JP2632950B2

JP2632950B2 - 放電加工機の適応制御装置

Info

Publication number: JP2632950B2
Application number: JP63192820A
Authority: JP
Inventors: 禎文七沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-08-03
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH0241815A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は放電加工機の適応制御装置に関し、さらに詳
しくは加工ノウハウ等、望ましい加工状態を実現する手
法に基づいて、放電加工機を制御して、常に望ましい加
工状態を保持する放電加工機の適用制御装置に関する。

［従来の技術］第５図は従来の放電加工機の適応制御装置の構成図で
ある。第５図において、（１）は加工電極、（２）は被
加工物、（３）は加工液（４）が入っている加工槽、
（５）は加工電極（１）をＺ軸方向に動かすＺ軸、
（６）はＺ軸（５）を駆動する駆動モータ、（７）はＺ
軸（５）の移動速度及び位置を検出する速度・位置検出
器、（８）及び（９）はXYクロステーブル（10）をそれ
ぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に動かすＸ軸及びＹ軸、（1
1）はＸ軸（８）を駆動する駆動モータ、（12）はＹ軸
（９）を駆動する駆動モータ、（13）はＸ軸（８）の移
動速度及び位置を検出する速度・位置検出器、（14）は
Ｙ軸（９）の移動速度及び位置を検出する速度・位置検
出器、（21）は加工電極（１）の位置及びXYクロステー
ブル（10）の位置を制御する位置制御部、（22）は加工
電極（１）と被加工物（２）との間に電圧を印加する加
工電源、（23）は加工電極（１）と被加工物（２）との
間に印加される電圧の平均である平均極間電圧を算出す
るとともに、速度・位置検出器（７）、（13）、（14）
の検出値を処理する検出値処理部、（31）は適応制御部
である。

次に、従来の放電加工機の適応制御装置の動作につい
て説明する。

加工電源（22）は加工電極（１）と被加工物（２）と
の間にパルス状の電圧を加えて、放電を発生させる。放
電が発生すると、被加工物（２）が加工電極（１）及び
XYクロステーブル（10）の動きに応じて所定の形状に加
工される。

一方、位置制御部（21）は加工電極（１）と被加工物
（２）とを放電に適正な間隔に保つために、検出値処理
部（23）が出力する平均極間電圧と予め設定された基準
電圧とを比較して、その差電圧に応じて加工電極（１）
の位置又は移動速度を制御する。

ところで、放電加工に際しては、加工電極（１）と被
加工物（２）との間の加工間隙に加工粉を生じる。

加工間隙は一般に10μｍ〜数10μｍ程度と狭いので、
加工粉は排出され難い。特に、加工面積が広いとき及び
加工深さが深いとき等は余計に加工粉が排出され難い。

加工粉の発生量がその排出能力を上回り、加工間隙に
加工粉が滞留すると、その部分に放電が集中し、二次放
電さらには異常放電が生じるという不都合が生じる。こ
の不都合を防止するためには、異常状態を検出又は予知
して、加工粉の発生量を抑えたり、加工粉の排出能力を
高める処置をとる必要がある。

異常状態は加工電極（１）の位置を検出することによ
り検出できる。即ち、正常な放電加工が行なわれている
ときは、第６図（ａ）に示すように加工電極（１）の降
下から上昇に移る電極位置Ｐが加工の進行に従って、次
第に降下していく。しかし、加工間隙に多くの加工粉が
滞留していると、第６図（ｂ）に示すように電極位置Ｐ
が上昇することがある。従って、電極位置Ｐの上昇を検
出することにより、加工間隙に大量の加工粉が滞留して
いることが分かる。

なお、加工間隙に多くの加工粉が滞留していること
は、電圧印加から極めて短時間で放電が発生すること、
又は短絡電流を検出することによっても検出できる。

検出値処理部（23）は速度・位置検出器（７）によっ
て得られる加工電極（１）の働きによって、電極位置Ｐ
を検出する。適応制御部（31）は電極位置Ｐの上昇が一
定の閾値を越えると、加工間隔に多くの加工粉が滞留し
ていると判断する。加工粉の滞留を判断したとき、適応
制御部（31）は加工電源（22）から加工間隙に供給され
る電流パルスの休止時間を長くする指令、加工電極
（１）の定時引上げ量を増大させる指令又は加工電極
（１）の定時引上げ頻度を高くする指令等を、加工電源
（22）又は電極位置制御装置部（21）に出力して、加工
粉の発生を抑えていた。

なお、放電加工機の適応制御装置の制御によっても、
加工間隙に多くの加工粉が滞留するときは、例えば揺動
加工の揺動形状を三次元形状にしたり、揺動周回速度を
増加し、撹拌作用をもたらすよう、加工方法を変更して
いた。

［発明が解決しようとする課題］ところで、上記構成の従来の放電加工機の適応制御装
置は、単に加工電極Ｐの上昇量が一定の閾値を越えたと
きに、定時引上げ量等を変更しているので、極端な制御
になったり、外乱に対して著しく影響を受け易い制御系
になってしまうという問題点があった。

又、放電が発生する時間の検出、短絡電流の検出を加
味して、定時引上げ量の変更を決定するようにしても、
制御量は論理和又は論理積等、ブール代数的に扱うの
で、検出に対して制御のしすぎ等の危険性を伴なうとい
う問題点があった。

さらに、揺動加工の揺動形状及び周回速度等は自動的
に変更できないという問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、制御量の干渉が生じることなく、極端な制御をする
ことのない放電加工機の適応制御装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る放電加工機の適応制御装置は、放電加工
に伴う加工粉の発生度合いをそれぞれ算出するための加
工状態をそれぞれ検出する複数の検出手段と、加工条件
及び複数の検出手段が検出した加工状態を記憶する第１
の記憶部と、種々の加工状態に応じた加工粉の発生度合
いをそれぞれ算出するのに必要な複数の処理を記憶して
いる第２の記憶部と、第１の記憶部に記憶された加工条
件及び加工状態と第２の記憶部に記憶された処理に基づ
いて各加工状態に応じた加工粉の発生度合いをそれぞれ
算出すると共に各加工状態に応じて算出した加工粉の発
生度合いを合成し、該合成した加工粉の発生度合いに対
応する加工条件を算出する論理演算部とを備えたもので
ある。

［作用］上記構成の放電加工機の適応制御装置は、複数の検出
手段が放電加工に伴う加工粉の発生度合いをそれぞれ算
出するための加工状態をそれぞれ検出すると、その加工
状態は第１の記憶部に記憶され、論理演算部が第１の記
憶部に記憶された加工条件及び加工状態と第２の記憶部
に記憶された種々の加工状態に応じた加工粉の発生度合
いをそれぞれ算出するのに必要な複数の処理に基づいて
各加工状態に応じた加工粉の発生度合いをそれぞれ算出
すると共に各加工状態に応じて算出した加工粉の発生度
合いを合成し、該合成した加工粉の発生度合いに対応す
る加工条件を算出する。

［実施例］以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る放電加工機の適応制
御装置の構成図である。なお、第１図において第５図と
同様の機能を果たす部分については同一の符号を付し、
その説明は省略する。又、第１図において、（31a）は
適応制御装置、（32）は加工状態及び加工条件を記憶し
ている第１の記憶部、（33）は加工粉の発生度合を算出
するとともに、各加工状態に基づいて算出した加工粉の
加工度合いを合成する処理を記憶している第２の記憶
部、（34）は論理演算部である。

第２の記憶部（33）は種々の加工状態に基づいて、各
加工状態に対応する加工粉の発生度合いをそれぞれ算出
するのに必要な複数の処理を記憶している。

処理の１は第２図（ａ）に示すように従来と同じ電極
位置Ｐの上昇量から加工粉の発生度合を算出するもので
ある。ただし、従来は単に電極位置Ｐの上昇量と予め設
定された閾値との大小関係により、多くの加工粉が発生
したか否かを判断していた。これに対して、本実施例で
は電極位置Ｐの上昇量により、加工粉の発生度合を極め
て少ないときから極めて多いときまで、いくつかの段階
に分けて判断している。

又、処理の２は第２図（ｂ）に示すように加工電極
（１）と被加工物（２）との間にパルス電圧を印加して
から、放電が開始されるまでの時間、いわゆる無負荷時
間の分布密度変化率から加工粉の発生度合を算出するも
のである。なお、無負荷時間の分布密度変化率ρは、により算出する。ただし、D_Iは適正値以下である無負荷
時間の度数、D_IIは適正値である無負荷時間の度数、ｎ
及びｎ−１は今回及び前回の無負荷時間の測定である。

さらに、処理の３は第２図（ｃ）に示すように加工電
極（１）と被加工物（２）とに流れる短絡電流の発生度
合いから加工粉の発生度合を算出するものである。

論理演算部（34）は第１の記憶部（32）に記憶されて
いる加工状態及び加工条件、並びに第２の記憶部（33）
に記憶されている処理の１〜３に基づいて、加工粉の発
生度合を算出する。

次に、第１図に示した放電加工機の適応制御装置の動
作について、第３図及び第４図を参照して説明する。な
お、第３図は主として論理演算部（34）の動作を示すフ
ローチャート、第４図は電極位置制御部（21）及び加工
電源（22）の動作を示すフローチャートである。

（１）ステップS1 検出値処理部（23）は速度・位置検出器（７）の検出
出力に基づいて、電極位置Ｐを算出して、第１の記憶部
（32）に記憶させる。

また、検出値処理部（23）は一定の区間の無負荷時間
を計時して、分布密度変化率ρを算出し、第１の記憶部
（32）に記憶させる。

さらに、検出値処理部（23）は連続した一定区間内に
所定の閾値を越えた短絡電流の発生回数を計数して、短
絡電流の発生度合を算出し、第１の記憶部（32）に記憶
させる。

（２）ステップS2〜S7 論理演算部（34）は処理実行回数『ｉ』に１を設定し
て（ステップS2）、第２の記憶部（33）から処理のｉを
読み込むとともに（ステップS3）、第１の記憶部（32）
から処理のｉの実行に必要な加工状態量（パラメータ）
を読み込み（ステップS4）、処理のｉに対する加工粉の
発生度合Z_iを算出する（ステップS5）。

論理演算部（34）は処理実行回数『ｉ』に１を加えて
（ステップS6）、処理の総数３を越えるまで（ステップ
S7）、ステップS2〜S5を繰り返して実行する。

従って、論理演算部（34）は処理実行回数『ｉ』が１
のときは、電極位置Ｐの上昇量から加工粉の発生度合Z₁
を算出し、処理実行回数『ｉ』が２のときは、無負荷時
間の分布密度変化率から加工粉の発生度合Z₂を算出し、
処理実行回数『ｉ』が３のときは、短絡電流の発生度合
から加工粉の発生度合Z₃を算出する。

（３）ステップS8 論理演算部（34）は処理の１〜３の実行により算出し
た３つの加工粉の発生度合Z_i（ｉ＝１、２、３）を合成
して、加工粉の発生度合Z_tを決定する。加工粉の発生度
合Z_tは、例えば各加工粉の発生度合の平均をとることに
より決定する。

ただし、Ｎは処理の数である。

演算制御部（34）は加工粉の発生度合Z_tに応じて、定
時引上げ量、定時引上げ頻度、休止時間、揺動形状又は
周回速度を制御する。加工粉の発生度合Z_tに応じた制御
は第２の記憶部（33）に記憶されているプログラムを実
行することにより行なう。

（１）ステップS11〜S12 演算処理部（34）は加工粉の発生度合Z_tが１のときは
（ステップS11）、３次元揺動形状に変更し、さらに加
工電極（１）の周回速度の制御単位を『１』だけ増加す
る（ステップS12）。

（２）ステップS13〜S14 演算処理部（34）は加工粉の発生度合Z_tが0.5より大
きく、かつ１より小さいときは（ステップS13）、休止
時間の制御単位を『１』だけ増加する（ステップS1
4）。

（３）ステップS15〜S16 演算処理部（34）は加工粉の発生度合Z_tが0.1より大
きく、かつ0.5以下のときは（ステップS15）、定時引上
げ量の制御単位を『１』だけ増加する（ステップS1
6）。

（４）ステップS17〜S18 演算処理部（34）は加工粉の発生度合Z_tが0.1以下の
ときは（ステップS17）、定時引上げ頻度の制御単位を
『１』だけ増加する（ステップS18）。

増加した周回速度、増加した休止時間、増加した定時
引上げ量又は増加した定時引上げ頻度に従って、電極位
置制御部（21）又は加工電源（22）は動作し、加工粉の
発生を減少させる。

以上のように、複数のパラメータによりそれぞれ算出
した加工粉の発生度合を合成して、加工粉の発生度合Z_t
を判定し、判定結果に基づいて定時引上げ量、定時引上
げ頻度、休止時間、揺動形状又は周回速度等の制御量を
操作するので、作業者の行なう判定に酷似した総合的な
判断を行なうことができ、各制御量が干渉することな
く、さらに極端な制御をせず、高度な適応制御を実現で
きる。即ち、モデル化が複雑で実質的に困難な制御を可
能としている。

なお、本実施例では電極位置Ｐの上昇量、無負荷時間
の分布密度変化率ρ及び短絡電流の発生度合いの３つの
パラメータに基づく加工粉の発生度合を算出している
が、加工電極（１）の振動幅、サーボ信号のトレンド等
に基づいて加工粉の発生度合を検出してもよい。

又、本実施例では合成した加工粉の発生度合に基づい
て、定時引上げ量、定時引上頻度、休止時間、揺動形状
又は周回速度を変化させているが、電流ピーク値、パル
ス幅、加工液圧、加工液量等を制御して、加工粉の発生
を減少させてもよい。

さらに、本実施例では各加工粉の発生度合の平均をと
って、加工粉発生度合いZ_tとしていたが、他に重み付け
平均、最大値、最小値等の各種方法により、各加工粉の
発生度合を合成してもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、複数の検出手段
が放電加工に伴う加工粉の発生度合いをそれぞれ算出す
るための加工状態をそれぞれ検出すると、その加工状態
は第１の記憶部に記憶され、論理演算部が第１の記憶部
に記憶された加工条件及び加工状態と第２の記憶部に記
憶された種々の加工状態に応じた加工粉の発生度合いを
それぞれ算出するのに必要な複数の処理に基づいて各加
工状態に応じた加工粉の発生度合いをそれぞれ算出する
と共に各加工状態に応じて算出した加工粉の発生度合い
を合成し、該合成した加工粉の発生度合いに対応する加
工条件を算出して、放電加工を制御するようにしたの
で、極端な制御をすることなく、加工粉発生の種々の要
因を考慮した放電加工機の適応制御が実現できる放電加
工機の適応制御装置が得られるという効果を有する。

また、第１の記憶部が加工粉の発生度合いを算出する
ための複数の加工状態を記憶し、第２の記憶部がこれら
の加工状態に基づく加工粉の発生度合いを算出する処理
を独立して記憶することにより、加工条件の追加及び加
工粉の発生度合いを算出する処理の変更が容易になると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る放電加工機の適応制御
装置の構成図、第２図は加工粉の発生度合を算出する処
理の１〜３の説明図、第３図は加工粉の発生度合を算出
するフローチャート、第４図は加工粉の発生度合から各
制御量を変更するフローチャート、第５図は従来の放電
加工機の適応制御装置の構成図、第６図は加工電極の動
作を説明する説明図である。各図中、１は加工電極、２は被加工物、３は加工槽、４
は加工液、５はＺ軸、６、11、12は駆動モータ、７、1
3、14は位置検出器、８はＸ軸、９はＹ軸、10はXYクロ
ステーブル、21は電極位置制御部、22は加工電源、23は
検出値処理部、31aは適応制御装置、32は第１の記憶
部、33は第２の記憶部、34は論理演算部である。なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示すもので
ある。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加工中に加工条件を変化させることができ
る加工機において、放電加工に伴う加工粉の発生度合いをそれぞれ算出する
ための加工状態をそれぞれ検出する複数の検出手段と、加工条件及び複数の検出手段が検出した加工状態を記憶
する第１の記憶部と、種々の加工状態に応じた加工粉の発生度合いをそれぞれ
算出するのに必要な複数の処理を記憶している第２の記
憶部と、第１の記憶部に記憶された加工条件及び加工状態と第２
の記憶部に記憶された処理に基づいて各加工状態に応じ
た加工粉の発生度合いをそれぞれ算出すると共に各加工
状態に応じて算出した加工粉の発生度合いを合成し、該
合成した加工粉の発生度合いに対応する加工条件を算出
する論理演算部と、を備えたことを特徴とする放電加工機の適応制御装置。