(57)【要約】【課題】カレントトランスの磁気飽和を抑制し、検出対象の電流のパルス幅によらずその電流を検出することができる放電加工機の提供を目的としている。【解決手段】加工対象物を放電加工する工具電極と、工具電極と加工対象物との間に加工電圧を出力する加工電源と、加工電源の駆動を制御する制御装置と、加工電源と工具電極との間を、または、加工電源と加工対象物との間を接続する配線に接続され、放電によって配線に流れる加工電流を検出する電流検出回路と、を含む。電流検出回路は、１次側が配線に直列接続されるカレントトランスと、カレントトランスの２次側に並列接続される抵抗と、アノード端子が抵抗の一端に接続されるダイオードと、ダイオードのカソード端子に接続され、逆方向の直流電圧を印加する直流電源と、を含む。制御装置は、抵抗の両端に並列接続され、抵抗に生じる検出電圧を検出し、検出電圧に基づき、加工電源の駆動を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物を放電加工する工具電極と、
前記工具電極と前記加工対象物との間に放電を発生させるパルス電圧である加工電圧を出力する加工電源と、
前記加工電源の駆動を制御する制御装置と、
前記加工電源と前記工具電極との間を接続する配線、または、前記加工電源と前記加工対象物との間を接続する配線に接続され、前記放電によって前記配線に流れるパルス電流である加工電流を検出する電流検出回路と、を備え、
前記電流検出回路は、
１次側が前記配線に直列接続されるカレントトランスと、
前記カレントトランスの２次側に並列接続される抵抗と、
アノード端子が前記抵抗の一端に接続されるダイオードと、
前記ダイオードのカソード端子に接続され、前記カソード端子に対し逆方向の直流電圧を印加する直流電源と、を含み、
前記制御装置は、
前記抵抗の両端に並列接続され、前記加工電流に応じて前記抵抗の両端に生じるパルス状の電圧である検出電圧を検出し、前記検出電圧に基づき、前記加工電源の前記駆動を制御する放電加工機。
【請求項２】
前記制御装置は、前記加工電流に応じて検出される前記検出電圧のパルス幅に基づき、前記加工電源による前記加工電圧の出力をオフに制御する請求項１に記載の放電加工機。
【請求項３】
前記加工電源は、前記配線に流れる前記加工電流の電流値を所定値に制限し、
前記制御装置は、前記加工電流に応じて検出される前記検出電圧のパルス幅が一定値を有するよう、前記加工電源による前記加工電圧の出力のオンおよびオフを制御する請求項１または請求項２に記載の放電加工機。
【請求項４】
前記電流検出回路は、
前記直流電源の電源電圧よりも低いツェナー電圧を有し、前記直流電源に対し並列に接続されるツェナーダイオードをさらに含み、
前記ツェナーダイオードの前記カソード端子は、前記ダイオードの前記カソード端子に接続される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放電加工機。
【請求項５】
前記電流検出回路は、
前記直流電源と前記ダイオードの前記カソード端子との間に接続され、前記直流電源から供給される電源電圧を、前記電源電圧よりも低い前記直流電圧に安定化するシャントレギュレータをさらに含み、
前記直流電源は、前記ダイオードの前記カソード端子に対し、前記シャントレギュレータを介して安定化された前記直流電圧を印加する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放電加工機。
【請求項６】
前記電流検出回路は、
ダイオードブリッジからなり、入力側が前記抵抗の両端に並列接続され、出力側が前記直流電源に接続される整流回路をさらに含む請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放電加工機。
【請求項７】
配線に流れるパルス電流を検出する電流検出回路であって、
１次側が前記配線に直列接続されるカレントトランスと、
前記カレントトランスの２次側に並列接続される抵抗と、
アノード端子が前記抵抗の一端に接続されるダイオードと、
前記ダイオードのカソード端子に接続され、前記カソード端子に対し逆方向の直流電圧を印加する直流電源と、
前記抵抗の両端に並列接続され、前記配線に流れる前記パルス電流に応じて前記抵抗の両端に生じるパルス状の電圧である検出電圧を検出し、前記検出電圧に基づき、前記配線に前記パルス電流を流すためのパルス電圧を出力するパルス電源の駆動を制御する制御装置と、を備える電流検出回路。
【請求項８】
前記制御装置は、前記パルス電流に応じて検出される前記検出電圧のパルス幅に基づき、前記パルス電源による前記パルス電圧の出力をオフに制御する請求項７に記載の電流検出回路。
【請求項９】
前記パルス電源は、前記配線に流れる前記パルス電流の電流値を所定値に制限し、
前記制御装置は、前記パルス電流に応じて検出される前記検出電圧のパルス幅が一定値を有するよう、前記パルス電源による前記パルス電圧の出力のオンおよびオフを制御する請求項７または請求項８に記載の電流検出回路。
【請求項１０】
前記直流電源の電源電圧よりも低いツェナー電圧を有し、前記直流電源に対し並列に接続されるツェナーダイオードをさらに備え、
前記ツェナーダイオードの前記カソード端子は、前記ダイオードの前記カソード端子に接続される請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の電流検出回路。
【請求項１１】
前記直流電源と前記ダイオードの前記カソード端子との間に接続され、前記直流電源から供給される電源電圧を、前記電源電圧よりも低い前記直流電圧に安定化するシャントレギュレータをさらに備え、
前記直流電源は、前記ダイオードの前記カソード端子に対し、前記シャントレギュレータを介して安定化された前記直流電圧を印加する請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の電流検出回路。
【請求項１２】
ダイオードブリッジからなり、入力側が前記抵抗の両端に並列接続され、出力側が前記直流電源に接続される整流回路をさらに備える請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工機および電流検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
形彫放電加工機は、任意形状の工具電極と導電性の加工対象物とをある一定距離、離した状態で、電圧を印加し放電を発生させる。その放電により、工具電極の形状が加工対象物に転写される。形彫放電加工機は、放電発生時に、加工電源から加工対象物に電流が流れる時間を検出し、電源の駆動を制御している。そのパルス電流を検出する回路としては、シャント抵抗による電流検出回路またはカレントトランスによる電流検出回路が考えられる。
【０００３】
特許文献１には、プリント基板の配線パターンをシャント抵抗として有する電流検出回路が開示されている。電流検出回路は、配線パターンに検出対象の電流が流れることにより生じる配線パターンの両端の電圧を測定する。それにより、配線パターンに流れる電流が検出される。
【０００４】
特許文献２には、過電流検出回路が開示されている。その過電流検出回路は、カレントトランスの１次巻線に流れる電流に応じて２次巻線に流れる電流を、２次巻線に接続された負荷抵抗により電圧に変換する。過電流検出回路は、その電圧を検出することにより、１次巻線に流れる電流を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８９９０３号公報
【特許文献２】特開平９−１１３５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているような電流検出回路は、検出対象の電流に応じてシャント抵抗の両端に生じる電圧を測定する。検出対象の電流が直流であっても、もしくは、数百μｓ以上のパルス幅を有するパルス電流であっても、電流検出回路は電流を検出することができる。しかし、検出対象の電流が大きい場合、シャント抵抗で発生する損失つまり発熱が大きい。損失を小さくするため、シャント抵抗の抵抗値は数ｍΩに制限せざるを得ない。そのようなシャント抵抗によって変換される電圧は低く、ノイズによる誤検知または検出誤差が大きい。また、シャント抵抗の両端のうちいずれか一端がＧＮＤ電位ではない場合、シャント抵抗の両端と、その両端の電圧を検出する検出装置との間を絶縁する手段が必要である。例えば、シャント抵抗と、その両端電圧をモニターするマイクロコンピュータとの間を絶縁するために、絶縁アンプなどが用いられる。このような理由から、電流検出回路の回路規模、サイズ等が大きくなり、コストが増加する。
【０００７】
カレントトランスを有する電流検出回路においては、検出対象の電流が流れる１次巻線と負荷抵抗が接続された２次巻線とが電気的に絶縁されている。さらに、１次巻線の巻数を１巻にして太い電線を使うことにより低抵抗化できるので、カレントトランスを有する電流検出回路は低損失という特徴を有する。しかし、検出対象の電流が直流電流である場合、もしくは、数百μｓ以上のパルス幅を有する電流である場合、カレントトランスは磁気飽和を引き起こしやすい。その場合、電流検出回路は正確に電流を検知できない。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、カレントトランスの磁気飽和を抑制し、検出対象の電流のパルス幅によらずその電流を検出することができる放電加工機の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る放電加工機は、加工対象物を放電加工する工具電極と、工具電極と加工対象物との間に放電を発生させるパルス電圧である加工電圧を出力する加工電源と、加工電源の駆動を制御する制御装置と、加工電源と工具電極との間を接続する配線、または、加工電源と加工対象物との間を接続する配線に接続され、放電によって配線に流れるパルス電流である加工電流を検出する電流検出回路と、を含む。電流検出回路は、１次側が配線に直列接続されるカレントトランスと、カレントトランスの２次側に並列接続される抵抗と、アノード端子が抵抗の一端に接続されるダイオードと、ダイオードのカソード端子に接続され、カソード端子に対し逆方向の直流電圧を印加する直流電源と、を含む。制御装置は、抵抗の両端に並列接続され、加工電流に応じて抵抗の両端に生じるパルス状の電圧である検出電圧を検出し、検出電圧に基づき、加工電源の駆動を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カレントトランスの磁気飽和を抑制し、検出対象の電流のパルス幅によらずその電流を検出する放電加工機の提供が可能である。
【００１１】
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１における放電加工機の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における電流検出回路の構成を示す回路図である。
【図３】実施の形態２における電流検出回路の構成を示す回路図である。
【図４】実施の形態３における電流検出回路の構成を示す回路図である。
【図５】実施の形態３におけるクランプ電圧生成回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図６】実施の形態３の変形例における電流検出回路の構成を示す回路図である。
【図７】実施の形態４における電流検出回路の構成を示す回路図である。
【図８】実施の形態５における電流検出回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１における放電加工機の構成を示す図である。実施の形態１において、放電加工機は形彫放電加工機である。放電加工機は、工具電極１、加工電源２、電流検出回路３および制御装置４を有する。さらに、実施の形態１においては、放電加工機は、加工ヘッド５、加工槽６および噴射ノズル７を有する。
【００１４】
工具電極１は、加工対象物８を放電加工する。工具電極１は、導電性を有し、加工対象物８に転写されるべき形状を有する。工具電極１は、加工が比較的容易な材料で構成されることが好ましい。工具電極１は、例えば、銅、グラファイト、銅タングステン等を含む。加工対象物８は、導電性を有する。加工対象物８は、難加工材であってもよい。加工対象物８は、例えば、鋼材、超硬合金、非鉄合金などを含む。
【００１５】
加工ヘッド５は、工具電極１を保持する。加工ヘッド５は移動可能であり、工具電極１は加工ヘッド５が移動することにより上下方向（図１において矢印の方向）に移動可能である。加工ヘッド５が上下方向に移動することにより、放電加工機は、工具電極１と加工対象物８との間の距離を変更することができる。
【００１６】
加工槽６は、加工ヘッド５の下方に設けられている。加工槽６は、加工油９を貯留可能である。加工対象物８は、加工槽６に貯留された加工油９に浸漬された状態で放電加工される。
【００１７】
噴射ノズル７は、加工槽６内に設けられている。噴射ノズル７は、工具電極１と加工対象物８間との間に、加工油９を噴射する。
【００１８】
加工電源２は、工具電極１と加工対象物８との間に放電を発生させるための加工電圧Ｖｏを出力する。加工電源２と工具電極１との間は、配線１０により接続されている。同様に、加工電源２と加工対象物８との間は、配線１０により接続されている。加工電源２は、制御装置４からの指令値に基づき、出力電流を所定の値に制限する機能を有する。
【００１９】
電流検出回路３は、加工電源２と工具電極１との間を接続する配線１０に接続される。図２は、実施の形態１における電流検出回路３の構成を示す回路図である。電流検出回路３は、放電によって配線１０に流れるパルス電流である加工電流Ｉｓを検出する。電流検出回路３は、カレントトランス１１、抵抗１２、ダイオード１３および直流電源１４を有する。実施の形態１においては、制御装置４は放電加工機に設けられるものの、電流検出回路３が制御装置４を有する構成であってもよい。
【００２０】
カレントトランス１１は、コア、１次巻線１５および２次巻線１６を有する。コアは、例えば、フェライト、珪素鋼板などの磁性材料で構成される。１次巻線１５および２次巻線１６は、互いに絶縁された状態でコアに巻かれている。１次巻線１５の一端は加工電源２に、他端は工具電極１に電気的に接続されている。つまり、カレントトランス１１の１次側は、工具電極１と加工電源２との間を接続する配線１０に直列接続されている。１次巻線１５の巻数ｎ１および２次巻線１６の巻数ｎ２はそれぞれ１以上である。１次巻線１５と２次巻線１６との巻数比Ｎは、Ｎ＝ｎ１／ｎ２で表される。
【００２１】
抵抗１２は、カレントトランス１１の２次巻線１６の両端に、つまりカレントトランス１１の２次側に並列接続されている。抵抗１２は抵抗値Ｒｓを有する。
【００２２】
ダイオード１３は、アノード端子が抵抗１２の一端に接続される。その抵抗１２の一端は、カレントトランス１１の２次巻線１６の巻き始め側に接続されている。ダイオード１３は順方向電圧Ｖｆを有する。
【００２３】
直流電源１４は、ダイオード１３のカソード端子に接続される。直流電源１４は、カソード端子に対し逆方向の直流電圧を印加する。実施の形態１においては、その逆方向に印加される直流電圧として、直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄが印加される。直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄは、制御装置４の電源電圧と同じか、それ以下であれば良い。
【００２４】
制御装置４は、抵抗１２に接続される。制御装置４は、配線１０に流れる加工電流Ｉｓに応じて抵抗１２の両端に生じる電圧として検出電圧Ｖｓを検出する。加工電流Ｉｓはパルス状の電流であるため、検出電圧Ｖｓもそれに応じたパルス状の電圧である。制御装置４は、検出電圧Ｖｓに基づき、加工電源２の駆動を制御する。実施の形態１においては、制御装置４は、検出電圧Ｖｓに基づき、加工電源２が出力する加工電圧Ｖｏのオン時間および加工電圧Ｖｏの電圧値をフィードバック制御する。また、実施の形態１における制御装置４は、工具電極１と加工対象物８との間に印加されるギャップ電圧Ｖｇａｐを入力する。制御装置４は、検出電圧Ｖｓとギャップ電圧Ｖｇａｐとに基づき、加工ヘッド５がある一定または規則性を有して上下方向に移動するよう制御する。つまり、制御装置４は、上下方向に移動する加工ヘッド５の移動距離またはスピードを制御する。制御装置４は、例えば数値制御（ＮＣ，Numerical Control）装置である。
【００２５】
以上の電流検出回路３は、加工電源２と加工対象物８との間を接続する配線１０に接続されてもよい。この場合、１次巻線１５の一端は加工電源２に、他端は加工対象物８に電気的に接続される。つまり、１次巻線１５は、工具電極１と加工対象物８との間を接続する配線１０に直列に挿入される。
【００２６】
実施の形態１における放電加工機および電流検出回路３の動作を説明する。
【００２７】
加工ヘッド５は、加工油９が貯留されている加工槽６内に設置された加工対象物８に工具電極１を近付ける。加工ヘッド５が工具電極１と加工対象物８との間の距離をある一定に保った状態で、加工電源２が加工電圧Ｖｏを出力する。それにより、工具電極１と加工対象物８との間に放電が発生する。または、加工電源２が加工電圧Ｖｏを出力し、工具電極１と加工対象物８との間にギャップ電圧Ｖｇａｐが印加された状態で、加工ヘッド５が工具電極１を加工対象物８に近づける。それにより放電が発生する。それら放電は、工具電極１と加工対象物８との間の距離がギャップ電圧Ｖｇａｐに応じたある距離に達した場合に発生する。放電が発生している状態で、加工ヘッド５が工具電極１を押し下げることにより、加工対象物８が加工される。すなわち、工具電極１の形状が加工対象物８に転写される。
【００２８】
工具電極１と加工電源２とを接続する配線１０には、工具電極１と加工対象物８との間に発生する放電に応じて、加工電流Ｉｓが流れる。つまり、電流検出回路３のカレントトランス１１の１次巻線１５に加工電流Ｉｓが流れる。その加工電流Ｉｓに応じて、２次巻線１６から２次電流Ｉ２が出力される。２次電流Ｉ２は、Ｉ２＝Ｎ×Ｉｓの関係を有する。抵抗１２に２次電流Ｉ２が流れることにより、検出電圧Ｖｓが発生する。検出電圧Ｖｓは、Ｖｓ＝Ｎ×Ｒｓ×Ｉｓの関係を有する。加工電流Ｉｓが増加することにより、検出電圧Ｖｓも増加する。検出電圧Ｖｓがダイオード１３のカソード端子に印加される直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄとダイオード１３の順方向電圧Ｖｆとの和を超えた場合、ダイオード１３がオン状態となる。その結果、検出電圧Ｖｓはクランプ電圧Ｖｃにクランプされる。そのクランプ電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝Ｖｄｄ＋Ｖｆの関係を有する。
【００２９】
カレントトランス１１のコアの磁束密度Ｂは、検出電圧Ｖｓ、加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎ、２次巻数ｎ２およびコアの有効断面積Ａｅに対し、Ｂ＝（Ｖｓ×ｔｏｎ）／（ｎ２×Ａｅ）の関係を有する。
【００３０】
電流検出回路３に直流電源１４が設けられていない場合、検出電圧Ｖｓは、２次電流Ｉ２の大きさに関わらず、抵抗値Ｒｓと２次電流Ｉ２との積で表される。つまり、検出電圧Ｖｓは、加工電流Ｉｓに比例して増加する。直流電源１４が設けられていない電流検出回路において、大きな加工電流Ｉｓが流れた場合、または、長いパルス幅ｔｏｎを有する加工電流Ｉｓが流れた場合、カレントトランスに磁気飽和が生じる。磁気飽和が生じると検出電圧Ｖｓが低下するため、電流検出回路は、検出電圧Ｖｓの正確なパルス幅を、つまり、加工電流Ｉｓの正確なパルス幅ｔｏｎを検出することができない。さらに、磁気飽和が生じると、カレントトランスが発熱する。
【００３１】
一方で、実施の形態１における電流検出回路３においては、加工電流Ｉｓが大きい場合、または、加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎが長い場合であっても、検出電圧Ｖｓは一定値であるクランプ電圧Ｖｃにクランプされる。よって、カレントトランス１１が磁気飽和し難い。
【００３２】
また、電流検出回路３は、検出電圧Ｖｓを制御装置４にフィードバックしている。制御装置４は、カレントトランス１１が磁気飽和する前に、検出電圧Ｖｓのパルス幅に基づき、加工電源２が出力する加工電圧Ｖｏをオフに制御する。それにより、制御装置４は、カレントトランス１１の磁気飽和を防止する。
【００３３】
形彫放電加工機においては、工具電極１と加工対象物８との隙間が狭い。放電によって削り取られた加工対象物８の金属片またはスラッジ等が、工具電極１と加工対象物８との間に入り込む場合がある。その場合、放電の発生頻度が変化するため、加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎおよび電流値もランダムに変化する。
【００３４】
上述したように、従来のシャント抵抗を使った電流検出回路は、数百ｍμｓ以上の長いパルス電流でも測定することができる。また、カレントトランスを使った電流検出回路は、低損失に電流を検出できる。ランダムに変化する加工電流Ｉｓに応じて、シャント抵抗を使った電流検出回路と、カレントトランスを使った電流検出回路とを、適宜切り替えて加工電流Ｉｓを検出することが考えられる。しかし、そのような切り替え機能を有する電流検出回路は実現が難しい。
【００３５】
そこで、制御装置４が制御する加工電圧Ｖｏの出力オンの時間が、加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎと等価であるとみなした加工制御も考えられる。しかし、工具電極１と加工対象物８との隙間に発生する金属片またはスラッジの影響により、加工電圧Ｖｏの出力オンの時間と加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎとは必ずしも一致しない。そのため、従来の放電加工機では、加工が完了するまでの時間を予測することができない。同様の理由により、従来の放電加工機は、加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎの制御による、加工速度および加工面の面精度等の制御ができない。
【００３６】
一方で、実施の形態１における電流検出回路３によれば、磁気飽和が抑えられるため、加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎまたは電流値によらず検出電圧Ｖｓを正確に検出可能である。よって、工具電極１と加工対象物８との隙間に金属片またはスラッジが発生したとしても、電流検出回路３は実際の加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎを測定できる。金属片またはスラッジの発生が過多である場合、加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎは制御装置４が設定した加工電源２の出力オンの時間よりも長くなる。これは、金属片またはスラッジによって、工具電極１と加工対象物８と間の距離が短くなり、投入電力が過多になるからである。よって、電流検出回路３は、加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎを測定することで、工具電極１と加工対象物８間の金属片またはスラッジの発生過多を把握できる。測定された加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎが長い場合、制御装置４は、噴射ノズル７から工具電極１と加工対象物８と間に加工油９を噴射するよう制御する。噴射ノズル７が噴射された加工油９はスラッジを隙間から排出する。このように、放電加工機は加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎおよび電流値を安定させることができる。
【００３７】
実施の形態１における加工電源２は、出力電流を所望の値に制限する機能を有する。出力電流を低くかつ加工電流Ｉｓの波形を矩形に設定することで、電流検出回路３が測定した加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎに基づき、加工対象物８の加工量を把握しかつ制御することが可能となる。よって、放電加工機は、加工の完了時間を正確に予測できる。
【００３８】
また、制御装置４は、測定された加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎを用いて加工電源２の駆動をフィードバック制御する。よって、放電加工機は、一定または規則性を保ったパルス幅で放電加工することができる。それにより、放電加工機は、加工後の面精度を制御して加工することができる。
【００３９】
実施の形態１においては、形彫放電加工機を放電加工機の一例として説明したが、放電加工機はワイヤ放電加工機であっても、上記と同様の効果を奏する。
【００４０】
以上をまとめると、実施の形態１における放電加工機は、加工対象物８を放電加工する工具電極１と、工具電極１と加工対象物８との間に放電を発生させるパルス電圧である加工電圧Ｖｏを出力する加工電源２と、加工電源２の駆動を制御する制御装置４と、加工電源２と工具電極１との間を接続する配線１０、または、加工電源２と加工対象物８との間を接続する配線１０に接続され、放電によって配線１０に流れるパルス電流である加工電流Ｉｓを検出する電流検出回路３と、を含む。電流検出回路３は、１次側が配線１０に直列接続されるカレントトランス１１と、カレントトランス１１の２次側に並列接続される抵抗１２と、アノード端子が抵抗１２の一端に接続されるダイオード１３と、ダイオード１３のカソード端子に接続され、カソード端子に対し逆方向の直流電圧を印加する直流電源１４と、を含む。制御装置４は、抵抗１２の両端に並列接続され、加工電流Ｉｓに応じて抵抗１２の両端に生じるパルス状の電圧である検出電圧Ｖｓを検出し、検出電圧Ｖｓに基づき、加工電源２の駆動を制御する。
【００４１】
以上の構成により、抵抗１２に生じる検出電圧Ｖｓは、ダイオードの順方向電圧Ｖｆに直流電源の電源電圧Ｖｄｄを加えた電圧値以下に制限される。例えば、数百μｓの長いパルス幅を有する加工電流Ｉｓが１次巻線１５に流れたとしても、カレントトランスは飽和することがない。つまり、放電加工機は、カレントトランス１１の磁気飽和を抑制し、検出対象の加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎによらず、加工電流Ｉｓを検出することができる。また、放電加工機は、加工電流Ｉｓが流れる配線１０と検出電圧Ｖｓを検出する回路との絶縁を確保しながら、低損失に加工電流Ｉｓを検出することができる。
【００４２】
実施の形態１における放電加工機の制御装置４は、加工電流Ｉｓに応じて検出される検出電圧Ｖｓのパルス幅に基づき、加工電源２による加工電圧Ｖｏの出力をオフに制御する。
【００４３】
以上の構成により、放電加工機は、カレントトランス１１の磁気飽和を防ぐことができる。
【００４４】
実施の形態１における放電加工機の加工電源２は、配線１０に流れる加工電流Ｉｓの電流値を所定値に制限する。制御装置４は、加工電流Ｉｓに応じて検出される検出電圧Ｖｓのパルス幅が一定値を有するよう、加工電源２による加工電圧Ｖｏの出力のオンおよびオフを制御する。
【００４５】
以上の構成により、放電加工機は、実際の加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎを正確に測定できる。電流検出回路３が測定した検出電圧Ｖｓのパルス幅つまり加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎに基づき、放電加工機は、加工対象物８の加工量を制御することができる。また、放電加工機は、加工の完了時間を正確に予測できる。また、放電加工機は、加工後の面精度を制御して加工することができる。
【００４６】
実施の形態１における電流検出回路３は、配線１０に流れるパルス電流を検出する電流検出回路３である。電流検出回路３は、１次側が配線１０に直列接続されるカレントトランス１１と、カレントトランス１１の２次側に並列接続される抵抗１２と、アノード端子が抵抗１２の一端に接続されるダイオード１３と、ダイオード１３のカソード端子に接続され、カソード端子に対し逆方向の直流電圧を印加する直流電源１４と、抵抗１２の両端に並列接続され、配線１０に流れるパルス電流に応じて抵抗１２の両端に生じるパルス状の電圧である検出電圧Ｖｓを検出し、検出電圧Ｖｓに基づき、配線１０にパルス電流を流すためのパルス電圧を出力するパルス電源の駆動を制御する制御装置４と、を含む。実施の形態１において、パルス電流とは加工電流Ｉｓである。パルス電流を流すためのパルス電圧とは加工電圧Ｖｏである。パルス電源とは加工電源２である。
【００４７】
以上の構成により、電流検出回路３は、カレントトランス１１の磁気飽和を抑制し、検出対象の加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎによらず、加工電流Ｉｓを検出することができる。また、電流検出回路３は、加工電流Ｉｓが流れる配線１０と検出電圧Ｖｓを検出する回路との絶縁を確保しながら、低損失に加工電流Ｉｓを検出することができる。放電加工機は、これまで測定が困難であった形彫放電加工機における加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎの測定を可能にする。
【００４８】
実施の形態１における電流検出回路３の制御装置４は、パルス電流に応じて検出される検出電圧Ｖｓのパルス幅に基づき、パルス電源によるパルス電圧の出力をオフに制御する。
【００４９】
以上の構成により、電流検出回路３は、カレントトランス１１の磁気飽和を防ぐことができる。
【００５０】
実施の形態１における電流検出回路３は、パルス電源は、配線１０に流れるパルス電流の電流値を所定値に制限する。制御装置４は、パルス電流に応じて検出される検出電圧Ｖｓのパルス幅が一定値を有するよう、パルス電源によるパルス電圧の出力のオンおよびオフを制御する。
【００５１】
以上の構成により、電流検出回路３は、実際の加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎを正確に測定できる。電流検出回路３が測定した検出電圧Ｖｓのパルス幅つまり加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎに基づき、放電加工機は、加工対象物８の加工量を制御することができる。また、放電加工機は、加工の完了時間を正確に予測できる。また、放電加工機は、加工後の面精度を制御して加工することができる。
【００５２】
＜実施の形態２＞
実施の形態２における放電加工機および電流検出回路を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。
【００５３】
図３は、実施の形態２における電流検出回路３の構成を示す回路図である。実施の形態２における電流検出回路３は、実施の形態１に示された電流検出回路３に加えて、ツェナーダイオード１７、コンデンサ１８および抵抗１９をさらに有する。ツェナーダイオード１７、コンデンサ１８、抵抗１９および直流電源１４は、クランプ電圧生成回路２０を構成する。クランプ電圧生成回路２０は、クランプ電圧Ｖｃを出力可能である。
【００５４】
ツェナーダイオード１７は、直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄよりも低いツェナー電圧Ｖｚを有する。ツェナーダイオード１７は、直流電源１４に対し並列に接続される。ツェナーダイオード１７のカソード端子は、ダイオード１３のカソード端子に接続される。コンデンサ１８は、ダイオード１３とツェナーダイオード１７との間に並列に接続されている。抵抗１９は、直流電源１４とツェナーダイオード１７のカソード端子との間に接続されている。
【００５５】
実施の形態２における放電加工機は、図３に示される電流検出回路３を有し、その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５６】
直流電源１４は、ダイオード１３のカソード端子に対し、クランプ電圧生成回路２０を介して直流電圧を印加する。電流検出回路３は、検出電圧Ｖｓをクランプ電圧生成回路２０で生成されたクランプ電圧Ｖｃに制限することが可能である。クランプ電圧Ｖｃは、直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄよりも低い。そのため、カレントトランス１１は飽和しにくく、実施の形態２における電流検出回路３は、実施の形態１の電流検出回路３よりも、長いパルス幅を有する加工電流Ｉｓを検出できる。
【００５７】
一例として、直流電源１４の電源電圧ＶｄｄのＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）ロジックＩＣ（Integrated Circuit）の入力に電流検出回路３の出力を接続する。この場合、クランプ電圧Ｖｃは、Ｖｃ＞Ｖｔｈ＝Ｖｄｄ／２の関係を満たす値に設定される。電源電圧Ｖｄｄが５Ｖである場合、閾値電圧Ｖｔｈは２．５Ｖである。クランプ電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈを超える３．３Ｖに設定された場合、電流検出回路３が検出可能なパルス幅は１．５１倍（＝５Ｖ／３．３Ｖ）に延長される。
【００５８】
以上をまとめると、実施の形態２における放電加工機の電流検出回路３は、直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄよりも低いツェナー電圧Ｖｚを有し、直流電源１４に対し並列に接続されるツェナーダイオード１７をさらに含む。ツェナーダイオード１７のカソード端子は、ダイオード１３のカソード端子に接続される。
【００５９】
以上の構成により、放電加工機は、検出電圧Ｖｓを直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄよりも低い電圧値であるクランプ電圧Ｖｃにクランプできる。放電加工機は、より長いパルス幅ｔｏｎを有する加工電流Ｉｓを、カレントトランス１１を磁気飽和させることなく測定できる。
【００６０】
実施の形態２における電流検出回路３は、直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄよりも低いツェナー電圧Ｖｚを有し、直流電源１４に対し並列に接続されるツェナーダイオード１７をさらに含む。ツェナーダイオード１７のカソード端子は、ダイオード１３のカソード端子に接続される。
【００６１】
以上の構成により、電流検出回路３は、検出電圧Ｖｓを直流電源１４の電源電圧Ｖｄｄよりも低い電圧値であるクランプ電圧Ｖｃにクランプできる。電流検出回路３は、より長いパルス幅ｔｏｎを有する加工電流Ｉｓを、カレントトランス１１を磁気飽和させることなく測定できる。
【００６２】
重複する効果の記載は省略するが、実施の形態２における放電加工機は、実施の形態１と同様の効果も奏する。また、放電加工機は、形彫放電加工機を一例として説明したが、ワイヤ放電加工機であっても、上記と同様の効果を奏する。
【００６３】
＜実施の形態３＞
実施の形態３における放電加工機および電流検出回路を説明する。なお、実施の形態１または２と同様の構成および動作については説明を省略する。
【００６４】
図４は、実施の形態３における電流検出回路３の構成を示す回路図である。電流検出回路３は、クランプ電圧Ｖｃを出力可能なクランプ電圧生成回路２０を有する。クランプ電圧生成回路２０は、シャントレギュレータ２１を有する。シャントレギュレータ２１は、直流電源１４とダイオード１３のカソード端子との間に並列接続される。
【００６５】
シャントレギュレータ２１は、例えばシャントレギュレータＩＣ２２を含む。シャントレギュレータ２１は、シャントレギュレータＩＣ２２、抵抗１９、分圧抵抗２３および分圧抵抗２４で構成される。分圧抵抗２３は抵抗値Ｒ１を有し、もう一方の分圧抵抗２４は抵抗値Ｒ２を有する。図５は、クランプ電圧生成回路２０の詳細な構成を示す回路図である。シャントレギュレータＩＣ２２は、誤差増幅器２５、基準電源２６、トランジスタ２７で構成される。基準電源２６は基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。２つの分圧抵抗による分圧値は誤差増幅器２５の非反転入力端子に接続される。また、基準電圧Ｖｒｅｆが誤差増幅器２５の反転入力端子に接続される。誤差増幅器２５の出力にはトランジスタ２７のベース端子が接続される。トランジスタ２７のコレクタとエミッタとの間にはコンデンサ１８が接続される。直流電源１４は、ダイオード１３のカソード端子に対し、シャントレギュレータ２１を介して安定化された直流電圧を印加する。
【００６６】
実施の形態３における放電加工機は、図４に示される電流検出回路３を有し、その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００６７】
実施の形態２において示された電流検出回路３のように、ツェナーダイオード１７によってクランプ電圧Ｖｃが生成される場合、カレントトランス１１にて生じる回生電力によってクランプ電圧Ｖｃが上昇する。その結果、カレントトランス１１が磁気飽和を引き起こさない加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎの上限値が小さくなる。
【００６８】
一方、実施の形態４の電流検出回路３においては、カレントトランス１１にて生じる回生電流がコンデンサ１８に流れ込む。コンデンサ１８の両端電圧が上昇すると、シャントレギュレータ２１のトランジスタ２７がオン状態になる。それにより、コンデンサ１８に蓄積された電荷が放電される。その結果、クランプ電圧Ｖｃは、回生電力によらず、Ｖｃ＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２の関係を満たして、一定に保たれる。そのため、電流検出回路３が正確に検出できる加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎの上限値も一定に維持できる。
【００６９】
以上をまとめると、実施の形態３における放電加工機の電流検出回路３は、直流電源１４とダイオード１３のカソード端子との間に接続され、直流電源１４から供給される電源電圧Ｖｄｄを、電源電圧Ｖｄｄよりも低い直流電圧に安定化するシャントレギュレータ２１をさらに含む。直流電源１４は、ダイオード１３のカソード端子に対し、シャントレギュレータ２１を介して安定化された直流電圧を印加する。
【００７０】
以上の構成により、カレントトランス１１にて生じる回生電力によらず、クランプ電圧Ｖｃが一定に保たれる。放電加工機は、カレントトランス１１が磁気飽和を引き起こさずに検出可能な加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎの範囲を一定に維持できる。
【００７１】
実施の形態３における電流検出回路３は、直流電源１４とダイオード１３のカソード端子との間に接続され、直流電源１４から供給される電源電圧Ｖｄｄを、電源電圧Ｖｄｄよりも低い直流電圧に安定化するシャントレギュレータ２１をさらに含む。直流電源１４は、ダイオード１３のカソード端子に対し、シャントレギュレータ２１を介して安定化された直流電圧を印加する。
【００７２】
以上の構成により、カレントトランス１１にて生じる回生電力によらず、クランプ電圧Ｖｃが一定に保たれる。電流検出回路３は、カレントトランス１１が磁気飽和を引き起こさずに検出可能な加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎの範囲を一定に維持できる。
【００７３】
重複する効果の記載は省略するが、実施の形態３における放電加工機は、実施の形態１と同様の効果も奏する。また、放電加工機は、形彫放電加工機を一例として説明したが、ワイヤ放電加工機であっても、上記と同様の効果を奏する。
【００７４】
（実施の形態３の変形例）
図６は、実施の形態３の変形例における電流検出回路３の構成を示す回路図である。シャントレギュレータ２１の誤差増幅器２５の反転入力端子には、基準電源２６に代えて、誤差増幅器２５に電圧指令値を出力する制御装置４が接続されてもよい。なお、電圧指令値を出力できる装置であれば、制御装置４に限定されるものではなく、外部装置であってもよい。
【００７５】
このような構成により、電流検出回路３は制御装置４が出力する電圧指令値に基づき任意のクランプ電圧Ｖｃを設定できる。電流検出回路３は、クランプ電圧Ｖｃを低く設定することで、長いパルス幅ｔｏｎを有する加工電流Ｉｓを検出できる。また、電流検出回路３は、クランプ電圧Ｖｃを高く設定することで、検出電圧Ｖｓの電圧値に基づき、加工電流Ｉｓの電流値を取得できる。
【００７６】
＜実施の形態４＞
実施の形態４における放電加工機および電流検出回路を説明する。なお、実施の形態１から３のいずれかと同様の構成および動作については説明を省略する。
【００７７】
図７は、実施の形態４における電流検出回路３の構成を示す回路図である。電流検出回路３は、それぞれダイオードブリッジからなる第１整流回路２８と第２整流回路２９とを有する。ダイオードブリッジを構成する各ダイオードは、順方向電圧Ｖｆを有する。実施の形態４における放電加工機は、図７に示される電流検出回路３を有し、その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００７８】
第１整流回路２８は、入力側が抵抗１２の両端に並列接続され、出力側が直流電源１４に接続されている。第２整流回路２９は、入力側が抵抗１２の両端に並列接続され、出力側が制御装置４に接続されている。
【００７９】
第１整流回路２８により、クランプ電圧Ｖｃは、加工電流Ｉｓの流れる方向によらず、Ｖｃ＝Ｖｄｄ＋２×Ｖｆの関係を満たして、一定に保たれる。また、第２整流回路２９により、電流検出回路３の出力極性が固定される。そのため、電流検出回路３は、加工電流Ｉｓが交流であったとしても、そのパルス幅ｔｏｎを検出することができる。
【００８０】
第２整流回路２９の出力と直流電源１４との間にダイオード１３が接続された構成であっても、電流検出回路３は検出電圧Ｖｓをクランプできる。しかし、その場合、クランプ電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝Ｖｄｄ＋３×Ｖｆの関係を有する。実施の形態４における電流検出回路３と比較して、１つのダイオードが有する順方向電圧Ｖｆだけ、クランプ電圧Ｖｃが高くなる。そのため、カレントトランス１１が磁気飽和せずに検出できる加工電流Ｉｓのパルス幅ｔｏｎの上限値が小さくなる。
【００８１】
実施の形態４においては、電流検出回路３は、第２整流回路２９で検出電圧Ｖｓを整流しているが、第２整流回路２９に代えて、制御装置４が接続されてもよい。その場合、制御装置４は、抵抗１２の両端電圧である検出電圧Ｖｓの極性に基づき、加工電流Ｉｓの極性を検出することが可能になる。
【００８２】
実施の形態４では、第１整流回路２８の出力に、直接、直流電源１４が接続される例が示された。しかし、電流検出回路３は、直流電源１４と第１整流回路２８との間に、実施の形態２に示されるツェナーダイオード１７、または実施の形態３に示されるシャントレギュレータ２１を有するクランプ電圧生成回路２０が接続されてもよい。
【００８３】
以上をまとめると、実施の形態４における放電加工機の電流検出回路３は、ダイオードブリッジからなり、入力側が抵抗１２の両端に並列接続され、出力側が直流電源１４に接続される整流回路をさらに含む。実施の形態４において、整流回路は第１整流回路２８である。
【００８４】
以上の構成により、放電加工機は、加工電流Ｉｓの極性のよらず、検出電圧ＶｓをＶｄｄ＋２×Ｖｆに制限できる。
【００８５】
実施の形態４における電流検出回路３は、ダイオードブリッジからなり、入力側が抵抗１２の両端に並列接続され、出力側が直流電源１４に接続される整流回路をさらに含む。実施の形態４において、整流回路は第１整流回路２８である。
【００８６】
以上の構成により、電流検出回路３は、加工電流Ｉｓの極性のよらず、検出電圧ＶｓをＶｄｄ＋２×Ｖｆに制限できる。
【００８７】
重複する効果の記載は省略するが、実施の形態４における放電加工機は、実施の形態１と同様の効果も奏する。また、放電加工機は、形彫放電加工機を一例として説明したが、ワイヤ放電加工機であっても、上記と同様の効果を奏する。
【００８８】
＜実施の形態５＞
上記の実施の形態１から４において、電流検出回路３が放電加工機に設けられる例が示されたが、電流検出回路は別の装置に設けられる場合であっても上記と同様の効果を奏する。図８は、実施の形態５における別の装置に設けられた電流検出回路３Ａの構成を示す回路図である。電流検出回路３Ａは、実施の形態１に記載された回路構成と、制御装置４Ａとを有する。パルス電源２Ａは、負荷１Ａに接続され、パルス電流Ｉｓを流すためのパルス電圧を出力する。電流検出回路３Ａは、パルス電源２Ａと負荷１Ａとの間を接続する配線１０Ａに直列に接続される。制御装置４Ａは、配線１０Ａに流れるパルス電流Ｉｓに応じて抵抗１２に生じる検出電圧Ｖｓを検出する。制御装置４Ａは、検出電圧Ｖｓに基づき、パルス電源２Ａの駆動を制御する。電流検出回路３Ａは、カレントトランス１１の磁気飽和を抑制し、検出対象のパルス電流Ｉｓのパルス幅によらず、パルス電流Ｉｓを検出することができる。また、電流検出回路３Ａは、パルス電流Ｉｓが流れる配線１０と検出電圧Ｖｓを検出する回路との絶縁を確保しながら、低損失にパルス電流Ｉｓを検出することができる。
【００８９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【００９０】
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００９１】
１  工具電極、２  加工電源、３  電流検出回路、４  制御装置、８  加工対象物、１０  配線、１１  カレントトランス、１３  ダイオード、１４  直流電源、１７  ツェナーダイオード、２１  シャントレギュレータ、２８  第１整流回路。
【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】
2019147195.tif 000009
【図８】
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