(57)【要約】【課題】  ワーク設置姿勢に誤差を補償したワイヤ放電加工。【解決手段】  ワーク３０をワーク置き台に設置・固定した後、上ガイド５がワーク上面３１への接触検知等を利用し、上面３１上の非一直線上の３点以上で３次元位置を測定する。単位法線ベクトルＮincl（Ｘn，Ｙn，Ｚn）を求め、元々設定されている垂直位置（Ｕ0,Ｖ0）から補正位置（Ｕc,Ｖc）へシフトさせるシフト量Δshif（ΔＵ,ΔＶ）を計算する。加工時には、位置（Ｕ0,Ｖ0）にシフト量Δshif（ΔＵ,ΔＶ）を加算して加工面の角度誤差を補償し、更に、ワーク傾斜による加工点位置のずれを上／下ガイドの補正で補償する補正を適宜併行実施することで、加工図形も歪まない。ワーク設置姿勢誤差は補償される。【選択図】          図４
2006159396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ電極を上下ワイヤガイド間に張架し、ワーク底面並びに該ワーク底面と平行なワーク表面を有するワークを、前記ワーク底面を載置するワーク載置面を持つワーク置き台に前記ワーク表面が上ガイド側を向くように設置・固定し、
該ワークと前記ワイヤ電極との間に電圧を印加し、前記ワイヤ電極に対する前記ワークのＸＹ平面内における相対位置を移動させて放電加工を行うワイヤ放電加工機において、
前記ワーク表面上の一直線上に並ばない少なくとも３つの個所の位置を検出する手段と、
該検出された少なくとも３つの個所の位置に基づいて、ＸＹ平面に対する前記ワーク表面の傾き方向を求める手段と、
該求められた傾き方向と平行に前記ワイヤ電極が張架されるように、前記上下ワイヤガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整する手段と、
該調整後の上下ワイヤガイドの位置を垂直方向位置とみなして放電加工を行う手段を具備したワイヤ放電加工機。
【請求項２】
ワイヤ電極を上下ワイヤガイド間に張架し、ワーク底面並びに該ワーク底面と平行なワーク表面を有するワークを、前記ワーク底面を載置するワーク載置面を持つワーク置き台に前記ワーク表面が上ガイド側を向くように設置・固定し、
該ワークと前記ワイヤ電極との間に電圧を印加し、前記ワイヤ電極に対する前記ワークのＸＹ平面内における相対位置を移動させて放電加工を行うワイヤ放電加工方法において、
前記ワーク表面上の一直線上に並ばない少なくとも３つの個所の位置を検出するステップと、
該検出された少なくとも３つの個所の位置に基づいて、ＸＹ平面に対する前記ワーク表面の傾き方向を求めるステップと、
該求められた傾き方向と平行に前記ワイヤ電極が張架されるように、前記上下ワイヤガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整するステップと、
該調整後の上下ワイヤガイドの位置を垂直方向位置とみなして放電加工を行うステップを含む、ワイヤ放電加工方法。
【請求項３】
ワイヤ電極を上下ワイヤガイド間に張架し、ワーク底面並びに該ワーク底面と平行なワーク表面を有するワークを、前記ワーク底面を載置するワーク載置面を持つワーク置き台に前記ワーク表面が上ガイド側を向くように設置・固定し、
該ワークと前記ワイヤ電極との間に電圧を印加し、前記ワイヤ電極に対する前記ワークのＸＹ平面内における相対位置を移動させて放電加工を行うワイヤ放電加工機において、
前記ワーク表面上の一直線上に並ばない少なくとも３つの個所の位置を検出する手段と、
該検出された少なくとも３つの個所の位置に基づいて、ＸＹ平面に対する前記ワーク表面の傾斜方向を求める手段と、
該求められた傾斜方向と平行に前記ワイヤ電極が張架されるように、前記上下ワイヤガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整する手段と、
該調整後の上下ワイヤガイドの位置を垂直方向位置とみなすとともに、加工プログラムにより指令されているＸＹ平面内における加工形状と同一の加工形状が得られるように、前記上下ワイヤガイドの内の少なくとも一方のＸＹ平面内における位置を、前記求められた傾斜方向と、前記加工プログラムにより指令されているＸＹ平面内における加工点位置とに基づいて、補正して加工を実行する手段を具備したワイヤ放電加工機。
【請求項４】
ワイヤ電極を上下ワイヤガイド間に張架し、ワーク底面並びに該ワーク底面と平行なワーク表面を有するワークを、前記ワーク底面を載置するワーク載置面を持つワーク置き台に前記ワーク表面が上ガイド側を向くように設置・固定し、
該ワークと前記ワイヤ電極との間に電圧を印加し、前記ワイヤ電極に対する前記ワークのＸＹ平面内における相対位置を移動させて放電加工を行うワイヤ放電加工方法において、
前記ワーク表面上の一直線上に並ばない少なくとも３つの個所の位置を検出するステップと、
該検出された少なくとも３つの個所の位置に基づいて、ＸＹ平面に対する前記ワーク表面の傾斜方向を求めるステップと、
該求められた傾斜方向と平行に前記ワイヤ電極が張架されるように、前記上下ワイヤガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整するステップと、
該調整後の上下ワイヤガイドの位置を垂直方向位置とみなすとともに、加工プログラムにより指令されているＸＹ平面内における加工形状と同一の加工形状が得られるように、前記上下ワイヤガイドの内の少なくとも一方のＸＹ平面内における位置を、前記求められた傾斜方向と、前記加工プログラムにより指令されているＸＹ平面内における加工点位置とに基づいて、補正して加工を実行するステップを含むワイヤ放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤ放電加工機及びワイヤ放電加工方法に関し、更に詳しく言えば、加工対象ワークの設置姿勢の傾斜に起因して発生する加工誤差に適切に対処することのできるワイヤ放電加工機及びワイヤ放電加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工機においては、一般にワークをＸＹ平面内で移動可能なワーク置き台に設置・固定し、ワイヤ電極とワーク間に電圧を印加して放電加工を行う。ワイヤ電極は上下のワイヤガイドで把持される。ワイヤ放電加工の対象とされるワークは、通常、ワーク置き台の載置面に接する平坦な底面と同底面と平行なワーク表面（上面の全部または一部；以下、単に「ワーク表面」とも言う）を有している。例えば、ワークが直方体形状であれば、その一面の全体が底面となり、同底面と平行な上面全体が「（底面と平行な）ワーク表面」となる。
【０００３】
このようなワークをワーク置き台の載置面にワーク底面が密着するように設置・固定すれば、ワークの底面、ワーク表面共にＸＹ平面と平行になる。従って、加工時に、上ガイドと下ガイドをＸＹ平面内の同一位置に維持すれば加工面はＸＹ平面に対して垂直となる。これがいわゆる「垂直加工」である。また、上下ガイドをＸＹ平面上で相対的に偏移させれば、加工面がＸＹ平面に対して所要の傾斜を持ったテーパ加工が実現可能となる。
【０００４】
ところが、実際にワーク置き台にワークを設置した場合、ワーク置き台の載置面がスラッジ等で汚れていたり、ワーク底面に微細な塵が付着していたりすることで、ワーク底面が不均等に載置面から浮き上がり、ワークの設置姿勢がＸＹ平面に対して傾斜してしまうことがある。また、機械使用中にワークとガイドの衝突あるいは経年変化等により、ワーク置き台自身がＸＹ平面に対して傾斜する場合もある。
【０００５】
このような状態でワイヤ放電加工を実行した場合に生じる問題として、次の（ａ）、（ｂ）の問題がある。  
（ａ）加工面の角度誤差：例えば、上記のような姿勢誤差の存在下で、上ガイドと下ガイドをＸＹ平面内の同一位置に維持して垂直加工を行なおうとしても、垂直な加工面が得られず、また、テーパ加工を行っても所要のテーパ角度が得られないといったことが起る。これが上記（ａ）の加工面の角度誤差である。
【０００６】
（ｂ）加工形状の歪み誤差：ワークの傾斜に伴い、加工プログラムに従って指令される加工点にも微妙なずれが生じ、そのずれが加工線に沿って変化することで発生する。例えば円形の加工をプログラムしても、歪んだ円形の加工線が得られることになる。このような形状誤差は、ワークの傾斜が微小であれば無視できる程度であるが、ワークの傾斜が大きかったり、高い加工精度が要求されるケースでは無視できなくなる。
【０００７】
従来、これらの問題を回避するためには、オペレータは、正確にワークをＸＹ面に水平に設置するよう細心の注意を払う必要があり、また、ワーク置き台の載置面の汚れの除去やワーク置き台自身の水平姿勢維持、傾斜時の修復などに多くの労力を要していた。このような負担からオペレータを解放する簡便な技術の開示は、公知文献の中に見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、ワークがＸＹ平面に対して水平に設置されていない場合でも、上記誤差の問題に適切に対処でき、加工精度の向上を図れるようにしたワイヤ放電加工機及びワイヤ放電加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は先ず、ワイヤ電極を上下ワイヤガイド間に張架し、ワーク底面並びに該ワーク底面と平行なワーク表面を有するワークを、前記ワーク底面を載置するワーク載置面を持つワーク置き台に前記ワーク表面が上ガイド側を向くように設置・固定し、該ワークと前記ワイヤ電極との間に電圧を印加し、前記ワイヤ電極に対する前記ワークのＸＹ平面内における相対位置を移動させて放電加工を行うワイヤ放電加工機に適用される。
【００１０】
請求項１に記載されたワイヤ放電加工機は、上記（ａ）の問題を解決するもので、前記ワーク表面上の一直線上に並ばない少なくとも３つの個所の位置を検出する手段と、該検出された少なくとも３つの個所の位置に基づいて、ＸＹ平面に対する前記ワーク表面の傾き方向を求める手段と、該求められた傾き方向と平行に前記ワイヤ電極が張架されるように、前記上下ワイヤガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整する手段と、該調整後の上下ワイヤガイドの位置を垂直方向位置とみなして放電加工を行う手段を具備している。
【００１１】
本発明はまた、ワイヤ電極を上下ワイヤガイド間に張架し、ワーク底面並びに該ワーク底面と平行なワーク表面を有するワークを、前記ワーク底面を載置するワーク載置面を持つワーク置き台に前記ワーク表面が上ガイド側を向くように設置・固定し、該ワークと前記ワイヤ電極との間に電圧を印加し、前記ワイヤ電極に対する前記ワークのＸＹ平面内における相対位置を移動させて放電加工を行うワイヤ放電加工方法に適用される。
【００１２】
請求項２に記載されたワイヤ放電加工方法も、上記（ａ）の問題を解決するもので、前記ワーク表面上の一直線上に並ばない少なくとも３つの個所の位置を検出するステップと、該検出された少なくとも３つの個所の位置に基づいて、ＸＹ平面に対する前記ワーク表面の傾き方向を求めるステップと、該求められた傾き方向と平行に前記ワイヤ電極が張架されるように、前記上下ワイヤガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整するステップと、該調整後の上下ワイヤガイドの位置を垂直方向位置とみなして放電加工を行うステップを含んでいる。
【００１３】
更に、請求項３に記載されたワイヤ放電加工機は、上記（ａ）、（ｂ）の問題の双方を解決するもので、前記ワーク表面上の一直線上に並ばない少なくとも３つの個所の位置を検出する手段と、該検出された少なくとも３つの個所の位置に基づいて、ＸＹ平面に対する前記ワーク表面の傾斜方向を求める手段と、該求められた傾斜方向と平行に前記ワイヤ電極が張架されるように、前記上下ワイヤガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整する手段と、該調整後の上下ワイヤガイドの位置を垂直方向位置とみなすとともに、加工プログラムにより指令されているＸＹ平面内における加工形状と同一の加工形状が得られるように、前記上下ワイヤガイドの内の少なくとも一方のＸＹ平面内における位置を、前記求められた傾斜方向と、前記加工プログラムにより指令されているＸＹ平面内における加工点位置とに基づいて、補正して加工を実行する手段を具備している。
【００１４】
請求項４に記載されたワイヤ放電加工方法も、上記（ａ）、（ｂ）の問題の双方を解決するもので、前記ワーク表面上の一直線上に並ばない少なくとも３つの個所の位置を検出するステップと、該検出された少なくとも３つの個所の位置に基づいて、ＸＹ平面に対する前記ワーク表面の傾斜方向を求めるステップと、該求められた傾斜方向と平行に前記ワイヤ電極が張架されるように、前記上下ワイヤガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整するステップと、該調整後の上下ワイヤガイドの位置を垂直方向位置とみなすとともに、加工プログラムにより指令されているＸＹ平面内における加工形状と同一の加工形状が得られるように、前記上下ワイヤガイドの内の少なくとも一方のＸＹ平面内における位置を、前記求められた傾斜方向と、前記加工プログラムにより指令されているＸＹ平面内における加工点位置とに基づいて、補正して加工を実行するステップを含んでいる。
【発明の効果】
【００１５】
ワークがＸＹ平面に対して水平に設置されていない場合でも、傾斜検出結果を利用して、上記（ａ）または上記（ａ）、（ｂ）の誤差を補償したワイヤ放電加工が実行できる。その結果、ワイヤ放電加工の作業効率と加工精度の向上が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態で採用されるワイヤ放電加工機の概略構成を略示した図で、ワイヤ放電加工機の加工に関わる部分の構成は、従来のものと同様である。即ち、符号１は加工対象とされるワーク３０を設置・固定するワーク置き台で、高精度の平坦度を持つ載置面２を有している。加工時に、ワーク３０はその底面３２が載置面２に接するようにワーク置き台に設置・固定される。ワーク３０は、上面３１の全体が底面３２と平行な面となっている。ワーク３０としては、底面３２と平行な面（平坦領域）を持つものを想定する。ここではワーク３０として直方形状のものが例示されており、上面３１の全体が底面３２と平行な面となっているが、上面の一部領域のみが底面と平行な面であっても構わない。
【００１７】
符号７はワーク３０に放電加工を施すためにワイヤ供給部１２からガイドローラ１１等を経て供給されるワイヤ電極で、加工時には、結線操作により上下ガイド５、６間に張架され、ワーク３０との間に放電を起こさせるための電圧が印加される。符号１４はワイヤ巻取部で下ガイド６、ガイドローラ１３等を経たワイヤ電極７を所定の張力で引っ張り、巻取る機能を有している。
【００１８】
加工箇所は、ワイヤ電極７がワーク３０を貫く線状部分で、ここでは上面３１上の加工点３３で代表されるものとする（後述するように、底面３２上の点で代表させても良い）。ワーク３０上で意図した軌跡（加工線とも呼ばれ、通常、加工プログラムで指定される）に沿って加工点３３を移動させるために、ワーク置き台１は、夫々サーボモータを駆動源とするＸ軸駆動機構３及びＹ軸駆動機構４によりＸＹ平面内で動くことができるようになっている。符号３４は、加工点３３の移動軌跡（加工済みの加工線）を例示したものである。なお、後述するように、ワーク置き台１に代えて下ガイド６をＸ軸駆動機構３及びＹ軸駆動機構４によりＸＹ平面内で移動させても良い。
【００１９】
また、上ガイド５はＺ軸駆動機構８、Ｕ軸駆動機構９及びＶ軸駆動機構１０により、そのＸＹＺ位置が調整できるようになっている。一般に、Ｚ位置の調整は加工時に上ガイド５とワーク３０の上面３１との距離を所定の適正値とするために利用されるが、本実施形態ではこの他に、ワーク３０の傾斜（設置姿勢誤差）を計測する際にも利用される。一方、Ｕ軸／Ｖ軸駆動機構９、１０は、一般には、前述したテーパ加工の角度調整のために使用されるものであるが、本実施形態では、上記の計測結果に基づいてワーク３０の設置姿勢誤差を補償するための上ガイド位置調整にも用いられる。これらワーク３０の設置姿勢誤差計測及び同誤差を補償するための調整及び補正の詳細については後述する。
【００２０】
符号２０は電装部で、周知の態様で、ＣＰＵ、ＣＮＣ、メモリ、入出力装置（対外部装置用）を含む制御装置の他、ワイヤ電極を含む電気的要素に所要の電圧／電流を供給するための電源等が組み込まれている。ＣＮＣは、ＸＹＺ各軸及びＵＶ各軸を駆動するサーボモータを制御し、入出力装置（Ｉ／Ｏ）は、放電用の電源の制御（図示省略）、ワイヤの給送制御、ディスプレイ（操作パネル２１に装備）の表示制御等を行なう。また、電装部２０内には、周知の態様でＸＹＺＵＶ各軸の負荷電流をモニタし、ディスプレイ画面（図示省略）上に表示する機能、ワーク３０に対するワイヤ電極７の電位、放電電流等をモニタする機能等が備わっている。更に、後述するように、ワークの設置姿勢計測のために、上ガイド５自身（全体または一部）に電圧を印加し、上ガイド５からワーク３０に流れる電流を検知する機能を設けることもあり得る。
【００２１】
ワイヤ放電加工のされ方自体は周知なので極く簡単に説明すると、制御装置のメモリに記憶された加工プログラムに従って、ＸＹＺＵＶ各軸の位置がＣＮＣでサーボ制御される一方、ワイヤ電極７に所定の放電電圧／電流が供給されてワーク３０に、所定のカットライン乃至カット面に沿った加工がなされる。既述のように、通常、加工点３３のＸＹ位置の移動はＸＹ軸の移動で行なわれる。また、Ｚ軸がワーク３０の設置姿勢誤差計測にも利用され、Ｕ軸／Ｖ軸は同計測結果に基づく上ガイド位置調整にも用いられる。
【００２２】
なお、図示は省略したが、周知のように、ワーク置き台１は加工液を満たした加工槽に設置され、ワーク３０に対する放電加工は加工液中で行なわれる。また、加工液を恒温装置、清浄化装置（イオン交換樹脂）等を通るように循環させて加工液の温度や清浄度を管理する装備が付設され、電装部２０によって制御されるが、これらについては本発明と特に関連はないので、詳細説明は省く。
【００２３】
さて、背景技術の欄で既に述べたように、放電加工を行なうためにワーク３０をワーク置き台１へ設置した時、設置姿勢が水平（上面３１及び底面３２がＸＹ平面内にあること）にならず、誤差が生じることがある。そして、この誤差に由来して、前述の（ａ）加工面の角度誤差や、（ｂ）加工形状の歪み誤差が発生する。以下、説明の都合上、先ず（ａ）の角度誤差とその補償手法に関連する事項から説明することとする。
【００２４】
図２はワークがワーク置き台１に傾斜して設置された状況を例示したもので、ワーク置き台１の載置面２上にスラッジ４０が存在し、同スラッジ４０上にワーク３０の右端部が乗っているケースが描かれている。このような場合、ワーク３０の底面３２は右端部周辺で載置面２から僅かではあるが浮き上がり、密着することができなくなる。そのため、上面３１及び底面３２がＸＹ平面内に対して少角度傾斜する。これに気付かず、あるいは気付いても無視して加工を行なうと、当然、加工精度が劣化する。
【００２５】
例えば、垂直加工を意図して上下ガイド５、６のＸＹ位置を正確に一致させた状態とした場合、ワイヤ電極７はＺ軸に平行（ＸＹ平面に垂直）に張架されるが、ワーク３０の上面３１に対しては垂直とならず、結果的にワーク設置姿勢誤差に対応した角度だけ加工面が傾斜したテーパ加工が実行されてしまう。また、加工点３３の位置にもワーク設置姿勢誤差に応してシフト誤差が発生する。
【００２６】
そこで、本実施形態では、本発明の手法を適用し、ワーク設置姿勢誤差を計測し、その結果に基づいて上ガイドと下ガイドのＸＹ平面内における相対位置を調整することで、このような事態を回避する。ワーク設置姿勢誤差の計測は、ワイヤ結線後に行なうことも不可能ではないが、ワイヤ電極が邪魔になることを避けるために、ワイヤ結線前に行なうものとする。
【００２７】
先ず、ワークをワーク置き台１に設置・固定した後、上面３１上の「一直線上に並ばない少なくとも３個の点」について、３次元位置（Ｘ位置、Ｙ位置及びＺ位置）の測定を行なう。ここでは、図３（ａ）に示した３点Ｏ、Ａ、Ｂについて３次元位置を測定する。なお、図３（ａ）中には、点Ｏ付近をワイヤ電極７が上面３１に対して垂直に通ったと仮定した場合の張架方向（上下ガイド５、６のＸＹ位置は一致しない）が、Ｚ軸方向に対する傾斜を誇張して描かれている。符号Ｎinclは、点Ｏにおいて上面３１に立てた単位法線ベクトル（張架方向に平行）を表わしている。
【００２８】
３点（またはそれ以上の点）の位置測定には、上ガイド５とワーク３０の接触時点におけるＵ軸、Ｖ軸、Ｚ軸の現在位置データが利用できる。なお、Ｕ軸／Ｖ軸とＸ軸／Ｙ軸の軸値関係は予め電装部２０のメモリに記憶されており、随時、換算可能となっている（例えばＵ軸とＸ軸、及び、Ｖ軸とＹ軸はそれぞれ平行に設定されており、その場合、それぞれ定数値の加減算で換算できる）。
【００２９】
上ガイド５とワーク３０を接触させるには、例えば操作パネル２１の操作によりＺ軸を徐々に手動送りして上ガイド５をワーク３０の上面３１に漸近させれば良い。
【００３０】
そして、上ガイド５がワーク３０に接触したことの検知には、（１）上ガイド５とワーク３０の間に微弱電圧を印加しておき、上ガイド５がワーク３０に接触した時に起る電圧変化を電装部２０でモニタ検出する方法や、（２）Ｚ軸モータの負荷電流を電装部２０でモニタし、その負荷電流の上昇によりワーク３０と上ガイド５の接触を感知する方法が利用できる。
【００３１】
なお、（１）の方法を用いる場合、上ガイド５の全部あるいは一部が金属製とされ、電装部２０により接触検出用の低電圧が印加される（図１における破線参照）。また、例えば図３（ｂ）に示したように、上ガイド５の下面に微小距離突出した接点５１を設け、同接点５１に接触検出用の低電圧を印加して検出を行なえば、より正確な接触検知が行える。
【００３２】
次に、これら上面（ワーク表面）３１上の３点Ｏ、Ａ、ＢのＸＹＺ位置から、ベクトルＯＡとベクトルＯＢの外積を計算し、上面３１に垂直な法線ベクトルを求め、それを同ベクトルの大きさ（ノルム）で割り、単位法線ベクトルＮinclを求める。単位法線ベクトルＮinclのＸＹＺ各成分を（Ｘn,Ｙn,Ｚn）とする。なお、 必要に応じて、４個あるいはそれ以上のワーク表面（ここでは上面３１）の位置を測定し、複数の外積ベクトルから複数の単位法線ベクトルを求め、それらの平均化したものをワーク３０の傾斜検出値として採用し、傾斜検出の検出精度を向上させることもできる。
【００３３】
次に、検出された傾斜に見合った上下ガイド５、６のＸＹ位置の相対的なずれを求める。即ち、図４に示すように、単位法線ベクトルＮinclと平行にワイヤ電極７を張架するために上下ガイド５、６のＸＹ位置をどのようにずらせば良いかを求める。本実施形態では、下ガイド６は不動である一方、上ガイド５がＵ軸／Ｖ軸によりＸＹ平面内で移動可能なので、図示されているように、上ガイドを符号５で示した位置、即ち、上下ガイド５、６を結ぶ線（ワイヤ電極張架方向）がＺ軸と平行になるＵＶ位置（Ｕ0,Ｖ0）から、補正位置（Ｕc,Ｖc）へシフトさせるシフト量Δshif（ΔＵ,ΔＶ）を計算する。シフト量Δshifは２次元ベクトル量で、ΔＵはそのＵ成分、ΔＶはＶ成分である。なお、（Ｕ0,Ｖ0）の値は、垂直位置におけるＵＶ各軸の機械位置としてパラメータで電装部２０のメモリに記憶されている。
【００３４】
シフト量Δshif（ΔＵ,ΔＶ）の計算式は次のようになる（＊印は乗算を表わす）。  
ΔＵ＝ｄ＊Ｘn                                   ・・・［１］
ΔＶ＝ｄ＊Ｙn                                   ・・・［２］
この式から明白なように、シフト量Δshif（ΔＵ,ΔＶ）は上下ガイド間の距離ｄに依存（正比例）する。そこで、この実際に加工を行なう際の上下ガイド間距離ｄを求める。一般には、上ガイド５はサーボモータ（Ｚ軸駆動機構８）により垂直方向に上下移動できる構造を有しているので、Ｚ軸の機械位置より上下ガイド間距離は容易に計算できる。例えば、上ガイド５を任意の基準Ｚ位置ｚ0で位置決めし、その時の距離ｄ0を適当な測長手段を用いて計測しておく（上下ガイド間ｄに関するキャリブレーション）。以後、下ガイド６のＺ位置が変わらない限り、上ガイド５が任意のＺ位置ｚにある時の距離ｄは、下記式で表わされる。
【００３５】
ｄ＝ｄ0＋（ｚ−ｚ0）                            ・・・［３］
従って、このようなキャリブレーションで得たｄ0、ｚ0をパラメータとして電装部２０のメモリに予め記憶させておけば、加工時のＺ軸駆動機構８の軸値から、ｄは簡単に計算できる。  
以上のようにして求めたシフト量Δshif（ΔＵ,ΔＶ）は、上ガイド位置補正データとして電装部２０のメモリに記憶する。
【００３６】
そして、加工時には上ガイド５のＵＶ位置について、次のような制御を行なう。  
既述したように、（Ｕ0,Ｖ0）の値は、垂直位置におけるＵＶ各軸の機械位置としてパラメータで電装部２０のメモリに記憶されているが、これは、ワークの設置姿勢誤差が無いことを前提として設定されているものである。そこで、上記した設置姿勢誤差がある場合には、この機械位置としてパラメータに記憶されている位置（Ｕ0,Ｖ0）に上記のシフト量Δshif（ΔＵ,ΔＶ）を加算した位置（Ｕ0＋ΔＵ,Ｖ0＋ΔＶ）を垂直位置（設置誤差を補償する垂直位置）としてＵＶ各軸を位置決めすることにより、それ以降、ワークの設置姿勢誤差は自動的に補正されることになる。
【００３７】
例えば、加工プログラムでＵＶ各軸の値を（Ｕ1,Ｖ1）に設定して加工を行なう命令があれば、これを（Ｕ1＋ΔＵ,Ｖ1＋ΔＶ）に変更（調整）してＵＶ各軸の位置決めを行なえば、あたかもワーク３０の設置姿勢誤差がなかった如く、意図した垂直加工あるいはテーパ加工を実現できる。即ち、前述した（ａ）の問題が解消される。
【００３８】
以上の手順の要点をフローチャートにまとめれば、図５のようになる。各ステップの要点は次の通りである。なお、上ガイドのワーク面への接触検出には、一例として上述したＺ軸サーボモータの負荷電流をモニタする方式を採用した。また、計測点は３点Ｏ、Ａ、Ｂとした。上面３１上の３点Ｏ、Ａ、Ｂの選び方は、一直線上に並ばない限り一般には任意である。  
ステップＳ１；操作パネル２１を操作し、ＸＹ軸手動送りで、上ガイド５を第１の計測点Ｏの上方へ移動させる。
【００３９】
ステップＳ２；操作パネル２１を操作し、手動送りで、上ガイド５をワーク面（上面）３１に近付けて接触・停止させる。接触検出は、前述したように、Ｚ軸サーボモータの負荷電流をディスプレイ画面上でモニタして行なう。負荷電流が急増したら手動送りを止める。  
ステップＳ３；接触時のＸＹＺ各軸値を第１の計測点Ｏの３次元位置として記憶する。
【００４０】
ステップＳ４；操作パネル２１を操作し、ＸＹＺ軸手動送りで、上ガイド５を第２の計測点Ａの上方へ移動させる。  
ステップＳ５；操作パネル２１を操作し、手動送りで、上ガイド５をワーク面（上面）３１に近付けて接触・停止させる。接触検出はステップＳ２と同様である。
【００４１】
ステップＳ６；接触時のＸＹＺ各軸値を第２の計測点Ａの３次元位置として記憶する。
ステップＳ７；操作パネル２１を操作し、ＸＹＺ軸手動送りで、上ガイド５を第３の計測点Ｂの上方へ移動させる。  
ステップＳ８；操作パネル２１を操作し、手動送りで、上ガイド５をワーク面（上面）３１に近付けて接触・停止させる。接触検出はステップＳ２、Ｓ５と同様である。  
ステップＳ９；接触時のＸＹＺ各軸値を第３の計測点Ｂの３次元位置として記憶する。
【００４２】
ステップＳ１０；ベクトルＯＡ、ＯＢの外積ベクトルを求め、ノルムで除して単位法線ベクトルＮinclを計算し、記憶する。  
ステップＳ１１；シフト量Δshif（ΔＵ,ΔＶ）を求めて記憶する。計算式は前述の通りである。  
ステップＳ１２；ワイヤ電極７の結線を行い、加工を実行する。その際、上述したように、ＵＶ各軸をそれぞれΔＵ及びΔＶだけシフト調整して制御する。
【００４３】
以上、加工面の角度誤差（（ａ）の問題）の補償について説明したが、前述したように、加工形状の歪み誤差（（ｂ）の問題）の補償が必要になる場合がある。即ち、ワークの設置姿勢の傾斜に応じて、加工プログラムに従って指令される加工点の軌跡（加工形状）に歪みが生じる。以下、この加工形状の歪み誤差とその補償手法に関連する事項について、図６〜図１４を参照図に加えて説明する。
【００４４】
先ず図６は、ワーク３０（以下、符号３０を適宜省略）がＸＹ平面に対してＯＰ方向に傾斜した状態を概念的に表記したもので、ワーク自身の描示は省略されている。この場合、ワークは本来の水平位置から、ワークの上面３１に垂直なＯＰに垂直なＸＹ平面上の直線Ｌを軸に、ワーク傾斜角Θだけ回転した状態となっていると言うことができる。図中の（Ｘn、Ｙn、Zn）は、前述したＮinclと同じ単位ベクトル、即ち、ワーク傾斜方向の単位ベクトルである。また、（Ｘm、Ｙm、０）は、直線Ｌに垂直なＸＹ平面上の単位ベクトルである。（Ｘm、Ｙm）は、幾何学的関係から次のように求められる。
【００４５】
COS（Θ）＝Zn                                   ・・・［４］
SIN（Θ）＝｛（１−（Zn）2）｝1/2               ・・・［５］
TAN（Θ）＝｛（１−（Zn）2）｝1/2／Zn           ・・・［６］
Ｘm＝Ｘn／SIN（Θ）                             ・・・［７］
Ｙm＝Ｙn／SIN（Θ）                             ・・・［８］
ここで、図６に示された状態を直線Ｌの方向から見た立面図で描いてみると、図７、図８のようになる。
【００４６】
これらの図では、ＯＰＱを含む平面に、ワイヤ電極、上下ワイヤガイドの現在位置が射影されて示されている。ワイヤ電極は、上述した調整方式に従って、ワーク傾斜方向ＯＰに平行となるように補正されている。なお、ここでは説明を容易にするため、ワーク下面をプログラム面（加工プログラムでＸＹ位置が指令される面）とし、更に、下カイドがＸ／Ｙ軸により直接駆動されるものとする。
【００４７】
点Ａは加工プログラムで指令される位置であり、直線Ｌまでの垂直距離をＲとする。点Ａに位置決めした時、もしもワークが図７中に破線で示したように水平に設置されているならば、ワイヤ電極は直線ＡＢの状態になる（図７、図８参照）。しかしながら、ここで想定している如くＯＰ方向に傾斜している場合には、ワイヤ電極は直線ＢＣＤの状態になる。傾斜したワーク底面のプログラム面での加工位置は、直線ＯＱ上の点Ｃとなり、点Ｏから直線ＯＰの方向に距離Ｒだけ離れた点Ｆとは異なることになる。
【００４８】
即ち、ワークが傾斜して設置された場合、前述した調整方式でワイヤ電極を傾斜方向に平行となるように補正すると、傾斜したワークのプログラム面での加工形状は、傾斜方向に多少歪むことになる。既述の通り、例えば加工プログラムで円形状を指令しても、実際には楕円形状が加工されてしまう。傾斜したワークのプログラム面で指令した形状を得るためには、ワイヤ電極は点Ｆを通る直線ＥＦＧの状態となるべきである。
【００４９】
即ち、ワークが傾斜していない状態で下カイドを位置決めする点Ｂは、ワークが傾斜した場合、点Ｅに変更されるべきであり、下ガイドの位置をその距離ＢＥだけ補正する必要がある。今、ワーク置き台と下ガイド間の距離をＨとすると、次のような式［９］、［１０］が成立する。
距離ＯＤ＝Ｒ＋Ｈ＊TAN(Θ)                       ・・・［９］
Ｓ＝距離ＢＥ＝距離ＯＧ−距離ＯＤ
＝Ｒ（１／COS(Θ)−１）−Ｈ＊TAN(Θ)          ・・・［１０］
ここで、補正量Ｓの計算には右辺のＲを決める必要がある。
【００５０】
そこで、同じ状態をＸＹ平面図で描いてみると図９のようになる。ここで描かれている平面は、下ガイドの動作平面と考えても良い。今、加工プログラムで指令された点Ａ（あるいは点Ｂ）の座標値を（Ｘ、Ｙ）とすると、点Ａから直線Ｌに下した垂線の長さＲは、
Ｒ＝Ｘ＊Ｘm＋Ｙ＊Ｙm                            ・・・［１１］
で求められる。従って、下ガイドの位置が求まれば、ワークの傾斜方向とその位置に基づき、容易にその位置での補正量Ｓを上記式［１０］で求めることができる。
【００５１】
補正の方向は、直線Ｌに垂直であり、ＸＹ平面での補正ベクトル（Ｓx、Ｓy）は、
Ｓx＝Ｓ＊Ｘm                                    ・・・［１２］
Ｓy＝Ｓ＊Ｙm                                    ・・・［１３］
として求められる。
上記したことから、補間周期毎にこの補正ベクトルを求め、下ガイドの位置を補正することにより、ワークに水平方向の設置誤差があっても、高精度なワイヤ放電加工が可能となる。即ち、加工プログラムの運転時に、図１３のフローチャートで示した処理を各補間周期毎に実行すれば良いことになる。各ステップの要点を記せば次の通りである。
【００５２】
ステップＳ１０１；公知の補間処理を実行する。即ち、加工プログラムに基づき、補間演算を行って、今回の下ガイド指令位置（Ｘj,Ｙj）を求める。
ステップＳ１０２；前回の下ガイド指令位置（Ｘi,Ｙi）との差分を演算し、今回の下ガイド指令増分（ΔＸj,ΔＹj）を求める。  
ステップＳ１０３；今回の下ガイド指令位置（Ｘj,Ｙj）より直線Ｌまでの距離Ｒjを求める。  
ステップＳ１０４；今回の下ガイド補正量Ｓjを求める。  
ステップＳ１０５；下ガイド補正ベクトル（Ｓxj,Ｓyj）を求める。
【００５３】
ステップＳ１０６；前回の下ガイド補正ベクトル（Ｓxi,Ｓyi）との差分を演算し、今回の下ガイド補正ベクトルの増分（ΔＳxj,ΔＳyj）を求める。  
ステップＳ１０７；下ガイド指令増分（ΔＸj,ΔＹj）と、下ガイド補正ベクトルの増分（ΔＳxj,ΔＳyj）を加算して、サーボ制御系へ出力し、Ｘ軸／Ｙ軸のサーボモータを駆動する。  
ステップＳ１０８；次回の計算のため、下ガイド指令位置及び下ガイド補正ベクトルを更新（記憶）する。
【００５４】
上記の如く、下ガイド（Ｘ／Ｙ軸）の補正を実行することで、一般には、加工形状の歪補償は実質的に達成できる。但し、テーパ角度の大きい加工においては、テーパ角度を制御する上ガイド（Ｕ／Ｖ軸）についても同様の補正を同時併行的に各補間周期毎に、適用する必要がある。以下、この補正について、図１０〜図１２及び図１４を追加参照して説明する。なお、この説明では、点名称に番号が付加されるため、点を識別すべく点名称の間に／を追記する。
【００５５】
図１０は直線Ｌ（図６及び関連説明参照）の方向から見たテーパ加工におけるワイヤ電極、上下ワイヤガイドの位置関係を示す立面図である。
すなわち、OPQを含む平面に、ワイヤ電極、上下ワイヤガイドの位置を射影した図である。既に説明したように、加工プログラムで点A（Ｏからの距離Ｒ）を指令すると、ワークを水平に設置した場合、ワイヤ電極は直線Ｂ／Ａ／Ｂ５の状態となる。これに対して、テーパ加工を指令した場合は、ワイヤ電極は点Ａで直線Ｂ／Ａ／Ｂ５に対して傾きを持った直線Ｂ１／Ａ／Ｂ６の状態となる。
【００５６】
図６で示した如く、ワークが水平方向に対して角度Θだけ傾斜して設置された場合、垂直加工では、ワイヤ電極は傾斜したワーク下面の点Ｆ（Ｏからの距離Ｒ）を通る直線Ｅ／Ｆ／Ｅ５の状態となり、また、テーパ加工では、ワイヤ電極は点Ｆを通り直線Ｅ／Ｆ／Ｅ５に対して同一角度をもった直線Ｅ１／Ｆ／Ｅ６の状態となる。この時、下ガイドの補正量Ｂ／Ｅあるいは補正量Ｂ１／Ｅ１はすでに説明した下ガイド（Ｘ／Ｙ軸）の補正量として求められる。上ガイドの位置は、ワイヤ電極の垂直状態からの偏差ベクトル（Ｕ、Ｖ）で制御される。
【００５７】
この偏差ベクトルの補正量は、偏差Ｂ４／Ｂ６と偏差Ｅ４／Ｅ６の関係を解析すれば求まる。ワーク上面での水平方向の偏差Ｂ２／Ｂ３と、ワークが傾斜して設置された場合の偏差Ｅ２／Ｅ３は同じ距離であり、三角形Ｂ１／Ｂ４／Ｂ６と三角形Ｅ１／Ｅ４／Ｅ７のほぼ合同の関係から、点Ｅ４を通りワークに平行な偏差Ｅ４／Ｅ７と偏差Ｂ４／Ｂ６が同じ距離になる。  
図１１は図１０中に示したＥ４／Ｅ５／Ｅ６／Ｅ７部分の拡大図である。偏差Ｂ４／Ｂ６の距離、即ち、偏差Ｅ４／Ｅ７の距離をＴ、偏差Ｂ４／Ｂ６に対する偏差Ｅ４／Ｅ６の補正量をＷとすると、偏差Ｅ４／Ｅ６の長さはＴ＋Ｗとなり、補正量Ｗは次の式で表すことができる。
【００５８】
Ｗ＝Ｔ＊（１／COS（Θ）−１）                  ・・・［１４］
このようにして計算される上ガイドの偏差ベクトルとその補正ベクトルの関係をＸ／Ｙ平面図（乃至Ｕ／Ｖ平面図）で示すと図１２のようになる。
Ｘ／Ｙ平面（Ｕ／Ｖ平面）図である。Ｔは上ガイド偏差ベクトルの直線Ｌに垂直な方向成分であり、上ガイド偏差ベクトル（Ｕ、Ｖ）と直線Ｌに垂直な単位ベクトルの内積として、
Ｔ＝Ｕ＊Ｘm＋Ｖ＊Ｙm                           ・・・［１５］
で求められる。
【００５９】
また、上ガイド補正ベクトル（Ｗu、Ｗv）は直線Ｌに垂直であるから、
Ｗu＝Ｔ＊Ｘm                                    ・・・［１６］
Ｗv＝Ｔ＊Ｙm                                    ・・・［１７］
で求められる。従って、上ガイド偏差ベクトルから、ワークの傾斜方向とその上ガイド偏差ベクトルに基づき上ガイド補正ベクトルを補正することができ、ワークが傾斜しても高精度なテーパ加工を実現させることができる。即ち、加工プログラムの再生運転時に、図１４のフローチャートで示した処理を各補間周期毎に併行実施すれば良いことになる。各ステップの要点を記せば次の通りである。
【００６０】
ステップＳ２０１；前述のステップＳ１０１と併せて実行される処理で、加工プログラムに基づき、補間演算を行って、今回の上ガイド偏差ベクトル（Ｕj,Ｖj）を求める。
ステップＳ２０２；前回の上ガイド偏差ベクトル（Ｕi,Ｖi）との差分を演算し、今回の上ガイド指令増分（ΔＵj,ΔＶj）を求める。  
ステップＳ２０３；今回の上ガイド偏差ベクトル（Ｕj,Ｖj）の、直線Ｌに対する垂直方向成分Ｔjを求める。  
ステップＳ２０４；今回の上ガイド補正量Ｗjを求める。  
ステップＳ２０５；上ガイド補正ベクトル（Ｗuj,Ｗvj）を求める。
【００６１】
ステップＳ２０６；前回の上ガイド補正ベクトル（Ｗui,Ｗvi）との差分を演算し、今回の上ガイド補正増分（ΔＷuj,ΔＷvj）を求める。  
ステップＳ２０７；上ガイド指令増分（ΔＵj,ΔＶj）と、上ガイド補正ベクトル増分（ΔＷuj,ΔＷvj）を加算して、サーボ制御系へ出力し、Ｕ軸／Ｖ軸のサーボモータを駆動する。
ステップＳ２０８；次回の計算のため、上ガイド偏差ベクトル及び上ガイド補正ベクトルを更新（記憶）する。  
上記の如く、上ガイド（Ｕ／Ｖ軸）の補正を前述した下ガイド（Ｘ／Ｙ軸）の補正と同時併行で実行することで、加工形状の歪補償はより高度のレベルで達成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態で採用される放電加工機の要部構成を示した図である。
【図２】ワークの設置姿勢に誤差が生じる例を示した図である。
【図３】ワーク設置姿勢の誤差計測について説明する図で、（ａ）はワーク面上の３つの測定点及びワーク設置姿勢傾斜とワイヤ電極の張架方向の関係を例を示し、（ｂ）は上ガイドに接触検知用の接点を設けて３点の計測を行なう例を示している。
【図４】３つの測定点の測定結果に基づいて、上ガイドの位置調整量を定める方法について説明する図である。
【図５】実施形態における上ガイドの位置調整の手順をまとめてフローチャートで記したものである。
【図６】ワーク（描示省略）がＸＹ平面に対してＯＰ方向に傾斜した状態を概念的に表記した図である。
【図７】図６に示された状態を直線Ｌの方向から見た立面図で描いた説明図である。
【図８】図６に示された状態を直線Ｌの方向から見た立面図で描いたもう１つの説明図である。
【図９】図６に示された状態をＸＹ平面図で描いた説明図である。
【図１０】図１０は直線Ｌの方向から見たテーパ加工におけるワイヤ電極、上下ワイヤガイドの位置関係を示す立面図である。
【図１１】図１０中に示したＥ４／Ｅ５／Ｅ６／Ｅ７部分の拡大図である。
【図１２】上ガイドの偏差ベクトルとその補正ベクトルの関係をＸ／Ｙ平面図（乃至Ｕ／Ｖ平面図）で示したものである。
【図１３】下ガイド位置の補正で、加工形状の歪誤差を補償する際の処理について説明するフローチャートである。
【図１４】上ガイド位置の補正で、加工形状の歪誤差を補償する際の処理について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１  ワーク置き台
２  載置面
３  Ｘ軸駆動機構
４  Ｙ軸駆動機構
５  上ガイド
６  下ガイド
７  ワイヤ電極
８  Ｚ軸駆動機構
９  Ｕ軸駆動機構
１０  Ｖ軸駆動機構
１１、１３  ガイドローラ
１２  ワイヤ供給部
１４  ワイヤ巻取部
２０  電装部
２１  操作パネル
３０  ワーク
３１  上面（底面と平行なワーク面）
３２  底面
３３  加工点
３４  加工線（加工済み）
４０  スラッジ
５１  接点
【図１】
2006159396.tif 000003
【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】
2006159396.tif 000008
【図７】
2006159396.tif 000009
【図８】
2006159396.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2006159396.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2006159396.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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