JP4948441B2

JP4948441B2 - ワイヤ放電加工装置およびワイヤ断線検出方法

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Publication number: JP4948441B2
Application number: JP2008026678A
Authority: JP
Inventors: 英孝三宅; 達志佐藤; 孝幸中川; 康雄小野寺; 知子千代; 高明岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2028-02-06
Also published as: JP2009184071A

Description

本発明はワイヤ放電加工装置およびワイヤ断線検出方法に関し、特に、ワイヤ状の工具電極と被加工物との間に放電を発生させることにより、被加工物の一部を除去しながら被加工物を加工するワイヤ放電加工装置およびワイヤ断線検出方法に関するものである。

ワイヤ放電加工装置により、柱状の部材等の被加工物から薄板をスライス加工する場合、１本の電極ワイヤを複数のガイドローラー間に巻回させて多数の切断ワイヤ部分を形成し、それぞれの切断ワイヤ部分に個別に給電し、各切断ワイヤ部分と被加工物の加工面との間のギャップ長、すなわち、放電ギャップ長を所定の値に保持することにより、各切断ワイヤ部分と被加工物の加工面との間に同時に放電を生ぜしめて、被加工物に対する上記スライス加工の生産性を向上させる試みが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、上述のようなワイヤ放電加工装置における電極ワイヤの断線検出については、加工電源の電圧を分圧して給電子間の電圧変動を検出する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。当該方法では、電極ワイヤが断線すると給電子間の電圧が著しく高くなることを利用して、当該電圧が基準値以上になったときに、電極ワイヤが断線状態にあると検知して、加工電源を遮断する信号を出力する。

特開２０００−９４２２１号公報特開平４−３６５５１５号公報

前述の特許文献１に記載の従来のワイヤ放電加工装置にあっては、すべての切断ワイヤ部分は元々１本の電極ワイヤからなるものであるから、加工中に電極ワイヤが断線すると、その断線した電極ワイヤが対向していた部分では以後の加工ができなくなり生産性を低下させるという問題点があった。さらに、電極ワイヤが断線したことを即座に検出しないと、電極ワイヤの断線した部分を起点として、電極ワイヤがガイドローラーからほぐれ、周囲のガイドローラーと電極ワイヤとの間に絡まってしまう可能性がある。その状態となると、以後の加工継続が不可能なのはもちろんのこと、絡まった電極ワイヤを取り除いて、再加工を始めるまでの復旧作業に手間取るという問題点があった。

また、電極ワイヤの断線検出については、特許文献２の方法により検出を行う場合、特許文献２に記載のように、給電子が２個の場合には良好に検出を行うことができるが、特許文献１に記載のようなワイヤが複数本張られたワイヤ放電加工装置の場合には、同時に各給電子間の電圧変動を検出することができず、切り換えて、順に検出していくしかないので、ワイヤ断線検出を効率よく安定させて行うことができないという問題点があった。また、特許文献２の検出方法において、各給電子間の電圧の変動を検出するためには、各給電子間に対して比較増幅器を２個ずつ設ける必要があり、回路が複雑になってしまうという問題点があった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、電極ワイヤの断線を迅速に検出して、その検出信号によりワイヤ放電加工装置を即座に停止させることが可能なワイヤ放電加工装置およびワイヤ断線検出方法を得ることを目的としている。

この発明は、１本の電極ワイヤを折り返すことにより形成された、互いに離間して並列に設けられた複数のワイヤ走行系と、各前記ワイヤ走行系に対向させて被加工物を配置した状態で、前記ワイヤ走行系と前記被加工物との間にパルス状の加工用の電圧を印加する加工用電源と、各前記ワイヤ走行系の一箇所と、前記電極ワイヤの始端側の一箇所または終端側の一箇所との間に、断線検知用の電圧を印可する断線検知用電源と、前記断線検知用電源による前記印可のタイミングを制御する断線検知用電源制御手段と、前記断線検知用電源により前記断線検知用の電圧を印可したときの前記電極ワイヤの導通状態に基づいて，前記電極ワイヤの断線の有無を検知する断線検出手段とを備え、前記断線検知用電源は、各前記ワイヤ走行系を構成する前記各電極ワイヤに対する給電経路中に、互いに並列に設けられた複数のスイッチを介して接続されており、前記複数のスイッチの各々の開閉動作により、前記断線検出用の電圧の印加を各前記ワイヤ走行系に対して順次行い、前記断線検知用電源制御手段は、前記加工用電源によってパルス状の前記加工用の電圧が印加されていない期間のみに、前記加工用電源と前記断線検知用電源との電圧印加を交互に行い、断線検出用電源の給電部は、被加工物の片側に設置されて各ワイヤ電極に片側から給電することを特徴とするワイヤ放電加工装置である。

この発明は、１本の電極ワイヤを折り返すことにより形成された、互いに離間して並列に設けられた複数のワイヤ走行系と、各前記ワイヤ走行系に対向させて被加工物を配置した状態で、前記ワイヤ走行系と前記被加工物との間にパルス状の加工用の電圧を印加する加工用電源と、各前記ワイヤ走行系の一箇所と、前記電極ワイヤの始端側の一箇所または終端側の一箇所との間に、断線検知用の電圧を印可する断線検知用電源と、前記断線検知用電源による前記印可のタイミングを制御する断線検知用電源制御手段と、前記断線検知用電源により前記断線検知用の電圧を印可したときの前記電極ワイヤの導通状態に基づいて，前記電極ワイヤの断線の有無を検知する断線検出手段とを備え、前記断線検知用電源は、各前記ワイヤ走行系を構成する前記各電極ワイヤに対する給電経路中に、互いに並列に設けられた複数のスイッチを介して接続されており、前記複数のスイッチの各々の開閉動作により、前記断線検出用の電圧の印加を各前記ワイヤ走行系に対して順次行い、前記断線検知用電源制御手段は、前記加工用電源によってパルス状の前記加工用の電圧が印加されていない期間のみに、前記加工用電源と前記断線検知用電源との電圧印加を交互に行い、断線検出用電源の給電部は、被加工物の片側に設置されて各ワイヤ電極に片側から給電することを特徴とするワイヤ放電加工装置であるので、電極ワイヤの断線を迅速に検出することができ、断線を検出した場合には、その検出信号によりワイヤ放電加工装置を即座に停止させることが可能である。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態の構成および動作について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置を示した斜視図である。本実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置においては、ワイヤボビン１から繰り出された一本の電極ワイヤ２が、順次、複数のガイドローラー３ａ〜３ｆ間を、複数回、互いに微小な間隔を隔てて巻回されて、複数のワイヤ走行系が形成されている。この電極ワイヤ２が巻回されて形成されたワイヤ走行系間の間隔が被加工物８の加工幅に対応する。すなわち、各ワイヤ走行系に対して所定間隔だけ離間させて被加工物を対向させて配置した状態で、各ワイヤ走行系と被加工物８との間に電圧を印加しながら、被加工物８を各ワイヤ走行系に対して切断送りすることにより、被加工物８を各ワイヤ走行系で放電切断する。これにより、柱状の被加工物８が薄板にスライス加工される。なお、図１の例では、１本の電極ワイヤ２を複数のガイドローラーに巻き回した例について示しているが、この場合に限らず、１本の電極ワイヤ２を折り返すことにより複数のワイヤ走行系が形成されるのであれば、その具体的な構成については特に限定しないものとする。

本実施の形態１においては、複数のガイドローラー３ａ〜３ｆは、互いに軸線方向に平行に離間して配置されている。最も高い位置にガイドローラー３ａと３ｂとが設けられ、ガイドローラー３ｂの下方の最も低い位置にガイドローラー３ｃが設けられ、ガイドローラー３ａの下方には、ガイドローラー３ｃと並んで、ガイドローラー３ｄが設けられている。また、ガイドローラー３ｄの斜め上方で、かつ、ガイドローラー３ａと３ｄとの高さ方向の間の位置に、ガイドローラー３ｅが設けられ、ガイドローラー３ｅの隣には、ガイドローラー３ｆ，３ｇが順にワイヤボビン１の設置方向に向けて順に並んで配置されている。

このとき、電極ワイヤ２は、ガイドローラー３ａ〜３ｇに巻回しする毎に後述する高周波絶縁器４（図２参照）を通過する。高周波絶縁器４は、どの位置に設置してもよいが、望ましくは、ガイドローラー３ｇとワイヤボビン１との間辺りに設置して、電極ワイヤ２がガイドローラー３ａ〜３ｆに順次１回ずつ巻き回されるたびに、電極ワイヤ２のガイドローラー３ｇと３ａ間部分を高周波絶縁器４に１回通過させて、各切断ワイヤ部２ａ間の絶縁を行うようにする。

電極ワイヤ２は所定回数の巻回し後に、ワイヤ排出ローラー５より排出される。電極ワイヤ２は、ガイドローラー３ａと３ｂとの間の部分が、被加工物８を加工するための切断ワイヤ部分２ａとなっており、図１に示すように、当該切断ワイヤ部分２ａに対して微小間隔を隔てて被加工物８を対向させて配置し、放電加工処理を行う。また、電極ワイヤ２のガイドローラー３ｂと３ｂｃとの間の部分が、放電加工を行うための電圧（加工用電圧）が供給される給電ワイヤ部分２ｂとなっている。電極ワイヤ２の給電ワイヤ部分２ｂには、加工電源６から、給電子７を介して、放電加工を行うための電圧（加工用電圧）が給電され、被加工物８との間に電圧が印加される。加工電源６は互いに独立に電圧を印加できる複数のユニット６１からなり、給電子７もそれぞれが互いに絶縁された複数の給電子ユニット７１から構成されていて、各切断ワイヤ部分２ａに独立して電圧を印加できる構成となっている。また、加工電源６は、高周波絶縁器４により各切断ワイヤ部分２ａ相互間で十分絶縁可能なほど高い周波数、例えば１０ｋＨｚ以上、のパルス電圧を印加する。

なお、当然ながら、各々の切断ワイヤ部分２ａには、加工電源６から高周波電圧を印加する必要があるから、給電子７は、高周波絶縁器４と各切断ワイヤ部分２ａとの間に設置される。さらに、また当然ながら、電圧印加極性は従来のワイヤ放電加工と同様に、必要に応じて適宜反転可能となっている。被加工物８は、図示しない位置制御装置により、ガイドローラー３ａ〜３ｇ間に巻回された電極ワイヤ２と微小間隙を隔てるように位置が制御されているので、適正な放電ギャップ長が維持されている。なお、加工液は図示していないが、通常のワイヤ放電加工と同様に、吹きかけもしくは浸漬により被加工物８と電極ワイヤ２との間に供給されている。

また、本実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置においては、給電子９が、電極ワイヤ２において、ワイヤボビン１から繰り出され、ガイドローラー３ａに巻回される手前の部分の一箇所（すなわち、電極ワイヤ２の始端側の一箇所）に対して給電を可能とするように設置されている。さらに、給電子１０が、電極ワイヤ２において、複数のガイドローラー３ａ〜３ｇを経て、ワイヤ排出ローラー５により排出される部分の一箇所（すなわち、電極ワイヤ２の終端側の一箇所）に給電を可能とするように設置されている。また、断線検知用電圧を給電するための断線検知用電源１１が給電子９，１０に接続され、さらに、断線検知用電源１１には断線検知用電源制御装置１２が接続されている。なお、これらはワイヤ断線検出手段を構成する。断線検知用の電圧の値は、当然のことながら、加工電源６によって給電される加工用の電圧の値よりも低い値に設定されている。具体的には、図３のパルス波形において、ハイレベルのときの電圧の値が加工用の電圧の値であり、ローレベルのときの電圧の値が断線検知用の電圧の値である。上述した構成において、断線検知用電源１１により断線検知用電圧を印加している状態において、電極ワイヤ２に流れる微小電流を電流センサ（図示省略）などでモニタしておき、微小電流が検知されている間は、電極ワイヤ２は断線していないと判定する。一方、微小電流が検知されなくなった時点で、電極ワイヤ２に断線が発生したと判定する。なお、断線検知用電源制御装置１２はワイヤ放電加工装置の制御装置（図示していない）に接続される。このように、断線検知用の電圧を印加したときの電極ワイヤ２の導通状態に基づいて、電極ワイヤ２の断線の発生の有無を検知する。

図２に、高周波絶縁器４の構成を示す。高周波絶縁器４は、互いに所定間隔隔てて、空気（あるいは、非磁性材料）を介在させて、並列に設けられた、複数の高周波絶縁部４１から構成されている。各高周波絶縁部４１は、リング形状をした軟鉄やフェライト等の高透磁率の磁性体からなるコア４１ａと、そのコア４１ａの支柱４１ｃに対して回転自在に設けられ、電極ワイヤ２の走行に伴って回転するように設けられたホイール４１ｂとから構成されている。図２中の矢印は、電極ワイヤ２の走行方向と、それに伴うホイール４１ｂの回転方向をそれぞれ示している。当該構成において、ガイドローラー３ｇと３ａとの間の電極ワイヤ２が、図２に示すように、ホイール４１ｂに複数回巻回されて、コイル２１を構成する。このホイール４１ｂを用いることで、電極ワイヤ２の走行が円滑になり、高周波絶縁器４内での電極ワイヤ２の断線が防止される。高周波絶縁器４は、以上説明したような簡単な構成で、各切断ワイヤ部２ａ間の高周波的な絶縁が可能となる。但し、高周波絶縁器４は、図２の構成に限定されるものではなく、各切断ワイヤ部２ａ間の絶縁が可能なものであれば、いずれの構成のものを用いてもよい。また、高周波絶縁器４は、必ずしも設ける必要もなく、設けなくてもよいものとする。

次に、本発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置における電極ワイヤの断線検知動作について説明する。図３は、ガイドローラー３ａ〜３ｇに互いに微小な間隔を隔てて巻回される複数本の電極ワイヤ２の任意の一本に対して、加工電源６と断線検知用電源１１とにより加工中に印加される電圧波形の一例である。加工電源６は、予め設定された所定時間だけ電圧を印加し、その電圧印加が終了すると、次の電圧印加を開始するまでの休止時間を挿入する。この休止時間は任意に設定可能で、加工状況に応じて数μｓｅｃ〜数百ｍｓｅｃの範囲で調整される。このようにして、加工電源６により電圧が間欠的あるいは周期的に印加される。一方、断線検知用電源１１は、加工電源６が休止時間を挿入中に、加工電源６によって印加される加工用の電圧よりも低い値の一定電圧を断線検知用電圧として印加し、電極ワイヤ２に微小電流を通電させる。複数本の電極ワイヤ２には、それぞれ給電子７と加工電源６とによりパルス電圧が印加されるが、各電極ワイヤ２への電圧印加と休止時間挿入のタイミングはすべての電極ワイヤ２で同じである。したがって、すべての電極ワイヤ２が休止時間にある場合に、加工電源６とは別に設けられた断線検知用電源１１により電圧を印加するように制御すれば、加工中の加工電源６による加工用電圧に、断線検知用電源１１による断線検出用電圧が重畳されることを防ぐことができる。また、断線検知用電圧は高すぎると放電するおそれがあるため、加工への影響がないように、たとえば、数Ｖ〜２０Ｖ程度に設定し、数ｍＡ〜数百ｍＡ程度の電流が電極ワイヤ２に流れるようにすればよい。このとき、電極ワイヤ２に流れる微小電流を電流センサなどでモニタしておき、周期的に微小電流が検知されている間は、電極ワイヤ２は断線していないことがわかる。また、電極ワイヤ２に断線を生じた場合、これまで休止時間と同周期で検出されていた微小電流が検出されなくなるので、それにより、断線を即座に検出することができる。

このような構成によれば、休止時間挿入の周波数の速さで、非常に高速に電極ワイヤ２の断線状態を検出することができる。電極ワイヤ２の断線が検出されると、その時点で、ワイヤ放電加工装置の制御装置に、加工電源６とガイドローラー３ａ〜３ｇなどの駆動系を停止させるための指令信号を断線検知用電源制御装置１２から送ることにより、ワイヤ放電加工装置を即座に停止させることができる。このように、電極ワイヤ２の断線を検知した後、即座に、ワイヤ放電加工装置を停止することができるので、断線した電極ワイヤ２がガイドローラー３ａ〜３ｇからはずれて周囲に絡まる状況を最小限に抑えることができる。なお、本実施の形態１においては、断線検知用電源制御手段１２は、断線検知用電源１１による印加のタイミングを制御する断線検知用電源制御手段を構成するとともに、電流センサとともに、断線検知用電源１１により断線検知用の電圧を印加したときの電極ワイヤ２の導通状態に基づいて、電極ワイヤ２の断線の有無を検知する断線検出手段とを構成している。また、その場合に限らず、ワイヤ放電加工装置の制御装置と電流センサとにより断線検出手段を構成するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態１の構成によれば、１本の電極ワイヤ２を複数のガイドローラー３ａ〜３ｇ間に巻回させて、複数の切断ワイヤ部分２ａを形成し、それぞれの切断ワイヤ部分２ａに個別に給電する加工電源６と給電子７とを備え、さらに、加工電源６と給電子７とは別に、ガイドローラー３ａ〜３ｇにおける電極ワイヤ２の巻始め部分と巻終わり部分に給電子９，１０をそれぞれ設置し、その給電子９，１０に、断線検知用電圧を給電するようにした。これにより、電極ワイヤ２の断線を迅速に検出することができ、電極ワイヤ２の断線を検知した後、即座に、ワイヤ放電加工装置を停止することができるので、断線した電極ワイヤ２がガイドローラー３ａ〜３ｇからはずれて、周辺のガイドローラーに巻き込まれたり、あるいは、周辺の電極ワイヤ２等に絡まったりする状況を最小限に抑えることができ、復旧作業の効率向上を図ることができる。また、このとき、加工電源６が印加されるタイミングと同じにならないように、加工用電圧の休止時間に合わせて断線検知用電源１１の印加電圧のタイミングを調整することで、加工用電圧に断線検知用電圧が重畳されることを防止でき、放電や加工への影響等が発生しないようにすることができ、安定した断線検出を行うことが可能である。

実施の形態２．
上述の実施の形態１においては、ワイヤボビン１から繰り出され、ガイドローラー３ａ〜３ｇに巻回される手前の電極ワイヤ２の部分に給電子９を設け、かつ、複数のガイドローラー３ａ〜３ｇを経て、ワイヤ排出ローラー５により排出される電極ワイヤ２の部分に給電子１０を設けて、それらの給電子９，１０を介して電極ワイヤ２の両端に給電を行うことで、電極ワイヤ２の断線を検知する方式について説明した。すなわち、この実施の形態１による方式は、１本の電極ワイヤ２が複数のガイドローラー３ａ〜３ｇ間に巻回させて形成される複数の切断ワイヤ部分２ａのどこかで断線が発生したことを検知する方式であり、電極ワイヤ２が断線すれば直ちにワイヤ放電加工装置を停止することにより、電極ワイヤ２のほぐれによる被害の拡大を最小限に防止できるという効果がある。本実施の形態２においては、単に電極ワイヤ２の断線を検知するだけでなく、さらに、どの電極ワイヤ２が断線しているかを検知して、断線した電極ワイヤ２を復旧する場合の作業効率をより向上させるための実施の形態について説明する。

図４は、本発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置を示す斜視図である。図４に示すように、基本的な構成は、図１に示した実施の形態１と同じである。従って、以下の説明においては、図１の実施の形態１と異なる構成について主に説明し、同一の構成については、ここでは説明を省略する。

図４に示すように、本実施の形態２においては、断線検知用電源１１の陽極側を、電極ワイヤ２において、ワイヤボビン１から繰り出され、ガイドローラー３ａ〜３ｇに巻回される手前の部分（始端側）の一箇所に、給電子９を介して接続する。また、断線検知用電源１１の陰極側を、電極ワイヤ２において、複数のガイドローラー３ａ〜３ｇ間に巻回させて形成される複数のワイヤ走行系のそれぞれの一箇所に給電子１３を介して接続する。給電子１３は、電極ワイヤ２の切断ワイヤ部分２ａ（および給電ワイヤ部分２ｂ）の個数と同数だけ設けられている。図４の例では、各給電子１３は、給電子７とガイドローラー３ｃとの間の位置に配置されているが、これに限定されるものではない。なお、このとき、断線検知用電源１１の陽極側を、電極ワイヤ２において、複数のガイドローラー３ａ〜３ｇを経て、ワイヤ排出ローラー５より排出される部分（終端側）の一箇所に接続するようにしてもよい。

断線検知用電源１１の陰極側とその陰極側に接続される電極ワイヤ２の各ワイヤ走行系との間には、たとえば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）などによる断線検知用スイッチ１４（以下、単に、スイッチ１４とする。）が備えられる。スイッチ１４は、電極ワイヤ２のワイヤ走行系の個数（すなわち、切断ワイヤ部分２ａおよび給電ワイヤ部分２ｂの個数）と同数だけ設けられている。図４の例では、複数のスイッチ１４は互いに並列に接続されており、それらの複数のスイッチ１４の結線部分に断線検知用電源１１の陰極側が直列に接続されている。また、各スイッチ１４と各給電子１３とは１対１に直列に接続されている。各スイッチ１４には断線検知用電源制御装置１２から制御信号が入力され、それによって各スイッチ１４の開閉動作が行われる。当該構成において、あるスイッチ１４の一つを閉じて形成される回路に対して断線検知用電源１１による電圧を印加して、導通が検出されれば、そこまでの電極ワイヤ２では断線が無いことを意味する。次に、直前まで閉じていたスイッチ１４を開き、そのスイッチ１４のすぐ隣のスイッチ１４を閉じて断線検知用電源１１による電圧を印加して導通を調べる。導通が検出されれば、そこまでの電極ワイヤ２では断線が無いことを意味する。もし、導通が検出されない場合には、直前に導通を調べた電極ワイヤ２との差分により、いま導通を調べた電極ワイヤ２において断線が生じた可能性が高いと判断でき、断線した電極ワイヤ２の断線箇所を特定することができる。

本実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置のスイッチ１４を上述のようにＦＥＴで構成すれば、電気信号によるスイッチ開閉制御が可能であり、そのスイッチ開閉動作は非常に高速である。また、ソフトウエア等による自動制御が可能であるため、人手を介さずに、順次、スイッチの開閉動作を行うことができる。このようにすることにより、スイッチ開閉動作を電極ワイヤ一本ずつに対して順次行うことで、各電極ワイヤ２の導通を調べる。任意の電極ワイヤ２の導通を調べるとともに、その直前のワイヤの導通調査結果との差分により、複数の電極ワイヤ２それぞれに対する断線検出が可能となり、断線が生じた電極ワイヤ２を容易にかつ精度良く特定でき、復旧作業の効率向上を図ることができる。

以上のように、本実施の形態２によれば、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、断線検知用電源１１の一端を、複数のガイドローラー３ａ〜３ｇ間に巻回させて形成される複数の電極ワイヤ２のそれぞれに、スイッチ１４を介して接続し、スイッチ１４の開閉動作により、各電極ワイヤ２の断線の有無を確認するようにしたので、断線が生じた電極ワイヤ２を容易にかつ精度良く特定でき、復旧作業の効率向上を図ることができる。

なお、上述の説明においては、断線検知用電源１１の陰極側を電極ワイヤ２のワイヤ走行系の一箇所に接続し、陽極側を電極ワイヤ２の始端側または終端側の一箇所に接続する例について説明したが、その場合に限らず、陰極側と陽極側とは逆にしてもよい。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工装置を示す斜視図である。本実施の形態３の構成は、基本的に図１に示した実施の形態１と同じであり、図１の実施の形態１とは、断線検出に関する部分のみが異なるため、本実施の形態においては、断線検出に関する部分について説明し、他の構成については説明を省略する。

本実施の形態３においても、上述の実施の形態１および２と同様に、ワイヤボビン１から繰り出された電極ワイヤ２が、複数のガイドローラー３ａ〜３ｇ間を複数回、互いに微小な間隔を隔てて巻回されて複数のワイヤ走行系が形成され、最終的に電極ワイヤ２は所定回数の巻回し後に、ワイヤ排出ローラー５より排出される。このとき、本実施の形態３においては、ワイヤ押さえ板１５が、たとえば、ガイドローラー３ｂおよび３ｃ間に設けられている。ワイヤ押さえ板１５は、電極ワイヤ２の各ワイヤ走行系がそのワイヤ押さえ板１５の片側の面（以下、ワイヤ押さえ面とする。）に押し付けられるように設置される。このワイヤ押さえ板１５には、ワイヤ押さえ面とは反対側の面（以下、ＡＥセンサ設置面とする。）にＡＥ（アコースティックエミッション）センサ１６が取り付けられている。ＡＥセンサ１６はアンプ１７に接続され、アンプ１７はＡ／Ｄ変換器１８に接続され、Ａ／Ｄ変換器１８はワイヤ放電加工装置の制御装置（図示せず）に接続されている。

次に、実施の形態３の動作について説明する。ワイヤ押さえ板１５は、微小な間隔を隔てて並走する複数の電極ワイヤ２すべてがワイヤ押さえ板１５のワイヤ押さえ面に接触するように設置されているので、電極ワイヤ２の断線によって発生する超音波を含む弾性波（ＡＥ）がこのワイヤ押さえ板１５に伝播する。この弾性波をワイヤ押さえ面の反対側のＡＥセンサ設置面に取り付けられたＡＥセンサ１６によって検出しＡＥ信号として出力する。ＡＥセンサ１６によって得られたＡＥ信号はアンプ１７にて増幅され、Ａ／Ｄ変換器１８によってＡ／Ｄ変換された後、ワイヤ放電加工装置の制御装置（図示せず）に入力される。本実施の形態３においては、ＡＥセンサ１６（あるいは、ＡＥセンサ１６、アンプ１７、および、Ａ／Ｄ変換器１８）が、ワイヤ押さえ板１５に伝播されてくる弾性波（ＡＥ）を検出して検出信号としてＡＥ信号を出力する弾性波検出手段を構成している。ワイヤ放電加工装置の制御装置が、弾性波検出手段から出力されるＡＥ信号が所定の基準値を超えたときに、電極ワイヤ２に断線が発生したとして検知する断線検出手段を構成している。

図６は、上述のようにして得られるワイヤ断線時のＡＥ信号の例である。ＡＥ信号のレベルが、予め設定されている所定のワイヤ断線判別基準値を超えると、Ａ／Ｄ変換器１８により、たとえば、図６のように、ワイヤ断線時のＡＥ信号に対してはハイレベルとするデジタル信号に変換されて、ワイヤ放電加工装置の制御装置に入力される。制御装置がそのデジタル信号のハイレベルを検知すると、制御装置は、ワイヤ放電加工装置を停止させるための制御信号を直ちに出力して、停止させるので、ワイヤ断線に伴う被害を最小限に抑えることができる。

なお、ワイヤ押さえ板１５に設置されるＡＥセンサ１６は１個でもワイヤ断線を検出することが可能であるが、複数個のＡＥセンサを取り付けることでワイヤ断線の検出感度をさらに向上させることができる。図７に、ワイヤ押さえ板１５のワイヤ押さえ面とは反対側のＡＥセンサ設置面に複数のＡＥセンサ２６を直線状に設置した本発明のワイヤ放電加工装置の構成を示す。各ＡＥセンサ２６にはそれぞれアンプ２７が接続され、それらのアンプ２７にはＡ／Ｄ変換器２８が接続され、それらのＡ／Ｄ変換器２８はワイヤ放電加工装置の制御装置（図示せず）に接続される。

次に、図７の構成において、ワイヤ断線が発生した場合の動作について説明する。複数設置されているＡＥセンサ２６の各出力信号は、図６に示したＡＥセンサ１６の出力信号と基本的に同じである。但し、複数設置されているＡＥセンサ２６のうち、断線した電極ワイヤ２にもっとも近い位置に設置されているＡＥセンサ２６がもっとも大きな出力値を示す。したがって、ＡＥセンサ２６が１個の場合では、そのＡＥセンサ２６が断線した電極ワイヤ２から遠い場合には、断線検出信号の出力は小さくなる。しかし、ＡＥセンサ２６が複数設置していることで、前述のように断線した電極ワイヤ２６とＡＥセンサ２６との位置関係に起因して電極ワイヤ２の断線の検出信号の出力値が著しく小さくなることはなく、ワイヤ断線検出を安定して行うことができる。

以上のように、本実施の形態３によれば、側面のうちの１つを電極ワイヤ２に接触させてワイヤ押さえ板１５を設けて、当該側面とは反対側の側面に、ＡＥセンサ１６または２６を設けて、電極ワイヤ２６の断線により発生するＡＥ信号を即座に検出し、ワイヤ放電加工装置を迅速に停止させるようにしたので、電極ワイヤ２が切断したまま気づかずに装置を作動させることを防止でき、電極ワイヤ２がガイドローラー３ａ〜３ｇからはずれ、周囲に絡まる状況を最小限に抑えることができ、復旧作業の効率向上を図ることができる。

なお、上記の実施の形態１〜３においては、複数のガイドローラーに電極ワイヤ２を巻回して、互いに離間して設けられた複数のワイヤ走行系を有するワイヤ放電加工装置を例に挙げて説明したが、その場合に限らず、被加工物との間で放電を発生させる１以上の電極ワイヤを備えたワイヤ放電加工装置であれば、巻き回していないタイプのものでもよく、また、その他のいずれのものにも、本発明の実施の形態１〜３に記載の発明を適用することができることは言うまでない。

本発明の実施の形態１によるワイヤ放電加工装置の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態１によるワイヤ放電加工装置に設けられた高周波絶縁器の構成を示した構成図である。本発明の実施の形態１によるワイヤ断線検出用電圧の印加部分を示す説明図である。本発明の実施の形態２によるワイヤ放電加工装置の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態３によるワイヤ放電加工装置の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態３によるワイヤ放電加工装置におけるワイヤ断線によるＡＥセンサの信号の変動を示した説明図である。本発明の実施の形態３によるワイヤ放電加工装置の変形例における複数のＡＥセンサを取り付けた構成を示した斜視図である。

符号の説明

１ワイヤボビン、２電極ワイヤ、２ａ切断ワイヤ部分、２ｂ給電ワイヤ部分、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇガイドローラー、４高周波絶縁器、５ワイヤ排出ローラー、６加工電源、７給電子、８被加工物、９，１０給電子、１１断線検知用電源、１２断線検知用電源制御装置、１４断線検知用スイッチ、１５ワイヤ押さえ板、１６，２６ＡＥセンサ、１７，２７アンプ、１８，２８Ａ／Ｄ変換器、２１コイル、４１高周波絶縁部、４１ａコア、４１ｂホイール、４１ｃ支柱、６１加工電源ユニット、７１給電子ユニット。

Claims

１本の電極ワイヤを折り返すことにより形成された、互いに離間して並列に設けられた複数のワイヤ走行系と、
各前記ワイヤ走行系に対向させて被加工物を配置した状態で、前記ワイヤ走行系と前記被加工物との間にパルス状の加工用の電圧を印加する加工用電源と、
各前記ワイヤ走行系の一箇所と、前記電極ワイヤの始端側の一箇所または終端側の一箇所との間に、断線検知用の電圧を印可する断線検知用電源と、
前記断線検知用電源による前記印可のタイミングを制御する断線検知用電源制御手段と、
前記断線検知用電源により前記断線検知用の電圧を印可したときの前記電極ワイヤの導通状態に基づいて，前記電極ワイヤの断線の有無を検知する断線検出手段と
を備え、
前記断線検知用電源は、各前記ワイヤ走行系を構成する前記各電極ワイヤに対する給電経路中に、互いに並列に設けられた複数のスイッチを介して接続されており、前記複数のスイッチの各々の開閉動作により、前記断線検出用の電圧の印加を各前記ワイヤ走行系に対して順次行い、
前記断線検知用電源制御手段は、前記加工用電源によってパルス状の前記加工用の電圧が印加されていない期間のみに、前記加工用電源と前記断線検知用電源との電圧印加を交互に行い、断線検出用電源の給電部は、被加工物の片側に設置されて各ワイヤ電極に片側から給電することを特徴とするワイヤ放電加工装置。
１本の電極ワイヤを折り返すことにより形成された、互いに離間して並列に設けられた複数のワイヤ走行系と、各前記ワイヤ走行系に対向させて被加工物を配置した状態で、前記ワイヤ走行系と前記被加工物との間にパルス状の加工用の電圧を印加する加工用電源とを備えたワイヤ放電加工装置におけるワイヤ断線検出方法であって、
断線検知用の電圧の印加のタイミングを制御するタイミング制御ステップと、
前記タイミング制御ステップの前記制御に基づくタイミングにおいて、各前記ワイヤ走行系の一箇所と、前記電極ワイヤの始端側の一箇所または終端側の一箇所との間に、断線検知用の電圧を印可する断線検知用電圧印加ステップと、
前記断線検知用の電圧を印加したときの前記電極ワイヤの導通状態に基づいて、前記電極ワイヤの断線の有無を検知する断線検出ステップと
を備え、
前記断線検知用電圧印加ステップは、各前記ワイヤ走行系を構成する前記各電極ワイヤに対する給電経路中に、互いに並列に設けられた複数のスイッチを介して前記断線検知用の電圧の印加を行うものであって、前記複数のスイッチの各々の開閉動作により、前記断線検出用の電圧の印加を各前記ワイヤ走行系に対して順次行い、
前記タイミング制御ステップは、前記加工用電源によってパルス状の前記加工用の電圧が印加されていない期間のみに、前記加工用電源と前記断線検知用電源との電圧印加を交互に行うように、前記タイミングの制御を行い、
前記断線検知用電源の給電部は、前記被加工物の片側に設置されて、各ワイヤ電極に片側から給電することを特徴とするワイヤ断線検出方法。