(57)【要約】  放電加工機の電源装置（１）は、極間（４）に並列に接続した直流電源（６）と、極間（４）と直流電源（６）の間に配置した互いに並列な複数のスイッチング素子（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）と、電流の値を取得する電流値取得部（１０ａ）と、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）をオフからオンに切り替える周期を、同一の周期に設定し、３６０°を複数のスイッチング素子（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）の個数で除した９０°の位相のタイミングごとに予め決定された順番でオフからオンに切り替え、それぞれスイッチング素子のオン期間を、電流の値と予め決定された値の差に基づいて設定し、周期、タイミング及びオン期間に基づいて複数のスイッチング素子（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）のオンオフ制御を行うオンオフ制御部（１０ｂ）と、を備える。
2020090073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する放電加工機の電源装置であって、
前記電流を生成するための電圧を極間に印加するために極間に並列に接続した直流電源と、
極間と前記直流電源の間に配置した互いに並列な複数のスイッチング素子と、
前記電流の値を取得する電流値取得部と、
前記電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、前記複数のスイッチング素子をオフからオンに切り替える周期を、同一の周期に設定し、前記複数のスイッチング素子を、予め決定された位相のタイミングごとに予め決定された順番でオフからオンに切り替え、前記複数のスイッチング素子のそれぞれのオン期間を、前記電流の値と前記予め決定された値の差に基づいて設定し、前記周期、前記タイミング及び前記オン期間に基づいて前記複数のスイッチング素子のオンオフ制御を行うオンオフ制御部と、
を備える放電加工機の電源装置。
【請求項２】
前記予め決定された位相のタイミングは、３６０°を前記複数のスイッチング素子の個数で除した値の均等な位相のタイミングである請求項１に記載の放電加工機の電源装置。
【請求項３】
前記オンオフ制御部は、前記電流の値が前記予め決定された値より大きい第１のしきい値より大きくなったときに前記オン期間を減少させ、前記電流の値が前記予め決定された値より小さい第２のしきい値より小さくなったときに前記オン期間を増大させる請求項１又は２に記載の放電加工機の電源装置。
【請求項４】
前記電流を回生させる電流回生部を、極間と前記複数のスイッチング素子の一つの間の第１の接続点と極間と前記直流電源の間の第２の接続点の間に配置した請求項１〜３のいずれか一項に記載の放電加工機の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工機の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを放電加工（例えば、形彫放電加工）する放電加工機において、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する電源装置が用いられる。このような放電加工機の電源装置は、電流を生成するための電圧を極間に印加するために極間に並列に接続した直流電源と、極間と直流電源の間に配置したスイッチング素子と、を備え、極間とスイッチング素子の間にケーブルが介在する。【０００３】
従来、電極を消耗させる電流のリップルを低減する放電加工機の電源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。スイッチング素子のスイッチング周波数を増大することによって又はインダクタ値の高い平滑用インダクタ（例えば、コイル）をケーブルに配置することによって、電流のリップルを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電流のリップルを低減するためにスイッチング素子のスイッチング周波数を増大した場合、スイッチング周波数が増大するに従ってスイッチング素子のスイッチング損失が増大することによってスイッチング素子の発熱量が増大するので、発熱による悪影響が及ぼされるという不都合がある。【０００６】
電流のリップルを低減するためにインダクタ値の高い平滑用インダクタをケーブルに配置した場合、電流を立ち上げてピーク電流に到達するまでの時間が長くなることによってワークの加工速度が低下するおそれがある。【０００７】
また、電流のリップルを低減するためにインダクタ値の高い平滑用インダクタをケーブルに配置した場合、スイッチング素子をオンからオフに切り替えた直後に放電加工機の電源装置に蓄積されるエネルギーが増大するので、電流の立下げの開始時から電流の値が零になるまでの時間が長くなり、異常アーク放電が生じるおそれがある。【０００８】
本発明の目的は、発熱量による悪影響、ワークの加工速度の低下及び異常アーク放電がなく電流のリップルを低減させることができる放電加工機の電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による放電加工機の電源装置は、ワークを放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク及び電極から構成される極間にパルス状の電流を供給する放電加工機の電源装置であって、電流を生成するための電圧を極間に印加するために極間に並列に接続した直流電源と、極間と直流電源の間に配置した互いに並列な複数のスイッチング素子と、電流の値を取得する電流値取得部と、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子をオフからオンに切り替える周期を、同一の周期に設定し、複数のスイッチング素子を、予め決定された位相のタイミングごとに予め決定された順番でオフからオンに切り替え、複数のスイッチング素子のそれぞれのオン期間を、電流の値と予め決定された値の差に基づいて設定し、周期、タイミング及びオン期間に基づいて複数のスイッチング素子のオンオフ制御を行うオンオフ制御部と、を備える。【００１０】
本発明によれば、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子をオフからオンに切り替える周期を、同一の周期に設定する。また、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子を、予め決定された位相のタイミングごとに予め決定された順番でオフからオンに切り替える。また、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、複数のスイッチング素子のそれぞれのオン期間を、電流の値と予め決定された値の差に基づいて設定する。そして、電流の値が予め決定された値に到達してから立下がりを開始するまでの間に、周期、タイミング及びオン期間に基づいて複数のスイッチング素子のオンオフ制御を行う。このように予め決定された位相のタイミングごとに予め決定された順番で複数のスイッチング素子をオフからオンに切り替える場合のスイッチング周波数は、単一のスイッチング素子のスイッチング周波数に複数のスイッチング素子の個数をかけた数値に相当するスイッチング周波数となる。電流のリップルはスイッチング周波数に反比例して小さくなるので、本発明による放電加工機の電源装置により極間に生じる電流のリップルの大きさは、単一のスイッチング素子をオンオフする場合に極間に生じる電流のリップルの大きさを複数のスイッチング素子の個数で除した値にほぼ相当する大きさとなる。したがって、電流のリップルを低減させることができる。【００１１】
また、本発明によれば、スイッチング素子のスイッチング損失によって生じる発熱が複数のスイッチング素子に分散されるので、発熱による影響がなくなり、複数のスイッチング素子のそれぞれの能力を向上させることができる。【００１２】
さらに、本発明によれば、電流のリップルを低減するためにインダクタ値の高い平滑用インダクタを配置する必要がないので、インダクタ値の高い平滑用インダクタを配置したときに生じるワークの加工速度の低下及び異常アーク放電がない。【００１３】
好適には、予め決定された位相のタイミングは、３６０°を複数のスイッチング素子の個数で除した値の均等な位相のタイミングである。これによって、電流のリップルのそれぞれの大きさのばらつきを少なくすることができる。【００１４】
好適には、オンオフ制御部は、電流の値が予め決定された値より大きい第１のしきい値より大きくなったときにオン期間を減少させ、電流の値が予め決定された値より小さい第２のしきい値より小さくなったときにオン期間を増大させる。これによって、電流の値を、目標電流であるピーク電流に対応する予め決定された値から大幅にずれないようにすることができる。【００１５】
好適には、電流を回生させる電流回生部を、極間と複数のスイッチング素子の一つの間の第１の接続点と極間と直流電源の間の第２の接続点の間に配置する。これによって、スイッチング素子をオンからオフに切り替えた直後に放電加工機の電源装置に蓄積されるエネルギーを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態による放電加工機の電源装置の回路を示す図である。
【図２】図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図３のタイミングチャートの部分Ａの拡大図である。
【図５】図３のタイミングチャートの部分Ｂの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明による放電加工機の電源装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による放電加工機の電源装置の回路を示す図である。図１において、放電加工機の電源装置１は、加工槽の中の放電加工液（いずれも図示せず）に浸漬されたワーク２を放電加工するために、予め決定された間隙を設けて互いに対向するワーク２及び電極か３ら構成される極間４にケーブル５を介してパルス状の電流を供給する。
【００１８】
放電加工機の電源装置１は、直流電源６と、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、ダイオード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと、制御ユニット１０と、を備える。
【００１９】
直流電源６は、電流を生成するための電圧を極間４に印加するために極間４に並列に接続される。極間４に印加されるパルス状の電圧は、例えば、７５〜１６０Ｖであり、１ＫＨｚ前後から数十ＫＨｚの周波数を有する。本実施の形態では、直流電源６のプラス側は、電極３に接続され、直流電源６のマイナス側は、シャント抵抗１１を介してワーク２に接続される。
【００２０】
ＮＭＯＳトランジスタ７ａは、ケーブル５と直流電源６のプラス側の間に配置される。ＮＭＯＳトランジスタ７ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａに並列に接続され、電極３と直流電源６のプラス側の間に配置される。本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂの一端は、直流電源６のプラス側とＮＭＯＳトランジスタ７ａの間の接続点２１に接続点２１とＮＭＯＳトランジスタ７ｂの一端の間の接続点２２を介して接続され、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂの他端は、ケーブル５と直流電源６のプラス側の間の接続点２３に接続される。
【００２１】
ＮＭＯＳトランジスタ７ｃは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂに並列に接続され、電極３と直流電源６のプラス側の間に配置される。本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃの一端は、接続点２２とＮＭＯＳトランジスタ７ｃの一端の間の接続点２４に接続され、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃの他端は、ケーブル５と接続点２３の間の接続点２５に接続される。
【００２２】
ＮＭＯＳトランジスタ７ｄは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃに並列に接続され、電極３と直流電源６のプラス側の間に配置される。本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄの一端は、接続点２４に接続され、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄの他端は、ケーブル５と接続点２５の間の接続点２６に接続される。
【００２３】
したがって、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、互いに並列であり、電極３と直流電源６のプラス側の間に配置される。ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、複数のスイッチング素子の例である。
【００２４】
ダイオード８ａは、逆流防止のために設けられ、接続点２３に接続したアノード及びＮＭＯＳトランジスタ７ａに接続したカソードを有する。ダイオード８ｂは、逆流防止のために設けられ、接続点２３に接続したアノード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｂに接続したカソードを有する。ダイオード８ｃは、逆流防止のために設けられ、接続点２５に接続したアノード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｃに接続したカソードを有する。ダイオード８ｄは、逆流防止のために設けられ、接続点２６に接続したアノード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｄに接続したカソードを有する。
【００２５】
ダイオード９ａは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ａとダイオード８ａのカソードの間の接続点２７と極間４と直流電源６のマイナス側の間の接続点２８の間に配置される。接続点２７は、第１の接続点の例であり、接続点２８は、第２の接続点の例である。
【００２６】
ダイオード９ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂとダイオード８ｂのカソードの間の接続点２９と極間４と接続点２８の間の接続点３０の間に配置される。接続点２９は、第１の接続点の例であり、接続点３０は、第２の接続点の例である。
【００２７】
ダイオード９ｃは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃとダイオード８ｃのカソードの間の接続点３１と極間４と接続点３０の間の接続点３２の間に配置される。接続点３１は、第１の接続点の例であり、接続点３２は、第２の接続点の例である。
【００２８】
ダイオード９ｄは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄとダイオード８ｄのカソードの間の接続点３３と極間４と接続点３２の間の接続点３４の間に配置される。接続点３３は、第１の接続点の例であり、接続点３４は、第２の接続点の例である。
【００２９】
ダイオード９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、電流回生部の例である。
【００３０】
制御ユニット１０は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によって構成され、電流値取得部１０ａと、オンオフ制御部１０ｂと、を有する。
【００３１】
電流値取得部１０ａは、接続点３４とシャント抵抗１１の一端の間の接続点３５及びシャント抵抗１１の他端とワーク２の間の接続点３６に接続され、極間４に流れる電流の値に対応するシャント抵抗１１の両端の電圧を増幅して出力する電流センスアンプ（図示せず）を有する。
【００３２】
また、電流値取得部１０ａは、制御ユニット１０の記憶部（図示せず）に格納された電圧及び電流の関係を表すテーブルに基づいて電流センスアンプから出力された電圧の値を電流の値に変換することによって、極間４を流れる電流の値を取得する。そして、電流値取得部１０ａは、取得した電流の値Ｉdのデータをオンオフ制御部１０ｂに供給する。
【００３３】
制御ユニット１０の記憶部は、電圧及び電流の関係を表すテーブルの他に、後に説明する目標電流Ｉt、目標上限及び目標下限のデータ並びに制御コンピュータプログラムを格納する。
【００３４】
オンオフ制御部１０ｂは、自動的に又はオペレータによりＮＣ装置１２で設定されるワーク２の加工条件設定に対応するパルス発生条件に基づいてパルス発生回路１３によって発生するパルス信号Ｐが入力される。ワーク２の加工条件設定は、ワーク２の材質、電極３の材質、ワーク２の加工形状等に関連して決定される。パルス発生条件は、パルス列のパルスオンオフ時間、パルス列のパルス数、パルス休止時間等を含む。
【００３５】
そして、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdのデータ及びパルス信号Ｐに基づいて、ＮＭＯＳトランジスタ７ａをオンオフするためのパルス信号Ｓ１、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂをオンオフするためのパルス信号Ｓ２、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃをオンオフするためのパルス信号Ｓ３及びＮＭＯＳトランジスタ７ｄをオンオフするためのパルス信号Ｓ４を生成する。
【００３６】
本実施の形態では、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdがピーク電流に対応する目標電流Ｉtに到達してから立下がりを開始するまでの間に、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオフからオンに切り替えるスイッチング周期を、同一の周期Ｔに設定する。目標電流Ｉtは、予め決定された値の一例である。
【００３７】
また、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達してから立下がりを開始するまでの間に、スイッチング周期の１／４に対応する９０°の位相のタイミングごとにＮＭＯＳトランジスタ７ａ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃ及び７ｄの順番でオフからオンに切り替える。すなわち、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達してから立下がりを開始するまでの間に、９０°の位相のタイミングごとにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを順番にオフからオンに切り替える。
【００３８】
９０°の位相のタイミングは、３６０°を複数のスイッチング素子の個数で除した値の位相のタイミングの例である。位相のタイミングは、このように均等である必要はなく、予め決定されたおり、一周で３６０°になればよく、例えば、８０°１００°、８０°、１００°であってもよい。また、オンオフ制御部１０ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのスイッチング周期及びＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのスイッチング周期が立ち上がるタイミングは、制御ユニット１０のクロック（図示せず）に基づいて決定する。ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのスイッチング周期が立ち上がるタイミングは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをそれぞれオフからオンに切り替えるタイミングに対応する。
【００３９】
また、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達してから立下がりを開始するまでの間に、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのオン期間を、電流の値Ｉdと目標電流Ｉtの差に基づいて設定する。
【００４０】
本実施の形態では、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtより大きい目標上限より大きくなったときにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのうちのオフからオンに切り替えられるＮＭＯＳトランジスタのオン期間を減少させる。目標上限は、第１のしきい値の一例である。
【００４１】
また、本実施の形態では、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtより小さい目標下限より小さくなったときにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのうちのオフからオンに切り替えられるＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間を増大させる。目標下限は、第２のしきい値の一例である。
【００４２】
例えば、電流の値Ｉdが目標上限と目標下限の間にあるときのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間をＴaとし、電流の値Ｉdが目標下限より小さくなったときのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間をＴbとし、電流の値Ｉdが目標上限より大きくなったときのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間をＴcとし、補正係数をＫbとした場合、オン期間Ｔbは、
【００４３】
【数１】
2020090073.tif 000003
【００４４】
の式に基づいて決定され、オン期間Ｔcは、
【００４５】
【数２】
2020090073.tif 000004
【００４６】
の式に基づいて決定される。例えば、オン期間Ｔaは、スイッチング周期の１／８であり、オン期間Ｔbは、スイッチング周期の１／４であり、オン期間Ｔcは、スイッチング周期の１／１６である。
【００４７】
そして、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdがピーク電流に対応する目標電流Ｉtに到達してから立下がりを開始するまでの間に、スイッチング周期、９０°の位相のタイミング及びＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれのオン期間に基づいてＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオンオフ制御を行う。
【００４８】
図２は、図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。このフローは、制御ユニット１０の記憶部に記憶されている制御コンピュータプログラムに基づいて、主に制御ユニット１０の各要素によってパルス信号Ｐがオフからオンに切り替わる度に実行される。
【００４９】
先ず、オンオフ制御部１０ｂは、全てのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオンにするためのパルス信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４をＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ出力する（ステップＳ１）。
【００５０】
次に、電流値制御部１０ｂは、電流の値Ｉdを取得する（ステップＳ２）。次に、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達したか否かを判定する（ステップＳ３）。電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達しない場合、処理はステップＳ３に戻る（ステップＳ３のＮｏ）。それに対し、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、オンオフ制御部１０ｂは、全てのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオフにするためのパルス信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４をＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ出力する（ステップＳ４）。
【００５１】
次に、オンオフ制御部１０ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期が開始する（ステップＳ５）。
【００５２】
オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタ（例えば、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ）に対応する周期カウンタ（図示せず）のカウントを開始させる（ステップＳ６）。また、ステップＳ６において、電流値取得部１０ａは、電流の値Ｉdを取得する。
【００５３】
次に、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標上限より大きいか否かを判定する（ステップＳ７）。電流の値Ｉdが目標上限より大きい場合（ステップＳ７のＹｅｓ）、オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタのオン期間をＴcに設定し、対応するパルス信号を当該ＮＭＯＳトランジスタに出力する（ステップＳ８）。
【００５４】
それに対し、電流の値Ｉdが目標上限より大きくない場合（ステップＳ７のＮｏ）、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標下限より小さいか否かを判定する（ステップＳ９）。電流の値Ｉdが目標下限より小さい場合（ステップＳ９のＹｅｓ）、オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタのオン期間をＴbに設定し、対応するパルス信号を当該ＮＭＯＳトランジスタに出力する（ステップＳ１０）。
【００５５】
それに対し、電流の値Ｉdが目標下限より小さくない場合（ステップＳ９のＮｏ）、オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタのオン期間をＴaに設定し、対応するパルス信号を当該ＮＭＯＳトランジスタに出力する（ステップＳ１１）。
【００５６】
ステップＳ８、ステップＳ１０又はステップＳ１１の後に、オンオフ制御部１０ｂは、パルス信号Ｐが立下がったか否かを判定する（ステップＳ１２）。パルス信号Ｐが立下がった場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、制御ユニット１０は、処理を終了する。それに対し、パルス信号Ｐが立下がっていない場合（ステップＳ１２のＮｏ）、オンオフ制御部１０ｂは、スイッチング周期が開始したＮＭＯＳトランジスタに対応する周期カウンタのカウントを１／４周期カウントアップし（ステップＳ１３）、ステップＳ６に戻る。
【００５７】
ここで、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン期間Ｔbは、電流の値Ｉdが目標下限より小さくなった後に目標電流Ｉtに到達するまでのオン期間であり、オン期間Ｔcは、電流の値Ｉdが目標上限より大きくなった後に目標電流Ｉtに到達するまでのオン期間であると言える。
【００５８】
図３は、図１の放電加工機の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図４は、図３のタイミングチャートの部分Ａの拡大図であり、図５は、図３のタイミングチャートの部分Ｂの拡大図である。
【００５９】
図３のタイミングチャートにおいて、ワーク２を加工するためにオンオフ制御部１０ｂに供給されるパルス信号Ｐの複数回の立上り及び立下りのサイクルのうちの一つのサイクルについて説明する。
【００６０】
また、図３のタイミングチャートにおいて、部分Ａで示す期間中に電流の値Ｉdが目標下限より小さくなるとともに部分Ｂで示す期間中に電流の値Ｉdが目標上限より大きくなる場合について説明する。
【００６１】
図３において、（ａ）は、パルス信号Ｐを表し、（ｂ）は、極間４の電圧を表し、（ｃ）は、電流の値Ｉdを表す。また、図３において、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）はそれぞれ、ＮＭＯＳトランジスタ７ａを流れる電流、ＮＭＯＳトランジスタ７ａのスイッチング周期及びパルス信号Ｓ１をそれぞれ表す。また、図３において、（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）はそれぞれ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂを流れる電流、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂのスイッチング周期及びパルス信号Ｓ２をそれぞれ表す。また、図３において、（ｊ）、（ｋ）及び（ｌ）はそれぞれ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃを流れる電流、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃのスイッチング周期及びパルス信号Ｓ３をそれぞれ表す。また、図３において、（ｍ）、（ｎ）及び（ｏ）はそれぞれ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄを流れる電流、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのスイッチング周期及びパルス信号Ｓ４をそれぞれ表す。
【００６２】
図３のタイミングチャートにおいて、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期の立上りを検出する度に電流値取得部１０ａが電流の値Ｉdを取得する。
【００６３】
時刻ｔ１においてパルス信号Ｐが立ち上がると、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオフからオンに切り替えられ、直流電源６によって電圧Ｖｓ１が極間４に印加される。時刻ｔ１でＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオフからオンに切り替えられる動作は、図２のステップＳ１の処理に対応する。
【００６４】
時刻ｔ２で極間４に絶縁破壊が生じ、絶縁破壊によって生じた電流の値Ｉdが時刻ｔ３で目標電流に到達すると、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオンからオフに切り替えられる。時刻ｔ２でＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオンからオフに切り替えられる動作は、図２のステップＳ３の処理に対応する。また、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期の立上りを検出する度に電流値取得部１０ａが電流の値Ｉdを取得する動作は、図２のステップＳ２の処理に対応する。
【００６５】
ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ４において電流の値Ｉdが目標下限より大きい場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのオン時間はＴsとなる。ＮＭＯＳトランジスタ７ａのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ５において電流の値Ｉdが目標下限より小さくなる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂのオン時間はＴbとなる。時刻ｔ５でＮＭＯＳトランジスタ７ｂのオン期間をＴbに設定する動作は、ステップＳ７のＹｅｓの処理及びステップＳ８の処理に対応する。
【００６６】
ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ６において電流の値Ｉdが目標上限より大きくなる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃのオン時間はＴcとなる。時刻ｔ６でＮＭＯＳトランジスタ７ｃのオン期間をＴcに設定する動作は、ステップＳ９のＹｅｓの処理及びステップＳ１０の処理に対応する。ＮＭＯＳトランジスタ７ａのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ７において電流の値Ｉdが目標上限より小さくなって目標上限と目標電流Ｉtの間になる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ａのオン時間はＴaとなる。
【００６７】
時刻ｔ８においてパルス信号Ｐが立ち下がると、電流の値Ｉｄが低下し、時刻ｔ９でゼロになる。この処理は、ステップＳ１２のＹｅｓの処理に対応する。また、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、時刻ｔ５＋Ｔ／４から時刻ｔ６までの期間及び時刻ｔ７＋Ｔ／４から時刻ｔ８までの期間においてＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期の波形が立ち上がる度にＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのオン時間はＴａに設定される。これの処理は、ステップＳ７のＮｏの処理、ステップＳ９のＮｏの処理及びステップＳ１１の処理に対応する。
【００６８】
本実施の形態のように９０°の位相のタイミングごとに予め決定された順番でＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオフからオンに切り替える場合のスイッチング周波数は、単一のＮＭＯＳトランジスタのスイッチング周波数の４倍のスイッチング周波数となる。電流のリップルはスイッチング周波数に反比例して小さくなるので、極間４に生じる電流のリップルの大きさは、単一のＮＭＯＳトランジスタをオンオフする場合に極間４に生じる電流のリップルの大きさの１／４に相当する大きさとなる。したがって、電流のリップルを低減させることができる。
【００６９】
また、本実施の形態によれば、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのスイッチング損失によって生じる発熱がＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに分散されるので、発熱による影響がなくなり、複数のスイッチング素子のそれぞれの能力を向上させることができる。
【００７０】
また、本実施の形態によれば、電流のリップルを低減するためにインダクタ値の高い平滑用インダクタを配置する必要がないので、インダクタ値の高い平滑用インダクタを配置したときに生じるワーク２の加工速度の低下及び異常アーク放電がない。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、電流の値Ｉdが目標下限より小さくなったときにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン時間を長くするとともに電流の値Ｉdが目標上限より大きくなったときにＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのオン時間を短くしているので、電流の値Ｉdを、目標電流から大幅にずれないようにすることができる。
【００７２】
さらに、本実施の形態によれば、電流を回生させるためのダイオード９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを配置することによって、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオンからオフに切り替えた直後に放電加工機の電源装置１に蓄積されるエネルギーを低減させることができる。
【００７３】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、ＮＭＯＳトランジスタの個数を二つ、三つ、五つ又はそれ以上にしてもよく、ＮＭＯＳトランジスタの個数を二つにする場合には、１８０°の位相のタイミングごとに予め決定された順番で二つのＮＭＯＳトランジスタ７をオフからオンに切り替える。また、ダイオード８ａ，８ｂ，８ｄ，８ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのうちの少なくとも一つを省略してもよい。さらに、スイッチング素子としてＰＭＯＳトランジスタ等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１    放電加工機の電源装置
２    ワーク
３    電極
４    極間
５    ケーブル
６    直流電源
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ    ＮＭＯＳトランジスタ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ    ダイオード
１０    制御ユニット
１０ａ    電流値取得部
１０ｂ    オンオフ制御部
１１    シャント抵抗
１２    ＮＣ装置
１３    パルス発生回路
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６    接続点
【図１】
2020090073.tif 000005
【図２】
2020090073.tif 000006
【図３】
2020090073.tif 000007
【図４】
2020090073.tif 000008
【図５】
2020090073.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月8日(2021.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ダイオード８ａは、逆流防止のために設けられ、接続点２３に接続したカソード及びＮＭＯＳトランジスタ７ａに接続したアノードを有する。ダイオード８ｂは、逆流防止のために設けられ、接続点２３に接続したカソード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｂに接続したアノードを有する。ダイオード８ｃは、逆流防止のために設けられ、接続点２５に接続したカソード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｃに接続したアノードを有する。ダイオード８ｄは、逆流防止のために設けられ、接続点２６に接続したカソード及びＮＭＯＳトランジスタ７ｄに接続したアノードを有する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ダイオード９ａは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ａとダイオード８ａのアノードの間の接続点２７と極間４と直流電源６のマイナス側の間の接続点２８の間に配置される。接続点２７は、第１の接続点の例であり、接続点２８は、第２の接続点の例である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ダイオード９ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｂとダイオード８ｂのアノードの間の接続点２９と極間４と接続点２８の間の接続点３０の間に配置される。接続点２９は、第１の接続点の例であり、接続点３０は、第２の接続点の例である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ダイオード９ｃは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｃとダイオード８ｃのアノードの間の接続点３１と極間４と接続点３０の間の接続点３２の間に配置される。接続点３１は、第１の接続点の例であり、接続点３２は、第２の接続点の例である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
ダイオード９ｄは、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄがオンからオフに切り替えられた直後に電流を回生させるために設けられ、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄとダイオード８ｄのアノードの間の接続点３３と極間４と接続点３２の間の接続点３４の間に配置される。接続点３３は、第１の接続点の例であり、接続点３４は、第２の接続点の例である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
次に、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdを取得する（ステップＳ２）。次に、オンオフ制御部１０ｂは、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達したか否かを判定する（ステップＳ３）。電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達しない場合、処理はステップＳ２に戻る（ステップＳ３のＮｏ）。それに対し、電流の値Ｉdが目標電流Ｉtに到達した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、オンオフ制御部１０ｂは、全てのＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをオフにするためのパルス信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４をＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ出力する（ステップＳ４）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
次に、オンオフ制御部１０ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期を開始する（ステップＳ５）。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
時刻ｔ２で極間４に絶縁破壊が生じ、絶縁破壊によって生じた電流の値Ｉdが時刻ｔ３で目標電流に到達すると、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオンからオフに切り替えられる。時刻ｔ３でＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの全てがオンからオフに切り替えられる動作は、図２のステップＳ４の処理に対応する。また、ＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期の立上りを検出する度に電流値取得部１０ａが電流の値Ｉdを取得する動作は、図２のステップＳ２の処理に対応する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ４において電流の値Ｉdが目標下限より大きい場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのオン時間はＴaとなる。ＮＭＯＳトランジスタ７ａのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ５において電流の値Ｉdが目標下限より小さくなる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ａのオン時間はＴbとなる。時刻ｔ５でＮＭＯＳトランジスタ７ａのオン期間をＴbに設定する動作は、ステップＳ９のＹｅｓの処理及びステップＳ１０の処理に対応する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ６において電流の値Ｉdが目標上限より大きくなる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ｄのオン時間はＴcとなる。時刻ｔ６でＮＭＯＳトランジスタ７ｄのオン期間をＴcに設定する動作は、ステップＳ７のＹｅｓの処理及びステップＳ８の処理に対応する。ＮＭＯＳトランジスタ７ａのスイッチング周期の波形が立ち上がる時刻ｔ７において電流の値Ｉdが目標上限より小さくなって目標上限と目標電流Ｉtの間になる場合、ＮＭＯＳトランジスタ７ａのオン時間はＴaとなる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
時刻ｔ８においてパルス信号Ｐが立ち下がると、電流の値Ｉｄが低下し、時刻ｔ９でゼロになる。この処理は、ステップＳ１２のＹｅｓの処理に対応する。また、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、時刻ｔ５＋Ｔ／４から時刻ｔ６までの期間及び時刻ｔ７＋Ｔ／４から時刻ｔ８までの期間においてＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのスイッチング周期の波形が立ち上がる度にＮＭＯＳトランジスタ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれかのオン時間はＴａに設定される。これの処理は、ステップＳ７のＮｏの処理、ステップＳ９のＮｏの処理及びステップＳ１１の処理に対応する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、ＮＭＯＳトランジスタの個数を二つ、三つ、五つ又はそれ以上にしてもよく、ＮＭＯＳトランジスタの個数を二つにする場合には、１８０°の位相のタイミングごとに予め決定された順番で二つのＮＭＯＳトランジスタ７をオフからオンに切り替える。また、ダイオード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのうちの少なくとも一つを省略してもよい。さらに、スイッチング素子としてＰＭＯＳトランジスタ等を用いてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2020090073.tif 000010
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2020090073.tif 000011
【国際調査報告】
2020090073.tif 000012
2020090073.tif 000013
2020090073.tif 000014
2020090073.tif 000015