(57)【要約】【課題】  電極と被加工物の距離もしくは電極の後退量により決定した電極の旋回速度をもって加工する場合、距離、もしくは後退量の誤差による加工速度、加工精度、更に、加工物コーナー部の形状精度等が問題になるため、これらを改善する、高速かつ高精度な加工が可能な放電加工装置の提供が課題となっていた。【解決手段】  電極の送り方向に垂直な平面内において可変な旋回速度で揺動形状に沿って電極を揺動させながら加工する機能を有する放電加工装置において、揺動形状上の任意の点に対応させた所定の関数を用いることにより旋回速度を変更しながら加工を行なう。【選択図】        図１
2005335065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極の送り方向に垂直な平面内において可変な旋回速度Ｆで揺動形状に沿って電極を揺動させながら加工する機能を有する放電加工装置において、揺動形状上の任意の点に対応させた所定の関数により、旋回速度Ｆを変更する機能を有することを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
前記所定の関数を外部から設定できる機能を有することを特徴とする請求項１記載の放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電極と被加工物との間に電圧をかけて、両者の極間に発生する放電現象を利用して加工する放電加工装置に関するものであり、特に、電極を送り方向に垂直な平面内で可変な旋回速度で揺動形状に沿って揺動させながら加工する機能を有する放電加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工電極を送り方向に垂直な平面内で被加工物に対して相対的に揺動させながら放電加工を行なうことにより、電極と相似な形状の加工を行うことができる。揺動形状として一般に円や四角のように単純なものが用いられている。四角形状の電極を円形状の揺動形状に一定旋回速度で揺動させながら加工を行なう場合、電極の角は対向面積が小さいために加工が速く進むが、辺の部分は対向面積が大きいために加工が遅い。その結果、図１０に示すように加工進行にばらつきが生じる。常に一定旋回速度で電極を進み方向と垂直な平面内で３揺動させることにより、加工屑排出能力は高くなるが、対向面積が小さい部分の加工が完了した場合でも未加工部の加工のために加工完了部も旋回する必要があるため、加工時間が増大することや加工精度が悪化するという問題点がある。
【０００３】
図１１は従来の揺動機能を有する放電加工装置を示す図である(特許文献１参照)。図において、１は旋回速度演算部、２は極間サーボ部、３は演算部、４は記憶部、５は電源制御部、６は駆動制御部、７は極間電圧検出部、８は電極位置検出部、９は電極駆動部、１０は加工電源、１１は電極、１２は被加工物、１３は電極ヘッドである。
【０００４】
【特許文献１】特公平３−１４９１３７号公報
【０００５】
ここで開示されている放電加工装置は、加工軸方向の被加工物に対するサーボ位置からの後退量を極間サーボ部から旋回速度演算部に伝えられ、その後退量に応じて旋回速度を変化させることを特徴としている。この放電加工装置によれば、電極のサーボ位置からの後退量に応じて旋回速度を変化させるため、加工屑の排出を効率的に行いながら電極の形状、加工屑の影響を受けず加工の進行状況のばらつきを小さくすることができる。そのため、加工時間の短縮や加工精度の向上を図ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、加工屑排出効果を高めるために一定の旋回速度で加工する揺動機能を有する放電加工装置では、電極形状によって加工進行状況のばらつきが生じ、加工面にうねりが発生や加工時間が増大するという解決すべき課題があった。
【０００７】
また、電極と被加工物の間の極間電圧を用いて電極と被加工物の極間距離を制御する極間サーボ部からの出力を用いて旋回速度を算出した場合、電極位置の指令値は、実際の電極位置を正確には表さず、誤差が含まれている。また、極間電圧には高周波数のノイズが含まれているため、極間サーボ部から旋回速度演算部に伝えられた電極後退量にも誤差が含まれる。誤差が含まれた電極後退量を用いて旋回速度を算出した場合、最適な値を設定することができないため、加工速度の低下や加工精度の悪化を引き起こす。
【０００８】
また、四角電極を用いて一定旋回速度で四角形状の揺動加工を行った場合、被加工物のコーナ部の形状精度が悪くなる。
【０００９】
また、電極や被加工物の材質や電気条件によって最適な旋回速度が異なるため、調整することによってより高速かつ高精度な加工を行うことができるが、使用者が旋回速度の調整をすることは不可能であった。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、加工屑の排出効果が高く、かつ、加工を均一に進めることにより電極や揺動の形状によらず、高速かつ高精度な加工を可能とする放電加工装置を提供することにある。
【００１１】
また、この発明は旋回速度を常に最適に保つことにより、加工屑の排出能力を保ちながら加工を均一に進め、高速かつ高精度の加工を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による放電加工装置は、揺動形状上の任意の点に対応させた所定の関数によって、旋回速度を変更するように構成したものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、電極形状、揺動形状により生ずる加工の進行速度の差が無くなり、高速かつ高精度な加工が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による放電加工装置を示す図である。図において、１は旋回速度演算部、２は極間サーボ部、３は演算部、４は記憶部、５は電源制御部、６は駆動制御部、７は極間電圧検出部、８は電極位置検出部、９は電極駆動部、１０は加工電源、１１は電極、１２は被加工物、１３は電極ヘッドである。
【００１５】
次に動作について説明する。本実施の形態では、ある時点における電極位置を電極位置検出装置から取り込み、その時点からある所定時間Ａ（Ａ＞０）内の電極位置を記憶部から読み込む。これらの値を用いて最前進位置を算出し、その最前進位置とその時点における電極位置との差を求め、この値を加工遅れ量ｅとする。
この加工遅れ量ｅを用いて旋回速度Ｆを
Ｆ＝ｆ１…０≦ｅ＜Ｅ１
ｆ２…Ｅ１≦ｅ＜Ｅ２
ｆ３…Ｅ２≦ｅ＜Ｅ３
ｆ４…Ｅ３≦ｅ＜Ｅ４
ｆ５…Ｅ４≦ｅ
（ただし、ｆ５≦ｆ４≦ｆ３≦ｆ２≦ｆ１、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４）
とする。
【００１６】
図２は旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２１において、その時点の電極位置を電極位置検出部から取り込む。次に、ステップＳ２２において、その時点からある所定時間内の電極位置を記憶部から取り込む。
・次に、ステップＳ２３において、電極位置検出部から取り込んだその時点の電極位置と記憶部から読み込んだある所定時間内の電極位置から最前進位置を算出する。
・次に、ステップＳ２４において、その時点の電極位置を記憶部に書き込む。
・次に、ステップＳ２５において、その時点の電極位置と最前進位置の差ｅを算出する。
・次に、ステップＳ２６において、加工遅れ量ｅから旋回速度Ｆを算出する。
・次に、ステップＳ２７において、算出された旋回速度Ｆを設定する。
【００１７】
以上のように、本実施の形態によれば、その時点の電極位置と最前進位置との差である加工遅れ量ｅが大きくなるにしたがって旋回速度Ｆが小さくなるように構成したため、電極形状や加工屑によって生じる加工の進行速度の差をなくし、揺動平面内の全領域において加工が均一に進行する。そのため、高速かつ高精度な加工が可能になる。
【００１８】
また、上記実施の形態１では、５段階に旋回速度が変化するような関数を用いたが、４段階以下、または、６段階以上に変化するような関数を用いて演算を行っても同様の効果が得られる。
【００１９】
また、上記実施の形態１では、段階的に旋回速度が変化するような関数を用いたが、単調かつ連続に変化する関数を用いて演算を行っても同様の効果が得られる。
【００２０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による放電加工装置の動作を示す図である。図において、３１は電極送り方向に対してある所定角度で半径が大きくなる円錐、３２は電極の動き、３３はある時点における電極位置、３４はある時点における電極位置３３を含んで進み方向と垂直な平面、３５は平面３４内の電極の揺動中心である。
【００２１】
次に、動作について説明する。本実施の形態では、電極送り方向に対してある所定の角度で揺動半径が変化させるために円錐３１上を電極が動くように構成している。ある時点における電極位置を電極位置検出装置から取り込み、その時点からある所定時間Ａ（Ａ＞０）内の電極位置を記憶部から読み込む。これらの値を用いてその時点の電極進み方向と垂直な平面内での揺動中心３５からの電極位置３３までの距離とその距離の所定時間Ａ（Ａ＞０）内での最大値を算出する。その最大距離とその時点における揺動中心からの距離との差を求め、この値を加工遅れ量ｅとする。この加工遅れ量ｅを用いて旋回速度Ｆを
Ｆ＝ｆ１…０≦ｅ＜Ｅ１
ｆ２…Ｅ１≦ｅ＜Ｅ２
ｆ３…Ｅ２≦ｅ＜Ｅ３
ｆ４…Ｅ３≦ｅ＜Ｅ４
ｆ５…Ｅ４≦ｅ
（ただし、ｆ５≦ｆ４≦ｆ３≦ｆ２≦ｆ１、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４）
とする。
【００２２】
図４は旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
ステップＳ４１において、その時点の電極位置を電極位置検出部から取り込む。・次に、ステップＳ４２において、その時点からある所定時間内の電極位置を記憶部から読み込む。
・次に、ステップＳ４３において、電極位置検出部から取り込んだその時点の電極位置と記憶部から読み込んだある所定時間内の電極位置からその時点の電極送り方向と垂直な平面内での揺動中心からの距離とある所定時間Ａ（Ａ＞０）内のその距離の最大値を算出する。
・次に、ステップＳ４４において、その時点の電極位置を記憶部に書き込む。
・次に、ステップＳ４５において、その時点の電極送り方向と垂直な平面内での揺動中心からの距離とある所定時間Ａ（Ａ＞０）内のその距離の最大値の差ｅを算出する。
・次に、ステップＳ４６において、加工遅れ量ｅから旋回速度Ｆを算出する。
・次に、ステップＳ４７において、算出された旋回速度Ｆを設定する。
【００２３】
以上のように、本実施の形態によれば、揺動平面内における揺動中心からその時点での電極位置までの距離とその時点からある所定時間前までのその距離の最大値によって旋回速度を変更するように構成したため、電極形状や加工屑によって生じる加工の進行速度の差をなくし、揺動平面内の全領域において加工が均一に進行する。そのため、高速かつ高精度な加工が可能になる。
【００２４】
また、上記実施の形態２では、段階的に旋回速度が変化するような関数を用いたが、単調かつ連続的に変化する関数を用いて演算を行っても同様の効果が得られる。
【００２５】
また、上記実施の形態２では、電極送り方向に対してある所定の角度で揺動半径が変化するように構成したが、電極の後退時のみ電極送り方向に対して所定の角度で後退するように構成しても同様の効果が得られる。
【００２６】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による放電加工装置の旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
・ステップＳ５１において、その時点の電極位置を電極位置検出部から取り込む。
・次に、ステップＳ５２において、記憶部から電極の最前進位置を読み込む。
・次に、ステップＳ５３において、その時点の電極位置と最前進位置を比較し、その時点の電極位置が最前進位置よりも先にあればステップＳ５４において最前進位置を更新する。
・次に、ステップＳ５５において、その時点の電極位置と最前進位置の差ｅを算出する。
・次に、ステップＳ５６において、加工遅れ量ｅから旋回速度Ｆを算出する。
・次に、ステップＳ５７において、算出された旋回速度Ｆを設定する。
・次に、ステップＳ５８において電気条件、または、指令値の少なくとも１つが変更されていれば、ステップＳ５９において最前進位置をクリアする。
【００２７】
以上のように、本実施の形態によれば、電極位置の最大値を同一の電気条件かつ指令値の範囲内のみで求めるように構成している。指令値を変更する際に、変更前よりも浅い指令値を設定する場合がある。この場合、電極の最深値は常に変更前の指令値となるため、最適な旋回速度の算出が行えなくなる。電極位置の最大値を同一の指令値の範囲内のみで求めることにより最適な旋回速度の設定を行うことができ、高速かつ高精度な加工が可能になる。
【００２８】
また、電気条件を変更する極間距離が変化するため、指令値を変更した場合と同様の影響がある。
【００２９】
また、上記実施の形態３では、電極位置の最大値を用いたが、最小値、平均値などの他の値を用いて構成しても同様の効果が得られる。
【００３０】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による放電加工装置の旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
・ステップＳ６１において、その時点の電極位置を電極位置検出部から取り込む。
・次に、ステップＳ６２において、記憶部からその時点である所定時間内の電極位置を取り込む。
・次に、ステップＳ６３において、ある所定時間Ａ（Ａ＞０）内の電極位置の平均値を算出する。
・次に、ステップＳ６４において、その時点の電極位置を記憶部に書き込む。
・次に、ステップＳ６５において、その時点の電極位置とある所定時間Ａ（Ａ＞０）内の電極位置の平均値の差ｅを算出する。
・次に、ステップＳ６６において、加工遅れ量ｅから旋回速度Ｆを算出する。
・次に、ステップＳ６７において、算出された旋回速度Ｆを設定する。
【００３１】
以上のように、本実施の形態によれば、電極位置の平均値を３秒以内の所定の範囲内で求めるように構成している。３秒以内の所定時間内の電極位置の平均とその時点の電極位置の差からその時点で対向面積や加工屑の量などの加工状況変化が分かる。この変化に対応させて旋回速度を設定することにより高速かつ高精度な加工が可能になる。
【００３２】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による放電加工装置の旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
・ステップＳ７１において、その時点の電極送り方向の電極位置を電極位置検出部から取り込む。
・次に、ステップＳ７２において、その時点の電極位置と電極送り方向の指令値の差ｅを算出する。
・次に、ステップＳ７３において、加工残り量ｅから旋回速度Ｆを算出する。
・次に、ステップＳ７４において、算出された旋回速度Ｆを設定する。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば、電極送り方向のその時点の電極位置と指令値の差から旋回速度Ｆを算出するように構成している。電極位置を記憶する必要がないため記憶部の容量を必要とせず、かつ、高速高精度な加工が可能になる。
【００３４】
また、上記実施の形態５では、段階的に旋回速度が変化するような関数を用いたが、連続的に変化する関数を用いて演算を行っても同様の効果が得られる。
【００３５】
また、上記実施の形態５では、電極送り方向の電極位置と指令値を用いて旋回速度を算出したが、電極送り方向に対してある所定の角度で揺動半径が変化させ、電極送り方向に垂直な平面内で揺動中心からの距離とその指令値から算出するように構成しても同様の効果が得られる。
【００３６】
実施の形態６．
電極を進み方向と垂直な平面内で旋回させることによって加工屑を排出する効果を高めるためにはある程度の旋回速度が必要である。旋回速度が３［ｍｍ／ｍｉｎ］未満に設定した場合には取り残し量が多い部分を時間をかけて加工できるため加工の進行を均一にすることには効果的であるが、加工屑排出効果が小さくなり加工精度の悪化の原因となる。そのため、旋回速度を最低でも３［ｍｍ／ｍｉｎ］となるように設定することにより常に加工屑排出能力を高く保てるため、高速で高精度な加工が実現できる。
【００３７】
ただし、加工屑の排出のために極間距離を大幅に広げる動作中は旋回速度を３［ｍｍ／ｍｉｎ］未満に設定した場合でも極間が十分に広いために影響を受けないためこの場合を除く。
【００３８】
実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７による放電加工装置を示す図である。図において、８１は揺動形状、８２は電極進み方向と垂直な平面内の電極位置である。
【００３９】
次に動作について説明する。本実施の形態では、揺動形状の任意の点に対応させた関数を用いることにより旋回速度を算出する機能を有するように構成している。図中の斜線部８３内に電極がある場合、電極遅れ量ｅを用いて、
ｅ'=ｅ・（１＋ｙ／Ｒy）
として、このｅ'を用いて旋回速度Ｆを
Ｆ＝ｆ１…０≦ｅ'＜Ｅ１
ｆ２…Ｅ１≦ｅ'＜Ｅ２
ｆ３…Ｅ２≦ｅ'＜Ｅ３
ｆ４…Ｅ３≦ｅ'＜Ｅ４
ｆ５…Ｅ４≦ｅ'
（ただし、ｆ５≦ｆ４≦ｆ３≦ｆ２≦ｆ１、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４）
とする。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、全領域における揺動平面内における電極の中心からの距離とその時点での現在位置の差によって旋回速度を変更するように構成したため、電極形状や加工屑によって生じる加工の進行速度の差をなくし、揺動平面内の全領域において加工が均一に進行する。そのため、高速で高精度な加工が可能になる。
【００４１】
また、上記実施の形態７では、関数ｅ'=ｅ・（１＋ｙ／Ｒy）を用いたが、段階的に変化するような関数や他の連続な関数を用いても良い。
【００４２】
また、上記実施の形態７では、電極遅れ量ｅに対して補正を行った後に旋回速度の算出を行ったが、旋回速度Ｆの算出を行った後に電極位置による旋回速度の補正を行っても良い。
【００４３】
実施の形態８．
図９はこの発明の実施の形態８による放電加工装置を示す図である。図において、１は旋回速度演算部、２は極間サーボ部、３は演算部、４は記憶部、５は電源制御部、６は駆動制御部、７は極間電圧検出部、８は電極位置検出部、９は電極駆動部、１０は加工電源、１１は電極、１２は被加工物、１３は電極ヘッド、１４は入力部である。
【００４４】
次に動作について説明する。本実施の形態では、ある所定時間Ａ（Ａ＞０）、または、旋回速度を算出する関数、または、揺動形状の任意の点に対応させた所定の関数のうち少なくとも１つを外部から設定できる機能を有するように構成している。この入力部により、使用者が任意に設定可能とすることによって、
より高速かつ高精度な加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施の形態１による放電加工装置を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による放電加工装置の旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２による放電加工装置の電極の動きを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２による放電加工装置の旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３による放電加工装置の旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態４による放電加工装置の旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態５による放電加工装置の旋回速度演算部における動作を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態７による放電加工装置を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態８による放電加工装置を示す図である。
【図１０】従来の放電加工装置による電極の動きを示す図である。
【図１１】従来の放電加工装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  旋回速度演算部、２  極間サーボ部、３  演算部、４  記憶部、５  電源制御部、６  駆動制御部、７  極間電圧検出部、８  電極位置検出部、９  電極駆動部、１０  加工電源、１１  電極、１２  被加工物、１３  電極ヘッド、１４  入力部、３１  電極送り方向に対してある所定角度で半径が大きくなる円錐、３２  電極の動き、３３  ある時点における電極位置、３４  電極位置３３を含んで進み方向と垂直な平面、３５  平面３４内の電極の揺動中心、８１  揺動形状、８２  電極進み方向と垂直な平面内の電極位置、１０１  実際の電極軌跡、１０２揺動形状。
【図１】
2005335065.tif 000003
【図２】
2005335065.tif 000004
【図３】
2005335065.tif 000005
【図４】
2005335065.tif 000006
【図５】
2005335065.tif 000007
【図６】
2005335065.tif 000008
【図７】
2005335065.tif 000009
【図８】
2005335065.tif 000010
【図９】
2005335065.tif 000011
【図１０】
2005335065.tif 000012
【図１１】
2005335065.tif 000013