JP2005246557A - ワイヤガイド装置およびワイヤカット放電加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】
ワイヤカット放電加工機に用いられるワイヤガイド装置１において、ワイヤガイド装置１の製造を容易にするとともにワイヤガイド装置の交換作業を容易にし、ひいては加工時間の短縮することを目的とする。
【解決手段】
ワイヤカット放電加工機に用いられるワイヤガイド装置１は、ワイヤを案内するガイド部４とこのガイド部４を保持するガイド装置本体２からなり、ガイド部４は、３つ以上の円柱体であるピン４１で構成され、各ピン４１の側壁面で囲まれることにより形成される隙間４ａにワイヤ１０６を挿通することで構成される。
ピン４１を円柱体で形成することにより、従来の球体状のガイド部よりも製造が容易となる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ワイヤを案内する装置に関し、特にワイヤカット放電加工機用のワイヤガイド装置およびワイヤカット放電加工機に関するものである。

ワイヤカット放電加工機においては、間隔を置いて配置した一対のワイヤガイド装置間にワイヤを軸方向に架設し更新送り移動させながら、ワイヤに対して略直角方向に被加工物を相対的に移動させ、ワイヤと被加工物との間に発生する放電により加工を行っている。

このようなワイヤカット放電加工機に用いられるワイヤガイド装置にはワイヤの径に精度良く合わせたガイド穴が設けられており、ワイヤの更新送りを良好にするために、このガイド穴の内面には研削加工が施されている。

しかしながら、比較的径の小さいワイヤを挿通するためのガイド穴を形成する場合（例えば０．１ｍｍのガイド穴を形成する場合）は、大きな径のワイヤを挿通するためのガイド穴を形成する場合に比べ、ガイド穴の内面の研削加工が困難となる。

この対策として、図８に示すような、３つの球体を環状に配置し、これらの球体の表面で囲まれる隙間にワイヤが挿通されたガイド部とそのガイド部を保持するガイド装置本体とからなるワイヤガイド装置が知られている。（例えば、特許文献１）
特開昭６０−２２８０２７号公報

ところが、上記従来のワイヤガイド装置ではガイド部を球体で構成しているため、円盤状のものや円柱体のものに比べ、寸法精度を高めることが困難である。

しかも、球体は形状的に不安定であるため、３つの球体を所定位置に安定させるために、球体を保持する本体の径方向、軸方向の長さも正しく設計する必要があり、組付け精度上の要求が多い。

したがって、本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ガイド部の寸法精度を高め易くかつ組付けが容易なワイヤガイド装置およびワイヤカット放電加工機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１のワイヤガイド装置は、ワイヤを案内するガイド部と、このガイド部を保持するガイド装置本体とを備えるワイヤガイド装置であって、前記ガイド部は、３つ以上の円柱体で構成され、これらの円柱体の側壁面で囲まれる隙間に前記ワイヤが挿通されることを特徴としている。

このように、請求項１に記載のワイヤガイド装置は、ワイヤが挿通される隙間を円柱体で形成しているため、ガイド部の製造が従来よりも容易に寸法精度を高めることができ、製造費用も抑えられる。

そしてさらに、従来の球体のものとは違い、これらの円柱体の側壁面同士を合わせるだけでガイド部の位置決めができ、ガイド装置本体への組付けも容易となる。

本発明の請求項２に記載のワイヤガイド装置は、前記ワイヤと接触する前記円柱体の端部に傾斜面を形成することを特徴としている。このことにより、前記傾斜面がワイヤの挿入側に設けられる場合は、この傾斜面はガイド部へのワイヤの挿入を助ける役目を担う。

また、前記傾斜面がワイヤの排出側に設けられる場合は、ワイヤが引っかかるなどして傾いたときに、ワイヤへの負担を軽減する効果がある。

本発明の請求項３に記載したように、請求項１に記載したワイヤガイド装置は、ワイヤカット放電加工機のワイヤを案内するワイヤガイド装置として使用することが好適である。ワイヤカット放電加工機では、加工する場所などに応じて小さい径のワイヤを使用する場合があり、そのワイヤ径に合わせたガイド装置を容易に製造する必要があるためである。

本発明の請求項４に記載したワイヤカット放電加工機は、請求項１に記載のワイヤガイド装置を標準ワイヤガイド装置の先端部分に着脱自在に取付けることを特徴としている。ワイヤを径の大きいものから径の小さいものに交換する際、このワイヤカット放電加工機に予め備え付けられた標準ワイヤガイド装置を交換せずに、請求項１に記載のワイヤガイド装置をその標準ワイヤガイド装置の先端に取付けるだけなので、通常、ワイヤカット放電加工機で行っている標準ワイヤガイド装置交換後のワイヤの垂直出し作業を行う必要が無くなり、その結果、ワイヤ交換時の段取りの時間を短縮でき、次の加工までの時間が短縮できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明するワイヤガイド装置がワイヤカット放電加工機に適用された例について説明する。しかしながら、本発明のワイヤガイド装置の適用対象は、ワイヤカット放電加工機に制限されるものではなく、他の種類のワイヤをガイドする装置として採用することも可能である。

（一実施形態）
本発明の一実施形態を図に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態に用いるワイヤカット放電加工機の全体構成図である。ワイヤカット放電加工機は、図１に示すように、標準ワイヤガイド装置１０５、ワイヤ１０６、ワイヤ調整装置１０７、ベース１０１に立設された垂直コラム１０２に取付けられた水平コラム１０３及び被加工物を取付ける取付け台１０４から構成される。前記標準ワイヤガイド装置１０５は、上標準ワイヤガイド装置１０５ａと下標準ワイヤガイド装置１０５ｂとからなっており、上標準ワイヤガイド装置１０５ａはワイヤ調整装置１０７に、下標準ワイヤガイド装置１０５ｂは水平コラム１０３の先端に予め取付けられている。これら上標準ワイヤガイド装置１０５ａと下標準ワイヤガイド装置１０５ｂとの間に、ワイヤ１０６が架設される。なお、このワイヤ調整装置１０７は、図示しないＵ軸サーボモータ、Ｖ軸サーボモータを備え、放電加工前にこれらのサーボモータを駆動させることにより、ワイヤ１０６をベースに対しての垂直の状態に調整するものである。取付け台１０４は、被加工物Ｗを取付ける取付け部１０４ｃを備えたＸ軸ユニット１０４ｘとＹ軸ユニット１０４ｙから構成されている。Ｘ軸ユニット１０４ｘ、Ｙ軸ユニット１０４ｙは、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｙ軸サーボモータＭｙによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移動される。Ｘ，Ｙ軸サーボモータＭｘ，Ｍｙを駆動して取付け台１０４に取付けられた被加工物Ｗを移動させ、ワイヤ１０６と被加工物Ｗ間に電圧を印加して放電加工を行う。

図２は、図１に示すワイヤカット放電加工機に予め取付けられている標準ワイヤガイド装置１０５の断面図である。標準ワイヤガイド装置１０５は、上標準ワイヤガイド装置１０５ａと下標準ワイヤガイド装置１０５ｂからなるが、基本的な構成は同じなため、ここでは上標準ワイヤガイド装置１０５ａについてのみ説明する。上標準ワイヤガイド装置１０５ａは、ダイス鋼もしくは、ステンレス鋼などの金属からなる標準ワイヤガイド装置本体１０８と、挿通するワイヤ径に合わせた穴を有するダイヤモンドもしくは、超硬金属などからなる標準ガイド部１０９とから構成されている。そして、標準ワイヤガイド装置本体１０８の上部には、ネジ部１１０が設けられており、放電加工機に装着可能となっている。

図３は、本発明の一実施形態におけるワイヤガイド装置１を標準ワイヤガイド装置１０５に取付けた状態の断面図である。ワイヤガイド装置１は、放電加工機に予め取付けられている標準ワイヤガイド装置１０５の先端部に着脱自在に取付けられる。ワイヤ１０６を径の大きいものから小さいものに交換する際、それに合ったワイヤガイド装置１を標準ワイヤガイド装置１０５の先端部に取付けるのみでワイヤガイド装置の交換が完了する。

図４は、本発明の一実施形態におけるワイヤガイド装置の部分断面図である。図４に示したワイヤガイド装置１は、ワイヤ１０６を案内するガイド部４と、このガイド部４を保持するガイド装置本体２から構成される。このガイド装置本体２は、円筒部２１と、底部２２を有し、この底部２２には、３つの円柱体であるピン４１からなる前記ガイド部４を圧入して保持するための円形状の開口部３を備えている。また、各ピン４１の側壁面に囲まれ、ワイヤ１０６が挿通される第１の隙間部４１ａと、開口部３の内周面と各ピン４１の側壁面との間に形成される第２の隙間部４１ｂを備えている。なお、ガイド装置本体２の円筒部２１の内径は、図３で説明したように、標準ワイヤガイド装置１０５の先端部に取付けるため、その先端部の外径とほぼ同じとなっている。また、ガイド装置本体２は、例えばダイス鋼より製造されており、ガイド部４のピン４１は超硬金属から製造されている。ガイド部４に超硬金属を使用する理由としては、案内するワイヤ１０６に対する耐磨耗性を向上させるためであり、この目的を達成するものであれば他の材料（例えば、ダイヤモンドなど）を使用しても差し支えない。

図５は、図４に示したガイド部４の詳細を説明する図である。図５（ａ）は、ガイド部４の上面図であり、図５（ｂ）は、その側面図である。図５（ａ）に示したように、ガイド部４は、３つのピン４１が円環状に配置され、各ピン４１の側壁面に囲まれた第１の隙間部４１ａを備えた構造となっている。その第１の隙間部４１ａにワイヤ１０６を挿通することで、ガイド部４はワイヤ１０６を案内する。前記ピン４１は、３つとも同径、同一長さの円柱体であり、ピン４１の半径ｒとし、ワイヤガイド装置１に通すワイヤ１０６の直径をｋとすると、ｒとｋとの関係は、下記の数１で表される。
（数１）ｋ＝（２／√３−１）２ｒ
ｋにガイド部４に挿通するワイヤ１０６の径を代入して、ピン４１の直径を算出し、例えば、丸棒状の超硬金属材料から倣い研削加工によって３つのピン４１を形成する。なお、ガイド部４に使用されるピン４１は、ワイヤ１０６を案内する側壁面が備わっておればよく、中実構造でも中空構造でもどちらでもよい。

次に、本発明の一実施形態であるワイヤガイド装置１の作用を説明する。本発明の一実施形態では、ガイド部４を３つ円柱状のピン４１を円環状に配置し、そのピン４１の側壁面で囲まれた第１の隙間部４１ａをワイヤ１０６のガイド部として使用しているので、ピン４１の寸法精度が容易に高められる。このことは、前記式１よりピン４１の半径ｒとワイヤ１０６の直径ｋとの比が約０．３であることからもわかる。

そして、従来のワイヤガイド装置本体とガイド部である球体を加工するよりも、本発明のガイド装置本体２の底部２２に形成した比較的大きな円形状の開口部３および円柱体であるピン４１を加工、形成するほうが容易である。

しかも、この開口部３に３つのピン４１を圧入するにも、各ピン４１をその側壁面同士を合わせるのみで、ガイド部４を構成でき、高い精度の組み付けが不要となる。

さらに、この構成とすることにより案内するワイヤ１０６の外周面と各ピン４１の側壁面との間に第１の隙間部４ａと、開口部３の内周面と各ピン４１との間に第２の隙間部４ｂが形成されるので、ワイヤ１０６とピン４１との擦れなどによって発生する切屑をこれらの隙間部４ａ，４ｂから逃がすことができ、ガイド部４に溜まることを抑えることができる。

そしてさらに、このワイヤガイド装置１をワイヤガイド放電加工機に予め備えられている標準ワイヤガイド装置１０５の先端部に着脱自在に取付けるだけで、ワイヤ１０６の径にあったワイヤガイド装置１に交換されるので、従来行っていたワイヤ１０６の垂直出しの作業が無くなり、その結果、ワイヤ交換時の段取り時間を短縮でき、次の加工工程までの時間が短縮される。

（変形例）
図６は、ガイド部４を構成する円柱体であるピン４１の変形例を示した図である。図６（ａ）に示したピン４１の端部には、傾斜面４２が形成されている。ガイド部４をガイド装置２に組付けた後、放電加工によって傾斜面４２を形成してもよいし、傾斜面４２を各ピン４１に形成した後、ガイド装置２にガイド部４を組付けてもよい。傾斜面４２の設ける場所は、ワイヤ１０６が挿入される側、排出される側の両方が考えられるが、この傾斜面４２は、ワイヤガイド装置１を交換した後のワイヤ１０６をガイド部４に形成される第１の隙間部４ａへの導入の役割を果たすためのものであるので、少なくともワイヤ１０６の挿入側に設けられることが好ましい。傾斜面４２が排出側に設けられるのは、加工中に何らかの力でワイヤ１０６が振れたときに、ワイヤ１０６への負担を軽減するためである。

図６（ｂ）に示したように、ワイヤ１０６に対して傾斜面４２の角度を３０°とすれば、上述の効果をよりいっそう発揮する。なお、この傾斜面４２を形成する目的は上述の効果を奏するためであるので、ピン４１の端部に形成する傾斜面４２の形状は、あらゆる変形例が考えられる。

例えば、図７（ａ）に示すようにピン４１の側面から見て直線的なものはもちろん、図７（ｂ）に示すようにピン４１の側面から見て凹曲面となっているもの、図７（ｃ）に示すようにピン４１の側面から見て凸曲面となっているものでもよい。

本発明の一実施形態に用いるワイヤカット放電加工機の全体構成図である。 図１に示すワイヤカット放電加工機に予め取付けられている標準ワイヤガイド装置の断面図である。 本発明の一実施形態におけるワイヤガイド装置を標準ワイヤガイド装置に取付けた状態の断面図である。 本発明の一実施形態におけるワイヤガイド装置の部分断面図である。 （ａ）はワイヤガイド装置のガイド部の上面図であり、（ｂ）はそのガイド部の側面図である。 （ａ）はガイド部の変形例を示した斜視図であり、（ｂ）はガイド部に形成されたテーパとワイヤとのなす角を示した断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はテーパの形状の変形例を示す断面図である。 従来技術のワイヤガイド装置の断面図である。

符号の説明

１ ワイヤガイド装置
２ ガイド装置本体
２１ 筒部
２２ 底部
３ 開口部
４ ガイド部
４１ ピン
４ａ 第１の隙間部
４ｂ 第２の隙間部
４２ 傾斜面
１０１ ベース
１０４ 取付け台
１０５ 標準ワイヤガイド装置
１０５ａ 上標準ワイヤガイド装置
１０５ｂ 下標準ワイヤガイド装置
１０６ ワイヤ
Ｗ 被加工物

Claims (4)

1. ワイヤを案内するガイド部とこのガイド部を保持するガイド装置本体とを備えるワイヤガイド装置であって、
   前記ガイド部は３つ以上の円柱体で構成され、これらの円柱体の側壁面で囲まれる隙間に前記ワイヤが挿通されることを特徴とするワイヤガイド装置。
2. 前記ワイヤと接触する前記円柱体の端部に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤガイド装置。
3. 前記ガイド部に案内される前記ワイヤは、ワイヤカット放電加工機用の電極であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤガイド装置。
4. 請求項１に記載のワイヤガイド装置を標準ワイヤガイド装置の先端部分に着脱自在に取付けることを特徴とするワイヤカット放電加工機。

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