TWI726145B - 張力控制方法及放電加工裝置 - Google Patents

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TWI726145B TW106129637A TW106129637A TWI726145B TW I726145 B TWI726145 B TW I726145B TW 106129637 A TW106129637 A TW 106129637A TW 106129637 A TW106129637 A TW 106129637A TW I726145 B TWI726145 B TW I726145B
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Abstract

提供一種適切地控制線電極線的張力，比使用張力檢測器及其回饋控制的控制還適合實現高精度的加工之張力控制方法等。放電加工裝置1，包含：記憶饋送滾子7與捲繞滾子13之間的線電極線中的張力，和饋送馬達15與捲繞馬達17的驅動速度差等的對應關係之對應關係記憶部27。設定值記憶部29記憶使用者設定的線電極線的進給速度設定值及張力設定值。決定部31參照對應關係記憶部27，由張力設定值等決定饋送馬達15與捲繞馬達17的驅動速度差等。馬達控制部23利用進給速度設定值與決定部31所決定的驅動速度差等，控制饋送馬達15及捲繞馬達17。

Description

張力控制方法及放電加工裝置
本發明是關於張力控制方法及放電加工裝置，特別是關於控制放電加工裝置中的線電極線(electrode wire)的張力之張力控制方法等。
放電加工裝置是利用線電極線進行放電加工之裝置。藉由將適切的張力施加於線電極線得到高精度的加工。
以往通常係採用在位於線電極線的上游側的饋送滾子(feed roller)與位於下游側的捲繞滾子(winding roller)之間使用張力檢測器(tension detector)計測線電極線的張力，藉由回饋控制(feedback control)控制滾子的速度或扭矩(torque)使線電極線的張力成適切者(參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本國特開2016-163923號公報
可藉由採用張力檢測器進行對應在該時間點的張力的回饋控制。
但是，發明人們發現了藉由張力檢測器進行 的檢測會給予線電極線振動，成為精度的降低的原因。
再者，因近來所要求的精度變高，故在回饋控制中需要在短的週期(cycle)精細的控制。其結果例如線電極線的振動增加，卻進行了使線電極線的振動更進一步增加等的不適切的控制。因此，發現了回饋控制成為精度的降低的原因。
張力檢測器及其回饋控制在習知的精度中不成為問題。在與現在要求的高的精度的關係下，作為最初造成精度的降低的原因顯露出。因此，張力檢測器及回饋控制成為實現現在要求的精度的阻礙之課題一般不為人所知。
因此，本發明其目的為提供一種適切地控制線電極線的張力，比使用張力檢測器及其回饋控制的控制還適合實現高精度的加工之張力控制方法等。
本案發明的第一觀點為一種張力控制方法，控制放電加工裝置中的線電極線的張力，前述放電加工裝置包含：驅動為了放電加工而供給前述線電極線的饋送滾子之饋送馬達(feed motor)；驅動捲繞放電加工後的前述線電極線的捲繞滾子之捲繞馬達；記憶至少前述饋送馬達與前述捲繞馬達的驅動速度差，和前述饋送滾子與前述捲繞滾子之間的前述線電極線中的張力的對應關係之對應關係記憶手段；記憶前述線電極線的進給速度設定值及張力設定值之設定值記憶手段；決定前述饋送馬達與前述捲繞馬達的驅動速度差之決定手段；以及控制前述饋送馬達及前 述捲繞馬達之控制手段，包含：前述設定值記憶手段記憶所設定的前述進給速度設定值及前述張力設定值之設定步驟；前述決定手段參照前述對應關係記憶手段並至少由前述張力設定值決定前述饋送馬達與前述捲繞馬達的驅動速度差之決定步驟；以及前述控制手段利用前述進給速度設定值與前述決定手段所決定的驅動速度差，控制前述饋送馬達及前述捲繞馬達之控制步驟。
本案發明的第二觀點為第一觀點的張力控制方法，前述放電加工裝置包含校正藉由前述饋送馬達進行之前述饋送滾子的驅動及藉由前述捲繞馬達進行之前述捲繞滾子的驅動之校正手段，包含：前述校正手段校正藉由前述饋送馬達進行之前述饋送滾子的驅動及藉由前述捲繞馬達進行之前述捲繞滾子的驅動，修正前述對應關係記憶手段所記憶的前述速度差與前述張力的對應關係，和實際產生的前述饋送馬達與前述捲繞馬達的驅動速度差與前述饋送滾子與前述捲繞滾子之間的線電極線中的張力之間的不同之校正步驟。
本案發明的第三觀點為第一或第二觀點的張力控制方法，在前述決定步驟中，前述決定手段除了前述張力設定值外還使用前述進給速度設定值及/或前述線電極線的直徑，決定前述饋送馬達與前述捲繞馬達的速度差。
本案發明的第四觀點為第一觀點至第三觀點中任一觀點的張力控制方法，前述對應關係記憶手段取代前述饋送馬達與前述捲繞馬達的前述速度差，記憶前述饋 送馬達的扭矩，和前述饋送滾子與前述捲繞滾子之間的線電極線中的張力的對應關係，前述決定手段決定前述饋送馬達的扭矩，在前述決定步驟中，前述決定手段參照前述對應關係記憶手段並至少由前述張力設定值決定前述饋送馬達的扭矩，在前述控制步驟中，前述控制手段利用前述進給速度設定值與前述決定手段所決定的扭矩，控制前述饋送馬達及前述捲繞馬達。
本案發明的第五觀點為一種放電加工裝置，包含：驅動為了放電加工而供給線電極線的饋送滾子之饋送馬達；驅動捲繞放電加工後的前述線電極線的捲繞滾子之捲繞馬達；記憶前述饋送馬達與前述捲繞馬達的驅動速度差，和前述饋送滾子與前述捲繞滾子之間的前述線電極線中的張力的對應關係之對應關係記憶手段；記憶前述線電極線的進給速度設定值及張力設定值之設定值記憶手段；參照前述對應關係記憶手段並至少由前述張力設定值決定前述饋送馬達與前述捲繞馬達的驅動速度差之決定手段；以及利用前述進給速度設定值與前述決定手段所決定的驅動速度差，控制前述饋送馬達及前述捲繞馬達之控制手段。
依照本案發明的各觀點，藉由預先準備張力與速度差等的對應關係，利用該對應關係求對應張力設定值的速度差等，控制饋送滾子與捲繞滾子的轉速等，可實現高精度的張力控制。
在本案發明的各觀點中，因不進行藉由張力 檢測器進行的張力的檢測，故無起因於在張力檢測器檢測張力時接觸線等之精度降低，而且因也不是回饋控制，故不會造成不適切的振動的增加等。因此，可迴避起因於在張力檢測器檢測張力時接觸線等之精度的降低。
此外，以往如專利文獻1所記載的，因有線電極線的張力控制複雜之隱含的前提，故計測具體的張力而實現被視為給定的前提。但是，本案發明人們如參照圖2具體地說明所示，藉由實驗判明了事先決定張力與速度差等的對應關係，使用該對應關係控制線電極線也能實現高精度的張力控制。
再者，最初即使事先準備的對應關係與實際的對應關係一致，也會因放電加工等而在該等對應關係產生不同。依照本案發明的第二觀點，藉由校正饋送滾子及捲繞滾子的驅動，使該等對應關係一致，可維持精度。校正例如於在加工前變更張力值時，自動地測定而進行也可以。而且，即使張力值不被變更，定期地進行校正也可以。
再者，依照本案發明的第三觀點，除了張力設定值外也透過線電極線的直徑(線徑)及/或進給速度設定值等，藉由決定饋送滾子與捲繞滾子的控制，可實現高精度的張力控制。
再者，依照本案發明的第四觀點，藉由扭矩控制，同樣地可實現高精度的張力控制。
1:放電加工裝置
3:線電極線
5:被加工物
7:饋送滾子
9:上頭部
11:下頭部
13、131、132:捲繞滾子
15:饋送馬達
17:捲繞馬達
21:張力控制部
23:馬達控制部
25:輸入/輸出部
27:對應關係記憶部
29:設定值記憶部
31:決定部
33:校正部
35:饋送馬達控制部
37:捲繞馬達控制部
L1、L2:線
圖1(a)、(b)、(c)是與本案發明的實施的形態的一例有關的放電加工裝置之(a)顯示構成的概要之方塊圖，與(b)及(c)顯示動作的一例之流程圖。
圖2是顯示利用實機進行的張力及其變動的測定結果之圖表。
以下參照圖式就本案發明的實施例進行敘述。此外，本案發明的實施的形態不是被限定於以下的實施例。
實施例
圖1是與本案發明的實施的形態的一例有關的放電加工裝置之(a)顯示構成的概要之方塊圖，與(b)及(c)顯示動作的一例之流程圖。
參照圖1(a)說明放電加工裝置1的構成的一例。放電加工裝置1利用線電極線3對被加工物5進行放電加工。
放電加工裝置1具備：線電極線3(本案請求項的[線電極線]的一例)；饋送滾子7(本案請求項的[饋送滾子]的一例)；上頭部9；下頭部11；捲繞滾子13(本案請求項的[捲繞滾子]的一例)；饋送馬達15(本案請求項的[饋送馬達]的一例)；捲繞馬達17(本案請求項的[捲繞馬達]的一例)；張力控制部21。
張力控制部21具備：馬達控制部23(本案請求項的[控制手段]的一例)；輸入/輸出部25；對應關係記 憶部27(本案請求項的[對應關係記憶手段]的一例)；設定值記憶部29(本案請求項的[設定值記憶手段]的一例)；決定部31(本案請求項的[決定手段]的一例)；校正部33(本案請求項的[校正手段]的一例)。馬達控制部23具備：饋送馬達控制部35與捲繞馬達控制部37。
線電極線3被省略圖示的捲線筒(source bobbin)捲繞。線電極線3被由捲線筒引出。依序經由饋送滾子7、上頭部9、下頭部11及捲繞滾子13被排出到外部。饋送滾子7及上頭部9位於被加工物5之上。下頭部11及捲繞滾子13位於被加工物5之下。
在圖1(a)中顯示兩個捲繞滾子131及132夾著線電極線3旋轉的例子。此外，饋送滾子7及捲繞滾子13既能以一個滾子實現，也能以複數個滾子實現。
饋送馬達15使饋送滾子7旋轉。捲繞馬達17使捲繞滾子13旋轉。線電極線3的進給速度是依照饋送滾子7及捲繞滾子13的轉速而調整。饋送滾子7及捲繞滾子13的轉速基本上是藉由之後說明的進給速度設定值決定。藉由在饋送滾子7的進給速度與捲繞滾子13的進給速度之間設置些許的速度差使線電極線3的張力產生。張力控制部21利用張力設定值等決定速度差，控制饋送滾子7及捲繞滾子13的進給速度。
若線電極線3的張力大，則線電極線會斷掉。另一方面，若張力小，則加工精度變差。因此，需使適切的張力產生。以往因只以使適切的張力產生當作主要目 的，因此單純地測定張力，進行了其回饋控制。但是，發明人們發現張力測定與回饋控制導致新的精度降低，成為無法實現近來所要求的加工精度的因素。本案發明重新提出不測定張力而能實現高精度的加工。
參照圖1(b)及(c)說明張力控制部21的動作的一例。
參照圖1(b)，張力控制部21檢測線電極線的直徑，判斷線電極線的直徑是否改變(步驟ST1)。在線電極線的直徑改變了時，張力控制部21將變更後的線電極線的直徑設定於設定值記憶部29(步驟ST2)。前進到步驟ST3。在線電極線的直徑未改變時，原封不動地前進到步驟ST3。輸入/輸出部25為顯示資訊，使用者進行操作輸入資訊的裝置，例如鍵盤(keyboard)與顯示器(display)或觸控面板(touch panel)等。
此外，例如在檢測出線電極線的直徑改變了時，在輸入/輸出部25進行直徑的輸入而顯示，使用者輸入新的直徑也可以。而且，不檢測線電極線的直徑，藉由使用者的設定而設定線電極線的直徑也可以。
在輸入/輸出部25顯示有使用者設定的複數個項目。在該等項目包含有設定線電極線的進給速度的項目，與設定張力的項目。使用者操作輸入/輸出部25輸入線電極線的進給速度設定值(本案請求項的[進給速度設定值]的一例)及張力設定值(本案請求項的[張力設定值]的一例)。在步驟ST3中，張力控制部21對設定值記憶部29記 憶進給速度設定值及張力設定值。
對應關係記憶部27記憶至少饋送馬達15與捲繞馬達17的驅動速度差，和饋送滾子7與捲繞滾子13之間的線電極線3中的張力的對應關係。對應關係例如如圖2的圖表中的線L1所示，對速度差張力單調增加(monotonically increasing)，為一對一對應。
決定部31利用對應關係記憶部27所記憶的對應關係，得到對應張力設定值的速度差。然後例如由捲繞滾子13得到的進給速度當作進給速度設定值，透過由饋送滾子7得到的進給速度比進給速度設定值僅減緩所得到的速度差等，決定饋送馬達15及捲繞馬達17的轉速(步驟ST4)。然後饋送馬達控制部35及捲繞馬達控制部37分別控制饋送馬達15及捲繞馬達17的旋轉，以使由饋送滾子7及捲繞滾子13得到的進給速度成為決定部31所決定的進給速度(步驟ST5)。若放電加工結束，則返回到步驟ST1。
參照圖1(c)，校正部33判斷以前調整後，下一個調整的時機(timing)是否到來(步驟STM1)。下一個調整的時機是否到來例如於在加工前變更了張力值時，開始動作或進行以前的調整等之後，經過維修保養(maintenance)時間時，經過進行了放電加工的時間之加工維修保養時間時等。此外，維修保養時間或加工維修保養時間依照溫度等的條件延長或縮短等都可以。若下一個調整的時機未到來，則等待直到時機到來。若時機到來，則前進到步驟STM2。
在步驟STM2中判斷是否進行放電加工(步驟STM2)。若進行放電加工，則等待直到放電加工結束。若放電加工結束，則前進到步驟STM3。
在步驟STM3中校正部33進行調整，以使饋送滾子7與捲繞滾子13的進給速度的速度差和饋送滾子7與捲繞滾子13之間的張力的對應關係與對應關係記憶部27所記憶的對應關係一致。具體上例如以2點(低張力側與高張力側)實測張力與速度差之第1點(低張力側)為設定輸入張力300g，張力控制部將速度差控制於45rpm，實測線張力(wire tension)。線張力的實測例如既能以人手，也能利用某些測定部進行。第2點(高張力側)為設定輸入張力500g，張力控制部將速度差控制於90rpm，實測線張力。然後由2點的資料補正圖2的L1曲線。也就是說，改變圖表的截距(intercept)，改變圖表的斜率(slope)，藉由該等的補正進行修正。若進行調整，則返回到步驟STM1。
此外，在步驟STM3中校正部33在輸入/輸出部25進行催促維修保養的顯示，使用者操作校正部33進行調整，以使饋送滾子7與捲繞滾子13的進給速度的速度差和饋送滾子7與捲繞滾子13之間的張力的對應關係與對應關係記憶部27所記憶的對應關係一致也可以。
此外，對應關係記憶部27所記憶且決定部31所參照的對應關係除了張力設定值外，例如包含進給速度設定值及/或線電極線的直徑等也可以。
而且，線電極線3的張力不僅利用饋送滾子 7與捲繞滾子13的進給速度的速度差，也可以是例如利用饋送馬達15的扭矩而產生者。此情形，只要對應關係記憶部27記憶饋送馬達15的扭矩，和饋送滾子7與捲繞滾子13之間的線電極線3中的張力的對應關係，決定部31參照對應關係記憶部27，由張力設定值決定饋送馬達15的扭矩，馬達控制部23利用進給速度設定值與決定部31所決定的扭矩，控制饋送馬達15及捲繞馬達17即可。
圖2是顯示利用實機進行的測定結果之圖表。線電極線的直徑為ψ 0.10[mm]，顯示張力值(張力)與張力變動(張力的變動)。橫軸表示T軸與S軸的速度差(rpm)(亦即饋送滾子7與捲繞滾子13的速度差)。線L1表示線張力值(g)。線L2表示張力變動(g)。得知藉由線L1透過速度差控制適切的張力。藉由線L2張力變動成為大約10.00g以下。在習知的控制中有時也成為例如20.00(g)左右，張力變動變小。
1:放電加工裝置
3:線電極線
5:被加工物
7:饋送滾子
9:上頭部
11:下頭部
131、132:捲繞滾子
15:饋送馬達
171、172:捲繞馬達
21:張力控制部
23:馬達控制部
25:輸入/輸出部
27:對應關係記憶部
29:設定值記憶部
31:決定部
33:校正部
35:饋送馬達控制部
37:捲繞馬達控制部

Claims (4)

  1. 一種張力控制方法，控制放電加工裝置中的線電極線的張力，該放電加工裝置包含：驅動為了放電加工而供給該線電極線的饋送滾子之饋送馬達；驅動捲繞放電加工後的該線電極線的捲繞滾子之捲繞馬達；記憶至少該饋送馬達與該捲繞馬達的驅動速度差，和該饋送滾子與該捲繞滾子之間的該線電極線中的張力的對應關係之對應關係記憶手段；記憶該線電極線的進給速度設定值及張力設定值之設定值記憶手段；決定該饋送馬達與該捲繞馬達的驅動速度差之決定手段；以及控制該饋送馬達及該捲繞馬達之控制手段，包含：該設定值記憶手段記憶所設定的該進給速度設定值及該張力設定值之設定步驟；該決定手段參照該對應關係記憶手段並至少由該張力設定值決定該饋送馬達與該捲繞馬達的驅動速度差之決定步驟；以及該控制手段利用該進給速度設定值與該決定手段所 決定的驅動速度差，決定該饋送馬達的轉速及該捲繞馬達的轉速，藉由所決定的轉速使該饋送馬達及該捲繞馬達旋轉之控制步驟，該決定手段在決定該饋送馬達與該捲繞馬達的驅動速度差時，不使用在該時間點的實際的張力，與該饋送馬達及該捲繞馬達的實際的轉速。
  2. 如申請專利範圍第1項之張力控制方法，其中該放電加工裝置包含在張力設定值被變更的情形下，校正藉由該饋送馬達進行之該饋送滾子的驅動及藉由該捲繞馬達進行之該捲繞滾子的驅動之校正手段，包含：該校正手段校正藉由該饋送馬達進行之該饋送滾子的驅動及藉由該捲繞馬達進行之該捲繞滾子的驅動，修正該對應關係記憶手段所記憶的該速度差與該張力的對應關係，和實際產生的該饋送馬達與該捲繞馬達的驅動速度差與該饋送滾子與該捲繞滾子之間的線電極線中的張力之間的不同之校正步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之張力控制方法，其中在該決定步驟中，該決定手段除了該張力設定值外還使用該進給速度設定值及/或該線電極線的直徑，決定該饋送馬達與該捲繞馬達的速度差。
  4. 一種放電加工裝置，包含：驅動為了放電加工而供給線電極線的饋送滾子之饋送馬達；驅動捲繞放電加工後的該線電極線的捲繞滾子之捲繞 馬達；記憶該饋送馬達與該捲繞馬達的驅動速度差，和該饋送滾子與該捲繞滾子之間的該線電極線中的張力的對應關係之對應關係記憶手段；記憶該線電極線的進給速度設定值及張力設定值之設定值記憶手段；參照該對應關係記憶手段並至少由該張力設定值決定該饋送馬達與該捲繞馬達的驅動速度差之決定手段；以及利用該進給速度設定值與該決定手段所決定的驅動速度差，控制該饋送馬達及該捲繞馬達之控制手段，該決定手段在決定該饋送馬達與該捲繞馬達的驅動速度差時，不使用在該時間點的實際的張力，與該饋送馬達及該捲繞馬達的實際的轉速。
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