JP2784612B2 - ワイヤ放電加工機の加工液供給制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ放電加工機の加
工液供給制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ワイヤ放電加工機は、ワイヤガ
イドや加工液供給ノズルを有した上下のヘッド間に規定
されたワイヤ電極送り路に沿ってワイヤ電極を走行さ
せ、他方、前記ヘッド間に配設されて二次元方向に送り
変位自在なワーク台に被加工ワークを取り付け、被加工
ワークに形成したイニシャルホール又はワーク端面を起
点としてワイヤ電極とワークとの間にギャップを介して
放電作用を付与し、被加工ワークとワイヤ電極との間の
相対変位に従って上記起点位置から所望の軌跡路に沿っ
て放電加工作用を進行させるものである。

【０００３】このとき、ワイヤ電極と被加工ワークとの
放電加工作用部に対して、数ｋｇ／ｃｍ2 に達する高い
液圧力を有した加工液を上下の加工液供給ノズルから噴
出し、冷却作用と加工屑の除去とを行いワイヤ電極の断
線と加工軌跡における目詰まりとを防止し、円滑かつ安
定に放電加工作用の進行を促進するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、放電加工
部に加工液を供給する加工液供給ノズルの先端は一定の
径を有した円形の液噴出口として形成され、被加工ワー
ク面に対して上下からほぼ密接した位置に設定され、噴
出される加工液を常に放電加工作用部に集中、供給して
いるため、現在進行中の放電加工軌跡に接近して上記加
工液供給ノズルの先端の加工液噴出口の径の領域内に既
に加工済みの加工軌跡が現れたり、或いは加工液供給ノ
ズルの先端が被加工ワークの縁からはみ出すような加工
状態、更には何らかの原因で加工液供給ノズルと被加工
ワーク表面との密接部から放電加工作用部以外に向けて
液漏れが発生する等の不都合な加工状態が出現すると、
該加工液供給ノズルから現在進行中の加工軌跡に噴出す
る加工液の液量が減少し、その結果、放電加工作用部で
は液不足に起因した不安定加工が始まり、究極的にはワ
イヤ電極の加熱、断線等が発生して放電加工作用が中断
に至る問題点がある。

【０００５】従来は、上述の不安定加工が発生すると、
放電加工電流の値に変化が発生することを検知し、その
ときには、放電加工電源からの放電電力を低減させ、加
工速度を犠牲にしてワイヤ電極の断線を極力防止する方
法が採られていたが、加工速度の減少は放電加工機の加
工能率を低減させる不都合な結果となる。

【０００６】又、一般にノズルとワークとが近接すると
きはバルブを開き、逆にノズルとワークとが離れるとき
はバルブを閉じて調節を行うのであるが、上下常に同じ
条件とは限らず、段差のあるワーク等形状によっては上
下のアンバランスが生ずるので、放電加工を能率良く行
うためには、上下の供給管路に夫々バルブを設け、視覚
と聴覚とによって作業者がバルブ調節を行わなければな
らないという不便があった。

【０００７】本発明は、従来技術の有する前記した問題
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、加工液の供給に起因した放電加工能率のレベル低下
を抑止しつつ、ワイヤ電極の断線も極力防止できるよう
にワイヤ放電加工機に対する加工液の供給を制御すると
共に、その供給と制御を上下別々に独立して行うこと
で、ワーク形状に適合した各種加工条件を設定しプログ
ラムに沿って自動化する装置を提供しようとするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、加工液タン
クから上下のノズルへ加工液を供給する供給路に吐出量
可変のポンプをそれぞれ設け、前記上下のノズルから加
工液を放電加工部に向けて噴出させるワイヤ放電加工機
の加工液供給制御装置において、前記加工液タンクから
上ノズルに至る上ノズル供給路と、下ノズルに至る下ノ
ズル供給路とを設け、前記上下の各ノズル供給路の途中
には、前記各ノズルの近傍に設けられて前記各ポンプに
より供給される加工液の圧力を検出する圧力検出手段
と、前記各圧力検出手段で検出した加工液の圧力値があ
らかじめ指令した圧力値に追従するように前記各ポンプ
の吐出量を上下独立して制御せしめるポンプ制御手段と
をそれぞれ接続して構成されるワイヤ放電加工機の加工
液供給制御装置である。

【０００９】

【作用】前述の本発明のワイヤ放電加工機の加工液供給
制御装置によれば、上下の加工液供給ノズルの前段にお
ける加工液の各供給圧が各指令供給圧に追従するように
制御されるから、加工液供給源を成す各ポンプから上下
のノズルを介してワイヤ放電加工機の放電加工作用部に
は定常的に十分な量の加工液が供給される。従って、上
下のバランスをとりつつ放電加工作用が安定化され、ワ
イヤ電極の断線発生も極力防止することができる。この
結果、放電加工能率も比較的に高レベルに維持できるの
である。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて更
に詳細に説明する。図１は本発明に係るワイヤ放電加工
機の加工液供給の制御を圧力センサを用いて実施する装
置の基本的構成を示す略図機構図、図２及び図３は被加
工物（ワーク）にワイヤ電極によって放電加工作用を遂
行する過程で発生する加工液の漏出現象を説明する平面
図、図４は、加工液供給用交流駆動型ポンプの圧力と周
波数との関係を示したグラフ図、図５は、流量センサを
用いた他の実施例の基本構成を示す略図機構図である。

【００１１】図１を先ず参照すると、ワイヤ放電加工機
は、上ヘッド１２と下ヘッド１４とを具備し、この上下
のヘッド１２、１４間をワイヤ電極供給リールからガイ
ドローラを有した走行路を経由して供給されたワイヤ電
極１６が縦方向に走行するように構成されている。上下
のヘッド１２、１４の間には二次元平面内で送り変位可
能なワーク台（図示省略）上に取り付け、固定された被
加工物（ワーク）Ｗが配置され、この被加工ワークＷに
予め形成されたイニシャルホール（小孔）又はワーク端
縁を放電加工起点としてワイヤ電極１６による放電加工
が遂行される。

【００１２】ワイヤ電極１６と被加工ワークＷは共に放
電加工電源（図示省略）に接続され、両者が微小ギャッ
プを介して対向することにより該ギャップ間に放電が起
こり、この放電のエネルギーによりワークＷに放電加工
が施されるもので、ワイヤ電極１６は放電加工作用部の
近傍で給電子を介して放電加工電源と導通し、ワークＷ
も適宜の導通回路を介して放電加工電源に接続してい
る。そして、放電加工過程に被加工ワークＷがワーク台
と共に二次元平面内で送り制御を受けることにより、所
望の軌跡に沿って放電加工が進行し、被加工ワークＷか
ら所望形状を有した製品が加工されるようになってい
る。

【００１３】上記の上下ヘッド１２、１４には加工液供
給用のノズル１２ａ、１４ａが具備され、この加工液供
給ノズル１２ａに供給される加工液は清浄液タンク１８
ａからポンプ２０により汲み上げられ、該ポンプ２０の
前後の配管路２２ａ、２２ｂを経由して供給され、加工
液ノズル１２ａから噴出流として放電加工部へ上方から
供給される。

【００１４】又、加工液供給ノズル１４ａに供給される
加工液は、清浄液タンク１８ａからポンプ２１により汲
み上げられ、該ポンプ２１の前後の配管路２３ａ、２３
ｂを経由して供給され、加工液ノズル１４ａから噴出流
として放電加工部へ下方から供給される。上下ヘッド１
２、１４の加工液供給ノズル１２ａ、１４ａの先端は円
形の加工液噴出部として形成され、中心部をワイヤ電極
１６が通過するように構成され、上記加工液供給ノズル
１２ａ、１４ａの先端は通常は、ワークＷとワイヤ電極
１６との相対変位に障害とならない範囲で可及的に被加
工ワークＷの表面に密接させた状態に設定され、ノズル
からの加工液噴出流が、加工軌跡の空隙に十分、供給さ
れると共にノズル先端とワーク表面との隙間から液漏出
を極力抑止した構成となっている。

【００１５】そして、加工液は常時、ワーク、電極間の
放電加工作用部において安定した量が供給されるよう
に、ポンプ２０及び２１による加工液供給作用を制御す
る機能が備えられており、加工液の清浄液タンク１８ａ
から該ポンプ２０及び２１により汲み上げられた加工液
が放電加工作用部へ圧力下で噴出される。

【００１６】次いで冷却や加工粉除去等の所定の加工液
作用を終了した加工液は、ワイヤ放電加工機の回収部２
４に回収され、回収配管路２５を経由して加工液タンク
１８の回収液タンク１８ｂへ戻され、ここからポンプ２
６、フィルター２８を介して清浄液タンク１８ａに送出
されて再利用される循環系が構成されている。

【００１７】更に、清浄液タンク１８ａよりオーバーフ
ローした液が回収液タンク１８ｂに少しずつ戻すように
両タンクは調整管２９により連通されている。この場合
に、従来、清浄液を汲み上げてノズルに供給するポンプ
の流量と回収タンク１８ｂから清浄液タンク１８ａに逆
流し汚染したり、清浄液が調整管２９のレベルを超えて
清浄液タンク１８ａから溢出しないように両方のポンプ
の作用を調整する程度の制御は行われていたが、まだ、
ワイヤ放電加工機の放電加工作用部における加工液の供
給を厳密に制御して放電加工作用の安定化を図る制御ま
では行われていない。

【００１８】さて、ここで、図２、図３を参照すると、
被加工ワークＷと加工液供給ノズル１２ａ又は１４ａの
先端との関係が図示されている。図２において、現在被
加工ワークＷの加工軌跡Ａに沿ってノズル中心を貫通す
るワイヤ電極１６が放電加工作用を継続しており、同加
工軌跡Ａに接近して既に加工済の加工軌跡Ｂも形成され
ていることを図示している。

【００１９】このような放電加工過程では、加工液供給
ノズル１２ａ、１４ａから圧力下で噴出される加工液
は、主に加工軌跡Ａに噴出流として供給されるが、ノズ
ル先端の径内に他の軌跡Ｂによる流路が存在するために
加工液は同軌跡Ｂ側にも流れてしまう。従って、上下ノ
ズル１２ａ、１４ａが被加工ワークＷの表面に密接して
いても、現在加工継続中の加工軌跡Ａに対する加工液の
供給は、不十分になり、例えば、冷却不十分、加工粉除
去が適正で無い等の事態により、放電加工作用は不安定
になる。このような不安定加工状態が継続すると、たち
まち、ワイヤ電極１６の断線が発生し、放電加工作用が
中断されることになる。

【００２０】又、図３に図示のごとく、加工軌跡Ｃがワ
ーク端縁に近いときには、やはり、加工液供給ノズル１
２ａ、１４ａの先端は一部がワーク端縁からはみ出して
しまい、結果的に加工液の供給が加工軌跡Ｃに集中し得
ず、上述と同様な支障を来す結果となる。よって、本発
明はかかる解決課題を解消せんとするものである。さ
て、再び図１を参照すると、本実施例では加工液供給ノ
ズル１２ａ、１４ａにおける加工液の噴出量を制御する
ために、同両ノズル１２ａ、１４ａの噴出口の上流部の
位置における液圧力を最適の指令圧力値に追従制御する
ために加工液供給ポンプ２０及び２１による吐出供給量
を制御する機構が構成されている。

【００２１】即ち、加工液の配管路２２ｂ及び２３ｂに
おける加工液圧を検出する圧力センサ３０及び３１が設
けられ、この圧力センサー３０及び３１により検出され
た加工液の圧力は電気信号に変換され、増幅器３２及び
３３を有したフィードバック制御回路３４及び３５を介
して圧力指令値入力部３６及び３７にそれぞれフィード
バッグされる。同圧力指令値入力部３６及び３７は、圧
力の指令値と検出値との差異に応じた指令信号を作成し
てポンプ駆動回路３８及び３９の制御部４０及び４１に
送出する。このとき、同制御部４０及び４１は指令信号
をポンプ駆動信号に変換し、インバータ４２及び４３に
より交流駆動信号に転換して交流駆動型の加工液供給ポ
ンプ２０及び２１のポンプ作用を制御して吐出液量を加
減調節し、以て配管路２２ｂ及び２３ｂの液圧を制御し
ているものである。

【００２２】さて、ワイヤ放電加工機において上述した
加工液供給制御を行う場合には、加工液供給ポンプ２０
及び２１と加工液の回収液をタンク１８ｂから汲み上げ
てフィルタ２８へ送出する濾過ポンプ２６との両者のポ
ンプ作用を調和させる必要がある。即ち、回収液汲み上
げポンプ２６の作用は、清浄液タンク１８ａ内の清浄加
工液の液面高さを検知して水位低下に応じて該濾過ポン
プ２６を作動させるが、清浄な加工液を供給するポンプ
２０及び２１を上述した放電加工作用部に十分に加工液
を供給すべく多量の供給を維持すると、必然的に回収液
量が増加し、回収タンク１８ｂにおいて溢れが発生し、
調整管２９を通じて汚染された回収液が清浄液に混入し
たりするおそれがある。

【００２３】従って、加工液供給ポンプ２０及び２１の
吐出作用の制御は、上述した指令圧力入力部３６及び３
７とポンプ駆動回路３８及び３９において、予め同ポン
プ２０及び２１の定格吐出容量に対して配管路２２ｂ及
び２３ｂにおける圧力とポンプ駆動周波数との特性デー
タを求めておき、回収液タンク１８ｂ側で加工液の溢出
が発生しないための最大ポンプ吐出量を超えて同ポンプ
２０及び２１から加工液の供給がなされないように制御
する必要がある。

【００２４】これを、例えば、周知のマイクロプロセッ
サを用いて制御することが可能であり、その場合の制御
方法を図４に一例として示すポンプの圧力対周波数特性
曲線に従い簡単に説明する。図４のグラフに示すポンプ
の圧力対周波数特性曲線を参照すると、縦軸は圧力値
（Ｋｇ／ｃｍ2 ）、横軸は、ポンプ駆動周波数を示して
いる。同グラフには、ポンプ２０及び２１の吐出流量Ｑ
がＯ［ｌ／ｍｉｎ］とタンク溢出を発生しない限界吐出
流量Ｑ＝Ｌ［ｌ／ｍｉｎ］との両特性曲線が示してあ
る。勿論、ポンプ２０及び２１の吐出容量は定格的に更
に大きな吐出流量を出力できる容量のものが予め選定さ
れている。

【００２５】そして、加工液供給ポンプ２０及び２１は
これらのＯとＬとの間の吐出流量Ｑの間で加工液の供給
を行う必要がある。ここで、加工液供給ポンプ２０及び
２１からノズル１２ａ、１４ａに至る加工液の配管路２
２ｂ、２３ｂにおける圧力値を目標値と検出値とに基づ
いて前記の制御条件を守りつつ制御を行えば、清浄液タ
ンク１８ａ、回収液タンク１８ｂの何れにおいても加工
液の溢出を生じることなく、円滑に本発明に係るワイヤ
放電加工機の加工液供給制御を実施することができる。

【００２６】図５は圧力センサー３０及び３１に代えて
流量センサー３０′及び３１′を用いた例を示すもの
で、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略す
る。この例は、流量が増えると圧力は下がるという既知
の定量的な関係から、流量センサ３０′、３１′で検出
した値を流量／圧力変換部３４′、３５′の演算回路を
通して圧力値に変換し前述と同じ制御を行うことができ
ることを示している。本発明は何れにしても検出圧力を
指令圧力に追従するように制御しているものである。上
記２つの実施例を組み合わせて一方に流量センサー、他
方に圧力センサーを適用することも可能である。

【００２７】

【発明の効果】この発明は以上の様に構成したので、上
下ノズルへの加工液の供給のみならず該上下ノズルに供
給される加工液の圧力制御を上下独立して行うことがで
きる。そのためワークの段差部の加工時や上下ノズルの
ワークへの密着状態が相違した時には、簡単に上下ノズ
ルに供給される加工液の圧力を同等に制御することがで
きる。即ち、加工液は放電加工作用部に常に安定的に必
要十分な量が供給され、故にワイヤ電極とワークとが対
向した放電加工部においては、上下のワーク形状が異な
る場合でも上下の加工液による冷却作用、加工屑除去作
用等が安定して逐行され、従って、ワイヤ電極の断線に
よる放電加工の中断が極力防止されることになり、結果
的に放電加工能率を高いレベルに維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワイヤ放電加工機の加工液供給制
御方法を圧力センサーを用いて実施する装置の基本的構
成を示す略示機構図である。

【図２】被加工ワークにワイヤ電極によって放電加工作
用を遂行する過程で発生する加工液の漏出現象を説明す
る平面図である。

【図３】被加工ワークにワイヤ電極によって放電加工作
用を遂行する過程で発生する加工液の漏出現象を説明す
る平面図である。

【図４】加工液供給用交流駆動型ポンプの圧力と周波数
との関係を示したグラフ図である。

【図５】本発明の方法を流量センサーを用いて実施する
装置の基本的構成を示す略示機構図である。

【符号の説明】

12a 、14a 加工液の噴出ノズル １６ ワイヤ電極 ２０、２１ ポンプ ２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ 加工液供給管路 ３０、３１ パラメータ（圧力）検出手段 ３０′、３１′ パラメータ（流量）検出手段 ３６、３７ 入力部（圧力） ３６′、３７′ 入力部（流量） ３８、３９ ポンプ駆動回路 ３４、３５ フィードバック制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工液タンクから上下のノズルへ加工液
   を供給する供給路に吐出量可変のポンプをそれぞれ設
   け、前記上下のノズルから加工液を放電加工部に向けて
   噴出させるワイヤ放電加工機の加工液供給制御装置にお
   いて、 前記加工液タンクから上ノズルに至る上ノズル供給路
   と、下ノズルに至る下ノズル供給路とを設け、 前記上下の各ノズル供給路の途中には、前記各ノズルの
   近傍に設けられて前記各ポンプにより供給される加工液
   の圧力を検出する圧力検出手段と、前記各圧力検出手段
   で検出した加工液の圧力値があらかじめ指令した圧力値
   に追従するように前記各ポンプの吐出量を上下独立して
   制御せしめるポンプ制御手段とをそれぞれ接続して構成
   される、 ことを特徴とするワイヤ放電加工機の加工液供給制御装
   置。