(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工ブロックからなる加工プログラムに基づいて加工経路を作成し、該加工経路にしたがってワイヤ電極と被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工機の制御装置であって、
連続する２つの加工ブロックからなるコーナ部の先に加工される加工ブロックの終点と、該終点から該先に加工される加工ブロックを加工の進行方向に所定距離延長して作成された延長点と、後に加工される加工ブロックを始点から所定距離削除して作成された開始点とを繋ぐように加工経路を補正するために、前記先に加工される加工ブロックの延長距離と前記後に加工される加工ブロックの削除する削除距離を指定した加工経路補正指令が記述された加工プログラムを記憶した加工プログラム記憶部と、
前記加工プログラムを解析し、前記加工経路補正指令で指定された加工ブロックの終点から該加工ブロックの加工の進行方向に延長する延長距離と、該加工ブロックの次の加工ブロックの始点から削除する削除距離を読み取る加工プログラム解析部と、
前記先に加工される加工ブロックの終点と、該終点から前記読み取った延長距離だけ延長して作成された延長点と、前記後に加工される加工ブロックの始点から前記読み取った削除距離だけ削除して作成された開始点とを繋ぐように加工経路を補正する加工経路補正部と、
前記補正された加工経路に基づいてワイヤ電極を被加工物に対して相対移動させる加工経路制御部と、
を有することを特徴とするプログラム指令によって加工経路の補正を行うワイヤ放電加工機の制御装置。
【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に関し、特に、プログラム指令によって加工経路の補正を行うワイヤ放電加工機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工においては、ワイヤ電極と被加工物との間に発生する放電反発力や加工液の流れによってワイヤ電極にたわみが発生し、そのたわみが原因となってコーナ部の形状精度が悪化するという問題が存在することは既に知られている。図５に、コーナ部を加工するときの様子を示す。ワイヤ電極４はそのたわみによって加工プログラムに基づいて作成される加工経路６よりも内側の破線で示されるワイヤ電極の軌跡８を進行する。これによって被加工物２は本来求められている形状よりも過剰に加工され、形状精度が悪化する。符号１０はワイヤ電極のたわみで過剰に削られる箇所を示す。
【０００３】
この精度悪化を改善するために、コーナ部での加工速度や加工エネルギーを制御したり、コーナ部での加工経路を補正・変更したりするワイヤ放電加工機の加工方法や制御装置が既に考案されている。加工速度や加工エネルギーを制御してコーナ部での形状精度を確保しようとすると加工時間が長くなる等の弊害があることから、加工時間に大きな影響を及ぼさない加工経路を補正・変更する方式のものが種々と考案されてきた。
【０００４】
まず一般的に考えられるのは、加工プログラムを変更することによってコーナ部の加工経路を変更する方法で、図６のように加工経路を変更して、ワイヤ電極が本来の加工経路よりも外側を進行するようにした加工方法である。符号１２は変更された加工経路を示す。具体的には、図７の実線のような形状の加工を行うとき、コーナ部で破線のような加工経路とするために、作業者が加工プログラムの加工ブロックに相当する軸移動指令を図８のように修正していた。
【０００５】
このような方法は、作業者がワイヤ電極のたわみ量を考慮して、その影響が被加工物に現れないような加工経路を加工プログラムの移動指令で作成するという方法で、図７のような単純な形状の場合には図８に示されるように加工プログラムの修正も容易であるが、加工形状が複雑な場合にはその作業は容易なことではなかった。例えば、図９のようにＸＹ軸が同時に動作するような形状の加工プログラムを修正する場合を考えてみる。Ｂ点の座標を（Ｘｂ，Ｙｂ）、Ｃ点の座標を（Ｘｃ，Ｙｃ）とすると、Ｂ’点は（Ｘｂ＋Ｌ１，Ｙｂ）、Ｂ”点は（Ｘｂ−Ｌ２＊ｃｏｓθ，Ｙｂ−Ｌ２＊ｓｉｎθ）となるので、各点間の移動量はそれぞれ次のようになる。
・区間ＢＢ’  ：（Ｌ１，０）
・区間Ｂ’Ｂ”：（−Ｌ１−Ｌ２＊ｃｏｓθ，−Ｌ２＊ｓｉｎθ）
・区間Ｂ”Ｃ  ：（Ｘｃ−Ｘｂ＋Ｌ２＊ｃｏｓθ，Ｙｃ−Ｙｂ＋Ｌ２＊ｓｉｎθ）
【０００６】
このような座標を経由するように加工プログラムを修正することは決して容易なことではなかったので、作業者が直接加工プログラムの修正を行わなくとも加工経路を自動的に補正する次のような技術が考案された。それは、加工プログラムからコーナ部であることやコーナの角度などを自動判別して、記憶装置等に記憶されたパラメータから補正量を呼び出して加工経路を自動的に補正するワイヤ放電加工機の制御装置で、これによって作業者が加工プログラムを変更するという手間は掛らなくなった。
【０００７】
特許文献１には、ワイヤ電極のたわみ量を記憶する記憶部と、加工形状に基づく演算によってワイヤ電極の加工方向を決定する演算部と、たわみ量に等しい補正量で加工方向前方に位置決めしてワイヤ電極を駆動する駆動部を持ったワイヤ放電加工の形状制御方式の技術が開示されている。  
特許文献２には、加工経路中のコーナ部を検出するコーナ検出部を持ち、コーナ部を検出すると加工経路を進行方向に所定距離延ばし、その後元の加工経路に沿って所定距離移動させた後、元の加工経路に緩やかに近づけて復帰させるように加工経路を補正するワイヤ放電加工装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−２１９５２９号公報
【特許文献２】特開平７−２４６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ワイヤ放電加工機を用いた加工には様々な種類の加工があり、これらに対して適切な制御を行うためには各種パラメータを確定するために莫大な量の実験や検証が必要となる。また、コーナの大きさや角度が同じであっても外乱の影響を受けたり受けなかったりと、加工環境によっても補正量を変更しなければ適切な加工ができないという問題もある。そのために、従来の方式では必ずしも作業者が意図したような加工結果が得られるとは限らなかった。
【００１０】
上述した特許文献１に開示される技術は、ワイヤのたわみ量を記憶部に記憶し、このたわみ量を補正量として位置決めをして加工経路を補正するというもので、結果として特許文献１に示される第５図のような加工経路となり、作業者としては前述のような加工プログラムを修正する煩わしさからは解放されたが、これにもいくつかの課題が残った。
【００１１】
その課題は、記憶部に記憶したワイヤ電極のたわみ量から自動的に補正量を求めるために、作業者が補正量を自由に設定することができないということである。ワイヤ放電加工機においては、被加工物の板厚や材質、ワイヤ電極の太さや材質によって電気的な加工条件が決められ、数多くの加工条件が制御装置に搭載されている。ワイヤ電極のたわみ量を考える上では加工条件の影響は考慮しなければならないが、その他にもインコーナかアウトコーナかの違いやコーナの角度の違い、被加工物の板厚の変化やジグなどとの干渉による加工液流の変化など、外乱や加工環境の影響についても無視することはできない。
【００１２】
特許文献１のステップ４では『所定の加工条件でのたわみ量が記憶されていないときには、制御プログラムに従ってテスト加工を行い、対応するたわみ量を決定する』という記述があり、加工条件の影響を考慮してたわみ量を設定できるようになっている。しかしながら、前述したような外乱や加工環境の影響については考慮されていないので、コーナの角度の大きさが同じであっても加工環境によって補正量を変更したい場合など、これらの影響に対する応用が効かず、作業者が意図した加工を行うことが必ずしもできなかった。
【００１３】
特許文献２に開示される技術は、図１０に図示される構成である。加工プログラム記憶部２０は加工プログラムが格納され、コーナ検出部２１は加工プログラムから特定される加工経路中のコーナ部を検出し、加工経路補正部２２は加工経路のコーナ部が検出された場合に、コーナ部の加工経路から逸脱して加工経路の進行方向に所定距離の移動をさせ、所定距離移動後にコーナ部での次の加工経路に沿って所定距離の移動をさせ、所定距離の移動後に元の加工経路に漸次ゆるやかに近づけて加工経路に復帰させるように加工経路の補正を行い、補正した加工経路を加工経路制御部に出力し、加工経路制御部２３は加工経路に基づいてワイヤ電極を被加工物に対して相対移動させる。
【００１４】
図１０に示されるように、特許文献２に開示される技術は、加工経路のコーナ部をコーナ検出部２１で検出して、パラメータに設定された所定距離で自動的に加工経路を補正するものである。このパラメータはインコーナ、アウトコーナを区別して設定されたり、コーナ部の角度に基づいて設定されると特許文献２に記されているが、数多く搭載された加工条件に対していろいろなパターンのパラメータを用意するには非常に多くの手間暇が掛るので、現実にはいくつかの代表的なパラメータを用意して、加工の状況に一番近いと考えられるパラメータを選択するというような仕組みになっていた。そのために、これもやはり作業者が意図した加工を行うことが必ずしもできなかった。
【００１５】
そこで本発明は、加工結果に作業者の意図を的確に反映させることができるように、加工プログラムからの指令によって加工経路の補正を行うことができるワイヤ放電加工機の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願の請求項１に係る発明は、複数の加工ブロックからなる加工プログラムに基づいて加工経路を作成し、該加工経路にしたがってワイヤ電極と被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工機の制御装置であって、連続する２つの加工ブロックからなるコーナ部の先に加工される加工ブロックの終点と、該終点から該先に加工される加工ブロックを加工の進行方向に所定距離延長して作成された延長点と、後に加工される加工ブロックを始点から所定距離削除して作成された開始点とを繋ぐように加工経路を補正するために、前記先に加工される加工ブロックの延長距離と前記後に加工される加工ブロックの削除する削除距離を指定した加工経路補正指令が記述された加工プログラムを記憶した加工プログラム記憶部と、前記加工プログラムを解析し、前記加工経路補正指令で指定された加工ブロックの終点から該加工ブロックの加工の進行方向に延長する延長距離と、該加工ブロックの次の加工ブロックの始点から削除する削除距離を読み取る加工プログラム解析部と、前記先に加工される加工ブロックの終点と、該終点から前記読み取った延長距離だけ延長して作成された延長点と、前記後に加工される加工ブロックの始点から前記読み取った削除距離だけ削除して作成された開始点とを繋ぐように加工経路を補正する加工経路補正部と、前記補正された加工経路に基づいてワイヤ電極を被加工物に対して相対移動させる加工経路制御部と、を有することを特徴とするプログラム指令によって加工経路の補正を行うワイヤ放電加工機の制御装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、加工結果に作業者の意図を的確に反映させることができるように、加工プログラムからの指令によって加工経路の補正を行うことができるワイヤ放電加工機の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の加工方法を説明する図である。
【図２】本発明における加工プログラムの修正を説明する図である。
【図３】本発明の加工経路補正部を備えたワイヤ放電加工機のブロック図である。
【図４】本発明の加工装置の処理を説明するフローチャートである。
【図５】従来のコーナ部を加工するときの様子を説明する図である。
【図６】従来の加工経路を変更してコーナ部を加工するときの様子を説明する図である。
【図７】従来の加工方法を説明する図である。
【図８】従来技術における加工プログラムの修正を説明するプログラム例である。
【図９】ＸＹ軸が同時に動作するような形状の加工プログラムを修正する場合を説明する図である。
【図１０】従来の加工経路補正部を備えたワイヤ放電加工機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
本発明は、作業者の意図を加工経路の補正に生かせるようにするために、加工プログラムの指令によって加工経路の補正を行うようにしたものである。例えば、図１のような加工について考えてみると、図中の補正前の加工プログラムはＸ軸とＹ軸の移動指令からなる加工ブロックで１０×１０ｍｍの加工形状を被加工物から切り出すものである。  
図１の実線で示される加工形状に被加工物２を加工するプログラムは図２の補正前の加工プログラムとして記述される。  
【００２０】
図２の補正前の加工プログラムをブロック毎に説明する。なお、単位はｍｍとする。Ｏ１００はプログラム番号である。  
［Ｇ９２Ｘ０．０Ｙ０．０］Ｇ９２は座標原点を指令するＧコードであり、このブロックはＸ０．０，Ｙ０．０を座標原点とすることを指令するブロックである。  
［Ｇ９１Ｇ０１Ｇ４０Ｘ０．Ｙ３．］Ｇ９１はインクリメント指令を表すＧコードであり、このブロック以降、入力されるデータはインクリメントデータであることを指定し、Ｇ０１は直線補間を指令するＧコードであり、Ｇ４０は工具補正を解除するＧコードであり、このブロックはＸ０．０，Ｙ３．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。  
［Ｇ４１Ｘ−５．］Ｇ４１は進行方向左に工具径補正を行うことを指令するＧコードであり、このブロックは、工具径補正を行って、Ｘ−５．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。  
［Ｙ１０．］Ｙ１０．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。  ［Ｘ１０．］Ｘ１０．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。  ［Ｙ−１０．］Ｙ−１０．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。
［Ｘ−５．］Ｘ−５．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。  
［Ｍ３０］プログラムの終了を指令するブロックである。
【００２１】
これに対して補正後の加工プログラムは図２に示されるように、補正を行う加工ブロックの後に『ＭｘｘＡａａＢｂｂ』を追加したものであって、これによって図中の破線のような加工経路の補正が行われる。具体的には、『Ｍｘｘ』は加工経路の補正を行う加工経路補正指令で、『Ａａａ』は加工経路補正指令が指令された加工ブロックの終点を加工進行方向に延長する延長距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味し、『Ｂｂｂ』は次の加工ブロックの始点から削除する削除距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味するものである。「ａａ」に延長距離，「ｂｂ」に削除距離の値を記述する。なお、本明細書では、終点を延長して得られた点を延長点、削除して得られた点を開始点という。また、所定距離延長するための延長距離と所定距離削除するための削除距離とはそれぞれ任意に設定することができる。
【００２２】
このような仕組みの加工経路補正指令であれば、加工経路を補正する場合に、加工プログラム中のオリジナルの移動指令（加工形状）に手を加える必要がなくなる。したがって、加工形状が複雑な形をしたものであっても、作業者は容易に、そして思い通りに加工経路を補正することができるようになり、自分が意図した加工を容易に行うことができるようになる。
【００２３】
ここで、補正後の加工プログラムをブロック毎に説明する。なお、単位はｍｍとする。Ｏ１００はプログラム番号である。  
［Ｇ９２Ｘ０．０Ｙ０．０］Ｇ９２は座標原点を指令するＧコードであり、このブロックはＸ０．０，Ｙ０．０を座標原点とすることを指令するブロックである。  
［Ｇ９１Ｇ０１Ｇ４０Ｘ０．Ｙ３．］Ｇ９１はインクリメント指令を表すＧコードであり、このブロック以降、入力されるデータはインクリメントデータであることを指定し、Ｇ０１は直線補間を指令するＧコードであり、Ｇ４０は工具補正を解除するＧコードであり、このブロックはＸ０．０，Ｙ３．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。  
［Ｇ４１Ｘ−５．ＭｘｘＡ１．０Ｂ１．０］Ｇ４１は進行方向左に工具径補正を行うことを指令するＧコードであり、このブロックは、工具径補正を行って、Ｘ−５．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。そして、Ｍｘｘは加工経路の補正を行う加工経路補正指令で、Ａ１．０は加工経路補正指令が指令された加工ブロックの終点を加工進行方向に延長する距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味し、Ｂ１．０は次の加工ブロックの始点から削除する距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味するものである。
［Ｙ１０．ＭｘｘＡ１．０Ｂ１．０］Ｙ１０．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。そして、Ｍｘｘは加工経路の補正を行う加工経路補正指令で、Ａ１．０は加工経路補正指令が指令された加工ブロックの終点を加工進行方向に延長する距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味し、Ｂ１．０は次の加工ブロックの始点から削除する距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味するものである。
［Ｘ１０．ＭｘｘＡ１．０Ｂ１．０］Ｘ１０．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。そして、Ｍｘｘは加工経路の補正を行う加工経路補正指令で、Ａ１．０は加工経路補正指令が指令された加工ブロックの終点を加工進行方向に延長する距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味し、Ｂ１．０は次の加工ブロックの始点から削除する距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味するものである。
［Ｙ−１０．ＭｘｘＡ１．０Ｂ１．０］Ｙ−１０．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。そして、Ｍｘｘは加工経路の補正を行う加工経路補正指令で、Ａ１．０は加工経路補正指令が指令された加工ブロックの終点を加工進行方向に延長する距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味し、Ｂ１．０は次の加工ブロックの始点から削除する距離（ここでは１．０ｍｍ）を意味するものである。
［Ｘ−５．］Ｘ−５．０の増加分だけ直線補間を行うことを指令するブロックである。  
［Ｍ３０］プログラムの終了を指令するブロックである。  
【００２４】
この例では、４か所の９０度のコーナでいずれも同じ補正量とした例を示したが、この中に外乱や加工環境の変化の影響を受けるコーナが存在する場合には、延長距離のＡや削除距離のＢを任意の値に設定して補正量を変更すれば、作業者の意図を加工に容易に反映させることが可能となる。
【００２５】
ここではいわゆるアウトコーナの加工経路を補正する例を示したが、インコーナに対して同様な補正を行った場合でもワイヤ電極のたわみによる形状精度の悪化を改善できることは明らかである。また、ここでは２つの直線ブロックで構成されるコーナを用いて説明したが、直線ブロックと円弧ブロックで構成されるコーナ、または２つの円弧ブロックで構成されるコーナの場合でも同様の効果が得られることは明らかである。
【００２６】
図３は、本発明の加工経路補正部を備えたワイヤ放電加工機のブロック図である。加工プログラム記憶部３０は加工プログラムを格納し、加工プログラム解析部３１は加工プログラムを解析し、加工経路補正指令が指令されたか否かを判断して加工経路補正部３２に通知し、それが指令された場合には延長する距離、削除する距離を併せて加工経路補正部３２に通知する。加工経路補正部３２は加工経路補正指令が指令された場合、指令された延長する距離にしたがって加工ブロックの終点を加工の進行方向に延長し、次の加工ブロックを始点から削除する距離分削除して、両ブロックを繋ぐように加工経路の補正を行い、補正した加工経路を加工経路制御部３３に出力する。加工経路制御部３３は加工経路に基づいてワイヤ電極を被加工物に対して相対移動させる。
【００２７】
本発明に係るワイヤ放電加工機の制御装置は、図３のブロック図に示される構成を有し、複数の加工ブロックからなる加工プログラムに基づいて加工経路を作成し、該加工経路にしたがってワイヤ電極と被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工機の制御装置である。加工プログラム記憶部３０は、連続する２つの加工ブロックからなるコーナ部の先に加工される加工ブロックの終点と、該終点から該先に加工される加工ブロックの加工の進行方向に所定距離延長して作成された延長点と、後に加工される加工ブロックを始点から所定距離削除して作成された開始点とを繋ぐように加工経路を補正するために、前記先に加工される加工ブロックの延長距離と前記後に加工される加工ブロックの削除する削除距離を指定した加工経路補正指令が記述された加工プログラムを記憶する。加工プログラム解析部３１は、前記加工プログラムを解析し、前記加工経路補正指令で指定された加工ブロックの終点から該加工ブロックの加工の進行方向に延長する延長距離と、該加工ブロックの次の加工ブロックの始点から削除する削除距離を読み取る。加工経路補正部３２は、前記先に加工される加工ブロックの終点と、該終点から前記読み取った延長距離だけ延長して作成された延長点と、前記後に加工される加工ブロックの始点から前記読み取った削除距離だけ削除して作成された開始点とを繋ぐように加工経路を補正する。加工経路制御部３３は、前記補正された加工経路に基づいてワイヤ電極を被加工物に対して相対移動させる。
【００２８】
図４は本発明の制御装置の処理を説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］加工プログラムのブロックの読み込みと解析を行う。  
●［ステップＳＡ０２］加工経路補正指令が指令されたか否か判断し、指令された場合にはステップＳＡ０３へ移行し、指令されていない場合にはステップＳＡ０４へ移行する。
●［ステップＳＡ０３］延長する距離と削除する距離にしたがって加工経路を補正する。
●［ステップＳＡ０４］加工プログラムの全てのブロックを解析したか否か判断し、全てのブロックを解析した場合には処理を終了し、全てのブロックを解析していない場合にはステップＳＡ０１へ戻り、処理を継続する。
【００２９】
上述したように、本発明により、加工結果に作業者の意図を反映させることができるように、加工プログラムからの指令によって加工経路の補正を行うことができるワイヤ放電加工機の制御装置を提供できる。
【００３０】
また、ここで、本発明が従来技術に比較して効果を奏することを、本発明と先行技術文献に開示された技術との差異を補足して説明する。
（特許文献１）
特許文献１の技術ではワイヤ電極が移動する加工経路は本発明で補正した後の加工経路と同じようになるが、特許文献１はワイヤのたわみ量を記憶して、それに基づいて加工経路を逐次補正しながら加工するという制御方式となっている。一方、本発明は加工経路を補正する特定のプログラム指令に基づいて経路補正を行うようになっている。したがって、本発明では、加工結果に作業者の意図を的確に反映させることができるようになっているが、特許文献１ではそのような効果は得られない。
【００３１】
（特許文献２）
特許文献２は加工経路中のコーナを自動的に検出して加工経路を補正するようになっている。一方、本発明は加工経路を補正する特定のプログラム指令に基づいて経路補正を行うものであって、加工経路中のコーナを検出して加工経路を補正するものではない。また、コーナを通過した後で元の加工経路に沿って移動することはない。したがって、本発明では、加工結果に作業者の意図を的確に反映させることができるようになっているが、特許文献２でもそのような効果は得られない。
【符号の説明】
【００３２】
２  被加工物
４  ワイヤ電極
６  加工経路
８  ワイヤ電極の軌跡
１０  ワイヤ電極のたわみで過剰に削られる箇所
１２  補正した加工経路
１４  加工開始点
１６  加工方向
２０  加工プログラム記憶部
２１  コーナ検出部
２２  加工経路補正部
２３  加工経路制御部
３０  加工プログラム記憶部
３１  加工プログラム解析部
３２  加工経路補正部
３３  加工経路制御部
【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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