专利名称：线切割放电加工装置和方法
技术领域：
本发明涉及在施加指定的张力的状态下沿着线输送路径输送线电极、使在线电极与工件之间发生放电而对工件进行加工的线切割放电加工装置。特别是具有控制向沿着线输送路径移动的线电极施加的张力的装置的线切割放电加工装置。
背景技术：
通常，在线切割放电加工装置中，线电极和工件的一方相对于另一方在X-Y平面内移动，线电极在一对线导向器之间沿着基本上与X-Y平面垂直的方向移动。在加工中，通过将电压脉冲加到在线电极与工件之间形成的间隙上使在该间隙间发生放电，像线锯那样对工件进行加工。这样的线切割放电加工装置适合于精密的加工。
具有0.01～0.3mm直径的线电极，通常从绕线管通过向多个滑轮和线施加张力的装置，向分别配置在工件上下的一对线导向器输送。此外，线电极经过滑轮和收线装置向适当的回收装置输送。收线装置控制为使线电极的移动速度维持在设定值。张力施加装置控制为向线电极施加的张力成为设定值。线电极的张力根据例如线电极的直径及材质和加工的类型进行设定。如果该张力设定为大的值，则可在一对线导向器之间确保线电极的良好的正直度(straightness)。但是，过大的张力又可能引起所不希望的线电极的断线。
发明的公开本发明的目的旨在提供将线电极的张力可靠地维持为设定值的线切割放电加工装置。
本发明的另一个目的旨在提供减少线电极的张力变化的线切割放电加工装置。
其他的本发明的目的通过在以下继续的说明中部分地进行叙述和实践本发明，业者就部分地明白了。
为了达到上述目的，本发明的线切割放电加工装置包括输送线电极以使线电极沿着指定的输送路径移动的装置；向移动的线电极施加张力的伺服电机；发生表示张力的设定值的信号的NC装置；检测施加到线电极上的张力并发生表示该检测值的信号的张力检测器；和根据张力的设定值与张力的检测值之差修正指令伺服电机的转动速度的速度指令信号的张力控制装置；该张力控制装置包括串联连接的阻止不同的频率的2个陷波滤波器。
最好，张力控制装置进而包括将不要的频率的最小值设定给上述2个陷波滤波器中的一方而将不要的频率的最大值设定给上述2个陷波滤波器中的另一个的不要频率设定装置。
此外，在由电机施加张力的状态下使沿着输送路径移动的线电极与工件之间发生放电对工件进行加工的本发明的线切割放电加工方法，包括发生表示线电极的张力的设定值的信号的步骤；沿着输送路径输送线电极的步骤；发生表示指令电机的转动速度的速度指令信号的步骤；检测加到移动的线电极上的张力并发生表示该检测值的信号的步骤；根据线电极的张力的设定值与检测值之差修正速度指令信号的步骤；根据表示线电极的张力的检测值的信号计算使张力发生变化的不要的频率的最小值和最大值的步骤；提供阻止不要的频率的最小值的陷波滤波器和阻止不要的频率的最大值的陷波滤波器的串联连接的步骤。
附图的简单说明
图1是图解说明本发明的线切割放电加工装置的图。
图2是图解说明图1的张力控制装置的框图。
图3是图解说明图2的串联连接的陷波滤波器的一例的图。
图4A是表示关于单个的陷波滤波器和串联连接的陷波滤波器的频率与增益的关系的曲线图。
图4B是表示关于单个的陷波滤波器和串联连接的陷波滤波器的频率与相位偏离的关系的曲线图。
图5是表示图2的张力控制装置的动作的流程图。
实施发明的最佳的形式下面，参照图1和图2说明本发明的线切割放电加工装置。
如图1所示，线电极1由收线装置6从绕线管2经过多个滑轮3A、制动轮4A和张力检测器9向一对线导向器7输送。一对线导向器7导引线电极1的运行，与工件8相对地可以在X-Y平面内移动。此外，上侧的线导向器7对工件8进行倾斜切割，所以，可以在与X-Y平面平行的U-V平面内移动。工件8在这些线导向器7之间形成的区域5中被加工。收线装置6进而经过多个滑轮3B向适当的线电极回收装置(图中未示出)输送。收线装置6包括配置在线输送路径中的滑轮6A和与滑轮6A连接的电机6B。控制线电极1的移动速度的装置(图中未示出)根据NC装置10存储的设定值决定电机6B的转动速度。
张力施加装置4将张力施加到在装置4与收线装置6之间移动的线电极1上，该张力维持在一对线导向器7之间移动的线电电极1的正直度。根据例如线电极1的直径、材质和加工的类型，张力的适当的设定值存储到NC装置10内。张力施加装置4包括向线电极1施加摩擦的制动轮4A、与制动轮4A连接的伺服电机4B和驱动电路4C。检测电机4B的转动速度的速度检测器安装在伺服电机4B上。加到线电极1上的张力利用由例如应变计构成的张力检测器9进行检测。张力检测器9的输出通过放大电路11和模/数变换器12，作为表示线电极1的张力的数字信号TM向张力控制装置13提供。此外，张力控制装置13接收NC装置10的输出信号RUN、TS和SS。信号RUN是指令线电极1的移动的信号，张力控制装置13接收到该信号RUN时，就开始动作。信号TS和SS分别表示张力的设定值和线移动速度的设定值。张力控制装置13将指令伺服电机4B的转动速度的信号SC供给驱动电路4C，驱动电路4C将与该信号SC相应的电流供给伺服电机4B。
下面，参照图2说明张力控制装置13的详细情况。张力控制装置13包括接收信号TS和SS并提供表示伺服电机4B的转动速度的速度指令信号的速度指令发生电路14。速度指令发生电路14为了使线电极1的张力维持为设定值而计算所需要的电机转动速度。张力控制装置13进而还包括加法电路15、放大电路16、积分器17和加法电路18。这些要素根据线张力的设定值与检测值的偏差修正速度指令信号。加法电路15接收信号TS和TM，并提供表示这两个值的偏差的信号TC。表示该偏差的信号TC通过放大电路16供给加法电路18的一个输入端，此外，通过积分器17供给加法电路18的另一个输入端。加法电路18修正从速度指令发生电路14供给的速度指令信号，并将表示伺服电机4B的转动速度的信号SC供给驱动电路4C。
这样，张力控制装置13、张力施加装置4、线电极1、张力检测器9、放大电路11和模/数变换器12就构成具有固有的频率的反馈控制系统。该反馈控制系统根据外部的力例如沿线输送路径设置的滑轮这样的要素产生的力而发生共振。该共振使线电极1的张力发生变化。张力变化的结果，便有可能在工件8的加工面上留下沿线电极1的移动方向延伸的不希望的线痕。为了抑制由于共振而引起的这种张力变化，在张力控制装置13中设置从加法电路15的输出信号TC中阻止反馈控制系统的共振频率的电气滤波装置。本发明的电气滤波装置，就是阻断预先决定的带宽中的频率的信号的2个串联连接的陷波滤波器19和20。这些陷波滤波器19和20例如如图3所示的那样作为执行回归性差分方程的数字滤波器而构成。数字滤波器19和20分别具有4个可变的滤波系数D1、D2、N1和N2以及D1’、D2’、N1’和N2’。数字滤波器19和20按各滤波系数依次可以发挥陷波滤波器和低通滤波器的功能。
对于反馈系统而言不需要的共振频率，随线电极1的直径和材质而异。而且，不需要的共振频率随张力施加装置4与收线装置6之间的线输送路径的长度而逐渐变化。线输送路径的长度在例如图1的上侧线导向器7在加工过程中在U-V平面内移动时发生变化。或者，在装置4和6中的至少一方不追随一对线导向器7的移动的线切割放电加工装置中，一对线导向器7与被加工物W相对地在X-Y平面内移动时，该线输送路径的长度发生变化。本申请人使用φ0.2的黄铜线电极通过实验求出了线输送路径的长度与共振频率的关系。在实验中，使用了株式会社ソデイツタ制造的线切割放电加工装置A500。结果如下所示线输送路径的长度(mm)共振频率(Hz)约2600 43.8约2200 44.8约1900 48.3本申请人考虑了这种加工中的频率的变化，将阻止设想的最小的频率的陷波滤波器19与阻止设想的最大的频率的陷波滤波器20串联连接起来。
张力控制装置13进而包括设定电气滤波装置阻止的频率的不要频率设定装置21以使电气滤波装置可靠地阻止不要的频率。不要频率设定装置21通过高速付利叶变换(FFT)将信号TM分解为频率成分，求出线输送路径的长度最大时的振幅最大的频率，并根据该振幅最大的频率设定陷波滤波器19阻止的频带。同样，不要频率设定装置21求出线输送路径的长度最小时的振幅最大的频率，并根据该振幅最大的频率设定陷波滤波器20阻止的频带。在图示的实施例中，不要频率设定装置21将表示4个滤波系数D1、D2、N1和N2的信号向陷波滤波器19提供，将表示4个滤波系数D1’、D2’、N1’和N2’的信号向陷波滤波器20提供。陷波滤波器19和20阻止的频带由各自的滤波系数决定。
如图4A所示，陷波滤波器19和20的串联连接，可以得到足以防止在宽阔的频率范围发生振荡的小于0.2的增益。另一方面，如图4B所示，该串联连接的相位偏离只比单个的陷波滤波器19或20略大。
张力控制装置13进而还包括在不要频率设定装置21向陷波滤波器19和20提供输出信号之前将陷波滤波器19和20从反馈控制系统旁路的切换电路22。切换电路22具有接收陷波滤波器20的输出信号的输入端A和接收加法电路15的输出信号的输入端B，根据不要频率设定装置21的指令信号将输入端A和B中的某一方向放大电路16和积分器17提供。
下面，参照图5说明张力控制装置13的动作。在张力控制装置13动作之前，在NC装置10内设定线电极的张力和移动速度并存储它们的设定值。NC装置10在步骤S1为了使线输送路径的长度为最大而使线导向器7在X-Y平面和U-V平面内移动后，流程进入步骤S2。在步骤S2，张力控制装置13响应NC装置10的信号RUN而开始动作。在步骤S3，不要频率设定装置21将输入数据的大小“n”设定为“0”，切换电路22发生指示将其输入B作为输出信号的指令信号。陷波滤波器19根据该指令信号就被从线张力控制的反馈控制系统中排除。在步骤S4，张力控制装置13输入信号TM、TS和SS，并开始处理这些信号。速度指令发生电路14接收信号TS和SS，并提供表示伺服电机4B的转动速度的速度指令信号。该速度指令信号根据将线张力的设定值与检测值的偏差放大后的值及其偏差的积分值进行修正。加法电路18开始输出表示该修正过的速度指令信号的信号SC。不要频率设定装置21输入数字信号TM，在步骤S5，使表示线张力的数据的大小“n”逐次增加，收集数据。在不要频率设定装置21收集表示线张力的数据的期间，在步骤S6停止接收信号RUN时，张力控制装置13的动作即告结束。在步骤S7，数据的大小“n”达到100时，动作就进入步骤S8。在步骤S8，不要频率设定装置21处理所收集的数据，计算反馈控制系统的固有频率，设定陷波滤波器19的滤波系数。不要频率设定装置21将表示该设定值的信号向陷波滤波器19输送。在步骤S9，NC装置10为了使线输送路径的长度为最小而使线导向器7在X-Y平面和U-V平面内移动后，流程进入步骤S10。在步骤S10，不要频率设定装置21将输入数据的大小“n”再次设定为“0”。在从步骤S11到S14，不要频率设定装置21再次收集表示线张力的数据，计算反馈控制系统的固有频率，设定陷波滤波器20的滤波系数。这样，在2个陷波滤波器19和20的滤波系数设定结束时，不要频率设定装置21在步骤S15就发生指示切换电路22将其输入A作为输出信号的指令信号。结果，陷波滤波器19和20的串联连接提供给反馈控制系统。张力控制装置13的动作在步骤S16停止接收信号RUN之前继续进行。
本发明不限于公开本发明的实施例。显然，可以参照上述说明进行很多改良和变化。另外，串联连接的2个陷波滤波器19和20的位置，也不限于图2的实施例。该串联连接可以提供到根据线张力的检测值与张力的设定值之差修正速度指令信号SC的反馈控制环中的任何位置。
图示的实施例，是为了说明发明的本质和其实用的应用而选择的。发明的范围由所附加的权利要求的范围定义。
权利要求
1.一种使在移动的线电极与工件之间发生放电从而对工件进行加工的线切割放电加工装置，包括输送线电极以使线电极沿着指定的输送路径移动的单元；向移动的线电极施加张力的电机；发生表示张力的设定值的信号的单元；检测施加到线电极上的张力并发生表示该检测值的信号的张力检测单元；和根据张力的设定值与张力的检测值之差修正指令上述电机的转动速度的速度指令信号的张力控制装置；其特征在于上述张力控制装置包括串联连接的阻止不同的频率的2个陷波滤波器。
2.按权利要求1所述的线切割放电加工装置，其特征在于上述张力控制装置进而包括将不要的频率的最小值设定给上述2个陷波滤波器中的一方而将不要的频率的最大值设定给上述2个陷波滤波器中的另一方的不要频率设定单元。
3.一种在由电机施加张力的状态下使在沿输送路径移动的线电极与工件之间发生放电从而对工件进行加工的线切割放电加工方法，其特征在于包括发生表示线电极的张力的设定值的信号的步骤；沿着输送路径输送线电极的步骤；发生表示指令上述电机的转动速度的速度指令信号的步骤；检测加到移动的线电极上的张力并发生表示该检测值的信号的步骤；根据线电极的张力的设定值与检测值之差修正速度指令信号的步骤；根据表示线电极的张力的检测值的信号计算使张力发生变化的不要的频率的最小值和最大值的步骤；提供阻止不要的频率的最小值的陷波滤波器和阻止不要的频率的最大值的陷波滤波器的串联连接的步骤。
全文摘要
线切割放电加工装置,包括输送线电极以使线电极沿着指定的输送路径移动的收线装置(6)、向移动的线电极施加张力的伺服电机(4B)、发生表示张力的设定值的信号的NC装置(10)、检测施加到线电极上的张力并发生表示该检测值的信号的张力检测器(9)、和处理表示张力的设定值的信号和表示张力的检测值的信号并提供指令伺服电机的转动速度的速度指令信号的张力控制装置(13)。该张力控制装置包括串联连接的阻止不同的频率的2个陷波滤波器(19、20)。不要频率设定装置(21)将不要的频率的最小值设定给2个陷波滤波器中的一方而将不要的频率的最大值设定给2个陷波滤波器中的另一方。
文档编号B23H7/02GK1256653SQ99800140
公开日2000年6月14日 申请日期1999年3月4日 优先权日1998年3月4日
发明者丰永龙生, 南川真辉 申请人:沙迪克株式会社