JP3056928B2 - 放電加工機の主軸負荷力軽減装置 - Google Patents

放電加工機の主軸負荷力軽減装置

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JP3056928B2
JP3056928B2 JP5294322A JP29432293A JP3056928B2 JP 3056928 B2 JP3056928 B2 JP 3056928B2 JP 5294322 A JP5294322 A JP 5294322A JP 29432293 A JP29432293 A JP 29432293A JP 3056928 B2 JP3056928 B2 JP 3056928B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は形彫放電加工機のジャン
プ時における主軸に負荷される力を軽減する装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、図1に示すような形彫放電加工機
においては、放電加工中に発生する加工くずを電極9と
ワークW加工面の間から排出するために電極を上下させ
るジャンプ動作を行う。このジャンプ動作の速度と周期
はマニュアル設定できるようになっており、設定後は一
定である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたマ
ニュアル設定のジャンプ動作においては、ジャンプ時に
おける速度,トルク,距離の関係は図9のグラフ図に示
すように、電極9がワークWから離れる瞬間と、ワーク
へ最も接近する瞬間に加工液の粘性により急に主軸送り
モータのトルクが増大する。このトルクの値は一定では
なく加工が進んで電極がワーク加工穴に挿入される寸法
が大きくなるほど増大する。このため加工開始時の適正
ジャンプ加減速度では、加工の進行とともにトルクが大
きくなり、或る設計基準値を超えると主軸が傾いたりジ
ャンプ終了時に振動が発生して間隙制御に悪影響を及ぼ
し、主軸駆動系例えば軸受部材や送りねじ部材に損傷を
与えるという問題を有している。
【0004】このトルクはジャンプ加減速度を低くマニ
ュアル設定すれば図10に示すように低減することがで
きるが、変動するトルクに対応する最適なジャンプ加減
速度をマニュアル設定により維持することは不可能で、
安全性を重視して低く設定しておけば加工時間が長くな
り能率が低下するという問題を有している。本発明は従
来の技術の有するこのような問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところはジャンプ時に主軸に負
荷される力を予め記憶する基準値以下に軽減して間隙制
御に悪影響を及ぼしたり、機械系に損傷を与えることな
く、高能率を維持することのできる装置を提供しようと
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における放電加工機の主軸負荷力軽減装置にお
いては、電極とワークの間の放電により加工を行う形彫
放電加工機のジャンプ時の主軸に負荷される力を軽減す
る装置であって、ジャンプ1衝程中の主軸に負荷される
力を主軸送りモータのトルク値により検出する手段と、
予め記憶する少なくとも一つの基準値と検出した前記ト
ルク値とを比較して予め記憶するジャンプ加減速度補正
データより対応する補正値を選出する手段と、前記トル
ク検出時のジャンプ加減速度に選出された前記補正値を
加算又は減算して次のジャンプ加減速度実行値を求める
演算手段と、前記ジャンプ加減速度実行値により主軸送
り速度を制御する手段とを含んでなるものである。
【0006】
【作用】ジャンプ1衝程中の主軸送りモータトルクのピ
ーク値を検出して、これを予め記憶する一つ以上の基準
値と比較し、この結果により予め記憶するジャンプ加減
速度補正データより対応する補正値を読み出し、いまの
ジャンプ加減速度に読み出した補正値を加算又は減算し
て次のジャンプ加減速度を求め、求めた加減速度により
次のジャンプを実行する。
【0007】
【実施例】
実施例第1 図1の形彫放電加工機において、機台1のテーブル2上
にワークWが載置され、機台1上後側に立設されたコラ
ム3に主軸頭4がZ軸方向に位置移動可能に固着されて
おり、主軸頭4に主軸5が軸方向移動のみ可能かつ垂直
に設けられている。主軸5はコラム3に固着のサーボモ
ータ6によりボールねじ7を介して移動位置決めされ、
主軸5の下端にチャック8を介して電極9が着脱可能に
取付けられている。
【0008】サーボモータ6はNC装置10により駆動
され、NC装置10内には図2のブロック線図に示す制
御システムが内蔵されている。主軸送り制御部12は検
出器13の出力信号が送り指令値に近づくように主軸送
りを制御する部分、モータ駆動部11はサーボモータ6
に電力を供給する部分であり、この二つは従来のNCサ
ーボシステムと異なるものではない。本発明にかかわる
ジャンプ制御回路14のモータトルク検出部15はサー
ボモータ6のトルクを電流値によって検出する部分、ト
ルクピーク値記憶部16はジャンプ1衝程中の最大トル
クピーク値MAXn を記憶する部分である。
【0009】負荷トルク基準値記憶部17は予め入力さ
れた負荷トルク基準値T1 を記憶する部分。負荷トルク
比較部18は MAXn とT1 とを比較してそれぞれの信
号を出力する部分である。ジャンプ加減速度補正データ
記憶部19は予め入力された補正値+α0 及び−α0
記憶する部分。補正値選択読み出し部21は比較部18
の出力信号に基づいて+α0 又は−α0 を読み出して記
憶する部分である。ジャンプ加減速度の初期設定値記憶
部22は始動準備動作中にマニュアル設定されたジャン
プ加減速度の初期値α1 を記憶する部分。
【0010】ジャンプ加減速度演算部23は現在のジャ
ンプ加減速度αn に補正値α0 を加算して次のジャンプ
加減速度αN を求め、求めたαN がジャンプ加減速度の
最大値αMAX より大きい場合はαN =αMAX として最大
値を上回ることのない次のジャンプ加減度を算出する部
分。ジャンプ加減度実行値記憶部24は求めた次のジャ
ンプ加減速度を記憶し、主軸送り制御部11に加減速度
指令を出力する部分。ジャンプ加減速度最大値記憶部2
5はジャンプ加減速度の最大値αMAX を記憶する部分で
ある。
【0011】続いて本実施例第1の作用を図3のフロー
チャートに従って説明する。ステップS1において、ジ
ャンプ動作の1衝程が行われ、ステップS2において、
このジャンプ1衝程中のサーボモータ6のトルクTn
電流により検出し、ステップS3において、負荷トルク
の最大ピーク値 MAXn と予め記憶する負荷トルク基準
値T1 とを比較し、ステップS4において、 MAXn
1 より大きいかが確認される。
【0012】そしてYESの場合にはステップS5にお
いて、予め記憶するジャンプ補正データの中から補正値
−α0 を読み出し、ステップS6において、いま行われ
たジャンプ1衝程の加減速度αn (始動時の1衝程は初
期値α1 )と読み出した補正値−α0 より演算(αN
αn −α0 )により次のジャンプ1衝程の加減速度αN
を求め、ステップS7において、求めたαN を次のジャ
ンプ加減速度実行値として記憶し、ステップS8におい
て、機械停止指令が出しているかを確認し、NOの場合
はステップS1に戻される。
【0013】またステップS4において、NOの場合に
はステップS9において、補正値+α0 を読み出し、ス
テップS10において演算(αN =αn +α0 )により
次のジャンプ加減速度αN を求め、ステップS11にお
いて、ジャンプ加減速度の最大値αMAX と求めたαN
を比較し、ステップS12において、αN がαMAX より
大きいかが確認される。そしてNOの場合はステップS
7に戻され、求めたαN を次のジャンプ加減速度実行値
として記憶する。また何かの都合でYESになった場合
にはステップS13において、αN =αMAX としてαN
が最大値を超えないように制限しステップS7に戻さ
れ、ステップS8においてYESになったとき終わりと
なる。
【0014】図4は上記の動作を繰り返したときの負荷
トルクの変化を示すグラフ図で、初期値α1 でジャンプ
動作を開始したときの1衝程目のトルクピーク値をt1
とすると、基準値T1 を超えているため、二回目の加減
速度α2 は初期値α1 に補正値−α0 を加算した値とな
り、その結果t2 となってT1 以下となる。そして三回
目の加減速度α3 は前の加減速度α2 に、補正値+α0
を加算した値となってトルクピーク値t3 はT1 を超え
る。このように基準値T1 を挟んだ補正値α0を上下幅
とするトルクでジャンプが繰り返され、放電加工が進行
してトルクが増大してtn が補正値α0 以上T1 より離
れたときのみ、−α0 補正を二回行って基準値T1 を挟
んだ上下動を繰り返す。
【0015】実施例第2 本実施例の実施例第1と異なるところは図2の負荷トル
ク基準値記憶部17に基準値上限のT1 と基準値下限の
2 の二つの値を記憶させておき、負荷トルク比較部1
8で、このT1 ,T2 をトルクピーク値 MAXn と順次
比較させるようにしたところである。従って同一個所の
構造説明を省略し図5のフローチャートに従って実施例
第2の動作を説明する。ステップS14においてジャン
プ動作の1衝程が行われて、ステップS15において、
1衝程中のモータトルクTn を検出し、ステップS16
において検出したトルクのピーク値 MAXn が基準値上
限T1 より大きいかが確認される。
【0016】そしてYESの場合には、ステップS18
においてジャンプ加減補正値−α0を読み出し、ステッ
プS19において、演算(αN =αn −α0 )により次
のジャンプ加減速度αN を求める。但しαn はいまのジ
ャンプ加減速度でありジャンプ開始時には初期値α1
用いる。次いでステップS20において、求めたαN
次のジャンプ加減速度実行値として記憶し、ステップS
21において機械停止指令が出ているかを確認し、NO
の場合ステップS14に戻される。またステップS17
において、NOの場合にはステップS22において、
MAXn が基準値下限T2 より小さいかが確認され、Y
ESの場合にはステップS23において補正値+α0
読み出し、ステップS24において、演算(αN =αn
+α0 )により次のジャンプ加減速度αN を求める。
【0017】次いでステップS25において、求めたα
N と最大値αMAX を比較し、ステップS26においてα
N が次のジャンプ加減速度実行値として記憶される。ま
た何らかの都合でYESになった場合にはステップS2
7において、αN =αMAX としてαN が最大値を超えな
いように制限し、ステップS20に戻されてαMAX をα
N として記憶する。またステップS22においてNOの
場合にはステップS28においてαN =αn とする。但
しジャンプ開始時の1衝程目の場合はαN =α1 として
ステップS20に戻される。そしてステップS21にお
いて、YESになった場合に終了となる。
【0018】図6は上述のジャンプ動作を繰り返したと
きの負荷トルクの変化を示すグラフ図で、例えば初期値
α1 でジャンプ動作を開始したときの負荷トルクをt1
とすると、基準値下限T2 よりかなり低いため+α0
正を2回行って3回目の衝程でトルクがt3 となり、始
めて基準値下限T2 を超える。そして4回目からの衝程
は補正を行わず、このときの加減速度実行値α4 のまま
でジャンプを続行し、数衝程経過後トルクがtn となっ
て上限T1 を超えると、−α0 補正が行われ次の衝程で
トルクが許容値内に入り、再びこのときのジャンプ加減
速度実行値のままジャンプを続行する。このため頻繁に
基準値上限を超えることがなくなり安全性が増す。
【0019】実施例第3 本実施例の実施例第2と異なるところは図2の負荷トル
ク基準値記憶部17に基準値上限T1 の上に基準値最上
限T0 を、また基準値下限T2 の下に基準値最下限T3
を設けた4段階T0 〜T3 の基準値を記憶させ、ジャン
プ加減速度補正データ記憶部19に例えば−2α0 ,−
α0 ,+α0 ,+2α0 の4段階の補正値を記憶させて
おき、負荷電流比較部18で検出したトルクピーク値
MAXn とこのT0 〜T3 の4段階の基準値を順次比較
させ、補正値選択読取部21において MAXn ≧T0
とき−2α0 を、 MAXn ≧T1 のとき−α0 を、MAX
n≧T2 のとき+α0 を、 MAXn ≦T3 のとき+2
α0 をそれぞれ読み出すようにしたところである。
【0020】従って同一個所の構造説明を省略し、図7
のフローチャートに従って実施例第3の作用を説明す
る。ステップS29において、ジャンプ動作の1衝程が
行われ、ステップS30においてこの1衝程中のモータ
トルクTn を検出し、ステップS31において、負荷ト
ルクのピーク値 MAXn と基準値T0 〜T3 を順次比較
する。そしてステップS32において、 MAXn がT0
と同等又は大きいかを確認し、YESの場合にはステッ
プS34において、補正値−2α0 を読み出す。次いで
ステップS35において、いまのジャンプ加減速度αn
に読み出した基準値−2α0 を加算して、次の加減速度
αN を算出し、ステップS36において求めたαN を次
のジャンプ加減速度実行値として記憶し、ステップS3
7において機械停止指令が出ているかを確認しNOの場
合にはステップS29に戻され、YESの場合には終わ
りとなる。
【0021】またステップS32においてNOの場合に
はステップS38において、 MAXn がT1 と同等又は
大きいかを確認し、YESの場合にはステップS39に
おいて、補正値−α0 を読み出す。次いでステップS4
0においていまのジャンプ加減速度αn に読み出した−
α0 を加算して次の加減速度αN を求め、ステップS3
6に戻される。またステップS38においてNOの場合
にはステップS41において、 MAX n がT2 より大き
いかを確認し、YESの場合にはステップS42におい
ていまのジャンプ加減速度αn を次のジャンプ加減速度
αN としてステップS36に戻される。
【0022】またステップS41においてNOの場合に
は、ステップS43において、MAXn がT3 と同等又
は小さいかを確認し、ステップS44において、補正値
+2α0 を読み出す。次いでステップS45において、
いまのジャンプ加減速度αnに+2α0 を加算して次の
ジャンプ加減速度αN を求め、ステップS46におい
て、求めたαN が最大値αMAX より大きいかを確認し、
NOの場合にはαN を次の加減速度としてステップS3
6に戻される。また何らかの都合でYESになった場合
にはαN =αMAX としてαN が最大値を超えないように
制限しステップS36に戻される。またステップS43
においてNOの場合には補正値+α0 を読み出し、ステ
ップS49においていまのジャンプ加減速度αn に読み
出した+α0 を加算して次のジャンプ加減速度αN を求
め、ステップS46に戻される。
【0023】図8は上述のジャンプ動作を繰り返したと
きの負荷トルクの変化を示すグラフ図で、例えば初期値
α1 を小さく設定した場合、最適なトルクとなる加減速
度に達するまでに数衝程を要し、それだけ加工が遅くな
る。このため初期設定値α1で行った1衝程目のトルク
1 が許容値最下限T3 の以下のときα0 の2倍の+2
α0 補正を行い素早く適正負荷トルクに引き上げ、基準
値下限T2 を超えた適正トルク領域では補正をなしとす
る。やがて電極9がワークWに深く入り込むようにな
り、トルクが次第に増加して基準値上限T1 を超えると
−α0 補正が行われて適正トルク領域内に引き下げる。
【0024】また例えば初期値α1 を大きくとった場
合、加工途中に摩耗したり電極を交換した時等急激に負
荷トルクが増大し、適正トルク領域になるまでに数衝程
必要となり、その間に主軸等機械系の寿命を縮めること
になる。このためトルクが許容最上限T0 を超えたとき
もα0 の2倍の−2α0 補正を行って適正負荷トルクに
素早く引き下げる。尚、補正値−2α0 及び+2α0
必ずしもα0 の2倍とする必要はなく任意の値とするこ
とができるのは勿論である。
【0025】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。ジャンプ時に主軸に負
荷される力が予め設定された基準値に近づくようにした
ので、放電加工時の間隙制御に悪影響を及ぼしたり、主
軸及び主軸送り等機械系に損傷を与えることがなくな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の形彫放電加工機の構成図である。
【図2】本実施例のNCサーボシステムのブロック線図
である。
【図3】実施例第1の動作の流れ図である。
【図4】実施例第1のジャンプ動作を繰り返したときの
負荷トルクの変化を表すグラフ図である。
【図5】実施例第2の動作の流れ図である。
【図6】実施例第2のジャンプ動作を繰り返したときの
負荷トルクの変化を表すグラフ図である。
【図7】実施例第3の動作の流れ図である。
【図8】実施例第3のジャンプ動作を繰り返したときの
負荷トルクの変化を表すグラフ図である。
【図9】従来の技術の説明に用いたジャンプ時における
速度・トルク・距離の変化を表すグラフ図である。
【図10】従来の技術の説明に用いたグラフ図で、図9
よりジャンプ加減速度を小さくしてトルクピーク値を低
く抑えた状態を表すグラフ図である。
【符号の説明】
5 主軸 6 主軸送りモータ 9 電極 10 NC装置 14 ジャンプ制御回路 15 トルク検出部 18 負荷トルク比較部 21 補正値選択読
み出し部 23 ジャンプ加減速度演算部 W ワーク

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極とワークの間の放電により加工を行
    う形彫放電加工機のジャンプ時の主軸に負荷される力を
    軽減する装置であって、ジャンプ1衝程中の主軸に負荷
    される力を主軸送りモータのトルク値により検出する手
    段と、予め記憶する少なくとも一つの基準値と検出した
    前記トルク値とを比較して予め記憶するジャンプ加減速
    度補正データより対応する補正値を選出する手段と、前
    記トルク検出時のジャンプ加減速度に選出された前記補
    正値を加算又は減算して次のジャンプ加減速度実行値を
    求める演算手段と、前記ジャンプ加減速度実行値により
    主軸送り速度を制御する手段とを含んでなることを特徴
    とする放電加工機の主軸負荷軽減装置。
JP5294322A 1993-10-28 1993-10-28 放電加工機の主軸負荷力軽減装置 Expired - Lifetime JP3056928B2 (ja)

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