特開 2022-42541 放電加工機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022042541

(43)【公開日】2022-03-15

(54)【発明の名称】放電加工機

(51)【国際特許分類】

   B23H 1/02 20060101AFI20220308BHJP

【ＦＩ】

B23H1/02 D

B23H1/02 C

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020147952

(22)【出願日】2020-09-03

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000132725

【氏名又は名称】株式会社ソディック

(72)【発明者】

【氏名】山田 邦治

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 慶輝

(72)【発明者】

【氏名】塙 智仁

【テーマコード（参考）】

3C059

【Ｆターム（参考）】

3C059AA01

3C059BA03

3C059BA07

3C059CB07

3C059CC01

3C059CE06

3C059CE08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】より正確に除去量を推定できる放電加工機を提供する。
【解決手段】放電加工機は、加工間隙に電流を供給する直流電源２１と、直流電源２１と加工間隙との間に直列に設けられる主スイッチング素子２３と、正極性スイッチング素子２５１と、逆極性スイッチング素子２５３と、を含む極性切換回路２５と、スイッチング素子を所定のスイッチング周波数で切換え正極性加工および逆極性加工を行うパルス発生装置２７と、加工間隙における極間電圧を検出する検出回路３と、スイッチング素子の動作パターンのそれぞれについて放電数あたりの除去量を示す係数が記憶されるとともに、極間電圧から放電数を算出し放電数および動作パターンに応じた係数とから除去量を推定する放電制御装置４１と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物と工具電極とによって形成される加工間隙に直列に接続され、前記加工間隙に電流を供給する直流電源と、
前記直流電源と前記加工間隙との間に直列に設けられるスイッチング素子である主スイッチング素子と、
前記直流電源の正極側と前記被加工物との間に設けられるスイッチング素子と前記直流電源の負極側と前記工具電極との間に設けられるスイッチング素子とを有する正極性スイッチング素子と、前記直流電源の負極側と前記被加工物との間に設けられるスイッチング素子と前記直流電源の正極側と前記工具電極との間に設けられるスイッチング素子とを有する逆極性スイッチング素子と、を含む極性切換回路と、
前記逆極性スイッチング素子がオフの状態で前記主スイッチング素子および前記正極性スイッチング素子のオン／オフを所定のスイッチング周波数で切換え正極性加工を行い、前記正極性スイッチング素子がオフの状態で前記主スイッチング素子および前記逆極性スイッチング素子のオン／オフを前記スイッチング周波数で切換え逆極性加工を行うパルス発生装置と、
前記被加工物または前記工具電極に接続され、前記加工間隙における極間電圧を検出する検出装置と、
前記正極性加工時において前記正極性スイッチング素子がオンであるとき、前記正極性加工時において前記正極性スイッチング素子がオフであるとき、前記逆極性加工時において前記逆極性スイッチング素子がオンであるとき、および前記逆極性加工時において前記逆極性スイッチング素子がオフであるときのいずれかであるかによって区分される動作パターンのそれぞれについて放電数あたりの除去量を示す係数が記憶されるとともに、前記極間電圧から前記放電数を算出し前記放電数および前記動作パターンに応じた前記係数とから除去量を推定する放電制御装置と、を備える、放電加工機。

【請求項2】

前記検出装置は、
前記被加工物または前記工具電極に接続される入力装置と、
前記入力装置と接続される同軸ケーブルと、
前記同軸ケーブルと接続され、前記極間電圧の電圧信号から前記加工間隙における電圧波形のデータを生成する出力装置と、を含む、請求項１に記載の放電加工機。

【請求項3】

前記同軸ケーブルの内部導体の線抵抗値は、３０Ω／ｍ以上１００Ω／ｍ以下である、請求項２に記載の放電加工機。

【請求項4】

前記スイッチング周波数は、２ＭＨｚ以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放電加工機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放電加工機に関する。

【背景技術】

【0002】

放電加工機においては、被加工物は所定の加工間隙を隔てて工具電極に対向配置される。換言すれば、被加工物と工具電極とが、所定の加工間隙を形成する。放電加工機は、加工間隙に加工電圧を印加して放電を発生させるとともに、工具電極と被加工物とを相対移動させて放電エネルギにより被加工物を所望の形状に加工する。以下、加工間隙に生じる放電の発生回数を放電数、被加工物において放電により除去される量を除去量という。

【0003】

直流電源と加工間隙との間に、直列に１つ以上のスイッチング素子が設けられる。スイッチング素子のオン／オフが所定のスイッチング周波数で繰り返し行われることによって所定の休止時間毎に電圧が印加され、加工間隙に繰り返し放電が発生する。以下、加工間隙への電圧供給のオン／オフを切り替えるためのスイッチング素子を主スイッチング素子という。

【0004】

放電加工においては、被加工物を正極、工具電極を負極とする加工が基本である。一方、工具電極や被加工物の材質、加工形状、または加工工程によっては、被加工物を負極、工具電極を正極とする加工が、要求される加工結果をよりよく得る上で適切であることがある。一般に、被加工物を正極、工具電極を負極とする加工は、正極性加工と称される。また、正極性加工に対して、被加工物を負極、工具電極を正極とする加工は、逆極性加工と称される。

【0005】

また、加工中に正極性加工および逆極性加工の一方のみを行う加工と、加工中に適宜正極性加工と逆極性加工とを切り換える加工がある。一般に、前者は直流加工、後者は交流加工と称される。特に、交流加工において、パルス毎に正極性加工と逆極性加工を切り換え、所定期間中の加工間隙における見かけ上の電圧を０Ｖにする加工方法は、両極性加工と称される。以下においては、直流加工か交流加工（両極性加工を含む）かを問わず、その時々において被加工物が正極であるか負極であるかによって、正極性加工であるか逆極性加工であるかが定義される。すなわち、被加工物を正極、工具電極を負極として、加工間隙に電圧が印加されてから休止時間を終えるまでに起こる放電を、正極性加工時に起きた放電とし、被加工物を負極、工具電極を正極として、加工間隙に電圧が印加されてから休止時間を終えるまでに起こる放電を、逆極性加工時に起きた放電とする。

【0006】

正極性加工と逆極性加工を切換え可能に構成された放電加工機は、放電加工回路中に極性を切り換える極性切換回路を備えている。交流加工を実施する放電加工回路においては、直流電源と加工間隙との間にリングコア等の変換器を設けて交流を供給する構成と、直流電源と加工間隙との間に設けられている切換スイッチを利用して交流を供給する構成がよく知られている。特に、切換スイッチによって交流加工を実施する場合は、高周波交流を供給することができるように、切換スイッチは、高速でオンオフ動作できる複数のスイッチング素子で形成される。

【0007】

正極性加工時にゲート信号が供給される正極性スイッチング素子は、オン時に、直流電源の正極側と被加工物とを電気的に接続し、直流電源の負極側と工具電極とを電気的に接続する。逆極性加工時にゲート信号が供給される負極性スイッチング素子は、オン時に、直流電源の負極側と被加工物とを電気的に接続し、直流電源の正極側と工具電極とを電気的に接続する。

【0008】

なお、加工間隙に電圧を印加してから実際に放電が発生するまでには、不特定の時間がある。そのため、休止時間が短い高周波で繰り返し加工間隙に電圧を供給する放電加工回路においては、スイッチング素子がオンのときに放電が発生しなかった場合、加工間隙に残留した電荷によりスイッチング素子がオフのときに放電が発生することもありうる。

【0009】

ところで、放電加工の制御を行う上で放電数を計測することがある。例えば、特許文献１は、加工間隙の電圧から放電数を計測し、放電数に応じて被加工物と工具電極の相対位置を制御し、加工間隙の大きさを一定に維持するよう構成された放電加工機を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特許４５６９９７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

従来の放電加工機においては、放電数のみにより除去量を推定して制御を行っていた。しかしながら、放電１回あたりの除去量は、放電加工の運転状況によって変動しうる値であり、常に同一とは限らない。例えば、運転状況は、正極性加工時であって正極性スイッチング素子がオンの場合、正極性加工時であって正極性スイッチング素子がオフの場合、負極性加工時であって負極性スイッチング素子がオンの場合、負極性加工時であって負極性スイッチング素子がオフの場合の４つの動作パターンに区分される。各動作パターンにおいて、放電１回あたりの除去量はそれぞれ異なっている。

【0012】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子の動作パターンに応じて、より正確に除去量を推定できる放電加工機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明によれば、被加工物と工具電極とによって形成される加工間隙に直列に接続され、加工間隙に電流を供給する直流電源と、直流電源と加工間隙との間に直列に設けられるスイッチング素子である主スイッチング素子と、直流電源の正極側と被加工物との間に設けられるスイッチング素子と直流電源の負極側と工具電極との間に設けられるスイッチング素子とを有する正極性スイッチング素子と、直流電源の負極側と被加工物との間に設けられるスイッチング素子と直流電源の正極側と工具電極との間に設けられるスイッチング素子とを有する逆極性スイッチング素子と、を含む極性切換回路と、逆極性スイッチング素子がオフの状態で主スイッチング素子および正極性スイッチング素子のオン／オフを所定のスイッチング周波数で切換え正極性加工を行い、正極性スイッチング素子がオフの状態で主スイッチング素子および逆極性スイッチング素子のオン／オフをスイッチング周波数で切換え逆極性加工を行うパルス発生装置と、被加工物または工具電極に接続され、加工間隙における極間電圧を検出する検出装置と、正極性加工時において正極性スイッチング素子がオンであるとき、正極性加工時において正極性スイッチング素子がオフであるとき、逆極性加工時において逆極性スイッチング素子がオンであるとき、および逆極性加工時において逆極性スイッチング素子がオフであるときのいずれかであるかによって区分される動作パターンのそれぞれについて放電数あたりの除去量を示す係数が記憶されるとともに、極間電圧から放電数を算出し放電数および動作パターンに応じた係数とから除去量を推定する放電制御装置と、を備える、放電加工機が提供される。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、スイッチング素子の動作パターンに応じて、放電数から除去量を推定するにあたり、放電数あたりの除去量を示す係数が変更される。これにより、より正確に除去量を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態の放電加工機の概略構成図である。

【図2】電源装置、検出装置、および制御装置を示すブロック図である。

【図3】同軸ケーブルの概略構成図である。

【図4】検出装置を示すブロック図である。

【図5】放電制御装置を示すブロック図である。

【図6】各種信号のタイミングチャートである。

【図7】極間電圧の波形の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に説明される各種変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。

【0017】

本実施形態に係る放電加工機１は、工具電極Ｅとしてワイヤ電極を使用するワイヤ放電加工機であるが、本発明は、総型電極を使用する形彫放電加工機、細穴電極を使用する細穴放電加工機、その他の放電加工機にも適用することができる。

【0018】

図１に示すように、本実施形態に係る放電加工機１は、上ガイドアセンブリ１１と、下ガイドアセンブリ１３と、加工槽１５と、テーブル１７と、ワークスタンド１９と、を備える。テーブル１７は、加工槽１５内に設けられ、ワークスタンド１９は、テーブル１７に立設されている。放電加工の対象となる被加工物Ｗは、ワークスタンド１９に固定され、水平に配設されるように加工槽１５内に載置される。被加工物Ｗの上下にそれぞれ上ガイドアセンブリ１１および下ガイドアセンブリ１３が設けられる。工具電極Ｅであるワイヤ電極は、上ガイドアセンブリ１１内の不図示の上ガイドと下ガイドアセンブリ１３内の不図示の下ガイドに案内され、上下に張架される。放電加工中は、加工槽１５は絶縁性の加工液Ｌで満たされる。工具電極Ｅおよび被加工物Ｗは、電源装置２と電気的に接続される。

【0019】

工具電極Ｅは、被加工物Ｗに対して相対移動可能に構成される。具体的に、本実施形態の放電加工機１は、テーブル１７を所定の水平方向であるＸ軸方向に移動させるＸ軸モータ６１と、テーブル１７をＸ軸に直交する水平方向であるＹ軸方向に移動させるＹ軸モータ６３と、を含む駆動装置６を備える。放電加工にあたり、工具電極Ｅは、被加工物Ｗに対して、非接触を保ちつつ近接するよう相対移動される。被加工物Ｗと工具電極Ｅとの間の隙間を、加工間隙という。

【0020】

放電加工は、一般的には、取り代を段階的に小さくしながら、複数の加工工程で実施される。放電加工の各加工工程は、取り代が大きい順に、荒加工工程、中仕上げ工程、仕上げ工程と呼ばれる。加工工程毎に適する加工条件は異なっているので、放電加工機１の電源装置２は、荒加工工程用の放電加工回路、中仕上げ用工程の放電加工回路、仕上げ工程用の放電加工回路を含み、放電加工の進行状況に応じて適する放電加工回路を選択可能に構成されてよい。

【0021】

図２には、電源装置２の各放電加工回路のうち、中仕上げ工程用の放電加工回路が抜粋して示されている。また、本発明の説明に不要な構成は適宜図示を省略している。図２に示すように、電源装置２は、直流電源２１と、主スイッチング素子２３と、極性切換回路２５と、パルス発生装置２７と、を含む。

【0022】

直流電源２１は、被加工物Ｗと工具電極Ｅとによって形成される加工間隙に直列に接続され、加工間隙に電流を供給する。

【0023】

主スイッチング素子２３は、直流電源２１と加工間隙との間に直列に設けられるスイッチング素子であり、加工間隙への電圧供給のオン／オフを切り替える。主スイッチング素子２３は、加工間隙に供給する電流の大きさに対応して複数並列に設けられてもよい。極性切換回路２５は、４つのスイッチング素子が設けられたいわゆるブリッジ回路であり、正極性加工と逆極性加工とを切り換える。具体的に、極性切換回路は、正極性加工時にゲート信号が供給される正極性スイッチング素子２５１と、逆極性加工時にゲート信号が供給される逆極性スイッチング素子２５３と、を含む。正極性スイッチング素子２５１は、直流電源２１の正極側と被加工物Ｗとの間に設けられるスイッチング素子と、直流電源２１の負極側と工具電極Ｅとの間に設けられるスイッチング素子と、を有する。逆極性スイッチング素子２５３は、直流電源２１の負極側と被加工物Ｗとの間に設けられるスイッチング素子と、直流電源２１の正極側と工具電極Ｅとの間に設けられるスイッチング素子と、を有する。各スイッチング素子は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等の電解効果トランジスタである。なお、予め設定されているピーク電流値を超えるとき、主スイッチング素子２３と極性切換回路２５の各スイッチング素子は、それぞれ図示しないチョッパ回路によって、パルス発生装置２７から供給されるゲート信号に関わらずにオフする。

【0024】

パルス発生装置２７は、設定されている加工条件に基づいて主スイッチング素子２３と極性切換回路２５の各スイッチング素子を同期して制御することによって、加工条件に従う波形の電流パルスを加工間隙に供給する。特に、電流供給方式として、加工間隙に放電が発生するタイミングと無関係に主スイッチング素子２３のオン／オフを操作する、いわゆるマルチ発振方式で電流パルスを供給する場合、不図示のコンピュータ数値制御装置からのゲート指令および極性指定に基づき、パルス発生装置２７は、主スイッチング素子２３と極性切換回路２５の各スイッチング素子のオン／オフを所定のスイッチング周波数で切り換える。具体的に、パルス発生装置２７は、正極性加工を行うときは、主スイッチング素子２３および正極性スイッチング素子２５１に対して、所定のスイッチング周波数でゲート信号を供給する。これにより、逆極性スイッチング素子２５３がオフの状態で、主スイッチング素子２３および正極性スイッチング素子２５１のオン／オフが所定のスイッチング周波数で切換えられる。また、パルス発生装置２７は、逆極性加工を行うときは、主スイッチング素子２３および逆極性スイッチング素子２５３に対して、所定のスイッチング周波数でゲート信号を供給する。これにより、正極性スイッチング素子２５１がオフの状態で、主スイッチング素子２３および逆極性スイッチング素子２５３のオン／オフが所定のスイッチング周波数で切換えられる。

【0025】

ワイヤ放電加工において、中仕上げ工程時に設定されるスイッチング周波数は、例えば、数百ｋＨｚから２ＭＨｚ程度である。

【0026】

主スイッチング素子２３と、正極性スイッチング素子２５１または逆極性スイッチング素子２５３とがオンにされると、直流電源２１から加工間隙に所定の電圧が印加され、不特定の遅延時間の後に絶縁破壊により放電が発生する。なお、加工間隙に電圧を印加しているときに放電が発生しないで、主スイッチング素子２３および極性切換回路２５の各スイッチング素子がオフすることもある。このとき、加工間隙に残留した電荷により、主スイッチング素子２３と、正極性スイッチング素子２５１および逆極性スイッチング素子２５３とがオフのときに、放電が発生することもある。

【0027】

すなわち、放電が発生し得る時のスイッチング素子の動作パターンは、正極性加工時において正極性スイッチング素子２５１がオンであるとき（以下、正極性オン）、正極性加工時において正極性スイッチング素子２５１がオフであるとき（以下、正極性オフ）、逆極性加工時において逆極性スイッチング素子２５３がオンであるとき（以下、逆極性オン）、逆極性加工時において逆極性スイッチング素子２５３がオフであるとき（以下、逆極性オフ）の４つに区分される。各動作パターンにおいて、放電１回あたりの除去量はそれぞれ異なっている。

【0028】

図２に示されるように、放電加工機１は、極間電圧を検出して加工間隙における電圧波形を示すデータを出力する検出装置３を備えている。検出装置３は、被加工物Ｗまたは工具電極Ｅに接続される。検出装置３は、入力装置３１と、同軸ケーブル３３と、出力装置３５と、を含む。

【0029】

入力装置３１は、加工間隙における極間電圧を入力し、所定のサンプリング周波数で所定の電圧信号を取得する。入力装置３１は、加工間隙と同軸ケーブル３３との間に直列に設けられる抵抗とコンデンサの並列回路を含んでなる検出器である。

【0030】

同軸ケーブル３３は、被加工物Ｗまたは工具電極Ｅと出力装置３５との間、より具体的には入力装置３１の抵抗とコンデンサの並列回路と、出力装置３５の分圧回路３５１との間に直列に接続される。図３に模式的に示される同軸ケーブル３３は、中心軸線である内部導体３３１と、内部導体３３１を被覆する絶縁体３３３と、絶縁体３３３を被覆する外部導体３３５と、外部導体３３５を被覆する保護被膜３３７と、を有する。内部導体３３１は入力装置３１と出力装置３５とに接続され、外部導体３３５はグラウンドに接続される。

【0031】

従来の同軸ケーブルは、内部導体には体積抵抗率が低い材料、一般的には銅が使用されている。一方、中仕上げ工程や仕上げ工程では、電圧波形が高周波となるので、内部導体が銅である従来の同軸ケーブルでは電圧信号の反射が発生しやすく、正確な放電の検出が難しい。そのため、高周波の電圧波形を検出するにあたり、内部導体３３１の１ｍあたりの抵抗値、すなわち線抵抗値が比較的高い同軸ケーブル３３が使用されることが望ましい。内部導体３３１の線抵抗値［Ω／ｍ］は、体積抵抗率［Ω・ｍ］を内部導体３３１の断面積［ｍ^２］で除することで求められる。具体的に、同軸ケーブル３３の内部導体３３１の線抵抗値は、３０Ω／ｍ以上１００以下Ω／ｍであることが望ましい。本実施形態では、１９重量％以上２１重量％以下のクロム、７０重量％以上７９重量％以下のニッケル、０重量％超の残部のアルミニウムからなるＮｉ－Ｃｒ－Ａｌ合金が内部導体３３１の材料として使用された、同軸ケーブル３３が使用される。当該Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ合金の体積抵抗率は、１．２８μΩ・ｍ以上１．３８μΩ・ｍ以下である。また、内部導体３３１の線径は、例えば、０．１８ｍｍである。すなわち、本実施形態の内部導体３３１の線抵抗率は、約５０Ω／ｍである。このような同軸ケーブル３３によれば、電圧信号の反射を抑えることができるので、より正確に放電を検出することができる。

【0032】

出力装置３５は、入力装置３１から同軸ケーブル３３を通して取得する極間電圧の電圧信号から加工間隙における電圧波形のデータを生成するとともに、アナログの電圧波形のデータをデジタルデータに変換して出力する。具体的に、出力装置３５は、図４に示すように、分圧回路３５１と、フィルタ回路３５３と、差動化回路３５５と、ＡＤコンバータ３５７と、を有する。分圧回路３５１は、同軸ケーブル３３から送られた電圧信号を分圧する。フィルタ回路３５３は、分圧回路３５１から送られた電圧信号のノイズを除去する。出力装置３５は、分圧回路３５１とフィルタ回路３５３を通して、極間電圧の電圧信号に基づく加工間隙における電圧波形を取得する。差動化回路３５５は、フィルタ回路３５３から送られた電圧信号を増幅して、加工間隙におけるアナログの電圧波形のデータを生成する。ＡＤコンバータ３５７は、差動化回路３５５から送られた所定のサンプリング周波数（クロック周波数）で出力されているアナログの電圧波形のデータを、より高いサンプリング周波数でデジタルデータに変換して出力する。ＡＤコンバータ３５７において、サンプリング周波数をより高いサンプリング周波数に変更してデジタルの電圧波形のデータを生成することによって、より高精度に極間電圧を検出するようにすることができる。例えば、本実施形態の検出装置３においては、１０ＭＨｚのサンプリング周波数のアナログの電圧波形のデータを１００ＭＨｚのサンプリング周波数のデジタルの電圧波形データに変換するようにしている。デジタルデータに変換された電圧波形のデータは、制御装置５の放電制御装置４１へと送られる。

【0033】

制御装置４は、不図示のコンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）と、放電制御装置４１と、モータ制御装置４３と、を有する。放電制御装置４１は、ＣＮＣから転送されてくる極性、ピーク電流値（平均加工電流値）、オン時間（パルス幅、放電時間）、オフ時間（休止時間）、電源電圧、電流供給方式、サーボ基準電圧のような予め設定されている所望の放電加工における初期の電気的な加工条件のパラメータのデータをセットする。また、放電制御装置４１は、加工条件が諸々の理由で放電加工中に変更設定される場合は、保持している加工条件のパラメータのデータを変更してセットし直す。放電制御装置４１は、現在保持している電気的な加工条件のうちの電流パルスに関する加工条件、例えば、ピーク電流値と、オン時間と、オフ時間とに相応する指令信号をパルス発生装置２７に出力して、パルス発生装置２７を通して電流パルスを制御する。また、放電制御装置４１は、現在保持している加工条件に相応する指令信号を放電加工回路中に設けられている所定の切換スイッチ群に選択的に出力して切換スイッチを開閉操作する。また、放電制御装置４１は、現在保持している加工条件に相応する指令信号を、放電加工回路中に設けられている例えば可変直流電源または可変抵抗器に出力して電源電圧値や抵抗値を設定し、あるいは比較器（基準入力端）に出力して基準値を設定する。特に、実施形態の放電制御装置４１は、検出装置３から出力される電圧波形のデータに基づいて、放電数の計測を行う。モータ制御装置４３は、コンピュータ数値制御装置からの指令と放電制御装置４１が算出した除去量に基づいて、駆動装置６におけるサーボ制御を行う。モータ制御装置４３は、種々の演算を行う演算装置と、制御や演算に必要なデータを保存する記憶装置と、演算にあたりデータを一時的に保存するメモリと、を含む。

【0034】

ここで、図５から図７に基づいて、放電数の計測および除去量の算出方法について詳細に説明する。図５に示されるように、放電制御装置４１は、分類器５１と、放電検出回路５２と、デマルチプレクサ５３と、正極性オンカウンタ５４１と、正極性オフカウンタ５４２と、逆極性オンカウンタ５４３と、逆極性オフカウンタ５４４と、乗算器５５１と、乗算器５５２と、乗算器５５３と、乗算器５５４と、加算器５６と、除去量カウンタ５７と、を有する。具体的に、放電制御装置４１は、例えば、種々の演算を行う演算装置、制御や演算に必要なデータを保存する記憶装置、演算にあたりデータを一時的に保存するメモリ等から構成される。演算装置は、例えば、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスである。

【0035】

まず、分類器５１は、主スイッチング素子２３をオン／オフする指令であるゲート指令と、正極性加工または逆極性加工を指定する極性指定とに基づき、現在の加工が正極性オン、正極性オフ、逆極性オン、逆極性オフのいずれかであるかを判定し、判定結果をデマルチプレクサ５３に出力する。図６の（Ａ）から（Ｃ）に示されるように、分類器５１は、ゲート指令がオン（ＯＮ）かつ極性指定が正極性加工（＋）のとき正極性オン（ＯＮ＋）と判定し、ゲート指令がオフ（ＯＦＦ）かつ極性指定が正極性加工（＋）のとき正極性オフ（ＯＦＦ＋）と判定し、ゲート指令がオン（ＯＮ）かつ極性指定が逆極性加工（－）のとき逆極性オン（ＯＮ－）と判定し、ゲート指令がオフ（ＯＦＦ）かつ極性指定が逆極性加工（－）のとき逆極性オフ（ＯＦＦ－）と判定する。

【0036】

一方で、放電検出回路５２は、ＡＤコンバータ３７からの電圧波形のデータに基づき、放電の発生を検出する。図６の（Ｅ）は極間電圧の実電圧の波形を、（Ｆ）はＡＤコンバータ３５７によってデジタルデータに変換された極間電圧の測定値の波形を、それぞれ示している。また、図７には、放電が発生した極間電圧の測定値の波形の一部を拡大して示している。例えば、放電検出回路５２は、所定のサンプリング点における電圧と次のサンプリング点における電圧の差の絶対値ΔＶが、所定の閾値以上となったときに、電圧降下信号を出力する。そして、放電検出回路５２は、２連続で電圧降下信号を出力したとき、放電が発生したことを示す放電検出信号をデマルチプレクサ５３に出力する。図６の（Ｇ）は電圧降下信号を、図６の（Ｈ）は放電検出信号をそれぞれ示している。なお、放電の誤検出を防ぐため、極性指定がプラスからマイナス、またはマイナスからプラスに切り替わってから所定時間が経過するまでは、放電検出回路５２は電圧降下信号または放電検出信号を出力しないように構成されてもよい。

【0037】

デマルチプレクサ５３は、放電発生時のスイッチング素子の動作パターンを判断し、放電数をスイッチング素子の動作パターン毎に分けて、正極性オンカウンタ５４１、正極性オフカウンタ５４２、逆極性オンカウンタ５４３または逆極性オフカウンタ５４４にリセットされるまで累積記憶する。具体的に、デマルチプレクサ５３は、分類器５１からの分類結果および放電検出回路５２の放電検出信号に基づき、正極性オン、正極性オフ、逆極性オンおよび逆極性オフのそれぞれに分けて放電数をカウントし、各動作パターンの動作時の放電数を各動作パターンに紐づけるようにして、それぞれの動作パターンのときの放電数のカウント値を正極性オンカウンタ５４１、正極性オフカウンタ５４２、逆極性オンカウンタ５４３または逆極性オフカウンタ５４４に保存する。図６の（Ｉ）、（Ｊ）、（Ｋ）、（Ｌ）はそれぞれ正極性オンカウンタ５４１、正極性オフカウンタ５４２、逆極性オンカウンタ５４３、逆極性オフカウンタ５４４のカウント数を示しており、具体的に、図６においては正極性オン時と逆極性オフ時にそれぞれ１回ずつ放電が発生したことが示されている。

【0038】

ここで、放電検出回路５２の記憶装置には、スイッチング素子の動作パターン、すなわち、正極性オン、正極性オフ、逆極性オンおよび逆極性オフのそれぞれについて、放電数あたりの除去量を示す係数の値が保存されている。本実施形態においては、正極性オン時の係数ＣＰｏｎは例えば３．２２であり、正極性オフ時の係数ＣＰｏｆｆは例えば２．７５であり、逆極性オン時の係数ＣＮｏｎは例えば１．１７であり、逆極性オフ時の係数ＣＮｏｆｆは例えば１．００である。

【0039】

上記係数は、サーボ基準電圧、オン時間、オフ時間等の加工条件のパラメータから、所定の計算式を用いて概算することができる。また、所定の加工条件毎に予め異なる係数の値を得て保存しておき、設定されている加工条件に相応する係数の値を取得するようにしてもよい。

【0040】

所定周期で、正極性オンカウンタ５４１、正極性オフカウンタ５４２、逆極性オンカウンタ５４３および逆極性オフカウンタ５４４から各動作パターンにおける放電数を示す信号が出力され、乗算器５５１，５５２，５５３，５５４によって放電数に各係数ＣＰｏｎ，ＣＰｏｆｆ，ＣＮｏｎ，ＣＮｏｆｆが乗算された後に、加算器５６によって各値が合算される。合算された値は、所定周期における除去量の推定値として除去量カウンタ５７に保存される。図６の（Ｍ）は、除去量カウンタ５７のカウント数を示している。このような構成により、放電数からより正確に除去量が算出される。

【0041】

以上に説明した電源装置２、検出装置３および制御装置４の具体的な構成はあくまで一例であり、本発明を実施可能な範囲で任意の構成が採用されてよい。例えば、パルス発生装置２７に代えて放電制御装置４１の演算装置が直接各スイッチング素子に対してゲート信号を出力するように構成されてもよい。この場合は放電制御装置４１の演算装置がパルス発生装置を兼用する。

【0042】

なお、より正確に放電数の検出を行うためには、各スイッチング素子のスイッチング周波数は、ＡＤコンバータ３５７のサンプリング周波数の約１／５０以下であることが望ましい。具体的に、ＡＤコンバータ３５７のサンプリング周波数が１００ＭＨｚであるとき、スイッチング周波数は約２ＭＨｚ以下であることが望ましい。すなわち、本明細書に記載の放電数と動作パターンに応じた係数とから除去量を推定する加工方法は、スイッチング周波数が約２ＭＨｚ以下に設定されることが多く、かつ比較的高精度な加工が求められる、中仕上げ工程時に実施されることが好適である。もちろん、本加工方法は荒加工工程時や仕上げ加工工程時に実施されてもよい。

【0043】

以上のように、より正確に除去量を算出することで、放電加工の制御をより正確に行うことができる。例えば、モータ制御装置４３は、放電制御装置４１が算出した除去量に応じて、Ｘ軸モータ６１およびＹ軸モータ６３を制御し、加工間隙の大きさが一定になるように、工具電極Ｅと被加工物Ｗの相対位置を補正してもよい。このようにすれば、加工間隙の大きさが略一定に制御されるので、所期の量の材料を被加工物Ｗから除去し、所望の水準の面粗さを得ることができる。

【0044】

本発明は、既にいくつかの例が具体的に示されているように、図面に示される実施形態の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形または応用が可能である。

【符号の説明】

【0045】

１ 放電加工機
３ 検出装置
２１ 直流電源
２３ 主スイッチング素子
２５ 極性切換回路
２７ パルス発生装置
３１ 入力装置
３３ 同軸ケーブル
３５ 出力装置
４１ 放電制御装置
２５１ 正極性スイッチング素子
２５３ 逆極性スイッチング素子
３３１ 内部導体
Ｅ 工具電極
Ｗ 被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】