JPH0343013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、プロセス条件が、加工面の急激な変
化によつて大きく変る場合における火花放電加工
の自動制御方法および装置に関する。この方法お
よびこれに用いられる装置は火花放電加工のすべ
ての分野で使用できるが、コニカルカツトの火花
放電加工や厚さの変化が大きい加工片の火花放電
による切断はもちろん、プラネタリー運動を重畳
させて行う三次元形状の形ほり火花放電加工にお
いて特にその意義がある。 〔従来の技術〕 上記の用途はすべて、加工をうける加工片の表
面の変化が大きいために加工の条件が大きく変化
するという特徴をもつている。これらの表面の変
化は100倍以上にわたることもあり、オペレータ
ーが介入しないと必然的に加工時間が非常に長く
なるとか、過負荷によつて電極や加工片が損傷す
るということにつながるものである。 本発明の目的は、オペレーターが常時操作して
いなければならない状態を解消し、しかも最小の
加工時間で最適の加工結果を得ることにある。 火花放電加工プロセスを加工面の変化に関連さ
せて制御することは公知である。1969年に既に
Kondoは、放電周波数とそれを送り速度で除し
たものを測定することによつて、加工が行われて
いる間における実際の加工面について推論するこ
とができる可能性を見出している。その方法はス
イス凸525061号で公表されている。Kondoが用
いた制御装置は、作業能率の低下を伴なうスピン
ドルスリーブの周期的バツクストロークによらな
けらば克服できない問題に逢着する（スイス特許
525061号の26コラム27〜36行）。 1975号、Languepinはジエネレーターの出力
（電力）を制御してサーボシステムの送り速度を
0.3〜0.4mm／minの一定値に調節することを提案
した。（DE−AS 25 05 944） Langnepinの「送り速度一定」の制御の方法は
加工面が大きくても小さくても同じ電流密度で加
工が行われるべきであるとの仮定の上に立つたも
のである。しかし、従来行われて来た放電加工の
データが示しているように、一定電力で加工が行
われるべきであるという考え方と同様に、この仮
定は加工面の変化が大きいときには成立たない。 1977年、三菱の斉藤は日本特許出願JP−OS
53−131、598／74においてワイヤカツト方式の放
電加工機会を発表したが、それにおいては加工経
路の数値制御を介してパルスジエネレータの電気
的パラメーターが加工片の高さの関数として調節
される。斉藤は、ある範囲内においては火花間隙
に加えられる電力と送り速度に直線的関係があつ
て、切断の高さについての種々の結論がこのこと
から導き出され得るという、既に知られた事実に
立脚したのである。 米国特許4071729にはプロセス制御装置につい
ての発表がある。これは通常の方法でオペレータ
ーから入力されたデータを加工間隙における値に
結びつけ、所定のプログラムに従つて処理するも
のである。このプロセス制御装置の目的は、この
プログラムまたはオペレーターにより決められた
加工状態を維持することにある。したがつて、加
工片の表面が変化するときおよび加工間隙におけ
る加工条件が異るときの電力調整は意図されてい
ない。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記の４つの公報のいずれもが、加工面の変化
がある場合にも加工方式が異る場合にも電力を最
適に調整することについて何の手掛りを与えてい
ない。しかし、この基本事項についての知識がな
くては加工面が変化する場合の自動プロセス制御
に対して一般的に通用する方法を実現することは
できない。したがつて、これら４つの公報に記載
されている方法で制御される機械はいずれも一般
的に使われないであろうし、プロセス条件に理想
的に適合させられるものでもないであろう。この
ような機械が従来市場に出廻らなかつた理由は多
分この点にある。 本発明は、考えられ得るどのような放電加工の
方式に対してもまた加工面に変化がある場合に
も、一般的に通用する制御方法によつて最適に、
かつ、自動的にプロセスを制御するという課題に
基づいてなされたものである。 〔課題を解決するための手段〕 この課題は本発明によつて次のように解決され
る。すなわち、火花間隙１０に与えられている電
力を決定し、これを一般に通用する制御方法によ
つて送り速度Ｖに結びつけ、加工強度ａを予め設
定することにより加工された面の粗さの度合（以
下、粗さと記す。）を選択し、加工面の大きさに
対応して、この設定された粗さを達成する。以
下、設定された粗さを達成する加工を最適加工と
記す。 本発明の利点は次の点にある。すなわち、この
ようなプロセス制御システムがマイクロワイヤー
カツトから最も粗い形ほりに至るまでのどんな火
花放電加工にも広く用いられ得るということにあ
る。コニカルカツトの火花放電加工なら何等問題
なく、また鋭い角度のついた電極のプラネタリー
式形ほりでも同様である。最適の電力調整を行う
結果として、切断時の切断性能が増大すると共に
カツトの幅がより均一になり、ワイヤのクラツク
損傷は滅多に起らなくなる。形ほりの場合ではな
お、電極の部分的な過負荷がなくなるので、得ら
れる表面の品質が向上し、電極の損耗度合が減る
ことが期待される。 〔実施例〕 本発明の実施例をグラフと共に第１図から第７
図までに示し、以下においてより詳細に説明す
る。 先ず、用語を定義する。 電力ｐ 火花間隙で消費される電力の瞬時値を表
わす信号で電圧信号ｕと電流信号ｉの積に対応
する。 平 均 この明細書では、平均とは移動平均の意
味で使用する。移動平均とは、測定またはその
他の方法によつて一定間隔の時刻（…、t₀、
t₁、t₂、…、t_k、…）において定められる物理
量Ａの時系列（…、A₀、A₁、A₂、…A_k、…）
の、任意の項A_kを末項とする項数ｍの部分列
の平均（A_k-(n-1)＋A_k-(n-2)＋…A_k-2＋A_k-1＋
A_k）／ｍを物理量Ａの時刻t_kにおける移動平均
という。したがつて物理量Ａが平均をとられる
時間は時刻の経過と共に時間的に移動する。換
言すればある物理量の移動平均は、一定周期毎
に定められた当該物理量の一定時間当りの平均
を、時刻の経過と共に逐次に演算して求められ
る。 平均電力 電力ｐの移動平均 所望の電力信号p_cal平均電力に影響を与えるプ
ロセスパラメータＴ，Ｐ，Ｉに対応するパルス
時間、休止時間、パルス電量をもつ信号。電力
ｐの所望値に対応する。 平均火花おくれ時間ｄ 実際の火花おくれ時間
の移動平均値。火花おくれ時間に対応するプロ
セスパラメータtd 平均火花おくれ時間ｄの所望値。 送り速度Ｖ 加工片に対する電極の送り速度。 平均送り速度 送り速度Ｖの移動平均値。 デイケード 10進数の段階。例えば、３デイケー
ドとは10³を意味する。 第１図は本発明の制御方法を数式と共にグラフ
で示したものである。 以下の記載において、各々の加工の平均送り速
度と火花間隙に与えられる平均電力の関係
を、常用対数目盛で表わされた変数log、log
で表現したとき、このグラフを加工曲線と記す。
数多くの試験データを検討した結果、最適加工の
場合、加工曲線は一定の傾斜をもつ直線であるこ
とが確認された。そこで、この加工曲線の並行移
動を記述する普遍的な新たなパラメーターを導入
することに思い至る。この新しいパラメーター
は、小さな値のときには細かな加工を、大きな値
のときには粗い加工を表わすこととなるので「加
工強度」と名付けられる。加工強度ａはワイヤー
カツトの場合ならば１ないし６であるが、形ほり
の場合には12くらいにもなる。その際に電力は
10ワツトから100キロワツトの間、平均送り速度
Ｖは0.01mm／minから100mm／minの間変り得る。 周知のように、放電加工においては電極と加工
片との間にパルス電圧を印加すると、１サイクル
に１発の放電が生じ、しかも、各サイクルの放電
は加工面の全体に分布するのではなく、加工面の
１点に集中して発生し、そこに放電痕をつくる。
したがつて、多数サイクルの放電が繰り返された
ときこの放電痕が加工面に一様に分布するように
放電が起る場合には、すなわち放電が加工面のラ
ンダムな位置に発生する場合には、加工面は一様
に除去されることになり、平均送り速度は平均電
力密度（全平均電力÷加工面積）に比例して増加
する。しかし、もし放電が加工片表面上の同一位
置で繰返し発生する確率が大きい場合には、その
位置の放電痕は次第に深くなるけれど、加工面
の、他の部分の除去は行われない。その結果、電
力密度の大きさにかかわらず、平均送り速度は小
さくなり放電が不安定になる。 したがつて、従来の放電加工においては放電加
工の安定性を保証するために、平均送り速度と平
均電力密度が比例するような制御が行われてい
た。 第１図において、加工曲線が水平であるなら
ば、加工面積が変る場合、加工はいつも一定の電
力密度で行われ、したがつて一定の送り速度で行
われるように制御される。前記のLangnepinの方
法はこの型に属する。 しかし従来、通常の放電加工装置は、加工曲線
が鉛直で平均電力密度が平均送り速度に直接に
比例する形で増加するように構成されている。し
たがつて、もし平均送り速度がたとえば２デイ
ケード増したとすれば平均電力密度は100倍にな
ることとなる。 本発明の最適加工の場合にはこの加工曲線には
傾斜があるので、平均電力密度と平均送り速度と
は比例しない。 このことを明らかにするために、例えば、最初
の加工状態を第１図Ａ（平均電力 100W、平均送
り速度0.1mm／min）とする。いま、加工面積が
100分の１になると平均電力密度は100倍（２デイ
ケード）になるので、従来の放電加工装置では平
均送り速度は100倍になり、加工状態はＢ（平均電
力 100W、平均送り速度10mm／min）になる。
しかし、加工状態Ａによる加工表面と加工状態Ｂ
による加工表面を比較すると、後者が前者よりも
粗さが粗いことが観察される。加工状態Ａと同一
の粗さの加工は、電力を下げて、加工状態Ｃ（平
均電力15.8W、平均送り速度10mm／min）によつ
て達成される。このとき、加工状態Ｃは加工状態
Ａに対して平均電力は（15.8／100）倍で加工面
積は１／100倍であるので平均電力密度は
（15.8／100）÷（１／100）＝15.8倍である。このよ
うに本発明の放電加工においては、平均送り速度
が２デイケード増加しても平均電力密度は約15.8
倍にしかならない。この加工曲線の傾斜は数式の
中で2.5というフアクターで表わされている。こ
れが実験的に求められた最適値である。この値は
狭い範囲で、加工の結果を目立つて悪化させるこ
となく、変りうるものであることは明らかであ
る。三つの変数の関係が第１図において明記され
ている。二つの変数が得られたら、第三の変数は
必ず定まる。 目下のところ、この数量関係を直接に物理的に
説明することはできていない。しかし、加工すべ
き表面が小さい程加工によつて生ずる熱、粒子お
よびガスが加工域から除去されやすくなることは
明らかである。したがつて、小さい表面では大き
な表面の場合と同じ平均電力で加工されるべき
ものではない。ただし、平均電力密度より高くな
る。 第２図はこの新しい制御方法で動作する火花放
電加工プラントの第一の実施例である。このプラ
ントは、放電加工機械部１、プロセス制御システ
ム２、および出力部３から成る。放電加工機械部
１にサーボ駆動機１１があり、これは火花間隙１
０を形成する二つの電極の片方または両方を動か
し相対位置を変える。さらに、電流および電圧の
測定装置があるが、これについてはこれ以上説明
しない。これらの測定された値は各々別箇にアナ
ログ・デイジタル変換器１２，１３によつてデイ
ジタル化され、プロセス制御システム２および出
力部３に送られる。これらのアナログ・デイジタ
ル変換器は少なくとも10MHzのバンド幅をもつて
いるべきである。たとえばドイツSiemensの
SDA 5010、米国California TRWのTDC 1014、
フランスのThomsonのUAB 1005がこれに適合
する。 出力部３のサーボ制御器３１は電流信号ｉと電
圧信号ｕのデイジタル信号をアナログ・デイジタ
ル変換器１２，１３から受けるほか、同期化信号
synをパルスジエネレーター３０から受け、また
火花おくれ時間に対応するプロセスパラメータtd
（以下、プロセスパラメータtdと記す）を電算機
（プロセツサー）２１から受ける。サーボ制御器
３１はこれらの情報から先ず、実際の火花おくれ
時間を定め、その移動平均を演算し、平均火花お
くれ時間ｄを生成する。前記の実際の火花おく
れ時間は電圧信号ｕから直接求めることができ、
または電流信号ｉと同期化信号synから間接的に
定めることもできる。本実施例では電圧信号ｕか
ら直接に求められた。次に、サーボ制御器３１は
公知の方法によつて平均火花おくれ時間ｄがプ
ロセスパラメータtdに等しくなるように送り速度
Ｖを導出して電算機２１に出力すると共に、同期
化信号synに同期してサーボ駆動機１１の動作を
制御する。したがつてプロセスパラメータtdは平
均火花おくれ時間の所望値である。なお、上記の
公知の方法は例えば、特開昭50−83894号公報、
US−3859186、DE AS 2214 790に記載されてい
る。 普通、サーボ制御器３１には、さらに、たとえ
ば有害な定常放電または短絡の検知装置と、電極
を急に後退させたり再前進させたりするための装
置とを備えている。サーボ制御器３１は入力され
た電圧信号ｕ、電流信号ｉ、同期化信号synによ
つて有害な定常放電や短絡を検出し、急速送りの
ための制御信号を生成する。そのようなサーボ制
御器３１の例としては、Kohlerによつて構成さ
れたものがあり、それについてはDE AS 2214
790に詳細に記されている。 プロセス制御システム２の乗算要素２０は電流
信号ｉと電圧信号ｕのデイジタル信号を受信し、
これら二つの信号の積を常時生成する。この積は
火花間隙１０における電力ｐ（瞬時値）に相当す
る。 推奨すべき実施法としては、この乗算要素２０
をいわゆるROMで構成する。たとえば米国
Dallas市のTexas Instrument社の製品SN 54 Ｓ
472がこれに使える。このROMは９ビツトの
アドレス入力部、８ビツトのデータ出力部をも
つ。したがつて記憶されるデータ量は８ビツトの
512倍である。 この場合、たとえばアドレス入力部の４ビツト
分を電圧信号ｕ用に、たとえばアナログ値で20ボ
ルトから50ボルトまでを２ボルト刻みで利用する
ことができる。その結果、残りの５ビツト分を、
たとえばアナログ値で０アンペアから62アンペア
まで電流を２アンペア刻みで利用することができ
る。電力の範囲はこの場合０ワツトから3100ワツ
トの間、そして可能な刻みは８ビツトで約12ワツ
トとなる。 この８ビツトの記憶データの各々がアドレスの
組合せにより呼び出され、そしてこのデータ内容
が出力に現れる。このデータ内容は、電流信号ｉ
に電圧信号ｕを掛け合わせたもの、場合によつて
は両者の積の対数に相当するようにプログラムさ
れる。 したがつてこの例においては、各々のアドレス
にはそのアドレスの最初の４ビツトと残りの５ビ
ツトの積が格納される。この例の場合電流信号
ｉ、電圧信号ｕの値の如何にかかわらず典型的に
は55ナノセカンド程度の掛け算時間が期待され
る。 電算機２１は電力ｐのデイジタル信号と、送り
速度Ｖのデイジタル信号または送り速度Ｖがアナ
ログ・デイジタル変換器によつてデイジタル化さ
れた信号を受ける。電算機２１はさらに設定部
（入力部）２２と接続される。 この設定部２２はキーボード、切換えスイツチ
またはテープリーダーであつてもよい。この設定
部２２によつて、どの方式の放電加工がどのよう
な初期条件で行われるべきかが設定される。電算
機２１は、この設定に基づいて予めプログラムさ
れた初期の平均電力に影響を及ぼすプロセスパラ
メータ（td，Ｔ，Ｐ，Ｉ）と加工液の流速Ｑとの
組合わせで起動され、直ちに電力ｐと送り速度Ｖ
を照会して適当な時間内におけるそれらの平均値
を作ることを開始する。前記適当な時間は、パル
スジエネレーター３０のタイミング周波数（同期
信号synの周波数）に同期して制御動作が起るこ
とがないように、パルス時間に対応するプロセス
パラメータＴおよび休止時間に対応するプロセス
パラメータＰに応じて定められる。（制御動作が
タイミング周波数に同期すると制御が不安定にな
る。）この平均値を作り出す動作はどんな場合で
もパルスジエネレーター３０の同期信号synの周
期の約３倍以上の周期で行われなければならな
い。その際、マイクロプログラムが段階的に作動
するが、これについてはここでは立入らない。 ここにおいて、第１図の第１の式に基づいて実
際の加工強度ａが求められ、これが設定部２２で
予め与えられた加工強度ａと比較される。その結
果が大きすぎか小さすぎかあるいは丁度等しいか
によつて、第１図のグラフの希望される直線に関
して現状が右にあるのか左にあるのかあるいは直
線の上にあるのかが判定される。 そこで、場合に応じて修正を加えられた、平均
電力に影響を及ぼすプロセスパラメータ（td，
Ｔ，Ｐ，Ｉ）が出力される。以下、平均電力に影
響を及ぼすプロセスパラメータ（td，Ｔ，Ｐ，
Ｉ）をプロセスパラメータ（td，Ｔ，Ｐ，Ｉ）と
記す。この動作は一般にはプロセスパラメータ
（td，Ｔ，Ｐ，Ｉ）のうちの１つが１回の制御行
程でたかだか１ステツプ、他のプロセスパラメー
タは多くとも２回または３回の制御行程毎にたか
だか１ステツプ変更されるように行われる。しか
し、予めプログラミングされた経験上知られた状
態においては、修正を加えられたプロセスパラメ
ータ（td，Ｔ，Ｐ，Ｉ）を制御行程の度毎に新し
く出力することもできる。 パルスジエネレーター３０は、電算機によつて
変更されたプロセスパラメータ（Ｔ，Ｐ，Ｉ）を
入力し、該プロセスパラメータ（Ｔ，Ｐ，Ｉ）に
対応するパルス時間、休止時間およびパルス電流
をもつ所望の電力信号p_calを生成して火花間隙の
電力ｐを制御する。また、該所望の電力信号p_cal
に同期する同期化信号synをサーボ制御器３１に
出力し、その動作タイミングを制御する。 加工液（誘電体洗条液）量の調整は本発明にお
いては、検出された電力を平均して得られた平均
電力に比例して行われる。それは、加工域にお
いては汚れが一定して起るはずであるという考え
方と、加工粉、熱およびガスの発生は平均電力
に比例するという事実に基づくものである。 加工液制御器３２はなるべくならば、もれのな
い自動注水ポンプたとえばホースピンチ形ポンプ
と結合されたステツプモーターで構成される。 このような制御器は、サーボドライブを備えた
流量制御器に比し、３デイケード以上の制御範囲
においてステツプ周波数によつて簡単に正確に制
行を行うという利点をもつ。 全体を考慮するとき重要なのは数回の制御行程
の後に得られた加工強度ａが予め与えられた設定
値に集れんし、なるべく早く第１図の第１の式が
満足されるようになり、しかも定常的制御サイク
リングの因となる行き過ぎが起こらないようにす
ることである。 種々の異つた加工の方式に対しては、一般にそ
れぞれ異つたパラメータ適合方式が予めプログラ
ミングされなければならないが、それは大抵の場
合、実験によつて求めるほかない。 たとえば、加工片の高さが変る場合のワイヤカ
ツトにおいてはカツト幅が一定であるべきである
という要求が重要である。休止時間Ｐを短くすれ
ばカツト幅が広くなり、平均火花おくれ時間ｄ
を短くすれば、平均電力は増すがカツト幅は狭
くなる。この２つのプロセスパラメータＰ，tdは
カツト幅に対して相殺する働きをもつので、この
場合一緒に変えてやらなければならないことは明
らかである。形ほりの場合も同様に加工の速さ、
電極損耗および表面品質に関し物理的に制約され
る相関関係がある。これに関しては、ここではた
とえばB.Schumacher博士TH Aachen 1966の論
文「記憶装置とパルスジエネレーターを用いた鋼
の火花放電加工における電力関係と工具損耗」が
あることを示しておく。 推奨される実施例においては電算機２１はいわ
ゆる１チツプのマイクロプロセツサーすなわち、
１つのモジユールに組み込まれたマイクロプロセ
ツサーで構成される。これにはたとえば米国
California州、Santa ClaraのIntel社の8751を用
いることが考えられる。 この構成要素を用いるならば、上記のような制
御行程を１秒間に最高2000回やらせることができ
る。 パルスジエネレーター３０を自動制御システム
に連結することは明らかに可能である。この場合
には、コントロールノブが希望値の電気的入力で
置きかえられることになる。このようなジエネレ
ーターはたとえばDE AS 2547767に記されてい
る。 第３図に示されている装置は類似の放電加工プ
ラントであるが、第２図の装置と異つているのは
電流ｉが実際の測定により求められるのではな
く、電流に対応するプロセスパラメータＩ、すな
わち電流の所望値から決められる点である。この
場合各々のパルスの実際の火花おくれ時間を考慮
に入れると、電流に対応するプロセスパラメータ
Ｉは放電が起つたときだけ乗算要素２０を通さな
ければならない。これはアナログ・デイジタル変
換器１２のデイジタル出力でなしとげられる。ゲ
ート２３は、デイジタル電圧信号ｕが可能な最大
の、ただしたとえばHHHHとは異るデイジタル
値よりも小さい閾値になつたときに直ちに能動に
なる。 第４図はこのような放電加工プラントで可能な
実施例をもう一つ示すものである。この場合にお
いては、電流ｉだけが測定され、サーボ制御器３
１と乗算要素２０へのプロセス情報として用いら
れる。 電流ｉは乗算要素２０によつて、一定の値と乗
算されるが、その一定の値とは火花電圧の経験
値、約25ボルトに相当する電圧u_rである。 この方式では短絡が起つたとき電力ｐが過度に
高くなるが、このような短絡は直ちにサーボ制御
器３１で解消されるので、短時間での僅少な評価
誤差となるに過ぎない。 第５図に示す実施例は、プロセス制御装置をあ
とから付け足す必要が生じた古い放電加工プラン
トに特に適している。この方式では今迄に述べら
れた実施例とは異り、開いた制御回路をもつて電
力ｐがきめられてプロセスが進行する。換言すれ
ばプロセスは調節されるのではなく、たくみに計
算されて制御されるのである。 この場合、電算機２１はサーボ制御器３１から
実際の送り速度Ｖを、そして設定部２２から希望
する加工強度ａの値を受信する。この方式ではも
はや、第１図の第１の式によつて実際の加工強度
ａを算出し希望する加工強度ａと比較するという
ことはできない。しかし、第１図の第３の式によ
つて平均電力のあるべき値を算出し、そして実
際上制御ループを電算機２１の内部で閉ループに
することはできる。 そうなると、問題は、対応するプロセスパラメ
ータ（td，Ｔ，Ｐ，Ｉ）を電算機２１に送り、算
出された平均電力を火花間隙１０に供給するこ
とだけになる。 第６図はプロセスパラメータ（td，Ｔ，Ｐ，
Ｉ）、電圧信号ｕ、電流信号ｉと電力ｐとの関係
を示す図である。 第６図においては、同期信号syn、電圧信号
ｕ、電流信号ｉおよび電力ｐの時間的変化が例示
的に例示している。さらに、プロセスパラメータ
であるパルス時間Ｔ、休止時間Ｐ、火花おくれ時
間tdおよびパルス電流Ｉをも示している。 この図から、電力ｐの瞬時値はパルス電流Ｉに
経験上得られた電圧ｕ、すなわち約25ボルトを乗
じて得られることがわかる。パルス時間Ｔの間の
平均電力₁は、電力ｐの瞬時値にパルス時間Ｔ
から火花おくれ時間tdを差引いたものを乗じ、パ
ルス時間Ｔで除して算出され、時間Ｔ＋Ｐの間に
おける平均電力₂は、パルス時間Ｔの間の平均
電力₁にパルス時間Ｔを乗じ、パルス時間Ｔと
休止時間Ｐの和をもつて除して算出される。さら
に平均電力は、平均電力_p2にＴ＋Ｐを乗じた量
を、同期化信号synの３周期以上の期間について
加算し、その加算結果をその期間の時間で除して
算出される。このようにして、プロセスパラメー
タ（td，Ｔ，Ｐ，Ｉ）から平均電力については
つきりした予測がつけられる。 第７図は電算機２１の一つの実施例であるが、
上記のような可能な予測を論理的に行うよう考慮
されたものである。この実施例も古い放電加工プ
ラントに特に適合するものである。ここでは、そ
のようなプラントでは送り速度Ｖの情報は、たと
えば１ミクロン当り１回というような送りサイク
ルの値と送り方向の信号の形で出ているものとす
る。 前記２つの信号がカウンター２１０の入力部に
送られ、それぞれの方向について合計される。タ
イミングジエネレーター２１２で決められた時間
が経過した後カウンターの読みは中間記憶部２１
１に貯えられ、カウンター２１０はリセツトされ
る。このようにしてデイジタル化された平均送り
速度は次に一つまたはそれ以上のROM２１３
の第１のアドレス入力部に送られる。送り速度Ｖ
がアナログの電圧の形でしか出ていない放電加工
プラントの場合ならば、その信号をアナログ・デ
イジタル変換器を通して上記の第１のアドレス入
力部に送ればよい。この場合にはカウンター２１
０、タイミングジエネレーター２１２および中間
記憶部２１１はなくてもよい。 ROM２１３の第２のアドレス入力部には設定
部２２から希望する加工強度ａの信号が送られ
る。ROM２１３の記憶場所は各々のアドレスの
組合せに対してプロセスパラメータ（td，Ｔ，
Ｐ，Ｉ）を包含することとなるが、このプロセス
パラメータは、第１には行われるべき放電加工の
技術的要求に対応し、第２には前記の期待される
平均電力に対する関係に対応し、第３に第１図
の第３の式による第１、第２のアドレス入力の組
合せに対応する。 前記の技術的要求は今日では種々の火花放電加
工業者の発表するところにより広く知られてい
る。たとえば、前記の乗算要素２０に対して提案
されたのと同様のROMモジユール（複数）を用
いることができる。もし８ビツトのデータ出力が
プロセスパラメータ（td，Ｔ，Ｐ，Ｉ）を表わす
のに不足であれば、いくつかのこのようなモジユ
ールを、アドレス入力が並列になるようにして、
並列に動作させることができる。同じ方法を用い
て、異る加工方式に対しそれぞれ異つたプロセス
パラメータを予めプログラムすることもできる。
この場合、いわゆるチツプセレクト信号CS、す
なわちモジユール選択信号で、該信号に対応する
ROM２１３ａまたは２１３ｂまたは２１３ｃま
たは２１３ｄを作動させることができる。このよ
うにして、設定部２２とチツプセレクト信号CS
によつて加工の形式、たとえば加工材料の組合わ
せ、荒加工か仕上げ加工かの別を予め設定するこ
とができる。 以上においてはすべてデイジタル信号で処理す
ることを提案してきたが、すべての演算や比較を
アナログ方式で再現することも明らかに可能であ
る。しかしそれは本発明の実施においては推奨で
きない。何となれば、コストと故障率を考えると
きアドレス回路は２デイケードをこえる範囲では
到底使えないからである。 次に実験結果を示す。 表１は、上述の方法および装置を用いて、厚さ
Ｈが５〜150mmの試料片をワイヤカツトしたとき
の平均電力（Ｗ）と平均送り速度（mm／
min）の実測値を表わし、ワイヤ電極が損傷する
おそれがある最大平均送り速度より25％小さい平
均送り速度で、良質の加工を行う場合に適用され
る。

【表】 第８図は、第１図のグラフ上に表１のデータを
表現したグラフである。 第８図において測定点に付けられている数値は
試料の厚さＨをあらわし、傾きが45度の直線C₁，
C₂，C₃，C₄はそれぞれＨ＝５、20、50、100mmの
場合において、ａを可変にして加工したときの平
均電力と平均送り速度との関係を表わす。 表１からわかるように、厚さＨが５mmのとき、
ワイヤ電極を損傷しない最大の平均電力は
112Wである。そしてこの平均電力によつて、
良質の加工ができる平均送り速度は5.7mm／
minである。 いま、本発明の方法によつて厚さＨが５mmから
150mm迄変化する試料を加工すると、（，）の
測定点は、第８図に示されているように２つの直
線F₁，F₂上に乗る。すなわち、厚さＨ＝５mm〜
50mmに対応する点は、第１図の一定加工強度曲線
（ａ＝一定の曲線）に平行な直線F₁（ａ＝5.9）上
に配列して、本発明の制御が良好に行われている
ことを示している。厚さＨ＝70mm〜150mmに対応
する点は鉛直線F₂上に並び、装置の出力が最大
になつて飽和していることを示している。したが
つて、以下の議論は、厚さＨが５〜50mmの範囲に
ある場合に限定する。 次に、この実測結果を従来の技術と比較する。 (1) 一定の平均電力で加工する場合。 初期条件として試料の厚さＨ＝５mm、平均電
力＝112W、平均送り速度＝5.7mm／min
（表１参照）に設定し、厚さＨが５mmから50mm
（10倍）に変化する試料を一定電力で加工する
場合には、平均送り速度は１／10の約0.6
mm／minになる。本発明の方法では厚さ50mmで
1.2mm／min（表１参照）になり、加工の質を良
好に維持しながら加工速度は２倍になる。 (2) Languepinの方法で制御する場合。 Languepinの方法においては、一定の電力密
度に対応して、厚さＨに無関係に通常約0.4
mm／minの平均送り速度で加工する。厚さＨが
５mmの場合、本発明によると5.7mm／minの平
均送り速度で良好な加工を達成することができ
るから、Languepinの方法は、本発明に比べ、
実に93％もの加工効率の損失があることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御方法をグラフと式で表し
た図、第２図は電力ｐを直接に得る場合の接続
図、第３図は電流の測定なしで電力ｐを得る場合
の接続図、第４図は電圧の測定なしで電力ｐを得
る場合の接続図、第５図は全然測定なしで電力ｐ
を得る場合の接続図、第６図はプロセスパラメー
タ（td，Ｔ，Ｐ，Ｉ）、電圧信号ｕ、電流信号ｉ
と電力ｐとの関係を示す図、第７図は電力ｐを測
定しないときの電算機の接続図、第８図は第１図
のグラフ上に表１のデータを表現したグラフであ
る。 １……放電加工機械部、２……プロセス制御シ
ステム、３……出力部、１０……火花間隙、１１
……サーボ駆動機、１２，１３……アナログ・デ
ジタル変換器、２０……乗算要素、２１……電算
機、２２……設定部（入力部）、３０……パルス
ジエネレーター、３１……サーボ制御器、３２…
…加工液制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工面の大きな変化によつて生ずる、火花間
   隙における大幅に変化するプロセス条件のもとで
   行われる火花放電加工において、火花間隙におけ
   る電圧と電流にそれぞれ対応する電圧信号と電流
   信号のうちの少くとも１つは、前記電圧または前
   記電流の実測によつて生成され、サーボ制御器に
   印加されて加工片に対する電極の送り速度を制御
   する、火花放電加工における自動プロセス制御方
   法において、 前記電圧信号と前記電流信号から電力ｐを演算
   し、 前記電力および前記送り速度の一定時間当りの
   平均を時刻の経過と共に逐次に演算することによ
   つて平均電力、平均送り速度をそれぞれ算出
   し、 前記平均電力の対数の2.5倍と、前記平均送
   り速度の対数との和が設定された加工強度ａに
   常に等しくなるように、平均電力に影響を及ぼす
   プロセスパラメータtd，Ｔ，Ｐ，Ｉのうちの少く
   とも１つを計算によつて変更し、 変更された平均電力に影響を及ぼすプロセスパ
   ラメータＴ，Ｐ，Ｉに対応するパルス時間、休止
   時間、およびパルス電流をもつ所望の電力信号
   p_calを生成して前記電力ｐを制御し、 実際の火花おくれ時間の一定時間当りの平均を
   時刻の経過と共に逐次に演算することによつて平
   均火花おくれ時間ｄを算出し、該平均火花おく
   れ時間ｄが火花おくれ時間に対応するプロセス
   パラメータtdに等しく保たれるように、前記送り
   速度を前記サーボ制御器によつて制御し、 加工液を調節された流速で前記火花間隙に供給
   するこを特徴とする火花放電加工における自動プ
   ロセス制御方法。 ２ 前記電圧信号ｕと前記電流信号ｉがいずれも
   火花間隙１０における実測によつて生成される特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記電圧信号ｕは、火花間隙における実測に
   よつて生成され、前記電流信号ｉは、前記電圧信
   号ｕが所定の閾値以下であるときにのみ入力信号
   を通過させるゲート２３へ電流に対応するプロセ
   スパラメータＩを入力することによつて生成され
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 前記電流信号ｉが火花間隙１０における実測
   によつて生成され、前記電圧信号は、経験的にわ
   かつている火花電圧に相当する一定の電圧urであ
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 誘電性加工液の流速Ｑが前記平均電力に比
   例するように調節される、特許請求の範囲第１項
   から第４項までのいずれか１項に記載の方法。 ６ 加工面の大きな変化によつて生ずる、火花間
   隙における大幅に変化するプロセス条件ともので
   行われる火花放電加工において、火花間隙におけ
   る電圧と電流にそれぞれ対応する電圧信号と電流
   信号のうちの少くとも１つは、前記電圧または前
   記電流の実測によつて生成され、サーボ制御器に
   印加されて加工片に対する電極の送り速度を制御
   する、火花放電加工における自動プロセス制御方
   法において、 平均電力に影響を及ぼすプロセスパラメータ
   td，Ｔ，Ｐ，Ｉの種々の異なる組合わせに対応し
   て経験に基いて定められた平均電力を記憶装置
   に格納し、 前記送り速度Ｖの一定時間当りの平均を時刻の
   経過と共に逐次に演算することによつて平均送り
   速度を算出し、 前記平均送り速度の対数と前記平均電力の
   対数の2.5倍との和が常に設定された加工強度ａ
   に等しくなるように、前記平均送り速度の関数
   として少くとも１つの平均電力に影響を及ぼすプ
   ロセスパラメータtd，Ｔ，Ｐ，Ｉを変更し、 実際の火花おくれ時間の一定時間当りの平均を
   時刻の経過と共に逐次に演算することによつて平
   均火花おくれ時間ｄを算出し、該平均火花おく
   れ時間ｄが火花おくれ時間に対応するプロセス
   パラメータtdに等しく保たれるように、前記サー
   ボ制御器によつて前記送り速度Ｖを制御し、 変更された平均電力に影響を及ぼすプロセスパ
   ラメータＴ，Ｐ，Ｉに対応するパルス時間、休止
   時間、およびパルス電流をもつ所望の電力信号
   p_calを生成して、前記電力ｐを制御し、 加工液を調節された流速で前記火花間隙に供給
   することを特徴とする火花放電加工における自動
   プロセス制御方法。 ７ 加工面の大きな変化によつて生ずる、火花間
   隙における大幅に変化するプロセス条件のもとで
   行われる火花放電加工において、火花間隙に印加
   される電圧に対応する電圧信号を発生する手段と
   該火花間隙を流れる電流に対応する電流信号を発
   生する手段を備え、前記電圧信号または電流信号
   のうちの少くとも１つは前記電圧または前記電流
   の実測によつて生成される、放電加工における自
   動プロセス制御装置において、 前記電圧信号ｕと前記電流信号ｉを乗算して電
   力ｐを発生する乗算要素２０と、 前記電力ｐと、加工片に対する電極の送り速度
   Ｖを入力して、該電力ｐと送り速度Ｖの一定時間
   当りの平均を時刻の経過と共に逐次に演算するこ
   とによつて平均電力、平均送り速度を算出
   し、前記平均電力の対数の2.5倍と、前記平均
   送り速度の対数との和が設定された加工強度ａ
   に常に等しくなるように、前記平均電力に影響を
   及ぼすプロセスパラメータtd，Ｔ，Ｐ，Ｉのうち
   少くとも１つを計算によつて変更する電算機２１
   と、 前記電算機２１から出力される火花おくれ時間
   に対応するプロセスパラメータtdと、前記電圧信
   号と電流信号のうちの少くとも１つとを入力し
   て、実際の火花おくれ時間の一定時間当りの平均
   を時刻の経過と共に逐次に演算することによつて
   平均火花おくれ時間ｄを算出し、該平均火花お
   くれ時間ｄが火花おくれ時間に対応するプロセ
   スパラメータtdに等しく保たれるように、前記送
   り速度Ｖを制御するサーボ制御器と、 変更された平均電力に影響を及ぼすプロセスパ
   ラメータＴ，Ｐ，Ｉを入力し、該プロセスパラメ
   ータに対応するパルス時間、休止時間、およびパ
   ルス電流をもつ所望の電力信号p_calを生成して、
   該電力信号p_calを前記電力ｐを制御するために出
   力するパルスジエネレータと、 前記加工強度の設定値と、平均電力に影響を及
   ぼすプロセスパラメータtd，Ｔ，Ｐ，Ｉのうちの
   少くとも１つの初期値を前記電算機２１に入力す
   る設定手段２２と、 加工液の流速Ｑを前記平均電力に比例するよ
   うに調節する加工液調節器３２を有することを特
   徴とする放電加工における自動プロセス制御装
   置。 ８ 前記電算機２１は高速でプログラミング可能
   のマイクロコンピユータを含み、該マイクロコン
   ピユータは前記電力ｐと前記送り速度をデジタル
   形式で受信し、第１の期間においてそれらの平均
   値を算出し、この第１の期間が経過した後の評価
   のための第２の期間内において、送り速度の平均
   値の対数が作られ、次に電力ｐの平均値の対
   数が作られてそれが2.5倍され、その２つの演算
   結果の和が算出され、次に、この和が設定手段２
   ２を経て前もつて格納された加工強度ａの値と比
   較され、この和が格納された値より大きいときは
   設定手段２２によつて前もつて格納させられてい
   た平均電力に影響を及ぼすプロセスパラメータ
   td，Ｔ，Ｐ，Ｉの値の一つまたはそれ以上が電力
   を減らす方向に変更され、その和が一致したとき
   は何も行われず、その和の方が小さいときには電
   力を増すように変更が行われ、 平均された電力に定数が掛け合され、得られ
   た値が第１の出力部を経て加工液制御器３２に送
   られ、平均電力に影響を及ぼすプロセスパラメー
   タtd，Ｔ，Ｐ，Ｉのあるべき値は第２以降の出力
   部を経てサーボ制御器３１およびパルスジエネレ
   ータ３０に送られ、 この評価のための第２の期間が経過した後は、
   第１の期間が再び開始される、特許請求の範囲第
   ７項に記載の装置。 ９ 掛け算要素２０の電圧入力ｕ，urと電流入力
   ｉはデジタル読出し専用メモリのアドレス入力で
   あり、格納位置には電圧ｕ，urと電流ｉとの計算
   された積が格納されている特許請求の範囲第７項
   に記載の装置。