JP6193904B2 - 加工槽内の洗浄機能を有するワイヤ放電加工機 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを放電加工する時に発生する加工屑によって加工槽が汚れた際に、該加工槽を洗浄する機能を有するワイヤ放電加工機に関する。

ワイヤ放電加工機は、加工槽内に配置された被加工物とワイヤ電極との間に電圧を印加し、被加工物を放電加工する。この放電加工では、加工毎に被加工物とワイヤ電極に由来する加工屑が発生する。そして、加工槽内のワイヤ電極に電圧を印加するためのガイドや、被加工物を設置して電圧を印加するためのテーブルに加工屑が堆積して汚れる。

前記ガイドやテーブルに加工屑が堆積したままにしておくと、ワイヤ電極と被加工物との間の電圧印加不良の一因となるため、前記ガイドや前記テーブルなどを含めた加工槽内の洗浄が重要である。

特許文献１には、ウォータジェット加工とワイヤ放電加工の複合機において、加工槽内の壁に水路を設けて水を流すことで、ウォータジェット加工による研磨材粒等を加工槽から取り除く技術が開示されている。

特開２００９−２５５２３号公報

加工槽内の洗浄は一般的に作業者が目視で加工槽内の加工屑の堆積具合を判断し、作業者が洗浄を行うため、機械の稼働率低下や洗浄忘れによる機能低下が起こる。特許文献１では、加工槽内が汚れているかどうかを自動で判断して清掃を行うことができない。
そこで、本発明の目的は、ワイヤ放電加工機の加工槽内の汚れによる稼働率低下と機能低下を防ぐことが可能な、加工槽内の洗浄機能を有するワイヤ放電加工機を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、加工槽内で放電加工を行うワイヤ放電加工機において、
前記加工槽内を撮影するカメラと、前記カメラが撮影した画像に基づき前記加工槽内の汚れを検出する判断手段と、前記加工槽内に堆積した加工屑を取り除く洗浄装置と、前記カメラ及び前記洗浄装置の少なくとも一つを備えたロボットと、前記判断手段を有し前記ロボットを動作させる制御装置と、を備え、前記制御装置が前記ロボットを動作させることで、前記判断手段により加工槽内の汚れを検出した場合、前記洗浄装置により前記カメラで撮影した画像に対応する加工槽内の位置の加工屑を取り除くことを特徴とするワイヤ放電加工機である。
請求項２に係る発明は、前記判断手段による前記加工槽内の汚れの検出と、前記洗浄装置による加工屑の取り除きとを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機である。
請求項３に係る発明は、前記洗浄装置は予め放電加工機に備えられた加工液制御用のポンプを駆動源として加工液を洗浄液として吐出して加工屑を取り除く請求項１又は２に記載のワイヤ放電加工機である。

請求項４に係る発明は、前記加工槽内に前記カメラによって撮影される所定の箇所を設定し、または、前記所定の箇所にマークが設けられ、前記判断手段は、前記カメラによって撮影された前記所定の箇所の画像と、または、前記マークが設けられた前記所定の箇所の画像と、予め撮影された前記所定の箇所の基準画像、または、前記マークの基準画像に基づいて、前記加工槽内が汚れているか否かを判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のワイヤ放電加工機である。
請求項５に係る発明は、前記基準画像は、前記洗浄装置により加工屑が取り除かれた直後に、前記カメラによって撮影された前記所定の箇所の画像、または、前記マークが設けられた前記所定の箇所の画像によって、更新されることを特徴とする請求項４に記載のワイヤ放電加工機である。
請求項６に係る発明は、前記判断手段は、前記カメラによって撮影された前記所定の箇所の画像から、明度、彩度、色相、コントラストに関連する少なくとも一つの情報を導いて、該情報に基づいて前記加工槽内が汚れているか否か判断することを特徴とする請求項４または５に記載のワイヤ放電加工機である。

本発明により、ワイヤ放電加工機の加工槽内の汚れによる稼働率低下と機能低下を防ぐことが可能な加工槽内の洗浄機能を有するワイヤ放電加工機を提供できる。

加工槽内に被加工物を設置するテーブルとワイヤ電極に電圧を印加するためのガイドを備えたワイヤ放電加工機の構成の一部を示す図である。 ガイドやテーブルの表面にカメラで加工屑の堆積を検出するためのマークを配置することを示す図である。 洗浄装置の駆動源を示す図である。 加工屑の堆積を検出するマークの例を示す図である。 所定の領域に指定した色を塗ってマークを形成する例を示す図である。 ガイドに洗浄装置を取り付けた例を示す図である。 検査箇所が１つの場合のフローチャート図である。 検査箇所が複数の場合のフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。本発明は加工槽を備え、前記加工槽内で放電加工を行う放電加工装置に適用できる。以下の説明では、ワイヤ放電加工機を例として説明する。図１は加工槽内に被加工物を設置するテーブルとワイヤ電極に電圧を印加するためのガイドを備えたワイヤ放電加工機の構成の一部を示す図である。

図１に示されるように、ワイヤ放電加工機は、加工槽１内に被加工物（図示せず）を設置するテーブル４とワイヤ電極２に電圧を印加するためのガイド３を備えている。ワイヤ放電加工機は全体的に制御装置２０によって制御され、ガイド３から加工液１６を噴射しつつ加工槽１内で放電加工を行う。ワイヤ電極２はガイド３と図示しないガイドとの間に被加工物が配置され、ワイヤ電極２と被加工物とによって形成される極間に電圧が印加され放電加工が行われる。放電加工中にワイヤ電極２や被加工物に由来する加工屑１７が発生する。加工屑１７は加工液と共に汚水槽（図示せず）に回収されるが、加工槽１に配置されるガイド３やテーブル４の表面に付着する。

本発明に係るワイヤ放電加工機の一実施形態は、加工槽１内を撮影するカメラ５と加工槽１内に洗浄液を射出する洗浄装置６を搭載したロボット７を備えている。制御装置８はロボット７を制御する。制御装置８は、カメラ５が撮影した加工槽１内の画像に基づき、ガイド３やテーブル４の加工屑の堆積を検出する。制御装置８は、洗浄装置６を制御し、ガイド３やテーブル４や加工槽１の内壁に洗浄液を射出して洗浄を行う。加工槽１内を洗浄するとは、加工槽１の内壁のみならず、ガイド３やテーブル４を含み洗浄することを意味する。

なお、図１ではワイヤ電極２がガイド３と図示しないガイドとの間に張架されているが、加工槽１内の洗浄は通常、ワイヤ電極２はガイド間に張架されない状態で行われる。ロボット７によって自動で加工槽１内の加工屑の堆積の検出および洗浄を行うことで、作業者の負担が軽減され、稼働率低下や、洗浄忘れによる機能低下を防ぐことができる。ロボット７の制御装置８とワイヤ放電加工機の制御装置２０とは情報交換を行い、被加工物を放電加工する場合には、加工の邪魔にならないように退避位置に退避する。加工槽１内の汚れの検出作業や洗浄作業を行う場合には、制御装置８によりロボット７を動作させることでもよいし、制御装置２０と協調して検査作業あるいは洗浄作業を効率的に行えるように、加工槽１内のガイド３などの位置を制御してもよい。

図２はガイドやテーブルの表面にカメラで加工屑の堆積を検出するためのマークを配置することを示す図である。図２に示されるように、ガイド３やテーブル４の表面にカメラ５で加工屑１７（図５参照）の堆積の検出を容易に行うためのマーク９ａを配置する。カメラ５はマーク９ａが配置された該マーク９ａが含まれる加工槽１内の領域を撮影し、撮影された画像データは制御装置８に送られる。

制御装置８でマーク９ａが加工屑１７の汚れによって隠されているかどうかの判断を行う。マーク９ａが汚れで隠れている場合、洗浄装置６で加工槽１内の洗浄を行う。洗浄後にカメラ５でマーク９ａを含む加工槽１内の領域を撮影し、マーク９ａがまだ隠れている場合は再洗浄を行い、マーク９ａが認識できた場合は洗浄を完了する。ここで、洗浄装置６は設置せずに、マーク９ａが隠れていると判断した時に、制御装置８で警告信号を出して作業者が加工槽１内の洗浄を行っても良い。

図３は洗浄装置の駆動源を示す図である。洗浄装置６は放電加工の際に使用される加工液１６を用いて加工槽１内の洗浄を行うことができる。洗浄装置６の駆動源については、図３のように、ワイヤ放電加工機に予め備えられている、（ワイヤ電極２と被加工物の間に形成される）極間に加工液１６を吐出するために用いるポンプ１０や、加工槽１内に加工液１６を溜めるために用いられるポンプ１１、加工液１６の比抵抗を調整するためにイオン交換樹脂１２に循環させるためのポンプ１３、加工液１６に混入した加工屑１７などの不純物を除去するために、フィルタ１４に加工液を循環させるためのポンプ１５の何れかのポンプを流用しても良い。

図４は加工屑の堆積を検出するマークの例を示す図である。マーク９ａが隠れているかどうかの判断は、図４（ａ）に示すような予め用意した基準用のマークの画像を制御装置８の記憶装置に記憶させておき、基準用のマークと撮影された実際のマーク９ａの画像（図４（ｂ））との比較で行う。比較は、一致率が所定の一致率よりも下回ると堆積と判断する方法等がある。マークについては、凹凸でマークを表現して、溝や突起部の埋まり具合で判断しても良い。

図５は所定の領域に指定した色を塗ってマークを形成する例を示す図である。また、マーク９ａのような記号に替えて、図５（ａ）に示されるように指定した色を塗ることでも良く（「マーク９ｂ」という）、基準とする色の明度や画素の数を下回ると、図５（ｂ）のように色を塗った領域が所定の広さよりも狭くなっていると判断して、加工屑１７が堆積していると判断する。また、ガイド３やテーブル４の経年劣化のため、基準用のマークは洗浄毎に洗浄が完了した時に撮影した画像を用いても良い。なお、明度の他に、彩度、色相、コントラストに関連する少なくとも一つの情報を用いてもよい。

図６はガイドに洗浄装置を取り付けた例を示す図である。洗浄装置６とカメラ５はロボット７に搭載せず、ワイヤ放電加工機の加工槽１の上部にカメラ５を取付け、加工槽１内の撮影を行い、図６（ａ）のようにガイド３に加工液１６を射出する洗浄装置６を取付け、ガイド３の位置をテーブル４の上に動かすことによってテーブル４の洗浄を行い、ガイド３の洗浄は図６（ｂ）のようガイド３の上部に洗浄液（加工液１６）を流して洗浄を行っても良い。図６（ｂ）においてガイド３のみを洗浄する場合はストッパ１９を閉じてガイド３のみに洗浄液（加工液１６）を流すことができ、テーブル４のみを洗浄する場合はストッパ１８を閉じてテーブル４のみに洗浄液（加工液１６）を流すことができる。洗浄装置６へ供給される洗浄用の加工液１６は、図３に示される各種ポンプから供給される。

図７にフローチャートを示す。ここで、洗浄装置６では洗浄できない汚れなどが堆積する等、何らかの問題が起こった場合のために、洗浄回数を予め設定しておき、洗浄回数が設定値を超えた場合に作業を終え警告を出して、延々と洗浄を繰り返すのを防ぐことができる。以下、各ステップに従って説明する。

●［ステップｓａ０１］加工槽内の画像を取得する。
●［ステップｓａ０２］取得した加工槽内の画像が基準となる画像と類似しているか否かを判断し、類似している場合（ＹＥＳ）には加工槽内が汚れていないとして処理を終了する。類似していない場合（ＮＯ）には加工槽内が加工屑で汚れているとしてステップｓａ０３へ移行する。

●［ステップｓａ０３］洗浄回数が規定値を超えたか否か判断し、超えた場合（ＹＥＳ）にはステップｓａ０６に移行し、超えていない場合（ＮＯ）にはステップｓａ０４へ移行する。
●［ステップｓａ０４］洗浄装置による洗浄を開始する。
●［ステップｓａ０５］所定の洗浄動作による洗浄を終了し、ステップｓａ０１に戻る。
●［ステップｓａ０６］洗浄装置による洗浄を行っても汚れがとれない（加工屑が除去できない）状態であるから警告を表示する。
なお、ステップｓａ０２は特許請求の範囲に記載の「判断手段」に対応する。

加工槽１内の複数の位置にマークを配置した場合のフローチャートを図８に示す。複数の位置に配置することにより、汚れている箇所を重点的に洗浄することが可能となる。以下、各ステップに従って説明する。

●［ステップｓｂ０１］加工槽内の画像を取得する。
●［ステップｓｂ０２］加工槽内の位置Ｓ１の画像は基準となる画像と類似しているか否かを判断し、類似している場合（ＹＥＳ）にはステップｓｂ０４へ移行し、類似していない場合（ＮＯ）にはステップｓｂ０３へ移行する。
●［ステップｓｂ０３］ステップｓｂ０２で画像が類似していない、つまり、加工槽１内の位置Ｓ１は汚れていると判断されたので、位置Ｓ１付近の洗浄を開始する。

●［ステップｓｂ０４］加工槽内の位置ＳＸの画像は基準となる画像と類似しているか否かを判断し、類似している場合（ＹＥＳ）にはステップｓｂ０６へ移行し、類似していない場合（ＮＯ）にはステップｓｂ０５へ移行する。なお、位置Ｓ１と位置ＳＸとの間に他の位置における類似の判断および洗浄動作が含まれてもよい。
●［ステップｓｂ０５］ステップｓｂ０４で画像が類似していない、つまり、加工槽１内の位置ＳＸは汚れていると判断されたので、位置ＳＸ付近の洗浄を開始する。

●［ステップｓｂ０６］位置Ｓ１〜位置ＳＸの画像が全て基準となる画像と類似しているか否かを判断し、全て類似している場合（ＹＥＳ）には、加工槽内の位置Ｓ１〜位置ＳＸの汚れはなくなっている（加工屑１７が除去されている）ので、処理を終了し、全てが類似しているわけではない場合（ＮＯ）には、ステップｓｂ０７へ移行する。
●［ステップｓｂ０７］洗浄回数が規定値を超えたか否かを判断し、超えていない場合（ＮＯ）にはステップｓｂ０１へ戻り、規定値を超えた場合（ＹＥＳ）にはステップｓｂ０８へ移行する。
●［ステップｓｂ０８］洗浄装置による洗浄を行っても汚れがとれない（加工屑が除去できない）状態であるから警告を表示する。
なお、ステップｓｂ０２，ｓｂ０４は特許請求の範囲に記載の「判断手段」に対応する。

１ 加工槽
２ ワイヤ電極
３ ガイド
４ テーブル
５ カメラ
６ 洗浄装置
７ ロボット
８ 制御装置
９ａ マーク
９ｂ マーク
１０ ポンプ
１１ ポンプ
１２ イオン交換樹脂
１３ ポンプ
１４ フィルタ
１５ ポンプ
１６ 加工液
１７ 加工屑
１８ ストッパ
１９ ストッパ
２０ 制御装置

Claims (6)

1. 加工槽内で放電加工を行うワイヤ放電加工機において、
   前記加工槽内を撮影するカメラと、
   前記カメラが撮影した画像に基づき前記加工槽内の汚れを検出する判断手段と、
   前記加工槽内に堆積した加工屑を取り除く洗浄装置と、
   前記カメラ及び前記洗浄装置の少なくとも一つを備えたロボットと、
   前記判断手段を有し前記ロボットを動作させる制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置が前記ロボットを動作させることで、前記判断手段により加工槽内の汚れを検出した場合、前記洗浄装置により前記カメラで撮影した画像に対応する加工槽内の位置の加工屑を取り除くことを特徴とするワイヤ放電加工機。
2. 前記判断手段による前記加工槽内の汚れの検出と、前記洗浄装置による加工屑の取り除きとを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
3. 前記洗浄装置は予め放電加工機に備えられた加工液制御用のポンプを駆動源として加工液を洗浄液として吐出して加工屑を取り除く請求項１又は２に記載のワイヤ放電加工機。
4. 前記加工槽内に前記カメラによって撮影される所定の箇所を設定し、または、前記所定の箇所にマークが設けられ、
   前記判断手段は、前記カメラによって撮影された前記所定の箇所の画像と、または、前記マークが設けられた前記所定の箇所の画像と、予め撮影された前記所定の箇所の基準画像、または、前記マークの基準画像に基づいて、
   前記加工槽内が汚れているか否かを判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のワイヤ放電加工機。
5. 前記基準画像は、
   前記洗浄装置により加工屑が取り除かれた直後に、前記カメラによって撮影された前記所定の箇所の画像、または、前記マークが設けられた前記所定の箇所の画像によって、更新されることを特徴とする請求項４に記載のワイヤ放電加工機。
6. 前記判断手段は、
   前記カメラによって撮影された前記所定の箇所の画像から、
   明度、彩度、色相、コントラストに関連する少なくとも一つの情報を導いて、該情報に基づいて前記加工槽内が汚れているか否か判断することを特徴とする請求項４または５に記載のワイヤ放電加工機。