(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電圧を電極と被加工物との微小間隙に供給する所定のパルス電圧に変換する回路構成素子と、
この回路構成素子が実装された基板と、
この基板と対向すると共に、上記回路構成素子を嵌合または上記回路構成素子を包含するように上記回路構成素子に対応する位置に凹状が設けられた高熱伝導性を有する金属片と、
上記回路構成素子と上記金属片との間隙に注入された高熱伝導性を有するモールド材と、
上記金属片に伝導される上記回路構成素子が発する熱を、上記微小間隙に供給する加工液を冷却媒体として冷却する冷却手段と、
を備えた放電加工用電源装置。
【請求項２】
上記冷却手段が、上記金属片に設けられた配管内に上記加工液を流すものであることを特徴とする請求項第１項記載の放電加工用電源装置。
【請求項３】
電極と被加工物との微小間隙に供給する所定のパルス電流を作成する回路構成素子と、
この回路構成素子が実装された基板と、
上記回路構成素子をモールドする高熱伝導性を有するモールド材と、
このモールド材を介して上記回路構成素子が発する熱を熱輸送するヒートパイプと、
を備え、上記ヒートパイプにより加工液槽まで熱輸送させることにより、上記回路構成素子が発する熱を冷却することを特徴とする放電加工用電源装置。
【請求項４】
放電加工用電源装置を加工液に浸漬させるものであることを特徴とする請求項第３項記載の放電加工用電源装置。
【請求項５】
上記モールド材が、常温あるいは加熱状態で流動性のエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂のうち一種あるいは複数樹脂に、フィラーとして熱伝導率の良好な銅粉、アルミ粉、銀粉、金粉、鉄粉、ステンレス粉、黄銅粉、アルミナ粉、マグネシア粉、結晶シリカ粉、チッ化アルミ粉、酸化ケイ素粉、ベリリア粉、ケイ素粉、ボロンナイトライド粉、ケイ酸ジルコニウム粉、炭化ケイ素粉、ダイヤモンド粉、などの一種もしくは複数種を混入又は上記元素を主成分とする金属合金粉を混入してなることを特徴とする請求項第１項〜第４項のいずれかに記載の放電加工用電源装置。
【請求項６】
上記回路構成素子及び上記基板をモールド密封してなることを特徴とする請求項第１項〜第５項のいずれかに記載の放電加工用電源装置。
【請求項７】
上記基板及び上記回路構成素子を複数のユニットに分割し、これらの各ユニットを上記電極の周囲に配置してなることを特徴とする請求項第６項記載の放電加工用電源装置。
【請求項８】
上記各ユニットを上記電極の周囲に放射状に配置してなることを特徴とする請求項第７項記載の放電加工用電源装置。
【請求項９】
上記基板及び上記回路構成素子を、複数のユニットに分割して中央部に空隙を設けて放射状に配置し、この空隙にワイヤ電極を挿通させると共に、このワイヤ電極にパルス電圧を給電するワイヤ通電子と上記ユニット間を放射状に配線することを特徴とする請求項第６項記載の放電加工用電源装置。
【請求項１０】
上記各ユニットと上記被加工物間に、この被加工物に摺動給電する被加工物通電子を設けたことを特徴とする請求項第９項記載の放電加工用電源装置。
【請求項１１】
上記各ユニットと上記ワイヤ通電子及び上記被加工物通電子との接続手段として、薄板化した導電性部材を絶縁膜を介して平行対面させ、一方の導電性部材を上記ワイヤ通電子と、他方の導電性部材を上記被加工物通電子と接続させることを特徴とする請求項第１０項記載の放電加工用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電加工用電源装置に関するもので、電源装置の小型化、低価格化を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来のワイヤ放電加工装置の一例を示す説明図である。
図において、１はワイヤ電極、２は被加工物、３ａ、３ｂはワイヤ電極１にパルス電源ユニット４から電力供給ケーブル５を介して供給される電力を摺動にて付与するための上下通電子で、それぞれ上下加工液噴射ノズル１３ａ、１３ｂの内部に配置されている。
６は加工テーブルならびに加工槽１１を駆動するための数値制御装置、７は加工液タンク、８は加工液を供給するためのポンプ、９は加工液の冷却装置を示し、これら加工液供給系を介して加工液は加工槽１１に貯水する分１２ａと、ワイヤ電極１と被加工物２との間であって放電加工が行われる加工間隙に供給する分１２ｂとに分岐されて供給される。
また、１４は被加工物２を支持するためのベッドである。
【０００３】
次に従来のワイヤ放電加工装置の動作について説明する。
まず、上記加工間隙に加工液１２ｂを噴出しつつワイヤ電極１と被加工物２間にパルス電圧を加える。しかして、ワイヤ電極１と被加工物２との対向した微少間隙では、加工液１２ａ及び１２ｂの気化爆発と放電時の熱エネルギーによって被加工物２を溶融飛散させる。
また、対向する微少間隙を一定に保ち、放電を継続的に行うためのワイヤ電極１と被加工物２との相対移動は、Ｘ−Ｙクロステーブル（図示せず）を加工間隙の平均加工電圧と目標サーボ電圧の差に基づいて数値制御装置６により制御する方法により通常行われている。
このようにして放電を繰り返し、Ｘ−Ｙテーブルを制御することにより、同テーブル上に連結されている加工槽１１、ベッド１４、被加工物２が同時に制御された結果として加工溝が連続的に形成され、任意の形状に被加工物２を加工するようになっている。
【０００４】
図１６は、ワイヤ電極１に上下通電子３ａ、３ｂを介してパルス電圧を供給するパルス電源ユニット４の構成を示した構成図である。
図において、４１は回路素子である抵抗４４、コンデンサ４５、トランジスタ４６、ダイオード４７を実装したプリント基板、４２はこの回路素子のうちの主たる発熱素子であるトランジスタ４６、ダイオード４７の冷却のために接合された放熱フィン、４３は放熱フィン４２の放熱効率を向上させる為に強制急冷を行うファン、４８は筐体である。
【０００５】
パルス電源ユニット４においては、その主たる発熱素子であるトランジスタ４６、ダイオード４７の冷却を、フィン４３による強制空冷方法が通常採用されている。
図中の白抜き矢印は、ファン４３から送られる空気の流れを示している。
【０００６】
図１７は、放電回路を示す電気回路図である。
図において、メインとなるトランジスタＴＲ１のスイッチング作用により電源Ｅから供給される電流波形ｉは、回路インダクタンスＬと抵抗Ｒ及び電源電圧Ｅ1から式１によって決定されることから、該ケーブルのＲＬ成分を低減する必要が有る。
そのために通常は同軸ケーブルを使用したり、ケーブルを複数本並列接続するなどの工夫が成されている。
ｉ＝Ｅ1（１−ｅ-RT/L）／Ｒ・・・・・・式１
【０００７】
また、図１８は、特開平４−２２６８３４号公報に示された、ワイヤ電極及び被加工物に対し望ましい加工パルスを供給する電力モジュールのうち、分離ダイオードを収納し、加工間隙ならびにワイヤ電極の近傍に設けられている電気要素収納体（ギャップボックス）を示す断面図であり、図１８（ａ）は縦断面図、図１８（ｂ）は平面断面図である。
図において、２１は同軸ケーブル、２２はケーブル２１をダイオードアセンブリ２３に接続するための導電要素、２４は絶縁板、２５は電気伝導部材、２６は下部ワイヤガイド構体、２７はワイヤガイドならびに加工液を加工間隙に向かって噴射する下部ワイヤガイド構体２６に対して絶縁性加工液を送る流路を構成する噴流導管、２８は長孔である。
【０００８】
次に作用について説明する。
出力信号パルスは、下部アーム２９内に設けられた同軸ケーブル２１を介して、ギャップボックス２０に送られ、同軸ケーブル２１に対応し、一対のダイオードアセンブリ２３と電気的に接続される。
このダイオードアセンブリ２３の中間部は、導電要素２２とその陽極が接続されている分離ダイオード２３ａを含んでおり、分離ダイオード２３ａの陰極は銅製の電気導電性中央ブロックに接続している。
【０００９】
すなわち、放電加工時においては、同軸ケーブル２１を介してダイオードアセンブリ２３に対し所定の波形を持った加工パルスが供給される。加工パルスの極性は負であるから、加工パルス信号は分離ダイオード２３ａをとおり、中央ブロックに達し、さらに、ギャップボックス２０の電気伝導部材２５及び下部ワイヤガイド構体２６によって形成される電路を通って流れる。
また、加工間隙及び被加工物に対して加工液を噴射するために、長孔２８が絶縁板２４、電気伝導部材２５（ギャップボックスの中間部及びその端部）を貫通し、ワイヤガイド構体２６に達するように形成され、分極ダイオード２３ａ及びギャップボックス２０内部の他の電気要素に対して冷却機構を構成している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のワイヤ放電加工用電源装置は、上記のように放熱用フィン及び強制空冷のためのファンを配した上でプリント基板とともに筐体内に設置されており、その占有体積は過大である。
また、ユニットが大きいが故に放電加工部極間と離して配置せざるを得ず、配線のための電力供給ケーブル長が長くなる。
さらに、空冷用ファン自身の信頼性が低く、筐体内部に外部からの塵埃を巻き込まないような工夫、フィルターなども必要であった。
なお、これらを解決する方法としてヒートパイプ利用による密閉筐体化内部の熱を外部に輸送し、外部で強制空冷することがあげられるが、占有体積の減少効果はあまり期待できず価格が増加する。
【００１１】
また、特開平４−２２６８３４号公報に示される放電加工装置では、ギャップボックス内部に配置した分離ダイオードを、長孔内に加工液を流すことにより冷却させているが、図１８（ｂ）に示されるように、ダイオードの接合部の温度のみしか下げることができず、最も発熱量の多い接合部以外の温度低下については何ら検討されておらず、冷却特性が悪かった。
また、長孔の腐蝕等により加工液がダイオード側に漏れる場合については何ら考慮されていなかった。
【００１２】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、第１の目的は、放熱フィン及び強制空冷用ファンを用いることなく回路構成素子を冷却することができる放電加工用電源装置を得ることである。
また、第２の目的は、冷却効率を高めるモールド材を得ることである。
また、第３の目的は、冷却する際の防水対策が容易となる放電加工用電源装置を得ることである。
また、第４の目的は、より冷却特性が向上する放電加工用電源装置を得ることである。
また、第５の目的は、ワイヤ電極及び被加工物への電源供給路を短くし、供給する放電加工エネルギーを一定にする放電加工用電源装置を得ることである。
また、第６の目的は、電力供給経路のロスが少ない放電加工用電源装置を得ることである。
また、第７の目的は、回路インダクタンスを低減することができる放電加工用電源装置を得ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放電加工用電源装置は、電源からの電圧を電極と被加工物との微小間隙に供給する所定のパルス電圧に変換する回路構成素子と、この回路構成素子が実装された基板と、高熱伝導性を有する金属片と、上記回路構成素子と上記金属片との間隙に注入された高熱伝導性を有するモールド材と、上記金属片に伝導される上記回路構成素子が発する熱を、上記微小間隙に供給する加工液を冷却媒体として冷却する冷却手段と、を備えたものである。
【００１４】
また、上記冷却手段が、上記金属片に設けられた配管内に上記加工液を流すもの、または、上記金属片を上記加工液に浸漬させるものである。
【００１５】
また、電極と被加工物との微小間隙に供給する所定のパルス電流を作成する回路構成素子と、この回路構成素子が実装された基板と、上記回路構成素子が発する熱を熱輸送するヒートパイプと、上記回路構成素子と上記ヒートパイプの端部とを連結する高熱伝導性を有するモールド材と、上記ヒートパイプにより熱輸送された上記回路構成素子が発する熱を、上記微小間隙に供給する加工液を冷却媒体として冷却する冷却手段と、を備えたものである。
【００１６】
また、上記冷却手段が、上記ヒートパイプを上記加工液に浸漬させるものである。
【００１７】
また、上記モールド材が、常温あるいは加熱状態で流動性のエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂のうち一種あるいは複数樹脂に、フィラーとして熱伝導率の良好な銅粉、アルミ粉、銀粉、金粉、鉄粉、ステンレス粉、黄銅粉、アルミナ粉、マグネシア粉、結晶シリカ粉、チッ化アルミ粉、酸化ケイ素粉、ベリリア粉、ケイ素粉、ボロンナイトライド粉、ケイ酸ジルコニウム粉、炭化ケイ素粉、ダイヤモンド粉、などの一種もしくは複数種を混入又は上記元素を主成分とする金属合金粉を混入してなるものである。
【００１８】
また、上記回路構成素子及び上記基板をモールド密封してなるものである。
【００１９】
また、上記基板及び上記回路構成素子を複数のユニットに分割し、これらの各ユニットを上記電極の周囲に配置してなるものである。
【００２０】
また、上記各ユニットを上記電極の周囲に放射状に配置してなるものである。
【００２１】
また、上記基板及び上記回路構成素子を、複数のユニットに分割して中央部に空隙を設けて放射状に配置し、この空隙にワイヤ電極を挿通させると共に、このワイヤ電極にパルス電圧を給電するワイヤ通電子と上記ユニット間を放射状に配線するものである。
【００２２】
また、上記各ユニットと上記被加工物間に、この被加工物に摺動給電する被加工物通電子を設けたものである。
【００２３】
また、上記各ユニットと上記ワイヤ通電子及び上記被加工物通電子との接続手段として、薄板化した導電性部材を絶縁膜を介して平行対面させ、一方の導電性部材を上記ワイヤ通電子と、他方の導電性部材を上記被加工物通電子と接続させるものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の一実施の形態であって、パルス電源ユニット４のうち、所定のパルス幅、所定電流値を生成するための電源装置を、加工液冷却方式による冷却するための説明図である。
図において、３０はパルス電源ユニット４を形成する電源装置であり、同様に電源ユニットを形成する電源の電力を、放電加工に用いる所定のパルス幅、所定電流値とするものである。
３１は電源装置の主要部分である回路構成素子の実装されたプリント基板、３２はプリント基板３１上に実装される回路構成素子であり、その回路構成素子は、抵抗３２ａ、コンデンサ３２ｂ、トランジスタ３２ｃ、ダイオード３２ｄ等からなる。
３３はそれらの回路構成素子３２に嵌合するべく接触あるいは包含するように凹状の窪みを内側に有する金属片、３４は該窪み中で金属片３３と接触していない部分を埋めるように注入した熱伝導性に優れたモールド材である。
なお、金属片３３には、加工液を流すための金属配管３５ａ、穴３５ｂが設けられている。（図１（ｂ）（ｃ）参照）
【００２５】
モールド材３４についてさらに詳述すれば、本実施の形態では常温あるいは加熱状態で流動性のあるエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂のうち一種あるいは複数を用い、フィラーとして熱伝導率の良好な銅粉、アルミ粉、銀粉、金粉、鉄粉、ステンレス粉、黄銅粉、アルミナ粉、マグネシア粉、結晶シリカ粉、チッ化アルミ粉、酸化ケイ素粉、ベリリア粉、ケイ素粉、ボロンナイトライド粉、ケイ酸ジルコニウム粉、炭化ケイ素粉、ダイヤモンド粉、などの一種もしくは複数種混入あるいは金属粉の場合は上記元素を主成分とする合金粉を使用した。
【００２６】
次に、図１（ａ）に基づいて、電源装置３０の冷却に関して説明する。
放電加工に用いられる電源装置３０は、一般に、プリント基板３１上に実装された回路構成素子３２による回路動作に基づいて所定幅、所定値の加工電流が作成され、加工間隙に供給される。さらに詳述すれば、コンデンサ３２ｂに蓄えられた電源をトランジスタ３２ｃでスイッチングすることにより放電に用いられる所定パルス幅を作成するとともに、抵抗３２ａにより所定値の電流としている。
【００２７】
ここで、本実施の形態では、プリント基板３１上に実装された回路構成素子３２である抵抗３２ａ、コンデンサ３２ｂ、トランジスタ３２ｃ、ダイオード３２ｄに接触あるいは包含するように上記回路構成素子に対応する位置に凹状が設けられた金属片３３が配置される。
さらに、回路構成素子及び金属片３３間の空間をうめるように、熱伝導性に優れたモールド材３４を注入し、プリント基板３１、回路構成素子３２、金属片３３を一体成形する。
【００２８】
このモールド材３４は、回路構成素子３２が発生する熱を、その高熱伝導性に基づいて金属片３３に伝導する。
ここで、金属片３３に設けられた金属配管３５ａ（図１（ｂ）参照）、金属片３３を貫通する穴３５ｂ（図１（ｃ）参照）内にポンプにより加工液を流すもの、あるいは直接加工槽１１の加工液面に接触させる（図１（ｄ）参照）ものにより、金属片３３すなわち回路構成素子３２を冷却する。
図１（ｄ）においては、プリント基板３１、回路構成素子３２等と加工液とが直接接触しないように、防水処理する必要があるのはいうまでもない。
なお、図中の矢印は加工液の流れを示している。
【００２９】
本実施の形態１によれば、放熱用フィンや強制冷却用ファンを使用すること無く発熱素子である回路構成素子３２の冷却を実現でき、電源装置３０の小型化を図ることができるとともに、電源装置３０の低価格化をも実現できる。
なお、特開平４−２２６８３４号公報に示された従来技術に比べて、発熱する回路構成素子３２をモールド材３４によりその発熱量を金属片３３に空気等を介在させることなく直接伝導するので、より多くの熱が金属片３３に伝導され、ひいては、より冷却特性が向上する。
また、上記のプリント基板３１、回路構成素子３２以外は加工液に接触しても問題無く、水回りの処理が簡易にできる。
さらに、金属片３３の一部を冷却した加工液などに接触させた場合に懸念される電源装置の結露も防止できる。
そのため、回路構成素子３２の信頼性が向上し、正確なパルス電圧による高精度高速度な加工を実現できると共に回路構成素子３２の損傷を防止することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図２は、本発明の第２の実施の形態であるパワー素子であるトランジスタを金属芯基板に直接実装、結線した状態を示す断面図である。
図において、通常はモールド化あるいは金属缶に保護された状態で販売されているトランジスタ３２ｃの内部にあるチップ３２ｃ１、ボンディングワイヤ３２ｃ２を各々部品として入手し、図２に示すように金属芯基板３１ａに直接ダイボンディング、ワイヤボンディングした後に、実施の形態１で示したモールド材３４によりモールド化すると共に、さらには該金属芯基板３１ａを放熱用金属片３３に接合したものである。
【００３１】
本実施の形態２によれば、上述した実施の形態１の効果に加えて、パワー素子部分の実装密度を向上でき、より一層の小型化を実現できる。
【００３２】
実施の形態３．
図３は、本発明の第３の実施の形態である抵抗、コンデンサをより効率的に冷却させると共に回路構成素子の実装密度の向上を図るために、各回路構成素子毎に金属片３３を設けた場合を説明する説明図であり、図３（ａ）は、抵抗３２ａ、コンデンサ３２ｂの外形寸法に極近い窪みを金属片３３に開けて、嵌合により強固に密着させた場合、図３（ｂ）（ｃ）は金属の弾性が利用できるように、十字形状の金属板３３ｅを折り曲げて、回路構成素子をはめ込むように接合し、その一面を加工液に接触させる金属片３３ｄに接合するようにした場合を説明する図である。
さらには、実施の形態１でも使用した高熱伝導性を有するモールド材３４を回路構成素子３２と金属片３３ｂ、ｃ、ｄ、ｅの隙間に充填するようにすれば、実施の形態１と同様に加工液により冷却され、その効果は一層明確になる。
【００３３】
本実施の形態３によれば、上述した実施の形態１の効果に加えて、回路構成素子３２に接触させる金属片３３を、その弾性を利用して挟み込む形状とする、あるいははめあい公差を考慮して高精度に加工した上で強固に勘合させることにより、パワー素子部分の実装密度を向上でき、より一層の小型化を実現できる。
【００３４】
実施の形態４．
図４は、本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
本実施の形態では、図４（ａ）に示されるように、実施の形態１にて説明した電源装置３０をさらにモールド材３４にて、プリント基板３１をもモールドし、金属片３３の放熱面と電力供給ケーブル５や数値制御装置６との信号線をまとめて引き出す面、すなわち端子台３６等以外は露出しないように完全密封して一体成形したものである。
また、実施の形態２、３にて説明した電源装置を組み合わせて一体成形したものを図４（ｂ）に、電源装置３０を複数個のユニットに分割してそれぞれをモールド材３４にて成形したものを図４（ｃ）に示している。
さらに、モールド材３４と金属片３３との境界部分の接合安定性を増すため、図４（ｄ）に示したように金属片３３表面に凹凸３３ｆを設けたり、表面を荒らすことにより両者の結合を強固にして、気密性向上、耐久性向上、経年劣化の抑制を実現している。
【００３５】
本実施の形態４によれば、プリント基板３１からの配線部以外は加工液に接触しても回路構成素子３２自体には加工液が接触せず、防水に関する問題を解消でき、水回りの処理がより簡易にできる。
さらに金属片３３の一部を冷却した加工液などに接触させた場合に懸念される電源内部の結露も防止できる。
【００３６】
実施の形態５．
図５は、本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
本実施の形態では、従来はプリント基板３１上に配置されていた電力供給線５や信号線２５を接続する為の端子台３６を、実施の形態４にて説明したようなモールド成形体の一面の外側にまとめて配置して該電力供給線５および信号線２５を接続する（第５図（ａ）参照）、あるいは、モールド材３４により一体に成形して一面より引き出す（第５図（ｂ）参照）ようにしたものである。
【００３７】
図６は、実際に図５で示される電源装置３０を加工液中に浸漬させた本実施の形態の構成を示す構成図である。
本実施の形態においては、図５で示される電源装置を、加工槽１１中でワイヤ電極１と被加工物２との加工領域を制限しない位置に、電力供給線５および信号線２５の引出し面以外は加工液１２ａに浸漬するよう配置するようにしたものである。
さらに、その加工液を加工槽内１１で循環せしめ、金属片３３及びモールド材３４の表面にその流れが接するようにすることにより一層冷却効果が期待できる。
また、金属片３３及び、モールド材３４の上記表面にフィンを形成すると、加工液との接触面積が大きくなり、より冷却効果が期待できる。
【００３８】
本実施の形態５によれば、加工液を電源冷却の為に加工槽外のパルス電源ユニット４まで送る必要が無くなるため、電源部分まで加工液を送る機構である配管、ポンプ等を不要とし、簡略化できる。
また、加工部に近接させることにより電力供給線５の長さを短縮でき、回路の抵抗値を低減でき、所望とする放電加工エネルギーを一定することができる。
さらに、電源装置３０を加工槽１１の中に浸漬させることにより、金属片３３及びモールド材３４には常に加工液が接触し、より冷却特性を向上させることができる。
【００３９】
実施の形態６．
図７は、本発明の第６の実施の形態を示す断面図である。
本実施の形態では、上述した実施の形態５の如く構成された電源装置３０により、加工槽１１の内面を形成するようにしたものである。
図７（ｂ）に示されるように、電源装置３０の金属片３３側により加工液を溜める加工槽１１の内面を形成するようにしたものである。
図７（ｂ）に示す具体的方法として、加工槽１１に電源装置３０の金属片３３が接する部分に相当する穴を設け、その穴に、電源装置３０を嵌合し、隙間をシール部材であるゴム、樹脂等１１ａで加工液の漏れを防ぐように隙間を密封し、金属片３３の放熱面が常に加工槽１１の内壁面を形成するようにしたものである。
さらに、その加工液を加工槽１１内で循環せしめ、金属片３３及びモールド材３４の表面にその流れが接するようにすることにより一層冷却効果が期待できる。
【００４０】
本実施の形態６によれば、加工液を電源冷却の為に加工槽外の電源部分まで送る必要が無くなるため、電源部分まで加工液を送る機構である配管、ポンプ等を不要とし、簡略化できる。
また、加工部に近接させることにより電力供給線５の長さを短縮でき、回路の抵抗値を低減でき、所望とする放電加工エネルギーを一定にすることができる。さらに、電源装置を加工槽の中に浸漬させることにより、金属片及びモールド材には常に加工液が接触し、より冷却特性を向上させることができる。
【００４１】
実施の形態７．
図８は、本発明の第７の実施の形態を示す断面図と側面図である。
本実施の形態では、実施の形態４において一体成形した電源装置３０の形状を、円筒状、あるいは多角形状とし、上加工液噴射ノズル１３ａ内部あるいは、近傍に配置する場合について説明する。
なお、図においては、上部通電子の場合について説明するが、下部通電子の配置が逆になるだけであって、同様である。
【００４２】
図８（ａ）（ｂ）は、プリント基板３１毎に対応した４つのユニットからなる電源装置３０を示したものである。図に示されるごとく、各ユニットの端子台３６同士が対向すべく対称に配置し、端子台３６から電力供給線５を介して上通電子３ａに電力を供給するものであリ、図８（ａ）は略円筒状となるように、図８（ｂ）は多角形状となるように構成したものである。
図８（ｃ）はプリント基板３１毎に対応した８つのユニットの場合を示している。
なお、図８（ｄ）は側面断面図を示している。
図にも示されているように、円筒状、あるいは多角形状の電源装置３０の中心部（端子台３６が対向する部分）には空隙を有しており、その空隙内をワイヤ電極１が挿通される。
【００４３】
本実施の形態７によれば、上通電子３ａを挟んで、ワイヤ電極１に対して線対称となるべくプリント基板３１及び回路構成素子３２を配置し、モールド材３４により、円筒状あるいは多角形状にモールド成形したため、上通電子３ａを挟んで対称位置にある各モールド成形されたプリント基板３１の端子台３６から上通電子３ａまでの配線を同一長さとし、配線を少なくすることができ、回路の抵抗値を低減でき、所望とする放電加工エネルギーを一定にすることができる。
また、全体を放射状となるように配置するため、スイッチング周波数の高周波数化、高速度加工のための電流波形の高ピーク化が進んできている近年の放電加工用電源の電力供給経路のロスを低減して、効率的な放電加工電源装置を得ることができる。
なお、幾何学的に放射形状でなくとも電気的に同等の配置が出来ておれば本実施の形態と同様の効果を得ることも可能である。
【００４４】
また、必ずしも、上述した図８に示されるように、円筒状あるいは多角形状に一体成形する必要はなく、図９に示されるように、複数のユニット毎に分割したまま、中間部に空隙を有し、ワイヤ電極１を挿通すると共に、プリント基板３１及び回路構成素子３２からなる各ユニットを、上加工液噴射ノズル１３ａ内部あるいは、近傍に対称ないしそれに近い位置となるべく配置しても同様である。
さらに、図１０で示されるように、ワイヤ電極１を挿通する中央空隙部分に電力供給線５を引出す構造とし、そこからワイヤ電極１へ電力を供給する上通電子３ａ、及び被加工物２に給電するようにし、加えてそれら成形体を上通電子３ａに近接配置するようにしても同様である。
【００４５】
実施の形態８．
図１１は、本発明の第８の実施の形態を示す断面図である。
本実施の形態では、電源装置３０のワイヤ電極１が挿通する中央空隙部分から電力供給線５を引出すと同時に、上通電子３ａを中央空隙部分に配置し該電力供給線５を接続するようにしたものである。さらに被加工物２にはモールド材３４下部から電力供給線５を引出し、加工に必要な長さ分だけ余裕をもたせて被加工物２に接続している。（図１１（ａ）参照）
また、図１１（ｂ）に示されるように、上加工液噴射ノズル１３ａの形状を変化させ、上加工液噴射ノズル１３ａから加工極間に供給する加工液を、電源装置３０の冷却用として使用すべく分岐させて、被加工物２への噴射と同時に電源装置３０へ噴射させても良い。
なお、図中、矢印は加工液の流れを示している。
【００４６】
本実施の形態８によれば、電力供給線５の必要長さは激減し、回路の抵抗とインダクタンスを低減できる。
また、ノズル１３から加工極間に供給する加工液１２ｂを冷却用として使用すべく分岐すると、加工液流速が期待できるので一層の冷却効果が得られる。
【００４７】
実施の形態９．
図１２は、本発明の第９の実施の形態を示す断面図である。
本実施の形態では、電源装置３０の被加工物２への電力供給を、ワイヤ電極１への電力供給と同様に摺動給電方式としたものであり、磨耗しにくく良導電性を有する通電子３７（例えば、タングステンカーバイト、銅カーバイト等）を被加工物表面であって放電が発生する加工部分の近傍に配置して被加工物２に接続し、電源装置３０の中央空隙側から電力供給線５を引き出して通電子３７に直接接続したものである。（第１２図（ａ）参照）
また、通電子３７を、モールド材３４により一体にモールド成形し、被加工物２上に直接電源装置３０を配置しても良い。（第１２図（ｂ）参照）
【００４８】
本実施の形態９によれば、電力供給線５の長さは実施の形態９よりもさらに短縮でき、回路の抵抗値を低減できると同時に、回路のインダクタンスも低減できる。
【００４９】
実施の形態１０．
図１３は、本発明の第１０の実施の形態を示す説明図である。
本実施の形態では、電源装置３０内部でプリント基板３１以外の配線において、良導電性である銅板ないしは銅系合金板５ａ、５ｂを、ゴム、ガラス等の絶縁体５ｃを介して平行対面させ、すなわちサンドイッチ状に挟んで対向させたものを使用したものである。
ここで、銅板ないしは銅系合金板５ａ及び５ｂ並びに絶縁体５ｃはモールド材３４の外部まで延長した上で、両通電子３ａ、３７近傍で分岐させ、銅板ないしは銅系合金板５ａは、ワイヤ電極１への通電子３ａと接続させ、銅板ないしは銅系合金板５ｂは、被加工物２への通電子３７へと接続させる。
【００５０】
なお、中央部に空隙を有する電源装置３０においては、外周の一部が電源装置の端子台等に接触して電気的に接続するように円盤状に成形することにより、周囲に配置される複数個ユニットからの電源供給ルートの長さを一定化でき、抵抗値を低減できると同時に、回路のインダクタンスも低減できる。
また、各ユニットからなる電源装置３０を放射状に配置しやすい構造とすることができる。
【００５１】
なお、上述してきた実施の形態では、金属片３３を加工液を利用して冷却してきたが、金属片３３に限られず、例えば、熱伝導性のよいモールド材３４を介して回路構成素子３２の発する熱を、細管状のヒートパイプ３８を用いて加工槽１１まで熱輸送させることにより、回路構成素子３２の冷却特性を向上させ、その結果より一層の高密度実装をし、さらなる小型化を実現できる。（図１４（ａ）参照）
また、電源装置３０を加工液中におき、ヒートパイプ３８により回路構成素子３２の発熱を奪うことも可能である。（図１４（ｂ）参照）
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５２】
本発明にかかる放電加工用電源装置は、電源からの電圧を電極と被加工物との微小間隙に供給する所定のパルス電圧に変換する回路構成素子と、この回路構成素子が実装された基板と、高熱伝導性を有する金属片と、上記回路構成素子と上記金属片との間隙に注入された高熱伝導性を有するモールド材と、上記金属片に伝導される上記回路構成素子が発する熱を、上記微小間隙に供給する加工液を冷却媒体として冷却する冷却手段と、を備えたので、従来電源装置の冷却に使用していた放熱フィンと強制空冷用ファンを使用せずに回路素子の冷却が可能となり、大幅に電源装置を小型化できると同時に回路の低価格化も実現できる。また、加工液による冷却に伴い発生する回路構成素子の結露を防止することができる。
【００５３】
また、上記冷却手段が、上記金属片に設けられた配管内に上記加工液を流すもの、または、上記金属片を上記加工液に浸漬させるものであるので、冷却特性がより向上する。
【００５４】
また、電極と被加工物との微小間隙に供給する所定のパルス電流を作成する回路構成素子と、この回路構成素子が実装された基板と、上記回路構成素子が発する熱を熱輸送するヒートパイプと、上記回路構成素子と上記ヒートパイプの端部とを連結する高熱伝導性を有するモールド材と、上記ヒートパイプにより熱輸送された上記回路構成素子が発する熱を、上記微小間隙に供給する加工液を冷却媒体として冷却する冷却手段と、を備えたので、従来電源装置の冷却に使用していた放熱フィンと強制空冷用ファンを使用せずに回路素子の冷却が可能となり、大幅に電源装置を小型化できると同時に回路の低価格化も実現できる。また、加工液による冷却に伴い発生する回路構成素子の結露を防止することができる。
【００５５】
また、上記冷却手段が、上記ヒートパイプを上記加工液に浸漬させるものであるので、冷却特性がより向上する。
【００５６】
また、上記モールド材が、常温あるいは加熱状態で流動性のエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂のうち一種あるいは複数樹脂に、フィラーとして熱伝導率の良好な銅粉、アルミ粉、銀粉、金粉、鉄粉、ステンレス粉、黄銅粉、アルミナ粉、マグネシア粉、結晶シリカ粉、チッ化アルミ粉、酸化ケイ素粉、ベリリア粉、ケイ素粉、ボロンナイトライド粉、ケイ酸ジルコニウム粉、炭化ケイ素粉、ダイヤモンド粉、などの一種もしくは複数種を混入又は上記元素を主成分とする金属合金粉を混入してなるものであるので、熱伝導率が高く冷却効率の良いモールド材を得ることができ、回路構成素子の発生する熱を確実に伝達することができる。
【００５７】
また、上記回路構成素子及び上記基板をモールド密封したので、加工液に伴う防水処理をなくすことができ、水回りの処理がより容易になる。
【００５８】
また、上記基板及び上記回路構成素子を複数のユニットに分割し、これらの各ユニットを上記電極の周囲に配置したので、配線を少なくすることができる。
そのため、回路の抵抗値を低減できる。
【００５９】
また、上記各ユニットを上記電極の周囲に放射状に配置したので、放電加工を行うために加工間隙に供給する電圧の供給路すなわち配線を同一長さとし、配線を少なくすることができる。
そのため、回路の抵抗値を低減でき、所望とする放電加工エネルギーを一定にすることができる。
【００６０】
また、上記基板及び上記回路構成素子を、複数のユニットに分割して中央部に空隙を設けて放射状に配置し、この空隙にワイヤ電極を挿通させると共に、このワイヤ電極にパルス電圧を給電するワイヤ通電子と上記ユニット間を放射状に配線したので、スイッチング周波数の高周波数化、高速度加工のための電流波形の高ピーク化が進んできている近年の放電加工用電源の電力供給経路のロスを低減して、効率的な放電加工電源装置を得ることができる。
【００６１】
また、上記各ユニットと上記被加工物間に、この被加工物に摺動給電する被加工物通電子を設けたので、配線の減少にともない、回路インダクタンスを低減できる。そのため、電流波形が改善され、加工速度を増大できる。
【００６２】
また、上記各ユニットと上記ワイヤ通電子及び上記被加工物通電子との接続手段として、薄板化した導電性部材を絶縁膜を介して平行対面させ、一方の導電性部材を上記ワイヤ通電子と、他方の導電性部材を上記被加工物通電子と接続させるようにしたので、周囲に配置される複数個ユニットからの電源供給ルートの長さを一定化でき、抵抗値を低減できると同時に、回路のインダクタンスも低減できる。その結果として、電流波形が改善され、加工速度を増大できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態による加工液冷却方式電源装置の説明図である。
【図２】  本発明の一実施の形態によるトランジスタチップの実装部を小型化した加工液冷却方式電源装置の説明図である。
【図３】  本発明の一実施の形態によるコンデンサと抵抗器の冷却を考慮した加工液冷却方式電源装置の説明図である。
【図４】  本発明の一実施の形態による放熱金属面以外をモールド材にて成形した加工液冷却方式電源装置の説明図である。
【図５】  本発明の一実施の形態による端子部をモールド材成形体の一面に配置した加工液冷却方式電源装置の説明図である。
【図６】  本発明の一実施の形態によるモールド材成形体を加工液中に浸漬する加工液冷却方式電源装置の配置説明図である。
【図７】  本発明の一実施の形態による加工槽の一面を形成する加工液冷却方式電源装置の配置説明図である。
【図８】  本発明の一実施の形態による加工液冷却方式電源装置のモールド材成形体形状に関する説明図である。
【図９】  本発明の一実施の形態による複数のモールド材成形体による加工液冷却方式電源装置の配置説明図である。
【図１０】  本発明の一実施の形態による加工液冷却方式電源装置の電力供給線の配置説明図である。
【図１１】  本発明の一実施の形態による加工液冷却方式電源装置と通電子およびワイヤ電極の配置説明図である。
【図１２】  本発明の一実施の形態による加工液冷却方式電源装置と通電子およびワイヤ電極の配置説明図である。
【図１３】  本発明の位置実施の形態による配線に関する説明図である。
【図１４】  本発明の一実施の形態によるヒートパイプ活用に関する説明図である。
【図１５】  従来のワイヤ放電加工装置の一例を示す説明図である。
【図１６】  従来のワイヤ放電加工装置における電源装置の一例を示す説明図である。
【図１７】  従来のワイヤ放電加工装置における主回路の一例を示す説明図である。
【図１８】  従来のワイヤ放電加工装置におけるギャップボックスの説明図である。
【符号の説明】
１  ワイヤ電極、２  被加工物、３ａ，３ｂ  上下ワイヤ電極通電子、４  パルス電源ユニット、５  電力供給ケーブル、１１  加工槽、３０  電源装置、３１  プリント基板、３２  回路構成素子、３３  金属片、３４  モールド材、３５  冷却手段、３６  端子台、３７  被加工物通電子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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