JPS59205234A - 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／１ｔｃｈ介在させて対向させ、その対向極間内に
放電を発生させて上記被加工物を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構成図が示されて
いる。第１図においで、電極ａ１は加工槽（２）内に圃
かれた被加工物Ｑ４と絶縁性加工液００を介して対向し
ている。電極００と被加工物０第間には加工電源０匂が
接続されている。このカロエ電源０８）は直流璽源（１
８ａ）と、加工電流の断続を行うためのスイッチング素
子（，１８１））と、電流制限抵抗（１８Ｑ）と、上記
スイッチング素子（１８ｂ）の断続を制御するための発
振器（１８（１）とによって構成され、加工直流を断続
的に電極αＯと被加工物０との極間々隙ｊに供給する。

（１８ａ）の電圧値、Ｒは電流制限抵抗（１８Ｃ）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■ｇは、アーク放電中は２０〜３０■、短絡時は０
■、無放電中はＥＶとなり、ヌイーｊ壬ング素子（１８
’ｂ）がオフ状態の時は０■となる。

そこでこの極間電圧暉ｖｇ’ｉ検出して平滑回路翰で平
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、棒間々隙が広め時は放電が起こりに〈〈平
均電圧［Ｖｓは高い。棒間々隙が狭す時は短絡したり、
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を基準電圧値Ｖｒと比較して、こ
の差を増幅器（ハ）で増幅して油圧サーボコイル（ハ）
に入力すれば、油圧発生ポンプ翰と油圧シリンダ翰とで
構成される油圧サーボ機構によって、極間々Ｉ！ｊｊｉ
（イ）がほぼ一定になるよう電極００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
も一般的なのは極間電圧値Ｖｇの平均電圧値’Ｖｓ　ｆ
観測することである。すなわち、平均電圧値Ｖｓが低い
時は極間インピーダンヌが低い場合であって、短絡、連
続的アーク放電となり。

極間々隙には加工粉やスラッジの滞留等が考えられる。

しかし放電加工におりて最も危険な異常アーク放電は、
−廖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
原状態悪化の検出は不可能であるという欠点があった。

本発明は前述した従来の課題に鑑みてなされたものであ
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
別を行い、極間々隙状態が正常な状態に復帰するように
、極間々隙に最適な加工液噴射を行い、適量の加工液を
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
を絶縁性加工液を介在させて対向させ。

その極間々隙におい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、電極と被加工物の間隙にお
ける電圧印加から、放電発生までの時間の分布状態を検
出し、該検出結果と極間々隙状態の良否を示す代表的分
布状態を比較して極間々隙状態を判別する検出手段と上
記検出結果によって極間々隙状態が悪い状態にあると判
断して信号を出力する手段と、該出力に基づ＾て極間々
隙状態を良好な状態に回復させるように制御中る制御手
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を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買開始まで
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。尚、放電開始点は、電圧の立下りの時
点を検出して込るため、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。

（Ａ）　　極間開放状態（電極、被加工物間が完全に離
れておシ加工しで＾ない状態）を除すては、電圧印加後
６μ秒以内に放電の開始する率が高＾。

（ト）アークの前駆的状態の時には、上記５μ秒以内に
放電全開始する比率が７０％を越干。

０　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かり、５μ秒以後の放電分布
はなくなる。

０　正常放電時は、電圧印加後５μ秒までの分布が８０
％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＠
の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放電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
電極と被加工物の組合わ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、上記■のアー
ク前駆状態に似てくるが、それでも５μ秒〜８０μ秒の
間における分布は１０％以上存在する。

（Ｑ　極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Ｂ
は異常ではな＾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％を越
さない、 （８）τｐ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、放雷電流を流すスイッチングアンジヌ
タ（１８’ｂ）は、スイッチングアンプ（１８８）によ
り駆動され、アンプ（１８６１）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’：）［よっ−ＩＣ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Ｉ　ＭＨｚ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（５ｏａ）で基準電圧Ｖｒより下った時点の信号を
、抵抗ｒ３　、　ｒ４コンデンサＯ＋で構成される立下
！ｌｌｌｌ回分回路って信号Ｓ２として取り出してｂる
。０１１）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６２が動作し、ＯＲゲートＱ（
財）（至）は、各時間毎にゲート開の状態となる。例え
ば、ＯＲゲート嫡は０〜５μ秒の間出力は′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ゲート（４）＠岐ヲ介してカウン
タｍｍ（＋５υ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、糊量
々原状り貧化の速変から鑑み、１０〜８０ｍ秒が、実験
結果からも適切と考えられている。これらカウンター■
Ｉ１５刀の内容は、ディジタルコンパレータ６η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加時間の分布で放
電したかが明らかとなる。前述したように、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ｍｋリ
セットするので、このカウンタ匈ケ、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Ｌ７てい
る率が５０％以上、あるｂけパルスの終了点でも尚放電
しない率が５０％以上の時、内容が増加し、５〜３０μ
秒で放電するパルスが１０％以上存在する時にはただち
にカウンタ旬がリセツト２れる。よって正常であれば零
、異常であれげカウンタ内容増加とｂう什萌をくりかえ
すので、このカウンタ内容全ディジタルアナログ変換器
４０を用いて、アナログ重圧■ｏ″ｆ：ｌｌＪ、察する
ことによっても備間々隙状態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
いることになり、例えば被加工粉の滞留によって枠間々
隙にヌリツジがたまって匹るとか、異常アークによって
加工液α６が熱分解してカーボンが発生してｂるとが、
電極の一部が破損してそのかけらが（ｒ間々隙ｍに存在
するとか、等の不具合が容易に検出できる。

しかしごく短時間であれば極間々隙状態は断えず貧化し
て赫す、短時間アナログ電圧ＶＤがあっても必ずしも極
間々隙状態が悪いとけ判Ｇｊできな−。そこでディジタ
ルアナログ変換器（至）の出力■。

の所定値以上の存在がある時間線りたことを検出して、
棒間々隙状態の良否を慣１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
ログ変換器Ｇ１１の出力■０が所定値Ｖ目よりも大か小
かを判別している。ＶＯ＞Ｖ！１になると、電圧比較器
（１４８）の出力は負となり、ベース抵抗（ＩＦＩＯ）
　（［−介してスイッチング用トランジスタ（ＩＦ＋２
）をオフサルにする。このため時間計測用コンデンサ（
１５４）は抵抗（１５６）を介して充電され、コンデン
サ（１５４）の両端電圧■は次式のようにあられされる
。

一百π ■３１＝■４１（１−ｅｘｐ） ただしｒ２１は抵抗（１５６）の抵抗値Ｃはコンデンサ
（１５４）の容量 ｔは時間 このコンデンサ（１５４）の両端電圧Ｖ３１は基準電圧
Ｖと電圧比較器（１５８）　テ比較す’ｆ）−ル５Ｖ３
１（Ｖ２１の期間は電圧比較器（１５８）の出力が負に
なら々いため、発光ダイオード（１６０）は点灯しない
。そしてＶｏ’）Ｖｌの状態が所定時間を継続してＶ３
１’）Ｖ２１になると、電圧比較器（１５８）の出力が
負となシ、発光ダイオード（１６０）を抵抗（１６’ｌ
りを介して点灯させて極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、時間の関数だけで極間々隙状態
を判断するか、ディジタルアナログ変換器（４０の出力
Ｖｅの大きさと時間の積の関数として判断するわを切換
えるためのスイ、ンチである。すなわち車に時間だけの
検出では極間々隙状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・ンチ
（１６４）を内示例のように接点（１６４ａ）側に投入
すると、ディジタルアナログ変換器帥の出力Ｖｎ　と時
間の積の関数として、極間々隙状態の異常発生をすみや
かに知ることができる。Ｆ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（１５４）の両側電圧Ｖ３１が基臨冒圧Ｖ２＋に達
するからである。

また、上記の出力Ｖ６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。

よって、上記カウンターの内容に応じて極間に対する加
工液の噴出量を変化させれば、極間状態を回復させるこ
とかできる。第７図において加工液供給ポンプ（１１６
）の出力は液量可変バルブ■１、Ｖｌ、Ｖ３、■４を介
してパイプ（１１７）を通り、両極００に設けられた噴
出路（１１８）に連らなっており、加工液流口゛はバル
ブＶ＋　、’Ｖ２　、Ｖ３、■４の開閉状態によって変
化する。そしてバルブＶｌ、Ｖ２％Ｖ３、’Ｖ４はそれ
ぞれ上記可逆カウンターの出力２〜２　によって開閉制
御をされる。本例ではＶｌが１００可扮、Ｖｌが２（１
０ｃｃ％９、■３が４００り扮、■４が８００　ｃｃ／
９）　　のバルブとなっているので、極間状態の良否に
相応する液量が極間に噴射される。例えばカウンターの
内容が個以上のとき、２　の出力が「１」、になってい
るからＶ＋が開となり、１００１分　の流量が、カウン
タ１７）の内容が１９２の時には２６と２７の出力が１
１」になっているから、Ｖ＋と■２　　が開となり８０
０　ｃｒｊ５＋　　の流量とｂう具合に加工液が極間に
供給される。そしてきわめて値が大きな時すなわち１０
２４以上の時ＶＣ，け、ＯＲゲー）　（１１９）を介し
て強制噴流バルブ■５を開とし、数１０００　ｃｒｊ１
５＋もの液流を与えるようにしている。

逆に差が少ない時には、通常の加工に使用されるような
適当量の微少流全手動バルブ■６によって極間々隙に与
えている。

以上のように本発明に工れば、極間状態の良否に応動し
て液流量を制御するため、極間々隙に生成するスラッジ
の排出が能率的に行われることになり、放電の効率を著
しく改善できる。すなわちスラッジが極間々隙に介在す
ると、放電アークは電極→スラッジ→被加工物の経路で
発生するため。

放電エネルギーのかなりの部分がスラッジ中で消耗し、
加工効率が低下すると＾う現象があったのが、これを防
ぐことができるようになることと、極間々隙が狭い時に
は液流全減少させるので、極間インピーダンスを必要以
上に高くせず、放電がし易くなり加工が安定することに
より、加工速度が速くなる等の効果がある。

【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８図は本発明の検出回路の
騰要図、第４図は検出のだめの回路の詳′＠図、第５Ｎ
は第４図の回路を説明するためのタイムチャート、第６
１￥１は欄間々隙状態判別回路の詳細図、第７図は判別
−号に従って極間々隙状態を回復させるようにする制御
手段の本定明実施例図である。 図中、ｃＬｌは電痒、０９は被加工物、（至）は加工電
源、■は異常検知カウンタである。 なお図中同一符号は同−又＆、、ｉ−朴当部分子示す。 代理人　　大　岩　増　雄 第２図 ｖｌ　　　寸 稟　４　図 手続補正書（指令） １．事件の表示　　　特願昭５８−７８５２６号２、発
明の名称 放電加工装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和５８年８月８０日（発送日
）６、補正の対象 （１）明細書全文 ７、補正の内容 （１）明細書全文を別紙のとおり浄書する。（内容に変
更々し） ８、添付書類の目録 （１）明細書　　　　１通 以上 ２１１−

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、
   その極間々院内に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全検知する
   検知手段と、この検知手段によＶ検知される電圧印加か
   ら放電余生までの時間の分布状態を予め設定した極間々
   隙状態の良否を示す分布状態と比較し、ｆ！ｌｊｉ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ｂて上記極間々隙へ供給される加
   工液の流量を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。