专利名称：放电加工用电源装置的制作方法
专利说明放电加工用电源装置 本发明涉及一种在线电极放电加工装置中使用的放电加工用电源装置，而该线电极放电加工装置，是在线电极与另一电极即被加工物体之间(以下称为「极间」)产生放电，用以对被加工物体进行线电极放电加工，尤其是关于进行适应大电流、高频率之线电极放电加工之线电极放电加工装置所使用之放电加工用电源装置。(线电极放电加工之相关技术)一般所熟知之技术，系根据以无负载时间之长度为代表之极间的状态，在极间加工大小电流脉冲，通过这样既防止导线断线，同时又可高速地进行线电极放电加工。另一方面，线电极放电加工中的重复频率约为60kHz至100kHz程度，但在施加大小2种电流脉冲时，各电流脉冲的发生比例，例如大电流脉冲约为50％，小电流脉冲约为50％的程度，此外大电流脉冲的重复频率约为30至50kHz。
一般而言，在依照预放电脉冲的无负载电压的长度来改变大小各电流脉冲的电流峰值时，若施加电压之后的无负载时间在2μs以内以小电流脉冲(短路、快速放电)加以控制，施加电压之后的无负载时间在2μs以上时以大电流脉冲(正常放电)加以控制，则正常放电的发生比例，约为全脉冲数的约1/2至1/3的程度的数值。此外，在短路或快速放电中，淤浆(sludge)的发生因加工液流通的影响等而容易产生时间集中或位置集中的情形，淤浆的发生在放电集中的情况下其重复频率随之升高。
(开关元件之相关技术)第1图为表示具有不同额定容量之开关元件的开关响应时间相关特性数据之一览表。在第1图中，就开关元件而言，表示了3个场效应晶体管(以下称为「FET」)1至3、1个绝缘栅极双极型晶体管(以下称为「IGBT」)、1个IGBT模块，同时并分别表示「容量」、「栅极输入电容」、「导通(turn on)时间」、「关断(turn off)时间」、「最小脉冲宽度」。
FET1的「容量」为500V、3A，「栅极输入电容」为330pF，「导通时间」为25ns，「关断时间」为50ns，「最小脉冲宽度」为77ns。FET2的「容量」为500V、10A，「栅极输入电容」为1050pF，「导通时间」为85ns，「关断时间」为135ns，「最小脉冲宽度」为210ns。FET3的「容量」为500V、30A，「栅极输入电容」为2800pF，「导通时间」为172ns，「关断时间」为300ns，「最小脉冲宽度」为472ns。
IGBT的「容量」为600V、75A，「栅极输入电容」为4100pF，「导通时间」为600ns，「关断时间」为800ns，「最小脉冲宽度」为1400ns。IGBT模块的「容量」为600V、400A，「栅极输入电容」为20000pF，「导通时间」为700ns，「关断时间」为1100ns，「最小脉冲宽度」为1800ns。
一般而言，开关元件具有额定电压及额定电流的容量愈大、开关响应时间越慢的倾向。此外，如第1图所示，一般而言即使拥有相同的额定电压，还具有电流容量较小的开关元件其栅极输入电容越小的倾向。亦即，由于不需耗费太多的功率即可进行驱动，因此可更高速地进行开关元件的动作。
开关元件中，导通电阻小，发热少的元件，因栅极输入电容较大，故无法进行高速动作。此外，栅极输入电容小、可进行高速动作的元件，因除了导通电阻大、最大电流容量较小以外，并且发热量大，因此为了冷却元件，将造成成本提高、空间增大等的问题。
(以往的放电加工用电源装置的具体例)第2图为表示以往的放电加工用电源装置之构成例之电路图。第3图为表示用以驱动控制第2图所示之加工放电用电源部101之开关元件S11a、S11b之电源控制电路之构成方块图。
在第2图中，放电加工部100中，隔开适当之间隔相对配置有由导线所构成的电极E与另一电极即被加工物体W。对该放电加工部100设置有加工放电用电源部101与预放电用电源部102。
加工放电用电源部101具备可变的直流电源V11；开关元件(例如FET)S11a、S11b；以及二极管D11、D12、D13、D14。而预放电用电源部102具备可变的直流电源V21；开关元件(例如FET)S21；电阻器R21；以及二极管D21、D22。
加工放电用电源部101中，在直流电源V11的正极端，连接有二极管D11的阴极电极与开关元件S11a的源极电极。此外，在直流电源V11的负极端，连接有开关元件S11b的源极电极与二极管D12的阳极电极。
开关元件S11a的漏极电极连接于二极管D12的阴极电极、与二极管D13的阳极电极，而二极管D13的阴极电极则连接于被加工物体W。在二极管D13的阴极电极与被加工物体W间的连接线中，存在有寄生电感L11。
开关元件S11b的漏极电极连接于二极管D11的阳极电极、与二极管D14的阴极电极。在二极管D14的阳极电极与电极E间的连接线中，存在有寄生电感L12。
此外，预放电用电源部102中，在直流电源V21的正极端，连接有开关元件S21的源极电极，而开关元件S21的漏极电极则通过电阻器R21连接于二极管D21的阳极电极。二极管D21的阴极电极连接于被加工物体W。在二极管D21的阴极电极与被加工物体W间的连接线中，存在有寄生电感L21。
此外，在直流电源V21的负极端，连接有二极管D22的阴极电极，而二极管D22的阳极电极则连接于电极E。在二极管D22的阳极电极与电极E间的连接线中，存在有寄生电感L22。在二极管D21的阴极电极与被加工物体W间的连接线和二极管D22的阳极电极与电极E间的连接线之间，则存在有寄生电容C11。
如第3图所示，用以驱动控制加工放电用电源部101的开关元件S11a、S11b之电源控制电路具备用以检测流过电极E与被加工物体W之间的极间(W-E)105的放电电流的放电检测电路13；由放电检测电路13接收开始指令脉冲信号PK之振荡控制电路14；以及由振荡控制电路14将控制脉冲信号PC并行输入之驱动电路15a、15b。开关元件S11a、S11b从驱动电路15a、15b接收驱动脉冲信号PD，并将加工脉冲信号PS施加于极间(W-E)105。
以下，参照第2图至第4图，说明有关以往的放电加工用电源装置的动作。此外，第4图为用以说明第1图所示之以往的放电加工用电源装置的动作原理图。
首先，说明表示于第2图、第3图之标号的意思。在第2图中，由寄生电容C11流向放电加工部100之电流IWE10为放电开始电流。由加工放电用电源部101流向放电加工部100的电流IWE11则为放电加工电流。由预放电用电源部102流向放电加工部100之电流IWE22为放电维持电流。而由被加工物体W流向电极E之电流IWE则为极间电流。此外，VWE为极间电压。
此外，在第3图中，tk、tc、td、ts分别表示在各电路中进行接收输入、产生并输出所需信号的处理所需时间(迟延时间)，tr为上述这些延迟时间的总和之迟延时间。亦即，迟延时间tr系指，利用放电检测电路13在检测出放电加工部100的极间(W-E)105中发生放电之后、至开关元件S11a、S11b将加工脉冲PS施加于极间(W-E)105为止的时间。此外，极间(W-E)105在以下的文中仅以极间来表述。
此外，在第2图、第3图中，电极E与被加工物体W之间的极间在未产生放电短路的状态下，当预放电用电源部100的开关元件S21导通时，极间即出现直流电源V21之电压。同时，电路中的寄生电容C11被充电至直流电源V21的电压。此外，电极E与被加工物体W之间的距离，系利用未图示之数控装置与伺服驱动控制装置加以控制，以产生放电。
利用直流电源V21的输出电压在极间产生放电时，首先，存储于电路中的寄生电容C11的电荷于极间产生电容放电，流过放电开始电流IWE10。藉此，于极间形成导电路径。为维持该导电路径，即使电路中的寄生电容C11的电荷放电结束后，由于极间仍必须持续流过电流，因此开关元件S21必须维持导通的状态。
其结果，放电维持电流IWE22沿着直流电源V21→开关元件S21→电阻器R21→二极管D21→电路中的寄生电感L21→被加工物体W→电极E→电路中的寄生电感L22→二极管D22→直流电源V21的路径流通，以维持形成于极间的导电路径。此时，放电维持电流IWE22因通过电阻器R21而流通，因此放电维持电流IWE22的最大值因电阻器R21而被限制在IWE22(max)＝V21/R21。因此，该放电维持电流IWE22因电流值较小，加工能量较弱，而具有流过大电流的放电加工电流IWE11用的预放电电流的功能。想要流过极间的大电流的放电加工电流IWE11，如下所述，系利用在放电产生的同时出现于极间的该放电维持电流IWE22，来检测出产生放电，从检测出的时刻t0起迟延某时间tr向极间输出。
亦即，放电检测电路13利用极间产生放电，检测出极间电压VWE的下降，并将大电流输出的开始指令脉冲信号PK输出至振荡控制电路14。振荡控制电路14将根据极间的加工状态所设定的脉冲宽度的控制脉冲信号PC输出至驱动电路15a、15b。驱动电路15a利用具有振荡控制电路14设定之脉冲宽度的驱动脉冲信号PD，导通驱动开关元件S11a。同时，驱动电路15b同样地利用驱动脉冲信号PD，导通驱动开关元件S11b。
在此，当所有的开关元件S11a、S11b、S21转换为导通动作状态时，则形成连接有不同电压的多个直流电源之电路。此时，会有因包含浪涌(surge)电压的电位差导致电路中的元件被破坏之危险。因此，基于安全的考虑，在开关元件S11a、S11b导通时，最好能将开关元件S21关断。
在加工放电用电源部101中，利用同时导通开关元件S11a、S11b的动作，使大电流的放电加工电流IWE11沿着直流电源V11→开关元件S11a→二极管D13→电路中的寄生电感L11→被加工物体W→电极E→电路中的寄生电感L12→二极管D14→开关元件S11b→直流电源V11的路径而流通。
当来自振荡控制电路14的控制脉冲信号PC消失时，驱动电路15a、15b即驱动各个开关元件S11a、S11b，使其关断。此时，放电加工电流IWE11利用电路中的寄生电感L11、L12的感应作用而持续流通于电路中。其结果，放电加工电流IWE11沿着电路中的寄生电感L11→被加工物体W→电极E→电路中的寄生电感L12→二极管D14→二极管D11→直流电源V11的路径，回到直流电源V11，并进行再生。
之后，第4图中，极间电压VWE(1)利用开关元件S21(3)进行导通动作而转换为某一电压(直流电源V21的电压)，而使电容器C11进行充电。在放电开始时刻t0，因电容器C11的放电而放电开始电流IWE10(2)开始流通时，极电压VWE(1)即开始下降。此外，放电维持电流IWE22(4)受到寄生电感L21、L22的影响，以V21/(L21+L22)之上升斜率开始流通。
极间电压VWE(1)在从放电开始时刻t0经过时间tk后的某时刻到达最低的放电电压Va，之后，即维持该放电电压Va。放电维持电流IWE22(4)在放电开始电流IWE10(2)大约超过峰值(从放电开始时刻t0经过时间tk后的某时刻)时，到达预定值(IWE22(max)＝V21/R21)。之后，从放电开始时刻t0经过时间tr后，因开关元件S11a、S11b即开关元件S11(8)进行导通动作，因此一直到经过该时间tr之前，开关元件S21(3)维持着导通动作状态。因此，放电维持电流IWE22(4)在开关元件S21(3)进行导通动作的时间tr内，维持其预定值(IWE22(max)＝V21/R21)。
从放电开始时刻t0经过时间tk后，放电检测电路13检测出极间电压VWE(1)低于预定值，而产生开始指令脉冲信号PK(5)。该开始指令脉冲信号PK(5)系在大大超过开关元件S21(3)导通动作时间tr之时间内输出。接着，从放电开始时刻t0经过时间(tk+tc)时，振荡控制电路14产生控制脉冲信号PC(6)。该控制脉冲信号PC(6)于时间(td+ts)之时间内输出。
接着，从放电开始时刻t0经过时间(tk+tc+td)时，驱动电路15a、15b产生驱动脉冲信号PD(7)。该驱动脉冲信号PD(7)的发生期间系与控制脉冲信号PC(6)的发生期间相同。最后，从放电开始时刻t0经过时间(tk+tc+td+ts)时，亦即，从放电开始时刻t0经过时间tr时，开关元件S11a、S11b即开关元件S11(8)进行导通动作，输出加工脉冲信号PS。开关元件S11(8)进行导通动作的期间系与驱动脉冲信号PD(7)的发生期间相同。
开关元件S11(8)一进行导通动作，放电加工电流IWE11(9)即开始流通。放电加工电流IWE11(9)因通过寄生电感L11、L12而流通之故，因此在开关元件S11(8)呈导通动作状态的期间内，以具有V11/(L11+L12)的斜率持续上升。通常，因直流电源V11的电压较直流电源V21的电压高出2至3倍，因此，放电加工电流IWE11(9)的上升斜率较放电维持电流IWE22(4)的上升斜率要来得陡峭。放电加工电流IWE11(9)在开关元件S11(8)进行关断动作时，即开始下降。
最后，极间电极IWE(10)变为IWE＝IWE10+IWE22+IWE11。亦即，将最初的放电开始电流IWE10(2)与最后的大电流的放电加工电流IWE11(9)之间的时间差的期间用预放电用电源部102所输出之放电维持电流IWE22(4)来连接。藉此，极间电流IWE(10)便不会产生中断，而在维持极间的放电状态的同时反复地进行放电加工。
在此，就开关元件S11a、S11b而言，使用第1图所示之FET2时，由放电开始时刻t0至放电加工电流IWE11出现在极间为止的迟延时间tr，通常为410ns左右。此外，放电开始电流IWE10的电容放电的脉冲宽度，约为360ns左右。这之间的时间60ns如维持状态不变，则将产生放电中断的危险，但如前所述，因放电维持电流IWE22流通其间，故极间电流IWE不会发生中断。
然而，在上述之习知的放电加工用电源装置中，放电维持电流IWE22的上限值被电阻器R21所限制。由于电路中的寄生电感L21、L22的作用，在过渡状态的初期阶段的电流值偏低。因此，其不但无法维持在放电发生后所形成之极间的导电路径，同时亦可能导致无法顺利产生放电加工电流IWE11等的问题。
特别是，在大型的线电极放电加工装置中，因该线电极放电加工装置内的放电加工部的极间与电源装置的距离较长，因此，连接两者的供电电缆亦随之加长。其结果乃造成，电路中的寄生电感变大，有时在放电开始电流IWE10消失后放电维持电流IWE22仍未能上升，而使得形成于极间的导电路径消失。
此外，电阻器R21中因电阻绕线而存在电感分量，而为获得必要的电阻值，电感亦随之变大。这样，电阻器的电感变大时，进一步阻碍放电维持电流IWE22的上升。此外，最初的放电开始电流IWE10系电容放电而产生的电流，实际上其包含振荡分量。因此，即使预先将放电维持电流IWE22的最大值稍稍加大，因该振荡的负分量的作用放电维持电流IWE22相互抵消，使得形成于极间的导电路径消失。
如上所述，在产生放电加工电流IWE11以前，若利用放电开始电流IWE10所确保的极间的导电路径消失，则因无法得到利用预放电电流之放电维持电流IWE22稳定地将放电加工电流IWE11提供给极间的作用，而使得放电加工过程产生各种故障。
亦即，在极间的导电路径中断的状态下，因加工放电电源部101的输出端呈开路状态，故放电加工电流IWE11未能流通。在此情况下即无法进行正常的放电加工。而当上述状态的发生频率过高时，有效的放电次数将会下降。其结果产生的问题是，将导致无法获得原本预期的加工速度，或无法提高加工速度。
此外，为在短时间内输出大电流，通常会将直流电源V11的电压，设定为较直流电源V21的电压高出2至3倍的程度，但在极间未有导电路径而呈开路的状态下，则形成该直流电源V11的高电压施加于极间的状态。其结果将导致，利用该高电压再次产生放电，在未有预放电的状态下大电流突然流通于极间。其结果将导致，在线电极较细小的情况下产生断线的问题。此外即使线电极未产生断线的问题，该结果亦将造成加工面粗糙而加工精度恶化、以及无法获得稳定的放电加工特性等问题。
有关上述问题，在日本特公平5-9209号公报(线切割放电加工装置用电源)中亦指出相同的情况，就其解决措施而言，该公报阐述一种技术，该技术系将串联连接的电感与电容器之电路与极间并联设置，以保持发生放电后的极间之导电路径，亦即稳定持续地维持放电状态，以防止加工效率的下降。然而上述之措施中，因将导致极间附加过多的电容器，因此例如从电源装置侧来看的电容与电路中的寄生电容相加而增大，在对极间加上输出电压时的上升时间常数将变大，而导致极间电压的上升变慢。因此，一直到产生放电为止的电压施加时间变长，所以其缺点是，有效的放电次数减少，无法充分提高加工效率。
此外，在上述日本特公平5-9209号公报所揭示之导线切割放电加工装置用电源中，利用附加的电感与电容器的值，以获得固有的振荡频率，但在近年所开发的放电加工用电源装置中，则以相互交换施加于极间的电压的极性而振荡输出的双极型为主流。此时，附加的电容器至少根据电压施加的振荡频率反复进行充放电动作。即使是高频用途的电容器亦存在介质损耗。因此，在上述日本特公平5-9209号公报所揭示的技术中存在的问题是，不仅限制了电压施加的振荡频率，同时亦产生因介质损耗而导致的发热，还产生供给能量的损耗。
(本发明之已有例)本发明之目的系在同时能够实现进行高速加工时所需之大电流以及高频化。关于实现此目的之以往例，例如可列举日本特开平11-48039号公报(放电加工机械之放电加工电源装置)、日本特开昭64-11713号公报(放电加工电源)以及日本特开平8-118147号公报(线电极放电加工机械的放电加工电源控制装置)。
在日本特开平11-48039号公报(放电加工机械之放电加工电源装置)、以及日本特开昭64-11713号公报(放电加工电源)中，虽提及了有关将大电流提供给加工间隙之技术，但却未对电路的效率以及热损耗进行讨论。亦即，在提供大电流时为改善热损耗及开关效率，而若使用具有较大的电流容量、具有良好的低损耗特性的开关元件，则产生的问题是，会导致栅极输入电容变大，翻转(turn)电流的上升特性恶化，容易产生电弧中断，以及频频发生导线断线等。
此外，在日本特开平8-118147号公报(线电极放电加工机械的放电加工电源控制装置)中揭示有，利用施加大中小3种电流脉冲、以达到更确实地防止导线断线的技术。然而，因以相同的开关元件与驱动电路构成之故，例如使用φ0.35等较粗的线电极时，为对应电流峰值的增加，必须增加开关元件的并联数，如此不但会导致成本的增加，同时亦无法达到电源装置小型化的目的。
简言之，在包含上述已有例之比往例中，虽可提供大电流，但在放电频率升高的情况下，开关元件的能量损耗急速增加，而有开关元件遭受热破坏的问题产生。或者，即使未产生热破坏，但由于增大的开关损耗，因此为了保护元件，必需大大增大热变换装置的容量，如此即无法达到降低成本、电源装置小型化的目的。例如IGBT等的因低损耗而适合提供大电流的开关元件，在高重复频率的领域(例如40kHz)中难以使用。对于小电流容量开关元件，一般而言因导通电阻较大，因此在ON时间拉长的情况下热损耗明显激增，而必须花费较高的成本在散热处理上。
为解决上述问题，本发明之目的在提供一种放电加工用电源装置，系以2种不同特性的开关电路构成开关电路，利用该种电路装置，能够以高效率进行适应大电流且高频率之线电极放电加工，同时可减少开关元件的数量及发热量。本发明系一种具备有开关电路的放电加工用电源装置，系在电极与隔有预定间隔和前述电极相对配置之作为另一电极即被加工物体之间的极间提供放电脉冲电流，其特征为具备响应前述极间的放电开始检测信号而产生预定脉冲宽度的控制脉冲信号之脉冲宽度控制机构，并且前述开关电路系并行接收前述控制脉冲信号的2个开关电路，由包含适于高速动作的开关元件的开关电路；以及包含适于低速动作的开关元件的开关电路所构成。
根据本发明，因可在同一放电电流脉冲发生时间内，依次驱动包含适于高速动作的开关元件的开关电路、以及包含适于低速动作的开关元件的开关电路，使放电电流继续，故可产生大电流且高频率的间歇放电电流。如此，即可高效率地进行适应大电流且高频率的线电极放电加工。此外，因使用不同特性的开关元件之故，所以元件数得以减少，其结果将使得发热量亦随之降低。
以下之发明，系于上述发明中，前述开关电路系由接收前述极间放电开始之检测信号的第1开关电路；以及接收前述控制脉冲信号之第2开关电路所构成，前述第1开关电路，为包含适于高速动作之开关元件与适于低速动作之开关元件的任一方之开关电路，而前述第2开关电路，为包含适于低速动作之开关元件之开关电路。
根据本发明，第1开关电路系以较第2开关电路快了产生控制脉冲信号的处理时间进行开关动作。如此，即可实现更加高速的动作。此外，因第1开关电路可使用包含适于高速动作之开关元件或适于低速动作之开关元件的任一种开关元件之开关电路，如此能更扩大元件使用的选择范围。
以下之发明，系上述之发明中，其特征为前述第1开关电路为包含适于高速动作之开关元件的开关电路时，前述放电开始的检测信号直接施加于适于前述高速动作之开关元件的控制端。
根据本发明，第1开关电路中，可省略开关元件的驱动机构，而达到简化构成的目的。
以下之发明，系上述之发明中，其特征为前述第1开关电路系具备接收前述放电开始检测信号以产生脉冲宽度互相不同之驱动脉冲信号之多个驱动电路；以及根据来自外部的指令选择前述多个驱动电路之一所输出的驱动脉冲信号、再施加于前述开关元件的控制端之选择电路。
根据本发明，即可进行控制来任意改变进行高速动作之开关元件的驱动时间。
以下之发明，系上述之发明中，前述开关电路系由接收前述放电开始的检测信号之第1开关电路；以及接收前述控制脉冲信号之第2开关电路所构成，前述第1开关电路系包含适于高速动作之开关元件的开关电路，前述第2开关电路为包含适于低速动作之开关元件的开关电路，而前述脉冲宽度控制机构将前述产生之控制脉冲信号之脉冲宽度控制在前述第2开关电路中相对之开关元件间互相不同的值。
根据本发明，可使用包含适于进行低速动作之开关元件的开关电路，以实现每1个间歇放电脉冲之输入能量较大的环流驱动方式。因此，可实现需大电流之使用粗线电极之线电极放电加工。
以下发明，系上述的发明中，前述脉冲宽度控制装置系具备第1设定机构以及第2设定机构。第1设定机构系用以产生设定为提供前述相对之开关元件之一方呈导通状态期间的第1脉冲宽度之控制脉冲信号、并将其提供至前述一方的开关元件之驱动机构。第2设定机构系用以产生设定为提供前述相对之开关元件之另一方呈导通状态期间的与第1脉冲宽度为不同值的第2脉冲宽度之控制脉冲信号、并将其提供至前述另一方的开关元件之驱动机构。
根据本发明，能产生在包含适于低速动作之开关元件的开关电路中对各个相对的开关元件具有不同脉冲宽度的控制脉冲信号。
以下发明，系上述之发明中，前述脉冲宽度控制机构系具备产生设定为第1脉冲宽度之控制脉冲信号的设定机构；用以输出延长前述第1脉冲宽度之第2脉冲宽度的控制脉冲信号之延长机构；以及对根据来自外部的指令分别驱动前述相对之开关元件之驱动机构、作为具有使各个开关元件呈导通状态之脉冲宽度之控制脉冲信号、切换输出具有前述第1脉冲宽度的控制脉冲信号与具有前述第2脉冲宽度之控制脉冲信号之切换机构。
根据本发明，对包含适于低速动作之开关元件的开关电路中相对的开关元件，能够根据外部的指令，提供具有不同脉冲宽度的控制脉冲信号。
以下之发明，系上述的发明中，前述脉冲宽度控制装置系具备第1设定机构以及第2设定机构。第1设定机构系用以产生设定为提供前述相对之开关元件之一方呈导通状态期间的第1脉冲宽度之控制脉冲信号、并将其提供至前述一方的开关元件之驱动机构。第2设定机构系用以产生设定为提供前述相对之开关元件之另一方呈导通状态期间的与第1脉冲宽度为不同值的第2脉冲宽度之控制脉冲信号、并将其提供至前述另一方的开关元件之驱动机构。此外，尚具备有设定机构，用以设定提供在前述第1开关电路中使各个相对的开关元件呈导通状态之期间的脉冲宽度，分别驱动前述第1开关电路中相对之开关元件的驱动机构在接收前述放电开始的检测信号后，产生具有前述设定机构所设定之脉冲宽度的驱动脉冲信号，以驱动各个开关元件。
根据本发明，由于分别驱动包含适于高速动作之开关元件的开关电路中相对的开关元件的驱动机构能产生具有适当设定的脉冲宽度之驱动脉冲信号，以驱动各个开关元件，因此可使元件的负载均衡。
以下之发明，系上述的发明中，前述脉冲宽度控制机构，系具备产生设定为第1脉冲宽度之控制脉冲信号的第1设定机构；用以输出延长前述第1脉冲宽度之第2脉冲宽度的控制脉冲信号之延长机构；以及对根据来自外部的指令分别驱动前述相对之开关元件之驱动机构、作为具有使各个开关元件呈导通状态之脉冲宽度之控制脉冲信号、切换输出具有前述第1脉冲宽度的控制脉冲信号与具有前述第2脉冲宽度之控制脉冲信号之切换机构，此外，尚具备有第2设定机构，用以设定提供使前述第1开关电路中各个相对的开关元件呈导通状态之期间的脉冲宽度，分别驱动前述第1开关电路中相对的开关元件之驱动机构在接收前述放电开始的检测信号后，产生具有前述第2设定机构所设定之脉冲宽度之驱动脉冲信号，以驱动各个开关元件。
根据本发明，由于分别驱动包含适于高速动作之开关元件的开关电路中相对的开关元件的驱动机构能产生具有适当设定的脉冲宽度之驱动脉冲信号，以驱动各个开关元件，因此可使元件的负载均衡。
以下发明，系在上述发明中，具备在放电开始前由外部进行变更设定前述控制脉冲信号之脉冲宽度的机构。
根据本发明，因可在放电开始前由外部进行前述控制脉冲信号的脉冲宽度的变更设定，因此，至少可由外部任意设定适于低速动作之开关元件的导通动作期间。
以下之发明系具备响应在电极与隔有预定间隔和前述电极相对配置之作为另一电极之被加工物体之间的极间的放电开始而产生第1脉冲宽度之控制脉冲信号的第1脉冲宽度控制机构、以及产生与前述第1脉冲宽度为不同数值之第2脉冲宽度之控制脉冲信号的第2脉冲宽度控制机构；一种用以接收前述第1脉冲宽度之控制脉冲信号并将放电脉冲电流提供给前述极间之开关电路、包含适于低速动作之开关元件的第1开关电路；一种用以接收前述第2脉冲宽度之控制脉冲信号并将放电脉冲电流提供给前述极间之开关电路、包含适于高速动作之开关元件的第2开关电路；用以判断前述极间开始进行放电时的放电状态为正常放电状态或快速放电状态或短路状态的哪一种状态之放电状态判定机构；以及当前述放电状态判定机构的判定结果表示为正常放电状态时对前述第1脉冲宽度控制装置发出输出指示、而当判定结果表示为快速放电状态或短路状态时则对前述第2脉冲宽度控制机构发出输出指示之电流脉冲选择机构。
根据本发明，在施加大电流的正常放电时，可使适于低速动作之开关电路进行动作，反之在具有重复频率增高的短路或快速放电时，则可使适于高速动作之开关电路进行动作。因此，可以高效率地进行适应大电流且高频率之线电极放电加工。此外，因使用不同特性的开关元件，因此可以减少元件数，进而减少发热量。此外，由于可将低损耗侧的开关电路的重复频率控制在1/2至1/3之间，因此可使用更加大电流且低损耗的元件(例如IGBT等)。
根据以下发明，本发明系具备响应在电极与隔有预定间隔和前述电极相对配置之作为另一电极之被加工物体之间的极间的放电开始而产生第1脉冲宽度之控制脉冲信号的第1脉冲宽度控制机构、以及产生与前述第1脉冲宽度为不同数值之第2脉冲宽度之控制脉冲信号的第2脉冲宽度控制机构；一种用以接收前述第1脉冲宽度之控制脉冲信号并对前述极间提供放电脉冲电流之开关电路、包含适于低速动作之开关元件的第1开关电路；一种用以接收前述第2脉冲宽度之控制脉冲信号并对前述极间提供放电脉冲电流之开关电路、包含适于高速动作之开关元件的第2开关电路；用以判断前述极间开始进行放电时的放电状态为正常放电状态或快速放电状态或短路状态的哪一种状态之放电状态判定机构；以及当前述放电状态判定机构的判定结果表示为快速放电状态或短路状态时、对前述第1脉冲宽度控制装置发出输出停止指示之电流脉冲停止机构。
根据本发明，在施加大电流的正常放电时，可使适于高速动作之开关电路与适于低速动作之开关电路的两个电路进行动作，反之在具有重复频率增高的短路或快速放电时，则仅使适于高速动作之开关电路进行动作。如此，即可高效率地进行适应大电流且高频率之线电极放电加工。此外，因使用不同特性的开关元件，因此可以减少元件数，进而减少发热量。此外，可将低损耗侧的开关电路的重复频率控制在1/2至1/3之间，因此可使用更加大电流且低损耗的元件(例如IGBT等)。
根据以下发明，系在上述发明中，具备在放电开始前由外部进行变更设定前述控制脉冲信号之脉冲宽度之机构。
根据本发明，因可在放电开始前由外部进行前述控制脉冲信号的脉冲宽度的变更设定，因此，至少可由外部任意设定适于低速动作之开关元件的导通动作期间。第1图为，表示有关具有不同额定容量之开关元件的开关响应时间的特性数据一览表，第2图为表示以往的放电加工用电源装置的构成例之电路图，第3图为表示用以驱动控制第2图所示之加工放电用电源部的开关元件之电源控制电路的构造方块图，第4图为用以说明利用第3图所示之电源控制电路之以往的放电加工用电源装置的动作原理图，第5图为表示本发明第1实施形态之放电加工用电源装置的主要构成电路图，第6图为表示用以驱动控制第5图所示之放电加工用电源装置的开关元件之电源控制电路的构成方块图，第7图为用以说明利用第6图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图，第8图为利用第6图所示之电源控制电路进行动作之放电加工用电源装置的各部分动作波形图，第9图为用以说明使用第1图所示之开关元件时的发热量与加工速度之关系图，第10图为表示本发明第2实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路之构造方块图，第11图为用以说明利用第10图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图，第12图为利用第10图所示之电源控制电路进行动作之放电加工用电源装置的各部分动作波形图，第13图为表示本发明第3实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路之构造方块图，第14图为表示本发明第4实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路之构造方块图，第15图为用以说明利用第14图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图，第16图为用以说明第14图所示之电源控制电路所输出之栅极驱动信号与放电加工电源装置中的极间电流之关系图，第17图为表示本发明第5实施形态之放电加工用电源装置之电源控制电路之构造方块图，第18图为表示本发明第6实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路之构造方块图，第19图为表示本发明第7实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路之构造方块图，第20图为用以说明利用第19图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图，第21图为表示具本发明第8实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路之构造方块图，第22图为用以说明利用第21图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图。3、13放电检测电路4、4a、4b、14振荡控制电路5a、5b、6a、6b、7a、7b、15a、15b驱动电路8数控装置(NC)9切换器11、22比较器11a、11b、12a、12b加工电流导通时间设定电路
13脉冲宽度延长电路14切换电路15放电状态判定电路16电流脉冲选择电路17电流脉冲停止电路21基准电压23、24、26、29、31电阻元件25、30缓冲器27、28晶体管100放电加工部101加工放电用电源部102预放电用电源部105极间C1、C11寄生电容D1、D2、D11、D12、D13、D14、D21、D22二极管E电极G1、G2、G1a、G2a栅极驱动信号IWE极间电流IWE0、IWE10放电开始电流IWE1、IWE11放电加工电流IWE2、IWE22放电维持电流L1、L2、L21、L22寄生电感P1、P2、PC控制脉冲信号PD1、PD2、PD3驱动脉冲信号PK开始指令脉冲信号PS加工脉冲信号IGBT、FET1、FET2、S1a、S1b、S2a、S2b、S11a、S11b、S21开关元件R21电阻器t0放电开始时刻V1、V11、V21直流电源Va放电电压
VWE极间电压W被加工物体[发明的最佳实施形态]以下参照附图
，详细说明本发明之放电加工用电源装置的最佳实施形态。
第1实施形态第5图为表示本发明第1实施形态之放电加工用电源装置的主要构成之电路图。第6图为表示用以驱动控制第5图所示之放电加工用电源装置的开关元件之电源控制电路的构成方块图。
在第5图中，电极E与被加工物体W在放电加工部隔着适当的间隔配置。放电开始时，可在电极E与被加工物体W之间，自外部施加直流电压(极间电压)。此外，在电极E与被加工物体W之间，存在有寄生电容C1。
对该电极E与被加工物体W，配置有可变的直流电源V1；开关元件S1a、S1b、S2a、S2b；以及二极管D1、D2。在此，对于开关元件S1a、S1b，使用适于大电流/低损耗的元件(例如IGBT)。此外，对于开关元件S2a、S2b，则使用适于高速动作之元件(例如FET)。
在直流电源V1的正极端，连接有并联连接之开关元件S2a、S1a的一信号电极与二极管D2的阴极电极。此外，在直流电源V1的负极端，连接有并联连接之开关元件S1b、S2b的一信号电极与二极管D1的阳极电极。
并联连接之开关元件S2a、S1a的另一信号电极，与二极管D1的阴极电极共同连接于被加工物体W。在该连接线中，存在有寄生电感L1。此外，并联连接之开关元件S1b、S2b的另一信号电极，与二极管D2的阳极电极共同连接于电极E。在该连接线中，存在有寄生电感L2。
如第6图所示，用以驱动控制开关元件S1a、S1b、S2a、S2b之电源控制电路系具备用以检测放电电流流入电极E与被加工物体W之间即极间(W-E)105的放电检测电路3；由放电检测电路3接收开始指令脉冲信号PK之振荡控制电路4；由振荡控制电路4将控制脉冲信号PC并行输入之驱动电路5a、5b、6a、6b。开关元件S1a、S1b由驱动电路5a、5b接收驱动脉冲信号PD1，此外，开关元件S2a、S2b由驱动电路6a、6b接收驱动脉冲信号PD2，再分别将加工脉冲信号PS施加于极间(W-E)105。
放电检测电路3系具备例如基准电压21；比较器22；以及将极间电压VWE分压之电阻元件23、24的串联电路。将电阻元件23、24的串联电路中的分压电压提供给比较器22的同相输入端(+)，并将基准电压21提供给比较器22的反相输入端(-)，在极间电压VWE由初期值下降至基准电压21以下时，利用比较器22的输出电平的反转以检测极间的放电开始。
驱动电路5a、5b系由例如输入有控制脉冲信号PC的缓冲器25；通过电阻元件26将缓冲器25的输出作为输入而由2个晶体管27、28的串联电路所构成的驱动器；以及连接驱动器的输出端与开关元件S1a、S1b的控制端之电阻元件29所构成。驱动电路6a、6b系由例如输入有控制脉冲信号PC之缓冲器30；以及连接缓冲器30的输出端与开关元件S2a、S2b的控制端之电阻元件31所构成。
以下，参考第5图至第9图，说明有关第1实施形态之放电加工用电源装置的动作。此外，第7图为用以说明利用第6图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图。第8图为表示利用第6图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的各部分之动作波形图。第9图为用以说明使用第1图所示之开关元件时之发热量与加工速度间的关系图。
首先，说明第5图、第6图所示之标号的意思。在第5图中，由寄生电容C1流向被加工物体W的电流IWE0为放电开始电流。通过开关元件S1a(S1b)由一侧的信号电极流向另一侧的信号电极之电流IWE1为放电加工电流。通过开关元件S2a(S2b)由一侧的信号电极流向另一侧的信号电极之电流IWE2为放电维持电流。由被加工物体W流向电极E的电流IWE为极间电流。此外，VWE为极间电压。
此外，在第6图中，tk、tc、td则分别表示在各电路中接收输入而产生并输出所需信号之处理的所需时间(迟延时间)。ts1表示开关元件S1a、S1b的迟延时间。ts2表示开关元件S1a、S1b的迟延时间。tr1为由放电产生时刻(时刻t0)至大电流的放电加工电流IWE1出现在极间为止的迟延时间。tr2为由放电产生时刻(时刻t0)至放电维持电流IWE2出现在极间为止的迟延时间。
此外，在第5图至第7图中，从未表示于图示之其他电源装置将预定的极间电压VWE施加于极间，使极间呈可放电的状态。藉此由电路中的寄生电容C1产生电容放电，使放电开始电流IWE0出现于极间。极间电压VWE急速下降，由放电开始时刻t0在经过时间tk后，稳定在最低的放电电压Va(第7图(1))。
放电检测电路3系当利用比较器22检测极间电压VWE变得较基准电压21为低，以检测出极间产生放电时，由该检测时刻(放电开始时刻t0)于迟延时间tk后，将振荡开始指令脉冲信号PK输出至振荡控制电路4。振荡开始指令脉冲信号PK在直到极间电压VWE消失为止的期间持续输出(第7图(2))。振荡控制电路4接收振荡开始指令脉冲信号PK，视极间的加工状态将预设的脉冲宽度的控制脉冲信号PC在迟延时间tc后输出至驱动电路5a、5b、6a、6b(第7图(3))。
藉此，驱动电路5a、5b在迟延时间td后，将拥有预定脉冲宽度的驱动脉冲信号PD1输出至开关元件S1a、S1b，以进行导通(on)驱动(第7图(4))。开关元件S1a、S1b在迟延时间ts1后，仅在一定期间t1(on)呈导通动作状态(第7图(5))。流过开关元件S1a、S1b的电流IWE1，因通过寄生电感L1、L2而出现于极间，因此在一定期间t1(on)内，以某一斜率持续上升，并在一定期间t1(on)结束的同时，转换为下降(第7图(8))。
驱动电路6a、6b在迟延时间td后，将拥有预定脉冲宽度的驱动脉冲信号PD2输出至开关元件S2a、S2b，以进行导通驱动(第7图(6))。开关元件S2a、S2b在迟延时间ts2后，仅在一定期间t2(on)呈导通动作状态(第7图(7))。流过开关元件S2a、S2b的电流IWE2，因通过寄生电感L1、L2而出现于极间，因此在一定期间t2(on)内，以某一斜率持续上升，并在一定期间t2(on)结束的同时，转换为下降(第7图(8))。
在此，因开关元件S1a、S1b为适于大电流/低损耗的元件之故，其迟延时间ts1较长，故导通动作状态的期间(t1(on))亦必须随之延长。另一方面，因开关元件S2a、S2b为适于高速动作的元件之故，其迟延时间ts2较短，故导通动作状态的期间(t2(on))亦可较短。因此，如第7图(5)、(7)所示，对于开关元件S1a、S1b的迟延时间ts1与开关元件S2a、S2b的迟延时间ts2，为ts1＞ts2。
此外，如第7图(4)、(6)所示，驱动脉冲信号PD1、PD2的脉冲宽度为PD1＞PD2。此外，驱动脉冲信号PD1的脉冲宽度，具有与振荡控制电路4所输出的控制脉冲信号PC的脉冲宽度相同的脉冲宽度，但其结束时刻可由外部加以设定变更。另一方面，驱动脉冲信号PD1的脉冲宽度，根据其功能可使用固定值。
其结果，如第7图(8)所示，就极间电流IME而言，一开始在经过时间tr2(tk+tc+td+ts2＝tr2)后，出现流过开关元件S2a、S2b的电流IME2，之后，在经过时间tr1(tk+tc+td+ts1＝tr1)后，出现流过开关元件S1a、S1b的电流IME1。该电流IME2对应于以往例中所说明之放电维持电流IWE22，而电流IME1则对应于比往例中所说明之大电流的放电加工电流IWE11。
此外，利用调节开关元件S1a、S1b呈导通动作状态的期间(t1(on))、以及开关元件S2a、S2b呈导通动作状态的期间(t2(on))之时间位置与大小，如第7图(8)所示，即可使放电维持电流IWE2与放电加工电流IWE1产生相当大的重叠部分。
第8图表示选出以上所说明之有关极间电流IWE的部分的动作波形。第8图中，在将预定的极间电压VWE施加于极间时(1)，放电开始电流IWE0开始流通(2)，在放电检测电路3检测出极间电压VWE开始下降的放电开始时刻t0，输出开始指令脉冲信号PK(3)。由放电开始时刻t0经过时间tr2的时刻为放电开始电流IWE0超过峰值的时刻附近(9)。
在由放电开始时刻t0经过时间tr2的时刻，开关元件S2a、S2b利用驱动脉冲信号PD2，仅在一定期间t2(on)呈导通动作状态(4)，而放电维持电流IWE2开始流通(5)。在放电开始电流IWE0超过峰值而下降至某值附近时，该放电维持电流IWE2以与放电开始电流IWE0交替的方式开始流通(9)。
振荡控制电路4所输出之控制脉冲信号PC拥有预设的脉冲宽度(6)，产生的驱动脉冲信号PD1拥有与控制脉冲信号相同的脉冲宽度(7)。在由放电开始时刻t0经过时间tr1后的时刻，开关元件S1a、S1b利用驱动脉冲信号PD1仅在一定期间t1(on)呈导通动作状态(7)，而大电流的放电加工电流IWE1开始流通(8)。该放电加工电流IWE1，在放电维持电流IWE2变为下降时，以与放电维持电流IWE2交替的方式开始流通(9)。
如第8图(9)所示，极间电流IWE虽与比往例相同(参考第4图(10))，而为IWE＝IWE0+IWE2+IWE1，但相较于比往例其相互重叠的部分也大幅增加。因此，不但可避免极间电流IWE产生中断，同时由于其拥有较大的重叠部分而可使加工能量增加，因此以相同的放电频率来比较时，可提高加工效率。
在此，将具体的元件用于开关元件S1a、S1b、S2a、S2b以进行说明。首先，对于开关元件S1a、S1b，为使大电流流通而选用第1图所示之开关元件IGBT作为电流容量较大的元件时，迟延时间ts1约为600ns。之后，开关元件S2a、S2b，以下述之方式决定。
亦即，由电容放电产生之放电开始电流IWE0的脉冲宽度约为360ns。对于开关元件S2a、S2b，如使用第1图所示之开关元件FET2时，由放电开始时刻t0至放电维持电流IWE2出现在极间为止的迟延时间tr2则与比往例相同，约为410ns程度。该数值较放电开始电流IWE0的脉冲宽度为大。如此，将导致极间电流产生中断。
因此，对于开关元件S2a、S2b，为使流通能够维持放电的电流，而选定第1图所示之开关元件FET1以作为电流容量较小的元件。此时的迟延时间ts2较FET2的迟延时间缩短60ns，而约为25ns。如使用FET1，则迟延时间tr2可缩短为350ns。该时间较放电开始电流IWE0的脉冲宽度360ns要短。
因此，对于开关元件S2a、S2b，利用使用第1图所示之开关元件FET1，在放电开始电流IWE0输出后，因利用开关元件S2a、S2b所产生的放电维持电流IWE2，能够无间隙地填补到放电加工电流IWE1出现之前的迟延时间的这一段期间，而使得极间电流IWE不至于产生中断，而达到维持极间的导电路径的目的。
此外，放电维持电流IWE2相较于大电流的放电加工电流IWE1，约提前ts1-ts2＝575ns出现于极间，因此如为使放电维持电流IWE2的脉冲宽度维持在575ns以上，而预先设定开关元件S2a、S2b的导通动作状态之一定时间t2(on)，则放电维持电流IWE2与大电流的放电加工电流IWE1可为时间上连续之输出电流波形。
以下，参考第9图具体说明本发明之意义。此外，第9图中之横轴为加工速度(mm2/min)。而纵轴为发热量(W)。第9图中，特性36为，与比往例相同利用单一特性的开关元件构成上述之开关元件S1a、S1b、S2a、S2b，并使用第1图所示之开关元件4(IGBT)作为大容量元件时的特性图。特性37为与比往例相同利用单一特性的开关元件构成上述之开关元件S1a、S1b、S2a、S2b，并使用第1图所示之开关元件1(FET1)作为小容量元件时的特性图。特性38为利用本发明之不同特性的开关元件构成上述之开关元件S1a、S1b、S2a、S2b，并组合使用第1图所示之开关元件1(FET1)与开关元件4(IGBT)时的特性图。特性39为与比往例相同利用单一特性的开关元件构成上述之开关元件S1a、S1b、S2a、S2b，并使用第1图所示之开关元件1(FET2)作为小容量元件时的特性图。
即使是以单一的开关元件构成上述开关元件S1a、S1b、S2a、S2b，但如使用第1图所示之开关元件4(IGBT)作为大容量元件时，能以较少的元件数即可完成。然而，在只拥有大容量开关元件的电路中，由于元件的特性而无法快速动作，因此无法尽早在放电开始电流IWE0进行流通且极间电流持续的期间内施加放电加工电流IWE1，而在放电加工电流IWE1输出时，极间状态回复到绝缘状态(无导电路径，呈开路状态)。在上述之极间状态下，与比往例相同，形成直流电源V1之高电压施加于极间的状态，而利用该高电压产生新的放电，形成在没有预放电的情况下大电流突然流过极间。因放电无法稳定，如特性36所示，只能获得200(mm2/min)左右的加工速度，而无法提高加工速度。
另一方面，以第1图所示之开关元件1(FET1)构成上述开关元件S1a、S1b、S2a、S2b时，由于该开关元件1(FET1)为高速响应元件，因此可尽早在放电开始电流IWE0进行流通且极间电流持续的期间内施加放电加工电流IWE1，而不会产生上述之问题。然而，在仅有开关元件1(FET1)的电路中，因元件的电流容量较小，因此如欲直接输出大电流的放电加工电流IWE1，则必须将为数众多的元件以并联之方式构成。此外，在需要大电流的高速加工领域中，开关元件的导通电阻较大，而最大电流容量较小。因此，如特性37所示，而有发热量将增多、冷却元件的成本提高的问题。
与上不同的是，在本发明中，如上所述乃以不同特性的开关元件构成上述之开关元件S1a、S1b、S2a、S2b。例如组合使用第1图所示之开关元件1(FET1)与开关元件4(IGBT)。其结果，即可解决上述之问题，利用较少的元件数即可实现特性38所示之可进行高速响应且大电流低损耗的放电加工电源装置。
此外，特性39表示在使用比往例中所说明之第1图的开关元件2(FET2)的电路构成中的加工速度与发热量之关系。根据与本发明所获得之特性38的比较可以得知，本发明中，在300mm2/min的加工速度时的发热量可大幅降低至2/3的程度。
如上所述，根据第1实施形态，由于从放电加工中的预放电至输入加工电流为止的迟延时间的期间中，形成于极间的导电路径可在稳定的状态下持续维持而不会消失，因此即可防止因加工电流输入失败而导致的加工效率下降的问题。同时也可抑制电极线产生不必要的断线。如此，可有效提高加工效率与加工速度。
此外，可由预放电顺利地输入加工电流，如此即可抑制加工面的粗糙，而可提高加工精度及加工质量。此外，因可使用元件响应时间较为低速的大容量元件，如此即可减少元件数。其结果，可实现电源装置小型化，且价格低廉。除此之外，由于在此可同时实现在单一的开关电路中无法同时实现的大电流与高频率开关动作，因此能使用粗线电极的高速加工。
第2实施形态第10图为表示本发明第2实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路之构成方块图。此外，对于第10图中与第1实施形态(第6图)所示构成相同或同等的构成部分，则标以相同之标号。在此，以第2实施形态有关的部分为中心加以说明。
亦即，第2实施形态之电源控制电路系为，驱动控制第1实施形态(第1图)所示之放电加工用电源装置中的开关元件S1a、S1b、S2a、S2b之电路。在第2实施形态中，在开关元件S1a、S1b与开关元件S2a、S2b间的特性关系上，与第1实施形态相同，即使速度差较大也无妨，但亦可适用于速度差较小的情况。
构成要素系如第10图所示，其拥有第1实施形态(第6图)所示之全部构成。其不同点在于，驱动电路6a、6b的输入脉冲信号变为放电检测电路3所输出之开始指令脉冲信号PK。此外，为简化说明，对于由驱动电路6a、6b提供给开关元件S2a、S2b的驱动脉冲信号，使用与第1实施形态(第6图)相同的标记PD2。
以下，参考第10图至第12图，说明有关第2实施形态之放电加工用电源装置的动作。此外，第11图为用以说明利用第10图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图。第12图为表示利用第10图所示之电源控制电路进行动作之放电加工用电源装置的各部分的动作波形图。
第10图、第11图中，从未图示之其他电源装置将某极间电压VWE施加于极间，使极间呈可放电的状态。藉此利用电路中的寄生电容C1产生电容放电，使放电开始电流IWE0出现于极间。极间电压VWE急速下降，由放电开始时刻t0在经过时间tk后，稳定在最低的放电电压Va(第11图(1))。
放电检测电路3系当利用比较器22检测极间电压VWE变得较基准电压21为低，以检测出极间产生放电时，由该检测时刻(放电开始时刻t0)于迟延时间tk后，将振荡开始指令脉冲信号PK输出至振荡控制电路4与驱动电路6a、6b。振荡开始指令脉冲信号PK在直到极间电压VWE消失为止的期间持续输出(第11图(2))。
振荡控制电路4接收振荡开始指令脉冲信号PK，视极间的加工状态将预设的脉冲宽度的控制脉冲信号PC在迟延时间tc后输出至驱动电路5a、5b(第11图(3))。
藉此，驱动电路5a、5b在迟延时间tk+tc+td后，将拥有预定脉冲宽度的驱动脉冲信号PD1输出至开关元件S1a、S1b，以进行导通驱动(第11图(4))。开关元件S1a、S1b在迟延时间ts1后，仅在一定期间t1(on)呈导通动作状态(第11图(5))。流过开关元件S1a、S1b的电流IWE1，因通过寄生电感L1、L2而出现于极间，因此在一定期间t1(on)内，以某一斜率持续上升，并在一定期间t1(on)结束的同时，转换为下降(第11图(8))。
另一方面，驱动电路6a、6b在迟延时间tk+td后将拥有预定脉冲宽度的驱动脉冲信号PD2输出至开关元件S2a、S2b，以进行导通驱动(第11图(6))。开关元件S2a、S2b在迟延时间ts2后，仅在一定期间t2(on)呈导通动作状态(第11图(7))。流过开关元件S2a、S2b的电流IWE2，因通过寄生电感L1、L2而出现于极间，因此在一定期间t2(on)内，以某一斜率持续上升，并在一定期间t2(on)结束的同时，转换为下降(第11图(8))。
驱动脉冲信号PD1、PD2的脉冲宽度与第1实施形态相同，为PD1＞PD2(第11图(4)、(6))。驱动脉冲信号PD1的脉冲宽度，具有与振荡控制电路4所输出的控制脉冲信号PC的脉冲宽度相同的脉冲宽度，但其结束时刻可由外部加以设定变更。另一方面，驱动脉冲信号PD1的脉冲宽度，根据其功能可使用固定值。
此外，开关元件S1a、S1b的迟延时间ts1与开关元件S2a、S2b的迟延时间ts2，与第1实施形态相同，为ts1＞ts2(第11图(5)、(7))。
在第2实施形态中，开关元件S2a、S2b由于在省略了振荡控制电路4中的迟延时间tc的时刻进行导通动作，因此相较于开关元件S1a、S1b，至少减少了迟延时间tc的时间快速地呈现导通状态。因此，相较于电流IWE1，电流IWE2减少了迟延时间tc的时间，较快地出现于极间。
其结果，如第11图(8)所示，就极间电流IME而言，一开始在经过时间tr2(tk+td+ts2＝tr2)后，出现流过开关元件S2a、S2b的电流IME2，之后，在经过时间tr1(tk+tc+td+ts1＝tr1)后，出现流过开关元件S1a、S1b的电流IME1。该电流IME2对应于比往例中所说明之放电维持电流IWE22，而电流IME1则对应于比往例中所说明之大电流的放电加工电流IWE11。
此外，利用调节开关元件S1a、S1b呈导通动作状态的期间(t1(on))、以及开关元件S2a、S2b呈导通动作状态的期间(t2(on))之时间位置与大小，如第11图(8)所示，即可使放电维持电流IWE2与放电加工电流IWE1产生相当大的重叠部分。
第12图表示选出以上所说明之有关极间电流IWE的部分的动作波形。其可获得与第1实施形态(第8图)相同的特性。两者的不同点在于，由于相较于开关元件S1a、S1b，开关元件S2a、S2b至少可省去迟延时间tc而快速地呈导通动作状态，因此相较于第1实施形态(第8图)，放电维持电流IWE2出现于极间的迟延时间tr2更加缩短。
因此，与第1实施形态相同，极间电流IWE为IWE＝IWE0+IWE2+IWE1，相较于比往例其相互重叠的部分大幅增加。如此不但可避免极间电流IWE产生中断，同时由于其拥有较大的重叠部分，而可使加工能量增加，因此相较于相同的放电频率，其可大幅提高加工效率。
为易于理解，在此以具体的数值进行说明。与比往例相同，利用单一特性的元件构成开关元件S1a、S1b、S2a、S2b时，由放电开始时刻t0至放电加工电流IWE1出现在极间为止的迟延时间tr1，通常为410ns程度，利用电容放电所产生的放电开始电流IWE0的脉冲宽度为360ns程度。因此，在该情况下，极间电流有可能产生中断的某期间为50ns程度。在比往例中，该期间中放电维持电流(第2图、第3图的IWE22)维持流通，以避免极间电流产生中断的情形。
与此不同的是，在第2实施形态中，振荡控制电路4的迟延时间tc约为100ns程度，由于缩短了该迟延时间tc，因此至放电维持电流IWE2出现于极间为止的迟延时间tr2为410ns-100ns＝310ns。迟延时间tr2＝310ns，其相较于产生放电开始电流IWE0的电容放电的脉冲宽度360ns为短。因此，在产生放电开始电流IWE0后，至放电加工电流IWE1出现为止的迟延时间的期间中，由于放电维持电流IWE2维持流通，因此极间电流不会产生中断而能维持极间的导电路径。此时，由于tr1-tr2＝410ns-310ns＝100ns，因此，若设定使开关元件S2a、S2b导通的一定时间t2(on)，只要使放电维持电流IWE2的脉冲宽度为150ns程度以上即可。
但是，在第2实施形态中，开关元件S2a、S2b虽也可使用与开关元件S1a、S1b相同电气特性的元件，但若使用具有不同特性的元件，其效果更佳。例如当开关元件S1a、S1b使用第1图的FET2，而开关元件S2a、S2b使用第1图的FET1时，开关元件S1a、S1b的迟延时间ts1为ts1＝172ns，而开关元件S2a、S2b的迟延时间ts2为ts2＝75ns。
在第10图所示之电路中，如上所述，开关元件S2a、S2b相较于开关元件S1a、S1b，因减少了迟延时间tc而较早导通，但此时，由于ts1-ts2＝172ns-75ns＝97ns，其可更早导通。开关元件S2a、S2b的导通时间t2(on)虽为预先设定的一定时间，但没有必要使其长于流过放电加工电流IWE1之开关元件S1a、S1b的导通时间t1(on)。
具体而言，开关元件S1a、S1b的导通时间t1(on)最大可为1500ns程度，而开关元件S2a、S2b的导通时间t2(on)则以150ns程度为佳。此外，由于输出电流的峰值与导通时间呈比例，而相较于放电加工电流IWE1的最大峰值，可大幅降低维持电流IWE2的峰值，因此可使开关元件S2a、S2b的电流容量小于开关元件S1a、S1b的电流容量。
因此，对于开关元件S2a、S2b，可使用如第1图的FET1，即电流容量小但可进行更高速响应的开关元件。与之相反，开关元件S1a、S1b可使用开关响应时间较慢的元件，其响应时间只要利用开关元件S2a、S2b在放电开始电流IWE0与放电加工电流IWE1之间的迟延时间的期间中可维持极间的导电路径的范围内即可。
此外，如第1图所示，一般而言即使拥有相同的额定电压，而电流容量较小的开关元件多具有栅极输入电容变小的倾向。亦即，其不需耗费太多用以进行驱动的功率。因此，开关元件S2a、S2b的驱动，可利用放电检测电路3的输出信号(开始指令脉冲信号)PK直接来进行。此时，因去除驱动电路6a、6b，因此可缩短驱动电路6a、6b的迟延时间td。
此外，在关断开关元件S1a、S1b而只使用开关元件S2a、S2b的情况下，亦可利用较以往的脉冲宽度为短的电流波形来进行放电加工。与第1图所示之最小脉冲宽度比较，使用FET2时为472ns，但只使用FET1时，则减半为210ns。
如上所述，根据第2实施形态，除了可获得与第1实施形态相同的作用效果外，同时可扩大能使用之开关元件的选择范围。
第3实施形态第13图为表示本发明第3实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路的构造方块图。此外，对于第10图中与第2实施形态(第10图)所示之构成相同或同等之构成部分，则标以相同的标号。在此，以第3实施形态有关的部分为中心加以说明。
亦即，第3实施形态之电源控制电路为，用以驱动控制第1实施形态(第1图)所示之放电加工用电源装置中的开关元件S1a、S1b、S2a、S2b之电路。其构成要素如第13图所示，除第2实施形态(第10图)所示之构成外，尚包括驱动电路7a、7b；数控装置8；以及切换器9。
与驱动电路6a、6b相同，驱动电路7a、7b的输入信号为放电检测电路3所输出的开始指令脉冲信号PK。驱动电路6a的输出(驱动脉冲信号PD2)与驱动电路7a的输出(驱动脉冲信号PD3)作为一组，并输入至切换器9。此外，驱动电路6b的输出(驱动脉冲信号PD2)与驱动电路7a的输出(驱动脉冲信号PD3)作为一组，并输入至切换器9。
切换器9系根据来自外部的数控装置8的指示进行以下之动作亦即选择驱动电路6a的输出(驱动脉冲信号PD2)与驱动电路7a的输出(驱动脉冲信号PD3)的其中之一，再将其提供给开关元件S2a，并选择驱动电路6b的输出(驱动脉冲信号PD2)与驱动电路7a的输出(驱动脉冲信号PD3)的其中之一，再将其提供给开关元件S2b。
在此，利用驱动电路6a、7a所生成之导通驱动开关元件S2a的时间，为预先设定的一定时间，但在驱动电路6a与驱动电路7a中，该一定时间设定为不同的时间。因此，关于开关元件S2a的导通驱动，可利用切换器9切换驱动电路6a与驱动电路7a，来变更开关元件S2a的导通时间。
与此相同，利用驱动电路6a、7a所生成之导通驱动开关元件S2a的时间亦互为不同的时间。可利用切换器9变更开关元件S2b的导通时间。同时，切换器9乃根据来自外部的数控装置8的指令进行动作，因此可利用数控装置8可变控制开关元件S2a、S2b的导通时间。
此外，在第13图中，是对1个开关元件设置有2个驱动电路，但亦可设置设定有不同导通时间的3个及3个以上的驱动电路，而可精密地改变开关元件的导通时间。
如上所述，根据第3实施形态，除可获得与第2实施形态相同之作用效果外，同时可任意地可变控制高速动作用开关元件的驱动时间。
第4实施形态第14图为表示本发明第4实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路的构造方块图。此外，对于在第14图中与第2实施形态(第10图)所示之构成相同或同等之构成部分，则标以相同的标号。在此，以第4实施形态有关的部分为中心加以说明。
亦即，第4实施形态之电源控制电路为，用以驱动控制第1实施形态(第1图)所示之放电加工用电源装置中的开关元件S1a、S1b、S2a、S2b之电路。第4实施形态中表示使低损耗的开关元件S1a、S1b以拥有不同的导通动作时间进行导通/关断控制而以形成各种环流回路之环流驱动方式的构成例(之1)。
就构成要素而言，如第14图所示，在第2实施形态(第10图)所示之构成中，取代振荡控制电路4而设置有振荡控制电路4a、4b，并与之相应增加数控装置(NC)8；加工电流导通时间设定电路11a、11b。
放电检测电路3的输出(开始指令脉冲信号PK)被输入至振荡控制电路4a、4b；开关元件S2a的驱动电路6a(亦即第10图所示之驱动电路6a)；以及开关元件S2b的驱动电路6b(亦即第10图所示之驱动电路6b)。
开关元件S2a的驱动电路6a(以下简称为「驱动电路6a」)，当从放电检测电路3输入开始指令脉冲信号PK时，响应该输入信号，将栅极驱动信号G2a输出至开关元件S2a。而开关元件S2b的驱动电路6b(以下简称为「驱动电路6b」)，当从放电检测电路3输入开始指令脉冲信号PK时，响应该输入信号，将栅极驱动信号G2b输出至开关元件S2b。
加工电流导通时间设定电路11a系根据数控装置(NC)8的指示设定加工电流导通时间，再将该设定值提供给振荡控制电路4a。振荡控制电路4a当从放电检测电路3输入开始指令脉冲信号PK时，响应该输入信号，产生将加工电流导通时间设定电路11a所指定之加工电流导通时间作为脉冲宽度之控制脉冲信号P1，并将其提供给开关元件S1a的驱动电路5a(亦即第10图所示之驱动电路5a)。开关元件S1a的驱动电路5a(以下简称为「驱动电路5a」)将栅极驱动信号G1a输出至开关元件S1a。
此外，加工电流导通时间设定电路11b根据数控装置(NC)8的指示，设定与加工电流导通时间设定电路11a不同数值的加工电流导通时间后，再将该设定值供给振荡控制电路4b。振荡控制电路4b当从放电检测电路3输入开始指令脉冲信号PK时，响应该输入信号，产生将加工电流导通时间设定电路11b所指定之加工电流导通时间作为脉冲宽度之控制脉冲信号P2，并将其供给开关元件S1b的驱动电路5b(亦即第10图所示之驱动电路5b)。开关元件S1b的驱动电路5b(以下简称为「驱动电路5b」)，将栅极驱动信号G1b输出至开关元件S1b。
在此，控制脉冲信号P1、P2的脉冲宽度为P1＜P2，但在动作进行中，P1＜P2或P1＞P2的情况交替出现。
以下，参照第14图至第16图，说明有关第4实施形态之放电加工用电源装置的动作。此外，第15图为用以说明利用第14图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图。第16图为用以说明第14图所示之电源控制电路所输出之栅极驱动信号与放电加工用电源装置之极间电流间的关系图。
在第14图、第15图中，极间呈能够开始放电的状态时，将加工电流导通时间设定电路11a所设定之加工电流导通时间作为脉冲宽度之控制脉冲信号P1由振荡控制电路4a输出至驱动电路5a。驱动电路5a仅以所输入之控制脉冲信号P1的脉冲宽度导通驱动开关元件S1a。另一方面，同时，将加工电流导通时间设定电路11b所设定之加工电流导通时间作为脉冲宽度之控制脉冲信号P2由振荡控制电路4b输出至驱动电路5b。
此时，控制脉冲信号P2的脉冲宽度设定为比控制脉冲信号P1稍微长一点的时间Δt。亦即，P2＝P1+Δt。驱动电路5b仅以所输入之控制脉冲信号P2的脉冲宽度导通驱动开关元件S1b，因此相较于开关元件S1a，开关元件S1b仅以稍微长一点的时间Δt呈导通动作状态。但因控制脉冲信号P1、P2的上升时刻相同之故，因此利用驱动电路5a、5b的输出而驱动之开关元件S1a、S1b同时进行导通动作。
利用开关元件S1a、S1b同时进行导通动作，放电加工电流IWE利用第15图所示之回路1的路径流过极间。此时，放电加工电流IWE与所经过的时间成比例，而当将VG设定为开关元件的栅极电位时，系以(V1-VG)/(L1+L2)之斜率上升。在该过程中，控制脉冲信号P2维持高电平，而控制脉冲信号P1则呈低电平。驱动电路5a因控制脉冲信号P1呈低电平之故，而使开关元件S1a维持关断状态。另一方面，驱动电路5b因控制脉冲信号P2持续维持高电平之故，而使开关元件S1b持续维持导通状态。
持续上升的放电加工电流IWE，因开关元件S1a的关断使得直流电源V1的供给中断而转换为下降，但利用电路中的寄生电感L1、L2的感应作用，以-VG/(L1+L2)的斜率持续流过第15图所示之回路2A的路径。在该过程中，驱动电路5b因控制脉冲信号P2呈低电平之故，而使开关元件S1b呈关断状态。
在此，在电路中的寄生电感L1、L2的感应能量消失之前，控制脉冲信号P2如呈低电平状态，则拥有-VG/(L1+L2)的斜率下降之残存的放电加工电流IWE流过第15图所示之回路3的路径，并以具有-(V1+VG)/(L1+L2)的斜率返回直流电源V1，进行再生。其结果，使得放电加工电流IWE呈现如第15图所示之梯形波。以上为P2＝P1+/Δt的动作(模式1的动作)。
上述之梯形波中，仅将脉冲宽度稍微延长一些时间Δt，便会增加开关元件S1b的稳定损耗，但与第2实施形态相同，由于开关元件S2a、S2b进行高速动作之故，所以对于开关元件S1a、S1b可使用IGBT等元件。如此即可使损耗维持在最小的程度。IGBT中，一般而言，由于并无MOS-FET等结构上存在的导通电阻，因此其在稳定状态(导通状态)中的损耗较少，而得以有效地控制因延长脉冲宽度所导致的损耗增大问题。此外，稍微短时间Δt的延长期间中因开关元件S2a、S2b已呈关断状态，因此即使使用高速响应的MOS-FET，亦不会发生因延长稍微短时间Δt而导致损耗增大的问题。
此外，在上述动作说明中，虽设定为P2＝P1+Δt，但亦可在动作中交换控制脉冲信号P1、P2之关系，使其设定为P1＝P2+Δt，以交替进行振荡控制。此时，上述动作说明中的稍微短时间Δt的期间中的开关元件S2a、S2b的导通、关断动作正好相反，而第15图所示之回路2A所示之路径转换为回路2B的路径，如此同样可获得第15图所示之梯形波。以上，为在P1＝P2+Δt之设定下的动作(模式2的动作)。
在第16图中，(1)表示栅极驱动信号G1。(2)表示栅极驱动信号G2。(3)表示极间电流IWE。图中，左侧的栅极驱动信号G1、G2的关系为P2＝P1+Δt(模式1)的情况。右侧的栅极驱动信号G1、G2的关系为P1＝P2+Δt(模式2)的情况。而极间信号IWE在两种情况下缺呈相同波形的梯形波。
利用上述之梯形波形固定环流回路路径时，由于在开关元件S1a、S1b中的开关损耗与稳定损耗在比例上产生差异，而产生损耗之不均衡。但因开关元件S1a、S1b分别具备振荡控制电路与加工电流导通时间设定电路，因此，可相互切换环流回路，能避免使开关元件之负载电流所产生之损耗集中，而得以达到均衡分配的目的。
根据第4实施形态，因采用环流驱动方式，而能够增大每一个间歇放电脉冲之输入能量，能实现需要大电流之采用粗线电极的线电极放电加工。
第5实施形态第17图为表示本发明第5实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路的构造方块图。此外，对于在第17图中与第4实施形态(第14图)所示之构成相同或同等之构成部分，则标以相同的标号。在此，以第5实施形态有关的部分为中心加以说明。
亦即，该第5实施形态之电源控制电路为，用以驱动控制第1实施形态(第1图)所示之放电加工用电源装置中的开关元件S1a、S1b、S2a、S2b之电路。在该第5实施形态中表示使低损耗的开关元件S1a、S1b以拥有不同的导通动作时间进行导通/关断控制而以形成各种环流回路之环流驱动方式的构成例(之2)。
就构成要素而言，如第17图所示，在第4实施形态(第14图)所示之构成中，省略了振荡控制电路4b与加工电流导通时间设定电路11b，取而代之是设置脉冲宽度延长电路13与切换电路14。
数控装置(NC)8的输出，除供给振荡控制电路4a与加工电流导通时间设定电路11a之外，亦供给脉冲宽度延长电路13与切换电路14。而振荡控制电路4a的输出(控制脉冲信号P1)则供给脉冲宽度延长电路13与切换电路14。脉冲宽度延长电路13根据数控装置(NC)8的指示，生成将所输入之控制脉冲信号P1之脉冲宽度延长的控制脉冲信号P2，并将其输出至切换电路14。切换电路14根据数控装置(NC)8的指示，切换所输入之控制脉冲信号P1、P2的输出目标(开关元件S1a、S1b)。
亦即，所产生之控制脉冲信号P1、P2，其脉冲宽度经常为P1＜P2的关系，但其利用切换器14的作用，即可进行与第4实施形态相同的动作。
以下，参照第7图，说明有关第5实施形态之放电加工用电源装置的动作。在第17图中，当极间变为可开始进行放电的状态时，将在加工电流导通时间设定电路11a所设定之加工电流导通时间作为脉冲宽度之控制脉冲信号P1由振荡控制电路4a输出至脉冲宽度延长电路13与切换电路14。
延长电路13根据数控装置8的指令值，将振荡控制电路4a所输出的控制脉冲信号P1的脉冲宽度加以延长的控制脉冲信号P2输出至切换电路14。切换电路14根据数控装置8的指令，将所输入的控制脉冲信号P1、P2各自之输出目标切换为驱动电路5a、或5b的某一个再予以输出。例如控制脉冲信号P1输出至驱动电路5a，而控制脉冲信号P2输出至驱动电路5b。
驱动电路5a仅以所输入的控制脉冲信号P1的脉冲宽度，导通驱动开关元件S1a。另一方面，驱动电路5b仅以所输入的控制脉冲信号P2的脉冲宽度，导通驱动开关元件S1b。此时，将利用延长电路13的控制脉冲信号P1的延长时间设定为Δt时，控制脉冲信号P1与控制脉冲信号P2之间的关系，则与第4实施形态所说明的相同，P2＝P1+Δt。
此时，开关元件S1b相较于开关元件S1a，呈导通动作状态的时间延长于延长时间Δt，但利用切换电路14将输出至驱动电路5a、5b的控制脉冲信号P1、P2的关系反过来，藉此，即也可使开关元件S1a相较于开关元件S1b，呈导通运作状态的时间延长了延长时间Δt。此外，如第4实施形态之说明，该延长时间Δt当然根据数控装置8的指令可任意进行可变控制变化。
如上所述，根据第5实施形态，因设置了脉冲宽度延长电路13，如此即可将第4实施形态(第14图)所示之加工电流导通时间设定电路11b以及振荡控制电路4b删除，利用简单的构造而获得与第4实施形态相同的作用效果。
第6实施形态第18图为表示本发明第6实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路的构造方块图。此外，对于在第18图中与第4实施形态(第14图)所示之构成相同或同等之构成部分，则标以相同的标号。在此，以第6实施形态有关的部分为中心加以说明。
亦即，该第5实施形态之电源控制电路为，用以驱动控制第1实施形态(第1图)所示之放电加工用电源装置中的开关元件S1a、S1b、S2a、S2b之电路。在该第6实施形态中表示使低损耗的开关元件S1a、S1b以拥有不同的导通动作时间进行导通/关断控制而以形成各种环流回路之环流驱动方式的构成例(之3)。
就构成要素而言，如第18图所示，在第4实施形态(第14图)所示之构成中，追加了加工电流导通时间设定电路12a、12b。
数控装置(NC)8的输出除供给振荡控制电路4a、4b与加工电流导通时间设定电路11a、11b之外，亦供给加工电流导通时间设定电路12a、12b。
加工电流导通时间设定电路12a根据数控装置(NC)8的指示，设定加工电流导通时间，并将该设定值输出至驱动电路6a。驱动电路6a当来自放电检测电路3的开始指令脉冲信号PK被输入时，响应该输入信号，产生将加工电流导通时间设定电路12a所指定的加工电流导通时间作为脉冲宽度之栅极驱动信号G2a，以导通驱动开关元件S2a。
加工电流导通时间设定电路12b根据数控装置(NC)8的指示，设定不同于加工电流导通时间设定电路12a的数值之加工电流导通时间，并将该设定值输出至驱动电路6b。驱动电路6b当来自放电检测电路3的开始指令脉冲信号PK被输入时，响应该输入信号，产生将加工电流导通时间设定电路12b所指定的加工电流导通时间作为脉冲宽度之栅极驱动信号G2b，以导通驱动开关元件S2b。
根据该构成，因分别对于开关元件S1a、S1b的驱动电路6a、6b各自设置加工电流导通时间设定电路12a、12b，因此，除第4实施形态所说明之低损耗侧的环流驱动外，亦可产生高速动作侧之环流驱动。亦即，在开关元件S1a、S1b呈关断动作状态下仅使用开关元件S2a、S2b时，可改变开关元件S2a、S2b的导通时间，以取得元件的负载均衡。其结果，即使仅使用高速动作侧的开关元件时，也可调节某一程度的输出电流能量，在使用放电电流允许值小的φ0.2mm以下的细线电极时，或不能输入大电流的精加工时，也能适当调节加工电流能量。
此外，利用在加工电流导通时间设定电路12a、12b对驱动电路6a、6b设定导通时间，如此即避免驱动响应动作产生延迟。在第6实施形态中，仅表示了对第4实施形态的适用例，但毫无疑问地其亦可适用于第5实施形态。
第7实施形态第19图为表示本发明第7实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路的构造方块图。此外，对于在第19图中与第4实施形态(第14图)所示之构成相同或同等之构成部分，则标以相同的标号。在此，以第7实施形态有关的部分为中心加以说明。
亦即，该第7实施形态之电源控制电路为，用以驱动控制第1实施形态(第1图)所示之放电加工用电源装置中的开关元件S1a、S1b、S2a、S2b之电路。在第7实施形态中表示视放电开始时的放电状态(正常放电、快速放电、短路)将提供给极间的电流切换为较大电流峰值或较小电流峰值时的构成例(之1)。
如第19图所示，连接关系虽有与第14图所示之连接关系不同的部分，但就构成要素而言，乃在第4实施形态(第14图)所示之构成中，追加了放电状态判定电路15与电流脉冲选择电路16。
在第19图中，放电检测电路3的输出除供给振荡控制电路4a、4b外，亦供给放电状态判定电路15。放电状态判定电路15的输出供给电流脉冲选择电路16，而电流脉冲选择电路16的输出，则供给振荡控制电路4a、4b。振荡控制电路4a、4b与数控装置8以及加工电流导通时间设定电路11a、11b之间的连接关系，虽与第14图所示之构成相同，但振荡控制电路4b的输出(控制脉冲信号P2)供给驱动电路5a、5b，而振荡控制电路4a的输出(控制脉冲信号P1)，则供给驱动电路6a、6b。如第4实施形态(第14图所示)之说明，振荡控制电路4b产生脉冲宽度较宽的控制脉冲信号BP，而振荡控制电路4a则产生脉冲宽度较窄的控制脉冲信号SP。
放电状态判定电路15利用处理放电检测电路3所检测之预放电的信息，判断极间的放电状态为施加大电流的正常放电状态或重复频率增高之快速放电状态或短路状态。电流脉冲选择电路16接收放电状态判定电路15的判定结果，选择将振荡指令输出至振荡控制电路4a或4b的其中一方。具体而言，电流脉冲选择电路16在放电状态判定电路15的判定结果表示是正常的放电状态时，将振荡指令输出至振荡控制电路4b，而当其表示是快速放电或短路状态时，则将振荡指令输出至振荡控制电路4a。
以下，参考第19图、第20图，说明有关第7实施形态之放电加工用电源装置的动作。此外，第20图为用以说明利用第19图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图。在此，在第20图中，td为无负载时间。(1)为放电状态判定电路15对正常放电状态、快速放电状态、短路状态的各状态进行判断之电压波形例。在此，表示视无负载时间td的长度来进行判定之例。(2)表示驱动开关元件S2a、S2b之控制脉冲信号SP的发生时序。(3)表示驱动开关元件S1a、S1b之控制脉冲信号BP的发生时序。(4)表示提供给极间的电流脉冲的波形。
首先，加工电流导通时间设定电路11a、11b中，分别通过数控装置8，作为线电极放电加工的加工条件的1个参数，预先设定控制脉冲信号SP、SP的脉冲宽度。如前所述，控制脉冲信号SP、BP的脉冲宽度设定为BP＞SP的关系。此乃从加工速度、防止线电极断线的观点来设定。
放电状态判定电路15在放电检测电路3所检侧的预放电的间隔较宽、无负载时间td为td＞1μs至2μs较长的程度时，即判定为产生正常放电。反之，放电状态判定电路15在放电检测电路3所检侧的预放电的间隔较窄、无负载时间td为td＜1μs至2μs较短的程度时，即判定为产生短路或快速放电。
电流脉冲选择电路16在放电状态判定电路15的判定结果表示是快速放电或短路状态时，将振荡指令输出至振荡控制电路4a。其结果，乃利用脉冲宽度较窄的控制脉冲信号SP产生用以驱动高速动作用的开关元件S2a、S2b之栅极驱动信号G2a、G2b，开关元件S2a、S2b于控制脉冲信号SP的脉冲宽度内进行导通动作，如第20图(4)所示，电流峰值较小的电流脉冲提供给呈快速放电状态或短路状态的极间。
此外，电流脉冲选择电路16在放电状态判定电路15的判定结果表示是正常放电状态时，则将振荡指令输出至振荡控制电路4b。其结果，乃利用脉冲宽度较宽的控制脉冲信号BP产生用以驱动低损耗动作用的开关元件S1a、S1b之栅极驱动信号G1a、G1b，开关元件S1a、S1b于控制脉冲信号BP的脉冲宽度内进行导通动作，如第20图(4)所示，电流峰值较大的电流脉冲宽度提供给呈正常放电状态的极间。
如上所述，在产生正常放电的状况下，利用脉冲宽度较宽的控制脉冲信号BP，将大电流峰值提供给极间，在产生短路或快速放电的状况下，则利用脉冲宽度较窄的控制脉冲信号SP，将小电流峰值提供给极间。此时，提供大电流峰值时，选择具有良好低损耗特性的开关元件S1a、S1b，在提供小电流峰值时，则选择具有良好的高速动作特性的开关元件S2a、S2b。
如前所述，在线电极放电加工中，在高放电频率的状态下，由于正常放电的发生比例约为1/3至1/2的程度，因此即使放电频率为100kHz，需要大电流峰值的正常放电的发生频率为50kHz以下。因此，在第7实施形态中，在根据极间开始进行放电时的放电状态来切换提供之电流脉冲的情况下，当产生不适于高频动作之正常放电时，使用低损耗的开关元件S1a、S1b，以提供大电流峰值。另一方面，在短路或快速放电的无负载时间极短、放电循环率高、但放电现象处于无法施加大电流峰值的状态时，则使用适于高速动作、可适应高频动作之开关元件S2a、S2b，以提供小电流峰值。
如此，即可同时实现大电流且高速动作之高速加工。此外，因将不同特性的开关元件加以组合使用，如此即可减少开关元件的数量，并减少发热量。此外，因将低损耗侧的开关电路的重复频率控制在1/2至1/3的程度，如此即可使用更加大电流且低损耗的元件(IGBT等)。
第8实施形态第21图为表示本发明第8实施形态之放电加工用电源装置具有的电源控制电路的构造方块图。此外，对于在第21图中与第7实施形态(第19图)所示之构成相同或同等之构成部分，则标以相同的标号。在此，以第8实施形态有关的部分为中心加以说明。
亦即，第8实施形态之电源控制电路为，用以驱动控制第1实施形态(第1图)所示之放电加工用电源装置中的开关元件S1a、S1b、S2a、S2b之电路。在该第8实施形态中表示视放电开始时的放电状态(正常放电、快速放电、短路)将提供给极间的电流切换为较大电流峰值或较小电流峰值时的构成例(之2)。
如第21图所示，在第7实施形态(第19图)所示的构成中，取代电流脉冲选择电路16，设置电流脉冲停止电路17。但，电流脉冲停止电路17的输出仅供给振荡控制电路4b。电流脉冲停止电路17在放电状态判定电路15的判定结果表示是快速放电状态或短路状态时，将振荡停止指令输出至振荡控制电路4b。而电流脉冲停止电路17在放电状态判定电路15的判定结果为正常放电时，则不进行任何动作。
以下，参考第21图、第22图说明有关第8实施形态之放电加工用电源装置的动作。此外，第22图为用以说明利用第21图所示之电源控制电路之放电加工用电源装置的动作原理图。第22图中的各项目的内容与第20图之说明相同。
放电状态判定电路15在放电检测电路3所检测的预放电的间隔较为宽、无负载时间td为td＞1μs至2μs较长的程度时，即判定为产生正常放电。另一方面，放电状态判定电路15在放电检测电路3所检侧的预放电的间隔较窄、无负载时间td为td＜1μs至2μs较短的程度时，即判定为产生短路或快速放电。
电流脉冲选择电路17在放电状态判定电路15的判定结果表示是快速放电或短路状态时，将振荡停止指令输出至振荡控制电路4b。因此，放电检测电路3所检测的预放电的状态为正常放电时，振荡控制电路4a、4b如第4实施形态之说明那样依次进行动作，因此低损耗的开关元件S1a、S1b与适于高速动作之开关元件S2a、S2b依次被驱动。
另一方面，放电检测电路3所检测的预放电的状态为快速放电状态或短路状态时，仅振荡控制电路4a进行动作，驱动适于高速动作之开关元件S2a、S2b。
其结果，如第22图所示，在产生正常放电时，将利用控制脉冲信号BP之大电流峰值与利用控制脉冲信号SP之小电流峰值提供给极间。另一方面，在产生短路或快速放电时，则将利用控制脉冲信号SP之小电流峰值提供给极间。
如上所述，在第8实施形态中，在根据极间开始进行放电时的放电状态来切换提供之电流脉冲的情况下，当产生不适于高频动作之正常放电时，依次选择使用低损耗之开关元件S1a、S1b以提供大电流峰值，以及使用适于高速响应之开关元件S2a、S2b以提供小电流峰值。另一方面，在短路或快速放电的无负载时间极短、放电循环率高、但放电现象处于无法施加大电流峰值的状态时，则停止低损耗的开关元件S1a、S1b的动作，仅使用适于高速动作、可适应高频动作之开关元件S2a、S2b，以提供小电流峰值。
如此，除了同时实现大电流且高速动作之高速加工外，并可避免电弧产生中断以进行稳定的高速加工。此外，尚可获得与第7实施形态相同的作用效果。本发明适于使用在大电流、且进行高速线电极放电加工之线电极放电加工装置的放电加工用电源装置。
权利要求
1.一种放电加工用电源装置，系具备有在电极与隔有预定间隔和所述电极相对配置而作为另一电极之被加工物之间体的极间提供放电脉冲电流的开关电路，其特征在于，具备响应所述极间的放电开始检测信号而产生预定脉冲宽度的控制脉冲信号之脉冲宽度控制机构，并且所述开关电路系并行接收所述控制脉冲信号的2个开关电路，由包含适于高速动作的开关元件的开关电路；以及包含适于低速动作的开关元件的开关电路所构成。
2.如权利要求1所述的放电加工用电源装置，其特征在于，所述开关电路系由接收所述极间放电开始之检测信号的第1开关电路；以及接收响应所述放电开始所产生之预定脉冲宽度的控制脉冲信号之第2开关电路所构成，所述第1开关电路是包含适于高速动作之开关元件与适于低速动作之开关元件的任一种开关元件之开关电路，而所述第2开关电路是包含适于低速动作之开关元件之开关电路。
3.如权利要求2所述的放电加工用电源装置，其特征在于，所述第1开关电路是包含适于高速动作之开关元件的开关电路时，所述放电开始的检测信号直接施加于适于前述高速动作之开关元件的控制端。
4.如权利要求2所述的放电加工用电源装置，其特征在于，所述第1开关电路具备接收所述放电开始检测信号以产生脉冲宽度互相不同之驱动脉冲信号之多个驱动电路；以及根据来自外部的指令选择所述多个驱动电路之一所输出的驱动脉冲信号、再施加于所述开关元件的控制端之选择电路。
5.如权利要求1所述的放电加工用电源装置，其特征在于，所述开关电路系由接收所述放电开始的检测信号之第1开关电路；以及接收所述控制脉冲信号之第2开关电路所构成，所述第1开关电路为包含适于高速动作之开关元件的开关电路，所述第2开关电路为包含适于低速动作之开关元件的开关电路，而所述脉冲宽度控制机构将所述产生之控制脉冲信号之脉冲宽度控制在所述第2开关电路中相对向之开关元件间互相不同的值。
6.如权利要求5所述的放电加工用电源装置，其特征在于，所述脉冲宽度控制装置系具备第1设定机构以及第2设定机构，第1设定机构系用以产生设定为提供所述相对之开关元件之一方呈导通状态期间的第1脉冲宽度之控制脉冲信号、并将其提供至所述一方的开关元件之驱动机构，第2设定机构系用以产生设定为提供所述相对向之开关元件之另一方呈导通状态期间的与第1脉冲宽度为不同值的第2脉冲宽度之控制脉冲信号、并将其提供至所述另一方的开关元件之驱动机构。
7.如权利要求5所述的放电加工用电源装置，其特征在于，所述脉冲宽度控制机构系具备产生设定为第1脉冲宽度之控制脉冲信号的设定机构；用以输出延长所述第1脉冲宽度之第2脉冲宽度的控制脉冲信号之延长机构；以及对根据来自外部的指令分别驱动所述相对向之开关元件之驱动机构、作为具有使各个开关元件呈导通状态之脉冲宽度之控制脉冲信号、切换输出具有所述第1脉冲宽度的控制脉冲信号与具有所述第2脉冲宽度之控制脉冲信号之切换机构。
8.如权利要求5所述的放电加工用电源装置，其特征在于，所述脉冲宽度控制机构系具备第1设定机构以及第2设定机构，第1设定机构系用以产生设定为提供所述相对之开关元件之一方呈导通状态期间的第1脉冲宽度之控制脉冲信号、并将其提供至所述一方的开关元件之驱动机构，第2设定机构系用以产生设定为提供所述相对向之开关元件之另一方呈导通状态期间的与第1脉冲宽度为不同值的第2脉冲宽度之控制脉冲信号，并将其提供至所述另一方的开关元件之驱动机构，此外，尚具备有第3设定机构，用以设定提供在所述第1开关电路中使各个相对的开关元件呈导通状态之期间的脉冲宽度，分别驱动所述第1开关电路中相对之开关元件的驱动机构在接收所述放电开始的检测信号后，产生具有所述第3设定机构所设定之脉冲宽度的驱动脉冲信号，以驱动各个开关元件。
9.如权利要求5所述的放电加工用电源装置，其特征在于，所述脉冲宽度控制机构系具备产生设定为第1脉冲宽度之控制脉冲信号的第1设定机构；用以输出延长所述第1脉冲宽度之第2脉冲宽度之控制脉冲信号之延长机构；以及对根据来自外部的指令分别驱动所述相对向之开关元件之驱动机构、作为具有使各个开关元件呈导通状态之脉冲宽度之控制脉冲信号、切换输出具有所述第1脉冲宽度的控制脉冲信号与具有所述第2脉冲宽度之控制脉冲信号之切换机构，此外，尚具备有第2设定机构，用以设定提供使所述第1开关电路中各个相对的开关元件呈导通状态之期间的脉冲宽度，分别驱动所述第1开关电路中相对的开关元件之驱动机构在接收所述放电开始的检测信号后，产生具有所述第2设定机构所设定之脉冲宽度之驱动脉冲信号，以驱动各个开关元件。
10.如权利要求1所述的放电加工用电源装置，其特征在于，具备于放电开始前由外部进行变更设定所述控制脉冲信号之脉冲宽度的机构。
11.一种放电加工用电源装置，其特征在于，系具备响应在电极与隔有预定间隔和所述电极相对配置的作为另一电极之被加工物体之间的极间的放电开始而产生第1脉冲宽度之控制脉冲信号的第1脉冲宽度控制机构、以及产生与所述第1脉冲宽度为不同数值之第2脉冲宽度之控制脉冲信号的第2脉冲宽度控制机构；一种用以接收所述第1脉冲宽度之控制脉冲信号并将放电脉冲电流提供给所述极间之开关电路、包含适于低速动作之开关元件的第1开关电路；一种用以接收所述第2脉冲宽度之控制脉冲信号并将放电脉冲电流提供给所述极间之开关电路、包含适于高速动作之开关元件的第2开关电路；用以判断所述极间开始进行放电时的放电状态为正常放电状态或快速放电状态或短路状态的哪一种状态之放电状态判定机构；以及当所述放电状态判定机构的判定结果表示为正常放电状态时对所述第1脉冲宽度控制装置发出输出指示、而当判定结果表示为快速放电状态或短路状态时则对所述第2脉冲宽度控制机构发出输出指示之电流脉冲选择机构。
12.如权利要求11所述放电加工用电源装置，其特征在于，具备于放电开始前由外部进行变更设定所述控制脉冲信号的脉冲宽度之机构。
13.一种放电加工用电源装置，其特征在于，系具备响应在电极与隔有预定间隔和所述电极相对配置的作为另一电极之被加工物体之间的极间的放电开始而产生第1脉冲宽度之控制脉冲信号的第1脉冲宽度控制机构、以及产生与所述第1脉冲宽度为不同数值之第2脉冲宽度之控制脉冲信号的第2脉冲宽度控制机构；一种用以接收所述第1脉冲宽度之控制脉冲信号并对所述极间提供放电脉冲电流之开关电路、包含适于低速动作之开关元件的第1开关电路；一种用以接收所述第2脉冲宽度之控制脉冲信号并对所述极间提供放电脉冲电流之开关电路、包含适于高速动作之开关元件的第2开关电路；用以判断所述极间开始进行放电时的放电状态为正常放电状态或快速放电状态或短路状态的哪一种状态之放电状态判定机构；以及当所述放电状态判定机构的判定结果表示为快速放电状态或短路状态时、对所述第1脉冲宽度控制装置发出输出停止指示之电流脉冲停止机构。
14.如权利要求13所述的放电加工用电源装置，其特征在于，具备于放电开始前由外部进行变更设定所述控制脉冲信号之脉冲宽度之机构。
全文摘要
本发明系一种放电加工用电源装置，具备有在电极与隔有预定间隔和前述电极相对配置而作为另一电极之被加工物体的极间(105)提供放电脉冲电流之开关电路，前述开关电路系由并行接收响应前述极间(105)之放电开始而产生之预定脉冲宽度之控制脉冲信号(PC)之2个开关电路所构成，亦即，包含适于高速动作之开关元件的开关电路(6a、S2a)(6b、S2b)；以及包含适于低速动作之开关元件之开关电路(5a、S1a)(5b、S1b)所构成，可力图提高适应大电流且高速动作之线电极放电加工的效率。
文档编号B23H1/02GK1638905SQ0282930
公开日2005年7月13日 申请日期2002年7月12日 优先权日2002年7月12日
发明者佐藤清侍, 大黑裕之 申请人:三菱电机株式会社