JP4521212B2 - ワイヤ放電加工機における短絡電流検出装置 - Google Patents

Description

この発明は，例えば，ワイヤ電極とワークとの間に加工電圧を印加して発生する放電エネルギによってワークを放電加工するワイヤ放電加工機において，ワイヤ電極が短絡状態であるか否かを検出して事故等を未然に防ぐことができる短絡電流検出装置に関する。

従来，ワイヤ放電加工機は，例えば，図３及び図４に示すように，床１８にアースされた機械本体１１に加工液２１を入れることができる加工槽２０が載置され，機械本体１１にはワイヤ電極１のソースボビン８がセットされている。機械本体１１におけるヘッド１６には上ワイヤヘッド３が設けられ，機械本体１１における下アーム２２には下ワイヤヘッド４が設けられている。上ワイヤヘッド３は，ワイヤ電極１をワーク２へ供給する機能を果たし，下ワイヤヘッド４は，上ワイヤヘッド３の下方に対向してワーク２を加工した後のワイヤ電極１を受け取る機能を果たす。また，ワイヤ放電加工機は，下ワイヤヘッド４から繰り出されるワイヤ電極１を案内するため，下ワイヤヘッド４の下方に設置されたガイドローラ５，ガイドローラ５からのワイヤ電極１を送り出すため設けられたワイヤガイドパイプ６，及びワイヤガイドパイプ６の出口１３に近接して設けられたワイヤ電極１を引き出す引出しローラ７を有している。また，ワイヤ放電加工機は，引出しローラ７から送り出されるワイヤ電極１を吸引するため，引出しローラ７のワイヤ電極１の送り出し側に吸引装置（図示せず）等が設けられている。

また，ワイヤ放電加工機におけるワイヤ自動供給装置は，ワイヤ電極１が巻き上げられているソースボビン８，ソースボビン８から送り出されるワイヤ送り系でのワイヤ電極１の方向を転換する方向転換ローラ１２，送り出されるワイヤ電極１にテンションを付与するテンションローラ１４，及びテンションが付与されたワイヤ電極１に良好に繰り出されるようにブレーキをかけるブレーキローラ１５を備えている。ワイヤ電極を構成するワイヤ電極１は，種々のワイヤ径を有している。方向転換ローラ１２を通過したワイヤ電極１は，ヘッド１６に設けられた一対のアニールローラとコモンローラとを通過してアニールされて上ワイヤヘッド３へ送り込まれ，次いで，ワーク２の上下流に設けられた給電子１７を通じて加工電源１０からの電流が与えられる。また，アニールローラとコモンローラとの間には，ワイヤ電極１の先端を良好にしたり，ワイヤ電極１の断線時にワイヤ電極１を切断するカッタが設けられている。上ワイヤヘッド３を通過したワイヤ電極１は，ワーク２との間で加工電圧が印加され，ワーク２を加工した後に，上ワイヤヘッド３の下方に対向した下ワイヤヘッド４に受け取られ，次いで，下ワイヤヘッド４から繰り出されたワイヤ電極１は，ガイドローラ５を経て，ワイヤガイドパイプ６へと送り込まれる。ワイヤ電極１は，引出しローラ７の後流に設けた吸引装置等によって吸引され，最後に廃ワイヤホッパ９に回収される。廃ワイヤホッパ９は，それが設置された床１８とは絶縁されている。

また，ワイヤ放電加工機としては，ワイヤ電極となるワイヤを巻き上げたソースボビンからワークの加工領域へ送り込み，ワークを放電加工した後に，加工済みのワイヤをワイヤホッパへ廃棄するという一連のワイヤ供給系にワイヤを供給するワイヤ自動供給装置として，種々のタイプのものが知られている。例えば，ワイヤ放電加工機のワイヤ自動供給装置は，案内手段内において振動手段がワイヤ電極を強制的に振動させ，その振動によるワイヤ電極と案内手段間の接触状態を検出手段によって検出し，検出結果に基づいて判別手段がその良否を判定し，不良の時には所定の動作を実行させるものである（例えば，特許文献１参照）。

また，ワイヤ放電加工機におけるワイヤ電極の回収装置として，使用済みのワイヤ電極を短く切断して回収箱に収容するものが知られている。該ワイヤ電極の回収装置は，切断不良を検出することにより，長いワイヤ電極が回収箱から溢れるのを防止するものであり，使用済みのワイヤ電極を送給するローラ対と，ローラ対の後側に配置された切断装置と，切断装置の後側に配置された回収箱と，これらの間に設けられた接触検出器と，接触検出器とワイヤ電極との電気的接触状態を検出する検出手段を設けたものである（例えば，特許文献２参照）。

また，ワイヤ放電加工機におけるワイヤ電極の回収装置として，回収箱のワイヤ電極の回収限界を検出するものであり，使用済みのワイヤ電極を送給するローラ対，ローラ対の後側に配置された切断装置，及び回収箱とは別体の検出器とを有し，検出器の配線を外すことなく，回収限界に達した回収箱のみ交換する（例えば，特許文献３参照）。

また，ワイヤ放電加工機について，短絡と後退制御を繰り返すハンチング状態を防止するものが知られている。該ワイヤ放電加工機は，ワイヤ電極と被加工物との短絡が検出された時，移動指令を一時中断し，ワイヤ電極と被加工物間に供給されるパルス状電圧の休止時間を休止時間変更データテーブルのデータに変更する指令を出力し，後退制御装置からワイヤ電極が加工経路を逆に辿る移動指令がモータ制御回路へ出力される。後退制御装置は，加工電圧評価装置の出力を観察しながら，接触が解除されるまでワイヤ電極を後退させる。ワイヤ電極と被加工物は相対的に離れ，再び放電が発生して後退動作が終了し，復帰動作へ移る（例えば，特許文献４参照）。
特公平７−９６１６８号公報（第１，２頁，第１図参照） 特開平５−３０１１２１号公報 特開平５−３０１１２３号公報 特開平６−２７７９４９号公報

ところで，従来のワイヤ放電加工機は，ワイヤガイドパイプを通じて引出しローラで引き出される時に，ワイヤ送り系でワイヤが上ワイヤヘッド，下ワイヤヘッド，ガイドローラ及びワイヤガイドパイプ等の壁面に付着したり絡み付いたりしてワイヤが引出しローラに到達できないことがある。ワイヤ放電加工機は，上記のように引出しローラにワイヤ電極が到達できない時には，通常，ワイヤ電極の供給が不良であるとして電源は遮断され，ワイヤ電極の送りが停止されているのが一般的である。

しかしながら，ワイヤ放電加工機において，ワイヤ電極が引出しローラを通過した時には，通常，ワイヤ電極の供給状態が正常であると認識され，ワイヤ電極の供給は停止されないのが一般的である。例えば，ワイヤ放電加工機について，図３に示すように，ワイヤ電極１が引出しローラ７を通過して引き出されているが，ワイヤ電極１が引出しローラ７の周面に巻き付いて，ワイヤ電極１が引出しローラ７の出口側に設けられた廃ワイヤホッパ９内に回収されないことがある。或いは，図４に示すように，ワイヤ電極１が引出しローラ７を通過して引出しローラ７によって引き出されるが，ワイヤ電極１が機械本体１１の壁面１９，廃ワイヤホッパ９の外側壁面２３等に付着したり，或いは機械本体１１の隙間に入り込んだりして，廃ワイヤホッパ９内に回収されないことがある。特に，ワイヤ径が０．０５ｍｍ以下の極細になると，ワイヤが引出しローラにキャッチすることができず，ワイヤは水と一緒に流されたり，引出しローラの入口側の近傍に滞留したり，隙間に入り込んだりする現象が現れ，ワイヤが断線したり，ワイヤの送りができなくなる。

ワイヤ放電加工機が駆動している場合には，ワイヤ電極１は給電子１７から放電電流が与えられており，消耗したワイヤ電極１が床１８と絶縁されている廃ワイヤホッパ９に正常に回収されている時には問題はないが，ワイヤ電極１が廃ワイヤホッパ９内に回収されずに，ワイヤ電極１が廃ワイヤホッパ９からはみ出して床１８や機械本体１１に接触すると，短絡電流が流れ，ワイヤ電極１自体の赤熱や溶断が発生し，最悪の場合には，床１８，機械本体１１，廃ワイヤホッパ９，ケーブル等の物体を溶解させたり，発火させたりして危険な状態になる恐れがあり，最悪のばあいには火災が発生する。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，ワイヤ放電加工機におけるワークの放電加工中に，ワイヤ電極に給電子から放電電流が供給されている状態で，廃ワイヤホッパに正常に回収されない消耗したワイヤ電極がワイヤ放電加工機を設置した床や機械本体に接触して短絡電流が流れる状態を検出し，短絡電流によるワイヤ電極の赤熱や溶断が発生や床，機械本体，廃ワイヤホッパ，ケーブル等の物体を溶解させたり発火させたりする危険な状態を避けることができ，極めて安全なワイヤ放電加工機を提供することである。

この発明は，ソースボビンから繰り出されるワイヤ電極をワークに対して供給するための上ワイヤヘッド，前記ワークの下方で前記上ワイヤヘッドに対向して配置された下ワイヤヘッド，前記上ワイヤヘッドと前記下ワイヤヘッドとに配置され且つ前記ワイヤ電極に加工電源からの加工電流を供給する給電子，前記ワークを加工して繰り出された前記ワイヤ電極をガイド部材を経て収容する絶縁状態の廃ワイヤホッパ，前記ワークを加工して繰り出された前記ワイヤ電極に流れる電流を検出する電流センサ，及び前記電流センサで検出された検出電流値に応答して短絡電流が発生しているか否かを判断するコントローラを有し，
前記コントローラは，前記ワイヤ電極による前記ワークの放電加工時に前記電流センサによって検出される前記検出電流値と予め決定された所定電流値とを比較する比較回路，及び前記比較回路による前記検出電流値が前記所定電流値と予め決められた所定量以上異なる時に前記短絡電流が発生していることを出力するアラーム出力回路を有することから成るワイヤ放電加工機における短絡電流検出装置において，
加工電圧に対応する前記予め決定された前記所定電流値は，前記ワイヤ電極のワイヤ径に応じて異なるように決められており，
前記コントローラは，予め決められた前記ワイヤ径に対する前記所定電流値をもとにして，前記電流センサで検出された前記検出電流値を前記比較回路に送り込み，前記比較回路において前記検出電流値と前記所定電流値とを比較して予め決められた所定量以上異なる時に，前記アラーム出力回路から前記短絡電流発生の異常信号を発し，
また，前記コントローラは，前記アラーム出力回路からの前記短絡電流発生の異常信号を受けてＮＣ装置を停止すると共に前記加工電源を遮断する制御をすることを特徴とする短絡電流検出装置に関する。

この短絡電流検出装置は，上記のように構成されているので，コントローラが短絡電流が発生したと判断すると，例えば，アラーム出力回路が働いて，警報が鳴ったり，アラームランプが点灯したり，ＮＣ装置を停止したり，又はワイヤ放電加工機の加工電源を遮断させることになるので，ワイヤ電極への電流供給が無くなり，ワイヤ電極が短絡電流によって発熱したり，溶断するという現象を未然に防止でき，例えば，床，ケーブル等の可燃物が短絡電流によって引火や発火して燃焼したり，火炎が発生するという事故等が未然に防止され，従って，安全性に富んだワイヤ放電加工機を提供することができる。

以下，図１及び図２を参照して，この発明による短絡電流検出装置の実施例を説明する。この短絡電流検出装置は，ワイヤ放電加工機に適用できるものである。この短絡電流検出装置が適用できるワイヤ放電加工機は，例えば，少なくともソースボビン８から繰り出されるワイヤ電極１をワーク２へ供給する上ワイヤヘッド３，上ワイヤヘッド３の下方に対向し且つワーク２を加工した後のワイヤ電極１を受け取る下ワイヤヘッド４，ワーク２とワイヤ電極１との間に加工電圧をかけるためワーク２の上下流に配置され且つワイヤ電極１に加工電源１０からの放電電流を供給する給電子１７，及び下ワイヤヘッド４から繰り出されたワイヤ電極１を収容する床１８と絶縁状態になっている廃ワイヤホッパ９を有している。下ワイヤヘッド４から繰り出されたワイヤ電極１は，下アーム２２に設けたガイドローラ５，ワイヤガイドパイプ６及び引出しローラ７を通じて廃ワイヤホッパ９に回収されている。また，給電子１７は，上ワイヤヘッド３と下ワイヤヘッド４にそれぞれ設けられている。ワイヤ放電加工機のワイヤ供給系におけるワイヤ電極１は，床１８，機械本体１１等の物体に対して絶縁されているものであり，例えば，合成樹脂等の絶縁材料で作られている。この実施例では，ワイヤ電極１はワーク２に形成されたスタートホール又は加工スリットに挿通されるタイプのワイヤ放電加工機について説明しているが，それに限らず，ワーク２の対向面を放電加工するタイプにも適用できることは勿論である。

この短絡電流検出装置は，特に，下ワイヤヘッド４から繰り出されたワイヤ電極１に流れる電流を検出する電流センサ２５，及び電流センサ２５で検出された検出電流に応答して短絡電流が発生しているか否かを判断するコントローラ３０を有することを特徴としている。この短絡電流検出装置は，図１に示すように，ワイヤ電極１がソースボビン８から繰り出され，上ワイヤヘッド３，ワーク２，下ワイヤヘッド４及び引出しローラ７に到達し，ワイヤ電極１が引出しローラ７に引き出されて廃ワイヤホッパ９内に回収されている状態ではコントローラ３０による短絡電流が検出されず，ワイヤ電極１が正常な送り状態であることを示している。

この短絡電流検出装置において，電流センサ２５は，図１では，ワイヤガイドパイプ６の出口１３側で引出しローラ７の上流側に設置された短絡電流検知センサである。図２にブロック図で示す短絡電流検出回路において，コントローラ３０は，ワイヤ電極１によるワーク２の放電加工時に電流センサ２５によって検出される検出電流と，ワイヤ電極１によるワーク２の放電加工に必要な加工電圧に対応する予め決定された所定電流とを比較する比較回路２７，及び比較回路２７による検出電流が所定電流と予め決められた所定量以上異なる時に，短絡電流が発生していることを出力するアラーム出力回路２８を有するものである。

この短絡電流検出装置において，コントローラ３０は，電流センサ２５で検出された検出電流を受け，その検出電流値を増幅回路２６で一旦増幅し，増幅された検出電流値を比較器２７に送り込み，そこで，検出電流値と予め決められた所定電流値とを比較し，その結果，アラーム出力回路２８に送り込んで異常であれば異常信号を発し，アラーム出力回路２８からの短絡電流発生の信号をワイヤ放電加工機におけるＮＣ装置２９に送り込んでＮＣ装置２９を停止すると共に，ワイヤ放電加工機の作動を停止して加工電源１０から給電子１７への電流を遮断する制御をするように構成されている。

この短絡電流検出装置において，ワイヤ電極１によるワーク２の放電加工に必要な加工電圧即ち加工電圧と，加工電圧に対応する予め決定された所定電流とは，ワイヤ電極１のワイヤ径に応じて異なるものであり，ワイヤ電極１のワイヤ径に応じて予め決定されているものである。従って，ワイヤ放電加工機が駆動してワイヤ電極１とワーク２との間に加工電圧が印加してワーク２が放電加工されている時に，電流センサ２５で検出した検出電流が所定電流と異なれば，コントローラ３０は，漏電即ち短絡電流が発生している状態であると判定することになる。ワイヤ放電加工機において，加工電圧に対して短絡電流が発生すると，ワイヤ電極１は変色したり，溶けて断線することになる。例えば，ワイヤ電極１のワイヤ径が０．２ｍｍの時に，加工電圧が９０Ｖで短絡電流が５Ａであると，加工電圧計の値が４０Ｖに低下し，また，ワイヤ電極１のワイヤ径が０．２５ｍｍの時に，加工電圧が９０Ｖで短絡電流が５Ａであると，加工電圧計の値が３０Ｖに低下する。更に，ワイヤ電極１のワイヤ径が０．２ｍｍの時に，加工電圧が９０Ｖ以上になると，ワイヤ電極１が溶けて電流が流れない状態になる。

また，この短絡電流検出装置において，短絡電流は，下ワイヤヘッド４から繰り出されたワイヤ電極１が廃ワイヤホッパ９に回収されずに，ワイヤ電極１が床１８，機械本体１１等の物体に接触した時に検出されるものである。

この短絡電流検出装置は，ワイヤ電極とワークとの間に加工電圧を印加して発生する放電エネルギでワークを放電加工するワイヤ放電加工機に適用して使用される。

この発明による短絡電流検出装置において，ワイヤ電極によるワークの放電加工時に，ワイヤ電極が引出しローラで引き出されて廃ワイヤホッパに正常に回収されている状態を示す説明図である。 この短絡電流検出装置が有する短絡電流検出回路を示すブロック図である。 この発明による短絡電流検出装置において，ワイヤ電極によるワークの放電加工時に，ワイヤ電極が引出しローラで引き出す際に引出しローラに巻き付いて廃ワイヤホッパに回収されない異常状態を示す説明図である。 この発明による短絡電流検出装置において，ワイヤ電極によるワークの放電加工時に，ワイヤ電極が引出しローラで引き出されて機械本体に付着して廃ワイヤホッパに回収されない異常状態を示す説明図である。

符号の説明

１ ワイヤ電極
２ ワーク
３ 上ワイヤヘッド
４ 下ワイヤヘッド
５ ガイドローラ
６ ワイヤガイドパイプ
７ 引出しローラ
８ ソースボビン
９ 廃ワイヤホッパ
１０ 加工電源
１１ 機械本体
１７ 給電子
１８ 床
１９ 機械本体の壁面
２３ 廃ワイヤホッパの外側壁面
２５ 電流センサ
２６ 増幅回路
２７ 比較回路
２８ アラーム出力回路
２９ ＮＣ装置
３０ コントローラ

Claims (1)

1. ソースボビンから繰り出されるワイヤ電極をワークに対して供給するための上ワイヤヘッド，前記ワークの下方で前記上ワイヤヘッドに対向して配置された下ワイヤヘッド，前記上ワイヤヘッドと前記下ワイヤヘッドとに配置され且つ前記ワイヤ電極に加工電源からの加工電流を供給する給電子，前記ワークを加工して繰り出された前記ワイヤ電極をガイド部材を経て収容する絶縁状態の廃ワイヤホッパ，前記ワークを加工して繰り出された前記ワイヤ電極に流れる電流を検出する電流センサ，及び前記電流センサで検出された検出電流値に応答して短絡電流が発生しているか否かを判断するコントローラを有し，
   前記コントローラは，前記ワイヤ電極による前記ワークの放電加工時に前記電流センサによって検出される前記検出電流値と予め決定された所定電流値とを比較する比較回路，及び前記比較回路による前記検出電流値が前記所定電流値と予め決められた所定量以上異なる時に前記短絡電流が発生していることを出力するアラーム出力回路を有することから成るワイヤ放電加工機における短絡電流検出装置において，
   加工電圧に対応する前記予め決定された前記所定電流値は，前記ワイヤ電極のワイヤ径に応じて異なるように決められており，
   前記コントローラは，予め決められた前記ワイヤ径に対する前記所定電流値をもとにして，前記電流センサで検出された前記検出電流値を前記比較回路に送り込み，前記比較回路において前記検出電流値と前記所定電流値とを比較して予め決められた所定量以上異なる時に，前記アラーム出力回路から前記短絡電流発生の異常信号を発し，
   また，前記コントローラは，前記アラーム出力回路からの前記短絡電流発生の異常信号を受けてＮＣ装置を停止すると共に前記加工電源を遮断する制御をすることを特徴とする短絡電流検出装置。

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