(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と被加工物の間に放電を発生させて前記被加工物を加工する放電加工装置において、
前記電極と前記被加工物間の極間電圧の無負荷時間を検出する無負荷時間検出手段と、
前記無負荷時間検出手段で検出された無負荷時間と予め定められた時間とを比較し、前記放電が即放電であるか否かを判別する即放電判別手段と、
前記極間の放電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された放電電圧の高周波成分の値と予め定められた値とを比較し、前記放電が正常放電であるか否かを判別する異常放電判別手段と、
前記即放電判別手段が即放電であるか否かを判別し、かつ前記異常放電判別手段が正常放電であるか否かを判別した場合、前記即放電判別手段の判別結果および前記異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、異常放電状態を判別する放電状態判別手段と、
前記放電状態判別手段で判別された異常放電状態に基づいて、加工条件を制御する加工条件制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電でないと判別し、前記異常放電判別手段が、前記放電が異常放電であると判別した場合、前記放電状態判別手段は即放電に起因しない異常放電状態と判別し、
前記加工条件制御手段は、前記放電状態判別手段が即放電に起因しない異常放電状態と判別した場合に、放電オン時間を短縮するように加工条件を制御することを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項３】
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電であると判別し、前記異常放電判別手段が、前記放電が異常放電であると判別した場合、前記放電状態判別手段は即放電に起因する異常放電状態と判別し、
前記加工条件制御手段は、前記放電状態判別手段が即放電に起因する異常放電状態と判別した場合に、休止時間を延長するように加工条件を制御することを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項４】
前記電極と前記被加工物の間へのパルス電圧の供給を指令する発振器をさらに備え、
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電であると判別した場合、前記発振器は、電圧の印加を停止させることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項５】
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電であると判別した場合、前記放電状態判別手段は即放電に起因する異常放電状態と判別し、
前記加工条件制御手段は、前記放電状態判別手段が即放電に起因する異常放電状態と判別した場合に、休止時間を挿入するように加工条件を制御することを特徴とする請求項４に記載の放電加工装置。
【請求項６】
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電でないと判別し、前記異常放電判別手段が、前記放電が正常放電であると判別した場合、前記放電状態判別手段は正常放電状態と判別し、
前記加工条件制御手段は、前記放電状態判別手段が正常放電状態と判別した場合に、放電オン時間を延長するように加工条件を制御することを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項７】
電極と被加工物の間に放電を発生させて前記被加工物を加工する放電加工装置において、
前記電極と前記被加工物間の極間電圧の無負荷時間を検出する無負荷時間検出手段と、
前記無負荷時間検出手段で検出された無負荷時間と予め定められた時間とを比較し、前記放電が即放電であるか否かを判別する即放電判別手段と、
前記極間の放電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された放電電圧の高周波成分の値と予め定められた値とを比較し、前記放電が正常放電であるか否かを判別する異常放電判別手段と、
前記即放電判別手段の判別結果および前記異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、放電状態を判別する放電状態判別手段と、
前記放電状態判別手段で判別された放電状態に基づいて、加工条件を制御する加工条件制御手段とを備え、
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電であると判別し、前記異常放電判別手段が、前記放電が異常放電であると判別した場合、前記放電状態判別手段は、前記即放電判別手段の判別結果および前記異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、即放電に起因する異常放電状態と判別し、
前記加工条件制御手段は、前記放電状態判別手段が即放電に起因する異常放電状態と判別した場合に、休止時間を延長するように加工条件を制御することを特徴とする放電加工装置。
【請求項８】
電極と被加工物の間に放電を発生させて前記被加工物を加工する放電加工装置において、
前記電極と前記被加工物間の極間電圧の無負荷時間を検出する無負荷時間検出手段と、
前記無負荷時間検出手段で検出された無負荷時間と予め定められた時間とを比較し、前記放電が即放電であるか否かを判別する即放電判別手段と、
前記極間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された電圧から求められた値と予め定められた値とを比較し、前記放電が正常放電であるか否かを判別する異常放電判別手段と、
前記即放電判別手段の判別結果および前記異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、放電状態を判別する放電状態判別手段と、
前記放電状態判別手段で判別された放電状態に基づいて、加工条件を制御する加工条件制御手段とを備え、
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電でないと判別し、前記異常放電判別手段が、前記放電が異常放電であると判別した場合、前記放電状態判別手段は、前記即放電判別手段の判別結果および前記異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、即放電に起因しない異常放電状態と判別し、
前記加工条件制御手段は、前記放電状態判別手段が即放電に起因しない異常放電状態と判別した場合に、放電オン時間を短縮するように加工条件を制御することを特徴とする放電加工装置。
【請求項９】
電極と被加工物の間に放電を発生させて前記被加工物を加工する放電加工装置において、
前記電極と前記被加工物間の極間電圧の無負荷時間を検出する無負荷時間検出手段と、
前記無負荷時間検出手段で検出された無負荷時間と予め定められた時間とを比較し、前記放電が即放電であるか否かを判別する即放電判別手段と、
前記極間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された電圧から求められた値と予め定められた値とを比較し、前記放電が正常放電であるか否かを判別する異常放電判別手段と、
前記即放電判別手段の判別結果および前記異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、放電状態を判別する放電状態判別手段と、
前記放電状態判別手段で判別された放電状態に基づいて、加工条件を制御する加工条件制御手段と、
前記電極と前記被加工物の間へのパルス電圧の供給を指令する発振器とを備え、
前記発振器は、前記即放電判別手段が、前記放電が即放電であると判別した判別結果にもとづいて、電圧の印加を停止させることを特徴とする放電加工装置。
【請求項１０】
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電であると判別した場合、前記放電状態判別手段は即放電に起因する異常放電状態と判別し、
前記加工条件制御手段は、前記放電状態判別手段が即放電に起因する異常放電状態と判別した場合に、休止時間を挿入するように加工条件を制御することを特徴とする請求項９に記載の放電加工装置。
【請求項１１】
電極と被加工物の間に放電を発生させて前記被加工物を加工する放電加工装置において、
前記電極と前記被加工物間の極間電圧の無負荷時間を検出する無負荷時間検出手段と、
前記無負荷時間検出手段で検出された無負荷時間と予め定められた時間とを比較し、前記放電が即放電であるか否かを判別する即放電判別手段と、
前記極間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された電圧から求められた値と予め定められた値とを比較し、前記放電が正常放電であるか否かを判別する異常放電判別手段と、
前記即放電判別手段の判別結果および前記異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、放電状態を判別する放電状態判別手段と、
前記放電状態判別手段で判別された放電状態に基づいて、加工条件を制御する加工条件制御手段とを備え、
前記即放電判別手段が、前記放電が即放電でないと判別し、前記異常放電判別手段が、前記放電が正常放電であると判別した場合、前記放電状態判別手段は正常放電状態と判別し、
前記加工条件制御手段は、予め正常放電状態と判別した際に設定された放電オン時間が設定されており、かつ前記放電状態判別手段が正常放電状態と判別した場合に、放電オン時間の設定値を変更することにより、放電オン時間を延長するように加工条件を制御することを特徴とする放電加工装置。
【請求項１２】
前記放電状態判別手段が判別した放電状態を表示する表示装置を備えたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電加工装置は、放電パルスの高周波成分の積分値を基準値と比較する第１の比較装置、放電パルスの高周波成分の積分値を第１の比較装置よりも低い基準値と比較する第２の比較装置、電極と被加工物との加工間隙の放電電圧レベルを検出する加工電圧レベル検出装置、加工電圧レベル検出装置の出力信号と基準電圧を比較する比較器、電極と被加工物との加工間隙の放電電圧及び放電電流を検出する放電検出装置、短絡を検出する短絡検出装置を備えている。【０００３】
この放電加工装置において、パルス制御装置は、第１の比較装置及び第２の比較装置と比較器から放電パルスの判別出力、また、短絡検出装置から短絡状態の有無を表す２種類の判別出力を各パルス毎に分類された判別出力として得る。そして、短絡検出装置の出力信号が非短絡放電パルスに係る信号のときに、第２の比較装置の出力信号が”Ｈ”レベルを出力する場合は、高周波成分に基づく異常放電パルスと判断し、休止時間をＴｏｆｆ＋ΔＴｏｆｆに切り替える。放電検出装置の出力信号が放電パルス中に係る信号のとき、また、比較器の出力信号が”Ｈ”レベルを出力する場合は、加工電圧レベルに基づく異常放電パルスと判断し放電電圧及び電流のパルス幅が遮断される。また、非短絡正常パルスの場合は、休止時間を変更前の設定に戻すよう制御する。以上のように、短絡状態の有無にあわせて、高周波成分や放電電圧レベルにより放電状態を把握し、各放電パルス毎に放電パルスを最適に制御するものが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ０８／０４７４５２号公報（第１３頁、図５及び図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る放電加工装置は、高周波成分に基づく異常放電パルス及び加工電圧レベルに基づく異常放電パルスを判別し、各放電パルス毎に放電パルスを制御していた。しかし、異常放電は即放電に起因する場合と、即放電に起因しない場合とがある。従来の放電加工装置（特許文献１）では、異常放電が即放電に起因する場合と、そうでない場合とで区別していないため、異常放電をすぐに抑制できずに加工が不安定化してしまう。また不必要に加工条件が弱められるために加工速度の低下を招いてしまうという課題があった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、即放電に起因する異常放電と即放電に起因しない異常放電とを判別し、それぞれの場合において適切な制御を行う放電加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本件発明は、電極と被加工物の間に放電を発生させて被加工物を加工する放電加工装置において、電極と被加工物間の極間電圧の無負荷時間を検出する無負荷時間検出手段と、無負荷時間検出手段で検出された無負荷時間と予め定められた時間とを比較し、放電が即放電であるか否かを判別する即放電判別手段と、極間の放電電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段で検出された放電電圧の高周波成分の値と予め定められた値とを比較し、放電が正常放電であるか否かを判別する異常放電判別手段と、即放電判別手段が即放電であるか否かを判別し、かつ異常放電判別手段が正常放電であるか否かを判別した場合、即放電判別手段の判別結果および異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、異常放電状態を判別する放電状態判別手段と、放電状態判別手段で判別された異常放電状態に基づいて、加工条件を制御する加工条件制御手段とを備えた放電加工装置である。
【発明の効果】
【０００８】
放電加工時において異常放電が発生した場合、異常放電を適切に抑制し、異常放電の発生による加工の不安定化や加工速度低下を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る放電加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る正常放電時の極間電圧波形である。
【図３】実施の形態１に係る即放電に起因する異常放電時の極間電圧波形である。
【図４】実施の形態１に係る即放電に起因しない異常放電時の極間電圧波形である。
【図５】実施の形態１に係る放電加工時の極間電圧波形を示す模式図である。
【図６】実施の形態１に係る加工条件と放電状態の関係を示す表である。
【図７】実施の形態１に係る放電オン時間と加工速度の関係を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る動作を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係る無負荷時間と放電積分電圧の検出タイミングを示す図である。
【図１０】実施の形態２に係る即放電時の放電電圧を示す図である。
【図１１】実施の形態２に係る放電加工装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態２に係る動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１で述べる放電加工装置の装置全体を示すブロック図である。実施の形態１に係る放電加工装置の構成を、図１を参照して説明する。図１において、数値制御（ＮＣ）装置１には、加工開始前にＮＣプログラムと加工条件が入力される。数値制御装置１は、ＮＣプログラムと加工条件に従い駆動制御器２に位置指令を送出する。駆動制御器２は、位置指令に従って、駆動装置３に制御信号を送出する。駆動装置３は、駆動制御器２の制御信号に従い、被加工物テーブル４をＸＹ軸方向に、主軸５をＺ軸方向に移動する。これによって、電極６と被加工物７は、ＸＹＺ軸方向に相対移動される。また、数値制御装置１は、入力された加工条件を発振器８に送出する。発振器８は、加工条件に応じた放電パルス指令を生成し、加工電源９に送出する。加工電源９は、発振器８の放電パルス指令に従って電極６と被加工物７の間にパルス電圧を印加する。このように、電極６と被加工物７を相対的に所定の速度で移動させながら、電極６と被加工物７の間で放電を発生させて加工を行う。
【００１１】
また、実施の形態１に係る放電加工装置において、放電電圧検出装置１０は電極６と被加工物７との極間にかかる放電時における電圧、すなわち放電電圧を検出し、この検出した放電電圧の情報をハイパスフィルタ１１に送出する。ハイパスフィルタ１１は放電電圧の高周波成分を抽出し、この抽出した高周波成分の情報を整流器１２に送出する。整流器１２は放電電圧の高周波成分を整流し、整流された放電電圧の高周波成分の情報を積分器１３に送出する。積分器１３は整流された放電電圧の高周波成分を積分し、この放電電圧の高周波成分の積分値をＡ／Ｄ変換器１４に送出する。Ａ／Ｄ変換器１４は放電電圧高周波成分の積分値、すなわち、放電積分電圧をデジタルデータに変換する。そして、異常放電判別装置１６が、Ａ／Ｄ変換器１４から出力される放電電圧高周波成分の積分値のデジタルデータと、境界設定装置１５に設定した境界値とに基づいて、異常放電であるか否かを判別する。
【００１２】
さらにまた、無負荷時間計測装置１７は、放電電圧検出装置１０が検出した極間電圧にもとづき、無負荷時間を計測する。即放電時間設定装置１８には、予め即放電時間が設定される。即放電判別装置１９aは、無負荷時間計測装置１７で計測した無負荷時間と即放電時間設定装置１８に設定された即放電時間とにもとづき、即放電であるか否かを判別する。
【００１３】
放電状態判別装置２０は、異常放電判別装置１６と即放電判別装置１９aの判別結果から放電状態を判別する。そして、加工条件切替装置２１は、放電状態判別装置２０の判別結果に従い、数値制御装置１に条件切替信号を送出し、数値制御装置１に設定されている加工条件を変更する。つまり加工条件切替装置２１は、加工条件の切替制御を行う。表示装置２２は、放電状態判別装置２０が判別した放電状態の判別結果を表示する。
【００１４】
(本発明の実施の形態１の原理の説明)
実施の形態１に係る動作を説明する前に、実施の形態１に係る原理を以下に説明する。形彫放電加工機では、電極送りの応答時間より短い時間で生じる放電集中によって、加工が不安定化し(アーク状態)、被加工物にアーク痕が生じる場合がある。アーク痕が生じると面粗さや形状精度が悪化する。これを回避するために極間の放電状態を判別し、判別した放電状態に応じて加工条件を制御することが行われている。
【００１５】
放電状態の判別について説明する。放電パルスには加工に寄与する正常放電と、加工に寄与しない異常放電とが存在する。これらの放電状態を判別するために用いる指標としては、放電電圧の直流成分（アーク電位）や高周波成分、及びパルス電圧の印加を行わない休止時の極間平均電圧などが挙げられる。本実施の形態ではこれらをまとめて放電状態判別指標と呼び、放電状態判別指標として放電電圧の高周波成分を例に説明する。なお、放電電圧の高周波成分を用いる場合、正確にはこれを積分した値、すなわち放電積分電圧を放電状態判別指標として放電状態の判別を行う。
【００１６】
放電電圧の高周波成分を放電状態判別指標とする場合、高周波成分の振幅が大きい時が加工に寄与する正常放電、高周波成分の振幅が小さい時が加工に寄与しない異常放電であることが知られている。図２は正常放電時の極間電圧波形、図３と図４は異常放電時の極間電圧波形を示したものである。図５は放電加工時における極間電圧波形の模式図である。ここで無負荷時間とは、電極６と被加工物７の間にパルス電圧を印加してから放電が発生するまでの時間である。また無負荷電圧とは、無負荷時間における極間電圧である。
【００１７】
放電電圧の高周波成分の振幅を比較すると、図２は、図３、図４に比べて高周波成分の振幅が大きいことが分かる。このように、極間の放電状態を正常放電と異常放電に分類し、放電パルスが異常放電であると判別した場合には加工条件を変更（弱く）する。加工条件を変更することによって、加工が不安定化することを回避している。
【００１８】
ここで、発明者らは、加工条件を種々、変更しながら放電電圧を詳細に解析した結果、異常放電は即放電に起因する場合と、そうでない場合とに分類できることを見出した。図３と図４は、異なる加工条件で加工した時の極間電圧波形である。図３では無負荷電圧が十分立ち上がることなく、非常に短い無負荷時間で放電している。これは極間のスラッジを介した短絡に近い状態で放電しているためと考えられる。発明者らは、実験により、即放電した放電パルスの８０％以上が異常放電になることを見出した。
【００１９】
一方、図４では無負荷電圧が十分立ち上がった後、十分な長さの無負荷時間が経過した後に放電している。このように異常放電には即放電に起因する場合とそうでない場合があると考えられる。図３の異常放電は即放電に起因する異常放電、図４の異常放電は即放電に起因しない異常放電と呼ぶことにする。
【００２０】
次に加工条件と放電状態の関係について説明する。なおここでは、加工条件とは放電オン時間及び休止時間のことを指すものとして説明する。図６の表は、図２から図４の極間電圧波形を取得した時の加工条件である。加工条件Ａは、図２の波形を取得した時の加工条件である。加工条件Ｂは、図３の波形を取得した時の加工条件である。加工条件Ｃは、図４の波形を取得した時の加工条件である。なお放電オン時間とは、電極６と被加工物７の間に発生する放電を継続させる時間を設定するものである。放電オン時間は、図５における放電電圧が検出される時間に対応する。また休止時間とは、パルス電圧の印加を休止する時間を設定するものである。休止時間は、図５における休止電圧が検出される時間に対応する。
【００２１】
加工条件Ａでは、放電オン時間を設定可能範囲の中間値に設定し、かつ休止時間を放電オン時間と等しく設定したところ、図２に示す正常放電のみとなった。加工条件Ｂでは、放電オン時間を設定可能範囲の中間値に設定し、かつ休止時間を放電オン時間よりも短く設定したところ、図３に示す即放電に起因する異常放電が正常放電に混在した。加工条件Ｃでは、放電オン時間を設定可能範囲の中でも長く設定し、かつ休止時間を放電オン時間と等しく設定したところ、図４に示す即放電に起因しない異常放電が正常放電に混在した。
【００２２】
加工条件Ａと加工条件Ｂを比較すると、即放電に起因する異常放電が混在した加工条件Ｂでは休止時間が設定可能範囲の中間値よりも短く設定されており、即放電に起因する異常放電は休止時間が関係すると言える。そして、即放電に起因する異常放電を抑制するためには、加工条件Ｂから異常放電の混在しない加工条件Ａに切り替えればよい。つまり休止時間を長くすることによって即放電に起因する異常放電を抑制できる。
【００２３】
加工条件Ａと加工条件Ｃを比較すると、放電オン時間と休止時間の比は等しい。しかし、即放電に起因しない異常放電が混在した加工条件Ｃでは放電オン時間が設定可能範囲の中でも長く設定されている。加工条件Ｃでは十分長い休止時間が設定されているにも関わらず異常放電が発生しており、放電オン時間が長くなると休止時間を長く設定しても異常放電が混在することが分かる。なお、放電オン時間が長くなるほど加工油に含まれる炭素が電極に付着する量が増える。放電オン時間の長さによっては電極消耗が非常に少なくなったり、電極消耗よりも電極への炭素付着量が多くなることもある。つまり、即放電に起因しない異常放電には放電オン時間が関係し、休止時間を長くしても異常放電を抑制する効果は小さいと言える。
【００２４】
そして、即放電に起因しない異常放電を抑制するためには、加工条件Ｃから異常放電の混在しない加工条件Ａに切り替えればよい。すなわち、放電オン時間を短くすることによって即放電に起因しない異常放電を抑制できる。ただし、放電オン時間だけを短くすると、即放電に起因しない異常放電は発生しないものの、単位時間に占める休止時間が長くなることによって加工速度が低下する。このため、例えば、放電オン時間と休止時間の比が変わらないように放電オン時間と休止時間を変更する必要がある。
【００２５】
このように異常放電には即放電に起因する場合と起因しない場合がある。そして、これら要因の異なる異常放電を抑制するためにはそれぞれ異なる加工条件パラメータを変更する必要がある。そこで、放電パルス毎に、異常放電の判別に加えて即放電の判別を併せて行い、即放電に起因する異常放電と即放電に起因しない異常放電とに判別する。その上で、それぞれの異常放電を抑制するのに適切な加工条件パラメータを選択して加工条件を切り替えれば、いずれの異常放電も早期に抑制できる。
【００２６】
次に放電オン時間と加工速度の関係について説明する。図７は放電オン時間と加工速度の関係を示したものである。図７のように放電オン時間の長さを変更して加工を行うとき、放電オン時間の長さがある時間よりも短いならば、放電オン時間の設定を長くするほど加工速度は大きくなる。しかし、放電オン時間をある時間より長く設定して加工を行うと加工速度は小さくなる。これは放電オン時間が長すぎると異常放電が混在し始めるためである。そこで、放電パルスが正常放電であると判別した時には放電オン時間を長くし、即放電に起因しない異常放電であると判別した時には放電オン時間を短くする。このように、異常放電が発生しないようにするだけでなく、異常放電が発生しない範囲で放電オン時間を長くすることによって、加工安定化と加工速度向上の両立を図ることができる。
【００２７】
放電状態判別装置２０が、放電パルスが即放電に起因しない異常放電であると判別した場合、判別結果を加工条件切替装置２１に送出する。加工条件切替装置２１は、放電オン時間を短くするように数値制御装置１に条件切替信号を送出する。数値制御装置１は、放電オン時間が変更された加工条件を発振器８に送出する。発振器８は、放電オン時間が変更された加工条件に応じた放電パルス指令を生成し、加工電源９に送出する。加工電源９は、発振器８の放電パルス指令に従って電極６と被加工物７の間にパルス電圧を印加する。このようにして、放電オン時間を短く変更した加工条件に従って、次の放電パルスを発生させる。
【００２８】
次の放電パルスも即放電に起因しない異常放電であると判別された場合、すなわち放電オン時間を短くしても即放電に起因しない異常放電を抑制できない場合、放電オン時間をさらに短くする。これにより、その次の放電パルスは、放電オン時間をさらに短く変更した加工条件に従って発生させる。そして放電パルスが正常放電であると判別されたとき、すなわち即放電に起因しない異常放電を抑制できたならば、今度は放電オン時間を長くする。つまり、放電オン時間を延長した加工条件に従った放電パルスを発生させ、加工速度の向上を図るとよい。以上が原理の説明である。
【００２９】
次に実施の形態１に係る動作を、図１および図８を参照して説明する。図８は実施の形態１に係る動作を示すフローチャートである。
【００３０】
加工開始前に正常放電と異常放電を判別する境界値を境界設定装置１５に設定する。また、放電パルスが即放電であると判別する無負荷時間を即放電時間設定装置１８に設定する（ステップ１）。なお、これらの設定はメーカが機械出荷前に行ってもよい。
【００３１】
放電パルスが即放電であると判別する無負荷時間は、放電パルスのほとんどが異常放電になる無負荷時間を調べればよく、例えば５μ秒のように設定する。また、正常放電と異常放電の境界値は次のように求めることができる。正常放電と異常放電が混在する時の放電状態判別指標データを取得し、放電状態判別指標のヒストグラムを描く。ヒストグラムには正常放電と異常放電の２山のピークが現れるので、これらのピーク間の谷となる値を境界値とすればよい。他にも異常放電が発生する上限値または下限値を境界値としてもよい。あるいは放電加工時における正常放電と異常放電の発生状況に従い、適宜境界値を設定してもよい。
【００３２】
次に、加工条件を数値制御装置１に設定する（ステップ２）。これらの設定が済んだら加工を開始する（ステップ３）。加工が開始したら、無負荷時間計測装置１７は、放電パルス毎に無負荷時間を計測し、即放電判別装置１９aに送出する（ステップ４）。即放電判別装置１９aは、無負荷時間計測装置１７で計測した無負荷時間が即放電時間設定装置１８に設定した即放電時間より短い時に、放電パルスが即放電であると判別し、放電状態判別装置２０に即放電信号を送出する（ステップ５）。
【００３３】
ここで、無負荷時間は例えば次のように計測する。無負荷時間計測装置１７は、放電電圧検出装置１０が検出した電極６と被加工物７との極間における電圧の情報を取り込む。この電圧の情報から無負荷電圧の印加開始を検出したとき、無負荷時間の計測を開始する。その後、放電の発生を検出したら無負荷時間の計測を終了する。なお、無負荷時間計測装置１７は、発振器８から無負荷電圧を印加するパルス信号を取り込み、無負荷電圧の印加開始を検出したら無負荷時間の計測を開始し、放電の発生を検出したら計測を終了するようにしてもよい。また、無負荷時間計測装置１７は、加工電源９が電極６と被加工物７の間に印加するパルス電圧の情報を取り込み、この電圧の情報から無負荷電圧の印加開始及び放電の発生を検出し、無負荷時間を計測するようにしてもよい。
【００３４】
放電電圧検出装置１０は電極６と被加工物７の間にかかる電圧を検出し、ハイパスフィルタ１１に送出する。ハイパスフィルタ１１は放電電圧の高周波成分を抽出し、整流器１２へ送出する。ハイパスフィルタのカットオフ周波数としては、例えば、放電直後に極間電圧が無負荷電圧からアーク電位へ立ち下がる応答周波数より大きな値を設定する。整流器１２は放電電圧の高周波成分を全波整流または半波整流し、積分器１３へ送出する。積分器１３は整流された放電電圧の高周波成分を積分し、Ａ／Ｄ変換器１４に送出する。Ａ／Ｄ変換器１４は放電電圧高周波成分の積分値をデジタルデータに変換し、これを放電状態判別指標として異常放電判別装置１６に送出する（ステップ６a、ステップ６b）。
【００３５】
異常放電判別装置１６は境界設定装置１５に設定された境界値と放電電圧高周波成分の積分値のデータを比較して、放電パルスが異常放電かどうかを判別する（ステップ７a、ステップ７b）。具体的には、放電電圧高周波成分の積分値のデータが境界値より小さい時に異常放電と判別する。放電パルスが異常放電であると判別した場合、異常放電判別装置１６は放電状態判別装置２０に異常放電信号を送出する。
【００３６】
ここでは放電電圧の高周波成分を積分した値、すなわち放電積分電圧を放電状態判別指標として説明したが、放電状態判別指標はこれに限る訳ではない。例えば、放電電圧の直流成分（アーク電位）やパルス電圧の印加を行わない休止時の極間平均電圧などを放電状態判別指標としてもよい。これらの指標を放電状態判別指標とした場合も同様であり、異常放電判別装置１６は、放電パルスが異常放電であると判別すると放電状態判別装置２０に異常放電信号を送出する。
【００３７】
放電状態判別装置２０は、即放電信号と異常放電信号を受けた時、放電パルスが即放電に起因する異常放電であると判別する。また、放電状態判別装置２０は、異常放電信号のみを受けた時、放電パルスが即放電に起因しない異常放電であると判別する。さらにまた、放電状態判別装置２０は、即放電信号も異常放電信号も受けなかった時、放電パルスが正常放電であると判別する。放電状態判別装置２０は、即放電信号のみを受けた時も、放電パルスが正常放電であると判別する。そして放電状態判別装置２０は、判別結果を加工条件切替装置２１に送出する。即放電信号のみを受けて正常放電と判別した場合、放電状態判別装置２０は、放電パルスが即放電の正常放電であるという判別結果を加工条件切替装置２１に送出するようにしてもよい。
【００３８】
表示装置２２は、放電状態判別装置２０が判別した放電状態判別結果を表示する。なお、表示装置２２は、ランプなどを用いて放電状態のみを表示するようにしてもよいし、ディスプレイなど他の情報を表示する装置が、放電状態も合わせて表示するようにしてもよい。
【００３９】
加工条件切替装置２１が、即放電に起因する異常放電であるという判別結果を受けた時は、休止時間を長くするよう数値制御装置１に条件切替信号を送出し、数値制御装置１は休止時間を延長する（ステップ８）。
【００４０】
加工条件切替装置２１が、即放電の正常放電であるという判別結果を受けた時は、数値制御装置１に条件切替信号を送出しない。
【００４１】
加工条件切替装置２１が、即放電に起因しない異常放電であるという判別結果を受けた時は、放電オン時間を短くするように数値制御装置１に条件切替信号を送出し、数値制御装置１は放電オン時間を短縮する（ステップ９）。
【００４２】
加工条件切替装置２１が正常放電であるという判別結果を受けた時は、放電オン時間を長くするように数値制御装置１に条件切替信号を送出し、数値制御装置１は放電オン時間を延長する（ステップ１０）。
【００４３】
ＮＣプログラムにおける加工を終了する旨の記述により、数値制御装置１は加工の終了を判断し、終了しない時はステップ４へ戻る（ステップ１１）。
【００４４】
以上のとおり、異常放電を即放電に起因する異常放電と即放電に起因しない異常放電とに判別し、それぞれの異常放電を抑制するのに適切な加工条件パラメータを選択して加工条件を切り替えることができるので、いずれの異常放電も早期に抑制できる。また異常放電のとき、不要に加工条件が弱められることを回避できるため、加工速度の低下を防ぐことができる。さらに正常放電のときには放電オン時間を長くするように制御することで、加工速度を向上できる。すなわち、正常放電か即放電に起因しない異常放電かによって適切な放電オン時間に制御されるため、加工速度向上と加工安定化の両立が図られる。
【００４５】
実施の形態２
実施の形態２に係る動作を説明する前に、実施の形態２に係る原理を以下に説明する。図９は無負荷時間と放電積分電圧の検出タイミングを示したものである。無負荷時間は放電が発生した時点で検出可能であり、無負荷時間から判別する即放電も同様に放電が発生した時点で検出可能である。一方で、実施の形態１で放電状態判別指標とした放電積分電圧を算出するには積分時間を要する。このため、図９のように放電積分電圧を検出するタイミングは放電発生後しばらく経ってからとなる。
【００４６】
また、放電状態判別指標として放電電圧の直流成分（アーク電位）を用いる場合も、放電電圧を検出する必要があるため、検出するタイミングは放電発生後しばらく経ってからとなる。さらにパルス電圧の印加を行わない休止時の極間平均電圧を用いる場合、放電終了後の休止中に検出を行うため、検出するタイミングは放電終了以降とさらに遅れる。
【００４７】
ここで、実施の形態１で述べたように、即放電した放電パルスの多くは異常放電となる。そこで、即放電を判別した時点で異常放電であると判別すれば、放電積分電圧から異常放電を判別するよりも早いタイミングで異常放電を判別できる。
【００４８】
異常放電は加工に寄与しないため、異常放電時に設定された放電オン時間だけ放電を継続することには意味がない。前述したように即放電は放電が発生した時点で判別できるので、放電パルスが即放電であると判別した時点で異常放電と判別すれば放電電圧の印加を取りやめることも可能となる。放電電圧の印加を停止することによって、加工に寄与しない異常放電で放電オンを継続することがなくなり、加工効率を向上できる。
【００４９】
また、実施の形態１では即放電に起因する異常放電を判別した時には休止時間を長くすることによって異常放電を抑制できることを説明した。そこで図１０のように、即放電を判別した時点で即放電に起因する異常放電と判別して放電電圧の印加を取りやめ、代わりに休止を挿入し、加工条件に基づく休止時間と合わせて休止時間を長くすれば、異常放電をさらに早く抑制できる。
【００５０】
次に実施の形態２に係る動作を図１１および図１２を参照して説明する。図１１は本発明の実施の形態２で述べる放電加工装置を示す図で、図１の構成において即放電判別装置１９aの判別結果信号の送出先に発振器８を追加した即放電判別装置１９bを代わりに備える。図１２は実施の形態２に係る動作を示すフローチャートである。
【００５１】
図１１において異常放電判別装置１６が異常放電を判別するまでと、即放電判別装置１９bが即放電を判別するまでの動作は実施の形態１と同じである。また、図１２においてステップ２５までの動作は、実施の形態１におけるステップ５までと同じである。このため、ステップ２６から説明する。
【００５２】
即放電判別装置１９bが即放電と判別した時、即放電信号を発振器８と放電状態判別装置２０へ送出する。発振器８は即放電信号を受け取った時、加工電源９へ送出する放電電圧印加パルスの出力を取りやめる（ステップ２６）。
【００５３】
放電状態判別装置２０は、即放電信号を受けた時には放電パルスが即放電に起因する異常放電であると判別し、加工条件切替装置２１に送出する。加工条件切替装置２１が即放電に起因する異常放電であるという判別結果を受けた時は、休止時間を挿入するよう数値制御装置１に条件切替信号を送出し、数値制御装置１は休止時間を挿入する（ステップ２７）。
【００５４】
即放電判別装置１９bが即放電と判別しなかった場合、放電電圧検出装置１０が検出した放電電圧から実施の形態１と同様の手順により放電状態判別指標を算出し、異常放電判別装置１６に送出する（ステップ２８）。異常放電判別装置１６では放電状態判別指標と境界設定装置１５に設定された境界値から異常放電であるかを判別し、放電パルスが異常放電であると判別した場合、異常放電信号を放電状態判別装置２０に送出する（ステップ２９）。
【００５５】
放電状態判別装置２０が、即放電信号を受けず、異常放電信号を受けた時は放電パルスが即放電に起因しない異常放電であると判別し判別結果を加工条件切替装置２１に送出する。また、放電状態判別装置２０は、即放電信号と異常放電信号ともに受けなかった時は放電パルスが正常放電であると判別し、判別結果を加工条件切替装置２１に送出する。表示装置２２は、放電状態判別装置２０が判別した放電状態判別結果を表示する。
【００５６】
加工条件切替装置２１が即放電に起因しない異常放電であるという判別結果を受けた時は、放電オン時間を短縮するように数値制御装置１に条件切替信号を送出し、数値制御装置１は放電オン時間を短縮する（ステップ３０）。
【００５７】
加工条件切替装置２１が正常放電であるという判別結果を受けた時は、放電オン時間を延長するように数値制御装置１に条件切替信号を送出し、数値制御装置１は放電オン時間を延長する（ステップ３１）。
【００５８】
ＮＣプログラムにおける加工を終了する旨の記述により、数値制御装置１は加工の終了を判断し、終了しない時はステップ４へ戻る（ステップ３２）。
【００５９】
以上の構成によれば、放電を検出した時点で即放電に起因する異常放電と判別して放電電圧の印加を取りやめるため、加工に寄与しない異常放電で放電オンを継続することがなくなり、加工効率を向上できる。さらに放電電圧を印加する代わりに休止を挿入すれば異常放電をさらに早く抑制できる。
【符号の説明】
【００６０】
１  数値制御（ＮＣ）装置、２  駆動制御器、３  駆動装置、４  被加工物テーブル、５  主軸、６  電極、７  被加工物、８  発振器、９  加工電源、１０  放電電圧検出装置、１１  ハイパスフィルタ、１２  整流器、１３  積分器、１４  Ａ／Ｄ変換器、１５  境界設定装置、１６  異常放電判別装置、１７  無負荷時間計測装置、１８  即放電時間設定装置、１９a、１９b  即放電判別装置、２０  放電状態判別装置、２１  加工条件切替装置、２２  表示装置
【要約】
即放電に起因する異常放電と即放電に起因しない異常放電とを判別し、それぞれの場合において適切な制御を行う放電加工装置を提供する。
この発明は、電極と被加工物の間に放電を発生させて被加工物を加工する放電加工装置において、電極と被加工物間の極間電圧の無負荷時間を検出する無負荷時間検出手段と、無負荷時間検出手段で検出された無負荷時間と予め定められた時間とを比較し、放電が即放電であるか否かを判別する即放電判別手段と、極間電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段で検出された電圧から求められた値と予め定められた値とを比較し、放電が正常放電であるか否かを判別する異常放電判別手段と、即放電判別手段の判別結果および異常放電判別手段の判別結果にもとづいて、放電状態を判別する放電状態判別手段と、放電状態判別手段で判別された放電状態に基づいて、加工条件を制御する加工条件制御手段とを備えた放電加工装置である。【図１】
0005510616.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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