WO1994026454A1 - Apparatus for electric discharge machining - Google Patents

Description

明 細 書

放電加工装置

技 術 分 野

本発明はヮィャ放電加工装置あるいは型彫り放電加工装置等 の放電加工装置に関し、 特に加工開始時刻や加工終了時刻を管 理する機能を有する放電加工景装置に関する。

背

術

ワイヤ放電加工装置あるいは型彫り放電加工装置では、 一般 の機械加工では困難な素材が加工でき、 加工精度も高いので広 く使用されている。 逆に加工時間が長く、 例えば 1 個のワーク の加工が数十時間を要するものも少なくない。 したがって、 加 ェ開始時刻あるいは加工終了時刻の管理が重要である。

例えば、 加工終了時刻が夜中になると、 無人運転の場合はそ のまま'放置されることになり、 加工後のワークが錡び付いてし まう ことがある。 したがって、 加工終了後の放置時間を短くす る必要があり、 加工終了時刻の管理が重要となる。

このため、 加工時間を予め計算して求め、 その加工時間を基 に加工終了時刻を管理するようにしたものもあるが、 その時刻 表示は必ずしも明確なものでなく、 オペレータにとって、 加工 に伴う時間管理は分かりにく い煩雑な作業となつていた。 その ため、 加工時間の管理は的確に行われているとは言えなかった <

発 明 の 開 示 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 的確に 加工時間が管理できる放電加工装置を提供するこ とを目的とす 加工時間を管理する機能を有する放電加工装置において、 予 め実験的に求められた加工条件基礎データ及び設定データから 加工速度を含む実加工条件を決定する実加工条件決定手段と、 加工プログラムからヮークの周長を計算する周長計算手段と、 前記加工速度と前記周長から加工時間を計算する加工時間計算 手段と、 現在時刻を計時する計時手段と、 前記現在時刻と前記 加工時間から加工終了予定時刻を計算する加工終了時刻計算手 段と、 前記現在時刻と前記加工終了予定時刻を表示する表示手 段と、 を有することを特徴とする放電加工装置が、 提供される。

本発明の放電加工装置において、 実加工条件決定手段は、 予 め実験的に求められた加工条件基礎データ及び設定データから 加工速度を含む実加工条件を決定する。 周長計算手段は、 加工 プログラムからワークの周長を計算する。 加工時間計算手段は、 その加工速度と周長から加工時間を計算する。 計時手段は、 現 在時刻を計時する。 加工終了時刻計算手段は、 計時手段が計時 した現在時刻と、 加工時間計算手段が求めた加工時間から加工 終了予定時刻を計算する。 表示手段は、 現在時刻とその加工終 了予定時刻を例えばアナ口グ時計形式で表示する。 図 面 の 簡 単 な 説 明

図 1 は本発明の原理ブロッ ク図、

図 2は本発明が適用されるワイヤカ ツ ト放電加工機の概略構 成を示す図、 図 3 は本発明が適用されるワイヤカツ ト放電加工機の数値制 御装置 （ C N C ) 側のハー ドウ アの概略構成図、

図 4 は本発明に係る加工時間管理方式の第 1 段階を示す図、 図 5 は実加工条件設定の概略の処理手順を示すフローチャー 卜、

図 6は本発明に係る加工時間管理方式の第 2段階を示す図、 図 7は本発明に係る加工時間管理方式の第 2段階の他の例を 示す図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図 1 は本発明の原理ブロッ ク図である。 図において、 本発明 の放電加工装置は、 実加工条件決定手段 1 、 周長計算手段 2、 加工時間計算手段 3、 計時手段 1 4 a、 加工終了時刻計算手段 4及び表示手段 1 6から構成される。 実加工条件決定手段 1 は、 予め実験的に求められた加工条件基礎データ 8及びオペレータ が入力した設定データ 7 aから、 加工速度を含む実加工条件を 決定する。 なお、 実加工条件を決定する要素として表示手段 3 1 に表示される相関グラフ 6 1上の指示標識 （グラフ用カーソ ル） 6 2の位置データをも合わせて用いるようにしてもよい。 周長計算手段 2は、 加工プログラム 9からワークの周長 Lを 計算し、 加工時間計算手段 3は、 実加工条件中の加工速度と周 長 Lから加工時間 Tを計算する。 加工終了時刻計算手段 4 は、 計時手段 1 4 aが計時した現在時刻 t と上記加工時間 Tから.加 ェ終了予定時刻 （ t + T ) を計算し、 表示手段 3 1 は、 その現 在時刻 t をアナ口グ時計 6 3に、 加工終了予定時刻 （ t + T ) をアナログ時計 6 4 に表示する。

加工終了時刻補正手段 5 は、 加工終了予定時刻 （ t + T ) を 加工状態の進行に合わせて一定時間毎に補正する。

加工開始指令手段 6 は、 設定された加工開始時刻 t s に加工 開始指令を出力する。 また、 加工時間計算手段 3で求められた 加工時間 Tと、 設定された加工終了設定時刻 t eから加工開始 時刻 t s を計算しその加工開始時刻 t s に加工開始指令 S Tを 出力する。

図 2は本発明が適用されるワイヤカ ツ ト放電加工機の概略構 成を示す図である。 図において、 ワイヤカツ ト放電加工機は数 値制御装置 （ C N C ) 1 0 と放電加工機本体 3 0 とから構成さ れる。

数値制御装置 1 0 は不揮発性メモリ 1 4 (図 3 ) に格納され た加工プログラムを読み取って解読し、 X軸サーボモー夕 3 3 及び Y軸サ一ボモータ 3 4を駆動し、 X Yテーブル 3 5 の移動 等、 放電加工機本体 3 0全体を制御する。

X Yテーブル 3 5は X軸サーボモー夕 3 3及び Y軸サーボモ 一夕 3 4 によって直交 2軸方向に移動可能になっている。 この X Yテーブル 3 5の上には導電性の材料からなるワーク 3 6力 固定される。 X Yテーブル 3 5及びワーク 3 6の上下にはワイ ャ 4 9を保持する上部ワイヤガイ ド 3 7及び下部ヮィャガイ ド 4 0が設けられる。 これらの上下のワイヤガイ ド 3 7及び 4 0 はワイヤ 4 9をワーク 3 6 に対して正確に加工位置決めするた めのものである。 ワイヤ 4 9 は送り出しリール 3 9から連続的 に送出され、 ブレーキ 3 8及び上部ワイヤガイ ド 3 7を介して ワーク 3 6に達する。 ワーク 3 6を通過したワイヤ 4 9 は X Y テーブル 3 5を通過後、 下部ワイャガイ ド 4 0及びワイヤ送り 用ローラ 4 1 を介してワイヤ巻き取り リ ール 4 2に収納される。 電源部 5 0の加工電源 5 1 からワイヤ 4 9への放電加工電圧 の供給は上部ワイヤガイ ド 3 7 とブレーキ 3 8 との間に設けら れた給電子 4 3によって行われる。 一方、 加工電源 5 1 の他端 は放電制御装置 5 2によって開閉されるスィ ッチ 5 3を介して ワーク 3 6 に電気的に接続されている。 放電制御装置 5 2は数 値制御装置 1 0からのオン ' オフ信号を受けて、 放電電流のォ ン · オフの時間幅を制御するこ とによって加工特性を変化させ る。 また、 放電制御装置 5 2は、 ワイヤ 4 9 とワーク 3 6間の 極間電圧を受けて、 これをディ ジタル値に変換し数値制御装置 1 0 に送る。 数値制御装置 1 0ではこの極間電圧に対応した速 度で、 X Yテーブル 3 5が移動するように、 X軸サーボモー夕 3 3及び Y軸サ一ボモ一夕 3 4を制御する。 さらに、 放電制御 装置 5 2は、 ワイヤ 4 9 とワーク 3 6間の短絡を電気的に検出 してその検出信号を数値制御装置 1 0 に送る。 数値制御装置 1 0 はその短絡検出信号に応じて短絡を解除するための指合を放 電加工機本体 3 0 に送り、 X Yテーブル 3 5を制御して、 相対 的にワイヤ 4 9の動作を制御する。

加工液処理槽 4 7はタンク、 ろ過装置及びイオン交換器等で 構成され、 噴射ノズル 4 8からワークの加工部分に加工液を注 水する。

以上のように、 数値制御装置 1 0 は、 制御信号を出力して X Yテーブル 3 5を移動させ、 また噴射ノズル 4 8から注水しな がらワイヤ 4 9を送行させ、 ワイヤ 4 9 とワーク 3 6 との間で、 パルス放電を行いワークを加工する。 パルス放電を行う とヮ一 ク 3 6の表面が気化、 溶融し、 ワーク 3 6 は所望の形状に加工 される。

なお、 テーパ加工を行うために上部ワイヤガイ ド 3 7の位置 を制御する機構については、 本発明と直接関係しないので省略 してある。

図 3は本発明が適用されるワイヤカツ ト放電加工機の数値制 御装置 （ C N C) 側のハー ドウエアの概略構成図である。

プロセッサ 1 1 は、 R 0 M 1 2に格納されたシステムプログ ラムや本発明に係る加工時間管理方式を実行するプログラムに 従って数値制御装置 1 0全体を制御する。 R OM 1 2には、 E P R 0 Mあるいは E E P R〇 Mが使用される。 R AM I 3には S R AM等が使用され、 各種のデータ、 入出力信号、 後述する 設定データや設定された加工開始時刻 t s 、 加工終了設定時刻 t e 等のデータが格納される。 不揮発性メ モ リ 1 4 には図示さ れていなぃバッテリ によつてバッ クアップされた C M 0 Sが使 用され、 電源切断後も保持すべきパラメ一夕、 後述する加工条 件基礎データ、 加工プログラム等が格納される。 また、 現在時 刻を計時する時計 1 4 aが内蔵されている。

グラフイ ツ ク制御回路 1 5 はディ ジタル信号を表示用の信号 に変換し、 表示装置 1 6に与える。 表示装置 1 6 には C R Tあ るいは液晶表示装置が使用され、 その表示画面 3 1 には後述の 現在時刻、 加工終了予定時刻等がアナログ時計形式で表示され る。 また、 後述するように、 表示画面 3 1 に表示される内容に 従ってオペレータが設定データを入力するこ とにより実加工条 件が決定される。

さらに、 表示画面 3 1 にはその表示画面 3 1 で受けられる作 業又はデータがメニュー形式で表示される。 メニューのうちど の項目を選択するかは、 メニューの下のソフ トキー 2 3を押す ことにより行い、 ソフ トキー 2 3の意味は各画面毎に変化する。 キーボー ド 1 7はシンボリ ッ クキー、 数値キー等からなり、 設定データの入力やカーソルの移動等に使用される。

P M C (プログラマブル ' マシン ' コ ン トローラ） 2 2 は、 上述したように、 放電加工機本体 3 0からの極間電圧等の信号 を受けて、 これをバス 2 1 経由でプロセッサ 1 1 に送る。 プロ セッサ 1 1 ではこの極間電圧の信号を受けて、 これに対応する 速度で X軸サーボモータ 3 3及び Y軸サ一ボモータ 3 4の移動 を制御する。

軸制御回路 1 8 x， 1 8 yはプロセッサ 1 1 からの軸の移動 指令を受けて、 軸の指令をサ一ボアンプ 1 9 X , 1 9 yに出力 する。 サーボアンプ 1 9 x , 1 9 yはこの移動指令を受けて、 放電加工機本体 3 0 の X軸サ一ボモータ 3 3及び Y軸サーボモ 一夕 3 4を駆動する。 上記の各構成要素はバス 2 1 によって互 いに結合されている。 なお、 プロセッサを複数個にして、 マル チプロセッサシステムとするこ ともできる。

次に、 本発明に係る加工時間管理方式について図 4乃至図 7 を用いて説明する。

図 4は本発明に係る加工時間管理方式の第 1 段階を示す図で ある。 図において、 表示画面 3 1 は、 上述したように数値制御 装置 1 0 に設けられた表示画面であり、 その左欄 3 1 aは加工 条件設定欄、 右欄 3 1 bは加工時刻表示欄である。 右欄 3 1 b はこの第 1 段階では表示されず、 後述する第 2段階で現在時刻、 加工終了予定時刻等がアナ口グ時計形式で表示される。 オペレータは、 先ず、 左欄 3 1 aの上方に表示される内容に 従って設定データを入力し、 実加工条件を求める。 すなわち、 加工プログラム N o . 、 ワイヤ径、 ワーク材質、 ワーク板厚及 びノズルすきまの各データをキーボー ド 1 7及びソフ トキ一 2 3を用いて入力する。

左欄 3 1 aの下方には、 加工速度と加工精度 （寸法精度） と の相対関係を示す相関グラフ 6 1 が表示されている。 この相関 グラフ 6 1 は、 予め実験的に求められた種々の加工条件基礎デ 一夕中の加工速度と加工精度のデータを用いて生成されたもの である。 相関グラフ 6 1 において、 加工精度を示すグラフ 6 1 aは右上がりに、 加工速度を示すグラフ 6 1 bは右下がりに表 示される。 このことは、 仕上げ加工のために加工精度を上げよ う とすると、 加工速度は逆に遅くなり、 加工精度を下げて荒加 ェを行おう とすると、 加工速度を速めることができることを示 している。 ォ -ペレ一夕は、 この相関グラフ 6 1 を見ることで、 加工精度と加工速度の相関関係を直ちに知ることができる。 上記の設定データの入力がすべて完了した時点で、 オペレー 夕が設定データの下の行に表示された 「条件選択」 の欄に力一 ソルをあわせると、 グラフ用カーソル 6 2が移動可能の状態に なる。 そこで、 キーボー ド 1 7を用いてグラフ用カーソル 6 2 を相関グラフ 6 1 上で移動させると、 グラフ用カーソル 6 2の 移動に従って、 相関グラフ 6 1 の下に表示される加工速度及び 加工精度の値が変化する。 すなわち、 グラフ用カーソル 6 2に より指定された相関グラフ 6 1上の点に対応する加工速度と加 ェ精度が順次表示される。

相関グラフ 6 1 は、 上述したように、 種々の加工条件基礎デ 一夕中の加工速度と加工精度のデ一夕を用いて生成されたもの であり、 上記の加工速度及び加工精度の値は、 その生成データ のうち、 最初に設定した設定データに示す条件下での値となる。 なお、 面粗度の値も、 加工速度及び加工精度と同時に表示され る。 この面粗度のデータも、 加工条件基礎データ中に含まれて おり、 表示される面粗度の値は、 その加工条件基礎データの中 で設定データに示す条件下での値となる。

オペレータは加工速度、 加工精度及び面粗度の値が希望する 値となるまで、 グラフ用カーソル 6 2を相関グラフ 6 1上で移 動させ、 希望する値が表示されたとき、 ソフ トキ一 2 3 の決定 キー 2 3 aを押すと、 そのとき表示されている加工速度を持つ と共に、 そのとき表示されている加工精度及び面粗度が得られ るような実加工条件が決定される。 この実加工条件は加工条件 基礎データ、 設定データ及びグラフ用カーソル 6 2の位置デー 夕を基に決定される。 また、 決定キー 2 3 aが押されると、 加 ェ回数も同時に決定され、 上記の実加工条件はその加工回数毎 に生成される。 加工回数は、 グラフ用カーソル 6 2の位置に応 じて決定される。 すなわち、 相関グラフ 6 1 において、 グラフ 用カーソル 6 2が基準線 6 1 c より左側の荒加工側に位置して いるとき、 加工回数は 1 回に設定され、 右側の仕上げ加工側に 位置しているとき、 加工回数は 2回以上に設定され、 基準線 6 1 cから右側に離れるに従って加工精度を上げるベく多く設定 される。 以下に、 上記実加工条件設定の概略の処理手順を説明 する。

図 5は実加工条件設定の概略の処理手順を示すフローチヤ一 トである。 図において、 Sに続く数値はステップ番号を示す。 〔 S 1 〕 オペレータが設定した設定データ （ワイヤ径、 ワーク 材質、 ワーク板厚及びノズルすきまの各データ） を読み取る。

〔 S 2〕 設定データと種々 の加工条件基礎データから相関グラ フを生成し、 表示画面に表示する。 相関グラフは、 始めはいく つかの点として与えられるが、 その各点間をさらに補間するこ とにより連続した線として生成される。

〔 S 3〕 オペレータが指定したグラフ用カーソルの位置を読み 取る。

C S 4 ) 設定データ、 加工条件基礎データ及びグラフ用力一ソ ルの位置データから実加工条件を決定する。

図 6 は本発明に係る加工時間管理方式の第 2段階を示す図で ある。 この第 2段階では、 上記第 1段階において得られた実加 ェ条件と加工プログラムとから予想加工時間 Tを求め、 アナ口 グ時計形式で時刻表示を行う。

すなわち、 ワーク 3 6 の形状データからワーク 3 6 の周長 L を計算し、 その周長 Lと、 実加工条件のうちワイヤ径ゃオフセ ッ ト量、 加工速度、 加工回数のデータ等を用いて加工に要する 時間を求め、 予想加工時間 Tとして表示装置 3 1 の左欄 3 1 a の最下段に表示する。 こ こでは、 予想加工時間 Tは 1 時間 3 0 分である。

次に、 オペレータがソフ トキ一 2 3の時刻設定キー 2 3 bを 押すと、 右欄 3 1 bは時刻表示欄として機能し、 2つのアナ口 グ時計 6 3及び 6 4が表示される。 上段のアナログ時計 6 3は 不揮発性メモリ 1 4に内蔵された時計 1 4 aの計時に基づいて 現在時刻 t を表示する。 下段のアナ口グ時計 6 4 は現在時刻 t に予想加工時間 Tを加算して加工終了予定時刻 （ t + T ) を表 示する。

このように、 現在時刻 t と加工終了予定時刻 （ t + T ) の表 示をアナ口グ時計形式で行うようにしたので、 オペレータは表 示画面 3 1 を見るだけで簡単にそれらの情報を認識することが でき、 加工時間を分かりやすくかつ正確に管理することができ また、 図 4の第 1段階において、 オペレータがグラフ用カー ソル 6 2を相関グラフ 6 1上の任意の位置に設定して決定キー 2 3 aを押し、 続いて図 6の第 2段階において、 時刻設定キー 2 3 bを押すと、 グラフ用カーソル 6 2の位置に応じてその都 度、 アナログ時計形式で時刻を表示することができる。 したが つて、 加工時間が適切であるか否かを判断した上で実加工条件 を設定することができる。

図 7は上記第 2段階の他の例を示す図である。 この例では、 オペレータは加工開始時刻 t s を設定することができ、 加工は 夕イマ一機能によってその加工開始時刻 t s から開始する。 加 ェ開始時刻 t s は右欄 3 1 bの最下段に表示される。 この場合、 加工終了予定時刻を表示するアナログ時計 6 5は、 オペレータ が設定した加工開始時刻 t s に予想加工時間 Tを加算した時刻 ( t s + T ) を示す。 例えば、 予想加工時間丁が 1 時間 3 0分、 現在時刻 tが午後 3時、 オペレータが設定した加工開始時刻 t s が午後 3時 3 0分のとき、 アナログ時計 6 5 は、 その加工開 始時刻 t s に予想加工時間 Tを加算したときの時刻である午後 5時を加工終了予定時刻として表示する。

このように夕イマ一機能を持たせるようにしたので、 ォペレ 一夕が設定した任意の時刻に加工を開始することができ、 また、 その加工開始時刻を基にして加工終了予定時刻を表示するよう にしたので、 夕イマ一機能により加工を開始する場合でも、 正 確に加工時間を管理することができる。

上記の例では、 加工開始時刻 t s に予想加工時間 Tを加算し て加工終了予定時刻を求めるようにしたが、 これとは逆に始め に加工終了設定時刻 t e を設定しておき、 その加工終了設定時 刻 t e から予想加工時間 Tを減算して加工開始時刻 t s を求め るようにしてもよい。 このように、 始めに設定した加工終了設 定時刻 t e に合わせて加工開始時刻 t s を設定することにより、 常に希望する時刻に加工を終了させることができる。 したがつ て、 例えば、 加工終了後、 そのまま放置しているとワークが锖 び付くため速やかに処理する必要があるような場合は、 ォペレ 一夕が居合わせることができる時刻に加工終了設定時刻 t e を 設定すればよい。 この加工終了時刻設定は、 無人運転時の加工 時間管理等に有効に機能する。

また、 アナ口グ時計 6 4 または 6 5が表示する加工終了予定 時刻 （または加工終了設定時刻 t e ) を加工状態の進行に合わ せて一定時間毎に補正するように構成してもよい。 すなわち、 加工開始後の実際の加工速度と実加工条件の加工速度との間に は誤差が生じるため、 実際の加工速度を用いて一定時間毎に加 ェ時間を予測し直し、 その予測し直した加工時間で加工終了予 定時刻 （または加工終了設定時刻 t e ) を補正する。 これによ り、 加工終了予定時刻 （または加工終了設定時刻 t e ) はより 一層正確なものとなり、 オペレータはその情報に基づいて旳確 な作業を行う ことができる。

以上説明したように本発明では、 現在時刻と加工終了予定時 刻を表示画面に表示するようにしたので、 オペレータは表示画 面を見るだけで簡単にそれらの情報を認識するこ とができ、 加 ェ時間を分かりやすくかつ正確に管理するこ とができる。

また、 タイマー機能を持たせるようにしたので、 オペレータ が設定した任意の時刻に加工を開始することができ、 また、 そ の加工開始時刻を基にして加工終了予定時刻を表示するように したので、 タイマー機能により加工を開始する場合でも、 正確 に加工時間を管理することができる。

さらに、 加工終了設定時刻に合わせて加工開始時刻が設定さ れるようにしたので、 常に希望する時刻に加工を終了させるこ とができる。 したがって、 例えば、 加工終了後、 そのまま放置 しているとワークが錡び付く ため速やかに処理する必要がある ような場合は、 オペレータが居合わせることができる時刻に加 ェ終了設定時刻を設定すればよく、 この機能を用いれば、 特に 無人運転時の加工時間管理を効果的に行う ことができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 加工時間を管理する機能を有する放電加工装置において、 予め実験的に求められた加工条件基礎データ及び設定データ から加工速度を含む実加工条件を決定する実加工条件決定手段 と、

加工プログラムからワークの周長を計算する周長計算手段と、 前記加工速度と前記周長から加工時間を計算する加工時間計 算手段と、

現在時刻を計時する計時手段と、

前記現在時刻と前記加工時間から加工終了予定時刻を計算す る加工終了時刻計算手段と、

前記現在時刻と前記加工終了予定時刻を表示する表示手段と、 を有することを特徴とする放電加工装置。

2 . 前記現在時刻と前記加工終了予定時刻はアナ口グ時計形 式として表示するように構成したことを特徴とする請求項 1 記 載の放電加工装置。

3 . 前記加工終了予定時刻を加工状態の進行に合わせて一定 時間毎に補正する加工終了時刻補正手段を有するこ とを特徴と する請求項 1記載の放電加工装置。

4 . 前記加工時間と設定された加工終了設定時刻から加工開 始時刻を計算し前記加工開始時刻に加工開始指合を出力する加 ェ開始指令手段を有することを特徴とする請求項 1 記載の放電 加工装置。

5 . 加工開始指令後、 設定された加工開始時刻に加工開始指 合を出力する加工開始指令手段を有することを特徵とする請求 項 1 記載の放電加工装置。

6 . 入力された前記設定データでの加工速度と加工精度の相 関関係を示す相関グラフを前記加工条件基礎データから生成し 表示画面に表示する相関グラフ生成手段と、

前記表示画面に表示する指示標識を生成すると共に、 前記相 関グラフ上において前記指示標識を入力キーにより指定された 指示位置に移動する指示標識制御手段と、

を有し、 前記実加工条件決定手段は、 前記加工条件基礎デー 夕、 前記設定データ及び前記指示標識の指示位置から前記加工 速度を含む実加工条件を決定することを特徵とする請求項 1 記 載の放電加工装置。

7 . 前記表示手段は、 入力キーにより相関グラフ上を移動す る前記指示標識の指示位置に応じて前記加工終了予定時刻を表 示するこ とを特徴とする請求項 6記載の放電加工装置。