JPH0441155A - ワイヤ放電加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、２軸が直交する座標系のテーブルを有する
ＮＣ（数値制御）装置を搭載するワイヤ放電加工機に間
するものである。

［従来の技術］ 第３図（ａ）及び（ｂ）は従来のワイヤ放電加工機のタ
ンク系を除いたシステム系を示す構成図及びその要部を
示す拡大図である。図において、被加工物ｌにはあらか
しめイニシャルホール１ａを開けておき、このイニシャ
ルホールＩａにワイヤ電極２を挿通ずる。被加工物１と
ワイヤ電極２との間の間隙に絶縁性の加工Ｍ９ｂを介在
させるために、上記間隙に加工液ノズル９ａから加工液
９ｂを噴射させる。被加工物１とワイヤ電極２との間の
相対的運動は、被加工物１を載置させているＸ軸テーブ
ル３の移動によって行われる。また、Ｘ軸テーブル３は
Ｘ軸モータ１４により駆動され、Ｙ軸テーブル４はＹ軸
モータ１５により駆動され、それぞれのＸ軸テーブル３
及びＹ軸テーブル４は直交座標系を形成している。以上
のような構成によって、被加工物１とワイヤ電極２との
間の相対的運動は、Ｘ軸、Ｙ軸平面内において２次元的
運動となる。

ワイヤ電極２はワイヤ電極供給ボビン１２により供給さ
れ、上部ワイヤ電極ガイド９から被加工物ｌを通過して
下部ワイヤ電極ガイＦ’　１０に達し、また電気的エネ
ルギー源である上部給電部９Ｃ及び下部給電部１０ａを
介してワイヤ電極巻取り回収ローラ１３によって回収さ
れる。この時、ワイヤ電極２にはブレーキプーリ１１に
よって一定のテンションが加えられている。Ｘ軸モータ
１４゜Ｙ軸モータ１５の駆動及び制御を行う制御装置１
８としては、ＮＣ（数値制御）装置が用いられている。

なお図中で、５はテーパ装置、６はＺ軸（主軸）、７は
コラム、８は下部アーム、１６はＸ軸テーブルガイド、
１７はＹ軸テーブルガイドを示している。

第４図（ａ）及び（ｂ）は第３図（ａ）のワイヤ放電加
工機におけるテーブル駆動部と制御装置との関連を示す
構成図及びその主要な動作説明図、第５図（ａ）及び（
ｂ）は第３図（ａ）のワイヤ放電加工機におけるテーブ
ル駆動部上の真円測定装置と制御装置との関連を示す構
成図及びその主要な動作説明図である。図において、３
はＸ軸テーブル、４はＹ軸テーブル、９は上部ワイヤ電
極ガイド、１０は下部ワイヤ電極ガイド、１４はＸ軸モ
ータ、１５はＹ軸モータ、１８は制御装置（ＮＣ装置）
、１８ａは演算処理装置（制御指令装置）、１８ｂはメ
モリ装置、１８ｃはサーボアンプ、１９ａは２次元アナ
ログプローブ、１９ｂは接触子、２０はマスタリング、
２１はＸ−Ｙ軸プロッタである。

次に、上記従来のワイヤ放電加工機の動作について説明
する。被加工物１とワイヤ電極２との相対運動は、Ｘ軸
テーブル３．　　Ｙ軸テーブル４と上部ワイヤ電極ガイ
ド９．下部ワイヤ電極ガイド１０との相対間係と同一で
あり、上記のような相対運動による円軌跡、三角形軌跡
、四角形軌跡等の幾何学的な移動軌跡が被加工物１に転
写されるために、Ｘ軸テーブル３．　　Ｙ軸テーブル４
の運動軌跡の動的精度がワイヤ放電加工機には給体条件
となる。そのため、Ｘ軸テーブル３．　　Ｙ軸テーブル
４の動的運動がどれほど精度良く、指令に忠実に実行さ
れるかどうかを判定する方法を実施する。

この判定方法では、第４図（ａ）に示すＸ軸テーブル３
．　　Ｙ軸テーブル４が一定の大きさの円弧形状を描く
ように、制御装置１８内の演算処理装置１８ａとメモリ
装置１８ｂから円弧補間指令をサーボアンプ１８ｃに出
力し、Ｘ軸モータ１４．Ｙ軸モータ１５を駆動させる。

この時、上部ワイヤ電極ガイド９又は下部ワイヤ電極ガ
イド１０の路体位置よりＸ軸テーブル３．　　Ｙ軸テー
ブル４の座標系を相対的に観測し、理想とする円弧形状
（真円形状）に対してどれほとの誤差量で円弧形状軌跡
を描くかを測定する。そして、上記誤差量の数値的量や
軌跡の形状や円弧形状内の象限位置等から、Ｘ軸テーブ
ル３．　　Ｙ軸テーブル４の運動特性や機械構造上の問
題点、また制御装置１８内の演算処理装置１８ａによる
演算処理精度、指令処理速度等を評価し判断することが
できる。

上記のような判定方法を実施するために、公知の真円測
定装置（円板法、ＤＢＢ法）を用いて実現することがで
きる。その動作原理について簡単に説明する。第５図（
ａ）に示すように、絶体位置系に固定される２次元アナ
ログプローブ１９ａの先端部に取り付けられる接触子１
９ｂと停台状態となるように、Ｘ軸テーブル３上に極め
て理想内に近い基準円であるマスタリング２０を固定す
る。この時、接触子１９ｂをマスタリング２０の内側面
に一定の変位Ｉｔ（例えば４０μｍ）を与えるように接
触させる。この状態において、制御袋ａ１Ｂより円弧補
間指令を出力し・てＸ軸モータ１４、　　Ｙ軸モータ１
５を駆動し、Ｘ軸テーブル３゜Ｙ軸テーブル４に変位が
一定となる半径の円運動を行わせる。そしてこの時、上
記絶体位置系に固定される２次元アナログプローブ１９
ａもＸ軸テーブル３．　　Ｙ軸テーブル４に対して相対
的に円運動を行うことになる。従って、接触子１９ｂが
検出する理想内（マスタリング２０の内側面）に対する
誤差を２次元アナログプローブ１９ａ内で増幅し、その
２次元信号をＸ−Ｙ軸プロッタ２１上に記録（録画）す
る。

このようにして記録された円形状軌跡の図形の形や真円
との誤差・偏差を求めて解析することにより、Ｘ軸テー
ブル３．　　Ｙ軸テーブル４の運動特性や制御装置１８
内の演算処理装置１Ｂ＆による演算処理速度、精度等を
認識することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した従来のワイヤ放電加工機は以上のように構成さ
れているので、Ｘ軸テーブル３．　　Ｙ軸テーブル４の
円運動をＸ−Ｙ軸プロッタ２１に記録した後に、このＸ
−Ｙ軸プロッタ２１の記録用紙に描かれた軌跡に対し、
人間の手作業によって基準線や誤差量の記入等の解析が
行われていた。例えば、基準となる真円軌跡線を円定規
で描いて、軌跡のずれを誤差として測る等の手作業が行
われていたために、その作業性が著しく非効率的となり
、特に軌跡を描くペンの太さや真円を描く同心度等によ
ってデータの分析自身に信頼性が薄れてしまうことにな
る。そのために、正確な補正データを制御装置１８内の
メモリ装置１８ｂに人力することが不可能であり、高精
度な円軌跡運動に補正することができないという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブルの高精度な円軌
跡運動を可能とするテーブル駆動系を備えたワイヤ放電
加工機を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ この発明に係るワイヤ放電加工機は、Ｘ軸テーブル、Ｙ
軸テーブルが描いた円軌跡の誤差量をオンラインで制御
装置にフィードバックさせ、この制御装置内の図形処理
装置、メモリ装置、演算処理装置等を用いて上記誤差量
の自動補正処理を行い、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブルの
円軌跡運動を実行させるものである。

［作用］ この発明におけるワイヤ放電加工機は、Ｘ軸テーブル、
Ｙ軸テーブルが描いた円軌跡に対して、２次元アナログ
プローブで検出した幾何学的な円軌跡の誤差量を制御装
置内にオンラインで取り込み、機械的に生じるバックラ
ッシュ（ヒステリシス）や、Ｘ軸、Ｙ軸の２軸のサーボ
追従遅れや、２軸の機械的直角塵等を幾何学的な形状の
違いや誤差とから実施する図形処理と算出式にて求め、
上記誤差量を自動的に補正処理することにより、人間の
手作業によるミス、誤差を削除する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の実施例であるワイヤ放電加工機における
テーブル駆動部上の真円測定装置と制御装置との関連を
示す構成図である。図において、３はＸ軸テーブル、４
はＹ軸テーブル、１４はＸ軸モータ、１５はＹ軸モータ
、１８は制御装置（ＮＣ装置）、１８ａは演算処理装置
（制御指令装置）、１８ｂはメモリ装置、１８ｃはサー
ボアンプ、１８ｄは図形処理装置、１９ａは２次元アナ
ログプローブ、１９ｂは接触子、２０はマスタリング、
２１はＸ−Ｙ軸プロッタである。

第２図は第１図のワイヤ放電加工機において、Ｘ軸テー
ブル、Ｙ軸テーブルが描いた円軌跡形状よりテーブル駆
動系の動的精度の判定を数値化し及び算出するための説
明図である。

次に、上記この発明の実施例であるワイヤ放電加工機の
動作について説明する。Ｘ軸テーブル。

Ｙ軸テ・−プル４が一定の大きさの円弧形状を描く時、
２次元アナログプローブ１９ａが検出する誤差量（真円
に対する軌跡誤差）をオンラインで制御装置１８にフィ
ードバックさせ、この制御装置１８内の図形処理装置１
８ｄに入力し、この図形処理装置１８ｄで補正データを
作成してメモリ装置１８ｂに−たん格納する。ここで、
上記の補正データの作成方法において、第２図に示すよ
うに機械的なバックラッシュ（ヒステリシス）が生しる
と、破線（−一一線）で示す真円に対し、Ｘ軸。

Ｙ軸線上の部分で段差形状の軌跡が表われるために、そ
の段差量を各Ｘ軸、Ｙ軸ごとに＋側、−例とに区別して
、それぞれの段差量（ＸＩ、　　Ｘ２１　５’＋＋ｙ２
）を下記の第（１）、　　（２）式に当はめる。

Ｘ軸バックラッシュ量 △Ｂｘ”　ｌ　ＸＩ＋Ｘ２　ｌ　／　２　−・・・（１
）Ｙ軸バックラッシュ量 △Ｂｖ＝　Ｉ　ｙＩ＋　５’２　ｌ　／　２　　・・・
・・・（２）ここで、ｘ、：　Ｘ軸＋側段差量、Ｘ２：
Ｘ軸−側段差量＋　　ｙ＋：　Ｙ軸子側段差量＊　　ｙ
２：　Ｙ軸−側段差量である。

よって、上記第（１）、　　（２）式よりＸ軸バックラ
ッシュ量ＡＢＸ、　　Ｙ軸バックラッシュ量△Ｂｖが求
まる。次に、各Ｘ軸、Ｙ軸のサーボゲインの不一致によ
るサーボ追従遅れが生じると、真円に対して円軌跡が±
４５°方向の楕円となり、Ｘ軸テーブル３．　　Ｙ軸テ
ーブル４の円弧補間の運動方向（ｃｗ力方向ｃｃｗ方向
）を変えると長軸方向が変化する。この時、Ｘ軸、Ｙ軸
の２軸のサーボゲインがＸ軸、Ｙ軸間で一致していない
ために、下記の算出式である第（３）式が得られる。

ΔＧ＝　（（ｄｌ−ｄ２）　　　（ｄ３　ｄ４））　／
４・・・・・・（３） ここで、ΔＧ：Ｘ軸、Ｙ軸のサーボゲインの不一致によ
る遅れ量＋　　ｄｌ：　　ＣＷ時の楕円の短軸長さ、ｄ
２：ｃＷ時の楕円の長軸長さ、ｄ３：ＣＣＷ時の楕円の
長軸長さ、ｄ４：　　ｃｃｗ時の楕円の短軸長さである
。

上記第（３）式によりＸ軸、Ｙ軸のサーボゲインの不一
致によるサーボ追従遅れ量が求まり、サーボゲインのパ
ラメータ補正量、すなわちＸ軸。

Ｙ軸のサーボゲインの不一致による遅れ量ΔＧが求まる
。そして、Ｘ軸、Ｙ軸の２軸の直角度に誤差が生じてい
る場合に、真円に対して±４５°方向の楕円となるが、
円弧補間の運動方向（ＣＷ力方向ＣＣＷ方向）を変えて
も、楕円の長軸の方向は変化しない。この時、楕円の長
軸の方向によって直角度誤差が鋭角が鈍角かの判別がで
き、その誤差量は下記の算出式である第（４）式によっ
て得られる。

△Ｅ　＝　ｄ　＋　−ｄ　２　／　ｄ　　　・・・・・
・・・・・・・　（４）ここで、△Ｅ：直角度誤差、ｄ
：基準円径（マスタリング径）、　　ｄｌ：　±４５６
方向の直径、　　ｄ２ニー４５°方向の直径である。

上記第（４）式によりＸ軸、Ｙ軸の直角度補正量が求め
られる。

以上述べたような３つの現象については、それぞれ上記
第（１）〜（４）式によって求まる補正量を用いること
により、制御装置１８内の演算処理装置１８ａから補正
処理を含めた指令をサーボアンプ１８ｃを経由してＸ軸
モータ１４．Ｙ軸モータ１５に出力する。これにより、
Ｘ軸テーブル３、　　Ｙ軸テーブル４が初回に描いた円
軌跡よりも理想内（真円）に近い円軌跡になるように、
自動的に上記円軌跡の補正をすることができる。また、
このような作業（プロセス）を数回繰り返して行うこと
により、より一層理想的な真円を得ることが可能となる
。

なお、上記実施例では、Ｘ軸テーブル３．　　Ｙ軸テー
ブル４が描いた円軌跡の誤差量を自動的に補正する自動
補正手段をワイヤ放電加工機に適用した場合について示
しているが、２軸が直交する座標系のテーブルを有する
ＮＣ装置を搭載するすべての工作機械にも適用すること
ができ、上記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果コ 以上のように、この発明のワイヤ放電加工機によれば、
Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブルが描いた円軌跡の誤差量を
オンラインで制御装置にフィードバックさせ、この制御
装置内の図形処理装置、メモリ装置、演算処理装置等を
用いて上記誤差量の自動補正処理を行い、Ｘ軸テーブル
、Ｙ軸テーブルの円軌跡運動を実行させる構成としたの
で、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブルが描く一定の半径の円
運動の軌跡をより理想内（真円）に近い円に自動的に補
正することができ、そのために、人間の手作業が介在さ
れることなく、より高精度で高信頼性の円軌跡の補正処
理を簡単に実施することができるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例であるワイヤ放電加工機にお
けるテーブル駆動部上の真円測定装置と制御装置との関
連を示す構成図、第２図は第１図のワイヤ放電加工機に
おいて、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブルが描いた円軌跡形
状よりテーブル駆動系の動的精度の判定を数値化し及び
算出するための説明図、第３図（ａ）及び（ｂ）は従来
のワイヤ放電加工機のタンク系を除いたシステム系を示
す構成図及びその要部を示す拡大図、第４図（ａ）及び
（ｂ）は第３図（ａ）のワイヤ放電加工機におけるテー
ブル駆動部と制御装置との関連を示す構成図及びその主
要な動作説明図、第５図（ａ）及び（ｂ）は第３図（ａ
）のワイヤ放電加工機におけるテーブル駆動部上の真円
測定装置と制御装置との関連を示す構成図及びその主要
な動作説明図である。 図において、１・・・被加工物、１ａ・・・イニシャル
ホール、２・・・ワイヤ電極、３・・・Ｘ軸テーブル、
４・・・Ｙ軸テーブル、５・・・テーバ装置、６・・・
Ｚ軸（主軸）、７・・・コラム、８・・・下部アーム、
９・・・上部ワイヤ電極ガイド、９ａ・・・加工液ノズ
ル、９ｂ・・・加工液、９ｃ・・・上部給電部、１０・
・・下部ワイヤ電極ガイド、１０ａ・・・下部給電部、
１１・・・ブレーキプーリ、１２・・・ワイヤ電極供給
ボビン、１３・・・ワイヤ電極巻取り回収ローラ、１４
・・・Ｘ軸モータ、１５・−・Ｙ軸モータ、１６−・・
Ｘ軸テーブルガイド、１７・・・Ｙ軸テーブルガイド、
１８・・・制御装置（ＮＣ装置）、１８ａ・・・演算処
理装置（制御指令装置）、１８ｂ・・・メモリ装置、１
８ｃ・・・サーボアンプ、１８ｄ・・・図形処理装置、
１９ａ・・・２次元アナログプローブ、１９ｂ・・・接
触子、２０・・・マスタリング、２１・・−Ｘ−Ｙ軸プ
ロッタ　である。 なお、図中、同一符号は同一　又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２軸が直交する座標系のテーブルを有するＮＣ装置を搭
   載するワイヤ放電加工機において、上記テーブルを直交
   する座標系内で一定の半径の円運動をさせた時に、同一
   の半径上の真円に対して生じる円軌跡誤差を幾何学的に
   求める誤差検出手段と、上記円軌跡誤差を図形処理装置
   を用いて数値化し、その誤差量を制御装置により自動的
   に補正する自動補正手段とを備えたことを特徴とするワ
   イヤ放電加工機。