JP4135612B2 - ワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工機の加工基準位置決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対するワイヤ電極の加工基準位置を決定する機能を備えたワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工機の加工基準位置決定方法に関する。

従来より、ワイヤ放電加工機においては、加工対象となるワークの端面をワイヤ電極の加工基準位置として決定するために端面出し機能が利用されている。この端面出し機能では、垂直方向に張られたワイヤ電極を一定の送り方向へ送り出しながら、ワイヤ電極とワークのうちの一方、例えばワークを移動させ、ワイヤ電極とワークの端面とが接触したことを検出したら、そのときの位置を加工基準位置として決定するようにしている。また、特許文献１には、ワイヤ電極とワークの端面とを複数回接触させ、そのうちの好ましいデータを選択して、それを基準位置として決定するものも提案されている。
特開２００３−０６２７２４号公報

ところで、加工基準位置を決定する際に、端面出しを精度良く行うためには、ワイヤ電極の振動（横方向への振れ）を小さく抑える必要があり、このためにはワイヤ電極の張力を比較的大きく設定しておくことが好ましい。しかしながら、ワイヤ電極の直径が例えば０．１５ｍｍ以下の細い細線ワイヤを使用した場合において、そのワイヤ電極の張力を比較的大きく設定していた場合、ワイヤ電極に対するワークの接近方向への移動速度が大きくて行き過ぎるようなことがあると、ワイヤ電極がワークのエッジで擦れて断線し易くなるという問題がある。

また、端面出しを行う際に、上述とは逆に、ワイヤ電極の張力を比較的小さくしておいた場合、ワイヤ電極が断線し難くはなるものの、端面出しの精度（加工基準位置の精度）が悪くなり易いという問題がある。なぜなら、ワイヤ電極に対するワークの接近方向への移動によりワイヤ電極に振動が生じる場合があり、ワイヤ電極の張力が小さいとワイヤ電極の振幅幅が大きくなり、振幅幅がそのまま誤差となってしまうからである。

また、ワイヤ電極に対するワークの接近方向への移動速度を遅くして、ゆっくりとそれらを接触させるようにすることも考えられるが、このようにした場合には、端面出しの時間が長くなってしまうという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、加工基準位置を決定する際に、比較的細いワイヤ電極でも断線し難く、精度が高く、しかも比較的短時間にて実施することができるワイヤ放電加工機、およびワイヤ放電加工機の加工基準位置決定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のワイヤ放電加工機は、
ワークとこのワークを加工するためのワイヤ電極とをこれらが接近する方向および離間する方向へ相対的に移動させる移動手段と、
前記ワイヤ電極の張力を調整する張力調整手段と、
前記ワイヤ電極とワークとが接触したことを検出する接触検出手段と、
この接触検出手段にて接触を検出した時点での接触位置を記憶する位置記憶手段と、
前記移動手段、張力調整手段および位置記憶手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ワークを加工する際の加工基準位置を決定する際に、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが接近する方向へ移動させて前記接触検出手段により接触を検出した後、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが離間する方向へ移動させ、この後、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが接近する方向へ再度移動させて前記接触検出手段により再度接触を検出し、その再度接触を検出した接触位置を加工基準位置として前記位置記憶手段に記憶させる一方、前記再度接触を検出するときのワイヤ電極の張力をそれ以前に接触を検出したときの張力よりも大きくするように制御することを特徴とする。

同様な目的を達成するために、本発明のワイヤ放電加工機の加工基準位置決定方法は、
ワークとこのワークを加工するためのワイヤ電極とをこれらが接近する方向および離間する方向へ相対的に移動させる移動手段と、
前記ワイヤ電極の張力を調整する張力調整手段と、
前記ワイヤ電極とワークとが接触したことを検出する接触検出手段と、
この接触検出手段にて接触を検出した時点での接触位置を記憶する位置記憶手段とを備え、
前記ワークを加工する際の加工基準位置を決定する際に、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが接近する方向へ移動させて前記接触検出手段により接触を検出した後、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが離間する方向へ移動させ、この後、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが接近する方向へ再度移動させて前記接触検出手段により再度接触を検出し、その再度接触を検出した接触位置を加工基準位置として前記位置記憶手段に記憶させる一方、前記再度接触を検出するときのワイヤ電極の張力をそれ以前に接触を検出したときの張力よりも大きくするようにしたことを特徴とする。

本発明のワイヤ放電加工機によれば、ワイヤ電極とワークとをはじめに接触させる際には、比較的ラフな位置がわかれば良いため、この場合には、ワイヤ電極の張力を比較的小さくしておくことで、比較的細いワイヤ電極の場合でも、ワイヤ電極の断線を極力防止できる。また、このとき、ワイヤ電極とワークの接近方向への移動速度は比較的高速とすることができる。そして、ワイヤ電極とワークとを再度接触させる際には、ワイヤ電極の張力を比較的大きく設定しておくことで、ワイヤ電極とワークとの接触位置を正確に検出することができ、これを加工基準位置として決定する。このようにすることで、加工基準位置を決定する際に、比較的細いワイヤ電極でも断線し難く、精度が高く、しかも比較的短時間にて実施することができる。

また、本発明のワイヤ放電加工機の加工基準位置決定方法によれば、上記したワイヤ放電加工機の場合と同様な作用効果を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１には、ワイヤ放電加工機における本発明の要旨に関係した部分の概略構成が示されている。この図１において、テーブル１は、Ｙ軸モータ２を備えたＹ軸移動機構３によりＹ方向へ移動可能に構成されている。テーブル１上に設けられたワーク取付台４は、Ｘ軸モータ５を備えたＸ軸移動機構６によりＸ方向へ移動可能に構成されている。ワーク取付台４には加工対象のワークＷが着脱可能に取り付けられるようになっていて、ワーク取付台４に取り付けられたワークＷは、Ｘ軸移動機構６およびＹ軸移動機構３によりＸ，Ｙ方向へ移動可能となっている。Ｙ軸移動機構３とＸ軸移動機構６は本発明の移動手段を構成している。

ワークＷを加工するためのワイヤ電極１０は図１に示すように引き回されている。ワイヤボビン１１に巻回されたワイヤ電極１０は、ブレーキローラ１２とピンチローラ１３との間、ガイドローラ１４、上ワイヤガイド１５、下ワイヤガイド１６、ガイドローラ１７、回収ローラ１８とピンチローラ１９との間を通されている。このうち回収ローラ１８が矢印Ａ１方向へ回転されることにより、ワイヤ電極１０が矢印Ａ２方向へ送られる。また、ワイヤ電極１０は、上ワイヤガイド１５と下ワイヤガイド１６とによって上下方向にガイドされている。ブレーキローラ１２にはブレーキユニット２０が設けられていて、このブレーキユニット２０によりブレーキローラ１２の回転を制御することに基づき、ワイヤ電極１０の張力を調整できる構成となっている。

ブレーキユニット２０は、例えばパウダーブレーキで構成されていて、張力コントローラ３６からパウダーブレーキに流す電流値を変更することで張力が変更される。このブレーキユニット２０は、本発明の張力調整手段を構成している。なお、ブレーキユニット２０は、パウダーブレーキの代わりにモータを用いても良く、また、ディスクブレーキ、油圧ブレーキを用いても良い。回収ローラ１８の下方には、使用されたワイヤ電極１０を回収する回収容器２１が設置されている。なお、ワイヤ電極１０の太さ（直径）は、例えば０．１５ｍｍのものを使用している。

上記上ワイヤガイド１５の上方には、ワイヤ電極１０に接触するように給電子２５が配設されている。この給電子２５とワーク取付台４とは、接触検出回路２６に接続されている。この接触検出回路２６は、ワイヤ電極１０とワークＷとが接触したときにこれを検出して、その検出信号を、制御手段を構成するＣＰＵ３０に出力する構成となっている。この接触検出回路２６が、本発明の接触検出手段を構成している。

上記ＣＰＵ３０は、ワイヤ放電加工機の加工動作全般を制御するもので、制御用のプログラムに基づき、回収ローラ用コントローラ３１を介して回収ローラ１８を、Ｘコントローラ３２およびＸドライバ３３を介してＸ軸モータ５を、Ｙコントローラ３４およびＹドライバ３５を介してＹ軸モータ３を、張力コントローラ３６を介してブレーキユニット２０を制御すると共に、表示器３７を制御する機能を備えている。また、ＣＰＵ３０には、本発明の位置記憶手段を構成するメモリ３８が接続されている。なお、このワイヤ放電加工機には、ワイヤ電極１０に放電加工用の電圧を印加する回路なども備えているが、図示および説明は省略している。

次に、ワークＷを加工する際の加工基準位置を決定する際のＣＰＵ３０の端面出し処理について、図２および図３も参照して説明する。この端面出し処理は、図示しない端面出しキーの操作に基づき行われる。なお、端面出しキーは、Ｘ軸方向用とＹ軸方向用とがあるが、以下においては、Ｘ軸方向用の端面出しキーが操作された場合を説明する。また、Ｙ軸方向用の端面出しキーが操作された場合については、以下の説明中、「Ｘ軸方向」を「Ｙ軸方向」と読み替え、「Ｘ軸モータ５」を「Ｙ軸モータ３」と読み替えるものとする。

まず、ＣＰＵ３０は、回収ローラ１８を駆動することによりワイヤ電極１０の送りを開始するとともに、ブレーキユニット２０を制御することによりワイヤ電極１０の張力を「小」に設定する（ステップＳ１）。このとき、回収ローラ１８は矢印Ａ１方向へ回転され、ワイヤ電極１０は矢印Ａ２方向へ送られる。また、ワイヤ電極１０の張力は、ワイヤ電極の直径（ワイヤ径）、種類に応じて設定する。図４には、ワイヤ径と張力の関係の一例が示されている。このステップ１におけるワイヤ電極の張力は、図４におけるその前の張力（１回目の張力）のことである。ワイヤ径が０．１５ｍｍの場合、ステップ１におけるワイヤ電極の張力は７ニュートンとする。ワイヤ電極の種類は、黄銅、タングステン、黄銅＋亜鉛等がある。ワイヤ電極の種類や径は、使用者が予めキーボードから入力する場合と、加工プログラムで設定する場合とがある。

次にＣＰＵ３０は、Ｘ軸モータ５を駆動して、ワイヤ電極１０に対してワークＷの接近移動を開始する（ステップＳ２）。このときの移動速度は「大」に設定する。これにより、ワーク取付台４に取り付けられたワークＷがワイヤ電極１０に接近する方向へ移動する（図３（ａ）参照）。
そして、ワークＷがワイヤ電極１０に接触すると、接触検出回路２６がこれを検出し、検出信号をＣＰＵ３０に出力する。ＣＰＵ３０は、接触検出回路２６からの検出信号が入力すると（ステップＳ３で「ＹＥＳ」）、Ｘ軸モータ５の駆動を停止させてワークＷの接近移動を停止させ（ステップＳ４）、このときの接触位置（１回目の接触位置）をメモリ３８に記憶させる（ステップＳ５）。

このとき、ワークＷの移動速度は「大」に設定されているため速く、ワークＷはワイヤ電極１０との接触位置よりも若干オーバーランすることになり（図３（ｂ）参照）、このときの接触位置（１回目の接触位置）はラフな位置となる。このとき、ワイヤ電極１０がワークＷのエッジＷｅで擦られることがあるが、ワイヤ電極１０の張力は小さめに設定されているため、ワイヤ電極１０が断線することを極力防止できる。

次に、ＣＰＵ３０は、Ｘ軸モータ５を駆動して、ワイヤ電極１０に対してワークＷを所定距離離間する方向へ移動させる（ステップＳ６、（図３（ｃ）参照）。次に、ＣＰＵ３０は、ブレーキユニット２０を制御することによりワイヤ電極１０の張力を、１回目より強くなるように「大」に設定する（ステップＳ７）。このときの張力は、図４における基準位置決定時の張力（２回目の張力）であり、この場合１２ニュートンとする。次に、Ｘ軸モータ５を駆動して、ワイヤ電極１０に対してワークＷの接近移動を開始する（ステップＳ８）。このときの移動速度は、１回目より遅くなるように「小」に設定する。これにより、ワーク取付台４に取り付けられたワークＷがワイヤ電極１０に接近する方向へ移動する（図３（ｄ）参照）。

そして、ワークＷがワイヤ電極１０に接触すると（図３（ｅ）参照）、接触検出回路２６がこれを検出し、検出信号をＣＰＵ３０に出力する。ＣＰＵ３０は、接触検出回路２６からの検出信号が入力すると（ステップＳ９で「ＹＥＳ」）、Ｘ軸モータ５の駆動を停止させてワークＷの接近移動を停止させるとともに、回収ローラ１８の駆動を停止させてワイヤ電極１０の送りを停止させる（ステップＳ１０）。そして、このときの接触位置（２回目の接触位置）を加工基準位置としてメモリ３７に記憶させるとともに、表示器３７に表示する（ステップＳ１１）。この処理においては、ワイヤ電極１０に対してワークＷが接触したときの機械座標系におけるワーク取付台４のＸ座標が加工基準位置として記憶される。以上により、端面出し処理が終了する。

上記した実施形態においては、加工基準位置を決定する際に、ワイヤ電極１０とワークＷとを１回目に接触させる際には、比較的ラフな位置がわかれば良いため、この場合には、ワイヤ電極１０の張力を比較的小さくしておくことで、比較的細いワイヤ電極１０の場合でも、ワイヤ電極１０の断線を極力防止できる。また、このとき、ワイヤ電極１０とワークＷの接近方向への移動速度は比較的高速とすることができる。そして、ワイヤ電極１０とワークＷとを２回目に接触させる際には、ワイヤ電極１０張力を比較的大きく設定しておくことで、ワイヤ電極１０とワークＷとの接触位置を正確に検出することができ、これを加工基準位置として決定する。このようにすることで、加工基準位置を決定する際に、比較的細いワイヤ電極Ｗでも断線し難く、精度が高く、しかも比較的短時間にて実施することができる。

また、ワイヤ電極１０とワークＷとを２回目に接触させる際には、ワークＷの移動速度を遅くすることで、ワークＷを接触位置に極力近い位置で停止させることが可能になり、加工基準位置の精度が一層高くなる。さらに、ワイヤ電極１０の直径、種類に応じてワイヤ電極１０の張力を設定することにより、加工基準位置の決定を一層良好に行うことができる。

本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
上記した実施形態では、加工基準位置を決定する際に、ワークＷとワイヤ電極１０とを２回接触させるようにしたが、３回以上接触させる場合にも適用できる。本発明は、少なくとも加工基準位置として接触を検出するときの張力（再度接触を検出するときの張力）が、それ以前に接触させたときの張力よりも大きく設定されていれば良い。

上記した実施形態では、ワイヤ電極１０に対してワークＷを移動させる構成としたが、ワークＷを固定した状態で、ワイヤ電極１０側をＸおよびＹ方向へ移動させる構成とすることもできる。
また、上記した実施形態では、ワイヤ電極１０を上下方向に指向させた状態で、このワイヤ電極１０に対してワークＷを水平方向に移動させる構成としたが、ワイヤ電極１０を水平方向に指向させた状態で、このワイヤ電極１０とワークＷの少なくとも一方を上下方向に移動させる構成とすることもできる。

本発明の一実施形態を示すワイヤ放電加工機の概略構成図 ＣＰＵの端面出し処理のフローチャート （ａ）〜（ｅ）は端面出し動作を説明するための動作説明図 ワイヤ電極の直径（ワイヤ径）と張力との関係を示す図

符号の説明

図面中、１はテーブル、３はＹ軸移動機構（移動手段）、４はワーク取付台、６はＹ軸移動機構（移動手段）、１０はワイヤ電極、１２はブレーキローラ、１５は上ワイヤガイド、１６は下ワイヤガイド、１８は回収ローラ、２０はブレーキユニット（張力調整手段）、２５は給電子、２６は接触検出回路（接触検出手段）、３０はＣＰＵ（制御手段）、３８はメモリ（位置記憶手段）、Ｗはワークである。

Claims (6)

1. ワークとこのワークを加工するためのワイヤ電極とをこれらが接近する方向および離間する方向へ相対的に移動させる移動手段と、
   前記ワイヤ電極の張力を調整する張力調整手段と、
   前記ワイヤ電極とワークとが接触したことを検出する接触検出手段と、
   この接触検出手段にて接触を検出した時点での接触位置を記憶する位置記憶手段と、
   前記移動手段、張力調整手段および位置記憶手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ワークを加工する際の加工基準位置を決定する際に、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが接近する方向へ移動させて前記接触検出手段により接触を検出した後、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが離間する方向へ移動させ、この後、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが接近する方向へ再度移動させて前記接触検出手段により再度接触を検出し、その再度接触を検出した接触位置を加工基準位置として前記位置記憶手段に記憶させる一方、前記再度接触を検出するときのワイヤ電極の張力をそれ以前に接触を検出したときの張力よりも大きくするように制御することを特徴とするワイヤ放電加工機。
2. 制御手段は、移動手段によりワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが一旦離間する方向へ移動させた後、再度接近方向へ移動させる際の移動速度を、それ以前の接近方向への移動速度よりも遅くなるように移動手段を制御することを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工機。
3. 加工基準位置を決定する際に、ワイヤ電極を送り方向へ移動させていることを特徴とする請求項１または２記載のワイヤ放電加工機。
4. ワイヤ電極の直径、種類に応じてワイヤ電極の張力を設定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のワイヤ放電加工機。
5. ワークとこのワークを加工するためのワイヤ電極とをこれらが接近する方向および離間する方向へ相対的に移動させる移動手段と、
   前記ワイヤ電極の張力を調整する張力調整手段と、
   前記ワイヤ電極とワークとが接触したことを検出する接触検出手段と、
   この接触検出手段にて接触を検出した時点での接触位置を記憶する位置記憶手段とを備え、
   前記ワークを加工する際の加工基準位置を決定する際に、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが接近する方向へ移動させて前記接触検出手段により接触を検出した後、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが離間する方向へ移動させ、この後、前記移動手段により前記ワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが接近する方向へ再度移動させて前記接触検出手段により再度接触を検出し、その再度接触を検出した接触位置を加工基準位置として前記位置記憶手段に記憶させる一方、前記再度接触を検出するときのワイヤ電極の張力をそれ以前に接触を検出したときの張力よりも大きくするようにしたことを特徴とするワイヤ放電加工機の加工基準位置決定方法。
6. 移動手段によりワークとワイヤ電極の少なくとも一方をこれらが一旦離間する方向へ移動させた後、再度接近方向へ移動させる際の移動速度を、それ以前の接近方向への移動速度よりも遅くなるようにしたことを特徴とする請求項５記載のワイヤ放電加工機の加工基準位置決定方法。

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