WO2020090070A1 - 放電加工機の電源装置 - Google Patents

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electric discharge
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横山　直人
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株式会社牧野フライス製作所
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    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
    • B23H1/022—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23H2300/00—Power source circuits or energization
    • B23H2300/20—Relaxation circuit power supplies for supplying the machining current, e.g. capacitor or inductance energy storage circuits

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device for an electric discharge machine.
  • a power supply device that supplies a pulsed current between the electrodes that are made up of a workpiece and electrodes that face each other with a predetermined gap is used. Be done.
  • the machining time of a workpiece machined by an electric discharge machine is the current supply time from the start of the current to the start of the current drop, and the current from the start of the current drop to the zero current value. It is determined by the fall time and the current pause time from the time when the current value is reduced to zero and the current value is raised again.
  • a power supply device of an electric discharge machine that regenerates a current so as to shorten a current fall time has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • the current When regenerating an electric current in the power supply device of an electric discharge machine, the current is generated by a DC power supply connected between the poles or in parallel between the poles, a switch placed between the DC power supply and the pole, and a cable placed between the switch and the pole.
  • a current regeneration path can be formed by forming a supply path, a regenerative resistance connected in parallel between the poles for consuming energy between the poles, and a cable arranged between the regenerative resistance and the pole.
  • the switch is on / off controlled according to the machining condition setting of the workpiece, and if insulation breakdown occurs between the electrodes while the switch is on, the current flows through the current supply path, and the current is switched at the moment the switch is turned off. The fall is started, and the current is regenerated in the current regeneration path during the current fall time.
  • the value of the current regenerated in the current regenerative path (hereinafter, "regenerative current") is I r , the peak current value of the current flowing in the current supply path is I P , the regenerative resistance value is R r , and the cable inductance
  • the regenerative current I r is
  • the current fall time becomes shorter as the resistance value of the regenerative resistor increases.
  • the resistance value of the regenerative resistor is increased to shorten the current fall time, there is a disadvantage that the amount of heat generated while the regenerative current flows through the current regeneration path increases in proportion to the resistance value of the resistance circuit. ..
  • the machining time of the workpiece can be shortened by shortening the current dwell time as much as possible.However, if the current dwell time is not secured enough, it is necessary to start the current fall before the current value reaches zero. May rise again, resulting in a decrease in the machining accuracy of the work.
  • An object of the present invention is to provide a power supply device for an electric discharge machine capable of shortening the machining time of a work by rapidly lowering the current without increasing the heat generation amount and decreasing the machining accuracy of the work. That is.
  • a power supply device of an electric discharge machine is a current supply unit for supplying a pulsed current between electrodes, which are made up of a work and an electrode facing each other with a predetermined gap therebetween, for electric discharge machining of a work. And a current regeneration unit that regenerates the current, wherein the current supply unit includes an electric current supply unit that applies a first voltage for generating a current between the electrodes.
  • a first DC power supply connected in parallel and a first DC power supply arranged between the electrode and the first pole side of the first DC power supply and turned on while applying the first voltage between the electrodes.
  • a switching element and a second switching element which is arranged on the side of the work and the second pole of the first DC power supply and is turned on while applying the first voltage between the poles;
  • the regenerative unit includes the first connection point between the electrode and the first switching element and the work.
  • a capacitive element arranged between a second connection point between the two switching elements and a third connection point between the first connection point and the first side of the first DC power supply and a second connection point. And a fourth connection point between the second connection point and the one side of the capacitive element to maintain the voltage of the capacitive element at a preset second voltage higher than the first voltage.
  • a third switching element that is turned on when the voltage of the capacitive element exceeds the second voltage during regeneration of the current.
  • the voltage of the capacitive element is reduced. Is maintained at a second voltage that is higher than the first voltage applied across the poles by the first DC power supply for generating current. This causes the current to linearly decrease in proportion to the second voltage during the current falling time. Therefore, the current fall time corresponding to the current regeneration time can be shortened as compared with the case where the current is exponentially reduced during the current fall time by using the regenerative resistor, and as a result, the machining time of the workpiece is shortened. It can be shortened.
  • the regenerative resistance since the regenerative resistance is not used, heat generation due to the regenerative resistance does not occur while the regenerative current flows through the current regenerative unit. Therefore, the heat generation amount during the current falling time can be reduced as compared with the case where the regenerative resistor is used. Then, since the regenerated current is returned to the machining power source side, energy efficiency is good.
  • the current fall time can be shortened as compared with the case where the current is exponentially reduced during the current fall time by using the regenerative resistor, so that the current pause time is sufficiently secured.
  • the processing time of the work can be shortened. Therefore, there is no reduction in the machining accuracy of the work caused by the insufficient current dwell time.
  • the power supply device of the electric discharge machine according to the present invention is connected in parallel to the capacitive element to apply a third voltage having a magnitude between the first voltage and the second voltage to the capacitive element.
  • the second DC power supply is further provided.
  • the current regeneration unit has a first pole having a first pole connected to one side of the capacitive element and a second pole having a second pole connected to the second connection point, and the first rectification element and the first connection point. It further comprises at least one of a connected first pole and a second rectifying element having a second pole connected to the other side of the capacitive element. This makes it possible to favorably supply at least one of the regenerative current from the current regeneration unit to the gap between the electrodes and from the gap to the current regeneration unit.
  • the power supply device of the electric discharge machine according to the present invention further includes an inductive element arranged between the electrode and the first switching element.
  • an inductive element arranged between the electrode and the first switching element.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the circuit of the power supply device of the electric discharge machine by one embodiment of this invention. 3 is a timing chart for explaining the operation of the power supply device of the electric discharge machine of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a circuit of a power supply device of an electric discharge machine according to an embodiment of the present invention.
  • a power supply device 1 of an electric discharge machine is provided with a predetermined gap in order to perform electric discharge machining of a workpiece 2 immersed in an electric discharge machining liquid (not shown) in a machining tank.
  • a current supply unit 11 that supplies a pulsed current to a gap 4 between the workpiece 2 and the electrode 3 that face each other via a cable 5, and a current regeneration unit 12 that regenerates the current.
  • the current supply unit 11 has a DC power supply 21, an NMOS transistor 22, and an NMOS transistor 23.
  • the DC power supply 21 is connected in parallel to the gap 4 in order to apply the voltage V s1 for generating the current to the gap 4.
  • the DC power supply 21 is an example of a first DC power supply.
  • the pulsed voltage V s1 applied to the gap 4 is an example of the first voltage and is, for example, 75 to 160 V and has a frequency of around 1 KHz to several tens KHz.
  • the NMOS transistor 22 is arranged between the electrode 3 and the positive side of the DC power supply 21.
  • the NMOS transistor 23 is arranged between the work 2 and the negative side of the DC power supply 21.
  • the NMOS transistor 22 is an example of a first switching element.
  • the NMOS transistor 23 is an example of the second switching element.
  • the plus side of the DC power supply 21 is an example of the first pole side of the first DC power supply.
  • the minus side of the DC power supply 21 is an example of the second pole side of the first DC power supply.
  • the NMOS transistor 22 and the NMOS transistor 23 are turned on while the DC power supply 21 applies the voltage V s1 to the gap 4 based on the pulse signal S1 for turning on and off the NMOS transistor 22 and the NMOS transistor 23.
  • the pulse signal S1 is generated by the pulse generation circuit 7 based on the pulse generation condition corresponding to the machining condition setting of the workpiece 2 which is set by the NC device 6 automatically or by the operator.
  • the processing condition setting of the work 2 is determined in relation to the material of the work 2, the material of the electrode 3, the processing shape of the work 2, and the like.
  • the pulse generation conditions include the pulse on / off time of the pulse train, the number of pulses in the pulse train, the pulse rest time, and the like.
  • the current regeneration unit 12 has a capacitor 31, an NMOS transistor 32, a diode 33, and a diode 34.
  • the capacitor 31 is an example of a capacitive element.
  • the diode 33 is an example of a first rectifying element.
  • the diode 34 is an example of a second rectifying element.
  • the anode of the diode 33 is an example of the first pole of the first rectifying element.
  • the cathode of the diode 33 is an example of the second pole of the first rectifying element.
  • the anode of the diode 34 is an example of the first pole of the second rectifying element.
  • the cathode of the diode 34 is an example of the second pole of the second rectifying element.
  • the connection point 42 is an example of a first connection point.
  • the connection point 41 is an example of a second connection point.
  • the NMOS transistor 32 is arranged between a connection point 43 between the connection point 42 and the positive side of the DC power supply 21, and a connection point 44 between the connection point 41 and one side of the capacitor 31.
  • the NMOS transistor 32 is an example of a third switching element.
  • the connection point 43 is an example of a third connection point.
  • the connection point 44 is an example of a fourth connection point.
  • the NMOS transistor 32 maintains the voltage V o of the capacitor 31 at the preset voltage V c higher than the voltage V s1 based on the pulse signal S2 for turning on and off the NMOS transistor 32.
  • the voltage V o of the capacitor 31 in the current standing down time is turned on to the time during which exceeds the voltage V c.
  • the voltage V c is an example of the second voltage.
  • the pulse signal S2 is generated by the pulse generation circuit 8 based on the result of the comparison calculator 9 comparing the voltage V o of the capacitor 31 with the voltage V c .
  • the power supply device 1 of the electric discharge machine further includes a DC power supply 13, a diode 14, and a coil 15.
  • the DC power supply 13 is connected in parallel with the capacitor 31 to apply a voltage V s2 having a magnitude between the voltage V s1 and the voltage V c , and is activated by turning on a switch (not shown). It
  • the DC power supply 13 is an example of a second DC power supply.
  • the voltage V s2 is an example of the third voltage.
  • the positive side of the DC power supply 13 is connected to a connection point 45 between the capacitor 31 and one side of the capacitor 31, and the negative side of the DC power supply 13 is connected between the other side of the capacitor 31 and the cathode of the diode 34. Connected to point 46.
  • the connection point 46 is connected to a connection point 47 between the negative side of the DC power supply 21 and the NMOS transistor 23.
  • the voltage V c is set to a value slightly higher than the voltage V s2 . For example, the voltage V c is 1.1 times the voltage V s2 .
  • the diode 14 is provided to prevent backflow, and has an anode connected to the anode of the diode 33 and one side of the capacitor 31, and a cathode connected to the positive side of the DC power supply 13.
  • the coil 15 is arranged between the connection point 42 and the cable 5 in order to reduce the ripple of the current.
  • the coil 15 is an example of an inductive element.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the power supply device of the electric discharge machine of FIG.
  • the voltage V s1 is applied to the interelectrode gap 4 by the DC power supply 21 over the period D1
  • the voltage to the interelectrode gap 4 is applied by the DC power supply 21 over the subsequent period D2. The case where the stop of the application of is repeated N times will be described.
  • the DC power supply 21 applies the voltage V s1 to the gap 4, and the time t4. Then, dielectric breakdown occurs in the gap 4 between the electrodes, and the current generated by the dielectric breakdown reaches the peak current I P that is the target current value at time t5. At time t6 corresponding time t4 to breakdown between the electrodes 4 occurs at the end of the period D1, the current, as shown by the broken line I s, the coil 15 from the current supply unit 11, the cable 5 and the inter-electrode 4 flows After that, it returns to the current supply unit 11 again.
  • the NMOS transistor 22 and the NMOS transistor 23 are switched from on to off in response to the pulse signal S1. Accordingly, the voltage between both ends increases the NMOS transistor 23, the voltage across the NMOS transistor 23 exceeds the voltage V o of the capacitor 31, the regenerative current, as indicated by a broken line I r, current regenerating unit 12 After passing through the coil 15, the cable 5 and the interelectrode gap 4, it returns to the current regeneration unit 12 again. Regenerative current decreases linearly in proportion to the value obtained by dividing the sum of the inductance values of the inductance value and the coil 15 of the cable 5 the voltage V o of the capacitor 31.
  • Voltage V o across the capacitor 31 by the inductance of the inductance and the coil 15 of the regenerative current and the cable 5 is greater than the voltage V c.
  • the NMOS transistor 32 switches from off to on in response to the pulse signal S2 at time t6, and the charge accumulated in the capacitor 31 is transferred to the NMOS transistor 32. It is discharged to the positive side of the DC power source 21 via 32.
  • the voltage V c is set to a value slightly higher than the voltage V s2 , the capacity of the DC power supply 13 can be minimized.
  • time t7 the value of the current generated in the gap 4 reaches zero, and the NMOS transistor 32 is switched from on to off in response to the pulse signal S2.
  • the time between time t4 and time t6 corresponds to the current supply time
  • the time between time t6 and time t7 corresponds to the current fall time
  • time t7 and time t8 at which the period D2 ends The time between corresponds to the current dwell time.
  • the regenerative current includes the current regeneration unit 12, the coil 15, the cable 5, and the interelectrode gap 4.
  • the voltage of the capacitor 31 is maintained at a voltage V c higher than the voltage V s1 applied to the gap 4 by the DC power supply 21 to generate a current.
  • This causes the current to decrease linearly during the current fall time in proportion to the voltage V c . Therefore, the current fall time corresponding to the current regeneration time can be shortened as compared with the case where the current is exponentially decreased during the current fall time using the regenerative resistor, and as a result, the machining time of the work 2 is reduced. Can be shortened.
  • the regenerative resistance since the regenerative resistance is not used, heat generation due to the regenerative resistance does not occur while the regenerative current flows through the current regenerative unit 12. Therefore, the heat generation amount during the current falling time can be reduced as compared with the case where the regenerative resistor is used. Then, since the regenerated current is returned to the machining power source side, energy efficiency is good.
  • the current fall time can be shortened as compared with the case where the current is exponentially reduced during the current fall time by using the regenerative resistor, so that the current pause time is sufficiently long. It is possible to shorten the processing time of the work 2 while ensuring the above. Therefore, there is no reduction in the machining accuracy of the work 2 caused by the insufficient current dwell time.
  • the regenerative current is the current regeneration unit 12, the coil 15, the cable.
  • the voltage of the capacitor 31 easily reaches the voltage V c higher than the voltage V s1 applied to the inter-pole 4 by the DC power supply 21 to generate the current. be able to.
  • the current regeneration unit 12 since the current regeneration unit 12 includes the diode 33 and the diode 34, the regenerative current is supplied from the current regeneration unit 12 to the gap 4 and from the gap 4 to the current regeneration unit 12. The supply can be done well.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and many modifications and variations are possible.
  • at least one of the DC power supply 13, the diode 14, and the coil 15 may be omitted.
  • at least one of the diode 33 and the diode 34 of the current regeneration unit 12 may be omitted.
  • a PMOS transistor or the like may be used as the switching element.

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Abstract

放電加工機の電源装置（１）は、極間（４）にパルス状の電流を供給する電流供給部と（１１）、当該電流を回生させる電流回生部（１２）と、を備える。電流供給部（１１）は、直流電源（２１）と、第１のスイッチング素子（２２）と、第２のスイッチング素子（２３）と、を有する。電流回生部（１１）は、電極（３）と第１のスイッチング素子（２２）の間の第１の接続点（４２）とワーク（２）と第２のスイッチング素子（２３）の間の第２の接続点（４１）の間に配置されたコンデンサ（３１）と、第１の接続点（４２）と直流電源（２１）の間の第３の接続点（４３）と第２の接続点（４１）とコンデンサ（３１）の間の第４の接続点（４４）の間に配置され、電流の回生の開始時から電流の値が零になるまでの間にオンにされる第３のスイッチング素子（３２）と、を有し、回生電流の立下げ時間を短縮する。

Description

放電加工機の電源装置
　本発明は、放電加工機の電源装置に関する。
　ワークを放電加工（例えば、形彫放電加工）する放電加工機において、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する電源装置が用いられる。放電加工機によって加工されるワークの加工時間は、電流を立ち上げてから電流の立下げを開始するまでの電流供給時間、電流の立下げの開始時から電流の値が零になるまでの電流立下げ時間及び電流を立ち下げて電流の値が零になった時点から電流を再び立ち上げる時点までの電流休止時間によって決定される。従来、ワークの加工時間を短縮するために、電流立下げ時間をできるだけ短くするように電流を回生させる放電加工機の電源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
　放電加工機の電源装置において電流を回生させる場合、極間、極間に並列に接続した直流電源、直流電源と極間の間に配置したスイッチ及びスイッチと極間の間に配置したケーブルによって電流供給経路を形成し、極間、エネルギーを消費するために極間に並列に接続した回生抵抗及び回生抵抗と極間の間に配置したケーブルによって電流回生経路を形成することができる。
　この場合、スイッチは、ワークの加工条件設定に従ってオンオフ制御され、スイッチがオンされている間に極間に絶縁破壊が生じると電流が電流供給経路を流れ、スイッチがオフに切り替わった瞬時に電流が立下げを開始し、電流立下げ時間中に電流が電流回生経路に回生される。
　電流回生経路に回生される電流（以下、「回生電流」）の値をＩrとし、電流供給経路を流れる電流のピーク電流値をＩPとし、回生抵抗の値をＲrとし、ケーブルのインダクタンス値をＬcとし、電流が立下げを開始してからの経過時間をｔとした場合、回生電流Ｉrは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
で表されるように指数関数的に減少する。これによって、電流立下げ時間は、抵抗、電極間等の状態に応じて変化する。
特開平７－１１６９２３号公報
　放電加工機の電源装置において電流を回生させるために回生抵抗を有する電流回生経路を形成する場合、上述したように電流立下げ時間中に電流が指数関数的に減少するので、電流立下げ時間の短縮が困難になり、その結果、ワークの加工時間の短縮が困難になる。
　また、上述したように電流立下げ時間中に電流が指数関数的に減少する場合、回生抵抗の抵抗値が大きくなるに従って電流立下げ時間が短くなる。しかしながら、電流立下げ時間を短くするために回生抵抗の抵抗値を大きくした場合、回生電流が電流回生経路を流れる間に生じる発熱量が抵抗回路の抵抗値に比例して増大するという不都合を有する。
　電流休止時間をできるだけ短くすることによってワークの加工時間を短縮することができるが、電流休止時間を十分に確保しない場合、電流の立下げを開始してから電流の値が零になる前に電流が再び立ち上がることによってワークの加工精度が低下するおそれがある。
　本発明の目的は、発熱量の増大及びワークの加工精度の低下が生じることなく電流の立下げを迅速に行うことによってワークの加工時間を短縮することができる放電加工機の電源装置を提供することである。
　本発明による放電加工機の電源装置は、ワークを放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する電流供給部と、当該電流を回生させる電流回生部と、を備える放電加工機の電源装置であって、電流供給部は、電流を生成するための第１の電圧を極間に印加するために極間に並列に接続した第１の直流電源と、電極と第１の直流電源の第１の極の側の間に配置され、第１の電圧を極間に印加する間にオンにされる第１のスイッチング素子と、ワークと第１の直流電源の第２の極の側に配置され、第１の電圧を極間に印加する間にオンにされる第２のスイッチング素子と、を有し、電流回生部は、電極と第１のスイッチング素子の間の第１の接続点とワークと第２のスイッチング素子の間の第２の接続点の間に配置された容量性素子と、第１の接続点と第１の直流電源の第１の側の間の第３の接続点と第２の接続点と容量性素子の一方の側の間の第４の接続点の間に配置され、容量性素子の電圧を第１の電圧より高い予め設定された第２の電圧に維持するために、電流の回生中に容量性素子の電圧が第２の電圧を超えたときにオンにされる第３のスイッチング素子と、を有する。
　本発明によれば、電流の回生の開始時から電流の値が零になるまでの間、すなわち、回生電流が電流回生部及び極間を含む電流回生経路を流れる間に、容量性素子の電圧は、電流を生成するための第１の直流電源によって極間に印加される第１の電圧より高い第２の電圧に維持される。これによって、電流立下げ時間中に電流が第２の電圧に比例して直線的に減少する。したがって、電流回生時間に対応する電流立下げ時間を、回生抵抗を用いて電流立下げ時間中に電流を指数関数的に減少させる場合よりも短縮することができ、その結果、ワークの加工時間を短縮することができる。
　また、本発明によれば、回生抵抗を用いないので、回生電流が電流回生部を流れる間に回生抵抗よる発熱が生じない。したがって、電流立下げ時間中の発熱量を、回生抵抗を用いる場合よりも減少させることができる。そして、回生された電流を加工電源側に戻すので、エネルギー効率が良い。
　さらに、本発明によれば、電流立下げ時間を、回生抵抗を用いて電流立下げ時間中に電流を指数関数的に減少させる場合よりも短縮することができるので、電流休止時間を十分に確保しながらワークの加工時間を短縮することができる。したがって、電流休止時間を十分に確保できないことによって生じるワークの加工精度の低下がない。
　好適には、本発明による放電加工機の電源装置は、第１の電圧と第２の電圧の間の大きさの第３の電圧を容量性素子に印加するために容量性素子に並列に接続した第２の直流電源を更に備える。これによって、電流の回生の開始時から電流の値が零になるまでの間、すなわち、回生電流が電流回生部及び極間を含む電流回生経路を流れる間に、容量性素子の電圧は、電流を生成するため第１の直流電源によって極間に印加される第１の電圧より高い第２の電圧に容易に到達することができる。
　好適には、電流回生部は、容量性素子の一方の側に接続した第１の極及び第２の接続点に接続した第２の極を有する第１の整流素子と第１の接続点に接続した第１の極及び容量性素子の他方の側に接続した第２の極を有する第２の整流素子のうちの少なくとも一方を更に有する。これによって、回生電流の電流回生部から極間への供給と極間から電流回生部への供給の少なくとも一方を良好に行うことができる。
　好適には、本発明による放電加工機の電源装置は、電極と第１のスイッチング素子の間に配置した誘導性素子を更に備える。これによって、ワークの加工時間を短縮しながら電流のリップルを低減することができる。
本発明の一実施の形態による放電加工機の電源装置の回路を示す図である。 図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
　本発明による放電加工機の電源装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施の形態による放電加工機の電源装置の回路を示す図である。図１において、放電加工機の電源装置１は、加工槽の中の放電加工液（いずれも図示せず）に浸漬されたワーク２を放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク２及び電極３から構成される極間４にケーブル５を介してパルス状の電流を供給する電流供給部１１と、当該電流を回生させる電流回生部１２と、を備える。
　電流供給部１１は、直流電源２１と、ＮＭＯＳトランジスタ２２と、ＮＭＯＳトランジスタ２３と、を有する。
　直流電源２１は、電流を生成するための電圧Ｖｓ１を極間４に印加するために極間４に並列に接続される。直流電源２１は、第１の直流電源の一例である。極間４に印加されるパルス状の電圧Ｖｓ１は、第１の電圧の一例であり、例えば、７５～１６０Ｖであり、１ＫＨｚ前後から数十ＫＨｚの周波数を有する。
　ＮＭＯＳトランジスタ２２は、電極３と直流電源２１のプラス側の間に配置される。ＮＭＯＳトランジスタ２３は、ワーク２と直流電源２１のマイナス側の間に配置される。ＮＭＯＳトランジスタ２２は、第１のスイッチング素子の一例である。ＮＭＯＳトランジスタ２３は、第２のスイッチング素子の一例である。直流電源２１のプラス側は、第１の直流電源の第１の極の側の一例である。直流電源２１のマイナス側は、第１の直流電源の第２の極の側の一例である。
　ＮＭＯＳトランジスタ２２及びＮＭＯＳトランジスタ２３は、ＮＭＯＳトランジスタ２２及びＮＭＯＳトランジスタ２３をオンオフするためのパルス信号Ｓ１に基づいて、直流電源２１が電圧Ｖｓ１を極間４に印加する間にオンにされる。パルス信号Ｓ１は、自動的に又はオペレータによりＮＣ装置６で設定されるワーク２の加工条件設定に対応するパルス発生条件に基づいてパルス発生回路７によって発生する。ワーク２の加工条件設定は、ワーク２の材質、電極３の材質、ワーク２の加工形状等に関連して決定される。パルス発生条件は、パルス列のパルスオンオフ時間、パルス列のパルス数、パルス休止時間等を含む。
　電流回生部１２は、コンデンサ３１と、ＮＭＯＳトランジスタ３２と、ダイオード３３と、ダイオード３４と、を有する。
　コンデンサ３１の一方の側は、ダイオード３３のアノードに接続され、ダイオード３３のカソードは、ワーク２とＮＭＯＳトランジスタ２３の間の接続点４１に接続される。コンデンサ３１の他方の側は、ダイオード３４のカソードに接続され、ダイオード３４のアノードは、電極３とＮＭＯＳトランジスタ２２の間の接続点４２に接続される。コンデンサ３１は、容量性素子の一例である。ダイオード３３は、第１の整流素子の一例である。ダイオード３４は、第２の整流素子の一例である。ダイオード３３のアノードは、第１の整流素子の第１の極の一例である。ダイオード３３のカソードは、第１の整流素子の第２の極の一例である。ダイオード３４のアノードは、第２の整流素子の第１の極の一例である。ダイオード３４のカソードは、第２の整流素子の第２の極の一例である。接続点４２は、第１の接続点の一例である。接続点４１は、第２の接続点の一例である。
　ＮＭＯＳトランジスタ３２は、接続点４２と直流電源２１のプラス側の間の接続点４３と接続点４１とコンデンサ３１の一方の側の間の接続点４４の間に配置される。ＮＭＯＳトランジスタ３２は、第３のスイッチング素子の一例である。接続点４３は、第３の接続点の一例である。接続点４４は、第４の接続点の一例である。
　本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタ３２は、ＮＭＯＳトランジスタ３２をオンオフするためのパルス信号Ｓ２に基づいて、コンデンサ３１の電圧Ｖｏを電圧Ｖｓ１より高い予め設定された電圧Ｖｃに維持するために、電流立下げ時間内でコンデンサ３１の電圧Ｖｏが電圧Ｖｃを超えている間の時間にオンにされる。電圧Ｖｃは、第２の電圧の一例である。パルス信号Ｓ２は、比較演算器９でコンデンサ３１の電圧Ｖｏと電圧Ｖｃとを比較した結果に基づいてパルス発生回路８によって発生する。
　本実施の形態では、放電加工機の電源装置１は、直流電源１３と、ダイオード１４と、コイル１５と、を更に備える。
　直流電源１３は、電圧Ｖｓ１と電圧Ｖｃの間の大きさの電圧Ｖｓ２をコンデンサ３１に印加するためにコンデンサ３１に並列に接続され、スイッチ（図示せず）をオンすることによって起動される。直流電源１３は、第２の直流電源の一例である。電圧Ｖｓ２は、第３の電圧の一例である。直流電源１３のプラス側は、コンデンサ３１とコンデンサ３１の一方の側の間の接続点４５に接続され、直流電源１３のマイナス側は、コンデンサ３１の他方の側とダイオード３４のカソードの間の接続点４６に接続される。また、接続点４６は、直流電源２１のマイナス側とＮＭＯＳトランジスタ２３の間の接続点４７に接続される。電圧Ｖｃを電圧Ｖｓ２より少し高い値に設定する。例えば、電圧Ｖｃを電圧Ｖｓ２の１．１倍とする。
　ダイオード１４は、逆流防止のために設けられ、ダイオード３３のアノード及びコンデンサ３１の一方の側に接続されたアノードと、直流電源１３のプラス側に接続されたカソードと、を有する。コイル１５は、電流のリップルを低減するために接続点４２とケーブル５の間に配置される。コイル１５は、誘導性素子の一例である。
　ＮＭＯＳトランジスタ２２及びＮＭＯＳトランジスタ２３がオンにされている間に極間４に絶縁破壊が生じたことにより発生した電流は、破線Ｉsで示すように、電流供給部１１からコイル１５、ケーブル５及び極間４を流れた後に再び電流供給部１１に戻る。
　ＮＭＯＳトランジスタ２２及びＮＭＯＳトランジスタ２３がオンからオフに切り替えられた直後から電流の値が零になるまでの間に電流回生部１２に回生される電流（回生電流）は、破線Ｉrで示すように、電流回生部１２からコイル１５、ケーブル５及び極間４を流れた後に再び電流回生部１２に戻る。
　図２は、図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２のタイミングチャートにおいて、ワーク２を加工するために、期間Ｄ１に亘る直流電源２１による極間４への電圧Ｖｓ１の印加及びそれに続く期間Ｄ２に亘る直流電源２１による極間４への電圧の印加の停止をＮ回繰り返す場合について説明する。
　コンデンサ３１の初期充電を行うためにワーク２の加工を開始する前の時刻ｔ１で直流電源１３を起動すると、時刻ｔ２でコンデンサ３１の両端間の電圧がＶｓ２に到達する。
　ワーク２の加工を開始する時刻ｔ３でＮＭＯＳトランジスタ２２及びＮＭＯＳトランジスタ２３がパルス信号Ｓ１に応答してオフからオンに切り替えられると、直流電源２１によって電圧Ｖｓ１が極間４に印加され、時刻ｔ４で極間４に絶縁破壊が生じ、絶縁破壊によって生じた電流は、時刻ｔ５で目標電流値であるピーク電流ＩPに到達する。極間４に絶縁破壊が生じた時刻ｔ４から期間Ｄ１の終了時に対応する時刻ｔ６に、電流は、破線Ｉsで示すように、電流供給部１１からコイル１５、ケーブル５及び極間４を流れた後に再び電流供給部１１に戻る。
　時刻ｔ６においてＮＭＯＳトランジスタ２２及びＮＭＯＳトランジスタ２３がパルス信号Ｓ１に応答してオンからオフに切り替えられる。これによって、ＮＭＯＳトランジスタ２３の両端間の電圧が上昇し、ＮＭＯＳトランジスタ２３の両端間の電圧がコンデンサ３１の電圧Ｖｏを超えると、回生電流が、破線Ｉrで示すように、電流回生部１２からコイル１５、ケーブル５及び極間４を流れた後に再び電流回生部１２に戻る。回生電流は、コンデンサ３１の電圧Ｖｏをケーブル５のインダクタンス値及びコイル１５のインダクタンス値の和で除した値に比例して直線的に減少する。
　回生電流並びにケーブル５のインダクタンス及びコイル１５のインダクタンスによりコンデンサ３１の両端間の電圧Ｖｏが電圧Ｖｃより大きくなる。コンデンサ３１の両端間の電圧Ｖｏを電圧Ｖｃに維持するために、時刻ｔ６においてＮＭＯＳトランジスタ３２がパルス信号Ｓ２に応答してオフからオンに切り替わり、コンデンサ３１に蓄積された電荷を、ＮＭＯＳトランジスタ３２を介して直流電源２１のプラス側に放出する。上述したように、電圧Ｖｃを電圧Ｖｓ２より少し高い値にしているので、直流電源１３の容量を極力小さくすることができる。
　時刻ｔ７において極間４に生じる電流の値が零に到達するとともにＮＭＯＳトランジスタ３２がパルス信号Ｓ２に応答してオンからオフに切り替えられる。図２において、時刻ｔ４と時刻ｔ６の間の時間が電流供給時間に対応し、時刻ｔ６と時刻ｔ７の間の時間が電流立下げ時間に対応し、時刻ｔ７と期間Ｄ２が終了する時刻ｔ８の間の時間が電流休止時間に対応する。
　時刻ｔ８から時刻ｔ９の間に期間Ｄ１に亘る直流電源２１による極間４への電圧Ｖｓ１の印加及びそれに続く期間Ｄ２に亘る直流電源２１による極間４への電圧の印加の停止をＮ－１回繰り返す。
　本実施の形態によれば、電流の回生の開始時から電流の値が零になるまでの間、すなわち、回生電流が電流回生部１２、コイル１５、ケーブル５及び極間４を含む電流回生経路を流れる間に、コンデンサ３１の電圧は、電流を生成するため直流電源２１によって極間４に印加される電圧Ｖｓ１より高い電圧Ｖｃに維持される。これによって、電流立下げ時間中に電流が電圧Ｖｃに比例して直線的に減少する。したがって、電流回生時間に対応する電流立下げ時間を、回生抵抗を用いて電流立下げ時間中に電流を指数関数的に減少させる場合よりも短縮することができ、その結果、ワーク２の加工時間を短縮することができる。
　また、本実施の形態によれば、回生抵抗を用いないので、回生電流が電流回生部１２を流れる間に回生抵抗よる発熱が生じない。したがって、電流立下げ時間中の発熱量を、回生抵抗を用いる場合よりも減少させることができる。そして、回生された電流を加工電源側に戻すので、エネルギー効率が良い。
　また、本実施の形態によれば、電流立下げ時間を、回生抵抗を用いて電流立下げ時間中に電流を指数関数的に減少させる場合よりも短縮することができるので、電流休止時間を十分に確保しながらワーク２の加工時間を短縮することができる。したがって、電流休止時間を十分に確保できないことによって生じるワーク２の加工精度の低下がない。
　また、本実施の形態によれば、直流電源１３を備えることによって、電流の回生の開始時から電流の値が零になるまでの間、すなわち、回生電流が電流回生部１２、コイル１５、ケーブル５及び極間４を含む電流回生経路を流れる間に、コンデンサ３１の電圧は、電流を生成するため直流電源２１によって極間４に印加される電圧Ｖｓ１より高い電圧Ｖｃに容易に到達することができる。
　また、本実施の形態によれば、電流回生部１２がダイオード３３及びダイオード３４を有することによって、回生電流の電流回生部１２から極間４への供給と極間４から電流回生部１２への供給を良好に行うことができる。
　さらに、本実施の形態によれば、コイル１５を更に備えることによって、ワーク２の加工時間を短縮しながら電流のリップルを低減することができる。
　本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、直流電源１３、ダイオード１４及びコイル１５のうちの少なくとも一つを省略してもよい。また、電流回生部１２のダイオード３３とダイオード３４のうちの少なくとも一方を省略してもよい。さらに、スイッチング素子としてＰＭＯＳトランジスタ等を用いてもよい。
　１　　放電加工機の電源装置
　２　　ワーク
　３　　電極
　４　　極間
　５　　ケーブル
　１１　　電流供給部
　１２　　電流回生部
　１３，２１　　直流電源
　１４，３３，３４　　ダイオード
　１５　　コイル
　２２，２３，３２　　ＮＭＯＳトランジスタ
　３１　　コンデンサ

Claims (4)

  1. 　ワークを放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する電流供給部と、
    　当該電流を回生させる電流回生部と、
    　を備える放電加工機の電源装置であって、
    　前記電流供給部は、
    　前記電流を生成するための第１の電圧を極間に印加するために極間に並列に接続した第１の直流電源と、
    　電極と前記第１の直流電源の第１の極の側の間に配置され、前記第１の電圧を極間に印加する間にオンにされる第１のスイッチング素子と、
    　ワークと前記第１の直流電源の第２の極の側に配置され、前記第１の電圧を極間に印加する間にオンにされる第２のスイッチング素子と、
    　を有し、
    　前記電流回生部は、
    　電極と前記第１のスイッチング素子の間の第１の接続点とワークと前記第２のスイッチング素子の間の第２の接続点の間に配置された容量性素子と、
    　前記第１の接続点と前記第１の直流電源の第１の側の間の第３の接続点と前記第２の接続点と前記容量性素子の一方の側の間の第４の接続点の間に配置され、前記容量性素子の電圧を前記第１の電圧より高い予め設定された第２の電圧に維持するために、前記電流の回生中に前記容量性素子の電圧が前記第２の電圧を超えたときにオンにされる第３のスイッチング素子と、
    　を有する放電加工機の電源装置。
  2. 　前記第１の電圧と前記第２の電圧の間の大きさの第３の電圧を前記容量性素子に印加するために前記容量性素子に並列に接続した第２の直流電源を更に備える請求項１に記載の放電加工機の電源装置。
  3. 　前記電流回生部は、前記容量性素子の一方の側に接続した前記第１の極及び前記第２の接続点に接続した前記第２の極を有する第１の整流素子と前記第１の接続点に接続した前記第１の極及び前記容量性素子の他方の側に接続した前記第２の極を有する第２の整流素子のうちの少なくとも一方を更に有する請求項１又は２に記載の放電加工機の電源装置。
  4. 　電極と前記第１のスイッチング素子の間に配置した誘導性素子を更に備える請求項１～３のいずれか一項に記載の放電加工機の電源装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07116923A (ja) 1993-10-25 1995-05-09 Mitsubishi Electric Corp 放電加工電源
JP2004106130A (ja) * 2002-09-19 2004-04-08 Chuo Seisakusho Ltd パルス電源装置
JP2013018101A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Fanuc Ltd ワイヤ電極の消耗を抑えるワイヤ放電加工機の放電加工電源装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3604885A (en) * 1968-07-05 1971-09-14 Inoue K Edm power supply for generating self-adaptive discharge pulses
JP2749656B2 (ja) * 1989-08-16 1998-05-13 株式会社放電精密加工研究所 放電加工用電源回路
DE4107910A1 (de) * 1991-03-12 1992-09-17 Agie Ag Ind Elektronik Impulsgenerator fuer funkenerosive bearbeitung sowie hierfuer geeignetes verfahren
DE112008003658B4 (de) * 2008-01-31 2015-12-10 Mitsubishi Electric Corp. Elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung
CN102770225B (zh) * 2011-02-25 2014-09-17 三菱电机株式会社 放电加工机用电源装置及其控制方法
US9114468B2 (en) * 2011-11-30 2015-08-25 Mitsubishi Electric Corporation Power supply device for electrical discharge machine
JP5414864B1 (ja) * 2012-09-18 2014-02-12 株式会社ソディック ワイヤカット放電加工装置の加工電源装置
US9533365B2 (en) * 2012-10-31 2017-01-03 Mitsubishi Electric Corporation Electric discharge machining apparatus
WO2014162822A1 (ja) * 2013-04-04 2014-10-09 西部電機株式会社 放電加工装置、放電加工方法及び設計方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07116923A (ja) 1993-10-25 1995-05-09 Mitsubishi Electric Corp 放電加工電源
JP2004106130A (ja) * 2002-09-19 2004-04-08 Chuo Seisakusho Ltd パルス電源装置
JP2013018101A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Fanuc Ltd ワイヤ電極の消耗を抑えるワイヤ放電加工機の放電加工電源装置

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