JP2008284613A - Method for correcting inclination angle in wire-cut electric discharge machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワイヤ電極を支持する支点位置の変位により生じるワイヤ電極のテーパ方向角度の誤差を補正するワイヤカット放電加工装置におけるテーパ方向角度の補正方法に関する。 The present invention relates to a method for correcting a taper direction angle in a wire cut electric discharge machining apparatus that corrects an error in a taper direction angle of a wire electrode caused by a displacement of a fulcrum position supporting a wire electrode.
加工電極とワーク間の間歇放電による放電加工を、板状等のワークに対するワイヤ電極による糸鋸状の切断加工に適用したワイヤカット放電加工は広く知られ普及してきており、また、ワイヤカット放電加工における切断加工の際にワイヤ電極を所望の角度方向(以下、テーパ方向角度とする)において所望の傾斜角度(以下、テーパ角度とする)をもって傾斜させた状態として、いわゆるテーパ加工を行うことも既に広く知られている。 Wire cut electric discharge machining, in which electric discharge machining by intermittent electric discharge between a machining electrode and a workpiece is applied to a saw blade-like cutting process using a wire electrode for a plate-like workpiece, has been widely known and widely used. In the cutting process, so-called taper machining is already widely performed in a state where the wire electrode is tilted with a desired tilt angle (hereinafter referred to as taper angle) in a desired angular direction (hereinafter referred to as taper direction angle). Are known.
このワイヤカット放電加工におけるテーパ加工は、例えば、リング形状のメインガイド部と、ワイヤ電極を案内する内周面が大きな曲率半径を有する円弧面をなしているサブガイド部と、を有するワイヤガイドでは図15乃至図17に示すように行われている。なお、以下においては、放電加工装置の正面側から見て下ワイヤガイド10の左右方向の移動軸をX軸、水平方向においてX軸に直交する方向の移動軸をY軸、上ワイヤガイド9の鉛直方向における移動軸をZ軸、同左右方向の移動軸をU軸、水平方向においてU軸に直交する方向の移動軸をV軸とし(図1乃至図3参照)、テーパ方向角度とは、U軸およびV軸におけるワイヤ電極の合成移動方向とU軸とのなす角度、テーパ角度とは、ワイヤ電極と鉛直方向とのなす角度として説明するものとする。
The taper machining in the wire cut electric discharge machining is, for example, in a wire guide having a ring-shaped main guide portion and a sub guide portion in which an inner peripheral surface for guiding the wire electrode has an arc surface having a large radius of curvature. This is performed as shown in FIGS. In the following, the movement axis in the left-right direction of the
図15に示すように、このテーパ加工においては、まずワイヤ電極Eを張架するワイヤガイド9,10の水平方向の位置関係を微調整してテーパ角度θ=0°を正確に設定するいわゆる垂直度位置出しを行う。
As shown in FIG. 15, in this taper processing, first, the positional relationship in the horizontal direction of the
そして、図16に示すように、メインガイド部9a,10aのリング孔中心位置をワイヤ電極Eを支持する基準となる支点位置RU,RL(以下、基準位置RU,RLとする)に設定するとともに、ワークテーブル6の上面上に設定されるワイヤ電極Eの移動位置O(ワークWの加工形状に対し所定量オフセットした位置)を通る線分であって、鉛直方向との間で所望のテーパ角度θsetと等しい角度をなし、かつ、U軸との間で所望のテーパ方向角度φsetと等しい角度をなす線分をワイヤ電極Eの基準案内軌跡EBと定義し、この基準案内軌跡EBに基準位置RU,RLが包含されるようにワイヤガイド9,10の位置を制御していた。
And as shown in FIG. 16, while setting the ring hole center position of the
このワイヤガイド9,10の位置制御は、基準位置RU,RLを制御位置としてワイヤガイド9,10を鉛直方向の位置は一定としつつ水平方向に移動させて行っており、基準位置RU,RLが基準案内軌跡EBに包含されるときの各水平方向の座標(制御目標位置の座標)は、ワイヤ電極Eの移動位置Oを原点位置とし、基準位置RU,RLの各鉛直方向の座標をZU0,ZL0(RU,RLのワークテーブル6の上面からの鉛直方向の距離)としたとき、数1の如く演算される。
The position control of the
(数1)
RUのU軸方向の制御目標位置UU=ZU0×tanθset×cosφset
RUのV軸方向の制御目標位置VU=ZU0×tanθset×sinφset
RLのX軸方向の制御目標位置XL=ZL0×tanθset×cosφset
RLのY軸方向の制御目標位置YL=ZL0×tanθset×sinφset
(Equation 1)
Control target position UU of RU in the U-axis direction = UU = ZU0 × tan θset × cosφset
Control target position VU of RU in the V-axis direction VU = ZU0 × tan θset × sinφset
Control target position XL of RL in the X-axis direction XL = ZL0 × tan θset × cosφset
RL Y-axis control target position YL = ZL0 × tan θset × sinφset
しかしながら、同図からも明らかなように、基準案内軌跡EBとサブガイド部9a,10aの内周面とは交錯するので、基準案内軌跡EBに沿ってワイヤ電極Eが案内されることはあり得ず、実際には、ワイヤ電極Eを支持する実際の支点位置RU´,RL´は基準位置RU,RLに対しワイヤガイド9,10の中心軸SU,SLに沿って鉛直方向に変位しており、この変位により所望のテーパ角度θsetと実際のテーパ角度θとが異なり加工精度が大きく低下する一因となっていた。
However, as is clear from the figure, the reference guide trajectory EB and the inner peripheral surfaces of the
そこで、図17および数2に示すように、従来は、実際の支点位置RU´,RL´が基準案内軌跡EBに包含されるように、鉛直方向の変位ΔZU,ΔZLを補正量として制御目標位置を補正してワイヤガイド9,10の位置制御を行いテーパ角度に生じる誤差を補正するテーパ角度の補正方法が採用されている。このような場合の具体的な補正方法は、例えば、特許文献1に開示されている技術が参照される。
Therefore, as shown in FIG. 17 and
(数2)
UUの補正位置UU0=(ZU0−ΔZU)×tanθset×cosφset
VUの補正位置VU0=(ZU0−ΔZU)×tanθset×sinφset
XLの補正位置XL0=(ZL0−ΔZL)×tanθset×cosφset
YLの補正位置YL0=(ZL0−ΔZL)×tanθset×sinφset
(Equation 2)
UU correction position UU0 = (ZU0−ΔZU) × tan θset × cosφset
VU correction position VU0 = (ZU0−ΔZU) × tan θset × sinφset
XL correction position XL0 = (ZL0−ΔZL) × tan θset × cosφset
YL correction position YL0 = (ZL0−ΔZL) × tan θset × sinφset
しかしながら、図18に示すように(便宜上、上ワイヤガイド9側のみを示す)、例えば、製作誤差や設置誤差等によりワイヤガイド9に僅かな倒れが生ずることがあり、この倒れによりワイヤガイド9の中心軸SUが傾斜して、実際の支点位置RU´は基準位置RUに対し水平方向にも変位することがある。そして、このような支点位置の変位により、所望のテーパ方向角度φsetと実際のテーパ方向角度φも異なりテーパ方向角度にも誤差を生じて加工精度が数十μm程度も低下することがあった。
However, as shown in FIG. 18 (for the sake of convenience, only the
この支点位置の水平方向の変位は、本発明者らの検討によれば、テーパ方向角度によって異なり、上述の如く支点位置の鉛直方向の変位を補正量としてワイヤガイドの位置制御を行うのみでは当然に解消することはできず、また垂直度位置出しをしてテーパ角度θ=0°におけるワイヤガイドの水平方向の位置関係を微調整したとしても勿論解消することはできない。 The horizontal displacement of the fulcrum position varies according to the taper direction angle according to the study by the present inventors, and it is natural that only the position control of the wire guide is performed using the vertical displacement of the fulcrum position as a correction amount as described above. Even if the vertical position is determined and the positional relationship of the wire guide in the horizontal direction at the taper angle θ = 0 ° is finely adjusted, it cannot be eliminated.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、テーパ方向角度に生じる誤差を補正することによって加工精度を向上させることができるワイヤカット放電加工装置におけるテーパ方向角度の補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a correction method of a taper direction angle in a wire-cut electric discharge machining apparatus capable of improving machining accuracy by correcting an error occurring in the taper direction angle. With the goal.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、ワイヤ電極を支持する支点位置の水平方向の変位によりワイヤ電極のテーパ方向角度に誤差を生じる場合において、テーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量を、所定の基準位置に対する水平方向におけるワイヤ電極の実際の支点位置の変位として特定し、特定した補正量に基づいてワイヤガイドの位置制御における制御目標位置を設定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
本発明によれば、テーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量を、所定の基準位置に対する水平方向におけるワイヤ電極の実際の支点位置の変位として特定し、特定した補正量に基づいてワイヤガイドの位置制御における制御目標位置を設定することとしたので、ワイヤ電極を支持する支点位置の水平方向の変位によりワイヤ電極のテーパ方向角度に誤差を生じる場合にあってもこの誤差を正確に補正することができる。 According to the present invention, the correction amount for correcting the error occurring in the taper direction angle is specified as the displacement of the actual fulcrum position of the wire electrode in the horizontal direction with respect to the predetermined reference position, and the wire is determined based on the specified correction amount. Since the control target position in the guide position control is set, this error is accurately corrected even if an error occurs in the taper direction angle of the wire electrode due to the horizontal displacement of the fulcrum position supporting the wire electrode. can do.
請求項2の発明は、ワイヤ電極を支持する実際の支点位置が水平方向に変位することによりワイヤ電極の実際のテーパ方向角度が所望のテーパ方向角度に対し誤差を生じる場合において、テーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量を、所定の基準位置に対する水平方向におけるワイヤ電極の実際の支点位置の変位として特定し、特定した補正量に基づいてワイヤガイドの位置制御における制御目標位置を設定することを特徴とする。 According to the second aspect of the invention, when the actual fulcrum position supporting the wire electrode is displaced in the horizontal direction, the actual taper direction angle of the wire electrode causes an error with respect to the desired taper direction angle. The correction amount for correcting the generated error is specified as the displacement of the actual fulcrum position of the wire electrode in the horizontal direction with respect to the predetermined reference position, and the control target position in the position control of the wire guide is set based on the specified correction amount It is characterized by doing.
本発明によれば、テーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量を、所定の基準位置に対する水平方向におけるワイヤ電極の実際の支点位置の変位として特定し、特定した補正量に基づいてワイヤガイドの位置制御における制御目標位置を設定することとしたので、ワイヤ電極を支持する実際の支点位置の水平方向の変位によりワイヤ電極の実際のテーパ方向角度が所望のテーパ方向角度に対し誤差を生じる場合にあってもこの誤差を正確に補正することができる。 According to the present invention, the correction amount for correcting the error occurring in the taper direction angle is specified as the displacement of the actual fulcrum position of the wire electrode in the horizontal direction with respect to the predetermined reference position, and the wire is determined based on the specified correction amount. Since the control target position in the guide position control is set, the actual taper direction angle of the wire electrode causes an error from the desired taper direction angle due to the horizontal displacement of the actual fulcrum position supporting the wire electrode. Even in some cases, this error can be corrected accurately.
請求項3の発明は、ワイヤ電極を支持する実際の支点位置が水平方向に変位することによりワイヤ電極の実際のテーパ方向角度が所望のテーパ方向角度に対し誤差を生じる場合において、ワイヤガイド内に基準位置を設定するステップと、テーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量を、設定した基準位置に対する水平方向におけるワイヤ電極の実際の支点位置の変位として特定するステップと、特定した補正量に基づいてワイヤガイドの位置制御における制御目標位置を設定するステップと、を有することを特徴とする。 According to the third aspect of the present invention, when the actual fulcrum position supporting the wire electrode is displaced in the horizontal direction, the actual taper direction angle of the wire electrode causes an error with respect to the desired taper direction angle. A step of setting a reference position, a step of specifying a correction amount for correcting an error occurring in the taper direction angle as a displacement of the actual fulcrum position of the wire electrode in the horizontal direction with respect to the set reference position, and the specified correction amount And setting a control target position in the position control of the wire guide based on the above.
本発明によれば、所定のステップにより、テーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量を、ワイヤガイド内に設定した基準位置に対する水平方向におけるワイヤ電極の実際の支点位置の変位として特定し、特定した補正量に基づいてワイヤガイドの位置制御における制御目標位置を設定することとしたので、ワイヤ電極を支持する実際の支点位置の水平方向の変位によりワイヤ電極の実際のテーパ方向角度が所望のテーパ方向角度に対し誤差を生じる場合にあってもこの誤差を正確に補正することができる。 According to the present invention, the correction amount for correcting the error occurring in the taper direction angle is specified as the displacement of the actual fulcrum position of the wire electrode in the horizontal direction with respect to the reference position set in the wire guide in a predetermined step. Since the control target position in the position control of the wire guide is set based on the specified correction amount, the actual taper direction angle of the wire electrode is desired by the horizontal displacement of the actual fulcrum position supporting the wire electrode. Even when an error occurs with respect to the taper direction angle, this error can be accurately corrected.
ここで、基準位置に対する水平方向における実際の支点位置の変位を複数特定するとともに、水平方向における実際の支点位置に関する演算式を、基準位置と、特定した複数の水平方向における変位と、に基づいて、かつ、テーパ角度が一定の条件下においてテーパ方向角度を変化させたときの実際の支点位置の水平面に描く軌跡が楕円形状をなすものとみなして生成するとともに、生成した演算式により水平方向における実際の支点位置を特定し、テーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量を、基準位置に対する演算式により特定した水平方向における変位とすることができる(請求項4)。 Here, a plurality of actual fulcrum position displacements in the horizontal direction with respect to the reference position are specified, and an arithmetic expression related to the actual fulcrum position in the horizontal direction is based on the reference position and the specified plurality of horizontal displacements. In addition, the trajectory drawn on the horizontal plane at the actual fulcrum position when the taper angle is changed under the condition where the taper angle is constant is assumed to be an elliptical shape, and is generated in the horizontal direction by the generated arithmetic expression. The correction amount for specifying the actual fulcrum position and correcting the error occurring in the taper direction angle can be the displacement in the horizontal direction specified by the arithmetic expression with respect to the reference position.
本発明によれば、テーパ方向角度に生じる誤差を補正することによって加工精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve machining accuracy by correcting an error occurring in the taper direction angle.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[ワイヤカット放電加工装置の全体構成]
図1は本発明の実施形態を示すワイヤカット放電加工装置の概要を示す斜視図である。図1を参照してワイヤカット放電加工装置1の概要を説明すると、ワイヤカット放電加工装置1は、該装置1の基部となるベース2と、ベース2の後部から立設するコラム3と、コラム3の前面上部に装着される加工ヘッド4と、ベース2の前部に載置される加工槽5と、加工槽5に収容されワークWを載置するワークテーブル6と、を有しており、加工ヘッド4に上ガイドアッセンブリ7が、コラム3の前面下部に下ガイドアッセンブリ8が、ワークWを挟むように備えられている。すなわち、上下ガイドアッセンブリ7,8には、図2および図3に示すように、リング形状のメインガイド部9a,10aと、ワイヤ電極を案内する内周面が大きな曲率半径を有する円弧面をなしているサブガイド部9b,10bと、を有するワイヤガイド9,10がそれぞれ収納されており、これらワイヤガイド9,10間にワイヤ電極Eが張架される構成となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Overall configuration of wire-cut electrical discharge machine]
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a wire cut electric discharge machining apparatus showing an embodiment of the present invention. The outline of the wire cut electric
このワイヤカット放電加工装置1にはNC制御装置20が設けられており、NC制御装置20により所定の移動手段の移動量を制御してワイヤガイド9,10の位置を適宜に制御し、所望のテーパ角度およびテーパ方向角度のもとでテーパ加工を行うことができる。このワイヤガイド9,10の位置制御は、ワイヤガイド9,10の鉛直方向の位置は固定したままの状態で該ワイヤガイド9,10を水平方向に移動させることにより行う。
The wire-cut electric
[テーパ角度およびテーパ方向角度の補正原理]
以下、ワイヤガイド9,10に倒れ等があり支点位置が鉛直方向に加えて水平方向にも変位している場合のテーパ角度およびテーパ方向角度の補正原理について説明する。なお、以下においては、基準位置RUに対する実際の支点位置RU´の水平方向の変位発生方向は所望のテーパ方向に直交する方向として説明する。また、以下の補正原理等は上ワイヤガイド9側および下ワイヤガイド10側において同様であり、下ワイヤガイド10側においては図示および説明を省略する場合があるものとする。
[Correction principle of taper angle and taper direction angle]
Hereinafter, the correction principle of the taper angle and the taper direction angle when the wire guides 9 and 10 are tilted and the fulcrum position is displaced in the horizontal direction in addition to the vertical direction will be described. In the following description, the horizontal displacement generation direction of the actual fulcrum position RU ′ with respect to the reference position RU will be described as a direction orthogonal to the desired taper direction. The following correction principle and the like are the same on the
図4に示すように、まず原点位置となるワークテーブル6の上面上におけるワイヤ電極Eの移動位置Oを設定するとともに、ワイヤガイド9内に基準位置RUを設定する。この基準位置RUはワイヤ電極Eの支点位置の変位を特定するための位置であり、ワイヤガイド9の位置制御に際しては制御位置としても機能する位置である。本実施形態にあっては、基準位置RUは、ワイヤガイド9に倒れ等がなく中心軸SUが鉛直に保持されたと仮定したときのワイヤガイド9のリング孔中心位置に設定する。
As shown in FIG. 4, first, the moving position O of the wire electrode E on the upper surface of the work table 6 that is the origin position is set, and the reference position RU is set in the
そして、従来と同様に、ワイヤ電極Eの移動位置Oを通る線分であって、鉛直方向との間で所望のテーパ角度θsetと等しい角度をなし、かつ、U軸との間で所望のテーパ方向角度φsetと等しい角度をなす線分をワイヤ電極Eの基準案内軌跡EBと定義する。 As in the prior art, the line segment passes through the moving position O of the wire electrode E, forms an angle equal to the desired taper angle θset with the vertical direction, and forms a desired taper with the U axis. A line segment having an angle equal to the direction angle φset is defined as a reference guide locus EB of the wire electrode E.
このとき、実際の支点位置RU´が基準位置RUに対し鉛直方向にΔZU変位し、更に水平方向において所望のテーパ方向に直交する方向にもε変位しているものとすると、従来の如く、ΔZUを補正量として単にワイヤガイド9の位置を制御するのみでは、テーパ角度のΔZUに基づく誤差は補正されたとしても変位εに基づくテーパ方向角度の誤差は生じたままの状態となる。
At this time, assuming that the actual fulcrum position RU ′ is displaced ΔZU in the vertical direction with respect to the reference position RU and further displaced in the horizontal direction by ε in the direction orthogonal to the desired taper direction, By simply controlling the position of the
そこで、図5に示すように、更にテーパ方向角度の誤差をも補正されるようにワイヤガイド9の位置制御を行う。すなわち、テーパ方向角度の誤差をも補正することができる基準位置RUの制御目標位置RUset(UUset,VUset,ZUset)は、ΔZUに基づいてテーパ角度の補正のみを行ったときの基準位置RUの座標をRU0(UU0,VU0,ZU0)とし、更に変位εをテーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量、より詳しくは変位εのU軸成分εUおよびV軸成分εVをテーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量としたとき、数3の如く演算される。そして、この制御目標位置RUsetに基準位置RUを位置合わせする制御を行うことによりテーパ方向角度に生じる誤差をも正確に補正することができる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the position control of the
(数3)
UUset=UU0+εU
VUset=VU0+εV
ZUset=ZU0
(Equation 3)
UUset = UU0 + εU
VUset = VU0 + εV
ZUset = ZU0
ここで、UU0およびVU0は、ZU0、ΔZU、所望のテーパ角度θsetおよび所望のテーパ方向角度φsetに基づいて以下のように演算される。
(数4)
UU0=(ZU0−ΔZU)×tanθset×cosφset
VU0=(ZU0−ΔZU)×tanθset×sinφset
Here, UU0 and VU0 are calculated as follows based on ZU0, ΔZU, desired taper angle θset, and desired taper direction angle φset.
(Equation 4)
UU0 = (ZU0−ΔZU) × tan θset × cosφset
VU0 = (ZU0−ΔZU) × tan θset × sinφset
更に各補正量ΔZU、εU、εVは、RU0と実際の支点位置RU´の座標値の差として以下のように演算される。
(数5)
ΔZU=ZU0−ZU´
εU=UU0−UU´
εV=VU0−VU´
Further, each correction amount ΔZU, εU, εV is calculated as a difference between coordinate values of RU0 and the actual fulcrum position RU ′ as follows.
(Equation 5)
ΔZU = ZU0-ZU '
εU = UU0−UU ′
εV = VU0−VU ′
ここで、本実施形態にあっては、ワイヤガイド9の鉛直方向の位置は固定したままの状態としているので、テーパ角度およびテーパ方向角度によらずZU0は一定に設定されており、θsetおよびφsetは所望の値であるから実際の支点位置RU´の座標(UU´,VU´,ZU´)を特定することができれば数3乃至数5よりテーパ角度およびテーパ方向角度に誤差を生じさせない基準位置RUの制御目標位置RUsetを設定することができる。
Here, in the present embodiment, since the position of the
[テーパ角度およびテーパ方向角度の補正方法の概要]
続いて、ワイヤガイド9に倒れ等があり支点位置が水平方向にも変位している場合のテーパ角度およびテーパ方向角度の補正方法の概要について図6のフローチャート等に基づいて説明する。
[Outline of correction method of taper angle and taper direction angle]
Next, an outline of the taper angle and the taper direction correction method when the
すなわち、まずステップS10において、任意のテーパ角度およびテーパ方向角度における実際の支点位置RU´の鉛直方向の座標ZU´を特定可能とすべく、該ZU´に関する各種データを検出する等して所定のデータベースを生成するとともに、ステップS20において、任意のテーパ角度およびテーパ方向角度における実際の支点位置RU´の水平方向の座標UU´,VU´を特定可能とすべく、該UU´,VU´に関する各種データを検出する等して所定の演算式を生成しておく。 That is, first, in step S10, in order to be able to specify the vertical coordinate ZU ′ of the actual fulcrum position RU ′ at an arbitrary taper angle and taper direction angle, various data related to the ZU ′ are detected, etc. In addition to generating the database, in step S20, in order to be able to specify the horizontal coordinates UU 'and VU' of the actual fulcrum position RU 'at an arbitrary taper angle and taper direction angle, various types of UU' and VU 'are specified. A predetermined arithmetic expression is generated by detecting data or the like.
続いて、ステップS30において、所望のテーパ角度θsetおよび所望のテーパ方向角度φsetにおける各補正量ΔZU,εU,εVを特定するとともに、該補正量ΔZU,εU,εV等に基づいてテーパ角度およびテーパ方向角度に誤差を生じさせない基準位置RUの制御目標位置RUsetを演算し、基準位置RUを制御目標位置RUsetに位置合わせする制御を行い、テーパ角度およびテーパ方向角度に生じる誤差を補正する。 Subsequently, in step S30, the correction amounts ΔZU, εU, εV at the desired taper angle θset and the desired taper direction angle φset are specified, and the taper angle and the taper direction are determined based on the correction amounts ΔZU, εU, εV, etc. The control target position RUset of the reference position RU that does not cause an error in the angle is calculated, and the control for aligning the reference position RU with the control target position RUset is performed to correct the error occurring in the taper angle and the taper direction angle.
[ZU´に関する各種データの検出およびデータベースの生成方法の詳細]
次に、ステップS10のZU´に関する各種データの検出およびデータベースの生成方法の詳細について図7および図8に基づいて説明する。
すなわち、まずステップS100において、ワイヤ電極Eの垂直度位置出しを行い垂直軸O´を設定する。
[Details of data detection and database generation methods regarding ZU ']
Next, details of various data detection and database generation methods relating to ZU ′ in step S10 will be described with reference to FIGS.
That is, first in step S100, the vertical position of the wire electrode E is determined and the vertical axis O 'is set.
次いで、ステップS101において、下ワイヤガイド10を固定したままで、上ワイヤガイド9を鉛直方向の位置は固定しつつ水平方向に移動し、所定のテーパ方向角度φ11のもとでワイヤ電極Eを適宜傾斜させた状態とする。
続いて、ステップS102において、接触式検出器30を用いて所定のデータを得る。すなわち、接触式検出器30は、鉛直方向に距離Hずらして設けた上下検出エッジ30a,30bを有しており、下検出エッジ30bをワークテーブル6の上面から鉛直方向にBの位置に配置しつつ、テーパ方向に移動させて上下検出エッジ30a,30bをワイヤ電極Eに接触させ、該接触部分の垂直軸O´に対するテーパ方向のずれ量α11、β11を検出する。
次に、ステップS103において、ステップS102で検出したずれ量α11、β11等に基づいて以下の数6によりワイヤ電極Eの実際のテーパ角度θ11を演算する。
Next, in step S101, the
Subsequently, in step S <b> 102, predetermined data is obtained using the
Next, in step S103, the actual taper angle θ11 of the wire electrode E is calculated by the
(数6)
θ11=tan−1{(α11−β11)/H}
そして、ステップS104において、ワイヤ電極径d(直径)および上ワイヤガイド9の垂直軸O´からの移動量Uを所定に得るとともに、これらワイヤ電極径dおよび移動量U、更にはステップS103で演算された実際のテーパ角度θ11等に基づいて以下の数7によりZU´θ11を演算する。
(Equation 6)
θ11 = tan−1 {(α11−β11) / H}
In step S104, the wire electrode diameter d (diameter) and the amount of movement U of the
(数7)
ZU´θ11
={U−β11+(d/2)×(−1+1/cosθ11)}/tanθ11+B
以下、ワイヤ電極Eの傾斜量を変更するとともに、テーパ方向角度もφ12,…,φ1nの如く所定に変更して、ステップS101乃至ステップS104を繰り返し行い、テーパ角度θ12,…,θ1nおよびZU´θ12,…,ZU´θ1nを得る。
(Equation 7)
ZU'θ11
= {U−β11 + (d / 2) × (−1 + 1 / cos θ11)} / tan θ11 + B
Thereafter, the amount of inclination of the wire electrode E is changed, and the taper direction angle is also changed to a predetermined value such as φ12,..., Φ1n, and steps S101 to S104 are repeated, and the taper angles θ12,. ,..., ZU′θ1n is obtained.
そして、ステップS105において、ステップS104で得られたZU´θ11,…,ZU´θ1nをテーパ角度θ11,…,θ1nおよびテーパ方向角度φ11,…,φ1nと関連づけてデータベース化し任意のテーパ角度およびテーパ方向角度におけるZU´を特定可能な状態としておく。 In step S105, ZU′θ11,..., ZU′θ1n obtained in step S104 is databased in association with taper angles θ11,..., Θ1n and taper direction angles φ11,. The ZU ′ in the angle is set in a state that can be specified.
[UU´,VU´に関する各種データの検出および演算式の生成方法の詳細]
次に、ステップS20のUU´,VU´に関する各種データの検出および演算式の生成方法の詳細について図9乃至図11に基づいて説明する。
[Details of detection method of various data relating to UU 'and VU' and generation of arithmetic expressions]
Next, details of the detection of various data relating to UU ′ and VU ′ in step S20 and the generation method of the arithmetic expression will be described with reference to FIGS.
すなわち、まずステップS200において、実際のテーパ角度をθ21に設定するとともに、テーパ方向角度を所定の角度φ21に設定した状態とする。より詳しくは、基準位置RUのデータ検出用制御目標位置RUdet(UUdet,VUdet,ZUdet)を数8により演算し、該演算された位置に基準位置RUを位置合わせする等して実際のテーパ角度をθ21に、テーパ方向角度をφ21に適宜設定した状態としておく。なお、上述したステップS105で得られたデータベースによりテーパ角度θ21およびテーパ方向角度φ21に対応する実際の支点位置RU´の鉛直方向の位置ZU´θ21が特定されるので、数5に基づいてΔZUが特定され、RUdetを演算することができる。
That is, first, in step S200, the actual taper angle is set to θ21 and the taper direction angle is set to a predetermined angle φ21. More specifically, a data detection control target position RUdet (UUdet, VUdet, ZUDet) of the reference position RU is calculated by
(数8)
UUdet=(ZU0−ΔZU)×tanθ21×cosφ21
VUdet=(ZU0−ΔZU)×tanθ21×sinφ21
ZUdet=ZU0
(Equation 8)
UUdet = (ZU0−ΔZU) × tan θ21 × cosφ21
VUdet = (ZU0−ΔZU) × tan θ21 × sin φ21
ZUDet = ZU0
そして、ステップS201において、接触式検出器30を用いて所定のデータを得る。すなわち、接触式検出器30の下検出エッジ30bをワークテーブル6の上面から鉛直方向にBの位置に配置しつつ、水平方向において所望のテーパ方向に直交する方向に移動させて上下検出エッジ30a,30bをワイヤ電極Eに接触させ、ワイヤ電極Eの接触部分における所望のテーパ方向に対する水平方向において直交する方向のずれ量α21,β21を検出する。
In step S201, predetermined data is obtained using the
続いて、ステップS202において、テーパ角度θ21およびテーパ方向角度φ21に対応するZU´をステップS105により得られたデータベースにより特定するとともに、該特定したZU´およびステップS201で検出したずれ量α21,β21等に基づいて以下の数9により基準位置RUに対する実際の支点位置RU´の水平方向において所望のテーパ方向に直交する方向の変位εφ21を演算する。 Subsequently, in step S202, ZU ′ corresponding to the taper angle θ21 and the taper direction angle φ21 is specified by the database obtained in step S105, and the specified ZU ′ and the shift amounts α21, β21 detected in step S201, etc. Based on the above, the displacement εφ21 in the direction perpendicular to the desired taper direction in the horizontal direction of the actual fulcrum position RU ′ with respect to the reference position RU is calculated by the following equation (9).
(数9)
εφ21=β21+(α21−β21)×(ZU´−B)/H
以下、テーパ方向角度をφ22,…,φ2nを所定に変更するとともに、実際のテーパ角度もθ22,…,θ2nの如く変更して、同様にεφ22,…,εφ2nを得る。
(Equation 9)
εφ21 = β21 + (α21−β21) × (ZU′−B) / H
Hereinafter, the taper direction angle is changed to φ22,..., Φ2n to a predetermined value, and the actual taper angle is also changed to θ22,..., Θ2n to obtain εφ22,.
そして、ステップS203において、テーパ角度が一定の条件下においてテーパ方向角度を変化させたときの実際の支点位置RU´が描く軌跡はUV平面上で楕円形状をなすものとみなして、ステップS202で得られた変位εφ21,…,εφ2n等に基づいてテーパ方向角度φをパラメータとしたUU´,VU´の演算式を生成する。図11に示すように、この演算式の生成は各実際のテーパ角度θ21,…,θ2nごとにUU´21,…,UU´2n、VU´21,…,VU´2nの如く生成し、任意のテーパ角度θおよびテーパ方向角度においては得られた演算式に基づいて補間する。これにより、任意のテーパ角度θおよびテーパ方向角度φにおけるUU´,VU´を特定可能な状態としておく。 In step S203, the locus drawn by the actual fulcrum position RU ′ when the taper direction angle is changed under a condition where the taper angle is constant is regarded as an elliptical shape on the UV plane, and is obtained in step S202. Based on the displacements .epsilon.21,..., .Epsilon..phi.2n, etc., arithmetic expressions for UU 'and VU' using the taper direction angle .phi. As shown in FIG. 11, the calculation formula is generated as UU′21,..., UU′2n, VU′21,..., VU′2n for each actual taper angle θ21,. The taper angle θ and the taper direction angle are interpolated based on the obtained arithmetic expression. Thus, UU ′ and VU ′ at an arbitrary taper angle θ and taper direction angle φ are set in a state that can be specified.
以下にステップS203を補足すべく、実際のテーパ角度θ2nのもとでテーパ方向角度φが0°から45°に変化する場合を例にUU´2n,VU´2nの演算式の生成方法の詳細を説明する。 Details of the method for generating the UU′2n and VU′2n formulas will be described below by taking as an example the case where the taper direction angle φ changes from 0 ° to 45 ° under the actual taper angle θ2n to supplement step S203. Will be explained.
まず、図12に示すように、基準位置RUが所定のデータ検出用制御目標位置に位置合わせされたときの位置をRU0°,RU45°、実際の支点位置をRU´0°,RU´45°、実際の支点位置RU´0°,RU´45°の基準位置RU0°,RU45°に対する水平方向において所望のテーパ方向に直交する方向の変位をε0°,ε45°、鉛直方向の変位をΔZU0°,ΔZU45°、基準位置RUの鉛直方向の位置をZU0とする。 First, as shown in FIG. 12, when the reference position RU is aligned with a predetermined data detection control target position, the positions are RU0 °, RU45 °, and the actual fulcrum positions are RU′0 °, RU′45 °. The displacements in the direction perpendicular to the desired taper direction in the horizontal direction with respect to the reference positions RU0 ° and RU45 ° of the actual fulcrum positions RU′0 ° and RU′45 ° are ε0 ° and ε45 °, and the displacement in the vertical direction is ΔZU0 °. , ΔZU45 °, and the vertical position of the reference position RU is ZU0.
そして更に、RU´0°を通りU軸に平行な線分と、RU´45°を通りU軸と角度45°をもって交差する線分と、の交点を楕円軌跡の中心点A、中心点AとRU´0°,RU´45°とを結ぶ線分すなわち楕円軌跡の半径をそれぞれr1、r2とするとき、これらr1、r2は、図13に拡大して示す幾何学的な関係に基づいて数10により演算することができる。
Further, the intersection of the line segment passing through RU′0 ° and parallel to the U axis and the line segment passing through RU′45 ° and having an angle of 45 ° is the center point A and center point A of the elliptical locus. And RU′0 ° and RU′45 °, that is, when the radius of the elliptical locus is r1 and r2, respectively, these r1 and r2 are based on the geometric relationship shown in an enlarged manner in FIG. It can be calculated by
(数10)
r1=(ZU0−ΔZU0°)×tanθ2n+20.5×ε45°−ε0°
r2=(ZU0−ΔZU45°)×tanθ2n+ε45°−20.5×ε0°
ここで、図12に戻り、外挿される楕円軌跡におけるV軸に平行な半径をr3とし更に便宜上媒介変数をφ´としたとき、楕円軌跡の演算式UU´2n(A)、VU´2n(A)は中心点Aを原点とすると数11の如く定めることができる。
(Equation 10)
r1 = (ZU0−ΔZU0 °) × tan θ2n + 2 0.5 × ε45 ° −ε0 °
r2 = (ZU0−ΔZU45 °) × tan θ2n + ε45 ° −2 0.5 × ε0 °
Returning to FIG. 12, when the radius parallel to the V axis in the extrapolated elliptical trajectory is r3 and the parameter is φ ′ for convenience, the elliptical trajectory equations UU′2n (A) and VU′2n ( A) can be determined as shown in Equation 11 with the center point A as the origin.
(数11)
UU´2n(A)=r1×cosφ´
VU´2n(A)=r3×sinφ´
そして更に本楕円軌跡は支点位置RU´45°を包含するので、該包含するときの媒介変数φ´をφ0´とおくと、r1、r2の関係は数12の如く表すことができる。
(Equation 11)
UU′2n (A) = r1 × cos φ ′
VU′2n (A) = r3 × sinφ ′
Further, since this elliptical locus includes the fulcrum position RU′45 °, the relationship between r1 and r2 can be expressed as shown in Expression 12 when the parameter φ ′ at the time of inclusion is φ0 ′.
(数12)
r1×cosφ0´=r2×cos45°
よって、φ0´は数13の如く演算することができる。
(数13)
φ0´=cos−1{(r2/r1)×cos45°}
=cos−1{(r2/r1)×1/20.5}
(Equation 12)
r1 × cosφ0 ′ = r2 × cos45 °
Therefore, φ0 ′ can be calculated as in Expression 13.
(Equation 13)
φ0 ′ = cos −1 {(r2 / r1) × cos45 °}
= Cos −1 {(r2 / r1) × 1/2 0.5 }
同様に媒介変数φ0´を用いてr2、r3の関係は数14の如く表すことができる。
(数14)
r3×sinφ0´=r2×sin45°
ここで、上述したステップS10で生成したZU´に関するデータベースおよび数5等によりΔZU0°、ΔZU45°を特定するとともに、ステップS202によりε0°、ε45°を特定しておく。そして、これらに基づいて数10においてr1、r2が演算され、このr1、r2を用いて数13においてφ0´が演算されるので、数14によりr3が演算される。
Similarly, the relationship between r2 and r3 can be expressed as in Expression 14 using the parameter .phi.0 '.
(Equation 14)
r3 × sin φ0 ′ = r2 × sin45 °
Here, ΔZU0 ° and ΔZU45 ° are specified by the database relating to ZU ′ generated in step S10 described above and
また、テーパ方向角度φが0°から45°に変化するとき、媒介変数φ´は0°からφ0´に変化する。このためφ´を線形補間を用いて数15の如く演算することができる。
(数15)
φ´=φ0´×φ/45°
Further, when the taper direction angle φ changes from 0 ° to 45 °, the parameter φ ′ changes from 0 ° to φ0 ′. Therefore, φ ′ can be calculated as shown in Equation 15 using linear interpolation.
(Equation 15)
φ '= φ0' × φ / 45 °
このようにして得られたr3、φ´等を用い、更に楕円軌跡の中心点Aとワイヤ電極Eの移動位置Oとの位置差を考慮すると、テーパ方向角度が0°から45°に変化するときのUU´2n,VU´2nは数16の如く演算することができる。
(数16)
UU´2n=r1×cosφ´−20.5×ε45°+ε0°
VU´2n=r3×sinφ´+ε0°
Using the r3, φ ′, etc. obtained in this way and further considering the positional difference between the center point A of the elliptical locus and the movement position O of the wire electrode E, the taper direction angle changes from 0 ° to 45 °. UU′2n and VU′2n at the time can be calculated as in Expression 16.
(Equation 16)
UU′2n = r1 × cos φ′−2 0.5 × ε45 ° + ε0 °
VU′2n = r3 × sin φ ′ + ε0 °
[テーパ角度およびテーパ方向角度の補正方法の詳細]
次に、ステップS30のテーパ角度およびテーパ方向角度の補正方法の詳細について図14に基づいて説明する。
すなわち、まずステップS300において、ワークテーブル6の上面上におけるワイヤ電極Eの移動位置Oを設定する。この移動位置OはワークWの加工形状に対し所定量オフセットした位置であり、原点位置となる。
[Details of taper angle and taper direction angle correction method]
Next, details of the correction method of the taper angle and the taper direction angle in step S30 will be described with reference to FIG.
That is, first, in step S300, the movement position O of the wire electrode E on the upper surface of the work table 6 is set. This movement position O is a position offset by a predetermined amount with respect to the machining shape of the workpiece W, and is the origin position.
次いで、ステップS301において、ワイヤガイド9内に基準位置RUを設定する。この基準位置RUはワイヤガイド9に倒れ等がなく中心軸SUが鉛直に保持されたと仮定したときのワイヤガイド9のリング孔中心位置とする。
続いて、ステップS302において、ワイヤガイド9の鉛直方向の位置を設定する。本実施形態にあっては、ワイヤガイド9の位置制御をワイヤガイド9の鉛直方向の位置は固定したままの状態でワイヤガイド9を水平方向に移動させることにより行うので、本ステップ302によりワイヤガイド9の基準位置RUの鉛直方向の座標ZU0が設定される。
Next, a reference position RU is set in the
Subsequently, in step S302, the position of the
そして、ステップS303において、所望のテーパ角度θsetおよび所望のテーパ方向角度φsetを定める。
次に、ステップS304において、ステップS105で得られたデータベースにより所望のテーパ角度θsetおよび所望のテーパ方向角度φsetに対応するZU´を特定する。
続いて、ステップS305において、ステップS302で設定されたZU0およびステップS304で特定されたZU´に基づいて数5により補正量ΔZUを特定するとともに、数4によりUU0,VU0を演算する。
次いで、ステップS306において、ステップ203で得られたUU´,VU´の演算式に基づいて所望のテーパ角度θsetおよび所望のテーパ方向角度φsetに対応するUU´,VU´を特定する。
In step S303, a desired taper angle θset and a desired taper direction angle φset are determined.
Next, in step S304, ZU ′ corresponding to the desired taper angle θset and the desired taper direction angle φset is specified from the database obtained in step S105.
Subsequently, in step S305, the correction amount ΔZU is specified by
Next, in step S306, the UU ′ and VU ′ corresponding to the desired taper angle θset and the desired taper direction angle φset are specified based on the arithmetic expressions of UU ′ and VU ′ obtained in step 203.
そして、ステップS307において、ステップS305で演算されたUU0,VU0およびステップS306で特定されたUU´,VU´に基づいて数5により補正量εU,εVを特定する。
続いて、ステップS308において、ステップS305およびステップS307で特定された各補正量ΔZU,εU,εV等に基づいて数3によりテーパ角度およびテーパ方向角度に誤差を生じさせない基準位置RUの制御目標位置RUsetを設定する。
In step S307, correction amounts εU and εV are specified by
Subsequently, in Step S308, the control target position RUset of the reference position RU that does not cause an error in the taper angle and the taper direction angle according to
そして、ステップS309において、基準位置RUをステップS308で設定された制御目標位置RUsetに位置合わせする制御を行う。これにより実際の支点位置RU´の基準位置RUに対する鉛直方向および水平方向の変位によりテーパ角度およびテーパ方向角度に誤差を生じる場合にあってもこの誤差を正確に補正することができる。 In step S309, control for aligning the reference position RU with the control target position RUset set in step S308 is performed. As a result, even when an error occurs in the taper angle and the taper direction angle due to the vertical and horizontal displacements of the actual fulcrum position RU ′ with respect to the reference position RU, this error can be corrected accurately.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能である。
例えば、テーパ角度の補正量を基準位置に対する実際の支点位置の鉛直方向の変位としているが、実際の支点位置の鉛直方向の位置を補正量として(数4)を以下の(数17)の如く変更してワイヤガイドの位置制御を行うこととしてもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various application implementation or deformation | transformation implementation is possible as needed.
For example, the correction amount of the taper angle is set as the vertical displacement of the actual fulcrum position with respect to the reference position, but the vertical position of the actual fulcrum position is set as the correction amount, and (Equation 4) is expressed as (Equation 17) below. It is good also as changing the position control of a wire guide.
(数17)
UU0=ZU´×tanθset×cosφset
VU0=ZU´×tanθset×sinφset
また、基準位置に対する実際の支点位置の水平方向の変位発生方向は所望のテーパ方向に直交する方向としているが、該直交する方向以外に変位が発生する場合についても適宜に補正量を特定することにより、テーパ角度およびテーパ方向角度に誤差を生じさせない基準位置の制御目標位置が設定可能であることは勿論である。
(Equation 17)
UU0 = ZU ′ × tan θset × cosφset
VU0 = ZU ′ × tan θset × sinφset
The horizontal displacement generation direction of the actual fulcrum position with respect to the reference position is set to a direction orthogonal to the desired taper direction. However, when a displacement occurs in a direction other than the orthogonal direction, an appropriate correction amount should be specified. Thus, the control target position of the reference position that does not cause an error in the taper angle and the taper direction angle can be set as a matter of course.
更にまた、基準位置はメインガイド部のリング孔中心位置としているが、実際の支点位置との位置差が適切に把握され、この位置差に基づいてテーパ角度およびテーパ方向角度に生じる誤差を適宜に補正することができる位置であれば他の位置であっても構わない。 Furthermore, although the reference position is the center position of the ring hole of the main guide portion, the position difference from the actual fulcrum position is properly grasped, and errors occurring in the taper angle and the taper direction angle based on this position difference are appropriately determined. Other positions may be used as long as they can be corrected.
本発明は、放電加工装置に利用できる。具体的にはワイヤ電極を支持する支点の変位によるワイヤ電極のテーパ角度およびテーパ方向角度の誤差を補正する場合に役立つ。 The present invention can be used for an electric discharge machining apparatus. Specifically, it is useful for correcting an error in the taper angle and taper direction angle of the wire electrode due to the displacement of the fulcrum supporting the wire electrode.
E:ワイヤ電極
EB:基準案内軌跡
O:ワイヤ電極の移動位置(原点位置)
RU:基準位置
RU´:ワイヤ電極の実際の支点位置
SU:ワイヤガイドの中心軸
W:ワーク
ΔZU:ワイヤ電極の支点の鉛直方向の変位(補正量)
θ:テーパ角度
φ:テーパ方向角度
ε:ワイヤ電極の支点の水平方向の変位(補正量)
εU:εのU軸成分(補正量)
εV:εのV軸成分(補正量)
1:放電加工装置
2:ベース
3:コラム
4:加工ヘッド
5:加工槽
6:ワークテーブル
7:上ガイドアッセンブリ
8:下ガイドアッセンブリ
9:上ワイヤガイド
9a:メインガイド部
9b:サブガイド部
10:下ワイヤガイド
10a:メインガイド部
10b:サブガイド部
20:NC制御装置
30:接触式検出器
30a:上検出エッジ
30b:下検出エッジ
E: Wire electrode EB: Reference guide locus O: Wire electrode movement position (origin position)
RU: Reference position RU ′: Actual fulcrum position of wire electrode SU: Center axis of wire guide W: Workpiece ΔZU: Vertical displacement (correction amount) of fulcrum of wire electrode
θ: taper angle φ: taper direction angle ε: horizontal displacement of wire electrode fulcrum (correction amount)
εU: U-axis component of ε (correction amount)
εV: V-axis component of ε (correction amount)
1: Electrical discharge machining device 2: Base 3: Column 4: Processing head 5: Processing tank 6: Work table 7: Upper guide assembly 8: Lower guide assembly 9:
Claims (4)
ワイヤガイド内に基準位置を設定するステップと、
前記テーパ方向角度に生じる誤差を補正するための補正量を、前記設定した基準位置に対する水平方向における前記ワイヤ電極の実際の支点位置の変位として特定するステップと、
前記特定した補正量に基づいて前記ワイヤガイドの位置制御における制御目標位置を設定するステップと、
を有することを特徴とするワイヤカット放電加工装置におけるテーパ方向角度の補正方法。 In the case where the actual taper direction angle of the wire electrode causes an error with respect to the desired taper direction angle because the actual fulcrum position supporting the wire electrode is displaced in the horizontal direction,
Setting a reference position in the wire guide;
Specifying a correction amount for correcting an error occurring in the taper direction angle as a displacement of an actual fulcrum position of the wire electrode in a horizontal direction with respect to the set reference position;
Setting a control target position in position control of the wire guide based on the specified correction amount;
A method of correcting a taper direction angle in a wire cut electric discharge machining apparatus, comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010221375A (en) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Sodick Co Ltd | Taper correction system and taper correction method in wire cut electric discharge machining device |
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