專利名稱：放電脈沖發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向例如放電加工機(jī)、激光振蕩器以及粒子加速器等使用的向一對電極之間提供電力的放電脈沖發(fā)生裝置的改良。
在

圖18中，t是時間，最初的電流i1是LC振蕩的諧振頻率的半周的電流，接著的電流i2是與電流i1相反極性的電流，再接著的電流i3是與電流i2相反極性的電流，這樣的多次振蕩的電流在上述極間流動。最初的電流i1的脈沖寬度是短脈沖(T1)，多次振蕩的電流停止的脈沖寬度變得相當(dāng)長(T)，這段時間放電連續(xù)發(fā)生，作為一個整體形成一個1次的放電脈沖。在使用這樣的已有的放電脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行放電加工時，不是利用短脈沖T1進(jìn)行加工，而是脈沖寬度比較大的脈沖T進(jìn)行加工，因此，存在對被加工物體2進(jìn)行細(xì)微的加工有困難的問題。
又，在圖17所示的已有的放電脈沖發(fā)生裝置中，如圖18所示，由于流動著兩極性放電電流，即使設(shè)定得使在某一極的電極消耗很小，電流也必定向電極消耗大的方向流動，由于電極消耗變大，存在進(jìn)行高精度加工有困難的問題。
圖19是日本專利特開平7-266133號公報公開的已有的放電脈沖發(fā)生裝置的另一種結(jié)構(gòu)的電路圖，在圖中，1是電極，2是被加工物體，3是直流電源，4是電阻器，6是晶體管，7是控制手段，8a和8b是一端開放的同軸電纜(特性阻抗分別為Z0a、Z0b)，9a和9b是連接于同軸電纜8a和8b的調(diào)整用的阻抗(阻抗分別為Za、Zb)。
圖20表示圖19的已有的放電脈沖發(fā)生電路的電極1與被加工物體2之間的極間放電電流Ig的例子。圖20(a)表示阻抗Za和Zb分別與特性阻抗ZOa、ZOb相等的情況下的放電電流Ig，圖20(b)表示阻抗Za和Zb分別為特性阻抗ZOa、ZOb的一半的情況下的放電電流Ig。圖中t為時間。從圖中可知，如圖20(a)所示，上述圖中調(diào)整用的阻抗與上述特性阻抗相等的情況下放電電流Ig是沒有振蕩的脈沖狀電流波形，而如圖20(b)所示，上述調(diào)整用的阻抗與特性阻抗不同的情況下，放電電流為與圖18的放電脈沖發(fā)生裝置的放電電流相同的振蕩的電流波形。
亦即在圖19的已有的放電脈沖發(fā)生裝置中，得到?jīng)]有振蕩的脈沖狀的放電電流波形只是限于調(diào)整用的阻抗與同軸電纜的特性阻抗相等的情況，因此存在因連接調(diào)整用的阻抗而導(dǎo)致放電電流峰值降低一半的問題。
又，本發(fā)明的目的在于得到能夠把放電電流脈沖的峰值任意設(shè)定為所希望的數(shù)值的放電脈沖發(fā)生裝置。
又本發(fā)明的目的在于得到使用于放電加工的情況下適用于精細(xì)加工同時能夠降低電極消耗的放電脈沖發(fā)生裝置。
本發(fā)明的放電脈沖發(fā)生裝置是對一對電極提供電力的放電脈沖發(fā)生裝置，具備一個終端連接于所述電極的至少一條規(guī)定長度的分布常數(shù)線路、連接于所述分布常數(shù)線路，對所述分布線路的靜電電容進(jìn)行充電用的充電手段、在所述分布常數(shù)線路的另一終端連接，并且連接在對所述充電手段的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段、以及與所述整流手段串聯(lián)連接，具有與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的電阻值的電阻器。
又，這種放電脈沖發(fā)生裝置是對一對電極提供電力的放電脈沖發(fā)生裝置，具備一個終端連接于所述電極的至少一條規(guī)定長度的分布常數(shù)線路、連接于所述分布常數(shù)線路，對所述分布線路的靜電電容進(jìn)行充電用的充電手段、在所述分布常數(shù)線路的另一終端連接，并且連接在對所述充電手段的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段、與所述整流手段串聯(lián)連接，具有與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的電阻值的電阻器、以及與所述整流手段串聯(lián)連接的恒電壓源。
又，這種放電脈沖發(fā)生裝置是對一對電極提供電力的放電脈沖發(fā)生裝置，具備一個終端連接于所述電極的至少一條規(guī)定長度的分布常數(shù)線路、連接于所述分布常數(shù)線路，對所述分布線路的靜電電容進(jìn)行充電用的充電手段、在所述分布常數(shù)線路的另一終端連接，并且連接在對所述充電手段的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段、與所述整流手段串聯(lián)連接，具有與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的電阻值的電阻器、檢測所述電阻器的電壓的電壓檢測手段、用于判定利用所述電壓檢測手段檢測出的所述電阻器的電壓極性的電壓極性判定手段、以及在所述電壓極性判定手段判定為所述電壓極性與放電前片刻的極性相反時，使所述充電手段進(jìn)行的充電停止的充電停止手段。
又，這種放電脈沖發(fā)生裝置的所述分布常數(shù)線路的至少一條為構(gòu)成與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同特性阻抗的單件電容器及電感器的重復(fù)電路。
又，這種放電脈沖發(fā)生裝置是利用與所述整流手段和電阻器并聯(lián)連接的電容器以及與該電容器串聯(lián)連接的，電感器和電阻器的并聯(lián)連接組件構(gòu)成所述分布常數(shù)線路的至少一條，并使由所述電容器和所述電感器形成的特性阻抗以及所述并聯(lián)連接組件的電阻器的電阻值與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的裝置。
又，這種放電脈沖發(fā)生裝置是利用直流電源、電阻器和開關(guān)手段的串聯(lián)連接組件構(gòu)成所述充電手段，具備使該開關(guān)手段導(dǎo)通、截止的控制手段的裝置。
又，這種放電脈沖發(fā)生裝置是利用直流電源、電阻器和連接在充電方向上的二極管的串聯(lián)連接組件、以及并聯(lián)連接于該串聯(lián)連接組件的電阻器與直流電源之間的開關(guān)手段，構(gòu)成所述充電手段，具備使該開關(guān)手段導(dǎo)通、截止的控制手段的裝置。
又，這種放電脈沖發(fā)生裝置是在所述分布常數(shù)線路的所述電極所連接的終端上串聯(lián)連接調(diào)節(jié)電流用的電阻器的裝置。
又，這種放電脈沖發(fā)生裝置是設(shè)定所述分布常數(shù)線路的規(guī)定長度，以使所述分布常數(shù)線路的傳播時間為所述電極間發(fā)生的所希望的放電電流脈沖的脈沖寬度的一半的裝置。
又，本發(fā)明的放電脈沖發(fā)生裝置，是在線狀電極與被加工物體構(gòu)成的電極之間提供放電能量，利用位置決定手段使所述線狀電極和被加工物體相對移動，對所述被加工物體進(jìn)行加工的線放電加工機(jī)所使用的，發(fā)生所述放電能量的放電脈沖發(fā)生裝置，具備將一邊的終端并聯(lián)連接形成的第1分布常數(shù)線路及第2分布常數(shù)線路、將所述第1分布常數(shù)線路的另一邊的終端連接形成的，向所述線狀電極供電用的上側(cè)饋電端子、將所述第2分布常數(shù)線路的另一邊的終端連接形成的，向所述線狀電極供電用的下側(cè)饋電端子、連接于第1分布常數(shù)線路及第2分布常數(shù)線路的，對所述第1分布常數(shù)線路及第2分布常數(shù)線路的靜電電容充電用的充電手段、在所述分布常數(shù)線路一邊的終端連接，并且連接在對所述充電手段的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段、與所述整流手段串聯(lián)連接，具有與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的電阻值的電阻器。
本發(fā)明的放電脈沖發(fā)生裝置如上所述構(gòu)成，放電電流的上升快，由于形成同一極性的單一脈沖的放電電流脈沖，在使用于例如放電加工的情況下，能夠適用于精細(xì)加工，同時能夠降低電極消耗。
又能夠把放電電流的峰值任意設(shè)定為所希望的數(shù)值。
而且由于能夠用非常簡單的結(jié)構(gòu)，以規(guī)定的重復(fù)頻率產(chǎn)生群放電，因此在使用于例如放電加工的情況下能夠進(jìn)行更高精度、高品位而且高速度的加工。
圖2為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)1的放電脈沖發(fā)生裝置的動作說明用的波形圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)1的放電脈沖發(fā)生裝置的動作說明用的波形圖，是放電開始時間t1前后的時間軸經(jīng)過放大的說明圖。
圖4為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)2的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)2的放電脈沖發(fā)生裝置的動作說明用的波形圖，是放電開始時間t1前后的時間軸經(jīng)過放大的說明圖。
圖6為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)3的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)4的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖8為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)5的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖9為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)6的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖10為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)6的放電脈沖發(fā)生裝置的放電電流波形圖。
圖11為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)7的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖12為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)7的放電脈沖發(fā)生裝置的放電電流波形圖。
圖13為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)8的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖14為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)9的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖15為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)9的放電脈沖發(fā)生裝置的動作說明用的波形圖，是放電開始時間t1前后的時間軸經(jīng)過放大的說明圖。
圖16為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)9的放電脈沖發(fā)生裝置的另一種結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖17為表示已有的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖18為表示圖17的已有的放電脈沖發(fā)生裝置的LC振蕩的放電電流的衰減振蕩波形的例子的說明圖。
圖19為表示已有的放電脈沖發(fā)生裝置的另一種結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖20表示圖19的已有的放電脈沖發(fā)生裝置的電極與被加工物體之間的放電電流的例子。
具體實(shí)施例實(shí)施形態(tài)1圖1為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)1的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，表示例如使用于放電加工機(jī)的情況。在圖中，1是電極，2是被加工物體，3是直流電源，8是同軸電纜，10、11、12是電阻器，13是作為整流手段的二極管，14是開關(guān)手段，15是控制手段，16是用于對同軸電纜8進(jìn)行充電的充電手段，L1是是配線的電感，電極1和被加工物體2相當(dāng)于一對電極。
在圖1中，同軸電纜8的靠近電極1一側(cè)的終端(下稱“靠電極側(cè)終端”)上串聯(lián)連接調(diào)節(jié)電流用的電阻器12(電阻值R12)、電極1、以及被加工物體2，該連接用的電纜上包含有電感L1。又，由直流電源3、開關(guān)手段14以及電阻器11(電阻值R11)構(gòu)成的充電手段16連接于同軸電纜8的靠近電極一側(cè)的終端上，而充電手段16可以連接于與同軸電纜8的電極1相反一側(cè)的終端(下稱“與電極相反側(cè)終端”)等任意位置上。例如在將充電手段16連接于同軸電纜8的與電極相反側(cè)終端上的情況下，在靠電極側(cè)終端上連接的只是電極1和被加工物體2以及電阻器12，配線和加工時容易進(jìn)行連接等操作。
又，在同軸電纜8的與電極相反側(cè)終端上，串聯(lián)連接在對于充電手段的電壓沒有電流流動的方向上連接的二極管13和其電阻值R10設(shè)定為與同軸電纜8的特性阻抗Z0相同值的電阻器10。
同軸電纜8在終端上連接與特性阻抗Z0相同的電阻器的情況下不反射從另一端傳送來的信號的能量，該能量完全消耗于連接的電阻器上，施加于該電阻器上的電壓具有與從另一端施加的電壓相同波形而發(fā)生只是延遲傳播時間Td的電壓的特性。
由于同軸電纜8內(nèi)部的絕緣體即電介質(zhì)的介電常數(shù)高的性質(zhì)，電氣傳輸速度慢，因此，與真空相比實(shí)際長度縮短的比例以縮短率k表示，則作為分布常數(shù)傳輸線路的同軸電纜8的特性以特性阻抗Z0(Ω)、縮短率k和長度l(m)表示。
特性阻抗Z0是構(gòu)成分布常數(shù)的線路(同軸電纜)工作的阻抗，C0和L0滿足Z0＝(L0/C0)1/2(Ω)，其中C0和L0為同軸電纜8的單位長度上的靜電電容和電感。
同軸電纜8的電氣長度l0(m)以下式表示l0＝l/k ……(1)又，從同軸電纜8的一端到另一端的信號傳輸時間Td(s)以下式表示Td=l0/Cr……(2)其中Cr為光速。
根據(jù)式(1)、(2)，得出表示傳輸時間Td(s)的下式Td=l/(k·Cr) ……(3)例如12.8m的同軸電纜(縮短率k＝0.67)的傳輸時間Td為，Td＝12.8/(0.67×3×108)＝6.37×10-8s＝63.7ns。
在圖1中，在使放電脈沖發(fā)生的情況下，利用控制手段15使開關(guān)手段14導(dǎo)通，在使放電脈沖停止的情況下，利用控制手段15使開關(guān)手段14截止。
圖2為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)1的放電脈沖發(fā)生裝置的動作說明用的波形圖，圖2(a)表示開關(guān)手段14的導(dǎo)通、截止動作，圖2(b)表示極間電壓V，圖2(c)表示放電電流Ig，而圖中的t表示時間。
在圖2(a)的時間t0利用圖1的控制手段15使開關(guān)手段14導(dǎo)通，從直流電源3通過電阻器11對同軸電纜8充電。極間電壓V如圖2(b)的t0到t1(放電開始時間)t1所示上升，以時間常數(shù)Tc=R11·C1充電。該靜電電容C1包含同軸電纜8的靜電電容、電極1與被加工物體2之間的靜電電容、以及配線產(chǎn)生的靜電電容。
圖3是放電開始時間t1前后的時間軸經(jīng)過放大的波形圖，圖3(a)表示極間電壓V，圖3(b)表示放電電流Ig，圖3(c)表示同軸電纜8的與電極相反側(cè)終端的電壓Vt。而圖中的t表示時間。
在圖3的放電開始時間t1之前片刻，同軸電纜8被充電到電壓V1。在時間t1一旦放電發(fā)生，極問電壓V變成放電電壓Vg，在放電過程中大致為一定值、例如20～30V左右。放電電流Ig如圖2(c)和圖3(b)所示急劇上升，發(fā)生矩形波狀的脈沖電流。
放電電流Ig(A)是電壓落差(V1-Vg)除以電路阻抗(Z0+R12)的商，即如下式所示Ig＝(V1-Vg)/(Z0+R12)……(4)在圖3(b)的放電電流波形中，以Ig0(實(shí)線)表示電阻器12的電阻值R12為O時的放電電流脈沖，以Ig1(虛線)表示電阻器12的電阻值R12與同軸電纜8的特性阻抗Z0相同時的放電電流脈沖。放電電流脈沖的峰值隨電阻器R12的電阻值R12的大小而變化，而脈沖寬度為Tg(＝2Td)，不隨其變化。
一旦同軸電纜8的靠近電極一側(cè)的終端的電壓V1在時間t1發(fā)生的放電導(dǎo)致放電電壓Vg下降，在同軸電纜8的傳播時間Td之后的時間t2，同軸電纜8的電極相反側(cè)終端的電壓Vt如圖(c)所示，從V1變成Ve＝-(V1-2Vg)/2(V)。該負(fù)電壓Ve是放電引起的電壓下降(V1-Vg)從同軸電纜8向電極相反側(cè)終端傳輸發(fā)生的，因此從同軸電纜8的電極相反側(cè)終端的電壓Vt為負(fù)值的時間t2起到t4的時間，電流流入電阻器10消耗了全部能量。因此從電極相反側(cè)終端向電極一側(cè)終端傳播的能量為0，亦即向電極一側(cè)終端傳播的電壓為0，電流也為0。
在從時間t2再經(jīng)過傳播時間Td之后的時間t3，放電電流Ig迅速變成0，極間電壓V也變成0。這時，電極1與被加工物體2之間的放電電弧熄滅，電極1變成開放狀態(tài)。
由于電極1的電壓變成0，在再經(jīng)過傳播時間Td之后的t4，同軸電纜8的電極相反側(cè)的終端的電壓Vt變成0，變成電壓和電流都為0的初始狀態(tài)。這樣的動作在使開關(guān)手段14保持導(dǎo)通，充電手段16的電阻11的電阻值R11與特性阻抗Z0相比較大的情況下能夠進(jìn)行。亦即如果電阻值R11為同軸電纜8的特性阻抗Z0的大約10倍以上，上述電阻就可能發(fā)生。
例如在使電阻值R11為同軸電纜8的特性阻抗ZO的大約10倍以上的情況下，同軸電纜8是RG-58C/U(特性阻抗為50Ω)，長度l為12.8米，直流電源3的電壓為120V，放電電壓Vg為20V時，得到脈沖寬度Tg約為136ns，放電電流Ig為2A的脈沖。
又，在同樣使電阻值R11為同軸電纜8的特性阻抗Z0的大約10倍以上的情況下，同軸電纜8是3C-2V(特性阻抗為75Ω)，長度l為1米，直流電源3的電壓為120V，放電電壓Vg為25V時，得到脈沖寬度Tg約為16ns，放電電流Ig為1.2A的非常短的脈沖。
如上所述，在圖3(a)的時間t3以后能夠使極間電壓V為0，作為放電脈沖發(fā)生這種是理想的，但是根據(jù)用途的不同，有時候也不一定要使其為0。例如在使用于放電加工機(jī)的情況下，在時間t3之后只要使極間電壓V降低到放電電壓以下即可。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)能夠以同軸電纜8的傳播時間Td的兩倍的脈沖寬度Tg發(fā)生放電電流Ig的矩形波狀的電流脈沖的放電脈沖發(fā)生裝置。又，利用電阻器12采用可變電阻器改變電阻器R12的電阻值的方法，可以不改變脈沖寬度地將放電電流脈沖的峰值任意設(shè)定為所希望的數(shù)值。
本發(fā)明的放電脈沖發(fā)生裝置發(fā)生的放電電流脈沖終止時，電極1處于開放狀態(tài)，因此充電手段16開始進(jìn)行充電，如圖2(b)、(c)所示反復(fù)進(jìn)行充放電。這樣，如果利用控制手段15使充電手段16的開關(guān)手段14導(dǎo)通(圖2(a))，則能夠連續(xù)發(fā)生放電脈沖，即能夠發(fā)生群放電。
這種群放電的反復(fù)周期根據(jù)時間t1的放電開始電壓V1、充電手段的直流電源3的電壓和電阻器11的電阻值R11以及同軸電纜8和電極1的靜電電容決定。在該靜電電容為100pF，電阻值R11為1kΩ時，能夠以3MHz左右的高頻率反復(fù)放電(群放電)。
又，如果利用控制手段15使開關(guān)手段14截止，則由于充電停止，放電脈沖的發(fā)生也停止。開關(guān)手段14可以用繼電器或半導(dǎo)體等簡單構(gòu)成，可以容易地控制放電脈沖的導(dǎo)通、截止。
在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的放電脈沖發(fā)生裝置使用于放電加工機(jī)的情況下，通常在加工機(jī)中使電極1相對于被加工物體2間歇地以高速度往復(fù)相對運(yùn)動，即進(jìn)行所謂跳躍(jump)運(yùn)動，一邊排除極間的加工屑一邊進(jìn)行加工，而如果利用控制手段15與該跳躍動作同步地對開關(guān)手段14進(jìn)行控制，則能夠在最合適的加工狀態(tài)下發(fā)生放電電流脈沖。又，在進(jìn)行加工時間歇地使開關(guān)手段導(dǎo)通，可以維持穩(wěn)定的加工狀態(tài)。
如上所述，本發(fā)明的放電脈沖發(fā)生裝置能夠利用非常簡單的結(jié)構(gòu)，以規(guī)定的脈沖寬度和峰值提供放電電流脈沖，同時能夠以規(guī)定的重復(fù)頻率產(chǎn)生群放電。
又，本發(fā)明的放電脈沖發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠謀求小型化，因此能夠設(shè)置于一對電極的近旁。從而能夠縮短配線，所以能夠減小配線的阻抗，在使用這種放電脈沖發(fā)生裝置的放電加工機(jī)中，能夠進(jìn)行更高精度、高質(zhì)量、而且高速度的加工。
在上述說明中，對本發(fā)明的放電脈沖發(fā)生裝置是基于圖1的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的，但是本發(fā)明不限定于圖1的結(jié)構(gòu)。
例如充電手段16的直流電源3及二極管13的連接也可以采用相反方向的結(jié)構(gòu)，在這種情況下，電壓極性反向，但是能夠進(jìn)行與圖1相同的動作。
又，上面對充電手段16由直流電源3、開關(guān)手段14、電阻器11構(gòu)成的情況進(jìn)行了說明，但是充電手段不限定于這樣的結(jié)構(gòu)，也可以是恒電流電源。
又，在圖1中，對同軸電纜8是一條的情況進(jìn)行了說明，但是也可以是把多條同軸電纜并聯(lián)連接，在這種情況下，由于能夠使分布常數(shù)線路的特性阻抗降低，能夠使放電電流脈沖的峰值進(jìn)一步上升。雙絞線又，在圖1中，分布常數(shù)線路使用同軸電纜8，但是也可以使用雙絞線。雙絞線可以用通常的絕緣線構(gòu)成，價格低廉容易制作。但是特性阻抗Z0比同軸電纜高，因此放電電流脈沖的峰值比同軸電纜低。
又可以不使用同軸電纜或雙絞線，而使用以印刷電路基板上的印刷圖形中規(guī)定長度的銅箔線條圍以接地的圖形構(gòu)成分布常數(shù)線路的方法，在這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)更小型化和低成本。
實(shí)施形態(tài)2
圖4為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)2的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。與實(shí)施形態(tài)1的圖1相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。在圖4中，17是齊納二極管，與二極管13反向連接。
又，圖5為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)2的放電脈沖發(fā)生裝置的動作說明用的波形圖，是放電開始時間t1前后的時間軸經(jīng)過放大的說明圖，圖中t表示時間。
在實(shí)施形態(tài)1的結(jié)構(gòu)中，為了縮短圖2的充電時間(t0～t1)，將圖1的電阻器11的電阻值R11減小，使充電電流增加，于是，如圖5(c)所示，同軸電纜8的電極相反側(cè)終端的電壓Vt從Ve變成Ve1(虛線)，如圖5(a)所示，在時間t3以后極間電壓V不變成0，而產(chǎn)生電壓Vg1(虛線)。
這樣的電壓Vg1對于放電脈沖發(fā)生裝置的某些用途會造成問題，例如在使用于放電加工機(jī)的情況下，有必要抑制于放電電壓以下。
圖4為將這樣的電壓Vg1取為0的一個例子用的結(jié)構(gòu)圖，利用齊納二極管17構(gòu)成恒壓電源，圖5的電壓Ve1利用齊納二極管17的齊納電壓，如圖5(c)所示的箭頭A所示形成Ve，可以如圖5(a)的箭頭B所示使電壓Vg1為0。在例如同軸電纜8為RG-58C/U(特性阻抗為50Ω)、直流電源3的電壓為120V、電阻器11的電阻值R11為1kΩ的情況下，該齊納二極管17的齊納電壓為5V左右。
在電壓Vg1不為0也可以的情況等，可以根據(jù)用途改變齊納電壓以將電壓Vg1限制于所希望的電壓限制范圍內(nèi)。
利用上述結(jié)構(gòu)，能夠得到與實(shí)施形態(tài)1同樣的作用和相同的效果，同時把決定從充電手段16輸出的電流的電阻器11的電阻值R11減小，能夠使從充電手段16輸出的電流增大，能夠縮短充電時間，因此能夠發(fā)生與實(shí)施形態(tài)1的圖2相比重復(fù)頻率高的放電電流脈沖。
在上面所述的圖4的結(jié)構(gòu)例中，對恒壓電源用齊納二極管17構(gòu)成的情況進(jìn)行了說明，但是也可以使用由晶體管等的形成的其他結(jié)構(gòu)構(gòu)成的恒壓電源。
實(shí)施形態(tài)3圖6為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)3的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，與實(shí)施形態(tài)1的圖1相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧Ｔ趫D6中，18是二極管，充電手段16使用直流電源3、電阻器11、以及連接于充電方向上的二極管18的串聯(lián)電路，將開關(guān)手段14與直流電源3及電阻器11并聯(lián)連接。在利用未圖示的控制手段使開關(guān)手段14截止的情況下，有充電的功能，在利用為圖示出的控制手段使開關(guān)手段14導(dǎo)通的情況下，有停止充電的功能，具有與實(shí)施形態(tài)1相同的作用和效果。
實(shí)施形態(tài)4
圖7為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)4的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，與實(shí)施形態(tài)1的圖1相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。在圖7中，8a和8b是同軸電纜，10a和10b是電阻器、13a和13b是二極管，與實(shí)施形態(tài)1的圖1的充電手段16具有相同的功能，連接于電極1的某一條線上連接的充電手段省略。
圖7表示同軸電纜8a、二極管13a、電阻器10a構(gòu)成的電路與同軸電纜8b、二極管13b、電阻器10b構(gòu)成的電路并聯(lián)后與電極1及被加工物體2連接的電路，所述并聯(lián)電路的電流的總和流往電極1。也可以根據(jù)需要在所述并聯(lián)電路的至少一方插入調(diào)節(jié)電流用的電阻器。
本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的放電脈沖發(fā)生裝置具有與實(shí)施形態(tài)1相同的作用和效果，同時，相對于同軸電纜8a，如果提高同軸電纜8b的特性阻抗，則同軸電纜8b提供的峰值電流變小，相對于同軸電纜8b如果加長同軸電纜8b的長度，則在同軸電纜8a的電流終止之后同軸電纜8b的電流終止，可以使放電電流有2級變化。在采用這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，例如將本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的放電脈沖發(fā)生裝置使用于放電加工的情況下，使在放電的最初上升的電流保持高電流值穩(wěn)定地持續(xù)放電，接著使用弱電流進(jìn)行放電加工，以此可以實(shí)現(xiàn)表面平滑、光潔度高的高質(zhì)量加工。
實(shí)施形態(tài)5圖8為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)5的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，與實(shí)施形態(tài)1的圖1相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。在圖8中，19a、19b、19c是電阻器，20a和20b是電感，與實(shí)施形態(tài)1的圖1的充電手段16具有相同的功能，連接于電極1的某一條線上連接的充電手段省略。
圖8的結(jié)構(gòu)是實(shí)施形態(tài)1的圖1的同軸電纜8采用構(gòu)成特性阻抗與同軸電纜8的特性阻抗相同的特性阻抗的作為分立元件的電容器(19a等)以及電感(20a等)的重復(fù)電路的情況，具有與實(shí)施形態(tài)1相同的作用和效果，同時能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
實(shí)施形態(tài)6圖9為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)6的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，與實(shí)施形態(tài)5的圖8相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 圖9的結(jié)構(gòu)是實(shí)施形態(tài)5的圖8的構(gòu)成中的分立的電容器及電感構(gòu)成的回路只采用一個，并且在電感上并聯(lián)電阻的情況。亦即在圖9中，19是電容器(靜電電容器C19)，20是電感器(電感L20)，并且添加了與電感20并聯(lián)連接的，電阻值R21與特性阻抗Z1＝(L20/C19)1/2Ω相同的電阻器21。與實(shí)施形態(tài)1的圖1的充電手段16具有相同的功能，連接于電極1的某一條線上連接的充電手段省略。
圖10為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)6的放電脈沖發(fā)生裝置的放電電流Ig，圖中t為時間。脈沖寬度Tg1為由電感L20和靜電電容C19決定的諧振周期的約1/4。又，放電電流的峰值Igp為，Igp＝V1/Z1(A)，V1為放電開始電壓，與單純的電容放電不同，可以構(gòu)成小型化的，能夠得到上升急峻的單一脈沖放電電流波形的放電脈沖發(fā)生裝置。
例如假設(shè)靜電電容C19為811pF，電感L20為2028nH，電阻值R21為50Ω，電阻值R10為50Ω，則在直流電源3的電壓為120V的情況下，脈沖寬度Tg1為100ns，能夠得到峰值Igp為2A的放電電流脈沖。
實(shí)施形態(tài)7圖11為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)7的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，與實(shí)施形態(tài)1的圖1及實(shí)施形態(tài)6的圖9相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。在圖11中，22是電阻器，23是二極管，與實(shí)施形態(tài)1的圖1的充電手段16具有相同的功能，連接于電極1的某一條線上連接的充電手段省略。
圖11表示同軸電纜8的電極相反側(cè)終端的結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)1的圖1相同，在同軸電纜8的靠電極一側(cè)的終端，附加與實(shí)施形態(tài)6的圖9相同的回路，是實(shí)施形態(tài)1的圖1的結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)6的圖9的結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)。
圖12為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)7的放電脈沖發(fā)生裝置的放電電流Ig，表示把與圖9相同的回路的傳輸時間與同軸電纜8的傳輸時間一樣設(shè)定的情況。又，圖中t為時間。這樣，能夠得到上升快，只用同軸電纜8構(gòu)成不能夠得到的，峰值Igp高的放電電流脈沖Ig。
實(shí)施形態(tài)8圖13為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)8的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，表示適用于進(jìn)行精密拋光加工的線放電加工機(jī)的例子。與實(shí)施形態(tài)1的圖1相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。在圖13中，1a是線狀電極，8a和8b是同軸電纜，24是卷線筒，25a是上側(cè)供電電刷，25b是下側(cè)供電電刷，26是絞盤輥(capstan roller)，27是壓緊輥。只是概要地表示出線放電加工機(jī)的結(jié)構(gòu)。
同軸電纜8a和8b的靠電極一側(cè)終端的一導(dǎo)體分別連接于上側(cè)供電電刷25a和下側(cè)供電電刷25b。又，同軸電纜8a和8b的靠電極一側(cè)終端的另一導(dǎo)體分別連接于被加工物體2。又，同軸電纜8a和8b的靠電極相反側(cè)終端并聯(lián)連接。
線放電加工機(jī)利用絞盤輥(capstan roller)26和壓緊輥27夾持、牽引線電極1a，一邊使線電極1a行走一邊由放電脈沖發(fā)生裝置向被加工物體2與線電極1a之間提供加工電力，利用未圖示的位置決定手段一邊使線電極1a與被加工物體相對移動一邊對被加工物體進(jìn)行加工。
即使是上側(cè)供電電刷25a與下側(cè)供電電刷25b之間的距離拉開的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)縮短同軸電纜8a和8b的靠電極一側(cè)的終端與上側(cè)供電電刷25a及下側(cè)供電電刷25b的配線的結(jié)構(gòu)，因此能夠提供脈沖寬度小的微小放電電流脈沖。
又，在同軸電纜8a及8b的與電極相反側(cè)的終端，如果同軸電纜在某種程度上比較長，則可以使用共用的二極管13和電阻器10。利用在同軸電纜8a及8b的與電極相反側(cè)的終端設(shè)置充電手段16的方法，可以在離開線電極1a和被加工物體2的距離等于同軸電纜8a和8b的長度的位置上控制放電的導(dǎo)通和截止。
實(shí)施形態(tài)9圖14為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)9的放電脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，與實(shí)施形態(tài)1的圖1相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。在圖14中，28是電壓檢測和極性判定手段，29是AND電路，S是放電的導(dǎo)通、截止信號。
本實(shí)施形態(tài)9與實(shí)施形態(tài)2一樣，表示減小決定充電手段16輸出的電流的電阻器11的電阻值R11，可以得到縮短充電時間的重復(fù)頻率高的放電電流脈沖的發(fā)生手段。
電壓輸出及極性判定手段28具備檢測電阻器10的電壓的功能和例如將該電壓檢測值與零電壓進(jìn)行比較，判定電阻器10的電壓極性的功能。
在圖14中，同軸電纜8的與電極相反側(cè)的終端上連接的電阻器10的電壓由電壓檢測及極性判定手段28檢測出，在電阻器10的電壓極性判定為與放電之前瞬間的極性相反極性的情況下，使充電手段16的開關(guān)手段14截止。開關(guān)手段14相當(dāng)于充電停止手段。
又可以利用放電導(dǎo)通、截止信號S控制開關(guān)手段14的導(dǎo)通、截止，控制放電的導(dǎo)通、截止。
圖15為本發(fā)明實(shí)施動態(tài)9的放電脈沖發(fā)生裝置的動作說明用的波形圖，是與實(shí)施形態(tài)1的圖3相同的放電開始時間t1前后的時間軸經(jīng)過放大的說明圖。在圖15中，與實(shí)施形態(tài)1的圖3相同的符號表示相同內(nèi)容。又，圖15(d)表示充電手段16的輸出電流(即通過電阻器11的電流)Ic。
圖15(c)的同軸電纜8的與電極相反側(cè)的終端的電壓Vt從時間t2到t4為與放電開始之前的電壓V1相反極性的電壓Ve。利用電壓檢測及極性判定手段28檢測出該電壓Ve，通過AND電路29在時間t2到t4間輸出使開關(guān)手段14截止的信號。
這樣利用作為充電停止手段的開關(guān)手段14截止的情況使充電手段16輸出的電流Ic如圖15d所示，在時間t2到t4間為0(Ic0)。開關(guān)手段14在時間t2到t4不截止的情況下，充電手段16的輸出電流Ic保持為Ic1(如虛線所示)，因此如圖15(a)的Vg2所示，在放電脈沖終止時發(fā)生電壓，但是可以如圖15(d)的Ic0所示在時間t2到t4之間使從充電手段16輸出的電流Ic截止，以使放電脈沖終止時的電壓Vg2為0(圖15(a)的箭頭D)。因此，減小決定從充電手段16輸出的電流Ic的電阻器11的電阻值R11可以加大從充電手段16輸出的電流Ic，能夠快速充電，因此，與實(shí)施形態(tài)1的圖2相比，能夠產(chǎn)生重復(fù)頻率高的放電電流脈沖。
圖16為表示本發(fā)明實(shí)施動態(tài)9的放電脈沖發(fā)生裝置的另一種結(jié)構(gòu)的電路圖，與圖14相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。在圖16中，14a表示作為開關(guān)手段的FET，30是NAND電路。使充電手段16與實(shí)施形態(tài)3的圖6具有相同的結(jié)構(gòu)，可以利用使FET14a截止的方法進(jìn)行充電，利用使其導(dǎo)通的方法停止充電。利用電壓檢測及極性判定手段28檢測電阻器10的電壓，在判定電阻器10的電壓的極性與放電之前瞬間的極性相反的情況下，使FET14a導(dǎo)通，使充電電流停止。FET14a相當(dāng)于充電停止手段。
又可以利用放電導(dǎo)通、截止信號S控制放電的導(dǎo)通、截止。
具有圖16所示的結(jié)構(gòu)的放電脈沖發(fā)生裝置的作用和效果與圖15相同。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，本發(fā)明的放電脈沖發(fā)生裝置適于使用于放電加工機(jī)、激光振蕩器以及粒子加速器等。
權(quán)利要求
1.一種放電脈沖發(fā)生裝置，是對一對電極提供電力的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，包括一個終端連接于所述電極的至少一條規(guī)定長度的分布常數(shù)線路、連接于所述分布常數(shù)線路，對所述分布線路的靜電電容進(jìn)行充電用的充電手段、在所述分布常數(shù)線路的另一終端上連接，并且連接在對所述充電手段的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段、以及與所述整流手段串聯(lián)連接，具有與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的電阻值的電阻器。
2.一種放電脈沖發(fā)生裝置，是對一對電極提供電力的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，包括一個終端連接于所述電極的至少一條規(guī)定長度的分布常數(shù)線路、連接于所述分布常數(shù)線路，對所述分布線路的靜電電容進(jìn)行充電用的充電手段、在所述分布常數(shù)線路的另一終端上連接，并且連接在對所述充電手段的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段、與所述整流手段串聯(lián)連接，具有與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的電阻值的電阻器、以及與所述整流手段串聯(lián)連接的恒電壓源。
3.一種放電脈沖發(fā)生裝置，是對一對電極提供電力的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，包括一個終端連接于所述電極的至少一條規(guī)定長度的分布常數(shù)線路、連接于所述分布常數(shù)線路，對所述分布線路的靜電電容進(jìn)行充電用的充電手段、在所述分布常數(shù)線路的另一終端上連接，并且連接在對所述充電手段的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段、與所述整流手段串聯(lián)連接，具有與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的電阻值的電阻器、檢測所述電阻器的電壓的電壓檢測手段、用于判定利用所述電壓檢測手段檢測出的所述電阻器的電壓極性的電壓極性判定手段、以及在所述電壓極性判定手段判定為所述電壓極性與放電前片刻的極性相反時，使所述充電手段進(jìn)行的充電停止的充電停止手段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項所述的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述分布常數(shù)線路的至少一條是構(gòu)成與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同特性阻抗的單件電容器及電感器的重復(fù)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項所述的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，利用與所述整流手段和電阻器并聯(lián)連接的電容器以及與該電容器串聯(lián)連接的，電感器和電阻器的并聯(lián)連接組件構(gòu)成所述分布常數(shù)線路的至少一條，使所述電容器和所述電感器形成的阻抗特性以及所述并聯(lián)連接組件的電阻器的電阻值與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，利用直流電源、電阻器和開關(guān)手段的串聯(lián)連接組件構(gòu)成所述充電手段，具備使該開關(guān)手段導(dǎo)通、截止的控制手段。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，利用直流電源、電阻器和連接在充電方向上的二極管的串聯(lián)連接組件、以及并聯(lián)連接于該串聯(lián)連接組件的電阻器與直流電源之間的開關(guān)手段，構(gòu)成所述充電手段，具備使該開關(guān)手段導(dǎo)通、截止的控制手段。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項所述的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，在所述分布常數(shù)線路的所述電極所連接的終端上串聯(lián)連接調(diào)節(jié)電流用的電阻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項所述的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，設(shè)定所述分布常數(shù)線路的規(guī)定長度，以使所述分布常數(shù)線路的傳播時間為所述電極間發(fā)生的所希望的放電電流脈沖的脈沖寬度的一半。
10.一種放電脈沖發(fā)生裝置，是在線狀電極與被加工物體構(gòu)成的電極之間提供放電能量，利用位置決定手段使所述線狀電極和被加工物體相對移動，對所述被加工物體進(jìn)行加工的線放電加工機(jī)所使用的，發(fā)生所述放電能量的放電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，具備將一邊的終端并聯(lián)連接形成的第1分布常數(shù)線路及第2分布常數(shù)線路、將所述第1分布常數(shù)線路的另一邊的終端連接形成的，向所述線狀電極供電用的上側(cè)饋電端子、將所述第2分布常數(shù)線路的另一邊的終端連接形成的，向所述線狀電極供電用的下側(cè)饋電端子、連接于第1分布常數(shù)線路及第2分布常數(shù)線路的，對所述第1分布常數(shù)線路及第2分布常數(shù)線路的靜電電容充電用的充電手段、在所述分布常數(shù)線路一邊的終端上連接，并且連接在對所述充電手段的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段、與所述整流手段串聯(lián)連接，具有與所述分布常數(shù)線路的特性阻抗相同的電阻值的電阻器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對一對電極(1、2)提供電力的放電脈沖發(fā)生裝置，具備一個終端連接于所述電極(1、2)的規(guī)定長度的分布常數(shù)線路(8)、連接于分布常數(shù)線路(8)，對分布線路的靜電電容進(jìn)行充電用的充電手段(16)、在分布常數(shù)線路的另一終端上連接，并且連接在對充電手段(16)的電壓沒有電流流動的方向上的整流手段(13)、以及與整流手段(13)串聯(lián)連接，具有與分布常數(shù)線路(8)的特性阻抗相同的電阻值的電阻器(10)。在使用于例如放電加工的情況下，能夠進(jìn)行更高精度、高品位、而且高速度的加工。
文檔編號H03K3/53GK1395758SQ01801435
公開日2003年2月5日 申請日期2001年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月22日
發(fā)明者金原好秀, 湯澤隆, 小川元 申請人:三菱電機(jī)株式會社