ワイヤ放電加工機、ヘッド制御方法、及びそのプログラム
【課題】ワイヤ放電加工機の上下ヘッドの相対位置ずれを、簡易的な構成と処理で正確に補正を行う。
【解決手段】本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出するコラムを有しており、コラムの先端部周辺に配設されたコラム前温度センサからの温度情報を入力する温度情報入力部４１と、ヘッドの位置ずれが生じていないときの基準温度情報を記憶する基準温度記憶部４６と、入力された温度情報及び基準温度情報の差分を演算する温度差演算部４２と、コラムの材質における線膨張係数と、その延出部分の長さから得られる補正係数を記憶する補正係数記憶部４５と、演算した温度変化及び補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算部４３と、演算されたずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正部４４とを備える。
【解決手段】本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出するコラムを有しており、コラムの先端部周辺に配設されたコラム前温度センサからの温度情報を入力する温度情報入力部４１と、ヘッドの位置ずれが生じていないときの基準温度情報を記憶する基準温度記憶部４６と、入力された温度情報及び基準温度情報の差分を演算する温度差演算部４２と、コラムの材質における線膨張係数と、その延出部分の長さから得られる補正係数を記憶する補正係数記憶部４５と、演算した温度変化及び補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算部４３と、演算されたずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正部４４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室温変化による上下２つのヘッドのＶ方向の位置ずれを所定箇所の温度測定で補正するワイヤ放電加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工機は、被加工物（ワーク）に対して極めて精密な加工を行うことができる。しかしながら、装置周辺の温度等の変動に伴って、装置各部にほんの僅かな熱変形が生じた場合であっても、加工精度への影響が大きくなる。このため、温度変化の影響により生じた熱変形による装置各部のずれを、温度変化に応じて補正する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
特許文献１に示す技術は、加工物と被加工物とを主軸やテーブル等により相対的に移動させて被加工物を加工する工作機械装置において、その機械装置の温度を検知して、その温度の単位時間当たりの変化量を求め、その温度の変化量を周囲温度の変化量や機械駆動系の発熱によって生じる機械装置の熱変形を打ち消すための主軸やテーブル等の移動量に変換して制御系に補正を加える補正手段を備えるものである。
【０００４】
特許文献２に示す技術は、工具と被加工物とを相対的に移動させて加工を行う工作機械において、機械部の各要素部分に配置した温度センサからの温度情報を温度記憶手段に記憶し、また、この時の各軸の熱変位量を熱変位量記憶手段に記憶し、熱変位量推論手段は、上記温度記憶手段からの温度情報を入力し、且つ熱変位量記憶手段から熱変位量を教師信号として入力し、ニューラルネットワークにて学習を行って関数を同定し、実際の制御時には、温度センサからの温度情報に基づいて上記推論手段は機械部の熱変位量推論値を求め、補正値演算部はこの上記推論値に基づいて各軸の熱変位量の補正値を求め、更に、数値制御部は、この補正値に基づいて各軸の移動量を補正し、各軸の軸駆動を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２９７０５７号公報
【特許文献２】特開平７−７５９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す技術は、テーブルの温度変化に対するテーブルの熱変形量から補正値を割り出しているため、簡単な演算で補正を行うことを実現しているが、ヘッドの上下の相対的なずれを補正するには演算のパラメータが十分でなく、ヘッド上下のずれを正確に補正することが困難となってしまう。また、一般的に広く普及している、コラム部分が片持ち構造となっている装置に対しては、特にコラム部分の熱変形が大きく、テーブルの熱変形量の測定だけでは、正確な補正値を割り出すことが困難である。
【０００７】
特許文献２に示す技術は、多数の温度センサから得られる温度変化と各部の熱変位量とを教師信号としてニューラルネットワークを構築し、同定された関数に基づいて補正値を演算するため、多くの測定値が必要となり、装置の構成が複雑化すると共に、ニューラルネットワークの構築等により演算処理も複雑化してしまい、作業が煩わしくなったり保守点検が大変になってしまう。
【０００８】
本発明は、本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、上ヘッドを支持するコラム部が背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有するワイヤ放電加工機の上下ヘッドの相対位置ずれを、簡易的な構成と処理で正確に割り出して補正を行うワイヤ放電加工機等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するワイヤ放電加工機であって、本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された第１の温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力手段と、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記温度情報を第１の基準温度情報として記憶する基準温度記憶手段と、前記温度情報入力手段が入力した温度情報及び前記第１の基準温度情報の差分を演算する温度差演算手段と、前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数と、前記片持ち支持構造体の前面側への延出部分の長さとに基づいて得られる第１の補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、前記温度差演算手段が演算した温度差及び前記第１の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算手段と、演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正手段とを備えるものである。
【００１０】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、片持ち支持構造体の先端部に配設される温度測定手段で測定された温度変化量と、片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び延出部分の長さから得られる補正係数とに基づいて、上下ヘッドの相対的な位置ずれを演算して補正するため、必要最低限の箇所の温度変化量を検出するだけで、正確な補正を行うことができるという効果を奏する。すなわち、本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計されていることから、左右方向の変位についてはほとんど意識する必要がないのに対し、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体の前後方向の変位は、構造上非常に大きくなってしまい補正する必要性が高くなる。つまり、片持ち支持構造体の先端部の温度変化と片持ち支持構造体の特性に応じて定められる補正係数とに基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を求めることで、上下ヘッドのずれを正確に補正することができる。
【００１１】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、少なくとも被加工物の加工時に、前記被加工物及び下ヘッドを浸漬させる加工液を貯蔵する加工液槽を備え、前記加工液の温度が室温に追従して変化する場合に、前記温度情報入力手段が、前記下ヘッドに連接する下アームの温度を測定する第２の温度測定手段により測定された温度情報を入力し、前記基準温度記憶手段が、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記第２の温度測定手段により測定された温度情報を第２の基準温度情報として記憶し、前記補正係数記憶手段が、前記下アームの材質における線膨張係数及び前記下アームの長さから得られる第２の補正係数を記憶し、前記ずれ量演算手段が、前記温度差演算手段にて演算された前記片持ち支持構造体の温度差及び前記下アームの温度差並びに前記第１の補正係数及び前記第２の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するものである。
【００１２】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、被加工物及び下ヘッドを浸漬させる加工液の温度が室温に追従して変化する場合に、下ヘッドに連接する下アームの温度を測定する第２の温度測定手段により測定された下アームの温度変化量と、下アームの材質における線膨張係数及び長さから得られる第２の補正係数とに基づいて、下アームの変位量を演算し、片持ち支持構造体の変位量（すなわち、上ヘッドの位置ずれ）との関
係で補正を行うため、加工液が室温に追従して変化するような状況下であっても、室温の変化による上ヘッドの変位量と加工液の変化による下ヘッドの変位量とに基づいて、上下ヘッドのずれ量を正確に補正することができるという効果を奏する。
【００１３】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、前記第１の温度測定手段が、前記片持ち支持構造体におけるコラム先端部に配設されているものである。
【００１４】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、温度測定手段が、片持ち支持構造におけるコラム先端部に配設されているため、加工液等による温度変化の影響を受けることなく、室温の温度変化に対応する上ヘッドのずれ量を正確に補正することができるという効果を奏する。
【００１５】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、前記温度情報入力手段が入力した温度情報に対して移動平均処理を行う移動平均処理手段を備え、前記温度差演算手段が、前記移動平均処理がなされた温度情報に対して差分を演算するものである。
【００１６】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、温度情報入力手段が入力した温度情報に対して移動平均処理を行うため、安定的な温度情報を得ることができ、正確な温度変化を演算することができるという効果を奏する。
【００１７】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、前記ワイヤ放電加工機に浄化された加工液を供給する加工液供給装置を備え、前記加工液供給装置が、浄化された前記加工液を貯蔵するクリーン槽と、前記クリーン槽に貯蔵された浄化された加工液を、前記下アームを介して前記加工液槽に供給する加工液供給手段とを備え、前記第２の温度測定手段が、前記クリーン槽に貯蔵された浄化された加工液の温度を測定する。
【００１８】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、加工液供給装置のクリーン槽に貯蔵された浄化された加工液を、下アームを介して加工液槽に供給しているため、下アームの温度をクリーン槽に貯蔵されている加工液の温度と見なすことができ、下アームの温度変化を構造的に測定が容易となるクリーン槽で正確に行うことができるという効果を奏する。
【００１９】
本願に開示するヘッド制御方法は、ワイヤ放電加工機における室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するヘッド制御方法であって、前記ワイヤ放電加工機の本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力ステップと、前記温度情報入力手段が入力した温度情報と、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときに前記温度測定手段により測定された温度情報である基準温度情報との差分を演算する温度差演算ステップと、前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び前記片持ち支持構造体の長さから得られる補正係数と、前記温度差演算ステップで演算された温度差とに基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算ステップと、演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正ステップとを含むものである。
【００２０】
本願に開示するヘッド制御プログラムは、ワイヤ放電加工機における室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するヘッド制御プログラムであって、前記ワイヤ放電加工機の本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された温度測定手段により測定された温度情報
を入力する温度情報入力手段、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記温度情報を基準温度情報として記憶する基準温度記憶手段、前記温度情報入力手段が入力した温度情報及び前記基準温度情報の差分を演算する温度差演算手段、前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び前記片持ち支持構造体の長さから得られる第１の補正係数を記憶する補正係数記憶手段、前記温度差演算手段が演算した温度差及び前記第１の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算手段、演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正手段としてコンピュータを機能させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機の正面図である。
【図２】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機の右側面図である。
【図３】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機における制御ユニットのブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機における制御回路の機能ブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機における補正の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係るワイヤ放電加工機における加工液供給装置を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るワイヤ放電加工機における制御ユニットの機能ブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係るワイヤ放電加工機における補正値の演算処理を示す図である。
【図９】実施例に係るワイヤ放電加工機の第１の実験結果を示す図である。
【図１０】実施例に係るワイヤ放電加工機の第２の実験結果を示す図である。
【図１１】実施例に係るワイヤ放電加工機の第３の実験結果を示す図である。
【図１２】実施例に係るワイヤ放電加工機の第４の実験結果を示す図である。
【図１３】実施例に係るワイヤ放電加工機の第５の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る放電加工機について、図１ないし図５を用いて説明する。図１は、本発明に係るワイヤ放電加工機の正面図、図２は、本発明に係るワイヤ放電加工機の右側面図、図３は、本発明に係るワイヤ放電加工機における制御ユニットのブロック図、図４は、本発明に係るワイヤ放電加工機における制御回路の機能ブロック図、図５は、本発明に係るワイヤ放電加工機における補正の動作を示すフローチャートである。
【００２３】
図１及び図２において、本発明によるワイヤ放電加工機の一実施形態が参照符号１０で全体的に示され、このワイヤ放電加工機１０はベッドベース１１を具備し、このベッドベース１１は金属の鋳造体である。
【００２４】
また、図１及び図２において、ワイヤ放電加工機１０は、当該ワイヤ放電加工機１０から見てベッドベース１１の前方側に配設されたＸ−Ｙテーブル１２を具備し、このＸ−Ｙテーブル１２は、ワイヤ放電加工機１０の正面から見て（図１の図面方向から見て）前後方向すなわちＹ軸方向に移動自在となったＹ軸駆動テーブル１２Ｙと、このＹ軸駆動テーブル１２Ｙ上に設けられ、かつワイヤ放電加工機１０の正面から見て（図１の図面方向から見て）左右方向すなわちＸ軸方向に移動自在となったＸ軸駆動テーブル１２Ｘとを備え
る。
【００２５】
詳述すると、Ｙ軸駆動テーブル１２Ｙは、ベッドベース１１上の左右の側辺に沿って敷設された一対のガイドレール１２Ｙａ上に摺動自在に載置され、Ｙ軸駆動モータ１２ＹｂによってＹ軸方向に駆動される。また、Ｘ軸駆動テーブル１２Ｘは、Ｙ軸駆動テーブル１２Ｙの前後の側辺に沿って敷設された一対のガイドレール１２Ｘａ上に摺動自在に載置され、かつＹ軸駆動テーブル１２Ｙの左端側に設けられたＸ軸駆動モータ１２Ｘｂ（図１参照）によってＸ軸方向に駆動される。
【００２６】
ワイヤ放電加工機１０は、更に、Ｘ−Ｙテーブル１２上に設置されたワークテーブル１３を具備し、このワークテーブル１３に図示されない被加工物、すなわちワークが搭載される。なお、実際には、Ｘ軸駆動テーブル１２Ｘ上には加工液（ここでは、水とする）を保持した加工液槽（第２の実施形態において後述する）が置かれ、ワークテーブル１３と搭載されるワークは加工液槽内に浸漬される。
【００２７】
ワイヤ放電加工機１０は、更に、ベッドベース１１の背面側に配設されたコラム部１４を具備し、このコラム部１４は、ベッドベース１１上に直立したコラム本体１４ａと、このコラム本体１４ａの頂部から前面方向に延出したコラム延出部１４ｂとを備え、片持ち支持構造体となっている。
【００２８】
ワイヤ放電加工機１０は、更に、コラム延出部１４ｂ上に搭載された可動組立体１５を具備する。詳述すると、可動組立体１５は、コラム延出部１４ｂ上に設けられ、かつＹ軸方向に平行なＶ軸方向（図２参照）に沿って移動自在であるＶ軸駆動体１５Ｖと、このＶ軸駆動体１５Ｖの前面側に設けられ、かつＸ軸方向に平行なＵ軸方向（図１参照）に沿って移動自在であるＵ軸駆動体１５Ｕと、このＵ軸駆動体１５Ｕの前面側に設けられ、かつ上下方向、すなわちＺ軸方向に移動自在であるＺ軸駆動体１５Ｚとを備える。なお、本実施形態においては、Ｚ軸駆動体１５Ｚは上ヘッドとして構成される。
【００２９】
Ｖ軸駆動体１５Ｖは、コラム延出部１４ｂ上に取り付けられたＶ軸駆動モータ１５ＶａによってＶ軸方向に駆動される。Ｕ軸駆動体１５Ｕはそれ自体によって保持されたＵ軸駆動モータ１５Ｕａ（図１参照）によってＵ軸方向に駆動される。Ｕ軸駆動体１５Ｕはそれと一体的に設けられたガイド部材１５Ｕｂを有し、このガイド部材１５ＵｂによりＺ軸駆動体、すなわち上ヘッド１５Ｚが摺動自在に保持される。上ヘッド１５Ｚは、ガイド部材１５Ｕｂによって保持されたＺ軸駆動モータ１５Ｚａ（図２参照）によってＺ軸方向に駆動される。
【００３０】
ワイヤ放電加工機１０は、更に、コラム部１４のコラム本体１４ａの前面側のほぼ中央から前方側に片持ち梁の態様で延出した下アーム１６ａ及びその先端部の下ヘッド１６を具備する。上ヘッド１５Ｚから送出されたワイヤ（図示されない）は下ヘッド１６に導入されて上下ヘッド間に張設される。
【００３１】
従来のワイヤ放電加工機と同様に、本発明の場合でも、Ｙ軸モータ１２Ｙｂ、Ｘ軸モータ１２Ｘｂ、Ｚ軸モータ１５Ｚａ、Ｕ軸モータ１５Ｕａ及びＶ軸モータ１５Ｖａを適宜数値制御することにより、ワークテーブル１３上のワークを所望の形状に加工することができる。このときＵ軸モータ１５Ｕａ及びＶ軸モータ１５Ｖａは、上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間を走行するワイヤの傾斜角度（垂直線に対する）を制御するために使用され、これによりテーパ加工を施すことができる。
【００３２】
また、プレート加工のように垂直精度やピッチ精度が厳しく要求される場合には、上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間を走行するワイヤを精度よく垂直に維持することが必要
とされる。ところが、ワイヤ放電加工機１０が置かれている室温変化によりワイヤを精度よく垂直に維持することが非常に難しい。これは、室温変化のためにワイヤ放電加工機１０の本体や付属部品の寸法が変化し、上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間に位置ずれが生じてしまうからである。このような場合の対応策として、機械設置環境の温度管理（恒温ルーム設備）を施す方法や、機械各部の温度を極力一定に保つための油循環システムを採用する方法等があるが、それらの方法は非常にコストが掛かりユーザ側に大きな負担となる。
【００３３】
本発明によれば、プレート加工等に要求されるワイヤ垂直精度を改善するために、ワイヤ放電加工機１０は、更に、片持ち支持構造であるコラム部１４におけるコラム延出部１４ｂの先端であるコラム前に取り付けられたコラム前温度センサ１７を具備する。後述するように、このコラム前温度センサ１７で検出した温度変化に基づいてＶ軸モータ１５Ｖａの駆動量を補正することにより、ワイヤの垂直精度が高められる。
【００３４】
ここで注目すべきこととして、図１に示すように、本発明によるワイヤ放電加工機１０にあっては、その本体及びＸ−Ｙテーブル１２がワイヤ放電加工機１０の前面側から見て略左右対称に設計されるということが挙げられる。このためワイヤ放電加工機１０の本体及びＸ−Ｙテーブル１２が温度変化によるＸ軸方向及びＵ軸方向の寸法変化を受けたとしても、その寸法変化は上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間の位置ずれにほとんど関与しない。上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間の位置ずれについては、専ら片持ち支持構造体であるコラム部１４のコラム延出部１４ｂ及び下ヘッド１６のＶ軸方向に沿う寸法変化に起因することが明らかとなった。
【００３５】
このようなことから、本実施形態に係る放電加工機は、以下のような構成となる。図３において、ワイヤ放電加工機１０に内蔵される制御ユニット１８の制御ブロック図を示す。制御ユニット１８は、制御回路１８ａを備え、この制御回路１８ａには中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）と、種々のプログラムや定数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、ＣＰＵの動作時に一時的なデータを格納する書込み読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）と、入出力インタフェース回路（Ｉ／Ｏ）等が設けられる。
【００３６】
また、制御ユニット１８は数値制御駆動回路１８ｂを具備し、この数値制御駆動回路１８ｂは制御回路１８ａの制御下で動作され、数値制御駆動回路１８ｂからは数値制御データに基づく駆動パルスがＶ軸モータ１５Ｖａに出力される。
【００３７】
更に、制御ユニット１８は入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１８ｃを具備し、このＩ／Ｏ１８ｃはコラム前温度センサ１７に接続され、制御回路１８ａはコラム前温度センサ１７からＩ／Ｏ１８ｃを介して温度データを取り込む。
【００３８】
制御回路１８ａのモジュール構成について、図４を用いてさらに詳細に説明する。図４において、制御回路１８ａは、コラム前温度センサ１７からの温度情報を入力する温度情報入力部４１と、上下ヘッドの垂直性が保たれている状態の温度を基準温度として記憶する基準温度記憶部４６と、温度情報入力部４１で入力された温度情報及び基準温度記憶部４６に記憶されている基準温度の差を演算する温度差演算部４２と、コラム延出部１４ｂの材質により定まる線膨張係数とコラム延出部１４ｂの長さとに基づいて（具体的には、線膨張係数と長さの積から）得られる補正係数を記憶する補正係数記憶部４５と、温度差演算部４２が演算した温度差と補正係数記憶部４５が記憶する補正係数とから上下ヘッドのずれ量を演算するずれ量演算部４３と、当該ずれ量演算部４３が演算したずれ量からヘッドの駆動軸を補正するための補正値を求める駆動軸補正部４４とを備える。
【００３９】
ここで、補正係数の求め方について説明する。コラム延出部１４ｂの線膨張係数をα、
延出部分の長さ（コラム本体１４から前面側に延出している延出部分の長さ）をＬとすると、補正係数βは、
【００４０】
（数１）
β＝Ｌ×α
となる。すなわち、ワイヤ放電加工機の大きさや、コラム延出部１４ｂの材質に応じてβの値が決まり、その値は予め補正係数記憶部４５に記憶されている。
【００４１】
また、この補正係数を用いたずれ量の求め方について説明する。上下ヘッドのずれ量が０であるときの温度を基準温度Ｔ0とし、温度情報入力部４１がコラム前温度センサ１７から入力した温度をＴとすると、上ヘッドの変位量ΔＬは、
【００４２】
（数２）
ΔＬ＝β×（Ｔ−Ｔ0）
となる。すなわち、基準温度からの温度変化量により上ヘッドの変位量が決定する。この変化量が上ヘッドのずれ量である。
【００４３】
次に、本実施形態に係るワイヤ放電加工機の動作について説明する。図５において、まず、温度情報入力部４１が、コラム前温度センサ１７からの温度情報を入力する（Ｓ５１）。入力された温度情報に対して、移動平均処理部（図４において図示していない）が、移動平均処理により、温度変化の値を安定させる（Ｓ５２）。上下ヘッドの相対的なずれ量が０の状態におけるコラム前温度センサ１７からの温度情報を基準温度として基準温度記憶部４６に記憶しておく（Ｓ５３）。温度差演算部４２が、入力された温度情報（移動平均処理済みのもの）と基準温度との差分を演算する（Ｓ５４）。ずれ量演算部４３が、補正係数記憶部４５から補正係数βを読み出し（Ｓ５５）、Ｓ５４で演算された温度差と補正係数βとから上下ヘッドのずれ量を演算する（Ｓ５６）。駆動軸補正部４４が、上下ヘッドのずれ量を補正する補正値を演算し（Ｓ５７）、数値制御駆動回路１８ｂに出力してＶ軸を制御する（Ｓ５８）。以上の処理により、Ｖ軸が制御されて補正を終了する。
【００４４】
なお、本実施形態に係るワイヤ放電加工機においては、コラム前温度センサ１７により測定された温度変化に基づいて、補正値を演算するようにしているが、コラム延出部１４ｂの先端の領域（例えば、Ｕ軸駆動体１５の下部領域近傍）の温度変化に基づいて、補正値を演算するようにしてもよい。ただし、Ｕ軸駆動体１５の下部領域近傍は、水等の液体や加工作業の影響で温度変化が不安定となる場合もあるため、より好ましくはコラム前温度センサ１７の温度に基づいて処理を行うのがよい。
【００４５】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係るワイヤ放電加工機について、図６ないし図８を用いて説明する。図６は、本実施形態に係るワイヤ放電加工機の加工液供給装置を示す図、図７は、本実施形態に係るワイヤ放電加工機における制御ユニットの機能ブロック図、図８は、本実施形態に係るワイヤ放電加工機における補正値の演算処理を示す図である。
なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明については省略する。
【００４６】
図６に示すように、本実施形態に係るワイヤ放電加工機は、被加工物を加工する際に被加工物、下ヘッド１６及び下アーム１６ａの一部を浸漬させる加工液槽７１を備え、その加工液の温度が室温に追従して変化する場合に、下アーム１６ａ用の温度センサからの温度情報を入力し、下アーム１６ａの材質により定まる線膨張係数及び下アーム１６ａの長さから得られる補正係数と入力された温度情報とから下ヘッド１６の変位量を求め、第１の実施形態で求めた上ヘッドの変位量と本実施形態で求まる下ヘッドの変位量とから上下ヘッドのずれ量を演算するものである。
【００４７】
また、本実施形態に係るワイヤ放電加工機は、当該ワイヤ放電加工機に浄化された加工液を下アーム１６ａを介して供給する加工液供給装置７０を備え、当該加工液供給装置７０が加工液を貯蔵するクリーン槽７３から加工液槽７１に加工液を供給し、下アーム用の温度センサが前記クリーン槽７３の加工液の温度を測定するものである。
【００４８】
ここで、加工液の温度調節について説明する。図６に示すように、加工液供給装置７０は、被加工物の加工により汚れた加工液を貯蔵するダーティ槽７４と、ダーティ槽７４の加工液を浄化する浄化手段（図示しない）と、浄化された加工液を貯蔵するクリーン槽７３と、クリーン槽７３に貯蔵されている浄化された加工液の温度を調整する温度調整手段７２とを備える。加工液の温度調整には２つのモードがあり、温度を一定に保つ一定温度設定と、室温に追従する室温同調設定である。一定温度設定の場合は、温度調整手段７２によりクリーン槽７３内の加工液の温度が一定に保たれる。室温同調設定の場合は、温度調整手段７２によりクリーン槽７３内の加工液の温度が室温に同調するように温度調節される。一般的には、電力消費を抑えた室温同調設定で加工処理が行われることが多い。また、温度調整手段７２は、一般的にベッドベース１１に備えられている温度センサから温度情報を入力して加工液の温度を調整している。
【００４９】
一定温度設定の場合は、加工液の温度が一定に保たれていることから、下アーム１６ａ及び下ヘッドの変位量は無視することができ、前記第１の実施形態の場合と同様に、コラム前温度センサからの温度測定と、コラム延出部１４ｂの特性に応じて定まる補正係数のみで、上ヘッドの変位量を演算して補正することで、上下ヘッドのずれを解消することができる。
【００５０】
しかしながら、室温同調設定の場合は、加工液の温度が室温に同調して変化するため、下アーム１６ａが変位し、下ヘッド１６の位置がずれてしまう。つまり、上ヘッドの補正だけでも多少のずれを解消することができるが、より効果的にずれを解消するためには、本実施形態のように、下ヘッド１６の位置も下アーム１６ａの温度変化に応じて補正する。
【００５１】
ここで、下アーム１６ａ用の温度センサは、下アーム１６ａに直接設置して下アーム１６ａの温度変化を測定するようにしてもよいが、クリーン槽７３内の加工液の温度変化を測定するようにしてもよい。すなわち、下アーム１６ａの温度変化をクリーン槽７３内の加工液の温度変化と見なす。つまり、図６に示すように、クリーン槽７３内の加工液は、下アーム１６ａを介して加工液槽７１に供給されるため、下アーム１６ａの温度変化は、クリーン槽７３内の加工液の温度変化とすることができる。
【００５２】
図７は、本実施形態に係るワイヤ放電加工機の制御ユニットの機能ブロック図を示す。第１の実施形態における図３と異なるのは、下アーム１６ａの温度変化を測定するために、クリーン槽７３内にクリーン槽温度センサ６１を備え、コラム前温度センサ１７の温度情報と共に、クリーン槽温度センサ６１の温度情報が制御ユニット１８に入力される。
【００５３】
制御回路１８ａの構成は、第１の実施形態における図４と同じであるが、機能が若干異なる。温度情報入力部４１は、コラム前温度センサ１７及びクリーン槽温度センサ６１からの温度情報を入力する。基準温度記憶部４６は、上下ヘッドの垂直性が保たれている状態のコラム前温度センサ１７の温度情報を第１の基準温度情報として記憶すると共に、上下ヘッドの垂直性が保たれている状態のクリーン槽温度センサ６１の温度情報を第２の基準温度情報として記憶する。温度差演算部４２は、コラム前温度センサ１７の温度情報と第１の基準温度との差を求めると共に、クリーン槽温度センサ６１の温度情報と第２の基準温度との差を求める。補正係数記憶部４５は、コラム延出部１４ｂの材質により定まる
線膨張係数とコラム延出部１４ｂの長さとに基づいて得られる第１の補正係数を記憶すると共に、下アーム１６ａの材質により定まる線膨張係数と下アーム１６ａの長さとに基づいて得られる第２の補正係数を記憶する。ずれ量演算部４３は、コラム前温度センサ１７の温度差（第１の基準温度との温度差）及び第１の補正係数から上ヘッドの変位量を演算し、クリーン槽温度センサ６１の温度差（第２の基準温度との温度差）及び第２の補正係数から下ヘッドの変位量を演算し、それぞれの変位量の差から上下ヘッドのずれ量を演算する。駆動軸補正部４４は、演算されたずれ量に基づいてＶ軸の補正値を演算する。
【００５４】
ずれ量演算部４３の演算方法について、詳細に説明する。コラム延出部１４ｂの線膨張係数をαa、温度情報をＴa、基準温度情報をＴa0、延出部分の長さをＬa、変位量をΔＬaとし、下アーム１６ａの線膨張係数をαb、温度情報をＴb、基準温度情報をＴb0、下アーム１６ａの長さをＬb、変位量をΔＬbとすると（図８を参照）、上ヘッドの変位量ΔＬaは、
【００５５】
（数３）
ΔＬa＝Ｌa×αa×（Ｔa−Ｔa0）
となり、下ヘッドの変位量ΔＬbは、
【００５６】
（数４）
ΔＬb＝Ｌb×αb×（Ｔb−Ｔb0）
となる。第１の補正係数βa＝Ｌa×αa、第２の補正係数βb＝Ｌb×αbとすると、上下ヘッドの垂直誤差ΔＶは、
【００５７】
（数５）
ΔＶ＝ΔＬa−ΔＬb
＝βa（Ｔa−Ｔa0）−βb（Ｔb−Ｔb0）
となる。駆動軸補正部４４は、この演算された垂直誤差ΔＶに基づいてＶ軸の補正値を演算する。
【００５８】
なお、前記各実施形態に示したように、線膨張係数と長さの積により演算した補正係数の値をそのまま用いて補正を行ってもよいし、線膨張係数と長さの積により演算した補正係数を調整して最適値を求めて補正を行うようにしてもよい。補正係数の調整は、演算した補正係数の値に近い値を用いて実際に補正を行って、結果がよい値を最適値として求めるようにしてもよいし、コンピュータが最適値を選択するようにしてもよい。具体的には、例えば、演算された補正係数近傍の複数の値（例えば、演算値βの＋２０％、−２０％等）で補正した場合の温度センサからの温度情報と上下ヘッドの変位量とのデータを記憶部に格納し、データ分析部が、記憶されたデータに基づいて最大の温度変化に対する最大の上下ヘッドのずれ量を求め、最適値決定部が、最大の温度変化に対する最大の上下ヘッドのずれ量が最も小さい場合のβを最適値として決定するようにしてもよい。
【実施例】
【００５９】
本発明に係る放電加工機の有効性を示す実験を行った。実験条件を以下に示す。
（１）加工液の温度設定を室温同調設定とし、補正を全く行わない。
（２）加工液の温度設定を一定温度設定とし、補正を全く行わない。
（３）加工液の温度設定を室温同調設定とし、コラム前温度センサの温度情報に基づいて補正を行う。
（４）加工液の温度設定を一定温度設定とし、コラム前温度センサの温度情報に基づいて補正を行う。
（５）加工液の温度設定を室温同調設定とし、コラム前温度センサの温度情報及び下アーム温度センサの温度情報に基づいて補正を行う。
【００６０】
（１）の条件における結果を図９に示す。図９において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。変位量についてはボルト換算されているため、０．１Ｖが約１０μｍとして変位量を演算する。図９からわかる通り、水温（加工液の温度）は、ベッドベース温度（ベッドベースに備えられた温度センサからの温度情報であり室温に相当している）に追従している。この場合の上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大０．９度の温度変化に対して、最大８．８μｍ程度のずれが観測される。ここでは、補正処理は何も行っていないため、上下ヘッドのずれ量が非常に大きな値となっている。
【００６１】
（２）の条件における結果を図１０に示す。図１０において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。図１０からわかる通り、水温はほぼ一定の値に固定されており、コラム前温度センサの温度情報のみが、ベッドベース温度に追従している。この場合の上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大０．６度の温度変化に対して、最大１２．１μｍ程度のずれが観測される。ここでも、上記同様に補正処理は何も行っておらず、上下ヘッドのずれ量がさらに大きな値となっている。
【００６２】
（３）の条件における結果を図１１に示す。図１１において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。図１１からわかる通り、水温及びコラム前温度センサの温度情報は、ベッドベース温度にほぼ追従している。このとき、コラム前温度センサの温度情報から、上下ヘッドのずれ量を補正している。その結果、上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大０．７度の温度変化に対して、最大６．５μｍ程度のずれが観測される。この結果から、図９の場合に比べて多少上下ヘッドのずれ量が小さくなり、補正の効果が出ていることがわかる。
【００６３】
（４）の条件における結果を図１２に示す。図１２において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。図１２からわかる通り、水温はほぼ一定の値に固定されており、コラム前温度センサの温度情報のみが、ベッドベース温度に追従している。このとき、コラム前温度センサの温度情報から、上下ヘッドのずれ量を補正している。その結果、上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大１．１度の温度変化に対して、最大３．１μｍ程度のずれが観測される。この結果から、図１０の場合に比べて明らかに顕著な補正の効果が出ていることがわかる。また、図１１及び図１２の結果から、加工液の温度設定が一定温度設定である場合に、コラム前温度センサの温度情報から上下ヘッドのずれ量を補正すると顕著な効果が現われることがわかる。すなわち、加工液の温度設定が室温同調設定である場合は、下ヘッドの変位量が上下ヘッドのずれ量に関与していることが明らかである。
【００６４】
（５）の条件における結果を図１３に示す。図１３において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。図１２からわかる通り、水温（ここではクリーン槽における加工液の温度）及びコラム前温度センサの温度情報は、ベッドベース温度にほぼ追従している。このとき、コラム前温度センサ及び下アーム温度センサ（クリーン槽内に設置された温度センサ）の温度情報から、上下ヘッドのずれ量を補正している。その結果、上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大０．９度の温度変化に対して、最大２．９μｍ程度のずれが観測される。この結果から、図９、図１１の場合に比べて明らかに顕著な補正の効果が出ていることがわかる。つまり、加工液の温度設定が室温同調設定である場合には、下ヘッドの変位量も含めて補正値を演算することで、非常に有効な効果を得ることができることがわかる。
【００６５】
上記各結果から、本発明に係るワイヤ放電加工機は、コラム前温度センサからの温度情報に基づいてヘッドの軸を補正することで、上下ヘッドのずれを解消することができる。特に、加工液の温度設定が一定温度設定の場合に顕著な効果を得ることができる。また、
加工液の温度設定が室温同調設定の場合は、コラム前温度センサ及び下アーム温度センサからの温度情報に基づいてヘッドの軸を補正することで、上下ヘッドのずれを解消できる顕著な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ワイヤ放電加工機
１１ ベッドベース
１２ Ｘ−Ｙテーブル組立体
１２Ｘ Ｘ軸駆動テーブル
１２Ｘａ 一対のガイドレール
１２Ｘｂ Ｙ軸駆動モータ
１２Ｘｃ ナット１２
１２Ｙ Ｙ軸駆動テーブル
１２Ｙａ 一対のガイドレール
１２Ｙｂ Ｙ軸駆動モータ
１２Ｙｃ ナット
１３ ワークテーブル
１４ コラム部
１４ａ コラム本体
１４ｂ 片持ち支持構造体
１５ 可動組立体
１５Ｖ Ｖ軸駆動体
１５Ｖａ Ｖ軸駆動モータ
１５Ｕ Ｕ軸駆動体
１５Ｕａ Ｕ軸駆動モータ
１５Ｕｂ ガイド部材
１５Ｚ Ｚ軸駆動体（上ヘッド）
１５Ｚａ Ｚ軸駆動モータ
１６ 下ヘッド
１６ａ 下アーム
１７ コラム前温度センサ
１８ 制御ユニット
１８ａ 制御回路
１８ｂ 数値制御駆動回路
１８ｃ 入出力ポート（Ｉ／Ｏ）
４１ 温度情報入力部
４２ 温度差演算部
４３ ずれ量演算部
４４ 駆動軸補正部
４５ 補正係数記憶部
４６ 基準温度記憶部
６１ クリーン槽温度センサ
７０ 加工液供給装置
７１ 加工液槽
７２ 温度調整手段
７３ クリーン槽
７４ ダーティ槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室温変化による上下２つのヘッドのＶ方向の位置ずれを所定箇所の温度測定で補正するワイヤ放電加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工機は、被加工物（ワーク）に対して極めて精密な加工を行うことができる。しかしながら、装置周辺の温度等の変動に伴って、装置各部にほんの僅かな熱変形が生じた場合であっても、加工精度への影響が大きくなる。このため、温度変化の影響により生じた熱変形による装置各部のずれを、温度変化に応じて補正する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
特許文献１に示す技術は、加工物と被加工物とを主軸やテーブル等により相対的に移動させて被加工物を加工する工作機械装置において、その機械装置の温度を検知して、その温度の単位時間当たりの変化量を求め、その温度の変化量を周囲温度の変化量や機械駆動系の発熱によって生じる機械装置の熱変形を打ち消すための主軸やテーブル等の移動量に変換して制御系に補正を加える補正手段を備えるものである。
【０００４】
特許文献２に示す技術は、工具と被加工物とを相対的に移動させて加工を行う工作機械において、機械部の各要素部分に配置した温度センサからの温度情報を温度記憶手段に記憶し、また、この時の各軸の熱変位量を熱変位量記憶手段に記憶し、熱変位量推論手段は、上記温度記憶手段からの温度情報を入力し、且つ熱変位量記憶手段から熱変位量を教師信号として入力し、ニューラルネットワークにて学習を行って関数を同定し、実際の制御時には、温度センサからの温度情報に基づいて上記推論手段は機械部の熱変位量推論値を求め、補正値演算部はこの上記推論値に基づいて各軸の熱変位量の補正値を求め、更に、数値制御部は、この補正値に基づいて各軸の移動量を補正し、各軸の軸駆動を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２９７０５７号公報
【特許文献２】特開平７−７５９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す技術は、テーブルの温度変化に対するテーブルの熱変形量から補正値を割り出しているため、簡単な演算で補正を行うことを実現しているが、ヘッドの上下の相対的なずれを補正するには演算のパラメータが十分でなく、ヘッド上下のずれを正確に補正することが困難となってしまう。また、一般的に広く普及している、コラム部分が片持ち構造となっている装置に対しては、特にコラム部分の熱変形が大きく、テーブルの熱変形量の測定だけでは、正確な補正値を割り出すことが困難である。
【０００７】
特許文献２に示す技術は、多数の温度センサから得られる温度変化と各部の熱変位量とを教師信号としてニューラルネットワークを構築し、同定された関数に基づいて補正値を演算するため、多くの測定値が必要となり、装置の構成が複雑化すると共に、ニューラルネットワークの構築等により演算処理も複雑化してしまい、作業が煩わしくなったり保守点検が大変になってしまう。
【０００８】
本発明は、本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、上ヘッドを支持するコラム部が背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有するワイヤ放電加工機の上下ヘッドの相対位置ずれを、簡易的な構成と処理で正確に割り出して補正を行うワイヤ放電加工機等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するワイヤ放電加工機であって、本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された第１の温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力手段と、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記温度情報を第１の基準温度情報として記憶する基準温度記憶手段と、前記温度情報入力手段が入力した温度情報及び前記第１の基準温度情報の差分を演算する温度差演算手段と、前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数と、前記片持ち支持構造体の前面側への延出部分の長さとに基づいて得られる第１の補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、前記温度差演算手段が演算した温度差及び前記第１の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算手段と、演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正手段とを備えるものである。
【００１０】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、片持ち支持構造体の先端部に配設される温度測定手段で測定された温度変化量と、片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び延出部分の長さから得られる補正係数とに基づいて、上下ヘッドの相対的な位置ずれを演算して補正するため、必要最低限の箇所の温度変化量を検出するだけで、正確な補正を行うことができるという効果を奏する。すなわち、本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計されていることから、左右方向の変位についてはほとんど意識する必要がないのに対し、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体の前後方向の変位は、構造上非常に大きくなってしまい補正する必要性が高くなる。つまり、片持ち支持構造体の先端部の温度変化と片持ち支持構造体の特性に応じて定められる補正係数とに基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を求めることで、上下ヘッドのずれを正確に補正することができる。
【００１１】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、少なくとも被加工物の加工時に、前記被加工物及び下ヘッドを浸漬させる加工液を貯蔵する加工液槽を備え、前記加工液の温度が室温に追従して変化する場合に、前記温度情報入力手段が、前記下ヘッドに連接する下アームの温度を測定する第２の温度測定手段により測定された温度情報を入力し、前記基準温度記憶手段が、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記第２の温度測定手段により測定された温度情報を第２の基準温度情報として記憶し、前記補正係数記憶手段が、前記下アームの材質における線膨張係数及び前記下アームの長さから得られる第２の補正係数を記憶し、前記ずれ量演算手段が、前記温度差演算手段にて演算された前記片持ち支持構造体の温度差及び前記下アームの温度差並びに前記第１の補正係数及び前記第２の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するものである。
【００１２】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、被加工物及び下ヘッドを浸漬させる加工液の温度が室温に追従して変化する場合に、下ヘッドに連接する下アームの温度を測定する第２の温度測定手段により測定された下アームの温度変化量と、下アームの材質における線膨張係数及び長さから得られる第２の補正係数とに基づいて、下アームの変位量を演算し、片持ち支持構造体の変位量（すなわち、上ヘッドの位置ずれ）との関
係で補正を行うため、加工液が室温に追従して変化するような状況下であっても、室温の変化による上ヘッドの変位量と加工液の変化による下ヘッドの変位量とに基づいて、上下ヘッドのずれ量を正確に補正することができるという効果を奏する。
【００１３】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、前記第１の温度測定手段が、前記片持ち支持構造体におけるコラム先端部に配設されているものである。
【００１４】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、温度測定手段が、片持ち支持構造におけるコラム先端部に配設されているため、加工液等による温度変化の影響を受けることなく、室温の温度変化に対応する上ヘッドのずれ量を正確に補正することができるという効果を奏する。
【００１５】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、前記温度情報入力手段が入力した温度情報に対して移動平均処理を行う移動平均処理手段を備え、前記温度差演算手段が、前記移動平均処理がなされた温度情報に対して差分を演算するものである。
【００１６】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、温度情報入力手段が入力した温度情報に対して移動平均処理を行うため、安定的な温度情報を得ることができ、正確な温度変化を演算することができるという効果を奏する。
【００１７】
本願に開示するワイヤ放電加工機は、前記ワイヤ放電加工機に浄化された加工液を供給する加工液供給装置を備え、前記加工液供給装置が、浄化された前記加工液を貯蔵するクリーン槽と、前記クリーン槽に貯蔵された浄化された加工液を、前記下アームを介して前記加工液槽に供給する加工液供給手段とを備え、前記第２の温度測定手段が、前記クリーン槽に貯蔵された浄化された加工液の温度を測定する。
【００１８】
このように、本願に開示するワイヤ放電加工機においては、加工液供給装置のクリーン槽に貯蔵された浄化された加工液を、下アームを介して加工液槽に供給しているため、下アームの温度をクリーン槽に貯蔵されている加工液の温度と見なすことができ、下アームの温度変化を構造的に測定が容易となるクリーン槽で正確に行うことができるという効果を奏する。
【００１９】
本願に開示するヘッド制御方法は、ワイヤ放電加工機における室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するヘッド制御方法であって、前記ワイヤ放電加工機の本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力ステップと、前記温度情報入力手段が入力した温度情報と、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときに前記温度測定手段により測定された温度情報である基準温度情報との差分を演算する温度差演算ステップと、前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び前記片持ち支持構造体の長さから得られる補正係数と、前記温度差演算ステップで演算された温度差とに基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算ステップと、演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正ステップとを含むものである。
【００２０】
本願に開示するヘッド制御プログラムは、ワイヤ放電加工機における室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するヘッド制御プログラムであって、前記ワイヤ放電加工機の本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された温度測定手段により測定された温度情報
を入力する温度情報入力手段、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記温度情報を基準温度情報として記憶する基準温度記憶手段、前記温度情報入力手段が入力した温度情報及び前記基準温度情報の差分を演算する温度差演算手段、前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び前記片持ち支持構造体の長さから得られる第１の補正係数を記憶する補正係数記憶手段、前記温度差演算手段が演算した温度差及び前記第１の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算手段、演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正手段としてコンピュータを機能させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機の正面図である。
【図２】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機の右側面図である。
【図３】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機における制御ユニットのブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機における制御回路の機能ブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係るワイヤ放電加工機における補正の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係るワイヤ放電加工機における加工液供給装置を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るワイヤ放電加工機における制御ユニットの機能ブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係るワイヤ放電加工機における補正値の演算処理を示す図である。
【図９】実施例に係るワイヤ放電加工機の第１の実験結果を示す図である。
【図１０】実施例に係るワイヤ放電加工機の第２の実験結果を示す図である。
【図１１】実施例に係るワイヤ放電加工機の第３の実験結果を示す図である。
【図１２】実施例に係るワイヤ放電加工機の第４の実験結果を示す図である。
【図１３】実施例に係るワイヤ放電加工機の第５の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る放電加工機について、図１ないし図５を用いて説明する。図１は、本発明に係るワイヤ放電加工機の正面図、図２は、本発明に係るワイヤ放電加工機の右側面図、図３は、本発明に係るワイヤ放電加工機における制御ユニットのブロック図、図４は、本発明に係るワイヤ放電加工機における制御回路の機能ブロック図、図５は、本発明に係るワイヤ放電加工機における補正の動作を示すフローチャートである。
【００２３】
図１及び図２において、本発明によるワイヤ放電加工機の一実施形態が参照符号１０で全体的に示され、このワイヤ放電加工機１０はベッドベース１１を具備し、このベッドベース１１は金属の鋳造体である。
【００２４】
また、図１及び図２において、ワイヤ放電加工機１０は、当該ワイヤ放電加工機１０から見てベッドベース１１の前方側に配設されたＸ−Ｙテーブル１２を具備し、このＸ−Ｙテーブル１２は、ワイヤ放電加工機１０の正面から見て（図１の図面方向から見て）前後方向すなわちＹ軸方向に移動自在となったＹ軸駆動テーブル１２Ｙと、このＹ軸駆動テーブル１２Ｙ上に設けられ、かつワイヤ放電加工機１０の正面から見て（図１の図面方向から見て）左右方向すなわちＸ軸方向に移動自在となったＸ軸駆動テーブル１２Ｘとを備え
る。
【００２５】
詳述すると、Ｙ軸駆動テーブル１２Ｙは、ベッドベース１１上の左右の側辺に沿って敷設された一対のガイドレール１２Ｙａ上に摺動自在に載置され、Ｙ軸駆動モータ１２ＹｂによってＹ軸方向に駆動される。また、Ｘ軸駆動テーブル１２Ｘは、Ｙ軸駆動テーブル１２Ｙの前後の側辺に沿って敷設された一対のガイドレール１２Ｘａ上に摺動自在に載置され、かつＹ軸駆動テーブル１２Ｙの左端側に設けられたＸ軸駆動モータ１２Ｘｂ（図１参照）によってＸ軸方向に駆動される。
【００２６】
ワイヤ放電加工機１０は、更に、Ｘ−Ｙテーブル１２上に設置されたワークテーブル１３を具備し、このワークテーブル１３に図示されない被加工物、すなわちワークが搭載される。なお、実際には、Ｘ軸駆動テーブル１２Ｘ上には加工液（ここでは、水とする）を保持した加工液槽（第２の実施形態において後述する）が置かれ、ワークテーブル１３と搭載されるワークは加工液槽内に浸漬される。
【００２７】
ワイヤ放電加工機１０は、更に、ベッドベース１１の背面側に配設されたコラム部１４を具備し、このコラム部１４は、ベッドベース１１上に直立したコラム本体１４ａと、このコラム本体１４ａの頂部から前面方向に延出したコラム延出部１４ｂとを備え、片持ち支持構造体となっている。
【００２８】
ワイヤ放電加工機１０は、更に、コラム延出部１４ｂ上に搭載された可動組立体１５を具備する。詳述すると、可動組立体１５は、コラム延出部１４ｂ上に設けられ、かつＹ軸方向に平行なＶ軸方向（図２参照）に沿って移動自在であるＶ軸駆動体１５Ｖと、このＶ軸駆動体１５Ｖの前面側に設けられ、かつＸ軸方向に平行なＵ軸方向（図１参照）に沿って移動自在であるＵ軸駆動体１５Ｕと、このＵ軸駆動体１５Ｕの前面側に設けられ、かつ上下方向、すなわちＺ軸方向に移動自在であるＺ軸駆動体１５Ｚとを備える。なお、本実施形態においては、Ｚ軸駆動体１５Ｚは上ヘッドとして構成される。
【００２９】
Ｖ軸駆動体１５Ｖは、コラム延出部１４ｂ上に取り付けられたＶ軸駆動モータ１５ＶａによってＶ軸方向に駆動される。Ｕ軸駆動体１５Ｕはそれ自体によって保持されたＵ軸駆動モータ１５Ｕａ（図１参照）によってＵ軸方向に駆動される。Ｕ軸駆動体１５Ｕはそれと一体的に設けられたガイド部材１５Ｕｂを有し、このガイド部材１５ＵｂによりＺ軸駆動体、すなわち上ヘッド１５Ｚが摺動自在に保持される。上ヘッド１５Ｚは、ガイド部材１５Ｕｂによって保持されたＺ軸駆動モータ１５Ｚａ（図２参照）によってＺ軸方向に駆動される。
【００３０】
ワイヤ放電加工機１０は、更に、コラム部１４のコラム本体１４ａの前面側のほぼ中央から前方側に片持ち梁の態様で延出した下アーム１６ａ及びその先端部の下ヘッド１６を具備する。上ヘッド１５Ｚから送出されたワイヤ（図示されない）は下ヘッド１６に導入されて上下ヘッド間に張設される。
【００３１】
従来のワイヤ放電加工機と同様に、本発明の場合でも、Ｙ軸モータ１２Ｙｂ、Ｘ軸モータ１２Ｘｂ、Ｚ軸モータ１５Ｚａ、Ｕ軸モータ１５Ｕａ及びＶ軸モータ１５Ｖａを適宜数値制御することにより、ワークテーブル１３上のワークを所望の形状に加工することができる。このときＵ軸モータ１５Ｕａ及びＶ軸モータ１５Ｖａは、上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間を走行するワイヤの傾斜角度（垂直線に対する）を制御するために使用され、これによりテーパ加工を施すことができる。
【００３２】
また、プレート加工のように垂直精度やピッチ精度が厳しく要求される場合には、上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間を走行するワイヤを精度よく垂直に維持することが必要
とされる。ところが、ワイヤ放電加工機１０が置かれている室温変化によりワイヤを精度よく垂直に維持することが非常に難しい。これは、室温変化のためにワイヤ放電加工機１０の本体や付属部品の寸法が変化し、上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間に位置ずれが生じてしまうからである。このような場合の対応策として、機械設置環境の温度管理（恒温ルーム設備）を施す方法や、機械各部の温度を極力一定に保つための油循環システムを採用する方法等があるが、それらの方法は非常にコストが掛かりユーザ側に大きな負担となる。
【００３３】
本発明によれば、プレート加工等に要求されるワイヤ垂直精度を改善するために、ワイヤ放電加工機１０は、更に、片持ち支持構造であるコラム部１４におけるコラム延出部１４ｂの先端であるコラム前に取り付けられたコラム前温度センサ１７を具備する。後述するように、このコラム前温度センサ１７で検出した温度変化に基づいてＶ軸モータ１５Ｖａの駆動量を補正することにより、ワイヤの垂直精度が高められる。
【００３４】
ここで注目すべきこととして、図１に示すように、本発明によるワイヤ放電加工機１０にあっては、その本体及びＸ−Ｙテーブル１２がワイヤ放電加工機１０の前面側から見て略左右対称に設計されるということが挙げられる。このためワイヤ放電加工機１０の本体及びＸ−Ｙテーブル１２が温度変化によるＸ軸方向及びＵ軸方向の寸法変化を受けたとしても、その寸法変化は上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間の位置ずれにほとんど関与しない。上ヘッド１５Ｚと下ヘッド１６との間の位置ずれについては、専ら片持ち支持構造体であるコラム部１４のコラム延出部１４ｂ及び下ヘッド１６のＶ軸方向に沿う寸法変化に起因することが明らかとなった。
【００３５】
このようなことから、本実施形態に係る放電加工機は、以下のような構成となる。図３において、ワイヤ放電加工機１０に内蔵される制御ユニット１８の制御ブロック図を示す。制御ユニット１８は、制御回路１８ａを備え、この制御回路１８ａには中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）と、種々のプログラムや定数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、ＣＰＵの動作時に一時的なデータを格納する書込み読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）と、入出力インタフェース回路（Ｉ／Ｏ）等が設けられる。
【００３６】
また、制御ユニット１８は数値制御駆動回路１８ｂを具備し、この数値制御駆動回路１８ｂは制御回路１８ａの制御下で動作され、数値制御駆動回路１８ｂからは数値制御データに基づく駆動パルスがＶ軸モータ１５Ｖａに出力される。
【００３７】
更に、制御ユニット１８は入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１８ｃを具備し、このＩ／Ｏ１８ｃはコラム前温度センサ１７に接続され、制御回路１８ａはコラム前温度センサ１７からＩ／Ｏ１８ｃを介して温度データを取り込む。
【００３８】
制御回路１８ａのモジュール構成について、図４を用いてさらに詳細に説明する。図４において、制御回路１８ａは、コラム前温度センサ１７からの温度情報を入力する温度情報入力部４１と、上下ヘッドの垂直性が保たれている状態の温度を基準温度として記憶する基準温度記憶部４６と、温度情報入力部４１で入力された温度情報及び基準温度記憶部４６に記憶されている基準温度の差を演算する温度差演算部４２と、コラム延出部１４ｂの材質により定まる線膨張係数とコラム延出部１４ｂの長さとに基づいて（具体的には、線膨張係数と長さの積から）得られる補正係数を記憶する補正係数記憶部４５と、温度差演算部４２が演算した温度差と補正係数記憶部４５が記憶する補正係数とから上下ヘッドのずれ量を演算するずれ量演算部４３と、当該ずれ量演算部４３が演算したずれ量からヘッドの駆動軸を補正するための補正値を求める駆動軸補正部４４とを備える。
【００３９】
ここで、補正係数の求め方について説明する。コラム延出部１４ｂの線膨張係数をα、
延出部分の長さ（コラム本体１４から前面側に延出している延出部分の長さ）をＬとすると、補正係数βは、
【００４０】
（数１）
β＝Ｌ×α
となる。すなわち、ワイヤ放電加工機の大きさや、コラム延出部１４ｂの材質に応じてβの値が決まり、その値は予め補正係数記憶部４５に記憶されている。
【００４１】
また、この補正係数を用いたずれ量の求め方について説明する。上下ヘッドのずれ量が０であるときの温度を基準温度Ｔ0とし、温度情報入力部４１がコラム前温度センサ１７から入力した温度をＴとすると、上ヘッドの変位量ΔＬは、
【００４２】
（数２）
ΔＬ＝β×（Ｔ−Ｔ0）
となる。すなわち、基準温度からの温度変化量により上ヘッドの変位量が決定する。この変化量が上ヘッドのずれ量である。
【００４３】
次に、本実施形態に係るワイヤ放電加工機の動作について説明する。図５において、まず、温度情報入力部４１が、コラム前温度センサ１７からの温度情報を入力する（Ｓ５１）。入力された温度情報に対して、移動平均処理部（図４において図示していない）が、移動平均処理により、温度変化の値を安定させる（Ｓ５２）。上下ヘッドの相対的なずれ量が０の状態におけるコラム前温度センサ１７からの温度情報を基準温度として基準温度記憶部４６に記憶しておく（Ｓ５３）。温度差演算部４２が、入力された温度情報（移動平均処理済みのもの）と基準温度との差分を演算する（Ｓ５４）。ずれ量演算部４３が、補正係数記憶部４５から補正係数βを読み出し（Ｓ５５）、Ｓ５４で演算された温度差と補正係数βとから上下ヘッドのずれ量を演算する（Ｓ５６）。駆動軸補正部４４が、上下ヘッドのずれ量を補正する補正値を演算し（Ｓ５７）、数値制御駆動回路１８ｂに出力してＶ軸を制御する（Ｓ５８）。以上の処理により、Ｖ軸が制御されて補正を終了する。
【００４４】
なお、本実施形態に係るワイヤ放電加工機においては、コラム前温度センサ１７により測定された温度変化に基づいて、補正値を演算するようにしているが、コラム延出部１４ｂの先端の領域（例えば、Ｕ軸駆動体１５の下部領域近傍）の温度変化に基づいて、補正値を演算するようにしてもよい。ただし、Ｕ軸駆動体１５の下部領域近傍は、水等の液体や加工作業の影響で温度変化が不安定となる場合もあるため、より好ましくはコラム前温度センサ１７の温度に基づいて処理を行うのがよい。
【００４５】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係るワイヤ放電加工機について、図６ないし図８を用いて説明する。図６は、本実施形態に係るワイヤ放電加工機の加工液供給装置を示す図、図７は、本実施形態に係るワイヤ放電加工機における制御ユニットの機能ブロック図、図８は、本実施形態に係るワイヤ放電加工機における補正値の演算処理を示す図である。
なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明については省略する。
【００４６】
図６に示すように、本実施形態に係るワイヤ放電加工機は、被加工物を加工する際に被加工物、下ヘッド１６及び下アーム１６ａの一部を浸漬させる加工液槽７１を備え、その加工液の温度が室温に追従して変化する場合に、下アーム１６ａ用の温度センサからの温度情報を入力し、下アーム１６ａの材質により定まる線膨張係数及び下アーム１６ａの長さから得られる補正係数と入力された温度情報とから下ヘッド１６の変位量を求め、第１の実施形態で求めた上ヘッドの変位量と本実施形態で求まる下ヘッドの変位量とから上下ヘッドのずれ量を演算するものである。
【００４７】
また、本実施形態に係るワイヤ放電加工機は、当該ワイヤ放電加工機に浄化された加工液を下アーム１６ａを介して供給する加工液供給装置７０を備え、当該加工液供給装置７０が加工液を貯蔵するクリーン槽７３から加工液槽７１に加工液を供給し、下アーム用の温度センサが前記クリーン槽７３の加工液の温度を測定するものである。
【００４８】
ここで、加工液の温度調節について説明する。図６に示すように、加工液供給装置７０は、被加工物の加工により汚れた加工液を貯蔵するダーティ槽７４と、ダーティ槽７４の加工液を浄化する浄化手段（図示しない）と、浄化された加工液を貯蔵するクリーン槽７３と、クリーン槽７３に貯蔵されている浄化された加工液の温度を調整する温度調整手段７２とを備える。加工液の温度調整には２つのモードがあり、温度を一定に保つ一定温度設定と、室温に追従する室温同調設定である。一定温度設定の場合は、温度調整手段７２によりクリーン槽７３内の加工液の温度が一定に保たれる。室温同調設定の場合は、温度調整手段７２によりクリーン槽７３内の加工液の温度が室温に同調するように温度調節される。一般的には、電力消費を抑えた室温同調設定で加工処理が行われることが多い。また、温度調整手段７２は、一般的にベッドベース１１に備えられている温度センサから温度情報を入力して加工液の温度を調整している。
【００４９】
一定温度設定の場合は、加工液の温度が一定に保たれていることから、下アーム１６ａ及び下ヘッドの変位量は無視することができ、前記第１の実施形態の場合と同様に、コラム前温度センサからの温度測定と、コラム延出部１４ｂの特性に応じて定まる補正係数のみで、上ヘッドの変位量を演算して補正することで、上下ヘッドのずれを解消することができる。
【００５０】
しかしながら、室温同調設定の場合は、加工液の温度が室温に同調して変化するため、下アーム１６ａが変位し、下ヘッド１６の位置がずれてしまう。つまり、上ヘッドの補正だけでも多少のずれを解消することができるが、より効果的にずれを解消するためには、本実施形態のように、下ヘッド１６の位置も下アーム１６ａの温度変化に応じて補正する。
【００５１】
ここで、下アーム１６ａ用の温度センサは、下アーム１６ａに直接設置して下アーム１６ａの温度変化を測定するようにしてもよいが、クリーン槽７３内の加工液の温度変化を測定するようにしてもよい。すなわち、下アーム１６ａの温度変化をクリーン槽７３内の加工液の温度変化と見なす。つまり、図６に示すように、クリーン槽７３内の加工液は、下アーム１６ａを介して加工液槽７１に供給されるため、下アーム１６ａの温度変化は、クリーン槽７３内の加工液の温度変化とすることができる。
【００５２】
図７は、本実施形態に係るワイヤ放電加工機の制御ユニットの機能ブロック図を示す。第１の実施形態における図３と異なるのは、下アーム１６ａの温度変化を測定するために、クリーン槽７３内にクリーン槽温度センサ６１を備え、コラム前温度センサ１７の温度情報と共に、クリーン槽温度センサ６１の温度情報が制御ユニット１８に入力される。
【００５３】
制御回路１８ａの構成は、第１の実施形態における図４と同じであるが、機能が若干異なる。温度情報入力部４１は、コラム前温度センサ１７及びクリーン槽温度センサ６１からの温度情報を入力する。基準温度記憶部４６は、上下ヘッドの垂直性が保たれている状態のコラム前温度センサ１７の温度情報を第１の基準温度情報として記憶すると共に、上下ヘッドの垂直性が保たれている状態のクリーン槽温度センサ６１の温度情報を第２の基準温度情報として記憶する。温度差演算部４２は、コラム前温度センサ１７の温度情報と第１の基準温度との差を求めると共に、クリーン槽温度センサ６１の温度情報と第２の基準温度との差を求める。補正係数記憶部４５は、コラム延出部１４ｂの材質により定まる
線膨張係数とコラム延出部１４ｂの長さとに基づいて得られる第１の補正係数を記憶すると共に、下アーム１６ａの材質により定まる線膨張係数と下アーム１６ａの長さとに基づいて得られる第２の補正係数を記憶する。ずれ量演算部４３は、コラム前温度センサ１７の温度差（第１の基準温度との温度差）及び第１の補正係数から上ヘッドの変位量を演算し、クリーン槽温度センサ６１の温度差（第２の基準温度との温度差）及び第２の補正係数から下ヘッドの変位量を演算し、それぞれの変位量の差から上下ヘッドのずれ量を演算する。駆動軸補正部４４は、演算されたずれ量に基づいてＶ軸の補正値を演算する。
【００５４】
ずれ量演算部４３の演算方法について、詳細に説明する。コラム延出部１４ｂの線膨張係数をαa、温度情報をＴa、基準温度情報をＴa0、延出部分の長さをＬa、変位量をΔＬaとし、下アーム１６ａの線膨張係数をαb、温度情報をＴb、基準温度情報をＴb0、下アーム１６ａの長さをＬb、変位量をΔＬbとすると（図８を参照）、上ヘッドの変位量ΔＬaは、
【００５５】
（数３）
ΔＬa＝Ｌa×αa×（Ｔa−Ｔa0）
となり、下ヘッドの変位量ΔＬbは、
【００５６】
（数４）
ΔＬb＝Ｌb×αb×（Ｔb−Ｔb0）
となる。第１の補正係数βa＝Ｌa×αa、第２の補正係数βb＝Ｌb×αbとすると、上下ヘッドの垂直誤差ΔＶは、
【００５７】
（数５）
ΔＶ＝ΔＬa−ΔＬb
＝βa（Ｔa−Ｔa0）−βb（Ｔb−Ｔb0）
となる。駆動軸補正部４４は、この演算された垂直誤差ΔＶに基づいてＶ軸の補正値を演算する。
【００５８】
なお、前記各実施形態に示したように、線膨張係数と長さの積により演算した補正係数の値をそのまま用いて補正を行ってもよいし、線膨張係数と長さの積により演算した補正係数を調整して最適値を求めて補正を行うようにしてもよい。補正係数の調整は、演算した補正係数の値に近い値を用いて実際に補正を行って、結果がよい値を最適値として求めるようにしてもよいし、コンピュータが最適値を選択するようにしてもよい。具体的には、例えば、演算された補正係数近傍の複数の値（例えば、演算値βの＋２０％、−２０％等）で補正した場合の温度センサからの温度情報と上下ヘッドの変位量とのデータを記憶部に格納し、データ分析部が、記憶されたデータに基づいて最大の温度変化に対する最大の上下ヘッドのずれ量を求め、最適値決定部が、最大の温度変化に対する最大の上下ヘッドのずれ量が最も小さい場合のβを最適値として決定するようにしてもよい。
【実施例】
【００５９】
本発明に係る放電加工機の有効性を示す実験を行った。実験条件を以下に示す。
（１）加工液の温度設定を室温同調設定とし、補正を全く行わない。
（２）加工液の温度設定を一定温度設定とし、補正を全く行わない。
（３）加工液の温度設定を室温同調設定とし、コラム前温度センサの温度情報に基づいて補正を行う。
（４）加工液の温度設定を一定温度設定とし、コラム前温度センサの温度情報に基づいて補正を行う。
（５）加工液の温度設定を室温同調設定とし、コラム前温度センサの温度情報及び下アーム温度センサの温度情報に基づいて補正を行う。
【００６０】
（１）の条件における結果を図９に示す。図９において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。変位量についてはボルト換算されているため、０．１Ｖが約１０μｍとして変位量を演算する。図９からわかる通り、水温（加工液の温度）は、ベッドベース温度（ベッドベースに備えられた温度センサからの温度情報であり室温に相当している）に追従している。この場合の上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大０．９度の温度変化に対して、最大８．８μｍ程度のずれが観測される。ここでは、補正処理は何も行っていないため、上下ヘッドのずれ量が非常に大きな値となっている。
【００６１】
（２）の条件における結果を図１０に示す。図１０において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。図１０からわかる通り、水温はほぼ一定の値に固定されており、コラム前温度センサの温度情報のみが、ベッドベース温度に追従している。この場合の上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大０．６度の温度変化に対して、最大１２．１μｍ程度のずれが観測される。ここでも、上記同様に補正処理は何も行っておらず、上下ヘッドのずれ量がさらに大きな値となっている。
【００６２】
（３）の条件における結果を図１１に示す。図１１において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。図１１からわかる通り、水温及びコラム前温度センサの温度情報は、ベッドベース温度にほぼ追従している。このとき、コラム前温度センサの温度情報から、上下ヘッドのずれ量を補正している。その結果、上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大０．７度の温度変化に対して、最大６．５μｍ程度のずれが観測される。この結果から、図９の場合に比べて多少上下ヘッドのずれ量が小さくなり、補正の効果が出ていることがわかる。
【００６３】
（４）の条件における結果を図１２に示す。図１２において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。図１２からわかる通り、水温はほぼ一定の値に固定されており、コラム前温度センサの温度情報のみが、ベッドベース温度に追従している。このとき、コラム前温度センサの温度情報から、上下ヘッドのずれ量を補正している。その結果、上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大１．１度の温度変化に対して、最大３．１μｍ程度のずれが観測される。この結果から、図１０の場合に比べて明らかに顕著な補正の効果が出ていることがわかる。また、図１１及び図１２の結果から、加工液の温度設定が一定温度設定である場合に、コラム前温度センサの温度情報から上下ヘッドのずれ量を補正すると顕著な効果が現われることがわかる。すなわち、加工液の温度設定が室温同調設定である場合は、下ヘッドの変位量が上下ヘッドのずれ量に関与していることが明らかである。
【００６４】
（５）の条件における結果を図１３に示す。図１３において、横軸が時間、縦軸が温度又は変位量を示す。図１２からわかる通り、水温（ここではクリーン槽における加工液の温度）及びコラム前温度センサの温度情報は、ベッドベース温度にほぼ追従している。このとき、コラム前温度センサ及び下アーム温度センサ（クリーン槽内に設置された温度センサ）の温度情報から、上下ヘッドのずれ量を補正している。その結果、上下ヘッドのずれ量は、変位の差（上−下）で示されており、最大０．９度の温度変化に対して、最大２．９μｍ程度のずれが観測される。この結果から、図９、図１１の場合に比べて明らかに顕著な補正の効果が出ていることがわかる。つまり、加工液の温度設定が室温同調設定である場合には、下ヘッドの変位量も含めて補正値を演算することで、非常に有効な効果を得ることができることがわかる。
【００６５】
上記各結果から、本発明に係るワイヤ放電加工機は、コラム前温度センサからの温度情報に基づいてヘッドの軸を補正することで、上下ヘッドのずれを解消することができる。特に、加工液の温度設定が一定温度設定の場合に顕著な効果を得ることができる。また、
加工液の温度設定が室温同調設定の場合は、コラム前温度センサ及び下アーム温度センサからの温度情報に基づいてヘッドの軸を補正することで、上下ヘッドのずれを解消できる顕著な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ワイヤ放電加工機
１１ ベッドベース
１２ Ｘ−Ｙテーブル組立体
１２Ｘ Ｘ軸駆動テーブル
１２Ｘａ 一対のガイドレール
１２Ｘｂ Ｙ軸駆動モータ
１２Ｘｃ ナット１２
１２Ｙ Ｙ軸駆動テーブル
１２Ｙａ 一対のガイドレール
１２Ｙｂ Ｙ軸駆動モータ
１２Ｙｃ ナット
１３ ワークテーブル
１４ コラム部
１４ａ コラム本体
１４ｂ 片持ち支持構造体
１５ 可動組立体
１５Ｖ Ｖ軸駆動体
１５Ｖａ Ｖ軸駆動モータ
１５Ｕ Ｕ軸駆動体
１５Ｕａ Ｕ軸駆動モータ
１５Ｕｂ ガイド部材
１５Ｚ Ｚ軸駆動体（上ヘッド）
１５Ｚａ Ｚ軸駆動モータ
１６ 下ヘッド
１６ａ 下アーム
１７ コラム前温度センサ
１８ 制御ユニット
１８ａ 制御回路
１８ｂ 数値制御駆動回路
１８ｃ 入出力ポート（Ｉ／Ｏ）
４１ 温度情報入力部
４２ 温度差演算部
４３ ずれ量演算部
４４ 駆動軸補正部
４５ 補正係数記憶部
４６ 基準温度記憶部
６１ クリーン槽温度センサ
７０ 加工液供給装置
７１ 加工液槽
７２ 温度調整手段
７３ クリーン槽
７４ ダーティ槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するワイヤ放電加工機であって、
本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、
前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された第１の温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力手段と、
前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記温度情報を第１の基準温度情報として記憶する基準温度記憶手段と、
前記温度情報入力手段が入力した温度情報及び前記第１の基準温度情報の差分を演算する温度差演算手段と、
前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数と、前記片持ち支持構造体の前面側への延出部分の長さとに基づいて得られる第１の補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、
前記温度差演算手段が演算した温度差及び前記第１の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算手段と、
演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正手段とを備えることを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤ放電加工機において、
少なくとも被加工物の加工時に、前記被加工物及び下ヘッドを浸漬させる加工液を貯蔵する加工液槽を備え、
前記加工液の温度が室温に追従して変化する場合に、
前記温度情報入力手段が、前記下ヘッドに連接する下アームの温度を測定する第２の温度測定手段により測定された温度情報を入力し、
前記基準温度記憶手段が、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記第２の温度測定手段により測定された温度情報を第２の基準温度情報として記憶し、
前記補正係数記憶手段が、前記下アームの材質における線膨張係数及び前記下アームの長さから得られる第２の補正係数を記憶し、
前記ずれ量演算手段が、前記温度差演算手段にて演算された前記片持ち支持構造体の温度差及び前記下アームの温度差並びに前記第１の補正係数及び前記第２の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算することを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のワイヤ放電加工機において、
前記第１の温度測定手段が、前記片持ち支持構造体におけるコラム先端部に配設されていることを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のワイヤ放電加工機において、
前記温度情報入力手段が入力した温度情報に対して移動平均処理を行う移動平均処理手段を備え、
前記温度差演算手段が、前記移動平均処理がなされた温度情報に対して差分を演算することを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載のワイヤ放電加工機において、
前記ワイヤ放電加工機に浄化された加工液を供給する加工液供給装置を備え、
前記加工液供給装置が、
浄化された前記加工液を貯蔵するクリーン槽と、
前記クリーン槽に貯蔵された浄化された加工液を、前記下アームを介して前記加工液槽に供給する加工液供給手段とを備え、
前記第２の温度測定手段が、前記クリーン槽に貯蔵された浄化された加工液の温度を測定することを特徴とするワイヤ放電加工システム。
【請求項６】
ワイヤ放電加工機における室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するヘッド制御方法であって、
前記ワイヤ放電加工機の本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、
前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力ステップと、
前記温度情報入力手段が入力した温度情報と、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときに前記温度測定手段により測定された温度情報である基準温度情報との差分を演算する温度差演算ステップと、
前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び前記片持ち支持構造体の長さから得られる補正係数と、前記温度差演算ステップで演算された温度差とに基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算ステップと、
演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正ステップとを含むことを特徴とするヘッド制御方法。
【請求項７】
ワイヤ放電加工機における室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するヘッド制御プログラムであって、
前記ワイヤ放電加工機の本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、
前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力手段、
前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記温度情報を基準温度情報として記憶する基準温度記憶手段、
前記温度情報入力手段が入力した温度情報及び前記基準温度情報の差分を演算する温度差演算手段、
前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び前記片持ち支持構造体の長さから得られる第１の補正係数を記憶する補正係数記憶手段、
前記温度差演算手段が演算した温度差及び前記第１の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算手段、
演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正手段としてコンピュータを機能させるヘッド制御プログラム。
【請求項１】
室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するワイヤ放電加工機であって、
本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、
前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された第１の温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力手段と、
前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記温度情報を第１の基準温度情報として記憶する基準温度記憶手段と、
前記温度情報入力手段が入力した温度情報及び前記第１の基準温度情報の差分を演算する温度差演算手段と、
前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数と、前記片持ち支持構造体の前面側への延出部分の長さとに基づいて得られる第１の補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、
前記温度差演算手段が演算した温度差及び前記第１の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算手段と、
演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正手段とを備えることを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤ放電加工機において、
少なくとも被加工物の加工時に、前記被加工物及び下ヘッドを浸漬させる加工液を貯蔵する加工液槽を備え、
前記加工液の温度が室温に追従して変化する場合に、
前記温度情報入力手段が、前記下ヘッドに連接する下アームの温度を測定する第２の温度測定手段により測定された温度情報を入力し、
前記基準温度記憶手段が、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記第２の温度測定手段により測定された温度情報を第２の基準温度情報として記憶し、
前記補正係数記憶手段が、前記下アームの材質における線膨張係数及び前記下アームの長さから得られる第２の補正係数を記憶し、
前記ずれ量演算手段が、前記温度差演算手段にて演算された前記片持ち支持構造体の温度差及び前記下アームの温度差並びに前記第１の補正係数及び前記第２の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算することを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のワイヤ放電加工機において、
前記第１の温度測定手段が、前記片持ち支持構造体におけるコラム先端部に配設されていることを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のワイヤ放電加工機において、
前記温度情報入力手段が入力した温度情報に対して移動平均処理を行う移動平均処理手段を備え、
前記温度差演算手段が、前記移動平均処理がなされた温度情報に対して差分を演算することを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載のワイヤ放電加工機において、
前記ワイヤ放電加工機に浄化された加工液を供給する加工液供給装置を備え、
前記加工液供給装置が、
浄化された前記加工液を貯蔵するクリーン槽と、
前記クリーン槽に貯蔵された浄化された加工液を、前記下アームを介して前記加工液槽に供給する加工液供給手段とを備え、
前記第２の温度測定手段が、前記クリーン槽に貯蔵された浄化された加工液の温度を測定することを特徴とするワイヤ放電加工システム。
【請求項６】
ワイヤ放電加工機における室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するヘッド制御方法であって、
前記ワイヤ放電加工機の本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、
前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力ステップと、
前記温度情報入力手段が入力した温度情報と、前記ヘッドの位置ずれが生じていないときに前記温度測定手段により測定された温度情報である基準温度情報との差分を演算する温度差演算ステップと、
前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び前記片持ち支持構造体の長さから得られる補正係数と、前記温度差演算ステップで演算された温度差とに基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算ステップと、
演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正ステップとを含むことを特徴とするヘッド制御方法。
【請求項７】
ワイヤ放電加工機における室温変化によるヘッドのＶ方向の位置ずれを、ヘッド駆動軸を制御して補正するヘッド制御プログラムであって、
前記ワイヤ放電加工機の本体及び被加工物搭載用のＸ−Ｙテーブルが前面側から見て略左右対称に設計され、背面側から前面側に延出する片持ち支持構造体を有しており、
前記片持ち支持構造体の先端部周辺に配設された温度測定手段により測定された温度情報を入力する温度情報入力手段、
前記ヘッドの位置ずれが生じていないときの前記温度情報を基準温度情報として記憶する基準温度記憶手段、
前記温度情報入力手段が入力した温度情報及び前記基準温度情報の差分を演算する温度差演算手段、
前記片持ち支持構造体の材質における線膨張係数及び前記片持ち支持構造体の長さから得られる第１の補正係数を記憶する補正係数記憶手段、
前記温度差演算手段が演算した温度差及び前記第１の補正係数に基づいて、上下ヘッドの相対的なずれ量を演算するずれ量演算手段、
演算された前記上下ヘッドの相対的なずれ量に基づいて、前記ヘッド駆動軸を制御してＶ方向の位置ずれを補正するヘッド駆動軸補正手段としてコンピュータを機能させるヘッド制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２００８５４（Ｐ２０１２−２００８５４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０７８６（Ｐ２０１１−７０７８６）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００１９６７０５）西部電機株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００１９６７０５）西部電機株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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