JP2009226559A - 放電加工制御装置および放電加工装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の加工範囲から電極が外れた場合でも、短時間で電極を加工範囲まで移動させることが可能な放電加工制御装置および放電加工装置の制御方法を提供する。
【解決手段】サーボモータ１３０に対して正転あるいは逆転用のパルス制御信号を所定パルス数で出力し、サーボモータ１３０を回転駆動させることで、電極１１０を、被加工体１０に対する所定の短絡側位置および所定の開放側位置の間となる加工範囲に位置制御する制御装置１４０を備える放電加工制御装置において、制御装置１４０は、電極１１０が加工範囲を外れる時に、サーボモータ１３０を停止させ、反転用のパルス制御信号を出力すると共に、反転用のパルス制御信号のパルス数を所定のパルス数よりも増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極によって被加工体への放電加工を行う放電加工制御装置および放電加工装置の制御方法に関するものである。

電極によって被加工体に放電加工を施す従来の放電加工制御装置として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。即ち、この制御装置においては、デジタルの速度指令を発生する速度指令手段と、速度指令をアナログ電圧に変換する変換器と、電極の後退速度および再前進速度を記憶する記憶手段とを有している。そして、変換器からの出力によりモータを回転して電極を指令速度で移動させるようにしている。

ここで、電極と被加工体との接触を示す短絡信号が発生すると、速度指令手段は、記憶手段に記憶されている後退速度を出力させ、また短絡信号が解除されると、再前進速度を出力させ、各デジタル値を変換器によってアナログ電圧に変換して、モータを回転させ、電極の移動を制御するようにしている。

これにより、短絡が生じても直ちに電極を後退でき、また、短絡が解除された場合にも直ちに加工送りできるようにしている。
特開昭５８−１５６３２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、図６に示すように、例えば短絡が生じた時には（短絡判定）、モータは一旦停止状態とされて、反転されることで後退されることになる。よって、モータの停止状態から後退させる時に、モータの加速時間や、モータあるいはモータと電極とを接続する軸等の慣性モーメントにより、モータが反転動作を始めるまでに時間が掛かり、トータルの加工時間が長くなるという問題があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、所定の加工範囲から電極が外れた場合でも、短時間で電極を加工範囲まで移動させることが可能な放電加工制御装置および放電加工装置の制御方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、被加工体（１０）に対して放電加工を行う電極（１１０）と、
正転あるいは逆転することで電極（１１０）を被加工体（１０）に対して近づけるあるいは遠ざけるように移動させるサーボモータ（１３０）と、
サーボモータ（１３０）に対して正転あるいは逆転用のパルス制御信号を所定パルス数で出力し、サーボモータ（１３０）を回転駆動させることで、電極（１１０）を、被加工体（１０）に対する所定の短絡側位置および所定の開放側位置の間となる加工範囲に位置制御する制御装置（１４０）とを備える放電加工制御装置において、
制御装置（１４０）は、電極（１１０）が加工範囲を外れる時に、サーボモータ（１３０）を停止させ、反転用のパルス制御信号を出力すると共に、反転用のパルス制御信号のパルス数を所定のパルス数よりも増加させることを特徴としている。

これにより、電極（１１０）が加工範囲を外れた時に、サーボモータ（１３０）を停止させて反転させる際に、パルス数の増加されたパルス制御信号によって増速された状態で起動させることができるので、起動時間を短縮することができる。よって、電極（１１０）を加工範囲に短時間で移動させることができ、トータルの放電加工時間を短縮することができる。

請求項２に記載の発明では、制御装置（１４０）は、反転用のパルス制御信号の出力によって電極（１１０）が加工範囲に入ると、反転用のパルス制御信号のパルス数を所定のパルス数に戻すことを特徴としている。

これにより、加工範囲内においては、電極（１１０）を通常の移動速度に戻した状態で放電加工を継続させることができる。

請求項３に記載の発明では、制御装置（１４０）は、電極（１１０）が加工範囲にある時に、サーボモータ（１３０）に対して正転あるいは逆転用のパルス制御信号を交互に出力し、電極（１１０）を振動させることを特徴としている。

これにより、専用の加振手段（ピエゾ素子等）を不要として電極（１１０）を振動させることができる。ここで、通常の放電加工においては、電極（１１０）と被加工体（１０）との間に溶接カス等のゴミが溜まりやすくなるが、電極（１１０）を振動させることでポンプ作用を引き出し、溶接カスを容易に排出させることができる。

請求項４〜６に記載の発明は、放電加工装置における制御方法に関するものであり、その技術的意義は上記請求項１〜３に記載の放電加工制御装置と本質的に同じである。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明を適用した第１実施形態における放電加工制御装置１００について、以下図１〜図４を用いて説明する。放電加工制御装置１００は、電極１１０によってベース部１５０の上側にセットされる例えば板状、ブロック状、棒状等の加工物（被加工体）１０に放電加工によって凹状部、凸状部、孔部等を形成する装置である。放電加工制御装置１００は、電極１１０を支持する電極支持部１２０、電極支持部１２０を介して電極１１０の位置を移動させるサーボモータ１３０、およびサーボモータ１４０を回転駆動させて、電極１１０の位置を制御する電極制御装置１４０等を有している。

以下、放電加工制御装置１００の各構成部材について図１を用いて詳細に説明する。ベース部１５０は、加工物１０を自身の上側に保持する平板状の部材である。ベース部１５０には図示しない送り機構が設けられており、保持された加工物１０を、後述する電極１１０に対して所定のタイミングで所定の方向に所定量移動できるようになっている。ベース部１５０の一端側（図１中の左側）には、棒状のモータ支持部１６０が立設されている。

サーボモータ１３０は、ＡＣ用のサーボモータであり、回転軸がモータ支持部１６０に沿う方向（以下、上下方向）となるように、モータ支持部１６０の上側に固定されている。サーボモータ１３０の回転軸にはベース部１５０側に延びて、外周面に雄ねじの形成された軸部１３１が接続されている。

電極支持部１２０は、軸部１３１に沿って上下方向に延びるように形成された棒状の部材である。電極支持部１２０のサーボモータ１３０側端部と中間部には、軸部１３１側に水平に延びる平板部１２１が固定されている。平板部１２１には、雌ねじが形成されており、軸部１３１の雄ねじが平板部１２１の雌ねじに螺合されている。

電極支持部１２０（および平板部１２１）は、軸部１３１の回転方向に対しては位置規制されている。よって、電極支持部１２０は、サーボモータ１３０の回転駆動によって軸部１３１（雄ねじ）が回転されると、平板部１２１の雌ねじとの螺合によって、上下方向に移動するようになっている。例えば、軸部１３１が正方向に回転（正転）すると電極支持部１２０は下側に移動する。逆に軸部１３１が逆方向に回転（逆転）すると電極支持部１２０は上側に移動する。

電極１１０は、ここでは細い針状の電極としており、上記電極支持部１２０の下端側に固定され、この電極１１０の先端側が加工物１０に対向するように配設されている。よって、サーボモータ１３０の回転駆動によって、電極１１０は電極支持部１２０を介して上下方向に移動されるようになっており、加工物１０に対して近づいたり、離れたりできるようになっている。

電極制御装置（制御装置）１４０は、電極１１０による放電加工を制御する制御手段であり、サーボモータ１３０に対して回転駆動用のパルス制御信号を出力すると共に、電極１１０の放電状態を検出することで、電極１１０の加工物１０に対する位置を検出して、電極１１０の位置を制御するようになっている。

電極制御装置１４０は、サーボモータ１３０に対して正方向の回転駆動となる正転パルス制御信号、あるいは逆方向の回転駆動となる逆転パルス制御信号を出力する。各パルス制御信号は、通常の放電加工時においては、図３（ａ）に示すように、所定のパルス数を有する制御信号として設定されている。

また、電極制御装置１４０は、放電加工時に電極１１０と加工物１０との間に、図示しない電源装置から所定の電圧をかけることで電極１１０から加工物１０に放電させるようにしている。ここで、電極１１０と加工物１０との間に所定の隙間を維持して所定電圧をかけた時、この隙間を小さくしていくと電圧は小さくなっていき、電極１１０の先端部が加工物１０に接触した時点で、短絡状態となって電圧はゼロとなる。よって電極制御装置１４０は、電極１１０と加工物１０との間にかかる電圧（放電状態）から、電極１１０と加工物１０との隙間、即ち電極１１０の加工物１０に対する位置を検出可能としている。

そして、電極制御装置１４０は、電極１１０の位置に対して予め２つの閾値を有している。１つは、短絡側位置であり、もう一つは開放側位置である。

短絡側位置は、電極１１０が加工物１０に対して接触する隙間ゼロの位置に対して第１所定量離れた位置であり、電極１１０の直接的な短絡を起こさずに加工物１０側への近接を許容する下限位置として設定されている。この短絡側位置は、例えば、図４において、縦軸で示される電極１１０の上下方向位置において、加工物１０と接触するゼロ位置よりも上側となる「短絡側位置」として示される。

また、開放側位置は、電極１１０が加工物１０に対して接触する隙間ゼロの位置に対して上記第１所定量よりも大きく設定された第２所定量離れた位置であり、電極１１０および加工物１０間の放電を可能として電極１１０を加工物１０から遠ざけることを可能とする上限位置として設定されている。この開放側位置は、例えば、図４において、上記「短絡側位置」よりも上側となる「開放側位置」として示される。

そして、上記短絡側位置と開放側位置との間の領域が、放電加工における加工範囲として設定されている。

次に、上記構成に基づく電極加工制御装置１００の作動について、図２に示す制御フローチャートを用いて説明する。

まず、放電加工が開始されると、電極制御装置１４０は、ステップＳ１００で、加工物１０に送りをかけて加工位置を固定すると共に、図３（ａ）に示す所定パルス数の正転パルス制御信号をサーボモータ１３０に出力し、サーボモータ１３０を正転駆動させて、電極支持部１２０を介して電極１１０を下降させる。また、電極制御装置１４０は、電極１１０と加工物１０との間に電圧をかける。これにより、電極１１０は、正転パルス制御信号の所定パルス数に応じた速度で下降しつつ（図４のＡ）、放電して加工物１０への放電加工を行う。

次に、電極制御装置１４０は、ステップＳ１１０で、短絡判定を行う。即ち、電極制御装置１４０は、電極１１０と加工物１０との間の電圧（放電状態）から電極１１０の位置を検出し、現在の電極１１０の位置が予め定めた短絡側位置よりも下側に外れた（加工範囲に対して下側に外れた）か否かを判定する。電極１１０が短絡側位置よりも下側に外れたと判定すると（図４のＢ）、ステップＳ１２０で正転パルス制御信号の出力を停止して、サーボモータ１３０を停止させる。そして、ステップＳ１３０で反転側となる逆転パルス制御信号を出力する。この時の逆転パルス制御信号のパルス数は、図３（ｂ）に示すように、所定パルス数よりも大きくなる高速パルスとなる制御信号にする。

するとサーボモータ１３０は、電極１１０下降時の正転パルス制御信号に対する応答遅れを伴って停止し、電極１１０は短絡側位置を少し過ぎた点（図４のＣ）で停止する。そして、高速パルス数の与えられた逆転パルス制御信号によって短時間で逆転駆動し（図４のＤ）、その後サーボモータ１３０の逆転駆動により電極１１０が上昇していく。

そして、電極制御装置１４０は、ステップＳ１４０で、再び短絡判定をする。ここでは、電極１１０は、上昇していることから、短絡側位置よりも上側に入ると（加工範囲に入ると）、短絡判定ではないと判定してステップＳ１５０に移行する。

ステップＳ１５０では、電極制御装置１４０は、図３（ｂ）の右側波形のように、逆転パルス制御信号のパルス数（高速パルス）を通常の所定パルス数に戻す。これにより、電極１１０は、逆転パルス制御信号の所定パルス数に応じた速度で上昇しつつ（図４のＥ）、放電して加工物１０への放電加工を行う。

更に、電極制御装置１４０は、ステップＳ１６０で、開放判定を行う。即ち、電極制御装置１４０は、電極１１０と加工物１０との間の電圧（放電状態）から電極１１０の位置を検出し、現在の電極１１０の位置が予め定めた開放側位置よりも上側に外れた（加工範囲に対して上側に外れた）か否かを判定する。電極１１０が開放側位置よりも上側に外れたと判定すると、ステップＳ１７０で逆転パルス制御信号の出力を停止して、サーボモータ１３０を停止させる。そして、ステップＳ１８０で反転側となる正転パルス制御信号を出力する。この時の正転パルス制御信号のパルス数は、図３（ｂ）に示すように、所定パルス数よりも大きくなる高速パルスとなる制御信号にする。

するとサーボモータ１３０は、逆転パルス制御信号に対する応答遅れを伴って停止し、電極１１０は、開放側位置を少し過ぎた点で停止する。そして、そこから高速パルス数の与えられた正転パルス制御信号によって短時間で正転駆動し、その後サーボモータ１３０の正転駆動により電極１１０が下降していく。

そして、電極制御装置１４０は、ステップＳ１９０で、再び開放判定をする。ここでは、電極１１０は、下降していることから、開放側位置よりも下側に入ると（加工範囲に入ると）、開放判定ではないと判定してステップＳ１００に戻る。

以上のように、本第１実施形態においては、電極制御装置１４０は、サーボモータ１３０に対して正転あるいは逆転パルス制御信号を所定パルス数で出力し、電圧による電極１１０の位置検出をしながら、電極１１０の位置が加工範囲の中に入るようにして、放電加工を行っていく。

しかし、電極１１０の位置が加工範囲から外れた時には、サーボモータ１３０を停止させ、反転側となるパルス制御信号を出力すると共に、その制御信号のパルス数を通常加工時の所定パルス数よりも増加させた高速パルスとして出力するようにしているので、高速パルスを使用しない場合（図６）に比べて、サーボモータ１３０が停止した後の起動時間を短縮することができる。よって、電極１１０を加工範囲に短時間で移動させることができ、トータルの放電加工時間を短縮することができる。

また、上記高速パルスによるサーボモータ１３０の短時間での起動の後に、電極１１０が加工範囲に入ると、制御信号のパルス数を再びもとの所定パルス数に戻すようにしているので、加工範囲内においては、電極１１０を通常の移動速度に戻した状態で放電加工を継続させることができる。

（第２実施形態）
本発明を適用した第２実施形態を図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、電極１１０が加工範囲内にある時に、サーボモータ１３０に対して正転および逆転パルス制御信号を交互に出力することで電極１１０を上下に震動させるようにしたものである。

この場合の各パルス制御信号は、例えば、上記第１実施形態のような高速パルスとして与えることで、図５（ｂ）に示すように電極１１０に対して微少の振動を与えることができる。

これにより、本電極加工制御装置１００において専用の加振手段（ピエゾ素子等）を不要として電極１１０を振動させることができる。ここで、通常の放電加工においては、電極１１０と加工物１０との間に溶接カス等のゴミが溜まりやすくなるが、電極１１０を振動させることでポンプ作用を引き出し、溶接カスを容易に排出させることができる。

第１実施形態における放電加工制御装置の全体構成を示す概略図である。 電極制御装置が実行する放電加工時の制御フローチャートである （ａ）は通常加工時のパルス制御信号を示す波形図、（ｂ）は反転時のパルス制御信号（高速パルス）を示す波形図である。 放電加工時の電極の動きを示すグラフである。 第２実施形態における（ａ）は電極の動きを示すグラフ、（ｂ）は（ａ）のｂ部における拡大図である。 従来技術における放電加工時の電極の動きを示すグラフである。

符号の説明

１０ 加工物（被加工体）
１００ 放電加工制御装置
１１０ 電極
１３０ サーボモータ
１４０ 電極制御装置（制御装置）

Claims (6)

1. 被加工体（１０）に対して放電加工を行う電極（１１０）と、
   正転あるいは逆転することで前記電極（１１０）を前記被加工体（１０）に対して近づけるあるいは遠ざけるように移動させるサーボモータ（１３０）と、
   前記サーボモータ（１３０）に対して前記正転あるいは逆転用のパルス制御信号を所定パルス数で出力し、前記サーボモータ（１３０）を回転駆動させることで、前記電極（１１０）を、前記被加工体（１０）に対する所定の短絡側位置および所定の開放側位置の間となる加工範囲に位置制御する制御装置（１４０）とを備える放電加工制御装置において、
   前記制御装置（１４０）は、前記電極（１１０）が前記加工範囲を外れる時に、前記サーボモータ（１３０）を停止させ、反転用のパルス制御信号を出力すると共に、前記反転用のパルス制御信号のパルス数を前記所定のパルス数よりも増加させることを特徴とする放電加工制御装置。
2. 前記制御装置（１４０）は、前記反転用のパルス制御信号の出力によって前記電極（１１０）が前記加工範囲に入ると、前記反転用のパルス制御信号のパルス数を前記所定のパルス数に戻すことを特徴とする請求項１に記載の放電加工制御装置。
3. 前記制御装置（１４０）は、前記電極（１１０）が前記加工範囲にある時に、前記サーボモータ（１３０）に対して前記正転あるいは逆転用のパルス制御信号を交互に出力し、前記電極（１１０）を振動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電加工制御装置。
4. 被加工体（１０）に対して放電加工を行う電極（１１０）と、
   正転あるいは逆転することで前記電極（１１０）を前記被加工体（１０）に対して近づけるあるいは遠ざけるように移動させるサーボモータ（１３０）とを備える放電加工装置の制御方法であって、
   前記サーボモータ（１３０）に対して前記正転あるいは逆転用のパルス制御信号を所定パルス数で出力し、前記サーボモータ（１３０）を回転駆動させることで、前記電極（１１０）を、前記被加工体（１０）に対する所定の短絡側位置および所定の開放側位置の間となる加工範囲に位置制御するようにしており、
   前記電極（１１０）が前記加工範囲を外れる時に、前記サーボモータ（１３０）を停止させ、反転用のパルス制御信号を出力すると共に、前記反転用のパルス制御信号のパルス数を前記所定のパルス数よりも増加させることを特徴とする放電加工装置の制御方法。
5. 前記反転用のパルス制御信号の出力によって前記電極（１１０）が前記加工範囲に入ると、前記反転用のパルス制御信号のパルス数を前記所定のパルス数に戻すことを特徴とする請求項４に記載の放電加工装置の制御方法。
6. 前記電極（１１０）が前記加工範囲にある時に、前記サーボモータ（１３０）に対して前記正転あるいは逆転用のパルス制御信号を交互に出力し、前記電極（１１０）を振動させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の放電加工装置の制御方法。

Images