JP3101596B2 - テーパ加工補正機能付ワイヤ放電加工用制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テーパ加工補正機
能付ワイヤ放電加工用制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上端および下端を支持したワイヤに傾斜
をつけてワイヤに対してワークを相対的に水平移動させ
ることでテーパ加工を行うようにしたワイヤ放電加工機
が公知である。一般には、ワークを載せたテーブルを
Ｘ，Ｙの各軸方向に移動させてワークに水平方向の送り
を掛けて全体的な輪郭加工を行いつつ、ワイヤを支持す
る上ワイヤガイドまたは下ワイヤガイドをＵ，Ｖの各軸
方向に水平移動させてワイヤに傾斜をつけ、ワークの切
断面のテーパ角度を調整する構成のワイヤ放電加工機が
多い。通常、Ｕ軸はＸ軸に平行、また、Ｖ軸はＹ軸に平
行である。

【０００３】輪郭加工の形状やワークの切断面のテーパ
角度等については予めプログラムで与えられており、ワ
イヤ放電加工用制御装置は、実際の加工段階でこのプロ
グラムを翻訳して、放電加工電源からの速度指令に基づ
き該プログラムで与えられた輪郭加工のためのワーク移
動量、即ち、Ｘ，Ｙの各軸方向のテーブルの水平移動量
と、プログラムで与えられたテーパ角度を達成するため
の上ワイヤガイドまたは下ワイヤガイドの水平移動量、
即ち、Ｕ，Ｖの各軸方向の移動量とを求めて各軸のサー
ボモータを駆動制御する。

【０００４】ワイヤ放電加工機における加工部周辺の一
般的な構成について図６に示す。図６において符号１は
上ワイヤガイド、また、符号２は下ワイヤガイドであっ
て、放電加工に用いられるワイヤ３は上ワイヤガイド１
と下ワイヤガイド２との間に張設されている。上ワイヤ
ガイド１と下ワイヤガイド２との間にはワークを載せて
Ｘ，Ｙの各軸方向に移動するテーブルがあり、このテー
ブルの水平移動によってワークに対する全体的な輪郭加
工が行われる。

【０００５】また、前述したように、上ワイヤガイド１
または下ワイヤガイド２は、Ｘ，Ｙの各軸と平行なＵ，
Ｖの各軸方向に移動できるようになっており、プログラ
ムで与えられたテーパ角度を達成すべく、ワイヤ放電加
工用制御装置が、上ワイヤガイド１または下ワイヤガイ
ド２の水平移動量、即ち、Ｕ，Ｖの各軸方向の移動量を
求め、これらワイヤガイド１，２の位置を制御する。

【０００６】つまり、プログラムで与えられたテーパ角
度は、ワイヤ放電加工用制御装置によりＵ，Ｖ各軸方向
への上ワイヤガイド１または下ワイヤガイド２の水平移
動量に自動的に換算され、この上ワイヤガイド１または
下ワイヤガイド２の水平移動によって加工に必要とされ
るワイヤ３の傾斜が達成されるということであり、上ワ
イヤガイド１または下ワイヤガイド２に必要とされる水
平移動量は、上ワイヤガイド１と下ワイヤガイド２との
間の垂直離間距離Ｈ、つまり、ワイヤ３の上端部支持位
置と下端部支持位置との垂直離間距離の大きさによって
直接の影響を受けることになる。

【０００７】簡単な例で、例えば、図６のワイヤ３がＹ
軸と直行して垂直（Ｚ方向）に対してθのテーパ角度を
持っているとすれば、必然的に、上ワイヤガイド１また
は下ワイヤガイド２のＵ，Ｖ各軸方向の移動量は、Ｕ＝
Ｈ・tanθ，Ｖ＝０ということになる。

【０００８】上ワイヤガイド１および下ワイヤガイド２
の主要部を構成する支持部４，５は、図６に示す通り、
ワイヤ３に摺接する円弧形状の超硬材料、例えば、ルビ
ーもしくはダイヤモンド等で構成されており、従来は、
これら支持部４，５の間の垂直離間距離Ｈを上ワイヤガ
イド１と下ワイヤガイド２の垂直離間距離として定義す
ることによって上ワイヤガイド１または下ワイヤガイド
２のＵ，Ｖ各軸方向への水平移動量の値を求めるように
していた。

【０００９】しかし、ワイヤ３自体の剛性により実質的
な上端部支持位置Ｐ１（ワイヤ３の屈曲点）が上ワイヤ
ガイド１よりも僅かに下降し、また、実質的な下端部支
持位置Ｐ２（ワイヤ３の屈曲点）が下ワイヤガイド２よ
りも僅かに上昇するといった現象が生じる。なお、図６
においては、上ワイヤガイド１および下ワイヤガイド２
の構造が同等であると仮定し、前述した下方向への変動
量および上方向への変動量を共にδとして記載してい
る。

【００１０】このように、上端部支持位置Ｐ１と下端部
支持位置Ｐ２との間の垂直離間距離が上ワイヤガイド１
と下ワイヤガイド２の垂直離間距離Ｈよりも短くなった
状態、例えば、（Ｈ−２・δ）となった状態で、そのま
ま上ワイヤガイド１と下ワイヤガイド２の垂直離間距離
Ｈを用いて上ワイヤガイド１または下ワイヤガイド２の
Ｕ，Ｖ各軸方向への水平移動量の値を求めると、ワイヤ
３のテーパ角度は、最初に指令された指令傾斜角度θよ
りも大きくなり、正確なテーパ加工が行えなくなるとい
った問題が生じる。

【００１１】なお、図６の例において、上端部支持位置
Ｐ１と下端部支持位置Ｐ２との間の垂直離間距離がＨで
あることを前提にＵ，Ｖ各軸方向への水平移動量の値を
求めるとすれば、実際に得られる傾斜角度φの値は tan
^-1〔Ｈ・tanθ／（H−２・δ）〕となり、その値は明ら
かにθよりも大きくなってしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、前記従来技術の欠点を解消し、ワイヤの剛性によっ
てワイヤの実質的な上端部支持位置や下端部支持位置に
上下方向の変動が生じた場合であっても、正確なテーパ
加工を行うことのできるテーパ加工補正機能付ワイヤ放
電加工用装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワイヤの傾斜
度と該傾斜度によって決まるワイヤ支持位置の上下方向
の変動量を対応させて記憶する変動量記憶手段と、所定
周期毎に下ワイヤガイドと上ワイヤガイド間の偏差ベク
トルの現在値を求め、該偏差ベクトルの現在値と上下ワ
イヤガイド間距離によりワイヤ傾斜度を求める手段と、
求められたワイヤ傾斜度に対応するワイヤ支持位置の上
下方向の変動量を前記記憶手段より求めて該変動量より
水平方向の補正ベクトルを求める手段と、求めた補正ベ
クトルより、ワイヤに対して相対的にワークを水平方向
に制御する軸及び上下ワイヤガイドのうち一方を水平方
向に制御する軸の移動量を補正する手段を備えたことを
特徴とする構成により前記課題を達成した。

【００１４】また、ワイヤの傾斜度と該傾斜度によって
決まる水平方向の変動量を対応させて記憶する記憶手段
と、所定周期毎に下ワイヤガイドと上ワイヤガイド間の
偏差ベクトルの現在値を求め、該偏差ベクトルの現在値
と上下ワイヤガイド間距離によりワイヤ傾斜度を求める
手段と、求められたワイヤ傾斜度に対応する変動量を前
記記憶手段より求めて該変動量より水平方向の補正ベク
トルを求める手段と、求めた補正ベクトルより、ワイヤ
に対して相対的にワークを水平方向に制御する軸及び上
下ワイヤガイドのうち一方を水平方向に制御する軸の移
動量を補正する手段を備えたことを特徴とする構成によ
り同様の課題を達成した。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図７は本発明を適用した一実施形態
の放電加工用制御装置としての数値制御装置１０と該数
値制御装置１０によって駆動制御されるワイヤ放電加工
機の要部を示すブロック図である。

【００１６】プロセッサ１１は数値制御装置１０を全体
的に制御するプロセッサであり、バス２１を介してＲＯ
Ｍ１２に格納されたシステムプログラムを読み出し、こ
のシステムプログラムに従って、数値制御装置１０を全
体的に制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データ、
表示データ等が格納される。ＣＭＯＳメモリ１４は図示
しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１０
の電源がオフにされても記憶状態が保持される不揮発性
メモリとして構成され、後述する変動量記憶ファイル等
が記憶されるようになっている。

【００１７】インターフェイス１５は外部機器用のイン
ターフェイスであり、紙テープリーダ，紙テープパンチ
ャー，フロッピーディスクドライブ装置等の外部機器７
２が接続される。外部機器７２からは加工プログラムが
読み込まれ、また、数値制御装置１０内で編集された加
工プログラムを外部機器７２に出力することもできる。

【００１８】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１６は数値制御装置１０に内蔵されたシーケン
スプログラムでワイヤ放電加工機を制御する。即ち、加
工プログラムで指令された機能に従って、これらシーケ
ンスプログラムでワイヤ放電加工機側で必要な信号に変
換し、Ｉ／Ｏユニット１７からワイヤ放電加工機側に出
力する。この出力信号によりワイヤ放電加工機側のワイ
ヤ走行系等の各種アクチュエータが作動する。また、ワ
イヤ放電加工機側のリミットスイッチおよび機械操作盤
の各種スイッチ等の信号を受け、必要な処理をしてプロ
セッサ１１に渡す。

【００１９】各軸の現在位置、アラーム、パラメータ、
画像データ等の画像信号はＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０
の表示装置に送られ、表示装置に表示される。インター
フェイス１８はＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０のキーボー
ドからのデータを受けてプロセッサ１１に渡す。インタ
ーフェイス１９は放電加工電源７１に接続され、放電加
工電源７１からの速度指令を受ける。放電加工電源７１
はワイヤとワークの放電状態を監視し、前進・後退を含
む速度指令をプロセッサ１１に通知する。

【００２０】軸制御回路３０〜３３はプロセッサ１１か
らの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアン
プ４０〜４３に出力する。サーボアンプ４０〜４３はこ
の指令を受けて各軸のサーボモータ５０〜５３を駆動す
る。Ｘ，Ｙ，ＺおよびＵ，Ｖ各軸のサーボモータ５０〜
５３には位置速度検出用のパルスコーダが内蔵されてお
り、このパルスコーダからのフィードバック信号が軸制
御回路３０〜３３にフィードバックされる。軸制御回路
３０〜３３に内蔵されたサーボ制御ＣＰＵの各々はこれ
らのフィードバック信号と前述の移動指令とに基いて位
置ループ、速度ループ、電流ループの各処理を行い、最
終的な駆動制御のためのトルク指令を各軸毎に求めて各
軸のサーボモータ５０〜５３の位置、速度を制御する。

【００２１】ＮＣプログラムで与えられるテーパ角度を
達成すべく上ワイヤガイド１および下ワイヤガイド２の
Ｕ，Ｖ各軸方向の移動量に補正を加えるためには、ま
ず、ワイヤ３の実質的な傾斜角度φとこれに対応するワ
イヤ支持位置の上下方向の変動量δとの関係を求め、こ
れを数値制御装置１０の変動量記憶ファイルに登録して
おく必要がある。

【００２２】そこで、この実施形態においては、まず、
ワイヤ３の実質的な傾斜角度φとこれに対応するワイヤ
支持位置の上下方向の変動量δとの関係を求めるための
測定方法について説明することにする。

【００２３】なお、本実施例では、下ワイヤガイド２が
Ｘ，Ｙの各軸方向に移動して全体的な輪郭加工を行い、
下ワイヤガイド２に載置された上ワイヤガイド１がＵ，
Ｖの各軸方向に移動してワークの切断面のテーパ角度を
調整する構成とする。

【００２４】図３はその測定原理を示す概念図であり、
上ワイヤガイド１および下ワイヤガイド２に関しては詳
細な記載は省略しているが、図３に示す通り、その上下
方向の垂直離間距離はＨである。

【００２５】まず、垂直離間距離Ｈを一定にしたまま、
上ワイヤガイド１をＵ，Ｖ各軸方向に移動させてワイヤ
３を図３に示すワイヤ３ａのようにＸ−Ｙ平面に対して
垂直に張り、ワイヤ３ａに丸穴付きの薄板を相通する。

【００２６】図３におけるＹ軸の向きは紙面厚み方向で
あり、丸穴付きの薄板としては、ワイヤ位置の検出の都
合上、導電性のある金属板等が好適である。また、丸穴
付きの薄板は、上ワイヤガイド１や下ワイヤガイド２と
共に移動しないように、ワイヤ放電加工機のテーブルに
一体的に固定する必要がある。

【００２７】次に、下ワイヤガイド２にＸ，Ｙ各軸方向
に送りを掛けてワイヤ３ａの中心を薄板の丸穴のセンタ
ーＰ３に合わせ、この位置をＸ＝０，Ｙ＝０の原点位置
と定める。

【００２８】なお、ワイヤ３ａの中心を薄板の丸穴のセ
ンターに合わせるための作業については既に公知であ
り、例えば、下ワイヤガイド２をＸ軸の正逆方向に送っ
てワイヤ３ａと丸穴の内周とが接触する左右２個所の位
置を検出し、これら２点のＸ座標の平均値を取ってＰ３
のＸ軸成分を求め、また、下ワイヤガイド２をＹ軸の正
逆方向に送ってワイヤ３ａと丸穴の内周とが接触する前
後２個所の位置を検出し、これら２点のＹ座標の平均値
を取ってＰ３のＹ軸成分を求めるといった方法がある。
丸穴に代え、Ｙ軸に平行なスリットの入った薄板を利用
することも可能であり、その場合は、当然、Ｐ３のＸ軸
成分だけを求めればよい。

【００２９】次に、従来の制御方法に従い、ワイヤ３ａ
が垂直（Ｚ方向）に対し理論上θだけ傾くような送り指
令をＵ軸方向に上ワイヤガイド１に掛ける。図３におい
てワイヤ３ａが垂直（Ｚ方向）に対して指令傾斜角θだ
け傾いた状態を３ｂで示すが、実際にはワイヤ３ａの剛
性によってワイヤ３ａの実質的な上端部支持位置（ワイ
ヤ３の屈曲点）が上ワイヤガイド１よりも僅かに下降
し、また、実質的な下端部支持位置（ワイヤ３の屈曲
点）が下ワイヤガイド２よりも僅かに上昇するので、実
際にはワイヤ３ａの姿勢は３ｂで示すものとはならず、
３ｃで示すようなものとなる。つまり、ワイヤ３ｃの実
際の傾きは指令傾斜角θに比べて大きくなるということ
であり、以下、このときのワイヤ３ｃの実際の傾きを実
際の傾斜角φと呼ぶことにする。

【００３０】上ワイヤガイド１と下ワイヤガイド２との
間の垂直離間距離をＨ、指令傾斜角をθとすれば、理論
上でＵ軸に必要とされる送り量ｕは、

【００３１】

【数１】 である。

【００３２】次に、この状態で、再び、ワイヤ３ｃの中
心を薄板の丸穴のセンターＰ３に合わせる作業を行い、
Ｘ軸成分の値を読み、この値をｘとする。

【００３３】図３に示す例のように、薄板が上ワイヤガ
イド１と下ワイヤガイド２との間の垂直離間距離の中央
位置にない場合、例えば、図３に示すように、上ワイヤ
ガイド１と下ワイヤガイド２との間の垂直離間距離の中
央位置よりも下にある状態では、ｕ＝Ｈ・tanθの送り
を掛けた段階でワイヤ３ｃの左側が薄板の内周と干渉す
るようになり、その状態からワイヤ３ｃのセンター合わ
せが行われてワイヤ３ｃのセンターがＰ３の位置に移動
されることになる。つまり、図３に示したワイヤ３ｃが
センター合わせによってＸ軸正方向に向けて３ｄの位置
まで移動されて、その時のＸ軸成分の値がｘとして読ま
れる。

【００３４】また、仮想したワイヤ３ｂの姿勢について
見ると、前述した前提条件に基き、明らかに、

【００３５】

【数２】 の関係がある。

【００３６】図３の例においては、上ワイヤガイド１お
よび下ワイヤガイド２の構造が同等であると仮定し、上
下の変動量を共にδとして扱うことを前提としている。
従って、図３に示すｃとｄ、および、ＣとＤとの比例関
係から次式が成立する。

【００３７】

【数３】 これを変動量δについて解けば、

【００３８】

【数４】 となり、また、実質的な上端部支持位置と下端部支持位
置との間の垂直離間距離Ａは、

【００３９】

【数５】 であって、更に、ワイヤ３ｄの実際の傾斜角φは、

【００４０】

【数６】 の式で示されることになる。

【００４１】そこで、指令傾斜角θを適当な刻み幅で変
化させ、様々なθの値を入力して前述した操作と演算を
繰り返し実行し、その都度、実際の傾斜角φとその時の
変動量δの値を演算によって求め、両者の関係に基いて
図４に示すような変動量記憶ファイルを作成し、これを
ＣＭＯＳメモリ１４に記憶させておく。

【００４２】なお、後述するように、実際の数値制御装
置１０の処理制御上のデータとしては、予め tanφを求
めておいて図５に示すような変動量記憶ファイルを作成
してＣＭＯＳメモリ１４に記憶させておいた方が便利で
ある。

【００４３】実際の補正処理は、テーパ加工に必要とさ
れる傾きの指令値（実際の傾斜角）φまたは tanφとそ
れに対応する変動量δの関係とに基いて図５もしくは図
４の変動量記憶ファイルを参照して行われる。

【００４４】図１はテーパ角の補正原理の説明図であ
る。ＮＣプログラムで指令された指令傾斜角θだけＵ，
Ｖ軸を移動させて傾けたとき、上下ワイヤガイド１，２
の支持点間を結ぶ線は図１で一点鎖線で示すように指令
傾斜角θとなる。しかし、前述したように、ワイヤ３の
屈曲点はδだけ移動し、ワイヤ３は図１で破線で示すよ
うな経路となり、指令傾斜角θを保持していない。そこ
で、上ワイヤガイド（Ｕ，Ｖ軸），下ワイヤガイド
（Ｘ，Ｙ軸）を補正量εだけ移動させ、ワイヤ３の屈曲
点間で指令傾斜角θを保持させるようにすればよく、こ
のときのワイヤ３の経路は実線で示した経路となる。

【００４５】この実線で示した経路となったときの変動
量δは、ワイヤの実際の傾斜角φが指令傾斜角θである
から（θ＝φ）、図４および図５より実際の傾斜角φ
（＝指令傾斜角θ）に対応する変動量δを求めて、補正
量εを求め、Ｘ，Ｙ，Ｕ，Ｖ軸の指令値に補正すればよ
い。

【００４６】そこで、まず、ＮＣプログラムから渡され
た目標とする指令傾斜角θ（＝φ）を数７により前述の
移動量Ｕ，Ｖから求める。なお、指令傾斜角θは、実際
の指令傾斜角φを指令するものであるから、以下指令傾
斜角を「φ」という。

【００４７】

【数７】 次に、図４の変動量記憶ファイルから数７で求めた指令
傾斜角φに対応するδの値を求める。また、図４の変動
量記憶ファイルから数７の指令傾斜角φに対応するφの
値が検出されない場合は、数８の補間処理に従って数７
のφに対応するδの値を求めるようにする。例えば、数
７の指令傾斜角φの値が図４の変動量記憶ファイルのφ
iとφi+1との間にあるとすれば、

【００４８】

【数８】 によって数７の指令傾斜角φに対応するφの値が求めら
れる。

【００４９】つまり、図１に示すように実際にワイヤ３
ｄをφだけ傾斜させたときに数８のδに相当する分だけ
上下端部支持位置が上下方向に変動するのであるから、
この変動量に相当するＸ，Ｙ，Ｕ，Ｖ各軸方向の補正量
εは、図１から明らかなように、全体として、数９に示
す値となる。

【００５０】

【数９】 但し、この補正量εをＸ，Ｙ各軸方向にΔＸ，ΔＹ、ま
た、Ｕ，Ｖ各軸方向にΔｕ，Δｖに分配する必要があ
る。従って、最終的に、下ワイヤガイド２の水平方向の
移動に関する補正量Δｘ，Δｙの値は、数１０および数
１１によって示されることになる。

【００５１】

【数１０】

【００５２】

【数１１】 また、上ワイヤガイド１の補正量は下ワイヤガイド２に
対して方向性が逆になるので、Ｕ軸方向にΔｕ＝−Δ
ｘ、また、Ｖ軸方向にΔｖ＝−Δｙとなるが、下ワイヤ
ガイド２の補正量Δｘ，Δｙにより上ワイヤガイド１が
移動するため、上ワイヤガイド１の補正量はその移動を
打ち消す必要があり、実際の補正量はΔｕ＝−２Δｘ，
Δｖ＝−２Δｙとなる。

【００５３】従って、数値制御装置１０によって与えら
れたＵ，Ｖ各軸方向への上ワイヤガイド１および下ワイ
ヤガイド２の水平移動量Ｘ，Ｙに対し、各々前述したΔ
ｕ，ΔｖおよびΔｘ，Δｙの補正値を重畳して出力すれ
ばよい。

【００５４】次に、数値制御装置１０による実際的な補
正処理の内容について説明する。

【００５５】なお、ワイヤ放電加工においては、複雑な
テーパ加工の他に単純形状の直方体や円柱体を加工する
場合、または、ラフなテーパ加工だけで事足りる場合も
あるので、この実施形態では、補正処理を実行するため
のコマンドＧ〇〇と補正処理を終了するためのコマンド
Ｇ××を使用し、Ｇ〇〇とＧ××で挟まれた部分のＮＣ
プログラムに対してのみ前述した原理に基く補正処理を
実行するようにしている。

【００５６】Ｇ××の記述は省略可能であり、その場合
はＧ〇〇以降の全てのＮＣプログラムで補正処理が実行
されることになる。

【００５７】図８はプロセッサ１１がＮＣプログラムを
１ブロック毎に読み込んで実施する前処理の主要部を示
すフローチャート、また、図９は前処理によって生成さ
れた移動指令データに基いて所定周期毎に繰り返し実行
される移動指令の主要部を示すフローチャートである。

【００５８】以下、図８および図９を参照して本実施形
態の数値制御装置１０によるテーパ加工の補正処理につ
いて説明する。但し、ＮＣプログラムによって与えられ
た指令傾斜角φを達成するに必要とされる理論上のＸ，
Ｙ，Ｕ，Ｖ各軸方向の水平移動量の移動指令データ（補
正量を含まない値）を算出するための前処理の部分、お
よび、この移動指令データに基いてパルス分配周期毎の
移動指令（補正量を含まない値）を算出するためのパル
ス分配処理の部分に関しては、従来の処理と同様である
ので説明を省略し、専ら補正量の算出と出力に関する部
分について重点的に説明することにする。

【００５９】図８に示す前処理で１ブロック分のＮＣプ
ログラムを読み込んだプロセッサ１１は、まず、このブ
ロックが補正処理の実行開始を示すＧ〇〇コマンドであ
るのか（ステップＡ１）、または、補正処理の終了を示
すＧ××コマンドであるのか（ステップＡ２）、もしく
は、その他のコマンドやデータであるのかを判別する。

【００６０】読み込んだブロックがＧ〇〇コマンドまた
はＧ××コマンド以外のものである場合の処理に関して
は従来と全く同様である。

【００６１】また、Ｇ〇〇コマンドが読み込まれた場
合、つまり、ステップＡ１の判別結果が真となった場合
には、プロセッサ１１は、更に、ＣＭＯＳメモリ１４に
変動量記憶ファイルが登録されているか否かを判別し
（ステップＡ２）、変動量記憶ファイルが登録されてい
る場合に限り補正フラグをセットする（ステップＡ
３）。

【００６２】変動量記憶ファイルが登録されていなけれ
ば、移動指令の分配周期毎の補正処理を実行することは
できないので、例え、Ｇ〇〇コマンドが読み込まれたと
しても補正フラグはセットされない。この場合の処理は
従来と全く同様である。

【００６３】また、Ｇ××コマンドが読み込まれた場
合、つまり、ステップＡ４の判別結果が真となった場合
には、プロセッサ１１は補正フラグをリセットして（ス
テップＡ５）、パルス分配周期毎の補正処理を実行をキ
ャンセルさせる。

【００６４】一方、図９に示す所定周期毎の処理におい
て、移動指令の分配処理を開始したプロセッサ１１は、
まず、補正フラグがセットされているか否かを判別する
（ステップＢ１）。

【００６５】補正フラグがセットされていなければ実質
的な補正処理を実施する必要はないので、プロセッサ１
１は、補正ベクトル記憶レジスタΔｘ，Δｙの値を零に
初期化すると共に（ステップＢ１１）、補正ベクトル記
憶レジスタΔｕ，Δｖの値を零に初期化する（ステップ
Ｂ１２）。

【００６６】言うまでもなく、補正ベクトル記憶レジス
タΔｘ，Δｙ，Δｕ，Δｖの各々は、数１０および数１
１等で示したΔｘ，Δｙ，Δｕ，Δｖの各補正量を記憶
するためのレジスタである。

【００６７】次いで、プロセッサ１１は、今回算出した
補正量または今回初期化したΔｘ，Δｙ，Δｕ，Δｖの
各値から、前周期のパルス分配処理で算出した補正量を
記憶した前周期補正量記憶レジスタΔｘold，Δｙold，
Δｕold，Δｖoldの各値を減じ、今回のパルス分配周期
で出力すべき補正量の増分を求めて、インクリメンタル
補正量記憶レジスタΔΔｘ，ΔΔｙ，ΔΔｕ，ΔΔｖの
各々に記憶し（ステップＢ８）、今回算出した補正量Δ
ｘ，Δｙ，Δｕ，Δｖの各値を前周期補正量記憶レジス
タΔｘold，Δｙold，Δｕold，Δｖoldに更新記憶する
（ステップＢ９）。

【００６８】次いで、プロセッサ１１は、従来と同様の
処理で求めたインクリメンタル移動指令、即ち、ＮＣプ
ログラムによって与えられた指令傾斜角度φを達成する
に必要とされるＸ，Ｙ，Ｕ，Ｖ各軸方向の水平移動量の
１周期分のインクリメンタル移動指令に、ステップＢ８
の処理で求めた当該パルス分配周期分のインクリメンタ
ル補正移動指令ΔΔｘ，ΔΔｙ，ΔΔｕ，ΔΔｖの各値
を重畳して、上ワイヤガイド１および下ワイヤガイド２
を水平方向に駆動するサーボモータに分配出力する（ス
テップＢ１０）。

【００６９】前述したように、補正フラグがセットされ
ていない場合には、Δｘ，Δｙ，Δｕ，Δｖの各値は常
に零であるが、Δｘold，Δｙold，Δｕold，Δｖoldに
は前周期で算出した補正量が記憶されている場合があ
る。この場合には補正のキャンセル動作が実施されるこ
とになる。

【００７０】一方、ステップＢ１の判別結果が真となっ
た場合、つまり、補正処理を実行する必要がある場合に
は、プロセッサ１１は、まず、下ワイヤガイド２の位置
を基準とする上ワイヤガイド１の指令現在位置Ｕ，Ｖの
値と、現時点で設定されている上ワイヤガイド１と下ワ
イヤガイド２との間の垂直離間距離Ｈとを読み込み（ス
テップＢ２，ステップＢ３）、数７の式に基いてtanφ
またはφの値を求める（ステップＢ４）。

【００７１】次いで、プロセッサ１１は、図５もしくは
図４に示すような変動量記憶ファイルを参照し、ステッ
プＢ４の処理で算出したtanφまたはφの値に対応する
δの値を変動量記憶ファイルから読み込む。また、 tan
φまたはφに対応する値が図５もしくは図４に示すよう
な変動量記憶ファイルから検出されない場合には、数８
に基いて演算処理を行うことによって、ステップＢ４の
処理で算出した tanφまたはφに対応するδの値を算出
する（ステップＢ５）。

【００７２】なお、変動量記憶ファイルとして図５を使
用し、 tanφを計算した方が、 tan^-1の計算を必要とせ
ず、プロセッサの計算負荷が低減する。

【００７３】このようにして変動量δの値を求めたプロ
セッサ１１は、更に、数１０および数１１の演算式を利
用して下ワイヤガイド２に対する補正量ΔｘおよびΔｙ
を求め（ステップＢ６）、また、上ワイヤガイド１に対
する補正量ΔｕとΔｖとを求める（ステップＢ７）。

【００７４】但し、これらの補正量Δｘ，Δｙ，Δｕ，
Δｖは、図１に示すように、上ワイヤガイド１および下
ワイヤガイド２の補正前の位置と補正後の位置との間の
絶対的な偏差を示す値であるから、これをパルス分配１
周期分のインクリメンタル移動指令に換算する必要があ
る。

【００７５】つまり、ステップＢ６およびステップＢ７
の処理で算出した絶対的な補正量Δｘ，Δｙ，Δｕ，Δ
ｖの各値から前周期分の絶対的な補正量Δｘold，Δｙo
ld，Δｕold，Δｖoldの各値を減じれば、今回のパルス
分配周期で出力すべきインクリメンタル補正移動指令Δ
Δｘ，ΔΔｙ，ΔΔｕ，ΔΔｖの各値が求められる（ス
テップＢ８）。

【００７６】次いで、プロセッサ１１は、今回算出した
補正量Δｘ，Δｙ，Δｕ，Δｖの各値を前周期補正量記
憶レジスタΔｘold，Δｙold，Δｕold，Δｖoldに更新
記憶し（ステップＢ９）、従来と同様の処理で求めたイ
ンクリメンタル移動指令、即ち、ＮＣプログラムによっ
て与えられた指令傾斜角度φを達成するに必要とされる
Ｕ，Ｖ各軸方向の水平移動量の１周期分のインクリメン
タル移動指令に、ステップＢ８の処理で求めた当該パル
ス分配周期分のインクリメンタル補正移動指令ΔΔｘ，
ΔΔｙ，ΔΔｕ，ΔΔｖの各値を重畳して、上ワイヤガ
イド１および下ワイヤガイド２を水平方向に駆動するサ
ーボモータに分配出力する（ステップＢ１０）。

【００７７】以下、図９に示す補正処理がパルス分配周
期毎に繰り返し実行される結果、ワイヤ３の剛性によっ
て生じる上端部支持位置および下端部支持位置の変動に
起因するワイヤ３の姿勢変化は自動的に補正され、常
に、ＮＣプログラムで指令された傾斜角度φを維持して
ワイヤ放電加工が行われるようになる。

【００７８】四角錐状の部品の外周面を仕上げる場合を
例にとって、図９の補正処理を行った場合と行わなかっ
た場合のワイヤガイドの通路の相違を図２に示す。

【００７９】図２は四角錐加工時のワイヤガイドの通路
を上方から見て示す平面図であり、実線で示すのが図９
の補正処理を行わなかった場合のワイヤガイドの通路、
また、破線で示すのが図９の補正処理を行った場合のワ
イヤガイドの通路である。

【００８０】この例では、四角錐の外周部の４面ａは垂
直（Ｚ軸軸方向）に対する傾きが１０度、また、外周部
４面の合わせ目ｂではワイヤ３の傾きが約１４度となる
ので、１つの合わせ目ｂから次の合わせ目ｂまでワイヤ
３を移動させる間に、Ｚ軸に対するワイヤ３の傾きを１
４度から１０度、さらに、最初の１４度と対称な向きに
１４度と変化させる必要がある。

【００８１】図９に示す補正処理を行わなかった場合、
つまり、従来技術によるテーパ加工を行った場合では、
ワイヤ３の傾斜が大きくなるほど指令傾斜角度に比べて
実際の傾斜角度が大きくなるので、本来四角錐であるは
ずの部品には、指令傾斜角度が大きくなる部分、つま
り、合わせ目ｂに近い部分ほどワイヤ３に大きな倒れ込
みが生じ、垂直（Ｚ軸方向）に対するワイヤ３の傾きは
実際には（１４＋α）度から（１０＋β）度、さらに、
最初の（１４＋α）度と対称な向きへ（１４＋α）度と
変化し、結果的に、ディストーションが生じるが（但
し、α＞β）、図９に示した補正制御を行った場合に
は、ワイヤ３の傾きが常に指令傾斜角度と一致するよう
に補正されるので、ワイヤガイドの通路は図２の破線と
なり、垂直（Ｚ軸方向）に対するワイヤ３の傾きは１４
度から１０度、さらに、最初の１４度と対称な向きへ１
４度と指令値通りに変化し、ディストーションのない四
角錐形状を得ることができる。

【００８２】なお、前記実施形態では、下ワイヤガイド
をＸ，Ｙ軸方向に移動させるタイプの放電加工機の例を
示したが、下ワイヤガイドを固定しワーク（テーブル）
をＸ，Ｙ軸方向に移動させる場合にも、Ｘ，Ｙ軸の移動
方向が異なるのみで補正方法は同一である。

【００８３】更に、ワークを固定し、上下ワイヤガイド
が独立して移動可能な構成においては、Ｘ，Ｙ軸で駆動
される下ワイヤガイドの補正量は前記実施形態と同一で
あるが、下ワイヤガイドの補正によっては上ワイヤガイ
ドが移動しないため、Ｕ，Ｖ軸で駆動される上ワイヤガ
イドの補正量はΔｕ＝−Δｘ，Δｖ＝−Δｙとなる。

【００８４】また、前記各実施形態として上ワイヤガイ
ド１と下ワイヤガイド２の構造が同じであってワイヤ３
の上端部支持位置および下端部支持位置に共にδの変動
が生じる場合の補正処理について説明したが、上ワイヤ
ガイド１と下ワイヤガイド２の構造が相違してワイヤ３
の上端部支持位置と下端部支持位置の変動量が相違する
場合であっても、上ワイヤガイド１側の変動量δ１を記
憶するための変動量記憶ファイルと下ワイヤガイド２側
の変動量δ２を記憶するための変動量記憶ファイルとを
設けておけば、前記と同様にして対処することができ
る。

【００８５】また、指令傾斜角度φに対応させて変動量
δを記憶させて演算処理を行わせる代わりに、変動量記
憶ファイルに指令傾斜角度φ（または tanφ）に対応す
るεの値を直接記憶させて演算処理の一部を省略するよ
うにしてもよい。

【００８６】また、前記実施形態においては、上下ワイ
ヤガイドの支持点の変動量は垂直離間距離Ｈによらず一
定としたが、上ワイヤガイド１と下ワイヤガイド２との
間の垂直離間距離Ｈにより上下ワイヤガイドの支持点の
変動量δが変動する場合には、垂直離間距離Ｈ毎に変動
量記憶ファイルを作成してＣＭＯＳメモリ１４に記憶さ
せておき、垂直離間距離Ｈに応じて参照する変動量記憶
ファイルを選択するようにすればよい。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、ワイヤの剛性によって
ワイヤガイドの実質的な上端部支持位置や下端部支持位
置に変動が生じた場合であっても、指令されたワイヤ傾
斜角度を正確に再現して的確なワイヤ放電テーパ加工を
行うことができる。

【００８８】これにより、ワイヤ放電加工を利用したテ
ーパ加工による形状誤差や寸法誤差の発生が未然に防止
され、正確な形状のテーパ加工が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】補正結果の一例を示した概念図である。

【図２】補正したワイヤ移動軌跡を示した概念図であ
る。

【図３】ワイヤの実質的な傾斜角度とこれに対応するワ
イヤ支持位置の変動量との関係を求めるための測定方法
を示す原理図である。

【図４】変動量記憶ファイルの一例を示す概念図であ
る。

【図５】変動量記憶ファイルの他の一例を示す概念図で
ある。

【図６】ワイヤ放電加工機における加工部周辺の一般的
な構成を示す概念図である。

【図７】放電加工用数値制御装置およびワイヤ放電加工
機の要部を示すブロック図である。

【図８】数値制御装置による前処理の主要部を示すフロ
ーチャートである。

【図９】数値制御装置によるパルス分配処理の主要部を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 上ワイヤガイド ２ 下ワイヤガイド ３ ワイヤ ４ 支持部 ５ 支持部 １０ 放電加工用数値制御装置 １１ プロセッサ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ ＣＭＯＳメモリ １５ インターフェイス １６ プログラマブル・マシン・コントローラ １７ Ｉ／Ｏユニット １８ インターフェイス １９ インターフェイス ２１ バス ３０〜３３ 軸制御回路 ４０〜４３ サーボアンプ ５０〜５３ サーボモータ ７０ ＣＲＴ／ＭＤＩユニット ７１ 放電加工電源 ７２ 外部機器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤに対して相対的にワークを水平方
   向に制御する軸と，上下ワイヤガイドのうち一方を水平
   方向に制御する軸とを有し、テーパ加工を行う制御装置
   において、 ワイヤの傾斜度と該傾斜度によって決まるワイヤ支持位
   置の上下方向の変動量を対応させて記憶する変動量記憶
   手段と、 所定周期毎に下ワイヤガイドと上ワイヤガイド間の偏差
   ベクトルの現在値を求め、該偏差ベクトルの現在値と上
   下ワイヤガイド間距離によりワイヤ傾斜度を求める手段
   と、 求められたワイヤ傾斜度に対応するワイヤ支持位置の上
   下方向の変動量を前記記憶手段より求めて、該変動量よ
   り水平方向の補正ベクトルを求める手段と、 求めた補正ベクトルより前記軸の移動量を補正する手段
   を備えたテーパ加工補正機能付ワイヤ放電加工用制御装
   置。
2. 【請求項２】 ワイヤに対して相対的にワークを水平方
   向に制御する軸と、上下ワイヤガイドのうち一方を水平
   方向に制御する軸とを有し、テーパ加工を行う制御装置
   において、 ワイヤの傾斜度と該傾斜度によって決まる水平方向の変
   動量を対応させて記憶する記憶手段と、 所定周期毎に下ワイヤガイドと上ワイヤガイド間の偏差
   ベクトルの現在値を求め、該偏差ベクトルの現在値と上
   下ワイヤガイド間距離によりワイヤ傾斜度を求める手段
   と、 求められたワイヤ傾斜度に対応する変動量を前記記憶手
   段より求めて該変動量より水平方向の補正ベクトルを求
   める手段と、 求めた補正ベクトルより前記軸移動量を補正する手段を
   備えたテーパ加工補正機能付ワイヤ放電加工用制御装
   置。