WO2007032114A1

WO2007032114A1 - ワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法

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Publication number: WO2007032114A1
Application number: PCT/JP2006/307249
Authority: WO
Inventors: Takashi Hashimoto; Tatsushi Satou; Akihiko Iwata; Yoshikazu Ukai; Yasuo Onodera
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2008-03-15
Also published as: DE112006000074T5; CN100577336C; US7638726B2; JPWO2007032114A1; DE112006000074T8; CN101052489A; JP5037941B2; US20080110865A1

Abstract

　被加工物の真直精度を向上し、２回連続の集中放電を防止し、材質の異なる被加工物を複数重ねた場合でもそれぞれの材質に最適な加工条件を適用して同時に加工することを可能にするワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法を得ることを目的として、ワイヤ電極１と被加工物３との電極間に、少なくとも予備放電用電圧パルスと主放電用電圧パルスをこの順に印加してパルス状の放電を発生させる放電発生制御手段と、前記電極間に流れる放電電流を複数の通電経路にて測定する電流測定手段と、前記複数の電流測定手段の測定結果から放電位置を求める放電位置判定手段とに加えて、前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置に基づき当該主放電用電圧パルスによる加工エネルギーを調整し、その調整結果を前記放電発生制御手段に与えて反映させる加工エネルギー調整手段を備えている。

Description

明細書

ワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法

技術分野

[0001] この発明は、ワイヤ放電カ卩ェ装置およびワイヤ放電カ卩ェ方法に関するものである。

背景技術

[0002] ワイヤ放電カ卩ェ装置は、水中に対向配置した電極であるワイヤと被力卩ェ物（ワーク）との電極間にノルス状放電を発生させ、その熱エネルギーを利用して被力卩ェ物を所望の形状に加工する装置である。このワイヤ放電加工装置では、ワイヤは、放電終了後には放電方向と逆方向に反力を受けた状態となる。また、放電加工屑排除のために、高圧の加工液をワイヤの被カ卩ェ物との対向位置を挟んだ上下力もその対向位置に向けて噴射することが一般的である。これら放電反力や加工液の噴射などによりヮィャは振動状態となり、被加工物の真直精度は崩れ易くなるという問題がある。

[0003] 被加工物の真直精度を出すためには、加工エネルギー、加工速度、ワイヤテンション、加工液圧といったパラメータを 1stカットから 4thカット、 5thカットまで最適に選定し、ワーク材質、板厚、ワイヤ種ごとに条件表としてまとめることになるが、この条件表の作成には相当の時間と労力が必要となる。

[0004] また、ワイヤ放電カ卩ェ装置では、電極間への電源供給は、被力卩ェ物は直接力卩ェ電源の一方の電極端を接続し、走行するワイヤは摺接する給電点を介して加工電源の他方の電極に接続する方法が採られるが、その給電点は、一般に、ワイヤの被加工物との対向位置を挟んだ上下 2箇所に設けられるので、この構成を利用して放電位置を検出することが行われている。すなわち、ワイヤには放電電流の流路が上部側と下部側とに並列に存在することになる力ワイヤは抵抗体であり、その抵抗値はワイャ長に比例しているので、放電位置は、並列回路の分流比によって判断することができる。放電位置の算出方法には、微分値を用いたものや給電電圧を観測するもの、あるいはそれらの演算方法など様々なものが存在する力例えば特許文献 1のように、抵抗比の違いに応じて発生する電流差を電流センサによって検出し、位置を特定する方法が一般的と考えてょ、。 [0005] また、ワイヤ放電加工装置における断線原因の一つは、放電力 Sワイヤの 1箇所に集中してしまう「集中放電」である。上記した放電位置の検出によって放電力ワイヤの同一箇所に集中していることが判断できれば、加工エネルギーを減らし断線防止に役立てたり、ワイヤテンション、加工液圧などの加工条件を変化させて集中放電回避に利用したりすることができる。

[0006] この点に関し上記の特許文献 1では、放電集中を検出すると、ワイヤの走行速度を変化させて加工屑などを攪拌し、それによつて放電点の位置を変化させることで放電偏在を解消するとヽぅ方法が採られて!/ヽる。

[0007] 上記の特許文献 1では、このようにごく短期間での放電状態をモニタしているが、放電位置検出のそれ以外の利用方法として、例えば特許文献 2のように、比較的長期レンジで放電全体の様子を捉え、加工板厚、加工形状などを判断することも可能である。

[0008] 従来、加工形状が複雑に変化する被加工物を自動加工する際には、予め被加工物の形状の変化する個所を加工プログラム中に入力して加工条件を変更する力、全ての加工範囲でワイヤ断線が発生しな、ようなカ卩ェエネルギーの低、加工条件を設定する必要があり、非能率的であり、生産性が低力つた。

[0009] そこで、この特許文献 2では、上記した特許文献 1における放電位置判断手段にカロえ、加工形状の変化履歴を認識する加工領域認識手段を設けることで、形状 (板厚）が複雑に変化していてもその変化を認識し、自動的に最適な加工条件を選定するようにしている。

[0010] 但し、ワイヤと被カ卩ェ物との間の放電位置は、上述のように計測することはできるが、任意の位置に放電を誘発することはできない。つまり、特許文献 1, 2では、あくまでも放電位置を計測することに主眼を置いたものであり、その計測した放電位置で積極的に制御することはできない。その計測した放電位置を制御に役立てるためには、複数の放電を統計的に処理した後に演算結果を制御信号として出力する必要がある。

[0011] 要するに、従来、一般的なワイヤ放電加工において形状加工とは、ワイヤに垂直な平面を規定する X軸と Y軸とを利用したものであり、ワイヤの進行方向である z軸はヮ一クの板厚に依存して初期に設定するだけで、 Z軸方向の形状加工を行うことはできない。

[0012] なお、非特許文献 1では、 1回だけの放電時および連続放電での加工特性につ!ヽての説明がなされている。また、非特許文献 2では、大電流放電の場合の放電位置と放電電圧との関係につ、ての報告がなされて!/、る。

[0013] 特許文献 1 :特許第 287968号公報

特許文献 2：特許第 3085040号公報

非特許文献 1： "放電加工技術"日刊工業新聞社、 25頁

非特許文献 2： "ワイヤ放電加工のワイヤ断線防止制御の研究 (第 3報) "電機加工学会誌、 VOL 36、 No. 81 (2002)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] 上記したように、ワイヤ放電カ卩ェ装置は、ワイヤと被カ卩ェ物との放電を利用して加工するので、所定の放電ギャップを介してワイヤ形状が被加工物形状に転写することになり、ワイヤの橈み分だけ被加工物の真直精度が低下してしまうという一般的な問題がある。特に 1stカットで行われる荒カ卩ェ条件では、大エネルギーを投入しての加工であるので、ワイヤテンションを下げ力卩工液圧を上げて加工を行っており、ワイヤが振動し易ぐ加工精度が悪ィ匕し易い。逆に真直精度を向上させるためには、ワイヤが橈まな、ように張力を上げなければならず、また放電反力が大きくならな、ように加工ェネルギーも絞らなければならない。これらの措置を採ると、加工速度は著しく低下し生産効率が悪くなつてしまう。

[0015] この問題に対して特許文献 2では、形状認識により最適な条件の加工を行うことはできるが、あくまでも長期レンジでの形状変動を検出するものであり、上記真直精度から鑑みた条件加工を行うことはできない。例えば、同一板厚条件においては、もはや加工条件は変化しな!、し、真直性に関しては制御できずに放電任せとなってしまう

[0016] また、上記したように、ワイヤ放電カ卩ェ装置の特性として放電位置を任意の箇所に誘発することができないので、 Z軸方向の形状加工は、上述の真直性の問題と同様に放電任せであり、積極的に制御することはできな、。 [0017] 次に、従来のワイヤ放電加工装置では、 2回連続で同一箇所に集中する放電を防止できないという問題がある。この問題に対して特許文献 1では、短期レンジの放電加工位置を検出する際に、放電と放電が連続してヽるか否かを判断するようにして、る。しかし、放電位置判定に用いられる放電電流は、既にその位置で放電してしまつたものであるので、例えば 2回連続で同一箇所に集中する放電はいかなる制御手段をもってしても防ぐことはできない。特許文献 1による方法では、せいぜい 2回連続した集中放電を検出して 3回目の放電のエネルギーを絞る、あるいは加工条件を変化するといつた程度でしか制御することはできない。そのため、加工エネルギーの条件は例えば 2連続しても断線しないものというのが前提条件となる。すなわち、加工エネルギーを絞った生産効率の悪、形態と、うことになる。

[0018] さらに、材質が異なる被加工物を複数重ねて加工する用途を考えた場合、従来のワイヤ放電加工装置では、加工エネルギーは最も断線しやす、被加工物の材質に合わせる必要があり、被加工物の材質毎に加工エネルギーを調整することはできない。これでは非能率的であり、生産性も低いものとなる。

[0019] この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、被加工物の真直精度を向上すること、 2回連続の集中放電を防止すること、および材質の異なる被加工物を複数重ねた場合でもそれぞれの材質に最適な加工条件を適用して同時に加工することを可能にするワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0020] 上述した目的を達成するために、この発明は、ワイヤ電極と被カ卩ェ物との電極間に、少なくとも予備放電用電圧パルスと主放電用電圧パルスとをこの順に印加してパルス状の放電を発生させる放電発生制御手段と、前記電極間に流れる放電電流を複数の通電経路にて測定する電流測定手段と、前記複数の電流測定手段の測定結果力放電位置を求める放電位置判定手段とを備えるワイヤ放電加工装置において、前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置に基づき当該主放電用電圧パルスによる加工エネルギーを調整する手段を備えていることを特徴とする。

[0021] この発明によれば、加工位置ごとに必要に応じてカ卩ェエネルギーを絞り込むことができるので、真直精度を高めることができ、またより積極的にワイヤの進行方向（Z軸方向）に任意の形状の加工を行うことができる。また、 2回連続の集中放電であってもその 2発目における主放電電流を印加する前に集中放電であることが判断でき、それに基づき加工エネルギーを絞ることができるので、ワイヤ断線を防ぐことができる。あるいは、ワイヤが断線するまでの最大カ卩ェ速度を上昇させることができる。さらに、材質の異なる被加工物を複数重ねた場合でも、 Z軸方向の座標と各材質 (被加工物 )との対応関係を既知の状態にすることで、放電位置によって対応する材質を主放電電流印加前に判断することができ、それに基づき材質に応じて最適加工条件を選定し同時力卩ェを行うことができるので、加工速度を向上することができる。

発明の効果

[0022] この発明によれば、被加工物の真直精度を向上し、 2回連続の集中放電を防止し、さらに材質の異なる被加工物を複数重ねた場合でもそれぞれの材質に最適な加工条件を適用して同時に加工することが可能になるので、生産性が向上するという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]図 1は、この発明の実施の形態 1によるワイヤ放電加工装置の構成を示すブロック図である。

[図 2]図 2は、図 1に示すワイヤ放電加工装置の動作を説明するタイムチャートである

[図 3]図 3は、図 1に示すパルス発振器が備える予備放電位置判定用トリガ信号の生成回路の一例を示す回路図である。

[図 4]図 4は、図 1に示すワイヤ放電加工装置にて実現される加工方法を説明する概念図である。

[図 5]図 5は、この発明の実施の形態 2によるワイヤ放電加工装置の動作を説明するタイムチャートである。

[図 6]図 6は、この発明の実施の形態 3によるワイヤ放電加工装置の動作を説明するタイムチャートである。

[図 7]図 7は、図 6に示す第 1の放電電流 WI1を生成する回路の一例を示す回路構成図である。 [図 8]図 8は、図 6に示す第 2の放電電流 WI2を生成する回路の他の一例を示す回路構成図である。

[図 9]図 9は、この発明の実施の形態 4によるワイヤ放電カ卩ェ装置にて実現される加ェ方法を説明する概念図である。

[図 10]図 10は、荒加工条件の電圧 ·電流波形と比較した仕上げ加工条件の電圧 '電流波形の例を示す図である。

[図 11]図 11は、仕上げ加工条件における加工エネルギーを調整する回路の一例を示す回路構成図である。

[図 12]図 12は、この発明の実施の形態 5によるワイヤ放電加工装置の構成を示すブロック図である。

[図 13]図 13は、図 12に示す主放電位置判定回路カゝら得られた放電位置とそれを元に次の放電位置を予測したときの様子を示す図である。

[図 14]図 14は、この発明の実施の形態 6によるワイヤ放電加工装置の動作を説明する波形図である。

[図 15]図 15は、この発明の実施の形態 7によるワイヤ放電加工装置の動作を説明する波形図である。

[図 16]図 16は、この発明の実施の形態 8として、被加工物の場所によって異なる加工方法を実施する加工例を説明する概念図である。

[図 17]図 17は、この発明の実施の形態 9として、被カ卩ェ物の一部だけをカ卩ェする場合の加工例を説明する概念図である。

[図 18]図 18は、この発明の実施の形態 10として、材質の異なる被加工物を複数重ねて同時に加工するときの加工例を説明する概念図である。

符号の説明

1 ワイヤ電極

2a, 2b ワイヤガイド

3 被加工物

4a, 4b 加工液ノズル

5a, 5b 給電点 6 加工用電源

6a 予備放電用電源

6b 主放電用電源

6c, 6d 延長放電回路

V6c 直流電源

V6a, V6c 直流電源

6a——丄〜 oa—— 4, 6c——丄〜 OC—— 4 FET

R, R1, R2 電流制限用抵抗器

SW, SW1, SW2 双方向性スィッチ

7 極間電圧検出回路

8 平均電圧検出回路

9 数値制御装置

10 パルス発振器

11 制御装置

12a, 12b 給電線

13a, 13b 電流センサ

14 予備放電位置判定回路 (ダミーパルス位置判定回路）

15 主放電位置判定回路

16 形状認識 ·補正回路

17 放電位置予測回路

30 微分回路

31 マスク回路

32 極間電圧変化検出回路

33 パルス発生回路

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下に図面を参照して、この発明に力かるワイヤ放電カ卩ェ装置およびワイヤ放電加ェ方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

[0026] 実施の形態 1. 図 1は、この発明の実施の形態 1によるワイヤ放電加工装置の構成を示すブロック図である。図 1において、符号 1は、ワイヤ電極である。このワイヤ電極 1は、上下方向に適宜間隔を置いて配置されるワイヤガイド 2a, 2bに案内されて例えば上方から下方に向力つて走行する。ワイヤガイド 2a, 2bの間におけるワイヤ電極 1の走行路には、被加工物（ワーク） 3が所定間隔を置いて対向配置されるが、この被加工物 3との対向位置を挟んで上下方向で近接した位置に力卩工液ノズル 4a, 4bが設けられてヽる。すなわち、ワイヤ電極 1の被力卩ェ物 3との対向位置に上下力高圧の加工液を吹き付けて、放電加工屑を排除するようになっている。

[0027] ワイヤガイド 2aの上方位置には給電点 5aが、ワイヤガイド 2bの下方位置には給電点 5bが、それぞれワイヤ電極 1に摺接して設けられている。加工用電源 6の一方の出力電極は、被加工物 3と極間電圧検出回路 7の一方の入力端と平均電圧検出回路 8 の他方の入力端とに接続されている。加工用電源 6の他方の出力電極は、給電点 5a , 5bを介してワイヤ電極 1に接続され、また極間電圧検出回路 7の他方の入力端と平均電圧検出回路 8の他方の入力端とに接続されている。

[0028] 加工用電源 6は、予備放電用電源 6aと主放電用電源 6bとで構成される。予備放電用電源 6aは、主としてワイヤ電極 1と被力卩ェ物 3との加工間隙 (極間）の極間状態の検出を目的として極間に予備放電電流を供給する比較的低電圧の電圧パルス (予備放電用電圧パルス）を発生する。主放電用電源 6bは、主として極間に加工用の主放電電流を供給する所定レベル所定パルス幅の電圧パルス（主放電用電圧パルス）を発生する。加工用電源 6では、パルス発振器 10の指示に従って予備放電用電圧パルスと主放電用電圧パルスをこの順に発生する。

[0029] 平均電圧検出回路 8は、極間の平均電圧を検出し、数値制御装置 9に与える。ワイャ電極 1と被力卩ェ物 3との相対位置を位置決めする駆動装置は図示してないが、数値制御装置 9は、平均電圧検出回路 7が検出した極間の平均電圧に基づき、前記駆動装置に対する指令値を演算する。

[0030] 極間電圧検出回路 7は、極間における無負荷時および放電時の電圧を検出し、パルス発振器 10に与える。制御装置 11は、予め定められている加工条件パラメータをパルス発振器 10に与えることにより、加工電気条件をセットする。ノルス発振器 10は、制御装置 11からの加工条件パラメータと、極間電圧検出回路 7が検出した極間電圧と、後述する形状認識'補正回路 16の出力とに基づき加工用電源 6のスイッチング動作を制御し、極間への放電電圧パルスの印加を制御する。すなわち、加工用電源 6とパルス発振器 10とは全体として放電発生制御手段を構成している。カロえて、パルス発振器 10は、後述する予備放電位置判定回路 14および主放電位置判定回路 15 に判定動作を開始させるトリガ信号を与える機能を備えている。

[0031] 符号 13a, 13bは、それぞれ電流測定手段を構成する電流センサである。一方の電流センサ 13aは加工用電源 6の他方の出力電極と給電点 5aとを接続する給電線 1 2aに設けられ、他方の電流センサ 13bは加工用電源 6の他方の出力電極と給電点 5 bとを接続する給電線 12bに設けられている。電流センサ 13a, 13bは、 CT (カレント' トランス)やホール素子であり、それぞれ極間に流れる放電電流を検出し、検出結果を予備放電位置判定回路 14と主放電位置判定回路 15とに与える。

[0032] ここで、電流センサ 13a, 13bの時定数は小さいほうが好ましいが、大きなものでも近似的に電流値を求めることは可能である。また、後述する延長放電パルスや主放電パルス波形の変更を行えば、時定数の大きなセンサに見合ったサンプリング時間で計測が可能となる。

[0033] 予備放電位置判定回路 14は、電流センサ 13a, 13bが検出した予備放電電流に基づきワイヤ電極 1における放電位置 (予備放電位置)を判定し、その判定結果を形状認識'補正回路 16に出力する。主放電位置判定回路 15は、電流センサ 13a, 13 bが検出した主放電電流に基づきワイヤ電極 1における放電位置（主放電位置）を判定し、その判定結果を形状認識'補正回路 16に出力する。すなわち、予備放電位置判定回路 14と主放電位置判定回路 15とは放電位置判定手段を構成している。

[0034] 形状認識，補正回路 16は、予備放電位置判定回路 14と主放電位置判定回路 15とがそれぞれ判定した放電位置の放電エネルギーを算出し、各放電位置における次の放電エネルギーを準備し、それを制御情報としてパルス発振器 10に与える。すなわち、形状認識 '補正回路 16は加ェエネルギー調整手段を構成して！/、る。

[0035] なお、主放電位置判定回路 15は、用いない場合もある。また、図 1では、電流センサは、予備放電位置判定用、主放電位置判定用を兼ねて 13a, 13bの 1組だけ設けてあるが、予備放電位置判定用、主放電位置判定用をそれぞれ独立に設けてもよい

。予備放電電流は、数 A〜数十 A程度であり、主放電電流は、最大ピーク電流が 10 OOAを超えるものである。それぞれの測定範囲に応じた最適な電流センサを選定すればそれだけ測定精度を向上することができる。なお、予備放電電流の観測には、 C Tよりもホール素子を利用した方がよい場合がある。 CTは、交流型のセンサであり、周波数特性や周辺回路に気を付ける必要がある力ホール素子は、周波数特性を考える必要がな、からである。

[0036] 次に、動作について説明する。図 1において、パルス発振器 10は、まず、予備放電用電源 6aをスイッチング動作させて予備放電用電圧を極間に印加させ、極間電圧検出回路 7が出力する極間電圧を監視するとともに、その極間電圧が印加電圧力も所定の放電電圧に降下するまでの無負荷時間を計測する。極間電圧検出回路 7は、検出した極間電圧をパルス発振器 10に与えるとともに、例えば、コンパレータを使用し、極間電圧が印加電圧から所定の放電電圧に降下するタイミングで放電検出パルスを生成し、パルス発振器 10に与える。

[0037] パルス発振器 10は、極間電圧検出回路 7が検出した極間電圧が予備放電用電圧のレベルを示し、長い無負荷時間後に放電検出パルスが入力するときは「正常放電」と判断し、短い無負荷時間後に放電検出パルスが入力するときは「即放電」と判断する。そして、極間電圧検出回路 7が極間電圧を検出できないときは「短絡」と判断する

[0038] パルス発振器 10は、放電検出パルスが入力すると、また短絡と判断すると、予備放電用電源 6aをオフ動作させ、次に主放電用電源 6bをスイッチング動作させて主放電用電圧パルスを極間に印カ卩させ、放電加工動作に移行する。以下、図 2を参照して、この実施の形態 1に関わる部分の動作を具体的に説明する。

[0039] 図 2は、図 1に示すワイヤ放電加工装置の動作を説明するタイムチャートである。図 2では、左方側に正常放電時の波形が示され、右方側に異常放電 (即放電）時の波形が示されている。図 2において、 S1は、極間に印加する予備放電用電圧パルスの波形である。 S2は、極間電圧検出回路 7が出力する放電検出パルスの波形である。 S3は、極間に印加する主放電用電圧パルスの波形である。 S4は、予備放電位置判定回路 14に予備放電位置の判定を開始させるトリガ信号の波形である。 S5は、主放電位置判定回路 15に主放電位置の判定を開始させるトリガ信号の波形である。 S6 は、形状認識'補正回路 16が必要に応じて出力する主放電用電圧パルス印加停止信号の波形である。 Wvは、極間の放電電圧波形であり、被力卩ェ物 3を接地電位としたワイヤ電極 1での電圧波形を示す。 Wlhは、上側電流センサ 13aが検出した放電電流の波形である。 WI1は、下側電流センサ 13bが検出した放電電流の波形である。 WIは、上側放電電流 Whと下側放電電流 W1とを合算して得られる極間に流れる放電電流の波形である。

[0040] 図 2の SI, S2に示すように、極間に印加される予備放電用電圧は、放電検出パルス 21a, 21bが入力すると、その立ち上がりでゼロレベルになるので、予備放電開始までは、正常放電では極間に長い無負荷時間 tlをパルス幅とする予備放電用電圧パルス 20aが印加され、即放電では極間に短い無負荷時間 t2をパルス幅とする予備放電用電圧パルス 20bが印加される。

[0041] パルス発振器 10は、図 2の S3に示すように、放電検出パルス 21aの入力後の適宜期間経過後に、正常放電と判断するときは主放電用電源 6bから長いパルス幅の主放電用電圧パルス 22aを極間に印加させ、また即放電と判断するときは極間状態が集中アークなどの異常状態に近いので、短いパルス幅の主放電用電圧パルス 22bを極間に印加させる。したがって、図 2の WIに示すように、正常放電時での主放電電流パルス 26aは、即放電時の主放電電流パルス 26bよりも長パルス高ピークの電流となる。

[0042] なお、この実施の形態 1では、予備放電用電圧パルス 20a, 20bは正極性であり、主放電用電圧パルス 22a, 22bは負極性である力これらの極性は任意である。すなわち、予備放電用電圧パルスと主放電用電圧パルスは、同一の極性としてもよいし、任意のタイミングで正極性、負極性とを交互に入れ替えてもよ、。

[0043] さて、パルス発振器 10は、図 2の S4に示すように、予備放電位置判定回路 14に予備放電位置の判定を開始させるトリガ信号 23a, 23bを、放電検出パルス 21a, 21b の入力後主放電用電圧パルス 22a, 22bを極間に印加する前に、つまり、極間に予備放電電流 25a, 25bが流れている期間内に生成して予備放電位置判定回路 14に与える。また、図 2の S5に示すように、主放電位置判定回路 15に主放電位置の判定を開始させるトリガ信号 24a, 24bを主放電用電圧パルス 22a, 22bがオフした後の主放電電流 26a, 26bが流れて、る期間内に生成して主放電位置判定回路 15に与える。

[0044] 予備放電位置判定回路 14は予備放電電流 25a, 25bが流れている期間内におけるトリガ信号 23a, 23bの立ち上がりに同期して、また主放電位置判定回路 15は主放電電流 26a, 26bが流れている期間内におけるトリガ信号 24a, 24bの立ち上がりに同期して、それぞれ、上側電流センサ 13aが検出した放電電流 Wlhと、下側電流センサ 13bが検出した放電電流 WI1とを取り込み、双方の大小関係等力もワイヤ電極 1 上の放電位置判定 (計測)を行い、その判定結果を形状認識'補正回路 15に与える

[0045] ここで、予備放電電流 25a, 25bは、加工条件にもよる力およそ 10A〜30A程度の微弱電流であるので、様々な外乱 (例えば浮遊容量や浮遊インダクタンス）の影響を受け易い。そこで、トリガ信号 23a, 23bは、本来的には放電検出パルス 21a, 21b と同一のものでもよいが、ここでは、放電初期の外乱がおさまる時間を選ぶことにし、予備放電電流 25a, 25bの略中間タイミングとなるように時間を調整している。具体的には、予備放電電流 25a, 25bのパルス幅はおよそ 300ns〜600ns程度であるので、トリガ信号 23a, 23biま、放電検出ノノレス 21a, 21b力ら 150ns〜300ns遅らせた位置で発生するように設計して、る。

[0046] パルス発振器 10にてトリガ信号（図 2の S4)を発生する方法は、上述のように放電検出パルス（図 2の S 2)を利用しさらにトリガとして最適なタイミングに調整する方法（以下「電圧検出方法」という）の他に、予備放電電流が流れた瞬間を捉えさらにトリガとして最適なタイミングに調整する方法 (以下「電流検出方法」という)も採用することができる力若干の注意点があるので、以下に図 2の S4のタイミングにてトリガ信号を発生する方法に関して詳細に説明する。

[0047] A)電圧検出方法:極間電圧検出回路 7は、上記したように、コンパレータを使用して予備放電用電圧の印加時カゝら予備放電が発生して極間電圧が所定値 (予備放電電圧値）に低下した瞬間をモニタし、放電検出パルスを出力している。正常放電時や即放電時では放電検出パルス 21a, 21bが確実に入力するので、パルス発振器 10 は、トリガ信号 23a, 23bを簡単に発生することができる。しかし、短絡時、もしくは極間インピーダンスが低く予備放電が発生しても極間には正常放電時ゃ即放電時での放電電圧よりも低い電圧しか表れない状況時では、コンパレータが動作せず、放電検出パルスも出力されないという不都合がある。しかし、短絡状態において予備放電の電圧が極間に発生していなくとも予備放電電流は流れている。そして、短絡状態においてもノルス発振器 10は上記したように主放電用電圧パルスの出力を力卩ェ用電源 6に指示する。

[0048] そこで、パルス発振器 10は、放電検出パルスの入力を待機している図 2の S 2のタイミングにおいて放電検出パルスが存在していなくとも、そのときの予備放電電流を用いて予備放電位置判定回路 14が計測できるようにするため、短絡と判断して主放電用電圧パルスの印加指令を加ェ用電源 6に出力する場合は、その印加指令を出力する直前にトリガ信号を発生する回路を備えている。このような回路は容易に実現できる。

[0049] B)電流検出方法:予備放電電流が流れた瞬間を捉える場合は、パルス発振器 10 は、上下 2つの電流センサ 13a, 13bのうちの 1つ、あるいは別に設けた専用の電流センサの検出信号を微分して、予備放電電流が流れた瞬間のパルスを作成することになるが、極間電圧が無負荷電圧である放電開始前の極間は容量性負荷となるので、極間に充放電電流が流れる場合があり、電流センサは、放電に無関係な充放電電流を検出する可能性がある。

[0050] そこで、パルス発振器 10に、例えば図 3に示すような充放電電流に反応しない回路を設けている。図 3は、図 1に示すパルス発振器が備える予備放電位置判定用トリガ信号の生成回路の一例を示す回路図である。図 3において、電流センサの検出出力を微分する回路 30の後段にマスク回路 31を設け、このマスク回路 31に、極間電圧検出回路 7が検出した極間電圧の変化を検出する回路 32が極間に印加された予備放電用電圧 (無負荷電圧)を検出している期間内での微分回路 30の出力に現れる充放電電流の微分信号を無効化させ、この無負荷電圧期間ではパルス発生回路 33 が反応しないようにする。そして、極間電圧変化検出回路 32が印加された予備放電用電圧から降下した所定の予備放電電圧を検出したタイミングでの電流センサの検出出力の微分信号にパルス発生回路 33が反応するようにする。これによつて、予備放電電流が流れた瞬間を捉えたパルスを発生することができる。

[0051] 一方、主放電電流 26a, 26bは、予備放電電流 25a, 25bよりも十分に大きいので、パルス発振器 10は、比較的自由にトリガ信号 24a, 24bの発生位置を設定することができる。ここでは、主放電用電源 6bからの印加が停止した瞬間（主放電電流 26a, 26bのピーク位置）にて放電位置を計測するように設定している。電流波形の最大値であればより SN比の高い信号処理を行うことができる。

[0052] 次に、予備放電位置判定回路 14が図 2の S4のタイミングにて予備放電電流を用いて放電位置の計測を行い、形状認識'補正回路 16がその計測した放電位置において投入すべきエネルギー量を算出し、その算出結果をパルス発振器 10に出力する。図 2では、予備放電発生の検出後、全ての放電位置において主放電用電圧パルスを印加しはじめ、その後、図 2の S6のタイミングにて、形状認識'補正回路 16からパルス発振器 10に主放電用電圧パルス印加停止信号 27を出力するようにしている。印加停止信号 27を破線で示したのは、必要に応じて発生することを強調したものである。

[0053] 形状補正を効果的に行うためには、後述するような延長パルスを印加するなどの手段を用いな、場合は、電流値を取り込んでから望ましくは 500ns程度以内にパルス停止か否かの判定を行う必要がある。そのために放電位置判定の一手法としては、電流値を ADコンバータでデジタルデータとして直接論理回路に取り込み、演算結果表と対応させることで 1クロックでの位置判定が可能である。一度アナログ回路にて分流比等を算出するよりもデジタル処理を行って力放電位置を求める方が短時間に処理することが可能となるので、予備放電から求めた放電位置を基に主放電のエネルギーをリアルタイムで変更することが可能となる。

[0054] 図 2において、主放電用電圧パルス 22aと対応する放電電圧 Wv、放電電流 WIh〜 WIに示す破線は主放電用電圧パルス印加停止信号 27が出力された場合を示し、実線は主放電用電圧パルス印加停止信号 27が出力されなカゝつた場合を示している [0055] 主放電用電圧パルス印加停止信号 27が出力された場合には、パルス発振器 10は、主放電用電圧ノルス印加停止信号 27の立ち上がりを検出して図 2の S3における主放電用電圧パルス 22aの印加を直ちに停止させる。主放電用電源 6bは当初予定されて、たパルス幅よりも短、パルス幅の破線で示す電圧パルス 22aの印加をすることになる。それに伴って放電電流 WIは、当初予定されていた電流幅（実線)よりも短い（電流ピークの低い)ものとなる。すなわち、その分だけカ卩ェエネルギーは低く調整されたことになる。

[0056] この実施の形態 1では、図 2の WIに示すように、主放電電流は三角波電流を用いているので、主放電用電源 6bの電圧が一定の場合には、当該主放電用電圧パルスのパルス幅に比例した電流ピーク値が求まり、加ェエネルギーはパルス幅の 2乗に比例したものと近似することができる。形状認識'補正回路 16は、このような考えの元に主放電用電圧パルス印加停止信号 27を作成すればよい。

[0057] 勿論、図 2の WIでは、主放電電流の電流形状は三角波形状としてある力これに限るものではない。矩形波電流、台形波電流などいかなるものであってもよい。それぞれの加工エネルギーとパルス幅の関係とが認識されてヽれば、それぞれの電流形状に応じたパルス幅の調整によってカ卩ェエネルギーの調整を行うことができる。

[0058] これに対し、主放電用電圧パルス印加停止信号 27が出力されない場合は、パルス発振器 10は、形状認識'補正回路 16が算出した必要なエネルギー量を参照した後に図 2の S3における主放電用電圧パルスのパルス幅を選択し、そのパルス幅分の時間経過後 (実線)に印加停止の指示を出す構成となる。但し、形状認識 ·補正回路 1 6の処理能力が十分でないときには、まず主放電用電圧パルスを印加しはじめ、その後、必要に応じて出力を停止するような構成とした方が、時間的に尤度を持って、すなわち、低速な素子を使用した簡単な回路構成で実現することができる。

[0059] ここで、真直精度とカ卩ェエネルギーおよび極間電流との関係にっ、て説明する。放電 1回当たりに極間に消費される加工エネルギーは、「放電電圧 X放電電流」である。放電電圧は、ほぼ一定とみなしてよいので、放電電流 (電荷量）が加工エネルギーと比例することになる。

[0060] 加工に必要な全エネルギーは、これら放電 1回あたりの加工エネルギー（電荷量）に放電周波数 fを乗じたものとなる。例えばワイヤ方向に対して放電が均一に分布している場合には、放電 1回当たりのエネルギー（電荷量 Q)に応じてワイヤ方向に対する加工量、加工形状が決まる。また、放電 1回あたりのエネルギーを一定にした状態でもワイヤ方向に対して放電数に偏りがある場合には、その偏り（放電位置ごとの周波数）に応じてワイヤ方向に対する加工量、加工形状が決まることになる。

[0061] この発明の第 1の目的は、加工エネルギーの調整による加工形状の調整にある。

上述のように加工エネルギー Wは、「加工エネルギー W=電荷量 Q ( 放電 1回当たりの投入電力） X放電周波数 f」であるので、加工エネルギーの調整手法には、電荷量 Qの調整、放電周波数 fの調整、あるいはその両方の調整の 3通りを想定することができる。この実施の形態 1では、このうち電荷量 Qに対する調整手法について説明し、その調整対象の電荷量 Qとして、予備放電電流を利用して後続する主放電電流を調整する方法を採ってヽる。

[0062] ところで、予備放電電流にて放電位置が正確に判断できることが望ましいが、先にも述べたように予備放電電流が小さ!、ことから十分な位置精度が得られな、場合がある。そこで、この実施の形態 1では、図 1に示すように、予備放電位置判定回路 14 に加えて、主放電位置判定回路 15を設けてある。そして、図 2の S5のタイミングにて主放電位置判定回路 15が放電位置を判定した後、そのデータを形状認識 ·補正回路 16が取り込み、予備放電での放電位置判定結果との比較を行うようしている。

[0063] 具体的には、形状認識'補正回路 16に、例えば補正テーブルを設け、主放電位置判定結果と予備放電位置判定結果とのマップを作成させ、予備放電位置判定結果が主放電位置判定結果とずれている場合には補正係数を予備放電位置結果に乗じ、次の予備放電位置判定結果の精度を高めるように動作させている。また、主放電位置判定回路 15から得られた位置情報は正確と仮定し、形状認識 ·補正回路 16〖こ、その X (Y)座標位置での加工エネルギーを Z軸ごとのデータとして蓄積させて、る。この実施の形態 1では三角波電流を使用しているので、ここでの加工エネルギーには、主放電用電源 6bの動作時間、すなわち図 2の S3に示す主放電用電圧パルス 2 2a, 22bのパルス幅の 2乗に比例したものを用いることにする。

[0064] 図 4を参照して、主放電位置判定回路 15を追加した場合の動作について説明する。図 4は、図 1に示すワイヤ放電加工装置にて実現される加工方法を説明する概念図である。図 4 (a)に示すように、ワイヤ電極 1が振動しながら XY面内での加工が進行して行く場合、被加工物 3はワイヤ電極 1の振動に沿った形状で加工される力図 4 (b)に示すように、そのときの Z軸上カ卩ェエネルギー量を被力卩ェ物 3の X(Y)座標位置ごとに蓄積する。そして、図 4 (c)に示すように、その蓄積した累積加工エネルギー量を反転して、もしくはその蓄積した累積加工エネルギー量に任意の係数を乗じて、次パルスでの投入予定加工エネルギー量としてスタンバイさせておく。

[0065] これら累積カ卩ェエネルギーの時間は例えば数百 usから数 msの範囲でよぐまたその位置は例えば 10mm間隔の程度でょ、。このような条件で複雑な板厚の被力卩ェ物を加工する場合、加工途中で被加工物の Z軸方向（ワイヤの進行方向）の形状が変ィ匕することも考えられる。このとき累積加工エネルギーは大きく偏ってしまうことになる。先の数百 usから数 msの範囲のなかで全く放電が検出できな力つた場合、つまり加ェエネルギーがゼロであった場合には被力卩ェ物 3がその位置に存在しないと判断し、加工対象 (投入予定加工エネルギー量)力除外するものとする。

[0066] 要するに、この発明では、予備放電位置判定回路 14での判定位置精度が十分高い場合には、主放電位置判定回路 15は必要でない。すなわち、予備放電位置判定回路 14のみで放電位置判定手段を構成してもよい。主放電位置判定回路 15が必要でない分だけ回路規模は小さくなる。この場合には、上述の加工エネルギーの累積は、予備放電位置判定の結果力も算出される位置とそこに印カロした主放電用電圧パルスの設定パルス幅力も算出する。そして、次の予備放電位置判定によって放電位置が特定されれば、上述の投入予定加工エネルギーに達するまで主放電用電源 6bから主放電用電圧パルス印加によって放電電流を供給することになる。

[0067] このように予備放電位置判定回路 14を用いると、今から加工しょうとしている放電位置が特定できるので、どの程度のエネルギーを投入するかを設計することができ、 Z 軸方向（ワイヤ進行方向）において任意の加工形状を得ることができる。この実施の形態 1の場合であれば真直精度向上に役立てることができる。

[0068] 以上、パルス幅を用いて累積カ卩ェエネルギーの計算および出力調整を行って!/、ると説明した。これによつて、簡単な回路構成で制御信号のみを調整することで容易に加工エネルギーの調整を図ることができる。この実施の形態 1では、パルス幅だけでなぐ電源電圧を一定でなく放電 1回ごとに可変することで、加工エネルギーの調整を実施することも可能である。

[0069] この場合、電源電圧を可変とすれば、電流波形は傾きの緩やかな波形となる。また、主放電用電源 6bは、 FETなどのスイッチング素子を並列に配置して構成することが一般的であるので、電源電圧を可変ではなく一定としても、これらの FETの動作数を変更すれば ON抵抗が変わるのを利用して、電流波形の傾きを緩やかにすることができる。このように電源電圧や FETの並列数を放電 1回ごとに変更すれば、より細力べ加工エネルギーを調整することができ、目標加工形状の精度が向上する。

[0070] 勿論、累積カ卩ェエネルギーの計算のためには、パルス幅だけでなく、放電 1回ごとに、パルス幅に電源電圧や FET並列数に応じた係数を乗じるなどの補正が必要である。あるいはより正確には、加工電流を積分し電荷量として取り込んでもよい。電流波形の傾きなどの変化や矩形波、台形波など大きく電流波形形状が変化しても直接加工エネルギーとして取り込むことができるため正確である。

[0071] なお、累積加工エネルギーを放電位置 (Z軸)ごとに蓄積し、次にその放電位置で放電すべき加工量を計算すると説明したが、予め加工位置によって加工形状が経験的に分力つている場合は、必ずしもこれらの工程を踏まえる必要はない。例えば、ヮィャ中央部が通常膨らんでいることが経験的に予測されるのであれば、ワイヤ上下付近あるいはワイヤ中央付近と放電位置が分力つた段階で加工エネルギーを計算に基づかず、任意に調整してもよい。

[0072] 図 2にて説明したように、この実施の形態 1では、予備放電の段階で、極間状態に応じて無負荷時間の長い「正常放電」と、無負荷時間の短い「即放電」と、予備放電用電圧を印加しても極間に電圧が現れない「短絡」との 3つに極間状態を分離することができる。これらのうち主として力卩ェに寄与して、るものは「正常放電」と考えてょヽ

[0073] そこで、この実施の形態 1による加工エネルギー調整は、「正常放電」だけに着目して行うのを基本とするが、もとより、「正常放電」「即放電」だけで、あるいは「短絡」までを含めた全てでカ卩ェエネルギー調整を行ってもよいことは言うまでもない。また、累積加工エネルギーの計算は、「正常放電」時だけで行ってもよいし、「即放電」時だけで行ってもよいし、「短絡」までを含めた全てで行ってもよい。そして、「正常放電」「即放電」で累積カ卩ェエネルギーを計算し、「正常放電」だけでカ卩ェエネルギー調整を行うなど、累積カ卩ェエネルギーの計算と、実際の加工エネルギー調整の方法とは独立していてよい。これらは位置精度や測定精度、調整後の加工形状精度、その他のあらゆる状況に応じて任意に選択可能である。全ての状態を計算し、調整すれば、それだけ形状認識'補正回路 16の回路規模は複雑'大規模なものになる一方、いずれかの状態だけに着目するのであればその分だけ簡略ィ匕できることになる。

[0074] 実施の形態 2.

以上説明した実施の形態 1では、アーク電圧を一定と仮定すれば、放電 1回ごとの投入電力である電荷量 Qと放電周波数 fとの積として算出できる加工エネルギーを調整する加工エネルギー調整手段が、電荷量 Qを調整する、つまり予備放電電流を利用して後続する主放電電流を調整する場合の構成例を示したが、この実施の形態 2 では、図 5を参照して放電周波数 fを調整する場合の構成例について説明する。

[0075] 図 5は、この発明の実施の形態 2によるワイヤ放電加工装置の動作を説明するタイムチャートである。図 5に示す S1, S3, Wv、 WIは、実施の形態 1 (図 2)と同様に、それぞれ、予備放電用電圧パルスの波形、主放電用電圧パルスの波形、極間の放電電圧波形、放電電流波形である。また、 Toffは、予備放電用電圧パルス S1も主放電用電圧パルス S3も印加されない期間であり、極間電圧がほぼ 0V、すなわち放電が発生しない休止期間である。そして、放電が発生しない期間 Toffを挟んで、前回放電時の放電パルス（1)と、今回放電時の放電パルス (2)とが区別される。

[0076] 放電位置の判定は、実施の形態 1と同様に、予備放電電流を用いて行ってもよいし、後述のように主放電電流を元に行ってもよいが、いずれの場合であっても 1回 1回の放電での放電位置は大きくずれていないと推測される。これは、放電位置がワイヤ振動に依存しているためである。つまり、前回放電時の放電パルス（1)と今回放電時の放電パルス (2)との放電位置は、概略同じと考えてよ!、。

[0077] そして、休止期間 Toffが短い場合、例えば 2us〜： LOus程度のときには、放電パルス（1)と放電パルス（2)との放電位置は、近接している力休止期間 Toffが長くなる場合、例えば lOus以上 (現実的には 10ms以下）の場合では、両者の放電位置は、放電が発生しない期間 Toffの時間に応じて離れていく。この休止期間 Toffのおおよその時間範囲は、ワイヤ振動周期から見積もることができる。

[0078] このように、休止期間 Toffを短くとれば、同一箇所での放電が増えるので、その加工位置における放電周波数 fが増加することになる。逆に、この休止期間 Toffを長くとれば、同一箇所で放電し難くなるので、その加工位置における放電周波数 fが低下することになる。すなわち、加工位置毎に放電周波数が調整できるので、加工エネルギ一の調整が可能になる。これによつて任意の加工形状を得ることができる。

[0079] なお、ここでは、理解を容易にするため「休止時間」の調整によって放電周波数を変化させる場合を示したが、「休止」の形態に限るものではない。放電周波数の増減を調整操作する放電と放電の間隔とは、主放電と主放電の間隔を意味するものであるので、主放電パルスと主放電パルスとの時間間隔が制御できる形態であれば、いかなる形態でもよい。具体的には、例えば、図 5に示す極間の電圧波形 Wvの途中に点線で示すように、主放電用電圧パルス S3の印加とは無関係のパルスを極間に印加する形態でもよい。あるいは、予備放電用電圧パルス S1は主放電用電圧パルス S 3の終了後に、休止期間 Toffなしで直ぐに印加する力休止期間 Toffの間は仮に予備放電が発生しても主放電パルスを印加しなヽとヽぅ形態でもよヽ。

[0080] さらに、極間状態に応じて、いわゆる正常放電、即放電、短絡などを判断している場合には、その極間状態を参照しつつ上記時間間隔 Toffを制御しても良い。具体的には、極間状態が良好な正常放電の場合には Toff制御を行い、短絡と判断した場合には Toff制御を行わない形態でもよい。通常、正常放電の電荷量を短絡状態よりも大きくすることが多いので、加工形状に与える影響も正常放電の方が大きい。したがって、正常放電のときのみ Toff制御を行えば、時間効率よく所望の加工形状を得ることができる。

[0081] あるいは逆に、極間状態が良好な正常放電の場合には Toff制御を行わず、短絡（若しくは即放電)と判断した場合にのみ Toff制御を行う形態でもよい。短絡ゃ即放電の状態では、極間距離が狭く本質的に同一箇所で放電が起こりやすい。すなわち、短絡および即放電の状態は、同一放電位置での放電周波数が高くなりやすい状態と考えることができる。したがって、短絡および即放電のときのみに Toff制御を行うことで効果的に所望の加工形状を得ることができる。これらの制御形態は、加工装置の状態や加工状況に応じて任意に選定すればよ!、。

[0082] 実施の形態 3.

この実施の形態 3では、予備放電電流が流れてから位置判定、エネルギー量読み出しまでにかなりの時間がカゝかる場合は、主放電用電圧パルス印加停止信号を作成しても時間的に間に合わず、作成した主放電用電圧パルス印加停止信号が用いられずに力卩ェが終了してしまうことがあるので、それに対処する構成例について説明する。これは、放電発生制御手段が備える機構の構成例である。

[0083] この場合には、加工エネルギーは電荷量に比例することを利用する。すなわち、予備放電後にごく小さな放電 (これを「延長放電」と呼んで!/、る）を持続して放電電流 (これを「延長放電電流」と呼んでいる）を所定期間内流し、その後主放電に切り替える方法を採る。これには図 6に示すように、 2通りの方法がある。

[0084] 図 6は、この発明の実施の形態 2によるワイヤ放電加工装置の動作を説明するタイムチャートである。図 6における S1〜S4は、図 2に示す S1〜S4に対応しているが、図 6の S1では、予備放電用電圧パルス 20a, 20bに所定パルス幅の電圧パルス（これを「延長放電用電圧パルス」と呼んでいる） 35a, 35bが付加されている。そして、図 6の S3では、主放電用電圧パルス 22a, 22b力延長放電用電圧パルス 35a, 35 bのパルス幅分遅れて発生することが示されて!/、る。

[0085] 図 6の S7に示すパルス信号 36a, 36bは、延長放電を実施する制御信号であり、ほぼ放電検出パルス 21a, 21bの立ち上がりに同期して立ち上がり、延長放電用電圧パルス 35a, 35bのパルス幅と同じ時間幅の経過後に立ち下がるようになつている。つまり、延長放電用電圧パルス 35a, 35bは、制御信号 36a, 36bによって生成される。

[0086] 図 6の WI1, WI2は、上記した 2通りの方法で生成される第 1の放電電流と第 2の放電電流である。正常放電時の場合を説明する。第 1の放電電流 WI1では、正極性の予備放電電流 37の後に負極性の微少な延長放電電流 38が所定期間流れ、引き続 Vヽて負極性の主放電電流 39が流れる様子が示されて、る。第 2の放電電流 WI2では、正極性の予備放電電流 40の後に同じ正極性の延長放電電流 41が所定期間流れ、引き続いて負極性の主放電電流 42が流れる様子が示されている。この場合の延長放電電流 41は、予備放電電流 40と同等もしくはそれ以上の大きさを持つが、主放電電流 42よりは充分に小さ、大きさである。

[0087] 図 7は、図 6に示す第 1の放電電流 WI1を生成する回路の一例を示す回路構成図である。図 8は、図 6に示す第 2の放電電流 WI2を生成する回路の他の一例を示す回路構成図である。

[0088] 図 7に示す第 1の放電電流 WI1を生成する回路では、主放電用電源 6bと予備放電用電源 6aと並列に、延長放電電流 38を生成する延長放電回路 6cが接続されている。予備放電用電源 6aは、直流電源 V6aとスイッチング回路を構成する 4つの FET6a — l〜FET6a— 4とを備えている。 4つの FET6a— l〜FET6a— 4では、 FET6a— 1と FET6a— 4の直列回路と、 FET6a— 2と FET6a— 3の直列回路とが並列に直流電源 V6aに接続されている。そして、 FET6a— 1と FET6a— 4の直列接続端がワイャ電極 1に接続され、 FET6a— 2と FET6a— 3の直列接続端が電流制限用抵抗器 Rを介して被力卩ェ物 3に接続されている。このように、予備放電用電源 6aでは、高インピーダンスの電流制限用抵抗器 R (抵抗値は例えば 8 Ω )を極間に直列に挿入するのが一般的である。

[0089] 延長放電回路 6cも、直流電源V6cとスィッチング回路を構成する4っのFET6c— l〜FET6c— 4とを備えている。 4っのFET6c—l〜FET6c— 4では、 FET6c— lと FET6c— 4の直列回路と、 FET6c— 2と FET6c— 3の直列回路とが並列に直流電源 V6cに接続されている。そして、 FET6c— lと FET6c— 4の直列接続端がワイヤ電極 1に接続され、 FET6c - 2と FET6c - 3の直列接続端が被力卩ェ物 3に接続されている。

[0090] 延長放電回路 6cの直流電源 V6cは、予備放電用電源電圧と同等以上の電源電圧であればよりアークが切れに《なるため望ましいが、必ずしも予備放電用電源電圧よりも高くする必要はなく同等程度でよい。しかし、極間に予備放電用電源 6aと同じょうな高インピーダンスの電流制限抵抗器を直列に挿入すると、アークが維持できなくなる可能性があるので、少なくとも予備放電用電源で用いる抵抗値 (8 Ω )よりも小さな抵抗値に設計する必要がある。そのため、図 7に示す延長放電回路 6cでは、電流制限抵抗器を極間に直列に挿入しな！、構成とした。

[0091] 次に、図 6を参照しつつ、図 7に示す第 1の放電電流 WI1を生成する回路の動作について説明する。なお、説明の便宜力も正常放電時の場合を示す。図 6の S1にて、 FET6a— 1、 FET6a— 2を ON動作させて予備放電用電圧を極間に印加する。そして、図 6の S2にて、放電検出パルス 21aが入力すると、 FET6a— 1、 FET6a— 2を O FF動作させる。つまり極間には予備放電用電圧パルス 20aを印加する。同時に図 6 の S7にて制御信号 36aの立ち上がりで FET6c— 3、 FET6c— 4を ON動作させる。そして、図 6の S7にて制御信号 36aの立ち下がりで FET6c— 3、 FET6c— 4を OFF 動作させ、同時に主放電用電源 6bから主放電用電圧パルス 22aを出力させる。

[0092] これによつて、放電初期では、正極性の予備放電電流 37が、直流電源 V6a→FE T6a— 1→ワイヤ電極 1→被カ卩ェ物 3→電流制限抵抗器 R→FET6a— 2→直流電源 V6aのループで流れ、予備放電用電圧パルス 20aの印加時間（パルス幅）を経過すると即座に負極性の微少な延長放電電流 38が、直流電源 V6c→FET3c— 3→被加工物 3→ワイヤ電極 l→FET3c— 4→直流電源 V6cのループで流れ始める。延長放電電流 38は制御信号 36aの立ち下がり時点まで流れ、即座に同じ負極性の主放電電流 39が流れ始める。

[0093] 一方、図 6に示すように、第 2の放電電流 WI2における延長放電電流 41は、予備放電電流 40と同極性であり、大きさは予備放電電流 40と同等もしくはそれ以上であるので、予備放電電流 40を強化する関係にあると考えられる。したがって、この第 2 の放電電流 WI2を生成する回路での延長放電回路は、図 7に示した回路において、予備放電用電源 6aと同等のもので構成してもよいが、ここではその他の構成例を示す。

[0094] すなわち、図 8に示す第 2の放電電流 WI2を生成する回路では、より簡単な回路構成として、図 7に示した回路において、延長放電回路 6cに代えて延長放電回路 6dが設けられている。延長放電回路 6dは、予備放電用電源 6aに一部回路として組み込んであるもので、電流制限用抵抗器 Rと並列に接続される 2つの双方向性スィッチ S Wで構成されている。 [0095] 次に、図 6を参照しつつ、図 8に示す第 2の放電電流 WI2を生成する回路の動作について説明する。なお、説明の便宜力も正常放電時の場合を示す。図 6の S1にて、 FET6a— 1、 FET6a— 2を ON動作させて予備放電用電圧を極間に印加する。そして、図 6の S2にて、放電検出パルス 21aが入力しても FET6a— 1、 FET6a— 2を OF F動作させず ON動作を継続する。同時に図 6の S7にて、制御信号 36aの立ち上がりで双方向性スィッチ SWを ON動作させ、制御信号 36aのパルス幅分の時間経過後における制御信号 36aの立ち下がりで FET6a— 1、 FET6a— 2および双方向性スィツチ SWを OFF動作させる。同時に主放電用電源 6bから主放電用電圧パルス 22aを出力させる。つまり、放電初期の極間には、予備放電用電圧パルス 20aではなぐ予備放電用電圧パルス 20aに延長放電用電圧パルス 35aを付カ卩した長パルス幅の電圧パルスが印加される。

[0096] これによつて、放電初期では、電流制限用抵抗器 Rを介して流れて、た正極性の予備放電電流 40は、低インピーダンスの双方向性スィッチ SWを通り、同極性の延長放電電流 41となって流れ始める。延長放電電流 41は、制御信号 36aの立ち下がり時点まで流れ、即座に負極性の主放電電流 42が流れ始める。

[0097] このように、実施の形態 3によれば、主放電電流の供給タイミングを遅らせることができるので、予備放電の位置を判定し、形状認識'補正回路がパルス発振器に最適カロェエネルギー量を指示するまでの時間を十分に確保することができ、よりダイナミックに主放電用電圧パルスによる加工量を調整することができる。例えば、主放電用電圧パルス印加停止信号が主放電用電圧パルスの出力タイミングよりも前に立ち上がればもはや主放電電流は供給されなくなる。また、形状認識 ·補正回路は、もはや高速部品が必要なくなるため回路構成が安価、簡略なものになる。

[0098] 延長放電回路は、上記のようにアーク放電が持続できるように予備放電用電源よりも低インピーダンスとする必要があり、加工量をより正確に計測 '調整するために主放電用電源よりも高インピーダンスである必要がある。このような考え方に基づけば、図 8に示すように、予備放電用電源の一部を低インピーダンス化して延長放電回路を形成すると、うだけでなぐ主放電用電源の一部を高インピーダンス化して延長放電回路としてもよいこと〖こなる。例えば、主放電用電源は電流容量を確保するために F ETを並列配置することが一般的である。その FETの一部だけを ON操作すれば、通常使用する主放電用電源よりも高インピーダンスで駆動することが可能となり、延長放電回路として動作させることも可能となる。

[0099] 実施の形態 4.

図 9は、この発明の実施の形態 4によるワイヤ放電加ェ装置にて実現される加ェ方法を説明する概念図である。実施の形態 1, 3では、 1stカット (荒加工）における真直性向上について説明した。この実施の形態 4では、図 1に示した構成において、形状認識'補正回路 16は、 1stカットではカ卩ェエネルギー調整は行わず、純粋な形状モニタとして利用し、 2ndカットにて加工エネルギー調整を行う方法にっ、て説明する。

[0100] 図 9では、 1stカットにおいて主放電位置判定回路 15にて判別される位置情報とそこに投入される加ェエネルギーを形状認識 '補正回路 16から制御装置 11に出力し、制御装置 11にて全て取り込んだ様子が示されている。なお、ここでは、放電位置の判別では、より判別しやすい主放電位置判定回路 15を用いることにするが、前記したように、予備放電位置判定回路 14を用いてもょヽことは言うまでもでな!ヽ。

[0101] 形状認識'補正回路 16は、 X軸， Y軸の 2次元的な位置情報と Z軸ごとの加工エネルギ一とを制御装置 11が備える記憶手段である記憶装置にリアルタイムに保存していくことで、 1stカット時の形状モニタとして動作することが可能である。加工エネルギ一を反転させたものが被加工物 3の加工量となるので、図 9に示す例で言えば、被カロェ物 3の最終的な目標加工位置 45に対し上下端が主にカ卩ェできていないことになる

[0102] そこで、 2ndカットでは、形状認識'補正回路 16が X, Y座標ごとに制御装置 11から Z軸方向のそれぞれの位置における加ェすべき量をパルス発振器 10に出力させ、それに応じてパルス発振器 10が加工用電源 6に指令を出力する。 2ndカットレベルであれば、主放電電流の電流値自体は低いものの、予備放電用電源 6a、主放電用電源 6bの 2つを使用して加工するので、実施の形態 1と同様に、予備放電電流から放電位置を特定し、主放電用電源 6bの加工エネルギーを調整する手法を採ってもよい。このように、形状認識'補正回路 16は、この実施の形態 4では、制御装置 11を利用して形状予測手段および加工エネルギー調整手段として動作している。 [0103] 1stカットにおいては加工エネルギーの調整を行わないので、 1stカットの加工速度は向上する。また、 2ndカットにおいては、加工すべき量が予め得られているので、形状認識 ·補正回路 16には高速性 '大容量は必要とせず、簡単な構成で真直精度向上を図ることができる。

[0104] そして、 2ndカットにてカ卩ェエネルギー量を放電位置ごとに計測して制御装置 11に取り込むので、 1stカット、 2ndカットを合わせて現在の加工形状をモニタリングすることができ、 3rdカット以降の条件設定に役立てることも可能となる。 3rdカット以降では、一般的に主放電用電源 6bは、もはや用いられず全て予備放電用電源 6aを用いた微弱加工の時間領域となる。

[0105] 図 10は、荒加工条件の電圧 ·電流波形と比較した仕上げ加工条件の電圧 ·電流波形の一例を示す図である。図 10 (a)は荒加工条件の電圧'電流波形例を示し、図 10 (b)は仕上げ加工 (微細加工)条件の電圧'電流波形例を示す。図 10 (a) (b)に示すように、仕上げ加工 (微細加工)条件でのピーク電流値はおよそ数 A〜数十 A程度と荒加工条件の予備放電電流と同等以下であるが、放電周波数は数 MHz程度となり、荒加工条件での数十 kHzよりも力なりの高周波となる。この仕上げ加工の時間領域では、荒加工条件での予備放電電流 47、主放電電流 48という概念がなくなるので、リアルタイムに放電位置を計測しカ卩ェエネルギーを絞ることは難しい。

[0106] し力しながら、仕上げ加工 (微細加工)条件では、予め被加工物の形状が把握できているので、どこで放電するかは、おおよそ X, Y座標の認識だけで予測することはできる。例えば、予測加工形状に応じてワイヤ電極の接近とともに、放電ギャップが狭くなり、放電しやすい場所が推測できれば、予め投入加工エネルギーを調整した加工電流を流せばよい。ここでは、加工エネルギー投入の際にはもはや放電位置判定回路は通していないが、実際に流れたカ卩ェ電流によって放電位置を計測し、予測加工形状、予測放電位置の修正を図ればなおよい。

[0107] 但し、ここでの加工エネルギーのレベルは、放電電流パルスが流れている時間ではもはや十分には調整できな、レベルである。これは極間がオープン (非放電)状態のときに容量性負荷として蓄えた電荷が放電と同時にカ卩ェ電流として流れ込みそのまま放電が終了してしまうためである。すなわち、予備放電用電圧を極間に印加したままであっても、極間では、勝手に、放電ギャップ (極間）への充電→極間電圧の上昇 →放電開始→極間電圧低下→放電停止→放電ギャップへの充電 · · t ヽつたサイクルが進行してしまうのである。

[0108] そこで、加工エネルギーの調整は、予備放電用電源 6aの電圧値を可変して調整する、あるいは、予備放電用電源 6aと極間との間に設けた抵抗器の抵抗値を可変して調整するものとする。このときの回路構成を図 11に示す。図 11は、仕上げ加工条件における加工エネルギーを調整する回路の一例を示す回路構成図である。

[0109] 図 11では、予備放電用電源 6aと被力卩ェ物 3との間に、双方向性スィッチ SWと電流制限用抵抗器 Rの直列回路の複数個（図 11では双方向性スィッチ SW1と電流制限用抵抗器 R1の直列回路と、双方向性スィッチ SW2と電流制限用抵抗器 R2の直列回路との 2つ）を並列に接続している。電流制限用抵抗器 R1は例えば lkQであり、電流制限用抵抗器 R2は例えば 2k Ωである。

[0110] 加工量を多くとりたい場合には、電流制限用抵抗器 Rl, R2を並列に動作させることで 0. 67k Ωの電流制限用抵抗器とし極間に仕上げカ卩ェ電流を供給する。また、加ェ量を小さくしたい場合には、例えば電流制限用抵抗器 R2のみ動作させることで 2k Ωの電流制限用抵抗器とし極間にカ卩ェ電流を供給する。これによつて、電源電圧の調整同様に加工エネルギーを調整することができ、 3rdカット以降の形状補正が可能となる。このとき、当然、このような微弱加工電流領域であっても電流センサ 13a、 13b の信号を元に放電位置を判断することは可能である。

[0111] また、予測放電位置と実際の放電位置が大きく異なる場合は、連続する放電位置を元に次の放電を判断しカ卩ェエネルギーの調整を行ってもよい。例えば図 10にて説明したように、仕上げ加工条件においては高周波電流が連続して流れている。場合によっては放電と放電が連続して、ることもある。これらはほぼ同一箇所にて放電していると考えてよい。そのため、前の放電位置を元に次の放電位置もほぼ同等位置と考えれば、その位置における必要加工量を形状認識'補正回路 16および制御装置 11の保持内容力も判断し、加工エネルギーを調整することができる。

[0112] 以上のように、実施の形態 1〜4による形状補正の考え方は、加工エネルギーをモユタしてその加工エネルギーの調整を行うものであるので、例えば同一加工領域での放電が連続したときに、電流パルス幅が狭まる、ピーク電流が小さくなる、その他加ェ電流の積分値である電荷量が小さくなるといったカ卩ェエネルギーの減少が確認されれば、この発明に即したカ卩ェ形態であると!/、つてよ!/、。

[0113] ここで、例えば特許文献 1とこの発明との違いについて説明する。この発明に基づき真直精度向上を図った場合、加工エネルギーの偏りから発生する加工量のムラを補正するように形状認識'補正回路 16が動作する。これに対し、特許文献 1に代表される従来の放電位置検出器を利用したワイヤ放電加工装置での目的は、集中放電の検出およびその回避 (制御）にある。集中放電とは、同一位置での加工エネルギーの偏りであるので、この発明も従来例も共に加工エネルギーの偏りを検出して制御するものと位置づけることができる。しカゝしながら、両者には、概念的に違いが存在するので、その動作は大きく異なっている。

[0114] 従来例での集中放電検出は、同一位置で時間的に連続する放電を議論したものである。従来例において同一位置と言える範囲は、この場合、 1回の放電の大きさ（例えばアーク柱）の範囲であり、せいぜい数十 um〜数百 umの程度と考えてよい（非特許文献 1)。また、時間的な範囲もせいぜい 2ms〜3msの程度である（非特許文献 2)。これに対して、この発明で開示する形状補正は、 Z軸方向に対して数 mm〜十数 mmの範囲における加工エネルギーの偏りを数百 ms〜数秒の間で観測して処理するものである。つまり、この発明での集中放電検出は、非特許文献 2のような集中放電がもはや観測されな、領域での議論である。

[0115] なお、加工エネルギーの偏りのカウント時間に関しては、厳密にはワイヤ進行方向の加工速度と X(Y)座標における精度とから算出すべきものである。例えば、板厚 60 mmの被加工物を、径 0. 3mmのワイヤ電極を用いて 300mm²Zmin条件で力卩ェすることを考える。このとき、放電ギャップは、 lOOum程度、ワイヤ振動も ± 100um程度と考えれば、やはり累積エネルギーのカウント量もワイヤ進行方向に対してせ、ぜヽ lOOum程度に設定することを考えればよい。ワイヤ電極は、進行方向に 5mmZmin で進むので、 lOOumでは 1. 2秒力かることになる。つまり、この程度の時間にて累積エネルギーを計算し、形状認識すればよい。仮に lOum精度といった高精度にて形状補正を行うにしても加工時間は 120ms必要であることから、非特許文献 2で言うところのいわゆる集中放電の制御とは異なることが分かる。

[0116] 具体的には、例えば特許文献 1に開示される集中検出回路では、数百 um以下の被加工物にて加工した場合において、放電開始から数発〜数百発の間に集中放電と判断して加工エネルギーを減少させるのに対し、この発明で開示する形状認識'補正回路 16では、数 mm以上の被カ卩ェ物にてカ卩ェした場合に対して放電開始力も数百〜数万発の間にエネルギー過多を認識して、加工エネルギーを減少させるものである。逆に、同一の被加工物条件で考えれば、集中検出回路が全く反応しない放電が分散した状態であっても統計的に加工エネルギー過多が存在すれば、形状認識' 補正回路 16は動作し、その加工エネルギーの調整を行うことができる。

[0117] 実施の形態 5.

図 12は、この発明の実施の形態 5によるワイヤ放電カ卩ェ装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態 5では、予備放電電流による放電位置判定でなぐ主放電位置予測に基づく加工エネルギー調整について説明する。すなわち、図 12では、図 1 (実施の形態）に示した構成において、予備放電位置判定回路 14が省略され、主放電位置判定回路 15と形状認識 ·補正回路 16との間に、放電位置予測回路 17が設けられている。放電位置予測回路 17を設けた意義について、図 13を参照して説明する。

[0118] 図 13は、図 12に示す主放電位置判定回路力も得られた放電位置とそれを元に次の放電位置を予測したときの様子を示す図である。図 13において、横軸は加工時間、縦軸は被加工物座標 (放電位置)である。図 13 (a)に示す実験データは、板厚 60 mmの被力卩ェ物を使用して主放電位置判定回路 15から得られた放電位置をプロットしたものである。

[0119] 真直性低下の一要因としてワイヤ振動があることは既に述べた。振動は、ある規則性を有し、それに応じて放電位置もある規則性を有したものとなる。図 13 (a)に示す実験データから、放電位置は上から下に、下から上にと連続的に推移しており、全く無秩序に放電しているわけではないことが分かる。また、そのときの周期は、およそ 3 OOus (周波数 3. 3kHz)である。

[0120] 図 13 (b)に示す予測データはこの実験データを元に予測点を算出してプロットしたものである。両者にはよい一致が見られる。このときの予測計算とは、単純に N (— 1) の放電位置と N (0)の放電位置とから移動距離を算出し、 N (0)にその移動距離を足し合わせることで N ( + l)の放電位置とするものである。そして、計算結果が + 30以上、 30以下となった場合には折り返すものとした。このように時間的な概念を一切省いた単純な系であってもある程度の放電位置の予測は可能である。これは、これら観測条件においては放電が時間的に均一に発生していたためと考えることができる

[0121] このとき、時間軸に対して放電が不均一である場合は、時間補正が必要となる。すなわち、 N (― 1)の放電位置と N (0)の放電位置とから移動距離を算出すると同時に、 N (— 1)の時間と N (0)の時間とから放電間隔を算出することで、 N (— 1)力も N (0) までの移動速度を求める。そして、 N ( + l)の放電検出の瞬間にその移動速度から求める N (0)からの移動距離を算出し、 N ( + 1)の位置を見積もるようにした。

[0122] つまり、図 12に示した構成では、主放電位置判定回路 15が放電位置の確認を行 V、、その過程で算出される放電位置から上述のアルゴリズムに従って放電位置予測回路 17が次の放電位置を予測し、その予測した位置情報を形状認識'補正回路 16 に送る。形状認識'補正回路 16では、このようにして得られた予測位置における目標加工エネルギーを実現すべくパルス発振器 10に指令を出す。パルス発振器 10は、加工用電源 6に制御信号を出して力卩ェを行う。そして、その加工電圧によって流れた実際の放電電流を主放電位置判定回路 15にて計測し、次の放電を予測するために放電位置予測回路 17に信号を出すと同時に、実際の放電位置を形状認識'補正回路 16に送り加工エネルギーを計算していくことになる。このように、予め求めていた投入加工エネルギーをこの予測位置に投入することで実施の形態 1と同様に真直性向上の効果を得ることができる。

[0123] このように、実施の形態 5によれば、主放電位置判定を利用した放電位置予測法を用いるので、予備放電位置判定回路 14による放電位置判定は必要でなくなる。そのため、予備放電位置判定力主放電電流投入までの短時間での演算が不要になるので、高速部品は必要なくなり、比較的単純、安価な構成で形状認識'補正回路を実現することができる。 [0124] 実施の形態 6.

この発明の主たるポイントの 1つは主放電電流が印加される前に放電位置を探ること〖こある。実施の形態 1では予備放電電流を利用して放電位置を算出する場合を示し、実施の形態 5では主放電位置判定を利用した放電位置予測により次の放電位置を予測する場合を示した。この実施の形態 6では、その他の放電位置算出方法として、主放電電流パルス直前の予備放電パルスではなぐそれ以外のパルス (これを「ダミーパルス」と呼んでいる）を利用した放電位置計測の例を示す。例えば、水中放電加工の場合は、電蝕を防ぐために、予備放電パルスの印加前に交流パルスを印加して極間の平均電圧を略 OVに制御することが知られている。加工とは無関係に印加されるこのパルスをこの実施の形態 6ではダミーパルスとして位置計測用に利用することとする。

[0125] 実施の形態 1にて説明した予備放電位置判定の課題は、予備放電発生から、位置判定、形状認識、加工エネルギー調整（印加停止信号出力）までの高速性にあった。そのため必要であれば延長放電回路等を利用することが望ましいと説明した (実施の形態 3)。これに対して実施の形態 6で示すダミーパルスは、予備放電パルスが印カロされる前のパルスにおける放電位置を利用して、るので、比較的時間的な余裕がある。また、実施の形態 4にて説明したように放電位置には規則性があり、時間的に近接する放電と放電は空間的にも近接してヽるので、ダミーパルスでの放電位置と主放電電流における放電位置とはほぼ等しいと考えることができる。

[0126] この実施の形態 6では、図 1 (実施の形態 1)に示したワイヤ放電加工装置の構成を利用して説明する。そこでの予備放電位置判定回路 14をそのままダミーパルス位置判定回路と読み替えるだけで利用することができる。図 14は、この発明の実施の形態 6によるワイヤ放電加工装置の動作を説明する波形図である。

[0127] 図 14において、ダミーパルス 50は、本来上述のように極間平均電流を OVにするためのものであり加工には寄与していない。ここでの放電を検出し、ダミーパルス位置判定回路 14にて放電位置計測 53を行う。次の、予備放電用電圧パルス 51の印カロ、放電検出、主放電用電圧パルス 52の印加までの時間は比較的長く数 usから数十 us である。この間に、この放電位置における最適カ卩ェエネルギーを形状認識'補正回路 16が判断し、パルス発振器 10は必要なノルス幅の主放電電流パルス 54が流れるように、主放電用電源 6bを制御して主放電用電圧パルス 52を出力させる。実際の放電位置計測は、実施の形態 1と同様に主放電電流位置判定回路 15を用いればよい。

[0128] このような構成とすることで、放電位置判定回路 14, 15と、形状認識'補正回路 16 とは、高速仕様とする必要がなく比較的簡単な構成で真直精度向上させる形状補正を行うことができる。なお、図 14では、ダミーパルスとして予備放電パルスと逆極性のパルスを用いて、るが、ダミーパルスの極性に制限はな、。

[0129] 実施の形態 7.

図 15は、この発明の実施の形態 7によるワイヤ放電加工装置の動作を説明する波形図である。この実施の形態 7では、ダミーパルスではなぐ予備放電用電圧パルスを利用してダミーパルスを用いた実施の形態 6と同等の作用'効果を得る方法について説明する。

[0130] 図 15において、予備放電用電圧パルス 56は、 2回の予備放電用電圧パルスを印カロした場合を示している。つまり、最初に予備放電を検出しても主放電用電圧パルス 57を印加せず、 2回目に予備放電を検出したときに、放電位置計測 58を行って、主放電用電圧パルス 57を印加するように動作させ、必要なパルス幅の主放電電流パルス 59が流れるようにする。このような方式によっても、上述のダミーパルスと同様の効果を得ることができる。

[0131] 従来例で説明したように、通常、ワイヤ放電加工装置においては Z軸方向（ワイヤ進行方向）の放電状態を調整することはできな、。せヽぜ、ワイヤ進行方向に対して放電状態を調整する程度であり、その場合には Z軸方向は均一な電気条件 (加工状態 )となる。これに対して、この発明によれば、各実施の形態にて説明したように、放電位置を検出（若しくは予測）すると同時に、加工エネルギーを調整するので、 Z軸方向において電気条件を変えることができる。実施の形態 1〜7では主に真直精度向上のための利用方法について述べてきた力もちろんこの限りではない。

[0132] 以降に示す実施の形態 8〜10では、以上説明した実施の形態 1〜7に示した方法を使用した加工例（その 1〜その 3)について説明する。 [0133] 実施の形態 8.

図 16は、この発明の実施の形態 8として、被加工物の場所によって異なる加工方法を実施する加工例を説明する概念図である。この発明では、図 16に示すように、被加工物 3の一部分 61 (図 16では上方側の面)だけ面粗さを粗くし、別の一部分 62 ( 図 16では下方側の面）の面粗さは細力べすることができる。

[0134] 面粗さと放電 1回あたりの放電エネルギーとには相関があることが知られている。それを利用して、面を粗くしたい箇所 61は電荷量が大きくなるように設定し、面を細かくした、箇所 62は電荷量力 S小さくなるように設定する。このように面粗さを一部変化させることにより嵌合部品などにおいて新用途が期待できる。

[0135] このような加工は、 1stカットに留まるものではない。 2ndカット以降の面付け力卩ェにも応用は可能である。 1stカットでは通常の加工を行い、 2ndカットにて選択的に図 1 6での下方側の面だけを仕上げて、くことで、面粗さに差を付けることも可能である。

[0136] 実施の形態 9.

図 17は、この発明の実施の形態 9として、被加工物の一部だけを加工する場合の加工例を説明する概念図である。この発明では、図 17に示すように、被加工物の一部分だけを加工することができる。特に面付け加工において特定場所のみを掘り下げて加工することも可能となる。掘り下げ深さの上限は、加工箇所以外が短絡によつて加工を阻害する領域である。例えばワイヤテンションを緩めることで、ワイヤ電極 1 の径の 0. 01倍から 5倍程度までの掘り下げ力卩ェは可能と考えることができる。

[0137] 精度力卩ェには、精度を高めるためにワイヤ電極 1のテンションはある程度を強く設定することが必須条件とされてきたが、この発明の技術を用いれば、もはやワイヤテンシヨンの設定に制限はなくなる。一般的にワイヤ強度はワイヤ断面積に比例し、ワイヤテンションに反比例するので、ワイヤテンションを緩くすることで、ワイヤ耐カを増加させ、加工エネルギーをさらに強めるので、高速ィ匕を図ることも可能となる。

[0138] 実施の形態 10.

図 18は、この発明の実施の形態 10として、材質の異なる被加工物を複数重ねて同時に加工するときの加工例を説明する概念図である。この発明では、図 18に示すように、材質の異なる被加工物を複数重ねた場合にそれぞれを同時に加工することができる。図 18では、低抵抗材 64, 66の間に高抵抗材 65が挟まっている例が示されている。

[0139] 高抵抗材 65などの難力卩工材の加工では、例えば長ノルス低ピークな電流波形が最適加工条件となる場合がある。そして、通常の低抵抗材 64, 66では、逆に短パルス高ピークな電流波形が望ましい。これらが重ね合わさった図 18に示すような複合材を加工する場合に、従来では、どちらかがどちらかの条件に合わせて、あるいは両者とも最適条件からはずした状態で加工せざるを得な力つた。

[0140] これに対して、この発明では、図 18に示すような複合材でも、その板厚つまり材質の分かれ目が把握できていれば、すなわち、加工前の条件設定時に予めそれぞれの被加ェ物の板厚および適用する電流波形を制御装置 11が備える記憶装置に用意すれば、実施の形態 1〜7にて説明した方法を用い、その境界位置と放電位置（図中上下方向の Z軸上位置）とを比較することにより現在どの材質を加工しているかが判断できる。そして、高抵抗材 65を加工する放電位置と判断した場合には、加工用電源 6から長パルス低ピークの電流波形を印加してカ卩ェし、低抵抗材 64, 66を加工する放電位置と判断した場合には加工用電源 6から短パルス高ピークの電流波形を印加してカ卩ェする。このような力卩ェを行うことにより、異なる複数の材質素材を重ねて同時に加工する場合においてもそれぞれの材質に適した電流波形を選択して印加することができるので、高速且つ良質な加工を行うことができる。なお、電流波形の形状形成は、例えば電源電圧の操作や FETの並列動作数を変えるなどの方法で実現できる。

[0141] 実施の形態 11.

この実施の形態 11では、集中放電検出'回避技術をより高性能に行う方法に関し、この発明と従来例との優位差について説明する。従来例での集中放電検出は、特許文献 1を始めとして、主放電電流によって放電位置を計測するものであり、主たる加ェ電流印加前に放電位置を特定するという発想ではない。そのため、集中放電検出回路もまた複数回の放電が連続して略同一箇所に発生した場合にワイヤ電極の送り速度を速める、ワイヤテンションを弱める、加工エネルギーを絞る、放電休止期間を広げる、などの集中回避策若しくは断線防止策を講じるものである。つまり、最低限でも 2回の集中放電を検出して 3回目以降の放電制御を行うというものとなる。

[0142] これに対し、この発明では、主たる加工電流印加前に放電位置が判断できるので、その時点で集中放電力否かを判断することができる。これは、実施の形態 1に示すように予備放電用電圧パルスを用いて放電位置を計測してもよヽし、実施の形態 6〖こ示すようにダミーパルスを用いて放電位置を計測してもよい。また、実施の形態 5に示すように放電位置を予測するような場合であったとしても、放電位置の変化率が小さくなるような予兆を捉えることで集中放電を予測することも可能である。

[0143] いずれにせよ、この発明では、主放電電圧パルス印加の前に集中放電カゝ否かを判断し、集中放電、つまり同一箇所への放電と判断した場合には、加工エネルギーを当初予定していた投入量力減らすようにすることができるので、ワイヤ断線を防止し、生産性を向上させることができる。

[0144] 以上のように、この発明に力かるワイヤ放電カ卩ェ装置では、予備放電電流にて放電位置検出を行い、引き続き印加される主放電電流のエネルギーを調整する。回路内に形状判定回路を設け、主放電電流のエネルギー量を放電位置情報と共に蓄積し、その放電位置での最適主放電エネルギー量を算出しておく。予備放電電流にて放電位置が判断されると、形状判定回路力その位置情報における最適主放電工ネルギー量分だけ電源回路を動作させる。

[0145] また、放電位置は、主にワイヤ振動によりある規則性を有して移り変わることが考えられるので、この規則性を利用し次に放電する位置を推測する。具体的には、放電位置予測回路を設け、次の位置を予測して形状判定回路力算出されるエネルギー量分だけを加工する。主放電電流にて真の放電位置も計測し、放電位置予測回路の計算過程を修正することも併用する。

[0146] 集中放電検出回路への応用を図る場合は、予備放電電流を利用した放電位置判定手段を利用し、前回 (直前)の放電位置と同一箇所と判断した場合は、主放電電流のエネルギーを絞る、もしくは主放電電流の印加自体を停止することで集中放電によるワイヤ断線を防止する。

[0147] また、材質の異なる被加工物を複数重ねて加工する場合は、加工前の条件設定時に予めそれぞれの被加工物の板厚および適用する電流波形をプログラムして記憶装置に用意し、上記予備放電電流による放電位置判定や放電位置予測回路と連動して被加工物の材質を判断し、それぞれを最適加工条件にて加工するようにする。

[0148] 斯くして、この発明によれば、加工位置ごとに必要に応じてカ卩ェエネルギーを絞り込むことができるので、真直精度を高めることができる。そして、より積極的にワイヤの進行方向（Z軸方向）に任意の形状の加工を行うことができる。

[0149] また、放電位置予測回路を用いれば、主放電電流終了後から次の主放電電流印加までの時間の間に放電位置を予測し、必要カ卩ェエネルギーの選定を行うことができるので、回路部品を必要以上に高速なものに選定する必要がなぐ比較的安価な回路構成で設計することができる。

[0150] さらに、予備放電電流を利用して集中放電の判定を行えば、その 2発目における主放電電流を印加する前に集中放電であることが判断でき、それに基づき加工エネルギーを絞ることができるので、ワイヤ断線を防ぐことができる。あるいは、ワイヤが断線するまでの最大加工速度を上昇させることができるので、生産性を向上することができる。

[0151] カ卩えて、材質の異なる被加工物を複数重ねた場合でも、 Z軸方向の座標と各材質（被加工物）との対応関係を既知の状態にすることで、放電位置によって対応する材質を主放電電流印加前に判断することができ、それに基づきその材質に応じて最適加工条件を選定することができるので、同時力卩ェが可能となる。つまり、材質の異なる被加工物を複数重ねた場合でも、加工速度を向上することができ、生産性を向上することがでさる。

産業上の利用可能性

[0152] 以上のように、この発明に力かるワイヤ放電カ卩ェ装置およびワイヤ放電カ卩ェ方法は、真直性の向上を図り、 2回連続の集中放電によるワイヤ断線を防止し、材質の異なる被加工物を複数重ねた場合でも加工速度を落とさずに生産性を高めるのに有用である。

Claims

請求の範囲

[1] ワイヤ電極と被加工物との電極間に、少なくとも予備放電用電圧パルスと主放電用電圧パルスとをこの順に印加してパルス状の放電を発生させる放電発生制御手段と、前記電極間に流れる放電電流を複数の通電経路にて測定する電流測定手段と、前記複数の電流測定手段の測定結果から放電位置を求める場合に少なくとも 2回目の前記予備放電用電圧パルスの印加時において放電位置を判定する放電位置判定手段とを備えるワイヤ放電加工装置において、

前記予備放電用電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置、または直前の前記主放電用電圧パルスなど力算出した過去に放電した放電位置から予測した放電位置、或いは前記予備放電用電圧パルスの印加前に発生する電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置のうちのいずれか一つの放電位置を前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置とし、必要に応じて、前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置と当該主放電用電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置とを比較し、次回に行う当該主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置の判定に反映することを行い、その判定した放電位置に基づき当該主放電用電圧パルスのパルス幅または電圧値を調整することでカ卩ェエネルギーを調整し、その調整結果を前記放電発生制御手段に与えて反映させる加工エネルギー調整手段、を備えて、ることを特徴とするワイヤ放電加工装置。

[2] 前記加工エネルギー調整手段は、前記予備放電用電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置、または直前の前記主放電用電圧パルスなどカゝら算出した過去に放電した放電位置カゝら予測した放電位置、或いは前記予備放電用電圧パルスの印加前に発生する電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置のうちのいずれか一つの放電位置を前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置とし、必要に応じて、前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置と当該主放電用電圧パルスの印加時にぉ、て前記放電位置判定手段が求めた放電位置とを比較し、次回に行う当該主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置の判定に反映することを行、、その判定した放電位置が前回判定した放電位置と略一致した場合には、今回印加する前記主放電用電圧パルスによる加工エネルギーを当初予定していたカ卩ェエネルギーよりも小さく調整することを当該主放電用電圧パルスのパルス幅または電圧値を調整することで実現し、その調整結果を前記放電発生制御手段に与えて反映させることを特徴とする請求項 1に記載のワイヤ放電加工装置。

[3] 前記加工エネルギー調整手段は、前記被加工物が異なる材質の材料を複数個重ねたものである場合に、前記予備放電用電圧パルスの印加時にぉ、て前記放電位置判定手段が求めた放電位置、または直前の前記主放電用電圧パルスなど力ゝら算出した過去に放電した放電位置から予測した放電位置、或いは前記予備放電用電圧パルスの印加前に発生する電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置のうちのいずれか一つの放電位置を前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置とし、必要に応じて、前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置と当該主放電用電圧パルスの印加時にぉヽて前記放電位置判定手段が求めた放電位置とを比較し、次回に行う当該主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置の判定に反映することを行、、その判定した放電位置に印加する前記主放電電圧パルスの波形を前記被加工物の材質ごとに決定し、その決定結果を前記放電発生制御手段に与えて反映させることを特徴とする請求項 1に記載のワイヤ放電加工装置。

[4] 前記加工エネルギー調整手段は、前記主放電用電圧パルスを出力した前記放電発生制御手段に主放電用電圧パルス停止信号を与えることにより、前記主放電用電圧パルスのパルス幅の調整を行うことを特徴とする請求項 1に記載のワイヤ放電カロェ装置。

[5] 前記加工エネルギー調整手段は、前記予備放電用電圧パルス及び前記主放電用電圧パルスが印加されない休止期間の調整を含み前記主放電用電圧パルスの印加時間間隔の調整によって放電周波数を制御し加工エネルギーを調整することを特徴とする請求項 1に記載のワイヤ放電加工装置。

[6] 前記放電発生制御手段は、前記予備放電用電圧パルスによる放電後も同極性の放電を持続させることで前記主放電用電圧パルスの印加時期を遅延させる機構として、前記予備放電用電圧パルスと前記主放電用電圧パルスとの間で、前記予備放電用電圧パルスと同極性で所定パルス幅を有する延長放電用電圧パルスを印加する延長放電回路を備えて、ることを特徴とする請求項 1に記載のワイヤ放電加工装置。

[7] 前記放電発生制御手段は、前記予備放電用電圧パルスによる放電後も逆極性の放電を持続させることで前記主放電用電圧パルスの印加時期を遅延させる機構として、前記電極間に、前記予備放電用電圧パルスによる放電電流に引き続いて逆極性の放電電流を所定期間供給する延長放電回路を備えていることを特徴とする請求項 1に記載のワイヤ放電加工装置。

[8] ワイヤ電極と被加工物との電極間に、少なくとも予備放電用電圧パルスと主放電用電圧パルスとをこの順に印加してパルス状の放電を発生させる放電発生制御手段と、前記電極間に流れる放電電流を複数の通電経路にて測定する電流測定手段と、前記複数の電流測定手段の測定結果から放電位置を求める放電位置判定手段とを備えるワイヤ放電加工装置にぉ、て、

1stカット時と 2ndカット時との少なくとも前記 1stカット時において、前記予備放電用電圧パルスと前記主放電用電圧パルスとの一方または双方の印加時に前記放電位置判定手段が求めた Z座標上の放電位置ごとに、その放電位置に印加される前記主放電用電圧パルスによる X, Y座標上の加工エネルギーを蓄積し、蓄積した X, Y座標における累積加工エネルギーに基づき現在の加工形状を予測する形状予測手段と、

2ndカット時以降において、または前記形状予測手段の対象に当該 2ndカット時が含まれている場合は 3rdカット時以降において、投入する前記予備放電用電圧パルスによる加工エネルギーを前記形状予測手段が予測した加工形状に応じて調整し、その調整結果を前記放電発生制御手段に与えて反映させる加工エネルギー調整手段と、

を備えて、ることを特徴とするワイヤ放電加工装置。

[9] 前記加工エネルギー調整手段は、前記予備放電用電圧パルスを出力する予備放電用電源の出力電圧を調整することを特徴とする請求項 8に記載のワイヤ放電加工装置。

[10] 前記加工エネルギー調整手段は、前記予備放電用電圧パルスを出力する予備放電用電源と前記電極間との間に設けた抵抗器の抵抗値を調整することを特徴とする請求項 8に記載のワイヤ放電加工装置。

[11] ワイヤ電極と被加工物との電極間に、少なくとも予備放電用電圧パルスと主放電用電圧パルスとをこの順に印加してパルス状の放電を発生させる放電発生制御手段と、前記電極間に流れる放電電流を複数の通電経路にて測定する電流測定手段と、前記複数の電流測定手段の測定結果から放電位置を求める放電位置判定手段とを備えるワイヤ放電加工装置にぉ、て、

前記被加工物が異なる材質の材料を複数個重ねたものである場合に、各材質の境界位置座標および適用する電流波形を記憶手段に設定する工程と、

前記主放電電圧パルスの印加前に放電位置を判定する工程と、

前記記憶手段を参照して、前記判定した放電位置に印加する前記主放電電圧パルスの波形を前記被加工物の材質ごとに決定し、その決定結果を前記放電発生制御手段に与えて反映させる工程と、

を含むことを特徴とするワイヤ放電加工方法。

[12] 前記主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置は、前記予備放電用電圧パルスの印加時にぉ、て前記放電位置判定手段が求めた放電位置であり、必要に応じて、前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置と当該主放電用電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置とを比較し、次回に行う当該主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置の判定に反映したものであることを特徴とする請求項 11に記載のワイヤ放電加工方法。

[13] 前記主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置は、直前の前記主放電用電圧パルスなどカゝら算出した過去に放電した放電位置カゝら予測した放電位置であり、必要に応じて、前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置と当該主放電用電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置とを比較し、次回に行う当該主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置の判定に反映したものであることを特徴とする請求項 11に記載のワイヤ放電加工方法。前記主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置は、前記予備放電用電圧パルスの印加前に発生する電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置であり、必要に応じて、前記主放電用電圧パルスの印加前に判定した放電位置と当該主放電用電圧パルスの印加時において前記放電位置判定手段が求めた放電位置とを比較し、次回に行う当該主放電用電圧パルスの印加前に判定する放電位置の判定に反映したものであることを特徴とする請求項 11に記載のヮィャ放電加工方法。