JPS603534B2 - ワイヤカツト放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ワークの加工藩中を一定にする目的で平均加
工電圧が一定となるように、少なくともワークとワイヤ
電極との相対的な送り速度、或は無負荷電圧等の電気加
工条件を制御し、ワークを放電により加工するワイヤカ
ット放電加工装置の改良に関するものであり、特にコー
ナー部の加工精度を向上できるようにしたものである。

ワークの加工溝中を一定にする目的で例えば平均加工電
圧が一定となるように、ワークとワイヤ電極との相対的
な送り速度及び電気加工条件を制御し、ワークの加工を
行なうワイヤカット放電加工装置を用いると、ワークの
厚さが一定でない場合に於いてもギヤップみぞ中をほぼ
一定にすることができるが、しかし、例えば第１図Ａ，
Ｂに示すように、ワーク１，４とワイヤ電極２，５とを
点線で示す経路３，６に沿って相対的に移動させると、
だれイ，口，ハ，二やふくらみ水が発生することがある
。だれイ，口，ハ，こが発生する原因は、ワイヤ電極２
，５が、加工進行方向の面に放電の圧力を受けてたわみ
、たわんだ状態でコーナーを曲がるためであり、またふ
くらみホが発生するのは、ワイヤ電極２，５の加工進行
方向に対して左側面または右側面の一方の放電がないた
め、ワイヤ電極２，５が加工進行方向に対して直角方向
に寄せられるためである。従って、コーナーだれやふく
らみを減少させる為にはワイヤ電極２，５の張力を増加
させれば良いが、単に張力を増加するのでは、ワイヤ電
極２，５が断線しやすくなる欠点がある。

本発明は、前述の如き欠点を改善したものであり、その
目的は、コーナー部の加工精度を、ワイヤ電極断線の危
険を伴なわずに上昇させることにある。

以下実施例について詳細に説明する。本発明は「 コー
ナー部の加工を開始する直前の送り速度、及び電気加工
条件でコーナー部の加工を行ない、コーナー部に於ける
単位時間当りの加工量（即ち、放電数）を直線部に於け
る単位時間当りの加工量よりも減少させることにより、
コ−ナー部でワイヤ電極断線を伴なわずに張力を増加で
きるようにしたものである。第２図は、上記したように
、コーナー部に於ける相対的な送り速度、電気加工条件
をコーナー部直前の状態と等しくした場合の、直線部と
コーナー部との加工量の違いを説明する為の図であり「
同図から判るように、コーナー部に於ける単位時間当り
の加工量Ｓ２は、直線部における単位時間当りの加工量
Ｓ，に比べて加工量Ｓ３だけ少なくなるので、コーナー
部に於いてのみ張力を増加するようにすれば、ワイヤ電
極の断線の危険を伴なわずに、コーナー部だれ等を防止
できる。

尚「同図に於いて、７はワーク、８はワイヤ電極である
。第３図は本発明の実施例のブロック線図であり、Ｐは
ワイヤ電極、Ｗはワーク、ＩＮＴは積分器、ＳＨはサン
プルホールド回路、ＰＣはワークＷ、ワイヤ電極Ｐ間に
電圧を印加する加工電源ＳＥを制御するパワーコントロ
ール回路、ＶＦは電圧一周波数変換器、ＮＣは数値制御
装置、ＨＬＤはホールド回路、ＣＯＭは比較器、ＰＧは
比較器ＣＯＭの立下り出力で１発のパルスを発生するパ
ルス発生器、ＲＹ１，ＲＹ２はリレー、ひ１，ｒｙ２は
リレーの接点、ＡＭＰＩ，ＡＭＰ２は差動増幅器、ＡＭ
Ｐ３〜ＡＭＰ６は加算増幅器、ＭＵＬは乗算器、Ｂはワ
イヤ電極Ｐの張力を制御するブレーキ、ＡＮＤはアンド
ゲート、ＩＮＶはインバ−夕、Ｓはサンプリングパルス
ａの入力端子、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、Ｔｒはトラン
ジスタ、ＺＤはツエナーダィオード、Ｒ，〜Ｒ３は抵抗
である。最初、コーナーを含まない直線、及び曲線部分
の加工について考える。

積分器ＩＮＴは、ワークＷとワイヤ電極Ｐとの間の電圧
を抵抗Ｒ，，Ｒ２で分圧した電圧と基準電圧Ｖ，との差
を積分し、平滑化するものである。従って積分器ＩＮＴ
の出力は平均加工電圧に対応したものとなり、差動増幅
器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、サンプルホールド回路ＳＨ、及
び比較器ＣＯＭに加えられる。サンプルホールド回路Ｓ
ＨはアンドゲートＡＮＤを介して入力端子Ｓから加えら
れるサンプリングパルスに従って、積分器出力をサンプ
リングするものであり、その出力はパワーコントロール
回路ＰＣ及び電圧一周波数変換器ＶＦ‘こ加えられる。

電圧一周波数変換器ＶＦは、サンプルホールド回路ＳＨ
の出力電圧に対応した周波数を有するパルス信号を出力
し、又、パワーコントロール回路ＰＣはサンプルホール
ド回路ＳＨの出力信号に基づいて、加工電源ＳＥの制御
を行なう。又、電圧一周波数変換器ＶＦからパルス信号
が加えられる数値制御装置ＮＣはパルス信号を分配して
、Ｘ，Ｙ，Ｕ，Ｖ軸モータ（図示せず）の動作を制御す
る信号Ｖｘ，ＶＹ，Ｖ川Ｖｖを作成し、送りを制御する
。即ち、積分器ＩＮＴの出力が一定となるように、ワー
クＷとワイヤ電極Ｐとの相対的な送り速度、及び電気加
工条件が制御され、ワークＷの加工が行なわれる。直線
部の加工は、上述したよるに、平均加工電圧が一定とな
る状態で行なわれるが、コ−ナー部の加工は以下の如く
行なわれる。

直線部からコーナー部の加工に移行する際、数値制御装
置ＮＣは、そのコーナー部のコーナー角度が所定範囲内
であるか否かを判断し、コーナー角度が所定範囲内であ
ると判断した時は、コーナー部の加工を行なう直前に、
ホールド回路ＨＬＤにセット信号ＳＥＴを加えてホール
ド回路ＨＬＤをセットさせるものである。

尚、数値制御装置ＮＣでは、以下に説明するように、ワ
ークＷとワイヤ電極Ｐとの相対的運動を指令する指令デ
ータに基づいて、コーナー角度が所定範囲内であるか否
か、又、セット信号ＳＥＴを出力するタイミングを判断
するものである。

数値制御装置ＮＣの指令データは、基本的には直線か円
弧を指令するものであり、第４図Ａに示す直線を指令す
る場合には、始点ベクトルＸ（ｘｏ，ｙ。）に対する移
動量△交（△ｘ，△ｙ）をコードＧＯＩを用いて与え、
同図Ｂに示す時計廻りの円弧を指令する場合には、始点
ベクトルふ（ｘｏ，恥）に対する円弧中心位置Ｒ（１，
Ｊ）及び移動量△×（△ｘ，△ｙ）をコードＧ０２を用
いて与え、同図Ｃに示す反時計廻りの円弧を指令する場
合には、始点ベクトルふ（ｘｏ，ｙｏ）に対するＨ弧中
心位贋支（１，Ｊ）及び移動量△交（△ｘ，△ｙ）をコ
ードＧ０３を用いて与えるものである。従って、直線の
始点、終点に於ける進行方向に右直角方向の単位ベクト
ルＵ２，Ｕ２は次式‘１に示すものとなる。

古．＝古２＝三会壱岸△葦学‐‐‐‐‐‐｛・）又、時
計廻り円弧の始点、終点に於ける進行方向に右直角方向
の単位ベクトルＵ，，Ｕはそれぞれ次式‘２｝，‘３｝
に示すものとなる。

→ ０，Ｊ） Ｕ・＝方毒予肌帆 一 ボ−叢Ｊ云叱）２）．．．．．．‘３｝Ｕ２＝
−△ｘ 十 一△ｙ又、反時計廻り円弧の始点「終点に
於ける進行方向に右直角方向の単位ベクトルＵ，，Ｕ２
は次式（４’，■に示すものとなる。

可＝ラ声ぞ……■ （△ｘ‐１，△ｙ−Ｊ）．．，．．．（５，Ｕ２こゾ（
△Ｘ−・ｒ＋く△ｙ−Ｊｒ……■従って、コーナー部が
例えば第５図Ａに示すように、直線と反時計廻り円弧と
から形成されている場合は、直線の終点に於ける単位ベ
クトルＵ２を式‘１｝を用いて求め、反時計廻り円弧の
始点に於ける単位ベクトルＵ，を式【４１を用いて求め
、更に両者の内積を取れば、その値はコーナー角度と対
応するものとなり、又、同図Ｂに示すように、コーナー
部が反時計廻り円弧と時計廻り円弧とから形成されれて
いる場合は、反時計廻り円弧の終点に於ける単位ベクト
ルＵ２を式‘５｝より求め、時計廻り円弧の始点に於け
る単位ベクトルＵ，を式脚より求め、更に両者の内積を
取れば、その値はコーナー角度に対応するものとなる。

尚、２つの線分により形成される角の角度のうち、小さ
い方の角度をコーナー角度とすると、単位ベクトルＵ，
，仏の内積とは第６図に示す関係を有するものであるか
ら、単位ベクトルＵ，，Ｕ２の内積に基づいて、コーナ
ー角度が所定範囲内にあるか否かを判断することができ
る。以下、第７図のフローチャートを参照して動作を説
明する。

数値制御装置ＮＣは第ｎブロックの加工を開始すると、
該第ｎブロックのコードがＧＯ１７ＧＱ２，Ｇ０３の何
れであるかによって、それに対応する前出の式｛１），
｛３｝，（５｝の何れかを用いて第ｎブロックの終点に
於ける単位ベクトルＵ２を求め、内部に設けられている
メモリ（図示せず）に記憶させる。

次に数値制御装置ＮＣは、第ｎブロックの次の第（ｎ＋
１）ブロックのを光議し、第（ｎ＋１）ブロックのコー
ドがＧＯ１，Ｇ０２，Ｇ０３の何れであるかを判断する
。そして、この判断決果に基づいて、前出の式｛１），
｛２｝，‘４’の何れかの演算を行ない、第（ｎ＋１）
ブロックの始点に於ける単位ベクトルＵ，を求め、次に
メモリに記憶されている単位ベクトルＵ２との内積を求
める。次に、数値制御装置ＮＣは、単位ベクトルＵ，，
Ｕ２の内積Ｕ，，Ｕ２が次式■の条件を満たしているか
否かを判断する。Ｕ，，Ｕ２ＳＩ一６，
………■但し、６，は、セット信号ＳＥＴを出力するコ
ーナー角度の般囲を決定する為に、予め設定されている
値であって、例えば、コーナー角度が１３５０以下の時
のみに、セット信号ＳＥＴを出力するのであれば、第６
図から判るように、６，を１−毒１こ設定して柳娘ぃ。

数値制御装置ＮＣは、式（６ーの条件を満たしていると
判断すると次式｛九脚の演算を行ない、第ｎブロックの
終点の×座標ｘｎ小Ｙ座標ｙｎ＋，を求める。

文ｎ＋・ニＸｎ＋△Ｘｎ ………｛７１ｙ
ｎ十，＝ｙｎ＋△ｙｎ ”“”…【８｝
但し、ｘｍ ｙｎは第ｎブロックの始点の×，Ｙ座標、
△ｘｍ △ｙｎは始点に対する移動量を示す為に与えら
れている第ｎブロックの指令データである。

次に数値制御装置ＮＣは次式■に示す演算を行ない、ワ
イヤ電極Ｐの現在位置と第ｎブロックの終点との間の距
離の２案値Ｌを求める。

Ｌ；（ｘｎＴ，一ｘ）２十（ｙ川，一ｙ）２．．・．・
・（９）そして、距離の２乗値Ｌが、基準値８２ より
も小さくなったことを検出すると、数値制御装置ＮＣは
セット信号ＳＥＴを出力する。

尚、基準値６２ はセット信号ＳＥＴを出力するタイミ
ングを決定する為に、予め設定しておくものであり、極
く４・さな値にしておくことが必要である。上述したよ
うにして、数値制御装置ＮＣからセツト信号ＳＥＴが出
力されるとホールド回路ＨＬＤはセットされ、その出力
信号ｂを“１”とすると共にリレーＲＹ２に電流を流し
、その綾点り２をオンとする。

信号ｂが“１”となると、アンドゲートＡＮＤがオフと
なり、サンプリングパルスａがサンプルホールド回路Ｓ
Ｈに加えられなくなるので、サンプルホールド回路ＳＨ
からは、常に一定レベルの信号が出力される。従って、
セット信号ＳＥＴが出力された時点の送り速度、電気加
工条件でコーナー部の加工が行なわれることになる。一
定速度、一定の電気加工条件でワークの加工を行なうと
、前述したように、コーナー部に於ける単位時間当りの
加工量は、直線部の単位時間当りの加工量に比べて少な
いものとなるので、コーナー部の加工が開始されると、
積分器ＩＮＴの出力は増加し、比較器ＣＯＭの一方の入
力端子に加えられている基準電圧Ｖ４よりも高いものと
なる。

比較器ＣＯＭは、積分器ＩＮＴの出力が基準電圧Ｖ４よ
りも高い間、リレーＲＹＩに電流を流し、その接点ｒｙ
ｌをオンとすると共に、積分器ＩＮＴの出力が基準電圧
Ｖ４より低くなった時点に於いて出力される立下り信号
によって、ホールド回路ＨＬＤに、リセット信号ＲＳを
加えるパルス発生器ＰＧを動作させるものである。従っ
て、コーナー部の加工が開始されると、リレーＲＹＩに
電流が流れ、その接点ｒｙｌがオンとなる。そして、接
点ｒｙｌ，ｒｙ２が共にオンとなると、積分器ＩＮＴの
出力信号は、加算増幅器ＡＭＰ４に加えられる。尚、こ
の場合、積分器ＩＮＴの出力が基準電圧Ｖ４よりも大き
い時のみ、即ち、コーナー部に於いてのみ、接点ｒｙｌ
をオンとするようにしたのは、直線部の加工中に於いて
も、平均加工電圧はある程度変動するものであり、この
変動に対応させて、ワイヤ電極Ｐの張力を変化させたの
では、加工面の精度が悪くなるばかりでなく、ワイヤ電
極が断線する幌れがあるからである。

又、コーナー角度が所定範囲内にある時のみ、接点ｒｙ
２をオンとするようにしたのは、コーナー角度が１８０
ｏに近いような場合は、コーナーだれ等は、あまり問題
とならず、また、ワイヤ電極Ｐの張力を変化させない方
が、加工面の精度を良いものとすることができるからで
ある。接点ｒｙｌ，び２が共にオンとなると、積分器Ｉ
ＮＴの出力は加算増幅器ＡＭＰ４に加えられ、基準電圧
Ｖ５と加算増幅され、乗算器ＭＵＬに加えられる。

尚、基準電圧Ｖ５は、加算増幅器ＡＭＰ４に積分器ＩＮ
Ｔからの信号が加えられていない時、加算増幅器ＡＭＰ
４の出力が乗算器ＭＵＬの乗数“１”に対応するものと
なるように設定されているものである。乗算器ＭＵＬは
、加算増幅器ＡＭＰ４の出力と、ワイヤ電極Ｐの張力の
初期設定値に対応した基準電圧Ｖ６とを秦算して、加算
増幅器ＡＭＰ５に加える。尚、加算増幅器ＡＭＰ４と乗
算器ＭＵＬとの間に「ッェナーダィオードＺＤを接続し
たのは、乗算器ＭＵＬに乗数として加算増幅器ＡＭＰ４
から加えられる信号を基準電圧Ｖ５からＶ５十Ｖｚｏ（
但しＶ２Ｄはツェナ−電圧）の範囲内のものとし、ワイ
ヤ電極Ｐの張力が、弱くなりすぎたり、強くなりすぎた
りしないようにする為である。尚、基準電圧Ｖ５は乗算
器ＭＵＬの乗数“１”に相当するものである。加算増幅
器ＡＭＰ５は、乗算器ＭＵＬの出力信号と抵抗Ｒ３の両
端に現われる電圧とを加算増幅し、トランジスタＴｒの
ベースに加えるものであり、加算増幅器ＡＭＰ５の出力
信号は積分器ＩＮＴの出力が大きいほど大きなものとな
るので、コーナー部の加工中は、トランジスタＴｒ、ブ
レーキＢ、抵抗Ｒ３を介して流れる電流が増加する。

ところで、ブレーキＢは、ワイヤ電極Ｐが巻付けられて
いるブレーキシューＢＳに取付けられており、又、流れ
る電流が多いほどトルクを大とするものであるから、コ
ーナー部のみでワイヤ電極Ｐの張力を増加することがで
き、従って、ワイヤ断線の危険ないこコーナー部の加工
精度を向上させることができる。満、同図に於いて、９
はワイヤ巻取りリール、１川まワイヤ送り用リール、１
１は上ガイド、１２は下ガイド、１３はワイヤ送り出し
リールであり、他の第３図と同一符号は同一部分を表わ
している。上述したように、コーナー部の加工を、その
コーナー部直前の送り速度、電気加工条件で行なうと共
に、ワイヤ電極Ｐの張力をコーナー角度が所定範囲内に
ある時のみ増加させるようにすれば、ワイヤ電極断線の
危険を伴なわずに、コーナー部の加工精度を向上できる
が、ただ、コーナー角度が小さい場合、或は、コーナー
部がワークの板厚が変化する位置にある場合は、十分な
加工精度を得られないことがある。

即ち、コーナー角度が３０ｏ程度の場合は、単位時間当
りの加工量が極端に減少し、平均加工電圧が増大するの
で、えぐれ等が発生しやすくなるＩ県れがあり、又、板
厚が変化すた場合は、加工パワーの不足により、ふくら
み等が発生しやすくなる煤れがある。本実施例は、この
ような煤れをなくす為に、差動増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ
２、ダイオード○１，Ｄ２を積分器ＩＮＴと加算増幅器
ＡＭＰ３との間に接続してある。

差動増幅器ＡＭＰＩは、積分器ＩＮＴの出力から基準電
圧Ｖ２を減算した電圧を増幅し、出力するものであり、
又、菱動増幅器ＡＭＰ２は、積分器ＩＮＴの出力から負
の基準電圧を減算した電圧を増幅し、出力するものであ
るが、差動増幅器ＡＭ円１と加算増幅器ＡＭＰ３との間
にはダイオードＤＩが、又、差動増幅器ＡＭＰ２と加算
増幅器ＡＭＰ３との間にはダイオードＤ２が接続されて
いる為、積分器ＩＮＴの出力が基準電圧Ｖ２より高い時
のみ、差動増幅器ＡＭＰＩの出力が加算増幅器ＡＭＰ３
に加えられ、又、積分器ＩＮＴの出力が、基準電圧Ｖ３
より低い時のみ、加算増幅器ＡＭＰ３に加えられ、サン
プルホールド回路ＳＨの出力と加算、増幅される。従っ
て、コーナー角度が小さく、積分器川Ｔの出力が基準電
圧Ｖ２よりも大きくなると、加算増幅器ＡＭＰ３の出力
は増加するが、数値制御装置ＮＣ、パワーコントローラ
ＰＣはこの増加分をなくすように送り速度、電気加工条
件を制御するものであるから、積分器ＩＮＴの出力は基
準電圧Ｖ２と等しくなる。

即ち、平均加工電圧は、ある所定値以上となることはな
いので、コーナー角度が小さい場合に於いても、えぐれ
が発生する操れはなくなる。又、コーナー部でワークの
板厚が例えば厚くなり、積分器ＩＮＴの出力が基準電圧
Ｖ３以下となった場合は、加算増幅器ＡＭ円３の出力は
減少するが、数値制御装置ＮＣパワーコントローラＰＣ
は、この減少分をなくすように、送り速度、電気加工条
件を制御するものであるから、積分器川Ｔの出力はある
所定値以下となることはないので、加工パワー不足によ
るふくらみが発生する操れはない。尚、実施例に於いて
は、平均加工電圧に基づし、て単位時間当りの加工量を
検出するようにしたが、放電数、平均加工電流に基づい
て、単位時間当りの加工量を検出するようにしても良い
ことは勿論である。

又、実施例に於いては、リレーＲＹ１，ＲＹ２及び接点
ｒｙｌ，ｒｙ２を用いたが、トランジスタ等のスイッチ
ング素子を用いても良いことは勿論である。以上説明し
たように、本発明は、単位時間当り加工量が一定となる
ように、ワークとワイヤ電極との相対的な送り速度、及
び無負荷電圧等の電気加工条件を制御してワークの加工
を行なうワイヤカット放電加工装置に於いて、コーナ−
角度が所定範囲内にある時のみ、コーナー直前の送り速
度、電気加工条件を保持させておく為のサンプルホール
ド回路ＳＨ等の保持手段、及びコーナー部の加工中のみ
ワイヤ電極の張力を増加させる張力制御手段を備えてい
るものであるから、コーナー部の加工精度を、ワイヤ電
極断線の危険ないこ増加することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは従来の欠点を説明する為の図、第２図は
コーナー部と直線部との加工量の違いを説明する図、第
３図は本発明の実施例のブロック線図、第４図Ａ〜Ｃ、
第５図Ａ，Ｂ、第６図はコーナー角度が所定範囲内であ
るか否かを判断する方法を説明する為の図、第７図はコ
ーナー角度が所定範囲内であるか否かを判断する時の動
作を示したフローチャート、第８図はワイヤカット放電
加工装置の構成図である。 １，４，７，Ｗはワーク、２，５，８，Ｐはワイヤ電極
、ＩＮＴは積分器、ＳＨはサンプルホールド回路、ＡＭ
Ｐ１，ＡＭＰ２は差動増幅器、ＰＣはパワーコントロー
ラ、ＳＥは加工電源、ＶＦは電圧周波数変換器、ＮＣは
数値制御装置、ＰＧはパルス発生器、ＨＬＤはホールド
回路、ＣＯ肌ま比較器、ＲＹ１，ＲＹ２はリレー、び１
，ひ２は接点、ＡＭＰ３〜ＡＭＰ５は加算増幅器、ＭＵ
Ｌは乗算器、Ｂはブレーキ、ＢＳはブレーキシユー、Ｄ
１，Ｄ２はダイオード、ＺＤはツエナーダイオード、Ａ
ＮＤはアンドゲート、川Ｖはィンバータ、Ｒ，〜Ｒ２は
抵抗、Ｔｒはトランジスタである。 第１図 第２図 第４図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平均加工電圧がほぼ一定になるように、少なくとも
   ワークとワイヤ電極との相対的な送り速度、或は電気加
   工条件を制御し、且つ数値情報に基づいて送り経路を決
   定するサーボ送りのワイヤカツト放電加工装置に於いて
   、単位時間当りの加工量と基準値とを比較する比較手段
   、前記数値情報に基づいてコーナーの加工を行なう直前
   に該コーナーの角度が所定範囲内であるか否かの判断結
   果を出力する判断手段、該判断手段からコーナー角度が
   所定範囲内であると言う判断結果が出力された時点の相
   対的な送り速度及び電気加工条件を前記比較手段で単位
   時間当りの加工量が前記基準値以上となつたことを検出
   するまで保持させておく為の保持手段、及び前記判断手
   段からコーナー角度が所定範囲内であることを示す判断
   結果が出力され、且つ前記比較手段で単位時間当りの加
   工量が前記基準値以下となつたことを検出した時点から
   、前記比較手段で単位時間当りの加工量が前記基準値以
   上となつたことを検出するまでの間、前記ワイヤ電極の
   張力を増加させる張力制御手段を備えたことを特徴とす
   るワイヤカツト放電加工装置。