WO1993024265A1 - Insulation tester for wire cut electrical discharging machine - Google Patents

Description

明 細 書

ワ イ ヤカ ツ ト放電加工機の絶縁状態検出装置

技 術 分 野

本発明は、 ワ イ ヤカ ツ ト放電加工機に関 し、 特に、 ヮ ィ ャ電極と ワー ク間の絶縁回復を検出する絶縁状態検出 装置に関する。

背 景 技 術

ワイ ヤカ ッ ト放電加工機では、 ワイ ヤ電極と ワー ク間 に電圧を印加 し、 こ のワ イ ヤ電極と ワ ー ク 間に放電を発 生させる こ と によ り 加工が行なわれる。 ワ イ ヤ電極と ヮ ー ク 間には絶縁性の加工液が介在 してお り 、 1 回の放電 が終了する毎に ワイ ヤ電極と ワー ク 間の絶縁が回復 し、 絶縁回復の後に、 再びワ イ ヤ電極と ワ ー ク 間に電圧を印 加 し、 絶縁破壊させて放電を発生させる。 放電後に ワイ ャ電極と ワー ク 間の絶縁回復のないま ま、 次の放電を開 始する と、 同一箇所で放電が発生 し （集中放電） 、 加工 面精度を悪く した り 、 加工面の品質を損な う。 そのため、 こ のよ う な集中放電が生 じた と き には、 加工を停止させ る に /よ る 。

従来は、 絶縁回復を検出するために、 ワ イ ヤ電極と ヮ

— ク 間に電圧が印加されない、 所謂オフ タ イ ムの間に、 放電加工用の電源と は別の電源か ら ワ イ ヤ電極と ワ ー ク 間に電圧を印加 して、 両者間の電圧を検出 して絶縁回復 しているか否かを検出 していた。

ワイ ヤ電極と ワー ク 間の絶縁回復を検出するために、 従来のよ う に加工用電源とは別の特別な電源を用いる と すれば、 その電源及び制御回路が必要とな り 、 ワイ ヤ力 ッ ト放電加工機が高価な もの とな る。

発 明 の 開 示

本発明は、 放電加工用の電源を利用 して特別な検出用 電源を設ける こ とな く ワイ ヤ電極と ワー ク 間の絶縁状態 を検出でき る絶縁状態検出装置を提供する。

本発明の絶縁状態検出装置は、 ワ イ ヤ電極と ワー ク間 に印加される充電電圧を蓄える コ ンデ ンサ と、 上記コ ン デンサを充電させるための充電用スィ ツ チ ング素子と、 半導体で構成され、 上記コ ンデンサの充電電圧をワ イ ヤ 電極と ワー ク間に印加するための放電用スィ ツ チ ング素 子と、 上記放電用スイ ッ チ ング素子がオフの期間であ つ て、 且つ上記充電用スイ ッ チ ング素子がオ ンであ る期間 を含む期間に於いて作動 し、 ワイ ヤ電極と ワー ク間の電 圧を検出する電圧検出手段と、 上記電圧検出手段で検出 された電圧と設定基準値とを比較 し、 検出 された電圧が 上記基準値以下のと き に絶縁不良と判別する判別手段と を備え る。 上記電圧検出手段は、 スィ ツ チ ング手段と コ ンデンザとを備えた ビー ク ホール ド回路で構成する こ と が出来る。

放電用ス イ ッ チ ン グ素子を半導体で構成する と、 該ス イ ッ チ ング素子がオ フの状態で、 充電用ス イ ッ チ ン グ素 子をオ ンに してコ ンデンサを充電 している と き、 ワ イ ヤ 電極と ワー ク間には電圧が生 じる。 こ れは、 半導体で構 成された放電用スィ ツ チ ：. グ素子の漏れ電流の影響によ る もの と推定される。 実験によ ってこ の電圧が生 じ る こ とが確認されている。 本発明は上記の現象を利用 して、 放電用スイ ッ チ ング素子がオ フである、 所謂オ フ タ イ ム の期間であ って、 且つ充電用スィ ツ チ ング素子がオ ンで あ って コ ンデンサを充電 している期間において、 電圧検 出手段でワ イ ヤ電極と ワ ーク 間の電圧を検出する。 ワイ ャ電極と ワー ク 間の絶縁が回復 していれば、 電圧検出手 段で検出される電圧は基準値よ り 高い値と な り 、 絶縁回 復を していなければ、 電圧検出手段の出力は基準値以下 になるから比較器によ ってワイ ヤ電極と ワー ク 間の電圧 を基準値と比較する こ と によ って絶縁不良を検出で き る。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の一実施例に係る放電加工用電源装置 及び絶縁状態監視装置の要部ブロ ッ ク 図、

図 2 は、 図 1 に示 した絶縁状態監視装置の回路構成を 示すブロ ッ ク図ヽ

図 3 は、 図 1 及び図 2 に示 した絶縁状態監視装置の動 作のタ イ ミ ングャ 一 トである。

発明を実施するための最良の形態 図 1 に於いて、 コ ンデンサ 4 は充電用スイ ッ チ ン グ素 子 2 を介 して加工用直流電源 1 に接続されてい る。 コ ン デンサ 4 の一端はワーク 6 に、 他端は放電用スィ ッ チ ン グ素子 3 を介 してワイ ヤ電極 5 に接続されている。 こ の よ う な放電加工電源回路は、 充電用スィ ツ チ ング素子と P93/0069

- 4 放電用スィ ツ チ ング素子を備える コ ンデンサ放電回路と して従来から知 られてい る。 特に、 本発明においては、 放電用スィ ツ チ ング素子 3 は半導体で構成されている。 上記ワ イ ヤ電極 5 と ワ ー ク 6 の放電加工部には ワイ ヤ電 極 5 と ワー ク 6 間の絶縁状態を検出するための絶縁状態 監視装置 7 が接続されている。

充電指令 S 1 が充電用スィ ツ チ ング素子 2 に入力 され る と、 充電用スイ ッ チ ン グ素子 2 はオ ン と な ってコ ンデ ンサ 4 は直流電源 1 によ っ て充電される。 所定時間経過 後に充電信号 S 1 がオフ とな って充電用スィ ツ チ ン グ素 子 2 がオフ とな る。 その後所定時間遅れて放電指令 S 2 が放電用スイ ッ チ ング素子 3 に入力され、 放電用スイ ツ チ ング素子 3 がオ ン と な り 、 ワ イ ヤ電極 5 と ワ ー ク 6 間 に コ ンデンサ 4 の充電電圧が印加される。 これによ り 、 ワ イ ヤ電極 5 と ワー ク 6 間に放電が生 じ る。 そ して、 放 電電流が所定値以下にな り 、 放電終了が検出される と上 記放電指令 S 2 がオフ と な って放電用スィ ツ チ ング素子 3 がオフ と なる。 以下、 こ の動作が繰り返されて放電加 ェが行なわれる。 こ の作用は従来のこ のタ イ プの放電加 ェ電源回路の作用 と同一であ る。

図 2 は上記絶縁状態監視装置 7 の詳細を示すブロ ッ ク 図であ る。 ワイ ヤ電極 5 と ワーク 6 間の電圧は抵抗 R 1 及び R 2によ り 分圧されて取り 出され、 バッ フ ァ ア ンプ 1 0 で増幅される。 ノく ッ フ ァ ア ンプ 1 0 の出力は、 ビー ク ホール ド用ス イ ッ チ ン グ素子 1 1 と コ ンデ ンサ 1 2 で 構成される ビー ク ホール ド回路に入力される。 ビー ク ホ 一ル ド回路の出力はバッ フ ァ ア ンプ 1 4で増幅され、 ノく ッ フ ァ ア ンプ 1 4 の出力 （ ビー ク ホール ド電圧） V P H は比較器 1 5 に入力され設定基準電圧 V s と比較される。 比較器 1 5 の出力はイ ンバー タ 1 6 を介 してア ン ド回路 1 7 に入力 される。 ア ン ド回路 1 7 は比較器 1 5 の出力 と チヱ ッ クパルス C Hのア ン ドをと つて、 絶縁不良信号 N Gを出力する。 なお、 スィ ッ チ回路 1 3 は リ セ ッ ト信 号 R T によ ってオ ン し、 コ ンデンサ 1 2 の電荷を放電す る。

次に、 絶縁状態検出動作を も含めた全体の動作を図 3 に示すタ イ ミ ングチ ヤ一 トを参照 して説明する。 なお、 図 3 中左側の部分は ワイ ャ電極と ワー ク間の絶縁が十分 である と きの放電を示 し、 右側の部分は絶縁が不十分の と きの放電を示す。

放電加工機の制御装置よ り 充電信号 S 1 が出力され、 充電用スィ ツ チ ング素子 2 がオ ン とな ってコ ンデンサ 4 の充電が開始される と、 コ ンデンサ 4 の充電電圧 C v は 図 3 に示すよ う に上昇する。 所定時間経過 してコ ンデン サ 4 への充電が終了する と充電信号 S 1 がオフ し、 充電 用スイ ッ チ ング素子 2 がオフ とな る。 その後、 所定時間 遅れて放電信号 S 2 が出力され、 放電用ス イ ッ チ ン グ素 子 3 がオ ン とな る。 これによ り 、 コ ンデンサ 4 の充電電 圧 C V がワ イヤ電極 5 と ワー ク 6 間のギヤ ッ ブに印加さ れる。 これによ つて、 該ギャ ッ プ間に放電が生 じ、 放電 終了が検出される と上記放電信号 S 2 はオフ と な り 放電 用スイ ッ チ ング素子 3 はオフ とな る。 以下こ の動作が繰 り 返されて放電加工が進行する こ と にな る。

一方、 上記充電信号 S 1 と同期 して同一パルス幅の ビ ー ク ホール ド信号 P Hが制御装置から絶縁状態監視装置 7 の ビー ク ホール ド用スィ ツ チ ング素子 1 1 に出力 され、 スイ ッ チ ング素子 1 1 をオ ン とする。

尚、 こ の ビー ク ホール ド信号 P Hは、 少な く と も充電 用スィ ツ チ ング素子 2 がオ ンに されて コ ンデンサ 4 が充 電される期間を含み、 且つ放電用スィ ツ チ ング素子 3 が オフである期間、 上記ビーク ホール ド用スイ ッ チ ン グ素 子 1 1 をオ ンとする ものであればよい。 ビーク ホール ド 用スイ ッ チ ング素子 1 1 がオ ン と な る と、 ワイ ヤ電極 5 と ワー ク間のギャ ッ プ電圧 V g の分圧がバッ フ ァ ア ンプ 4 を介 してコ ンデンサ 1 2 に印加され、 コ ンデンサ 1 2 が充電される。

ビー ク ホール ド信号 P Hが出力されてい る期間に於い ては、 放電用スイ ッ チ ング素子 3 はオフであ ってワ イ ヤ 電極 5 と ワー ク 6 間には電圧が印加されてないので、 ヮ ィ ャ電極 5 と ワ ーク 6 間には電圧が生 じない ものと考え られるが、 実験によ る と ワイ ヤ電極 5 と ワー ク 6 間には 電圧が生じ る。 これは、 放電用スイ ッ チ ング素子 3 を半 導体で構成 したこ と によ る半導体の漏れ電流の影響によ つて生 じ る もの と推察される。

ワイ ヤ電極と ワー ク間の絶縁が十分であれば、 ワ イ ヤ T JP93/00692 一 7 一 電極 5 と ワー ク 6 間の電圧は高く な り コ ンデンサ 1 2 の 充電電圧は上昇 し、 こ の コ ンデ ンサ 1 2 の充電電圧をバ 、ソ フ ァ ア ン プ 1 4で增幅 した ビー ク ホール ド電圧 V P H は上昇 し、 比較器 1 5 に設定されてい る基準電圧 V s を 越える。 従って、 比較器 1 5 の出力をイ ンバー タ 1 6 で 反転した信号 V c は、 図 3中の左側に示す如く ロー レべ ルとな る。 そ して、 上記 ビー ク ホール ド信号 P Hがオフ にな っ た直後、 制御装置よ り チェ ッ クパルス C Hが出力 され、 ア ン ド回路 1 7 でイ ンバー タ 1 6 の出力信号 V c と チェ ッ クパルス C Hのア ン ドがと られるが、 ワイ ヤ電 極 5 と ワ ー ク 6 間の絶縁が十分であ る と き には、 信号 V c は ロー レベルであるためア ン ド回路 1 7 か らは絶縁 不良信号 N Gは出力されない。 そ して、 ワ イ ヤ電極 5 と ワー ク 6 間に放電が生 じ該放電電流が所定レベル以下と な り放電終了が検出されたと き、 リ セ ッ ト パルス R Tが 制御装置よ り 出力されてスィ ツ チ回路 1 3 をオ ン と し、 コ ンデンサ 1 2 を放電させ、 次の電圧検出に備える。

図 3 の右側で示すよ う に、 ワイ ヤ電極 5 と ワー ク 6 間 の絶縁が不十分であ る と き には、 ワイ ヤ電極 5 と ワー ク 6 間の電圧は上昇せず、 ビー ク ホール ド回路の コ ンデン サ 1 2 の充電電圧は上昇 しない。 そのため、 ビー ク ホー ノレ ド電圧 V P H は比較器 1 5 に設定されてい る基準電圧 V s を越える こ とがないので、 イ ンバー 夕 1 6 から出力 される信号 V c はハイ レベルを持続する こ と にな る。 そ の結果、 チェ ッ クパルス C Hがア ン ド回路 1 7 に入力さ れたと き にア ン ド回路 1 7 か ら絶縁不良信号 N Gが出力 される。

上記実施例においては、 ビーク ホール ド回路は ピーク ホール ド用スィ ツ チ ング素子 1 1 と コ ンデンサ 1 2 で構 成されている。 こ の場合、 ビー ク ホーノレ ド用ス ィ ッ チ ン グ素子 1 1 がォ ン中ノく ッ フ ァ ア ンプ 1 0 力、 ら出力される 電圧が上昇 した後に下降する とい う現象が生 じ る と、 ビ ー ク電圧が正確に検出で きないこ と になるが、 実際上問 題とはな らない。 確実に ビー ク電圧を検出するためには、 上記ビーク ホール ド用スイ ツ チ ン グ素子 1 1 と コ ンデ ン サ 1 2 と の接続点間にダィ ォ一 ドを順方向 （バ ッ フ ァ ァ ンブ 1 0 から コ ンデ ンサ 1 2 に電流が流れる方向） に挿 入すればよい。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ワ イ ヤカ ッ ト放電加工機のワ イ ヤ電極と ワ ー ク 間の 絶縁状態を検出する装置であ って、

ワイ ヤ電極と ワー ク間に印加される充電電圧を蓄える コ ンデンサと、

上記コ ンデンサを充電させるための充電用スィ ッ チ ン グ素子と、

半導体で構成され、 上記コ ンデ ンサの充電電圧を ワ イ ャ電極と ワ ー ク 間に印加するための放電用スィ ツ チ ング 素子と、

上記放電用スィ ツ チ ング素子がオフの期間であ って、 且つ上記充電用スィ ツ チ ング素子がオ ンであ る期間を含 む期間に於いて作動 し、 ワイ ヤ電極と ワー ク間の電圧を 検出する電圧検出手段と、

上記電圧検出手段で検出された電圧と設定基準値とを 比較 し、 検出された電圧が上記基準値以下の と き に絶縁 不良と判別する判別手段とを備え る、 ワ イ ヤカ ッ ト放電 加工機の絶縁状態検出装置。

2 . 上記電圧検出手段は、 ワ イ ヤ電極と ワーク 間の ビー ク電圧を検出する ビー ク ホール ド回路で構成されている、 請求の範囲第 1 項に記載のワイ ヤカ ツ ト放電加工機の絶 縁状態検出装置。

3 . 上記ビーク ホール ド回路はス イ ッ チ ン グ手段と コ ン デンサとを備え、 上記コ ンデンサの充電電圧が上記判別 手段に出力される、 請求の範囲第 2項に記載の ワイ ヤ力 ッ ト放電加工機の絶縁状態検出装置