具有被加工物的上表面檢測功能的電火花線切割機的製作方法
2023-09-19 23:39:35 2
專利名稱：具有被加工物的上表面檢測功能的電火花線切割機的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有在加工被加工物時對被加工物的上下表面進行檢測的功能的電火花線切割機。
背景技術：
在電火花線切割機中，在線電極和被加工物的極間施加電壓而產生電火花的同時，使線電極和被加工物的相對位置變化，將被加工物加工成希望的形狀。 對於被加工物的加工結果，一般要求尺寸精度、垂直度或者角度的精度。為了獲得希望的加工結果，需要準確地求出線電極和被加工物的相對位置。為了準確求出該相對位置，線電極和被加工物的相對的垂直位置的關係成為基準。在日本特開2003-71636號公報中公開了為了解決確保該相對的垂直位置的關係的問題，使線電極接觸在工件安裝臺上安裝的具有觸頭的調整夾具，來調整線電極的垂直位置的技術。在該日本特開2003-71636號公報所公開的技術中，在調整線電極的垂直位置後需要設定加工條件。加工條件一般根據線電極的種類或線徑、或者被加工物的材質以及板厚而不同，將適合於加工某被加工物的加工條件存儲到數值控制裝置。與將加工條件存儲到數值控制裝置相配合，還需要設定用於將加工液引導到放電位置的噴嘴與被加工物的間隙間隔。目前，噴嘴的前端與被加工物的間隙的調整通過手動進行。為了手動設定噴嘴前端與被加工物的間隙的大小，向線電極的行進方向稍稍移動Z軸(垂直軸)以使該間隙成為指定的微小的值，作業人員進行使用間隙測量儀(thicknessgauge)等器具一邊確認間隙一邊逐漸地進行調整這樣繁瑣的作業。在電火花線切割機中，加工條件根據被加工物的厚度而不同，因此，通常作業人員識別被加工物的厚度。因此，在將被加工物直接安裝在被加工物載臺上的情況下，可以考慮能夠自動調整噴嘴高度以匹配該厚度。在日本特開平7-299660號公報中公開了如下技術在噴嘴前端設置觸頭，從檢測出該觸頭與被加工物的接觸的狀態分離預定距離，由此，將噴嘴與被加工物的距離保持為預定的距離。此外，在日本特開2005-111608號公報中公開了使線電極的前端直接接觸被加工物來檢測被加工物的上表面位置的技術。在電火花線切割機中，在通過放電來加工被加工物的同時，由於放電而產生的被加工物的微小的粒子分散到加工液中。該微小的粒子漂浮在線電極的周邊時，線電極與微粒子之間發生放電，形狀的加工所需的線電極與被加工物之間的放電減少，從而發生加工速度降低的問題。為了防止這樣的由於被加工物的微小的粒子而導致的加工速度降低，在電火花線切割機中需要排除加工路徑中的線電極附近的微粒子，高效地對被加工物進行放電。一般來講，線電極的直徑非常細，在數百Pm左右，通過放電而形成的加工槽的寬度也是比線電極的直徑稍大的程度的細度。為了從該細的加工槽高效地排除微粒子，需要提高進行噴射的水的壓力，因此需要減少噴嘴前端與被加工物的間隙。通常，即使使用電火花線切割機進行被加工物的加工的作業人員識別出該被加工物的厚度，一般被使用的被加工物的厚度也包含IOOiim 200 iim左右的尺寸誤差。另一方面，關於噴嘴前端與被加工物的間隙的調整，有時要求根據進行加工的條件而將該間隙調整到100 ii m 200 ii m。因此，僅僅根據被加工物的厚度這樣的信息自動地調整噴嘴間隙並不現實。在日本特開平7-299660號公報所公開的技術中，為了檢測噴嘴前端與被加工物的接觸，需要用於上下驅動傳感器或噴嘴的驅動裝置、以及用於控制噴嘴前端與被加工物的接觸和分離的控制裝置，其結果，存在使電火花線切割機複雜化以及成本增高的問題。此外，在日本特開2005-111608號公報中公開的技術中，需要熔斷或者用切刀這 樣的刀具切斷線電極。在熔斷線電極的情況下，該線電極的前端的直徑比其他部分的直徑細並且鋒利，在使該前端接觸到被加工物的上表面時，線電極的前端部容易變形。因此，使用日本特開2005-111608號公報公開的技術難以正確地檢測被加工物的上表面的位置。此夕卜，在使用刀具來切斷線電極的情況下，由於刀具而導致該線電極的前端部彎曲。此外，在熔斷線電極的情況下，由於使該線電極受熱，線電極的直線性提高，但是在用刀具切斷線電極的情況下，不會提高該線電極的直線性，結果，與在熔斷線電極的情況相同存在無法正確地檢測被加工物的上表面的位置的問題。
發明內容
因此，本發明的目的在於鑑於上述現有技術的問題而提供使上下線導向裝置和被加工物相對移動，使線電極與被加工物接觸，具有正確地檢測被加工物的上或下表面或兩者的表面的位置的功能的電火花線切割機。本發明的電火花線切割機具有被加工物的上表面檢測功能，具有使被載置在被加工物載臺上的被加工物和線電極相對移動的機構，所述線電極被架設在內嵌於上下噴嘴中的上下的線導向裝置上。該電火花線切割機還具有接觸檢測部，其檢測所述線電極與所述被加工物的接觸；移動控制部，其在以使所述線電極與水平面垂直的方式定位所述上下的線導向裝置後，使架設在所述上下的線導向裝置上的線電極與被加工物相對移動，在檢測出所述線電極與所述被加工物的接觸的第一位置處，停止上下的線導向裝置與被加工物的相對移動，然後，使上下的線導向裝置與所述被加工物相對移動，在離開所述被加工物端面預定距離的第二位置處，停止上下的線導向裝置與被加工物的相對移動，接著，在使下線導向裝置不相對移動的狀態下，使上線導向裝置與被加工物相對移動，在檢測出所述線電極與被加工物的接觸的第三位置處，停止上線導向裝置與被加工物的相對移動；存儲部，其存儲在所述第一位置、第二位置以及第三位置處停止相對移動時的上下的線導向裝置的位置；線電極傾斜角度計算部，其根據所述上線導向裝置與被加工物的相對位置從第二位置向第三位置變化時的上線導向裝置的水平方向的相對距離和上下的線導向裝置的垂直方向的距離，來計算第三位置處的線電極的傾斜角度；以及被加工物上表面位置計算部，其根據所述第三位置處的線電極的傾斜角度、和第三位置處的下線導向裝置與所述被加工物的端面的水平方向的距離，計算從下線導向裝置到被加工物上表面的距離。所述移動控制部，在將所述上下的線導向裝置定位在所述第二位置後，在使上線導向裝置不相對移動的狀態下，使下線導向裝置與被加工物相對移動，在檢測出所述線電極與被加工物的接觸的第四位置處停止下線導向裝置與被加工物的相對移動，所述存儲部存儲在所述第四位置處的下線導向裝置的位置，所述線電極傾斜角度計算部，根據所述下線導向裝置與被加工物的相對位置從所述第二位置向所述第四位置變化時的水平方向的相對距離和所述上下線導向裝置的垂直方向的距離，來計算第四位置處的線電極的傾斜角度，所述電火花線切割機還具有被加工物下表面位置計算部，其根據所述第四位置處的線電極的傾斜角度、和第四位置處的下線導向裝置離開所述被加工物的端面的水平方向的距離，求出從下線導向裝置到被加工物的下表面的高度；以及板厚計算部，其根據從所述下線導向裝置到被加工物的上表面的高度以及從所述下線導向裝置到被加工物的下表面的高度，來計算被加工物的板厚。所述電火花線切割機還具有上噴嘴定位部，其以使所述上噴嘴與所述被加工物的上表面的距離為預先設定的距離的方式來定位上噴嘴。/根據本發明，能夠提供具有使上下的線導向裝置與被加工物相對移動，使線電極與被加工物接觸來準確地檢測被加工物的上或者下表面或者兩者的表面的位置的功能的電火花線切割機。
本發明的所述的以及其他目的以及特徵可以從參照附圖的以下的實施例的說明中明了。其中，圖I是電火花線切割機的概要結構圖。圖2A是具有檢測線電極的位置的功能的電火花線切割機的線電極和被加工物的概要結構圖以及被加工物的概要圖，圖2B是該被加工物的立體圖。圖3是用於說明線電極與被加工物的位置關係、以及上下的噴嘴內嵌有線導向裝置的圖。圖4是用於說明在檢測被加工物的上平面以及下平面的位置之前，預先將支承線電極的上線導向裝置和下線導向裝置調整為放置在垂直的一條直線上的圖。圖5是用於說明通過使線電極與被加工物接觸來檢測該被加工物的端面的位置的圖。圖6是用於說明在檢測出被加工物的端面的位置後，使線電極從被加工物的端面的位置後退預定距離的圖。圖7是用於說明使上線導向裝置向朝向被加工物的方向移動直到線電極接觸到被加工物的圖。圖8是用於說明使下線導向裝置向朝向被加工物的方向移動直到線電極接觸到被加工物的圖。圖9是用於說明使用被加工物固定用夾具來固定被加工物的情形的圖。圖10是用於說明使上線導向裝置向朝向被加工物的方向移動直到線電極接觸到被加工物的圖。圖11是用於說明使下線導向裝置向朝向被加工物的方向移動直到線電極接觸到被加工物的圖。
圖12是用於說明將被加工物相對於被加工物載臺傾斜地安裝的情形的圖。圖13是用於說明具有某斜率的線電極接觸到傾斜的被加工物的情形的圖。圖14是用於說明具有與圖13不同的斜率的線電極接觸到圖13所示的被加工物的情形的圖。圖15是用於說明圖13以及圖14的線電極的狀態的圖。圖16是用於說明具有某斜率的線電極接觸到傾斜的被加工物的情形的圖。圖17是用於說明傾斜的被加工物的斜率、板厚以及上表面的公式的圖。圖18是用於說明一旦使線電極接觸到被加工物的端部後，使其後退距離Cl1的圖。
圖19是用於說明具有某斜率的線電極接觸到傾斜的被加工物的情形的圖。圖20是用於說明具有與圖19不同的斜率的線電極接觸到圖19所示的被加工物的情形的圖。圖21是用於說明圖19以及圖20的線電極的狀態的圖。圖22是用於說明使線電極接觸到圖19以及圖20的狀態的被加工物的狀態的圖。圖23是用於說明傾斜的被加工物的斜率、板厚以及上表面的公式的圖。圖24是在本發明的電火花線切割機中計算被加工物的上下表面的位置以及板厚的算法的流程圖。圖25是用於說明被加工物的端面傾斜的情形的圖。圖26是用於說明從被加工物的加工完成部位開始加工的情形的圖。圖27A以及圖27B是用於說明被加工物的上下表面檢測的流程圖的圖。圖28是本發明的電火花線切割機的一個實施方式的主要部分框圖。
具體實施例方式圖I是本發明的具有檢測線電極5的位置的功能的電火花線切割機的概要結構圖。圖I所示的電火花線切割機具有伺服驅動裝置I、數值控制裝置2和接觸狀態檢測裝置3。伺服驅動裝置I通過來自數值控制裝置2的指令驅動伺服電動機7a、7b，使搭載在被加工物載臺(未圖示)上的被加工物6相對線電極5相對移動。接觸狀態檢測裝置3使用接觸狀態檢測器4a、4b檢測出線電極5與被加工物6發生了接觸。此外，後面使用圖28說明伺服驅動裝置I、數值控制裝置2以及接觸狀態檢測裝置3。被載置在被加工物載臺9上的被加工物6與架設在上下的噴嘴8a、8b上的線電極5具有圖2A所不的位置關係。線電極5不是被上下的噴嘴8a、8b直接支承，而是如圖3所示，通過內嵌在上下的噴嘴8a、8b內的線導向裝置10a、10b來支承。此外，被加工物6如圖2B所示，具有端面(側面)6a、上平面6b以及下平面6c。以下，說明使用具有接觸狀態檢測裝置3的電火花線切割機來檢測被加工物6的上平面6b和下平面6c的方法。圖4是說明在檢測被加工物的上平面以及下平面的位置之前，預先將支承線電極5的上線導向裝置IOa和下線導向裝置IOb調整為設置在垂直的一條直線上的圖。被加工物6被載置在被加工物載臺9上。在檢測該被加工物6的上下平面6b、6c之前，預先調整支承線電極5的上下線導向裝置10a、10b的位置，以使線電極5被架設在垂直方向上。被加工物6的端面(側面)6a與線電極5平行。在此，將下線導向裝置IOb的位置作為基準，將高度方向定義為Z軸方向。並且，將與該Z軸垂直的、圖4的主視圖的左右方向設為X軸。此外，將與該Z軸以及X軸這兩個方向垂直的方向設為Y軸。S卩，設定以下線導向裝置IOb的位置作為原點的X、Y、Z坐標系。因此，電火花線切割機的水平方向的運動成為X軸方向或Y軸方向的運動，但是，以後以X軸方向的運動來說明電火花線切割機的水平方向的運動。關於電火花線切割機的Z軸方向(上下方向)的運動，實際上能夠將上線導向裝置IOa向下方驅動到圖4中用符號Z1表示的高度為止。此外，將Z軸的向上方的驅動界限的高度定義為圖4中用符號Ztl表示的位置。下線導向裝置IOb的支承部(未圖示)沒有可動的部分，此外，Ztl始終為恆定的值。
此外，通過將載置被加工物6的被加工物載臺9在X軸方向以及Y軸方向上移動，且使上線導向裝置IOa在U軸以及V軸方向上移動這樣的組合，能夠變更線電極5和被加工物6的相對的位置以及姿態。圖5是說明通過使線電極5接觸被加工物6來檢測端面6a的位置的圖。首先，通過使線電極5接觸被加工物6來檢測被加工物6的端面6a。如圖5所示，維持上線導向裝置IOa以及下線導向裝置IOb兩者被設置在垂直的一條直線上的狀態，使其接近被加工物6。然後，檢測被上線導向裝置IOa和下線導向裝置IOb支承的線電極5接觸到被加工物6時的這些上下線導向裝置10a、10b的位置，並將其檢測結果存儲在數值控制裝置2所具備的存儲部中。此外，線電極5與被加工物6的接觸，根據電火花線切割機的機械結構，可以通過使線電極5靠近被加工物6來實現，也可以通過使被加工物6靠近線電極5來實現。然後，在檢測出線電極5接觸被加工物6的端面6a後，使該線電極5如圖6所示那樣，從其端面6a的位置(虛線100所示的第一位置)在X軸方向上後退一定距離屯。用虛線110表示該後退後的上下線導向裝置10a、10b的X軸方向位置。到該虛線110為止的後退移動，根據電火花線切割機的機械結構，可以通過驅動裝置使被加工物6相對上下線導向裝置10a、IOb的位置移動，此外，還可以使上下線導向裝置10a、IOb相對於被加工物6的位置移動。然後，如圖7所示，使上線導向裝置IOa在X軸方向上向被加工物6移動，直到線電極5接觸到被加工物6。然後，如果線電極5與被加工物6接觸，則停止上線導向裝置IOa的移動。在圖7中，將上線導向裝置IOa的停止位置設為圖7的虛線120所示的第三位置。將被加工物6的與線電極5接觸的部位的位置設為坐標(I)。該上線導向裝置IOa的停止位置(第三位置)是上線導向裝置IOa從圖6的後退位置在X軸方向上移動了 Id1時的位置。在該圖7中，能夠使用下述(I)式求出虛線100與線電極5所成的角度A。A= tan (―)( I )
ai此外，在上式中，B1是從下線導向裝置IOb到上線導向裝置IOa的Z軸方向的距離。圖7所示的Z2是坐標⑴的Z坐標值，表示從下線導向裝置IOb到被加工物6的端面6a的上側的邊緣部的(換言之，從下線導向裝置IOb到被加工物6的上平面6b的邊緣部的)Z軸方向的距離。該Z2可以根據上下的線導向裝置10a、10b的從被加工物6的端面6a的後退量Cl1以及線電極5的角度A，通過下述(2)式求出。
權利要求
1.一種具有被加工物的上表面檢測功能的電火花線切割機，其特徵在於， 所述電火花線切割機具有使被載置在被加工物載臺上的被加工物和線電極相對移動的機構，所述線電極被架設在內嵌於上下噴嘴中的上下的線導向裝置上，所述電火花線切割機還具有 接觸檢測部，其檢測所述線電極與所述被加工物的接觸； 移動控制部，其在以使所述線電極與水平面垂直的方式定位所述上下的線導向裝置後，使架設在所述上下的線導向裝置上的線電極與被加工物相對移動，在檢測出所述線電極與所述被加工物的接觸的第一位置處，停止上下的線導向裝置與被加工物的相對移動，然後，使上下的線導向裝置與所述被加工物相對移動，在離開所述被加工物的端面預定距離的第二位置處，停止上下的線導向裝置與被加工物的相對移動，接著，在使下線導向裝置不相對移動的狀態下，使上線導向裝置與被加工物相對移動，在檢測出所述線電極與被加工物的接觸的第三位置處，停止上線導向裝置與被加工物的相對移動； 存儲部，其存儲在所述第一位置、第二位置、第三位置處停止相對移動時的上下的線導向裝置的位置； 線電極傾斜角度計算部，其根據所述上線導向裝置與被加工物的相對位置從第二位置向第三位置變化時的上線導向裝置的水平方向的相對距離與上下的線導向裝置的垂直方向的距離，來計算第三位置處的線電極的傾斜角度；以及 被加工物上表面位置計算部，其根據所述第三位置處的線電極的傾斜角度和、第三位置處的下線導向裝置與所述被加工物的端面的水平方向的距離，計算從下線導向裝置到被加工物上表面的距離。
2.根據權利要求I所述的電火花線切割機，其特徵在於， 所述移動控制部，在將所述上下的線導向裝置定位在第二位置後，在使上線導向裝置不相對移動的狀態下，使下線導向裝置與被加工物相對移動，在檢測出所述線電極與被加工物的接觸的第四位置處停止下線導向裝置與被加工物的相對移動， 所述存儲部存儲在所述第四位置處的下線導向裝置的位置， 所述線電極傾斜角度計算部，根據所述下線導向裝置與被加工物的相對位置從所述第二位置向所述第四位置變化時的水平方向的相對距離和所述上下線導向裝置的垂直方向的距離，來計算第四位置處的線電極的傾斜角度， 所述電火花線切割機還具有 被加工物下表面位置計算部，其根據所述第四位置處的線電極的傾斜角度和、第四位置處的下線導向裝置離開所述被加工物的端面的水平方向的距離，求出從下線導向裝置到被加工物的下表面的高度；以及 板厚計算部，其根據從所述下線導向裝置到被加工物的上表面的高度以及從所述下線導向裝置到被加工物的下表面的高度，來計算被加工物的板厚。
3.根據權利要求I所述的電火花線切割機，其特徵在於， 還具有上噴嘴定位部，其以使所述上噴嘴與所述被加工物的上表面的距離為預先設定的距離的方式來定位上噴嘴。
全文摘要
本發明提供一種具有被加工物的上表面檢測功能的電火花線切割機。使電火花線切割機中的上下的線導向裝置移動直到線電極接觸到被加工物，在接觸後，使上下的線導向裝置從該接觸地點向離開一定距離的位置A後退。然後，使上線導向裝置移動直到線電極接觸被加工物，然後返回到所述位置A。使用以上的各工序中獲得的位置檢測值計算線電極接觸到被加工物的位置的坐標值，並根據該坐標值來計算被加工物的板厚。
文檔編號B23H7/02GK102653020SQ20121005317
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月2日 優先權日2011年3月3日
發明者古川博之, 川原章義 申請人:發那科株式會社