(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、
前記高周波電源装置の出力電力を検出する電力検出手段と、
所定の電力指令を与える加工指令信号と前記電力検出手段により検出された電力検出値との差を基に前記高周波電源装置の出力電力を一定に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、
前記高周波電源装置の直流電源の出力電力を検出する電力検出手段と、
所定の電力指令を与える加工指令信号と前記電力検出手段により検出された電力検出値との差を基に前記直流電源の出力電力を一定に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項３】
請求の範囲１又は２において、前記電力検出手段が、電圧検出手段及び電流検出手段並びに前記電圧検出手段による電圧検出値及び前記電流検出手段による電流検出値との積を演算する演算手段とからなることを特徴とする放電加工装置。
【請求項４】
電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、
前記高周波電源装置の出力電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、
前記高周波電源装置の出力電流Ｉを検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された出力電圧Ｖ及び前記電流検出手段により検出された出力電流Ｉ並びに所定の係数α及びβから、α・Ｖ＋β・Ｉを演算する演算手段と、
所定の加工指令信号と前記演算手段との演算値との差を基に前記高周波電源装置の出力であるα・Ｖ＋β・Ｉを一定に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項５】
電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、
前記高周波電源装置の直流電源の出力電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、
前記高周波電源装置の直流電源の出力電流Ｉを検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された出力電圧Ｖ及び前記電流検出手段により検出された出力電流Ｉ並びに所定の係数α及びβから、α・Ｖ＋β・Ｉを演算する演算手段と、
所定の加工指令信号と前記演算手段との演算値との差を基に前記直流電源の出力であるα・Ｖ＋β・Ｉを一定に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項６】
請求の範囲４又は５において、前記係数α及びβの双方又は一方の値を調節する調節手段を設けたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項７】
電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、
前記高周波電源装置の出力電力を検出する電力検出手段と、
所定の電力指令を与える加工指令信号と前記電力検出手段により検出された電力検出値との差を基に前記高周波電源装置の出力電力を一定に制御する制御手段と、
前記極間と並列に接続された抵抗とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項８】
電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、
前記高周波電源装置の出力電力を検出する電力検出手段と、
前記極間と並列に接続された抵抗と、
前記極間の抵抗の損失を検出する損失検出手段と、
前記電力検出手段により検出された出力電力と前記損失検出手段により検出された損失との差を求める演算手段と、
所定の電力指令を与える加工指令信号と演算手段の演算値を基に前記高周波電源装置の出力電力と前記極間の抵抗の損失との差を一定に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項９】
電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、
前記高周波電源装置の直流電源の出力電力を検出する電力検出手段と、
所定の電力指令を与える加工指令信号と前記電力検出手段により検出された電力検出値との差を基に前記直流電源の出力電力を一定に制御する制御手段と、
前記極間と並列に接続された抵抗とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項１０】
電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、
前記高周波電源装置の直流電源の出力電力を検出する電力検出手段と、
前記極間と並列に接続された抵抗と、
前記極間の抵抗の損失を検出する損失検出手段と、
前記電力検出手段により検出された出力電力と前記損失検出手段により検出された損失との差を求める演算手段と、
所定の電力指令を与える加工指令信号と演算手段の演算値を基に前記高周波電源装置の直流電源の出力電力と前記極間の抵抗の損失との差を一定に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、電極と被加工物との極間に放電を発生させて被加工物の加工を行う放電加工装置の改良に関するものである。
背景技術
放電加工装置は、電極と被加工物との極間に加工電力を供給して極間に放電を発生させ、電極と被加工物とを相対移動させながら加工を進行させるものであり、第１４図は、従来の放電加工装置の例として示したワイヤ放電加工装置の構成を示す説明図である。第１４図において、１は例えば直径０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の銅線又は黄銅線等であるワイヤ電極、２は被加工物、３は電源装置、４ａ及び４ｂは給電線、５は給電子、６は供給リール、７はブレーキローラ、８は巻取りローラ、９は巻取りリール、１０はＸＹテーブル、１１及び１２はＸＹテーブル１０を駆動するＸ軸モータ及びＹ軸モータ、１３ａ及び１３ｂはモータ制御線、１４は制御装置、１５はサーボ回路、１６は加工液、１７は加工液タンク、１８はポンプ、１９ａ及び１９ｂは加工液供給パイプ、２０はワイヤガイドである。
次に動作について説明する。ワイヤ電極１と被加工物２との極間には、ポンプ１８により加工液供給パイプ１９ａ及び１９ｂを通して、加工液１６が供給される。この極間に、給電線４ａ、４ｂ及び給電子５を介して電源装置３により電圧を印加し、極間の電位差が放電開始電圧を超えると放電が発生し、この放電により被加工物２の除去加工が進行する。
また、被加工物２は、ＸＹテーブル１０上に固定されており、制御装置１４及びサーボ回路１５により、ＸＹテーブルを駆動するＸ軸モータ１１及びＹ軸モータ１２を駆動制御し、ワイヤ電極１と被加工物２との相対移動を行うことにより、被加工物２を所期の形状に加工する。
第１５図は、従来の放電加工装置において被加工物を高速加工する場合の電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図であり、図において、３ａは荒加工用電源装置、４ａ及び４ｂは給電線、２１はワイヤ電極１と被加工物２との極間の等価回路として示した負荷部、２２はインダクタンス、２３はキャパシタンス、２４はスイッチ、２５は放電抵抗である。
次に動作について説明する。第１５図では放電開始を等価回路上のスイッチ２４で表している。荒加工用電源装置３ａから電圧が印加されない状態ではスイッチ２４はオフしており、荒加工用電源装置３ａから電圧が印加されるとキャパシタンス２３の両端の電圧が上昇する。キャパシタンス２３の両端の電圧が放電開始電圧に達すると極間に導電路が形成され放電が発生する。即ち、放電開始と共に等価回路上のスイッチ２４がオンし、電流が放電抵抗２５に流れ、この放電抵抗２５の発熱により被加工物２の温度が局所的に上昇し、被加工物２の除去加工が進行する。
荒加工用電源装置３ａは、直流電源から抵抗及びトランジスタを通して、極間に直接パルス電流を流すものであり、出力制御はトランジスタのオン時間を設定することにより行われ、様々なエネルギの電流パルスを出力している。
このような荒加工用電源装置３ａは、周波数を数十ｋＨｚ程度に下げ、高ピーク電流が流れる電源であり、被加工物２を高速に加工することができるが、様々なエネルギの電流パルスにより加工を行うため、加工面粗さが粗くなると共に均一にならないため、仕上げ加工等の被加工物２の高精度加工には適していない。
第１６図は、従来の放電加工装置において被加工物を高精度加工する場合の電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図であり、例えば日本国特開平６−８０４９号公報に開示されたものと同様である。また、第１５図と同一又は相当部分には同一符号を付してる。第１６図において、３ｂは例えば１ＭＨｚ以上の高周波電源装置、２６は直流電源、２７は発振器、２８は増幅器、２９は整合回路である。高周波電源装置３ｂから極間に高周波電力を供給し高速で断続を行うと共に、整合回路２９によるインピーダンス調整により放電エネルギを小さく制限しながら放電発生を容易にし、被加工物の微細な除去加工を行うものである。
高周波電源装置３ｂは、第１６図に示すように直流電源２６、発振器２７及び増幅器２８により構成される。直流電源２６は、発振器２７及び増幅器２８の回路が動作するための電力を供給する。発振器２７では、例えばトランジスタのベース−エミッタ間、ベース−コレクタ間及びコレクタ−エミッタ間の各々にリアクタンス素子を接続して共振回路を構成し、発振出力を得る。発振周波数を安定化するため、前記リアクタンス素子の一部に水晶発振器が用いられる場合が多い。増幅器２８では発振器２７からの出力を電力増幅する。例えばトランス結合増幅器では増幅用トランジスタのベース−エミッタ間及びコレクタ−エミッタ間に各々トランスを挿入した構成で用いられる。増幅用トランジスタのコレクタ−エミッタ間には直流電源が接続され、前記トランスを介して電力増幅された出力が取り出される。
高周波電源装置３ｂを構成する直流電源２６は、通常、電圧を一定にするように制御される。第１７図は直流電源２６の出力電流及び出力電圧の動作領域を示す説明図であり、直流電源２６には過電圧及び過電流による破壊を防ぐため、出力電圧及び出力電流を制限する最大値Ｖｍａｘ及びＩｍａｘが設けられている。従って、動作領域は点Ｃ、Ｄ、Ｆ及Ｅで囲まれる第１７図の斜線部分となる。
動作点を決めるためには出力電圧を設定する必要があり、例えば出力電圧をＶｏと設定すると、直流電源２６は、出力電圧一定制御動作を行うため、出力電圧を常にＶｏとするように動作する。また、出力電流は直流電源２６からみた負荷インピーダンスにより決定される。このため直流電源２６の出力動作点は負荷インピーダンスにより第１７図の点Ａと点Ｂを結ぶ直線上を動くことになる。
このように高周波電源装置３ｂを構成する直流電源２６として出力電圧一定制御方式の直流電源を用いた場合には、特に負荷インピーダンスの変化が大きい場合には放電電力に大きな変動が生じることになる。
第１８図は、直流電源からみた負荷インピーダンスが変化した場合の直流電源の動作点を示す説明図である。第１８図において、直線Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４及びＺ５は、負荷インピーダンスＺが各々Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４及びＺ５の場合の負荷特性線である。例えば出力電圧をＶｏと設定した場合の動作点は点Ａ及び点Ｂを結ぶ線と負荷特性線Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３及びＺ４との交点であるＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４となる。また、負荷特性線がＺ５の場合の動作点は、過電流保護線ＤＦ上に移り、点Ｐ５となる。ここで、動作点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４は出力電圧一定特性線上にあり、直流電源の出力電圧は一定に保たれているが、各々の動作点の出力電力は変化する。
第１９図は、負荷インピーダンスに対する直流電源の出力及び被加工物の加工面粗さを示す図である。第１８図に示したように、動作点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４はこの順に出力電流が増加するため、直流電源の出力電力は各動作点にてこの順に増加し、動作点Ｐ５では過電流保護領域に入るため出力電圧が低下し、出力電力も低下する（第１９図の（ａ））。
また、加工面粗さは極間にて発生する放電電力に関係するため、直流電源からの出力電力の大小により加工面粗さも変化する。従って負荷インピーダンスがＺ１〜Ｚ５のように変動する場合には、加工面粗さは一定にならず、第１９図の（ｂ）に示すように変動してしまうという問題点があった。
発明の開示
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、負荷インピーダンスが変動する場合においても、放電電力の変動を抑制でき、加工面粗さの均一化を図ることができる放電加工装置を得ることを目的とする。
また、特に高周波電源装置を用いて被加工物の高精度加工を行う場合において、整合ずれに伴って発生する反射波を抑制することができ、放電負荷への電力投入効率を改善できると共に、反射電力による高周波電源装置の破壊を防止することができる放電加工装置を得ることを目的とする。
この発明に係る放電加工装置は、電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前記高周波電源装置の出力電力を検出する電力検出手段と、所定の電力指令を与える加工指令信号と前記電力検出手段により検出された電力検出値との差を基に前記高周波電源装置の出力電力を一定に制御する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前記高周波電源装置の直流電源の出力電力を検出する電力検出手段と、所定の電力指令を与える加工指令信号と前記電力検出手段により検出された電力検出値との差を基に前記直流電源の出力電力を一定に制御する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、前記電力検出手段が、電圧検出手段及び電流検出手段並びに前記電圧検出手段による電圧検出値及び前記電流検出手段による電流検出値との積を演算する演算手段とからなるものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前記高周波電源装置の出力電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、前記高周波電源装置の出力電流Ｉを検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段により検出された出力電圧Ｖ及び前記電流検出手段により検出された出力電流Ｉ並びに所定の係数α及びβから、α・Ｖ＋β・Ｉを演算する演算手段と、所定の加工指令信号と前記演算手段との演算値との差を基に前記高周波電源装置の出力であるα・Ｖ＋β・Ｉを一定に制御する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前記高周波電源装置の直流電源の出力電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、前記高周波電源装置の直流電源の出力電流Ｉを検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段により検出された出力電圧Ｖ及び前記電流検出手段により検出された出力電流Ｉ並びに所定の係数α及びβから、α・Ｖ＋β・Ｉを演算する演算手段と、所定の加工指令信号と前記演算手段との演算値との差を基に前記直流電源の出力であるα・Ｖ＋β・Ｉを一定に制御する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、前記係数α及びβの双方又は一方の値を調節する調節手段を設けたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前記高周波電源装置の出力電力を検出する電力検出手段と、所定の電力指令を与える加工指令信号と前記電力検出手段により検出された電力検出値との差を基に前記高周波電源装置の出力電力を一定に制御する制御手段と、前記極間と並列に接続された抵抗とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前記高周波電源装置の出力電力を検出する電力検出手段と、前記極間と並列に接続された抵抗と、前記極間の抵抗の損失を検出する損失検出手段と、前記電力検出手段により検出された出力電力と前記損失検出手段により検出された損失との差を求める演算手段と、所定の電力指令を与える加工指令信号と演算手段の演算値を基に前記高周波電源装置の出力電力と前記極間の抵抗の損失との差を一定に制御する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前記高周波電源装置の直流電源の出力電力を検出する電力検出手段と、所定の電力指令を与える加工指令信号と前記電力検出手段により検出された電力検出値との差を基に前記直流電源の出力電力を一定に制御する制御手段と、前記極間と並列に接続された抵抗とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、電極と被加工物との極間に直流電源、発振器及び増幅器からなる高周波電源装置により高周波電力を供給し、整合回路によりインピーダンス調整を行い、前記極間に放電を発生させ、前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前記高周波電源装置の直流電源の出力電力を検出する電力検出手段と、前記極間と並列に接続された抵抗と、前記極間の抵抗の損失を検出する損失検出手段と、前記電力検出手段により検出された出力電力と前記損失検出手段により検出された損失との差を求める演算手段と、所定の電力指令を与える加工指令信号と演算手段の演算値を基に前記高周波電源装置の直流電源の出力電力と前記極間の抵抗の損失との差を一定に制御する制御手段とを備えたものである。
この発明に係る放電加工装置は以上のように構成されているので、負荷インピーダンスが変動する場合においても、放電電力の変動を抑制でき、加工面粗さの均一化を図ることができるという効果を奏する。
また、より簡単な構成の出力制御回路により前記効果を得ることができ、コスト上昇を抑えることができるという効果を奏する。
さらに、高周波電源装置を用いて被加工物の高精度加工を行う場合において、整合ずれに伴って発生する反射波を抑制することができ、放電負荷への電力投入効率を改善できると共に、反射電力による高周波電源装置の破壊を防止することができるという効果を奏する。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
第１図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置における電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図であり、高周波電源装置を用いる場合の例を示している。第１図において、４ａ及び４ｂは給電線、２１は極間の等価回路として示した負荷部、２２はインダクタンス、２３はキャパシタンス、２４はスイッチ、２５は放電抵抗、２６は直流電源、２７は発振器、２８は増幅器、２９は整合回路、３０は高周波電源装置、３１は電圧検出手段、３２は電流検出手段、３３は電圧検出手段３１及び電流検出手段３２で検出した直流電源２６の出力電圧Ｖと出力電流Ｉの積を演算する演算手段、３４は直流電源２６の出力を制御する制御手段である出力制御回路、３５は直流電源２６の出力電流制限値Ｉｍａｘを規程する電流制限信号、３６は直流電源２６の出力電圧制限値Ｖｍａｘを規程する電圧制限信号、３７は直流電源２６の出力を規程する加工指令信号である。
次に動作について説明する。直流電源２６の出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉは電圧検出手段３１及び電流検出手段３２により検出され、出力制御回路３４に入力される。また、出力制御回路３４には、電流制限信号３５、電圧制限信号３６及び加工指令信号３７が入力される。出力制御回路３４では前記入力信号を基に、電圧及び電流が制限値を超えない領域にて出力電圧Ｖと出力電流Ｉの積Ｖ・Ｉが一定になるように直流電源２６の出力を制御する。
第２図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置の高周波電源装置３０の出力制御回路３４の構成例を示す回路図であり、図において、３１は電圧検出手段、３２は電流検出手段、３８、３９及び４０は演算増幅器、Ｒ１は電流検出信号入力部に設けた抵抗、Ｒ２は演算増幅器３８の帰還ループに設けた抵抗、Ｒ３は演算増幅器３８と接続されたオフセット調整用抵抗、Ｒ４は演算増幅器３８の出力部に設けた抵抗である。また、Ｒ５は電圧検出信号入力部に設けた抵抗、Ｒ６は演算増幅器３９の帰還ループに設けた抵抗、Ｒ７は演算増幅器３９と接続されたオフセット調整用抵抗、Ｒ８は演算増幅器３９の出力部に設けた抵抗である。また、４１は乗算器、４２は反転増幅器、Ｖｏｕｔは直流電源２６への制御信号、Ｒ９は加工指令信号入力部に設けた抵抗、Ｒ１０は演算増幅器４０の入力部に接続した抵抗、Ｒ１１は演算増幅器４０の帰還ループに設けた抵抗、Ｒ１２は演算増幅器４０と接続されたオフセット調整用抵抗である。
次に動作について説明する。電流検出手段３２により検出され出力制御回路３４に入力された電流検出信号は、演算増幅器３８にてほぼ−Ｒ２／Ｒ１のゲインで反転増幅され出力される。このゲインは後段での加工指令信号との対応により決定される。同様に電圧検出手段３１により検出され出力制御回路３４に入力された電圧検出信号は、演算増幅器３９にて反転増幅され出力される。反転増幅された電流検出信号及び電圧検出信号は各々乗算器４１のＸ端子及びＹ端子に入力され、乗算器４１から両者の積Ｘ・Ｙが出力される。積Ｘ・Ｙは反転増幅器４２を通じて演算増幅器４０に入力される。
このように加工指令信号３７と積Ｘ・Ｙ（直流電源の出力電圧Ｖと出力電流Ｉの積Ｖ・Ｉに対応）の差を反転増幅器４０により増幅して直流電源２６への制御信号Ｖｏｕｔとすることにより、直流電源２６の出力が制御され、直流電源２６の出力電圧Ｖと出力電流Ｉの積Ｖ・Ｉが一定になるように制御される。
第３図は直流電源からみた負荷インピーダンスが変化した時の直流電源の動作点を示す図であり、点線で示したＶ・Ｉ＝Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４の各特性線は、直流電源２６の出力電力Ｖ・Ｉが一定となるように制御した時の出力特性である。直流電源２６の動作点がどの特性線上を動くかは、加工指令信号３７により出力電力を選択することにより決定される。この場合の動作点は直流電源からみた負荷インピーダンスＺの特性線と直流電源の出力特性線との交点であり、例えば直流電源２６の出力特性線としてＶ・Ｉ＝Ｗ２を選択した場合、動作点は負荷特性線Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４及びＺ５と出力特性線Ｗ２との交点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４及びＰ１５となる。
このように、直流電源２６からみた負荷インピーダンスＺが変動した場合の動作点は出力電力が一定となるように動く。従って、直流電源２６の出力電力は第４図の（ａ）に示すように負荷インピーダンスの変動によらず一定となる。これに伴い、高周波電源装置３０を備えた放電加工装置による放電加工により、被加工物の加工面粗さは、第４図の（ｂ）に示すように負荷インピーダンス変動の影響を受けずに均一となる効果が得られる。
以上の説明においては、第１図及び第２図において、直流電源２６の出力制御を、直流電源２６の出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉを電圧検出手段３１及び電流検出手段３２により検出し、出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉを用いて制御する場合を示したが、電圧検出手段３１及び電流検出手段３２は高周波電源装置３０の出力部に設けてもよい。この場合は、高周波電源３０からの出力が一定になるように制御され、特に、発振器２７及び増幅器２８の直流電源２６に対する直線性が良くない場合には、このような構成の方が、より精度よく加工面粗さのばらつきを抑制することができる。
また、以上の説明においては、電圧検出手段３１及び電流検出手段３２で検出した出力電圧と出力電流の積を演算手段３３により演算して電力を求めたが、例えば高周波パワー検出器等の電力を検出できる他の電力検出手段を用いてもよい。
実施の形態２．
第５図は、この発明の実施の形態２に係る放電加工装置における電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図であり、実施の形態１の第１図と同一又は相当部分には同一符号を付している。また、この実施の形態２においても高周波電源装置を用いる場合の例を示している。第５図において、３０ａは高周波電源装置、３３ａは直流電源２６の出力電圧Ｖと出力電流Ｉの和を演算する演算手段、３４ａは直流電源２６の出力を制御する制御手段である出力制御回路である。実施の形態１では直流電源２６の出力電圧Ｖと出力電流Ｉの積を演算する演算手段３３を用いたが、実施の形態２では演算手段３３の代わりに直流電源２６の出力電圧Ｖと出力電流Ｉの加算を行う演算手段３３ａを用いるものである。
第６図は、この発明の実施の形態２に係る放電加工装置の電源装置の出力制御回路３４ａの構成例を示す回路図である。第６図において、実施の形態１の第２図と同一又は相当部分には同一符号を付しており、同一符号部分の動作は同様である。Ｒ１３は加工指令入力部に設けた抵抗、Ｒ１４は電圧検出信号入力部に設けた抵抗である。また、電圧検出信号は負信号として検出される場合を示している。
第６図のような回路構成により、加工指令信号３７とα・Ｖ＋β・Ｉ（Ｖは直流電源２６の出力電圧、Ｉは直流電源２６の出力電流、α、βは所定の係数）との差が直流電源２６への制御信号Ｖｏｕｔとなり、直流電源２６の出力は、α・Ｖ＋β・Ｉを一定とするように制御される。ここで、α及びβは演算増幅器３８及び４０のゲインにより決まる係数である。
第５図、第６図に示した構成を用いた直流電源の動作点を第７図に示す。第７図にて点線で示したα・Ｖ＋β・Ｉ＝Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３の各特性線は、直流電源２６の出力α・Ｖ＋β・Ｉが各々一定値となるように制御した時の出力特性である。直流電源２６の動作点がどの特性線上を動くかは、加工指令信号３７により出力特性（例えばＳ１乃至Ｓ３）を選択することにより決定される。この場合の動作点は直流電源からみた負荷インピーダンスＺの特性線と前記直流電源の出力特性線の交点である。例えば直流電源２６の出力特性線としてα・Ｖ＋β・Ｉ＝Ｓ１を選択した場合、直流電源の動作点は負荷特性線Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４及びＺ５と出力特性線Ｓ１との交点Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４及びＰ２５となる。このように直流電源２６からみた負荷インピーダンスが変動した場合の動作点は、α・Ｖ＋β・Ｉが一定となる直線上を動き、実施の形態１の第３図のような出力電力の一定制御に近い直流電源出力制御を行うことができる。
第７図に示した動作点Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４及びＰ２５における直流電源出力の例を第８図の（ａ）に示す。第７図に示したように出力電力一定特性を直線近似して制御しているため、負荷インピーダンス変動に対して完全に直流電源出力が一定になるわけではないが、背景技術の第１９図の（ａ）の例に比べて大幅に安定した直流電源出力を得ることができる。これに伴い負荷インピーダンスが変動した場合の加工面粗さを第８図の（ｂ）に示すように大幅に改善することができる。
また、第６図のような出力制御回路３４ａの構成を採用することにより、実施の形態１の第２図の出力制御回路３４の構成と比較して、回路構成を簡単化できるため、コスト削減に効果がある。
実施の形態３．
第９図は、この発明の実施の形態３に係る放電加工装置の電源装置の直流電源の出力を制御する制御手段である出力制御回路３４ｂの構成例を示す回路図であり、実施の形態２の第６図と同一符号は同一又は相当部分を示しており、同一符号部分の動作は同様である。第９図において、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ及びＲ２ｃは各々演算増幅器３８の帰還ループに並列に設けた抵抗、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ及びＳＷ２ｃは各々抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ及びＲ２ｃと直列に設けたスイッチである。また、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ及びＲ３ｃは各々演算増幅器３８に接続した抵抗、ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ及びＳＷ３ｃは各々抵抗Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ及びＲ３ｃと直列に設けたスイッチである。また、この発明の実施の形態３に係る放電加工装置における高周波電源装置等の構成は実施の形態２の第５図と同様である。
実施の形態２の第６図の出力制御回路３４ａに入力された電流検出手段３２により検出した電流検出信号は、演算増幅器３８にてほぼ−Ｒ２／Ｒ１のゲインにて反転増幅され出力される。実施の形態３の第９図では、演算増幅器３８のゲインを決める抵抗Ｒ２を異なる抵抗値をもつ抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃにより構成しており、スイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ及びＳＷ２ｃにより選択可能としたものである。また、第９図の抵抗Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ及びＲ３ｃは、第６図の抵抗Ｒ３と同様にオフセット調整用抵抗であり、演算増幅器３８の帰還ループの抵抗をＲ２ａ、Ｒ２ｂ又はＲ２ｃに切り替えると同時に、スイッチＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ又はＳＷ３ｃにより抵抗Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ又はＲ３ｃを切り替えればよい。
第９図の構成の出力制御回路３４ｂで制御される直流電源２６の動作点を第１０図に示す。第１０図にて点線で示したＶ・Ｉ＝Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４の各特性線は、直流電源２６の出力電力Ｖ・Ｉが一定となる場合の特性線である。また、実線で示したα１・Ｖ＋β１・Ｉ＝Ｓ１１、α２・Ｖ＋β２・Ｉ＝Ｓ１２の各特性線は、直流電源２６の出力αｎ・Ｖ＋βｎ・Ｉ（αｎ及びβｎは所定の係数）が各々一定値となるように制御した時の出力特性である。第９図にて、例えばスイッチＳＷ２ａをオンした場合の特性線がα１・Ｖ＋β１・Ｉ＝Ｓ１１であり、ＳＷ２ｂをオンした場合の特性線がα２・Ｖ＋β２・Ｉ＝Ｓ１２であるとすると、第１０図のようにインピーダンス変動がＺ＝Ｚ３〜Ｚ５の範囲では特性線α１・Ｖ＋β１・Ｉ＝Ｓ１１が、またインピーダンス変動がＺ＝Ｚ１〜Ｚ３の範囲では特性線α２・Ｖ＋β２・Ｉ＝Ｓ１２が出力電力一定特性（第１０図のＶ・Ｉ＝Ｗ２）をよく近似している。
負荷インピーダンスは被加工物の厚み、形状等の加工条件によってその変動範囲が変化する。加工条件により決まる負荷変動範囲に応じて、第９図に示した演算増幅器３８の抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ及びＲ２ｃをスイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ及びＳＷ２ｃにより切り替える調節手段により、ゲインを切り替えることにより、より精度よく直流電源２６の出力を制御することが可能となる。例えば被加工物の厚みがｔ１の時、負荷インピーダンスの変動範囲がＺ＝Ｚ４〜Ｚ５であり、被加工物の厚みがｔ２の時、負荷インピーダンスの変動範囲がＺ＝Ｚ１〜Ｚ２である場合、被加工物の厚みがｔ１の部分を加工する場合は、第９図にてスイッチＳＷ２ａをオンして特性線α１・Ｖ＋β１・Ｉ＝Ｓ１１を用い、被加工物の厚みがｔ２の部分を加工する場合は、第９図にてスイッチＳＷ２ｂをオンして特性線α２・Ｖ＋β２・Ｉ＝Ｓ１２を用いるという切り替えを行うことにより、より精度よく直流電源２６の出力電力を制御することができる。このように操作をすることにより、負荷インピーダンスがＺ＝Ｚ１〜Ｚ５の範囲で変化した場合の動作点を各々第１０図に示すＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４及びＰ３５とすることができる。
第１１図は、この発明の実施の形態３係る放電加工装置における負荷インピーダンスに対する直流電源の出力及び加工面粗さを示す図であり、第１１図の（ａ）は、第１０図の動作点Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４及びＰ３５における直流電源出力を示しており、実施の形態２における第８図の（ａ）よりもさらに出力特性を改善することができることがわかる。これに伴い負荷インピーダンスが変動した場合の加工面粗さは、第１１図の（ｂ）のように第８図の（ｂ）と比べてさらに改善される。
以上のように、第９図のような簡単な構成の出力制御回路３４ｂにより、実施の形態２の第６図の出力制御回路３４ａよりも実施の形態の１に示した出力電力特性に近づけることができる。
また、第９図のような出力制御回路３４ｂの構成を採用することにより、実施の形態１の第２図の出力制御回路３４の構成と比較して、回路構成を簡単化できるため、低コスト化を図ることができる。
以上においては、第９図のように演算増幅器３８のゲインを調整する手段として抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ及びＲ２ｃを切り替える例について説明したが、抵抗Ｒ１を切り替える調節手段を用いてもよい。また、抵抗の切り替えは３個に限定するものではない。
また、以上においては、演算増幅器３８のゲイン調節手段として切り替えスイッチを用いる方式について述べたが、例えば実施の形態２の第６図において抵抗Ｒ２及びＲ３を可変抵抗を用いて構成し、加工条件により可変抵抗の抵抗値を調節する調節手段を用いてもよい。
実施の形態４．
実施の形態１乃至３において、例えば第４図の（ａ）、第８図の（ａ）及び第１１図の（ａ）のように直流電源の出力変動を抑制することができるため、高周波電源装置の出力変動を抑制することができるが、放電加工中の負荷変動が激しく整合回路での整合のずれが大きな場合には、高周波電源装置の出力低下が抑制された分、反射波が増加する場合がある。
実施の形態４は、このような反射波の増加を防止するためのものであり、第１２図は、この発明の実施の形態４に係る放電加工装置における高周波電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図を示したものである。第１２図において、実施の形態１の第１図と同一符号は同一又は相当部分を示しており、図において、Ｒｐは極間に並列に接続した抵抗、４３は抵抗Ｒｐと並列に接続した電圧検出手段である。
極間のインピーダンス変動は、極間のインピーダンスの先鋭度であるＱ値が高いほど大きくなる。このため極間のインピーダンスのＱ値を下げることにより加工中の負荷変動を抑制することができる。第１２図における抵抗Ｒｐは極間のインピーダンスのＱ値を下げるためのものである。第１３図に抵抗Ｒｐの有無による負荷側からの反射電力変化を示す。抵抗Ｒｐを設けることにより極間のインピーダンスの変動が抑制され、整合回路での整合ずれを低減できるため、整合ずれに伴って発生する反射波を抑制することができる。これにより放電負荷への電力投入効率を改善できると共に、反射電力による高周波電源装置の破壊を防止することができる。
以上の説明においては、極間に抵抗を接続する場合について説明したが、極間の負荷変動がインダクタンス変動又はキャパシタンス変動に起因する場合、その変動幅より大きな値のインダクタンス又はキャパシタンスを極間に接続してもよい。
被加工物の加工は高周波電源装置３０からの出力電力により行われ、極間に抵抗Ｒｐを設けることにより負荷変動が生じた場合にも安定な加工を行うことができが、高周波電源装置３０からの出力の一部は抵抗Ｒｐにて消費される。このため抵抗Ｒｐでの消費電力が放電加工電力に比べて無視できない場合には、直流電源２６の出力をモニタするだけでは放電加工電力を一定に制御できないことがある。
第１２図の電圧検出手段４３は、このような場合の対策用に設けられたものであり、抵抗器Ｒｐ（抵抗値Ｒ）の両端の電圧Ｖｒを検出する。この電圧検出信号を出力制御回路３４に入力し、出力制御回路３４にてＶ・Ｉ−Ｖｒ２／Ｒ＝（一定）となるように制御する。ここでＶｒ２／Ｒは抵抗Ｒｐにおける損失であるので、このような制御を行うことにより高周波電源装置３０からの出力から抵抗Ｒｐでの損失を差し引いた電力、即ち放電加工に投入される電力を基準にして高周波電源装置３０の出力を制御することができる。これにより、抵抗Ｒｐにおける損失が放電加工電力に比べて無視できない場合においても、加工面粗さを均一に保つことができる。
以上においては、電圧検出手段４３を用いて抵抗Ｒｐにおける損失を検出する場合について説明したが、電流検出手段等他の検出手段を用いてもよい。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る放電加工装置は、放電加工作業に用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置における電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図である。
第２図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置の電源装置の出力制御回路の構成例を示す回路図である。
第３図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置の直流電源からみた負荷インピーダンスが変化した時の直流電源の動作点を示す図である。
第４図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置における負荷インピーダンスに対する直流電源の出力及び加工面粗さを示す図である。
第５図は、この発明の実施の形態２に係る放電加工装置における電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図である。
第６図は、この発明の実施の形態２に係る放電加工装置の電源装置の出力制御回路の構成例を示す回路図である。
第７図は、この発明の実施の形態２に係る放電加工装置の直流電源からみた負荷インピーダンスが変化した時の直流電源の動作点を示す図である。
第８図は、この発明の実施の形態２に係る放電加工装置における負荷インピーダンスに対する直流電源の出力及び加工面粗さを示す図である。
第９図は、この発明の実施の形態３に係る放電加工装置の電源装置の出力制御回路の構成例を示す回路図である。
第１０図は、この発明の実施の形態３に係る放電加工装置の直流電源からみた負荷インピーダンスが変化した時の直流電源の動作点を示す図である。
第１１図は、この発明の実施の形態３係る放電加工装置における負荷インピーダンスに対する直流電源の出力及び加工面粗さを示す図である。
第１２図は、この発明の実施の形態４に係る放電加工装置における高周波電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図である。
第１３図は、極間に並列に接続した抵抗の有無による負荷側からの反射電力の変化を示す図である。
第１４図は、従来の放電加工装置の構成を示す図である。
第１５図は、従来の放電加工装置において被加工物を高速加工する場合の電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図である。
第１６図は、従来の放電加工装置において被加工物を高精度加工する場合の電源装置及び負荷部の等価回路を示す構成図である。
第１７図は、従来の放電加工装置における高周波電源装置を構成する直流電源の出力電流及び出力電圧の動作領域を示す説明図である。
第１８図は、従来の放電加工装置における負荷インピーダンスが変化した場合の直流電源の動作点を示す説明図である。
第１９図は、従来の放電加工装置における負荷インピーダンスに対する直流電源の出力及び被加工物の加工面粗さを示す図である。
【図１】
0003820989.tif 000002
【図２】
0003820989.tif 000003
【図３】
0003820989.tif 000004
【図４】
0003820989.tif 000005
【図５】
0003820989.tif 000006
【図６】
0003820989.tif 000007
【図７】
0003820989.tif 000008
【図８】
0003820989.tif 000009
【図９】
0003820989.tif 000010
【図１０】
0003820989.tif 000011
【図１１】
0003820989.tif 000012
【図１２】
0003820989.tif 000013
【図１３】
0003820989.tif 000014
【図１４】
0003820989.tif 000015
【図１５】
0003820989.tif 000016
【図１６】
0003820989.tif 000017
【図１７】
0003820989.tif 000018
【図１８】
0003820989.tif 000019
【図１９】
0003820989.tif 000020