JP3733538B2 - 放電加工機の位置決め装置及びその方法 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、放電加工機における電極と被加工物との間の間隙を検出する位置検出装置及びその方法の改良に関し、電極と被加工物を相対的に移動させて上記間隙を電極と被加工物との間により生じる放電を用いて行うものである。
背景技術
指令に基づいて、電極と被加工物の相対位置を変化させながら、電極と被加工物の間（以下、適宜極間という。）に生じる放電によって被加工物を加工する放電加工機において、高精度な形状精度を得るために、前記相対的な位置を正確に把握する基準値を設定することが行われている。従来、かかる基準値の設定には、電極と被加工物を直接接触させ、この接触位置を基準とする位置決め装置がある。
この位置決め装置を第１０図によって説明する。
第１０図は従来の放電加工機の全体を示すブロック図である。第１０図において、放電加工機は、加工用の電極１０１と、電極１０１に対して被加工物１０２を相対的に移動させるためのＸ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５と、電極１０１と被加工物１０２の間に電圧パルスを印加させる加工用の電源１０６と、Ｘ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段、Ｚ軸移動手段１０５に位置の指令を与えるＮＣ制御手段１０７と、電極１０１と被加工物１０２の接触状態を検知するための位置決め装置としての接触検出手段１０８とを主要な要素として構成されている。
上記のように構成された放電加工機の位置決めを第１０図によって説明する。
まず、加工前の段取り作業において、ＮＣ制御手段１０７からの位置指令によりＸ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５を動作し、電極１０１を被加工物１０２に接触したことを接触検出遮断１０８が検出して基準値を設定している。
電極１０１と被加工物１０２の相対位置座標を検出できるので、高精度な加工が可能となっている。
しかしながら、電極１０１の接触部が非常に微細の場合、電極１０１と被加工物１０２を接触させるため、電極１０１の先端が衝撃により破損するおそれがあるという第１の問題点があった。
また、非常に微細な加工をするために、ブロック電極，ワイヤ電極を用いて、電極１０１の径が数十μｍ程度のロッド電極を、逆放電によりドレッシング成形し、成形した成形電極１０１によって微細な加工することが行われているが、上記第１の問題点と同様な問題があった。
また、位置決めをした後、実際の加工後の深さは、第１１図に示すように加工時の軸の送り込み量に放電ギャップ量を加えたものとなる。従って、送り込み量は、加工後の深さから放電ギャップ量を差し引いた値となるが、放電ギャップ量を、予め電気的な条件ごとにデータを取得しておかなければならず、しかも、極間への加工液噴出圧、極間スラッジの状況などにより値がばらつくので、高精度の加工には不適であるという第２の問題点があった。
発明の開示
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、簡易な電極と被加工物間の放電加工機の位置決め装置及びその方法を提供するものである。
この目的を達成するために第１の放電加工機の位置決め装置によれば、電極と被加工物との間にパルス電圧を印加する電源と、上記電極を上記被加工物に一定単位により近接させる移動手段と、上記電極と上記被加工物との間で、放電が発生したことを検出する放電検出手段と、この放電検出手段の検出信号を予め定められた所定回数カウントすると共に、カウントの終了信号を発生するカウント手段と、このカウント手段の終了信号に基いて位置決めの完了信号を発生する手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、上記位置決め完了信号の検出に基いて電源のパルスを停止すると共に、電極の移動を停止する信号を発生する停止手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、電極と被加工物との間にパルス電圧を印加する電源と、上記電極を上記被加工物に一定単位により近接させる移動手段と、上記電極と上記被加工物との間の平均電圧を取得する平均電圧取得手段と、上記電極と上記被加工物との間で、放電が発生したことを検出する放電検出手段と、この放電検出の検出信号を予め定められた所定回数カウントすると共に、カウントの終了信号を発生するカウント手段と、このカウント手段の終了信号に基いて上記電極と上記被加工物との間の電圧を任意の電圧で短絡する手段と、を備え、上記短絡手段による任意の電圧に応じて、上記電極と上記被加工物との間隙を平均電圧サーボ方式で制御した後、位置決めを完了することを特徴とするものである。
また、平均電圧取得手段で取得した平均電圧値と基準電圧値との比較の結果、平均電圧値が上記基準電圧値以下の場合、上記電源の出力を停止させ、その後、上記電極の移動を停止する停止信号を発生する停止手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、放電加工機の位置決め方法によれば、電極と被加工物との間に電源によりパルス電圧を印加した状態で上記電極を上記被加工物に一定単位により近接させる工程と、電極と被加工物との間で、放電が発生したことを放電検出手段により検出する工程と、この放電検出手段の検出信号を、カウント手段により予め定められた所定回数をカウントすることにより、カウントの終了信号を発生する工程と、このカウント手段の終了信号に基づいて位置決めの完了信号を発生する工程と、を有することを特徴とするものである。
また、電極と被加工物との間に電源によりパルス電圧を印加した状態で上記電極を上記被加工物に一定単位により近接させる工程と、上記電極と上記被加工物との間の平均電圧を平均電圧取得手段により取得する工程と、上記電極と上記被加工物との間で、放電が発生したことを放電検出手段により検出する工程と、この放電検出手段の検出信号を予め定められた所定回数をカウント手段によりカウントすることによりカウントの終了信号を発生する工程と、このカウント手段の終了信号に基いて上記電極と上記被加工物との間の電圧を短絡手段により任意の電圧で短絡する工程と、を有し、上記短絡手段による任意の電圧に応じて、上記電極と上記被加工物との間隙を平均電圧サーボ方式で制御した後、位置決めを完了することを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による放電加工装置の全体を示すブロック図である。
第２図は第１図の放電パルス検出回路を示す結線図である。
第３図は第１図のカウント手段を示す結線図である。
第４図は第１図の動作を示すフローチャートである。
第５図は第１図の動作を示すタイムチャートである。
第６図は単純電極用いて被加工物の加工を示す斜視図である。
第７図は第６図のように被加工物を加工するための手順を示す側面図である。
第８図はこの発明の他の実施例による放電加工機の全体を示すブロック図である。
第９図は第８図の動作を示すフローチャートである。
第１０図は従来の放電加工装置の全体構成を示すブロック図である。
第１１図は第１０図に示す位置決め装置を用いて位置決めした電極と被加工物の側面図である。
発明を実施するための最良の形態
次に、この発明について、以下の通り、実施例を説明する。
実施例１．
この発明の一実施例を第１図〜第３によって説明する。
第１図は放電加工機の全体を示すブロック図、第２図は第１図に示す放電検出手段を示す結線図、第３図は第１図のカウント手段を示す結線図である。図中、従来と同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
第１図〜第３図において、放電加工機の位置決め装置は、電極１０１のＸ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５に対して位置の指令および位置決めの終了判定をする制御手段１１０７と、電極１０１と被加工物１０２の間における放電の発生を検出する放電検出手段１１０８と、この放電検出手段１１０８の検出したパルス検出信号を、予め設定された回数に達することをカウントすると共に、カウント終了の信号を発生するカウント手段１１０９と、このカウント手段１１０９の終了信号により位置決めの完了信号を発生し、電源１０６の出力及び、Ｘ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５を停止させる停止信号を発生する停止手段１１１０とを備えている。
放電検出手段１１０８は、電極１０１と被加工物１０２との間隙の電圧を分圧する抵抗３０２と、この抵抗３０２を介して電圧比較器３０１の入力端子に接続されている。なお、３０２は基準電圧値を設定する抵抗である。
カウント手段１１０９及び停止手段１１１０は、放電検出手段１１０８の出力パルスをカウントし、パルスの数を出力するカウンタ５０１と、このカウンタ５０１の出力からの信号を入力し、予め設定された回数かどうかを比較する比較器５０２と、比較器５０２の前記回数を抵抗Ｒ１〜Ｒ４を介して設定する選択スイッチ５０３と、比較器５０２の出力信号を入力し、位置決めの完了信号Ｐｙを発生すると共に、カウンタ５０１をリセットするフリップフロップ５０４とを備えている。
次に、上記のように構成された位置決め装置の動作を第１図から第３図、及び第４図のフローチャート、第５図のタイムチャートを参照して説明する。
まず、位置決めの開始により、電極１０１と被加工物１０２とに電源１０６からパルス電圧を印加し（ステップＳ１０１）、制御手段１１０７が位置決めの方向に対して、Ｘ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５を動作し、電極１０１を一定の単位により送る（ステップＳ１０３）。なお、単位あたりの電極送り量は、一般的にＮＣ制御装置の最小指令単位で行われる。
電源１０６が極間に電圧を印加し、やがて極間に放電が発生する。したがって、極間電圧Ｖが第５図に示すように急激に低下し、電圧比較器３０１の基準電圧値と極間電圧値との比較をし、基準電圧値よりも低くなり、電圧比較器３０１の出力には、放電を検出する信号としての放電パルスＰａが発生する（ステップＳ１０５）。
カウンタ５０１が放電パルスＰａをカウントし（ステップＳ１０７）、比較器５０２が予め定められた設定回数「３」に達したか否かを判断し（ステップＳ１０９）、達した場合、フリップフロップ５０４が位置決めの完了信号Ｐｙを発生する（ステップＳ１１１）。一方、達していなければ、ステップＳ１０５に戻ることになる。
ここで、一定の単位送り中又は単位移動後に、停止手段１１１０は完了信号Ｐｙが発生したか否かを判断し（ステップＳ１１３）、発生した場合、電源１０６の出力をオフして極間の放電を停止し（ステップＳ１１１）、Ｘ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５の動作を停止信号により停止し（ステップＳ１１３）、位置決めを完了する。一方、ステップＳ１１３において、該完了信号が出力されていない場合、ステップＳ１１０に戻る。
上記位置決めの終了判定は、複数回数の放電パルス信号Ｐａの検出により終了しているので、位置決めのばらつきを抑制することができる。また、従来の接触による位置決めとは異なり、放電は極間に一定距離を保って発生するので、非接触で、位置決めできる。なお、位置決め終了後の極間の距離は、放電ギャップにより決まるので、極間に印加する放電パルスの電気条件などにより任意に設定できの（ａ）に示す島形状を、単純電極により第６図（ｂ）に示す傾斜加工にする場合を、第７図を参照して説明する。第７図（ａ）に示すように、電極１０１を予め基準面との位置決めを上記のように実行した後、電極１０１が点線で示す斜面形状に基づく軌跡を移動する。しかし、移動中の電極１０１は、電極消耗により途中から放電が途絶え、形成される形状が第７図の（ｂ）のようになる。そこで、再度、基準面で位置決めをして、電極１０１の消耗量を補正し、上記同様の軌跡による加工を繰り返すことにより、徐々に目的の形状にすることができる（第７図（ｂ）〜（ｅ））。
実施例２．
従来、極間の電圧波形より得られる極間電圧の平均値を極間距離と等価とみなすことのできる他の状態量として用いている。これは平均電圧サーボ方式といわれるもので、極間に放電が生じて平均電圧が所定の値以下になった場合に、位置決めが終了させることが考えられる。しかし、この検出では、放電が多数発生した後に、終了信号が発生するので、被加工物を加工してから位置決めするので、適当でない。そこで、この発明の他の実施例は、平均電圧サーボ方式を用いて上記課題を解決するものである。
この発明の他の実施例を第８図によって説明する。
第８図は放電位置決め装置の全体を示すブロック図である。図中、第１図と同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
第８図において、位置決め装置は、カウント手段１１０９の終了信号により極間を任意の電圧で短絡する短絡手段１４０１と、極間の平均電圧を取得する平均電圧取得手段１４０２と、平均電圧取得手段１４０２の平均電圧値と基準電圧値とを比較する。比較手段１４０と、平均電圧値が基準電圧値よりも低い場合、電源１０６の出力及び、Ｘ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５を停止させる停止信号を発生する停止手段１４１０とを備えている。
上記のように構成された位置決め装置の動作を第８図及び、第９のフローチャートによって説明する。ます、位置決めの開始により、電極１０１と被加工物１０２とに電源１０６からパルス電圧を印加し（ステップＳ２０１）、制御手段１１０７が位置決めの方向に対して、Ｘ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５を動作し、電極１０１を一定の単位により送る（ステップＳ２０３）。なお、単位あたりの電極送り量は、一般的にＮＣ制御装置の最小指令単位で行われる。
電源１０６が極間に電圧を印加し、やがて極間に放電が発生する。したがって、極間電圧Ｖが第５図に示すように急激に低下し、電圧比較器３０１の基準電圧値と極間電圧値との比較をし、基準電圧値よりも低くなり、電圧比較器３０１の出力には、放電を検出する信号としての放電パルスＰａが発生する（ステップＳ２０５）。
カウンタ５０１が放電パルスＰａをカウントし（ステップＳ２０７）、比較器５０２が予め定められた設定回数「３」に達したか否かを判断し（ステップＳ２０９）、達した場合、短絡手段１４０１が電極１０１と被加工物１０２とを任意の電圧で短絡する（ステップＳ２１１）。一方、達していなければ、ステップＳ２０５に戻ることになる。
次に、平均電圧取得手段１４０２が一定の単位送り中に、極間の平均電圧値を取り込み（ステップＳ２１５）、比較手段１４０３は平均電圧値が基準電圧値以下か判断し（ステップＳ２１７）、以下の場合、電源１０６の出力をオフして極間の放電を停止し（ステップＳ２１９）、Ｘ軸移動手段１０３、Ｙ軸移動手段１０４、Ｚ軸移動手段１０５の動作を停止信号により停止し（ステップＳ２２１）、位置決めを完了する。一方、ステップＳ２１７において、基準値の方が高い場合、ステップＳ２０３に戻る。
以上のように本発明によれば、非接触で、位置決めのばらつきを抑制して位置決めできるので、電極の先端が破損しにくいし、電極のドレッシング成形がし易いという効果がある。
また、上記効果に加え、電極と被加工物との間隙を任意の距離にすることができるという効果がある。
また、電極と被加工物とを短絡させることにより、強制的に位置決めを完了できるという効果がある。
さらに、上記効果に加え、極間を短絡しても、僅かな時間加工を継続できるので、一般に、設定単位の電極送りが終了した後に位置決めが完了できるという効果がある。
産業上の利用分野
以上のように、この発明にかかる放電加工機の位置決め装置及びその方法は、位置決めに適している。

Claims (6)

1. 電極と被加工物との間にパルス電圧を印加する電源と、
   上記電極を上記被加工物に一定単位により近接させる移動手段と、
   上記電極と上記被加工物との間で、放電が発生したことを検出する放電検出手段と、
   この放電検出手段の検出信号を予め定められた所定回数カウントすると共に、カウントの終了信号を発生するカウント手段と、
   このカウント手段の終了信号に基いて位置決めの完了信号を発生する手段と、
   を備えたことを特徴とする放電加工機の位置決め装置。
2. 上記位置決め完了信号の検出に基いて上記電源のパルスを停止すると共に、上記電極の移動を停止する信号を発生する停止手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放電加工機の位置決め装置。
3. 電極と被加工物との間にパルス電圧を印加する電源と、
   上記電極と上記被加工物との間の平均電圧を取得する平均電圧取得手段と、
   上記電極を上記被加工物に一定単位により近接させる移動手段と、
   上記電極と上記被加工物との間で、放電が発生したことを検出する放電検出手段と、
   この放電検出の検出信号を予め定められた所定回数カウントすると共に、カウントの終了信号を発生するカウント手段と、
   このカウント手段の終了信号に基いて上記電極と上記被加工物とを任意の電圧で短絡する短絡手段と、
   を備え、上記短絡手段による任意の電圧に応じて、上記電極と上記被加工物との間隙を平均電圧サーボ方式で制御した後、位置決めを完了することを特徴とする放電加工機の位置決め装置。
4. 平均電圧取得手段で取得した平均電圧値と基準電圧値との比較の結果、平均電圧値が上記基準電圧値以下の場合、電源の出力を停止させ、その後、電極の移動を停止する停止信号を発生する停止手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載の放電加工機の位置決め装置。
5. 電極と被加工物との間に電源によりパルス電圧を印加した状態で上記電極を上記被加工物に一定単位により近接させる工程と、
   上記電極と上記被加工物との間で、放電が発生したことを放電検出手段により検出する工程と、
   この放電検出手段の検出信号を、カウント手段により予め定められた所定回数をカウントすることにより、カウントの終了信号を発生する工程と、
   このカウント手段の終了信号に基づいて位置決めの完了信号を発生する工程と、
   を有することを特徴とする放電加工機の位置決め方法。
6. 電極と被加工物との間に電源によりパルス電圧を印加した状態で上記電極を上記被加工物に一定単位により近接させる工程と、
   上記電極と上記被加工物との間の平均電圧を平均電圧取得手段により取得する工程と、
   上記電極と上記被加工物との間で、放電が発生したことを放電検出手段により検出する工程と、
   この放電検出手段の検出信号を予め定められた所定回数をカウント手段によりカウントすることによりカウントの終了信号を発生する工程と、
   このカウント手段の終了信号に基いて上記電極と上記被加工物との間の電圧を短絡手段により任意の電圧で短絡する工程と、
   を有し、上記短絡手段による任意の電圧に応じて、上記電極と上記被加工物との間隙を平均電圧サーボ方式で制御した後、位置決めを完了することを特徴とする放電加工機の位置決め方法。

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