JPS6214372B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ワイヤ電極型放電加工におけるワイ
ヤ電極の姿勢測定方法、および、その装置に係
り、特に、ワイヤ電極型放電加工において、所望
の加工精度を得る適正な制御を行なうために、被
加工物に対するワイヤ電極の交差角度と被加工物
に対するワイヤ電極が鉛直状態である時のワイヤ
電極の支持ガイド間隔とをワイヤ電極の姿勢とし
て測定するワイヤ電極の姿勢測定方法、および、
その測定方法に直接使用するワイヤ電極の姿勢測
定装置に関するものである。

現在、金属等の盤状被加工物の平面内部に複雑
な形状の窓孔を形成する場合、ワイヤ電極型放電
加工装置が使用され、ワイヤ電極による放電加工
方法が実施されることがある。この装置は、被加
工物を保持自在な取付面と、一対の支持ガイド間
に支持されて走行するワイヤ電極と、被加工物と
ワイヤ電極とに通電自在な供給手段と、取付面に
対しワイヤ電極を相対移動せしめる駆動手段とを
有するものであり、取付面に保持した被加工物と
ワイヤ電極を微小の間隙をもつて対向し、両者に
通電して放電を惹起せしめると共に、被加工物に
対しワイヤ電極を相対移動せしめ、もつて被加工
物にワイヤ電極による加工軌跡を形成し放電加工
を実施するようにしたものである。

かかるワイヤ電極による放電加工において、加
工精度を決定する要因としては、被加工物の取付
精度（平行度）と、ワイヤ電極の姿勢とがある。
このうち前者は、比較的容易に調整可能であるが
後者は、ワイヤ電極が非剛性体製であること、支
持ガイドが変位すること等の理由から、人手によ
る調整操作では、高精度の調整が非常に困難であ
り、この放電加工作業中で最も熟練を必要とし、
自動化、省力化を疎外する要因となつていた。

前記ワイヤ電極の姿勢を決定する要素として
は、第１に、被加工物に対するワイヤ電極の垂直
度、第２に、被加工物とワイヤ電極とのなす角が
鉛直であるときのワイヤ電極を支持する一対の支
持ガイド相互の間隔、がある。第１のワイヤ電極
の垂直度が不正確な場合には、第１図に示すよう
に、被加工物１０の切断面１０Ａにおいて、上下
面差Ｍからなる傾斜面が生じ、例えば、切抜け部
１０Ｂの上面を取付面にして、ポンチとして使用
した場合、傾斜面がダイスの切刃部（不図示）に
当たり、型の寿命の短縮、又は、型割れが発生す
る。一方、第２の前記支持ガイドの間隔が不適切
な場合には、加工精度に非常な悪影響を発生する
ことが経験および理論上知られている。そこで、
かかる不具合の発生を防止するため、前記垂直度
および間隔を測定し、適正なものに設定する調整
が実施されるのである。

従来、かかる調整方法の一例として、第２図お
よび第３図に示す方法が実施されている。第２図
において、ワイヤ電極１２は、被加工物移動軸と
同一方向の移動軸１６Ｘと１６Ｙを持つ上部支持
ガイド１４Ａと、固定式の下部支持ガイド１４Ｂ
とにより支持案内されて走行するようになつてお
り、この電極１２の側方には、可及的に大なる相
関距離ｄを有する一対の接触検出子１８Ａ，１８
Ｂが、移動自在な被加工物取付台（不図示）上に
固定されて設けられている。今、例えば、被加工
物取付台を移動軸２０Ｘに沿つてワイヤ電極１２
に接触検出子１８Ａ，１８Ｂのいずれか一方が接
触するまで送り、上側の検出子１８Ａがワイヤ電
極１２に先に接触したとすると、ワイヤ電極１２
はＸ軸の正方向に傾斜していることになるので、
一度、前記取付台をＸ軸の正方向に戻してワイヤ
電極１２と前記検出子１８Ａとの接触を解消して
から、上部支持ガイド１４Ａを移動軸１６Ｘに沿
い負方向に数ミクロン変位させる。その後、再
び、被加工物取付台を移動軸２０Ｘに沿つて送
り、以後、ワイヤ電極１２が上下の接触検出子１
８Ａ，１８Ｂに数ミクロンの誤差内で同時に接触
するまで前記操作を繰返えす。かかる一連の操作
により、ワイヤ電極の垂直度を測定し、同時に、
修正調整していくわけであるが、ミクロンの誤差
内で上部支持ガイド１４Ａを操作し、ワイヤ電極
と検出子との接触状態を測定する必要があるた
め、作業者の経験と勘が必要となり、ワイヤ電極
による放電加工方法の自動化、省力化の疎外原因
になつていた。

次に、支持ガイドの間隔の測定調整は、前述の
ワイヤ電極の垂直度修正が完了してから始めて実
施させる。第３図に示すように、まず、支持ガイ
ドの間隔を設定値Ｄと仮定して置き、上部支持ガ
イド１４Ａを所定距離Ｅだけ移動させ、tanθ＝
Ｄ／Ｅなる角度が得られたかを接触検出子１８Ａ，１ ８Ｂを用いて測定する。第３図においては、tan
θ＝ｄ／ｅであるから、ｄ／ｅ＝Ｄ／Ｅ、となり、Ｄ＝
Ｅ／ｅｄであ り、現実の支持ガイドの間隔Ｄが求まる。したが
つて、適正な間隔Ｄの値に達するまで、上記支持
ガイド１４Ａの変位調整操作、および、下側の接
触検出子１８Ｂとワイヤ電極１２との間隔の測定
操作、並びに、それらに基づく前記演算を繰返え
す。しかしながら、かかる作業は、前述の垂直度
の測定調整作業と同様、熟練と手間、時間が必要
であり、試行錯誤的な作業であるため、極めて非
合理的な作業である。

本発明は前述した従来の課題に鑑み為されたも
のであり、その目的は、ワイヤ電極の垂直度とワ
イヤ電極の支持ガイドとをワイヤ電極の姿勢を決
定する要素として自動的かつ高精度に測定し、も
つて、ワイヤ電極の姿勢の修正調整操作を容易化
ないし自動化し得るワイヤ電極型放電加工法にお
けるワイヤ電極の姿勢測定方法、および、その測
定方法に使用されてそれを効果的に実施せしめる
ワイヤ電極型放電加工装置におけるワイヤ電極の
姿勢測定装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明は、前述の
ワイヤ電極による放電加工方法において、ワイヤ
電極の側方にワイヤ電極の通過を許し、その通過
時の差を検出する一対のワイヤ電極通過検出点を
被加工物に対して鉛直になるように相関距離隔て
て設定し、この検出点に対しワイヤ電極を相対的
に平行移動してこの検出点をそれぞれ通過させ、
両検出点にてワイヤ電極の対応部位の通過時の差
を量的に検出しその後、支持ガイドの一方を検出
点に対し所定距離移動してワイヤ電極の垂直度を
変更し、次いで前記検出点に対し変更後のワイヤ
電極を相対的に平行移動して検出点をそれぞれ通
過させ、両検出点にて再びワイヤ電極の対応部位
の通過時の差を量的に検出し、しかして、前記２
回の検出結果の値と、前記支持ガイドの移動距離
値と、検出点の相関距離値とを用い、２回目の検
出直後におけるワイヤ電極を垂直になすに必要な
支持ガイドの平行移動距離値及び支持ガイドの間
隔値とを求めるようにしたことを特徴とし、ま
た、前述のワイヤ電極型放電加工装置において、
ワイヤ電極の側方にワイヤ電極の通過を許し、そ
の通過時の差を量的に検出する一対のワイヤ電極
通過検出器を取付台と交差方向に相関距離隔てて
設け、支持ガイドの少なくとも一方を前記検出器
に対し平行かつ交差方向に移動自在に設け、他
方、演算器を設け、この演算器、検出器からの所
定の検出結果値と、支持ガイドの平行移動距離値
と、検出器の相関距離値とを用い、ワイヤ電極を
垂直になすに必要な支持ガイドの平行移動距離値
と、支持ガイドの間隔値とを演算するものとした
ことを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。第４図から第６図は本発明の１実施例
たるワイヤ電極の姿勢測定装置を使用して本発明
の測定方法を実施した場合の１実施例を示してお
り、各図において、ワイヤ電極１２の側方に設け
られた被加工物（不図示）の取付台２２上には、
Ｘ軸線上に一対のＸ方向投光器本体２４Ｘおよび
受光器本体２６Ｘが、Ｙ軸線上に一対のＹ方向投
光器本体２４Ｙおよび受光器本体２６Ｙがそれぞ
れ設けられ、各対の本体２４Ｘ，２６Ｘ，２４
Ｙ，２６Ｙには、一対の投光部２８Ａおよび２８
Ｂと、一対の受光部３０Ａおよび３０Ｂとが、取
付台２２の直角方向にそれぞれ設けられている。
投光部は例えばレーザの如く非発散性の光を投光
するものであり、これに正対する受光部はこの光
を常時受け、この光がワイヤ電極１２の通過でさ
えぎられた時に、その通過を検出し所定の信号を
発生するものである。そして、上下位置で正対す
る２組の投光部と受光部、２８Ａと３０Ａ、２８
Ｂと３０Ｂは、ワイヤ電極１２の通過時を検出す
る一対のワイヤ電極通過検出器３２Ａ，３２Ｂを
構成し、この検出器３２Ａ，３２Ｂは、受光部３
０Ａ，３０Ｂの前記発生信号に基づいてワイヤ電
極１２の上下位置における通過時の差を量的に表
示する信号を発生するようになつている。

ワイヤ電極１２を上側において支持案内する上
部支持ガイド１４Ａは、任意（手動の場合を含
む）の制御駆動手段３４により、XYZ軸のいずれ
の方向にも移動できるように設けられており、下
側の下部支持ガイド１４Ｂは固定的に設けられて
いる。

本実施例においては、演算器３６が設けられて
おり、演算器３６には、前記支持ガイド１４Ａの
ＸおよびＹ軸方向の変位量と、前記ワイヤ電極の
通過時の差信号とがそれぞれ自動又は手動的に入
力されるようになつており、それら入力に基づ
き、後述する演算処理により所定の解答を算出
し、その解答をワイヤ電極の姿勢測定結果として
出力するようになつている。

なお、被加工物取付台２２は、Ｘ、Ｙ方向に摺
動自在に設けられ、よつて、これに取付けられる
被加工物に対しワイヤ電極１２は相対移動するも
のとなつている。ワイヤ電極１２は、前記支持ガ
イド１４Ａ，１４Ｂに支持案内されてその間に張
設され、下方向に走行し、かつ、その張力および
走行速度を図示しない制御手段により調整される
ようになつている。また、ワイヤ電極１２と取付
台２２に保持具（不図示）等により保持される被
加工物との間には、給電手段（不図示）により通
電自在になつており、通電状態において、所定の
繰返しパルス放電が行なわれるようになつてい
る。

次に、前記構成にかかるワイヤ電極型放電加工
装置におけるワイヤ電極の姿勢測定装置を使用し
た場合における本発明測定方法の１実施例につい
て説明する。まず、投光部２８Ａ，２８Ｂから投
光し、受光部３０Ａ，３０Ｂを作動状態に置く
と、それらは上下一対のワイヤ電極通過検出点３
８Ａ，３８Ｂを形成する。ここで、例えば、取付
台２２をＸ軸の負（−）方向に移動させると、ワ
イヤ電極１２はＹ方向投光器本体２４Ｙ、受光器
本体２６Ｙの投光部、受光部がそれぞれ形成した
一対の前記検出点３８Ａ，３８Ｂに対しＸ軸の正
（＋）方向に相対的に平行移動し、それらを通過
する。このワイヤ電極１２の通過時、第５図に示
すように、ワイヤ電極１２が角度θ_１をもつて傾
斜していた場合、ワイヤ電極１２が上下の検出点
３８Ａ，３８Ｂを通過する時点は異なり、両時点
は傾斜角θ_１に応じた差を生じ、両検出点３８
Ａ，３８Ｂはその差を量的に検出し所定の信号を
発生する。この差信号は、第５図に想像線から明
かなように、両検出点を通る水平線とワイヤ電極
とが交差する点から両検出点までの距離ｅと相関
関係を持ち、それを表示するものである。したが
つて、ワイヤ電極１２の傾斜角θ_１は、tanθ_１
＝ｄ／ｅ、から求められる。そこで、演算器３６は、 あらかじめ記憶された検出点３６Ａ，３６Ｂの相
関距離ｄを受光器本体２６Ｙから入力されてきた
前記差信号を表示する距離ｅで除し、傾斜角θ_１
を算出することが可能である。

次に、第６図に示すように、上側の上部可動支
持ガイド１４ＡをＸ軸の負方向に所定距離Ｆだけ
移動させる。この距離Ｆは、制御駆動手段３４等
を介して演算器３６に入力される。続いて、取付
台２２を前述とは逆方向に移動させてワイヤ電極
１２を検出点３８Ａ，３８Ｂに対し相対的に平行
移動し、それらを通過させ、前記の場合と同様の
要領で、両検出点３８Ａ，３８Ｂについて、第６
図における距離ｆを量的に表示すべき差信号を
得、演算器３６にそれを入力する。演算器３６
は、前述と同様、検出点間距離ｄを距離ｆで除
し、tanθ_２＝ｄ／ｆ、から傾斜角θ_２を算出すること が可能である。

そして、演算器３６は、それに入力記憶された
第６図に示す各値ｄ、ｅ、Ｆ、ｆを用いて、次の
式で示される演算を行ない、その解答を出力す
る。なお式中および第６図中、Ｄは現在の支持ガ
イドの間距離をＺ軸方向に正規化した距離、Ｅは
上部支持ガイド１４Ａの変位前における下部固定
支持ガイド１４Ｂの垂線までの距離、に相当す
る。

tanθ_１＝ｄ／ｅ＝Ｄ／Ｅ、tanθ_２＝ｄ／ｆ＝Ｄ／Ｅ−
Ｆ ∴dE＝De、（Ｅ−Ｆ）ｄ＝fD ∴dF＝（ｅ−ｆ）Ｄ ∴Ｄ＝ｄ／ｅ−ｆＦ ……………(1) また、 Ｅ−Ｆ＝ｆ／ｄＤ＝ｆ／ｅ−ｆＦ ……………(2) かくして、前式(1)から現在における支持ガイド
１４Ａ，１４Ｂが求まり、演算器３６から出力さ
れる。また、前式(2)から、現在における上部支持
ガイド１４Ａの位置からワイヤ電極１２を垂直状
態に修正するために必要な当該ガイド１４Ａの距
離Ｅ−Ｆが求まり、演算器３６から出力される。

この演算器３６から出力されるワイヤ電極垂直
必要移動値と、支持ガイド間隔値とを適当な表示
装置（不図示）に表示させるか、又は、上部支持
ガイド１４の制御駆動手段３４に直接もしくは間
接的に入力することにより、支持ガイド１４Ａを
Ｘ軸方向、および、Ｚ軸方向に所定距離だけ手動
操作で、又は、自動的に移動させれば、被加工物
に対するワイヤ電極の交差角度（垂直を含む）を
適当に設定でき、また、支持ガイド間隔を適当に
設定できる。

なお、前記実施例ではＸ軸方向の場合について
のみ説明したが、Ｙ軸方向の場合についても全く
同様である。また、実施例では上側支持ガイドの
みを可動にした場合について説明したが、下側お
よび双方の支持ガイドを可動にした場合にも、同
様の作用効果が得られる。ワイヤ電極の通過を許
し、通過時差を量的に検出する検出器は前記投光
器と受光器とを用いた光電検出機構に限定され
ず、通過に際し、ワイヤ電極の直線形状を損わな
い限りの力で作動するリミツトスイツチ機構等を
用いることもできる。また、本発明の測定方法
は、前記実施例の演算器を省略し、演算器におけ
る前記計算を作業者が手動的に行なうものとして
も、実施できること勿論である。さらに、本発明
測定装置において、演算器に対する検出値等各種
値の入力操作は測定装置操作者が手動により行な
うものとしてもよい。

以上説明する如く、本発明によれば、従来、ワ
イヤ電極型放電加工方法の準備作業の中で最も熟
練と時間とを必要とし、その自動化、省力化の疎
外原因となつていたワイヤ電極の垂直度の設定値
測定と、支持ガイド間隔の測定とが、試行錯誤的
操作を行なうことなく合理的、かつ、高精度に正
確に、しかも迅速に行なうことができる。よつて
ワイヤ電極型放電加工法についての自動化、省略
化を促進できる。また、高精度で加工進行方向に
対して交差方向に任意の角度を設定することがで
きるため、ワイヤ電極型放電加工方法によるテー
パ加工にも極めて有効である。

また、本発明測定装置によれば、本発明の測定
方法を極めて能率よく実施することができ、かつ
その方法の自動化、さらにはワイヤ電極型放電加
工装置の自動化をより促進することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤ電極の垂直度が不正確な場合を
示す説明図、第２図は従来例の斜視図、第３図は
同じく正面図、第４図は本発明の１実施例を示す
斜視図、第５図は同じく測定方法を示す説明図、
第６図はその測定原理を示す説明図である。各図
中同一部材には同一符号を付し、１０は被加工
物、１２はワイヤ電極、１４Ａ，１４Ｂは支持ガ
イド、２２は取付台、３２Ａ，３２Ｂはワイヤ電
極通過検出器、３４は支持ガイド制御駆動手段、
３６は演算器、３８Ａ，３８Ｂはワイヤ電極通過
検出点である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互に微小間隙をもつて対向する被加工物と一
   対の支持ガイド間に支持されて走行するワイヤ電
   極とに通電して放電を惹起せしめると共に、被加
   工物に対しワイヤ電極を相対移動せしめ、もつ
   て、被加工物にワイヤ電極による加工軌跡を形成
   するようにしたワイヤ電極による放電加工方法に
   際し、前記被加工物に対するワイヤ電極の交差角
   度と該交差角が鉛直である時の前記一対の支持ガ
   イド間の距離を測定するワイヤ電極の姿勢測定方
   法において、ワイヤ電極の側方にワイヤ電極の通
   過を許し、その通過時の差を量的に検出する一対
   のワイヤ電極通過検出点を被加工物に対して鉛直
   方向に相関距離を隔てて設定し、この検出点に対
   しワイヤ電極を相対的に平行移動してこの検出点
   をそれぞれ通過させ、両検出点にてワイヤ電極の
   対応部位の通過時の差を量的に検出する第１検出
   行程と、支持ガイドの少なくとも一方を検出点に
   対し所定距離移動して被加工物に対するワイヤ電
   極の交差角度を変更し、その後、前記検出点に対
   しワイヤ電極を相対的に平行移動して検出点をそ
   れぞれ通過させ、両検出点にて再びワイヤ電極の
   対応部位の通過時の差を量的に検出する第２検出
   行程と、前記２回の検出結果の値と、前記支持ガ
   イドの移動距離値と、検出点の相関距離値とを用
   い、２回目の検出直後におけるワイヤ電極を被加
   工物に対し直交させるに必要な支持ガイドの平行
   移動距離値及び支持ガイドの間隔値とを求める演
   算行程と、から成ることを特徴とするワイヤ電極
   の姿勢測定方法。 ２ 被加工物を保持自在な取付台と、一対の支持
   ガイド間に支持されて走行するワイヤ電極と、被
   加工物とワイヤ電極とに通電自在な給電手段と、
   前記被加工物に対しワイヤ電極を相対移動せしめ
   る駆動手段とを有するワイヤ電極型放電加工装置
   にあつて、前記被加工物に対するワイヤ電極の交
   差角度と該交差角度が鉛直である時の前記一対の
   支持ガイドの間隔とを測定するワイヤ電極の姿勢
   測定装置において、ワイヤ電極の側方にワイヤ電
   極の通過を許し、その通過時の差を量的に検出す
   る一対のワイヤ電極通過検出器を前記取付台に対
   して鉛直方向に相関距離を隔てて設け、支持ガイ
   ドの少なくとも一方を前記検出器に対し移動自在
   に設けると共に、前記検出器から所定の検出結果
   と、支持ガイドの移動距離値と、検出器の相関距
   離値とを用い、ワイヤ電極を被加工物に対して直
   交させるに必要な支持ガイドの平行移動距離値及
   び支持ガイドの距離値とを演算する手段を有する
   ことを特徴とするワイヤ電極の姿勢測定装置。