JP6567853B2 - 軸送り特性を変更する放電加工機 - Google Patents

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Description

本発明は、加工槽に水または油の加工液を貯留し、加工液にワークを浸漬して加工する放電加工機に関する。
ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極が上下のワイヤガイド部間を走行している部分を使用してワークを加工している。ワイヤ電極は、ワイヤ放電加工機本体に固定されているローラに案内されて、ワイヤガイドを有するワイヤガイド部へ供給される。
一方、ワークを載置しているワークテーブルは、制御装置からの指令によりワークの加工状況に従ってＸ方向とＹ方向に移動し、両者の移動が合成されて、ワイヤガイド部に供給されたワイヤ電極との間で加工が進行し、ワイヤ電極は加工中にサーボ機構を繰り返し、両者の相対的運動によって工作物が所定の加工形状に放電加工される。
特許文献１には、加工槽内の状態を判別する機能を有するワイヤ放電加工機が開示されており、該ワイヤ放電加工機では、加工液水位が所定の高さよりも低い場合に加工電源の投入を禁止している。加工槽内に加工液が十分に貯留されていない状態において加工電源が投入されることを禁止して、ワイヤ電極とワークの加工局部への操作者の接触による感電や、空中への加工液飛散を防止して安全性を向上している。
特許文献２には、放電加工機における加工槽装置が開示されている。加工槽内の加工液の水位を検出する水位検出センサにより、加工液が所定の水位以下である場合に開閉扉のロックを解除している。
特開２０１４−１８０７３４号公報 特開２００１−１０５２４２号公報
図１に放電加工機の構成を示す。図１（ａ）は加工槽６内に加工液２２が無い状態を示す図であり、図１（ｂ）は加工槽６内に加工液２２を溜めた状態を示す図である。
放電加工機の段取り作業では、ワーク４をワーク置き台５に載せた後、インジケータをワーク４に接触させて軸送り操作を行うことで、ワーク４の傾きを調整したり（平行出し）、ワーク４の位置を検出する（位置出し）。ワイヤ放電加工機においてはワイヤ電極１の垂直調整も行う。これらの作業は、加工槽６に加工液２２を溜めない状態で実施することが多いが（図１（ａ））、加工液２２を溜めた状態で行うこともある（図１（ｂ））。
ところで、段取り作業はできるだけ短時間で完了して、操作者の拘束時間を短くすることが求められる。そのためには、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸送りは出来るだけ速く、俊敏にすることが望ましい。特にストロークが大きい大型の機械では強く求められる。通常、軸送り速度には何段階かの設定値があり、操作者が軸送り速度を選択する。また、機械によっては所望の軸送り速度を操作者が予め設定できるものもある。しかし、軸送り速度の設定値は固定である。
加工槽６に溜められた加工液２２の液位が高いときに軸送り操作を行うと、加工液２２が波打って加工槽６からこぼれてしまうという問題があった。床面に加工液２２がこぼれると操作者が滑ることも考えられる。ここで、放電加工機には加工槽６が可動する方式と、加工槽６は停止しているが代わりにヘッド部やガイド部が可動する方式がある（軸ごとに両者が混在する場合もある）。本問題は主に前者の方式で現れるが、後者においても加工液が対流するため少なからず同じ現象が起こる。
特許文献１、２とも加工液の水位に基づいて何らかの操作を行う先行事例であるが、軸送り速度に関するものではない。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、軸送り操作によって加工槽から加工液が外部にこぼれることを抑制することが可能なワイヤ放電加工機を提供することである。
本発明は、加工槽に加工液を溜めて加工液にワークを浸漬して加工する放電加工機において、加工液位の指標となる情報を取得する液位情報取得手段と前記液位情報取得手段により取得した情報に応じて軸送り特性を変更する軸送り特性変更手段と、を備えたことを特徴とする放電加工機である。
そして、前記加工液位の指標は、液位検出手段によって検出された加工液位、電極あるいは電極をガイドするガイドのＺ軸の座標値、加工液位の設定値、ワークの厚さの設定値、加工液の給液指令、加工液の排液指令、扉の開閉状態、軸を駆動する電動機の負荷のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする。
前記軸送り特性変更手段は、軸送り速度、軸送り加速度、軸送り加々速度、軸送りの加減速時定数、軸送りの加減速の型のうちの少なくとも一つを変更することを特徴とする。
前記加工液位の指標は、Ｚ軸の座標値であり、前記軸送り特性変更手段は、Ｚ軸の座標値が所定の高さより高い場合に、Ｚ軸の座標値が該所定の高さより低い場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴としてもよい。
前記加工液位の指標は、加工液位の設定値であり、前記軸送り特性変更手段は、加工液位の設定値が所定の値より大きい場合に、加工液位の設定値が該所定の値より小さい場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴としてもよい。
前記加工液位の指標は、ワークの厚さの設定値であり、前記軸送り特性変更手段は、ワークの厚さの設定値が所定の値より大きい場合に、ワークの厚さの設定値が該所定の値より小さい場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴としてもよい。
前記加工液位の指標は、加工槽への加工液の給液指令であり、前記軸送り特性変更手段は、給液指令後に、給液指令前と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴としてもよい。
前記加工液位の指標は、加工槽からの加工液の排液指令であり、前記軸送り特性変更手段は、排液指令後に、排液指令前と比較して、軸送り速度の絶対値を大きくする、軸送り加速度の絶対値を大きくする、軸送り加々速度の絶対値を大きくする、軸送りの加減速時定数を小さくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴としてもよい。
前記加工液位の指標は、扉の開閉状態であり、前記軸送り特性変更手段は、扉が開状態のときに、扉が閉状態のときと比較して、軸送り速度の絶対値を大きくする、軸送り加速度の絶対値を大きくする、軸送り加々速度の絶対値を大きくする、軸送りの加減速時定数を小さくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴としてもよい。
前記加工液位の指標は、軸を駆動する電動機の負荷であり、前記軸送り特性変更手段は、電動機の負荷が所定の値より大きいときに、電動機の負荷が該所定の値より小さいときと比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴としてもよい。
本発明により、軸送り操作によって加工槽から加工液が外部にこぼれることを抑制することが可能なワイヤ放電加工機を提供できる。
ワイヤ放電加工機の構成を示す図であり、（ａ）は加工槽に加工液が無い状態を示す図であり、（ｂ）は加工槽に加工液を溜めた状態を示す図である。 ワイヤ放電加工機の構成を示す図である。 本発明の実施形態１を示す図である。 本発明の実施形態２を示す図である。 速度波形の例を示す図である。 速度波形の他の例を示す図である。 本発明の制御を実行するワイヤ放電加工機の制御装置の機能ブロック図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図２はワイヤ放電加工機の構成を示す図である。加工槽６内には放電加工されるワーク４を載置するワーク置き台５が配置されている。加工液２２は加工槽６から図示しない配管を介して汚水槽２６に排出される。加工槽６から汚水槽２６に排出された加工液２２には放電加工によって生じた加工屑が含まれているため、図示しない濾過フィルタを通して清水槽２７に移される。清水槽２７には、加工液温度調整装置２８が設置されており、清水槽２７の加工液は管路３７を介して加工液温度調整装置２８を循環することで、加工液の温度調節はこの加工液温度調整装置２８により行われる。そして、清水槽２７の加工液は管路３５，３６を介して再び加工槽６内に送り込まれる。なお、加工液２２を清水槽２７から加工槽６に送るポンプなどのポンプは図示していない。
ワイヤ電極１とワーク４との相対的な位置関係は、制御装置４０の制御手段２４により各軸のモータを駆動することで変わる。Ｘ軸駆動モータ信号線３１を介して制御手段２４によって制御されるＸ軸駆動モータ１７はＸ軸サドル１１を駆動し、Ｙ軸駆動モータ信号線３０を介して制御手段２４によって制御されるＹ軸駆動モータ１８はＹ軸サドル１０を駆動することによって、ワイヤ電極１とワーク４とのＸＹ方向の相対的な位置決めを行う。
Ｕ軸駆動モータ信号線３３を介して制御手段２４によって制御されるＵ軸駆動モータ２０はＵ軸サドル１３を駆動し、Ｖ軸駆動モータ信号線３４を介して制御手段２４によって制御されるＶ軸駆動モータ２１はＶ軸サドル１４を動かすことによって、上ヘッド部７のＵＶ方向の位置を動かし、ワイヤ電極１の傾きの位置決めを行う。
Ｚ軸駆動モータ信号線３２を介して制御手段２４によって制御されるＺ軸駆動モータ１９はＺ軸サドル１２に取り付けられた上ヘッド部７の高さ位置の位置決めを行う。ワイヤ電極１の位置決めは、各軸の駆動モータ１７，１８，１９，２０，２１に内蔵された、位置検出器により、位置検出しながら行う。
上ヘッド部７の上部ガイド２は加工液２２を噴出する上部ノズルを備えている。下ヘッド部８の下部ガイド３は加工液を噴出する下部ノズルを備えている。ワイヤ放電加工機の制御装置４０は、上ヘッド部７に取り付けられた上部ガイド２と下ヘッド部８に取り付けられた下部ガイド３との間に張架されたワイヤ電極１とワーク４との間に電圧を印加し、ワイヤ電極１とワーク４とを相対的に移動させながら、放電加工を行う。
上述したワイヤ放電加工機において、段取り作業は加工液が溜まっていないか、加工液位が低い状態で行うことが多いことに着目した。軸送り速度の上限値を安全が確保できる最大の速度に設定しておくが、加工槽６内における加工液２２が所定の高さより高い場合には、上限値を変更して小さくする。加工液位はセンサで直接検出しても良いし、本目的を達するには液位の検出精度は高くなくて良いことを勘案すると、以下の方法によって特定される物理量を用いることでも十分である。
●Ｚ軸の座標値（Ｚ軸が高い場合は、厚いワークを加工するため加工槽６内の加工液位が高いと判断）Ｚ軸は上部ガイド２が移動する方向である。
●加工液位の設定値（これが大きい場合は、加工槽６内の加工液位が高いと判断）
●ワークの厚さの設定値（これが大きい場合は、加工槽６内の加工液位が高いと判断）
●加工液の給液指令（加工槽６へ加工液２２を供給する指令。給液後は、加工槽６内での加工液位が高いと判断できる）
●加工液の排液指令（加工槽６から汚水槽２６へ加工液を排出する指令。排液後は、加工槽６内での加工液位が低いと判断）
●加工槽扉の開閉状態（加工槽扉６ａが開いていれば、加工槽６内に加工液２２は溜められないので、加工液位が低いと判断）
●モータ負荷（モータ負荷が軽い場合は加工槽６内の加工液位が低いと判断。軸を駆動する加工液の抵抗が小さいから。）
図３は本発明の一つの実施形態を示す図である。加工槽６内に液位センサ２３を設け、加工液２２の液位が所定の高さを越えた場合に軸の送り速度を小さくする。図４は本発明の他の実施形態を示す図である。加工槽６に手動もしくは自動の扉があり、扉には開閉状態を検出するリミットスイッチ２９が設けられている。加工槽扉６ａが開いた状態では、加工槽扉６ａが閉まっているときよりも軸送り速度を小さくする。
加工槽６からの加工液２２のこぼれを防止するには、軸送り速度以外に加速度、加々速度を変更しても良い。加工液位が高い場合にゆっくりと加減速すれば加工液２２はこぼれにくい。また、動作を緩慢にするために時定数を大きくしても良いし（図５参照）、速度指令の型を直線型からＳ字型にしても効果がある（図６参照）。
図７は本発明の制御を実行するワイヤ放電加工機の制御装置の機能ブロック図である。制御装置４０は図２に示されるように、加工槽６に加工液２２を溜めて加工液２２にワーク４を浸漬して加工する放電加工機を制御する。制御装置４０は加工液位の指標となる情報を取得する液位情報取得手段４１と前記液位情報取得手段４１により取得した情報に応じて軸送り特性を変更する軸送り特性変更手段４２と、前記特性変更手段４２から軸送り特性を変更する指令を入力し軸送り特性を変更する各軸制御手段４３を備えている。液位情報取得手段４１は下記のようにして液位情報を取得することができる。
前記加工液位の指標は、液位検出手段によって検出された加工液位、電極あるいは電極をガイドするガイドのＺ軸の座標値、加工液位の設定値、ワークの厚さの設定値、加工液の給液指令、加工液の排液指令、扉の開閉状態、軸を駆動する電動機の負荷のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする。
前記加工液位の指標は、液位検出手段によって検出された加工液位であり、前記軸送り特性変更手段は、加工液位が所定の液位より高い場合に、加工液位が該所定の液位より低い場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを実施する。
前記加工液位の指標は、Ｚ軸の座標値であり、前記軸送り特性変更手段は、Ｚ軸の座標値が所定の高さより高い場合に、Ｚ軸の座標値が該所定の高さより低い場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行う。
前記加工液位の指標は、加工液位の設定値であり、前記軸送り特性変更手段は、加工液位の設定値が所定の値より大きい場合に、加工液位の設定値が該所定の値より小さい場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行う。
前記加工液位の指標は、ワークの厚さの設定値であり、前記軸送り特性変更手段は、ワークの厚さの設定値が所定の値より大きい場合に、ワークの厚さの設定値が該所定の値より小さい場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行う。
前記加工液位の指標は、加工槽への加工液の給液指令であり、前記軸送り特性変更手段は、給液指令後に、給液指令前と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行う。
前記加工液位の指標は、加工槽からの加工液の排液指令であり、前記軸送り特性変更手段は、排液指令後に、排液指令前と比較して、軸送り速度の絶対値を大きくする、軸送り加速度の絶対値を大きくする、軸送り加々速度の絶対値を大きくする、軸送りの加減速時定数を小さくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行う。
前記加工液位の指標は、扉の開閉状態であり、前記軸送り特性変更手段は、扉が開状態のときに、扉が閉状態のときと比較して、軸送り速度の絶対値を大きくする、軸送り加速度の絶対値を大きくする、軸送り加々速度の絶対値を大きくする、軸送りの加減速時定数を小さくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行う。
前記加工液位の指標は、軸を駆動する電動機の負荷であり、前記軸送り特性変更手段は、電動機の負荷が所定の値より大きいときに、電動機の負荷が該所定の値より小さいときと比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの加減速の型の変更のうち、少なくとも一つを行う。
また、軸送り特性変更手段４２は、軸送り速度、軸送り加速度、軸送り加々速度、軸送りの加減速時定数、軸送りの加減速の型のうちの少なくとも一つを変更する。
１ ワイヤ電極
２ 上部ガイド
２ａ 上部ノズル
３ 下部ガイド
３ａ 下部ノズル
４ ワーク
５ ワーク置き台
６ 加工槽
６ａ 加工槽扉
７ 上ヘッド部
８ 下ヘッド部
９ 下アーム
１０ Ｙ軸サドル
１１ Ｘ軸サドル
１２ Ｚ軸サドル
１３ Ｕ軸サドル
１４ Ｖ軸サドル
１５ コラム
１６ ベッド
１７ Ｘ軸駆動モータ
１８ Ｙ軸駆動モータ
１９ Ｚ軸駆動モータ
２０ Ｕ軸駆動モータ
２１ Ｖ軸駆動モータ
２２ 加工液
２３ 液位センサ
２４ 制御手段
２５ 記憶手段
２６ 汚水槽
２７ 清水槽
２８ 加工液温度調整装置
２９ リミットスイッチ
３０ Ｙ軸駆動モータ信号線
３１ Ｘ軸駆動モータ信号線
３２ Ｚ軸駆動モータ信号線
３３ Ｕ軸駆動モータ信号線
３４ Ｖ軸駆動モータ信号線
３５ 管路
３６ 管路
３７ 管路

４０ 制御装置
４１ 液位情報取得手段
４２ 軸送り特性変更手段
４３ 各軸制御手段

Claims (6)

  1. 加工槽に加工液を溜めて加工液にワークを浸漬して加工する放電加工機において、
    加工液位の指標となる情報を取得する液位情報取得手段と、
    前記液位情報取得手段により取得した情報に応じて軸送り特性を変更する軸送り特性変更手段とを備え、
    前記加工液位の指標は、Ｚ軸の座標値であり、前記軸送り特性変更手段は、Ｚ軸の座標値が所定の高さより高い場合に、Ｚ軸の座標値が該所定の高さより低い場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの速度指令を直線型からＳ字型への変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴とする放電加工機。
  2. 加工槽に加工液を溜めて加工液にワークを浸漬して加工する放電加工機において、
    加工液位の指標となる情報を取得する液位情報取得手段と、
    前記液位情報取得手段により取得した情報に応じて軸送り特性を変更する軸送り特性変更手段とを備え、
    前記加工液位の指標は、ワークの厚さの設定値であり、前記軸送り特性変更手段は、ワークの厚さの設定値が所定の値より大きい場合に、ワークの厚さの設定値が該所定の値より小さい場合と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの速度指令を直線型からＳ字型への変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴とする放電加工機。
  3. 加工槽に加工液を溜めて加工液にワークを浸漬して加工する放電加工機において、
    加工液位の指標となる情報を取得する液位情報取得手段と、
    前記液位情報取得手段により取得した情報に応じて軸送り特性を変更する軸送り特性変更手段とを備え、
    前記加工液位の指標は、加工槽への加工液の給液指令であり、前記軸送り特性変更手段は、給液指令後に、給液指令前と比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの速度指令を直線型からＳ字型への変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴とする放電加工機。
  4. 加工槽に加工液を溜めて加工液にワークを浸漬して加工する放電加工機において、
    加工液位の指標となる情報を取得する液位情報取得手段と、
    前記液位情報取得手段により取得した情報に応じて軸送り特性を変更する軸送り特性変更手段とを備え、
    前記加工液位の指標は、加工槽からの加工液の排液指令であり、前記軸送り特性変更手段は、排液指令後に、排液指令前と比較して、軸送り速度の絶対値を大きくする、軸送り加速度の絶対値を大きくする、軸送り加々速度の絶対値を大きくする、軸送りの加減速時定数を小さくする、軸送りの速度指令をＳ字型から直線型への変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴とする放電加工機。
  5. 加工槽に加工液を溜めて加工液にワークを浸漬して加工する放電加工機において、
    加工液位の指標となる情報を取得する液位情報取得手段と、
    前記液位情報取得手段により取得した情報に応じて軸送り特性を変更する軸送り特性変更手段とを備え、
    前記加工液位の指標は、扉の開閉状態であり、前記軸送り特性変更手段は、扉が開状態のときに、扉が閉状態のときと比較して、軸送り速度の絶対値を大きくする、軸送り加速度の絶対値を大きくする、軸送り加々速度の絶対値を大きくする、軸送りの加減速時定数を小さくする、軸送りの速度指令をＳ字型から直線型への変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴とする放電加工機。
  6. 加工槽に加工液を溜めて加工液にワークを浸漬して加工する放電加工機において、
    加工液位の指標となる情報を取得する液位情報取得手段と、
    前記液位情報取得手段により取得した情報に応じて軸送り特性を変更する軸送り特性変更手段とを備え、
    前記加工液位の指標は、軸を駆動する電動機の負荷であり、前記軸送り特性変更手段は、電動機の負荷が所定の値より大きいときに、電動機の負荷が該所定の値より小さいときと比較して、軸送り速度の絶対値を小さくする、軸送り加速度の絶対値を小さくする、軸送り加々速度の絶対値を小さくする、軸送りの加減速時定数を大きくする、軸送りの速度指令を直線型からＳ字型への変更のうち、少なくとも一つを行うことを特徴とする放電加工機。
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