KR101970384B1

KR101970384B1 - 가공조 내의 세정 기능을 갖는 와이어 방전 가공기

Info

Publication number: KR101970384B1
Application number: KR1020160028733A
Authority: KR
Inventors: 도모아키 마츠나가; 아키요시 가와하라; 야스오 나카시마
Original assignee: 화낙 코퍼레이션
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2019-04-18
Also published as: JP2016168649A; US20160263687A1; CN105965114A; JP6193904B2; KR20160110210A; EP3067139A1; US10265790B2

Abstract

가공조 내의 오염에 의한 가동률 저하와 기능 저하를 방지하기 위해서, 가공조 내에서 방전 가공을 실시하는 와이어 방전 가공기는, 상기 가공조 내를 촬영하는 카메라와, 상기 카메라가 촬영한 화상에 기초하여 상기 가공조 내의 오염을 검출하는 판단 수단을 구비하고, 상기 판단 수단에 의해 상기 가공조 내의 오염을 검출한다.

Description

가공조 내의 세정 기능을 갖는 와이어 방전 가공기{WIRE ELECTRIC DISCHARGE MACHINE HAVING FUNCTION OF CLEANING INSIDE OF MACHINING TANK}

본 발명은, 워크를 방전 가공할 때에 발생하는 가공 찌꺼기에 의해 가공조가 오염되었을 때, 그 가공조를 세정하는 기능을 갖는 와이어 방전 가공기에 관한 것이다.

와이어 방전 가공기는, 가공조 내에 배치된 피가공물과 와이어 전극 사이에 전압을 인가하여 피가공물을 방전 가공한다. 이 방전 가공에서는, 가공마다 피가공물과 와이어 전극에서 유래하는 가공 찌꺼기가 발생한다. 그리고, 가공조 내의 와이어 전극에 전압을 인가하기 위한 가이드나, 피가공물을 설치하여 전압을 인가하기 위한 테이블에 가공 찌꺼기가 퇴적되어 오염된다.

상기 가이드나 테이블에 가공 찌꺼기가 퇴적된 채로 두면, 와이어 전극과 피가공물 사이의 전압 인가 불량의 한 요인이 되기 때문에, 상기 가이드나 상기 테이블 등을 포함한 가공조 내의 세정이 중요하다.

일본 공개특허공보 2009-255223호에는, 워터 제트 가공과 와이어 방전 가공의 복합기에 있어서, 가공조 내의 벽에 수로를 형성하여 물을 흘림으로써, 워터 제트 가공에 의한 연마재 입자 등을 가공조로부터 제거하는 기술이 개시되어 있다.

가공조 내의 세정은 일반적으로 작업자가 육안으로 가공조 내의 가공 찌꺼기의 퇴적 정도를 판단하여, 작업자가 세정을 실시하기 때문에, 기계의 가동률 저하나 세정 잊음에 의한 기능 저하가 일어난다. 상기 일본 공개특허공보 2009-255223호에서는, 가공조 내가 오염되어 있는지의 여부를 자동으로 판단하여 청소를 실시할 수 없다.

그래서, 본 발명의 목적은, 와이어 방전 가공기의 가공조 내의 오염에 의한 가동률 저하와 기능 저하를 방지할 수 있는 가공조 내의 세정 기능을 갖는 와이어 방전 가공기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 와이어 방전 가공기는, 상기 가공조 내를 촬영하는 카메라와, 상기 카메라가 촬영한 화상에 기초하여 상기 가공조 내의 오염을 검출하는 판단 수단을 구비하고, 상기 판단 수단에 의해 가공조 내의 오염을 검출하는 와이어 방전 가공기이다.

상기 와이어 방전 가공기는, 추가로, 상기 가공조 내에 퇴적된 가공 찌꺼기를 제거하는 세정 장치와, 상기 카메라와 상기 세정 장치 중 적어도 하나를 구비한 로봇을 구비하고, 상기 판단 수단에 의해 상기 가공조 내의 오염을 검출했을 경우, 상기 세정 장치에 의해 상기 카메라로 촬영한 화상에 대응하는 상기 가공조 내의 위치의 가공 찌꺼기를 제거하도록 해도 된다.

상기 세정 장치는 미리 상기 와이어 방전 가공기에 구비된 가공액 제어용의 펌프를 구동원으로 하여 가공액을 세정액으로서 토출하여 상기 가공 찌꺼기를 제거하도록 해도 된다.

상기 와이어 방전 가공기에 있어서, 상기 가공조 내에 상기 카메라에 의해 촬영되는 소정의 지점을 설정하고, 또는 상기 소정의 지점에 마크가 형성되고, 상기 판단 수단은, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 소정의 지점의 화상, 또는 상기 마크가 형성된 상기 소정의 지점의 화상과, 미리 촬영된 상기 소정의 지점의 기준 화상, 또는 상기 마크의 기준 화상에 기초하여, 상기 가공조 내가 오염되어 있는지의 여부를 판단하도록 해도 된다.

상기 기준 화상은, 상기 세정 장치에 의해 상기 가공 찌꺼기가 제거된 직후에, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 소정의 지점의 화상, 또는 상기 마크가 형성된 상기 소정의 지점의 화상에 의해 갱신되도록 해도 된다.

상기 판단 수단은, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 소정의 지점의 화상으로부터, 명도, 채도, 색상, 콘트라스트에 관련하는 적어도 하나의 정보를 유도하여, 그 정보에 기초하여 상기 가공조 내가 오염되어 있는지의 여부를 판단하도록 해도 된다.

본 발명의 상기한 및 그 밖의 목적 및 특징은, 첨부 도면을 참조한 이하의 실시예의 설명으로부터 분명해질 것이다. 그들 도면 중 :
도 1 은, 가공조 내에 피가공물을 설치하는 테이블과 와이어 전극에 전압을 인가하기 위한 가이드를 구비한 와이어 방전 가공기의 구성의 일부를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 가이드나 테이블의 표면에 카메라로 가공 찌꺼기의 퇴적을 검출하기 위한 마크를 배치하는 것을 나타내는 도면이다.
도 3 은, 세정 장치의 구동원을 나타내는 도면이다.
도 4a, 도 4b 는, 가공 찌꺼기의 퇴적을 검출하는 마크의 예를 나타내는 도면이다.
도 5a, 도 5b 는, 소정의 영역에 지정한 색을 칠하여 마크를 형성하는 예를 나타내는 도면이다.
도 6a, 도 6b 는, 가이드에 세정 장치를 장착한 예를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 검사 지점이 1 개인 경우의 플로우 차트도이다.
도 8 은, 검사 지점이 복수인 경우의 플로우 차트도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면과 함께 설명한다. 본 발명은 가공조를 구비하고, 상기 가공조 내에서 방전 가공을 실시하는 방전 가공 장치에 적용할 수 있다. 이하의 설명에서는, 와이어 방전 가공기를 예로서 설명한다. 도 1 은 가공조 내에 피가공물을 설치하는 테이블과 와이어 전극에 전압을 인가하기 위한 가이드를 구비한 와이어 방전 가공기의 구성의 일부를 나타내는 도면이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 와이어 방전 가공기는, 가공조 (1) 내에 피가공물 (도시 생략) 을 설치하는 테이블 (4) 과 와이어 전극 (2) 에 전압을 인가하기 위한 가이드 (3) 를 구비하고 있다. 와이어 방전 가공기는 전체적으로 제어 장치 (20) 에 의해 제어되고, 가이드 (3) 로부터 가공액 (16) 을 분사하면서 가공조 (1) 내에서 방전 가공을 실시한다. 와이어 전극 (2) 은 가이드 (3) 와 도시되지 않은 가이드 사이에 피가공물이 배치되고, 와이어 전극 (2) 과 피가공물에 의해 형성되는 극간 (極間) 에 전압이 인가되어 방전 가공이 실시된다. 방전 가공 중에 와이어 전극 (2) 이나 피가공물에서 유래하는 가공 찌꺼기 (17) 가 발생한다. 가공 찌꺼기 (17) 는 가공액과 함께 오수조 (도시 생략) 에 회수되지만, 가공조 (1) 에 배치되는 가이드 (3) 나 테이블 (4) 의 표면에 부착된다.

본 발명에 관련된 와이어 방전 가공기의 일 실시형태는, 가공조 (1) 내를 촬영하는 카메라 (5) 와 가공조 (1) 내에 세정액을 사출하는 세정 장치 (6) 를 탑재한 로봇 (7) 을 구비하고 있다. 제어 장치 (8) 는 로봇 (7) 을 제어한다. 제어 장치 (8) 는, 카메라 (5) 가 촬영한 가공조 (1) 내의 화상에 기초하여, 가이드 (3) 나 테이블 (4) 의 가공 찌꺼기의 퇴적을 검출한다. 제어 장치 (8) 는, 세정 장치 (6) 를 제어하여, 가이드 (3) 나 테이블 (4) 이나 가공조 (1) 의 내벽에 세정액을 사출하여 세정을 실시한다. 가공조 (1) 내를 세정한다는 것은, 가공조 (1) 의 내벽뿐만 아니라, 가이드 (3) 나 테이블 (4) 을 포함하여 세정하는 것을 의미한다.

또한, 도 1 에서는 와이어 전극 (2) 이 가이드 (3) 와 도시되지 않은 가이드 사이에 장가 (張架) 되어 있지만, 가공조 (1) 내의 세정은 통상, 와이어 전극 (2) 은 가이드 사이에 장가되지 않은 상태에서 실시된다. 로봇 (7) 에 의해 자동으로 가공조 (1) 내의 가공 찌꺼기의 퇴적의 검출 및 세정을 실시함으로써, 작업자의 부담이 경감되고, 가동률 저하나, 세정 잊음에 의한 기능 저하를 방지할 수 있다. 로봇 (7) 의 제어 장치 (8) 와 와이어 방전 가공기의 제어 장치 (20) 는 정보 교환을 실시하여, 피가공물을 방전 가공하는 경우에는, 가공의 방해가 되지 않게 퇴피 위치로 퇴피한다. 가공조 (1) 내의 오염의 검출 작업이나 세정 작업을 실시하는 경우에는, 제어 장치 (8) 에 의해 로봇 (7) 을 동작시키는 것이어도 되고, 제어 장치 (20) 와 협조하여 검사 작업 혹은 세정 작업을 효율적으로 실시할 수 있도록, 가공조 (1) 내의 가이드 (3) 등의 위치를 제어해도 된다.

도 2 는 가이드나 테이블의 표면에 카메라로 가공 찌꺼기의 퇴적을 검출하기 위한 마크를 배치하는 것을 나타내는 도면이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 가이드 (3) 나 테이블 (4) 의 표면에 카메라 (5) 로 가공 찌꺼기 (17) (도 5 참조) 의 퇴적의 검출을 용이하게 실시하기 위한 마크 (9a) 를 배치한다. 카메라 (5) 는 마크 (9a) 가 배치된 그 마크 (9a) 가 포함되는 가공조 (1) 내의 영역을 촬영하고, 촬영된 화상 데이터는 제어 장치 (8) 에 보내진다.

제어 장치 (8) 로 마크 (9a) 가 가공 찌꺼기 (17) 의 오염에 의해 가려져 있는지 여부의 판단을 실시한다. 마크 (9a) 가 오염에 의해 가려져 있는 경우, 세정 장치 (6) 로 가공조 (1) 내의 세정을 실시한다. 세정 후에 카메라 (5) 로 마크 (9a) 를 포함하는 가공조 (1) 내의 영역을 촬영하고, 마크 (9a) 가 아직 가려져 있는 경우에는 재세정을 실시하며, 마크 (9a) 를 인식할 수 있는 경우에는 세정을 완료한다. 여기서, 세정 장치 (6) 는 설치하지 않고, 마크 (9a) 가 가려져 있다고 판단했을 때, 제어 장치 (8) 로 경고 신호를 보내어 작업자가 가공조 (1) 내의 세정을 실시해도 된다.

도 3 은 세정 장치의 구동원을 나타내는 도면이다. 세정 장치 (6) 는 방전 가공시에 사용되는 가공액 (16) 을 사용하여 가공조 (1) 내의 세정을 실시할 수 있다. 세정 장치 (6) 의 구동원에 대해서는, 도 3 과 같이, 와이어 방전 가공기에 미리 구비되어 있는 (와이어 전극 (2) 과 피가공물 사이에 형성되는) 극간에 가공액 (16) 을 토출하기 위해서 사용하는 펌프 (10) 나, 가공조 (1) 내에 가공액 (16) 을 모으기 위해서 사용되는 펌프 (11), 가공액 (16) 의 비저항을 조정하기 위해서 이온 교환 수지 (12) 에 순환시키기 위한 펌프 (13), 가공액 (16) 에 혼입된 가공 찌꺼기 (17) 등의 불순물을 제거하기 위해서, 필터 (14) 에 가공액을 순환시키기 위한 펌프 (15) 중 어느 펌프를 유용해도 된다.

도 4 는 가공 찌꺼기의 퇴적을 검출하는 마크의 예를 나타내는 도면이다. 마크 (9a) 가 가려져 있는지 여부의 판단은, 도 4a 에 나타내는 바와 같은 미리 준비한 기준용 마크의 화상을 제어 장치 (8) 의 기억 장치에 기억시켜 두고, 기준용 마크와 촬영된 실제 마크 (9a) 의 화상 (도 4b) 의 비교로 실시한다. 비교는, 일치율이 소정의 일치율보다 밑돌면 퇴적이라고 판단하는 방법 등이 있다. 마크에 대해서는, 요철로 마크를 표현하고, 홈이나 돌기부의 메워짐 정도로 판단해도 된다.

도 5 는 소정의 영역에 지정한 색을 칠하여 마크를 형성하는 예를 나타내는 도면이다. 또, 마크 (9a) 와 같은 기호 대신에, 도 5a 에 나타내는 바와 같이 지정한 색을 칠하는 것도 좋고 (「마크 (9b)」 라고 한다), 기준으로 하는 색의 명도나 화소의 수를 밑돌면, 도 5b 와 같이 색을 칠한 영역이 소정의 넓이보다 좁아져 있는 것으로 판단하고, 가공 찌꺼기 (17) 가 퇴적되어 있는 것으로 판단한다. 또, 가이드 (3) 나 테이블 (4) 의 경년 열화 때문에, 기준용 마크는 세정마다 세정이 완료했을 때에 촬영한 화상을 사용해도 된다. 또한, 명도 외에, 채도, 색상, 콘트라스트에 관련하는 적어도 하나의 정보를 사용해도 된다.

도 6 은 가이드에 세정 장치를 장착한 예를 나타내는 도면이다. 세정 장치 (6) 와 카메라 (5) 는 로봇 (7) 에 탑재하지 않고, 와이어 방전 가공기의 가공조 (1) 의 상부에 카메라 (5) 를 장착하여 가공조 (1) 내의 촬영을 실시하고, 도 6a 와 같이 가이드 (3) 에 가공액 (16) 을 사출하는 세정 장치 (6) 를 장착하고, 가이드 (3) 의 위치를 테이블 (4) 위로 움직임으로써 테이블 (4) 의 세정을 실시하며, 가이드 (3) 의 세정은 도 6b 와 같이 가이드 (3) 의 상부에 세정액 (가공액 (16)) 을 흘려 세정을 실시해도 된다. 도 6b 에 있어서 가이드 (3) 만을 세정하는 경우에는 스토퍼 (19) 를 폐쇄하여 가이드 (3) 에만 세정액 (가공액 (16)) 을 흘릴 수 있고, 테이블 (4) 만을 세정하는 경우에는 스토퍼 (18) 를 폐쇄하여 테이블 (4) 에만 세정액 (가공액 (16)) 을 흘릴 수 있다. 세정 장치 (6) 에 공급되는 세정용의 가공액 (16) 은, 도 3 에 나타내는 각종 펌프로부터 공급된다.

도 7 에 플로우 차트를 나타낸다. 여기서, 세정 장치 (6) 로는 세정할 수 없는 오염 등이 퇴적되는 등, 어떠한 문제가 생겼을 경우 때문에, 세정 횟수를 미리 설정해 두고, 세정 횟수가 설정값을 초과했을 경우에 작업을 종료하고 경고를 보내어, 끝없이 세정을 반복하는 것을 방지할 수 있다. 이하, 각 스텝에 따라 설명한다.

[스텝 sa01] 가공조 내의 화상을 취득한다.

[스텝 sa02] 취득한 가공조 내의 화상이 기준이 되는 화상과 유사한지의 여부를 판단하고, 유사한 경우 (예) 에는 가공조 내가 오염되어 있지 않은 것으로 하고 처리를 종료한다. 유사하지 않은 경우 (아니오) 에는 가공조 내가 가공 찌꺼기로 오염되어 있는 것으로 하고 스텝 sa03 으로 이행한다.

[스텝 sa03] 세정 횟수가 규정값을 초과했는지의 여부를 판단하고, 초과한 경우 (예) 에는 스텝 sa06 으로 이행하고, 초과하지 않은 경우 (아니오) 에는 스텝 sa04 로 이행한다.

[스텝 sa04] 세정 장치에 의한 세정을 개시한다.

[스텝 sa05] 소정의 세정 동작에 의한 세정을 종료하고, 스텝 sa01 로 되돌아간다.

[스텝 sa06] 세정 장치에 의한 세정을 실시해도 오염이 제거되지 않는 (가공 찌꺼기를 제거할 수 없는) 상태이기 때문에 경고를 표시한다.

또한, 스텝 sa02 는 특허청구의 범위에 기재된 「판단 수단」 에 대응한다.

가공조 (1) 내의 복수의 위치에 마크를 배치했을 경우의 플로우 차트를 도 8 에 나타낸다. 복수의 위치에 배치함으로써, 오염되어 있는 지점을 중점적으로 세정하는 것이 가능해진다. 이하, 각 스텝에 따라 설명한다.

[스텝 sb01] 가공조 내의 화상을 취득한다.

[스텝 sb02] 가공조 내의 위치 S1 의 화상은 기준이 되는 화상과 유사한지의 여부를 판단하고, 유사한 경우 (예) 에는 스텝 sb04 로 이행하고, 유사하지 않은 경우 (아니오) 에는 스텝 sb03 으로 이행한다.

[스텝 sb03] 스텝 sb02 에서 화상이 유사하지 않은, 요컨대, 가공조 (1) 내의 위치 S1 은 오염되어 있는 것으로 판단되었으므로, 위치 S1 부근의 세정을 개시한다.

[스텝 sb04] 가공조 내의 위치 SX 의 화상은 기준이 되는 화상과 유사한지의 여부를 판단하고, 유사한 경우 (예) 에는 스텝 sb06 으로 이행하고, 유사하지 않은 경우 (아니오) 에는 스텝 sb05 로 이행한다. 또한, 위치 S1 과 위치 SX 사이에 다른 위치에 있어서의 유사의 판단 및 세정 동작이 포함되어도 된다.

[스텝 sb05] 스텝 sb04 에서 화상이 유사하지 않은, 요컨대, 가공조 (1) 내의 위치 SX 는 오염되어 있는 것으로 판단되었으므로, 위치 SX 부근의 세정을 개시한다.

[스텝 sb06] 위치 S1 ∼ 위치 SX 의 화상이 모두 기준이 되는 화상과 유사한지의 여부를 판단하고, 모두 유사한 경우 (예) 에는, 가공조 내의 위치 S1 ∼ 위치 SX 의 오염은 제거되어 있으므로 (가공 찌꺼기 (17) 가 제거되어 있다), 처리를 종료하고, 모두가 유사한 것은 아닌 경우 (아니오) 에는, 스텝 sb07 로 이행한다.

[스텝 sb07] 세정 횟수가 규정값을 초과했는지의 여부를 판단하고, 초과하지 않은 경우 (아니오) 에는 스텝 sb01 로 되돌아가고, 규정값을 초과했을 경우 (예) 에는 스텝 sb08 로 이행한다.

[스텝 sb08] 세정 장치에 의한 세정을 실시해도 오염이 제거되지 않는 (가공 찌꺼기를 제거할 수 없는) 상태이기 때문에 경고를 표시한다.

또한, 스텝 sb02, sb04, sb06 은 특허청구의 범위에 기재된 「판단 수단」 에 대응한다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 서술한 실시형태의 예에 한정되지 않고, 적절한 변경을 가함으로써, 그 밖의 양태로 실시할 수 있다.

Claims

가공조 내에서 방전 가공을 실시하는 와이어 방전 가공기에 있어서,
상기 가공조 내를 촬영하는 카메라와,
상기 카메라가 촬영한 화상에 기초하여 상기 가공조 내의 오염을 검출하는 판단 수단과,
상기 가공조 내에 퇴적된 가공 찌꺼기를 제거하는 세정 장치와,
상기 카메라 및 상기 세정 장치를 구비한 로봇과,
상기 판단 수단을 갖고 상기 로봇을 동작시키는 제어 장치를 구비하고,
상기 로봇은, 상기 가공조의 밖에 기부 (基部) 가 배치되고, 상기 로봇의 아암의 선단에, 상기 카메라와 상기 세정 장치를 탑재하고,
상기 제어 장치가 상기 로봇을 동작시킴으로써, 상기 판단 수단에 의해 가공조 내의 오염을 검출했을 경우, 상기 세정 장치에 의해 상기 카메라로 촬영한 화상에 대응하는 상기 가공조 내의 위치의 가공 찌꺼기를 제거하고,
상기 카메라에 의해 촬영된 소정의 지점에 마크가 형성되고, 상기 판단 수단은, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 소정의 지점의 화상 및 상기 마크의 기준 화상에 기초하여, 상기 가공조 내가 오염되어 있는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 와이어 방전 가공기.
제 1 항에 있어서,
상기 판단 수단에 의한 상기 가공조 내의 오염의 검출과, 상기 세정 장치에 의한 가공 찌꺼기의 제거를 반복하는 것을 특징으로 하는, 와이어 방전 가공기.
제 1 항에 있어서,
상기 세정 장치는 미리 상기 와이어 방전 가공기에 구비된 가공액 제어용의 펌프를 구동원으로 하여 가공액을 세정액으로서 토출하여 상기 가공 찌꺼기를 제거하는, 와이어 방전 가공기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 기준 화상은, 상기 세정 장치에 의해 가공 찌꺼기가 제거된 직후에, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 소정의 지점의 화상, 또는 상기 마크가 형성된 상기 소정의 지점의 화상에 의해 갱신되는 것을 특징으로 하는, 와이어 방전 가공기.
제 1 항에 있어서,
상기 판단 수단은, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 소정의 지점의 화상으로부터, 명도, 채도, 색상, 콘트라스트에 관련하는 적어도 하나의 정보를 유도하여, 그 정보에 기초하여 상기 가공조 내가 오염되어 있는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 와이어 방전 가공기.