(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の被加工物を軸回りに回転させるとともに、前記被加工物の軸方向に沿ってワイヤ電極を移動させる駆動装置と、前記ワイヤ電極に電圧を印加して放電させる自励式の放電電源装置とを備え、前記ワイヤ電極に放電させることで前記被加工物を加工する加工機械であって、
前記ワイヤ電極に流通する電流に応じて当該ワイヤ電極を移動させる速度を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記ワイヤ電極に流通する電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、
前記電流電圧変換部にて変換された電圧の状態を判定する電圧判定部と、
前記電圧判定部にて判定された結果に基づいて、前記ワイヤ電極を移動させる速度を制御する速度制御部と、を備え、
前記電流電圧変換部、及び前記電圧判定部は、前記放電電源装置側に設けられ、
前記速度制御部は、前記駆動装置側に設けられていることを特徴とする加工機械。
【請求項２】
請求項１に記載の加工機械において、
前記制御装置は、前記ワイヤ電極を移動させる速度を段階的に制御することを特徴とする加工機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工機械に関し、特にワイヤ電極に放電させることで被加工物を加工する加工機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワイヤ電極に電圧を印加して放電させる自励式の放電電源装置を備え、ワイヤ電極に放電させることで被加工物を加工する加工機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の放電加工機（加工機械）は、放電電極（ワイヤ電極）に電圧を印加して放電させる自励式の放電パルス電源装置（放電電源装置）を備えている。
【０００３】
図４は、加工機械１０にて円柱状の被加工物Ｗを加工している状態を示す模式図である。
加工機械１０は、図４に示すように、柱状の被加工物Ｗを軸回りに回転させるとともに（図４中矢印Ａ）、被加工物Ｗの軸方向（図４中矢印Ｂ）に沿ってワイヤ電極１１を移動させる駆動装置（図示略）を備えている。そして、駆動装置は、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、被加工物Ｗの軸と、ワイヤ電極１１との間の距離を一定に維持しつつ、ワイヤ電極１１を一定の速度で移動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７６１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、段差のある異径の被加工物Ｗを加工する場合には、加工した後の被加工物Ｗの径が一定とならないという問題がある。
具体的に、図４（Ａ）に示すように、加工する前に大きな径を有していた部分を大径部Ｗ１とし、小さな径を有していた部分を小径部Ｗ２とすれば、加工した後には、図４（Ｄ）に示すように、大径部Ｗ１の径は、小径部Ｗ２の径よりも小さくなる。
これは、自励式の放電電源装置を備える加工機械１０では、被加工物Ｗ、及びワイヤ電極１１の間隔と、被加工物Ｗの除去量とに応じて放電の頻度が変わるためである。具体的に、被加工物Ｗ、及びワイヤ電極１１の間隔が狭いと放電の頻度は多くなり、広いと放電の頻度は少なくなる。また、被加工物Ｗの除去量が多いと放電の頻度は多くなり、少ないと放電の頻度は少なくなる。
【０００６】
したがって、大径部Ｗ１を加工するときと、小径部Ｗ２を加工するときとでは放電の頻度が異なるので、段差のある異径の被加工物Ｗを加工する場合には、加工した後の被加工物Ｗの径が一定とならない。
これに対して、被加工物Ｗ、及びワイヤ電極１１の間隔を検出し、検出した間隔に応じてワイヤ電極１１の位置を制御することによって、被加工物Ｗ、及びワイヤ電極１１の間隔を調整し、加工した後の被加工物Ｗの径を一定とすることが考えられる。しかしながら、被加工物Ｗ、及びワイヤ電極１１の間隔を精度よく検出することは困難であるという問題がある。
【０００７】
また、ワイヤ電極１１は、図４（Ｂ），（Ｃ）に二点鎖線で示すように、放電による加工液の気化爆発や、溶融部分の飛散によって加振される。ワイヤ電極１１の振動は、ワイヤ電極１１の径が大きくなることに相当するので、加工した後の被加工物Ｗの径が一定とならないという問題は更に顕著になるという問題がある。
これに対して、ワイヤ電極１１にガイド等を設けることによって、ワイヤ電極１１の振動を抑制することが考えられる。しかしながら、ワイヤ電極１１の径が微細である場合には、ガイド等を設けることは困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、段差のある異径の被加工物を加工する場合であっても、加工した後の被加工物の径を一定とすることができる加工機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の加工機械は、柱状の被加工物を軸回りに回転させるとともに、前記被加工物の軸方向に沿ってワイヤ電極を移動させる駆動装置と、前記ワイヤ電極に電圧を印加して放電させる自励式の放電電源装置とを備え、前記ワイヤ電極に放電させることで前記被加工物を加工する加工機械であって、前記ワイヤ電極に流通する電流に応じて当該ワイヤ電極を移動させる速度を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記ワイヤ電極に流通する電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、前記電流電圧変換部にて変換された電圧の状態を判定する電圧判定部と、前記電圧判定部にて判定された結果に基づいて、前記ワイヤ電極を移動させる速度を制御する速度制御部と、を備え、前記電流電圧変換部、及び前記電圧判定部は、前記放電電源装置側に設けられ、前記速度制御部は、前記駆動装置側に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、加工機械は、ワイヤ電極を移動させる速度を制御する制御装置を備えるので、大径部を加工するときと、小径部を加工するときとでワイヤ電極を移動させる速度を変えることができる。
具体的に、ワイヤ電極を移動させる速度を大きくすれば、単位時間あたりの被加工物の除去量は多くなり、放電の頻度は多くなるので、大径部を加工するときのワイヤ電極の速度と比較して小径部を加工するときのワイヤ電極の速度を速くすることによって、加工機械は、段差のある異径の被加工物を加工する場合であっても、加工した後の被加工物の径を一定とすることができる。
なお、被加工物における大径部、及び小径部の位置は、例えば、予め加工機械の使用者が設定しておいてもよく、センサ等によって検出するようにしてもよい。
ここで、放電の頻度は、被加工物、及びワイヤ電極の間隔と、被加工物Ｗの除去量に応じて増減するので、ワイヤ電極に流通する電流もこれらに応じて増減する。
これによれば、制御装置は、ワイヤ電極に流通する電流に応じてワイヤ電極を移動させる速度を制御することができるので、被加工物の形状に応じて自動的にワイヤ電極を移動させる速度を制御することができる。したがって、加工機械は、段差のある異径の被加工物を加工する場合であっても、加工した後の被加工物の径を一定とすることができる。
また、制御装置は、電流電圧変換部、電圧判定部、及び速度制御部を備えるので、簡素な構成でワイヤ電極に流通する電流に応じてワイヤ電極を移動させる速度を制御することができる。
ここで、ワイヤ電極に流通する電流、及び電流電圧変換部にて変換された電圧は、アナログ信号であり、ノイズの影響を受けやすいので、電圧判定部に入力されるまでの伝送路は短いことが望ましい。これに対して、電圧判定部にて判定された結果は、デジタル信号であり、ノイズの影響を受けにくいので、速度制御部に入力されるまでの伝送路は長くてもよい。
また、放電電源装置側に規模の大きい回路を実装すると、放電電源装置に大きな浮遊容量が発生してしまうという問題がある。
本発明によれば、電流電圧変換部、及び電圧判定部は、放電電源装置側に設けられているので、アナログ信号の伝送路を短くすることができ、ノイズの影響を抑制することができる。また、速度制御部は、駆動装置側に設けられているので、放電電源装置に大きな浮遊容量が発生してしまうことを抑制することができる。
【００１７】
本発明では、前記制御装置は、前記ワイヤ電極を移動させる速度を段階的に制御することが好ましい。
このような構成によれば、制御装置は、ワイヤ電極を移動させる速度を段階的に制御するので、数値情報によって制御をする既存のＮＣ（Numerical Control）装置を駆動装置として採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る加工機械を示すブロック図。
【図２】前記実施形態における加工機械にて円柱状の被加工物を加工している状態を示す模式図。
【図３】前記実施形態における制御装置の各部における信号の状態を示すグラフ。
【図４】加工機械にて円柱状の被加工物を加工している状態を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る加工機械１を示すブロック図である。図２は、加工機械１にて円柱状の被加工物Ｗを加工している状態を示す模式図である。
加工機械１は、図１、及び図２に示すように、ワイヤ電極２１に電圧を印加して放電させる自励式の放電電源装置２と、円柱状の被加工物Ｗを軸回りに回転させるとともに（図２中矢印Ａ）、被加工物Ｗの軸方向（図２中矢印Ｂ）に沿ってワイヤ電極２１を移動させるＮＣ装置３と、ワイヤ電極２１を移動させる速度を制御する制御装置４とを備え、ワイヤ電極２１に放電させることで被加工物Ｗを加工するものである。
【００２０】
放電電源装置２は、前述した特許文献１に記載の放電パルス電源装置と同一の構成を有し、図１に示すように、ワイヤ電極２１と、ワイヤ電極２１にカソードが接続されるダイオード２２と、ダイオード２２のアノードに一端が接続されるとともに、他端が接地されるコンデンサ２３と、ダイオード２２のカソードにゲートが接続されるとともに、コンデンサ２３にソースが接続されるＦＥＴ（Field Effect Transistor）２４とを備える。また、放電電源装置２は、抵抗２５を介して＋極がダイオード２２のカソードに接続されるとともに、−極がアノードに接続される５Ｖの電源２６と、ＦＥＴ２４のドレインに接続される高圧電源２７とを備える。
【００２１】
この放電電源装置２は、高圧電源２７から流れる電流によってコンデンサ２３に充電し、ワイヤ電極２１にコンデンサ２３の電圧を印加して放電させるものである。
具体的に、ダイオード２２には、電源２６にて逆電圧が印加されているので、ＦＥＴ２４は、ドレイン−ソース間に電流が流れるオン状態になる。ＦＥＴ２４がオン状態になると、放電電源装置２は、高圧電源２７から流れる電流によってコンデンサ２３を充電する。コンデンサ２３に充電されると、ダイオード２２には、順電圧が印加され、ワイヤ電極２１にコンデンサ２３の電圧が印加される。そして、ワイヤ電極２１に電圧を印加して放電させると、ダイオード２２には、再度、電源２６にて逆電圧が印加される。
放電電源装置２は、以上の動作を繰り返すことでワイヤ電極２１に繰り返し放電させる。
【００２２】
駆動装置としてのＮＣ装置３は、被加工物Ｗを軸回りに回転させるとともに、被加工物Ｗの軸方向に沿ってワイヤ電極２１を移動させる駆動部（図示略）と、数値情報によって駆動部を制御する数値制御部３１と、ワイヤ電極２１を移動させる速度を数値制御部３１に設定するための４ビットのロータリーコードスイッチ３２と、数値制御部３１、及びロータリーコードスイッチ３２の間に配設されるスイッチ３３とを備える。なお、本実施形態では、数値制御部３１は、被加工物Ｗを一定の速度で回転させるものとする。
【００２３】
数値制御部３１は、４ビットの入力信号に応じてワイヤ電極２１を移動させる速度を段階的に制御する。具体的に、数値制御部３１は、入力信号の示す１６進数で０〜Ｆまでの数値に対して０〜１５０％までのワイヤ電極２１の速度を関連付けている（以下、数値制御部３１への入力信号をオーバーライド値（０〜１５０％）とする）。ここで、ワイヤ電極２１を移動させる速度は、予め設定された基準速度を１００％としている。
したがって、例えば、オーバーライド値１００％の信号が入力された場合には、数値制御部３１は、基準速度でワイヤ電極２１を移動させる。また、例えば、オーバーライド値１５０％の信号が入力された場合には、数値制御部３１は、基準速度の１．５倍の速度でワイヤ電極２１を移動させる。
【００２４】
ロータリーコードスイッチ３２は、４ビットの信号を切り替えて出力するものであり、数値制御部３１、及びロータリーコードスイッチ３２がスイッチ３３を介して接続されている場合には、数値制御部３１は、ロータリーコードスイッチ３２から出力されるオーバーライド値に応じた速度でワイヤ電極２１を移動させる。
スイッチ３３は、ロータリーコードスイッチ３２から出力されるオーバーライド値と、ＮＣ装置３の外部から入力されるオーバーライド値とを切り替える。なお、図１では、スイッチ３３は、ＮＣ装置３の外部から入力されるオーバーライド値を数値制御部３１に入力するように切り替えられている。
【００２５】
制御装置４は、ワイヤ電極２１に流通する電流を電圧に変換する電流電圧変換部５と、電流電圧変換部５にて変換された電圧の状態を判定する電圧判定部６と、電圧判定部６にて判定された結果に基づいて、ワイヤ電極２１を移動させる速度を制御する速度制御部７とを備える。ここで、電流電圧変換部５、及び電圧判定部６は、放電電源装置２側に設けられ、速度制御部７は、ＮＣ装置３側に設けられている。
【００２６】
電流電圧変換部５は、一端がワイヤ電極２１に接続され、他端が接地される抵抗５１を備え、放電することでワイヤ電極２１に流通する電流を抵抗５１にて電圧に変換する。
電圧判定部６は、電流電圧変換部５にて変換された電圧を平滑化する平滑化回路６１と、平滑化回路６１にて平滑化された電圧の状態を判定するコンパレータ６２とを備える。
コンパレータ６２は、平滑化回路６１にて平滑化された電圧の状態を判定した結果を３本の信号線（超高、高、及び低）を用いて出力する。具体的に、超高、高、及び低の３本の信号線は、平滑化回路６１にて平滑化された電圧の大きさに応じた信号の出力に用いられる。
【００２７】
速度制御部７は、コンパレータ６２から出力される信号を絶縁するためのフォトカプラ７１と、コンパレータ６２にて判定された結果に基づいて、ワイヤ電極２１を移動させる速度を制御するロジック回路７２と、ロジック回路７２、及びＮＣ装置３の間に配置される４つのロータリーコードスイッチ７３（７３１〜７３４）とを備える。
各ロータリーコードスイッチ７３１〜７３４は、ロータリーコードスイッチ３２と同一の構成を有し、ロータリーコードスイッチ７３１は、オーバーライド値０％の信号を出力し、ロータリーコードスイッチ７３２は、オーバーライド値５０％の信号を出力し、ロータリーコードスイッチ７３３は、オーバーライド値１００％の信号を出力し、ロータリーコードスイッチ７３４は、オーバーライド値１５０％の信号を出力するように切り替えられている。
【００２８】
図３は、制御装置４の各部における信号の状態を示すグラフである。なお、図３（Ａ）は、電流電圧変換部５にて変換された電圧を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、平滑化回路６１にて平滑化された電圧を示すグラフであり、図３（Ｃ）は、コンパレータ６２から出力される信号を示すグラフである。
また、図３では、説明のために、横軸における座標０から座標Ｓに向かうに従って、ワイヤ電極２１に流通する電流が大きくなるものとする。
【００２９】
以下、図３を参照して制御装置４の動作について説明する。
コンパレータ６２は、図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、平滑化回路６１にて平滑化された電圧の状態を判定し、判定した結果を３本の信号線を用いて出力する。また、ロジック回路７２、及び各ロータリーコードスイッチ７３は、コンパレータ６２にて判定された結果に基づいて、ワイヤ電極２１を移動させる速度を制御する。
【００３０】
具体的に、コンパレータ６２は、平滑化回路６１にて平滑化された電圧の大きさが０からＶ１までの間は、低の信号線をＨ（Ｈｉｇｈ）レベルとし、他の信号線をＬ（Ｌｏｗ）レベルとする。この場合には、ロジック回路７２は、ロータリーコードスイッチ７３４にオーバーライド値１５０％の信号を出力させる。
コンパレータ６２は、平滑化回路６１にて平滑化された電圧の大きさがＶ１からＶ２までの間は、各信号線をＬレベルとする。この場合には、ロジック回路７２は、ロータリーコードスイッチ７３３にオーバーライド値１００％の信号を出力させる。
【００３１】
コンパレータ６２は、平滑化回路６１にて平滑化された電圧の大きさがＶ２からＶ３までの間は、高の信号線をＨレベルとし、他の信号線をＬレベルとする。この場合には、ロジック回路７２は、ロータリーコードスイッチ７３２にオーバーライド値５０％の信号を出力させる。
コンパレータ６２は、平滑化回路６１にて平滑化された電圧の大きさがＶ３より大きいときは、高、及び超高の信号線をＨレベルとし、他の信号線をＬレベルとする。この場合には、ロジック回路７２は、ロータリーコードスイッチ７３１にオーバーライド値０％の信号を出力させる。
【００３２】
ここで、ワイヤ電極２１に流通する電流は、放電の頻度に応じて増減するので、図２に示すように、加工する前に大きな径を有していた部分である大径部Ｗ１を加工するときには（図２中矢印Ｂ）、被加工物Ｗ、及びワイヤ電極２１の間隔が狭いので放電の頻度は多くなり、加工する前に小さな径を有していた部分である小径部Ｗ２を加工するときには（図２中矢印Ｃ）、被加工物Ｗ、及びワイヤ電極２１の間隔が広いので放電の頻度は少なくなる。
したがって、以上のような加工機械１によれば、大径部Ｗ１を加工するときのワイヤ電極２１の速度と比較して小径部Ｗ２を加工するときのワイヤ電極２１の速度を速くすることができる。
【００３３】
本実施形態に係る加工機械１によれば、次のような効果がある。
（１）加工機械１は、ワイヤ電極２１を移動させる速度を制御する制御装置４を備えるので、大径部Ｗ１を加工するときのワイヤ電極２１の速度と比較して小径部Ｗ２を加工するときのワイヤ電極２１の速度を速くすることができる。したがって、段差のある異径の被加工物Ｗを加工する場合であっても、加工した後の被加工物Ｗの径を一定とすることができる。
（２）制御装置４は、ワイヤ電極２１に流通する電流に応じてワイヤ電極２１を移動させる速度を制御することができるので、被加工物Ｗの形状に応じて自動的にワイヤ電極２１を移動させる速度を制御することができる。
（３）制御装置４は、電流電圧変換部５、電圧判定部６、及び速度制御部７を備えるので、簡素な構成でワイヤ電極２１に流通する電流に応じてワイヤ電極２１を移動させる速度を制御することができる。
【００３４】
（４）電流電圧変換部５、及び電圧判定部６は、放電電源装置２側に設けられているので、アナログ信号の伝送路を短くすることができ、ノイズの影響を抑制することができる。また、速度制御部７は、ＮＣ装置３側に設けられているので、放電電源装置２に大きな浮遊容量が発生してしまうことを抑制することができる。
（５）制御装置４は、ワイヤ電極２１を移動させる速度を段階的に制御するので、数値情報によって制御をする既存のＮＣ装置３を駆動装置として採用することができる。
【００３５】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、制御装置４は、ワイヤ電極２１に流通する電流に応じてワイヤ電極２１を移動させる速度を制御していた。これに対して、例えば、制御装置は、被加工物、及びワイヤ電極の間隔を検出し、検出した間隔に応じてワイヤ電極を移動させる速度を制御してもよい。要するに、加工機械は、ワイヤ電極を移動させる速度を制御する制御装置を備えていればよい。
【００３６】
前記実施形態では、制御装置４は、電流電圧変換部５、電圧判定部６、及び速度制御部７を備え、簡素な構成でワイヤ電極２１に流通する電流に応じてワイヤ電極２１を移動させる速度を制御していたが、これ以外の構成であってもよい。要するに、制御装置は、ワイヤ電極に流通する電流に応じてワイヤ電極を移動させる速度を制御することができればよい。
前記実施形態では、電流電圧変換部５、及び電圧判定部６は、放電電源装置２側に設けられ、速度制御部７は、ＮＣ装置３側に設けられていたが、制御装置の各部は、どのような位置に設けられていてもよい。
前記実施形態では、制御装置４は、ワイヤ電極２１を移動させる速度を段階的に制御していたが、段階的に制御しなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、加工機械に利用でき、特にワイヤ電極に放電させることで被加工物を加工する加工機械に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…加工機械
２…放電電源装置
３…ＮＣ装置（駆動装置）
４…制御装置
５…電流電圧変換部
６…電圧判定部
７…速度制御部
２１…ワイヤ電極
【図１】
0005465969.tif 000002
【図２】
0005465969.tif 000003
【図３】
0005465969.tif 000004
【図４】
0005465969.tif 000005