KR950004763B1 - 방전가공장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

방전가공장치

제1도는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2를 도시한 방전가공장치의 가공 간극 전압인가회로의 블럭 구성도.

제2도는 제1도에 도시한 블럭 구성도에 있어서 가공 전극의 전압파형도 및 전류파형도.

제3도는 본 발명의 실시예 1을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우를 대비해서 도시한 전극과 피가공물 사이의 전압 및 전류파형도.

제4도는 본 발명의 실시예 2에 있어서 충격계수와 가공 간극의 전압의 관계를 도시한 파형도.

제5도는 본 발명의 실시예 2에 있어서 충격계수를 변화시키는 방법을 도시한 설명도.

제6도는 본 발명의 실시예 3을 도시한 방전가공장치의 가공 간극 전압인가회로의 블럭 구성도.

제7도는 제6도에 도시한 블럭도에 있어서 가공 간극의 전압파형도.

제8도는 본 발명의 실시예 4를 도시한 방전가공장치의 가공 간극 전압인가회로의 블럭 구성도.

제9도는 종래의 방전가공장치의 가공 간극 전압인가회로의 블럭 구성도.

제10도는 제9도에 도시한 블럭 구성도의 동작 흐름도.

제11도는 제9도에 도시한 블럭 구성도에 있어서의 가공 간극의 전압 파형도 및 전류 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전극 3 : 제1직류전원

12 : 스위치회로 13 : 스위치회로

14 : 스위치회로 15 : 스위치회로

16 : 저항기 17 : 저항기

21 : 구동회로 22 : 구동회로

23 : 구동회로 24 : 구동회로

26 : 제어회로 28 : 정류회로

29 : 제2직류전원 31 : 스위칭부재

32 : 스위칭 구동수단 33 : 저항기

35 : 스위칭 부재 충격계수 제어수단 41 : 고주파 발진기

503 : 톱니형상파 발생기 504 : 전압비교기

505 : 증폭기

본 발명은 피가공물의 가공면의 가공 품질을 향상시킨 방전가공장치에 관한 것이다.

제9도는 일본국 특허공개공보 소화61-4620호에 개시된 종래의 방전가공장치에 있어서의 가공 간극 전압인가회로의 블록 구성도이다. 또한, 이 가공 간극 전압인가회로는 피가공물과 방전가공장치의 전극 사이의 가공 간극에 인가하는 전압을 발생하는 회로이다.

제9도에 있어서, (1)은 전극, (2)는 피가공물, (3)은 출력전압이 E₁인 제1직류전원, (12)∼(15)는 각각 스위치회로 예를 들면 반도체 스위칭소자이다.

반도체 스위칭소자(12)와 저항기(16)의 직렬체는 제1직류전원(3)의 양극과 전극(1) 사이에 접속되고, 반도체 스위칭소자(14)와 저항기(17)의 직렬체는 제1직류전원(3)의 양극과 피가공물(2) 사이에 접속되어 있다.

또한, 저항기(16) 및 저항기(17)에 의해 저항회로가 구성된다.

또, 반도체 스위칭소자(13)은 제1직류전원(3)의 음극과 전극(1) 사이에 접속되고, 반도체 스위칭소자(15)는 제1직류전원(3)의 음극과 피가공물(2) 사이에 접속되어 있다.

(7)은 출력전원 E₃인 제3직류전원, (18)은 반도체 스위칭소자이다. 그리고, 제3직류전원(7), 반도체 스위칭소자(18), 저항기(19) 및 다이오드(20)의 직렬체는 전극(1)과 피가공물(2) 사이에 접속되어 있다.

또한, 다이오드(20)은 이 직렬체에 있어서 전극(1)에서 피가공물(2)를 향해서 전류가 흐르는 방향으로 부착되어 있다.

또, (21)∼(25)는 각각 반도체 스위칭소자(12)∼(15) 및 반도체 스위칭소자(18)을 구동하는 구동회로이다.

(26)은 구동회로(21)∼(25)에 제어신호를 부여하고, 반도체 스위칭소자(12)∼(15) 및 반도체 스위칭소자(18)의 온/오프(ON/OFF)제어를 실행하는 제어회로이다.

또한, 제3직류전원(7)의 출력전압 E₃은 제1직류전원(3)의 전압 E₁보다 높고, 저항기(19)의 저항값은 저항기(16) 및 저항기(17)의 저항값보다 충분히 작은 값으로 설정되어 있다.

또, (927)은 전극(1)의 전압을 제어회로(26)으로 전달하는 신호선이고, (928)은 피가공물(2)의 전압을 제어회로(26)으로 전달하는 신호선이다.

그리고, (929)는 제어회로(26)에서 출력되는 제어신호를 구동회로(21) 및 (24)로 전달하는 신호선이고, (930)은 제어회로(26)에서 출력되는 제어신호를 구동회로(22) 및 (23)으로 전달하는 신호선이다.

또, (931)은 제어회로(26)에서 출력되는 제어신호를 구동회로(25)로 전달하는 신호선이다.

다음에, 제9도에 도시한 가공 간극 전압인가회로의 동작에 대해서 설명한다. 제9도에 있어서, 제어회로(26)에 의해 반도체 스위칭소자(12) 및 (15)가 동시에 온/오프동작하고 반도체 스위칭소자(13) 및 (14)가 동시에 온/오프하도록 제어됨과 동시에, 반도체 스위칭소자(12) 및 (13)은 서로 상보적으로 온/오프동작하고 반도체 스위칭소자(14) 및 (15)는 서로 상보적으로 온/오프동작하도록 제어된다.

또, 반도체 스위칭소자(13) 및 (14)가 온하여 전극(1)에 비해서 피가공물(2)에 높은 전압이 인가된 상태, 즉 정의 전압이 가공 간극에 인가된 상태에서 방전이 개시되면, 반도체 스위칭소자(18)이 온하여 제3직류전원(7)의 전압 E₃이 피가공물(2)와 전극(1) 사이에 인가되고 피가공물(2)와 전극(1) 사이에 큰 방전전류가 흐른다.

그리고, 소정시간 경과후 반도체 스위칭소자(13) 및 (14)를 오프시킴과 동시에 반도체 스위칭소자(18)도 오프시키도록 제어회로(26)에 의해 제어된다.

또한, 방전에 의한 피가공물(2)의 가공은 반도체 스위칭소자(13) 및 (14)가 온하여 가공 간극에 정의 전압이 인가된 상태일때에 실행된다. 그리고, 반도체 스위칭소자(12) 및 (15)가 온하여 피가공물(2)에 비해서 전극(1)의 전압이 높은 전압이 인가되는 상태, 즉 부의 전압이 가공 간극에 인가되는 상태일 때 피가공물(2)와 전극(1) 사이에 인가되는 평균 전압의 치우침이 감소하는 방향으로 시정되어 전해(電解) 현상이나 전식(電蝕) 현상이 경감된다.

다음에, 제9도에 도시한 종래 장치의 가공 간극 전압인가회로의 동작에 대해서 제10도에 도시한 동작 흐름도, 제11도(a) 및 제11도(b)에 도시한 가공 간극의 전압 파형도 및 전류 파형도에 의해 설명한다.

가공 간극 전압인가회로에 동작개시명령이 부여되면 제10도에 있어서 스텝 S200에서 스텝 S201로 이행한다.

스텝 S201에서는 반도체 스위칭소자(12) 및 (15)가 온하고 반도체 스위칭소자(13), (14) 및 (18)이 오프한다.

이 상태에서는 반도체 스위칭소자(12) 및 저항기(16)을 거쳐서 제1직류전원(3)의 양극의 전압이 전극(1)에 인가되고, 반도체 스위칭소자(15)를 거쳐서 제1직류전원(3)의 음극의 전압이 피가공물(2)에 인가된다.

스텝 S201에서 스텝 S202로는 즉시 이행한다. 그리고, 스텝 S202에서는 스텝 S201에서 설정된 상태인채로 기간 T₁동안 머물고 다음의 스텝 S203으로 진행한다.

또한, 스텝 S202에 머무는 기간 T₁동안에 있어서는 제11도(a) 및 제11도(b)에 도시한 바와 같이 방전이 발생할 때까지 -E₁의 전압이 가공 간극에 발생하고, 방전이 개시되면 -E₁의 전압이 발생한다.

또, 방전이 개시되고 나서 기간 T₁이 종료할 때까지의 동안에는 제11도(b)에 도시한 바와 같이 부방향의 전류인 -Iop가 가공 간극에 흐른다.

또한, -E₁의 전압의 절대값은 -E₁의 절대값에 비해서 작은 값으로 된다.

스텝 S203에서는 반도체 스위칭소자(12),(15) 및 (18)이 오프하여 가공 간극에 전압이 인가되지 않는 상태로 된다. 그리고, 즉시 스텝 S204로 진행한다.

스텝 S204에서는 스텝 S203에서 설정된 상태인 채로 제11도(a)에 도시한 기간 T₂동안 머물고 다음의 스텝 S205로 진행한다.

스텝 S205에서는 반도체 스위칭소자(12), (15) 및 (18)은 오프된 상태 그대로 이고, 반도체 스위칭소자(13) 및 (14)가 온한다.

이 상태에서는 반도체 스위칭소자(14) 및 저항기(17)을 거쳐서 제1직류전원(3)의 양극의 전압이 피가공물(2)에 인가되고, 반도체 스위칭소자(13)을 거쳐서 제1직류전원의 음극의 전압이 전극(1)에 인가된다.

그리고, 스텝 S205에서 스텝 S206으로 즉시 이행한다.

스텝 S206에서는 방전이 발생했는지 안했는지를 판정하고, 방전이 발생하지 않았으면 스텝 S208로 진행한다.

스텝 S208에서는 스텝 S204에서 스텝 S205로 이행한 후, 기간 T₃에 머무르는 시간이 종료했는지 안했는지를 판정하고, 아직 종료하지 않았으면 스텝 S206으로 되돌아간다. 스텝 S206에서 방전이 발생했으면 다음 스텝 S207로 진행한다.

스텝 S207에서는 반도체 스위칭소자(18)을 온으로 한다. 반도체 스위칭소자(18)이 온하면 반도체 스위칭소자(18), 저항기(19) 및 다이오드(20)을 거쳐서 제3직류전원(7)의 양극의 전압이 피가공물(2)에 인가되고, 제3직류전원(7)의 음극의 전압이 전극(1)에 인가된다. 그리고, 스텝 S207에서 즉시 스텝 S208로 진행한다.

스텝 S208에서는 스텝 S204에서 스텝 S205로 이행한 후, 기간 T₃에 머무르는 시간이 종료하지 않았으면 상술한 바와 같이 스텝 S206으로 되돌아가고, 종료했으면 스텝 S209로 진행한다.

또, 스텝 S205∼스텝 S208의 상태는 제11도(a) 및 제11도(b)에 있어서 기간 T₃으로 표시되고, 방전이 개시될 때까지는 -E₁의 전압이 가공 간극에 발생하고, 방전이 개시되면 E₁₁의 전압이 발생한다.

그리고, 방전이 개시되고 나서 기간 T₃에 머무는 시간이 종료할때까지의 동안에는 제11도(b)에 도시한 바와 같이 정방향의 전류 Ip가 가공 간극에 흐른다.

또한, E₁₁의 전압은 E₁에 비해서 충분히 작은 크기로 되어 있으며, -Iop의 절대값은 Ip의 절대값보다 충분히 작은 값으로 되어 있다.

-Iop의 절대값이 Ip의 절대값에 비해서 충분히 작은 이유는 상술한 바와 같이 저항기(16)의 저항값에 비해서 저항기(19) 및 저항기(17)의 저항값이 충분히 작기 때문이다.

스텝 S209에서는 반도체 스위칭소자(13),(14) 및 (18)을 오프로 하여 가공 간극에 전압이 인가되지 않은 상태로 한다. 그리고, 스텝 S210으로 진행한다.

스텝 S210에서는 스텝 S209에서 설정된 상태인 채로 제11도(a), 제11도(b)에 도시한 기간 T₄동안 머물고 처음의 스텝 S201로 되돌아간다.

그런데, 제9도에 도시한 종래 장치에 있어서는 부전압, 즉 피가공물(2)의 전압보다도 전극(1)의 전압쪽이 높게 되도록 인가되는 전압은 방전을 개시하기 위한 높은 정전압을 공급하는 직류전원(3)에 의해 공급되므로, 부전압도 높은 전압으로 되어 부전압에 의한 방전이 발생한다.

이 부전압에 의한 방전은 저항기(16)에 의해 전류제한을 받아 약 수십 마이크로초동안 계속되는 에너지가 작은 방전이므로, 피가공물(16)가 철계재료인 경우에는 거의 문제로 되지 않는다. 그러나, 초경합금, 도전성 세라믹스, 다이아몬드 소결체등의 소결재료에 있어서는 10미크론 정도의 깊이 또는 폭의 마이크로 크랙이 발생하여 가공면의 가공품질을 현저하게 저하시킨다.

또, 약 수십 아미크로초동안 계속되는 부전압에 의한 방전은 전극(1)의 소모를 촉진시키고, 전극에서 용융 이탈한 전극 재료를 피가공물에 부착시키므로 가공면의 가공 품질을 저하시킨다.

종래의 방전가공장치의 가공 간극 전압인가회로는 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 부전압을 인가하는 전원의 전압이 높고, 부전압에 의한 방전전류 때문에 피가공물(2)의 가공면의 가공품질을 현저하게 저하시킨다는 문제점을 갖고 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 가공 간극에 부전압을 인가하는 전원의 전압이 방전발생이 가능한 높은 전압을 갖는 경우에 있어서도 부전압의 방전에 의한 피가공물의 가공면의 품질 저하가 방지됨과 동시에 가공면의 가공 품질이 높은 방전가공장치를 얻는 것이다.

본 발명에 관한 방전가공장치는 피가공물과 소정거리 떨어져서 대향 배치된 전극, 제1직류전원, 제1직류전원의 한쪽의 단자가 전극측에, 다른쪽의 단자가 피가공물측에 접속되는 제1의 전압인가상태와 한쪽의 단자가 피가공물측에, 다른쪽의 단자가 전극측에 접속되는 제2의 전압상태를 전환하는 스위치회로, 스위치회로에 직렬로 접속되고 제1직류전원에 따른 전극과 피가공물 사이의 방전전류의 크기를 제한하는 저항회로, 제2의 전압인가상태와 이 제2의 전압인가상태에 해제한 상태가 교대로 발생하는 시간과 제1의 전압인가상태의 시간이 소정 순서로 반복해서 발생하도록 스위치회로를 제어하는 스위치제어회로를 포함하고, 스위치제어회로는 제어회로, 고주파 발진회로, 한쪽의 입력단자가 고주파 발진회로의 발진출력에 접속되고 다른쪽의 입력단자가 제어회로의 출력에 접속된 AND회로를 구비하도록 한 것이다.

또, 고주파 발진회로는 충격계수를 변화시키는 것으로 한 것이다.

또, 전극과 피가공물 사이의 평균 전압이 미리 설정한 소정 전압으로 되도록, 제2의 전압인가상태에 있는 시간과 제2의 전압인가상태를 해제한 상태에 있는 시간의 비를 부귀환에 의해 제어하는 충격계수 제어수단을 구비하도록 한 것이다.

또, 충격계수 제어수단이 일정한 충격계수를 갖는 소정 주파수와 같은 주파수의 톱니형상파를 발생하는 톱니형상파 발생기, 톱니형상파 발생기의 출력신호와 기준전압단자의 기준전압을 비교하는 전압비교기, 평균 전압 설정값과 평균전압 검출기의 출력을 차분 증폭해서 기준 전압단자로 출력하는 증폭회로를 구비하도록 한 것이다.

본 발명에 있어서의 방전가공장치는 피가공물과 소정거리 떨어져서 대향 배치된 전극, 제1직류전원, 제1직류전원의 한쪽의 단자가 전극측에, 다른쪽의 단자가 피가공물측에 접속되는 제1의 저압인가상태와 한쪽의 단자가 피가공물측에, 다른쪽의 단자가 전극측에 접속되는 제2의 전압인가상태를 전환하는 스위치회로, 스위치회로에 직렬로 접속되고, 제1직류전원에 따른 전극과 피가공물 사이의 방전전류의 크기를 제한하는 저항회로, 제2의 전압인가상태와 이 제2의 전압인가상태를 해제한 상태가 교대로 발생하는 시간과 제1의 전압인가상태의 시간이 소정 순서로 반복해서 발생하도록 스위치회로를 제어하는 스위치 제어회로를 포함하고, 제2의 전압인가상태에서 전극과 피가공물 사이의 전압이 소정 전압으로 클램프되도록, 전극과 피가공물사이에 접속된 제2직류전원과 정류회로의 직렬체를 구비하도록 한 것이다.

또, 스위칭 구동수단을 거쳐서 스위칭부재를 온/오프동작시키고, 전극과 피가공물 사이의 평균전압을 소정 전압으로 하도록 스위칭부재의 온/오프동작의 충격계수 제어수단을 구비하도록 한 것이다.

본 발명에 있어서의 방전가공장치는 제1직류전원의 한쪽의 단자가 전극측에, 다른쪽의 단자가 피가공물측에 접속되는 제1의 전압인가상태와 한쪽의 단자가 피가공물측에, 다른쪽의 단자가 전극측에 접속되는 제2의 전압인가상태로 전환할 수 있는 스위치회로를 갖고, 이 스위치회로는 제2의 전압인가상태와 이 제2의 전압인가상태를 해제한 상태가 교대로 발생하는 시간과 제1의 전압인가상태의 시간이 소정 순서로 반복해서 발생하도록 동작한다.

또, 제2의 전압인가상태에서 전극과 피가공물 사이에 인가되는 전압은 제2직류전원과 정류회로의 직렬체 또는 정전압회로와 정류회로의 직렬체에 의해 소정 전압으로 클램프된다.

또, 제2의 전압인가상태에서 전극과 피가공물 사이에 인가되는 전압은 저항기와 소정의 충격계수로 온/오프하는 스위칭부재의 직렬체가 전극과 피가공물 사이에 접속되는 것에 의해 소정의 보다 작은 전압으로 된다.

실시예 1

제1도는 본 발명의 1실시예를 도시한 방전가공장치의 가공 간극 전압인가회로의 블럭도이다. 제1도에 있어서, (1)∼(3), (7), (12)∼(26)은 종래예를 도시한 제9도와 동일하므로 설명을 생략한다.

또, 제1도에 있어서, (41)은 고주파 발진회로, (42)는 AND회로로 이루어진 2입력 NAND회로이다. 2입력 NAND회로(42)의 한쪽의 입력단자는 고주파 발진회로(41)의 발진출력이 접속되고, 다른쪽의 입력단자에는 제어회로(26)에서 출력되는 제어신호(43)이 접속되어 있다.

또한, 이 제어신호(43)은 종래예를 도시한 제9도에 있어서의 제어신호(929)와 동일한 신호이다. 또, 2입력 NAND회로(42)의 출력단자는 구동회로(21) 및 구동회로(24)에 접속되어 있다. 그리고, 제어회로(26), 고주파 발진회로(41), 2입력 NAND회로 및 구동회로(21)∼(24)로 스위치 제어회로가 구성된다.

다음에, 제1도에 도시한 가공 간극 전압인가회로의 동작에 대해서 설명한다. 제1도에 도시한 가공 간극 전압인가회로의 동작은 제9도에 도시한 종래의 가공 간극 전압인가회로의 동작에 있어서, 부의 전압이 가공 간극에 인가되는 기간, 즉 T₁의 기간에 있어서 반도체 스위칭소자(12) 및 (15)는 고주파 발진회로(41)의 발진주파수(통상 1∼2㎒)에서 단속적으로 온/오프한다.

제2도(a) 및 제2도(b)는 기간 T₁에 있어서 방전이 발생하지 않는 경우의 방전 간극의 전압파형 및 전류파형을 도시한 도면이다. 또한, 제2도(b)에 도시한 바와 같이, 기간 T₃에 있어서는 종래예를 도시한 제11도와 마찬가지의 Ip의 크기의 전류가 흐르지만, 기간 T₁에 있어서는 전류는 흐르고 있지 않다.

제2도(a)에 있어서, T₁의 기간에 있어서의 실선으로 나타낸 고주파의 펄스파형은 가공 간극, 즉 피가공물(2)와 전극(1) 사이에 정전용량성분이 존재하지 않는 경우의 파형을 나타내고, 0V전압에서 -E₁의 전압으로 시간이 경과함에 따라 점점 가까워지는 점선으로 나타낸 파형은 정전용량성분이 존재하는 경우의 파형을 나타내고 있다.

제3도(a) 및 제3도(b)는 기간 T₁에 있어서 방전이 발생한 경우에 있어서의 기간 T₁의 가공 간극의 전압 및 전류파형을 도시한 도면이다.

제3도(a) 및 제3도(b)에 있어서, 실선으로 나타낸 파형(301) 및 파형(302)는 가공 간극에 용량이 존재하지 않는 경우에 있어서의 제1도에 도시한 가공 간극 전압인가회로에 의한 가공 간극의 전압파형 및 전류 파형이다.

파형(301)로 나타낸 바와 같이, 기간 T₁의 특정 시각 TT₁에서 방전이 발생했을 때, 전압이 -E₁로 상승하지만, 단시간(고주파 발진기(41)의 발진주기 이하)에 반도체 스위칭소자(12) 및 (15)가 오프로 된다.

이때의 전류파형은 제3도(b)에 도시한 바와 같이 시각 TT₁에서 -Iop의 전류가 흐르지만, 상술한 전압파형과 마찬가지로 단시간에 0으로 복귀한다.

제3도(a) 및 제3도(b)에 있어서, 점선으로 나타낸 파형(303) 및 파형(304)는 각각 종래예를 나타낸 제9도에 도시한 가공 간극 전압인가회로에 의한 가공 간극의 전압 및 전류파형을 상술한 파형(301) 및 파형(302)와 대비해서 나타낸 파형이다.

파형(303)으로 나타낸 바와 같이, 제9도에 도시한 가공 간극 전압인가회로에 있어서는 시각 TT₁에서 일단 방전이 개시되면 기간 T이 종료할 때까지 계속해서 방전이 실행되고, 이 방전이 계속되고 있는 동안 가공 간극의 전압은 -E₁로 상승한다. 그리고, 제3도(b)에 도시한 바와 같이, 전류파형은 -Iop가 기간 T₁의 종료시까지 계속되는 파형으로 된다.

따라서, 제9도에 도시한 종래의 방전 간극 전압인가회로에 의하면, 가공 간극에 부전압이 인가된 상태에서의 방전이 일단 개시되면 기간 T₁이 종료할 때까지 계속되므로, 이 방전에 따라 피가공물(2)의 가공면의 품질이 현저하게 저하하지만, 제1도에 도시한 본 발명에 의한 가공 간극 전압인가회로에 의하면 방전이 개시해도 단시간에 방전전류가 0으로 복귀하므로, 피가공물(2)의 가공면의 품질의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

실시예 2

또, 상술한 바와 같이 가공 간극에 정전용량성분이 존재할 때는 제2도(a)에 있어서 점선으로 나타내는 전압파형이 기간 T₁로 표시되지만, 이 전압파형은 제4도(a)에 도시한 바와 같이 가공 간극의 정전용량이 큰 경우는 시간이 경과함에 따라 완만하게 0V에서 -E₁에 가까워지지만, 용량이 작은 경우는 보다 급속하게 0V에서 -E₁에 가까워진다.

제4도(b)에 도시한 바와 같이, 가공 간극의 정전용량이 동일하더라도 고주파 발진기(41)의 발진출력파형의 충격계수의 대소에 따라서 0V의 상태에서 -E₁의 전압에 가까워지는 속도가 다르다.

즉, 충격계수가 큰(반도체 스위칭소자(12) 및 (15)가 온하고 있는 시간과 오프하고 있는 시간의 비율에 있어서 온하고 있는 시간의 비율이 크다) 경우는 -E₁의 전압에 급속하게 도달하고, 충격계수가 작은 경우는 -E₁의 전압에 의해 완만하게 도달한다.

따라서, 가공 간극에 정전용량이 존재하는 경우든 존재하지 않는 경우든 충격계수를 변화시키는 것에 의해 가공 간극에 기간 T₁에 있어서 인가되는 부전압의 적분값을 변화시킬 수가 있다.

그래서, 가공 간극에 인가되는 정전압의 적분값과 부전압의 적분값을 평균해서 동일하게 되도록, 즉 평균전압이 0으로 되도록 충격계수를 설정하면, 전해 또는 전식현상에 의한 피가공물(2)의 표면의 변형이나 자화현상을 더욱 완전하게 방지할 수가 있다.

제5도는 충격계수를 변화시키는 방법의 1예를 도시한 설명도이다.

제5도(a)에 있어서, (501)은 충격계수를 변화시킬 수 있도록한 고주파 발진회로이다. 이 고주파 발진회로(501)은 제1도에 도시한 가공 간극 전압인가회로에 있어서 고주파 발진회로(41)로 차단해서 사용된다.

(502)는 기준클럭 발생기로서, 일정한 충격계수를 갖는 소정의 주파수의 클럭펄스를 발생한다.

(503)은 기준클럭 발생기(502)의 출력신호인 클럭펄스가 입력되고, 이 클럭펄스의 주파수와 동일한 주파수의 톱니형상파를 발생하는 톱니형상파 발생기이다.

또, (504)는 전압 비교기로서, 톱니형상파 발생기(503)의 출력신호와 기준전압단자(505)의 전압을 비교하여 톱니형상파 발생기(503)의 출력신호의 크기가 기준단자(505)의 전압보다 클때는 "1"의 레벨의 신호를 출력하고, 기준전압단자(505)의 전압보다 작을 때는 "0"의 레벨의 신호를 출력한다.

또한, "1"의 레벨의 신호는 정의 소정 전압에 의해서 표시되고, "0"의 레벨의 신호는 0V 또는 0V에 가까준 전압에 의해서 표시되어 있다.

이 고주파 발진회로(501)에 의하면, 기준전압단자(505)의 전압의 크기를 변경시키는 것에 의해 출력파형의 충격계수를 변화시킬 수가 있다.

즉, 기준전압단자(505)의 전압을 다소 높은 전압으로 설정하면, "0"의 레벨에 있는 시간에 비해 "1"의 레벨에 있는 시간이 짧은 펄스가 전압비교기(504)의 출력단자, 즉 고주파 발진회로(501)의 출력단자에서 출력되고, 기준전압단자(505)의 전압을 다소 낮은 전압으로 설정하면, "0"의 레벨에 있는 시간에 비해 "1"의 레벨에 있는 시간이 긴 펄스가 전압비교기(504)의 출력단자, 즉 고주파 발진회로(501)의 출력단자에서 출력된다.

또한, 제5도(b)는 전압비교기(504)의 입력파형과 출력파형을 대비해서 도시한 도면이다.

증폭회로(506)에 의해 가공 간극의 평균전압 검출기(도시하지 않음)의 검출출력과 평균전압 설정값의 차분을 증폭하고, 이 증폭출력을 기준전압단자(505)에 접속하는 것에 의해 부귀환을 걸고, 가공 간극의 평균전압이 평균전압 설정값으로 되도록 자동적으로 충격계수를 변화시키는 것도 가능하다.

이 때, 평균전압 설정값을 0V로 설정하면 가공 간극의 평균전압이 0V로 되도록 충격계수가 자동적으로 설정된다.

또한, 충격계수 제어수단은 톱니형상파 발생기(503), 전압비교기(504) 및 증폭회로(506)으로 구성되어 있다. 또, 상술한 충격계수 제어수단은 아날로그 신호의 처리를 실행하고 있지만, 이것에 한정되지 않고 디지탈처리에 따르도록 해도 좋다.

실시예 3

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 가공 간극 전압인가회로의 블럭 구성도이다.

제6도에 있어서, (28)은 출력전압이 E₂인 제2직류전원, (29)는 음극이 제2직류전원(28)의 양극에 접속된 정류회로, 예를 들면 다이오드이다. 또한, E₂의 절대값은 E₁의 절대값보다 작게 설정되어 있다.

또, 다이오드(29)의 양극은 전극(1)에 접속되고, 제2직류전원(28)의 음극은 피가공물(2)에 접속되어 있다.

제6도는 종래예를 도시한 제9도에 상술한 제2직류전원(28)과 다이오드(29)를 부가한 것이며, (1) ∼(3), (7),(12)∼(26)은 제9도와 동일하므로 설명을 생략한다.

다음에, 제6도에 도시한 가공 간극 전압인가회로의 동작에 대해서 설명한다.

제6도에 도시한 가공 간극 전압인가회로에 있어서 제2직류전원(28) 및 다이오드(29)의 직렬체는 가공 간극에 인가되는 부의 전압의 절대값이 제2직류전원(28)의 출력전압 E₂보다 크게 되지 않도록 클램프하는 기능을 갖고 있다.

즉, 반도체 스위칭소자(12) 및 (15)가 온해도 절대값이 E₁인 부의 전압이 가공 간극에 인가되지 않고 E₁보다 작은 전압인 E₂의 전압으로 클램프된다.

또한, 다이오드(29)는 제2직류전원(28)의 양극에서 전극(1)을 향해서 흐르는 전류를 저지하는 기능을 갖고 있다.

제7도는 가공 간극의 전압파형을 도시한 도면으로서, 도면에 있어서 점선으로 나타낸 기간 T₁에 있어서의 파형높이값이 -E₁인 파형은 제2직류전원(28) 및 다이오드(29)의 직렬체가 전극(1)과 피가공물(2) 사이에 접속되어 있지 않은 상태, 즉 클램프하지 않는 상태에 있어서의 방전 개시전의 파형이다.

그리고, 기간 T₁에 있어서의 파형높이값이 -E₂의 실선으로 표시된 파형은 클램프된 상태에 있어서의 방전 개시전의 파형을 나타내고 있다.

이와 같이, 가공 간극에 인가되는 부전압의 크기는 전압 -E₂로 클램프되기 때문에 부전압에 의한 방전은 경감 또는 저지되므로, 피가공물(2)의 가공면의 품질의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제2직류전원(28)은 전류유입 전용의 전원이라도 좋고, 제너 정전압회로 예를 들면 제어 다이오드라도 좋다.

따라서, 제2직류전원(28)은 저렴하게 구성할 수 있다.

제7도에 있어서, 기간 T₃에 있어서는 가공 간극에 정전압이 인가되고, 이 기간 T₃에 있어서 방전 개시전은 가공 간극에 E₁의 전압이 인가된다. 그리고, 정전압 인가의 경우든 부전압 인가의 경우든 방전이 개시되면 가공 간극에 인가되는 전압은 그 절대값이 감소한다.

실시예 4

제8도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 가공 간극 전압인가회로의 블럭 구성도이다.

이 제8도에 도시한 가공 간극 전압인가회로는 제6도에 도시한 실시예 3의 가공 간극 전압인가회로에 있어서 가공 간극 전압을 가변으로 하도록 한 것이다.

제8도에 있어서, (30)은 저항기로서, 다이오드(29)의 양극은 전극(1)에 접속되고, 다이오드(29)의 음극은 저항기(30)의 한쪽끝에 접속되어 있다. 그리고, 저항기(30)의 다른쪽 끝은 제2직류전원(28)의 양극에 접속되고 제2직류전원(28)의 음극은 피가공물(2)에 접속되어 있다.

(31)은 스위칭부재, 예를 들면 반도체 스위칭소자이다. 또, (32)는 반도체 스위칭소자(31)의 제어단자(31a)에 반도체 스위칭소자(31)을 온/오프 구동하는 제어신호를 출력하는 스위칭 구동수단, 예를 들면 구동회로이다.

(33)은 저항기로서, 이 저항기(33)의 한쪽끝은 다이오드(29)의 음극에 접속되어 있다. 그리고, 저항기(33)의 다른쪽 끝과 피가공물(2) 사이에 반도체 스위칭소자(31)이 접속되어 있다. 또, (34)는 콘덴서로서 다이오드(29)의 음극과 피가공물(2) 사이에 접속되어 있다.

제8도에 있어서, (1)∼(3), (7), (12)∼(29)는 제9도에 도시한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.

또한, 저항기(30)은 제2직류전원(28)의 내부 저항이 충분히 큰 경우는 생략해도 좋다.

다음에 제8도에 도시한 가공 간극 전압인가회로의 동작에 대해서 설명한다.

구동회로(32)는 가공 간극의 부유용량 및 콘덴서(34)와 저항기(33)에 의해 구성되는 CR회로의 시정수보다 작은 주기에서 반도체 스위칭소자(31)을 온/오프하는 제어신호를 반도체 스위칭소자(31)의 제어단자에 입력하도록 구성되어 있다.

그리고, 반도체 스위칭소자(31)의 온/오프동작의 충격계수를 변화시키는 것에 의해 가공 간극 전압의 변화를 가능하게 하고 있다.

즉, 이 충격계수를 선정해서 설정하는 것에 의해 가공 간극의 평균전압율 0V 또는 0V에 가깝게 하면, 전해 또는 전식현상에 의한 피가공물(2)의 표면의 변형이나 자화현상을 방지할 수 있다.

또, 콘덴서(34)에 의해 가공 간극 전압의 변동이 방지되지만 반도체 스위칭소자(31)의 온/오프동작의 주파수가 크고, 가공 간극의 부유용량이 클때는 콘덴서(34)는 생략해도 좋다.

또, 저항기(30)이 직렬 접속된 제2직류전원(28)은 반도체 스위칭소자(31), (15), (16)이 오프된 상태일 때, 콘덴서(34)에 제2직류전원(28)의 전압 E₂를 인가하기 위해서 마련한 것이다. 이 전압 E₂에 의해 서어지 전압에 의한 콘덴서(34)의 양쪽끝의 전압상승을 방지할 수가 있어 콘덴서(34)를 충전하기 위한 돌입전류를 감소시킬 수가 있다.

또, 제8도에 있어서 점선으로 접속되어 있는 스위칭부재 충격계수 제어수단(35)에 의해 가공 간극의 평균전압 검출기(도시하지 않음)의 검출출력을 사용해서 제5도(a)와 마찬가지로 부귀환 제어하여 가공 간극의 평균전압이 평균전압 설정값으로 되도록 충격계수를 자동 설정하도록 해도 좋다. 이 경우, 평균전압 설정값 0V로 설정하면 가공 간극의 평균전압은 0V로 된다.

또한, 저항기(33)은 인덕터로 치환해도 좋고, 이 경우는 저항기(33)의 발열에 의한 전력소비를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으며, 제1직류전원의 한쪽의 단자가 전극측에, 다른쪽의 단자가 피가공물측에 접속되는 제1의 전압인가상태와 한쪽의 단자가 피가공물측에, 다른쪽의 단자가 전극측에 접속되는 제2의 전압인가상태로 전환할 수 있는 스위칭회로를 갖고, 이 스위칭회로는 제2의 전압인가상태와 이 제2의 전압인가상태를 해제한 상태가 교대로 발생하는 시간과 제1의 전압인가상태의 시간이 소정 순서로 반복해서 발생되므로, 제1의 전압인가상태에 의한 전극과 피가공물 사이의 평균전압의 치우침은 제2의 전압인가상태에 의해 감소되어 전해나 전식에 의한 피가공물의 변형을 방지할 수 있음과 동시에 제2의 전압인가상태에서의 방전에 따른 피가공물의 가공면의 품질 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또, 제2의 전압인가상태에서 전극과 피가공물 사이에 인가되는 전압은 제2직류전원과 정류회로의 직렬체 또는 정전압회로와 정류회로의 직렬체에 의해 소정 전압으로 클램프되므로 제2의 전압인가상태에서의 방전을 방지 또는 약하게 할 수 있어 피가공물의 가공면의 품질을 향상할 수 있는 효과가 있다.

또, 제2의 전압인가상태에서 전극과 피가공물 사이에 인가되는 전압은 저항기와 소정의 충격계수로 온/오프하는 스위칭부재의 직렬체가 전극과 피가공물 사이에 접속되는 것에 의해 소정의 보다 작은 전압으로 되므로, 제2의 전압인가상태에서의 방전을 방지 또는 약하게 할 수 있어 피공물의 가공면이 품질을 향상할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 피가공물과 소정거리 떨어져서 대향 배치된 전극, 제1직류전원, 상기 제1직류전원의 한쪽의 단자가 상기 전극측에, 다른쪽의 단자가 상기 피가공물측에 접속되는 제1의 전압인가상태와 한쪽의 단자가 상기 피가공물측에, 다른쪽의 단자가 상기 전극측에 접속되는 제2의 전압인가상태를 전환하는 스위치회로, 상기 스위치회로에 직렬로 접속되고, 상기 제1직류전원에 따른 상기 전극과 상기 피가공물 사이의 방전전류의 크기를 제한하는 저항회로, 상기 제2의 전압인가상태와 이 제2의 전압인가사태를 해제한 상태가 교대로 발생하는 시간과 상기 제1의 전압 인가상태의 시간이 소정 순서로 반복해서 발생하도록 상기 스위치회로를 제어하는 스위치 제어회로를 포함하고, 상기 스위치 제어회로는 제어회로(26), 고주파 발진회로(41, 501), 한쪽의 입력단자가 상기 고주파 발진회로(41)의 발진출력에 접속되고 다른쪽의 입력단자가 상기 제어회로(26)의 출력에 접속된 AND회로를 갖는 방전가공장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 고주파 발진회로는 충격계수를 변화시키는 고주파 발진회로(501)인 방전가공장치.
3. 제2항에 있어서, 전극과 피가공물 사이의 평균전압이 미리 설정한 소정 전압으로 되도록, 제2의 전압인가상태에 있는 시간과 상기 제2의 전압인가상태를 해제한 상태에 있는 시간의 비를 부귀환에 의해 제어하는 충격계수 제어수단을 또 포함하는 방전가공장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 충격계수 제어수단은 일정한 충격계수를 갖는 소정 주파수와 같은 주파수의 톱니형상파를 발생하는 톱니형상파 발생기(503), 상기 톱니형상파 발생기의 출력신호와 기준전압단자의 기준전압을 비교하는 전압비교기(504), 평균전압 설정값과 평균전압 검출기의 출력을 차분 증폭해서 상기 기준전압단자로 출력하는 증폭회로(506)을 갖는 방전가공장치.
5. 피가공물과 소정거리 떨어져서 대향 배치된 전극, 제1직류전원, 상기 제1직류전원의 한쪽의 단자가 상기 전극측에, 다른쪽의 단자가 상기 피가공물측에 접속되는 제1의 전압인가상태와 한쪽의 단자가 상기 피가공물측에, 다른쪽의 단자가 상기 전극측에 접속되는 제2의 전압상태를 전환하는 스위치회로, 상기 스위치회로에 직렬로 접속되고, 상기 제1직류전원에 따른 상기 전극과 상기 피가공물 사이의 방전전류의 크기를 제한하는 저항회로, 상기 제2의 전압인가상태와 이 제2의 전압인가상태를 해제한 상태가 교대로 발생하는 시간과 상기 제1의 전압인가상태의 시간이 소정 순서로 반복해서 발생하도록 상기 스위치회로를 제어하는 스위치제어회로, 제2의 전압인가상태에서 전극과 피가공물 사이의 전압이 소정 전압으로 클램프되도록, 상기 전극과 피가공물 사이에 접속된 제2직류전원과 정류회로의 직렬체를 갖는 방전가공장치.
6. 제5항에 있어서, 스위칭 구동수단을 거쳐서 스위칭부재를 온/오프동작시키고, 전극과 피가공물 사이의 평균전압을 소정 전압으로 하도록 상기 스위칭부재의 온/오프동작의 충격계수 제어수단을 또 포함하는 방전가공장지.