JP5031555B2

JP5031555B2 - ワイヤ放電加工機

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Publication number: JP5031555B2
Application number: JP2007513126A
Authority: JP
Inventors: 康雄小野寺; 達志佐藤; 佳和鵜飼; 隆橋本; 広一郎服部; 久山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: JPWO2008050405A1; CN101282812A; CN101282812B; WO2008050405A1; DE112006004082T5; TWI335848B; TW200819231A

Description

本発明は、ワイヤ電極と被加工物との間で放電を生じさせて被加工物を所定形状に加工するワイヤ放電加工機に関するものである。

ワイヤ放電加工機では、ワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加し、このときワイヤ電極と被加工物との間に生じる放電により被加工物を微少量ずつ除去して、当該被加工物を所定形状に加工する。ワイヤ電極は上下一対のワイヤガイドにより所定方向、例えば垂直方向に案内されながら当該方向に走行し、該ワイヤ電極の周囲には被加工物を加工する間中、加工液が供給される。例えば被加工物が載置されたテーブルを数値制御により所定の方向に移動させながら上記の放電を生じさせることにより、被加工物を精密加工することができる。

ワイヤ放電加工によって被加工物を精密かつ安定に加工するうえからは、ワイヤ電極と被加工物との間隔を所定の範囲内に収めながら加工することが大切であり、ワイヤ電極と被加工物とが短絡すると放電が生じなくなるので加工が停止する。またワイヤ電極と被加工物との間に加工屑等が溜まる等して放電の集中（以下、「集中放電」という。）が起こり、放電エネルギーが局所的に過大になる結果としてワイヤ電極の断線（以下、「ワイヤ断線」という。）がしばしば生じる。ワイヤ断線が生じるとワイヤ電極をワイヤガイドによって再度案内させ直さなければならないため、生産性が大きく低下する。そこで、ワイヤ断線を予防する技術が種々考案されている。

例えば特許文献１には、加工電源からワイヤ電極にパルス電圧を供給するための通電端子を被加工物の上方と下方とに２個以上設けると共に、各通電端子と加工電源との間に通電切換えスイッチを設け、加工電源から１つの通電端子に連続した複数のパルス電圧が印加されるごとに上記の通電切換えスイッチを切換え制御する放電加工装置が記載されている。この放電加工装置ではワイヤ電極と被加工物との間での放電箇所が周期的に上下に移動することから、大電流を通電してもワイヤ電極の発熱が抑えられ、更にはワイヤ電極と被加工物との間での放電点も分散することから、ワイヤ断線が防止される。

また、特許文献２には、ワイヤ電極に加工パルスを供給するための通電子を被加工物の上側と下側とに設けると共に、上側通電子と被加工物との間および下側通電子と被加工物との間にそれぞれ個別に加工用パルス電源を設けたワイヤカット放電加工装置が記載されている。このワイヤカット放電加工装置では、上側通電子および下側通電子の各々からワイヤ電極に非同期にパルス電流を流すことによって放電点の集中を防止し、その結果としてワイヤ断線を防止する。

そして特許文献３には、被加工物（加工片）での加工域の両端に位置するようにして２つのコンタクトをワイヤ電極に沿って設け、ワイヤ電極と被加工物との間での放電位置に応じて２つのコンタクトのいずれか一方または両方に加工電流を供給する放電加工装置が記載されている。この放電加工装置では、加工電流を供給すべきコンタクトを放電位置に応じて変更することで集中放電による局所的な加熱を防止し、その結果としてワイヤ断線を防止する。

特開昭５９−４７１２３号公報特開平１−９７５２５号公報特公平６−６１６６３号公報

特許文献１〜３に記載された各放電加工装置は、いずれも、ワイヤ断線を防止して生産性を向上させるうえで有用なものではあるが、ワイヤ放電加工での生産性を向上させるためには、ワイヤ断線を防止すると共にワイヤ電極と被加工物との短絡を防止することが望まれる。上記の短絡は、本件発明者等の実験によれば、被加工物の上方に配置された通電端子および下方に配置された通電端子のいずれか一方を介してワイヤ電極に数パルスの電圧を印加しただけでも生じることがある。

このため、特許文献１に記載された放電加工装置におけるように一方の給電端子からワイヤ電極への給電と他方の給電端子からワイヤ電極への給電とを交互に行うだけでは、上記の短絡を効率よく抑制することはできない。特許文献２に記載されたワイヤカット放電加工装置におけるように一方の給電端子からワイヤ電極への給電と他方の給電端子からワイヤ電極への給電とを非同期で行った場合や、特許文献３に記載された放電加工装置におけるように一方の給電端子からワイヤ電極への給電と他方の給電端子からワイヤ電極への給電とを放電位置に応じて変更した場合においても同様であり、これらの給電形態では上記の短絡を効率よく抑制することはできない。ワイヤ電極と被加工物とが短絡すると放電が起きなくなるので、放電加工自体が停滞して平均の加工速度が低下する。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、ワイヤ電極と被加工物との短絡およびワイヤ断線をそれぞれ抑制して生産性を向上させ易いワイヤ放電加工機を得ることを目的とする。

上記の目的を達成する本発明のワイヤ放電加工機は、被加工物の板厚方向に走行するワイヤ電極と被加工物との間に加工液を供給しながら、被加工物の上下に配置された一対の給電部を介してワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加し、ワイヤ電極と被加工物との間に生じる放電により被加工物を加工するワイヤ放電加工機であって、一対の給電部のうちで被加工物の上側に配置された上側給電部には第１スイッチング素子部を介して高周波パルス電圧を印加し、被加工物の下側に配置された下側給電部には第２スイッチング素子部を介して高周波パルス電圧を印加するメイン電源と、第１スイッチング素子部に該第１スイッチング素子部の開閉動作を制御するパルス信号を供給する第１パルス発振器と、第２スイッチング素子部に該第２スイッチング素子部の開閉動作を制御するパルス信号を供給する第２パルス発振器と、第１スイッチング素子部および第２スイッチング素子部それぞれの開閉動作を規定して、上側給電部のみからワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加する上側給電状態と、下側給電部のみからワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加する下側給電状態と、上側給電部と下側給電部との両方から互いに同期してワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加する両側給電状態とが混在するように給電制御する給電制御データが格納されている記憶部と、給電制御データを基に第１パルス発振器および第２パルス発振器それぞれの動作を制御するパルス発振制御部と、を有することを特徴とするものである。

上述の上側給電状態や下側給電状態のときにはワイヤ電極と被加工物との短絡が起こり易くなるが、これら上側給電状態と下側給電状態とを交互に出現させると、ワイヤ電極と被加工物の間の放電点の位置が被加工物の板厚方向（厚さ方向）に変化するので、集中放電の発生を抑制してワイヤ断線を防止することができる。また、両側給電状態のときにはワイヤ電極と被加工物の間の放電が安定するので、ワイヤ電極と被加工物との短絡を防止することができる。

本発明のワイヤ放電加工機では、給電制御データを基にパルス発振制御部が第１パルス発振器および第２パルス発振器それぞれの動作を制御するので、放電加工の期間中に上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態とを任意のパターンで混在させることができる。予定している放電加工条件等に応じた適当な給電制御データを例えば実験により予め求めて記憶部に格納しておくことにより、ワイヤ電極と被加工物との短絡およびワイヤ断線をそれぞれ抑制することができる。そのため、生産性を向上させることも容易である。

図１は、本発明のワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。図２は、図１に示した各パルス発振器から第１スイッチング素子部または第２スイッチング素子部に供給されるパルス信号の波形と、ワイヤ電極への給電状態との関係を示す概略図である。図３は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで、メイン電源が第１メイン電源と第２メイン電源とを有するものの一例を概略的に示す構成図である。図４は、図３に示したワイヤ放電加工機を両側給電状態としたときの放電位置と放電電流値との関係を概略的に示すグラフである。図５は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで給電回路間でのインピーダンスの偏りに起因するワイヤ断線を防止することができるものの一例を概略的に示す構成図である。図６は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで給電回路間でのインピーダンスの偏りに起因するワイヤ断線を防止することができるものの他の例を概略的に示す構成図である。図７は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで給電回路間でのインピーダンスの偏りに起因するワイヤ断線を防止することができるものの更に他の例を概略的に示す構成図である。図８は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで上側および下側それぞれの給電回路自体のインピーダンスに応じて各給電回路への高周波パルス電圧の供給条件を調節することが可能なものの一例を概略的に示す構成図である。図９は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで上側および下側それぞれの給電回路自体のインピーダンスに応じて各給電回路への高周波パルス電圧の供給条件を調節することが可能なものの他の例を概略的に示す構成図である。図１０は、本発明のワイヤ放電加工機のうちでワイヤ断線回避機能が付加されたものの一例を概略的に示す構成図である。図１１は、図１０に示したワイヤ放電加工機のパルス発振制御部に給電比率復帰機能を付加したときの給電パターンの一例を示す概略図である。図１２は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで短絡防止機能が付加されたものの一例を概略的に示す構成図である。図１３は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで加工液供給装置から上側ノズルおよび下側ノズルの各々に供給される加工液の流量に応じて第１パルス発振器および第２パルス発振器それぞれの動作を制御する機能が付加されたものの一例を概略的に示す構成図である。図１４は、本発明のワイヤ放電加工機のうちで入力部から入力された上側給電状態、下側給電状態、および両側給電状態の出現パターンを給電制御データに変換するデータ変換部が制御装置に設けられたものの一例を概略的に示す構成図である。図１５は、本発明のワイヤ放電加工機のうちでスイッチング素子部が１つの給電部に１つのみ設けられたものの一例を概略的に示す構成図である。

符号の説明

１ワイヤ電極
２０ａ上側給電部
２０ｂ下側給電部
２５ａ，２８ａ第１スイッチング素子部
２５ｂ，２８ｂ第２スイッチング素子部
３０メイン電源
３０ａ第１メイン電源
３０ｂ第２メイン電源
３５ａ第１パルス発振器
３５ｂ第２パルス発振器
５０電圧検出装置
５５テーブル駆動装置
５７速度計測装置
６０加工液供給装置
６５ａ上側ノズル
６５ｂ下側ノズル
７０インピーダンス計測部
７５断線予兆検出部
８０，８０Ａ〜８０Ｄ加工機本体
８５記憶部
９０，９０ａ〜９０ｆ演算・制御部
９５，９５ａ〜９５ｆパルス発振制御部
１００板厚決定部
１０５流量比較部
１１０，１１０Ａ〜１１０Ｊ制御装置
１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０ワイヤ放電加工機
２００，２１０，２２０，２３０，２４０ワイヤ放電加工機
Ｗ被加工物

以下、本発明のワイヤ放電加工機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明のワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。同図に示すワイヤ放電加工機１３０は、数値制御の下に被加工物Ｗを所定形状に放電加工する加工機本体８０と、該加工機本体８０の動作を数値制御する制御装置１１０と、有線または無線により制御装置１１０に接続されて該制御装置１１０に指令やデータ等を入力する入力部１１５と、制御装置１１０に入力された指令やデータ等あるいは加工機本体８０の運転状況等を表示する表示部１２０とを具備している。

上記の加工機本体８０は、被加工物Ｗの板厚方向に走行するワイヤ電極１に高周波パルス電圧を印加し、ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの間に生じる放電により被加工物Ｗを加工する。被加工物ＷはＸ−Ｙ平面（水平面）上で移動可能なテーブル５に載置され、ワイヤ電極１は張力が付与された状態で被加工物Ｗをその板厚方向に横切るように走行する。

ワイヤ電極１を所定方向に走行させるために、テーブル５の上方にはワイヤボビン１０、テンションローラ１２ａ、ガイドローラ１４ａ、およびワイヤガイド１６ａが配置され、テーブル５の下方にはワイヤガイド１６ｂ、ガイドローラ１４ｂ、およびテンションローラ１２ｇが配置されている。ワイヤボビン１０に巻回されたワイヤ電極１は、テンションローラ１２ａにより引き出され、ガイドローラ１４ａ、ワイヤガイド１６ａ、ワイヤガイド１６ｂ、およびガイドローラ１４ｂにより鉛直方向に案内された後にテンションローラ１２ｂに引き取られて、ワイヤ回収用箱１８内に回収される。テンションローラ１２ｂによるワイヤ電極１の引取り速度の方がテンションローラ１２ａによるワイヤ電極１の引き出し速度よりも速く設定される結果として、ワイヤ電極１は張力が付与された状態で被加工物Ｗをその板厚方向に横切るように走行する。

また、ワイヤ電極１に高周波パルス電圧を印加するために、一対の給電部２０ａ，２０ｂがテーブル５の上下に分かれて配置されている。テーブル５の上方に配置された給電部２０ａ（以下、「上側給電部２０ａ」という。）はワイヤガイド１６ａの上方に位置しており、テーブル５の下方に配置された給電部２０ｂ（以下、「下側給電部２０ｂ」という。）はワイヤガイド１６ｂの下方に位置している。そして、上側給電部２０ａには少なくとも１つのスイッチング素子を有する第１スイッチング素子部２５ａが接続され、該第１スイッチング素子部２５ａにはメイン電源３０と第１パルス発振器３５ａとが接続されている。また、下側給電部２０ｂには少なくとも１つのスイッチング素子を有する第２スイッチング素子部２５ｂが接続され、該第２スイッチング素子部２５ｂにはメイン電源３０と第２パルス発振器３５ｂとが接続されている。メイン電源３０は、被加工物Ｗにおける板厚方向中央部にも接続されている。

上記のメイン電源３０は、その運転時に所定の高さの電圧を第１スイッチング素子部２５ａおよび第２スイッチング素子部２５ｂの各々に供給し、第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂは、第１スイッチング素子部２５ａまたは第２スイッチング素子部２５ｂに当該スイッチング素子部２５ａ，２５ｂの開閉動作を制御するパルス信号を供給する。第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を後述のパルス発振制御部９５により制御して各スイッチング素子部２５ａ，２５ｂを所定のパターンで開閉させることにより、上側給電部２０ａもしくは下側給電部２０ｂからワイヤ電極１に、または上側給電部２０ａと下側給電部２０ｂの両方からワイヤ電極１に上述の高周波パルス電圧を印加することができる。

なお、被加工物Ｗの放電加工を開始あるいは再開するにあたっては、まず、ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの間隙が所定の広さに収まっているか否か等を検出するために、サブ電源４０から比較的低いパルス電圧が第３スイッチング素子部４５ａを介して上側給電部２０ａに供給されると共に第４スイッチング素子部４５ｂを介して下側給電部２０ｂに供給される。このとき、第３スイッチング素子部４５ａおよび第４スイッチング素子部４５ｂの各々が互いに同期して閉とされる。そして、各給電部２０ａ，２０ｂと被加工物Ｗとの電位差が電圧検出装置５０により検出され、当該検出結果が所定の範囲内にあったときに初めてメイン電源３０が動作する。一方、上記の検出結果が所定の範囲に収まっていなかったときには、テーブル５を移動させることで被加工物Ｗとワイヤ電極１との間隙の広さが調節される。テーブル５を移動させるために、当該テーブル５にはテーブル駆動装置５５が接続されている。このテーブル駆動装置５５は、被加工物Ｗを放電加工する間も、テーブル５を所定方向に移動させる。なお、テーブル５はリニアエンコーダやロータリーエンコーダ等の速度センサ（図示せず。）を備えており、該速度センサの検出結果を基に速度計測装置（図示せず。）がテーブル５の駆動速度を計測して、計測結果を後述の演算・制御部９０に伝える。

また、被加工物Ｗの放電加工時におけるワイヤ電極１の過熱を抑えて当該ワイヤ電極１の断線を防止するために、被加工物Ｗの放電加工時には、加工液供給装置６０から上側ノズル６５ａと下側ノズル６５ｂとを介して被加工物Ｗとワイヤ電極１との間に加工液が供給される。上側ノズル６５ａは被加工物Ｗの上方に配置されており、下側ノズル６５ｂは被加工物Ｗの下方に配置されている。加工液供給装置６０は、上側ノズル６５ａへの加工液の供給量（流量）および下側ノズル６５ｂへの加工液の供給量（流量）をそれぞれ別個に計測する流量計測機能を有している。

一方、加工機本体８０の動作を制御する制御装置１１０は、記憶部８５と、演算・制御部９０と、パルス発振制御部９５とを備えている。

上記の記憶部８５には、テーブル駆動装置５５や加工液供給装置６０等の動作の制御に用いられる数値制御データが格納されていると共に、第１スイッチング素子部２５ａおよび第２スイッチング素子部２５ｂそれぞれの開閉動作を規定してワイヤ電極１への給電の形態を制御する給電制御データが格納されている。この給電制御データは、標準的な放電加工条件の下でワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡やワイヤ断線が防止されるように設定されたものであり、当該給電制御データは、第２スイッチング素子部２５ｂを開にしたまま第１スイッチング素子部２５ａを開閉させるデータと、第１スイッチング素子部２５ａを開にしたまま第２スイッチング素子部２５ｂを開閉させるデータと、第１スイッチング素子部２５ａおよび第２スイッチング２５ｂの各々を互いに同期させて開閉させるデータとを含んでいる。

記憶部８５に格納する給電制御データは１種類のみであってもよいし、ワイヤ放電加工機１３０により複数種の製品を作製することが予想ないし予定される場合には、製品毎に対応付けられた複数種の給電制御データであってもよい。

演算・制御部９０は、ワイヤ放電加工機１３０の運転開始を指示する指令が後述の入力部１１５から入力されたときに、まずサブ電源４０を起動させる。そして、電圧検出装置５０の検出結果が所定の範囲に収まっているか否かを判断し、所定の範囲に収まっていたときにはメイン電源３０を起動させる。その後、記憶部８５に格納されている数値制御データに基づいてテーブル駆動装置５５や加工液供給装置６０等の動作を制御する。被加工物Ｗの放電加工時には、数値制御データに基づいてテーブル駆動装置５５の動作が制御されてテーブル５が所定方向に移動すると共に、数値制御データに基づいて加工液供給装置６０から各ノズル６５ａ，６５ｂにそれぞれ所定流量の加工液が供給される。

また、演算・制御部９０は、電圧検出装置５０による電位差の検出結果を基にワイヤ電極１から被加工物Ｗに印加される高周波パルス電圧のエネルギーを求めると共に、前述の速度計測装置によるテーブル５の駆動速度を基に加工速度を求める。そして、これら高周波パルス電圧のエネルギーと加工速度等とから被加工物Ｗの板厚を逐次算出し、該板厚に応じた制御データを上記の数値制御データから読み出して、ワイヤ電極１に印加する高周波パルス電圧のエネルギーをフィードバック制御する。具体的には、印加する高周波パルス電圧のパルス間隔をフィードバック制御する。さらに、この演算・制御部９０は表示部１２０の動作を制御して、制御装置１１０に入力された指令やデータ等、あるいは加工機本体８０の運転状況等を表示１２０に表示させる。

パルス発振制御部９５は、演算・制御部９５による制御の下に動作を開始し、記憶部８５に格納されている所定の給電制御データを読み出して、該給電制御データを基に第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。記憶部８５に複数種の給電制御データが格納されている場合、ユーザは被加工物Ｗの放電加工に先だって所望の給電制御データを入力部１１５により指定する。このとき、ユーザが所望の給電制御データを選択し易いように、記憶部８５に格納されている給電制御データが表示部１２０に表示される。

パルス発振制御部９５が読み出す給電制御データには、上述したように、第２スイッチング素子部２５ｂを開にしたまま第１スイッチング素子部２５ａを開閉させるデータと、第１スイッチング素子部２５ａを開にしたまま第２スイッチング素子部２５ｂを開閉させるデータと、第１スイッチング素子部２５ａおよび第２スイッチング２５ｂの各々を互いに同期させて開閉させるデータとが含まれている。そのため、被加工物Ｗを放電加工する期間中は、上側給電部２０ａのみからワイヤ電極１に高周波パルス電圧が印加される上側給電状態と、下側給電部２０ｂのみからワイヤ電極１に高周波パルス電圧が印加される下側給電状態と、上側給電部２０ａおよび下側給電部２０ｂの両方からワイヤ電極１に高周波パルス電圧が印加される両側給電状態とが所定のパターンで混在することになる。

図２は、各パルス発振器３５ａ，３５ｂから第１スイッチング素子部２５ａまたは第２スイッチング素子部２５ｂに供給されるパルス信号の波形と、ワイヤ電極１への給電状態との関係を示す概略図である。

同図に示すように、第１パルス発振器３５ａから第１スイッチング素子部２５ａに供給されるパルス信号がローレベルＬとハイレベルＨとを所定の周期で繰り返すパルス波形で、第２パルス発振器３５ｂから第２スイッチング素子部２５ｂに供給されるパルス信号がローレベルＬのままであるときには、第２スイッチング素子部２５ｂが開のまま第１スイッチング素子部２５ａが開閉する結果として、上側給電状態ＵＦとなる。逆に、第１パルス発振器３５ａから第１スイッチング素子部２５ａに供給されるパルス信号がローレベルＬのままで、第２パルス発振器３５ｂから第２スイッチング素子部２５ｂに供給されるパルス信号がローレベルＬとハイレベルＨとを所定の周期で繰り返すパルス波形であるときには、第１スイッチング素子部２５ａが開のまま第２スイッチング素子部２５ｂが開閉するので、下側給電状態ＬＦとなる。そして、第１パルス発振器３５ａから第１スイッチング素子部２５ａに供給されるパルス信号と第２パルス発振器３５ｂから第２スイッチング素子部２５ｂに供給されるパルス信号とが互いに同期したパルス波形であるときには、第１スイッチング素子部２５ａおよび第２スイッチング素子部２５ｂが互いに同期して開閉するので、両側給電状態ＢＦとなる。

本件発明者等は、ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡の発生頻度やワイヤ断線の発生の難易は、ワイヤ電極１の材質や線径、使用する加工液の液質や各ノズル６５ａ，６５ｂからの加工液の供給量、被加工物Ｗの材質や当該被加工物Ｗから作製しようとする製品の形状等、加工条件に応じて変動するものの、上述した各給電状態を短い周期で切り換えると短絡が頻発して加工速度が上がらなくなり易いことを実験により明らかにした。また、各給電状態下でのパルス数を多くしすぎるとワイヤ断線が起こり易くなることも、実験的に明らかにした。

例えば、上側給電状態下でワイヤ電極１に印加する高周波パルス電圧のパルス数と下側給電状態下でワイヤ電極１に印加する高周波パルス電圧のパルス数との和を、両側給電状態下でワイヤ電極１に印加する高周波パルス電圧のパルス数と同数にした場合には、各給電状態下でのパルス数を３未満にするとワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡が頻発して加工速度が大幅に低下することがある。また、各給電状態下でのパルス数を１００００以上にすると、ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの間での放電点の位置が被加工物Ｗの板厚方向にそれ程分散しなくなって、ワイヤ断線が起こり易くなることがある。

さらに、本件発明者等は、ワイヤ電極１に印加する総パルス数に占める両側給電状態下でのパルス数の割合が少なすぎるとワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡の発生頻度が高くなり、多すぎるとワイヤ断線が起こり易くなることを実験的に明らかにした。例えば、上記の割合が５０％未満では短絡が起こり易くなり、９５％以上ではワイヤ断線が起こり易くなることがある。

これらのことを考慮すると、ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡およびワイヤ断線は、上側給電状態、下側給電状態、および両側給電状態を適宜混在させることで抑制可能であることが判る。

上述したワイヤ放電加工機１３０では、記憶部８５に格納されている前述の給電制御データを基にパルス発振制御部９５が第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する結果として、上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態とが所定のパターンで混在するように給電制御される。したがって、適当な給電制御データを実験により求めて記憶部８５に予め格納しておくことにより、ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡およびワイヤ断線をそれぞれ抑制することできる。そのため、ワイヤ放電加工機１３０では生産性を向上させることが容易である。

実施の形態２．
本発明のワイヤ放電加工機においては、被加工物の板厚方向中央部でのワイヤ電極の過熱を抑えるために、メイン電源を第１メイン電源と第２メイン電源の２つに分けることができる。

図３は、メイン電源が第１メイン電源と第２メイン電源とを有するワイヤ放電加工装置の一例を概略的に示す構成図である。同図に示すワイヤ放電加工装置１４０では、メイン電源３０が第１メイン電源３０ａと第２メイン電源３０ｂとを有している。第１メイン電源３０ａは第１スイッチング素子部２５ａを介して上側給電部２０ａに接続されていると共に、被加工物Ｗにおける板厚方向上部に接続されている。また、第２メイン電源３０ｂは第２スイッチング素子部２５ｂを介して下側給電部２０ｂに接続されていると共に、被加工物Ｗにおける板厚方向下部に接続されている。これら第１メイン電源３０ａおよび第２メイン電源３０ｂの動作は、演算・制御部９０ａにより制御される。

ワイヤ放電加工機１４０における上述以外の構成は図１に示したワイヤ放電加工機１３０における構成と同様であるので、図３に示した構成部材のうちで図１に示した構成部材と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。なお、ワイヤ放電加工機１４０を構成する加工機本体には新たな参照符号８０Ａを付し、制御装置には新たな参照符号１１０Ａを付してある。

このように構成されたワイヤ放電加工機１４０では、第１メイン電源３０ａが被加工物Ｗにおける板厚方向上部に接続され、第２メイン電源３０ｂが被加工物Ｗにおける板厚方向下部に接続されていることから、両側給電状態のときの第１メイン電源３０ａから放電点までのインピーダンスおよび第２メイン電源３０ｂから放電点までのインピーダンスは、それぞれ、放電点の位置が被加工物Ｗの板厚方向中央部に近づくほど大きくなる。その結果として、ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの間の放電電流値は、放電点の位置が被加工物Ｗの板厚方向中央部に近づくほど小さくなる。

図４は、ワイヤ放電加工機１４０を両側給電状態としたときの放電位置（放電点の位置）と放電電流値との関係を概略的に示すグラフである。同図中の実線Ｌ₁が上記の関係を示している。参考のために、図１に示したワイヤ放電加工機１３０における上記の関係を図４中に破線Ｌ₂で示す。実線Ｌ₁で示す放電電流値と破線Ｌ₂で示す放電電流値とは、同一加工条件下で得られたものである。

図４から明らかなように、ワイヤ放電加工機１３０，１４０のいずれにおいても、ワイヤ電極と被加工物との間の放電電流値は放電点の位置が被加工物の板厚方向中央部に近づくほど小さくなるが、その低下の度合いはワイヤ放電加工機１４０における方がワイヤ放電加工機１３０におけるよりも大きい。そして、被加工物の板厚方向中央部での放電電流値自体も、同一加工条件下であればワイヤ放電加工機１４０における方がワイヤ放電加工機１３０におけるよりも小さい。

一般に、ワイヤ放電加工機ではワイヤ電極と被加工物との間に加工液を供給することで放電加工時におけるワイヤ電極の過熱が抑えられているが、被加工物の板厚方向中央部では、当該被加工物の板厚方向上部や板厚方向下部に比べて加工液による冷却が行われにくく、そのため被加工物の板厚方向中央でワイヤ電極が過度に過熱してワイヤ断線を起こすことがしばしばある。

しかしながら、図３に示したワイヤ放電加工機１４０においては、両側給電状態としたときの放電電流値が被加工物Ｗの板厚方向中央部に近づくほど小さくなるので、被加工物Ｗの板厚方向中央部においてもワイヤ電極１の過度の過熱を抑え易い。そのため、実施の形態１で説明したワイヤ放電加工機１３０（図１参照）に比べて、ワイヤ断線を防止することが容易である。

したがって、ワイヤ放電加工機１４０によれば、ワイヤ放電加工機１３０と同様に上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態とを所定のパターンで混在させることによってワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を防止することができると共に、ワイヤ放電加工機１３０に比べてワイヤ断線を抑制することが容易になる。その結果として、ワイヤ放電加工機１３０に比べて生産性を向上させることが容易になる。

実施の形態３．
ワイヤ放電加工機では、Ｚ軸高さ（上側給電部の相対的な高さ）や被加工物の板厚が変わると放電点から各給電部までの距離が変わり、これに伴って上側給電部を経て放電点に達する給電回路（以下、「上側給電回路」という。）、および下側給電部を経て放電点に達する給電回路（以下、「下側給電回路」という。）それぞれのインピーダンスに偏りが生じる。このようなインピーダンスの偏りは各給電回路での放電電流の大きさに差異をもたらし、放電電流の大きい給電回路（インピーダンスの小さい給電回路）ではワイヤ断線が起こり易くなる。

本発明のワイヤ放電加工機では、上側給電回路と下側給電回路との間でのインピーダンスの偏りに応じて上側給電回路および下側給電回路それぞれへの高周波パルス電圧の供給条件を調節して、給電回路間でのインピーダンスの偏りに起因するワイヤ断線を防止するように構成することができる。

図５〜図７は、それぞれ、給電回路間でのインピーダンスの偏りに起因するワイヤ断線を防止することができるワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。これらの図に示す構成部材のうちで図１に示した構成部材と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図５に示すワイヤ放電加工機１５０は、パルス発振制御部９５ａを有する制御装置１１０Ｂを備えている。パルス発振制御部９５ａは、ユーザによって記憶部８５に予め格納されたＺ軸高さ（下側給電部２０ｂに対する上側給電部２０ａの高さ）のデータを読み出し、または記憶部８５に格納されている数値制御データからＺ軸高さを求め、このＺ軸高さを基準値と比較して上側給電回路および下側給電回路それぞれでのインピーダンスの大小関係を求める。そして、記憶部８５から読み出した給電制御データをインピーダンスの小さい給電回路での放電電流値がインピーダンスの大きい給電回路での放電電流値に近づくように例えば演算により改変し、該改変した給電制御データを基に当該パルス発振制御部９５ａが第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。

例えば、高周波パルス電圧でのパルス長またはパルス間隔を変更したり、供給するパルス数を変更したりしてワイヤ電極１に供給する高周波パルス電圧のエネルギーを調節することにより、放電電流値を調節することができる。第１スイッチング素子部２５ａおよび第２スイッチング素子部２５ｂがそれぞれ複数のスイッチング素子を有する場合には、開にするスイッチング素子の数を変更することでワイヤ電極１に供給する高周波パルス電圧のエネルギーを調節することもできる。なお、上記の基準値としては給電制御データの作成時に想定していたＺ軸高さが用いられ、当該基準値は例えば記憶部８５に予め格納される。このワイヤ放電加工機１５０は、被加工物Ｗとして平板状物を用いる場合に特に好適である。

図６に示すワイヤ放電加工機１６０は、演算・制御部９０ｂおよびパルス発振制御部９５ｂを有する制御装置１１０Ｃを備えている。演算・制御部９０ｂは、図１に示した演算・制御部９０（図１参照）と同様に、ワイヤ電極１から被加工物Ｗに印加される高周波パルス電圧のエネルギーと加工速度等を用いて被加工物Ｗの板厚を逐次算出する機能を有しており、算出結果をパルス発振制御部９５ｂに送る。図６には、図１において図示を省略した速度計測装置５７が示されている。

パルス発振制御部９５ｂは、演算・制御部９０ｂから送られてくる上記の算出結果を基準値と比較して上側給電回路および下側給電回路それぞれでのインピーダンスの大小関係を求める。そして、記憶部８５から読み出した給電制御データをインピーダンスの小さい給電回路での放電電流値がインピーダンスの大きい給電回路での放電電流値に近づくように例えば演算により改変し、該改変した給電制御データを基に当該パルス発振制御部９５ｂが第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。なお、上記の基準値としては給電制御データの作成時に想定していた板厚が用いられ、当該基準値は例えば記憶部８５に予め格納される。このワイヤ放電加工機１６０は、被加工物Ｗとして平板状物を用いる場合は勿論、被加工物Ｗに凹部や孔が予め形成されている場合にも好適である。

図７に示すワイヤ放電加工機１７０は、演算・制御部９０ｃ、パルス発振制御部９５ｃ、および板厚決定部１００を有する制御装置１１０Ｄを備えており、記憶部８５には被加工物の３次元データが更に格納されている。演算制御部９０ｃは、板厚決定部１００の動作を制御し、該板厚決定部１００は、上記の３次元データと記憶部８５に格納されている数値制御データ（テーブル駆動装置５５用の数値制御データ）とを基に放電加工箇所を特定すると共に当該放電加工箇所での被加工物Ｗの板厚を求め、該板厚のデータをパルス発振制御部９５ｂに送る。パルス発振制御部９５ｃは、演算・制御部９０ｃから送られてくる上記板厚のデータを基準値と比較して上側給電回路および下側給電回路それぞれでのインピーダンスの大小関係を求める。そして、記憶部８５から読み出した給電制御データをインピーダンスの小さい給電回路での放電電流値がインピーダンスの大きい給電回路での放電電流値に近づくように例えば演算により改変し、該改変した給電制御データを基に当該パルス発振制御部９５ｃが第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。なお、上記の基準値としては給電制御データの作成時に想定していた板厚が用いられ、当該基準値は例えば記憶部８５に予め格納される。このワイヤ放電加工機１７０は、被加工物Ｗとして平板状物を用いる場合は勿論、被加工物Ｗに凹部や孔が予め形成されている場合にも好適である。

上述した各ワイヤ放電加工機１５０，１６０，１７０においては、給電回路間でのインピーダンスの大小関係（偏り）に応じて上側給電回路および下側給電回路それぞれへの高周波パルス電圧の供給条件が調節されるので、給電回路間でのインピーダンスの偏りに起因するワイヤ断線を防止することが容易である。したがって、これらのワイヤ放電加工機１５０，１６０，１７０によれば、図１に示したワイヤ放電加工機１３０と同様に上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態とを所定のパターンで混在させることによってワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を防止することができると共に、ワイヤ放電加工機１３０に比べてワイヤ断線を抑制することが容易になる。その結果として、ワイヤ放電加工機１３０に比べて生産性を向上させることが容易になる。

実施の形態４．
本発明のワイヤ放電加工機では、上側給電回路のインピーダンスと下側給電回路のインピーダンスとに応じて各給電回路への高周波パルス電圧の供給条件を調節して、給電回路間でのインピーダンスの偏りに起因するワイヤ断線を防止するように構成することができる。

図８および図９は、それぞれ、上側給電回路のインピーダンスと下側給電回路のインピーダンスとに応じて各給電回路への高周波パルス電圧の供給条件を調節することができるワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。これらの図に示す構成部材のうちで図１に示した構成部材と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図８に示すワイヤ放電加工機１８０は、インピーダンス計測部７０を有する加工機本体８０Ｂと、パルス発振制御部９５ｄを有する制御装置１１０Ｅとを備えている。インピーダンス計測部７０は、上側給電回路におけるメイン電源３０と上側給電部２０ａとの間のインピーダンス、および下側給電回路におけるメイン電源３０と下側給電部２０ｂとの間のインピーダンスをそれぞれ実測し、この実測結果をパルス発振制御部９５ｄに伝える。パルス発振制御部９５ｄは、インピーダンス計測部７０による実測結果を基準値と比較して上側給電回路および下側給電回路それぞれでのインピーダンスの大小関係を求める。そして、記憶部８５から読み出した給電制御データをインピーダンスの小さい給電回路での放電電流値がインピーダンスの大きい給電回路での放電電流値に近づくように例えば演算により改変し、該改変した給電制御データを基に当該パルス発振制御部９５ｄが第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。なお、上記の基準値としては給電制御データの作成時に想定していたインピーダンスが用いられ、当該基準値は例えば記憶部８５に予め格納される。

図９に示すワイヤ放電加工機１９０は、パルス発振制御部９５ｅを有する制御装置１１０Ｆを備えており、記憶部８５には、ワイヤ放電加工機１９０のメーカまたはユーザが予め測定した上側給電給回路および下側給電回路それぞれのインピーダンスが予め格納されている。具体的には、上側給電回路におけるメイン電源３０と上側給電部２０ａとの間のインピーダンスの実測データと、下側給電回路におけるメイン電源３０と下側給電部２０ｂとの間のインピーダンスの実測データとが予め格納されている。パルス発振制御部９５ｅは、記憶部８５に格納されている上記各インピーダンスの実測データを直接比較して、または基準値と比較して、上側給電回路および下側給回路それぞれでのインピーダンスの大小関係を求める。そして、記憶部８５から読み出した給電制御データをインピーダンスの小さい給電回路での放電電流値がインピーダンスの大きい給電回路での放電電流値に近づくように例えば演算により改変し、該改変した給電制御データを基に当該パルス発振制御部９５ｅが第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。なお、上記の基準値としては給電制御データの作成時に想定していたインピーダンスが用いられ、当該基準値は例えば記憶部８５に予め格納される。

上述した各ワイヤ放電加工機１８０，１９０においては、上側給電回路自体のインピーダンスと下側給電回路自体のインピーダンスとに応じて各給電回路への高周波パルス電圧の供給条件が調節されるので、給電回路間でのインピーダンスの偏り（大小関係）に起因するワイヤ断線を防止することが容易である。したがって、これらのワイヤ放電加工機１８０，１９０は、実施の形態３で説明した各ワイヤ放電加工機１５０，１６０，１７０と同様の技術的効果を奏する。

実施の形態５．
本発明のワイヤ放電加工機には、ワイヤ断線の予兆（以下、「断線予兆」という。）が検出されたときに第１パルス発振器および第２パルス発振器それぞれの動作をワイヤ断線が防止されるように制御するワイヤ断線回避機能を付加することができる。

図１０は、ワイヤ断線回避機能が付加されたワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。同図に示すワイヤ放電加工機２００は、断線予兆検出部７５を有する加工機本体８０Ｃと、パルス発振制御部９５ｆを有する制御装置１１０Ｇとを備えており、記憶部８５には、実施の形態１〜４で説明した給電制御データ（以下、本実施の形態においては「基本給電制御データ」という。）の他に、断線予兆があったときにワイヤ断線を回避するための給電制御データ（以下、「断線回避用給電制御データ」という。）が更に格納されている。図１０に示す構成部材のうちで図１に示した構成部材と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の断線予兆検出部７５は、上側給電部２０ａと下側給電部２０ｂと被加工物Ｗとに電気的に接続されて、例えば上側給電回路と下側給電回路とでの電流の分流比から放電点の位置を求め、放電点が一箇所に集中する集中放電が検出されたときにワイヤ断線の予兆があったものと判断して、所定の信号（以下、「断線予兆検出信号」という。）をパルス発振制御部９５ｆに送る。

断線予兆検出信号を受けたパルス発振制御部９５ｆは、記憶部８５から断線回避用給電制御データを読み出すことで給電制御データを改変し、この断線回避用給電制御データを基に第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御してワイヤ断線を回避する。例えば、上側給電状態と下側給電状態とが交互に出現するように第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれを動作制御し、これにより放電点の位置を経時的に分散させてワイヤ断線を回避する。

ワイヤ放電加工機２００は上述のワイヤ断線回避機能を有しているので、実施の形態１〜４で説明した各ワイヤ放電加工機に比べてワイヤ断線を防止することが容易である。したがって、当該ワイヤ放電加工機２００によれば、図１に示したワイヤ放電加工機１３０と同様に上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態とを所定のパターンで混在させることによってワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を防止することができると共に、ワイヤ放電加工機１３０に比べてワイヤ断線を抑制することが容易になる。その結果として、ワイヤ放電加工機１３０に比べて生産性を向上させることが容易になる。

なお、ワイヤ放電加工機にワイヤ断線回避機能を付加する場合、パルス発振制御部には、長期的（１〜２秒程度）な視野にたったときの給電比率を所定の比率、すなわち基本給電制御データを基に第１パルス発振器および第２パルス発振器それぞれの動作を制御したときの上側給電状態、下側給電状態、および両側給電状態それぞれによる給電比率に戻す機能（以下、「給電比率復帰機能」という。）を付加することができる。

図１１は、上述したパルス発振制御部９５ｆに給電比率復帰機能を付加したときの給電パターンの一例を示す概略図である。同図に示す例では、時刻Ｔ₁までは基本給電制御データを基にパルス発振制御部９５ｆが第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御している。当該基本給電制御データの下では、上側給電状態および下側給電状態を１周期ずつ行った後に両側給電状態を２周期分行うという動作が繰り返される。

時刻Ｔ₁で断線予兆検出部７５からパルス発振制御部９５ｆに断線予兆検出信号が送られてくると、パルス発振制御部９５ｆは断線回避用給電制御データを基に第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御し始め、上側給電状態と下側給電状態とが交互に出現するように第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。そして、断線予兆検出部７５からの断線予兆検出信号が時刻Ｔ₂で止むと、パルス発振制御部９５ｆは給電比率復帰機能を発現させて、上側給電状態、下側給電状態、および両側給電状態それぞれによる給電比率が基本給電制御データの下での給電比率となるように、第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。

具体的には、時刻Ｔ₁から時刻Ｔ₂までの間で両側給電状態を１周期も行っていないので、上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態との比率が１：１：２となるように第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御し、時刻Ｔ₂から時刻Ｔ₃までの間で上側給電状態および下側給電状態をそれぞれ１周期ずつ出現させ、かつ両側給電状態を８周期分出現させる。これにより、上側給電状態、下側給電状態、および両側給電状態それぞれによる給電比率が基本給電制御データの下での給電比率に戻される。

パルス発振制御部９５ｆに付与された給電比率復帰機能は、基本給電制御データの下での給電比率を算出する機能と、断線回避用給電制御データの下での上側給電状態、下側給電状態、および両側給電状態それぞれの出現回数を計数する機能と、断線回避用給電制御データの下で給電を行うことにより生じた給電比率のズレ、すなわち基本給電制御データの下での給電比率からのズレを算出する機能と、当該ズレを補正する機能とを含んでいる。パルス発振制御部９５ｆは、時刻Ｔ₃以後は再び基本給電制御データを基に第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。

実施の形態６．
本発明のワイヤ放電加工機には、ワイヤ電極と被加工物との短絡の予兆または短絡が検出されたときに上記の短絡が防止されるように、または上記の短絡が解消されるように第１パルス発振器および第２パルス発振器それぞれの動作を制御する機能（以下、「短絡防止機能」という。）を付加することができる。

図１２は、短絡防止機能が付加されたワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。同図に示すワイヤ放電加工機２１０は、演算・制御部９０ｄとパルス発振制御部９５ｇとを有する制御装置１１０Ｈを備えており、記憶部８５には上記短絡の予兆または短絡があったときに短絡を防止するか、または短絡を解消するための給電制御データ（以下、「短絡防止用給電制御データ」という。）が更に格納されている。図１２に示す構成部材のうちで図１に示した構成部材と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の演算・制御部９０ｄは、電圧検出装置５０によって検出される各給電部２０ａ，２０ｂと被加工物Ｗとの電位差を基にワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡の予兆または短絡を検出する。具体的には、電圧検出装置５０によって検出される各給電部２０ａ，２０ｂと被加工物Ｗとの電位差から放電電圧値を算出し、この値がワイヤ電極１の材質、被加工物Ｗの材質、加工液の液質、およびワイヤ電極１に印加する高周波パルス電圧の大きさ等を基に予め設定される平均放電電圧値を下回ったときには短絡の予兆または短絡の発生であると判断する。そして、短絡の予兆または短絡を検出すると、当該演算・制御部９０ｄは所定の信号（以下、「短絡・予兆検出信号」という。）をパルス発振制御部９５ｇに送る。なお、上記の平均放電電圧値は、ワイヤ放電加工機２１０のメーカまたはユーザによって求められて予め記憶部８５に格納される。

演算・制御部９０ｄから短絡・予兆検出信号を受けたパルス発振制御部９５ｇは、記憶部８５から短絡防止用給電制御データを読み出すことで給電制御データを改変し、この短絡防止用給電制御データを基に第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御して、ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を防止するか、またはワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を解消させる。例えば、両側給電状態となるように第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御することでワイヤ電極１と被加工物Ｗとの間の放電を安定させ、これによりワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を防止するか、またはワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を解消させる。

ワイヤ放電加工機２１０は上述の短絡防止機能を有しているので、実施の形態１〜５で説明した各ワイヤ放電加工機に比べてワイヤ断線１と被加工物Ｗとの短絡を防止することが容易である。したがって、当該ワイヤ放電加工機２１０によれば、図１に示したワイヤ放電加工機１３０と同様に上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態とを所定のパターンで混在させることによってワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を防止することができると共に、ワイヤ放電加工機１３０に比べてワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を抑制することが容易になる。その結果として、ワイヤ放電加工機１３０に比べて生産性を向上させることが容易になる。なお、ワイヤ放電加工機に短絡防止機能を付加する場合も、パルス発振制御部には実施の形態５で説明した給電比率復帰機能を付加することができる。

実施の形態７．
本発明のワイヤ放電加工機には、加工液供給装置から上側ノズルおよび下側ノズルの各々に供給される加工液の流量に応じて第１パルス発振器および第２パルス発振器それぞれの動作を制御する機能を付加することができる。

図１３は、上記の機能が付加されたワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。同図に示すワイヤ放電加工機２２０は、演算・制御部９０ｅ、パルス発振制御部９５ｈ、および流量比較部１０５を有する制御装置１１０Ｉを備えている。図１３に示す構成部材のうちで図１に示した構成部材と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の演算・制御部９０ｅは、記憶部８５に格納されている数値制御データ（加工液供給装置６０用の数値制御データ）に基づいて加工液供給装置６０の動作を制御したときに当該加工液供給装置６０から上側ノズル６５ａに供給される加工液の流量、および下側ノズル６５ｂに供給される加工液の流量それぞれについてのデータを流量比較部１０５に送る。これらのデータを送られた流量比較部１０５は各データを基準値と比較し、その結果をパルス発振制御部９５ｈに送る。流量比較部１０５は、例えば給電制御データの作成時に想定していた加工液の流量のデータを上記の基準値として有している。

パルス発振制御部９５ｈは、記憶部８５から給電制御データを読み出して第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する一方で、流量比較部１０５による比較結果から加工液の流量が基準値を超えていると判断されるノズルがあったときには、上記の給電制御データを例えば演算により改変する。すなわち、上側給電部２０ａおよび下側給電部２０ｂのうちで加工液の流量が基準値を超えていると判断されるノズルと同じ側にある給電部からワイヤ電極１に供給される高周波パルス電圧の給電比率が低くなるように、上記の給電制御データを改変する。そして、改変された給電制御データを基に第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。

被加工物をワイヤ放電加工する場合、加工液供給装置から上側ノズルおよび下側ノズルの各々に供給される加工液の流量は放電加工の全過程で一定というわけではなく、例えばワイヤ電極の相対的な移動経路が直線状の箇所と円弧状の箇所とでは上記加工液の流量が異なる。また、上側ノズル６５ａと下側ノズル６５ｂとで加工液の流量が異なることもある。そして、上側ノズル６５ａと下側ノズル６５ｂとで加工液の流量が異なっているときには、加工液の流量が多いノズルから加工溝（ワイヤ電極１と被加工物Ｗとの間隙）に流入する加工液の液量の方が、加工液の流量が少ないノズルから加工溝に流入する加工液の液量よりも少なくなり、加工液の流量が多いノズル側で加工溝に加工屑等が溜まり易くなる。その結果として、加工液の流量が多いノズル側で放電周波数が高くなってワイヤ断線が起こり易くなる。

図１３に示したワイヤ放電加工機２２０では、加工液の流量が基準値を超えていると判断されるノズルがあったときに、該ノズルと同じ側にある給電部からワイヤ電極１に供給される高周波パルス電圧の給電比率が低くなるように第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作が制御されるので、上側ノズル６５ａおよび下側ノズル６５ｂの各々に供給される加工液の流量が変動したときでもワイヤ断線が抑制される。

したがって、当該ワイヤ放電加工機２２０によれば、図１に示したワイヤ放電加工機１３０と同様に上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態とを所定のパターンで混在させることによってワイヤ電極１と被加工物Ｗとの短絡を防止することができると共に、ワイヤ放電加工機１３０に比べてワイヤ断線を抑制することが容易になる。その結果として、ワイヤ放電加工機１３０に比べて生産性を向上させることが容易になる。

以上、７つの形態を例示して本発明のワイヤ放電加工機について説明したが、本発明は上述した７つの形態に限定されるものではない。例えば、所望の給電制御データをユーザが記憶部に容易に格納することができるように、上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態との混在パターン（出現パターン）を入力部から入力するだけで所望の給電制御データが記憶部に格納されるように、制御装置にデータ変換部を設けることもできる。

図１４は、上記のデータ変換部が制御装置に設けられたワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。同図に示すワイヤ放電加工機２３０の制御装置１１０Ｊには、上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態との混在パターン（出現パターン）が入力部から入力されたときに、当該出現パターンに応じた給電制御データを作成するデータ変換部１０８が設けられている。このデータ変換部１０８により作成された給電制御データは、演算・制御部９０ｆを介して記憶部８５に格納される。パルス発振制御部９５は、上記の給電制御データを基に第１パルス発振器３５ａおよび第２パルス発振器３５ｂそれぞれの動作を制御する。なお、図１４に示す構成部材のうちで図１に示した構成部材と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

また、図示を省略するが、本発明のワイヤ放電加工機においては、メイン電源が接続される第１スイッチング素子部と第２スイッチング素子部とを当該メイン電源とは別の部材とすることもできるし、メイン電源の一構成部材とすることもできる。同様に、サブ電源が接続される第３スイッチング素子部と第４スイッチング素子部とを当該サブ電源とは別の部材とすることもできるし、サブ電源の一構成部材とすることもできる。第１パルス発振器および第２パルス発振器の各々についても同様であり、これらはメイン電源またはサブ電源の一構成部材とすることもできる他、パルス発振制御の一構成部材とすることもできる。

さらには、スイッチング素子部を１つの給電部に１つのみ設けることもできる。図１５は、スイッチング素子部が１つの給電部に１つのみ設けられたワイヤ放電加工機の一例を概略的に示す構成図である。同図に示すワイヤ放電加工機２４０の加工機本体８０Ｄでは、上側給電部２０ａに対応して１つのスイッチング素子部２８ａ（以下、「第１スイッチング素子部２８ａ」という。）が設けられ、該第１スイッチング素子部２８ａ以外のスイッチング素子部は上側給電部２０ａに接続されていない。同様に、下側給電部２０ｂに対応して１つのスイッチング素子部２８ｂ（以下、「第２スイッチング素子部２８ｂ」という。）が設けられ、該第２スイッチング素子部２８ｂ以外のスイッチング素子部は下側給電部２０ｂに接続されていない。個々のスイッチング素子部２８ａ，２８ｂは、メイン電源３０とサブ電源４０とにより共用される。第１スイッチング素子部２８ａには第１パルス発振器３５ａが接続されており、第２スイッチング素子部２８ｂには第２パルス発振器３５ｂが接続されている。

上記の第１スイッチング素子部２８ａは、メイン電源３０およびサブ電源４０のいずれとも別個の部材とすることもできるし、メイン電源３０またはサブ電源４０の一構成部材とすることもできる。同様に、第２スイッチング素子部２８ｂは、メイン電源３０およびサブ電源４０のいずれとも別個の部材とすることもできるし、メイン電源３０またはサブ電源４０の一構成部材とすることもできる。

１つの給電部に幾つのスイッチング素子部を設けるかに拘わらず、本発明のワイヤ放電加工機では、放電加工の期間中に上側給電状態と下側給電状態と両側給電状態とを任意に混在（出現）させることが可能であるので、ワイヤ電極と被加工物との短絡やワイヤ断線を防止しつつ被加工物の板厚方向での放電加工量を適宜変化させて、当該板厚方向での加工精度を向上させることも可能である。上側給電状態での給電比率を高めれば被加工物における板厚方向上部での放電加工を進行させることができ、下側給電状態での給電比率を高めれば被加工物における板厚方向下部での放電加工を進行させることができるので、これらの給電状態を適宜組み合わせることにより被加工物の板厚方向での加工精度を向上させることができる。

また、放電加工箇所での被加工物の板厚は、図７に示したワイヤ放電加工機１７０のように被加工物の３次元データを用いて求めることができるので、当該３次元データを用いて放電加工箇所での被加工物の板厚を求める機能を有するワイヤ放電加工機では、ワイヤ電極から被加工物に印加される高周波パルス電圧のエネルギーと加工速度等とから被加工物の板厚を算出する機能を省略することも可能である。本発明のワイヤ放電加工機については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。

Claims

被加工物の板厚方向に走行するワイヤ電極と前記被加工物との間に加工液を供給しながら、前記被加工物の上下に配置された一対の給電部を介して前記ワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加し、前記ワイヤ電極と前記被加工物との間に生じる放電により前記被加工物を加工するワイヤ放電加工機であって、
前記一対の給電部のうちで前記被加工物の上側に配置された上側給電部には第１スイッチング素子部を介して高周波パルス電圧を印加し、前記被加工物の下側に配置された下側給電部には第２スイッチング素子部を介して高周波パルス電圧を印加するメイン電源と、前記第１スイッチング素子部に該第１スイッチング素子部の開閉動作を制御するパルス信号を供給する第１パルス発振器と、
前記第２スイッチング素子部に該第２スイッチング素子部の開閉動作を制御するパルス信号を供給する第２パルス発振器と、
前記第１スイッチング素子部および前記第２スイッチング素子部それぞれの開閉動作を規定して、前記上側給電部のみから前記ワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加する上側給電状態と、前記下側給電部のみから前記ワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加する下側給電状態と、前記上側給電部と前記下側給電部との両方から互いに同期して前記ワイヤ電極に高周波パルス電圧を印加する両側給電状態とが総パルス数に占める両側給電状態下でのパルス数の割合が予め定めた割合となる所定のパターンで混在するように給電制御する給電制御データが格納されている記憶部と、
前記給電制御データを基に前記第１パルス発振器および前記第２パルス発振器それぞれの動作を制御するパルス発振制御部と、
を有することを特徴とするワイヤ放電加工機。
前記メイン電源は、
前記第１スイッチング素子部を介して前記上側給電部に接続されると共に前記被加工物における板厚方向上部に接続される第１メイン電源と、
前記第２スイッチング素子部を介して前記下側給電部に接続されると共に前記被加工物における板厚方向下部に接続される第２メイン電源と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
前記パルス発振制御部は、前記メイン電源から前記第１スイッチング素子部および前記上側給電部を経て放電点に達する上側給電回路でのメイン電源−上側給電部間のインピーダンスと、前記メイン電源から前記第２スイッチング素子部および前記下側給電部を経て放電点に達する下側給電回路でのメイン電源−下側給電部間のインピーダンスとに応じて、インピーダンスの小さい方の給電回路での放電電流値がインピーダンスの大きい方の給電回路での放電電流値に近づくように前記給電制御データを改変し、該改変した給電制御データを基に前記第１パルス発振器および前記第２パルス発振器それぞれの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
前記記憶部には、前記給電制御データの作成時に想定していたＺ軸高さについてのデータが更に格納されており、
前記パルス発振制御部は、前記被加工物を放電加工しているときのＺ軸高さと前記記憶部に格納されている前記Ｚ軸高さについてのデータとを基に、上側給電回路での前記インピーダンスと下側給電回路での前記インピーダンスとの大小関係を判断する、
ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工機。
前記被加工物を載置した状態で２軸方向に移動することができるテーブルと、
前記テーブルを２軸方向に移動させるテーブル駆動装置と、
前記テーブルの駆動速度を計測する速度計測装置と、
前記上側給電部および前記下側給電部の各々と前記被加工物との電位差を検出する電圧検出装置と、
前記速度計測装置により計測される前記テーブルの駆動速度を基に加工速度を算出すると共に、前記電圧検出装置により検出される電位差を基に前記ワイヤ電極から前記被加工物に印加される高周波パルス電圧のエネルギーを算出し、前記加工速度と前記高周波パルス電圧のエネルギーとを用いて前記被加工物の板厚を算出する演算・制御部と、
を更に有し、
前記パルス発振制御部は、前記演算・制御部が算出した前記被加工物の板厚を基に、上側給電回路での前記インピーダンスと下側給電回路での前記インピーダンスとの大小関係を判断する、
ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工機。
前記被加工物を載置した状態で２軸方向に移動することができるテーブルと、
前記テーブルを２軸方向に移動させるテーブル駆動装置と、
前記テーブル駆動装置の動作を制御する演算・制御部と、
放電加工している箇所での前記被加工物の板厚を算出する板厚決定部と、
を更に有すると共に、前記記憶部には、前記テーブル駆動装置の動作を数値制御するための数値制御データと前記被加工物の３次元データとが更に格納されており、
前記演算・制御部は前記数値制御データを基に前記テーブル駆動装置の動作を制御し、
前記板厚決定部は、放電加工している箇所での前記被加工物の板厚を前記数値制御データと前記３次元データとを基に算出し、
前記パルス発振制御部は、前記板厚決定部が算出した前記被加工物の板厚を基に、上側給電回路での前記インピーダンスと下側給電回路での前記インピーダンスとの大小関係を判断する、
ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工機。
上側給電回路での前記インピーダンスと下側給電回路での前記インピーダンスとを実測するインピーダンス計測部を更に有し、
前記パルス発振制御部は、前記インピーダンス計測部の実測結果を基に上側給電回路での前記インピーダンスと下側給電回路の前記インピーダンスとの大小関係を判断する、
ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工機。
前記記憶部には、上側給電回路での前記インピーダンスおよび下側給電回路での前記インピーダンスそれぞれの実測データが予め格納されており、
前記パルス発振制御部は、前記記憶部に格納されている上側給電回路での前記インピーダンスおよび下側給電回路での前記インピーダンスそれぞれの実測データを基に、上側給電回路での前記インピーダンスと下側給電回路での前記インピーダンスとの大小関係を判断する、
ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工機。
前記上側給電部と前記下側給電部と前記被加工物とに接続されてワイヤ断線の予兆を検出する断線予兆検出部を更に有し、
前記パルス発振制御部は、前記断線予兆検出部がワイヤ断線の予兆を検出したときに、前記ワイヤ電極と前記被加工物との間での放電の位置が経時的に分散するように前記給電制御データを改変し、該改変した給電制御データを基に前記第１パルス発振器および前記第２パルス発振器それぞれの動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
前記パルス発振制御部は、前記断線予兆検出部がワイヤ断線の予兆を検出したときに、前記上側給電状態と前記下側給電状態とが交互に出現するように前記給電制御データを改変することを特徴とする請求項９に記載のワイヤ放電加工機。
前記上側給電部および前記下側給電部の各々と前記被加工物との電位差を検出する電圧検出装置と、
前記電圧検出装置による検出結果を基に前記ワイヤ電極と前記被加工物との短絡または該短絡の予兆があるか否かを判断する演算・制御部と、
を更に有し、
前記パルス発振制御部は、前記演算・制御部が前記短絡または該短絡の予兆があると判断したときに、前記ワイヤ電極と前記被加工物との間での放電が安定するように前記給電制御データを改変し、該改変した給電制御データを基に前記第１パルス発振器および前記第２パルス発振器それぞれの動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
前記パルス発振制御部は、前記演算・制御部が前記短絡または該短絡の予兆があると判断したときに、前記両側給電状態となるように前記給電制御データを改変することを特徴とする請求項１１に記載のワイヤ放電加工機。
前記被加工物の上方に配置された上側ノズルと、
前記被加工物の下方に配置された下側ノズルと、
前記上側ノズルおよび前記下側ノズルの各々に加工液を供給する加工液供給装置と、
前記加工液供給装置の動作を制御して、該加工液供給装置から前記上側ノズルおよび前記下側ノズルの各々に所定流量の加工液を供給させる演算・制御部と、
前記上側ノズルおよび前記下側ノズルの各々への加工液の供給量と前記給電制御データの作成時に想定していた加工液の供給量との大小関係を求める流量比較部と、
を更に有すると共に、
前記記憶部には、前記加工液供給装置の動作を数値制御するための数値制御データが更に格納されており、
前記演算・制御部は前記数値制御データを基に前記加工液供給装置の動作を制御し、
前記パルス発振制御部は、前記流量比較部による比較の結果、前記給電制御データの作成時に想定していた加工液の供給量よりも加工液の供給量が多いノズルがあったときには、該ノズルと同じ側の給電部から前記ワイヤ電極への給電比率が低くなるように前記給電制御データを改変し、該改変した給電制御データを基に前記第１パルス発振器および前記第２パルス発振器それぞれの動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。