(57)【要約】【課題】安価な構成で上記課題を解決し様々な加工条件に対して加工槽内の加工液温度が均一に保持される温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機を提供すること。【解決手段】加工槽２と、加工槽２の加工液を回収・貯留する汚水槽３と、汚水槽３の加工液をフィルタＦを介して貯留する清水槽４と、清水槽４の加工液を加工槽２に供給する加工液供給路（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）と、清水槽４の加工液を上下ワイヤガイド５へ供給する供給路（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）とを有するワイヤカット放電加工装置において、清水槽４の加工液を冷却し清水槽４に供給する加工液冷却装置６を設けると共に、加工液冷却装置６の荒加工時の設定温度を仕上加工時の設定温度より所定温度だけ低く制御する温度制御手段である制御装置１０を備えたワイヤカット放電加工装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工槽と、該加工槽の加工液を回収・貯留する汚水槽と、該汚水槽の加工液をフィルタを介して貯留する清水槽と、該清水槽の加工液を加工槽に供給する第１の加工液供給路と、前記清水槽の加工液を上下ワイヤガイドへ供給する第２の加工液供給路とを有するワイヤカット放電加工機において、
前記清水槽の加工液を冷却し前記清水槽に供給する加工液冷却装置と、
前記加工液冷却装置の冷却温度を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は荒加工時の設定温度を仕上加工時の設定温度より加工条件に応じて所定温度低く前記加工液冷却装置を制御することを特徴とする加工液温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機。
【請求項２】
加工槽と、該加工槽の加工液を回収・貯留する汚水槽と、該汚水槽の加工液をフィルタを介して貯留する清水槽と、前記清水槽の加工液を上下ワイヤガイドへ供給する第２の加工液供給路とを有するワイヤカット放電加工機において、
前記清水槽の加工液を冷却し前記加工槽に供給する加工液冷却装置と、
前記加工液冷却装置の冷却温度を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は荒加工時の設定温度を仕上加工時の設定温度より加工条件に応じて所定温度低く前記加工液冷却装置を制御することを特徴とする加工液温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機。
【請求項３】
温度設定手段を備え、
前記所定温度は前記温度設定手段によりあらかじめ設定されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載された加工液温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機。
【請求項４】
加工条件毎に前記荒加工時の設定温度および仕上加工時の設定温度を記憶する設定温度記憶手段を備え、
前記制御手段は前記設定温度記憶手段に記憶された温度情報に基づき前記加工液冷却装置の冷却温度を制御し前記清水槽の加工液の温度を荒加工時には仕上加工時より加工条件に応じて前記所定温度低くすることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載された加工液温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤカット放電加工機に関し、特に加工液の温度制御に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極と被加工物のワーク間に電圧を印加して放電を発生させワークを加工するものである。このワイヤ電極と加工物間の絶縁、冷却、放電によって生じた加工屑の除去のために、加工液をこのワイヤ電極とワーク間に介在させる。この加工液は、ワイヤ電極とワーク間の放電によって加熱され温度上昇する。また、加工液をワークの配置された加工槽などに供給するポンプの熱損によって温度上昇する。  
この加工液の温度上昇によってワーク及び該ワークを載置するテーブル等が熱膨張により変形し、加工精度の低下や、ワイヤ電極の断線の原因となる。そのため、ワイヤ放電加工機は加工液を冷却する冷却装置を備えている。
【０００３】
加工中は加工条件によって、加工物を収納する加工槽の水温が、加工およびポンプの発熱により、制御している冷却装置または清水槽の水温に比べて高くなる。通常の場合、冷却装置で冷却された水の温度、清水槽の水の温度は設定された温度になるように制御される。そのため、冷却装置の出口または清水槽の水温は、荒加工、仕上加工のように熱量の変化があっても一定の温度に制御されている。
【０００４】
しかし、加工槽内の水温は、清水槽、または、冷却装置の水の出口より水が供給され循環しているが、ワークを加工中は、噴流量のポンプの稼動と放電加工による発熱が発生し、荒加工時には非常に大きな熱量が発生する。これに対し、仕上加工時では発熱はほとんど発生しない。この荒加工時と仕上加工時との発熱量の差によって、図９に示されるように荒加工時の加工槽内の水温が仕上加工時の加工槽内の水温に比べて「温度差ΔＴｅｍ*」高くなる。
【０００５】
特許文献１には、上述した温度差「温度差ΔＴｅｍ*」を解消するために、荒加工時、仕上加工等と加工状態が変化しても、加工槽内の加工液温度を均一に保持できるワイヤ放電加工機が開示されている。  
図１０は特許文献１に開示されるワイヤ放電加工機を示す図である。清水槽４の加工液温度を検出する第１の温度センサＳ１を清水槽または加工液冷却装置６に設ける。加工槽２内の加工液温度を検出する第２の温度センサＳ２を加工槽２に設ける。ワイヤ放電加工機の制御装置１０は、荒加工のような発熱量が多い加工では第２の温度センサを選択し、仕上加工のような発熱量の少ない加工では第１の温度センサＳ１を選択する。加工液冷却装置６は、選択された温度センサで検出した温度に基づいて清水槽４の加工液を冷却制御する。加工状態が変わっても、加工槽２の加工液温度を目標制御温度に近い温度に均一に維持できる。この温度制御技術では２つの温度センサを用いる必要がある。
【０００６】
特許文献２には、加工中のＺ軸送り速度に対応して加工間隙に供給する加工液の温度を制御するために加工速度を検出する放電加工装置が開示されている。また、特許文献３には、平均加工電流および加工液流量を検出し、その検出結果に基づいて冷却装置の冷却能力を制御する放電加工装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３１９９４３号公報
【特許文献２】特開平２−１８５３２２号公報
【特許文献３】特開平１−３２１１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
背景技術で説明した技術は、温度センサの検出温度によるフィードバック制御であることから、水温の上昇を感知してからの制御となりより応答性のよい温度制御が困難である。また、加工槽と清水槽の２箇所に温度センサを必要としコストアップの原因になる。加工速度、加工電流や加工流量を検出する技術は、それぞれの検出センサを用いる必要があるなど、装置の構成が複雑化し、コストアップの原因となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、安価な構成で上記課題を解決し様々な加工条件に対して加工槽内の加工液温度が均一に保持される温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の請求項１に係る発明は、加工槽と、該加工槽の加工液を回収・貯留する汚水槽と、該汚水槽の加工液をフィルタを介して貯留する清水槽と、該清水槽の加工液を加工槽に供給する第１の加工液供給路と、前記清水槽の加工液を上下ワイヤガイドへ供給する第２の加工液供給路とを有するワイヤカット放電加工機において、前記清水槽の加工液を冷却し前記清水槽に供給する加工液冷却装置と、前記加工液冷却装置の冷却温度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は荒加工時の設定温度を仕上加工時の設定温度より加工条件に応じて所定温度低く前記加工液冷却装置を制御することを特徴とする加工液温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、加工槽と、該加工槽の加工液を回収・貯留する汚水槽と、該汚水槽の加工液をフィルタを介して貯留する清水槽と、前記清水槽の加工液を上下ワイヤガイドへ供給する第２の加工液供給路とを有するワイヤカット放電加工機において、前記清水槽の加工液を冷却し前記加工槽に供給する加工液冷却装置と、前記加工液冷却装置の冷却温度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は荒加工時の設定温度を仕上加工時の設定温度より加工条件に応じて所定温度低く前記加工液冷却装置を制御することを特徴とする加工液温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、温度設定手段を備え、前記所定温度は前記温度設定手段によりあらかじめ設定されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載された加工液温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機である。  
請求項４に係る発明は、加工条件毎に前記荒加工時の設定温度および仕上加工時の設定温度を記憶する設定温度記憶手段を備え、前記制御手段は前記設定温度記憶手段に記憶された温度情報に基づき前記加工液冷却装置の冷却温度を制御し前記清水槽の加工液の温度を荒加工時には仕上加工時より加工条件に応じて前記所定温度低くすることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載された加工液温度制御機能を有するワイヤカット放電加工機である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、安価な構成で加工条件が変わっても荒加工と仕上加工とにおいて加工槽の加工液温度を均一に制御することができる。これにより、加工液の温度変化によって生じる加工物や加工物を載置するテーブルの変形が抑えられ、加工精度を向上させ、ワイヤ電極の断線を抑制できるワイヤカット放電加工機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。  
図１は、本発明の一実施形態の加工液処理の概要ブロック図である。なお、従来技術と同一の要素は同一の符号を用いている。ワイヤ放電加工機の機構部１に加工槽２が設けられ、加工槽２内には放電加工部が設けられている。機構部１に設けられたテーブルに被加工物であるワークが載置され取り付けられるように構成され、該ワークと図示していないワイヤ電極間に電圧を印加し放電を発生させながらワークとワイヤ電極を相対的に移動させることによってワークに放電加工を行う。
【００１５】
また、加工槽２には、加工液が供給され溜められている。この加工槽２内の加工液は放電によって生じた加工屑等が混ざり合っており、この加工液は符号７に示されるように汚水槽３に流出するように構成されている。汚水槽３に回収・貯蔵された加工液は、フィルタ用ポンプＰ１によって汲み上げられ、フィルタＦに通されて濾過され、加工屑等が取り除かれて清水槽４に供給される。
【００１６】
清水槽４に貯留された加工液は、加工液供給路Ｌ１ａを介して循環用ポンプＰ３によって汲み上げられ、その吐出口で分岐され、一方は、加工液供給路Ｌ１ｂを介して加工槽２に供給され、他方は、加工液冷却装置６に供給され、冷却されて加工液帰還路Ｌ１ｃを介して清水槽４に戻される。
【００１７】
清水槽４には、加工液の温度を検出する温度検出手段として温度センサＳが設けられている。あるいは、清水槽４内の加工液の温度または清水槽４からくみ上げられ加工液冷却装置６に送り込まれてくる加工液の温度を測定するように温度検出手段を加工液冷却装置６に設けるようにしてもよい。  
加工液冷却装置６は、ワイヤ放電加工機の制御装置１０からの指令信号を受けて、温度センサＳで検出された加工液温度に基づいて加工液を冷却し加工液帰還路Ｌ１ｃを介して加工液を清水槽４に戻す。
【００１８】
噴流用ポンプＰ２は、清水槽４に貯留された加工液を、加工液供給路Ｌ２ａを介して汲み上げ、加工液供給路Ｌ２ｂを介して上下のワイヤガイド５に供給する。上下ワイヤガイド５は該上下ワイヤガイドに設けられたノズルから、ワイヤ電極とワーク間の間隙に向けて加工液を噴流し、この間隙を冷却すると共に、放電によって生じた加工屑をこの間隙から除去する。
【００１９】
本発明は、前記加工槽に供給される前記加工液の温度を荒加工時には仕上加工時より加工条件に応じて所定温度だけ低くなるように加工液冷却装置６による加工液の冷却を制御する点に特徴を有するものである。  
このように加工液の温度を制御し、予め仕上加工時よりも荒加工時の加工液の温度を低下させ、循環用ポンプＰ３又は噴流用ポンプＰ２の熱損によって加熱され温度上昇した加工液が加工槽２に供給され、さらに放電加工の発熱による温度上昇とによって、加工槽２内の温度が荒加工時と仕上加工時とで均一な温度となる。
【００２０】
図２は、加工液の温度制御を行う本発明の一実施形態におけるワイヤ放電加工機の制御装置の要部ブロック図である。数値制御装置等で構成される制御装置１０は、プロセッサ１１と該プロセッサ１１にバス１８を介して接続されている、ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるメモリ１２、表示器１３、キーボードなどの入力手段１４、加工プログラム等を外部記憶媒体から入力または出力するインタフェース１５、各軸制御手段１６、入出力回路１７等で構成されている。
【００２１】
各軸制御手段１６は、ワークが載置されるテーブルを直交するＸ，Ｙ軸方向に駆動するＸ軸、Ｙ軸、上ガイドを該Ｘ軸、該Ｙ軸に直交する方向に移動させるＺ軸、テーパ加工のための直交するＵ軸、Ｖ軸をそれぞれ駆動する各モータを制御するもので、各軸の位置、速度、電流のフィードバック制御手段等を備える。この各軸制御手段１６には、各軸のサーボアンプ２１を介して各軸サーボモータ２５が接続されている。なお各サーボモータには位置・速度検出器が取り付けられ、位置、速度をそれぞれの軸制御回路にフィードバックするように構成されているが、図２では記載を省略している。
【００２２】
また、入出力回路１７には、ワイヤ放電加工機のワイヤとワーク間に電圧を印加して放電を生じさせるための電源回路２２，加工液冷却装置６，温度センサＳが接続されている。温度センサＳからの検出温度は、この入出力回路１７内に設けられたＡ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）によってデジタル信号に変換されるように構成されている。また、入出力回路１７には、その他のセンサやアクチュエータの周辺機器が接続される。
【００２３】
図３は、本発明により荒加工時のみ予め温度を下げた場合の加工槽内の水温の変化例である。図３に示されるグラフの縦軸は加工槽２内の温度であり横軸は時間を表す。破線は加工液冷却装置６に対する設定温度値を表している。制御装置１０から加工液冷却装置６に指令される荒加工時の設定温度値を仕上加工時の設定温度値より所定温度ΔＴｅｍ低下させ、仕上加工時には設定温度値を元に戻すことにより、図３に示されるように加工槽２内の加工液の温度を荒加工時と仕上加工時とで均一にすることができる。
【００２４】
所定温度ΔＴｅｍは加工条件によって異なることから、オペレータが加工条件に合わせて任意に設定できるようにしてもよい。この場合には、入力手段１４を介して設定する温度を入力しメモリ１２に格納する。また、予め加工条件に適する所定温度ΔＴｅｍをデータとして収集しておき、ワイヤカット放電加工機の制御装置１０内のメモリ１２に格納しておいてもよい。メモリ１２に格納する温度のデータとしては、所定温度ΔＴｅｍとして記憶させてもよいし、荒加工時の設定温度値、仕上加工時の設定温度値として記憶してもよい。
【００２５】
図４は、加工条件に応じて所定温度を変更することを説明する図である。図４（ａ）に示す加工条件Ａは、ワイヤ電極のワイヤ線形が０．２５ｍｍ、被加工物であるワークの板厚が６０ｍｍ、ワークの材質がダイス鋼（ＳＫＤ１１）の加工条件で、１ｓｔカット（荒加工）、２ｎｄカット（第１回目の仕上加工）、３ｒｄカット（第２回目の仕上加工）を行うことを示している。加工条件Ａにおいて、１ｓｔカット（荒加工）では加工液冷却装置６の設定温度を２ｎｄカットと３ｒｄカットの仕上加工の設定温度より１℃低く、つまり、前記所定温度ΔＴｅｍを−１℃として設定する温度制御を行うことを意味している。
【００２６】
図４（ｂ）に示す加工条件Ｂは、ワイヤ電極のワイヤ線形が０．２５ｍｍ、被加工物であるワークの板厚が５０ｍｍ、ワークの材質がステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の加工条件で、１ｓｔカット（荒加工）、２ｎｄカット（第１回目の仕上加工）、３ｒｄカット（第２回目の仕上加工）を行うことを示している。
【００２７】
この加工条件Ｂでは加工液冷却装置６を、１ｓｔカット（荒加工）の荒加工で設定温度を２ｎｄカットと３ｒｄカットの仕上加工の設定温度より所定温度０．７℃低く温度制御することを意味している。なお、仕上加工における所定温度０℃は、加工液冷却装置６の設定温度と偏差がないことを示している。なお、この場合、設定温度はあらかじめ設定された値である。
【００２８】
図５は加工条件に応じて設定温度を変更することを説明する図である。図５（ａ）は図４（ａ）の所定温度の設定を設定温度として記憶する例である。また、図５（ｂ）は図４（ｂ）の所定温度の設定を設定温度として記憶する例である。
【００２９】
加工条件Ａと加工条件Ｂとで荒加工時の加工液冷却装置６の冷却温度を下げる所定温度の大きさを異ならせている。加工条件ごとの所定温度をどのような値とするかは、それぞれの加工条件で実際にワークを加工し、荒加工時と仕上加工時とで加工槽２内の加工液の温度の変動がなくなる所定温度の値を求める。そして、求められた設定温度のデータは、加工条件のデータとともに予め制御装置１０のメモリ１２に記憶しておく。
【００３０】
図６は、ワイヤカット放電加工機のオペレータが所定温度を入力するためのインタフェース画面の例である。表示器１３（図２参照）に図６の表示画面の例を表示し、入力手段１４を用いて所定温度を入力し、入力された所定温度のデータはメモリ１２に格納される。
【００３１】
図７は、本発明の実施形態として制御装置１０のプロセッサが実行する加工液温度制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。本発明の温度制御の処理は、加工プログラムより荒加工指令または仕上げ加工指令が読み込まれると実施するものであり、まず、読み込まれた指令が荒加工指令か、仕上加工指令か判断し（ステップＳＴ１）、荒加工指令であれば、予め記憶されている荒加工の設定温度のデータをメモリから読み込み（ステップＳＴ２）、読み込まれた設定温度のデータに基づき加工液冷却装置６を指令する（ステップＳＴ３）。一方、仕上加工指令であれば、予め記憶されている仕上加工の設定温度のデータを読み込み（ステップＳＴ４）、読み込まれた設定温度のデータに基づき加工液冷却装置６を指令する（ステップＳＴ５）。なお、荒加工指令か仕上加工指令かの判断は加工回数を計数しておくことなどにより行える。
【００３２】
以上のようにして、荒加工及び仕上加工に応じた加工液冷却装置の温度制御を実行することが可能となり、荒加工、仕上加工と加工状態が変わっても加工槽２内の加工液温度は均一に温度制御される。
【００３３】
図８は本発明の他の実施形態の加工液処理の概要ブロック図である。この実施形態では、加工液冷却装置６によって冷却された加工液が、図１に示される加工液供給路Ｌ１ｂに替えて、加工液供給路Ｌ１ｄを介して直接加工槽２に供給される形態である。  
清水槽４に貯留された加工液は、加工液供給路Ｌ１ａを介して循環用ポンプＰ３によって汲み上げられ加工液冷却装置６に供給される。加工液は加工液冷却装置６で冷却され、加工液供給路Ｌ１ｄを介して加工槽２に供給される。この実施形態では、温度センサＳは加工液冷却装置６により冷却された加工液の温度を測定するように、加工液冷却装置６の加工液吐出口側に設ける。
【００３４】
図８に示される実施形態では加工液冷却装置６から清水槽４には冷却された加工液は帰還しないが、図１に示されるように清水槽４に帰還させてもよい。この場合には、温度センサは図１に示されるように清水槽４内に配置してもよい。  
その余の構成は図１に示した実施形態と同一であるので説明を省略する。本実施形態においても荒加工時と仕上加工時とで加工槽２内の加工液の温度を均一に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態の加工液処理の概要ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるワイヤカット放電加工機の制御装置の要部ブロック図である。
【図３】本発明により荒加工時のみ予め温度を下げた場合の加工槽内の水温の変化例である。
【図４】加工条件に応じて所定温度を変更することを説明する図である。
【図５】加工条件に応じて設定温度を変更することを説明する図である。
【図６】ワイヤカット放電加工機のオペレータが所定温度を入力するためのインタフェース画面の例である。
【図７】指令する温度データの選択処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態の加工液処理の概要ブロック図である。
【図９】従来技術において加工槽内の加工液温度が荒加工と仕上加工で変動することを示す図である。
【図１０】温度センサを２つ用いる従来技術であるワイヤカット放電加工機の要部ブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  機構部
２  加工槽
３  汚水槽
４  清水槽
５  上下ワイヤガイド
６  加工液冷却装置
１０  制御装置
１１  プロセッサ（ＣＰＵ）
１２  メモリ
１３  表示器
１４  入力手段
１５  インタフェース
１６  各軸制御手段
１７  入出力回路
２１  アンプ
２２  電源回路
Ｐ１  フィルタ用ポンプ
Ｐ２  噴流用ポンプ
Ｐ３  循環用ポンプ
Ｆ  フィルタ
Ｓ  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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