JPS61125726A - 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６らかしめドリルなど
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８ｃｉ！Ｊ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８図において、ｌは被加工物で、加工開始時、切孔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１とワイヤ電極２の
間隙（極間間隙）にノズル６によ　　　゛シ噴射される
。

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の移動によシ行われる。

テーブル１１は、Ｙ軸駆動モータ１３とＸ軸モータ１２
によシ駆動される。以上の構成によシ、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）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：：Ｒし、電気エネルギ給電部９を介して、
ワイヤ巻取シ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１８は、例
えば、直流電源１５ａ、スイッチング素子１５ｂ。

電流制限抵抗１５ｃ及び前記スイッチング素子１５ｂを
制御する制御する制御回路１５ｄＫ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１とワイヤ電極２開ぺ
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、極間は高温のため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
時間を必要をし、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（、再び同一場所に放電が
集中レワイヤ電極２の溶断を発生させる。

従って、通常の加工′６Ｌ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。故Ｋ、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〕

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して、仮に放電
の集中がワイヤ１１極２の一点に集中しＣ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圧す
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
シ、放電のための絶縁破壊が起り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（精度の良い加工に不可決
）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釦なされたもの
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
パルス電圧を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れｔ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を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上記パルス電圧
の立上り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
常判別信号を受けたときには、被加工物とワイヤ電極間
に印加するパルス電圧の立上りを遅くつまシュ上りの傾
きを鈍くシ、放電集中を解消して電極の損傷事故を防止
し、正常判別信号を受けたときには上記パルス電圧の立
上りを早くシ。

極間間隙に放電が発生しやすく制御して加工能率の向上
を図る。

〔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
は加工電源１５によシ極間に供給されるパルス電流を検
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からの検出寛流工および極間電
圧Ｖｇを入力とし、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、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）得られた電流波彫工及び
これより微少電流を含め電流の有無を検出し１．０のデ
ィジタル信号とした整形信号ＳＫ、極間電圧信号Ｖｇを
スレッショルド電圧■。

にて、無負荷状態か放電中かに判別した信号ＳＶおよび
上記の信号Ｓｘ、Ｓｖよシ得た次の２信号Ｓｕ、ＳＤを
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５ｕ＝Ｓｖ−８Ｉとあられされ
、漏れ電流がパルス印加中に存在することを示す。また
、信号ＳＤは、論理式５ｏ＝Ｓｖ−８ｔとあられされ、
パルス印加中に全く無電流状態であることを示している
。

第３因は、第２図のタイムチャートに記載した信号群Ｓ
！、Ｓｖ、８υ、ＳＤを得るための漏れ電流検出手段１
８としての回路構成例である。１！流検出器１６の電流
信号は波形整形回路１９によシ、整形信号Ｓｔ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ｒ、、　　ｒ、により分圧さ
れ、レベルコンパレータ２０で基準スレツ７ヨルド電圧
ＶＲより犬か小かが比較され、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Ｓｕは、アンドゲート２１に
よシ、前記の論理式Ｓυ＝Ｓｖ−８１の形で出力され、
無負荷信号ＳＤは、アンドゲート２２により論理式　５
Ｄ＝Ｓｖ−８Ｉの形で出力される。

実験によれば、上記信号８ｕ−１の時すなわち漏れｔｌ
Ｌ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た。

（１）　　漏れ電流が流れる時には、極間間隙における
ある１点くおいて、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〜１７１１秒程度連続して信号５ｕ＝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１０ｍ秒以上連続した場合は、
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Ｓｕ　＝　１となり、しかも、放電の集中はそ
の１点が引きずったあとに発生する。

（４）漏れ電流がなく信号５Ｄ＝１の時には、イオン濃
度は低く、極間における状態は良好で、集中放電、異常
アーク放電発生はない。ただし、異常状態になっている
時でもたまに信号５Ｄ＝１となる時もある。この場合に
は持続しない。

（Ｓｏ　＝　１が数ｍ秒間連続しない）以上のように、
信号Ｓｕ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Ｓｔｙと信号ＳＤの連続量おるいは発生のしかた
を分析できるようにすれば、極間状態を検出できる。

第４図は上記の信号３Ｕ、ＳＤをアンドゲート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例を示すものであって、入力された信号８
υ、　Ｓｏは、その数が可逆カウンタ２５によシ計数さ
れる。よって信号８Ｕが信号ＳＤよシ発生頻度大であれ
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、ＳＡと称す）を出力＜Ｓ人＝１）する。こ
の信号ＳＡはアンドゲート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りシ、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
るいは、スケールオーバーしないようにしている。また
、上配信号８Ａは後記制御手段に供給されて極間回復制
御に供される。

極間状態が正常となり、信号ＳＤ　＝　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の出力信号８Ｂをアンドゲート２４の否定入力
端子に供給印加して該アンドゲートからの出力をなくす
るようにする。

従って、上記カウンタ２５の内容をディジタル→アナロ
グ変換器２８でアナログ量に変換して測定すれば、この
変換器２８の出力信号ＳＭを用いて連続的に、極間状態
をモニターできる。

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
υ、　８Ｄ、　Ｓｐａ　（８Ｍはアナログ出力）、　Ｓ
Ａと極間状態を示す極間ｉｆＬ信号工および極間電圧信
号Ｖｇのタイムチャートである。

一方、上記カウンタ２５の内容つまり極間状態に基づい
て、極間印加電圧の時間当りの傾きαＶ／αｔ　を変化
させることによシ。極間状態が悪い場合には放電をさせ
難くして放電集中を防ぎ、極間が良好な状態の時には放
電させやすくして加工能率を向上させることができる。

以下、上記のように印加電圧を制御する制御手段３０の
回路例を第６図、第７図を用いて説明する。第６図にお
ける１００は反転増幅器であって、前記カウンタ２５の
出力に応じたアナログ電圧■０（なお、アナログ電圧■
０は上記カウンタ２５のディジタル出力をＤ／人コンバ
ータ１０１に接続して得られる）を反転してＰＮＰ　）
ランラスタ１０２０ベースに加えるための回路である。

極間に印加される極間電圧Ｖｇは以下のような値となる
。

Ｖｇ　−Ｉｃ　ｘ　ｔ　／　Ｃ−・・・（１）ここで、
　Ｉｃはトランジスタ１０２のコレクタ電流、ｔはパル
ス電圧印加後の経過時間、Ｃはコンデンサ１０３の容量
である。

上記コレクタ電流Ｉｃはトランジスタ１０２のエミッタ
フォロア負荷抵抗１０４に流れる電流にほぼ等しく（９
９−程度）、このエミッタフォロア負荷抵抗１０４の値
がＲｇとすれば、以下のように表わされる。

ここでｓ　ＶＫはトランジスタ１０２のエミッタ電圧、
ＶＢはベース電圧である。

よって、極間印加電圧Ｖｇは式（１）と（２）よシここ
でＲｇ冨５Ω　Ｃ−０，０１μＦＶＢ＝Ｏ〜１０Ｖとす
ると、電圧傾斜αＶ／αｔはＯ〜２００■／μＳの範囲
で変化するようになる。

上記反転増幅器１００は、入力Ｏｖの時出力１０■、入
力１０Ｖの時Ｏｖとなるように設計されているので、Ｄ
／Ａコンバータ１０１から出力されるアナログ電圧ｖｏ
が大となるほど、すなわち、極間状態が急くなるほど印
加電圧の傾きαＶ／αｔは減少する。

また、抵抗１０５はコンデンサ１０３に蓄積された電荷
を放電時に加工に影響しないようにディスチャージする
ためのもので　あり、ダイオード１０６は加工用のスイ
ッチングトランジスタ１５ｂからの電流がコンデンサ１
０３に逆流するのを防いでいる。

さらに、スイッチングトランジスタ１５ｂは極間で放電
が発生したことを検知して作動した制御回路１５ｄの出
力信号を受けて所定時間ＯＮとなる。

上記反転増幅器１００の内部ゲート（不図示）はパルス
幅、休止幅を制御する制−回路１５ｄの制御信号Ｓ、に
よっても制−されており、休止時間に、極間に電圧が印
加されることを防いでいる。

第７図は上記の具体的説明のためのタイムチャートで、
アナログ電圧ｖＯとコンデンサ充電２流Ｉｃの関係およ
びトランジスタ相互のＯＮ、ＯＦＦの状態が［Ｊ、　ｒ
ＯＪのロジックレベルで示されている。

いま、放電の集中やワイヤ嵯極の断線直前状態となると
、カウンタ２５の内容が増加し、反転増幅器１００の出
力は減少して印加電圧の傾きは鈍くなシ、放′亀し難く
なって放電が集中することはなくなり、極間状態は正常
状態に回復する。

なお、上記第６図例ではカウンタ２５の内容Ｖ・応じて
連続的に印加電圧の傾きを制御している尤必ずしも連続
的にする必要はなく、折れ線的、趨るいは数段の切換あ
るいは級数的に変化させて禰よい。

ところで上記説明では、この発明をワイヤ電躬を用いる
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コ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Ｊ電極間に
パルス電圧を印加した後、放１１に至る壕での間におけ
る漏れ電流を検出し、この検出結碧をもとくして正常放
電と異常放電の判別を行なりものであるから、加工速度
を低下させることなく適確（加工状態の良否を判別する
ことができる。

セして、判別された結果に基づいて極間印加電圧の傾き
を変化させ、放電発生のし易さを制御して放電が一点に
集中したり、消イオンされない状だで高電圧が連続的に
印加されることを防ぎ、１１桶二　の損傷事故を防止す
るとともに極間状態を自動的１、にかつ迅速に回復させ
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
はその動作説明のだめのタイムチャート、ζ　第３図は
極間状態検出のための漏九′亀流検出回路４　図、第４
図は１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図はその動作説明のためのタイム
チャート、第８図は従来のワイヤカット放電加工装置を
示す原理図、でおる。 １は被加工物、２は電極（ワイヤ電極）、１８は漏れ［
流検出手段、２９は極間状態判別手段。 ３０は制御手段。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 「 ｃ７ｉ　　　あ す】　　　　　フ　　　　Ｏλ

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、上記パルス電圧の立上りを制御する
   制御手段とを具備したことを特徴とする放電加工装置。