JP2004136410A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な装置によって被加工物と電極間の平均電圧を求めることができる放電加工機を得る。
【解決手段】電極と被加工物間の極間に電圧Ｅを印加して放電が生じ放電加工電流Ｉが流れ、その後オフ時間Ｔ_ＯＦＦをおいて、極間に電圧Ｅを印加する動作を繰り返し行う放電加工機である。オン時間Ｔ_ＯＮ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦは一定な設定値である。基準時間Ｔ_Ａ間内のオフ時間の回数、又は放電回数の計数値Ｎから、平均電圧Ｖは次の式を演算して求める。
Ｖ＝｛（Ｔ_Ａ−Ｎ×（Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ））／Ｔ_Ａ｝×Ｅ
Ｔ_Ａ、（Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ）、Ｅは一定値であるから計数値Ｎを求めればよい。この数Ｎは格別大きな値とはならないから簡単な計数装置でよい。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電加工機に関する。特に、電極と被加工物間の平均電圧に基づいて、電極と被加工物間を制御する放電加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工機は、電極と被加工物の極間に電圧を印加し放電を発生せしめ、放電電流（加工電流）により被加工物を加工するものである。電極と被加工物の極間の状態に応じて電極を被加工物に対して相対的に移動させて、間欠放電を安定的に発生せしめ被加工物を除去加工する。電極と被加工物の極間に電圧を印加し、放電が発生すると所定時間加工電流を投入し、その後オフ時間をおいて、電圧の印加を行うという動作を繰り返し行い、加工するものであるが、放電により被加工物が除去加工されて電極と被加工物間の間隙が増大するから、その間隙を一定になるように調整し、安定的な放電が行われるように電極と被加工物を相対移動させる制御がなされている。
【０００３】
この場合、加工状態を安定させ、電極と被加工物の間隙を一定に保持するため、電極と被加工物間の平均電圧を計測し、この平均電圧が一定になるように電極と被加工物の相対位置を制御する、いわゆるサーボ送り制御が一般的に行われている。
【０００４】
放電の発生は一定せずランダムであり、電極と被加工物の極間に電圧を印加してから、放電が発生するまでの時間は常に変化している。そのため電極と被加工物間の平均電圧も変化する。これをアナログ的に計測すれば問題はないが、加工液や放電加工によって生じる加工くずの状態、放電時のノイズなどの影響を受けやすいという問題がある。
【０００５】
そのため、この平均電圧をデジタル処理によって計測する方法が提案されている。この方法は、所定基準時間内において、電極と被加工物間の電圧がしきい値以上の時間（極間に電圧を印加して放電が発生するまでの無負荷時間）中のクロックパルス数を計数し、該無負荷時間を測定し、これを基準時間で除して印加電圧を乗算することによって平均電圧を求めている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、この平均電圧は短い無負荷時間を検出し精度を上げなければならないことから、基準時間が例えば５０ｍｓ、クロックの周期が１μｓとし、電極と被加工物間に電圧を印加してから、次の電圧印加までの時間間隔（電圧を印加して放電を発生させ電圧をオフとした後、次に電圧を印加するまでの時間）を２５μｓ、平均の無負荷時間を１５μｓとすると、クロックパルスを計数するカウンタは最大３万回まで計数可能でなければならない。さらには、平均電圧の分解能を向上するためにクロック周期を短くした場合、例えば、クロック周期を１００ｎｓとした場合、最大３０万回まで計数可能なカウンタを備える必要がある。そのため、平均電圧を計測する計測装置の規模が増大し、放電加工機のコストを増大させる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２−２９８４２６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を改善し、電極と被加工物間の極間の平均電圧の簡単で小規模な計測装置を備えた放電加工機を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
電極と被加工物からなる極間に電圧を印加して間欠放電を発生させ、前記極間の状態を検出装置によって検出して、検出された極間情報に基づき極間状態を制御する放電加工装置において、本発明は、放電発生後に挿入するオフ時間の回数又は放電回数を計数するオフ回数計数装置と、該オフ回数計数装置により測定される所定基準時間におけるオフ時間の回数Ｎと、極間に電圧を印加してから放電が生じるまでの間の極間電圧Ｅと、オフ時間に加工電流を投入している時間を加算した時間Ｔ’_ＯＦＦと、基準時間Ｔ_Ａとに基づいて、
Ｖ＝｛（Ｔ_Ａ−Ｎ×Ｔ’_ＯＦＦ）／Ｔ_Ａ｝×Ｅ　　　　…（１）
なる演算を行うことにより前記極間の平均電圧Ｖを求め、該演算結果と予め記憶した基準電圧との差を演算する演算装置と、該演算装置の発生する前記差に基づく信号によって前記極間を、前記差をなくすように制御するサーボ制御装置とを設けることにより、簡単な装置で平均電圧を求めてサーボ送りができるようにした。又、オフ時間に加工電流を投入している時間を加算した時間Ｔ’_ＯＦＦが複数ある場合には、種類ｉ毎のオフ時間に加工電流を投入している時間を加算した時間Ｔ’_ＯＦＦｉとその発生回数Ｎ_ｉを求め、該時間Ｔ’_ＯＦＦｉにその発生回数Ｎ_ｉを乗じた値の加算値を（１）式のＮ×Ｔ’_ＯＦＦの代わりに用いる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態の要部ブロック図である。被加工物１は図示しないテーブルに取り付けられ、該テーブルを直交するＸ、Ｙ軸方向に駆動するサーボモータ２，３によってＸＹ平面上を移動可能とされている。又、該ＸＹ平面に直交する方向にワイヤ電極４が張設され、かつ該方向に走行するように構成されている。ワイヤ電極４と被加工物１間に電圧を印加する補助電源５と主電源８が設けられている。補助電源５は、ワイヤ電極４と被加工物１間に放電を誘起させるための電源であり、主電源８は放電が誘起された後、加工電流（放電電流）を投入する電源である。補助電源５，主電源８は一方の端子を被加工物１に接続され、他方の端子にはスイッチング素子（トランジスタ）６，９を介して通電子７，１０によってワイヤ電極４に接続されている。
【００１１】
スイッチング素子６，９は、オン／オフ制御回路１１によって制御される。まず、スイッチング素子６をオンとし、補助電源５よりワイヤ電極４と被加工物１の間に放電誘起用の電圧を印加する。後述する検出装置１２で放電が検出されると、スイッチング素子９をオンとし、主電源８より加工電流をワイヤ電極４と被加工物１間に投入し、スイッチング素子６をオフとして補助電源の電力供給をオフにする。
【００１２】
所定オン時間Ｔ_ＯＮだけ加工電流を流した後、スイッチング素子９をオフとし、所定オフ時間Ｔ_ＯＦＦ経過した後、再びスイッチング素子６をオンとし、ワイヤ電極４と被加工物１の間に放電誘起用の電圧を印加する。以下この動作を繰り返し行い、極間に間欠放電を発生させ放電加工を行うようオン／オフ制御回路１１はスイッチング素子６，９を制御する。
【００１３】
検出装置１２は、ワイヤ電極４と被加工物１に補助電源５から放電誘起用の電圧が印加され、放電が生じワイヤ電極４と被加工物１間の電圧が低下し、その立ち下がりを検出することによって放電を検出する。この検出装置１２の放電検出信号は、オフ回数計数装置１３に入力され計数される。これにより、後述するように修正オフ時間の開始を検出することになる。ＣＰＵ１４は、所定基準時間Ｔ_Ａ毎にオフ回数計数装置１３の計数値を読みとり、その後リセットし、平均電圧を求め、該平均電圧とメモリ１５に記憶されている設定データ（サーボ送りのための基準電圧）に基づいてサーボモータ２，３の移動指令をサーボ制御装置１６に出力し、該サーボ制御装置１６はこの移動指令に基づいてサーボモータ２，３を駆動してワイヤ電極４と被加工物１の相対位置を制御し、該ワイヤ電極４と被加工物１の間隙を一定に保持するサーボ送り制御を行う。
【００１４】
図２は、本実施形態における平均電圧を算出するための説明図である。図２（ａ）は、補助電源及び主電源よりワイヤ電極４と被加工物１間にかかる極間電圧であり、図２（ｂ）は加工電流（放電電流）を示し、図２（ｃ）はオフ回数計数回路１３での計数結果を示すものである。
【００１５】
ワイヤ電極４と被加工物１間に補助電源５より放電誘起用の電圧Ｅが印加され、その後放電が発生し、主電源８より加工電流Ｉが所定オン時間Ｔ_ＯＮだけ投入された後、所定オフ時間Ｔ_ＯＦＦ経過した後再び補助電源よりワイヤ電極４と被加工物１間に電圧が印加される。この補助電源よりワイヤ電極４と被加工物１間に電圧が印加され放電が発生するまでの時間（無負荷時間）をＴ_Ｂとし、設定した基準時間をＴ_Ａとすると、この基準時間Ｔ_Ａ間内でオフ回数計数装置１３での計数値がＮ（図２ではＮ＝３）であるとすると、「Ｔ_Ａ−Ｎ×（Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ）」は、該基準時間Ｔ_Ａ内での無負荷時間Ｔ_Ｂの積算値に基準時間Ｔ_Ａの開始点と終了点における極間状態で決まる未確定の時間αを加算した値である。
【００１６】
オン時間Ｔ_ＯＮ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦはある決められた一定時間であることから、Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ＝Ｔ’_ＯＦＦとすると、この時間Ｔ’_ＯＦＦ（以下この時間を修正オフ時間という）も一定である。
又、未確定の時間αは、例えば、基準時間Ｔ_Ａが図２のようにオフ時間Ｔ_ＯＦＦの途中で開始したときには、この時間αは、オフ時間としてカウントすべきであるにも拘わらず、カウントされないことになる。又、逆にオフ時間Ｔ_ＯＦＦの途中で基準時間Ｔ_Ａが経過したときには、基準時間内のオフ時間Ｔ_ＯＦＦが短くなっているにも拘わらず、長い時間を計数することになる。しかし、基準時間Ｔ_Ａをある程度長くし、オフ回数計数装置１３で計数される数を多くすると、この未確定の時間αの影響は少なくなる。よって、平均電圧Ｖは、次の（２）式で求められる。
【００１７】
Ｖ＝｛（Ｔ_Ａ−Ｎ×（Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ））／Ｔ_Ａ｝×Ｅ
＝｛（Ｔ_Ａ−Ｎ×Ｔ’_ＯＦＦ）／Ｔ_Ａ｝×Ｅ　　　　　　　　…（２）
この（２）式で平均電圧Ｖを求める場合、Ｔ_Ａ，Ｔ’_ＯＦＦ，Ｅは一定値であり、予め設定しておけばよい。又、Ｎはオフ回数（放電回数）であるから、その計数値は格別大きくはならない。例えば、基準時間Ｔ_Ａを５０ｍｓ、電極と被加工物間に電圧を印加してから、次の電圧印加までの時間間隔（電圧を印加して放電を発生させ電圧をオフとした後、次に電圧を印加するまでの時間）を２５μｓ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを１０μｓとした場合、最大２千回まで計数可能なオフ回数計数装置でよい。
【００１８】
図３は、ＣＰＵ１４が実施する処理サーボ送り制御処理のフローチャートである。
サーボ送り指令が入力されると、まず、基準時間Ｔ_Ａを計時するタイマをスタートさせ（ステップＳ１）、該タイマが基準時間Ｔ_Ａを計時したか判断し（ステップＳ２）、基準時間Ｔ_Ａを計時したことが検出されると、オフ回数計数装置１３の計数値Ｎを読みとり、該オフ回数計数装置１３をリセットすると共にタイマもリセットして計時を開始させる（ステップＳ３，Ｓ４）。読みとった計数値Ｎとメモリに予め設定されている基準時間Ｔ_Ａ、Ｔ’_ＯＦＦ（＝Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ）、補助電源の電圧Ｅに基づいて上記（２）式の演算を行い平均電圧Ｖを求める（ステップＳ５）。次にこの平均電圧とメモリ１５に予め設定されている基準電圧との差に基づいてサーボ送り指令を求め、サーボ制御装置１６に出力する（ステップＳ６，Ｓ７）。サーボ制御装置１６は、該サーボ送り指令に基づいてＸ，Ｙ軸のサーボモータ２，３を駆動し被加工物１をワイヤ電極４に対して相対移動させ、基準電圧と検出平均電圧との差がなくなるように制御する。
【００１９】
又、オン時間Ｔ_ＯＮ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦの種類が複数ある場合には、このオン時間Ｔ_ＯＮ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦの組み合わせによって決まるＴ’_ＯＦＦの種類毎に積算し、積算結果を加算して修正オフ時間Ｔ’_ＯＦＦ（Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ）の総合計を求めて平均電圧を求めればよい。すなわち次の（３）式の演算を行い、平均電圧を求める。
Ｖ＝｛（Ｔ_Ａ−（Ｎ_１ｘＴ’_ＯＦＦ１＋Ｎ_２ｘＴ’_ＯＦＦ２＋・・・・＋　Ｎ_ｉｘＴ’_ＯＦＦｉ））／Ｔ_Ａ｝ｘＥ　…（３）
なおｉは修正オフ時間Ｔ’_ＯＦＦの種類の数で、Ｎ_ｉはｉ番目の修正オフ時間Ｔ’_ＯＦＦｉの数を示している。
【００２０】
又、上述した実施形態では、補助電源５と主電源８を備えるものとしたが、１つの電源で、ワイヤ電極４と被加工物１間に電圧を印可し、放電が生じると、この放電開始から所定オン時間Ｔ_ＯＮ経過した後、電源からの電圧印加を停止するようなタイプの放電加工機に対しても本発明は適用できるものである。
又、上述した実施形態では、オン時間Ｔ_ＯＮにかかる被加工物とワイヤ電極間の電圧は無視したが、この電圧をも考慮して平均電圧を求めてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、小規模の装置で簡単に平均電圧が検出できるので、放電加工機のコストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の要部ブロック図である。
【図２】同実施形態における平均電圧算出のための説明図である。
【図３】同実施形態におけるサーボ送り制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１　被加工物
２，３　サーボモータ
４　ワイヤ電極
５　補助電源
６，９　スイッチング素子
７，１０　通電子
８　主電源
１１　オン／オフ制御回路
１２　検出装置
１３　オフ回数計数装置
１４　ＣＰＵ
１５　メモリ
１６　サーボ制御装置

Claims (3)

1. 電極と被加工物からなる極間に電圧を印加して間欠放電を発生させ、前記極間の状態を検出装置によって検出して、検出された極間情報に基づき極間状態を制御する放電加工装置において、
   放電発生後に挿入するオフ時間の回数を計数するオフ回数計数装置と、
   該オフ回数計数装置により測定される所定基準時間におけるオフ時間の回数Ｎと、
   極間に電圧を印加してから放電が生じるまでの間の極間電圧Ｅと、オフ時間に加工電流を投入している時間を加算した時間Ｔ’_ＯＦＦと、基準時間Ｔ_Ａとに基づいて、
   Ｖ＝｛（Ｔ_Ａ−Ｎ×Ｔ’_ＯＦＦ）／Ｔ_Ａ｝×Ｅ
   なる演算を行うことにより前記極間の平均電圧Ｖを求め、該演算結果と予め記憶した基準電圧との差を演算する演算装置と、
   該演算装置の発生する前記差に基づく信号によって前記極間を、前記差をなくすように制御するサーボ制御装置と、
   を備えたことを特徴とする放電加工機。
2. 電極と被加工物からなる極間に電圧を印加して間欠放電を発生させ、前記極間の状態を検出装置によって検出して、検出された極間情報に基づき極間状態を制御する放電加工装置において、
   オフ時間に加工電流を投入している時間を加算した時間Ｔ’_ＯＦＦの種類毎に放電発生後に挿入するオフ時間の回数を計数するオフ回数計数装置と、
   所定基準時間Ｔ_Ａ内において、該オフ回数計数装置により計数されるオフ時間に加工電流を投入している時間を加算した時間Ｔ’_ＯＦＦの種類ｉ毎の時間Ｔ’_ＯＦＦｉにその発生数Ｎ_ｉを乗じた値を加算し、得られる値を基準時間Ｔ_Ａから減じ、その差を基準時間Ｔ_Ａで除して得られた値に、極間電圧Ｅを乗じることによって前記極間の平均電圧Ｖを求め、求めた平均電圧Ｖと予め記憶した基準電圧との差を演算する演算装置と、
   該演算装置の発生する前記差に基づく信号によって前記極間を、前記差をなくすように制御するサーボ制御装置と、
   を備えたことを特徴とする放電加工機。
3. 前記オフ回数計数装置は、オフ時間の回数を計数する代わりに放電の発生の数を計数する請求項１又は請求項２に記載の放電加工機。

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