JPH0138614B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放電加工装置、特に被加工物の抜加
工において、電極の貫通によつて自動的に加工を
終了させることのできる放電加工装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

放電加工は、電極と被加工物とを間隙を介して
対峙させ、該間隙に加工液を供給しながら、放電
現象を生じさせて、被加工物の加工を行なう加工
法であり、特に、被加工物に所望の形状の抜型を
高精度で形成することのできる抜加工は種々の金
型その他の型加工に好適である。しかしながら、
従来の抜加工では、電極の先端が被加工物を貫通
した時点を自動的に検出することができず、抜加
工が終了しているにもかかわらず、電極送りを伴
う放電加工が継続される結果、加工時間が増加す
るという欠点があり、さらに、抜型側面が過加工
され、加工精度を著しく低下させるという欠点が
あつた。従来、電極の貫通を検出するためには、
電極の送り量を予め想定して決めるか、あるいは
人為的に電極の移動を監視して加工を行なわなけ
ればならなかつた。

第１図には、従来の放電加工装置が示されてい
る。

電極１０と被加工物１２とは加工槽１４内の加
工液中で間隙を介して対峙されており、該間隙に
電源ユニツト１６から加工電圧が供給される。

ここで、電極１０と被加工物１２との間隙は、
サーボ電圧検出装置１８から出力されるサーボ電
圧により調整される。

すなわち、サーボ電圧検出装置１８は、前記電
極１０と被加工物１２との間隙長変動に基づく放
電時の間隙電圧等を検出し、該間隙電圧等を一定
に保つようサーボ電圧を出力し電極位置制御機構
に印加しており、間隙が一定に保持される状態で
放電加工を行うことを可能とする。

ここで、サーボ電圧は、間隙の平均電圧をサー
ボ電圧において0Vとし、無負荷電圧を＋6V、短
絡電圧を−6Vとなるように対応させて変換して
出力するものである。

さらに、加工槽１４内には、加工液循環装置２
０の加工液が、加工液供給ポンプ２２により供給
され、その際、加工液供給ポンプ２２と加工槽１
４との間に設けられた加工液圧力計２４の圧力値
によつて、加工液の圧力が調整される。

従来の放電加工装置は以上の構成から成り、電
極１０と被加工物１２との間の間隙電圧に基づく
サーボ電圧により間隙を一定に保持させながら、
電極１０を加工方向（第１図では下方）に移動さ
せて、該間隙に発生した放電により被加工物１２
の抜加工を行なつていた。

以上のように、前記従来の放電加工装置で被加
工物１２の抜加工を行なうと、電極１０が被加工
物１２を貫通し終わつても、電極１０はそのまま
加工方向（第１図では下方）に送り込まれてしま
う。従つて、作業者は、常時、電極１０の被加工
物１２に対する加工状態を監視し、ダイヤルゲー
ジ（図示せず）等により電極１０の移動スピード
を制御して、加工終了と同時に人為的に電極１０
の停止作業を行なわなければならず、煩雑であつ
た。また、電極１０の消耗量（移動量）が予めわ
かつている場合には、電極１０の移動に連動する
ダイヤルゲージとリミツトスイツチ（図示せず）
を組み合わせて、電極１０の移動量を予めセツト
し、該セツトされた移動量だけ電極１０が移動し
たときに、自動的に加工が終了するようにしてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、前記従来の放電加工装置では、
作業者が、常時、電極１０の被加工物１２に対す
る加工状態を監視し、電極１０が被加工物１２を
貫通した時点の確認と加工終了を行なわなければ
ならないので、作業が煩雑となり、さらに、電極
１０の送り込み量にばらつきが生じる。特に、細
い電極１０を用いて穴加工を行なう場合には、電
極１０の貫通後の送り込み量により、電極１０に
ぶれが生じ直進性の確保が困難となるので、加工
穴形状に大きな悪影響を与えるという欠点があつ
た。

また、前述のように、電極１０の消耗量（移動
量）が予めわかつている場合には、電極１０の移
動に連動するダイヤルゲージとリミツトスイツチ
（図示せず）を組み合わせることにより、加工終
了をある程度まで自動的に行なうことができる。
しかし、一般の抜き加工における電気条件では、
電極１０の消耗が多いため、電極１０の消耗量
（移動量）を予め決定することは困難である。

以上のように、電極１０が被加工物１２を貫通
した時点を検出し加工を終了させることにおい
て、作業者は煩雑な作業をしなければならず、そ
のため、作業能率の低下を招来し、かつ放電加工
装置の自動化促進を阻んでいるのが現状である。

本発明は前記従来の課題に鑑み為されたもので
あり、その目的は、電極１０の先端が被加工物１
２を貫通した時点を検出し、加工を自動的に正確
に終了させることができる放電加工装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、被加工
物と電極とを間鎖を介して対峙させ、該間隙に放
電現象を生じさせて被加工物の加工を行なう放電
加工装置において、加工中の電極と被加工物との
間の間隙電圧を検出し、この間隙電圧に基づき間
隙長を制御するサーボ電圧を出力するサーボ電圧
検出装置と、該サーボ電圧検出装置から出力され
たサーボ電圧の所定時間当りの平均値より実平均
サーボ電圧値を算出し、該実平均サーボ電圧値
と、予め記憶された各加工状態での基準サーボ電
圧値とを比較し、実平均サーボ電圧値が電極の被
加工物の貫通状態を示す基準サーボ電圧値と一致
すると電極貫通信号を出力するサーボ電圧判断回
路と、加工状態での電極位置を検出する電極位置
検出装置と、電極位置検出装置からの電極位置信
号により加工送り中における電極の最深度位置を
検出して記憶し、この最深度位置信号と現在の電
極位置信号とから電極が最深度位置より深く進行
していた場合には最深度加工状態にあると判定し
て最深度加工状態信号を出力する最深度加工判定
回路と、前記サーボ電圧判断回路及び最深度加工
判定回路から電極貫通信号及び最深度加工状態信
号の両信号を入力すると放電加工の終了信号を出
力する論理積回路と、を備えたことを特徴とす
る。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例を図面で基づいて
説明する。

第２図には、本発明に係る放電加工装置が示さ
れている。第２図において、従来装置と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。

本発明は、前記電極の貫通を検出するために、
放電加工中の各種条件の変化を電気的に検出し
て、これ等の加工条件が電極の被加工物貫通時に
特異な状態を示すことに着目し、このことから自
動的に電極貫通を検知できることにあり、本発明
においては、前記要因として、サーボ電圧と最深
度加工とに着目したものである。

第２図において、加工中の電極と被加工物との
間の間隙電圧を検出し、この間隙電圧に基づき間
隙長を制御するサーボ電圧を出力するサーボ電圧
検出装置１８と、出力されたサーボ電圧より所定
時間当りの平均サーボ電圧である実平均サーボ電
圧値を算出し、該実平均サーボ電圧値により、電
極が被加工物を貫通したことを検知し、放電加工
の電極貫通信号を電源ユニツト１６へ出力する数
値制御装置３２が設けられている。

そして、該数値制御装置３２には第４図に示さ
れるように、サーボ電圧検出装置１８から出力さ
れたサーボ電圧の所定時間当りの平均値を算出し
て実平均サーボ電圧値として算出する算出手段と
しての変換器３６と、電極が放電加工前において
被加工物に近づいていく空送時、電極と被加工物
間に放電が発生して加工が行われている加工中の
時、電極と被加工物とが異常接触する短絡時、及
び電極が被加工物を貫通した貫通時の４つの状態
におけるサーボ電圧をそれぞれ平均化してこれを
それぞれ空送時、加工中の時、短絡及び貫通時の
基準サーボ電圧値として予め記憶するとともに、
上記変換器３６から出力される上記実平均サーボ
電圧値と上記のとおり予め記憶された空送、加
工、短絡、貫通の各加工状態での基準サーボ電圧
値とを比較し、実平均サーボ電圧値が電極の被加
工物貫通状態を示す基準サーボ電圧値と一致した
場合に貫通状態として電極貫通信号を出力するサ
ーボ電圧判断回路３８と、が設けられている。

本実施例では、電極貫通信号は、電極貫通状態
であることを指令する「Ｈ」と、加工継続を指令
する「Ｌ」の２種類の信号がサーボ電圧判断回路
３８から出力される。

一般に、放電加工中の加工状態は大別すると、
空走時、加工時、短絡時、貫通時の４つの状態に
分けられる。

次に、前記各加工状態の基準サーボ電圧値と、
実平均サーボ電圧値と、サーボ電圧判断回路３８
の出力信号の関係を第３図ａに基づいて説明す
る。

一般的な各加工状態でのサーボ電圧の変化を検
討すると以下のようになる。

同図において、実線は加工中のサーボ電圧の変
化を示しており、Ａは空走時及び貫通時の実平均
サーボ電圧値を、Ｂは加工中及び短絡時の実平均
サーボ電圧値を示している。

加工が行われる以前の電極１０が被加工物１２
の加工位置に近づいていく空走時においては、電
極１０と被加工物１２とは離れているので、一般
に、無負荷サーボ電圧＋6Vが継続されるので、
平均サーボ電圧＋6Vとなる。

そして、電極１０が被加工物１２と放電可能な
間隙にまで近づき放電加工が行われると一般にサ
ーボ電圧は「＋3V〜−3V」に変化するので、平
均サーボ電圧は「＋3V〜−3V」の範囲をとる。

また、電極１０が被加工物１２と異常接触する
短絡時においては、サーボ電圧は、「＋3V〜−
3V」から「−6V」に変化し、その後、図示して
いない短絡回避制御回路によつて、電極１０は上
方に移動して回避動作を行う。そして、電極１０
と被加工物１２とが離れて短絡状態を解消するの
で、サーボ電圧は「−6V」から「＋6V」に変化
する。その後、電極１０は再び下方に移動して、
通常の加工状態に復帰する。従つて、短絡時の平
均サーボ電圧は0V近傍となる。

更に、加工終了の際には、電極１０は被加工物
１２を貫通し、更に下方に移動する。そして、サ
ーボ電圧値は、「＋3V〜−3V」から「＋6V」に
変化し、無負荷電圧「＋6V」が継続されるので、
同様に、平均サーボ電圧は、「＋6V」となる。

以上のように、各加工状態によつて、平均サー
ボ電圧が異なるので、貫通時の平均サーボ電圧を
基準サーボ電圧値として「＋6V」を記憶させ判
断基準とすれば電極１０の貫通状態を自動検出で
きる。

従つて、加工中のサーボ電圧をサーボ電圧検出
装置１８から出力し、変換器３６にて所定時間当
りの平均サーボ電圧を算出して、実平均サーボ電
圧値を求め、サーボ電圧判断回路３８にて予め記
憶された基準サーボ電圧値である「＋6V」と比
較を行い、電極貫通信号「Ｈ」または加工継続信
号「Ｌ」を電源ユニツト１６へ出力すれば、放電
加工終了の制御を行うことができる。

さらに、本発明においては、以上のようにサー
ボ電圧値を検出可能であるが、サーボ電圧値は比
較的不安定であり、特に、短絡時には電圧変化が
激しいため、出力信号に誤差が生じやすく、サー
ボ電圧値のみでは誤検出が生じるおそれがある。
そこで、本発明では、短絡時と貫通時との判別
を、サーボ電圧とは別個の要因で重ねて行うこと
を特徴とする。

本発明における真の電極貫通検知のための第２
の要因は、最深度加工であり、最深度加工状態で
あるか否かを電気的に検出するために、第４図に
示されるように電極位置検出装置３０及び最深度
加工判定回路３３とが設けられている。ここで、
最深度加工状態とは、電極１０が最深度位置（加
工開始時からある時点までの間で電極１０が加工
を行つた最も深い位置）を越えて深く進行して加
工を行つている状態をいう。但し、電極１０は加
工中、上下に微振動しているので、比較的短い周
期では、電極１０が最深度を越えない加工を行う
が、この場合は、最深度加工状態と判定する。

各加工状態（空走、加工中、短絡、貫通）にお
ける最深度加工及びそれに対応する出力信号は、
第３図ｂに示されている。

なお、実施例において、最深度加工状態である
が否かに応じて出力信号「Ｈ」と「Ｌ」の２種類
の信号で示される。

実施例において、最深度加工状態であるか否か
を判定するために、電極位置が用いられる。電極
位置検出装置３０は、電極１０の位置を検出し、
この検出された電極１０の位置信号は最深度加工
判定回路３３へ供給される。そして、最深度加工
判定回路３３は、電極１０の位置信号を処理し、
最深度加工状態か否かを判定して、最深度加工状
態ならば「Ｈ」の最深度加工状態信号を、非最深
度加工ならば「Ｌ」の信号を出力する。以下、各
加工状態における最深度加工に対応する出力信号
を示す。

空走時においては、電極１０の下方に移動して
いるので、電極１０は最深度加工であり、この空
走時においては、出力信号は「Ｈ」を維持する。

そして、加工中においては、電極１０は上下振
動を伴ないながら下方に移動するので、電極１０
は最深度加工であり、この加工中においても、出
力信号は「Ｈ」を維持する。

また、短絡時においては、電極１０は被加工物
１２と接触し、短絡時の回避動作中上方に退避
し、その後再び下方に移動する。この短絡時にお
いては、電極１０は最深度加工を行うことなく
（非最深度加工）、短絡時の電極位置から上方に退
避しているので、出力信号は「Ｌ」に変化する。
また、電極が退避位置から加工位置まで下方へ移
動する間は、最深度加工判定回路３３に記憶され
た短絡直前の最深度を越えない加工状態となるの
で、出力信号は「Ｌ」を維持する。

さらに、貫通時においては、電極１０は被加工
物１２を貫通し、さらに下方に移動するので、電
極１０は最深度加工状態である。この貫通時にお
いては、出力信号は「Ｈ」を維持する。

各加工状態（空走、加工中、短絡、貫通）にお
ける最深度加工及びそれに対応する出力信号は、
以上の通りであり、短絡時には、非最深度加工の
ゆえ出力信号が「Ｌ」となり、これに対し、貫通
時には、加工中、空走時と同様に出力信号「Ｈ」
となるので、第２の要因である「最深度加工状
態」から短絡時と貫通時とを容易に識別可能とな
る。

サーボ電圧判断回路３８からの出力信号と最深
度加工判定回路３３からの出力信号とは、論理積
回路４０に供給される。論理積回路４０は、供給
される両出力信号が共に「Ｈ」のときだけ終了信
号（停止信号）を電源ユニツト１６に供給して、
電源を切り加工を終了させる。

以下、各加工状態（空走、加工中、短絡、貫
通）における論理積回路４０の作用を説明する。

空走時においては、サーボ電圧判断回路３８か
らの出力信号は電極貫通信号としての「Ｈ」、最
深度加工判定回路３３からの出力信号は最深度加
工状態信号としての「Ｈ」、であるが、空走時に
は、論理回路４０が電源ユニツト１６に停止信号
を供給しないように予めセツトされている。

そして、加工中においては、サーボ電圧判断回
路３８からの出力信号は「Ｌ」、最深度加工判定
回路３３からの出力信号は「Ｈ」、なので、論理
積回路４０は停止信号を供給しない。

また、短絡時においては、サーボ電圧判断回路
３８からの出力信号は「Ｌ」、最深度加工判定回
路３３からの出力信号は「Ｌ」、なので、論理積
回路４０は停止信号を供給しない。

さらに、貫通時においては、サーボ電圧判断回
路３８からの出力信号は「Ｈ」、最深度加工判定
回路３３からの出力信号は「Ｈ」なので、論理積
回路４０は停止信号を電源ユニツト１６に供給し
て、電源を切り加工を終了させる。

以上のように、本発明に係る放電加工装置によ
れば、電極１０の先端が被加工物１２を真に貫通
した時点を検出し加工を自動的に終了させること
ができる。

なお、第４図の実施例においては、変換器３
６、サーボ電圧判断回路３８、最深度加工判定回
路３３及び論理積回路４０を数値制御装置３２の
中に設けたが、数値制御装置３２の中に設けず別
個独立させても実施可能である。

また、貫通の時点を検出したとき、電極１０を
一定量最深度加工方向（第２図では下方）に移動
させ、その後加工を終了させれば、電極１０の消
耗による影響をなくすことができる。すなわち、
放電加工においては、加工の進行と共に電極１０
の先端部のみが消耗して細くなり、電極１０の先
端部が被加工物１２を貫通した時点で直ちに加工
を終了させると、被加工物１２の貫通穴が小さく
なつてしまうのである。そこで、本実施例におい
ては、所定の金型寸法を維持している部分まで、
電極１０を貫通移動させることにより、正確な貫
通穴が得られる。

さらに、第３図ｂにおいて、放電現象の発生前
の電極１０の空走時には、サーボ電圧が貫通時と
同様の信号「Ｈ」となるが、本発明において、こ
の信号の電源ユニツト１６への供給を阻止するた
めに、サーボ電圧判断回路３８は、放電加工開始
スイツチの「ON」と同時に作動状態にならず、
加工開始、例えばサーボ電圧が3V以下、平均加
工電流が1A以上、平均加工電圧が60V以下のい
ずれかの値を検出後（すなわち、放電現象の発生
とともに）、作動状態となるよう形成することが
できる。

従つて、予め論理積回路４０をセツトするとい
う実施例の煩雑さがなく、装置が簡単になる。

さらに、本発明にかかる放電加工装置は、放電
加工による切断加工、ワイヤカツト放電加工装置
のワイヤ通し穴加工にも用いることが可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明するように、本発明に係る放電加工装
置によれば、電極貫通信号と最深度加工状態信号
とから、電極の先端が被加工物を貫通した時点を
検出し加工を自動的に終了させるようにしたの
で、放電加工装置が通常有している電極位置検出
装置及び記憶装置を用いた簡単な構成により最深
度加工状態を判別でき、また常に最適かつ安定し
た放電加工状態が得られるとともに、加工穴の形
状精度の向上を図ることができる。さらに、作業
者は、電極の被加工物に対する加工状態を監視し
て電極が被加工物を貫通した時点を確認するとい
う煩雑な作業をしなくともよいので、作業能率が
向上し、かつ、放電加工装置の省力化、自動化が
促進される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電加工装置の説明図、第２図
は本発明に係る放電加工装置の説明図、第３図ａ
は加工中のサーボ電圧と実平均サーボ電圧値を示
すグラフ図、第３図ｂは各加工状態における検出
要因の出力信号を示す説明図、第４図は電極貫通
を検出する回路の回路構成図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は電
極、１２は被加工物、１４は加工槽、１６は電源
ユニツト、１８はサーボ電圧検出装置、２０は加
工液循環装置、２２は加工液供給ポンプ、２４は
加工液圧力計、３０は電極位置検出装置、３２は
数値制御装置、３３は最深度加工判定回路、３６
は変換器、３８はサーボ電圧判断回路、４０は論
理積回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物と電極とを間隙を介して対峙させ、
   該間隙に放電現象を生じさせて被加工物の加工を
   行なう放電加工装置において、 加工中の電極と被加工物との間の間隙電圧を検
   出し、上記間隙電圧に基づき間隙長を制御するた
   めの電極位置制御機構の駆動用に印加されるサー
   ボ電圧を出力するサーボ電圧検出装置と、 該サーボ電圧検出装置から出力されたサーボ電
   圧の所定時間当りの平均値より実平均サーボ電圧
   値を算出する算出手段と、 被加工物を上記電極が貫通したときにおける上
   記サーボ電圧を平均化してその結果を貫通状態を
   示す基準サーボ電圧値として予め記憶しておくと
   ともに、放電加工時に上記算出手段から出力され
   る実平均サーボ電圧値と記憶しておいた上記基準
   サーボ電圧値とを比較し、実平均サーボ電圧値が
   電極の被加工物の貫通状態を示す基準サーボ電圧
   値と一致すると電極貫通信号を出力するサーボ電
   圧判断回路と、 加工状態での電極位置を検出する電極位置検出
   装置と、この電極位置検出装置からの電極位置信
   号により加工送り中における電極の最深度位置を
   検出して記憶し、この最深度位置信号と現在の電
   極位置信号とから電極が上記記憶しておいた最深
   度位置より深く進行していた場合には最深度加工
   状態にあると判定して最深度加工状態信号を出力
   する最深度加工判定回路と、 前記サーボ電圧判断回路及び最深度加工判定回
   路から電極貫通信号及び最深度加工状態信号の両
   信号を入力すると放電加工の終了信号を出力する
   論理積回路と、 を備えたことを特徴とする放電加工装置。