JP2000246545A - ワイヤ電極の張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤカット放電加工機の張力制御装置に関
し、細線から太線まで広い範囲のワイヤ電極に一個の制
御器で正確な張力を付与可能にする。 【解決手段】 ワイヤ電極６が巻回されるテンションロ
ーラ２と、その外周面に押圧されるドライブローラ４と
を備え、ドライブローラ４はテンションローラ２より小
径で、トルク制御される制動手段１１はドライブローラ
４に連結されている。テンションローラと一体の中間ロ
ーラを設け、この中間ローラの外周面に小径のドライブ
ローラを押接することもできる。制御手段１１が小さな
出力トルクのモータで済み、トルク調整も容易である。
ドライブローラ４を接離可能に設けると共にワイヤ電極
６に錘を懸垂したバランシングローラ３９を懸吊するこ
とにより、より微小な張力を付与できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤカット放電
加工機に設けるワイヤ電極の張力制御装置に関するもの
であり、特に、線径の如何にかかわらずワイヤ電極に必
要な張力を正確に付与することができる装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤカット放電加工機は、被加工物を
挟んで備えられた２つのワイヤガイドユニットの間にワ
イヤ電極を張架し、これをワイヤボビンから供給して走
行させるとともにこれと被加工物との間に相対的な移動
を与え、ワイヤ電極と被加工物とを適当な間隔を開けて
対峙させて水等の加工液を介在させて放電加工パルス電
流を加え、ワイヤ電極と被加工物との間に放電を発生さ
せて被加工物を切断するものであり、加工後のワイヤ電
極は引出し装置によってスタッカに排出される。ワイヤ
電極の走行速度は引出し装置のローラを回転するモータ
によって制御されており、ワイヤ電極の張力は上側のワ
イヤガイドユニットにより更に上流側に配置した張力制
御装置によって付与される。

【０００３】ワイヤカット放電加工機は、線径が０．０
２〜０．３５ｍｍ程度の金属線を工具電極とするもので
あるが、近年、加工形状の微細化に伴い、細線（直径φ
０．０３ｍｍ、φ０．０５ｍｍ等）のワイヤ電極を使用
することも多くなっている。従来の張力制御装置は、φ
０．２ｍｍのワイヤ電極を使用するとき１２００ｇ程度
に、φ０．０３ｍｍのワイヤ電極使用時に５０ｇ程度に
張力を調整している。加工形状精度や面質の向上のため
に、また、特に細線使用時は断線防止のために正確で安
定した張力を付与する必要がある。このような要望に応
えて太いワイヤ電極から細線ワイヤ電極までに必要な張
力を正確に付与することができるワイヤ電極の張力制御
装置が提唱されている（例えば、特公平８−３３６号公
報、特許２６８６７８３号公報、特許第２６６１８４０
号公報参照）。

【０００４】特公平８−３３６号の装置は、図１０に示
すように、小トルク電磁ブレーキ１に連結されたピンチ
ローラ４６と大トルク電磁ブレーキ３に連結されたブレ
ーキローラ４７とを互いに当接させた状態で、機枠パネ
ル５にそれぞれ軸着し、ワイヤ電極６を両方のローラ４
６、４７にＳ字状に巻回したものである。ワイヤ電極６
が太線である場合は、大トルク電磁ブレーキのクラッチ
７を連結してブレーキローラ４７で大トルクを作用さ
せ、ワイヤ電極が細線である場合には、大トルク電磁ブ
レーキのクラッチ７を切り離して、小トルク電磁ブレー
キ１に連結されたピンチローラ４６で小トルクのみを作
用させるというものである。

【０００５】特許２６８６７８３号の装置は、図１１に
示すように、ブレーキローラ４７の回転軸を機枠パネル
５に軸支し、機枠パネルの裏側に突出したブレーキロー
ラの回転軸に切換手段８を介して大ブレーキ３と小ブレ
ーキ１の接続を切換える。ワイヤ電極６が太線であると
きは、大ブレーキの切換手段８を連結して大ブレーキ３
を作用させ、ワイヤ電極が細線であるときは、大ブレー
キの切換手段を切り離して小ブレーキ１を作用させるも
のである。特許第２６６１８４０号公報に掲載されたも
のも同様なものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のものは、いずれ
も小ブレーキと大ブレーキとを備え、クラッチ等の切換
手段を操作してワイヤ電極に必要な張力を正確に付与す
るものであるが、２つのブレーキ装置が必要である。

【０００７】本発明は、細線のワイヤ電極から太線のワ
イヤ電極まで広い範囲にわたって、１つの制御手段によ
って必要な張力を正確に付与できる張力制御装置を提供
するものである。また、張力制御装置を接離可能に設け
て、張力制御装置が離隔したときにワイヤ電極に機械的
に微小張力を付与できる張力付与ユニットを備える張力
制御装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ワイヤカット放電加工機に設けるワイヤ電極の張力制御
装置において、ワイヤ電極６が巻回される回転自在なテ
ンションローラ２と、このテンションローラの外周面に
押圧されるドライブローラ４とを備えており、ドライブ
ローラ４はテンションローラ２より小径で、トルク制御
される制動手段１１に当該ドライブローラ４が連結され
ていることを特徴とするものである。

【０００９】請求項２記載の発明は、ワイヤカット放電
加工機に設けるワイヤ電極の張力制御装置において、ワ
イヤ電極６が巻回される回転自在な大径のテンションロ
ーラ２と、テンションローラと該テンションローラと一
体の中間ローラ１２と、この中間ローラの外周面に押圧
されるドライブローラ４とを備えており、ドライブロー
ラ４はテンションローラ２より小径で、トルク制御され
る制動手段１１に当該ドライブローラ４が連結されてい
ることを特徴とするものである。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のワイヤ電極の張力制御装置において、ドライブロー
ラ４がテンションローラ又は中間ローラに対して接離可
能に設けられており、ワイヤ供給ボビン３５とテンショ
ンローラ２との間に張架されたワイヤ電極６に所定重量
の錘を懸垂したバランシングローラ３９が懸吊されてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１記載のワイヤ電極の張力制御装置は、
ワイヤ電極６が巻回される回転自在な大径のテンション
ローラ２の外周面にテンションローラより小径のドライ
ブローラ４を押圧し、このドライブローラ４を制動手段
１１でトルク制御するものであるから、制御手段１１
は、小さな出力トルクのモータで済み、かつトルク調整
も容易であるから、細線のワイヤ電極から太線のワイヤ
電極まで広い範囲にわたって、１つの制御手段によって
必要な張力を正確に付与できる。

【００１２】請求項２記載のワイヤ電極の張力制御装置
は、ワイヤ電極６が巻回される回転自在な大径のテンシ
ョンローラ２とテンションローラと略同径で該テンショ
ンローラに一体の中間ローラ１２の外周面に小径のドラ
イブローラ４を押圧し、このドライブローラ４を制動手
段１１でトルク制御したものであるから、１つの制御手
段によって必要な張力を正確に付与できるほか、機枠の
パネル５の表面にあるテンションローラ２のまわりをす
っきりした状態に納めることができる。また、テンショ
ンローラとドライブローラとが機枠のパネル５の裏側に
位置することとなるので、これらの直径比の選定の自由
度が増す。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は２の構成に加えて、ドライブローラ４をテンションロ
ーラ又は中間ローラに接離可能に設けると共にワイヤ電
極６に所定重量の錘を懸垂したバランシングローラ３９
を懸吊したので、ドライブローラ４を離隔させてワイヤ
電極に機械的な微小張力を付与できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図1及び図２は本発明の張力制御
装置の実施形態を示したものである。図１に示す第１の
実施形態は、ワイヤ電極６を巻回する回転自在な大径の
テンションローラ２と、このテンションローラ２の外周
面に押圧された小径のドライブローラ４とを機枠のパネ
ル５に設けたものであり、ドライブローラ４の回転軸は
サーボモータ１１の出力軸に連結されている。ワイヤ電
極を巻き付けるテンションローラの外周面に摩擦抵抗の
大きな材料を貼りつけて、テンションローラとワイヤ電
極及びドライブローラとの間でスリップが発生しないよ
うにする。ドライブローラ４には、ワイヤ電極に干渉し
ない溝を形成しておくのが好ましい。上記構成におい
て、ワイヤ電極６の張力は、テンションローラ２が回転
するときの回転抵抗を与えることにより、即ちこれに当
接するドライブローラ４の制動トルクを制御することに
よって制御することができる。テンションローラに所望
のトルクを作用させたとき、ドライブローラ４がテンシ
ョンローラ２より小径であるから、ドライブローラ４の
トルクの方がテンションローラ２のそれより直径の比率
分だけ小さくて済む。したがって、小径のドライブロー
ラを制動するサーボモータ１１は、大径のテンションロ
ーラ２を直接制動する場合に比べて小さなトルクで回転
を制動することができる。このように、ワイヤ電極６の
張力を制動トルクの小さいサーボモータ１１によって制
御することができるので、小さい容量のモータを採用す
ることができる。しかも、小トルク用の制御手段によっ
て小さいトルク領域でのトルク制御を行うのでその制御
をより正確に行うことができる。

【００１５】さらに、テンションローラ２を直接制御す
る場合と比べて、ドライブローラを制御する方が、ワイ
ヤ電極の張力調整すなわち、テンションローラの制御ト
ルクを制御しやすい。ワイヤ電極の張力とテンションロ
ーラ自身によるテンションローラ４の慣性モーメント、
すなわち、これに相当するＧＤ^２がドライブローラ４の
出力軸に換算すると、上記ローラの直径比による減速比
率の２乗の値を積算したものになり、ドライブローラ４
の出力軸に換算したＧＤ^２がはるかに小さくなって、加
減速が容易になり、その結果微少なトルク変動の調整の
応答性が良くなるからである。テンションローラ本体を
アルミニュームやセラッミックスとして、それ自体の慣
性モーメントを小さくすることが最も好ましい。

【００１６】図２に示す第２の実施形態は、ワイヤ電極
６を巻回する大径のテンションローラ２を機枠のパネル
５の表側に回転自在に軸支し、機枠のパネル５の裏側に
テンションローラ２の回転軸を突出させ、この突出端に
テンションローラと略同径の中間ローラ１２を固着し、
テンションローラより小径のドライブローラ４を中間ロ
ーラ１２の外周面に押圧したものであり、ドライブロー
ラ４の回転軸にサーボモータ１１の出力軸を連結したも
のである。本実施形態では、機枠のパネル５の表面であ
るテンションローラ側でドライブローラ４を当接させる
必要がないので、表側が簡素になる。また、中間ローラ
とドライブローラとが機枠のパネル５の裏側に位置する
こととなるので、これらの直径比を選定する自由度が増
す。さらに、中間ローラとドライブローラとの間にワイ
ヤ電極が存在しないので、ドライブローラに溝を形成す
る必要がない。

【００１７】

【実施例】図3ないし図７は第１の実施形態の具体例を
示したものである。ワイヤカット放電加工機におけるワ
イヤ電極６は、トルクモータ５１に連結されたワイヤボ
ビン３５から方向変換ローラ５２を経てテンションロー
ラ２とこれにばねによって付勢された大径のピンチロー
ラ１９に巻回され、テンションローラ２にさらに巻回さ
れる。このとき、テンションローラ２とこれに接離可能
に設けられたドライブローラ４との間、テンションロー
ラ２とこれにばねによって付勢された小径のピンチロー
ラ１８との間を順に通ってワイヤ電極がテンションモー
タに対してスリップしないようになっている。その後、
ワイヤ電極は、テンション検出ローラ５３を経て、上ア
ームのワイヤガイド５４、被加工物５５、下アームのワ
イヤガイド５６を通り、方向変換ローラ５２を経て引出
しローラ５８とこれにばねによって付勢された小径のピ
ンチローラ１８により挟持され、引出しローラ５８のモ
ータ５７によって引き出し速度が制御されてストッカ５
９に排出される。テンション検出ローラは、図示省略し
た片持梁に軸支されており、梁のたわみ量を歪みゲージ
で検出することにより、ワイヤ電極のテンションを検出
する。サーボモータ５７にローラで検出されたテンショ
ンがフィードバックされてサーボモータの制動トルクが
所望のトルクに制御される。トルクモータ５１は、ワイ
ヤボビンとテンションローラとの間のワイヤ電極の張
力、すなわちバックテンションを調整する。

【００１８】本発明の張力制御装置の詳細は、図４ない
し図７に示されており、ワイヤ電極６が巻回された大径
のテンションローラ２と、該テンションローラの外周面
上側にコイルばね１４によって押しつけられた小径のド
ライブローラ４を備えている(図４参照)。

【００１９】テンションローラ２は機枠パネル５に突設
された軸１５にベアリングを介して回転自在に支承され
ており、その外周にはウレタンゴム１７が貼着されてワ
イヤ電極６がその上面でスリップしないようになってい
る(図６参照)。また、図３に示したように、テンション
ローラ２の外周面の左右両側にワイヤ電極がスリップし
ないように、大小のピンチローラ１８、１９が押圧され
ている。テンションローラ及びピンチローラは、ワイヤ
電極がＳ字状に巻回されるので大径になっている(図７
参照)。

【００２０】ドライブローラの制動トルクを制御するサ
ーボモータ１１は、図５に示すように、機枠のパネル５
の裏面に突設されたピン２１で回動自在に支持された揺
動レバー２２の先端にホルダ２３を介して装着されてお
り、ホルダ２３の先端は機枠パネル５の長孔２４を通っ
てパネルの表面に臨出している。ドライブローラ４はホ
ルダに内臓されたベアリング２５で軸支されたローラ軸
２６の先端に固着されており、ドライブローラとサーボ
モータの出力軸とがカップリングによって接続されてい
る。トライブローラの外周面にはテンションローラ２に
巻回されたワイヤ電極６との干渉を避けるために円周溝
２８が形成されており、ドライブローラとテンションロ
ーラとが直接当接するようにしてスリップを防止してい
る。ドライブローラ４を例えばステンレス製の円柱ロー
ラで作製したときは、ドライブローラとテンションロー
ラとが当接部で相互にスリップしないように、ウレタン
ゴム２７等を貼着して摩擦力を高めるのがよい。また、
テンションローラの外周面にウレタンゴムを貼付しても
よい。

【００２１】機枠のパネル５の裏面にはブラケット３２
が固定されており、このブラケットに先端を揺動レバー
２２に向けて押ボルト３１が螺合されている。揺動レバ
ー２２の先端がブラケット３２にコイルバネ１４で張力
を付与された状態で当接している。保守点検をする場合
等に、必要に応じて押しボルト３１を進出させるとその
先端が揺動レバー２２を押してドライブローラ４をテン
ションローラ２から離隔させることができる。ドライブ
ローラ４をテンションローラ２に自動的に接離する手段
として、図９に示す流体圧シリンダ４５を採用すること
もできる。

【００２２】なお、上記構成において、ドライブローラ
４がテンションローラ２より小径であるから、当然上記
モータ１１の回転数が高くなるが、元々モータにとって
非常に低い回転数（３０ｒｐｍ程度）でテンションロー
ラが回転しているので、例えば、テンションローラとド
ライブローラとの直径比を５：１としても、１５０ｒｐ
ｍ程度である。したがって、モータにとっては低回転で
あることに変わりはなく、高回転数になることはない。
この程度の回転数であれば、ＡＣモータでトルク制御す
る場合には、回転数が高い方がむしろ制御に好都合とな
るものである。

【００２３】図８は第２の実施態様の具体例を示したも
のである。テンションローラ２の軸１５は、同様に本機
パネルに回転自在に軸支され、この軸の一端が本機のパ
ネル５の背面に突出し、突出端にテンションローラ５と
ほぼ同径の中間ローラ３３が固定されている。本機パネ
ルの背面にはさらに支持ブロック３４が立設されてお
り、この支持ブロック３４に設けたピン２１に揺動レバ
ー２２の基端が軸支されている。揺動レバー２２の先端
にドライブローラ４とサーボモータ１１とが図５に示し
たと同様な構造で装着されている。揺動レバーを操作す
ることにより、ドライブローラ４が中間ローラ３３に接
離可能であることも同様である。

【００２４】図９は請求項３記載の発明の実施例であ
り、特に細線ワイヤ電極を使用する場合において、ワイ
ヤ電極に機械的に微小な張力を確実に付与するための張
力付与ユニットを付設したものである。図９の実施例で
は、張力の切換をより容易にできるように、図４に示し
た押しボルトに変えて液圧シリンダを取付け、この流体
圧シリンダ４５によってドライブローラ４がテンション
ローラ２に接離される構造としている。

【００２５】ワイヤボビン３５とテンションローラ２と
の間のワイヤ経路に２個の支持ローラ３６、３７が設け
られ、上流側の支持ローラ３７には送りモータ３８が連
結され、支持ローラ３７の外周面に押圧されたピンチロ
ーラがワイヤのスリップを防止している。バランシング
ローラ３９は、支持ローラ３６、３７からＵ字形に垂下
したワイヤ電極に懸吊され、指針を兼用する揺動レバー
によって上下動可能にパネルに取付けられている。バラ
ンシングローラ３９には、バランスウエイト４１が懸垂
されている。このバランスウエイトは、ワイヤ電極に微
小な張力を付与するものであるから、その重量は小さく
（張力５０ｇが必要な場合には１００ｇ）てよい。

【００２６】バランシングローラ３９の上下動位置はバ
ランシングローラの軸に取り付けた指針４２の回動角に
変換され、この回動角をエンコーダ等で検出している。
また指針４２の先端に沿って設けたスケール４３のパル
ス信号（デジタル信号）または濃淡信号（アナログ信
号）を先端の光電式センサ４４で読みとるようにするこ
ともできる。バランシングローラ３９が上がりすぎた場
合には、送りモータ３８の回転を速くしてワイヤ電極を
過剰に送り出して（増速して）バランシングローラを下
げるように調整し、逆の場合も同じ要領で調整する。

【００２７】上記構成において、ドライブローラ４をテ
ンションローラ２から流体圧シリンダによって離隔させ
ることにより、ワイヤ電極に付与されるテンションをバ
ランシングローラ３９によって付与されるように切り換
えることができる。即ちワイヤ電極に通常の張力を付与
するときには、流体圧シリンダによってドライブローラ
をテンションローラに押圧してドライブローラによって
テンションローラを制御し、ワイヤ電極に所定の微小な
張力を付与するときには、ドライブローラをテンション
ローラから離隔して、バランシングローラ３９でワイヤ
電極に微小な張力を付与する。こうすることによって最
小のワイヤテンションを機械的に正確に付与することが
できる。また、テンションローラ２とドライブローラ４
との直径比を選定してサーボモータによる制御可能な制
動トルク幅を最小テンションを除く部分で正確に制御で
きるようにして、残りのより狭い範囲での制動トルク制
御の精度をさらに向上することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明装置によれば、次
に掲げる効果がある。 １) １つの制動制御手段によって細線ワイヤ電極から
通常のワイヤ電極までに必要な張力を正確に付与するこ
とができる。 ２) 制動制御手段として小さい容量のモータで済むだ
けでなく、小さいトルク領域でのトルク制御に限られる
ので、微小なトルク制御までより正確に安定した状態で
行うことができる。 ３) 中間ローラを介する場合には、外面に配置される
テンションローラまわりを簡素化することができる。 ４) 切り換え装置を付けると共に、バランシングロー
ラを備えつけた場合には、特に微小な張力制御を確実に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す模式図

【図２】本発明の第２の実施形態を示す模式図

【図３】第１実施例を示す正面図

【図４】ドライブローラの押圧手段を示す正面図

【図５】図４のＸ−Ｘ部の断面図

【図６】テンションローラの軸着構造を示す平面図

【図７】図５のＹ−Ｙ部の断面図

【図８】第２実施例を示す断面図

【図９】第３実施例を示す正面図

【図１０】第１従来例を示す模式図

【図１１】第２従来例を示す模式図

【符号の説明】

２ テンションローラ ４ ドライブローラ ６ ワイヤ電極 11 サーボモータ 12 中間ローラ 35 ワイヤボビン 39 バランシングローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤカット放電加工機に設けるワイヤ
   電極の張力制御装置において、ワイヤ電極(6)が巻回さ
   れる回転自在な大径のテンションローラ(2)と、このテ
   ンションローラの外周面に押圧される小径のドライブロ
   ーラ(4)とを備えており、ドライブローラ(4)がトルク制
   御される制動手段(11)に連結されていることを特徴とす
   る、ワイヤ電極の張力制御装置。
2. 【請求項２】 ワイヤカット放電加工機に設けるワイヤ
   電極の張力制御装置において、ワイヤ電極(6)が巻回さ
   れる回転自在な大径のテンションローラ(2)と、テンシ
   ョンローラと略同径で該テンションローラと一体の中間
   ローラ(12)と、この中間ローラの外周面に押圧される小
   径のドライブローラ(4)とを備えており、ドライブロー
   ラ(4)がトルク制御される制動手段(11)に連結されてい
   ることを特徴とする、ワイヤ電極の張力制御装置。
3. 【請求項３】 ドライブローラ(4)がテンションローラ
   又は中間ローラに対して接離可能に設けられており、ワ
   イヤボビン(35)とテンションローラ(2)との間に張架さ
   れたワイヤ電極(6)に所定重量の錘を懸垂したバランシ
   ングローラ(39)が懸吊されていることを特徴とする、請
   求項１又は２記載のワイヤ電極の張力制御装置。