KR100322324B1 - 전기방전가공기용전원시스템 - Google Patents

Abstract

변압기는 공구 전극과 피가공물 사이에 형성된 간극으로부터 거리를 두고 배치된 전원 유닛으로부터 동축 케이블을 통해서 전송되고 직류 전원과 스위칭 소자를 가지는 고주파수 펄스를 고주파수 교류로 변환하며 그 간극에 접속되어 있다. 변압기는 환형 철심과, 동촉 케이블에 접속된 1 차 권선 및, 간극에 접속된 2 차 권선을 포함한다. 이들 권선들은 최소 권선수를 갖는 것이 더 바람직하다. 더욱이 바이패스 수단이 제공되며 이 수단은 변압기에 유도된 직류 전원로부터의 직류 펄스 또는 교류 펄스를 간극으로 선택적으로 통과시킨다. 바이패스 수단과 변압기는 간극의 근처에 위치 조정된 하나의 케이스에 수용되는 것이 바람직하다.

Description

전기 방전 가공기용 전원 시스템

기술분야

본 발명은 전기 방전 가공기(EDM)에 사용하기 위한 전원 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 주행 와이어(traveling wire)를 공구 전극으로서 사용하고 와이어 전극과 피가공물 사이의 공간에 전기방전을 발생시켜 소정의 프로파일을 피가공물로 가공(machining)하는 와이어 절단(cut) EDM 에 사용하기 위한 전원 시스템에 관한 것이다.

배경

전기 방전 가공기에는 통상적으로 일련의 제어된 파워 펄스를 공구 전극과 도전성 피가공물 사이에 형성된 가공 공간(간극)에 공급하는 전원이 장착되어 있다. 피가공물은 작업용 탱크 (work tank)에 배치되고 간극은 높은 상대 저항성을 갖는 등유 또는 탈이온수와 같은 유전성 유체로 채워진다. 파워 펄스를 간극에 인가하는 것은 유전성 유체를 이온화시키고, 또한 그 간극에 걸리는 전압이 특정값에 이를 때 전기방전을 발생시키도록 한다. 그 결과 전기방전은 간극을 통해서 흐르고 피가공물의 물질의 일부분이 기화 또는 융해(fuse)되며 그후 유전성 유체의 흐름에 의해서 간극으로부터 세척되어 나간다. 이러한 방식으로 피가공물의 표면에는 작은 분화구형의 구멍(hole)이 형성된다. 간극에 걸치는 절연은 각 파워 펄스 인가의 중단시 복원된다. 전기 방전식 가공법은 피가공물에 관한 공구 전극을 이동시키는 동안 간극에 걸쳐서 많은 전기 방전을 발생시킴으로써 부품, 다이(die)등을 정밀 제조하기 위한 처리이다. 이 방법은 경금속(hard metal)을 가공하기에 적합하다.

통상적으로, 파워 펄스는 피가공물을 지지하는 기구부품들로부터 소정의 물리적 거리를 두고 불가피하게 위치되어 있고, 또한 피가공물에 관한 공구 전극을 이동시키기 위한 기계부품들을 포함하고 있는 전원 유닛에 의해서 발생된다. 전원 유닛은 캐비넷 안에 수용되어 있고, 펄스, 펄스전극, 펄스 ON 및 OFF 횟수 및, 공구 전극과 피가공물간의 상대적인 움직임으로 에너지량을 제어하는 제어 디바이스뿐만 아니라 또한 파워 펄스를 발생하는 전기부품을 포함한다. 전원 유닛은 적당한 도전체에 의해서 기구부에 결합된다.

와이어 절단용 전기 방전 가공기에서, 피가공물에 수직으로 마주보도록 와이어 유도쌍 사이를 주행하는 와이어는 보통 공구 전극으로서 사용된다. 가공중에, 파워 펄스가 간극에 걸쳐서 인가되고 가공이 진행됨에 따라서 주행하고 있는 와이어는 주행 와이어의 축이 피가공물에 근접하는 방식으로 피가공물에 상대적으로 이동된다. 소정의 프로파일을 피가공물로 가공할 때 와이어 절단 EDM 가공법은 띠톱날을 사용하여 수행되는 종래의 가공법과 유사하다.

가공중에, 인장하에 있는 와이어가 와이어 유도쌍 사이를 특정의 속도로 주행할 때 와이어 유도 사이에는 와이어의 미세한 와이어 진동이 있다. 이 원치않는 와이어 진동 때문에 와이어에 접하는 피가공물의 부분이 상하면보다 중앙이 더 불균등하게 침식되어 제품 형태의 정밀도에 역효과를 초래하게 된다. 와이어 주행 속도를 증가시키면 와이어 직선도를 향상시키는 경향이 있다. 더욱이 단위 시간당 간극에 공급되는 에너지량을 증가시키면 와이어에 관한 전기 방전의 압력에 의해서 생기는 와이어 진동의 크기를 감소시키는 경향이 있다. 그러나 펄스당 적은 에너지를 갖는 파워 펄스가 간극에 요구될 때 와이어 진동의 크기를 줄이는 것으로는 충분치 못하다. 예컨대 소정의 통로를 따라 와이어를 이동시킴으로써 주어진 프로파일이 피가공물로 조악하게 가공된 후 파워 펄스당 적은 에너지를 갖는 가공 펄스는 소정의 통로로부터 오프셋된 경로를 따라 와이어가 이동되고 있는 동안 가공된 피가공물 표면의 조악도(roughness)를 개선하기 위해서 소위 "2 차 가공(second cut)"하기 위해 항상 사용된다. 각 전기방전이 완료된 후 간극을 가로지르는 충분한 절연을 복원하기 위해서, 파워 펄스들간의 OFF 시간은 과잉으로 짧아질 수 없고 따라서 파워 펄스 주파수를 증가시킬 수 있는 능력은 제한된다.

본 발명의 목적은 높은 반복 주파수로 일련의 파워 펄스를 간극에 공급함으로써 간극에 공급되는 단위시간당 에너지를 증가시키고 그 결과 와이어 진동을 감소시키는 와이어 절단용 전기 방전 가공기를 위한 전원 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 높은 반복 주파수를 갖는 일련의 파워 펄스를 간극에 공급함으로써 가공 효율을 개선하는 전기 방전 가공기를 위한 전원 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 상이한 진폭과 반복 주파수의 파워 펄스를 공급할 수 있는 전기 방전 가공기를 위한 전원 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 후술될 것이고 본 발명의 적용예를 통해 당업자에게 부분적으로 분명하다.

본 발명의 개요

상기 목적들을 달성하기 위해서 본 발명은 공구 전극 (tool electrode)과 피가공물 사이에 형성되어 있는 가공 간극에 전력 펄스를 공급함으로써 전기방전에 의해 피가공물을 가공하는 전기 방전 가공기용 전원 시스템에 있어서,

직류 전원와,

ON 시간 제어와 OFF 시간 제어를 행하는 일련의 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생 수단과,

상기 직류 전원에 직렬 접속되고 상기 펄스 신호에 응답하여, 상기 직류 전원로부터의 직류 흐름을 펄스로 변환시키는 스위치와,

한쪽단이 상기 직류 전원의 단자에 접속되어 있는 제 1 도전체와, 한쪽단이 상기 직류 전원의 다른쪽 단에 접속되어 있는 제 2 도전체를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 도전체에서 인덕턴스를 감소시키고 상기 스위치를 통해서 흐르는 직류 펄스를 상기 가공 간극 근처로 전송하도록 구성되는 케이블 및,

상기 제 1 도전체의 다른쪽 단과 상기 제 2 도전체의 다른쪽 단에 접속되어 있는 입력측과 상기 가공 간극에 접속 되고 상기 가공 간극의 근처에 위치 설정되는 출력측을 가져서, 상기 직류 전원에서부터 스위치를 거쳐서 직류 펄스를 교류 펄스로 변환하는 변환 수단을 구비하며,

상기 교류 펄스는 상기 가공 간극을 통해서 흐르는 것을 특징으로 하는 전기 방전 기구용 전원 시스템을 제공한다.

변압기는 환형 철심과, 케이블의 한쪽 단부에 접속되어 있는 환형 철심 주위에 감긴 일차 권선 및, 가공 간극에 접속되어 있는 환형 철심 주위에 감긴 이차권선을 갖는 것이 바람직하다. 직류 전원에서 일차 권선으로 전달된 에너지는 전자기 여기에 의해서 이차 권선으로 통과된다.

게다가, 변압기에서의 코일 권선수는 가능한 한 적은 것이 유리하다.

또한, 양호하게 전원 시스템은 직류 전원로부터의 직류 전류 펄스가 가공 간극을 통해서 흐르게 될 수 있도록 변환 수단을 선택적으로 전기적으로 바이패스(bypass)하기 위한 수단을 포함한다. 바이패스 수단과 변환 수단은 가공 간극의 근처에 배치된 단일의 케이스 안에 함께 수용될 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예

이하 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 제 1 도는 가공 유닛과 전원 유닛(5)에 의한 와이어 절삭용(cut) 전기 방전 가공기를 위한 전원 시스템을 도시하고 있으며 그것은 가공 유닛으로부터 물리적인 거리를 두고 배치되어 있다.

가공 유닛은 작업대(4)에 취부되어 있는 피가공물(3)로 부터 소정의 간격을 두고 와이어 유도쌍(2A 및 2B)사이에서 주행하는 와이어(1)를 포함하고 있으며, 그 와이어는 피가공물 (3)을 접하고 소정의 인장(tension)으로 고정되도록 배치되어 있다. 작업대(4)는 와이어(1)에 수직인 평면에서 이동할 수 있는(도시되어 있지 않은) XY 횡단 테이블위에 장착되어 있다. 예시되어 있지는 않지만 가공 유닛은 예컨대 와이어(1)를 와이어 방차통(wire bobbin)으로부터 간극으로 주행하도록 하는 기구부와, 유전체 유체를 간극으로 유도하는 부분을 포함하고 있다.

전원 유닛(5)은 직류 전류 전원(6A)와, 그 직류 전원(6A)에 직렬 접속되어 있는 스위칭 소자 (6B) 및 전류 제한용 저항기(6C)를 포함하고 있다. 실시예를 더 간단하고 분명하게 설명하기 위해서 예시된 실시예에서는 스위칭 소자(6B)와 전류 제한용 저항기(6C)로 이루어진 단 하나의 직류 조합이 도시되어 있다. 회로(6)를 통해서 흐르는 전류값을 자유롭게 선택할 수 있도록 하기 위해서 직류 조합에 병렬 접속되어 있고 직류 전류 전원(6A)에 직렬 접속되어 있는 부가적인 직류 조합들이 제공될 수 있다. 회로(6)는 역전류 방지용 다이오드(6D)와, 스위치(6E) 및, 스위칭 소자(6B)를 동요 전류(surge current)로부터 보호하는 다이오드(6F)를 더 포함하고 있다.

전원 유닛(5)은 회로(6)에 병렬 접속되고 가변 직류 전원(8A)를 구비하는 회로(8)와, 전원(8A)에 접속된 스위칭 소자(8B)와, 역전류 방지용 다이오드(8C) 및, 스위칭 소자(8B)를 보호하는 다이오드(8D)를 더 포함하고 있다. 스위칭 소자(6B 및 8B)는 예컨대 MOSFET 트랜지스터와 같은 전자 스위치를 더 구비할 수도 있다. 회로 (8)는 실질적인 저항성을 갖지 않으며 따라서 직류 전원(8A)로부터의 스위칭 소자(8B)를 통해서 흐르는 직류 펄스는 매우 가파른 상승 및 하강 엣지(edge)를 가지고 고주파수의 직류 펄스를 가공부에 공급하기에 알맞다. 스위칭 소자(8B)는 불포화 영역에서 동작하며 증폭된 전류 펄스의 첨두값은 그 스위칭 소자(8B)가 폐쇄되는 동안의 시간을 제어함으로써 유지된다.

더욱이 펄스 신호 발생 장치(7)가 제공되며, 이 장치는 ON 시간 및 OFF 시간을 갖는 펄스 신호를 스위칭 소자(6B 및 8B)로 각각 공급한다. 스위칭 소자(6B 및8B)는 각 펄스 신호에 응답해서 펄스 신호 ON 시간동안 폐쇄되도록 동작한다.

펄스 신호 발생 장치(7)는 펄스 신호 ON 시간과 OFF 시간을 제어하는 제어기를 포함한다. 통상 와이어 가공용 전기 방전 가공기에서는 파워 펄스를 상대적으로 짧은 ON 시간에 공급하는 것이 유리하다. 가공된 피가공물(3)의 소정의 표면 조악도와 피가공물(6) 물질에 의존하는 한 통상 수 μs 및 최대 μs 의 수십배의 ON 시간을 갖는 파워 펄스가 사용된다.

와이어 가공용 전기 방전 가공기의 기구부를 전원 유닛(5)에 접속시키는 도전체(11A 및 11B)는 라인 인덕턴스가 가능한 한 많이 감소될 수 있도록, 간극을 통해 흐르는 전류 펄스가 가파른 상승 및 하강 엣지(edge)를 갖도록 구성된다. 예컨대 도전체(11A 및 11B)가 동축 방향지어진 동축 케이블(11)이 사용된다. 또한 스트랜드 와이어(stranded wire)가 기구부를 전원 유닛(5)에 접속시키도록 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 도전체(11A)는 직류 전원(6A 및 8A)의 음극(cathode)에 한쪽 단부가 접속되고 와이어에 다른쪽 단부가 접속된다. 도전체(11B)는 직류 전원(6A 및 8A)의 양극(anode)에 한쪽 단부가 접속되고 피가공물(3)에 다른쪽 단부가 접속된다.

간극의 근처에 배치되며 스위칭 소자(8B)와 동축 케이블 (13)을 통해서 직류 전원(8A)로부터 전송된 직류 펄스를 교류 펄스로 변환하는 변압기(13)가 설치된다. 변압기 (13)는 적은 고주파수 손실만을 갖는 페라이트 환형 철심 (13A)과, 일차 권선(13B) 및, 환형 철심(13A)에 둘러싸인 이차 권선(13C)을 포함한다. 예컨대 환형 철심(13A)은 55mm 의 외경과 3Omm 의 내경을 가지며 두개의 페라이트 환상철심(toroidal cores)을 중첩시킴으로써 형성된다. 예컨대 권선들 (13B 및 13C)은 테프론수지로 피복된 도전체를 포함한다.

일차권선(13B)은 도전체(11A 및 11B)에 접속되고 이차권선(13C)은 간극에 접속된다. 스위칭 소자(8B)를 통해서 직류 전원(8A)로부터 송출된 직류 고주파수 펄스 파형을 유지 하기 위해서는 일차권선(13B)의 수를 가능한 한 적게 만드는 것이 바람직하다. 유사하게, 이차권선(13C)에서 유도된 교류 고주파수 펄스 파형을 유지하기 위해서는 일차권선(13B)의 수를 가능한 한 적게 만드는 것이 바람직하다. 2 차 가공중의 전류 펄스당 에너지는 전기방전중에 상대적으로 적기 때문에 예시된 실시예에서의 일차 및 이차권선(13B 및 13C)은 높은 반복 주파수 전류 펄스를 간극에 공급하기 위해서 각각 1 회 및 2 회 감겨있다. 따라서 일차 권선(13B)과 이차 권선(13C) 간의 권선비는 1:2 이고, 권선(13C)에 걸리는 전압의 유효 [rms] 전압값은 권선(13B)에 걸리는 전압의 2 배이며, 권선 (13C)에서의 전류값은 권선(13B)의 전류값의 1/2 이다. 권선수의 합계는 1 과 4 사이인 것이 바람직하다.

회로(8)는 실질적인 저항성을 가지고 있지 않으며 따라서 스위칭 소자(8B)를 통해서 송출된 직류 펄스의 첨두값을 쉽게 증가시킬 수 있다. 따라서, 일차권선과 이차권선간의 권선비를 변화시키지 않고서도, 상대적으로 높은 전류값을 갖는 교류의 고주파수 펄스를 간극으로 쉽게 공급할 수 있다.

본 발명에서 변압기(13)는 콤팩트한 케이스(12) 안에 수용된다. 또한 스위치(14A, 14B, 14C 및 14D)도 케이스 (12)안에 수용된다. 도전체(11B)와 피가공물(3)사이에 배치된 스위치(14A)와 도전체(11A)와 와이어(1) 사이에 배치된스위치(14B)는 동시에 동작한다. 도전체(11B)와 일차권선(13B)사이에 배치된 스위치(14C)와 이차권선(13C)과 피가공물(3)사이에 배치된 스위치(14D)는 동시에 제어되고 스위치(14A 및 14B)의 개폐에 역으로 동작한다. 소정의 값의 직류 펄스가 회로(6) 또는 회로(8) 또는 회로들(6 및 8) 양자 모두로부터의 간극에 공급될 때 스위치(14A 및 14B)는 폐쇄되고 스위치(14C 및 14D)는 개방된다. 고주파수 교류 펄스가 회로(8)에서 간극으로 공급 될 때 스위치(14A 및 14B)는 개방되고 스위치(14C 및 14D)는 폐쇄된다.

이하, 제 2A 도 내지 제 2E 도를 참조하여 제 1 도 에서의 전원 시스템의 동작에 대해서 설명한다. 제 2A 도 내지 제 2E 도에서는 각각 펄스 신호 발생 회로(7) 에서 스위칭 소자(8B)로 공급되는 펄스 신호의 전압과, 직류 전원(9A)에서부터 스위칭 소자(8B)를 통해서 일차 권선(13B)으로 송출되는 직류 펄스와, 이차권선(13C)에서 유도되는 전압과, 간극으로 인가되고 전압 및, 간극에 흐르는 전류에 대한 파형을 도시하고 있다.

스위치(6E)와 스위치(14A 및 14B)가 개방되고, 스위치(14C 및 14D)가 폐쇄되면 펄스 신호 발생 회로(7)는 제 2 도에 도시되어 있는 바와 같이 펄스 신호를, 펄스 유지 시간 즉 ON 시간 T_ON과 펄스 반복 주기 즉 OFF 시간 T_OFF이 설정되는 스위칭 소자(8B)로 공급한다. 예컨대 피가공물(3)이 0.5 내지 3.5Rmax 사이의 상대적으로 평탄한 표면 조악도로 가공되는 것이 요구될 때는 T_ON은 5Ons 내지 5OOns 로 설정 되고 T_OFF는 5OOns 내지 수십의 μs로 설정되어야 한다.

동축 케이블(11)을 통해서 일차권선(13B)으로 공급된 직류는 제 2B 도에 도시된 바와 같이 스위칭 소자(8B)를 통해서 통과한 후 신속히 상승하고 ON 시간 T_ON이 종료될 때 신속히 하강한다. 일차권선(13B)에서 직류 펄스가 발생되면 이차권선 (13C)에 교류가 유도되고 제 2C 도의 전압이 간극에 인가된다.

소정의 무부하(no-load) 주기후 간극에서는 전기 방전이 발생 되고 제 2E 도에 도시되어 있는 바와 같이 교류 펄스가 간극을 통해 흐르고 피가공물(3)이 가공된다.

당업자에게 분명한 바와 같이, OFF 시간 T_OFF은 제 2C 도에서의 전압 펄스 반복 주기인 AT_OFF가 과잉으로 짧아지지 않도록 설정된다. 교류 펄스는 간극을 통해서 흐름으로써 AT_OFF가 짧더라도 간극의 절연 효과는 즉시 복원된다. 따라서 OFF 시간 T_OFF을 적은 값으로 설정하는 것이 가능하다. 또한 간극을 통한 직류 흐름에 비교하여 피가공물 표면에 대한 전해 효과(electrolytic effect)가 방지된다.

케이스(12)에 같이 수용되어 있는 변압기(13) 및 스위치(14A) 내지 (14D)는 도 3,4,5 도를 참조하여 설명될 것이다.

제 3 도에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 케이스 (12)는 작업용 탱크 또는 작업용 팬(도시되어 있지 않음)에 지지되어 있는 작업대(4)에 인접 배치된 사각 프리즘형의 소형 상자일 수 있다. 피가공물(3)은 작업대(4)에 고정되어 있고 와이어 전극(1)을 접하고 있으며, 와이어 전극(1)은 소정의 인장하에서 와이어유도쌍(2A 및 2B) 사이에 매달려 있다. 와이어 가이드(2A 및 2B)는 피가공물(3)에서 가공되어야 할 윤곽 경로에 대해서 수직축을 한정하고 있고, 가이드 유닛(18A 및 18B) 안에 각각 수용되어 있으며 그 가이드 유닛들은 간극을 향해 유전체 유체를 분사하는 노즐이 장착될 수도 있다.

케이스(12)는 여러 단자들(15A 내지 15E)을 가지고 있다. 단자(15A 및 15B)는 예컨대 스트랜드 와이어(16A)를 사용하여 최단 거리로 동축 케이블(11)의 단부에 접속되어 있다. 유사하게, 단자(15C)는 예컨대 스트랜드 와이어를 사용하여 가이드 유닛(18A 및 18B)중 하나에 접속되며, 단자(15D 및 15E)는 스트랜드 와이어(16B)를 사용하여 각각 최단 거리로 작업대 (4)에 접속된다. 스트랜드 와이어(16B) 대신에, 적당한 나사와 용접을 이용하여 단자(15D 및 15E)를 가지는 금속판이 작업대 (4)의 엣지(edge)에 부착될 수도 있다. 그러므로 변압기(13)에서 발생된 고주파수 교류는 피가공물(3)과 와이어(1) 사이에 형성된 간극에 최단 거리로 공급되어 간극을 통해서 고주파수 전류가 흐르게 할 수 있다.

제 4 도에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 케이스 (12)는 복수의 챔버들(12A, 12B 및 12C)로 분할되어 있다. 챔버(12B)는 단자(15A, 15B 및 15C)에 가장 가깝고 스위치(14A 및 14B)를 수용하고 있다. 챔버(12A)는 챔버(12B)에 인접해 있고 변압기(13)를 수용하고 있다. 챔버(12C)는 챔버(12A)에 인접해 있고 단자들(15D 및 15E)에 가장 가깝고 스위치(14C 및 14D)를 수용하고 있다.

이제 제 5 도에 관해서 스위치(14D)의 예를 이용하여 케이스(12)안에 수용된 복수의 스위치를 갖는 구조에 대해서 상세히 설명한다.

공지된 맞대기-접촉형(butt-contact type) 스위치(14D)는 접촉 표면(12)을 갖는 정지형(stationary) 접촉부(14DS)와 접촉 표면(21)을 갖는 접촉부(14DM)를 포함하고 직각으로 접촉 표면(21)을 향해 이동한다. 접촉부(14DS 및 14DM)의 각 접촉 표면(21)은 고주파수 파워 펄스를 유리하게 도전되도록 형성된다. 접촉부(14DM과 14DS)의 접촉 표면들간의 상대적인 움직임은 챔버(12C) 외부로 노출된 유체원(fluid source) (도시되어 있지 않음)으로부터 구멍들(2OA 및 2OB)중 하나를 통해서 유체를 챔버(12C)에 선택적으로 공급함으로써 제어된다. 스위치(14D)는 유체 누출을 방지하도록 적당히 배치된 0 링과 같은 봉합부(19A, 19B 및 19C)를 포함한다.

제 6 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원을 도시하고 있다. 제 1 도에서 설명된 요소들에 대응하는 요소들에는 동일한 참조 부호가 병기되며 그 설명은 생략된다.

도시적인 실시예에서, 직류 펄스를 발생하고 가변 직류 전원(9A), 스위칭 소자(9B), 역전류 방지용 다이오드(9C) 및, 스위칭 소자(9B) 보호용 다이오드(9D)를 포함하는 부가적인 회로(9)가 제공된다. 스위칭 소자(9B)의 동작 타이밍을 제외하고 회로(9)는 회로(8)와 같은 구성을 가지므로 그외 요소들에 관한 상세한 설명은 생략된다. 동축 케이블(17)을 통해 회로(9)에 더 접속되고 철심(3A) 주위에 감겨 있는 권선(13D)이 케이스(12)에 배치된다. 스위치(14E)는 권선(13D)과 동축 케이블(17) 사이에 배치된다.

이하, 제 2A 도, 제 2F 도 및 제 2G 도를 참조하여 전원 시스템의 동작에 대해서 설명한다. 이들 도면들은 펄스 신호 발생 회로(7)로부터 스위칭 소자(9B)로 공급되는 펄스 신호 전압과 이차권선(13C)에서 유도된 전압의 파형들을 각각 도시하고 있다.

스위치(6E, 14A 및 14B)가 폐쇄되고 스위치(14C, 14D 및 14E)가 개방되면 펄스 신호 발생 회로(7)는 제 2A 도에 도시되어 있는 바와 같이 펄스 신호를, 펄스 기간 즉 ON 시간은 T_ON으로 설정되고 펄스 반복 주기 즉 OFF 시간은 T_OFF로 설정되는 스위칭 소자(8B)로 공급한다. 그 결과, 제 2C 도 에서의 전압의 반복 주파수보다 훨씬 높은 반복 주파수를 갖는, 제 2G 도에 도시된 바와 같은 전압 펄스가 이차권선(13C)에서 발생되며, 피가공물(3)을 가공하기 위한 초고주파수 교류 펄스는 간극을 통해서 흐른다.

본 발명의 목적은 꼭 공개된 형태에 한정되지는 않는다. 상기 설명으로 보아 다수의 개선과 변경이 가능함이 분명하다. 예컨대 실시예에서의 케이스(12)는 작업대(4)에 인접해 있도록 배치되어 있지만 작업용 탱크의 측벽이나 가이드 유닛(18A 및 18B)을 지지하는 각 아암(arm)에 부착될 수도 있다. 상기 실시예는 본 발명의 기본과 실제 응용을 설명할 목적으로 선택되었다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 정의되어 있다.

제 1 도는 본 발명의 일실시예에 따른 전원 시스템을 도시하는 개략적인 블럭도.

제 2A 도 내지 제 2G 도는 상기 전원에 관련된 전압 및 전류파형을 도시하는 타이밍도.

제 3 도는 직류를 교류로 변환하는 변압기와, 그 변압기와 변압기 바이패스(bypass) 스위치를 수용하는 케이스의 위치를 도시하는 개략도.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 케이스 내의 회로를 도시하는 개략적인 블럭도.

제 5 도는 제 4 도의 스위치들 중 한 스위치를 상세히 도시하는 단면도.

제 6 도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전원 시스템을 도시하는 개략적인 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 와이어 2A, 2B : 와이어 유도쌍

3 : 피가공물 4 : 작업대

5 : 전원 유닛 6 : 회로

7 : 펄스 신호 발생 장치 8 : 회로

11 : 동축 케이블 12 : 콤팩트 케이스

13 : 변압기 14A 내지 14D : 스위치

Claims (11)

1. 공구 전극(tool electrode)과 피가공물 사이에 형성되어 있는 가공(machining) 간극에 전력 펄스를 공급함으로써 전기방전에 의해 피가공물을 가공하는 방전 가공기용 전원 시스템에 있어서,

   직류 전원(8A)과,

   제어된 온(ON) 시간과 제어된 오프(OFF) 시간을 가진 일련의 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생 수단(7)과,

   상기 직류 전원에 직렬 접속되고, 상기 펄스 신호에 응답하여 상기 직류전원으로부터의 직류를 직류 펄스로 변환시키는 스위치(8B)와,

   한쪽단이 상기 직류 전원의 한 단자(극)에 접속되어 있는 제 1 도전체(11A)와, 한쪽단이 상기 직류 전원의 다른 단자(극)에 접속되어 있는 제 2 도전체(11B)를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 도전체 중의 인덕턴스를 감소시키도록 구성된, 상기 스위치를 통해서 흐르는 직류 펄스를 가공 간극 근처로 전송하는 케이블(11) 및,

   상기 제 1 도전체의 다른쪽 단과 상기 제 2 도전체의 다른쪽 단에 접속되어 있는 입력측과 가공 간극에 접속된 출력측을 갖고, 가공 간극의 근방에 배치된, 상기 직류 전원으로부터 상기 스위치를 거쳐서 흐르는 직류 펄스를 교류 펄스로 변환하는 직류-교류 변환 수단을 포함하며,

   상기 직류-교류 변환 수단은, 상기 케이블의 한쪽단에 접속된 1차 권선(13b)과 가공 간극에 접속된 2차 권선(13C)과 유도 전류를 통과시키는 링 코어를 가지며, 상기 직류 전원으로부터 1차 권선에 공급된 에너지가 전자 유도에 의해 2차 권선에 흐르는 트랜스(13)를 포함하는 방전 가공기용 전원 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이블은 동축 케이블(11)을 포함하는 방전 가공기용 전원 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 직류 전원은 가변 직류 전원을 포함하는 방전 가공기용 전원 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 1 차 권선은 최소 권선수를 갖는 방전 가공기용 전원 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 1 차 권선의 권선수는 1 인 방전 가공기용 전원 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 1 차 권선과 2 차 권선의 권선 합은 4 이내인 방전 가공기용 전원 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 직류-교류 변환 수단을 전기적으로 바이패스(bypass)하는 수단을 더 포함하는 방전 가공기용 전원 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 바이패스 수단은, 한쪽 단이 상기 제 1 도전체의 다른쪽 단에 접속되어 있고 다른쪽 단이 공구 전극과 피가공물의 한쪽에 접속되어 있는 제 3 도전체와, 한쪽단이 상기 제 2 도전체의 다른쪽 단에 접속되어 있고 다른쪽 단이 공구 전극과 피가공물에 다른 쪽에 접속되어 있는 제 4 도전체와, 상기 제 3 및 제 4 도전체를 통해서 흐르는 전류를 제어하는 스위칭 수단(14A, 14B, 14C, 14D)을 포함하는 방전 가공기용 전원 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 직류-교류 변환 수단과 상기 스위칭 수단은, 가공 간극의 근처에 배치된 1개의 케이스(12) 내에 함께 수용되어 있는 방전 가공기용 전원 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 직류 전원(8A)과 상기 스위치(8B)로 구성되는 제1 직류 회로(8)는, 실질적으로 전류 제한 저항를 포함하지 않는 방전 가공기용 전원 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    제 2 직류 전원(6A)과 제 2 스위치(6B)와 전류 제한용 저항(6C)이 직렬로 접속된 제2 직렬 회로(6)가 제1 직렬 회로(8)에 병렬로 접속된 방전 가공기용 전원 시스템.