JPS61111823A - ワイヤカツト放電加工装置 - Google Patents

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〕 この発明は、ワイヤ電極を用いて被加工物の切消を電気
的に行うワイヤカット放電加工装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

電気的エネルギによって被加工物を加工することは、従
来広く行われており周知であるが、最近の技術として注
目をあびている加工装置にワイヤ状の電極を用いて、あ
たかも「糸のこ」のように被加工物を電気的エネルギで
加工するいわゆるワイヤカット放電加工装置がある。

第７図は、上記ワイヤカット放電加工装置を示す構成図
である。１は被加工物で、予じめドリルなどで明られた
切孔１ａにワイヤ電極２を通し、この孔壁とワイヤ電極
２との間に絶縁性の液３を介在させている。

上記絶縁性の液３１に以下加工液と記述する。加工液は
、タンク４からポンプ５で、被加工物１とワイヤ電極２
の間隙（極間間隙）にノズル６により噴射される。

被加工物１とワイヤ電極２との間の相対運動は、被加工
物１を載せているテーブル１１の移動により行われる。

テーブル１１は、Ｙ軸駆動モータ１３とＸ軸モータ１２
により駆動される。以上の構成により、被加工物１と電
極２の相対運動は前述のＸ、Ｙ軸平面内に於て２次元平
面の運動となる。

ワイヤ電極２は、ワイヤ供給リール１によシ供給され、
下部ワイヤガイド８Ａ、被加工物１中を通過して上部ガ
イド８Ｂに達し、電気エネルギ給電部９を介して、ワイ
ヤ巻取り兼テンションローラ１０により巻取られる。

上記Ｘ、Ｙ軸の駆動モータ１２，１３の駆動及び制御を
行う制御装置１４は、数値制御装置（ＮＯ制御装置）や
倣い装置あるいは電算機を用いた制御装置が用いられて
いる。

電気エネルギを供給する加工電源１５は、例えば、ｉｂ
流電源１５＆、スイッチング素子１５ｂ１ｖＬ流制限抵
抗１５０及び前記スイッチング素子１５ｂを制御する制
御回路１５ｄによって構成されている。

次に従来装置の動作について説明する。

正常な加工状態では、加工電源１５からは高周波パルス
電圧が被加工物１とワイヤ電極２間に印加され、１つの
パルスによる放電爆発により被加工物１の一部を溶融飛
散させる。この場合、極間は高温でガス化及びイオン化
しているため、次のパルス電圧を印加するまでには一定
の休止時間を必要とし、この休止時間が短か過ぎると極
間が充分に絶縁回復しないうちに、再び同一場所に放電
が集中してワイヤ電極２の溶断を発生させる。

従って、通常の加工電源では被加工物の種類、板厚等に
依りゃ休止時間等の電気条件をワイヤ切れを生じさせな
い程度の充分余裕を持った条件で加工するのが普通であ
る。従って、加工速度は理論的限界値より相当低くなら
ざるを得ない。史にワイヤ電極２が均一でなく太さが皆
化する場合、もしくはワイヤ電極の一部に突起やキズ等
があり放電が集中した場合にはワイヤ′ＴＩｔ極２の泗
断は避けられない。

〔発明が解決しようとする問題点］ 以上のように従来のワイヤカット放電加工装置では、ワ
イヤ電極２の断線を引き起さないようにするため、加工
電源１５の出力エネルギを少くする等、仮に放電の集中
がワイヤ電極２の一点に集中しても断線しないようにし
ていたため加工速度が著しく低いという問題点があった
。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、ワイヤ電極の断線事故を未然に防止して加工速度の
向上を図ることのできるワイヤカット放電加工装置を得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかるワイヤカット放電加工装置は、ワイヤ
電極と被加工物との対向する極間間隙で放電した際の極
間間隙における音声信号中の周波数成分の分布を検知す
る検知手段および該検知手段の検知周波数成分の分布を
設定周波数成分の分布と比較することにより極間間隙状
態を判断して信号を出力する極間間隙状態判別手段を設
け、この極間間隙状態判別手段の出力に基づいて上記ワ
イヤ電極の張力を制御する制御手段を備えたものである
。

〔作　用〕

この発明においては、放電発生時の極間間隙における音
声信号の周波数成分の分布を検知手段で検知し、この検
知された周波数成分の分布と予め設定した周波数成分の
分布との比較結果により、極間間隙が異常放電であるか
正常放電であるかを極間間隙状態判別手段で判別し、制
御手段は上記極間間隙状態判別手段から異常放電判別信
号を受けたときには、ワイヤ電極の張力を減じて、消耗
により耐張力の弱くなったワイヤ電極の断線を防止し、
正常判別信号を受けたときには、徐々にワイヤ電極の張
力を増すように制御して、短絡事故を減じて加工速度の
向上を図る。

〔実施例〕

以下、図面に基づいてこの発明の好適な実施例を説明す
る。第１図はこの発明における検出原理を説明するため
の説明図で、前記第７図と同一部分には同一符号を何す
る。上、下ガイド８Ａ、８Ｂ間に張設されたワイヤ電極
２には検知手段とじての音声センサ１６が接し、ワイヤ
電極２を介して伝わってくる極間の音声信号を感知して
いる。１１は音声センサ１６から出力された音声信号を
増幅→周波数弁別→分析処理を行う極間間隙状態判別手
段である。

第２図は、上記極間間隙状態判別手段１７より得られた
信号に基すいて、音声周波数スペクトルと極間状態の関
係を示す図表であって Ａ、無放電時はほぼ無音に近く、ワイヤ電極２のガイド
間スパンに相当する弦振動周波数ｆＬ（以下、ｆＬと略
記する）が若干見うけられる。

Ｂ、正常放電時は弦振動（数ＫＨｚ　）から高周波振動
数１０　（ｌ　Ｋｆ（ｚ　ｉで広く分布している。

Ｃ，ワイヤ電極の断線直前時には弦振動は減少し、加工
電源１５からのパルスの周波数ｆｏ（以下、ｆｏと略記
する）付近の非分布性の音となる。これは放電点が集中
し、パルス周期に同期して放電するためと、弦振動を発
生するだけの放電による反力も減少しているからと考え
られる。

Ｄ、短絡時には弦振動は零で、電流がワイヤ電極→被加
工物を流れる際の磁歪振動だけが観測される。

尚、短絡時とワイヤ電極の断線直前時の周波数スペクト
ルは次式のようにあられされる。

ま ただし　ω＝− ■は初期値 第２図の周波数スペクトル分析結果から以下のことがわ
かる。

（１）加工が良好状態の時は、高周波ｆｕ（以下、ｆｌ
。

と略記する）における分布が大きく量も大である。

（２）短絡あるいはワイヤ電極の断線直前の状況では高
周波ｆＨはほとんど存在しない。

＋３１　　ｆｏの時の出力が低（ｆ、での出力が大であ
れば、正常放電とみなせる。

（４）　　ワイヤ電極の弦振動は、正常放電時が最大で
以下、ワイヤ電極の断線直前→無放電→短絡（零）の順
であるが、被加工物の板厚によってスパン距離は変化し
周波数も変わるので、判断要素としては扱いすらい。

上記の結果より、（３）項のような状態にあることを判
別できれば放電状態の異常識別が可能となることがわか
る。

第３図は極間間隙状態判別手段１１を示す概要図であっ
て、基本的には周波数スペクトル分析器と同様の構成と
なっている。音声センサ１６で検出され増幅器１８で増
幅された極間間隙の電圧信号Ｆ　（ｔ）は、ＦＭ変調器
１９の出力信号ｆ　（ｔ）と混合器２０によって混合さ
れ、ヘテロダイン検波によってＦ　（ｔ）と１　（１）
の和の周波数のうち中間周波ｊ　（ｔ）の周波数のみが
取り出され、これは中間周波数増幅器２１により増幅さ
れ、検波器２２により振幅分が検波されて低周波増幅器
２３によって増幅される。

前述のＦＭ変調器１９は、アナログ電圧ＡＶによって周
波数変調されているので、このアナログ電圧Ａｙを時間
に比例して変化させることにより時間と周波数の関係が
直線的となり、時間毎にＦ　（ｔ）のうちの」（ｔ）の
周波数分多いだけの周波数スペクトルの振幅を低周波増
幅器２３の出力とじて取り出すことができる。

よって、アナログ電圧ＡＶが前記の’０％　ｆＨに相当
する電圧になる時間は正確な発振器２４及びこの出力を
数えていくカウンター２５によって判別できる。２６は
ｆｏの判別器、２７はｆＨの判別器である。カウンター
２５の内容はＤ／Ａ変換器２８によってアナログ電圧Ａ
Ｖとなり、前記ＦＭ変１４Ｉ器１９を変調する。

レベル比較器２９はｆ。判別器あるいｉｆ　ｆ　、、　
１４１別器よりのタイミング信号に応答して、そのタイ
ミングにおける所定の基準値よりも低周波増幅された振
幅すなわち周波数スペクトルが大が小がの判別をし、こ
の結果に基づいて異常放電の時は出力ｓＡを出す。例え
ばｆｏが３　ＫＨｚ　ＸｆＨが５ＭＨｚとする。

また中間周波数１０．７　ＭＨｚとすれば、ｆ　（ｔ）
が、１０．６９３　ＭＨｚの時にｆｏが５，７００　Ｍ
Ｈｚの時楡の各スペクトルが検出できる。

ＦＭ変詞器１９が広帯域のものであって、入力電圧ＯＶ
の時５ＭＨｚＸ　ＩＯＶの時１０　ＭＨｚのものとし、
Ｄ／Ａ変換が１６　ｂｓｔタイプのものなら、±８０Ｈ
ｚ程度の分解能のスペクトル分析器となる。

また、ｆｃに関しては常に加工の条件選択の毎に変イム
とオフタイムの和）の演算制御を行う必要がある。

一上記異常故１１．信号ＳＡについて、第３図のレベル
比較器２９の詳細説明を第４図を用いてより詳しく説明
する。低周波増幅器２３の出力はアナログスイッチ３０
．３１により、各々ｒｏ判別とｆＨ判別のタイミング以
外に比較器３２．３３に接続されないようになっている
。

そして、ｆｏ判別タイミングにおいて、スペクトル振幅
Ｖ。が■１より大であると、比較器３２の出力は゛１パ
となり、ＡＮＤゲート３４を介してカウンター３５をカ
ウントアツプする。また、楡判別タイミングにおいて、
上記■ｏが■２より大であると、比較器３３の出力は°
“ｌ”となり、ＡＮＤゲート３６を介してカウンター３
５をリセットするので、このｔＪ’）７ター３５はｆｏ
タイミングでのスペクトル振幅ｖｏがｖｌより大の時内
容が増加して異常放電信号を出カシ、ｆＨタイミングで
のスペクトル振幅ｖｏがｖ２より大の時はただちにカウ
ンター内容が零になる。よって高周波成分があれけ零、
ｆｏ酸成分大であると増加という状態をくりかえすので
、このカウンター内容’ｔ−Ｄ／Ａ変換器３１ｆ、用い
てアナログ電圧ｖ５ｔ−観察することによっても、極間
間隙状態の良否を判別できる。すなわち、■３が大であ
れば異常放電に近づいていることとなり、例えば加ｆ［
粉の滞留によって極間間隙スラッジがたまっている等の
不具合が容易に検出できる。

第５図は上記極間間隙状態判別手段１７で判別された極
間間隙状態を、加工モニターとしてより見やすくした表
示回路であって、第５図（ａ）は正常放電信号ｖｌ〈　
をＲ端子に、異常放電信号ｖｌ−ｖ２をＣＵ端子に供給
印加する前記カウンター３５の出力を、表示ドライバ３
ａ＆Ｃ接続し該表示ドライバの出力でバー表示ＬＥＤ　
３９を駆動して、カランター内容に応じたバー状表示を
行う実施例である。

第５図（ｈ）は、正常放電信号ｖｌ〈　をカウントダウ
ン端子ＣＤに入力し、異常放電信号ｖ１〜ｖ２をカウン
トアツプ端子ＣＵに入力し、連続的な状態変化を検出表
示するようにしたものである。

以下、上記カウンター３５の内容に基づいてワイヤ電極
の張力（テンション）を変化させる制御手段４０の１例
を第６図を用いて説明する。第６図において、供給リー
ルＴより送り出されたワイヤ市、極２は、ワイヤ張力発
生のテンションモータ１００、テンションリール１０１
、補助リール１０２によって所定テンションを付与され
、被加工物１を貰通して引張りキャプスタン１０３、キ
ャプスタンローラ１０４、キャプスタンモータ１０５に
より引き出され、巻取りリール１０により巻き取られる
。

極間状態が悪化して放電集中やワイヤ断線のおそれが検
出されると、カウンター３５に出力が生じ、この出力電
圧が増幅器１０６で増幅され、制御トランジスタ１０７
にベース電圧として出力さく１２） れる。

ここでエミッタ抵抗１０８をＲとし、モータを流れる電
流を■とすると、 ここで、ｖｓはカウンター３５によるモータ制御電圧で
あり、制御トランジスタ１０１０ベース・エミッタ電圧
■□は約０．６ｖと微弱で且つ一定であってほぼ無視で
き、モータの電流は上記ペース電圧ｖｓにより制御され
るが、上記モータ制御電圧■８は低下し、テンションモ
ータ１００の駆動ｔＳが減少して、ワイヤテンションは
減少し、消耗（放電集中による異常消耗）によシ耐張力
の弱まったワイヤ電極の切断事故を防止することができ
るとともにテンションの減少で短絡を生じしめ、ワイヤ
電極の断線を防ぎつつ短絡バックを行わしめ、他の放電
集中防止策（電流減少、パック運動による無負荷化）に
より、より確実に異常加工状態からの脱出が可能となる
。また、極間が正常状態になったら徐々にワイヤ電極の
張力を増加させるので、ワイヤ電極の剛性が増し、短絡
は少く加工速度も向−卜する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、被加工物とワイヤ電
極との対向する極間間隙で放電した際の該極間間隙にお
ける音声信号中の周波数成分の分布を検知し、この検知
結果をもとにして正常放電と異常放電の判別を行なうも
のであるから、極間状態の良否を正確に判別できる。そ
して、判別された極間状態に応動してワイヤ電極の張力
を変化させ、ワイヤ電極の断線事故を確実に防止するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す原理説明図、第２図
Ｖ１］同波数スペクトルと極間状態の関係を示す四１明
図、第３図は周波数スペクトル分析回路図、第４図はレ
ベル比較器の回路構成を示すブロック図、第５図は極間
状態の表示回路図、第６図は制御手段の概要図、第７図
は従来のワイヤカット放電加工装置ｆｔ示す原理図であ
る。 １は被加工物、２はワイヤ電極、１６は検知手段（音声
センサ）、１７は極間間隙状態判別手段、４０は制御手
段。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワイヤ電極と被加工物とを絶縁性加工液を介在させて対
   向させ、そのワイヤ電極と被加工物間にパルス電圧を印
   加して両者間に放電を発生させ、その放電エネルギで上
   記被加工物を加工するワイヤカット放電加工装置におい
   て、上記ワイヤ電極と被加工物との対向する極間間隙で
   放電した際の該極間間隙における音声信号中の周波数成
   分の分布を検知する検知手段と、この検知手段により検
   知される周波数成分の分布を予め設定した周波数成分の
   分布と比較することにより上記極間間隙の状態を判断し
   て信号を出力する極間間隙状態判別手段と、この極間間
   隙状態判別手段の出力に基づいて上記ワイヤ電極の張力
   を制御する制御手段を具備したことを特徴とするワイヤ
   カット放電加工装置。