(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじり方向に回転しながら工作物との間で放電し、前記工作物を加工するワイヤ電極と、
前記工作物の上方で前記ワイヤ電極を支持する上部ガイドと、
前記工作物の下方で前記ワイヤ電極を支持する下部ガイドと、
加工方向と残したい工作物との位置関係と、加工プログラムとに基づいて、残したい工作物が加工方向に対して右側に位置する場合と左側に位置する場合で、それぞれ、前記上部ガイドおよび前記下部ガイドの位置を個別に決定した値で補正することで、前記ワイヤ電極の前記工作物の加工面に対するオフセット量および前記ワイヤ電極の傾きの少なくとも一方を調整し、前記工作物を加工して得られる加工物の目標形状の寸法と実際の形状の寸法との誤差である加工寸法誤差を補償する制御装置と、
を備えることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記加工プログラムに記述された、前記ワイヤ電極に対する位置指令を前記加工寸法誤差および前記位置関係に基づいて補正し、補正後の前記位置指令に従い前記上部ガイドおよび前記下部ガイドを移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
前記加工寸法誤差を、前記工作物に形成される加工溝の中心軌跡と前記加工プログラムで表される前記ワイヤ電極の中心の軌跡とのずれ量である加工溝中心変位量とする、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
前記加工寸法誤差を、前記工作物を加工して得られる加工物の実際の加工面と前記加工プログラムで表される前記加工物の目標加工面とのずれ量である加工面位置変位量とする、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
前記制御装置は、搬送時の前記ワイヤ電極の回転に関する情報である回転情報、および、前記工作物の加工中における前記ワイヤ電極の消耗量に基づき推定された、加工方向と残したい工作物との位置関係と、加工プログラムとに基づいて前記上部ガイドおよび前記下部ガイドの位置を制御して前記加工寸法誤差を補償する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
搬送時の前記ワイヤ電極の回転方向、回転速度または回転角度を検出し、検出結果を示す前記回転情報を生成するワイヤ電極回転検出器と、
前記消耗量を計測するワイヤ電極消耗量計測器と、
前記回転情報および前記消耗量に基づいて前記加工寸法誤差を推定する加工寸法変位推定器と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項７】
前記工作物の上下方向の板厚を検出し、検出結果を示す板厚情報を生成する板厚検出器と、
前記板厚情報に基づいて前記加工寸法誤差を推定する加工寸法変位推定器と、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項８】
前記加工寸法変位推定器が前記制御装置の内部に存在する、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項９】
搬送時の前記ワイヤ電極の回転に関する情報である回転情報、前記工作物の加工中における前記ワイヤ電極の消耗量、前記加工寸法誤差、および、前記加工寸法誤差の補償に用いる補正量を観測し、前記観測で得られた状態変数を用いて機械学習を行う機械学習装置、
を備え、
前記制御装置は、前記機械学習装置による学習結果および前記加工プログラムに基づいて前記加工寸法誤差を補償する、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項１０】
ワイヤ放電加工装置が工作物を加工して得られる加工物の目標形状の寸法と実際の形状の寸法との誤差である加工寸法誤差を補償するための補正量を機械学習する機械学習装置であって、
搬送時のワイヤ電極の回転に関する情報である回転情報と、前記加工物の加工中における前記ワイヤ電極の消耗量と、前記加工寸法誤差と、前記補正量とを状態変数として観測する状態観測部と、
前記状態変数に従って前記補正量を機械学習する学習部と、
を備えることを特徴とする機械学習装置。
【請求項１１】
前記学習部は、
前記状態変数に基づいて報酬を計算する報酬計算部と、
前記報酬に基づいて、前記補正量を決定するための関数を更新する関数更新部と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の機械学習装置。
【請求項１２】
前記報酬計算部は、
前記加工寸法誤差が予め定められた基準値よりも小さい場合に前記報酬を増大させ、前記加工寸法誤差が前記基準値よりも大きい場合に前記報酬を低減する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の機械学習装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ワイヤ電極を用いて工作物を加工するワイヤ放電加工装置および機械学習装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工は、電極と工作物の間に発生させる放電の熱により工作物を溶融除去するものである。ワイヤ放電加工で工作物を加工する場合、加工後の工作物の加工面すなわち加工が行われた後の面は、ワイヤ電極との間に発生する放電ギャップだけワイヤ電極から離れる。また、ワイヤ電極は工作物と対向して放電を発生させながら工作物の上面側から工作物の下面方向に搬送されるため、工作物の下面に搬送されるまでに消耗する。ワイヤ放電加工ではこれらの放電ギャップおよびワイヤ電極の消耗量を考慮して、所望の加工面に対してワイヤ電極軌跡にオフセットを設けている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の発明では、ワイヤ電極軌跡に設定するオフセット量を変化させながら加工を行うことにより、板厚が変化する被加工物（工作物）を加工する際の加工精度の向上を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−８３１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤ放電加工機において、ワイヤ電極は、ボビンの巻き癖および搬送経路中のローラとの摩擦によって、一定方向に回転しながら搬送される。このワイヤ電極の回転は加工精度を劣化させる原因となる。ワイヤ電極が回転しながら搬送される場合、工作物の下面において、加工方向に対して右側と左側ではワイヤ電極側面の消耗量が異なる。そのため、工作物下面において、加工後の加工溝中心位置はワイヤ電極軌跡に対して、ワイヤ電極側面の消耗量の差異分の変位が生じ、その結果、加工面位置が変位し、加工誤差が生じる。【０００５】
特許文献１に記載の発明など、従来のワイヤ放電加工では、加工を行う際のワイヤ電極の回転について考慮されていないため、ワイヤ電極の回転に伴い発生する加工誤差を補償することができない。【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、加工精度の向上を実現可能なワイヤ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、本開示にかかるワイヤ放電加工装置は、ねじり方向に回転しながら工作物との間で放電し、工作物を加工するワイヤ電極と、工作物の上方でワイヤ電極を支持する上部ガイドと、工作物の下方でワイヤ電極を支持する下部ガイドとを備える。また、ワイヤ放電加工装置は、加工方向と残したい工作物との位置関係と、加工プログラムとに基づいて、残したい工作物が加工方向に対して右側に位置する場合と左側に位置する場合で、それぞれ、上部ガイドおよび下部ガイドの位置を個別に決定した値で補正することで、ワイヤ電極の工作物の加工面に対するオフセット量およびワイヤ電極の傾きの少なくとも一方を調整し、工作物を加工して得られる加工物の目標形状の寸法と実際の形状の寸法との誤差である加工寸法誤差を補償する制御装置、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示にかかるワイヤ放電加工装置は、加工精度の向上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にかかるワイヤ放電加工装置の構成例を示す図
【図２】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工機の制御装置の構成例を示す図
【図３】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置の他の構成例を示す図
【図４】工作物をワイヤ放電加工した際に加工結果として形成される加工溝の俯瞰図
【図５】ワイヤ放電加工装置が解決しようとする課題を説明するための第１の図
【図６】ワイヤ放電加工装置が解決しようとする課題を説明するための第２の図
【図７】ワイヤ放電加工装置が解決しようとする課題を説明するための第３の図
【図８】ワイヤ放電加工装置が解決しようとする課題を説明するための第４の図
【図９】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置による加工動作の概要を示す図
【図１０】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置による補正方法の他の例を示す図
【図１１】ワイヤ放電加工装置が補正を行う際に用いる座標軸を示す図
【図１２】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置がワイヤ放電加工における加工寸法誤差を補正する動作の一例を示す第１のフローチャート
【図１３】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置がワイヤ放電加工における加工寸法誤差を補正する動作の一例を示す第２のフローチャート
【図１４】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置の図１３に示す動作例を実現する各構成要素の接続関係を示す図
【図１５】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置がワイヤ放電加工における加工寸法誤差を補正する動作の一例を示す第３のフローチャート
【図１６】実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置の図１５に示す動作例を実現する各構成要素の接続関係を示す図
【図１７】ワイヤ放電加工の加工方向と、ワイヤ電極の消耗量との関係例を示す図
【図１８】ワイヤ放電加工の加工方向、ワイヤ電極の回転方向およびワイヤ電極の消耗量の関係例を示す図
【図１９】実施の形態２にかかるワイヤ放電加工装置が備える制御装置の構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示の実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置および機械学習装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置の構成例を示す図である。ワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極ボビン１と、ワイヤ電極ボビン１から引き出されるワイヤ電極２と、ワイヤ電極２を搬送するためのワイヤ電極搬送ローラ３と、工作物７の加工中にワイヤ電極２の位置および傾きを支持する上部ガイド６および下部ガイド１１と、工作物７を設置するためのテーブル８と、加工部１６で加工した後のワイヤ電極２を搬送する下部ローラ１３と、ワイヤ電極２を搬送する駆動力を発生させる回収ローラ９と、加工後のワイヤ電極２を廃棄するためのワイヤ電極回収箱１０と、を備えている。なお、加工部１６は、上部ガイド６および下部ガイド１１と、上部ガイド６および下部ガイド１１で支持されたワイヤ電極２とで構成される。
【００１２】
また、ワイヤ放電加工装置１００は、工作物７の板厚を検出する板厚検出器４と、ワイヤ電極２の回転方向、回転速度または回転角度を検出するワイヤ電極回転検出器５と、ワイヤ電極２の消耗量を計測するワイヤ電極消耗量計測器１２と、を備えている。なお、板厚検出器４は、上下方向、すなわち、ワイヤ電極２の搬送方向における工作物７の板厚を検出し、板厚情報を生成する。本実施の形態における「ワイヤ電極２の回転角度」は、ワイヤ電極２が工作物７を加工している間に回転する角度、すなわち、ワイヤ電極２の任意の位置が工作物７の上部ガイド６側から下部ガイド１１側に搬送されながら工作物７を放電加工している間に回転する角度とする。回転速度の情報は、ワイヤ電極２が回転する速度の情報と、回転方向の情報とを含んで構成されるものとする。また、回転角度の情報は、上述した、ワイヤ電極２が工作物７を加工している間に回転する角度の情報と、回転方向の情報とを含んで構成されるものとする。また、「ワイヤ電極２の消耗量」は、ワイヤ電極２が工作物７を加工している間に消耗する量、すなわち、ワイヤ電極２が工作物７の上部ガイド６側から下部ガイド１１側に搬送される間のワイヤ電極２の径の減少量とする。
【００１３】
また、ワイヤ放電加工装置１００は、板厚検出器４で検出された板厚を示す板厚情報、ワイヤ電極回転検出器５で検出された結果を示すワイヤ電極２の回転情報、および、ワイヤ電極消耗量計測器１２で計測された消耗量を示す消耗情報に基づいて、加工溝中心変位量または加工面位置変位量を推定する加工寸法変位推定器１５と、加工寸法変位推定器１５で推定された加工溝中心変位量または加工面位置変位量と加工プログラムとに基づいて上部ガイド６および下部ガイド１１の位置を制御する制御装置１４と、を備えている。
【００１４】
図２は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００の制御装置１４の構成例を示す図である。図２に示すように、制御装置１４は、ＮＣ（Numerical  Control）装置１４１および駆動部１４２を備える。ここで、ＮＣ装置１４１および駆動部１４２は、例えば、プロセッサとメモリとを組み合わせた制御回路で実現される。すなわち、制御装置１４は、ＮＣ装置１４１および駆動部１４２を実現するプロセッサおよびメモリを備える。メモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリなどが該当する。ＮＣ装置１４１および駆動部１４２は、プロセッサがメモリに記憶された、ＮＣ装置１４１および駆動部１４２として動作するためのプログラムを読みだして実行することにより実現される。なお、ＮＣ装置１４１および駆動部１４２は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組み合わせた回路で実現されてもよい。
【００１５】
ＮＣ装置１４１は、加工プログラムを解析し、加工プログラムに記述された指令のうち、ワイヤ電極２に対する位置指令であるワイヤ電極位置指令を、加工溝中心変位量または加工面位置変位量に基づいて補正する。ＮＣ装置１４１は、補正後のワイヤ電極位置指令を駆動部１４２に出力する。駆動部１４２は、ＮＣ装置１４１から受け取った補正後のワイヤ電極位置指令に基づいて上部ガイド６および下部ガイド１１それぞれの指令位置を求め、求めた各指令位置に上部ガイド６および下部ガイド１１が移動するよう、上部ガイド６および下部ガイド１１を駆動する。指令位置とは、加工プログラムに記述された位置指令によって指令される位置である。ここで、駆動部１４２は、上部ガイド６および下部ガイド１１それぞれの指令位置を求める際、例えば、まず、補正後のワイヤ電極位置指令を解析してワイヤ電極２の指令位置を求め、ワイヤ電極の指令位置と、ワイヤ電極２、上部ガイド６および下部ガイド１１の位置関係とから、上部ガイド６および下部ガイド１１それぞれの指令位置を算出する。ここで、ワイヤ電極２の指令位置で指令される位置は、工作物７に対するワイヤ電極２の相対的な位置を意味する。よって、上部ガイド６の指令位置は、工作物７に対する上部ガイド６の相対的な位置を示し、下部ガイド１１の指令位置は、工作物７に対する下部ガイド１１の相対的な位置を示す。ワイヤ電極２、上部ガイド６および下部ガイド１１の位置関係は、ワイヤ電極２の傾きに変化が無ければ固定であり、ワイヤ電極２の指令位置に基づき上部ガイド６および下部ガイド１１の指令位置を算出することが可能である。駆動部１４２は、ワイヤ電極２、上部ガイド６および下部ガイド１１のデフォルトの位置関係の情報を保持しており、この情報と、ワイヤ電極２の指令位置と、ワイヤ電極２の傾きとに基づいて、上部ガイド６および下部ガイド１１それぞれの指令位置を算出する。ワイヤ電極２の傾きの情報は、加工プログラムを解析することで求める。なお、上部ガイド６および下部ガイド１１それぞれの指令位置の算出をＮＣ装置１４１が行うようにしてもよい。また、加工プログラムにワイヤ電極位置指令が記述されているものとしたが、上部ガイド６および下部ガイド１１のそれぞれに対する位置指令が加工プログラムに記述され、ＮＣ装置１４１は、上部ガイド６および下部ガイド１１のそれぞれに対する位置指令を補正し、補正後の各位置指令を駆動部１４２に出力する構成としてもよい。
【００１６】
図１に示す構成例では加工寸法変位推定器１５と制御装置１４とを別構成としたが、図３に示すように、これらを一体化した構成としてもよい。図３は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置の他の構成例を示す図である。図３に示すワイヤ放電加工装置１０１は、図１に示すワイヤ放電加工装置１００の加工寸法変位推定器１５および制御装置１４に代えて、これらが一体化された制御装置１８を備える。以下の説明では、図１に示す構成を前提とする。
【００１７】
ここで、本実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置１００が解決しようとする課題について説明する。
【００１８】
図４は、工作物をワイヤ放電加工した際に加工結果として形成される加工溝の俯瞰図である。図４において、ワイヤ電極２が通過した後に形成される加工溝２１の中心線を加工溝中心２０と定義し、加工溝２１を形成する工作物の壁面を加工面１９と定義する。
【００１９】
図５は、ワイヤ放電加工装置１００が解決しようとする課題を説明するための第１の図である。図６は、ワイヤ放電加工装置１００が解決しようとする課題を説明するための第２の図である。図５において、ワイヤ電極２が加工方向２２の方向に移動して工作物を加工しながらワイヤ電極搬送方向２６に搬送され、かつワイヤ電極２が回転方向２４の方向に回転しているものとする。この場合、ワイヤ電極２は、加工に伴う消耗によって、工作物上部２３と工作物下部２５ではワイヤ断面形状が異なる。具体的には、ワイヤ電極２は、工作物上部２３では加工方向２２の面のみが消耗する。一方、工作物下部２５では、ワイヤ電極２の搬送と回転に伴い、加工方向２２に対してワイヤ電極２の左右でワイヤ電極消耗面２７およびワイヤ電極非消耗面２８が存在する。工作物下部２５では、消耗がない場合のワイヤ電極２の形状３９に対して、実際にはワイヤ電極が消耗しており形状が変化しているため、放電ギャップ３１を考慮すると工作物の加工方向左側の工作物３２と加工方向右側の工作物３３とで加工面の位置が理想的な位置である目標位置からずれる。図６に示すように、工作物下部２５での実際の加工面位置３７は、理想的な加工面位置３８である目標加工面に対して、加工方向２２に対するワイヤ電極左側の加工面位置変位量３４とワイヤ電極右側の加工面位置変位量３５だけずれる。また、工作物下部２５での実際の加工溝中心２９も、機械指令のワイヤ電極中心３０に対して、加工溝中心変位量３６だけずれる。
【００２０】
つまり、図７に示すように、工作物下部２５では、実際の加工溝中心２９が機械指令のワイヤ電極中心３０から加工溝中心変位量３６だけずれる。この結果、加工方向左側の工作物３２の加工面の位置および傾きと加工方向右側の工作物３３の加工面の位置および傾きとが理想的なものと異なることになる。図７は、ワイヤ放電加工装置１００が解決しようとする課題を説明するための第３の図である。
【００２１】
また、図８に示すように、加工方向２２が異なると、工作物下部２５における、実際の加工溝中心２９の、機械指令のワイヤ電極中心３０からのずれる方向が異なる。すなわち、工作物下部２５において実際の加工溝中心２９が機械指令のワイヤ電極中心３０からずれる方向は加工方向２２に応じて異なる。これは、実際の加工溝中心２９が機械指令のワイヤ電極中心３０からずれることにより生じる加工面の傾きおよび位置が、加工方向２２によって異なることを意味する。図８は、ワイヤ放電加工装置１００が解決しようとする課題を説明するための第４の図である。なお、ワイヤ電極２の回転方向２４が図で示される方向から逆転した場合も同様に、工作物下部２５において実際の加工溝中心２９が機械指令のワイヤ電極中心３０からずれる方向は加工方向２２に応じて異なる。
【００２２】
従来のワイヤ放電加工では、ワイヤ電極の半径と放電ギャップ分だけ、機械指令のワイヤ電極中心軌跡を、残したい工作物が存在する方向を考慮してオフセットを設定している。なお、ここでのオフセットは、工作物の加工面と加工溝中心との距離である。しかし、このオフセット量を設定する際に加工方向は考慮されていない。そのため、上記の図５〜図８を用いて説明した問題に対処されていない。
【００２３】
これに対し、本実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置１００は、図５〜図８に示す工作物下部２５での実際の加工溝中心２９と機械指令のワイヤ電極中心３０とのずれ、または、図６に示す工作物下部２５での実際の加工面位置３７と理想的な加工面位置３８とのずれ、に基づいてワイヤ電極２の位置および傾きを補正する機能を有する。具体的には、ワイヤ放電加工装置１００は、図９に示すように、加工方向に伴って、ワイヤ電極２の中心軌跡を補正する機能を有する。図９は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００による加工動作の概要を示す図である。図９（ａ）は、ワイヤ放電加工の機械指令で表されるワイヤ電極中心軌跡（機械指令のワイヤ電極指令位置軌跡）と、ワイヤ放電加工により作成する加工物の目標形状を示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す機械指令のワイヤ電極指令位置軌跡に沿って時計周り（ＣＷ：clockwise）にワイヤ電極を移動させて加工を行う場合の実際のワイヤ電極中心軌跡および作成される加工物の形状を示す。図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す機械指令のワイヤ電極指令位置軌跡に沿って反時計周り（ＣＣＷ：counterclockwise）にワイヤ電極を移動させて加工を行う場合の実際のワイヤ電極中心軌跡および作成される加工物の形状を示す。図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、機械指令のワイヤ電極中心軌跡と実際のワイヤ電極中心軌跡とは異なる。また、機械指令のワイヤ電極中心軌跡が同じであっても、ワイヤ電極が移動する方向である加工方向が異なる場合、実際のワイヤ電極中心軌跡は一致せず、作成される加工物の形状も一致しない。そのため、本実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置１００は、図９（ｄ）に示すように、ワイヤ電極中心の位置を、加工方向ごとに異なる補正量で補正し、いずれの加工方向で加工を行う場合であっても目標形状の加工物が得られるようにする。なお、図９（ｄ）の「補正前のワイヤ電極指令位置軌跡」は、図９（ａ）の「機械指令のワイヤ電極指令位置軌跡」と一致する。つまり、ワイヤ放電加工装置１００は、機械指令で指令されるワイヤ電極の位置を、加工方向を考慮して決定した補正量で補正し、補正後の位置となるようにワイヤ電極の位置を制御する。
【００２４】
なお、以下の説明では、図６に示す実際の加工溝中心２９と機械指令のワイヤ電極中心３０とのずれ、または、実際の加工面位置３７と理想的な加工面位置３８とのずれ、に基づいて補正を行うこととするが、図１０に示すような、工作物を加工して得られる形状の平均寸法に基づく補正、すなわち、加工して得られる形状が平均寸法となるようにする補正を行うようにしてもよい。図１０は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００による補正方法の他の例を示す図である。また、ワイヤ放電加工装置１００においては、ワイヤ電極２のオフセット量の補正、および、ワイヤ電極２の傾きの補正のために、図１１に示したＵＶ軸の指令値、または、ＸＹ軸の指令値を補正する。つまり、ワイヤ電極２の傾きを補正する場合はＵＶ軸の指令値を補正し、ワイヤ電極２のオフセット量を補正する場合はＸＹ軸の指令値を補正する。ＵＶ軸の指令値とは、直交するＵ軸およびＶ軸で定義されるＵＶ座標における位置すなわち座標を指令する指令値、ＸＹ軸の指令値とは、直交するＸ軸およびＹ軸で定義されるＸＹ座標における位置すなわち座標を指令する指令値である。なお、ワイヤ電極２のオフセット量の補正は工作物７に対するワイヤ電極２の相対的な位置の補正を意味する。図１１は、ワイヤ放電加工装置１００が補正を行う際に用いる座標軸を示す図である。
【００２５】
つづいて、本実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置１００の動作、具体的には、ワイヤ放電加工装置１００がワイヤ放電加工で発生する加工寸法誤差を補正する動作について、図１２〜図１６を参照しながら説明する。加工寸法誤差とは、工作物をワイヤ放電加工して得られる加工物の目標形状の寸法と実際の形状の寸法との誤差である。加工寸法誤差には、上述した実際の加工溝中心２９と機械指令のワイヤ電極中心３０とのずれ量である加工溝中心変位量３６、または、実際の加工面位置３７と理想的な加工面位置３８とのずれ量である加工面位置変位量３４および３５が該当する（図６参照）。
【００２６】
図１２は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００がワイヤ放電加工における加工寸法誤差を補正する動作の一例を示す第１のフローチャートである。
【００２７】
図１２に示す動作例では、まず、ワイヤ放電加工装置１００の制御装置１４が加工寸法誤差を取得する（ステップＳ１１）。すなわち、制御装置１４は、加工溝中心変位量３６、または、加工面位置変位量３４および３５を取得する。制御装置１４は、これらの情報を加工寸法変位推定器１５から取得する。なお、ワイヤ電極２は放電加工が進むにつれて消耗し、これに伴い実際の加工溝中心２９が機械指令のワイヤ電極中心３０から徐々にずれていくが、ワイヤ電極の搬送速度が一定であれば、時間あたりのずれ量は概ね一定となる。同様に、実際の加工面位置３７と理想的な加工面位置３８の時間あたりのずれ量も概ね一定となる。そのため、ワイヤ放電加工装置１００は、予めデータ化された加工寸法誤差（加工溝中心変位量３６、または、加工面位置変位量３４および３５）をメモリで保持しておき、制御装置１４は、メモリから加工寸法誤差を取得する構成とすることも可能である。予めデータ化された加工寸法誤差とは、例えば、ワイヤ電極搬送方向２６におけるワイヤ電極２上の基準位置からの距離（例えば、工作物７への放電を開始する位置）と、加工方向と、加工寸法誤差とが対応付けられた状態でテーブル化されたデータである。これらの情報に加えて、工作物の板厚、ワイヤ電極の材質、工作物の材質、ワイヤ電極の搬送速度、ワイヤ電極の太さ、加工速度、加工電圧などの情報をテーブル化してメモリで保持してもよい。テーブルに登録される各種情報は、例えば、様々な条件でシミュレーションを繰り返し行うなどして取得すればよい。
【００２８】
制御装置１４は、加工寸法誤差を取得後、加工方向と残したい工作物との位置関係と、加工寸法誤差とに基づいて、ワイヤ電極位置指令を補正する（ステップＳ１２）。具体的には、制御装置１４のＮＣ装置１４１が、加工方向に対して、加工方向のどちら側に残したい工作物が存在するかを判断し、判断結果に基づいて、加工寸法誤差を補償するための補正量を決定する。つまり、ＮＣ装置１４１は、加工方向に対して右側に残したい工作物が存在する場合と、左側に残したい工作物が存在する場合とに分けて、それぞれの場合で個別に補正量を決定する。そして、ＮＣ装置１４１は、決定した補正量でワイヤ電極位置指令を補正する。すなわち、ＮＣ装置１４１は、残したい工作物がある側で発生する加工寸法誤差（加工溝中心変位量３６、加工面位置変位量３４，３５）の分だけ、ワイヤ電極２が残したい工作物がある側に移動するよう、ワイヤ電極位置指令を補正する。ＮＣ装置１４１は、加工プログラムの解析結果から、加工方向および残したい工作物が加工方向に対してどちら側に存在するかを判断する。
【００２９】
制御装置１４は、次に、補正後のワイヤ電極位置指令に従いワイヤ電極２を移動させる（ステップＳ１３）。具体的には、制御装置１４の駆動部１４２が、補正後のワイヤ電極位置指令が指令する位置にワイヤ電極２が移動するよう、上部ガイド６および下部ガイド１１を駆動する。
【００３０】
ワイヤ放電加工装置１００の制御装置１４は、加工プログラムに記述された各指令を順番に読み込み実行し、ワイヤ電極位置指令を読み込んだ場合には上記のステップＳ１１〜Ｓ１３の各処理を実行する。
【００３１】
図１３は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００がワイヤ放電加工における加工寸法誤差を補正する動作の一例を示す第２のフローチャートである。図１４は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００の図１３に示す動作例を実現する各構成要素の接続関係を示す図である。
【００３２】
図１３に示す第２のフローチャートは、図１２に示す第１のフローチャートのステップＳ１１に代えてステップＳ２１〜Ｓ２３を実行するようにしたものである。図１３のステップＳ１２およびＳ１３は図１２のステップＳ１２およびＳ１３と同一であるため、詳しい説明は省略する。
【００３３】
まず、ワイヤ放電加工装置１００の加工寸法変位推定器１５が、ワイヤ電極２の回転に関する情報を取得する（ステップＳ２１）。このステップＳ２１で取得するワイヤ電極２の回転に関する情報は、搬送時のワイヤ電極２の回転方向、回転角度および回転速度の中のいずれかとする。加工寸法変位推定器１５は、ワイヤ電極２の回転に関する情報である回転情報を、ワイヤ電極回転検出器５から取得する。なお、正常に加工が行われている状態ではワイヤ電極２の回転方向、回転角度および回転速度は一定と考えられる。そのため、ワイヤ放電加工装置１００は、予めデータ化されたワイヤ電極２の回転に関する情報（ワイヤ電極２の回転方向、回転速度または回転角度）をメモリで保持しておき、加工寸法変位推定器１５は、メモリからワイヤ電極２の回転に関する情報を取得する構成とすることも可能である。なお、このステップＳ２１と以下で説明するステップＳ２２とは実行する順番が入れ替わっても問題ない。
【００３４】
加工寸法変位推定器１５は、次に、ワイヤ電極２の消耗量を取得する（ステップＳ２２）。加工寸法変位推定器１５は、ワイヤ電極２の消耗量を、ワイヤ電極消耗量計測器１２から取得する。なお、ワイヤ放電加工装置１００は、予めデータ化されたワイヤ電極２の消耗量をメモリで保持しておき、加工寸法変位推定器１５は、メモリからワイヤ電極２の消耗量を取得する構成とすることも可能である。予めデータ化されたワイヤ電極２の消耗量とは、例えば、ワイヤ電極搬送方向２６におけるワイヤ電極２上の基準位置からの距離と、加工方向と、ワイヤ電極２の消耗量とが対応付けられた状態でテーブル化されたデータ、つまり、ワイヤ電極搬送方向２６におけるワイヤ電極２上の基準位置からある位置までワイヤ電極２が搬送される間にワイヤ電極２がどれだけ消耗するかを表すデータである。これらの情報に加えて、ワイヤ電極２の材質、工作物７の材質、ワイヤ電極２の搬送速度、ワイヤ電極２の太さ、などの情報をテーブル化してメモリで保持してもよい。
【００３５】
加工寸法変位推定器１５は、ステップＳ２１およびステップＳ２２を実行後、ワイヤ電極２の回転に関する情報と、ワイヤ電極２の消耗量とに基づいて加工寸法誤差を算出する（ステップＳ２３）。加工寸法変位推定器１５が加工寸法誤差を算出する方法については後述する。
【００３６】
加工寸法変位推定器１５は、算出した加工寸法誤差を制御装置１４に出力する。制御装置１４は、加工寸法変位推定器１５から受け取った加工寸法誤差に基づいてワイヤ電極位置指令を補正し、ワイヤ電極２を移動させる（ステップＳ１２，Ｓ１３）。すなわち、図１４に示すように、制御装置１４において、ＮＣ装置１４１のワイヤ電極位置指令抽出部１４１Ａが、加工プログラムからワイヤ電極位置指令を抽出し、指令補正部１４１Ｂが、ワイヤ電極位置指令を、加工寸法誤差に基づいて補正する。駆動部１４２は、補正後のワイヤ電極位置指令に従い加工部１６の上部ガイド６および下部ガイド１１を駆動してワイヤ電極２を移動させる。
【００３７】
図１５は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００がワイヤ放電加工における加工寸法誤差を補正する動作の一例を示す第３のフローチャートである。図１６は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置の図１５に示す動作例を実現する各構成要素の接続関係を示す図である。
【００３８】
図１５に示す第３のフローチャートは、図１２に示す第１のフローチャートのステップＳ１１に代えてステップＳ３１〜Ｓ３３を実行するようにしたものである。図１５のステップＳ１２およびＳ１３は図１２のステップＳ１２およびＳ１３と同一であるため、詳しい説明は省略する。
【００３９】
まず、ワイヤ放電加工装置１００の加工寸法変位推定器１５が、工作物７の板厚情報を取得する（ステップＳ３１）。加工寸法変位推定器１５は、板厚情報を、板厚検出器４から取得する。なお、ワイヤ放電加工装置１００は、工作物７の板厚情報の入力を予めユーザから受け付け、入力された板厚情報をメモリで保持しておいてもよい。すなわち、加工寸法変位推定器１５は、ユーザが入力済みの工作物７の板厚情報をメモリから取得してもよい。
【００４０】
加工寸法変位推定器１５は、次に、板厚情報に基づいて、ワイヤ電極２の回転角度およびワイヤ電極２の消耗量を算出する（ステップＳ３２）。工作物７を加工する間のワイヤ電極２の搬送速度は一定であり、同様にワイヤ電極２の回転速度も一定である。そのため、加工寸法変位推定器１５は、例えば、ワイヤ電極２の搬送速度および回転速度を予め保持しておき、これらの情報と工作物７の板厚情報とに基づいて、ワイヤ電極２の回転角度すなわち工作物７を加工している間に回転する角度を算出する。また、ワイヤ電極２の任意の位置の消耗は放電回数に比例し、加工中の放電回数は工作物７の板厚に依存する。そのため、加工寸法変位推定器１５は、例えば、ワイヤ電極２の搬送速度および時間あたりの放電回数を予め保持しておき、これらの情報と板厚情報とに基づいてワイヤ電極２の消耗量を算出する。
【００４１】
加工寸法変位推定器１５は、次に、ワイヤ電極２の回転角度とワイヤ電極２の消耗量とに基づいて、加工寸法誤差を算出する（ステップＳ３３）。
【００４２】
加工寸法変位推定器１５がワイヤ電極２の回転角度とワイヤ電極２の消耗量とに基づいて加工寸法誤差を算出する方法について、図１７および図１８を参照しながら説明する。ここでは、加工寸法誤差を上述した図６に示す加工面位置変位量３４，３５とする場合と加工溝中心変位量３６とする場合の加工寸法誤差の算出方法を説明する。また、加工寸法誤差の説明を２段階に分けて、具体的には、ワイヤ電極２の消耗量を算出する方法と、加工面位置変位を補正するための補正量の計算方法と、ワイヤ電極中心軌跡を補正するための補正量の計算方法とに分けて説明する。図１７は、ワイヤ放電加工の加工方向と、ワイヤ電極２の消耗量との関係例を示す図である。図１８は、ワイヤ放電加工の加工方向、ワイヤ電極２の回転方向およびワイヤ電極２の消耗量の関係例を示す図である。
【００４３】
図１７に示すように、ワイヤ電極２の消耗は、主に、加工方向に発生し、加工方向とのなす角度がθの部分における消耗量は以下の式（１）のように計算される。
（加工方向とのなす角度がθの部分におけるワイヤ電極の消耗量）=f(θ)  …（１）
【００４４】
式（１）において、ｆ(θ)は、加工方向とのなす角度θを変数とする消耗量関数である。この消耗量関数ｆ(θ)は、シミュレーションや実験などにより求める。
【００４５】
式（１）にワイヤ電極２の回転を考慮すると、加工方向の左右の加工面位置の補正量とワイヤ電極中心軌跡の補正量はそれぞれ、式（２）、（３）、（４）のように計算される。
（加工方向左側の加工面位置の補正量）＝ｆ(−π／２)    …（２）
（加工方向右側の加工面位置の補正量）＝ｆ(π／２)      …（３）
（ワイヤ電極中心軌跡の補正量）
＝｛ｆ(−π／２)−ｆ(π／２)｝／２      …（４）
【００４６】
以上のように、本実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極２の搬送中の回転方向、回転速度または回転角度と、ワイヤ電極２の消耗量とに基づいて加工寸法誤差を検出し、加工寸法誤差を、残したい工作物が加工方向に対して右側にある場合と左側にある場合とで異なる補正量を用いて補償する。これにより、加工精度の向上を実現できる。
【００４７】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２にかかるワイヤ放電加工装置を説明する。なお、実施の形態２にかかるワイヤ放電加工装置の構成は、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００と同様である（図１参照）。本実施の形態では、実施の形態１にかかるワイヤ放電加工装置１００と重複する部分については説明を省略する。また、これ以降の説明では、便宜上、実施の形態２にかかるワイヤ放電加工装置をワイヤ放電加工装置１００ａと記載する。
【００４８】
実施の形態２にかかるワイヤ放電加工装置１００ａにおいては、実施の形態１で説明した加工寸法誤差を補償するための補正量を、機械学習を利用して決定する。図１９は、実施の形態２にかかるワイヤ放電加工装置１００ａが備える制御装置１４ａの構成例を示す図である。制御装置１４ａは、ワイヤ放電加工装置１００が備える制御装置１４に機械学習装置５０が追加されたものである。なお、図１９に示す例では機械学習装置５０が制御装置１４ａに含まれる構成としたが、機械学習装置５０が制御装置１４ａの外部に存在する構成、すなわち、機械学習装置５０と制御装置１４ａとが別の装置として存在する構成としてもよい。
【００４９】
制御装置１４ａにおいて、機械学習装置５０は、実施の形態１で説明した加工寸法誤差を補償するための補正量を機械学習する。ＮＣ装置１４１は、機械学習装置５０による学習結果に基づいて加工寸法誤差を補償するための補正量を決定し、決定した補正量で加工寸法誤差の補償、すなわち、ワイヤ電極位置指令の補正を行う。
【００５０】
図１９に示すように、機械学習装置５０は、状態観測部５１および学習部５２を備える。
【００５１】
状態観測部５１は、ワイヤ電極２の回転方向、回転角度または回転速度を含む回転情報と、ワイヤ電極２の消耗量と、加工寸法誤差と、加工寸法誤差を補償するための補正量とを状態変数として観測する。
【００５２】
学習部５２は、状態観測部５１が観測した状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って、加工寸法誤差の補償に用いる補正量（加工寸法誤差を補償するための補正量）を機械学習する。学習部５２が用いる学習アルゴリズムはどのようなものを用いてもよい。一例として、強化学習（Reinforcement  Learning）を適用した場合について説明する。強化学習は、ある環境内におけるエージェント（行動主体）が、現在の状態を観測し、取るべき行動を決定する、というものである。エージェントは行動を選択することで環境から報酬を得て、一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策を学習する。強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習（Q-learning）およびＴＤ学習（TD-learning）が知られている。例えば、Ｑ学習の場合、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）の一般的な更新式（行動価値テーブル）は次式（５）で表される。
【００５３】
【数１】
0006775719.tif 000002
【００５４】
式（５）において、ｓtは時刻ｔにおける環境を表し、ａtは時刻ｔにおける行動を表す。行動ａtにより、環境はｓt+1に変わる。ｒt+1はその環境の変化によってもらえる報酬を表し、γは割引率を表し、αは学習係数を表す。なお、γは０＜γ≦１、αは０＜α≦１の範囲とする。Ｑ学習を適用した場合、加工寸法誤差の補償に用いる補正量を算出することが行動ａtとなる。
【００５５】
式（５）で表される更新式は、時刻ｔ＋１における最良の行動ａt+1の行動価値が、時刻ｔにおいて実行された行動ａtの行動価値Ｑよりも大きければ、行動価値Ｑを大きくし、逆の場合は、行動価値Ｑを小さくする。換言すれば、時刻ｔにおける行動ａtの行動価値Ｑを、時刻ｔ＋１における最良の行動価値に近づけるように、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）を更新する。それにより、或る環境における最良の行動価値が、それ以前の環境における行動価値に順次伝播していくようになる。
【００５６】
学習部５２は、加工寸法誤差の補償に用いる補正量を機械学習するための報酬計算部５２１および関数更新部５２２を備える。
【００５７】
報酬計算部５２１は、状態観測部５１が観測した状態変数に基づいて報酬を計算する。報酬計算部５２１は、加工寸法誤差に基づいて、報酬ｒを計算する。例えば、加工寸法誤差が予め定められた基準値（例えば１μｍ）よりも小さい場合には報酬ｒを増大させる（例えば「１」の報酬を与える）。他方、加工寸法誤差が基準値よりも大きい場合には報酬ｒを低減する（例えば「−１」の報酬を与える）。加工寸法誤差の基準値は、所望の加工寸法誤差によって適宜、ユーザが変更するようにしてもよい。
【００５８】
関数更新部５２２は、報酬計算部５２１によって計算される報酬に従って、加工寸法誤差の補償に用いる補正量を決定するための関数を更新する。例えばＱ学習の場合、式（５）で表される行動価値関数Ｑ（ｓt，ａt）を加工寸法誤差の補償に用いる補正量を算出するための関数として用いられる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、学習部５２が用いる学習アルゴリズムに強化学習を適用した場合について説明したが、これに限られるものではない。学習アルゴリズムについては、強化学習以外にも、教師あり学習、教師なし学習、または半教師あり学習等を適用することも可能である。
【００６０】
また、上述した学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する、深層学習（Deep  Learning）を用いることもでき、他の公知の方法、例えばニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、サポートベクターマシンなどに従って機械学習を実行してもよい。
【００６１】
機械学習装置５０は、ワイヤ放電加工装置１００ａの加工寸法誤差の補償に用いる補正量を学習するために使用されるが、例えば、ネットワークを介してワイヤ放電加工装置１００ａに接続され、このワイヤ放電加工装置１００ａとは別個の装置であってもよい。また、機械学習装置５０は、図１９に示すようにワイヤ放電加工装置１００ａに内蔵されていてもよい。さらに、機械学習装置５０は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。
【００６２】
また、機械学習装置５０は、複数のワイヤ放電加工装置１００ａに対して作成されるデータセットに従って、加工寸法誤差の補償に用いる補正量を学習するようにしてもよい。なお、機械学習装置５０は、同一の現場で使用される複数のワイヤ放電加工装置１００ａからデータセットを取得してもよいし、或いは、異なる現場で独立して稼働する複数のワイヤ放電加工装置１００ａから収集されるデータセットを利用して加工寸法誤差の補償に用いる補正量を学習してもよい。さらに、データセットを収集するワイヤ放電加工装置１００ａを途中で対象に追加し、或いは、逆に対象から除去することも可能である。さらに、あるワイヤ放電加工装置１００ａに関して加工寸法誤差の補償に用いる補正量を学習した機械学習装置５０を、これとは別のワイヤ放電加工装置１００ａに取り付け、当該別のワイヤ放電加工装置１００ａに関して加工寸法誤差の補償に用いる補正量を再学習して更新するようにしてもよい。
【００６３】
このように、本実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置１００ａは、ワイヤ電極２の回転方向、回転角度または回転速度を含む回転情報と、ワイヤ電極２の消耗量と、加工寸法誤差と、加工寸法誤差を補償するための補正量とを観測し、加工寸法誤差を補償するための補正量を学習する機械学習装置５０を備え、機械学習装置５０による学習結果に基づいて、加工寸法誤差を補償する。これにより、実施の形態１と同様に加工精度の向上を実現できる。
【００６４】
なお、本実施の形態では図１に示すワイヤ放電加工装置１００に機械学習装置５０を追加して機械学習を利用する場合について説明したが、図３に示すワイヤ放電加工装置１０１に機械学習装置５０を追加することも可能である。
【００６５】
以上の実施の形態に示した構成は、内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、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】
【００６６】
１  ワイヤ電極ボビン、２  ワイヤ電極、３  ワイヤ電極搬送ローラ、４  板厚検出器、５  ワイヤ電極回転検出器、６  上部ガイド、７  工作物、８  テーブル、９  回収ローラ、１０  ワイヤ電極回収箱、１１  下部ガイド、１２  ワイヤ電極消耗量計測器、１３  下部ローラ、１４，１４ａ，１８  制御装置、１５  加工寸法変位推定器、１６  加工部、１９  加工面、２０  加工溝中心、２１  加工溝、２２  加工方向、２３  工作物上部、２４  回転方向、２５  工作物下部、２６  ワイヤ電極搬送方向、２７  ワイヤ電極消耗面、２８  ワイヤ電極非消耗面、２９  実際の加工溝中心、３０  機械指令のワイヤ電極中心、３１  放電ギャップ、３２  加工方向左側の工作物、３３  加工方向右側の工作物、３４，３５  加工面位置変位量、３６  加工溝中心変位量、３７  実際の加工面位置、３８  理想的な加工面位置、３９  消耗がない場合のワイヤ電極の形状、５０  機械学習装置、５１  状態観測部、５２  学習部、１００，１００ａ，１０１  ワイヤ放電加工装置、１４１  ＮＣ装置、１４１Ａ  ワイヤ電極位置指令抽出部、１４１Ｂ  指令補正部、１４２  駆動部、５２１  報酬計算部、５２２  関数更新部。
【要約】
ワイヤ放電加工装置（１００）は、ねじり方向に回転しながら工作物（７）との間で放電し、工作物（７）を加工するワイヤ電極（２）と、工作物（７）の上方でワイヤ電極（２）を支持する上部ガイド（６）と、工作物（７）の下方でワイヤ電極（２）を支持する下部ガイド（１１）と、加工方向と残したい工作物（７）との位置関係と、加工プログラムとに基づいて、残したい工作物が加工方向に対して右側に位置する場合と左側に位置する場合で、それぞれ、上部ガイド（６）および下部ガイド（１１）の位置を個別に決定した値で補正することで、ワイヤ電極（２）の工作物（７）の加工面に対するオフセット量およびワイヤ電極（２）の傾きの少なくとも一方を調整し、工作物（７）を加工して得られる加工物の目標形状の寸法と実際の形状の寸法との誤差である加工寸法誤差を補償する制御装置（１４）と、を備える。【図１】
0006775719.tif 000003
【図２】
0006775719.tif 000004
【図３】
0006775719.tif 000005
【図４】
0006775719.tif 000006
【図５】
0006775719.tif 000007
【図６】
0006775719.tif 000008
【図７】
0006775719.tif 000009
【図８】
0006775719.tif 000010
【図９】
0006775719.tif 000011
【図１０】
0006775719.tif 000012
【図１１】
0006775719.tif 000013
【図１２】
0006775719.tif 000014
【図１３】
0006775719.tif 000015
【図１４】
0006775719.tif 000016
【図１５】
0006775719.tif 000017
【図１６】
0006775719.tif 000018
【図１７】
0006775719.tif 000019
【図１８】
0006775719.tif 000020
【図１９】
0006775719.tif 000021