(57)【要約】  放電加工装置（１）は、電極材情報及び被加工物材情報の入力を受け付ける材料情報入力部（２）と、放電加工の加工条件の入力を受け付ける加工条件入力部（３）と、放電加工中に発生する放電パルスを検出する放電パルス検出部（８）と、放電パルスの数を積算し、単位時間当たりの放電パルスの積算値を算出する放電パルス数積算部（９）と、加工条件に基づいて放電加工の加工エネルギーを制御する加工エネルギー制御部（７）と、電極材情報と被加工物材情報との組合せから決定される放電加工中の単位時間当たりの放電パルス数の適値が記憶されている記憶部（４）と、電極材情報及び被加工物材情報が合致する適値と積算値とを比較する比較部（５）と、適値と積算値との比較結果に基づいて加工条件を調整する加工条件調整部（６）と、を備える。
2020031246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電加工で使用される電極の材料に関する電極材情報、及び前記放電加工の被加工物の材料に関する被加工物材情報の入力を受け付ける材料情報入力部と、
前記放電加工の加工条件の入力を受け付ける加工条件入力部と、
放電加工中に発生する放電パルスを検出する放電パルス検出部と、
前記放電パルスの数を積算し、単位時間当たりの放電パルスの積算値を算出する放電パルス数積算部と、
前記加工条件に基づいて前記放電加工の加工エネルギーを制御する加工エネルギー制御部と、
前記電極材情報と前記被加工物材情報との組合せから決定される放電加工中の単位時間当たりの放電パルス数の適値が記憶されている記憶部と、
前記電極材情報及び前記被加工物材情報が合致する適値と、前記積算値とを比較する比較部と、
前記適値と前記積算値との比較結果に基づいて前記加工条件を調整する加工条件調整部と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
前記放電加工により被加工物に生じる加工面が加工方向に移動する速度である加工速度を算出する加工速度算出部と、
前記加工速度及び前記積算値を記憶する加工実績記憶部と、
前記加工条件に基づいて前記電極のジャンプ動作を制御するジャンプ動作制御部と、
今回のジャンプ動作前の加工時の加工速度が前回のジャンプ動作前の加工時の加工速度より大きい場合、前記記憶部に記憶されている適値を今回のジャンプ動作前の加工時の積算値で更新する更新部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項３】
前記被加工物と前記電極が対向している加工面の面積である加工面積を算出する加工面積算出部、
を備え、
前記記憶部には、前記電極材情報、前記被加工物材情報、前記加工条件、及び前記加工面積の組合せに応じた適値が記憶され、
前記比較部は、前記記憶部に記憶された適値の中から、現在の放電加工における前記電極材情報、前記被加工物材情報、前記加工条件、及び前記加工面積と合致する適値を読み出し前記積算値と比較する、
ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項４】
前記加工条件調整部は、前記適値に対する前記積算値の割合に基づいて前記加工条件を調整する倍率を決定し、
前記加工エネルギー制御部は、前記倍率を前記加工条件に乗じて調整した加工条件に基づいて前記加工エネルギーを制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の放電加工装置。
【請求項５】
前記加工条件調整部は、
前記割合が前記適値より小さい場合、前記加工エネルギーが次回の加工において今回の加工よりも大きくなるように前記倍率を決定し、
前記割合が前記適値より大きい場合、前記加工エネルギーが次回の加工において今回の加工よりも小さくなるように前記倍率を決定し、
前記割合が前記適値と同等の場合、次回の加工において今回の加工条件を維持するように前記倍率を決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の放電加工装置。
【請求項６】
比較部が、放電加工で使用される電極の材料に関する電極材情報及び前記放電加工の被加工物の材料に関する被加工物材情報の組合せから決定される放電加工中の単位時間当たりの放電パルス数の適値と、放電加工中に発生する放電パルスの数を積算した単位時間当たりの放電パルスの積算値とを比較する比較ステップと、
加工条件調整部が、前記適値と前記積算値との比較結果に基づいて前記放電加工の加工条件を調整する調整ステップと、
を含み、
前記調整ステップにおいて前記加工条件調整部は、
前記積算値が前記適値より小さい場合、今回の加工に対して次回の加工において、加工電圧を大きくする、加工電圧印加時間を長くする、加工電流を大きくする、のうち少なくとも１つを実行するように前記加工条件を調整し、
前記積算値が前記適値より大きい場合、今回の加工に対して次回の加工において、加工電圧を小さくする、加工電圧印加時間を短くする、加工電流を小さくする、のうち少なくとも１つを実行するように前記加工条件を調整し、
前記積算値が前記適値と同等の場合、次回の加工において今回の加工条件の設定を維持する、
ことを特徴とする加工エネルギー制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工を行う放電加工装置及び加工エネルギー制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
形彫放電加工を行う放電加工装置は、効率的に放電加工を行うためには放電パルス数を適切に制御する必要がある。特許文献１には、放電加工装置において、放電加工を進行させるべき目標方向（以後、加工方向という）への加工に寄与しない側面方向への放電パルスの割合を算出し、この割合が一定の値を超えたとき、側面方向への放電パルスの増加により、加工方向への加工効率が低下していると判断し、加工間隙間に印加する平均電圧を下げて加工エネルギーを制御することで、側面放電の原因となっている加工屑の発生を抑えて側面放電の割合を下げ、加工方向への加工効率を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５３２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
形彫放電加工を行う放電加工装置は、単位時間当たりの放電パルス数が最適な範囲、いわゆる適値から外れると加工が不安定になり、放電加工により被加工物に生じる加工面が加工方向に移動する速度である加工速度が低下し、効率的な放電加工を行うことができない。放電加工装置は、効率的に放電加工を行うためには放電パルス数を適値に保つ必要がある。【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の放電加工装置のように、加工中の側面方向への放電パルスの割合が一定の値を超えたか否かで、加工エネルギーを制御するだけでは、放電パルス数が適値から外れているか否かを判定することができないため、加工効率化及び不安定状態の回避には不十分であった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効率的かつ安定的な放電加工を実現できる放電加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の放電加工装置は、放電加工で使用される電極の材料に関する電極材情報、及び放電加工の被加工物の材料に関する被加工物材情報の入力を受け付ける材料情報入力部と、放電加工の加工条件の入力を受け付ける加工条件入力部と、放電加工中に発生する放電パルスを検出する放電パルス検出部と、放電パルスの数を積算し、単位時間当たりの放電パルスの積算値を算出する放電パルス数積算部と、を備える。また、放電加工装置は加工条件に基づいて放電加工の加工エネルギーを制御する加工エネルギー制御部と、電極材情報と被加工物材情報との組合せから決定される放電加工中の単位時間当たりの放電パルス数の適値が記憶されている記憶部と、電極材情報及び被加工物材情報が合致する適値と、積算値とを比較する比較部と、適値と積算値との比較結果に基づいて加工条件を調整する加工条件調整部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる放電加工装置は、効率的かつ安定的な放電加工を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる放電加工装置の構成例を示すブロック図
【図２】実施の形態１にかかる放電加工装置の記憶部が記憶している、電極材情報と被加工物材情報との組合せから決められる単位時間当たりの放電パルス数の適値を示す図
【図３】実施の形態１にかかる放電加工装置において、放電加工中に発生する放電パルスの数を適値に保つための加工エネルギー制御方法を示すフローチャート
【図４】実施の形態１にかかる放電加工装置において、適値に対する積算値の割合に基づく現在の加工状態のレベルと、各レベルにおける加工条件に対する倍率との関係を示す図
【図５】実施の形態１にかかる放電加工装置が備える処理回路をプロセッサ及びメモリで構成する場合の例を示す図
【図６】実施の形態２にかかる放電加工装置の構成例を示すブロック図
【図７】実施の形態２にかかる放電加工装置の記憶部が記憶している、電極材情報、被加工物材情報、加工面積、及び加工条件の組合せから決められる単位時間当たりの放電パルス数の適値を示す図
【図８】実施の形態２にかかる放電加工装置において、放電加工中に発生する放電パルスの数を適値に保つための加工エネルギー制御方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる放電加工装置及び加工エネルギー制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置１の構成例を示すブロック図である。放電加工装置１は、材料情報入力部２と、加工条件入力部３と、記憶部４と、比較部５と、加工条件調整部６と、加工エネルギー制御部７と、放電パルス検出部８と、放電パルス数積算部９と、Ｚ軸モータ制御部１０と、Ｚ軸モータ１１と、加工電源制御部１２と、加工部１３と、加工速度算出部１４と、加工実績記憶部１５と、更新部１６と、ジャンプ動作制御部１７と、を備える。加工部１３は、放電加工で使用される電極１３１と、放電加工の加工対象となる被加工物１３２と、を有する。
【００１２】
材料情報入力部２は、ユーザから、電極１３１の材料に関する情報、及び被加工物１３２の材料に関する情報の入力を受け付ける。材料情報入力部２は、受け付けた電極１３１の材料に関する情報及び被加工物１３２の材料に関する情報を記憶部４に記憶させる。以降の説明において、電極１３１の材料を電極材と称し、被加工物１３２の材料を被加工物材と称することがある。
【００１３】
加工条件入力部３は、ユーザから、放電加工の加工条件の入力を受け付ける。加工条件入力部３は、受け付けた加工条件を記憶部４に記憶させる。また、加工条件入力部３は、受け付けた加工条件を加工エネルギー制御部７及びジャンプ動作制御部１７へ出力する。放電加工の加工条件には、加工時に印加する電圧である加工電圧、加工時に流す電流である加工電流、加工電圧を印加する印加時間、加工電圧を印加しない非印加時間、電極１３１のジャンプ動作の動作条件を示すジャンプ条件などが含まれる。ジャンプ動作とは、加工屑の排出を促すために行う電極１３１の往復動作である。
【００１４】
記憶部４は、材料情報入力部２に入力された電極材と被加工物材に関する材料情報、及び加工条件入力部３に入力された放電加工の加工条件を記憶する。また、記憶部４は、放電加工中の単位時間当たりの放電パルス数の適値を記憶している。単位時間当たりの放電パルス数の適値は、材料情報、又は加工条件といった放電加工の実施条件の組合せにおいて、効率的な放電加工を実現できる単位時間当たりに発生する放電パルスの数である。各実施条件の組合せに対する単位時間当たりの放電パルス数の適値は、事前に放電加工装置メーカによって、実験等の検証により求められた値が記憶部４に登録されている。一般的に、放電パルスの発生のし易さは、電極材と被加工物材との組合せによって異なることがある。すなわち、単位時間当たりの放電パルス数の適値は、電極材と被加工物材との組合せに影響される。図２は、実施の形態１にかかる放電加工装置１の記憶部４が記憶している、電極材に関する情報である電極材情報と被加工物材に関する情報である被加工物材情報との組合せから決められる単位時間当たりの放電パルス数の適値を示す図である。記憶部４には、電極材情報、及び被加工物材情報の組合せに応じた適値が記憶されている。記憶部４は、例えば、電極材が銅で被加工物材が鉄の場合、単位時間当たりの放電パルス数の適値としてＮ１を記憶している。なお、図２に示す単位時間当たりの放電パルス数の適値は、初期値であり、後述する放電加工装置１の放電加工中の処理によって更新される場合がある。放電加工装置１は、加工中において加工効率が最大になるように、単位時間当たりの放電パルス数の適値を更新する。以降の説明において、単位時間当たりの放電パルス数の適値を単に適値と称する場合がある。
【００１５】
比較部５は、記憶部４に記憶されている適値と、放電パルス数積算部９で算出された単位時間当たりの放電パルスの積算値とを比較する。以降の説明において、単位時間当たりの放電パルス数の積算値を単に積算値と称する場合がある。
【００１６】
加工条件調整部６は、比較部５の比較結果に基づいて、放電加工中の加工エネルギーの制御に関係する加工条件を調整する。加工エネルギーの制御に関係する加工条件は、加工時の電圧、電流、電圧印加時間などである。具体的には、加工条件調整部６は、電圧、電流、電圧印加時間などの加工条件に対する倍率を比較結果に基づいて設定することで、加工条件を調整する。
【００１７】
ジャンプ動作制御部１７は、加工条件入力部３において入力された加工条件に含まれるジャンプ条件に基づいて、電極１３１のジャンプ動作を制御する。
【００１８】
加工エネルギー制御部７は、加工条件入力部３において入力された加工条件と、加工条件調整部６で設定される加工条件に対する倍率に基づいて加工条件を変更し、電極１３１、被加工物１３２間に対して加工電源制御部１２が供給する加工エネルギーを制御する。すなわち、加工エネルギー制御部７は、加工条件調整部６で調整された内容で加工エネルギーを制御する。
【００１９】
放電パルス検出部８は、放電加工中の加工部１３において、電極１３１と被加工物１３２との間で発生する放電パルスを検出する。
【００２０】
放電パルス数積算部９は、放電パルス検出部８において検出された放電パルスの数を積算し、単位時間当たりの放電パルスの積算値を算出する。
【００２１】
Ｚ軸モータ制御部１０は、電極１３１を保持する図示しない主軸を動作させるＺ軸モータ１１の動作を制御する。
【００２２】
Ｚ軸モータ１１は、Ｚ軸モータ制御部１０の制御に基づいて、電極１３１を保持する図示しない主軸をＺ軸方向すなわち上下方向に移動させる。
【００２３】
加工電源制御部１２は、加工エネルギー制御部７において変更された放電加工の加工条件に基づいて、電極１３１、被加工物１３２間に対して加工エネルギーを供給する。前述のように、放電加工の加工条件には、加工電圧、加工電流、印加時間、非印加時間などが含まれる。
【００２４】
加工部１３は、電極１３１を用いて、電極１３１に対向して図示しない加工槽に設置される被加工物１３２を放電加工する。
【００２５】
加工速度算出部１４は、加工部１３における放電加工の加工速度を算出する。
【００２６】
加工実績記憶部１５は、放電パルス数積算部９で算出された積算値、及び加工速度算出部１４で算出された加工速度を記憶する。加工実績記憶部１５は、少なくとも、今回すなわち最新の積算値及び加工速度と、前回の積算値及び加工速度とを記憶している。
【００２７】
更新部１６は、加工効率を最大化させるため、加工実績記憶部１５に記憶されている積算値及び加工速度に基づいて、記憶部４に記憶されている適値を更新する。
【００２８】
なお、図１に示す放電加工装置１では、被加工物１３２を水平方向すなわち２次元方向に移動させるＸ軸モータ及びＹ軸モータ、Ｘ軸モータの動作を制御するＸ軸モータ制御部、Ｙ軸モータの動作を制御するＹ軸モータ制御部などは記載を省略している。
【００２９】
つづいて、放電加工装置１が、放電加工中に発生する放電パルスの数を適値に保つ制御について説明する。本実施の形態において、放電加工装置１は、放電パルスの積算値が適値より小さい場合、加工屑濃度が過小になっていることが原因で放電パルスが発生しにくくなっていると予想されるため、加工屑濃度が増えるように加工エネルギーを制御する。また、放電加工装置１は、放電パルスの積算値が適値より大きい場合、加工屑濃度が過大になっていることが原因で放電パルスが異常発生していると予想されるため、加工屑濃度が減るように加工エネルギーを制御する。放電パルス数と加工屑濃度には相関関係があることから、放電加工装置１は、加工屑濃度を適値に保つように加工エネルギーを制御することによって、放電パルス数を適値に保つことができる。図３は、実施の形態１にかかる放電加工装置１において、放電加工中に発生する放電パルスの数を適値に保つための加工エネルギーの制御方法を示すフローチャートである。
【００３０】
放電加工装置１において、材料情報入力部２は、ユーザから、電極材情報及び被加工物材情報の入力を受け付ける（ステップＳ１）。材料情報入力部２は、入力された電極材情報及び被加工物材情報を記憶部４に記憶させる。
【００３１】
加工条件入力部３は、ユーザから、被加工物１３２に要求される仕様に基づく放電加工の加工条件の入力を受け付ける（ステップＳ２）。加工条件入力部３は、入力された加工条件を記憶部４に記憶させる。また、加工条件入力部３は、入力された加工条件を加工エネルギー制御部７及びジャンプ動作制御部１７へ出力する。
【００３２】
加工電源制御部１２は、加工エネルギー制御部７から出力される加工条件に従って、被加工物１３２に対する電極１３１の放電加工を制御する。また、加工エネルギー制御部７は、加工条件調整部６で設定される倍率に従って加工条件を変更し、加工電源制御部１２から供給される加工エネルギーを制御する。加工部１３は、加工電源制御部１２及び加工エネルギー制御部７の制御によって、被加工物１３２に対する加工を開始する（ステップＳ３）。このとき、加工電源制御部１２は、比較部５に対して、加工中か否かを示す加工終了フラグＭＦＬＧを設定する。加工電源制御部１２は、加工中は加工終了フラグＭＦＬＧ＝１に設定する。加工電源制御部１２は、加工条件に指定される最終条件の加工が完了した際に加工終了フラグＭＦＬＧ＝０に設定する。
【００３３】
放電パルス検出部８は、加工開始直後から、電極１３１と被加工物１３２との間に発生する放電パルスを検出する。放電パルス数積算部９は、放電パルス検出部８において検出された放電パルスの数を積算し、単位時間当たりの放電パルスの積算値を算出する（ステップＳ４）。単位時間当たりとは、例えば、電極１３１が電極降下後から電極引き上げまでの電極が降下された状態の期間、すなわちジャンプ動作と次のジャンプ動作との間の加工を行っている期間であるジャンプダウン中の１００ミリ秒であるが、これに限定されない。放電パルス数積算部９は、積算値を加工実績記憶部１５に記憶させる。
【００３４】
加工速度算出部１４は、加工開始後最初に放電パルスが発生した際の加工方向の電極１３１の位置と、例えば、加工開始後最初に放電パルスが発生してから１秒経過後の加工方向の電極１３１の最深加工位置との差分から１秒当たりの加工方向の進み量、すなわち加工部１３での放電加工の加工速度を算出する（ステップＳ５）。ここで、加工方向の進み量とは放電加工により被加工物に生じる加工面が加工方向に移動する距離である。加工速度算出部１４は、算出した加工速度を加工実績記憶部１５に記憶させる。なお、上記の１秒は一例であり、これに限定されない。
【００３５】
更新部１６は、加工実績記憶部１５に記憶されている最新すなわち今回のジャンプ動作前の加工時の加工速度と、加工実績記憶部１５に記憶されている前回のジャンプ動作前の加工時の加工速度とを比較する（ステップＳ６）。更新部１６は、今回のジャンプ動作前の加工時の加工速度が前回のジャンプ動作前の加工時の加工速度より大きい場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、加工効率を最大化させるため、記憶部４に記憶されている適値を、加工実績記憶部１５に記憶されている最新すなわち今回のジャンプ動作前の加工時の積算値で更新する（ステップＳ７）。記憶部４は、更新部１６から新しく積算値が入力された場合、記憶していた放電パルス数の適値を入力された積算値で更新し、記憶する。更新部１６は、今回のジャンプ動作前の加工時の加工速度が前回のジャンプ動作前の加工時の加工速度以下の場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ７の処理を省略する。なお、今回のジャンプ動作前の加工時の加工速度を単に今回の加工速度と称し、前回のジャンプ動作前の加工時の加工速度を単に前回の加工速度と称する場合がある。
【００３６】
比較部５は、記憶部４から放電加工で使用される電極材に関する電極材情報、及び被加工物材に関する被加工物材情報が合致する放電パルス数の適値を読み出す（ステップＳ８）。また、比較部５は、放電パルス数積算部９から算出された放電パルスの積算値を読み出す（ステップＳ９）。比較部５は、加工終了フラグＭＦＬＧの値を確認する（ステップＳ１０）。比較部５は、加工終了フラグＭＦＬＧ＝０の場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、加工が完了しているとして処理を終了する。比較部５は、加工終了フラグＭＦＬＧ≠０の場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ１１の処理に進む。
【００３７】
比較部５は、放電パルス数積算部９から読み出した積算値が、記憶部４から読み出した適値と同等か否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、比較部５は、適値に対する積算値の割合を式（１）にて算出する。なお、比較部５は、算出された割合が小数を含む場合、四捨五入、切り捨て、または切り上げによって整数の値にする。
【００３８】
適値に対する積算値の割合＝（積算値／適値）×１００［％］  …（１）
【００３９】
比較部５は、式（１）で算出された割合が９６〜１０５［％］の場合、積算値は適値と同等であると判定し（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、現在の加工状態を、積算値が適値と同等であることを示すレベル５に振り分ける（ステップＳ１２）。現在の加工状態のレベルとは、適値に対する積算値の割合の程度を表す指標であり、詳細については後述する。比較部５は、現在の加工状態がレベル５であることから、加工条件調整部６に対して、現在の加工条件を維持することを指示する（ステップＳ１３）。放電加工装置１は、ステップＳ４の処理に戻って前述の処理を実施する。比較部５は、式（１）で算出された値が９６〜１０５［％］ではない場合、積算値は適値と同等ではないと判定し（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１４の処理に進む。
【００４０】
比較部５は、式（１）で算出された割合が１０６［％］以上の場合、積算値は適値より大きいと判定し（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、現在の加工状態を、適値に対する積算値の割合に基づき、レベル６〜１０のいずれかに振り分ける（ステップＳ１５）。比較部５は、現在の加工状態がレベル６〜１０のいずれかであることから、加工条件調整部６に対して、加工条件を後述する処理に従って加工エネルギーが小さくなるように変更することを指示する（ステップＳ１６）。放電加工装置１は、ステップＳ４の処理に戻って前述の処理を実施する。
【００４１】
比較部５は、式（１）で算出された値が９５［％］以下の場合、積算値は適値より小さいと判定し（ステップＳ１４：Ｎｏ）、現在の加工状態を、適値に対する積算値の割合に基づき、レベル０〜４のいずれかに振り分ける（ステップＳ１７）。比較部５は、現在の加工状態がレベル０〜４のいずれかであることから、加工条件調整部６に対して、加工条件を後述する処理に従って加工エネルギーが大きくなるように変更することを指示する（ステップＳ１８）。放電加工装置１は、ステップＳ４の処理に戻って前述の処理を実施する。
【００４２】
放電加工装置１は、ステップＳ４からステップＳ１８までの処理を、ジャンプ動作毎に、放電加工を終了するまで繰り返し実施する。
【００４３】
現在の加工状態のレベル、及び加工条件調整部６における加工条件を調整する処理について説明する。図４は、実施の形態１にかかる放電加工装置１において、適値に対する積算値の割合に基づく現在の加工状態のレベルと、各レベルにおける加工条件に対する倍率との関係を示す図である。前述のように、加工エネルギーの制御に関係する加工条件は、電圧、電流、電圧印加時間などである。図４において、放電パルスの積算値が適値より小さい場合、すなわちレベル０〜４では、加工屑濃度が過小になっていることが原因で放電パルスが発生しにくくなっていると予想されるので、加工エネルギーを大きくして加工屑濃度が増えるように各加工条件に対する倍率が設定されている。また、図４において、放電パルスの積算値が適値より大きい場合、すなわちレベル６〜１０では、加工屑濃度が過大になっていることが原因で放電パルスが異常発生していると予想されるので、加工エネルギーを小さくして加工屑濃度が減るように各加工条件に対する倍率が設定されている。各レベル毎に設定されている倍率は、事前に放電加工装置メーカによって、実験等の検証により求められた値が登録されている。例えば、電極材が銅で被加工物材が鉄の場合、図２に示す関係から単位時間当たりの放電パルス数の適値はＮ１である。比較部５は、積算値をＮｘとすると、式（２）によって適値に対する積算値の割合を算出する。
【００４４】
適値に対する積算値の割合＝（Ｎｘ／Ｎ１）×１００［％］  …（２）
【００４５】
比較部５は、式（２）を用いて算出した割合に応じて、図４の内容に従って現在の加工状態をレベル０〜１０のいずれかに振り分ける。比較部５は、例えば、適値に対する積算値の割合が７０［％］である場合、現在の加工状態をレベル２に振り分ける。加工条件調整部６は、比較部５によって振り分けられた現在の加工状態のレベルに基づいて、加工エネルギーの制御に関係する加工条件に対する倍率を、図４の内容に従って設定する。加工条件調整部６は、例えば、現在の加工状態がレベル２の場合、図４の内容に従って、加工条件で設定されている電圧値を１．２倍に変更し、加工条件で設定されている加工電圧印加時間を１.２倍に変更し、加工条件で設定されている電流値を１．８倍に変更するように倍率を設定する。これにより、加工条件調整部６は、次の加工のとき、加工エネルギー制御部７に対して、加工エネルギーの制御に関係する加工条件である、加工電圧Ｖ１、加工電圧印加時間Ｔ１、及び加工電流Ｉ１を次の式（３）〜式（５）のように変更させる。
【００４６】
次の加工時の加工電圧＝Ｖ１×１．２  …（３）
次の加工時の加工電圧印加時間＝Ｔ１×１．２  …（４）
次の加工時の加工電流＝Ｉ１×１．８  …（５）
【００４７】
このように、加工条件調整部６は、適値に対する積算値の割合に基づいて、加工エネルギーの制御に関係する加工条件を調整する倍率を決定する。なお、図４において、適値に対する積算値の割合の区切り方、及び各加工条件に対する倍率は一例であり、これに限定されない。また、加工条件調整部６は、加工電圧Ｖ１、電圧印加時間Ｔ１、電流値Ｉ１に対する倍率のうち、少なくとも１つを用いて調整するようにしてもよい。例えば、加工条件調整部６は、積算値が適値より小さい現在の加工状態がレベル０〜４の場合、今回の加工に対して次回の加工において、加工電圧を大きくする、電圧印加時間を長くする、加工電流を大きくする、のうち少なくとも１つを実行するように倍率を設定して加工条件を調整する。また、加工条件調整部６は、積算値が適値より大きい現在の加工状態がレベル６〜１０の場合、今回の加工に対して次回の加工において、加工電圧を小さくする、電圧印加時間を短くする、加工電流を小さくする、のうち少なくとも１つを実行するように倍率を設定して加工条件を調整する。なお、加工条件調整部６は、積算値が適値と同等の現在の加工状態がレベル５の場合、次回の加工において今回の加工エネルギー条件に対する倍率の設定を維持する。図４に示す情報については比較部５及び加工条件調整部６がともに保持していてもよいし、加工条件調整部６が図４に示す情報を保持し、比較部５が図４に示す情報のうちレベル及び適値に対する積算値の割合の部分のみを保持していてもよい。
【００４８】
つづいて、放電加工装置１のハードウェア構成について説明する。放電加工装置１において、材料情報入力部２及び加工条件入力部３は、コンピュータで使用されるキーボード、マウスなどである。記憶部４及び加工実績記憶部１５はメモリである。比較部５、加工条件調整部６、加工エネルギー制御部７、放電パルス検出部８、放電パルス数積算部９、Ｚ軸モータ制御部１０、加工電源制御部１２、加工速度算出部１４、更新部１６、およびジャンプ動作制御部１７は処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサ及びメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
【００４９】
図５は、実施の形態１にかかる放電加工装置１が備える処理回路をプロセッサ及びメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサ９１及びメモリ９２で構成される場合、放電加工装置１の処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組合せにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路は、放電加工装置１の各構成要素の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。また、これらのプログラムは、放電加工装置１の各構成要素の手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００５０】
ここで、プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などであってもよい。また、メモリ９２には、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）などが該当する。
【００５１】
処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組合せたものが該当する。放電加工装置１の各構成要素の各機能を機能別に処理回路で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
【００５２】
なお、放電加工装置１の各構成要素の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組合せによって、上述の各機能を実現することができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、放電加工装置１は、加工中の単位時間当たりの放電パルスの積算値を算出し、電極材情報及び被加工物材情報の組合せから決定される放電パルス数の適値と積算値とを比較し、比較結果に基づいて加工エネルギーを制御する。放電加工装置１は、加工エネルギーの変更が必要な場合、加工エネルギーの制御に関係する加工条件に対する倍率を設定して、加工条件を調整する。これにより、放電加工装置１は、加工中の単位時間当たりの放電パルス数を適値に保つことができ、効率的かつ安定的な放電加工が可能となる。また、放電加工装置１は、前回の加工時に設定されていた加工条件を記憶しておく必要がないため、簡易な制御で効率的かつ安定的な放電加工を実現できる。
【００５４】
なお、放電加工装置１は、適値に替えて、適値に対して規定された演算処理を行って得られた第１の算出値を記憶部４に記憶しておくことも可能である。この場合、放電加工装置１では、放電パルス数積算部９が、積算値に対して前述の規定された演算処理を行って第２の算出値を算出する。放電加工装置１は、適値と積算値とを比較する処理に替えて、適値に基づく第１の算出値と積算値に基づく第２の算出値とを比較する処理を行う。放電加工装置１は、加工速度に基づいて記憶部４に記憶されている第１の算出値を更新する場合、第２の算出値で更新する。規定された演算処理は、例えば、適値または積算値に対してある係数を加算、減算、乗算、または除算することであるが、これらに限定されない。
【００５５】
実施の形態２．
実施の形態１では、放電加工装置１は、電極材情報と被加工物材情報との組合せから決定される適値を記憶し、加工効率を最大化させるため、適宜適値を更新していた。しかしながら、適値は、電極材情報と被加工物材情報との組合せの他、加工面積、加工条件などにも影響される。加工面積とは、被加工物と電極が対向している加工面の面積である。実施の形態２では、放電加工装置は、電極材情報と被加工物材情報との組合せ、加工面積、及び加工条件から決定される適値を記憶し、加工効率を最大化させるため、適宜適値を更新する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００５６】
図６は、実施の形態２にかかる放電加工装置１ａの構成例を示すブロック図である。放電加工装置１ａは、図１に示す実施の形態１の放電加工装置１に対して、記憶部４、加工実績記憶部１５、及び更新部１６を、記憶部４ａ、加工実績記憶部１５ａ、及び更新部１６ａに置き換え、さらに、加工面積算出部１８を追加したものである。
【００５７】
加工面積算出部１８は、被加工物１３２に対する放電加工の加工面積を算出する。加工面積算出部１８における具体的な算出方法については後述する。
【００５８】
記憶部４ａは、材料情報入力部２に入力された電極材情報と被加工物材情報、及び加工条件入力部３に入力された放電加工の加工条件を記憶する。また、記憶部４ａは、電極材情報、被加工物材情報、加工面積、及び加工条件の組合せから決定される単位時間当たりの放電パルス数の適値を記憶している。図７は、実施の形態２にかかる放電加工装置１ａの記憶部４ａが記憶している、電極材情報、被加工物材情報、加工面積、及び加工条件の組合せから決められる単位時間当たりの放電パルス数の適値を示す図である。記憶部４ａには、電極材情報、被加工物材情報、加工面積、及び加工条件の組合せに応じた適値が記憶されている。適値は、事前に放電加工装置メーカによって、実験等の検証により求められた値が記憶部４ａに登録されている。記憶部４ａは、例えば、電極材が銅、被加工物材が鉄の場合、加工面積Ｓ１、加工電流Ｉ１、加工電圧印加時間ＯＮ１、及び加工電圧Ｖ１の場合、単位時間当たりの放電パルス数の適値としてＮ１１１を記憶している。加工条件には、前述のように、加工電流、加工電圧印加時間、加工電圧の他に、加工電圧を印加しない非印加時間も含まれるため、図７に非印加時間の項目を追加してもよい。なお、図７に示す単位時間当たりの放電パルス数の適値は、初期値であり、後述する放電加工装置１ａの放電加工中の処理によって更新される場合がある。放電加工装置１ａは、加工中において加工効率が最大になるように、単位時間当たりの放電パルス数の適値を更新する。
【００５９】
加工実績記憶部１５ａは、放電パルス数積算部９で算出された積算値、加工速度算出部１４で算出された加工速度、及び加工面積算出部１８で算出された加工面積を記憶する。加工実績記憶部１５ａは、少なくとも、今回すなわち最新の積算値、加工速度、及び加工面積と、前回の積算値、加工速度、及び加工面積とを記憶している。
【００６０】
更新部１６ａは、加工効率を最大化させるため、加工実績記憶部１５ａに記憶されている積算値、加工速度、及び加工面積に基づいて、記憶部４ａに記憶されている適値を更新する。
【００６１】
つづいて、放電加工装置１ａが、放電加工中に発生する放電パルスの数を適値に保つ制御について説明する。図８は、実施の形態２にかかる放電加工装置１ａにおいて、放電加工中に発生する放電パルスの数を適値に保つための加工エネルギーの制御方法を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートにおいてステップＳ１からステップＳ５までの処理は、図３に示す実施の形態１のフローチャートのステップＳ１からステップＳ５までの処理と同様である。
【００６２】
放電加工装置１ａにおいて、加工面積算出部１８は、式（６）を用いて加工面積を算出する（ステップＳ２１）。
【００６３】
加工面積＝（放電パルス数×放電パルス１発あたりの加工量）／加工方向の進み量  …（６）
【００６４】
式（６）において、放電パルス１発あたりの加工量は、放電パルス１発あたりの加工で加工方向に除去される被加工物の体積量を示しており、電極材情報、被加工物材情報、加工電圧、加工電流等が設定されている実施条件の組合せから決定され、放電加工装置１ａにおいて、図示しない加工量記憶部に記憶されているものとする。加工面積算出部１８は、算出した加工面積を加工実績記憶部１５ａに記憶させる。
【００６５】
更新部１６ａは、加工実績記憶部１５ａに記憶されている最新すなわち今回の加工時の加工速度と、加工実績記憶部１５ａに記憶されている前回の加工時の加工速度とを比較する（ステップＳ６）。更新部１６ａは、今回の加工時の加工速度が前回の加工時の加工速度より大きい場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、加工効率を最大化させるため、記憶部４ａに記憶されている適値のうち、電極材情報、被加工物材情報、加工面積、及び加工条件が合致する適値を、加工実績記憶部１５ａに記憶されている最新すなわち今回の加工時の積算値で更新する（ステップＳ７）。記憶部４ａは、更新部１６ａから新しく加工面積、加工条件、及び積算値が入力された場合、加工面積及び加工条件が合致する適値を入力された積算値で更新し、記憶する。更新部１６ａは、今回の加工時の加工速度が前回の加工時の加工速度以下の場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ７の処理を省略する。
【００６６】
図８に示すフローチャートにおいて以降のステップＳ８からステップＳ１８までの処理は、図３に示す実施の形態１のフローチャートのステップＳ８からステップＳ１８までの処理と同様である。実施の形態２において、比較部５は、ステップＳ１１の処理では、現在の放電加工において電極材情報、被加工物材情報、加工面積、及び加工条件が合致する適値と、積算値とを比較する。
【００６７】
加工中の放電パルス数の適値は、電極材情報及び被加工物材情報の組合せだけでなく、加工面積、加工条件などによって少なからず変動する。例えば、放電パルス数は、加工面積が大きい場合の方が、加工面積が小さい場合よりも多くなる。また、放電パルス数は、加工電圧が大きい程多くなり、加工電流が大きい程多くなる。従って、加工中の放電パルス数の適値は、図７に示すように、例えば、加工電圧などを含む加工条件、及び加工面積の情報を与えることにより、さらに細分化できる。放電加工装置１ａは、実施の形態１の場合よりも細分化された適値を使用することで、積算値すなわち加工中の放電パルス数を精度良く制御することが可能となる。
【００６８】
なお、放電加工装置１ａにおいて、四角形状等の加工で加工面積が予め把握できている場合、ユーザは、図示しない加工面積入力部を介して放電加工装置１ａに対して加工面積を直接入力してもよい。これにより、放電加工装置１ａは、加工面積を推定する必要がなくなるため、加工開始直後から放電パルス数を適値に保つことが可能となる。この場合、放電加工装置１ａでは、図８に示すフローチャートにおいて、加工面積を算出するステップＳ２１の処理が不要となる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、放電加工装置１ａは、電極材情報、被加工物材情報、加工面積、及び加工条件の組合せに応じた適値を記憶し、現在の放電加工の状態に基づく適値、すなわち現在の放電加工において電極材情報、被加工物材情報、加工面積、及び加工条件が合致する適値を使用して、加工エネルギーを制御する。これにより、放電加工装置１ａは、実施の形態１の場合よりも細分化された適値を使用することで、積算値すなわち加工中の放電パルス数を精度良く制御することが可能となる。
【００７０】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組合せることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１，１ａ  放電加工装置、２  材料情報入力部、３  加工条件入力部、４，４ａ  記憶部、５  比較部、６  加工条件調整部、７  加工エネルギー制御部、８  放電パルス検出部、９  放電パルス数積算部、１０  Ｚ軸モータ制御部、１１  Ｚ軸モータ、１２  加工電源制御部、１３  加工部、１４  加工速度算出部、１５，１５ａ  加工実績記憶部、１６，１６ａ  更新部、１７  ジャンプ動作制御部、１８  加工面積算出部、１３１  電極、１３２  被加工物。
【図１】
2020031246.tif 000003
【図２】
2020031246.tif 000004
【図３】
2020031246.tif 000005
【図４】
2020031246.tif 000006
【図５】
2020031246.tif 000007
【図６】
2020031246.tif 000008
【図７】
2020031246.tif 000009
【図８】
2020031246.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月27日(2019.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電加工で使用される電極の材料の材質に関する電極材情報、及び前記放電加工の被加工物の材料の材質に関する被加工物材情報の入力を受け付ける材料情報入力部と、
前記放電加工の加工条件の入力を受け付ける加工条件入力部と、
放電加工中に発生する放電パルスを検出する放電パルス検出部と、
前記放電パルスの数を積算し、単位時間当たりの放電パルスの積算値を算出する放電パルス数積算部と、
前記加工条件に基づいて前記放電加工の加工エネルギーを制御する加工エネルギー制御部と、
前記電極材情報と前記被加工物材情報との組合せから決定される放電加工中の単位時間当たりの放電パルス数の適値が記憶されている記憶部と、
前記電極材情報及び前記被加工物材情報が合致する適値と、前記積算値とを比較する比較部と、
前記適値と前記積算値との比較結果に基づいて前記加工条件を調整する加工条件調整部と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
前記放電加工により被加工物に生じる加工面が加工方向に移動する速度である加工速度を算出する加工速度算出部と、
前記加工速度及び前記積算値を記憶する加工実績記憶部と、
前記加工条件に基づいて前記電極のジャンプ動作を制御するジャンプ動作制御部と、
今回のジャンプ動作前の加工時の加工速度が前回のジャンプ動作前の加工時の加工速度より大きい場合、前記記憶部に記憶されている適値を今回のジャンプ動作前の加工時の積算値で更新する更新部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項３】
前記被加工物と前記電極が対向している加工面の面積である加工面積を算出する加工面積算出部、
を備え、
前記記憶部には、前記電極材情報、前記被加工物材情報、前記加工条件、及び前記加工面積の組合せに応じた適値が記憶され、
前記比較部は、前記記憶部に記憶された適値の中から、現在の放電加工における前記電極材情報、前記被加工物材情報、前記加工条件、及び前記加工面積と合致する適値を読み出し前記積算値と比較する、
ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項４】
前記加工条件調整部は、前記適値に対する前記積算値の割合に基づいて前記加工条件を調整する倍率を決定し、
前記加工エネルギー制御部は、前記倍率を前記加工条件に乗じて調整した加工条件に基づいて前記加工エネルギーを制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の放電加工装置。
【請求項５】
前記加工条件調整部は、
前記割合が前記適値より小さい場合、前記加工エネルギーが次回の加工において今回の加工よりも大きくなるように前記倍率を決定し、
前記割合が前記適値より大きい場合、前記加工エネルギーが次回の加工において今回の加工よりも小さくなるように前記倍率を決定し、
前記割合が前記適値と同等の場合、次回の加工において今回の加工条件を維持するように前記倍率を決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の放電加工装置。
【請求項６】
比較部が、放電加工で使用される電極の材料に関する電極材情報及び前記放電加工の被加工物の材料に関する被加工物材情報の組合せから決定される放電加工中の単位時間当たりの放電パルス数の適値と、放電加工中に発生する放電パルスの数を積算した単位時間当たりの放電パルスの積算値とを比較する比較ステップと、
加工条件調整部が、前記適値と前記積算値との比較結果に基づいて前記放電加工の加工条件を調整する調整ステップと、
を含み、
前記調整ステップにおいて前記加工条件調整部は、
前記積算値が前記適値より小さい場合、今回の加工に対して次回の加工において、加工電圧を大きくする、加工電圧印加時間を長くする、加工電流を大きくする、のうち少なくとも１つを実行するように前記加工条件を調整し、
前記積算値が前記適値より大きい場合、今回の加工に対して次回の加工において、加工電圧を小さくする、加工電圧印加時間を短くする、加工電流を小さくする、のうち少なくとも１つを実行するように前記加工条件を調整し、
前記積算値が前記適値と同等の場合、次回の加工において今回の加工条件の設定を維持する、
ことを特徴とする加工エネルギー制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の放電加工装置は、放電加工で使用される電極の材料の材質に関する電極材情報、及び放電加工の被加工物の材料の材質に関する被加工物材情報の入力を受け付ける材料情報入力部と、放電加工の加工条件の入力を受け付ける加工条件入力部と、放電加工中に発生する放電パルスを検出する放電パルス検出部と、放電パルスの数を積算し、単位時間当たりの放電パルスの積算値を算出する放電パルス数積算部と、を備える。また、放電加工装置は加工条件に基づいて放電加工の加工エネルギーを制御する加工エネルギー制御部と、電極材情報と被加工物材情報との組合せから決定される放電加工中の単位時間当たりの放電パルス数の適値が記憶されている記憶部と、電極材情報及び被加工物材情報が合致する適値と、積算値とを比較する比較部と、適値と積算値との比較結果に基づいて加工条件を調整する加工条件調整部と、を備えたことを特徴とする。
【国際調査報告】
2020031246.tif 000011
2020031246.tif 000012
2020031246.tif 000013
2020031246.tif 000014