TWI651143B - 金屬線放電加工機 - Google Patents

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橋本泰樹
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日商發那科股份有限公司
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Abstract

本發明係一種金屬線放電加工機(10)，其將加工對象物(W)的頂面(Wa)與底面(Wb)加工成相異形狀，其特徵為包含：測距感測器(72)，其在金屬線放電加工機(10)的加工區域(74)內移動，並測定其與測距對象物的距離；以及頂底面位置算出部(84)，其根據測距感測器(72)所測定到的，基準面(S)與測距感測器(72)的距離、頂面(Wa)與測距感測器(72)的距離，以及底面(Wb)與測距感測器(72)的距離，算出基準面(S)與頂面(Wa)的距離，以及基準面(S)與底面(Wb)的距離。

Description

金屬線放電加工機
本發明係關於一種金屬線放電加工機以及金屬線放電加工機的控制方法。
於日本特開2014-067158號公報，揭示了「為了求出被懸臂所支持的工作件因為本身的重量所形成的傾斜度，而利用安裝於加工裝置的臂部的距離計測感測器，測量複數個位置的加工裝置與工作件的距離」的技術內容。
當欲以金屬線放電加工機將加工對象物(工作件)的頂面與底面加工成相異形狀時，必須正確地求出加工對象物的頂面的垂直方向的位置以及底面的垂直方向的位置。即使將日本特開2014-067158號的技術，適用於金屬線放電加工機，仍無法求出加工對象物的頂面的垂直方向的位置以及底面的垂直方向的位置。
為了解決上述的問題，本發明之目的在於提供一種可求出加工對象物的頂面的垂直方向的位置以及底面的垂直方向的位置的金屬線放電加工機以及金屬線放電加工機的控制方法。
本發明之第1態樣，係一種金屬線放電加工機，其將加工對象物的頂面與底面加工成相異形狀，其特徵為包含：測距感測器，其在該金屬線放電加工機的加工區域內移動，並測定其與測距對象物的距離；以及算出部，其在該加工區域內設定基準面，並根據該測距感測器所測定到的該基準面與該測距感測器的距離、該測距感測器從該加工對象物的上方所測定到的該頂面與該測距感測器的距離，以及該測距感測器從該加工對象物的下方所測定到的該底面與該測距感測器的距離，算出該基準面與該頂面的距離，以及該基準面與該底面的距離。
本發明之第2態樣，係一種金屬線放電加工機的控制方法，其將加工對象物的頂面與底面加工成相異形狀，其特徵為包含：測距步驟，其令測距感測器在該金屬線放電加工機的加工區域內移動，並利用該測距感測器測定該測距感測器與測距對象物的距離；以及算出步驟，其在該加工區域內設定基準面，並根據該測距感測器所測定到的該基準面與該測距感測器的距離、該測距感測器從該加工對象物的上方所測定到的該頂面與該測距感測器的距離，以及該測距感測器從該加工對象物的下方所測定到的該底面與該測距感測器的距離，算出該基準面與該頂面的距離，以及該基準面與該底面的距離。
若根據本發明，便可求出工作件的頂面的垂直方向的位置以及底面的垂直方向的位置。
上述之目的、特徴以及優點，根據參照附圖所說明的以下實施態樣的說明內容，應即容易理解。
10‧‧‧金屬線放電加工機
12‧‧‧金屬線電極
14‧‧‧加工機本體
16‧‧‧加工液處理裝置
18‧‧‧數值控制裝置
20‧‧‧供給系統
22‧‧‧金屬線捲線軸
24‧‧‧力矩馬達
26‧‧‧制動輥
28‧‧‧制動馬達
30‧‧‧上金屬線引導部(金屬線電極驅動部)
30a‧‧‧上眼模引導部
32‧‧‧張力檢出部
40‧‧‧回收系統
42‧‧‧下金屬線引導部
42a‧‧‧下眼模引導部
44‧‧‧下引導輥
46‧‧‧壓輪
48‧‧‧饋送輥
50‧‧‧力矩馬達
52‧‧‧金屬線回收箱
60‧‧‧加工槽
62‧‧‧基部
64‧‧‧工作台
64a‧‧‧頂面
66‧‧‧突出構件(下側基準面構件)
66a‧‧‧底面(向下的面)
68‧‧‧機械臂
70‧‧‧本體部
72‧‧‧測距感測器
74‧‧‧加工區域
80‧‧‧處理運算部
82‧‧‧記憶部
84‧‧‧頂底面位置算出部(算出部)
86‧‧‧指令值運算部(控制部)
A、B‧‧‧位置
Oq‧‧‧原點
P(X，Y)、P’(X’，Y’)、Q(U，V)、Q’(U’，V’)‧‧‧加工位置
S‧‧‧基準面
S1~S4‧‧‧步驟
U、V‧‧‧軸
W‧‧‧加工對象物
Wa‧‧‧頂面
Wb‧‧‧底面
X、Y、Z‧‧‧軸
【圖1】係表示金屬線放電加工機的整體構造的概略圖。
【圖2】係表示對加工對象物進行上下相異形狀加工的態樣的示意圖。
【圖3】係關於求出加工對象物的頂面的垂直方向的位置的方法的說明圖。
【圖4】係關於求出加工對象物的底面的垂直方向的位置的方法的說明圖。
【圖5】係表示數值控制裝置的構造的方塊圖。
【圖6】係表示在數值控制裝置的處理運算部中所實行的處理的流程的流程圖。
【圖7】係表示對加工對象物進行上下相異形狀加工的態樣的示意圖。
以下，係根據發明的實施態樣對本發明進行說明。下述的實施態樣並未對專利請求範圍的發明形成限定。在實施態樣中所說明的特徴的組合並非全部均為發明的解決手段所必須。
[金屬線放電加工機的構造]
圖1係表示金屬線放電加工機10的整體構造的概略圖。金屬線放電加工機10，係藉由對金屬線電極12與加工對象物W(圖2)所形成的電極間隙(間隔)施加電壓令其產生放電現象，以對加工對象物W實施放電加工的工作裝置。金屬線電 極12的材質，例如，為鎢系、銅合金系、黄銅系等的金屬材料。另一方面，加工對象物W的材質，例如，為鐵系材料或超硬材料等的金屬材料。
金屬線放電加工機10，具備：加工機本體14、加工液處理裝置16以及數值控制裝置18。加工機本體14，具備：向加工對象物W供給金屬線電極12的供給系統20，以及回收通過加工對象物W的金屬線電極12的回收系統40。
供給系統20，具備：捲繞了金屬線電極12的金屬線捲線軸22、對金屬線捲線軸22賦與力矩的力矩馬達24、對金屬線電極12賦與由摩擦所形成的制動力的制動輥26、對制動輥26賦與制動力矩的制動馬達28，以及在加工對象物W的上方引導金屬線電極12的上金屬線引導部30。在制動馬達28與上金屬線引導部30之間，設置了張力檢出部32。張力檢出部32，係檢測金屬線電極12的張力的感測器。
回收系統40，具備：在加工對象物W的下方引導金屬線電極12的下金屬線引導部42、設置在下金屬線引導部42內的下引導輥44、夾持金屬線電極12的壓輪46與饋送輥48、對饋送輥48賦與力矩的力矩馬達50，以及回收金屬線電極12的金屬線回收箱52。
加工機本體14，具備可儲存放電加工時使用的脫離子水或油等加工液的加工槽60，並在加工槽60內設置了上金屬線引導部30以及下金屬線引導部42。加工槽60，載置在基部62上。
在加工槽60內配置了可設置加工對象物W的工作台64。工作台64，設置成可利用圖中未顯示的伺服馬達，朝水平面上的X軸方向以及與X軸正交的Y軸方向移動。工作台64，設置在上金屬線引導部30與下金屬線引導部42之間。
上金屬線引導部30以及下金屬線引導部42，具有支持金屬線電極12的上眼模引導部30a以及下眼模引導部42a。上金屬線引導部30，可利用圖中未顯示的伺服馬達，朝與X軸平行的U軸方向、與Y軸平行的V軸方向以及與X軸以及Y軸正交的Z軸方向移動。藉此，加工機本體14，實行加工對象物W的頂面Wa(圖2)的形狀與底面Wb(圖2)的形狀相異的上下相異形狀加工。
上金屬線引導部30以及下金屬線引導部42，會噴出不含殘渣(加工屑)的清潔加工液。藉此，便可用適合放電加工的清潔加工液充滿金屬線電極12與加工對象物W的間隙(電極間隙)，並可防止因為放電加工所產生的殘渣導致放電加工的精度下降。加工對象物W，在浸漬於加工槽60內所儲存的加工液的狀態下，受到放電加工。
加工液處理裝置16，係將加工槽60內的加工液所包含的殘渣除去，同時實行加工液的電阻率、溫度的調整等管理加工液的液體品質的裝置。液體品質經過該加工液處理裝置16管理的加工液再度回到加工槽60。數值控制裝置18，因應NC程式控制加工機本體14。數值控制裝置18的構造，在之後詳述。
[關於上下相異形狀加工]
圖2係表示對加工對象物W進行上下相異形狀加工的態樣的示意圖。圖2所示的加工對象物W，為從本體部70突出的突出部分。本體部70被圖中未顯示的夾具固定於工作台64。
金屬線電極12對加工對象物W進行加工的位置，由預先被CAM等所製作而成的NC程式所限定。在NC程式中，加工對象物W的頂面Wa上的加工位置P由XY座標上的座標值(X，Y)所限定，底面Wb上的加工位置Q由UV座標上的座標值(U，V)所限定。XY座標係原點固定的絶對座標，UV座標係以加工位置P為原點的相對座標。亦即UV座標，係以從加工位置P向底面Wb向下延伸的垂線位置為原點Oq。相對於加工位置P，加工位置Q相對地受到限定，藉此，便可實行頂面Wa的加工形狀與底面Wb的加工形狀相異的上下相異形狀加工。
另外，當XY座標上的座標值(X，Y)以及UV座標上的座標值(U，V)相同時，加工對象物W的厚度越厚，加工機本體14，便將金屬線電極12相對於加工對象物W的厚度方向的傾斜度控制成越小。
[加工對象物的頂面的垂直方向的位置以及底面的垂直方向的位置的測定]
當實行加工對象物W的上下相異形狀加工時，必須正確地求出加工對象物W的頂面Wa的垂直方向的位置與底面Wb的垂直方向的位置，並輸入到數值控制裝置18。圖3係關於求出加工對象物W的頂面Wa的垂直方向的位置的方法的說明圖。圖4係關於求出加工對象物W的底面Wb的垂直方向的位置的方法的說明圖。加工對象物W的頂面Wa的垂直方向的位置與底面Wb的垂直方向的位置，係根據測距感測器72的測定值求出。測距感測器72，用紅外線雷射等測定測距感測器 72與測距對象物之間的距離。測距感測器72，被安裝作為機械臂68的端效器，而在加工機本體14的加工區域74內移動。
加工對象物W的頂面Wa的垂直方向的位置以及底面Wb的垂直方向的位置，作為與基準面S的垂直方向距離被求出。基準面S，設定於工作台64的頂面64a。以下，有時會將加工對象物W的頂面Wa相對於基準面S的垂直方向距離，簡稱為頂面Wa的位置，並將加工對象物W的底面Wb相對於基準面S的垂直方向距離，簡稱為底面Wb的位置。
於工作台64的頂面64a，設置了以從工作台64的頂面64a突出的方式固定的突出構件66。突出構件66，以底面66a與工作台64的頂面64a(基準面S)位於同一平面的方式設置。
當欲求出加工對象物W的頂面Wa的位置時，係先利用機械臂68令測距感測器72移動到工作台64的上方，並測定測距感測器72與工作台64的頂面64a的垂直方向距離。接著，利用機械臂68令測距感測器72平行移動(在與XY平面平行的平面上移動)到加工對象物W的頂面Wa的上方，並測定測距感測器72與加工對象物W的頂面Wa的垂直方向距離。藉由求出測距感測器72與工作台64的頂面64a的垂直方向距離和測距感測器72與加工對象物W的頂面Wa的垂直方向距離的差分，以求出加工對象物W的頂面Wa相對於基準面S的垂直方向距離。
當欲測定加工對象物W的底面Wb的位置時，係先利用機械臂68令測距感測器72移動到突出構件66的下方，並測定測距感測器72與突出構件66的底面66a的垂直方向距離。接著，利用機械臂68令測距感測器72平行移動到加工對象物W 的底面Wb的下方，並測定測距感測器72與加工對象物W的底面Wb的垂直方向距離。藉由獲得測距感測器72與突出構件66的底面66a的垂直方向距離和測距感測器72與加工對象物W的底面Wb的垂直方向距離的差分，以求出加工對象物W的底面Wb相對於基準面S的垂直方向距離。
[數值控制裝置的構造]
圖5係表示數值控制裝置18的構造的方塊圖。數值控制裝置18，具有處理運算部80以及記憶部82。處理運算部80，係由處理器、記憶體等所構成，實行各種處理以及運算等。記憶部82，係由CAM等所生成，記憶了利用加工機本體14將加工對象物W加工成任意形狀的NC程式等。
處理運算部80，具有頂底面位置算出部84以及指令值運算部86。頂底面位置算出部84，根據從測距感測器72所輸入的測定值，算出加工對象物W的頂面Wa的位置、底面Wb的位置，以及加工對象物W的厚度。指令值運算部86，執行記憶部82所記憶的NC程式，運算出控制加工機本體14的指令值。
[控制流程]
圖6，係表示在數值控制裝置18的處理運算部80中所實行的處理的流程的流程圖。
在步驟S1中，利用頂底面位置算出部84，獲得測距感測器72所測定到的，測距感測器72與工作台64的頂面64a的垂直方向距離，和測距感測器72與加工對象物W的頂面Wa的垂直方向距離的差分，藉此，算出加工對象物W的頂面Wa相對於基準面S的垂直方向距離，然後移到步驟S2。
在步驟S2中，利用頂底面位置算出部84，獲得測距感測器72所測定到的，測距感測器72與突出構件66的底面66a的垂直方向距離，和測距感測器72與加工對象物W的底面Wb的垂直方向距離的差分，藉此，算出加工對象物W的底面Wb相對於基準面S的垂直方向距離，並移到步驟S3。
在步驟S3中，利用頂底面位置算出部84，獲得加工對象物W的頂面Wa相對於基準面S的垂直方向距離和加工對象物W的底面Wb相對於基準面S的垂直方向距離的差分，藉此，算出加工對象物W的厚度，並移到步驟S4。
在步驟S4中，利用指令值運算部86，根據所算出的加工對象物W的頂面Wa相對於基準面S的垂直方向距離、加工對象物W的底面Wb相對於基準面S的垂直方向距離、加工對象物W的厚度，以及NC程式，運算出驅動工作台64的圖中未顯示的伺服馬達、驅動上金屬線引導部30的圖中未顯示的伺服馬達的指令值，並結束處理。
[作用功效]
當欲實行加工對象物W的上下相異形狀加工時，必須正確地求出加工對象物W的頂面Wa的位置與底面Wb的位置，並將其設定於執行NC程式的數值控制裝置18。若以錯誤的位置作為加工對象物W的頂面Wa的位置以及底面Wb的位置並設定於數值控制裝置18，便無法確保加工對象物W的加工精度。
圖7係表示對加工對象物W進行上下相異形狀加工的態樣的示意圖。在此，例如，於數值控制裝置18，加工對象物W的頂面Wa的位置，設定成比頂面Wa 更上方的位置A，加工對象物W的底面Wb的位置，設定成比底面Wb更下方的位置B。
此時，數值控制裝置18，以NC程式所限定的加工對象物W的頂面Wa的加工位置P(X，Y)，作為位置A的平面上的加工位置運算指令值，同時以NC程式所限定的加工對象物W的底面Wb的加工位置Q(U，V)，作為位置B的平面上的加工位置運算指令值。因此，實際的加工對象物W的頂面Wa上的加工位置為P’(X’，Y’)、底面Wb上的加工位置為Q’(U’，V’)，與NC程式所限定的位置不同。
以往，操作者係使用指示器等，測定加工對象物W的頂面Wa的位置以及底面Wb的位置，並將測定結果設定於數值控制裝置18。然而，測定花費工夫，且有時會因為測定失誤或對數值控制裝置18設定測定值時的輸入失誤等，而令加工對象物W的頂面Wa的位置以及底面Wb的位置並未以正確的數值設定於控制裝置18。
於是，在本實施態樣中，根據測距感測器72所測定到的，測距感測器72與基準面S的垂直方向距離、測距感測器72與加工對象物W的頂面Wa的垂直方向距離，以及測距感測器72與加工對象物W的底面Wb的垂直方向距離，在數值控制裝置18中，算出加工對象物W的頂面Wa的位置以及底面Wb的位置。
藉此，由於測距感測器72的測定係自動地實行，且係利用數值控制裝置18算出加工對象物W的頂面Wa的位置以及底面Wb的位置，故可減少操作者所實行的步驟數，並將正確的加工對象物W的頂面Wa的位置以及底面Wb的位置設定於數值控制裝置18。因此，可提高加工對象物W的加工精度。
[其他實施態樣]
以上，係用實施態樣說明本發明，惟本發明的技術範圍並非僅限於上述實施態樣所記載的範圍。吾人可於上述實施態樣加入各式各樣的變更或改良，自屬當然。根據專利請求範圍的記載明確可知，該等加入了變更或改良的態樣亦可為本發明的技術範圍所包含。
例如，在上述實施態樣中，係以突出構件66的底面66a為基準面S，惟亦可以本體部70從工作台64突出的部分的底面為基準面S。
另外，在上述實施態樣中，係以工作台64的頂面64a為基準面S，惟亦可以工作台64的底面為基準面S。另外，當預先正確地知道工作台64的厚度時，亦可以工作台64的頂面64a為基準面S，同時求出加工對象物W的底面Wb相對於工作台64的底面的垂直方向距離，並從所求出的垂直方向距離減去工作台64的厚度，藉此，求出加工對象物W的底面Wb相對於基準面S的垂直方向距離。
[根據實施態樣所得到的技術思想]
關於可從上述實施態樣所掌握的技術思想，記載如下。
一種將加工對象物(W)的頂面(Wa)與底面(Wb)加工成相異形狀的金屬線放電加工機(10)，包含：測距感測器(72)，其在該金屬線放電加工機(10)的加工區域(74)內移動，並測定其與測距對象物的距離；以及算出部(84)，其在該加工區域(74)內設定基準面(S)，並根據該測距感測器(72)所測定到的該基準面(S)與該測距感測器(72)的距離、該測距感測器(72)從該加工對象物(W)的上方所測定到的 該頂面(Wa)與該測距感測器(72)的距離，以及該測距感測器(72)從該加工對象物(W)的下方所測定到的該底面(Wb)與該測距感測器(72)的距離，算出該基準面(S)與該頂面(Wa)的距離，以及該基準面(S)與該底面(Wb)的距離。藉此，便可將加工對象物(W)的頂面(Wa)的位置與底面(Wb)的位置以簡單且高精度的方式求出。
如上所述的金屬線放電加工機(10)，其中，亦可：該算出部(84)，根據該基準面(S)與該頂面(Wa)的距離，以及該基準面(S)與該底面(Wb)的距離，算出該加工對象物(W)的厚度。藉此，便可正確地求出加工對象物(W)的厚度。
如上所述的金屬線放電加工機(10)，其中，亦可更包含：金屬線電極(12)，其對該加工對象物(W)進行放電加工；金屬線電極驅動部(30)，其變更該金屬線電極(12)的相對於該加工對象物(W)的厚度方向的該金屬線電極(12)的傾斜度；以及控制部(86)，其控制該金屬線電極驅動部(30)；且該控制部(86)，因應該基準面(S)與該頂面(Wa)的距離，以及該基準面(S)與該底面(Wb)的距離，設定該金屬線電極(12)的傾斜度。藉此，便可令加工對象物(W)的頂面(Wa)與底面(Wb)的加工精度提高。
如上所述的金屬線放電加工機(10)，其中，亦可更包含：工作台(64)，其保持該加工對象物(W)；且該基準面(S)，為該工作台(64)的頂面(64a)或底面。如是，藉由以平面度較高的工作台(64)為基準面(S)，便可以高精度求出加工對象物(W)的頂面(Wa)以及底面(Wb)相對於基準面(S)的位置。
如上所述的金屬線放電加工機(10)，其中，亦可更包含：下側基準面構件(66)，其以從該工作台(64)的外周突出的方式安裝於該工作台(64)的頂面(64a)；且該下 側基準面構件(66)，在從該工作台(64)的外周突出的部分，具有向下的面(66a)，其與該工作台(64)的頂面(64a)位於同一平面。藉此，便可從加工對象物(W)的下方側實行測距感測器(72)與基準面(S)的距離測定，以及測距感測器(72)與加工對象物(W)的底面(Wb)的距離測定，進而以高精度求出基準面(S)與加工對象物(W)的底面(Wb)的距離。
如上所述的金屬線放電加工機(10)，其中，亦可：該測距感測器(72)，測定其與該測距對象物的垂直方向距離；且該算出部(84)，根據該測距感測器(72)所測定到的，該基準面(S)與該測距感測器(72)的垂直方向距離、該頂面(Wa)與該測距感測器(72)的垂直方向距離，以及該底面(Wb)與該測距感測器(72)的垂直方向距離，算出該基準面(S)與該頂面(Wa)的垂直方向距離，以及該基準面(S)與該底面(Wb)的垂直方向距離。藉此，便可以高精度求出加工對象物(W)的頂面(Wa)的位置與底面(Wb)的位置。

Claims (6)

  1. 一種金屬線放電加工機(10)，其將加工對象物(W)的頂面(Wa)與底面(Wb)加工成相異形狀，其特徵為包含：測距感測器(72)，其在該金屬線放電加工機(10)的加工區域(74)內移動，並測定其與測距對象物的距離；以及算出部(84)，其在該加工區域(74)內設定基準面(S)，並根據該測距感測器(72)所測定到的該基準面(S)與該測距感測器(72)的距離、該測距感測器(72)從該加工對象物(W)的上方所測定到的該頂面(Wa)與該測距感測器(72)的距離，以及該測距感測器(72)從該加工對象物(W)的下方所測定到的該底面(Wb)與該測距感測器(72)的距離，算出該基準面(S)與該頂面(Wa)的距離，以及該基準面(S)與該底面(Wb)的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項之金屬線放電加工機(10)，其中，該算出部(84)，根據該基準面(S)與該頂面(Wa)的距離，以及該基準面(S)與該底面(Wb)的距離，算出該加工對象物(W)的厚度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之金屬線放電加工機(10)，其中更包含：金屬線電極(12)，其對該加工對象物(W)進行放電加工；金屬線電極驅動部(30)，其變更該金屬線電極(12)之相對於該加工對象物(W)的厚度方向之該金屬線電極(12)的傾斜度；以及控制部(86)，其控制該金屬線電極驅動部(30)；該控制部(86)，因應該基準面(S)與該頂面(Wa)的距離，以及該基準面(S)與該底面(Wb)的距離，設定該金屬線電極(12)的傾斜度。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之金屬線放電加工機(10)，其中更包含：工作台(64)，其保持該加工對象物(W)；該基準面(S)，為該工作台(64)的頂面(64a)或底面。
  5. 如申請專利範圍第4項之金屬線放電加工機(10)，其中更包含：下側基準面構件(66)，其以從該工作台(64)的外周突出的方式安裝於該工作台(64)的頂面(64a)；該下側基準面構件(66)，在從該工作台(64)的外周突出的部分，具有向下的面，其與該工作台(64)的頂面(64a)位於同一平面。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之金屬線放電加工機(10)，其中，該測距感測器(72)，測定其與該測距對象物的垂直方向距離；該算出部(84)，根據該測距感測器(72)所測定到的：該基準面(S)與該測距感測器(72)的垂直方向距離、該頂面(Wa)與該測距感測器(72)的垂直方向距離，以及該底面(Wb)與該測距感測器(72)的垂直方向距離，算出該基準面(S)與該頂面(Wa)的垂直方向距離，以及該基準面(S)與該底面(Wb)的垂直方向距離。
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