JP6526364B1 - ワイヤ放電加工機および真直度算出方法 - Google Patents

Abstract

ワイヤ電極（１）と加工対象物（Ｗ）との間に電圧を印加して加工対象物（Ｗ）を加工するワイヤ放電加工機（１００）は、ワイヤ電極（１）の加工対象物（Ｗ）に対する姿勢を変化させるワイヤ調整部（１０２）と、ワイヤ電極（１）と加工対象物（Ｗ）とが接触しているか否かを検知する接触検知部（１０３）と、接触検知部（１０３）によってワイヤ電極（１）と加工対象物（Ｗ）との接触が検知されたときのワイヤ電極（１）の加工対象物（Ｗ）に対する姿勢に基づいて、加工対象物（Ｗ）の加工面の真直度（ΔＤ）を求める真直度測定部（１０６）と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、ワイヤ電極と加工対象物との間に電圧を印加して加工対象物を加工するワイヤ放電加工機および真直度算出方法に関する。

ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極と加工対象物との間に加工電圧を印加した状態で、ワイヤ電極を加工対象物に接近させたときに発生する放電現象による電気エネルギーを利用して、加工対象物を加工する。加工電圧などの加工条件によって加工精度が変化するため、加工条件は、加工精度を評価して所望の加工精度となるように決められる。加工精度を評価する基準のひとつに、加工面の真直度が挙げられる。真直度とは加工面の正しい位置からのずれ量を示す。真直度を測定する方法としては、マイクロメータを用いる方法が挙げられるが、マイクロメータを用いる場合、加工対象物をワイヤ放電加工機から取り外す必要がある。しかしながら、加工精度の評価は繰り返し行われることが多いため、加工対象物をワイヤ放電加工機に取り付けたまま、加工面の真直度を測定できることが望ましい。

特許文献１には、触針を使用した測定機器を備えるワイヤ放電加工機が開示されている。特許文献１に開示されたワイヤ放電加工機によれば、加工対象物をワイヤ放電加工機に取り付けたまま、加工面に触針の先端を接触させて、加工面の真直度を測定することができる。

特開昭６０−８５８２９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、加工面の真直度を測定するためには、放電加工には使用しない測定専用の触針を使用するため、ワイヤ放電加工機は、触針と、触針を移動させる駆動装置とを含む測定機器を備える必要があった。このため、触針を使用する場合には、装置サイズおよびコストが増大すると共に、測定対象の加工面がスリット内にある場合には、触針の太さがスリットの幅よりも大きくて、触針がスリット内に入れず、測定を行うことができない場合があるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置サイズおよびコストの増大を抑制しつつ、測定対象の端面がスリット内にある場合であっても、加工面の真直度を測定可能なワイヤ放電加工機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極と加工対象物との間に電圧を印加して加工対象物を加工するワイヤ放電加工機であって、ワイヤ電極の加工対象物に対する姿勢を変化させるワイヤ調整部と、ワイヤ電極と加工対象物とが接触しているか否かを検知する接触検知部と、接触検知部によってワイヤ電極と加工対象物との接触が検知されたときのワイヤ電極の加工対象物に対する姿勢に基づいて、加工対象物の加工面の真直度を求める真直度測定部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるワイヤ放電加工機は、装置サイズおよびコストの増大を抑制しつつ、測定対象の端面がスリット内にある場合であっても、加工面の真直度を測定可能なワイヤ放電加工機を得ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるワイヤ放電加工機の構成を示す図 図１に示す制御装置のハードウェア構成例を示す図 図１に示すワイヤ放電加工機の機能構成を示す図 図３に示す諸元入力部に入力される諸元値の説明図 図１に示すワイヤ放電加工機がワイヤ電極の加工対象物に対する相対位置を変化させる様子を示す図 図３に示す角度調整部により角度が調整されたワイヤ電極を示す図 図１に示すワイヤ放電加工機がワイヤ電極の撓み量を調整する様子を示す図 図３に示す撓み調整部がワイヤ電極の張力を調整することでワイヤ電極の撓み量を調整する様子を示す図 図３に示す撓み調整部がワイヤ電極と加工対象物との間に電圧を印加することでワイヤ電極の撓み量を調整する様子を示す図 図３に示す撓み調整部がワイヤ電極を物理的に揺らすことでワイヤ電極の撓み量を調整する様子を示す図 図１に示すワイヤ放電加工機が加工条件を作成する動作を示すフローチャート 図１１のステップＳ１０３の詳細を示すフローチャート 加工面がタイコ形状である場合の加工面位置を示す図 加工面が逆タイコ形状である場合の加工面位置を示す図 加工面がタイコ形状である場合に図１２のステップＳ２０２において測定される位置を示す図 加工面が逆タイコ形状である場合に図１２のステップＳ２０２におけて測定される位置を示す図 図３に示す真直度測定部の機能について説明するための図 図１７のＢ部分拡大図 図１に示すワイヤ放電加工機が、加工面がタイコ形状である場合に真直度を求める方法の説明図

以下に、本発明の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機および真直度算出方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるワイヤ放電加工機１００の構成を示す図である。ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に加工電圧を印加して、加工対象物Ｗを加工する機能を有する。また、ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１を用いて、加工面Ｗｓの真直度ΔＤを測定する機能と、測定した真直度ΔＤを用いて、加工条件を調整する機能とをさらに有する。真直度ΔＤは、加工面Ｗｓの本来の位置からのずれ量を示す。

ワイヤ放電加工機１００は、加工対象物Ｗを保持するテーブル１１と、ワイヤ電極１を保持する上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３と、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に加工電圧を印加するための電源１４と、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗへの接触を検出する接触検出回路１５とを有する。

テーブル１１は、導電体により構成されており、中央部に孔が形成されている。テーブル１１の孔には、上部加工ヘッド１２と下部加工ヘッド１３との間に通されたワイヤ電極１が通され、孔が形成された領域において、ワイヤ電極１を移動させることが可能になっている。テーブル１１の一面には、加工対象物Ｗが載置される。以下、テーブル１１の加工対象物Ｗを載置する面をテーブル面１１ａと称する。

電源１４は、テーブル１１および上部加工ヘッド１２のそれぞれに電気的に接続されており、テーブル１１と上部加工ヘッド１２との間に電圧を印加することで、加工対象物Ｗとワイヤ電極１との間に電圧を印加することができる。接触検出回路１５は、上部加工ヘッド１２内を通るワイヤ電極１と、テーブル１１とのそれぞれと電気的に接続されている。テーブル１１の上に加工対象物Ｗが載置された状態で電源１４が電圧を印加すると、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に電圧が印加されることになる。

接触検出回路１５は、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとが接触すると、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に印加した電圧が短絡することを利用して、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの接触を検出することができる。具体的には、接触検出回路１５は、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に電位差を付与し、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間の電位差を測定する。ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に付与する電位差は、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に放電が生じない大きさとする。接触検出回路１５は、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間の電位差が変化したことを検出することで、電位差が変化したこと、すなわちワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの電気的な接触を検出することができる。

また、ワイヤ放電加工機１００は、上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３を一体で移動させる図示しないＸ軸モータおよびＹ軸モータと、上部加工ヘッド１２を移動させる図示しないＵ軸モータおよびＶ軸モータとをさらに有する。Ｕ軸モータおよびＶ軸モータが上部加工ヘッド１２を移動させることで、上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３の間のワイヤ電極１の傾きが変化する。また、ワイヤ放電加工機１００は、上部加工ヘッド１２の上部に、メインテンションローラ２０と、メインテンションローラ２０を回転させるメインテンションモータ２１とをさらに備える。メインテンションモータ２１がメインテンションローラ２０を回転させてワイヤ電極１を巻き取ることで、ワイヤ電極１の張力を調整することができる。

ワイヤ放電加工機１００は、制御装置２２を備える。制御装置２２は、ワイヤ放電加工機１００を制御する装置であり、数値制御装置とも呼ばれる。なお図１では制御装置２２と接触検出回路１５との接続のみが示されているが、実際には、制御装置２２は、電源１４、接触検出回路１５、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、Ｕ軸モータおよびＶ軸モータおよびメインテンションモータ２１のそれぞれに、指令を入力することができる。これにより、制御装置２２は、上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３を一体で移動させるＸ，Ｙ軸と、テーブル１１に対するワイヤ電極１の角度を変化させてテーパ加工を行うためのＵ，Ｖ軸とを移動させることができる。

ワイヤ放電加工機１００は、制御装置２２が各種の指令を与えることで、放電加工処理を行うことができる。ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に加工電圧を印加した状態でワイヤ電極１を加工対象物Ｗに近づけると、絶縁破壊が発生して放電が生じる。放電が生じると、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間にアーク柱が形成されて高密度のアーク電流が流れる。このため、加工対象物Ｗが高温になって溶融し、周囲の水が気化爆発を起こすことで、溶融した部分が飛ばされるといった現象が生じる。このような現象を利用することで、ワイヤ放電加工機１００は、加工対象物Ｗを加工する。

ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に流れるアーク電流の大きさによって、加工速度、面粗さ、および加工精度が変化する。一般的に、アーク電流が大きいほど、加工速度は速くなるが、面粗さが粗く、加工精度が低くなる。このため、ワイヤ放電加工機１００を用いた放電加工においては、一般的に、加工電圧などの電気パラメータを変えてアーク電流の大きさを調整しながら複数回の加工が行われる。加工の種類は、荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工の３つに分類することができる。荒加工は、加工対象物のおおよその形を作る工程であって、比較的大きな電流が用いられる。中仕上げ加工は、荒加工で作成した形の精度を整えていく工程であって、荒加工よりも小さい電流が用いられる。中仕上げ加工では、面粗さの細かさと、加工速度とのバランスが求められる。仕上げ加工は、加工面Ｗｓの面粗さを細かくしていく工程であり、中仕上げ加工よりも小さい電流が用いられる。仕上げ加工においては、面粗さの細かさが重要となる。ワイヤ放電加工機１００を使用した放電加工では、荒加工と中仕上げ加工とを各１回ずつ実施した後に、仕上げ加工を所望の面粗さになるまで繰り返し行うことが多い。なお、上記の例に限らず、荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工の実行回数は、ユーザの要望に従って変化する。

またワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する姿勢を変えながら、接触検出回路１５の検出結果をモニタすることで、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとが接触したときのワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する姿勢を特定することができる。ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとが接触したときのワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する姿勢に基づいて、加工面Ｗｓの真直度ΔＤを測定する。

図２は、図１に示す制御装置２２のハードウェア構成例を示す図である。制御装置２２は、プロセッサ３１と、メモリ３２と、入力装置３３と、出力装置３４とを有する。プロセッサ３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などとも呼ばれる。メモリ３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などである。

入力装置３３は、タッチパネル、キーボード、マウス、トラックボールまたはこれらの組み合わせである。出力装置３４は、表示画面を出力するディスプレイなどである。

図３は、図１に示すワイヤ放電加工機１００の機能構成を示す図である。ワイヤ放電加工機１００は、諸元入力部１０１と、ワイヤ調整部１０２と、接触検知部１０３と、位置検出部１０４と、演算制御部１０５とを有する。演算制御部１０５は、真直度測定部１０６と、加工条件調整部１０７とを有する。なお、図３では、ワイヤ放電加工機１００の機能構成のうち、本実施の形態にかかる発明の特徴を説明するために必要な部分を示しており、放電加工処理を行う機能についての説明はここでは省略する。

ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する姿勢を変化させながら、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの接触をモニタすることで、加工面Ｗｓの真直度ΔＤを測定する真直度測定機能を有する。ワイヤ放電加工において、ワイヤ電極１の振動、加工速度などに起因して、加工面Ｗｓの中央部が端部よりも凹んでいるタイコ形状となったり、加工面Ｗｓの中央部が端部よりも突出している逆タイコ形状となったりすることがある。この場合、加工面Ｗｓが本来の面からずれてしまい、加工精度が低下する。

従来は、加工条件を設定し、設定した加工条件を用いた放電加工処理を行う度に、ワイヤ放電加工機から加工対象物Ｗを取り外して、マイクロメータを用いて手動で真直度ΔＤの測定が繰り返し行われていた。また、触針を用いて真直度ΔＤを測定する測定装置を備える場合には、加工対象物Ｗをワイヤ放電加工機に取り付けたままで加工面Ｗｓの真直度ΔＤを測定することができるが、装置サイズおよびコストが増大すると共に、加工面Ｗｓがスリット内にある場合には触針がスリット内に入らず、真直度ΔＤを測定できない場合があった。これに対して、本実施の形態にかかるワイヤ放電加工機１００では、真直度測定機能を利用して、加工条件の設定と、設定した加工条件を用いた放電加工処理と、真直度ΔＤの測定とを繰り返し、所望の真直度ΔＤの加工面Ｗｓを形成するための加工条件を人手を介さずに自動的に決定することができる。また、放電加工を繰り返し行っている間に、加工条件の調整を行う場合にも、真直度測定機能を利用することができる。

諸元入力部１０１は、提案する真直度測定機能を使用する際に必要な諸元値の入力を受け付ける。諸元入力部１０１は、制御装置２２のプロセッサ３１が、入力装置３３および出力装置３４を用いて、メモリ３２に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより実現される。諸元入力部１０１は、出力装置３４に各種の諸元値を入力するための入力画面を表示させ、ユーザが入力装置３３を用いることによって当該入力画面に諸元値を入力すると、入力された諸元値を記憶する。

図４は、図３に示す諸元入力部１０１に入力される諸元値の説明図である。諸元入力部１０１に入力される諸元値は、加工対象物Ｗの厚みＨｗと、加工対象物Ｗの上端面Ｗａとワイヤ電極１を支持する支持部４１との間のＺ軸方向の距離Ｚｄ１と、加工対象物Ｗの下端面Ｗｂとワイヤ電極１を支持する支持部４２との間のＺ軸方向の距離Ｚｄ２とを含む。厚みＨｗは、板状の加工対象物Ｗの厚み方向の大きさである。図１，４に示すように、Ｚ軸は、テーブル面１１ａを規定するＸ軸およびＹ軸に垂直な方向を向いており、加工対象物Ｗの板厚方向を向いている。ユーザは、厚みＨｗおよび距離Ｚｄ１，Ｚｄ２を計測して、ワイヤ放電加工機１００に入力することができる。

ワイヤ調整部１０２は、演算制御部１０５の制御に従って、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する姿勢を変化させる。ここで、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する姿勢を変化させることは、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する相対位置、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する角度、およびワイヤ電極１の撓み量の少なくとも１つを調整することである。ワイヤ調整部１０２は、ワイヤ電極１をテーブル面１１ａに対して垂直な方向から角度をつける角度調整部１０２ａと、ワイヤ電極１の撓み量を変化させる撓み調整部１０２ｂとをさらに有する。

具体的には、ワイヤ調整部１０２は、上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３を一体的に水平移動させて、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する相対位置を変化させることができる。このときワイヤ調整部１０２は、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータのうちの少なくとも１つを用いて構成される。図５は、図１に示すワイヤ放電加工機１００がワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する相対位置を変化させる様子を示す図である。ワイヤ調整部１０２は、ワイヤ電極１がテーブル面１１ａに垂直な状態で、ワイヤ電極１が加工対象物Ｗの加工面Ｗｓに接触するまでテーブル１１を水平移動させることができる。

また、ワイヤ調整部１０２の角度調整部１０２ａは、上部加工ヘッド１２を水平移動させて、テーブル面１１ａに対するワイヤ電極１の角度θを変化させることができる。このときワイヤ調整部１０２は、Ｕ軸モータおよびＶ軸モータのうちの少なくとも１つを用いて構成される。図６は、図３に示す角度調整部１０２ａにより角度θが調整されたワイヤ電極１を示す図である。角度調整部１０２ａが角度θを調整していない状態は、角度θ＝９０度であり、ワイヤ電極１は加工対象物Ｗの載置面であるテーブル面１１ａに垂直な方向を向いている。このため、角度θが調整された状態とは、ワイヤ電極１が加工対象物Ｗの載置面であるテーブル面１１ａに垂直な方向から角度をつけた状態であり、角度θ≠０，９０である。図６では、角度調整部１０２ａが上部加工ヘッド１２をＵ軸方向への移動量がＬｕである状態を示している。角度調整部１０２ａは、上部加工ヘッド１２を平行移動させるため、支持部４１と支持部４２との間のＺ軸方向の距離Ｈｚは、一定であり、支持部４１と支持部４２との間のワイヤ電極１の長さは変化する。

さらにワイヤ調整部１０２の撓み調整部１０２ｂは、支持部４１，４２の間のワイヤ電極１の中央部分の撓ませるとともに、その撓み量Ｌを調整することができる。図７は、図１に示すワイヤ放電加工機１００がワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整する様子を示す図である。加工対象物Ｗの加工面Ｗｓがタイコ形状である場合、撓み量Ｌを調整して、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの接触位置を検出することで、真直度ΔＤを求めることが可能になる。撓み調整部１０２ｂがワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整する方法としては、３つの手法が挙げられる。以下の３つの方法の中には、ワイヤ電極１を振動させて撓み量Ｌを制御する方法が含まれるが、その場合、ワイヤ電極１の振動幅が撓み量Ｌに相当する。

撓み量Ｌを調整する第１の方法としては、ワイヤ電極１の張力を調整する方法が挙げられる。この場合、撓み調整部１０２ｂは、メインテンションモータ２１およびメインテンションローラ２０を用いて構成される。図８は、図３に示す撓み調整部１０２ｂがワイヤ電極１の張力を調整することでワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整する様子を示す図である。ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１を巻き取るローラを有しており、継続的にワイヤ電極１を巻き取ることで、ワイヤ電極１を走行させた状態とすることができる。ワイヤ放電加工機１００の撓み調整部１０２ｂは、ワイヤ電極１を走行させた状態で撓み量Ｌを調整する。ワイヤ電極１を走行させた状態では、ワイヤ電極１を巻き取るローラの回転に起因する変動、その他外乱に起因する変動のため、ワイヤ電極１に振動が発生している。実際にレーザ変位計を用いて測定すると、ワイヤ放電加工機１００の状態にもよるが、ワイヤ電極１が数十μｍの幅で振動していることが確認できた。また、実際にワイヤ電極１の張力を調整することで、振動幅つまり撓み量Ｌが変化することが確認できた。張力と撓み量Ｌとの関係は、ワイヤ放電加工機１００の種類、ワイヤ電極１の長さ、ワイヤ電極１の太さなどの条件によって変化するため、事前に、計測データを取得しておく必要がある。撓み調整部１０２ｂは、計測データに基づいて、ワイヤ電極１の張力を調整して、測定処理中は加工処理中よりも張力を落とすことで、ワイヤ電極１を加工面Ｗｓの中央部分に接触させることができる。

撓み量Ｌを調整する第２の方法としては、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に電圧を印加する方法が挙げられる。この場合、撓み調整部１０２ｂは、接触検出回路１５内に備わる電源を用いて構成される。図９は、図３に示す撓み調整部１０２ｂがワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に電圧を印加することでワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整する様子を示す図である。図９では、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間にパルス電圧を印加して静電引力を制御し、ワイヤ電極１を振動させている。しかしながら、本実施の形態はかかる例に限定されず、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に直流電圧を印加して、ワイヤ電極１を撓ませてもよい。なお、ここで用いられる電圧は、ワイヤ放電加工機１００が放電加工を行う際に用いられる加工電圧よりも低い。

撓み量Ｌを調整する第３の方法としては、ワイヤ電極１を物理的に揺らしてワイヤ電極１を振動させる方法が挙げられる。この場合、撓み調整部１０２ｂは、上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３を一体的に移動させるＸ軸モータおよびＹ軸モータのうちの少なくとも１つを用いて構成される。図１０は、図３に示す撓み調整部１０２ｂがワイヤ電極１を物理的に揺らすことでワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整する様子を示す図である。Ｘ軸モータおよびＹ軸モータのうちの少なくとも１つを駆動すると、ワイヤ電極１の支持部４１，４２が移動することになり、ワイヤ電極１を揺らすことができる。上記３つの方法は、組み合わせて用いることもできる。３つの方法を組み合わせて用いることで、１つの方法を用いる場合よりも振動幅を大きくすることが可能である。なおここではワイヤ電極１を振動させる場合、撓み量Ｌは、振動幅となる。

図３の説明に戻る。接触検知部１０３は、ワイヤ電極１と、加工対象物Ｗとの接触を検知する。接触検知部１０３は、接触検出回路１５から構成される。接触検知部１０３は、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの接触を検知すると、接触を検知したことを示す検知信号を演算制御部１０５に出力する。接触検知部１０３は、接触検出回路１５によって構成される。接触検知部１０３が出力した検知信号は、演算制御部１０５を介して位置検出部１０４に入力される。

位置検出部１０４は、接触検出回路１５によって構成され、ワイヤ電極１が加工対象物Ｗに接触したときの支持部４１，４２の位置を検出する。具体的には、位置検出部１０４は、接触検知部１０３が出力した検知信号と、ワイヤ調整部１０２がワイヤ電極１の姿勢を変更するために行った制御量とに基づいて、ＸＹ平面における支持部４１，４２の位置を検出することができる。例えば、ワイヤ調整部１０２が上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３を一体的に水平移動させた場合、位置検出部１０４は、ワイヤ電極１が加工対象物Ｗに接触するまでのＸ軸モータおよびＹ軸モータの制御量に基づいて、支持部４１，４２の位置を求めることができる。

また、角度調整部１０２ａが角度θを調整した場合、位置検出部１０４は、ワイヤ電極１が加工対象物Ｗに接触するまでのＵ軸モータおよびＶ軸モータの制御量に基づいて、支持部４１，４２の位置を求めることができる。撓み調整部１０２ｂがワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整した場合、撓み量Ｌを調整する方法に応じた制御量に基づいて、支持部４１，４２の位置を求めることができる。撓み調整部１０２ｂがワイヤ電極１の張力を調整することでワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整する場合、制御量は、メインテンションモータ２１の制御量を含む。撓み調整部１０２ｂがワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に電圧を印加することでワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整する場合、制御量は、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に印加する電圧パターンを含む。撓み調整部１０２ｂがワイヤ電極１を物理的に揺らすことでワイヤ電極１の撓み量Ｌを調整する場合、制御量は、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータの制御量を含む。位置検出部１０４は、検出位置を演算制御部１０５に出力する。

演算制御部１０５は、ワイヤ放電加工機１００を制御する。演算制御部１０５は、図２に示す制御装置２２のプロセッサ３１およびメモリ３２を用いて構成される。真直度測定部１０６は、諸元入力部１０１を用いて入力された諸元値と、ワイヤ調整部１０２の制御量と、接触検知部１０３が出力する検知信号と、位置検出部１０４が出力する検出位置とに基づいて、加工対象物Ｗの加工面Ｗｓの真直度ΔＤを算出することができる。

加工条件調整部１０７は、真直度測定部１０６が算出した真直度ΔＤに基づいて、次に行う加工の加工条件を調整する。加工条件の調整方法については、様々な方法が考えられる。真直度ΔＤが閾値以上、例えば１０μｍ以上である場合、加工条件調整部１０７は、オフセットを小さくすることができる。或いは真直度ΔＤが閾値未満である場合、電気的パラメータを小さくすることができる。例えば、機械学習によって真直度ΔＤごとに加工条件の調整方法を学習しておき、加工条件調整部１０７は、学習結果を用いて加工条件を真直度ΔＤに基づいて調整することができる。

図１１は、図１に示すワイヤ放電加工機１００が加工条件を作成する動作を示すフローチャートである。ここでは、３段階の放電加工を行う場合について示すが、本実施の形態はかかる例に限定されない。

演算制御部１０５は、まず第１加工条件の候補を設定する（ステップＳ１０１）。そして演算制御部１０５は、第１加工条件を使用してワイヤ放電加工機１００を制御し、放電加工を実行する（ステップＳ１０２）。放電加工を実行した後、演算制御部１０５は、加工精度の測定処理を行う（ステップＳ１０３）。この測定処理には、真直度測定部１０６による真直度ΔＤの算出が含まれる。測定処理が終わると、演算制御部１０５は、測定結果が基準を満たすか否かを判断する（ステップＳ１０４）。測定結果が基準を満たさない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、演算制御部１０５の加工条件調整部１０７は、測定結果に基づいて、第１加工条件を変更する（ステップＳ１０５）。演算制御部１０５は、第１加工条件を変更すると、ステップＳ１０２の処理に戻る。

測定結果が基準を満たす場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、演算制御部１０５は、第２加工条件の候補を設定する（ステップＳ１０６）。そして演算制御部１０５は、第２加工条件を使用してワイヤ放電加工機１００を制御し、放電加工を実行する（ステップＳ１０７）。放電加工を実行した後、演算制御部１０５は、加工精度の測定処理を行う（ステップＳ１０３）。測定処理が終わると、演算制御部１０５は、測定結果が基準を満たすか否かを判断する（ステップＳ１０８）。測定結果が基準を満たさない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、演算制御部１０５の加工条件調整部１０７は、測定結果に基づいて、第２加工条件を変更する（ステップＳ１０９）。演算制御部１０５は、第２加工条件を変更すると、ステップＳ１０７の処理に戻る。

測定結果が基準を満たす場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、演算制御部１０５は、第３加工条件の候補を設定する（ステップＳ１１０）。そして演算制御部１０５は、第３加工条件を使用してワイヤ放電加工機１００を制御し、放電加工を実行する（ステップＳ１１１）。放電加工を実行した後、演算制御部１０５は、加工精度の測定処理を行う（ステップＳ１０３）。測定処理が終わると、演算制御部１０５は、測定結果が基準を満たすか否かを判断する（ステップＳ１１２）。測定結果が基準を満たさない場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、演算制御部１０５の加工条件調整部１０７は、測定結果に基づいて、第３加工条件を変更する（ステップＳ１１３）。演算制御部１０５は、第３加工条件を変更すると、ステップＳ１１１の処理に戻る。測定結果が基準を満たす場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、演算制御部１０５は処理を終了する。

図１２は、図１１のステップＳ１０３の詳細を示すフローチャートである。真直度測定部１０６は、まず、ワイヤ電極１を加工対象物Ｗの載置面であるテーブル面１１ａに垂直な状態にして、テーブル１１を水平移動させ、ワイヤ電極１が加工対象物Ｗに接触した位置である加工面位置Ｘ１を測定する（ステップＳ２０１）。図１３は、加工面Ｗｓがタイコ形状である場合の加工面位置Ｘ１を示す図である。加工面Ｗｓがタイコ形状である場合、加工対象物Ｗの上端面Ｗａおよび下端面Ｗｂの部分がワイヤ電極１と接触する。図１４は、加工面Ｗｓが逆タイコ形状である場合の加工面位置Ｘ１を示す図である。加工面Ｗｓが逆タイコ形状である場合、加工対象物Ｗの厚み方向の中央部分が、ワイヤ電極１と接触する。

図１２の説明に戻る。続いて真直度測定部１０６は、角度調整部１０２ａを用いて角度θを変更して、加工対象物Ｗの加工面Ｗｓが上端面Ｗａまたは下端面Ｗｂに接している部分とワイヤ電極１が接触したときの支持部４１，４２の位置を測定する（ステップＳ２０２）。図１５は、加工面Ｗｓがタイコ形状である場合に図１２のステップＳ２０２において測定される位置Ｘ２を示す図である。支持部４２の位置Ｘ２を測定すると、後述する演算によって、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとが接触した接触位置Ｘ３を算出することができる。加工面Ｗｓがタイコ形状である場合、算出した接触位置Ｘ３は、加工面位置Ｘ１と一致する。図１６は、加工面Ｗｓが逆タイコ形状である場合に図１２のステップＳ２０２におけて測定される位置Ｘ２を示す図である。支持部４２の位置Ｘ２を測定すると、後述する演算によって、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとが接触した接触位置Ｘ３を算出することができる。加工面Ｗｓが逆タイコ形状である場合、算出した接触位置Ｘ３は、加工面位置Ｘ１と一致しない。このように、加工面Ｗｓの形状の種類によって、接触位置Ｘ３と加工面位置Ｘ１との関係が変わるため、この関係に基づいて、加工面Ｗｓの形状を分類することができる。

図１２の説明に戻る。続いて真直度測定部１０６は、撓み調整部１０２ｂを用いて撓み量Ｌを変更して、ワイヤ電極１が加工対象物Ｗに接触したときの撓み量Ｌを測定する（ステップＳ２０３）。

ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３の処理が終わると、真直度測定部１０６は、ステップＳ２０１の測定結果である加工面位置Ｘ１と、ステップＳ２０２の測定結果である支持部４２の位置Ｘ２とに基づいて、加工面Ｗｓの形状を分類する（ステップＳ２０４）。図１７は、図３に示す真直度測定部１０６の機能について説明するための図である。加工面Ｗｓの形状を分類するために、真直度測定部１０６は、まず、ステップＳ２０２においてワイヤ電極１が加工対象物Ｗに接触したときの角度θを算出する。支持部４２の制御量に基づいて移動量Ｌｕは既知であり、Ｚ軸方向の距離Ｈｚは、一定であって、下記の数式（１）を用いて算出することができる。したがって、下記の数式（２）を用いることで、角度θを求めることができる。

Hz ＝ Hw ＋ Zd1 ＋ Zd2・・・（１）
θ ＝ tan^-1(Hz/Lu) ・・・（２）

図１８は、図１７のＢ部分拡大図である。未知数ｂと距離Ｚｄ２との間には、下記の数式（３）の関係が成り立つため、数式（３）から数式（４）を導くことができる。ここで、未知数ａと未知数ｂとの間には、数式（５）の関係が成り立つため、数式（５）に数式（４）を代入することで、未知数ａは、数式（６）で表される。

Zd2 ＝ bsinθ ・・・（３）
b ＝ Zd2/sinθ ・・・（４）
a ＝ bcosθ ・・・（５）
a ＝ Zd2・cosθ/sinθ ・・（６）

このため、上記の数式（２）を用いて角度θを求めることで、距離Ｚｄ２は既知であるため、未知数ａを求めることができる。未知数ａを求めることができると、接触位置Ｘ３が分かる。真直度測定部１０６は、接触位置Ｘ３を加工面位置Ｘ１と比較する。ここで真直度測定部１０６は、接触位置Ｘ３と加工面位置Ｘ１とが一致する場合、加工面Ｗｓをタイコ形状または真直度ΔＤが無視できる程度に小さい平面に分類することができる。真直度測定部１０６は、接触位置Ｘ３と加工面位置Ｘ１とが一致しない場合、加工面Ｗｓを逆タイコ形状に分類することができる。

続いて真直度測定部１０６は、加工面形状の分類に基づいて、真直度ΔＤを算出する（ステップＳ２０５）。真直度測定部１０６は、加工面形状の分類毎に定められた算出方法を用いて、真直度ΔＤを求めることができる。具体的には、真直度測定部１０６は、加工面Ｗｓが逆タイコ形状である場合には、ステップＳ２０１およびステップＳ２０２の測定結果に基づいて、真直度ΔＤを算出することができる。図１８には、加工面位置Ｘ１および真直度ΔＤがさらに示されている。真直度ΔＤは、下記の数式（７）で表すことができる。上記の手順により、未知数ａを求めることができるため、測定結果である加工面位置Ｘ１および支持部４２の位置Ｘ２を使用することで、真直度ΔＤを求めることができる。

ΔD ＝ ｜X1 - X2｜−a ・・・（７）

また、真直度測定部１０６は、加工面Ｗｓがタイコ形状または平面である場合、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３の測定結果を用いて、真直度ΔＤを求めることができる。図１９は、図１に示すワイヤ放電加工機１００が、加工面Ｗｓがタイコ形状である場合に真直度ΔＤを求める方法の説明図である。真直度測定部１０６は、ステップＳ２０３の測定結果として、撓み量Ｌおよび撓み量Ｌを得たときの支持部４１，４２の位置Ｘ４を取得することができる。真直度ΔＤは、撓み量Ｌ、支持部４１，４２の位置Ｘ４を用いて、下記の数式（８）で表される。

ΔD ＝ L − ｜X1 - X4｜ ・・・（８）

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとの間に電圧を印加して加工対象物Ｗを加工するワイヤ放電加工機１００において、ワイヤ電極１の姿勢を変化させて、ワイヤ電極１と加工対象物Ｗとが接触したときのワイヤ電極１の姿勢に基づいて、加工面Ｗｓの真直度ΔＤが求められる。ワイヤ放電加工機１００によれば、加工対象物Ｗを加工するために用いられる構成要素であるワイヤ電極１を用いるため、真直度ΔＤの測定のために新たな構成要素を追加する必要がない。したがって、装置サイズおよびコストの増大を抑制しつつ、加工対象物Ｗをワイヤ放電加工機１００に取り付けたまま、真直度ΔＤを測定することができる。また、加工形状によっては、加工面Ｗｓが外部に露出しておらず、スリット内にある場合がある。このような場合、触針を用いた測定機器では、スリット内に触針が入らない場合があった。これに対してワイヤ放電加工機１００では、スリットは、ワイヤ電極１によって形成されたものであるため、スリットはワイヤ電極１の太さよりも大きいものとなる。したがって、加工面がスリット内にあるような場合であっても、加工面Ｗｓの真直度ΔＤを測定することが可能である。

ワイヤ放電加工機１００は、上記の通り、加工対象物Ｗをワイヤ放電加工機１００に取り付けたままで、加工面Ｗｓの真直度ΔＤを測定することができる。このため、図１１に示したような、放電加工、測定処理および加工条件の調整を複数回繰り返すような一連の処理を、自動化することが可能になる。自動化されることで、放電加工の加工条件を作成する手間を省略することが可能になると共に、ワイヤ放電加工機１００を操作する人の技量によらず、加工条件を適切に設定することが可能になる。

ワイヤ電極１の姿勢を変化させる方法としては、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する角度を変化させる方法が挙げられる。加工面Ｗｓが逆タイコ形状である場合には、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する角度を変化させて、加工対象物Ｗの加工面Ｗｓと上端面Ｗａまたは下端面Ｗｂとが接する部分の位置を測定することで、加工面Ｗｓの真直度ΔＤを測定することができる。

ワイヤ電極１の姿勢を変化させる方法としては、ワイヤ電極１の撓み量Ｌを変化させる方法が挙げられる。例えばワイヤ電極１を振動させてワイヤ電極１を撓ませることができる。加工面Ｗｓがタイコ形状である場合には、ワイヤ電極１を撓ませることで、上端面Ｗａおよび下端面Ｗｂよりも凹んだ加工面Ｗｓの中央部と接触するときの位置Ｘ４を測定することが可能になる。位置Ｘ４を用いて、加工面Ｗｓの真直度ΔＤが求められる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

上記の実施の形態では、ワイヤ放電加工機１００の構成について説明したが、ワイヤ放電加工機１００が備える制御装置２２単体で本実施の形態の技術を実現することもできる。また、ワイヤ放電加工機１００の制御方法、ワイヤ放電加工機１００の制御用コンピュータプログラム、制御用コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体として、本実施の形態の技術を実現することもできる。

また上記の実施の形態では、ワイヤ放電加工機１００は、上部加工ヘッド１２を移動させて、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する角度を調整することとしたが、本実施の形態はかかる例に限定されない。下部加工ヘッド１３を移動させて、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する角度を調整してもよい。また、上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３の両方を移動させて、ワイヤ電極１の加工対象物Ｗに対する角度を調整してもよい。

また上記の実施の形態では、ワイヤ放電加工機１００は、上部加工ヘッド１２および下部加工ヘッド１３を一体的に水平移動させるＸ軸モータおよびＹ軸モータを有することとしたが、本実施の形態はかかる例に限定されない。テーブル１１を水平移動させるＸ軸モータおよびＹ軸モータを備えていてもよい。ただし、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータがテーブル１１を水平移動させる場合、撓み調整部１０２ｂは、上記の第３の方法を用いて撓み量Ｌを調整することができない。

また上記の実施の形態では、図３に示す諸元入力部１０１、演算制御部１０５は、制御装置２２の機能としたが、本実施の形態はかかる例に限定されない。諸元入力部１０１、演算制御部１０５の機能は、制御装置２２以外のプロセッサおよびメモリを用いて実現することもできるし、専用の処理回路が用いられてもよい。

１ ワイヤ電極、１１ テーブル、１１ａ テーブル面、１２ 上部加工ヘッド、１３ 下部加工ヘッド、１４ 電源、１５ 接触検出回路、２０ メインテンションローラ、２１ メインテンションモータ、２２ 制御装置、３１ プロセッサ、３２ メモリ、３３ 入力装置、３４ 出力装置、４１，４２ 支持部、１００ ワイヤ放電加工機、１０１ 諸元入力部、１０２ ワイヤ調整部、１０２ａ 角度調整部、１０２ｂ 撓み調整部、１０３ 接触検知部、１０４ 位置検出部、１０５ 演算制御部、１０６ 真直度測定部、１０７ 加工条件調整部、ΔＤ 真直度、Ｌ 撓み量、Ｗ 加工対象物、Ｗａ 上端面、Ｗｂ 下端面、Ｗｓ 加工面。

Claims (13)

1. ワイヤ電極と加工対象物との間に電圧を印加して前記加工対象物を加工するワイヤ放電加工機であって、
   前記ワイヤ電極の前記加工対象物に対する姿勢を変化させるワイヤ調整部と、
   前記ワイヤ電極と前記加工対象物とが接触しているか否かを検知する接触検知部と、
   前記接触検知部によって前記ワイヤ電極と前記加工対象物との接触が検知されたときの前記ワイヤ電極の前記加工対象物に対する姿勢に基づいて、前記加工対象物の加工面の真直度を求める真直度測定部と、
   を備えることを特徴とするワイヤ放電加工機。
2. 前記ワイヤ調整部は、前記ワイヤ電極の前記加工対象物に対する角度を調整する角度調整部を含む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. 前記角度調整部は、前記ワイヤ電極を支持する支持部の位置を変化させて、前記角度を調整することを特徴とする請求項２に記載のワイヤ放電加工機。
4. 前記真直度測定部は、前記ワイヤ電極が前記加工対象物の載置面と垂直な状態で測定した前記加工面の位置と、前記角度を調整した状態で測定した前記ワイヤ電極と前記加工対象物との接触位置とに基づいて、前記加工面の形状を分類し、分類毎に定められた算出方法を用いて、前記真直度を求めることを特徴とする請求項２または３に記載のワイヤ放電加工機。
5. 前記ワイヤ調整部は、前記ワイヤ電極の撓み量を調整する撓み調整部を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工機。
6. 前記撓み調整部は、振動する前記ワイヤ電極の張力を変化させることで前記ワイヤ電極の振動幅である前記撓み量を調整することを特徴とする請求項５に記載のワイヤ放電加工機。
7. 前記撓み調整部は、前記ワイヤ電極と前記加工対象物との間に印加する電圧を変化させることで、前記撓み量を調整することを特徴とする請求項５または６に記載のワイヤ放電加工機。
8. 前記撓み調整部は、前記ワイヤ電極と前記加工対象物との間にパルス電圧を繰り返し印加することで前記ワイヤ電極を振動させ、前記ワイヤ電極の振動幅である前記撓み量を調整することを特徴とする請求項７に記載のワイヤ放電加工機。
9. 前記撓み調整部は、前記ワイヤ電極と前記加工対象物との間に直流電圧を印加することで前記ワイヤ電極を撓ませ、印加する直流電圧の値を調整することで前記撓み量を調整することを特徴とする請求項７に記載のワイヤ放電加工機。
10. 前記撓み調整部は、前記ワイヤ電極を支持する支持部を移動させることで、前記ワイヤ電極を振動させ、前記ワイヤ電極の振動幅である前記撓み量を調整することを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工機。
11. 前記真直度測定部が算出した真直度に基づいて、加工条件を調整する加工条件調整部、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工機。
12. ワイヤ電極と加工対象物との間に電圧を印加して前記加工対象物を加工するワイヤ放電加工機が、前記加工対象物の加工面の真直度を算出する方法であって、
    前記ワイヤ電極を前記加工対象物を載置する面に対して垂直にした状態で、前記ワイヤ電極が前記加工対象物に接触する位置を測定する第１測定ステップと、
    前記ワイヤ電極の前記加工対象物に対する姿勢を変化させた状態で、前記ワイヤ電極が前記加工対象物に接触する位置を測定する第２測定ステップと、
    前記第１測定ステップおよび前記第２測定ステップの測定結果に基づいて、前記加工面の形状を分類する分類ステップと、
    前記測定結果と分類結果とに基づいて、前記加工面の真直度を求める真直度算出ステップと、
    を含むことを特徴とする真直度算出方法。
13. 前記第２測定ステップは、前記加工対象物を載置する面に対する前記ワイヤ電極の角度を変化させることで前記姿勢を変化させた状態で、前記ワイヤ電極が前記加工対象物に接触する位置を測定するステップと、前記ワイヤ電極の撓み量を変化させることで前記姿勢を変化させた状態で、前記ワイヤ電極が前記加工対象物に接触する位置を測定するステップとを含むことを特徴とする請求項１２に記載の真直度算出方法。

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