TW201817524A

TW201817524A - 線放電加工機

Info

Publication number: TW201817524A
Application number: TW106137611A
Authority: TW
Inventors: 羽田啓太
Original assignee: 發那科股份有限公司
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2018-05-16
Also published as: CN107999913B; US20180117693A1; KR20180048392A; JP2018069409A; JP6444959B2; KR101997753B1; US10300543B2; EP3316056B1; EP3316056A1; TWI665044B; CN107999913A

Abstract

[課題]提供一種即使設置環境改變，仍可適當地進行上下引導件的熱位移補正之線放電加工機。 [解決手段]其具備有：將機械元件的溫度儲存作為溫度資料的儲存部、及將設置環境數值化且作為環境資料而表現的表現部。又，具備有：對上下引導件的相對位置進行指示的位置指令部、以及將溫度資料及環境資料設為輸入資料，並將相對位置設為訓練資料，且藉由機械學習來算出關係式的關係式算出部。此外，其具備有：在該關係式中代入機械元件的溫度來算出補正量，且在根據該補正量的上下引導件之相對位置與藉由位置指令部所指示的相對位置之誤差為小的情況下，將該關係式決定為正式的關係式之關係式決定部、以及使用該關係式來進行上下引導件的相對位置之補正的補正執行部。

Description

線放電加工機

發明領域本發明是有關於一種線放電加工機，該線放電加工機是在將上引導件與下引導件配置在預定的相對位置之狀態下，使安裝在該等上引導件、下引導件間的線電極與被加工物相對移動，藉此對被加工物進行放電加工。

發明背景像這樣的線放電加工機，是由複數個機械元件組合而構成，且該等機械元件的熱膨脹係數彼此不同。因此，恐有因周圍的氣溫變化等之因素，而使複數個機械元件熱變形並導致上引導件及下引導件的相對位置在三維方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)上偏移的疑慮。特別是當水平方向(X軸方向、Y軸方向)的位置偏移發生時，會直接關係到加工精度的降低。於是，為了防止周圍的氣溫之變化，雖然也可考慮將線放電加工機設置在恆溫室等來作溫度管理之對策，但裝備充分的性能之恆溫室需要高額的投資。

因此，作為低價地維持加工精度的方法而被提出的方案有：根據設置在機械各部分的溫度感測器所檢測的溫度資訊，來推測上下引導件的熱位移量並進行補正，也就是所謂的熱位移補正之手法。

進行該熱位移補正之時，若考量到會有因線放電加工機的設置環境改變而使周圍的溫度改變之情況，較理想的是，即使線放電加工機的設置環境改變，仍可以繼續恰當地進行熱位移補正。為了回應像這樣的期望，已有無論線放電加工機的設置環境如何，均可求出適當的熱位移補正量之技術方案被提出(例如，參照專利文獻1、2)。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1 ：日本專利特許第5870143號公報專利文獻2：日本專利特開平7-75937號公報

發明概要發明欲解決之課題但是，在專利文獻1所記載的技術中，是在補正量演算式的決定之時並未使用機械學習的情況下，僅依據應事先製作的補正量演算式之選擇方式，並乘上係數，因而會有無法調整到最適當的補正量之可能性。

又，在專利文獻2所記載的技術中，當線放電加工機的設置環境並非極端地不同的情況下，是使用相同的資料來算出補正量，線放電加工機的設置環境所造成的補正量之差異並不怎麼被考慮到。此外，雖然於專利文獻2中也揭示有在設置線放電加工機後重新進行資料的測定，並再算出補正式的方法，但以此方法會伴隨有花費較多現場的作業時間之不便狀況。

本發明是有鑑於像這樣的情況，其目的在於提供一種即使設置環境改變，仍可以適當地進行上下引導件的熱位移補正之線放電加工機。用以解決課題之手段

(1)本發明之線放電加工機(例如，後述之線放電加工機1)，是由複數個機械元件(例如，後述之床部2、支柱3、X軸鞍部9、及Y軸鞍部10等)所構成，且是在上引導件(例如，後述之上引導件8)及下引導件(例如，後述之下引導件15)已配置在預定的相對位置之狀態下，使安裝在該等上引導件、下引導件間的線電極(例如，後述之線電極16)與被加工物(例如，後述之工件W)相對移動，藉此對前述被加工物進行放電加工，該線放電加工機具備有：溫度檢測設備(例如，後述之溫度感測器S1~S7)，檢測前述複數個機械元件當中至少1個機械元件的溫度；儲存設備(例如，後述之儲存部21)，將藉由前述溫度檢測設備所檢測出的溫度儲存作為溫度資料；表現設備(例如，後述之表現部22)，將設置環境數值化且作為環境資料而表現；位置指令設備(例如，後述之位置指令部23)，對前述上引導件及前述下引導件之相對位置進行指示；關係式算出設備(例如，後述之關係式算出部24)，將前述儲存設備所儲存的溫度資料及藉由前述表現設備所表現的環境資料設為輸入資料，並且將藉由前述位置指令設備所指示的相對位置設為訓練資料，以藉由機械學習來算出用於求出於補正前述上引導件與前述下引導件的相對位置時必要的補正量之關係式；關係式決定設備(例如，後述之關係式決定部29)，在藉由前述關係式算出設備所算出的關係式中，代入藉由前述溫度檢測設備所檢測出的溫度並算出補正量，且求出根據該補正量之前述上引導件與前述下引導件的相對位置、與藉由前述位置指令設備所指示之相對位置的誤差，並判定該誤差是否是小的，在判定為該誤差不小的情況下，重複進行藉由前述機械學習所進行之關係式的算出以修正關係式，並且在判定為該誤差是小的之情況下，將該關係式決定為正式的關係式；及補正執行設備(例如，後述之補正執行部25)，在藉由前述關係式決定設備所決定的關係式中，代入藉由前述溫度檢測設備所檢測出的溫度，並算出前述相對位置的推定值，且根據該相對位置的推定值來算出前述上引導件與前述下引導件的補正量，並根據該補正量來進行前述上引導件與前述下引導件的相對位置之補正。

(2)在(1)之線放電加工機中，亦可具備有：資料共享設備(例如，後述之資料共享部26)，共享設置環境不同的情況之複數個前述關係式；判斷設備(例如，後述之判斷部27)，判斷藉由前述資料共享設備所共享的複數個關係式彼此是否一致；及關係式修正設備(例如，後述之關係式修正部28)，藉由前述判斷設備，在判斷為藉由前述資料共享設備所共享的複數個關係式彼此不一致的情況下，重複進行藉由前述機械學習所進行之關係式的算出以修正關係式，並且在判斷為藉由前述資料共享設備所共享的複數個關係式彼此一致的情況下，正式地採用該關係式。

(3)在(1)或(2)的線放電加工機中，前述關係式算出設備也可以依照藉由多層類神經網路(multilayered neural network )所建構出的學習模式來進行前述機械學習。發明效果

根據本發明，在線放電加工機中，可以在反映出其設置環境的差異之形式下，算出上下引導件的補正量。因此，變得即使線放電加工機的設置環境改變，仍可恰當地進行上下引導件的熱位移補正。

用以實施發明之形態以下，根據圖式來說明本發明的第1實施形態。

[第1實施形態] 圖1是顯示本發明的第1實施形態之線放電加工機的概要構成之正面圖。圖2是顯示該線放電加工機的控制系統之方塊圖。圖3是多層類神經網路的示意圖。圖4是顯示在該線放電加工機中，決定機械元件的溫度與上下引導件的相對位置之關係式的順序之流程圖。

如圖1所示，第1實施形態的線放電加工機1是由床部2、支柱3、V軸鞍部5、U軸鞍部6、Z軸鞍部7、X軸鞍部9、Y軸鞍部10、加工槽11、工作台12、及支臂13等複數個機械元件所構成。

在此，在床部2的上側，是在X軸方向(與圖1紙面呈直角的方向)上移動自如地搭載有X軸鞍部9。在X軸鞍部9的上側，是在Y軸方向(圖1之左右方向)上移動自如地搭載有Y軸鞍部10。在Y軸鞍部10的上側搭載有加工槽11。在加工槽11的內部，設置有載置作為被加工物的工件W之工作台12，並且填充有加工液。

又，在床部2的上側豎立設置有支柱3。在支柱3的側面部上水平地安裝有支臂13，並於支臂13的前端將下引導件15安裝成位於加工槽11的內部。在支柱3的上側，是在V軸方向(Y軸方向)上移動自如地搭載有V軸鞍部5。在V軸鞍部5的側面部上，是在U軸方向(X軸方向)上移動自如地安裝有U軸鞍部6。在U軸鞍部6的側面部上，是在Z軸方向(圖1之上下方向)上移動自如地安裝有Z軸鞍部7。在Z軸鞍部7的前端將上引導件8安裝成在加工槽11的內部且位於下引導件15的上方。在上引導件8與下引導件15之間，直線地拉設有線電極16。

此外，該等機械元件當中，在幾個機械元件上分別安裝有作為溫度檢測設備的溫度感測器S。亦即，在床部2上安裝有檢測床部2的溫度之溫度感測器S1。在Y軸鞍部10上安裝有檢測Y軸鞍部10的溫度之溫度感測器S2。在加工槽11中安裝有檢測加工槽11的內部之加工液的溫度之溫度感測器S3。在支柱3上安裝有檢測支柱3的溫度之溫度感測器S4。在支臂13上安裝有檢測支臂13的溫度之溫度感測器S5。在V軸鞍部5上安裝有檢測V軸鞍部5的溫度之溫度感測器S6。在U軸鞍部6上安裝有檢測U軸鞍部6的溫度之溫度感測器S7。

此外，如圖2所示，線放電加工機1具有主控制部20。在主控制部20上，除了上述7個溫度感測器S(S1~S7)之外，還連接有作為儲存設備的儲存部21、作為表現設備的表現部22、作為位置指令設備的位置指令部23、作為關係式算出設備的關係式算出部24、作為關係式決定設備的關係式決定部29、及作為補正執行設備的補正執行部25。

儲存部21是將藉由各溫度感測器S1~S7所檢測出的溫度(機械元件的溫度)儲存作為溫度資料。

表現部22是藉由某些手法，將線放電加工機1的設置環境(例如，由於是在線放電加工機1的附近設置冷卻器或加熱器而運作，因此導致線放電加工機1的溫度因外部干擾而上下變動的環境等)數值化，並作為環境資料而表現。

位置指令部23是對上下引導件8、15的相對位置進行指示。

關係式算出部24是將已儲存在儲存部21的溫度資料及藉由表現部22所表現的環境資料設為輸入資料，並且將藉由位置指令部23所指示的上下引導件8、15之相對位置設為訓練資料，而藉由機械學習來算出用於求出在補正上下引導件8、15的相對位置時必要的補正量之關係式。

如圖3所示，在該機械學習之時，是依照藉由多層類神經網路所建構出的學習模式(演算法)，來進行深層學習(Deep learning)。在圖3中，X1~X6分別表示輸入資料(在本實施形態中為溫度資料及環境資料)，而W是表示輸出資料(在本實施形態中為關係式)。

關係式決定部29是在藉由關係式算出部24所算出的關係式中，代入藉由溫度感測器S所檢測出的溫度並算出補正量，且求出根據該補正量之上下引導件8、15的相對位置、與藉由位置指令部23所指示的相對位置之誤差，並判定該誤差是否是小的，在判定為該誤差並不小的情況下，重複進行藉由機械學習所進行之關係式的算出以修正關係式，並且在判定為該誤差是小的之情況下，將該關係式決定為正式的關係式。

補正執行部25是在藉由關係式算出部24所算出的關係式中，代入溫度感測器S所檢測出的溫度，並算出上下引導件8、15的相對位置之推定值，且根據該相對位置的推定值，來算出上下引導件8、15的補正量，並根據該補正量來進行上下引導件8、15的相對位置之補正。

由於線放電加工機1具有如以上的構成，因此使用該線放電加工機1來對工件W進行放電加工之時，是依據以下的順序。再者，該工件W的放電加工是根據來自主控制部20的指令來執行。

首先，因應於工件W的加工形狀，使V軸鞍部5、U軸鞍部6、及Z軸鞍部7適當移動，藉此將上引導件8相對於下引導件15來定位到預定的三維位置。接著，由未圖示的加工用電源對線電極16施加高頻電壓。在此狀態下，使X軸鞍部9在X軸方向上移動，並且使Y軸鞍部10在Y軸方向上移動，藉此使工件W相對於該線電極16而相對移動。

在這種工件W的放電加工中，因周圍的氣溫之變化等之因素，會有上下引導件8、15的相對位置偏移，而使加工精度降低的疑慮。於是，為了進行上下引導件8、15的熱位移補正，在工件W的放電加工之前，如以下所述地，根據圖4所示的關係式決定程式PRG1，求出各機械元件的溫度與上下引導件8、15的相對位置之關係式。再者，該熱位移補正是根據來自主控制部20的指令來執行。又，作為該熱位移補正的時機，較理想的是線放電加工機1的工廠出貨前或初期的設定時、維修時等。

首先，在步驟S11中，儲存部21是將任意的複數個測定時刻中之各溫度感測器S1~S7的輸出值(床部2、Y軸鞍部10、加工槽11的內部之加工液、支柱3、支臂13、V軸鞍部5、及U軸鞍部6的溫度)，儲存作為溫度資料。此時，較理想的是，複數個測定時刻是溫度感測器S1~S7的輸出值為不同的時刻。又，表現部22是將相同的複數個測定時刻中之線放電加工機1的設置環境數值化並作為環境資料而表現。

接著，在步驟S12中，關係式算出部24是將已儲存在儲存部21的溫度資料及藉由表現部22所表現的環境資料設為輸入資料，並且將藉由位置指令部23所指示的上下引導件8、15之相對位置設為訓練資料，並藉由深層學習來算出關係式。

接著，在步驟S13、S14中，關係式決定部29是在該關係式中代入各溫度感測器S1~S7的輸出值來算出補正量，並求出根據該補正量的上下引導件8、15之相對位置、與藉由位置指令部23所指示的上下引導件8、15之相對位置的誤差。

之後，在步驟S15中，關係式決定部29會判定該誤差是否是小的。該大小關係的判定可以例如設定預定的閾值，並以是否比該閾更小的方式來進行判定。

其結果，由於在判定為該誤差並不小的情況下，可考慮為該關係式在統計上為適當的機率是較低的，因此返回到步驟S12，並重複進行藉由機械學習所進行之關係式的算出。另一方面，由於在判定為該誤差是小的之情況下，可考慮為該關係式在統計上為適當的機率是較高的，因此進入到步驟S16，且關係式決定部29會將該關係式決定為正式的關係式。

至此，求出各機械元件的溫度與上下引導件8、15的相對位置之關係式的動作即結束。

如此進行而求得各機械元件的溫度與上下引導件8、15的相對位置之關係式時，即先儲存該關係式。並且，在工件W的放電加工之時，是使用該關係式來進行上下引導件8、15的熱位移補正。

亦即，首先補正執行部25是在該關係式中代入藉由各溫度感測器S1~S7所檢測出之各機械元件的溫度，來算出上下引導件8、15的相對位置之推定值。接著，根據該上下引導件8、15的相對位置之推定值，算出上下引導件8、15的補正量。最後，根據該上下引導件8、15的補正量，來進行上下引導件8、15的相對位置之補正。

如以上，根據本實施形態，在線放電加工機1中，可以在反映出其設置環境的差異之形式下，算出上下引導件8、15的補正量。因此，變得即使線放電加工機1的設置環境改變，仍可恰當地進行上下引導件8、15的熱位移補正。

又，在算出用於求出在補正上下引導件8、15的相對位置時必要的補正量之關係式之時，會進行深層學習。其結果，藉由深層學習，在計算收斂之前重複進行學習，藉此可以實現更加正確且有效率的判斷。

[第2實施形態] 圖5是顯示本發明的第2實施形態之線放電加工機的控制系統之方塊圖。圖6是顯示在該線放電加工機中，決定機械元件的溫度與上下引導件的相對位置之關係式的順序之流程圖。

該第2實施形態之線放電加工機1，如圖5所示，是在其控制系統中，追加有作為資料共享設備的資料共享部26、作為判斷設備的判斷部27、及作為關係式修正設備的關係式修正部28。針對其他的構成，由於與上述之第1實施形態基本上是同樣的，因此針對相同的構件，是附上相同的符號並省略其說明。

資料共享部26是共享線放電加工機1的設置環境不同的情況之複數個關係式。

判斷部27是判斷藉由資料共享部26所共享的複數個關係式彼此是否一致。

關係式修正部28是藉由判斷部27，在判斷為複數個關係式彼此不一致的情況下，重複進行藉由機械學習所進行之關係式的算出以修正關係式，並且在判斷為複數個關係式彼此一致的情況下，正式地採用該關係式。

接著，在本實施形態之線放電加工機1中，求出各機械元件的溫度與上下引導件8、15的相對位置之關係式之時，是依據圖6所示之關係式決定程式PRG2。

首先，在步驟S21中，儲存部21是執行與上述之第1實施形態的步驟S11相同的處理。

接著，在步驟S22中，關係式算出部24是執行與上述之第1實施形態的步驟S12相同的處理。

之後，在步驟S23、S24中，關係式決定部29是執行與上述之第1實施形態的步驟S13、S14相同的處理。

接著，在步驟S25中，關係式決定部29是執行與上述之第1實施形態的步驟S15相同的處理。

並且，在步驟S26中，關係式決定部29是執行與上述之第1實施形態的步驟S16相同的處理。

此外，在步驟S27中，資料共享部26是共享線放電加工機1的設置環境不同的情況之複數個關係式。

接著，在步驟S28中，判斷部27是判斷藉由資料共享部26所共享的複數個關係式彼此是否一致。

其結果，由於在判斷為複數個關係式彼此不一致的情況下，無法考慮為可將該關係式在複數個設置環境共通使用，因此會回到步驟S22，並重複進行藉由機械學習所進行之關係式的算出。另一方面，由於在判斷為複數個關係式彼此一致的情況下，可考慮為可將該關係式在複數個設置環境共通使用，因此會進入到步驟S29，且關係式修正部28是正式地採用該關係式。

如此進行而求得各機械元件的溫度與上下引導件8、15的相對位置之關係式時，即先儲存該關係式。並且，在工件W的放電加工之時，是藉由與上述之第1實施形態同樣的順序，使用該關係式來進行上下引導件8、15的熱位移補正。

如以上，在本實施形態中，可發揮與上述之第1實施形態相同的作用效果。除此之外，根據本實施形態，在複數個關係式彼此形成之前，是重複進行藉由機械學習所進行之關係式的算出。因此，可以導出可在複數個設置環境共通使用的關係式，而變得可提高線放電加工機1的通用性。

[其他實施形態] 以上，雖然針對本發明的實施形態進行了說明，但本發明並不限於前述之實施形態。又，本實施形態所記載的效果，不過只是列舉了由本發明所產生之最佳的效果，本發明的效果，並不限定於本實施形態所記載的內容。

又，在上述之第1實施形態、第2實施形態中，雖然是針對在算出用於求出於補正上下引導件8、15的相對位置時必要的補正量之關係式之時進行深層學習的情況進行了說明，但並不限於深層學習，也可以進行其他的機械學習。

又，在上述第1實施形態、第2實施形態中，是針對在7個機械元件(床部2、Y軸鞍部10、加工槽11的內部之加工液、支柱3、支臂13、V軸鞍部5、及U軸鞍部6)中安裝有溫度感測器S的線放電加工機1進行了說明。但是，溫度感測器S的安裝地點並不限於上述之機械元件，也可以在例如X軸鞍部9及Z軸鞍部7上安裝溫度感測器S。或者，在任意一個機械元件上安裝複數個溫度感測器S也無妨。此外，也可以藉由溫度感測器(圖未示)來測定線放電加工機1的周圍之氣溫。

再者，在上述第1實施形態、第2實施形態中，是針對上引導件8為可動式而下引導件15為固定式的線放電加工機1進行了說明。但是，相反地，在上引導件8為固定式而下引導件15為可動式的線放電加工機中，同樣地也可以適用本發明。又，在上引導件8、下引導件15皆為可動式的線放電加工機中，同樣地也可適用本發明。

1‧‧‧線放電加工機

2‧‧‧床部(機械元件)

3‧‧‧支柱(機械元件)

5‧‧‧V軸鞍部(機械元件)

6‧‧‧U軸鞍部(機械元件)

7‧‧‧Z軸鞍部(機械元件)

8‧‧‧上引導件

9‧‧‧X軸鞍部(機械元件)

10‧‧‧Y軸鞍部(機械元件)

11‧‧‧加工槽(機械元件)

12‧‧‧工作台(機械元件)

13‧‧‧支臂(機械元件)

15‧‧‧下引導件

16‧‧‧線電極

20‧‧‧主控制部

21‧‧‧儲存部(儲存設備)

22‧‧‧表現部(表現設備)

23‧‧‧位置指令部(位置指令設備)

24‧‧‧關係式算出部(關係式算出設備)

25‧‧‧補正執行部(補正執行設備)

26‧‧‧資料共有部(資料共有設備)

27‧‧‧判斷部(判斷設備)

28‧‧‧關係式修正部(關係式修正設備)

29‧‧‧關係式決定部(關係式決定設備)

PRG1、PRG2‧‧‧關係式決定程式

S、S1~S7‧‧‧溫度感測器(溫度檢測設備)

S11~S16、S21~S29‧‧‧步驟

W‧‧‧工件(被加工物)

W‧‧‧輸出資料

X1~X6‧‧‧輸入資料

圖1是顯示本發明的第1實施形態之線放電加工機的概要構成之正面圖。圖2是顯示本發明的第1實施形態之線放電加工機的控制系統之方塊圖。圖3是多層類神經網路的示意圖。圖4是顯示在本發明的第1實施形態之線放電加工機中，決定機械元件的溫度與上下引導件的相對位置之關係式的順序之流程圖。圖5是顯示本發明的第2實施形態之線放電加工機的控制系統之方塊圖。圖6是顯示在本發明的第2實施形態之線放電加工機中，決定機械元件的溫度與上下引導件的相對位置之關係式的順序之流程圖。

Claims

一種線放電加工機，是由複數個機械元件所構成，且是在上引導件與下引導件已配置在預定的相對位置之狀態下，使安裝在該等上引導件、下引導件間的線電極與被加工物相對移動，藉此對前述被加工物進行放電加工，該線放電加工機具備有：溫度檢測設備，檢測前述複數個機械元件當中至少1個機械元件的溫度；儲存設備，將藉由前述溫度檢測設備所檢測出的溫度儲存作為溫度資料；表現設備，將設置環境數值化且作為環境資料而表現；位置指令設備，對前述上引導件及前述下引導件之相對位置進行指示；關係式算出設備，將已儲存在前述儲存設備的溫度資料及藉由前述表現設備所表現的環境資料設為輸入資料，並且將藉由前述位置指令設備所指示的相對位置設為訓練資料，以藉由機械學習來算出用於求出於補正前述上引導件與前述下引導件的相對位置時必要的補正量之關係式；關係式決定設備，在藉由前述關係式算出設備所算出的關係式中，代入藉由前述溫度檢測設備所檢測出的溫度來算出補正量，且求出根據該補正量之前述上引導件與前述下引導件的相對位置、與藉由前述位置指令設備所指示之相對位置的誤差，並判定該誤差是否是小的，在判定為該誤差不小的情況下，重複進行藉由前述機械學習所進行之關係式的算出以修正關係式，並且在判定為該誤差是小的之情況下，將該關係式決定為正式的關係式；及補正執行設備，在藉由前述關係式決定設備所決定的關係式中，代入藉由前述溫度檢測設備所檢測出的溫度，並算出前述相對位置的推定值，且根據該相對位置的推定值來算出前述上引導件與前述下引導件的補正量，並根據該補正量來進行前述上引導件與前述下引導件的相對位置之補正。
如請求項1之線放電加工機，其具備有：資料共享設備，共享設置環境不同的情況之複數個前述關係式；判斷設備，判斷藉由前述資料共享設備所共享的複數個關係式彼此是否一致；及關係式修正設備，藉由前述判斷設備，在判斷為藉由前述資料共享設備所共享的複數個關係式彼此不一致的情況下，重複進行藉由前述機械學習所進行之關係式的算出以修正關係式，並且在判斷為藉由前述資料共享設備所共享的複數個關係式彼此一致的情況下，正式地採用該關係式。
如請求項1之線放電加工機，其中，前述關係式算出設備是依照藉由多層類神經網路所建構出的學習模式來進行前述機械學習。
如請求項2之線放電加工機，其中，前述關係式算出設備是依照藉由多層類神經網路所建構出的學習模式來進行前述機械學習。