JPH0335940A - 断線予測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えばワイヤ放電加工におけるワイヤ電極の
断線を予測する断線予測装置に関する。

（従来の技術） 放電加工にはワイヤ放電加工や形彫り放電加工などがあ
るが、このうち例えばワイヤ放電加工について説明する
と、これは被加工物に対してワイヤ電極を所定間隔おい
て配置してこれら被加工物及びワイヤ電極を加工槽の中
に浸透し、この状態に被加工物とワイヤ電極との間に直
流電圧を印加する。そして、例えばワイヤ電極を被加工
物に接近させてそのギャップ量が所定量になるとワイヤ
電極と被加工物との間に放電が発生する。しかるに、こ
の放電エネルギーによって被加工物は加工される。

かかるワイヤ放電加工では加工状態の良否が判断される
が、この判断は放電状態が正常であるか異常であるかに
より判断しており、この判断は次のような方法によって
行われている。すなわち、■作業員が放電柱を目視し、
この放電柱の輝度から経験や勘によって放電状態を判断
する。

■作業員が放電の音を聞き、この放電の音から経験や肋
によって放電状態を判断する。

■ワイヤ放電加工装置にオシロスコープが備えられてい
れば、このオシロスコープに例えばワイヤ電極と被加圧
物との間の／ｉｔ電電圧及び放電電流の波形を表示させ
、これら放電電圧及び放電電流から放電状態を判断する
。

■ワイヤ枚重加圧装置に予め放電状態の良否の占（準か
設定されていれば、この基準に従って放電状態をｉ１１
断する。

しかしながら、上記各方法ではいずれも定量的な放電状
態の２１１定でなく、このため異常放電は検出できるも
ののその信頼性は低い。さらに、ワイヤ放電加工では例
えば放電エネルギが大きくなるとワイヤ電極が断線する
ことがある。ところが、］二記各方法ではワイヤ電極の
断線を作業員がＡｔ電の音やｈｋ電柱を監視することに
よって判断しているために、ワイヤ電極の［ｒｔｄＡを
予Ａ＞）することが全く困難であり、ワイヤ電極が断線
することが多かった。例えば、昼夜に亙って無人でワイ
ヤ放電加工を行う場合、加工エネルギやパルス幅などは
ワイヤ電極が断線しない安全な値に設定しているが、こ
れら設定された値は作業員の感覚に頼っているので、ワ
イヤ電極が断線することが多い。

（発明が解決しようとする課題） 以上のようにワイヤ電極の断線を作業員が放電の音や放
電柱を監視することによって判断しているために、ワイ
ヤ電極の断線を予Ａｐｌすることが全く困難であり、ワ
イヤ電極が断線することか多かった。なお、このことは
ワイヤ放電加工に限らず池の放電加工にもいえる。

そこで本発明は、放電電極の断線を予測できる断線予測
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、放電電極と被加工物との間に加わる放電１を
電圧又は放電電極と被加工物との間に流れる放７金電流
のいずれか一方又は両方を検出する検出器と、この検出
器からの検出信号を一定間隔毎のｔｉ号採取明開開とに
所定のサンプリング周期Ｒでディジタル変換して取り込
む信号採取手段と、この信号採取手段で採取された各検
出信号から各放電における放′２Ｉ！電圧などの放電デ
ータを作成する放電データ作成手段と、この放電データ
作成手段で作成された放電データから少なくとも加工エ
ネルギを求めこの加工エネルギがしきい値以上となった
ときにＩＪ！ｉ、電’ｉｉ＠に断線が生じる危険性が高
いことを報知する断線報知手段とを備えて上記目的を達
成しようとする断線予測装置である。

（作　用） このような手段を備えたことにより、放電電圧又は放電
電流のいずれか一方又は両方が検出器されると、この検
出信号は信号採取手段によって一定７７４７隔毎の信号
採取期間ごとに所定のサンプリング周期でディジタル変
換して取り込まれ、放電データ作成手段によってこれら
採取された各検出信号から各放電における放電電圧など
の放電データが作成される。そして、これら放電データ
から断線報知手段は少なくとも加工エネルギを求めこの
加工エネルギがしきい値以上となったときに放電１！電
極に断線が生じる危険性が高いことを報知する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図はワイヤ放電加工に適用した断線予測装置の全体
構成図である。加工槽１の内部には被加工物２が浸透さ
れている。この被加工物２には所定間隔をおいてワイヤ
電極３が配置されている。

なお、このワイヤ電極３は上部ワイヤガイド体４及び図
示しない下部ワイヤガイド体により支持されている。こ
れら被加工物２とワイヤ電極３との間には放電制御回路
５を介して直流電源６が接続されて放電回路を形成して
いる。この場合、直流電源６は正極を被加工物２に接続
している。かかる放電回路には電圧検出器７が直流電源
６に対して並列接続されるとともに電流検出器８が直流
電Ｒ６に対して直列接続されている。

一方、１０は断線予測置本体であって、この断線予測装
置本体１０にはアッテネータ（ＡＴＴ）１１．１２が備
えられ、一方のア・ノテネータ１１に電圧検出器７が接
続されるとともに他方のア・ソテネータ１２に電流検出
器８が接続されている。

これらアッテネータ１１．１２にはそれぞれメモリが内
蔵された各Ａ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）変換器１
３．１４が接続され、これらＡ／Ｄ変換器１３．１４は
バス１５を介してＣＰＵ　（中央処理装置）１６に接続
されている。このＣＰＵ１６にはバス１５を介してタイ
ミングコントローラ１７、ＲＡＭ　（ランダム・アクセ
ス・メモリ）１８、ＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ
）１つ及び表示駆動部２０が接続されている。タイミン
グコントローラ１７はＡ／Ｄ変換器１３．１４における
信号取込みタイミングを制御するものである。

又、表示駆動部２０には表示器２１が接続されて表示器
２１を表示駆動するものとなっている。

ＲＯＭ１９には、タイミングコントローラ１７でのＡ／
Ｄ変換器１３，１．４に対する信号採取タイミングプロ
グラムが記憶されている。しかるに、この信号採取タイ
ミングプログラムにより各Ａ／Ｄ変換器１３．１４は一
定間隔毎の信号採取期間に例えばｘｎｓ毎に同時に電圧
検出信号、電流検出信号をそれぞれ８ビツトにディジタ
ル変換して１回の信号採取期間で例えば１０２４〜８５
５３０　Ｂのデータを採取するものとなる。なお、各信
号採取期間の間隔は一定期間ΔＨと設定されている。し
かるに、各Ａ／Ｄ変換器１３，１４、ＣＰＵ１６、タイ
ミングコントローラ１７及びＲＯＭＩ　９により信号採
取手段が構成されている。

又、ＲＯＭ１９にはデータ作成プログラム及び断線報知
プログラムが記憶されている。これにより、上記ＣＰＵ
１６は第２図に示すように信号採取手段１６−１、放電
データ作成手段１６−２及び断線報知手段１６−３の各
機能を有するものとなる。なお、信号採取手段１６−１
は上記の如く信号採取手段の一部の機能となっている。

放電データ作成手段１６−２は、信号採取手段で採取さ
れたディジタル電圧検出信号及びディジタル電流検出信
号から各放電における放電電圧や放電電流などのパラメ
ータから成る放電データを作成する機能を有するもので
ある。

断線報知手段１６−３は放電データ作成手段１６−２で
作成された放電データから加工エネルギ、ワイヤ電極３
の被加工物２への接近度合い及びワイヤ電極３の被加工
物２への接触率を算出し、これら加工エネルギ、接近度
合い及び接触率のうちいずれか１つが各しきい値を越え
たときにワイヤ電極２に断線が生じる危険性が高いこと
を表示器２１に表示させる機能を有するものである。具
体的には放電エネルギ算出手段１６−４、接近度合い算
出手段１６−５及び接触率算出手段１６−６から構成さ
れている。放電エネルギ算出手段１６−４は上記放電デ
ータから各放電ごとの放電エネルギとワイヤ電極３の径
に応じて予め設定された放電エネルギしきい値とを比較
し、各放電エネルギが放電エネルギしきい値以上となっ
たときにワイヤ電極３に断線が生じる危険性が高いと判
断してこの旨を表示器２１に表示させる機能をａするも
のである。又、接近度合い算出手段１６−５は上記放電
データから全放電発生数及び正常放電以外の放電数を求
めてこれら放電発生数の比を接近度合として求め、この
接近度合が接近度合しきい値以上となったときにワイヤ
電極３に断線が生じる危険性が高いと判断してこの旨を
表示器２１に表示させる機能を有するものである。さら
に、接触率算出手段１６−６は上記放電データから異常
放電を検出してこの異常放電の発生割合を接触率として
算出し、この接触率が所定の接触率しきい値以上となっ
たときにワイヤ電極３に断線が生じる危険性が高いと判
断してこの旨を表示器２１に表示させる機能を有するも
のである。

次に上記の如く構成された装置の作用について参照して
説明する。

被加工物２とワイヤ電極３との間に直流電源６から放電
制御回路５を通して直流電圧が印加され、この状態に被
加工物２とワイヤ電極３とのギャップ量が所定量となる
と、被加工物２とワイヤ電極３との／ｉｊ７に放電が発
生する。この放電のエネルギにより被加工物２は加工さ
れる。

この状態に電圧検出器７は被加工物２とワイヤ電極３と
の間の放電電圧を検出してその電圧検出１．１号を出力
し、又電流検出器８は被加工物２からワイヤ電極３に流
れた放電電流を検出してその電流検出信号を出力する。

これら電圧検出信号及び電流検出信号はそれぞれアッテ
ネータ１．．１．１２で処Ｐｌ！　Ｌやすいレベルに減
衰されてＡ／Ｄ変換器１３．１４に人力する。このとき
、各Ａ／Ｄ変換６１３．１４は、一定間隔ΔＨ毎の各信
号採取期間においてそれぞれ例えばＸｌｌ５毎に同時に
電圧検出信号、電流検出信号をそれぞれ８ビツトにデイ
７゛タル変換して取込む。これにより、１回の信号採取
期間例えば信号採取期間Ｓｌにおいて上記Ｂのデータが
取込まれる。このように１回の信号採取期間で取込んだ
ディジタル電圧検出信号及びディジタル電流信号はそれ
ぞれ各Ａ／Ｄ変換器１３゜１４内のメモリに一時記憶さ
れ、各信号採取期間の経過の後にＣＰＵ１６によってＲ
ＡＭ１８に移されて言己憶される。

このようにして例えば１０回の信号採取期間が終了する
と、ＣＰ　Ｕ　１．６の放電データ作成手段１６−２は
各ディジタル電圧検出信号及びディジタル電流信号から
それぞれｍ３図に示すような放￥Ｓ電圧及び放電電流の
各波形を求め、これら波形から放電発生の順番に発生番
号ｒｌＪ　　ｒ２Ｊ・・・ｒＮＪを付す。そして、ＣＰ
Ｕ１６はこれら波形から各放電における放電開始ａｌ、
　ａ２・・・ａｎや放電終了ｂｌ、　ｂ２−・−ｂｎ、
放電電圧ｃｌ、　ｃ２−＝ｃｎ、　７ｔｔ流ビークｄｉ
、　ｄ２・・・ｄｎ、電流パルス幅ｃｌ、　ｅ２・・・
ｅ　ｎ　Ｓ放電エネルギｒ１．　Ｉ’２・・・ｒｎ１パ
ルス間隔ｇｌ、　ｇ２・・ｇｎなどの各パラメータから
成る放電データＤを求めてＲＡＭ１８にテーブル化して
記憶する。なお、放電エネルギｒｌ、　ｒ２・・・「ｎ
は放電電圧ｃｆ、　ｃ２・・・ｃｎと電流ピーク旧、　
ｄ２・・・ｄｎとをそれぞれ乗算して求めている。

次にＣＰ　Ｕ　］、　６の放電エネルギ算出手段１６−
４は放電データＤから放電エネルギ１１．　ｒ２．１３
・・・Ｉｎを抽出１、て順次放電エネルギしきい値と比
較する。この放電エネルギしきい値は種々のワイヤ径に
応し゛た値となっている。この比較によって例えば族１
！Ｊネルギｆ３が放電エネルギしきい値よりも大きけれ
ば放電エネルギ見出手段１６−４はワイヤ電極３に断線
が生し、る危険性が高いと判断し１、二の旨を表示器２
１に表示する。第４図はワイヤ！ｌｉ線の危険性の報知
の表示例であって、「ワイヤ断線　危険！！」が表示さ
れるよともに「加工エネルギ（放電エネルギ）大（ｍＪ
）Ｊ、ｒワイヤ接近」、「接触多発（接触率　％）」が
表示される。ここで、放電エネルギが放電エネルギしき
い値よりも大きくなった場合、表示器２１には「ワイヤ
断線　危険！！」及び「加工エネルギ大（ｍｊ）　Ｊの
みが表示され、他の「ワイヤ接近」、「接触多発（接触
率　％）」は表示されない。

又、接近度合算出手段１６−５は放電データＤから放電
電圧ｃｌ、ｃ２、ｃ３、・・・ｅｎを抽出し、これら放
電電圧ｃｌ、　ｃ２、ｃ３、・・・ｅｎと予め設定され
た放電限界電圧とを比較して放電限界電圧よりもレベル
が低い放電電圧例えばｃ２を異常放電であるアーク放電
パルス及び短絡として検出する。これにより、異常放電
と正常な放電とが分類される。そして、接近度合算出手
段１６−５は異常放電が抹請された放電データＤから放
電電圧ｃｌ、　ｃ３、ｃ４・・ｃｏ−］ｅｎを再び抽出
して第５図に示す放電電圧のヒストグラムを作成する。

このヒストグラムには２つの正規分布Ｑ、、Ｑ２が現れ
、このうち正規分布Ｑｌは被加工物２とワイヤ電極３と
の間が加工液の流れにより十分に清浄化されて加工屑が
取り去られた状態における放電電圧を示しており、他方
の正規針４Ｑ２は被加工物２とワイヤ電極３との間にか
なりの加工屑が残り、この加工屑によってギャップ間の
抵抗値が小さくなって放電電圧が低くても放電が生じて
いる過渡的な放電を示している。次に接近度合算出手段
１６−５は分類された異常放電（アーク放電パルス及び
短絡）の発生数Ｎａと加工屑が存在しているときの過渡
的な放電の発生数Ｎｔとを求め、これら発生数の全放電
発生数Ｎに対する比すなわち接近度合５ｅＳｅ＝　（Ｎ
ａ＋Ｎｔ）／Ｎ を算出して接近度合しきい値と比較する。ここで、接近
度合Ｓｅは被加工物２とワイヤ電極３とが接近し過ぎて
いるかを表している。すなわち、例えば加工屑が無い状
態で被加工物２とワイヤ電極３とが接近し過ぎていると
、被加工物２とワイヤ電極３との間の抵抗値が小さくな
って上記異常放電及び過渡的な放電が発生するからであ
る。しかるに、比較の結果、接近度合Ｓｅが接近度合し
きい値よりも大きければ、接近度合算出手段１６−５は
ワイヤ電極３に断線が生じる危険性が高いと判断ル、こ
の旨を表示器２１に表示する。この場合、表示器２１に
は「ワイヤ断線　危険！！」及び「ワイヤ接近」のみが
表示される。

さらに、接触率算出手段１６−６は先に求めた異常放電
の発生時間と全データ長との比を接触率Ａ−５’４常放
電の発生時間／全データ長として算出し、この接触率Ａ
と接触率しきい率とを比較する。この接触＄Ａはワイヤ
電極３の被加工物２に対する接触の度合を表しており、
接触率算出手段１６−６はこの接触率Ａと接触率しきい
率とを比較し、接触率Ａが接触率しきい率よりも大きけ
ればワイヤ電極３に断線が生じる危険性が高いと判断し
、この旨を表示器２１に表示する。この場合、表示器２
１には「ワイヤ断線　危険！！」及び「接触多発（接触
率ＡＸ１００％）」のみが表示される。

このように上記一実施例においては、放電電圧又は放電
電流を検出して放電電圧などの放電データＤを作成し、
この放電データＤから加工エネルギ、ワイヤ接近及び接
触率を求めてこれら加工エネルギ、ワイヤ接近及び接触
率のうちいずれか１つが各しきい値以上となったときに
ワイヤ電極３に断線が生じる危険性が高いことを表示す
るようにしたので、ワイヤ電極３が切断する要因である
加工エネルギ、ワイヤ接近及び接触率のうちいずれか１
つでも所定値以上となるワイヤ電極３が切断する危険性
が高いとしてその旨を表示できる。

従って、「ワイヤ断線　危険！！」が表示された緊急時
に断線要因の内容によって加工条件例えば加工速度や放
電間隔を調整でき、ワイヤ電極３を切断することが無く
なる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、上
記一実施例において異常放電と正常放電との分類は電流
ピークｄｉ、　ｄ２・・・ｄｎ又は放電エネルギＨ，ｒ
２・・・ｒｎのヒストグラムを作成してその正規分布か
ら分類してもよい。又、ワイヤ断線の判断の順序は放電
エネルギ、接近度合又は接触率のうちいずれからでも良
い。さらに、本装置はワイヤ放電加工装置に限らず、形
彫り放電加工や電解加工、さらには電圧信号及び電流信
号のサンプリングのレンジ変更により溶接機やレーザ応
用機器、照明機器、スパッタリング装置、ＰＶＤやＣＶ
Ｄのプラズマ加工装置などの放電応用機器にも適用でき
る。このうちスパッタリング装置では放電状態を検出す
ることで放電媒体の流量調整ができる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、放電電極の断線を
予測できる断線予測装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明に係わる断線予測装置の一実
施例を説明するための図であって、第１図は構成図、第
２図は機能ブロック図、第３図は放電電圧及び放電電流
の波形図、第４図は断線危険の表示例を示す図、第５図
は放電の分類作用を説明するための図である。 １・・・加工槽、２・・・被加工物、３・・・ワイヤ電
極、４・・・上部ワイヤガイド体、５・・・放電制御回
路、６・・・直流電源、７・・・電圧検出器、８・・電
流検出器、１０・・・モニタ装置本体、１１．１２・・
・アッテネータ、１３．１４・・・Ａ／Ｄ変換器、１５
・・・バス、】６・・・ＣＰＵ、１６−１・・・信号採
取手段、ｌ６−２・・・放電データ作成手段、１６−３
・・・断線報知手段、１６−４・・・放電エネルギ算出
手段、１６−５・・・接近度合算出手段、１６−６・・
・接触率算出手段、１７・・・タイミングコントローラ
、１８・・・ＲＡＭ、１９・・・ＲＯＭ、２０・・・表
・」ｌ駆動部、２１・・・表示器。 出廟人代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電電極と被加工物との間に加わる放電電圧又は前記放
   電電極と前記被加工物との間に流れる放電電流のいずれ
   か一方又は両方を検出する検出器と、この検出器からの
   検出信号を一定間隔毎の信号採取期間ごとに所定のサン
   プリング周期でディジタル変換して取り込む信号採取手
   段と、この信号採取手段で採取された各検出信号から各
   放電における放電電圧などの放電データを作成する放電
   データ作成手段と、この放電データ作成手段で作成され
   た放電データから少なくとも加工エネルギを求めこの加
   工エネルギがしきい値以上となったときに前記放電電極
   に断線が生じる危険性が高いことを報知する断線報知手
   段とを具備したことを特徴とする断線予測装置。