KR930009372B1

KR930009372B1 - 방전가공장치의 파형제어장치

Info

Publication number: KR930009372B1
Application number: KR1019900010672A
Authority: KR
Inventors: 요시히데 긴하라; 모리히사 니시가와; 요시오 모자끼
Original assignee: 미쓰비시 뎅끼 가부시끼가이샤; 시기 모리야
Priority date: 1989-08-08
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1993-10-02
Also published as: EP0412262B1; DE69004886D1; KR920002261A; JPH0761568B2; US5083001A; EP0412262A1; JPH0373220A; DE69004886T2

Abstract

내용 없음.

Description

방전가공장치의 파형제어장치

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예를 표시하는 회로도.

제 2a~g 도는 제 1 도의 회로도의 전류파형 및 스위칭 소자의 타이밍등을 설명하기 위한 타이밍챠트.

제 3 도~제 5 도는 제 1 실시예의 변형예를 표시하는 회로도.

제 6 도는 본 발명의 제 2 실시예를 표시하는 회로도.

제 7a~g 도는 제 6 도의 회로의 전류파형 및 스위칭 소자의 타이밍등을 설명하기 위한 타이밍챠트.

제 8 도~제 11 도는 제 2 실시예의 변형예를 표시하는 회로.

제 12 도는 본 발명의 제 3 실시예를 표시하는 회로도.

제 13a~g 도는 제 12 도의 회로의 전류파형 및 스위칭 소자의 타이밍등을 설명하기 위한 타이밍챠트.

제 14 도~제 16 도는 제 3 실시예의 변형예를 표시하는 회로도.

제 17 도는 본 발명의 제 4 실시예를 표시하는 회로도.

제 18 도는 허용 인덕턴스치의 영역도.

제 19 도는 인덕턴스치 변경제어회로의 한 실시예를 표시하는 구성도.

제 20 도는 본 발명의 제 5 실시예를 표시하는 회로도.

제 21 도는 제 5 실시예의 동작을 표시하는 타이밍챠트.

제 22 도는 허용 인덕턴스치의 영역도.

제 23 도는 제 5 실시예의 발진제어회로의 구성도.

제 24 도는 종래의 파형제어회로도.

제 25 도 및 제 26 도는 제 24 도의 회로에 있어서 타이밍챠트.

제 27 도는 종래의 다른예를 표시하는 회로도.

제 28 도는 제 27 도의 회로에 있어서 타이밍챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전극 2 : 피가공물

3 : 발진제어회로 7 : 인덕턴스치 변경제어장치

10,10A,10B : 제 1의 직렬체 12,12A : 제 2의 직렬체

13 : 제 3의 직렬체 14~19 : 접속점

본 발명은, 방전가공장치의 파형제어장치에 관한 것이다.

방전가공장치의 파형제어장치는, 소망의 전류피크치(I_P)를 갖는 제어된 펄스상의 전류파형을, 설정된 ON-OFF시간에 따라서, 전극과 피가공물간의 극간에 공급하고 방전을 생기게 하고, 이것에 의하여 피가공물을 소망의 형상으로 가공하는 것이다.

제 24 도는 예를들면 특개소 49-43297호, 실공보 57-33950호 공보에 의하여 알려져 있는 종래의 파형제어장치의 회로도이다.

도면에 있어서, 1은 전극, 2는 전극(1)에 의하여 가공되는 피가공물, B₁은 전압(E₁(V))의 직류전원, B₂는 전압(E₂(V))의 보조전원, L₁은 자기 에너지 저장체를 구성하는 초크 인덕숀코일, S₁은 코일(L₁)에 흐르는 전류를 소망의 값에 제어하는 라인 브레이커, S₂는 도시하지 않은 펄스발생기에 의하여 ON-OFF제어되는 라인 브레이커, D₁및 D₂는 다이오드이다.

상기 회로에 의한 라인 브레이커(S₁,S₂)의 ON-OFF타이밍 및 코일(L₁)에 흐르는 전류(i_L1)의 파형은 제 25 도, 제 26 도에 표시되어 있고, 제 25 도는 마감가공의 경우에 대응하고, 제 26 도는 거친가공의 경우에 대응한다. 또, 라인 브레이커(S₁,S₂)의 도통상태는 I에서, 비도통상태는 O으로 표시되어 있다.

이같은 회로구성에 있어서는, 코일(L1)은 전극(1)과 라인 브레이커(S₁)에 직렬로 접속되어 있기 때문에, 코일(L₁)은 에너지 저장장치로써 작동한다. 이 코일(L1)에 있어서 전류변화는, 라인 브레이커(S₁)가 ON인때, 코일(L₁)의 전류는 라인 브레이커(S₂)가 ON이 되고 있는 동안, 실질적으로 증가하고, 한편 라인 브레이커(S₂)가 OFF되어 있는 동안, 실질적으로 일정하게 유지된다. 라인 브레이커(S₁)가 OFF인 때는, 코일(L₁)의 전류는 라인 브레이커(S₂)의 ON 또는 OFF의 어느것인가의 경우에 있어서도 감소한다.

종래예와 같이, 방전전류의 제한소자로써 코일을 사용한 회로의 경우, 전류제한 소자에 저항을 사용하는 회로방식에 비하여, 저항에서 소비하는 에너지분만큼 에너지 전략화를 도모할 수가 있다는 장점이 있다. 그러나, 상기 회로에서는, 라인 브레이커(S₂)를 OFF로 하였을때, 파형제어(1), 피가공물(2)에 접속하여 있는 배선의 인덕턴스(L₃)에 의하여 고전압이 발생하고, 라인 브레이커(S₂)를 MOSFET(전계효과 트랜지스터)나 기타의 트랜지스터등의 스위칭 소자에서 구성한 경우, 해당 소자의 내전압 파괴를 일으킬 가능성이 있고, 신뢰성을 저하시킨다는 문제가 있다.

제 27 도는 상기 회로에 있어서 라인 브레이커에 대신하여, 트랜지스터에 의한 스위칭 소자(TR₁,TR₂)를 사용한 종래의 회로 구성예이다. 스위칭 소자(TR₂)는 발진제어회로(3)에 의하여 ON-OFF 제어되도록 되어 있다.

또, 제 28 도는 극간전압, 방전전류 및 스위칭 소자(TR₁,TR₂)의 ON-OFF 타이밍, 및 코일(L₁)을 흐르는 전류파형을 표시한 것이다.

여기에서 설명하는 방전전류 파형예는 전극의 저소모특성에 효과가 있는 스로프콘트롤 방식이라 불리워지는 것으로써, 기저전류(I_B)치라 불리우는 값까지 급준하게 전류를 높이고, 그후 결정되어진 증가율에서 전류를 전류 피크치(I_P)까지 증가시켜가는 파형제어방식의 경우이다.

즉, 기간(t₁)에서는, 스위칭 소자(TR₁)는 코일(L₁)을 흐르는 전류가 I_B값으로 되도록 ON-OFF 제어하고 있다.

기간(t₂)은 보조전류(B₂), 스위칭 소자(TR₁), 코일(L₁), 다이오드(D₁)의 경로를 전류가 증가하여 흐른다.

그 증가율을 코일(L₁)의 인덕턴스를 L(μH)로 하면,

에서 표시된다.

기간(t₃)은 직류전원(B₁), 다이오드(D₂), 코일(L₁), 다이오드(D₁)의 경로를 전류가 감소하여 흐른다. 그 감소율은

에서 표시된다.

시각(t₄)에서 스위칭 소자(TR₂)가 ON하고, 극간에 무부하전압(E₁)(V)이 인가된다.

시각(t₅)에서 극간에 방전이 생기면, 기간(t₆)에서는 직류전원(B₁), 보조전류(B₂), 스위칭 소자(TR₁), 코일(L₁), 전극(1), 피가공물(2), 스위칭 소자(TR₂)의 경로를 전류가 증가하여 흐른다.

그 증가율은 방전아크전압을 V_arc로 하면,

로 된다.

기간(t₇)에서 스위칭 소자(TR₁)가 OFF하면, 다이오드(D₂), 코일(L₁), 전극(1), 피가공물(2), 스위칭 소자(TR₂)의 경로를 전류가 감소하며 흐른다. 그 감소율은,

으로 된다.

시각(t₈)에서 스위칭 소자(TR₁,TR₂)가 함께 OFF하면, 기간(t₉)의 동안, 방전전류는 차단되고, 코일(L₁)을 흐르고 있던 전류(I_L)는 직류전원(B₁), 다이오드(D₂), 코일(L₁), 다이오드(D₁)의 경로를 I_B(A)로 될때까지 감소하면서 흐른다.

그 감소율은,

로 된다.

따라서, I_L이 I_P로부터 I_B로 될 때까지의 시간(T)은

로 된다.

그러나, 제 28 도에 표시한 것과 같이 I_B≤I_P(I_P≥0) 되는 I_B치가 존재하고, 어느 증가율에서 전류를 증가시켜서 가는 것과 같은 스로프콘트롤 방식의 파형제어를 행하는 경우, 부부하의 인가 타이밍은 I_L=I_B의 조건이 필요하게 된다. 그 때문에, 제 27 도의 회로에서는, 방전전류의 휴지시간을 상기(6)식의 T보다 작게 할 수 없다는 문제가 있다.

시간(T)을 작게 하기 위하여는 저항을 기간(T₉)의 동안, 경로중에 삽입하여 에너지를 열로 변환시키면 좋으나, 그것에는 상술한 에너지 절약의 장점이 없어진다.

따라서, 본 발명의 목적은, 첫째로 트랜지스터(TR₂)에 대한 고전압의 발생을 방지하고, 기저전류(I_B)의 상승이 빠르고, 차단전류의 감소시간이 짧은등 파형제어방식에 적합한 회로를 제공하는 것에 있다.

둘째로, 휴지시간이나 전류리플율의 제한을 최소한으로하여 에너지 절약화를 달성할 수 있는 회로를 제공하는 것에 있다.

셋째로, 전류용량의 작은 보조전원 B₂의 사용을 가능하게하여 값산 회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 기타의 목적은, 아래에 설명하는 실시예 및 도면에 의하여 명백하게 된다. 본 발명에 관한 방전가공장치의 파형제어장치는, 제 1의 수단으로써, 제 1의 직류전원에 병렬로 접속된, 스위칭 소자와 다이오드를 포함하는 제 1의 직렬체와 ; 상기 제 1의 직류전원에 병렬로 접속된 제 2의 직류전원과 스위칭 소자와 다이오드를 포함하는 제 2의 직렬체와 ; 전극 및 피가공물을 포함하고, 상기 제 1의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과, 상기 제 2의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과를 접속하는 회로중에 설치된 리엑터와 ; 상기 제 2의 직류전원과 다이오드와의 사이의 접속점과를 접속하는 회로중에 설치된 리엑터와 ; 상기 제 2의 직렬전원과 다이오드와의 사이의 접속점과, 상기 제 1의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과를 접속하는 회로중에 설치된 제 3의 스위칭 소자와 ; 상기 제 1의 직류전원과 상기 제 2의 직류전원과의 사이의 접속점과, 상기 리엑터와 상기 전극 또는 피가공물과의 사이의 접속점과를 접속하는 회로중에 설치된 제 3 의 다이오드 ; 를 포함하는 회로로써 이루어진다.

제 2의 수단은, 제 1의 직류전원에 병렬로 접속된, 각각 스위칭 소자와 다이오드를 포함하는 제 1의 직렬체 및 제 2의 직렬체와 ; 전극 및 피가공물을 포함하고, 상기 제 1의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과, 상기 제 2의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과를 접속하는 회로중에 설치된 리엑터와 ; 상기 제 1의 직렬전원과 상기 제 2의 직렬체와의 사이의 접속점과, 상기 리엑터와 상기 전극 또는 피가공물과의 사이의 접속점과를 접속하는 회로중에 직렬로 설치된 제 2의 직류전원 및 제 3의 다이오드와 ; 상기 제 2의 직류전원과 제 3의 다이오드와의 사이의 접속점과, 상기 제 1의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과를 접촉하는 회로중에 직렬로 설치된 제 3의 스위칭 소자 및 제 4의 다이오드와 ; 를 포함하는 회로로 이루어진다.

제 3의 수단은, 제 1의 직류전원에 병렬로 접속된, 스위칭 소자와 다이오드를 포함하는 제 1의 직렬체와 ; 상기 제 1의 직류전원에 병렬로 접속된, 제 2의 직류전원과 스위칭 소자와 다이오드를 포함하는 제 2의 직렬체와 ; 상기 제 1의 직류전원에 병렬로 접속된, 스위칭 소자와 다이오드를 포함하는 제 3의 직렬체와, 전극 및 피가공물을 포함하고, 상기 제 3의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과, 상기 제 2의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과를 접속하는 회로중에 설치된 제 5의 다이오드와 ; 상기 제 1의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과, 상기 제 3의 직렬체의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과의 사이에 접속된 리엑터와 ; 를 포함하는 회로로 이루어진다.

또, 본 발명에 있어서는, 이상의 제 1~제 3의 수단에 의한 각각의 회로에 있어서, 복수의 회로를 가지도록 구성된다.

더우기 또, 상기의 각 회로에 있어서 단일의 리엑터를 용량가변형으로 하고, 방전의 피크전류치에 응하여 인덕턴스치를 변경제어하도록 한다. 또, 복수의 리엑터를 사용한 경우에는, 이들의 인덕턴스치를 똑같이 하고, 1회로씩 사이클 동작시킨다.

제 1 도의 회로에 있어서는, 전극 및 피가공물과의 배선의 인덕턴스에 의한 고전압은, 제 2의 직렬체의 다이오드(D₂₀)와, 제 2의 직류전원(B₂₀), 제 3의 다이오드(D₃₀)을 경유하여 제 1의 직류전원(B₁₀)의 쪽에 흐르므로, 트랜지스터에 의한 스위칭 소자(TR₂)에 상기 고전압이 걸리는 일은 없다.

또 방전의 발생하고 있지 않는 정상시에 있어서, 스위칭 소자(TR₃)를 스위칭 시키는 것에 의하여 제 2의 직류전원의 전압을 리엑터(L₂)에 가하고, 리엑터(L₂)에 흐르는 전류(기저전류(I_B))를 일정하게 유지하고 있다. 따라서, 방전의 개시와 동시에 스위칭 소자(TR₃)를 OFF하고, 스위칭 소자(TR₁)를 스위칭 시키는 것에 의하여, 리엑터(L₂)에 흐르고 있던 기저전류(I_B)는 순간적으로 급히 상승한다.

방전기간이 지나면 스위칭 소자(TR₂)가 OFF하는 것에 의하여, 피크전류(I_P)는 리엑터(L₂), 제 3의 다이오드(D₃₀)를 경유하여 제 1의 직류전원의 쪽에 환류하므로, 급속히 감소한다. 휴지기간에서는 재차 리엑터(L₂)의 전류는 기저전류(I_B)에 유지된다.

제 2, 제 3의 회로에 있어서도 거의 상기와 마찬가지의 동작을 행한다.

단, 제 2의 회로에서는 무부하전압이 제 1의 직류전원의 전압(V₁₀)으로부터 제 2의 직류전원의 전압(V₂₀)을 뺀값 V₁₂=V₁₀-V₂₀으로 되고, 제 1의 회로의 경우보다도 무부하전압을 낮게 할 수가 있다.

제 3의 회로에서는, 제 2의 직류전원에 흐르는 전류가 차단 전류만으로 되고, 제 1, 제 2의 회로의 것보다도 제 2의 직류전원의 전류용량은 작아도 된다.

다음에, 리엑터(L₂)의 인덕턴스를 변경제어가능한 구성으로하면, 허용 인덕턴스치는 후술의 (11)식에서 부여되는 영역내에 있으며, I_P치에 응하여 변경가능하기 때문에, I_P치의 넓은 영역에 있어서 휴지시간이나 전류리플율의 제한을 최소한으로 하여 에너지전략화를 달성할 수가 있다. 또, 복수의 인덕턴스치의 같은 리엑터를 가지는 복수의 회로구성으로 하면, 1회로씩 사이클 동작시키는 것에 의하여, 휴지시간의 짧음, 전류리플율의 작은 방전전류파형이 얻어진다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의하여 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예를 표시하는 회로도이다.

도중의 스위칭 소자 MOSFET를 사용한 경우이나, 다른 반도체 스위치와 같은 전기 스위치를 사용한 경우에서도 마찬가지로 생각 할 수 있다.

제 1 도에 있어서, 제 1의 직류전원(B₁₀)에는, 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)를 포함하는 제 1의 직렬체(10)를 병렬로 접속한다. 또, 제 2의 직류전원(B₂₀)과, 다이오드(D₂₀)와, 스위칭 소자(TR₂)를 포함하는 제 2의 직렬체(12)를 제 1의 직류전원(B₁₀)에 병렬로 접속한다.

다음에, 제 2의 직렬체(12)의 제 2의 직류전원(B₂₀)과 다이오드(D₂₀)간의 접속점(14)과, 제 1의 직렬체(10)의 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)간의 접속점(15)과의 사이에 제 3의 스위칭 소자(TR₃)를 접속한다.

다시금, 전극(1)과 접속점(15)과의 사이에 출력단자(20)를 사이에 두고 리엑터(L₂)를 접속하고, 다이오드(D₂₀)와 스위칭 소자(TR₂)간의 접속점(16)과 피가공물(2)과의 사이를 출력단자(21)를 사이에 두고 접속하고 극간에 가공전류를 공급한다.

제 3의 다이오드(D₃₀)는 리엑터(L₂)와 전극(1)간의 접속점(17), 즉 리엑터(L₂)의 출력단자(20)측과, 제 1의 직류전원(B₁₀)과 제 2의 직류전원(B₂₀)간의 접속점(18)과의 사이에 접속한다. 도중, 100 및 101은 각각 전극(1), 피가공물(2)과의 배선에 의한 인덕턴스이다. 제 1의 직류전원(B₁₀)의 전압은 60~150V정도로 선택하고, 제 2의 직류전원(B₂₀)의 전압은 5~30V정도로 선택한다.

제 2a 도는 본 발명의 파형제어장치가 출력하고자 하는 대표적인 전류파형을 표시한 것이다.

이 경우, 기저전류(I_B)는 피크전류(I_P)의 1/3 정도에 선택되고, 될 수 있는한 순식간에 상승하는 것이 요구된다. 스로프전류의 각도(θ)는 전류를 일정 속도에서 증가시키는 증가율이다. 단일의 방전은 방전기간(T₁), 휴지기간(T₂)로서 표시한다.

제 2b 도는 실제의 출력전류(방전전류)파형을 표시하고 있고, 제 2c 도는 리엑터(L₂)의 전류파형을 표시하고 있다. 동도의 22는 기저전류(I_B)를 표시하고 있다.

제 2d 도는 극간전압의 인가타이밍을, 제 2e,f,g 도는 각기 스위칭 소자(TR₁,TR₂,TR₃)의 스위칭의 타이밍을 표시하고 있다.

제 1 도의 회로에 있어서, 방전이 발생하고 있지 않은 정상시 즉, 전극(1)과 피가공물(2) 사이가 절연상태로서 전류가 흐르지 않는 상태에 있어서는, 스위칭 소자(TR₃)는 스위칭을 하고 있고, 한쪽 스위칭 소자(TR₁,TR₂)는 OFF로 되어 있다.

따라서, 스위칭 소자(TR₃)가 ON되어 있을때에는 기저전류(I_B)가 리엑터(L₂), 다이오드(D_30'), 제 2의 직류전원(B_20'), 스위칭 소자(TR₃)의 경로를 통하고, 스위칭 소자(TR₃)가 OFF의 때는 리엑터(L₂), 다이오드(D₃₀)의 제 1의 직류전원(B₁₀), 다이오드(D₁₀)의 경로를 통하고, 리엑터(L₂)에 흐르는 전류를 일정하게 유지하고 있다.

제 2g 도의 시각(t₁₁)에 있어서 스위칭 소자(TR₂)가 ON이 되면, 동도(d)에 표시하는 것과 같이 출력단자(20,21)간에, 즉 전극(1)과 피가공물(2)의 사이에 전압이 걸린다. 이 전압은 제 1의 직류전원(B₁₀)의 전압(V₁₀)으로 된다.

이 전압을 무부하전압이라 하고, 이 시점에서는 방전은 발생하고 있지 않다. 다음에, 시각(t₁₂)에 있어서 방전이 발생하면, 우선 스위칭 소자(TR₃)를 OFF로 하여, 스위칭 소자(TR₁)를 스위칭 시킨다. 이 스위칭의 상태는 제 2e 도에, 또 이때의 출력전류는 제 2b 도에 표시한 것과 같다.

여기에 있어서 전극(1)과 피가공물(2)과의 사이의 극간 전압은 무부하전압(V₁₀)으로부터 25~40V 정도의 방전전압(V₁₁)으로 되어, 다이오드(D₃₀)에 흐르고 있던 기저전류(I_B)는 출력단자(20)를 거쳐 전극(1)쪽으로 흐른다. 기저전류(I_B)는 리엑터(L₂)에 기히 전류가 흐르고 있기 때문에 제 2b 도의 23과 같이 순간적으로 급히 상승한다. 스로프전류는 동도의 24와 같이 스위칭을 반복하여 상승하고, 피크전류(I_P)에 달하면 일정의 전류(25)를 유지하도록 스위칭 소자(TR₁)가 스위칭을 행한다. 방전기간(T₁)이 지나면, 스위칭 소자(TR₂)는 제 2g 도의 시각(t₁₃)에 있어서 OFF로 된다. 출력단자(20,21)와, 전극(1), 피가공물(2)과의 사이의 배선의 인덕턴스(100,101)에 의하여, 전극(1)에 흐르고 있던 전류가 다이오드(D₂₀), 제 2의 직류전원(B₂₀), 다이오드(D₃₀)를 흘러, 제 2b 도의 26과 같이 급속히 감소한다. 이 전류를 차단전류라 부른다.

이때 다이오드(D₃₀)에서는 제 2c 도의 27과 같이 전류가 순방향으로 흐르고 있어 도통의 상태 전류가 애노드에서 캐소드로 흐르는 상태에 있으므로, 상기 차단전류(26)는 다이오드(D₃₀)를 역방향으로 흐를수가 있다.

따라서, 스위칭(TR₂)에 걸리는 서지전압은 제 1의 직류전원(B₁₀)의 전압(V₁₀)과, 제 2의 직류전원(B₂₀)의 전압(V₂₀)의 합에 크램프되므로, 고전압은 발생하지 않는다.

리엑터(L₂)의 전류는, 기간(T₃)(시각(t₁₃))에서 시각(t₁₄)의 사이에 있어서 스위칭 소자(TR₁,TR₂,TR₃)는 모두 OFF로 되고, 제 2c 도의 27에서 표시하는 것과 같이 감소한다.

이것은, 제 1 도에 있어서 스위칭 소자(TR₂)가 OFF하는 것에 의하여 피크전류(I_P)가 리엑터(L₂)와 다이오드(D₃₀), 제 1의 직류전원(B₁₀), 다이오드(D₁₀)를 전류가 통하여 환류하는 것에 의하여 신속하게 감소한다. 이 피크전류(I_P)가 기저전류(I_B)까지 감소하였을 때, 제 2g 도의 시각(t₁₄)에 있어서 스위칭 소자(TR₃)가 스위칭을 행하고, 리엑터(L₂)의 전류를 기저전류(I_B)에 유지한다.

이상과 같은 스위칭의 타이밍에 의하여 방전가공의 전류파형을 제어하고, 전극(1)의 소모가 적은, 가공속도의 빠른 최적의 방전전류를 출력할 수가 있다.

다음에, 제 3 도는 제 1 도의 스위칭 소자(TR₁,TR₂,TR₃)와 다이오드(D₁₀,D₂₀,D₃₀) 및 제 2의 직류전원(B₂₀)의 위치를 변경한 변형예이며, 제 1 도의 회로와 동등의 동작을 한다.

제 4 도는 제 1 도의 스위칭 소자에 P채널 MOSFET를 사용한 다른 변형예이며, 제 1의 직류전원(B₁₀), 제 2의 직류전원(B₂₀)의 극성을 반전시켜 접속하는 것에 의하여, 제 1 도의 회로와 동등의 동작을 한다.

제 5 도는 제 1 도의 회로를 2회로 지닌 다시금 다른 변형예를 표시하는 것으로, 이 경우, 스위칭 소자(TR₁₁)와 다이오드(D₁₁)의 직렬체(10A)와, (TR₁₂)와 다이오드(D₁₂)의 직렬체(10B)의 2개의 리엑터(L₂)를 제 1의 직류전원(B₁₀)에 병렬로 접속하여, 각각의 직렬체(10A,10B)에 대하여 스위칭 소자(TR₁₃)와 리엑터(L_2A), 스위칭 소자(TR₃₂)와 리엑터(L_2B)를 병렬로 접속한 것이다.

이와 같은 2회로(A,B)를 지닌 구성으로 하는 것에 의하여, 각각 독립하여, 또는 동시에 스위칭 시킬수가 있고, 제 1 도의 회로에 비하여 다음과 같은 이점을 가진다.

즉, 제 2 도(1)에 표시한 환류전류(27)의 감소시간이 긴때에는 다음의 방전까지는 기저전류(I_B)에 감소하지 않는 경우가 발생하나, 상기 회로(A,B)를 서로 스위칭시키는 것에 의하여 감소시간을 충분히 길게 할 수가 있어, 리엑터의 인덕턴스가 큰때, 혹은 제 2a 도의 휴지시간(T₂)이 짧은 때에 유효하다. 또, 리엑터의 인덕턴스를 각각 다르게 하면, 회로(A)에서는 제 1 도의 회로와 동등의 동작을 행하고, 피크전류(I_P)가 큰때에 동작하고, 또 예를 들면 리엑터(L_2B)를 리엑터(L_2A)에 비하여 큰 인덕턴스로 하면, 회로(B)에서는 작은 출력전류에 있어서도 리플이 적은 안정된 출력전류를 공급할 수가 있다.

여기에서는 2회로의 경우를 표시하였으나, 복수의 회로에 있어서도 상기와 동등의 효과를 나타낸다. 다음에, 제 6 도는 본 발명의 제 2 실시예를 표시하는 회로도이다.

이 제 2 실시예에서는, 제 1 도의 회로와 다른점은 제 2의 직렬체(12A)가 다이오드(D₂₀)와 스위칭 소자(TR₂)를 포함하는 것만으로 이루어지며, 제 2의 직류전원(B₂₀)이 제 3의 다이오드(D₃₀)와 직렬로 접속되어 있다.

다시금, 제 2의 직류전원(B₂₀)과 다이오드(D₃₀)와의 사이의 접속점(14)과, 제 1의 직렬체(10)의 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)간의 접속점(15)과의 사이에 스위칭 소자(TR₃)와 제 4의 다이오드(D₄₀)를 직렬로 접속하고 있다. 기타의 구성은 제 1 도와 마찬가지이다.

제 7a~g 도는 제 2 실시예의 회로에 있어서 타이밍챠트이며, 제 2 도와 마찬가지의 것이다. 단, 이 경우, 무부하전압(V₁₂)이 제 1의 직류전원(B₁₀)의 전압(V₁₀)으로부터 제 2의 직류전원(B₂₀)의 전압(V₂₀)을 뺀 값, 즉 V₁₂=V₁₀-V₂₀으로 되는 점으로 다른 것 뿐이다.

이와 같이 무부하전압(V₁₂)을 제 1 도의 회로에 비하여 낮게 할 수 있으므로, 극간의 간격은 보다 미소하게 제어할 수 있고 가공정밀도의 향상을 도모할 수가 있다.

제 2 실시예에 있어서도, 방전이 발생하지 않고 있는 정상시에 있어서는, 스위칭 소자(TR₃)가 스위칭을 하고 있어, 한쪽 스위칭 소자(TR₁; TR₂)는 OFF로 되어 있다. 따라서, 스위칭 소자(TR₃)가 ON되어 있을 때는, 기저전류(I_B)가 리엑터(L₂), 제 2의 직류전원(B₂₀), 다이오드(D₄₀), 스위칭 소자(TR₃)의 경로를 거쳐, 스위칭 소자(TR₃)가 OFF의 때는 리엑터(L₂), 다이오드(D₃₀), 제 1의 직류전원(B₁₀), 다이오드(D₁₀)의경로를 거쳐, 리엑터(L₂)에 흐르는 전류를 일정하게 유지하고 있다. 방전이 발생하면, 스위칭 소자(TR₃)가 OFF하고, 스위칭 소자(TR₁)가 스위칭을 행하므로, 전극(1)과 피가공물(2)간의 극간 전압은 무부하전압(V₁₂)으로부터 25~40V정도의 방전전압(V_n)로 되어, 제 2의 직류전원(B₂₀)을 흐르고 있던 기저전류(I_B)는 출력단자(20)를 거쳐 전극(1)의 방향에 흐른다.

기저전류(I_B)는 리엑터(L₂)에 기히 전류가 흐르고 있기 때문에, 제 7b 도의 23과 같이 순간적으로 급히 상승하고, 스로프전류(24)는 스위칭을 반복하여 상승하고, 피크전류(I_P)에 달하면 스위칭에 의하여 일정의 전류(25)에 유지된다. 방전기간(T₂)이 지나면, 스위칭 소자(TR₂)는 OFF로 되어, 배선의 인덕턴스(100,101)에 의하여 전극(1)에 흐르고 있던 전류는 다이오드(D₂₀), 다이오드(D₃₀), 제 2의 직류전원(B₂₀)을 흐르고 제 7b 도의 26과 같이 감소한다. 이 차단전류는 다이오드(D₃₀)가 제 7c 도의 전류(27)가 순방향으로 흐르고 도통상태에 있으므로, 다이오드(D₃₀)를 역방향으로 흐를 수가 있다.

따라서, 스위칭 소자(TR₂)에 걸리는 서지전압은 제 1의 직류전원B₁₀)의 전압(V₁₀)에 크램프되어 고전압은 발생하지 않는다. 피크전류(I_P)는 스위칭 소자(TR₂)의 OFF에 의하여 리엑터(L₂), 제 2의 직류전원(B₂₀), 다이오드(D₃₀) 제 1의 직류전원(B₁₀), 다이오드(D₁0)를 전류가 통하여 환류하는 것에 의하여 빠르게 감소한다. 이 피크전류(I_P)가 기저전류(I_B)까지 감소한 때는 스위칭 소자(TR₃)가 다시 스위칭을 행하고, 리엑터(L₂)의 전류를 기저전류(I_B)에 유지하는 것은 제 1 도의 경우와 마찬가지이다.

다음에, 제 8 도~제 10 도는 제 2 실시예의 변형예이며, 각각 제 3 도~제 5 도에 준한 것이다.

제 11 도는 제 3 의 직류전원(D₃₀)에 환류전류만이 흐르고, 제 2의 직류전원(B₂₀)에는 차단전류가 흐르도록 하였으므로, 제 6 도의 회로와 동등의 동작을 한다.

다음에, 제 12 도는 본 발명의 제 3 실시예를 표시하는 회로도이다. 이 제 3 실시예에서는, 제 1 도의 회로와 다른점은 제 1, 제 2의 직렬체(10,12)의 외에, 다이오드(D₃₀)와 스위칭 소자(TR₃)를 포함하는 제 3의 직렬체(13)를 제 1의 직류전원(B₁₀)에 병렬로 접속한다.

그리고, 리엑터(L₂)는 접속점(15)과, 제 3의 직렬체(13)의 다이오드(D₃₀)와 스위칭 소자(TR₃)간의 접속점(19)과의 사이에 접속하고, 그 접속점(19)와 접속점(16)과의 사이에 제 5 의 다이오드(D₅₀)를 접속한 것이다. 그 외의 구성은 제 1 도와 마찬가지이다.

다이오드(D₅₀)는 스위칭 소자(TR₃)가 ON되었을때, 전극(1)과 피가공물(2)간의 전압이 내려가지 않도록 하기 위한 것이다.

제 13a~g 도는 제 3 실시예의 회로에 있어서 타이밍챠트이며, 스위칭 소자(TR₁)의 스위칭의 타이밍이 다른 외는 제 2 도와 마찬가지이다.

제 3 실시예에 있어서도, 제 1, 제 2 실시예와 같은 형태의 동작을 행한다. 단, 제 2의 직류전원(B₂₀)에 흐르는 전류는 차단전류만이며, 전류용량은 피크전류(I_P)에 비하여 훨씬 작게 되어, 따라서 제 2의 직류전원(B₂₀)의 전류용량이 작아도 된다. 또, 제 14 도~제 16 도는 제 3 실시예의 변형예이며 각각 제 3 도~제 5 도에 준한 것이다.

이상의 실시예에 있어서는, 방전전류 제한소자로써의 리엑터(L₂)는 용량불변형의 경우에서 표시하였다. 거기에서 다음에 상기(6)식에서 부여되는 전류감소시간(T)에 의하여 결정되는 허용 휴지최속시간(Y_min)을 작게하기 위하여, 용량가변형의 리엑터를 사용하는 경우에 관하여 설명한다.

제 17 도는 이 제 4 실시예를 표시하는 회로도이다. 이 회로는 이상이 각 실시예의 회로와 다르나, 그 생각하는 방법은 마찬가지로 적용할 수 있는 것이므로, 간단히 제 27 도의 회로와 마찬가지의 회로로서 설명한다.

제 17 도에 있어서, L₃는 용량가변 인덕턴스치를 지닌 리엑터이다. 7은 그 인덕턴스치의 변경제어장치이다. 이 용량가변 인덕턴스치(L)는, 허용전류리플치(

I)와 허용휴지 최소시간(T_min)에 의하여 결정된다. 스위칭 소자(TR₁)의 최소 ON시간을

T로 하면, (3)식에서 허용최소 전류리플치는

로 되고, L이 클수록 ΔI는 작게되는 것을 알 수 있다.

또, 허용휴지 최소시간(T_min은 (6)식에서 L이 작을수록 작게할 수 있는 것을 알 수 있다. 아래에 허용가능한 인덕턴스의 값을 표시한다.

허용리플율 (

I/I_P)=R)로 하면,

I/I_P×R이기 때문에, 허용리플로부터 허용되는 인덕턴스의 값(L)은

허용휴지 최소시간을 T_min으로 하면, 허용되는 인덕턴스의 값(L)은 (6)식에서

여기에서, I_B=k×I_P(k는 비례정수 k〈1)로 놓으면, 윗식은

으로 된다.

따라서, (8)식 및 (10)식에 의하여 인덕턴스치(L)는 다음과 같은 관계로 된다.

제 18 도에 (11)식에 의하여 표시되는 영역을 표시한다.

사선부(8)가 허용 인덕턴스영역이다. 이 (11)식이 R 및 T_min은 각각 I_P값에 응하여 변경하는 것이 가능하다.

예를들면, I_P값의 큰 영역에서는 I_P값은 작은 영역보다 커도 문제는 없다.

제 19 도는 용량가변형의 리엑터(L₃)와 변경제어장치(7)의 실시예를 표시하는 구성도이다.

도면에 있어서, 31은 미끄러져 움직이는 접촉자(32)의 이치에 의하여 인덕턴스치가 변경설정되는 코일, 33은 미끄러져 움직이는 접촉자(32)를 구동하는 펄스모터이다. 펄스모터(33)에의 지령은, 우선, 각 I_P값에 대응한 인덕턴스치에 상당하는 펄스수의 데이타 테이블을 기억한 ROM등의 메모리(34)로부터 지령펄스수가 비교기(35)에 보내어진다. 비교기(35)는 카운터(36)의 값과 지령과를 비교하여, 펄스모터(33)의 회전방향을 결정하고, UP/DOWN신호를 펄스모터 드라이버(37)와 카운터(36)에 보낸다. 또, 비교기(35)는 카운터(36)의 값과 지령과의 차를 취하고, 이동하는 펄스수를 발진기(38)에 지령하고, 발진기(38)은 지령된 펄스수를 펄스모터 드라이버(37)에 보내, 이 드라이버(37)에 의하여 펄스모터(33)는 는 지령된 위치에 미끄러져 움직이는 접촉자(32)를 위치결정하고 소망의 인덕턴스치를 얻을 수가 있다.

지령펄스는 카운터(36)에도 보내고, 카운터(36)는 현재치를 기억한다. 또한, 이 실시예에서는 용량가변형의 경우에서 설명하였으나, 복수개의 다른 인덕턴스치를 지닌 코일을 전환제어하도록 하여도 좋다.

다음에, 제 20 도는 본 발명의 제 5 실시예를 표시하는 회로도로, 제 4 실시예와 같이 인덕턴스치를 변경제어하는 것은 아니고, 같은 인덕턴스치를 가진 리엑터를 사용하여 복수의 회로에 구성한 것이다.

또한, 제 5 도, 제 10 도, 제 16 도의 회로는 복수의 인덕턴스를 가지는 경우이나, 인덕턴스치가 동일의 경우에는 이 제 5 실시예의 생각하는 방법을 적용할 수 있는 것이다.

제 20 도는 2회로의 경우에서 표시하고 있고, 각각의 회로의 구성요소에는 첨자 A와 B를 붙여서 동일의 기능을 행한 것을 나타내고 있다. 또한, 회로의 개입중단을 방지하기 위하여, 스위칭 소자(TR_2A,TR_2B)의 삽입위치가 제 4 실시예의 경우와 달라져 있다.

제 5 실시예에 있어서는, 1회로만을 고려한 때의 동작은 제 27 도의 경우와 동등한 것이다.

제 21 도와 같이, 이 회로는 2회로가 서로 교차하여 동작하기 때문에, 즉 1회로씩 사이클 동작하기 때문에 개개의 회로에 있어서 휴지시간이 {OFF타임×2＋ON타임＋무부하시간}분을 취할 수가 있기 때문에, (6)식에 의하여 인덕턴스(L)를 약 3배 정도 크게 할 수 있었던 경우, (7)식에 의하여 전류리플(

I)을 약 1/3정도로 작게하는 것이 가능하게 된다.

또, 제 22 도에 표시하는 것과 같이, 제 18 도에 있어서 T_min의 금지영역을 윗쪽으로 올리고, 1개의 값의 L₀에서 인덕턴스치를 변경할 필요를 없애는 것이 가능하게 된다.

다음에, 제 23 도에 의하여 스위칭 소자(TR_2A,TR_2B)와 발진제어회로(3)에 관하여 설명한다. 41은 원발진기로써, ON-OFF타임의 발진펄스를 생성하고, 각 AND게이트(42)와 게이트셀렉터(43)를 보낸다. 게이트셀렉터(43)는 원발진기(41)에 의하여 보내어진 펄스에 기동되고, 사이크리크에 각 게이트를 유효하게 하는 신호를 송출한다. 각 게이트는 유효신호와 발진펄스의 AND 조건성립에서 각 TR_2A,TR_2B,…,TR_2N은 구동한다.

이상 설명한 것과 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 얻어진다.

(1) 전극 및 피가공물에 대하는 배선의 인덕턴스(100,101)에 의한 고전압을 제 2 직렬체를 경유하여 제 1 의 직류전원전압에 크램프하는 것에 의하여, 고전압의 발생을 방지할 수가 있다.

(2) 스위칭 소자(TR₃)에 의하여 제 2 의 직류전원 또는 제 1 의 직류전원의 전압을 리엑터(L₂)에 가하여, 리엑터(L₂)에 정상 전류를 흐르도록 구성하였으므로, 기전류의 상승이 빠르고, 차단전류의 감소시간의 짧은 방전전류파형이 얻어진다.

(3) 제 2의 직류전원에 흐르는 전류는 환류전류인 전류 또는 차단전류만이며, 그 전류용량은 피크전류의 1/3이하로 작게하여도 좋으므로, 전류용량의 적은 전원의 사용이 가능하게 되고, 값싸게 할 수 있다.

(4) 이상에 의하여 신뢰성이 높은 고정밀도의 방전가공이 실현할 수 있다.

(5) 또, 방전전류제한소자로써 용량가변형의 리엑터를 사용하면, 피크전류치의 넓은 영역에 있어서 휴지시간이나 전류리플율의 제한을 최소한으로 하여 에너지 절약화를 달성할 수가 있다.

(6) 또, 인덕턴스치를 같게한 복수회로를 1회로씩 사이클 동작시키는 경우는, 인덕턴스의 변경제어가 불필요하고, 전류리플율의 작음, 안정된 재현성이 있는 최소휴지시간의 짧은 전류펄스가 얻어진다.

Claims

제 1의 직류전원(B₁₀)에 병렬로 접속된, 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)를 포함하는 제 1의 직렬체(10)와 ; 상기 제 1의 직류전원(B₁₀)에 병렬로 접속되어 있되 제 2의 직류전원(B₂₀)과 스위칭 소자(TR₂)와 다이오드(D₂₀)를 포함하는 제 2의 직렬체(12)와 ; 전극(1) 및 피가공물(2)을 포함하고, 상기 제 1의 직렬체(10)의 상기 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)와의 사이의 접속점(15)과 상기 제 2의 직렬체(12)의 상기 스위칭 소자(TR₂)와 다이오드(D₂₀)와의 사이의 접속점(14)과를 접속하는 회로중에 설치된 리엑터(L₂)와 ; 상기 제 2의 직류전원(B₂₀)과 다이오드(D₂₀)와의 사이의 접속점(14)과, 상기 제 1의 직렬체(10)의 상기 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)와의 사이의 접속점(15)과를 접속하는 회로중에 설치된 제 3의 스위칭 소자(TR₃)와 ; 상기 제 1의 직류전원(B₁₀)과 상기 제 2의 직류전원(B₂₀)과의 사이의 접속점(18)과, 상기 리엑터(L₂)와 상기 전극(1) 또는 피가공물(2)과의 사이의 접속점(17)과를 접속하는 회로중에 설치된 제 3의 다이오드(D₃₀)와를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공장치의 파형제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1의 직렬체(10)가 복수의 직렬체(10A,10B)를 포함하되, 해당 직렬체와 동수의 상기 리엑터(L_2A,L_2B) 및 제 3의 스위칭 소자(TR₃₁,TR₃₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공장치의 파형제어장치.
제 1의 직류전원(B₁₀)에 병렬로 접속된, 각각 스위칭 소자(TR₁,TR₂)와 다이오드(D₁₀,D₂₀)를 포함하는 제 1의 직렬체(10) 및 제 2의 직렬체(12A)와 ; 전극(1) 및 피가공물(2)을 포함하고, 상기 제 1의 직렬체(10)의 상기 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)와의 사이의 접속점(15)과 상기 제 2의 직렬체(12A)의 상기 스위칭 소자(TR₂)와 다이오드(D₂₀)와의 사이의 접속점(16)과를 접속하는 회로중에 설치된 리엑터(L₂)와 ; 상기 제 1의 직류전원(B₁₀)과 상기 제 2의 직렬체(12A)와의 사이의 접속점(18)과, 상기 리엑터(L₂)와 상기 전극(1) 또는 피가공물(2)과의 사이의 접속점(17)과를 접속하는 회로중에 직렬로 설치된 제 2의 직류전원(B₂₀) 및 제 3의 다이오드(D₃₀)와 ; 상기 제 2의 직류전원(B₂₀)과 제 3의 다이오드(D₃₀)와의 사이의 접속점(14)과, 상기 제 1의 직렬체(10)의 상기 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)와의 사이의 접속점(15)과를 접속하는 회로중에 직렬로 설치된 제 3의 스위칭 소자(TR₃) 및 제 4의 다이오드(D₄₀)와를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공장치의 파형제어장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제 1의 직렬체(10)가 복수의 직렬체를 포함하되, 해당 직렬체와 동수의 상기 리엑터(L_2A,L_2B), 제 3의 스위칭 소자(TR₃₁,TR₃₂) 및 제 4의 다이오드(D₄₁,D₄₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공장치의 파형제어장치.
제 1의 직류전원(B₁₀)에 병렬로 접속된 스위칭 소자(TR₁)와 다이오드(D₁₀)를 포함하는 제 1의 직렬체(10)와 ; 상기 제 1의 직류전원(B₁₀)에 병렬로 접속되어 있되 제 2의 직류전원(B₂₀)과 스위칭 소자(TR₂)와 다이오드(D₂₀)를 포함하는 제 2의 직렬체(12)와 ; 상기 제 1의 직류전원에 병렬로 접속되어 있되, 스위칭 소자(TR₃)와 다이오드(D₃₀)를 포함하는 제 3의 직렬체(13)와 ; 전극(1) 및 피가공물(2)을 포함하고, 상기 제 3의 직렬체(13)의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점(19)과 상기 제 2의 직렬체(12)의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점과를 접속하는 회로중에 설치된 제 5의 다이오드(D₅₀)와 ; 상기 제 1의 직렬체(10)의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점(15)과, 상기 제 3의 직렬체(13)의 상기 스위칭 소자와 다이오드와의 사이의 접속점(19)과의 사이에 접속된 리엑터(L₂)와를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공장치의 파형제어장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제 1의 직렬체(10) 및 제 3의 직렬체(13)가 각각 동일 복수의 직렬체를 포함하되, 해당 복수의 직렬체와 동수의 상기 리엑터(L_2A,L_2B) 및 제 5의 다이오드(D₅₁,D₅₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공장치의 파형제어장치.
제 1 항, 제 3 항, 또는 제 5 항에 있어서, 상기 리엑터를 용량가변형으로 하고, 그 인덕턴스치가 방전전류피크치에 따라 변경제어되는 것을 특징으로 하는 방전가공장치의 파형제어장치.
제 2 항 또는 제 4 항, 또는 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 리엑터가 동일의 인덕턴스치를 가지고, 1회로씩 사이클 동작시키는 것을 특징으로 하는 방전가공장치의 파형제어장치.