JPS61111811A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電極と被加工物間で放電を発生させ、この
放電エネルギで被加工物を切削加工する放電加工装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この柚の放電加工装置には、被加工物を棒状電極
で穴加工するものと、被加工物にあらかじめドリルなど
であけた切孔にワイヤ電極を貫通させ、この被加工物と
ワイヤ電極を相対的に移動させて被加工物を切断加工す
るものとがある。

以下、この放電加工装置の概要を、第７図に示すワイヤ
電極使用の放電加工装置を例に説明する。

第７図において、１は被加工物で、その切孔１ａに通さ
れたワイヤ電極２との間に絶縁性の液３を供給介在させ
ている。

上記絶縁性の液３を以下加工液と記述する。加工液は、
タンク４からポンプ５で、被加工物ｌとワイヤ電極２の
間隙（極間間隙）にノズル６により噴射される。

被加工物１とワイヤ電極２との間の相対運動は、被加工
物ｌを載せているテーブル１１の移動にょ９行なわれる
。テーブル１１は、Ｙ軸駆動モータ１３とＸ軸モータ１
２により駆動される。以上の構成により、被加工物１と
電極２の相対運動は前述のＸ、Ｙ軸平面内に於て２次元
平面の運動となる。

ワイヤ電極２は、ワイヤ供給リール７によυ供給され、
下部ワイヤカイト８Ａ、被加工物１中を通過して上部ガ
イド８Ｂに達し、電気エネルギ給電部９を介して、ワイ
ヤ巻取り兼テンションローラ１０により巻取られる。

上記Ｘ、Ｙ軸の駆動モータ１２，１３の駆動及び制（財
）を行なう制（財）装置１４は、数値制御装置（ＮＣ制
御装置）や倣い装置あるいは、電算機を用いた制御装置
が用いられている。

電気エネルギを供給する加工電源１５は、例えば、直流
電源１５ａ１スイツチング素子１５ｂ、電流制限抵抗１
５ｃ及び前記スイッチング累子１５ｂを制御する制御回
路１５ｄによって構成されている。

次に従来装置の動作について説明する。加工電源１５か
らは高周波パルス電圧が被加工物ｌとワイヤ電極２間に
印加され、１つのパルスによる放電爆発により被加工物
１の一部を溶融飛散させる。

この場合、極間は高温によってガス化及びイオン化して
いるため１次のパルス電圧を印加するまでには一定の休
止時間を必要とし、この休止時間が短か過ぎると極間が
充分に絶縁回復しないうちに、再び同一場所に放電が集
中してワイヤ電極２の溶断を発生させる。

従って、通常の加工電源では被加工物の種類、板厚尋に
依シ加工電源１５の休止時間等の電気条件をワイヤ電極
切れを生じさせない程度の充分余裕を持った条件で加工
するのが普通である。従って、加工速度は理論的限界値
より相当低くならざるを得ない。史にワイヤ電極２が均
一でなく太さが変化する場合、もしくはワイヤ電極の一
部に突起やキズ等があ如放電が集中した場合にはワイヤ
電極２の溶断は避けられない。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上のように従来のワイヤカット放電加工装置では、ワ
イヤ電極２の断線を引き起さないようにするため、加工
電源１５の出力エネルギーを少くする等、仮に放電の集
中がワイヤ電極２の一点に集中しても断線しないように
していたため、加工速度が著しく低いという問題点があ
った。

そこで、従来、加工状態の良否あるいは電極の損傷直前
状態を判別し、この判別結果に基づいて自動的に正常加
工状態に復帰させあるいは電極の損傷を回避させるよう
な安全対策を施して、加工速度を低下させないようにす
ることが行なわれている。

この場合、加工状態の成否あるいはワイヤ電極の断線の
直前状態を判別するのに最も一般的な手段は、上記の極
間電圧値の平均値を観測することである。すなわち、平
均電圧値が低い時は、極間インピーダンスが低い場合で
あって、短絡あるいはスラッジとか加工粉の滞留により
、放電のための絶縁破壊が起漫やすくなり放電集中（ワ
イヤ切断の最大要因）が発生していることを示す。

しかし、狭ギャップでの加工（ｆｆ度の良い加工に不可
決）においては、正常加工状態でも短絡が頻発するので
、この短絡を検知して安全対策を施していたのでは、や
はり加工能率が著しく低下するという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、加工速度を低下させることなく適確に加工状態の良
否を判別し、電極の損傷事故を未然に防止することので
きる放電加工装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明にかかる放電加工装置は、電極と被加工物間で
放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベル
を複数段検出する検出手段および該検出手段で検出され
たアーク電圧レベルと設定基準値との比較結果に基づい
て極間状態を判別する極間間隙状態判別手段を設け、こ
の判別手段の出力に基づいて上記電極と被加工物の間隙
長サーボを行なう際のサーボ基準電圧を制御する制御手
段とを備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、通電期間におけるアーク放電電圧
レベルを複数段にわ九って検出した検出手段の検出結果
を、予め設定された基準値と比較手段で比較し、この比
較結果に基づいて極間間隙状態判別手段で極間状態を判
別し、制御手段は上記判別手段から異常判別信号を受け
たときには、サーボ基準電圧を大きくして間隙長を広げ
、放電の集中による電極の消耗損傷を防止して極間を正
常状態に復帰させ、正常判別信号を受けたときには、サ
ーボ基準電圧を下げて間隙長を狭く制御し、放電頻度を
増して加工速度を増大させる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図であり、符号
１〜１５は上記従来装置と全く同一のものである。１６
は加工電源１５により極間に供給されるパルス電流を検
出するだめの電流検出器、１７は制御指令信号発生装置
で前記寛流検出躇１６からの検出電流受入れ手段、極間
電圧検出手段および検出電圧を基準値と比較する比較手
段、この比較手段の出力に基づいて極間状態を判別する
極間間隙状態判別手段などを有し、制御装置１４、加工
電源１５などに制御指令信号を供給するように構成され
ている。

第２図は、上記電流検出器１６より得られた電流信号■
及びこれよシミ流の有無を検出した整形信号Ｓ１１極間
電圧信号Ｖｇ　、該この極間電圧信号ｖｇのうち、電流
の流れていた、すなわち５Ｉ＝１の時にサンプリングし
た極間信号ＳＤを３つのレベルに分類し、加工状態が正
常な時のアーク放電電圧Ｖ８以上（２５ｖ以上）、これ
より低いレベルＶ、　（１０Ｖ程度）より犬でレベル■
１より低いレベル及びレベル■、より低いレベルに分け
、それぞれＶ、＜、Ｖ、〜Ｖ２．Ｖ、＞の信号群として
いる。

第３図は、第２図の信号群を得るための構成例で、電流
検出器１６の電流信号は波形成形回路１８により、整形
信号８１となってアナログスイッチ１９の信号切換を行
なう。極間電圧Ｖｇは該電圧　　　□検出手段としての
分圧回路ｒ、、ｒ、により分圧される。との分圧回路の
中点Ｐは上記アナログスイッチ１９につながれ、電流が
流れている時すなわちＳ夏＝１の時のみ極間信号８Ｄと
してとシ出され、電圧比較器２０．２１に供給される。

上記電圧比較器２０は入力された信号８Ｄが■１よ多大
である場合出力が１となシ、電圧比較器２１は■、よシ
小である場合出力ば１となる。アンドゲート２２はＶ、
よ如大で、■１よシ小である信号をとシだすだめのもの
である。

実験によれば、アーク放電電圧が■１より大の時すなわ
ち約２５Ｖ以上でおる場合には、放電そのものが液中に
おけるアーク柱の発生とこれに伴う高熱の発生（５００
０〜７０００℃）及び、ピンチ効果のあられれが順調に
行寿われている場合でオシ、被加工物側に充分なエネル
ギー分配がなされていることを示していることがわかっ
た。

また、アーク放電電圧が１０Ｖ以上で２５Ｖ以下の場合
、火花放電は確かに極間に存在するが、電極と被加工物
間に直接存在しているのではなく、電極→スラッジ→被
加工物とか電極→金属イオン→被加工物といった放電し
たとしても、十分に被加工物にエネルギーが分配されず
に雫に、ワイヤを損傷させるような放電状態であること
が判明した。従って、とのような放電状態は直ちに除去
しないと、ワイヤ電極の損傷断線が発生することになっ
てしまう。

一方、一般的には不具合と考えられている短絡の場合、
すなわちＶ、よυ小の場合は、ワイヤ電極の損傷という
見解によれば別設置はなく、単に加工間隙を拡大すれば
よいということも判明した。

よって、■、〈であるか、■、〜■、であるかによって
加工状態を制御すれば、ワイヤ電極の損傷断線を防ぐこ
とができる。第４図は上ｌ電圧比較器２０．２１の出力
に基づいて極間間隙状態を判別する判別手段２３の構成
例を示すものであって、異常放電信号■１〜Ｖ、はゲー
ト２４を介して、カウンタ２５によりカウントされる。

また、正常放電信号■１〈は上ｌ己カウンタ２５をリセ
ットし、異常放電が連続しないかぎりカウントしつづけ
ないようにしている。

従って、上記カウンタ２５の内容はそのまま極間状態を
示すものであるといえる。なぜなら、正常な放電であれ
ば、熱論カウンタ２５は％ＯＮであるが、正常放電と異
常放電を繰り返している場合。

カウンタ２５の内容の平均値は異常になるほど大となり
、正常になるほど少く々る。

そしてワイヤ電極２の断線に至る直前までの異常放電の
連続があった場合、ディジタルコンパレータ２６によっ
て危険信号ＳＡを出力し、この信号に基づいて、状態改
善のための制御をすることができる。

またＤ／Ａコンバータ２７によるアナログ出力８Ｍを用
いてアナログ表示するとか、上記危険信号８Ａをモニタ
回路２８に供給する。このモニタ回路２８は否定アンド
ゲート２９、発光ダイオード（ＬＥＤ）３０、抵抗ｒ０
により構成されている。

第５図は、以上述べた異常放電検出のタイムチャートで
、カウンタ２５の内容のアナログ値ＳＭ。

危険信号ＳＡ　ｓ　’に流伯号■、極間電圧信号Ｖｇの
関係を示したものである。

以下、−り記危険信月ＳＡに応じて極間間隙制御１、す
なわち、極間サーボ電圧の基準値Ｖｒを変化さく１１） せることにより、異常の際には基準電圧を太きくし、こ
れによって平均極間電圧が増加するように制御されるた
め、間隙長が広がり、放電しずらくなって集中放電を防
ぐことができるもので、このサーボ基準電圧を制御する
制御手段３１の１例を第６図を用いて詳細に説明する。

検出信号８Ａが％ｌＮの時、すなわち異常時の場合、イ
ンバータ１００の出力は１０〃なので、アナログスイッ
チ１０１，１０２はスイッチ１０１がオン、スイッチ１
０２がオフとなる。よって積分回路（オペアンプ１０３
、抵抗瓜いコンデンサＣＣ１１）ゼナダイオードＺＤで
構成されている。）の入力電圧ｅｉは、ｅｉ＝−ｅとな
シ、サーボ基準電圧Ｖｒは、以下のように表わされる。

ただし、■は１−０における初期値 よって、信号８Ａが１１〃であるかぎシ、基準電圧Ｖｒ
は増加し続け、これに応動して極間間隙の平均電圧ＶＳ
も負に増加するので、オペアンプ１０５、抵抗ｒＩＩ、
ｒＩ！より々る出力回路１０６の出力変化によって極間
間隙は拡大方向に向う。

次に信号８Ａが１０〃すなわち放電集中や極間間隙に異
常がない時には入力電圧ｅ１が０となシ、積分コンデン
サＣ３ｏの電圧は放電してしまう。よって、基準電圧Ｖ
ｒは減少して極間間隙は狭くなる方向に制御されるよう
になシ、放電頻度は増加し加工速度も増える。積分の時
定数を決定する抵抗Ｒ８゜、コンデンサＣ１゜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、
あまり短時間に基準電圧Ｖｒを変更しても、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
動といった不具合が生じて好ましくない。

また基準電圧ＶｒＯ値は、ゼナダイオードＺＤによって
、十方向はゼナ電圧まで、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ａｎは手動による設定のためであって、この設定値を
中心として自動的に極間間隙制御を行なうようにしてい
る。オペアンプ１０４、抵抗ｒ１３　＋　　’１４は、
極間間隙の平均電圧Ｖｓを基準電圧Ｖｒと加算制御する
だめの反転回路、および減衰器の役割を持っている。

伺、上記実施例では、危険信号ＳＡを積分して基準電圧
Ｖｒを変化させるようにしているが、カウンタ２５の内
容をディジタル値からアナログ値に変換し、大きな時定
数の一次遅れ回路を介することにより、より細かな制御
が可能となる。

ところで上記説明では、この発明をワイヤ電極を用いる
ワイヤカット放電加工装置に利用する場合について述べ
たが、棒状電極を用いる放電加工装置にも利用できるこ
とはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、被加工物と電極間で
放電した際の通電Ｍ間におけるアーク放１ＦＬ電圧のレ
ベルを複数段にわたって検出し、この検出結果をもとに
して正常放電と異常放電の判別を行なうものであるから
、加工速度を低下させることなく適確に加工状態の良否
を判別することができる。そして、判別された結果にも
とづいて放電状態の正常化をはかるために、極間間隙サ
ーボの基準電圧値を変化させるもので、異常の際には間
隙長を広げて放電頻度を低下させ、極間状態を回復させ
るとともに電極の損傷を防止し正常放電時には間隙長を
狭くして放電頻度を増して加工速度の向上を図るという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示す概要図、第２図はこ
の実施例の動作を示すタイムチャート、第３図はアーク
放電電圧のレベル検出手段の１例を示す回路図、第４図
は極間間隙状態判別手段の１例を示す回路図、第５図は
その動作を示すタイムチャート、第６図は制御手段の１
例を示す回路構成図、第７図は従来のワイヤカット放電
加工装置を示す原理図である。 ］　ｉｉ被加工物、２１」ワイヤ電極、’＋　＋　’＊
　１１アーク放電電圧の検出手段（分圧Ｉ＋ｊｌ路）、
２（１，２１は比較手段（電圧比較器）、２３は極間間
隙状態判別手段、３１は制御手段。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

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
   、その電極と被加工物間にパルス電圧を印加して両者間
   に放電を発生させ、その放電エネルギで上記被加工物を
   加工する放電加工装置において、上記電極と被加工物間
   で放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベ
   ルを複数段にわたって検出する検出手段と、この検出手
   段により検出されるアーク電圧レベルを予め設定した基
   準値と比較する比較手段と、上記比較手段の出力信号に
   基づいて極間状態を判別して信号を出力する極間間隙状
   態判別手段と、この判別手段の出力に基づいて上記電極
   と被加工物の間隙長サーボを行なう際のサーボ基準電圧
   を制御する制御手段を具備したことを特徴とする放電加
   工装置。