KR20060135030A - 방전 가공기의 전원 장치 및 전원 제어 방법 - Google Patents

Abstract

전극(1)과 피가공물(2)과의 가공 갭에 펄스상의 전력을 공급하는 것으로, 피가공물을 용융 제거하는 방전 가공기의 전원 장치에 있어서, 가공 갭에 인가하는 전압을 제어하고, 가공 갭에서의 방전을 일으키게 하는 제2의 가공 회로와, 제1의 구동 방식일 때에는 제2의 가공 회로에 의한 전압 인가에 수반하여 발생한 가공 갭에서의 방전 검출을 검출하면, 가공 갭에 정전류를 흘리도록 동작하는 동시에, 제2의 구동 방식일 때에는 제2의 가공 회로에서 전력을 공급하는 전압원(14)을 정전압화하도록 동작하는 제1의 가공 회로와, 제1의 구동 방식일 때에는 제2의 가공 회로를 통하여 전력을 공급하도록 전원(4)과의 접속을 폐색하는 동시에, 제2의 구동 방식일 때에는 제2의 가공 회로가 상기 전압원(14)으로부터의 정전압 동작하도록 전원(4)과의 접속을 개방하는 접속 수단(13)을 구비하였다.

Description

방전 가공기의 전원 장치 및 전원 제어 방법{DISCHARGE PROCESSING MACHINE POWER SUPPLY APPARATUS AND POWER SUPPLY CONTROL METHOD}

본 발명은 가공액중 또는 기중에 설치된 전극과 피가공물 사이에 가공 전력을 공급하는 방전 가공기의 전원의 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

방전 가공기는 가공 갭(work gap)에 전류 펄스를 공급함으로써, 그 방전 에너지로 피가공물을 용융 제거하여 가공하는 것이다.

그 전원 장치에 있어서 종래의 회로 구성으로서는 예를 들면, 일본 실개소 56-9890호 공보에 개시된 것이 있다.

이 일본 실개소 56-9890호 공보에 개시된 전원 장치에 있어서는 본 회로의 동작으로서는 거친(荒, rough) 가공과 마무리(finish) 가공인 두 방법의 동작 방식이 있고, 스위치의 전환으로, 마무리 가공과 거친 가공에 매우 적합한 회로의 전환이 행해지고, 마무리 가공으로 그 충방전 회로에 사용하고 있는 스위칭 소자를, 거친 가공에서는 병렬 회로로서 이용함으로써 유효하게 사용하기 때문에, 전원은 소형이고 염가의 구성으로 된다.

특허 문헌 1 : 일본 실개소 56-9890호 공보(제1-10 페이지, 도 1)

일본 실개소 56-9890호 공보에 나타난 「방전 가공기의 펄스 전원 장치」에 있어서, 그 전원은 직류 전압 전원을 이용하고 있다. 이 직류 전압 전원은 통상, 상용 교류 전원을 정류기에 의하여 정류하고, 평활 콘덴서에 의하여 평활 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성의 직류 전압 전원의 경우, 상용 교류 전원의 전압 변동에 의하여, 직류 전압 전원으로서의 전압 출력은 변동하여 버린다.

이 때문에, 거친 가공 회로와 같이 직류 전압원을 사용하고, 스위칭 소자가 흘를 수 있는 전류 용량으로 전류를 제한하는 방식의 가공 회로는 직류 전원 전압이 변동되면, 출력 전류가 변동하여 동일한 가공 결과를 얻을 수 없게 된다.

또 마무리 가공 회로의 경우, 컨덴서 C의 충전 회로가 일종의 정전압 회로로 되어 있으나, 이것은 원하는 컨덴서 C의 전압이 상용 교류 전원을 평활하여 얻어지는 전압보다 낮은 전압인 경우에 유효하고, 상용 교류 전원이 상승 변동하는 경우는 문제없으나, 상용 교류 전원이 하강 변동하는 경우, 컨덴서 C의 전압을 충전하는 충전 회로는 언제까지나 충전인 채로 되고, 방전 회로에 전환되는 일은 없게 가공은 전혀 행해지지 않게 된다.

무리하게 방전 회로로 전환했다고 해도, 전극과 피가공물 사이의 거리는 도시하지 않는 서보 기구에 의하여 제어되고 있고, 이 제어의 바탕으로 되어 있는 신호는 가공 갭의 방전중의 전압과 방전전의 전압, 즉 이 경우 컨덴서 C의 전압이고, 마무리 가공과 같이 전극 형상의 전사(轉寫) 정밀도를 주기 위해서, 가공 갭을 좁게 제어하는 경우, 콘덴서 C의 전압의 변동에 의한 서보 기구의 제어 오차는 전극과 피가공물의 단락 등의 가공 불안정 요인으로 되고, 피가공물면이 원하는 면으로 거칠게 완성되지 않는다 등의 문제가 발생하고 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 대전류를 취급하는 거친 가공시는 스위칭 방식 회로를 정전류 제어하여 항상 일정한 가공 전류 펄스를 가공 갭에 공급하고, 소전류를 취급하는 마무리 가공시에 저항식 가공 회로가 동작하는 경우에, 직류 전원 전압을 상용 전압이 변동해도 항상 일정한 전류 펄스를 가공 갭에 공급하고, 안정하게 마무리 가공을 행할 수 있고, 소형인가 염가로 구성할 수 있는 방전 가공 장치의 전원을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 방전 가공기의 전원 장치는 전극과 피가공물과의 가공 갭에 펄스상의 전력을 공급하는 것으로, 피가공물을 용융 제거하는 방전 가공기의 전원 장치에 있어서, 상기 가공 갭에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 가공 갭에서의 방전을 일으키게 하는 제2의 가공 회로와, 제1의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로에 의한 전압 인가에 수반하여 발생한 가공 갭에서의 방전 검출을 검출하면, 상기 가공 갭에 정전류를 흘리도록 동작하는 동시에, 제2의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로로 전력을 공급하는 전압원을 정전압화하도록 동작하는 제1의 가공 회로와, 상기 제1의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로를 통하여 전력을 공급하도록 전원과의 접속을 폐색(閉塞)하는 동시에, 상기 제2의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로가 상기 전압원으로부터의 정전압 동작하도록 전원과의 접속을 개방하는 접속 수단을 구비한 것이다.

즉, 대전류를 가공 갭에 공급하는 경우에 사용하고 있던 정전류 가공 회로를, 소전류를 가공 갭에 공급하는 경우에 정전압 전원으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 거친 가공과 같이 대전류로 가공하는 경우는 정전류 제어 회로를 사용하기 때문에 항상 일정한 전류로 가공할 수 있다.

또, 마무리 가공과 같이 소전류로 가공하는 경우에는 거친 가공으로 사용한 정전류 제어 회로를 정전압 제어가 행해지는 정전압원으로서 사용하기 때문에, 상업용 전원 전압이 상승 하강 변동하는 불안정한 경우에도, 마무리 가공 회로의 가공 전압 및 가공 전류를 항상 일정하게 할 수 있고, 마무리 가공의 가공 시간 및 가공면 조도(roughness)의 재현성이 좋다.

또, 상업용 전원을 안정화시키기 위한 안정화 전원을 방전 가공기의 전원 장치의 외부에 접속할 필요가 없기 때문에, 새로운 저가격을 실현될 수 있다

도 1은 본 발명의 실시 형태 1을 나타내는 방전 가공기용 전원 장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 실시 형태 2를 나타내는 방전 가공기용 전원 장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태 3, 4를 나타내는 방전 가공기용 전원 장치의 구성도.

도 4는 본 발명의 실시 형태 5를 나타내는 방전 가공기용 전원 장치의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시 형태 5를 나타내는 방전 가공기용 전원 장치의 타이 밍차트.

도 6은 본 발명의 실시 형태 6을 나타내는 방전 가공기용 전원 장치의 구성도.

도 7은 본 발명의 실시 형태 7을 나타내는 방전 가공기용 전원 장치의 구성도.

도 8은 본 발명의 실시 형태 8을 나타내는 방전 가공기용 전원 장치의 구성도.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명을 행하기 위한 실시 형태 1에 있어서의 방전 가공기의 전원의 회로도를 나타낸다.

도 1에 있어서, 1은 전극, 2는 피가공물, 3은 제1의 스위칭 소자, 4는 상업용 전원을 정류ㆍ평활하여 얻어지는 직류 전압 전원, 5는 제2의 다이오드, 6은 전류 검출기, 7은 리액터(reactor), 8은 제1의 다이오드, 9a ~ 9c는 제2의 스위칭 소자, 10a ~ 10c는 각각 2의 계승(階乘)인 1 대 2 대 4의 저항비를 갖는 전류 제한용 저항기, 11은 제3의 스위칭 소자, 12는 제4의 스위칭 소자, 13은 전자 개폐기 등으로 구성되는 접점, 14는 전압원인 컨덴서, 15는 전류 지령값 신호 설정 장치, 16은 전류 지령값 신호 S1 및 가공 펄스 신호 S2를 출력하는 전류 지령값 신호 발생 장치이다.

17은 전류 지령값 신호 S1과 전류 검출기(6)에 검출된 검출 신호 S3의 현재 값과의 대소 비교를 행하고, 그 비교 결과에 근거하여 제1의 스위칭 소자(3)를 제어하기 위하여 구동 신호 S4를 출력하는 제1 스위치 제어 수단이다.

18은 전류 지령값 신호 S1과, 가공 펄스 신호 S2와, 전극(1) 및 피가공물(2)사이에서의 방전 발생시 출력되는 방전 검출 신호 S5에 근거하여 스위칭 소자(9a ~ 9c)를 구동함으로써, 전극(1) 및 피가공물(2) 사이에 전압을 인가하기 위한 구동 신호 S6를 출력하는 제2 스위치 제어 수단이다.

19는 가공 펄스 신호 S2 및 방전 검출 신호 S5에 따라서 제3의 스위칭 소자(11), 제4의 스위칭 소자(12)를 온/오프 제어하기 위한 타이밍 신호 S7, S8을 출력하는 제3 스위치 제어 수단이다.

20은 콘덴서(14)의 전압값을 검출하고, 컨덴서(14)의 전압을 미리 도시하지 않는 NC 제어 장치 등에서 설정된 전압값에 모든 PWM 발진 신호 S9를 셀렉터(21)에 출력하는 제어 수단이다.

셀렉터(21)는 제어 수단(20)의 출력하는 PWM 발진 신호 S9이나, 제어 수단(17)의 구동 신호 S4를, 도시하지 않는 NC 제어 장치로부터의 거친 가공 또는 마무리 가공 개시전의 몇개의 모드에 따라 전환 선택하고, 스위칭 소자(3)를 온/오프 제어하는 신호로서 출력한다.

또, 전원(4), 제1의 스위칭 소자(3), 전류 검출기(6), 리액터(7), 제4의 스위칭 소자(12)가 직렬로 구비하고, 된 전기 에너지 축적 회로와 이 전기 에너지 축적 회로로부터의 출력 전류를 가공 갭에 펄스상에 공급하기 위한 제3의 스위칭 소자(11)와, 전기 에너지 축적 회로의 전류를 유지하도록 접속된 제1의 다이오드(5) 와, 제1의 스위칭 소자(3)와 제3의 스위칭 소자(11)와 제4의 스위칭 소자(12)가 오프로 되었을 때에 전기 에너지 축적 회로내의 리액터(reactor)(7)에 잔류하고 있는 전류를 전원(4)ㆍ콘덴서(14)에 되돌리도록 접속된 제2의 다이오드(8)로부터 제1의 가공 회로가 구성되어 있다.

또, 각각 2의 계승인 1 대 2 대 4의 저항비도 전류 제한용 저항기(10a ~ 10c)와 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)와의 복수의 직렬체와, 접점(13)이 닫혀 있는 경우에 있어서의 전원(4)에 의해 제2의 가공 회로를 구성하고 있고, 이 제2의 가공 회로가 전극(1), 피가공물(2)로 이루어지는 가공 갭에 전압을 인가할 수 있도록 제1의 가공 회로에 대하여 병렬로 접속되어 있다.

다음에 본 회로에 있어서의 동작을 이하에 설명한다.

본 회로의 동작으로서는 수십 암페어, 또는 그 이상의 전류 피크를 필요로 한 방전 가공의 거친 가공을 나타내는 제1의 구동 방식과 수 암페어, 또는 그것 이하의 전류 피크를 필요로 하는 마무리 가공을 나타내는 제2의 구동 방식과의 2 방법의 동작 방식이 있다.

거친 가공을 실현할 수 있는 제1의 동작 방식은 제1의 가공 회로는 정전류 제어 회로로서 동작하고, 제2의 가공 회로는 가공 갭의 절연 파괴를 행하는 회로로서 동작한다.

이하에 거친 가공시의 본 회로의 상세 동작을 설명한다.

거친 가공시는 NC 제어 장치로부터의 지령에 의하여, 접점(13)은 닫혀지는 동시에, 셀렉터(21)는 제1 스위치 제어 수단(17)의 구동 신호 S4를 제1의 스위칭 소자(3)에 출력하도록 선택되고 있다.

가공 개시에 이전에, 작업자가 설정 장치(15)보다 전류 지령값 신호 발생 장치(16)에 대해 가공 전류의 형상, 계속(繼續) 시간, 휴지 시간 등을 미리 설정한다.

또, 이것들은 NC 제어 장치 등으로부터 프로그램에 의하여 주어지기도 한다.

전류 지령값 신호 발생 장치(16)는 설정 장치(15)의 조건에 근거하여 가공 갭에 전압을 인가하는 타이밍 등, 실제의 가공에 있어서, 전원 장치로서 필요한 신호를 만들어 낸다.

즉, 가공 갭에 전압이 인가된 후, 방전이 개시되면 일정인 가공 계속 시간의 가공 전류 파형을 출력하고, 가공 계속 시간이 종료되었다면, 일정 시간의 휴지 시간을 둔 후 다시 전압을 인가한다라고 하는 동작을 규정하는 가공 펄스 신호 S2를 생성한다.

가공 펄스 신호 S2는 가공 갭에 전압을 인가하고 있으나 방전은 아직 일어나지 않은 무부하 시간중은 H, 방전 검출 신호 S5에 의해 방전이 검출되었을 경우에 가공 지속 시간분 H, 휴지 시간중은 L 이라고 하는 신호로 된다.

또, 전류 지령값 신호 발생 장치(16)는 가공 갭에 얼마나의 가공 전류를 흘리는지를 지령하는 전류 지령값 신호 S1을 생성한다.

제1의 가공 회로의 제어는 제1 스위치 제어 수단(17), 제3 스위치 제어 수단(19)에 의해 이하와 같이 행해지고 있다.

제1 스위치 제어 수단(17)은 전류 검출기(6)의 검출 신호 S3으로부터, 현재 제1의 가공 회로에 흐르고 있는 전류값을 얻고, 전류 검출 신호 S3의 전류값이 전류 지령값 신호 S1보다 작은 경우, 제1의 스위칭 소자(3)를 셀렉터(21)를 경유하여 온 하고, 전류 검출 신호 S3의 전류값이 전류 지령값 S1의 값에 이르렀을 경우, 제1의 스위칭 소자(3)를 셀렉터(21) 경유로 일정한 기간 오프 함으로써, 제1의 가공 회로를 흐르는 전류값을 전류 지령값 신호 S1보다 감소시킨다고 하는 동작을 반복하여 행하고, 전류 검출기(6)를 흐르는 전류가 일정하게 되도록 제어한다.

제3 스위치 제어 수단(19)은 가공 펄스 신호 S2가 L(휴지 시간), 또는 가공 펄스 신호 S2가 H이고 또 방전 검출 신호 S5에 의해 가공 갭에 방전이 일어나지 않았다고 검출되었을 경우(무부하 시간), 제3의 스위칭 소자(11)를 오프, 제4의 스위칭 소자(12)를 온 하고, 전기 에너지 축적 회로에 다음의 방전시에 흐르는 전류를 정상적으로 유지하고 있다.

또, 제3 스위치 제어 수단(19)은 가공 펄스 신호 S2가 H이고 또 방전 검출 신호 S5에 의해 가공 갭에 방전이 검출되었을 경우(방전 시간), 즉 제2의 가공 회로에 의하여 가공 갭의 절연 파괴가 행해진 경우에, 제3의 스위칭 소자(11)를 온, 제4의 스위칭 소자(12)를 오프하고L, 제1의 가공 회로로부터 가공 갭에 방전 지속 시간동안 일정한 전류를 공급한다.

즉 제1의 가공 회로는 가공 갭에 전류를 공급하는/하지 않는데 관계없이, 제1 스위치 제어 수단(17), 제3 스위치 제어 수단(19)에 의해, 전기 에너지 축적 회로에 항상 정전류가 흐르고 있다고 하는 정전류 제어 회로로 되어 있다.

또, 제2의 가공 회로의 제어는 제2 스위치 제어 수단(18)에 의해, 가공 펄스 신호 S2가 H인 경우, 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)를 온 하고, 가공 갭에 방전을 일으키기 위해서 제2의 가공 회로로부터 가공 갭에 전압을 인가한다. 이 때, 가공 갭에 방전은 일어나지 않기 때문에, 방전 검출 신호 S5에 의해, 방전은 검출되고 있지 않다.

가공 갭에 방전이 일어났을 경우, 제2 스위치 제어 수단(18)은 방전 검출 신호 S5에 의해 방전 개시를 검출하고, 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)를 오프 한다. 또한, 본 실시 형태에서는 방전 검출시에 제2의 스위칭 소자(9)를 오프 함으로써, 방전시의 가공 갭에 흐르는 전류는 제1의 가공 회로로부터의 일정한 전류로 되도록 제어하고 있으나, 제2의 가공 회로로부터의 전류는 매우 작고, 방전 가공에 기여하지 않는다면 그대로 제2의 스위칭 소자를 계속 온해도 된다.

또, 가공 펄스 신호 S2가 L인 경우(휴지 시간), 제어 수단(18)은 제2의 가공 회로안의 제2의 스위칭 소자(9a ~ c)를 오프 하고 있다.

이상의 제1, 제3 제3 스위치 제어 수단(17, 18, 19)에 의한, 제1의 가공 회로 및 제2의 가공 회로의 동작을, 「1. 휴지 시간」, 「2. 무부하 시간」, 「3. 방전 지속 시간」의 방전 가공의 순서로 설명하면 이하와 같이 된다.

1. 휴지 시간

가공 펄스 신호 S2는 L로 되어 있고, 제2의 가공 회로에 있어서의 제2의 스위칭 소자(9a ~ c)는 제2 스위치 제어 수단(18)에 의해 오프되어 있다.

또 제1의 가공 회로는 제3 스위치 제어 수단(19)에 의해서, 제3의 스위칭 소자(1)가 오프, 제4의 스위칭 소자(12)가 온으로 되어 있다.

제1 스위치 제어 수단(17)은 제1의 가공 회로에 흐르고 있는 전류를 검출하고, 제1의 스위칭 소자(3)를 온/오프 제어하는 것으로, 제1의 가공 회로에 흐르고 있는 전류를 항상 일정하게 유지하고 있다.

물론, 이 때 제1의 가공 회로에 흐르고 있어도 전류는 제3의 스위칭 소자(11)가 오프 하고 있기 때문에, 가공 갭에는 공급되고 있지 않다.

2. 무부하 시간

가공 펄스 신호 S2는 H로 되어 있고, 방전 검출 신호 S5는 방전을 검출하고 있지 않는 상태이다.

이 때, 가공 갭에 방전을 일으키기 위해서, 제2 스위치 제어 수단(18)에 의하여 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)가 온 되기 때문에, 제2의 가공 회로는 가공 갭에 전압을 인가한다.

한편, 제1의 가공 회로는 휴지 시간시와 동일하게 제3의 스위칭 소자(11)를 오프 한 상태로, 제1의 가공 회로에 흐르고 있는 전류를 항상 일정하게 유지하도록 제어되고 있고, 가공 갭에 전류는 공급되지 않는다.

3. 방전 지속 시간

가공 펄스 신호 S2는 H로 되어 있고, 방전 검출 신호 S5는 방전을 검출하고 있는 상태이다.

이 때 제2의 가공 회로는 제2 스위치 제어 수단(18)에 의하여 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)를 오프 하기 때문에, 가공 갭에의 전압 인가는 종료한다.

제1의 가공 회로는 방전 검출 신호 S5로부터 방전을 검출한 순간에, 제3 스 위치 제어 수단(19)에 의하여 제3의 스위칭 소자(11)를 온, 제4의 스위칭 소자(12)를 오프 하고, 가공 갭에 전류를 공급하도록 전환한다.

이 제1의 가공 회로로부터 공급되는 전류는 제1 스위치 제어 수단(17)에 의하여 제1의 스위칭 소자(3)를 온/오프 제어하는 것으로, 방전 지속 시간중에도 전류 지령값 신호 S1의 값에 일정하게 유지되고 있다.

또한, 방전 검출 신호 S5에 의해 방전을 검출하고 나서, 제2의 가공 회로가 가공 갭에의 전압 인가를 멈출 때까지의 미소 기간중(길어도 1 마이크로 세컨드 정도)에, 제2의 가공 회로로부터 수 암페어 정도의 전류가 가공 갭에 공급되지만, 제1의 가공 회로로부터 공급되는 전류가 몇십 암페어라고 하는 대전류이기 때문에, 가공에의 영향은 무시할 수 있다.

방전 지속 시간 종료후는 다시 「1. 휴지 시간」으로 돌아와서, 「1. 휴지 시간」, 「2. 무부하 시간」, 「3. 방전 지속 시간」을 반복하는 것으로, 거친 가공이 행해진다.

방전 지속 시간에 있어서, 제1의 스위칭 소자(3)의 온/오프의 주기와 리액터(7)의 정수에 따라서는 제1의 가공 회로로부터의 가공 갭에 공급되는 가공 전류에 큰 리플(ripple)이 포함되는 경우도 상정된다.

이와 같은 경우에는 방전 지속 시간 중, 제2 스위칭 소자를 계속 오프 하는 것이 아니라, 제2 스위치 제어 수단(18)에 전류 검출기(6)의 검출 신호 S3으로부터 현재 제1의 가공 회로에 흐르고 있는 전류값을 취하여, 전류 지령값 신호 S1과의 차분을 연산하고, 이 차분의 전류값을 제2의 가공 회로로부터 가공 전류로서 공급 하는 것으로, 제1의 가공 회로로부터의 가공 전류의 리플분을 보충하여 전류 지령값 그대로의 가공 전류를 가공 갭에 가공 갭에 공급하는 것도 가능하다.

이상과 같이 제1의 동작 방식인 거친 가공시에 있어서, 검출기(6)를 이용하여 항상 제1의 가공 회로에 흐르는 전류를 검출하고, 항상 일정한 전류값으로 되도록 제어하는 스위칭 방식의 정전류 전원을 이용하고 있기 때문에, 상업용 전원이 변동했을 경우에도 전류 지령값 그대로의 가공 전류를 가공 갭에 공급할 수 있다.

그 때문에, 거친 가공의 가공 시간 및 가공면 조도의 재현성이 좋은 가공 결과를 얻을 수 있다.

또, 상업용 전원의 변동에 관계없이 가공을 할 수 있기 때문에 상업용 전원을 안정화시키는 보조 전원이 불필요하게 된다.

제2의 동작 방식은 수 암페어, 또는 그것 이하의 전류 피크를 필요로 하는 방전 가공의 마무리 가공을 실현할 수 있는 방식이며, 수 ㎛ ~ 1 ㎛ 이하의 가공면 조도의 가공을 상정하고 있다.

이 경우, 제1의 동작 방식과는 달리, 접점(13)이 개방되는 것으로 컨덴서(14)와 전류 제한용 저항기(10a ~ 10c)와 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)로 구성되는 제2의 가공 회로는 가공 갭의 절연 파괴 및 가공 전류의 공급을 행하고, 제1의 가공 회로는 가공에 직접 기여하지 않고, 상업용 전원 전압이 상승 변동했을 경우에도 일정한 전원 전압을 제2의 가공 회로에 공급하는 정전압 전원으로서 동작한다.

본 실시 형태에서는 제1의 가공 회로는 이른바 일반적으로 알려져 있는 PWM 제어 방식의 강압 초퍼(step-down chopper) 방식의 정전압원으로서 동작하는 것으로서 설명한다.

이하에 마무리 가공시의 본 회로의 상세 동작을 설명한다.

마무리 가공시는 NC 제어 장치로부터의 지령에 의하여 접점(13)은 열려 있고, 또 셀렉터(21)는 제어 수단(20)이 출력하는 PWM 발진 신호 S9를 제1의 스위칭 소자(3)에 출력하도록 선택되고 있다.

즉, 제1 스위치 제어 수단(17)은 마무리 가공시의 동작에 전혀 기여하지 않는다. 또, 동일하게 NC 제어 장치로부터의 지령에 의하여, 제3 스위치 제어 수단(19)은 제1의 가공 회로에 있어서의 제3의 스위칭 소자(11)와 제4의 스위칭 소자(12)를 항상 오프 하고 있고, 가공 갭으로부터 제1의 가공 회로를 떼어내고 있다.

이 때 제1의 가공 회로는 전원(4), 제1의 스위칭 소자(3), 제1의 다이오드(5), 리액터(7)로, 이른바 강압 초퍼 회로를 구성하고 있다.

제어 수단(20)은 가공중, 무부하중, 휴지중에 관계없이 컨덴서(14)의 전압을 직접 검출하여 PWM 발진 신호 S9를 발생하고, 제1의 스위칭 소자(3)의 온/오프에 의하여, 제1의 가공 회로가 강압 쵸퍼로서 기능하고, 만일 상업용 전원의 전압 상승 변동이 있었다고 해도 콘덴서(14)의 전압은 미리 NC 제어 장치 등으로부터 설정된 전압값으로 되도록 제어하고 있다.

강압 초퍼한 방식의 정전압 전원은 입력 전압(이 경우 상업용 전원 전압)이 원하는 전압(이 경우, 제1의 가공 회로가 출력하는 전압)에 대하여 동일 전압 또는 고전압의 경우에 유효한 전원이며, 입력 전압과 원하는 전압의 관계는 원하는 전압을 Vo, 입력 전압 Vi, 제1의 스위칭 소자(3)의 온 시간을 Ton, 오프 시간을 Toff로 하면, 다음의 (1) 식의 관계로 되는 것이 알려져 있다.

Vo=(Ton/(Ton +Toff)ㆍVi (1)

즉, 원하는 전압에 대하여, 입력 전압이 상승했을 경우에는 Ton을 감소시키고, Toff를 증가시키는 양상으로 제어하는 것에 의해, 원하는 일정한 전압값을 얻을 수 있다. 물론, 입력 전압 Vi가 원하는 전압 Vo에 동일한 경우는 Toff=O, 즉 제1의 스위칭 소자(3)를 항상 온 하도록 제어하면 된다.

이 제1의 스위칭 소자(3)의 온 시간 Ton와 오프 시간 Toff의 제어를 행하는 것이 PWM 발진 신호이며, 일정 주기의 온/오프 신호이며, 제어 수단(20)에 의하여 온/오프의 듀티가 조절되어서 출력되고 있다.

이 항상 일정한 전압에 제어된 컨덴서(14)를 전원으로서 제2의 가공 회로는 마무리 가공 회로로서 동작한다.

가공 개시 이전에, 작업자가 설정 장치(15)보다 전류 지령값 신호 발생 장치(16)에 대해 가공 전류의 형상, 계속 시간, 휴지 시간 등을 미리 설정하고, 전류 지령값 신호 발생 장치(16)로부터 전류 지령값 신호 S1, 가공 펄스 신호 S2가 출력되는 것은 제1의 동작과 동일하다. 제2 스위치 제어 수단(18)은 가공 펄스 신호 S2가 H인 경우, 전류 지령값 신호 S1이 지령하는 전류값분의 제2의 가공 회로에 있어서의 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)를 온 하고, 가공 갭에 전압을 인가하여 절연 파괴를 행하고, 가공 지속 시간 동안 가공 전류를 가공 갭에 공급한다.

제어 수단(18) 및 제1의 가공 회로의 동작을, 「1. 휴지 시간」, 「2. 무부하 시간」, 「3. 방전 지속 시간」의 방전 가공의 순서로 설명하면 이하와 같이 된다.

1. 휴지 시간

가공 펄스 신호 S2는 L로 되어 있고, 제1의 가공 회로는 제어 수단(18)에 의하여 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)가 오프 되어 있기 때문에, 가공 갭에 전압을 인가하지 않는다.

2. 무부하 시간

가공 펄스 신호 S2는 H이고, 방전 검출 신호 S5는 방전을 검출하고 있지 않는 상태이다.

제1의 가공 회로는 제2 스위치 제어 수단(18)에 의하여 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)를 온 하고, 가공 갭에 전압을 인가한다.

이 때 제2 스위치 제어 수단(18)이 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)를 온 하는 것은 전류 지령값 신호 S1의 값에 따른 전류값분이고, 예를 들어 제2의 스위칭 소자(9a)를 온 하는 것으로 0.5A, 9b를 온 하는 것으로 1A, 9c를 온 하는 것으로 2A를, 절연 파괴시에 가공 갭에 전류를 공급할 수 있다고 했을 경우, 만약 전류 지령값 신호 S1의 값이 1.5A 였다면, 제어 수단(18)은 제2의 스위칭 소자(9a와 9b)를 온 한다.

3. 방전 지속 시간

가공 펄스 신호 S2는 H이고, 방전 검출 신호 S5는 방전을 검출하고 있는 상 태이다

이 때 제1의 가공 회로는 제어 수단(18)이 무부하 시간중에 제어한 방식으로, 전류 지령값 신호 S1의 값에 따른 전류값 분의 제2의 스위칭 소자(9a ~ 9c)를 온 하고 있기 때문에, 가공 갭에 전류 지령값 그대로의 가공 전류를 가공 지속 시간 동안 공급한다.

방전 지속 시간 종료후는 다시 「1. 휴지 시간」으로 돌아가서, 「1. 휴지 시간」, 「2. 무부하 시간」, 「3. 방전 지속 시간」을 반복하는 것으로, 마무리 가공을 한다.

이상과 같이, 거친 가공에 사용한 스위칭 방식의 정전류 전원을, 제2의 동작 방식인 마무리 가공시에는 강압 초퍼 방식의 정전압 전원으로서 마무리 가공 주위용 회로의 전압원으로서 이용되기 때문에, 상업용 전원 전압이 상승 변동했을 경우에도 마무리 가공 회로의 가공 전압 및 가공 전류를 항상 일정하게 할 수 있고, 마무리 가공의 가공 시간 및 가공면 조도의 재현성이 좋다.

또, 상업용 전원의 상승 변동에 관계없이 가공을 할 수 있기 때문에 상업용 전원을 안정화시키는 보조 전원이 불필요하게 된다.

이상과 같이 이 제1의 실시예에 관한 방전 가공기의 전원 장치는 정전류 방식의 전원을 강압 초퍼 방식의 정전압의 전원으로 해도 전환하여 이용할 수 있기 때문에, 대전류를 필요로 하는 거친 가공의 경우는 정전류 전원으로서 가공 전류를 일정하게 할 수 있고, 미소 전류를 필요로 하는 경우는 따로 설치한 마무리 가공 회로의 정전압원으로서 상업용 전원 전압이 상승했을 경우에도 가공 전압 및 가공 전류를 일정하게 할 수 있고, 가공의 재현성이 좋아진다. 또, 전력 사정이 나쁜 장소에서는 상업용 전원 전압이 변동하므로, 통상 안정화 전원을 방전 가공기의 전원 장치의 외부에 접속하여 가공을 안정화시킬 필요가 있으나, 본 실시 형태에서는 상업용 전원 전압이 상승 변동하는 경우, 안정화 전원을 따로 준비할 필요가 없어지기 때문에, 더욱 저가격이 실현될 수 있다.

실시 형태 2.

도 2는 본 발명을 행하기 위한 실시 형태 2에 있어서의 방전 가공기의 전원의 회로도를 나타낸다.

이 실시 형태에서는 마무리 가공시에, 상업용 전원 전압이 하강 변동했을 경우에 유효한 정전압원으로서 제1의 가공 회로를 사용하기 위해서, 실시 형태 1로부터 셀렉터(21)를 떼어내고 셀렉터(22)를 추가한 것이다.

셀렉터(22)는 제어 수단(20)이 출력하는 PWM 발진 신호 S9이나, 제3 스위치 제어 수단(19)의 출력 신호 S8을, 도시하지 않는 NC 제어 장치로부터의 거친 가공 또는 마무리 가공 개시전의 어느 하나의 모드에 따라 전환 선택하고, 제4의 스위칭 소자(12)를 온/오프 제어하는 신호로서 출력한다.

다른 구성은 실시 형태 1과 동일하다.

다음에 본 회로에 있어서의 동작을 이하에 설명한다.

책 회로의 동작으로서는 수십 암페어, 또는 그 이상의 전류 피크를 필요로 하는 방전 가공의 거친 가공을 나타내는 제1의 구동 방식과, 수 암페어, 또는 그것 이하의 전류 피크를 필요로 하는 수 ㎛ ~ 1 ㎛ 이하의 가공면 조도의 가공을 상정 한 마무리 가공을 나타내는 제2의 구동 방식의 두 방법의 동작 방식이 있다.

또한, 제1의 가공 회로가 정전류 제어 회로로서 동작하고, 제2의 가공 회로가 가공 갭의 절연 파괴를 행하는 회로로서 동작하는 것은 실시 형태 1과 동일하다.

거친 가공인 제1의 구동 방식으로는 NC 제어 장치에 의하여, 접점(13)은 닫히고, 또 셀렉터(22)는 제3 스위치 제어 수단(19)의 출력 신호 S8을 제4의 스위칭 소자(12)에 출력하도록 선택되게 제어되고, 거친 가공시의 동작에 관해서는 실시 형태 1과 동일하다.

한편, 마무리 가공인 제2의 동작 방식은 제1의 동작 방식과는 달리, 제2의 가공 회로는 가공 갭의 절연 파괴 및 가공 전류의 공급을 행하고, 제1의 가공 회로는 가공에 직접 기여하지 않고, 상업용 전원 전압이 하강 변동했을 경우에도 일정한 전원 전압을 제2의 가공 회로에 공급하는 정전압 전원으로서 동작한다.

본 실시 형태에서는 제1의 가공 회로는 이른바 일반적으로 알려져 있는 PWM 제어 방식의 승압 초퍼 방식의 정전압 전원으로서 동작하는 것으로서 설명한다.

이하에 마무리 가공시의 본 회로의 상세 동작을 설명한다.

마무리 가공시는 NC 제어 장치로부터의 지령에 의하여, 접점(13)은 열려 있고, 셀렉터(22)는 제어 수단(20)의 출력하는 PWM 발진 신호 S9를 제4의 스위칭 소자(12)에 출력하도록 선택되고 있다.

또, 동일하게 NC 제어 장치로부터의 지령에 의하여, 제1 스위치 제어 수단(17)은 항상 제1의 스위칭 소자(3)를 온 하고 있다.

제3 스위치 제어 수단(19)은 동일하게 NC 제어 장치로부터의 지령에 의하여, 제3의 스위칭 소자(11)를 항상 오프 하고 있고, 가공 갭으로부터 제1의 가공 회로를 떼어내고 있다.

이 때 제1의 가공 회로는 전원(4), 제1의 스위칭 소자(3)(항상 온), 리액터(7), 제4의 스위칭 소자(12), 제2의 다이오드(8)로, 이른바 승압 초퍼 회로를 구성하고 있다.

제어 수단(20)은 가공중, 무부하중, 휴지중에 관계없이 컨덴서(14)의 전압을 직접 검출하여 PWM 발진 신호 S9를 발생하고, 제4의 스위칭 소자(12)의 온/오프에 의하여, 제1의 가공 회로가 승압 쵸퍼로서 기능하고, 만일 상업용 전원의 전압 하강 변동이 있었다고 해도 컨덴서(14)의 전압은 미리 NC 제어 장치 등 설정된 전압값으로 되도록 제어하고 있다.

승압 초퍼한 방식의 정전압 전원은 입력 전압(이 경우 상업용 전원 전압)이 원하는 전압(이 경우, 제1의 가공 회로가 출력하는 전압)에 대하여 동일 전압 또는 저전압인 경우에 유효한 전원이며, 입력 전압과 원하는 전압의 관계는 원하는 전압을 Vo, 입력 전압 Vi, 제4의 스위칭 소자(24)의 온 시간을 Ton, 오프 시간을 Toff로 하면, 다음의 (2) 식의 관계로 되는 것이 알려져 있다.

Vo=((Ton+Toff/Tof)ㆍVi (2)

즉, 원하는 전압에 대하여, 입력 전압이 하강했을 경우에는 Ton을 증가시키고, Toff를 감소시키는 양상으로 제어하는 것에 의해, 원하는 일정한 전압값을 얻을 수 있다. 물론, 입력 전압 Vi가 원하는 전압 Vo에 동일한 경우는 Ton=O, 즉 제4 의 스위칭 소자(12)를 항상 오프 하도록 제어하면 된다.

이 제4의 스위칭 소자(12)의 온 시간 Ton와 오프 시간 Toff의 제어를 행하는 것이 PWM 발진 신호이며, 일정 주기의 온/오프 신호이며, 제어 수단(20)에 의하여 온/오프의 듀티가 조절되어서 출력되고 있다.

이 항상 일정한 전압에 제어된 컨덴서(14)를 전원으로서 제2의 가공 회로가 마무리 가공 회로로서 동작하는 것은 상술한 실시 형태 1과 동일하다.

이상과 같이 이 실시 형태 2에 관한 방전 가공기의 전원 장치는 스위칭 방식의 정전류 전원을 이용하고 있기 때문에, 대전류를 소비하는 거친 가공에 있어서 상업용 전원 전압 변동해도, 항상 가공 전류는 일정하고, 거친 가공의 가공 시간 및 면 조도의 재현생이 좋다.

이 스위칭 방식의 정전류 전원은 마무리 가공시에는 승압 초퍼 방식의 정전압 전원으로서 마무리 가공용 회로의 전압원에 이용되기 때문에, 상업용 전원 전압이 하강 변동했을 경우에, 마무리 회로의 가공 전압 및 가공 전류를 항상 일정하게 할 수 있고, 마무리 가공의 가공 시간 및 가공면 조도의 재현성이 좋다.

또, 전력 사정이 나쁜 장소에서는 상업용 전원 전압이 변동하므로, 통상 안정화 전원을 방전 가공기의 전원 장치의 외부에 접속하여 가공을 안정화시킬 필요가 있으나, 본 실시 형태에서는 상업용 전원 전압이 하강 변동하는 경우, 안정화 전원을 준비하지만 필요없게 되기 때문에, 더욱 저가격이 실현될 수 있다.

실시 형태 3.

도 3은 본 발명을 행하기 위한 실시 형태 3에 있어서의 방전 가공기의 전원 의 회로도를 나타낸다.

이 실시 형태에서는 마무리 가공시에, 실시 형태 1에 있어서 상업용 전원 전압이 하강 변동했을 경우에 유효한 정전압원으로서 사용하고 있던 것에 더하여 상업용 전원 전압이 상승 변동했을 경우에 있어서도 유효한 정전압원으로서 사용할 수 있도록, 실시 형태 1에 셀렉터(22)를 추가한 것이다.

셀렉터(22)는 제어 수단(20)의 출력하는 PWM 발진 신호 S9와, 제어 수단(19)의 출력 신호 S8을, 도시하지 않는 NC 제어 장치 등으로부터의 지령에 근거하여 거친 가공 또는 마무리 가공 개시전에 선택하고, 제4의 스위칭 소자(12)를 온/오프 제어하는 신호로서 출력한다.

다른 구성은 실시 형태 1과 동일하다.

다음에 본 회로에 있어서의 동작을 이하에 설명한다.

책 회로의 동작으로서는 수십 암페어, 또는 그 이상의 전류 피크를 필요로 하는 방전 가공의 거친 가공을 나타내는 제1의 구동 방식과 수 암페어, 또는 그것 이하의 전류 피크를 필요로 하여 수 ㎛ ~ 1 ㎛ 이하의 가공면 조도의 가공을 상정하는 마무리 가공을 나타내는 제2의 구동 방식인 두 방법의 동작 방식이 있다.

거친 가공을 실현할 수 있는 제1의 동작 방식은 제1의 가공 회로는 정전류 제어 회로로서 동작하고, 제2의 가공 회로는 가공 갭의 절연 파괴를 행하는 회로로서 동작하는 것은 상술한 실시 형태 1과 동일하다.

거친 가공인 제1의 구동 방식으로는 NC 제어 장치에 의하여, 접점(13)은 닫히고, 셀렉터(21)는 제1 스위치 제어 수단(17)의 출력 신호 S4를 제1의 스위칭 소 자(3)에 출력하도록 선택되고, 셀렉터(22)는 제3 스위치 제어 수단(19)의 출력 신호 S8을 제4의 스위칭 소자(12)에 출력하도록 선택되게 제어되고, 거친 가공시의 동작에 관해서는 실시 형태 1과 동일하다.

한편, 마무리 가공인 제2의 동작 방식은 제1의 동작 방식과는 달리, 제2의 가공 회로는 가공 갭의 절연 파괴 및 가공 전류의 공급을 행하고, 제1의 가공 회로는 가공에 직접 기여하지 않고, 상업용 전원 전압이 상승/하강 변동했을 경우에도 일정한 전원 전압을 제2의 가공 회로에 공급하는 정전압 전원으로서 동작한다.

본 실시 형태에서는 제1의 가공 회로는 이른바 일반적으로 알려져 있는 PWM 제어 방식의 승압 및 강압 초퍼한 방식 정전압 전원으로서 동작하는 것으로서 설명한다.

이하에 마무리 가공시의 본 회로의 상세 동작을 설명한다.

마무리 가공시는 NC 제어 장치로부터의 지령에 의하여, 접점(13)은 열려 있고, 셀렉터(21, 22)는 각각 제어 수단(20)의 출력하는 PWM 발진 신호 S9를 제1의 스위칭 소자(3), 제4의 스위칭 소자(12)에 출력하도록 선택되고 있다.

즉, 제1의 스위칭 소자(3), 제4의 스위칭 소자(12)는 제어 수단(20)의 출력하는 PWM 발진 신호 S9에 의해 동시에 온/오프 하도록 제어된다.

또 제3 스위치 제어 수단(19)은 동일하게 NC 제어 장치로부터의 지령에 의하여 제3의 스위칭 소자(11)를 항상 오프하고 있고, 가공 갭으로부터 제1의 가공 회로를 떼어내고 있다.

이 때 제1의 가공 회로는 전원(4), 제1의 스위칭 소자(3), 제1의 다이오 드(5), 리액터(7), 제4의 스위칭 소자(12), 제2의 다이오드(8)로, 이른바 승압 초퍼 회로, 강압 초퍼 회로를 겸비하는 회로를 구성하고 있다.

제어 수단(20)은 가공중, 무부하중, 휴지중에 관계없이 컨덴서(14)의 전압을 직접 검출하여 PWM 발진 신호 S9를 발생하고, 제1의 스위칭 소자(3) 및 제4의 스위칭 소자(12)의 동시의 온/오프에 의해, 제1의 가공 회로가 승압 쵸퍼 및 강압 쵸퍼로서 기능하고, 만일 상업용 전원 전압의 상승 및 하강 변동이 있었다고 해도 콘덴서(14)의 전압은 미리 NC 제어 장치 등 설정된 전압값으로 된다.

승압 및 강압 초퍼한 방식을 겸비하는 정전압 전원은 입력 전압(이 경우 상업용 전원 전압)이 원하는 전압(이 경우, 제1의 가공 회로가 출력하는 전압)에 대하여 저전압, 고전압 및 동일 전위의 모든 경우에 유효한 전원이며, 입력 전압과 원하는 전압의 관계는 원하는 전압을 Vo, 입력 전압 Vi, 제1의 스위칭 소자(3) 및 제4의 스위칭 소자(12)의 온 시간을 Ton, 오프 시간을 Toff로 하면, 다음의 (3) 식의 관계로 된다.

Vo=(Ton/Toff)ㆍVi (3)

즉, 원하는 전압에 대하여, 입력 전압이 하강했을 경우에는 Ton을 증가시키고, Toff를 감소시키는 양상으로 제어하는 것에 의해, 원하는 일정한 전압값을 얻을 수 있다. 또, 반대로 원하는 전압에 대하여, 입력 전압이 상승했을 경우에는 Ton을 감소시키고, Toff를 증가시키는 것에 의해, 원하는 일정한 전압값을 얻을 수 있다.

입력 전압 Vi가 원하는 전압 Vo에 동일한 경우는 Ton=Toff, 즉 제1의 스위칭 소자(3) 및 제4의 스위칭 소자(12)의 온 시간과 오프 시간이 동일하게 되도록 제어하면 된다.

이 제1의 스위칭 소자(3) 및 제4의 스위칭 소자(12)의 온 시간 Ton과 오프 시간 Toff의 제어를 행하는 것이 PWM 발진 신호이고, 이것은 일정 주기의 온/오프 신호이며, 제어 수단(20)에 의하여 온/오프의 듀티가 제어되어서 출력된다.

이 항상 일정한 전압에 제어된 컨덴서(14)를 전원으로서 제2의 가공 회로가 마무리 가공 회로로서 동작하는 것은 상술한 실시 형태 1과 동일하다.

이상과 같이 이 실시 형태 3에 관한 방전 가공기의 전원 장치는 스위칭 방식의 정전류 전원을 이용하고 있기 때문에, 대전류를 소비하는 거친 가공에 있어서 상업용 전원 전압 변동해도, 항상 가공 전류는 일정하기 때문에, 거친 가공의 가공 시간 및 면 조도의 재현성이 좋다.

이 스위칭 방식의 정전류 전원은 마무리 가공시에는 승강압 가능한 초퍼 방식의 정전압 전원으로서 마무리 가공용 회로의 전압원에 이용되기 때문에, 상업용 전원 전압이 상승 하강 변동하는 불안정한 경우에도 마무리 회로의 가공 전압 및 가공 전류를 항상 일정하게 할 수 있고, 마무리 가공의 가공 시간 및 가공면 조도 등의 가공 결과의 재현성이 좋다.

또, 전력 사정이 나쁜 장소에서는 예를 들어 주간에는 전압이 낮고, 야간에는 전압이 높아지는 등과 같이 상업용 전원 전압의 상하 변동이 격렬하기 때문에, 방전 가공기의 전원 장치의 외부에 안정화 전원을 접속하지 않으면 가공 진행이 안정되지 않고, 가공 결과의 재현성이 나쁘고, 또 안정화 전원을 별도로 설치하는 경 우, 그 만큼 고비용으로 되고 있었으나, 본 실시 형태 경우, 안정화 전원의 기능을 내장하고 있고, 안정화 전원을 전혀 필요하지 않기 때문에, 설비의 저비용화를 도모하는 동시에 공간 절약화를 도모할 수 있다.

실시 형태 4.

본 실시 형태에서는 도 3에 나타내는 실시 형태 3의 회로에, 콘덴서(14)의 목표로 하는 전압값을 가변할 수 있도록, 도시하지 않는 NC 장치 등으로부터 제어 수단(20)에 전압 지령값이 보내지게 되어 있다.

개 회로의 동작으로서는 2 방법의 동작 방식이 있고, 그 중에서 첫번째 방법의 방식인 거친 가공을 행하는 동작은 실시 형태 3과 동일하다.

두번째 방식인 마무리시의 동작도, 기본적으로는 실시 형태 3과 동일한 동작을 행하지만, 컨덴서(14)의 전압을 자유롭게 가변할 수 있기 때문에, 컨덴서(14)의 전압과 각각 2의 계승인 1 대 2 대 4의 저항비를 갖고 전류 제한용 저항기(10a ~ 10c)로 결정되는 마무리 전류값을 보다 상세하고 자유롭게 설정할 수 있다.

예를 들어, 실시 형태 3에 있어서, 컨덴서(14)의 전압과 전류 제한용 저항기(9a ~ 9c)에서 결정되는 마무리 전류값이 각각 0.5A, 1A, 2A 인 경우, 이 조합 이상의 전류값을 가공 전류로서 사용할 수 없다.

그 때문에, 미세한 마무리 가공을 행하고자 하는 경우(예를 들어, 0.25A의 전류가 필요한 경우)는 전류 제한용 저항기의 증설 및 스위칭 소자의 증설이 필요하기 때문에, 전원의 대형화, 고비용화로 연결되어 버린다.

또, 직류 전압 전원(4)와 같이 상용 교류 전원을 정류하고 평활하여 직류 전 압을 얻는 것을, 제2의 가공 회로의 전원으로서 사용했을 경우, 전압을 변경하여 사용하는데는 변경하는 전압의 노치 수만큼, 별도의 노치 수만큼의 변압기가 필요하게 되고, 이것도 전원의 대형화, 고비용화로 연결되어 버린다.

여기서, 본 실시 형태에서는 NC 장치 등으로부터 제어 수단(20)에의 지령에 의해 컨덴서(14)의 전압을 자유롭게 가변할 수 있기 때문에, 전원의 크기, 및 비용 상승 없이, 마무리 조도의 향상, 미세 가공에의 대응이 가능하게 된다.

또, 컨덴서(14)의 전압은 가공시의 무부하 전압이며, 이 전압값에 의하여 전극과 피가공물과의 절연 파괴 거리는 결정된다. 일반적으로, 무부하 전압이 높을수록 절연 파괴 거리는 넓고, 무부하 전압이 낮을수록 절연 파괴 거리는 좁아진다.

이 절연 파괴 거리가 좁을수록 전극 형상의 피가공물에의 전사 정도는 향상하고, 절연 파괴 거리가 넓을수록 가공 배기(exhaustion)의 배출이 촉진되므로 가공 속도가 빨라지기 때문에, 마무리 가공에 있어서 후단의 가공 조건으로 되게 함으로써, 콘덴서(14)의 전압값을 작은 값으로 하게 하면, 마무리 가공 속도 및 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있다.

실시 형태 5.

이 실시 형태는 실시 형태 3의 회로에 대하여, 스위칭 소자의 온도 검출 수단을 추가한 구성이다.

도 4는 본 발명을 행하기 위한 실시 형태 5에 있어서의 방전 가공기의 전원의 회로도를 나타낸다.

도 5는 방전 가공기의 전원의 타이밍차트를 나타낸다.

도 4에 있어서, 26은 스위칭 소자(3)의 온도 검출 신호 S31, 스위칭 소자(12)의 온도 검출 신호 S32를 대소 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 환류(還流) 루프 전환 신호 S33, S34를 출력하는 환류 루프 전환 신호 발생 장치, 27은 전류 지령값 신호 S1과 전류 검산기(6)에서 검출된 검산 신호 S3의 현재값과의 대소 비교를 행하고, 그 비교 결과에 근거하여 스위칭 소자(12)를 제어하기 위하여 구동 신호 S8을 출력하는 스위치 제어 수단이며, 다른 구성은 실시 형태 3과 동일하다.

이 실시 형태 5는 실시 형태 1에 있어서의 거친 가공을 위한 제1의 동작 방식에 있어서, 정전류 제어되는 가공용 전류의 전류 유지 회로(환류 루프)에 대하여 전환 제어를 행하는 것이고, 실시 형태 1과는 다른 동작에 대해서만 이하에 설명한다.

스위칭 소자(3), 전류 검출기(6), 리액터(7), 다이오드(8), 접점(13)으로 구성되는 폐회로를 루프 1, 스위칭 소자(12), 다이오드(5), 전류 검출기(6), 리액터(7)로 구성되는 폐회로를 루프 2로 편의상 정의한다.

제1의 동작 방식일 때, 온도 검출 수단은 스위칭 소자(3, 12)의 온도를 검출한다.

환류 루프 전환 신호 발생 장치(26)에는 스위칭 소자(3)의 온도 검출 신호 S31과, 스위칭 소자(12)의 온도 검출 신호 S32가 입력되고, 이러한 온도 검출 신호가 컴퍼레이터로 비교되고, 현재 어느 하나의 스위칭 소자, 즉 어느 하나의 환류 루프의 발열이 큰 것인지를 검출한다.

이 때, 양 쪽의 온도차가 어느 정도 이상으로 되었을 때에 대소 판단을 행할 지를 결정하기 위하여 오프셋량으로서 △t를 미리 설정한다.

실시 형태 1에서는 휴지 시간, 무부하 시간에 있어서 스위칭 소자(12)를 무조건 온 하고 있고, 전류 검출기(6)에 흐르는 전류가 일정하게 되도록 스위칭 소자(3)를 스위칭 제어 수단(17)에 의하여 온/오프 제어하고 있다.

이 때, 루프 2의 회로에는 가공 갭에의 전류 공급의 유무에 관계없이, 전류 지령값 신호 S1에 의하여 설정되는 전류가 계속 흐르기 때문에, 스위칭 소자(12)나 다이오드(5)의 정상 손실이 커져서, 즉 발열도 커진다.

이 경우의 온도 검출 신호는 S31>S32 로 되지만, |S31-S32|

△t 로 되면, 환류 루프 전환 신호 발생 장치(33)는 환류 루프 전환 신호 S33를 H, S34를 L 로서 출력하고, 환류 루프로서 루프 1을 선택한다.

스위치 제어 수단(17, 27)은 환류 루프 전환 신호 S33, S34를 받고, 루프 2의 동작에서 루프 1의 동작으로 전환된다.

루프 1의 동작은 휴지 시간, 무부하 시간에 있어서 스위칭 소자(3)를 무조건 온 하고 있고, 전류 검출기(6)에 흐르는 전류가 일정하게 되도록 스위칭 소자(12)를 스위칭 제어 수단(30)에 의하여 온/오프 제어하고 있다.

그 결과, 스위칭 소자(3)나 다이오드(8)의 정상 손실이 커지게 되어서 발열의 대소 관계가 역전하면, 온도 검출 신호는 S31<S32 로 되지만, |S31-S32|

△t 로 되면, 환류 루프 전환 신호 발생 장치(33)는 환류 루프 전환 신호 S33를 L, S34을 H 로 하여 출력하고, 환류 루프로서 루프 2를 선택한다.

스위치 제어 수단(17, 27)은 환류 루프 전환 신호 S33, S34를 받아서, 루프 1의 동작에서 루프 2의 동작으로 전환된다.

이와 같이 스위칭 소자의 온도 부하에 의하여 환류 루프로 되는 루프 1과 루프 2를 자동적으로 전환하는 것으로 스위칭 소자의 발열이 균등하게 된다.

또, 간이적으로 실현되고자 하면, 환류 루프 전환 신호 발생 장치(26)를 설치하지 않고, 미리 환류 루프되는 루프 1과 루프 2를 교대로 전환하면서 정전류 제어하는 회로, 또는 시퀀스 프로그램으로 하면, 스위칭 소자의 발열을 거의 균등하게 할 수 있다.

이상과 같이 이 실시 형태 8에 관한 방전 가공기의 전원 장치는 각 스위칭 소자에 온도 검출 수단을 설치하고, 환류 루프를 복수의 루프에서 전환하도록 했기 때문에, 각 회로 블록의 전류 부하, 열 부하를 분산시킬 수 있다. 이것에 의하여, 장치의 신뢰성 향상 뿐만 아니라, 수명을 늘릴 수 있다.

실시 형태 6.

도 6은 본 발명을 행하기 위한 실시 형태 6에 있어서의 방전 가공기의 전원의 회로도를 나타낸다.

이 실시 형태는 실시 형태 3에 있어서의 제1의 가공 회로, 즉 정전류 제어에 의한 거친 가공과 마무리 가공을 위한 정전압 제어를 겸비한 회로를 복수 설치한 것이다.

도면에 있어서, 스위칭 소자(103), 다이오드(105), 전류 검출기(106), 리액터(107), 다이오드(108), 스위칭 소자(111), 스위칭 소자(112), 전자 개폐기 등으로 구성되는 접점(113), 전압원으로 되는 컨덴서(114), 셀렉터(121), 셀렉터(122) 는 실시 형태 3에 있어서의 스위칭 소자(3), 다이오드(5), 전류 검산기(6), 리액터(7), 다이오드(8), 스위칭 소자(11), 스위칭 소자(12), 전자 개폐기 등으로 구성되는 접점(13), 전압원으로 되는 컨덴서(14), 셀렉터(21), 셀렉터(22)와 동일하다.

또, 9는 제2의 스위칭 소자, 10은 전원 제한용 저항기, 117은 전류 지령값 신호 S1과 전류 검출기(106)에서 검출된 검출 신호 S10의 현재값과의 대소 비교를 행하고, 그 비교 결과에 근거하여 스위칭 소자(103)를 제어하기 위하여 구동 신호 S14를 출력하는 스위치 제어 수단, 23은 전자 개폐기 등으로 구성되는 접점이다.

또한, 스위칭 소자(3), 다이오드(5), 전류 검출기(6), 리액터(7), 다이오드(8), 스위칭 소자(11), 스위칭 소자(12), 셀렉터(21), 셀렉터(22)로 구성되는 기본 회로를 회로 블록(100)으로 편의상 정의하고, 스위칭 소자(103), 다이오드(105), 전류 검출기(106), 리액터(107), 다이오드(108), 스위칭 소자(111), 스위칭 소자(112), 셀렉터(121), 셀렉터(122)로 구성되는 기본 회로를 회로 블록(200)으로 정의하여 설명한다.

다음에 본 회로에 있어서의 동작을 이하에 설명한다.

회로 블록(100)의 구성은 승압 초퍼 회로와 강압 초퍼 회로를 겸비한 회로이고, 거친 가공시에는 정전류 동작, 마무리 가공시에는 승강압 초퍼 회로로서 정전압 동작하는 것은 실시 형태 1 및 실시 형태 3과 동일하다.

회로 블록(200)도 회로 블록(100)과 동일한 구성이며, 그 동작에 대해서도 동일하다.

본 회로의 동작은 접점(13, 113, 23)의 개폐 상태의 조합에 의해 표 1에 나 타내는 4 방법의 동작 모드를 갖는다.

또한, 이러한 접점의 개폐 상태의 선택은 도시하고 있지 않는 NC 제어 장치 등으로부터의 지령에 의해 제어된다.

표 1. 회로 블록의 동작 모드

동작 모드	접점 13	접점 23	접점 113	회로 블록(100)	회로 블록(200)
1	온	온	온	정전류 회로 (거친 가공)	정전류 회로 (거친 가공)
2	오프	온	오프	정전류 회로 (마무리가공)	정전류 회로 (마무리가공)
3	온	온	오프	정전류 회로 (거친 가공)	정전류 회로 (마무리가공)
4	오프	오프	온	정전류 회로 (마무리가공)	정전류 회로 (거친 가공)

다음에, 각 동작 모드에 대해 설명한다.

ㆍ동작 모드 1

접점(13, 23, 113)이 모두 닫은 상태에서 회로 블록(100, 200)도 정전류 제어 회로로서 병렬 운전시킨다.

셀렉터(21)는 스위치 제어 수단(17)의 출력 신호 S4를 제1의 스위칭 소자(3)에 출력하도록 선택되고, 셀렉터(22)는 스위치 제어 수단(19)의 출력 신호 S8을 제4의 스위칭 소자(12)에 출력하도록 선택되게 제어된다.

같이 셀렉터(121)는 스위치 제어 수단(117)의 출력 신호 S14를 스위칭 소자(103)에 출력하도록 선택되고, 셀렉터(122)는 스위치 제어 수단(19)의 출력 신호 S8을 스위칭 소자(112)에 출력하도록 선택되게 제어된다.

이 모드에서는 회로 블록(100, 200)도 실시 형태 3에 있어서의 거친 가공을 위한 제1의 동작 방식과 동일한 동작이며, 회로 블록(100)의 출력 전류에 회로 블 록(200)의 출력 전류를 중첩시키고, 대전류 출력으로의 고속 거친 가공을 행한다.

ㆍ동작 모드 2

접점(23)만 닫고, 접점(13, 113)이 열린 상태에서 회로 블록(100, 200)도 정전압 제어 회로로서 병렬 운전시킨다.

셀렉터(21, 22),(121, 122)는 각각 제어 수단(20)의 출력하는 PWM 발진 신호 S9를, 스위칭 소자(3, 12, 103, 112)에 출력하도록 선택되게 제어된다.

이 모드에서는 회로 블록(100, 200)도 실시 형태 3에 있어서의 마무리 가공만의 제2의 동작 방식과 동일한 동작이며, 회로 블록(100)의 전류 용량에 회로 블록(200)의 만큼의 전류 용량을 더한 전류 용량의 정전압원이 실현된다.

ㆍ동작 모드 3

접점(113)만 열고, 접점(13, 23)이 닫은 상태에서 회로 블록(100)은 정전류 제 어 회로로서 동작시키고, 회로 블록(200)은 정전압 제어 회로로서 독립 운전시킨다.

셀렉터(21)는 스위치 제어 수단(17)의 출력 신호 S4를 스위칭 소자(3)에 출력하게 선택되고, 셀렉터(22)는 스위치 제어 수단(19)의 출력 신호 S8을 제4의 스위칭 소자(12)에 출력하도록 선택되게 제어된다.

한편, 셀렉터(121, 122)는 각각 제어 수단(20)의 출력하는 PWM 발진 신호 S9를 스위칭 소자(103, 112)에 출력하도록 선택되게 제어된다.

이 모드에서는 회로 블록(100)은 실시 형태 3에 있어서의 거친 가공을 위한 제1 의 동작 방식과 동일한 동작이며, 회로 블록(200)은 실시 형태 3에 있어서의 마무리 가공을 위한 제2의 동작 방식과 동일한 동작이다.

즉, 회로 블록(200)이 병렬 접속된 전압원(14, 114)에 정전압원을 생성하고, 그 정전압원을 이용하여 회로 블록(100), 및 갭으로의 전압 인가를 위한 제2의 스위칭 회로가 동작한다.

이러한 회로의 동작 원리는 실시 형태 3과 동일하지만, 정전압 출력과 정전류 출력이 동시에 실현된다.

ㆍ동작 모드 4

접점(113)만 닫고, 접점(13, 23)이 열린 상태에서 회로 블록(100)은 정전압류 제어 회로로서 동작시키고, 회로 블록(200)은 정전류 제어 회로로서 독립 운전시킨다.

셀렉터(21, 22)는 각각 제어 수단(20)의 출력하는 PWM 발진 신호 S9를, 스위칭 소자(3, 12)에 출력하도록 선택되게 제어된다.

한편, 셀렉터(121)는 스위치 제어 수단(117)의 출력 신호 S14를 스위칭 소자(103)에 출력하도록 선택되고, 셀렉터(122)는 스위치 제어 수단(19)의 출력 신호 S8을 스위칭 소자(112)에 출력하도록 선택되게 제어된다.

이 모드에서는 회로 블록(100)은 실시 형태 3에 있어서의 마무리 가공을 위한 제2의 동작 방식과 동일한 동작이며, 회로 블록(200)은 실시 형태 3에 있어서의 거친 가공을 위한 제1의 동작 방식과 동일한 동작이다.

즉, 회로 블록(100)이 병렬 접속된 전압원(14, 114)에 정전압원을 생성하고, 그 정전압원을 이용하여 회로 블록(200), 및 갭으로의 전압 인가를 위한 제2의 스 위칭 회로가 동작한다.

이러한 회로의 동작 원리는 실시 형태 3과 동일하지만, 동작 모드 3과 동일하게 정전압 출력과 정전류 출력이 동시에 실현된다.

이상과 같이 이 실시 형태 5에 관한 방전 가공기의 전원 장치는 복수의 회로 블록을 설치했기 때문에 마무리 가공시뿐만 아니라, 대전류를 출력하는 거친 가공시에 있어서도 정전압원에 의한 회로 동작이 가능하게 되고, 상업용 전원 전압이 상승 하강 변동하는 불안정한 경우에도 거친 가공 회로의 가공 전압 및 가공 전류를 항상 일정하게 할 수 있고, 거친 가공의 가공 시간 및 가공면 조도 등의 가공 결과의 재현성이 좋다.

또, 그만큼 가공 정밀도가 요구되지 않는 거친 가공에서는 복수의 회로 블록에 의한 병렬 운전에 의하여, 회로 블록 수에 비례한 대전류 출력을 할 수 있고, 거친 가공의 고속화가 가능하게 된다. 이것에 의해 가공 시간을 큰 폭으로 단축하고, 생산성을 향상할 수 있다.

또, 마무리 가공에 있어서도 복수의 회로 블록을 병렬 운전하는 것으로, 회로 블록 수에 비례하여 가공 전류를 늘릴 수 있고, 거친 가공과 마무리 가공과의 사이에 행하는 중 마무리 가공이 가능하게 된다.

이것에 의하여, 거친 가공의 후의 거친 가공면에 대하여, 어느 정도 매끄럽게 하고 나서 약전류에 의한 마무리 가공을 행할 수 있고, 마무리 가공으로의 가공물의 제거량을 최소한으로 할 수 있으므로 마무리 가공 시간을 단축할 수 있고, 가공 내용에 따라서는 전체의 가공 시간을 대폭으로 단축할 수도 있다.

실시 형태 7.

도 7은 본 발명을 행하기 위한 실시 형태 7에 있어서의 방전 가공기의 전원의 회로도를 나타낸다.

이 실시 형태는 실시 형태 6의 회로에 대하여, 스위칭 소자(3, 103) 근방에 온도 검출 수단을 추가한 구성이다.

도면에 있어서, 24는 온도 검출 수단으로부터 출력되는 스위칭 소자(3)의 온도 검출 신호 S11, 스위칭 소자(103)의 온도 검출 신호 S12의 대소 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 전류 지령값 가감 신호 S15, S16를 출력하는 전류 지령값 가감 신호 발생 장치이며, 다른 구성은 실시 형태 5와 동일하다.

다음에 본 회로에 있어서의 동작을, 실시 형태 6에 있어서의 동작 모드 1의 경우에 대해 이하에 설명한다.

이 동작 모드에서는 회로 블록(100, 200)도 고속 거친 가공을 위해 정전류 제어 회로로서 병렬 운전되고, 대전류를 출력하고 있다.

이 때, 회로를 구성하는 각 스위칭 소자는 스위칭 손실이나 정상 손실에 의해 발열한다.

이 열을 냉각 하기 위해, 일반적으로는 도시하고 있지 않는 방열 핀이 설치되고, 각 스위칭 소자는 이 방열 핀에 설치 고정되고 있다.

온도 검출 수단도 이와 동일한 방열 핀상에 각각 설치 고정함으로써, 스위칭 소자(3, 103)의 온도를 검출할 수 있다.

또한, 이 온도 데이터는 열전쌍이면 아날로그 전압 신호로, 바이메 탈(bimetal)이면 접점 신호로 취입할 수 있다.

전류 지령값 가감 신호 발생 장치(24)에는 회로 블록(100)의 온도 검출 신호 S11과, 회로 블록(200) 온도 검출 신호 S12가 입력되고, 이러한 온도 검출 신호는 컴퍼레이터로 비교되고, 현재 어느 하나의 회로 블록의 발열이 큰 것인지를 검출한다.

그 결과, 회로 블록(100) 쪽의 발열이 크면, 스위치 제어 수단(17)에 출력하는 전류 지령값 가감 신호 S15를 부(負)의 값으로 하고, 스위치 제어 수단(117)에 출력하는 전류 지령값 가감 신호 S16는 정(正)의 값으로 한다.

스위치 제어 수단(17)은 전류 지령값 신호 S1과 전류 검출기(6)에 검출된 검출 신호 S3의 현재값과의 대소 비교를 행하지만, 본 실시 형태에서는 전류 지령값 신호 S1에 전류 지령값 가감 신호 S15를 가산하고 나서 검출 신호 S3과의 비교를 행한다.

즉, (S1+S15) 의 값과 S3의 값을 비교하고, S15가 부의 값인 경우는 전류 지령값 신호 S1 보다 작은 값과 검출 신호 S3이 비교되게 되고, 외관상은 전류 지령값 가 작아진 것처럼 제어된다.

한편, 스위치 제어 수단(117)에 있어서도 동일하게, 전류 지령값 신호 S1과 전류 검출기(106)에서 검출된 검출 신호 S13의 현재값과의 대소 비교를 행하지만, 본 실시 형태에서는 전류 지령값 신호 S1에 전류 지령값 가감 신호 S16을 가산하고 나서 검출 신호 S3과의 비교를 행한다.

즉, (S1+S16) 의 값과 S3의 값을 비교하고, S16가 정의 값인 경우는 전류 지 령값 신호 S1 보다 큰 값과 검출 신호 S3가 비교되게 되고, 외관상은 전류 지령값 가 커진 것처럼 제어된다.

예를 들면, 출력 전류의 배분이 회로 블록(100)에서 50A, 회로 블록(200)에서 50A 인 경우, 소자의 특성 불균형 등에 의해 회로 블록(100)의 발열이 커지면, 회로 블록(100)은 40A, 회로 블록(200)은 60A 으로 하도록, 합계의 출력 전류는 100A 인 채 배분을 변경한다.

그 결과, 발열의 컸다 회로 블록(100)에서 정전류 제어하는 전류값은 작아져서 발열이 작아진다.

한편, 발열이 작았던 회로 블록(200)에서 정전류 제어하는 전류값은 커져서 발열이 커진다.

또한, 회로 블록(200) 발열이 커지면, 상술과 반대의 동작으로 된다.

이러한 일련의 동작을 반복하여 제어함으로써, 회로 블록(100, 200)의 발열이 균등하게 된다.

이상과 같이 이 실시 형태 7에 관한 방전 가공기의 전원 장치는 각 회로 블록에 온도 검출 수단을 설치하기 때문에, 회로 블록마다 소자의 특성 불균형 등이 있었다고 해도, 특정의 회로 블록에 전류 부하, 열 부하가 집중하는 일없이, 균등한 부하로 병렬 운전시킬 수 있고, 이것에 의하여 장치의 신뢰성 향상뿐만 아니라, 수명을 연장시킬 수 있다.

실시 형태 8.

도 8은 본 발명을 행하기 위한 실시 형태 8에 있어서의 방전 가공기의 전원 의 회로도를 나타낸다.

이 실시 형태는 실시 형태 5의 회로에 대하여, 스위칭 소자의 온도 검출 수단을 추가한 구성이다.

도 8에 있어서, 25는 온도 검출 신호 S11, S12를 대소 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 선택 지령 신호 S17, S18을 출력하는 셀렉터 제어 수단이며, 다른 구성은 실시 형태 6과 동일하다.

다음에 본 회로에 있어서의 동작을, 실시 형태 6에 있어서의 동작 모드 3의 경우에 대해 이하에 설명한다.

이 동작 모드에서는 회로 블록(100)은 고속 거친 가공을 위한 정전류 제어 회로, 회로 블록(200)은 정전압 제어 회로로서 독립 운전된다.

제어하는 전류값에 의하지만, 일반적으로 대전류를 출력하고 있는 경우는 정전류 제어 회로로서 동작하고 있는 회로 블록(100)의 발열이 커지는 일이 많다.

실시 형태 7과 동일하게, 온도 검출 수단에 의해서 회로 블록(100, 200)의 스위칭 소자(3, 103)의 온도를 검출한다.

셀렉터 제어 수단(25)에는 회로 블록(100)의 온도 검출 신호 S11과, 회로 블록(200) 온도 검출 신호 S12가 입력되고, 이것들 온도 검출 신호를 컴퍼레이터로 비교하고, 현재 어느 하나의 회로 블록의 발열이 큰 것인지를 검출한다.

그 결과, 회로 블록(100)의 분의 발열이 크면, 셀렉터(21, 22)에 출력하는 셀렉터 제어 신호 S17에 의하여, 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 신호로서 PWM 발진 신호 S9를 선택함으로써, 정전류 제어 회로로서 동작하고 있던, 회로 블록(100) 은 정전압 제어 회로의 동작으로 전환한다.

이것과 동시에, 셀렉터(121, 122)에 출력하는 셀렉터 제어 신호 S18에 의하여, 동일하게 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 신호의 선택을 전환하고, 정전압 제어 회로로서 동작하고 있던 회로 블록(200)을 정전류 제어 회로의 동작으로 전환하고, 동작 모드 1에서부터 3으로 자동적으로 전환한다.

그 결과, 회로 블록(100)은 정전압 제어 회로, 회로 블록(200)은 정전류 제어 회로로서 독립 운전된다.

즉, 회로 블록(100, 200)의 사이에 동작 모드 1과 3을 자동적으로 전환한다.

그 후, 발열의 크기가 역전했을 경우에는 상술과 반대의 동작으로 하고, 온도 부하에 차이가 있는 2 개의 회로 동작 모드를 2 개의 회로 블록 사이에서 전환하는 일련의 동작을 반복하여 제어함으로써, 회로 블록(100, 200)의 발열이 균등하게 된다.

이상과 같이 이 실시 형태 8에 관한 방전 가공기의 전원 장치는 각 회로 블록에 온도 검출 수단을 설치하기 때문에, 회로 블록마다 동작 모드를 고정하지 않고, 각 회로블록의 전류 부하, 열 부하의 상황에 따라 동작 모드를 자동적으로 전환할 수 있다, 이것에 의하여, 장치의 신뢰성 향상뿐만 아니라, 수명을 늘릴 수 있다.

본 발명은 가공액중에 설치된 전극과 피가공물 사이에 가공 전력을 공급하는 방전 가공기의 전원 장치로서 이용되는데 적합하다.

Claims (26)

1. 전극과 피가공물과의 가공 갭(work gap)에 펄스 형상의 전력을 공급하는 것으로, 피가공물을 용융 제거하는 방전 가공기의 전원 장치에 있어서,

   상기 가공 갭에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 가공 갭에서의 방전을 일으키게 하는 제2의 가공 회로와,

   제1의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로에 의한 전압 인가에 수반하여 발생한 가공 갭에서의 방전 검출을 검출하면, 상기 가공 갭에 정전류를 흘리도록 동작하는 동시에, 제2의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로로 전력을 공급하는 전압원을 정전압화하기 위하여 동작하는 제1의 가공 회로와,

   상기 제1의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로를 통해 전압을 인가하기 위하여 전원과의 접속을 폐색(閉塞)하는 동시에, 상기 제2의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로가 상기 전압원으로부터의 정전압 동작하기 위하여 전원과의 접속을 개방하는 접속 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
2. 제1항에 있어서,

   제1의 가공 회로는 전원과의 접속을 행하는 제1의 스위칭 수단, 흐르는 전류값을 검출하는 전류 검출 수단, 리액터(reactor), 가공 갭과의 접속을 행하는 제3의 스위칭 수단, 전원과 상기 제1의 스위칭 수단 및 전류 검출 수단 및 리액터를 통하여 직렬로 접속되는 제4의 스위칭 수단, 상기 리액터에 잔류하고 있는 전류를 전압원에 흘리는 제2의 다이오드를 구비하고,

   제1의 구동 방식일 때에는 상기 전류 검출 수단에 의해 검출되는 전류값에 근거하여 상기 제1의 스위칭 수단을 제어함으로써, 제1의 스위칭 수단, 리액터 및 제4의 스위칭 수단으로 이루어지는 전기 에너지 축적 회로에 정전류를 흘리고,

   제2의 구동 방식일 때에는 전압원의 전압에 따라 제1의 스위칭 수단을 제어함으로써, 상기 전압원의 전압값을 기준값으로 하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
3. 제1항에 있어서,

   제1의 가공 회로는 전원과의 접속을 행하는 제1의 스위칭 수단, 흐르는 전류값을 검출하는 전류 검출 수단, 리액터, 가공 갭과의 접속을 행하는 제3의 스위칭 수단, 전원과 상기 제1의 스위칭 수단 및 전류 검출 수단 및 리액터를 통하여 직렬로 접속되는 제4의 스위칭 수단, 상기 리액터에 잔류하고 있는 전류를 전압원에 흘리는 제2의 다이오드를 구비하고,

   제1의 구동 방식일 때에는 상기 전류 검출 수단에 의해 검출되는 전류값에 근거하여 상기 제1의 스위칭 수단을 제어함으로써, 제1의 스위칭 수단, 리액터 및 제4의 스위칭 수단으로 이루어지는 전기 에너지 축적 회로에 정전류를 흘리고,

   제2의 구동 방식일 때에는 전압원의 전압에 따라 제4의 스위칭 수단을 제어함으로써, 상기 전압원의 전압값을 기준값으로 하는 것을 특징으로 하는 방전 가공 기의 전원 장치.
4. 제1항에 있어서,

   제1의 가공 회로는 전원과의 접속을 행하는 제1의 스위칭 수단, 흐르는 전류값을 검출하는 전류 검출 수단, 리액터, 가공 갭과의 접속을 행하는 제3의 스위칭 수단, 전원과 상기 제1의 스위칭 수단 및 전류 검출 수단 및 리액터를 통하여 직렬로 접속되는 제4의 스위칭 수단, 상기 리액터에 잔류하고 있는 전류를 전압원에 흘리는 제2의 다이오드를 구비하고,

   제1의 구동 방식일 때에는 상기 전류 검출 수단에 의해 검출되는 전류값에 근거하여 상기 제1의 스위칭 수단을 제어함으로써, 제1의 스위칭 수단, 리액터 및 제4의 스위칭 수단으로 이루어지는 전기 에너지 축적 회로에 정전류를 흘리고,

   제2의 구동 방식일 때에는 전압원의 전압에 따라 제1의 스위칭 수단 및 제4의 스위칭 수단을 제어함으로써, 상기 전압원의 전압값을 기준값으로 하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   제2의 구동 방식일 때에 있어서의 스위칭 수단의 제어는 전압원의 전압에 따라 PWM 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   전압원의 기준 전압값을 변경하는 변경 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
7. 제1항에 있어서,

   제1의 구동 방식은 방전 가공의 거친(rough) 가공으로 하고,

   제2의 구동 방식은 방전 가공의 마무리 가공으로 하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
8. 제1항에 있어서,

   제1의 구동 방식일 때에 있어서, 가공 갭의 방전 검출시에, 제2의 가공 회로를 통한 전압 인가를 정지하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   제1의 구동 방식일 때에 있어서, 제1의 가공 회로로부터 가공 갭에 공급하는 가공 전류의 리플(ripple)을 보정하기 위하여, 전류 검출 수단으로부터의 전류값에 따라 제2의 가공 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    제1의 가공 회로에 있어서의 제1의 스위칭 수단, 전류 검출 수단, 리액터, 상기리액터에 잔류하고 있는 전류를 전압원에 흘리는 제2의 다이오드로 이루어지는 제1의 폐회로와, 전류 검출 수단, 리액터, 제4의 스위칭 수단, 상기 제4의 스위칭 수단으로부터 전류 검출 수단에 순방향으로 접속되는 제1의 다이오드로 이루어지는 제2의 폐회로를, 상기 제1 및 제2의 스위칭 수단의 온도 부하 상황에 따라 전환하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    제1의 가공 회로, 제2의 가공 회로, 접속 수단으로 이루어지는 전원 장치를 제2의 접속 수단으로 접속함으로써 복수 설치하고, 상기 접속 수단 및 제2의 접속 수단을 전환하는 독립 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
12. 제11항에 있어서,

    스위칭 수단의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 설치하고, 온도 부하 상황에 따라 제1의 가공 회로의 스위칭 수단의 제어를 전환하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
13. 제12항에 있어서,

    스위칭 수단의 전환은 제1의 구동 방식에 의하여 병렬 운전되는 복수의 스위칭 회로에 있어서, 온도 부하 상황에 따라 정전류 제어하는 전류값의 배분을 변경하기 위하여 전환하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
14. 제12항에 있어서,

    스위칭 수단의 전환은 제1의 구동 방식에 의하여 운전되는 스위칭 회로와, 제2의 구동 방식에 의하여 운전되는 스위칭 회로가 혼재하는 전원 장치에 있어서, 온도 부하 상황에 따라 제1의 구동 방식과 제2의 구동 방식을 서로 전환하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 장치.
15. 전극과 피가공물과의 가공 갭에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 가공 갭에서의 방전을 일으키게 하는 제2의 가공 회로와,

    전원과의 접속을 행하는 제1의 스위칭 수단, 흐르는 전류값을 검출하는 전류 검출 수단, 리액터, 가공 갭과의 접속을 행하는 제3의 스위칭 수단, 전원과 상기 제1의 스위칭 수단 및 전류 검출 수단 및 리액터를 통하여 직렬로 접속되는 제4의 스위칭 수단, 상기 리액터에 잔류하고 있는 전류를 전압원에 흘리는 제2의 다이오드를 갖는 제1의 가공 회로와,

    상기 제2의 가공 회로와 전원과의 개폐를 제어하는 접속 수단을 구비한 방전 가공기의 전원 장치에 있어서,

    제1의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로에 의한 전압 인가에 의하여 가공 갭에 방전이 발생했을 경우에, 상기 가공 갭에 정전류를 흘리도록 제어하는 동시에, 제2의 구동 방식일 때에는 상기 제2의 가공 회로로 전력을 공급하는 전압원을 정전압화하기 위하여 제어하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
16. 제15항에 있어서,

    제1의 구동 방식일 때에 있어서의 방전 발생시에는 전류 검출 수단에 의해 검출되는 전류값에 근거하여 제1의 스위칭 수단을 제어함으로써, 제1의 스위칭 수단, 리액터 및 제4의 스위칭 수단으로 이루어지는 전기 에너지 축적 회로로부터 정전류를 흘리고,

    제2의 구동 방식일 때에는 전압원의 전압에 따라 제1의 스위칭 수단을 제어함으로써 상기 전압원의 전압값을 기준값으로 하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
17. 제15항에 있어서,

    제1의 구동 방식일 때에 있어서의 방전 발생시에는 상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값에 근거하여 상기 제1의 스위칭 수단을 제어함으로써, 제1의 스위칭 수단, 리액터 및 제4의 스위칭 수단으로 이루어지는 전기 에너지 축적 회로로부터 정전류를 흘리고,

    제2의 구동 방식일 때에는 전압원의 전압에 따라 제4의 스위칭 수단을 제어함으로써 상기 전압원의 전압값을 기준값으로 하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
18. 제15항에 있어서,

    제1의 구동 방식일 때에 있어서의 방전 발생시에는 상기 전류 검출 수단에 의해 검출되는 전류값에 근거하여 상기 제1의 스위칭 수단을 제어함으로써, 제1의 스위칭 수단, 리액터 및 제4의 스위칭 수단으로 이루어지는 전기 에너지 축적 회로로부터 정전류를 흘리고,

    제2의 구동 방식일 때에는 전압원의 전압에 따라 제1의 스위칭 수단 및 제4의 스위칭 수단을 제어함으로써, 상기 전압원의 전압값을 기준값으로 하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    제2의 구동 방식일 때에 있어서의 스위칭 수단의 제어는 전압원의 전압에 따라 PWM 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
20. 제15항에 있어서,

    제1의 구동 방식은 방전 가공의 거친 가공으로 하고,

    제2의 구동 방식은 방전 가공의 마무리 가공으로 하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

    제1의 구동 방식일 때에 있어서, 가공 갭의 방전 검출시에, 제2의 가공 회로 를 통한 전압 인가를 정지하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
22. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

    제1의 구동 방식일 때에 있어서, 제1의 가공 회로로부터 가공 갭에 공급하는 가공 전류의 리플분을 보정하기 위하여, 전류 검출 수단으로부터의 전류값에 따라 제2의 가공 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
23. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

    스위칭 수단의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 설치하고, 온도 부하 상황에 따라서, 제1의 가공 회로에 있어서의 제1의 스위칭 수단, 전류 검출 수단, 리액터, 상기 리액터에 잔류하고 있는 전류를 전압원에 흘리는 제2의 다이오드로 이루어지는 제1의 폐회로와, 전류 검출 수단, 리액터, 제4의 스위칭 수단, 상기 제4의 스위칭 수단으로부터 전류 검출 수단에 순방향으로 접속되는 제1의 다이오드로 이루어지는 제2의 폐회로를 전환하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,

    제1의 가공 회로, 제2의 가공 회로, 접속 수단으로 이루어지는 전원 장치를 제2의 접속 수단으로 접속함으로써 복수 설치하고, 상기 접속 수단 및 제2의 접속 수단을 전환하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
25. 제24항에 있어서,

    스위칭 수단의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 설치하고, 온도 부하 상황에 따라서, 제1의 구동 방식에 의하여 병렬 운전되는 복수의 스위칭 회로에 있어서, 정전류 제어하는 전류값의 배분을 변경하기 위하여 전환하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.
26. 제24항에 있어서,

    스위칭 수단의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 설치하고, 온도 부하 상황에 따라서 제1의 구동 방식에 의하여 운전되는 스위칭 회로와, 제2의 구동 방식에 의하여 운전되는 스위칭 회로가 혼재하는 전원 장치에 있어서, 제1의 구동 방식과 제2의 구동 방식을 서로 전환하는 것을 특징으로 하는 방전 가공기의 전원 제어 방법.

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