專利名稱：放電加工用電源裝置的制作方法
專利說(shuō)明放電加工用電源裝置 本發(fā)明涉及一種在線電極放電加工裝置中使用的放電加工用電源裝置，而該線電極放電加工裝置，是在線電極與另一電極即被加工物體之間(以下稱為「極間」)產(chǎn)生放電，用以對(duì)被加工物體進(jìn)行線電極放電加工，尤其是關(guān)于進(jìn)行適應(yīng)大電流、高頻率之線電極放電加工之線電極放電加工裝置所使用之放電加工用電源裝置。(線電極放電加工之相關(guān)技術(shù))一般所熟知之技術(shù)，系根據(jù)以無(wú)負(fù)載時(shí)間之長(zhǎng)度為代表之極間的狀態(tài)，在極間加工大小電流脈沖，通過(guò)這樣既防止導(dǎo)線斷線，同時(shí)又可高速地進(jìn)行線電極放電加工。另一方面，線電極放電加工中的重復(fù)頻率約為60kHz至100kHz程度，但在施加大小2種電流脈沖時(shí)，各電流脈沖的發(fā)生比例，例如大電流脈沖約為50％，小電流脈沖約為50％的程度，此外大電流脈沖的重復(fù)頻率約為30至50kHz。
一般而言，在依照預(yù)放電脈沖的無(wú)負(fù)載電壓的長(zhǎng)度來(lái)改變大小各電流脈沖的電流峰值時(shí)，若施加電壓之后的無(wú)負(fù)載時(shí)間在2μs以內(nèi)以小電流脈沖(短路、快速放電)加以控制，施加電壓之后的無(wú)負(fù)載時(shí)間在2μs以上時(shí)以大電流脈沖(正常放電)加以控制，則正常放電的發(fā)生比例，約為全脈沖數(shù)的約1/2至1/3的程度的數(shù)值。此外，在短路或快速放電中，淤漿(sludge)的發(fā)生因加工液流通的影響等而容易產(chǎn)生時(shí)間集中或位置集中的情形，淤漿的發(fā)生在放電集中的情況下其重復(fù)頻率隨之升高。
(開(kāi)關(guān)元件之相關(guān)技術(shù))第1圖為表示具有不同額定容量之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間相關(guān)特性數(shù)據(jù)之一覽表。在第1圖中，就開(kāi)關(guān)元件而言，表示了3個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(以下稱為「FET」)1至3、1個(gè)絕緣柵極雙極型晶體管(以下稱為「IGBT」)、1個(gè)IGBT模塊，同時(shí)并分別表示「容量」、「柵極輸入電容」、「導(dǎo)通(turn on)時(shí)間」、「關(guān)斷(turn off)時(shí)間」、「最小脈沖寬度」。
FET1的「容量」為500V、3A，「柵極輸入電容」為330pF，「導(dǎo)通時(shí)間」為25ns，「關(guān)斷時(shí)間」為50ns，「最小脈沖寬度」為77ns。FET2的「容量」為500V、10A，「柵極輸入電容」為1050pF，「導(dǎo)通時(shí)間」為85ns，「關(guān)斷時(shí)間」為135ns，「最小脈沖寬度」為210ns。FET3的「容量」為500V、30A，「柵極輸入電容」為2800pF，「導(dǎo)通時(shí)間」為172ns，「關(guān)斷時(shí)間」為300ns，「最小脈沖寬度」為472ns。
IGBT的「容量」為600V、75A，「柵極輸入電容」為4100pF，「導(dǎo)通時(shí)間」為600ns，「關(guān)斷時(shí)間」為800ns，「最小脈沖寬度」為1400ns。IGBT模塊的「容量」為600V、400A，「柵極輸入電容」為20000pF，「導(dǎo)通時(shí)間」為700ns，「關(guān)斷時(shí)間」為1100ns，「最小脈沖寬度」為1800ns。
一般而言，開(kāi)關(guān)元件具有額定電壓及額定電流的容量愈大、開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間越慢的傾向。此外，如第1圖所示，一般而言即使擁有相同的額定電壓，還具有電流容量較小的開(kāi)關(guān)元件其柵極輸入電容越小的傾向。亦即，由于不需耗費(fèi)太多的功率即可進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此可更高速地進(jìn)行開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作。
開(kāi)關(guān)元件中，導(dǎo)通電阻小，發(fā)熱少的元件，因柵極輸入電容較大，故無(wú)法進(jìn)行高速動(dòng)作。此外，柵極輸入電容小、可進(jìn)行高速動(dòng)作的元件，因除了導(dǎo)通電阻大、最大電流容量較小以外，并且發(fā)熱量大，因此為了冷卻元件，將造成成本提高、空間增大等的問(wèn)題。
(以往的放電加工用電源裝置的具體例)第2圖為表示以往的放電加工用電源裝置之構(gòu)成例之電路圖。第3圖為表示用以驅(qū)動(dòng)控制第2圖所示之加工放電用電源部101之開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b之電源控制電路之構(gòu)成方塊圖。
在第2圖中，放電加工部100中，隔開(kāi)適當(dāng)之間隔相對(duì)配置有由導(dǎo)線所構(gòu)成的電極E與另一電極即被加工物體W。對(duì)該放電加工部100設(shè)置有加工放電用電源部101與預(yù)放電用電源部102。
加工放電用電源部101具備可變的直流電源V11；開(kāi)關(guān)元件(例如FET)S11a、S11b；以及二極管D11、D12、D13、D14。而預(yù)放電用電源部102具備可變的直流電源V21；開(kāi)關(guān)元件(例如FET)S21；電阻器R21；以及二極管D21、D22。
加工放電用電源部101中，在直流電源V11的正極端，連接有二極管D11的陰極電極與開(kāi)關(guān)元件S11a的源極電極。此外，在直流電源V11的負(fù)極端，連接有開(kāi)關(guān)元件S11b的源極電極與二極管D12的陽(yáng)極電極。
開(kāi)關(guān)元件S11a的漏極電極連接于二極管D12的陰極電極、與二極管D13的陽(yáng)極電極，而二極管D13的陰極電極則連接于被加工物體W。在二極管D13的陰極電極與被加工物體W間的連接線中，存在有寄生電感L11。
開(kāi)關(guān)元件S11b的漏極電極連接于二極管D11的陽(yáng)極電極、與二極管D14的陰極電極。在二極管D14的陽(yáng)極電極與電極E間的連接線中，存在有寄生電感L12。
此外，預(yù)放電用電源部102中，在直流電源V21的正極端，連接有開(kāi)關(guān)元件S21的源極電極，而開(kāi)關(guān)元件S21的漏極電極則通過(guò)電阻器R21連接于二極管D21的陽(yáng)極電極。二極管D21的陰極電極連接于被加工物體W。在二極管D21的陰極電極與被加工物體W間的連接線中，存在有寄生電感L21。
此外，在直流電源V21的負(fù)極端，連接有二極管D22的陰極電極，而二極管D22的陽(yáng)極電極則連接于電極E。在二極管D22的陽(yáng)極電極與電極E間的連接線中，存在有寄生電感L22。在二極管D21的陰極電極與被加工物體W間的連接線和二極管D22的陽(yáng)極電極與電極E間的連接線之間，則存在有寄生電容C11。
如第3圖所示，用以驅(qū)動(dòng)控制加工放電用電源部101的開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b之電源控制電路具備用以檢測(cè)流過(guò)電極E與被加工物體W之間的極間(W-E)105的放電電流的放電檢測(cè)電路13；由放電檢測(cè)電路13接收開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK之振蕩控制電路14；以及由振蕩控制電路14將控制脈沖信號(hào)PC并行輸入之驅(qū)動(dòng)電路15a、15b。開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b從驅(qū)動(dòng)電路15a、15b接收驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD，并將加工脈沖信號(hào)PS施加于極間(W-E)105。
以下，參照第2圖至第4圖，說(shuō)明有關(guān)以往的放電加工用電源裝置的動(dòng)作。此外，第4圖為用以說(shuō)明第1圖所示之以往的放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖。
首先，說(shuō)明表示于第2圖、第3圖之標(biāo)號(hào)的意思。在第2圖中，由寄生電容C11流向放電加工部100之電流IWE10為放電開(kāi)始電流。由加工放電用電源部101流向放電加工部100的電流IWE11則為放電加工電流。由預(yù)放電用電源部102流向放電加工部100之電流IWE22為放電維持電流。而由被加工物體W流向電極E之電流IWE則為極間電流。此外，VWE為極間電壓。
此外，在第3圖中，tk、tc、td、ts分別表示在各電路中進(jìn)行接收輸入、產(chǎn)生并輸出所需信號(hào)的處理所需時(shí)間(遲延時(shí)間)，tr為上述這些延遲時(shí)間的總和之遲延時(shí)間。亦即，遲延時(shí)間tr系指，利用放電檢測(cè)電路13在檢測(cè)出放電加工部100的極間(W-E)105中發(fā)生放電之后、至開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b將加工脈沖PS施加于極間(W-E)105為止的時(shí)間。此外，極間(W-E)105在以下的文中僅以極間來(lái)表述。
此外，在第2圖、第3圖中，電極E與被加工物體W之間的極間在未產(chǎn)生放電短路的狀態(tài)下，當(dāng)預(yù)放電用電源部100的開(kāi)關(guān)元件S21導(dǎo)通時(shí)，極間即出現(xiàn)直流電源V21之電壓。同時(shí)，電路中的寄生電容C11被充電至直流電源V21的電壓。此外，電極E與被加工物體W之間的距離，系利用未圖示之?dāng)?shù)控裝置與伺服驅(qū)動(dòng)控制裝置加以控制，以產(chǎn)生放電。
利用直流電源V21的輸出電壓在極間產(chǎn)生放電時(shí)，首先，存儲(chǔ)于電路中的寄生電容C11的電荷于極間產(chǎn)生電容放電，流過(guò)放電開(kāi)始電流IWE10。藉此，于極間形成導(dǎo)電路徑。為維持該導(dǎo)電路徑，即使電路中的寄生電容C11的電荷放電結(jié)束后，由于極間仍必須持續(xù)流過(guò)電流，因此開(kāi)關(guān)元件S21必須維持導(dǎo)通的狀態(tài)。
其結(jié)果，放電維持電流IWE22沿著直流電源V21→開(kāi)關(guān)元件S21→電阻器R21→二極管D21→電路中的寄生電感L21→被加工物體W→電極E→電路中的寄生電感L22→二極管D22→直流電源V21的路徑流通，以維持形成于極間的導(dǎo)電路徑。此時(shí)，放電維持電流IWE22因通過(guò)電阻器R21而流通，因此放電維持電流IWE22的最大值因電阻器R21而被限制在IWE22(max)＝V21/R21。因此，該放電維持電流IWE22因電流值較小，加工能量較弱，而具有流過(guò)大電流的放電加工電流IWE11用的預(yù)放電電流的功能。想要流過(guò)極間的大電流的放電加工電流IWE11，如下所述，系利用在放電產(chǎn)生的同時(shí)出現(xiàn)于極間的該放電維持電流IWE22，來(lái)檢測(cè)出產(chǎn)生放電，從檢測(cè)出的時(shí)刻t0起遲延某時(shí)間tr向極間輸出。
亦即，放電檢測(cè)電路13利用極間產(chǎn)生放電，檢測(cè)出極間電壓VWE的下降，并將大電流輸出的開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK輸出至振蕩控制電路14。振蕩控制電路14將根據(jù)極間的加工狀態(tài)所設(shè)定的脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)PC輸出至驅(qū)動(dòng)電路15a、15b。驅(qū)動(dòng)電路15a利用具有振蕩控制電路14設(shè)定之脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD，導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S11a。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路15b同樣地利用驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD，導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S11b。
在此，當(dāng)所有的開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b、S21轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，則形成連接有不同電壓的多個(gè)直流電源之電路。此時(shí)，會(huì)有因包含浪涌(surge)電壓的電位差導(dǎo)致電路中的元件被破壞之危險(xiǎn)。因此，基于安全的考慮，在開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b導(dǎo)通時(shí)，最好能將開(kāi)關(guān)元件S21關(guān)斷。
在加工放電用電源部101中，利用同時(shí)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b的動(dòng)作，使大電流的放電加工電流IWE11沿著直流電源V11→開(kāi)關(guān)元件S11a→二極管D13→電路中的寄生電感L11→被加工物體W→電極E→電路中的寄生電感L12→二極管D14→開(kāi)關(guān)元件S11b→直流電源V11的路徑而流通。
當(dāng)來(lái)自振蕩控制電路14的控制脈沖信號(hào)PC消失時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路15a、15b即驅(qū)動(dòng)各個(gè)開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b，使其關(guān)斷。此時(shí)，放電加工電流IWE11利用電路中的寄生電感L11、L12的感應(yīng)作用而持續(xù)流通于電路中。其結(jié)果，放電加工電流IWE11沿著電路中的寄生電感L11→被加工物體W→電極E→電路中的寄生電感L12→二極管D14→二極管D11→直流電源V11的路徑，回到直流電源V11，并進(jìn)行再生。
之后，第4圖中，極間電壓VWE(1)利用開(kāi)關(guān)元件S21(3)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作而轉(zhuǎn)換為某一電壓(直流電源V21的電壓)，而使電容器C11進(jìn)行充電。在放電開(kāi)始時(shí)刻t0，因電容器C11的放電而放電開(kāi)始電流IWE10(2)開(kāi)始流通時(shí)，極電壓VWE(1)即開(kāi)始下降。此外，放電維持電流IWE22(4)受到寄生電感L21、L22的影響，以V21/(L21+L22)之上升斜率開(kāi)始流通。
極間電壓VWE(1)在從放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間tk后的某時(shí)刻到達(dá)最低的放電電壓Va，之后，即維持該放電電壓Va。放電維持電流IWE22(4)在放電開(kāi)始電流IWE10(2)大約超過(guò)峰值(從放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間tk后的某時(shí)刻)時(shí)，到達(dá)預(yù)定值(IWE22(max)＝V21/R21)。之后，從放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間tr后，因開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b即開(kāi)關(guān)元件S11(8)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，因此一直到經(jīng)過(guò)該時(shí)間tr之前，開(kāi)關(guān)元件S21(3)維持著導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)。因此，放電維持電流IWE22(4)在開(kāi)關(guān)元件S21(3)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作的時(shí)間tr內(nèi)，維持其預(yù)定值(IWE22(max)＝V21/R21)。
從放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間tk后，放電檢測(cè)電路13檢測(cè)出極間電壓VWE(1)低于預(yù)定值，而產(chǎn)生開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK(5)。該開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK(5)系在大大超過(guò)開(kāi)關(guān)元件S21(3)導(dǎo)通動(dòng)作時(shí)間tr之時(shí)間內(nèi)輸出。接著，從放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間(tk+tc)時(shí)，振蕩控制電路14產(chǎn)生控制脈沖信號(hào)PC(6)。該控制脈沖信號(hào)PC(6)于時(shí)間(td+ts)之時(shí)間內(nèi)輸出。
接著，從放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間(tk+tc+td)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路15a、15b產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD(7)。該驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD(7)的發(fā)生期間系與控制脈沖信號(hào)PC(6)的發(fā)生期間相同。最后，從放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間(tk+tc+td+ts)時(shí)，亦即，從放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間tr時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b即開(kāi)關(guān)元件S11(8)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，輸出加工脈沖信號(hào)PS。開(kāi)關(guān)元件S11(8)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作的期間系與驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD(7)的發(fā)生期間相同。
開(kāi)關(guān)元件S11(8)一進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，放電加工電流IWE11(9)即開(kāi)始流通。放電加工電流IWE11(9)因通過(guò)寄生電感L11、L12而流通之故，因此在開(kāi)關(guān)元件S11(8)呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)的期間內(nèi)，以具有V11/(L11+L12)的斜率持續(xù)上升。通常，因直流電源V11的電壓較直流電源V21的電壓高出2至3倍，因此，放電加工電流IWE11(9)的上升斜率較放電維持電流IWE22(4)的上升斜率要來(lái)得陡峭。放電加工電流IWE11(9)在開(kāi)關(guān)元件S11(8)進(jìn)行關(guān)斷動(dòng)作時(shí)，即開(kāi)始下降。
最后，極間電極IWE(10)變?yōu)镮WE＝IWE10+IWE22+IWE11。亦即，將最初的放電開(kāi)始電流IWE10(2)與最后的大電流的放電加工電流IWE11(9)之間的時(shí)間差的期間用預(yù)放電用電源部102所輸出之放電維持電流IWE22(4)來(lái)連接。藉此，極間電流IWE(10)便不會(huì)產(chǎn)生中斷，而在維持極間的放電狀態(tài)的同時(shí)反復(fù)地進(jìn)行放電加工。
在此，就開(kāi)關(guān)元件S11a、S11b而言，使用第1圖所示之FET2時(shí)，由放電開(kāi)始時(shí)刻t0至放電加工電流IWE11出現(xiàn)在極間為止的遲延時(shí)間tr，通常為410ns左右。此外，放電開(kāi)始電流IWE10的電容放電的脈沖寬度，約為360ns左右。這之間的時(shí)間60ns如維持狀態(tài)不變，則將產(chǎn)生放電中斷的危險(xiǎn)，但如前所述，因放電維持電流IWE22流通其間，故極間電流IWE不會(huì)發(fā)生中斷。
然而，在上述之習(xí)知的放電加工用電源裝置中，放電維持電流IWE22的上限值被電阻器R21所限制。由于電路中的寄生電感L21、L22的作用，在過(guò)渡狀態(tài)的初期階段的電流值偏低。因此，其不但無(wú)法維持在放電發(fā)生后所形成之極間的導(dǎo)電路徑，同時(shí)亦可能導(dǎo)致無(wú)法順利產(chǎn)生放電加工電流IWE11等的問(wèn)題。
特別是，在大型的線電極放電加工裝置中，因該線電極放電加工裝置內(nèi)的放電加工部的極間與電源裝置的距離較長(zhǎng)，因此，連接兩者的供電電纜亦隨之加長(zhǎng)。其結(jié)果乃造成，電路中的寄生電感變大，有時(shí)在放電開(kāi)始電流IWE10消失后放電維持電流IWE22仍未能上升，而使得形成于極間的導(dǎo)電路徑消失。
此外，電阻器R21中因電阻繞線而存在電感分量，而為獲得必要的電阻值，電感亦隨之變大。這樣，電阻器的電感變大時(shí)，進(jìn)一步阻礙放電維持電流IWE22的上升。此外，最初的放電開(kāi)始電流IWE10系電容放電而產(chǎn)生的電流，實(shí)際上其包含振蕩分量。因此，即使預(yù)先將放電維持電流IWE22的最大值稍稍加大，因該振蕩的負(fù)分量的作用放電維持電流IWE22相互抵消，使得形成于極間的導(dǎo)電路徑消失。
如上所述，在產(chǎn)生放電加工電流IWE11以前，若利用放電開(kāi)始電流IWE10所確保的極間的導(dǎo)電路徑消失，則因無(wú)法得到利用預(yù)放電電流之放電維持電流IWE22穩(wěn)定地將放電加工電流IWE11提供給極間的作用，而使得放電加工過(guò)程產(chǎn)生各種故障。
亦即，在極間的導(dǎo)電路徑中斷的狀態(tài)下，因加工放電電源部101的輸出端呈開(kāi)路狀態(tài)，故放電加工電流IWE11未能流通。在此情況下即無(wú)法進(jìn)行正常的放電加工。而當(dāng)上述狀態(tài)的發(fā)生頻率過(guò)高時(shí)，有效的放電次數(shù)將會(huì)下降。其結(jié)果產(chǎn)生的問(wèn)題是，將導(dǎo)致無(wú)法獲得原本預(yù)期的加工速度，或無(wú)法提高加工速度。
此外，為在短時(shí)間內(nèi)輸出大電流，通常會(huì)將直流電源V11的電壓，設(shè)定為較直流電源V21的電壓高出2至3倍的程度，但在極間未有導(dǎo)電路徑而呈開(kāi)路的狀態(tài)下，則形成該直流電源V11的高電壓施加于極間的狀態(tài)。其結(jié)果將導(dǎo)致，利用該高電壓再次產(chǎn)生放電，在未有預(yù)放電的狀態(tài)下大電流突然流通于極間。其結(jié)果將導(dǎo)致，在線電極較細(xì)小的情況下產(chǎn)生斷線的問(wèn)題。此外即使線電極未產(chǎn)生斷線的問(wèn)題，該結(jié)果亦將造成加工面粗糙而加工精度惡化、以及無(wú)法獲得穩(wěn)定的放電加工特性等問(wèn)題。
有關(guān)上述問(wèn)題，在日本特公平5-9209號(hào)公報(bào)(線切割放電加工裝置用電源)中亦指出相同的情況，就其解決措施而言，該公報(bào)闡述一種技術(shù)，該技術(shù)系將串聯(lián)連接的電感與電容器之電路與極間并聯(lián)設(shè)置，以保持發(fā)生放電后的極間之導(dǎo)電路徑，亦即穩(wěn)定持續(xù)地維持放電狀態(tài)，以防止加工效率的下降。然而上述之措施中，因?qū)?dǎo)致極間附加過(guò)多的電容器，因此例如從電源裝置側(cè)來(lái)看的電容與電路中的寄生電容相加而增大，在對(duì)極間加上輸出電壓時(shí)的上升時(shí)間常數(shù)將變大，而導(dǎo)致極間電壓的上升變慢。因此，一直到產(chǎn)生放電為止的電壓施加時(shí)間變長(zhǎng)，所以其缺點(diǎn)是，有效的放電次數(shù)減少，無(wú)法充分提高加工效率。
此外，在上述日本特公平5-9209號(hào)公報(bào)所揭示之導(dǎo)線切割放電加工裝置用電源中，利用附加的電感與電容器的值，以獲得固有的振蕩頻率，但在近年所開(kāi)發(fā)的放電加工用電源裝置中，則以相互交換施加于極間的電壓的極性而振蕩輸出的雙極型為主流。此時(shí)，附加的電容器至少根據(jù)電壓施加的振蕩頻率反復(fù)進(jìn)行充放電動(dòng)作。即使是高頻用途的電容器亦存在介質(zhì)損耗。因此，在上述日本特公平5-9209號(hào)公報(bào)所揭示的技術(shù)中存在的問(wèn)題是，不僅限制了電壓施加的振蕩頻率，同時(shí)亦產(chǎn)生因介質(zhì)損耗而導(dǎo)致的發(fā)熱，還產(chǎn)生供給能量的損耗。
(本發(fā)明之已有例)本發(fā)明之目的系在同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行高速加工時(shí)所需之大電流以及高頻化。關(guān)于實(shí)現(xiàn)此目的之以往例，例如可列舉日本特開(kāi)平11-48039號(hào)公報(bào)(放電加工機(jī)械之放電加工電源裝置)、日本特開(kāi)昭64-11713號(hào)公報(bào)(放電加工電源)以及日本特開(kāi)平8-118147號(hào)公報(bào)(線電極放電加工機(jī)械的放電加工電源控制裝置)。
在日本特開(kāi)平11-48039號(hào)公報(bào)(放電加工機(jī)械之放電加工電源裝置)、以及日本特開(kāi)昭64-11713號(hào)公報(bào)(放電加工電源)中，雖提及了有關(guān)將大電流提供給加工間隙之技術(shù)，但卻未對(duì)電路的效率以及熱損耗進(jìn)行討論。亦即，在提供大電流時(shí)為改善熱損耗及開(kāi)關(guān)效率，而若使用具有較大的電流容量、具有良好的低損耗特性的開(kāi)關(guān)元件，則產(chǎn)生的問(wèn)題是，會(huì)導(dǎo)致柵極輸入電容變大，翻轉(zhuǎn)(turn)電流的上升特性惡化，容易產(chǎn)生電弧中斷，以及頻頻發(fā)生導(dǎo)線斷線等。
此外，在日本特開(kāi)平8-118147號(hào)公報(bào)(線電極放電加工機(jī)械的放電加工電源控制裝置)中揭示有，利用施加大中小3種電流脈沖、以達(dá)到更確實(shí)地防止導(dǎo)線斷線的技術(shù)。然而，因以相同的開(kāi)關(guān)元件與驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成之故，例如使用φ0.35等較粗的線電極時(shí)，為對(duì)應(yīng)電流峰值的增加，必須增加開(kāi)關(guān)元件的并聯(lián)數(shù)，如此不但會(huì)導(dǎo)致成本的增加，同時(shí)亦無(wú)法達(dá)到電源裝置小型化的目的。
簡(jiǎn)言之，在包含上述已有例之比往例中，雖可提供大電流，但在放電頻率升高的情況下，開(kāi)關(guān)元件的能量損耗急速增加，而有開(kāi)關(guān)元件遭受熱破壞的問(wèn)題產(chǎn)生。或者，即使未產(chǎn)生熱破壞，但由于增大的開(kāi)關(guān)損耗，因此為了保護(hù)元件，必需大大增大熱變換裝置的容量，如此即無(wú)法達(dá)到降低成本、電源裝置小型化的目的。例如IGBT等的因低損耗而適合提供大電流的開(kāi)關(guān)元件，在高重復(fù)頻率的領(lǐng)域(例如40kHz)中難以使用。對(duì)于小電流容量開(kāi)關(guān)元件，一般而言因?qū)娮栎^大，因此在ON時(shí)間拉長(zhǎng)的情況下熱損耗明顯激增，而必須花費(fèi)較高的成本在散熱處理上。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明之目的在提供一種放電加工用電源裝置，系以2種不同特性的開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路，利用該種電路裝置，能夠以高效率進(jìn)行適應(yīng)大電流且高頻率之線電極放電加工，同時(shí)可減少開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量及發(fā)熱量。本發(fā)明系一種具備有開(kāi)關(guān)電路的放電加工用電源裝置，系在電極與隔有預(yù)定間隔和前述電極相對(duì)配置之作為另一電極即被加工物體之間的極間提供放電脈沖電流，其特征為具備響應(yīng)前述極間的放電開(kāi)始檢測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生預(yù)定脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)之脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)，并且前述開(kāi)關(guān)電路系并行接收前述控制脈沖信號(hào)的2個(gè)開(kāi)關(guān)電路，由包含適于高速動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路；以及包含適于低速動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路所構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，因可在同一放電電流脈沖發(fā)生時(shí)間內(nèi)，依次驅(qū)動(dòng)包含適于高速動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路、以及包含適于低速動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路，使放電電流繼續(xù)，故可產(chǎn)生大電流且高頻率的間歇放電電流。如此，即可高效率地進(jìn)行適應(yīng)大電流且高頻率的線電極放電加工。此外，因使用不同特性的開(kāi)關(guān)元件之故，所以元件數(shù)得以減少，其結(jié)果將使得發(fā)熱量亦隨之降低。
以下之發(fā)明，系于上述發(fā)明中，前述開(kāi)關(guān)電路系由接收前述極間放電開(kāi)始之檢測(cè)信號(hào)的第1開(kāi)關(guān)電路；以及接收前述控制脈沖信號(hào)之第2開(kāi)關(guān)電路所構(gòu)成，前述第1開(kāi)關(guān)電路，為包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件與適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的任一方之開(kāi)關(guān)電路，而前述第2開(kāi)關(guān)電路，為包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件之開(kāi)關(guān)電路。
根據(jù)本發(fā)明，第1開(kāi)關(guān)電路系以較第2開(kāi)關(guān)電路快了產(chǎn)生控制脈沖信號(hào)的處理時(shí)間進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。如此，即可實(shí)現(xiàn)更加高速的動(dòng)作。此外，因第1開(kāi)關(guān)電路可使用包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件或適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的任一種開(kāi)關(guān)元件之開(kāi)關(guān)電路，如此能更擴(kuò)大元件使用的選擇范圍。
以下之發(fā)明，系上述之發(fā)明中，其特征為前述第1開(kāi)關(guān)電路為包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路時(shí)，前述放電開(kāi)始的檢測(cè)信號(hào)直接施加于適于前述高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的控制端。
根據(jù)本發(fā)明，第1開(kāi)關(guān)電路中，可省略開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而達(dá)到簡(jiǎn)化構(gòu)成的目的。
以下之發(fā)明，系上述之發(fā)明中，其特征為前述第1開(kāi)關(guān)電路系具備接收前述放電開(kāi)始檢測(cè)信號(hào)以產(chǎn)生脈沖寬度互相不同之驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)之多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路；以及根據(jù)來(lái)自外部的指令選擇前述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路之一所輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)、再施加于前述開(kāi)關(guān)元件的控制端之選擇電路。
根據(jù)本發(fā)明，即可進(jìn)行控制來(lái)任意改變進(jìn)行高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)間。
以下之發(fā)明，系上述之發(fā)明中，前述開(kāi)關(guān)電路系由接收前述放電開(kāi)始的檢測(cè)信號(hào)之第1開(kāi)關(guān)電路；以及接收前述控制脈沖信號(hào)之第2開(kāi)關(guān)電路所構(gòu)成，前述第1開(kāi)關(guān)電路系包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路，前述第2開(kāi)關(guān)電路為包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路，而前述脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)將前述產(chǎn)生之控制脈沖信號(hào)之脈沖寬度控制在前述第2開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件間互相不同的值。
根據(jù)本發(fā)明，可使用包含適于進(jìn)行低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路，以實(shí)現(xiàn)每1個(gè)間歇放電脈沖之輸入能量較大的環(huán)流驅(qū)動(dòng)方式。因此，可實(shí)現(xiàn)需大電流之使用粗線電極之線電極放電加工。
以下發(fā)明，系上述的發(fā)明中，前述脈沖寬度控制裝置系具備第1設(shè)定機(jī)構(gòu)以及第2設(shè)定機(jī)構(gòu)。第1設(shè)定機(jī)構(gòu)系用以產(chǎn)生設(shè)定為提供前述相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件之一方呈導(dǎo)通狀態(tài)期間的第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、并將其提供至前述一方的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。第2設(shè)定機(jī)構(gòu)系用以產(chǎn)生設(shè)定為提供前述相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件之另一方呈導(dǎo)通狀態(tài)期間的與第1脈沖寬度為不同值的第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、并將其提供至前述另一方的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，能產(chǎn)生在包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路中對(duì)各個(gè)相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件具有不同脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)。
以下發(fā)明，系上述之發(fā)明中，前述脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)系具備產(chǎn)生設(shè)定為第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的設(shè)定機(jī)構(gòu)；用以輸出延長(zhǎng)前述第1脈沖寬度之第2脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)之延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)；以及對(duì)根據(jù)來(lái)自外部的指令分別驅(qū)動(dòng)前述相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、作為具有使各個(gè)開(kāi)關(guān)元件呈導(dǎo)通狀態(tài)之脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、切換輸出具有前述第1脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)與具有前述第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)之切換機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件，能夠根據(jù)外部的指令，提供具有不同脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)。
以下之發(fā)明，系上述的發(fā)明中，前述脈沖寬度控制裝置系具備第1設(shè)定機(jī)構(gòu)以及第2設(shè)定機(jī)構(gòu)。第1設(shè)定機(jī)構(gòu)系用以產(chǎn)生設(shè)定為提供前述相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件之一方呈導(dǎo)通狀態(tài)期間的第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、并將其提供至前述一方的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。第2設(shè)定機(jī)構(gòu)系用以產(chǎn)生設(shè)定為提供前述相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件之另一方呈導(dǎo)通狀態(tài)期間的與第1脈沖寬度為不同值的第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、并將其提供至前述另一方的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。此外，尚具備有設(shè)定機(jī)構(gòu)，用以設(shè)定提供在前述第1開(kāi)關(guān)電路中使各個(gè)相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件呈導(dǎo)通狀態(tài)之期間的脈沖寬度，分別驅(qū)動(dòng)前述第1開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在接收前述放電開(kāi)始的檢測(cè)信號(hào)后，產(chǎn)生具有前述設(shè)定機(jī)構(gòu)所設(shè)定之脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各個(gè)開(kāi)關(guān)元件。
根據(jù)本發(fā)明，由于分別驅(qū)動(dòng)包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生具有適當(dāng)設(shè)定的脈沖寬度之驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各個(gè)開(kāi)關(guān)元件，因此可使元件的負(fù)載均衡。
以下之發(fā)明，系上述的發(fā)明中，前述脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)，系具備產(chǎn)生設(shè)定為第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第1設(shè)定機(jī)構(gòu)；用以輸出延長(zhǎng)前述第1脈沖寬度之第2脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)之延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)；以及對(duì)根據(jù)來(lái)自外部的指令分別驅(qū)動(dòng)前述相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、作為具有使各個(gè)開(kāi)關(guān)元件呈導(dǎo)通狀態(tài)之脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、切換輸出具有前述第1脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)與具有前述第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)之切換機(jī)構(gòu)，此外，尚具備有第2設(shè)定機(jī)構(gòu)，用以設(shè)定提供使前述第1開(kāi)關(guān)電路中各個(gè)相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件呈導(dǎo)通狀態(tài)之期間的脈沖寬度，分別驅(qū)動(dòng)前述第1開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在接收前述放電開(kāi)始的檢測(cè)信號(hào)后，產(chǎn)生具有前述第2設(shè)定機(jī)構(gòu)所設(shè)定之脈沖寬度之驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各個(gè)開(kāi)關(guān)元件。
根據(jù)本發(fā)明，由于分別驅(qū)動(dòng)包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生具有適當(dāng)設(shè)定的脈沖寬度之驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各個(gè)開(kāi)關(guān)元件，因此可使元件的負(fù)載均衡。
以下發(fā)明，系在上述發(fā)明中，具備在放電開(kāi)始前由外部進(jìn)行變更設(shè)定前述控制脈沖信號(hào)之脈沖寬度的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，因可在放電開(kāi)始前由外部進(jìn)行前述控制脈沖信號(hào)的脈沖寬度的變更設(shè)定，因此，至少可由外部任意設(shè)定適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通動(dòng)作期間。
以下之發(fā)明系具備響應(yīng)在電極與隔有預(yù)定間隔和前述電極相對(duì)配置之作為另一電極之被加工物體之間的極間的放電開(kāi)始而產(chǎn)生第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第1脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)、以及產(chǎn)生與前述第1脈沖寬度為不同數(shù)值之第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第2脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)；一種用以接收前述第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)并將放電脈沖電流提供給前述極間之開(kāi)關(guān)電路、包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的第1開(kāi)關(guān)電路；一種用以接收前述第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)并將放電脈沖電流提供給前述極間之開(kāi)關(guān)電路、包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的第2開(kāi)關(guān)電路；用以判斷前述極間開(kāi)始進(jìn)行放電時(shí)的放電狀態(tài)為正常放電狀態(tài)或快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)的哪一種狀態(tài)之放電狀態(tài)判定機(jī)構(gòu)；以及當(dāng)前述放電狀態(tài)判定機(jī)構(gòu)的判定結(jié)果表示為正常放電狀態(tài)時(shí)對(duì)前述第1脈沖寬度控制裝置發(fā)出輸出指示、而當(dāng)判定結(jié)果表示為快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)時(shí)則對(duì)前述第2脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)發(fā)出輸出指示之電流脈沖選擇機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，在施加大電流的正常放電時(shí)，可使適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行動(dòng)作，反之在具有重復(fù)頻率增高的短路或快速放電時(shí)，則可使適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行動(dòng)作。因此，可以高效率地進(jìn)行適應(yīng)大電流且高頻率之線電極放電加工。此外，因使用不同特性的開(kāi)關(guān)元件，因此可以減少元件數(shù)，進(jìn)而減少發(fā)熱量。此外，由于可將低損耗側(cè)的開(kāi)關(guān)電路的重復(fù)頻率控制在1/2至1/3之間，因此可使用更加大電流且低損耗的元件(例如IGBT等)。
根據(jù)以下發(fā)明，本發(fā)明系具備響應(yīng)在電極與隔有預(yù)定間隔和前述電極相對(duì)配置之作為另一電極之被加工物體之間的極間的放電開(kāi)始而產(chǎn)生第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第1脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)、以及產(chǎn)生與前述第1脈沖寬度為不同數(shù)值之第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第2脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)；一種用以接收前述第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)并對(duì)前述極間提供放電脈沖電流之開(kāi)關(guān)電路、包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的第1開(kāi)關(guān)電路；一種用以接收前述第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)并對(duì)前述極間提供放電脈沖電流之開(kāi)關(guān)電路、包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的第2開(kāi)關(guān)電路；用以判斷前述極間開(kāi)始進(jìn)行放電時(shí)的放電狀態(tài)為正常放電狀態(tài)或快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)的哪一種狀態(tài)之放電狀態(tài)判定機(jī)構(gòu)；以及當(dāng)前述放電狀態(tài)判定機(jī)構(gòu)的判定結(jié)果表示為快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)時(shí)、對(duì)前述第1脈沖寬度控制裝置發(fā)出輸出停止指示之電流脈沖停止機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，在施加大電流的正常放電時(shí)，可使適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)電路與適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)電路的兩個(gè)電路進(jìn)行動(dòng)作，反之在具有重復(fù)頻率增高的短路或快速放電時(shí)，則僅使適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行動(dòng)作。如此，即可高效率地進(jìn)行適應(yīng)大電流且高頻率之線電極放電加工。此外，因使用不同特性的開(kāi)關(guān)元件，因此可以減少元件數(shù)，進(jìn)而減少發(fā)熱量。此外，可將低損耗側(cè)的開(kāi)關(guān)電路的重復(fù)頻率控制在1/2至1/3之間，因此可使用更加大電流且低損耗的元件(例如IGBT等)。
根據(jù)以下發(fā)明，系在上述發(fā)明中，具備在放電開(kāi)始前由外部進(jìn)行變更設(shè)定前述控制脈沖信號(hào)之脈沖寬度之機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，因可在放電開(kāi)始前由外部進(jìn)行前述控制脈沖信號(hào)的脈沖寬度的變更設(shè)定，因此，至少可由外部任意設(shè)定適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通動(dòng)作期間。第1圖為，表示有關(guān)具有不同額定容量之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間的特性數(shù)據(jù)一覽表，第2圖為表示以往的放電加工用電源裝置的構(gòu)成例之電路圖，第3圖為表示用以驅(qū)動(dòng)控制第2圖所示之加工放電用電源部的開(kāi)關(guān)元件之電源控制電路的構(gòu)造方塊圖，第4圖為用以說(shuō)明利用第3圖所示之電源控制電路之以往的放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖，第5圖為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置的主要構(gòu)成電路圖，第6圖為表示用以驅(qū)動(dòng)控制第5圖所示之放電加工用電源裝置的開(kāi)關(guān)元件之電源控制電路的構(gòu)成方塊圖，第7圖為用以說(shuō)明利用第6圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖，第8圖為利用第6圖所示之電源控制電路進(jìn)行動(dòng)作之放電加工用電源裝置的各部分動(dòng)作波形圖，第9圖為用以說(shuō)明使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件時(shí)的發(fā)熱量與加工速度之關(guān)系圖，第10圖為表示本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路之構(gòu)造方塊圖，第11圖為用以說(shuō)明利用第10圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖，第12圖為利用第10圖所示之電源控制電路進(jìn)行動(dòng)作之放電加工用電源裝置的各部分動(dòng)作波形圖，第13圖為表示本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路之構(gòu)造方塊圖，第14圖為表示本發(fā)明第4實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路之構(gòu)造方塊圖，第15圖為用以說(shuō)明利用第14圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖，第16圖為用以說(shuō)明第14圖所示之電源控制電路所輸出之柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)與放電加工電源裝置中的極間電流之關(guān)系圖，第17圖為表示本發(fā)明第5實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置之電源控制電路之構(gòu)造方塊圖，第18圖為表示本發(fā)明第6實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路之構(gòu)造方塊圖，第19圖為表示本發(fā)明第7實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路之構(gòu)造方塊圖，第20圖為用以說(shuō)明利用第19圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖，第21圖為表示具本發(fā)明第8實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路之構(gòu)造方塊圖，第22圖為用以說(shuō)明利用第21圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖。3、13放電檢測(cè)電路4、4a、4b、14振蕩控制電路5a、5b、6a、6b、7a、7b、15a、15b驅(qū)動(dòng)電路8數(shù)控裝置(NC)9切換器11、22比較器11a、11b、12a、12b加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路
13脈沖寬度延長(zhǎng)電路14切換電路15放電狀態(tài)判定電路16電流脈沖選擇電路17電流脈沖停止電路21基準(zhǔn)電壓23、24、26、29、31電阻元件25、30緩沖器27、28晶體管100放電加工部101加工放電用電源部102預(yù)放電用電源部105極間C1、C11寄生電容D1、D2、D11、D12、D13、D14、D21、D22二極管E電極G1、G2、G1a、G2a柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)IWE極間電流IWE0、IWE10放電開(kāi)始電流IWE1、IWE11放電加工電流IWE2、IWE22放電維持電流L1、L2、L21、L22寄生電感P1、P2、PC控制脈沖信號(hào)PD1、PD2、PD3驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PK開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PS加工脈沖信號(hào)IGBT、FET1、FET2、S1a、S1b、S2a、S2b、S11a、S11b、S21開(kāi)關(guān)元件R21電阻器t0放電開(kāi)始時(shí)刻V1、V11、V21直流電源Va放電電壓
VWE極間電壓W被加工物體[發(fā)明的最佳實(shí)施形態(tài)]以下參照附圖
，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明之放電加工用電源裝置的最佳實(shí)施形態(tài)。
第1實(shí)施形態(tài)第5圖為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置的主要構(gòu)成之電路圖。第6圖為表示用以驅(qū)動(dòng)控制第5圖所示之放電加工用電源裝置的開(kāi)關(guān)元件之電源控制電路的構(gòu)成方塊圖。
在第5圖中，電極E與被加工物體W在放電加工部隔著適當(dāng)?shù)拈g隔配置。放電開(kāi)始時(shí)，可在電極E與被加工物體W之間，自外部施加直流電壓(極間電壓)。此外，在電極E與被加工物體W之間，存在有寄生電容C1。
對(duì)該電極E與被加工物體W，配置有可變的直流電源V1；開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b；以及二極管D1、D2。在此，對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，使用適于大電流/低損耗的元件(例如IGBT)。此外，對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，則使用適于高速動(dòng)作之元件(例如FET)。
在直流電源V1的正極端，連接有并聯(lián)連接之開(kāi)關(guān)元件S2a、S1a的一信號(hào)電極與二極管D2的陰極電極。此外，在直流電源V1的負(fù)極端，連接有并聯(lián)連接之開(kāi)關(guān)元件S1b、S2b的一信號(hào)電極與二極管D1的陽(yáng)極電極。
并聯(lián)連接之開(kāi)關(guān)元件S2a、S1a的另一信號(hào)電極，與二極管D1的陰極電極共同連接于被加工物體W。在該連接線中，存在有寄生電感L1。此外，并聯(lián)連接之開(kāi)關(guān)元件S1b、S2b的另一信號(hào)電極，與二極管D2的陽(yáng)極電極共同連接于電極E。在該連接線中，存在有寄生電感L2。
如第6圖所示，用以驅(qū)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b之電源控制電路系具備用以檢測(cè)放電電流流入電極E與被加工物體W之間即極間(W-E)105的放電檢測(cè)電路3；由放電檢測(cè)電路3接收開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK之振蕩控制電路4；由振蕩控制電路4將控制脈沖信號(hào)PC并行輸入之驅(qū)動(dòng)電路5a、5b、6a、6b。開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b由驅(qū)動(dòng)電路5a、5b接收驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1，此外，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b由驅(qū)動(dòng)電路6a、6b接收驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD2，再分別將加工脈沖信號(hào)PS施加于極間(W-E)105。
放電檢測(cè)電路3系具備例如基準(zhǔn)電壓21；比較器22；以及將極間電壓VWE分壓之電阻元件23、24的串聯(lián)電路。將電阻元件23、24的串聯(lián)電路中的分壓電壓提供給比較器22的同相輸入端(+)，并將基準(zhǔn)電壓21提供給比較器22的反相輸入端(-)，在極間電壓VWE由初期值下降至基準(zhǔn)電壓21以下時(shí)，利用比較器22的輸出電平的反轉(zhuǎn)以檢測(cè)極間的放電開(kāi)始。
驅(qū)動(dòng)電路5a、5b系由例如輸入有控制脈沖信號(hào)PC的緩沖器25；通過(guò)電阻元件26將緩沖器25的輸出作為輸入而由2個(gè)晶體管27、28的串聯(lián)電路所構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器；以及連接驅(qū)動(dòng)器的輸出端與開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的控制端之電阻元件29所構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)電路6a、6b系由例如輸入有控制脈沖信號(hào)PC之緩沖器30；以及連接緩沖器30的輸出端與開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的控制端之電阻元件31所構(gòu)成。
以下，參考第5圖至第9圖，說(shuō)明有關(guān)第1實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置的動(dòng)作。此外，第7圖為用以說(shuō)明利用第6圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖。第8圖為表示利用第6圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的各部分之動(dòng)作波形圖。第9圖為用以說(shuō)明使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件時(shí)之發(fā)熱量與加工速度間的關(guān)系圖。
首先，說(shuō)明第5圖、第6圖所示之標(biāo)號(hào)的意思。在第5圖中，由寄生電容C1流向被加工物體W的電流IWE0為放電開(kāi)始電流。通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1a(S1b)由一側(cè)的信號(hào)電極流向另一側(cè)的信號(hào)電極之電流IWE1為放電加工電流。通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S2a(S2b)由一側(cè)的信號(hào)電極流向另一側(cè)的信號(hào)電極之電流IWE2為放電維持電流。由被加工物體W流向電極E的電流IWE為極間電流。此外，VWE為極間電壓。
此外，在第6圖中，tk、tc、td則分別表示在各電路中接收輸入而產(chǎn)生并輸出所需信號(hào)之處理的所需時(shí)間(遲延時(shí)間)。ts1表示開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的遲延時(shí)間。ts2表示開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的遲延時(shí)間。tr1為由放電產(chǎn)生時(shí)刻(時(shí)刻t0)至大電流的放電加工電流IWE1出現(xiàn)在極間為止的遲延時(shí)間。tr2為由放電產(chǎn)生時(shí)刻(時(shí)刻t0)至放電維持電流IWE2出現(xiàn)在極間為止的遲延時(shí)間。
此外，在第5圖至第7圖中，從未表示于圖示之其他電源裝置將預(yù)定的極間電壓VWE施加于極間，使極間呈可放電的狀態(tài)。藉此由電路中的寄生電容C1產(chǎn)生電容放電，使放電開(kāi)始電流IWE0出現(xiàn)于極間。極間電壓VWE急速下降，由放電開(kāi)始時(shí)刻t0在經(jīng)過(guò)時(shí)間tk后，穩(wěn)定在最低的放電電壓Va(第7圖(1))。
放電檢測(cè)電路3系當(dāng)利用比較器22檢測(cè)極間電壓VWE變得較基準(zhǔn)電壓21為低，以檢測(cè)出極間產(chǎn)生放電時(shí)，由該檢測(cè)時(shí)刻(放電開(kāi)始時(shí)刻t0)于遲延時(shí)間tk后，將振蕩開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK輸出至振蕩控制電路4。振蕩開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK在直到極間電壓VWE消失為止的期間持續(xù)輸出(第7圖(2))。振蕩控制電路4接收振蕩開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK，視極間的加工狀態(tài)將預(yù)設(shè)的脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)PC在遲延時(shí)間tc后輸出至驅(qū)動(dòng)電路5a、5b、6a、6b(第7圖(3))。
藉此，驅(qū)動(dòng)電路5a、5b在遲延時(shí)間td后，將擁有預(yù)定脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1輸出至開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，以進(jìn)行導(dǎo)通(on)驅(qū)動(dòng)(第7圖(4))。開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b在遲延時(shí)間ts1后，僅在一定期間t1(on)呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)(第7圖(5))。流過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的電流IWE1，因通過(guò)寄生電感L1、L2而出現(xiàn)于極間，因此在一定期間t1(on)內(nèi)，以某一斜率持續(xù)上升，并在一定期間t1(on)結(jié)束的同時(shí)，轉(zhuǎn)換為下降(第7圖(8))。
驅(qū)動(dòng)電路6a、6b在遲延時(shí)間td后，將擁有預(yù)定脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD2輸出至開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，以進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)(第7圖(6))。開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b在遲延時(shí)間ts2后，僅在一定期間t2(on)呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)(第7圖(7))。流過(guò)開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的電流IWE2，因通過(guò)寄生電感L1、L2而出現(xiàn)于極間，因此在一定期間t2(on)內(nèi)，以某一斜率持續(xù)上升，并在一定期間t2(on)結(jié)束的同時(shí)，轉(zhuǎn)換為下降(第7圖(8))。
在此，因開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b為適于大電流/低損耗的元件之故，其遲延時(shí)間ts1較長(zhǎng)，故導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)的期間(t1(on))亦必須隨之延長(zhǎng)。另一方面，因開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b為適于高速動(dòng)作的元件之故，其遲延時(shí)間ts2較短，故導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)的期間(t2(on))亦可較短。因此，如第7圖(5)、(7)所示，對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的遲延時(shí)間ts1與開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的遲延時(shí)間ts2，為ts1＞ts2。
此外，如第7圖(4)、(6)所示，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1、PD2的脈沖寬度為PD1＞PD2。此外，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1的脈沖寬度，具有與振蕩控制電路4所輸出的控制脈沖信號(hào)PC的脈沖寬度相同的脈沖寬度，但其結(jié)束時(shí)刻可由外部加以設(shè)定變更。另一方面，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1的脈沖寬度，根據(jù)其功能可使用固定值。
其結(jié)果，如第7圖(8)所示，就極間電流IME而言，一開(kāi)始在經(jīng)過(guò)時(shí)間tr2(tk+tc+td+ts2＝tr2)后，出現(xiàn)流過(guò)開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的電流IME2，之后，在經(jīng)過(guò)時(shí)間tr1(tk+tc+td+ts1＝tr1)后，出現(xiàn)流過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的電流IME1。該電流IME2對(duì)應(yīng)于以往例中所說(shuō)明之放電維持電流IWE22，而電流IME1則對(duì)應(yīng)于比往例中所說(shuō)明之大電流的放電加工電流IWE11。
此外，利用調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)的期間(t1(on))、以及開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)的期間(t2(on))之時(shí)間位置與大小，如第7圖(8)所示，即可使放電維持電流IWE2與放電加工電流IWE1產(chǎn)生相當(dāng)大的重疊部分。
第8圖表示選出以上所說(shuō)明之有關(guān)極間電流IWE的部分的動(dòng)作波形。第8圖中，在將預(yù)定的極間電壓VWE施加于極間時(shí)(1)，放電開(kāi)始電流IWE0開(kāi)始流通(2)，在放電檢測(cè)電路3檢測(cè)出極間電壓VWE開(kāi)始下降的放電開(kāi)始時(shí)刻t0，輸出開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK(3)。由放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間tr2的時(shí)刻為放電開(kāi)始電流IWE0超過(guò)峰值的時(shí)刻附近(9)。
在由放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間tr2的時(shí)刻，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b利用驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD2，僅在一定期間t2(on)呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)(4)，而放電維持電流IWE2開(kāi)始流通(5)。在放電開(kāi)始電流IWE0超過(guò)峰值而下降至某值附近時(shí)，該放電維持電流IWE2以與放電開(kāi)始電流IWE0交替的方式開(kāi)始流通(9)。
振蕩控制電路4所輸出之控制脈沖信號(hào)PC擁有預(yù)設(shè)的脈沖寬度(6)，產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1擁有與控制脈沖信號(hào)相同的脈沖寬度(7)。在由放電開(kāi)始時(shí)刻t0經(jīng)過(guò)時(shí)間tr1后的時(shí)刻，開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b利用驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1僅在一定期間t1(on)呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)(7)，而大電流的放電加工電流IWE1開(kāi)始流通(8)。該放電加工電流IWE1，在放電維持電流IWE2變?yōu)橄陆禃r(shí)，以與放電維持電流IWE2交替的方式開(kāi)始流通(9)。
如第8圖(9)所示，極間電流IWE雖與比往例相同(參考第4圖(10))，而為IWE＝IWE0+IWE2+IWE1，但相較于比往例其相互重疊的部分也大幅增加。因此，不但可避免極間電流IWE產(chǎn)生中斷，同時(shí)由于其擁有較大的重疊部分而可使加工能量增加，因此以相同的放電頻率來(lái)比較時(shí)，可提高加工效率。
在此，將具體的元件用于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b以進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，為使大電流流通而選用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件IGBT作為電流容量較大的元件時(shí)，遲延時(shí)間ts1約為600ns。之后，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，以下述之方式?jīng)Q定。
亦即，由電容放電產(chǎn)生之放電開(kāi)始電流IWE0的脈沖寬度約為360ns。對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，如使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件FET2時(shí)，由放電開(kāi)始時(shí)刻t0至放電維持電流IWE2出現(xiàn)在極間為止的遲延時(shí)間tr2則與比往例相同，約為410ns程度。該數(shù)值較放電開(kāi)始電流IWE0的脈沖寬度為大。如此，將導(dǎo)致極間電流產(chǎn)生中斷。
因此，對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，為使流通能夠維持放電的電流，而選定第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件FET1以作為電流容量較小的元件。此時(shí)的遲延時(shí)間ts2較FET2的遲延時(shí)間縮短60ns，而約為25ns。如使用FET1，則遲延時(shí)間tr2可縮短為350ns。該時(shí)間較放電開(kāi)始電流IWE0的脈沖寬度360ns要短。
因此，對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，利用使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件FET1，在放電開(kāi)始電流IWE0輸出后，因利用開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b所產(chǎn)生的放電維持電流IWE2，能夠無(wú)間隙地填補(bǔ)到放電加工電流IWE1出現(xiàn)之前的遲延時(shí)間的這一段期間，而使得極間電流IWE不至于產(chǎn)生中斷，而達(dá)到維持極間的導(dǎo)電路徑的目的。
此外，放電維持電流IWE2相較于大電流的放電加工電流IWE1，約提前ts1-ts2＝575ns出現(xiàn)于極間，因此如為使放電維持電流IWE2的脈沖寬度維持在575ns以上，而預(yù)先設(shè)定開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)之一定時(shí)間t2(on)，則放電維持電流IWE2與大電流的放電加工電流IWE1可為時(shí)間上連續(xù)之輸出電流波形。
以下，參考第9圖具體說(shuō)明本發(fā)明之意義。此外，第9圖中之橫軸為加工速度(mm2/min)。而縱軸為發(fā)熱量(W)。第9圖中，特性36為，與比往例相同利用單一特性的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成上述之開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b，并使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件4(IGBT)作為大容量元件時(shí)的特性圖。特性37為與比往例相同利用單一特性的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成上述之開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b，并使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件1(FET1)作為小容量元件時(shí)的特性圖。特性38為利用本發(fā)明之不同特性的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成上述之開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b，并組合使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件1(FET1)與開(kāi)關(guān)元件4(IGBT)時(shí)的特性圖。特性39為與比往例相同利用單一特性的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成上述之開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b，并使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件1(FET2)作為小容量元件時(shí)的特性圖。
即使是以單一的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成上述開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b，但如使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件4(IGBT)作為大容量元件時(shí)，能以較少的元件數(shù)即可完成。然而，在只擁有大容量開(kāi)關(guān)元件的電路中，由于元件的特性而無(wú)法快速動(dòng)作，因此無(wú)法盡早在放電開(kāi)始電流IWE0進(jìn)行流通且極間電流持續(xù)的期間內(nèi)施加放電加工電流IWE1，而在放電加工電流IWE1輸出時(shí)，極間狀態(tài)回復(fù)到絕緣狀態(tài)(無(wú)導(dǎo)電路徑，呈開(kāi)路狀態(tài))。在上述之極間狀態(tài)下，與比往例相同，形成直流電源V1之高電壓施加于極間的狀態(tài)，而利用該高電壓產(chǎn)生新的放電，形成在沒(méi)有預(yù)放電的情況下大電流突然流過(guò)極間。因放電無(wú)法穩(wěn)定，如特性36所示，只能獲得200(mm2/min)左右的加工速度，而無(wú)法提高加工速度。
另一方面，以第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件1(FET1)構(gòu)成上述開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b時(shí)，由于該開(kāi)關(guān)元件1(FET1)為高速響應(yīng)元件，因此可盡早在放電開(kāi)始電流IWE0進(jìn)行流通且極間電流持續(xù)的期間內(nèi)施加放電加工電流IWE1，而不會(huì)產(chǎn)生上述之問(wèn)題。然而，在僅有開(kāi)關(guān)元件1(FET1)的電路中，因元件的電流容量較小，因此如欲直接輸出大電流的放電加工電流IWE1，則必須將為數(shù)眾多的元件以并聯(lián)之方式構(gòu)成。此外，在需要大電流的高速加工領(lǐng)域中，開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻較大，而最大電流容量較小。因此，如特性37所示，而有發(fā)熱量將增多、冷卻元件的成本提高的問(wèn)題。
與上不同的是，在本發(fā)明中，如上所述乃以不同特性的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成上述之開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b。例如組合使用第1圖所示之開(kāi)關(guān)元件1(FET1)與開(kāi)關(guān)元件4(IGBT)。其結(jié)果，即可解決上述之問(wèn)題，利用較少的元件數(shù)即可實(shí)現(xiàn)特性38所示之可進(jìn)行高速響應(yīng)且大電流低損耗的放電加工電源裝置。
此外，特性39表示在使用比往例中所說(shuō)明之第1圖的開(kāi)關(guān)元件2(FET2)的電路構(gòu)成中的加工速度與發(fā)熱量之關(guān)系。根據(jù)與本發(fā)明所獲得之特性38的比較可以得知，本發(fā)明中，在300mm2/min的加工速度時(shí)的發(fā)熱量可大幅降低至2/3的程度。
如上所述，根據(jù)第1實(shí)施形態(tài)，由于從放電加工中的預(yù)放電至輸入加工電流為止的遲延時(shí)間的期間中，形成于極間的導(dǎo)電路徑可在穩(wěn)定的狀態(tài)下持續(xù)維持而不會(huì)消失，因此即可防止因加工電流輸入失敗而導(dǎo)致的加工效率下降的問(wèn)題。同時(shí)也可抑制電極線產(chǎn)生不必要的斷線。如此，可有效提高加工效率與加工速度。
此外，可由預(yù)放電順利地輸入加工電流，如此即可抑制加工面的粗糙，而可提高加工精度及加工質(zhì)量。此外，因可使用元件響應(yīng)時(shí)間較為低速的大容量元件，如此即可減少元件數(shù)。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)電源裝置小型化，且價(jià)格低廉。除此之外，由于在此可同時(shí)實(shí)現(xiàn)在單一的開(kāi)關(guān)電路中無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)的大電流與高頻率開(kāi)關(guān)動(dòng)作，因此能使用粗線電極的高速加工。
第2實(shí)施形態(tài)第10圖為表示本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路之構(gòu)成方塊圖。此外，對(duì)于第10圖中與第1實(shí)施形態(tài)(第6圖)所示構(gòu)成相同或同等的構(gòu)成部分，則標(biāo)以相同之標(biāo)號(hào)。在此，以第2實(shí)施形態(tài)有關(guān)的部分為中心加以說(shuō)明。
亦即，第2實(shí)施形態(tài)之電源控制電路系為，驅(qū)動(dòng)控制第1實(shí)施形態(tài)(第1圖)所示之放電加工用電源裝置中的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b之電路。在第2實(shí)施形態(tài)中，在開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b與開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b間的特性關(guān)系上，與第1實(shí)施形態(tài)相同，即使速度差較大也無(wú)妨，但亦可適用于速度差較小的情況。
構(gòu)成要素系如第10圖所示，其擁有第1實(shí)施形態(tài)(第6圖)所示之全部構(gòu)成。其不同點(diǎn)在于，驅(qū)動(dòng)電路6a、6b的輸入脈沖信號(hào)變?yōu)榉烹姍z測(cè)電路3所輸出之開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK。此外，為簡(jiǎn)化說(shuō)明，對(duì)于由驅(qū)動(dòng)電路6a、6b提供給開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，使用與第1實(shí)施形態(tài)(第6圖)相同的標(biāo)記PD2。
以下，參考第10圖至第12圖，說(shuō)明有關(guān)第2實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置的動(dòng)作。此外，第11圖為用以說(shuō)明利用第10圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖。第12圖為表示利用第10圖所示之電源控制電路進(jìn)行動(dòng)作之放電加工用電源裝置的各部分的動(dòng)作波形圖。
第10圖、第11圖中，從未圖示之其他電源裝置將某極間電壓VWE施加于極間，使極間呈可放電的狀態(tài)。藉此利用電路中的寄生電容C1產(chǎn)生電容放電，使放電開(kāi)始電流IWE0出現(xiàn)于極間。極間電壓VWE急速下降，由放電開(kāi)始時(shí)刻t0在經(jīng)過(guò)時(shí)間tk后，穩(wěn)定在最低的放電電壓Va(第11圖(1))。
放電檢測(cè)電路3系當(dāng)利用比較器22檢測(cè)極間電壓VWE變得較基準(zhǔn)電壓21為低，以檢測(cè)出極間產(chǎn)生放電時(shí)，由該檢測(cè)時(shí)刻(放電開(kāi)始時(shí)刻t0)于遲延時(shí)間tk后，將振蕩開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK輸出至振蕩控制電路4與驅(qū)動(dòng)電路6a、6b。振蕩開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK在直到極間電壓VWE消失為止的期間持續(xù)輸出(第11圖(2))。
振蕩控制電路4接收振蕩開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK，視極間的加工狀態(tài)將預(yù)設(shè)的脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)PC在遲延時(shí)間tc后輸出至驅(qū)動(dòng)電路5a、5b(第11圖(3))。
藉此，驅(qū)動(dòng)電路5a、5b在遲延時(shí)間tk+tc+td后，將擁有預(yù)定脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1輸出至開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，以進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)(第11圖(4))。開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b在遲延時(shí)間ts1后，僅在一定期間t1(on)呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)(第11圖(5))。流過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的電流IWE1，因通過(guò)寄生電感L1、L2而出現(xiàn)于極間，因此在一定期間t1(on)內(nèi)，以某一斜率持續(xù)上升，并在一定期間t1(on)結(jié)束的同時(shí)，轉(zhuǎn)換為下降(第11圖(8))。
另一方面，驅(qū)動(dòng)電路6a、6b在遲延時(shí)間tk+td后將擁有預(yù)定脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD2輸出至開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，以進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)(第11圖(6))。開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b在遲延時(shí)間ts2后，僅在一定期間t2(on)呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)(第11圖(7))。流過(guò)開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的電流IWE2，因通過(guò)寄生電感L1、L2而出現(xiàn)于極間，因此在一定期間t2(on)內(nèi)，以某一斜率持續(xù)上升，并在一定期間t2(on)結(jié)束的同時(shí)，轉(zhuǎn)換為下降(第11圖(8))。
驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1、PD2的脈沖寬度與第1實(shí)施形態(tài)相同，為PD1＞PD2(第11圖(4)、(6))。驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1的脈沖寬度，具有與振蕩控制電路4所輸出的控制脈沖信號(hào)PC的脈沖寬度相同的脈沖寬度，但其結(jié)束時(shí)刻可由外部加以設(shè)定變更。另一方面，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD1的脈沖寬度，根據(jù)其功能可使用固定值。
此外，開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的遲延時(shí)間ts1與開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的遲延時(shí)間ts2，與第1實(shí)施形態(tài)相同，為ts1＞ts2(第11圖(5)、(7))。
在第2實(shí)施形態(tài)中，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b由于在省略了振蕩控制電路4中的遲延時(shí)間tc的時(shí)刻進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，因此相較于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，至少減少了遲延時(shí)間tc的時(shí)間快速地呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)。因此，相較于電流IWE1，電流IWE2減少了遲延時(shí)間tc的時(shí)間，較快地出現(xiàn)于極間。
其結(jié)果，如第11圖(8)所示，就極間電流IME而言，一開(kāi)始在經(jīng)過(guò)時(shí)間tr2(tk+td+ts2＝tr2)后，出現(xiàn)流過(guò)開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的電流IME2，之后，在經(jīng)過(guò)時(shí)間tr1(tk+tc+td+ts1＝tr1)后，出現(xiàn)流過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的電流IME1。該電流IME2對(duì)應(yīng)于比往例中所說(shuō)明之放電維持電流IWE22，而電流IME1則對(duì)應(yīng)于比往例中所說(shuō)明之大電流的放電加工電流IWE11。
此外，利用調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)的期間(t1(on))、以及開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)的期間(t2(on))之時(shí)間位置與大小，如第11圖(8)所示，即可使放電維持電流IWE2與放電加工電流IWE1產(chǎn)生相當(dāng)大的重疊部分。
第12圖表示選出以上所說(shuō)明之有關(guān)極間電流IWE的部分的動(dòng)作波形。其可獲得與第1實(shí)施形態(tài)(第8圖)相同的特性。兩者的不同點(diǎn)在于，由于相較于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b至少可省去遲延時(shí)間tc而快速地呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)，因此相較于第1實(shí)施形態(tài)(第8圖)，放電維持電流IWE2出現(xiàn)于極間的遲延時(shí)間tr2更加縮短。
因此，與第1實(shí)施形態(tài)相同，極間電流IWE為IWE＝IWE0+IWE2+IWE1，相較于比往例其相互重疊的部分大幅增加。如此不但可避免極間電流IWE產(chǎn)生中斷，同時(shí)由于其擁有較大的重疊部分，而可使加工能量增加，因此相較于相同的放電頻率，其可大幅提高加工效率。
為易于理解，在此以具體的數(shù)值進(jìn)行說(shuō)明。與比往例相同，利用單一特性的元件構(gòu)成開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b時(shí)，由放電開(kāi)始時(shí)刻t0至放電加工電流IWE1出現(xiàn)在極間為止的遲延時(shí)間tr1，通常為410ns程度，利用電容放電所產(chǎn)生的放電開(kāi)始電流IWE0的脈沖寬度為360ns程度。因此，在該情況下，極間電流有可能產(chǎn)生中斷的某期間為50ns程度。在比往例中，該期間中放電維持電流(第2圖、第3圖的IWE22)維持流通，以避免極間電流產(chǎn)生中斷的情形。
與此不同的是，在第2實(shí)施形態(tài)中，振蕩控制電路4的遲延時(shí)間tc約為100ns程度，由于縮短了該遲延時(shí)間tc，因此至放電維持電流IWE2出現(xiàn)于極間為止的遲延時(shí)間tr2為410ns-100ns＝310ns。遲延時(shí)間tr2＝310ns，其相較于產(chǎn)生放電開(kāi)始電流IWE0的電容放電的脈沖寬度360ns為短。因此，在產(chǎn)生放電開(kāi)始電流IWE0后，至放電加工電流IWE1出現(xiàn)為止的遲延時(shí)間的期間中，由于放電維持電流IWE2維持流通，因此極間電流不會(huì)產(chǎn)生中斷而能維持極間的導(dǎo)電路徑。此時(shí)，由于tr1-tr2＝410ns-310ns＝100ns，因此，若設(shè)定使開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b導(dǎo)通的一定時(shí)間t2(on)，只要使放電維持電流IWE2的脈沖寬度為150ns程度以上即可。
但是，在第2實(shí)施形態(tài)中，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b雖也可使用與開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b相同電氣特性的元件，但若使用具有不同特性的元件，其效果更佳。例如當(dāng)開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b使用第1圖的FET2，而開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b使用第1圖的FET1時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的遲延時(shí)間ts1為ts1＝172ns，而開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的遲延時(shí)間ts2為ts2＝75ns。
在第10圖所示之電路中，如上所述，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b相較于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，因減少了遲延時(shí)間tc而較早導(dǎo)通，但此時(shí)，由于ts1-ts2＝172ns-75ns＝97ns，其可更早導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的導(dǎo)通時(shí)間t2(on)雖為預(yù)先設(shè)定的一定時(shí)間，但沒(méi)有必要使其長(zhǎng)于流過(guò)放電加工電流IWE1之開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的導(dǎo)通時(shí)間t1(on)。
具體而言，開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的導(dǎo)通時(shí)間t1(on)最大可為1500ns程度，而開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的導(dǎo)通時(shí)間t2(on)則以150ns程度為佳。此外，由于輸出電流的峰值與導(dǎo)通時(shí)間呈比例，而相較于放電加工電流IWE1的最大峰值，可大幅降低維持電流IWE2的峰值，因此可使開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的電流容量小于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的電流容量。
因此，對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，可使用如第1圖的FET1，即電流容量小但可進(jìn)行更高速響應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件。與之相反，開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b可使用開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間較慢的元件，其響應(yīng)時(shí)間只要利用開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b在放電開(kāi)始電流IWE0與放電加工電流IWE1之間的遲延時(shí)間的期間中可維持極間的導(dǎo)電路徑的范圍內(nèi)即可。
此外，如第1圖所示，一般而言即使擁有相同的額定電壓，而電流容量較小的開(kāi)關(guān)元件多具有柵極輸入電容變小的傾向。亦即，其不需耗費(fèi)太多用以進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的功率。因此，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的驅(qū)動(dòng)，可利用放電檢測(cè)電路3的輸出信號(hào)(開(kāi)始指令脈沖信號(hào))PK直接來(lái)進(jìn)行。此時(shí)，因去除驅(qū)動(dòng)電路6a、6b，因此可縮短驅(qū)動(dòng)電路6a、6b的遲延時(shí)間td。
此外，在關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b而只使用開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的情況下，亦可利用較以往的脈沖寬度為短的電流波形來(lái)進(jìn)行放電加工。與第1圖所示之最小脈沖寬度比較，使用FET2時(shí)為472ns，但只使用FET1時(shí)，則減半為210ns。
如上所述，根據(jù)第2實(shí)施形態(tài)，除了可獲得與第1實(shí)施形態(tài)相同的作用效果外，同時(shí)可擴(kuò)大能使用之開(kāi)關(guān)元件的選擇范圍。
第3實(shí)施形態(tài)第13圖為表示本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路的構(gòu)造方塊圖。此外，對(duì)于第10圖中與第2實(shí)施形態(tài)(第10圖)所示之構(gòu)成相同或同等之構(gòu)成部分，則標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在此，以第3實(shí)施形態(tài)有關(guān)的部分為中心加以說(shuō)明。
亦即，第3實(shí)施形態(tài)之電源控制電路為，用以驅(qū)動(dòng)控制第1實(shí)施形態(tài)(第1圖)所示之放電加工用電源裝置中的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b之電路。其構(gòu)成要素如第13圖所示，除第2實(shí)施形態(tài)(第10圖)所示之構(gòu)成外，尚包括驅(qū)動(dòng)電路7a、7b；數(shù)控裝置8；以及切換器9。
與驅(qū)動(dòng)電路6a、6b相同，驅(qū)動(dòng)電路7a、7b的輸入信號(hào)為放電檢測(cè)電路3所輸出的開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK。驅(qū)動(dòng)電路6a的輸出(驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD2)與驅(qū)動(dòng)電路7a的輸出(驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD3)作為一組，并輸入至切換器9。此外，驅(qū)動(dòng)電路6b的輸出(驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD2)與驅(qū)動(dòng)電路7a的輸出(驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD3)作為一組，并輸入至切換器9。
切換器9系根據(jù)來(lái)自外部的數(shù)控裝置8的指示進(jìn)行以下之動(dòng)作亦即選擇驅(qū)動(dòng)電路6a的輸出(驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD2)與驅(qū)動(dòng)電路7a的輸出(驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD3)的其中之一，再將其提供給開(kāi)關(guān)元件S2a，并選擇驅(qū)動(dòng)電路6b的輸出(驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD2)與驅(qū)動(dòng)電路7a的輸出(驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)PD3)的其中之一，再將其提供給開(kāi)關(guān)元件S2b。
在此，利用驅(qū)動(dòng)電路6a、7a所生成之導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S2a的時(shí)間，為預(yù)先設(shè)定的一定時(shí)間，但在驅(qū)動(dòng)電路6a與驅(qū)動(dòng)電路7a中，該一定時(shí)間設(shè)定為不同的時(shí)間。因此，關(guān)于開(kāi)關(guān)元件S2a的導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)，可利用切換器9切換驅(qū)動(dòng)電路6a與驅(qū)動(dòng)電路7a，來(lái)變更開(kāi)關(guān)元件S2a的導(dǎo)通時(shí)間。
與此相同，利用驅(qū)動(dòng)電路6a、7a所生成之導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S2a的時(shí)間亦互為不同的時(shí)間。可利用切換器9變更開(kāi)關(guān)元件S2b的導(dǎo)通時(shí)間。同時(shí)，切換器9乃根據(jù)來(lái)自外部的數(shù)控裝置8的指令進(jìn)行動(dòng)作，因此可利用數(shù)控裝置8可變控制開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的導(dǎo)通時(shí)間。
此外，在第13圖中，是對(duì)1個(gè)開(kāi)關(guān)元件設(shè)置有2個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，但亦可設(shè)置設(shè)定有不同導(dǎo)通時(shí)間的3個(gè)及3個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)電路，而可精密地改變開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間。
如上所述，根據(jù)第3實(shí)施形態(tài)，除可獲得與第2實(shí)施形態(tài)相同之作用效果外，同時(shí)可任意地可變控制高速動(dòng)作用開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)間。
第4實(shí)施形態(tài)第14圖為表示本發(fā)明第4實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路的構(gòu)造方塊圖。此外，對(duì)于在第14圖中與第2實(shí)施形態(tài)(第10圖)所示之構(gòu)成相同或同等之構(gòu)成部分，則標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在此，以第4實(shí)施形態(tài)有關(guān)的部分為中心加以說(shuō)明。
亦即，第4實(shí)施形態(tài)之電源控制電路為，用以驅(qū)動(dòng)控制第1實(shí)施形態(tài)(第1圖)所示之放電加工用電源裝置中的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b之電路。第4實(shí)施形態(tài)中表示使低損耗的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b以擁有不同的導(dǎo)通動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷控制而以形成各種環(huán)流回路之環(huán)流驅(qū)動(dòng)方式的構(gòu)成例(之1)。
就構(gòu)成要素而言，如第14圖所示，在第2實(shí)施形態(tài)(第10圖)所示之構(gòu)成中，取代振蕩控制電路4而設(shè)置有振蕩控制電路4a、4b，并與之相應(yīng)增加數(shù)控裝置(NC)8；加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a、11b。
放電檢測(cè)電路3的輸出(開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK)被輸入至振蕩控制電路4a、4b；開(kāi)關(guān)元件S2a的驅(qū)動(dòng)電路6a(亦即第10圖所示之驅(qū)動(dòng)電路6a)；以及開(kāi)關(guān)元件S2b的驅(qū)動(dòng)電路6b(亦即第10圖所示之驅(qū)動(dòng)電路6b)。
開(kāi)關(guān)元件S2a的驅(qū)動(dòng)電路6a(以下簡(jiǎn)稱為「驅(qū)動(dòng)電路6a」)，當(dāng)從放電檢測(cè)電路3輸入開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，將柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2a輸出至開(kāi)關(guān)元件S2a。而開(kāi)關(guān)元件S2b的驅(qū)動(dòng)電路6b(以下簡(jiǎn)稱為「驅(qū)動(dòng)電路6b」)，當(dāng)從放電檢測(cè)電路3輸入開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，將柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2b輸出至開(kāi)關(guān)元件S2b。
加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a系根據(jù)數(shù)控裝置(NC)8的指示設(shè)定加工電流導(dǎo)通時(shí)間，再將該設(shè)定值提供給振蕩控制電路4a。振蕩控制電路4a當(dāng)從放電檢測(cè)電路3輸入開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，產(chǎn)生將加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a所指定之加工電流導(dǎo)通時(shí)間作為脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)P1，并將其提供給開(kāi)關(guān)元件S1a的驅(qū)動(dòng)電路5a(亦即第10圖所示之驅(qū)動(dòng)電路5a)。開(kāi)關(guān)元件S1a的驅(qū)動(dòng)電路5a(以下簡(jiǎn)稱為「驅(qū)動(dòng)電路5a」)將柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G1a輸出至開(kāi)關(guān)元件S1a。
此外，加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11b根據(jù)數(shù)控裝置(NC)8的指示，設(shè)定與加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a不同數(shù)值的加工電流導(dǎo)通時(shí)間后，再將該設(shè)定值供給振蕩控制電路4b。振蕩控制電路4b當(dāng)從放電檢測(cè)電路3輸入開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，產(chǎn)生將加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11b所指定之加工電流導(dǎo)通時(shí)間作為脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)P2，并將其供給開(kāi)關(guān)元件S1b的驅(qū)動(dòng)電路5b(亦即第10圖所示之驅(qū)動(dòng)電路5b)。開(kāi)關(guān)元件S1b的驅(qū)動(dòng)電路5b(以下簡(jiǎn)稱為「驅(qū)動(dòng)電路5b」)，將柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G1b輸出至開(kāi)關(guān)元件S1b。
在此，控制脈沖信號(hào)P1、P2的脈沖寬度為P1＜P2，但在動(dòng)作進(jìn)行中，P1＜P2或P1＞P2的情況交替出現(xiàn)。
以下，參照第14圖至第16圖，說(shuō)明有關(guān)第4實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置的動(dòng)作。此外，第15圖為用以說(shuō)明利用第14圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖。第16圖為用以說(shuō)明第14圖所示之電源控制電路所輸出之柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)與放電加工用電源裝置之極間電流間的關(guān)系圖。
在第14圖、第15圖中，極間呈能夠開(kāi)始放電的狀態(tài)時(shí)，將加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a所設(shè)定之加工電流導(dǎo)通時(shí)間作為脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)P1由振蕩控制電路4a輸出至驅(qū)動(dòng)電路5a。驅(qū)動(dòng)電路5a僅以所輸入之控制脈沖信號(hào)P1的脈沖寬度導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S1a。另一方面，同時(shí)，將加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11b所設(shè)定之加工電流導(dǎo)通時(shí)間作為脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)P2由振蕩控制電路4b輸出至驅(qū)動(dòng)電路5b。
此時(shí)，控制脈沖信號(hào)P2的脈沖寬度設(shè)定為比控制脈沖信號(hào)P1稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間Δt。亦即，P2＝P1+Δt。驅(qū)動(dòng)電路5b僅以所輸入之控制脈沖信號(hào)P2的脈沖寬度導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S1b，因此相較于開(kāi)關(guān)元件S1a，開(kāi)關(guān)元件S1b僅以稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間Δt呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)。但因控制脈沖信號(hào)P1、P2的上升時(shí)刻相同之故，因此利用驅(qū)動(dòng)電路5a、5b的輸出而驅(qū)動(dòng)之開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。
利用開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，放電加工電流IWE利用第15圖所示之回路1的路徑流過(guò)極間。此時(shí)，放電加工電流IWE與所經(jīng)過(guò)的時(shí)間成比例，而當(dāng)將VG設(shè)定為開(kāi)關(guān)元件的柵極電位時(shí)，系以(V1-VG)/(L1+L2)之斜率上升。在該過(guò)程中，控制脈沖信號(hào)P2維持高電平，而控制脈沖信號(hào)P1則呈低電平。驅(qū)動(dòng)電路5a因控制脈沖信號(hào)P1呈低電平之故，而使開(kāi)關(guān)元件S1a維持關(guān)斷狀態(tài)。另一方面，驅(qū)動(dòng)電路5b因控制脈沖信號(hào)P2持續(xù)維持高電平之故，而使開(kāi)關(guān)元件S1b持續(xù)維持導(dǎo)通狀態(tài)。
持續(xù)上升的放電加工電流IWE，因開(kāi)關(guān)元件S1a的關(guān)斷使得直流電源V1的供給中斷而轉(zhuǎn)換為下降，但利用電路中的寄生電感L1、L2的感應(yīng)作用，以-VG/(L1+L2)的斜率持續(xù)流過(guò)第15圖所示之回路2A的路徑。在該過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電路5b因控制脈沖信號(hào)P2呈低電平之故，而使開(kāi)關(guān)元件S1b呈關(guān)斷狀態(tài)。
在此，在電路中的寄生電感L1、L2的感應(yīng)能量消失之前，控制脈沖信號(hào)P2如呈低電平狀態(tài)，則擁有-VG/(L1+L2)的斜率下降之殘存的放電加工電流IWE流過(guò)第15圖所示之回路3的路徑，并以具有-(V1+VG)/(L1+L2)的斜率返回直流電源V1，進(jìn)行再生。其結(jié)果，使得放電加工電流IWE呈現(xiàn)如第15圖所示之梯形波。以上為P2＝P1+/Δt的動(dòng)作(模式1的動(dòng)作)。
上述之梯形波中，僅將脈沖寬度稍微延長(zhǎng)一些時(shí)間Δt，便會(huì)增加開(kāi)關(guān)元件S1b的穩(wěn)定損耗，但與第2實(shí)施形態(tài)相同，由于開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b進(jìn)行高速動(dòng)作之故，所以對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b可使用IGBT等元件。如此即可使損耗維持在最小的程度。IGBT中，一般而言，由于并無(wú)MOS-FET等結(jié)構(gòu)上存在的導(dǎo)通電阻，因此其在穩(wěn)定狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))中的損耗較少，而得以有效地控制因延長(zhǎng)脈沖寬度所導(dǎo)致的損耗增大問(wèn)題。此外，稍微短時(shí)間Δt的延長(zhǎng)期間中因開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b已呈關(guān)斷狀態(tài)，因此即使使用高速響應(yīng)的MOS-FET，亦不會(huì)發(fā)生因延長(zhǎng)稍微短時(shí)間Δt而導(dǎo)致?lián)p耗增大的問(wèn)題。
此外，在上述動(dòng)作說(shuō)明中，雖設(shè)定為P2＝P1+Δt，但亦可在動(dòng)作中交換控制脈沖信號(hào)P1、P2之關(guān)系，使其設(shè)定為P1＝P2+Δt，以交替進(jìn)行振蕩控制。此時(shí)，上述動(dòng)作說(shuō)明中的稍微短時(shí)間Δt的期間中的開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的導(dǎo)通、關(guān)斷動(dòng)作正好相反，而第15圖所示之回路2A所示之路徑轉(zhuǎn)換為回路2B的路徑，如此同樣可獲得第15圖所示之梯形波。以上，為在P1＝P2+Δt之設(shè)定下的動(dòng)作(模式2的動(dòng)作)。
在第16圖中，(1)表示柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G1。(2)表示柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2。(3)表示極間電流IWE。圖中，左側(cè)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G1、G2的關(guān)系為P2＝P1+Δt(模式1)的情況。右側(cè)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G1、G2的關(guān)系為P1＝P2+Δt(模式2)的情況。而極間信號(hào)IWE在兩種情況下缺呈相同波形的梯形波。
利用上述之梯形波形固定環(huán)流回路路徑時(shí)，由于在開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b中的開(kāi)關(guān)損耗與穩(wěn)定損耗在比例上產(chǎn)生差異，而產(chǎn)生損耗之不均衡。但因開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b分別具備振蕩控制電路與加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路，因此，可相互切換環(huán)流回路，能避免使開(kāi)關(guān)元件之負(fù)載電流所產(chǎn)生之損耗集中，而得以達(dá)到均衡分配的目的。
根據(jù)第4實(shí)施形態(tài)，因采用環(huán)流驅(qū)動(dòng)方式，而能夠增大每一個(gè)間歇放電脈沖之輸入能量，能實(shí)現(xiàn)需要大電流之采用粗線電極的線電極放電加工。
第5實(shí)施形態(tài)第17圖為表示本發(fā)明第5實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路的構(gòu)造方塊圖。此外，對(duì)于在第17圖中與第4實(shí)施形態(tài)(第14圖)所示之構(gòu)成相同或同等之構(gòu)成部分，則標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在此，以第5實(shí)施形態(tài)有關(guān)的部分為中心加以說(shuō)明。
亦即，該第5實(shí)施形態(tài)之電源控制電路為，用以驅(qū)動(dòng)控制第1實(shí)施形態(tài)(第1圖)所示之放電加工用電源裝置中的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b之電路。在該第5實(shí)施形態(tài)中表示使低損耗的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b以擁有不同的導(dǎo)通動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷控制而以形成各種環(huán)流回路之環(huán)流驅(qū)動(dòng)方式的構(gòu)成例(之2)。
就構(gòu)成要素而言，如第17圖所示，在第4實(shí)施形態(tài)(第14圖)所示之構(gòu)成中，省略了振蕩控制電路4b與加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11b，取而代之是設(shè)置脈沖寬度延長(zhǎng)電路13與切換電路14。
數(shù)控裝置(NC)8的輸出，除供給振蕩控制電路4a與加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a之外，亦供給脈沖寬度延長(zhǎng)電路13與切換電路14。而振蕩控制電路4a的輸出(控制脈沖信號(hào)P1)則供給脈沖寬度延長(zhǎng)電路13與切換電路14。脈沖寬度延長(zhǎng)電路13根據(jù)數(shù)控裝置(NC)8的指示，生成將所輸入之控制脈沖信號(hào)P1之脈沖寬度延長(zhǎng)的控制脈沖信號(hào)P2，并將其輸出至切換電路14。切換電路14根據(jù)數(shù)控裝置(NC)8的指示，切換所輸入之控制脈沖信號(hào)P1、P2的輸出目標(biāo)(開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b)。
亦即，所產(chǎn)生之控制脈沖信號(hào)P1、P2，其脈沖寬度經(jīng)常為P1＜P2的關(guān)系，但其利用切換器14的作用，即可進(jìn)行與第4實(shí)施形態(tài)相同的動(dòng)作。
以下，參照第7圖，說(shuō)明有關(guān)第5實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置的動(dòng)作。在第17圖中，當(dāng)極間變?yōu)榭砷_(kāi)始進(jìn)行放電的狀態(tài)時(shí)，將在加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a所設(shè)定之加工電流導(dǎo)通時(shí)間作為脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)P1由振蕩控制電路4a輸出至脈沖寬度延長(zhǎng)電路13與切換電路14。
延長(zhǎng)電路13根據(jù)數(shù)控裝置8的指令值，將振蕩控制電路4a所輸出的控制脈沖信號(hào)P1的脈沖寬度加以延長(zhǎng)的控制脈沖信號(hào)P2輸出至切換電路14。切換電路14根據(jù)數(shù)控裝置8的指令，將所輸入的控制脈沖信號(hào)P1、P2各自之輸出目標(biāo)切換為驅(qū)動(dòng)電路5a、或5b的某一個(gè)再予以輸出。例如控制脈沖信號(hào)P1輸出至驅(qū)動(dòng)電路5a，而控制脈沖信號(hào)P2輸出至驅(qū)動(dòng)電路5b。
驅(qū)動(dòng)電路5a僅以所輸入的控制脈沖信號(hào)P1的脈沖寬度，導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S1a。另一方面，驅(qū)動(dòng)電路5b僅以所輸入的控制脈沖信號(hào)P2的脈沖寬度，導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S1b。此時(shí)，將利用延長(zhǎng)電路13的控制脈沖信號(hào)P1的延長(zhǎng)時(shí)間設(shè)定為Δt時(shí)，控制脈沖信號(hào)P1與控制脈沖信號(hào)P2之間的關(guān)系，則與第4實(shí)施形態(tài)所說(shuō)明的相同，P2＝P1+Δt。
此時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S1b相較于開(kāi)關(guān)元件S1a，呈導(dǎo)通動(dòng)作狀態(tài)的時(shí)間延長(zhǎng)于延長(zhǎng)時(shí)間Δt，但利用切換電路14將輸出至驅(qū)動(dòng)電路5a、5b的控制脈沖信號(hào)P1、P2的關(guān)系反過(guò)來(lái)，藉此，即也可使開(kāi)關(guān)元件S1a相較于開(kāi)關(guān)元件S1b，呈導(dǎo)通運(yùn)作狀態(tài)的時(shí)間延長(zhǎng)了延長(zhǎng)時(shí)間Δt。此外，如第4實(shí)施形態(tài)之說(shuō)明，該延長(zhǎng)時(shí)間Δt當(dāng)然根據(jù)數(shù)控裝置8的指令可任意進(jìn)行可變控制變化。
如上所述，根據(jù)第5實(shí)施形態(tài)，因設(shè)置了脈沖寬度延長(zhǎng)電路13，如此即可將第4實(shí)施形態(tài)(第14圖)所示之加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11b以及振蕩控制電路4b刪除，利用簡(jiǎn)單的構(gòu)造而獲得與第4實(shí)施形態(tài)相同的作用效果。
第6實(shí)施形態(tài)第18圖為表示本發(fā)明第6實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路的構(gòu)造方塊圖。此外，對(duì)于在第18圖中與第4實(shí)施形態(tài)(第14圖)所示之構(gòu)成相同或同等之構(gòu)成部分，則標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在此，以第6實(shí)施形態(tài)有關(guān)的部分為中心加以說(shuō)明。
亦即，該第5實(shí)施形態(tài)之電源控制電路為，用以驅(qū)動(dòng)控制第1實(shí)施形態(tài)(第1圖)所示之放電加工用電源裝置中的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b之電路。在該第6實(shí)施形態(tài)中表示使低損耗的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b以擁有不同的導(dǎo)通動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷控制而以形成各種環(huán)流回路之環(huán)流驅(qū)動(dòng)方式的構(gòu)成例(之3)。
就構(gòu)成要素而言，如第18圖所示，在第4實(shí)施形態(tài)(第14圖)所示之構(gòu)成中，追加了加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12a、12b。
數(shù)控裝置(NC)8的輸出除供給振蕩控制電路4a、4b與加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a、11b之外，亦供給加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12a、12b。
加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12a根據(jù)數(shù)控裝置(NC)8的指示，設(shè)定加工電流導(dǎo)通時(shí)間，并將該設(shè)定值輸出至驅(qū)動(dòng)電路6a。驅(qū)動(dòng)電路6a當(dāng)來(lái)自放電檢測(cè)電路3的開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK被輸入時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，產(chǎn)生將加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12a所指定的加工電流導(dǎo)通時(shí)間作為脈沖寬度之柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2a，以導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S2a。
加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12b根據(jù)數(shù)控裝置(NC)8的指示，設(shè)定不同于加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12a的數(shù)值之加工電流導(dǎo)通時(shí)間，并將該設(shè)定值輸出至驅(qū)動(dòng)電路6b。驅(qū)動(dòng)電路6b當(dāng)來(lái)自放電檢測(cè)電路3的開(kāi)始指令脈沖信號(hào)PK被輸入時(shí)，響應(yīng)該輸入信號(hào)，產(chǎn)生將加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12b所指定的加工電流導(dǎo)通時(shí)間作為脈沖寬度之柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2b，以導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S2b。
根據(jù)該構(gòu)成，因分別對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的驅(qū)動(dòng)電路6a、6b各自設(shè)置加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12a、12b，因此，除第4實(shí)施形態(tài)所說(shuō)明之低損耗側(cè)的環(huán)流驅(qū)動(dòng)外，亦可產(chǎn)生高速動(dòng)作側(cè)之環(huán)流驅(qū)動(dòng)。亦即，在開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b呈關(guān)斷動(dòng)作狀態(tài)下僅使用開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b時(shí)，可改變開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b的導(dǎo)通時(shí)間，以取得元件的負(fù)載均衡。其結(jié)果，即使僅使用高速動(dòng)作側(cè)的開(kāi)關(guān)元件時(shí)，也可調(diào)節(jié)某一程度的輸出電流能量，在使用放電電流允許值小的φ0.2mm以下的細(xì)線電極時(shí)，或不能輸入大電流的精加工時(shí)，也能適當(dāng)調(diào)節(jié)加工電流能量。
此外，利用在加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路12a、12b對(duì)驅(qū)動(dòng)電路6a、6b設(shè)定導(dǎo)通時(shí)間，如此即避免驅(qū)動(dòng)響應(yīng)動(dòng)作產(chǎn)生延遲。在第6實(shí)施形態(tài)中，僅表示了對(duì)第4實(shí)施形態(tài)的適用例，但毫無(wú)疑問(wèn)地其亦可適用于第5實(shí)施形態(tài)。
第7實(shí)施形態(tài)第19圖為表示本發(fā)明第7實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路的構(gòu)造方塊圖。此外，對(duì)于在第19圖中與第4實(shí)施形態(tài)(第14圖)所示之構(gòu)成相同或同等之構(gòu)成部分，則標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在此，以第7實(shí)施形態(tài)有關(guān)的部分為中心加以說(shuō)明。
亦即，該第7實(shí)施形態(tài)之電源控制電路為，用以驅(qū)動(dòng)控制第1實(shí)施形態(tài)(第1圖)所示之放電加工用電源裝置中的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b之電路。在第7實(shí)施形態(tài)中表示視放電開(kāi)始時(shí)的放電狀態(tài)(正常放電、快速放電、短路)將提供給極間的電流切換為較大電流峰值或較小電流峰值時(shí)的構(gòu)成例(之1)。
如第19圖所示，連接關(guān)系雖有與第14圖所示之連接關(guān)系不同的部分，但就構(gòu)成要素而言，乃在第4實(shí)施形態(tài)(第14圖)所示之構(gòu)成中，追加了放電狀態(tài)判定電路15與電流脈沖選擇電路16。
在第19圖中，放電檢測(cè)電路3的輸出除供給振蕩控制電路4a、4b外，亦供給放電狀態(tài)判定電路15。放電狀態(tài)判定電路15的輸出供給電流脈沖選擇電路16，而電流脈沖選擇電路16的輸出，則供給振蕩控制電路4a、4b。振蕩控制電路4a、4b與數(shù)控裝置8以及加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a、11b之間的連接關(guān)系，雖與第14圖所示之構(gòu)成相同，但振蕩控制電路4b的輸出(控制脈沖信號(hào)P2)供給驅(qū)動(dòng)電路5a、5b，而振蕩控制電路4a的輸出(控制脈沖信號(hào)P1)，則供給驅(qū)動(dòng)電路6a、6b。如第4實(shí)施形態(tài)(第14圖所示)之說(shuō)明，振蕩控制電路4b產(chǎn)生脈沖寬度較寬的控制脈沖信號(hào)BP，而振蕩控制電路4a則產(chǎn)生脈沖寬度較窄的控制脈沖信號(hào)SP。
放電狀態(tài)判定電路15利用處理放電檢測(cè)電路3所檢測(cè)之預(yù)放電的信息，判斷極間的放電狀態(tài)為施加大電流的正常放電狀態(tài)或重復(fù)頻率增高之快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)。電流脈沖選擇電路16接收放電狀態(tài)判定電路15的判定結(jié)果，選擇將振蕩指令輸出至振蕩控制電路4a或4b的其中一方。具體而言，電流脈沖選擇電路16在放電狀態(tài)判定電路15的判定結(jié)果表示是正常的放電狀態(tài)時(shí)，將振蕩指令輸出至振蕩控制電路4b，而當(dāng)其表示是快速放電或短路狀態(tài)時(shí)，則將振蕩指令輸出至振蕩控制電路4a。
以下，參考第19圖、第20圖，說(shuō)明有關(guān)第7實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置的動(dòng)作。此外，第20圖為用以說(shuō)明利用第19圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖。在此，在第20圖中，td為無(wú)負(fù)載時(shí)間。(1)為放電狀態(tài)判定電路15對(duì)正常放電狀態(tài)、快速放電狀態(tài)、短路狀態(tài)的各狀態(tài)進(jìn)行判斷之電壓波形例。在此，表示視無(wú)負(fù)載時(shí)間td的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行判定之例。(2)表示驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b之控制脈沖信號(hào)SP的發(fā)生時(shí)序。(3)表示驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b之控制脈沖信號(hào)BP的發(fā)生時(shí)序。(4)表示提供給極間的電流脈沖的波形。
首先，加工電流導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定電路11a、11b中，分別通過(guò)數(shù)控裝置8，作為線電極放電加工的加工條件的1個(gè)參數(shù)，預(yù)先設(shè)定控制脈沖信號(hào)SP、SP的脈沖寬度。如前所述，控制脈沖信號(hào)SP、BP的脈沖寬度設(shè)定為BP＞SP的關(guān)系。此乃從加工速度、防止線電極斷線的觀點(diǎn)來(lái)設(shè)定。
放電狀態(tài)判定電路15在放電檢測(cè)電路3所檢側(cè)的預(yù)放電的間隔較寬、無(wú)負(fù)載時(shí)間td為td＞1μs至2μs較長(zhǎng)的程度時(shí)，即判定為產(chǎn)生正常放電。反之，放電狀態(tài)判定電路15在放電檢測(cè)電路3所檢側(cè)的預(yù)放電的間隔較窄、無(wú)負(fù)載時(shí)間td為td＜1μs至2μs較短的程度時(shí)，即判定為產(chǎn)生短路或快速放電。
電流脈沖選擇電路16在放電狀態(tài)判定電路15的判定結(jié)果表示是快速放電或短路狀態(tài)時(shí)，將振蕩指令輸出至振蕩控制電路4a。其結(jié)果，乃利用脈沖寬度較窄的控制脈沖信號(hào)SP產(chǎn)生用以驅(qū)動(dòng)高速動(dòng)作用的開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b之柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2a、G2b，開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b于控制脈沖信號(hào)SP的脈沖寬度內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，如第20圖(4)所示，電流峰值較小的電流脈沖提供給呈快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)的極間。
此外，電流脈沖選擇電路16在放電狀態(tài)判定電路15的判定結(jié)果表示是正常放電狀態(tài)時(shí)，則將振蕩指令輸出至振蕩控制電路4b。其結(jié)果，乃利用脈沖寬度較寬的控制脈沖信號(hào)BP產(chǎn)生用以驅(qū)動(dòng)低損耗動(dòng)作用的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b之柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)G1a、G1b，開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b于控制脈沖信號(hào)BP的脈沖寬度內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，如第20圖(4)所示，電流峰值較大的電流脈沖寬度提供給呈正常放電狀態(tài)的極間。
如上所述，在產(chǎn)生正常放電的狀況下，利用脈沖寬度較寬的控制脈沖信號(hào)BP，將大電流峰值提供給極間，在產(chǎn)生短路或快速放電的狀況下，則利用脈沖寬度較窄的控制脈沖信號(hào)SP，將小電流峰值提供給極間。此時(shí)，提供大電流峰值時(shí)，選擇具有良好低損耗特性的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，在提供小電流峰值時(shí)，則選擇具有良好的高速動(dòng)作特性的開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b。
如前所述，在線電極放電加工中，在高放電頻率的狀態(tài)下，由于正常放電的發(fā)生比例約為1/3至1/2的程度，因此即使放電頻率為100kHz，需要大電流峰值的正常放電的發(fā)生頻率為50kHz以下。因此，在第7實(shí)施形態(tài)中，在根據(jù)極間開(kāi)始進(jìn)行放電時(shí)的放電狀態(tài)來(lái)切換提供之電流脈沖的情況下，當(dāng)產(chǎn)生不適于高頻動(dòng)作之正常放電時(shí)，使用低損耗的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b，以提供大電流峰值。另一方面，在短路或快速放電的無(wú)負(fù)載時(shí)間極短、放電循環(huán)率高、但放電現(xiàn)象處于無(wú)法施加大電流峰值的狀態(tài)時(shí)，則使用適于高速動(dòng)作、可適應(yīng)高頻動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，以提供小電流峰值。
如此，即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)大電流且高速動(dòng)作之高速加工。此外，因?qū)⒉煌匦缘拈_(kāi)關(guān)元件加以組合使用，如此即可減少開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量，并減少發(fā)熱量。此外，因?qū)⒌蛽p耗側(cè)的開(kāi)關(guān)電路的重復(fù)頻率控制在1/2至1/3的程度，如此即可使用更加大電流且低損耗的元件(IGBT等)。
第8實(shí)施形態(tài)第21圖為表示本發(fā)明第8實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置具有的電源控制電路的構(gòu)造方塊圖。此外，對(duì)于在第21圖中與第7實(shí)施形態(tài)(第19圖)所示之構(gòu)成相同或同等之構(gòu)成部分，則標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在此，以第8實(shí)施形態(tài)有關(guān)的部分為中心加以說(shuō)明。
亦即，第8實(shí)施形態(tài)之電源控制電路為，用以驅(qū)動(dòng)控制第1實(shí)施形態(tài)(第1圖)所示之放電加工用電源裝置中的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b、S2a、S2b之電路。在該第8實(shí)施形態(tài)中表示視放電開(kāi)始時(shí)的放電狀態(tài)(正常放電、快速放電、短路)將提供給極間的電流切換為較大電流峰值或較小電流峰值時(shí)的構(gòu)成例(之2)。
如第21圖所示，在第7實(shí)施形態(tài)(第19圖)所示的構(gòu)成中，取代電流脈沖選擇電路16，設(shè)置電流脈沖停止電路17。但，電流脈沖停止電路17的輸出僅供給振蕩控制電路4b。電流脈沖停止電路17在放電狀態(tài)判定電路15的判定結(jié)果表示是快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)時(shí)，將振蕩停止指令輸出至振蕩控制電路4b。而電流脈沖停止電路17在放電狀態(tài)判定電路15的判定結(jié)果為正常放電時(shí)，則不進(jìn)行任何動(dòng)作。
以下，參考第21圖、第22圖說(shuō)明有關(guān)第8實(shí)施形態(tài)之放電加工用電源裝置的動(dòng)作。此外，第22圖為用以說(shuō)明利用第21圖所示之電源控制電路之放電加工用電源裝置的動(dòng)作原理圖。第22圖中的各項(xiàng)目的內(nèi)容與第20圖之說(shuō)明相同。
放電狀態(tài)判定電路15在放電檢測(cè)電路3所檢測(cè)的預(yù)放電的間隔較為寬、無(wú)負(fù)載時(shí)間td為td＞1μs至2μs較長(zhǎng)的程度時(shí)，即判定為產(chǎn)生正常放電。另一方面，放電狀態(tài)判定電路15在放電檢測(cè)電路3所檢側(cè)的預(yù)放電的間隔較窄、無(wú)負(fù)載時(shí)間td為td＜1μs至2μs較短的程度時(shí)，即判定為產(chǎn)生短路或快速放電。
電流脈沖選擇電路17在放電狀態(tài)判定電路15的判定結(jié)果表示是快速放電或短路狀態(tài)時(shí)，將振蕩停止指令輸出至振蕩控制電路4b。因此，放電檢測(cè)電路3所檢測(cè)的預(yù)放電的狀態(tài)為正常放電時(shí)，振蕩控制電路4a、4b如第4實(shí)施形態(tài)之說(shuō)明那樣依次進(jìn)行動(dòng)作，因此低損耗的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b與適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b依次被驅(qū)動(dòng)。
另一方面，放電檢測(cè)電路3所檢測(cè)的預(yù)放電的狀態(tài)為快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)時(shí)，僅振蕩控制電路4a進(jìn)行動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b。
其結(jié)果，如第22圖所示，在產(chǎn)生正常放電時(shí)，將利用控制脈沖信號(hào)BP之大電流峰值與利用控制脈沖信號(hào)SP之小電流峰值提供給極間。另一方面，在產(chǎn)生短路或快速放電時(shí)，則將利用控制脈沖信號(hào)SP之小電流峰值提供給極間。
如上所述，在第8實(shí)施形態(tài)中，在根據(jù)極間開(kāi)始進(jìn)行放電時(shí)的放電狀態(tài)來(lái)切換提供之電流脈沖的情況下，當(dāng)產(chǎn)生不適于高頻動(dòng)作之正常放電時(shí)，依次選擇使用低損耗之開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b以提供大電流峰值，以及使用適于高速響應(yīng)之開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b以提供小電流峰值。另一方面，在短路或快速放電的無(wú)負(fù)載時(shí)間極短、放電循環(huán)率高、但放電現(xiàn)象處于無(wú)法施加大電流峰值的狀態(tài)時(shí)，則停止低損耗的開(kāi)關(guān)元件S1a、S1b的動(dòng)作，僅使用適于高速動(dòng)作、可適應(yīng)高頻動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件S2a、S2b，以提供小電流峰值。
如此，除了同時(shí)實(shí)現(xiàn)大電流且高速動(dòng)作之高速加工外，并可避免電弧產(chǎn)生中斷以進(jìn)行穩(wěn)定的高速加工。此外，尚可獲得與第7實(shí)施形態(tài)相同的作用效果。本發(fā)明適于使用在大電流、且進(jìn)行高速線電極放電加工之線電極放電加工裝置的放電加工用電源裝置。
權(quán)利要求
1.一種放電加工用電源裝置，系具備有在電極與隔有預(yù)定間隔和所述電極相對(duì)配置而作為另一電極之被加工物之間體的極間提供放電脈沖電流的開(kāi)關(guān)電路，其特征在于，具備響應(yīng)所述極間的放電開(kāi)始檢測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生預(yù)定脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)之脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)，并且所述開(kāi)關(guān)電路系并行接收所述控制脈沖信號(hào)的2個(gè)開(kāi)關(guān)電路，由包含適于高速動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路；以及包含適于低速動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路所構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電路系由接收所述極間放電開(kāi)始之檢測(cè)信號(hào)的第1開(kāi)關(guān)電路；以及接收響應(yīng)所述放電開(kāi)始所產(chǎn)生之預(yù)定脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)之第2開(kāi)關(guān)電路所構(gòu)成，所述第1開(kāi)關(guān)電路是包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件與適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的任一種開(kāi)關(guān)元件之開(kāi)關(guān)電路，而所述第2開(kāi)關(guān)電路是包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件之開(kāi)關(guān)電路。
3.如權(quán)利要求2所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，所述第1開(kāi)關(guān)電路是包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路時(shí)，所述放電開(kāi)始的檢測(cè)信號(hào)直接施加于適于前述高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的控制端。
4.如權(quán)利要求2所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，所述第1開(kāi)關(guān)電路具備接收所述放電開(kāi)始檢測(cè)信號(hào)以產(chǎn)生脈沖寬度互相不同之驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)之多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路；以及根據(jù)來(lái)自外部的指令選擇所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路之一所輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)、再施加于所述開(kāi)關(guān)元件的控制端之選擇電路。
5.如權(quán)利要求1所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電路系由接收所述放電開(kāi)始的檢測(cè)信號(hào)之第1開(kāi)關(guān)電路；以及接收所述控制脈沖信號(hào)之第2開(kāi)關(guān)電路所構(gòu)成，所述第1開(kāi)關(guān)電路為包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路，所述第2開(kāi)關(guān)電路為包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路，而所述脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)將所述產(chǎn)生之控制脈沖信號(hào)之脈沖寬度控制在所述第2開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)向之開(kāi)關(guān)元件間互相不同的值。
6.如權(quán)利要求5所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制裝置系具備第1設(shè)定機(jī)構(gòu)以及第2設(shè)定機(jī)構(gòu)，第1設(shè)定機(jī)構(gòu)系用以產(chǎn)生設(shè)定為提供所述相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件之一方呈導(dǎo)通狀態(tài)期間的第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、并將其提供至所述一方的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第2設(shè)定機(jī)構(gòu)系用以產(chǎn)生設(shè)定為提供所述相對(duì)向之開(kāi)關(guān)元件之另一方呈導(dǎo)通狀態(tài)期間的與第1脈沖寬度為不同值的第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、并將其提供至所述另一方的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求5所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)系具備產(chǎn)生設(shè)定為第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的設(shè)定機(jī)構(gòu)；用以輸出延長(zhǎng)所述第1脈沖寬度之第2脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)之延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)；以及對(duì)根據(jù)來(lái)自外部的指令分別驅(qū)動(dòng)所述相對(duì)向之開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、作為具有使各個(gè)開(kāi)關(guān)元件呈導(dǎo)通狀態(tài)之脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、切換輸出具有所述第1脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)與具有所述第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)之切換機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求5所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)系具備第1設(shè)定機(jī)構(gòu)以及第2設(shè)定機(jī)構(gòu)，第1設(shè)定機(jī)構(gòu)系用以產(chǎn)生設(shè)定為提供所述相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件之一方呈導(dǎo)通狀態(tài)期間的第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、并將其提供至所述一方的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第2設(shè)定機(jī)構(gòu)系用以產(chǎn)生設(shè)定為提供所述相對(duì)向之開(kāi)關(guān)元件之另一方呈導(dǎo)通狀態(tài)期間的與第1脈沖寬度為不同值的第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)，并將其提供至所述另一方的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，此外，尚具備有第3設(shè)定機(jī)構(gòu)，用以設(shè)定提供在所述第1開(kāi)關(guān)電路中使各個(gè)相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件呈導(dǎo)通狀態(tài)之期間的脈沖寬度，分別驅(qū)動(dòng)所述第1開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)之開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在接收所述放電開(kāi)始的檢測(cè)信號(hào)后，產(chǎn)生具有所述第3設(shè)定機(jī)構(gòu)所設(shè)定之脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各個(gè)開(kāi)關(guān)元件。
9.如權(quán)利要求5所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)系具備產(chǎn)生設(shè)定為第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第1設(shè)定機(jī)構(gòu)；用以輸出延長(zhǎng)所述第1脈沖寬度之第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)之延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)；以及對(duì)根據(jù)來(lái)自外部的指令分別驅(qū)動(dòng)所述相對(duì)向之開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、作為具有使各個(gè)開(kāi)關(guān)元件呈導(dǎo)通狀態(tài)之脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)、切換輸出具有所述第1脈沖寬度的控制脈沖信號(hào)與具有所述第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)之切換機(jī)構(gòu)，此外，尚具備有第2設(shè)定機(jī)構(gòu)，用以設(shè)定提供使所述第1開(kāi)關(guān)電路中各個(gè)相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件呈導(dǎo)通狀態(tài)之期間的脈沖寬度，分別驅(qū)動(dòng)所述第1開(kāi)關(guān)電路中相對(duì)的開(kāi)關(guān)元件之驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在接收所述放電開(kāi)始的檢測(cè)信號(hào)后，產(chǎn)生具有所述第2設(shè)定機(jī)構(gòu)所設(shè)定之脈沖寬度之驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各個(gè)開(kāi)關(guān)元件。
10.如權(quán)利要求1所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，具備于放電開(kāi)始前由外部進(jìn)行變更設(shè)定所述控制脈沖信號(hào)之脈沖寬度的機(jī)構(gòu)。
11.一種放電加工用電源裝置，其特征在于，系具備響應(yīng)在電極與隔有預(yù)定間隔和所述電極相對(duì)配置的作為另一電極之被加工物體之間的極間的放電開(kāi)始而產(chǎn)生第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第1脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)、以及產(chǎn)生與所述第1脈沖寬度為不同數(shù)值之第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第2脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)；一種用以接收所述第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)并將放電脈沖電流提供給所述極間之開(kāi)關(guān)電路、包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的第1開(kāi)關(guān)電路；一種用以接收所述第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)并將放電脈沖電流提供給所述極間之開(kāi)關(guān)電路、包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的第2開(kāi)關(guān)電路；用以判斷所述極間開(kāi)始進(jìn)行放電時(shí)的放電狀態(tài)為正常放電狀態(tài)或快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)的哪一種狀態(tài)之放電狀態(tài)判定機(jī)構(gòu)；以及當(dāng)所述放電狀態(tài)判定機(jī)構(gòu)的判定結(jié)果表示為正常放電狀態(tài)時(shí)對(duì)所述第1脈沖寬度控制裝置發(fā)出輸出指示、而當(dāng)判定結(jié)果表示為快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)時(shí)則對(duì)所述第2脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)發(fā)出輸出指示之電流脈沖選擇機(jī)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述放電加工用電源裝置，其特征在于，具備于放電開(kāi)始前由外部進(jìn)行變更設(shè)定所述控制脈沖信號(hào)的脈沖寬度之機(jī)構(gòu)。
13.一種放電加工用電源裝置，其特征在于，系具備響應(yīng)在電極與隔有預(yù)定間隔和所述電極相對(duì)配置的作為另一電極之被加工物體之間的極間的放電開(kāi)始而產(chǎn)生第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第1脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)、以及產(chǎn)生與所述第1脈沖寬度為不同數(shù)值之第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)的第2脈沖寬度控制機(jī)構(gòu)；一種用以接收所述第1脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)并對(duì)所述極間提供放電脈沖電流之開(kāi)關(guān)電路、包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的第1開(kāi)關(guān)電路；一種用以接收所述第2脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)并對(duì)所述極間提供放電脈沖電流之開(kāi)關(guān)電路、包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的第2開(kāi)關(guān)電路；用以判斷所述極間開(kāi)始進(jìn)行放電時(shí)的放電狀態(tài)為正常放電狀態(tài)或快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)的哪一種狀態(tài)之放電狀態(tài)判定機(jī)構(gòu)；以及當(dāng)所述放電狀態(tài)判定機(jī)構(gòu)的判定結(jié)果表示為快速放電狀態(tài)或短路狀態(tài)時(shí)、對(duì)所述第1脈沖寬度控制裝置發(fā)出輸出停止指示之電流脈沖停止機(jī)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的放電加工用電源裝置，其特征在于，具備于放電開(kāi)始前由外部進(jìn)行變更設(shè)定所述控制脈沖信號(hào)之脈沖寬度之機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明系一種放電加工用電源裝置，具備有在電極與隔有預(yù)定間隔和前述電極相對(duì)配置而作為另一電極之被加工物體的極間(105)提供放電脈沖電流之開(kāi)關(guān)電路，前述開(kāi)關(guān)電路系由并行接收響應(yīng)前述極間(105)之放電開(kāi)始而產(chǎn)生之預(yù)定脈沖寬度之控制脈沖信號(hào)(PC)之2個(gè)開(kāi)關(guān)電路所構(gòu)成，亦即，包含適于高速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路(6a、S2a)(6b、S2b)；以及包含適于低速動(dòng)作之開(kāi)關(guān)元件之開(kāi)關(guān)電路(5a、S1a)(5b、S1b)所構(gòu)成，可力圖提高適應(yīng)大電流且高速動(dòng)作之線電極放電加工的效率。
文檔編號(hào)B23H1/02GK1638905SQ0282930
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2002年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者佐藤清侍, 大黑裕之 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社