JP2698718B2 - ワイヤカット放電加工機の短絡解除方法 - Google Patents

ワイヤカット放電加工機の短絡解除方法

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JP2698718B2
JP2698718B2 JP3239705A JP23970591A JP2698718B2 JP 2698718 B2 JP2698718 B2 JP 2698718B2 JP 3239705 A JP3239705 A JP 3239705A JP 23970591 A JP23970591 A JP 23970591A JP 2698718 B2 JP2698718 B2 JP 2698718B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放電加工時にワイヤとワ
ークとの間に生じた短絡を解除するワイヤカット放電加
工機の短絡解除方法に関し、特にワイヤの進行方向に垂
直な方向に生じた短絡を解除するワイヤカット放電加工
機の短絡解除方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ワイヤカット放電加工機はワイヤとワー
クとの間でパルス放電を発生させ、ワークの一部を溶解
し、その溶解した部分をノズル等で吹き飛ばしていき、
これを連続動作させてワークを所望の形状に仕上げるも
のである。ところで、このワイヤカット放電加工時に、
ワイヤとワークとの間に短絡が発生すると、放電できな
くなるため加工を継続できない。
【0003】図9は放電加工時のワイヤとワークの状態
を示す図であり、(A)は正常時を、(B)は短絡時を
それぞれ示す。図9(A)に示すように、ワイヤ20は
上下のガイド7,10により固定されており、そのワイ
ヤ20とワーク6との間は放電により微小距離Δが保た
れる。また、ワイヤ20の進行方向21に対してその逆
方向に放電加工の反発力が生じるため、ワーク厚さの中
心部20Aでワイヤ20にたわみが生じる。放電加工は
この状態で行われる。これに対し、図9(B)に示すよ
うに、ワーク6とワイヤ20とが接触して一旦短絡する
と放電加工の反発力がなくなるのでたわみ分もなくな
り、ワーク6とワイヤ20の接触状態が保たれ、もはや
加工を継続できなくなる。そこで、このような短絡が検
出されると、その時点でワイヤを既に加工された加工径
路に沿って一旦後退させ、その後退時に短絡解除が検出
されると、ワイヤを再び短絡地点まで戻して加工を再開
するようにしている。この短絡解除方法は、上述したよ
うなワイヤの進行方向で発生する通常の短絡に対しては
非常に効果的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、短絡は必ずし
もワイヤの進行方向で発生するとは限らず、例えば、仕
上げ加工時には、ワイヤの進行方向に対して垂直方向で
発生する場合もある。その場合、上述した短絡解除方法
では、ワイヤとワークとの間の短絡状態は解消されな
い。
【0005】図10は仕上げ加工時のワイヤとワークの
状態を示す図である。図において、ワーク6の仕上げし
ろ6Aはワイヤ20とワーク6との間の放電によって研
削され仕上げ加工が行われる。このような仕上げ加工の
場合、通常、オフセット方向22が開放面になるため、
ワイヤ20には進行方向21に対して図に示すような斜
め方向23の反発力が生じる。このため、ワイヤ20に
は、ワイヤ20の進行方向21に対して逆方向24の反
発力だけでなく、垂直方向25の反発力も生じ、その結
果、垂直方向25にもワイヤ20のたわみが生じる。し
たがって、短絡はワイヤの進行方向21で発生するだけ
でなく、垂直方向25の逆方向でも発生する。
【0006】この進行方向の短絡は、上述した短絡解除
方法、すなわちワイヤを既に加工された加工径路に沿っ
て一旦後退させる方法で効果的に解除できるが、垂直方
向の短絡はこの方法では解除できない。短絡解除できな
い場合は、アラームでオペレータに通知するようにして
いるが、オペレータは、そのアラームによって一旦自動
運転を中止し、手動でワイヤを動かして短絡解除の作業
を行うこととなる。したがって、短絡解除に手間がかか
るとともに、荒加工から仕上げ加工までの完全な無人化
を図ることができないという問題点があった。
【0007】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ワイヤの進行方向の短絡だけでなく、進行方
向に対して垂直方向の短絡をも速やかにかつ確実に解除
することができるワイヤカット放電加工機の短絡解除方
法を提供することを目的とする。
【0008】また、本発明の他の目的は、荒加工から仕
上げ加工までの完全な無人化を図ることができるワイヤ
カット放電加工機の短絡解除方法を提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、放電加工時にワイヤとワークとの間に生
じた短絡を解除するワイヤカット放電加工機の短絡解除
方法において、短絡検出時に既に加工された加工径路に
沿ってワイヤを所定距離後退させ、さらに、加工形状及
び前記所定距離後退した時点でのワイヤ位置に基づいて
判定した後退方向及び後退距離によって前記ワイヤの後
退制御を行い、前記後退制御により前記短絡が解除され
た後、前記後退制御時の径路及び前記既に加工された加
工径路を前進して前記短絡検出の位置へ復帰し加工
再開することを特徴とするワイヤカット放電加工機の短
絡解除方法が、提供される。
【0010】
【作用】短絡検出時に、既に加工された加工径路に沿っ
てワイヤを所定距離後退させる。ワイヤが所定距離後退
した時点で、なお短絡が解除されないときは、そのとき
のワイヤ位置及び加工形状に基づいて後退方向及び後退
距離を判定し、その後退方向及び後退距離によってワイ
ヤの後退制御を行う。後退方向及び後退距離は、例え
ば、ワイヤ位置が加工形状のコーナ部分にあるか否かに
応じて決定され、その後退方向はワイヤがワークから離
れる方向となる。このため、ワイヤの進行方向の短絡だ
けでなく、ワイヤの進行方向に対して垂直方向の短絡を
も解除することができる。後退制御により短絡が解除さ
れると、ワイヤが短絡検出位置から短絡解除位置まで後
退してきた径路を逆に前進させて、ワイヤを短絡検出位
置まで復帰させ、加工を再開する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図2は本発明が適用されるワイヤカット放電加
工機の概略構成を示す図である。図において、ワイヤカ
ット放電加工機は数値制御装置(CNC)2と放電加工
機本体30とから構成される。加工指令テープ1は加工
プログラムがパンチされたテープである。数値制御装置
2はこの加工指令テープ1から加工プログラムを読み取
り、加工プログラムを解読し、サーボモータ3及び4を
駆動しXYテーブル5の移動等、加工機30全体を制御
する。
【0012】XYテーブル5はサーボモータ3及び4に
よって直交2軸方向に移動可能になっている。このXY
テーブル5の上には導電性の材料からなるワーク6が固
定される。XYテーブル5及びワーク6の上下にはワイ
ヤ20を保持する上部ワイヤガイド7及び下部ワイヤガ
イド10が設けられる。これらの上下のワイヤガイド7
及び10はワイヤ20をワーク6に対して正確に加工位
置決めするためのものである。ワイヤ20は送り出しリ
ール9から連続的に送出され、ブレーキ8及び上部ワイ
ヤガイド7を介してワーク6に達する。ワーク6を通過
したワイヤ20はXYテーブル5を通過後、下部ワイヤ
ガイド10及びワイヤ送り用ローラ11を介してワイヤ
巻き取りリール12に収納される。
【0013】加工電源14からワイヤ20への放電加工
電圧の供給は上部ワイヤガイド7とブレーキ8との間に
設けられた給電子13によって行われる。一方、加工電
源14の他端は放電制御装置15によって開閉されるス
イッチ16を介してワーク6に電気的に接続されてい
る。放電制御装置15は放電電流のオン・オフの時間幅
を制御することによって加工特性を変化させる。また、
ワイヤ20とワーク6間の短絡を電気的に検出してその
検出信号を数値制御装置2に送る。数値制御装置2はそ
の短絡検出信号に応じて短絡を解除するための指令を加
工機本体30に送り、XYテーブル5を制御して、相対
的にワイヤ20の動作を制御する。その詳細は後述す
る。
【0014】加工液処理槽17はタンク、ろ過装置及び
イオン交換器等で構成され、噴射ノズル18からワーク
の加工部分に加工液を注水する。以上のように、数値制
御装置2の制御信号に基づいて、サーボモータ3及び4
によってXYテーブル5を移動し、噴射ノズル18から
注水しながらワイヤを送行させ、ワイヤとワーク6との
間で、パルス放電を行いワークを加工する。パルス放電
を行うとワーク6の表面が気化、溶融し、ワーク6は所
望の形状に加工される。
【0015】図3は本発明のワイヤカット放電加工機の
短絡解除方法の手順を説明するための図であり、(A)
は短絡発生時、(B)は所定距離後退時、(C)は最適
後退制御時、及び(D)は短絡発生地点復帰時をそれぞ
れ示す図である。ワーク6の仕上げしろ6Aはワイヤ2
0とワーク6との間の放電によって研削され仕上げ加工
が行われるが、図3(A)に示すように、ワイヤ20の
進行方向21でワイヤ20とワーク6との間で短絡が発
生すると、その短絡検出地点6Bで放電加工が停止す
る。短絡が検出されると、図3(B)に示すように所定
距離L0 だけワイヤ20を後退させる。この後退は既に
加工された加工径路に沿って矢印26の方向で行われ
る。後退によってワイヤ20の進行方向21で発生して
いた短絡は確実に解除されるが、進行方向21に対して
垂直方向の短絡は未だ解除されていない。図3(C)に
示すように、所定距離L0 だけ後退した地点6Cにおい
ても未だ短絡が解除されない(破線で示したワイヤ20
の状態)とき、最適後退制御により矢印27の方向にワ
イヤ20を後退させる。この後退によって、ワイヤ20
とワーク6との間の短絡状態(進行方向に対して垂直方
向の短絡)が確実に解除される。ここで、最適後退制御
とは、短絡検出後、ワイヤ20が所定距離後退した時点
でなお短絡が解除されなかった場合に行われるワイヤ2
0の後退制御をいう。ワイヤ20の後退方向(上記矢印
27の方向)及び後退距離は、ワーク6の加工形状及び
その時点でのワイヤ20の位置に応じて最適に決定され
る。その詳細は後述する。短絡解除が検出されると、図
3(D)に示すように、ワイヤ20を矢印28の方向に
それまでの後退径路を前進させてワイヤ20を短絡発生
地点6Bに復帰させ放電加工を再開する。
【0016】上述した最適後退制御におけるワイヤの後
退方向及び後退距離は、短絡検出後、ワイヤ20が所定
距離L0 後退した時点でなお短絡が解除されなかった場
合、その時点でワイヤ位置が加工形状のコーナ部分にあ
るか否かに応じて決定される。以下にその決定方法につ
いて説明する。なお、以下に示す凹凸形状は加工形状に
ついての形状を表す。
【0017】図4は最適後退制御におけるワイヤの後退
方向及び後退距離の決定方法の説明図であり、ワイヤが
直線または凹コーナにある場合を示す。ここで、ワーク
6の凹コーナ部60に放電加工によって仕上げ加工が行
われる。この凹コーナ部60は加工プログラムの2つの
移動ブロックによって形成され、2つの移動ブロックに
よる2本のプログラム通路62及び63によって凹コー
ナ部60が形成される。ワイヤ20の中心点20Aが実
際に移動する通路は、このプログラム通路62,63を
オフセットして形成されたオフセット通路64,65上
である。そのオフセット量Wは、ワイヤ20の半径等を
考慮して設定され、放電加工はワイヤ20の中心点20
Aがこのオフセット通路64,65を移動することによ
って行われる。この2本のオフセット通路64,65と
平行にさらに2本の仮想通路66,67が設けられる。
すなわち、プログラム通路62,63からオフセット量
Wの所定倍数(N倍)離れた位置に2本の仮想通路6
6,67が設けられる。この2本の仮想通路66,67
の仮想交点Dからオフセット通路64,65に対して法
線68,69を引くと、その法線68,69とオフセッ
ト通路64,65との交点A,Bが求まる。この交点
A,Bと、2本のオフセット通路64,65との交点O
とを結んで形成される通路(A−O−B)を凹コーナ部
分61とする。
【0018】最適後退制御におけるワイヤ20の後退方
向及び後退距離は、短絡検出後ワイヤ20が所定距離後
退した時点で、ワイヤ20の中心点20Aがこの凹コー
ナ部分61にあるか否かに応じて決定される。すなわ
ち、ワイヤ20の中心点20Aが凹コーナ部分61以外
にあるとき、後退方向は矢印70で示すオフセット方向
に設定され、その後退距離(ワイヤ20の最大後退距
離)は、オフセット量WのN倍に設定される。また、ワ
イヤ20の中心点20Aが凹コーナ部分61にあると
き、後退方向は仮想交点Dの方向に設定され、後退距離
はその位置から仮想交点Dまでの距離となる。
【0019】図5は最適後退制御におけるワイヤの後退
方向及び後退距離の決定方法の説明図であり、ワイヤが
凸コーナにある場合を示す。図において、凸コーナ部分
61Aは、図4の凹コーナ部分61と同様に、次のよう
にして求められる。すなわち、プログラム通路62A,
63Aの交点Cからオフセット量Wのオフセット通路6
4A,65Bに対して法線68A,69Aを引き、その
法線68A,69Aとオフセット通路64A,65Aと
の交点P,Qを求める。この交点P,Qと、2本のオフ
セット通路64A,65Aの交点Rを結んで形成される
通路(P−R−Q)を凸コーナ部分61Aとする。最適
後退制御実行時にワイヤ20の中心点20Aがこの凸コ
ーナ部分61Aにあるとき、後退方向は矢印71で示す
オフセット方向に設定され、その後退距離はオフセット
量WのN倍に設定される。
【0020】以下に、加工形状に応じたワイヤの後退方
向について説明する。図6は、ワイヤが直線部分にある
ときの説明図である。位置Xでワイヤ20が短絡する
と、ワイヤ20は所定距離L0 離れた位置Yまで既に加
工された加工径路に沿って後退する。その時点で、なお
短絡が解除されないために、最適後退制御を行うが、こ
の場合はワイヤ20が直線部分に位置するために後退方
向はオフセット方向72となる。ワイヤ20がそのオフ
セット方向72に後退し位置Zで短絡解除が検出される
と、後退径路を逆に前進して短絡が発生した位置Xまで
復帰し、放電加工を継続する。なお、ワイヤ20が湾曲
部分にあるときも、直線部分にあるときと同様に最適後
退制御が行われるが、その際の後退方向はオフセット方
向すなわちその湾曲の中心方向となる。
【0021】図7は、ワイヤが凹コーナ部分にあるとき
の説明図である。位置Xでワイヤ20が短絡すると、ワ
イヤ20は所定距離L0 離れた位置Yまで鋭角状に後退
する。その時点で、なお短絡が解除されないために、最
適後退制御を行うが、この場合はワイヤ20が凹コーナ
部分に位置するために後退方向は仮想交点方向73とな
る。ワイヤ20がその仮想交点方向73に後退し位置Z
で短絡解除が検出されると、後退径路を逆に前進して短
絡が発生した位置Xまで復帰し、放電加工を継続する。
【0022】図8は、ワイヤが凸コーナ部分にあるとき
の説明図である。位置Xでワイヤ20が短絡すると、ワ
イヤ20は所定距離L0 離れた位置Yまで既に加工され
た加工径路に沿って後退する。その時点で、なお短絡が
解除されないために、最適後退制御を行うが、この場合
はワイヤ20が凸コーナ部分に位置するために後退方向
はオフセット方向74となる。ワイヤ20がそのオフセ
ット方向74に後退し位置Zで短絡解除が検出される
と、その後は、図6、図7の場合と同様に後退径路を逆
に前進して短絡が発生した位置Xまで復帰し、放電加工
を継続する。
【0023】このように、短絡検出時に、既に加工され
た加工径路に沿ってワイヤを所定距離後退させ、ワイヤ
20が所定距離L0 だけ後退した時点で、なお短絡が解
除されなかったときは、そのときのワイヤ位置及び加工
形状(直線、凹コーナ、凸コーナ)に基づいて後退方向
及び後退距離を判定し、その後退方向及び後退距離によ
ってワイヤ20の後退制御を行うように構成した。この
ため、ワイヤ20の進行方向の短絡だけでなく、ワイヤ
20の進行方向に対して垂直方向の短絡をも解除するこ
とができる。したがって、ワイヤ20の進行方向の短絡
だけでなく、進行方向に対して垂直方向の短絡をも速や
かにかつ確実に解除することができる。また、荒加工か
ら仕上げ加工までの完全な無人化を図ることができるよ
うになる。
【0024】図1は本発明のワイヤカット放電加工機の
短絡解除方法を実行するためのフローチャートを示す図
である。図において、Sに続く数値はステップ番号を示
す。 〔S1〕短絡を検出したか否かを判別する。検出したと
きはS2に、そうでないときはS10に進む。 〔S2〕ワイヤ20を所定距離L0 だけ後退させる。 〔S3〕所定距離L0 後退した時点で短絡が解除されて
いるか否かを判別する。解除されているときはS10に
進み、そうでないときはワイヤ20の進行方向に対して
垂直方向の短絡が生じていると判別してS4に進む。 〔S4〕最適後退制御がオンされているか否かを判別す
る。オンされているときはS5に、そうでないときはS
11に進む。 〔S5〕加工形状(直線、凹コーナ、凸コーナ)及びワ
イヤ位置を求める。 〔S6〕加工形状及びワイヤ位置に基づいてワイヤ20
の後退方向及び後退距離を判定する。 〔S7〕後退方向及び後退距離に基づいてワイヤ20の
最適後退制御を行う。 〔S8〕短絡解除が検出されたか否かを判別する。検出
されたときはS9に、そうでないときはS11に進む。 〔S9〕短絡状態が解除されたので最初の短絡検出位置
へワイヤ20を復帰させる。 〔S10〕放電加工を再開し、加工を継続する。 〔S11〕最適後退制御がオンでないとき、または最適
後退制御を実行しても短絡解除が検出されないとき、後
退アラームで短絡解除が検出されなかったことをオペレ
ータに通知する。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、短絡検
出時に、既に加工された加工径路に沿ってワイヤを所定
距離後退させ、ワイヤが所定距離後退した時点で、なお
短絡が解除されなかったときは、そのときのワイヤ位置
及び加工形状(直線、凹コーナ、凸コーナ)に基づいて
後退方向及び後退距離を判定し、その後退方向及び後退
距離によってワイヤの後退制御を行うように構成した。
このため、ワイヤの進行方向の短絡だけでなく、ワイヤ
の進行方向に対して垂直方向の短絡をも解除することが
できる。したがって、ワイヤの進行方向の短絡だけでな
く、進行方向に対して垂直方向の短絡をも速やかにかつ
確実に解除することができる。また、荒加工から仕上げ
加工までの完全な無人化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のワイヤカット放電加工機の短絡解除方
法を実行するためのフローチャートを示す図である。
【図2】本発明が適用されるワイヤカット放電加工機の
概略構成を示す図である。
【図3】本発明のワイヤカット放電加工機の短絡解除方
法の手順を説明するための図であり、(A)は短絡発生
時、(B)は所定距離後退時、(C)は最適後退制御
時、及び(D)は短絡発生地点復帰時をそれぞれ示す図
である。
【図4】最適後退制御におけるワイヤの後退方向及び後
退距離の決定方法の説明図であり、ワイヤが直線または
凹コーナにある場合を示す。
【図5】最適後退制御におけるワイヤの後退方向及び後
退距離の決定方法の説明図であり、ワイヤが凸コーナに
ある場合を示す。
【図6】ワイヤが直線部分にあるときの説明図である。
【図7】ワイヤが凹コーナ部分にあるときの説明図であ
る。
【図8】ワイヤが凸コーナ部分にあるときの説明図であ
る。
【図9】放電加工時のワイヤとワークの状態を示す図で
あり、(A)は正常時を、(B)は短絡時をそれぞれ示
す。
【図10】仕上げ加工時のワイヤとワークの状態を示す
図である。
【符号の説明】
2 数値制御装置 6 ワーク 6A ワークの仕上げしろ 20 ワイヤ 21 ワイヤの進行方向 25 垂直方向 30 ワイヤカット放電加工機 70,71,72,74 オフセット方向 73 仮想点方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−287315(JP,A) 特開 平3−117520(JP,A) 特開 平3−66525(JP,A)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電加工時にワイヤとワークとの間に生
    じた短絡を解除するワイヤカット放電加工機の短絡解除
    方法において、 短絡検出時に既に加工された加工径路に沿ってワイヤを
    所定距離後退させ、 さらに、加工形状及び前記所定距離後退した時点でのワ
    イヤ位置に基づいて判定した後退方向及び後退距離によ
    って前記ワイヤの後退制御を行い、 前記後退制御により前記短絡が解除された後、前記後退
    制御時の径路及び前記既に加工された加工径路を前進し
    て前記短絡検出の位置へ復帰し 加工を再開することを特徴とするワイヤカット放電加工
    機の短絡解除方法。
  2. 【請求項2】 前記後退方向及び前記後退距離は、前記
    ワイヤ位置が前記加工形状のコーナ部分にあるか否かに
    応じて決定されることを特徴とする請求項1記載のワイ
    ヤカット放電加工機の短絡解除方法。
  3. 【請求項3】 前記コーナ部分は、前記コーナ部分を構
    成する加工プログラムの2ブロックによる2本のプログ
    ラム通路をオフセットして形成される2本のオフセット
    通路の交点、及び前記2本のプログラム通路に対し前記
    ワイヤのオフセット量を所定倍数して形成される2本の
    仮想通路の仮想交点から前記2本のオフセット通路に対
    して引いた法線と前記2本のオフセット通路との各交点
    を結んで形成される部分であることを特徴とする請求項
    2記載のワイヤカット放電加工機の短絡解除方法。
  4. 【請求項4】 前記ワイヤ位置が前記コーナ部分以外に
    あるとき、前記後退方向は前記ワイヤのオフセット方向
    であり、前記後退距離は前記ワイヤのオフセット量の所
    定倍数の距離であることを特徴とする請求項2記載のワ
    イヤカット放電加工機の短絡解除方法。
  5. 【請求項5】 前記ワイヤ位置が前記コーナ部分内にあ
    りかつ前記コーナ部分が凹形状のとき、前記後退方向は
    前記ワイヤ位置から前記ワイヤのオフセット量を所定倍
    数して形成される2本の仮想通路の仮想交点に向かう方
    向であり、前記後退距離は前記ワイヤ位置から前記仮想
    交点までの距離であることを特徴とする請求項2記載の
    ワイヤカット放電加工機の短絡解除方法。
  6. 【請求項6】 前記ワイヤ位置が前記コーナ部分内にあ
    りかつ前記コーナ部分が凸形状のとき、前記後退方向は
    前記ワイヤのオフセット方向であり、前記後退距離は前
    記ワイヤのオフセット量の所定倍数の距離であることを
    特徴とする請求項2記載のワイヤカット放電加工機の短
    絡解除方法。
  7. 【請求項7】 前記後退制御は、前記後退方向に向かっ
    て最大距離が前記後退距離となるまで行われ、前記短絡
    の解除が検出された時点で終了することを特徴とする請
    求項1記載のワイヤカット放電加工機の短絡解除方法。
  8. 【請求項8】 前記後退制御は、前記ワイヤの所定距離
    後退時に前記短絡が解除されていない時に行われること
    を特徴とする請求項1記載のワイヤカット放電加工機の
    短絡解除方法。
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