專利名稱：放電加工機(jī)用電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將加工用電壓以交替地切換其極性的方式施加到由相向配置的 電線電極和被加工物構(gòu)成的電極間的放電加工機(jī)用電源裝置，特別是涉及一種在精加工中 使用的放電加工機(jī)用電源裝置。
背景技術(shù)：
電線放電加工裝置是利用在由相向配置的電線電極和被加工物構(gòu)成的電極間產(chǎn) 生的電弧放電來(lái)進(jìn)行被加工物的加工的裝置。在該電線放電加工裝置中，從使用比較大的 加工電流(例如，脈寬為幾十微妙程度)的粗加工條件，逐漸地減小加工電流，最終利用電 流脈寬成為幾十納秒程度的精加工條件來(lái)提高面粗糙度。因此，在電線放電加工裝置中，以 能夠切換的方式具備可供給與從粗加工條件至精加工條件的各種加工條件對(duì)應(yīng)的加工電 流的多個(gè)電源裝置(放電加工機(jī)用電源裝置)。在精加工中，為了提高被加工物的面粗糙度，加工用電壓一般使用MHz數(shù)量級(jí)的 高頻電壓，使用能夠通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的正弦波電壓。以往，提出了提高被加工物的面粗糙度的各種放電加工機(jī)用電源裝置(例如，專 利文獻(xiàn)1 3等)。如果使用專利文獻(xiàn)1的圖1所示的符號(hào)來(lái)表示，則專利文獻(xiàn)1中示出的放電加工 機(jī)用電源裝置具備直流電源VI、開關(guān)元件Sl以及開關(guān)元件S2，其中，該開關(guān)元件Sl的一端 通過線路電感LINE (電抗器)連接到直流電源Vl的正極端，并且連接到電極間GAP的一端， 開關(guān)元件S2的一端與該開關(guān)元件Sl的另一端一起連接到直流電源Vl的負(fù)極端，另一端連 接到電極間GAP的另一端。在該結(jié)構(gòu)中，通過使開關(guān)元件Sl進(jìn)行開閉動(dòng)作，由此產(chǎn)生升高了的電壓。此時(shí)，通 過將開關(guān)元件S2保持為斷開動(dòng)作狀態(tài)，升高了的電壓對(duì)開關(guān)元件S2中存在的寄生電容Cf 和極間GAP進(jìn)行充電。通過此時(shí)流過極間GAP的浪涌狀的短脈沖電流，能夠期待面粗糙度 的提高。另外，流過極間GAP的電流被寄生電容Cf所限制。在規(guī)定的電流流過極間GAP之 后，通過使開關(guān)元件S2接通動(dòng)作，消耗儲(chǔ)存在寄生電容Cf中的電荷，回到初始狀態(tài)。也可 以與開關(guān)元件S2并聯(lián)地設(shè)置電容器。此外，在專利文獻(xiàn)2中示出了具備高頻電源的放電加工機(jī)用電源裝置，該高頻電 源具有由電極間的寄生電容和電感所決定的諧振頻率。由于利用諧振，因此電極間產(chǎn)生的 電壓不是兩極性脈沖電壓，而是正弦波電壓。另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了以下技術(shù)利用正極性脈沖和負(fù)極性脈沖來(lái)改變加 工電流的電平，由此能夠得到良好的面粗糙度。認(rèn)為之所以能夠得到良好的面粗糙度，是因 為在施加正極性脈沖時(shí)以及在施加負(fù)極性脈沖時(shí)，電極間的放電狀態(tài)發(fā)生變化。專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-3^498號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平5-177435號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本專利第3361057號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在此，考慮利用專利文獻(xiàn)1所記載的電路結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行高頻動(dòng)作的情況。在專利文 獻(xiàn)1中，只是為了進(jìn)行斬波控制而利用電抗器，但是可以推測(cè)出通過進(jìn)行高頻動(dòng)作而使電 抗器與開關(guān)元件S2所具有的寄生電容進(jìn)行諧振動(dòng)作。此時(shí)，通過開關(guān)元件Sl的接通、斷 開動(dòng)作而產(chǎn)生浪涌狀的電壓，因此認(rèn)為電極間不像專利文獻(xiàn)2所記載那樣被施加正弦波電 壓，而是被施加雖說是諧振動(dòng)作但也伴隨有振蕩成分的變形的波形形狀的電壓。即，基本上 向電極間施加如專利文獻(xiàn)3所記載那樣的正負(fù)非對(duì)稱的電壓脈沖?？梢哉J(rèn)為這對(duì)于面粗糙 度提高是有效的。但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的電路結(jié)構(gòu)中，諧振電流經(jīng)由直流電源Vl而流動(dòng)，因此 存在以下問題⑴導(dǎo)致直流電源的不穩(wěn)定動(dòng)作；以及⑵諧振電流由于直流電源的內(nèi)部阻 抗而產(chǎn)生損失。下面，具體地進(jìn)行說明。(1)直流電源的不穩(wěn)定性動(dòng)作一般來(lái)說直流電源被控制成保持恒定電壓。如果直流電源介入到諧振電流的環(huán)路 中，則直流電源自身也有可能進(jìn)行振蕩而缺乏穩(wěn)定性。電極間的狀態(tài)不一定始終恒定，如從 非放電狀態(tài)(阻抗值幾十k Ω 幾ΜΩ)到放電狀態(tài)(阻抗值幾πιΩ 幾Ω)、短路狀態(tài) (阻抗值幾ηΩ 幾πιΩ)那樣較大地發(fā)生變動(dòng)。特別是非放電狀態(tài)下的電極間的狀態(tài)， 與其說是電阻體，不如認(rèn)為是具有極間電容的電容器。在此，在直流電源所產(chǎn)生的振蕩與電 極間所形成的電容器不匹配的情況下，極間電壓變動(dòng)至所需以上，容易成為不穩(wěn)定的加工。 或者，容易不必要地使面粗糙度變差。(2)內(nèi)部阻抗所致的損失在直流電源的內(nèi)部存在阻抗。通過構(gòu)成為使諧振電流流過直流電源的內(nèi)部，由此 會(huì)產(chǎn)生很多損失。另外，直流電源的內(nèi)部電感成分也成為諧振常數(shù)的一部分，因此由于直流 電源的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)發(fā)生變化而導(dǎo)致諧振失調(diào)，因此不會(huì)向電極間流過所期望的諧振電流。因 此，難以獲得穩(wěn)定的加工。本發(fā)明是鑒于所述情況而完成的，目的在于得到一種放電加工機(jī)用電源裝置，在 由直流電源、開關(guān)元件以及電抗器構(gòu)成的情況下，能夠消除直流電源的不穩(wěn)定動(dòng)作和內(nèi)部 阻抗所致的損失，穩(wěn)定地進(jìn)行面粗糙度高的精加工。為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明的放電加工機(jī)用電源裝置向由電極和被加工物構(gòu)成的 電極間施加脈沖電壓，該放電加工機(jī)用電源裝置的特征在于，具備直流電源；電容器，與 所述電極間串聯(lián)連接；電抗器，與所述電極間和所述電容器的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，并且該電 抗器的一端與所述直流電源的一端連接；以及開關(guān)元件，該開關(guān)元件的一端與所述直流電 源的另一端連接，該開關(guān)元件的另一端與所述電抗器的另一端連接。根據(jù)本發(fā)明，起到如下效果在由直流電源、開關(guān)元件以及電抗器構(gòu)成的情況下， 能夠消除直流電源的不穩(wěn)定動(dòng)作和內(nèi)部阻抗所致的損失，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行面粗糙度高的精 加工。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示向圖1所示的開關(guān)元件的控制信號(hào)波形的一例和此時(shí)向電極間施加的 電壓波形的圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是表示向圖3所示的開關(guān)元件的控制信號(hào)波形的一例和此時(shí)向電極間施加的 電壓波形的圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖6是表示向圖5所示的多個(gè)開關(guān)元件的控制信號(hào)波形的一例和此時(shí)向電極間施 加的電壓波形的圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖9是說明將圖8所示的放電加工機(jī)用電源裝置應(yīng)用于電線放電加工裝置時(shí)的結(jié) 構(gòu)例的圖。圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。附圖標(biāo)記說明la、lb、lC、ld、le、lf 放電加工機(jī)用電源裝置；2 電線電極；3 被加工物；Vl 直 流電源；SW1、SW2、SW3、SW4 開關(guān)元件；Ll 電抗器；Cl、C2、Cll、C21、C22 電容器；Lx 寄生 電感；Ly 電抗器(電感性負(fù)載)；Cy 電容器(電容性負(fù)載)；Tl 變壓器。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的實(shí)施方式。此 外，本發(fā)明并不被該實(shí)施方式所限定。實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖 1中，放電加工機(jī)用電源裝置Ia是如下的電源裝置將適合精加工條件的加工用電壓，以切 換其極性的方式交替地施加到由相向配置的電線電極2和被加工物3構(gòu)成的電極間，使電 極間產(chǎn)生被加工物3的精加工所需的電弧放電。放電加工機(jī)用電源裝置Ia和電極間通過電源線纜進(jìn)行連接。在電極間的附近、 特別是在將放電加工機(jī)用電源裝置Ia與電極間進(jìn)行連接的電源線纜中存在不少的寄生電 感。圖1所示的Lx表示該寄生電感。在圖1中，雖然僅示出了存在于被加工物3側(cè)的寄生 電感，但是在電線電極2側(cè)也同樣存在寄生電感。放電加工機(jī)用電源裝置Ia包括直流電源VI、開關(guān)元件SWl、電抗器Ll以及電容器 Cl。在圖1所示的例子中，開關(guān)元件SWl是FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，作為一端的漏極端子 連接到直流電源Vl的例如正極端，作為另一端的源極端子與電抗器Ll的一端一起連接到 例如電線電極2。從未圖示的控制電路向開關(guān)元件SWl的柵極端子提供成為MHz數(shù)量級(jí)的 開關(guān)頻率的控制信號(hào)。電抗器Ll在MHz數(shù)量級(jí)的頻率下具有與電極間的寄生電容成為諧振狀態(tài)的電感 值。電抗器Ll的另一端在圖1所示的例子中連接到直流電源Vl的負(fù)極端，還連接到被加 工物3。
電容器Cl被選定為與寄生電感Lx成為諧振狀態(tài)那樣的電容值。在圖1所示的例 子中，電容器Cl存在于電抗器Ll的另一端與被加工物3的連接路徑，但是也可以存在于電 抗器Ll的一端與電線電極2的連接路徑?？傊?，由電容器Cl和寄生電感Lx構(gòu)成的串聯(lián)諧 振電路串聯(lián)連接到電極間。此外，電容器Cl未必是所謂的電容器的形態(tài)。例如也可以利用同軸線纜的中心導(dǎo) 體與外皮導(dǎo)體之間的電容，另外還可以使用陶瓷基板等絕緣物(電介體)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的 電容值。接著，參照?qǐng)D2來(lái)說明動(dòng)作。圖2是表示向圖1所示的開關(guān)元件的控制信號(hào)波形 的一例和此時(shí)向電極間施加的電壓波形的圖。如圖2所示，從未圖示的控制電路向開關(guān)元件SWl的柵極端子，輸入接通時(shí)間寬度 為期間tl且斷開時(shí)間寬度為期間si的控制信號(hào)。開關(guān)元件SWl按照該控制模式，進(jìn)行MHz 數(shù)量級(jí)的高頻下的開閉動(dòng)作。于是，通過如后所述的電抗器Ll與電容器Cl的作用，向電極 間施加如圖2所示的Vg那樣的具有正負(fù)非對(duì)稱的波形的高頻電壓。在開關(guān)元件SWl處于接通動(dòng)作狀態(tài)的期間tl，電流從直流電源Vl流向電抗器Li。 在開關(guān)元件SWl進(jìn)行了斷開動(dòng)作的瞬間，儲(chǔ)存在電抗器Ll中的能量被輸出到電極間。此時(shí)，在將開關(guān)元件SWl的開閉動(dòng)作頻率例如設(shè)為5MHz以上的高頻的情況下，電 抗器Ll與電極間的寄生電容之間成為諧振狀態(tài)，能夠向電極間施加穩(wěn)定的連續(xù)脈沖。在此，為了提高被加工物3的面粗糙度，需要使電流脈沖變短。但是，在開關(guān)元件 Sffl進(jìn)行了斷開動(dòng)作的瞬間在電抗器Ll中產(chǎn)生的急劇的脈沖由于電極間的寄生電容、電源 線纜中存在的寄生電感Lx而導(dǎo)致上升變得遲緩，因此難以將電流脈沖形狀進(jìn)行短脈沖化。因此，關(guān)于電容器Cl，以與寄生電感Lx成為諧振狀態(tài)的方式選定常數(shù)，以相對(duì)于 電極間成為串聯(lián)連接的方式插入電容器Cl。如果電容器Cl與寄生電感Lx成為串聯(lián)諧振狀 態(tài)，則由電抗器Ll中產(chǎn)生的能量引起的諧振電流不會(huì)受到寄生電感Lx的影響，而能夠理想 地供給給電極間。由此，實(shí)現(xiàn)流過電極間的電流脈沖的短脈沖化。由于該諧振電流不經(jīng)由直流電源Vl而在電極間與電抗器Ll之間流過，因此不會(huì) 因直流電源Vl所具有的內(nèi)部阻抗而產(chǎn)生損失。而且，該諧振電流也不會(huì)對(duì)直流電源Vl帶 來(lái)影響。由此，能夠向電極間提供穩(wěn)定的高頻脈沖，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行面粗糙度高的加工。在此，說明電容器Cl的存在意義。電感Lx是寄生電感，可以認(rèn)為至少相對(duì)于電抗 器Ll來(lái)說是非常小的電感。假設(shè)如果不將還具有阻斷直流成分的功能的電容器Cl插入到 系統(tǒng)，則直流電源Vl的電流在開關(guān)元件SWl開始進(jìn)行接通動(dòng)作的瞬間流入電極間。根據(jù)向 電極間施加的施加電壓的值而在此處進(jìn)行放電。此時(shí)的放電電流由于沒有電阻的介入(不 存在電流限制電阻)，因此變得非常大。由此，面粗糙度變差?；蛘撸陔姌O間處于短路狀態(tài)的情況下，流過短路電流。當(dāng) 設(shè)計(jì)值以上的電流流過開關(guān)元件SWl的情況下，也有可能破壞開關(guān)元件SWl自身。反過來(lái) 說，作為開關(guān)元件SW1，需要選定可保證短路電流的大電流元件，因此容易使電路成為復(fù)雜 且昂貴的電路。與此相對(duì)，如圖1所示，如果將電容器Cl串聯(lián)地插入到系統(tǒng)，則電源電流對(duì)電容器 Cl進(jìn)行充電而結(jié)束，因此極間電壓不會(huì)不必要地上升，短路電流也不會(huì)持續(xù)流動(dòng)。并且，通 過該電容器Cl，電極間平均保持為0V。
然而，如圖2所示，向電極間施加的電壓的正負(fù)未必是對(duì)稱的。也就是說，雖然電 流波形的面積(電荷量)是正負(fù)對(duì)稱的，但是峰值電流是根據(jù)形成浪涌脈沖的電抗器Li、開 關(guān)元件SWl的接通、斷開定時(shí)等而決定的，因此如圖2所示得到變形的波形。此時(shí)，通過以 使電線電極2的峰值電流高于被加工物3的方式設(shè)定施加電壓的極性，可期待提高面粗糙度。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式1，關(guān)于通過因電極間的寄生電容與電抗器引起的諧振 而產(chǎn)生的諧振電流，不會(huì)流到直流電源，通過使電容性負(fù)載(電容器Cl或者同軸線纜或絕 緣物)與寄生電感成為諧振狀態(tài)，從而能夠理想地流到電極間。也就是說，電抗器中產(chǎn)生的諧振電流不會(huì)經(jīng)由直流電源而流動(dòng)，因此直流電源也 不會(huì)變得不穩(wěn)定，向電極間供給的諧振電流也不會(huì)由于直流電源的內(nèi)部電阻而產(chǎn)生損失。 并且，向電極間施加正負(fù)非對(duì)稱的高頻電壓，可以實(shí)現(xiàn)電流脈沖的短脈沖化，因此能夠穩(wěn)定 地進(jìn)行面粗糙度高的精加工。實(shí)施方式2.圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。此外， 在圖3中，對(duì)與圖1(實(shí)施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或者等同的結(jié)構(gòu)要素附加了相同的 附圖標(biāo)記。在此，以與本實(shí)施方式2有關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。如圖3所示，本實(shí)施方式2的放電加工機(jī)用電源裝置Ib在圖1(實(shí)施方式1)所示 的結(jié)構(gòu)中，與電極間并聯(lián)地連接有作為電容性負(fù)載的電容器Cy與作為電感性負(fù)載的電抗 器Ly的串聯(lián)電路。該串聯(lián)電路是與電極間的寄生電容進(jìn)行諧振的電路。此外，電容器Cy未必是所謂的電容器的形態(tài)，也可以是該放電加工機(jī)用電源裝置 Ib以外的電源裝置、即是例如粗加工用的電源裝置等結(jié)束了向電極間的電壓施加的電源裝 置。另外，電抗器Ly也未必是所謂的電抗器的形態(tài)，也可以是例如電源線纜所具有的寄生 電感。接著，參照?qǐng)D4說明動(dòng)作。圖4是表示向圖3所示的開關(guān)元件的控制信號(hào)波形的 一例和此時(shí)向電極間施加的電壓波形的圖。與圖2的不同點(diǎn)在于，向電極間施加的施加電 壓Vg的頻率以兩倍的頻率進(jìn)行變化。此外，這只是一例，并不限定于此。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，除了電極間的寄生電容與電抗器Ll的諧振以外，電極間的 寄生電容與電抗器Ly及電容器Cy的串聯(lián)電路所形成的并聯(lián)電路也會(huì)產(chǎn)生諧振。因而，如 果適當(dāng)?shù)剡x定電抗器Ly和電容器Cy，則如圖4所示能夠向電極間施加以開關(guān)元件SWl的動(dòng) 作頻率(開關(guān)頻率)以上的頻率進(jìn)行變化的電壓Vg。在這種情況下，向電極間施加的施加 電壓Vg的頻率只要是開關(guān)元件SWl的動(dòng)作頻率的整數(shù)倍，就可以進(jìn)行穩(wěn)定的電壓施加。在此，在這種整數(shù)倍的諧振狀態(tài)下，特別是在諧振電流流過直流電源Vl時(shí)，因直 流電源Vl的內(nèi)部阻抗所致的損失而導(dǎo)致衰減變得顯著，因此產(chǎn)生如下情況在期間tl產(chǎn)生 的電壓波形與在期間Sl產(chǎn)生的電壓波形的峰值大不相同。對(duì)此，如果是電抗器Ll與電極間并聯(lián)、并與電極間串聯(lián)地介入有電容器Cl的本實(shí) 施方式的結(jié)構(gòu)，則諧振電流不通過直流電源VI，因此在期間tl產(chǎn)生的電壓波形與在期間Sl 產(chǎn)生的電壓波形的峰值的差較小，能夠以大致恒定電壓的形式施加極間電壓Vg，能夠穩(wěn)定 地進(jìn)行面粗糙度高的精加工。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式2，由于進(jìn)一步將諧振電路連接到電極間，因此能夠向電極間施加以開關(guān)元件的開關(guān)頻率以上的頻率(整數(shù)倍的頻率)進(jìn)行變化的正負(fù)非對(duì)稱的 高頻電壓，能夠與實(shí)施方式1相比進(jìn)一步提高面粗糙度。實(shí)施方式3.圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。此外， 在圖5中，對(duì)與圖1(實(shí)施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或者等同的結(jié)構(gòu)要素附加了相同的 附圖標(biāo)記。在此，以與本實(shí)施方式3有關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。在實(shí)施方式1、2中，示出了使用一個(gè)開關(guān)元件向電極間施加MHz數(shù)量級(jí)的高頻電 壓的情況，但是利用一個(gè)開關(guān)元件很難將向電極間施加的電壓的頻率提高至幾MHz 幾十 MHz數(shù)量級(jí)，因此在本實(shí)施方式3中，示出使用并聯(lián)連接的多個(gè)開關(guān)元件向電極間施加幾 MHz 幾十MHz數(shù)量級(jí)的高頻電壓的情況的結(jié)構(gòu)例。如圖5所示，關(guān)于本實(shí)施方式3的放電加工機(jī)用電源裝置lc，在圖1 (實(shí)施方式1) 所示的結(jié)構(gòu)中對(duì)開關(guān)元件SWl并聯(lián)設(shè)置有例如三個(gè)開關(guān)元件SW2、Sff3, SW4。根據(jù)電極間的寄生電容與電抗器Ll的諧振而流入電極間的諧振電流、和直流電 源Vl是獨(dú)立的，這對(duì)于加工的穩(wěn)定性很重要，但是認(rèn)為當(dāng)諧振電壓為電源電壓以上的情況 下向直流電源Vl再生電流。因此，在圖5中，為了進(jìn)一步提高直流電源Vl的獨(dú)立性，而在 直流電源Vl的正極端與四個(gè)開關(guān)元件SW1、SW2、SW3、SW4的各漏極端子之間設(shè)置了逆流阻 止用的二極管Dl、D2、D3、D4。在圖1、圖3中省略了圖示和說明，但是根據(jù)同樣的宗旨，同 樣優(yōu)選設(shè)置逆流阻止用的二極管。接著，參照?qǐng)D6說明動(dòng)作。圖6是表示向圖5所示的多個(gè)開關(guān)元件的控制信號(hào)波 形的一例和此時(shí)向電極間施加的電壓波形的圖。如圖6所示，通過使四個(gè)開關(guān)元件SWl SW4循環(huán)地依次進(jìn)行動(dòng)作，雖然降低了四 個(gè)開關(guān)元件SWl SW4各自的動(dòng)作頻率，但是能夠增加流向電抗器Ll的諧振電流的合成頻率。此時(shí)，四個(gè)開關(guān)元件SWl SW4即使全部選定為相同的種類，也能容易想到在特性 方面微妙地會(huì)存在偏差?；蛘?，由于布線模式各不相同，輸出脈沖也會(huì)微妙地產(chǎn)生偏差。因此，在本實(shí)施方式3中，為了校正該偏差而使開關(guān)模式不同。具體地說，例如考 慮如下情況與開關(guān)元件SW1、Sff2, SW4相比，開關(guān)元件SW3容易使電流流過或者開關(guān)速度 較快。在該情形下，為了使向電抗器Ll中的儲(chǔ)存能量相等，只要使期間t3中的接通時(shí)間寬 度比期間tl、t2、t4中的接通時(shí)間寬度短即可。由此，電抗器Ll的能量在進(jìn)行各開關(guān)動(dòng)作時(shí)變得均勻，因此對(duì)于極間電壓也能夠 降低偏差，能夠得到穩(wěn)定的加工性。同樣地，在由于布線微妙地有差異而導(dǎo)致振動(dòng)周期針對(duì) 每個(gè)元件有差異的情況下，只要調(diào)整開關(guān)元件SW1、SW2、SW4的斷開時(shí)間寬度即期間sl、s2、 s4的開始定時(shí)即可。這些選定是分別獨(dú)立的。只要根據(jù)需要將接通時(shí)間的開始定時(shí)向前后進(jìn)行移動(dòng)的 同時(shí)，將斷開時(shí)間的開始定時(shí)向前后進(jìn)行移動(dòng)即可。由此，能夠?qū)O間電壓Vg設(shè)為具有穩(wěn) 定的周期、電壓值的脈沖電壓。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式3，能夠使電抗器的間斷頻率(chopper frequency)增 加至開關(guān)元件的動(dòng)作頻率以上，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電極間的進(jìn)一步的高頻化，與實(shí)施方式2相 比能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)面粗糙度的提高。
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實(shí)施方式4.圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。此外， 在圖7中，對(duì)與圖1(實(shí)施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或者等同的結(jié)構(gòu)要素附加了相同的 附圖標(biāo)記。在此，以與本實(shí)施方式4有關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。如圖7所示，在本實(shí)施方式4的放電加工機(jī)用電源裝置Id中，在圖1 (實(shí)施方式1) 所示的結(jié)構(gòu)中代替電抗器Ll而設(shè)置有變壓器Tl。S卩，變壓器Tl的初級(jí)側(cè)的一端經(jīng)由開關(guān) 元件SWl而連接到直流電源Vl的正極端，另一端連接到直流電源的負(fù)極端。另外，變壓器 Tl的次級(jí)側(cè)的一端連接到電線電極2，另一端經(jīng)由電容器Cl而連接到被加工物3。變壓器Tl與電抗器Ll同樣地，與電極間的寄生電容一起構(gòu)成諧振電路。通過改 變變壓器Tl的初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)的匝數(shù)比并降低初級(jí)側(cè)的匝數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)直流電源Vl的低 電壓化。如實(shí)施方式1 3所述那樣，根據(jù)電極間的寄生電容與變壓器Tl的電感成分的諧 振常數(shù)，來(lái)選定變壓器Tl的次級(jí)側(cè)的匝數(shù)。開關(guān)元件SWl的動(dòng)作與實(shí)施方式1相同。通過使用變壓器Tl，能夠隔絕直流電源 VI，因此諧振電路與直流電源Vl之間的獨(dú)立性提高。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，變壓器Tl的電感與電極間的寄生電容的諧振電路中產(chǎn)生的諧振電 流不會(huì)影響直流電源VI，相反地，直流電源Vl也不會(huì)由于諧振電流而受到影響，因此能夠 穩(wěn)定地進(jìn)行面粗糙度高的精加工。此時(shí)，當(dāng)考慮沒有漏磁通等的理想狀態(tài)時(shí)，從電極間看到的等效電路與圖1相同。 也就是說，可以獲得與實(shí)施方式1相同的效果。在專利文獻(xiàn)2中，通過使用交流電源產(chǎn)生諧 振從而向電極間施加正弦波電壓，但是在本實(shí)施方式4中，由于向電極間施加正負(fù)非對(duì)稱 的脈沖電壓，因此與專利文獻(xiàn)2相比提高了面粗糙度。此外，在本實(shí)施方式4中，示出了應(yīng)用于實(shí)施方式1的應(yīng)用例，但是也能夠同樣地 應(yīng)用于實(shí)施方式2。另外，也可以代替開關(guān)元件SWl而如實(shí)施方式3所示那樣使用并聯(lián)連接的多個(gè)開 關(guān)元件。而且，也可以如實(shí)施方式3所說明那樣，在圖7中向直流電源Vl的正極端與開關(guān) 元件SWl的漏極端子之間插入逆流阻止用的二極管。實(shí)施方式5.圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。此外， 在圖8中，對(duì)與圖1 (實(shí)施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或者等同的結(jié)構(gòu)要素附加了相同的 附圖標(biāo)記。在此，以與實(shí)施方式5有關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。如圖8所示，在本實(shí)施方式5的放電加工機(jī)用電源裝置Ie中，在圖1(實(shí)施方式1) 所示的結(jié)構(gòu)中，在電線電極2側(cè)還追加插入了電容器C2。由于在電極間附近存在寄生阻抗(未圖示)，因此有可能妨礙電抗器Ll與電極間 的諧振。在實(shí)施方式1 4中，說明了利用電容器Cl使該寄生阻抗的電感成分(寄生電感 Lx)變得無(wú)效的情形。但是，實(shí)際上在并聯(lián)路徑中存在寄生電容(未圖示)，因此認(rèn)為在該 寄生電容與寄生電感Lx之間引起諧振。因此，在本實(shí)施方式5中，通過向直流電源Vl與電 極間之間的多處串聯(lián)地插入電容器，從而能夠阻斷與寄生電容的諧振。關(guān)于向電抗器Ll與電極間之間插入的電容值，理想的是可以作為電容器Cl、C2的 合成電容值來(lái)求出。因而，電容器Cl、C2的各電容值可以是任意的值，但是在所述寄生電容以及寄生電感Lx并聯(lián)地存在于并聯(lián)路徑的某處的情況下，通過使向電極間的一側(cè)的路 徑插入的電容器Cl與向電極間的另一側(cè)的路徑插入的電容器C2的各電容值不同來(lái)進(jìn)行調(diào) 整，由此能夠使施加到電極間的電壓波形變得更理想。接著，參照?qǐng)D9說明具體的應(yīng)用例。圖9是說明將圖8所示的放電加工機(jī)用電源 裝置應(yīng)用于電線放電加工裝置時(shí)的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖9所示，在電線放電加工裝置中，從上下兩處通過上部饋電線4和下部饋電線 5向電線電極2供給加工電流。在這種情況下，不清楚所述寄生阻抗(未圖示)是如何存在 的，還認(rèn)為從上部饋電線4供給的電壓脈沖與從下部饋電線供給的電壓脈沖互不相同。在 這種情況下，有可能發(fā)生施加電壓下降等問題。因此，通過在兩個(gè)饋電點(diǎn)附近串聯(lián)地插入與電容器C2相對(duì)應(yīng)的電容器C21、C22來(lái) 調(diào)整波形，能夠作成最佳的高頻波形。另外，通過在被加工物3側(cè)也插入與電容器Cl相對(duì) 應(yīng)的電容器C11，能夠作成最佳的高頻波形。此外，在本實(shí)施方式5中示出了應(yīng)用于實(shí)施方式1的例子，但是也能夠同樣地應(yīng)用 于實(shí)施方式2 4。實(shí)施方式6.圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的放電加工機(jī)用電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。此 外，在圖10中，對(duì)與圖8(實(shí)施方式5)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或者等同的結(jié)構(gòu)要素附加了相 同的附圖標(biāo)記。在此，以與本實(shí)施方式6有關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。如圖10所示，在本實(shí)施方式6的放電加工機(jī)用電源裝置If中，在圖8 (實(shí)施方式 5)所示的結(jié)構(gòu)中在直流電源Vl的負(fù)極側(cè)的路徑上也設(shè)置有開關(guān)元件SW2。為了高頻化，優(yōu)選電極間電壓是短脈沖，為了得到充分的加工能力，優(yōu)選電極間電 壓是高電壓。從電源側(cè)考慮滿足這些要求的對(duì)策時(shí)，是使開關(guān)元件高速化。因此，在本實(shí)施方式6中，如圖10所示，在直流電源Vl的正極側(cè)與負(fù)極側(cè)的兩端 路徑設(shè)置有開關(guān)元件SWl、SW2。通過將兩個(gè)開關(guān)SW1、SW2同時(shí)進(jìn)行接通、斷開，能夠高速地 連接、切斷直流電源Vl與電抗器Li，能夠提高電抗器Ll中產(chǎn)生的勵(lì)磁電壓。由此，能夠?qū)?電極間產(chǎn)生的電壓進(jìn)行短脈沖化、高電壓化，能夠獲得更好的加工面精度。此外，在本實(shí)施方式6中，示出了應(yīng)用于實(shí)施方式5的例子，但是也能夠同樣地應(yīng) 用于實(shí)施方式1 4。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置適用于能夠穩(wěn)定地進(jìn)行面粗糙 度高的精加工的放電加工機(jī)用電源裝置。
權(quán)利要求
1.一種放電加工機(jī)用電源裝置，向由電極和被加工物構(gòu)成的電極間施加脈沖電壓，該 放電加工機(jī)用電源裝置的特征在于，具備直流電源；電容器，與所述電極間串聯(lián)連接；電抗器，與所述電極間和所述電容器的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，并且該電抗器的一端與所 述直流電源的一端連接；以及開關(guān)元件，該開關(guān)元件的一端與所述直流電源的另一端連接，該開關(guān)元件的另一端與 所述電抗器的另一端連接。
2.一種放電加工機(jī)用電源裝置，向由電極和被加工物構(gòu)成的電極間施加脈沖電壓，該 放電加工機(jī)用電源裝置的特征在于，具備直流電源；電容器，與所述電極間串聯(lián)連接；變壓器，該變壓器的初級(jí)側(cè)的一端與所述直流電源的一端連接，該變壓器的次級(jí)側(cè)與 所述電極間和所述電容器的串聯(lián)電路的兩端連接；以及開關(guān)元件，該開關(guān)元件的一端與所述直流電源的另一端連接，該開關(guān)元件的另一端與 所述變壓器的初級(jí)側(cè)的另一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，在所述直流電源的一端與所述電抗器的一端之間設(shè)置有開關(guān)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，所述電容器串聯(lián)地設(shè)置于所述電極間的單側(cè)路徑、或者分別串聯(lián)地設(shè)置于所述電極間 的兩側(cè)路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，在所述直流電源的一端與所述電抗器的一端之間設(shè)置有開關(guān)元件，所述電容器串聯(lián)地 設(shè)置于所述電極間的單側(cè)路徑、或者分別串聯(lián)地設(shè)置于所述電極間的兩側(cè)路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，在所述直流電源的一端與所述變壓器的初級(jí)側(cè)的一端之間設(shè)置有開關(guān)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，所述電容器串聯(lián)地設(shè)置于所述電極間的單側(cè)路徑、或者分別串聯(lián)地設(shè)置于所述電極間 的兩側(cè)路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，在所述直流電源的一端與所述變壓器的初級(jí)側(cè)的一端之間設(shè)置有開關(guān)元件，所述電容 器串聯(lián)地設(shè)置于所述電極間的單側(cè)路徑、或者分別串聯(lián)地設(shè)置于所述電極間的兩側(cè)路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，代替所述開關(guān)元件而設(shè)置有并聯(lián)連接的多個(gè)開關(guān)元件，該多個(gè)開關(guān)元件的各控制端子被提供使得以規(guī)定的順序進(jìn)行開閉動(dòng)作的控制信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，代替所述開關(guān)元件而設(shè)置有并聯(lián)連接的多個(gè)開關(guān)元件，該多個(gè)開關(guān)元件的各控制端子被提供使得以規(guī)定的順序進(jìn)行開閉動(dòng)作的控制信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，代替所述開關(guān)元件而設(shè)置有并聯(lián)連接的多個(gè)開關(guān)元件，將該多個(gè)開關(guān)元件控制成接通時(shí)間寬度或者斷開時(shí)間寬度互不相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 代替所述開關(guān)元件而設(shè)置有并聯(lián)連接的多個(gè)開關(guān)元件，將所述多個(gè)開關(guān)元件控制成接通時(shí)間寬度或者斷開時(shí)間寬度互不相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，與所述電極間并聯(lián)地連接有與所述電極間的寄生電容一起構(gòu)成諧振電路的電感性負(fù) 載以及電容性負(fù)載的串聯(lián)電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，與所述電極間并聯(lián)地連接有與所述電極間的寄生電容一起構(gòu)成諧振電路的電感性負(fù) 載以及電容性負(fù)載的串聯(lián)電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 代替所述電容器而使用同軸線纜或者絕緣物。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 代替所述電容器而使用同軸線纜或者絕緣物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，與所述電極間并聯(lián)地連接有與所述電極間的寄生電容一起構(gòu)成諧振電路的電感性負(fù) 載以及電容性負(fù)載的串聯(lián)電路，所述電感性負(fù)載是向電抗器或者所述電極間的電壓供給路徑中存在的寄生電感。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，與所述電極間并聯(lián)地連接有與所述電極間的寄生電容一起構(gòu)成諧振電路的電感性負(fù) 載以及電容性負(fù)載的串聯(lián)電路，所述電感性負(fù)載是向電抗器或者所述電極間的電壓供給路徑中存在的寄生電感。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，與所述電極間并聯(lián)地連接有與所述電極間的寄生電容一起構(gòu)成諧振電路的電感性負(fù) 載以及電容性負(fù)載的串聯(lián)電路，所述電容性負(fù)載是結(jié)束了向所述電極間的電壓施加動(dòng)作的其它電源裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，與所述電極間并聯(lián)地連接有與所述電極間的寄生電容一起構(gòu)成諧振電路的電感性負(fù) 載以及電容性負(fù)載的串聯(lián)電路，所述電容性負(fù)載是結(jié)束了向所述電極間的電壓施加動(dòng)作的其它電源裝置。
全文摘要
開關(guān)元件SW1以MHz數(shù)量級(jí)的頻率進(jìn)行開閉動(dòng)作。電抗器L1向電極間供給與電極間的寄生電容的諧振所致的諧振電流。不流過直流電源V1。電容器C1與寄生電感Lx成為串聯(lián)諧振狀態(tài)，由此，諧振電流不受寄生電感Lx的影響而從電抗器L1理想地供給到電極間。向電極間施加正負(fù)非對(duì)稱的高頻電壓，實(shí)現(xiàn)電流脈沖的短脈沖化，因此能夠進(jìn)行面粗糙度高的精加工。
文檔編號(hào)H02M9/04GK102143821SQ200980134079
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者橋本隆, 民田太一郎, 永井孝佳 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社