(57)【要約】ワイヤ電極（１ａ）と被加工物（２）との極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、前記極間に第１の電圧パルスを所定時間Ｔ１印加後、スイッチング手段の破壊防止のため設定された所定時間ｔ経過後、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを前記極間の電圧が放電開始可能な電圧Ｖａ以下の所定電圧となるまでの所定時間Ｔ２ａ印加する制御手段（１４）を備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いる。高精度加工に適した信頼性の高いワイヤ放電加工を実現することができる。
2002034444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ電極と被加工物との極間に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、前記極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、
前記極間に第１の電圧パルスを所定時間印加後、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを、前記極間電圧が、加工液中、ミスト中又は気中での各加工条件に対応した、放電開始可能な電圧以下の所定電圧となるまでの所定時間印加する制御手段を備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いられるワイヤ放電加工用電源装置。
【請求項２】
ワイヤ電極と被加工物との極間に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、前記極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、
前記極間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出した極間電圧と、加工液中、ミズト中又は気中での各加工条件に対応した、放電開始可能な電圧以下に予め設定された所定電圧とを比較する電圧比較手段と、
前記極間に第１の電圧パルスを所定時間印加後、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを印加し、前記電圧比較手段により前記極間電圧が前記所定電圧となったことを検出した場合に、前記第２の電圧パルスの印加を終了するように前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いられるワイヤ放電加工用電源装置。
【請求項３】
ワイヤ電極と被加工物との極間に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、前記極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、
前記極間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出した極間電圧と、加工液中、ミスト中又は気中での各加工条件に対応した、放電開始可能な電圧以下に予め設定された所定電圧とを比較する電圧比較手段と、
前記極間に第１の電圧パルスを所定時間印加後、前記電圧比較手段による比較値により、前記極間電圧が放電開始可能な電圧以下の所定電圧範囲内となるように、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを印加するスイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いられるワイヤ放電加工用電源装置。
【請求項４】
請求の範囲１乃至３のいずれかにおいて、前記第１の電圧パルスの印加終了後、前記スイッチング手段の破壊防止のための所定時間経過後に前記第２の電圧パルスを印加するワイヤ放電加工用電源装置。
【請求項５】
ワイヤ電極と被加工物との極間に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、前記極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、
前記極間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出した極間電圧と、加工液中、ミスト中又は気中での各加工条件に対応した、放電開始可能な電圧以下に予め設定された所定電圧とを比較する電圧比較手段と、
前記極間の平均電圧を検出する平均電圧検出手段と、
前記平均電圧検出手段により検出した極間の平均電圧と零ボルトとを比較する平均電圧比較手段と、
前記極間に第１の電圧パルスを所定時間印加後、前記電圧比較手段による比較値により、前記極間電圧が放電開始可能な電圧以下の所定電圧範囲内となるように、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを印加するスイッチング手段のオン・オフを制御し、前記第１の電圧パルスと逆極性の第３の電圧パルスを所定時間印加後、前記電圧比較手段による比較値により、前記極間電圧が放電開始可能な電圧以下の所定電圧範囲内となるように、前記第１の電圧パルスと同極性の第４の電圧パルスを印加するスイッチング手段のオン・オフを制御し、前記平均電圧検出手段による比較値により、所定時間間隔における前記極間の平均電圧を零とするように制御する制御手段とを備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いられるワイヤ放電加工用電源装置。
【請求項６】
請求の範囲５において、前記第２の電圧パルス印加時の放電開始可能な電圧以下の所定電圧又は前記第４の電圧パルス印加時の放電開始可能な電圧以下の所定電圧を、放電開始可能な電圧近傍に設定するワイヤ放電加工用電源装置。
【請求項７】
請求の範囲５において、前記第１の電圧パルスの印加終了後、前記スイッチング手段の破壊防止のための所定時間経過後に前記第２の電圧パルスを印加し、前記第３の電圧パルスの印加終了後、前記スイッチング手段の破壊防止のための所定時間経過後に前記第４の電圧パルスを印加するワイヤ放電加工用電源装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、ワイヤ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ワイヤ放電加工に用いられる、前記極間に加工電力を供給するワイヤ放電加工用電源装置の改良に関するものである。
背景技術
放電加工は金型等の加工技術として確固たる地位を築いており、自動車産業、家電産業及び半導体産業等の金型加工の分野において多用されてきた。
第８図は、放電加工のメカニズムの説明図であり、図において、１は電極、２は被加工物、３はアーク柱、４は加工液、５は放電加工により生成された加工屑である。以下の（ａ）乃至（ｅ）のサイクル（第８図の（ａ）乃至（ｅ）に対応）を繰返しながら被加工物２の放電による除去加工が進行する。すなわち、（ａ）放電の発生によるアーク柱３の形成、（ｂ）放電の熱エネルギによる局部的溶融及び加工液４の気化、（ｃ）加工液４の気化爆発力の発生、（ｄ）溶融部（加工屑５）の飛散、（ｅ）加工液による冷却、凝固、極間の絶縁回復、である。
この発明は、放電加工の中でも、くり貫き加工、切断加工等に使用されるワイヤ放電加工に関するものである。ワイヤ放電加工は、特に高精度化への要求が強まっており、例えば、半導体業界等で使用される高精度金型の加工では、１〜２μｍ程度の高い加工精度が要求されるようになってきている。
第９図は、ワイヤ放電加工の加工プロセスの例を示す説明図であり、図において、１ａはワイヤ電極、２は被加工物、４ａは加工液である水、６はイニシャルホールであり、第９図の（ａ）は荒加工である１ｓｔカットを、第９図の（ｂ）は荒加工後の中仕上げ加工である２ｎｄカットを、第９図の（ｃ）は最終仕上げ加工である３ｒｄカットの様子を示している。
第９図の（ａ）の１ｓｔカットの加工例は、イニシャルホール６にワイヤ電極１ａを通し、被加工物２をくり貫く加工を示している。このような１ｓｔカットの場合、後の加工で面粗さ及び精度を仕上げるため、それほど厳しい面粗さ及び精度は要求されず、生産性向上のために特に加工速度を上げることが重要である。ワイヤ放電加工において、加工速度を上げるためには、極間からの加工屑の排出を効率的に行うため、水４ａを極間に噴出することが行われる。また、極間への水４ａのかかりのむらを無くし、ワイヤ電極１ａの断線を防止するために、図示しない加工槽の中に水４ａを溜めて被加工物２を浸漬する方法が用いられる。このように、極間に加工液を供給する加工液供給手段が用いられる。
以上のような従来のワイヤ放電加工方法では、１ｓｔカット（第９図の（ａ））後の２ｎｄカット（第９図の（ｂ））及び３ｒｄカット（第９図の（ｃ））等の加工も、加工液である水４ａ中で行われる。
ワイヤ電極１ａと被加工物２の極間に電圧が印加されると、プラス極性とマイナス極性は互いに引き合う力が働くため、この静電力により剛性の小さいワイヤ電極１ａは被加工物２側に引っ張られることになる。これが、ワイヤ電極１ａの振動の原因となり、このような振動により高精度加工が困難になるという問題点があった。
また、放電エネルギにより加工液の気化爆発力が発生した状態（例えば、第８図の（ｃ））では、ワイヤ電極１ａには、加工液の気化爆発力により被加工物２と反対方向に大きな力が作用し、振動が発生する。このような振動により、被加工物２の形状に凹凸が生じ、精度の悪化につながるという問題点があった
ワイヤ放電加工の利用分野である半導体業界等において、例えば、ＩＣリードフレームの金型等の加工においては、形状精度が１μｍ、面粗さが１μｍＲｍａｘ以下というような被加工物に対して極めて高精度かつ非常に滑らかな面粗さが求められる用途が増加しており、特にこのような用途では、前記のようなワイヤ電極の振動等に起因する問題点が顕著であった。
第１０図は、従来のワイヤ放電加工用電源装置の構成を示すブロック図であり、図において、１ａはワイヤ電極、２は被加工物、７はワイヤ電極１ａと被加工物２との極間に直流電圧を供給する直流電源、８はスイッチング手段、９はスイッチング手段８のオン・オフを制御する制御手段、１０はギャップ抵抗である。ワイヤ電極１ａと被加工物２との極間にギャップ抵抗１０を付加して、極間の浮遊静電容量等の存在による残存エネルギを消費させる構成を採用している。
第１１図は、第１０図のような回路構成の従来のワイヤ放電加工用電源装置における極間電圧波形を示す説明図であり、図において、Ｖは極間電圧、Ｔ１は電圧パルスの印加時間、Ｔｒは休止時間である。スイッチング手段８のオフ後、極間電圧Ｖは指数関数的に減少し、速やかに極間電圧Ｖを立ち下げることはできない。
また、日本国特開平１−２５７５１３号公報には、所定数の電圧パルス毎に電圧パルスの極性を変えることにより、被加工物の加工品質を向上でき、電食を防止できる放電加工用電源装置が開示されているが、極間における電圧パルスの立ち下がりを速やかに行うことについては何ら開示がなく、電圧印加終了後に極間に残存する電圧は速やかには立ち下がらないため、放電開始可能電圧以上になっている時間が存在し、この間の放電の発生を抑えることが困難であること等の問題点があった。
以上のような従来のワイヤ放電加工用電源装置では、極間の残存エネルギの消費に時間を要するため、休止時間を短くすることが困難であるという問題点があった。また、放電開始可能電圧以下になるまでは、制御範囲外の放電の可能性が残されており、加工品質が低下する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、高精度加工に適した信頼性の高いワイヤ放電加工を実現することができるワイヤ放電加工用電源装置を得ることを目的とする。
この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は、ワイヤ電極と被加工物との極間に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、前記極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、前記極間に第１の電圧パルスを所定時間印加後、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを、前記極間電圧が、加工液中、ミスト中又は気中での各加工条件に対応した、放電開始可能な電圧以下の所定電圧となるまでの所定時間印加する制御手段を備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いられるものである。
また、この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は、ワイヤ電極と被加工物との極間に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、前記極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、前記極間の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出した極間電圧と、加工液中、ミスト中又は気中での各加工条件に対応した、放電開始可能な電圧以下に予め設定された所定電圧とを比較する電圧比較手段と、前記極間に第１の電圧パルスを所定時間印加後、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを印加し、前記電圧比較手段により前記極間電圧が前記所定電圧となったことを検出した場合に、前記第２の電圧パルスの印加を終了するように前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いられるものである。
また、この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は、ワイヤ電極と被加工物との極間に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、前記極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、前記極間の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出した極間電圧と、加工液中、ミスト中又は気中での各加工条件に対応した、放電開始可能な電圧以下に予め設定された所定電圧とを比較する電圧比較手段と、前記極間に第１の電圧パルスを所定時間印加後、前記電圧比較手段による比較値により、前記極間電圧が放電開始可能な電圧以下の所定電圧範囲内となるように、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを印加するスイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いられるものである。
また、この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は、前記第１の電圧パルスの印加終了後、前記スイッチング手段の破壊防止のための所定時間経過後に前記第２の電圧パルスを印加するものである。
また、この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は、ワイヤ電極と被加工物との極間に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段とを備え、前記極間に正逆両極性の電圧を印加できるワイヤ放電加工用電源装置において、前記極間の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出した極間電圧と、加工液中、ミスト中又は気中での各加工条件に対応した、放電開始可能な電圧以下に予め設定された所定電圧とを比較する電圧比較手段と、前記極間の平均電圧を検出する平均電圧検出手段と、前記平均電圧検出手段により検出した極間の平均電圧と零ボルトとを比較する平均電圧比較手段と、前記極間に第１の電圧パルスを所定時間印加後、前記電圧比較手段による比較値により、前記極間電圧が放電開始可能な電圧以下の所定電圧範囲内となるように、前記第１の電圧パルスと逆極性の第２の電圧パルスを印加するスイッチング手段のオン・オフを制御し、前記第１の電圧パルスと逆極性の第３の電圧パルスを所定時間印加後、前記電圧比較手段による比較値により、前記極間電圧が放電開始可能な電圧以下の所定電圧範囲内となるように、前記第１の電圧パルスと同極性の第４の電圧パルスを印加するスイッチング手段のオン・オフを制御し、前記平均電圧検出手段による比較値により、所定時間間隔における前記極間の平均電圧を零とするように制御する制御手段とを備え、加工液中、ミスト中及び気中での加工の中の少なくとも２つの加工を組み合わせて行う加工に用いられるものである。
また、この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は、前記第２の電圧パルス印加時の放電開始可能な電圧以下の所定電圧又は前記第４の電圧パルス印加時の放電開始可能な電圧以下の所定電圧を、放電開始可能な電圧近傍に設定するものである。
また、この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は、前記第１の電圧パルスの印加終了後、前記スイッチング手段の破壊防止のための所定時間経過後に前記第２の電圧パルスを印加し、前記第３の電圧パルスの印加終了後、前記スイッチング手段の破壊防止のための所定時間経過後に前記第４の電圧パルスを印加するものである。
この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は以上のように構成されているため、加工品質が高く高精度加工に適した信頼性の高いワイヤ放電加工を実現することができるワイヤ放電加工用電源装置を得ることができるという効果を奏する。また、被加工物の電食を防止することができると共に加工時間を短縮することができるワイヤ放電加工用電源装置を得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に係るワイヤ放電加工用電源装置によるワイヤ放電加工の一例を示す説明図であり、図において、１ａはワイヤ電極、２は被加工物、４ａは加工液である水、６はイニシャルホール、１１は水等のミスト、１２は空気等の気体であり、第１図の（ａ）は荒加工である１ｓｔカットを、第１図の（ｂ）は荒加工後の中仕上げ加工である２ｎｄカットを、第１図の（ｃ）は最終仕上げ加工である３ｒｄカットを示している。１ｓｔカット、２ｎｄカット及び３ｒｄカットは便宜上のものであり、必ずしもワイヤ放電加工が３回の加工で終了するものではない。被加工物への要求精度が低い加工では、１ｓｔカットのみ、あるいは、１ｓｔカットと２ｎｄカットのみで終了する場合もあり、被加工物への要求精度が高い加工では、７回、８回と加工を行う場合もある。
第１図の（ａ）の１ｓｔカットは、イニシャルホール６にワイヤ電極１ａを通し、被加工物２をくり貫く加工である。１ｓｔカットでは、後の加工で面粗さ及び精度を仕上げるため、それほど厳しい面粗さ及び精度は要求されず、生産性向上のために特に加工速度を上げることが重要であり、背景技術の第９図と同様に極間に加工液を供給する加工液供給手段により、加工液である水４ａを極間に介在させて加工を行う。この加工液供給手段としては、加工槽の中に水４ａを溜めて被加工物２を浸漬する手段及び極間に水４ａを噴出する手段の中の少なくともどちらかが用いられる。
第１図の（ｂ）の中仕上げ加工である２ｎｄカットでは、ワイヤ電極１ａの振動を抑えて加工形状精度を改善するために、加工液４ａ中での加工ではなく、ミスト１１中での加工を行うものである。ミスト１１中での加工速度は加工液４ａ中での加工と比べてそれほど遜色はなく、静電力によるワイヤ電極１ａの振動が抑制されるため加工精度が向上する。ミスト１１中での加工は、例えば図示しないミスト供給手段によりワイヤ電極１ａと被加工物２の極間にミストを噴出することにより行うことができる。
第１図の（ｃ）の最終仕上げ加工である３ｒｄカットでは、気体１２中での放電を使用することにより、さらにワイヤ電極１ａの振動を抑制することができる。気体１２中での加工は、大気中又は図示しない気体供給手段によりワイヤ電極１ａと被加工物２の極間に所定の成分の気体を噴出することにより行うことができる。
以上のようなミスト１１中及び気体１２中のワイヤ放電加工により高い精度が得られる理由は、以下の通りである。極間に電圧が印加されたときにワイヤ電極１ａと被加工物２に作用する静電力は極間の誘電率に比例するため、同じ極間距離として計算すると、極間の介在物が水４ａである場合に比べて、極間の介在物がミスト１１又は気体１２である場合は、前記静電力が数十分の一となる（例えば、誘電率は真空中が最も小さく、水中では真空中の約８０倍である）。また、放電による気化爆発力は極間に介在する液体により生ずるため、極間にミスト１１又は気体１２しか存在しない場合には、ワイヤ電極１ａは気化爆発力の影響をほとんど受けない。
従って、ミスト１１中又は気体１２中の放電により高精度なワイヤ放電加工を行うことができ、生産性及び被加工物に対する要求精度等に応じて、加工液中での加工、ミスト中での加工及び気中での加工を組み合わせて行うことにより要求仕様に適切に対応することができる。
ワイヤ放電加工は、ワイヤ放電加工用電源装置の直流電源により、ワイヤ電極１ａと被加工物２との極間に直流電圧を供給して極間に放電を発生させ、ワイヤ電極１ａと被加工物２とを相対移動させながら加工を進行させるものであり、極間に供給される直流電圧は、スイッチング手段をオン・オフすることにより制御される。また、極間における浮遊静電容量等によって蓄えられるエネルギ量は、被加工物の大きさ、加工状態等によって変化するだけでなく、極間の加工液等の介在物の状況、すなわち浸漬若しくは吹きかけによる加工液中加工、ミスト中加工又は気中加工であるかによって大きく変化する。従って、第１図のように加工液中、ミスト中及び気中でのワイヤ放電加工を組み合わせて加工を行う場合において、第１０図のような従来のワイヤ放電加工用電源装置を用いると、エネルギの消費に要する時間の変化が大きく、エネルギ消費中に放電が発生した場合の放電エネルギが異なり、安定した加工を実現することは困難であり、加工品質が低下することになる。
第２図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工用電源装置の構成を示すブロック図であり、図において、１ａはワイヤ電極、２は被加工物、７はワイヤ電極１ａと被加工物２との極間に直流電圧を供給する直流電源、１０はギャップ抵抗、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄは前記直流電圧のスイッチングを行う電界効果型トランジスタ等のスイッチング手段、１４はスイッチング手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄのオン・オフを制御する制御手段、１５は前記極間の電圧を検出する電圧検出手段、１６は前記極間の平均電圧を検出する平均電圧検出手段、１７は電圧検出手段１５の電圧検出値と設定値を比較する電圧比較手段、１８は平均電圧検出手段１６の平均電圧検出値と設定値を比較する平均電圧比較手段である。このように、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工用電源装置は、ワイヤ電極１ａと被加工物２との極間に正逆両極性の電圧を印加することができるブリッジ構成のスイッチング回路を採用している。
第３図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御及び極間電圧波形を示す説明図であり、第３図の（ａ）は所定時間Ｔ１の最後に放電が発生しなかった場合、第３図の（ｂ）は所定時間Ｔ１の最後に放電が発生した場合を示している。第３図において、Ｖは極間電圧、Ｔ１は電圧パルスの印加時間（スイッチング手段１３ａ及び１３ｂをオンとする所定時間）、ｔはスイッチング手段の破壊防止のため設定された所定時間、Ｔ２ａ及びＴ２ｂは所定時間ｔ経過後にスイッチング手段１３ｃ及び１３ｄをオンとする所定時間、Ｔ５は休止時間、Ｖａは放電開始可能な電圧以下の極間電圧の範囲を示している。
第２図の制御手段１４からの制御信号により、第３図のようにスイッチング手段１３ａ及び１３ｂをオンした後、所定時間Ｔ１経過後、スイッチング手段１３ａ及び１３ｂをオフし、この後、所定時間ｔ経過後に、スイッチング手段１３ｃ及び１３ｄをオンし、第３図の（ａ）の場合は所定時間Ｔ２ａ経過後、第３図の（ｂ）の場合は所定時間Ｔ２ｂ経過後、スイッチング手段１３ｃ及び１３ｄをオフする。所定時間Ｔ２ａ及びＴ２ｂとしては、極間電圧Ｖが電圧範囲Ｖａ内の任意の電圧になるまでの所定時間（第３図の場合は極間電圧Ｖが零になるまでの所定時間）を、加工液中での加工、ミスト中での加工及び気中での各加工に対応して、被加工物の大きさ、電気条件等の加工条件により予め設定しておけばよい。
あるいは、所定時間Ｔ２ａ及びＴ２ｂを予め設定しておく代わりに、電圧検出手段１５により検出した電圧検出値と電圧範囲Ｖａ内の所定の設定値とを電圧比較手段１７により比較して、極間電圧Ｖが前記設定値になった場合に、スイッチング手段１３ｃ及び１３ｄをオフするようにしてもよい。
第３図において、所定時間ｔを設ける理由は、スイッチング手段１３ａ又は１３ｂと１３ｃ又は１３ｄが同時にオンしている時間帯が存在すると短絡電流が発生し、スイッチング手段が破壊してしまうためであり、所定時間ｔとしては、例えば５００ｎｓ程度の時間を設定すればよい。この所定時間ｔの値は、印加電圧が低い場合は動作速度の速いスイッチング手段を使用できるため短くすることができ、被加工物の種類又は高速加工のために印加電圧を上げると、高耐圧の動作速度の遅いスイッチング手段を使用する必要があるため長くなる。
また、スイッチング手段１３ａ又は１３ｂと１３ｃ又は１３ｄが同時にオンしている時間帯が存在しないように、スイッチング手段のオン・オフを制御できる場合は、所定時間ｔを設ける必要はない。
以上のように、所定時間Ｔ１の電圧パルス印加終了後に、スイッチング手段１３ｃ及び１３ｄを所定時間Ｔ２の間オンすることで、所定時間Ｔ１の電圧とは逆極性の電圧を印加することにより、例えば第２図に示すような正逆両極性の電圧が印加可能なブリッジ構成のスイッチング回路において、第３図に示すように極間に残存する電圧を、速やかに立ち下げることが可能となる。
このように、極間の残存電圧を速やかに立ち下げて取り除くことにより、残存電圧によりワイヤ電極と被加工物との間に発生する静電力を抑制できる。従って、加工液中での加工、ミスト中での加工及び気中でのいずれの加工においてもワイヤ電極の振動を抑制できるため、加工液中での加工、ミスト中での加工及び気中での加工を組み合わせて行う場合において、被加工物の加工精度の低下を防止することができる。
また、極間の残存電圧に起因する放電を抑制でき、制御可能な電圧印加時間内の放電のみとすることができるため、加工品質を向上することができる。
さらに、第３図の休止時間Ｔ５を短くすることができ、加工時間を短縮することができる。
また、以上の説明における第３図のスイッチング手段のオン・オフ制御を、第４図のように行っても同様の効果を奏する。
また、第５図は、所定時間Ｔ３における電圧を所定時間Ｔ１における電圧と逆極性とした場合であり、第３図のようなスイッチング手段のオン・オフ制御を行う場合と同様の効果を奏する。さらに、第５図において、第２図の平均電圧検出手段１６により検出した平均電圧検出値と零ボルトに設定した電圧設定値とを平均電圧比較手段１８により比較し、この平均電圧検出値を零とするように制御手段１４によりスイッチング手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄのオン・オフを制御（いわゆる零ボルト制御）した場合には、被加工物の電食を防止することができるとういう効果がある。
実施の形態２．
第６図は、この発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御及び極間電圧波形を示す説明図であり、図において、Ｖは極間電圧、Ｖａは放電開始可能な電圧以下の極間電圧の範囲、Ｖ１及びＶ２は電圧範囲Ｖａ内の所定電圧、Ｔ１は電圧パルスの印加時間（スイッチング手段１３ａ及び１３ｂをオンとする所定時間）、ｔはスイッチング手段の破壊防止のため設定された所定時間、Ｔ２ａ′は所定時間Ｔ１及びｔ経過後にスイッチング手段１３ｃ及び１３ｄをオン・オフ制御する所定時間、Ｔ３′は電圧パルスの印加時間（スイッチング手段１３ｃ及び１３ｄをオンとする所定時間）、Ｔ４ａ′は所定時間Ｔ３′及びｔ経過後にスイッチング手段１３ａ及び１３ｂをオン・オフ制御する所定時間、Ｔ５′は休止時間を示している。また、ワイヤ放電加工用電源装置の構成を示すブロック図は、実施の形態１で示した第２図と同様である。
実施の形態２に係るワイヤ放電加工用電源装置は、極間の残存電圧は加工状態及び印加電圧等によって変化するため、第２図の極間の電圧を検出する電圧検出手段１５と正逆それぞれの極性において所定の電圧と極間の電圧を比較する電圧比較手段１７とを用い、極間における電圧パルスの立ち下がり後の電圧を電圧範囲Ｖａ内の所定電圧範囲内に維持するように制御するものである。
まず、例えば正極性の電圧を所定時間Ｔ１印加した後に、スイッチング手段が破壊しないように所定時間ｔ経過後に逆極性の電圧を印加し、電圧検出手段１５を用いて極間の電圧を検出し、所定電圧Ｖ２と極間の電圧を電圧比較手段１７を用いて比較し、所定電圧Ｖ２に到達した場合には直ちにスイッチング手段１３ｃ、１３ｄをオフし、極間電圧が所定電圧Ｖ２以下とならないように所定時間Ｔ２ａ′の間、スイッチング手段１３ｃ、１３ｄのオン・オフを繰り返す。
また、逆極性側の電圧を所定時間Ｔ３′の間印加した後に、スイッチング手段が破壊しないように所定時間ｔ経過後に正極性側の電圧を印加し、電圧検出手段１５を用いて極間の電圧を検出し、放電開始可能な電圧以下の極間電圧の範囲Ｖａ内に設定された所定電圧Ｖ１と極間の電圧を電圧比較手段１７を用いて比較し、所定電圧Ｖ１に到達した場合には直ちにスイッチング手段１３ａ、１３ｂをオフし、極間電圧が所定電圧Ｖ１以上とならないように所定時間Ｔ４ａ′の間、スイッチング手段１３ａ、１３ｂのオン・オフを繰り返す。
以上のようなスイッチング手段のオン・オフ制御を行うことにより、所定の電圧パルス印加時間（Ｔ１及びＴ３′）経過後、極間の残存電圧を速やかに立ち下げることができると共に極間の残存電圧レベルを放電開始可能な電圧以下とすることができ、時間Ｔ２ａ′及びＴ４ａ′における放電を抑制できるため、加工品質の向上が可能となる等の実施の形態１と同様の効果を奏する。
第７図は、この発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御並びに極間電圧波形及び極間電流波形を示す放電発生時の説明図であり、Ｖは極間電圧、Ｉは極間電流、Ｔ１は電圧パルスの印加時間（スイッチング手段１３ａ及び１３ｂをオンとする所定時間）、ｔはスイッチング手段の破壊防止のため設定された所定時間、Ｔ２ａ′及びＴ２ｂ′は所定時間Ｔ１及びｔ経過後にスイッチング手段１３ｃ及び１３ｄをオン・オフ制御する所定時間である。第７図の（ａ）に示すように、所定時間Ｔ１の最後に放電が発生した場合には、加工間隙における電圧が電圧範囲Ｖａ内になるため短時間で所定電圧Ｖ２に達し、時間Ｔ２ｂ′内における電圧パルスの最初の印加時間が短くなるが、第６図と同様にこの所定時間Ｔ２ｂ′内の電圧印加を行えばよい。また、第７図の（ｂ）に示すように、所定時間Ｔ１内に放電が発生し所定時間Ｔ１の最後に放電が発生しない場合には、第６図と同様に時間Ｔ２ａ′内の電圧印加を行えばよい。また、例えば３ｒｄカット、４ｔｈカット等の仕上げ加工で用いられる群パルス状の電圧を印加した場合も、所定の電圧パルス印加時間の最後に放電が発生したかどうかによって、時間Ｔ２ｂ′又はＴ２ａ′内の電圧印加を第７図の（ａ）又は（ｂ）のように行えばよい。
実施の形態３．
第６図は、この発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御及び極間電圧波形を示す説明図でもあり、ワイヤ放電加工用電源装置の構成を示すブロック図は、実施の形態１で示した第２図と同様である。ただし、この実施の形態３においては、電圧パルスの印加時間Ｔ３′は所定時間ではなく、制御される時間である。
実施の形態３では、実施の形態２に加え、被加工物の電食を防止するために、第２図の平均電圧検出手段１６及び平均電圧比較手段１８を用いて、所定の時間間隔における極間の平均電圧を零とする制御（いわゆる零ボルト制御）を加えたものである。即ち、極間における一定時間内の平均電圧を平均電圧検出手段１６により検出し、この平均電圧検出値と零ボルトに設定した電圧設定値とを平均電圧比較手段１８により比較し、この平均電圧検出値を零とするように、所定時間Ｔ１の電圧と逆極性の電圧パルスの印加時間Ｔ３′の時間を制御するもの（実施の形態１の第５図の説明と同様の制御を行うもの）であり、被加工物の電食を防止することができる効果がある。
また、第６図において、例えば矢印Ａのように、所定電圧Ｖ２を電圧範囲Ｖａの端部になるべく近づけるようにすれば（即ち、電圧範囲Ｖａ内で、かつ、放電開始可能電圧近傍に設定すれば）、時間Ｔ２ａ′内において所定時間Ｔ１内の電圧と逆極性の平均電圧が増加するため、零ボルト制御を行った場合に、第６図の電圧パルス印加時間Ｔ３′を第５図の電圧パルス印加時間Ｔ３よりも短くすることができる（即ち、Ｔ３′＜Ｔ３となる）。また、時間Ｔ２ａ′をより長くすることにより、さらに、電圧パルス印加時間Ｔ３′を短くすることができる。この場合において、例えば、所定時間Ｔ１の電圧極性においては加工が進行しやすく、所定時間Ｔ３′の電圧極性では加工が進行しにくいため、電圧パルス印加時間Ｔ３′が短くなっても加工生産性が落ちることはない。
電圧パルス印加時間Ｔ３′を短くすることができるということは、第６図における電圧印加時間Ｔ１から次の電圧印加時間Ｔ１までの時間を短くすることができることを意味する。即ち、第６図のようなスイッチング手段のオン・オフ制御及び零ボルト制御を行うことにより、被加工物の電食を防止することができると共に加工時間を短縮することができる。
以上においては、零ボルト制御のための電圧パルス印加時間の制御を時間Ｔ３′で行う場合について説明したが、例えば、時間Ｔ１又はＴ４′で行ってもよい。
以上のこの発明の実施の形態の説明においては、放電加工用電源装置の構成が第２図のような１個の直流電源を用いたブリッジ構成である場合を示したが、例えば日本国特開平１−２５７５１３号公報に開示されているような２個の直流電源を用いるもの等、電極と被加工物との極間に正逆両極性の電圧を印加できる構成であればよい。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係るワイヤ放電加工用電源装置は、特に高精度ワイヤ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に係るワイヤ放電加工用電源装置によるワイヤ放電加工の一例を示す説明図である。
第２図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工用電源装置の構成を示すブロック図である。
第３図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御及び極間電圧波形を示す説明図である。
第４図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御及び極間電圧波形を示す説明図である。
第５図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御及び極間電圧波形を示す説明図である。
第６図は、この発明の実施の形態２及び３に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御及び極間電圧波形を示す説明図である。
第７図は、この発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工用電源装置におけるスイッチング手段のオン・オフ制御並びに極間電圧波形及び極間電流波形を示す放電発生時の説明図である。
第８図は、放電加工のメカニズムの説明図である。
第９図は、ワイヤ放電加工の加工プロセスの例を示す説明図である。
第１０図は、従来のワイヤ放電加工用電源装置の構成を示すブロック図である。
第１１図は、従来のワイヤ放電加工用電源装置における極間電圧波形を示す説明図である。
【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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【国際調査報告】
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