JPS61111828A - 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削を電気
的に行うワイヤカット放電１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
来広く行われておシ、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、予じめドリルガどで明られた
利札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３を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２０
間隙（極間間隙）にノズル６によシ噴射される。

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の移動によシ行われる。

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。以上の構成によシ、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７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
ヤ巻取シ兼テンションローラ１０によシ巻取られる。

電気エネルギを供給する加工電源１５は、例えば、直流
電源１５ａ１スイツチング素子１５ｂ。

電１流制限抵抗１５ｅ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。

上記ＸＸＹ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（ＮＣ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。

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シ被加工物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
依シウ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シ相当低くならざ
るを得ない。更にワイヤ電極２が均一でなく太さが変化
する場合、もしくはワイヤ電極の一部に突起やキズ等が
あシ放電が集中した場合にはワイヤ電極２の溶断は避け
られない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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
力エネルギーを少なくする等、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、加工速度を低下させることなくワイヤ電極の断線事
故を未然に防止す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
手段を設け、この極間間隙状態判別手段の出力に基ずい
て上記被加工物と電極の間隙長サーボを行う際のサーボ
基準電圧を制御する制御手段と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シ、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、サーボ基準電圧を大きくして間隙
長を広げ、放電の集中によるワイヤ電極の消耗断線を防
止して極間を正常状態に復帰させ、正常判別信号を受け
たときには、サーボ基準電圧を下げて間隙長を狭く制御
し、放電頻度を増して加工速度を増大させる。

〔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付す
る。上、下ガイド８Ａ、８Ｂ間に張設されたワイヤ電極
２には検知手段としての音声センサ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。

７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よシ得られた
信号に基ずいて、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、はぼ無音に近
く、ワイヤ電極２のガイド間スパンに相当する弦振動固
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１００　ＫＨｚまで広く分布している。

Ｃ，ワイヤ電極の断直前時には弦振動は減少し、加工電
源１８からのパルスの周波数ｆｏ（以下、ｆＱ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面前の周波数スペクトルは
次式のようにあられされる。

Ｖ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ｆＨ（以下、ｆＨ
と略記する）における分布が犬きぐ量も犬である。

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

（３）　　ｆｏの時の出力が低く　ｆｕでの出力が犬で
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（７）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！＋、（ａ）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１７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音声信号Ｆ（ｔハ、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
周波数のうち中間同波ｊ　（ｔ）の周波数のみが取シ出
され、これは中間晋波数増幅器２１によシ増幅され、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Ａｖ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
直線的となシ、時間毎にＦ　（ｔ）ののうちのｊ　（ｔ
）の周波数分多いだけの同波数スペクトルの振幅を低周
波増幅器２３の出力として取シ出すことができる。

よって、アナログ電圧Ａ→；前記のｆＱ、　ｆＨに相当
する電圧に々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
ｆ、の判別器、２７はｆＨの判別器である。カウンター
２５の内容はい変換器２８によってアナログ電圧Ａｖと
なり、前記ＦＭ変調器１９を変調する。

レベル比較器２９はｆｏ判別器あるいはｆＪ、ｌ別器よ
シのタイミング信号に応答して、そのタイミングにおけ
る所定の基準値よシも低周波増幅された振幅すなわち周
波数スペクトルが犬か小かの判別をし、この結果に基づ
いて異常放電の時は信号ｓＡを出す。例えばｆＯが３Ｋ
）ＴｚｆＨが５　ＭＨｚとする。

また中間周波数１０．７ＭＨｚとすれば、　１　（１）
が、１０．６９３ＭＨｚの時にｆＯが５．７００ＭＨｚ
の時ｆＨの各スペクトルが検出できる。

ＦＭ変調器１９が広帯域のものであって、入力電圧ＯＶ
Ｏ時５　ＭＨｚ、　１０　Ｖ（７）時１０ＭＨｚ（Ｄも
のとし、必変換が１６　ｂｉｔタイプのものなら、±８
０Ｈｚ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更さ
れるので、ｆｃ＝−（ただし、闇期Ｔはオンタイムとオ
フタイムの和）の演算制御を行う必要がある。

上記異常放電信号ＳＡについて、第３図のレベル比較器
２９の詳細説明を第４図を用いてよシ詳しく説明する。

低周波増幅器２３の出力はアナログスイッチ３０．３１
によシ、各々ｆＱ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
Ｖｏがｖｌよシ大であると、比較器３２の出力は°゛１
”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、ｆ髪別タイミングにおいて
、上記Ｖｏがｖ２より大であると、比較器３３の出力は
１”となｆｉ、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、このカウンター３５はｆｏタイ
ミングでのスペクトル振幅ｖ（１が■１よシ犬の時内容
が増加して異常放電信号を出力し、ｆＨタイミングでの
スペクトル振幅Ｖ（、がＶ２よシ犬の時はただちにカウ
ンタ内容が零になる。

よって高周波成分があれば零、ｆｏ酸成分大であると増
加という状態をくシかえずので、このカウンター内容を
必変換器３７を用いてアナログ電圧ｖ３を観察すること
によっても、極間間隙状態の良否を判別できる。すなわ
ち、■５が犬であれば異常放電に近づいていることとな
シ、例えば加工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シ見やすくした表
示回路であって、第５図（９）は正常放電信号■１〈を
Ｒ端子に、異常放電信号ｖ１〜■２をＣＵ端子に供給印
加する前記カウンタ３５の出力を、表示ドライバ３８に
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、カウンタ内容に応じたバー状表示を行う実施
例である。第５図（ｂ）は、正常放電信号ｖ１＜をカウ
ントダウン端子ＣＤに入力し、異常放電信号Ｖ　ｌ−Ｖ
　２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、上記異常放電信号ｓＡに応じて極間間隙制御、す
なわち、極間サーボ電圧の基準値ｖｒを変化させること
によシ、異常の際には基準電圧を太きくシ、これによっ
て平均極間電圧が増加するように制御されるため、間隙
長が広がり、放電しずらくなって集中放電を防ぐことが
できるもので、このサーボ基準電圧を制御する制御手段
４０の１例を第６図を用いて脱線に説明する。

上記信号ＳＡが”１″の時、すなわち異常時の場合、イ
ンバータ１００の出力は′°０＃なので、アナログスイ
ッチ１０１，１０２はスイッチ１０１がオン、スイッチ
１０２がオフとなる。よって積分回路（オペアンプ１０
３、抵抗ｎｌｏ　ｌコンデンサＣＩＯゼナダイオードＺ
Ｄで構成されている。）の入力電圧ｅｉは、ｅ　ｉ　＝
＝　−ｅ　となシ、サーボ基準電圧ｖｒは、以下のよう
に表わされる。

Ｖｒ：Ｖ＋　　　　　　　１　　　　　　・・・・・・
・・・（１）ＲＩＧ　”　ＣＩＯ ただし、ｖｕｔ＝ｏにおける初期値 よって、信号ｓＡが“１＃であるかぎシ、基準電圧Ｖｒ
は増加し続け、これに応動して極間間隙の平均電圧Ｖｓ
も負に増加するので、オペアンプ１０５、抵抗ｒｌ＊ｒ
２よシなる出力回路１０６の出力変化によって極間間隙
は拡大方向に向う。

次に信号ｓＡが°０″すなわち放電集中や極間間隙に異
常がない時には入力電圧ｅｉがＯとなシ、積分コンデン
サＣ１０の電圧は放電してしまう。よって、基準電圧Ｖ
ｒは減少して極間間隙は狭くなる方向に制御されるよう
になシ、放電頻度は増加し加工速度も増える。積分の時
定数を決定する抵抗ＲＩＯ，コンデンサＣ１ｏは、この
場合、数十秒程度のオーダーと力るような値であって、
おまシ短時間に基準電圧Ｖｒを変更制御しても、極間間
隙の間隙長変化が急激とガシ、ハンチング現象や、電極
の振動といった不具合が生じて好ましくない。

また基準電圧Ｖｒの値は、ゼナダイオードＺＤによって
、子方向はゼナ電圧まで、一方向は０で抑えられ制御範
囲に制限をもうけている。また、電源ＶＥ、ボリューム
ＲＢは手動による設定のためであって、この設定値を中
心として自動的に極間間隙制御を行うようにしている。

オペアンプ１０４、抵抗ｒ５　＋　ｒ、４は、極間間隙
の平均電圧■８を基準電圧ｖｒと加算制御するための反
転回路および減衰器の役割を持っている。

尚、上記実施例では、信号ｓＡを積分して基準電圧ｖｒ
を変化させるようにしているが、カウンタ３５の内容を
ディジタル値からアナログ値に変換し、大きな時定数の
一次遅れ回路を介することにより、よシ細かな制御が可
能となる。

〔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ｖｌ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、極間間隙状態の良否を正確に判別でき
る。そして、その判別結果もとにして放電状態の正常化
をはかるために、極間間隙サーボの基準電圧値を変化さ
せるもので異常の際には間隙長を広げて放電頻度を低下
させ、極間状態を回復させ、正常の際には間隙長を狭く
して放電頻度を増して加工速度の向上を図るという効果
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
は周波数スペクトルと極間状態の関係を示す説明図、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図は制御手段の回路構成を示すブロッ
ク図、第７図は従来のワイヤカット放電加工装置を示す
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ずいて上記ワイヤ電極と被加
   工物の間隙長サーボを行う際のサーボ基準電圧を制御す
   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。