JP2745675B2 - 放電加工機 - Google Patents

放電加工機

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JP2745675B2
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放電電極と工作物との加工間隙に放電を発
生させ、前記工作物を加工するための放電加工機に関す
る。
〔従来の技術〕
ワイヤカット放電加工機は、黄銅製等の細いワイヤを
巻き取りながら、これを電極として所望の輪郭形状の送
りを数値制御により行い、所定の加工間隙を隔てた工作
物に対し糸鋸式に前記輪郭をくり抜いて加工する放電加
工機である。
このワイヤカット放電加工機では、工作物の板厚変化
や加工形状の変化や外乱等の原因によって変化する加工
状態を安定させ、加工間隙を一定に保つため、加工状態
を検出して放電加工中の送り速度を制御することが行わ
れている。
従来、かかる送り速度の制御装置においては、加工条
件に応じて予め基準送り速度を前記装置に入力し、その
値に基づいて制御を行っていた。また、事前に試し加工
を行い、そのときの平均速度をデータとして記憶してお
き、このデータに基づいて制御を行っていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、従来の送り速度制御装置で加工条件に応じ
て基準送り速度のデータを入力するには、例えば人手に
よるか或いは自動的に読み込ませていた。そのため加工
条件が変化する都度それに応じた基準送り速度のデータ
に設定し直さなければならないため、数多くのデータを
準備する必要があった。また、事前の試し加工でデータ
を求めるため、試し加工の手間を要する等の問題点があ
った。
本発明は前記問題点を解決するためになされたもので
あり、加工条件が変化・変動する場合において、その都
度送り速度の基準となる基準送り速度の「再入力」、
「再読み込み」、又は「そのデータを試し加工で決定す
る」という煩雑な操作なしに、安定した送り速度の制御
を行うことのできる放電加工機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〕
この目的を達成するため、本発明の放電加工機は、放
電電極と工作物とを当該工作物を加工する方向に相対的
に所定の送り速度で移動させると共に、これら放電電極
と工作物との間隙に電圧を印加して放電させ、その放電
エネルギにより工作物を加工する放電加工機において、
前記電圧の印加開始を検出する第1の検出手段と、前記
間隙における放電の開始を検出する第2の検出手段と、
前記第1の検出手段と第2の検出手段との検出結果に基
づいて電圧の印加開始から放電の開始までの無負荷時間
を測定する測定手段と、この測定手段で測定した測定値
を予め定めたサンプリング周期毎に合計する無負荷時間
合計手段と、この無負荷時間合計手段で合計した合計値
に対し予め基準値を設定しておき、前記合計値とこの基
準値との差に基づき、前記送り速度の増減を演算する送
り速度増減分演算手段と、放電電極と工作物とを当該工
作物を加工する方向に相対的に移動するための指令送り
速度の過去の実績値に応じて基準となる送り速度を算出
する基準送り速度演算手段と、前記送り速度増減分演算
手段で演算された送り速度の増減分と、前記基準送り速
度演算手段で演算された基準送り速度とに基づき新たな
指令送り速度を演算する指令送り速度演算手段とを具備
したことを特徴とする。
〔作用〕
無負荷時間合計手段で合計されたサンプリング周期毎
のサンプル値と、予め設定された基準値との「差」が算
出される。この「差」を所定の式に代入し、「送り速度
増減分」を計算する。
一方、指令送り速度の過去の実績値に応じて「基準送
り速度」を算出し、この「基準送り速度」と前記「送り
速度増減分」とに基づき「新たな指令送り速度」を演算
する。
従って、「過去の実績ある送り速度」を根拠として
「新たな指令送り速度」が決定されるので、安定した送
り制御を実現できる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明
する。第1図は本発明の構成図であり、第2図は本発明
の実施例のブロック図である。
第1図および第2図に示すように、工作物1は送りモ
ータ11,12によって水平面内で移動可能になっている。
ワイヤ電極2はワイヤガイド13,14によってほぼ垂直に
張設され、工作物1と加工間隙Gを介して対向する。工
作物1には加工電源15の正極が直接接続され、更に接地
されている。ワイヤ電極2には加工電源15の負極がスイ
ッチング素子(トランジスタ)16を介し、給電子17を経
由して接続されている。スイッチング素子16と給電子17
とを結ぶ電線18には、放電用電圧の印加開始および放電
の開始を検出する放電検出回路(第1,第2の検出手段)
20が接続され、その出力信号は制御装置21の無負荷時間
計数回路(測定手段,無負荷時間合計手段)22に入力さ
れる。制御装置21は、CPU(送り速度増減分演算手段,
基準送り速度演算手段,指令送り速度演算手段)23,メ
モリ24,キーボード25等を備えている。前記送りモータ1
1,12はモータ駆動回路26を介して、またスイッチング素
子16は図示しない駆動回路を介してそれぞれCPU23によ
り制御される。
第3図は、前記放電検出回路20および無負荷時間計数
回路22の詳細構成を示す回路図である。放電検出回路20
は、ワイヤ電極2の電圧2aを受けるバッファアンプ31
と、その出力電圧を所定のしきい値電圧Vtと比較する比
較器32とからなっている。無負荷時間計数回路22は、前
記比較器32からの出力信号32aとクロック回路33からの
クロック信号とが入力されるアンド回路34と、その出力
信号34aが入力され計数されるカウンタ35とを備え、カ
ウンタ35の出力信号35aはCPU23に入力され、ここで読み
取られる。ここに、無負荷時間とは、電圧2aが印加され
てから現実に放電を開始するまでの時間である。
第4図は前記各回路20,22の動作を説明する波形図で
ある。ワイヤ電極2の電圧、即ち加工間隙Gの電圧2aと
しては、スイッチング素子16がONされると加工電源15の
正電圧が現れ、このスイッチング素子16がOFFされ放電
が終了すると共に零に戻る波形を繰り返す。放電検出回
路20では、所定のしきい値電圧Vtにより電圧が印加され
た放電開始前の状態を弁別し、比較器32の出力信号32a
はパルス状の信号となる。このパルス状の信号32aのパ
ルス幅は、加工間隙Gに電圧が印加されてから放電が開
始するまでの無負荷時間t1,t2,t3等に該当し、この信
号32aの立ち下がりにより放電の開始が検出できる。無
負荷時間計数回路22では、比較器32からのパルス信号32
aが出力されている間だけアンド回路34が開かれてい
る。この開かれている間にクロック回路33から約1MHzの
クロック信号がカウンタ35に入力され、そのクロック数
が計数される。このため、アンド回路34の出力信号34a
およびカウンタ35のカウント値35aは、図示のように時
間の経過と共に累積される。この累積するカウント値35
aをCPU23により所定のサンプリング周期毎に読み取り、
前回のカウント値との差を算出することにより、所定サ
ンプリング周期毎の合計が計数される。
次に、第5図に第1の実施例のフローチャートを示
す。この第1の実施例は、次に述べる内部外部入力情報
や数式等を使用することを前提とする。即ち、「内部入
力情報」として一定時間(通常50msec)における無負荷
時間の計数値を合計した値[サンプル値;最大カウント
回数(50000回)]を用いる。そして、一定時間内(50m
sec)における極間電圧(Vg)は、次式により算出・決
定される。
Vg=Vp×(サンプル値/5000) ここに、「Vp」は、無負荷時間における極間電圧であ
り、「50000」は、50msecの間の1MHzのクロックのカウ
ント値である。
また、第1の実施例における「外部入力情報」として
は送り制御の基準値としての「目標電圧」、および制御
の発振防止のための「ギャップコントロールゲイン(ゲ
イン;GAIN」を入力する。
第1の実施例は、以上の「内部入力情報」と「外部入
力情報」を入力することにより、送り速度を演算・指令
し、極間電圧が目標電圧と一致するように制御するもの
である。また、「出力信号」としては、電極送りに相当
するテーブル送りの速度指令を出力し、その指令周期は
50msec毎とする。
次に、第5図に示す第1の実施例のフローチャートを
説明する。先ず前記所定サンプリング毎に目標電圧
(Vo)と演算された極間電圧(Vg)との差ΔN(dv)を
演算する(ステップS1)。この演算された値ΔNに応じ
て送り速度増減分(Fud)を演算する(ステップS2)。
ここに送り速度増減分(Fud)は、前記差ΔN(dv)と
ゲイン(GAIN)を用いて次式により前記サンプリング周
期毎に比例演算される。
Fud=k×dv×GAIN ここで、kは速度変換係数等の比例係数である。前記
ステップS2の後、1秒間に渡って送り速度を保持する基
準送り速度として、現在の値を含む過去10回の指令送り
速度の実績値の平均値を演算し(ステップS3)、この基
準送り速度と前記演算された送り速度増減分(Fud)と
を加算することにより、新たな指令送り速度を演算する
(ステップS4)。そして、指令送り速度演算が終了し、
オペレータにより速度制御を行う旨の指令がなされてい
る場合には(ステップS5)、演算された指令送り速度を
駆動系に指令した後、50msec経過したか否かを判断し、
その経過後再び前述の各ステップを繰り返す。
なお、第1の実施例では、基準送り速度として前記過
去10回の指令送り速度の平均値を演算し、その値を1秒
間保持し続けるようにしたが、過去の指令送り速度の変
化の態様に応じて重みを持たせたり、フィルタをかける
ことにより、データとして採用したり、或いは無視する
等の処理をして基準送り速度とすることも可能である。
また、その値を長時間(1秒以上)保持し続けることに
より、より加工に適した制御を行うことが可能である。
次に、第2の実施例を第6図に示すフローチャートに
基づいて説明する。
先ず前記所定サンプリング毎に目標電圧(Vo)と演算
された極間電圧(Vg)との差ΔN1(dvl)算する(ステ
ップS11)。
この「今回」演算された値ΔN1と、「前回」のサンプ
リングにより演算されたΔN0の値を比較し(ステップS1
2)、その値が「同符号」の場合は、送り速度増減分を
演算し(ステップS13)、「異符号」の場合は送り速度
増減分の値を0とする。(ステップS14)。即ち、「異
符号」の場合は、「前回」と「今回」の間に「目標電
圧」を横切ったことを意味し、「目標電圧」の近辺で放
電加工されているので送り速度はそのままにしておけば
よい。逆に「同符号」の場合は未だ「目標電圧」に到達
していないので更に送り速度の増減分演算をする必要が
ある。
次いで、1秒間その値を保持する基準送り速度として
現在の値を含む過去10回の指令送り速度の実績値の平均
値を演算し(ステップS15)、前記演算された送り速度
増減分とこの平均値とを加算することにより、新たな指
令送り速度を演算する(ステップS16)。そして、指令
送り速度演算が終了し、オペレータにより速度制御を行
う旨の指令がなされている場合には(ステップS17)、
演算された指令送り速度を駆動系に指令した後、50msec
経過したか否かを判断し、その経過後再び前述の各ステ
ップを繰り返す。
なお、この第2の実施例では、前記差(ΔN1−ΔN0)
の符号が「前回」の符号と同じ場合(即ち、同符号の場
合)に送り速度の増減分を演算したが、「前前回」、更
には「過去の変化」に応じて(即ち、多数の実績値を基
礎として)処理を行うことにより、より安定した制御を
行うことも可能である。
また、前述の放電検出回路20(第3図参照)としては
「電圧」を検出するタイプではなく、「電流」を検出す
るようにしてもよい。第7図は「電流検出型」の放電検
出回路20Aを示す回路図である。給電子17に至る電線18
には電流変成器(CT)40が取り付けられ、その出力がフ
ォトカプラ41により絶縁されて論理回路42に入力される
ようになっている。この論理回路42では放電許可信号が
入力されてから、電流変成器40で電流が検出されてフォ
トカプラ41の出力が入力するまで、出力信号42aを出力
する。この論理回路42の出力信号42aは、前記比較器32
の出力信号32aに相当し、加工間隙Gに電圧が印加され
てから放電が開始するまでの間、ハイレベルとなるパル
ス状の信号となる。そのパルス幅は、無負荷時間に該当
する。無負荷時間計数回路22でその出力信号にパルス幅
を計数することは前述の通りである。
なお、前述の「ギャップコントロールゲイン」を詳述
する。これは所定サンプリング毎に演算された目標電圧
(Vo)と極間電圧(Vg)との差ΔN(dv)に対して演算
される速度の増減分(Fud)の値を調整するものであ
る。「ゲイン」が大きいと速度の増減分が大きくなり、
素早く目標電圧(Vo)に近づこうとするが発振状態が起
りやすくなる。「ゲイン」が小さいと目標電圧(Vo)に
近づく速度が遅くなるという性質を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の放電加工機の構成を示すブロック図、 第2図は本発明の放電加工機の一実施例を示すブロック
図、 第3図は前記実施例の要部回路を示す電気回路図、 第4図は前記電気回路図の動作を示す波形図、 第5図は第1の実施例の処理を示すフローチャート、 第6図は第2の実施例の処理を示すフローチャート、 第7図は電流検出型の放電検出回路を示す電気回路図で
ある。 1…工作物、2…ワイヤ電極、20…放電検出回路(第1,
第2の検出手段)、22…無負荷時間計数回路(測定手
段,無負荷時間合計手段)、23…CPU(送り速度増減分
演算手段,基準送り速度演算手段,指令送り速度演算手
段)、G…加工間隙。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放電電極と工作物とを当該工作物を加工す
    る方向に相対的に所定の送り速度で移動させると共に、
    これら放電電極と工作物との間隙に電圧を印加して放電
    させ、その放電エネルギにより工作物を加工する放電加
    工機において、 前記電圧の印加開始を検出する第1の検出手段と、 前記間隙における放電の開始を検出する第2の検出手段
    と、 前記第1の検出手段と第2の検出手段との検出結果に基
    づいて電圧の印加開始から放電の開始までの無負荷時間
    を測定する測定手段と、 この測定手段で測定した測定値を予め定めたサンプリン
    グ周期毎に合計する無負荷時間合計手段と、 この無負荷時間合計手段で合計した合計値に対し予め基
    準値を設定しておき、前記合計値とこの基準値との差に
    基づき、前記送り速度の増減を演算する送り速度増減分
    演算手段と、 放電電極と工作物とを当該工作物を加工する方向に相対
    的に移動するための指令送り速度の過去の実績値に応じ
    て基準となる送り速度を算出する基準送り速度演算手段
    と、 前記送り速度増減分演算手段で演算された送り速度の増
    減分と、前記基準送り速度演算手段で演算された基準送
    り速度とに基づき新たな指令送り速度を演算する指令送
    り速度演算手段 とを具備したことを特徴とする放電加工機。
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