KR960016023B1 - 와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치 - Google Patents

와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치
제1도는 선행기술에 의해 와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치를 나타낸 도면.
제2도는 제1도에 의해 발생되는 방전전압 및 방전전류의 파형도와 동작상태를 나타낸 파형도.
제3도는 본 발명에 의한 와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치를 나타낸 도면.
제4도는 제3도에 의한 각 부분의 동작 타이밍 챠트 및 방전전류 발생파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 마이크로 컴퓨터11 : 고속용 펄스발생부
12 : 고속용 펄스증폭부13 : 제1스위칭부
14 : 저속용 펄스발생부15 : 저속용 펄스증폭부
16 : 제2스위칭부17 : 비교부
18 : 시간지연부19 : 래치부
20 : 낸드 게이트21 : 무부하 대기시간 비교부
Q1-Q1N : 스위칭 트랜지스터D11-D1N : 다이오드
R1-R1N : 저항COMP1 : 비교기
ZD1 : 정전압 다이오드 B+: 구동 전원단
3A : 가공 개시 신호3B : 카운터 개시 신호
본 발명은 와어어커트 방전가동기의 전원 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속가공을 실현하게하는 와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치에 관한 것이다.
제1도는 종래의 와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치를 나타낸 도면으로서, 참조번호 1은 가공용 와이어의 상가이드이고, 2는 가공용 와이어의 하가이드이며, 3은 가공물이다.
Q1-Q1N는 상기 가공용 와이어의 상가이드(1)와 이 하가이드(2)에 각각 연결된 스위칭용 트랜지스터이고, R1-R1N은 각각의 스위칭용 트랜지스터(Q1-Q1N)의 드레인단(D)과 다이오드(D1-D1N)의 캐소우드단 사이에 연결 구성된 저항이다.
D1-D1N은 전원단(B+)과 저항(R1-R1N)사이에 연결 구성된 다이오드이다.
제2도는 종래의 방전전압 및 방전전류의 파형도와 동작상태를 나타낸 파형도이다.
예컨대, 제2도의 (가)는 각각의 스위칭 트랜지스터(Q1-Q1N)의 게이트단에 인가되는 전압 파형도이고, (나)는 상기의 (가)에 따른 방전전압을 나타낸 파형도이다.
또한, (다)는 스위칭 트랜지스터(Q1-Q1N)의 게이트단(G)에 인가되는 전압에 따른 방전전류를 나타낸 파형도이다.
상기와 같이 구성된 종래의 회로만으로는 한계치 이상의 가공속도를 얻기가 불가능할 뿐 아니라, 이에 따라 안정된 방전가공을 실시할 수 없는 단점이 있었다.
이에 상기한 같은 단점을 해결하기 위한 고속가공을 위한 회로를 사용하게 된다.
이는 스위칭 트랜지스터의 단자(D)에 직렬저항을 연결되지 않은 상태로 일정전압으로 이 스위칭 트랜지스터를 동작하게 되는데, 이때 스위칭 트랜지스터의 턴-온 특성상 약 1000암페어의 피크치 전류가 발생하게 된다.
상기와 같은 높은 피크치 전류를 짧은 펄스상태로 급격히 상승하기 때문에 가공전류의 충격에 의해 와이어(WIRE)는 곧바로 단선되거나, 또는 역전압에 의한 가공 전원회로상에 치명적인 파손을 발생시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 단점 및 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 가공면 거칠기를 양호하게 유지하면서도 가공속도의 혁신적인 상승효과 및 안정된 방전가공이 가능하도록 하는데 그 목적을 두고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 데이터와 고속용 펄스발생부에서 출력되는 펄스 데이터에 연동되어 소정의 제어전압을 출력하는 고속용 펄스증폭부와, 상기 고속용 펄스증폭부에서 출력되는 제어전압을 근거로 구동전원단에서 출력되어 가공물에 공급되는 전원을 단속하는 제1스위칭부와, 상기 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 데이터와 저속용 펄스발생부에서 출력되는 펄스 데이터에 연동되어 소정의 제어전압을 출력하는 저속용 펄스증폭부와, 상기 저속용 펄스 증폭부에서 출력되는 제어전압을 근거로 구동 전원단에서 출력되어 가공물에 공급되는 전원을 단속하는 제2스위칭부와, 상기 제2스위칭부의 트랜지스터에서 검출된 검출전압과 정전압 다이오드를 이용하여 설정된 기준전압을 비교하여 가공개시 데이터를 출력하는 비교부와, 상기 비교부 및 시간지연부에 출력되는 신호를 근거로 소정의 데이터를 출력하는 래치부와, 상기 래치부에 의해 동작되어 카운터 개시 데이터를 출력하는 낸드 게이트와, 상기 낸드 게이트에 출력되는 카운터 개시 데이터와 상기 저속용 펄스 발생부에서 출력되는 데이터를 비교하여 상기 고속용 펄스 증폭부와 저속용 펄스 증폭부로 츨력하는 무부하 대기시간 비교부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 예시된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명에 의한 와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치를 나타낸 도면이고, 제4도는 제3도에 의한 각 부분의 동작 타임밍 챠트 및 방전전류 발생 파형도를 나타낸 도면이다.
제3도에서, 운용자가 입력하는 데이터에 의해 동작되는 마이크로 컴퓨터(10)와 고속가공용 회로(11-13)및 저속가공용 회로(14-16)로 구성되어 있으며, 또한 극간 방전가능한 거리까지 접근하여 방전개시가 진행되는 시점을 검출하는 검출회로부(17-20)등으로 이루어져 있다.
고속용 펄스증폭부(12)는 운용자로부터 입력된 데이터에 의해 동작하는 마이크로 컴퓨터(10)에서 출력되는 전류데이터와 고속용 펄스발생부(11)에서 출력되는 펄스 데이터에 연동되어 출력포트(AH, BH, CH, DH)를 통해 소정의 제어전압을 출력하도록 구성되어 있다.
제1스위칭부(13)는 상기 고속용 펄스증폭부(12)에서 출력되는 제어전압을 근거로 구동전원단(B+)에서 출력되어 가공물(3)에 공급되는 전원을 단속하며, 스위칭 트랜지스터(Q1Q4)와 다이오드(D1-D4)로 이루어져 있다.
저속용 펄스증폭부(15)는 마이크로 컴퓨터(10)에서 출력되는 전류 데이터와 저속용 펄스발생부(14)에서 출력되는 펄스 데이터에 연동되어 출력포트(AL, BL, CL, DL) 및 출력포트(CH)를 통해 소정의 제어전압을 출력하도록 구성되어 있다.
제2스위칭부(16)는 상기 저속용 펄스증폭부(15)에서 출력되는 제어전압을 근거로 구동전원단(B+)에서 출력되어 가공물(3)에 공급되는 전원을 단속하며, 스위칭 트랜지스터(Q1-Q4)와 트랜지스터(QCH), 다이오드(D5-D9) 및 저항 (R1-R5)으로 구성되어 있다.
비교부(17)는 상기 제2스위칭부(16)의 트랜지스터(QCH)에서 검출된 검출전압과 정전압 다이오드(ZD1)을 이용하여 설정된 기준전압을 비교하여 후술하는 래치부(19)에 가공개시 신호(3A)를 출력하며, 비교기(COMP1)와 정전압 다이오드(ZD1)로 이루어져 있다.
래치부(19)는 상기 비교부(17) 및 시간지연부(18)에서 출력되는 출력신호를 근거로 소정의 신호를 후술하는 낸드 게이트(20)로 출력하도록 이루어져 있다.
낸드 게이트(20)는 상기 래치부(19)에서 출력되는 신호에 의해 동작되고, 이에 대응하는 카운터 개시 신호(3B)를 후술하는 무부하 대기시간 비교부(21)에 공급하도록 구성되어 있다.
무부하 대기시간 비교부(21)는 상기 저속용 펄스발생부(14)에서 출력되는 데이터와 낸드 게이트(20)에서 출력되는 카운트 개시 신호(3B)를 받아 마이크로 컴퓨터(10)에서 지정한 무부하 대기시간과 비교한다.
상기한 구성에 따른 본 발명의 전반적인 동작을 실시예를 들어 상세히 설명한다.
본 발명은 운용자가 입력하는 데이터에 의한 마이크로 컴퓨터(10)는 전반적인 동작을 실시함과 동시에 고속가속용 회로(11-13) 및 자속가공용 회로(14-16)가 동작된다.
이후 저속가공용 회로(14-16)의 트랜지스터(QCH)가 동작되면, 극간에 검출된 전압이 분압저항(R5-R6)에 의해 분압된 후에 비교부(17)의 반전단자(-)에 공급되고 또한, 비반전단자(+)에는 정전압 다이오드(ZD1)를 통해 설정된 기준전압이 공급된다.
이에 비교부(17)에서 기준전압보다 낮은 전압이 검출되면, 극간에 절연파괴에 의한 전압 강하가 발생하였음을 검출하게 된다.
이어서 비교부(17)에서 출력되는 가공개시 신호(제4도의 E)는 극간에 걸린 전압이 방전 가능한 갭까지 좋혀져 방전전류가 흐르기 시작함을 알리게 된다.
이는 일정 레벨까지 전압가하 되었음을 감지한 신호로 이후 고속가공용 트랜지스터의 턴-온 시간을 결정하는데 중요한 신호가 된다.
상기 비교기(17)에서 출력되는 가공 개시 신호(3A)가 온되면, 시간지연부(18) 및 래치부(19)의 동작에 의해 낸드 게이트(20)로부터 카운터 개시 신호(3B)를 출력하게 되고, 저속용 펄스가 오프되면, 일정 시간 후에 카운터 개시 신호(3B)에 의해 오프된다.
예를 들면, 저속용 펄스 발생부(14)에서 펄스가 온되면 제4도의 D와 같이 극간에는 저속용 전압(약 : 100V)이 인가된다.
즉, 상기의 저속용 전압(약 :100V)이 인가된 상태에서 극간이 좁혀져 절연 파괴가 발생되면 제3도의 가공 개시 신호(3A)가 발생되어 제4도(B)와 같은 카운터 개시 신호(3B)가 발생하게 된다.
이때 제4도의 E에서 보는 바와 같이, 저속가공용에 의한 전류(E1) 즉, 수 암페어 정도의 낮은 전류가 잠시동안 흐른다.
상기 낸드게이트(20)에서 출력되는 카운터 개시 신호(3B)에 의해 저속가공용 게이트(제4도의 A)는 이미 설정된 온 값만큼 동작된 후 오프된다.
이어서 카운터 개시 신호(3B)에 의해 고속가공용 펄스신호가 온되어 극간에는 제3도의 고속용 정전원(약 :300V)의 전압인 E2와 같은 고속가공에 의한 전류가 인가된다.
이에 고속가공용 펄스는 짧은 시간동안(수십 nsec-1usec)만 온되도록 설정되어(인덕턴스 L=0이라고 가정한 경우) 무한대의 전류가 흐르게 된다.
제4도의 C는 고속가공용 펄스로 카운터개시 신호(3B)의 온시점부터 미리 설정된 시간만큼 카운터하여 오프된다.
상술한 바와 같이, 저속가공용 펄스에 의해 수십nsec동안 제2스위칭부(16)의 소자에 낮은 전류(E1)를 인가한 후에 단락에 가까운 E2와 같은 전류를 극간에 인가하여 순간적인 충격력에 의한 와이어의 단선을 방지하게 된다.
이어서 무부하 대기시간 비교부(21)에 상기 저속용 펄스발생부(14)에서 출력되는 제4도의 A와 같은 펄스에 의해 온된 상태에서 카운터 개시 신호(3B) 즉, 방전 개시 신호가 온될때까지의 시간을 무부하대기 시간이라 한다.
상기 방전상태 무부하대기 온시간은 극간이 방전가능한 상태로 좁혀지더라도 극간에 절면이 파괴되어 방전전류가 흐를 수 있는 상태로 되기까지는 소정의 시간이 필요하게 된다.
즉, 무부하시간이 일정시간보다 짧을 경우에는 극간이 과도방전이 일어날 정도로 좁아져 있던가 또는 극간에 칩등의 이물질이 삽입되어져 있는 경우로 판단된다.
따라서 제4도의 41와 무부하 대시시간이 너무 짧다는 것을 검출하면 42와 같이 정상적인 온 데이터보다도 축소된 온 데이터를 출력하게 된다(제4도의 43).
상기와 같이 제4도의 43와 같은 축소된 온 데이터 출력이 수회 반복되며 이 극간의 절연회복 불능으로 판단되어 마이크로 컴퓨터(10)는 제4도의 C와 같은 고속가공용 펄스를 출력하지 않고, 이상 방전으로 간주하여 시스템을 단속하게 된다.
즉, 무부하대기 시간이 너무 짧아 극간이 비정상 상태일지라도 정상으로 되돌리기 위해 보다 작은 전류에 의한 극간의 절연 회복은 일반적으로 쉽게 이루어 진다.
이어서 제4도의 E3와 같이 축소된 고속가공 전류는 극간이 불안정한 상태에서도 작은 전류에 의한 가공을 계속하게 되어 가공효율을 높이게 된다.
또한, 본 발명은 상기의 실시예에 한정하지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 변형실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 0.1-0.2지름정도의 아주 작은 와이어에 의하 금속재료의 방전가공에서 가능한 상기 와이어의 단선을 방지하고, 또한 극간에 최대의 전류치를 흐르게하여 가공 파워를 증가시켜 안정된 고속의 가공을 실현하는 장점이 있다.
또한, 무부하 대기시간 검출에 의한 방전현상을 관찰하여 그때마다 트랜지스터의 펄스를 가변하여 효율적인 방전효과가 나타나는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 마이크로 컴퓨터(10)에서 출력되는 데이터와 고속용 펄스발생부(11)에서 출력되는 펄스 데이터에 연동되어 소정의 제어전압을 출력하는 고속용 펄스증폭부(12)와, 상기 고속용 펄스증폭부(12)와, 상기 고속용 펄스증폭부(12)에서 출력되는 제어전압을 근거로 구동전원단에서 출력되어 가공물에 공급되는 전원을 단속하는 제1스위칭부(13)와, 상기 마이크로 컴퓨터(10)에서 출력되는 데이터와 저속용 펄스발생부(14)에서 출력되는 펄스 데이터에 연동되어 소정의 제어전압을 출력하는 저속용 펄스증폭부(15)와, 상기 저속용 펄스증폭부(15)에서 출력되는 제어전압을 근거로 구동전원단에서 출력되어 가공물에 공급되는 전원을 단속하는 제 2스위칭부(16)와, 상기 제2스위칭부(16)의 트랜지스터(QCH)에서 검출된 검출전압과 정전압 다이오드(ZD1)를 이용하여 설정된 기준전압을 비교하여 가공개시 데이터를 출력하는 비교부(COMP1')와, 상기 비교부(COMP1) 및 시간지연부(18)에서 출력되는 신호를 근거로 소정의 데이터를 출력하는 래치부(19)와, 상기 래치부(19)에 의해 동작되어 카운터 개시 데이터를 출력하는 낸드 게이트(20)와, 상기 낸드 게이트(20)에 출력되는 카운터 개시 데이터와 상기 저속용 펄스 발생부(14)에서 출력되는 데이터를 비교하여 상기 고속용 펄스증폭부(12)와 저속용 펄스증폭부(15)로 출력하는 무부하 대기시간 비교부(21)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 와이어커트 방전가공기의 전원제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2스위칭부(16)는 스위칭 소자의 단자에 특정상수의 저항을 직연결하여 구성됨을 특징으로 하는 와이어커트 방전가공기의 전원제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비교부(17)는 상기 제2스위칭부(16)의 트랜지스터(QCH)에서 검출된 검출전압과 정전압 다이오드(ZD1)를 이용하여 설정되는 기준전압을 비교하여 이에 따른 가공개시 데이터를 출력하여 저속가공용 펄스와 고속가공용 펄스를 단독하도록 구성됨을 특징으로 하는 와이어커트 방전가공기의 전원제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고속가속용 회로(11-13)와 저속가공용 회로(14-16)동작에 의한 초기에 저속가공용 전류를 소정시간동안 인가후에 고속가공용 전류를 극간에 발생시켜 대전류에 의한 와이어의 단선을 방지하도록 함을 특징으로 하는 와이어커트 방전가공기의 전원제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무부하 대시간 비교기(21)에서 무부하 대기시간을 검출하여 불안정한 방전상태로 판단되면, 이에 대응되는 축소된 온 데이터를 발생하여 극간전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 와이어커트 방전가공기의 전원제어장치.
KR1019930030720A 1993-12-29 1993-12-29 와이어커트 방전가공기의 전원 제어장치 KR960016023B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104325204A (zh) * 2014-10-13 2015-02-04 上海中轩汽车零部件有限公司 线切割机床复合电压控制电源

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