JPS5924923A - 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、その極間間隙内に放電
を発生さυで上記被加工物を加工するｔｉ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図において、電極１０は加工槽１２内に置か
れた被加工物１４と絶縁性加工液１６を介して対向して
いる。電極１０と被加工物１４間には加工電源１８が接
続されている。この加工電源１８；よ直流電源１８ａと
、加工電流の断続を行なうためのスイッチング素子１８
ｂと、電流制限抵抗１８ｃと、上記スイッチング素子】
８ｂの断続を制御するための発振器１８ｄとによって構
成され、加工電流を断続的に電極１０と被加工物１４と
の極間間隙２０に供給する。

上記の加工電流■は、■＝　互ΔＬ（Ｅは直流電に 源１８Ｒの電圧値、Ｒは電流制限抵抗１８ｃの抵抗値、
Ｖ９は極間電圧値）の式であられされる。極間電圧値ｖ
９は、アーク放電中は２０〜３０ｖ１短絡時は０■、無
放電中はＥＶとなり、スイッチング素子１８ｂがイフ状
態の時はＯＶとなる。

そこでこの極間電圧値ｖｇを検出して平滑回路２２で平
均化すれば、この値で極間間隙制御を行なうことができ
る。すなわち、極間間隙２ｏが広い時は放電が起りにく
く平均電圧値Ｖｓは高い。極間間隙２０が狭い時は短絡
したり、容易に放電するため平均電圧値１／ｓは低下す
る。従って、この平均電圧値Ｖｓを基準電圧値Ｖｔと比
較して、この差を増幅器２４で増幅して油圧サーボコイ
ル２６に入力すれば、油圧発生ポンプ２８と油圧シリン
ダ３０とで構成される油圧サーボ機構にＪって、極間間
隙２０がほぼ一定になるように電Ｊ′ｅｉ　Ｉ　Ｏ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
も一段的なのは上記の極間電圧値ｖ９の平均電圧値Ｖｓ
ｌＪｌ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スが低い場合であって、短絡
、連続的アーク放電となり、極間間隙２０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い
て最も危険な異常アーク放電は、一度発生ずると加工液
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
ったような状態になる。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間隙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が題に鑑み為されたものであり
、その目的は放電発生時の衝撃波を検出して極間間隙状
態を判別し、異常アーク発生の前駆状態と判断した時に
その極間間隙サーボの基準電圧を変化させて間隙長を広
げ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（こあ
る。

上記の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、その極間間
隙内に放電を発生させて上記被加工物を加工すると共に
、上記極間間隙電圧を検出し、乙の間隙電圧と基準電Ｊ
土の差に応じて極間間隙を制御する放電加工装置におい
て、電極と被加工物の極間間隙で放電した際の超音波等
の南撃波を加工液中に設置した検出手段により検知し、
集中放電１こよるアーク前駆現象を知る異常放電検出手
段と、上記衝撃波の大小によって極間間隙状態を判断し
て信号を出力する極間間隙状態判別手段と、該出力に基
ずいて上記基準電圧を変更制御する手段を備えた乙とを
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図は第１図と同一部分に同一符号を付した本発明
の一実施例の構成を示す概要図で、放電々流Ｉの波形と
、電極支持ロッド３１に埋めて取りつれられた超音波セ
ンサ３５で検出される超音波圧力波形との関係を第３図
に示す。第３図の上図ではｔ１〜ｔ４の各時間毎に放電
電流■が流れ、放電発生点付近の加工液は約６０００’
近い高温により急速に気化爆発して気泡が生成される。

これに伴い付近の加工液は急激な圧力変化を受けること
になり、これが超音波衝撃波として狭い極ｗＲ間隙に伝
宿し、電極を介して上記超音波センサ３５に伝わり、電
気信号として検知される。正常なる放電の際には、上記
衝撃波は電流の大小に応じて、はぼ周期的に検出される
わけであるが、放電がある一点で集中して行われるよう
になると、加速度的に、その点のイオン濃度は被加工粉
や、加工液の熱分解によるカーボン量の増加（こより非
絶縁状態に近くなるほど増大する。乙のような場合放電
点では、放電により気泡が消滅（通常０．１〜２ｍ５ｅ
ｃ程度必要とする）する＠（こ、再度放電するため、液
中での放電と異り体積変化率は、通常放電の場合と比較
して大きくなく従って発生ずる超音）ｗｎ撃力も低下す
る。第２図の４０は、上記動作原理に基づいて正常放電
と異常放電を検出し、第３図に示しｊこようにｔ５で発
生した放電々流による超音波圧力をＬ５で検でして、こ
の値が正常放電時のものと比較して小さくなっている状
況が、ある個数連続的に発生した場合に、異常放電とし
て判別している。

第４図は、上記装置４０の詳細図であって、超音波セン
サ３５の出力は、増幅器４１により増幅され、信号ＳＤ
を発生ずる。４２はピークホールド回−路であっ゛（、
信号ＳＤの最も高かったイｏｌを記憶している。すなわ
ち、積分回路４３には、アナログスイッチ４４と、コン
パレータ４５を介して、積分回路４３の最も高かった出
力より、高い電圧のみが抵抗Ｒを通して、積分回路のコ
ンデンサＣに充電される。よって、分圧抵抗４６の出力
は、正常時の最も高い出力の分圧されｔこものとなり、
これにより、正常と異常の判別を行うものである。

というのは、爆発の圧力は放電エネルギーや、エネルギ
ーの印加時間によっても変化し、放電加工のように、粗
加工から、徹細な仕上加工までのエネルギー量の種類の
多い加工では、一様に、正常な衝撃力の規格化が難しい
ことがあげられ、装置４０のように、ピークホールド回
路４２を用いて、最も正規な衝撃力との比較を行う必要
がある。

コンパレーター４７で、衝撃波信号Ｓ。の正否判別を行
い、カウンター４９にリセットパルスとして入力させる
。電流検出パルスＳ１ｔ＠、カレントトランスＣＴによ
り、電流検出を行い増＋Ｗ！整形回路５０を介し上記カ
ウンター４９にアノゾカウン１−信号として入力される
。よってこの回路では、電流が極間間隙に流れるたびに
、＋　１　ｒ！けノノウントされ、そのすぐあとに、正
常放電であるとリセットされるので、カウンター内容の
増加はない。異常放電となり、第３図のｔ４、Ｅ５のよ
うな状態が続くと、カウンター４９は、りせツ１、ｈ警
ｆ）ｙ　ＩＩ’）１らないのでどんどん内容が増加し、
スイッチ・５１Ｔ、設定した景まで達すると、発光グイ
′Ａ−１：　５２のドライバー５３の入力が、”１’″
レベルとなり、５２は点灯するとともに５１の出力信号
Ｓｄ＜　’″１°゛１°゛レベル外部に出力される。尚
アン１：ゲート５４は、カウンターがフル状態となつｔ
こｖ７、それ以上増加させないためのものである。

さて、上記検出回路によって得られた出力（こジにづい
゛（極間間隙制御すなわち）に間・ラーン１で信号０）
−ん準備Ｖｒを変化させることに」、す、異常の際：こ
（よ、基準電圧を大きくし、これによって平均極間電圧
が増加するように極間間隙制御されるため、間隙長が広
がって放電が発生しにくくなり集中放電を防ぐ乙とがで
きる。この実現のｔこめσ）実施例を第５図を用いて詳
細に説明する。

検出信号Ｓが°ビの時すなわち異常時σ）場合、インバ
ータ１０θの出力は°゛０′°なの°Ｃアナログスイッ
チ１０１，１０２はアナログスイ・ノー／−１０１がオ
ン、アナログスイッチ１０２がオフとなる。よって、積
分回路（オペアンプ１０３、抵抗Ｒ８゜、コンデンサＣ
Ｉｅで構成されている。）の入力電圧ｅＬ＝　　ｅとな
り電圧Ｖｒは以下のように表わされる。

たｔ！Ｌ、■は１＝０における初期値 よってＳＡが１″であるかぎり基準電圧Ｖ「は増加し続
け、これに応動してＶｓも負に増大するので極間間隙は
拡大方向に向う。次にＳＡが°０゛′すなわ°　ち放電
集中がない時には、ｅｊが０となり積分コンデンサＣ−
電圧は放電し°（しよう。よってＶｒは減少して極間間
隙は狭くなる方向に制御されるようになり放電頻度は増
加し加工速度も増える。積分の時定数を決定するＩｔ、
ｏ、　（：、、はこの場合数十秒程度のオーダーとなる
ような値であって、あまり短時間にＶｒを変更制御して
も極間間隙の間隙長変化が急激となり、ハンチング現象
や電極の振動といった不其合が生じて好ましくない。ま
たＶ「の値はゼナーダイオード２．によって士方向はゼ
ナー電圧まで、一方向は０で抑えられ制御範囲に制限を
もうけている。また、電源ｖＥ、ボリューム１霜１．ｔ
　：ｆ−動による設定のｔこめであって、この設定値を
中心として自動的に極１１１１間隙制御を行うようにし
ている。副ペアンプ１０４．抵抗ｒ、　＋　ｒ４は期間
間隙の平均電圧ＶｓをＶ「と加算制御するための反転回
路及び減衰量の役割を持っている。

尚、上記の実施例では検出信号ＳＡを積分してＶ「を変
化させるようにしているが、カウンター４９の内容をＤ
／Ａ変換し、大きな時定数の一次遅れ回路を介すること
により１．１．り細かな制御が＋ｉＪ能となる。

以」二のように本発明にＪ、れば放電の異常状態を、放
電発生時のＩＲｖＩ波の大小により放電集中のイ■無の
パラメータで判断し、しかも放電状態の正常化をはかる
ために、極間間隙サーボの基準値を変化させ、異常の際
には間隙長を広げて放電頻度を低下させ極間状態を回復
さ亀１−るという従来にない放電加工装置の提供を可能
とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電加工装置の原理図、第２図は本発明
になる装置の原理図、第３図は本発明になる検出装置の
説明のためのタイムチャート、第４図は検出装置と異常
放電判別装置図、第５図は極間間隙サーボ基準値制御回
路説明図である。 図中１０は電極、１４は被加工物、１６は加工液、１８
は加工電源、４０は検出回路、４９は放電集中検出カウ
ンターである なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　８野　信− ３、区 賊 ｏ１＋１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   、その極間間隙内に放電を発生させて上記被加工物を加
   工すると共に、上記極間間隙電圧を検出し、この間隙電
   圧と基準電圧の差に応じて極間間隙を制御する放電加工
   装置において、電極と被加工物の極間間隙で放電した際
   の衝撃波を検知する検知手段と、この検知手段により検
   知されるｆｆ１ｔ１波Ｑ大小によって極間＋１ＪＪ隙状
   態を判断して信号を出力する極間間隙状態判別手段と、
   乙の判別手段の出力に基すいて、上記基準電圧を変更制
   御する手段を備えた乙とを特徴とする放電加工装置。