JP4017764B2 - ワイヤカット放電加工に於ける基準位置の位置決め方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、間隔を置いて配置した一対のガイド間にワイヤ電極を張架して軸方向に走行移動させ、該ワイヤ電極に微小な放電間隙を介して被加工物を対向配置し、前記放電間隙に加工液を介在させた状態でワイヤ電極と被加工物間に間歇的な電圧パルスを印加して繰返し放電パルスを発生させると共に、両者間にワイヤ電極の軸方向と略直交する方向の相対的な加工送りを与えて所望輪郭形状の切断加工を行うワイヤカット放電加工に於て、ワイヤ電極に対する被加工物の加工基準位置、あるいは被加工物が載置される加工テーブル面に対してワイヤ電極を垂直に張架する前記一対のガイドの垂直基準位置を、ワイヤ電極を所定の張力と速度をもって走行移動させた状態で、ワイヤ電極と被加工物間またはワイヤ電極と垂直出し用治具間の接触を検知して決定する位置決め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１はワイヤカット放電加工装置の概略を示す構成図であり、１はベッド、２は該ベッド１上に互いに直交するＸ及びＹ軸方向に移動可能に設けたＸＹクロステーブル、３，４は該ＸＹクロステーブル２を移動させるＸ軸及びＹ軸駆動モータ、５，６は各モータ３，４の回転角を検出するロータリエンコーダ、７はＸＹクロステーブル２上に固定して設けた載物台であり、該載物台７上に、被加工物８を取付ける加工テーブル面がＸＹ二軸平面と平行に形成されている。これ等ＸＹクロステーブル２、モータ３，４、及びエンコーダ５，６によって加工送り機構が構成され、必要に応じ、各エンコーダ５，６により各軸移動量が検出されてフィードバック制御される。
【０００３】
９はベッド１に起立させて設けたコラム、１０，１１はコラム９からＸＹクロステーブル２上に伸長させて設けた上下一対の上アームと下アームである。１２，１３は加工部に加工液を噴射供給する上下一対のノズル装置であり、被加工物と対向する加工部のワイヤ電極１４を位置決めするダイス状の一対のガイド１５，１６が該ノズル装置１２，１３内に夫々固定支持されている。１７は上アーム１０に設けたＸＹ二軸平面と直交するＺ軸の移動機構であり、該Ｚ軸移動機構１７の先端部にＸ軸と平行なＵ軸及びＹ軸と平行なＶ軸方向に移動可能にＵＶクロステーブル１８が設けられる。該テーブル１８に上部ノズル装置１２が固定支持され、下部ノズル装置１３は下アーム１１の先端部に固定支持されている。従って、上側のガイド１５はＵ，Ｖ，及びＺ軸方向に移動可能であり、下側のガイド１６は固定状態である。１９はＵＶクロステーブル１８をＺ軸方向に移動するＺ軸駆動モータ、２０は該モータ１９の回転角を検出するロータリエンコーダ、２１，２２はＵＶクロステーブル１８のＵ軸駆動モータ及びＶ軸駆動モータ、２３，２４は各モータ２１，２２の回転角を検出するロータリエンコーダであり、必要に応じ、各エンコーダ２０，２３，２４により各軸移動量が検出されてフィードバック制御される。
【０００４】
加工に際し、ワイヤ電極１４は供給リール２５から繰出され、ローラ２６に案内されて上側ガイド１５から被加工物８の加工スタート孔を挿通して下側ガイド１６を通り、ローラ２７を経て回収容器２８に至る走行経路に張架され、引っ張り駆動機構２９とブレーキ機構３０の作動により所定の張力と速度をもって走行移動する。３１は加工電源であり、ワイヤ電極１４に接触して設けた通電子３２と被加工物８に出力端子が接続され、被加工物８とワイヤ電極１４間に所定パルス条件（τｏｎ、τｏｆｆ、Ｉｐ等）の電圧パルスを間歇的に印加し、また、発生する放電状態を監視する。
【０００５】
３３はコンピュータであり、ＣＰＵ３３ａ、ＲＯＭ３３ｂ、ＲＡＭ３３ｃ、入力インターフェイス３３ｄ、出力インターフェイス３３ｅから構成される。３４は、ＣＰＵ３３ａの指令に従いＸＹ各軸ドライバ３５、及びＵＶＺ各軸ドライバ３６にパルス分配して、各モータ３，４，１９，２１，２２の動作を数値制御するＮＣ装置である。３７はキーボード等の入力装置であり、該入力装置３７により電圧パルスのパルス条件、ワイヤ電極の張力、速度等の走行条件、加工液の流量、液圧等の供給条件等の各種加工条件、及び、その他各種設定値、初期値等が入力設定される。３８はＣＲＴ等の表示装置であり、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｖの各軸の現在位置座標値、入力装置３７により設定された各種加工条件、設定値、初期値等、及び加工の進行状況等が数値表示あるいはグラフィック表示される。
【０００６】
このようなワイヤカット放電加工装置に於て、ワイヤ電極１４を所定の張力、速度をもって走行移動させ、ノズル１２，１３から放電間隙に加工液を噴射供給しつつ、被加工物８とワイヤ電極１４間に間歇的に電圧パルスを印加して繰返し放電を発生させると共に、両者間にモータ３，５の駆動制御による加工送りを与えて所定輪郭形状の切断加工が行われる。加工送りは予めＲＯＭ３３ｂに格納されている加工プログラムに従ってＣＰＵ３３ａにより制御され、また加工中は放電状態が監視され、検出された信号により加工状態の良否が判別されて、電圧パルスの印加中止、パルス条件の変更、あるいはワイヤ電極の走行条件、加工液の供給条件の変更等の制御が行われる。
【０００７】
一方、被加工物８の所定位置に良好な加工を行うために、加工の開始に先立ち、
ワイヤ電極１４を加工テーブル面に対して垂直（Ｚ軸と平行）に位置決めする上側ガイド１５の垂直基準位置をＵＶクロステーブル１８を駆動制御して求めること、及び、求められた垂直基準位置に上側ガイド１５を配置した状態でワイヤ電極１４に対する被加工物８の加工基準位置をＸＹクロステーブル２を駆動制御して求めることが必要であり、垂直基準位置の位置決め精度は加工面垂直度誤差あるいはテーパ加工を行う際の加工面傾斜誤差を左右し、加工基準位置の位置決め精度は被加工物上の加工位置誤差を左右するから、これ等基準位置を精度良く求めることが肝要である。
そして、垂直基準位置を求める方法としては、加工テーブル上に設置した垂直出し用治具とワイヤ電極との接触を検知することにより求める方法が、また加工基準位置を求める方法としては、被加工物の基準側面や基準孔の内面とワイヤ電極との接触を検知することにより求める方法が一般的に慣用されている。
【０００８】
このような接触検知法により各基準位置を求めるには、図１１に示すように接触検知装置３９を設け、先ず、加工テーブル上に垂直出し用治具を載置し、接触検知装置３９を垂直出し用治具と通電子３２に接続して垂直基準位置の位置決めを行い、次いで、垂直出し用治具に代えて加工テーブル上に被加工物８を載置し、接触検知装置３９を被加工物８と通電子３２に接続して加工基準位置の位置決めを行う。
【０００９】
また、接触検知法による各基準位置の位置決めは、予めＲＯＭ３３ｂに格納されている垂直基準位置位置決めプログラム、及び加工基準位置位置決めプログラムに従ってＣＰＵ３３ａの指令により行われる。その態様は、従来から操作手順の異なる様々な方法が提案されていて多様であり、冗長になるので個別的な詳しい記述は省略するが、概ね、垂直出し用治具または被加工物（以下、接触検知対象物と言う）とワイヤ電極１４間に低電圧（数Ｖ〜１０数Ｖ程度）の直流または交流電圧を印加した状態で、先ず、Ｘ軸モータ３を正転駆動制御して接触検知対象物をワイヤ電極１４に近接移動させ、検出電圧の所定値以下への低下を判別した出力により接触を検知し、接触検知信号をコンピュータ３３に送り、モータ３を逆転駆動制御して非接触状態に戻した後、再び近接移動させて接触検知する操作を複数回行い、垂直出しの場合は、モータ２１を駆動制御して上側ガイド１５を所定距離Ｕ軸方向に移動させてワイヤ電極１４を傾ける操作、あるいは更にモータ１９を駆動制御して上側ガイド１５をＺ軸方向に所定距離移動させる操作を組合わせて前記接触検知を行い、接触が検知されたときのＸ軸座標値、あるいは所定のサンプリング周期毎に検出したＸ軸座標値をコンピュータ３３に取り込んでＲＡＭ３３ｃに記憶し、接触検知信号データと座標値データを各基準位置位置決めプログラムに従ってＣＰＵ３３ａにより演算処理してＵ軸の垂直基準位置またはＸ軸の加工基準位置を算出し、次いで、Ｙ軸に関しても同様に、Ｙ軸モータ４を正転逆転駆動制御しての接触検知の繰返し操作、垂直出しの場合、この接触検知操作の際に上側ガイド１５をモータ２２駆動制御により所定距離Ｖ軸方向に移動させ、あるいは更にモータ１９駆動制御により所定距離Ｚ軸方向に移動させる操作、及び検出Ｙ軸座標値の取り込みを行い、演算処理してＶ軸の垂直基準位置またはＹ軸の加工基準位置を算出し、求められた垂直基準位置のＵＶ各軸座標値及び加工基準位置のＸＹ各軸座標値を表示装置３８に表示する態様で行われる方法が多い。
【００１０】
また、図１１では、接触検知対象物が載置される載物台７をＸ軸及びＹ軸に移動させてワイヤ電極１４との接触を検知する構成であるが、この構成に限らず、例えば載物台７をベッド１上に固定して設け、コラム９をベッド１に設けたＸＹクロステーブル２上に設けて、ワイヤ電極１４側をＸ軸及びＹ軸に移動させる構成としても良い。また、前記モータ３，４，１９，２１，２２としては、交流モータ、直流モータ、あるいはステッピングモータ等が必要に応じて適宜用いられる。
【００１１】
そして、このような態様で行われる位置決め方法に於て、接触検知対象物とワイヤ電極との相対的な近接または離隔移動を制御するサーボ機構も多様であり、例えば、
(1)電圧を常時検出しながら検出電圧が所定値以下に低下して接触が検知されるまで接触検知対象物とワイヤ電極との相対的な近接移動を継続し、接触が検知されたら直ちに近接移動を停止すると共にその時の軸座標値を記憶し、次いで両者を所定距離離隔させた後、再び近接移動を開始して接触を検知すると共にその時の軸座標値を記憶する操作を繰返し、所定回数接触が検知されたら、記憶されている多数の軸座標値の平均をとって基準位置とする。
(2)加工時と同様にワイヤ電極を走行させた状態で、接触検知対象物とワイヤ電極とを相対的に近接または離隔移動させながら、所定のサンプリング周期（例えば１０μsec)で電圧を検出して接触状態か非接触状態かを判別し、接触状態判別出力と非接触状態判別出力とを分けて夫々カウントし、接触状態判別出力のカウント数が所定のプリセット値（例えば１００，１０００等）に達したら両者を離隔させる向きに単位長さ（例えば１μｍ）だけ軸を移動させると共に両カウンタをクリアし、非接触状態判別出力のカウント数が所定のプリセット値に達したら両者を近接される向きに単位長さだけ軸を移動させると共に両カウンタをクリアする制御を継続して、接触検知対象物とワイヤ電極とを付かず離れずの状態に保持し、この状態で接触状態判別時の軸座標値または所定の時間毎（例えば１００msec）に検出した軸座標値を記憶し、記憶された多数の軸座標値の平均をとる等の演算処理を行って基準位置とする。（特開平９−１３６２２０号公報参照）
等、各種のサーボ機構が接触検知法による位置決め方法に採用されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記(1)のサーボ機構による位置決めは一般的に多用されている方法であるが、ワイヤ電極を走行させた状態で位置決めを行う場合、ワイヤ電極は振動状態で接触検知対象物に接近することになり、接触が検知されたときワイヤ電極が振動振幅のどの位置にあるか不明であるため、接触が検知された時点での軸位置は接触検知対象物の表面位置を示してはおらず、接触検知時毎に検出した多数の軸座標値の平均化処理をしても接触検知対象物の表面位置を示すことにはならない。
【００１３】
一方、前記(２)のサーボ機構による位置決めによれば、次々と検出される軸座標値が次第にワイヤ電極の振動中心に収束することになるため、ワイヤ電極を加工時と同じ条件で走行させた状態で、ワイヤ電極の振動によって位置決め精度を低下させることなく、高精度に基準位置を位置決めすることができる。
しかし、前記(２)のサーボ機構による位置決め方法では、電圧を検出して判別した接触状態判別出力と非接触状態判別出力とを夫々別個のカウンタにカウントさせ、どちらか先にプリセット値に達したカウンタ出力により単位長さだけ軸を移動させる機構であるから、接触・非接触状態判別のための電圧サンプリング数が膨大になり、容量の大きいメモリを必要とすると共にデータ処理時間も長くなる。また、サンプリング数が或る閾値を越えると状態不安定と判断してエラー表示を出してしまう等、コンピュータ動作が不安定になる。また、接触検知法による位置決め時には、加工時の印加電圧に比べれば低いものの、１０Ｖ前後の電圧が印加されていて、接触・離隔時に微弱放電が発生するから、電圧サンプリング数が多数（相対的に接触回数が多数）になると、接触検知対象物の表面を傷付けたり放電によるチップが表面に付着したりして、位置決め精度を低下させることになる。従って、データ処理に要する時間を短くし、またエラーの発生を避けてコンピュータ動作を安定化し、また接触検知対象物表面の損傷やチップの付着による位置決め精度の低下を防止するために、電圧サンプリング数はなるべく少なくすることが望ましい。
本発明は、このような問題点に鑑み、ワイヤ電極を加工時と同様の条件で走行させた状態で、接触・非接触状態を少ない電圧サンプリング数で判別して精度良く基準位置を位置決めすることのできる接触検知法による位置決め方法の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の実施に際して用いられる基礎的な原理技術は、ワイヤ電極と被加工物間またはワイヤ電極と垂直出し用治具間にＸ軸及びＹ軸方向の相対的な近接移動または離隔移動を与える移動機構を動作させるモータを一定のセグメント時間を単位時間として且つ該セグメント時間に移動する近接移動と離隔移動の移動距離を同じに設定して駆動すると共に、所定電圧印加状態の両者間の電圧を前記セグメント時間をサンプリング周期として検出して接触状態か非接触状態かを判別するようにし、先ず、Ｘ軸に関し、モータの正転駆動による近接移動時にサンプリング周期毎に非接触状態が判別されている間はセグメント時間の近接移動を繰返して継続し、近接移動時に接触状態が判別された場合はセグメント時間終了時にモータを停止し逆転駆動して離隔移動を開始し、離隔移動時にサンプリング周期毎に接触状態が判別されている間はセグメント時間の離隔移動を繰返して継続し、離隔移動時に非接触状態が判別された場合はセグメント時間終了時にモータを停止し正転駆動して近接移動を開始する態様で接触検知動作を行わせ、近接移動を停止した各時点と離隔移動を停止した各時点のＸ軸座標値を記憶し、接触検知動作の終了を判断する装置の出力により接触検知動作を終了し、記憶された多数のＸ軸座標値の平均座標値を演算し、算出された平均座標値を加工基準位置のＸ軸座標値とし、または垂直基準位置を求めるために用いるＸ軸座標値とし、次いで、Ｙ軸に関しても同様の操作を行って、加工基準位置のＹ軸座標値または垂直基準位置を求めるために用いるＹ軸座標値を求めるようにするものである。
【００１５】
そこで、前述の技術を基礎的技術とする本発明は、モータを一定のセグメント時間を単位時間として且つ該セグメント時間に移動する前記近接移動距離をＬｇ、離隔移動距離をＬｂに設定して駆動すると共に、所定電圧印加状態の前記両者間の電圧を前記セグメント時間をサンプリング周期として検出して接触状態か非接触状態かを判別するようにし、Ｘ軸座標値の記憶を、近接移動を停止した各時点のＸ軸座標値と離隔移動を停止した各時点のＸ軸座標値とに夫々分けて記憶させるようにする他は、前述基礎的技術の場合と同様の接触検知動作を行い、該動作終了後、記憶された多数の近接移動停止時点のＸ軸座標値と離隔移動停止時点のＸ軸座標値の夫々の平均座標値を演算し、算出された両平均座標値の中点の座標値に、前記両平均座標値間の距離をＤｍとして、Ｄｍ（Ｌｂ−Ｌｇ）／２（Ｌｂ＋Ｌｇ）を加算した座標値を加工基準位置のＸ軸座標値とし、または垂直基準位置を求めるために用いるＸ軸座標値とし、次いで、Ｙ軸に関しても同様の操作を行って、加工基準位置のＹ軸座標値または垂直基準位置を求めるために用いるＹ軸座標値を求めるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
本発明では一定のセグメント時間中に電圧のサンプリングが一回行われて接触・非接触状態が判別され、近接移動中は接触状態が判別されるまで、離隔移動中は非接触状態が判別されるまで、Ｘ軸モータ３またはＹ軸モータ４をセグメント時間駆動する操作を繰返す。電圧をサンプリングする時点としては、セグメント時間の中間時点、あるいは前半または後半の適宜の時点をサンプリング時点とすることが可能である。また、モータの停止制御に関しては、近接移動中に接触状態が判別されたとき、及び離隔移動中に非接触状態が判別されたときに、当該判別が行われたセグメント時間の終了時点にモータを停止させる態様に限らず、該セグメント時間の次ぎのセグメント時間の終了時点にモータを停止させる場合もある。
また、このようなサーボ機構では、モータに対する指令値は一定のセグメント時間に移動する距離Ｌ（μｍ）として与えられるから、セグメント時間をＴａ（msec）とすると、軸の移動速度Ｖ＝Ｌ／Ｔａ（μｍ／msec）は設定される距離Ｌに比例し、また、軸移動の分解能が設定される距離Ｌによって決定される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、近接移動の速度Ｖｇと離隔移動の速度Ｖｂを同じに設定して接触検知動作を行う前述本発明の基礎的技術の一例の操作手順を示すフローチャートである。Ｓ１０１〜Ｓ１１４はステップ番号を示す。
先ず、セグメント時間Ｔａ、該セグメント時間に移動する近接移動と離隔移動の移動距離Ｌ、記憶座標値数Ｎ値を設定し、カウントする座標値記憶回数ｎを０にクリヤしてリセットした後、Ｘ軸モータ３を正転駆動して近接移動を開始すると共にセグメント時間の計測を開始し（ステップＳ１０１）、当該セグメント時間中の所定の時点に電圧をサンプリングして接触・非接触状態を判別し（ステップＳ１０２）、非接触の場合は当該セグメント時間の終了を待って（ステップＳ１０３）、次ぎのセグメント時間も近接移動を継続させる操作を繰返し、ステップＳ１０２で接触状態が判別された場合は、セグメント時間の終了を待って（ステップＳ１０４）、モータを停止すると共にその時のＸ軸座標値をＲＡＭ３３ｃに記憶し（ステップＳ１０５）、次いで、Ｘ軸モータ３を逆転駆動して離隔移動を開始すると共にセグメント時間の計測を開始し（ステップＳ１０６）、当該セグメント時間中の所定の時点に電圧をサンプリングして接触・非接触状態を判別し（ステップＳ１０７）、接触状態の場合は当該セグメント時間の終了を待って（ステップＳ１０８）、次ぎのセグメント時間も離隔移動を継続させる操作を繰返し、ステップＳ１０７で非接触状態が判別された場合は、セグメント時間の終了を待って（ステップＳ１０９）、モータを停止すると共にその時のＸ軸座標値をＲＡＭ３３ｃに記憶し（ステップＳ１１０）、カウント数ｎに１を加算して（ステップＳ１１１）、該カウント数ｎが設定値Ｎに達したか否かを判別し（ステップＳ１１２）、未だＮ値に達していない場合は、ステップＳ１０１乃至Ｓ１１２の操作を繰返し、Ｎ値に達した場合は接触検知動作を終了させる（ステップＳ１１３）。
【００１８】
ここで、このような手順で行われる接触検知動作の一例を、図２に基づいて説明する。
図２は、セグメント時間Ｔａ＝２msec、セグメント時間に移動する距離Ｌ＝１μｍに設定し、２msecのサンプリング周期で各セグメントの中間時点に電圧をサンプリングして接触・非接触状態を判別しながら、Ｘ軸方向の接触検知を行った場合の軸移動の態様を模式的に示すグラフであり、縦軸はＸ軸の軸座標（μｍ）を、横軸は時間（msec）を示す。
先ず十分に離隔した位置からモータ３を正転駆動して近接移動（前進）を開始し、このグラフの場合、第５セグメントの移動が終了（１０msec経過）するまでは各セグメントに於て非接触状態が判別されて前進を続け、第６セグメントの中間時点（１１msec経過時点）にサンプリングした電圧により接触状態が判別されて、時点ａ（第６セグメント終了時点）でモータが停止して近接移動が停止する。
【００１９】
モータの停止は、接触状態で“１”を出力し非接触状態で“０”を出力する接触・非接触状態判別出力信号とセグメント時間の終了信号との論理積出力により制御され、近接移動時は該論理積出力が“１”で停止し、“０”でモータ駆動が継続され、離隔移動時は該論理積出力が“０”で停止し、“１”でモータ駆動が継続される。
【００２０】
また、時点ａでは軸のＸ軸座標位置（上下のガイドを結ぶ直線の接触検知対象物と対向する部位のＸ軸座標位置）は未だ接触検知対象物表面位置に到達していないが、走行状態にあるワイヤ電極は数Ｈｚ〜数ＫＨｚの周波数、数μｍ程度の振幅で常時振動しているため、接触検知対象物表面がワイヤ電極の振動振幅の範囲内に入れば接触が検知される可能性がある。しかし、電圧サンプリング時点にワイヤ電極が振幅のどの位置にあるかは不確定であるから、接触検知対象物表面がワイヤ電極の振動振幅の範囲内にあっても必ず接触が検知されるとは限らず、軸の座標位置が接触検知対象物の表面位置と丁度一致した状態で、接触状態が判別される確率が概ね５０％である。
【００２１】
次いで、時点ａでモータが逆転駆動制御されて離隔移動が開始され、第７セグメントの中間時点（１３msec経過時点）でサンプリングした電圧により非接触状態が判別され、時点ｂ（第７セグメント終了時点）でモータが停止して離隔移動が停止する。次いで、モータが正転駆動制御されて再び近接移動が開始され、第１０セグメントの移動が終了（２０msec経過）するまでは各セグメントに於て非接触状態が判別されて前進を続け、第１１セグメントの中間時点（２１msec経過時点）でサンプリングした電圧により接触状態が判別され、時点ｃ（第１１セグメント終了時点）でモータが停止して近接移動が停止する。次いで、モータが逆転駆動制御されて再び離隔移動が開始され、第１３セグメントの移動が終了（２６msec経過）するまでは各セグメントに於て接触状態が判別されて後退を続け、第１４セグメントの中間時点（２７msec経過時点）でサンプリングした電圧により非接触状態が判別され、時点ｄ（第１４セグメント終了時点）でモータが停止して離隔移動が停止され、次いで、モータが正転駆動制御されて再び近接移動が開始される。
以後同様にして、各時点ｅ，ｇ，ｉ，ｋ，ｍでは近接移動が停止されて離隔移動が開始され、また各時点ｆ，ｈ，ｊ，ｌでは離隔移動が停止されて近接移動が開始される如く接触検知動作が推移して行く。
【００２２】
また、このような接触検知動作を行いながら、前記ａ乃至ｍの各時点（モータ停止時点）に於けるＸ軸の各座標値がコンピュータ３３に取り込まれてＲＡＭ３３ｃに記憶される。
【００２３】
また、離隔移動停止毎にカウントを行い、カウント数が所定のプリセット値
（Ｎ値、例えば５００、１０００等）に達したら、カウンタ出力により接触検知動作を終了させる。あるいは、前述の特開平９−１３６２２０号公報に記載されるように、ＲＡＭ３３ｃに記憶するＸ軸座標値をワイヤ電極の振幅を考慮して適宜有効座標データと無効座標データとに分けて記憶し、記憶した全ての座標データの標準偏差と有効座標データの数に基づいて有効座標データ率をファジイ推論により求め、この有効座標データ率が所定値に達した時に接触検知動作を終了させるようにしても良い。
【００２４】
このようにして、ステップＳ１１３で接触検知動作が終了したら、ＣＰＵ３３ａにより、ＲＡＭ３３ｃに記憶された多数のＸ軸座標値の平均座標値（有効座標値と無効座標値に分類した場合は有効座標値の平均座標値）を演算し、算出された平均座標値を加工基準位置のＸ軸座標値とし、または垂直基準位置を求めるために用いるＸ軸座標値として（ステップＳ１１４）、Ｘ軸に関する基準位置の位置決め操作を終了する。
【００２５】
Ｘ軸に関して位置決め操作が終了したら、Ｙ軸に関しても同様の操作を行い、加工基準位置のＹ軸座標値または垂直基準位置を求めるために用いるＹ軸座標値を求めて基準位置の位置決めを終了する。
【００２６】
図３は、図２に示すように近接（前進）と離隔（後退）移動を繰返す軸移動を平均化したグラフであり、Ｘｇは近接移動停止時点の各Ｘ軸座標値の平均座標値、Ｘｂは離隔移動停止時点の各Ｘ軸座標値の平均座標値を示し、この平均座標値ＸｇとＸｂの間に接触検知対象物の表面が存在する。また、ＲＡＭ３３ｃに記憶した座標値数が多数であるから、平均座標値ＸｇとＸｂ間の距離Ｄｍは軸移動の平均ストロークに略一致する。一方、かかる本発明の基になっている技術ではモータを一定のセグメント時間を単位時間として駆動しているため、電圧サンプリングにより近接移動時に接触状態が離隔移動時に非接触状態が夫々判別されてからモータが停止するまでの時間（以下、モータ停止遅れ時間と言う）、軸位置が行過ぎることになるが、近接移動時と離隔移動時のモータ停止遅れ時間は等しく、また、この基礎的技術の一具体例では近接移動速度Ｖｇと離隔移動速度Ｖｂとが等しいから、近接移動時の前記行過ぎ量Ｄｇと離隔移動時の前記行過ぎ量Ｄｂは等しくなり、この前進時と後退時の等しい行過ぎ量が平均ストロークＤｍの多くの部分を形成する。このように、近接移動と離隔移動が同じ条件で行われた場合には、接触検知対象物の表面は、Ｘｇ点から後退の向きにＤｇ離れた座標点とＸｂ点から前進の向きにＤｂ離れた座標点との間にあることになるから、接触検知対象物の表面位置（基準位置）を各平均座標値ＸｂとＸｇの中点、即ちＲＡＭ３３ｃに記憶した近接移動停止時点と離隔移動停止時点の多数のＸ軸座標値の平均座標値と見ることができ、セグメント時間の軸移動量Ｌを小さく設定することにより分解能を高めて位置決め精度を高めることが可能であり、前記基礎的技術 の技術原理によれば、少ない電圧サンプリング数で接触検知動作を制御して基準位置の位置決めを高精度に行うことができる。
【００２７】
一方、接触検知動作に於て、前進時と後退時の速度が同じに設定されるとは限らず、例えば、接触を検知する近接移動時は比較的低速で慎重に接近させ（前述の図２の場合は前進時、後退時共に０．５μｍ／msec）、接触後、短絡状態を長引かせることは、接触検知対象物の損傷やワイヤ電極の断線を招く虞があり好ましくないから、短絡状態をなるべく早く解消するために離隔移動速度Ｖｂを近接移動速度Ｖｇよりも速く設定することがある。そこで本発明は、このように近接移動速度Ｖｇと離隔移動速度Ｖｂが同一及び異なる場合の如何にかかわらず基準位置の位置決め方法に係わる発明として有効なものである。
【００２８】
次に本発明の一実施例について説明する。
図４は、の本発明の一実施例の操作手順を示すフローチャートであり、Ｓ２０１〜Ｓ２１４はステップ番号を示す。
図４のフローチャートの図１のフローチャートとの相違点は、初期設定に於て、
セグメント時間Ｔａに移動する距離が、近接移動時（前進）の移動距離Ｌｇと離隔移動時（後退）の移動距離Ｌｂとに分けて別個に設定されること、近接移動停止時点の各座標値と離隔移動停止時点の各座標値が夫々別個にＲＡＭ３３ｃ（メモリＡとＢ）に記憶されること（ステップＳ２０５及びステップＳ２１０）、及びステップＳ２１４に於けるデータの演算処理内容が異なっていることであり、その他の操作手順は前述の図１と同様である。
そして、図４に於けるステップＳ２１４では、ＣＰＵ３３ａにより、メモリＡに記憶された多数の近接移動停止時点のＸ軸（またはＹ軸）座標値の平均座標値Ｘｇ（またはＹｇ）と、メモリＢに記憶された多数の離隔移動停止時点のＸ軸（またはＹ軸）座標値の平均座標値Ｘｂ（またはＹｂ）とを演算し（有効座標値と無効座標値に分類した場合は有効座標値の平均座標値を演算）、算出された両平均座標値Ｘｇ（またはＹｇ）、Ｘｂ（またはＹｂ）の中点の座標値に、Ｄｍ（Ｌｂ−Ｌｇ）／２（Ｌｂ＋Ｌｇ）を加算する演算処理を行い、得られた座標値を加工基準位置のＸ軸（またはＹ軸）座標値とし、または垂直基準位置を求めるために用いるＸ軸（またはＹ軸）座標値とする。
【００２９】
ここで、本発明につきＶｇ＜Ｖｂの場合の接触検知動作の一例を図５に基づいて説明する。
図５は、セグメント時間Ｔａ＝２msec、近接移動時のセグメント時間に移動する距離Ｌｇ＝１μｍ、離隔移動時のセグメント時間に移動する距離Ｌｂ＝５μｍに設定し、２msecのサンプリング周期で各セグメントの中間時点に電圧をサンプリングして接触・非接触状態を判別しながら、Ｘ軸方向の接触検知を行った場合の軸移動の態様を模式的に示すグラフであり、縦軸はＸ軸の軸座標（μｍ）を、横軸は時間（msec）を示す。
図５の場合も図２の場合と同様の手順で接触検知動作が行われ、各時点ａ，ｃ，ｅ，ｇに於て近接移動が停止して離隔移動が開始され、各時点ｂ，ｄ，ｆ，ｈに於て離隔移動が停止して近接移動が開始される。また、近接移動停止時点の各座標値がメモリＡに記憶され（ステップＳ２０５）、離隔移動停止時点の各座標値がメモリＢに記憶される（ステップＳ２１０）。そして、この場合、Ｖｇ：Ｖｂ＝Ｌｇ：Ｌｂ＝１：５の速度比で近接及び離隔移動が行われるから、近接移動に要する時間よりも離隔移動に要する時間が平均して１／５に短くなり、Ｖｇ＝Ｖｂである図２の場合よりも接触（短絡）が速やかに解消される。
【００３０】
また、図７は、前述本発明を、Ｖｇ＞Ｖｂの場合の接触検知動作の一例を示すグラフであり、セグメント時間Ｔａ＝２msec、近接移動時のセグメント時間に移動する距離Ｌｇ＝５μｍ、離隔移動時のセグメント時間に移動する距離Ｌｂ＝１μｍに設定し、２msecのサンプリング周期で各セグメントの中間時点に電圧をサンプリングして接触・非接触状態を判別しながら、Ｘ軸方向の接触検知を行った場合の軸移動の態様を模式的に示す。
この図７の場合も図２の場合と同様の手順で接触検知動作が行われ、各時点ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉに於て近接移動が停止して離隔移動が開始され、各時点ｂ，ｄ，ｆ，ｈに於て離隔移動が停止して近接移動が開始される。また、近接移動停止時点の各座標値がメモリＡに記憶され（ステップＳ２０５）、離隔移動停止時点の各座標値がメモリＢに記憶される（ステップＳ２１０）。
【００３１】
図６は図５に示す軸移動を平均化したグラフ、図８は図７に示す軸移動を平均化したグラフであり、近接移動停止時点の各Ｘ軸座標値の平均座標値Ｘｇと離隔移動停止時点の各Ｘ軸座標値の平均座標値Ｘｂの間に接触検知対象物の表面が存在し、また、平均座標値ＸｇとＸｂ間の距離Ｄｍは軸移動の平均ストロークに略一致し、近接移動時と離隔移動時のモータ停止遅れ時間は等しい。ここまではＶｇ＝Ｖｂの前述原理的技術の場合と同様である。
しかし、前記行過ぎ量は軸移動の速度に比例するから、Ｖｇ≠Ｖｂ（Ｌｇ≠Ｌｂ）である第２の発明では、近接移動時の前記行過ぎ量Ｄｇと離隔移動時の前記行過ぎ量Ｄｂが異なることになり、前進時行過ぎ量Ｄｇと後退時行過ぎ量Ｄｂの比はＬｇ／Ｌｂとなって、軸移動の平均ストロークＤｍの多くの部分がこの前進時と後退時の各行過ぎ量により形成される。従って、接触検知対象物の表面位置（基準位置）は、Ｘｇ点とＸｂ点間（平均ストロークＤｍ）の中点から速度比（Ｌｇ／Ｌｂ）に応じて偏ることになるから、Ｘｇ点とＸｂ点間ＤｍをＬｇ：Ｌｂの比で内分した座標点を基準位置と見做すことができる。そして、第２の発明では、この内分点を、Ｘｇ点とＸｂ点の中点の座標値に、補正量ＲｘとしてＤｍ（Ｌｂ−Ｌｇ）／２（Ｌｂ＋Ｌｇ）を加算することにより求めるようにし、この補正量Ｒｘを加算することにより、第１の発明のようにＸｇ点とＸｂ点間の中点を基準位置とした場合に生じる速度比に応じた偏り分の誤差を解消して高精度の位置決めを可能とする。尚、この発明に於て、軸移動の座標の正負の向きは、ワイヤ電極が接触検知対象物に近付く向きを正の向きとする。
【００３２】
このように、本発明によれば、近接移動速度Ｖｇと離隔移動速度Ｖｂとが異なる場合にも、少ない電圧サンプリング数で接触検知動作を制御し、記憶座標値の平均座標値（Ｘｇ点とＸｂ点間の中点）と接触検知対象物表面位置との間の誤差を補正して基準位置の位置決めを高精度に行うことができる。また、セグメント時間の軸移動量Ｌｇ、Ｌｂを小さく設定して分解能を高めることにより位置決め精度の向上が可能である。
また、図５、図６の例では５Ｌｇ＝Ｌｂの場合について、図７、図８の例ではＬｇ＝５Ｌｂの場合について説明したが、前進時と後退時の速度比はこれに限定されるものではなく、１０Ｌｇ＝Ｌｂ、Ｌｇ＝１０Ｌｂ等適宜の速度比が採用される。
【００３３】
図９は、本発明の方法を用い、図１０に示すＡ乃至Ｇの７種の速度比で、２．５ｍｍφのピンゲージの径を、０．２ｍｍφのワイヤ電極によりピンゲージの両側から接触検知して測定した値の誤差（測定値−２．５ｍｍ）を示すグラフであり、◇印は各平均座標値ＸｇとＸｂの中点をピンゲージ表面位置とした場合の誤差を、□印は第２の発明により前記中点に補正量Ｒｘを加算して誤差を補正した場合の誤差を示す。尚、３mm/minの軸移動速度は、２msecのセグメント時間に０．１μｍ移動する速度を意味する。図９から、Ｘｇ点とＸｂ点の中点をピンゲージ表面位置とすると、前進時の速度Ｖｇと後退時の速度Ｖｂとの速度比が大きくなるのにしたがって誤差が増大し、前記中点に補正量Ｒｘを加算することにより、前進時と後退時の速度比の増大による誤差増大傾向が解消されて、Ａ乃至Ｇのいずれの速度比に於ても略一定の誤差となっていることが分かる。従って、第２の発明によれば、前記中点に補正量Ｒｘを加算することにより、前進時と後退時の速度の違いにより生じる誤差を解消して高精度の位置決めを行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明の基礎的原理技術によれば、近接移動時の移動速度Ｖｇと離隔移動時の移動速度Ｖｂが等しい場合に、接触検知動作を少ない電圧サンプリング数で適確に制御して、基準位置の位置決めを高精度に行うことができる。そして、前記基礎的原理技術を用いた本発明によれば、近接移動時の移動速度Ｖｇと離隔移動時の移動速度Ｖｂが相違する場合に、接触検知動作を少ない電圧サンプリング数で適確に制御し、記憶座標値の平均座標値と接触検知対象物表面位置との間の誤差を補正して基準位置の位置決めを高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基礎的技術の一例の操作手順を示すフローチャート。
【図２】 同基礎的技術において接触検知を行った際の軸移動の態様を模式的に示すグラフ。
【図３】 図２に示す軸移動を平均化したグラフ。
【図４】 本発明の一実施例の操作手順を示すフローチャート。
【図５】 同本発明により接触検知を行った際の軸移動の態様を模式的に示すグラフ。
【図６】 図５に示す軸移動を平均化したグラフ。
【図７】 同本発明において、別異の接触検知を行った際の軸移動の態様を模式的に示すグラフ。
【図８】 図７に示す軸移動を平均化したグラフ。
【図９】 実験結果を示すグラフ。
【図１０】 図９のグラフに於ける前進時と後退時の速度及び速度比の条件を示す表。
【図１１】 ワイヤカット放電加工装置の概略を示す構成図。
【符号の説明】
１………………ベッド
２………………ＸＹクロステーブル
３，４…………Ｘ軸及びＹ軸駆動モータ
５，６…………ロータリエンコーダ
７………………載物台
８………………被加工物
９………………コラム
１０，１１……上アームと下アーム
１２，１３……上下一対の加工液噴射ノズル装置
１４……………ワイヤ電極
１５，１６……上下一対のガイド
１７……………Ｚ軸移動機構
１８……………ＵＶクロステーブル
１９……………Ｚ軸駆動モータ
２０……………ロータリエンコーダ
２１，２２……Ｕ軸及びＶ軸駆動モータ
２３，２４……ロータリエンコーダ
２５……………ワイヤ電極供給リール
２６，２７……ローラ
２８……………ワイヤ電極回収容器
２９……………引っ張り駆動機構
３０……………ブレーキ機構
３１……………加工電源
３２……………通電子
３３……………コンピュータ
３４……………ＮＣ装置
３５……………ＸＹ各軸ドライバ
３６……………ＵＶＺ各軸ドライバ
３７……………入力装置
３８……………表示装置
３９……………接触検知装置

Claims (1)

1. 間隔を置いて配置した一対のガイド間に張架したワイヤ電極に対する被加工物の加工基準位置または被加工物が載置される加工テーブル面に対してワイヤ電極を垂直に張架する前記一対のガイドの垂直基準位置を、ワイヤ電極を所定の張力と速度をもって走行移動させた状態で、ワイヤ電極と被加工物間またはワイヤ電極と垂直出し用治具間に接触検知用の電圧を印加し、両者間にＸ軸及びＹ軸方向の相対的な近接移動または離隔移動を与える移動機構を動作させて、前記電圧の高低変化から両者の接触・非接触を検知することにより決定するワイヤカット放電加工に於ける基準位置の位置決め方法に於て、
   前記移動機構を動作させるモータを一定のセグメント時間を単位時間として且つ該セグメント時間に移動する前記近接移動距離をＬｇ、離隔移動距離をＬｂに設定して駆動すると共に、該セグメント時間をサンプリング周期として前記電圧を検出して接触状態か非接触状態かを判別するようにし、
   先ず、Ｘ軸に関し、モータの正転駆動による前記近接移動時に前記サンプリング周期毎に非接触状態が判別されている間はセグメント時間の近接移動を繰返して継続し、前記近接移動時に接触状態が判別された場合はセグメント時間終了時にモータを停止し逆転駆動して前記離隔移動を開始し、前記離隔移動時に前記サンプリング周期毎に接触状態が判別されている間はセグメント時間の離隔移動を繰返して継続し、前記離隔移動時に非接触状態が判別された場合はセグメント時間終了時にモータを停止し正転駆動して前記近接移動を開始する態様で接触検知動作を行わせ、
   前記近接移動を停止した各時点のＸ軸座標値と前記離隔移動を停止した各時点のＸ軸座標値とを夫々分けて記憶し、
   前記接触検知動作の終了を判断する装置の出力により前記接触検知動作を終了し、
   前記記憶された多数の前記近接移動停止時点のＸ軸座標値と前記離隔移動停止時点のＸ軸座標値の夫々の平均座標値を演算し、算出された両平均座標値の中点の座標値に、前記両平均座標値間の距離をＤｍとして、Ｄｍ（Ｌｂ−Ｌｇ）／２（Ｌｂ＋Ｌｇ）を加算した座標値を前記加工基準位置のＸ軸座標値とし、または前記垂直基準位置を求めるために用いるＸ軸座標値とし、
   次いで、Ｙ軸に関しても同様の操作を行って、前記加工基準位置のＹ軸座標値または前記垂直基準位置を求めるために用いるＹ軸座標値を求める、
   ことを特徴とするワイヤカット放電加工に於ける基準位置の位置決め方法。

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