JPS61111834A - 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
だか４１「糸のと」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けられ
た切孔１ａにワイヤ電極２を通し、との孔壁とワイヤ電
極２との間に絶縁性の液３を介在させている。

一上記絶縁性の液３を以下加工液とｄ己達する。加工液
は、タンク４からポンプ５で、被加工物１とワイヤ電憔
２の間隙にノズル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の移動にょシ行われる。

テーブル１１は、Ｙ軸駆動％　−夕１３とＸ軸モータ１
２によシ駆動される。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にょシ供給され、
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２１０によシ巻取られる。

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（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。

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。

電流制限抵抗１５Ｃ及び曲目ビスイツチング素子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。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○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、極間は高温によって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、板厚に依
シ加工電源１５の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、加二［速度は理論的限界値よシ
相尚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【−＜はワイヤ１極の一部
に突起やキズ等があシ放電が果申しｆｃ、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３ 以上のように使米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
していた丸め、加工速度が著しく低いという問題点があ
った。

そこで、従来は極間から各種信号成分を取如出して極間
状態を検出するこころみも行われている。

しかし、ワイヤ電極２は弦振動（ワイヤガイド間の定在
波振動）によシ被加工物内″ｒ？損動し、加工中に極間
開放→放電−知絡−放電→開故の状態を数ＫＨｚの周波
数で繰りかえすため、これが外乱となって正確な極間状
態の検出がきわめて困難である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
であり、正確な極間状態の検出ができ該検出結果を利用
してワイヤ電惚の断線事故の発生を確実に防止すること
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における該ワイヤ
電極の弦振動に起因する開放状態と短絡状態を除去つま
シワイヤ電極の弦振動における放電発生のある時間のみ
周期的にサンプリングして、上記極間々隙で放電した際
の電圧印加後の時間の分布状態を検知する検知手段と、
この検知手段によシ検知される電圧印加から放電発生ま
での時間の分布状態を予め設定した極間々隙状態の良否
を示す分布状態と比較し、極間状態を判断して信号を出
力する極間状態判別手段と、この極間状態、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、極間に電圧印加後、放電発生に至
るまでの時間分布状態をワイヤ電極の弦振動の影響を排
除して検知手段で検知し、この検知された時間分布状態
と予め設定した極間間隙状態の良否を示す分布状態とを
極間状態判別手段で比較し、制御手段は極間状態判別手
段から異常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、除々
にワイヤ電極の張力を増して短絡事故を減じ、加工速度
の向上を図るように制御する。

〔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極間状態の検出原理を説
明するための極間の放電々圧波形と、その各放電電圧波
形における電圧印加後放電開始までの無放電時間の分布
状態を示すもので、実験によシ得られた結果である。

尚、放電開始点は、電圧の立下如の時点を検出している
ため、パルスのオン−オフ時も信号が出る。この分布状
態と極間状態との関係から以下のことが判明している。

（Ａ）極間開放状態（電極、被加工物間が完全に離れて
お９加工していない状態）を除いては、電圧印加後２μ
秒以内に放電の開始する率が高い。

（Ｂ）ワイヤ電極の断線直前状態の時には、上記２μ秒
以内に放電を開始する比率が７０％を越す。

（Ｃ）正常放電時は、電圧印加後２μ秒までの分布が３
０％程度あシ、その後はなだらかに減少する分布となる
。

（Ｄ）きわめて極間々隙を狭くシ九時、上記（均のワイ
ヤｔＩｆｒ線の断線直前状態に似てくるが、それでも２
〜１０μ秒の間における分布は１０％以上存在する。

（Ｅ）極間々隙が開くように極間サーボを行うと、１０
〜２０％は２μ秒以内で放電し、それ以後なだらかに減
少する。

（Ｆ）短絡時は放電が生じない。

なお、上記内〜（勾は第１図の（ＡＪ〜（勾に対応する
。

以上の結果よシ次のような状態であれば、極間々隙状態
は異常ではないつｉシ、正常状態であるという判断がで
きる。

ワイヤ電極の弦振動による他間開放−放電→短絡−放電
一開放の周期中放電時のみについてサンプリングし、該
放電中における電圧印加後放電発生までの無負荷電圧印
加時間の分布状態において、（１）２μ〜１０μ秒に放
電開始するパルスが１０％以上存在する。

（２）２μ秒以内に放電するパルスの比率が５０％を越
さない。

（３）τ、でも放電しない比率が５０％を越さない。

第２図は、この実施例を含む概要図であって、極間々隙
に電圧を印加し、放電電流を流すスイッチングトランジ
スタ１５ｂは、スイッチングアンプ１６によシ駆動され
る。このスイッチングアンプ１６に入力されるパルス休
止信号はパルス休止発生回路１７によって作られる。こ
のパルス休止発生回路１７０基本クロックパルスはクロ
ックパルス発生器１８によって発生される。クロックパ
ルスの周波数は極間印加電圧の放電までの時間のサンプ
リングにも使用するためＩＭＨ２以上の周波数を必要と
する。

第２図中、１９は極間電圧の立下シを検出する回路で、
抵抗ｒＩ　、ｒ！によって分圧され、コンパレータ１９
＆で基準電圧Ｖｒよシ下った時点の信号を、抵抗ｒ８％
　コンデンサＣ１で構成される立下シ微分回路によって
信号Ｓ、として取り出している。

前記ワイヤ電極の弦振動による極間開放時と短絡時は、
極間電圧の立上シも立下シもないから、上記微分回路に
より弦振動による外乱要素を取り除くことができる。

極間状態判別回路２０はクロックパルス発生器１８から
クロックパルスＣＩ、に、パルス休止発生回路１７から
信号ｂｌ、微分回路から信号Ｓ、を受けて、極間の放電
状態を判断するもので、その回路構成およびその動作を
以下、第３図と第４図を用いて説明する。電圧が極間々
隙に印加されリングカウンタ２１が動作し、ＯＲゲート
２２１〜２２！１　は、各時間毎にゲート開の状態とな
る。例えば、ＯＲゲート２２．　　は０〜５μ秒の聞出
力はＩ＋　１“となっている。この間に放電が発生して
電圧立下り信号Ｓ、が入力されると、ＡＮＤゲート２３
、〜２３−　を介してカウンタ２４ｉ〜２４！Ｉ　に所
定時間における区間毎の放電分布に沿ってパルス数が計
数される。所定時間としては、極間々隙状態変化の速度
から鑑み、１０〜３０ｍ秒が、実験結果からも適切と考
えられている。これらカウンタ２４１〜２４１１　の内
容は、ゲイジタルコンバレータ２５＋〜２５！１　によ
って判別され、所定時間において何個以上あるいは以下
のパルスがどのような無負荷電圧印加時間の分布で放電
したかが明らかとなる。

前述のように、分布状況は異常と判別される分布と、正
常とされる分布に分類され、異常と判断された場合にこ
れをカウンタ２６で更に計数する。

また正常と判断される分布の場合には、カウンタ２６を
リセットするので、このカウンタ２６は、異常状態と判
断される時、すなわち電圧印加後２μ秒以内に放電して
いる率が５０％以上あるいは２０μ秒時点でも尚放電し
ない率が５０％以上の時はカウンタ内容が増加し、２〜
１０μ秒で放電するパネルが１０％以上存在する時には
ただちにカウンタ２６がリセットされる。よって正常で
あれば零、異常であればカウンタ内容増加という状態を
くりかえすので、このカウンタ内容をディジタルアナロ
グ変換器２７を用いて、アナログ電圧ｖｏを観察するこ
とによっても極間々隙状態の良否を判別できる。すなわ
ちアナログ電圧ｖ０が大であれば異常放電に近すいてい
ることとなり、例えば被加工粉の部首によって極間々隙
にスラッジがたまっている等のワイヤ電極の断線直前状
態の不具合が容易に検出できる。

しかしごく短時間であれば極間間隙状態は断えず変化し
ておシ、短時間アナログ電圧ｖ０があっても必ずしも極
間々隙状態が患いとは判断できない。そこで、ディジタ
ルアナログ変換器２７の出力Ｖｏの所定値以上の存在が
ある時間続いたことを検出して、極間々隙状態の良否を
判断する必要がある。

第５図における′電圧比較器２８はディジタルアナログ
変換器２７の出力ｖｏが所定値ｖ目よシも大か小かを判
別している。ｖｏ＞ｖｌｍになると、電圧比較器２８の
出力は負とな９、ベース抵抗２９を介してスイッチング
用トランジスタ３０をオフｔ１９） 状態にする。このため、時間計測用コンデンサ３１は抵
抗３２を介して充電される。このコンデンサ３１０両端
電圧Ｖは次式のようにあられされる。

−上 ｖａ＋−ｖｎｘ　　（１−ｅＸＰ”） ただしｒは抵抗３２の抵抗値 Ｃはコンデンサ３１の容量 ｔは時間 このコンデンサ３１の両端電圧ｖｓ１は基準電圧■と電
圧比較器３３で比較される。Ｖ畠、＜Ｖ□の期間は電圧
比較器３３の出力が負にならないため、発光ダイオード
３４は点灯しない。そしてｖｏ〉ｖＩｌの状態が所定時
間継続してＶｍ　１＞　Ｖ雪＊になると、電圧比較器３
３の出力が負となり、発光ダイオード３４を抵抗３５を
介して点灯させて極間々隙状態の異常発生を表示するも
のである。

スイッチ３６は、時間の関数だけで極間々隙状態を判断
するか、ディジタルアナログ変換器２７の出力ｖ０の大
きさと時間の積の関数として判断するかを切換えるため
のスイッチである。すなわち単に時間だけの検出では極
間々隙状態の異常判別の困難な加工の場合には、スイッ
チ３６を図示例のように接点３６５Ｌ側に投入すると、
ディジタルアナログ変換器２７の出力ｖｏと時間の積の
関数として、極間々隙状態の異常発生をすみやかに知る
ことができる。上記の出力Ｖ・が大であればコンデンサ
３１の充電電流が増え、ただちにコンデンサ３１の両端
電圧Ｖが基準電圧気、に達するからである。

また、上記の出力■ｏを直接電圧計で銃側することによ
シ、極間々隙状態のモニターとして使用できることは明
らかである。

以上、上記極間状態判別手段２０内の異常検出カウンタ
２６からの出力信号Ｓムに基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３７０１例を第６図を
用いてＨ１ｔ明する。第６図において、供給リール７よ
シ送シ出されたワイヤ電極２はワイヤ張力発生のテンシ
ョンモーター００、テンションリール１０１、補助ＩＪ
−ル１０２Ｋｊつて所定テンションを付与され、被加工
物１を貫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、巻取シリール１０によシ巻き取られる。

極間状態が悪化して放電束中やワイヤ断線のおそれが検
出されると、異常検出カウンタ２６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１
０７にベース電圧として出力される。

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、■８　は異常検出カウンタ２６によるモータ制
御電圧であ多制御トランジスタ１０７のベースエミッタ
電圧ＶＢｌｉ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Ｖ８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の駆動電流が減少して、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って短絡バックを行わしめ
、他の放電集中防止策（電流減少、バック運動による無
負荷化）によシよシ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除々にワイ
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上する。

〔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
極間に、電圧印加後、放電発生に至るまでの時間分布状
態をワイヤ電極の弦嶽動の影響を排除して検出し該検出
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１ｋＬ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図はこの発明の原理説明図、第２図はこの発明の装
置構成の概要図、第３図は極間間隙状態判別手段の回路
構成図、第４図は第３図の回路動作を説明するためのタ
イムチャート、＃８５図は極間々隙状態判別結果の表示
回路図、第６図は判別信号に従ってワイヤ電極の張力を
制御する制御手段の１例を示す回路図、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は核力１ト「物、　　２はワ・１ヤ邂極、　　：１１
」ノ＋Ｕ　＋：液、　　１９は検知手段（極間電圧の立
ＩＪり検出回路）、　２０は極間間隙状態判別手段、　
３７け制御手段。 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にお
   ける該ワイヤ電極の弦振動に起因する開放状態と短絡状
   態を除去して、上記極間々隙で放電した際の電圧印加後
   の時間の分布状態を検知する検知手段と、この検知手段
   により検知される電圧印加から放電発生までの時間の分
   布状態を予め設定した極間々隙状態の良否を示す分布状
   態と比較し、極間状態を判断して信号を出力する極間状
   態判別手段と、この極間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とを具備した
   ことを特徴とするワイヤカット放電加工装置。