JP2904340B2 - 電食プロセスの制御方法および装置 - Google Patents
電食プロセスの制御方法および装置Info
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- B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
- B23H7/14—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形彫放電加工、縦
形垂直放電加工等の火花浸食加工すなわち電食加工にお
ける電食プロセスを制御する方法および装置に関する。
形垂直放電加工等の火花浸食加工すなわち電食加工にお
ける電食プロセスを制御する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放電加工のような電食加工は、導電性工
作物を電極により高精度に加工することに利用される。
加工された工作物の形状は、電極の形状、機械加工力
等、各種のファクタにより決定される。好ましくは、正
確な位置および移動とともに、加工用電極の一定の安定
した応答が、加工の間高性能を得るため、特に好ましい
精度を設定するために、必要である。工作物を所望の加
工状態、加工時間および加工強さにおくためには、工作
物の被加工部と電極との間隔をできるだけ正確に維持す
ることが特に重要である。この間隔は、特に、微小穴あ
け加工のように微小電食加工の分野において使用する非
常に薄くかつ可撓性の電極を用いる場合に問題となる。
このような問題は、短絡のような機能停止すなわち機能
不全の処理において特に生じる。
作物を電極により高精度に加工することに利用される。
加工された工作物の形状は、電極の形状、機械加工力
等、各種のファクタにより決定される。好ましくは、正
確な位置および移動とともに、加工用電極の一定の安定
した応答が、加工の間高性能を得るため、特に好ましい
精度を設定するために、必要である。工作物を所望の加
工状態、加工時間および加工強さにおくためには、工作
物の被加工部と電極との間隔をできるだけ正確に維持す
ることが特に重要である。この間隔は、特に、微小穴あ
け加工のように微小電食加工の分野において使用する非
常に薄くかつ可撓性の電極を用いる場合に問題となる。
このような問題は、短絡のような機能停止すなわち機能
不全の処理において特に生じる。
【０００３】スイス特許第５２５，０６１号には、放電
加工プロセスの自動制御のための各種の基礎技術が一般
的に記載されている。これらの基礎技術は、特に、電圧
および電流を測定するための感知手段と、測定した情報
を処理するためのロジック回路と、制御手段とを含み、
それにより電食プロセスを制御する。電極の移動は、サ
ーボ機構により、スロットの正確な電気伝導度（すなわ
ち、電極と工作物との間の誘電体の電気伝導度）に関連
して行われる。短絡、アーチング等の機能不全は、特
に、短絡電流を制限することによりおよび電極を工作物
から離すように移動させることにより、補正される。
加工プロセスの自動制御のための各種の基礎技術が一般
的に記載されている。これらの基礎技術は、特に、電圧
および電流を測定するための感知手段と、測定した情報
を処理するためのロジック回路と、制御手段とを含み、
それにより電食プロセスを制御する。電極の移動は、サ
ーボ機構により、スロットの正確な電気伝導度（すなわ
ち、電極と工作物との間の誘電体の電気伝導度）に関連
して行われる。短絡、アーチング等の機能不全は、特
に、短絡電流を制限することによりおよび電極を工作物
から離すように移動させることにより、補正される。
【０００４】ヨーロッパ特許公開第３３３，１７０号お
よび米国特許第Ｎｏ．４，８６４，０９１号には、工作
物を加工するための現在の処理状態に対応する間隔の目
的値と、加工用電極および工作物間の間隔の実際値とを
比較する技術が記載されている。エラー信号は、これら
２つの値を比較することにより計算され、電極を移動さ
せる制御回路にローパスフィルタによって供給される。
実際の間隔は、好ましくは、現在の電食電圧から決定さ
れる。
よび米国特許第Ｎｏ．４，８６４，０９１号には、工作
物を加工するための現在の処理状態に対応する間隔の目
的値と、加工用電極および工作物間の間隔の実際値とを
比較する技術が記載されている。エラー信号は、これら
２つの値を比較することにより計算され、電極を移動さ
せる制御回路にローパスフィルタによって供給される。
実際の間隔は、好ましくは、現在の電食電圧から決定さ
れる。
【０００５】米国特許第５，１５９，１６７号は、放電
感知器により電極の位置を制御することと、電気的放電
の完全な制御により穴のサイズを精密に制御することと
に関する。
感知器により電極の位置を制御することと、電気的放電
の完全な制御により穴のサイズを精密に制御することと
に関する。
【０００６】ドイツ特許公開第３，２０４，７９９号
は、工作物と工具との間のスロットに現れる放電パルス
を検出しかつ特有の電圧形状を分析する電食加工のプロ
セスを制御する方法を教示している。また、ガルバニー
短絡のために異常な放電パルスと短絡パルスとが区別さ
れ、それにより放電加工機は異なる応答をする。
は、工作物と工具との間のスロットに現れる放電パルス
を検出しかつ特有の電圧形状を分析する電食加工のプロ
セスを制御する方法を教示している。また、ガルバニー
短絡のために異常な放電パルスと短絡パルスとが区別さ
れ、それにより放電加工機は異なる応答をする。
【０００７】これら既知の方法および装置は、たとえ
ば、微小穴あけ用電極が工作物の下側に貫通するときに
生じる突然の変化のように、浸食状態における突然の変
化に適した反作用をしない。上記のような突然の変化が
生じると、浸食のための洗浄液は、下側へ逃げることが
でき、一般的には工作物を経て流れる。これにより、洗
浄液の移動方向、洗浄速度および洗浄液の移動方向に強
烈な変化が生じる。その結果、電極の位置が不安定にな
り、穿孔された空洞に気泡が形成され、そしてすでに浸
食された粒子が穿孔された空洞に残存すると、それらの
粒子が移動方向を変更されて下方に流される。これは、
スロットを経る電圧が通常の加工に寄与しないので（ス
ロットの幅に比例する）、非機械的な他の短絡、電圧の
急激な変化、および測定した制御値のエラーを招く。既
知の制御システムは、電極を速やかに後退させることに
よりこの状態に反作用し、それにより加工プロセスの不
安定さが高められるか、または実際の結果が目的とする
結果に対応するか否かにかかわりなく加工プロセスが終
了される。特に、前者の場合は、穿孔した穴の出口領域
内における電極の滞在時間を長くする。既知の方法およ
び装置では、このような極端な状態を考慮していないの
で、浸食パルスが不安定状態の間連続して発生し、それ
により穴径が、不規則に、不所望におよび制御不能に大
きくなってしまう。
ば、微小穴あけ用電極が工作物の下側に貫通するときに
生じる突然の変化のように、浸食状態における突然の変
化に適した反作用をしない。上記のような突然の変化が
生じると、浸食のための洗浄液は、下側へ逃げることが
でき、一般的には工作物を経て流れる。これにより、洗
浄液の移動方向、洗浄速度および洗浄液の移動方向に強
烈な変化が生じる。その結果、電極の位置が不安定にな
り、穿孔された空洞に気泡が形成され、そしてすでに浸
食された粒子が穿孔された空洞に残存すると、それらの
粒子が移動方向を変更されて下方に流される。これは、
スロットを経る電圧が通常の加工に寄与しないので（ス
ロットの幅に比例する）、非機械的な他の短絡、電圧の
急激な変化、および測定した制御値のエラーを招く。既
知の制御システムは、電極を速やかに後退させることに
よりこの状態に反作用し、それにより加工プロセスの不
安定さが高められるか、または実際の結果が目的とする
結果に対応するか否かにかかわりなく加工プロセスが終
了される。特に、前者の場合は、穿孔した穴の出口領域
内における電極の滞在時間を長くする。既知の方法およ
び装置では、このような極端な状態を考慮していないの
で、浸食パルスが不安定状態の間連続して発生し、それ
により穴径が、不規則に、不所望におよび制御不能に大
きくなってしまう。
【０００８】
【解決しようとする課題】本発明の目的は、機能不全の
影響を受けにくい電食加工にすることにある。
影響を受けにくい電食加工にすることにある。
【０００９】
【解決手段、作用、効果】本発明にしたがえば、少なく
とも１つの工作物と少なくとも１つの電極特に微小穴あ
け電極との間の少なくとも１つの電食プロセスを制御す
る方法と装置が提供される。
とも１つの工作物と少なくとも１つの電極特に微小穴あ
け電極との間の少なくとも１つの電食プロセスを制御す
る方法と装置が提供される。
【００１０】本発明の電食プロセスの制御方法は、ａ）
工作物の第１の浸食部位の加工の間電極供給速度を含む
１以上のプロセスパラメータを測定し、ｂ）前記第１の
浸食部位に引き続く、前記工作物の第２の浸食部位であ
って浸食状態に突然の変化を生じる最終浸食部位を含む
第２の浸食部位の加工に用いる、少なくとも電極の供給
速度（Ｖａ）を含む制御値を、少なくとも前記測定した
電極供給速度の平均値から決定し、ｃ）前記決定した制
御値を前記第２の浸食部位の加工における少なくとも前
記電極の供給速度の制御に用いることを含む。
工作物の第１の浸食部位の加工の間電極供給速度を含む
１以上のプロセスパラメータを測定し、ｂ）前記第１の
浸食部位に引き続く、前記工作物の第２の浸食部位であ
って浸食状態に突然の変化を生じる最終浸食部位を含む
第２の浸食部位の加工に用いる、少なくとも電極の供給
速度（Ｖａ）を含む制御値を、少なくとも前記測定した
電極供給速度の平均値から決定し、ｃ）前記決定した制
御値を前記第２の浸食部位の加工における少なくとも前
記電極の供給速度の制御に用いることを含む。
【００１１】本発明の電食プロセスの制御装置は、工作
物と電極との相対的な移動のためのドライバーおよびド
ライバー制御手段と、浸食用放電を発生させる発生手段
と、プロセスパラメータを測定する測定手段と、その測
定したプロセスパラメータを制御値に変換する変換手段
と、記憶手段とを含む。ａ）前記測定手段は、前記工作
物の第１の浸食部位の加工の間少なくとも電極供給速度
を前記プロセスパラメータの値として測定する。ｂ）前
記変換手段は、前記第１の浸食部位に引き続く、前記工
作物の第２の浸食部位であって浸食状態に突然の変化を
生じる最終浸食部位を含む第２の浸食部位の加工に用い
る電極の供給速度（Ｖａ）を含む１以上の制御値を少な
くとも前記測定した電極供給速度の平均値から確率す
る。ｃ）前記記憶手段は、確立した制御値を記憶する。
ｄ）前記ドライバー制御手段は、前記記憶した制御値を
前記第２の浸食部位の加工における少なくとも前記電極
の供給速度の制御に用いる。
物と電極との相対的な移動のためのドライバーおよびド
ライバー制御手段と、浸食用放電を発生させる発生手段
と、プロセスパラメータを測定する測定手段と、その測
定したプロセスパラメータを制御値に変換する変換手段
と、記憶手段とを含む。ａ）前記測定手段は、前記工作
物の第１の浸食部位の加工の間少なくとも電極供給速度
を前記プロセスパラメータの値として測定する。ｂ）前
記変換手段は、前記第１の浸食部位に引き続く、前記工
作物の第２の浸食部位であって浸食状態に突然の変化を
生じる最終浸食部位を含む第２の浸食部位の加工に用い
る電極の供給速度（Ｖａ）を含む１以上の制御値を少な
くとも前記測定した電極供給速度の平均値から確率す
る。ｃ）前記記憶手段は、確立した制御値を記憶する。
ｄ）前記ドライバー制御手段は、前記記憶した制御値を
前記第２の浸食部位の加工における少なくとも前記電極
の供給速度の制御に用いる。
【００１２】上記の方法および装置を基にした電食加工
機は、電食プロセスの操作のための制御パラメータを、
容易にかつオペレータの介在なしに、独立して決定する
ことができ、機能不全の影響を受けにくくなる。これ
は、浸食すべき区間の部位または明確に指示された試験
区間のいずれかにわたって生じる。電極と工作物との任
意な組み合わせのための特有のデータは、異なる運転パ
ラメータのために自動的に決定することができる。この
方法により得られたデータは、任意数の同じ工作物のた
めおよび測定試験片のために使用することができる。こ
れにより、予備的段階の間、好適な制御値を選択するこ
とができ、機能不全を広範囲にわたって防止することが
できる。
機は、電食プロセスの操作のための制御パラメータを、
容易にかつオペレータの介在なしに、独立して決定する
ことができ、機能不全の影響を受けにくくなる。これ
は、浸食すべき区間の部位または明確に指示された試験
区間のいずれかにわたって生じる。電極と工作物との任
意な組み合わせのための特有のデータは、異なる運転パ
ラメータのために自動的に決定することができる。この
方法により得られたデータは、任意数の同じ工作物のた
めおよび測定試験片のために使用することができる。こ
れにより、予備的段階の間、好適な制御値を選択するこ
とができ、機能不全を広範囲にわたって防止することが
できる。
【００１３】好ましい実施例においては、決定された少
なくとも１つの制御値は、工作物の意図する処理に適し
た電極の供給速度（前進速度）を含む。この供給速度
は、好ましくは、測定部位における平均供給速度より小
さく、また測定部位における平均供給速度に１未満の係
数を乗算することにより決定される。乗算のための前記
係数は工作物の厚さに対する電極の直径の割合の関数で
あることが好ましい。他の好ましい実施例においては、
電極は、測定部位に続く少なくとも１つの浸食部位特に
最終部位において、短絡が発生しない時間期間の間、決
定した供給速度（Ｖａ）で移動される。
なくとも１つの制御値は、工作物の意図する処理に適し
た電極の供給速度（前進速度）を含む。この供給速度
は、好ましくは、測定部位における平均供給速度より小
さく、また測定部位における平均供給速度に１未満の係
数を乗算することにより決定される。乗算のための前記
係数は工作物の厚さに対する電極の直径の割合の関数で
あることが好ましい。他の好ましい実施例においては、
電極は、測定部位に続く少なくとも１つの浸食部位特に
最終部位において、短絡が発生しない時間期間の間、決
定した供給速度（Ｖａ）で移動される。
【００１４】これらの実施例により、以下の利点が得ら
れる。すなわち、電極の速い移動により、特に、電極・
工作物間の直接接触のために機械的短絡を生る。電極
は、現在の技術水準において行われているように、短絡
後測定部位に戻される。しかし、適した供給速度が同時
に得られるならば、安全速度は、測定部位に続く全ての
部位における機械的短絡を防止することができる。この
結果、電食プロセスは、断続回数がより少なくなって効
果的であり、したがって加工精度がより高まる。他の各
種の利点は、実施例から明らかである。特に、請求項５
および６によれば、オペレータは、特に直接的かつ専門
的に本発明を利用することができる。
れる。すなわち、電極の速い移動により、特に、電極・
工作物間の直接接触のために機械的短絡を生る。電極
は、現在の技術水準において行われているように、短絡
後測定部位に戻される。しかし、適した供給速度が同時
に得られるならば、安全速度は、測定部位に続く全ての
部位における機械的短絡を防止することができる。この
結果、電食プロセスは、断続回数がより少なくなって効
果的であり、したがって加工精度がより高まる。他の各
種の利点は、実施例から明らかである。特に、請求項５
および６によれば、オペレータは、特に直接的かつ専門
的に本発明を利用することができる。
【００１５】機械的短絡と、非機械的短絡すなわち他の
短絡とを区別し、機械的短絡のための電極の移動を他の
短絡のための電極の移動と異なるように制御することが
できる。また、プロセスパラメータの値を測定手段で測
定し、測定値を変換手段で制御値と制御信号とに変換す
ることができる。プロセスパラメータの値を測定手段
は、短絡が生じたとき特有の値、たとえば短絡を意味す
る値を測定する。測定値を制御値に変換する手段は、測
定値を基に、機械的短絡と他の短絡とを区別し、他の短
絡の場合と異なる制御値および制御信号をそれぞれ機械
的短絡のために提供する。
短絡とを区別し、機械的短絡のための電極の移動を他の
短絡のための電極の移動と異なるように制御することが
できる。また、プロセスパラメータの値を測定手段で測
定し、測定値を変換手段で制御値と制御信号とに変換す
ることができる。プロセスパラメータの値を測定手段
は、短絡が生じたとき特有の値、たとえば短絡を意味す
る値を測定する。測定値を制御値に変換する手段は、測
定値を基に、機械的短絡と他の短絡とを区別し、他の短
絡の場合と異なる制御値および制御信号をそれぞれ機械
的短絡のために提供する。
【００１６】非機械的短絡は、たとえば、洗浄用流体内
の浸食済の粒子により生じる。これらの粒子は速やかに
流されるから、そのような非機械的な短絡状態は機械的
短絡状態と異なる処理をされる。特に、異なる短絡処理
により、ほとんど非断続の浸食動作を維持することがで
きる。特に、電極の安全供給速度および異なる短絡処理
の組み合わせにより、浸食動作の間の機能停止すなわち
機能不全は顕著にかつ効果的に減少する。
の浸食済の粒子により生じる。これらの粒子は速やかに
流されるから、そのような非機械的な短絡状態は機械的
短絡状態と異なる処理をされる。特に、異なる短絡処理
により、ほとんど非断続の浸食動作を維持することがで
きる。特に、電極の安全供給速度および異なる短絡処理
の組み合わせにより、浸食動作の間の機能停止すなわち
機能不全は顕著にかつ効果的に減少する。
【００１７】機械的短絡と他の短絡との区別は、短絡電
圧または短絡期間を基にして決定することが好ましい。
また、短絡のための閾値は、工作物の厚さに対する電極
の直径の割合の関数であることが好ましい。機械的短絡
は、他の短絡に比べ、長い期間と、低い電圧とを有す
る。電極を、機械的短絡の場合は一定の速度で後方へ移
動させ、他の短絡の場合は供給速度（Ｖａ）で前方へ移
動させることが好ましい。機械的短絡が解消されるやい
なや、電極を速度（Ｖａ）で再度前進させることが好ま
しい。後退速度は、供給速度より速いことが好ましい。
圧または短絡期間を基にして決定することが好ましい。
また、短絡のための閾値は、工作物の厚さに対する電極
の直径の割合の関数であることが好ましい。機械的短絡
は、他の短絡に比べ、長い期間と、低い電圧とを有す
る。電極を、機械的短絡の場合は一定の速度で後方へ移
動させ、他の短絡の場合は供給速度（Ｖａ）で前方へ移
動させることが好ましい。機械的短絡が解消されるやい
なや、電極を速度（Ｖａ）で再度前進させることが好ま
しい。後退速度は、供給速度より速いことが好ましい。
【００１８】本発明の実施例によれば、短絡の区別を単
純な手法で行うことができる。反作用は可変であり、し
たがってこれらの反作用により多くの付加的機能不全が
最小になる。特に、微小穴あけ加工により形成された微
小穴の出口で生じる非機械的短絡が、長期間にわたる不
安定性および低正確さを導入することはない。
純な手法で行うことができる。反作用は可変であり、し
たがってこれらの反作用により多くの付加的機能不全が
最小になる。特に、微小穴あけ加工により形成された微
小穴の出口で生じる非機械的短絡が、長期間にわたる不
安定性および低正確さを導入することはない。
【００１９】他の好ましい実施例においては、浸食すべ
き部位を丁度第１および第２の２つの部位に分ける。第
１の部位は、１以上の制御値の決定、特に第２の部位の
電食プロセスのための供給速度の決定に使用される。第
１および第２の部位の間の割合は、工作物の厚さに対す
る電極の直径の割合の関数である。
き部位を丁度第１および第２の２つの部位に分ける。第
１の部位は、１以上の制御値の決定、特に第２の部位の
電食プロセスのための供給速度の決定に使用される。第
１および第２の部位の間の割合は、工作物の厚さに対す
る電極の直径の割合の関数である。
【００２０】この手法は微小穴を工作物にあける場合の
電食加工機の単純な操作を保証し、オペレータは全電食
プロセスを確立するために工作物の厚さと電極の直径と
を考慮するだけでよい。
電食加工機の単純な操作を保証し、オペレータは全電食
プロセスを確立するために工作物の厚さと電極の直径と
を考慮するだけでよい。
【００２１】他の実施例において、電極は微小穴の形成
のために選択され、その穴の直径は、供給速度（Ｖａ）
よりは大きくない供給速度（Ｖｂ）を介して制御され、
供給速度（Ｖｂ）は対応する穴径のために、次式により
決定される。
のために選択され、その穴の直径は、供給速度（Ｖａ）
よりは大きくない供給速度（Ｖｂ）を介して制御され、
供給速度（Ｖｂ）は対応する穴径のために、次式により
決定される。
【００２２】 Ｖｂ＝ｋｄ・Ｎｉ・ｋｋ・４／（ｐｉ・Ｄ・Ｄ）
【００２３】上記式における各関数は、次の通りであ
る。
る。
【００２４】Ｎｉ＝単位時間当たりの放電回数 Ｄ＝希望する穴の直径（＝２・ｓｑｒｔ（Ａ／ｐｉ）） Ａ＝対応する領域（ｋｄ・Ｎｉ・ｋｋ／ｐｉ） ｋｄ＝除去係数＝１放電当たりの除去量 ｋｋ＝有効係数＝放電回数に対する短絡回数の割合 ｐｉ＝π＝３．１４１５・・・ ｓｑｒｔ＝平方根 Ｖｂ＝供給速度
【００２５】各加工タスクのために、ｋｄは実験的に決
定される。Ｎｉ，ｋｋは、１つの部位における測定値か
ら決定することができ、また、平均供給速度だけではな
く、単位時間当たりの放電回数、単位時間当たりのパル
ス数に対する短絡回数の割合が測定され、平均化される
ことを提供する。
定される。Ｎｉ，ｋｋは、１つの部位における測定値か
ら決定することができ、また、平均供給速度だけではな
く、単位時間当たりの放電回数、単位時間当たりのパル
ス数に対する短絡回数の割合が測定され、平均化される
ことを提供する。
【００２６】このような方法により、制限された電極数
で、多くの微小穴を高精度に形成することができる。こ
れは、電食する微小穴の直径が金属除去のための放電間
隙に供給されたエネルギーの関数である、からである。
一定電流のために、これは、対応する穿孔位置への電極
の滞留時間の関数になり、したがって供給速度（Ｖｂ）
の関数になる。本発明によれば、電食プロセスの機能不
全なることが大きく改善される。
で、多くの微小穴を高精度に形成することができる。こ
れは、電食する微小穴の直径が金属除去のための放電間
隙に供給されたエネルギーの関数である、からである。
一定電流のために、これは、対応する穿孔位置への電極
の滞留時間の関数になり、したがって供給速度（Ｖｂ）
の関数になる。本発明によれば、電食プロセスの機能不
全なることが大きく改善される。
【００２７】
【発明の実施の形態】図面を参照するに、本発明にした
がう放電加工機すなわち電食加工機は、工作物７を少な
くとも２つの部位において処理する。少なくとも１つの
部位においては、放電加工すなわち電食加工のための１
以上の制御値が決定されて少なくとも１つの他の部位に
供給される。決定した制御値を付加的な中間の部位にお
いてチェックすることができる。しかし、全電食部分
を、以下に測定部位および初期部位と称す２つの部位だ
けに分割することが好ましい。これら２つの部位の長さ
の割合は、係数Ｋｓにより特徴付けられる。ここに、Ｍ
ｓ＝測定部位、Ａｓ＝初期部位、Ｓ＝工作物の厚さまた
は浸食すべきトータル部位、とすると、ＭｓおよびＡｓ
は次の式で表すことができる。
がう放電加工機すなわち電食加工機は、工作物７を少な
くとも２つの部位において処理する。少なくとも１つの
部位においては、放電加工すなわち電食加工のための１
以上の制御値が決定されて少なくとも１つの他の部位に
供給される。決定した制御値を付加的な中間の部位にお
いてチェックすることができる。しかし、全電食部分
を、以下に測定部位および初期部位と称す２つの部位だ
けに分割することが好ましい。これら２つの部位の長さ
の割合は、係数Ｋｓにより特徴付けられる。ここに、Ｍ
ｓ＝測定部位、Ａｓ＝初期部位、Ｓ＝工作物の厚さまた
は浸食すべきトータル部位、とすると、ＭｓおよびＡｓ
は次の式で表すことができる。
【００２８】Ｍｓ＝（１−Ｋｓ）・Ｓ
【００２９】Ａｓ＝Ｋａ・Ｓ
【００３０】測定部位において、電食加工機は、通常既
知の装置による既知のプロセスにしたがって動作する。
このため、図１に示すように、既知の制御システムすな
わちサーボシステム２は、ドライバー４およびモータ４
ａと共同して、工作物７に対する電極６の位置を制御す
る。電極６は、たとえば、微小穴あけ電極である。パル
ス発生器８は、放電用パルスを電極６および工作物７に
供給する。測定回路３は、電極６および工作物７間の間
隙および電圧を測定し、制御信号をサーボシステム２に
供給する。エンコーダ５は、電極６の位置に関する情報
を数値制御回路９に供給する。数値制御回路９は、電極
の供給速度を計算し、またオペレータからの入力情報を
基に工作物の厚さに対する電極の直径の割合（＝電極の
直径／工作物の厚さ）とを計算し、倍率係数すなわち増
倍係数Ｋｓ、部位割合係数Ｋｓ、短絡期間の閾値Ｄｋ
ｍ、および比較用閾値Ｋｚａを計算する。測定部位の加
工の間、単位時間当たりの放電回数と、単位時間当たり
のパルス数に対する短絡回数とが測定され、電極の前進
速度すなわち供給速度とともに平均化される。平均供給
速度は、１より小さい値の係数Ｋａを掛けられる。得ら
れた速度を、初期速度Ｖａと称する。さらに、数値制御
回路９は、初期速度Ｖａより速い後退速度Ｖｒを決定す
る。
知の装置による既知のプロセスにしたがって動作する。
このため、図１に示すように、既知の制御システムすな
わちサーボシステム２は、ドライバー４およびモータ４
ａと共同して、工作物７に対する電極６の位置を制御す
る。電極６は、たとえば、微小穴あけ電極である。パル
ス発生器８は、放電用パルスを電極６および工作物７に
供給する。測定回路３は、電極６および工作物７間の間
隙および電圧を測定し、制御信号をサーボシステム２に
供給する。エンコーダ５は、電極６の位置に関する情報
を数値制御回路９に供給する。数値制御回路９は、電極
の供給速度を計算し、またオペレータからの入力情報を
基に工作物の厚さに対する電極の直径の割合（＝電極の
直径／工作物の厚さ）とを計算し、倍率係数すなわち増
倍係数Ｋｓ、部位割合係数Ｋｓ、短絡期間の閾値Ｄｋ
ｍ、および比較用閾値Ｋｚａを計算する。測定部位の加
工の間、単位時間当たりの放電回数と、単位時間当たり
のパルス数に対する短絡回数とが測定され、電極の前進
速度すなわち供給速度とともに平均化される。平均供給
速度は、１より小さい値の係数Ｋａを掛けられる。得ら
れた速度を、初期速度Ｖａと称する。さらに、数値制御
回路９は、初期速度Ｖａより速い後退速度Ｖｒを決定す
る。
【００３１】数値制御回路９は、測定部位において決定
した制御値Ｖｒ，Ｖａ，Ｄｋｍを特有の制御システムす
なわちサーボシステム１に供給する。測定部位と初期部
位との間の境界に到達すると、数値制御回路９は、サー
ボシステム２とドライバー４との間の制御信号の接続を
サーボシステム１とドライバー４との間の制御信号の接
続に切り換え、それにより電極位置の制御が本発明にし
たがう装置１により実行される。以下に説明する装置を
使用する代わりに、プログラムした一般的な１以上のコ
ンピュータにより本発明にしたがう方法を実行させるこ
とができる。また、数値制御回路９、制御システム２お
よび／またはサーボシステム１を一般的なコンピュータ
のように組み合わせてもよい。しかし、この場合、回路
の応答時間を短くする上で、高速度プロセッサが必要で
ある。
した制御値Ｖｒ，Ｖａ，Ｄｋｍを特有の制御システムす
なわちサーボシステム１に供給する。測定部位と初期部
位との間の境界に到達すると、数値制御回路９は、サー
ボシステム２とドライバー４との間の制御信号の接続を
サーボシステム１とドライバー４との間の制御信号の接
続に切り換え、それにより電極位置の制御が本発明にし
たがう装置１により実行される。以下に説明する装置を
使用する代わりに、プログラムした一般的な１以上のコ
ンピュータにより本発明にしたがう方法を実行させるこ
とができる。また、数値制御回路９、制御システム２お
よび／またはサーボシステム１を一般的なコンピュータ
のように組み合わせてもよい。しかし、この場合、回路
の応答時間を短くする上で、高速度プロセッサが必要で
ある。
【００３２】特有のサーボシステム１を図２に詳細に示
す。図１に示す数値回路からの情報Ｖｒ，Ｖａ，Ｄｋｍ
およびＫｚａは、それぞれ、レジスタ１０，１１，１２
および１３に記憶される。データセレクタ１９は、最初
はａとｃとを接続する位置にあり、ＲＳフリップフロッ
プ２１がその状態（すなわち、リセット状態）を変化さ
せない期間、すなわち重要でない機械的短絡が検出され
ない期間と同じ期間、その位置を維持する。そのような
期間の決定のために、図１の測定回路３からの放電パル
スの電圧がレジスタ１４に記憶され、パルス電圧の振幅
がコンピュータ１５において閾値Ｋｚａと比較され、短
絡期間がクロック回路１６からのクロック信号を計数す
るカウンタ１７において決定される。そのように決定さ
れた短絡期間は、次いで、デジタル比較器１８において
短絡期間のための閾値Ｄｋｍと比較される。短絡期間が
閾値Ｄｋｍに予め設定された期間より長いと、フリップ
フロップ２１はトリガー（すなわちセット）され、デー
タセレクタ１９は切り換えられて後退速度Ｖｒをレジス
タ２０に供給する。これにより、レジスタ２０は、Ｖｒ
を記憶し、そのＶＲをドライバー４に供給する。その結
果、電極６は、工作物７に対して後退される。短絡が解
除されると、フリップフロップ２１はその状態を変更
（すなわち、リセット）され、電極は速度Ｖａで工作物
７に対し再び前進される。
す。図１に示す数値回路からの情報Ｖｒ，Ｖａ，Ｄｋｍ
およびＫｚａは、それぞれ、レジスタ１０，１１，１２
および１３に記憶される。データセレクタ１９は、最初
はａとｃとを接続する位置にあり、ＲＳフリップフロッ
プ２１がその状態（すなわち、リセット状態）を変化さ
せない期間、すなわち重要でない機械的短絡が検出され
ない期間と同じ期間、その位置を維持する。そのような
期間の決定のために、図１の測定回路３からの放電パル
スの電圧がレジスタ１４に記憶され、パルス電圧の振幅
がコンピュータ１５において閾値Ｋｚａと比較され、短
絡期間がクロック回路１６からのクロック信号を計数す
るカウンタ１７において決定される。そのように決定さ
れた短絡期間は、次いで、デジタル比較器１８において
短絡期間のための閾値Ｄｋｍと比較される。短絡期間が
閾値Ｄｋｍに予め設定された期間より長いと、フリップ
フロップ２１はトリガー（すなわちセット）され、デー
タセレクタ１９は切り換えられて後退速度Ｖｒをレジス
タ２０に供給する。これにより、レジスタ２０は、Ｖｒ
を記憶し、そのＶＲをドライバー４に供給する。その結
果、電極６は、工作物７に対して後退される。短絡が解
除されると、フリップフロップ２１はその状態を変更
（すなわち、リセット）され、電極は速度Ｖａで工作物
７に対し再び前進される。
【００３３】図３は、工作物の厚さに対する電極の直径
の割合（電極の直径／工作物の厚さ）の関数としての増
倍係数Ｋａを示す。深い微小な穴のためには、洗浄速度
が悪化するから、係数は深くない微小な穴のためのそれ
より小さい。増倍係数Ｋａは、速度Ｖａの上限を表す。
Ｖａより遅い速度は、上記したように、穴の直径を制御
するための付加的な選択を提供する。
の割合（電極の直径／工作物の厚さ）の関数としての増
倍係数Ｋａを示す。深い微小な穴のためには、洗浄速度
が悪化するから、係数は深くない微小な穴のためのそれ
より小さい。増倍係数Ｋａは、速度Ｖａの上限を表す。
Ｖａより遅い速度は、上記したように、穴の直径を制御
するための付加的な選択を提供する。
【００３４】図４は、工作物の厚さに対する電極の直径
の割合（電極の直径／工作物の厚さ）の関数としての係
数Ｋｓを示す。深い微小な穴のために、この係数は、Ｋ
ａと同じ理由で、深くない穴のためのそれよりも小さ
い。割合（電極の直径／工作物の厚さ）≒Ｖ＝１／１０
のためには、たとえばＫｓ＝０．１でよい結果が得られ
た。
の割合（電極の直径／工作物の厚さ）の関数としての係
数Ｋｓを示す。深い微小な穴のために、この係数は、Ｋ
ａと同じ理由で、深くない穴のためのそれよりも小さ
い。割合（電極の直径／工作物の厚さ）≒Ｖ＝１／１０
のためには、たとえばＫｓ＝０．１でよい結果が得られ
た。
【００３５】図５は、工作物の厚さに対する電極の直径
の割合（電極の直径／工作物の厚さ）の関数としての短
絡持続期間の閾値Ｄｋｍを示す。深い微小穴のために、
この係数は、雑な洗浄状態がプロセスを不安定にするの
で、深くない微小穴のためのそれよりも長い。Ｖ＝１／
１０のためには、たとえばＤｋｍ＝０．６でよい結果が
得られた。
の割合（電極の直径／工作物の厚さ）の関数としての短
絡持続期間の閾値Ｄｋｍを示す。深い微小穴のために、
この係数は、雑な洗浄状態がプロセスを不安定にするの
で、深くない微小穴のためのそれよりも長い。Ｖ＝１／
１０のためには、たとえばＤｋｍ＝０．６でよい結果が
得られた。
【００３６】図６（Ａ）は、既知の制御法を使用するこ
とにより、または本発明にしたがう装置を使用すること
なしに、電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依
存を示す図である。斜線を施した領域は、工作物の侵入
においてプロセスの分散状態を表す。すなわち、結果
は、一括処理の間、この領域内にある。
とにより、または本発明にしたがう装置を使用すること
なしに、電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依
存を示す図である。斜線を施した領域は、工作物の侵入
においてプロセスの分散状態を表す。すなわち、結果
は、一括処理の間、この領域内にある。
【００３７】図６（Ｂ）は、本発明にしたがう装置を用
いる電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依存を
示す。加工プロセスは、繰り返し実験の間、常に一定で
あり、再現可能である。
いる電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依存を
示す。加工プロセスは、繰り返し実験の間、常に一定で
あり、再現可能である。
【００３８】図７は、既知の制御法を用いたバッチ加工
による１８の微小穴の初期の穴径の分散状態を示す。結
果において、多くの変化が−６μｍから＋４μｍまでに
存在することは顕著であろう。
による１８の微小穴の初期の穴径の分散状態を示す。結
果において、多くの変化が−６μｍから＋４μｍまでに
存在することは顕著であろう。
【００３９】図８は、本発明にしたがう装置を用いたバ
ッチ加工による１８の微小穴の初期の穴径の分散状態を
示す。結果において、改良されたことは顕著であろう。
残存する変化は、プロセスに影響を与える他の関数によ
り生じるものであり、また±１μｍの範囲内になる。
ッチ加工による１８の微小穴の初期の穴径の分散状態を
示す。結果において、改良されたことは顕著であろう。
残存する変化は、プロセスに影響を与える他の関数によ
り生じるものであり、また±１μｍの範囲内になる。
【図１】本発明にしたがう電食加工機の一実施例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明にしたがう電食加工機の一部をより詳細
に示す図である。
に示す図である。
【図３】工作物の厚さに対する電極の直径の割合の関数
としての増倍係数Ｋａを示す図である。
としての増倍係数Ｋａを示す図である。
【図４】工作物の厚さに対する電極の直径の割合の関数
としての係数Ｋｓを示す図である。
としての係数Ｋｓを示す図である。
【図５】工作物の厚さに対する電極の直径の割合の関数
としての短絡持続期間の閾値Ｄｋｍを示す図である。
としての短絡持続期間の閾値Ｄｋｍを示す図である。
【図６】電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依
存を示す図であって、図６（Ａ）は既知の制御法による
電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依存を示す
図であり、図６（Ｂ）は本発明にしたがう電食加工機を
用いる電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依存
を示す図である。
存を示す図であって、図６（Ａ）は既知の制御法による
電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依存を示す
図であり、図６（Ｂ）は本発明にしたがう電食加工機を
用いる電食微小穴あけ加工のための電極位置の時間依存
を示す図である。
【図７】既知の制御法を用いたバッチ加工による１８の
微小穴の初期の穴径の分布を示す図である。
微小穴の初期の穴径の分布を示す図である。
【図８】本発明にしたがう制御法を用いたバッチ加工に
よる１８の微小穴の初期の穴径の分布を示す図である。
よる１８の微小穴の初期の穴径の分布を示す図である。
１，２ サーボシステム ３ 測定回路 ４ ドライバー ４ａ モータ ５ エンコーダ ６ 電極 ７ 工作物 ８ 放電用パルスの発生器 ９ 数値制御回路 １０〜１４ レジスタ １５ 比較用のコンピュータ １６ クロック信号発生器 １７ カウンタ １８ 比較器 １９ データ切換用のデータセレクタ ２０ レジスタ ２１ ＲＳフリップフロップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23H 1/02
Claims (16)
- 【請求項１】 工作物と電極との間の少なくとも１つの
電食プロセスを制御する方法であって、 ａ）前記工作物の第１の浸食部位の加工の間電極供給速
度を含む１以上のプロセスパラメータを測定し、 ｂ）前記第１の浸食部位に引き続く、前記工作物の第２
の浸食部位であって浸食状態に突然の変化を生じる最終
浸食部位を含む第２の浸食部位の加工に用いる、少なく
とも電極の供給速度（Ｖａ）を含む制御値を、少なくと
も前記測定した電極供給速度の平均値から決定し、 ｃ）前記決定した制御値を前記第２の浸食部位の加工に
おける少なくとも前記電極の供給速度の制御に用いるこ
とを含む、電食プロセスの制御方法。 - 【請求項２】 前記供給速度（Ｖａ）は、前記第１の浸
食部位における電極の平均供給速度より小さい、請求項
１に記載の制御方法。 - 【請求項３】 前記供給速度（Ｖａ）は、１未満の係数
（Ｋａ）を掛けることにより前記第１の浸食部位におけ
る電極の平均供給速度から決定される、請求項１に記載
の制御方法。 - 【請求項４】 前記乗算係数（Ｋａ）は、工作物の厚さ
に対する電極の直径の割合の関数である、請求項３に記
載の制御方法。 - 【請求項５】 前記電極を、前記第１の浸食部位に続く
少なくとも１つの前記第２の浸食部位特に最終部位にお
いて、短絡が発生しない時間期間の間、決定した供給速
度（Ｖａ）で移動させる、請求項１〜３のいずれか１項
に記載の制御方法。 - 【請求項６】 機械的短絡と他の短絡とを区別し、機械
的短絡のための電極の移動を他の短絡のための電極の移
動と異なって制御する、請求項１〜５のいずれか１項に
記載の制御方法。 - 【請求項７】 機械的短絡と他の短絡との区別を、短絡
電圧または短絡期間を基にして決定する、請求項６に記
載の制御方法。 - 【請求項８】 前記短絡期間を、その短絡期間のための
閾値であって工作物の厚さに対する電極の直径の割合の
関数である閾値（Ｄｋｍ）と比較する、請求項６または
７に記載の制御方法。 - 【請求項９】 前記電極を、機械的短絡の場合は一定の
速度で後方へ移動させ、他の短絡の場合は前方へ移動さ
せる、請求項６，７または８に記載の制御方法。 - 【請求項１０】 後退速度は供給速度より大きい、請求
項９に記載の制御方法。 - 【請求項１１】 浸食すべき少なくとも１つの部位を前
記第１および第２の浸食部位に分け、前記第１の浸食部
位を１以上の制御値特に前記第２の浸食部位の電食プロ
セスのための供給速度の決定に使用し、前記第１および
第２の浸食部位の間の割合を工作物の厚さに対する電極
の直径の割合の関数とする、請求項１〜９のいずれか１
項に記載の制御方法。 - 【請求項１２】 前記電極は微小穴あけ用のものであ
り、あけられた穴の直径は請求項１〜７の１つにおいて
決定した前記供給速度（Ｖａ）より大きくない他の供給
速度（Ｖｂ）で制御され、前記他の供給速度（Ｖｂ）
は、あけられた穴の希望する直径に依存して、式、 Ｖｂ＝ｋｄ・Ｎｉ・ｋｋ・４／（ｐｉ・Ｄ・Ｄ）、 から決定され、ここに、 Ｎｉ＝単位時間当たりの放電回数、 Ｄ＝希望する穴の直径（＝２・ｓｑｒｔ（Ａ／ｐ
ｉ））、 Ａ＝対応する領域（ｋｄ・Ｎｉ・ｋｋ／ｐｉ）、 ｋｄ＝除去係数＝１放電当たりの除去量、 ｋｋ＝有効係数＝放電回数に対する短絡回数の割合、 ｐｉ＝π＝３．１４１５・・・、 ｓｑｒｔ＝平方根、 Ｖｂ＝供給速度、 である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の制御方
法。 - 【請求項１３】 工作物と電極との間の少なくとも１つ
の電食プロセスを操作しかつ制御する装置であって、 前記工作物と前記電極との相対的な移動のためのドライ
バーおよびドライバー制御手段と、浸食用放電を発生さ
せる発生手段と、プロセスパラメータを測定する測定手
段と、その測定したプロセスパラメータを制御値に変換
する変換手段と、記憶手段とを含み、 ａ）前記測定手段は、前記工作物の第１の浸食部位の加
工の間少なくとも電極供給速度を前記プロセスパラメー
タの値として測定し、 ｂ）前記変換手段は、前記第１の浸食部位に引き続く、
前記工作物の第２の浸食部位であって浸食状態に突然の
変化を生じる最終浸食部位を含む第２の浸食部位の加工
に用いる電極の供給速度（Ｖａ）を含む１以上の制御値
を少なくとも前記測定した電極供給速度の平均値から確
立し、 ｃ）前記記憶手段は、確立した制御値を記憶し、 ｄ）前記ドライバー制御手段は、前記記憶した制御値を
前記第２の浸食部位の加工における少なくとも前記電極
の供給速度の制御に用いる、電食プロセスの制御装置。 - 【請求項１４】 ａ）プロセスパラメータの値を測定す
る測定手段は、短絡を意味する値を測定し、 ｂ）前記変換手段は、測定値を基に機械的短絡と他の短
絡とを区別し、 ｃ）前記変換手段は、また、他の短絡の場合と異なる制
御値および制御信号をそれぞれ機械的短絡のために提供
する、請求項１３の制御装置。 - 【請求項１５】 前記変換手段は、さらに、 ａ）工作物の希望する加工に適した後退速度と確立した
制御値とを記憶する複数の記憶手段と、 ｂ）記憶手段の１つを選択するデータ選択手段と、 ｃ）前記データ選択手段を制御する切換手段と、 ｄ）短絡を重要かつ機械的な短絡または重要でなくかつ
他の短絡と評価し、それにより機械的短絡の場合にその
短絡が解消されるまで、電極が切換手段およびデータ選
択手段を介して後退速度（Ｖｒ）で後退される短絡評価
手段とを含む、請求項請求項１３または１４の制御装
置。 - 【請求項１６】 前記短絡評価手段は、パルス電圧値を
レジスタに記憶し、そのパルスの振幅を第１の比較器に
おいて第１の閾値と比較し、短絡期間をクロック信号を
計数するカウンタにおいて求め、その短絡期間を他の比
較器により他の閾値と比較し、対応する制御信号を前記
切換手段に伝達する、請求項１５に記載の制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4441055A DE4441055C1 (de) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Funkenerosionsprozessen |
| DE4441055.7 | 1994-11-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08215939A JPH08215939A (ja) | 1996-08-27 |
| JP2904340B2 true JP2904340B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=6533549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7318486A Expired - Fee Related JP2904340B2 (ja) | 1994-11-17 | 1995-11-14 | 電食プロセスの制御方法および装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5973288A (ja) |
| EP (1) | EP0712679B1 (ja) |
| JP (1) | JP2904340B2 (ja) |
| KR (1) | KR0173823B1 (ja) |
| CN (1) | CN1096910C (ja) |
| DE (2) | DE4441055C1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11823A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 放電加工装置 |
| US6717094B2 (en) | 2002-07-22 | 2004-04-06 | Edward L. Beaumont | Electrical discharge machine and methods of establishing zero set conditions for operation thereof |
| CN102112261B (zh) * | 2008-07-29 | 2013-08-28 | 三菱电机株式会社 | 细孔放电加工装置以及放电加工方法 |
| CN101670472B (zh) * | 2008-09-12 | 2011-06-08 | 财团法人工业技术研究院 | 线切割电化学放电加工进给控制方法与装置 |
| US9308594B2 (en) | 2011-07-06 | 2016-04-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Wire electrical discharge machining apparatus |
| CN110280858A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-09-27 | 北方工业大学 | 一种小孔机床穿透检测方法和装置 |
| CN110640244B (zh) * | 2019-11-07 | 2020-07-07 | 中国航空制造技术研究院 | 一种精密电解加工实时进给控制系统及方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5159167A (en) * | 1985-03-29 | 1992-10-27 | Raycon Corporation | Structure for and method of electrical discharge machining |
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