圧が印加された状態、すなわち、正の電圧
が加工間隙に印加された状態で放電が開始すると、被加
工物２と電極１との間に放電電流が流れ加工が行われ
る。

【００２２】そして、所定時間経過後半導体スイッチン
グ素子１０３および１０４をオフさせるようにパルス制
御回路１８により制御される。なお、放電による被加工
物２の加工は半導体スイッチング素子１０３および１０
４がオンし加工間隙に正の電圧が印加された状態のとき
に行われる。そして、半導体スイッチング素子１０２お
よび１０５がオンし被加工物２に比べ電極１の電圧が高
い電圧が印加される状態、すなわち、負の電圧が加工間
隙に印加される状態のとき被加工物２と電極１との間に
印加されると平均電圧の片寄りが減少する方向に是正さ
れ、電解現象や電食現象が軽減される。

【００２３】以上、説明したパルス制御回路と加工電源
の動作について、図３に示す動作フロー図、図４に示す
半導体スイッチング素子の制御信号Ｓ１、Ｓ２のタイミ
ングチャートおよび加工間隙の電圧波形図により更に説
明する。加工電源に動作司令が与えられると図３におい
てＳ１００からＳ１０１に移行する。Ｓ１０１では、半
導体スイッチング素子１０２および１０５がオンし半導
体スイッチング素子１０３および１０４がオフする（す
なわち、図４の制御信号がＳ１＝１、Ｓ２＝０の状
態）。この状態では、半導体スイッチング素子１０２を
介して直流電源１０１の陽極の電圧が電極１に印加さ
れ、半導体スイッチング素子１０５および抵抗器１０６
を介して直流電源１０１の陰極の電圧が被加工物２に印
加される。

【００２４】Ｓ１０１からＳ１０２へは直ちに移行す
る。そして、Ｓ１０２では、Ｓ１０１で設定された状態
のまま期間Ｔ１の間、留まり次のＳ１０３に進む。な
お、Ｓ１０２に留まる期間Ｔ１においては、図４に示す
ように−Ｅ１の電圧が発生する。

【００２５】Ｓ１０３では、半導体スイッチング素子１
０２および１０５がオフし、加工間隙に電圧が印加され
ない状態になる（すなわち、図４の制御信号がＳ１＝
０、Ｓ２＝０の状態）。そして、直ちにＳ１０４に進
む。Ｓ１０４では、Ｓ１０３で設定された状態のまま図
４に示す期間Ｔ2の間留まり、次のＳ１０５に進む。

【００２６】Ｓ１０５では、半導体スイッチング素子１
０２および１０５はオフしたまま、半導体スイッチング
素子１０３および１０４がオンする（すなわち、図４の
制御信号がＳ１＝０、Ｓ２＝１の状態）。この状態で
は、半導体スイッチング素子１０４および抵抗器１０６
を介して、直流電源１０１の陽極の電圧が被加工物２に
印加され、半導体スイッチング素子１０３を介して直流
電源１０１の陰極の電圧が電極１に印加される。そし
て、Ｓ１０５からＳ１０６に直ちに移行する。

【００２７】Ｓ１０６では、Ｓ１０５で設定された状態
のまま期間Ｔ３の間留まり、初めのＳ１０１に戻る。な
お、Ｓ１０６に留まる期間Ｔ３においては図４に示すよ
うにＥ１の電圧が加工間隙に発生する。

【００２８】図４の電圧波形は被加工物２と電極１との
加工間隙の電圧波形を示しているが、実線で示したパル
ス波形４０１は被加工物２と電極１との加工間隙に静電
容量分が存在しない場合の波形を示し、零ボルトの電圧
から−Ｅ１およびＥ１の電圧に時間とともに漸近する点
線で示した波形４０２は静電容量が存在する場合の波形
を示している。ともに、放電が発生しない場合の加工間
隙の状態を示している。

【００２９】被加工物２と電極１との加工間隙には、通
常静電容量が存在するため、加工間隙の電圧は半導体ス
イッチング素子をオフした後もすぐには立ち下がらず、
点線で示す電圧波形４０２のように変化する。加えて、
被加工物２の電解腐食を防止するには、加工間隙の平均
電圧を零ボルトに維持する必要があり、正側の電圧の面
積４０２ａと負側の電圧の面積４０２ｂが平均的に等し
くなるように加工条件を設定する必要がある。ところ
で、ここで加工間隙の静電容量を考慮すると、負側の電
圧パルスの印加を止めても加工間隙の電圧はすぐに零ボ
ルトには戻らず、正側の電圧パルスを印加するまで負側
の電圧が存在する。すなわち、負側の電圧の面積４０２
ｂは負側の電圧パルス印加時間Ｔ１と電圧パルスを印加
しない期間Ｔ２において加工間隙に存在する負極性の電
圧を積分したものであり、この負電圧の面積４０２ｂが
正側の電圧の面積４０２ａと等しくなると加工間隙の平
均電圧が零ボルトになり電解腐食の防止できる。

【００３０】ここで、負側の電圧パルス印加後の期間Ｔ
２を正負の電圧パルス印加時間Ｔ１およびＴ３に比べ充
分長い時間に設定すると、半導体スイッチング素子１０
２および１０５をオフした後の期間Ｔ２の間は、加工間
隙の静電容量のため負電圧が維持される。一方、正電圧
を印加（期間Ｔ3）し半導体スイッチング素子１０３お
よび１０４をオフしたあとは、すぐに負電圧を印加する
ので、加工間隙の電圧は図４に示すように、正極性から
負極性に直ちに反転する。したがって、加工間隙の平均
電圧を零ボルトとなる条件を選択した場合、負側の電圧
パルス印加期間Ｔ１を正側の電圧パルス印加時間Ｔ3よ
り短くする加工条件設定が可能となる。

【００３１】すなわち、負側の半導体スイッチング素子
１０２および１０５のオン時間を正側の半導体スイッチ
ング素子１０３、１０４のオン時間に対して短くなるよ
うな加工条件の設定（Ｔ３＞Ｔ１）が可能となる。例え
ば、Ｔ２＝６μｓとした場合、加工間隙の平均電圧を零
ボルトに維持しながら、Ｔ１＝１．５μｓ、Ｔ3＝３．
５μｓという期間Ｔ１をＴ３の１／２以下とする加工条
件設定が可能となる。

【００３２】図５は、Ｔ３＞Ｔ１となる加工条件を設定
し被加工物２と電極１との間に放電が発生した場合の加
工間隙の電圧波形と電流波形を示している。図におい
て、正側は正電圧Ｅ１を加工間隙に印加しＴ１１の時間
が経過後、放電電流Ｉ１が流れ、負側は負電圧−Ｅ１を
印加しＴ３１の時間経過後、負側の電流−Ｉ１が加工間
隙に流れる状態を示している。また、正負両側の印加電
圧の絶対値は同じであるため、放電が発生するまでの時
間Ｔ１１およびＴ３１も同じである。このとき、正負の
放電電流の流れる時間を見ると、正側の電流が流れる時
間Ｔ１２に比べ、負側の電流が流れる時間Ｔ３２が短く
なっているのがわかる。

【００３３】つまり、正側の電流の積分値に対して、負
側の電流の積分値をかなり少なくすることが可能であ
る。負極性側の放電は、被加工物２の加工面にマイクロ
クラックが発生したり、ワイヤ電極１の電極材料が被加
工物２へ付着するといった問題が発生し、加工品質低下
を招くので、放電電流の流れる時間はできる限り短い方
がよいので、上記のような半導体スイッチング素子のオ
ンオフ時間の設定を行うことで、加工間隙の平均加工電
圧を零ボルトに維持しながら、負極性側の放電の影響を
受けにくい加工が可能となり、被加工物２の加工面の品
質の低下を防止できる。

【００３４】なお、本実施の形態においては、被加工物
２とワイヤ電極１との加工間隙の零ボルトとするような
加工条件設定を手動で行っているが、もちろん、加工間
隙の平均電圧を検出して、半導体スイッチング素子のオ
ンオフ時間を自動的に制御し、加工間隙の平均加工電圧
が零ボルトを維持するようにしても良い。

【００３５】次に、図２により、直流電源１１３および
ダイオード１１４により構成するクランプ回路の動作に
ついて説明する。直流電源１１３およびダイオード１１
４の直列体は加工間隙に印加される負の電圧の絶対値が
直流電源１１３の出力電圧Ｅ２より大きくならないよう
にクランプする働きを有している。すなわち、半導体ス
イッチング素子１０２および１０５がオンしても、絶対
値がＥ１である負の電圧が加工間隙に印加されることは
なく、Ｅ１（例えば約１００Ｖ）より小さい電圧である
Ｅ２（例えば約７０Ｖ）にクランプされる。なお、ダイ
オード１１４は直流電源１１３の陽極から電極１に向け
て流れる電流を阻止する機能を有している。

【００３６】図６（ａ）は上記のクランプ回路を使用し
た場合の加工間隙の電圧波形を示したもので、実線６０
１は加工間隙に静電容量が存在しない場合で、点線６０
２は加工間隙に静電容量が存在するときの波形を示して
おり、共に加工間隙に放電が発生しない状態の波形であ
る。また、図６（ｂ）はクランプ回路を使用した場合に
加工間隙に放電が発生した場合の電圧波形と電流波形を
示している。

【００３７】図６（ａ）の電圧波形に示すように、期間
Ｔ１における波高値が−Ｅ２（例えば約７０Ｖ）の実線
で示した波形は、負の電圧がクランプされた状態におけ
る放電開始前の波形を示している。このように、加工間
隙に印加される負電圧の大きさは、電圧−Ｅ２にクラン
プされるため負電圧による放電は軽減または阻止され
る。そして、加工間隙には静電容量が存在するので、こ
のようにクランプ回路を使用した場合においても、負側
の電圧パルス印加後に電圧パルスを印加しない所定時間
（Ｔ２）を設定することで、加工間隙の平均電圧を零ボ
ルトに維持しながら、正側の電圧パルス印加時間Ｔ３に
対して、負側の電圧パルス印加時間Ｔ１が短くなるよう
な加工条件設定が可能となる。

【００３８】ここで、図６（ｂ）の電圧波形と電流波形
を見ると、Ｔ１およびＴ３に対しＴ２を充分長く設定し
た場合は、負極性側で放電が発生した場合の放電電流の
積分値が、正側の放電電流の積分値に対してかなり少な
くなっていることがわかる。仮に、従来例のようにＴ２
の設定時間を取らない場合を考えると、クランプ回路を
使用した場合、加工間隙の平均電圧を零ボルトにしよう
とすると、正側の放電パルス印加時間（本実施の形態の
場合Ｔ３に相当）に比べ、負側の放電パルス印加時間
（本実施の形態の場合Ｔ１に相当）が長くなるような条
件設定をしなければならず、このような状態において、
加工間隙で放電が発生した場合、図６（ｂ）の点線で示
すような電圧波形および電流波形となり、希に放電が発
生した場合、図６（ｂ）のように長時間にわたって電流
が流れ、被加工物に大きな損傷を与えてしまう。本実施
の形態においては、以上のようにクランプ回路を使用し
て負極性側の放電発生を抑制するような場合において
も、電圧パルスの印加時間が最小限となるような加工条
件設定できるので、ごく希に放電が発生したとしても被
加工物のダメージを最小限に抑えることができる。

【００３９】また、本実施の形態は半導体スイッチング
素子を切り替えるにより、一つの直流電源で正負両極性
の電圧を印加するようにしているが、二つの直流電源を
使用して正負両極性の電圧を印加するようにしても良
い。加えて、負極性側の放電を発生しにくくするために
電圧クランプ回路を使用しているが、正負の極性に応じ
て抵抗器を切り替え負極性側の放電を発生しにくくして
も良い。あるいは、直流電源が二つの場合は、印加する
電圧を変更しても良い。

【００４０】実施の形態２．図７は本発明の実施の形態
２による放電加工機の電源装置におけるパルス制御回路
の動作を示すフローチャートである。図１に示すブロッ
ク構成図において、加工間隙の電圧を検出する電圧検出
回路１６の出力を比較回路１７に入力し、比較回路１７
に設定される電圧設定値との比較結果をパルス制御回路
１８に入力している。パルス制御回路１８は、電圧検出
回路１６の検出する加工間隙の電圧値と比較回路１７に
設定する電圧設定値の比較結果に応じて負の放電パルス
を印加する期間を制御するように構成されている。図８
は、パルス制御回路１８の出力Ｓ１、Ｓ２と加工間隙の
電圧波形を示している。

【００４１】次に、実施の形態２による放電加工機の電
源装置におけるパルス制御回路および加工電源の動作に
ついて、図７に示す動作フロー図、および、図８に示す
制御信号Ｓ１、Ｓ２のタイミングチャートおよび加工間
隙の電圧波形図により説明する。ここで、図７のフロー
チャートにおけるＳ２００〜Ｓ２０３およびＳ２０７〜
Ｓ２０８は、図２のフローチャートにおけるＳ１００〜
Ｓ１０３およびＳ１０５〜Ｓ１０６と同様の動作であ
り、説明を省略する。

【００４２】パルス制御回路１８は図７に示すＳ２０４
において、電圧検出回路１６を通じて、加工間隙の電圧
値Ｅ１を読み込む。次に、Ｓ２０５ではＳ２０４で読み
込んだ電圧−Ｅと比較回路１７に設定される電圧値−Ｅ
ａを比較し、−Ｅ＞−ＥａならばＳ２０１に戻り、スイ
ッチング素子１０２および１０５をオンする。また、−
Ｅ≦−ＥａならばＳ２０６に進む。期間Ｔ２において加
工間隙の電圧が零ボルトに近づいたときに、再度負側の
電圧パルスを印加し、負極性側の電圧値を維持するよう
に動作する。したがって、負側の電圧値を高い値で維持
できるので、平均加工電圧を零ボルトとする場合、負側
の電圧パルスの印加時間を短くするような設定が可能と
なる。また、加工間隙の静電容量が少なく電圧値の立ち
下がりが速い場合においても、負側の電圧値を高く維持
できるので負側の電圧パルスの印加時間の短い設定が可
能となる。

【００４３】したがって、加工間隙の電圧変化を検出
し、負の電圧値が所定値Ｅａを切って、零ボルトの方へ
漸近する場合において、再度、半導体スイッチング素子
１０２および１０５をごく短い時間オンして負側の電圧
パルスを印加するので、負の放電パルスの印加時間が短
時間であっても、効率よく負の電圧の絶対値を高く維持
できるため、被加工物の損傷を最小限に抑えながら効率
の良い加工が実現できる。

【００４４】実施の形態３．図９は図１の放電加工機の
電源装置におけるパルス制御回路と加工電源を示す回路
図である。図９において、１〜１８、および１０１〜１
１２は実施の形態１と同様であり、２０１は高周波発振
回路、２０２、２０３は２入力ＡＮＤ回路である。２入
力ＡＮＤ回路２０２、２０３の一方の入力端子は高周波
発振回路２０１の発振出力が入力されるように接続さ
れ、他方の入力端子はパルス制御回路１８の出力、すな
わち、制御信号Ｓ１およびＳ２が入力されるように接続
されている。なお、この制御信号Ｓ１およびＳ２は実施
の形態１を示す図２における制御信号Ｓ１およびＳ２と
同様の信号である。

【００４５】また、２入力ＡＮＤ回路２０２の出力端子
は駆動回路１０７および駆動回路１１０に接続され、２
入力ＡＮＤ回路２０３の出力端子は駆動回路１０８およ
び駆動回路１０９に接続されている。そして、パルス制
御回路１８、高周波発振器２０１、２入力ＡＮＤ回路２
０２、２０３および駆動回路１０７〜１１０によりスイ
ッチ回路が構成されている。図１０はパルス制御回路１
８の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と加工間隙の電圧波形を示し
ている。なお、高周波発振器２０１の出力は、図１０の
Ｓ３に示すように、オンオフ（通常０．１〜２ＭＨｚ）
動作を繰り返している。

【００４６】次に、図９に示す加工電源およびパルス制
御回路の動作について説明する。図中の加工電源および
パルス制御回路１８は、図２に示す加工電源の動作にお
いて、正負の電圧が加工間隙に印加される期間、すなわ
ち、Ｔ１およびＴ３の期間において、半導体スイッチン
グ素子１０２〜１０５は高周波発振回路２０１の発振周
波数で断続的にオンオフする（図１０のＳ３）。そし
て、加工間隙には図１０の電圧波形に示すように断続的
にオンオフしながら、正負の電圧を交互に出力する電圧
波形が印加される。

【００４７】図１０の電圧波形は被加工物２と電極１と
の加工間隙の電圧波形を示しているが、実線で示したパ
ルス波形９０１は被加工物２と電極１との加工間隙に静
電容量分が存在しない場合の波形を示し、零ボルトの電
圧から−Ｅ１およびＥ１の電圧に時間とともに漸近する
点線で示した波形９０２は静電容量が存在する場合の波
形を示している。ともに、放電が発生しない場合の加工
間隙の状態を示している。

【００４８】加工間隙に放電が発生しない場合、半導体
スイッチング素子１０２〜１０５の制御信号は断続的に
オンオフするが、静電容量が存在するために実際の電圧
波形としては、図４に示す実施の形態１と類似した電圧
波形が加工間隙に印加される。このとき、実施の形態１
と同様に負側の電圧パルス印加後の期間Ｔ２を正負の電
圧パルス印加時間Ｔ１およびＴ３に比べ充分長い時間に
設定すると、加工間隙の平均電圧を零ボルトとしなが
ら、負側の電圧パルス印加期間Ｔ１を正側の電圧パルス
印加時間Ｔ３より短くする加工条件設定が可能となる。

【００４９】図１１は、Ｔ３＞Ｔ１となる加工条件を設
定し被加工物２と電極１との間に放電が発生した場合の
加工間隙の電流波形と電圧波形を示している。図におい
て、正側は正電圧Ｅ１を断続的にオンオフしながら加工
間隙に印加するので、放電が発生すると図に示すよう
に、放電電流Ｉ１が断続的に流れる。また、負側におい
ても負電圧−Ｅ１を断続的に印加し放電が発生した場合
は、負側の電流−Ｉ１が加工間隙に流れる状態を示して
いる。

【００５０】ここで、負極性側の電圧波形および電流波
形を見ると、図４に示す実施の形態１においては、一旦
放電が開始すると期間Ｔ１が終了するまで継続して放電
が行われ、この放電が継続している間、加工間隙の電圧
は−Ｅ０１に上昇する。そして、電流波形は−Ｉ１が期
間Ｔ1の終了するまで続く波形になる。したがって、実
施の形態１の加工電源およびパルス制御回路によれば加
工間隙に正負の電圧が印加された状態での放電が一旦開
始されると期間Ｔ1またはＴ３が終了するまで継続する
ので、特に負の電圧を印加する期間Ｔ１においては、負
電圧の放電にもとづき被加工物２の加工面の品質が低下
するが、図１０に示す実施の形態３の加工電源およびパ
ルス制御回路によれば、放電が開始しても短時間で放電
電流が零に回避するので、被加工物２の加工面の品質の
低下を防止できる。もちろん、実施の形態１に示すよう
にクランプ回路を使用して、負の電圧による放電の発生
を抑制しても良いし、正負の電源を接続するようにして
も良い。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、被加
工物と電極との間に被加工物に対して電極が正負両側の
極性を有するパルス電圧を印加し、かつ平均加工電圧を
零ボルトに維持するようにした放電加工機において、正
負両側の極性を有するパルス電圧を印加する電圧印加手
段と、正極性の電圧印加状態の期間と負極性の電圧印加
状態の期間と負極性の電圧印加状態に続く負極性の電圧
印加休止状態とを所定の順序で繰り返し発生させるよう
に電圧印加手段を制御するパルス制御手段とを備えたこ
とにより、負極性の電圧パルスによる放電発生を抑制で
きるようになり、負極性の放電電流による加工面の品質
低下を防止できる効果がある。

【００５２】また、被加工物と電極との間に被加工物に
対して電極が正負両側の極性を有するパルス電圧を印加
し、かつ平均加工電圧を零ボルトに維持するようにした
放電加工機において、正負両側の極性を有するパルス電
圧を印加する電圧印加手段と、負極性側の電圧を検出す
る電圧検出手段と、電圧検出手段の検出値と所定の電圧
を比較する比較手段と、正極性の電圧印加状態の期間と
負極性の電圧印加状態の期間と負極性の電圧印加状態に
続く負極性の電圧印加休止状態とを所定の順序で繰り返
し発生させるように電圧印加手段を制御するパルス制御
手段とを備え、パルス制御手段は、負極性の電圧印加休
止状態を維持する所定期間に電圧検出手段の電圧検出値
の絶対値が比較手段で設定する所定値の絶対値より小さ
くなる場合に再度負極性の電圧印加状態を繰り返すよう
に電圧印加手段を制御することにより、負極性の電圧パ
ルスによる放電発生を抑制しながらも負極性の電圧の絶
対値が大きい状態で維持できるので、より速い加工速度
を得ながら負極性の放電電流による加工面の品質低下を
防止できる効果がある。

【００５３】また、電圧印加手段は、半導体スィッチン
グ素子を含み構成されるスイッチ回路であるため、半導
体スイッチング素子を切り替えるにより、一つの直流電
源で正負両極性の電圧を印加することができる。

【００５４】また、パルス制御手段は、正極性側の電圧
印加状態の期間および負極性側の電圧印加状態の期間に
対して、負極性の電圧印加状態に続く負極性の電圧印加
休止状態を維持する所定期間が充分長く設定するので、
被加工物の加工寸法精度の良い加工ができる。

【００５５】また、パルス制御手段は、正極性の電圧パ
ルス印加期間および負極性の電圧パルス印加期間におい
て、電圧印加状態と電圧印加状態を解除した状態が交互
にくり返し発生させることにより、加工間隙に放電が発
生した直後に電圧パルスを印加できるので、異常放電
や、短絡が発生しやすい加工状態においても、負極性の
電圧パルスによる放電発生を抑制できるようになり、負
極性の放電電流による加工面の品質低下を防止できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態による放電加工機の電源
装置を示すブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態１によるパルス制御回路
と加工電源を示す回路図である。

【図３】 図２のパルス制御回路の動作を示すフローチ
ャートである。

【図４】 図２のパルス制御回路と加工電源の動作を示
す説明図である。

【図５】 図２のパルス制御回路と加工電源による放電
加工機の放電電圧と放電電流の関係を示す説明図であ
る。

【図６】 本発明の実施の形態１によるパルス制御回路
と加工電源の動作の他の例を示す説明図である。

【図７】 本発明の実施の形態２によるパルス制御回路
の動作を示すフローチャートである。

【図８】 図７のパルス制御回路と加工電源の動作を示
す説明図である。

【図９】 本発明の実施の形態３によるパルス制御回路
と加工電源を示す回路図である。

【図１０】 図９のパルス制御回路と加工電源の動作を
示した図である。

【図１１】 図９のパルス制御回路と加工電源による放
電加工機の放電電圧と放電電流の関係を示す説明図であ
る。

【図１２】 従来の放電加工機の電源装置を示すブロッ
ク構成図である。

【図１３】 図１２の放電加工機の電源装置を説明する
ためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ 電極、２ 被加工物、１６ 電圧検出回路、１７
比較回路、１８ パルス制御回路、１９ 加工電源、１
０１ 直流電源、１０６ 抵抗器、１０２ 半導体スイ
ッチング素子、１０３ 半導体スイッチング素子、１０
４ 半導体スイッチング素子、１０５ 半導体スイッチ
ング素子。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物と電極との間に前記被加工物に
   対して前記電極が正負両側の極性を有するパルス電圧を
   印加し、かつ平均加工電圧を零ボルトに維持するように
   した放電加工機において、前記正負両側の極性を有する
   パルス電圧を印加する電圧印加手段と、正極性の電圧印
   加状態の期間と負極性の電圧印加状態の期間と前記負極
   性の電圧印加状態に続く負極性の電圧印加休止状態とを
   所定の順序で繰り返し発生させるように前記電圧印加手
   段を制御するパルス制御手段とを備えたことを特徴とす
   る放電加工機の電源装置。
2. 【請求項２】 被加工物と電極との間に前記被加工物に
   対して前記電極が正負両側の極性を有するパルス電圧を
   印加し、かつ平均加工電圧を零ボルトに維持するように
   した放電加工機において、前記正負両側の極性を有する
   パルス電圧を印加する電圧印加手段と、負極性側の電圧
   を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出値
   と所定の電圧を比較する比較手段と、正極性の電圧印加
   状態の期間と負極性の電圧印加状態の期間と前記負極性
   の電圧印加状態に続く負極性の電圧印加休止状態とを所
   定の順序で繰り返し発生させるように前記電圧印加手段
   を制御するパルス制御手段とを備え、前記パルス制御手
   段は、前記負極性の電圧印加休止状態を維持する所定期
   間に前記電圧検出手段の電圧検出値の絶対値が前記比較
   手段で設定する所定値の絶対値より小さくなる場合に再
   度負極性の電圧印加状態を繰り返すように前記電圧印加
   手段を制御することを特徴とする放電加工機の電源装
   置。
3. 【請求項３】 電圧印加手段は、半導体スィッチング素
   子を含み構成されるスイッチ回路であることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の放電加工機の電源装
   置。
4. 【請求項４】 パルス制御手段は、正極性側の電圧印加
   状態の期間および負極性側の電圧印加状態の期間に対し
   て、前記負極性の電圧印加状態に続く負極性の電圧印加
   休止状態を維持する所定期間が充分長いことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の放電加工機
   の電源装置。
5. 【請求項５】 パルス制御手段は、正極性の電圧パルス
   印加期間および負極性の電圧パルス印加期間において、
   電圧印加状態と電圧印加状態を解除した状態が交互にく
   り返し発生させることを特徴とする請求項１〜４のいず
   れかに記載の放電加工機の電源装置。