(57)【要約】  被加工物を放電により加工する放電加工装置において、複数の電源を用いることなく、構成の複雑化および部品点数の増加を抑制とすること。フルブリッジ回路から出力される電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号波形において、被加工物に正極性、加工用電極に負極性の電源極性を与えるような複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、被加工物に負極性、加工用電極に正極性の電源極性を与えるような複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、デューティ比が異なるように設定される。
2009096025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用電極と被加工物との間に連続する複数の電圧パルスを印加し、複数回の電圧パルス毎に極性を切り替えて加工を行う放電加工装置において、
直流電圧を供給する電源装置と、
４つのスイッチング素子がフルブリッジ接続され、前記電源装置を接続する一対の直流端子と、前記加工用電極と前記被加工物とを接続する一対の交流端子と、を具備してなり、該電源装置から供給される直流電圧を、正極性加工を行うための電圧パルスと、逆極性加工を行うための電圧パルスと、に変換して出力するフルブリッジ回路と、
放電加工に必要な加工情報に基づき、前記フルブリッジ回路から出力される前記電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号を生成するとともに、該生成したスイッチング信号を用いて前記４つのスイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記スイッチング信号波形における複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、デューティ比が異なっていることを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
前記正極性パルス群および前記逆極性パルス群のデューティ比は、各パルス群におけるパルス幅を略等しくし、かつ、各パルス群におけるパルス休止幅を異ならせたものであ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】
前記正極性パルス群および前記逆極性パルス群のデューティ比は、各パルス群におけるパルス休止幅を略等しくし、かつ、各パルス群におけるパルス幅を異ならせたものであ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】
前記制御部は、加工速度、面粗さ、電極消耗、または真直度を含む一つ以上の重視項目を設定し、該決定した重視項目に基づいて前記スイッチング信号を決定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５】
前記制御部は、前記正極性パルス群における正極性パルスの印加電圧に関する時間積分値と、前記逆極性パルス群における逆極性パルスの印加電圧に関する時間積分値とが、略一致するように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６】
加工用電極と被加工物との間に連続する複数の電圧パルスを印加し、複数回の電圧パルス毎に極性を切り替えて加工を行う放電加工装置において、
直流電圧を供給する電源装置と、
４つのスイッチング素子がフルブリッジ接続され、前記電源装置を接続する一対の直流端子と、前記加工用電極と前記被加工物とを接続する一対の交流端子と、を具備してなり、該電源装置から供給される直流電圧を、正極性加工を行うための電圧パルスと、逆極性加工を行うための電圧パルスと、に変換して出力するフルブリッジ回路と、
放電加工に必要な加工情報に基づき、前記フルブリッジ回路から出力される前記電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号を生成するとともに、該生成したスイッチング信号を用いて前記４つのスイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記スイッチング信号波形における複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、各パルス群におけるパルス幅またはパルス休止幅が異なり、かつ、各パルス群におけるデューティ比が略等しく設定されていることを特徴とする放電加工装置。
【請求項７】
加工用電極と被加工物との間に連続する複数の電圧パルスを印加し、複数回の電圧パルス毎に極性を切り替えて加工を行う放電加工装置において、
直流電圧を供給する電源装置と、
４つのスイッチング素子がフルブリッジ接続され、前記電源装置を接続する一対の直流端子と、前記加工用電極と前記被加工物とを接続する一対の交流端子と、を具備してなり、該電源装置から供給される直流電圧を、正極性加工を行うための電圧パルスと、逆極性加工を行うための電圧パルスと、に変換して出力するフルブリッジ回路と、
放電加工に必要な加工情報に基づき、前記フルブリッジ回路から出力される前記電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号を生成するとともに、該生成したスイッチング信号を用いて前記４つのスイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記被加工物が板厚の異なる場合には、板厚ごとに前記スイッチング信号波形におけるデューティ比が異なっていることを特徴とする放電加工装置。
【請求項８】
被加工物に正極性、加工用電極に負極性の電源極性を与えるような複数の正極性パルスからなる正極性パルス群を印加する第１工程と、
被加工物に負極性、加工用電極に正極性の電源極性を与え、かつ、前記正極性パルスのデューティ比とは異なるデューティ比に設定された複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群を印加する第２工程と、
を含み、
前記第１工程と前記第２工程とを交互に繰り返すこと
を特徴とする放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を放電により加工する放電加工装置および放電加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電加工装置は、加工用電極−被加工物間にアーク放電を発生させることにより被加工物の加工を行う装置である。放電加工装置には、アーク放電を発生させるための電力源（加工用電源）が必要となるが、この加工用電源の構成に関しては、従来から、種々のものが存在している。【０００３】
例えば、仕上げ用電源部および荒加工用電源部による２つの電源部を備えるとともに、仕上げ用電源部内のフルブリッジ回路を構成する４つのスイッチング素子にそれぞれ直列に接続される抵抗を設け、これらの抵抗の抵抗値を異ならせて構成した放電加工用電源装置が存在する（例えば、特許文献１）。【０００４】
この特許文献１では、被加工物に正極電位を与え、加工用電極に負極電位を与える正極性加工と、被加工物に負極電位を与え、加工用電極に正極電位を与える逆極性加工とを行う際に、放電加工間隙に供給される加工電流の値が正極性加工時には小さく、逆極性加工時には大きくなるように、上記抵抗値の値を設定している。この構成により、正極性加工時には小さな加工用電圧が放電加工間隙に与えられ、放電加工面の面粗さが大きくなるのを抑えつつ、かつ逆極性加工の終了時における放電の切れが確実になるとともに、逆極性加工時には大きな加工用電圧が放電加工間隙に与えられて放電が安定的に行われ、かつ面粗さの小さな加工が行われる、旨の記載がなされている。【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４７８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示される放電加工用電源装置では、仕上げ用電源部内のブリッジ回路を構成する４つのスイッチング素子のそれぞれに抵抗を設ける必要があるとともに、各抵抗値として異なる値のもの選定する必要があるので、部品の点数や種類が多くなり、構成も複雑化するという課題が存在する。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構成の複雑化および部品点数の増加を抑制可能とする放電加工装置および放電加工方法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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる放電加工装置は、加工用電極と被加工物との間に連続する複数の電圧パルスを印加し、複数回の電圧パルス毎に極性を切り替えて加工を行う放電加工装置において、直流電圧を供給する電源装置と、４つのスイッチング素子がフルブリッジ接続され、前記電源装置を接続する一対の直流端子と、前記加工用電極と前記被加工物とを接続する一対の交流端子と、を具備してなり、該電源装置から供給される直流電圧を、正極性加工を行うための電圧パルスと、逆極性加工を行うための電圧パルスと、に変換して出力するフルブリッジ回路と、放電加工に必要な加工情報に基づき、前記フルブリッジ回路から出力される前記電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号を生成するとともに、該生成したスイッチング信号を用いて前記４つのスイッチング素子を制御する制御部と、を備え、前記スイッチング信号波形における複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、デューティ比が異なっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる放電加工装置によれば、フルブリッジ回路から出力される電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号波形において、複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、デューティ比が異なるように設定されているので、構成の複雑化および部品点数の増加を抑制可能とする放電加工装置および放電加工方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、スイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形（非放電時）を示す図である。
【図３】図３は、スイッチング信号波形ならびに、そのときの極間電圧波形（非放電時、放電時）および放電電流波形を示す図である。
【図４】図４は、正極性加工および逆極性加工の特徴を比較して示した図表である。
【図５】図５は、各実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートであり、
【図６】図６は、各実施の形態における零ボルト制御処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態２にかかるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３にかかるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態４にかかるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態５にかかるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。
【図１１】図１１は、厚さの異なる被加工物を加工するときに好適なスイッチング信号波形の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１とは異なるスイッチング信号波形の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１１および図１２とは異なるスイッチング信号波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１１】
１  放電加工装置
３  電源部および放電加工部
４  制御部
５  上位コントローラ
６  加工パラメータ
７  動作識別処理部
１０  直流電源
１１  被加工物
１２  加工用電極
１３  抵抗
１４  浮遊容量
１５  浮遊抵抗
１６  電圧検出器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面参照して、本発明にかかる放電加工装置および放電加工方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の概略構成を示す図であり、電源部を中心として示した機能ブロック図である。図１において、放電加工装置１は、電源部および放電加工部３および制御部４を備えている。【００１４】
電源部および放電加工部３では、対向して配置された被加工物１１および加工用電極１２の周囲に、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４、抵抗１３などの回路要素や、電圧検出器１６などの機能要素が配置されている。【００１５】
より詳細に説明すると、まず、４つのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４がフルブリッジ接続されたフルブリッジ回路が構成されている。このフルブリッジ回路では、スイッチング素子ＳＷ１の一端とスイッチング素子ＳＷ３の一端とが接続される端子Ｄ１と、スイッチング素子ＳＷ３の一端とスイッチング素子ＳＷ４の一端とが接続される端子Ｄ２とが、一対の直流端子を構成するとともに、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２とが接続される端子Ｄ３と、スイッチング素子ＳＷ３とスイッチング素子ＳＷ４とが接続される端子Ｄ４とが、一対の交流端子を構成する。このように構成されたフルブリッジ回路において、直流端子の端子Ｄ１には直流電源１０の正極が接続され、直流端子の端子Ｄ２には直流電源１０の負極が接続される。一方、交流端子の端子Ｄ３には抵抗１３を介して被加工物１１が接続され、交流端子の端子Ｄ４には加工用電極１２が接続される。【００１６】
なお、図１の構成では、抵抗１３を被加工物１１側に接続する場合の例をしているが、加工用電極１２側に接続しても構わない。また、被加工物１１と加工用電極１２との間に流れる電流があまり大きくない場合には、抵抗１３を省略してもよい。【００１７】
また、被加工物１１と加工用電極１２との間には、被加工物１１および加工用電極１２の形状や大きさ、あるいは被加工物１１と加工用電極１２との間の距離（極間距離）などによって決まる浮遊容量成分、および加工液の種類、被加工物１１の材質等によって決まる浮遊抵抗成分が存在する。このため、これらの浮遊成分を、図１の破線部で示すように、被加工物１１および加工用電極１２の両端間に接続される浮遊容量１４および浮遊抵抗１５として示している。【００１８】
さらに、電源部および放電加工部３には、被加工物１１と加工用電極１２との間に生ずる電圧（以下「極間電圧」という）を検出する電圧検出器１６が具備される。なお、電圧検出器１６によって検出された電圧は、制御部４に入力される。【００１９】
一方、放電加工装置１の外部には、加工パラメータ６および動作識別処理部７を備えた上位コントローラ５が具備されている。加工パラメータ６には、加工動作や加工条件などを示す情報が含まれており、動作識別処理部７は、加工パラメータ６の情報に基づき、放電加工を行う際に必要な制御情報（以下「加工情報」という）を識別して制御部４に伝達する。ここで、この制御情報とは、例えば正極性加工を行うのか、逆極性加工を行うのか、もしくは両者を用いて行うのかといった電圧極性の情報、および加工速度、面粗さ、電極消耗、真直度の何れを重視するかといった情報などが含まれている。【００２０】
制御部４は、動作識別処理部７から出力される加工情報を用いて被加工物１１と加工用電極１２との間に印加すべき電圧（以下「極間印加電圧」という）を決定するとともに、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をスイッチング制御するためのパルス信号におけるパルス幅（パルス印加時間）、パルス休止幅（パルス休止時間）、パルス周期（パルス幅＋パルス周期幅）に対するパルス幅の比（デューティ比）などを決定する。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、制御部４から出力されるスイッチング信号に基づいて制御され、被加工物１１と加工用電極１２との間には所望の極間印加電圧が供給される。【００２１】
また、制御部４は、電圧検出器１６が検出した検出電圧を用いて、零ボルト制御と呼ばれる制御を行う。ここで、この零ボルト制御とは、被加工物１１と加工用電極１２との間に流れる電流に起因して生ずる電解腐食現象を抑えるための制御であり、加工液が一方の極性に偏るのを抑制している。【００２２】
図２は、制御部４から出力されるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。より詳細に説明すると、同図（ａ）はスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４に印加されるスイッチング信号を示し、同図（ｂ）はスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３に印加されるスイッチング信号を示している。また、同図（ｃ）は、同図（ａ）、（ｂ）に示すスイッチング信号によって生ずる被加工物１１と加工用電極１２との間の極間電圧波形である。ただし、同図（ｃ）に示す波形は、被加工物１１と加工用電極１２との間に放電が生じていないときの電圧波形である。なお、放電が生じているときの電圧波形については、後述する。【００２３】
被加工物１１と加工用電極１２との間に放電が生じている場合、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がオンのときには、直流電源１０の正極→スイッチング素子ＳＷ１→抵抗１３→被加工物１１→加工用電極１２→スイッチング素子ＳＷ４→直流電源１０の負極、という経路で電流が流れる。一方、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がオンのときには、直流電源１０の正極→スイッチング素子ＳＷ３→加工用電極１２→被加工物１１→抵抗１３→スイッチング素子ＳＷ２→直流電源１０の負極、という経路で電流が流れる。すなわち、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がオンするときには正極性加工が行われ、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がオンするときには逆極性加工が行わることになる。【００２４】
つぎに、スイッチング信号の波形について説明する。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４に対して印加される一群のスイッチング信号（以下「正極性パルス群」という）におけるパルス幅をτ１、パルス休止幅をｔ１とし、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３に対して印加される一群のスイッチング信号（以下「逆極性パルス群」という）におけるパルス幅をτ２、パルス休止幅をｔ２とする。このとき、これらの設定値間では、次式の関係が満たされる。【００２５】
τ１＝τ２                      …（１）
ｔ１＜ｔ２（Ｖ１＞Ｖ２の場合）  …（２）【００２６】
ここで、上記（２）式に示されるＶ１，Ｖ２は、それぞれのパルス群が印加されるときの極間電圧の大きさである。なお、各パルス群において、それぞれのパルス幅とパルス休止幅とが、上記（１）、（２）式のように設定されるので、正極性パルス群が印加されるときの極間電圧Ｖ１と、逆極性パルス群が印加されるときの極間電圧Ｖ２とでは、同一時間に対するパルス印加時間が長くなる正極性パルス群の方が大きくなり、Ｖ１＞Ｖ２の関係が生ずる。【００２７】
また、図２において、正極性パルス群のパルス数と逆極性パルス群のパルス数とを比較すると、逆極性パルス群のパルス数の方が多くなっているが、この理由は、零ボルト制御を行うためである。簡単に言えば、同一時間に対する正極性パルスの印加時間と、逆極性パルスの印加時間とをほぼ等しくするため、パルス休止幅の大きな逆極性パルス群の数を増加させている。なお、零ボルト制御を含み、制御部４のさらなる詳細な動作については、後述する。【００２８】
図３は、放電時の極間電圧波形および被加工物１１と加工用電極１２との間に流れる放電電流波形の一例を示す図である。より詳細に説明すると、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すスイッチング信号が印加され、かつ、同図（ａ）のＰ点およびＲ点で放電が生じた場合の極間電圧波形を示している。また、同図（ｂ）において、破線で示す波形Ｋ１は非放電時の極間電圧波形を示し、実線で示す波形Ｋ２は放電時の極間電圧波形を示している。同図（ａ）のＰ点で放電が起こる場合、このＰ点からスイッチング信号が立ち下がるＱ点までの期間において、被加工物１１と加工用電極１２との間には、浮遊容量１４に蓄積されている電力に加え、直流電源１０からの電力供給が行われるので、同図（ｃ）に示すように放電電流は大きくなる。一方、同図（ａ）のＲ点で放電が起こる場合には、浮遊容量１４に蓄積されている電力のみが供給され、直流電源１０からの電力供給が行われないので、放電電流は小さくなる。このように、被加工物１１と加工用電極１２との間の放電は、必ずしもスイッチング信号のオン期間のみに生ずるわけではない。ただし、放電電流が大きいとき程、加工量が大きくなる。このため、加工効率を高める観点から、可能な限り、直流電源１０からの電力供給が可能となる期間、すなわち、スイッチング信号のオン期間に放電を生じさせて加工を行うことが好ましい条件となる。【００２９】
図４は、正極性加工および逆極性加工の特徴を比較して示した図表である。同図において、“○”の意味は“△”よりも優れていることを意味し、逆に“△”の意味は“○”よりも劣っていることを意味している。同図から分かるように、加工速度、電極消耗、あるいは真直度を重視した加工を行うには正極性加工を行うことが好ましい条件となり、一方、面粗さを重視した加工を行うには逆極性加工を行うことが好ましい条件となる。【００３０】
つぎに、制御部４の動作について図５および図６を参照して説明する。ここで、図５は、制御部４の動作を示すフローチャートであり、図６は、図５のフローに含まれる零ボルト制御処理を示すフローチャートである。なお、図５および図６の動作は、制御部４の制御下で実行される。【００３１】
図５において、制御部４は、放電加工を行う際に必要な情報として動作識別処理部７から出力された加工情報に基づき、正極性加工時のピーク電圧（Ｖ１）および逆極性加工時のピーク電圧（Ｖ２）を決定する（ステップＳ１１）。続いて、制御部４は、正極性パルス群および逆極性パルス群の各パルス幅を等しい値に設定し、正極性パルス群のパルス休止幅（ｔ１）および逆極性パルス群のパルス休止幅（ｔ２）を決定する（ステップＳ１２）。なお、図２に示すように、Ｖ１＞Ｖ２という条件の場合には、上記（１）式、（２）式に示す条件に従って、パルス幅τ１，τ２、およびパルス休止幅ｔ１，ｔ２を決定する。また、Ｖ１＜Ｖ２という条件で加工を行う場合には、次式に示す条件に従って、パルス幅τ１，τ２、およびパルス休止幅ｔ１，ｔ２を決定する。【００３２】
τ１＝τ２      …（３）
ｔ１＞ｔ２      …（４）【００３３】
図５のフローに戻り、制御部４は、上記（１）式および（２）式、または上記（３）式および（４）式に基づき、正極性パルス群のパルス数および逆極性パルス群のパルス数を決定する（ステップＳ１３）。なお、このとき決定されたパルス数は、概略の零ボルト制御を行うための基本パルス数であり、後述するステップＳ１５による零ボルト制御を行う必要がある場合を除き、各パルス群における基本パルス数は変更されない。ステップＳ１１〜Ｓ１３によって決定された正極性パルス群および逆極性パルス群による両極性のパルス群が被加工物１１と加工用電極１２との間に印加され、所望する放電加工が行われ（ステップＳ１４）、ステップＳ１５による零ボルト制御処理の後、これらステップＳ１４およびステップＳ１５の処理が繰り返される。なお、図５の処理フローでは、一つの放電加工が行われている間、正極性パルス群および逆極性パルス群に関する条件は変更されないようになっているが、割り込み処理や、加工条件の変更処理等によって、正極性パルス群および逆極性パルス群の設定を変更する制御を行っても構わない。【００３４】
また、図６において、電圧検出器１６は極間電圧（Ｖ０）をモニタする（ステップＳ１０１）。制御部４は、電圧検出器１６から逐次伝達される極間電圧（Ｖ０）に基づき、正極性パルスの印加電圧に関する時間積分値（ＶＴ１）および逆極性パルスの印加電圧に関する時間積分値（ＶＴ２）を算出し（ステップＳ１０２）、これらのＶＴ１とＶＴ２とが概ね等しくなるように正極性パルス群のパルス数または逆極性パルス群のパルス数を修正する（ステップＳ１０３）。具体的には、正極性パルス群または逆極性パルス群の何れかのパルス群において、基本パルス数に所定数のパルスを追加する処理または基本パルス数から所定数のパルスを削除する処理を行う。なお、このパルス数の修正処理では、正極性パルス群のパルス数または逆極性パルス群のパルス数の何れを制御してもよい。例えば、正極性パルス群のパルス数を増加させる必要があるとき、この処理に代えて、逆極性パルス群のパルス数を減少させる処理を行うようにしてもよい。逆に、正極性パルス群のパルス数を減少させる必要があるとき、この処理に代えて、逆極性パルス群のパルス数を増加させる処理を行うようにしてもよい。【００３５】
なお、電解腐食等の現象は急激に生ずるものではないため、上記零ボルト制御の制御周期は、比較的緩やかな制御速度で構わない。このため、図６のステップＳ１０３におけるＶＴ１とＶＴ２との比較処理において、比較の判定閾値を大きくした処理としてもよい。【００３６】
なお、電極間と並列に零ボルト制御のための検出系を設けることは浮遊容量の増加による面粗さの悪化に繋がる可能性がある。零ボルト制御の本質は、極間の平均電圧を零ボルトにすることであるから、少なくとも電極間が非放電時の場合には、出力するパルス数の設計がステップＳ１３により可能であることは言うまでもない。放電頻度が正極性と逆極性とで同等である場合には、零ボルト制御をしなくても（電圧検出器１６を用いた制御を行わなくても）上記設計に応じた出力を制御部４が行うことで極間平均電圧をおよそ零ボルトにすることができる。【００３７】
以上のように、実施の形態１にかかる放電加工装置では、加工用電極と被加工物との間の印加電圧を電源電圧の範囲内で任意に可変する機能を、複数の電源を用いることなく、かつ、各スイッチング素子に接続される抵抗値の異なる複数の抵抗を用いることなく実現することができるので、装置構成上の複雑化および部品点数の増加を抑制することが可能となる。【００３８】
また、実施の形態１にかかる放電加工装置では、正極性パルス群と逆極性パルス群との間のパルス幅を等しくする一方で、正極性パルス群のパルス休止幅と逆極性パルス群のパルス休止幅とを異なる値に設定することで、各極性の最適な印加電圧を決定することができるので、被加工物に応じた良好な加工を行うことが可能となる。【００３９】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２にかかるスイッチング信号波形の一例（図２とは異なる一例）および、そのときの極間電圧波形を示す図である。図２に示す実施の形態１にかかるスイッチング信号波形では、正極性パルス群と逆極性パルス群との間のパルス幅を等しくする一方で、正極性パルス群のパルス休止幅と逆極性パルス群のパルス休止幅とを異なる値に設定しているが、この実施の形態のスイッチング信号波形では、正極性パルス群のパルス休止幅と逆極性パルス群のパルス休止幅とを等しくする一方で、正極性パルス群と逆極性パルス群との間のパルス幅を異なる値に設定している。すなわち、実施の形態２にかかるスイッチング信号波形は、パルス休止幅が一定でパルス幅が異なる場合を示すものである。なお、印加電圧に基づく、パルス幅およびパルス休止幅の決定、ならびに零ボルト制御については、図５および図６の処理フローに従って実行される。【００４０】
つぎに、実施の形態２にかかるスイッチング信号波形について説明する。図７（ａ）、（ｂ）において、実施の形態１のときと同様に、正極性パルス群におけるパルス幅をτ１、パルス休止幅をｔ１とし、逆極性パルス群におけるパルス幅をτ２、パルス休止幅をｔ２とする。このとき、これらの設定値間では、次式の関係が満たされる。【００４１】
τ１＞τ２（Ｖ１＞Ｖ２）  …（５）
ｔ１＝ｔ２                …（６）【００４２】
実施の形態１のときと同様に、上記（５）式に示されるＶ１，Ｖ２は、それぞれのパルス群が印加されるときの極間電圧の大きさである。なお、各パルス群において、それぞれのパルス幅とパルス休止幅とが、上記（５）、（６）式のように設定されるので、正極性パルス群が印加されるときの極間電圧Ｖ１と、逆極性パルス群が印加されるときの極間電圧Ｖ２とでは、同一時間に対するパルス印加時間が長くなる正極性パルス群の方が大きくなり、Ｖ１＞Ｖ２の関係が生ずる。【００４３】
なお、Ｖ１＜Ｖ２という条件で加工を行う場合には、次式に示す条件に従って、パルス幅τ１，τ２、およびパルス休止幅ｔ１，ｔ２を決定すればよい。【００４４】
τ１＜τ２      …（７）
ｔ１＝ｔ２      …（８）【００４５】
また、実施の形態１と同様に、正極性パルス群のパルス数と逆極性パルス群のパルス数とを比較すると、逆極性パルス群のパルス数の方が多くなっている。この理由も、実施の形態１と同様であり、同一時間に対する正極性パルス群の印加時間と、逆極性パルス群の印加時間とをほぼ等しくするため、パルス幅の小さな逆極性パルス群の数を増加させるようにしている。【００４６】
なお、スイッチング信号波形におけるパルス休止幅ｔ１，ｔ２を決定する上記（５）式および（７）式の条件については、これらの関係を厳密に満足させる必要はない。なぜなら、パルス休止幅ｔ１，ｔ２が完全に一致していなくても、後続の零ボルト制御によって、トータルのオン時間や印加電圧等の制御が可能となるからである。【００４７】
以上のように、実施の形態２にかかる放電加工装置では、正極性パルス群のパルス休止幅と逆極性パルス群のパルス休止幅とを等しくする一方で、正極性パルス群と逆極性パルス群との間のパルス幅を異なる値に設定することで、各極性の最適な印加電圧を決定することができるので、被加工物に応じた良好な加工を行うことが可能となる。【００４８】
なお、実施の形態１にかかるスイッチング信号波形では、パルス休止幅が延伸されて放電周波数が低下する可能性があるが、実施の形態２にかかるスイッチング信号波形では、パルス休止幅が一定であるため、実施の形態１と比較して放電周波数の低下を抑えることができ、加工効率の低下を抑制することができるという効果が得られる。【００４９】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３にかかるスイッチング信号波形の一例（図２、図７とは異なる一例）および、そのときの極間電圧波形を示す図である。図２および図７に示す実施の形態１、２にかかるスイッチング信号波形では、正極性パルス群におけるデューティ比（パルス周期に対するパルス幅の比）と逆極性パルス群におけるデューティ比とを異なる値に設定しているが、この実施の形態のスイッチング信号波形では、正極性パルス群および逆極性パルス群における各デューティ比が等しくなるように設定している。なお、印加電圧に基づく、パルス幅およびパルス休止幅の決定、ならびに零ボルト制御については、図５および図６の処理フローに従って実行される。【００５０】
つぎに、実施の形態３にかかるスイッチング信号波形について説明する。図８（ａ）、（ｂ）において、実施の形態１、２のときと同様に、正極性パルス群におけるパルス幅をτ１、パルス休止幅をｔ１とし、逆極性パルス群におけるパルス幅をτ２、パルス休止幅をｔ２とする。このとき、これらの設定値間には、次式の関係が満たされる。【００５１】
τ１／（τ１＋ｔ１）＝τ２／（τ２＋ｔ２）  …（９）
Στ１＝Στ２                              …（１０）【００５２】
図８において、デューティ比が同一の場合には、浮遊容量１４に蓄積される電荷は一定となり、正極性パルス群の印加時の極間電圧と逆極性パルス群の印加時の極間電圧とは等しくなる。つまり、浮遊容量１４から流れ込む電流は略同一である。しかしながら、放電持続期間はパルス幅に依存するので、パルス幅が異なる場合には、直流電源１０から流れ込む電流が異なってくる。このことにより、正極性パルス群の印加時と逆極性パルス群の印加時とで極間電圧が同一であったとしても、パルス幅を異ならせることで、それぞれの加工状態を変化させることができる。【００５３】
また、図８において、正極性パルス群の印加期間をＴ１とし、逆極性パルス群の印加期間をＴ２とすると、パルス休止幅の小さな逆極性パルス群の方がトータルの印加期間が短くなって、Ｔ１＞Ｔ２の関係が生ずる。このようなスイッチング信号波形は、例えば、正極性加工の放電期間を長くとりたい場合や、正極性加工時の放電電流を多くし、逆極性加工時の放電電流を少なくしたい場合などに好適であり、このようなスイッチング信号波形を用いることにより、効率的かつ効果的な放電加工を行うことができる。【００５４】
以上のように、実施の形態３にかかる放電加工装置では、正極性パルス群および逆極性パルス群における各デューティ比が等しくなるように設定しているので、効率的かつ効果的な放電加工を行うことができるという効果が得られる。【００５５】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４にかかるスイッチング信号波形の一例（図２、図７、図８とは異なる一例）および、そのときの極間電圧波形を示す図である。本実施の形態にかかるスイッチング信号では、正極性パルス群および逆極性パルス群における各々の先頭パルスのパルス幅を各２番目以降のパルス幅より長く（広く）設定しているところが実施の形態３のスイッチング信号波形との相違点であり、その他については実施の形態３と同一である。なお、印加電圧に基づく、パルス幅およびパルス休止幅の決定、ならびに零ボルト制御については、図５および図６の処理フローに従って実行される。【００５６】
つぎに、実施の形態４にかかるスイッチング信号波形について説明する。図９（ａ）、（ｂ）において、正極性パルス群における先頭パルスのパルス幅をτ１’、２番目以降のパルス幅をτ１とし、逆極性パルス群における先頭パルスのパルス幅をτ２’、２番目以降のパルス幅をτ２とする。このとき、これらの設定値間では、次式の関係が満たされる。【００５７】
τ１’＞τ１      …（１１）
τ２’＞τ２      …（１２）【００５８】
図９に示すように、各々の先頭パルスのパルス幅を長く設定した場合には、極間電圧の立ち上がり部を長く引っ張ることができる。例えば、図３において、極間電圧波形Ｋ２が最初に落ち込む部分の電圧値を非放電時の極間電圧波形Ｋ１のピーク値により早く近づけることができる。このため、実施の形態３にかかるスイッチング信号波形を印加した場合と比較して、放電開始のタイミングを早めることが可能となる。その結果、各パルス群での有効加工時間を確保することができ、加工効率を増加させることが可能となる。【００５９】
以上のように、実施の形態４にかかる放電加工装置では、各パルス群における各々の先頭パルスのパルス幅を各２番目以降のパルス幅より広く設定しているので、有効加工時間を効果的に確保することができ、加工効率を増加させることができるという効果が得られる。【００６０】
実施の形態５．
図１０は、実施の形態５にかかるスイッチング信号波形の一例（図２、図７〜図９とは異なる一例）および、そのときの極間電圧波形を示す図である。本実施の形態にかかるスイッチング信号では、正極性パルス群および逆極性パルス群における各々の先頭パルスと各々の２番目のパルスとの間のパルス休止幅を他のパルス間の休止幅よりも長く（広く）設定しているところが実施の形態３にかかるスイッチング信号波形との相違点であり、その他については実施の形態３と同一である。なお、印加電圧に基づく、パルス幅およびパルス休止幅の決定、ならびに零ボルト制御については、図５および図６の処理フローに従って実行される。【００６１】
つぎに、実施の形態５にかかるスイッチング信号波形について説明する。図１０（ａ）、（ｂ）において、正極性パルス群における先頭パルスと２番目のパルスとの間のパルス休止幅をｔ１’、２番目のパルス以降のパルス休止幅をｔ１とし、逆極性パルス群における先頭パルスと２番目のパルスとの間のパルス休止幅をｔ２’、２番目のパルス以降のパルス休止幅をｔ２とする。このとき、これらの設定値間では、次式の関係が満たされる。【００６２】
ｔ１’＜ｔ１      …（１３）
ｔ２’＜ｔ２      …（１４）【００６３】
図１０に示すように、先頭パルスと２番目のパルスとの間のパルス休止幅を長く設定した場合には、極間電圧の立ち上がり後の落ち込む部分を短くすることができる。例えば、図３に示される極間電圧波形Ｋ２おいて、先頭パルスと２番目のパルスとの間の極間電圧波形Ｋ２の落ち込む部分の時間を短縮することができる。このため、実施の形態３にかかるスイッチング信号波形を印加した場合と比較して、極間電圧の立ち上がりを早くすることが可能となる。その結果、実施の形態４と同様に、各パルス群での有効加工時間を確保することができ、加工効率を増加させることが可能となる。【００６４】
以上のように、実施の形態５にかかる放電加工装置では、各パルス群における各々の先頭パルスと各々の２番目のパルスとの間のパルス休止幅を他のパルス間の休止幅よりも長く設定しているので、有効加工時間を効果的に確保することができ、加工効率を増加させることができるという効果が得られる。【００６５】
実施の形態６．
図１１は、厚さの異なる被加工物を加工するときに好適なスイッチング信号波形の一例を示す図である。具体的には、同図（ａ）は、被加工物の“Ａ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、同図（ｂ）は、被加工物の“Ｂ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、同図（ｃ）は、被加工物の“Ｃ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形をそれぞれ示している。【００６６】
図１１に示す例では、パルス群におけるパルス幅を一定とし、パルス休止幅を異ならせることで、極間電圧波形を可変している。すなわち、被加工物の厚さが厚くなるほどパルス休止幅を短く設定し、逆に、被加工物の厚さが薄くなるほどパルス休止幅を長く設定している。【００６７】
図１２は、図１１とは異なるスイッチング信号波形の一例を示す図であり、図１１のときと同様に、（ａ）は、被加工物の“Ａ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、（ｂ）は、被加工物の“Ｂ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、（ｃ）は、被加工物の“Ｃ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形をそれぞれ示している。【００６８】
図１２に示す例では、パルス群におけるパルス休止幅を一定とし、パルス幅を異ならせることで、極間電圧波形を可変している。すなわち、被加工物の厚さが厚くなるほどパルス幅を長く設定し、逆に、被加工物の厚さが薄くなるほどパルス幅を短く設定している。【００６９】
上記のように、図１１に示すスイッチング信号波形では、パルス群におけるパルス幅を一定とし、パルス休止幅を異ならせるようにしているが、図１２に示すスイッチング信号波形では、パルス群におけるパルス休止幅を一定とし、パルス幅を異ならせるようにしている。ただし、肝要な点は、加工厚に応じて、パルス群のデューティ比を異ならせる点にある。したがって、被加工物の厚さが厚くなるほどデューティ比を大きく設定し、逆に、被加工物の厚さが薄くなるほどデューティ比を小さく設定すればよい。なお、このとき、パルス幅やパルス休止幅が異なっていても構わない。【００７０】
図１３は、図１１および図１２とは異なるスイッチング信号波形の一例を示す図であり、（ａ）は、被加工物の“Ａ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、（ｂ）は、被加工物の“Ｂ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、（ｃ）は、被加工物の“Ｃ”の部分を加工するときのスイッチング信号波形をそれぞれ示している。【００７１】
上記したスイッチング信号波形のうち、例えば図１１に示す例は、面粗さよりも加工速度および真直度を重視したスイッチング信号波形を示すものである。一方、図１２に示す例は、面粗さよりも加工速度および真直度を重視した上で、加工速度と真直度との両立を図るようにしたスイッチング信号波形を示すものである。また、図１３示す例は、電極消耗を重視した上で、電極消耗と真直度との両立を図るようにしたスイッチング信号波形を示すものである。【００７２】
例えば真直度がより大きな問題となるのは厚板の領域であることを考えれば、薄板の領域では、真直度が悪化しても面粗さが悪化しないように波形を選定してもよいといえる。あるいは、厚板は加工体積が増加する分だけ薄板と比較して加工速度が低下しやすく、どのような板厚でも同じような速度にしたいという要求の場合には、薄板加工時の極間電圧が低く、厚板加工時の極間電圧が高くなるような波形を選定すればよい。どのような組み合わせが最適な加工が得られるかは加工環境や加工条件、目標精度や目標加工速度などにより大きく変わるため、選定される波形も任意である。【００７３】
以上のように、実施の形態６にかかる放電加工装置では、実施の形態１〜５で示した種々のスイッチング信号波形を組み合わせて正極性加工パルス群および逆極性加工パルス群を構成しているので、厚さの異なる被加工物を連続的に加工するような場合であっても、加工速度、面粗さ、真直度、および電極消耗等を考慮に入れた、柔軟かつ効率的な加工を行うことが可能となる。【００７４】
なお、図１１〜図１３に示したスイッチング信号波形は、その一例を示すものであり、種々の観点に基づいて生成した様々なものを用いてもよいことは無論である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明にかかる放電加工装置および放電加工方法は、構成の複雑化および部品点数や種類の増加を抑制することができる発明として有用である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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