CN1216710C - 线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明的线电极放电加工装置的线电极自供丝装置具备光学式检测传感器及控制装置，该光学式检测传感器检测在送出线电极的送出辊轮与上部线电极导轮间的穿过路径中的线电极位置信息，该控制装置根据所述光学式检测传感器检测到的位置信息，判别所述线电极的振动或弯曲状态，同时根据线电极的弯曲量，控制所述送出辊轮的送丝动作及倒卷动作，这样能够可靠地检测由线电极自动连接中的穿插负荷而产生的弯曲，可靠性高，能够降低线电极再连接的重复次数。

Description

线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置

技术领域

本发明涉及在移动的线电极与被加工物体之间产生放电并利用放电能量对所述被加工物体进行加工的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置。

背景技术

在利用线电极放电加工装置对被加工物体进行加工时，通常在加工初始阶段将线电极穿过初始孔，从该状态开始加工，加工结束时，将线电极切断，移到下一个形状加工开始位置。因而，为了实现加工自动化，必须使将线电极穿过初始孔，将线电极接线，再将连接的线电极切断，回收的工序实现自动化。为此，以往为了实现前述工序自动化，作为自动供丝装置的线电极连接及切断的自动化技术已经实用化。

但是，在线电极自动连接时，必须要利用电动机等将被切断的线电极前端自动送出，因而要穿过在被加工物体上下支持线电极的上部及下部线电极导轮、对线电极供给加工电流的上部及下部通电部件、被加工物体的初始孔、以及回收机构等穿过路径上的间隙狭窄的各部分。为此，在线电极自动连接过程中前述各部分的摩擦负荷大，或者若中途受阻，则妨碍线电极穿过，这样线电极将在穿过路径上的一部分上发生弯曲。若该线电极产生弯曲，则产生的问题是，由于线电极继续送出，则线电极在弯曲部位从穿过路径冒出来，由于线电极的前端就停止送出，因此没完成线电极连接动作的功能。

对于上述的问题，日本国专利特开平01-274926公报揭示了一种技术，即如果在线电极自动供丝中，检测出没有与线电极回收装置连接，则返回初始状态，若检测出返回，则再次指令送出线电极。根据该技术，在确实磨擦负荷大或中途受阻时，能够在线电极连接失败时重新再做一遍，但其缺点是，由于到达与线电极回收装置连接的时间很长，因此到检测出结果的时间长，同时每次为了返回初始状态要检测出线电极连接失败，到再次进行线电极连接成功为止的整个工序时间非常长。

还有，若该弯曲部位处于切断机构的下方，则通过把弯曲部位切断后加以排除能够复原，但在位于切断机构的上方时，由于不能排除弯曲部位，因此难以自动复原，在不能避免这种情况时，就导致机器停机。

对于这种情况，日本国专利特开平02-160422号公报揭示了一种技术，即在线电极导管的上部设置由导电性材料构成的具有大直径的通路的弯曲检测构件，同时设置检测在该弯曲检测构件与上部导块的通电部件之间所施加的电压的变化的弯曲检测电路，若检测出线电极弯曲，则倒卷回初始状态，重复进行线电极连接作业。但是，如前所述在想通过电气方法检测弯曲时，其缺点是必须用检测部确定弯曲部位，另外为了提高检测灵敏度，必须尽可能减小通电部与线电极的间隙。若减小检测部分的间隙，则会产生该部位不容易产生弯曲，但在别的开放部分产生弯曲这样的矛盾。

另外，日本国专利特公平62-162425号公报揭示了一种技术，即利用光传感器检测线电极从一定的路径偏离的情况，使线电极拉回手段动作，将线电极拉回规定的量，消除线电极的松驰状态，然后再次开始线电极的自动连接。但是其缺点是，为了确实消除线电极的松驰状态，必须要有作为线电极拉回手段的机构，同时在用前述线电极拉回手段不能消除线电极的松驰状态时，必须利用送丝电动机进行卷绕动作。因此到再次开始线电极自动连接为止所需的时间长。

因而，为了防止在线电极自动连接过程中在线电极穿过路径产生线电极弯曲，同时在穿过路径有负荷时也能够实现高速的线电极自动连接，必须在线电极穿过路径上设置大范围的开放部分，使用检测灵敏度高的传感器，利用送丝电动机，进行可靠而且灵敏的送丝及倒卷动作。但是，在连续进行送丝及倒卷动作时，线电极产生振动。因而，必须可靠地在瞬时地判别在线电极穿过路径上的线电极弯曲以及弯曲虽小却有线电极振动的状态。

发明内容

本发明是为解决上述问题而作出的，其目的在于可靠地检测在线电极自动连接过程中由于穿过负荷而产生的弯曲，同时缩短线电极再连接的时间和提高可靠性。

第1发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，具备光学式检测传感器及控制装置，所述光学式检测传感器检测在送出线电极的送出辊轮与上部线电极导轮间的穿过路径中的线电极位置信息，所述控制装置根据所述光学式检测传感器检测到的位置信息，判别所述线电极的振动或弯曲状态，同时根据线电极的弯曲量，控制所述送出辊轮的送丝动作及倒卷动作。

第2发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，具备控制装置，所述控制装置在送出辊轮的送丝动作中线电极的弯曲量增加规定的量时，停止送丝动作，经规定时间后开始倒卷动作，在倒卷动作中线电极的弯曲量减少规定的量时停止倒卷动作，经规定时间后开始送丝动作。

第3发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，具备速度切换手段，所述速度切换手段根据倒卷动作的执行次数，使所述送出辊轮的送丝速度降低。

第4发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，其特征在于，将光学式检测传感器的方向性狭小的方向作为所述夹紧轮(pinch roller)及主动轮(capstan roller)的表面的法线方向。

附图说明

图1所示为本发明第1实施例的构成图。

图2为本发明使用的光学式传感器的说明图。

图3为本发明使用的光学式传感器的原理说明图。

图4为本发明使用的光学式传感器的工作说明图。

图5为说明表示本发明第1实施例的线电极自动连接工序的工作过程用的流程图。

图6为说明表示本发明第2实施例的线电极自动连接工序的工作过程用的流程图。

具体实施方式

实施形态1

下面用图1说明本发明第1实施形态的线电极放电加工装置的构成。

在图1中，1为线电极，2为被加工物体，3为供给线电极1的线电极丝筒，4及5为改变线电极1移动路径的滑轮，6为构成张力控制装置的例如转矩电动机，7为与转矩电动机6连接的主动轮，8及9为与主动轮7构成一对的夹紧轮，10为吸收在滑轮5与夹紧轮8之间线电极路径上线电极1的弯曲的去除弯曲滑轮。11为上部线电极导轮，12为下部线电极导轮，13为从被加工物体2的上方喷出工作液的上部工作液喷嘴，14为从被加工物体2的下方同样喷出工作液的下部工作液喷嘴，15为被加工物体2加工时改变从该加工部分通过下部线电极导轮12的线电极1的移动方向的辊轮，16为导管，17为夹住线电极1并卷绕线电极1的卷绕辊。另外，利用转矩电动机6、夹紧轮8、主动轮7及夹紧轮9构成张力控制部200。

在如上所述构成的线电极放电加工装置中，线电极1从线电极丝筒3送出，利用滑轮4及5改变方向，通过去除弯曲滑轮10、张力控制部200、下述线电极自动供丝装置主体300及上部线电极导轮11，在与被加工物体2之间进行放电加工后，通过下部线电极导轮12、辊轮15及导管16，利用卷绕辊17进行卷绕，回收在回收箱(未图示)中。另外，由工作液供给装置(未图示)利用高压泵将离子交换水提供给上部工作液喷嘴13及下部工作液喷嘴14，与线电极同轴地向被加工物体2的加工部位喷出。

另外，构成张力控制部200的夹紧轮8及9是将线电极1牢牢压紧在主动轮7上，使得线电极1能够以足够的磨擦力与主动轮7接触的轮。另外，在加工时，控制转矩电动机6，使其在线电极1的送丝方向的反方向产生一定的转矩，这样，通过主动轮7控制线电极1使其有一定的张力。另外，作为转矩电动机6可以使用伺服电动机，利用转速计(tachometer)或旋转编码器将送丝速度加以反馈，以此控制主动轮7的旋转，使线电极自动连接时在线电极1的送丝方向或倒卷的方向为一定的速度。

下面说明线电极自动供丝装置主体300的构成。

在图1中，20为线电极自动供丝装置主体内约束线电极1的穿过路径用的导管，21为利用气压使导管20上下升降的线性气缸，22为喷嘴，它形成水柱用来约束从上部线电极导轮11至被加工物体2的加工开始孔再到下部线电极导轮12之间线电极1的穿过动作。

其机构的原理如下所述，即一旦开始线电极自动连接动作，则处于下述切断通电单元23的线电极1的前端利用以一定速度控制旋转的主动轮7送出(在图1中为右旋转)，同时导管20下降。其端部达到上部线电极导轮11的附近。利用前述主动轮7的送丝动作，线电极1的前端通过导管20中，再通过上部线电极导轮11及喷嘴22后，通过被加工物体2的加工开始孔，到达下部线电极导轮12，其间利用由喷嘴22喷出的水柱加以约束。再利用辊轮15将方向变换为近似90度后，通过回收管16内，在到达卷绕辊17时，线电极自动连接结束。另外，100为负荷检测装置，是例如光学式传感器，是在如上所述的线电极自动连接工序中，用来检测线电极1因穿过路径的磨擦或附着物等产生的负荷或被加工物体2的加工开始孔内表面性质及形状而产生的负荷等产生的阻碍作用，使线电极自动连接处于不可能的状态的装置，例如可以用光学式的接近式传感器。

对于线电极自动供线装置，除了线电极自动连接的功能，还具有自动切断功能，这是在线电极自动连接动作未结束的情况下切断线电极1，从最初状态起重新再做一次动作时，或线电极断线时，以及加工结束时，自动切断线电极1。在图1中，23为切断通电单元，24为切断用主动轮，25为切断用夹紧轮，在重做一次动作时或线电极断线时，一面在主动轮7与切断用主动轮24及切断用夹紧轮25之间加上张力，一面在切断通电单元23的一对馈电部件之间流过电流，通过这样在切断通电单元23的附近将线电极1熔断。同样在加工结束时一面在主动轮7与卷绕辊17及18之间加上张力，一面在切断通电单元23的一对馈电部件之间流过电流，通过这样在切断通电单元23的附近将线电极1熔断。

下面用图1～图3说明本发明第1实施形态使用的光学式传感器100的工作情况。

在图1及图2中，光学式传感器100配置在线电极自动连接工序中线电极1利用主动轮7送出时在主动轮7与导管20之间对线电极1的弯曲没有约束的部位。即由于从导管20的入口至卷绕辊17之间形成对线电极1的弯曲加以约束的机构，因此光学式传感器100配置在上述没有约束的部位。另外，400为下述控制装置。

图3表示从上方来看光学式传感器100与线电极1的位置关系。在图3中，101为发光部，102为受光部，从发光部101发出的红外光在线电极1的表面产生反射，由受光部102检测出该反射光。103为检测区域，在线电极自动连接工序中穿过负荷较小时，线电极1伴随微弱的振动处于检测区域内，而如果穿过负荷增大，则从检测区域偏向外侧，以至于形成弯曲状态。这时，由于在主动轮7与夹紧轮9的切线方向上线电极1没有被约束，因此具有一定程度的移动幅度。所以，最好采用在切线方向及法线方向有图中画阴影线所示的方向性的传感器，由于对主动轮7及夹紧轮9的切线方向线电极1的摇摆加大检测范围，因此能够防止过检测，而反之对于法线方向减小检测范围，因此能够提高检测灵敏度。

400是控制装置，为了避免在线电极自动连接工序发生线电极1的弯曲现象，利用光学式传感器100的输出控制转矩电动机6，对线电级1进行的送丝及倒卷进行控制。

下面，图4表示检测穿过负载、防止弯曲用的线电极自动连接工序的时序图，图5表示流程图，在图4中，S1为光学式传感器100的输出，在线电极1处于光学式传感器100的检测区域中时输出高电平(High)，在离开检测区域时输出低电平(Low)。下面用图4的时序图及图5的流程图说明线电极自动连接工序的工作情况。S2使转矩电动机6向送丝方向旋转(正转)的ON/OFF信号，S3同样为使电动机6向倒卷方向旋转(反转)的ON/OFF信号，无论哪一个信号都是用High表示ON，用Low表示OFF。使S2为ON，开始线电极1的连接(S201、S202)，然后线电极1被送出，而如果线电极1产生振动，其振幅超过光学式传感器100的检测距离，则光学式传感器100的输出反复为High与Low(S215、S203)。还有，在穿过负荷增大，连续规定时间(T1)以上，S1为Low时(S204)，线电极1完全偏离开光学式传感器100的检测范围，这时使S2为OFF(S207)，停止线电极1的送出，同时使S3为ON(S208)，通过这样进行倒卷动作。

接着，S1变为High(S209、S210)，穿插负荷消除，线电极1恢复到近似完全拉直状态时，使S3为OFF(S211)，在规定时间T2后(S212)，再次使S2为ON(S206)，开始送出线电极1。利用倒卷，使线电极1恢复到完全拉直状态，线电极1暂时也还有振动，但这时通过设置使S2及S3停止规定时间T2，该振动就能够停止，能够进一步提高再次进行线电极连接时的连接概率。

这里，在图5中反转传送S3为ON时，若用计数器P对次数进行计数(S205)，则能够记忆由于穿插负荷而在同一部位进行反转传送的次数。若重复上述动作规定次数以上(S206)，就切断线电极(S214)，再次开始线电极自动连接工序。若这样动作，在重复进行正转传送及反转传送时对线电极1造成损伤的情况下能够防止线电极自动连接失败。为了判别在有穿插负荷的同一部位在规定次数以内能够恢复，只要在线电极送出(正转)为ON经过规定时间以上时

(S215)将次数计数P清零(S216)即可。

在图5中，通过重复前述(S201)～(S206)的动作，就能够对线电极自动连接时能够再次连接的穿插负荷进行防止弯曲的高速处理，进而提高线电极连接的可靠性。所以，由于能够减少线电极再连接的次数，因此能够缩短总的线电极自动连接时间。

实施形态2

对于穿插负荷，正转传送速度越慢，线电极自动连接的可靠性越高。因此，在图6所示的第1实施形态中，若重复规定次数的正转传送及反转传送，则也可以使正转速度降低。所示该实施例为第2实施形态。

亦即，在图6中，对于与第1实施形态相同的动作省略其说明。若次数计数P大于规定次数(S206)，则使正转传送速度按规定比例降低(S217)，切断线电极1，然后再次开始线电极自动连接工序。另外，若对于穿插负荷正转传送持续了规定时间(S215)，则将次数计数P清零(S216)，同时将正转传送速度复位至初始值(S218)。若这样进行，则在穿插负荷大时，可以降低送出线电极1的速度，在穿插负荷小时，可以提高送出线电极1的速度，因此能够提高线电极自动连接的可靠性，同时能够缩短线电极自动连接所需要的时间。

如上所述，第1发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，由于具备光学式检测传感器及控制装置，所述光学式检测传感器检测在送出线电极的送出辊轮与上部线电极导轮间的穿过路径中的线电极位置信息，所述控制装置根据所述光学式检测传感器检测到的位置信息，判别所述线电极的振动或弯曲状态，同时根据线电极的弯曲量，控制所述送出辊轮的送丝动作及倒卷动作，因此能够可靠检测线电极自动连接中由于穿插负荷而引起的弯曲，可靠性高，能够降低线电极再连接的重复次数。

另外，第2发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，由于具备控制装置，所述控制装置在送出辊轮的送丝动作中，在线电极的弯曲量增加规定的量时停止送丝动作，经规定时间后开始倒卷动作，在倒卷动作中在线电极的弯曲量减少规定的量时，停止倒卷动作，经规定时间后开始送丝动作，因此能够提高线电极再连接时的可靠性。

另外，第3发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，由于具备其特征为具备速度切换手段的控制装置，所述速度切换手段根据倒卷动作的执行次数，使所述送出辊轮的送丝速度降低，因此能够提高线电极自动连接的可靠性，同时能够缩短所需要的时间。

第4发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，其特征在于，将光学式检测传感器的方向性狭窄的方向作为所述夹紧轮及主动轮表面的法线方向，因此通过对切线方向的线电极的摇摆加大检测范围，能够防止过检测，反之通过对法线方向减小检测范围，能够提高检测灵敏度。

这样，采用本发明的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，能够可靠检测线电极自动连接中因穿插负荷而产生的弯曲，同时提高线电极再连接的可靠性。

Claims (4)

1.一种线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，其特征在于，具备光学式检测传感器及控制装置，所述光学式检测传感器检测在送出线电极的送出辊轮与上部线电极导轮间的穿过路径中的线电极位置信息，所述控制装置根据所述光学式检测传感器检测到的位置信息，判别所述线电极的振动或弯曲状态，同时根据线电极的弯曲量，控制所述送出辊轮的送丝动作及倒卷动作。

2.如权利要求1所述的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，其特征在于，控制装置在送出辊轮的送丝动作中线电极的弯曲量增加规定的量时使送丝动作停止，经规定时间后开始倒卷动作，在倒卷动作中线电极的弯曲量减少规定的量时，使倒卷动作停止，经规定时间后开始送丝动作。

3.如权利要求1～2的任一项所述的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，其特征在于，控制装置根据倒卷动作的执行次数使送出辊轮的送丝速度降低。

4.如权利要求1～2的任一项所述的线电极放电加工装置的线电极自动供丝装置，其特征在于，将光学式检测传感器的方向性狭窄的方向作为送出线电极的送出辊轮表面的法线方向。

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