專利名稱：具有開關(guān)元件的保護(hù)電路的放電加工電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使在電極與工件之間形成的加工間隙發(fā)生放電而對(duì)工件進(jìn)行加工的放電加工裝置。特別是為了生成高頻的電力脈沖而將開關(guān)元件連接在直流電源與加工工件之間的放電加工電源。
背景技術(shù)：
從直流電源將電力加到在放電加工裝置的工具電極與導(dǎo)電性的工件之間形成的微小間隙上時(shí)，間隙間的電介質(zhì)液體的電阻將減小。并且，在電介質(zhì)液體的絕緣特性遭到破壞時(shí)，就發(fā)生放電，從而“導(dǎo)通時(shí)間”開始。在被控制的導(dǎo)通時(shí)間期間，放電電流通過間隙而流動(dòng)，結(jié)果，工件材料便蒸發(fā)或熔融。在導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束時(shí)，為了恢復(fù)電介質(zhì)液體的絕緣特性，在控制的“截止時(shí)間”期間，停止施加電力。通常，為了反復(fù)從直流電源向間隙供給高頻的電力脈沖，由多個(gè)開關(guān)晶體管構(gòu)成的開關(guān)電路設(shè)置在直流電源與間隙之間。開關(guān)晶體管的通/斷的開關(guān)動(dòng)作，由具有被控制的導(dǎo)通時(shí)間和被控制的截止時(shí)間的門脈沖信號(hào)進(jìn)行控制。眾所周知，使從直流電源通過開關(guān)電路向間隙供給電力的電源電路中的RL盡可能最小從而使通過間隙流動(dòng)的電流的前沿很陡，對(duì)提高加工速度有貢獻(xiàn)。例如，在直流電源的輸出電壓280V、電源電路中的電阻0.02Ω、電感0.4μH的條件下，通過間隙流動(dòng)的電流在1μs期間上升到1000A，在5μs期間上升到3000A，最后達(dá)到飽和電流14000A。為使開關(guān)電路承受飽和電流14000A，需要280個(gè)允許電流為50A的晶體管。但是，在線切割放電加工中使用的放電加工電流脈沖的最大值約為1000A～2000A，所以，線切割放電加工機(jī)的開關(guān)電路通常只不過包含數(shù)十個(gè)晶體管。因此，由于噪聲等原因而使門脈沖信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間超過指定值時(shí)，多個(gè)晶體管將會(huì)由于過電流而被擊穿。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的旨在提供即使門脈沖信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間超過指定值也可以利用小型的電路可靠地保護(hù)開關(guān)晶體管的放電加工電源。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供減小線電極的張力變化的線切割放電加工裝置。
本發(fā)明的其他目的，通過在下面的說明中部分地解釋和實(shí)踐本發(fā)明，業(yè)內(nèi)人士就會(huì)部分地明白了。
為了達(dá)到上述目的，間歇式地向在電極與工件之間形成的加工間隙供給放電加工用的電力的本發(fā)明的放電加工電源包括直流電源；連接在直流電源與加工間隙之間的開關(guān)元件；發(fā)生使開關(guān)元件導(dǎo)通的門脈沖信號(hào)的門脈沖發(fā)生電路；發(fā)生時(shí)鐘脈沖的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器；在接收門脈沖信號(hào)的期間計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖并在該計(jì)數(shù)達(dá)到指定值時(shí)發(fā)生指定電平的輸出的計(jì)數(shù)器；和在接收門脈沖信號(hào)的期間維持計(jì)數(shù)器的指定電平的輸出從而阻止向開關(guān)元件供給門脈沖信號(hào)的電路。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1是表示本發(fā)明的放電加工電源的圖。
圖2是表示圖1的保護(hù)電路的框圖。
圖3A、3B、3C、3D和3E是表示圖1的保護(hù)電路的動(dòng)作的時(shí)間圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形式下面，參照?qǐng)D1說明本發(fā)明的放電加工電源。
向在工件W與線電極E之間形成的間隙G供給放電加工用的能量的從60V到280V的直流電源5a的負(fù)極，通過一對(duì)通電觸頭K1、K2與線電極E電連接。直流電源5a的正極通過二極管D和開關(guān)元件TRA與工件W連接。同樣，另一個(gè)從80V到120V的直流電源5b的負(fù)極與線電極E電連接。直流電源5b的正極通過限流電阻R和開關(guān)元件TRB與工件W連接。開關(guān)元件TRA和TRB分別響應(yīng)門脈沖信號(hào)Gate1和Gate2在導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)之間變化。門脈沖發(fā)生電路3從NC裝置1接收表示加工條件的設(shè)定值的信號(hào)，從檢測(cè)電路4接收表示放電開始的信號(hào)，根據(jù)這些信號(hào)發(fā)生門脈沖信號(hào)。NC裝置1具有鍵盤那樣的輸入裝置和CRT顯示裝置(圖中均未示出)，并在其中設(shè)定加工條件。門脈沖發(fā)生電路3先向開關(guān)元件TRB供給門脈沖信號(hào)Gate2，將直流電源5b的電壓加到間隙G上。結(jié)果，就在間隙G發(fā)生放電，從而電流開始通過間隙G流過。門脈沖發(fā)生電路3從檢測(cè)電路4接收表示放電開始的信號(hào)，并響應(yīng)該信號(hào)而停止門脈沖信號(hào)Gate2的供給，而向開關(guān)元件TRA供給具有指定的導(dǎo)通時(shí)間TG的門脈沖信號(hào)Gate1。在指定的導(dǎo)通時(shí)間TG結(jié)束之后，并進(jìn)而在指定的截止時(shí)間之后，門脈沖發(fā)生電路3為了發(fā)生下一次的放電而再次向開關(guān)元件TRB供給門脈沖信號(hào)Gate2。就這樣反復(fù)發(fā)生放電，對(duì)工件W進(jìn)行加工。
開關(guān)元件TRA為了確保所希望的電流容量而由足夠數(shù)量的FET元件構(gòu)成。這些FET元件響應(yīng)門脈沖信號(hào)Gate1而同時(shí)進(jìn)行通/斷的開關(guān)動(dòng)作，所以，在圖1中只集合地作為1個(gè)開關(guān)元件進(jìn)行表示。在本實(shí)施例中，開關(guān)元件TRA是以16個(gè)FET元件為1組而由2組(共計(jì)32個(gè))FET元件構(gòu)成的開關(guān)電路。各FET元件的耐壓為500V、額定電流為20A、允許電流脈沖為50A。因此，開關(guān)元件TRA可以向間隙G供給峰值為1600A的電流脈沖。由于門脈沖發(fā)生電路3的誤動(dòng)作或外部的噪聲，輸入多個(gè)FET元件的門脈沖信號(hào)Gate1的導(dǎo)通時(shí)間TG有可能會(huì)超過指定值。這時(shí)，多個(gè)FET元件過度地持續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在不包含限流電阻的開關(guān)電路中有時(shí)過電流就會(huì)流通，將FET元件損壞，從而裝配FET元件的印刷電路板就會(huì)發(fā)生燃燒。
在本發(fā)明的放電加工電源中，設(shè)置了可靠地防止過電流、保護(hù)FET元件的保護(hù)電路7。
下面，參照?qǐng)D2詳細(xì)說明保護(hù)電路7。
保護(hù)電路7包括發(fā)生2MHz的時(shí)鐘脈沖CLK的時(shí)鐘發(fā)生器72、計(jì)數(shù)器73、鎖存電路74、反相器75和‘與門’76。計(jì)數(shù)器73由其輸入端子CK接收時(shí)鐘脈沖CLK，當(dāng)時(shí)鐘脈沖CLK的計(jì)數(shù)達(dá)到指定值n時(shí)，就將高電平的輸出供給鎖存電路74的輸入端子IN。指定值n根據(jù)電流脈沖達(dá)到最大允許值的時(shí)間T和時(shí)鐘脈沖CLK的1個(gè)周期的時(shí)間t來決定。時(shí)間間隔T的值，大于門脈沖信號(hào)Gate1的指定的導(dǎo)通時(shí)間TG。設(shè)時(shí)間T為8μS、時(shí)間t為500nS時(shí)，則數(shù)值n為T/t＝16。計(jì)數(shù)器73可以由移位寄存器構(gòu)成。門脈沖信號(hào)Gate1向計(jì)數(shù)器73和鎖存電路74的復(fù)位端子傳輸，門脈沖信號(hào)Gate1為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器73和鎖存電路74復(fù)位。鎖存電路74保持計(jì)數(shù)器73的輸出的高電平，并從其輸出端子OUT作為錯(cuò)誤信號(hào)GErr發(fā)生高電平的輸出信號(hào)。錯(cuò)誤信號(hào)GErr向反相器75傳輸，其信號(hào)電平發(fā)生反轉(zhuǎn)。錯(cuò)誤信號(hào)GErr也向圖1中的NC裝置1傳輸，NC裝置1使錯(cuò)誤的發(fā)生在CRT顯示裝置上進(jìn)行顯示。NC裝置1進(jìn)而將錯(cuò)誤信號(hào)GErr發(fā)生的次數(shù)、頻率和發(fā)生錯(cuò)誤信號(hào)GErr時(shí)的加工條件記錄到外部存儲(chǔ)裝置(HDD)2中。現(xiàn)在，再返回到圖2，門脈沖信號(hào)Gate1和反相器75的輸出信號(hào)GEnb向‘與門’76傳輸，門脈沖信號(hào)Gate1在信號(hào)GEnb為高電平時(shí)通過‘與門’76供給開關(guān)元件TRA。
下面，參照?qǐng)D3A、3B、3C、3D和3E詳細(xì)說明保護(hù)電路7的動(dòng)作。
圖3A和3B表示時(shí)鐘脈沖CLK和從門脈沖發(fā)生電路3向保護(hù)電路7傳輸?shù)拈T脈沖信號(hào)Gate1。圖3C和3D表示鎖存電路74的輸出信號(hào)GErr和反相器75的輸出信號(hào)GEnb。圖3E表示從‘與門’76向開關(guān)元件TRA傳輸?shù)拈T脈沖信號(hào)Gate1。
如圖3B中所示，在時(shí)刻T1，門脈沖發(fā)生電路3向保護(hù)電路7供給具有指定的導(dǎo)通時(shí)間TG的門脈沖信號(hào)Gate1。這時(shí)，如圖3A中所示，計(jì)數(shù)器73解除其復(fù)位狀態(tài)，在導(dǎo)通時(shí)間TG期間，計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖CLK。在時(shí)刻T2，門脈沖信號(hào)Gate1成為截止時(shí)，計(jì)數(shù)器73的計(jì)數(shù)復(fù)位。在從時(shí)刻T1到時(shí)刻T2的期間，由于計(jì)數(shù)器73的計(jì)數(shù)未達(dá)到指定值n，所以，如圖3C和3D中所示，信號(hào)GErr維持低電平，而信號(hào)GEnb維持高電平。因此，如圖3E中所示，‘與門’76的輸出信號(hào)與門脈沖信號(hào)Gate1一致。
下面，說明門脈沖信號(hào)Gate1發(fā)生錯(cuò)誤而在比時(shí)間間隔T大的時(shí)間間隔TB期間供給保護(hù)電路7時(shí)的保護(hù)電路7的動(dòng)作。如圖3A中所示，計(jì)數(shù)器73在時(shí)刻T3解除其復(fù)位狀態(tài)，并在接收門脈沖信號(hào)Gate1的期間計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖CLK。計(jì)數(shù)器73的計(jì)數(shù)在時(shí)刻T4達(dá)到指定值n時(shí)，計(jì)數(shù)器73的輸出變?yōu)楦唠娖健２⑶?，如圖3C和D中所示，信號(hào)GErr變?yōu)楦唠娖?，而信?hào)GEnb變?yōu)榈碗娖健Ｈ鐖D3E中所示的那樣，‘與門’76在接收到低電平的信號(hào)GEnb時(shí)就阻止門脈沖信號(hào)Gate1通過。這樣，保護(hù)電路7即使接收到門脈沖信號(hào)Gate1，開關(guān)元件TRA也變?yōu)榉菍?dǎo)通狀態(tài)。結(jié)果，開關(guān)元件TRA的導(dǎo)通時(shí)間不會(huì)超過從時(shí)刻T3到時(shí)刻T4的時(shí)間間隔ONMAX。
本發(fā)明并不限于被公開的形式。顯然，可以參照上述描述進(jìn)行很多改良和變化。
上述說明的實(shí)施例是為了說明發(fā)明的本質(zhì)及其實(shí)用性應(yīng)用而選擇的。發(fā)明的范圍由說明書所附的權(quán)利要求的范圍定義。
權(quán)利要求
1.一種間歇式地向在電極與工件之間形成的加工間隙供給放電加工用的電力的放電加工電源，其特征在于包括直流電源；連接在直流電源與加工間隙之間的開關(guān)元件；發(fā)生使開關(guān)元件導(dǎo)通的門脈沖信號(hào)的門脈沖發(fā)生電路；發(fā)生時(shí)鐘脈沖的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器；在接收門脈沖信號(hào)的期間計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖并在該計(jì)數(shù)達(dá)到指定值時(shí)發(fā)生指定電平的輸出的計(jì)數(shù)器；和在接收門脈沖信號(hào)的期間維持計(jì)數(shù)器的指定電平的輸出從而阻止向開關(guān)元件供給門脈沖信號(hào)的單元。
2.按權(quán)利要求1所述的放電加工電源，其特征在于上述阻止單元包括在接收門脈沖信號(hào)的期間維持計(jì)數(shù)器的指定電平的輸出的鎖存電路和在鎖存電路維持計(jì)數(shù)器的指定電平的輸出的期間阻止向開關(guān)元件供給門脈沖信號(hào)的門單元。
全文摘要
間歇式地向在電極與工件之間形成的加工間隙供給放電加工用的電力的本發(fā)明的放電加工電源包括直流電源、連接在直流電源與加工間隙之間的開關(guān)元件、發(fā)生使開關(guān)元件導(dǎo)通的門脈沖信號(hào)的門脈沖發(fā)生電路和連接在開關(guān)元件與門脈沖發(fā)生電路之間的保護(hù)電路。保護(hù)電路包括發(fā)生時(shí)鐘脈沖的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、在接收門脈沖信號(hào)的期間計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖并在其計(jì)數(shù)達(dá)到指定值時(shí)發(fā)生指定電平的輸出的計(jì)數(shù)器、在接收門脈沖信號(hào)的期間維持計(jì)數(shù)器的指定電平的輸出的鎖存電路和在鎖存電路維持計(jì)數(shù)器的指定電平的輸出的期間阻止向開關(guān)元件供給門脈沖信號(hào)的‘與門’。
文檔編號(hào)B23H1/02GK1256651SQ99800141
公開日2000年6月14日 申請(qǐng)日期1999年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月27日
發(fā)明者貞光大介, 金子雄二 申請(qǐng)人:沙迪克株式會(huì)社