JPH02303727A

JPH02303727A - 放電制御方式

Info

Publication number: JPH02303727A
Application number: JP12085489A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kawamura; 川村　英昭
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1990-12-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は形彫放電加工機、ワイヤカット放電加工機等を
制御するためのファジィ推論による放電制御方式に関し
、特に放電状態をファジィ推論によって数値化して、電
極を制御する放電制御方式〔従来の技術〕放電加工機では放電状態、すなわちオープン、スパーク
、アーク、ショート等の放電安定状態や放電ギャップ距
離等に応じて「電極またはワイヤの送り制御」、「放電
加工機でのジャンプ制御」、「加工電源のオン、オフ周
期や電流の制御」等を行っている。

ここで、オーブンとはギャップの距離が大きくて、放電
電流が流れない状態である。また、ス／（−りとは瞬間
的に大きな放電電流が流れ、被加工物が理想的に加工さ
れる状態である。アークとは放電電流が連続的に流れ、
高周波としてオン、オフの制御が出来なくなった状態で
あり、ショートとはワークと被加工物が短絡した状態で
ある。

〔発明が解決しようとする課題］しかし、放電は複雑であいまいさが多い。たとえば放電
状態はギャップの放電カス（スラッジ）、の状況やイオ
ンの状況で大きく変化するが、放電カスの状況やイオン
発生の状況はあいまいであり、定量的に表現するのが困
難である。

放電状態を如何に評価、予測するかは、全ての制御の性
能や、特性に大きな影響を与える。従来は放電電圧波形
の平均電圧をギャップ距離とみなしたり、波形の特徴を
抽出してショートやアークを判別していた。この例のよ
うに非常に大雑把であ−ったり、アーク、−ショート等
１．０　（オン、オフ）の判別であったため、きめこま
かな高度な制御ができなかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、放
電加工機の放電状態にファジィ推論を用いて数値化【２
、高度な制御を可能にする放電制御方式を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、放電加工機を制
御する放電制御方式において、放電状態をファジィ制御
部に人力し、前記ファジィ制御部で、ファジィルールに
従ってファジィ推論を実行し、放電状態を数値化し、前
記数値化された放電状態によって、電極を制御すること
を特徴とする放電制御方式が、提供される。

〔作用〕

電圧等の放電状態をファジィ制御部に入力して、ファジ
ィ推論によって数値化し、放電状態を単なるオン、オフ
状態ではなく、連続した数値として表し、高度な電極の
制御を実行する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例のＣＮＣ型彫放電加工機の概
要を示す図である。数値制御装置（ＣＮＣ）　１０はマ
イクロプロセッサ構成で、加工条件設定手段１１、ファ
ジィ制御部１２、放電状態検出手段１３、電極制御１１
４等から構成されている。

放電状態検出手段１３からは放電電圧波形等の人力がフ
ァジィ制御部１２に人力され、ファジィ制＠部１２でフ
ァジィ推論を実行し、放電状態を数値化する。この数値
化された放電状態をもとに、電極制御部１４では電極サ
ーボ送り等の制御を実行する。そのための出力をＺ軸周
サーボモータ３３に移動指令として与える。Ｚ軸周サー
ボモータ３３はＺ軸移動機構３３ａによって、電極３４
をＺ軸方向に制御して、電極３４と被加工物３５間のギ
ャップを制御する。

電極３４と被加工物３５の間には、加工電源４０から高
周波の電圧が引加され、電極３４と被加工物３５との間
の放電によって、被加工物３５の加工が行われる。また
、加工条件設定手段１１からは加工電源に対して、加工
電圧Ｖ、加工電流Ｉ等の設定データが指令される。

第２図は本発明の一実施例のＣＮＣ型彫放電加工機の詳
細図である。第１図と同一の要素には同一の符号が付し
てあり、その説明は省略する。

ＣＲＴ／ＭＤ　■ユｌットｌｌａによって、加工条件が
入力され、メモＩＪ　１　ｉ　ｂに記憶される。この加
工条件は加工電流あるいは加工電圧等を含み加工電源４
０に送られ、加工電源４０から電極３４と被加工物３５
間に高周波の電圧が与えられ、放電加工が実行される。

ギャップ電圧波形検出回路１３ａは電極３４と被加工物
３５間の実際の電圧波形を検出し、Ａ／Ｄ変換器１３ｃ
に送る。ＡＤ変換器１３ｃは電圧波形をディジタル化し
、波形特徴抽出手段１３ｄに送る。

一方、放電電流検出回路１３ｂは加工電源４０から放電
電流を検出し、ＡＤ変換器１３ｅに送る。

ＡＤ変換器１３ｃは電流波形をディジタル化し、波形特
徴抽出手段１３ｄに送る。ここで、ＡＤ変換器１３ｅは
複数個の変換器を内蔵してもよいし、あるいは時間的に
電圧波形と放電電流とを切り換えて変換してもよい。

第３図は電圧波形の例を示す図である。電極３４と被加
工物３５との間には電圧Ｖｎが与えられ、通常の状態で
は一定時間Ｔｎ　（放電遅れ時間）後にスパーク状態と
なり、ギャップ間の電圧はＶｎｄに下がる。このような
、電圧波形から放電状態がオープンへスパーク、アーク
、ショート等のいずれであるかを判別する。

第２図に戻り、第３図に示した電圧Ｖｎと放電遅れ時間
Ｔｎは、波形特徴抽出手段１３ｄから、ファジィ制御部
１２のファジィ推論部１２ａに送られる。ファジィ推論
部１２ａでは人力されたデータをファジィ推論を実行し
、その出力を解釈部（非ファジィ化）に送り、放電状態
を数値化された安定度Ｇｎとして出力する。なお、ファ
ジィ制御部１２のファジィ推論の詳細な説明については
後述する。

安定度Ｇｎはジャンプ制御手段１４ｃに送られ、その出
力はサーボ制御回路１Ｇに与えられ、Ｚ軸サーボモータ
３３を駆動し、電極３４のジャンプ制御を実行する。こ
こで、電極３４のジャンプ制御とは、放電状態を悪化さ
せるスラッジの除去を目的として、電極３４を被加工物
３５から逃がす制御である。このような、ジャンプ御を
できるだけ少なくすることが、加工効率上望ましい。

また、電極揺動制御手段１４ａの出力もサーボ制御回路
１６に与えられ、サーボ制御回路１６はＸ軸周サーボモ
ータ３１、Ｙ軸周サーボモータ３２を駆動し、ＸＹテー
ブル３６の送りを制御して、揺動加工を行う。

次にファジィ推論の詳細について述べる。第４図はファ
ジィルールの例を示す図である。ここでは、ファジィル
ール５０はＲ’−Ｒ５の５個のルールからなる。

第１のルールＲ１はｒＶｎが小さく（Ｓｍａｌｌ（Ａｌ
ｌ））て、かつＴｎが零（Ｚｅｒｏ（Ａ１２））なら、
安定度ＧｎはシＥｌ−）　（Ｓｔｘｏｒｔ（Ｂｌ））で
ある」を意味する。ここで、括弧内のＡ１１ＳＡＩ２、
Ｂ１はそれぞれのメンバーシップ関数である。以下のル
ールの説明では、ファジィルールを簡単に説明し、メン
バーシップ関数の表示の説明は省略する。

第２のルールＲ２はｒＶｎが中くらいで、Ｔｎが小のと
きは、安定度Ｇｎはアーク状態である」を意味する。

第３のルールＲ３はｒＶｎが大で、Ｔｎが中くらいのと
きは、安定度Ｇｎはスパーク状態である」を意味してい
る。

第４のルールＲ４はｒＶｎが大で、Ｔｎが大のときは、
安定度Ｇｎはオープンスパーク状態である」を意味して
いる。

第５のルールＲ５はｒＴｎが非常に大きいときは、安定
度Ｇｎはオーブン状態である」を意味している。

第５図は第４図のファジィルールに対応するメンバーシ
ップ関数の例を示す図である。それぞれのメンバーシッ
プ関数は第４図のルールの括弧内の数値と対応している
。例えば、第１のルールＲ１には、Ａｌｌ、Ａｌ１、Ｂ
１が対応する。ここで、それぞれのメンバーシップ関数
の横軸はＶｎ。

Ｔｎ、Ｇｎであり、縦軸はグレードである。

ファジィ推論方法の１例は以下のようにして行われる。

ルールＲ２を例にとれば、電圧入力がＶｎａ、放電遅れ
時間Ｔｎａとすれば、メンバーシツブ関数Ａ２１におけ
る電圧入力Ｖｎａに対応するグレードは０．７であり、
メンバーシップ関数におけるＴｎａに対応するグレード
は０．６である。ここで、ファジィルールＲ２の前件部
はａｎｄで結合されているので、両者のグレードの低い
方の０．６をとり、メンバーシップ関数８２の斜線で示
す、グレード０．６以下の部分が得られる。

これらの結果を、それぞれメンバーシップ関数ＢＬ　Ｂ
２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５について求め、その和をとるっ和
は各メンバーシップ関数６１〜Ｇ５０大きい値をとるも
のとする。

第６図はメンバーシップ関数の和の例を示す図である。

ファジィ推論部１２ａでは第６図に示すようなメンバー
シップ関数が求められる。解釈部（非ファジィ化）１２
ｂではこれを数値化して、安定度Ｇｎの数値を求める。

通常は第６図の斜線で示す部分の重心をＧｎａをとり、
これが求める安定度である。この他に、被ファジィ化は
メンバーシップ関数の最大値と最小値の中間値をとる場
合もある。

第７図は安定度の例を示す図である。横軸は安定度Ｇｎ
をショートの状態を−１２８とし、完全なオーブンの状
態を１２８で示している。さらに、それぞれの状態、シ
ョート、アーク、スパーク、オーブンスパーク、オーブ
ンに対応するメンバーシップ関数を示している。ここで
は、安定度Ｇｎは０の状態が望ましい。

このように求められた放電の安定度Ｇｎを基に、加工電
源のオン、オフの周期、電流の制御、ジャンプ制御を行
えば、従来の制御に比べきめこまかな制御が可能になる
。また、ギャップ距離も安定度と同様な方法で求めるこ
とが可能である。このように求められたギャップ距離を
基に電極のサーボ送り制御を行えば、高度で安定な制御
が可能になる。さらに、電極サーボ送り制御や、ジャン
プ制御もファジィ推論を使用して制御することもできる
。

また、これらのファジィルールとメンバーシップ関数を
予め実行し易い推論データベースに変換しておき、ファ
ジィ推論はこのデータベースを使用して行う、ようにす
ることもできる。

さらに、これらのデータベースを被加工物の材質等に応
じて、複数のデータベースを設け、データベースを選択
して、ファジィ推論を行うようにすることもできる。

上記の説明では、放電電圧波形だけでファジィ推論を施
し、放電状態を数値化して、電極を制御することで説明
したが、放電電流検出回路からの放電電流を使用すれば
、さらに正確に放電の安定度を求めることができる。勿
論、このために、放電電流と放電状態のためのメンバー
シップ関数を定める必要はある。このメンバーシップ関
数は電圧波形と同じように簡単に求めることができる。

また、形彫放電加工機の極間距離を制御することで説明
したが、同様な構成でワイヤカット放電加工機のワイヤ
と被加工物とのギャップを制御することもできる。ただ
し、ワイヤカット放電加工機では、ジャンプ制御の代わ
りに後退制御が行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、電圧波形、放電電流等
の放電状態を人力として、ファジィ推論を実行して、放
電状態を数値化して、数値化された放電状態を使用して
、電極のジャンプ制御等の電極制御を実行するようにし
たので、きめこまかな制御が可能になり、加工速度や加
工精度の向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のＣＮＣ型彫放電加工機の概
要を示す図、第２図は本発明の一実施例のＣＮＣ型彫放電加工機の詳
細図、第３図は電圧波形の例を示す図、第４図はファジィルールの例を示す図、第５図は第４図
のファジィルールに対応するメンバーシップ関数の例を
示す図、第６図はメンバーシップ関数の和の例を示す図、第７図
は安定度の例を示す図である。１０　　　　数値制御装置（ＣＮＣ）１１　　　　加工条件設定手段１２　　　　ファジィ制御部１２ａ　　　　ファジィ推論部１２ｂ　　　　解釈部（非ファジィ化部）１３　　　　
放電状態検出手段１３ａ　　　　ギヤグミ圧検出回路１３ｂ　　　　放電電流検出回路１３ＣＡ／Ｄ変換器１３ｄ　　　　波形特徴抽出手段１４　　　　電極制御部１４ａ　　　　電極揺動制御手段１４ｂ　　　　電極サーボ送り制御手段１４ｅ　　　　
ジャンプ制御手段３４　　　　電極３５　　　　被加工物特許出願人　　　ファナック株式会社第６図オーデンスノず−７第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放電加工機を制御する放電制御方式において、放電状態をファジィ制御部に入力し、前記ファジィ制御部で、ファジィルールに従ってファジ
ィ推論を実行し、放電状態を数値化し、前記数値化され
た放電状態によって、電極を制御することを特徴とする
放電制御方式。
（２）前記放電状態は少なくとも放電電圧波形、放電電
流波形のいずれかを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の放電制御方式。
（３）前記ファジィ制御部内のファジィルールとメンバ
ーシップ関数をあらかじめ実行しやすい推論ルールデー
タベースに変換しておき、ファジィ推論を前記推論ルー
ルデータベースで実行することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の放電制御方式。
（４）前記推論ルールデータベースを複数個準備してお
き、加工の種類に応じて選択できるようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電制御方式。
（５）前記放電制御方式は形彫放電加工機における放電
制御方式であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の放電制御方式。
（６）前記放電制御方式はワイヤカット放電加工機にお
ける放電制御方式であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の放電制御方式。