WO1985004353A1 - Power source for wire cut electrospark machining - Google Patents

Description

明 細 書

ワイヤカツ ト放電加工甩電源

技 術 分 野

本発明は、 ワ イ ヤカ ツ 卜放電加工 において 、 放電加工 時と は逆極性の電圧をワ イ ヤ電極 と ワ ー ク間 に印加 し平 均加工電圧をゼ ロ に する こ と に よ り 電気分解作用 を防止 し 、 ワ ー クの電食を防止する ワ イ ヤ放電加工電源に 関す る。

背 景 技 術

加工液と し て水を用 いる放電加工に おいて は電気分解 作用 が生 じ 、 特に 、 超硬合金のよ う な電食性のヮ ク を 荒加工 する場合等は電食が生 じ 、 ワ ー ク をもろ く する等 の欠点があ っ た 。 ま た 、 セ カ ン ドカ ツ 卜 時において は、 電気分解作用のため に ワ ー ク構成材の粒子の選択電食に よ り ワ ー クの表面が荒れて仕上面のあ ら さが悪 く なる等 の欠点があ っ た 。 これを防止するた めに 、 非加工時に電 極 と ワ ー ク 間のギ ャ ッ プに加工時 と は逆に逆電圧を印加 する こ と に よ っ て加工時及び非加工時に る平均加工電 圧をゼ ロ に して電気分解作用を防止する こ と はすでに公 知である 。

しか し 、 ワ ー ク の板厚の変化やワ ー ク と電極間のギ ヤ ッ プ洩れ電流等に よ り 、 ワ ーク と電極間に印加さ れる逆 電圧ち変動する 。 そ し て 、 逆電圧の ピ ー ク電圧が過大で ある と電極の損傷が大き く 、 ま た 、 微小エネルギ ーで正 極性放電を行う場合に は逆極性放電に よるワ ー ク への損 傷が加工面粗さを悪化させる 。 逆に 、 逆電圧の ピー ク電 圧が小さ すぎる と 、 その分だけ逆電圧印加時間を長く す る必要が生じ 、 加工能率が落ちる という欠点がある。 従 つ て 、 逆電圧を印加 し て平均加工電圧をゼ ロ に する よ う に制御するタ イ プの放電加工における斯かる不具合を解 消する には逆電圧ピ ー ク電圧を制御する必要があつ た 。

発 明 の 開 示

本発明は、. 非加工時に放電加工時と は逆極性の電圧を ワイ ヤ電極と ワ ー ク 間 に 印加 して電気分解作用を防止す る回路を有する ワ イ ヤ放電加工電源において 、 逆電圧の ピー ク電圧値の変動を除く と共に 、 逆電圧印加時翳を自 動的に制御 し 、 平均加工電圧をゼ ロ に する こ と ができる ワ イ ヤ放電加工電源を提供する こ と に ある 。

斯かる 目 的を達成するため 、 本発明は、 スイ ッ チング 素子を オンさせて ワ イ ヤ電極 と ワ ー ク間 に電圧を印加 し て放電を生ぜ しめて加工を行い 、 該スイ ッ チング素子が オ フ 時に ワ イ ヤ電極 と ワ ー ク 間 に加工時と は逆極性の電 圧を 卜ラ ンジスタ と抵抗を介 し て印加 する ワ イ ヤ放電加 ェ電源において 、 上記ワ イ ヤ電極 と ワーク 間に 印加され る平均加工電圧を検出 し 、 該平均加工電圧に応じ たパル ス幅のパルスを出力 する逆電圧時間調整回路と 、 逆電圧 印加時に 上記 卜 ラ ンジス タ と抵抗間の電圧 と基準電圧と の差を検出保持するサンプルホ ール ド回路の保持電圧に 応じ た値の出力 を上記逆電圧時間調整回路の出力パルス 時間 に Iつ て出力 する逆電圧調整回路とを有する こ と を 特徴 と する ワ イ ヤ放電加工電源で ある 。

こ の よ う に 、 本発明 は 、 ワ イ ヤ カ ツ 卜 放電加 工 に お い て 、 非加 工 時に ワ イ ヤ電極 と ワ ー ク 間 に加工時 と は逆極 性の電圧を 印加 する と共 に 、 該逆電圧の変動 を調整 し て —定値に 保持 し 、 かつ 、 該逆電圧印加時間 を平均加 工電 圧が ゼ ロ に な る よ う に 自 動 的 に 調整で き る よ う に し た か ら 、 電気分解作用 を 防止 し 、 ワ ー ク の電食を 防止 し 、 か つ 過大な逆電圧 に よ る電極や ワ ー ク の損傷を 防止で きる 。 さ ら に 、 逆電圧の ピ ー ク 電圧値を常 に 最適 に保持す る か ら加 工 時間 も短 く な り 、 加 工 能率を 向上さ せる こ と が で さ る 。 - 図 面の簡単な 説明

F I G . 1 は 、 本発明 の 一実施例 に 係る ワ イ ヤ放電加 ェ電源の基本回路 、 F I G . 2 は 、 F I G . Ί の 基本回 路 と制御 関係 に 接続さ れる逆電圧印加制御 回路 、 F I G . 3 は 、 F I G . 2の 回路の動作 タ イ ミ ングを 説明する波 形図であ る 。

発明 を実施する た め の最良 の形態

以下、 図 面を参照 し て 本発明 の一実施例 を 詳細 に 説 明 す る 。

F I G . 1 は 、 本発明の一実施例 に係る ワ イ ヤ放電加 ェ 電源の基本回路を示 す も の で 、 Pは ワ イ ヤ電極 、 Wは ワ ー ク 、 E 1 は直流電源を夫々 示 し 、 電源 Ε Ί は電流制 限抵抗 R 1 を介 し て ス イ ッ チ ン グ素子 と し て の 卜 ラ ン ジ ス タ T 1 が オ ン に な っ た と き ワ ー ク Wと ワ イ ヤ電極 P間 に電圧を印加 して放電加工を行.わせるものである。 上記 構成は、 従来の 卜 ラ ンジス タ 式放電回路と同 じである 。

E 2はワ ー ク Wと ワイ ヤ電極 P囿へ逆電圧を印加するた めの直流電源で、 ト ランジス タ T 2及び電流制限抵抗 R 2を介 して逆電圧を印加するものである。 G 1 ， G 2 は 卜ラ ンジス タ T 1 , T 2のベ ース端子で、 図示 しないパ ルス発生器か らのパルス S 1 及び後述の制御回路か ら の パルス S 2をそれぞれ供給さ れる 。 そ し て 、 上記 卜 ラ ン ジスタ T 2 は A級増幅器と し て作用する よ う に 、 F I G . 2 に示す制御回路に制御関係に接続さ れこの回路に よ つ て制御される 。 -

F I G . 2において 、 "1 はワ イ ヤ電極 Pと ワ ー ク W間 の逆電圧の ピ ー ク電圧を一定 に制御するための逆電圧調 整回路で、 2 は該逆電圧の印加時間を調整するための逆 · 電圧時間調整回路を示す。 逆電圧調整回路 1 は、 抵抗 R 3 . R 4 よ り な り F I G . Ί に おける d 点の電位、 すな わ ち、 F I G . 1 の d ， b 点間の電圧を分圧 し て入力信 号を得る分圧器 8 と 、 アナ ロ グスィ ッ チ 3 . 差動増幅器 4及びコ ンデンサ C 1 , C 2か ら なるサンプルホール ド 回路 9 と 、 ダイ オ ー ド D 1 ， プ リ ア ンプ 5， イ ンパー タ I 1 等と か らなり 、 該回路 1 の出力 S 2 は上記 卜 ラ ンジ ス タ T 2のベース G 2 に供給される 。 一方、 逆電圧時間 調整回路 2 は、 抵抗 R 1 0 , R 1 1 よ り な り F I G . 1 に おける両端子 a , 間、 すなわち ワ イ ヤ電極 P , ヮ ー ク W間の電圧を分圧 し て入力信号を得る分圧器 1 0、 該 分圧電圧を平滑す る 平滑回路 6 . コ ンパ レ ー タ 7 、 上記 卜 ラ ン ジ ス タ T 1 を導通さ せ る た め の信号 S 1 を 図示 し ないパルス発生器か ら 入力端子 L 1 を介 し て ベ ー ス G 3 に 印加 さ れ て 導通 す る 卜 ラ ン ジ ス タ T 3 、 該 卜 ラ ン ジ ス タ Τ 3 と 並列 に接続さ れた コ ンデ ン サ C 4 ， ナ ン ドゲ ー 卜 N 1 , イ ンバ ー タ 1 2 , 1 3等で構成さ れ て い る 。 そ し て 、 該逆電圧時間 調整回路 2の 出力 S 5 は 、 逆電圧調 整回 路 1 の ア ナ ロ グ ス ィ ッ チ 3及びイ ンバ ー タ I 1 を介 し て プ リ ア ンプ 5 に 入力 さ れて い る 。

次 に 、 本実施例 の装置の 動作を第 3 図 の タ イ ミ ン グ チ ヤ ー 卜 を参照 し な が ら 説明 す る 。 - ま ず 、 概略を述 べ る と 、 F I G . 1 の基本回路 に お い て 、 図示 し な いパ ル ス 発生器か ら 卜 ラ ン ジ ス タ 丁 1 の べ ー ス G 1 に F i G . 3 ( i ) に 示 す よ う な 予め 設定 し た オ ン タ イ ム に Iり 持続 し 、 かつ 周期 的に 発生 す るパルス S 1 が導入 さ れ 、 該パルス発生 時 に 該 卜 ラ ン ジ ス タ T 1 は オ ン し 、 直流電源 E 1 よ り ワ イ ヤ 電極 Pと ワ ー ク W間 に 電圧を 印加 し 両者間 に放電を生 ぜ し め る 。 そ の後 、 パ ルス S 1 の消滅 に 伴い 卜 ラ ン ジ ス タ T 1 を オ フ に す る一 方、 逆電圧調整回 路 1 か ら パル ス S 2を ト ラ ン ジ ス タ T 2のゲー 卜 G 2 に 加 え該 卜 ラ ン ジ ス タ を導通 さ せ て ワ イ ャ電極 P と ワ ー ク W間 に 逆電圧 を電源 E 2 か ら 印加 し て い る 。 こ の動作 はパルス S Ί の発生 消滅 に 応 じ て 繰返 し 行わ れる 。

そ し て 、 ワ イ ヤ電極 Pと ワ ー ク W間 の ギ ャ ッ プ電圧 は ， F I G . 2 に示すょ ゔに、 抵抗 R 1 0 , R 1 1 で分圧し て逆電圧時間調整回路 2に入力 されて お り 、 さ ら に この ギ ャ ッ プ電圧は逆電圧時間調整回路 2の平滑回路 6で平 滑される。 従 っ て 、 該平滑回路 6の出力 は、 ワイ ヤ電極 Pと ワ ー ク W に オ ン タ イ ム及びオフ タ イ ム （加工時及 び非加工時） に つ て印加さ れる電圧の平均値すなわち 平均加工電圧を代表する こ と とな り 、 これを、 F I G . 2 ， F I G . 3 に示す よ う に V L と表わす こ と にする 。 そ し て 、 この平均加工電圧表示出力 （ 以下、 平均加工電 圧 という ） V Lは、 コ ンパ レ ー タ 7の非反転入力端子に 入力されている。 一方、 ト ラ ンジス タ T 3のベース- G 3 は入力端子 L 1 に接続さ れているので、 ト ランジスタ T 1 をオン に するパルス S 1 が発生する と 、 卜 ラ ンジスタ T 3 も導通する 。 従 っ て 、 パルス S 1 の立上 り 時に コ ン パ レー タ 7の反転入力端子に 入力 される電圧 V Cは、 F I G . 3 ( ϋ ) に示す よ う にバイ アス電圧 V 2か ら 0 V に低下する 。 そ して 、 オ ン タ イ ム経過時、 ト ラ ンジス タ Τ 3がオ フ に なる と 、 F I G . 3 { ii ) に示すよ う に 、 コ ンデンサ C 4の充電が開始され、 この充電電圧 V Cが コ ンパ レ ー タ 7の反転入力端子に入力 される こ と と なる そ し て、 コ ンパ レ ー タ 7は 2つ の入力電圧 V Lと V Cと を比較し 、 コ ンデンサ C 4の充電電圧 V〇が平均加工電 圧 Vし ょ り 低い期間 に つ て F · I G . 3 ( iii ) に示すよ う なパルス出力 S 3を出 すこ と となる。 そ し て、 こ の コ ンパ レー タ 7の出力 S 3 とパルス S 1 をイ ンバー タ I 2 で反転さ せ た信号 S 4 と がナ ン ドゲー 卜 N 1 に入力 さ れ かつ ナ ン ドゲ ー 卜 N Ί の出力 が イ ンバ ー タ I 3で反転さ れる結果 、 イ ンバ ー タ I 3か ら は F I G . 3 ( iv ) に 示 す よ う なパルス S 5が出力 さ れる こ と と なる 。 そ し て 、 こ の 出力パルス S 5 は逆電圧調整回路 1 の ア ナ ロ グス ィ ツ チ 3 を オ ン さ せ る と 共 に 、 イ ンバ ー タ I 1 を介 し て 極 性を反転 さ れて パルス S 6 と し て プ リ ア ンプ 5 に 供給さ れ こ れを動作 さ せる こ と とな る 。 こ の よ う に 、 逆電圧時 間調 整回路 2の 出力 パルス S 5の幅 は平滑回路 6の 出力 で あ る 平均加 工電圧 V Lの大き さ に 応 じ て 変動 す る 。 す な わ ち 、 F I G . 3 ( ίί ) に お い て 、 平均加工電圧 V し の レ ベ ルが ゼ ロ に 近づけ 、 F I G . 3 ( ίν ) に 示す 出 力 パルス S 5の幅 は小 さ く な り 、 一方 、 平均加 工電圧 V し の レ ベ ルが上昇 す ればそ の 出 力 パルス幅 は大き く な る な お 、 平均加 工電圧 レベルがゼ ロ で あ る場合で も 平滑回 路 6か ら はゲイ ン が無限大で は な い こ と か らわ ず かの 出 力 電圧が 出 さ れる 。 ま た 、 こ の 出力 電圧を よ り 安全 に 確 保 す る た め微小電圧を抵抗 R 1 0 , R 1 1 で分圧 し た 入 力 信号 と し て の 分圧電圧 に 加算 し て得 た合成電圧を平滑 回路 6 に入力 し て ち ょ い 。

一方、 逆電圧調整回路 1 で は 、 F I G . 1 の基本回路 に お け る d 点の電位 、 す なわ ち 、 b , d 点間 の電圧を抵 抗 R 3 , R 4 よ り なる分圧器 8で分圧 し て 得た分圧電圧 を入力 し て お り 、 該分圧電圧 は ア ナ ロ グス ィ ッ チ 3 , コ ンデン サ C 1 , 差動増幅器 4 , コ ンデ ンサ C 2か ら な る サンプルホール ド回路 9 に入力 さ れ、 逆電圧時間調整回 路 2 の F I G . 3 ( iv ) に示すパルス出力 S 5 によ り ァ ナ ロ グスィ ッ チ 3 がオンする と 、 コ ンデンサ C 1 は上記 分圧電圧で充電を開始さ れ、 スィ ッ チ 3 がオン状態にあ る限り F I G . 2 の極性に充電される。 この コ ンデンサ C 1 の充電電圧 と基準電圧 V 1 との差を差動増幅器 4 で 増幅 し 、 この差動増幅器 4 の出力電圧 S 7 でコ ンデンサ C 2 を充電 し 、 b , d 点間の電圧に応じた充電電圧を こ のコ ンデンサ G 2 に保持する 。

—方、 逆電圧をワ ー ク W と ワ イ ヤ電極 P 間に 印加する 回路の一部をなす ト ラ ンジス タ T 2 を A級増幅動作させ るためのプ リ アンプ 5 に は、 上記逆電圧時間調整回路 2 の出力 S 5 をイ ンバ ー タ I 1 で反転 し た出力 S 6 が入力 され、 こ の入力 S 6 に よ り プ リ ア ンプ 5 は上記コ ンデン サ C 2 の充電電圧に応じ た電圧値の負極性パルス S 2 を 出力 し 、 卜 ラ ンジス タ T 2 をオ ン動作させる。 その ため ワ イ ヤ電極 P と ワ ー ク W間 に は一定の ピー ク電圧値の逆 電圧が印加されるこ と と なる 。 すなわち 、 ワ ー ク Wの加 工面積が大き く な つ た り 、 洩れ電流が増大 し 、 ワ イ ヤ電 極 P と ワ ー ク W間のギ ップ電圧が低下する場合、 F r G - 1 の b , d 点間の電圧すなわち d 点の電位は逆に増 加 する 。 そのため、 コ ンデンサ C 2 に充電さ れ保持され る負の充電電圧も増加 し た値と なる 。 そのため、 ブ リ ア ンプ 5 の出力 S 2 はよ り低い負の電圧とな り 、 この電圧 が P N P の 卜ラ ンジスタ T 2 のベース G 2 に印加される か ら 、 卜 ラ ン ジ ス タ T 2 に は よ り 電流が流れや す く な る ， す なわ ち 、 b , d 点間 の 抵抗は減少 し 、 こ の 間の電圧は 減少 し 、 ワ イ ヤ電極 P と ワ ー ク W間 の電圧が上昇す る こ と と な る 。 ま た 、 逆 に ワ ー ク Wの加 工 面積が小さ い と き や洩れ電流が小さ い と き はギ ャ ッ プ電圧が上昇 し て b , d 点間 の電圧 は小 さ く 、 コ ンデ ンサ C 2 の負 の充電電圧 も小さ く な り 、 ト ラ ン ジス タ T 2 の ベ ー ス G 2 に は余 り 大き な負 の電圧が 印加 さ れな い か ら 、 b , d 点間の電圧 は高 く 、 ワ イ ヤ電極 P と ワ ー ク W間 の電圧 は低 く 押 え ら れ る こ と と な る 。 こ れ は 、 ワ ー ク Wの加 工面積や 洩れ電 流 に よ る ワ イ ヤ電極 P と ワ ー ク W間 の電圧変動 を 動 的 に 調整 し 、 一定電圧 に保持 す る こ と と な る 。 そ し て 、 プ リ ア ン プ 5 か ら の負 の 出力 S 2 は 、 前述 し た よ う に 、 逆 電圧時間調整回路 2 の F I G . 3 で示す よ う な 平 均加 工電圧 に 応 じ て パ ルス幅が増減 す るパルス S 5 の 出 力 期 間 に つ て 出力 さ れる こ と と な る か ら 、 ワ イ ヤ 電極 P と ワ ー ク W間 に は 、 ピ ー ク 電圧値が一定で平均加 工電 圧がゼ ロ に な る よ う な 時間幅の逆電圧が 印加 さ れる こ と と な る 。

上記実施例で は 、 ワ イ ヤ放電加 工 電源の基本回路 と し て F I G . 1 に示 す 卜 ラ ン ジ ス タ 放電回路 を用 い た が 、 本発明 は こ の種の も の に 限定 さ れず 、 例 え ば F I G . 1 の端子 a , 間 に コ ンデ ン サを接続 し 、 こ の コ ンデ ン サ を充放電 さ せ て 放電加工 を行 う ト ラ ン ジ ス タ 制御付 コ ン デ ン サ放電回 路を用 い て も よ い 。

Claims

請 求 の 範 囲

. スイ ッ チング素子をオンさせて ワイ ヤ電極 とワ ー ク 間に電圧を印加 し て放電を生ぜ しめて加工を行い、 該 スイ ッ チング素子がオ フ 時に ワイ ヤ電極と ワ ー ク間 に 加工時と は逆極性の電圧を ト ランジスタ と抵抗とを介 して印加する ワ イ ヤ放電加工電源において 、 上記ワ イ ャ電極と ワ ーク間 に印加される平均加工電圧の値を検 出 し 、 該検出平均加 工電圧値に応 じたパルス幅のパル スを出力 する逆電圧時間調整回路と 、 逆電圧印加時に 上記 卜 ラ ン ジスタ と抵抗間の電圧と基準電圧との差を 検出保持するサンプルホール ド回路を有 し該サンプル ホ一ル ド回路の保持電圧に応じ た出力 を上記逆電圧時 間調整回路の出力パルスのパルス幅に対応する時間だ け出力する逆電圧調整回路 とを備え、 該逆電圧調整回 路の出力 に よ り 上記 卜 ラ ンジス タ を導通させる と共に A級増幅動作をさせる こ と によ り 逆電圧の ピ ー ク電圧 値が一定 とな り かつ平均加工電圧がゼ ロ になる よ う に し た ワ イ ヤ放電加 工電源。

. 上記逆電圧時間調整回路は、 上記ワ イ ヤ電極と上記 ワ ー ク間の電圧を分圧 して得た電圧を平滑する平滑回 路 と 、 上記スイ ッ チング素子をオンさせるパルスが持 続する間放電され該パルスの消滅時に充電を開始さ れ る コ ンデンサと 、 該コ ンデンサの充電電圧が上記平滑 回路の出力電圧になるま で出力 を出力 するコ ンパ レ ー タ と 、 該コ ンパ レ ー タ の出力が出力されかつ上記スィ ツ チ ング素子を オ ン さ せ るパルス が持続す る 間出力 を 出力 す るゲ ー 卜 回路 と か ら な る請求の範囲第 1 項記載 の ワ イ ヤ放電加工電源 。

. 前記サ ンプルホ ール ド 回路 は 、 前記 ワ イ ヤ電極 と 前 記 ワ ー ク 間の 印加電圧が低下する と き増大 し 、 上昇 す る と き減少 す る値の電圧を保持する コ ンデ ンサを 含む 請求の範囲第 1 項 ま た は第 2 項記載の ワ イ ヤ放電加工 電源。

. 前記サ ンプルホ ー ル ド 回路 は 、 一入力 端子が前記 コ ン デ ンザ に 接続 さ れた作動増幅器 と 、 該差動増幅器の 出力側 に 接続さ れ 、 該増幅器の 出力 電圧を保持 す-る第 2 の コ ン デ ン サ と を含む請求の範囲 第 3 項記載の ワ イ ャ放電加 工電源 。

. 前記逆電圧調整回路 は 、 前記第 2 の コ ンデンサ に 保 持 し た 電圧 に 応 じ た 出力 を 前記逆電圧時間 調整回 路 の 出力 パルス のパルス幅に 対応す る 時間 に 1 り 出力 す る プ リ ア ンプを含む請求の範囲第 4 項記載の ワ イ ヤ放電 加 工電源 。