WO1995012471A1 - Appareil de detection de liquide d'usinage pour machines d'etincelage a fil de coupe - Google Patents

Description

明 細 書

ワイヤカ ツ ト放電加工機における加工液検出装置

技 術 分 野

本発明は、 ワイ ヤカ ッ ト放電加工機に関 し、 詳 し く は 、 ワイヤカ ツ ト放電加工機の加工液の比抵抗と液位を検 出する加工液検出装置に関する。

背 景 技 術

従来、 ワイ ヤカ ッ ト放電加工機において、 加工液と し ては通常水が使用 されてお り、 この加工液の電導率は所 定の値に維持する必要があ る。 そのため、 加工液の比抵 抗を検出 し、 該比抵抗値が一定とな る よ う にイオ ン交換 器を使って加工液の制御を行っている。

一般に、 加工液の比抵抗は放電加工が進行する につれ て低下する。 そ こで、 加工液の比抵抗を比抵抗検出器を 甩いて検出 し、 検出 した比抵抗値が設定値以下とな った こ とを検出する と、 加工液をイ オ ン交換器に通すこ と に よ って加工液の比抵抗を高め、 所定の比抵抗値が維持さ れる よ う に制御を行っている。

一方、 被加工物の材質によ っ ては、 低い比抵抗の加工 液によ る加工が適 している場合もあ る。 例えば、 S K D 材ゃ S K S材等の鋼を被加工物と して使用する場合の加 ェ液の比抵抗は 〗 〜 2 X 1 0 ⁴ Ω * c m程度が適当であ り 、 また、 鲖ゃ超鐧等の被加工物を加工する場合の加工 液の比抵抗は 3 〜 1 0 X 1 0 ⁴ Ω · c m程度の高い比抵 抗が適当であ る。 そのため、 高い比抵抗値の加工液によ つて加工を行 った後に低い比抵抗値の加工液によ って加 ェを行う 場合には、 一般に水道水 （比抵抗は通常 0 . 5 X 1 0 ⁴ Ω ♦ c m程度） を加工液タ ン ク に注水する こ と によ り行われている。

ま た、 加工液タ ン ク の加工液は吐き出 し用ポンプを通 してノ ズルに洪耠され、 該ノ ズルか ら ワイ ヤに送 られて 放電加工処理が行われる。 そ して、 加工液は放電加工処 理に用い られた後フ ィ ル夕等を通して再び加工液タ ン ク に戻される。 こ こで、 加工液タ ン ク の加工液の吐き 出 し において液位低下によ る空気の吸い込みを防止するため 、 フ ロー トスィ ッ チ等の液位検出器によ る液位検出を行 つている。

しかしながら、 前記の従来のワイ ヤカ ツ ト放電加工機 においては、 加工液の比抵抗値の検出 と、 加工液の液位 の検出をそれぞれ別個に設置された検出器によ り行っ て いる。 そのため、 複数個の検出器を必要とする と い う 問 題点があ り、 それによ つて、 構成部品の増加及びコス ト の増加を招 く こ と にもなる。

発 明 の 開 示

本発明の目的は、 加工液の比抵抗値の検出 と液位の検 出 とを一つの検出器によ り行う こ とができ る ワイ ヤ力 ッ ト放電加工機における加工液検出装置を提俟する こ とを 目 的 とする。

本発明は、 加工液を洪給する加工液タ ン ク を有 したヮ ィ ャカ ツ ト放電加工機において、 加工液タ ン ク 内におい て加工液に浸漬可能な位置に設置される電極によ り一つ の加工液検出器を構成し、 該加工液検出器を構成する電 極の少な く と も一つの電極の少な く と も一部を加工液の 検出液位に設置する こ とによ って、 該設置位置における 液位検出を行う。 前記構成の加工液検出器が備える電極 の少な く と も一部を加工液に浸漬して該加工液を介 した 電流を検出する こ とによ って、 電極付近の加工液の比抵 抗検出を行う 。

本発明において、 加工液タ ン ク に設置される加工液検 出器は、 単一の検出器によ って液位検出 と加工液の比抵 抗検出の 2 つの検出を行う ものであ る。 そ して、 本発明 の加工液検出器による加工液の液位検出は、 電極と加工 液 と の間の絶縁状態を検出する こ と によ り行う ものであ る。 また、 本発明の加工液検出器によ る加工液の比抵抗 検出は、 電極付近の加工液の抵抗値を検出する こ と によ り行う ものである。 そ して、 こ の液位検出 と加工液の比 抵抗検出においては、 その出力値閭に両検出が識別でき る程度の差を有する ものである。

加工液を供給する加工液タ ン クを有したワイヤカ ツ ト 放電加工機において、 加工液タ ン ク 内において加工液に 浸漬可能な位置に電極を設置する こ とによ り一つの加工 液検出器を構成する。 そ して、 該加工液検出器を構成す る電極の少な く と も一つの電極の少な く と も一部が、 加 ェ液の検出液位となる位置に設置する。 この設置位置に おいて、 加工液タ ン ク 内の加工液が減少 して電極が加工 液によ り 浸潰 しな く な る と、 電極は絶縁状態とな る。 検 出器はこの絶縁状態に対応 した値の検出値を出力 し、 加 ェ液の減少を検出する。

また、 加工液夕 ン ク 内の加工液が増加する と、 電極は 加ェ液によ り浸漬 ¾レ る ₀ し れ〖^よ つ し、 電極の絶縁状 態は解消される。 こ の と き 、 加工液検出器は前記 した絶 ¾¾状態と は異な る値の検出値を出力する。 電極が加工液 によ り浸潰されている状態における 出力は、 加工液の比 抵抗に対応した値である。 したがって、 この検出値の値 によ つて加工液の比抵抗の検出を行う こ とができ る。

れによ って、 単一の検出器によ り、 加工液の液位の と比抵抗の 2 つの検出を行う こ とができ る。

図面の簡単な説明

図 1 は 本発明の一実施例のブロ ッ ク構成図、 図 2 は 本発明の検出電極の構成及び液位検出を説明 する図、

図 3 は 本発明の検出電極の構成及び液位検出を説明 する図、

4 は 本発明の同一実施例のタ イ ムチ ヤ 一 ト 、 5 は 本発明の加工液検出装置の検出回路の一実施 例のブロ ッ ク 図、

図 6 は、 本発明の検出電極の他の実施例の構成を説明 する 図である。

発明を実施する ための最良の形態 は じめに、 図 】 の本発明の一実施例のプロ ッ ク構成図 を用いて、 実施例の構成を説明する。

図 1 において、 1 は加工液タ ン ク 1 2 の清タ ン ク 、 5 は濁タ ン クである。 吐き出 し用ポンプ 3 は、 清水の加工 液を清タ ン ク 1 か ら放電加工部のノ ズル 4 へ烘給 し、 さ らに、 該清水をノ ズル 4 か ら放電加工部のワイヤ と被加 ェ物間のギャ ッ プに噴出させる。 そ して、 放電加工部を 通った加工液は汚濁液とな り、 濁タ ン ク 5 に回収される 。 濁タ ン ク 5 に回収された汚濁液は、 瀘過用ポンプ 8 に よ って汲み上げられ、 フ ィ ル夕 9 を通すこ と によ ってス ラ ッ ジ等を除去 した後清タ ン ク 】 へ苠さ れる。

清タ ン ク 1 の底部近 く の側壁部には、 加工液をノ ズル 4 に吐き 出すために、 吐き出 し用ポンプ 3 か らのパイ プ が接続さ れている吐き 出 し 口 1 0 が形成されている。 さ らに、 こ の吐き出 し口 】 0 の液位の近 く の高さ位置に、 加工液検出器 2 が設置されている。

加工液検出器 2 は、 清タ ン ク 1 内の加工液の液位と比 抵抗値を測定する ための検出器であ り、 複数本の検出電 極によ り構成されている。 そ して、 この加工液検出器 2 は、 加工液が十分にあ る場合には加工液の比抵抗値を測 定 し、 他方、 加工液が減少 して加工液の液位が吐き 出 し 口 】 0 付近となる場合には、 加工液の液位が吐き 出 し 口 】 0 近傍にあ る こ とを検出する。

該加工液検出器 2 か らの出力は、 検出回路 6 を通して N C装置 7 に送られる。 N C装置 7 は放電加工機が通常 に持つ構成の一つであ り 、 検出電極 2 か らの出力を N C 装置 7 内 © C F U によ り処理して、 加工液の比抵抗の制 御や加工液の液位の制御を行う 。

加工液の比抵抗の制御は、 N C装置 7 の出力によ り比 抵抗制御部 】 1 を駆動 して行われる。 例えば、 清タ ン ク 1 に接続されるイ オ ン交換器に通じ る電磁弁を駆動制御 する こ と によ って加工液の比抵抗を高めた り 、 あ る いは 、 電磁弁を駆動制御する こ とによ っ て清タ ン ク 1 に水道 水を供絵 して比抵抗を低める等の制御を行っている。 な お、 この加工液の比抵抗の制御は公知である ため、 こ こ では詳細な説明を省略する。

次に、 加工液の液位の制御について、 図 2及び図 3 の 本発明の液位検出を説明する図を用いて説明する。

図 2 は、 加工液が十分にあ り 、 加工液検出器 2 は加工 液の比抵抗を検出 している状態を示 している。 一方、 図 3 は、 加工液が低下して、 加工液検出器 2 は加工液が設 定液位にあるか否かの検出を行う状態を示している。

加工液検出器 2 は 2 本の電極 2 1 によ り構成さ れ、 該 電極 2 】 は清タ ン ク 】 内において清タ ン ク ュ の加工液に 浸潰される よ う に設置される。

図 2 は、 加工液検出器 2 によ る加工液の比抵抗の検出 を示 している。 両電極 2 1 は清タ ン ク 】 の加工液に浸漬 され、 該電極 2 1 に挟まれた加工液の比抵抗値を求める こ とができ る。 こ れによ つて、 加工液の比抵抗値の検出 、 及び十分な液位にあ る こ との検出を行う こ とができ る 。 こ の加工液検出器 2 の検出出力は、 図 1 の検出回路 S に出力さ れる。 なお、 こ の加工液検出器 2 が加ェ液によ り 浸潰さ れた液位状態では、 吐き 出 し ¾ ポンプ 3 は駆動 さ れて、 清タ ン ク 1 内の加工液をノ ズルに供給 している 一方、 図 3 は、 加工液が設定液位に低下した場合の、 加工液検出器 2 によ る液位低下の検出を示している。 こ の と き、 両電極 2 1 の少な く と も一方の電極は淸タ ン ク ュ の加工液に浸漬されない液位状態とな り、 両電極 2 1 間 と絶縁状態とな る。 この電極 2 1 間の絶縁状態を検出 する こ と によ り、 加工液があ らか じめ設定さ れた液位に 達 したこ とを検出する。 こ の加工液検出器 2 によ って検 出 さ れる液位は、 清タ ン ク 1 における検出電極 2 1 の設 置位置によ り設定され、 検出電極 2 1 の少な く と も一方 の電極が加工液と浸漬 しない状態となる高さ によ り定め られる。 つま り、 こ の設定位置の液位では、 検出電極 2 1 間を電気的につな ぐ加工液がな く な って絶緑状態とな り 、 この絶縁状態を検出する こ とによ り 液位低下を検出 する こ とができ る。

加工液検出器 2 が加工液の液位低下を検出する と、 二 の検出出力は吐き 出 し用ポンプ 3 を停止 して、 空気の吸 い込みを防止する。

したがって、 図 2及び図 3 に示す実施例では、 検出電 極 2 1 を、 例えば、 その検出電極 2 1 の下方に向けた先 端部分の位置が、 吐き 出 し用ポンプ 3 につながる吐き 出 し 口 1 0 の上端部よ り わずかに上方の位置となる よ う 設 定する。 これによ つて、 加工液の液位が変動によ って も 吐き 出 し 口 1 0 内に空気が侵入 しないよ う に設定する こ とができ る。

図 4 は、 図 1 に示す本発明の一実施例のタ イ ムチ ヤ 一 ト である。 以下、 このタイ ムチ ャ ー トを用いて本発明の 加工液検出装置の動作を説明する。

なお、 図 4 の （ a ) は清タ ン ク 】 の液位であ り 、 図 4 の （ b ) は加工液検出器の検出電極の出力であ り 、 図 4 の （ c ) 及び （ d ) は比抵抗の制御を行う ための リ レ ー 出力であ り、 図 4 の （ e ) は吐き出 し用ポン プを駆動す る駆動侰号であ り 、 図 4 の （ ί ) は例えば N C装置内に 設ける 夕 イマ出力であ り、 図 4 の （ g ) はア ラ ーム出力 であ る。

図 4 の （ a ) に示す液位において、 破線は検出電極 2 1 が液位低下を検出する設定液位を表している。 加工液 がこ の設定液位よ り高い場合には検出電極 2 1 は加工液 によ って浸潰され、 逆に、 設定液位よ り低い場合には検 出電極 2 1 は加工液によ って浸潰さ れず、 検出電極 2 間 は絶縁状態となっている。 したがって、 図の横軸を時間 変化とする と、 図中の時刻①までと時刻②と時刻③の閬 においては、 加工液は検出電極 2 】 を浸漬してお り、 図 中の時刻①と時刻②の間においては、 加工液は検出電極 2 1 から分離 した位置にあ る。

図 4 の （ b ) に示す電極出力において、 時刻①までの 間及び時刻②と時刻③の閭は、 検出電極 2 】 は加工液に よ り浸潰されているため、 その出力は加工液の比抵抗を 表 している。 一方、 時刻①と時刻②の間及び時刻③以降 は、 検出電極 2 〗 間が絶縁されている状態を表している 図 4 の （ b ) において、 あ らかじめ設定した比抵抗が 小さいと きの設定値と比抵抗が大き いと きの設定値を二 点鎖線で表し、 絶縁状態の設定値を一点鎖線で表 してい る。 以下、 放電加工を行う 加工液の比抵抗値が、 この 2 つの設定 した比抵抗値の間 とな る よ う に制御を行う場合 を例と して、 比抵抗制御の説明を行 う。 この比抵抗制御 の場合には、 放電加工は図中の二点鎖線で挟まれる比抵 抗の設定値間において行われる。

時刻①までの間の比抵抗を表す出力において、 時刻④ でこ の比抵抗出力が比抵抗小の設定値を超える と、 例え ば図 1 に示されていなレ、 リ レー 】 がオン して （図 4 の （ c ) ) 、 比抵抗を増大させる制御を開始する。 こ の制御 によ って比抵抗が増加する と、 時刻⑤において再び比抵 抗小の場合の設定値を超えて二点鎖線で挟まれる比抵抗 の設定値間に戻る。 一方、 比抵抗値がさ らに増大 して、 時刻⑥で比抵抗出力が比抵抗大の設定値を超える と、 例 えば図 1 に示されていない リ レ ー 2 がオ ン して （図 4 の

C d ) ) 、 逆に比抵抗を減少させる制御を開始する。 こ の制御によ って比抵抗が減少する と、 時刻⑦において再 ぴ比抵抗大の設定値を超えて二点鎖線で挟まれる比抵抗 の設定値間に戻る。 加工液の液位が減少 して液位が吐き出 し 口付近に接近 し、 時刻①において設定液位を下方に超える と、 検出電 極 2 1 間は絶縁状態となる。 こ の と きの図 4 の （ b ) の 電極出力は一点鎖線に示される絶縁状態における設定値 とな る。 N C装置 7 は、 該電極出力 とあ らか じめ設定 し ておいた絶縁状態の設定値とを比較する。 そ して、 液位 の低下を検出する と と もに、 吐き出 し用ポンプ S を停止 する制御信号を出力する。 こ の制御信号は、 図 4 の （ e ) に示すよ う に吐き出 し用ポンプ 3 をオ ンか らオ フに転 換 して、 吐き 出 し用ポンプ 3 を停止する。 さ らに、 こ の 液位の低下によ り 、 加工液の液位上昇の制御を行う （図 示 していない） 。 こ の加工液の液位上昇の制御によ り 、 N C装置 7等に設け られた夕イ マ （図示 していない） が 計時する設定時間 T内に再び時刻②において液位が設定 液位を超える と、 吐き 出 し ffiポンプ 3 が駆動を開始して ノ ズルへの加工液の供跆を再開する。

ま た、 時刻③において、 加工液の液位が設定液位を下 方に超える と、 前記時刻①の場合と 同様に、 液位の低下 を検出する と と も に、 吐き出 し用ポンプ 3 を停止する制 御信号を出力 して図 4 の （ e ) に示すよ う に吐き 出 し ffl ポンプ 3 をオ ンからオフに転換 し、 吐き 出 し拒ポンプ S を俘止する。 前記夕イ マが計時する設定時間丁内に、 加 ェ液の液位の増加が行われない場合には （図 4 の （ f ) ) 、 図 4 の （ g ) に示すよ う にアラ ームを出力 し、 液位 制御に支障が生じている こ とを表示する。 なお、 比抵抗による前記制御は、 比抵抗の制御の一実 施例であ り、 これに限定さ れる ものではない。 ま た、 図

4 の （ g ) のアラ ーム出力は、 液位制御の異常を知らせ る警報を行う だけでな く 、 ワイ ヤカ ッ ト放電加工装置の 加工液の液位を補償を行う 制御に苗いる こ と も可能であ

^ o

次に、 本発明の加工液検出装置の検出回路の一実施例 について、 図 5 のブロ ッ ク 図を用いて説明する。

図 5 において、 破線で示される検出回路 6 は、 加工液 検出器 2 からの検出出力を増幅する増幅回路 6 3 と、 該 増幅回路 6 3 の交流出力を整流する整流回路 6 4 と、 整 流回路 6 4 の出力を平滑する平滑回路 6 5 と、 平滑回路 6 5 のアナロ グ出力をデジタ ル出力に変換する A , D変 換回路 6 6 とを有 してお り 、 該 A / D変換回路 6 6 か ら のデジタ ル出力を前記 N C装置 7 に送信 している。

前記増幅回路 6 3 は、 加工液検出器 2 の検出電極 2 1 の電極間の抵抗に対応 した信号を出力する回路であ り 、 加工液検出器 2 の検出電極 2 1 の電極閭の抵抗値を r と した場合、 該抵抗値 r によ る電圧を増幅 して検出出力 と して出力する。 こ の抵抗値 r は、 検出電極 2 】 の電極間 に存在する加工液の比抵抗の変化あ るいは絶縁状態を示 す ものであ り 、 こ の抵抗値 I· によ り加工液の比抵抗値、 及び加工液の液位低下を検出する こ とができ る。 該增幅 回路 6 3 は、 例えば、 オペア ンプ 6 0 によ り構成する こ とができ、 検出電極 2 1 をオペア ンプ 6 0 のマイ ナス端 子側に接続し、 オペア ンプ 6 0 のプラス端子側に交流電 源 8 2 を接続 して構成する こ とができ る。 また、 ォベア ンプ 6 0 のマイ ナス端子側とオペア ンプ 6 0 の出力端子 との間には、 帰還抵抗 6 1 を接続する。 この増幅回路 6 3 の交流電源 6 2 の電圧の波高値を V i と し、 増幅回路 6 3 の出力を V o とする と、 V o と V i との間の関係は 次の式によ り 表される。

V 0 = V i * ( r + R ) / r

上記関係式において、 前記図 2 に示す液位状態におけ る検出出力 V o は、 加工液の比抵抗に対応した検出電極 2 1 間の抵抗値 r によ って定ま る値となる。 そ して、 こ の検出出力値を前記整流回路 6 4 、 平滑回路 6 5 、 A / D変換回路 6 6 によ り信号処理して得られるデジタル値 と、 比抵抗に応じてあ らかじめ設定 しておいた値との比 較を N C装置 7 で行う こ と によ り、 加工液の比抵抗の制 御を行う こ とができ る。

また、 上式において、 前記図 S に示す液位状態におけ る検出出力 V o は、 検出電極 2 〗 間が絶縁状態である た めその抵抗値 r が無限大の値とな り 、 交流電源 6 2 の電 圧の波高値である V i とな る。 この検出出力値 V o を前 記整流回路 6 4 、 平滑回路 6 5 、 A / D変換回路 6 6 に よ り 信号処理 してデジタル値と して求め、 液位低下の検 出 と してあ らかじめ設定 しておいた値 V i との比較を N C装置 7 で行う こ と によ り 、 加工液の液位低下の検出 と 、 該検出によ る吐き出 し用ポン プ 3 の停止制御を行う こ とができ る。

なお、 こ の N C装置 7 においてあ らか じめ設定 してお く 比較値は、 制御内容及び増幅器 6 3 の構成に応じて変 更さ れる ものであ る。

次に、 図 6 によ り、 他の実施例について説明する。 図 2及び図 3 に示す前記実施例においては、 検出電極 の配置方向を、 該電極が下方を向 く 方向 と しているが、 電極を横方向 （水平方向） に配置する こ とによ り 、 別の 実施例の検出電極 2 2 を構成する こ とができ る。 こ の横 方向の電極配置によれば、 2 つの電極の内で上方にあ る 電極によ り液位の低下検出を行い、 該上方電極の位置を 液位検出の設定位置とする こ とができ る。 また、 こ の 2 本の電極に内、 下方の電極をタ ン ク の内面壁自体、 ある いはタ ン クの内面壁に設置 した電極とする こ とによ り 、 検出器の検出電極を 】 本と した構成とする こ と も可能で あ な。

さ らに、 こ の他の実施例によれば、 比抵抗の検出にお いて、 検出電極が加工液に浸漬している電極の長さを液 位にかかわ らず常に一定とする こ とができ る ため、 浸漬 している電極の長さによる比抵抗値の変動を除 く こ とが でき る。

また、 前記実施例において、 2 本以上の検出電極を異 な る設置高さ、 あ るいは同一の設置高さで異なる位置に 配置 し、 その中か ら使用する電極を選択する よ う に構成 する こ と も可能である。 こ の異なる設置高さ の検出電極 か ら選択 した場合には、 液位の検出高さ の変更を容易に 行う こ とができ る。 ま た、 同一の設置高さで異な る位置 に設置さ れた検出電極から選択 した場合には、 タ ン ク の 位置によ る比抵抗値の変動を補償する こ とができ る。

本発明の実施例によれば、 液位が設定値以下に低下 し た後、 あ らかじめ定めた時閭以内に液位が上昇しない場 合を検出 して加工液の液位制御の異常の検出を行う こ と ができ る。

以上説明 したよ う に、 本発明によれば、 加工液の比抵 抗値の検出 と液位の検出の 2 つの検出を、 単一の検出器 によ り行う こ とができ る ワイヤカ ツ ト放電加工機におけ る加工液検出装置を提烘する こ とができ る。

Claims

δ

請求の範囲

】 . 加工液を供給する加工液タ ン ク を有 したワイ ヤカ ツ ト放電加工機において、

前記加工液夕 ン ク 内において加工液に浸漬可能な位置に 5 設置される電極によ り一つの加工液検出器を構成 し、 前記電極の少な く と も一つの電極の少な く と も一部の加 ェ液の検出液位への設置によ り形成される該設置位置に おける液位検出機構と、

前記電極の少な く と も一部の加工液内への浸漬への設置0 によ り形成さ れる電極付近の加工液の比抵抗検出機構 と を備えた、 ワイヤカ ッ ト放電加工機における加工液検出

2 . 前記液位検出機構の出力値と設定値との比較によ つ て液位制御を行う 請求の範囲第 1 項に記載のワイ ヤ力 ッ5 ト放電加工機における加工液検出装置。

3 . 前記液位制御は、 設定時間内における液位検出機構 の出力値と設定値との比較結果に基づいて行われる請求 の範囲第 2項に記載のワイ ヤカ ツ ト放電加工機における 加工液検出装置。

0 4 . 加工液の比抵抗検出機構の出力値が 2 つの設定した 比抵抗値の間 とな る よ う に比抵抗制御を行う請求の範囲 第 1 項に記載のワイヤカ ツ ト放電加工機における加工液 検出装置。

5 . 前記電極は、 水平面に対して下方に向けて設置され る請求の範囲第 1 項に記載のワイ ヤカ ツ ト放電加工機に おける加工液検出装置。

6 . 前記電極は、 水平面に対して平行に設置される請求 の範囲第 〗 項に記載のワイ ヤカ ツ ト放電加工機における 加工液検出装置。

7 . 前記電極は、 異な る高さ に設置される請求の範囲第 1 項に記載の ワイ ヤカ ツ ト放電加工機における加工液検 出装置。

8 . 前記電極は、 同一の設置高さで異なる位置に配置さ れる請求の範囲第 1 項に記載のワイ ヤカ ツ ト放電加工機 における加工液検出装置。