JPS61125722A - 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（極間）で放電全発生さ
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、この種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
であけた紡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図圧水すワイヤ電
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、加工開始時、紡孔１
ａ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３ｔ−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１とワイヤ電極２
の間隙（極間間＃）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１を載せているテーブル１１の移動により行われる。

テーブル１１は、Ｙ軸駆動モータ１３とＸ軸モータ１２
により駆動筋れる。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により供給され、
下部ワイヤガイド８Ａ、被加工物１中を通過して上部ガ
イド８ＢＫ達し、電気エネルギ給電部９ｔ−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の駆動及び制御を
行う制御装置１４は、数値制御装置（ＮＣ制御装置）や
倣い装置あるいは、電算機を利用し比制御装置が用いら
れている。電気エネルギ全供給する加工電源１８は、例
えは、直流電源１５ａ、スイッチング素子１５ｂ１電流
制限抵抗１５Ｃ及び前記スイッチング素子１５ｂ’ｉ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１１１！
１５からは高周波パルス電圧が被加工ｖＪ１とワイヤ電
極２間に印加され、１つのパルスによろ放寛傷発により
被加工物１の一部を溶融飛散させる。

この場合、極間は高温のためガス化及びイオン化して込
る几め、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
分に絶縁回復していないうちに、再び同一場所に放電が
集中しワイヤ電極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、板厚等に
依り加工電源１５の休止時間等の電気条件をワイヤ電極
切ｒＬ金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。故に、加工速度は理論的限界値
より相当低くならざるを得す、更にワイヤ電極２が均一
でなく太さが変化する場合、もしくはワイヤの一部に突
起やキズ等があり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′！Ｍ２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して、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
題点かあつ九。

そこで、従来、加工状態の良否あるいは電極の損傷直前
状ａｔ−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
うな安全対策全施して、加工速ｆｔ−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、加工状態の良否あるいはワイヤ電極の断線の
直前状！１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ｔ−ｉｓ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りゃすくなり放電集中
（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（ｎ度のよい加工に不可欠
）においては、正常な極間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友もの
で、加工速１ｆｔ低下させることなく適確に加工状態の
良否を判別し、電極の損傷事故全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。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる放電加工装置は、電極と被加工物間に
パルス電圧全印加してから当該両者の対向する極間に放
電が発生するまでの漏ｎ電流を検出する検出手段および
この検出出力に基づいて極間状態全判別する極間状態判
別手段を設け、この判別結果に基づいて間隙長サーボを
行う際のサーボゲインを制御する制御手段を備えたもの
である。

〔作用〕

この発明における制御手段は、極間状態判別手段から異
常放電判別信号を受けたときには、間隙長サーボのサー
ボゲインを増加させて間隙の開離速度と接近速度を増加
させることにより、迅速に間隙状態を正常化し、正常判
別信号を受ｆｆｍときには正常状態を維持するように上
記サーボゲイ−を低下させ、間隙長を変えないように制
御して加工速度の同上全図る。

〔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
は加工を源１５１Ｃより極間に供給されるパルス電流全
検出するための電流検出器、１７は制御指令信号発生装
置で、前記電流検出器１６からの検出電流Ｉおよび極間
電圧■ｇヲ入力とし、制御装置１４、加工電源１５など
和制御指令信号を供給するように構成されている。

＠２図は、タイムチャートであって、上記第１図記載の
回路中の電流検出器１６より得られた電流波形Ｉ及びこ
れより微少電流を含め電流の有無を検出し１、Ｏのディ
ジタル信号とした整形信号Ｓ１、極間電圧信号Ｖｇｔ−
スレッショルド電圧ｖ０にて、無負荷状態か放電中かに
判別し九信号Ｓｖおよび上記の信号５ＩＳＳｖより得た
次の２信号ＳＩＪ、Ｓ、’（示している。すなわち、電
流が流れているが放電していない信号ＳＵは、論理式５
ＵＸＳｖ　。

・ＳＸとあられ嘔れ、漏れ電流がパルス印加中に存在す
ること全示す。ま九、信号ＳＤは、論理式５Ｄ＝Ｓｖ−
８□とあられ場れ、パルス印加中に全く無電流状態であ
ること全示している。

第３図は、第２図のタイムチャートに記載した信号群Ｓ
！、Ｓｖ、　Ｓ、、５Ｄｔ−得るための漏れ電流検出手
段１８としての回路構成例である。電流検出器１６の電
流信号は波形整形回路１９により、整形信号ＳＸとなっ
て電流の有無を示す信号となる。

極間電圧Ｖｇは、分圧回路’ＩＳ　ｒｔにより分圧され
、レベルコンパレータ２０で基準スレッシボルド電圧ｖ
Ｒより大か小かが比較され、放電か無負荷状態であるか
の判別が行なわれる。

漏れ電流の存在を示す信号Ｓυは、アンドゲート２１に
より、前記の論理式５Ｕ−８ｖ−８Ｘの形で出力嘔れ、
無負荷信号ＳＤは、アンドゲート２２により論理式５Ｄ
−８ｖ−８Ｘの形で出力される。

実験によれは、上記信号ｓＵ”１０時丁なわち漏れ電流
が無負荷状態で流れていた場合には、以下に記述するよ
うな極間状態であることが判明し九〇 （１）漏れ電流が流れる時には、極間間隙におけるある
１点におりて、スラッジ、金属イオン等の濃度が異常に
高くなり、抵抗にして数百Ω以下になっている。

（２）数μ秒〜１ｍ秒１に連続して信号Ｓυ＝１であっ
た場合、何等かの消イオン対策を行えば、極間状態の回
復は行いうるが、数Ｉｏｎ秒以秒速上連続場合は、回復
不能でワイヤ断線にまで至る。

（３）　　ワイヤ電極上に突起物あるいはパリ等がある
と、その１点における電界強度が極間内部で強くなり、
かつ信号Ｓυ−１となり、しかも、放電の集中はその１
点が引きずつ九あとに発生する。

（４）潅れ電流がなく信号ＳＤ＝　１の時には、イオン
ｓ度は低く、極間における状態は良好で、集中放電、異
常アーク族を発生はない。ただし、異常状態になってい
る時でも几まに信号ＳＤ露１となる時もある。この場合
には持続しない（５Ｄ＝１が数ｍ秒間連続しない）。

以上のように、信号Ｓυと信号ＳＤに基づいて、極間状
態の検出を行うことができる。すなわち、上記（２）、
（４）のごとく、信号Ｓυと信号ＳＤの連続量あるいは
発生のしかたを分析できるようにすれば、極間状ｍを検
出できる。

第４図は上記の信号Ｓい５Ｄｔ−アンドゲート２３．２
４を介して入力し、極間状態の良否判別を行う極間状態
判別回路の１例會示すものであって、入力された信号５
Ｕ１ＳＤはその数が可逆カウンタ２５により計数嘔れる
。よって、信号Ｓ。が信号Ｓ、より発生頻度大であれば
、カウンタ２５は積算され、その内容は次第に大となる
。

上記カウンタ２５の積算値が、所定値たとえば１００個
を越すと、ディジタルコンパレータ２６は極間不良判別
信号（以下、８人と称丁）を出力（ＳＡ＝　１　）する
。この信号ＳＡはアンドケート２３の否定入力端子にも
供給印加されて該アンドゲートからの出力をなくシ、そ
れ以上、カウンタ２５の内容が増えすぎて、オーバーフ
ローあるいけスケールオーバーしないよう（している。

また、上記信号ｓＡは後記制御手段に供給憾れで極間回
復制御に供される。

極間状態が正常となり、信号５Ｄ＝１が続くと、カウン
タ２５は減算され、最後には、内容がΣ＝０となるので
、それ以上、減算しないようにディジタルコンパレータ
２７の出カ信号ｓＢヲアンドゲート２４の否定大刀端子
に供給印加して該アンドゲートからの出力ｆ：なくする
ようにする。

従って、上記カウンタ２５の内容金１ディジタル→アナ
ログ変換器２８でアナログ量に変換して測定すｆｌＦｉ
、この変換器２８の出力信号ＳＭｔ−用いて連続的に極
間状ｎｔ−モニターできる。

第５図は前記第４図に示す極間状態判別回路の各信号Ｓ
Ｕ　ｓ　ＳＤ　％　ＳＭ　（ＳＭはアナログ出方）、Ｓ
＾と極間状態を示す極間電圧信号工および極間電圧信号
Ｖｇのタイムチャートチある。

上記カウンタ２６の内容にもとづいて、極間間隙を制御
する手段のサーボゲイン、すなわち感度を変化させるこ
とにより、短絡や開放状態、あるいはワイヤ電極の断線
直前状態金回復爆ぜることができる。

すなわち上記のような悪い極間状態の場合、サーボゲイ
ン金増加させ、間隙の開離と接近の速度全増加させるこ
とにより、すみやかに機械的な悪状態からの回避ができ
るようになシ、極間状態全回復させることができる。

上記のような制御を行なう制御手段３０の１例金第６図
金用いて詳細に説明する。１００は乗算型のディジタル
アナログ変換器で、前記カウンタ２６の出力に従い速度
指令電圧Ｆｘに乗算した形式で出力できる素子であって
、米国アナログデバイス社製のＡＤ７５２０等が公知で
ある。すなわち、入力信号に対してボリュームの働きを
させるものと考えればよい。そしてこのポリニームの値
が上記カウンタ２５の出力（ディジタル値）によって変
化するのである。

よって本例によｆ′ＬＶｉ、極間状態の悪化に従ってサ
ーボゲインが乗算型ディジタルアナログコンバータ１０
０により増加し、抵抗１０２．１０３とオペアンプ１０
４によって構成される増幅器１０１全、本来上記速度指
令電圧Ｆｘが直接入力されていた制御装置１４の中のモ
ーター駆動ポンプ１０５の入力端に接続することにより
、テーブル送りモーターＭｘの速度は増幅器１０１の出
力にもとづいて変化する。

なお、本例では極間状態の悪路に比例してほぼ直線的に
サーボゲインを増加させているが、必ずしも直線的に変
化させる必要はなく、２次関数的あるいは折れ線的変化
によってもよい。上記カウンタ２５の検出信号を用い２
段階の制御を行なうｌ　場合、容易でかつ低価格となる
。

実験によれば、極間状態が悪化した時、少くとも２０５
ｍ／分以上の速度がないと、ワイヤ電極の断線に移行し
、多量の別工粉が極間間隙に滞留し九時は、２００Ｗ／
分程度の速度が必要であることが判明している。

また、安定な加工の際は、面粗度１５μＲｍａＸ以下の
仕上加工において、５〜１０ｗ／分の速度の時加工能率
が高いということも確認されており、おおむねこれらの
領域で速度設定が必要と考察される。

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、被加工物と電極間に
パルス電圧を印加した後、放ｔＶＣ至るまでの間におけ
る漏ｎ、　ｔＩＬ流を検出し、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全
判別することかできる。

そして、極間間隙状態の異常か判別されたときは該判別
結果ｔもとにして極間間隙状態の回復をはかるために、
極間間隙サーボ手段のゲイン（感Ｕを変化させてサーボ
モータの速度を制御し、極間間隙における間隙の開離と
接近を丁みｆかに行なわせるもので、電極の損傷事故全
確実に防止し、加工速度の同上を図ることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す原理説明図、第２図
はその動作説明のためのタイムチャート、第３図は極間
状態検出のための漏れ電流検出回路図、第４図は極間状
態判別回路図、第５図はその動作説明のためのタイムチ
ャート、第６図は制御手段の回路構成を示すブロック図
、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。 １・・・被加工物、　　２・・・電極（ワイヤ電極ン、
１８・・・漏ｎ電流検出手段、　　２９・・・極間状態
判別手段、　　３０・・・制御手段。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

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
   、その両者極間にパルス電圧を印加して該両者が対向す
   る極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、上記電極と上
   記被加工物間に上記パルス電圧を印加した後、放電に至
   るまでの間における漏れ電流を検出する検出手段と、こ
   の検出手段の検出出力に基づいて極間状態を判別して信
   号を出力する極間状態判別手段と、この極間状態判別手
   段の出力に基づいて上記電極と上記被加工物間の間隙長
   サーボを行う際のサーボゲインを制御する制御手段とを
   具備したことを特徴とする放電加工装置。