JP2004358573A - ワイヤカット放電加工機の加工液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
【解決手段】加工液をイオン交換樹脂を通るように流通させ、単位時間あたりの流量Ｌと、イオン交換樹脂への入口側と出口側での比抵抗値Ｒ１、Ｒ２を検出する。イオン交換樹脂のイオン交換能力Ｃは、Ｃ＝（Ｒ２−Ｒ１）×Ｌで評価する。Ｃ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌの推移はディスプレイに表示される。蓄積される推移データからＣの推移を表わす１次式、多項式等を定め、設定された能力限界ＬＩＭＩＴへの到達時点（寿命）ＴＥを推定し、表示する。ＴＥにやや先行して、予告アラームを出し、オペレータにイオン交換樹脂の取り替えを促す。
【選択図】 図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換樹脂によるイオン交換を利用したワイヤカット放電加工機の加工液の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ワイヤカット放電加工機においては水などの加工液が使用されている。この場合、加工液の電気導伝率、即ち、比抵抗値が一定値に維持される様に厳しく管理される必要がある。もしも、加工液の比抵抗値が加工中に変動すると、放電加工を行う電気エネルギーを印加している電源供給側と、加工される被加工物との間の加工電圧の見え方（加工電圧測定値）が変化する。ワイヤカット放電加工では、一般に、加工電圧を指標に用いて送り速度を調節し、加工物の除去量が一定になる様に制御して、加工精度を維持しているため、加工電圧測定値が加工液の比抵抗値の変動によって変化することは、この制御に悪影響を与え、加工精度不良を起こす原因になる。
【０００３】
特に、加工液の比抵抗値が極端に下がった場合には、被加工物（金属製）の放電部分（加工領域）以外の表面部分にも、電源供給側からの漏れ電流が流れ、電気的な腐食を起こし、製品にダメージを与えることになる。
加工液の比抵抗値の変化は、通常、時間経過とともに比抵抗値が低下する方向に起る。なぜならば、放電加工によって発生する加工屑や放電加工中に起る加工液の電気分解は、加工液の比抵抗値を下げる要因となり、また、蒸発した加工液を補うために新たに加工液を補充する為、比抵抗値の低い水道水を追加した場合も、加工液の比抵抗値が下がるからである。そこで、加工液をイオン交換樹脂を通るように流通させることで加工液の比抵抗値の低下を抑止する手法が従来より採用されている。通常、加工液のイオン交換樹脂への供給・通過はＯＮ／ＯＦＦ制御され、ＯＦＦ時に低下する加工液の比抵抗値をＯＮ時に所望の設定値付近まで戻すことを繰り返す方式で、加工液の比抵抗値が一定値に保持される。
【０００４】
ここでイオン交換樹脂のイオン交換能力に経時劣化があり、新品に近いイオン交換樹脂では比抵抗値を急速に高める能力があるが、長時間使用して能力の落ちたイオン交換樹脂では、緩漫にしか比抵抗値を高めることができない。更に、能力を失ったイオン交換樹脂では、比抵抗を高める事が出来なくなる。
【０００５】
従って、ワイヤカット放電加工機のオペレータは、イオン交換樹脂の劣化を正しく見極めることが必要になる。
【０００６】
加工液の比抵抗値は抵抗検出器によって検出され、表示されているので、実際の現場では、オペレータがこの表示値に注意を払い、数時間にわたって加工液をイオン交換樹脂に通しても、表示されている比抵抗値がなかなか上昇してこない事や下がり続ける事を確認して、イオン交換樹脂の交換時期到来を判断している。
【０００７】
しかしながら、この見極めはめんどうであり、夜間や休日の無人運転中には実行できない。もしも比抵抗値が下がったまま無人運転が続行されると、大量の加工不良品を発生させかねない。
【０００８】
この様な事態を回避するために、加工液の比抵抗値を監視し、一定基準値（比抵抗保持設定値）を保持できなくなった場合に運転を強制的に停止する方法もある。しかし、この方法では、加工を突然に中断することになり、機械の稼働率低下や納期後れの問題を生じさせる原因になる。また、イオン交換樹脂のイオン交換能力の経時的な低下による加工液の比抵抗値の低下は、運転時間の経過に対して徐々にほぼ一定の勾配で起るのではなく、図１に示したように、イオン交換樹脂のイオン交換能力が高いうちは、イオン交換樹脂への加工液の供給のＯＮ／ＯＦＦ制御によって比抵抗保持設定値に保持されているが、図２に示された能力低下限界に達すると、加工液の供給をＯＮの状態にしても比抵抗値を保持出来ず、急激に比抵抗値が下がってしまう特徴がある。なお、この図１のグラフは後述する実施形態で、イオン交換装置の入口側で測った比抵抗値Ｒ１の推移の実測値に基づいてプロットされたものである。
【０００９】
この場合、比抵抗値の急落を事前に予測することができず、突然、加工が中断されることになる。計器等でオペレータが加工液の比抵抗値を頻繁にチェックしても、比抵抗値の急落がいつごろ起るか事前に予測することは容易ではない。換言すれば、加工液の比抵抗値自体を単純に監視しても、イオン交換樹脂の寿命（残りの寿命；以下、同じ）は判らない。
【００１０】
このような事情から、結局、現場ではかなり早めにイオン交換樹脂を交換することが多くなり、高価な樹脂が十分使用しないまま廃却されていた。言うまでもなく、これはランニングコストの上昇を招き、環境問題上も好ましくない。なお、このような問題を解決するための技術について、公知文献は見当らない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の基本的な目的は、加工液をイオン交換樹脂を通るように流通させるようにしたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置を改良し、イオン交換樹脂の寿命を簡便に知ることができるようにすることである。また、本発明はそのことを通して、ワイヤカット放電加工における加工不良の発生とランニングコストの上昇を防ぐとともに、環境に対する配慮を行なうことを目指すものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工液をイオン交換樹脂を通るように流通させるようにしたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置において、イオン交換樹脂のイオン交換能力を監視する監視手段を設け、この監視手段による監視結果に基づいて、イオン交換樹脂のイオン交換能力の表示や寿命の算出、表示などを行なえるようにすることで、上記技術課題を解決するものである。
【００１３】
前述したように、イオン交換樹脂のイオン交換能力の経時的な低下による加工液の比抵抗値の低下は、ある時期から急落する性質があるが（図１を参照）、図２に示したように、イオン交換能力の経時的な低下自体は、時間経過とともに徐々に低下する性質がある。従って、この経時変化を表示するだけでも、オペレータはおおよその寿命を容易に把握できる。図２の例で言えば、オペレータは実線で表示された履歴カーブを見ることで、破線で示したような概略予測カーブをイメージし、予め樹脂交換の目安として定めた能力低下限界に達するまでの猶予時間を容易に推測できることになる。なお、この図２のグラフは後述する実施形態で、イオン交換能力＝（Ｒ２−Ｒ１）×Ｌに基づいてプロットされたものである。ここで、Ｒ１＝イオン交換樹脂の入口側で測った比抵抗値、Ｒ２＝イオン交換樹脂の出口側で測った比抵抗値、Ｌ＝イオン交換樹脂を通過する加工液の流量である。
【００１４】
また、図２において破線で示したような予測カーブを装置内でソフトウェアを使って算出し、表示することもできる。この予測カーブの表示を行なえば、交換時期の到来はより容易且つ明確にオペレータに把握される。更に、能力低下限界に到達する時点を予測カーブと能力低下限界を表わす直線との交点として算出して寿命（要交換までの猶予時間）を直接表示することもできる。また、イオン交換樹脂の寿命に関して、寿命到来時あるいはその前（例えば１時間前）などに警告報知を行なうこともできる。
【００１５】
オペレータにとって、イオン交換樹脂によって管理されている加工液の比抵抗値をチェックできるようにすることも、加工液の状態を確認する上で有用である。その場合、イオン交換樹脂への加工液入口側における加工液の比抵抗値を検出する入口側比抵抗値検出手段を設け、その検出結果に基づいて、加工液入口側における加工液の比抵抗値の履歴を表示することが好ましい。加工液入口側で比抵抗値を測ることで、最も比抵抗値が落ちた加工液の比抵抗値が判るからである。加工液入口側で測った比抵抗値が正常値であれば、加工液全体について比抵抗値が正常であると考えることができる。加工液出口側で比抵抗値を測った場合には、その比抵抗値が正常値であっても、残りの加工液についてが正常であるかやや疑わしくなる。但し、イオン交換樹脂からの加工液出口側における加工液の比抵抗値を検出する出口側比抵抗値検出手段を設け、その検出結果に基づいて、加工液出口側における加工液の比抵抗値の履歴を表示することも無駄ではない。特に、加工液入口側と出口側の加工液の比抵抗値の履歴を並行して表示すれば、それらの値や差からイオン交換樹脂の働き具合いを知る目安となる。
【００１６】
イオン交換樹脂のイオン交換能力を求めるには、イオン交換樹脂を通過することによって比抵抗値がどの程度上昇したかを知れば良い。そのために、入口側比抵抗値検出手段の検出結果と出口側比抵抗値検出手段の検出結果が利用できる。但し、流量が変化すれば同じイオン交換能力があってもイオン交換樹脂通過前後の比抵抗値の上昇値は変わるので、流量変化を想定する場合には、イオン交換樹脂を通過する流量（単位時間当りの通過量）を知る必要がある。そのために、加工液の流路の適所に流量検出手段を設けることができる。
【００１７】
具体的な算出式としては、例えば、入口側比抵抗値検出手段によって検出された比抵抗値をＲ１、出口側比抵抗値検出手段によって検出された比抵抗値をＲ２、イオン交換樹脂を通る流量（単位時間当り）をＬとして、
イオン交換能力＝（Ｒ２−Ｒ１）×Ｌ［Ω・ｃｍ・ｌ／ｍｉｎ ］を採用することができる。
【００１８】
また、寿命予測には、このようにして測られたイオン交換樹脂のイオン交換能力のその後の推移を近似的に表わす予測式を定め、この予測式を用いて、イオン交換能力が予め定められた下限に到達する未来の時点までの猶予時間を予測するという手法が採用できる。この予測式は、例えば時間に関する１次式または多項式とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の１つの実施形態に係るワイヤカット放電加工機の加工液処理装置の全体配置（制御部は図示省略）の概略を示す図である。図４は、本発明のイオン交換処理装置部分の配置図である。また、図５は、制御部とこのイオン交換処理装置の各部との接続関係を表わすブロック図である。先ず図３に示したように、加工液処理装置には、４基のポンプＰ１〜Ｐ４が装備されている。これらポンプの内、先ずポンプＰ１は、清水槽から清水を吸い上げ、配管を通してこれを加工液として上ガイド及び下ガイドの部分から注ぐ。ポンプＰ２は、汚水槽から加工屑等を含んだ液を吸い上げ、加工屑等の異物を除去するフィルターＦに通し、加工屑等の異物が除去された液を清水槽に戻す。
【００２０】
また、ポンプＰ３は、水温管理及び比抵抗管理のための循環流を形成するために設けられるポンプである。ポンプＰ３により清水槽から吸い上げられた清水は、配管の途中で二つの流路に別れて流れる。一方の流路はクーラーＣを通って清水槽へ戻り、他方の流路はイオン交換装置を通って清水槽へ戻るようになっている。加工液の温度管理にクーラーが使用されるのは、一般に加工液の温度は放電加工装置の稼働や室温の影響を受けて最適温度から上昇する方向に変化しようとするからである。
【００２１】
クーラーＣは、適所に設けた温度センサ（図示省略）の信号に基づいて、加工液の温度を最適値に保つよう制御される。イオン交換装置を通る循環路は、加工液の比抵抗値を管理するためのもので、詳細は図４以下を参照図に加えて後述する。ポンプＰ４は、汚水槽の上澄液（清水）を吸い上げ、配管を通してこれを加工槽の水溜として水溜必要時に加工槽に注水する。
【００２２】
次に図４を参照して、比抵抗値管理に関連する流れについて説明する。符号１は加工液を貯留する加工液槽で、上述したように、ポンプＰ３を用いて加工液が吸い上げられ、加工液冷却装置や、加工物を加工する槽（加工槽）への補給水、イオン交換処理装置へ供給される。この時、必要に応じて、切替弁３が後述する制御により開かれ、加工液がイオン交換樹脂を充填したイオン交換装置４へも供給され、加工液槽１に戻る循環流路が形成される。通常、ポンプＰ３は、機械が稼動時には常に稼動し、加工液を加工液槽から吸い上げ、必要個所へ供給している。
【００２３】
イオン交換装置４のイオン交換樹脂は、周知の作用により、同樹脂を通過する際に加工液中のイオンを交換し、加工液の電気伝導度を低下させる。言い換えれば、加工液の比抵抗値を上昇させる。イオン交換樹脂の通過前後の加工液の比抵抗値を検出するために、２個所に比抵抗検出器１１、１２が設けられている。比抵抗検出器１１は、イオン交換樹脂の入口側における加工液の比抵抗値を検出するもので、その設置位置は、例えば、図示したように、加工液槽１のポンプ吸い上げ口近くに設けられるが、ポンプＰ３で吸い上げられた後の流路中（但し、切替弁３より手前側）の適所に設けられても良い。
【００２４】
なお、加工液槽１のイオン交換装置出口側近くに設けることは、イオン交換樹脂の入口側における加工液の比抵抗値を正しく検出できなくなるので避けるべきである。一方、比抵抗検出器１２は、イオン交換樹脂の出口側における加工液の比抵抗値を検出するもので、その設置位置は、例えば、図示したように、イオン交換装置４の下流側で加工液槽１へ到達するまでの途中に設けられる。
【００２５】
そして、イオン交換装置４を通って流れる加工液の流量（単位時間当りの通過量）を検出するために、循環路の適所に流量計１３が設けられている。本例では、流量計１３は、比抵抗検出器１２の下流側で加工液槽１への吐出口の手前に設けられている。
【００２６】
上記の概要配置を有する加工液処理装置の諸要素、即ち、ポンプＰ３、切替弁３、比抵抗検出器１１、１２及び流量計１３は、図５に示したように、各々制御部１０に接続されている。また、後述する態様で諸データの表示、警告の報知等を行なうためのディスプレイ１４、警報器（ブザーまたはランプ等）１５が制御部１０に接続されている。更に、キーボード、マウス等からなるマニュアル操作部１６が制御部１０に接続されており、後述する処理に関連するプログラムの編集、設定値の入力／変更、警報器のリセット等が行えるようになっている。
【００２７】
制御部１０は、例えばワイヤカット放電加工装置全体の制御装置を兼ねるものであっても良く、同制御装置の機能の一部を利用するものであっても良い。あるいは、加工液処理装置専用に用意されるものであっても良い。詳細は省略するが、制御部１０は、ＣＰＵ、メモリ、各要素との信号のやり取りのための入出力装置及びそのためのソフトウェア等を有するとともに、後述する態様で、諸データの表示、警告の報知等をディスプレイ１４、警報器（ブザーまたはランプ等）１５を用いて行なうためのソフトウェアが装備されている。
【００２８】
制御部１０は、切替弁３に対しては、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ＯＮ時にはポンプＰ３で吸い上げられた加工液が、加工液冷却装置や、補給水に供給されると共に、イオン交換装置４にも供給され、ＯＦＦ時には、加工液がイオン交換装置４に供給されない様に制御を行っている。但し、単位時間当りにイオン交換樹脂に供給される加工液の量については多少の変動がある。実際にポンプＰ３で吸い上げられてイオン交換装置を流れる流量は流量計１３で検出され、その検出出力は制御部１０のＣＰＵからの指令によって随時取り込めるようになっている。
【００２９】
切替弁３については、前述したように、イオン交換装置４へ供給される加工液の循環流路を遮断し「循環流路遮断状態」に切り替えられる。そうでない時には、「循環流路維持状態」とされる。
同様に、比抵抗検出器１１、１２の検出出力は制御部１０のＣＰＵからの指令によって随時取り込めるようになっている。
【００３０】
以上のような構成と機能を前提に、加工液処理装置の運転態様について説明する。先ず、制御部１０は、入口側での比抵抗値Ｒ１をチェックし、予め定められた値を上回っていれば、切替弁３を「循環流路遮断状態」として、イオン交換装置４へ加工液が送られないようにする。比抵抗値Ｒ１が予め定められた値を下回っていれば、切替弁３を「循環流路維持状態」として、図６のフローチャートに示した寿命管理の処理を開始する。但し、この処理と並行して、Ｒ１が予め定められた値を上回っているか否かのチェックを所定周期で行い、もし上回っていれば随時切替弁３を「循環流路遮断状態」とし、イオン交換装置４へ加工液が送られないようにする。そして、再びＲ１が予め定められた値を下回った時、切替弁３を「循環流路維持状態」として、イオン交換装置４へ加工液が送られるようにする。
【００３１】
制御部１０で行なわれる寿命管理の処理の各ステップの要点は下記の通りである。なお、制御部１０では、イオン交換装置４の実質稼働時間を常時把握するために、短周期で切替弁３が「循環流路維持状態である経過時間」を繰り返し計算しているものとする。この経過時間値は、樹脂が新品に交換された時にオペレータのマニュアル操作によって“０”にリセットされる。
【００３２】
ステップＳ１：流量計１３、比抵抗検出器１１、１２の検出出力を順次取り込み、メモリに記憶する。
ステップＳ２：記憶された検出出力を使って、ディスプレイ１４の画面上に、流量Ｌ、入口側比抵抗値Ｒ１、出口側比抵抗値Ｒ２の最新データを表示する。表示は、例えば図７に示したような２次元グラフ形式で行なう。但し、図７では、寿命到来以降の時点までの変化が描かれているが、実際には新品交換時からその時点（現在）までの諸量がグラフ表示される。入口側比抵抗値Ｒ１を例にとれば、前出の図１における実線カーブ部分が表示される。そして、その後の時間経過とともに、実線カーブ部分が破線部分を辿るように延びていく。
【００３３】
ステップＳ３：現時点におけるイオン交換樹脂のイオン交換能力Ｃを計算する。イオン交換能力Ｃの算出式は、Ｃ＝（Ｒ２−Ｒ１）×Ｌを用いることができる。但し、単位流量当りのイオン交換樹脂通過前後の比抵抗値の変化を表現する指標となる量を表わす限り、他の式を用いることもあり得る。例えばＣ’＝（Ｒ２／Ｒ１）×Ｌを用いることも考えられる。後述するように、Ｃが０に近い値（ＬＩＭＩＴ）に到達することでイオン交換樹脂の寿命到来が判る。もし、Ｃ’を採用すれば、Ｃ’が１に近い値（予め設定）に到達することでイオン交換樹脂の寿命到来が判る。
【００３４】
ステップＳ４：ステップＳ３の計算結果を使って、ディスプレイ１４の画面上に、イオン交換能力Ｃ（またはＣ’；以下、同様）の最新データを表示する。表示の例は、図７に示した通りである。但し、既述の通り、図７では寿命到来以降の時点までの変化が描かれているが、実際には新品交換時からその時点（現在）までのＣ値がグラフ表示される。即ち、Ｃ値については、前出の図２のグラフにおける実線カーブ部分が表示される。そして、その後の時間経過とともに、実線カーブ部分が破線部分を辿るように延びていく。
【００３５】
なお、図７に示したように、画面には、入口側で測定した比抵抗値（「入口比抵抗」と表記）Ｒ１、出口側で測定した比抵抗値（「出口比抵抗」と表記）Ｒ２、イオン交換能力（「実能力」と表記）Ｃの推移の他、実用上のイオン交換能力の限界（「能力限界」と表記）が併せて表示される。また、グラフ表示に加えて、あるいは、グラフ表示に代えて、図８に示したような数値テーブル表示を行なっても良い。なお、テーブル中、Ｔは新品と交換時（リセット時）からの経過時間を表わしている。
【００３６】
ステップＳ５：ステップＳ３で求めたイオン交換能力（実能力）Ｃが予め定めた能力限界ＬＩＭＩＴを上回っていることを確認して、ステップＳ６へ進む。もし、Ｃ≦ＬＩＭＩＴであれば、ステップＳ１０へ進む。但し、通常は、このステップＳ５でノ−の判断出力が出る前に、後述するステップＳ９でノ−の判断出力が出る筈であるから、実際にステップＳ１０へ進むことはまれである。考えられるケースとしては寿命がつきたイオン交換樹脂の交換をし忘れたまま運転を行なった場合がある。また、システム異常（例えば抵抗検出器の故障）などもあり得る。
【００３７】
ステップＳ６：流量の積算値を計算し、予め定めた設定値Ｌ０ を越えているか否かチェックする。越えていればステップＳ７へ進み、越えていなければステップＳ１へ戻る。このステップの趣旨は、流量の積算値が余りに小さい初期段階では、履歴データの蓄積が十分でなく、後述する寿命計算の信頼性に問題が出るため、寿命計算のステップへ進まないことにある。一般に、そのような初期段階では寿命計算の必要性自体もないと考えられる。
【００３８】
なお、流量積算値が設定値Ｌ０ を越えているか否かをディスプレイで表示しても良い。また、流量の変動は小さいと考えて、積算流量ではなく、経過時間に基準値を設定しておき、経過時間が基準値を越えたら履歴データの蓄積が十分であるとして、寿命計算のステップへ進むようにしても良い。
【００３９】
ステップＳ７：加工液の寿命を推測するための計算を行なう。イオン交換樹脂の寿命を推測するには、イオン交換能力Ｃの変化の履歴から、イオン交換能力Ｃの推移を表わす近似式（例えば経過時間の１次式、多項式等）を定め、この近似式の値がＬＩＭＩＴに到達するまでの猶予時間を計算すれば良い。なお、流量の変動が大きい場合（例えばポンプ能力の切替がある場合）は、例えば基準流量での寿命の他に、「最大流量条件下の寿命」、「最小流量条件下の寿命」などを計算して（次ステップＳ８参照）表示すれば良い。
【００４０】
図９は、寿命を求めるために１次式を用いる計算手法について説明する図である。先ず、前提となる基礎式は上述した式、イオン交換能力（実能力）Ｃ＝（Ｒ２−Ｒ１）＊Ｌである。ここで、流量Ｌはほぼ一定として、Ｃ（＝Ｙ）を時間Ｘに関する１次式Ｙ＝α＊Ｘ＋βで近似し、α、βを現在までのデータを用いて決定する。
【００４１】
今、現在（Ｔ＝Ｔ２）のＲ１、Ｒ２の値から上記式で計算されるイオン交換能力をＣ２とすれば、Ｃ２＝α＊Ｔ２＋βである。また、現在から適当な時間過去に遡った時点Ｔ１（前述のステップＳ６でイエスの判断が出た後になるように予め設定しておく）のＲ１、Ｒ２の値から上記式で計算されるイオン交換能力をＣ１とすれば、Ｃ１＝α＊Ｔ１＋βである。
【００４２】
これらの式から、勾配α、切片βは下記式で求められる。
【００４３】
α＝（Ｃ２−Ｃ１）／（Ｔ２−Ｔ１）
β＝（Ｃ１Ｔ２−Ｃ２Ｔ１）／（Ｔ２−Ｔ１）
従って、イオン交換能力を表わす近似式は下記（１）のようになる。
【００４４】

一方、イオン交換能力の設定値ＬＩＭＩＴに対応する直線式は、当然、
Ｙ＝ＬＩＭＩＴ ・・・（２）
で表わされる。
【００４５】
上記（１）、（２）を連立方程式として解けば、イオン交換能力の設定値ＬＩＭＩＴに到達する時点（寿命時間）ＴＥの予測値は、下記（３）式で求められる。
【００４６】

猶予時間はＴＥ−Ｔ２となる。ＴＥの計算結果は、計算時Ｔ２とともにメモリに記憶される。
【００４７】
実際の計算例として、ＬＩＭＩＴ＝１、Ｔ２＝１６０時間、Ｔ１＝６０時間として、この計算方法を図８に示した数値例にあてはめると、下記のようになる。
勾配α＝−０．０９４８
切片β＝−１８．１６８
現在の実能力Ｃ２＝３
１００時間前時点の実能力Ｃ１＝１２．４８（図８では四捨五入して１２．５と表記）
寿命（能力限界到達予測時点）ＴＥ＝１８１．０９７（時間）
猶予時間ＴＥ−Ｔ２＝２１．０９７（時間）
即ち、残り２１時間程度でイオン交換能力が限界に達すると予測される。
【００４８】
ステップＳ８：ステップＳ７で計算した寿命ＴＥ、猶予時間ＴＥ−Ｔ２をディスプレイ１４に表示する。上記の例で言えば、例えばＴＥ＝１８１．０９７（時間）ＴＥ−Ｔ２＝２１．０９７（時間）がディスプレイに表示される。また、近似式で予測される直線、カーブなどを例えば図２で示したような破線でグラフ表示すれば、オペレータによってより寿命を把握しやすくなる。時間軸上ＴＥの位置を点滅マーク表示等で強調すれば更に便利である。
【００４９】
ステップＳ９：猶予時間ＴＥ−Ｔ２が予め設定した予告警告時間Ｔ０ （例えば１時間）を下回っているか否か判断する。もし、下回っていればステップＳ１１へ進み、下回っていなければステップＳ１に戻って処理を繰り返す。
【００５０】
ステップＳ１０：既に寿命到来あるいは他の異常の発生を意味するアラーム１を出力して処理を終了する。これにより、例えば警報器１５の赤ランプ点滅、ブザー鳴動（レベルハイ）などでオペレータに事態を報知する。また、加工機自体の運転を停止させる信号をあわせて出力しても良い。
【００５１】
ステップＳ１１：寿命到来が迫っていることを意味するアラーム２を出力してステップＳ１に戻って処理を繰り返す。これに伴い、例えば警報器１５の黄色ランプ点滅、ブザー鳴動（レベルロー）などでオペレータに事態を報知する。通常は、この段階でオペレータは運転を停止させ（処理も強制終了）、イオン交換樹脂を新品と取り替える。これにより、不良品が出ることが未然に防止される。また、むやみに早い時期にイオン交換樹脂を新品と取り替えて無駄を生むこともなくなる。図１０は、この利点を図解で表わしている。図１０中に示された従来の交換時期は実際には、オペレータが多分に勘に頼って決めるもので、信頼性が低い。こらに対して、本発明では、能力限界が客観的な指標で把握できるので、適切に交換時期が決定される。
【００５２】
なお、以上の処理の実行中に入口側比抵抗値Ｒ１がイオン交換処理をされ比抵抗保持設定値より高くなりすぎた場合には、上述したように、ポンプＰ３からイオン交換装置４に加工液が供給されないように、切替弁３がＯＦＦ制御され、「循環流路遮断状態」に切り替えられる。この状態は、入口側比抵抗値Ｒ１が高すぎる状態が解消されるまで維持される。そのような循環流路遮断状態を含むケースにおける諸量（入口比抵抗値Ｒ１、出口比抵抗値Ｒ２、流量Ｌ、実能力Ｃ）の推移を図１１に例示した。
【００５３】
図１１のグラフに示したように、切替弁３がＯＦＦ制御されている間はイオン交換処理がされず、またイオン交換樹脂の劣化は進行しないので、上記ステップＳ３で定められるイオン交換能力値Ｃは、その直前（前回の処理サイクル）で求められた値とする。以後、イオン交換装置４への加工液の供給が再開されるまで同じＣ値が採用され、ステップＳ４ではＣ値について、水平ラインが表示される。
【００５４】
あるいは、「循環流路遮断状態」に同期させて経過時間の計数を停止し、Ｃ値等の表示を点滅輝点などで表示させておき、循環再開後、経過時間の計数を再開し、通常の表示に戻すことも可能である。この手法は、Ｃの推移を定める近似式の作成上都合が良い（水平ライン部分があると、近似式の作成時に水平ライン部分を除外するような修正計算が必要になる）。
【００５５】
Ｒ１が基準値以下に戻ったら、切替弁３が循環流路形成状態に切替復帰し、イオン交換装置４への加工液供給が再開される。すると、その直後の処理サイクルから、上記ステップＳ３でのイオン交換能力値Ｃが計算され、Ｃ値の更新が再開される。ステップＳ４による表示は、水平ラインから更新されたＣ値に基いて表示される。
【００５６】
また、上記の例では１次式でイオン交換能力の推移を予測したが、他の方式でイオン交換能力の推移を予測しても良い。例として、（Ａ）多項式（ここでは２次式）を用いた方式と、（Ｂ）最小２乗近似による式を用いた方式について簡単に記しておく。
【００５７】
（Ａ）多項式（２次式）を用いた方式：
３つの時点（１つは現在で良い）Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３について、実能力Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を使って下記の式を立てる。
【００５８】
Ｃ１＝αＴ１２ ＋βＴ１＋γ
Ｃ２＝αＴ２２ ＋βＴ２＋γ
Ｃ３＝αＴ３２ ＋βＴ３＋γ
そして、この３式をα、β、γに関する１次連立方程式とみて解き、α、β、γを定める。これにより、推測近似式Ｙ＝αＸ２ ＋βＸ＋γが決まる。以後は、１次式の場合と同様に、Ｙ＝ＬＩＭＩＴとの交点でＴＥが求められる。
【００５９】
（Ｂ）最小２乗近似を用いた方式：
２つ以上の時点（１つは現在で良い）Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・・Ｔｎと実能力Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・・をＣｎを使って（Ｔ１、Ｃ１）、（Ｔ２、Ｃ２）、（Ｔ３、Ｃ３）・・・（Ｔｎ、Ｃｎ）について最小２乗近似法で直線を当てはめる。結果を記せば、下記（４）式で経過時間Ｔ（＝Ｘ）における実能力（＝Ｙ）が表わされることになる。下記（５）、式（６）は下記（４）式中におけるＴの平均（上付バーＴ）、Ｃの平均（上付バーＣ）の定義を表わしている。
【００６０】
以後は、（４）式において、ＴをＸ、ＣをＹと読みかえてＹ＝ＬＩＭＩＴとの交点でＴＥが求められる。
ＣＥをイオン交換能力の下限値とすると、結果は、下記（７）式となる。
【００６１】
【数１】

【００６２】
以上の発明では、加工液の比抵抗値を用いてイオン交換能力を求めたが、電気伝導率を用いてイオン交換能力を求めても良い。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、夜間や休日等の無人運転に入る前に寿命が来るかどうかの判断を行なうことが容易となり、加工精度不良を未然に防ぐことができるようになる。また、運転中にイオン交換樹脂の寿命が到来し、イオン交換能力が急落し、加工中断の事態に至るおそれもなくなる。更に、寿命が残っているイオン交換樹脂を無駄に交換する必要も無くなり、コスト上、環境保全上のメリットも得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工液の比抵抗値の経時的な変化と、比抵抗保持設定値による寿命管理について説明する図である。
【図２】イオン交換樹脂のイオン交換能力の経時的な変化と、寿命管理について説明する図である。
【図３】本発明の実施形態に係るワイヤカット放電加工機の加工液処理装置の全体配置の概略を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るワイヤカット放電加工機のイオン交換装置の概略を示す図である。
【図５】図４に示したイオン交換装置について、制御部と他の各部との接続関係を表わしたブロック図である。
【図６】本発明の実施形態において、制御部で実行される処理について説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における表示画面について説明する図である。
【図８】数値テーブル形式の表示について説明する図である。
【図９】寿命計算について説明する図である。
【図１０】本発明と従来技術の差異について説明する図である。
【図１１】切替弁がＯＦＦ制御される循環流路遮断状態を含むケースにおける諸量の推移について説明する図である。
【符号の説明】
１ 加工液槽（清水槽）
３ 切替弁
４ イオン交換装置（イオン交換樹脂を充填）
１１ 比抵抗検出器（入口側）
１２ 比抵抗検出器（出口側）
１３ 流量計
１４ ディスプレイ
１５ 警報器
１６ マニュアル操作部
Ｃ クーラー
Ｆ フィルタ（異物除去用）
Ｐ１〜Ｐ４ ポンプ

Claims (13)

1. 加工液をイオン交換樹脂を通るように流通させるようにしたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置であって、
   前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を監視する監視手段と、
   前記監視手段による監視結果に基づいて、前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を表示するイオン交換能力表示手段を備えたことを特徴とする、ワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
2. 加工液をイオン交換樹脂を通るように流通させるようにしたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置であって、
   前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を監視する監視手段と、
   前記監視手段により求められたイオン交換能力の変化に基いて、前記イオン交換樹脂の寿命を予測する寿命予測手段と、
   前記寿命予測手段によって予測された結果に基づいて、前記イオン交換樹脂の寿命を表示する寿命表示手段を備えたことを特徴とする、ワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
3. 前記イオン交換樹脂の寿命に関して警告報知を行なう警告報知手段を備えたことを特徴とする、請求項２に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
4. 前記監視手段は、加工液が前記イオン交換樹脂を通過する前後の比抵抗値の変化に基づいて、前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を求めることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
5. 前記監視手段は、加工液が前記イオン交換樹脂を通過する前後の比抵抗値の変化と、前記イオン交換樹脂を通過する加工液の流量に基づいて、前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を求めることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
6. 前記イオン交換樹脂への加工液入口側における加工液の比抵抗値を検出する入口側比抵抗値検出手段と、
   前記入口側比抵抗値検出手段による検出結果に基づいて、加工液入口側における加工液の比抵抗値の履歴を表示する入口側履歴表示手段を備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項５の内のいずれか１項に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
7. 前記イオン交換樹脂からの加工液出口側における加工液の比抵抗値を検出する出口側比抵抗値検出手段と、
   前記出口側比抵抗値検出手段による検出結果に基づいて、加工液出口側における加工液の比抵抗値の履歴を表示する出口側履歴表示手段を備えた、請求項１〜請求項６の内のいずれか１項に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
8. 加工液をイオン交換樹脂を通るように流通させるようにしたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置であって、
   前記イオン交換樹脂からの加工液出口側における加工液の比抵抗値を検出する出口側比抵抗値検出手段と、
   前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を監視する監視手段と、
   前記監視手段により求められたイオン交換能力の変化に基いて、前記イオン交換樹脂の寿命を予測する寿命予測手段と、
   前記寿命予測手段によって予測された結果に基づいて、前記イオン交換樹脂の寿命を表示する寿命表示手段を備え、
   前記寿命予測手段は、前記監視手段による監視結果と、前記出口側比抵抗値検出手段による検出結果とに基づいて、前記イオン交換樹脂の寿命を予測することを特徴とする、ワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
9. 前記イオン交換樹脂への加工液入口側における加工液の比抵抗値を検出する入口側比抵抗値検出手段を備え、
   前記監視手段は、前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を、前記入口側比抵抗値検出手段の検出結果と前記出口側比抵抗値検出手段の検出結果とに基づいて求めることを特徴とする、請求項８に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
10. 前記イオン交換樹脂への加工液入口側における加工液の比抵抗値を検出する入口側比抵抗値検出手段と、
    前記イオン交換樹脂からの加工液出口側における加工液の比抵抗値を検出する出口側比抵抗値検出手段と、
    前記イオン交換樹脂を通って流れる加工液の流量を検出する流量検出手段とを備え、
    前記監視手段は、前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を、前記入口側比抵抗値検出手段によって検出された比抵抗値をＲ１、前記出口側比抵抗値検出手段によって検出された比抵抗値をＲ２、前記流量検出手段によって検出された流量をＬとして、
    イオン交換能力＝（Ｒ２−Ｒ１）×Ｌ［Ω・ｃｍ・ｌ／ｍｉｎ ］なる算出式に基づいて求めることを特徴とする、請求項５に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
11. 前記監視手段により求められたイオン交換能力の変化に基いて、前記イオン交換樹脂の寿命を予測する寿命予測手段と、
    前記寿命予測手段によって予測された結果に基づいて、前記イオン交換樹脂の寿命を表示する寿命表示手段を備えたことを特徴とする、請求項１０に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
12. 前記寿命予測手段は、前記監視手段による監視結果に基づいて、前記イオン交換樹脂のイオン交換能力のその後の推移を近似的に表わす予測式を定め、前記予測式を用いて、イオン交換能力が予め定められた下限に到達する未来の時点までの猶予時間を予測することを特徴とする、請求項２、請求項３、請求項８、請求項９または請求項１１に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。
13. 前記予測式は、時間に関する１次式または多項式である、請求項１２に記載されたワイヤカット放電加工機の加工液処理装置。

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