JPH08197335A - ワイヤ放電加工機における断線検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤ断線の発生を素早く検出できる断線検
出方法を提供すること。 【構成】 ワイヤ放電加工の実施中、決められた設定所
定時間内で放電の発生回数を繰り返し計数し、その値が
基準値を越えているか否かをその都度判別する。放電の
発生回数が基準値を越えていなければ断線の発生によっ
て放電の発生頻度が減少しているものと見做し、断線発
生として処理する。また、加工電源電圧の印加開始から
設定所定時間が経過するまでに放電が検出されない場合
には、放電サイクルの周期が長くなっていること、要す
るに、放電の頻度が減少していることを意味するので、
やはり、断線の発生と見做して処理する。断線発生の検
出をワイヤ放電加工機の機構部分の動作態様の変化や機
械的な検出手段に依存しなくてもよいので、断線発生の
検出を素早く行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ放電加工機にお
ける断線検出方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤ放電加工機を使用して加工する場
合、加工条件が適切に設定されていないと、ワイヤが局
所的に損傷して断線に至る場合がある。このようになる
と加工が不能となるので、加工を中断してワイヤを張り
替える必要がある。

【０００３】更に、断線状態のまま加工電源電圧を印加
し続けると、切れ残ったワイヤとワークとの間で放電が
続き、別の場所で更に断線が発生し、両端を切断された
ワイヤがワークの内部に残る二重断線や、加工面の損傷
が生じる場合がある。また、切れ残っているワイヤに張
力が掛からなくなるため、ワイヤに加工電源電圧を供給
するワイヤガイト側の電極とワイヤとの間の電気的接触
が不十分となって放電が発生し、電極自体を消耗させる
等といった問題もあり、断線発生後は速やかに加工を停
止させなければならない。

【０００４】ワイヤの断線を検出するための手段として
は、ワイヤの張力低下や弛みの発生をリミットスイッチ
等で機械的に検出するものが公知であるが、これらのも
のでは、断線の発生からワイヤの張力低下や弛みの発生
までの時間およびリミットスイッチ等の作動時間が検出
遅れとなって現れる。また、ワイヤの送りに従動するワ
イヤ走行系のプーリ等に取り付けられた回転速度検出手
段によってその回転速度の低下や停止を検知してワイヤ
の断線を検出するようにしたものもあるが、やはり、断
線発生後のプーリ等の慣性回転により速度低下や停止の
検知に遅れが生じるため、断線の発生を直ちに検出する
ことはできない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の欠点を改善し、断線の発生をより早く検出し
てワイヤの二重断線やワーク加工面の損傷および電極の
消耗を防止することのできるワイヤ放電加工機における
断線検出方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワイヤおよび
ワーク間に加工電源電圧を印加し、放電を誘起せしめて
加工を行うワイヤ放電加工機において、設定所定時間内
の放電回数を計数し、その計数値が予め設定された基準
値を下回るとワイヤ断線の発生として判別するようにし
たことを特徴とする構成により、前記目的を達成した。

【０００７】また、ワイヤおよびワーク間に加工電源電
圧を印加して放電を誘起させた後電源の供給を休止し、
その後、再びワイヤおよびワークの電極に加工電源電圧
を印加することにより加工を行うワイヤ放電加工機にお
いて、加工電源電圧の印加開始後、設定所定時間が経過
するまでに放電が検出されないとワイヤ断線の発生とし
て判別するようにしたことを特徴とする構成により、同
様の目的を達成した。

【０００８】

【作用】ワイヤ放電加工時における断線発生前の放電発
生頻度と断線発生後の放電発生頻度との関係の一例を実
測データにより図５の線図Ｘに示す。横軸は時間のスケ
ールで、その１升が２５ミリ秒、また、縦軸は放電発生
頻度のスケールで、その１升が５０回／ミリ秒である。
この実験例では図５の左から４升目の位置で断線が発生
しており、断線発生までの放電発生頻度は概ね８０回／
ミリ秒〜１３０回／ミリ秒、また、断線発生後の放電発
生頻度は４０回／ミリ秒以下である。なお、線図Ｘにお
いては断線発生後ほぼ１００ミリ秒の経過時点から放電
発生頻度が０回／ミリ秒に安定しているが、これは、実
験装置に取り付けられた従来公知の機械的な断線検出手
段の作動により加工電源電圧の印加が図５の線図Ｙに示
すように自動停止されているからである。

【０００９】図５の線図Ｘから分かるように、断線発生
後そのまま同じ条件で加工電源電圧の印加を継続して行
った場合、断線発生後の放電発生頻度は断線発生前の放
電発生頻度に比べて明らかに低い。つまり、放電発生頻
度の高低により、ワイヤに断線が生じているか否かを判
定することができるのである。

【００１０】そこで、本発明の第１番目のものでは、ワ
イヤ放電加工の作業中、逐次、設定所定時間内での放電
回数を計数し、その計数値が予め設定された基準値を下
回った場合にワイヤ断線により放電発生頻度が減少した
ものと見做し、ワイヤ断線の発生として判別する。

【００１１】また、加工電源電圧を印加して放電を誘起
させた後、電源の供給を休止して再び加工電源電圧を印
加することにより加工を行うワイヤ放電加工機において
は、１放電サイクルの所要時間（その逆数が放電発生頻
度である）が加工電源電圧の印加開始から放電発生まで
の所要時間により大きく左右されるので、加工電源電圧
の印加開始から放電発生までの所要時間の増大を放電発
生頻度の減少として捕らえることができる。

【００１２】そこで、本発明の２番目のものにおいて
は、加工電源電圧の印加開始後、設定所定時間が経過す
るまでに放電が検出されないと、これをワイヤ断線の発
生として判別するようにしている。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の第１番目の方法を実施する一実施
例のハードウェア構成の概略を示す機能ブロック図であ
る。図１において、ＳＣはワイヤ放電加工機の制御装置
９によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチング素子、Ｒ
１は電流制限抵抗であり、上下のワイヤガイドの電極１
ａ，１ｂを介して張設されたワイヤ２とワーク３には、
これらの素子を介して加工用直流電源Ｖから加工電源電
圧が印加される。放電検出器４は抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧
された極間電圧の変化を検知して放電の発生を検出する
もので、その構成は従来のものと同様である。

【００１４】つまり、１放電サイクルを例にとって説明
すると、まず、制御装置９がスイッチング素子ＳＣを閉
路させてワイヤ２とワーク３に加工電源電圧を印加し、
この電圧印加により絶縁破壊が起こるとワイヤ２とワー
ク３との間に放電が発生して破壊加工が行われる。絶縁
破壊、即ち、放電の発生と同時に、抵抗Ｒ２，Ｒ３で分
圧された極間電圧ａも下降し、放電検出器４がこれを検
知して、制御装置９に放電検出信号ｂを出力する。制御
装置９は放電検出信号ｂを受けて放電の発生を検知し、
更に所定時間スイッチング素子ＳＣの閉路状態を保持し
て放電による放電加工を行った後、極間の絶縁回復を図
るため、スイッチング素子ＳＣを開路して加工電源電圧
の印加を所定時間中止する。これが１放電サイクルの動
作である。

【００１５】以下、加工の継続中は前記と同様の放電サ
イクルが繰り返し実行されるものであって、この点に関
しては従来のワイヤ放電加工機の制御と全く同様であ
る。従って、極間電圧ａの変化と放電検出信号ｂとの関
係は図２に示す通りである。

【００１６】更に、本実施例においては、放電検出器４
からの放電検出信号ｂがカウンタ５に入力され、この放
電検出信号ｂによりカウンタ５の値がカウントアップさ
れるようになっている。また、カウンタ５には制御装置
９からのリセット信号ｃが入力されるようになってお
り、このリセット信号ｃによりカウンタ５の値が零にリ
セットされる。ラッチ６はカウンタ５の値を一時的に保
持するための手段であり、制御装置９からのラッチ信号
ｄを受ける毎に、その時点におけるカウンタ５の現在値
を保持し、これを継続出力する。制御装置９から出力さ
れるラッチ信号ｄとリセット信号ｃとの関係は図２に示
す通りであり、ラッチ信号ｄがリセット信号ｃに対して
僅かに先行している。なお、ラッチ信号ｄとリセット信
号ｃの出力周期は一定であり、制御装置９のマイクロプ
ロセッサを制御するクロックの分周回路等によって制御
されている。

【００１７】従って、制御装置９からのリセット信号ｃ
が入力されてから次のリセット信号ｃが入力されるまで
の間、カウンタ５は、放電検出器４から入力される放電
検出信号ｂの数、即ち、放電の発生回数を積算的に計数
することになる。既に述べた通り、ラッチ信号ｄはリセ
ット信号ｃに対して僅かに先行しているので、ラッチ６
から出力される値は、直前のリセット信号ｃが入力され
てから直前のラッチ信号ｄが入力されるまでの間にカウ
ンタ５に入力された放電検出信号ｂの数であって、要す
るに、この値が設定所定時間内の放電回数の検出値であ
る。リセット信号ｃと次のラッチ信号ｄとの時間間隔
は、正常な加工時における放電サイクルの自然なばらつ
きの影響を受けぬよう、また、断線の検出に遅れを生じ
ぬように、平均的な放電サイクルに比べて十分に長い時
間（例えば、１ミリ秒以上の値）を設定する必要があ
る。

【００１８】Ｄ／Ａ変換器７は、ラッチ６からのディジ
タル出力をアナログ変換するためのもので、Ｄ／Ａ変換
器７からのアナログ出力ｅはコンパレータ８の比較入力
端子に接続されている。

【００１９】Ｖｒ１は放電発生回数の基準値に相当する
基準電圧を設定するための電源であり、コンパレータ８
の基準入力端子に接続されている。コンパレータ８から
の比較出力ｆは、アナログ出力ｅ≧Ｖｒ１でＬｏレベル
に保持され、また、アナログ出力ｅ＜Ｖｒ１となった時
点でＨｉレベルに転換される。

【００２０】従って、図２に示されるように、設定所定
時間内の放電の検出回数に相当するアナログ出力ｅが放
電発生回数の基準値に相当する基準電圧Ｖｒ１以上であ
れば比較出力ｆはＬｏレベルに保持され、また、放電回
数が基準値を下回れば比較出力ｆがＨｉレベルとなっ
て、制御装置９によりワイヤ断線の発生が検出されるこ
とになる。

【００２１】このような断線検出方法によれば、リミッ
トスイッチによって断線を検出する場合のようにワイヤ
２の張力低下や弛みの発生およびリミットスイッチ等の
作動を待つといった必要はなく、また、ワイヤ２を張設
する従動プーリの回転速度の低下や停止を検知して断線
を検出する場合のようにワイヤ走行系の慣性運動による
検出遅れ等の影響もないので、断線発生とほぼ同時にこ
れを制御装置９で検出してスイッチング素子ＳＣを開路
したり、ワイヤ２およびワイヤ放電加工機のテーブル送
り等を停止させることができる。検出遅れの最大値はリ
セット信号ｃと次のラッチ信号ｄとの時間間隔（断線発
生の判別周期）であり、せいぜい１ミリ秒程度のもので
ある。図５に示す実験例では、線図Ｙに示す従来の断線
検出方法の場合に比べ、横軸の時間スケールにして４升
分、つまり１００ミリ秒ほど早く断線の発生が検出でき
るようになった。

【００２２】なお、ワイヤ放電加工開始直後の時点で
は、放電頻度が低いために比較出力ｆがＨｉレベルとな
る場合があるので、加工開始直後の所定時間は、制御装
置９の側で断線発生信号（比較出力ｆ）を無視するよう
にする。正常な放電頻度は加工条件等により様々に変化
するので、断線発生の判別基準となるＶｒ１の値は加工
条件等に応じて適宜設定するようにする。

【００２３】また、Ｄ／Ａ変換器７やコンパレータ８等
のハードウェアを利用する替わりに、カウンタ５からの
ディジタル出力を制御装置９にそのまま取り込んで、断
線発生の有無をソフトウェア上の処理で行うようにして
もよい。前述の実施例では放電検出器４からの放電検出
信号ｂを設定所定時間の範囲で積算的に計数することに
より放電頻度を検出するようにしているが、１放電サイ
クル中で決まった回数だけ検出される現象、例えば、電
圧印加の開始（または終了）、休止の開始（または終
了）等を計数して放電頻度を検出するようにしてもよ
い。

【００２４】但し、電圧印加の開始（または終了）、休
止の開始（または終了）等を計数する場合、所定周期毎
に加工電源電圧の印加を強制的にＯＮ／ＯＦＦ制御する
ようにした放電加工電源では意味がないので、その適用
範囲は、実際に絶縁破壊が発生してアーク放電が開始さ
れるまで加工電源電圧の印加を継続して行う構成の放電
加工電源のものに限定される。

【００２５】図３は本発明の第２番目の方法を実施する
一実施例のハードウェア構成の概略を示す機能ブロック
図である。ワイヤ放電加工機および放電検出器４に関し
ては前述した実施例の構成と同様である。

【００２６】そして、本実施例においては、放電検出器
４からの放電検出信号ｂがＲＳフリップフロップ１０の
リセット端子に入力され、また、加工電源電圧の印加開
始時点（スイッチング素子ＳＣのＯＮタイミング）に制
御装置９から出力されるセット信号ｇによりＲＳフリッ
プフロップ１０がセットされるようになっている。ま
た、カウンタ５はＦＰフリップフロップ１０の出力ｈが
セットされている間だけ基準クロック発生回路１１から
のクロックｉを計数するもので、出力ｈがリセットされ
ると、初期化の後に計数が禁止されるようになってい
る。

【００２７】Ｄ／Ａ変換器７は、カウンタ５からのディ
ジタル出力をリアルタイムでアナログ変換するためのも
ので、Ｄ／Ａ変換器７からのアナログ出力ｅはコンパレ
ータ８′の比較入力端子に接続されている。

【００２８】図４に示されるように、ＲＳフリップフロ
ップ１０の出力ｈがセット状態に維持されるのは、制御
装置９のセット信号ｇが出力されてから放電検出器４の
放電検出信号ｂが入力されるまでの間であるから、結果
的に、カウンタ５は各放電サイクル毎に加工電源電圧の
印加開始からの経過時間をクロックｉのパルス数で計時
し、この経過時間に相当するアナログ出力ｅがＤ／Ａ変
換器７から刻々と出力されることになる。

【００２９】Ｖｒ２は加工電源電圧の印加開始から放電
検出までの待ち時間の許容値（設定所定時間）に相当す
る基準電圧を設定するための電源であり、コンパレータ
８′の基準入力端子に接続されている。コンパレータ
８′からの比較出力ｆは、アナログ出力ｅ≦Ｖｒ２でＬ
ｏレベルに保持され、また、アナログ出力ｅ＞Ｖｒ２と
なった時点でＨｉレベルに転換される。

【００３０】従って、図４に示されるように、加工電源
電圧の印加開始から放電検出までの所要時間に相当する
アナログ出力ｅが待ち時間の許容値Ｖｒ２以下であれば
比較出力ｆはＬｏレベルに保持される。また、放電の発
生が検出されなくなると、ＲＳフリップフロップ１０を
介してカウンタ５をリセットする放電検出信号ｂが出力
されなくなり、カウンタ５のリセット動作が停止してそ
の計数値が無制限に増大するので、アナログ出力ｅが許
容値Ｖｒ２を越えて比較出力ｆがＨｉレベルとなり、制
御装置９によってワイヤ断線の発生が検出されることに
なる。

【００３１】この実施例においても、前記実施例と同
様、ワイヤ２の張力低下や弛みの発生およびリミットス
イッチ等の作動を待つといった必要はなく、また、ワイ
ヤ走行系の慣性運動による検出遅れ等の影響もないの
で、断線発生とほぼ同時にこれを検出することができ
る。検出遅れの最大値はＶｒ２の大小によって異なる
が、いずれにせよ通常の１放電サイクルの時間に比べる
と遥かに短く、前述した実施例よりも検出遅れは少な
い。

【００３２】なお、ワイヤ放電加工開始直後の時点で
は、電圧の印加開始から放電の発生までに時間が掛かっ
て比較出力ｆがＨｉレベルとなる場合があるので、加工
開始直後の所定時間は、前記と同様に制御装置９の側で
断線発生信号（比較出力ｆ）を無視するようにする。ま
た、正常な場合の電圧印加開始から放電発生までの待ち
時間は加工条件等によって様々に変化するので、断線の
判別基準となるＶｒ２の値は加工条件等に応じて適宜設
定するようにする。前述した実施例と同様、ハードウェ
アの一部をソフトウェア上の処理に置き替えることが可
能であるが、この場合、前述した実施例よりも高速の処
理が必要とされるので、制御装置９のマイクロプロセッ
サにもそれなりの能力は要求される。

【００３３】更に、電圧の印加開始から放電発生までの
所要時間を検出するかわりに放電間隔を測定するように
してもよいが、放電間隔は放電頻度の逆数となるから、
その実質的な作用原理は前述した最初の実施例と同様で
ある。

【００３４】また、本発明は、必ずしも、放電の発生を
検出して加工電源電圧の印加時間を調整するワイヤ放電
加工機にのみ適用されるべきものではない。加工電源電
圧の印加を所定周期毎にＯＮ／ＯＦＦ制御するようなワ
イヤ放電加工機等であっても、ワイヤの断線によって放
電の発生頻度が減少するという基本的な条件さえ満たさ
れれば、ワイヤ放電加工機の構成に関わりなく、その作
用原理はそのまま適用することが可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明のワイヤ放電加工機における断線
検出方法は、ワイヤ放電加工時における断線発生前の放
電発生頻度に比べて断線発生後の放電発生頻度が低下す
ることを利用し、設定所定時間内での放電回数の計数
値、もしくは、加工電源電圧の印加開始から設定所定時
間が経過するまでに放電が検出されるか否かによってワ
イヤ断線の有無を検出するようにしたので、ワイヤの張
力低下や弛みの発生をリミットスイッチ等で機械的に検
出したり、または、ワイヤ走行系のプーリ等の回転速度
の低下や停止を検出して断線の発生を検知する従来の方
法と違って、断線検出に遅れを生じることがない。従っ
て、断線の発生とほぼ同時にワイヤ放電加工機の運転を
停止させることができ、ワイヤの二重断線やワーク加工
面の損傷および電極の消耗等を未然に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する一実施例のハードウェ
ア構成の概略を示す機能ブロック図である。

【図２】同実施例における信号出力のタイミングチャー
トの一例である。

【図３】本発明の方法を実施する他の実施例のハードウ
ェア構成の概略を示す機能ブロック図である。

【図４】同実施例における信号出力のタイミングチャー
トの一例である。

【図５】ワイヤ放電加工時における断線発生前の放電発
生頻度と断線発生後の放電発生頻度との関係の一例を示
す実測データＸと、従来技術による断線検出遅れの実例
Ｙとを示す線図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ ワイヤガイドの電極 ２ ワイヤ ３ ワーク ４ 放電検出器 ５ カウンタ ６ ラッチ ７ Ｄ／Ａ変換器 ８ コンパレータ ８′ コンパレータ ９ ワイヤ放電加工機の制御装置 １０ ＲＳフリップフロップ １１ 基準クロック発生回路 ＳＣ スイッチング素子 Ｒ１ 電流制限抵抗 Ｒ２，Ｒ３ 抵抗 Ｖ 加工用電源 Ｖｒ１ 基準電圧を設定するための電源 ａ 極間電圧 ｂ 放電検出信号 ｃ リセット信号 ｄ ラッチ信号 ｅ アナログ出力 ｆ 比較出力 ｇ セット信号 ｈ ＲＳＦＦからの出力 ｉ クロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤおよびワーク間に加工電源電圧を
   印加し、放電を誘起せしめて加工を行うワイヤ放電加工
   機において、設定所定時間内の放電回数を計数し、その
   計数値が予め設定された基準値を下回るとワイヤ断線の
   発生として判別するようにしたことを特徴とするワイヤ
   放電加工機における断線検出方法。
2. 【請求項２】 ワイヤおよびワーク間に加工電源電圧を
   印加して放電を誘起させた後電源の供給を休止し、その
   後、再びワイヤおよびワークの電極に加工電源電圧を印
   加することにより加工を行うワイヤ放電加工機におい
   て、加工電源電圧の印加開始後、設定所定時間が経過す
   るまでに放電が検出されないとワイヤ断線の発生として
   判別するようにしたことを特徴とするワイヤ放電加工機
   における断線検出方法。