JP2009166190A - ワイヤ放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同時並列放電を実現するワイヤ放電加工装置において、作業者が放電状態を簡単に確認でき、加工に問題があるか否かを判断できるようにする。
【解決手段】互いに離間して並列に設けられた複数のワイヤ電極を、被加工物に対して所定間隔おいて配置し、当該被加工物とそれらのワイヤ電極との間に電圧を印加して複数箇所で並列に放電を発生させ、当該放電により被加工物の加工を行うワイヤ放電加工装置であって、並列に放電を行っている複数のワイヤ電極の状態値として加工電圧値を検出し、検出されたそれらの加工電圧値に基づいて、加工状態を示す特徴値として、平均電圧値、最大電圧値および最小電圧値を計算する特徴値計算手段１と、計算されたそれらの特徴値をＮＣ画面３に画面表示する表示手段２とを備えている。また、作業者によってエリアが選択されると、そのエリアに含まれる加工箇所の加工状態を表示する。
【選択図】図１

Description

この発明はワイヤ放電加工装置に関し、特に、複数箇所での並列放電を実現するワイヤ放電加工装置に関する。

ワイヤ放電加工装置とは、電極ワイヤと被加工物との間で放電を発生させることにより、被加工物の一部を除去する等の加工を行うものである。ワイヤ放電加工装置においては、被加工物に対してワイヤ電極を所定間隔おいて配置し、それらの被加工物及びワイヤ電極を加工槽の中に浸漬し、この状態で被加工物とワイヤ電極との間に電圧を印加する。この状態で、ワイヤ電極と被加工物とを接近させると、ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量が所定量になったときに、ワイヤ電極と被加工物との間に放電が発生する。この放電エネルギーにより、被加工物は加工される。

ワイヤ放電加工により柱状の部材から薄板をスライス加工する場合、１本の電極ワイヤを複数個の互いに離間したガイドローラ間に巻き掛けして互いに離間した多数の切断ワイヤ部を形成し、それぞれの切断ワイヤ部に個別に給電することで、同時に放電を生ぜしめて生産性を向上させる試みが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、ワイヤ放電加工において、荒加工あるいは各段階の仕上げ加工状況を判断できるようにするため、荒加工から仕上げ加工までを順次実行する複数回加工の実行過程において、一定距離の移動毎に、加工速度・加工電圧・実行箇所情報を組にして記憶させ、２次元グラフ表示するようにした技術がある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−７５９５２号公報（図１） 国際公開第９９／５８２８１号パンフレット

上述のように、ワイヤ放電加工装置においては、被加工物に対してワイヤ電極を所定間隔おいて配置し、ワイヤ電極と被加工物とを接近させることにより、放電を発生させ、被加工物を加工する。そのため、このようなワイヤ放電加工では、常に最適な放電状態を保つために、ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量を最適に保つことが必要となる。しかしながら、被加工物は加工され、ギャップ量は常に変化する上に、電極間には加工屑が発生するため、直接、そのギャップ量を計測することは困難であるという問題点があった。

一方、ワイヤ放電加工では、ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量と、その加工電圧を平滑化した平均加工電圧との間にはほぼ線形な関係が成り立っており、平均加工電圧を一定に保つことはギャップ量を一定に保つことと等価である。よって、加工速度またはワイヤ電極位置を操作することにより、平均加工電圧を一定に保つことが必要となる。

以上のように、ワイヤ放電加工において、ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量と、加工電圧との間には、緊密な関係が成り立っており、加工を解析し、その良否を判断する際に放電加工状態として加工電圧をその判断材料として用いて、状況によって加工条件を変更することが重要なことである。

上述の特許文献１においては、同時並列放電を実現するが、作業者は放電加工状態を知ることができず、加工がうまくいっているかどうかの判断ができずに、突然断線してしまうという事態が発生するという問題点があった。

また、上述の特許文献２においては、作業者は放電加工状態を知ることができるが、あくまでも一箇所の加工の場合のみであった。複数箇所で加工を行う場合は、給電子の個体差やスラッジの状態によって、加工状態がすべて同じということはないため、なんらかの形で全ての箇所の表示を行う必要がある。２〜３ヶ所であれば２〜３個の放電加工状態を並べて表示するという手段もあるが、数百箇所を同時に加工する場合は数百個の状態を表示することになり煩雑で現実的ではないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、同時並列放電を実現するワイヤ放電加工装置において、作業者が放電状態を簡単に確認でき、加工に問題があるか否かを判断することができるワイヤ放電加工装置を得ることを目的とする。

この発明は、互いに離間して並列に設けられた複数のワイヤ電極を、被加工物に対して所定間隔おいて配置し、前記被加工物とそれらの前記ワイヤ電極との間に電圧を印加して複数箇所で並列に放電を発生させ、当該放電により被加工物の加工を行うワイヤ放電加工装置であって、前記並列に放電を行っている複数の前記ワイヤ電極の状態値を検出する加工状態検出手段と、検出された前記状態値に基づいて、加工状態を示す特徴値を計算する特徴値計算手段と、計算された前記特徴値を画面表示する表示手段とを備えたワイヤ放電加工装置である。

この発明は、互いに離間して並列に設けられた複数のワイヤ電極を、被加工物に対して所定間隔おいて配置し、前記被加工物とそれらの前記ワイヤ電極との間に電圧を印加して複数箇所で並列に放電を発生させ、当該放電により被加工物の加工を行うワイヤ放電加工装置であって、前記並列に放電を行っている複数の前記ワイヤ電極の状態値を検出する加工状態検出手段と、検出された前記状態値に基づいて、加工状態を示す特徴値を計算する特徴値計算手段と、計算された前記特徴値を画面表示する表示手段とを備えたワイヤ放電加工装置であるので、同時並列放電を実現するワイヤ放電加工において、作業者が放電状態を簡単に確認でき、加工に問題があるか否かを判断することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の構成を示した構成図である。図２は、この発明の実施の形態１におけるＮＣ画面の表示例を示した図である。図３は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の処理の流れを示したフローチャートである。

図１に示すように、本実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置は、並列に放電する複数箇所（複数のワイヤ電極）での加工状態を示す状態値から、当該加工状態を示す特徴値を計算する特徴値計算手段１と、特徴値計算手段１により計算された特徴値を画面表示するための表示データを生成する表示手段２と、表示手段２によって生成された表示データを用いて、特徴値を画面表示するＮＣ画面３とから構成されている。

なお、本発明に係るワイヤ放電加工装置の放電加工機能の構成は、例えば、特許文献１に記載されているような、複数箇所で同時に並列放電を行うことが可能な構成となっている。従って、例えば、本発明に係るワイヤ放電加工装置の放電加工機能の構成としては、間隔をおいて配設された複数本のガイドローラと、それらのガイドローラに巻き掛けすることにより、互いに離間した複数の加工実行ワイヤ部（以下では、単に、ワイヤ電極とする。）を形成している１本のワイヤと、それらのワイヤ電極のそれぞれに個別に給電子を介して給電する加工電源と、前記ワイヤを巻回することで形成された各コイルとそれらの各コイルの磁気回路を閉じる磁性体からなるとともに互いに磁気的に絶縁された各コアとを有する高周波絶縁器とを備え、各給電子は、各ワイヤ電極と各コイルとの間に設置され、各ワイヤ電極は互いに各コイルにより高周波的に絶縁されている。但し、本発明に係るワイヤ放電加工装置の放電加工機能の構成はこれに限定されるものではなく、複数箇所で同時に並列放電を行うことが可能な構成であれば、いずれのものでもよく、その種のワイヤ放電加工装置であればいずれのものでも本発明は適用可能である。

次に、本実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の動作について説明する。ここでは、ワイヤ電極がＮ個（Ｎ＞１）設けられている例を挙げて説明する。図３のフローチャートに示すように、まず、複数箇所（Ｎ箇所）での並列放電が可能なワイヤ放電加工装置において、それが加工中か否かを判定し（ステップＳ１）、加工中であった場合には、電圧計等の既知の加工状態検出手段により、複数箇所（Ｎ箇所）に並列に設けられたワイヤ電極のワイヤ放電加工中の加工電圧値１〜Ｎ（図１の符号１０）を状態値として検出する（ステップＳ２）。検出された加工電圧値１〜Ｎは特徴値計算手段１に入力され、特徴値計算手段１は、それらの値を用いて、以下の式（１）により、平均電圧値（符号２３）を、加工状態を示す特徴値の１つとして計算する（ステップＳ３）。

平均電圧値＝（加工電圧値１＋加工電圧値２＋・・・＋加工電圧値Ｎ）／Ｎ （１）

次に、特徴値計算手段１は、加工状態を示す他の特徴値として、最大電圧値（符号２２）を得る（ステップＳ４）。最大電圧値の求め方としては、例えば、加工電圧１〜Ｎを互いに次々と比較して、その中で最も値が大きいものを最大電圧値とする。

次に、特徴値計算手段１は、加工状態を示すさらなる特徴値として、最小電圧値（符号２１）を得る（ステップＳ５）。最小電圧値の求め方としては、例えば、加工電圧１〜Ｎを互いに次々と比較して、その中で最も値が小さいものを最小電圧値とする。

こうして得られた、平均電圧値、最大電圧値、最小電圧値は、表示手段２によりＮＣ画面３に表示するための表示データに変換され、ＮＣ画面３に表示される（ステップＳ６）。なお、ＮＣ画面３においては、図２に一例が示されるように、放電加工中に並列に放電するＮ箇所（Ｎ＞１）すべてにおける、最大電圧値（符号２２）、最小電圧値（符号２１）、平均電圧値（符号２３）が一覧表示される。

以上の処理は、放電加工が終了するまで、所定周期で繰り返される。

このように、本実施の形態１においては、並列に放電する複数箇所での加工中の電圧値を検出して、それに基づく特徴値（平均電圧値、最大電圧値、最小電圧値）を求め、ＮＣ画面３に表示するようにしたので、被加工物全体としての加工状況（放電状態）が一目でわかり、加工状態に問題があるか否かを作業者が即座に簡単に判断することができる。特に、数百箇所で同時に放電させて加工を行う場合等に有効である。なお、作業者の判断基準としては、具体的には、平均電圧値が予め設定された所定の基準値あるいはその（所定の範囲の）近傍で、かつ、最大電圧値および最小電圧値がそれぞれに対して予め設定された所定のしきい値（上限値、下限値）を超えていなければ、異常なしと作業者は判定でき、加工状況（放電状態）は良好であると判断する。なお、上述の実施の形態１においては、当該判断を作業者が行う例について示したが、その場合に限らず、特徴値計算手段１によって行って、判定結果（良好あるいは不良）を表示手段２によりＮＣ画面３に特徴値とともに表示するようにしてもよい。さらに、平均電圧値が予め設定された所定の基準値近傍の所定範囲を超える、あるいは、最大電圧値および最小電圧値が予め設定された所定のしきい値（上限値、下限値）を超えていた場合に、当該表示を点滅表示する、あるいは、赤色表示する等して、作業者の注意を促すようにしてもよい。

このように、本実施の形態によれば、複数箇所のワイヤ電極（加工実行ワイヤ部）の放電加工状態の概要が一目でわかるので、意識的に一箇所一箇所に注力して加工状態を監視する必要がなくなり、即座に正常／異常の判断を行うことができるという効果が得られる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２におけるＮＣ画面の表示例である。本実施の形態においては、１２０箇所（Ｎ＝１２０）で同時に放電を発生させて、１２０箇所で並列に加工処理を行うワイヤ放電加工装置を例に挙げて説明する。基本的な構成は、上述の実施の形態１と同じであるため、ここではその説明を省略する。図４においては、わかりやすさのために、１２０箇所を２０箇所ずつに分割して得られる６エリアに分けるものとする。但し、エリアの個数もこれに限定されるものではなく、任意の個数に適宜決定する。図５は、本実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置の処理の流れを示したフローチャートである。

動作について説明する。本実施の形態２においては、図５に示すように、初期状態は、図４（Ａ）のように、表示手段２により、１２０箇所を２０箇所ずつの６エリアに分割し、それらの６エリアが一覧表示された、エリア選択画面４０がＮＣ画面３に画面表示されている（ステップＳ１１）。この例では、１〜２０箇所目のワイヤ電極がエリア（１）、２１〜４０箇所目のワイヤ電極がエリア（２）、・・・というように６エリアに分割され、それらが表示されている。また、特徴値計算手段１により、上述の実施の形態１で示した式（１）を用いて、１２０箇所の平均電圧値４２が計算されて、表示手段２により、ＮＣ画面３に表示される（ステップＳ１２）。矢印４１は、ワイヤ放電加工装置に設けられたマウス（図示省略）での作業者の選択箇所を示す。

作業者が図４（Ａ）の６１〜８０箇所目のエリア（４）を矢印４１で指してマウスをクリックしてそれを選択すると（ステップＳ１３）、表示手段２により、図４（Ｂ）で示すように、エリア（４）に含まれる６１〜８０箇所目の２０箇所がそれぞれ縦線（細線）で表示されるとともに、デフォルトで予め決まっている箇所（この例では左端のワイヤ電極６１）に対応する線４４だけが太く表示され、その太く表示された線４４に対応するワイヤ電極６１の加工電圧値４５が表示される（ステップＳ１４）。なお、加工電圧値とは、放電加工中の電圧値である。また、エリア（４）の平均電圧値４３が、特徴値計算手段１により上述の式（１）により計算されて画面表示される（ステップＳ１５）。

また、この図４（Ｂ）の状態で、作業者によってマウスで別の箇所（この例ではワイヤ電極６９）が選択されると（ステップＳ１６）、表示手段２により、図４（Ｃ）で示したように、選択されたワイヤ電極６９に対応する線だけが太く表示され、その太く表示された線に対応するワイヤ電極６９の加工電圧値４６が画面表示される（ステップＳ１４）。

なお、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）の状態において、「全体表示へ」ボタン４７を押す（クリックする）と、再び、図（Ａ）の状態に画面が戻る。

本実施の形態２では、図４（Ｂ）の状態で初めてエリア平均電圧が表示されるようにしたが、その場合に限らず、図４（Ａ）の状態のときに、各エリアの表示枠内にエリアの平均電圧値を表示するなどして、エリアが選択される前に表示されるようにしてもよい。また、マウスで選択するようにしたが、キーボード等を用いて、番号で選択するなど選択方法はこれに限定されるものではないものとする。

このように、本実施の形態２においては、何箇所かの加工状態を１エリアとして特徴値を表示することにより、エリア毎の加工状況が一目で確認でき、正常／異常を感覚的に即座に簡単に判断できる。さらに、その中の１つのエリアを選ぶことで、ワイヤ毎の状態も確認できるようになるため、加工状況（放電状態）に問題があるか否かを全体的および部分的に容易に判断することができる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３におけるＮＣ画面の表示例である。わかりやすさのために、上述の実施の形態２と同様に、１２０箇所（Ｎ＝１２０）のワイヤ電極を２０箇所ずつの６エリアに分けるものとする。図７は、本実施の形態３におけるフローチャートを示す。

図７に示すように、初期状態は、図６（Ｄ）のように、表示手段２により、各エリアが一覧表示されて、その中の１つを作業者が選択することができる、エリア選択画面６０が表示されている（ステップＳ２１）。この例では、１〜２０箇所目のワイヤ電極がエリア（１）、２１〜４０箇所目のワイヤ電極がエリア（２）、・・・というように表示されている。また、各エリアにおいて、エリア毎の平均電圧が特徴値計算手段１により計算されて、それらが棒グラフ６２で一覧表示されている（ステップＳ２２）。矢印６１は、マウスでの選択箇所を示す。作業者が、図６（Ｄ）の６１〜８０箇所目のエリア（４）をマウスをクリックして選択すると（ステップＳ２３）、図６（Ｅ）に示すように、エリア（４）に含まれる６１〜８０箇所目の２０箇所のワイヤ電極の加工電圧値を示す棒グラフが一覧表示される（ステップＳ２４）。なお、図４（Ｅ）の状態において「全体表示へ」ボタン６４を押す（クリックする）と、再び、図６（Ｄ）の状態に戻る（ステップＳ２５）。

なお、この例では、マウスで選択するようにしたが、キーボード等を用いて番号で選択するなど、作業者による指定入力の入力方法は問わない。また、電圧を棒グラフで表示するようにしたが、円グラフや他のグラフなど視覚的にわかりやすい形なら、いずれのものでもよいものとする。

このように、本実施の形態３においては、何箇所かのワイヤ電極を１エリアとして特徴値を視覚的に表示することにより、エリア毎の加工状況が確認できる。さらに、その中の１つのエリアを選ぶことで、各ワイヤ電極の状態も直感的に確認できるようになるため、加工状況（放電状態）に問題があるか否かをより一層簡単に全体的及び部分的に判断することができるとともに、問題が発生している箇所を即座に特定することができる。

この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置による画面例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の処理の流れを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置による画面例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置の処理の流れを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工装置による画面例を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工装置の処理の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１ 特徴値計算手段、２ 表示手段、３ ＮＣ画面。

Claims (5)

1. 互いに離間して並列に設けられた複数のワイヤ電極を、被加工物に対して所定間隔おいて配置し、前記被加工物とそれらの前記ワイヤ電極との間に電圧を印加して複数箇所で並列に放電を発生させ、当該放電により被加工物の加工を行うワイヤ放電加工装置であって、
   前記並列に放電を行っている複数の前記ワイヤ電極の状態値を検出する加工状態検出手段と、
   検出された前記状態値に基づいて、加工状態を示す特徴値を計算する特徴値計算手段と、
   計算された前記特徴値を画面表示する表示手段と
   を備えたことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
2. 前記状態値は、各前記ワイヤ電極の放電加工中の電圧値であって、
   前記特徴値は、検出されたそれらの電圧値から求められる、最大電圧値、最小電圧値および平均電圧値の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
3. 複数の前記ワイヤ電極は複数のエリアに分割されており、
   前記特徴値計算手段は、各エリアごとに前記特徴値を計算し、
   前記表示手段は、各エリアごとに前記特徴値を画面表示する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
4. 前記表示手段は、各エリアの前記特徴値をグラフ表示することを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工装置。
5. 前記エリアの中の１つを選択する指定入力を受け付ける指定入力受付手段と、
   前記指定入力受付手段が指定入力を受け付けたときに、前記表示手段は、選択されたエリアに含まれる各前記ワイヤ電極の前記状態値を表示することを特徴とする請求項３または４に記載のワイヤ放電加工装置。

Images