(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤに対して相対的に被加工物を水平方向に移動させるＸＹ軸と、上下ワイヤガイドのうち一方を水平方向に移動させるＵＶ軸と、前記上下ワイヤガイドのうち一方を垂直方向に移動させるＺ軸を有し、ワイヤ傾斜角およびワイヤ傾斜方向が指定された指定ワイヤ傾斜角および指定ワイヤ傾斜方向になるようテーパ加工を行うワイヤ放電加工機用制御装置において、
テーパ加工中に加工を中断して、または加工しながら前記Ｚ軸により前記上下ワイヤガイドのうち一方を垂直方向に移動させた場合、前記Ｚ軸により前記上下ワイヤガイドのうち一方を垂直方向に移動させる前のワイヤ傾斜角を算出するワイヤ傾斜角算出手段と、
前記Ｚ軸の機械座標位置から上下ワイヤガイド間距離を求める上下ワイヤガイド間距離算出手段と、
前記ワイヤ傾斜角算出手段で算出したワイヤ傾斜角が保持されるよう、前記上下ワイヤガイド間距離に基づいて前記ＵＶ軸の前記ＸＹ軸からの水平方向の偏差であるテーパ偏差ベクトルを求めるテーパ偏差ベクトル算出手段と、
前記ＵＶ軸が前記テーパ偏差ベクトルだけ前記ＸＹ軸から離れるよう、前記ＵＶ軸の位置を求め、前記ＵＶ軸により上下ワイヤガイドのうち一方を水平方向に移動させるＵＶ軸位置制御手段と、
を備えたワイヤ放電加工用制御装置。
【請求項２】
前記ワイヤ傾斜角算出手段は、ＵＶ軸の機械座標位置から上下ワイヤガイド間のテーパ偏差ベクトルを求め、該テーパ偏差ベクトルと上下ワイヤガイド間距離によりワイヤ傾斜角を求めることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤ放電加工用制御装置。
【請求項３】
加工プログラムに基づいて加工が行われる場合に、前記ワイヤ傾斜角算出手段は、加工プログラムに基づいてワイヤ傾斜角を求めることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤ放電加工用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーパ加工を行うワイヤ放電加工機を制御する数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７はワイヤ放電加工機で実行されるテーパ加工を説明する図である。ワイヤ放電加工機を用いてテーパ加工を行う場合、加工開始前に上下ガイド間距離Ｌを設定しておく。上下ガイド間距離Ｌは、下ワイヤガイド１１２から上ワイヤガイド１１１までの鉛直方向の距離を表す。上下ガイド間距離Ｌとワイヤ傾斜角指令θおよびワイヤ傾斜方向指令θから、ＵＶ軸のテーパ偏差ベクトルＴを計算し、ワイヤ傾斜角およびワイヤ傾斜方向が指令された値となるように、ＵＶ軸の位置を制御する。  
特許文献１には、自動運転中（テーパ加工中）に自動運転の指令によってＺ軸が移動するとき上ガイドの位置をＮＣプログラムから読取り、この読取ったデータに基づいてテーブル面から上ガイドまでの高さを演算し、テーパデータの演算を行う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】特開平１−２５７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８はテーパ加工中に加工を中断して、または加工しながらＺ軸を移動させた場合の問題点を説明する図である。テーパ加工中に加工中断して、または加工しながらＺ軸を移動させた場合、加工開始前に設定しておいた上下ガイド間距離Ｌと、実際の上下ガイド間距離にずれが生じる。このため、ワイヤ傾斜角が指令どおりにならない。したがって、テーパ加工中に加工中断して、または加工しながらＺ軸を移動させて、そのままテーパ加工を継続することができない。
【０００５】
そのため、例えばテーパ加工ブロックでは、中子脱落防止の治具（磁石など）を用いた切り落とし加工（手動動作によってＺ軸を上昇させ治具を取り付けて切り落としの加工を行う）ができない。また、板厚が変化する被加工物で、Ｚ軸を上下に移動させながらテーパ加工を行うことができない。
【０００６】
特許文献１には、自動運転中（テーパ加工中）の手動動作によるＺ軸の移動に対して、ワイヤ傾斜角が変化しないようにＵＶ軸の位置を制御する技術は開示されていない。そのことは、２ページ目左上欄下から１行目から「Ｚ軸が自動で移動するか手動で移動するかを判断し（Ｓ１）、自動でＺ軸が移動するときであって、放電加工機のＴ−Ｕ値（テーブル面と上ガイドとの間の距離）がＮＣ（数値計算）装置側のメモリに格納されていれば（Ｓ２）、Ｔ−Ｕ値計算を行いテーパデータを計算する（Ｓ３）。」とあること、２ページ目右下欄５行目から「一方、Ｓ１においてＺ軸の移動を手動で行う場合には、上ガイド高さを手動で入力する（Ｓ２１）。以下は従来と同様の操作を行う。」とあること、第１図において、Ｓ３の「Ｔ−Ｕ値計算」「テーパデータ計算」がＳ１の判断における自動の場合のみであることからも明らかである。
【０００７】
また、自動運転中（テーパ加工中）の自動運転指令によるＺ軸の移動に対して、ワイヤ傾斜角が変化しないようにＵＶ軸の位置を制御する技術は開示されていない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ワイヤ放電加工機のテーパ加工において、テーパ加工中に加工中断して、または加工しながらワイヤ傾斜角を保持したままＺ軸を移動させ、そのまま加工を継続することを可能とするテーパ加工を行うワイヤ放電加工機を制御する数値制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、テーパ加工中に加工中断して、または加工しながらＺ軸を移動させた場合、上下ガイド間距離を更新し、ワイヤ傾斜角が変化しないようにテーパ偏差ベクトルを作り直して、ＵＶ軸の位置を制御する。
【００１０】
本願の請求項１に係る発明は、ワイヤに対して相対的に被加工物を水平方向に移動させるＸＹ軸と、上下ワイヤガイドのうち一方を水平方向に移動させるＵＶ軸と、前記上下ワイヤガイドのうち一方を垂直方向に移動させるＺ軸を有し、ワイヤ傾斜角およびワイヤ傾斜方向が指定された指定ワイヤ傾斜角および指定ワイヤ傾斜方向になるようテーパ加工を行うワイヤ放電加工機用制御装置において、テーパ加工中に加工を中断して、または加工しながら前記Ｚ軸により前記上下ワイヤガイドのうち一方を垂直方向に移動させた場合、前記Ｚ軸により前記上下ワイヤガイドのうち一方を垂直方向に移動させる前のワイヤ傾斜角を算出するワイヤ傾斜角算出手段と、前記Ｚ軸の機械座標位置から上下ワイヤガイド間距離を求める上下ワイヤガイド間距離算出手段と、前記ワイヤ傾斜角算出手段で算出したワイヤ傾斜角が保持されるよう、前記上下ワイヤガイド間距離に基づいて前記ＵＶ軸の前記ＸＹ軸からの水平方向の偏差であるテーパ偏差ベクトルを求めるテーパ偏差ベクトル算出手段と、前記ＵＶ軸が前記テーパ偏差ベクトルだけ前記ＸＹ軸から離れるよう、前記ＵＶ軸の位置を求め、前記ＵＶ軸により上下ワイヤガイドのうち一方を水平方向に移動させるＵＶ軸位置制御手段と、を備えたワイヤ放電加工用制御装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記ワイヤ傾斜角算出手段は、ＵＶ軸の機械座標位置から上下ワイヤガイド間のテーパ偏差ベクトルを求め、該テーパ偏差ベクトルと上下ワイヤガイド間距離によりワイヤ傾斜角を求めることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤ放電加工用制御装置である。  
請求項３に係る発明は、加工プログラムに基づいて加工が行われる場合に、前記ワイヤ傾斜角算出手段は、加工プログラムに基づいてワイヤ傾斜角を求めることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤ放電加工用制御装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、ワイヤ放電加工機のテーパ加工において、テーパ加工中に加工中断して、または加工しながらワイヤ傾斜角を保持したままＺ軸を移動させ、そのまま加工を継続することが可能なテーパ加工を行うワイヤ放電加工機を制御する数値制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ワイヤ放電加工機の構成を説明する図である。
【図２】テーパ加工中に加工を中断して、または加工しながらＺ軸を移動させた場合、ワイヤ傾斜角が変化しないようにＵ，Ｖ軸の位置を制御することを説明する図である。
【図３】テーパ加工中に加工を中断して、ワイヤ傾斜角を保持したまま手動運転によりＺ軸を移動させ、そのまま加工を継続することが可能になることを説明する図である。
【図４】板厚が変化する被加工物で、自動運転によりＺ軸を上下に移動させながら、高精度にテーパ加工を行うことを説明する図である。
【図５】手動運転の際の処理を説明する図である。
【図６】自動運転の際の処理を説明する図である。
【図７】ワイヤ放電加工機で実行されるテーパ加工を説明する図である。
【図８】テーパ加工中に加工を中断して、または加工しながらＺ軸を移動させた場合の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
図１はワイヤ放電加工機の構成を説明する図である。符号１０１は加工対象とされる被加工物５を設置し固定する被加工物置き台である。被加工物置き台１０１は、高精度の平坦度をもつ載置面１０２を有する。加工時に、被加工物５はその底面が載置面１０２に接するように被加工物置き台１０１に設置され固定される。
【００１５】
ワイヤ電極４は、被加工物５に放電加工を施すために、ワイヤ電極送り出しリール（図示せず）から給電ローラ１１５、上ガイドローラ１１３、上ワイヤガイド１１１を経て加工箇所１１６に供給される。加工時には、ワイヤ電極４は結線操作により上下ワイヤガイド１１１，１１２間に張架され、被加工物５との間に放電を起こさせるための電圧が印加される。
【００１６】
ワイヤ電極４は加工箇所１１６を経て更に、下ワイヤガイド１１２、下ガイドローラ１１４を経て、ワイヤ電極４を所定の張力で引っ張る巻き取りリール（図示せず）に巻き取られる。なお、巻き取りリールに替えて、ワイヤ回収箱（図示せず）に回収してもよい。ワイヤ電極４には、数値制御装置１２０から出力されるパルス列に従って加工用電源装置１２１から給電ローラ１１５を介して放電加工用の電気エネルギーが供給される。加工用電源装置１２１から投入されるパルス電流のパルス数、または、パルス電流の積分値をエネルギーの量として扱うことができる。また、加工箇所１１６には、冷却水が注がれたり、あるいは、被加工物５全体を加工液（例えば、純水）中に浸漬するなどの手法が採用される。
【００１７】
通常、被加工物置き台１０１の載置面１０２は水平方向（ＸＹ平面に平行な面上）に延在し、被加工物置き台１０１はＸＹ各軸のサーボモータ１０５，１０６により、Ｘ軸およびＹ軸を直交軸とするＸＹ平面に平行な面上で駆動可能となっている。また、上ワイヤガイド１１１は、ＵＶ各軸のサーボモータ１０８，１０９により、ＸＹ平面に平行な面上で駆動可能であるとともに、Ｚ軸のサーボモータ１１０により、ＸＹ平面に垂直な方向（±Ｚ方向）に駆動可能となっている。通常、Ｕ軸による移動方向とＸ軸による移動方向は平行、また、Ｖ軸による移動方向とＹ軸による移動方向は平行である。なお、各駆動軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｕ軸，Ｖ軸）の現在位置は従来公知のように、機械座標位置として数値制御装置１２０内の記憶装置に記憶される。なお、下ワイヤガイド１１２の機械座標位置も予めパラメータとして数値制御装置１２０内の記憶装置に記憶されている。
【００１８】
加工箇所１１６を変えるには、被加工物５とワイヤ電極４の相対的な位置を変えればよく、数値制御装置１２０から出力される各軸サーボモータへの指令（Ｘ軸指令、Ｙ軸指令Ｚ軸指令、Ｕ軸指令、Ｖ軸指令）により行われる。その指令内容は、通常、加工プログラムで規定される。加工プログラムは、ワイヤ電極４の移動指令、つまり、各軸サーボモータへの移動指令などを規定するプログラムであり、前述のＸＹ平面に平行な面上に定義される。この定義される平面はＺ軸方向に任意位置に設定することができる。この任意に設定できる平面をプログラム面と称する。
【００１９】
本発明は、一例として上述したワイヤ放電加工機において、テーパ加工中に加工中断して、または加工しながらＺ軸を移動させた場合、上下ガイド間距離Ｌを更新し、ワイヤ傾斜角θが変化しないようにテーパ偏差ベクトルを作り直して、ＵＶ軸の位置を制御するものである。
【００２０】
ここで、テーパ偏差ベクトルを、図２を用いて説明する。図２において、ＸＹ軸が形成する平面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。図２は、テーパ加工中に加工を中断して、または加工しながらＺ軸を移動させた場合、ワイヤ傾斜角θが変化しないようにＵ，Ｖ軸の位置を制御することを説明する図である。
【００２１】
上ワイヤガイド１１１により示される上ワイヤガイドの位置にあるときのＺ軸方向の上下ガイド間距離はＬである。このときのテーパ偏差ベクトルはＴで表される。つまり、テーパ偏差ベクトルＴは、ＵＶ軸が形成するＵＶ平面とＺ軸が交わる点を起点としＵ軸，Ｖ軸の機械座標位置を終点とするベクトルと定義される。また、ワイヤ傾斜角θは、下ワイヤガイド１１２を通るＺ軸と平行な線とＵＶ軸が形成する平面の交点の位置とテーパ偏差ベクトルの終点の位置と下ワイヤガイド１１２の位置との３点で形成される３角形において、下ワイヤガイド１１２の位置において、Ｚ軸に平行な線とワイヤ電極４とのなす角度と定義される。
【００２２】
上ワイヤガイド１１１を１１１ａに示される位置に移動する。このときの上下ガイド間距離はＬ’である。そして、テーパ偏差ベクトルはＴ’で表される。また、上ワイヤガイド１１１を１１１ｂに示される位置に移動する。このときの上下ガイド間距離はＬ”である。そして、テーパ偏差ベクトルはＴ”で示される。図２に示されるようにテーパ偏差ベクトルに基づいて、上ワイヤガイド１１１のＺ軸方向の移動に同期させて上ワイヤガイド１１１の位置がＵＶ軸方向に移動することにより、ワイヤ電極４の傾斜角（ワイヤ傾斜角θ）は変わらない。
【００２３】
図３は、テーパ加工中に加工を中断して、ワイヤ傾斜角を保持したまま手動運転によりＺ軸を移動させ、そのまま加工を継続することが可能になることを説明する図である。図３（ａ）に示されるように、ワイヤ電極４を加工経路６に沿って被加工物５を加工する。図３（ａ）に示される位置においてテーパ加工中に加工中断する。
【００２４】
ワイヤ傾斜角を保持したまま、上ワイヤガイド１１１のＺ軸を手動動作させ上ワイヤガイド１１１を上方に移動する。そのため図３（ｂ）に示されるように、テーパ加工ブロックでの、磁石などの中子脱落防止治具７を用いた切り落とし加工（手動動作によってＺ軸を上昇させ治具を取り付けて切り落としの加工を行う）が可能になる。このように、テーパ加工中に加工中断して、または加工しながらワイヤ傾斜角を保持したままＺ軸を移動させ、そのまま加工を継続することが可能になる。
【００２５】
図４は、板厚が変化する被加工物で、自動運転によりＺ軸を上下に移動させながら、高精度にテーパ加工を行うことを説明する図である。板厚が変化する被加工物５に対して、自動運転でワイヤ電極４を被加工物５に対して相対的に左から右に向かって移動させるのに同期してＺ軸を上下に移動させながら、高精度にテーパ加工を行うことが可能である。
【００２６】
図５は、手動運転の際の処理を説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。  
●［ステップＳＡ０１］手動による軸移動の指令があるか否か判断し、軸移動の指令がある場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０２に移行し、軸移動の指令がない場合（ＮＯ）には処理を終了する。  
●［ステップＳＡ０２］Ｚ軸の軸移動であるか否か判断し、Ｚ軸の軸移動の場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０３へ移行し、Ｚ軸の軸移動ではない場合（ＮＯ）にはステップＳＡ０９へ移行する。
●［ステップＳＡ０３］自動運転が休止中または停止中であるか否か判断し、休止中または停止中である場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０４へ移行し、休止中または停止中ではない場合（ＮＯ）にはステップＳＡ０９へ移行する。  
●［ステップＳＡ０４］ワイヤ傾斜角を計算する。  
●［ステップＳＡ０５］ワイヤ電極は傾斜状態にあるか否か判断し、傾斜状態の場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０６へ移行し、傾斜状態ではない場合（ＮＯ）にはステップＳＡ０９へ移行する。
●［ステップＳＡ０６］上下ワイヤガイド間の距離を更新する。  
●［ステップＳＡ０７］ワイヤ電極の傾斜角を保持するためのＵＶ軸偏差ベクトルを計算する。  
●［ステップＳＡ０８］ＵＶ軸の移動量を計算する。  
●［ステップＳＡ０９］軸移動を実行し、処理を終了する。
【００２７】
図６は、自動運転の際の処理を説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＢ０１］上下ワイヤガイド間の距離を設定する。つまり、パラメータとして予め制御装置に記憶されている上下ワイヤガイド間の距離を読み出す。  
●［ステップＳＢ０２］１ブロックを読み込む。  
●［ステップＳＢ０３］ステップＳＢ０２で読み込んだブロックの指令がＺ軸指令であるか否か判断する。Ｚ軸指令である場合（ＹＥＳ）にはステップＳＢ０４へ移行し、Ｚ軸指令ではない場合（ＮＯ）にはステップＳＢ０５へ移行する。
●［ステップＳＢ０４］ブロック終点の上下ワイヤガイドの間の距離を更新する。  
●［ステップＳＢ０５］ステップＳＢ０２で読み込んだ１ブロックの指令が、ワイヤ電極の傾斜指令であるか否か判断し、ワイヤ電極の傾斜指令の場合（ＹＥＳ）にはステップＳＢ０６に移行し、ワイヤ電極の傾斜指令ではない場合（ＮＯ）にはステップＳＢ０８へ移行する。
●［ステップＳＢ０６］ステップＳＢ０２で読み込んだブロックのブロック終点のＵＶ軸偏差ベクトルを計算する。  
●［ステップＳＢ０７］ＵＶ軸の移動量を計算する。  
●［ステップＳＢ０８］ブロック実行データを計算し、実行タスクへ出力し、ステップＳＢ０９へ移行する。  
●［ステップＳＢ０９］プログラムの終了であるか否か判断し、プログラムの終了である場合（ＹＥＳ）には処理を終了し、プログラムの終了ではない場合（ＮＯ）にはステップＳＢ０２へ戻る。
【００２８】
最後に、特許請求の範囲の記載について補足説明する。
＜請求項１＞
「ワイヤに対して相対的に被加工物を水平方向に移動させるＸＹ軸と、上下ワイヤガイドのうち一方を水平方向に移動させるＵＶ軸と、前記上下ワイヤガイドのうち一方を垂直方向に移動させるＺ軸を有し、ワイヤ傾斜角およびワイヤ傾斜方向が指定された指定ワイヤ傾斜角および指定ワイヤ傾斜方向になるようテーパ加工を行うワイヤ放電加工機用制御装置」は、図１を用いて説明したテーパ加工を行うことが可能なワイヤ放電加工機を制御する数値制御装置１２０が対応する。
【００２９】
「テーパ加工中に加工を中断して、または加工しながら前記Ｚ軸を移動させた場合、Ｚ軸を移動させる前のワイヤ傾斜角を算出するワイヤ傾斜角算出手段と、」は、図５のフローチャートではステップＳＡ０４が対応する。また、図６のフローチャートではステップＳＢ０５が対応する。
【００３０】
「前記Ｚ軸の機械座標位置から上下ワイヤガイド間距離を求める上下ワイヤガイド間距離算出手段と、」は、図５のフローチャートではステップＳＡ０６が対応する。図６のフローチャートではステップＳＢ０４が対応する。
【００３１】
「前記ワイヤ傾斜角算出手段で算出したワイヤ傾斜角が保持されるよう、前記上下ワイヤガイド間距離に基づいて前記ＵＶ軸の前記ＸＹ軸からの水平方向の偏差であるテーパ偏差ベクトルを求めるテーパ偏差ベクトル算出手段と、」は、図５のフローチャートではステップＳＡ０７が対応する。図６のフローチャートではステップＳＢ０６が対応する。
【００３２】
「前記ＵＶ軸が前記テーパ偏差ベクトルだけ前記ＸＹ軸から離れるよう、前記ＵＶ軸の位置を求め、前記ＵＶ軸を移動するＵＶ軸位置制御手段」は、図５のフローチャートではステップＳＡ０９が対応する。図６のフローチャートではステップＳＢ０８が対応する。
【００３３】
＜請求項２＞
図５のフローチャートのステップＳＡ０４において、ＵＶ軸の機械座標位置から上下ワイヤガイド間のテーパ偏差ベクトルを求め、該テーパ偏差ベクトルと上下ワイヤガイド間距離によりワイヤ傾斜角を求めることが対応する。
【００３４】
＜請求項３＞
図６のフローチャートのステップＳＢ０５において、加工プログラムに基づいて加工が行われる場合に、加工プログラムに指定されたワイヤ傾斜角を用いることができる。
【符号の説明】
【００３５】
４  ワイヤ電極
５  被加工物
６  加工経路
７  中子脱落防止治具
１０１  被加工物置き台
１０２  載置面
１０５  サーボモータ
１０６  サーボモータ
１０８  サーボモータ
１０９  サーボモータ
１１０  サーボモータ
１１１  上ワイヤガイド
１１２  下ワイヤガイド
１１３  上ガイドローラ
１１４  下ガイドローラ
１１５  給電ローラ
１１６  加工箇所
１１７  パルス列
１２０  数値制御装置
１２１  加工用電源装置
【図１】
0005850894.tif 000002
【図２】
0005850894.tif 000003
【図３】
0005850894.tif 000004
【図４】
0005850894.tif 000005
【図５】
0005850894.tif 000006
【図６】
0005850894.tif 000007
【図７】
0005850894.tif 000008
【図８】
0005850894.tif 000009