JP2692386B2 - ワイヤ放電加工装置 - Google Patents

ワイヤ放電加工装置

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    • B23H7/02—Wire-cutting
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ワイヤ放電加工装置
におけるワイヤ電極の張力を高精度に制御する装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来のワイヤ放電加工装置のワイ
ヤ電極走行系を示す図で、この図において１は被加工
物、２は被加工物１を加工するワイヤ電極、３はワイヤ
電極２をスプールしているワイヤボビン、４はワイヤボ
ビン３の軸に取付けられたトルクモータ、5a，5bはワイ
ヤ電極２に張力をかけるブレーキローラ、６はブレーキ
ローラ5aに直結されたブレーキモータ、７はブレーキモ
ータ６の回転速度を検出するタコジェネレータ、８は被
加工物１の上部でワイヤ電極２を支持し、方向変換する
ための上部プーリ、９は被加工物１の下部でワイヤ電極
２を支持し、方向変換するための下部プーリ、10a，10b
はワイヤ電極２を走行させるワイヤ電極回収ローラ、11
はワイヤ電極回収ローラ10aに直結された定速モータ、1
2はワイヤ電極２の張力と走行速度の指令を出力する指
令手段（以下、ＮＣ装置と略称）、13はタコジェネレー
タ７の出力とＮＣ装置12から出力されるワイヤ電極２の
速度指令値を比較する比較手段、14はタコジェネレータ
７の出力とＮＣ装置12から出力されるワイヤ電極２の速
度指令値の特性をそろえるための増幅器、15は比較手段
13の出力により、ＮＣ装置12から出力されるワイヤ電極
２の張力指令値を補正する補正手段である。
【０００３】従来装置は上記のように構成されており、
次にその動作について説明する。ワイヤ電極２はワイヤ
ボビン３から巻き出され、一対のブレーキローラ5a，5b
にはさまれて張力がかけられる。このワイヤ電極２は被
加工物１の上部に配置された上部プーリ８で走行方向が
変換され、被加工物１の加工部に供給される。その後、
被加工物１の下部に配置された下部プーリ９により方向
が変換され、一対の回収ローラ10a，10bにより巻き取ら
れる。
【０００４】ワイヤボビン３にはトルクモータ４が取付
けられ、これによりワイヤ電極２に200g程度の張力がか
けられて、ワイヤボビン３とブレーキローラ5a，5b間で
ワイヤ電極２がたるまないようにしている。ブレーキロ
ーラ5aにはブレーキモータ６が取付けられ、ＮＣ装置12
から出力される指令値に従ってブレーキモータ６により
ワイヤ電極２に張力が付与される。回収ローラ10aに
は、定速モータ11が取付けられ、ＮＣ装置12から出力さ
れる指令値で定速モータ11に加えられる電圧が決定さ
れ、ワイヤ電極２の走行速度が決まる。
【０００５】ブレーキローラ5a，5b部のワイヤ電極２の
速度は、ブレーキモータ６に取付けられたタコジェネレ
ータ７により直流電圧として検出される。その出力とＮ
Ｃ装置12から出力されたワイヤ電極２の走行速度の指令
値とを比較手段13で比較する。ただし、タコジェネレー
タ７の出力とＮＣ装置12から出力されたワイヤ電極２の
走行速度の指令値の特性をあわせるために、増幅器14で
タコジェネレータ７の出力を増幅する。比較手段13の出
力とＮＣ装置12から出されたワイヤ電極２の張力の指令
値を補正手段15で補正する。
【０００６】このように構成することによりワイヤ電極
２の動的に変動する張力に対し安定した張力を得ること
ができる。動的に変動する張力としては、例えば加工反
力などの外乱によりワイヤ系の持っている固有振動数で
発生する張力変動である。その張力変動に対し、ワイヤ
電極回収速度がブレーキローラ5a，5b部のワイヤ電極２
の速度よりも速くなる場合には、ワイヤ電極系の張力が
高くなり、比較手段13から正の信号が出力されて、張力
が下がるように補正手段15が働く。また、ワイヤ電極回
収速度がブレーキ部のワイヤ電極２の速度よりも遅くな
る場合には、ワイヤ電極系の張力が低くなり、比較手段
13から負の信号が出力されて、張力が上がるように補正
手段15が働く。このようにしてワイヤ電極２の動的に変
動する張力が一定になるように制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤ放電加工
装置は以上のように構成されているので、ブレーキ部の
ワイヤ電極の速度とＮＣ装置の速度指令値に誤差を生じ
るとワイヤ電極の張力が変化してしまい、静的に変化す
る張力変化を取り切れないという問題がある。例えば、
ワイヤ電極に張力を加えていくと、ワイヤ電極は伸びる
ためにワイヤ電極回収部よりブレーキ部のワイヤ電極の
走行速度が遅くなる。そのため、比較手段に走行速度差
に相当する電圧差の直流分が発生し、その結果補正手段
で張力を下げるように作用してしまうのである。また、
タコジェネレータの速度に対する発生電圧特性が比例関
係にないと、タコジェネレータの発生電圧とワイヤ電極
速度の指令値の間に誤差を生じ、ワイヤ電極の張力が変
化してしまう。さらに、タコジェネレータの出力特性
を、ＮＣ装置から出されたワイヤ電極の走行速度の指令
値ときわめて精密に合わせないと比較手段に前記電圧差
の直流分が発生し、ワイヤ電極の設定張力が変化してし
まうので、増幅器の調整が難しいという問題もある。
【０００８】ワイヤ放電加工装置の場合には、ワイヤ電
極で被加工物を加工するためワイヤ電極の挙動が加工精
度に大きく影響を与え、特に、ワイヤ電極の張力はワイ
ヤ電極の挙動を決定する重要な項目である。ワイヤ電極
の真直性を高めるために通常はワイヤ電極が切断しない
程度にワイヤ電極の張力を高めに設定する。従って設定
値よりワイヤ電極の走行系の張力が低くなってしまう場
合には所望の加工精度が得られないなどの問題が発生す
る。あるいは、逆に設定張力よりワイヤ電極の走行系の
張力が高くなってしまう場合にはワイヤ電極が切断して
しまうなどの問題がある。
【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、静的にも動的にも常にワイヤ電極
の張力を一定にすることができるワイヤ放電加工装置を
得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係るワイヤ放
電加工装置は、ワイヤ電極の張力とワイヤ電極の走行速
度を指令する指令手段と、前記指令手段の指令によりワ
イヤ電極に張力を付与する張力張架手段と、前記張力張
架手段部分のワイヤ電極走行速度を検出するワイヤ電極
走行速度検出手段と、前記指令手段のワイヤ電極走行速
度と前記ワイヤ電極走行速度検出手段の出力とを比較す
る比較手段と、前記比較手段の出力を前記ワイヤ電極張
力指令にフィードバックした時に定常的に張力を変化さ
せる成分を除去する除去手段と、前記除去手段の出力に
基づき、前記指令手段からの前記張力張架手段への指令
値を補正する補正手段を備えたものである。
【００１１】
【作用】この発明に係るワイヤ放電加工装置は、静的に
も動的にも常にワイヤ電極の張力を一定にすることがで
きる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。 実施例１． 図１において図７と同一符号は同一または相当部分を示
し、16は比較手段13の出力のうち直流分を除去するフィ
ルタ手段である。
【００１３】この発明の一実施例によるワイヤ放電加工
装置は、上記のように構成されており、次にその動作に
ついて説明する。
【００１４】比較手段13の出力はフィルタ手段16を通り
その直流分が除去され、フィルタ手段16の出力によりＮ
Ｃ装置12から出力されたワイヤ電極２の張力の指令値を
補正手段15で補正する。張力の動的変動は従来装置のよ
うに制御するが、静的に発生する比較手段13の速度差信
号の誤差もフィルタ手段16により除去することができ
る。例えば、ワイヤ電極２に張力をかけるとワイヤ電極
２が伸びて、ブレーキローラ5a，5b部のワイヤ電極２の
走行速度と、回収ローラ10aを含むワイヤ電極回収部の
ワイヤ電極２の走行速度に差が生じ、比較手段13にその
差に相当する電圧差の直流分が発生するが、フィルタ手
段16により直流分が除去されるのでワイヤ電極２の設定
張力は変わらない。また、タコジェネレータの出力特性
と、ワイヤ電極２に対する走行速度の指令値に差があっ
てもワイヤ電極２の設定張力が変化することはなく、ま
た、増幅器14の調整も簡単になる。
【００１５】図２はフィルタ手段16の一実施例を示すも
ので、図において20は抵抗器、21はコンデンサー、22は
オペアンプで、これらからハイパスフィルタが構成され
ている。
【００１６】実施例２． なお上記実施例では、ワイヤ電極の速度として、ＮＣ装
置12からの指令値を用いたが、ワイヤ電極回収部の速度
を直接検出しても同様の効果を奏する。図３はその一実
施例で、図において17は定速モータ11の軸端に取付けら
れたタコジェネレータである。タコジェネレータ17によ
り回収部のワイヤ電極２の速度を検出し、その信号とタ
コジェネレータ17の出力を比較手段13において比較する
ように構成する。
【００１７】実施例３． また、上記実施例のフィルタ手段16はハイパスフィルタ
としたが、低周波領域のゲインを下げるものであればな
んでもよく、例えば、位相進み保障回路でもよく、また
バンドパスフィルタなどでもよい。
【００１８】実施例４． また上記実施例では、張力張架手段としてＤＣモータを
用いたが、ＡＣモータでもその他のブレーキ装置でもよ
い。張力張架手段のワイヤ速度検出方法として上記実施
例ではタコジェネレータを用いたが、エンコーダを用
い、エンコーダの出力を周波数／電圧変換し、速度を検
出しても同様の効果を奏する。さらに上記実施例では、
張力張架手段のワイヤ速度をモータに直結して検出した
が、検出する方法は近接した部分のワイヤ電極速度を検
出する方法であればどの様な方法でもよい。
【００１９】実施例５． 図４はこの発明の異なる実施例を説明するもので、16は
比較手段13の出力を積分してタコジェネレータ７の出力
にフィードバックする積分回路である。なお、17はタコ
ジェネレータ７の出力を積分回路16の出力を比較してそ
の差信号を出力する比較手段である。
【００２０】この実施例よる装置は上記のように構成さ
れており、次のその動作について積分回路16の作用を中
心に説明する。
【００２１】図５は上記積分回路16の作用を説明する図
で、図４のＰ点における電圧波形を示したものである。
この図５中にＡで示す時間帯は積分回路16の無い状態の
電圧波形を示し、Ｂで示す時間帯は積分回路16を挿入し
た状態の電圧波形を示している。
【００２２】又、図６はワイヤ電極への張力指令値（表
示目盛で示したもの）とワイヤ電極の張力との関係を示
したグラフで、実線が理想曲線、破線が従来装置の曲線
を示している。
【００２３】この図６から明らかなように、ワイヤ電極
の張力指令を上げて行くと、ワイヤ電極の張力が大きく
変化しているのが理解される。その現象を図４、図５を
用いて説明すると、積分回路16が無い時にワイヤ電極２
の張力指令を上げて行くと、ワイヤ電極の伸びが著しく
なり、かつ、ブレーキローラ5a，5bの部分でワイヤ電極
２とブレーキローラ5a，5bのすべりが生じ、ブレーキロ
ーラ5a，5bの回転数が低下し、比較手段13の出力信号に
直流成分が発生する。この直流成分によりワイヤ電極２
の張力変動が生じる。
【００２４】しかし、積分回路16を設け、比較手段13の
出力信号を積分回路16を介してタコジェネレータ７の出
力へフィードバックすると、図５のＢに示す様に積分回
路16の時定数分だけの時間を経た後、本来の制御すべき
比較手段13の出力、すなわち速度差信号が出力されるこ
とになり、時定数を上記速度差信号の周期より十分長く
設定しておけば本来の制御はそこなわれることはない。
すなわち、図６に示すグラフにおいて、ワイヤ電極への
張力指令を上げて行っても張力は理想曲線と一致するこ
とになる。
【００２５】実施例６． 上記実施例においては、積分回路16の出力信号をタコジ
ェネレータ７の出力へフィードバックしたが、ＮＣ装置
12の出力信号へフィードバックしてもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。
【００２６】実施例７． 又、上記実施例ではアナログ回路による積分回路で直流
成分を除去したが、ＣＰＵによるデジタルソフトウェア
処理にて実施しても同様の効果を奏する。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ワイ
ヤ放電加工装置を、ワイヤ電極の張力とワイヤ電極の走
行速度を指令する指令手段と、前記指令手段の指令によ
りワイヤ電極に張力を付与する張力張架手段と、前記張
力張架手段部分のワイヤ電極走行速度を検出するワイヤ
電極走行速度検出手段と、前記指令手段のワイヤ電極走
行速度と前記ワイヤ電極走行速度検出手段の出力とを比
較する比較手段と、前記比較手段の出力を前記ワイヤ電
極の張力指令にフィードバックした時に定常的に張力を
変化させる成分を除去する除去手段と、前記除去手段の
出力に基づき、前記指令手段からの前記張力張架手段へ
の指令値を補正する補正手段を備えるように構成したの
で、ワイヤ電極の張力を安定にすることができ、高精度
の放電加工装置が提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるワイヤ放電加工装置
を示す構成図である。
【図２】この発明の一実施例によるフィルタ装置を示す
図である。
【図３】この発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】この発明の更に異なる他の実施例を示す構成図
である。
【図５】図４に示す装置の効果を説明する電圧波形図で
ある。
【図６】ワイヤ電極への張力指令と張力の関係を理想曲
線と従来装置の曲線で比較した図である。
【図７】従来のワイヤ放電加工装置を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
２ ワイヤ電極 ６ ＤＣモータ ７ タコジェネレータ 13 比較手段 15 補正手段 16 フィルタ手段
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 彰康 名古屋市東区矢田南５丁目１番14号 三 菱電機株式会社名古屋製作所内 (56)参考文献 特開 平２−185321（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−301019（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤ電極の張力とワイヤ電極の走行速
    度を指令する指令手段と、前記指令手段の指令によりワ
    イヤ電極に張力を付与する張力張架手段と、前記張力張
    架手段部分のワイヤ電極走行速度を検出するワイヤ電極
    走行速度検出手段と、前記指令手段のワイヤ電極走行速
    度と前記ワイヤ電極走行速度検出手段の出力とを比較す
    る比較手段と、前記比較手段の出力を前記ワイヤ電極張
    力指令にフィードバックした時に定常的に張力を変化さ
    せる成分を除去する除去手段と、前記除去手段の出力に
    基づき、前記指令手段からの前記張力張架手段への指令
    値を補正する補正手段を備えたワイヤ放電加工装置。
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