DE112011105025B4

DE112011105025B4 - Elektroentladungsmaschine

Info

Publication number: DE112011105025B4
Application number: DE112011105025.9T
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Katougi; Toshiaki Kurokawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: CN103476529A; JP4850316B1; DE112011105025T5; WO2012140723A1; US9459610B2; JPWO2012140723A1; US20130325163A1; CN103476529B

Abstract

Elektroentladungsmaschine, umfassend:eine Kontaktdetektionseinheit (21), die einen Kontakt zwischen einem ersten Kontaktkörper und einem zweiten Kontaktkörper detektiert, durch Detektieren von Stromtransport zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper; wobei entweder eine an einer Hauptspindel angebrachte Werkzeugelektrode (16) oder ein anstelle der Werkzeugelektrode (16) angebrachter Messkopf als erster Kontaktkörper definiert ist, und entweder ein Werkstück (17), das ein Bearbeitungsziel unter Verwendung der Werkzeugelektrode (16) ist, oder ein am Werkstück (17) angebrachter Messkopf als zweiter Kontaktkörper definiert ist; undeine Numeriksteuervorrichtung (13, 40, 50), die eine Hauptspindelantriebssteuereinheit (30) beinhaltet, welche den Antrieb der Hauptspindel (11) steuert, und die eine positionale Beziehung zwischen der Werkzeugelektrode (16) und dem Werkstück (17) erkennt, basierend auf einem Detektionsergebnis der Kontaktdetektionseinheit (21), wobeieine Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit (24), die ein Detektionssignal ausgibt, wenn eine Distanz zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper gleich einer vorbestimmten Restdistanz in einer Nichtkontaktphase vor dem Kontakt zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper ist, und die Hauptspindelantriebssteuereinheit (30) die Bewegung der Hauptspindel (11) in einem Fall stoppt, bei dem eine zurückgelegte Distanz der Hauptspindel (11), seit die Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit (24) das Detektionssignal ausgibt, die Restdistanz übersteigt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektroentladungsmaschine und genauer gesagt auf eine Elektroentladungsmaschine, welche eine Funktion zum Kompensieren einer Positionierungsoperation in allgemeiner Elektroentladungsbearbeitung beinhaltet.
Hintergrund
Im Allgemeinen legt eine Elektroentladungsmaschine eine voreingestellte Spannung zwischen einer an einer Hauptspindel angebrachten Werkzeugelektrode und einem, an einem Bearbeitungstisch angebrachten Werkstück an und erkennt die positionale Beziehung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück, basierend auf einem zum Zeitpunkt des Kontakts zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück transportierten elektrischen Strom. Die Hauptspindel bewegt sich so, dass sie die Werkzeugelektrode näher an das Werkstück in einem Zustand heranbringt, bei dem die Spannung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück angelegt ist, und stoppt, wenn erkannt wird, dass der Strom zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück fließt. Eine numerische Steuervorrichtung erkennt eine Position, an der erkannt wird, dass der Strom zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück fließt, als eine Kontaktposition zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück.
Wenn ein elektrisches Entladungsphänomen auftritt, bevor die Werkzeugelektrode und das Werkstück einander physikalisch kontaktieren, erkennt dann die Numeriksteuervorrichtung fehlerhaft eine Stromführung, die vom Elektroentladungsphänomen als dem Kontakt zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück herrührt, und es ist für die Numeriksteuervorrichtung schwierig, die genaue Positionsbeziehung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück zu erkennen. Mit höherer angelegter Spannung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück tendiert das Elektroentladungsphänomen dazu, zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück aufzutreten. Um die genaue Positionsbeziehung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück zu erkennen, wird erwogen, dass es wünschenswert wäre, das Elektroentladungsphänomen zu unterdrücken, indem die angelegte Spannung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück dazu gebracht wird, so niedrig wie möglich zu sein, und die Stromführung an der Grenze des physikalischen Kontakts zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück zu erzeugen.
Beispielsweise ist es häufig für eine Elektroentladungserodiermaschine schwierig, die Werkzeugelektrode dazu zu bringen, in direkten Kontakt mit dem Werkstück zu kommen, abhängig von der Form der Werkzeugelektrode oder des Werkstücks. In diesem Fall verwendet die Elektroentladungsmaschine oft Messköpfe, die Referenzkugeln genannt werden, während die Messköpfe an beliebigen Positionen der Hauptspindel bzw. des Werkstücks angebracht werden. Nach Transportieren eines Stroms zwischen den Messköpfen am Ort der Werkzeugelektrode und des Werkstücks führt die Elektroentladungsmaschine die Positionierung des Werkstücks basierend auf dem zwischen dem an der Hauptspindel angebrachten Messkopf und dem Werkstück transportierten Strom und die Positionierung der Werkzeugelektrode basierend auf dem zwischen dem am Werkstück angebrachten Messkopf und der Werkzeugelektrode transportierten Strom durch.
In den letzten Jahren wird von der Elektroentladungsmaschine verlangt, dass sie eine genauere Positionierungsleistungsfähigkeit bereitstellt. Die Elektroentladungsmaschine tendiert dazu, die genauere positionale Beziehung sicherzustellen, während die angelegte Spannung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück beispielsweise auf wenige Volt bis mehrere zehn Volt reduziert wird. Wenn jedoch Fremdmaterie, wie etwa kleinster Bearbeitungsabfall, an der Werkzeugelektrode, dem Werkstück oder den Messköpfen anhaftet, degradieren Stromtransportcharakteristika, wenn der elektrische Widerstand der Fremdmaterie höher oder die angelegte Spannung niedriger ist. Wenn die Fremdmaterie in den Kontakt zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück oder zwischen die Messköpfe gelangt, werden oft Mängel oder Eindrücke/Impressionen auf der Werkzeugelektrode, dem Werkstück oder den Messköpfen erzeugt. Bei der niedrigen angelegten Spannung wird der Stromtransport möglicherweise nicht detektiert, bis der physikalische Kontakt startet, aufgrund des elektrischen Widerstands des Materials des Werkstücks, der Anwesenheit einer thermischen Behandlung oder dergleichen. In diesem Fall, ähnlich wie beim obigen Fall, werden Mängel, Eindrücke oder dergleichen als ein Ergebnis einer übermäßigen Belastung erzeugt, die der Werkzeugelektrode, dem Werkstück oder den Messköpfen gegeben wird, bevor die Hauptspindel stoppt.
Wenn zur Zeit des physikalischen Kontakts zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück oder zwischen den Messköpfen ein kollisions-verursachter Aufschlag auftritt, wird oft ein Fehler bei der positionalen Information aufgrund einer transienten Antwort („Response“) erzeugt. Entsprechend, nachdem das Stromführen detektiert ist, bewegt sich die Hauptspindel oft in einer zu einer Bewegungsrichtung, in der sich die Hauptspindel soweit bewegt hat, entgegen gesetzten Richtung und führt die Elektroentladungsmaschine wieder oder wiederholt einen Betrieb zum Detektieren des Kontakts, basierend auf dem Stromtransportieren eine beliebige Anzahl von Malen durch. Zu dieser Zeit, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptspindel abnimmt, kann der transiente antwortverursachte Fehler reduziert werden, aber die für die Positionierungsoperation erforderliche Zeit steigt an. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptspindel beschleunigt, wird oft eine Vibration oder elastische Deformation abhängig von der Form oder Steifheit der Werkzeugelektrode, des Werkstücks oder der Messköpfe erzeugt, und oft kann keine genaue positionale Information erhalten werden. Daher wird auch angemessenes Beschränken der Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptspindel für die Detektion des Kontaktes, basierend auf dem Stromtransport, als eine der Aufgaben der Elektroentladungsmaschine angesehen.
In den letzten Jahren wird eine Technik zum Detektieren der Interferenz der Werkzeugelektrode oder dergleichen durch eine Überlastung der Hauptspindel in der Positionierungsoperation realisiert, welche durch eine Drahterodiermaschine, eine Werkzeugmaschine oder dergleichen durchgeführt wird, die einen Draht als die Werkzeugelektrode verwendet (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). Die Drahterodiermaschine, die Werkzeugmaschine oder dergleichen stoppt die nachfolgende Positionierungsoperation, wenn die Überlast detektiert wird, wodurch Beschädigung an Werkzeugen, wie etwa der Werkzeugelektrode und den Messköpfen, einem Apparaturhauptkörper und dem Werkstück reduziert wird. Im Falle der Elektroentladungserodiermaschine ist es möglich, die Beschädigung zu unterdrücken, indem einem Arbeiter gestattet wird, die Positionierung an einer interferenzfreien Stelle durchzuführen, da in vielen Fällen der Arbeiter für die Positionierung verantwortlich ist.
Zitateliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-129646
Dokument JP S62-34 725 A beschreibt eine Maschine, welche den Kontakt der Seitenfläche einer Bearbeitungselektrode mit einem Referenzschütz erfasst, indem ein Bearbeitungstisch bewegt wird, wobei eine Positionierungsreferenzvorrichtung in den X-, Y-Richtungen montiert wird. Das heißt, der Bearbeitungstisch, wenn er in der Richtung X bewegt wird, bringt einen vorläufigen Kontaktgeber in Kontakt mit der Bearbeitungselektrode und die Maschine bewegt den Bearbeitungstisch durch eine Hochgeschwindigkeitszufuhr, bevor der vorläufige Kontaktgeber in Kontakt mit der Elektrode gebracht wird, wodurch eine Positionierzeit reduziert wird. Wenn der Kontakt des vorbereitenden Kontaktgebers mit der Bearbeitungselektrode erfasst wird, steuert die Maschine eine Bewegung des Bearbeitungstisches, um auf eine feine Vorschubgeschwindigkeit umgeschaltet zu werden, und setzt sie fort, bis die Elektrode in Kontakt mit der Elektrode gebracht wird, wobei der Schütz die Bewegung des Bearbeitungstisches durch Erfassen des Kontaktes beendet.
Zusammenfassung
Technisches Problem
Wenn eine Tischoberflächeplatte ein Isolator ist oder der elektrische Widerstand des Werkstücks hoch ist, funktioniert die Elektroentladungsmaschine oft nicht effektiv dabei, den Kontakt zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück oder zwischen den Messköpfen, basierend auf dem Stromtransport zu detektieren. Weiterhin kann es passieren, dass der Arbeiter nicht erkennt, dass die Elektroentladungsmaschine nicht darin funktioniert, den Kontakt basierend auf dem Stromtransport zu detektieren, aufgrund des elektrischen Widerstands und dergleichen, oder dass ein Mechanismus für die Detektion des Kontaktes ausfällt und nicht funktioniert. In solch einem Fall, wenn sich die Positionierungsoperation fortsetzt, werden oft die Werkzeuge, wie etwa die Werkzeugelektrode oder die Messköpfe, der Apparaturhauptkörper oder das Werkstück beschädigt. Bei der konventionellen Technologie zum Anhalten der Hauptspindel, wenn die Überlastung der Hauptspindel detektiert wird, ist es schwierig, den Ausfall der möglicherweise aufgrund einer Abnormalität bei der Positionierungsoperation auftritt, ausreichend zu mindern, obwohl es möglich ist, die Hauptspindel selbst zu schützen. Die Überlastung auf der Spindel führt zu einem Versagen des Apparaturhauptkörpers. Dies kann auch erfordern, dass die Arbeit gestoppt oder wieder neu begonnen wird, aufgrund des forcierten Abschaltens anhand einer Automatikoperation oder einer Operation in Reaktion auf einen Alarm.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die obigen Probleme zu lösen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektroentladungsmaschine bereitzustellen, die zur Reduktion einer Beschädigung an Werkzeugen wie etwa einer Werkzeugelektrode und Messköpfen, einem Apparaturhauptkörper oder einem Werkstück aufgrund einer Positionierungsoperation in der Lage ist, und hinreichend einen Ausfall zu reduzieren, der möglicherweise aufgrund einer Abnormalität auftritt.
Problemlösung
Um die Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erzielen, wird eine Elektroentladungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend dem unabhängigen Anspruch bereitgestellt. Ein Beispiel der Elektroentladungsmaschine umfasst: eine Kontaktdetektionseinheit, die einen Kontakt zwischen einem ersten Kontaktkörper und einem zweiten Kontaktkörper detektiert, basierend auf Stromtransport zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper; wobei entweder eine an einer Hauptspindel angebrachte Werkzeugelektrode oder ein anstelle der Werkzeugelektrode angebrachter Messkopf als erster Kontaktkörper definiert ist, entweder ein Werkstück, das ein Bearbeitungsziel unter Verwendung der Werkzeugelektrode ist, oder ein Messkopf, der am Werkstück angebracht ist, als zweiter Kontaktkörper definiert sind; und eine Numeriksteuervorrichtung, die eine Hauptspindelantriebssteuereinheit beinhaltet, welche den Antrieb der Hauptspindel steuert, und die eine positionale Beziehung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück erkennt, basierend auf einem Detektionsergebnis der Kontaktdetektionseinheit, wobei die Elektroentladungsmaschine umfasst eine Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit, die ein Detektionssignal ausgibt, wenn eine Distanz zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper gleich einer vorbestimmten Restdistanz in einer Nichtkontaktphase vor dem Kontakt zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper ist, oder/und eine Lastdetektionseinheit, welche eine der Hauptspindel vermittelte Last detektiert, und die Hauptspindelantriebssteuereinheit die Bewegung der Hauptspindel entweder in einem Fall stoppt, bei dem ein Bewegungsbetrag der Hauptspindel, seit die Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit das Detektionssignal ausgibt, die Restdistanz übersteigt, bei dem festgestellt wird, dass eine Überlastung gegeben ist, aus dem Detektionsergebnis der Last der Detektionseinheit.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die Elektroentladungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, die Beschädigung von Werkzeugen, wie etwa der Werkzeugelektrode und der Messköpfe, des Apparaturhauptkörpers oder des Werkstücks zu reduzieren, wenn die Funktion des Detektierens des Kontaktes, basierend auf dem Stromtransport, ausfällt oder die Detektion sich verzögert. Die Elektroentladungsmaschine ist auch in der Lage, einen sekundären Ausfall zu unterdrücken, der möglicherweise aufgrund einer Abnormalität, wie etwa einer Beschädigung an den Werkzeugen wie etwa der Werkzeugelektrode und den Messköpfen, dem Apparaturhauptkörper oder dem Werkstück, auftritt. Weiterhin ist die Elektroentladungsmaschine in der Lage, die Wahrscheinlichkeiten zu reduzieren, dass die Arbeit aufgrund des erzwungenen Ausfalls stoppt oder neu beginnt, durch Verhindern der Überlast an der Hauptspindel vorab oder Ermöglichen, das Problem der Überlast auf der Hauptspindel sofortig zu lösen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Elektroentladungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration zum Steuern des Antriebs einer Hauptspindel in einer Elektroentladungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform.
3 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren einer Positionierungsoperation, welche durch die Elektroentladungsmaschine durchgeführt wird.
4 ist ein Musterdiagramm eines Zustands, bei dem eine Werkzeugelektrode zu einem Werkstück bewegt wird.
5 ist ein Musterdiagramm eines Zustands, bei dem ein Abstand zwischen dem Werkstück und der Werkzeugelektrode gleich einer vorgegebenen Restdistanz ist.
6 ist ein Musterdiagramm eines Zustands, bei dem die Werkzeugelektrode mit dem Werkstück kollidiert.
7 ist ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Hauptspindelbewegungsbetrag und einem Lastdetektionswert, wenn die Werkzeugelektrode mit dem Werkstück kollidiert.
8 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration zum Steuern des Antriebs der Hauptspindel in einer Elektroentladungsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform.
9 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren einer durch die Elektroentladungsmaschine durchgeführten Positionierungsoperation.
10 ist ein erläuterndes Diagramm des Bewegens einer Werkzeugelektrode gemäß einem Vergleichsbeispiel der zweiten Ausführungsform.
11 ist ein erläuterndes Diagramm des Bewegens der Werkzeugelektrode gemäß der zweiten Ausführungsform.
12 ist ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Annäherungsgeschwindigkeit und einem Fehler bei der Positionsinformation aufgrund einer transienten Antwort.
13 ist ein erläuterndes Diagramm der transienten Antwort.
14 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration zum Steuern des Antriebs der Hauptspindel in einer Elektroentladungsmaschine gemäß der dritten Ausführungsform.
15 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren der Elektroentladungsmaschine.

Beschreibung von Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen einer Elektroentladungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Elektroentladungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung. eine Elektroentladungsmaschine 1 beinhaltet eine Hauptspindel 11, eine Stromversorgungssteuervorrichtung 12, eine Numeriksteuervorrichtung 13, eine Antriebsvorrichtung 14, einen Arbeitstank 15 und eine Werkzeugelektrode 16.
Die Elektroentladungsmaschine 1 führt ein Elektroentladungsbearbeitung durch Zuführen eines Bearbeitungsfluids zu einem Bearbeitungsspalt zwischen der an der Hauptspindel 11 angebrachten Werkzeugelektrode 16 und einem im Arbeitstank 15 installierten Werkstück 17 durch. Die Antriebsvorrichtung 14 treibt die Hauptspindel 11 gemäß einer Steuerung der Numeriksteuervorrichtung 13 an. Die Stromversorgungssteuervorrichtung 12 steuert die Stromversorgung, welche elektrischen Strom zwischen der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17 zuführt.
2 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration zum Steuern des Antriebs der Hauptspindel in einer Elektroentladungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Elektroentladungsmaschine 1 legt eine voreingestellte Spannung zwischen der Werkzeugelektrode 16, welche ein erster Kontaktkörper ist, der an der Hauptspindel 11 angebracht ist, und dem Werkstück 17, der ein zweiter Kontaktkörper ist, an und gestattet der Numeriksteuervorrichtung 13 eine positionale Beziehung zwischen der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17 zu erkennen, basierend auf dem Stromtransport zur Zeit des Kontakts zwischen der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17.
Ein Fall der Positionierung des Werkstücks 17, welches der zweite Kontaktkörper ist, unter Verwendung der Werkzeugelektrode 16 als erstem, an der Hauptspindel 11 angebrachten Kontaktkörper, wird als ein Beispiel beschrieben. Als erster Kontaktkörper kann anstelle der Werkzeugelektrode 16 ein Messkopf verwendet werden. Die Elektroentladungsmaschine 1 kann einen an einer beliebigen Position des Werkstücks 17 als dem zweiten Kontaktkörper angebrachten Messkopf verwenden. Beispielsweise werden als die Messköpfe Referenzkugeln benutzt.
Die Numeriksteuervorrichtung 13 beinhaltet eine Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22, eine erste Stoppbestimmungseinheit 23, eine Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25, eine zweite Stoppbestimmungseinheit 26, eine Lastdetektionseingabeeinheit 28, eine dritte Stoppbestimmungseinheit 29, eine Hauptspindelantriebssteuereinheit 30, eine Koordinatenpositionsspeichereinheit 31 und eine Abnormalzustandsanzeigeeinheit 32.
Ein Stromtransportdetektionssensor 21 fungiert als eine Kontaktdetektionseinheit, welche den Kontakt zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper basierend auf dem Stromtransport zwischen den ersten und zweiten Kontaktkörpern detektiert. Die Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 empfängt eine Eingabe eines Detektionsergebnisses aus dem Stromtransportdetektionssensor 21. Die erste Stoppbestimmungseinheit 23 bestimmt, ob die Bewegung der Hauptspindel 11 zu stoppen ist, anhand des an der Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 eingegebenen Detektionsergebnisses. Die Numeriksteuervorrichtung 13 erkennt eine positionale Beziehung zwischen der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17, basierend auf dem aus dem Stromtransportdetektionssensor 21 eingegebenen Detektionsergebnis.
Ein Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 fungiert als eine Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit, die ein Detektionssignal ausgibt, wenn eine Distanz zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper gleich einer voreingestellten Restdistanz in einer Nichtkontaktphase vor dem Kontakt zwischen den ersten und zweiten Kontaktkörpern ist. Die Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 empfängt eine Eingabe eines Detektionssignals aus dem Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24. Die zweite Stoppbestimmungseinheit 26 bestimmt, ob die Bewegung der Hauptspindel 11 zu stoppen ist, anhand des Vorliegens des an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegebenen Detektionssignals.
Eine Antriebseinheit 27 treibt die Hauptspindel 11 anhand der Steuerung der Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 an. Weiterhin fungiert die Antriebseinheit 27 als eine Lastdetektionseinheit, die eine auf die Hauptspindel 11 gegebene Last detektiert. Die Lastdetektionseingabeeinheit 28 empfängt eine Eingabe eines Detektionsergebnisses aus der Antriebseinheit 27. Die dritte Stoppbestimmungseinheit 29 bestimmt, ob die Bewegung der Hauptspindel 11 zu stoppen ist, gemäß dem aus der Lastdetektionseingabeeinheit 28 eingegebenen Detektionsergebnis.
Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 steuert die Antriebseinheit 27. Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 stoppt die Bewegung der Hauptspindel 11, wenn eine der ersten Stoppbestimmungseinheit 23, zweiten Stoppbestimmungseinheit 26 und dritten Stoppbestimmungseinheit 29 festlegt, die Bewegung der Hauptspindel 11 zu stoppen. Die Koordinatenpositionsspeichereinheit 31 speichert darin Koordinaten einer Position, an welcher der Kontakt zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper detektiert wird.
Die Abnormalitätszustandsanzeigeeinheit 32 informiert einen Arbeiter, dass eine Abnormalität in einer auf dem Stromtransport basierenden Kontaktdetektionsfunktion aufgetreten ist, wenn die zweite Stoppbestimmungseinheit 26 oder/und die dritte Stoppbestimmungseinheit 29 bestimmen, die Bewegung der Hauptspindel 11 zu stoppen, durch Anzeigen von Informationen diesbezüglich.
Prozessprozeduren einer durch die wie oben beschrieben konfigurierten Elektroentladungsmaschine 1 durchgeführten Operation werden unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren einer Positionierungsoperation, welche durch die Elektroentladungsmaschine durchgeführt wird. Der Arbeiter stellt einen Überlastbestimmungsschwellenwert zur Zeit des Startens der Positionierungsoperation unter Verwendung der Werkzeugelektrode 16 und des Werkstück 17 ein (Schritt S10). Es wird angenommen, dass der Überlastbestimmungsschwellenwert eine Referenz für eine durch die dritte Stoppbestimmungseinheit 29 durchgeführte Überlastbestimmung ist.
Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 bewegt die Hauptspindel 11 zu einer Messstartposition (Schritt S11). Als Nächstes bewegt die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 die Werkzeugelektrode 16 näher an das Werkstück 17 bei einer vorbestimmten Annäherungsgeschwindigkeit ab der Messstartposition heran, und startet die Positionierung einer Endoberfläche des Werkstücks 17 (Schritt S12). Beispielsweise bewegt die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 die Werkzeugelektrode 16 in einer Bewegungsrichtung A, um so näher an eine Endoberfläche 19 des Werkstücks 17 zu gelangen, wie in 4 gezeigt.
Der Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 beinhaltet beispielsweise eine Injektionseinheit, die Licht injiziert, und eine Lichtdetektionseinheit, die das Licht detektiert. Wenn die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 die Werkzeugelektrode 16 in einer Bewegungsrichtung A bewegt und die Distanz zwischen der Endoberfläche 19 und der Werkzeugelektrode 16 gleich einem vorgegebenen Restdistanz L ist, wie in 5 gezeigt, detektiert die Lichtdetektionseinheit des Nichtkontaktpositionsdetektionssensors 24 das aus der Injektionseinheit derselben injizierte und durch das Werkstück 17 reflektierte Licht. Der Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 gibt das Detektionssignal aus, wenn die Lichtdetektionseinheit das aus der Injektionseinheit injizierte und durch das Werkstück 17 reflektierte Licht detektiert. Die zweite Stoppbestimmungseinheit 26 bestimmt in Schritt S13, ob das Detektionssignal aus dem Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben ist, durch den Zeitpunkt des Detektierens des Kontakts, basierend auf dem Stromtransport zwischen der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17.
Wenn das Detektionssignal an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird (JA in Schritt S13), überwacht die zweite Stoppbestimmungseinheit 26 einen Bewegungsbetrag der Hauptspindel 11 ab der Zeit, zu der das Detektionssignal an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird (Schritt S14). Wenn das Detektionssignal nicht an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird (NEIN in Schritt S13), wartet die Numeriksteuervorrichtung 13 darauf, dass das Detektionssignal aus dem Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird, während die Bewegung der Hauptspindel 11 fortgesetzt wird.
Die erste Stoppbestimmungseinheit 23 bestimmt in Schritt S15, ob ein Detektionssignal aus dem Stromtransportdetektionssensor 21 an die Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 eingegeben wird. Wenn das Detektionssignal an der Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 eingegeben wird (JA in Schritt S15), bestimmt die erste Stoppbestimmungseinheit 23 das Stoppen der Bewegung der Hauptspindel 11. Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 stoppt die Bewegung der Hauptspindel 11 anhand eines Bestimmungsergebnisses der ersten Stoppbestimmungseinheit 23. Die Koordinatenpositionsspeichereinheit 31 speichert darin die Koordinaten der Position, an welcher der Kontakt zwischen dem Werkstück 17 und der Werkzeugelektrode 16 detektiert wird, wodurch die Numeriksteuervorrichtung 13 die Positionierungsoperation abschließt (Schritt S16). Die Elektroentladungsmaschine 1 beendet somit einen Prozess für die Positionierungsoperation.
Wenn das Detektionssignal nicht an der Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 eingegeben wird (NEIN in Schritt S15), bestimmt die zweite Stoppbestimmungseinheit 26, ob der Bewegungsbetrag der Hauptspindel 11 ab dem Start der Überwachung in Schritt S14 die Restdistanz L übersteigt (Schritt S17).
Wenn festgestellt wird, dass Bewegung und Betrag der Hauptspindel 11 die Restdistanz L übersteigt (JA in Schritt S17), bestimmt die zweite Stoppbestimmungseinheit 26, die Bewegung der Hauptspindel 11 aufgrund des Auftretens der Abnormalität in der Kontaktdetektionsfunktion, basierend auf dem Stromtransport, zu stoppen. Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 stoppt die Bewegung der Hauptspindel 11 anhand eines Bestimmungsergebnisses der zweiten Stoppbestimmungseinheit 26. Die Abnormalzustandsanzeigeeinheit 32 zeigt die Informationen diesbezüglich an, dass die Abnormalität in der Kontaktdetektionsfunktion auftritt, basierend auf dem Stromtransport (Schritt S18). Die Elektroentladungsmaschine 1 beendet somit den Prozess für die Positionierungsoperation. Wenn der Bewegungsbetrag der Hauptspindel 11 zur Restdistanz L passt, erreicht die Werkzeugelektrode 16 die Endoberfläche 19. Ein Fall, bei dem der Bewegungsbetrag der Hauptspindel 11 die Restdistanz L übersteigt, trotzdem, dass vor dem Kontakt, basierend auf dem Stromtransport zwischen der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17 anzeigt, einen Zustand, bei dem die Werkzeugelektrode 16 bereits mit der Endoberfläche 19 kollidiert und sich weiter in der Bewegungsrichtung A bewegt, wie in 6 gezeigt. In solch einem Fall stoppt die Elektroentladungsmaschine 1 die Bewegung der Hauptspindel 11, wodurch die Bewegung der Hauptspindel 11 daran gehindert wird, sich fortzusetzen, trotz des Kontakts der Werkzeugelektrode 16 mit dem Werkstück 17. Die Elektroentladungsmaschine 1 kann dadurch die Beschädigung an der Werkzeugelektrode 16, dem Werkstück 17 oder dem Apparathauptkörper aufgrund der Abnormalität bei der Kontaktdetektionsfunktion, basierend auf dem Stromtransport, reduzieren.
Wenn die zweite Stoppbestimmungseinheit 26 nicht feststellt, dass der Bewegungsbetrag der Hauptspindel 11 die Restdistanz überstiegen hat (NEIN in Schritt S17), bestimmt die dritte Stoppbestimmungseinheit 29, ob eine Überlast an der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17 gegeben ist, aus dem aus der Antriebseinheit 27 an der Lastdetektionseingabeeinheit 28 eingegebenen Detektionsergebnis (Schritt S19). Die dritte Stoppbestimmungseinheit 29 bestimmt, ob die Überlastung daran gegeben ist, durch Vergleichen eines an der Lastdetektionseingabeeinheit 28 eingegebenen Last detektierten Werts mit dem in Schritt S10 eingestellten Überlastbestimmungsschwellenwert.
Wenn der lastdetektierte Wert den Überlastbestimmungsschwellenwert übersteigt, bestimmt die dritte Stoppbestimmungseinheit 29, dass die Überlastung an der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17 gegeben ist (JA in Schritt S19). In diesem Fall bestimmt die dritte Stoppbestimmungseinheit 29, das Bewegen der Hauptspindel 11 zu stoppen, weil die Abnormalität in der Kontaktdetektionsfunktion auftritt, basierend auf dem Stromtransport. Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 stoppt die Bewegung der Hauptspindel 11 anhand eines Bestimmungsergebnisses der dritten Stoppbestimmungseinheit 29. Die Abnormalzustandsanzeigeeinheit 32 zeigt die Information diesbezüglich an, dass die Abnormalität in der Kontaktdetektionsfunktion auftritt, basierend auf dem Stromtransport (Schritt S18). Die Elektroentladungsmaschine 1 beendet somit den Prozess der Positionierungsoperation.
Wenn der lastdetektierte Wert nicht den Lastbestimmungsschwellenwert übersteigt, bestimmt die dritte Stoppbestimmungseinheit 29, dass die Überlastung nicht an der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17 gegeben ist (NEIN in Schritt S19). In diesem Fall wiederholt die Numeriksteuervorrichtung 13 die Prozeduren, die in Schritt S15 starten, während die Bewegung der Werkzeugelektrode 16 fortgesetzt wird.
Ein Fall, bei dem der lastdetektierte Wert den Lastbestimmungsschwellenwert übersteigt, zeigt den Zustand an, in dem die Werkzeugelektrode 16 bereits mit der Endoberfläche kollidiert und sich weiter in der Bewegungsrichtung A bewegt. Die Elektroentladungsmaschine 1 stoppt die Bewegung der Hauptspindel 11, wenn die Überlastung detektiert wird, wodurch die Bewegung der Hauptspindel 11 daran gehindert wird, sich fortzusetzen, trotz des Kontakts der Werkzeugelektrode 16 mit dem Werkstück 17. Die Elektroentladungsmaschine 1 kann dadurch die Beschädigung an der Werkzeugelektrode 16, dem Werkstück 17 oder dem Apparaturhauptkörper aufgrund der Abnormalität in der Kontaktdetektionsfunktion reduzieren, basierend auf dem Stromtransport.
7 ist ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Hauptspindelbewegungsbetrag und einem lastdetektierten Wert, wenn die Werkzeugelektrode mit dem Werkstück kollidiert. Die Hauptspindel 11 geht von einem gestoppten Zustand (der Hauptspindelbewegungsbetrag von Null) zu einem beschleunigten Zustand C1, einem Konstantgeschwindigkeitszustand C2, einem Kollisionszustand C3, und zu einem gestoppten Zustand C4 über.
Wenn die Werkzeugelektrode 16 mit dem Werkstück 17 in dem Konstantgeschwindigkeitszustand C2 kollidiert, steigt der durch die Antriebseinheit detektierte lastdetektierte Wert anhand der Fortsetzung der Bewegung der Hauptspindel 11 aus einer Position, an der die Kollision auftritt. Es wird angenommen, dass ein Überschießungsbetrag nach der Kollision Os2 ist, wenn der Überlastbestimmungsschwellenwert Th2 ist. Wenn der Überlastbestimmungsschwellenwert Th1 größer als Th2 ist, steigt der Überschießungsbetrag auf OS1 größer als OS2 an. Jedoch, da der Überlastbestimmungsschwellenwert kleiner eingestellt wird, tendiert die dritte Stoppbestimmungseinheit 29 dazu, eine fehlerhafte Bestimmung vorzunehmen, die von einer Irregularität im lastdetektierten Wert herrührt.
Die Relation zwischen dem Bewegungsbetrag der Hauptspindel 11 und dem lastdetektierten Wert nach der Kollision hängt von Formen der Werkzeugelektrode 16 oder des Messkopfs, welches der erste Kontaktkörper ist, und vom Werkstück 17 oder dem Messkopf, welches der zweite Kontaktkörper ist, elektrischen Widerständen von deren Materialien, der Anwesenheit von thermischer Behandlung oder dergleichen ab. Daher wird es bevorzugt, dass der Überlastbestimmungsschwellenwert angemessen eingestellt werden kann, anhand der Form und Materialien der Werkzeugelektrode 16, des Werkstücks 17 und der Messköpfe, der Anwesenheit einer thermischen Behandlung oder dergleichen.
Eine Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf die Überlastung ist angemessen insbesondere für einen Fall, bei dem die Steifheit der Werkzeugelektrode 16, des Werkstücks 17 und der Messköpfe hinreichend hoch ist und eine Änderung im lastdetektierten Wert nach der Kollision auftritt. Durch Einstellen eines angemessenen Schwellenwerts für die Überlastbestimmung ist es möglich, Flüsse und Eindrücke daran zu hindern, an der Werkzeugelektrode 16, dem Werkstück 17 und den Messköpfen erzeugt zu werden, wenn die Abnormalität in der Stromführungsdetektion aufgrund der Interposition? von Fremdmaterie im Kontakt zwischen der Werkzeugelektrode 16 und dem Werkstück 17 oder zwischen den Messköpfen auftritt.
Weiterhin ist eine Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf einen Überschuss des Bewegungsbetrags der Hauptspindel 11 über die Restdistanz besonders geeignet für einen Fall, bei dem die Steifheit der Werkzeugelektrode 16, des Werkstück 17 und der Messköpfe vergleichsweise niedrig ist und die Änderung in dem lastdetektierten Wert kaum nach Kollision auftritt. Es ist dadurch möglich, zu verhindern, dass die Flüsse und die Eindrücke an der Werkzeugelektrode 16, dem Werkstück 17 und den Messköpfen erzeugt werden, für welche ein Kollision-Zustand der im lastdetektierten Wert schwierig wiederzuspiegeln ist, wenn die Abnormalität im Stromtransport auftritt.
Es reicht aus, dass die Elektroentladungsmaschine 1 eine Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf die Überlast oder/und die Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf das Übermaß des Bewegungsbetrags der Hauptspindel 11 über die Restdistanz ausführt. Die Elektroentladungsmaschine 1 kann dadurch einen Effekt des Unterdrückens der Mängel und der Eindrücke erzeugen, wenn die Abnormalität in der Kontaktdetektionsfunktion auftritt, basierend auf dem Stromtransport. In der Elektroentladungsmaschine 1 ist es möglich, Prozeduren des Durchführens der Positionierung des Werkstücks 17 durch Bewegen des ersten Kontaktkörpers zu jenen des Durchführens der Positionierung der Werkzeugelektrode 16 durch Bewegung des zweiten Kontaktkörpers anzuwenden.
Zweite Ausführungsform
8 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration zum Steuern des Antriebs der Hauptspindel in einer Elektroentladungsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform. Eine Numeriksteuervorrichtung 40 beinhaltet die Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22, die erste Stoppbestimmungseinheit 23, die Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25, eine Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41, die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 und die Koordinatenpositionsspeichereinheit 31.
Die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41 entscheidet über eine Annäherungsgeschwindigkeit anhand des an die Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegebenen Detektionsergebnisses. Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 stoppt die Bewegung der Hauptspindel 11, wenn die erste Stoppbestimmungseinheit 23 den Stopp der Bewegung der Hauptspindel 11 feststellt. Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 führt auch die Steuerung der Bewegung der Hauptspindel 11 bei der Annäherungsgeschwindigkeit aus, über welche die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41 entschieden hat.
Es wird angenommen, dass die Elektroentladungsmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, die Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf die Überlast oder/und die Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf das Übermaß des Bewegungsbetrags der Hauptspindel 11 über die Restdistanz ausübt. Beschreibungen von Konfigurationen, die mit denen der ersten Ausführungsform in Bezug auf die Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf die Überlast und die Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf das Übermaß an Bewegungsbetrag der Hauptspindel 11 über die Restdistanz sind, werden geeigneter Weise weggelassen.
Der Fall der Positionierung des Werkstücks 17, das der zweite Kontaktkörper ist, unter Verwendung der Werkzeugelektrode 16 als den ersten, an der Hauptspindel 11 angebrachten Kontaktkörper, wird als ein Beispiel beschrieben. Als der erste Kontaktkörper kann der anstelle der Werkzeugelektrode 16 angebrachte Messkopf verwendet werden. Die Elektroentladungsmaschine 1 kann den an einer beliebigen Position des Werkstücks 17 als den zweiten Kontaktkörper angebrachten Messkopf verwenden.
Prozessprozeduren einer durch die wie oben beschrieben konfigurierte Elektroentladungsmaschine 1 durchgeführten Operation werden unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 9 erläutert. 9 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren der durch die Elektroentladungsmaschine durchgeführten Positionierungsoperation. Der Arbeiter stellt den Überlastbestimmungsschwellenwert zur Zeit des Startens der Positionierungsoperation unter Verwendung der Werkzeugelektrode 16 und des Werkstücks 17 ein (Schritt S20).
Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 bewegt die Hauptspindel 11 zur Messstartposition (Schritt S21). Als Nächstes bewegt die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 die Werkzeugelektrode 16 so, dass sie bei einer konstanten Annäherungsgeschwindigkeit ab der Messstartposition näher an das Werkstück 17 gelangt, und startet die Positionierung der Endoberfläche des Werkstücks 17 (Schritt S22).
Wenn die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 die Hauptspindel 11 bei einer konstanten Annäherungsgeschwindigkeit bewegt und die Distanz zwischen dem Werkstück 17 und der Werkzeugelektrode 16 gleich der voreingestellten Restdistanz L ist, detektiert der Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 das vom Werkstück 17 reflektierte Licht. Die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41 bestimmt, ob das Detektionssignal aus dem Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 in Schritt S23 eingegeben wird.
Wenn das Detektionssignal an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird (JA in Schritt S23), bremst die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41 die soweit eingestellte Annäherungsgeschwindigkeit ab (Schritt S24). Wenn das Detektionssignal nicht an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird (NEIN in Schritt S23), wartet die Numeriksteuervorrichtung 40 darauf, dass das Detektionssignal aus dem Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird, während die Bewegung der Hauptspindel 11 bei der soweit eingestellten Annäherungsgeschwindigkeit fortgesetzt wird.
10 ist ein erläuterndes Diagramm der Bewegung der Werkzeugelektrode gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Ausführungsform. 11 ist ein erläuterndes Diagramm der Bewegung der Werkzeugelektrode gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 10 und 11 nehmen einen Fall der Kontaktierung der Werkzeugelektrode 16, welche der erste Kontaktkörper ist, mit einem Messkopf 42, der der zweite Kontaktkörper ist, als ein Beispiel an.
In einem Fall des in 10 gezeigten Vergleichsbeispiels wird die Annäherungsgeschwindigkeit während einer Bewegung M1 ab der Messstartposition bis zum Kontakt der Werkzeugelektrode 16 mit dem Messkopf 42 beschleunigt, um so die Messzeit zu verkürzen. Wenn die Werkzeugelektrode 16 bei einer hohen Geschwindigkeit bewegt wird und die Bewegung der Werkzeugelektrode 16 durch den Kontakt der Werkzeugelektrode 16 mit dem Messkopf 42 gestoppt wird, kann ein Fehler bei der Positionsinformation aufgrund transienter Antwort erzeugt werden. Der Fehler bei der Positionsinformation aufgrund der transienten Antwort ändert sich möglicherweise abhängig von Formen und Steifheiten der Werkzeugelektrode 16 und des Messkopfs 42. Entsprechend bewegt sich die Werkzeugelektrode 16 in einer zu einer Bewegungsrichtung, in welcher sich die Werkzeugelektrode 16 soweit bewegt hat, entgegen gesetzten Richtung und führt eine Niedergeschwindigkeitsbewegung M2für den Kontakt durch, basierend auf dem Stromtransport wieder oder wiederholt um eine beliebige Anzahl von Malen, nachdem der Stromtransport detektiert wird.
12 ist ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Annäherungsgeschwindigkeit und dem Fehler bei der Positionsinformation aufgrund der transienten Antwort. 12 stellt Auslenkungen (µm) und Überschießbeträge (µm) bei Annäherungsgeschwindigkeiten von 3,0, 6,0, 30,0, 300,0 bzw. 570,0 (mm/min) dar. Beispielsweise wird bei der Annäherungsgeschwindigkeit von 570,0 mm/min der Überschießbetrag eines Maximums von 55,0 µm aufgrund der transienten Antwort erzeugt. Im Hinblick auf den Fehler aufgrund der transienten Antwort wird oft die Annäherungsgeschwindigkeit von etwa 30,0 mm/min adoptiert. In diesem Fall kann der Fehler aufgrund der transienten Antwort reduziert werden, jedoch steigt die Messzeit an.
13 ist ein erläuterndes Diagramm der transienten Antwort bei der Annäherungsgeschwindigkeit von 570,0 mm/min. Eine Vertikalachse eines in 13 gezeigten Graphen zeigt eine Position (µm) an und eine Horizontalachse derselben zeigt Zeit (sec) an. Nach Bewegen der Werkzeugelektrode 16 in der entgegen gesetzten Richtung zu einem Zeitpunkt, zu welchem ein Stromtransportsignal S einmal steigt, wird ein Überschießen Os eines Maximums von etwa 50 µm in der Werkzeugelektrode 16 aufgrund der transienten Antwort erzeugt und die Werkzeugelektrode 16 wird dann auf einer Position justiert, an welcher das Stromtransportsignal S in Antwort auf einen Positionsbefehl P0 zum Rückführen der Werkzeugelektrode 16 ansteigt, um näher an die Position zu gelangen, an der das Stromtransportsignal S ansteigt.
In einem in 11 gezeigten Fall der vorliegenden Ausführungsform steuert die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41 die Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptspindel 11, nachdem der Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 das Detektionssignal ausgibt, um niedriger zu sein als die Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptspindel 11, bevor der Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 das Detektionssignal ausgibt. Die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41 beschleunigt die Annäherungsgeschwindigkeit beispielsweise auf etwa 570,0 mm/min, während der Bewegung M1 von der Messstartposition, bis das Detektionssignal an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird. Weiterhin bremst die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41 die Annäherungsgeschwindigkeit so in einem Ausmaß ab, dass der Fehler bei der Positionsinformation aufgrund der transienten Antwort reduziert werden kann, beispielsweise auf etwa 30,0 mm/min während der Bewegung M2, da das Detektionssignal an der Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit 25 eingegeben wird, bis die Werkzeugelektrode 16 den Messkopf 42 kontaktiert.
Die Restdistanz L (siehe 5), mit welcher der Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 das Detektionssignal ausgibt, wird so eingestellt, dass sie groß in Bezug auf den Fehler ist, der möglicherweise aufgrund der transienten Antwort erzeugt wird. Wenn beispielsweise die Annäherungsgeschwindigkeit während der Bewegung M1 570,0 mm/min ist, wird die Restdistanz L auf beispielsweise gleich oder größer als 100 µm eingestellt.
Die erste Stoppbestimmungseinheit 23 bestimmt in Schritt S25, ob das Detektionssignal aus dem Stromtransportdetektionssensor 21 an der Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 eingegeben wird. Wenn das Detektionssignal an der Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 eingegeben wird (JA in Schritt S25), bestimmt die erste Stoppbestimmungseinheit 23, die Bewegung der Hauptspindel 11 zu stoppen. Die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30 stoppt die Bewegung der Hauptspindel 11 anhand des Bestimmungsergebnisses der ersten Stoppbestimmungseinheit 23. Die Koordinatenpositionsspeichereinheit 31 speichert darin die Koordinaten der Position, an welcher der Kontakt zwischen dem Werkstück 17 und der Werkzeugelektrode 16 detektiert wird, wodurch die Numeriksteuervorrichtung 13 die Positionierungsoperation abschließt (Schritt S26).
Wenn das Detektionssignal nicht an der Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 eingegeben wird (NEIN in Schritt S25), schließt die Numeriksteuervorrichtung 40 die Positionierungsoperation zu der Zeit, zu der die Eingabe des Detektionssignals an der Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22 erkannt wird, ab (Schritt S26). Die Elektroentladungsmaschine 1 beendet derart den Prozess der Positionierungsoperation.
Gemäß der zweiten Ausführungsform bremst die Elektroentladungsmaschine 1 die Annäherungsgeschwindigkeit, nachdem der Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 das Detektionssignal ausgibt, selbst wenn die Annäherungsgeschwindigkeit während der Positionierungsoperation beschleunigte. Daher ist es möglich, den Positionsfehler aufgrund der transienten Antwort zu reduzieren. Die Elektroentladungsmaschine 1 kann die Messzeit verkürzen, weil die Annäherungsgeschwindigkeit beschleunigt werden kann, bevor der Nichtkontaktpositionsdetektionssensor 24 das Detektionssignal ausgibt. Es ist für den Arbeiter selbst sehr schwierig, optimale Annäherungsgeschwindigkeiten zu definieren, bei welchen der Positionsfehler aufgrund der transienten Antwort und ein Ansteigen bei der Positionierungsoperation erforderlichen Zeit reduziert werden können. Die Elektroentladungsmaschine 1 ist in der Lage, leicht und prompt die optimalen Annäherungsgeschwindigkeiten zu definieren, in die Numeriksteuervorrichtung 40, welche die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit 41 beinhaltet, eingesetzt wird.
Die Elektroentladungsmaschine 1 kann die Operation zum Bewegen der Werkzeugelektrode 16 in entgegen gesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung, in der sich die Werkzeugelektrode 16 soweit bewegt, und Veranlassen der Werkzeugelektrode 16, die Niedergeschwindigkeitsbewegung wieder oder wiederholt eine beliebige Anzahl von Malen, nachdem der Stromtransportdetektionssensor 21 den Stromtransport bestätigt, vorzunehmen, weglassen. Die Elektroentladungsmaschine 1 ist in der Lage, das Problem zu lösen, dass die genaue Positionsinformation aufgrund des Auftretens von Vibration oder elastischer Deformation, die von den Formen und Steifheiten der Werkzeugelektrode 16, des Werkstücks 17 und der Messköpfe abhängen, nicht erhalten werden kann. In der Elektroentladungsmaschine 1 ist es möglich, die Prozeduren zum Durchführen der Positionierung des Werkstücks 17 durch Bewegen des ersten Kontaktkörpers auf jene des Durchführens der Positionierung der Werkzeugelektrode 16 durch Bewegung des zweiten Kontaktkörpers anzuwenden.
Dritte Ausführungsform
14 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration zum Steuern des Antriebs der Hauptspindel in einer Elektroentladungsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform. Eine Numeriksteuervorrichtung 50 beinhaltet die Stromtransportdetektionseingabeeinheit 22, die erste Stoppbestimmungseinheit 23, die Lastdetektionseingabeeinheit 28, die dritte Stoppbestimmungseinheit 29, die Hauptspindelantriebssteuereinheit 30, die Koordinatenpositionsspeichereinheit 31, die Abnormalzustandsanzeigeeinheit 32, eine Überlastbestimmungs-Schwellenwertdatenbank 51 und eine Überlastbestimmungs-Schwellenwertentscheidungseinheit 52.
Die Überlastbestimmungs-Schwellenwertdatenbank 51 speichert darin Überlastbestimmungsschwellenwerte zum Bestimmen, ob eine Überlast gegeben ist. Die Überlastbestimmungs-Schwellenwertentscheidungseinheit 52 entscheidet über einen aus der Überlastbestimmungs-Schwellenwertdatenbank 51 auszulesenden Überlastbestimmungsschwellenwert 54, während auf Spezifikationsdaten 53 Bezug genommen wird. Die Spezifikationsdaten 53 werden als Daten zu Größen, Materialien oder dergleichen der Werkzeugelektrode 16, des Werkstücks 17 und der Messköpfe angenommen.
Prozessprozeduren einer durch die wie oben beschrieben konfigurierten Elektroentladungsmaschine 1 werden unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 15 erläutert. 15 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren der Elektroentladungsmaschine. Der Arbeiter gibt eine Bearbeitungsposition, an der das Werkstück 17 durch die Werkzeugelektrode 16 bearbeitet wird, ein, während er auf ein Diagramm oder dergleichen beim Start einer Bearbeitungsarbeit durch eine Automatikoperation der Elektroentladungsmaschine 1 Bezug nimmt (Schritt S30).
Der Arbeiter sucht nach Bearbeitungsbedingungen durch Eingeben der Spezifikationsdaten, um so die zu verwendenden Bearbeitungsbedingungen einzustellen (Schritt S31). Die Bearbeitungsbedingungen beinhalten Daten wie etwa eine Impulsbreite und einen Spannungspegel einer Bearbeitungsspannung, die an der Stromversorgungssteuervorrichtung 12 einzustellen ist (siehe 1), wie auch Daten zu Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Hauptspindel 11 zum Entladen des Bearbeitungsabfalls, Daten zu einer durch die Hauptspindel 11 durchgeführten Operation, um die zwischen den ersten und zweiten Kontaktkörpern angelegte Spannung konstant zu machen, und dergleichen.
Die Spezifikationsdaten zum Suchen nach den Bearbeitungsbedingungen werden als die Materialien, die Größen der Werkzeugelektrode 16 und des Werkstücks 17, eine Zielbearbeitungsoberflächenrauheit und dergleichen angesehen. Die Elektroentladungsmaschine 1 gibt Daten wie etwa die Materialien und die Größen, die zum Entscheiden über den Überlastbestimmungsschwellenwert notwendig sind, aus dem für die Suche nach den Bearbeitungsbedingungen eingegebenen Spezifikationsdaten als supplementäre Daten zusammen mit den Bearbeitungsbedingungen aus (Schritt S32).
Als nächstes gibt der Arbeiter die Spezifikationsdaten 53, die zum automatischen Durchführen der Positionierung der Werkzeugelektrode 16 und des Werkstücks 17 notwendig sind, an der Elektroentladungsmaschine 1 ein und erzeugt ein Messprogramm (Schritt S33). Nach Erzeugen des Messprogramms startet der Arbeiter das Messprogramm (Schritt S34). Wenn das Messprogramm gestartet wird, bringt der Arbeiter den Messkopf an der Hauptspindel 11 für die Positionierung des Werkstücks 17 an (Schritt S35).
Die Überlastbestimmungs-Schwellenwertentscheidungseinheit 52 entscheidet über den Überlastbestimmungsschwellenwert zur Positionierung des Werkstücks 17 durch Prüfen der Überlastbestimmungs-Schwellenwertdatenbank in Bezug auf die Spezifikationsdaten 53 (Schritt S36). Die Elektroentladungsmaschine 1 führt die Positionierungsoperation zum Positionieren des Werkstücks 17 in einem Zustand der Herstellung einer Kontaktdetektionsfunktion durch, basierend auf der Überlast, die effektiv ist, ähnlich wie die erste Ausführungsform (Schritt S37).
Als Nächstes bringt der Arbeiter die Werkzeugelektrode 16 an der Hauptspindel 11 zur Positionierung der Werkzeugelektrode 16 an (Schritt S38). Die Überlastbestimmungs-Schwellenwertentscheidungseinheit 52 entscheidet über den Überlastbestimmungsschwellenwert für die Positionierung der Werkzeugelektrode 16 durch Überprüfen der Überlastbestimmungs-Schwellenwertdatenbank 51 in Bezug auf die Spezifikationsdaten 53 (Schritt S39). Die Elektroentladungsmaschine 1 führt die Positionierungsoperation zum Positionieren der Werkzeugelektrode 16 in dem Zustand, eine Kontaktdetektionsfunktion zu machen, durch, basierend auf der Überlast, effektiv ähnlich wie zur ersten Ausführungsform (Schritt S40) .
Wenn die Positionierungsoperation wie oben beschrieben abgeschlossen wird, führt die Elektroentladungsmaschine 1 eine Bearbeitungssequenz durch (Schritt S41). Als Nächstes, wenn die Positionierungsoperation und die Bearbeitungssequenz nicht für alle zur Bearbeitung des Werkstücks 17 verwendeten Werkzeugelektroden 16 abgeschlossen ist (NEIN in Schritt S42), wiederholt der Arbeiter die Prozeduren, die in Schritt S38 starten, für die anderen Werkzeugelektroden 16. Wenn die Positionierungsoperation und die Bearbeitungssequenz für alle Werkzeugelektroden 16, die zur Bearbeitung des Werkstücks 17 verwendet werden, abgeschlossen sind (JA in Schritt S42), beendet die Elektroentladungsmaschine 1 die Bearbeitungsarbeit, basierend auf der automatisierten Operation.
Gemäß der dritten Ausführungsform berechnet die Elektroentladungsmaschine 1 den optimalen Überlastbestimmungsschwellenwert unter Verwendung der Spezifikationsdaten, die während der Suche nach den Bearbeitungsbedingungen eingegeben werden, und der Erzeugung des Messprogramms, und inkorporiert den Überlastbestimmungsschwellenwert als Daten zu einer Bearbeitungsbedingungssequenz. Der Arbeiter kann den optimalen Überlastbestimmungsschwellenwert gemäß der Werkzeugelektrode 16 und dergleichen verwenden und die Überlast überwachen. Entsprechend, falls beispielsweise der Bewegungsbetrag fehlerhaft für die Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Hauptspindel 11 für das Abgeben des Bearbeitungsabfalls eingestellt wird und die Werkzeugelektrode 16 mit dem Werkstück 17 kollidiert oder die Werkzeugelektrode 16 mit dem nicht Strom-führenden Teil kollidiert, während des automatisierten Betriebs, aufgrund eines Programmfehlers, kann der Überschießbetrag während der Kollision verringert werden.
Die Elektroentladungsmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Stoppsteuerung über die Hauptspindel 11 in Reaktion auf den Überschuss des Bewegungsbetrags der Hauptspindel 11 über die Restdistanz, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, ausführen.
Bezugszeichenliste

1: Elektroentladungsmaschine
11: Hauptspindel
12: Stromversorgungssteuervorrichtung
13: Numeriksteuervorrichtung
14: Antriebsvorrichtung
15: Arbeitstank
16: Werkzeugelektrode
17: Werkstück
19: Endoberfläche
21: Stromtransportdetektionssensor
22: Stromtransportdetektionseingabeeinheit
23: Erste Stoppbestimmungseinheit
24: Nichtkontaktpositionsdetektionssensor
25: Nichtkontaktpositionsdetektionseingabeeinheit
26: Zweite Stoppbestimmungseinheit
27: Antriebseinheit
28: Lastdetektionseingabeeinheit
29: Dritte Stoppbestimmungseinheit
30: Hauptspindelantriebssteuereinheit
31: Koordinatenpositionsspeichereinheit
32: Abnormalzustandsanzeigeeinheit
40: Numeriksteuervorrichtung
41: Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit
42: Messkopf
50: Numeriksteuervorrichtung
51: Überlastbestimmungs-Schwellenwertdatenbank
52: Überlastbestimmungs-Schwellenwertentscheidungseinheit
53: Spezifikationsdaten
54: Überlastbestimmungsschwellenwert

Claims

Elektroentladungsmaschine, umfassend: eine Kontaktdetektionseinheit (21), die einen Kontakt zwischen einem ersten Kontaktkörper und einem zweiten Kontaktkörper detektiert, durch Detektieren von Stromtransport zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper; wobei entweder eine an einer Hauptspindel angebrachte Werkzeugelektrode (16) oder ein anstelle der Werkzeugelektrode (16) angebrachter Messkopf als erster Kontaktkörper definiert ist, und entweder ein Werkstück (17), das ein Bearbeitungsziel unter Verwendung der Werkzeugelektrode (16) ist, oder ein am Werkstück (17) angebrachter Messkopf als zweiter Kontaktkörper definiert ist; und eine Numeriksteuervorrichtung (13, 40, 50), die eine Hauptspindelantriebssteuereinheit (30) beinhaltet, welche den Antrieb der Hauptspindel (11) steuert, und die eine positionale Beziehung zwischen der Werkzeugelektrode (16) und dem Werkstück (17) erkennt, basierend auf einem Detektionsergebnis der Kontaktdetektionseinheit (21), wobei eine Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit (24), die ein Detektionssignal ausgibt, wenn eine Distanz zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper gleich einer vorbestimmten Restdistanz in einer Nichtkontaktphase vor dem Kontakt zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper ist, und die Hauptspindelantriebssteuereinheit (30) die Bewegung der Hauptspindel (11) in einem Fall stoppt, bei dem eine zurückgelegte Distanz der Hauptspindel (11), seit die Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit (24) das Detektionssignal ausgibt, die Restdistanz übersteigt.
Elektroentladungsmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Hauptspindelantriebssteuereinheit (30) die Bewegung der Hauptspindel in einem Fall stoppt, bei dem die zurückgelegte Distanz die Restdistanz übersteigt und die Kontaktdetektionseinheit den Kontakt zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper nicht detektiert.
Elektroentladungsmaschine gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Lastdetektionseinheit (27), welche eine der Hauptspindel (11) vermittelte Last detektiert, wobei die Hauptspindelantriebssteuereinheit (30) die Bewegung der Hauptspindel in einem Fall stoppt, bei dem aus dem Detektionsergebnis der Lastdetektionseinheit (27) festgestellt wird, dass eine Überlast gegeben ist, und die Kontaktdetektionseinheit (21) den Kontakt zwischen dem ersten Kontaktkörper und dem zweiten Kontaktkörper nicht detektiert.
Elektroentladungsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend eine Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit (41), welche eine Geschwindigkeit zur Bewegung der Hauptspindel (11) steuert, wobei die Hauptspindelgeschwindigkeitssteuereinheit (41) eine Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptspindel (11) steuert, nachdem die Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit (24) das Detektionssignal ausgibt, um niedriger zu sein als eine Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptspindel, bevor die Nichtkontaktpositionsdetektionseinheit (24) das Detektionssignal ausgibt.