WO1984003652A1 - Procede de commande numerique et dispositif d'usinage par decharge electrique - Google Patents

Description

明 細 書

放電加工用数値制御装置お よび放電加工用 数値制御方法

技術分野

本発明は放電加工用数値制御装置および放電加工 用数値制御方法に関 し、 特に加工用電極の位置決定 用直流サ ー モータ を含む放電加工装置用数値制御 装置およ び放電加工用数値制御方法において、 加工 用電極後退制御の応答性を向上させ、 加工用電極の 無駄な動き を少な く した発明に関する 。

背景技術 - 一般に放電加工用数値制御方式では加工用電極の 被加工物 （以下 ワ ー ク と称する ） に対する位置を、 X軸、 Y軸、 Z軸、 お よび回転方向について、 それ ぞれ直流サー ポ、 モータを用いて制御し、 ワ ークを任 意の形状に加工 し ょ う とする 。 この場合、 加工用電 極 と ワーク との間の距離が所定値以下になる と、 ァ ー ク放電が発生して ワ ーク全体を溶かして しま うの で望ま し く ¾い。 従っ て、 上記距離が所定値以下に る と、 加工用電極を ワークか ら後退させる制御が 必要に なる。 '

しかし が ら直流モータを含むサー ポ、閉回路では、 モ ー タに対する指令回耘角度と実際の回耘角度との 間の追従誤差を減少させる よ う に制御するが、 この

O PI 追従誤差が電極後退制御の応答性を向上させる障害 と なっ ている。 すなわち、 上記距離が所定値以下に るっ たと き、 単に電極後退信号をオ ンにする だけで は、 上記追従誤差の存在の故に、 電極後退信号がォ ンの期間に もかかわ らず電極が順方向に送！） 出され て、 ワ ーク に接近 しす ぎた ]?、 最悪の場合、 ワ ー ク に衝突 して しま った！）する こ とがある 。 このため、 従来は、 上記距離が所定値 ¾下と る つて電極後退信 号がオ ン にる っている間は順方向の送！） 速度の何倍 かの送 ]?速度で電極を後退させる こと によ 1)電極後 退制御の応答性を高める とい う 手段が用い られてい る。 しか し、 単に順方向の送！） 速度に一定の倍率を 乗 じて後退時の送 速度を速く するだけでは、 上記 応答性は向上するが、 必要以上に電極が後返して し ま う とい う無駄な動き も 多く るる とい う問題がある < 上記倍率を ί氐 く すれば、 無駄る動きはる く ¾ るが、 上記応答性が悪化する とい う—問題がある 。

発明の開示

本発明の目 的は前述の従来技術における問題にか んがみ、 前進から後退、 後退か ら前進とい っ た電極 の進行方向の変化時にのみ、 短時間、 高い倍率を乗 じた速度で電極を後退あるいは前進させ、 しかる後 に βい倍率を乗じた速度に切換える制御を行 う と い う構想に基づ き、 放電加工用数値制御方式におい

Ο ΡΙ

V¾ IPO" て、 電極の前進およ び後退時の速度を速 く し、 かつ 電極後退時の無駄 動 き を '少な くする こ とにある。

上記の 目 的を達成するための本発明の要旨は、 加工用電極の位置決定用直流サー ポモータ の回転 速度を制御す るサー ポ、回路を含む放電加工装置用数 値制御装置であっ て、 加工用電極 と被加工物と の間 の距離を測定する距離測定手段、 距離測定手段に よ つ て検出された距離が第 1 の所定値以下と なったと き第 1 の所定時間'だけ高倍率速度の後退信号をサー ボ回路に与える高倍率速度後退信号発生手段、 第 1 の所定時間の経過後に低倍率速度の後退信号を該サ ー ポ、回路に与える 眩倍率速度後退信号発生手段、 距 離測定手段によ つ て検出 された距離が該第 1 の所定 値 よ D 大の第 2 の所定値以上と な った と き第 2 の所 定時間だけ高倍率速度の前進信号をサー ボ回路に与 える 高倍率速度前進信号発生手段、 および第 2 の所 定時間の経過後に诋倍率速度の前進信号を該サー ポ、 回路に与える低倍率速度前進信号発生手段を具備す る こ とを特徴と する放電加工用数値制御装置、 およ び

加工用電極の位置決定用直流サー ボ モ ータ の回転 速度を制御する放電加工用数値制御方法であっ て、 加工用電極 と被加工物 と の間の距離を測定する段階、 測定され ¾距離が第 1 の所定値以下と なったと き第 1 の所定時間だけ高倍率速度の後退信号を直流モ ー タ制御用のサ一 ポ、回路に与える段階、 第 1 の所定時 間経過後に ί氐倍率速度の後退信号をサー ポ、回路に与 える段階、 測定された距離が該第 1 の所定値よ ！）大 の第 2 の所定値以上と つたと き第 2 の所定時間だ け高倍率速度の前進信号をサー ポ回路に与える段階； および第 2 の所定時間経過後に低倍率速度の前進信 号をサー ポ回路に与える段階を具備する放電加工用 数値制御方法にある。

本発明によ って、 放電加工用電極がワー クに衝突 する こ と を避ける ための電極後退動作が高速かつ無 駄 ¾動 きを少な く して行われる。

図面の簡単な説明

上記の本発明の目 的および特徵は添付図面を参照 してなされる以下の実施例についての記述か ら一層 明 らかと るろ う 。

第 1 図は本発明に係る放電加工装置用数値制御装 置の概略を示すブロ ッ ク図、

第 2 図は第 1 図のブ 口 ッ ク図の一部の詳細 プ ロ 、ν ク 図、

第 3 図は本発明の一実施例に よ る電極前進後退制 御回路を示すプ ロ ッ ク 図、

そして第 4 図は本発明の他の実施例によ ]3 、 ソ フ ト ウ ェア.に よ って電極の前進後退制御を行 う 場合

Ο ΡΙ の フ ロ ー チ ヤ 一 トであ る 。

発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施例を図面を参照 しつつ説明す る

第 1 図は本発明に係る放電加工用数値制御装置の 概略を示すプロ ッ ク回路図である。 同図において、

1 は加工台、 1 0 は放電加工電源、 そ して 2 0 は数 値制御装置である 。 加工台 1 は加工用電極 2 と これ に対向する ワー ク載置台 3 を備えてお ]? 、 ワ ーク載 置台 3上に ワ ーク 4 が載置されている 。 ワー ク 4 お よ び加工用電極 2 の先端部 5 は灯油等の油の中に納 められてい る。 加工用電極 2 は、 X方向送 ]? モータ 6 、 Y方向送 モ ー タ 7 、 Z 方向送 ]? モ ー タ- 8 、 お よ び Z軸に対する回耘^制御モ ー タ 9 に よ っ て制御 される 。 放電加工電源 1 0 は油の注入や抜き取 ]) の ためのポ ンプ （ 図示せず ) を駆動する: 動信号 D を 加工台 1 に設けられている' ポ ン プに与える と共に、 加工台 1 の加工用電極 2 と ワーク載置台 3 の間の電 Vを監視する。 こ の電 E Vは、 電極 2 の先端部 5 と ワー ク 4 との間が 0 〜 1 0 0 A 程度の範囲では、 先端部 5 と ワー ク 4 間の距離にほぼ比例す る こ とが わかっ てい る。 数値制御装置 2 0 は、 中央処理装置 2 1 、 制御フ° ロ グラ ムや制御デー タ を格納する メ モ リ 2 2 、 演算装置 2 3 、 およびサ一 ポ、回路 2 4 を備 えている 。

放電加工電源 1 0 か ら上記監視電圧 Vがメ モ リ 22 に与え られる と、 CPU 2 1 はこれを解析して、 後述 の如く、 演算回路 2 3.に後退信号あるいは前進信号 の回耘速度を演算させる。 演^:装置 2 3 はまた、 放 電加工電源 1 0 に対 して加工電源のオ ン · オフの制 御信号や加工条件切換信号を与える。 演算装置 2 3 に よ る演算結果の後退信号あ るいは前進信号はサー ポ、回路 2 4 に与えられる。 サ一 ポ、回路 2 4 の 4 つの 出力信号はそれぞれ、 X方向送 1? モータ 6 、 Y方向 送 モータ 7 、 Z 方向送 りモータ 8 、 および回転角 制御モー タ 9 に与えられる 。

第 2 図は第 1 図のプ ロ ッ ク図における演算装置 23 およびサー ポ、回路 2 4 を詳細に示すプ ロ ッ ^ 回路図 であ る。 第 2 図において、 演算装置 2 3 は演算回路 2 3 1 と分配器 2 3 2 を備えてお D、 演算回路 231 によ る演算結果に基づいて分配器 2 3 2 は X '方向送 U モータ用サー ポ、回路 2 4 1 、 Y方向送 ]) モータ 用 サー ポ、回路 2 4 2 、 Z 方向送 ]? モータ用サ一 ボ回路 2 4 3 、 およ び回転角制御モータ用サ一 ポ回路 244 にそれぞれ、 後退信号あるいは前進信号を一定周期、 例えば 2 ミ リ 秒毎か ら 8 ミ リ 秒毎に送出する。 図に おいては、 X方向送！） モータ用サー ポ、回路 2 1 の みが詳細に示されているが、 他のサ一 回路の構成

OMPI IPO も これと同様であ る。 サ 一 回路 2 1 は分配器

2 3 2 か らの指令信号と直流サ ー ポ、 モ ー タ 6 の実際 の回転速度に対応する信号と の差を得 る減算器 245 と、 この差に対応する信号を保持する追従誤差保持 レ ジ ス タ 2 4 6 と、 こ の レ ジ ス タ の出力をア ナ ロ グ 信号に変換する D A変換器 2 4 7 と 、 増幅器 2 4 8 を備えてお ]? 、 増幅器 2 4 8 の出力信号に よ っ て X 方向送 D モ ー タ 6 が駆動される 。

' 追従誤差レ ジ ス タ 2 4 6 に保持される追従誤差の 存在の故に、 分配器か ら単に後退信号を与えて も 前 述の如 く電極が前進し続ける こ と があ ]? 、 また単に 後退時の送 ！）速度を速 く するだけでは電極が必要以 上に後退 して しま う と い う無駄が生じる。

そこで、 本発明においては、 第 2 図に示 した演算 回路 2 3 1 に第 3 図に示す如き回路を含ませる 。

第 3 図は本発明の一実施例によ ！）、 演算回路 231 に含まれる電極前進後退制御回路である。 同図にお いて、 距離測定手段 3 0 1 は放電加工電源 1 0 ( 第 1 図 ） か ら送 られる、 加工用電源 2 と ワー ク ⁴ と の 間の電圧に基づいてそれらの間の距離を算出 し、 そ の距離が電極の後退を開始すべ き第 1 の所定値以下 にる ると タ イ マ 3 0 2 に タ イ マ駆動信号を送出する。 タ イ マ 3 0 2 は この^動信号を受け取 ってか ら、 あ る短時間の間だけ、 高倍率後退信号発生回路 3 0 3

OMPI を^動 し、 次いで この短時間の後、 前進信号を発生 させる迄 倍率後退信号発生回路 3 0 4 を駆動する c 上記距離が電極の前進を開始すべき第 2 の所定値迄 後退する と、 距離測定回路 3 0 1 はタ イ マ 3 0 2 の 駆動を停止する と共に、 タ イ マ 3 0 5 にタ イ マ駆動 信号を送出する 。 タイ マ 3 0 5 はこの駆動信号を受 け取ってか ら、 ある短時間の間だけ、 高倍率前進信 号発生回路 3 0 6 を駆動し、 次いでこ の短時間の後、 後退信号を発生させる迄低倍率後退信号発生回路

3 0 7 を駆動する。 上記のある短時間は、 分配器

2 3 2 ( 第 2 図 ） の出力周期と同等若し く は数サ イ ク ルの周期で よい。 ま た 、 始動時にはタイ マ 3 0 2 およ び 3 0 5 は駆動されず、 通常の速度の前進信号 が前進信号発生回路 3 0 8 に よ ])発生する。. 前進信 号あるいは後退信号発生回路 3 0 3 , 3 0 4 ， 306 ：

3 0 7 , 3 0 8 の出力信号はオ アゲー ト 3 0 9 を通 して分配器 2 3 2 (第 2 図 ） に与えられる。 こ う し て、 分配器 2 3 2 の出力には、 各サ イ ク ルで、 上記 発生回路 3 0 3 , 3 0 4 , 3 0 6 , 3 0 7 , 3 0 8 の出力のいずれ力 i つが出力される。

第 4 図は本発明の他の実施例によ ]? 、 ソ フ ト ゥ ェ ァに よ つて電極の前進後退制御を行な う場合の フ 口 一チ ヤ 一 トである。 第 4 図において、 ス ター ト の次 のス テ ッ プ①で、 動作モー ドが順加ェ中か否かを判

OMPI

、 鶴 定する 。 ス タ ー ト 直後は加工用電極 2 が ワー ク ⁴ ( 第 1 図参照 ） に向っ て移動す る順加工中に あるの で、 ス テ ッ プ②で後退信号が発生 しているか否かを 判定する 。 ス タ ー ト 直後は順加工の移動を行わせる の で加工用電極 2 をワー ク 4 か ら後退させる後退信 号はオ フ で ある。 従 って 、 ス テ ッ プ③で通常速度 ί で加工用電極 2 をワ ー ク 4 に向けて前進させる 。 動 作モ 一 ドが順加工中で後退信号がォ フの間はステ ッ プ① ， ② ， 及び③の第 1 の サ イ ク ルを繰 ]? 返す。

上記第 1 の.サィ ク ルにおいて、 ス テ ッ プ②で加工 用電極 2 と ワー ク 4 と の間の距離が第 1 の所定値以 下と なる こ と に よ ]? 後退信号がオ ン に ¾る と、 ス テ ツ ： 7° @において、 後退信号のオ ンの最初の検出時か ら第 1 の所定の短期間が経適したか否かが判定—され る。 上記第 1 の所定の短期間の経過前であれば、 ス テ ッフ ° (Dにおいて f X M ₂で表わされる高倍率の速度 で後退動作を行わせる 。 動作モ ー ドが順加工中、 後 退信号がオ ン、 かつ上記第 1 の所定の短期間の経過 前の間は、 ス テ ッ プ① ， ② ， ④ ， 及び⑤の第 2 の サ ィ ク ルを繰 ]?返す。

上記第 2 のサ イ ク ルに おい て、 ス テ ツ ： 7°③で上記 第 1 の所定の短期間が経過したと判定される と、 ス テ ッ プ③で動作モ 一 ドを順加工中か ら後退動作に切 替え、 次いでス テ ッ ：。⑦で f X Mi (ただ し Mi く M₂ )

O PI で表わされる低倍率の速度で後退動作を行わ^る。 ステ ッ プ⑦における動作の次のサイ ク ルでは動作モ 一 ドは後退動作、 す ¾わち順加工中では い動作で あるので、 ステ ツ °①を経由 してス テ ッ プ③に到る。

ステ ッ プ⑥において、 加工用電極 2 は再前進中か 否かが判定される。 上記第 2 のサ イ ク ルの直後では 加工用電極 2 は後退中であっ て再前進中では ¾いの で、 ス テ ッ プ ®において後退信号がオ ンか否かが判 定され、 後退信号がオ フになる迄はステ ッ プ① ， ③， ® , 及び⑦の第 3 のサ イ ク ルを繰！） 返して f X Mi で 表わされ る β倍率の速度で加工用電極 2 を後退させ

Ό 上記第 3 のサ イ ク ルにおい て、 ステ ッ プ②で加工 用電極 2 と ワ ーク 4 との距錐が第 1 の所定値 よ ]?大 の第 2 の所定値よ ！） 大と るこ と に よ ]?後退信号が オ フに ¾ る と 、 ス テ ッ プ⑩ において 、 この後退信号 のオ フ の最初の検出'時か ら第 2 の所定の短期間が経 過したか否かが判定される。 上記第 2 の所定の短期 間の経過前であれば、 ステ ツ フ。⑪ において ί X Μ₂ で 表わされる高倍率の速度で前進動作を行わせる 。 動 作モー ドが順加工中でな く 、 後退信号がオフ で、 か つ上記第 2 の所定の短期間の経過前の間は、 ステ ツ プ © , ® , ® ， ⑩ ， 及び ®の第 3 のサ イ ク ルを繰 ]) 返す。

Ο ΡΙ WIPQ- 上記第 3 のサ イ ク ル において、 ス テ ッ プ⑩で上記 第 2 の所定の短期間が経過 したと判定される と、 ス テ ツ プ @ で動作モ ー ドを再前進中に切替え、 次いで ス テ ッ プ @で f X Mi で表わされる低倍率の速度で加 ェ用電極を前進させる。 ス テ ッ プ ® における動作の 次のサイ ク ルでは動作モ ー ドは順加工中ではな く 、 かつ再前進中 であ るので、 ス テ ッ プ① ， ③を経由 し て ス テ ツ ° @ に到る。

ス テ ッ プ @ に 'おい て 、 後退信号がオ ンか否かが判 定され、 後退信号がオ フ らばス テ ッ プ © において、 加工用電極 2 が所定の後退開始点に達 したか否かが 判定され、 未到達の場合はス テ ッ プ @ で f X Mi の低 倍率で前進動作を行わせる。 到達後は ス テ ッ プ ® で モ ー ドを順加工中に切替えて f で表わされる通常速 度で前進動作を行わせる。

ス テ ッ プ⑭ で後退信号がオ ン に なる と 、 第 1 の所 定短期間経過前はス テ ッ プ ®を経由 してス テ ッ プ（I)· で f X M₂ で表わされる高倍率の速度で後退動作を行 わせ、 第 1 の所定短期間経過後はス テ ッ プ ®を経由 してステ ツ プ⑦で f X iV で表わされる眩倍率の速度 で後退動作を行わせる。

こ う して、 前進か ら後退へ、 あ るいはその逆への 切替え時にのみ、 ある一定の短時間だけ高速で後退 動作あ るいは前進動作を行なわせるので、 電極後退

OMPI 制御における応答性が従来に比べて極めて よ く ¾ 1)、 しか も電極が必要 ^上に後退 して しま う という こ と

¾ な 、 な る 0

¾お、 前述の速度 f お よび倍率 Mi , M₂ はハ。ラ メ ー タ と して最適値を設定で き る よ う に、 数値制御装 置に設け られている表示装置に表示し、 操作ハ。 ネ ル に よ i?入力する ことが可能である。

産業上の利用可能性

以上の説明か ら明 らかな よ う に、 本発明に よれば、 数値制御放電加工方式において、 電極の前進およ び 後退時の応答性は従来 と比較して格段に向上し、 し かも 、 電極後退時の無駄 動 きは少な く な る とい う 効果が得 られ、 放電加工に好都合に利用され得る。

OMPI

一 -

Claims

請 求' の 範 囲

1. 加工用電極の位置決定用直流サー ポ、 モ ー タ の 回転速度を制御する サー ポ、回路を含む放電加工装置 用数値制御装置であ って、

該加工用電極と被加工物と の間の距離を測定する 距離測定手段、

該距離測定手段に よ っ て検出された距離が第 1 の 所定値以下と っ たと き 第 1 の所定時間だけ高倍率 速度の後退信号を該サ一'ボ、回路に与える高倍率速度 後退信号発生手段、

該第 1 の所定時間の経過後に低倍率速度の後退信 号を該サ ー 回路に与える β倍率速度後退信号発生 手段、

該距離測定手段に よ つて検出された距離^該第 1 の所定値よ D 大の第 2 の所定値以上 と ¾ つたと き 第 2 の所定時間だけ高倍率速度の前進信号を該サ ー ボ 回路に与える高倍率速度前進信号発生手段、 および 該第 2 の所定時間の経過後に低倍率速度の前進信 号を該サー ポ、回路に与える β倍率速度前進信号発生 手段

を具備する こ と を特徵とする放電加工用数値制御装

2. 該距離測定手段は該加工用電極と該被加工物 との間の電圧を測定する も のである請求の範囲第 1

WIPO 項記載の放電加工用数値制御装置。

3. 該サ—ボ回路は該直流サー ボモ ー タ の回転位 ftに対応する信号と指令信号と の差を格納する追従 誤差保持レ ジス タ を具備 してお 、 該追従誤差保持 レ ジス タは、 所定時間毎に、 該高倍率速度後退信号 発生手段、 該低倍率速度後退信号発生手段、 該高倍 率速度前進信号発生手段、 ま たは該低倍率速度前進 信号発生手段のいずれか 1 つか らの信号を受け取る よ う に した請求の範囲第 1 項ま たは第 2項'記載の放 電加工用数値制御装置。 .

4. 加工用電極の位置決定用直流サ―ボモ ー タ の 回転速度を制御する放電加工用数値制御方法であ つ て、

該加工用電極と被加工物と の間の距離を測定する 段階、

該測定された距離が第 1 の所定値以下と ¾ つた と き第 1 の所定時間だけ高倍率速度の後退信号を該直 流モ ー タ制御用のサ 一 ボ回路に与える段階、

該第 1 の所定時間経過後に低倍率速度の後退信号 を該サ一ボ回路に与える段階、

該測定された距離が該第 1 の所定値よ 大の第 2 の所定値以上と なったと き第 2 の所定時間だけ高倍 率速度の前進信号を該サー ボ回路に与える段階、 お よび

OMPI 該第 2 の所定時間経過後に低倍率速度の前進信号 を該サー ポ、回路に与える段階

を具備する放電加工用数値制御方法。

ΟΜΡΙ WIPO