JPS61125727A - 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
放題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６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、加工開始時。

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１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１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８Ｂに達し、電気エネルギ給砥部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の駆動及び制御を行
う制御装置１４は、数値制御装置（ＮＣ制制御置）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け、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１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、極間は高温のためガス化及びイオン化してい
るため、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の溶断を発生さぞる。

従って、通常の加工電蝕では被加工物の枝類。

板厚等圧依り加工電源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おる。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
部に突起やキズ等かあり放電が集中した場合にはワイヤ
′ｒＪＬ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
＠源ＩＳの出力エネルギーを少なくする等して、仮に放
ｔ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、この判別結果に基つ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［を低下させないようＫ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ＫＡ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
均電圧倣か低い時は、極間インピーダンスが低い場合で
おって、短絡あるいはスラッジとか加工粉の滑部により
、放電のための絶縁破壊が起りやすくなυ放１ＮＬ集中
（ワイヤ切断の鍛大景因）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＊を施していたのでは、や
はり加工能ギ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罠なされたもの
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電流を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、この判別出力に基づいて、上記パルス電圧の高さ
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は、被加工物と電極間に印加す
るパルス電圧を下げ、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は上記パルス電
圧を上げ、極間に放電が発生しゃすぐ制御して加工速度
の増大を図る。

〔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。

１７ｔ−１制御指令信号発生装置で、前記電流検出器１
６からの検出電流Ｉ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（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より得られた電流波彫工及びこれ
よシ微少１１ＥＲ，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Ｓ１．′ｗＬ圧信号■ｇ
をスレッショルド電圧ｖｏ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Ｓ＊、Ｓｖより得
た次の２信号Ｓυ、　Ｓ。

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−Ｆ３ｓ（！：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Ｓｐ＝　Ｓｖ　−Ｓｒと
あられされ、パルス印加中に全く無′４流状感であるこ
とを示している。

第３図は、第２図タイムチャートに記載した信号群Ｓｒ
、　Ｓｖ、　Ｓｖ、　ＳＤを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。１１Ｉｔ流検出器１
６の電流信号は波形整形回路１９により、整形信号Ｓ！
となって電流の有無を示す係号となる。

極間電圧Ｖｇは、介在回路ｒＩ＋’！により分圧され、
レベルコンパレータ２０で基準スレッショルド電圧ｖＲ
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ｓＵは、アンドゲート２１に
より、前記の論理式５Ｕ＝Ｓｖ、ＳＫ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ＳＤ
±Ｓｖ　−Ｓｒの形で出力される。

実験によれば、上記信号５ｕ＝１の時すなわち漏れ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′ｉｔ流が流れる時には、極間間隙における
ある１点において、スラッジ、金属イオン等の濃度が異
常に高くなり、抵抗圧して数百Ω以下になっている。

（２）数μ秒〜１ｍ秒程度連続して信号Ｓｕ　＝　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点くおける電界強度が極間内部で強くなり、
かつ信号５Ｕ＝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５ｏ＝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
時でも六噴に信号ＳＤ＝　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Ｓｕと信号ＳＤの連続量ちるいは
発生のしかたを分析できるよう罠すれば極間状態を検出
できる。

第４図は上記の信号Ｓυ、　Ｓｏをアンドゲート２３．
２４を介して人力し、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
Ｓｕ、Ｓｏは、その数が可逆カフ／り２５によシ計数さ
れる。よって、信号８ｕが信号８Ｄよシ発生頻度大であ
れば、カウンタ２５は積算され、その内容は次第に犬と
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、Ｓ＾と称す）を出力（ＳＡ＝Ｉ）する。こ
の信号Ｓ＾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くシ、それ以
上、カラ／り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、上記信号Ｓ＾は後記側聞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５ｏ＝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ＳＢ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、上記カラ／り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手段の各信号Ｓ
υ、　ＳＤ、　ＳＭ　（ＳＭはアナログ出力）、Ｓ＾と
極間状態を示す極間電流信号Ｉおよび極間゛進圧信号Ｖ
ｇのタイムチャートである。

第６図は上記カウンタ２５の内容に基づいて極間々隙の
印加電圧を変化させる制御手段３００１例であって、放
電開始電圧を低下させれば、放電はしづらくなり、同一
極間々隙での放電集中を防ぐことが出来る。また、放電
集中がない場合には、極間々隙の印加電圧を上げること
Ｋより、同一極間々隙における放電のしやすさを増すこ
とができる。

第６図における１００は反転増幅器でおって、カウンタ
２５の出力に応じたアナログ電圧Ｖｏ　（なお、アナロ
グ電圧Ｖｏは、カウンタ２５のディジタル出力をディジ
タルアナログコンバータ１０１に接続して得られる）を
反転してＰＮＰ　）う／ラスタ１０２のベースに加える
だめの回路であって、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−−ＩｃＲ，・・・・・・・・・（１）またＩｃは
トランジスタ１０２のエミッタフォロア負荷Ｒ２に流れ
る電流にほぼ等しく（９９チ程度Ｊ、このＩｃは と表される。よって、電圧Ｖｇは、式（１）と（２）よ
りＩ Ｖｇ　＝　−−Ｖ　Ｂ　　・旧・・（３）となる。ここ
で、Ｒ，−３０ＫＱ、Ｒ，−ＩＫΩ。

Ｅ＝３００Ｖ、！：ｆると、ＶＢ　Ｉｄ　Ｏ〜１０　Ｖ
　（７）ｆ化により、０−３００Ｖの変化をする。

これによシ放電集中異常が発生し、カウンタ２５の内容
が増加すると、反転増幅器１００の出力が減少し、極間
電圧Ｖｇは減少することＫなシ放電集中はなくなる。

なお、上記実施例では放電集中を検出するカウンタ２５
の内容に応じて連続的に極間々隙への印加′電圧を変え
ているが、必ずしもカウンタ内容と電圧は比例関係を持
たせることはなく、より級数的な比率で変化させるほう
がワイヤ電極の断線移行を防ぐ意味では効果がある。

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、放電に至るまでの間における
漏れ電流を検出し、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を判別するこ
とができる。

そして、異常状態が検出されたときは、極間への印加電
圧を下げて放電分散を図り、電極の損傷事故を防止する
。また、正常状態が検出されたときは、上記印加電圧を
上げて放電頻度を増やし、加工速度の増大を図ることが
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。 ｌは被加工物、２は電極（ワイヤ電極）、１８は漏れ電
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。

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
   と、この極間状態判別手段の出力に基づいて上記パルス
   電圧の高さ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。