JP7355633B2 - 制御装置及びプログラム - Google Patents

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Description

本開示は、制御装置及びプログラムに関する。
従来より、ワイヤ電極とワークとの極間に放電を発生させることで、ワークを加工するワイヤ放電加工機が知られている。ワイヤ放電加工機では、放電の発生と同時に、サーボモータの動作によりワイヤ電極とワークとの相対位置が変化される。これにより、ワイヤ放電加工機は、ワークを所望の形状に加工することができる。
ワークの加工に際し、ワイヤ電極とワークとの位置決めが実施される。このような、ワイヤ電極とワークとの位置決めを実施する装置として、例えば、ワイヤ電極と被加工物との接触を検出して位置決めを実施する放電加工機の接触検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－２２６６１２号公報
特許文献１では、ワイヤ電極と被加工物との極間に検出電圧が印可される。また、特許文献１では、ワイヤ電極と被加工物との接触による検出電圧の変化に基づいて、接触が判定される。これにより、ワイヤ電極と被加工物との相対位置（被加工物の端面）が検出される。そして、特許文献１では、検出された位置を基準位置として被加工物の加工が開始される。
ところで、ワイヤ電極は微妙に振動しているため、ワイヤ電極がワークに近づくと、極間には振動に応じて放電が発生する。ワイヤ電極は、放電により反発力を受けて、より大きく振動することになる。振動が大きくなることで、ワイヤ電極とワークとの極間に発生する放電回数が増加する。その結果、ワーク表面の放電痕が多くなるため、検出精度が悪化することがあった。そこで、ワイヤ電極とワークとの接触検出精度を向上することができれば、ワイヤ電極とワークとの相対位置の精度を向上することができるので好適である。
（１）本開示は、ワイヤ電極とワークとを相対的に移動させる移動駆動部を有するワイヤ放電加工機を制御する制御装置であって、相対的に移動させたワイヤ電極とワークとの接触を検出することによって、前記ワイヤ電極と前記ワークとの相対位置を計測する制御装置において、前記ワイヤ電極と前記ワークとの極間に印可する検出用電圧のパルス周期を設定する周期設定部と、設定された周期で前記極間に前記検出用電圧を印可する電圧印可部と、前記移動駆動部による相対移動速度を制御する移動速度制御部と、印可された前記検出用電圧の変化に基づいて、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触を検出する接触検出部と、備え、前記接触検出部は、第１の前記相対移動速度と第１の前記パルス周期とで前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触の第１の検出動作を実行した後に、第１の前記相対移動速度よりも遅い第２の前記相対移動速度と第１の前記パルス周期よりも長い第２の前記パルス周期とで、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触の第２の検出動作を実行し、前記移動速度制御部は、前記第１の検出動作の実行の後、前記第２の検出動作の実行前に、離れる方向に前記ワイヤ電極と前記ワークとを相対的に移動させる制御装置に関する。
（２）また、本開示は、ワイヤ電極とワークとを相対的に移動させる移動駆動部を有するワイヤ放電加工機を制御する制御装置であって、相対的に移動させたワイヤ電極とワークとの接触を検出することによって、前記ワイヤ電極と前記ワークとの相対位置を計測する制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムにおいて、前記コンピュータを、前記ワイヤ電極と前記ワークとの極間に印可する検出用電圧のパルス周期を設定する周期設定部、設定された周期で前記極間に前記検出用電圧を印可する電圧印可部、前記移動駆動部による相対移動速度を制御する移動速度制御部、印可された前記検出用電圧の変化に基づいて、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触を検出する接触検出部、として機能させ、前記接触検出部は、第１の前記相対移動速度と第１の前記パルス周期とで前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触の第１の検出動作を実行した後に、第１の前記相対移動速度よりも遅い第２の前記相対移動速度と第１の前記パルス周期よりも長い第２の前記パルス周期とで、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触の第２の検出動作を実行し、前記移動速度制御部は、前記第１の検出動作の実行の後、前記第２の検出動作の実行前に、離れる方向に前記ワイヤ電極と前記ワークとを相対的に移動させるプログラムに関する。
本開示によれば、ワイヤ電極とワークとの接触検出精度を向上することで、ワイヤ電極とワークとの相対位置の計測精度を向上することが可能な制御装置及びプログラムを提供することができる。
本開示の一実施形態に係る制御装置を示すブロック図である。 一実施形態の制御装置による接触を検出する概要を示す概略図である。
以下、本開示の一実施形態に係る制御装置１及びプログラムについて、図１及び図２を参照して説明する。
まず、一実施形態の制御装置１及びプログラムを説明するのに先立って、制御装置１によって制御されるワイヤ放電加工機１００について説明する。
ワイヤ放電加工機１００は、例えば、図１に示すように、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に加工電圧を印可することでワーク１０２を加工する装置である。ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２とを相対的に移動させる移動駆動部１０３を有する。移動駆動部１０３は、例えば、ワイヤ電極１０１とワーク１０２とのそれぞれの軸に配置される複数のサーボモータ（図示せず）によって構成される。移動駆動部１０３は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２とを相対移動させることで、所定の形状にワーク１０２を加工する。移動駆動部１０３は、例えば、ワーク１０２を載置した導電性のテーブル１０４と、ワイヤ電極１０１とを移動させることで、ワイヤ電極１０１とワーク１０２とを相対移動する。なお、以下の実施形態では、説明を簡易にするために、移動駆動部１０３は、ワーク１０２に対してワイヤ電極１０１を移動する例で説明する。
次に、ワイヤ放電加工機１００におけるワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置の計測について説明する。
ワイヤ放電加工機１００では、ワーク１０２の加工を開始するにあたり、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置の計測が実施される。相対位置の計測において、まず、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に、加工電圧よりも低いレベルのパルス状の検出用電圧が印可される。そして、ワイヤ電極１０１とワーク１０２とが相対的に近づく方向に移動される。ワイヤ電極１０１とワーク１０２とが接触することによって、検出用電圧の変化が検出される。これにより、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との位置を計測することができる。そして、ワイヤ放電加工機１００は、計測された位置を基準位置として、所定の形状にワーク１０２を加工することができる。
次に、本開示の第１実施形態に係る制御装置１及びプログラムについて、図１及び図２を参照して説明する。
制御装置１は、ワイヤ放電加工機１００を制御する装置である。制御装置１は、相対的に移動させたワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出することによって、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置を計測する。本実施形態において、制御装置１は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を第１の検出動作及び第２の検出動作の順に２回検出する。制御装置１は、図１に示すように、周期設定部１１と、電圧印可部１２と、移動速度制御部１３と、接触検出部１４と、を備える。
周期設定部１１は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。周期設定部１１は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に印可する検出用電圧のパルス周期を設定する。周期設定部１１は、例えば、外部から入力されるパルス周波数に基づいて、検出用電圧のパルス周期を変更することができる。本実施形態において、周期設定部１１は、図２に示すように、第１の検出動作（ａｃｔ１）と第２の検出動作（ａｃｔ３）とで、異なるパルス周期を設定する。具体的には、周期設定部１１は、第１の検出動作において設定される第１のパルス周期Ｔ１よりも、第２の検出動作における第２のパルス周期Ｔ２を長く設定する。周期設定部１１は、例えば、第１の検出動作において設定される第１のパルス周期Ｔ１に対して、第２の検出動作において設定される第２のパルス周期Ｔ２を１．５倍以上に設定する。
電圧印可部１２は、例えば、検出用電圧を印可する電源（図示せず）をＣＰＵが制御することにより実現される。電圧印可部１２は、設定された周期で極間に検出用電圧を印可する。電圧印可部１２は、例えば、極間に、周期設定部１１で設定されたパルス周期の検出用電圧を印可する。電圧印可部１２は、例えば、図２に示すように、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に、第１の検出動作において第１のパルス周期Ｔ１の検出用電圧を印可する。また、電圧印可部１２は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に、第２の検出動作において第２のパルス周期Ｔ２の検出用電圧を印可する。
移動速度制御部１３は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。移動速度制御部１３は、移動駆動部１０３による相対移動速度を制御する。移動速度制御部１３は、例えば、ワイヤ電極１０１とワーク１０２（テーブル１０４）との相対移動速度を制御する。また、移動速度制御部１３は、例えば、外部から入力される相対移動速度に基づいて、相対移動速度を変更することができる。本実施形態において、移動速度制御部１３は、第１の検出動作と第２の検出動作とで、異なる相対移動速度を制御する。具体的には、移動速度制御部１３は、第１の検出動作における第１の相対移動速度Ｖ１よりも、第２の検出動作における第２の相対移動速度Ｖ２を遅く制御する。また、移動速度制御部１３は、第１の検出動作の実行の後、第２の検出動作の実行の前に、離れる方向にワイヤ電極１０１とワーク１０２とを相対的に移動させる（図２のａｃｔ２）。
接触検出部１４は、例えば、ＣＰＵがセンサ（図示せず）を制御することにより実現される。接触検出部１４は、印可された検出用電圧の変化に基づいて、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出する。接触検出部１４は、例えば、ピーク電圧の消失を検出することで、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出する。また、接触検出部１４は、接触を検出することで、ワイヤ電極１０１の位置と、ワーク１０２の位置とを計測する。本実施形態において、接触検出部１４は、第１の相対移動速度Ｖ１と第１のパルス周期Ｔ１とでワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触の第１の検出動作を実行した後に、第１の相対移動速度Ｖ１よりも遅い第２の相対移動速度Ｖ２と第１のパルス周期Ｔ１よりも長い第２のパルス周期Ｔ２とで、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触の第２の検出動作を実行する。
次に、本実施形態に係る制御装置１の動作について図２を用いて説明する。
まず、周期設定部１１は、第１の検出動作を実行する際に、第１のパルス周期Ｔ１を設定する。次いで、移動速度制御部１３は、第１の相対移動速度Ｖ１を設定する。
次いで、電圧印可部１２は、第１のパルス周期Ｔ１に設定された検出用電圧をワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に印可する。次いで、移動速度制御部１３は、ワーク１０２の一端面Ｓに対して、第１の相対移動速度Ｖ１でワイヤ電極１０１を近づける方向に移動（相対移動）させる。
次いで、接触検出部１４は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出する。接触検出部１４は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置を計測する。これにより、第１の検出動作が終了する。次いで、移動速度制御部１３は、ワイヤ電極１０１をワーク１０２から離す方向に移動（相対移動）する。移動速度制御部１３は、例えば、第１の検出動作のワイヤ電極１０１及びワーク１０２の相対的な移動距離よりも短い距離でワイヤ電極１０１をワーク１０２から離す。
次いで、周期設定部１１は、第２の検出動作を実行するにあたり、第２のパルス周期Ｔ２を設定する。次いで、移動速度制御部１３は、第２の相対移動速度Ｖ２を設定する。
次いで、電圧印可部１２は、第２のパルス周期Ｔ２に設定された検出用電圧をワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に印可する。次いで、移動速度制御部１３は、ワーク１０２の一端面Ｓに対して、第２の相対移動速度Ｖ２でワイヤ電極１０１を近づける方向に移動（相対移動）させる。
次いで、接触検出部１４は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出する。接触検出部１４は、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置を計測する。これにより、第２の検出動作が終了する。
次に、本実施形態のプログラムについて説明する。
制御装置１に含まれる各構成は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせによりそれぞれ実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM)、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(random access memory）)を含む。また、表示プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
以上、第１実施形態に係る制御装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（１） ワイヤ電極１０１とワーク１０２とを相対的に移動させる移動駆動部１０３を有するワイヤ放電加工機１００を制御する制御装置１であって、相対的に移動させたワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出することによって、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置を計測する制御装置１において、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に印可する検出用電圧のパルス周期を設定する周期設定部１１と、設定された周期で極間に検出用電圧を印可する電圧印可部１２と、移動駆動部１０３による相対移動速度を制御する移動速度制御部１３と、印可された検出用電圧の変化に基づいて、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出する接触検出部１４と、を備え、接触検出部１４は、第１の相対移動速度Ｖ１と第１のパルス周期Ｔ１とでワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触の第１の検出動作を実行した後に、第１の相対移動速度Ｖ１よりも遅い第２の相対移動速度Ｖ２と第１のパルス周期Ｔ１よりも長い第２のパルス周期Ｔ２とで、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触の第２の検出動作を実行し、移動速度制御部１３は、第１の検出動作の実行の後、第２の検出動作の実行前に、離れる方向にワイヤ電極１０１とワーク１０２とを相対的に移動させる。
また、ワイヤ電極１０１とワーク１０２とを相対的に移動させる移動駆動部１０３を有するワイヤ放電加工機１００を制御する制御装置１であって、相対的に移動させたワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出することによって、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置を計測する制御装置１としてコンピュータを動作させるプログラムにおいて、コンピュータを、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との極間に印可する検出用電圧のパルス周期を設定する周期設定部１１、設定された周期で極間に検出用電圧を印可する電圧印可部１２、移動駆動部１０３による相対移動速度を制御する移動速度制御部１３、印可された検出用電圧の変化に基づいて、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触を検出する接触検出部１４、として機能させ、接触検出部１４は、第１の相対移動速度Ｖ１と第１のパルス周期Ｔ１とでワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触の第１の検出動作を実行した後に、第１の相対移動速度Ｖ１よりも遅い第２の相対移動速度Ｖ２と第１のパルス周期Ｔ１よりも長い第２のパルス周期Ｔ２とで、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触の第２の検出動作を実行し、移動速度制御部１３は、第１の検出動作の実行の後、第２の検出動作の実行前に、離れる方向にワイヤ電極１０１とワーク１０２とを相対的に移動させる。
これにより、第１の検出動作において、第１のパルス周期Ｔ１及び第１の相対移動速度Ｖ１でワイヤ電極１０１とワーク１０２の一端面Ｓとの相対位置を予備的に計測することができる。そして、第２の検出動作において、第２のパルス周期Ｔ２及び第２の相対移動速度Ｖ２でワイヤ電極１０１とワーク１０２の一端面Ｓとの相対位置を計測することで、ワーク１０２への放電痕の発生を抑制することができる。また、第２のパルス周期Ｔ２の検出用電圧を用いることで、ワイヤ電極１０１の撓みの影響を抑制することができる。したがって、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との接触検出精度を向上することで、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置の計測精度を向上することができる。
以上、本開示の制御装置及びプログラムの好ましい各実施形態につき説明したが、本開示は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上記実施形態において、第１及び第２の検出動作を用いる例を説明したが、これに制限されない。例えば、３以上の検出動作を用いて計測が実行されてもよい。この場合、後に実行される検出動作程、長いパルス周期及び遅い相対移動速度で実行される。
また、上記実施形態において、ワーク１０２に対してワイヤ電極１０１を移動する例を説明したが、これに制限されない。ワーク１０２及びワイヤ電極１０１の双方が相対的に移動するようにしてもよい。ワーク１０２が移動し、ワイヤ電極１０１が移動しない形態であってもよい。
また、第１の検出動作において、第１のパルス周期Ｔ１及び／又は第１の相対移動速度Ｖ１は、一定ではなくてもよい。第２の検出動作において、第２のパルス周期Ｔ２及び／又は第２の相対移動速度Ｖ２は、一定ではなくてもよい。
また、上記実施形態において、接触検出部１４は、第１の検出動作と、第２の検出動作とを実行するとしたが、これに制限されない。他の一実施形態として、接触検出部１４は、２回以上の検出動作を実行し、２回目以降のいずれかの検出動作において、それよりも前の検出動作におけるワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対移動速度よりも遅く、かつパルス周期よりも長いパルス周期で、ワイヤ電極１０１と前記ワークとの接触を検出する。このようにすることでも、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対位置の計測精度を向上することができる。
また、他の一実施形態として、接触検出部１４は、検出動作ごとに、ワイヤ電極１０１とワーク１０２との相対速度を遅くするとともに、パルス周期を長くして複数回の検出動作を実行してもよい。これにより、ワーク１０２の一端面Ｓの位置検出精度をさらに向上することができる。また、移動速度制御部１３は、検出動作の間ごとにワイヤ電極１０１とワーク１０２とを離れる方向に相対移動させる。このとき、移動速度制御部１３は、検出動作の回数が進むごとに、ワイヤ電極１０１とワーク１０２とを離す距離を短くするようにしてもよい。これにより、検出動作の回数が進むごとにワイヤ電極１０１とワーク１０２とを接触させる相対移動速度が遅くなったとしても、検出動作全体に掛かる時間の増加を抑制することができる。
１ 制御装置
１１ 周期設定部
１２ 電圧印可部
１３ 移動速度制御部
１４ 接触検出部
１００ ワイヤ放電加工機
１０１ ワイヤ電極
１０２ ワーク
１０３ 移動駆動部
Ｔ１ 第１のパルス周期
Ｔ２ 第２のパルス周期
Ｖ１ 第１の相対移動速度
Ｖ２ 第２の相対移動速度

Claims (4)

  1. ワイヤ電極とワークとを相対的に移動させる移動駆動部を有するワイヤ放電加工機を制御する制御装置であって、相対的に移動させたワイヤ電極とワークとの接触を検出することによって、前記ワイヤ電極と前記ワークとの相対位置を計測する制御装置において、
    前記ワイヤ電極と前記ワークとの極間に印可する検出用電圧のパルス周期を設定する周期設定部と、
    設定された周期で前記極間に前記検出用電圧を印可する電圧印可部と、
    前記移動駆動部による相対移動速度を制御する移動速度制御部と、
    印可された前記検出用電圧の変化に基づいて、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触を検出する接触検出部と、
    を備え、
    前記接触検出部は、第１の前記相対移動速度と第１の前記パルス周期とで前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触の第１の検出動作を実行した後に、第１の前記相対移動速度よりも遅い第２の前記相対移動速度と第１の前記パルス周期よりも長い第２の前記パルス周期とで、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触の第２の検出動作を実行し、
    前記移動速度制御部は、前記第１の検出動作の実行の後、前記第２の検出動作の実行前に、離れる方向に前記ワイヤ電極と前記ワークとを相対的に移動させる制御装置。
  2. 前記接触検出部は、２回以上の検出動作を実行し、２回目以降のいずれかの検出動作において、それよりも前の検出動作における前記ワイヤ電極と前記ワークとの相対移動速度よりも遅く、かつ前記パルス周期よりも長いパルス周期で、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触を検出する請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記周期設定部は、前記第１の検出動作において設定されるパルス周期に対して、前記第２の検出動作において設定されるパルス周期を１．５倍以上に設定する請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. ワイヤ電極とワークとを相対的に移動させる移動駆動部を有するワイヤ放電加工機を制御する制御装置であって、相対的に移動させたワイヤ電極とワークとの接触を検出することによって、前記ワイヤ電極と前記ワークとの相対位置を計測する制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムにおいて、
    前記コンピュータを、
    前記ワイヤ電極と前記ワークとの極間に印可する検出用電圧のパルス周期を設定する周期設定部、
    設定された周期で前記極間に前記検出用電圧を印可する電圧印可部、
    前記移動駆動部による相対移動速度を制御する移動速度制御部、
    印可された前記検出用電圧の変化に基づいて、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触を検出する接触検出部、
    として機能させ、
    前記接触検出部は、第１の前記相対移動速度と第１の前記パルス周期とで前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触の第１の検出動作を実行した後に、第１の前記相対移動速度よりも遅い第２の前記相対移動速度と第１の前記パルス周期よりも長い第２の前記パルス周期とで、前記ワイヤ電極と前記ワークとの接触の第２の検出動作を実行し、
    前記移動速度制御部は、前記第１の検出動作の実行の後、前記第２の検出動作の実行前に、離れる方向に前記ワイヤ電極と前記ワークとを相対的に移動させるプログラム。
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