(57)【要約】  スイッチング素子ＳＷ１はＭＨｚオーダーの周波数で開閉動作する。リアクトルＬ１は電極間の浮遊容量との共振による共振電流を電極間に供給する。直流電源Ｖ１には流れない。コンデンサＣ１と浮遊インダクタンスＬｘとが直列共振状態になることにより、リアクトルＬ１から共振電流が浮遊インダクタンスＬｘの影響を受けることなく電極間に理想的に供給される。電極間には正負非対称な高周波電圧が印加され、電流パルスの短パルス化が図れるので、面粗度の高い仕上げ加工が行える。
2010026790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と被加工物とで構成される電極間にパルス電圧を印加する放電加工機用電源装置において、
直流電源と、
前記電極間と直列に接続されるコンデンサと、
前記電極間と前記コンデンサとの直列回路に並列に接続されるとともに、一端が前記直流電源の一端に接続されるリアクトルと、
一端が前記直流電源の他端に接続され、他端が前記リアクトルの他端に接続されるスイッチング素子と
を備えていることを特徴とする放電加工機用電源装置。
【請求項２】
電極と被加工物とで構成される電極間にパルス電圧を印加する放電加工機用電源装置において、
直流電源と、
前記電極間と直列に接続されるコンデンサと、
一次側の一端が前記直流電源の一端に接続され、二次側が前記電極間と前記コンデンサとの直列回路の両端に接続されるトランスと、
一端が前記直流電源の他端に接続され、他端が前記トランスの一次側の他端に接続されるスイッチング素子と
を備えていることを特徴とする放電加工機用電源装置。
【請求項３】
前記直流電源の一端と前記リアクトルの一端との間にスイッチング素子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項４】
前記コンデンサは、前記電極間の片側経路に直列に設けられている、または、前記電極間の両側経路にそれぞれ直列に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項５】
前記直流電源の一端と前記リアクトルの一端との間にスイッチング素子が設けられ、前記コンデンサは、前記電極間の片側経路に直列に設けられている、または、前記電極間の両側経路にそれぞれ直列に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項６】
前記直流電源の一端と前記トランスの一次側の一端との間にスイッチング素子が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項７】
前記コンデンサは、前記電極間の片側経路に直列に設けられている、または、前記電極間の両側経路にそれぞれ直列に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項８】
前記直流電源の一端と前記トランスの一次側の一端との間にスイッチング素子が設けられ、前記コンデンサは、前記電極間の片側経路に直列に設けられている、または、前記電極間の両側経路にそれぞれ直列に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項９】
前記スイッチング素子に代えて、並列接続した複数のスイッチング素子が設けられ、
該複数のスイッチング素子は、各制御端子に所定の順序で開閉動作させる制御信号が供給されることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１０】
前記スイッチング素子に代えて、並列接続した複数のスイッチング素子が設けられ、
該複数のスイッチング素子は、各制御端子に所定の順序で開閉動作させる制御信号が供給されることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１１】
前記スイッチング素子に代えて、並列接続した複数のスイッチング素子が設けられ、
該複数のスイッチング素子は、互いに、オン時間幅またはオフ時間幅が異なるように制御されることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１２】
前記スイッチング素子に代えて、並列接続した複数のスイッチング素子が設けられ、
前記複数のスイッチング素子は、互いに、オン時間幅またはオフ時間幅が異なるように制御されることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１３】
前記電極間に並列に、前記電極間の浮遊容量と共振回路を構成する誘導性負荷及び容量性負荷の直列回路が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１４】
前記電極間に並列に、前記電極間の浮遊容量と共振回路を構成する誘導性負荷及び容量性負荷の直列回路が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１５】
前記コンデンサに代えて、同軸ケーブルあるいは絶縁物のいずれかを用いることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１６】
前記コンデンサに代えて、同軸ケーブルあるいは絶縁物のいずれかを用いることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１７】
前記電極間に並列に、前記電極間の浮遊容量と共振回路を構成する誘導性負荷及び容量性負荷の直列回路が接続され、
前記誘導性負荷は、リアクトルまたは前記電極間への電圧供給経路に存在する浮遊インダクタンスであることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１８】
前記電極間に並列に、前記電極間の浮遊容量と共振回路を構成する誘導性負荷及び容量性負荷の直列回路が接続され、
前記誘導性負荷は、リアクトルまたは前記電極間への電圧供給経路に存在する浮遊インダクタンスであることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項１９】
前記電極間に並列に、前記電極間の浮遊容量と共振回路を構成する誘導性負荷及び容量性負荷の直列回路が接続され、
前記容量性負荷は、前記電極間への電圧印加動作を終えた他の電源装置であることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項２０】
前記電極間に並列に、前記電極間の浮遊容量と共振回路を構成する誘導性負荷及び容量性負荷の直列回路が接続され、
前記容量性負荷は、前記電極間への電圧印加動作を終えた他の電源装置であることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向配置されるワイヤ電極と被加工物とで構成される電極間に加工用電圧をその極性を交互に切り換えて印加する放電加工機用電源装置に関し、特に仕上げ加工で用いる放電加工機用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工装置は、対向配置されるワイヤ電極と被加工物とで構成される電極間に生じさせたアーク放電を利用して被加工物の加工を行う装置である。このワイヤ放電加工装置では、比較的大きな加工電流（例えば、パルス幅が数十マイクロ秒程度）を用いる荒加工条件から、順々に加工電流を小さくしていき、最終的には電流パルス幅が数十ナノ秒程度になる仕上げ加工条件を利用して面粗度を向上させる。そのため、ワイヤ放電加工装置には、荒加工条件から仕上げ加工条件に至る各種の加工条件に対応した加工電流を供給できる複数の電源装置（放電加工機用電源装置）を切換可能に備えているものがある。【０００３】
仕上げ加工では、被加工物の面粗度を向上させるために、加工用電圧にＭＨｚオーダーの高周波電圧を用いることが一般的であり、簡単な構成で実現できる正弦波電圧が用いられる。【０００４】
従来から、被加工物の面粗度を向上させる放電加工機用電源装置が各種提案されている（例えば、特許文献１〜３等）。【０００５】
特許文献１に示される放電加工機用電源装置は、その図１に示される符号を用いて示すと、直流電源Ｖ１と、一端が線路インダクタンスＬＩＮＥ（リアクトル）を介して直流電源Ｖ１の正極端に接続されるとともに、電極間ＧＡＰの一端に接続されるスイッチング素子Ｓ１と、該スイッチング素子Ｓ１の他端と共に一端が直流電源Ｖ１の負極端に接続され、他端が電極間ＧＡＰの他端に接続されるスイッチング素子Ｓ２とを備える。【０００６】
この構成では、スイッチング素子Ｓ１が開閉動作することにより、昇圧された電圧が発生する。このとき、スイッチング素子Ｓ２をオフ動作状態に保つことにより、昇圧された電圧は、スイッチング素子Ｓ２に存在する浮遊容量Ｃｆと極間ＧＡＰとを充電する。その際に極間ＧＡＰに流れるサージ状の短パルス電流により、面粗度の向上が期待できる。また、極間ＧＡＰに流れる電流は、浮遊容量Ｃｆにより制限される。所定の電流が極間ＧＡＰに流れた後、スイッチング素子Ｓ２をオン動作させることにより、浮遊容量Ｃｆに蓄えられた電荷は消費され、初期状態に戻る。スイッチング素子Ｓ２と並列にコンデンサを設けてもよい。【０００７】
なお、特許文献２では、電極間の浮遊容量とインダクタンスとによって定まる共振周波数を有する高周波電源を備える放電加工機用電源装置が示されている。共振を利用していることから、電極間に発生する電圧は、両極性パルス電圧ではなく、正弦波電圧となる。【０００８】
また、特許文献３では、正極性パルスと負極性パルスとで加工電流のレベルを変えることで、良好な面粗度が得られる技術について開示されている。良好な面粗度が得られるのは、正極性パルス印加時と負極性パルス印加時とで、電極間の放電状態が変化するためと考えられる。【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３２９４９８号公報
【特許文献２】特開平５−１７７４３５号公報
【特許文献３】特許第３３６１０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、特許文献１に記載される回路構成にて高周波動作を行う場合を考える。特許文献１では、リアクトルは、チョッパ制御を行うためにだけ利用するものであるが、高周波動作を行うことで、スイッチング素子Ｓ２が有する浮遊容量と共振動作を行うと推測される。このとき、スイッチング素子Ｓ１のオン・オフ動作によってサージ状の電圧を発生させるので、電極間には、特許文献２に記載のように正弦波電圧が印加されるのではなく、共振動作といっても振動成分を伴った歪んだ波形形状の電圧が印加されると考えられる。すなわち、基本的には、電極間に、特許文献３に記載されているような正負非対称な電圧パルスを印加されることになる。これは、面粗さ向上に対して有効であると考えてよい。【００１１】
しかし、特許文献１に記載される回路構成では、共振電流が直流電源Ｖ１を介して流れるので、（１）直流電源の不安定動作を招来し、また、（２）共振電流に直流電源の内部インピーダンスによる損失が生じるという問題がある。以下、具体的に説明する。【００１２】
（１）直流電源の不安定性動作
一般的に直流電源は一定電圧を保つように制御されている。共振電流のループに直流電源が介在してしまうと、直流電源自体も発振し、安定性を欠く可能性がある。電極間の状態は、常に一定とは限らず、非放電状態（インピーダンス値：数十ｋΩ〜数ＭΩ）から放電状態（インピーダンス値：数ｍΩ〜数Ω）、短絡状態（インピーダンス値：数ｎΩ〜数ｍΩ）といったように、大きく変動するものである。特に、非放電状態での電極間の状態は、抵抗体というよりもむしろ極間容量を有するコンデンサとして考えてよい。ここで、直流電源が発生する発振と電極間が形成するコンデンサとがマッチングしない場合は、極間電圧が必要以上に変動し、不安定な加工となりやすい。あるいはまた不要に面粗度が悪化しやすくなる。【００１３】
（２）内部インピーダンスによる損失
直流電源の内部にはインピーダンスが存在する。共振電流が直流電源の内部を通る構成とすることにより、少なからず損失が生じることになる。また、直流電源の内部インダクタンス成分も共振定数の一部となるため、直流電源の構成や状態が変わることで共振が崩れるので、電極間に所望の共振電流が流れなくなる。このため、安定な加工が得られにくくなる。【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、直流電源とスイッチング素子とリアクトルとで構成する場合に、直流電源の不安定動作と内部インピーダンスによる損失とをなくし、面粗度の高い仕上げ加工を安定して行うことができる放電加工機用電源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した目的を達成するために、本発明は、電極と被加工物とで構成される電極間にパルス電圧を印加する放電加工用機電源装置において、直流電源と、前記電極間と直列に接続されるコンデンサと、前記電極間と前記コンデンサとの直列回路に並列に接続されるとともに、一端が前記直流電源の一端に接続されるリアクトルと、一端が前記直流電源の他端に接続され、他端が前記リアクトルの他端に接続されるスイッチング素子とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、直流電源とスイッチング素子とリアクトルとで構成する場合に、直流電源の不安定動作と内部インピーダンスによる損失とをなくすことができ、面粗度の高い仕上げ加工を安定して行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１に示すスイッチング素子への制御信号波形の一例とその際に電極間に印加される電圧波形とを示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。
【図４】図４は、図３に示すスイッチング素子への制御信号波形の一例とその際に電極間に印加される電圧波形とを示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。
【図６】図６は、図５に示す複数のスイッチング素子への制御信号波形の一例とその際に電極間に印加される電圧波形とを示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態５による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。
【図９】図９は、図８に示す放電加工機用電源装置をワイヤ放電加工装置に適用する場合の構成例を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態６による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１８】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ  放電加工機用電源装置
２  ワイヤ電極
３  被加工物
Ｖ１  直流電源
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４  スイッチング素子
Ｌ１  リアクトル
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ２２  コンデンサ
Ｌｘ  浮遊インダクタンス
Ｌｙ  リアクトル（誘導性負荷）
Ｃｙ  コンデンサ（容量性負荷）
Ｔ１  トランス
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる放電加工機用電源装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００２０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。図１において、放電加工機用電源装置１ａは、対向配置されるワイヤ電極２と被加工物３とで構成される電極間に仕上げ加工条件に適合した加工用電圧をその極性を切り換えて交互に印加し、電極間に被加工物３の仕上げ加工に必要なアーク放電を生じさせる電源装置である。【００２１】
放電加工機用電源装置１ａと電極間とは、電源ケーブルで接続されている。電極間の近傍、特に放電加工機用電源装置１ａと電極間とを接続する電源ケーブルには、少なからず浮遊インダクタンスが存在する。図１に示すＬｘは、その浮遊インダクタンスを示している。図１では、被加工物３側に存在するものだけを示すが、ワイヤ電極２側にも同様に存在する。【００２２】
放電加工機用電源装置１ａは、直流電源Ｖ１と、スイッチング素子ＳＷ１と、リアクトルＬ１と、コンデンサＣ１とで構成される。【００２３】
図１に示す例では、スイッチング素子ＳＷ１は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であり、一端としてのドレイン端子が直流電源Ｖ１の例えば正極端に接続され、他端としてのソース端子がリアクトルＬ１の一端と共に例えばワイヤ電極２に接続される。スイッチング素子ＳＷ１のゲート端子には、図示しない制御回路からＭＨｚオーダーのスイッチング周波数となる制御信号が供給される。【００２４】
リアクトルＬ１は、ＭＨｚオーダーの周波数において、電極間の浮遊容量と共振状態になるインダクタンス値を有している。リアクトルＬ１の他端は、図１に示す例では、直流電源Ｖ１の負極端に接続され、また、被加工物３に接続されている。【００２５】
コンデンサＣ１は、浮遊インダクタンスＬｘと共振状態になるような容量値に選定されている。図１に示す例では、コンデンサＣ１は、リアクトルＬ１の他端と被加工物３との接続経路に介在させてあるが、リアクトルＬ１の一端とワイヤ電極２との接続経路に介在させてもよい。要するに、電極間に直列に、コンデンサＣ１と浮遊インダクタンスＬｘとによる直列共振回路が接続されている。【００２６】
なお、コンデンサＣ１は、必ずしもいわゆるコンデンサの形態である必要はない。例えば、同軸ケーブルの中心導体と外皮導体間の容量を利用してもよく、また、セラミック基板などの絶縁物（誘電体）を使用して必要な容量値を実現するようにしてもよい。【００２７】
次に、図２を参照しつつ、動作について説明する。図２は、図１に示すスイッチング素子への制御信号波形の一例とその際に電極間に印加される電圧波形とを示す図である。【００２８】
図２に示すように、スイッチング素子ＳＷ１のゲート端子には、図示しない制御回路から、オン時間幅が期間ｔ１でオフ時間幅が期間ｓ１である制御信号が入力される。スイッチング素子ＳＷ１は、この制御パターンに従ってＭＨｚオーダーの高周波での開閉動作を行う。すると、後述するようなリアクトルＬ１とコンデンサＣ１の作用によって、電極間には、図２に示すＶｇのような、正負非対称な波形を有する高周波電圧が印加される。【００２９】
スイッチング素子ＳＷ１がオン動作状態にある期間ｔ１では、直流電源Ｖ１からリアクトルＬ１に電流が流れる。スイッチング素子ＳＷ１がオフ動作した瞬間にリアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーは、電極間へと出力される。【００３０】
今、スイッチング素子ＳＷ１の開閉動作周波数が例えば５ＭＨｚ以上の高周波とした場合、リアクトルＬ１と電極間の浮遊容量との間は共振状態となり、電極間に安定した連続パルスを印加することができる。【００３１】
ここで、被加工物３の面粗度を向上させるためには電流パルスを短くする必要がある。しかし、スイッチング素子ＳＷ１がオフ動作した瞬間にリアクトルＬ１に発生する急峻なパルスは、電極間の浮遊容量や電源ケーブルに存在する浮遊インダクタンスＬｘにより、立ち上がりが鈍くなるため電流パルス形状を短パルス化することは難しい。【００３２】
そこで、コンデンサＣ１は、浮遊インダクタンスＬｘと共振状態となるように定数を選定し、電極間に対し直列接続となるように挿入している。コンデンサＣ１と浮遊インダクタンスＬｘとが直列共振状態となれば、リアクトルＬ１に発生するエネルギーによる共振電流は、浮遊インダクタンスＬｘの影響を受けることなく、理想的に電極間に供給することができる。これによって、電極間を流れる電流パルスの短パルス化が図れる。【００３３】
この共振電流は、直流電源Ｖ１を経由せずに、電極間とリアクトルＬ１との間で流れるので、直流電源Ｖ１が持つ内部インピーダンスにより損失することはない。さらにまた、この共振電流が直流電源Ｖ１に与える影響もない。これによって、電極間には安定した高周波パルスを供給することができ、面粗度の高い加工を安定的に行うことができる。【００３４】
ここで、コンデンサＣ１の存在意義について説明する。インダクタンスＬｘは浮遊のものであり、少なくともリアクトルＬ１に対して、非常に小さいものと考えてよい。かりに直流成分を遮断する機能も備えているコンデンサＣ１を系統に挿入しないとすると、直流電源Ｖ１の電流が、スイッチング素子ＳＷ１がオン動作を開始する瞬間に電極間に流れ込むことになる。電極間への印加電圧の値によってはここで放電することになる。このときの放電電流は、抵抗が介在しない（電流制限抵抗が存在しない）ことから非常に大きくなる。【００３５】
これによって、面粗度は悪化する。あるいはまた、電極間が短絡状態にある場合には短絡電流が流れることになる。スイッチング素子ＳＷ１に設計値以上の電流が流れる場合にはスイッチング素子ＳＷ１自体が破壊する可能性もある。逆にいえば、スイッチング素子ＳＷ１として短絡電流を保証するだけの大電流素子を選定する必要があるため回路が複雑且つ高価なものになりやすい。【００３６】
これに対し図１に示すように、コンデンサＣ１を系統に直列に挿入すれば、電源電流はコンデンサＣ１をチャージして終了するため、不必要に極間電圧が上昇することもなく、短絡電流が流れ続けることもない。そして、このコンデンサＣ１により電極間は平均的には０Ｖが保たれる。【００３７】
しかしながら、図２に示すように、電極間に印加される電圧は、正負が必ずしも対象とはならない。つまり、電流波形の面積（電荷量）は正負対象ではあるが、ピーク電流はサージパルスを形成するリアクトルＬ１やスイッチング素子ＳＷ１のオン・オフタイミングなどで決まるので、図２に示すように、歪んだ波形が得られることになる。このとき、ピーク電流が被加工物３よりもワイヤ電極２の方が高くなるように、印加電圧の極性を設定することで、面粗さの向上が期待できる。【００３８】
以上のように、本実施の形態１によれば、リアクトルと電極間の浮遊容量とによる共振によって生ずる共振電流は、直流電源に流れることがなく、容量性負荷（コンデンサＣ１または同軸ケーブルあるいは絶縁物）と浮遊インダクタンスとが共振状態になることによって、理想的に電極間に流れるようにすることができる。【００３９】
つまり、リアクトルに生ずる共振電流が直流電源を介して流れることがないので、直流電源が不安定になることもなく、電極間に供給する共振電流が直流電源の内部抵抗によって損失することもない。そして、電極間には正負非対称な高周波電圧が印加され、電流パルスの短パルス化が図れるので、面粗度の高い仕上げ加工を安定して行うことができる。【００４０】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。なお、図３では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。【００４１】
図３に示すように、本実施の形態２による放電加工機用電源装置１ｂは、図１（実施の形態１）に示した構成において、電極間と並列に、容量性負荷としてのコンデンサＣｙと誘導性負荷としてのリアクトルＬｙとの直列回路が接続されている。この直列回路は、電極間の浮遊容量と共振する回路である。【００４２】
なお、コンデンサＣｙは、いわゆるコンデンサの形態である必要はなく、当該放電加工機用電源装置１ｂ以外の電源装置、つまり、例えば荒加工用の電源装置など電極間への電圧印加を終了した電源装置であってもよい。また、リアクトルＬｙもいわゆるリアクトルの形態である必要はなく、例えば電源ケーブルが有する浮遊インダクタンスであってもよい。【００４３】
次に、図４を参照して、動作について説明する。図４は、図３に示すスイッチング素子への制御信号波形の一例とその際に電極間に印加される電圧波形とを示す図である。図２と異なる点は、電極間への印加電圧Ｖｇの周波数が、２倍の周波数で変化している点である。なお、これは一例であり、これに限定されるものではない。【００４４】
図３に示す構成では、リアクトルＬ１と電極間の浮遊容量との共振の他に、電極間の浮遊容量と、リアクトルＬｙ及びコンデンサＣｙの直列回路との並列回路でも共振が生ずることになる。したがって、リアクトルＬｙとコンデンサＣｙとを適切に選定すると、図４に示すように、スイッチング素子ＳＷ１の動作周波数（スイッチング周波数）以上の周波数で変化する電圧Ｖｇを、電極間に印加することができる。この場合、電極間への印加電圧Ｖｇの周波数は、スイッチング素子ＳＷ１の動作周波数の整数倍であれば、安定した電圧印加が行えることはいうまでもない。【００４５】
ここで、このような整数倍の共振状態では、特に、直流電源Ｖ１に共振電流が流れてしまうと、直流電源Ｖ１の内部インピーダンスによる損失のために減衰が著しくなるので、期間ｔ１で発生する電圧波形と期間ｓ１で発生する電圧波形とでピークが大きく異なることが起こる。【００４６】
これに対し、リアクトルＬ１が電極間と並列となり、電極間と直列にコンデンサＣ１を介在させる本実施の形態の構成であれば、共振電流が直流電源Ｖ１を通ることがないので、期間ｔ１で発生する電圧波形と期間ｓ１で発生する電圧波形とのピークの差は小さく、極間電圧Ｖｇをおよそ一定電圧の形で印加することができ、面粗度の高い仕上げ加工を安定的に行うことができる。【００４７】
以上のように、本実施の形態２によれば、電極間にさらに共振回路を接続したので、電極間にスイッチング素子のスイッチング周波数以上の周波数（整数倍の周波数）で変化する正負非対称な高周波電圧を印加することができ、面粗度を実施の形態１よりも向上させることができる。【００４８】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。なお、図５では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。【００４９】
実施の形態１，２では、１つのスイッチング素子を用いて電極間にＭＨｚオーダーの高周波電圧を印加する場合を示したが、１つのスイッチング素子で電極間に印加する電圧の周波数を数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚのオーダーに高めるのは困難であるので、本実施の形態３では、並列接続した複数のスイッチング素子を用いて、電極間に数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚのオーダーの高周波電圧を印加する場合の構成例を示す。【００５０】
図５に示すように、本実施の形態３による放電加工機用電源装置１ｃでは、図１（実施の形態１）に示した構成において、スイッチング素子ＳＷ１に、例えば、３個のスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４が並列に設けられている。【００５１】
リアクトルＬ１と電極間の浮遊容量との共振によって電極間に流れ込む共振電流と直流電源Ｖ１とは、独立であることが加工の安定性に重要であるが、共振電圧が電源電圧以上の場合には直流電源Ｖ１に電流が回生することが考えられる。そこで、図５では、直流電源Ｖ１の独立性をより高めるため、直流電源Ｖ１の正極端と４個のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４の各ドレイン端子との間に、逆流阻止用のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が設けられている。図１や図３では、図示及び説明を省略したが、同様の趣旨から同様に、逆流阻止用のダイオードを設けることが望ましい。【００５２】
次に、図６を参照して動作について説明する。図６は、図５に示す複数のスイッチング素子への制御信号波形の一例とその際に電極間に印加される電圧波形とを示す図である。【００５３】
図６に示すように、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をサイクリックに順次動作させることにより、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４個々の動作周波数を低くしつつも、リアクトルＬ１に流れる共振電流の合成周波数を増加させることができる。【００５４】
このとき、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、すべて同一種類に選定したとしても微妙に特性にばらつきがでることは容易に想像することができる。あるいはまた、配線パターンがそれぞれ異なることにより出力パルスにも微妙にばらつきが生じやすい。【００５５】
そこで、本実施の形態３では、このばらつきを補正するようにスイッチングパターンを異ならせている。具体的には、例えば、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４に比べてスイッチング素子ＳＷ３が、電流が流れやすい、或いは、スイッチング速度が速い場合を考える。このケースでは、リアクトルＬ１への蓄積エネルギーを等しくするためには期間ｔ３でのオン時間幅を期間ｔ１，ｔ２，ｔ４でのオン時間幅と比べて短くすればよい。【００５６】
これによって、リアクトルＬ１のエネルギーは、各スイッチング時において均一になるため、極間電圧に対してもばらつきが低減でき、安定した加工性を得ることができる。同様に、配線が微妙に異なることで振動周期が素子ごとに異なる場合には、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４のオフ時間幅である期間ｓ１，ｓ２，ｓ４の開始タイミングを調整すればよい。【００５７】
これらの選定はそれぞれ独立である。必要に応じてオン時間の開始タイミングを前後にずらすと同時に、オフ時間の開始タイミングを前後にずらせばよい。これによって、極間電圧Ｖｇは、安定した周期、電圧値をもつパルス電圧とすることができる。【００５８】
以上のように、本実施の形態３によれば、スイッチング素子の動作周波数以上にリアクトルのチョッパ周波数を増加させることができるので、電極間のより一層の高周波化を図ることができ、実施の形態２よりも一層、面粗度の向上が図れる。【００５９】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。なお、図７では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。【００６０】
図７に示すように、本実施の形態４による放電加工機用電源装置１ｄでは、図１（実施の形態１）に示した構成において、リアクトルＬ１に代えて、トランスＴ１が設けられている。すなわち、トランスＴ１の一次側は、一端がスイッチング素子ＳＷ１を介して直流電源Ｖ１の正極端に接続され、他端が直流電源の負極端に接続される。また、トランスＴ１の二次側は、一端がワイヤ電極２に接続され、他端がコンデンサＣ１を介して被加工物３に接続される。【００６１】
トランスＴ１は、リアクトルＬ１と同様に、電極間の浮遊容量と共振回路を構成する。トランスＴ１の一次側と二次側との巻き数比を変え、一次側の巻き数を低くすることで、直流電源Ｖ１の低電圧化を図ることができる。トランスＴ１の二次側の巻き数は、実施の形態１〜３で述べたように、電極間の浮遊容量とトランスＴ１のインダクタンス成分との共振定数から選定する。【００６２】
スイッチング素子ＳＷ１の動作は実施の形態１と同じである。トランスＴ１を用いることにより、直流電源Ｖ１を絶縁することができるので、共振回路と直流電源Ｖ１との間の独立性が高まる。【００６３】
この構成によれば、トランスＴ１のインダクタンスと電極間の浮遊容量との共振回路で生じる共振電流は、直流電源Ｖ１に影響することはなく、逆に直流電源Ｖ１が共振電流によって影響を受けることもないので、面粗度の高い仕上げ加工を安定して行うことができる。【００６４】
このとき、漏れ磁束などのない理想状態を考えると、電極間からみた等価回路は図１に等しくなる。つまり、実施の形態１と同様の効果が得られる。特許文献２では交流電源を使用し、共振させることで電極間に正弦波電圧を印加しているが、本実施の形態４では、電極間に正負非対称のパルス電圧が印加されるため、特許文献２によりも、面粗度が向上する。【００６５】
なお、本実施の形態４では、実施の形態１への適用例を示したが、実施の形態２にも同様に適用することができる。【００６６】
また、スイッチング素子ＳＷ１に代えて、実施の形態３に示すように、並列接続した複数のスイッチング素子を用いてもよい。加えて、実施の形態３にて説明したように、図７において、直流電源Ｖ１の正極端とスイッチング素子ＳＷ１のドレイン端子との間に、逆流阻止用のダイオードを挿入してもよい。【００６７】
実施の形態５．
図８は、本発明の実施の形態５による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。なお、図８では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。【００６８】
図８に示すように、本実施の形態５による放電加工機用電源装置１ｅでは、図１（実施の形態１）に示した構成において、ワイヤ電極２側にもコンデンサＣ２が追加挿入されている。【００６９】
電極間近傍には、浮遊インピーダンス（図示せず）が存在するため、リアクトルＬ１と電極間との共振が阻害されてしまう可能性がある。実施の形態１〜４では、その浮遊インピーダンスのインダクタンス成分（浮遊インダクタンスＬｘ）をコンデンサＣ１にて無力化することを説明した。しかし、実際には、並列経路に浮遊容量（図示せず）が存在するので、その浮遊容量と浮遊インダクタンスＬｘとの間で共振が起こることが考えられる。そこで、本実施の形態５では、直流電源Ｖ１と電極間との間の複数個所に直列にコンデンサを挿入することで、浮遊容量との共振を遮断できるようにした。【００７０】
リアクトルＬ１と電極間と間に挿入される容量値は、理想的には、コンデンサＣ１，Ｃ２の合成容量値として求めることができる。したがって、コンデンサＣ１，Ｃ２の各容量値はいかなるものでもよいことになるが、並列経路のどこかに上記浮遊容量および浮遊インダクタンスＬｘが並列に介在する場合は、電極間の一方側の経路に挿入するコンデンサＣ１と、電極間の他方側の経路に挿入するコンデンサＣ２との各容量値を異ならせて調整することにより、電極間に印加する電圧波形をより最適にすることができる。【００７１】
次に、図９を参照して、具体的な適用例を説明する。図９は、図８に示す放電加工機用電源装置をワイヤ放電加工装置に適用する場合の構成例を説明する図である。【００７２】
図９に示すように、ワイヤ放電加工装置では、ワイヤ電極２に上下２箇所から上部給電子４および下部給電子５を通して加工電流が供給される。この場合には、上記浮遊インピーダンス（図示せず）がどのように介在するか不明であり、上部給電子４から供給される電圧パルスと下部給電子から供給される電圧パルスとが互いに異なることも考えられる。この場合、印加電圧が低下するなどの不具合が生じる可能性がある。【００７３】
そこで、２つの給電点近傍に直列にコンデンサＣ２に対応するコンデンサＣ２１，Ｃ２２を挿入して波形を調整することで、最適な高周波波形を作成することができる。また、被加工物３側にもコンデンサＣ１に対応するコンデンサＣ１１を挿入することで、最適な高周波波形を作成することができる。【００７４】
なお、本実施の形態５では、実施の形態１への適用例を示したが、実施の形態２〜４にも同様に適用できるものである。【００７５】
実施の形態６．
図１０は、本発明の実施の形態６による放電加工機用電源装置の構成を示す回路図である。なお、図１０では、図８（実施の形態５）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。【００７６】
図１０に示すように、本実施の形態６による放電加工機用電源装置１ｆでは、図８（実施の形態５）に示した構成において、直流電源Ｖ１の負極側の経路にもスイッチング素子ＳＷ２が設けられている。【００７７】
電極間電圧は、高周波化のためには短パルスであることが望ましく、十分な加工能力を得るためには高電圧であることが望ましい。これらの要求を満たす方策を電源側から考えると、スイッチング素子を高速化することである。【００７８】
そこで、本実施の形態６では、図１０に示すように、直流電源Ｖ１の正極側と負極側との両端経路に、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を設けてある。両スイッチＳＷ１，ＳＷ２を同時にオン・オフすることにより、直流電源Ｖ１とリアクトルＬ１とを高速に接続・遮断できるようにし、リアクトルＬ１に発生する励磁電圧を高め得るようにした。これによって、電極間に発生する電圧を短パルス化、高電圧化することができ、よりよい加工面精度を得ることができる。【００７９】
なお、本実施の形態６では、実施の形態５への適用例を示したが、実施の形態１〜４にも同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明にかかる放電加工機用電源装置は、面粗度の高い仕上げ加工を安定して行うことができる放電加工機用電源装置として有用である。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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