JPS59205225A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工装置、特に電極と被加工物とを絶縁性
加工液を介在させて対向させ、その対向板間内に放電全
発生させて上記被加工物全加工する放電加工装置に関す
るものである。

第１図には従来の放電加工装置の概要溝成図が示されて
いる。第１図において、電極αＧは加工槽（２）内に置
かれた被加工物α４と絶縁性加工液部を介して対向して
いる。電ダα１と被加工物０４）間には加工電源（至）
が接続されている。この加工電源（至）は直流軍部（１
８ａ）と、加工電源の断続を行うためのスイッチング素
子（１３１））と、電流制限抵抗（１８（りと、上記ス
イッチング素子（１只’ｂ）の断続を制御するための発
振器（１８ｄ）とによって構成され、加工Ｖ流を断続的
に電極αＯと被加工物αりとの極間々隙翰に供給する。

（１８ａ）の電圧値、Ｒは電流制限抵抗（１８０）の抵
抗値、Ｖｇは極間電圧値）の式であられされる。、極間
電圧値Ｖｇｔｉ、アーク放電中は２０〜３０Ｖ、短絡時
はＱＶ、無放電中はＦ４となり、スイッチング素子（１
８ｂ）がオフ状態の時はＱＶとなる。

そこでこの極間電圧値Ｖｇを検出して平滑回路（イ）で
平均化すれば、この値で極間々隙制御を行うことができ
る。すなわち、極間々隙が広い時は放電が起こシに〈〈
平均電圧値ｖｓ　ｉｉ高い。極間々隙が狭い時は短絡し
たり、容易に放電するため平均電圧値Ｖｓは低下する。

従って、この平均電圧値Ｖｓを基亀買圧値Ｖｒと比較し
て、この差を増幅器■で増幅して油圧サーボコイル（ホ
）に入力すれば、油圧発生ポンプ翰と油圧シリンダ（至
）とで構成される油圧サーボ機構によって、極間々隙（
１）がほぼ一定になるよう電極αＯを制御することがで
きる。

従来の放電加工装置で加工状態の良否を判別する際、最
も一般的なのＶｉ極間電圧鎮■ｇの平均電圧値Ｖｓ　ｆ
ｔ観測することである。すなわち、平均電圧値ＶＳが低
め時は極間インピーダンスが低す場合であって、短絡、
連続的アーク放電となり、極間々隙には加工粉やヌラッ
ジの滞留等が考えられる。しかし放電加工において最も
危険な異常アーク放電は、−塵発生すると加工液の熱分
解によるカーボン発生のために、カーボンと被加工物と
の間の放電となり、極間インピーダンスが高くなったよ
うな状態となる。このため平均電圧値ＶＳの観測では異
常アーク放電による極間々原状態悪化の検Ｐｒ！１は不
可能であるとｈう欠点があった。

本発明は前述した従来の課題に鑑みて為されたものであ
り、電圧印加後、放電発生に至るまでの時間分布状態を
検出し該検出結果をもとにして正常放電と異常放電の判
別全行い、極間々原状態が正常な状態に復帰するように
、前記スイッチング素子のオフ時間を長くして種間々隙
の消イオン時間を確保することにより放電の集中を防い
で異常アーク放電の発生を防ぐようにした放電加工装置
を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は電極と被加工物と
を絶縁性加工液全介在させて対向させ。

その極間々隙において放置を発生させて被加工物を加工
する放電加工装置におＡて、璽罐と被加工物の間隙にお
ける電圧印加から、放電発生棟での時間の分布状態を検
出し、該検出結果と極間々原状態の良否を示す代表的分
布ａ’ａ’ｅ比較して極間間隙状ａｔ判別する検出手段
と上記検出結果によって極間々原状態が悪込状態にある
と判断して信号を出力する手段と、該出力に基づいて極
間々隙ａ′態を良好な状態に回復させるように制御する
制御手段とを備えたことを特徴とする。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。

第２図は本発明における検出原理全説明するための放電
々圧波形と、その波形における電圧印加後放厩開始まで
の無放電時間の分布状態を示すもので、実験により得ら
れた結果であるう尚、放置開始点は、電圧の立下りの時
点？：、検出しているため、パルスのオン−オフ時も信
号が出る。この分布状態と極間状態との関係から以下の
ことが判明している。

囚　極間間隙状態（電極、被加工物間が完全に離れてお
り加工していない状態）を除いては、電圧印加後５μ秒
以内に放縦の開始する率が高め。

■　アークの前駆的状態の時には、上記５μ秒以内に放
ｆ’ｌｉ−開始する比率が７０％を越す。

（Ｃ）　　サーボ系の安全度が悪くハンチング状態とな
ると、無放電と短絡の繰り返しとなり、５μ秒以後の放
縦分布はなくなる。

■　正常放電時は、電圧印加後５μ秒までの分布が３０
％程度あり、その後はなだらかに減少する分布となる。

（ト）アーク状態となった時の分布は、上記（２）と０
０状態を数秒間の周期で交互に繰り返す。

おそらく異常アーク数百により発生したカーボン同志の
放電となり、放電のモードが、放電加工における一般の
電画と被加工物の組合せと異るためと考えられる。

（ト）　きわめて極間々隙を狭くした時、１記（ト）の
アーク前駆伏態に似てくるが、それでも５μ秒〜８０μ
秒の間における分布は１０％以上存在する。

０　棒間々隙が開くように極間サーボを行うと。

１０〜２０％は５μ秒以内で放電し、それ以後なだらか
に減少する。

以上の結果より次のような状態であれば、極間間隙状態
は異常ではないという判断ができる。

（１）５μ〜３０μ秒に放電開始するパルスが１０％以
上存在する。

（２）５μ秒以内に放電するパルスの比率が５０％゛ｆ
：越さない、 （３）′ｃｐでも放電しない比率が５０％を越さない。

第３図は、この実施例を含む概要図であって、極間々隙
に電圧を印加し、放電々流を流すスイッチングトランジ
スタ（ｔａｂ）は、スイッチングアンプ（１８ｅ）によ
！ｌ駆動され、アンプ（ｔｓｅ）に入力されるパルス休
止信号は、パルス休止発生回路（１８ｆ）によって作ら
れる。この（１８ｆ）の基本クロックパルスは、クロッ
クパルス発生器（１８ｇ）によって発生される。クロッ
クパルスの周波数は、極間印加電圧の放電までの時間の
サンプリングにも使用するため１■り以上の周波数を必
要とする。ωは極間電圧の立下りを検出する回路で、抵
抗ｒｌ　、　ｒ２によって分圧され、コンパレータ（５
０ａ）で基準電圧Ｖｒより下った時点の信号を、抵抗ｒ
３　、　ｒ４コンデンサＣ１で画成される立下り微分回
路によって信号Ｓ２として取り出している。６１）は放
電状態判別回路であって、以下第４図と第５図を用いて
動作内容を説明する。電圧が極間々隙に印加されリング
カウンタ輔が動作し、ＯＲゲート員（へ）（へ）は、各
時間毎にゲート開の状態となる。例えば、ＯＲゲートυ
ｉｊ：ｏ〜５μ秒の間品力は′１′となっている。この
間に放電が発生して電圧立下り信号Ｓ２が入力されると
、ＡＮＤゲー）Ｍ６７）Ｉｎ介してカウンタ徊−６刀に
所定期間における区間毎の放電分布に沿ったパルス数が
計数される。所定時間としては、極間々原状鼓変化の速
度から鑑み、１０〜８０ｍ秒が、夾験結果からも適切と
考えられている。これらカウンタ燵一部υの内容は、デ
ィジタルコンバレータノ輪−によって判別され、所定時
間において何個以上あるいは以下のパルスがどのような
無負荷電圧印７Ｊ時間の分布で放電したかが明らかとな
る。前述のように、分布状況は異常と判別される分布と
、正常とされる分布に分類され。

異常と判断された場合にこれをカウンターで更に計数す
る。

また正常と判断される分布の場合には、カウンタ＠をリ
セットするので、このカウンタ（財）は、異常状態と判
断される時、すなわち電圧印加後５μ秒以内に放電して
いる率が５０％以上、あるいけパルスの終了点でも尚放
電しなめ率が５０％以上の時、内容が増加し、５〜８０
μ秒で放電するパルスが１０９以上存在する時にはただ
ちにカウンターがリセットされる。よって正常であれは
零、異常であればカウンタ内容増加とｈう状態をくりか
えすので、このカウンタ内容をディジタ？レアナログ胛
換器θ０を用いて、アナログ電圧■０を観察することに
よっても極間々原状嘘の良否を判別できる。すなわちア
ナログ電圧Ｖｏが大であれば異常放電に近づいているこ
ととなり、例えば加工粉の滞留によって枠間々隙にスラ
ツジがたまってめるとか、異常アークによって加工液０
０が熱分解してカーボンが発生しているとか、電柄の一
部が破損してそのかけらが極間々隙翰に存在するとか、
等の不具合が容易に検出できる。

しかしと（短時間であれば極間々隙状態は断えず貧化し
ており、短時間アナログ電圧ＶＯがあっても必ずしも極
間々隙状態が悪いとは判断できな匹。そこでディジメル
アナログず換器（ト）の出力■０の所定値以上の存在が
ある時間＃２匹たことを検出して、極間々隙状態の良否
を判断する必要がある。

第６図における電圧比較器（１４８）はディジタルアナ
ログｑ換器船の出力■０が所定値Ｖｕよりも大か小かを
判別している。Ｖｏ　＞　ｖ目　になると、電圧比較器
（１４８）の出方は負となり、ペース抵抗（１５０）を
介してスイッチング用トランジスタ（１５２）をオフ状
態にする。このため時間計測用コンデンサ（ＩＦ）４）
は抵抗（１５６）　ｉ介して充電され、コンデンサ（１
５４）の両端電圧Ｖは次式のようにあられされる。

　ｔ ２１Ｑ Ｖｘｔ　＝Ｖ４ｒ　（１−へｐ　　　　）ただしｒＨけ
抵抗（１５６）の抵抗値 Ｃけコンデンサ（１５４）の容量 ｔは時間 このコンデンサ（１５４）の両端電圧Ｖ３１け基準電圧
■と電圧比較器（１５８）で比較される。Ｖ３ｘ＜：Ｖ
ｘｔの期間は電圧比較器（１５８）の出方が負にならな
？ｆＣめ、発光ダイオード（１６０）は点灯しない。

そしてＶｏ　＞　ｖ目の状顛が所定時間継続してＶ３１
）Ｖ２１になると、電圧比較器（１５８）の出力が負と
カリ、発光ダイオード（１６０）を抵抗（１６２）を介
して点灯させて会間々隙状態の異常発生を表示するもの
である。

スイッチ（１６４）は、時間の関数だけで楔間々隙状態
を判断するか、ディジタルアナログ貧換器（イ）の出力
ＶＯの大きさと時間の積の関数として判断するかを切換
えるためのスイッチである。すなわち単に時間だけの検
品では極間々隙杖態の異常判別の困難な加工、例えば超
硬合金の加工のように一瞬にしてアークによる割れやタ
ングステンの欠落が発生する場合には、スイッチ（１６
４）を図示例のように接点（１６４ａ）側に投入すると
、ディジタルアナログ父換器Ｉの出力Ｖｃと時■の積の
関数として、極間々原状態の異常発生ｔＴみやかに知る
ことができる。上記の出力Ｖｏが大であればコンデンサ
（１５４）の充電々流が増え、ただちにコンデンサ（１
５４）の両＠電圧■が基塩電圧Ｖ２＋に達するからであ
る。

また、上記の出力■０を直接電圧計で観測することによ
り、極間々隙状態のモニターとして使用できることは明
らかである。

さて、上記検出回路によって得られた出力にもとづいて
、スイッチング素子（１＆ｂ）のオフ時間を延ばすこと
により、放電と放電の間の期間を延長させることができ
、消イオン効果を得ることができるので放電集中の一要
因を解消することができる。このため実施例を第７図を
用いて説明する。

（１１８）はＲＳフリマプフロップで、この出力Ｑ、＝
１の時、増幅アンプ（１１９）を介してスイッチング素
子（ｔｓ’ｂ）はオンとなる。すなわちオン時間であり
、Ｑ、＝Ｏの時はオフ時間である。Ｑ、＝１の時、ＡＮ
Ｄゲート（１２０）はオン時間・オフ時間設定カウンタ
（１２１）のオン時間設定出力τｐが５１′になるまで
の間、出力は５０′　であるが、Ｃｐが１１′になると
フリツプフロツプ（１１８）　ｋリセットするので、Ｑ
け′″Ｏ′となりオフ時間となる。この時同時にＡＮＤ
ゲート（１２（１）の出力はＯＲゲー）　（１２２）を
介して発振器Ｏ８Ｃ及び時間設定用カウンタ（１２］）
’ｔリセットするので、カウントは最初から行われる。

さてＱ、＝ＯとなるとＱ、＝１となるから、ＡＮＤゲー
ト（１２８）の一方のゲート、すなわちＯＲゲート（１
２４）の出力が１１′になるまでは出力ｌは出ない、Ｏ
Ｒゲート（１２４）及びＡＮＤゲー）　（１２５）　（
１２６）は２系統のオフ時間の設定の制御を行っており
、上記信号Ｓｌが％６１の時はｆＩを、′ｌ′の時には
τ２を設定するようにしてｂる。すなわち本発明によれ
ば正常放電中にはで１．異常の時にはτ２のオフ時間で
加工することになり、異常放電とみなすと急激に休止時
間を延ばして消イオン効果を持たせて放電集中を防ぎ。

異常アークの発生を抑えるものでおり、しかもその異常
検出に電圧印加後放電発生までの時間の分布状態から極
間状顧を判別したことを特徴とするもので従来にない放
電加工装置の提供を行ってｂる。

なお、上記説明ではオフ時間を、ｆＩ　とｆｚの２ａり
としたが、放電の集中個数を提出するカウンターの内容
に伴って連続的にオフ時間を設定しでｂくことによって
も２同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電加工装置を示す原理図、第２図は本
発明になる原理の説明図、第３図は本発明の検出回路の
概要図、第４図は検出の九祐の回路の詳細図、第５図Ｉ
ｒ：ｉ第４図の旧１路を説明するだめのタイムチャート
、第６図は極間々隙状態判別回路の詳細図、第７図は判
別信号に従って線間々隙状態を回復させるようにする制
御手段の本発明実施例図である。 図中ａ＊Ｖ′ｉ電極、ａ菊は被加工物、α８１１は加工
電源、物は異常検知カウンタである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 １、事件の表示　　　特願昭５８−７８５２４号２１発
明の名称 放電加工装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 代表者片由仁へ部 ４、代理人 ６、補正命令の日付　昭和５８年８月８ｏ日（発送日）
６、補正の対象 （１）明細書全文 ７、補正の内容 （１）明＃Ｉ＠全文を別紙のとおり浄書する。（内容に
変更がし） ８、添付書類の目録 （１）明細書　　　　　　　　　　　１通以上 １４７−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極と被加工物を絶縁性加工液を介在させて対向させ、
   その極間々隙にパルス電圧を印加して放電を発生させて
   被加工物を加工する放電加工装置において、上記電極と
   被加工物の極間々隙で放電した際の電圧印加後の時間の
   分布状態を検知する検知手段と、この検知手段により検
   知される電圧印加から放電発生までの時間の分布状態を
   予め設定した極間々原状態の良否を示す分布状態と比較
   し、極間状態を判断して信号を出力する極間状態判別手
   段と、この判別手段の出力に基づいて上記パルス電圧の
   休止時間を貧更制御する制御手段を具備することを特徴
   とする放電加工装置。