KR101879026B1 - 장력 감시 기능을 갖는 와이어 방전 가공기 - Google Patents

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Abstract

와이어 방전 가공기는, 와이어 전극에 장력을 발생시키는 장력 발생 장치와, 와이어 전극의 가상에 상시 설치되어, 장력을 측정하는 제 1 장력 측정 장치와, 상기 제 1 장력 측정 장치에 의한 장력 측정값을 피드백하여, 장력이 목표값이 되도록 상기 장력 발생 장치에 장력 지령값을 송출하는 장력 제어 장치를 갖고, 상기 장력 제어 장치가 송출하는 장력 지령값이 장력 목표값에 따른 규정 범위로부터 일탈한 경우에 경고 신호를 발생시킨다.

Description

장력 감시 기능을 갖는 와이어 방전 가공기{A WIRE ELECTRIC DISCHARGE MACHINE WITH TENSION MONITORING FUNCTION}
본 발명은 경년 열화나 수명 등에 의한 와이어 장력의 변화를 감시하는 와이어 방전 가공기에 관한 것이다.
와이어 방전 가공에 있어서, 와이어 장력을 요구값대로 제어하는 것은 매우 중요하다. 장력이 지나치게 약한 경우에는 가공 중의 와이어가 휘어, 가공 정밀도의 악화를 초래한다. 반대로 장력이 지나치게 강한 경우에는 가공 중의 단선율이 증가하여, 기계 가동률 저하의 한 요인이 된다. 방전 가공기의 와이어 장력은 출하시에 조정되는 것이 일반적이지만 장기에 걸친 사용이 장력값에 변화를 미치는 경우가 있다. 그러한 경우에는, 상기와 같은 기능 저하가 발생하기 때문에 매우 큰 문제이다.
이 때문에, 기계의 열화에 상관없이 와이어 장력을 일정하게 유지하는 시도도 이루어지고 있다. 일본 공개특허공보 2003-266247호에 있어서는 와이어 장력을 일정하게 하는 선행 기술이 나타나 있다. 인용하면, 장력 검출 신호와 장력 설정값 및 장력 제어 개시 신호에 기초하여 생성되는 장력 지령 신호를 차동·증폭 연산하여 얻은 장력 제어 신호에 와이어 속도 지령 신호와 속도 검출 신호를 증폭·차동 연산하여 얻은 신호를 가산 처리하고, 이 결과를 브레이크 모터의 서보 드라이버에 대한 전류 지령으로서 부여하고, 장력 지령 신호를 장력 제어 개시시의 와이어 전극의 초기값으로서, 미리 설정해 둔 장력 제어 개시부터의 시간 폭 및 증가 패턴으로 장력 설정값까지 도달하도록 한다.
이와 같은 기술을 이용하여 장력을 일정하게 유지하는 제어가 이루어지고 있지만, 장력 발생 기구나 장력 측정 기구의 고장에 의해 피드백 제어가 파탄되거나, 혹은 파탄이 예상되는 경우에는 즉시 가공을 정지시키는 것이 일반적이다.
그래서, 일본 공개특허공보 평3-213215호에 있어서는 장력 목표값과 장력 검출기로 검출한 장력 검출값을 비교기로 비교하여 편차를 구하여, 편차가 허용 범위 밖이 되면 표시 장치에 알람 메시지를 표시한다. 이로써, 장력 발생 장치 (브레이크 장치) 가 고장나 있거나, 수명이 다하여 열화되어, 목표로 하는 장력이 얻어지지 않는 것을 검출하는 수단을 제공하고 있다.
그러나, 일본 공개특허공보 평3-213215호에 개시되는 기술에서는, 편차를 감시함으로써 이상을 검출하고 있기 때문에, 피드백이 완전히 파탄될 때까지는 기기의 고장을 판단할 수 없다. 즉, 조기의 이상 검출이 곤란하기 때문에 가공의 불량률이 증가하는 문제를 안고 있다.
일례로서, 경년 열화 등에 의해 장력 측정 장치의 회전 부분의 움직임이 둔해져, 올바른 측정값이 얻어지지 않는 경우를 생각할 수 있다. 또 다른 예로서, 장력 발생 장치의 구성 요소인 피드 롤러에 있어서 마모에 의해 미끄러짐이 발생하는 경우도 상정된다. 장력의 피드백이 유지되고 있으면 고장이라고는 판단할 수 없는 상황이 상정된다. 전자의 경우는 피드백이 파탄된 상태이고, 후자의 경우는 피드백 자체에는 이상이 없는 상황이다.
그래서 본 발명의 목적은, 피드백 제어를 유지한 상태에서 장력 발생 장치 혹은 장력 측정 장치의 이상을 조기에 검출하는 것이 가능한 장력 감시 기능을 갖는 와이어 방전 가공기를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 장력 감시 기능을 갖는 와이어 방전 가공기는, 와이어 전극과 피가공물을 지령 속도로 상대 이동시키면서, 와이어 전극과 피가공물로 이루어지는 극간에 전압을 인가하여 방전을 발생시켜, 워크를 제거 가공하는 것으로서, 와이어 전극에 장력을 발생시키는 장력 발생 장치와, 와이어 전극의 가상 (架上) 에 상시 설치되어, 장력을 측정하는 제 1 장력 측정 장치와, 상기 제 1 장력 측정 장치에 의한 장력 측정값을 피드백하여, 장력이 목표값이 되도록 상기 장력 발생 장치에 장력 지령값을 송출하는 장력 제어 장치를 갖고, 상기 장력 제어 장치가 송출하는 장력 지령값이 장력 목표값에 따른 규정 범위로부터 일탈한 경우에 경고 신호를 발생시킨다.
상기 장력 감시 기능을 갖는 와이어 방전 가공기는, 상기 경고 신호를 받고, 경고 표시 혹은 가공 정지의 적어도 어느 것을 실시하는 것으로 해도 된다.
상기 장력 감시 기능을 갖는 와이어 방전 가공기는, 와이어 전극에 대해 진퇴 가능하게 형성되고, 상기 와이어 전극의 장력을 측정하는 제 2 장력 측정 장치를 갖고, 상기 경고 신호 발생 후에, 상기 제 1 장력 측정 장치의 장력 측정값과 제 2 장력 측정 장치로부터 얻어진 측정값의 편차가 소정 범위 내인 경우, 가공을 재개하는 것으로 해도 된다.
상기 제 2 장력 측정 장치는, 로봇에 의해 삽입하는 것으로 해도 된다.
본 발명은 이상의 구성을 구비함으로써, 피드백 제어를 유지한 상태에서 장력 발생 장치 혹은 장력 측정 장치의 이상을 조기에 검출하는 것이 가능한 장력 감시 기능을 갖는 와이어 방전 가공기를 제공할 수 있다.
본 발명의 상기한 및 그 밖의 목적 및 특징은, 첨부 도면을 참조한 이하의 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다. 그들 도면 중 :
도 1 은, 장력 감시 기구를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 장력 조정을 위한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 추정 지령값을 중심으로 하여 상한값과 하한값 사이로부터 일탈한 경우에 경고 신호를 발생시키는 것을 설명하는 도면이다.
도 4 는, 도 3 의 장력 조정을 위한 구성에 있어서의 제어의 플로를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 다른 장력 조정을 위한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6 은, 도 5 의 장력 조정을 위한 구성에 있어서의 제어의 플로를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 로봇 장치를 구비한 장력 조정을 위한 구성을 구비한 장력 감시 기능의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 은 장력 감시 기구를 나타내는 도면이다. 도 2 는 장력 조정을 위한 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 와이어 방전 가공기는, 1 쌍의 가이드인 상가이드 (7), 하가이드 (8) 사이에 와이어 전극 (9) 을 장가 (張架) 하고, 장력 발생 장치 (3) 에 의해 와이어 전극 (9) 에 장력을 발생시켜, 도시하지 않은 상위의 제어 장치로부터 지령되는 어느 장력 목표값에 대해 장력 발생 장치 (3) 에 장력 지령값 (2) 을 송출하는 장력 제어 장치로서의 장력 컨트롤러 (1) 를 갖고, 와이어 가상의 장력 측정 장치 (4) 로부터 얻어진 제 1 장력 측정값 (5) 을 장력 컨트롤러 (1) 에 송출하는 기능을 갖는다.
도 3 은 장력 지령값을 중심으로 하여 상한값과 하한값 사이로부터 일탈한 경우에 경고 신호를 발생시키는 것을 설명하는 도면이다. 장력 컨트롤러 (1) 는, 상위의 제어 장치로부터 지령되는 장력 목표값으로부터 산출되는 장력 지령값에 대해 상한값과 하한값을 설정하고, 실제의 장력 지령값 (2) 이 그 범위를 일탈한 경우에 경고 신호를 발생시킨다. 장력 컨트롤러 (1) 가 송출하는 장력 지령값 (2) 이 장력 목표값에 따른 규정 범위로부터 일탈한 경우, 예를 들어 ±10 % 를 초과한 경우에 경고 신호를 발생시킴으로써, 피드백 제어를 유지한 상태에서 장력 발생 장치 (3) 혹은 장력 측정 장치 (4) 의 이상을 조기에 검출할 수 있다. 실시형태로는, 장력 컨트롤러 (1) 로부터 송출된 장력 목표값에 따라 산출되는 장력 지령값을 미리 기계에 기억시켜 두고, 그 값과 실제의 장력 지령값 (2) 을 장력 컨트롤러 (1) 내에서 비교하여, 편차가 일정 이상 커진 경우에 경고 신호를 발생시킴으로써 피드백 파탄 전에 이상을 검출할 수 있다.
도 4 는 도 3 의 장력 조정을 위한 구성에 있어서의 제어의 플로를 나타내는 도면이다. 이하, 각 스텝에 따라 설명한다.
[스텝 sa01] 장력 지령값 (2) 에 의해 장력 발생 장치 (3) 를 구동시켜, 장력을 발생시킨다.
[스텝 sa02] 장력 지령값 (2) 이 소정 값의 범위로부터 벗어나면 (NO), 스텝 sa03 으로 이행한다. 장력 지령값 (2) 이 소정 값의 범위에 있는 동안, 장력 지령값 (2) 이 소정 값의 범위에 들어가 있는지 판단한다.
[스텝 sa03] 시간 경과의 계측을 개시한다.
[스텝 sa04] 장력 지령값 (2) 이 소정 범위 밖인 상태가 소정 시간을 경과했는지의 여부를 판단하여, 소정 시간이 경과한 경우에는 (YES) 스텝 sa05 로 이행하고, 소정 시간이 경과하지 않는 경우에는 (NO) 스텝 sa02 로 돌아와 처리를 계속한다.
[스텝 sa05] 경고를 표시한다.
장력 컨트롤러 (장력 제어 장치) (1) 로부터 송출되는 장력 지령값 (2) 이 높은 경우에는 장력 발생 장치 (3) 나 장력 측정 장치 (4) 의 열화 등에 의해 부하가 무거워져 있는 것을 생각할 수 있고, 반대로 낮은 경우에는 장력 발생 장치 (3) 나 장력 측정 장치 (4) 의 고장을 생각할 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된, 장력 조정을 위한 구성을 나타내는 블록도이다. 장력 컨트롤러 (장력 제어 장치) (1) 가 이상을 검출한 단계에서는 장력 발생 장치 (3) 혹은 장력 측정 장치 (4) 의 어느 쪽이 고장나 있는지 불분명하다. 요컨대, 장력 컨트롤러 (장력 제어 장치) (1) 가 경고 신호를 발한 경우, 장력 발생 장치 (3) 의 문제인지 장력 측정 장치 (4) 의 문제인지 특정할 수 없다.
그래서, 제 2 장력 측정 장치, 요컨대 도 5 의 장력 측정 장치 (6) 에 의해 장력을 재측정함으로써, 장력 발생 장치 (3) 또는 장력 측정 장치 (4) 중 어느 장치가 고장나 있는지를 판단할 수 있다. 그리고, 장력 측정 장치 (4) 가 고장인 경우에는 즉시 가공을 정지하고, 장력 발생 장치 (3) 가 고장인 경우, 또한, 장력의 피드백은 파탄되어 있지 않은 경우에는 가공을 계속한다. 이로써, 와이어 방전 가공기에 의해 고정밀도로 가공을 실시하는 것이 가능한 시간을, 종래 기술에 비해 길게 할 수 있다. 또한, 여기서 삽입되는 제 2 장력 측정 장치는 교정되어 있는 것으로 한다.
상기 경고 신호를 받고 경고 표시 혹은 가공 정지를 실시하고, 제 2 장력 측정 장치로서의 장력 측정 장치 (6) 를 와이어 전극 가상에 삽입하고, 제 1 장력 측정값으로서의 장력 측정 장치 (4) 와 제 2 장력 측정값으로서의 장력 측정 장치 (6) 의 편차가 소정 범위 내에 들어가 있었던 경우에 가공을 재개시킴으로써, 방전 가공기의 연속 가동 시간의 증가가 예상된다.
도 6 에 경고 수신 후에 장력 컨트롤러 (1) 내에서 실시하는 제어의 플로 차트를 나타낸다. 이하, 각 스텝에 따라 설명한다.
[스텝 sb01] 경고 신호를 수신한다.
[스텝 sb02] 제 2 장력 측정값을 계측한다.
[스텝 sb03] 소정 시간이 경과했는지의 여부를 판단하여, 소정 시간이 경과했으면 (YES) 스텝 sb04 로 이행하고, 소정 시간이 경과하지 않았으면 (NO) 소정 시간이 경과하는 것을 기다려 스텝 sb04 로 이행한다.
[스텝 sb04] 제 1 장력 측정값과 제 2 장력 측정값의 편차가 소정 범위 이내 인지의 여부를 판단하여, 소정 범위 이내인 경우 (YES) 에는 스텝 sb05 로 이행하고, 소정 범위 이내가 아닌 경우 (NO) 에는 스텝 sb06 으로 이행한다.
[스텝 sb05] 가공을 재개한다.
[스텝 sb06] 정지를 계속한다.
상기 서술한 바와 같이, 제 1 장력 측정 장치에 의한 제 1 장력 측정값과 제 2 장력 측정 장치에 의한 제 2 장력 측정값을 장력 컨트롤러 (1) 에 넣고 편차의 산출을 실시한다. 이 편차가 일정 이상 작으면 제 1 장력 측정 장치 (장력 측정 장치 (4)) 에 이상은 없는, 요컨대, 장력 발생 장치 (3) 의 고장이라고 판단할 수 있다. 이 경우, 제 1 장력 측정값은 진짜 장력값을 나타내고 있으므로 가공을 재개시켜도 가공 정밀도의 저하로는 이어지지 않는다. 또, 장력 발생 장치 (3) 에는 필요 이상의 부담이 가해져 있는 상황이므로, 경고 표시에 의해 작업자에게 고장의 징조를 알려두면 장치의 장수명화로도 이어진다.
또, 상기 제 2 장력 측정 장치로서의 장력 측정 장치 (6) 를 로봇 (10) (도 7 참조) 에 의해 삽입함으로써, 사람인 작업자가 실시하는 것보다 장력 측정 장치 (6) 의 공간 상의 위치의 흔들림이 억제되어, 고정밀도의 장력 측정값을 얻을 수 있다. 여기서, 제 1 과 제 2 장력 측정 장치로서의 장력 측정 장치 (4, 6) 는, 일반적으로 사용되는 텐션 센서와 마찬가지로, 와이어 가상에 설치되어 있는 롤러가 와이어 전극 (9) 에 의해 밀어 넣어졌을 때, 그 롤러의 변위량에 따른 장력을 측정하는 것으로 한다.
또한, 제 2 장력 측정 장치는 예를 들어 도 7 에 나타내는 바와 같이 피가공물의 착탈을 실시하는 로봇 (10) 에 일시적으로 장력 측정 장치를 핸들링시켜 와이어 가상에 삽입하는 것으로 한다. 또, 필요하면 비젼 센서에 의해 장력 측정 장치에 와이어가 바르게 둘러싸여 있는지 확인하는 것도 좋다.
이로써, 장력 측정 장치의 흔들림 저감에 의한 오검출 발생률의 저감, 정밀도를 유지한 상태에서 주야 상관없이 장시간 연속 운전이 가능해진다.

Claims (4)

  1. 와이어 전극과 피가공물을 지령 속도로 상대 이동시키면서, 상기 와이어 전극과 상기 피가공물로 이루어지는 극간에 전압을 인가하여 방전을 발생시켜, 상기 피가공물을 제거 가공하는, 와이어 방전 가공기에 있어서,
    상기 와이어 전극에 장력을 발생시키는 장력 발생 장치와,
    상기 와이어 전극의 가상에 상시 설치되어, 상기 와이어 전극의 장력을 측정하는 제 1 장력 측정 장치와,
    상기 와이어 전극에 대해 진퇴 가능하게 형성되고, 상기 와이어 전극의 장력을 측정하는 제 2 장력 측정 장치와,
    상기 제 1 장력 측정 장치에 의한 장력 측정값을 피드백하여, 장력이 목표값이 되도록 상기 장력 발생 장치에 장력 지령값을 송출하는 장력 제어 장치를 갖고,
    상기 장력 제어 장치가 송출하는 장력 지령값이 장력 목표값에 따른 특정 범위로부터 일탈한 경우에, 경고 신호를 발생시키고, 상기 경고 신호 발생 후에, 상기 제 1 장력 측정 장치의 장력 측정값과 상기 제 2 장력 측정 장치로부터 얻어진 측정값의 편차가 소정의 범위 내인 경우, 가공을 재개시키는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경고 신호를 받고, 경고 표시 혹은 가공 정지의 적어도 어느 것을 실시하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 장력 측정 장치는, 로봇에 의해 삽입하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공기.

  4. 삭제
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