KR100248252B1 - 방전가공 장치용 전원장치 - Google Patents

Abstract

방전가공기에서 고전류피크의 가공전원을 가공특성을 악화 시키지 않고 마무리 가공조건이나 세선영역의 가공조건에 사용될 수 있도록 하는 것이다.

직류전원에 직렬로 접속되는 고인피던스 회로(10)에 의한 제1의 전원과 저인피던스 회로(20)로된 제2의 전원을 구비하고, 공구전극(1)과 당해 공구전극(1)과 소정간극을 갖고 대향하는 피가공물 W 와의 사이에 제1의 전원장치로부터 간결적으로 펄스 전압을 인가해서 방전 발생후에 제2의 전원장치로부터 가공 전류를 공급하는 방전가공 장치용 장치에서 제2의 전원장치에는 서로 병렬로 접속된 여러개의 스위칭 소자(202)와 스위칭 소자(202)를 동시에 온 시키는 개수를 제어하는 온 개수 전환회로(211)와 스위칭 소자(202)의 온 시간을 가변 제어하는 온 시간 제어장치(212)를 설치한다.

Description

방전가공 장치용 전원장치

본 발명은 방전 가공기에서 고전류피크의 가공전원을 가공특성을 악화 시키지 않고 마무리 조건이나 세선영역의 가공조건에 사용될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 방전가공 장치용 전원장치에 관해 특히, 와이어 방전가공장치용 전원장치에 관한 것이다.

방전가공의 가공속도를 향상 시키는데는 가공용 전원으로써 고피크이고, 펄스폭의 짧은 전류 펄스를 발생 시킬 수 있는 것을 사용하는 것이 좋다고 한다. 이 때문에 일반적으로는 스위칭 소자로 FET 가 사용되고 여러개의 FET를 병렬 접속하고, 극간에 흐르는 전류를 직접 스위칭 회로로 온오프 제어함으로써 대전류를 극간에 공급하고 있다.

또, 전극 피크가 작고 극간에 전압을 인가하는 것뿐인 고인피던스 회로와 전류피크치가 큰 저인피던스 회로에 의한 2개의 스위칭 회로로 전원회로를 구성하고 우선, 고인피던스 회로에 의해 극간에 전압을 인가하고, 방전의 발생을 검출한 후에 저인피던스 회로를 소정시간 만큼 닫고서 소망하는 전류를 흘려줌으로서 균일한 방전전류를 형성해서 면의 거칠기에 대한 가공속도의 향상을 도모하고 있다.

도 8은 종래의 방전가공 장치용 전원장치의 한예를 표시하고 있다. 이 전원장치는 고인피던스 회로(10)와 저인피던스 회로(20)를 소유하고 고인피던스 회로(10)와 저인피던스 회로(20)의 쌍방이 전원 회로로서 공구전극(1)과 피가공물 W 에 접속되어 있다. 이 전원 회로는 회로중의 배선등에 의한 부유 인덕텐스 L를 포함하고 있다.

고인피던스 회로(10)는 직류전원(101)과 반도체 스위칭 소자(102)와 반도체 스위칭 소자(102)의 온,오프제어를 하는 제어장치(103)와 다이오드(104)와 고인피던스 회로의 전류를 제한하는 저항기(105)를 소유하고 있다.

저인피던스 회로(20)은 직류전원(201)과 반도체 스위칭 소자(202)와 다이오드((204)와 정전압 회로(205)를 소유하고 있다.

정전압 회로(205)는 입력측에 놓인 콘덴서(206)와 정압회로용 스위칭 소자(207)와 정전압 회로용 스위칭 소자(207)의 온,오프제어를 제어장치(208)와 저항기(209)로 구성되어 있다.

다음에 상술한 바와 같이 구성된 방전가공 장치용 전원장치의 동작에 대해 도 9를 참조해서 설명한다.

고인피던스 회로(10)의 스위칭 소자(102)가 온하면 극간에는 도 9(a)에 표시되어 있는 바와같이 전압 E1이 인가된다.

이 전압 E1에 의해 공구전극(1)와 피가공물 W로 형성되는 극간의 절연이 파괴되어 극간에서 방전이 발생한다. 방전의 발생을 검출하면 저인피던스 회로(20)의 스위칭 소자(202)가 온하고, 극간에 대전류를 공급해서 방전가공을 실행한다.

극간에 방전이 발생하고,방전전류가 흐르고 있는 상태에서는 극간의 전압은 아크전위 Vg(약 20V 정도)를 유지한다.

도 9(e),(f),(g)는 각각 스위칭 소자(102),(202),(207)의 온 오프 상태를 나타내고 있다.

여기서 저인피던스 회로(20)의 온,오프시의 전류파형에 대해 상세히 설명한다. 저인피던스 회로(20)의 직류전원(201)으로부터 공구전극(1)과 피가공물 W 로 형성되는 극간에 이르는 회로는 반도체 스위칭 소자(202)를 제외하면 저항기는 포함하지 않은 무저항 회로로 되어있다. 따라서 스위칭 소자(202)의 온 상태에서는 공구전극(1)과 피 가공물 W의 절연이 파괴되면 전류가 흐르나 이때 전류는 직류전원(201)의 전압 E2와 회로중의 부유인덕턴스 L 로 결정되는 경사로 상승한다.

여기서 스위칭 소자(202)가 온 상태로부터 오프 상태가 되어도 가령 스위칭 소자(202)가 턴 오프시간이 0인 이상적 스위치라고 가정해도 선로의 인덕턴스에 저축된 에너지 때문에 전류는 순간적으로는 0이 되지 않는다.

이 때문에 스위칭 소자(202)의 양단에 소위서지 전압이 발생해 다이오드(204)를 통해서 정전압 회로(205)의 콘덴서(206)를 충전하는 전류가 흐르고 콘덴서(206)의 전압은 상승한다.

정전압 회로(205)는 콘덴서(206)의 전압을 일정화 하도록 스위칭 소자(207)의 온 오프의 튜티비를 제어 하도록 구성되어 있고, 콘덴서(206)에 일시적으로 저축된 에너지는 최종적으로는 저항기(209)에 의해 소비된다.

극간을 흐르는 전류I는 스위칭 소자(202)를 흐르는 전류 I1과 다이오드(204)에 흐르는 전류 I2와의 합으로 표시되고 각각 도 9(b),(c),(d)에 기재한 대로이다.

스위칭 소자(202)의 턴 온시의 전류의 상승의 경사는 (E2 - Vg)/L에 의해 표시되고 턴오프시의 전류의 하강의 경사는 (E2 - Vg)/L로 표시되고, 턴 오프시의 전류의 하강의 경사는 (E3 + Vg)/L로 표시된다.

단 E2는 직류전원(201)의 전압, E3은 정전압 회로(205)의 전압, Vg는 극간의 아크전압, L은 선로의 인덕턴스이다.

이상을 정리하면 고인피던스 회로(10)를 온 한후 극간에서 방전이 발생하고, 저인피던스회로(20)의 스위칭 소자(202)가 온 하면 온시간 t1 경과후에는 극간에 Ip = (E1 - Vg)t1/L의 피크 전류가 흐르고 가공처리가 실행된다.

도 8에 표시된 방전가공 장치용 전원장치 이외의 종래에서의 방전가공 장치용 전원장치로는 일본국 특개소 49 - 118097 호 공보, 일본국 특개평 5 - 84609 호 공보, 일본국 특개소 63 - 7225 호 공보에 표시되어 있는 것이 있다.

종래에서의 방전가공 장치용 전원장치(도 8에 표시되어 있는 것)는 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로 가공속도를 향상 시키는데는 전류 피크치가 높은 펄스를 발생 하도록 병렬 접속하는 스위칭 소자수를 많게할 필요가 있다.

그러나 방전가공에서는 초벌가공을 한후에는 통상적으로 마감가공을 하고, 마감가공에서는 가공 정밀도 및 가공면의 거칠기를 향상 시키기 위해 역으로 가공 전류치가 낮은 펄스로 가공을 한다.

따라서 스위칭 소자의 개수에 관해 가공속도 향상과 가공 정밀도 향상 이라는 목적은 상반하는 것이 된다.

이 때문에 동일 전원장치로 가공속도 향상과 가공 정밀도 향상을 양립 시키는 것은 곤란하고,피크전류가 낮은 마감용과 피크전류가 높은 초벌가공용의 2 종류의 전원장치를 사용하지않으면 안된다.

또, 와이어경이 Φ0.15mm 이하같은 세선 전극에서는 전류 피크치가 높은 전원장치를 사용하면 초벌가공의 가공조건으로는 전류 피크치가 너무 높아져 와이어 단선이 발생하고 가공이 불가능 하다는 문제가 있다. 또 이 경우에는 마감 가공용의 저피크 전원장치에서는 가공속도가 너무 늦어 실용적으로 사용할 수가 없다.

여기서 종래는 와이어경이 Φ0.15mm이하의 세선전극의 초벌가공 조건에서는 스위칭 회로의 직류전원의 전원 전압을 내림으로써 전류 피크치를 작게 한다는 방법등으로 대처하고 있었다.

전류피크치는 Ip = (E1 - Vg)t1/L로 표시 되므로 전원전압 E를 1/3로 하면 최소 설정 시간에서의 피크 전류를 약 1/3 로 억제할 수 있다. 도10(a)는 전원전압 E를 그대로 사용하는 통상시의 전류파형을 도10(b)는 전원전압 E를 1/3로 내린 경우의 전류파형을 각각 표시하고 있다. 또 도 10에서 t min은 스위칭 소자의 최소 온 설정폭을 표시하고 있다.

그러나 스위칭 회로의 전원전압을 내리면 전류피크치의 상승이 둔해지고 와이어 전극의 공작물에의 부착이 발생하고 부착에 의해 가공홈이 메위지고,가공이 중단 된다는 다른 문제가 발생한다. 여기 더해서 스위칭 회로의 전원전압을 내리는데는 직류전원을 여러개 갖일 필요가 있기 때문에 절약 스페이스나 코스트의 면에서의 문제도 커진다.

일본국 특개소 49 - 118097 호 공보나 일본국특개평 5 - 84609 호 공보에 개시된 방전가공 장치에서는 스위칭 소자를 온하는 개수를 서서히 증가 시키고 공구전극의 소모를 억제하고 있다. 그러나 이들 발명에 의한 방전가공 장치는 펄스폭이 대단히 긴 영역에서는 효과를 나타내나 와이어 방전가공 장치의 고피크이고 또 펄스폭이 짧은 가공조건과는 대폭적으로 다르고 와이어 방전가공의 마무리 조건이나 세선 전극의 초벌가공 조건에 사용한 경우 와이어 단선의 발생이나 전극 재료의 공작물에 외부착 이라는 문제는 해결되지 않는다.

또 일본국 특개소 63 - 7225호 공보에 개시된 방전가공 장치에서는 주 전원회로에서의 스위칭 소자를 여러개 병렬로 접속하고 피 가공물과 와이어 전극과의 극간의 방전상태에 따라 제어장치의 제어신호에 의해 병렬소자군을 독립해서 구동하는 구동회로에 의해 병렬회로수를 변화 시키도록 구성하고, 극간의 방전상태에 대응한 방전 전류에 의한 가공을 하고 있다.

또, 이 방전가공 장치에서는 세컨드컷등의 마감 조건으로 사용하는 경우에는 스위칭 소자의 동시온 개수를 선택 제어하고, 마감 가공조건이 맞추어진 전류피크치로 가공을 할 수가 있다.

그러나 병렬 접속한 스위칭 소자의 동시온 개수와 전류 피크사이에는 도 11에 표시되어 있는 바와 같은 관계가 있고, 스위칭 소자의 동시온 개수를 증가 시켜도 전류피크치는 온개수에 맞추어 직선적으로 증가하는 것은 아니다. 즉,스위칭 소자의 병렬개수(동시온 개수)를 1/10로 줄이면 전 스위칭 소자를 동시에 온해서 사용한 경우 1/10의 전류 피크치가 얻어진다는 것은 아니다.

이와같이 병렬개수와 전류피크 사이에는 비직선적인 관계가 있는 것은 주지하는 바와 같다.

즉, 스위칭 소자의 병렬개수(동시온 개수)의 제어만으로는 도 12에 표시된바와 같이 전류피크가 이산적이 되고, 세선영역으로부터 Φ0.2 mm 의 굵은선 와이어 전극의 초벌가공조건 까지의 가공조건에 적용하는 것은 곤란하다.

또, 도 8의 종래예에 표시되는 바와 같이 스위칭 소자의 온시간만의 제어에서도 세선 영역의 가공 조건으로는 전류 피크치가 이산적이 되는 것은 전술한바와 같다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 된 것이고, 와이어 방전가공장치의 초벌가공 조건에 사용하는 피크 전류가 높은 전기 조건과 마무리 가공 조건 및 세선 영역의 초벌가공조건에 사용하는 피크전류가 낮은 전기 조건과 사용범위가 다른 전기조건에 의한 전원을 공급가능하게 하는 방전가공 장치용 전원장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

특히 본 발명은 전류 피크치의 제어에서 다양한 가공조건에 맞추어 전류 피크를 연속적으로 제어하는데는 전류 펄스폭의 제어와 소자수의 제어를 동시에 하는 것이 유효하다는 것에 착목해 전류피크치를 연속적으로 시행 함으로써 세선 영역을 포함한 다양한 가공조건에 대응 가능한 방전가공 장치용 전원장치를 얻는 것을 목적으로하고 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치의 실시의 형태1을 표시하는 회로도,

도 2 는 본 발명 실시의 형태1의 동작을 표시하는 타이밍 차트,

도 3 은 본 발명 스위칭 소자의 동시온 개수와 전류피크치의 관계를 표시하는 그래프,

도 4 의 (a)는 본 발명 스위칭 소자의 동시온 개수와 이온시간과의조합을 표시하는 표이고,

(b)는 본 발명 전류 피크치와 면의 거칠기, 가공속도와의 관계를 표시하는그래프,

도 5 는 본 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치의 실시의 형태 2를 표시하는 회로도,

도 6 은 본 발명 실시의 형태2의 동작을 표시하는 타이밍 차트,

도 7 은 본 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치의 실시의 형태 3을 표시하는 회로도,

도 8 은 방전가공 장치용 전원장치의 종래예를 표시하는 회로도,

도 9 는 종래예에서의 동작을 표시하는 타이밍 차트,

도 10 은 전원전압과 전류피크의 관계를 표시하는 그레프,

도 11 은 스위칭 소자의 동시온 개수와 전류 피크치의 관계를 표시하는그래프,

도 12 는 전류 피크치와 가공조건의 관계를 표시하는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전극 10 : 고인피던스회로

20 : 저인피던스회로 101 : 직류전원

102 : 반도체 스위칭 소자 103 : 제어장치

104 : 다이오드 105 : 저항기

201 : 직류전원 202 : 반도체 스위칭 소자

203 : 제어장치 204 : 다이오드

205 : 정전압회로 206 : 콘덴서

207 : 정전압 회로용 스위칭 소자

208 : 제어장치 209 : 저항기

211 : 온개수 전환회로 213 : 동시 온패턴 전환 스위치 회로

214 : 게이트제어 트랜지스터 스위치

215 : 동시 온조합 랜덤 설정수단

상술한 목적을 달성하기 의해 본 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치는 직류전원에 직렬로 접속되는 고인피던스 회로에 의한 제1의 전원과 저인피던스 회로로 되는 제2의 전원을 구비하고, 공구전극과 소정간극으로 대향하는 피가공물간에 상기 제1의 전원장치로부터 간헐적으로 펄스전압을 인가하고, 방전 발생후에 상기 제2의 전원장치로부터 가공전류를 공급하는 방전가공 장치용 전원장치에서 상기 제2의 전원장치는 서로 병렬로 접속된 여러개의 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자를 동시에 온 시키는 개수를 제어하는 온개수 전환수단과 상기 스위칭 소자의 온 시간을 가변 제어하는 온 시간제어 수단을 갖고 있는 것이다.

본 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치에서는 온개수 전환수단이 스위칭 소자를 동시에 온 시키는 개수를 제어하고 온 시간 제어수단이 스위칭 소자의 온 시간을 가변제어 한다.

다음 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치는 상술한 발명에 의한 방전가공 장칭용 전원장치에서 상기 온 개수 전환수단에 의해 동시에 온하는 스위칭 소자가 제한되어 있는 경우에는 온하는 스위칭 소자를 전환 사용하기 위한 동시 온 패턴 전환수단을 갖고 있는 것이다.

본 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치에서는 온 개수 전환수단에 의해 동시에 온하는 스위칭 소자가 제한되어 있을때는 동시 온 패턴 전환수단이 온하는 스위칭 소자를 전환사용 한다.

다음의 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치는 상술한 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치에서 상기 동시 온 패턴 전환수단은 동시에 온하는 스위칭 소자의 조합을 랜덤하게 설정하는 동시 온 조합 랜덤 설정수단을 갖고 있는 것이다.

본 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치에서는 동시 온 조합 랜덤설정수단에 의해 동시에 온 하는 스위칭 소자의 조합이 랜덤으로 설정된다.

실시의 형태

아래에 첨부한 도면을 참조해서 본 발명에 관한 방전가공 장치용 전원장치의 실시의 형태를 상세하게 설명한다.

또 아래에 설명하는 본 발명의 실시의 형태에서 상술한 종래예와 같은 구성부분은 상술한 종래예에 붙인 부호와 같은 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

(실시의 형태 1.)

도1은 본 발명에 의한 방전가공장치(와이어 방전가공장치)용 전원장치의 실시의 형태 1을 표시하고 있다. 저인피던스 회로(20)의 반도체 스위칭 소자(202)는 서로 병렬로 접속된 여러개의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46로 구성되어 있다.

저인피던스회로(20)에는 온개수 전환회로(211)와 온시간 제어장치(212)가 설치되어 있다.

온개수 전환회로(211)는 도시되지않은 NC장치로 부터의 지령신호에 의해 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 동시 온개수를 전환한다. 도시예에서는 스위치 S1만이 폐쇄되면 동시 온개수는 2에 설정되고 스위치 S2만 폐쇄되면 동시 온개수는 4에 설정되고 스위치 S1 과 S2 양쪽이 폐쇄되면 동시 온개수 6(최대치)에 설정된다.

온 시간 제어장치(212)는 도시되지 않은 NC장치로부터의 지령신호에 의해 반도체 스위칭 소자(202)의 온 시간을 가변제어 한다.

다음에 실시의형태1의 동작에 대해 도 2를 사용해 설명한다.

(고피크 전류가공 조건을 선택한 경우)

여기서는 온 시간 제어장치(212)에 의해 반도체 스위칭 소자(202)(스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46)의 온 시간으로서 최소치(Tmin)를 선택한 경우의 동작에 대해 설명한다.

NC장치에 의해 고피크 전류 가공조건을 선택한 경우에는 온개수 전환회로(211)의 스위치S1,S2의 양쪽을 폐쇄하고, 동시 온개수를 최대치로 설정하고, 저인피던스 회로(20)의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 모두를 온,오프 제어하고 극간에 대전류를 공급한다.

우선 도2(C)에 표시되어 있는 바와 같은 고인피던스 회로 제어신호에 의해 고인피던스 회로(10)의 반도체 스위칭소자(102)가 온하면 극간에는 도2(a)에 표시되어 있는 바와 같이 전압 E1이 인가된다.

전압 E1에 의해 공구전극(1)과 피가공물 W 로 형성되는 극간의 절연이 파괴되어 방전의 발생을 검출하면 도2(d)에 표시되어 있는 바와 같은 저 인피던스 회로 제어신호에 의해 도2(e) ~ (g)의 A에 표시되어 있는 바와 같이 저인피던스 회로(20)의 반도체 스위칭소자(202)의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 전부가 일제히 온 한다. 이로인해 극간에는 도2(b)의 A에서 표시하는 바와 같은 고피크 전류가 공급된다.

(저피크 전류 가공조건을 선택한 경우)

여기서는 온 시간 제어장치(212)에 의해 반도체 스위칭 소자(202)(스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46)의 온 시간으로서 최소치(Tmin)을 선택한 경우의 동작에 대해 설명한다.

NC 장치에 의해 저피크 전류 가공조건을 선택한 경우에는 온개수 전환회로(211)의 스위치 S1만 폐쇄하고, 동시 온개수를 2에 설정하고, 저인피던스 회로(20)의 병렬 접속의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 동시 온개수를 감소 시킴으로써 전류피크치의 조정을 한다.

이 경우에도 도2(c)에 표시된 바와 같은 고인피던스회로 제어신호에 이어 고인피던스회로(10)의 반도체 스위칭 소자(102)가 온하면 극간에는 도2(a)에 표시되어 있는 바와 같이 전압 E1이 인가된다.

전압 E1에 의해 공구전극1과 피가공물 W 로 형성되는 극간의 절연이 파괴되어 방전의 발생을 검출하면 도2(d)에 표시된바와 같은 저인피던스 회로 제어신호에 의해 도2(e) ~ (g)의 B에 표시된바와 같이 저인피던스 회로(20)의 반도체 스위칭 소자(202)의 스위칭 트랜지스터Tr41,Tr42만이 일제히 온한다.

이로써 극간에는 도2(b)의 B로 표시하는 바와 같은 피크치가 낮은 극간 전류가 흐른다.

(중 피크 전류 가공조건을 선택한 경우)

여기서는 온시간 제어장치(212)에 의해 반도체 스위칭 소자(202)(스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46)의 온 시간으로서 최소치(tmin)를 선택한 경우의 동작에 대해 설명한다.

NC장치에 의해 중피크 전류 가공조건을 선택한 경우에는 온개수 전환회로(211)의 스위치 S2만을 폐쇄하고, 동시 온개수 4에 설정하고, 저인피던스회로의 병렬 접속의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 동시 온개수를 조정함으로써 전류 피크치의 조정을 한다.

이 경우에도 도2(c)에 표시되어 있는 바와 같은 고인피던스회로 제어신호에 의해 고인피던스회로(10)의 반도체 스위칭 소자(102)가 온하면 극간에는 도2(a)에 표시된바와 같이 전압 E1이 인가된다.

전압 E1에 의해 공구전극1과 피가공물 W로 형성되는 극간의 절연이 파괴되고, 방전의 발생을 검출하면 도2(d)에 표시된바와 같은 저인피던스 회로 제어신호에 의해 도2(e) ~ (g)의 C에 표시된바와 같이 저인피던스 회로(20)의 반도체 스위칭 소자(202)의 스위칭 트랜지스터 Tr43 ~ Tr46이 일제히 온 한다.

이로인해 극간에는 도2(b)의 C로 표시된 바와 같이 동시 온개수가 2개인 경우와 6개인 경우와의 중간적인 피크치에 의한 극간 전류가 흐른다.

(온 시간조정)

온 시간 제어장치(212)가 tmin(t1)의 2배의의 시간(t2)를 선택한 경우에 대해 설명한다. 회로의 동작으로는 상기와 같이 동작하고 스위칭 소자 Tr43 ~ Tr46의 온시간이 2배가 되는 것으로부터 얻어지는 전류 피크치로도 약 2배의 전류크기가 된다.

여기서 예를들어 스위칭 소자의 수가 12개이고 온 개수 전환회로에 의해 동시 온하는 스위칭 소자의 수를 2개,6개,12개의 경우를 상정해서 스위칭 소자(스위칭 트랜지스터)의 동시 온 개수와 전류 피크치의 관계를 표시하면 스위칭 소자의 시간이 t1인 경우에는 도3(a)에 표시하는 바와 같이되고 스위칭 소자의 온 시간이 t2(t2 = 2 X t1)인 경우에는 도3(b)에 표시하는바와 같이 t1 의 경우의 약 2배의 전류피크치가 된다.

스위칭 소자의 온 시간이 t1과 t2의 어느 경우라도 스위칭 소자의 동시 온 개수가 12인 경우의 전류 피크치를(1)이라고 하면 동시 온 개수 2개로 전류 피크치가 약 0.5가되고, 스위칭 소자의 개수를 1/2로 함으로써 전류 피크치를1/2로 할 수는 없으나 이는 동시 온하는 소자개수로 전류 피크치를 변경제어 가능한 것을 표시하고 있다.

이상의 것에서 도4(a)에 표시되어 있는바와 같이 스위칭 소자의 동시 온 개수의 제어와 스위칭 소자의 온 시간의 제어를 조합함으로써 도4(b)에 표시되어 있는바와 같이 각각 단독의 제어인 경우에 비해 보다 세분된 스텝으로 전류 피크치가 낮은 조건으로부터 전류 피크치가 높은 조건까지 연속적인 전류 피크치를 얻는 것이 가능해 진다.

이상과 같이 저인피던스 회로의 병렬 접속된 스위칭 소자의 동시 온 개수의 제어와 스위칭 소자의 온 시간의 제어를 조합함으로써 고피크 전류용 가공전원이면서 저전류 피크 가공 조건용으로 전류 피크치를 변경 제어할 수가 있다. 이와같이 스위칭 소자의 동시 온 개수를 제어해서 전류 피크치를 억제한 경우의 전류파형은 도9에 표시되어 있는바와 같이 스위칭 회로의 직류전원의 전압을 내려서 전류피크를 억제한 경우에 비해 같은 정도의 피크치로 비교하면 스위칭 소자의 온 시간을 짧게할 수 있으므로 전극재료의 공작물내의 부착등이 일어나기 힘들고 가공속도도 향상 된다는효과가 얻어진다.

따라서, 고전류 피크용의 가공전원을 가공 특성을 악화 시키지 않고 마무리 가공조건이나 세선영역등의 저전류 피크용 가공전원으로써 사용 가능 하므로 코스트,스페이스 절약면에서도 큰 효과가 있다.

(실시의 형태 2.)

도 5는 본 발명에 의한 방전 가공장치(와이어 방전 가공장치)용 전원장치의 실시의 형태 2를 표시하고 있다. 또, 도5에서 도1에 대응하는 부분은 도1에 붙인 부호와 같은 부호를 붙여서 설명을 생략 하였다.

저인피던스 회로(20)는 온개수 전환회로(211),온시간 제어장치(212)에 더해서 동시 온 패턴 전환 스위치회로(213)를 갖고 있다.

온개수 전환회로(211)는 실시의 형태1에서의 경우와 같이 도시되지 않은 NC 장치로 부터의 지령 신호에 의해 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 동시 온 개수를 전환하는 것으로 실시의 형태 2에서는 스위치 S1만이 폐쇄되면 동시 온 개수는 2에 설정되고 스위치 S2만이 폐쇄되면 동시온 개수는 6(최대치)에 설정된다.

동시 온패턴 전환스위치 회로(213)는 온개수 전환회로(211)의 스위치 S1만이 폐쇄되고, 동시 온개수가 2인 경우에 유효하게 기능되는 것이도, 스위치 S3가 폐쇄되면 스위칭 트랜지스터 Tr41 ,Tr42가 선택되어 스위치 S4가 폐쇄되면 스위칭 트랜지스터 Tr43,Tr44가 선택되고 S5가 폐쇄되면 스위칭 트랜지스터 Tr45,Tr46이 선택된다.

동시 온패턴 전환스위치 회로(213)는 동시온 개수가 2로 설정되어 있을때는 1펄스마다에 S3 → S4 →S5 →S3과 같이 로터리식으로 전환된다. 이로인해 동시온 개수가 2에 설정되어 있을때는 일부의 스위칭 트랜지스터가 한쪽으로 쏠려 사용되는 것이 회피되고 소자수명이 짧아지지 않는다.

다음 실시의 형태 2의 동작에 대해 설명한다.

(고 피크 전류 가공조건을 선택한 경우)

여기서는 온 시간 제어장치(212)에 의해 반도체 스위칭 소자(202)(스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46)의 온 시간으로서 최소치(tmin)을 선택 했을때의 동작에 대해 설명한다.

NC 장치에 의해 고피크 전류 가공조건을 선택한 경우에는 온개수 전환회로(211)의 스위치S2를 폐쇄하고 동시 온 개수를 최대치로 설정되고, 저인피던스 회로(20)의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 전부를 동시에 온,오프 제어하고 극간에 대전류를 공급한다.

우선 도6(c)에 표시된바와 같이 고인피던스 회로 제어신호에 의해 고인피던스 회로(10)의 반도체 스위칭 소자(102)가 온하면 극간에는 도 6(a)에 표시된바와 같이 전압 E1이 인가된다.

전압 E1에 의해 공구전극(1)과 피가공물 W 로 형성되는 극간의 절연이 파괴되어 방전의 발생을 검출하면 도 6(d)에 표시되어 있는바와 같은 저인피던스 회로 신호에 의해 도6(e) ~ (g)에 표시된바와 같이 (파선을 포함)저인피던스회로(20)의 반도체 스위칭 소자(202)의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 전부가 일제히 온한다. 이로인해 극간에는 도 6(b)에 파선으로 표시된바와 같은 고피크 전류가 공급된다.

(저피크 전류 가공조건을 선택한 경우)

여기서는 온 시간 제어장치(212)에 의해 반도체 스위칭 소자(202)(스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46)의 온 시간으로 최소치(tmin)를 선택한 경우의 동작에 대해 설명한다.

NC 장치에 의해 저피크 전류 가공조건을 선택한 경우에는 온개수 전환회로(211)의 스위치S1을 폐쇄하고 동시 온 개수를 2에 설정하고, 저인피던스 회로(20)의 병렬 접속의 스위칭 트랜지 스터 Tr41 ~ tR46의 동시 온 개수를 감소 시킴으로써 전류 피크치의 조정을 한다. 동시 온하는 2개의 스위칭 트랜지스터는 동시 온패턴 전환 스위치 회로(213)의 전환동작에 의해 TR41,Tr42의 조와 Tr43,Tr44의 조와 Tr45,Tr46의 조에 1펄스마다 전환된다.

이 경우도 도 6(c)에 표시된바와 같은 고인피던스 회로 제어신호에 의해 고인피던스 회로(10)의 반도체 스위칭 소자(102)가 온하면 극간에는 도 6(a)에 표시된바와 같이 전압 E1이 인가된다.

전압 E1에 의해 공구전극(1)과 피가공물 W 로 형성되는 극간의 절연이 파괴되어 방전의 발생을 검출하면 도 6(d)에 표시되어 있는 바와 같은 저인피던스 회로 제어신호에 의해 도 6(e) ~ (g)에 표시되어 있는바와 같이 저인피던스 회로(20)의 반도체 스위칭 소자(202)의 스위칭 트랜지스터 Tr41,Tr42의 조와 Tr43,Tr44의 조와 Tr45,Tr46의 조가 1펄스마다에 교대로 온 한다.

이로써 극간에는 도 6(b)의 실선으로 표시하는 바와 같은 피크치가 낮은 극간 전류가 흐르게 된다.

따라서, 저인피던스 회로(20)의 병렬 접속된 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46을 소정의 패턴으로 소정의 동시 온의 개수변경제어 함으로써 전극과 공작물 사이의 극간에 흐르는 전류 피크치를 변경제어하는 것이 가능해지고 스위칭 소자의 동시 온 개수를 감소 시켰을때도 모든 스위칭 트랜지스터를 순차적으로 온,오프 동작시킬 수가 있고, 특정한 스위칭 트랜지스터만이 온,오프한다는 상황을 회피할 수 있으므로 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 소자 수명이 짧아지지 않고 기계간에서의 전류 피크의 불 규칙성을 억제할 수 있게되어 가공조건의 재현성이 좋아 진다는 효과가 있다.

또, 기계간에서의 전류피크의 불규칙성을 억제할 수 있고 각 기계에서의 가공조건의 재현성이 개선된다는효과가 있다.

(온 시간조정)

온 시간 제어는 온시간 제어장치(212)에 의해 실시의형태 1에서의 경우와 같이 시행된다. 따라서, 이 실시의 형태 2에서도 실시의 형태 1에서의 경우와 같은 효과가 얻어진다.

실시의 형태 3

도 7은 본 발명에 의한 방전 가공장치(와이어 방전 가공장치)용 전원장치의 실시의 형태 3을 표시하고 있다. 또 도 7에서 도1, 도2에 대응하는 부분은 도 1, 도2에 붙인 부호와 같은 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

온개수 전환회로(211)는 실시의 형태 2에서의 경우와 같이 도시되어있지 않은 NC 장치로 부터의 지령신호에 의해 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 동시 온개수를 전환하는 것으로 스위치 S1만이 폐쇄되면 동시 온 개수는 동시 온패턴 전환 스위치회로(213)에 의해 2에 설정되고 스위치 S2만 폐쇄되면 동시 온 개수는 6(최대치)에 설정된다.

동시 온패턴 전환스위치 회로(213)는 온개수 전환회로(211)의 스위치 S1만 폐쇄되고 동시 온개수가 2인 경우에 유효하게 기능된다.

동시 온패턴 전환스위치 회로(213)는 반도체 스위칭 소자(202)의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 게이트 전압을 각각 개별적으로 온,오프하기 위한 게이트제어 트랜지스터 Tr51 ~ Tr56에 의한 게이트제어 트랜지스터 스위치(214)와 난수표등을 사용해서 게이트제어 트랜지스터 Tr51 ~ Tr56의 2개씩 랜덤한 조합으로 온 시키는 다시말해 동시에 온하는 스위칭 소자(202)(스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46)의 조합을 랜덤하게 설정하는 동시 온 조합 랜덤 설정수단(215)를 갖고 있다.

다음 실시의 형태 3의 동작에 대해 설명한다.

(고피크 전류 가공조건을 선택한 경우)

NC장치에 의해 고피크 전류 가공조건을 선택한 경우에는 실시의 형태 2의 경우와 같이 온개수 전환회로(211)의 스위치 S2를 폐쇄하고, 동시 온개수를 최대치로 설정하고, 저인피던스 회로(20)의 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 모두를 동시에 온,오프제어하고, 극간에 대전류를 공급한다. 이로인해 극간에는 고피크 전류가 공급된다.

(저피크 전류 가공조건을 선택한 경우)

NC 장치에 의해 피크전류 가공조건을 선택한 경우에는 온개수 전환회로(211)의 스위치 S1을 폐쇄하고, 동시 온패턴 전환스위치 회로(213)의 동시 온조합 랜덤 설정수단(215)에 의해 동시에 2개씩 온 시키는 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 조합이 1 펄스마다에 랜덤으로 설정되어 대응하는 스위칭 소자(202)(스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46)가 2개씩 온한다.

이 조합은 Tr43,Tr45의 조와 Tr42,Tr44의 조와 Tr45,Tr46의 조와 같이 1펄스마다에 랜덤하게 설정된다.

이로인해 극간에는 저피크 전류가 공급되고 특정한 스위칭 트랜지스터만이 온,오프 한다는 상황을 회피할 수 있고 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 소자 수명이 짧아지지 않는다는 효과가 얻어지는 동시에 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46의 특성에 불규칙성이 있는 것에 기인해서 스위칭 트랜지스터 Tr41 ~ Tr46이 2개씩 온 함으로써 얻어지는 전류피크에 불규칙성이 생기는일이 저감된다.

이로써 1 펄스마다의 가공량에 차가 생기는일이 저감되고 가공특성이 안정된다.

또, 온시간 제어는 온시간 제어장치(212)에 의해 실시의 형태 1 에서의 경우와 같이 시행된다. 따라서 이 실시의 형태 3 에서도 실시의 형태 1에서의 경우와 같은 효과가 얻어진다.

또 상술한 실시의 형태에서는 병렬 접속한 스위칭 소자의 개수를 6개로 하였으나 이것이 n개의 경우라도 같은 효과가 얻어진다.

여기 더해서 스위칭 소자가 동시에 온하는 개수가 m개라도 문제가 없다. 또, 이 실시의 형태에서는 스위칭 소자의 온시간을 하드웨어 구성으로 전환하고 있으나 NC장치등의 제어장치의 소프트웨어, 스위치에 의해 전환할 수도 있다.

또, 상기 실시의 형태의 구성에 더해 전원장치내에서의 스위칭 회로의 전원 전압치를 제어함으로써 보다 효과적으로 목적을 실현할 수가 있다.

이상의 설명에서 이해되는바와 같이 본 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치에 의하면 온개수 전환수단이 스위칭 소자를 동시에 온 시키는 개수를 제어하고, 온시간 제어장치가 스위칭 소자의 온시간을 가변제어 하므로 고피크 전류용 가공전원이면서 저전류피크 가공 조건용으로 전류 피크치를 변경제어하는 것이 가능해지고, 종래의 전원장치에 비해 전극재료의 공작물에의 부착이 일어나기 힘들고 가공속도도 향상 된다는 효과가 있는것에 더해 고전류 피크용 가공전원을 가공특성을 악화 시키지 않고 마감 가공조건이나 세선영역등의 저전류 피크용 가공전원으로 사용가능 하므로 코스트,스페이스 절약의 면에서도 큰 효과가 있다.

다음의 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치에 의하면 온개수 전환수단에 의해 동시에 온하는 스위칭 소자가 제한되어 있는 경우에는 동시 온패턴 전환수단이 온하는 스위칭 소자를 전환 사용하므로 특정의 스위칭 소자만이 온,오프 한다는 상황이 되는것을 회피할 수 있고 스위칭 소자의 소자 수명이 짧아 지지않고, 또 기계간에서의 전류피크의 불규칙성이 억제되고 가공조건의 재현성이 좋아진다는 효과가 있다.

다음의 발명에 의한 방전가공 장치용 전원장치에 의하면 동시 온 조합 랜덤 설정수단에 의해 동시에 온하는 스위칭 소자의 조합이 랜덤하게 설정 되므로 전류피크의 불규칙성이 억제되고 가공특성을 보다 안정되게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 직류전원에 직렬로 접속되는 고인피던스 회로에 의한 제1의 전원과 저인피던스 회로로 된 제2의 전원을 구비하고, 공구전극과 당해 공구전극과 소정간극을 갖고 대향하는 피가공물간에 상기 제1의 전원장치로부터 간결적으로 펄스 전압을 인가하고, 방전 발생후에 상기 제2의 전원장치로부터 가공전류를 공급하는 방전가공 장치용 전원장치에서 상기 제2의 전원장치는 서로 병렬로 접속된 여러개의 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자를 동시에 온 시키는 개수를 제어하는 온개수 전환수단과 상기 스위칭 소자의 온 시간을 가변제어하는 온 시간제어 수단을 소유하고 있는 것을 특징으로 하는 방전가공 장치용 전원장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 온개수 전환수단에 의해 온하는 스위칭 소자가 제한되어 있는 경우에는 동시에 온하는 스위칭 소자를 전환 사용하기 위한 동시 온패턴 전환수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 방전가공 장치용 전원장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 동시 온패턴 전환수단은 동시에 온하는 스위칭 소자의 조합을 랜덤하게 설정하는 동시 온 조합 랜덤 설정수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 방전가공 장치용 전원장치.