JP6348131B2 - 給電線の劣化検出機能を有するワイヤ放電加工機 - Google Patents

Description

本発明は、給電線の劣化を検出するワイヤ放電加工機に関する。

ワイヤ放電加工を行うワイヤ放電加工機では、例えば特許文献１の段落「０００１」などに記載されているように、給電線を用いて加工電源からワイヤ電極と被加工物の極間に電圧を印加して放電を発生させて被加工物を加工する。
図７は、一般的なワイヤ放電加工機の概略構成図である。ワイヤ放電加工機１０は、加工槽１の中でワイヤ電極２とテーブル３上に配置された被加工物４に給電線５を通して加工電源６から電圧を印加して、放電加工を行う。加工電源６は抵抗素子７、スイッチング素子８、直流電源９で構成されている。

特許第４６０３６０５号公報

図７に示すように、ワイヤ放電加工機１０において給電線５は加工槽１の中でワイヤ電極２やテーブル３に接続されており加工液に浸漬しているため、腐食等による経年変化によって劣化や断線が発生する。給電線５が劣化、断線すると、ワイヤ電極２と被加工物４との極間にエネルギーを正常に投入することができなくなり、加工速度の低下や加工結果の不良に繋がるため、給電線５の劣化や断線を早期に検出することが重要である。

そこで本発明の目的は、給電線の劣化状態を早期に検出することを可能とするワイヤ放電加工機を提供することである。

本発明のワイヤ放電加工機では、給電線を通して印加した電圧の立ち上がりや、加工中の放電回数を検出することによって給電線の劣化を検出する。給電線が劣化している場合、給電線の抵抗値やインダクタンス値が大きくなる。そこで、電圧や電流に変化があれば、給電線の抵抗値やインダクタンス値に変化があったとして給電線が劣化していることを検出することができる。

そして、本願の請求項１に係る発明は、ワイヤ電極と被加工物からなる極間に給電線を通して電圧を印加して放電を発生させ被加工物を除去加工するワイヤ放電加工機において、前記給電線の劣化を検出する給電線劣化検出部を備え、前記給電線の劣化を検出する前記給電線劣化検出部は、１回の放電での電流値を格納したデータテーブルを記憶した記憶部と、加工中の加工電流値を検出する加工電流検出部と、加工中の放電数を検出する放電回数検出部と、を備え、前記放電回数検出部が検出した前記放電数と前記データテーブルに格納された１回の放電での電流値との積と、前記加工電流検出部が検出した前記加工電流値との比較した結果に基づいて前記給電線の劣化を検出する、ことを特徴とするワイヤ放電加工機である。

本願の請求項２に係る発明は、ワイヤ電極と被加工物からなる極間に給電線を通して電圧を印加して放電を発生させ被加工物を除去加工するワイヤ放電加工機において、前記給電線の劣化を検出する給電線劣化検出部を備え、前記給電線の劣化を検出する前記給電線劣化検出部は、前記極間と給電線に直列に接続された抵抗器に印加された電圧の傾きを検出する抵抗電圧検出部と、前記抵抗器に印加された電圧の傾きの基準値を予め格納したデータテーブルを記憶した記憶部と、を備え、前記極間を短絡させて電圧印加を行った際に前記抵抗電圧検出部により検出された前記抵抗器に印加された電圧の傾きが前記データテーブルに格納された基準値よりも小さい場合に前記給電線が劣化していると検出する、ことを特徴とするワイヤ放電加工機である。

本願の請求項３に係る発明は、前記給電線劣化検出部により給電線の劣化が検出されると警告する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工機である。

本発明により、給電線の劣化を検出することができ、加工物の不良品を防ぐことが可能となる。

本発明の第１の実施形態によるワイヤ放電加工機の概略構成図である。 図１のワイヤ放電加工機の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態によるワイヤ放電加工機の概略構成図である。 図３のワイヤ放電加工機で極間の短絡手段としてリレーを用いる場合の概略構成図である。 図４の抵抗素子７に印加される電圧の立ち上がりを示すグラフである。 図３，４のワイヤ放電加工機の動作を示すフローチャートである。 一般的なワイヤ放電加工機の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術の説明と同一または類似の構成については同一の符号を用いる。
図１は、本発明の第１の実施形態によるワイヤ放電加工機の概略構成図である。本実施形態のワイヤ放電加工機１０は、図７で説明した従来技術によるワイヤ放電加工機１０に、数値制御装置２１、加工電流検出部２６、放電回数検出部２７を設けた装置とする。数値制御装置２１は演算部２２、記憶部２３、比較部２４、判定部２５を備える。本実施形態では、この数値制御装置２１、加工電流検出部２６、放電回数検出部２７から成る構成が給電線劣化検出部として動作する。

本実施形態のワイヤ放電加工機１０では、従来技術によるものと同様に、加工槽１の中でワイヤ電極２とテーブル３上に配置された被加工物４に給電線５を通して加工電源６から電圧を印加して、放電加工を行う。加工電源６は抵抗素子７、スイッチング素子８、直流電源９で構成されている。
加工電流検出部２６は、放電加工時において加工電源６から出力される加工電流の平均値である平均加工電流Ｉを検出する。
放電回数検出部２７は、加工電源６から出力される電圧の変化などに基づいて放電加工時においてワイヤ電極２と被加工物４との間で発生した放電の放電回数Ｎを検出する。
加工電流検出部２６による平均加工電流Ｉの検出と、放電回数検出部２７による放電回数Ｎの検出とは、あらかじめ定めた所定の時間ｔ１の間に行われ、その結果が数値制御装置２１へ出力される。

数値制御装置２１の記憶部２３には、加工条件と、当該加工条件における加工時の放電１回の電流値となる基準電流Ｉｓとを関連付けたデータが、あらかじめデータテーブルに格納されている。
演算部２２は、加工電流検出部２６により所定の時間ｔ１の間に検出された平均加工電流Ｉに基づいて、以下に示す数１式を用いて所定の時間ｔ１の間に給電線５に流れた電流の積分値Ｉ_t1を演算する。

比較部２４は、演算部２２が演算したＩ_t1と、放電回数検出部２７および放電回数Ｎと、記憶部２３に記憶されたデータテーブルに格納されている上記各値を検出した時の加工条件に対応する基準電流Ｉｓとに基づいて、以下の数２式を用いた比較を行う。なお、数２式におけるＡは余裕値であり、放電回数Ｎ×基準電流Ｉｓの値の１割等の値を入れて判定する範囲に余裕をもたせている。

判定部２５は、比較部２４による比較の結果、数２式が真となり、加工電流が放電回数Ｎ×基準電流Ｉｓと同等値であると判定された場合には、給電線５に異常は無いと判断する。また、上記の式が偽となり、加工電流が放電回数Ｎ×基準電流Ｉｓからずれていると判定された場合には、給電線５の抵抗値やインダクタンス値が大きくなっていると考えられるため、給電線５に異常が有ると判断して警告を行う。
数値制御装置２１では、加工が行われている間、上記判断に係る処理を繰り返し実行する。

図２は、第１の実施形態によるワイヤ放電加工機で実行される処理のフローチャートである。
●［ステップＳＡ０１］数値制御装置２１は、加工電流検出部２６と放電回数検出部２７とを制御して平均加工電流Ｉと放電回数Ｎとの測定を開始する。
●［ステップＳＡ０２］数値制御装置２１は、測定開始から所定時間ｔ１が経過したか否かを判定する。所定時間ｔ１が経過した場合にはステップＳＡ０３へ進み、経過していない場合には測定を繰り返す。

●［ステップＳＡ０３］演算部２２による演算処理および比較部２４による比較処理の結果に基づいて、判定部２５は加工時における電流Ｉの積分値が放電回数Ｎ×基準電流Ｉｓ±Ａと同等であるか否かを判定する。同等である場合には異常はないと判断して次の測定のためにステップＳＡ０１へ処理を移行し、同等ではなかった場合には異常があると判断してステップＳＡ０４へと処理を移行する。
●［ステップＳＡ０４］判定部２５は、給電線５に劣化乃至断線が発生していると判断する。
●［ステップＳＡ０５］判定部２５は、数値制御装置２１の表示装置などに対して給電線５に異常がある旨警告表示する。なお、警告は音やランプで通知するようにしても良い。

図３は、本発明の第２の実施形態によるワイヤ放電加工機の概略構成図である。本実施形態のワイヤ放電加工機１０は、図７で説明した従来技術によるワイヤ放電加工機１０に、数値制御装置２１、抵抗電圧検出部３１を設けた装置とする。数値制御装置２１は演算部２２、記憶部２３、比較部２４、判定部２５を備える。本実施形態では、この数値制御装置２１、抵抗電圧検出部３１をから成る構成が給電線劣化検出部として動作する。

本実施形態のワイヤ放電加工機１０では、従来技術によるものと同様に、加工槽１の中でワイヤ電極２とテーブル３上に配置された被加工物４に給電線５を通して加工電源６から電圧を印加して、放電加工を行う。加工電源６は抵抗素子７、スイッチング素子８、直流電源９で構成されている。
抵抗電圧検出部３１は、直流電源９−給電線５−極間の系に対して直列に接続された抵抗素子７に印加される電圧値を検出する。

本実施形態の数値制御装置２１は、給電線５の劣化状態の検出処理を開始すると、最初に極間（ワイヤ電極２と被加工物４間）を短絡する制御を行う。極間の短絡方法は、ワイヤ電極２と被加工物４を接触させる方法や、図４に示すように、ワイヤ電極２とテーブル３の間にリレー３２を設けて、リレー３２を閉じて極間を短絡させる方法がある。
数値制御装置２１は、極間を短絡した後に加工電源６を制御して極間に電圧を印加すると共に、抵抗電圧検出部３１を制御して、直流電源９−給電線５−極間の系に対して直列に接続された抵抗素子７に印加される電圧値の立ち上がりを検出する。抵抗素子７に印加される電圧の立ち上がりは図５のグラフに示すようなものとなる。

本実施形態の数値制御装置２１が備える記憶部２３には、給電線５が正常な状態での極間短絡時における抵抗素子７に印加される電圧立ち上がりの傾きの値として基準値ａが記憶されている。
演算部２２は抵抗電圧検出部３１が検出した電圧の立ち上がりの傾きを算出する。また、比較部２４は、演算部２２が演算した抵抗電圧検出部３１が検出した電圧の立ち上がりの傾きと、記憶部２３に記憶されている基準値ａの比較を行う。そして、比較部２４による比較の結果、抵抗電圧検出部３１が検出した電圧の立ち上がりの傾きが基準値ａ以下の場合には、給電線５の抵抗値やインダクタンス値が大きくなっていると考えられるため、判定部２５は給電線５に異常が有ると判断して警告を行う。

図６は、第２の実施形態によるワイヤ放電加工機で実行される処理のフローチャートである。
●［ステップＳＢ０１］数値制御装置２１は、ワイヤ放電加工機１０を制御してワイヤ電極２と被加工物４との間の極間を短絡させる。
●［ステップＳＢ０２］数値制御装置２１は、極間が短絡しているか否かを判定する。極間が短絡している場合にはステップＳＢ０３へ進み、短絡していない場合には短絡するまで本ステップを繰り返す。

●［ステップＳＢ０３］数値制御装置２１は、加工電源６を制御して極間に電圧を印加すると共に、抵抗電圧検出部３１を制御して抵抗素子７に印加される電圧の立ち上がりを検出する。
●［ステップＳＢ０４］演算部２２により演算されたステップＳＢ０３で検出した抵抗素子７に印加される電圧の立ち上がりの傾きと、記憶部２３に記憶される基準値ａとに基づく比較部２４による比較結果に応じて、判定部２５は抵抗素子７に印加される電圧の立ち上がりの傾きが基準値以下であるか否かを判定する。基準値以上である場合には異常はないと判断して本処理を終了し、基準値以下である場合には異常があると判断してステップＳＢ０５へと処理を移行する。
●［ステップＳＢ０５］判定部２５は、給電線５に劣化乃至断線が発生していると判断する。
●［ステップＳＢ０６］判定部２５は、数値制御装置２１の表示装置などに対して給電線５に異常がある旨警告表示する。なお、警告は音やランプで通知するようにしても良い。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例にのみ限定されるものでなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。

１ 加工槽
２ ワイヤ電極
３ テーブル
４ 被加工物
５ 給電線
６ 加工電源
７ 抵抗素子
８ スイッチング素子
９ 直流電源
１０ ワイヤ放電加工機
２１ 数値制御装置
２２ 演算部
２３ 記憶部
２４ 比較部
２５ 判定部
２６ 加工電流検出部
２７ 放電回数検出部
３１ 抵抗電圧検出部
３２ リレー

Claims (3)

1. ワイヤ電極と被加工物からなる極間に給電線を通して電圧を印加して放電を発生させ被加工物を除去加工するワイヤ放電加工機において、
   前記給電線の劣化を検出する給電線劣化検出部を備え、
   前記給電線の劣化を検出する前記給電線劣化検出部は、
   １回の放電での電流値を格納したデータテーブルを記憶した記憶部と、
   加工中の加工電流値を検出する加工電流検出部と、
   加工中の放電数を検出する放電回数検出部と、
   を備え、
   前記放電回数検出部が検出した前記放電数と前記データテーブルに格納された１回の放電での電流値との積と、前記加工電流検出部が検出した前記加工電流値との比較した結果に基づいて前記給電線の劣化を検出する、
   ことを特徴とするワイヤ放電加工機。
2. ワイヤ電極と被加工物からなる極間に給電線を通して電圧を印加して放電を発生させ被加工物を除去加工するワイヤ放電加工機において、
   前記給電線の劣化を検出する給電線劣化検出部を備え、
   前記給電線の劣化を検出する前記給電線劣化検出部は、
   前記極間と給電線に直列に接続された抵抗器に印加された電圧の傾きを検出する抵抗電圧検出部と、
   前記抵抗器に印加された電圧の傾きの基準値を予め格納したデータテーブルを記憶した記憶部と、
   を備え、
   前記極間を短絡させて電圧印加を行った際に前記抵抗電圧検出部により検出された前記抵抗器に印加された電圧の傾きが前記データテーブルに格納された基準値よりも小さい場合に前記給電線が劣化していると検出する、
   ことを特徴とするワイヤ放電加工機。
3. 前記給電線劣化検出部により給電線の劣化が検出されると警告する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工機。