JP2662231B2 - 放電加工機用後退制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動的に又は手動により与えられた後退指
令によって電極を後退させる放電加工機用後退制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

放電加工中に、例えば極間短絡が生じた際、それ自体
を止めるため、及びその原因となる加工粉を除去するた
めなどの必要から、電極を後退させる後退制御装置が従
来から用いられている。

ところで、従来のこの種の装置は、後退指令を受ける
と、電極の加工経路の実行プログラムをそっくりそのま
ま逆戻り実行していくというものであった。すなわち、
第５図において、図示電極１を用いて、被加工物２に図
示形状の加工を行う場合に、電極１の加工経路プログラ
ムが、第６図中a1点→a2点→a3点→a4点のようになって
いるとする。そして、a4点直前のa5点で後退指令を受け
たとすると、従来装置では、a5点→a3点→a2点→a1点の
経路で電極１が後退していくもので、距離的にも時間的
にも長くかかった。また、第７図において、図示電極１
を用いて、被加工物２に図示形状の加工を行う場合に、
電極１の加工経路プログラムが、例えば面粗さを小さく
加工する必要から、第８図中のb1点→b2点→b3点→b4点
→……→ｂn点のように、b2点からｂn点まで同一方向の
微少線分が多数続くものとする。そして、ｂn点で後退
指令を受けたとすると、従来装置では、ｂn点→ｂ（ｎ
−１）点→……b4点→b3点→b2点→b1点の経路で電極１
が後退していくもので、特に、ｂn点からb2点までの間
について、時間的に長くかかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように従来装置では、後退指令を受けると、電
極１は、加工経路プログラムをそっくりそのまま逆戻り
実行していくため、距離的，時間的に長くかかり、電極
後退効率（加工中にあっては加工効率）が低下するとい
う問題点があった。なお従来、電極の後退すべき目標点
を加工の進度に応じ、逐次割出し、短絡信号の発生によ
り電極を該目標点に向けて後退させるようにしたものも
ある（特開昭62−193723号公報参照）。これによれば、
後退効率の低下は避け得るが、電極後退時に電極が被加
工物（ワーク）に衝突する虞があり、それを避けるため
にはプログラム、パラメータなどに何らかの手を加える
必要があるという問題点があった。

本発明の目的は、後退効率を低下させることなく電極
を後退させることができると共に、電極後退時に電極が
被加工物に衝突することをプログラム，パラメータなど
に何ら手を加えることなく回避することができる放電加
工機用後退制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、従来装置では加工経路が複雑であった
り、連続微少線分加工の場合にも、その加工プログラム
をそっくりそのまま逆戻り後退することに、電極後退効
率低下の原因があることに着目し、本発明では最短後退
手段を設けることにより達成するものである。

〔作 用〕

上記最短後退手段は、電極の加工経路プログラムを、
あらかじめ、又は実行時に読み込み、距離及び時間のう
ちの少なくとも一方について最短の、加工経路に沿った
電極後退順路を決定し、後退指令を受けたとき、それに
従って電極を後退させるもので、これにより電極後退効
率が向上する。また、電極後退時に電極が被加工物に衝
突することをプログラム，パラメータなどに何ら手を加
えることなく回避できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第
１図は本発明による放電加工機用後退制御装置の一実施
例を示すブロック図で、図中１は電極、２は被加工物で
ある。３〜５は各々送りモータで、このうち３はＸ軸
用、４はＹ軸用、５はＺ軸用である。６はNC入力指令
で、この指令６は指令解析部７で解析され、電極移動指
令を含むときは、それを最短後退順路制御部８に送る。
この最短後退順路制御部８は、後退順路記憶部９とで最
短後退手段の主構成をなすもので、前記移動指令を解析
し、距離及び時間のうちの少なくとも一方について最短
の電極後退順路を決定して、前記記憶部９にセットす
る。極間状態検出部10は例えば極間電圧検出器からなる
もので、極間状態を検出し、その状態に応じて（ここで
は極間短絡などの極間異常状態のとき）電極後退指令17
を前進・後退制御部11に与える。この前進・後退制御部
11は、検出された極間状態が正常であるとき（後退指令
17がないとき）には、前記最短後退順路制御部８から出
力される最新移動指令12により、また異常加工、例えば
短絡状態であるとき（後退指令17を受けたとき）には、
前記記憶部９からの後退順路指令13により、各々補間制
御部14に前進，後退信号15,16を与える。補間制御部14
は、与えられた信号15,16に基づいて各送りモータ３〜
５を駆動する。

次に、第２図〜第４図を併用して、後退指令17を受け
たときの最短の電極後退順路決定例について述べる。ま
ず第２図は、a1点においてＺ軸下降後、a2点においてＸ
軸一方向に移動し、a3点においてＸ軸＋方向への移動が
あり、そこでの加工中において後退指令17を受けた場合
を示す。この場合は、実行加工点がa2点より右方に達し
ていればＸ軸−方向端（a3点）まで戻る必要がなく、実
線矢印イに示すような順路で後退するのが、距離的にも
時間的にも最短である。また第３図は、b1点でＺ軸下降
後、b2点からXYZ3軸にて左斜め下方のｂn点まで、同一
方向の微少線分b2〜b3,b3〜b4……ｂ（ｎ−１）〜ｂnが
多数続き、ｂn点加工中に後退指令17を受けた場合を示
す。この場合は、個々の微少線分は考慮せず、これらを
ｂn〜b2までの１本の線分にまとめ、実線矢印ロに示す
ような順路で後退するのが時間的に最短である。

第９図〜第11図を用いて、更に詳しく説明する。第９
図は本発明後退制御を行うための加工目標位置FWD
（Ｔ）及び加工後退位置BCK（Ｔ）を示すテーブル、第1
0図は第９図に示すテーブル上の各位置を格納するため
の処理の一例を示す流れ図、第11図は第９図に示すテー
ブルを用いて実際の加工前進・後退を行うための処理の
一例を示す流れ図である。

はじめに、これら第９図〜第11図を用いて、第２図の
具体的な流れを説明する。プログラム指令により、各加
工目標位置a2,a3,a4点が入力される。実行開始指令によ
り、プログラム目標位置データに基づき第９図に示すテ
ーブルを作成する。

まず、実行開始指令により、現在の位置a1がBCK
（１）に格納される。加工目標位置FWD（１）はプログ
ラム指令に基づきa2となる。同様に、BCK（２）,FWD
（２）がセットされる。

次の線分時、線分開始位置a3をBCK（３）に格納し、
加工目標位置a4をFWD（３）に格納する。この時、このB
CK（３）とFWD（３）を結ぶ線上に、それまでに発生し
ている後退点テーブル内データBCK（＊）の点が存在す
るかどうかのチェックを行う。このチェックにより、BC
K（３）−FWD（３）の線分上にBCK（２）の点があるこ
とを発見すると、本線分BCK（３）−FWD（３）を２つの
線分に分けるために、分割点として、BCK（２）を発生
させ、FWD（３）のデータをFWD（４）に格納し、FWD
（３）には分割点BCK（２）の点を格納する（第９図中
の＊１、第10図中の処理100参照）。同時にBCK（３）,B
CK（４）はその線分のスタート点、すなわち前線分の目
標点となるため、それぞれBCK（３）にa3、BCK（４）に
a2の点が格納される。

上記の処理を各線分指令時に繰り返し、加工目標位置
FWD及び加工後退位置BCKのテーブルを作成する。

更に、実加工時は、第11図に示す流れにより処理さ
れ、現在、加工機の動作している線分情報（第９図）に
より、加工状態が前進の場合、目標位置としてFWDデー
タ、また後退の場合は、BCKデータにより補間される。
第９図の１つの線分が補間完了すると、次線分の補間が
指令されるが、この時、以前のBCK内テーブル上に、本
線分のBCKデータと同一のものがあると、以前に存在し
ていた同一データまで、全て同一の後退点にする（第９
図中の＊２参照）。

以上により、a5点にて加工している時の後退順路は、
a5→a2→a1となり、最短順路にて後退することができ
る。また、数値制御装置内でも、同一点が続くBCK
（２）〜BCK（４）では、その間の後退位置補間制御の
ための補間データ作成時間がほとんどなくなり、時間的
にも早く処理できる。

次に、第３図の連続微小線分時の処理について説明す
る。

まず、プログラム指令により、現在の位置b1がBCK
（１）に、FWD（１）にはb2が格納される。次の線分指
令も同様にBCK（２）にb2、FWD（２）にb3が格納され
る。更に、次の線分時、BCK（３）にはb3、FWD（３）に
はb4が格納されるが、次処理（第10図中の処理101）に
より、BCK（２）−FWD（２）の線分の同一方向チェック
を本線分BCK（３）−FWD（３）に対して行い、２線分が
同一方向線分時、BCK（３）のデータをBCK（２）のデー
タに変更する。

上記の処理も含め、第10図に示す処理を全ブロック終
了点まで行うことにより、後退テーブルは、b1→b2→b2
→…となり、実加工時の後退処理の補間テーブル作成処
理が省けるため、時間の削減が可能になる（第12図参
照）。

第４図は、第２図，第３図とは異なり、加工中におい
て、加工プログラムの実行点より先の部分を読み込んで
いき、最短後退順路を決定する例を示す。すなわち第４
図において、c1点からc2点へのＸ軸＋方向加工途中c3点
からの後退順路については、加工プログラムの先読み込
み結果から、次線分c2〜c4が戻り、すなわち非加工線分
で、かつ次々線分c4〜c5も非加工線分（共に破線で示
す）であるとき、実線矢印ハに示す順路で後退するの
が、時間的にも距離的にも最短である。すなわち、前述
の第２図，第３図に示す例では、後退順路として実行済
みの順路をもとに最短の後退順路を発生しているが、次
に第４図を例にとり、実行前での最短順路の発生例を説
明する。ここで述べる非加工線分とは、加工品にもとも
と穴等が明いていて、実加工を必要としない部分であ
る。通常、制御装置内では、作業者の入力するプログラ
ム指令等で判断することが可能である。

第４図の場合は、c1−c2線分上にc4点があるため、前
述の交点処理により、線分はc1−c4線分、c4−c2線分に
分割することができる。更に、c4−c5線分が非加工線分
であるというプログラム指令があり、実加工がc4点を越
えれば、c4点以前にセットされた後退目標点はc5点とし
ても差し支えない（第14図中の処理200参照）。

以上により、この例のc₃点加工時での加工後退順路と
して、c3点より、c4→c5と後退することができ、最短順
路での加工後退が可能となる。

ここで、前述している線分の交点、同一方向の確認の
算出方法について第13図を用いて説明する。

線分P1,P2はベクトル手法に基づき、 Ｘ＝x1＋ａ（x2−x1） Ｙ＝y1＋ａ（y2−y1） Ｚ＝z1＋ａ（z2−z1） …（１） で表わされる。

線分P3,P4はベクトル手法に基づき、 Ｘ＝x3＋ｂ（x4−x3） Ｙ＝y3＋ｂ（y4−y3） Ｚ＝z3＋ｂ（z4−z3） …（２） で表わされる。

ここで、両線分の交点が存在するためには、それぞれ
の式の左辺が同一、すなわち、 x1＋ａ（x2−x1）＝x3＋ｂ（x4−x3） y1＋ａ（y2−y1）＝y3＋ｂ（y4−y3） z1＋ａ（z2−z1）＝z3＋ｂ（z4−z3） …（３） が成立すればよいわけである。

上式において、x1〜x4,y1〜y4,z1〜z4は既に確定され
ているデータ（プログラム指令により発生するデータ）
であるため、未知数はa,bの２つ、方程式は３つとな
り、方程式３つのうち２つを用いてa,bを求め、他の１
つの式に当たはまれば交点は存在し、当てはまらなけれ
ば交点は存在しないことになる。更に、３つの式を満足
したa,bにより、X,Y,Zの各点は容易に求めることができ
る。

次に、両線分の同一方向チェックであるが、これも上
式（１），（２）により各成分比X,Y,Zが同一であれ
ば、同一方向となるため、 となることをチェックすれば確認することができる。

上述したように、加工を進めつつ、電極１の最短後退
順路を決定することにより、後退指令17を受けたとき
（上述実施例では極間短絡検出時）、無駄な順路を経る
ことなく後退制御できることになる。また、その際の電
極後退順路は加工経路に沿っているので、電極１がその
後退時に被加工物２に衝突することはあり得ない。

なお上述実施例では、後退指令17が、極間短絡などの
異常加工時に自動的に制御部11に与えられる場合につい
て説明したが、これのみに限られることはない。例え
ば、（１）正常加工中であるが、加工粉が極間に多く滞
留し、極間短絡の恐れが出てきたときに自動的に、
（２）加工粉による極間短絡が現在発生しているか、あ
るいはその恐れがあるか、に拘わらず定期的に後退させ
るため、一定時間間隔で自動的に、（３）加工中途の所
望時、手動で、各々後退指令17が制御部11に与えられる
ようにしてもよい。上記（１）によれば極間短絡の予防
が、（２）によれば極間短絡の「十分」な予防が、
（３）によれば加工中止など何らかの理由による任意的
な電極後退が、各々可能となる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、後退指令を受けた
とき、最短の電極後退順路に従って電極を後退させるの
で、電極後退効率が高いという効果がある。また、これ
により加工粉除去効率も高くなり、加工時においては、
その加工効率が大幅に向上するという効果もある。しか
も、電極後退順路が加工経路に沿っているので、電極後
退時に電極が被加工物に衝突することを、プログラム，
パラメータなどに何ら手を加えることなく回避すること
ができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロック図、第２
図〜第４図は同上装置における最短電極後退順路決定例
の説明図、第５図〜第８図は各々従来装置の問題点を説
明するための図、第９図は本発明後退制御を行うための
加工目標位置及び加工後退位置を示すテーブル、第10図
は第９図に示すテーブル上の各位置を格納するための処
理の一例を示す流れ図、第11図は第９図に示すテーブル
を用いて実際の加工前進・後退を行うための処理の一例
を示す流れ図、第12図は第３図に例示の場合の本発明後
退制御での後退順路記憶部に格納される指令位置及び後
退位置を示すテーブル、第13図はX,Y,Z座標系における
２つの線分に交点があるか否か、及び２つの線分が同一
方向にあるか否か、を演算により判断する方法の説明
図、第14図は第４図に例示の場合の本発明後退制御での
実加工時のテーブル書替処理の一例を示す流れ図であ
る。 １……電極、２……被加工物、３〜５……送りモータ、
８……最短後退順路制御部、９……後退順路記憶部、10
……極間状態検出部、11……前進・後退制御部、14……
補間制御部、17……電極後退指令。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小沢 秀勝 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立 精工エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 清水 康有 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立 精工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−79918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−193723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19325（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後退指令により電極を後退させる放電加工
   機用後退制御装置において、距離及び時間のうちの少な
   くとも一方について最短の、加工経路に沿った電極後退
   順路を加工プログラムに基づいて決定し、後退指令を受
   けたとき、その決定された順路に従って電極を後退させ
   る最短後退手段を具備することを特徴とする放電加工機
   用後退制御装置。