(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極とワークとの極間にパルス電圧を印加して前記ワークを放電加工するとともに、ジャンプ要求に応じて前記電極にジャンプ動作を行わせる放電加工機のジャンプ制御方法において、
前記電極が放電加工工程か前記ジャンプ動作工程かを判別し、
前記電極が放電加工工程と判別されたとき、ジャンプ周期毎における所定のサンプリング周期毎に前記極間に印加されるパルス電圧の有効放電パルス数を計数し、
前記計数した有効放電パルス数と当該ジャンプ周期におけるジャンプ所要時間と当該ジャンプ周期における放電加工時間とから加工効率を演算し、
前記演算した複数回のジャンプ周期毎の加工効率を平均化して平均加工効率を演算し、
前記演算した今回の加工効率が、前回の加工効率より小さいとき、または複数回連続して前記平均加工効率より小さいとき、前記ジャンプ要求を指令する、
ことを特徴とした放電加工機のジャンプ制御方法。
【請求項２】
ジャンプ距離評価時に予め設定されたジャンプ距離を所定距離だけ加算して新たなジャンプ距離に置換するとともにジャンプ距離評価フラグをセットし、
ジャンプ距離評価フラグがセットされたジャンプ距離調査時に、
前記演算した前回の加工効率と前々回の加工効率とを読取り、
前記読取った前回の加工効率が前々回の加工効率より小さいとき、前記置換されたジャンプ距離を所定距離だけ減算して新たなジャンプ距離を設定する、
請求項１に記載の放電加工機のジャンプ制御方法。
【請求項３】
電極とワークとの極間にパルス電圧を印加して前記ワークを放電加工するとともに、ジャンプ要求に応じて前記電極にジャンプ動作を行わせる放電加工機のジャンプ制御装置において、
前記電極が放電加工工程か前記ジャンプ動作工程かを判別する極間状態検出手段と、
前記極間状態検出手段により前記電極が放電加工工程と判別されたとき、ジャンプ周期毎における所定のサンプリング周期毎に前記極間に印加されるパルス電圧の有効放電パルス数を計数する有効放電カウンタと、
前記計数した有効放電パルス数と当該ジャンプ周期におけるジャンプ所要時間と当該ジャンプ周期における放電加工時間とから加工効率を演算する加工効率演算手段と、
前記演算した複数回のジャンプ周期毎の加工効率を平均化して平均加工効率を演算する平均値演算手段と、
前記加工効率演算手段により演算された今回の加工効率が、前回の加工効率より小さいとき、または複数回連続して前記平均加工効率より小さいとき、前記ジャンプ要求を指令する時期を設定するジャンプ時期設定手段と、
を具備することを特徴とした放電加工機のジャンプ制御装置。
【請求項４】
前記加工効率演算手段は、
ジャンプ距離評価時に加工条件設定手段により予め設定されたジャンプ距離を所定距離だけ加算して新たなジャンプ距離に置換するとともにジャンプ距離評価フラグをセットし、
ジャンプ距離評価フラグがセットされたジャンプ距離調査時に、
前記演算した前回の加工効率と前々回の加工効率とを読取り、
前記読取った前回の加工効率が前々回の加工効率より小さいとき、前記置換されたジャンプ距離を所定距離だけ減算して新たなジャンプ距離を演算し、
前記加工効率演算手段により演算されたジャンプ距離を新たなジャンプ距離に設定するジャンプパラメータ設定手段と、
を更に具備する請求項３に記載の放電加工機のジャンプ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電加工機のジャンプ制御方法および装置に関し、特に加工効率を最大にするように電極のジャンプ周期およびジャンプ距離を自動的に決定する放電加工機のジャンプ制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工機は、連続的に放電加工を行うと加工間隙に加工屑（スラッジ）が溜まり加工不良が発生する。この加工不良を防止するため、従来技術による放電加工機は、加工液供給ノズルを設けそのノズルから加工間隙に向けて加工液を噴出し加工屑を除去しながら放電加工を行っている。また、上記加工不良を防止するため、従来技術による放電加工機は、放電加工を中断して電極をワークから所定のジャンプ周期で所定のジャンプ距離だけ短時間離反させ（ジャンプさせ）、その後電極を再びワークに近づけて放電加工を再開する所謂ジャンプ制御を行っている。このジャンプ動作中に加工間隙に生じる加工液のポンピング作用により加工屑を加工間隙から排出し、異常放電による電極やワークの損傷が防止される。このような従来技術によるジャンプ制御において、ジャンプ周期とジャンプ距離の設定はオペレータの経験に基づくものであった。
【０００３】
また、一般的に、従来技術によるジャンプ制御では、ワークの加工深さが深くなる程ジャンプ距離を長くし、加工速度が速くなる程ジャンプ周期を短くすることにより、加工屑による加工不良を防止し安定な加工を確保している。
【０００４】
特開平６−１２６５３４公報に開示の放電加工装置は、ジャンプ周期毎の総電流を求め、これを基準にして加工状態の変化に応じた最適加工電流を供給するよう制御するとともに、加工屑の発生量の変化に応じてジャンプ動作としてのジャンプ所要時間またはジャンプ距離の内少なくとも一方を自動的に設定することにより、加工の安定化、加工速度および加工精度の向上を図るものである。
【０００５】
特開平２−３０３７２０公報に開示の放電加工機のジャンプ制御方式は、放電状態に応じてジャンプ周期とジャンプ距離とをファジィ制御で自動的に設定することにより、加工速度と加工精度の向上を図るものである。
特開平１０−３０９６３０公報に開示の放電加工制御方法は、加工位置における電極の放電面積と加工深さのデータから、ジャンプ距離とジャンプ速度をファジイ推論により自動設定しジャンプ動作を開始するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１０−３０９６３０公報には、ワークの加工面積及び加工深さに応じたジャンプ距離の制御と加工速度に応じたジャンプ周期の制御とを行っているが、加工速度は電極の放電面積により変化するためジャンプ周期の制御が不完全となり、加工屑による加工不良が発生したり加工が不安定になったりするという問題が生じる。
【０００７】
また、上記特開平６−１２６５３４公報、特開平２−３０３７２０公報には、加工速度と加工精度に着目してその向上を図るものであるが、加工効率を最大にするように電極のジャンプ周期とジャンプ距離を決定する技術についての開示がない。
【０００８】
それゆえ、本発明は前記問題を解決し、ワークの加工深さおよび電極の放電面積を意識せずに、電極のジャンプ周期およびジャンプ距離を自動的に設定し、ひいては加工屑による加工不良を防止し安定な加工を行う放電加工機のジャンプ制御方法および装置を提供することを目的とする。
また、本発明は前記問題を解決し、加工効率を最大にするように電極のジャンプ周期およびジャンプ距離を自動的に設定する放電加工機のジャンプ制御方法および装置を提供することを他の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明による放電加工機のジャンプ制御方法は、電極とワークとの極間にパルス電圧を印加して前記ワークを放電加工するとともに、ジャンプ要求に応じて前記電極にジャンプ動作を行わせる放電加工機のジャンプ制御方法において、前記電極が放電加工工程か前記ジャンプ動作工程かを判別し、前記電極が放電加工工程と判別されたとき、ジャンプ周期毎における所定のサンプリング周期毎に前記極間に印加されるパルス電圧の有効放電パルス数を計数し、前記計数した有効放電パルス数と当該ジャンプ周期におけるジャンプ所要時間と当該ジャンプ周期における放電加工時間とから加工効率を演算し、前記演算した複数回のジャンプ周期毎の加工効率を平均化して平均加工効率を演算し、前記演算した今回の加工効率が、前回の加工効率より小さいとき、または複数回連続して前記平均加工効率より小さいとき、前記ジャンプ要求を指令する、ことを特徴とする。
【００１３】
上記放電加工機のジャンプ制御方法において、ジャンプ距離評価時に予め設定されたジャンプ距離を所定距離だけ加算して新たなジャンプ距離に置換するとともにジャンプ距離評価フラグをセットし、ジャンプ距離評価フラグがセットされたジャンプ距離調査時に、前記演算した前回の加工効率と前々回の加工効率とを読取り、前記読取った前回の加工効率が前々回の加工効率より小さいとき、前記置換されたジャンプ距離を所定距離だけ減算して新たなジャンプ距離を設定する。
【００１４】
前記目的を達成する本発明による放電加工機のジャンプ制御装置は、電極とワークとの極間にパルス電圧を印加して前記ワークを放電加工するとともに、ジャンプ要求に応じて前記電極にジャンプ動作を行わせる放電加工機のジャンプ制御装置において、前記電極が放電加工工程か前記ジャンプ動作工程かを判別する極間状態検出手段と、前記極間状態検出手段により前記電極が放電加工工程と判別されたとき、ジャンプ周期毎における所定のサンプリング周期毎に前記極間に印加されるパルス電圧の有効放電パルス数を計数する有効放電カウンタと、前記計数した有効放電パルス数と当該ジャンプ周期におけるジャンプ所要時間と当該ジャンプ周期における放電加工時間とから加工効率を演算する加工効率演算手段と、前記演算した複数回のジャンプ周期毎の加工効率を平均化して平均加工効率を演算する平均値演算手段と、前記加工効率演算手段により演算された今回の加工効率が、前回の加工効率より小さいとき、または複数回連続して前記平均加工効率より小さいとき、前記ジャンプ要求を指令する時期を設定するジャンプ時期設定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
上記放電加工機のジャンプ制御装置において、前記加工効率演算手段は、ジャンプ距離評価時に加工条件設定手段により予め設定されたジャンプ距離を所定距離だけ加算して新たなジャンプ距離に置換するとともにジャンプ距離評価フラグをセットし、ジャンプ距離評価フラグがセットされたジャンプ距離調査時に、前記演算した前回の加工効率と前々回の加工効率とを読取り、前記読取った前回の加工効率が前々回の加工効率より小さいとき、前記置換されたジャンプ距離を所定距離だけ減算して新たなジャンプ距離を演算し、前記加工効率演算手段により演算されたジャンプ距離を新たなジャンプ距離に設定するジャンプパラメータ設定手段と、を更に具備する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明による放電加工機のジャンプ制御装置の第１実施形態を示す概略ブロック構成図である。図１は、電極１とワーク２との極間に加工電源３からパルス電圧を印加し、極間に発生する放電によりワーク２を加工する形彫放電加工機のジャンプ制御装置を示す。ワーク２はＸＹ移動テーブル４上に載置される。ＸＹ移動テーブル４は、Ｘ軸用サーボモータ５とＹ軸用サーボモータ６の駆動によりそれぞれＸ軸、Ｙ軸方向に移動する。これにより、ワーク２のＸＹ軸方向の位置決めが行われる。一方、電極１は、図示しない主軸に把持されており、図示しないコラムに取付けられたＺ軸用サーボモータ７の駆動によりＺ軸方向に主軸とともに移動する。これにより、非放電加工中における電極１のＺ軸方向の位置決めと放電加工中における極間距離（ギャップ）の制御とが行われる。Ｘ軸用サーボモータ５、Ｙ軸用サーボモータ６およびＺ軸用サーボモータ７は、図示しないエンコーダをそれぞれ有し、サーボ制御手段８にＸ、Ｙ、Ｚ軸用モータの回転角度を示す信号、すなわち電極１のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置信号をそれぞれフィードバックする。
【００２２】
加工電源３は、極間における放電を点弧させるために使用されるサーチ電源および放電加工中に使用されるメイン電源を有し、加工制御手段１０から極間への印加電圧、τｏｎ（放電時間）、τｏｆｆ（休止時間）等の加工電源用パラメータを受け、これらにしたがって電極１とワーク２との極間にパルス電圧を供給する。加工制御手段１０は、ＸＹ移動テーブル４をＸ軸、Ｙ軸方向に移動するための制御パラメータをテーブル送り制御手段１１に送り、一方、電極１をＺ軸方向に移動するための制御パラメータを電極送り制御手段１２に送る。
【００２３】
極間状態検出手段１３は、電極１とワーク２との極間の状態が、加工電源３のサーチ電源から極間にサーチ電圧を印加した後でまだ放電を開始していない状態かまたは短絡（ショート）状態か、あるいは極間にメイン電源からメイン電圧を印加した後の有効放電状態またはリークやアーク等の異常放電状態か等を検出する機能を有する。加工制御手段１０は、極間状態検出手段１３から極間状態信号を受け、加工に適切な上記加工電源用パラメータを加工電源３に送る。
【００２４】
極間状態検出手段１３は、例えば極間に印加された電圧から極間の状態を検出し、例えば極間の平均電圧を演算器１４に送る。
演算器１４は、極間状態検出手段１３から受けた検出量と加工制御手段１０から受けた目標基準値との差分からサーボ信号を電極送り制御手段１２に送る。電極送り制御手段１２は、加工制御手段１０から送られた制御パラメータと演算器１４から送られたサーボ信号とに基づいて電極１の前進・後退量をサーボ制御手段８に出力する。
【００２５】
データ入力手段１５は、加工制御手段１０に種々のデータを入力するための手段であり、図示しないキーボード、ＣＲＴ等から構成される。加工制御手段１０はデータ入力手段１５による入力データおよび極間状態検出手段１３から受けた極間状態信号に基づき、ワーク２を加工するために必要な加工電源用パラメータ、各サーボモータへの制御パラメータおよび目標基準値を設定する。また、加工制御手段１０は、図示しないＲＳ２３２Ｃやフロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ）により読取られた加工プログラムをブロック毎に読取ることもできる。
【００２６】
ジャンプ制御手段１６は、ジャンプ時期設定手段３１および異常加工判定手段１８から送られるジャンプ要求信号に応じて電極１のジャンプ動作を開始する。ジャンプ時期設定手段３１は、極間が有効放電状態のときに極間状態検出手段１３から出力される有効放電パルスに基づき、有効放電カウンタ２０、平均値演算手段３３および偏差値演算手段３５により決定されたジャンプ周期に基づいてジャンプ時期を設定しジャンプ制御手段１６にジャンプ要求信号を送る。このジャンプ要求信号は極間の状態に応じて略所定のジャンプ周期毎に生成される。
【００２７】
異常加工判定手段１８は、極間状態検出手段１３から異常放電カウンタ１９に送られ計数された極間の異常状態を示す異常放電パルス信号の計数値を受け、この計数値が所定値を超えたとき極間は異常状態であると判定し、ジャンプ制御手段１６にジャンプ要求信号を送る。
【００２８】
有効放電カウンタ２０は、極間状態検出手段１３から出力される有効放電パルスを所定のサンプリング周期、例えば１０ｍｓ毎に計数してその計数値を平均値演算手段３３および偏差値演算手段３５に出力する。
【００２９】
ジャンプ時期設定手段３１は、有効放電カウンタ２０により計数されたサンプリング周期毎の有効放電パルス数に基づいて、次にジャンプ要求を指令する時期を設定する。
ここで、有効放電パルス数とは、極間に印加されるパルス電圧の内、全ての出力パルス数からリークやアーク等による不良パルス数およびショートパルス数を減算したものである。
【００３０】
平均値演算手段３３は、有効放電カウンタ２０からその計数値、すなわち１０ｍｓ毎の有効放電パルス数を受け、ジャンプ周期毎にそのジャンプ周期における放電加工開始からそのサンプリング時刻までに計数された有効放電パルス数を累積し、サンプリング周期毎にその累積した有効放電パルス数に基づき、そのサンプリング時刻までの最新の所定複数回分の有効放電パルス数からそのサンプリング周期における平均有効放電パルス数を演算し、その演算結果をジャンプ周期設定手段３１に出力する。具体的に言えば、１０ｍｓ毎に有効放電カウンタ２０から出力される有効放電パルス数を最新の所定複数回、例えば５回累積し、その５０ｍｓ間に累積された有効放電パルス数を平均化して、各サンプリング周期、すなわち１０ｍｓ毎の平均有効放電パルス数を演算する。この５回のサンプリング周期毎の有効放電パルス数には、最新の５回のサンプリングデータが使用される。
【００３１】
また、ジャンプ時期設定手段３１は、前回のサンプリング周期に演算した平均有効放電パルス数と今回のサンプリング周期に演算した平均有効放電パルス数とに基づいて、次にジャンプ要求を指令する時期を設定する。
すなわち、ジャンプ時期設定手段３１は、放電加工工程に入ってからのサンプリング回数が所定回数、例えばｍ回目に達したら、今回のサンプリング周期時の平均有効放電パルス数と前回のサンプリング周期時の平均有効放電パルス数とを比較し、今回の平均有効放電パルス数が前回の平均有効放電パルス数より大きいとき、加工状態は良好とみなし、次にジャンプ要求を指令する時期を初期設定値より所定時間遅くなるよう設定する。すなわち、ジャンプ周期の設定値を初期設定値より所定時間長くする。
【００３２】
一方、ジャンプ時期設定手段３１は、今回の平均有効放電パルス数が前回の平均有効放電パルス数より小さいとき、加工状態は不良とみなし、次にジャンプ要求を指令する時期を初期設定値より所定時間早くなるよう設定する。すなわち、ジャンプ周期の設定値を初期設定値より所定時間短くする。
偏差値演算手段３５は、有効放電カウンタ２０からその計数値、すなわち１０ｍｓ毎の有効放電パルス数を受け、ジャンプ周期毎にそのジャンプ周期における放電加工開始からそのサンプリング時刻までに計数された有効放電パルス数を累積し、サンプリング周期毎にその累積した有効放電パルス数に基づき、そのサンプリング時刻までの最新の複数回分の平均有効放電パルス数からそのサンプリング周期における有効放電パルス数の偏差値を演算し、その演算結果をジャンプ時期設定手段３１に出力する。
【００３３】
ジャンプ時期設定手段３１は、偏差値演算手段３５から出力された偏差値が閾値より大きいとき、次にジャンプ要求を指令する時期を所定時間早くなるように設定する。すなわち、ジャンプ周期の設定値を所定時間短くする。
偏差値演算手段３５は、有効放電カウンタ２０から出力されるｎ回の有効放電パルス数のサンプリングデータＸj （ｊ＝１〜ｎ）を用いて偏差値としての変動係数を求める。この変動係数は下記のように統計学を用いて計算される。
【００３４】
先ず、変動ＳX を下式（１）により計算する。
ＳX ＝Σ（Ｘj −Ｘav）2               …（１）
ここで、Ｘavはｎ回の有効放電パルス数のサンプリングデータＸj の平均値である。したがって、変動ＳX は平均値からの散らばりを示す偏差（Ｘj −Ｘav）のｊ＝１からｊ＝ｎまでの平方和として計算される。
【００３５】
次に、分散および標準偏差を下式（２）、（３）により計算する。
分散＝変動／回数＝ＳX ／ｎ            …（２）
標準偏差＝ＳＱＲ分散＝√（ＳX ／ｎ）  …（３）
上式（２）、（３）から変動係数Ｃx ＝標準偏差／平均値を下式（４）により計算する。
【００３６】
Ｃx ＝  √（ＳX ／ｎ）／Ｘav          …（４）
このように求めた変動係数Ｃx はサンプリングデータの平均値からの散らばり度合いを示す。したがって、本発明では、この偏差値としての変動係数Ｃx が所定の閾値より大きいとき、アーク放電に移行する恐れがあるので、次にジャンプ要求を指令する時期を所定時間早くなるように設定し、アーク放電を防止する。
【００３７】
ジャンプパラメータ設定手段２４は、所定のワーク２の放電加工開始前に加工条件設定手段１０から初期設定値としてのジャンプパラメータ、例えばジャンプ周期やジャンプ距離のデータを受け、放電加工開始後は加工効率演算手段２３からジャンプ周期やジャンプ距離のデータを受け、これらのデータをジャンプ制御手段１６に出力する。
【００３８】
上述した各手段の機能を遂行する放電加工制御装置１００は、例えば図示しない双方向バスにより相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｂ（バッテリバックアップ）ＲＡＭ、各種入力インタフェースおよび各種出力インタフェースを備えたマイクロコンピュータシステムで構成される。入力インタフェースには、キーボードおよびＡ／Ｄコンバータ等が接続される。Ａ／Ｄコンバータには、例えば極間のアナログ電圧がアッテネータを介してローレベルで入力され、デジタルデータに変換される。出力インタフェースには、ＣＲＴ、プリンタおよびＤ／Ａコンバータ等が接続される。
【００３９】
次に、図１に示す本発明の第１実施形態による放電加工機のジャンプ制御装置により遂行されるジャンプ制御について以下に説明する。
図２は本発明によるジャンプ制御のメインルーチンを示すフローチャートである。以下、図１と図２を相互に参照しつつ説明する。本ルーチンは、起動指令により、加工条件設定手段１０により読み取られた加工プログラムを解読し、加工電源３、テーブル送り制御手段１１、電極送り制御手段１２へのパラメータ設定等、必要な前処理を行った後の、放電加工主要部の制御を、加工スタートから、加工終了まで記した部分フローである。フロー中のループ部分は、フローでは、明記されていないが、所定の周期毎、例えば１０ｍｓ毎に実行する。
【００４０】
まず、ステップ２０１では、加工中フラグEDFLG を１に、ジャンプ中フラグJPFLG を０にセットする。
ステップ２０２では、ジャンプ動作中か否かをフラグJPFLG により判定し、JPFLG ＝１のときはジャンプ動作中と判定しステップ２０９に進み、JPFLG ＝０のときはジャンプ動作終了と判定しステップ２０３に進む。ステップ２０９のジャンプ制御については図５を用いて後で説明する。
【００４１】
ステップ２０３では、ジャンプ時期設定手段３１または異常加工判定手段１８からジャンプ制御手段１６にジャンプ要求指令が入力されたか否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ２０６に進み放電加工中フラグ EDFLGを０にリセットし、次いでステップ２０７でジャンプ動作中を示すフラグJPFLG を１にセットした後、ステップ２０８に進みジャンプ設定を行う。ステップ２０８のジャンプ設定については図４を用いて後で説明する。一方、ステップ２０３の判別結果がＮＯのときはステップ２０４に進み電極送り制御を実行する。ステップ２０４の電極送り制御については図３を用いて後で説明する。
【００４２】
ステップ２０５では、ワーク２の加工が終了したか否かを電極１のＺ軸方向の位置から判定し、電極１が所定の加工深さに到達したとき加工終了と判定し本ルーチンを終了し、一方、電極１が所定の加工深さまで到達していないとき加工未終了と判定しステップ２０２に戻る。
ステップ２１０では、電極１がジャンプ動作を終了しジャンプ終了位置に到達したか否かを判定し、その判定結果がＹＥＳのときはステップ２１１に進みジャンプ中フラグJPFLG を０にリセットし、次いでステップ２１２に進み、計測されたジャンプ所要時間を例えばＲＡＭに書込み登録した後、ステップ２１３に進む。ステップ２１０の判断結果がＮＯのときはステップ２１３に進む。ステップ２１３で加工中フラグEDFLG を１に再セットした後、ステップ２０２に戻り、加工が終了するまで上記制御を繰り返す。ステップ２１０における電極１がジャンプ終了位置に到達したことの判定は、例えば電極１をＺ軸方向に移動するＺ軸用サーボモータ７への移動指令データを読み取って行う。すなわち、ジャンプ要求指令の発生から電極１が後述するジャンプ距離ＬJMP だけＺ軸方向にワーク２から離れ、再びジャンプ距離ＬJMP だけワーク２に接近したことを、上記移動指令及び位置データを計数して確認し、上記判定を行う。次に、図２のステップ２０４の電極送り制御について以下に説明する。
【００４３】
図３は第１実施形態の電極送り制御のサブルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは図２のステップ２０４の詳細を示すものであり、ステップ３０１では、極間状態検出手段１３により検出された極間の電圧を読取る。ステップ３０２では、演算器１４により、極間状態検出手段１３が検出した極間の電圧と加工条件設定手段１０が設定した目標基準値との差分からサーボ信号を電極送り制御手段１２に送る。電極送り制御手段１２は送られた差分量からサーボ信号と加工条件設定手段１０から送られた制御パラメータに基づいてＦ／Ｂ（前進／後退）の移動量に変換してサーボ制御手段８に送る。ステップ３０３では、サーボ制御手段８が補間演算を行い各軸への移動量を演算する。ステップ３０４で、サーボ制御手段８は各軸サーボモータを駆動し、電極１の位置決め制御が行われる。なお、ステップ３０１からステップ３０４の制御は別ループ（図３に点線で示す）にして、１０ｍｓより高速で繰り返してもよい。
【００４４】
ステップ３０５では、有効放電カウンタ２０から出力される有効放電パルス数を所定の周期、例えば１０ｍｓ毎に計数した計数値を平均値演算手段３３により最新の所定複数回を平均化して平均有効放電パルス数を演算する。
ステップ３０６では、有効放電カウンタ２０からその計数値、すなわち１０ｍｓ毎の有効放電パルス数を受け、ジャンプ周期毎に放電加工工程における放電加工開始から、そのサンプリング時刻までの最新の所定複数回分の平均有効放電パルス数を演算して、そのサンプリング周期における有効放電パルス数との偏差値を演算し、その演算結果をジャンプ時期設定手段３１に出力する。
【００４５】
ステップ３０７では、偏差値演算手段３５から出力された偏差値が閾値より大きいか否か判定し、その判定結果がＹＥＳのときはステップ３０８に進み、その判定結果がＮＯのときはステップ３０９に進む。ステップ３０８では、次にジャンプ要求を指令する時期を所定時間早くなるように設定する。すなわち、ジャンプ周期の設定値を所定時間短くする。
【００４６】
ステップ３０９では、今回のジャンプ周期におけるｍ回目のサンプリングが、例えばｍ＝６かｍ＞６かまたはｍ＜６かを判定し、その判定結果がｍ＝６のときはステップ３１０に進み、その判定結果がｍ＞６のときはステップ３１４に進み、その判定結果がｍ＜６のときは本ルーチンを終了する。
ステップ３１０では、ジャンプ時期設定手段３１により、前回の平均有効放電パルス数と今回の平均有効放電パルス数とを比較し、所定回数、例えばｍ回目（ｍ＝６）のサンプリングを実行する第１サンプリング周期に演算した第１平均有効放電パルス数が、その所定回数ｍ回目より１つ前の（ｍ−１）回目の第２サンプリング周期に演算した第２平均有効放電パルス数より大きいとき、加工状態は良好とみなし、ステップ３１１で次にジャンプ要求を指令する時期を初期設定値より所定時間遅くするよう設定する。すなわち、ジャンプ周期の設定値を初期設定値より所定時間長くする。
【００４７】
一方、ステップ３１０で、ジャンプ時期設定手段３１により、所定回数ｍ回目（ｍ＝６）のサンプリングを実行する第１平均有効放電パルス数がその所定回数ｍ回目より１つ前の（ｍ−１）回目の第２平均有効放電パルス数より小さいとき、加工状態は不良とみなし、ステップ３１２で次にジャンプ要求を指令する時期を初期設定値より所定時間早くするよう設定する。すなわち、ジャンプ周期の設定値を初期設定値より所定時間短くする。なお、ステップ３１０で、第１平均有効放電パルス数が第２平均有効放電パルス数と等しいときはステップ３１３に進む。
【００４８】
ステップ３１３では、ジャンプ時期設定手段３１からジャンプ制御手段１６にジャンプ要求指令を出力する。
次に、ジャンプ時期設定手段３１は、ステップ３１４で、所定回数ｎ回目（ｎ＞ｍ）の第３サンプリング周期に演算した第３平均有効放電パルス数が所定回数ｎ回目より１つ前の（ｎ−１）回目の第４サンプリング周期に演算した第４平均有効放電パルス数より大きいと判定されたとき、ステップ３１５で第４サンプリング周期で変更したジャンプ周期の設定値の処理と同一処理を行う。すなわち、前回のサンプリング時にジャンプ周期を所定時間長く設定したときは今回のサンプリング時のジャンプ周期も所定時間長く設定し、前回のサンプリング時にジャンプ周期を所定時間短く設定したときは今回のサンプリング時のジャンプ周期も所定時間短く設定する。
【００４９】
一方、ジャンプ時期設定手段３１は、ステップ３１４で、第３平均有効放電パルス数が第４平均有効放電パルス数より小さいとき、ステップ３１６で第４サンプリング周期で変更したジャンプ周期の設定値の処理と逆の処理を行う。すなわち、前回のサンプリング時にジャンプ周期を所定時間長く設定したときは今回のサンプリング時のジャンプ周期は所定時間短く設定し、前回のサンプリング時にジャンプ周期を所定時間短く設定したときは今回のサンプリング時のジャンプ周期は所定時間長く設定する。なお、ステップ３１４で、第１平均有効放電パルス数が第２平均有効放電パルス数と等しいときはステップ３１３に進む。
【００５０】
図４は第１実施形態のジャンプ設定のサブルーチンを示すフローチャートであり、図４に示すジャンプ距離の設定は図２から判るようにジャンプ要求によりジャンプ動作が開始される毎に１回だけ行われる。ステップ４０１では、電極送り制御手段１２からサーボ制御手段８への放電加工時の移動指令の出力を一時停止する。ステップ４０２では、その加工サイクルにおける放電加工時間を例えばＲＡＭに書込み登録する。ステップ４０３では、ジャンプ距離ＬJMP を設定し、本ルーチンを終了する。
【００５１】
図５はジャンプ制御のサブルーチンを示すフローチャートである。図５に示すジャンプ設定のサブルーチンはジャンプ制御手段１６により実行され、ジャンプ距離ＬJMP 、ジャンプ速度ＶJMP およびジャンプ加減速時定数ＴJMP が設定される。サーボ制御手段８は、ジャンプ制御手段１６により設定されたジャンプ距離ＬJMP 、ジャンプ速度ＶJMP およびジャンプ加減速時定数ＴJMP を受け、これらに基づいて、ステップ５０１では、ジャンプブロックの加減速を演算する。ステップ５０２では、ステップ５０１で演算したジャンプブロックの加減速に基づきジャンプブロックの補間を演算する。ステップ５０３では、ステップ５０２における補間演算に基づき送り指令データを出力し、Ｚ軸用駆動モータ７を駆動して電極１のＺ軸方向の位置決め制御を行う。
【００５２】
図６は本発明による放電加工機のジャンプ制御装置の第２実施形態を示す概略ブロック構成図である。図６に示す第２実施形態は、図１に示す第１実施形態と比して、図１のジャンプ時期設定手段３１の処理が異なる後述するジャンプ時期設定手段１７に置き換え、図１の平均値演算手段３３および偏差値演算手段３５に代えて新たにフィルタ２１、フレームフィルタ２２および加工効率演算手段２３を設けた点が異なる。これらの新たに追加した各手段の機能は、前述したマイクロコンピュータシステムにより遂行される。次に、これら第１実施形態と異なる第２実施形態の各手段の機能について以下に説明する。
【００５３】
ジャンプ制御手段１６は、ジャンプ時期設定手段１７および異常加工判定手段１８から送られるジャンプ要求信号に応じて電極１のジャンプ動作を開始する。ジャンプ時期設定手段１７は、極間が有効放電状態のときに極間状態検出手段１３から出力される有効放電パルスに基づき、有効放電カウンタ２０、フィルタ２１、フレームフィルタ２２および加工効率演算手段２３により決定されたジャンプ周期に基づいてジャンプ時期を設定しジャンプ制御手段１６にジャンプ要求信号を送る。このジャンプ要求信号は極間の状態に応じて略所定のジャンプ周期毎に生成される。
【００５４】
有効放電カウンタ２０は、極間状態検出手段１３から出力される有効放電パルスを所定のサンプリング周期、例えば１０ｍｓ毎に計数してその計数値をフィルタ２１に出力する。
フィルタ２１は、有効放電カウンタ２０からその計数値、すなわち１０ｍｓ毎の有効放電パルス数を受け、これを所定の周期、例えば１０ｍｓ毎にその間の５回分の有効放電パルス数を平均化した平均有効放電パルス数をフレームフィルタ２２および加工効率演算手段２３に出力する。
【００５５】
フレームフィルタ２２は、１回のジャンプ周期を１フレームとして、複数のフレーム間で平均有効放電パルス数を平均化したフレーム平均有効放電パルス数を加工効率演算手段２３に出力する。
【００５６】
加工効率演算手段２３は、フィルタ２１から平均有効放電パルス数をフレームフィルタ２２からフレーム平均有効放電パルス数をそれぞれ受け、後述する処理にしたがって加工効率と平均加工効率を演算し、演算した加工効率と平均加工効率の各データをジャンプ時期設定手段１７およびジャンプパラメータ設定手段２４にそれぞれ出力する。
【００５７】
次に、図６に示す本発明の第２実施形態による放電加工機のジャンプ制御装置により遂行されるジャンプ制御について以下に説明する。本発明の第２実施形態によるジャンプ制御のメインルーチンは、図２に示す本発明の第１実施形態によるジャンプ制御のメインルーチンのフローチャートにおいて、ステップ２０４の電極送り制御を図７に示すサブルーチンにより行い、ステップ２０８のジャンプ設定を図１０に示すサブルーチンにより行う点のみが異なる。それゆえ、以下に第２実施形態に係る図７の電極送り制御および図１０のジャンプ設定について説明する。
【００５８】
図７は第２実施形態の電極送り制御のサブルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは図２のステップ２０４の詳細を示すものであり、ステップ７０１では、極間状態検出手段１３により検出された極間の電圧を読取る。ステップ７０２では、演算器１４により、極間状態検出手段１３が検出した極間の電圧と加工条件設定手段１０が設定した目標基準値との差分からサーボ信号を電極送り制御手段１２に送る。電極送り制御手段１２は送られた差分量からサーボ信号と加工条件設定手段１０から送られた制御パラメータに基づいてＦ／Ｂ（前進／後退）の移動量に変換してサーボ制御手段８に送る。ステップ７０３では、サーボ制御手段８が補間演算を行い各軸への移動量を演算する。ステップ７０４で、サーボ制御手段８は各軸サーボモータを駆動し、電極１の位置決め制御が行われる。なお、ステップ７０１からステップ７０４の制御は別ループ（図７に点線で示す）にして、１０ｍｓより高速で繰り返してもよい。
【００５９】
ステップ７０５では、有効放電カウンタ２０から出力される有効放電パルス数を所定の周期、例えば１０ｍｓ毎に計数した計数値をフィルタ２１により複数回読取るとともにこれらを平均化して平均有効放電パルス数を演算する有効放電数フィルタ処理を実行する。ステップ７０６では、フレームフィルタ２２により、フィルタ２１から出力される平均有効放電パルス数を読取り、１回のジャンプ周期を１フレームとする複数のフレーム間でさらに平均化してフレーム平均有効放電パルス数を演算する有効放電数フレームフィルタ処理を実行し、その演算結果を加工効率演算手段２３に出力する。
【００６０】
ステップ７０７では、下式にしたがって加工効率ηを演算する。
η  ＝  ΣＮi （ｔ）／（ＪT ＋  ＭT ）  …  （１）
ここで、Ｎi （ｔ）はサンプリング周期毎の平均有効放電パルス数の計数値を示し、ΣＮi （ｔ）は今回のジャンプ周期ＴJ の放電加工開始時期からそのサンプリング時期までのＮi （ｔ）の累積値を示し、ＪT は今回のジャンプ周期の放電加工直前のジャンプ動作におけるジャンプ所要時間を示し、ＭT は今回のジャンプ周期の放電加工開始時期からそのサンプリング時期までの放電加工時間を示す。
【００６１】
図８はジャンプ周期の説明図である。横軸は時間ｔ、縦軸は電極１とワーク２との電極位置Ｌを示す。１つのジャンプ周期ＴJ は、ジャンプ工程ＪT と放電加工工程ＭT とからなり、本発明ではジャンプ時期設定手段１７により加工効率が最大となった時を判定し、ジャンプ要求の指令をジャンプ制御手段１６に出力する。ジャンプ工程ＪT は、ジャンプ要求の指令が出力されてからジャンプ距離ＬJ だけ電極１をワーク２から逃がし、電極１を再びワーク２に近づけて放電加工を再開するまでに要する時間である。
【００６２】
図７に再び戻る。ステップ７０８では、１回のジャンプ周期を１フレームとする複数のフレーム間でステップ７０７で演算された加工効率ηをさらに平均化して平均加工効率ηF を演算する。
ステップ７０９では、最大加工効率を与える加工工程終了時期か否かを判定する。すなわち、本ルーチンの前回の処理周期に演算した加工効率η(i-1) と今回の処理周期に演算した加工効率η(i) との大小関係を比較してη(i-1) ＞η(i) であるときは、加工効率が最大値に到達したので、あるいは加工効率η(i) と平均加工効率ηF とを比較して、η(i) ＜＜ηF となる状態が続く場合には、加工を継続すべきでないと判定しステップ７１０に進み、ステップ７１０では、ジャンプ時期設定手段１７からジャンプ制御手段１６にジャンプ要求指令を出力する。ステップ７０９でη(i-1) ≦η(i) のときは、加工効率はまだ最大値に到達していないので加工を継続すべきと判定し本ルーチンを終了する。
【００６３】
図９は放電加工中の有効放電パルス数と加工効率の実験結果を示す図である。横軸はジャンプ周期において放電加工工程を開始する時間を０とした加工時間を示し、縦軸は単位時間当たりの、例えば１０ｍｓ内の有効放電パルス数と加工効率を示す。単位時間当たりの有効放電パルス数は、加工速度を表す。曲線５１は平均有効放電パルス数を示し、曲線５２はフレーム平均有効放電パルス数を示す。曲線５３は単位時間当りの加工効率を示し、曲線５４は平均加工効率を示す。次に、図２のステップ２０８のジャンプ設定について以下に説明する。
【００６４】
図１０は第２実施形態のジャンプ設定のサブルーチンを示すフローチャートであり、図１０に示すジャンプ距離の設定は図２から判るようにジャンプ要求によりジャンプ動作が開始される毎に１回だけ行われる。
まず、ステップ１００１では、電極送り制御手段１２からサーボ制御手段８への放電加工時の移動指令の出力を一時停止する。ステップ１００２では、その加工工程における放電加工時間を例えばＲＡＭに書込み登録する。ステップ１００３では、ジャンプ距離評価フラグJPLFLGを見てそのフラグが０（ステップ１００３においてＮＯ）のとき、ジャンプ制御手段１６により設定されたジャンプ距離ＬJMP が適切に設定されたか、つまりジャンプ距離ＬJMP の評価を行うかどうか判定し、その判定結果がＮＯのときはステップ１００４に進む。ステップ１００４では、ジャンプ距離の評価、その修正を行うか、また、例えば加工位置が０．５ｍｍ進む毎にジャンプ距離等を調査するかどうか判定し、その判定結果がＮＯのときはジャンプ距離ＬJMP が適切に設定されたと判定し、ステップ１００５に進みジャンプ距離ＬJMP を設定し、本ルーチンを終了する。
【００６５】
ステップ１００３でジャンプ距離評価フラグJPLFLGを見てそのフラグが１（ステップ１００３においてＹＥＳ）のとき、ジャンプ距離ＬJMP の評価を行うと判定した場合は、ステップ１００６に進む。ステップ１００６では、前回の処理周期に演算された平均加工効率ηF(i-1)と前々回の処理周期に演算された平均加工効率ηF(i-2)とをＲＡＭから読取る。ステップ１００７では、これらの平均加工効率ηF(i-1)とηF(i-2)との大小関係を比較し、その判定結果がＮＯのときは、つまりηF(i-1)≧ηF(i-2)のときは前回の平均加工効率が前々回の平均加工効率と同等かまたは前々回よりも上がったものと判定した場合は本ルーチンを終了する。
【００６６】
また、ステップ１００７で、ηF(i-1)＜ηF(i-2)のときは平均加工効率が前々回より悪化したものと判定し、ステップ１００８に進み、ジャンプ距離ＬJMP から所定距離αだけ減算して（ＬJMP −α）を前々回のジャンプ距離ＬJMP に戻し、ジャンプパラメータ設定手段２４からジャンプ制御手段１６に加工効率を最大にするジャンプ距離ＬJMP を出力する。そして、ステップ１００９に進み、ジャンプ距離評価フラグJPLFLGを０にリセットし、本ルーチンを終了する。
【００６７】
さらに、ステップ１００４では、ジャンプ距離のフラグにより、また、ジャンプ距離の調査を行うと判定した場合は、ステップ１０１０に進み、ジャンプ要求が指令された時の電極１のＺ軸上の現在位置から電極１をワーク２から離反させるべくＺ軸方向に戻す距離、いわゆるジャンプ距離にＬJMP をあらかじめＲＡＭに格納したジャンプ距離ＬJMP に所定距離αだけ加算して（ＬJMP ＋α）を新たなジャンプ距離ＬJMP として設定する。そして、ステップ１０１１に進み、ジャンプ距離評価フラグJPLFLGを１にセットし、本ルーチンを終了する。
【００６８】
上述したジャンプ距離の設定の実施形態では、連続する２つのジャンプ周期における各加工効率を比較してジャンプ距離を設定する例を示したが、連続する複数回のジャンプ周期における各加工効率に基づき、ジャンプ距離を設定してもよく、これにより信頼性の高いジャンプ距離の設定ができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放電加工機のジャンプ制御方法および装置によれば、ワークの加工深さおよび電極の放電面積を意識せずに、電極のジャンプ周期またはジャンプ距離を自動的に設定し、ひいては加工屑による加工不良を防止し安定な加工を行うことができる。
【００７０】
また、本発明の放電加工機のジャンプ制御方法および装置によれば、オペレータの経験に頼らずに加工効率を最大にするジャンプ周期をおよびジャンプ距離を自動決定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電加工機のジャンプ制御装置の第１実施形態を示す概略ブロック構成図である。
【図２】本発明によるジャンプ制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態の電極送り制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態のジャンプ設定のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】ジャンプ制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明による放電加工機のジャンプ制御装置の第２実施形態を示す概略ブロック構成図である。
【図７】第２実施形態の電極送り制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】ジャンプ周期の説明図である。
【図９】放電加工中の有効放電パルス数と加工効率の実験結果を示す図である。
【図１０】第２実施形態のジャンプ設定のサブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…電極
２…ワーク
３…加工電源
４…ＸＹ移動テーブル
５、６、７…Ｘ、Ｙ、Ｚ軸用サーボモータ
８…サーボ制御手段
１０…加工制御手段
１１…テーブル送り制御手段
１２…電極送り制御手段
１３…極間状態検出手段
１４…演算器
１５…データ入力手段
１６…ジャンプ制御手段
１７、３１…ジャンプ時期設定手段
１８…異常加工判定手段
１９…異常放電カウンタ
２０…有効放電カウンタ
２１…フィルタ
２２…フレームフィルタ
２３…加工効率演算手段
２４…ジャンプパラメータ設定手段
３３…平均値演算手段
３５…偏差値演算手段
１００…放電加工制御装置
【図１】
0003888805.tif 000002
【図２】
0003888805.tif 000003
【図３】
0003888805.tif 000004
【図４】
0003888805.tif 000005
【図５】
0003888805.tif 000006
【図６】
0003888805.tif 000007
【図７】
0003888805.tif 000008
【図８】
0003888805.tif 000009
【図９】
0003888805.tif 000010
【図１０】
0003888805.tif 000011