JP2004160569A - ワイヤ放電加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部の小型化・簡素化・軽量化を図り、ワイヤ放電加工を高速・高精度に行えるワイヤ放電加工機を提供する。
【解決手段】水平面内の所定位置においてワイヤ電極２を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構と、それぞれが回転自在に支持されると共に、伸縮自在な第１のリンク２１および第２のリンク２２を有し、上記第１および第２のリンクの連結部において被加工物１を水平に保持すると共に、上記ワイヤ電極２に対して上記被加工物１を水平面内の所望の位置に位置決めできるパラレルリンク機構を備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はワイヤ電極を用いた放電加工機の構造に係わり、さらに詳しくは、パラレルリンク機構を用いてワイヤ電極に対して被加工物の位置制御を行うことにより、被加工物を所望の形状に加工するワイヤ放電加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、例えば、特許文献１に示された従来の放電加工機の構造を説明するための図であり、図１３（ａ）は上面図、図１３（ｂ）は側面図である。
図において、１５１はワイヤ電極、１５２は被加工物、１０１は被加工物１５２を載せるテーブル、１０２はワイヤ電極１５１を上方から支持するビーム部材（第１の電極支持ビーム）、１０３はこのビーム部材１０２を支持するコラム、１０４はこのコラム１０３をＹ軸方向（図１３のＹ方向）に直動案内する直動案内機構、１０５はこの直動案内機構１０４ならびに上記コラム１０３を支持するサドルである。
また、１０６はこのサドル１０５をＸ軸方向（図１３のＸ方向）に直動案内する直動案内機構、１０７はこの直動案内機構１０６ならびに上記サドル１０５を支持するベッドである。
【０００３】
また、１２０はコラム１０３をＹ軸方向に駆動するためのボールねじ、１２１はボールねじ１２０に連結したサーボモータ、１２２はサドル１０５をＸ軸方向に駆動するためのボールねじ、１２３はボールねじ１０７に連結したサーボモータである。
また、１０９は加工液を満たす加工槽、１１０はこの加工槽１０９に取り付けられたシール板、１５０はコラム１０３で支持され、加工槽１０９内に突き出たワイヤ電極１５１を下方から支持する下部アームである。
【０００４】
図１３に示したように、従来の放電加工機では、サドル１０５をＸ軸方向に駆動することによって、ワイヤ電極１５１をＸ方向に位置決めする。
さらに、コラム１０３をＹ軸方向に駆動することによって、ビーム部材１０２に支持されたワイヤ電極１５１をＹ方向に位置決めする。
ベッド１０７、サドル１０５、コラム１０３およびビーム部材１０２はシリアルに結合されており、可動部となるサドル１０５およびコラム１０３およびその駆動機構などからなる制御機構（すなわち、ワイヤ電極を支持するビーム部材を位置決めするための制御機構）が大型化する。
【０００５】
このため、可動部の機械共振周波数が低下することになり、可動部の位置制御（すなわち、ワイヤ電極の位置制御）においてサーボ帯域が制限される。
即ち、図１３に示したような従来のシリアル機構による放電加工機では、放電加工時においてワイヤ電極の位置制御を高精度・高速度に行えない。
また、装置が大型になるので、製造コストが上がり、装置ユーザの設置床面積も増える。
また、図１３に示したような従来のシリアル機構による放電加工機では、被加工物１５２とともに静止している加工槽１０９に対して、ワイヤ電極１５１をＸ方向に移動させる必要がある。
【０００６】
このとき、ワイヤ電極１５１を下方から支持する下部アーム１５０は、加工槽１０９の一壁面に設けられた穴の中を移動する。
この穴から加工液が流出するのを防ぐために、加工槽１０９の穴が設けられた壁面に密着してシール板１１０が取り付けられている。
しかしながら、このシール板１１０と加工槽１０９の壁面との摺動抵抗によって、ワイヤ電極１５１の位置決め速度と精度が低下する。
この従来例では、シール板１１０の摺動抵抗を低減するため、ボールねじ１２２をシール板１１０に近づけて、モーメントアームを小さくする工夫をしているが、シール板１１０の摺動抵抗の影響を除去するまでには、至っていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１２−１０７９４０号公報（図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の放電加工機では、一般的な工作機械と同様にＸＹ直交軸の駆動系をシリアルに結合した機械構造体であるため、可動部（即ち、加工電極であるワイヤ電極を支持するビーム部材を位置決めするための制御機構）が大型化する。
そのため、可動部の機械共振周波数が低下し、可動部位置制御におけるサーボ帯域が制限されるため、放電加工時においてワイヤ電極の位置制御を高精度・高速度に行えないという問題点があった。
また、装置が大型になり、製造コストが上がるとともに、装置の設置床面積が増えるという問題点もあった。
さらに、被加工物を加工液の中に浸して放電加工する際に、シール板と加工槽壁面との摺動抵抗によって、ワイヤ電極の位置決め速度と精度が低下するという問題点もあった。
【０００９】
この発明は、このような従来の放電加工機の問題点を解決するためになされたものであり、ワイヤ電極の水平面内位置を固定した状態で、被加工物をパラレルリンク機構で保持して位置決め制御することにより、可動部（即ち、被加工物の位置決め制御駆動部）の小型化・簡素化・軽量化を図り、その結果、可動部の機械共振周波数が高められて、サーボ帯域が拡大し、ワイヤ電極に対する被加工物の位置決め動作、およびワイヤ放電時における短絡回復動作を高速化し、ワイヤ放電加工を高速・高精度に行えるワイヤ放電加工機を提供することを目的とする。
【００１０】
また、加工槽の加工液に被加工物を浸して放電加工する場合でも、パラレルリンクを加工槽の上方に配置し、パラレルリンク先端から被加工物を懸架することによって、可動部に対する加工液のシールを不要とし、シールによる摺動抵抗を防止して、位置決め動作を高速・高精度に行えるワイヤ放電加工機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るワイヤ放電加工機は、水平面内の所定位置においてワイヤ電極を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構と、それぞれが回転自在に支持されると共に、伸縮自在な第１のリンクおよび第２のリンクを有し、上記第１および第２のリンクの連結部において被加工物を水平保持すると共に、上記ワイヤ電極に対して上記被加工物を水平面内の所望の位置に位置決めできるパラレルリンク機構を備えたものである。
【００１２】
また、この発明に係るワイヤ放電加工機の上記パラレルリンク機構は、保持した被加工物の水平面内での回転を防止する回転防止機構を有したものである。
【００１３】
また、この発明に係るワイヤ放電加工機は、被加工物に対する加工形状を極座標で表した加工形状データに基づいて、上記パラレルリンク機構を構成する第１および第２のリンクを連結する連結軸の中心と、上記第１および第２のリンクのそれぞれの旋回中心との距離を演算し、その演算結果に応じて上記第１および第２のリンクの長さを制御する制御装置を備えたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるワイヤ放電加工機の構成をＸ方向から見た側面図である。
また、図２は、図１に示した実施の形態１によるワイヤ放電加工機を上側から見た上面図である。
図１あるいは図２において、１は被加工物、２は被加工物１を放電加工により加工するワイヤ電極、６は被加工物１を載せる小型定盤、７は被加工物１を小型定盤６に固定するクランプ、１１は小型定盤６を保持する連結軸、１０は連結軸１１を位置決めする伸縮リンク、３は伸縮リンク１０を保持しながら旋回させる旋回リンク、１２は図示しないボールねじを介して伸縮リンク１０を旋回リンク３の中に引き込んだり、あるいは旋回リンク３から押し出して、伸縮リンク１０の長さを調節・駆動するサーボモータである。
【００１５】
また、１３は旋回リンク３を保持する旋回保持部、４はワイヤ電極２を案内する上部ガイド、５はワイヤ電極２を案内する下部ガイド、１７はワイヤ電極２を巻いたボビン、１８はボビン１７から引き出したワイヤ電極２にテンションを与えるテンションプーリ、１６はワイヤ電極２を回収する回収ローラ、８はこの回収ローラ１６で回収したワイヤ電極２を収納するワイヤ電極回収箱、９は被加工物１を浸漬する加工液、１５は加工液９を貯める加工槽、１９は加工槽１５を支持するベッド、２０はボビン１７およびテンションプーリ１８などを支持するコラムであり、このコラム２０はベッド１９によって支持されている。
なお、テンションプーリ１８、上部ガイド４、下部ガイド５、回収ローラ１６などによって、水平面内の所定位置においてワイヤ電極を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構が構成されている。
【００１６】
次に動作について説明する。
ワイヤ電極２は下部ガイド５の下に配置された回収ローラ１６の巻取り力によってボビン１７から引き出され、テンションプーリ１８でテンションを与えられた後、上部ガイド４に達する。
上部ガイド４の下には、被加工物１が配置されており、ワイヤ電極２に与えた電圧により、ワイヤ電極２と被加工物１との間に放電を発生せしめ、放電の熱によって被加工物１を加工する。
被加工物１の下には下部ガイド５が配置されており、ワイヤ電極２はこれら上部ガイド４と下部ガイド５によって、水平面内の所定の位置において鉛直方向に保持されることになる。
下部ガイド５を通過したワイヤ電極２は回収ローラ１６を経て、ワイヤ電極回収箱８に収まる。
【００１７】
ワイヤ電極２の搬送経路を構成する（即ち、ワイヤ電極搬送機構を構成する）ボビン１７、 テンションプーリ１８、上部ガイド４、下部ガイド５、回収ローラ１６はベッド１９およびコラム２０によって支持されており、ワイヤ電極２の搬送経路は空間にほぼ固定されている。
なお、本実施の形態では、説明を省略しているが、上部ガイド４にＸＹ平面内の微動軸（ｕ軸、ｖ軸）を設けて、ワイヤ電極２を傾けて被加工物１の加工断面にテーパをつけても良い。その場合、ワイヤ経路は多少変化することになる。
【００１８】
一方、伸縮リンク１０、旋回リンク３、サーボモータ１２、旋回保持部１３からなるリンクをライトアーム２１と呼ぶ。
図１では、重なって見えないが、図２に示すように、ライトアーム２１と同じ構成のレフトアーム２２をＹ軸に関して対称に配置している。
なお、図２において、４１はレフトアーム２２の伸縮リンクであり、ライトアーム２１の伸縮リンク１０と同等のものである。
このように、第１のリンクであるライトアーム２１と第２のリンクであるレフトリンク２２が対となり、それぞれの端部（即ち、それぞれの伸縮リンクの端部）を連結軸１１に結合することによって、２自由度のパラレルリンク機構を構成している。
【００１９】
このように、第１のリンクであるライトアーム２１と第２のリンクであるレフトリンク２２が対となって、ライトアーム２１およびレフトアーム２２のサーボモータを駆動することにより、ライトアーム２１の伸縮リンク１０とレフトアーム２２の伸縮リンク４１の旋回リンクからの突き出し量（即ち、伸縮リンクの長さ）を変え、連結軸１１をＸＹ平面内の所望の座標に位置決めすることができる。
【００２０】
連結軸１１には、小型定盤６およびクランプ７によって被加工物１が水平に固定されており、レフトアーム２２とライトアーム２１で構成したパラレルリンク機構によって、被加工物１のＸＹ面内の座標を所望の値に位置決めすることができる。
結局、固定されたワイヤ電極２の搬送経路に対し、被加工物１をレフトアーム２２とライトアーム２１で構成されたパラレルリンク機構で駆動して位置決めすることにより、被加工物１を所望の形状にワイヤ放電加工することになる。
【００２１】
図３は、ライトアーム２１とレフトアーム２２の連結部の詳細構造を説明するための図であり、Ｙ方向から見た正面図である。
図において、１１は連結軸、４３は連結軸１１の内側に組み込まれた上側連結軸受、４４は連結軸１１の内側に組み込まれた下側連結軸受、４５はこれらの上側連結軸受４３および下側連結軸受４４の内輪に固定された連結内部軸である。ライトアーム２１の伸縮リンク１０は連結軸１１に固定されており、この連結軸１１の内側に上側連結軸受４３と下側連結軸受４４が組み込まれている。
これらの上側連結軸受４３と下側連結軸受４４の内輪には、連結内部軸４５が固定されており、連結内部軸４５にはレフトアーム２２の伸縮リンク４１が固定されている。
【００２２】
ライトアーム２１とレフトアーム２２の連結部をこのように構成することによって、ライトアーム２１の伸縮リンク１０とレフトアーム２２の伸縮リンク４１は、互いにＺ軸（図２参照）周りに自在に旋回でき、しかも、連結軸１１を所望のＸＹ座標（即ち、水平面内の所望の位置）に位置決めできることになる。
連結軸１１の下方には、小型定盤６が固定されており、この小型定盤６の上に被加工物１を載せて上からクランプ７で挟み込んで固定する。
被加工物１は、連結軸１１と共に所望のＸＹ座標（即ち、水平面内の所望の位置）に位置決めすることができる。
【００２３】
以上説明したように、本実施の形態によるワイヤ放電加工機は、水平面内の所定位置においてワイヤ電極を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構と、それぞれが回転自在に支持されると共に、伸縮自在な第１のリンクおよび第２のリンクを有し、上記第１および第２のリンクの連結部において、被加工物を水平に保持すると共に、上記ワイヤ電極に対して上記被加工物を水平面内の所望の位置に位置決め制御するパラレルリンク機構を備えたことを特徴とする。
【００２４】
従って、従来の図１３に示したようなシリアル結合の直交ＸＹＺ位置決め機構に比べて、パラレルリンクにより可動部の質量を小さくでき、さらにワイヤ電極の水平面内位置を固定したままで被加工物を位置決めするため、ワイヤ電極搬送系を静止させて可動部から除外することができる。
その結果、可動部の小型・軽量化が図れて、機械共振周波数が高められてサーボ帯域が拡大して位置決め動作の高速・高精度化を行うとともに、ワイヤ放電における短絡回復動作を高速化し、ワイヤ放電加工を高速・高精度に行える。
【００２５】
また、レフトアーム２２およびライトアーム２１は加工槽１５の上方に配置し、連結軸１１から下方に部材を突き出して、加工液９に浸漬された状態で被加工物１を保持する。
このように構成することにより、可動部に対する加工液９のシールが不要となっている。
シールを省略することにより、シール抵抗による位置決め精度の低下を解消し、信頼性の高い装置を安価に構成できる効果がある。
また、下部ガイド５の直下に回収ローラ１６を配置しているため、ワイヤ方向変換機構が不要であり、装置を簡素に構成できる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２によるワイヤ放電加工機の構成と動作を説明するための図であり、図２（ａ）はワイヤ電極２が被加工物１の右前部分にあるとき、図４（ｂ）はワイヤ電極２が被加工物１の左前部分にあるとき、図４（ｃ）はワイヤ電極２が被加工物１の中央部分にあるとき、図４（ｄ）はワイヤ電極２が被加工物１の右奥部分にあるとき、図４（ｅ）はワイヤ電極２が被加工物１の左奥部分にあるときを示している。
図４において、２５は連結軸１１に固定された先端プレート、２３はこの先端プレート２５に回転軸を介して連結された第１段平行リンク、２６は回転軸を介して第１段平行リンク２３支持する中間プレート、２４は回転軸を介して中間プレート２６に連結された第２段平行リンク、２７は回転軸を介して第２段平行リンク２４を支持する支持プレートである。
【００２７】
次に動作について説明する。
支持プレート２７はベッド１９に固定されており、この支持プレート２７に対して第２段平行リンク２４で連結された中間プレート２６は支持プレート２７と平行を保ちながら、支持プレート２７のまわりを旋回する。
この中間プレート２６に対して、第１段平行リンク２３で連結された先端プレート２５は中間プレート２６と平行を保ちながら、中間プレート２６のまわりを旋回する。
【００２８】
結局、先端プレート２５は支持プレート２７と平行を保つことになる。
支持プレート２７はベッド１９に固定されているため、先端プレート２５はベッド１９に対して一定の角度を保つことになる。
また、平行リンクを製図用ドラフタのように第１段平行リンク２３および第２段平行リンク２４からなる２段平行リンクで構成しているため、図４（ａ）〜図４（ｅ）に示したように先端プレート２５はＸＹ平面内を自由に移動できる。
被加工物１を先端プレート２５によって支持することにより、被加工物のＸＹ平面内の角度を一定に保つことができる。
【００２９】
図５は、第１段平行リンク２３および第２段平行リンク２４からなる２段平行リンクの構造を示す図である。
図５を用いて、まず、第２段平行リンク２４について説明する。
ベッド１９に固定されている支持プレート２７には、下側から軸受ハウジング２７ａを取り付け、この軸受ハウジング２７ａの内側にアンギュラー玉軸受を背面合わせで２個挿入する。
アンギュラー玉軸受は軸受ハウジング２７ａで挟み込まれて、アンギュラー玉軸受の外輪は支持プレート２７に固定される。
一方、アンギュラー玉軸受の内輪には、軸を挿入して固定し、この軸に第２段平行リンク２４を固定する。
このように構成することにより、第２段平行リンク２４は支持プレート２７のまわりを滑らかに旋回できることになる。
【００３０】
第２段平行リンク２４のもう一方の端にも軸を取り付け、この軸をアンギュラー玉軸受の内輪に固定する。
このアンギュラー玉軸受は中間プレート２６の下側に取り付けた軸受ハウジング２６ａで保持する。
第２段平行リンク２４の２本のリンク、支持プレート２７および中間プレート２６によって平行四辺形を構成する。
このように構成することにより、支持プレート２７の２本の軸の軸中心を結ぶ直線と中間プレート２６の２本の軸の軸中心を結ぶ直線は常に平行に保たれる。
【００３１】
次に、第１段平行リンク２３について説明する
中間プレート２６の上側に軸受ハウジング２６ｂを取り付け、その中にアンギュラー玉軸受を背面合わせで２個挿入する。
アンギュラー玉軸受は軸受ハウジング２６ｂで挟み込まれて、アンギュラー玉軸受の外輪は中間プレート２６に固定される。
一方、アンギュラー玉軸受の内輪には、軸を挿入して固定し、この軸に第１段平行リンク２３を固定する。
このように構成することにより、第１段平行リンク２３は中間プレート２６のまわりを滑らかに旋回できることになる。
【００３２】
第１段平行リンク２３のもう一方の端にも軸を取り付け、この軸をアンギュラー玉軸受の内輪に固定する。
このアンギュラー玉軸受は先端プレート２５の下側に取り付けた軸受ハウジング（図示せず）で保持する。
第１段平行リンクの２本のリンク、中間プレート２６および先端プレート２５によって平行四辺形を構成する。
このように構成することにより、先端プレート２５の２本の軸の軸中心を結ぶ直線と中間プレート２６の２本の軸の軸中心を結ぶ直線は常に平行に保たれる。
【００３３】
第１段目と第２段目を合わせて見れば、先端プレート２５と中間プレート２６が平行を保ち、中間プレート２６と支持プレート２７が平行を保つので、結局、先端プレート２５は支持プレート２７に対して平行を保つことになる。
また、中間プレート２６が支持プレート２７のまわりを旋回でき、また、先端プレート２５は中間プレート２６のまわりを旋回できる。
中間プレート２６の支持プレート２７に対する旋回角度と、先端プレート２５の中間プレート２６に対する旋回角度とは独立であるため、先端プレート２５はＸＹ平面の相当な範囲内で任意の位置に平行を保ったまま移動できる。
【００３４】
先端プレート２５には上から軸受ハウジング２９を取り付け、位置決め軸２８を回転自由に支持する。
位置決め軸２８のもう一方の端は、連結軸１１に固定し、パラレルリンク（即ち、ライトアーム２１およびレフトアーム２２）で連結軸１１を駆動することにより、先端プレート２５を所望のＸＹ座標値に位置決めできることになる。
また、先端プレート２５には、下方延長部材４８を固定しており、この下方延長部材４８の下部には、小型定盤６およびクランプ７を設けている。
そして、実施の形態１の場合（図１あるいは図３参照）と同様に、小型定盤６の上に被加工物１を載せ、上からクランプ７によって被加工物１を挟み込んで固定する。
このように構成することにより、被加工物１とベッド１９を平行に保ったままで、さらに、被加工物１の水平面内角度を一定に保ちながら（即ち、被加工物１を水平面内で回転させることなく）、被加工物１を所望のＸＹ座標に容易に位置決めできる。
【００３５】
本実施の形態によれば、被加工物が回転せず、角度が一定であるため、例えば、被加工物をＸ軸に平行に移動させながら、被加工物のＸ軸と平行な平面にダイヤルゲージを当ててＹ方向の変位を測定して、被加工物セッティングの平行度を確認することができる。
また、新たにアクチュエータを増やすことなく、２段平行リンクという簡素に機構によりワークを平行に保つため、装置を安価に構成できる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によるワイヤ放電加工機は、水平面内の所定位置においてワイヤ電極を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構と、被加工物を水平に保持すると共に、上記ワイヤ電極に対して上記被加工物を水平面内の所望の位置に位置決め制御するパラレルリンク機構を備えた実施の形態１によるワイヤ放電加工機において、さらに、パラレルリンク機構は、保持した被加工物の水平面内での回転を防止する回転防止機構（即ち、保持した被加工物の水平面内角度を一定に保つ機構）を有していることを特徴とする。
そのため、実施の形態１の場合よりも、さらに高精度な被加工物の放電加工が可能となるワイヤ放電加工機を実現できる。
また、保持した被加工物の水平面内での回転を防止する回転防止機構は、２段平行リンクを用いているので、高精度な被加工物の放電加工が行えると共に、簡素な構成で、かつ、安価なワイヤ放電加工機を実現できる。
【００３７】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３によるワイヤ放電加工機の構成と動作を説明するための図であり、図６（ａ）はワイヤ電極２が被加工物１の右前部分にあるとき、図６（ｂ）はワイヤ電極２が被加工物１の左前部分にあるとき、図６（ｃ）はワイヤ電極２が被加工物１の中央部分にあるとき、図６（ｄ）はワイヤ電極２が被加工物１の右奥部分にあるとき、図６（ｅ）はワイヤ電極２が被加工物１の左奥部分にあるときを示している。
図６において、３０はライトアーム２１に連結されたヨーイング（ｙａｗｉｎｇ）リンク、３１はヨーイングリンク３０を駆動するサーボモータ、３２はヨーイングリンク３０をライトアーム２１に連結する回転軸、３４はクランプ７および小型定盤６から付き出たセンターアーム、３５はこのセンターアーム３４をヨーイングリンク３０に連結する回転軸である。
【００３８】
次に動作について説明する。
ヨーイングリンク３０には、ボールねじ（図示せず）が内蔵されており、サーボモータ３１の回転によって回転軸が直動ガイド（図示せず）に沿ってヨーイングリンク３０の上をスライドする。
このようにして回転軸３３をスライドさせると、センターアーム３４は回転軸３５を支点に旋回してヨーイング角（ＸＹ平面内の角度、即ち、Ｚ軸周りの回転角度）を変化させることができる。
従って、被加工物１の位置に応じてサーボモータ３１を制御することにより、被加工物１の角度を一定に制御できる。
例えば、図６（ｂ）では、ヨーイングリンク３０上の回転軸３３を回転軸３２に近づけることによって、センターアーム３４とライトアーム２１のなす角を小さくし、被加工物１のＸＹ平面内の角度を一定に保っている。
【００３９】
図７は、ヨーイングリンク３０まわりの機構を説明するための平面図である。
図において、６０はサーボモータ３１で駆動されるボールねじ、６２はボールねじ６０で駆動されるスライダ、６１はこのスライダ６０を直動案内するガイドレールである。
サーボモータ３１を駆動することにより、ボールねじ６０を介してスライダ６２を駆動し、スライダ６２をガイドレール６１に沿って動かし、ヨーイングリンク３０と連結された回転軸３２と回転軸３３の間の距離を所望の大きさに設定できる。
【００４０】
回転軸３３、ヨーイングリンク３０、回転軸３３、センターアーム３４、回転軸３５、ライトアームの伸縮リンク１０によって三角形を形成しており、回転軸３２と回転軸３３の距離を調整ことによって、センターアーム３４と伸縮リンク１０のなす角を所望の値に設定できる。
センターアーム３４には、図５と同様に、図示しない下方延長部材５８、小型定盤６、クランプ７を取り付け、被加工物１を保持する。
結局、被加工物１は、センターアーム３４に固定され、ヨーイングリンク３０に取り付けられた回転軸３２と回転軸３３の距離をサーボモータ３１で調整することによって、被加工物１のＸＹ水平面内の角度（ヨーイング角度）を制御できることになる。
【００４１】
即ち、連結軸１１のＸＹ座標値が変化しても、ヨーイングリンク３０のサーボモータ３１を駆動することによって、被加工物１の水平面内の角度が一定となるように制御できることになる。
本実施の形態によるワイヤ放電加工機では、被加工物の角度が一定であるため、例えば、被加工物をＸ軸に平行に移動させながら、被加工物のＸ軸と平行な平面にダイヤルゲージを当ててＹ方向の変位を測定して、被加工物セッティングの平行度を確認することができる。
また、サーボモータで制御されたヨーイングリンクを付加することによって、装置の可動部を小型化できる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によるワイヤ放電加工機は、水平面内の所定位置においてワイヤ電極を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構と、それぞれが回転自在に支持されると共に、伸縮自在な第１のリンクおよび第２のリンクを有し、第１および第２のリンクの連結部において被加工物を水平に保持すると共に、上記ワイヤ電極に対して上記被加工物を水平面内の所望の位置に位置決め制御するパラレルリンク機構を備えた実施の形態１によるワイヤ放電加工機において、さらに、パラレルリンク機構は、保持した被加工物の水平面内での回転を防止する回転防止機構（即ち、保持した被加工物の水平面内角度を一定に保つ機構）を有し、該回転防止機構はサーボモータの駆動により被加工物の水平面内の角度を制御するヨーイングリンクを用いて構成されているので、連結軸部の水平面内の座標位置が変化しても、被加工物の水平面内の角度を常に一定に保つことが可能となり、さらに高精度な被加工物の放電加工が行えると共に、可動部を小型化でき、かつ、安価なワイヤ放電加工機を実現できる。
【００４３】
実施の形態４．
図８は、実施の形態４によるワイヤ放電加工機の構成と動作を説明するための図であり、図８（ａ）はワイヤ電極２が被加工物１の右前部分にあるとき、図８（ｂ）はワイヤ電極２が被加工物１の左前部分にあるとき、図８（ｃ）はワイヤ電極２が被加工物１の中央部分にあるとき、図８（ｄ）はワイヤ電極２が被加工物１の右奥部分にあるとき、図８（ｅ）はワイヤ電極２が被加工物１の左奥部分にあるときを示している。
【００４４】
図８において、クランプ７および小型定盤６（図８ではクランプ７の下にあり、クランプ７に隠れて見えない）は第１のリンクであるライトアーム２１に固定させている。
このため、被加工物１の位置により、被加工物１のヨーイング角（ＸＹ平面内の角度、即ち、Ｚ軸周りの角度）はライトアーム２１とともに変化する。
しかしながら、ワイヤ電極２（放電加工点）に対する被加工物１の位置は、次に述べるような幾何学的関係がある。
この幾何学的関係に基づいてパラレルリンク機構を制御することにより、被加工物１を任意形状に放電加工することができる。
【００４５】
図９は、第１のリンクであるライトアーム２１と第２のリンクであるレフトアーム２２からなるパラレルリンクと放電加工点の幾何学的関係を示した説明図である。
座標系としては、図１あるいは図４等で示した作業座標（Ｘ、Ｙ）と符号を反対に取った内部座標（ｘ、ｙ）を用いる。
図９に示すように、連結軸１１（図１を参照）の中心の座標を（ｘ_０ｔ、ｙ_０ｔ）、放電加工点（即ち、被加工物１とワイヤ電極２が接触する位置）の座標を（ｘ_０、ｙ_０）、レフトアーム２２の旋回中心から連結軸１１の中心までの長さをｒ_１、ライトアーム２１の旋回中心から連結軸１１の中心までの長さをｒ_２、レフトアーム２２の旋回中心とライトアーム２１の旋回中心の間の距離をＬ、ｘ軸とレフトアーム２２およびライトアーム２１のなす角をθ_１およびθ_２、連結軸１１の中心と放電加工点の距離をｒ_０、連結軸１１の中心と放電加工点を結ぶ直線とライトアーム２１のなす角をθ_０とする。
【００４６】
図９において、次式が成り立つ。
ｘ_０ｔ ＝ ｒ_２ ｃｏｓθ_２ −Ｌ／２ ・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ｙ_０ｔ ＝ ｒ_２ ｓｉｎθ_２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
また、
ｘ_０ ＝ ｘ_０ｔ ＋ ｒ_０ ｃｏｓ（θ_０ ＋θ_２） ・・・・・・・・・・・・・（３）
ｙ_０ ＝ ｙ_０ｔ ＋ ｒ_０ ｓｉｎ（θ_０ ＋θ_２）・・・・・・・・・・・・・（４）
式（１）、（２）を式（３）、（４）に代入して、
ｘ_０ ＝ ｒ_２ ｃｏｓθ_２ −Ｌ／２ ＋ ｒ_０ ｃｏｓ（θ_０ ＋θ_２）・・・・ ・・・・（５）
ｙ_０ ＝ ｒ_２ ｓｉｎθ_２ ＋ ｒ_０ ｓｉｎ（θ_０ ＋θ_２）・・・・・・・・・・・ （６）
式（５）にｓｉｎθ_２を、式（６）にｃ ｏｓθ_２を掛けて足せば、次式が得られる。
−ｘ_０ ｓｉｎθ_２ ＋ ｙ_０ ｃｏｓθ_２
＝ （ Ｌ／２ ） ｓｉｎθ_２ ＋ ｒ_０ ｓｉｎθ_０・・・・・・・・・・・・（７）
【００４７】
式（４）をθ_２について解く。
ｓｉｎθ_２ ＝（１−ｃｏｓ^２θ_２）^１／２ を式（７）に代入し、整理すれば次のようになる。
｛ ｙ_０ ^２ ＋ （ Ｌ／２ ＋ ｘ_０ ） ^２｝ ｃｏｓ^２θ_２ − ２ ｙ_０ ｒ_０ｃｏｓθ_２ ｓｉｎθ_０
＋ ｒ_０ ^２ ｓｉｎ^２θ_０ − （ Ｌ／２＋ ｘ_０） ^２ ＝ ０ ・・・・・・・（８）
式（８）はｃｏｓθ_２に関する２次方程式であり、これをｃｏｓθ_２について解けば、
ｃｏｓθ_２が正のとき、次式が成り立つ。
ｃｏｓθ_２ ＝ ｛−Ｂ＋（Ｂ^２−ＡＣ）^１／２｝／Ａ・・・・・・・・・・・・・（９）
ここで、
Ａ ＝ ｙ_０ ^２＋（ Ｌ／２＋ｘ_０）^２
Ｂ ＝ −ｙ_{０ ．}ｒ_０ ｓｉｎθ_０
Ｃ ＝ ｒ_０ ^２ ｓｉｎ^２θ_０−（Ｌ／２＋ｘ_０）^２
【００４８】
次に、ｒ_２を求める。
式（５）にｃｏｓθ_２を、式（６）にｓｉｎθ_２を掛けて足せば、次式が得られる。
ｘ_０ ｃｏｓθ_２ ＋ ｙ_０ ｓｉｎθ_２ ＝ ｒ_２ − （Ｌ／２） ｃｏｓθ_２ ＋ｒ_０ ｃｏｓθ_０・・（１０）
整理して、次式が得られる。
ｒ_２ ＝ （Ｌ／２ ＋ｘ_０） ｃｏｓθ_２ ＋ ｙ_０ （１−ｃｏｓ^２θ_２）^１／２ −ｒ_０ ｃｏｓθ_０ ・・（１１）
また、ｒ_１と連結軸１１の座標（ｘ_０ｔ、ｙ_０ｔ）には、次の関係がある。
ｒ_１ ＝ ｛ ｙ_０ｔ ^２ ＋ （Ｌ／２ − Ｘ_０ｔ ） ^２｝^１／２ ・・・・・・・・・・・・・（１２）
なお、図５より、ｃｏｓθ_１は次のように表される。
ｃｏｓθ_１ ＝ （Ｌ／２ − Ｘ_０ｔ ） ／ ｛ ｙ_０ｔ ^２ ＋ （Ｌ／２ − ｘ_０ｔ ） ^２｝^１／２ ・・（１３）
【００４９】
座標（ｒ_０、θ_０）は被加工物１内の放電加工点の極座標表現とみなすこともでき、（ｒ_０、θ_０）によって、ワイヤ放電加工する任意形状を表せる。
この（ｒ_０、θ_０）に対して、式（１１）〜式（１２）に基づいてレフトアーム長さｒ_１、ライトアーム長さｒ_２を制御することにより、任意形状をワイヤ放電加工できることになる。
被加工物１と小型定盤６の平行度に関しては、静止側たとえばコラム２０側に取り付けた直交位置決めテーブル（ｕ軸、ｖ軸）（図示せず）とダイヤルゲージ（図示せず）を用いて、調整しても良い。
また、式（１１）〜式（１２）に基づく演算はデジタル計算機を用いることによって、容易に安価に実現できる。
【００５０】
図１０は、これらの式に基づいてパラレルリンクを制御するために、デジタル計算機を内蔵した制御装置でサーボモータ指令値を計算する手順を示したフローチャートである。
ステップＳ７５で加工形状を制御装置に入力し、ステップＳ７６では、この加工形状を極座標表現して（ｒ_０、θ_０）を設定する。
また、ステップＳ７８では、機械構造に関する情報を制御装置に入力しておき、ステップＳ７９では、ステップＳ７８の機械構造情報を基に、ｘ_０、 ｙ_０、 Ｌの値を設定する。
【００５１】
ステップＳ７７では、式（９）に基づいて、ｒ_０、θ_０、 ｘ_０、 ｙ_０、 Ｌの値から、
ｃｏｓθ_２を算出する。
ステップＳ８０では、逆余弦関数を計算してθ_２を算出する。
ステップＳ８１では、式（１１）に基づき、θ_２の値などから ｒ_２を算出する。
ステップＳ８２では、式（１）、式（２）に基づき、ｒ_２、θ_２、Ｌから（ｘ_０ｔ、ｙ_０ｔ）を算出する。
ステップＳ８３では、式（１２）に基づき、ｘ_０ｔ、 ｙ_０ｔ、 Ｌからｒ_１を算出する。
【００５２】
図１１は、実施の形態４によるワイヤ放電加工機の正面図およびこれを制御する制御装置の概略構成を示す図である。
図において、６６は放電加工電源およびＮＣ制御装置を内蔵した電気系ラック
、６７はＮＣ制御装置のキーボード、６８はＮＣ制御装置のフロッピー（登録商標）ディスクドライブ、６９はＮＣ制御装置のディスプレイ、７０はＮＣ制御装置、７１、７２はこのＮＣ制御装置７０の位置指令信号を受け取るサーボアンプ、６５はレフトアーム２２のサーボモータである。
【００５３】
被加工物１に対する所望の加工形状をディスプレイ６９の表示を見ながら、キーボード６７から入力する。
または、予め別個のパーソナルコンピュータで設定した加工形状データをフロッピー（登録商標）ディスク装置６８から読み込む。
このようにして設定した加工形状データに基づいて、ＮＣ制御装置７０は図１０に示したフローチャートに従って、リンク長さｒ_１、および ｒ_２に関する位置指令を生成し、サーボアンプ７１、７２に送出する。
サーボアンプ７１、７２は、この位置指令に基づいてサーボモータ１２、６５を駆動する電流を生成し、サーボモータ１２、６５を駆動する。
ライトリンク２１の伸縮リンク１０およびレフトリンク２２の伸縮リンク４１は、サーボモータによって伸縮され、結局、被加工物１は所望の形状にワイヤ放電加工されることになる。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によるワイヤ放電加工機は、水平面内の所定位置においてワイヤ電極を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構と、それぞれが回転自在に支持されると共に、伸縮自在な第１および第２のリンクを有し、第１および第２のリンクの連結部で被加工物を水平に保持すると共に、ワイヤ電極に対して被加工物を水平面内の所望の位置に位置決め制御するパラレルリンク機構を備えたワイヤ放電加工機において、被加工物に対する加工形状を極座標で表した加工形状データに基づいて、パラレルリンク機構を構成する第１および第２のリンクを連結する連結軸の中心と第１および第２のリンクのそれぞれの旋回中心との距離を演算し、その演算結果に応じて第１および第２のリンクの長さを制御する制御装置をさらに備えたものである。
これにより、被加工物に対して高速・高精度な放電加工を行えると共に、所望形状の放電加工を自動的に容易に行うことが可能となる。
【００５５】
実施の形態５．
図１２は、第１および第２のリンクの連結部の機構として、Ｃ軸機構を用いた実施の形態５によるワイヤ放電加工機の要部の構成を示す図である。
図において、５１はＣ軸モータ、５２はＣ軸モータ５１を連結軸１１に固定するホルダ、５３はＣ軸モータ５１のモータ軸、５４はモータ軸５３に取り付けるカップリング、５７はカップリング５４を介して回転させられるＣ軸、５８はＣ軸５７に取り付けられた下方延長部材、５５および５６はＣ軸を回転自由に支持する軸受である。
ホルダ５２によって連結軸１１に固定されたＣ軸モータ５１を駆動すると、モータ軸５３が回転し、カップリング５４を介してＣ軸５７が回転させられる。
【００５６】
Ｃ軸５７には、下方延長部材５８を取り付けており、この下方延長部材５８に固定された小型定盤６の上に、被加工物１を載せて上からクランプ７で挟み込んで被加工物１を小型定盤６に固定する。
Ｃ軸５７の回転によって、被加工物１の回転角度を制御できる。
したがって、被加工物１を保持する連結軸１１のＸＹ座標位置に応じて、制御装置（図示せず）によってＣ軸モータ５１のモータ軸５３の角度を制御することにより、連結軸１１のＸＹ座標が変化しても被加工物１の回転角度を一定に保つことができる。
あるいは、加工軌跡（即ち、加工形状）に応じてＣ軸モータ５１を制御することにより、被加工物１を所望の加工形状にワイヤ放電加工できることになる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、被加工物を保持している連結軸を回転制御することが可能なＣ軸機構を用いることにより、被加工物を保持する連結軸の水平面内位置が変化しても被加工物の回転角度を一定に保つ（即ち、被加工物の回転を防止する）ことができるので、可動部をさらに小型化して高速・高精度な被加工物の放電加工が行える。
【００５８】
【発明の効果】
この発明によるワイヤ放電加工機は、水平面内の所定位置においてワイヤ電極を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構と、それぞれが回転自在に支持されると共に、伸縮自在な第１のリンクおよび第２のリンクを有し、上記第１および第２のリンクの連結部において被加工物を水平に保持すると共に、上記ワイヤ電極に対して上記被加工物を水平面内の所望の位置に位置決めできるパラレルリンク機構を備えたので、可動部の小型化・軽量化が図れ、機械共振周波数が高められてサーボ帯域が拡大して加工点の位置決め動作の高速・高精度化を行うことができるワイヤ放電加工機を実現できる。
【００５９】
また、この発明によるワイヤ放電加工機のパラレルリンク機構は、保持した被加工物の水平面内での回転を防止する回転防止機構を有しているので、さらに高精度な被加工物の放電加工が可能となるワイヤ放電加工機を実現できる。
【００６０】
また、この発明によるワイヤ放電加工機は、被加工物に対する加工形状を極座標で表した加工形状データに基づいて、パラレルリンク機構を構成する第１および第２のリンクを連結する連結軸の中心と、上記第１および第２のリンクのそれぞれの旋回中心との距離を演算し、その演算結果に応じて上記第１および第２のリンクの長さを制御する制御装置を備えたので、被加工物に対して高速・高精度な放電加工を行えると共に、所望形状の放電加工を自動的に容易に行うことが可能な放電加工機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１によるワイヤ放電加工機の側面図である。
【図２】実施の形態１によるワイヤ放電加工機の上面図である。
【図３】実施の形態１によるワイヤ放電加工機のライトアームとレフトアームの連結部の構造を説明するための図である。
【図４】実施の形態２によるワイヤ放電加工機の構成と動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態２によるワイヤ放電加工機の２段平行リンクの構造を説明するための図である。
【図６】実施の形態３によるワイヤ放電加工機の構成と動作を説明するための図である。
【図７】実施の形態３によるワイヤ放電加工機のヨーイングリンク周りの構造を説明するための図である。
【図８】実施の形態４によるワイヤ放電加工機の構成と動作を説明するための図である。
【図９】実施の形態４によるワイヤ放電加工機において、パラレルリンクと放電加工点の幾何学的関係を説明するための図である。い
【図１０】実施の形態４によるワイヤ放電加工機において、極座標で表された加工点データに基づいて、パラレルリンクのリンク長さを演算する処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態４によるワイヤ放電加工機の構成を示す図である。
【図１２】実施の形態５によるワイヤ放電加工機の要部の構成を示す図である。
【図１３】従来のワイヤ放電加工機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 被加工物 ２ ワイヤ電極 ３ 旋回リンク
４ 上部ガイド ５ 下部ガイド ６ 小型定盤
７ クランプ ８ ワイヤ電極回収箱 ９ 加工液
１１ 連結軸 １０ 伸縮リンク １２ サーボモータ
１３ 旋回保持部 １５ 加工槽 １６ 回収ローラ
１７ ボビン １８ テンションプーリ １９ ベッド
２０ コラム ２１ ライトアーム ２２ レフトアーム
２３ 第１段平行リンク ２４ 第２段平行リンク
２５ 先端プレート ２６ 中間プレー ２７ 支持プレート
２８ 位置決め軸 ２９ 軸受ハウジング
３０ ヨーイングリンク ３１ サーボモータ ３２ 回転軸
３４ センターアーム ３５ 回転軸
４１ 伸縮リンク ４３ 上側連結軸受 ４４ 下側連結軸受
４５ 連結内部軸 ４８ 下方延長部材
５１ Ｃ軸モータ ５２ ホルダ ５３ モータ軸
５４ カップリング ５７ Ｃ軸 ５８ 下方延長部材
５５、５６ 軸受 ６０ ボールねじ ６１ ガイドレール
６２ スライダ ６５ サーボモータ
６６ 電気系ラック ６７ キーボード
６８ フロッピー（登録商標）ディスクドライブ ６９ ディスプレイ
７０ ＮＣ制御装置 ７１、７２ サーボアンプ

Claims (8)

1. 水平面内の所定位置においてワイヤ電極を略鉛直方向に搬送するワイヤ電極搬送機構と、
   それぞれが回転自在に支持されると共に、伸縮自在な第１のリンクおよび第２のリンクを有し、上記第１および第２のリンクの連結部において被加工物を水平に保持すると共に、上記ワイヤ電極に対して上記被加工物を水平面内の所望の位置に位置決めするパラレルリンク機構を備えたことを特徴とするワイヤ放電加工機。
2. 上記パラレルリンク機構は、保持した被加工物の水平面内での回転を防止する回転防止機構を有したことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
3. 上記回転防止機構は、２段平行リンクを用いて構成されていることを特徴とする請求項２に記載のワイヤ放電加工機。
4. 上記回転防止機構は、サーボモータの駆動により被加工物の水平面内の角度を制御するヨーイングリンクを用いて構成されていることを特徴とする請求項２に記載のワイヤ放電加工機。
5. 上記回転防止機構は、被加工物を保持する連結部の水平面内の位置に応じて上記被加工物の回転を制御することを特徴とする請求項２に記載のワイヤ放電加工機。
6. 被加工物に対する加工形状を極座標で表した加工形状データに基づいて、上記パラレルリンク機構を構成する第１および第２のリンクを連結する連結軸の中心と上記第１および第２のリンクのそれぞれの旋回中心との距離を演算し、その演算結果に応じて上記第１および第２のリンクの長さを制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
7. 上記パラレルリンク機構は、第１および第２のリンクの連結部より下方に延出する部材を設け、上記部材により被加工物を加工槽内の加工液に浸漬した状態で保持することを特徴とする請求項１〜６に記載のワイヤ放電加工機。
8. 放電加工部位の下方にワイヤ電極回収部を配置したこと特徴とする請求項１から７に記載の放電加工機。

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