JPS61125729A - 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
で大加工するものと、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Ｗ１７図に示すワイヤ
電極使用の放電加工装置を例和説明する。

第７図において、ｌは被加工物で、加工開始時、切孔１
ａＫ通されたワイヤＩＥ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２０
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軸モータエ２
により枢動される。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ｌ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ｌＯ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、数値制御袋＃（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
分圧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。故く、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
の集中がワイヤ電極２の一点に集中しても断線しないよ
うくしていたため、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
工状態く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り
、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たもの
で、加工速度を低下させることなく適確く加工状態の良
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
圧のデユーティファクタ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、電極と被加工物間に印加す
るパルス電圧のデユーティファクタ（パルス幅／周期）
を小さくし、消イオン時間を確保して極間を正常状態に
復帰させるので、電極の消耗損傷が防止される。また、
正常判別信号を受けたとき釦は、上記デユーティファク
タを大きく制御するので、加工速度が向上する。

〔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は上記従来装貨と全く同一のものである。１６
は加工を源１５により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”ｔｉ検出器１６からの検出電流Ｉおよび極間
電圧ｖｇを入力とし、制御装＃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より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．Ｏのディジ
タル信号とした整形信号Ｓ■、極間電圧信号Ｖ　をスレ
ッショルド電圧ｖｏにて無負荷状態か放電中かく判別し
た信号ｓｖおよび上記の信号ＳＩ、Ｓｖより得た次の２
信号Ｓυ、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Ｓυは、論理式ＳＵ：５ｖ−
８１とあられされ、漏れ１Ｌ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５Ｄ＝Ｓｖ・
Ｓ！とあられされ、パルス印加中に竺く無を流状憇であ
ることな示している。

纂３図は、第２図のタイムチャートに記載した信号群Ｓ
Ｉ、Ｓｖ、Ｓυ、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。ｔｉ検出器１６の′龜；
流信号は波形整形回路１９により、整形信号ＳＩとなっ
て電流の耳無を示す信号となる。

極間電圧ｖｇは分圧回路ｒｌ　、ｒ２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８Ｕは、アントゲ−）２１に
より、前記の論理式５Ｕ＝Ｓｖ−Ｓ、　　の形で出力さ
れ、無負荷信号ＳＤは、アンドゲート２２和より論理式
５Ｄ＝Ｓｖ−８！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た。

（１）＠れ電流が流れる時には、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ｆａｌｆが異
常釦高くなり、抵抗和して数百Ω以下になっている。

（２）数μ秒〜１７Ｆ１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５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点くおける電界強度が極間内部で強くなり、
かつ信号Ｓ　ｕ　＝　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）４れ電流がなく信号８　ｏ　＝　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
ている時でもだまく信号５Ｄ＝１となる時もある。この
場合くは持続しない（８Ｄ＝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）（
４１のごとく、信号ＳＵ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和すれば、極間状態を検出
できる。

第４図は上記の信号Ｓυ、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Ｓ
、、、ＳＤはその数が可逆カウンタ２５により計数され
る。よって信号Ｓｕが信号ＳＤ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、ＳＡと称す）を出力（５Ａ＝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くし、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Ｋしている。また、
上記信号Ｓ＾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２
７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５
（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ＩＩＶＣ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、ＳＤ、ＳＭ（ＳＭはアナログ出力）、ＳＡと極間状
態を示す極間電流信号１および極間電圧信号ｖｇのチャ
ートである。

以下、上記異常放電信号８人に基づいて、パルス電圧の
デユーティファクタを制御する制御手段３００１例を第
６同和ついて説明する。この第６図はパルス電圧の休止
時間（オフ時間）を広げてデユーティファクタを小さく
する例である。

第６図において、Ｒ，Ｓフリップフロップ１００は出力
Ｑ＝１の時、増幅アンプ１０１（第７図における制御装
置１５ｄに相当）を介してスイッチング素子ｔｓｂをオ
ンとする。すなわちオン時間であり、Ｑ＝Ｏの時はオフ
時間である。Ｑ＝１の時、ＡＮＤゲー）１０２はオン時
間、オフ時間設定カウンタ１０３のオン時間設定出力ｒ
、が１１″になるまでの間出力は”Ｏ”であるが、【ｐ
が１″になると、フリップフロップ１００をリセットす
るので、Ｑは“０″となり、オフ時間となる。この時、
同時にＡＮＤゲート１０２の出力はＯ几ゲ−）　１０５
を介して発振器０８ＣＩＩＯ及び時間設定用カウンタ１
０３をリセットするので、カウントは最初から行われる
。

Ｑ＝ＯとなるとＱ＝１となるから、ＡＮＤゲート１０６
の一方のゲートすなわちＯＲゲート１０７の出力が１ｌ
ｘ１１になるまでは出力１は出ない。０凡ゲート１０７
及びＡＮＤゲート１０８，１０９は２系統のオフ時間の
設定の制御を行っており、上記信号Ｓ＾がＯ”の時はｒ
ｌを、１″の時にはｒ２を設定するよう和している。す
なわち、正常放電中にはｒＩ、異常の時九はｒ２のオフ
時間で加工することになり、異常放電とみなすと急激に
休止時間を延ばし、デユーティ７アクタを小さくして消
イオン効果を持たせることにより、放電集中を防ぎ、ワ
イヤ電極の断線を防ぐ。

なお、上記の例では、オフ時間をｒｌとｒ！０２通りと
したが、放電の集中個数を検出するカウンタ２６の内容
に伴って連続的にオフ時間を設定していくことによって
も同様の効果が得られる・また、上記第６図例において
、図中のＡＮＤゲート１０８の信号８人の入力端子を否
定端子、ＡＮＤゲート１０９の否定端子を通常端子とし
、増幅アンプ１０１０入力端子をＲＳフリップフロップ
１００のＱ端子に接続すると、パルス幅が変化してデユ
ーティファクタが制御され、上記と同様ノ効果が得られ
る。故に、パルスのオフ時間（休止時間）とパルス幅を
同時に変化させてデユーティファクタを制御してもよい
ことは勿論である。

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＃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、その判別結果に基づいて、上記パルス電圧のデ
ユーティファクタを制御する。その結果、異常状態が検
出されたときは、被加工物と電極間に印加するパルス電
圧のデユーティファクタを小さく制御して消イオン時間
を確保するので、極間を迅速に正常状９ＴＫ復帰させる
ことができるとともに成極の消耗損傷を防止できる。ま
た、正常状態が検出されたとぎには、上記デユーティフ
ァクタを大きくして加工速度の向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図はその輪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）、１８
・・・漏れ電流検出手段、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、上記パルス電圧のデューティファク
   タ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。