KR20110080117A - 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치 - Google Patents

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Abstract

와이어 컷 방전 가공기가 방전 가공 중에 와이어 전극에 단선이 발생하였을 때, 그 와이어 전극의 단선이 발생된 가공 경로 상의 위치를 중심으로 하는 소정 반경 (와이어 가이드의 노즐의 구멍 직경 또는 그 이상의 값의 직경) 의 원과 가공 경로의 복수의 교점 중, 가장 새로 방전 가공된 교점의 위치로 와이어 전극을 이동시키고 거기서 자동 결선을 실시한다.

Description

와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치{DISCONNECTION REPAIRING APPARATUS FOR WIRE CUT ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE}
본 발명은, 와이어 컷 방전 가공기에 있어서 가공 도중에 와이어 전극의 단선이 발생하였을 때 수복하는 단선 수복 장치에 관한 것이다.
와이어 컷 방전 가공기에 의해 워크를 방전 가공 중에 와이어 전극에 단선이 발생한 경우, 와이어 전극의 공급측의 선단부를 일부 절단 제거한 후,
(1) 가공 개시 구멍으로 되돌아와 거기서 와이어 전극을 자동 결선시키고, 그리고 나서 가공 경로 상을 와이어 전극이 단선된 위치까지 리트레이스 (retrace) 하고 그 단선 위치에서부터 방전 가공을 재개하는 방법,
(2) 와이어 전극의 단선 위치와 그 단선이 발생된 가공 블록의 개시점의 중간 위치에서 와이어 전극을 자동 결선시키고, 방전 가공을 재개하는 방법, 또는
(3) 와이어 전극의 단선 위치에서, 또는 그 단선 위치에서부터 가공 궤적을 따라 약간의 거리를 되돌아온 위치에서, 와이어 전극을 자동 결선시키고, 그리고 나서 방전 가공을 재개하는 방법이 있다.
일본 공개특허공보 평2-145215호에는, 와이어 전극의 단선 위치에서, 또는 그 단선 위치에서부터 가공 궤적을 따라 약간의 거리를 되돌아온 위치에서, 와이어 전극을 자동 결선시키고, 방전 가공을 재개하는 기술 (상기 (3) 의 방법) 이 개시되어 있다. 또, 일본 공개특허공보 평8-309622호에는, 와이어 전극의 단선 위치와 그 단선이 발생된 블록의 개시점의 중간 위치에서 와이어 전극을 자동 결선시키고, 방전 가공을 재개하는 기술 (상기 (2) 의 방법) 이 개시되어 있다.
와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 자동 결선 처리에서는, 와이어 전극을, 상측 와이어 가이드의 노즐로부터 분사되는 가공액 흐름에 의해 구속하여 가공 중의 작업물의 가공홈을 통과시키고, 또한 하측 와이어 가이드에 통과시키거나, 또는 그것 대신에, 하측 와이어 가이드의 노즐로부터 가공액을 흡입하고, 와이어 전극을, 그 가공액 흐름에 의해 구속하여 하측 와이어 가이드로 유도한다. 그러므로, 와이어 전극의 주위는, 그 와이어 전극을 결선시키는 위치에서는, 가공액 흐름에 대하여 균일한 조건인 것이 바람직하다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 작업물 (180) 의 가공 경로 (X 축 방향) 상의 방전 가공 지점 (181) 에서 와이어 전극 (20) 이 단선된 것으로 한다. 그 단선 위치에서의 와이어 전극 (20) 의 가공 방향 전방 (前方) 에는 가공홈 (182) 이 형성되어 있지 않기 때문에, 그 와이어 전극 (20) 의 가공 방향 후방 (後方) 을 제외하고 전방측 및 좌우 양측은 작업물 (180) 의 절단면으로 덮인다. 따라서, 그 단선 위치에서의 와이어 전극 (20) 의 주위는, 가공액 흐름에 대하여 균일한 조건에는 없다.
도 9A 및 도 9B 는 와이어 전극의 단선 위치에서 와이어 전극의 자동 결선을 실시한 경우를 설명하는 도면이다.
와이어 전극 (20) 의 단선 위치 (190) 에서는, 가공홈 (182) 이 형성된 와이어 전극 (20) 의 가공 방향 후방과, 가공홈이 형성되어 있지 않은 와이어 전극 (20) 의 가공 방향 전방에서는, 상측 와이어 전극 가이드 (7) 의 노즐로부터 분사된 가공액의 흐름이 와이어 전극 (20) 에 대하여 비대칭이 된다. 도 9B 에 나타내는 부호 151 은 와이어 전극 (20) (도시 생략) 의 가공 방향 후방에서의 가공액의 흐름을 나타내고, 부호 152 는 와이어 전극 (20) (도시 생략) 의 가공 방향 전방에서의 가공액의 흐름을 나타낸다.
이 와이어 전극 (20) 의 단선 위치 (190) 에서 상측 와이어 전극 가이드 (7) 의 노즐 (7a) 로부터 가공액을 분사해도, 가공액 흐름은 도 9B 에 나타내는 바와 같이 흐트러지고, 즉, 일부 가공액의 흐름 (151) 은 작업물 (180) 에 저해되지 않고 하측 노즐 (7b) 까지 도달하지만, 나머지 가공액의 흐름 (152) 은 작업물 (180) 에 저해되어 가공홈 (182) 을 통과할 수 없으므로, 와이어 전극 (20) 을 하측 와이어 전극 가이드 (18) 까지 유도하기 곤란해진다.
가공액 흐름의 흐트러짐을 방지하기 위한 상기 (1) 의 방법에서는, 와이어 전극 (20) 의 단선 후, 방전 가공을 재개할 때까지의 시간이 길어져, 생산성이 나빠진다는 문제가 있다. 또, 상기 (2) 의 방법에서는, 와이어 전극 (20) 의 단선 위치 (190) 와 와이어 전극 (20) 의 단선이 발생된 가공 블록의 개시점의 거리가 긴 경우에는, 상기 (1) 과 동일하게 방전 가공을 재개할 때까지의 시간이 길어져, 생산성이 나빠진다는 문제가 있다. 또, 상기 (3) 의 방법에서는, 도 9B 에 나타내는 바와 같이, 가공액의 흐름이 작업물 (180) 에 저해되고, 그 결과, 와이어 전극 (20) 의 결선 성공률이 낮아진다.
또, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 와이어 전극 (20) 의 단선 위치 (190) 에서부터 가공 궤적 (가공홈 (182)) 을 따라 일정 거리 되돌아온 위치 (199) 에서 결선시키는 경우, 작업물 (180) 의 가공 형상에 따라서는 복귀 거리 (단선 위치 (190) 와 결선 위치 (199) 의 직선 거리) 가 짧아지는 경우가 있다. 이 경우, 단선 위치 (190) 가, 가공액을 분사하는, 상측 와이어 전극 가이드 (7) 에 장착되어 있는 상측 노즐 (7a) 의 노즐 구멍 (그 노즐 구멍의 중심은 결선 위치 (199) 와 일치한다) 을 단면 형상으로 하는 가상적인 원통의 내측에 있기 때문에, 도 9 의 경우와 동일하게, 가공액의 흐름이 와이어 전극 (20) 에 대하여 비대칭이 되어, 와이어 전극 (20) 의 결선 성공률이 낮아진다는 문제가 있다.
또, 전술한 일본 공개특허공보 평2-145215호에 개시된 기술에서는, 복귀 거리를 노즐 구멍의 반경 (r) 이상으로 설정해도, 반드시 와이어 전극 (20) 의 단선점이, 그 노즐 구멍을 단면 형상으로 하는 가상적인 원통의 외측은 되지 않고, 때문에 가공액의 흐름이 흐트러져, 자동 결선에 의한 결선 성공률이 낮아진다는 문제가 있다. 또, 전술한 일본 공개특허공보 평8-309622호에 개시된 기술에서는, 와이어 전극 (20) 의 단선 위치와 와이어 전극 (20) 의 단선이 발생된 블록의 개시점의 거리가 긴 경우, 방전 가공 개시까지 시간을 필요로 한다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 와이어 전극이, 단선 위치를 중심으로 그린 반경의 원과 가공 경로의 교점 중 가장 새로 가공된 위치에 있는 것으로 이동하고 거기서 와이어 전극의 자동 결선을 실시할 수 있는, 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관련된 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치로서, 그 와이어 컷 방전 가공기는, 상측 와이어 가이드의 노즐의 노즐 구멍으로부터 분사되는 가공 흐름액에 의해 와이어 전극을 구속하여 와이어 전극을 자동 결선시키는 기능을 갖고, 각 이동축을 제어하여 가공 프로그램에 따라 가공 경로를 따라 작업물을 가공한다. 그리고, 상기 와이어 컷 방전 가공기가 방전 가공 중에 와이어 전극에 단선이 발생하였을 때, 상기 단선 수복 장치는, 상기 와이어 전극의 단선이 발생된 상기 가공 경로 상의 단선 위치를 중심으로 하는 제 1 반경의 원과 상기 가공 경로의 교점 중, 가장 새로 방전 가공된 교점의 위치에 상기 와이어 전극을 이동시키고 거기서 자동 결선을 실시한다.
상기 제 1 반경은, 상기 노즐의 노즐 구멍의 반경 또는 그 이상으로 한다.
상기 단선의 위치에서 상기 교점의 위치까지 상기 와이어 전극을 최단 거리로 이동시키도록 상기 이동축 각각을 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 와이어 전극을 상기 단선의 위치와 상기 교점의 위치를 연결하는 직선 상을 이동시키도록 할 수 있다.
가공 개시점에서 상기 단선 위치까지의 직선 거리가 상기 제 1 반경보다 짧은 경우에는, 그 가공 개시점에서 자동 결선을 실시하도록 해도 된다.
상기 단선 수복 장치는, 또한, 상기 와이어 전극의 선단이 작업물 또는 장애물에 접촉하였을 때에는, 그 와이어 전극을 미리 설정한 거리만큼 되감고, 다시 와이어 전극을 송출하는 리트라이 기능을 구비하고, 상기 자동 결선을 실시할 때, 상기 리트라이 기능에 의한 리트라이 동작이 미리 설정한 횟수에 도달한 경우에는, 상기 와이어 전극의 선단을 일단 (一端) 절단하고, 현재 위치를 중심으로 하는 제 2 반경의 원과 상기 가공 경로의 교점 중 그 현재 위치보다 전 (前) 시간에 가공된 교점의 위치로 이동시키고, 거기서 다시 자동 결선을 실시하도록 해도 된다. 상기 가공 개시점에서 상기 현재 위치까지의 직선 거리가 상기 제 2 반경보다 짧은 경우에는, 그 가공 개시점에서 다시 자동 결선을 실시해도 된다.
다시 상기 자동 결선을 실시하였을 때의 리트라이 동작이 다시 미리 설정한 횟수에 도달한 경우에는, 상기 자동 결선이 성공할 때까지 반복하고, 그 반복 횟수가 소정 횟수에 도달한 경우에는 가공 개시점으로 이동시키고 거기서 자동 결선을 실시하도록 해도 된다.
본 발명에 의해, 와이어 전극이, 단선 위치를 중심으로 그린 반경의 원과 가공 경로의 교점 중 가장 새로 가공된 위치에 있는 것으로 이동하고 거기서 와이어 전극의 자동 결선을 실시할 수 있는, 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 의한 단선 수복 장치를 구비한 와이어 컷 방전 가공기의 주요부를 나타내는 도면이다.
도 2 는 테이블면의 위치를 제어하기 위한 NC 장치 (수치 제어 장치) 를 겸한 와이어 컷 방전 가공기 제어 장치를 나타낸다.
도 3A 및 도 3B 는 와이어 전극의 단선 위치에서부터 와이어 전극이 노즐의 노즐 구멍의 반경 이상 되돌아온 위치에서 그 와이어 전극의 자동 결선을 실시하는 것을 설명하는 도면이다.
도 4 는 와이어 전극의 단선 위치를 중심으로 하는 제 1 반경 (R) (＝ 노즐 구멍의 반경) 의 원과 가공 경로의 교점 중, 가공 경로를 따라 가장 단선 위치에 가까운 것으로 이동시키고 거기서 자동 결선을 실시하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5 는 리트라이 기능을 구비한 와이어 컷 방전 가공기에 있어서, 현재 위치를 중심으로 하는 제 2 반경 (R') 의 원과 가공 경로의 교점 중, 그 현재 위치보다 시간적으로 전에 가공된 것으로 이동시키는 것을 설명하는 도면이다.
도 6 은 와이어 전극의 단선 위치에서 자동 결선 위치로의 이동 형태를 설명하는 도면이다.
도 7A 및 도 7B 는 본 발명에 의한 단선 수복 장치가 실행하는 와이어 전극의 단선 수복 처리의 알고리즘을 나타내는 플로우 차트이다.
도 8 은 와이어 전극에 의한 작업물의 가공을 설명하는 평면도이다.
도 9A 및 도 9B 는 와이어 전극의 단선 위치에서 와이어 전극의 자동 결선을 실시한 경우를 설명하는 도면이다.
도 10 은 와이어 전극의 단선 위치에서부터 가공 궤적을 따라 일정 거리 되돌아온 위치에서 결선시키는 경우, 작업물의 가공 형상에 따라서는 그 복귀 거리가 짧아지는 경우가 있음을 설명하는 도면이다.
도 1 은 본 발명에 의한 단선 수복 장치를 구비한 와이어 컷 방전 가공기의 주요부를 나타내는 도면이다.
와이어 컷 방전 가공기의 본체부는, 상방 기계 프레임부 (1) 와, 그 상방 기계 프레임부 (1) 와 대향하도록 배치된 하방 기계 프레임부 (2) 로 구성된다. 이들 상방 기계 프레임부 (1) 와 하방 기계 프레임부 (2) 는 칼럼 (도시 생략) 에 의해 상하 방향의 상대 이동이 가능하도록 장착되어 있다. 이것은, 가공 대상이 되는 작업물의 두께 등에 따라, 와이어 전극 송급 경로 상류측의 상측 와이어 가이드 (7) 와 와이어 전극 송급 경로 하류측의 하측 와이어 전극 가이드 (18) 의 간격을 조정할 필요가 있기 때문이다.
상방 기계 프레임부 (1) 에는, 와이어 전극 감아올리기 유닛 (3), 브레이크 롤러 (4), 와이어 전극 용단 (溶斷) 기구 (5), 와이어 전극 인입 유닛 (6), 상측 와이어 전극 가이드 (7) 가 배치되어 있다. 상측 와이어 전극 가이드 (7) 에는 가공 영역에 가공액을 분출하기 위한 노즐이 형성되어 있다.
와이어 전극 감아올리기 유닛 (3) 은 감아올리기 모터 (8) 에 연결된 공급 릴 (9) 을 구비하고 있다. 브레이크 롤러 (4) 는 타이밍 벨트, 파우더 클러치 등을 통하여 정역 (正逆) 회전 가능한 브레이크용 모터 (10) 로 구동된다. 이 브레이크 롤러 (4) 의 회전량 (와이어 전극 이동량) 은 인코더 (11) 로 검출된다.
와이어 전극 용단 기구 (5) 는, 상측 와이어 전극 가이드 (7) 의 상방에 배치된 와이어 전극 이송 파이프 구조 (12) 와, 이 와이어 전극 이송 파이프 구조 (12) 의 입구측과 출구측에 각각 배치된 제 1 와이어 전극 용단용 전극 (13) 과, 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (실질적인 와이어 전극 용단 수단) (14b) 과, 압접용 롤러 (15) 로 구성되어 있다. 또한, 이 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 은 와이어 전극 선단 검출 수단 (14a) 을 겸한다. 또, 이들 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 과 압접용 롤러 (15) 는, 와이어 전극 (20) 의 주행 경로에 대하여 원근 이동 가능하게 되어 있다. 즉, 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 과 압접용 롤러 (15) 는, 솔레노이드 (도시 생략) 에 대한 통전 제어하에서, 와이어 전극 용단 수단 또는 와이어 전극 선단 검출 수단으로서 사용될 때에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 장공 (長孔) 내를 와이어 전극 (20) 의 주행 경로에 들어가도록 이동되고, 또 통상적인 가공시에는 와이어 전극 (20) 으로부터 퇴피한 위치에 놓여진다.
이 실시형태에서는, 와이어 전극 이송 파이프 구조 (12) 의, 도 1 의 화살표 A 와 화살표 B 사이에 냉각용 에어를 흐르게 한 상태에서, 제 1 와이어 전극 용단용 전극 (13) 과 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 사이의 와이어 전극 (20) 에 통전시켜 와이어 전극 (20) 을 가열함으로써 어닐링 작용 (annealing) 을 실시하고, 냉각용 에어가 흐르지 않는 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 의 위치에서는, 와이어 전극 (20) 의 온도가 냉각용 에어가 흐르는 부분과 비교하여 급격히 상승하므로, 와이어 전극 (20) 은 이 위치에서 용단되게 된다.
상측 와이어 전극 가이드 (7) 내에는 와이어 전극 통로에 면하여 가공용 상측 전극 (30a) 이 배치되고, 방전 가공시에는 이 가공용 상측 전극 (30a) 과 가공용 하측 전극 (30b) 사이에 가공용 통전이 실시된다.
하방 기계 프레임부 (2) 에는, 와이어 전극 감기 롤러 (17) 와 이것에 대향한 핀치 롤러 (16) 및 하측 와이어 전극 가이드 (18) 가 배치되어 있다. 하측 와이어 전극 가이드 (18) 에는, 가공액을 분사하기 위한 노즐이 형성되어 있다. 부호 19 는 와이어 컷 방전 가공기의 테이블면을 나타내고 있다. 가공용 하측 전극 (30b) 은 하측 와이어 전극 가이드 (18) 내의 와이어 전극 통로에 면하여 배치된다. 또한, 부호 31a, 31b 는 상측 와이어 전극 가이드 (7), 하측 와이어 전극 가이드 (18) 의 노즐로부터 가공 영역에 분사되는 가공액의 취입구이다.
공급 릴 (9) 로부터 인출된 와이어 전극 (20) 은, 전향 롤러 (21, 22) 에 둘러 걸어져 브레이크 롤러 (4) 로 안내되고, 제 1 와이어 전극 용단용 전극 (13) 의 위치를 통과하고, 와이어 전극 이송 파이프 구조 (12) 를 관통하여 상측 와이어 전극 가이드 (7) 에 도달하고, 또한, 하측 와이어 전극 가이드 (18) 를 거쳐 전향 롤러 (23) 에 의해 방향을 바꾸어 와이어 전극 감기 롤러 (17) 에 도달하는 와이어 전극 경로 상을 주행한다.
와이어 전극 (20) 은, 정전류 회로 (도시 생략) 에 의해 제어되는 브레이크용 모터 (10) 로 구동되는 브레이크 롤러 (4) 에 의해 소정의 백 텐션이 부여되고, 와이어 전극 감기 롤러 (17) 의 견인 작동으로 주행한다. 하측 와이어 전극 가이드 (18) 내에 배치된 가공용 하측 전극 (30b) 은 가공용 상측 전극 (30a) 과 함께 주행 중인 와이어 전극 (20) 에 접촉하여 가공용 전력을 와이어 전극 (20) 에 공급한다.
와이어 전극 (20) 의 통상 주행시 (방전 가공시) 에는, 공급 릴 (9) 의 감아올리기 모터 (8) 는 역방향 (파선 화살표에 나타내는 방향) 으로 공전되고 있다. 그립부 (26) 는 와이어 전극 (20) 의 통상 주행시에 있어서는 개방 상태에 있어, 와이어 전극 (20) 과는 접촉하지 않는다. 부호 24 는 핀치 롤러로, 브레이크 롤러 (4) 의 둘레면에 접하여 와이어 전극 (20) 과 브레이크 롤러 (4) 의 접촉을 확실하게 한다.
부호 25 는 유도 파이프로, 하방 기계 프레임부 (2) 에 있어서 전향 롤러 (23) 와 와이어 전극 감기 롤러 (17) 사이에 배치되고, 유도 파이프 (25) 내를 와이어 전극 (20) 이 통과한다.
와이어 전극 인입 유닛 (6) 은, 선단에 그립부 (26) 를 형성한 아암 (27) 과, 이것을 인입하는 에어 실린더 (28) 로 구성된다. 아암 (27) 선단의 그립부 (26) 는 압접용 롤러 (15) 의 하류측에 위치한다. 이 와이어 전극 인입 유닛 (6) 은, 와이어 전극 제거 수단으로서 기능한다.
와이어 전극 이송 파이프 구조 (12) 의, 화살표 A 로 나타낸 위치에 도수부 (導水部) (도시 생략) 를, 또 화살표 B 로 나타낸 위치에 배수부 (도시 생략) 를 갖고 있다. 그리고, 와이어 전극 (20) 의 용단시에는, 전술한 바와 같이, 화살표 A 와 화살표 B 사이에 어닐링이 실시되어, 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 의 위치에서 와이어 전극 (20) 이 용단된다.
와이어 전극 이송 파이프 구조 (12) 는, 전체가 와이어 전극 (20) 과 전기적으로 절연된 구조로 된다. 또한, 이 와이어 전극 이송 파이프 구조 (12) 는, 제 1 와이어 전극 용단용 전극 (13) 과 함께 슬라이드 부재 (102) 에 지지되어 있다. 이 슬라이드 부재 (102) 는, 구동 수단 (도시 생략) 에 의해, 지주 가이드 (103) 를 따라 도 1 의 위치인 최상 위치와, 상측 와이어 전극 가이드 (7) 에 형성된 위치 결정부 (71) 사이에서 승강 구동된다 (슬라이드 부재 (102) 의 승강 거리는 도 1 에 L 로 나타낸다). 이 슬라이드 부재 (102) 의 승강 기구는 자동 결선시에 이용된다.
도 2 는 테이블면 (19) 의 위치를 제어하기 위한 NC 장치 (수치 제어 장치) 를 겸한 와이어 컷 방전 가공기 제어 장치를 나타낸다.
와이어 컷 방전 가공기 제어 장치 (50) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 마이크로 프로세서로 이루어지는 중앙 연산 처리 장치 (이하, CPU 라고 한다) (51) 를 구비하고 있고, 그 CPU (51) 에는 프로그램 메모리 (52), 데이타 메모리 (53), 액정 디스플레이 LCD 가 부착된 조작반 (操作盤) (54), 및 입출력 장치 (55) 가 각각 버스 (56) 를 통하여 접속되어 있다.
프로그램 메모리 (52) 에는, 와이어 컷 방전 가공기의 각 부 및 와이어 컷 방전 가공기 제어 장치 (50) 자신을 제어하기 위한 다양한 프로그램이 저장되어 있다. 본 발명에 관련된 단선 수복 처리의 프로그램 (후술) 도 저장되어 있다. 또, 데이타 메모리 (53) 에는 가공 프로그램에 부수한 위치 데이타, 그 밖의 가공 조건을 정하는 각종 설정 데이타, 본 발명을 실행하기 위한 상측 와이어 전극 가이드 (7) 의 상측 노즐 (7a) 의 노즐 구멍의 반경 (r) (또는 제 1 거리 (R)), 하측 와이어 전극 가이드 (18) 의 하측 노즐 (18a) 의 노즐 구멍의 반경 (r) (또는 제 1 거리 (R)), 및 제 2 거리 (R') 가 저장된다. 또, 이 데이타 메모리 (53) 는, CPU (51) 가 실시하는 각종 계산을 위한 데이타 일시 기억용의 메모리로서도 이용된다.
입출력 장치 (55) 에는, 테이블 구동부 (60), 가공 전원부 (61), 와이어 전극 용단 전원부 (62), 와이어 전극 감아올리기/감기 제어부 (63), 와이어 전극 이송 제어부 (64), 인코더 (11), 전극 기능 전환부 (66), 와이어 전극 선단 검출부 (68), 표시 장치 (69) 및 그 밖의 와이어 컷 방전 가공기 각 부를 제어하는 각 부 이동 제어부 (70) 가 각각 접속되어 있다.
테이블 구동부 (60) 및 가공 전원부 (61) 는 주지의 구성을 갖는 것이며, 가공 실행시에는 통상적인 방식에 따라 각각 제어된다. 와이어 전극 용단 전원부 (62) 는 제 1 및 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (13, 14b) 에 필요한 전력을 공급한다. 와이어 전극 감아올리기/감기 제어부 (63) 는 와이어 전극 감기 롤러 (17) 를 구동시키는 모터 (도시 생략) 및 감아올리기 모터 (8) 를 구동시킨다.
와이어 전극 이송 제어부 (64) 는 브레이크 롤러 (4) 를 구동시키는 브레이크용 모터 (10) 의 구동 제어를 실시하는 부분이며, 브레이크 롤러 (4) 의 회전량이 인코더 (11) 에 의해 검출되는 것은 이미 서술한 바와 같다. 전극 기능 전환부 (66) 는, 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 의 기능을 와이어 전극 용단 수단과 와이어 전극 선단 검출 수단 (14a) 중 어느 것으로 전환 선택하기 위한 것으로, 와이어 전극 선단 검출 수단으로서의 전극 (14b) 으로부터의 와이어 전극 선단 검출 신호는 와이어 전극 선단 검출부 (68) 에 입력된다. 그리고, 각 부 이동 제어부 (70) 는, 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 의 진퇴 이동, 자동 결선시의 와이어 전극 이송 파이프 구조 (12) 의 강하 이동 등을 제어하는 부분을 일괄하여 나타낸 것이다.
CPU (51) 는, 와이어 전극 (20) 의 통상 주행시 (방전 가공시) 에 있어서 인코더 (11) 로부터 출력되는 피드백 펄스를 축차적으로 검출하고 있고, 이 피드백 펄스가 일정 시간 이상 검출되지 않게 되면, 와이어 전극 (20) 에 방전 가공 지점에서의 단선이 발생하여 와이어 전극 감기 롤러 (17) 의 회전에 의한 와이어 전극 (20) 의 이송이 실시되고 있는 것 (바꿔 말하면, 브레이크 롤러 (4) 의 회전이 정지되어 있는 것) 으로 간주하여, 도 7A 및 도 7B 의 플로우 차트에 나타내는 단선 수복 처리를 개시한다.
CPU (51) 는, 와이어 전극 (20) 의 단선 발생을 검출하면, 테이블 구동부 (60), 가공 전원부 (61), 와이어 전극 감아올리기/감기 제어부 (63) 에 각각 정지 지령을 출력하고, 각 축의 이송와, 가공용 상측 전극 (30a), 가공용 하측 전극 (30b) 과 작업물 사이에 대한 가공 전원의 공급과, 또한, 와이어 전극 감기롤러 (17) 의 구동을 정지시킨 후, 미리 설정한 시간만큼 와이어 전극 감기 롤러 (17) 를 구동시킴으로써, 와이어 전극 (20) 이 단선된 방전 가공 지점보다 하류측의 와이어 전극을 감는다.
그리고, 인코더 (11) 로부터의 피드백 펄스를 적산하는 카운터의 값을 리셋하여 전극 (14b) 의 기능을 와이어 전극 선단 검출 수단 (14a) 으로 전환시키고, 와이어 전극 감아올리기/감기 제어부 (63) 에 구동 지령을 출력하여 공급 릴 (9) 의 정전 (正轉) (즉, 와이어 전극 (20) 의 되감기 작업) 을 개시한다. 그리고, 와이어 전극 선단 검출부 (68) 로부터 선단 검출 신호가 입력될 때까지 (즉, 와이어 전극 선단 검출 수단으로서의 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 의 위치까지 와이어 전극 (20) 의 상류측의 선단이 되감아질 때까지), 공급 릴 (9) 을 정전 (도 1 의 파선 화살표와 반대의 방향으로 회전) 시킨다.
그 후, 상기 카운터의 값에 의해 나타나는 와이어 전극 (20) 의 되감기량과 각종 설정 데이타에 기초하여, 방전에 의해 소모된 부분을 제거한다. 즉, 각 부 이동 제어부 (70) 에 구동 지령을 출력하여 에어 실린더 (28) 를 작동시키고, 개방 상태에서 대기 위치에 위치하고 있던 그립부 (26) 를 도 1 에 나타내는 작동 위치로 이동시켜, 브레이크용 모터 (10) 를 구동시킨다. 동시에, 인코더 (11) 로부터의 피드백 신호에 기초하여 브레이크 롤러 (4) 를 위치 제어하면서 와이어 전극 (20) 을 가공 영역을 향하여 소정량 이송하고, 그리고 그립부 (26) 를 닫아 이송된 와이어 전극 (20) 을 파지 (把持) 시킨다.
이어서, CPU (51) 는 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 의 기능을 와이어 전극 용단 수단으로 전환시켜 와이어 전극 용단 전원부 (62) 를 작동시키고, 제 1 와이어 전극 용단용 전극 (13) 과 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 사이에 통전시켜 어닐링을 실시하면서 제 2 와이어 전극 용단용 전극 (14b) 의 위치에서 와이어 전극 (20) 을 용단시키고, 다시 에어 실린더 (28) 를 작동시켜, 상방 및 하방에서 절단된 와이어 전극 (20) 의 절단편을 파지한 그립부 (26) 를 대기 위치로 이동시키고, 그립부 (26) 를 열어 상기 와이어 전극 (20) 의 절단편을 버린다. 이 동작을 반복함으로써 방전 가공에 의해 소모된 와이어 전극의 부분을 제거한다.
상측 와이어 전극 가이드 (7) 에는 상측 노즐 (7a) 이 장착되고, 하측 와이어 전극 가이드 (18) 에는 하측 노즐 (18a) 이 장착되어 있다. 이들 상측 노즐 (7a) 이나 하측 노즐 (18a) 은 도 3A 및 도 3B 에 도시되어 있다.
도 1 에 나타내는 와이어 컷 방전 가공기에 의한 자동 결선 처리는, 와이어 전극 (20) 을, 상측 와이어 전극 가이드 (7) 의 상측 노즐 (7a) 로부터 분사되는 가공액 흐름에 의해 구속하여, 작업물 (180) 의 가공홈 (182) 을 통과시키고, 하측 노즐 (18a) 로부터 하측 와이어 전극 가이드 (18) 에 통과시키거나, 또는 그것 대신에, 하측 와이어 전극 가이드 (18) 로부터 가공액을 흡입하고, 그 가공액의 흐름으로 와이어 전극 (20) 을 구속하여, 그 와이어 전극 (20) 을 하측 와이어 전극 가이드 (18) 쪽으로 유도하는 처리이다.
또한, 상기 서술한 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 자동 결선을 위한 장치 구성 및 자동 결선 처리는, 예를 들어, 전술한 일본 공개특허공보 평2-145215호 및 일본 공개특허공보 평8-309622호에 개시되는 바와 같이 종래 주지의 처리이다.
도 3A 및 도 3B 는 와이어 전극의 단선 위치에서부터 노즐의 노즐 구멍의 반경 (r) 이상 되돌아온 위치에서 와이어 전극의 자동 결선을 실시한 경우를 설명하는 도면이다. 여기서, 상측 노즐 (7a) 과 하측 노즐 (18a) 의 노즐 구멍의 반경을 r 로 한다. 와이어 전극의 단선 위치 (190) 는, 노즐 구멍을 와이어 전극 (20) 의 상류측에서 하류측으로 주행하는 방향으로 연장된 가상적인 원통 (160) (이 원통 (160) 은, 와이어 전극과 동심으로서, 그 수평 단면 형상은 노즐 구멍의 원과 일치한다) 의 밖에 위치하므로, 가공액 흐름 (150) 의 흐름은, 도 3B 에 나타내는 바와 같이 흐트러짐이 없어, 자동 결선 처리의 성공률이 높아진다.
도 4 는 와이어 전극의 단선 위치를 중심으로 하는 제 1 반경 (R) (＝ 노즐 구멍의 반경 (r)) 의 원과 가공 경로의 교점 중, 그 가공 경로를 따라 단선 위치에 가장 가까운 것으로 이동시키고 거기서 자동 결선을 실시하는 것을 설명하는 도면이다. 이 경우, 단선점에 가장 가까운 교점 (결선 위치) 을 제 1 결선 위치 (191) 로 한다. 단선 위치 (190) 와 제 1 결선 위치 (191) 사이의 거리는, 상측 노즐 (7a) 의 노즐 구멍의 반경 ＝ 하측 노즐 (18a) 의 노즐 구멍의 반경 ＝ r 과 동등한 점에서, 와이어 전극의 단선 위치 (190) 는, 상측 노즐 (7a) 의 노즐 구멍을 와이어 전극 (20) 의 주행 방향으로 연장된 가상적인 원통 (160) (이 원통 (160) 의 수평 단면은 상측 노즐 (7a) 의 노즐 구멍과 그 중심 및 반경이 일치한다) 의 밖에 위치하므로, 가공액 흐름 (150) 의 흐름에 흐트러짐이 없어 자동 결선 처리의 성공률이 높아진다.
이와 같이, 와이어 전극 (20) 의 단선 위치를 중심으로 그린 원의 제 1 반경 (R) 은, 상측 와이어 전극 가이드 (7) 나 하측 와이어 전극 가이드 (18) 에 장착된 노즐 (7a 나 18a) 의 노즐 구멍의 반경 (r) 이상이면 된다. 제 1 반경 (R) 의 상한값은, 가공 개시점과 단선 위치 (190) 의 거리의 1/2 로 규정할 수 있다. 그러나, 반경 (R) 이 커지면 커질수록, 자동 결선 처리를 실시하는 경우의 가공 중지 시간이 길어진다.
도 5 는 리트라이 기능을 구비한 와이어 컷 방전 가공기에 있어서, 현재 위치를 중심으로 하는 미리 설정한 제 2 반경 (R') 의 원과 가공 경로의 교점 중, 그 현재 위치보다 시간적으로 전에 가공된 것으로 이동시키는 것을 설명하는 도면이다.
단선 위치 (190) 를 중지로 하는 반경 (R) 의 원과 가공 경로의 교점 중, 가공 경로를 따라 단선 위치 (190) 에 가장 가까운 점인 제 1 결선 위치 (191) 에 있어서, 자동 결선 처리를 미리 설정 횟수 반복해도, 자동 결선이 성공하지 않은 경우, 와이어 전극을 다시 이동시켜 제 2 결선 위치 (192) 까지 가지고 와, 거기서 다시 자동 결선 처리를 실시한다 (retry 한다). 와이어 전극 (20) 의 주행 경로 (가공홈 (182)) 에 가공 부스러기 등이 존재하여 제 1 현재 위치에서의 자동 결선 성공률이 낮은 경우에는, 그 제 1 현재 위치로부터 떨어진 제 2 결선 위치 (192) 에서의 결선을 리트라이함으로써, 와이어 전극의 결선을 개선할 수 있다. 이 제 2 결선 위치 (192) 는, 제 1 결선 위치 (191) 를 중심으로 하는 제 2 반경 (R') 의 원과 가공 경로의 교점에 있다. 이 제 2 반경 (R') 은 제 1 반경 (R) 과 동일해도 되며, 또 그것보다 길어도 되고 짧아도 된다. 단, 제 2 결선 위치 (192) 는, 제 1 결선 위치 (191) 보다 시간적으로 전에 가공된 가공 경로 상의 위치이다. 또, 제 2 현재 위치의 후보가 복수 존재하는 경우 (즉, 제 1 결선 위치 (191) 를 중심으로 하는 제 2 반경 (R') 의 원과 가공 경로의 교점이 복수 있는 경우) 에는, 그 중의, 보다 가공 개시점에 가까운 것을 선택하는 등 적절히 설정하면 된다.
도 6A - 도 6C 는 와이어 전극의 단선 위치에서 자동 결선 위치로의 이동 형태를 설명하는 도면이다. 도 6A 는 와이어 전극을 단선 위치 (190) 에서 제 1 결선 위치 (자동 결선 위치) (191) 까지 최단 거리로 이동하는 형태이고, 도 6B 는 와이어 전극을 단선 위치 (190) 에서 Y 축 방향으로 이동시키고 그리고 나서 X 축 방향으로 이동시킴으로써 제 1 결선 위치 (191) 에 도달하는 형태이고, 또 도 6C 는 와이어 전극을 단선 위치 (190) 에서 제 1 결선 위치 (191) 의 앞 위치까지 최단 거리로 이동시키고, 다음으로 그 위치에서 가공 경로를 따라 제 1 결선 위치 (191) 까지 이동시키는 형태이다. 도 6A 및 도 6B 의 형태는 와이어 전극은 가공 경로를 리트레이스하지 않고 단선 위치 (190) 에서 제 1 결선 위치 (191) 까지 이동한다. 도 6C 의 형태에서는 와이어 전극은 제 1 결선 위치 (191) 의 바로 앞에서부터 제 1 결선 위치 (191) 의 구간만큼 가공 경로를 리트레이스한다.
도 7A 및 도 7B 는 본 발명에 의한 단선 수복 장치가 실행하는 와이어 전극의 단선 수복 처리의 알고리즘을 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 이 플로우 차트에서는, 리트라이 기능을 구비하는 실시형태를 설명하고 있다. 이하, 각 단계에 따라 설명한다.
[단계 SA100] 하측 와이어 전극을 감는다.
[단계 SA101] 와이어 전극의 단선점을 검출할 때까지 상측 와이어 전극을 감아 올린다.
[단계 SA102] 어닐링과 함께 와이어 전극의 소모 부분을 절단하여 제거한다.
[단계 SA103] 단선 위치에서 가공 개시 위치까지의 거리는 미리 설정한 제 1 거리 (R) 이상인지의 여부를 판단한다. 제 1 거리 (R) 이상인 경우에는 단계 SA104 로 이행하고, 제 1 거리 (R) 보다 작은 경우에는 단계 SA105 로 이행한다. 또한, 가공 개시 위치란 작업물 (180) 의 가공을 개시하는 구멍 (가공 개시 구멍) 을 말한다.
[단계 SA104] 와이어 전극의 단선 위치를 중심으로 하는 반경 (R) (상기 제 1 거리) 의 원과 가공 경로의 교점 중 가공 경로를 따라 단선 위치에 가장 가까운 교점 (즉, 교점 중 가장 새로 가공된 것) 에 위치 결정한다. 교점을 구하는 방법에 대해 일례를 사용하여 설명한다. 맨 처음에, 단선 위치를 포함하는 가공 블록의 가공 경로를 나타내는 식과 반경 (R) 의 원의 식의 연립 방정식으로부터 교점을 구한다. 이 가공 블록의 범위에 교점이 없으면, 하나 전 (前) 의 가공 블록으로 되돌아와 하나 전의 가공 블록의 가공 경로를 나타내는 식과 반경 (R) 의 원의 식의 연립 방정식으로부터 교점을 구한다. 하나 전의 가공 블록의 범위 내에 교점이 없으면, 다시 하나 전 (두 개 전) 의 가공 블록으로 되돌아와 교점을 구한다. 이 작업을 각 가공 블록의 범위 내에 교점이 발견될 때까지 반복한다.
[단계 SA105] 가공 개시 위치에 위치 결정하고, 단계 SA106 으로 이행한다.
[단계 SA106] 자동 결선 처리를 실행한다.
[단계 SA107] 와이어 전극의 결선이 완료되었는지의 여부를 판단하여, 결선이 완료된 경우에는 단계 SA114 로 이행하고, 결선이 완료되지 않은 경우에는, 단계 SA108 로 이행한다.
[단계 SA108] 리트라이 횟수가 소정 횟수에 도달하였는지의 여부를 판단하여, 도달한 경우에는 단계 SA109 로 이행하고, 도달하지 않은 경우에는 단계 SA106 으로 되돌아온다.
[단계 SA109] 와이어 전극의 선단을 검출할 때까지 감아 올리고, 어닐링과 함께 와이어 전극 선단부를 절단하여 제거한다. 리트라이 횟수가 소정 횟수를 초과한 경우, 가공홈에 존재하는 가공 부스러기에 의해 와이어 전극 선단의 직선성이 저해되었을 우려도 있으므로, 다시 어닐링 및 와이어 전극 선단부의 절단을 실시한다.
[단계 SA110] 현재 위치에서 가공 개시 위치까지의 거리는 제 2 거리 (R') 이상인지의 여부를 판단하여, 미리 설정한 제 2 거리 (R') 이상인 경우에는 단계 SA111 로 이행하고, 제 2 거리 (R') 이상이 아닌 경우에는 단계 SA112 로 이행한다.
[단계 SA111] 현재 위치를 중심으로 하는 반경 (R') (제 2 거리) 의 원과 가공 경로의 교점 중, 그 현재 위치보다 전 시간에 가공된 교점으로서, 그 교점과의 위치로 이동시켜 위치 결정하고, 단계 SA113 으로 이행한다.
[단계 SA112] 가공 개시 위치에 위치 결정하고, 단계 SA106 으로 이행한다.
[단계 SA113] 단선 위치와 현재 위치의 거리는 반경 (R) 이상인지의 여부를 판단하여, 이상인 경우에는 단계 SA106 으로 이행하고 (그 「현재 위치」는 결선 위치가 된다), 이상이 아닌 경우에는 단계 SA110 으로 되돌아온다.
[단계 SA114] 방전 트레이스 설정인지의 여부를 판단하여, 방전 트레이스 설정인 경우에는 단계 SA115 로 이행하고, 방전 트레이스 설정이 아닌 경우에는 단계 SA116 으로 이행한다.
[단계 SA115] 방전 트레이스를 개시한다.
[단계 SA116] 드라이 리트레이스를 개시한다.
[단계 SA117] 단선 위치에 도달하였는지의 여부를 판단하여, 단선 위치에 도달하였으면 가공 재개한다.
또한, 단계 SA109 에 있어서, 와이어 전극의 어닐링 및 선단부의 절단을 실시하였지만, 단순히 반경 (R') 의 원과 가공 경로의 교점 중 가장 현재 위치에 가까운 교점에 위치 결정하는 실시형태도 있다.

Claims (8)

  1. 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치로서,
    그 와이어 컷 방전 가공기는, 상측 와이어 가이드의 노즐의 노즐 구멍으로부터 분사되는 가공 흐름액에 의해 와이어 전극을 구속하여 와이어 전극을 자동 결선시키는 기능을 갖고, 각 이동축을 제어하여 가공 프로그램에 따라 가공 경로를 따라 작업물을 가공하고,
    상기 와이어 컷 방전 가공기가 방전 가공 중에 와이어 전극에 단선이 발생하였을 때, 상기 단선 수복 장치는, 상기 와이어 전극의 단선이 발생된 상기 가공 경로 상의 단선 위치를 중심으로 하는 제 1 반경의 원과 상기 가공 경로의 교점 중, 가장 새로 방전 가공된 교점의 위치에 상기 와이어 전극을 이동시키고 거기서 자동 결선을 실시하도록 한 상기 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반경은, 상기 노즐의 노즐 구멍의 반경 또는 그 이상인 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단선의 위치에서 상기 교점의 위치까지 상기 와이어 전극을 최단 거리로 이동시키도록 상기 이동축 각각을 제어하도록 한 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 와이어 전극을 상기 단선의 위치와 상기 교점의 위치를 연결하는 직선 상을 이동시키도록 한 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    가공 개시점에서 상기 단선 위치까지의 직선 거리가 상기 제 1 반경보다 짧은 경우에는, 그 가공 개시점에서 자동 결선을 실시하도록 한 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    또한, 상기 와이어 전극의 선단이 작업물 또는 장애물에 접촉하였을 때에는, 그 와이어 전극을 미리 설정한 거리만큼 되감고, 다시 와이어 전극을 송출하는 리트라이 기능을 구비하고,
    상기 자동 결선을 실시할 때, 상기 리트라이 기능에 의한 리트라이 동작이 미리 설정한 횟수에 도달한 경우에는, 상기 와이어 전극의 선단을 일단 (一端) 절단하고, 현재 위치를 중심으로 하는 제 2 반경의 원과 상기 가공 경로의 교점 중 그 현재 위치보다 전 (前) 시간에 가공된 교점의 위치로 이동시키고, 거기서 다시 자동 결선을 실시하도록 한 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    다시 상기 자동 결선을 실시하였을 때의 리트라이 동작이 다시 미리 설정한 횟수에 도달한 경우에는, 상기 자동 결선이 성공할 때까지 반복하고, 그 반복 횟수가 소정 횟수에 도달한 경우에는 가공 개시점으로 이동시키고 거기서 자동 결선을 실시하도록 한 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가공 개시점에서 상기 현재 위치까지의 직선 거리가 상기 제 2 반경보다 짧은 경우에는, 그 가공 개시점에서 다시 자동 결선을 실시하는 것을 특징으로 하는 와이어 컷 방전 가공기에 있어서의 단선 수복 장치.
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