JP6910974B2 - ワイヤ放電加工システム及びワイヤ放電加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤ放電加工システム及びワイヤ放電加工方法に関し、特に、工作物を加工処理するワイヤ放電加工機を備えるワイヤ放電加工システム等に関する。

特許文献１には、ロボットを用いてワイヤ放電加工機の被加工物の交換等の作業をすることが記載されている。

なお、出願人は、例えば特許文献２にあるように、ワイヤ放電加工時に中子を溶着させ、中子を自動的に分離して回収する技術を提案してきた。

特開２０１７−１１３８４２号公報 特許第５９１３７５１号公報

しかしながら、特許文献１では、ワイヤ放電加工機が被加工物から加工品を切断して加工槽内に落下させる。ロボットは、加工槽内に落下した加工品を視覚センサで検出して回収する。そのため、ロボットの作業時間が多大なものとなる。

よって、本発明は、ワイヤ放電加工機とロボットと効率的に連携させることが可能なワイヤ放電加工システム等を提供することを目的とする。

本願発明の第１の観点は、工作物を加工処理するワイヤ放電加工機を備えるワイヤ放電加工システムであって、当該ワイヤ放電加工システムは、前記工作物を前記ワイヤ放電加工機に設置するロボット部を備え、前記ワイヤ放電加工機は、前記ロボット部により設置された前記工作物に対して、中子を保持させて放電加工を行う放電加工部を備え、前記ロボット部は、前記中子の除去及び回収を行わない前記ワイヤ放電加工機から、前記中子を保持する放電加工後の前記工作物を回収し、前記中子の除去及び回収のために、他の装置に、前記中子を保持する前記工作物を設置する。

本願発明の第２の観点は、第１の観点のワイヤ放電加工システムであって、前記ワイヤ放電加工機は、一つ又は複数であり、当該ワイヤ放電加工システムは、前記中子を保持する前記工作物から前記中子を除去して回収する中子処理装置を備え、前記ワイヤ放電加工機は、粗加工を行い、前記ロボット部は、前記中子の除去及び回収を行わない前記ワイヤ放電加工機から、前記中子を保持する粗加工後の前記工作物を回収して前記中子処理装置に設置し、前記中子処理装置は、前記中子を保持する前記工作物から前記中子を除去し、前記ロボット部は、仕上げ加工のために、前記中子が除去された前記工作物を、前記ワイヤ放電加工機又は他のワイヤ放電加工機に設置する。

本願発明の第３の観点は、第１又は第２の観点のワイヤ放電加工システムであって、当該ワイヤ放電加工システムが備えるワイヤ放電加工機は、放電加工後に前記中子の除去及び回収を行わない粗加工ワイヤ放電加工機と、放電加工後に前記中子の除去及び回収を行う全体ワイヤ放電加工機を含み、前記ロボット部は、前記粗加工ワイヤ放電加工機から前記中子を保持する前記工作物を回収し、前記全体ワイヤ放電加工機から前記中子が除去された前記工作物を回収する。

本願発明の第４の観点は、第１から第３のいずれかの観点のワイヤ放電加工システムであって、前記工作物は、複数枚の工作板を重ねた組合せ工作物であり、前記ワイヤ放電加工機は、少なくとも最下層の工作板において前記中子を保持させて放電加工を行う。

本願発明の第５の観点は、第４の観点のワイヤ放電加工機であって、前記中子は、前記工作物に、放電加工時に切り残しを設けて保持されること、放電加工時に接着されて保持されること、及び、中間層の中子が隣接する中子と、予め接着されており、放電加工時に、接着された中子の少なくとも一つが工作物に保持されること、の少なくとも１つにより、保持されている。

本願発明の第６の観点は、第４又は第５の観点のワイヤ放電加工システムであって、前記中子が保持された状態で前記ワイヤ放電加工機から回収される前記工作物において、前記中子は、少なくとも最上層及び最下層の工作板に保持されることにより、中間層の中子を含めて保持させる。

本願発明の第７の観点は、第１から第６のいずれかの観点のワイヤ放電加工システムであって、前記ワイヤ放電加工機は、設置された工作物の位置を測定する位置測定部を備え、前記位置測定部は、収納可能であり、前記工作物上に、及び／又は、前記工作物とは異なる位置に、前記放電加工部が加工した事前加工部を備え、前記位置測定部は、収納後に再度測定する前に、前記事前加工部にある一つ又は複数の事前測定点を測定して、測定処理を修正して、前記工作物を測定し、前記放電加工部は、前記位置測定部による前記工作物の測定結果に応じて加工処理を修正する。

本願発明の第８の観点は、工作物に対して放電加工を行う放電加工部を備えるワイヤ放電加工機であって、前記放電加工部が、中子を工作物に保持させた粗加工がなされ、かつ、他の装置により前記中子の除去がなされた工作物に対して、仕上げ加工を行う。

本願発明の第９の観点は、ワイヤ放電加工システムにおけるワイヤ放電加工方法であって、前記ワイヤ放電加工システムは、工作物を加工処理するワイヤ放電加工機と、前記工作物を前記ワイヤ放電加工機に設置するロボット部を備え、前記ワイヤ放電加工機は、前記ロボット部により設置された前記工作物に対して、中子を保持させて放電加工を行う放電加工部を備え、前記ロボット部が、前記ワイヤ放電加工機から、前記中子を保持する前記工作物を回収するステップと、前記ロボット部が、前記中子を除去するために、回収した前記中子を保持する前記工作物を、前記ワイヤ放電加工機とは異なる装置に設置するステップを含む。

ここで、ワイヤ放電加工時に中子を保持させることは、ワイヤ放電加工機や中子処理装置で、保持させた中子の除去及び回収が可能なように保持させればよい。例えば、放電加工時に、中子の周囲をすべて切り離して一個所又は複数個所を溶着させることにより保持させてもよく、また、中子の周囲の一部を残し、他の部分を切って保持させてもよい。

本願発明の各観点において、ワイヤ放電加工機は、中子を保持させてワイヤ放電加工を行う。中子は、放電加工時に加工槽に落下しない。ロボット部は、加工槽内の中子を回収する処理は必要ない。中子を除去して回収する処理は、例えば第２の観点にあるように、中子処理装置等で集中的に行ってもよい。

出願人は、例えば特許文献２にあるように、ワイヤ放電加工時に中子を保持させ、この中子を自動的に除去及び回収する技術を公開してきた。本願発明は、例えば第３の観点にあるように、各ワイヤ放電加工機によって個々に中子処理を行って工作物を回収することと、ワイヤ放電加工機においては中子処理を行わず、中子処理装置等によって集中的に中子処理を行うこととを組み合わせることができる。このように、ロボット部が工作物を設置したり回収したりすることにより、システム全体が有機的に関連しつつ、全体として効果的なワイヤ放電加工を実現することが可能になる。

さらに、本願発明の第４乃至第６の観点によれば、前記工作物は、複数枚の工作板を重ねたものであり、前記ワイヤ放電加工機は、例えば最下層の工作板において中子を保持させて放電加工を行うことにより、複数枚の工作板での必要最小限の中子の保持とすることができる。また、ワイヤ放電加工機で中子処理を行わないならば、例えば最上層及び最下層の工作板において中子を保持させて、安定して保持させた状態で工作物を回収することができる。

さらに、本願発明の第７の観点によれば、ワイヤ放電加工機において、設置された工作物の位置を測定し、この測定結果に応じて加工処理を修正することにより、ロボット部による設置に応じた加工処理を実現することができる。

本願発明の実施の形態に係るワイヤ放電加工システム１の構成の一例を示すブロック図である。 図１のワイヤ放電加工システム１の動作の一例を示すフロー図である。 図１の放電加工部の補正部及び測定部の動作の一例を示す図である。 図１の全体ワイヤ放電加工機７及び粗加工ワイヤ放電加工機１１における、中子を保持させた工作物の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

図１は、本願発明の実施の形態に係るワイヤ放電加工システム１の構成の一例を示すブロック図である。図２は、図１のワイヤ放電加工システム１の動作の一例を示すフロー図である。

ワイヤ放電加工システム１は、パレット組立部３と、在庫部５と、全体ワイヤ放電加工機７と、パレット取外部９と、粗加工ワイヤ放電加工機１１と、中子処理装置１３と、仕上げワイヤ放電加工機１５を備える。

パレット組立部３は、加工前工作板・治具ストック部２１と、組立処理部２３を備える。在庫部５は、加工前工作物ストック部２５を備える。全体ワイヤ放電加工機７は、加工機制御部２７と、加工機中子制御部２９と、放電加工部３１を備える。加工機中子制御部２９は、加工機中子保持部３３と、加工機中子除去部３５を備える。放電加工部３１は、組合せ工作物３７と、補正部３９と、測定部４１を備える。パレット取外部９は、取外処理部４３と、加工後工作板ストック部４５と、治具部一時保管部４７を備える。

ロボット部１７は、作業部４９と、移動制御部５１と、ロボット制御部５３を備える。粗加工ワイヤ放電加工機１１は、加工機制御部６１と、加工機中子制御部６３と、放電加工部６５を備える。加工機中子制御部６３は、加工機中子保持部６７を備える。放電加工部６５は、組合せ工作物６９と、補正部７１と、測定部７３を備える。中子処理装置１３は、粗加工後組合せ工作物７５と、中子除去部７７を備える。仕上げワイヤ放電加工機１５は、加工機制御部７９と、放電加工部８１を備える。放電加工部８１は、組合せ工作物８３と、補正部８５と、測定部８７を備える。

図２（ａ）を参照して、全体ワイヤ放電加工機７を用いた動作の一例を示す。この場合、全体ワイヤ放電加工機７において、中子を保持させた粗加工、中子の除去及び回収、及び、仕上げ加工が行われる。

パレット組立部３において、加工前工作板・治具ストック部２１は、複数の加工板及び治具を一時保管する。組立処理部２３は、加工前工作板・治具ストック部２１にストックされた複数の工作板を重ねて、治具により、例えば周りを囲って枠体によって固定して、全体ワイヤ放電加工機７、粗加工ワイヤ放電加工機１１及び仕上げワイヤ放電加工機１５が加工対象とする組合せ工作物とする。簡単のために、組合せ工作物は、３枚の工作板を重ねたものとする。

パレット組立部３において組合せ工作物が所定の数以上になると、ロボット部１７の移動制御部５１は、ロボット部１７をパレット組立部３に移動させ、ロボットアームなどの作業部４９は、組立処理部２３により組み立てられた複数の組合せ工作物を回収する。移動制御部５１は、ロボット部１７を在庫部５に移動させ、回収した複数の工作物を在庫部５の加工前組合せ工作物ストック部２５にストックさせる。

ロボット部１７は、在庫部５の加工前組合せ工作物ストック部２５にストックされた１つの組合せ工作物を、全体ワイヤ放電加工機７の放電加工部３１に組合せ工作物を設置する（ステップＳＴＫ１）。放電加工部３１の組合せ工作物３７は、設置された組合せ工作物である。

全体ワイヤ放電加工機７において、測定部４１は、組合せ工作物３７の位置を測定する。補正部３９は、組合せ工作物３７の測定結果に応じて、組合せ工作物の位置を修正したり、放電加工部３１の加工処理を修正したりする。

測定部４１及び補正部３９の動作の一例について、図３を参照して具体的に説明する。原則として、ＸＹ平面が水平で、Ｚ軸が鉛直であり、ｕｖ平面が水平である。放電加工部３１のワイヤ９１は、Ｚ軸に沿って位置させる場合、上ヘッド部及び下ヘッド部が鉛直上下に位置させればよい。

タッチプローブ９３は、測定部４１の一例である。放電加工部３１は、組合せ工作物３７に対するワイヤ放電処理を開始するにあたり、組合せ工作物３７とは別に設けた測定対象物９５に対して、事前測定部９７となる放電加工を行う。タッチプローブ９３は、収納部に収納可能であり、測定時に収納部から出て組合せ工作物３７の測定を行うため、測定精度が低下する場合がある。タッチプローブ９３は、収納部から出たタイミングで、事前測定部９７を測定してタッチプローブ９３の位置を判定し、同時にワイヤ９１の位置を演算し、再校正を行う。その後、組合せ工作物３７を測定する。

タッチプローブ９３が組合せ工作物３７の傾きを検出すると、基準値以上であれば、ロボット部１７の作業部４９により設置位置の修正を行う。基準値未満であれば、補正部３９は、ＵＶ平面をこのズレに合わせて動かしワイヤ９１の長手方向軸（垂直方向軸）を、組合せ工作物３７の基準面に対して垂直にする。ワイヤ放電加工機は、この補正により、ワイヤ放電加工機上に設置された組合せ工作物３７の傾きや位置にあった精密な加工を行うことが出来る。

なお、事前加工部９７は、組合せ工作物（加工板及び／又は治具）に設け、組合せ工作物が放電加工部に設置されたタイミングで加工を行い、補正を行ってもよい。

加工機中子保持部３３は、放電加工部３１に対して、中子を保持させて、組合せ工作物３７に対する粗加工を行わせる（図２（ａ）のステップＳＴＫ２）。

図４を参照して、中子を保持させた粗加工の一例について説明する。

図４（ａ）は、組合せ工作物１０１と、放電加工により生じる中子１０３の一例を示す。図４（ｂ）は、組合せ工作物１０１の側面図を示す。図４（ｃ）は、放電加工により切断した場合に図４（ａ）の点線での断面図であり、斜線部が中子１０３の切断部である。中子１０３の周囲をすべて切断すると、中子１０３は、組合せ工作物１０１から落下する（特許文献１参照）。そのため、例えばコア・ステッチ（登録商標）などの技術により、接着点１０５により中子を工作物に接着することにより、中子を組合せ工作物１０１に保持させることができる。なお、例えば、ワイヤを傾けることにより、接着点１０５のように帯状に接着することが可能である。

図４（ｄ）にあるように、加工時に最上層の工作板で保持させる場合、下２枚の中子が落下してしまう。そのため、組立処理部２３が、接着剤１０９で中子を接着しておき、最上位の工作板で加工時に接着すれば、中子を保持させることができる。

図４（ｅ）〜（ｊ）は、加工残しを利用する場合である。図４（ｅ）（ｆ）にあるように、ワイヤを鉛直にして、一部を切りのこすことにより、中子を組合せ工作物に残すことができる。

また、図４（ｇ）にあるように、ワイヤを傾斜させて加工することもできる。また、図４（ｈ）において、１１１_hは加工残しを示す。下２枚に加工残しを施している。図４（ｈ）にあるように、ワイヤを傾斜させて加工することを利用すると、最下層を含む一枚又は複数枚の工作板に加工残しをすることができる。上位の工作板の中子は、下の中子が固定されているために、落下はしない。ただし、ロボット部により工作物を移動させるときの中子の安定を考慮すると、上位層の中子も固定することが望ましい。

図４（ｉ）にあるように、切り残し１１１_iに加えて、加工時に上位層を接着させるようにしてもよい。切り残しは、例えば最下層のみでもよく、中子の保持を少なくできる。図４（ｉ）では、中間中子の不安定さからワイヤが切れるなどの可能性があるため、切り残し部１１１_iは下側２枚に残っており、切り残し面積を少なくするために、略三角形を図示している。また、接着剤で予め接着したり、図４（ｊ）にあるように、切り残し１１１_jによる保持と加工時の接着による保持の両方をさせたりしてもよい。

なお、図４（ｃ）（ｄ）は、機内で中子を落とすことも機外で中子を落とすことも可能である。しかし、図４（ｆ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）では、加工残しがあるため、機外の処理が望ましいと考えられる。

図２（ａ）を参照して、全体ワイヤ放電加工機７の加工機中子除去部３５は、粗加工後の組合せ工作物３７に対して、中子を除去し、中子を回収する（ステップＳＴＫ３）。加工機中子除去部３５による中子の除去及び回収は、例えば特許文献２に記載されているように、上ヘッド部に設けられた打撃部と下ヘッド部に設けられた箱などの回収部とを設け、打撃部により中子の上から打撃して落とし、下で回収部により回収することなどにより実現することができる。加工機中子除去部３５が回収した中子は、ロボット部１７が、組合せ工作物３７の回収に合せて回収したり、別のタイミングで回収したりする。

放電加工部３１は、中子が除去された組合せ工作物３７に対して仕上げ加工を行う（ステップＳＴＫ４）。そして、ロボット部１７は、仕上げ加工後の組合せ工作物３７を回収し、パレット取外部９に移動する。パレット取外部９の取外処理部４３は、組合せ工作物から治具を外し、治具を治具部一時保管部４７に保管し、工作板を加工後工作板ストック部４５にストックする。加工後工作板ストック部４５にストックされた工作板は、次工程の処理が行われる（ステップＳＴＫ５）。治具部一時保管部４７に保管された治具は、ロボット部１７が、パレット組立部３の加工前工作板・治具ストック部２１へ運ぶ。

図２（ｂ）を参照して、粗加工ワイヤ放電加工機１１、中子処理装置１３及び仕上げワイヤ放電加工機１５を用いた動作の一例を示す。この場合、粗加工ワイヤ放電加工機１１が中子を保持させた粗加工を行い、中子処理装置１３が中子の除去及び回収を行い、仕上げワイヤ放電加工機１５が仕上げ加工を行う。

ロボット部１７は、在庫部５の加工前組合せ工作物ストック部２５にストックされた１つの組合せ工作物を、粗加工ワイヤ放電加工機１１の放電加工部６５に組合せ工作物を設置する（ステップＳＴＣ１）。放電加工部６５の組合せ工作物６９は、設置された組合せ工作物である。

粗加工ワイヤ放電加工機１１において、測定部７３及び補正部７１は、測定部４１及び補正部３９と同様に、組合せ工作物３７の位置を測定し、組合せ工作物３７の測定結果に応じて、組合せ工作物の位置や放電加工部３１の加工処理を修正する。

加工機中子保持部６７は、放電加工部６５に対して、中子を保持させて、組合せ工作物６９に対する粗加工を行わせる（ステップＳＴＣ２）。

ロボット部１７は、中子を保持した粗加工後の組合せ工作物６９を回収し、中子処理装置１３に設置する（ステップＳＴＣ３）。粗加工後組合せ工作物７５は、設置された粗加工後の組合せ工作物である。

中子処理装置１３の中子除去部７７は、粗加工後組合せ工作物７５に対して、中子を除去し、中子を回収する（ステップＳＴＣ４）。中子処理装置１３の中子除去部７７は、中子処理に専用のものであるため、例えば、複数の中子の位置に応じて打撃部及び回収部を設けることにより、一度の打撃で一部又は全部の中子を同時に除去して回収することを実現することができる。そのため、中子処理装置１３では、短時間で、すべての中子の除去及び回収をすることができる。中子除去部７７が回収した中子は、ロボット部１７が、粗加工後組合せ工作物７５の回収に合せて回収したり、別のタイミングで回収したりする。中子処理装置は、ロボット部１７に載せることもできる。

ロボット部１７は、中子が除去された粗加工後組合せ工作物７５を回収し、仕上げワイヤ放電加工機１５に設置する（ステップＳＴＣ５）。放電加工部８１は、中子が除去された組合せ工作物３７に対して仕上げ加工を行う（ステップＳＴＣ６）。そして、ロボット部１７は、仕上げ加工後の組合せ工作物８３を回収し、パレット取外部９に移動する。パレット取外部９の取外処理部４３は、組合せ工作物から治具を外し、治具を治具部一時保管部４７に保管し、工作板を加工後工作板ストック部４５にストックする。加工後工作板ストック部４５にストックされた工作板は、次工程の処理が行われる（ステップＳＴＣ７）。治具部一時保管部４７に保管された治具は、ロボット部１７が、パレット組立部３の加工前工作板・治具ストック部２１へ運ぶ。

なお、本願発明において、例えば、全体ワイヤ放電加工機７、粗加工ワイヤ放電加工機１１、中子処理装置１３及び仕上げワイヤ放電加工機１５は、それぞれ、複数があってもよい。また、全体ワイヤ放電加工機７が複数存在し、場合によって、中子除去を行わないことにより粗加工ワイヤ放電加工機１１として動作したり、中子除去処理を行うことにより中子処理装置１３として動作したり、中子処理を行わずに仕上げワイヤ放電加工機１５として動作したりしてもよい。また、粗加工ワイヤ放電加工機１１が、中子処理装置１３により中子が処理された組合せ工作物に対して仕上げ加工を行うことにより、仕上げワイヤ放電加工機１５として動作してもよい。

中子処理を行うことが可能なワイヤ放電加工機において、全体ワイヤ放電加工機７として動作するか、粗加工ワイヤ放電加工機１１として動作するかは、例えば、中子処理装置１３の作業状況により、各ワイヤ放電加工機の加工機制御部が決定してもよく、ロボット制御部５３が決定してもよい。このとき、放電加工前に、加工機制御部やロボット制御部が、当該ワイヤ放電加工機で中子処理を行うか、中子処理装置１３により中子処理を行うかを決定し、自身で行うときには図４（ｃ）（ｄ）にあるように接着のみで加工し、中子処理装置１３で行うときには図４（ｅ）（ｆ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）のように加工残しを含む加工を行うようにしてもよい。また、加工時には図４（ｃ）（ｄ）にあるように接着のみで加工し、放電加工後に中子処理を行う装置を決定してもよい。

また、パレットの組み立て及び／又はパレット取り外しの処理を省略してもよい。

１ ワイヤ放電加工システム，３ パレット組立部，５ 在庫部，７ 全体ワイヤ放電加工機，９ パレット取外部，１１ 粗加工ワイヤ放電加工機，１３ 中子処理装置，１５ 仕上げワイヤ放電加工機，１７ ロボット部，２１ 加工前工作板・治具ストック部，２３ 組立処理部，２５ 加工前組合せ工作物ストック部，２７、６１、７９ 加工機制御部，２９、６３ 加工機中子制御部，３１、６５、８１ 放電加工部，３３、６７ 加工機中子保持部，３５ 加工機中子除去部，３７、６９、８３ 組合せ工作物，３９、７１、８５ 補正部，４１、７３、８７ 測定部，７５ 粗加工後組合せ工作物，７７ 中子除去部

Claims (1)

1. 工作物を加工処理するワイヤ放電加工機における工作物測定方法であって、
   前記ワイヤ放電加工機は、
   設置された工作物の位置を測定する位置測定部と、
   前記工作物に対して放電加工を行う放電加工部を備え、
   前記位置測定部は、収納可能であり、
   前記放電加工部が、ワイヤを用いて、前記工作物上に、及び／又は、前記工作物とは異なる位置に、事前測定部を加工するステップと、
   前記位置測定部が収納から出されて前記事前測定部における一つ又は複数の事前測定点を測定し、前記位置測定部による測定処理を修正するとともに、前記ワイヤの位置を修正するステップを含む工作物測定方法。

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