JP5543522B2 - 極間印加電圧を可変とするワイヤ放電加工機の接触検出装置 - Google Patents

極間印加電圧を可変とするワイヤ放電加工機の接触検出装置 Download PDF

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Description

本発明は、工具電極と被加工物の材質に応じた接触検出を行うワイヤ放電加工機に関する。
ワイヤ放電加工機では、非加工時に極間に所定の電圧パルスを印加することによって、ワイヤ電極と被加工物が接触した箇所で前記所定の電圧パルスによって生じる極間電圧が変化することを検知し、ワイヤ電極と被加工物との接触を検知している。
例えば、特許文献１には、被加工物と被加工物に対してワイヤ電極を相対的に移動させ、極間の電圧を予め定めた基準電圧と比較することによって、被加工物とワイヤ電極の接触を検知するワイヤ放電加工機が開示されている。図５は電圧印加部３と接触判定部４の内部を説明する回路図であって、接触検出を行うための簡便な例を示している。符号１１，１３はいずれも直流電圧源、１２はスイッチ、１４はコンパレータを表している。接触検出時にはスイッチ１２が閉じられ、直流電圧源１１による直流電圧Ｖ１が、ワイヤ電極１と被加工物２で構成される極間に印加される。
また、特許文献２には、ワイヤ電極と被加工物との間に、非対称両極性パルス電圧を繰り返し印加し、非対称両極性パルス状電圧の変化により、ワイヤ電極と被加工物との接触を検知するワイヤ放電加工機械が開示されている。
特開平３−２８１１５０号公報 特開２００２−１５４０１５号公報
背景技術で説明した方式では、極間に数ボルトの電圧を印加し、極間にかかっている電圧を監視し基準電圧と比較し、基準電圧以上ならば開放と判断し基準電圧以下の時にワイヤ電極と被加工物が短絡しているとみなし、数値制御装置が接触した位置を検出する。電圧パルスの電圧値が大きいと端面検出時に放電による被加工物へのダメージが大きくなり傷ができてしまうため、通常、電圧パルスは電圧値が低いものを使わなければならない。 しかし、電圧値が低いと被加工物の材質の導電性が低い場合や、錆や電気分解等で端面が荒れている場合、ワイヤ電極と被加工物の端面との抵抗値が大きいため検出電圧が変化せずに上手く端面の検出ができない問題があった。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、電圧パルスの電圧値を可変として、被加工物毎に適切な電圧値を用いて安定した接触検出が可能なワイヤ放電加工機を提供することを課題とする。
本願の請求項１に係る発明は、非加工時にワイヤ電極と被加工物との接触を検出するための検出電圧を印加する電圧印加部と、前記検出電圧の変化から両者の接触・非接触を判定する接触判定部とを有するワイヤ放電加工機の接触検出装置において、被加工物に応じて前記電圧印加部の検出電圧の電圧値を変更する電圧値変更部と、を有することを特徴とする放電加工機の接触検出装置である。
請求項２に係る発明は、非加工時にワイヤ電極と被加工物との接触を検出するための検出電圧を印加する電圧印加部と、前記検出電圧の変化から両者の接触・非接触を判定する接触判定部とを有するワイヤ放電加工機の接触検出装置において、前記電圧印加部の検出電圧の電圧値を変更する電圧値変更部と、前記被加工物の材質に応じた検出電圧の電圧値を格納したデータテーブルを記憶したデータテーブル記憶部を備え、加工条件に設定された前記被加工物の材質と前記データテーブルに基づいて前記検出電圧の電圧値を決定する電圧値決定部を有することを特徴とする放電加工機の接触検出装置である。
請求項３に係る発明は、非加工時にワイヤ電極と被加工物との接触を検出するための検出電圧を印加する電圧印加部と、前記検出電圧の変化から両者の接触・非接触を判定する接触判定部とを有するワイヤ放電加工機の接触検出装置において、前記電圧印加部の検出電圧の電圧値を変更する電圧値変更部と、前記ワイヤ電極の材質およびサイズに応じた検出電圧の電圧値を格納したデータテーブルを記憶したデータテーブル記憶部を備え、加工条件に設定された前記ワイヤ電極の材質およびサイズと前記データテーブルに基づいて前記検出電圧の電圧値を決定する電圧値決定部を有することを特徴とする放電加工機の接触検出装置である。
請求項４に係る発明は、前記電圧値変更部は、複数の電源および抵抗値を切り替え部により切換えることにより電圧値を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の放電加工機の接触検出装置である。
請求項５に係る発明は、前記電圧値変更部は、電圧値を変更可能な電源であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の放電加工機の接触検出装置である。
本発明により、電圧パルスの電圧値を可変として、被加工物毎に適切な電圧値を用いて安定した接触検出が可能なワイヤ放電加工機を提供できる。
本発明に係るワイヤ放電加工機に接触検出装置を適用して位置決めを行うシステム構成の要部を説明する図である。 図１における電圧印加部と接触判定部の内部の一例を説明する図である。 図１における電圧印加部と接触判定部の内部の他の例を説明する図である。 被加工物の材質やワイヤ電極の材質と線径によって適切な電圧値を記憶するデータテーブルを説明する図である。 従来技術である接触検出装置を説明する図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同一または類似する構成は同じ符号を用いて説明する。
図１はワイヤ放電加工機に接触検出装置を適用して位置決めを行うシステム構成の要部を説明する図である。符号１はワイヤ電極、２は被加工物、３は接触検出のためのワイヤ電極１と被加工物２で構成される極間に電圧を印加する電圧印加部、４は極間の電圧を検出して接触を判定する接触判定部、５は被加工物２と電気的導通状態にある可動テーブル、６は数値制御装置である。
そして、符号７，８は数値制御装置６の指令に基づいて可動テーブル５を移動させるサーボモータである。実際のワイヤ放電加工機においては、放電加工用の加工電源が極間に接続されているが、接触検出時には切り離すことが可能であり、本発明の要旨に関係するものではないので、以下の説明においては省略する。
接触検出装置を用いて位置決めを行う場合、数値制御装置６は電圧印加部３に対して極間に接触検出用の電圧を印加するように指令し、同時にサーボモータ７および８に対してワイヤ電極１と被加工物２の相対距離を近づけて両者を接触させるように指令する。
やがて、可動テーブル５に固定された被加工物２はワイヤ電極１と接触する。接触判定部４は、両者が接触している場合のみ電圧印加部３から印加した電圧が極間に現れないことを利用して接触を判定し、数値制御装置６に対して極間の接触を意味する信号を出力する。これにより数値制御装置６はサーボモータ７及び８に対し送り停止を指令し、位置決め動作が完了する。
本発明の実施形態は、電圧印加部３によって生成される極間に印加する電圧パルスの電圧値を可変として、被加工物２の表面が荒れていない被加工物２を加工する際は電圧値を低く設定し、面が荒れている被加工物２や導電性の低い材質の被加工物２を加工する際は電圧値を高く設定することによって、検出の容易な被加工物は端面のダメージを少なく検出でき、低電圧だと検出が困難な被加工物の場合でも端面を安定して検出することができる。電圧印加部３で生成される電圧パルスの電圧の可変方法として、図２のように電源や抵抗を複数用意し対象物毎にスイッチを切替える方法や、図３のように外部信号から電圧値を変更できる電源を用意し対象物毎に外部信号を変更し電圧値を切替える方法等がある。
まず、図２に示される電圧印加部について説明する。
図２は、図１に示される電圧印加部３と接触判定部４の内部を説明する回路図であって、符号３１，１３はいずれも直流電圧源、１２，３４，３５はスイッチ、１４はコンパレータを表している。接触検出時にはスイッチ１２が閉じられ、複数の直流電圧源からなる直流電圧源３１による直流電圧Ｖ１が、ワイヤ電極１と被加工物２で構成される極間に印加される。直流電圧源３１による直流電圧Ｖ１は、スイッチ３４のオン・オフを選択することによって、直流電圧源３１から極間に印加される電圧を切り替えることができる。または、スイッチ３５のオン・オフを選択することによって抵抗３３の値を変更することができ、直流電圧源３１から極間に印加される電圧を切り替えることができる。または、スイッチ３４とスイッチ３５を切り替え制御することによって、ワイヤ電極１と被加工物２とで形成される極間に印加される電圧を変更することができる。
なお、スイッチ３４は特許請求の範囲に記載された複数の直流電圧源からなる直流電圧源３１を切り替える切り替え部に対応する。また、スイッチ３５は特許請求の範囲に記載された複数の抵抗を切り替える切り替え部に対応する。
次に、図３に示される電圧印加部について説明する。
図３は、図１に示される電圧印加部３と接触判定部４の内部を説明する回路図であって、符号３６，１３はいずれも直流電圧源、１２はスイッチ、１４はコンパレータを表している。接触検出時にはスイッチ１２が閉じられ、直流電圧源である可変電圧源３６による直流電圧Ｖ１が、ワイヤ電極１と被加工物２で構成される極間に印加される。可変電圧源３６は数値制御装置６からの指令により、電圧値を変更可能な直流電圧源である。
なお、印加電圧値に応じて基準電圧の値は一定で良いが可変としても良い。上記電圧可変の電圧印加部３を接触検出装置に適用することによって、ワイヤ放電加工機に於いて、被加工物２の材質や端面状態に応じて適切な端面の検出が可能となる。
また、図４のように被加工物２の材質や、ワイヤ電極１の材質と線径によって適切な電圧値をデータテーブル等に記憶しておくことによって、ワイヤ放電加工機の数値制御装置６の記憶装置に被加工物２やワイヤ電極１の材質を入力しておくと、前記データテーブルを参照して、加工物に応じた適切な電圧値に切替え端面を検出することが可能となる。なお、ワイヤ電極１の材質と極間電圧値のテーブルとワイヤ電極１の線径と極間電圧値のテーブルについては記載していない。
１ ワイヤ電極
２ 被加工物
３ 電圧印加部
４ 接触判定部
５ 可動テーブル
６ 数値制御装置
７，８ サーボモータ

１１ 直流電圧源
１２ スイッチ
１３ 直流電圧源
１４ コンパレータ

３１ 直流電圧源

３３ 抵抗
３４ スイッチ
３５ スイッチ
３６ 可変電圧源

Claims (5)

  1. 非加工時にワイヤ電極と被加工物との接触を検出するための検出電圧を印加する電圧印加部と、前記検出電圧の変化から両者の接触・非接触を判定する接触判定部とを有するワイヤ放電加工機の接触検出装置において、
    被加工物に応じて前記電圧印加部の検出電圧の電圧値を変更する電圧値変更部と、
    を有することを特徴とする放電加工機の接触検出装置。
  2. 非加工時にワイヤ電極と被加工物との接触を検出するための検出電圧を印加する電圧印加部と、前記検出電圧の変化から両者の接触・非接触を判定する接触判定部とを有するワイヤ放電加工機の接触検出装置において、
    前記電圧印加部の検出電圧の電圧値を変更する電圧値変更部と、
    前記被加工物の材質に応じた検出電圧の電圧値を格納したデータテーブルを記憶したデータテーブル記憶部を備え、
    加工条件に設定された前記被加工物の材質と前記データテーブルに基づいて前記検出電圧の電圧値を決定する電圧値決定部を有することを特徴とする放電加工機の接触検出装置。
  3. 非加工時にワイヤ電極と被加工物との接触を検出するための検出電圧を印加する電圧印加部と、前記検出電圧の変化から両者の接触・非接触を判定する接触判定部とを有するワイヤ放電加工機の接触検出装置において、
    前記電圧印加部の検出電圧の電圧値を変更する電圧値変更部と、
    前記ワイヤ電極の材質およびサイズに応じた検出電圧の電圧値を格納したデータテーブルを記憶したデータテーブル記憶部を備え、
    加工条件に設定された前記ワイヤ電極の材質およびサイズと前記データテーブルに基づいて前記検出電圧の電圧値を決定する電圧値決定部を有することを特徴とする放電加工機の接触検出装置。
  4. 前記電圧値変更部は、複数の電源および抵抗値を切り替え部により切換えることにより電圧値を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の放電加工機の接触検出装置。
  5. 前記電圧値変更部は、電圧値を変更可能な電源であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の放電加工機の接触検出装置。
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