(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電毎に正常放電か異常放電かを検出し、前記正常放電と前記異常放電とに基づいて正常放電状態と異常放電状態を判別して、前記正常放電状態の後に前記異常放電状態になったときは初期の推定される正常放電が発生する可能性がある最小の時間幅である限界値以下の設定可能なオフ時間の下限値である基準値から連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態を回避するのに間に合うように加工間隙を絶縁回復させることができる必要最低限十分大きい時間幅までオフ時間を拡大し得る２の倍数倍である１６倍〜３２倍の第１の倍率で現在設定されているオフ時間を拡大させ、連続して前記異常放電状態になったときは前記第１の倍率よりも小さい第２の倍率である２倍の倍率で現在設定されているオフ時間をさらに拡大させ、前記異常放電状態の後に前記正常放電状態になったときは前記第１の倍率で現在設定されているオフ時間を縮小させ、連続して前記正常放電状態になったときは前記第２の倍率で現在設定されているオフ時間をさらに縮小させるようにオフ時間を変更制御する形彫放電加工方法。
【請求項２】
前記正常放電状態の後に一発の前記異常放電が検出されたときには前記異常放電状態と判断して前記第１の倍率で現在設定されているオフ時間を拡大させることを特徴とする請求項１に記載の形彫放電加工方法。
【請求項３】
前記異常放電状態の後に一発の前記正常放電が検出されたときには前記正常放電状態と判断して前記第１の倍率で現在設定されているオフ時間を縮小させることを特徴とする請求項１に記載の形彫放電加工方法。
【請求項４】
初期の推定される正常放電が発生する可能性がある最小の時間幅である限界値以下の設定可能なオフ時間の下限値である基準値を設定する基準値設定装置と、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置と、前記正常放電と前記異常放電の発生状態に基づく正常放電状態または異常放電状態に対応して前記正常放電状態の後に前記異常放電状態になったときは前記基準値から連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態を回避するのに間に合うように加工間隙を絶縁回復させることができる必要最低限十分大きい時間幅までオフ時間を拡大し得る２の倍数倍である１６倍〜３２倍の第１の倍率で現在設定されているオフ時間を拡大させ、連続して前記異常放電状態になったときは前記第１の倍率よりも小さい第２の倍率である２倍の倍率で現在設定されているオフ時間をさらに拡大させ、前記異常放電状態の後に前記正常放電状態になったときは前記第１の倍率で現在設定されているオフ時間を縮小させ、連続して前記正常放電状態になったときは前記第２の倍率で現在設定されているオフ時間をさらに縮小させるようにオフ時間を変更する制御装置と、を備えた形彫放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工間隙の状態に対応して加工条件を変更制御する適応制御方法および適応制御装置に関する。特に、加工間隙に発生する放電毎に放電状態を検出し、放電状態に基づいて加工間隙の状態を判別して、加工間隙の状態に対応してオフ時間を変更制御する形彫放電加工方法および形彫放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工では、工具電極と被加工物とで形成される加工間隙に繰返し放電を発生させて間欠的にパルス状の放電電流を供給して、放電エネルギによって被加工物を加工する。電気的加工条件として設定されたオン時間（放電時間）が経過して放電電流パルスの供給が中断された後に、設定されたオフ時間（休止時間）の間に加工間隙を消イオン化して絶縁回復させてから再び加工間隙に電圧を印加して次の放電電流パルスを供給するようにされている。
【０００３】
したがって、加工間隙の消イオン化が十分でなく絶縁回復していないと、放電発生後に加工間隙の電圧が加工に寄与する正常な過渡アーク放電状態における電圧に比べて低い電圧まで降下して加工間隙に大きい電流密度の電流が流れて持続アーク放電状態になる、いわゆるアーク放電を発生させる。加工間隙がさらに悪化している状態では、加工間隙に電圧を印加してから無負荷電圧に達した直後あるいは無負荷電圧に達する前に正常に火花放電が発生しないまま放電電流が流れてしまう。
【０００４】
このような異常放電は、被加工物の加工面にアーク痕と称される望ましくない放電痕を残す有害な放電である。また、アーク放電が発生した後に加工間隙が十分に絶縁回復していない状態が続くと、このようなアーク放電が連続して発生し続ける連続アーク放電に至る。連続アーク放電が起こると、加工が進行しなくなるだけではなく、工具電極を溶解させて異常消耗が生じたり、被加工物の加工面に回復不能の損傷を与えて加工の失敗に至る。また、前の放電点と近似した位置に次の放電が発生しやすくなり、集中放電に陥って工具電極や被加工物に損傷を与えるおそれがある。そのため、連続アーク放電や集中放電は、絶対に回避しなければならない。以下、連続アーク放電や集中放電が発生している加工状態を、異常放電が加工結果に重大な影響を与える程度に多発している加工状態を含めて異常加工状態という。
【０００５】
異常加工状態に陥らないようにするために、常に加工間隙の消イオン化を十分に行なえる安全な長めのオフ時間が設定される。しかしながら、オフ時間が同じ値であっても、加工間隙の絶縁回復の状況は変化していて、加工間隙における加工屑やタールのような油系放電加工液の分解生成物が発生する量や排出状態によって、あるいは加工面積や加工深さによって、異常加工状態に進展する場合と単に異常放電が散発しているに過ぎない場合がある。異常放電が散発している加工状態では、加工に寄与しない無効放電が存在するものの、加工結果に対する影響は殆んどない。したがって、オフ時間は、必要以上に長く設定されている状況にある。
【０００６】
オフ時間が長ければ長いほど加工を休止している時間が長くなるのであるから、それだけ余計に加工時間が長くかかることになり、加工効率があまりよくない状態にある。また、特に工具電極がグラファイトの場合は、オフ時間が短いとパイロカーボンの付着によってアーク放電が誘発されやすく、言い換えれば耐アーク性が小さいので、オフ時間はより長く設定されており、設定されているオン時間に対してほぼ同じ長さのオフ時間が設定されているのが実情である。
【０００７】
オフ時間は、基本的に加工間隙の絶縁回復をさせるための時間であるので、オン時間を長くするほどオフ時間も長くする必要がある。したがって、同じ加工エネルギで加工しようとするならば、ピーク電流値を高くオン時間を短くするようにしてオフ時間をできる限り短くし、オン時間とオフ時間が短くなることによって放電の繰返し周波数を高めて加工速度を速くするようにすることが有利である。そのため、加工効率を向上させようとする場合は、オン時間とオフ時間がより短くなるように設定される。
【０００８】
しかしながら、電極消耗率が０．１％以下のいわゆる電極無消耗加工を実施する場合は、よく知られているように、ピーク電流値に対して所定割合以上の長いオン時間を有する放電電流パルス、いわゆるロングパルスを供給する必要があるので、オフ時間も長くせざるを得ない。そのため、加工時間がより長くなる。
【０００９】
特に、工具電極がグラファイトの場合は、工具電極が銅の場合に比べてオン時間をより長くする必要があるので、オフ時間もそれだけ長く設定しなければならないが、それでは加工時間がかかり過ぎてしまい、現在の加工時間に対する要求を満足することができなくなってきている。その結果、グラファイト電極が銅電極に比べて成形しやすいとか熱変形に強いといった多くの利点があるにも関わらず、電極無消耗加工ではグラファイト電極の使用が避けられる傾向にある。
【００１０】
そこで、電気的加工条件として良好な加工間隙の状態で正常加工状態を維持できるオフ時間を初期値として設定し、放電状態（以下、放電一発毎の放電の状態を示す）を検出して加工間隙の状態（加工状態）を判別して、異常放電が発生したとき、あるいは異常放電が多発しているときは、初期値を基準値としてオフ時間を段階的に拡大（延長、増大）させ、正常放電が発生したとき、あるいは正常放電が多発しているときは、オフ時間を段階的に縮小（短縮、減少）させて基準値に戻るように、オフ時間を変更制御することが行なわれている。
【００１１】
加工間隙の状態の変化に対応してオフ時間を設定することによって、異常加工状態を回避しながら全体的に放電を休止している時間を短くすることができるので、加工時間を短縮することができる。放電状態は、放電電圧（加工電圧）、加工間隙の無負荷電圧、無負荷時間（放電遅れ時間）、放電電圧の高周波成分、平均加工電流値、ピーク電流値のようなパラメータに基づいて検出することができる。また、所定の期間における加工間隙の状態は、平均加工電圧や正常放電の発生率を示す有効放電率によって判別することができる。
【００１２】
しかしながら、加工間隙の状態に対応してオフ時間を段階的に拡大または縮小する方法は、初期値として設定される基準値となるオフ時間が始めから長過ぎると、基準値よりも相当短いオフ時間で良好な放電が維持できるにも関わらず、必要以上に長いオフ時間で加工することになるので加工効率を向上させることができない。一方、オフ時間の基準値が短過ぎると、急速に進展する異常加工状態を確実に回避するためにオフ時間を拡大する時間幅を相当大きくしなければならず、加工間隙の消イオン化が進んで絶縁回復した後にオフ時間を基準値に戻すまでに時間がかかり、オフ時間が必要以上長い値で加工する期間が長くなる。したがって、基準値となるオフ時間の初期値を適切な値に設定するためには、相当の熟練が要求される。
【００１３】
また、加工屑やタールのような油系放電加工液の分解生成物が発生する量や排出状態、加工面積または加工深さ、あるいは工具電極に付着するパイロカーボンの状況に対応して加工間隙の状態は変化しており、異常放電の発生しやすさは時間とともに変動する。そのため、オフ時間の基準値が加工の初期の段階で適切な値に設定されたとしても、加工の進行具合によって不適切な値になるおそれがある。
【００１４】
特許文献１に開示される放電加工方法は、適当なオフ時間の初期値で加工を始めて、正常放電が発生したときや正常放電が多発している正常放電状態のときはオフ時間を１ステップ縮小させ、正常放電状態が続くときはさらに１ステップ縮小させる一方、異常放電が発生したとき、あるいは異常放電が多発している異常放電状態のときは、オフ時間を一旦急激に相当長い安全値（最大値）まで拡大させてから単位時間毎に１ステップずつ段階的に縮小させていき、最終的に変更前のオフ時間から１ステップ拡大した値になるようにオフ時間を変更制御している。
【００１５】
したがって、特許文献１の放電加工方法によると、正常放電状態であるときは、オフ時間がスイッチで設定可能な最小値まで縮小することが可能であり、異常放電状態であるときは、オフ時間が一旦安全な最大値まで拡大されるので、難しい基準値の設定が不要であるとともに、異常加工状態を回避しつつ、加工時間を短縮することができる。
【００１６】
しかしながら、異常放電状態になったときにオフ時間を最大値まで拡大するが、オフ時間が延びきった状態を避けるためにオフ時間を最大値まで拡大した後に加工間隙の状態と無関係に単位時間毎に１ステップずつ縮小していき変更前のオフ時間から１ステップ増加したオフ時間に設定するようにする必要があるので、加工間隙の状態と無関係にオフ時間を縮小している期間中に再び異常放電状態になる可能性があり、異常放電状態を解消することができずに連続アーク放電や集中放電のような異常加工状態を回避できないおそれがある。
【００１７】
また、オフ時間を拡大前の値に急激に戻すと繰返し異常放電状態になって制御が安定しないから、オフ時間を最大値に拡大したときの時間幅よりも相当短い単位時間幅で最大値から１ステップずつ徐々に縮小していく必要があるので、オフ時間を拡大前の値に戻すまでに比較的時間を要する。そのため、オフ時間が過度に長い状態で加工する期間が長くなって、余計に加工時間がかかってしまう。このとき、万一、最大値まで拡大されたオフ時間で異常放電状態を解消することができない場合は加工を継続することができなくなるので、オフ時間の最大値は極端に長い安全値にされるから、オフ時間を拡大前の値に戻すまでに相当時間がかかり、加工時間の損失は大きい。
【００１８】
特許文献２に開示される放電加工方法および装置は、オフ時間を連続して拡大または縮小するときを含めてオフ時間の拡大または縮小したときに制御回数を１回として計数し、計数した制御回数に基づいて基準値を所定の単位時間幅で変更設定することができるようにしている。制御回数はオフ時間の変更制御がハンチングしているかどうかを示し、オフ時間の変更制御が振動的であるかどうかは間接的に加工が安定しているかどうかを表わしているので、結果的に加工間隙の状態が良好であるときは基準値が短くされて加工時間が短縮され、加工間隙の状態が悪化しているときは基準値が長くされて異常加工状態が解消される。
【００１９】
特許文献２の発明は、オフ時間の拡大と縮小とが振動的に繰り返されることによって異常放電が多発するオフ時間の領域で加工を継続する期間が長くなることを避けるものであるので、オフ時間を拡大する単位時間幅よりも縮小する単位時間幅を十分に短くするとともにオフ時間の基準値を変更設定するようにして制御が振動的にならないオフ時間で加工を続けるようにしている。また、オフ時間を拡大する単位時間幅よりも制御回数に基づいて基準値を変更する所定の単位時間幅を長くすることによって、制御が振動的にならない状態で加工時間を比較的短くすることができる。
【００２０】
【特許文献１】特公昭５７−３６０９６号公報
【特許文献２】特許第２５６４３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
オフ時間を拡大する単位時間幅が短いと、急速に進展する異常加工状態の回避が間に合わなくなって、加工の失敗のおそれがある。したがって、オフ時間を拡大する単位時間幅を大きくしてオフ時間を大幅に拡大しなければならない。オフ時間の変更制御が振動的にならないようにするためにオフ時間を拡大する単位時間幅に対してオフ時間を縮小する単位時間幅が十分に短くされるので、一時的に長くなり過ぎたオフ時間を基準値に戻すまでに相当の時間を要し、基準値から離れた長いオフ時間で加工している期間が長くなる。長いオフ時間で加工している期間における加工時間の損失は、短期間の視点では大した時間の損失ではないが、加工全体の加工時間で見ると加工時間が相当余計にかかっている。したがって、加工時間を短縮できる余地がある。
【００２２】
ところで、オフ時間は、加工間隙の絶縁回復に必要な時間であるから、限界値が存在する。オフ時間の限界値は、僅かでも正常放電が発生する可能性がある最小の時間幅であり、正常放電が発生し得る程度に加工間隙が絶縁回復するために最低限要求される休止時間幅である。したがって、オフ時間が限界値よりも小さい値であるときは、必ず異常放電が発生する。そのため、オフ時間が限界値または限界値より僅かに大きい値（以下、限界近接値という）に設定されるときは、異常放電が発生する確率が極めて高く、連続アーク放電になりやすい。オフ時間の限界値は、工具電極と被加工物の材質のような加工要求、オン時間のような電気的加工条件、加工屑を含む加工間隙の分解生成物が発生する量や排出状態、または加工面積と加工深さによって異なり、加工の進行にともなって変動する。
【００２３】
基準値を変更するとき、オフ時間の変更制御が振動的にならないようにするためには、安全を考慮して加工が安定する比較的長いオフ時間であるように基準値が設定されるように制御せざるを得ない。具体的には、オフ時間の基準値が限界近接値に設定されると、異常放電が多発することでオフ時間を変更制御する制御回数が増加するので、オフ時間の基準値が限界値よりも十分離れた長い値に再設定される。そのため、安定した加工が続けられる反面、実際にはより短いオフ時間で十分に加工を継続することができるにも関わらず、長めのオフ時間で相当長期間加工を続けることになる。したがって、加工時間を短縮できる余地がある。
【００２４】
本発明は、上記課題に鑑みて、加工を失敗させたり、工具電極や被加工物に損傷を与える連続アーク放電や集中放電のような異常加工状態を確実に回避させて安全に加工しながら、加工時間を短縮して加工効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の形彫放電加工方法は、上記課題を解決するために、放電毎に正常放電か異常放電かを検出し、正常放電と異常放電とに基づいて正常放電状態と異常放電状態を判別して、正常放電状態の後に異常放電状態になったときは初期の推定される正常放電が発生する可能性がある最小の時間幅である限界値以下の設定可能なオフ時間の下限値である基準値から連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態を回避するのに間に合うように加工間隙を絶縁回復させることができる必要最低限十分大きい時間幅までオフ時間を拡大し得る２の倍数倍である１６倍〜３２倍の第１の倍率で現在設定されているオフ時間を拡大させ、連続して異常放電状態になったときは第１の倍率よりも小さい第２の倍率である２倍の倍率で現在設定されているオフ時間をさらに拡大させ、異常放電状態の後に正常放電状態になったときは第１の倍率で現在設定されているオフ時間を縮小させ、連続して正常放電状態になったときは第２の倍率で現在設定されているオフ時間をさらに縮小させるようにオフ時間を変更制御するようにする。
【００２６】
好ましくは、正常放電状態の後に一発異常放電が検出されたときには異常放電状態と判断して第１の倍率で現在設定されているオフ時間を拡大させる。また、異常放電状態の後に一発正常放電が検出されたときには正常放電状態と判断して第１の倍率で現在設定されているオフ時間を縮小させる。
【００２７】
本発明の形彫放電加工装置は、初期の推定される正常放電が発生する可能性がある最小の時間幅である限界値以下の設定可能なオフ時間の下限値である基準値を設定する基準値設定装置と、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置と、正常放電と異常放電の発生状態に基づく正常放電状態または異常放電状態に対応して正常放電状態の後に異常放電状態になったときは前記基準値から連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態を回避するのに間に合うように加工間隙を絶縁回復させることができる必要最低限十分大きい時間幅までオフ時間を拡大し得る２の倍数倍である１６倍〜３２倍の第１の倍率で現在設定されているオフ時間を拡大させ、連続して異常放電状態になったときは第１の倍率よりも小さい第２の倍率である２倍の倍率で現在設定されているオフ時間をさらに拡大させ、異常放電状態の後に正常放電状態になったときは第１の倍率で現在設定されているオフ時間を縮小させ、連続して正常放電状態になったときは第２の倍率で現在設定されているオフ時間をさらに縮小させるようにオフ時間を変更する制御装置と、を備える。
【００２８】
好ましくは、オフ時間の初期値を設定する初期値設定装置を設ける。
【００２９】
言い換えると、本発明の形彫放電加工装置は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置と、正常放電と異常放電とに基づいて正常放電状態か異常放電状態かを判別する判別装置と、正常放電状態の後に異常放電状態になったときは第１の倍率でオフ時間を拡大させ、連続して異常放電状態になったときは第１の倍率よりも小さい第２の倍率でオフ時間をさらに拡大させ、異常放電状態の後に正常放電状態になったときは第１の倍率でオフ時間を縮小させ、連続して正常放電状態になったときは第２の倍率でオフ時間をさらに縮小させるようにオフ時間を変更するパルス制御装置と、を備える。
【００３１】
言い換えると、本発明の放電加工方法は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出して、異常放電の発生状態に基づく異常放電状態のときにオフ時間を拡大させ、正常放電の発生状態に基づく正常放電状態のときにオフ時間を縮小させるようにオフ時間を変更する形彫放電加工方法において、オフ時間を縮小した後にオフ時間を拡大するときは第１の倍率でオフ時間を拡大させ、オフ時間を連続的に拡大するときは第１の倍率よりも小さい第２の倍率でさらにオフ時間を拡大させ、オフ時間を拡大した後にオフ時間を縮小するときは第１の倍率でオフ時間を縮小させ、オフ時間を連続的に縮小するときは第２の倍率でさらにオフ時間を縮小させるようにオフ時間を変更制御するようにする。
【００３２】
また、言い換えると、本発明の形彫放電加工装置は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置と、異常放電の発生状態に基づく異常放電状態のときにオフ時間を拡大させ、正常放電の発生状態に基づく正常放電状態のときにオフ時間を縮小させるようにオフ時間を変更するとともに、オフ時間を縮小した後にオフ時間を拡大するときは第１の倍率でオフ時間を拡大させ、オフ時間を連続的に拡大するときは第１の倍率よりも小さい第２の倍率でさらにオフ時間を拡大させ、オフ時間を拡大した後にオフ時間を縮小するときは第１の倍率でオフ時間を縮小させ、オフ時間を連続的に縮小するときは第２の倍率でさらにオフ時間を縮小させるようにオフ時間を変更制御する制御装置と、を備える。
【００３３】
好ましくは、オフ時間の下限値を設定する基準値設定装置を設ける。また、オフ時間の初期値を設定する初期値設定装置を設ける。
【００３４】
本発明の形彫放電加工方法は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出し、正常放電と異常放電とに基づいて正常放電状態と異常放電状態を判別して、正常放電状態の後に異常放電状態になったときは第１の時間幅でオフ時間を拡大させ、連続して異常放電状態になったときは第１の時間幅よりも短い第２の時間幅でオフ時間をさらに拡大させ、異常放電状態の後に正常放電状態になったときは第１の時間幅でオフ時間を縮小させ、連続して正常放電状態になったときは第２の時間幅でオフ時間をさらに縮小させるようにオフ時間を変更制御するようにすることができる。
【００３５】
好ましくは、正常放電状態の後に一発異常放電が検出されたときには異常放電状態と判断して第１の時間幅でオフ時間を拡大させる。また、異常放電状態の後に一発正常放電が検出されたときには正常放電状態と判断して第１の時間幅でオフ時間を縮小させる。
【００３６】
本発明の形彫放電加工装置は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置と、正常放電と異常放電の発生状態に基づく正常放電状態または異常放電状態に対応して正常放電状態の後に異常放電状態になったときは第１の時間幅でオフ時間を拡大させ、連続して異常放電状態になったときは第１の時間幅よりも短い第２の時間幅でオフ時間をさらに拡大させ、異常放電状態の後に正常放電状態になったときは第１の時間幅でオフ時間を縮小させ、連続して正常放電状態になったときは第２の時間幅でオフ時間をさらに縮小させるようにオフ時間を変更する制御装置と、を備えるようにすることができる。
【００３７】
好ましくは、オフ時間の下限値を設定する基準値設定装置を設ける。また、オフ時間の初期値を設定する初期値設定装置を設ける。
【００３８】
本発明の形彫放電加工装置は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置と、正常放電と異常放電とに基づいて正常放電状態か異常放電状態かを判別する判別装置と、正常放電状態の後に異常放電状態になったときは第１の時間幅でオフ時間を拡大させ、連続して異常放電状態になったときは第１の時間幅よりも短い第２の時間幅でオフ時間をさらに拡大させ、異常放電状態の後に正常放電状態になったときは第１の時間幅でオフ時間を縮小させ、連続して正常放電状態になったときは第２の時間幅でオフ時間をさらに縮小させるようにオフ時間を変更するパルス制御装置と、を備えるようにすることができる。
【００３９】
好ましくは、オフ時間の下限値を設定する基準値設定装置を設ける。また、オフ時間の初期値を設定する初期値設定装置を設ける。
【００４０】
本発明の形彫放電加工方法は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出して、異常放電の発生状態に基づく異常放電状態のときにオフ時間を拡大させ、正常放電の発生状態に基づく正常放電状態のときにオフ時間を縮小させるようにオフ時間を変更する形彫放電加工方法において、オフ時間を縮小した後にオフ時間を拡大するときは第１の時間幅でオフ時間を拡大させ、オフ時間を連続的に拡大するときは第１の時間幅よりも短い第２の時間幅でさらにオフ時間を拡大させ、オフ時間を拡大した後にオフ時間を縮小するときは第１の時間幅でオフ時間を縮小させ、オフ時間を連続的に縮小するときは第２の時間幅でさらにオフ時間を縮小させるようにオフ時間を変更制御するようにすることができる。
【００４１】
本発明の形彫放電加工装置は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置と、異常放電の発生状態に基づく異常放電状態のときにオフ時間を拡大させ、正常放電の発生状態に基づく正常放電状態のときにオフ時間を縮小させるようにオフ時間を変更するとともに、オフ時間を縮小した後にオフ時間を拡大するときは第１の時間幅でオフ時間を拡大させ、オフ時間を連続的に拡大するときは第１の時間幅よりも短い第２の時間幅でさらにオフ時間を拡大させ、オフ時間を拡大した後にオフ時間を縮小するときは第１の時間幅でオフ時間を縮小させ、オフ時間を連続的に縮小するときは第２の時間幅でさらにオフ時間を縮小させるようにオフ時間を変更制御する制御装置とを、備えるようにすることができる。
【００４２】
好ましくは、オフ時間の下限値を設定する基準値設定装置を設ける。また、オフ時間の初期値を設定する初期値設定装置を設ける。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の形彫放電加工方法および形彫放電加工装置は、異常放電状態になったときに第１の倍率または第１の時間幅でオフ時間を急速に大幅に拡大するので、異常放電状態から連続アーク放電や集中放電のような異常加工状態に進展することを確実に回避することができる。
【００４４】
第１の倍率または第１の時間幅は、絶縁回復に必要最低限の十分長いオフ時間にし得る倍率または時間幅である。本発明は、オフ時間を連続的に段階的に拡大するので、第１の倍率は、連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態が回避するのに間に合う必要最低限の時間幅までオフ時間を拡大し得る倍率または時間幅である。
【００４５】
そのため、これまでは加工が不安定であるとみなされて避けられてきた限界値付近のオフ時間で加工しても、加工が失敗したり、加工が進行しなくなることがない。その結果、オフ時間を変更制御する基準値を限界値に設定することができ、異常加工状態を確実に回避させながら、加工時間を短縮して加工効率を向上させることができる。
【００４６】
異常加工状態が連続するときは、第１の倍率よりも小さい第２の倍率または第１の時間幅よりも短い第２の時間幅で連続して段階的にオフ時間を拡大させる。第２の倍率は、可能な限り小さい値である。また、第２の時間幅は、第１の時間幅の半分以下であり、第１の時間幅が第２の時間幅の倍数である。
【００４７】
したがって、第１の倍率または第１の時間幅でオフ時間を拡大しても異常放電状態が解消しない場合に、オフ時間を安全な値まで連続的に急速に拡大でき、異常加工状態の回避に間に合う。したがって、第１の倍率または第１の時間幅で拡大される時間幅を必要最低限の長さにすることでき、長めのオフ時間で加工する期間がより短くなる。その結果、異常加工状態を確実に回避させながら、加工時間を短縮して加工効率を向上させることができる。
【００４８】
また、第２の倍率または第２の時間幅は小さいので、オフ時間が連続的に拡大しても必要以上大きな時間幅に再設定しないので、オフ時間を過度に拡大し過ぎることがない。言い換えれば、加工状態を正常放電状態に移行させることができる可能な限り短いオフ時間になるように高速にオフ時間を拡大することできる。その結果、異常加工状態を確実に回避させながら、加工時間を短縮して加工効率を向上させることができる。
【００４９】
正常放電状態になったときは、オフ時間を拡大したときの第１の倍率または第１の時間幅でオフ時間を急速に大幅に縮小するので、オフ時間を拡大する前の値または拡大前の値に近い値に戻される。したがって、長めのオフ時間で加工している期間が短くなる。その結果、加工時間をより短縮して加工効率を向上させることができる。
【００５０】
正常放電状態が連続するときは、第１の倍率よりも小さい第２の倍率または第１の時間幅よりも短い第２の時間幅で連続して段階的にオフ時間を縮小させる。したがって、オフ時間を限界値に漸次近付けていくので、限界値付近のオフ時間で加工する期間を長くすることができる。また、オフ時間を徐々に限界値に近付けることで、比較的制御が安定する。その結果、異常加工状態を確実に回避させながら、加工時間を短縮して加工効率を向上させることができる。
【００５１】
そして、このように構成された本発明の形彫放電加工方法および形彫放電加工装置によると、オフ時間の限界値が加工の進行にともなって変動しても、確実に異常加工状態に陥ることを回避させながら、変動する限界値に対応してオフ時間を限界値に近付けるように変更制御することができる。そのため、加工屑の量や分解生成物の発生のような環境の変化、工具電極に付着するパイロカーボンの成長、加工面積または加工深さの変化に対応して、長めのオフ時間で加工する期間を可能な限り短くし、限界値付近のオフ時間で加工する期間を長くすることができ、加工時間をより短縮して加工効率を向上させることができる。その他の本発明の形彫放電加工方法および形彫放電加工装置におけるいくつかの有利な点は、発明の実施の形態の説明において詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
図１に、本発明の第１の実施の形態の形彫放電加工装置が示される。放電加工回路は、工具電極と被加工物との両極間（加工間隙）１に直列に接続される直流電源２、直流電源２と極間１との間に直列かつ互いに並列接続された複数のスイッチング素子３、スイッチング素子３に直列に接続される電流制限抵抗４、スイッチング素子３と電流制限抵抗４に直列に接続される逆流阻止ダイオード５でなる。互いに並列に接続されるスイッチング素子３と電流制限抵抗４と逆流阻止ダイオード５との複数の直列回路は、図示省略されている。必要に応じてインダクタンス素子のような素子を挿入することができる。極間電圧を検出する検出回路は、極間１に直列に接続される検出抵抗６を有する。
【００５３】
制御装置は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置１０と、検出装置１０からの正常放電と異常放電とに基づいて加工間隙の状態が正常放電状態か異常放電状態かを判別する判別装置２０と、判別装置２０で判別された加工間隙の状態に対応して設定されているオフ時間を変更制御するパルス制御装置３０と、パルス制御装置３０からの指令データに対応してスイッチング素子３をオンオフするゲート信号を出力するパルス発生装置４０と、を含んでなる。
【００５４】
ここで、正常放電は、正常な火花放電が発生して必要な過渡アーク電圧を維持している加工に寄与する放電である。異常放電は、主にアーク放電である。異常放電状態は、連続アーク放電や集中放電が発生する可能性のある加工間隙の状態であり、正常放電状態は、異常放電状態でない加工間隙の状態である。放電状態は、放電一発毎の放電時間中における放電の状態であり、正常放電か異常放電に分けられる。異常加工状態は、連続アーク放電や集中放電のように加工に重大な悪い影響を及ぼす加工状態である。
【００５５】
正常放電信号と異常放電信号は、検出装置１０から判別装置２０に出力される検出信号である。検出信号は、放電一発毎の放電状態を分別する信号である。したがって、１以上の検出信号に基づいて加工間隙の状態（加工状態）を判別することができる。正常放電状態信号と異常放電状態信号は、判別装置２０からパルス制御装置３０に出力される判別信号である。判別信号は、加工間隙の状態を分別する信号である。したがって、判別信号に基づいてオフ時間を変更制御することができる。
【００５６】
検出装置１０は、放電一発毎に極間電圧に基づいて放電状態を検出して、判別装置２０に検出信号として正常放電を示す正常放電信号（電圧レベル０）または異常放電を示す異常放電信号（電圧レベル１）を出力する。また、検出装置１０は、放電一発毎に極間電圧に基づいて極間１に放電が発生したことを検出して、放電が発生したことを示す放電開始信号をパルス発生装置４０に出力する。検出装置１０は、広義には、検出抵抗６を含む極間電圧を検出する検出回路と、タイミングパルス発生装置５０と、基準電圧発生装置６０と、検出レベル設定装置７０を含む。
【００５７】
検出装置１０は、検出回路で検出される極間電圧を入力するとともに、基準電圧発生装置６０から出力される第１の基準電圧（アークレベル）を入力して、極間電圧と第１の基準電圧とを比較する。検出装置１０は、放電一発毎に極間電圧と第１の基準電圧を比較して、極間電圧が第１の基準電圧以下であるときに異常放電信号を出力する。検出装置１０は、放電一発毎に正常放電か異常放電かを検出する構成であるので、加工間隙の状態を直接かつ短時間に検知することを可能にする。そのため、検出装置１０は、異常加工状態が発生する前に異常放電状態を解消するようにオフ時間を変更制御する方法に有益である。
【００５８】
検出装置１０は、基準電圧発生装置６０から出力される無負荷電圧より数Ｖ僅かに低く第１の基準電圧よりも高い第２の基準電圧（放電開始レベル）を入力して、極間電圧と第２の基準電圧とを比較する。検出装置１０は、極間１に電圧が印加されてから所定時間経過した以降で極間電圧が第２の基準電圧以下であるときに電圧降下を検出して、放電が発生したことを示す放電開始信号を出力する。
【００５９】
タイミングパルス発生装置５０は、極間１に電圧を印加するためのスイッチング素子３をオンするゲート信号を入力して、極間１に電圧が印加されてから第１の時間後に電圧印加信号を出力する。第１の時間（時間幅）は、正常放電において加工間隙に印加された電圧が第２の基準電圧まで立ち上がるのに十分な時間である。また、タイミングパルス発生装置５０は、ゲート信号が入力されなくなると同時に電圧印加信号の出力を停止する。
【００６０】
タイミングパルス発生装置５０は、電圧印加信号から第２の時間後に検出時期を決定する所定時間幅のタイミングパルス（チェックパルス）を出力する。タイミングパルスの時間幅は、検出信号を出力するために必要十分な長さである。放電状態を検出するためには、放電が発生した後の極間電圧と第１の基準電圧とを比較する必要がある。したがって、第２の時間（時間幅）は、正常放電時における無負荷時間よりも長く、電気的加工条件として設定されるオン時間よりも短い時間である。第２の時間は、詳しくは、正常放電のときの無負荷時間より僅かに長い時間である。
【００６１】
タイミングパルス発生装置５０は、最初のタイミングパルスを出力してから第３の時間後に次のタイミングパルスを出力して、それ以降同じようにして第３の時間毎にタイミングパルスを順次出力する。順次出力されるタイミングパルスの数は、オン時間と検出精度を考慮して適宜決められる。また、第３の時間（時間幅）は、検出精度を考慮して適宜決められるが、基本的には、タイミングパルスのパルス幅よりも短い時間である。
【００６２】
検出装置１０は、タイミングパルス発生装置５０からの電圧印加信号および検出時期を決定するタイミングパルスを入力して検出信号を出力する。検出装置１０は、タイミングパルス発生装置５０から出力される電圧印加信号が立ち上がったときに極間電圧が第１の基準電圧以下の場合は、異常放電を示す異常放電信号を出力する。また、各タイミングパルスを入力したときに極間電圧が第１の基準電圧以下のときは異常放電を示す異常放電信号を出力する。
【００６３】
放電時間（オン時間）を予め定められた短い時間で区分して複数の検出期間を設ける。検出装置１０は、検出期間における複数のタイミングパルスのタイミングで出力される異常放電信号をオアゲートを通して出力する。オアゲートを通った各検出期間の複数の異常放電信号は、アンドゲートを通して出力される。また、検出装置１０は、電圧印加直後の短い期間における異常放電信号と放電時間末期の短い期間における異常放電信号とをそれぞれその他の検出期間における異常放電信号とは別々に出力する。
【００６４】
検出装置１０は、別々に出力される電圧印加直後の短い期間における異常放電信号と、放電時間中の各検出期間における異常放電信号と、放電時間末期の短い期間における異常放電信号とをオアゲートを通して最終的に１つの異常放電信号を出力する。例えば、電圧印加直後は異常放電信号が出力されず、放電時間中の複数の検出期間のうちである検出期間にだけ異常放電信号が出力され、放電時間末期は異常放電信号が出力されない場合は、検出装置１０から判別装置２０に正常放電信号が出力される。
【００６５】
したがって、電圧印加直後または放電時間末期で異常放電信号が出力されるときは、複数の検出期間から異常放電信号が出力されなくても、最終的に異常放電信号が出力される。また、電圧印加直後と放電時間末期から異常放電信号が出力されないときは、複数の検出期間の全てから異常放電信号が出力されない限り、最終的に正常放電信号が出力される。
【００６６】
そのため、検出装置１０は、電圧印加直後または放電時間末期において極間電圧が第１の基準電圧を下回る場合は異常放電と検出し、放電時間中に電圧の高周波振動によって瞬間的に第１の基準電圧を下回ることがあっても異常放電として検出しない。また、平均電圧が第１の基準電圧を下回ることがあっても、異常放電として検出されるとは限らない。したがって、検出装置１０の構成は、単発放電における電圧パルスの電圧変化を正確に把握して正常放電と異常放電を検出することができ、擬似異常放電を排除する。その結果、検出装置１０は、誤検出が少なく異常放電の検出精度が比較的高精度である点で優れている。
【００６７】
検出装置１０は、電圧印加信号が出力されている間に極間電圧が第２の基準電圧以下になったときに、極間１に放電が発生したことを示す放電開始信号を出力する。したがって、放電開始信号は、極間１に印加した電圧が正常に無負荷電圧まで立ち上がらなかったときでも出力される。正常に無負荷電圧まで立ち上がらないときは、異常放電状態であるから、正常放電と異常放電を正確に計数するために放電開始信号が必要である。
【００６８】
検出レベル設定装置７０は、正常放電時における放電電圧は工具電極と被加工物の材質によって異なるので、基準電圧発生装置６０から出力される第１の基準電圧を工具電極と被加工物の材質に対応して設定する。好ましくは、検出レベル設定装置７０は、基準電圧発生装置６０から出力される第２の基準電圧を電気的加工条件として設定されるピーク電流値と無負荷電圧（電源電圧）に対応して設定する。
【００６９】
判別装置２０は、加工間隙に放電が発生する毎に検出装置１０から検出信号を入力して加工間隙の状態を示す判別信号を出力する。判別装置２０は、正常放電と異常放電に基づいて加工間隙の状態が正常放電状態か異常放電状態かを判別する。そして、正常放電状態であると判別されるときは、加工間隙の状態を示す判別信号として正常放電状態信号をパルス制御装置３０に出力する。また、異常放電状態であると判別されるときは、判別信号として異常放電状態信号をパルス制御装置３０に出力する。
【００７０】
検出装置１０からの検出信号は、放電一発毎の放電状態を示しているので、ある不特定の期間内における複数の検出信号によって加工間隙の状態を判別することができる。判別装置２０は、検出装置１０から入力されてくる正常放電信号と異常放電信号をそれぞれ計数することによって加工間隙の状態を判別する。
【００７１】
判別装置２０は、検出装置１０から出力される検出信号を正常放電信号と異常放電信号とに分けて計数して、それぞれのカウント値を記憶している。そして、判別装置２０は、検出装置１０から新しい検出信号を入力したときに、正常放電信号のカウント値（正常放電数）または異常放電信号のカウント値（異常放電数）がそれぞれ予め設定されたカウント値（判別基準値）に到達した場合は、判別信号として正常放電状態信号または異常放電状態信号をパルス制御装置３０に出力する。
【００７２】
具体的に、判別装置２０は、検出装置１０から出力される正常放電信号と異常放電信号をそれぞれカウンタに入力してカウント値を記憶する。また、判別装置２０は、異常放電信号が連続して入力される回数（連続異常放電数）を計数しており、そのカウント値が第１のリセット基準値（正常放電数リセット基準値）に到達したら正常放電数をリセットする。また、判別装置２０は、正常放電信号が連続して入力される回数（連続正常放電数）を計数しており、そのカウント値が予め設定された第２のリセット基準値（異常放電数リセット基準値）に到達したら異常放電数をリセットする。
【００７３】
判別装置２０は、オフ時間を設定可能な最小値から連続して段階的に拡大できる最大の段階数（ステップ数）だけ異常放電状態を判別する複数の第１の判別基準値（異常放電状態判別基準値）を有している。また、オフ時間を設定可能な最大値から最小値まで連続して段階的に縮小できる最大のステップ数だけ正常放電状態を判別する複数の第２の判別基準値（正常放電状態判別基準値）を有している。異常放電状態判別基準値と正常放電状態判別基準値は、基本的に、オフ時間を連続して拡大または縮小する各段階（ステップ毎）で値が順次大きくなるように設定されるが、隣り合うステップで同じ値が設定されてもよい。
【００７４】
判別装置２０は、オフ時間を連続して拡大または縮小している各ステップに対応する異常放電状態判別基準値と正常放電状態判別基準値を識別してセットできるように、連続して出力されている異常放電状態信号の出力数（連続拡大ステップ数）と正常放電状態信号の出力数（連続縮小ステップ数）をそれぞれ計数する。言い換えれば、判別装置２０は、オフ時間を拡大または縮小する以前にオフ時間をすでに何回連続して拡大または縮小しているかの連続数を記録している。
【００７５】
判別装置２０は、異常放電信号を入力したときは、異常放電信号のカウント値をカウントアップするとともに、記憶している連続拡大ステップ数から現在のステップに対応する異常放電状態判別基準値をセットする。判別装置２０は、セットした異常放電状態判別基準値と異常放電信号のカウント値とを比較する。カウント値が異常放電状態判別基準値に到達しているときは、異常放電状態信号を出力する。
【００７６】
第１の実施の形態の形彫放電加工装置では、オフ時間を最初に拡大するステップにおける異常放電状態判別基準値を１に設定している。したがって、正常放電状態の後に異常放電が一発でも発生すると異常放電状態判別基準値と一致して異常放電状態信号が出力される。オフ時間が比較的小さい時間幅であるときに異常放電が一発でも発生すると急速に異常加工状態に移行する可能性が高い。そのため、第１の実施の形態の形彫放電加工装置は、一発の異常放電で直ちにオフ時間を大幅に拡大して確実に異常加工状態を防止することができ、安全性が高い利点がある。
【００７７】
判別装置２０は、正常放電信号を入力したときは、正常放電信号のカウント値をカウントアップするとともに、記憶している連続縮小ステップ数から現在のステップに対応する正常放電状態判別基準値をセットする。判別装置２０は、セットした正常放電状態判別基準値と正常放電信号のカウント値とを比較する。カウント値が正常放電状態判別基準値に到達しているときは、正常放電状態信号を出力する。
【００７８】
第１の実施の形態の形彫放電加工装置では、オフ時間を最初に縮小するステップにおける正常放電状態判別基準値を１に設定している。したがって、異常放電状態の後に正常放電が一発でも発生すると正常放電状態判別基準値と一致して正常放電状態信号が出力される。オフ時間が相当大きい時間幅であるときは加工間隙の絶縁状態が回復している確率が高い。そのため、第１の実施の形態の形彫放電加工装置は、一発の正常放電で直ちに大幅にオフ時間を縮小してオフ時間を限界値付近の値にするので、加工時間を短縮して加工効率に優れる利点がある。
【００７９】
このように、判別装置２０は、単に正常放電と異常放電のカウント値や有効放電の発生頻度に基づいて加工間隙の状態または加工状態を判別する装置とは全く異なっている。判別装置２０は、オフ時間を連続して拡大または縮小していく各ステップで異なる値の複数の判別基準値を有していて、オフ時間が連続的に拡大または縮小されるステップ数が増えるに従ってオフ時間が拡大または縮小され難くされている。
【００８０】
また、判別装置２０は、異常放電または正常放電の連続性を検出している。したがって、異常放電または正常放電が単純に連続して発生しているときだけではなく、散発的に異常放電または正常放電が発生していても実質的に異常放電または正常放電が連続して発生しているとみなせるときであっても、異常放電状態と正常放電状態を判別することができる。そのため、パルス制御装置３０が、より的確にオフ時間の変更制御が行なえるように判別信号を出力することができ、安全性を確保しながら、長いオフ時間で加工する期間を可能な限り短縮することができる。
【００８１】
判別基準設定装置８０は、正常放電状態または異常放電状態を判別する複数の異常放電状態判別基準値と正常放電状態判別基準値をそれぞれ設定する。設定する複数の異常放電状態判別基準値と正常放電状態判別基準値の数は、オフ時間を設定可能な最小値から最大値の間で段階的に拡大または縮小できる最大のステップ数である。
【００８２】
異常放電判別基準値と正常放電判別基準値は、基本的に、オフ時間を段階的に拡大または縮小する各ステップで値が順次大きくなるように設定されるが、隣り合うステップで同じ値が設定されてもよい。好ましくは、工具電極の種類のデータを入力して、工具電極の種類に対応して各ステップの異常放電状態判別基準値と正常放電状態判別基準値を設定する。判別基準値を変更して設定することによって、実質的に制御方法を変更することができ、安全性と加工効率のバランスを調整することができる。
【００８３】
判別基準値設定装置８０は、正常放電数リセット基準値と異常放電数リセット基準値をそれぞれ設定する。正常放電のカウント値が異常放電数リセット基準値に到達したときは異常放電のカウント値がリセットされ、異常放電のカウント値が正常放電数リセット基準値に到達したときは正常放電のカウント値がリセットされる。したがって、正常放電数リセット基準値と異常放電数リセット基準値は、実質的に正常放電および異常放電の連続性の範囲を決定する。そのため、各リセット基準値を変更することによって制御方法を変更することができる。
【００８４】
パルス制御装置３０は、初期値設定装置９０で設定されたオフ時間を含む加工条件の初期値に基づいて指令データをパルス発生装置４０に出力する。パルス制御装置３０は、判別装置２０から判別信号を入力して、正常放電状態の後に異常放電状態になったときは絶縁回復に必要最低限の十分長いオフ時間にし得る第１の倍率（整数倍）で現在設定されているオフ時間を急激に拡大させ、連続して異常放電状態になったときは第１の倍率よりも小さい第２の倍率（整数倍）でオフ時間をさらに拡大させるように、パルス発生装置４０にオフ時間の指令データを出力する。
【００８５】
また、パルス制御装置３０は、異常放電状態の後に正常放電状態になったときは第１の倍率でオフ時間を縮小させ、連続して正常放電状態になったときは第２の倍率でオフ時間をさらに縮小させるように、パルス発生装置４０に指令データを出力する。以下、第１の倍率と第２の倍率は、百分率ではなく整数倍で表わされる。なお、オフ時間を所定の倍率で縮小させることは、現在設定されているオフ時間を倍率で除算して得られるオフ時間に変更することと同義である。
【００８６】
パルス制御装置３０は、判別装置２０から判別信号を入力して、正常放電状態信号と異常放電状態信号に分別して記憶装置に記憶させる。パルス制御装置３０は、記憶している判別信号と次に新しく入力されてくる判別信号に基づいて、正常放電状態の後に異常放電状態になったときは、第１の倍率で急激にオフ時間を拡大する。
【００８７】
第１の倍率は、最終的に連続アーク放電や集中放電のような異常加工状態を回避するために最低限必要なオフ時間が得られる倍率である。本発明は、オフ時間を連続的に段階的に拡大するので、オフ時間を拡大する最初のステップで次に絶対に異常放電が発生しないという状態まで加工間隙を回復させることができる値までオフ時間を拡大する必要はない。むしろ、オフ時間を設定可能な最大値まで拡大し過ぎると、必要以上にオフ時間が長くなって加工時間が余計にかかり、加工効率が低下する。
【００８８】
したがって、第１の倍率は、連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態が回避するのに間に合う必要最低限の時間幅までオフ時間を拡大し得る倍率である。具体的に、第１の倍率は、２の倍数倍（２Ｘ）、いわゆるバイナリ値である。実施の形態は、第１の倍率を１６倍〜３２倍に設定している。
【００８９】
パルス制御装置３０は、異常放電状態の後に異常放電状態になったときは、第１の倍率よりも小さい第２の倍率でオフ時間をさらに拡大させる。オフ時間を拡大しても異常放電状態が解消しない場合は、予め決められている連続数（ステップ数）または設定可能なオフ時間の最大値（上限値）の範囲内で加工間隙の状態が回復するまでオフ時間を第２の倍率で連続して段階的に拡大することができる。
【００９０】
必要最低限に十分大きい第１の倍率で拡大した後に異常放電状態が解消しないときは、オフ時間が限界値に対して相当長い値に設定されているから、オフ時間を拡大し過ぎないようにするために、オフ時間を連続的に段階的に拡大する第２の倍率は、可能な限り小さい倍率にされる。実施の形態では、第２の倍率は、バイナリ値の最小値である２倍に設定される。
【００９１】
パルス制御装置３０は、異常放電状態の後に正常放電状態になったときは、第１の倍率でオフ時間を縮小させる。異常放電状態になったときには、オフ時間は、少なくとも第１の倍率で拡大されている。したがって、オフ時間を拡大したときの倍率と同じ第１の倍率でオフ時間を縮小することで、オフ時間が限界値を下回ることなく、オフ時間を拡大前の値またはそれよりも僅かに近い値まで戻して、長めのオフ時間で加工する期間を短縮できる。
【００９２】
パルス制御装置３０は、正常放電状態の後に正常放電状態になったときは、小さい第２の倍率でオフ時間を縮小する。オフ時間を縮小しても異常放電状態にならない場合は、予め決められている連続数（ステップ数）または設定可能なオフ時間の最小値（下限値）の範囲内でオフ時間を第２の倍率で連続して段階的に縮小することができる。
【００９３】
第１の倍率でオフ時間を縮小すると、オフ時間が限界近接値まで戻されている可能性がある。加工の進行に対して限界値に大きな変化がないとすると、第１の倍率で縮小されたオフ時間をさらに第１の倍率で縮小した場合、オフ時間が限界値を下回って異常放電状態になるおそれがある。したがって、異常放電状態と正常放電状態を繰り返して制御が不安定になる。オフ時間を第２の倍率で段階的に縮小するようにする場合、限界値に近付くほど縮小する時間幅が小さくなるので、オフ時間は、連続的に段階的に縮小されるに従って漸次限界値に近付けられる。そのため、限界値付近のオフ時間で加工する期間を長くすることができる点で有益である。
【００９４】
初期値設定装置９０は、オフ時間を含む加工条件の初期値を設定する。設定されたピーク電流値、オン時間、オフ時間、無負荷電圧のような電気的加工条件は、パルス制御装置３０から指令データとしてパルス発生装置４０に出力される。また、基準値設定装置１００は、オフ時間の下限値である基準値を設定する。
【００９５】
パルス発生装置４０は、パルス制御装置３０から出力される電気的加工条件を示す指令データをセットする。パルス発生装置４０は、指令データに基づいて設定された電気的加工条件に従い放電加工回路を操作する。
【００９６】
パルス発生装置４０は、セットされた指令データに基づき、設定されたピーク電流値に従い選択的に１以上のスイッチング素子３に設定されたオン時間とオフ時間でゲート信号を出力する。また、パルス発生装置４０は、検出装置１０から放電開始信号を入力して、スイッチング素子３が放電開始信号から設定されたオン時間導通するようにゲート信号を出力する。
【００９７】
パルス制御装置３０は、第１の倍率に代えて第１の時間幅とし、第２の倍率に代えて第２の時間幅として、オフ時間を変更制御するように変形することができる。第１の時間幅は、連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態が回避するのに間に合う程度に加工間隙を絶縁回復させる必要最低限の時間幅である。また、第１の時間幅は、第２の時間幅の倍数であり、第２の時間幅は、第１の時間幅の半分以下である。
【００９８】
倍率を時間幅に置き換えてオフ時間を変更制御する形彫放電加工装置の構成は、第１の実施の形態の形彫放電加工装置の構成と基本的に同じ構成であるので、詳細な説明を省略する。また、第１の時間幅と第２の時間幅でオフ時間を変更制御する形彫放電加工装置の作用効果は、第１の実施の形態の形彫放電加工装置と基本的には同じである。
【００９９】
ただし、第１の時間幅と第２の時間幅でオフ時間を変更制御する場合、第２の時間幅を短く設定し過ぎると、オフ時間を連続的に拡大する時間がかかり過ぎて異常加工状態の回避に間に合わないおそれがある。また、拡大されたオフ時間を拡大前の値の近くの値に戻すまでに余計に時間がかかる。一方、第２の時間幅を長く設定し過ぎると、オフ時間を縮小し過ぎて限界値付近に収束しない可能性がある。
【０１００】
そのため、時間幅でオフ時間を変更制御する装置は、倍率でオフ時間を変更制御する装置に比べて第２の時間幅を設定することが難しく、加工時間を短縮できる利益が少ない。しかしながら、オフ時間を拡大または縮小するときに１ステップの時間幅が同じであるオフ時間を変更制御する装置に比べて加工時間が短縮される点で依然として有利である。
【０１０１】
次に、図１に示される制御装置の動作と本発明の形彫放電加工方法の第１の実施の形態を説明する。図２に、極間電圧の波形と検出装置における各信号の波形がタイミングチャートで示される。以下に、放電を検出するプロセスを説明する。
【０１０２】
初期値設定装置９０で設定された初期の電気的加工条件に基づいてパルス制御装置３０からパルス発生装置４０に指令データが出力されて、パルス発生装置４０にピーク電流値、オン時間、オフ時間がセットされる。セットされたピーク電流値に従いパルス発生装置４０から選択された１以上のスイッチング素子３にゲート信号Ｂが供給されてスイッチング素子３が導通すると、極間１に直流電源２の電圧が印加され、図２に示されるように、極間電圧波形Ａは無負荷電圧まで立ち上がる。
【０１０３】
極間電圧は、検出抵抗６を含む検出回路で検出される。検出装置１０は、検出された極間電圧と検出レベル設定装置７０で設定される第１の基準電圧Ｖ１とを比較する。極間電圧が第１の基準電圧Ｖ１よりも低いときは、第１の比較信号が出力される。また、検出装置１０は、検出された極間電圧と検出レベル設定装置７０で設定される第２の基準電圧Ｖ２とを比較する。極間電圧が第２の基準電圧Ｖ２よりも低いときは、第２の比較信号が出力される。
【０１０４】
タイミングパルス発生装置５０は、ゲート信号Ｂが供給されて極間１に電圧が印加されてから加工間隙が正常なときに極間電圧Ａが第２の基準電圧Ｖ２まで立ち上がるのに十分な時間である第１の時間ｔ１後に電圧印加信号Ｃを出力する。検出装置１０は、電圧印加信号Ｃが立ち上がったときに第１の比較信号が出力されているときは、異常放電信号を出力する。また、検出装置１０は、電圧印加信号Ｃが出力されている間に第２の比較信号が出力されるときは、放電開始信号Ｄをパルス発生装置４０に出力する。
【０１０５】
タイミングパルス発生装置５０は、電圧印加信号Ｃが出力されてから正常放電時における無負荷時間よりも十分長く加工条件として設定され得るオン時間よりも短い時間である第２の時間ｔ２後にタイミングパルスＥを出力する。検出装置１０は、タイミングパルスＥが出力されている間に第１の比較信号が出力されるときには、異常放電信号を出力する。
【０１０６】
タイミングパルス発生装置５０は、最初のタイミングパルスＥが出力されてから第３の時間ｔ３後に次のタイミングパルスＦを出力する。検出装置１０は、タイミングパルスＦが出力されている間に第１の比較信号が出力されるときには、異常放電信号を出力する。
【０１０７】
タイミングパルス発生装置５０は、タイミングパルスＦが出力されてから第３の時間ｔ３後にさらに次のタイミングパルスを出力し、第３の時間ｔ３毎に複数のタイミングパルスを順次出力する。タイミングパルスは、放電時間中（オン時間中）に出力される最後のタイミングパルスＨまで第３の時間ｔ３毎に順次出力される。そして、検出装置１０は、各タイミングパルスが出力されている間に第１の比較信号が出力されるときには、異常放電信号を出力する。
【０１０８】
例えば、タイミングパルスＧが出力されている間に極間電圧が正常放電時における放電電圧よりも低い第１の基準電圧Ｖ１以下になっている場合は、極間電圧と第１の基準電圧を比較するコンパレータの出力をアナログ−デジタル変換した第１の比較信号が出力されており、第１の比較信号を保持して異常放電信号Ｉを出力する。
【０１０９】
検出装置１０は、電圧印加信号Ｃの出力が停止されると異常放電信号Ｉの出力を停止する。放電時間を区分した各検出期間における異常放電信号は、オアゲートを通して出力される。オアゲートを通して出力される異常放電信号は、アンドゲートを通して出力される。また、電圧印加直後の短い期間における異常放電信号と放電時間末期の短い期間における異常放電信号は、アンドゲートを通さずに別々に出力される。
【０１１０】
検出装置１０は、電圧印加信号Ｃが立ち上がったときに異常放電信号が出力されているときは、その後に異常放電信号が出力されるかどうかに関わらず、判別装置２０に異常放電信号を出力する。また、検出装置１０は、電圧印加直後の短い期間における異常放電信号と、アンドゲート通って出力される各検出期間における異常放電信号と、放電時間末期の短い期間における異常放電信号とをオアゲートを通して判別装置２０に異常放電信号を出力する。
【０１１１】
パルス発生装置４０は、放電開始信号Ｄを入力してからセットされているオン時間後にゲート信号Ｂの出力を停止するので、電気的加工条件として設定されているオン時間後にスイッチング素子３が非導通になる。したがって、極間１には、設定されているオン時間の放電電流パルスが供給される。
【０１１２】
以下に、図１に示される制御装置における判別装置の動作と第１の実施の形態の形彫放電加工方法における正常放電状態と異常放電状態とを判別するプロセスを説明する。図３に、正常放電状態と異常放電状態を判別する基本的なプロセスがフローチャートで示される。
【０１１３】
極間１に発生する正常放電と異常放電に基づいて加工間隙の状態を判別するために必要な複数の第１の判別基準値（異常放電状態判別基準値）、複数の第２の判別基準値（正常放電状態判別基準値）、第１のリセット基準値（正常放電数リセット基準値）、および第２のリセット基準値（異常放電数リセット基準値）は、それぞれ判別基準設定装置８０で予め設定されている。
【０１１４】
初期状態では、正常放電信号と異常放電信号のカウント値は０である。また、記憶されている連続正常放電数と連続異常放電数のカウント値は０である。また、前回の検出信号が正常放電信号か異常放電信号かを示す前回の検出信号の種類を識別するフラグの値は０（正常放電）になっている。
【０１１５】
判別装置２０は、検出装置１０から検出信号を入力すると（Ｓ１）、検出信号が異常放電信号であるときは（Ｓ２）、異常放電信号のカウント値をカウントアップする（Ｓ３）。そして、前回の検出信号の種類を識別するフラグを参照して前回の放電が異常放電であった場合は（Ｓ４）、連続異常放電数のカウント値をカウントアップする（Ｓ５）。カウントアップされた連続異常放電数のカウント値が正常放電数リセット基準値に到達したときは（Ｓ６）、正常放電信号のカウント値を０にリセットする（Ｓ７）。
【０１１６】
例えば、連続異常放電数に基づく正常放電数リセット基準値を２に設定している場合は、異常放電が２発連続して発生した場合に、正常放電信号のカウント値を０にリセットする。つまり、正常放電の間にいくつかの異常放電があっても、異常放電に連続性が見られない場合は、正常放電がある程度連続して発生しているとみなして、加工は安定していると判断している。したがって、正常放電数リセット基準値は、正常放電の連続性の範囲を決定している。
【０１１７】
第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、正常放電数リセット基準値を小さい値に設定して、異常放電が数発連続して発生すると直ちに正常放電信号のカウント値を０にリセットするようにしている。正常放電の連続性の範囲を狭くすることによって、異常放電状態を見過ごさないようにするとともに誤ってオフ時間を縮小し過ぎないようにすることができる。
【０１１８】
一方、前回の放電が正常放電であった場合は（Ｓ４）、異常放電が連続して発生していないので、連続異常放電数のカウント値を１にするとともに（Ｓ８）、前回の検出信号の種類を識別するフラグを１（異常放電）にする（Ｓ９）。
【０１１９】
次に、デジタルコンパレータに異常放電状態判別基準値をセットする（Ｓ１０）。判別装置２０は、連続拡大ステップ数を計数しているので、オフ時間を何回連続して拡大しているか連続数がわかる。したがって、複数の異常放電状態判別基準値の中から現在の連続拡大ステップ数に対応する異常放電状態判別基準値をセットする。
【０１２０】
異常放電信号のカウント値と異常放電状態判別基準値を比較して、異常放電信号のカウント値がセットされた異常放電状態判別基準値以上であるときは（Ｓ１１）、判別装置２０は異常放電状態信号をパルス制御装置３０に出力する（Ｓ１２）。そして、連続拡大ステップ数をカウントアップするとともに（Ｓ１３）、連続縮小ステップ数のカウント値をリセットする（Ｓ１４）。
【０１２１】
第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、オフ時間を連続的に拡大する場合の最初のステップにおける異常放電状態判別基準値を１に設定している。正常放電状態の後に異常放電が検出されるときは、連続拡大ステップ数のカウント値（連続数）は０である。また、検出信号が異常放電信号であるときは、異常放電信号がカウントアップされるので（Ｓ３）、異常放電信号のカウント値が必ず１以上になっている。したがって、正常放電状態の後に一発でも異常放電が検出されると、異常放電状態信号が出力される。
【０１２２】
そのため、オフ時間が限界近接値である不安定な領域で加工しているときでも、異常放電が一発発生すると、第１の倍率でオフ時間が拡大され、異常加工状態が確実に回避される。その結果、これまでは加工が不安定であるとみなされて避けられてきた限界値付近のオフ時間で加工を行なうようにすることができるから、加工時間をさらに短縮することができる。
【０１２３】
判別装置２０は、入力した検出信号が正常放電信号であるときは（Ｓ２）、正常放電信号のカウント値をカウントアップする（Ｓ１５）。そして、前回の検出信号の種類を識別するフラグを参照して前回の放電が正常放電であった場合は（Ｓ１６）、連続正常放電数のカウント値をカウントアップする（Ｓ１７）。カウントアップされた連続正常放電数のカウント値が異常放電数リセット基準値に到達したときは（Ｓ１８）、異常放電信号のカウント値を０にリセットする（Ｓ１９）。
【０１２４】
例えば、連続正常放電数に基づく異常放電数リセット基準値を５に設定している場合は、正常放電が５発連続して発生した場合に、異常放電信号のカウント値を０にリセットする。つまり、異常放電の間にいくつかの正常放電があっても、正常放電に連続性が見られない場合は、正常放電が散発しているだけで異常放電は実質的に連続して発生しているとみなして、異常加工状態に陥る危険が継続していると判断している。したがって、異常放電数リセット基準値は、異常放電の連続性の範囲を決定している。
【０１２５】
異常放電が厳密に連続して発生している場合に限らず、頻発する異常放電の間に正常放電が散発しているような場合でも異常放電が連続して発生しているとみなして異常放電の連続性を考慮することで、実際の加工間隙の状態により適応して異常放電状態を判別することができるので、連続アーク放電や集中放電のような異常加工状態をより確実に回避することができ、安全性が高い利点がある。
【０１２６】
一方、前回の放電が異常放電であった場合は（Ｓ１６）、正常放電が連続して発生していないので、連続正常放電数のカウント値を１にするとともに（Ｓ２０）、フラグを０（正常放電）にする（Ｓ２１）。
【０１２７】
次に、デジタルコンパレータに正常放電状態判別基準値をセットする（Ｓ２２）。判別装置２０は、連続縮小ステップ数を計数しているので、オフ時間を何回連続して縮小しているか連続数がわかる。したがって、複数の正常放電状態判別基準値の中から現在の連続縮小ステップ数に対応する正常放電状態判別基準値をセットする。
【０１２８】
正常放電信号のカウント値と正常放電状態判別基準値を比較して、正常放電信号のカウント値がセットされた正常放電状態判別基準値以上であるときは（Ｓ２３）、判別装置２０は正常放電状態信号をパルス制御装置３０に出力する（Ｓ２４）。そして、連続縮小ステップ数をカウントアップするとともに（Ｓ２５）、連続拡大ステップ数のカウント値をリセットする（Ｓ２６）。
【０１２９】
第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、オフ時間を連続的に縮小する場合の最初のステップにおける正常放電状態判別基準値を１に設定している。異常放電状態の後に正常放電が検出されるときは、連続縮小ステップ数のカウント値（連続数）は０である。また、検出信号が正常放電信号であるときは、正常放電信号がカウントアップされるので（Ｓ３）、正常放電信号のカウント値が必ず１以上になっている。したがって、異常放電状態の後に一発でも正常放電が検出されると、正常放電状態信号が出力される。
【０１３０】
そのため、オフ時間が限界値に比べて相当長い時間幅で加工しているときでも、正常放電が一発発生すると、第１の倍率でオフ時間が縮小され、限界値付近のオフ時間で加工するようにされる。その結果、これまでは加工が行なわれていなかった限界値付近のオフ時間で加工が行なわれるので、加工時間をさらに短縮することができる。
【０１３１】
以下に、図１に示される制御装置におけるパルス制御装置の動作と第１の実施の形態の形彫放電加工方法における判別信号に基づいてオフ時間を変更制御するプロセスを説明する。図４に、第１の倍率または第２の倍率でオフ時間を拡大または縮小するプロセスがフローチャートで示される。
【０１３２】
設定可能なオフ時間の下限値（最小値）である基準値は、基準値設定装置１００で設定されてパルス制御装置３０にセットされている。オフ時間の基準値は、連続する放電電流パルスがつながらない程度の時間幅以上である。基準値は、好ましくは、加工要求と初期の加工電流で推定される限界値に設定される。加工の進行にともなって限界値が変動するので、望ましくは、基準値は、推定される限界値よりも僅かに小さい値に設定される。第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、工具電極がグラファイトで被加工物が鉄であるときで、基準値をオン時間の０．１倍程度の時間幅にしている。
【０１３３】
また、第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、オフ時間の上限値（最大値）が基準値に対する最大の倍率で決定する最大幅で設定されている。判別装置２０において、異常放電状態判別基準値が比較的小さい値に設定され、異常放電数リセット基準値が比較的大きい値に設定されているときは、オフ時間が拡大しやすい条件になっている。したがって、オフ時間が拡大されたままで長期間加工が継続しないように上限値が設定されることが好ましい。第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、設定可能な上限値を基準値の２５６〜５１２倍の値に設定している。
【０１３４】
また、初期の電気的加工条件として与えられるオフ時間の初期値は、初期値設定装置９０で設定されてパルス制御装置３０にセットされている。オフ時間の初期値は任意であるが、加工開始直後では加工が不安定になりがちであるので、加工要求と加工形状に対応して加工開始時に比較的加工が安定する値であることが好ましい。第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、初期値を基準値の８倍〜１６倍の値に設定している。
【０１３５】
初期状態では、前回の判別信号が正常放電状態信号か異常放電状態信号かを示す前回の判別信号の種類を識別するフラグの値は０（正常放電状態）になっている（Ｓ３１）。また、初期状態では、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間は、電気的加工条件として与えられた初期値である（Ｓ３２）。
【０１３６】
パルス制御装置３０は、判別装置２０から判別信号を入力すると（Ｓ３３）、判別信号が正常放電状態信号か異常放電状態信号かを分別する（Ｓ３４）。異常放電状態信号が入力されたときに前回の判別信号の種類を識別するフラグが０である場合は（Ｓ３５）、前回の加工間隙の状態が正常放電状態であるので、正常放電状態の後に異常放電状態になったことを意味する。
【０１３７】
正常放電状態から異常放電状態になったときは、現在設定されているオフ時間を第１の倍率で拡大して設定し直して、パルス発生装置４０に拡大されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ３６）。
【０１３８】
第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、判別装置２０は、正常放電状態の後に異常放電が発生するときは、一発の異常放電で異常放電状態信号を出力するようにしているので、異常放電が発生すると直ちにオフ時間が第１の倍率で大幅に拡大されて、異常加工状態がより確実に回避される。このとき、オフ時間がセットできる上限値を超えるときは、オフ時間を上限値とする。
【０１３９】
正常放電状態の後に異常放電が発生したときに、オフ時間が限界近接値以下にある場合、第１の倍率が小さいと、オフ時間が急速に進展する異常加工状態を回避することができる十分な時間幅に変更設定されない。図４に示されるプロセスでは、オフ時間が一時的に大きい値に拡大設定されても直ちに第１の倍率で縮小されるため加工時間の損失が小さいから、第１の倍率を大きくすることができ、限界値付近のオフ時間でも安全に加工できるようにする。
【０１４０】
具体的に、第１の倍率を連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態が回避するのに間に合う程度に加工間隙が絶縁回復させることができる必要最低限の時間幅までオフ時間を十分に拡大し得る大きい倍率にすることができる。第１の実施の形態の形彫放電加工方法では、第１の倍率を１６倍〜３２倍にしている。
【０１４１】
必要十分安全なオフ時間の値は、工具電極と被加工物の材質、ピーク電流値とオン時間のような設定された電気的加工条件、加工深さを含む加工形状によって異なる。しかしながら、限界値以下の値を基準値（下限値）としてオフ時間を制御しているので、オフ時間が限界値であるときでも異常加工状態を回避し得る時間幅のオフ時間になるように第１の倍率が設定されるから、第１の倍率は、加工中に変更される必要がなく常に一定の倍率でよい。
【０１４２】
異常放電状態信号が入力されたときに前回の判別信号の種類を識別するフラグが１である場合は（Ｓ３５）、前回の加工間隙の状態が異常放電状態であるので、第１の倍率でオフ時間を相当大きい値に拡大したにも関わらず、異常放電状態が解消されていないことを意味する。このような事態は、限界値付近のオフ時間で加工しているときに起こりやすい。
【０１４３】
連続してオフ時間を拡大する場合は、現在設定されているオフ時間を第２の倍率で拡大して設定し直して、パルス発生装置４０に拡大されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ３９）。このとき、すでにオフ時間がセットできる上限値であるときは、指令データを出力せず、オフ時間は変更しないようにしている（Ｓ３８）。
【０１４４】
第２の倍率は、第１の倍率でオフ時間を相当大きい値に拡大した後にさらにオフ時間を拡大する倍率であるから、オフ時間が過剰に拡大されないように、第１の倍率よりも小さい値にする。したがって、加工の失敗がなく、加工時間の損失は最小限である。第２の倍率は、可能な限り小さい整数倍であることが好ましい。第１の実施の形態の形彫放電加工方法は、第２の倍率を２倍にしている。
【０１４５】
オフ時間を拡大するときは、異常放電状態であった場合であるから、前回の判別信号の種類を識別するフラグを１（異常放電状態）にする（Ｓ４０）。加工が終了していなければ（Ｓ４１）、次に判別信号を入力するまで待機する。
【０１４６】
次に判別信号を入力するまでの時間は、判別装置２０が判別信号を出力する時間が不特定であるために、ばらつきがある。そのため、オフ時間を変更制御するタイミングが加工間隙の状態に適応しており、不適当なオフ時間で加工する期間が短く、適切なオフ時間で加工する期間がより長くなり、異常加工状態に陥ることなく限界値付近のオフ時間でより長い期間加工されている。
【０１４７】
正常放電状態信号が入力されたときに前回の判別信号の種類を識別するフラグが１である場合は（Ｓ４２）、前回の加工間隙の状態が異常放電状態であるので、異常放電状態の後に正常放電状態になったことを意味する。
【０１４８】
異常放電状態から正常放電状態になったときは、現在設定されているオフ時間を第１の倍率で縮小、言い換えれば、現在設定されているオフ時間を第１の倍率で除算して設定し直して、パルス発生装置４０に縮小されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ４３）。
【０１４９】
実施の形態の形彫放電加工方法では、判別装置２０は、異常放電状態の後に正常放電が発生するときは、一発の正常放電で正常放電状態信号を出力するようにしているので、必要以上に長いオフ時間で加工する期間が短縮される。なお、オフ時間がセットできる下限値である基準値を下回るときは、オフ時間を基準値とする。
【０１５０】
正常放電状態信号が入力されたときに前回の判別信号の種類を識別するフラグが１である場合は、前回の加工間隙の状態が異常放電状態であるので、オフ時間が少なくとも第１の倍率で拡大された値になっている。したがって、第１の倍率でオフ時間を縮小すると、オフ時間を拡大する前の値かその値よりも僅かに大きい値に戻される。その結果、オフ時間を相当大幅に拡大しても加工間隙の状態が回復すると直ちに十分短いオフ時間にされるので、必要以上に長い値のオフ時間で加工する期間がより短くなり、加工時間が短縮される。
【０１５１】
正常放電状態信号が入力されたときに前回の判別信号の種類を識別するフラグが０である場合は（Ｓ４２）、前回の加工間隙の状態が正常放電状態であるので、第１の倍率でオフ時間が大幅に縮小されて小さい時間幅に設定されていても、正常放電状態が継続していることを意味する。
【０１５２】
連続してオフ時間を縮小する場合は、現在設定されているオフ時間を第２の倍率で縮小して設定し直して、パルス発生装置４０に縮小されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ４５）。このとき、すでにオフ時間が基準値であるときは、指令データを出力せず、オフ時間は変更しないようにしている（Ｓ４４）。オフ時間を縮小するときは、正常放電状態であった場合であるから、前回の判別信号の種類を識別するフラグを０（正常放電状態）にする（Ｓ４６）。
【０１５３】
第２の倍率は、第１の倍率でオフ時間を相当小さい値に縮小した後にさらにオフ時間を拡大する倍率であるから、オフ時間が過剰に縮小されないように、第１の倍率よりも小さい値にする。したがって、オフ時間の値を少しずつ限界値に近付けることができ、制御が不安定にならずに限界値付近のオフ時間で加工する期間が長くなる。
【０１５４】
第１の倍率と第２の倍率を第１の時間幅と第２の時間幅に置き換えて第１の実施の形態の形彫放電加工方法を変形することができる。この変形は、第１の実施の形態の形彫放電加工方法とプロセスが基本的に同じであるので、詳細な説明を省略する。また、変形された形彫放電加工方法の作用効果は、第１の実施の形態の形彫放電加工方法と基本的には同じである。
【０１５５】
変形された形彫放電加工方法は、第１の実施の形態の形彫放電加工方法に比べて第２の時間幅を設定することが難しく、加工時間を短縮できる利益は少ない。しかしながら、オフ時間を拡大または縮小するときに１ステップの時間幅が同じであるオフ時間を変更制御する方法に比べて加工時間が短縮される点で依然として有利である。
【０１５６】
変形された形彫放電加工方法において異常加工状態の回避が確実に間に合うようにするためには、第１の時間幅をより大きくするか、異常放電状態を判別する条件をより厳密にして連続的にオフ時間を拡大していく時間を短縮する。具体的には、判別装置２０の異常放電状態判別基準値の値を小さくするか、異常放電数リセット基準値を大きくして異常放電状態信号が出力されやすくする。
【０１５７】
また、変形された形彫放電加工方法において可能な限り短い時間でオフ時間を限界値付近に収束させるようにオフ時間を変更制御するためには、オフ時間を連続して縮小する各ステップ毎に第２の時間幅を段階的に短くしていくように変形することができる。言い換えれば、第２の時間幅は、オフ時間を連続的に段階的に縮小していく各ステップで常に同じ時間幅である必要がなく、少なくとも第１の時間幅に対して半分以下の短い時間幅で異なる時間幅にすることができる。
【０１５８】
図５は、本発明の形彫放電加工方法でオフ時間を変更制御したときの変更設定されるオフ時間の長さと時間との関係を示す。オフ時間は、基準値に対する倍率で示される。図５では、変更設定されたオフ時間で加工を継続している期間が全て同じ時間幅で示されているが、オフ時間を変更するタイミングが異なるので、実際は不定である。また、図５に示される縦軸のオフ時間の時間幅は、図面のサイズの都合で、基準値に対して６４倍以下の値と１２８倍以上の値とは同一のスケールで表わされていない。以下に、図４に示されるプロセスでオフ時間を変更制御したときの典型的なオフ時間の変化について説明する。
【０１５９】
加工開始当初は、加工が不安定であり、オフ時間の限界値が比較的大きい値である。異常放電が発生すると、直ちにオフ時間が初期値の１６倍に拡大され、基準値の１２８倍の値に変更設定される。比較的不安定な加工状態であるため、加工間隙の状態が回復しにくい状況にある。したがって、基準値の１２８倍のオフ時間でも異常放電が連続性をもって発生する場合は、さらにオフ時間が２倍拡大され、基準値の２５６倍の値に変更設定される。そのため、異常加工状態が確実に回避されるが、オフ時間は必要以上拡大されない。
【０１６０】
加工間隙の状態が回復して正常放電が発生すると直ちにオフ時間が１６倍縮小され、言い換えれば、１６分の１にされ、基準値の１６倍の値に変更設定される。加工が進んで加工が安定し、正常放電が連続性をもって発生する場合は、さらにオフ時間が２倍縮小され、基準値の８倍に変更設定される、つまり初期値に戻される。そのため、オフ時間は比較的短い時間で縮小されるので、長めのオフ時間で加工する期間が短縮される。
【０１６１】
加工の進行とともに加工が安定してオフ時間の限界値が小さくなると、初期値は限界値に比べて十分長い値になる。そのため、正常放電が多く発生するようになる。正常放電が連続性をもって発生する場合は、さらにオフ時間が２倍縮小され、初期値よりも短い基準値の４倍の値に変更設定される。
【０１６２】
基準値の４倍の値は、限界値付近の値であるから、異常放電が発生しやすくなる。異常放電が発生すると、直ちにオフ時間が１６倍拡大され、基準値の６４倍の値に変更設定される。オフ時間の大幅な拡大で加工間隙が回復すると、正常放電が発生して、直ちにオフ時間が１６倍縮小され、変更設定前のオフ時間に戻される。
【０１６３】
限界値付近のオフ時間で加工をすると異常放電が発生しやすく、限界値付近からオフ時間を大幅に拡大すると正常放電が発生しやすくなるので、暫らくの間は第１の倍率である１６倍でオフ時間の拡大と縮小が繰り返される。オフ時間が１６倍で拡大されたり縮小されたりする間は、長いオフ時間と短いオフ時間でそれぞれ加工する期間が総合的にみて概ね相殺されて加工時間の損失はない。
【０１６４】
加工が進行するとオフ時間の限界値が小さくなる方向に変動するので、第１の倍率でオフ時間が縮小され限界値付近の値に戻されて、加工を続けても正常放電が発生しやすくなる。正常放電が連続性をもって発生すると、さらにオフ時間が第２の倍率で縮小されて、限界値に漸次近付けられて基準値の２倍の値に変更設定される。
【０１６５】
基準値の２倍の値は、限界近接値であるから、異常放電が非常に発生しやすく、限界近接値からオフ時間を大幅に拡大すると正常放電が発生しやすくなるので、暫らくの間は第１の倍率である１６倍でオフ時間の拡大と縮小が繰り返される。オフ時間が１６倍で拡大されたり縮小されたりする間に加工が進行して加工深さがある程度深くなると、加工間隙の加工屑を含む分解生成物の排出状態が悪くなるので、加工間隙の状態が徐々に悪化する。
【０１６６】
加工間隙の状態が悪化して加工が進みにくくなってオフ時間の限界値が大きくなる方向に変動すると、基準値の２倍程度のオフ時間がほぼ限界値になり、異常放電が頻発する。そして、基準値の２倍のオフ時間を第１の倍率である１６倍で拡大して基準値の３２倍の値に変更設定して加工しても異常放電が多く発生するようになる。
【０１６７】
異常放電が連続性をもって発生すると、基準値の３２倍のオフ時間がさらに２倍の倍率で拡大されて、基準値の６４倍の値に変更設定される。加工間隙の状態が回復しないようならば、オフ時間は、正常放電が連続性をもって発生するようになるまで２倍で連続的に段階的に拡大され続ける。したがって、異常放電状態を確実に回避され、オフ時間は必要最小限の値になるように変更設定される。
【０１６８】
実施の形態の形彫放電加工方法は、判別装置２０が異常放電信号を入力すると直ちに異常放電状態信号を出力するようにされているので、設定されるオフ時間が限界近接値以下であっても、一発の異常放電で直ちにオフ時間が大幅に拡大される。そのため、危険な限界近接値以下のオフ時間で加工する期間は放電一発の時間でしかなく、極めて短い時間であり、加工結果に悪影響を及ぼさない。
【０１６９】
また、判別装置２０が正常放電信号を入力すると直ちに正常放電状態信号を出力するようにされているので、加工間隙が回復すると直ちにオフ時間が縮小され、長めのオフ時間で加工している期間がより短くなる。しかも、オフ時間がたとえ限界近接値であっても正常放電が続くようであるならば、可能な限り長い期間加工を継続させることができるので、異常加工状態を回避しながら短いオフ時間で加工する期間をより長くすることができる。
【０１７０】
正常放電状態から異常放電状態になったときは、オフ時間が第１の倍率で急激に大きな時間幅に拡大されるので、直ぐに異常加工状態に進展しない。異常放電状態が続くときは、オフ時間が第２の倍率で連続的に段階的に拡大されるので、少しずつ大きな時間幅に変更設定される。そのため、オフ時間を拡大し過ぎずに異常放電状態が解消され、異常加工状態を回避できる。
【０１７１】
異常放電状態から正常放電状態になったときには、オフ時間が第１の倍率で小さな時間幅に大幅に縮小されるので、加工時間が不必要にかからない。正常放電が続くときは、オフ時間が第２の倍率で連続的に段階的に縮小されるので、少しずつ小さな時間幅に変更設定される。そのため、オフ時間を縮小し過ぎずに加工時間が短縮され、加工効率が向上する。
【０１７２】
したがって、図５に示されるように、加工全体で異常加工状態が確実に回避されながら、長いオフ時間で加工している期間が比較的短く、限界値付近のオフ時間で加工を続ける期間が比較的長くなるので、総合的な加工時間が大幅に短縮される。また、変動する限界値に対してオフ時間の変更制御が追従するので、限界値付近の値のオフ時間で加工を続ける期間が長くなり、加工時間が短縮される。
【０１７３】
図６に、本発明の第２の実施の形態の形彫放電加工装置が示される。第２の実施の形態の形彫放電加工装置は、図１に示される第１の実施の形態の形彫放電加工装置の判別装置に相当する手段がパルス制御装置に含まれている点で第１の実施の形態の形彫放電加工装置と大きく異なる。以下、図１に示される第１の実施の形態の形彫放電加工装置と基本的に同じ構成の部材については、同じ符号を付して具体的な説明を省略する。
【０１７４】
制御装置は、放電毎に正常放電か異常放電かを検出する検出装置１０と、検出装置１０で検出された正常放電または異常放電の発生状態に基づく正常放電状態または異常放電状態に対応して設定されているオフ時間を変更制御するパルス制御装置３１と、パルス制御装置３１からの指令データに対応してスイッチング素子３をオンオフするゲート信号を出力するパルス発生装置４０と、を含んでなる。
【０１７５】
パルス制御装置３１は、初期値設定装置９０で設定されたオフ時間を含む加工条件の初期値に基づいて指令データをパルス発生装置４０に出力する。パルス制御装置３１は、検出装置１０から検出信号を入力して、放電一発毎の放電状態に基づいて判断される加工間隙の状態に対応してオフ時間を変更制御する。
【０１７６】
パルス制御装置３１は、加工間隙の状態が正常放電状態の後に異常放電状態になったときは、第１の倍率で現在設定されているオフ時間を速やかに大幅に拡大させ、連続して異常放電状態になったときは第１の倍率よりも小さい第２の倍率でオフ時間を連続的に拡大させるように、パルス発生装置４０にオフ時間の指令データを出力する。
【０１７７】
第１の倍率と第２の倍率は、第１の実施の形態の形彫放電加工装置と同じであり、整数倍で示される。具体的に、第１の倍率は、連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態が回避するのに間に合う必要最低限の時間幅までオフ時間を拡大し得る倍率である。また、第２の倍率は、可能な限り小さい倍率であり、実用上は、２倍である。
【０１７８】
また、パルス制御装置３１は、加工間隙の状態が異常放電状態の後に正常放電状態になったときは第１の倍率でオフ時間を縮小させ、連続して正常放電状態になったときは第２の倍率でオフ時間をさらに縮小させるように、パルス発生装置４０に指令データを出力する。
【０１７９】
具体的に、パルス制御装置３１は、検出装置１０から検出信号を入力して、正常放電状態の後に一発でも異常放電が発生したときは、第１の倍率でオフ時間を拡大させる。また、パルス制御装置３１は、第１の倍率でオフ時間を拡大させた後に異常放電が連続して発生しているときを含めてある程度連続性をもって断続的に発生している場合または高い頻度で発生している場合は、第２の倍率でオフ時間を段階的に拡大させる。
【０１８０】
パルス制御装置３１は、異常放電の発生頻度が規定値よりも多いときを除いて、異常放電状態の後に一発でも正常放電が発生したときは、第１の倍率でオフ時間を縮小させる。また、パルス制御装置３１は、第１の倍率でオフ時間を拡大させた後に正常放電が連続して発生しているときを含めて正常放電がある程度連続性をもって断続的に発生している場合は、第２の倍率でオフ時間を段階的に縮小させる。オフ時間を所定の倍率で縮小させることは、現在設定されているオフ時間を倍率で除算して得られるオフ時間に変更することと同義である。
【０１８１】
パルス制御装置３１は、異常放電が連続して発生したときは、異常放電が連続して発生していることを示す連続異常放電数と異常放電がある程度連続性をもって発生していることを示す継続異常放電数とを計数する。ここで、連続異常放電数は、基本的に異常放電が連続して発生しているときの異常放電の数を示す。継続異常放電数は、異常放電の間に正常放電が散発的に発生しているときの異常放電数の数を示す。継続異常放電数を計測することによって、正常放電が散発していても実質的に連続して異常放電が発生しているとみなすことができる加工間隙の状態を発見することができる。
【０１８２】
パルス制御装置３１は、正常放電のときは正常放電数を計数する。また、正常放電のときに連続異常放電数が０でない場合とオフ時間を縮小しない場合は、連続異常放電が途切れたことを示す連続異常放電解除回数を計数する。
【０１８３】
パルス制御装置３１は、正常放電の後が異常放電である場合は、異常放電状態と判別して第１の倍率でオフ時間を拡大させる。また、第１の倍率でオフ時間が拡大された後に連続異常放電数または継続異常放電数が予め設定された第１の判別基準値（異常放電状態判別基準値）に達しているときは、異常放電状態と判別して第２の倍率でオフ時間を拡大する。
【０１８４】
パルス制御装置３１は、異常放電の後が正常放電である場合は、正常放電状態と判別して第１の倍率でオフ時間を縮小させる。ただし、継続異常放電数が異常放電状態判別基準値に達しているときは、異常放電の発生頻度が規定値よりも多いと判断して、異常放電の後に次に正常放電が発生した場合に関わらず、異常放電状態と判別して第２の倍率でオフ時間を拡大する。また、第１の倍率でオフ時間が縮小された後に正常放電数が予め設定された第２の判別基準値（正常放電状態判別基準値）を超えているときは、正常放電状態と判別して第２の倍率でオフ時間を縮小する。
【０１８５】
パルス制御装置３１は、連続異常放電数または継続異常放電数が異常放電状態判別基準値に達しているときは、正常放電数のカウント値をリセットする。また、正常放電数が正常放電状態判別基準値を超えているときは、正常放電数のカウント値をリセットする。また、パルス制御装置３１は、異常放電の後に正常放電が発生して第１の倍率でオフ時間を縮小させたときは、連続異常放電数のカウント値をリセットする。言い換えれば、正常放電のときに連続異常放電数が０でない場合は、連続異常放電数のカウント値をリセットする。
【０１８６】
連続異常放電解除回数は、正常放電のときに連続異常放電数が０でない場合とオフ時間を縮小しない場合に計数される値であるから、正常放電が頻発し加工間隙の状態が良好であることを示すパラメータであって、連続異常放電が実質的に途切れたことを示す。したがって、連続異常放電解除回数が予め設定されたリセット基準値（継続異常放電数リセット基準値）を超えているときは、異常放電が連続性をもって発生していることを示す継続異常放電数をリセットする。連続異常放電解除回数のカウント値は、異常放電が発生したときにリセットされる。
【０１８７】
パルス制御装置３１は、第１の倍率に代えて第１の時間幅とし、第２の倍率に代えて第２の時間幅として、オフ時間を変更制御するように変形することができる。第１の時間幅は、連続的に段階的にオフ時間を拡大して最終的には異常加工状態が回避するのに間に合う程度に加工間隙を絶縁回復させる必要最低限の時間幅である。また、第１の時間幅は、第２の時間幅の倍数であり、第２の時間幅は、第１の時間幅の半分以下である。
【０１８８】
倍率を時間幅に置き換えてオフ時間を変更制御する形彫放電加工装置の構成は、第１の実施の形態の形彫放電加工装置の構成と基本的に同じ構成であるので、詳細な説明を省略する。また、第１の時間幅と第２の時間幅でオフ時間を変更制御する形彫放電加工装置の作用効果は、第１の実施の形態の形彫放電加工装置と基本的には同じである。
【０１８９】
倍率を時間幅に置き換えてオフ時間を変更制御する場合は、第２の実施の形態の形彫放電加工装置に比べて第２の時間幅を設定することが難しく、加工時間を短縮できる利益は少ない。しかしながら、オフ時間を拡大または縮小するときに１ステップの時間幅が同じであるオフ時間を変更制御する方法に比べて加工時間が短縮される点で依然として有利である。
【０１９０】
判別基準設定装置８１は、異常放電状態を判別する第１の判別基準値と正常放電状態を判別する第２の判別基準値をそれぞれ設定する。それぞれの値は、加工条件として設定することができる。ただし、異常放電状態判別基準値と正常放電状態判別基準値が加工条件として設定される場合は、初期値設定装置９０から入力される。
【０１９１】
図６に示される判別基準設定装置８１では、異常状態判別基準値は、工具電極の種類に対応して設定される。工具電極の種類は、銅とグラファイトのように単に材質の相違を示すものではなく、構成物質の含有割合が異なることを示す。好ましくは、異常状態判別基準値は、油系放電加工液の種類と使用時間に対応して設定される。
【０１９２】
異常放電状態判別基準値は、１つの値が設定される。ただし、オフ時間を設定可能な最小値から連続して段階的に拡大または縮小できる最大の段階数（ステップ数）だけ設定するように変形することができる。パルス制御装置３１は、連続異常放電数または継続異常放電数が異常放電状態判別基準値になっているときにオフ時間を第２の倍率で拡大するとともに正常放電数のカウント値をリセットするように構成されているので、異常放電状態判別基準値は、実質的に正常放電の連続性の範囲を決定している。
【０１９３】
正常放電状態判別基準値は、１つの値ではなく、設定可能なオフ時間を最小値から連続して段階的に拡大または縮小できる最大のステップ数だけ設定できる。基本的に複数の正常放電判別基準値は、オフ時間を連続して拡大または縮小する各ステップで値が順次大きくなるように設定されるが、隣り合うステップで同じ値が設定されてもよい。
【０１９４】
判別基準値設定装置８１は、継続異常放電数リセット基準値を設定する。継続異常放電数リセット基準値は、継続異常放電数のカウント値をリセットするときの基準値である。異常放電数リセット基準値は、連続異常放電が途切れたことを示す連続異常放電解除回数に基づいて継続異常放電数のカウント値をリセットするものであるから、実質的に異常放電の連続性の範囲を決定する。継続異常放電数リセット基準値は、図１に示される制御装置における異常放電数リセット基準値に相当する。
【０１９５】
したがって、異常放電状態判別基準値、正常放電状態判別基準値、または継続異常放電数リセット基準値の設定値をそれぞれ変更することによって実質的に制御方法を変更することができる。制御方法が変更できることは、異常加工状態を回避する安全性と加工時間の短縮のバランスを調整することができる点で有利である。
【０１９６】
次に、図６に示される第２の実施の形態の形彫放電加工装置における制御装置の動作と本発明の形彫放電加工方法の好ましい第２の実施の形態を説明する。図７および図８に、図６に示されるパルス制御装置の動作がフローチャートで示される。検出装置の構成と動作は、図１に示される第１の実施の形態の形彫放電加工装置と基本的に同じであり、説明は省略される。
【０１９７】
正常放電数ＯＫは、正常放電の計数値である。正常放電数ＯＫは、加工間隙に発生する放電が正常放電であるときにカウントアップされる。正常放電数ＯＫは、連続異常放電数ＮＧまたは継続異常放電数ＳＮＧが予め設定された第１の判別基準値（異常放電状態判別基準値）ＲＦＡであるときか、正常放電数ＯＫが予め設定された第２の判別基準値（正常放電状態判別基準値）ＲＦＢよりも大きいときにリセットされる。したがって、正常放電数ＯＫは、正常放電が連続して発生しているか、異常放電が散発しているものの全体的に正常放電が頻発している正常放電状態であることを示す。
【０１９８】
連続異常放電数ＮＧは、連続して発生している異常放電の数である。連続異常放電数ＮＧは、基本的には異常放電であるときにカウントアップされるとともに、正常放電の後に異常放電が発生したときで連続異常放電解除回数ＲＮＧが継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣ以下であるときに継続異常放電数ＳＮＧと同じ値にされる。また、連続異常放電数ＮＧは、正常放電が発生したときに連続異常放電数ＮＧが０でない場合にリセットされる。
【０１９９】
継続異常放電数ＳＮＧは、連続性をもって発生している異常放電の数である。継続異常放電数ＳＮＧは、基本的には正常放電の後に異常放電が発生したときで継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣ以下であるときにカウントアップされるとともに、異常放電が連続して発生するときに連続異常放電数ＮＧと同じ値にされ、連続異常放電解除回数ＲＮＧが予め設定された継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣよりも大きいときにリセットされる。
【０２００】
連続異常放電解除回数ＲＮＧは、正常放電が発生したときで、連続異常放電数ＮＧが０でない場合またはオフ時間を第２の倍率で縮小しない場合にカウントアップされ、異常放電が発生したときにリセットされる。したがって、連続異常放電解除回数ＲＮＧは、実質的に、正常放電が連続性をもって発生している状況を示す。
【０２０１】
また、継続異常放電数ＳＮＧに基づいて異常放電状態とみなされたときは、比較的長期間にわたって異常放電頻度が規定よりも多いものとして異常放電頻度のフラグを１にし、それ以外のときは、異常放電状態を判別するには期間が短いか、異常放電頻度が規定よりも少ないものとして異常放電頻度のフラグを０にするようにしている。
【０２０２】
パルス制御装置３１は、検出装置１０から検出信号を入力すると（Ｓ５１）、検出信号が異常放電信号であるときは（Ｓ５２）、連続異常放電数ＮＧが０でなくて、かつ連続異常放電数ＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡでないかどうかを判別する（Ｓ５３）。
【０２０３】
連続異常放電数ＮＧが０でなくて、かつ連続異常放電数ＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡでないときは、異常放電の後に異常放電が発生しているが、異常放電状態であるとまでは言えない状況を示している。したがって、オフ時間を変更することなく連続異常放電数ＮＧをカウントアップする（Ｓ５４）。また、継続異常放電数ＳＮＧを連続異常放電数ＮＧと同じ値にする（Ｓ５５）。そして、連続異常放電解除回数ＲＮＧをリセットしておく（Ｓ５６）。
【０２０４】
連続異常放電数ＮＧが０ではないが、連続異常放電数ＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡであるときは（Ｓ５７）、オフ時間を第１の倍率で拡大したにも関わらず、異常放電が予め設定された数まで連続して発生している状況を示している（Ｓ５８）。そこで、パルス制御装置３１は、現在設定されているオフ時間を第２の倍率で拡大して設定し直して、パルス発生装置４０に拡大されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ５９）。
【０２０５】
そして、異常放電が連続して発生しているので、正常放電数ＯＫをリセットするとともに（Ｓ６０）、連続異常放電解除回数ＲＮＧをリセットする（Ｓ６１）。図７および図８で示されるプロセスでは、継続異常放電数ＳＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡであるときは、比較的長期間でみて異常放電が頻発していて加工が不安定になっている可能性があるので、異常放電頻度のフラグを１（頻度大）にして、次に正常放電が発生してもオフ時間を第２の倍率で拡大するようにしている。そのため、第２の倍率でオフ時間を拡大した後に（Ｓ５９）、正常放電が発生したとき、不必要にオフ時間を拡大してしまう可能性があるので、異常放電頻度のフラグを０（頻度小）に戻しておく（Ｓ６２）。
【０２０６】
連続異常放電数ＮＧが０であるときは（Ｓ５３）、正常放電の後に異常放電が発生したことを示している。連続して異常放電が発生している異常放電状態を判断するための異常放電状態判別基準値ＲＦＡが０に設定されることがないので、連続異常放電数ＮＧが０であるときに連続異常放電数ＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡであることはない。したがって、パルス制御装置３１は、連続異常放電解除回数ＲＮＧが継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣよりも大きいかどうかを判別する（Ｓ６３）。
【０２０７】
正常放電の後に異常放電が発生したときは（Ｓ５３）、以前にオフ時間を第１の倍率で縮小しているから（Ｓ９０）、異常放電が一発でも発生すると急速に異常加工状態に陥る可能性がある。そこで、パルス制御装置３１は、連続異常放電解除回数ＲＮＧが継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣよりも大きいときは（Ｓ６３）、一発の異常放電で異常放電状態とみなして（Ｓ６４）、現在設定されているオフ時間を第１の倍率で拡大して設定し直して、パルス発生装置４０に拡大されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ６５）。
【０２０８】
連続異常放電解除回数ＲＮＧの値は、正常放電が連続性をもって発生していることを示しているので、連続異常放電解除回数ＲＮＧが継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣよりも大きいときは（Ｓ６３）、正常放電の発生頻度が比較的多い中で異常放電が発生した状況であることがわかる。したがって、パルス制御装置３１は、連続異常放電数ＮＧを１にするとともに（Ｓ６６）、継続異常放電数ＳＮＧを１にする（Ｓ６７）。また、異常放電が発生したときであるので、連続異常放電解除回数ＲＮＧをリセットする（Ｓ６８）。
【０２０９】
パルス制御装置３１は、連続異常放電解除回数ＲＮＧが継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣ以下であるときは（Ｓ６３）、継続異常放電数ＳＮＧと異常放電状態判別基準値ＲＦＡとを比較する（Ｓ６９）。継続異常放電数ＳＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡであるときは、正常放電の後に異常放電が発生した場合であって（Ｓ５３）、連続異常放電数ＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡではなく、異常放電が連続して発生しているわけではないが（Ｓ５７）、異常放電の間に正常放電が散発していて異常放電がある程度の連続性をもって発生している状況であることを示している。
【０２１０】
このとき、異常放電が連続性をもって発生していると判断する異常放電の連続性の範囲は、継続異常放電数ＳＮＧのカウント値の継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣが決定しているとみなせることができ、継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣの値が大きいほど異常放電の連続性をより広く捉えて、オフ時間が拡大されている期間が長くなり、安全性が高くなる一方、加工時間が長くなる。
【０２１１】
正常放電の後に異常放電が発生したときは（Ｓ５３）、直前にオフ時間を第１の倍率で縮小しているから（Ｓ９０）、異常放電が一発でも発生すると急速に異常加工状態に陥る可能性がある。そこで、パルス制御装置３１は、継続異常放電数ＳＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡであるときは（Ｓ６９）、一発の異常放電で異常放電状態とみなして（Ｓ７０）、現在設定されているオフ時間を第１の倍率で拡大して設定し直して、パルス発生装置４０に拡大されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ７１）。
【０２１２】
継続異常放電数ＳＮＧのカウント値の継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣは異常放電の連続性を示すので、継続異常放電数ＳＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡであるときは（Ｓ６９）、ある程度長い期間異常放電が連続性をもって頻発し、正常放電が散発している状況である。したがって、正常放電数ＯＫをリセットするとともに（Ｓ７２）、連続異常放電解除回数ＲＮＧをリセットする（Ｓ７３）。
【０２１３】
また、ある程度長い期間加工間隙の状態がよくない状態にあるため、第１の倍率でオフ時間を拡大しても次に異常放電が発生する可能性がある。次に異常放電が発生するときは、オフ時間をより速やかに連続的に拡大することが要求されるので、連続異常放電数ＮＧを異常放電状態判別基準値ＲＦＡと同じ値にしておく（Ｓ７４）。連続異常放電数ＮＧを異常放電状態判別基準値ＲＦＡと同じ値にすることによって、次に異常放電が発生したときは、異常放電連続数ＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡと等しくなるから（Ｓ５７）、パルス制御装置３１は、一発の異常放電でオフ時間を第２の倍率で連続的に拡大するようにすることができる（Ｓ５９）。
【０２１４】
したがって、第２の実施の形態の形彫放電加工方法は、比較的長い期間で正常放電が散発しながらも異常放電が連続性をもって頻発していて急速に異常加工状態に陥るおそれのある状況で、単に異常放電を計測するだけでは判別できない加工間隙の悪化している状態を適切に検知して、第１の倍率でオフ時間を拡大しても異常放電が連発する危険な状態であっても極めて短時間に異常放電が発生しなくなる安全な値までオフ時間が急速に拡大するので、異常加工状態を確実に回避することができ、極めて安全である。
【０２１５】
オフ時間が大幅に拡大されたとしても、拡大されたオフ時間で加工を行なうことによって加工間隙の状態は速やかに回復して正常放電が発生すると、第２の実施の形態の形彫放電加工方法では、一発の正常放電で直ちにオフ時間が大きい第１の倍率で急激に縮小されるので（Ｓ９０）、長過ぎるオフ時間で加工している時間はより短時間である。
【０２１６】
加えて、継続異常放電数ＳＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡであるときは（Ｓ６９）、ある程度長い期間異常放電が連続性をもって頻発し、正常放電が散発している状況であるから、異常放電頻度のフラグを１（頻度大）にしておく（Ｓ７５）。
【０２１７】
したがって、第２の実施の形態の形彫放電加工方法は、比較的長い期間で異常放電が連続性をもって頻発していて急速に異常加工状態に陥るおそれのある状況で、次に正常放電が発生したときでも異常放電頻度が大きいと判断してオフ時間を縮小せずに第２の倍率でオフ時間を拡大するので、オフ時間を縮小して異常加工状態を誘発する危険がなく、むしろ極めて短時間に異常放電が発生しなくなる安全な値までオフ時間が急速に拡大することができ、より安全である。
【０２１８】
継続異常放電数ＳＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡ以下であるときは（Ｓ６９）、正常放電の後に異常放電が発生した場合であって（Ｓ５３）、連続異常放電数ＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡに達しておらず、異常放電が連続して発生しているものではなく（Ｓ５７）、異常放電がある程度の連続性をもって発生している異常放電の頻度が高い状況でもないことを示している。
【０２１９】
正常放電の後に異常放電が発生したときは（Ｓ５３）、直前にオフ時間を第１の倍率で縮小しているから（Ｓ９０）、異常放電が一発でも発生すると急速に異常加工状態に陥る可能性がある。そこで、パルス制御装置３１は、一発の異常放電で異常放電状態とみなして（Ｓ７６）、現在設定されているオフ時間を第１の倍率で拡大して設定し直して、パルス発生装置４０に拡大されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ７７）。
【０２２０】
継続異常放電数ＳＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡ以下であるときは（Ｓ６９）、正常放電と異常放電が適度に発生しており、異常放電が発生してはいるが、急速に異常加工状態に陥る危険性がない状況である。そこで、正常放電数ＯＫをリセットせずに、継続異常放電数ＳＮＧをカウントアップするともに（Ｓ７８）、連続異常放電数ＮＧを継続異常放電数ＳＮＧと同じ値にしておく（Ｓ７９）。このとき、オフ時間を第１の倍率で拡大したので（Ｓ７７）、正常放電の連続性は失われたとみなすことができ、連続異常放電解除回数ＲＮＧをリセットしておく（Ｓ８０）。
【０２２１】
パルス制御装置３１は、検出信号を入力して（Ｓ５１）、検出信号が正常放電信号であるときは（Ｓ５２）、図８に示される正常放電検出処理プロセスに従って正常放電数ＯＫをカウントアップする（Ｓ８１）。
【０２２２】
ここで、既述のとおり、継続異常放電数ＳＮＧが異常放電状態判別基準値ＲＦＡであるときは（Ｓ６９）、異常放電頻度のフラグが１にされており（Ｓ７５）、急速に異常加工状態に陥るおそれのある状況である。したがって、パルス制御装置３１は、異常放電頻度のフラグが１のときは（Ｓ８２）、危険を回避するために異常放電状態とみなして（Ｓ８３）、オフ時間を縮小しないで現在設定されているオフ時間を第２の倍率で拡大して設定し直して、パルス発生装置４０に拡大されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ８４）。
【０２２３】
このとき、ある程度の連続性をもって異常放電が発生している状況であるから、正常放電数ＯＫをリセットするとともに（Ｓ８５）、連続異常放電解除回数ＲＮＧをリセットする（Ｓ８６）。また、次に正常放電が発生したとき、つまり正常放電が連続して発生するときに、不必要にオフ時間が拡大されることを防ぐために、異常放電頻度のフラグを０に戻しておく（Ｓ８７）。
【０２２４】
正常放電が発生したときで異常放電頻度が０である場合は（Ｓ８２）、正常放電が連続して発生しているか、正常放電と異常放電が適度に発生しており、異常放電が発生してはいるが、急速に異常加工状態に陥る危険性がない状況である。
【０２２５】
この状況で連続異常放電数ＮＧが０でないときは（Ｓ８８）、異常放電の後に正常放電が発生したときであるから、オフ時間を安全な値に拡大した後である。そこで、パルス制御装置３１は、正常放電状態とみなして（Ｓ８９）、現在設定されているオフ時間を第１の倍率で大幅に縮小するように、言い換えれば、第１の倍率で除算したオフ時間に設定し直して、パルス発生装置４０に縮小されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ９０）。
【０２２６】
オフ時間を第１の倍率で縮小する場合は、異常放電の後に正常放電が発生したときであって異常放電が途切れたときであるから、連続異常放電数ＮＧをリセットする（Ｓ９１）。また、異常放電が途切れて連続異常放電数ＮＧをリセットしたので、連続異常放電解除回数をカウントアップする（Ｓ９２）。
【０２２７】
したがって、オフ時間が安全な値に拡大されて加工間隙の状態が良好であるか、回復している傾向にあるときは、オフ時間が拡大される前の値または拡大前の値よりも僅かに長い値に戻される。そのため、長過ぎるオフ時間で加工する時間が短縮される。
【０２２８】
連続異常放電数ＮＧは、基本的には異常放電が発生したときに計数されるので（Ｓ５４，Ｓ６６，Ｓ７４，Ｓ７８）、連続異常放電数ＮＧが０のときは（Ｓ８８）、正常放電の後に正常放電が発生しているときである。つまり、正常放電が連続して発生している状況である。そこで、パルス制御装置３１は、正常放電数ＯＫと正常放電状態判別基準値ＲＦＢとを比較して（Ｓ９３）、正常放電の発生頻度を判別する。
【０２２９】
正常放電数ＯＫが正常放電状態判別基準値ＲＦＢを超えているときは、正常放電のある程度連続性をもって発生しているとともに正常放電の発生頻度が高いので、加工状態が安定している状況である。また、正常放電の後に正常放電が発生したときであるので、オフ時間が第１の倍率で縮小された後である（Ｓ９０）。
【０２３０】
そこで、パルス制御装置３１は、正常放電状態とみなして（Ｓ９４）、現在設定されているオフ時間を第２の倍率で縮小するように、言い換えれば、第２の倍率で除算したオフ時間に設定し直して、パルス発生装置４０に縮小されたオフ時間の指令データを出力し、パルス発生装置４０にセットされているオフ時間を変更する（Ｓ９５）。そして、オフ時間を連続的に縮小したので、正常放電数ＯＫをリセットしておく（Ｓ９６）。
【０２３１】
正常放電が連続して発生していても（Ｓ８８）、正常放電数ＯＫが正常放電状態判別基準値ＲＦＢ以下であるときは（Ｓ９３）、オフ時間を変更しないで、連続異常放電解除回数ＲＮＧと継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣとを比較する（Ｓ９７）。
【０２３２】
連続異常放電解除回数ＲＮＧは、正常放電が連続性をもって発生している状況を示すものであるから、連続異常放電解除回数ＲＮＧが継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣを超えているときは、正常放電が予め設定された相当数連続して発生しており、逆に異常放電の連続性が認められず、異常放電が散発している状況を示しているので、継続異常放電数ＳＮＧをリセットする（Ｓ９８）。
【０２３３】
正常放電数ＯＫが正常放電状態判別基準ＲＦＢ以下で（Ｓ９３）、連続異常放電解除回数ＲＮＧが継続異常放電数リセット基準値ＲＦＣ以下であるときは（Ｓ９７）、正常放電が連続して発生しているが、予め設定された相当数まで連続して発生しているのではないので、連続異常放電解除回数をカウントアップだけしておく（Ｓ９９）。
【０２３４】
第２の実施の形態の形彫放電加工方法では、パルス制御装置３１は、単に異常放電が連続して発生している場合に限らず、正常放電が散発していても異常放電の連続性を考慮してオフ時間を拡大する。また、同時に比較的長い不定の期間中の放電頻度を考慮してオフ時間を高速に連続的に拡大する。一方、正常放電の連続性を考慮してオフ時間を縮小する。したがって、異常加工状態を一層確実に回避しながら加工時間を短縮することができる。また、オフ時間の拡大と縮小を長時間繰り返すことがなく制御が不安定になりにくい。そのため、安全性が高く加工効率に優れる。
【０２３５】
第２の実施の形態の形彫放電加工方法は、オフ時間を縮小した後にオフ時間を拡大するときは、最終的に異常加工状態に陥ることを回避するのに間に合う程度に加工間隙が絶縁回復する必要最低限の十分大きい長さのオフ時間になる第１の倍率で拡大し、オフ時間を第１の倍率で拡大した後にオフ時間を連続して拡大するときは可能な限り小さい第２の倍率で速やかにステップ毎に順次拡大する。したがって、一層確実に異常加工状態を回避しながら必要以上にオフ時間を拡大しない。そのため、安全性が高く加工効率に優れる。
【０２３６】
また、オフ時間を拡大した後にオフ時間を縮小するときは、比較的大きい第１の倍率で急速に縮小し、第１の倍率で縮小した後にオフ時間を連続して縮小するときは可能な限り小さい第２の倍率でステップ毎に徐々に縮小する。したがって、必要以上に長い時間幅のオフ時間で加工している期間が短く、短い時間幅のオフ時間で加工している期間が比較的長く、制御が安定する。そのため、安全性が高く加工効率に優れる。
【０２３７】
図７および図８のプロセスでオフ時間を変更制御したときの典型的なオフ時間の変化は、本質的に図５に示されるオフ時間の変化と同じである。第２の実施の形態の形彫放電加工方法は、オフ時間が短く異常加工状態に陥る危険があるときは高速にオフ時間を安全な時間幅まで拡大することができ、限界値で長期間加工を続けることがなく、一方、加工が安定するときは高速にオフ時間を拡大前の限界値付近の時間幅に戻すことができ、限界値付近のオフ時間で比較的長期間良好な加工が続けられる。
【０２３８】
第１の倍率と第２の倍率を第１の時間幅と第２の時間幅に置き換えて第２の実施の形態の形彫放電加工方法を変形することができる。この変形は、第２の実施の形態の形彫放電加工方法とプロセスが基本的に同じであるので、詳細な説明を省略する。また、変形された形彫放電加工方法の作用効果は、第２の実施の形態の形彫放電加工方法と基本的に同じである。
【０２３９】
変形された形彫放電加工方法は、第２の実施の形態の形彫放電加工方法に比べて第２の時間幅を設定することが難しく、加工時間を短縮できる利益は少ない。しかしながら、オフ時間を拡大または縮小するときに１ステップの時間幅が同じであるオフ時間を変更制御する方法に比べて加工時間が短縮される点で依然として有利である。
【０２４０】
変形された形彫放電加工方法において異常加工状態の回避が確実に間に合うようにするためには、第１の時間幅をより大きくするか、異常放電状態を判別する条件をより厳しくして連続的にオフ時間を拡大していく時間を短縮する。具体的には、パルス制御装置３１の異常放電状態判別基準値の値を小さくするか、継続異常放電数リセット基準値を大きくする。
【０２４１】
以上に説明される本発明の形彫放電加工方法および形彫放電加工装置は、実施の形態に限定されるものではなく、本発明の作用効果を得ることができる範囲で、すでにいくつかの例が記載されているが、変形、置換、組合せ、追加が可能である。また、本発明の作用効果を得ることができる範囲で、他の適応制御装置と組み合わせて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本発明は、形彫放電加工装置に適用できる。本発明は、加工の失敗がなく加工時間を短縮することができる効果を奏する。特に、比較的加工時間がかかる工具電極の無消耗加工において有益であり、例えば、金型の加工において切削加工で取残された加工部位を放電加工で除去する加工の加工時間を短縮することができる。本発明は、金型や部品加工のような金属加工における加工技術の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０２４３】
【図１】本発明の形彫放電加工装置における第１の実施の形態の概容を示すブロック図である。
【図２】加工間隙における電圧波形と検出装置における信号波形の関係を示すタイミングチャートである。
【図３】第１の実施の形態における判別装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態におけるパルス制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の形彫放電加工方法における変更制御されるオフ時間の設定値の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の形彫放電加工装置における第２の実施の形態の概容を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態における異常放電が検出された場合のパルス制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態における正常放電が検出された場合のパルス制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２４４】
１  極間（加工間隙）
２  直流電源
３  スイッチング素子
４  電流制限抵抗
５  逆流阻止ダイオード
６  検出抵抗
１０  検出装置
２０  判別装置
３０，３１  パルス制御装置
４０  パルス発生装置
５０  タイミングパルス発生装置
６０  基準電圧発生装置
７０  検出レベル設定装置
８０，８１  判別基準設定装置
９０  初期値設定装置
１００  基準値設定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004702961.tif 000004
【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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