JP5927225B2

JP5927225B2 - ワイヤ放電加工機

Info

Publication number: JP5927225B2
Application number: JP2014075655A
Authority: JP
Inventors: 広嗣葛西; 良則牧野
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2034-04-01
Also published as: CN104972187B; EP2926935A1; CN104972187A; JP2015196225A; EP2926935B1; US20150273601A1; US10016831B2

Description

本発明は、ワイヤ放電加工機に関し、特に、放電加工機の加工液供給装置に関する。

従来、浸漬式のワイヤ放電加工機において、ワイヤ電極が挿通するアームが貫通する加工槽の側壁部分に漏水防止のためのシール部が設けられている。ワイヤカット放電加工機などの放電加工機において、加工液を加工槽のシール部へ供給する場合、加工液は一定量で供給する方法が一般的である（特許文献１参照）。

特許文献２には、給液路に流量センサを設け、清浄液槽から放電加工部に供給される加工液の流量を検出し、汚濁液槽から清浄液槽に供給される加工液の流量が、加工槽に供給される加工液の流量よりもわずかに大きくなる様にフィルタポンプの速度をインバータ制御する方法が開示されている。当該文献の技術は、加工液の供給を放電加工時に使用する加工液供給路からのみ行う。

特許文献３には、フィルタの早期目詰まりを防止するために、清水槽に液面位置検出手段を設け、基準液面位置との高低差の大きさに応じてフィルタポンプの吐出し量を求め、液面位置を基準液面位置に回復させる様にフィルタポンプの吐出し量を制御する手法が開示されている。当該文献の技術は、清水槽から加工槽に供給される加工液流量を減らすことでフィルタへ流れる流量を減らし、フィルタの早期目詰まりを防止する手段については述べられていない。

特許文献４には、加工液供給管に設けた加工槽へ供給する加工液の流量を調整する流量調整バルブを備え、加工槽液面センサからの情報に応答して流量調整バルブの開閉作業を制御する手法が開示されている。
特許文献５には、加工槽内のスラッジ濃度を検出し、濃度が設定値よりも大きい場合、スラッジ濃度を薄めるために循環液量や加工液量を増やす手法が開示されている。

特開２００６−２９７５７０号公報特開平８−１４４３号公報特許第３７７９２８９号公報特開平９−２１６１３０号公報特許第３０３４９８２号公報

図３は従来のワイヤ放電加工機の加工液供給装置を説明する図である。従来、浸漬式のワイヤ放電加工機において、ワイヤ電極が挿通するアームが貫通する加工槽３の側壁部分に漏水防止のためのシール部４が設けられている。加工槽３からドレイン部１５を経由して汚水槽２に排出される。加工槽３から汚水槽２に排出される加工液には、放電加工により発生した被加工物の加工屑やワイヤ電極の加工屑が含まれている。加工槽３へ供給される加工液は清水槽１から供給される。清水槽１へ供給される加工液は汚水槽２から濾過フィルタ５を通して供給される。濾過フィルタ５は汚水槽２から清水槽１に供給される加工液から加工屑を取り除く。加工液ポンプ７は清水槽１から加工液を汲み上げ加工槽３のノズル（図示せず）に加工液を供給する。制御装置６はインバータ１１ｂにより加工液ポンプ７を駆動制御する。

清水槽１の加工液面位置や清水槽１内で使用される加工液量に対応付けてフィルタポンプ８をインバータ１１ａにより制御する場合であって、給水ポンプ９を駆動しシール部４へ供給される加工液量が一定の場合には、必要分以上にシール部４に加工液が流れて清水槽１の水位が減少しやすくなる。このため、濾過フィルタ５には必要以上の流量の加工液が汚水槽２から清水槽１に流れる。

濾過フィルタ５に掛かるフィルタ圧力はフィルタ流量の２乗に比例することから、シール部４へ供給される加工液量が一定の場合、フィルタ圧力が上昇しやすくなり、その結果、濾過フィルタ５のフィルタ寿命が短くなるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、清水槽から清水槽外へ吐出される加工液流量を減らし、濾過フィルタに掛かる負荷を減らすことでフィルタ寿命を伸ばすことが可能なワイヤ放電加工機を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、ワイヤ電極により被加工物を放電加工する放電加工部を内部に有する加工槽と、該加工槽の加工液を回収および貯留する汚水槽と、該汚水槽の加工液から放電加工により発生した前記被加工物の加工屑や前記ワイヤ電極の加工屑を濾過し、清水槽に供給する濾過フィルタと、前記加工槽の開口部を通じて前記加工液が前記加工槽の外部へ流出することを防止するシール部と、前記清水槽内の前記加工液を前記シール部へ送出する給水ポンプと、放電加工時に前記加工液を前記被加工物へ噴出させるためのノズルと、前記清水槽内の前記加工液を前記ノズルへ送出する加工液ポンプを備えたワイヤ放電加工機において、前記ノズルへ送出される加工液の流量を計測する計測手段と、前記シール部へ送出される前記加工液の流量を、前記ノズルへ送出される加工液の流量に対応付けて記憶した流量記憶手段と、前記計測したノズルへ送出される加工液の流量から前記シール部へ送出される前記加工液の流量を前記流量記憶手段から読み出して設定する流量設定手段と、該設定された流量で前記シール部へ供給される前記加工液の流量を制御する流量制御手段と、を有することを特徴とするワイヤ放電加工機である。

請求項２に係る発明は、前記計測手段は、前記ノズルへ送出される加工液の流量を計測する流量計測手段、前記ノズルへ送出される加工液の圧力を計測する圧力検出手段、前記ノズルへ送出される加工液の流速を計測する流速計測手段、前記ノズルと前記被加工物間の距離を計測する距離計測手段のいずれか一つ、もしくはいずれか二つ以上の組合せから構成され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である。
請求項３に係る発明は、前記ノズルへ送出される加工液の流量が所定量よりも多い場合、または前記ノズルへ送出される加工液の圧力が所定圧力よりも低い場合、または前記ノズルへ送出される加工液の流速が所定値よりも速い場合、前記流量記憶手段に記憶される、前記シール部へ送出される前記加工液の流量はゼロであることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のワイヤ放電加工機である。

請求項４に係る発明は、ワイヤ電極により被加工物を放電加工する放電加工部を内部に有する加工槽と、該加工槽の加工液を回収および貯留する汚水槽と、該汚水槽の加工液から放電加工により発生した前記被加工物の加工屑や前記ワイヤ電極の加工屑を濾過し、清水槽に供給する濾過フィルタと、前記加工槽の開口部を通じて前記加工液が前記加工槽の外部へ流出することを規制するシール部と、前記清水槽内の前記加工液を前記シール部へ送出する循環ポンプと、放電加工時に前記加工液を前記被加工物へ噴出させるためのノズルと、前記清水槽内の前記加工液を前記ノズルへ送出する加工液ポンプを備えたワイヤ放電加工機において、前記ノズルへ送出される加工液の流量を指定した加工条件を記憶した加工条件記憶手段と、前記シール部へ送出される前記加工液の流量を、前記ノズルへ送出される加工液の流量に対応付けて記憶した流量記憶手段と、加工時に設定された加工条件から前記シール部へ送出される前記加工液の流量を前記流量記憶手段から読み出して設定する流量設定手段と、該設定された流量で前記シール部へ供給される前記加工液の流量を制御する流量制御手段と、を有することを特徴とするワイヤ放電加工機である。

請求項５に係る発明は、前記流量記憶手段に記憶される前記シール部へ送出される加工液の流量は、前記ノズルと前記被加工物間の距離が大きいほど多く、前記ノズルへ送出される加工液の流量が多いほど少なく、前記ノズルへ送出される加工液の圧力が低いほど少なく、前記ノズルへ送出される加工液の流速が速いほど多いことを特徴とする請求項１または４の何れかに記載のワイヤ放電加工機である。
請求項６に係る発明は、前記流量設定手段は、前記加工条件を変更した時、前記ノズルと前記被加工物間の距離を変更した時、前記ノズルへ送出される加工液の流量を変更した時、前記ノズルへ送出される加工液の圧力を変更した時、前記ノズルへ送出される加工液の流速を変更した時、または所定時刻ごと、または所定時間ごとに設定することを特徴とする請求項１または４の何れかに記載のワイヤ放電加工機である。

本発明により、清水槽から清水槽外へ吐出される加工液流量を減らし、フィルタに掛かる負荷を減らすことでフィルタ寿命を伸ばすことが可能なワイヤ放電加工機の加工液供給装置を提供できる。

本発明に係る加工液供給装置を備えたワイヤ放電加工機を説明する図である。本発明のワイヤ放電加工機の制御装置の機能を説明する図である。従来の加工液供給装置を備えたワイヤ放電加工機の説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同じまたは類似する構成は同じ符号を用いて説明する。

図１は本発明に係る加工液供給装置を備えたワイヤ放電加工機を説明する図である。ワイヤ放電加工機は、加工槽３内に被加工物を収容し、ワイヤ電極（図示せず）と被加工物（図示せず）とを相対移動させつつワイヤ電極と被加工物との間に電圧を印加し放電加工を行う加工装置である。制御装置６はワイヤ放電加工機の全体を制御する数値制御装置である。図１では、本発明に係る加工液供給装置の制御装置として記載している。

加工槽３には、ワイヤ電極が挿通するアームが貫通する加工槽３の側壁部分に漏水防止のためのシール部４が設けられている。また、加工槽３には、加工槽３に貯留された加工液の水位を測定する水位センサ１３と加工液の水圧を測定する水圧センサ１４が取り付けられている。水位センサ１３と水圧センサ１４の出力は制御装置６に送られる。

加工槽３に貯留された加工液はドレイン部１５を介して加工槽３の外部に排出される。加工槽３から排出される加工液には、放電加工によって発生した被加工物およびワイヤ電極の加工屑が含まれている。加工槽３から汚水槽２に流出する加工液の流量を測定するために加工槽３から汚水槽２の管路に流量計１０ａが取り付けられている。流量計１０ａの出力は制御装置６に送られる。なお、流量計１０ａに替えて流速計を用いてもよい。

加工槽３からドレイン部１５を経由して汚水槽２に排出される。上記のように、加工槽３から汚水槽２に排出される加工液には、放電加工により発生した被加工物の加工屑やワイヤ電極の加工屑が含まれている。汚水槽２に回収された加工屑を含む加工液は、フィルタポンプ８によって汲み上げられ、濾過フィルタ５を経由して清水槽１に送られる。濾過フィルタ５は、汚水槽２から清水槽１に供給される加工液に含まれる加工屑を取り除く。制御装置６はインバータ１１ａによってフィルタポンプ８を駆動制御する。

清水槽１に貯留された加工液は加工液ポンプ７によって汲み上げられノズルに供給される。なお、周知な事項であるが、一対の対向するノズル間に配置された被加工物を、ワイヤ電極が対向する一対のノズル内を挿通され、両ノズル間を走行させた状態でワイヤ放電加工が行われる。この際に、加工部位から加工屑を除去するためにノズルから加工液が噴射される。

制御装置６はインバータ１１ｂによって加工液ポンプ７を駆動制御する。加工液ポンプ７と加工槽３の間の管路に流量計１０ｂが取り付けられている。流量計１０ｂは清水槽１から加工液ポンプ７によって汲み上げられ加工槽３に供給される加工液の流量を測定する。流量計１０ｂの出力は制御装置６に送られる。なお、流量計１０ｂに替えて流速計を用いてもよい。前記ノズルへ送出される加工液の流量を計測する手段は流量計１０ｂや流速計に限定されず、前記ノズルへ送出される加工液の圧力を検出する圧力検出手段を用いてもよい。さらには、前記ノズルと前記被加工物の間の距離を計測する距離計測手段を用いてもよい（前記ノズルへ供給される流量と前記ノズルと前記被加工物の間の距離とには相関関係があるため）。

また、清水槽１に貯留された加工液は給水ポンプ（循環ポンプ）９によって汲み上げられ加工槽３のシール部４に供給される。制御装置６はインバータ１１ｃによって給水ポンプ９を駆動制御する。給水ポンプ９と加工槽３のシール部４との間の管路にバルブ１２が取り付けられている。制御装置６はバルブ１２の開閉制御を行い、シール部４への清水槽１からの加工液の供給量を制御することができる。

ここで、図２を用いて本発明のワイヤ放電加工機の制御装置の機能を説明する。
制御装置６（図２（ａ））は、シール部４へ送出される加工液の流量を、前記ノズルへ送出される加工液の流量に対応付けて記憶する記憶装置を備えている。制御装置６は、計測した流量からシール部４へ送出される加工液の流量を前記記憶装置から読み出して設定する流量設定手段を備えている。そして、制御装置６は、流量設定手段によって設定された流量でシール部４へ供給される加工液の流量を制御する流量制御手段を備えている。流量制御手段によってインバータ１１ｃを制御することで、シール部４への加工液の流量を制御することができる。

また、制御装置６（図２（ｂ））は、前記ノズルへ送出される加工液の流量を指定した加工条件を記憶した加工条件記憶手段と、シール部へ送出される加工液の流量を前記ノズルへ送出される加工液の流量に対応付けて記憶する流量記憶手段とを備えている。そして、制御装置６は、加工時に設定された加工条件に対応するノズルに供給される加工液の流量を加工条件記憶手段から特定し、特定された加工液の流量に対応するシール部４へ送出される加工液の流量を前記流量記憶手段から読み出して設定する流量設定手段を備えている。そして、制御装置６は、流量設定手段によって設定された流量でシール部４へ供給される加工液の流量を制御する流量制御手段を備えている。流量制御手段によってインバータ１１ｃを制御することで、シール部４への加工液の流量を制御することができる。

制御装置６は、加工条件や、ノズルと被加工物との距離、加工液ポンプ７から吐出される加工液流量，加工液圧力，または，加工液流速、加工槽３のドレイン部１５から汚水槽２に流れる加工液の流量，流速，圧力の物理量を元に、加工槽３内にあるシール部４へ供給される加工液の補給水量を制御する。

加工液の補給水の流量の値は、加工条件、ノズルと被加工物との距離、加工液流量、加工液圧力、加工液流速に対応して予め決定しておいた値をパラメータとして、制御装置６の記憶装置に記憶しておく。そして、制御装置６は、放電加工時に加工条件、加工液流量、加工液圧力、加工液流速に対応したパラメータを前記記憶装置から自動的に呼び出して使用する。

ノズルと被加工物との間の距離は、センサで検出した加工液圧力、加工液流量や、標準設定での密着、開放状態の設定、Ｚ軸方向の座標とワーク厚さの関係から算出する。加工条件の中で各々の条件におけるノズルと被加工物との距離を予め決定しておき、放電加工時に呼び出した加工条件から判断しても良い。

荒加工時（＝一般に放電加工部に供給される加工液量の設定値が大きい時）や開放加工時（＝ノズルと被加工物との間の距離を広く取って加工する時）等、放電加工部に供給される加工液の流量が多く、加工槽３の水位が放電加工部に供給される加工液によって保たれる時は、シール部４に補給される補給水量を極端に少なくしてよく、場合によっては（加工液の流量が所定量よりも多い場合）補給水を止めてもよい（制御装置６の記憶装置にシール部４へ送出される加工液の流量をゼロとするように記憶する）。非加工時等、放電加工部に加工液が供給されない時は、加工槽３内の水面高さを保つ程度の最適量の補給水を補給すればよい。

加工液の流量に替えて、前記ノズルへ送出される加工液の圧力が所定圧力よりも低い場合、または、前記ノズルへ送出される加工液の流速が所定量よりも速い場合、制御装置６の記憶装置に記憶する、シール部４へ送出する加工液の流量をゼロとするように記憶する。

補給水流量の値の記憶装置からの呼び出しは、加工条件を変更した時、前記ノズルと前記被加工物間の距離を変更した時、加工液流量、加工液圧力、加工液流速が変化した時、ドレイン部１５から汚水槽２に流れる流量、流速、圧力が変化した時等、必要とされる補給水量が変化する時に行う。所定時間ごと、又は所定時刻ごとに行っても良い。

以上を行うことにより、清水槽１から清水槽１の外へ吐出される加工液の流量を減らし、濾過フィルタ５に掛かる負荷を減らすことで、濾過フィルタ５のフィルタ寿命を伸ばすことが出来る。

１清水槽
２汚水槽
３加工槽
４シール部
５濾過フィルタ
６制御装置
７加工液ポンプ
８フィルタポンプ
９給水ポンプ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ流量計
１１ａ，１１ｂ，１１ｃインバータ
１２バルブ
１３水位センサ
１４水圧センサ
１５ドレイン部

Claims

ワイヤ電極により被加工物を放電加工する放電加工部を内部に有する加工槽と、該加工槽の加工液を回収および貯留する汚水槽と、該汚水槽の加工液から放電加工により発生した前記被加工物の加工屑や前記ワイヤ電極の加工屑を濾過し、清水槽に供給する濾過フィルタと、前記加工槽の開口部を通じて前記加工液が前記加工槽の外部へ流出することを防止するシール部と、前記清水槽内の前記加工液を前記シール部へ送出する給水ポンプと、放電加工時に前記加工液を前記被加工物へ噴出させるためのノズルと、前記清水槽内の前記加工液を前記ノズルへ送出する加工液ポンプを備えたワイヤ放電加工機において、
前記ノズルへ送出される加工液の流量を計測する計測手段と、
前記シール部へ送出される前記加工液の流量を、前記ノズルへ送出される加工液の流量に対応付けて記憶した流量記憶手段と、
前記計測したノズルへ送出される加工液の流量から前記シール部へ送出される前記加工液の流量を前記流量記憶手段から読み出して設定する流量設定手段と、
該設定された流量で前記シール部へ供給される前記加工液の流量を制御する流量制御手段と、
を有することを特徴とするワイヤ放電加工機。
前記計測手段は、前記ノズルへ送出される加工液の流量を計測する流量計測手段、前記ノズルへ送出される加工液の圧力を計測する圧力検出手段、前記ノズルへ送出される加工液の流速を計測する流速計測手段、前記ノズルと前記被加工物間の距離を計測する距離計測手段のいずれか一つ、もしくはいずれか二つ以上の組合せから構成され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。
前記ノズルへ送出される加工液の流量が所定量よりも多い場合、または前記ノズルへ送出される加工液の圧力が所定圧力よりも低い場合、または前記ノズルへ送出される加工液の流速が所定値よりも速い場合、前記流量記憶手段に記憶される、前記シール部へ送出される前記加工液の流量はゼロであることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のワイヤ放電加工機。
ワイヤ電極により被加工物を放電加工する放電加工部を内部に有する加工槽と、該加工槽の加工液を回収および貯留する汚水槽と、該汚水槽の加工液から放電加工により発生した前記被加工物の加工屑や前記ワイヤ電極の加工屑を濾過し、清水槽に供給する濾過フィルタと、前記加工槽の開口部を通じて前記加工液が前記加工槽の外部へ流出することを規制するシール部と、前記清水槽内の前記加工液を前記シール部へ送出する循環ポンプと、放電加工時に前記加工液を前記被加工物へ噴出させるためのノズルと、前記清水槽内の前記加工液を前記ノズルへ送出する加工液ポンプを備えたワイヤ放電加工機において、
前記ノズルへ送出される加工液の流量を指定した加工条件を記憶した加工条件記憶手段と、
前記シール部へ送出される前記加工液の流量を、前記ノズルへ送出される加工液の流量に対応付けて記憶した流量記憶手段と、
加工時に設定された加工条件から前記シール部へ送出される前記加工液の流量を前記流量記憶手段から読み出して設定する流量設定手段と、
該設定された流量で前記シール部へ供給される前記加工液の流量を制御する流量制御手段と、
を有することを特徴とするワイヤ放電加工機。
前記流量記憶手段に記憶される前記シール部へ送出される加工液の流量は、前記ノズルと前記被加工物間の距離が大きいほど多く、前記ノズルへ送出される加工液の流量が多いほど少なく、前記ノズルへ送出される加工液の圧力が低いほど少なく、前記ノズルへ送出される加工液の流速が速いほど多いことを特徴とする請求項１または４の何れかに記載のワイヤ放電加工機。
前記流量設定手段は、前記加工条件を変更した時、前記ノズルと前記被加工物間の距離を変更した時、前記ノズルへ送出される加工液の流量を変更した時、前記ノズルへ送出される加工液の圧力を変更した時、前記ノズルへ送出される加工液の流速を変更した時、または所定時刻ごと、または所定時間ごとに設定することを特徴とする請求項１または４の何れかに記載のワイヤ放電加工機。