专利名称：线放电加工机的放电丝切断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在线放电加工机中使电流流经放电丝同时对放电丝施加张力而使其熔断的线放电加工机的放电丝切断装置。
背景技术：
线放电加工机预先在工件上设置一个加工开始孔，并将放电丝插入该加工开始孔，接好线后进行放电加工。特别是在连续无人运转而加工多个工件的情况下，或者从一个工件中加工出多个加工物的情况下，结束一个加工时就要切断放电丝，并自动地将放电丝插入下一个加工的加工开始孔，自动接线后进行下一个加工。所以，高可靠性的自动切断/接线功能是必不可少的。此项功能是从某一个加工开始孔开始的加工结束后，自动切断放电丝，将导丝头移动到下一个加工开始孔并在此处自动接线，开始下一个加工。为缩短加工时间，放电丝的自动切断/接线动作的高速化成为重要的开发课题。
已提出的放电丝自动切断方法是向放电丝供给电流，用其自身的电阻加热放电丝，同时对放电丝施加张力将其热熔断(例如，参照特开平2-53528号公报)。与用切刀等的机械切断方法相比，此方法可以使放电丝的前端形成尖头形状，所以接线时能使放电丝顺利地通过导丝头和工件，实现高速而可靠的接线。
为缩短放电丝切断时间，只要增大供给放电丝的电流，加大丝的发热量，就可以缩短达到可切断放电丝的温度所需的时间。但是，如果电流值过大，切断时放电丝的前端就会呈球形，接线时放电丝不能顺利地通过，会增加接线时间。况且，接线还有可能失败。如特开平2-237724号公报中的记载的那样，放电丝前端形状随着施加的电流值和张力值的变化而变，为得到适用于自动接线的放电丝形状，必须选择与放电丝的材质/直径相匹配的电流值和张力值。
为在放电丝上形成尖头状的前端部而不会损伤导丝头等部件或被加工物，提出了一种方案，是对放电丝施加一定的张力和熔断电流，并将此状态维持一定时间(如参照特开平5-305522号公报)。这里所指的一定时间是从开始施加熔断电流起直到放电丝形成尖头状前端部的条件下(最佳张力值和最佳熔断电流值)的实际熔断放电丝为止的时间。
这样，通入放电丝的电流值自然而然地就决定下来，结果并不能缩短放电丝的切断时间。在熔断动作中改变通入放电丝的电流值的方法记载在特开平5-220624号公报及特开平4-331022号公报中。在特开平5-220624号公报中记载的方案是在熔断过程中随时间增大电流，这就不必在熔断动作开始之前根据放电丝的材质或直径来确定电流值。而在特开平4-331022号公报中记载的方案是从切断开始经过一定时间后再增大电流，尽管切断电路中的电阻值存在离散等，也能够确实地熔断放电丝。
发明内容
本发明的线放电加工机的放电丝切断装置设置有对放电丝供给引起放电丝熔断的电流的电源装置、对放电丝施加张力的张力附加装置、监视放电丝熔断作业进行状况的进行监视装置和指令电源装置的电流值和所述张力附加装置的张力值的控制装置。控制装置在所述进行监视装置判断为达到放电丝熔断的指定进行状况之前，从所述电源装置向放电丝提供第一指定电流，而从所述进行监视装置判断为达到放电丝熔断的指定进行状况开始，从所述电源装置向放电丝提供小于所述第一指定电流的第二指定电流。
本发明的线放电加工机放电丝切断装置的第一方案是设置有对放电丝供给引起放电丝熔断的电流的电源装置、对所述放电丝施加张力的张力附加装置、指令所述电源装置的电流值和所述张力附加装置的张力值的控制装置和计时装置。在对所述放电丝施加电流和张力而使其热熔断过程中，放电丝切断动作开始时，由所述电源装置对放电丝提供第一指定电流的同时，张力附加装置对放电丝施加指定张力。然后从放电丝切断动作开始起经过第一指定时间时，将来自所述电源装置的电流切换为小于第一指定电流的第二指定电流，并继续对放电丝施加所述指定张力，直到切断放电丝。
从放电丝切断开始直到经过指定时间为止，将提供给放电丝的电流设为根据放电丝材质和线径确定的第一指定电流，促进放电丝的温升。之后，在放电丝切断时，将电流减少至第二指定电流值，从而使放电丝前端部形成适合于自动接线的尖头形状。而在减少电流后依然继续对放电丝施加张力，在此期间发生放电丝切断。
在第一方案的放电丝切断装置中，监视放电丝熔断作业进行状态的进行监视装置是计时装置，从开始对放电丝提供电流时开始计时，如果计时到指定时间，切换提供给放电丝的电流大小。
本发明的线放电加工机放电丝切断装置的第二方案是设置有对放电丝供给引起放电丝熔断的电流的电源装置、对所述放电丝施加张力的张力附加装置、指令所述电源装置的电流值和所述张力附加装置的张力值的控制装置和放电丝温度检测装置。在对所述放电丝施加电流和张力而使其热熔断过程中，放电丝切断动作开始时，由所述电源装置给放电丝提供第一指定电流的同时，张力附加装置对放电丝施加指定张力，并由所述放电丝温度检测装置监视被检测的放电丝的温度，当放电丝温度达到第一指定温度时，将来自所述电源装置的电流切换为小于第一指定电流的第二指定电流，并继续施加所述指定张力，直到切断放电丝。
在第二方案的放电丝切断装置中，监视放电丝熔断作业进行状况的进行监视装置是与放电丝接触或非接触的温度检测装置，如果放电丝温度达到指定温度，切换提供给放电丝的电流大小。
本发明的线放电加工机放电丝切断装置的第三方案是设置有对放电丝供给引起放电丝熔断的电流的电源装置、对所述放电丝施加张力的张力附加装置、控制所述电源装置的电流值和所述张力附加装置的张力值的控制装置和放电丝伸长量检测装置。在对所述放电丝施加电流和张力而使其热熔断过程中，放电丝切断动作开始时，由所述电源装置给放电丝提供第一指定电流的同时，张力附加装置对放电丝施加指定张力，并由所述伸长量检测装置监视被检测的放电丝的伸长量，当所述放电丝伸长量达到第一指定值时，将来自所述电源装置的电流切换为小于第一指定电流的第二指定电流，并继续施加所述指定张力，直到切断放电丝。
在第三方案的放电丝切断装置中，监视放电丝熔断作业进行状况的进行监视装置是检测放电丝伸长量的检测装置，如果放电丝的伸长量达到指定值，就切换提供给放电丝的电流大小。
按照本发明的线放电加工机的放电丝切断装置，放电丝熔断作业进行到特定状况(从放电丝切断开始经过指定时间、或放电丝达到指定温度、或放电丝伸长量达到指定值)之前，将提供给放电丝的电流设为根据放电丝材质·线径确定的第一指定电流值，促进放电丝的温升，从而能够缩短放电丝切断时间。之后，将电流值减少至第二指定电流值，并在减少电流后依然继续对放电丝施加张力，在该期间内发生放电丝切断，从而能够在放电丝前端部形成适合于自动接线的尖头形状。而且，减小提供给放电丝的电流的同时增加张力，能够更确实地避免放电丝前端部呈球形而将其切断。
本发明上述的及其他目的和特征，可以通过对参照附图的具体实施例的说明更加明确。其中图1是本发明的一个实施例的线放电加工机的线切割装置概略构成图。
图2是图1的线切割装置所使用的电源装置第一例的电路图。
图3是电源装置第二例的电路图。
图4是电源装置第三例的电路图。
图5是从开始提供电流到放电丝切断为止施加指定张力的放电丝切断处理第一例的提供给放电丝的电流和对放电丝施加的张力的关系随时间变化的时序图。
图6是在开始提供电流时施加较小的张力，减少电流的时刻切换为较大张力的放电丝切断处理第二例的提供给放电丝的电流与对放电丝施加的张力的关系随时间变化的时序图。
图7是控制装置执行的第一例的处理的流程图。
图8是控制装置执行的第二例的处理的流程图。
具体实施例方式
图1是本发明的实施形态的线放电加工机的放电丝切断装置概略构成图。图1中，放电丝1通过带制动器的滚轮2、上导丝头3、被加工物的工件4、下导丝头5，由放电丝驱动电机(无图示)旋转驱动的卷线轮6进给。在带制动器的滚轮2和上导丝头3之间的放电丝熔断位置上连接端子8a、8b，由电源装置7通过端子8a、8b提供引起放电丝熔断的电流。放电丝1熔断位置附近，配备有非接触地检测放电丝温度的放电丝温度检测装置9。并且由带制动器的滚轮2的制动功能和旋转驱动卷线轮6的线驱动电机(无图示)构成放电丝切断时提供张力的张力附加装置。另外，卷线轮6上设置有检测放电丝伸长量的放电丝伸长量检测装置10。放电丝伸长量检测装置10例如由检测与放电丝伸长量相应的滚轮旋转量的编码器构成，把放电丝伸长量检测装置10的检测值作为放电丝伸长量。
控制装置11是线放电加工机的控制装置，在该实施例中还兼做放电丝切断装置的控制装置。控制装置11与现有技术的控制装置一样，省略详细说明。控制装置11包括处理器(CPU)、由ROM及RAM构成的存储器、输入输出用接口、包含由液晶或CRT等构成的显示器和键盘或操作盘等构成的输入部的显示器/手动输入单元以及线放电加工机的各进给轴X、Y、Z的轴控制电路。
放电丝切断处理中，控制装置11执行对电源装置7的电流值指令、对张力附加装置(线驱动电机)的张力值指令。控制装置11还执行放电丝温度检测装置9的放电丝温度检测值的输入、放电丝伸长量检测装置10的放电丝伸长量检测值的输入和来自电源装置7的熔断电流值的控制。
为了用本发明的放电丝切断装置对放电丝1施加电流和张力而使放电丝热熔断，首先在放电丝切断动作开始时，由张力附加装置对放电丝1施加指定张力的同时由电源装置7对放电丝1提供第一指定电流。之后，从放电丝切断动作开始起经过指定时间时，或放电丝温度检测装置9检测的放电丝温度达到指定放电丝温度时，或由放电丝伸长量检测装置检测的放电丝伸长量达到指定的放电丝伸长量时，将来自电源装置7的电流切换为小于第一指定电流的第二指定电流，并继续施加指定张力，而引起放电丝熔断。因此，电源装置7可以将供给放电丝1的电流作成为可变电流。
下面说明本发明的放电丝切断装置中使用的电源装置7的示例。图2是电源装置7第一例的电路图。第一例中的电源装置7a由将限流电阻22串联在输出电压可变的电压源21的电路构成。
图3是电源装置第二例的电路图。第二例中的电源装置7b是在输出恒定电压的电压源31的输出侧将限流电阻32与限流电阻33和继电器接点34并联起来的电路构成，由继电器切换继电器接点34来改变限流电阻的合成电阻。
图4是电源装置第三例的电路图。第三例中的电源装置7c是在输出恒定电压的电压源41的输出侧经开关元件42连接限流电阻43而构成的电路，变更电流的开通时间和切断时间的比值(例如在一个指定周期里开关元件42的开通时间比，即占空比)。
图5是对放电丝提供的电流与对放电丝施加的张力的关系随时间变化的时序图。下面说明的放电丝切断处理的第一例是从供给电流开始到放电丝切断为止，一直对放电丝1施加一定的张力，所施加的张力是固定不变的。
下面说明放电丝切断处理的第一例。图7是控制装置11的处理器(以下简称CPU)执行的处理流程图。该处理随工件4的一个地方的放电加工结束而实质上开始进行处理。
首先，读取预先设定并存储在存储器的切断条件存储单元内的根据使用对象工件1的材质和线径所确定的第一指定电流、指定张力、第二指定电流、第一指定电流的供给时间(第一指定时间)(步骤S01)。这里，以熔断的放电丝前端部形成尖头状为条件预先设定第一、第二指定电流和指定张力。
然后，松开制动器(步骤S02)；为对施加所设定的指定张力，以指定的扭矩驱动放电丝驱动电机(步骤S03)；向电源装置7输出提供第一指定电流的指令(步骤S04)；将对始于放电丝切断开始时的经过时间进行计时的计时器复位后，开始计时(步骤S05)；监视由计时器计时的始于放电丝切断开始时的经过时间是否达到第一指定电流的设定供给时间(即第一指定时间)(步骤S06)。
由计时器计时的始于放电丝切断开始时的经过时间一达到第一指定电流的供给时间，就从步骤S06进到步骤S07，向电源装置7输出将供给的电流切换至小于第一指定电流的第二指定电流的指令(步骤S07)；然后读取由电源装置7对放电丝1提供的电流值(步骤S08)；由供给电流值判断是否引起了放电丝切断(步骤S09)。而且继续对放电丝1施加指定的张力，在已使放电丝1切断的情况下，通电端子8a和通电端子8b之间断电，供给电流值为0A。放电丝1切断之前，CPU反复进行步骤S08和步骤S09之间的处理。
一旦放电丝1切断，由步骤S09进到步骤S10，为停止对放电丝1施加张力而停止放电丝驱动电机，同时锁紧制动器(步骤S10)；停止电源装置7的电流供给(步骤S11)，结束放电丝切断处理。
以线径0.3的镀锌放电丝为例，从切断动作开始到引起切断为止，持续对放电丝供给8A的电流，此种情况下，切断时间约为10秒；但从切断动作开始起仅供给3秒钟12A的第一指定电流，之后切换为8A的第二指定电流的情况下，切断时间缩短为7秒钟。
在所述放电丝切断处理的第一例中，用始于放电丝切断开始时的经时间来判断由较大的第一指定电流切换至较小的第二指定电流的时刻，但是也可以将放电丝温度检测装置9检测的放电丝温度达到指定放电丝温度(第一指定温度，能引起放电丝熔断的温度)的时刻作为切换供给电流的时刻，或者也可以将放电丝伸长量检测装置10检测的伸长量达到指定的伸长量(放电丝温度升高，因施加张力而开始伸长，其伸长量为第一指定值)的时刻作为切换供给电流的时刻。在这种情况下，将根据放电丝材质和线径确定的指定放电丝温度或指定放电丝伸长量存入事先设定在存储器中的切断条件存储单元里，在所述步骤S01中，只要从存储器读取放电丝温度或放电丝伸长量，就可以在所述步骤S06中判断当前的放电丝温度或放电丝伸长量是否达到了指定值。
在上述放电丝切断处理的第一例中，从电流供给开始到放电丝切断为止，对放电丝1施加一定的张力，张力是固定不变的。也可以用可变的张力来代替。
图6是对放电丝供给的电流与对放电丝施加的张力的关系随时间变化的时序图。下面说明的放电丝切断处理的第二例是电流供给开始时对放电丝施加第一指定张力，在将供给电流从第一指定电流切换到小于第一指定电流的第二电流的时刻，将对放电丝施加的张力切换为大于第一指定张力的第二指定张力。
下面说明放电丝切断处理的第二例，图8是控制装置11的处理器(以下称CPU)执行的处理流程图。首先，从事先设定在存储器中的切断条件存储单元里读取根据使用对象放电丝1的材质和线径确定的第一指定电流、第一指定张力、第二指定电流、第二指定张力、第一指定电流的供给时间(第一指定时间)(步骤S21)。这里，第一指定张力比第二指定张力小。
然后，松开制动器(步骤S22)；为对放电丝1施加第一指定张力，以指定的扭矩驱动线驱动电机(步骤S23)；向电源装置7输出供给第一指定电流的指令(步骤S24)；将用来对始于放电丝切断开始时的经过时间进行计时的计时器复位后，开始计时(步骤S25)；然后，由步骤S25进到步骤S26，监视由计时器计时的始于放电丝切断开始时的经过时间是否达到第一指定电流的供给时间(即第一指定时间)。
按照以上的处理，从放电丝切断动作开始时起，电源装置7对放电丝1供给第一指定电流，同时对放电丝1施加第一指定张力。这样，可以防止在供给第一指定电流的状态下放电丝切断，也可避免放电丝的前端部呈球状。
一旦始于由计时器计时的放电丝切断开始时的经过时间达到第一指定电流的供给时间(第一指定时间)时，就从步骤S26进到步骤S27，向电源装置7输出将由电源装置7提供的电流切换至第二指定电流的指令(步骤S27)；而且，为对放电丝1施加第二指定张力，以指定的扭矩驱动放电丝驱动电机(步骤S28)。这样，假定放电丝温度达到了放电丝能熔断的温度，对放电丝施加第二指定张力来监视放电丝的熔断。也就是说，读取从电源装置7提供给放电丝1的供给电流值(步骤S29)；由供给电流值判断是否发生放电丝切断(步骤S30)。直到放电丝1切断为止，CPU反复进行步骤S29与步骤S30之间的处理。
放电丝1一切断，就由步骤S30进到步骤S31，停止对放电丝1施加张力，同时停止线驱动电机，锁紧制动器(步骤S31)，停止电源装置7的电流供给，结束放电丝切断处理。
在上述放电丝切断处理的第二例中，张力增加的时刻与电流减小同步，但是电流减小时刻以后增加张力也可得到同样的效果。比如，张力增加的时刻可以由从电流减小时刻开始经过第二指定时间(区别于从第一指定电流切换到第二指定电流的第一指定时间的指定时间)后来判断；或者由电流减小后放电丝的温度达到第二指定温度(区别于从第一指定电流切换到第二指定电流的第一指定温度的指定温度)时刻来判断；或者由电流减小后放电丝的伸长量达到第二伸长量(区别于从第一指定电流切换到第二指定电流的第一指定值的指定值)时刻来判断。
在以上说明的放电丝切断处理的第一例及第二例中，监视发生熔断的电流，在检测出没有电流流过时，检测出放电丝切断的时期，但是也可以监视对放电丝施加张力的线驱动电机的驱动电流，因放电丝切断而不受张力，检测出线驱动电机的负载扭矩的变化，来判断放电丝的切断。
在放电丝切断处理的第一例及第二例中，从第一指定电流切换到第二指定电流，但是也可以从第二指定电流切换到第三指定电流，从第三指定电流切换到第四指定电流等等，多阶段切换。而且，放电丝的张力也可以从第二指定张力切换到第三指定张力，从第三指定张力切换到第四指定张力等等，多阶段切换。与放电丝切断处理的第一及第二例中一样，可以由经过指定时间、放电丝温度达到指定温度、放电丝伸长量达到指定值来判断多阶段切换时的时刻。还可以按照指定电流值切换模式或指定张力值切换模式来切换电流或张力。
权利要求
1.一种线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于包括对放电丝供给引起放电丝熔断的电流的电源装置、对所述放电丝施加张力的张力附加装置、监视放电丝熔断作业进行状况的进行监视装置和指令所述电源装置的电流值和所述张力附加装置的张力值的控制装置；在所述进行监视装置判断为达到针对放电丝熔断的指定进行状况之前，所述控制装置从所述电源装置对放电丝提供第一指定电流；在所述进行监视装置判断为达到针对放电丝熔断的指定进行状况之后，从所述电源装置对放电丝提供小于所述第一指定电流的第二指定电流。
2.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于所述进行监视装置是计时装置；在所述电源装置开始对放电丝提供熔断用的电流时，开始计时；计时到指定时间时，判断为达到所述指定进行状况。
3.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于所述进行监视装置是检测放电丝温度的温度检测装置；在放电丝的温度达到指定温度时，判断为达到所述指定进行状况。
4.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于所述进行监视装置是检测放电丝伸长量的伸长量检测装置；在放电丝的伸长量达到指定伸长量时，判断为达到所述指定进行状况。
5.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于在所述进行监视装置判断为达到指定进行状况前后，所述控制装置指令所述张力附加装置继续对放电丝施加一定张力。
6.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于在所述进行监视装置判断为达到指定的进行状况之前，所述控制装置指令所述张力附加装置对放电丝施加第一指定张力，而在判断为达到指定进行状况之后指令对放电丝施加大于所述第一指定张力的第二指定张力。
7.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于在所述进行监视装置判断为达到指定的进行状况之前，所述控制装置指令所述张力附加装置对放电丝施加第一指定张力，并指令所述电源装置对放电丝提供第一电流；在所述进行监视装置判断为达到指定的进行状况之后，指令所述张力附加装置对放电丝施加大于第一指定张力的第二指定张力，并指令所述电源装置对放电丝提供小于第一电流的第二电流。
8.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于所述电源装置包含输出电压可变的电压源。
9.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于所述电源装置包含输出电压恒定的电压源和阻抗可变的限流电路。
10.根据权利要求1所述的线放电加工机的放电丝切断装置，其特征在于所述电源装置包含输出电压恒定的电压源和占空比可变的开关元件。
全文摘要
放电丝切断动作开始时，由电源装置向放电丝提供第一指定电流，同时由张力附加装置对放电丝施加指定张力。在从放电丝切断动作开始经过了第一指定时间时，把来自电源装置的供给电流切换为小于第一指定电流的第二指定电流，并且继续施加指定张力，直到切断放电丝。
文档编号B23H7/08GK1714975SQ20051007984
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年6月29日
发明者中岛廉夫, 川原章义 申请人:发那科株式会社