(57)【要約】【課題】  仕上げ加工など、微小加工エネルギーで放電加工を行うときに、放電を正確に検出できるようにする。【解決手段】  スイッチング素子のオンオフを繰り返し断続的に工具電極１と被加工物２の極間に電圧を印加し、極間の浮遊容量を充電し、この充電電圧によって極間に放電を発生せしめて加工を行う。このような微小加工エネルギーでの放電加工の放電を検出する。極間電流をセンサコイル３の出力を積分器４で積分して求める。ローパスフィルタ５により、積分器４の出力に重畳しているオフセット成分を抽出する。差動増幅器６で、積分器４の出力からオフセット成分を除去する。差動増幅器６の出力と基準値をコンパレータ７で比較し放電を検出する。微小放電エネルギーによる加工においても、正確に放電を検出できる。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工液を介して工具電極と被加工物を対向させた極間に、放電発生の有無に関わらず断続的に電圧を印加して加工を行う放電加工装置において、
放電電流を検出するセンサコイルと、
該センサコイルの出力を積分する積分器と、
該積分器の出力よりオフセット成分を除去する手段と、
該手段の出力と予め定めた判定値とを比較して放電発生を検出する比較器と、
を備えた放電加工装置。
【請求項２】
前記オフセット成分を除去する手段は、積分器の出力からオフセット成分を抽出するローパスフィルタと、前記積分器の出力からローパスフィルタで抽出したオフセット成分を除去する差動増幅器とからなる請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項３】
前記オフセット成分を除去する手段は、積分器の出力をハイパスフィルタを通してオフセット成分を除去し、放電電流成分のみを抽出するようにした請求項１に記載の放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具電極と被加工物間に電圧を印加して放電を生じせしめて、加工を行う放電加工装置に関する。特に、仕上げ加工の放電エネルギーの小さいときの放電検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工装置においては、ワイヤ等の工具電極と被加工物間に電圧を印加して、放電を発生せしめ加工を行うものであるが、この放電加工中、ワイヤ等の工具電極と被加工物間の極間距離を一定に保つように工具電極を移動させる必要がある。通常、この極間電圧の加工平均電圧を検出し、平均電圧が一定になるよう電極を相対的に送る平均電圧サーボが一般的に行われている。しかし、平均電圧は極間に介在する加工液の汚れの具合により変化し、必ずしも極間距離を正しく反映しているとは限らず、高精度な送り制御には問題があった。
【０００３】
そこで、一発一発の放電発生を検出し、放電回数に応じて送りを制御することが提案されている（特許文献１、２参照）。  
一方、仕上げ加工においては、加工エネルギーを最小に制限するため、加工電源から直接加工電流を供給することはせず、放電ケーブルなどの浮遊容量を充電し、この容量が放電することにより加工を行うようにした方法が従来からなされている。
【０００４】
この浮遊容量に充電されたエネルギーを工具電極と被加工物間に放電して加工を行う電源の回路例を図１に示す。
【０００５】
図１において、Ｅは直流電源、ＳＷはスイッチング素子、Ｒは直接電流を制限するための抵抗などの電流制限素子、１はワイヤ等の工具電極、２は被加工物、Ｃは工具電極１や被加工物２が接続されたケーブルなどにより発生する極間の浮遊容量を表している。スイッチング素子ＳＷを断続的にオンオフし、電源Ｅから電流制限素子Ｒを介して極間の浮遊容量Ｃを充電し、この充電電圧が極間に印加され、極間に放電が発生する。スイッチング素子は断続的にオンオフされているから、極間に放電が発生したとき、電源Ｅからの充電電流で放電アークが持続するのを防止している。
【０００６】
図２は、この図１に示す電源回路の動作説明図である。  
スイッチング素子ＳＷが断続的にオンオフを繰り返し、該スイッチング素子ＳＷがオン時には、極間の浮遊容量Ｃは充電され、極間電圧Ｖｇは上昇する。又、スイッチング素子ＳＷのオフ時には、リーク電流によって、極間電圧Ｖｇは低下する。このスイッチング素子の断続的オンオフによって、極間の浮遊容量Ｃは充電され、その充電電圧が上昇し、極間電圧Ｖｇも上昇する。そして、工具電極１と被加工物２の間に放電が発生し、放電電流が流れ、浮遊容量Ｃに蓄えられたエネルギーは放電され、極間電圧Ｖｇは急激に低下する。以下この繰り返しがなされ、極間電圧Ｖｇは鋸刃状になる。
【０００７】
放電が起こると極間電圧Ｖｇはアーク電圧まで急速に低下するので、荒加工など放電開始まで一定電圧を印加し続ける場合は、極間電圧Ｖｇをモニタし、基準値と比較して極間電圧Ｖｇが基準値以下になるのを検出して放電を検知している。しかし、加工エネルギーを最小に制限するため、浮遊容量Ｃを利用して仕上げ加工を行うような場合、前述のように電圧は鋸刃状となり、かつ、放電発生時の極間電圧Ｖｇも一定していないので、極間電圧Ｖｇの低下により放電を検出するのは困難である。
【０００８】
また、別の方法として、放電電流を測定して放電を検出する方法も公知である（特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２８３９６８号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、仕上げ加工において、加工エネルギーを最小に制限するため、浮遊容量を利用して放電加工を行う場合に、放電発生による電圧降下を検出し放電を検出する方法を適用することは難しい。そこで、放電電流を検出することによって放電を検出することが想定される。一般に浮遊容量の充電電流及びリーク電流と放電電流とは１桁以上の差があるので、放電電流により放電を検出することは十分検出可能である。
【００１１】
放電の高周波電流を検出するには、ロゴスキーコイルなどの空心コイルやゲインを稼げるフェライトコアなど鉄心入りのコイルが一般的であるが、検出がＡＣ結合であるため、平均値がゼロになるようなオフセット成分が測定値に重畳され、電流の低いレベルでの放電判定を困難にする問題がある。
【００１２】
図６は、コイルによる極間電流の測定結果を示す図である。図６（ａ）は極間電圧Ｖｇを示し、図６（ｂ）は、センサコイルによる極間電流の測定値（積分後）を示す図である。横軸は時間軸で１マス２０．０μｓで、縦軸の極間電圧Ｖｇは１マス２０．０Ｖ、極間電流の測定値は１マス１００ｍＶである。この図６（ｂ）に示されるように、極間電流の測定値は、低周波のオフセット成分が重畳され、全体的にうねった状態で検出される。なお、図６に示す例は、水などの電解質の加工液を使用したとき、電蝕を防止するため、正負両極性の電圧を極間に印加している例を示している。
【００１３】
コイルを用いて極間電流を測定する方法では、ＡＣ結合のため、上述したように低周波のオフセット成分が重畳されることから、電流値が低いレベルでの検出は困難である。一方、ＤＣ結合であるホール素子を使用した電流測定器を用いれば、このような問題はないが、応答が遅く、仕上げ領域の高周波電流を測定するには不向きである。
【００１４】
そこで、本発明は、微小加工エネルギーで放電加工を行う放電加工装置において、放電を精度高く検出できるようにすることを発明の課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願発明は、加工液を介して工具電極と被加工物を対向させた極間に、放電発生の有無に関わらず断続的に電圧を印加して加工を行う放電加工装置において、放電電流を検出するセンサコイルと、該センサコイルの出力を積分する積分器と、該積分器の出力よりオフセット成分を除去する手段と、該手段の出力と予め定めた判定値と比較して放電発生を検出する比較器を設けることによって、微小放電エネルギーの放電をより正確に検出するようにした。特に、前記オフセット成分を除去する手段は、積分器の出力からオフセット成分を抽出するローパスフィルタと、前記積分器の出力からローパスフィルタで抽出したオフセット成分を除去する差動増幅器とで構成した。若しくは、積分器の出力をハイパスフィルタを通してオフセット成分を除去するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
極間電流を測定したセンサコイルの出力から、重畳されているオフセット成分を除去して、極間電流を求めるから、放電エネルギーが小さい場合でも、正確に放電を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面と共に説明する。  
本実施形態の放電加工装置は、図１に示す構成により、スイッチング素子ＳＷをオンオフし、電流制限素子Ｒを介してワイヤ等の工具電極１と被加工物２間の極間に電源Ｅの電圧を断続的に印加し、極間の浮遊容量Ｃを充電し、この充電電圧が極間に印加されて放電を生じせしめて加工を行う、仕上げ加工に適した放電加工装置である。このような放電加工装置にセンサコイルを用いて極間の放電電流を確実に検出できるようにしたものである。
【００１８】
図３は、この放電電流検出回路の一実施形態である。工具電極１と被加工物２間に流れる放電電流をセンサコイル３で測定する。センサコイル３の出力は電流の微分値であるので、積分器４によって積分し電流値に変換する。積分器４の出力に含まれるオフセット成分の周波数は、放電電流の周波数に比べて十分低いので、ローパスフィルタ５によってオフセット成分のみを抽出する。この例では、ローパスフィルタ５のカットオフ周波数は、７２ｋHｚに設定している。差動増幅器６で積分器４の出力からローパスフィルタ５より出力されるオフセット成分を減算し、オフセット成分を除去する。このオフセット成分が除去された差動増幅器６の出力信号と基準値８をコンパレータ７で比較し、基準値８より大きい場合に放電発生と認識して、放電信号パルスを出力する。
【００１９】
図４（ａ）、図５（ａ）は、積分器４の出力を示し、図４（ｂ）は、ローパスフィルタ５の出力を示す。そして、図５（ｂ）は、差動増幅器６の出力を示し、オフセット成分が重畳している積分器４の出力（図４（ａ）、図５（ａ））から、図４（ｂ）に示されるオフセット成分が除去され、極間電流の測定波形が求められている。よって、この差動増幅器６の出力と基準値８をコンパレータ７で比較することよって、正確に放電発生を検出することができる。
【００２０】
なお、積分器４の出力からオフセット成分を除去するために、上述した実施形態では、ローパスフィルタ５と差動増幅器６を用いたが、積分器４の出力をハイパスフィルタに通し、オフセット成分をカットし極間電流を求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に用いる浮遊容量による電圧を極間に印加して放電加工する電源回路を示す図である。
【図２】同電源回路における動作説明図である。
【図３】本発明の一実施形態における放電電流検出回路を示す図である。
【図４】同放電電流検出回路における積分器出力とローパスフィルタの出力を示す図である。
【図５】同放電電流検出回路における積分器出力と差動増幅器の出力を示す図である。
【図６】コイルで放電電流を検出したときの極間電圧と検出極間電流の説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｅ  直流電源
ＳＷ  スイッチング素子
Ｒ  電流制限素子
Ｃ  浮遊容量
１  工具電極
２  被加工物
３  センサコイル
４  積分器
５  ローパスフィルタ
６  差動増幅器
７  コンパレータ
８  基準値
【図１】
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【図２】
2007044813.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007044813.tif 000006
【図５】
2007044813.tif 000007
【図６】
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