CN108367372A - 张力控制方法以及放电加工装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种适于通过适当控制金属丝电极线的张力而实现比使用了张力检测器及其反馈控制的控制高精度的加工的张力控制方法等。放电加工装置(1)具备对应关系存储部(27)，该对应关系存储部(27)存储供给辊(7)与卷取辊(13)之间的金属丝电极线的张力、和供给马达(15)与卷取马达(17)的驱动速度差等的对应关系。设定值存储部(29)存储用户所设定了的金属丝电极线的进给速度设定值以及张力设定值。决定部(31)参照对应关系存储部(27)，而根据张力设定值等来决定供给马达(15)与卷取马达(17)的驱动速度差等。马达控制部(23)利用进给速度设定值和决定部(31)所决定了的驱动速度差等，控制供给马达(15)以及卷取马达(17)。

Description

张力控制方法以及放电加工装置
技术领域
本发明涉及张力控制方法以及放电加工装置，特别涉及对放电加工装置中的金属丝电极线(日文：ワイヤ電極線)的张力进行控制的张力控制方法等。
背景技术
放电加工装置是利用金属丝电极线进行放电加工的装置。通过向金属丝电极线施加适当的张力，从而可获得高精度的加工。
以往，一般采用如下技术：在位于金属丝电极线的上游侧的供给辊与位于下游侧的卷取辊之间使用张力检测器来计测金属丝电极线的张力，通过反馈控制来对辊的速度和/或转矩进行控制而使金属丝电极线的张力为适当的张力(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-163923号公报
发明内容
发明要解决的问题
通过采用张力检测器，能够进行与该时间点下的张力相对应的反馈控制。
然而，发明者们发现：由张力检测器进行的检测会向金属丝电极线赋予振动，而成为精度的下降的原因。
而且，近来所要求的精度变高了，所以在反馈控制中，需要以短的循环进行精细的控制。结果，例如金属丝电极线的振动已经增加，却进行进一步使其增加的控制等，不适当的控制增加了。因此，发现反馈控制成为了精度的下降的原因。
张力检测器及其反馈控制在以往的精度下不成问题。在与当前所要求的高的精度的关系下，开始作为导致精度的下降的原因而明显化。因此，张力检测器以及反馈控制成为了实现当前所要求的精度的阻碍的这一课题一般不为人知。
因而，本发明的目的在于提供一种适于通过适当控制金属丝电极线的张力而实现比使用了张力检测器及其反馈控制的控制高精度的加工的张力控制方法等。
用于解决问题的技术方案
本发明的第1技术方案是一种张力控制方法，是控制放电加工装置中的金属丝电极线的张力的张力控制方法，所述放电加工装置具备：供给马达，该供给马达对为了放电加工而供给所述金属丝电极线的供给辊进行驱动；卷取马达，该卷取马达对卷取放电加工后的所述金属丝电极线的卷取辊进行驱动；对应关系存储单元，该对应关系存储单元至少存储所述供给马达与所述卷取马达的驱动速度差、和所述供给辊与所述卷取辊之间的所述金属丝电极线的张力的对应关系；设定值存储单元，该设定值存储单元存储所述金属丝电极线的进给速度设定值以及张力设定值；决定单元，该决定单元决定所述供给马达与所述卷取马达的驱动速度差；以及控制单元，该控制单元控制所述供给马达以及所述卷取马达，所述张力控制方法包括：设定步骤，在该设定步骤中，所述设定值存储单元存储所设定了的所述进给速度设定值以及所述张力设定值；决定步骤，在该决定步骤中，所述决定单元参照所述对应关系存储单元而至少根据所述张力设定值来决定所述供给马达与所述卷取马达的驱动速度差；以及控制步骤，在该控制步骤中，所述控制单元利用所述进给速度设定值和所述决定单元所决定了的驱动速度差，控制所述供给马达以及所述卷取马达。
本发明的第2技术方案是根据第1技术方案的张力控制方法，所述放电加工装置具备校正单元，该校正单元对由所述供给马达进行的对所述供给辊的驱动以及由所述卷取马达进行的对所述卷取辊的驱动进行校正，所述张力控制方法包括校正步骤，在该校正步骤中，所述校正单元对由所述供给马达进行的对所述供给辊的驱动以及由所述卷取马达进行的对所述卷取辊的驱动进行校正，并对存储于所述对应关系存储单元的所述速度差与所述张力的对应关系、和实际产生了的所述所述供给马达与所述卷取马达的驱动速度差和所述供给辊与所述卷取辊之间的金属丝电极线的张力之间的差异进行修正。
本发明的第3技术方案是根据第1或第2技术方案的张力控制方法，在所述决定步骤中，所述决定单元除了所述张力设定值之外，还使用所述进给速度设定值和/或所述金属丝电极线的直径，决定所述供给马达与所述卷取马达的速度差。
本发明的第4技术方案是根据第1至第3技术方案中的任一技术方案的张力控制方法，所述对应关系存储部，代替所述供给马达与所述卷取马达的所述速度差，而存储所述供给马达的转矩、和所述供给辊与所述卷取辊之间的金属丝电极线的张力的对应关系，所述决定单元决定所述供给马达的转矩，在所述决定步骤中，所述决定单元参照所述对应关系存储单元而至少根据所述张力设定值来决定所述供给马达的转矩，在所述控制步骤中，所述控制单元利用所述进给速度设定值和所述决定单元所决定了的转矩，控制所述供给马达以及所述卷取马达。
本发明的第5技术方案是一种放电加工装置，具备：供给马达，该供给马达对为了放电加工而供给金属丝电极线的供给辊进行驱动；卷取马达，该卷取马达对卷取放电加工后的所述金属丝电极线的卷取辊进行驱动；对应关系存储单元，该对应关系存储单元存储所述供给马达与所述卷取马达的驱动控制差、和所述供给辊与所述卷取辊之间的所述金属丝电极线的张力的对应关系；设定值存储单元，该设定值存储单元存储所述金属丝电极线的进给速度设定值以及张力设定值；决定单元，该决定单元参照所述对应关系存储单元而至少根据所述张力设定值来决定所述供给马达与所述卷取马达的驱动控制的差；以及控制单元，该控制单元利用所述进给速度设定值和所述决定单元所决定了的驱动速度差，控制所述供给马达以及所述卷取马达。
发明的效果
根据本发明的各技术方案，通过预先准备张力与速度差等的对应关系，利用该对应关系求出与张力设定值相对应的速度差等，控制供给辊与卷取辊的转速等，由此能够实现高精度的张力控制。
在本发明的各技术方案中，不进行由张力检测器进行的张力的检测，所以没有由此引起的精度下降，另外，也没有反馈控制，所以不会导致不适当的振动的增加等。因此，能够避免由此引起的精度下降。
此外，以往，如专利文献1所记载的那样，存在金属丝电极线的张力控制复杂这一隐含的前提，所以将通过计测具体的张力而进行实现设为所给予的前提。然而，本发明者们通过实验得知：如参照图2而具体地进行说明的那样，即使事先确定张力与速度差等的对应关系，并使用该关系控制金属丝电极线，也能够实现高精度的张力控制。
而且，即使最初事先准备了的对应关系与实际的对应关系一致，因放电加工等，也会在这些对应关系上产生差异。根据本发明的第2技术方案，通过对供给辊以及卷取辊的驱动进行校正，能够使这些关系一致而维持精度。校正例如也可以在加工前变更张力值时自动地测定而进行。另外，也可以是，即使不变更张力值也定期地校正。
而且，根据本发明的第3技术方案，除了张力设定值之外，还使用金属丝电极线的直径(线径)、进给速度设定值等，决定供给辊与卷取辊的控制，由此能够实现高精度的张力控制。
而且，根据本发明的第4技术方案，通过转矩控制，能够同样地实现高精度的张力控制。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的一例所涉及的放电加工装置的(a)构成的概要的框图、和示出(b)以及(c)动作的一例的流程图。
图2是示出由实机(日文：実機)实现的张力及其变动的测定结果的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施例进行叙述。此外，本发明的实施方式并不限定于以下的实施例。
实施例
图1是示出本发明的实施方式的一例所涉及的放电加工装置的(a)构成的概要的框图、和示出(b)以及(c)动作的一例的流程图。
参照图1(a)，对放电加工装置1的构成的一例进行说明。放电加工装置1利用金属丝电极线3来对被加工物5进行放电加工。
放电加工装置1具备：金属丝电极线3(本发明权利要求的“金属丝电极线”的一例)、供给辊7(本发明权利要求的“供给辊”的一例)、上头部9、下头部11、卷取辊13(本发明权利要求的“卷取辊”的一例)、供给马达15(本发明权利要求的“供给马达”的一例)、卷取马达17(本发明权利要求的“卷取辊”的一例)、以及张力控制部21。
张力控制部21具备：马达控制部23(本发明权利要求的“控制单元”的一例)、输入输出部25、对应关系存储部27(本发明权利要求的“对应关系存储单元”的一例)、设定值存储部29(本发明权利要求的“设定值存储单元”的一例)、决定部31(本发明权利要求的“决定单元”的一例)、以及校正部33(本发明权利要求的“校正单元”的一例)。马达控制部23具备供给马达控制部35和卷取马达控制部37。
金属丝电极线3被卷绕于省略图示的源线轴(英文：source bobbin)。金属丝电极线3被从源线轴拉出，并依次经过供给辊7、上头部9、下头部11以及卷取辊13而被向外部排出。供给辊7以及上头部9位于被加工物5之上。下头部11以及卷取辊13位于被加工物5之下。
在图1(a)中，示出了2个卷取辊131以及132夹着金属丝电极线3而旋转的例子。此外，供给辊7以及卷取辊13可以通过一个辊实现，也可以通过多个辊实现。
供给马达15使供给辊7旋转。卷取马达17使卷取辊13旋转。金属丝电极线的进给速度由供给辊7以及卷取辊13的转速调整。供给辊7以及卷取辊13的转速基本上由后面说明的进给速度设定值决定。通过在供给辊7的进给速度与卷取辊13的进给速度之间设置稍许的速度差，从而产生金属丝电极线3的张力。张力控制部21利用张力设定值等来决定速度差，而控制供给辊7以及卷取辊的进给速度。
如果金属丝电极线3的张力大，则金属丝电极线会断裂。另一方面，如果张力小，则加工精度变差。因此，需要产生适当的张力。以往，主要目的仅为产生适当的张力，所以单纯地测定张力并进行了其反馈控制。然而，发明者们发现：张力测定与反馈控制会引起新的精度下降，成为无法实现近来所要求的加工精度的主要原因。本发明新提出了能够不测定张力地实现高精度的加工的技术。
参照图1(b)以及(c)，对张力控制部21的动作的一例进行说明。
参照图1(b)，张力控制部21检测金属丝电极线的直径，并判断金属丝电极线的直径是否变化了(步骤ST1)。在金属丝电极线的直径变化了时，张力控制部21在设定值存储部29设定变更后的金属丝电极线的直径(步骤ST2)，进入步骤ST3。在金属丝电极线的直径没有变化时，直接进入步骤ST3。输入输出部25为显示信息、并供用户操作而输入信息的部件，例如，为键盘和显示器、和/或触摸面板等。
此外，也可以是例如在检测到金属丝电极线的直径变化了时、在输入输出部25显示要输入直径、用户输入新的直径的部件。另外，也可以是不检测金属丝电极的直径、而是通过用户的设定来设定金属丝电极线的直径的部件。
在输入输出部25，显示有用户所设定的多个项目。在这些项目中，包括设定金属丝电极线的进给速度的项目、和设定张力的项目。用户操作输入输出部25来输入金属丝电极线的进给速度设定值(本发明权利要求的“进给速度设定值”的一例)以及张力设定值(本发明权利要求的“张力设定值”的一例)。在步骤ST3中，张力控制部29对于设定值存储部29存储进给速度设定值以及张力设定值。
对应关系存储部27至少存储供给马达15与卷取马达的驱动速度差、和供给辊7与卷取辊13之间的金属丝电极线3的张力的对应关系。对应关系是如例如图2的图表中的线L1所示那样、张力相对于速度差单调增加并一一对应的关系。
决定部31利用存储于对应关系存储部27的对应关系来获得与张力设定值相对应的速度差。并且，例如通过将由卷取辊13产生的进给速度设为进给速度设定值，使由供给辊7产生的进给速度比进给速度设定值慢所得到的速度差大小的量等，从而决定供给马达15以及卷取马达17的转速(步骤ST4)。然后，供给马达控制部35以及卷取马达控制部37分别控制供给马达15以及卷取马达17的旋转，以使得由供给辊7以及卷取辊13产生的进给速度成为决定部13所决定了的进给速度(步骤ST5)。在放电加工结束时，返回到步骤ST1。
参照图1(c)，校正部33判断从以前调整起、下一调整的定时是否已到来(步骤STM1)。下一调整的定时是否已到来为例如：在加工前变更了张力值时、从开始动作或进行以前的调整起经过了维护时间时、经过了作为进行了放电加工的时间的加工维护时间时等。此外，维护时间和/或加工维护时间也可以根据温度等条件而加长或缩短。如果下一调整的定时没有到来，则等待直到定时到来为止。如果定时已到来，则进入步骤STM2。
在步骤STM2中，判断是否正在进行着放电加工(步骤STM2)。如果正在进行着放电加工，则等待直到放电加工结束为止。如果放电加工已结束，则进入步骤STM3。
在步骤STM3中，校正部33进行调整，以使得供给辊7与卷取辊13的进给速度的速度差和供给辊7与卷取辊13之间的张力的对应关系、与存储于对应关系存储部27的对应关系一致。具体地说，例如，在2点(低张力侧与高张力侧)实测张力与速度差，第1点(低张力侧)设定输入张力300g，张力控制部将速度差控制为45rpm，对金属丝张力(英文：wiretension)进行实测。金属丝张力的实测例如可以通过人手，也可以通过某些测定部。第2点(高张力侧)设定输入张力500g，张力控制部将速度差控制为90rpm，对金属丝张力进行实测。然后，根据2点的数据对图2的L1曲线进行补正。即，改变图表的截距(日文：切片)，改变图表的倾斜，通过这些补正来进行修正。在进行调整时，返回到步骤STM1。
此外，在步骤STM3中，校正部33也可以是如下部件：在输入输出部25显示督促进行维护的信息，用户操作校正部33进行调整，以使得供给辊7与卷取辊13的进给速度的速度差和供给辊7与卷取辊13之间的张力的对应关系、与存储于对应关系存储部27的对应关系一致。
此外，对应关系存储部27所存储且决定部31所参照的对应关系，除了包括张力设定值之外，也可以包括例如进给速度设定值、金属丝电极线的直径等。
另外，金属丝电极线3的张力不仅可以利用供给辊7与卷取辊13的进给速度的速度差，例如也可以利用供给马达15的转矩而产生。在该情况下，对应关系存储部27存储供给马达15的转矩、和供给辊7与卷取辊13之间的金属丝电极线3的张力的对应关系，决定部31参照对应关系存储部27，根据张力设定值决定供给马达15的转矩，马达控制部23利用进给速度设定值和决定部31所决定了的转矩，控制供给马达15以及卷取马达17即可。
图2是示出由实机实现的测定结果的图表。金属丝电极线的直径为φ0.10[mm]，表示张力值(张力)与张力变动(张力的变动)。横轴表示T轴与S轴的速度差(rpm)(即，供给辊7与卷取辊13的速度差)。线L1表示金属丝张力值(g)。线L2表示张力变动(g)。根据线L1可知：通过速度差控制了适当的张力。根据线L2，张力变动大致为10.00g以下。在以往的控制中，也有时成为例如20.00(g)左右，张力变动变小。
附图标记说明
1：放电加工装置，3：金属丝电极线，5：被加工物，7：供给辊，9：上头部，11：下头部，13：卷取辊，15：供给马达，17：卷取马达，21：张力控制部，23：马达控制部，25：输入输出部25，27：对应关系存储部，29：设定值存储部，31：决定部，33：校正部，35：供给马达控制部，37：卷取马达控制部。

Claims (5)

1.一种张力控制方法，是控制放电加工装置中的金属丝电极线的张力的张力控制方法，
所述放电加工装置具备：
供给马达，该供给马达对为了放电加工而供给所述金属丝电极线的供给辊进行驱动；
卷取马达，该卷取马达对卷取放电加工后的所述金属丝电极线的卷取辊进行驱动；
对应关系存储单元，该对应关系存储单元至少存储所述供给马达与所述卷取马达的驱动速度差、和所述供给辊与所述卷取辊之间的所述金属丝电极线的张力的对应关系；
设定值存储单元，该设定值存储单元存储所述金属丝电极线的进给速度设定值以及张力设定值；
决定单元，该决定单元决定所述供给马达与所述卷取马达的驱动速度差；以及
控制单元，该控制单元控制所述供给马达以及所述卷取马达，
所述张力控制方法包括：
设定步骤，在该设定步骤中，所述设定值存储单元存储所设定了的所述进给速度设定值以及所述张力设定值；
决定步骤，在该决定步骤中，所述决定单元参照所述对应关系存储单元而至少根据所述张力设定值来决定所述供给马达与所述卷取马达的驱动速度差；以及
控制步骤，在该控制步骤中，所述控制单元利用所述进给速度设定值和所述决定单元所决定了的驱动速度差，控制所述供给马达以及所述卷取马达。
2.根据权利要求1所述的张力控制方法，
所述放电加工装置具备校正单元，该校正单元对由所述供给马达进行的对所述供给辊的驱动以及由所述卷取马达进行的对所述卷取辊的驱动进行校正，
所述张力控制方法包括校正步骤，在该校正步骤中，所述校正单元对由所述供给马达进行的对所述供给辊的驱动以及由所述卷取马达进行的对所述卷取辊的驱动进行校正，并对存储于所述对应关系存储单元的所述速度差与所述张力的对应关系、和实际产生了的所述所述供给马达与所述卷取马达的驱动速度差和所述供给辊与所述卷取辊之间的金属丝电极线的张力之间的差异进行修正。
3.根据权利要求1或2所述的张力控制方法，
在所述决定步骤中，所述决定单元除了所述张力设定值之外，还使用所述进给速度设定值和/或所述金属丝电极线的直径，决定所述供给马达与所述卷取马达的速度差。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的张力控制方法，
所述对应关系存储部，代替所述供给马达与所述卷取马达的所述速度差，而存储所述供给马达的转矩、和所述供给辊与所述卷取辊之间的金属丝电极线的张力的对应关系，
所述决定单元决定所述供给马达的转矩，
在所述决定步骤中，所述决定单元参照所述对应关系存储单元而至少根据所述张力设定值来决定所述供给马达的转矩，
在所述控制步骤中，所述控制单元利用所述进给速度设定值和所述决定单元所决定了的转矩，控制所述供给马达以及所述卷取马达。
5.一种放电加工装置，具备：
供给马达，该供给马达对为了放电加工而供给金属丝电极线的供给辊进行驱动；
卷取马达，该卷取马达对卷取放电加工后的所述金属丝电极线的卷取辊进行驱动；
对应关系存储单元，该对应关系存储单元存储所述供给马达与所述卷取马达的驱动控制差、和所述供给辊与所述卷取辊之间的所述金属丝电极线的张力的对应关系；
设定值存储单元，该设定值存储单元存储所述金属丝电极线的进给速度设定值以及张力设定值；
决定单元，该决定单元参照所述对应关系存储单元而至少根据所述张力设定值来决定所述供给马达与所述卷取马达的驱动控制的差；以及
控制单元，该控制单元利用所述进给速度设定值和所述决定单元所决定了的驱动速度差，控制所述供给马达以及所述卷取马达。
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