CN103347634A

CN103347634A - 线电极自动接线装置

Info

Publication number: CN103347634A
Application number: CN2012800015025A
Authority: CN
Inventors: 中川孝幸; 堂森雄平
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: JP5128009B1; DE112012005787T5; US9308595B2; JPWO2013114531A1; WO2013114531A1; DE112012005787B8; US20130193111A1; CN103347634B; DE112012005787B4

Abstract

线电极自动接线装置是进行从线供给辊（4）至线回收辊（7）的线电极（2）接线动作的线电极放电加工装置的线电极自动接线装置，具有：线供给电动机（10），其在送出方向上驱动线供给辊（4）；线供给电动机控制单元，其对于该线供给电动机（10），在线电极（2）的接线动作时输出向送出方向的旋转速度指令，并且在检测出的线供给辊（4）的旋转速度大于该旋转速度指令的情况下，减小向送出方向的扭矩；线回收电动机（12），其在回收方向上驱动线回收辊（7）；以及线回收电动机控制单元，其对于该线回收电动机（12），通过输出规定的线回收辊速度指令进行线回收，线供给电动机控制单元以线供给辊的向回卷方向的电动机扭矩的绝对值成为比向送出方向的电动机扭矩的绝对值小的值的方式，进行扭矩控制。

Description

线电极自动接线装置

技术领域

本发明涉及一种线电极放电加工装置，其通过在工件和线状的加工电极之间反复发生放电而将工件的一部分去除或切断，特别地，涉及一种使线电极从线供给辊至线回收辊自动地进行接线的自动接线装置。

背景技术

在现有的线电极自动接线装置中，线供给辊以所指示的速度送出线电极，如果通过检测器的信号检测出完成了线电极的接线，则以使线张力与指令一致的方式切换线供给辊的控制方式（例如专利文献1）。

另外，为了防止较细的线电极的断线，利用第1单元、第2单元、第3单元进行线电极自动接线，其中，该第1单元用于在打开线回收辊的状态下从线供给辊送出线电极，该第2单元用于在将线电极以设定距离送出后闭合线回收辊，该第3单元用于在线电极上产生了较小的张力的情况下，通过检测辊的旋转而判断是否完成了线电极接线（例如专利文献2）。

专利文献1：日本专利第4037490号公报

专利文献2：日本专利第4849810号公报

发明内容

在上述线电极放电加工装置中，如果在线供给辊按照速度指令控制方式送出线电极的状态下，线电极的前端到达线回收辊，而线回收辊以快于线供给辊的速度拉拽线电极，则线供给辊以比指令速度快的速度旋转，因此线供给电动机的控制系统试图使线供给辊减速而向回卷方向输出大扭矩。特别地，在直至检测出线电极接线完成为止需要时间的情况，或将线供给电动机的控制方式切换至线张力控制方式的处理时间变长的情况下，线张力变得过大而导致线电极断线。

另外，在打开线回收辊的状态下送出线电极的方式中，需要对线回收辊进行开闭的时间，或将线电极送出至比回收辊充分靠前的位置的时间，因此线电极自动接线时间变长。

本发明就是为了解决上述问题点而提出的，其目的在于即使在使用较细的线电极的情况下，线电极也不会断线并在短时间内自动地进行接线。

本发明所涉及的进行从线供给辊至线回收辊的线电极接线动作的线电极自动接线装置，其特征在于，具有：线供给电动机，其在送出方向上驱动线供给辊；线供给电动机控制单元，其对于该线供给电动机，在线电极的接线动作时输出向送出方向的旋转速度指令，并且在检测出的线供给辊的旋转速度大于该旋转速度指令的情况下，减小向送出方向的扭矩；线回收电动机，其在回收方向上驱动线回收辊；以及线回收电动机控制单元，其对于该线回收电动机，通过输出规定的线回收辊速度指令进行线回收，线供给电动机控制单元以线供给辊的向回卷方向的电动机扭矩的绝对值成为比向送出方向的电动机扭矩的绝对值小的值的方式，进行扭矩限制。

发明的效果

根据本发明可以防止在接线至线回收辊后线电极断线。

另外，无需切换控制方式，也可以进行自动接线，因此可以缩短线电极接线时间，可以提高线电极行进速度，从而可以缩短线电极接线时间。

附图说明

图1是表示实施方式1中的线电极自动接线装置的概略图。

图2是实施方式1中的线电极自动接线装置的线供给电动机控制装置和其周边的框图。

图3是表示实施方式1中的线电极自动接线装置的扭矩控制器的处理方法的图。

图4是表示实施方式1中的线电极自动接线装置的线供给辊的速度、扭矩、线回收辊的速度的变化的图。

图5是表示实施方式2中的线电极自动接线装置的扭矩控制器的处理方法的图。

图6是表示实施方式2中的线电极自动接线装置的线供给辊的速度、扭矩、线回收辊的速度的变化的图。

图7是表示实施方式3中的线电极自动接线装置的扭矩控制器的处理方法的图。

图8是表示实施方式3中的线电极自动接线装置的线供给辊的速度、扭矩、线回收辊的速度的变化的图。

图9是表示实施方式4中的线电极自动接线装置的概略图。

图10是实施方式4中的线电极自动接线装置的线供给电动机控制装置内速度控制器的框图。

图11是表示实施方式4中的线电极自动接线装置的速度偏差和Ki的关系的图。

图12是表示实施方式4中的线电极自动接线装置的线供给辊的速度指令、速度、扭矩变化的图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1中的线电极自动接线装置的概略图。

从线轴3抽出的线电极2由线供给辊4和供给夹紧辊5夹持而送出，通过上部线引导部9A、工件1、下部线引导部9B、引导辊6后，由线回收辊7和回收夹紧辊8夹持而向外部排出。

另外，线供给辊4与线供给电动机10连接，获取并检测来自在线供给电动机10中设置的线供给电动机检测器11的旋转角度，线供给电动机控制装置控制线供给电动机10的旋转速度或扭矩。

线回收辊7与线回收电动机12连接，获取并检测来自在线回收电动机12中设置的线回收电动机检测器13的旋转角度，线回收电动机控制装置控制线供给电动机12的旋转速度。

图2是本发明的实施方式1中的线电极自动接线装置的线供给电动机控制装置和其周边的框图。

线供给电动机控制装置从上级控制装置接收线供给电动机的速度指令、送出方向的扭矩限制值A、线张力的断线极限即卷绕方向的扭矩限制值B。

根据从线供给电动机检测器11接收到的位置检测值运算速度检测值，并计算与从上级控制装置接收到的速度指令的差即速度偏差。

接下来，速度控制器对应于速度偏差，计算扭矩指令1。

并且，基于从上级控制装置接收到的扭矩限制值A、扭矩限制值B以及来自速度控制器的扭矩指令1，扭矩限制器输出扭矩指令2。

一边获取从线供给电动机检测器11接收到的位置检测信号、扭矩指令2、以及检测向线供给电动机10供给的电流而得到的电流检测值，一边以使线供给电动机10产生的扭矩与扭矩指令2一致的方式利用扭矩控制器进行控制。

图3是表示本发明实施方式1中的线电极自动接线装置的扭矩控制器的处理方法的图。

根据从上级控制装置接收到的送出方向的扭矩限制值A（A＞0）和回卷方向的扭矩限制值B（B＜0），

在A≤扭矩指令1的情况下，设置为扭矩指令2=A

在B＜扭矩指令1＜A的情况下，设置为扭矩指令2=扭矩指令1

在扭矩指令1≤B的情况下，设置为扭矩指令2=B。

此外，假定存在|A|≥|B|的关系。

图4是表示本发明的实施方式1中的线电极自动接线装置的线供给辊的速度、扭矩、线回收辊的速度的变化的图。

在此，示出在时刻T1，线电极2的前端到达线回收辊7和回收夹紧辊8之间。

在本实施方式中，在图示的整个时间区域中给与恒定的线回收辊速度指令、线供给辊速度指令。

但是，线回收辊速度指令＞线供给辊速度指令。

另外，从上级控制装置向线供给电动机控制装置传递送出方向的扭矩限制值A（A＞0）和卷绕方向的扭矩限制值B（B＜0），该扭矩限制值A由电动机或控制装置中搭载的元件的最大电流限制，该扭矩限制值B是通过线电极2的断线极限或线轴3、线供给辊4、线供给电动机10、供给夹紧辊5、上部线引导部9A、工件1、下部线引导部9B、引导辊6、线回收辊7、线回收电动机12、回收夹紧辊8的摩擦而计算出的。

在图中，在直至时刻T1为止的期间内，线供给辊4、线回收辊7均以与指令速度大致一致的速度进行动作，此时的线供给辊扭矩在送出方向上成为比A小的值并大致恒定。

在时刻T1以后，如果完成接线，则由线回收辊7和回收夹紧辊8拉拽线电极2，因此线电极2的张力增加，线回收辊速度变为略小于指令。

另一方面，由于向线供给辊的回卷方向进行扭矩限制，因此线回收辊的速度的减少量大致为0，线供给辊的增加量变大，线供给辊速度变为比指令大。

在此，在本实施方式中，线电极的接线完成是通过线供给辊速度以大于线供给辊指令速度的速度维持规定时间（例如2秒左右），判断接线完成。此外，接线时线电极由于被线回收辊拉拽而产生伸缩，该规定时间设定的是足以使该伸缩收敛的时间。

由于检测出的速度大于速度指令，因此线供给电动机控制装置内的速度控制器试图减小速度而将扭矩指令1以成为负值且其绝对值变大的方式进行变更，但在本发明的实施例中，扭矩限制器以使扭矩指令2大于或等于扭矩限制值B的方式进行限制。

根据该结构，考虑到线电极2的断线极限或线轴3、线供给辊4、线供给电动机10、供给夹紧辊5、上部线引导部9A、工件1、下部线引导部9B、引导辊6、线回收辊7、线回收电动机12、回收夹紧辊8的摩擦，而将扭矩限制值B的绝对值设定为小于扭矩限制值A，因此，即使在线电极2的前端到达线回收辊7和回收夹紧辊8的接触部分后，也无需切换控制方式，不会产生过大的线张力，因此即使增加线进给速度，线电极2也不会断线并可以自动接线。

另外，无需另外设置用于检测接线完成的传感器，也可以防止接线至线回收辊后的线电极断线。

实施方式2

图5是表示本发明的实施方式2中的线电极自动接线装置的扭矩控制器的处理方法的图。

根据从上级控制装置接收到的送出方向的扭矩限制值A（A＞0），

在A≤扭矩指令1的情况下，设置为扭矩指令2=A

在0＜扭矩指令1＜A的情况下，设置为扭矩指令2=扭矩指令1

在扭矩指令1≤0的情况下，设置为扭矩指令2=0。

图6是表示本发明的实施方式2中的线电极自动接线装置的线供给辊的速度、扭矩、线回收辊的速度的变化的图。

在此，在时刻T1，线电极2的前端到达线回收辊7和回收夹紧辊8之间。

但是，线回收辊速度指令＞线供给辊速度指令。

另外，从上级控制装置向线供给电动机控制装置传递送出方向的扭矩限制值A（A＞0），该扭矩限制值A由电动机或控制装置中搭载的元件的最大电流限制。

在图中，在直至时刻T1为止的期间内，线供给辊、线回收辊均以与指令速度一致的速度进行动作，此时的线供给辊扭矩在送出方向成为比A小的值并大致恒定。

在时刻T1以后，由于线电极2被线回收辊7和回收夹紧辊8拉拽，因此线电极2的张力增加，线回收辊速度变为略小于指令。

另一方面，由于向线供给辊的回卷方向进行扭矩限制，因此线回收辊速度的减少量大致为0，线供给辊的增加量变大，线供给辊速度变为比指令大。

由于检测出的速度大于速度指令，因此线供给电动机控制装置内的速度控制器为了减小速度而将扭矩指令1以成为负值且其绝对值变大的方式进行变更，但在本发明的实施例中，扭矩限制器限制为使扭矩指令2成为0。

根据该结构，由于线供给电动机在回卷方向上不产生扭矩，因此，线电极2的张力被限制为由于线轴3、线供给辊4、线供给电动机10、供给夹紧辊5、上部线引导部9A、工件1、下部线引导部9B、引导辊6、线回收辊7、线回收电动机12、回收夹紧辊8的摩擦产生的值，因此，即使在线电极2的前端到达线回收辊7和回收夹紧辊8后，也无需切换控制方式，可以抑制过大的线张力。

因此，即使增加线进给速度，线电极也不会断线并可以自动接线。

另外，由于无需依赖于线电极断线极限的限制值，因此无需对应于线电极的材质或线径等，根据所使用的线电极，对限制值进行调节，从而可以容易地构成自动接线装置。

实施方式3

图7是表示本发明的实施方式3中的线电极自动接线装置的扭矩控制器的处理方法的图。

根据从上级控制装置接收到的送出方向的扭矩上限值A（A＞0）和下限值C（C＞0），

在A≤扭矩指令1的情况下，设置为扭矩指令2=A

在C＜扭矩指令1＜A的情况下，设置为扭矩指令2=扭矩指令1

在扭矩指令1≤C的情况下，设置为扭矩指令2=C。

在此，在线供给辊4、线供给电动机10、供给夹紧辊5、引导辊6、线回收辊7、回收夹紧辊8等线电极行进系统的摩擦的合计值超过线电极的断线极限张力的情况下，针对线电极，将从该线电极行进系统的摩擦的合计值减去线电极的断线极限张力而得到的值作为扭矩限制值C。

图8是表示本发明的实施方式3中的线电极自动接线装置的线供给辊的速度、扭矩、线回收辊的速度的变化的图。

但是，线回收辊速度指令＞线供给辊速度指令。

另外，从上级控制装置向线供给电动机控制装置传递送出方向的扭矩上限值A（A＞0）和送出方向的扭矩下限值C（C＞0），该扭矩上限值A由电动机或控制装置中搭载的元件的最大电流限制，该扭矩下限值C是通过线供给辊4、线供给电动机10、供给夹紧辊5的摩擦计算出的。

在此，使送出方向扭矩下限值B构成为，送出方向扭矩下限值C比线供给辊4、线供给电动机10、供给夹紧辊5的摩擦小，以在将线回收辊速度指令、线供给辊速度指令都设为0的情况下，线供给辊是停止的。

在图中，在直至时刻T1为止的期间内，线供给辊、线回收辊均以与指令速度一致的速度进行动作，此时的线供给辊扭矩在送出方向上成为比A小的值并大致恒定。

在时刻T1以后，线电极2被线回收辊7和回收夹紧辊8拉拽，因此线电极2的张力增加，线回收辊速度变为略小于指令。

另一方面，由于线电极2被以大于线供给辊的速度进行旋转的线回收辊7拉拽，因此，由于线电极2的张力，线供给辊速度变为大于指令。换言之，由于进行线供给辊的扭矩限制，因此线回收辊的速度的减少量大致为0，线供给辊的增加量变大。

线供给电动机控制装置内的速度控制器为了减少速度，将扭矩指令1以成为负值且其绝对值变大的方式进行变更，但扭矩限制器以使扭矩指令2大于或等于扭矩限制值C的方式进行控制。

根据该结构，即使在使用了下述材质或线直径的线电极的情况下，也不会断线并可以自动接线，即，由线轴3、线供给辊4、线供给电动机10、供给夹紧辊5、上部线引导部9A、工件1、下部线引导部9B、引导辊6、线回收辊7、线回收电动机12、回收夹紧辊8的摩擦产生的线张力超过断线极限这样的材质或线直径的线电极。即，在使用断线极限小于线电极行进路径的摩擦的线电极材质或线电极线直径的情况下，也不会断线并可以缩短线电极接线时间。

实施方式4

图9是表示本发明的实施方式4中的线电极自动接线装置的概略图。

针对上述实施方式1中的图1，附加了下述结构，即，在引导辊6和线回收辊7之间设置线通过检测器14，对线电极2通过这一情况进行检测并向上级控制装置发送检测信号。

图10是本发明的实施方式4中的线电极自动接线装置的线供给电动机控制装置内速度控制器的框图。

速度控制器将在线供给电动机控制装置内运算出的速度偏差作为输入，输出扭矩指令1。

将与速度偏差成正比而使扭矩指令1变化的比例项的增益设为Kp，将与速度偏差的积分值相乘而使扭矩指令1变化的积分项的增益设为Ki。但是，Ki对应于速度偏差而变化。

图11是表示本发明的实施方式4中的线电极自动接线装置的速度偏差和Ki的关系的图。

在速度偏差≥0的情况下，Ki=D（D＞0）

在速度偏差＜0的情况下，Ki=E（E＞0、E＞D）

构成为以满足上述条件的方式，根据速度偏差的符合，Ki变化。

图12是表示本发明的实施方式4中的线电极自动接线装置的线供给辊的速度指令、速度、扭矩的变化的图。

在上述实施方式中，将线电极接线时的线供给辊速度指令恒定为前提进行了说明，但在本实施方式中，示出如果由线通过检测器14检测出线电极2通过引导辊6和线回收辊7之间，则提高线供给辊速度指令，经过T3后成为恒定速度的例子。

在时刻0至T2的期间，为了使线电极2的前端可靠地穿过工件1或下部线引导部9B，将线供给辊速度指令设为低速，但如果在时刻T2检测出线电极2的前端到达线通过检测器14处，则为了缩短线电极自动接线时间，上级控制装置在时刻T2至T3的期间增加线供给辊速度指令。此时，需要线轴4也同时加速，因此如果线供给辊的速度指令的变化量过大，则由于线轴4的惯性影响而使得线张力超过断线极限。因此，以线电极不会断线的梯度增加线供给辊的速度指令。另外，以小于或等于线回收辊7或线供给电动机10的最大可旋转速度的方式，对速度的上升进行限制。

在时刻T1，线电极2的前端到达线回收辊7和回收夹紧辊8之间。

另外，在时刻0至T11、T12至T13、T14至T15、T16至T17、T18至T1的期间，线供给辊速度指令大于线供给辊速度，在其他时间，速度指令小于线供给辊速度。

在此，设为Kp=0而说明动作。

在线供给辊速度大于线供给辊速度指令的情况下，速度偏差成为负值，因此如图11所示，选择Ki=E（E＞D）。

由于无法将扭矩指令设为回卷方向，因此，即使在实际的旋转速度大于旋转速度指令的情况下，直至减小速度指令为止，需要时间。其结果，实际的旋转速度与旋转速度指令相比变得过大，控制性能恶化。

因此，如时刻T11至T12所示，在减小扭矩指令的情况下梯度变大，如时刻T12至T13所示，在增加扭矩指令的情况下的梯度变小。

但是，时刻T2至T15由于速度偏差的绝对值较大，因此，即使选择Ki=D，速度的梯度也变大。

由于扭矩指令=Ki×速度偏差的积分值，因此成为扭矩指令的变化量=Ki×速度偏差。即使选择Ki=D，由于速度偏差较大，因此扭矩指令的变化变大。

根据该结构，即使在检测出线电极2的前端到达线通过检测器14后增加了线供给辊4的速度指令的情况下，也可以防止线供给辊速度超过指令速度的量即过冲量的增大。因此，通过对线供给辊速度和速度指令进行比较，无需另外设置检测器即可检测出完成了自动接线。

另外，将线通过检测器14设置在引导辊6和线回收辊7之间，但设置在下部线引导部9B和引导辊6之间也可以实现相同的效果。

工业实用性

本发明涉及线电极自动接线装置，可以实现断线防止技术、高速接线技术。

标号的说明

1工件，2线电极，3线轴，4线供给辊，5供给夹紧辊，6引导辊，7线回收辊，8回收夹紧辊，9A上部线引导部，9B下部线引导部，10线供给电动机，11线供给电动机检测器，12线回收电动机，13线回收电动机检测器，14线通过检测器。

Claims

1.一种线电极自动接线装置，其是进行从线供给辊至线回收辊的线电极接线动作的线电极放电加工装置的线电极自动接线装置，其具有：

线供给电动机，其在送出方向上驱动线供给辊；

线供给电动机控制单元，其对于该线供给电动机，在线电极的接线动作时输出向送出方向的旋转速度指令，并且在检测出的线供给辊的旋转速度大于该旋转速度指令的情况下，减小向送出方向的扭矩；

线回收电动机，其在回收方向上驱动线回收辊；以及

线回收电动机控制单元，其对于该线回收电动机，通过输出规定的线回收辊速度指令进行线回收，

该线电极自动接线装置的特征在于，

所述线供给电动机控制单元以线供给辊的向回卷方向的电动机扭矩的绝对值成为比向送出方向的电动机扭矩的绝对值小的值的方式，进行扭矩限制。

2.根据权利要求1所述的线电极自动接线装置，其特征在于，

通过基于与线供给电动机连接的编码器输出值，由线供给电动机控制单元检测线供给辊的旋转速度，从而根据线供给辊速度以大于线供给辊速度指令值的速度维持规定时间，判断出线电极的接线，实施电动机扭矩控制。

3.根据权利要求1或2所述的线电极自动接线装置，其特征在于，

线供给电动机控制单元以线供给电动机不产生向回卷方向的扭矩的方式，对线供给电动机的电流进行控制。

4.根据权利要求1或2所述的线电极自动接线装置，其特征在于，

线供给电动机控制单元以线供给电动机始终产生向送出方向的扭矩的方式，对线供给电动机的电流进行控制。

5.根据权利要求4所述的线电极自动接线装置，其特征在于，

线供给电动机控制单元根据线电极行进系统的摩擦力与预先确定的线电极的断线极限张力的关系，确定在送出方向上的扭矩限制值，对线供给电动机的电流进行控制，上述线电极行进系统至少由线供给辊、供给夹紧辊、引导辊构成。

6.根据权利要求5所述的线电极自动接线装置，其特征在于，

扭矩限制值是从线电极行进系统的摩擦力减去线电极的断线极限张力而得到的值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的线电极自动接线装置，其特征在于，

线供给电动机控制单元如果检测出线电极通过了引导辊，则使线电极的旋转速度指令增加。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的线电极自动接线装置，其特征在于，

在回卷方向上增加线供给电动机扭矩时的梯度，大于在送出方向上增加线供给电动机扭矩时的梯度。