JP2016155187A

JP2016155187A - 結線穴位置を補正できるワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法

Info

Publication number: JP2016155187A
Application number: JP2015033655A
Authority: JP
Inventors: 博之安部; Hiroyuki Abe; 薫平賀; Kaoru Hiraga
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2035-02-24
Also published as: KR20160103532A; EP3061555A1; US10507539B2; US20160243635A1; CN105904045B; JP6034896B2; CN105904045A; KR101822256B1

Abstract

【課題】作業者によるワイヤ結線における手動操作にかかる時間と手間を削減することが可能なワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法を提供すること。【解決手段】本発明のワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極を結線する結線穴が加工経路上のワイヤ電極結線位置から外れた位置に存在し、ワイヤ電極結線手段による結線が完了しなかった場合にプログラム運転を中断してワイヤ電極結線位置を記憶し、作業者が結線穴の位置に手動操作でワイヤ電極を移動し、結線穴の位置で手動操作にてワイヤ電極を結線した後に、再加工操作を受けると、自動制御によりワイヤ電極結線位置に復帰する加工と、ワイヤ電極結線位置における加工溝部を広くする加工を行った後に、プログラム運転を再開する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤ放電加工機に関し、特に結線の穴位置が正しく加工されていなくてワイヤ結線が出来なかった場合に、作業者の手動介入を許可する状態でプログラム運転を停止し手動で結線させた後、簡単に本来の加工プログラムを継続できるワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法に関する。

ワイヤ放電加工機においてワイヤ電極を用いて被加工物の放電加工を行うには、被加工物内に形成した結線穴へ向けてワイヤ電極を挿通させて、同結線穴を放電加工の起点にして被加工物への放電加工を行う方法がとられる。しかしながら、通常のワイヤ放電加工機に使用されるワイヤ電極は、直径が０．２ｍｍ程度の細線であり、加工起点となる結線穴の穴径は、通常のワイヤ放電加工機の場合には、直径が０．５ｍｍから１．０ｍｍ程度の細穴の範囲で選定される。

従って、結線穴の穴径が小さい程、同穴を加工することが困難になる。その結果、結線穴の穴位置や穴真円度の歪み等の異常があった場合、結線動作が完了せず、即ち加工が完了しないことになり、ワイヤ放電加工機による加工品の歩留りが悪化していた。そのため結線動作で様々な工夫を行い、自動結線の成功率向上を図ってきた。

従来技術におけるワイヤ電極の自動結線には、主に以下の３通りの方法がある。
●［方法１］ワイヤ電極挿通の失敗を検出し、挿入動作をくりかえす（特許文献２など）
●［方法２］ワイヤ電極挿通向上のため、水、エアーを補助的に加える（特許文献３など）
●［方法３］特定の動作パターンでＸＹテーブルを移動し、穴位置を探索する（特許文献１，２，４など）

特開昭５６−１１９３２７号公報特開平０１−１３５４２３号公報特開平０２−３１１２２１号公報特開平０５−２５３７４９号公報

しかしながら、従来技術のワイヤ電極の自動結線方法には、以下に示す課題がある。即ち、方法１，２は、ワイヤ電極の巻き癖により失敗したときなどに有効ではあるが、結線穴に異常がある場合には十分に対応できない。また、方法３は、探索動作パターンに収まる範囲に結線穴が有る場合は有効ではあるが、図４に示すように、結線穴が探索範囲外にある場合もあり、これもワイヤ電極を確実に結線するには至らない。また時間がかかることや、探索機器にコストがかかる。

また、もう一つの課題として、ワイヤ電極結線の失敗後の加工継続に手間がかかることが挙げられる。一般的な加工継続手順を図５のフローチャートに示す。
●［ステップＳ２０１］ワイヤ電極結線処理を開始する。
●［ステップＳ２０２］ワイヤ電極の自動結線を試み、自動結線に成功したか否かを判定する。成功した場合にはステップＳ２１１へ進み、失敗した場合にはステップＳ２０３へ進む。

●［ステップＳ２０３］作業者は、ワイヤ電極が結線穴の位置に合うようにＸＹテーブルを手動で動かし、ワイヤ電極を手動で結線する。
●［ステップＳ２０４］ワイヤ放電加工機を手動で放電可能な状態にして、手動放電を開始する。

●［ステップＳ２０５］Ｓ２０３で移動させた分を短絡状態にならないよう注意しながら少しずつ手動で戻す方向に移動させる。
●［ステップＳ２０６］ステップＳ２０５における移動で、ワイヤ電極の位置が本来の結線位置に戻ったか否かを判定する。戻った場合にはステップＳ２０７へ進み、そうでない場合にはステップＳ２０５へ戻り手動移動を繰り返す。

●［ステップＳ２０７］結線位置において、短絡状態にならないよう注意しながら少しずつワイヤを手動で移動し、結線穴を形成する。
●［ステップＳ２０８］ステップＳ２０７における移動により、結線穴の形成が完了したか否かを判定する。結線穴の形成が完了した場合にはステップＳ２０９へ進み、完了していない場合にはステップＳ２０７へ戻り手動移動を繰り返す。

●［ステップＳ２０９］手動による放電を終了する。
●［ステップＳ２１０］作業者は、手動制御から自動制御に切り替える再加工操作を行う。
●［ステップＳ２１１］本来のプログラム運転による加工を継続する。

ここで、ステップＳ２０３において、作業者は目視あるいは、水、エアーといったものを補助で使用して結線穴位置を探せば短時間で探索できる。また、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０６においては、移動分戻すときにワイヤ電極と被加工物が短絡状態にならなければ早送り指令等で簡単に戻せるが、結線が失敗するような場合はワイヤ電極と被加工物が短絡すると思われるため必要な手動作業となる。

ステップＳ２０４〜ステップＳ２０６における具体的な操作について図６を用いて説明する。作業者は、ワイヤ放電加工機を手動で放電可能な状態にした後、操作盤などを操作して、ステップＳ２０３でＸＹテーブルを移動させた分を戻す方向に０．１ｍｍ程度手動移動させると、ワイヤがワークに接近しワイヤ電極と被加工物間で放電が始まる（図６（ａ））。その後、放電によるワークの加工が終わるまで待つ（およそ１０秒程度）（図６（ｂ））。そして、上記手順を繰り返すことにより、本来の結線穴の位置までワイヤが移動する（図６（ｃ））。

更に、ステップＳ２０７〜ステップＳ２０８における具体的な操作について、図６（ｄ）を用いて説明すると、作業者は放電可能な状態にあるワイヤ放電加工機を手動操作して、溝を広げるために０．１ｍｍ程度手動移動させると、ワイヤがワークに接近しワイヤ電極と被加工物間で放電が始まる。その後、放電によるワークの加工が終わるまで待つ（およそ１０秒程度）。そして、上記手順を繰り返すことにより、本来の結線穴の位置に結線穴が形成される（図６（ｄ））。

これらの作業にかかる所要時間は、ステップＳ２０３のテーブル移動に０．５分、手動結線に０．５分、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６に４分、Ｓ２０７〜Ｓ２０８に１分程度で、計６分になり、このような作業が１０穴あれば１時間の手動作業が必要となってしまう。

以上のように結線穴位置に問題が有る場合、時間と手間がかかり、生産性を著しく低下させてしまうという課題があった。もし、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の手順無しに手動制御から自動制御に切り替える再加工操作（ステップＳ２１０）を行なった場合、制御装置の仕組みにもよるが、正しい位置ではないと判断されて加工継続しない、正しい位置に強制的に早送りで戻ってしまいワイヤ電極と被加工物が短絡するかワイヤ電極が切断してしまう、または、手動で移動させた分だけ位置がずれて加工が再開されてしまうため加工品が不良品になる、等の問題が発生し、いずれにしても正しく加工継続は出来ない。

さらに、ステップＳ２０７〜Ｓ２０８の手順無しに本来のプログラム運転による加工を継続（ステップＳ２１１）した場合、本来のプログラム運転による加工を始めた位置には加工溝しか存在しないことになる。その後、ワイヤ電極が断線したときにはワイヤ電極を自動で結線し直す機能を利用することが考えられるが、結線が困難な加工溝部への結線となるため失敗し、自動運転が停止してしまう。これを防ぐために自動結線できるための結線穴を予め形成しておく必要がある。

そこで本発明の目的は、作業者によるワイヤ結線における手動操作にかかる時間と手間を削減することが可能なワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、加工プログラムにしたがってプログラム運転を行い、前記加工プログラムの軸移動指令に基づいて加工経路を作成する加工経路作成手段と、前記加工プログラムのワイヤ電極結線指令に基づいてワイヤ電極を結線するワイヤ電極結線手段とを有し、前記加工経路にしたがって前記ワイヤ電極と被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工機において、前記ワイヤ電極を結線する結線穴が前記加工経路上のワイヤ電極結線位置から外れた位置に存在し、前記ワイヤ電極結線手段による結線が完了しなかった場合に、前記プログラム運転を中断するプログラム運転中断手段と、前記ワイヤ電極結線位置を記憶するワイヤ電極結線位置記憶手段と、作業者が前記結線穴の位置に手動操作でワイヤ電極を移動し、前記結線穴の位置で手動操作にてワイヤ電極を結線し、再加工操作を実行した後に、結線されたワイヤ電極の位置と前記ワイヤ電極結線位置記憶手段に記憶された前記ワイヤ電極結線位置とを比較するワイヤ電極位置比較手段と、前記ワイヤ電極位置比較手段による位置比較結果が一致しなかった場合に、前記ワイヤ電極結線位置に復帰する加工を行うワイヤ電極結線位置復帰加工手段と、前記ワイヤ電極が前記ワイヤ電極結線位置に復帰した後、前記プログラム運転を再開するプログラム運転再開手段と、を有し、前記加工経路にしたがってプログラム運転を実行する、ことを特徴とするワイヤ放電加工機である。

本願の請求項２に係る発明は、前記ワイヤ電極が前記ワイヤ電極結線位置に復帰した後、前記ワイヤ電極結線位置における加工溝部を広くする加工を行う結線位置拡張加工手段を更に有し、前記結線位置拡張加工手段による加工の後、前記プログラム運転を再開する、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機である。

本願の請求項３に係る発明は、加工プログラムにしたがってプログラム運転を行い、前記加工プログラムの軸移動指令に基づいて加工経路を作成し、前記加工プログラムのワイヤ電極結線指令に基づいてワイヤ電極を結線し、前記加工経路にしたがって前記ワイヤ電極と被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工方法において、前記ワイヤ電極を結線する結線穴が前記加工経路上のワイヤ電極結線位置から外れた位置に存在し、前記ワイヤ電極結線指令による結線が完了しなかった場合に、前記プログラム運転を中断する手順と、前記ワイヤ電極結線位置を記憶する手順と、前記結線穴の位置に手動操作でワイヤ電極を移動し、前記結線穴の位置で手動操作にてワイヤ電極を結線した後に、再加工指令を受け付ける手順と、記憶した前記ワイヤ電極結線位置まで戻る加工を行う手順と、前記加工経路にしたがってプログラム運転を行う手順と、を実行することを特徴とするワイヤ放電加工方法である。

本願の請求項４に係る発明は、前記ワイヤ電極が前記ワイヤ電極結線位置まで戻る加工を行う手順の後、前記ワイヤ電極結線位置における加工溝部を広くする加工を行う手順と、を更に実行し、前記加工経路にしたがってプログラム運転を行う前記手順は、前記ワイヤ電極結線位置における加工溝部を広くする加工を行う手順の後に実行する、ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工方法である。

本発明により、ワイヤ放電加工においてワークの結線穴位置に問題が有る場合に発生する作業者の手作業における時間と手間を省くことが可能となり、生産性を向上させることができる。

本発明の一実施形態におけるワイヤ放電加工機を制御する制御部の要部ブロック図である。本発明の一実施形態におけるワイヤ放電加工機において実行される処理のフローチャートである。本発明における手動操作によるワイヤ結線から加工運転再開までの手順を説明する図である。従来技術におけるワイヤ自動結線の問題点を説明する図である。従来技術におけるワイヤ放電加工機において実行される処理のフローチャートである。従来技術における手動操作によるワイヤ結線から加工運転再開までの手順を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
本発明は、結線動作の一部を手動補助することを前提とし、これによりワイヤ電極結線後の加工継続作業において効率化を図るために考案したものである。本発明のワイヤ放電加工機では、従来技術において手動で行われていたステップＳ２０４〜Ｓ２０６およびＳ２０７〜Ｓ２０８の作業を制御部による自動制御により行うことで、従来技術の課題を解決する。

図１は、本発明の一実施形態におけるワイヤ放電加工機を制御する制御部の要部構成を示す機能ブロック図である。本実施形態のワイヤ放電加工機を制御する制御部１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ＳＲＡＭ１４、軸制御部１５、ＰＭＣ１６、モニタ１７を備える。

ＣＰＵ１１は、制御部の各部を統括制御するプロセッサであり、バス１８を介して制御部１０の各構成要素と接続されている。
ＲＯＭ１２には、制御部１０の機能を動作させるために必要とされる基本的なシステムソフトウェアが記憶されており、該システムソフトウェアをＣＰＵ１１が読み出して実行することにより、制御部１０の各部が制御されて動作する。

ＲＡＭ１３は、システムソフトウェアや加工プログラムの実行における一時記憶領域として利用され、一時的な計算データや一時記録データ、表示データ等が格納される。
ＳＲＡＭ１４は、バッテリによってバックアップされており、電源切断後も記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＳＲＡＭ１４には、ワイヤ放電加工機の制御に用いられる設定パラメータや加工プログラム、図示しない手動入力手段ユニットを介して入力された入力データ等が記憶される。

軸制御部１５は、ＣＰＵ１１から軸の移動指令を受けて、軸の指令を図示しないサーボアンプに出力する。サーボアンプはこの移動指令を受けて、ワイヤ放電加工機のサーボモータを駆動する。
ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、制御部１０に記憶されているシーケンス・プログラムに基づいてワイヤ放電加工機の補助装置に対して信号を出力して制御する。また、ワイヤ放電加工機の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。

モニタ１７は、システムソフトウェアによる制御に従って制御部１０やワイヤ放電加工機の状態を表示する。

このような構成を備えた本実施形態の制御部１０による制御により、ワイヤ放電加工機上で実行される処理を図２のフローチャート、および図３を用いて説明する。
●［ステップＳ１０１］ワイヤ電極結線処理を開始する。
●［ステップＳ１０２］ワイヤ電極結線開始時におけるワイヤ電極の制御軸のＸＹ座標を、ＲＡＭ１３に設けられた一時記憶領域に保存する。
●［ステップＳ１０３］ワイヤ電極の自動結線を試み、自動結線に成功したか否かを判定する。成功した場合にはステップＳ１１１へ進み、失敗した場合（図３（ａ））にはステップＳ１０４へ進む。

●［ステップＳ１０４］作業者に手動操作で結線することを促すメッセージをモニタ１７へ表示する。
●［ステップＳ１０５］作業者は、操作盤などを操作してワイヤ電極が結線穴の位置に合うようにＸＹテーブルを手動で動かし、手動で結線する（図３（ｂ））。
●［ステップＳ１０６］作業者は、手動制御から自動制御に切り替える再加工操作を行う。
●［ステップＳ１０７］ステップＳ１０４でモニタ１７に表示したメッセージを消去する。

●［ステップＳ１０８］現在のワイヤ電極の位置が本来の結線位置（ステップＳ１０２で保存したＸＹ座標の位置）であるか否かを判定する。本来の結線位置である場合にはステップＳ１１１へ進み、そうでない場合にはステップＳ１０９へ進む。
●［ステップＳ１０９］制御部１０は、本来の結線位置（ステップＳ１０２で保存したＸＹ座標の位置）へ向けてワイヤ放電加工を行うようにワイヤ放電加工機を制御する（図３（ｃ））。
●［ステップＳ１１０］制御部１０は、本来の結線位置においてワイヤ放電加工を行い、結線穴を形成するようにワイヤ放電加工機を制御する（図３（ｄ））。
●［ステップＳ１１１］本来のプログラム運転による加工を継続する。

このように、従来技術においては手動操作で行っていた、本来の結線位置へ向けてのワイヤ放電加工（ステップＳ２０４〜ステップＳ２０６）と、結線穴の形成（ステップＳ２０７〜ステップＳ２０８）を、本実施形態のワイヤ放電加工機においては制御部１０による自動制御で行う（ステップＳ１０９、ステップＳ１１０）。

また、本実施形態のワイヤ放電加工機では、作業者に手動操作で結線させた後に、ステップＳ１０６で手動操作から自動操作に切り替える再加工操作を行った場合、本来再加工操作を行った直後に自動的に実行されるべきワイヤ電極の位置のチェック処理を抑制し、ワイヤ電極の位置を手動移動した後でも自動制御による加工を継続できるようにすることで、ワイヤ電極の位置を自動制御により正しい位置へ戻せるようにしている。

これにより、手動作業の所要時間はテーブル移動に０．５分、手動結線に０．５分の計１分だけで済ませることが出来る。予めワイヤ電極結線の失敗が予想される場合には、従来技術の成功率向上動作（上述の、方法１や方法３など）をワイヤ電極結線開始動作において行なわないように設定しておくことで、結線時間全体の短縮を図り生産性を向上させることが出来る。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。

１０制御部
１１ＣＰＵ
１２ＲＯＭ
１３ＲＡＭ
１４ＳＲＡＭ
１５軸制御部
１６ＰＭＣ
１７モニタ
１８バス

Claims

加工プログラムにしたがってプログラム運転を行い、前記加工プログラムの軸移動指令に基づいて加工経路を作成する加工経路作成手段と、前記加工プログラムのワイヤ電極結線指令に基づいてワイヤ電極を結線するワイヤ電極結線手段とを有し、前記加工経路にしたがって前記ワイヤ電極と被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工機において、
前記ワイヤ電極を結線する結線穴が前記加工経路上のワイヤ電極結線位置から外れた位置に存在し、前記ワイヤ電極結線手段による結線が完了しなかった場合に、前記プログラム運転を中断するプログラム運転中断手段と、
前記ワイヤ電極結線位置を記憶するワイヤ電極結線位置記憶手段と、
作業者が前記結線穴の位置に手動操作でワイヤ電極を移動し、前記結線穴の位置で手動操作にてワイヤ電極を結線し、再加工操作を実行した後に、結線されたワイヤ電極の位置と前記ワイヤ電極結線位置記憶手段に記憶された前記ワイヤ電極結線位置とを比較するワイヤ電極位置比較手段と、
前記ワイヤ電極位置比較手段による位置比較結果が一致しなかった場合に、前記ワイヤ電極結線位置に復帰する加工を行うワイヤ電極結線位置復帰加工手段と、
前記ワイヤ電極が前記ワイヤ電極結線位置に復帰した後、前記プログラム運転を再開するプログラム運転再開手段と、を有し、
前記加工経路にしたがってプログラム運転を実行する、
ことを特徴とするワイヤ放電加工機。
前記ワイヤ電極が前記ワイヤ電極結線位置に復帰した後、前記ワイヤ電極結線位置における加工溝部を広くする加工を行う結線位置拡張加工手段を更に有し、
前記結線位置拡張加工手段による加工の後、前記プログラム運転を再開する、
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
加工プログラムにしたがってプログラム運転を行い、前記加工プログラムの軸移動指令に基づいて加工経路を作成し、前記加工プログラムのワイヤ電極結線指令に基づいてワイヤ電極を結線し、前記加工経路にしたがって前記ワイヤ電極と被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工方法において、
前記ワイヤ電極を結線する結線穴が前記加工経路上のワイヤ電極結線位置から外れた位置に存在し、前記ワイヤ電極結線指令による結線が完了しなかった場合に、前記プログラム運転を中断する手順と、
前記ワイヤ電極結線位置を記憶する手順と、
前記結線穴の位置に手動操作でワイヤ電極を移動し、前記結線穴の位置で手動操作にてワイヤ電極を結線した後に、再加工指令を受け付ける手順と、
記憶した前記ワイヤ電極結線位置まで戻る加工を行う手順と、
前記加工経路にしたがってプログラム運転を行う手順と、
を実行することを特徴とするワイヤ放電加工方法。
前記ワイヤ電極が前記ワイヤ電極結線位置まで戻る加工を行う手順の後、前記ワイヤ電極結線位置における加工溝部を広くする加工を行う手順と、を更に実行し、
前記加工経路にしたがってプログラム運転を行う前記手順は、前記ワイヤ電極結線位置における加工溝部を広くする加工を行う手順の後に実行する、
ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工方法。