CN102387887A - 线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统 - Google Patents

线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统 Download PDF

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Abstract

具有：张力测量部(15)，其测量与线电极移动系统的线电极的张力对应的物理量；变化记录部(31)，其记录由张力测量部(15)测量出的物理量；变化解析部(32)，其将记录的物理量的平均值、波动、以及频率解析数据作为物理量的解析结果而求出；维护要否判定部(33)，其将解析结果与基准值进行比较，基于比较结果，判定是否需要维护；以及显示部(34)，其显示判定结果，根据本发明，无需使用测量器，就可以准确地判定在线电极移动系统中使用的各种部件的维护时间。

Description

线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统
技术领域
本发明涉及一种线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统。
背景技术
已知在线电极放电加工机的线电极移动系统中，如果在线电极进给时引起张力变化，则会出现在加工物上产生条纹等的影响，必须进行调整，以使得张力变化较小。线电极移动系统由多个滑轮、电动机等部件构成，如果长期使用线电极放电加工机，则滑轮等的移动系统磨损或者偏心而引起振动，由于这会引起张力变化，因此必须进行部件更换等维护。
因此，在现有技术中，在线电极移动系统中安装张力计，以一定速度输送线电极，对张力变化进行测量，在变化增大的情况下，进行部件更换。另外，在专利文献1中，求出在放电加工机中使用的各个需维护部件的累计使用时间，求出该累计使用时间相对于基准时间的百分比数据，基于该百分比数据，判别各个需维护部件的更换时间。
专利文献1：日本特开昭59-115124号公报
发明内容
但是，在设置张力计的现有技术中，张力计是必要的，为了对用户的机械进行测量，需要服务公司的服务人员带着测量器去访问用户的工厂并进行测量。另外，对于哪个部件必须进行更换的判定，依赖于经验，在调整时花费时间和成本。另外，在专利文献1的现有技术中，由于仅根据各部件的累计使用时间而判别更换时间，因此，存在无法准确地判别各部件的更换时间的问题。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其无需使用测量器，就可以准确地判断在线电极移动系统中使用的各种部件的维护时间。
为了解决上述的课题，实现目的，本发明的特征在于，具有：线电极放电加工机，其具有对与线电极移动系统的线电极的张力对应的物理量进行测量的测量单元、以及记录由所述测量单元测量出的物理量的记录单元；解析单元，其将所述记录的物理量的平均值、波动以及频率解析数据中的至少一个作为物理量的解析结果而求出；判定单元，其将所述解析结果与基准值进行比较，基于比较结果，判定是否需要维护；以及显示单元，其显示所述判定结果。
发明的效果
根据本发明，测量与线电极移动系统的线电极的张力对应的物理量，将测量出的物理量的平均值、波动、以及频率解析数据中的至少一个作为物理量的解析结果而求出，将该解析结果与基准值进行比较，基于比较结果，判定是否需要维护，因此，无需使用测量器，就可以准确地判断在线电极移动系统中使用的各种部件的维护时间。
附图说明
图1是表示线电极放电加工装置的线电极移动系统的部件构成例的图。
图2是表示实施方式1所涉及的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统的控制构成例的图。
图3是表示变化记录文件的记录动作流程的流程图。
图4是表示变化解析流程以及维护要否判定流程的流程图。
图5是表示编码器数据波形、编码器差分数据波形以及FFT解析波形的图。
图6是表示正常的机械以及发生了打滑的机械的编码器差分数据波形的图。
图7是表示良好的机械以及需要维护的机械的FFT解析波形的图。
图8是表示线电极移动系统的各部件的直径、对应频率等的图。
图9是表示FFT解析结果的每个频率范围的振幅判定值、信息的图。
图10是表示实施方式2所涉及的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统的控制构成例的图。
图11是表示实施方式3所涉及的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统的控制构成例的图。
符号的说明
1 线电极进给部
2 上部线电极引导部
3 下部线电极引导部
4 线电极回收部
10 线电极(电极线)
11 线轴
13 MT辊(主张力辊)
13a、13b MT夹紧辊
14 MT电动机
15 编码器
16 线电极按压辊
17 下部辊
18 回收辊
18a 回收夹紧辊
19 回收电动机
20 工件加工空间
31 变化记录部
31a 电动机控制部
32 变化解析部
33 维护要否判定部
34 显示部
35 变化记录文件
36 变化解析结果文件
37 判定基准数据
70 网络服务器(服务器)
90 线电极放电加工机械
95 NC控制器
100 线电极放电加工装置
W 工件
具体实施方式
下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统的实施例。另外，本发明并不受本实施例限定。
实施方式1
图1是表示线电极放电加工机械90的线电极移动系统的结构例的图。如图1所示，线电极放电加工机械具有：设置在机械主体侧的线电极进给部1及上部线电极引导部2、以及设置在加工槽侧的下部线电极引导部3及线电极回收部4。
在线电极进给部1中具有：线轴11，其上卷绕安装有电极线(以下简称为线电极)10，并将电极线10导出；进给辊12a、12b；主张力辊(以下称为MT辊)13；MT夹紧辊13a、13b；MT电动机14，其利用皮带驱动MT辊13；以及编码器15，其安装在MT电动机14的旋转轴上。在上部线电极引导部2中设置有一对线电极按压辊16。在线电极回收部4中设置有下部辊17、回收辊18、旋转驱动回收辊18的回收电动机19、以及回收夹紧辊18a。
MT辊13配置在线轴11和上部线电极引导部2之间的线电极移动路径上，通过由MT电动机14进行皮带驱动，从而对线电极10的移动进行制动，向线电极10施加张力。在MT辊13上按压有2个MT夹紧辊13a、13b，在它们与MT辊13之间夹入线电极10。线电极按压辊16可以沿线电极10的牵引移动方向自由旋转，但不向牵引移动方向的反方向旋转，防止线电极10在对工件W进行加工的过程中在工件加工空间20中断线时，被MT辊13卷起而从上部线电极引导部2抽出。回收电动机19对回收辊18进行旋转驱动，将在回收辊18和回收夹紧辊18a之间移动的线电极10向未图示的线电极回收箱中回收。
在该线电极移动系统中，通过对回收电动机19以及MT电动机14进行旋转驱动，从而将从线轴11抽出的线电极10，经由进给辊12a、12b、MT辊13、线电极按压辊16、工件加工空间20、下部线电极引导部3、下部辊17、回收辊18，以规定的速度牵引，并且进行回收。为了控制MT电动机14的旋转，而在MT电动机14的旋转轴上直接连结编码器15，从编码器15输出作为位置信号的编码器数据(编码器脉冲)。
图2是表示实施方式1所涉及的线电极移动系统的维护系统的框图。在本实施方式1所涉及的维护系统中，在配置于用户工厂等中的线电极放电加工装置100内，配置有全部所需的构成要素。线电极放电加工装置100由线电极放电加工机械90、对该线电极放电加工机械90进行控制的NC控制器95构成。
在NC控制器95中具有变化记录部31、变化解析部32、维护要否判定部33、显示部34。变化记录部31具有在维护模式时对回收电动机19以及MT电动机14进行驱动控制的电动机控制部31a，在利用电动机控制部31a驱动回收电动机19以及MT电动机14的状态下，在规定的时间期间，以规定的采样周期对作为张力测量部的编码器15的输出进行采样，将采样得到的编码器数据记录在变化记录文件35中。变化解析部32对记录在变化记录文件35中的编码器数据进行解析，进行平均值δ以及标准偏差σ的计算和频率解析(FFT处理)，将上述解析结果记录在变化解析结果文件36中。维护要否判定部33通过将记录在变化解析结果文件36中的各解析数据与判定基准数据37进行比较，从而对是否需要维护进行判定，并将该判定结果在显示部34中显示。在显示部34中显示出表示是否需要维护的各种信息。
图3是表示由变化记录部31进行的数据收集流程的图。首先，变化记录部31向回收电动机19发出规定的旋转指令，并对线电极10进行进给(步骤S100)。另外，变化记录部31向MT电动机14发出规定的逆旋转指令，向线电极10施加所需的张力(步骤S110)。由此，在对线电极10施加了规定的张力的状态下，将线电极10以规定的速度进给。变化记录部31等待规定的时间(几秒钟)，等待线电极的移动状态稳定(步骤S120)，然后，为了记录本次的变化记录而生成变化记录文件35，并设为可向变化记录文件35中写入变化记录的状态(步骤S130)。在生成的变化记录文件35中也记录有记录开始的日期、时刻等所需的信息。
然后，变化记录部31将来自编码器15的编码器数据，以规定的采样周期，在规定的时间期间内进行读取，并将所读取的编码器数据依次向变化记录文件35中记录(步骤S140～S160)。如果与规定的时间对应的数据记录结束，则将变化记录文件35关闭(步骤S170)。
图4是表示由变化解析部32进行的变化解析处理的流程、以及由维护要否判定部33进行的维护要否判定处理的流程的图。变化解析部32将进行记录后的变化记录文件35打开，从打开的变化记录文件35中读出第一个采样时刻的编码器记录值、和接下来的第二个采样时刻的编码器记录值(步骤S210、S220)。图5(a)是表示以规定的采样周期在规定的时间期间内采样得到的编码器脉冲的时序数据的图。
变化记录部31通过计算所读出的第一个采样时刻的编码器记录值和第二个采样时刻的编码器记录值之间的差，从而进行编码器数据的微分，计算MT电动机14的旋转速度，将计算出的差分数据(速度数据)记录在编码器值差分文件40中。然后，变化记录部31将第三个采样时刻的编码器记录值从变化记录文件35中读出，通过计算第二个采样时刻的编码器记录值和第三个采样时刻的编码器记录值的差，从而计算MT电动机14的旋转速度，并将计算出的差分数据(速度数据)记录在编码器值差分文件40中。通过反复进行上述处理，从而取得与采样个数对应的多个差分数据(步骤S230、S240)。图5(b)是表示与图5(a)所示的编码器数据对应的差分数据的一个例子的图。
变化解析部32对记录在编码器值差分文件40中的编码器差分数据的平均值δ以及波动(例如，标准偏差σ)进行计算(步骤S250)。维护要否判定部33将计算出的平均值δ与基准值C1进行比较，在平均值δ小于基准值C1时，判断为在线电极移动系统中发生打滑，张力值下降，并将这一内容显示在显示部34中(步骤S260、S270)。另外，维护要否判定部33将计算出的标准偏差σ与基准值C2进行比较，在标准偏差σ超过基准值C2时，判断为在线电极移动系统中发生了张力变化，并将这一内容显示在显示部34中(步骤S260、S270)。
图6(a)是表示正常的机械的差分数据的波形的图，图6(b)是表示发生了打滑和张力变化的机械的差分数据的波形的图。如图6(a)所示，在正常的机械的情况下，例如，每个规定时间(在此情况下为14.22ms)的编码器脉冲的通过数量的平均值δ为48左右的值，标准偏差σ小于1。与此相对，如图6(b)所示，在发生了打滑的机械的情况下，例如，每个规定时间(14.22ms)的编码器脉冲的通过数量的平均值δ小于45，在存在张力变化的情况下，标准偏差σ大于2。考虑如上所述的机械状况，设定了适当的基准值C1、C2。
然后，变化解析部32进行编码器差分数据的频率解析(FFT处理)(步骤S280)，并将频率解析结果保存在频率解析文件41中。维护要否判定部33基于保存在频率解析文件41中的频率解析结果，分别对线电极移动系统的各部中的异常进行判定(步骤S290)，根据有无异常发生，在显示部34中显示规定的信息，提醒用户进行维护(步骤S300)。
图5(c)是表示图5(b)所示的编码器差分数据的频率解析结果的图，横轴为频率，纵轴为作为输出电平的速度变化振幅。另外，图7(a)是表示不需要维护的良好的机械的频率解析结果的图，图7(b)是表示需要维护的机械的频率解析结果的图。另外，图8是表示图7所示的频率解析中使用的线电极移动系统的各种部件的直径、转速等的图。在图8中，针对各部件，示出频率解析结果中的与各部件对应的频率(对应频率)、和用于根据频率解析结果进行异常判断(维护要否判断)的振幅判定值C3。
如图8所示，对于各部件的直径(mm)，将线轴11设为160，将MT辊13设为80，将MT夹紧辊13a、13b设为50，将线电极按压辊16设为18，将下部辊17设为40，将回收辊18设为80，将MT电动机14的旋转轴设为40，由上述各部件的直径决定频率解析结果中的频率轴上的相对位置。在图7所示的频率解析结果中，作为编码器15，使用每旋转1圈输出4000个脉冲的编码器。如果使回收电动机19以及MT电动机14的转速变化，使线电极10的进给速度变化，则与其相对应，图7所示的频率解析结果中的各部件的对应频率的绝对值发生变化，但各部件的对应频率之间的相对位置基本上没有变化。
因此，如图7(a)所示，对于各部件的对应频率，各部件的直径越大其越低，直径越小其越高。具体地说，在此情况下，对于各部件的对应频率(Hz)，线轴11为0.432，MT辊13为0.864，MT夹紧辊13a、13b为1.383，线电极按压辊16为3.841，下部辊17为1.728，回收辊18为0.864，MT电动机14的旋转轴为1.728。另外，在图8中，作为用于判定是否需要对各部件进行维护的振幅判定值C3，线轴11设定为0.5，MT辊13设定为1.0，MT夹紧辊13a、13b设定为0.7，线电极按压辊16设定为0.5，下部辊17设定为0.6，回收辊18设定为1.0，MT电动机14的旋转轴设定为0.6。
在NC控制器95中，作为图2所示的判定基准数据37，针对构成线电极移动系统的各部件，具有图8所示的表示各部件、对应频带、振幅判定值C3之间的关联的关联表，维护要否判定部33参照该关联表，执行使用了频率解析结果而进行的维护要否判定。
在图4所示的步骤S290中，维护要否判定部33根据保存在频率解析文件41中的频率解析结果，计算与各部件的对应频带对应的输出电平(速度变化振幅)，将计算出的各对应频带的输出电平与登录在关联表中的各振幅判定值C3分别进行比较，在存在超过振幅判定值C3的输出电平的情况下，例如，将图9所示的信息显示在显示部34中。如图9所示，在对应频率为0.4～0.45Hz的部位处发生了电平超额的情况下，对需要进行线轴安装确认这一内容进行显示，在对应频率为0.75～0.85Hz的部位处发生了电平超额的情况下，显示MT辊或者回收辊需要清扫这一内容，在对应频率为1.3～1.4Hz的部位处发生了电平超额的情况下，显示夹紧辊需要清扫这一内容，在对应频率为1.65～1.8Hz的部位处发生了电平超额的情况下，显示下部辊或者MT电动机轴需要清扫这一内容，在对应频率为3.7～3.9Hz的部位处发生了电平超额的情况下，显示线电极按压辊需要清扫这一内容。利用该方法，可以将特定的部件磨损或偏心而引起张力变化的状态区分开。
下面，在图4的步骤S310～S330中，利用保存在频率解析文件41中的频率解析结果，对是否发生了由除了图8所示的对应频带所确定的部件之外的部件引起的振动(由其他部件引起的振动)进行判定。根据本发明人的试验判明：由其他部件引起的振动，如图7(b)所示，在频率解析结果中，大多在比直径最小的辊的对应频率(在此情况下，直径最小的线电极按压辊16的对应频带为3.7～3.9Hz)高的频带中发生。因此，维护要否判定部33在步骤S310中，在频率解析结果的各频率成分中，求出比直径最小的辊的对应频率高的频带中的最大振幅成分，在该最大振幅成分比规定的基准值C4大的情况下，判断为发生了由其他部件引起的振动，并将这一内容显示在显示部34中(步骤S320，S330)。
如上所示，在实施方式1中，基于由设置在线电极移动系统中的编码器检测出的速度数据的平均、波动，对线电极移动系统中的打滑进行检测，由此，无需使用新的测量器，就可以准确地判断在线电极移动系统中使用的各种部件的维护时间。另外，在实施方式1中，进行由设置在线电极移动系统中的编码器检测出的速度数据的频率解析，基于该频率解析结果，针对每个部件，对构成线电极移动系统的各部件是否需要维护进行检测，维护人员不必调查需要对哪个部件进行维护，可以削减用于调查的时间、成本，可以使维护的作业性提高。另外，在本实施方式1中，可以基于频率解析结果，对是否发生了由其他部件引起的振动进行判定，提示针对由其他部件引起的振动进行维护。
另外，在上述实施方式中，作为用于测量线电极移动系统的张力变化的物理量，使用线电极的移动速度，利用安装在MT电动机14上的编码器15测量线电极的移动速度，但线电极的移动速度也可以通过对设置在线电极移动系统中的回收电动机19、线电极按压辊16、下部辊17等的移动速度进行检测而测量。另外，作为对辊及电动机的移动速度进行测量的测量单元而采用了编码器，但也可以利用其他任意的检测单元而检测移动速度。另外，作为用于测量线电极移动系统的张力变化的物理量，除了线电极的移动速度以外，也可以利用负载传感器检测线电极的负载荷重，并且也可以利用其他的物理量，测量线电极移动系统的张力变化。
另外，也可以针对线电极放电加工机的每个机种，准备图8所示的表示各部件、对应频带、振幅判定值C3之间的关联的关联表，与机种相对应而选择关联表。
另外，在实施方式1中，进行了下述判定：利用编码器差分数据的平均、波动进行的第1判定；作为基于编码器差分数据的频率解析结果进行的各部件的维护要否判定的第2判定；作为由其他部件引起的振动的判定的第3判定，但也可以执行上述3个判定中的至少一个，对线电极放电加工机是否需要维护进行判定。
实施方式2
图10是表示实施方式2的线电极移动系统的维护系统的结构例的图。在本实施方式2中，在线电极放电加工装置100中，利用设置在NC控制器95中的变化记录部31，将线电极放电加工机械90的编码器15的编码器数据，与上述相同地记录在变化记录文件35中。在NC控制器95中设置外部接口，其将变化记录部31所记录的变化记录文件35向外部作为电子文件而取出。
另一方面，在维护人员的个人计算机(PC)50中设置有与实施方式1相同的变化解析部32、维护要否判定部33、显示部34，利用维护人员的PC 50可以进行线电极张力的变化原因的判定、维护检查的要否判定、有无发生由其他部件引起的振动的判定。另外，变化解析部32、维护要否判定部33、显示部34并不限于设置在维护人员的计算机中，也可以搭载在任意的计算机中。
实施方式3
图11是表示实施方式3的线电极移动系统的维护系统的结构例的框图。实施方式3的线电极移动系统的维护系统由线电极放电加工装置100和网络服务器70构成。在线电极放电加工装置100中，利用设置在NC控制器95中的变化记录部31，将线电极放电加工机械90的编码器15的编码器数据，与上述相同地记录在变化记录文件35中。在NC控制器95中设置外部接口，其将变化记录部31所记录的变化记录文件35向外部作为电子文件而取出。
另外，在与互联网连接的服务器70上设置有与实施方式1相同的变化解析部32、维护要否判定部33、显示部34。在本实施方式3的系统中，例如，如果从用户工厂等的PC 60访问服务器70，将变化记录文件35向服务器70上传，则服务器70与上述相同地，进行线电极张力的变化原因的判定、维护检查的要否判定、以及有无发生由其他部件引起的振动的判定，并将该判定结果在PC 60上进行提示。用户工厂的用户可以参照在PC 60上提示的判定结果，确定是否需要维护等。
工业实用性
本发明所涉及的线电极移动系统的维护系统以及维护方法，在线电极放电加工机的维护中有用。

Claims (11)

1.一种线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，具有：
线电极放电加工机，其具有对与线电极移动系统的线电极的张力对应的物理量进行测量的测量单元、以及记录由所述测量单元测量出的物理量的记录单元；
解析单元，其将所述记录的物理量的平均值、波动以及频率解析数据中的至少一个作为物理量的解析结果而求出；
判定单元，其将所述解析结果与基准值进行比较，基于比较结果，判定是否需要维护；以及
显示单元，其显示所述判定结果。
2.根据权利要求1所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
所述测量单元测量线电极的移动速度。
3.根据权利要求2所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
所述测量单元将速度数据作为物理量而测量，其中，该速度数据是对从安装在线电极移动系统的旋转部件上的编码器输出的编码器数据进行微分而得到的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
所述判定单元在平均值低于第1基准值时，判断为需要维护，在波动超过第2基准值时，判断为需要维护。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
所述判定单元具有将设置在线电极移动系统中的多个部件、所述频率解析数据中的对应频带、第3基准值相关联而得到的关联表，
所述判定单元将频率解析数据中的所述各对应频带的输出电平，与所对应的所述第3基准值分别进行比较，通过在各输出电平超过所对应的第3基准值时判定为需要维护，从而针对各部件判定是否需要维护，并在所述显示单元中对以部件为单位的判定结果进行显示。
6.根据权利要求5所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
在所述关联表中，针对每个机种，分别设定多个部件、对应频带、第3基准值之间的关系。
7.根据权利要求5所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
在比所述多个部件的对应频带中的最高的对应频带高的频率区域中，产生了超过第4基准值的输出电平时，所述判定单元判定为产生由除了登录在所述关联表中的部件以外的部件引起的振动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
所述解析单元、判定单元以及显示单元搭载在线电极放电加工机上。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
所述解析单元、判定单元以及显示单元搭载在个人计算机上。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的线电极放电加工机的线电极移动系统的维护系统，其特征在于，
所述解析单元、判定单元以及显示单元搭载在可通过互联网访问的服务器上。
11.一种线电极放电加工机的线电极移动系统的维护方法，其特征在于，具有下述步骤：
测量步骤，在该步骤中，测量与线电极移动系统的线电极的张力对应的物理量；
记录步骤，在该步骤中，记录所述测量的物理量；
解析步骤，在该步骤中，将所述记录的物理量的平均值、波动以及频率解析数据中的至少一个作为物理量的解析结果而求出；
判定步骤，在该步骤中，将所述解析结果与基准值进行比较，基于比较结果，判定是否需要维护；以及
显示步骤，在该步骤中，显示所述判定结果。
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