JP2008055539A - ワイヤカット放電加工機のワイヤ電極供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、ワイヤ電極が走行経路から外れることがないようにする。
【解決手段】トルクモータ３でワイヤ引き出し方向とは逆方向にワイヤボビン２を駆動しワイヤ電極１に張力を付与する。ワイヤボビン２の回転速度を検出する速度検出器４を設ける。ワイヤ電極１をガイドローラ１４，ブレーキローラ５、上下ガイド８，９、ワイヤ巻き取りローラ１０ａ、１０ｂのワイヤ走行経路に張設する。この張設の際に、ワイヤ電極１がワイヤボビン２から引き出されたとき、速度検出器４で検出される速度が所定速度以上になると、トルクモータ３の出力トルクを増大させて、ワイヤボビン２の慣性等でワイヤ電極１が弛みワイヤ走行経路から外れないようにする。速度検出器４を設けるだけで、簡単にワイヤ電極１の走行経路からの外れを防止できる。ワイヤ電極１の張設作業が容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤカット放電加工機のワイヤ電極供給装置に関する。

ワイヤカット放電加工機におけるワイヤ電極供給装置は、ワイヤ電極を供給するワイヤボビン、ブレーキ手段、ワイヤ巻き取り手段等で構成され、ワイヤボビンから供給されたワイヤ電極を、ブレーキ手段のブレーキローラでブレーキをかけ、被加工物を加工する加工領域を通過させ、その後巻き取りローラ等によるワイヤ巻き取り手段でワイヤ電極を巻き取り、ワイヤ電極に張力を与えながら走行させるものである。そして、ワイヤカット放電加工機は、ワイヤ電極と被加工物間に電圧を印加して、放電を生じせしめて加工を行うものである。

高重量のワイヤ電極の場合、ワイヤ電極供給装置のワイヤボビンは、その重量が大きくなることから、ワイヤボビンを駆動するモータとして、速度制御が可能なＤＣモータが用いられ、ワイヤボビンの回転速度を制御することでワイヤ電極の張力を一定に保持するように制御されている。例えば、ワイヤ電極の送り速度を速い状態から遅い状態へ変化させた場合、高速回転中の高重量ワイヤボビンは、慣性により直ちに低速回転に切り換わらない。そのため、ワイヤ電極が弛み、張力が変化し、定められたワイヤ走行経路から外れる可能性がある。これを防止するために、ＤＣモータにワイヤ電極を巻き戻す方向に回転指令を与え、ワイヤ電極の弛みを防いでいる。一方、ワイヤ電極の送り速度を遅い状態から速い状態へ変化させた場合、高重量ワイヤボビンは慣性が大きいために回転速度の変化に追従できず遅れが生じ、ワイヤ巻き取り手段による巻き取り速度とワイヤボビンからの供給速度に差がでて、ワイヤ電極に過大な負荷がかかり断線する可能性がある。これを防止するために、ＤＣモータにワイヤ電極を送り出す方向に指令を与え、ワイヤボビンの回転速度を増大させて、ワイヤ張力が過大になることを防止する制御がなされている。

この制御のために、ワイヤ電極に張力を付与する張力付与装置を設けて、該張力付与装置による張力が一定となるように、この張力付与装置の状態を検出してワイヤボビンを駆動するモータの速度を制御している。
例えば、ワイヤ供給リールからワイヤ電極が繰り出される位置にワイヤ電極の張力の変化によって変位する張力吸収ローラを設け、該張力吸収ローラの変位を検出するローラ検出器からの信号によって、張力吸収ローラが所定の位置になるようにワイヤ供給リールを駆動する速度可変型モータの回転速度を制御するようにしたものや（特許文献１参照）、ワイヤボビンから引き出されたワイヤ電極を動滑車を介して、加工部に供給し、該動滑車の位置を検出する位置検出部からの信号によって、ワイヤボビンを駆動するモータの速度を制御して、ワイヤ電極の張力を一定に保持するようにしたものが知られている（特許文献２参照）。

また、ワイヤ電極の張力を一定に保持すれば、ワイヤ電極の弛みを防止しワイヤ走行経路からずれることもないものであるから、ワイヤボビンを回転させる駆動モータとしてトルクモータが用いられる場合がある。トルクモータによってワイヤボビンにその回転方向とは逆方向に一定のトルクをかけることによって、ワイヤ電極に一定の張力をかけるようにするものである。例えば、ワイヤボビンの軸にプリテンションモータを連結してワイヤ電極に張力を付与するものが特許文献３に記載されている。この特許文献３に記載された発明は、ワイヤボビンから引き出されたワイヤ電極はブレーキローラを通り、複数のプーリでガイドされ、送り出しローラで引き出されて走行するものであり、ブレーキローラの回転速度を検出し、送り出しローラのワイヤ送り速度との差に基づいてブレーキ力を調整してワイヤ電極の張力を制御するものである。
又、ワイヤボビンにプレ張力を与えるヒステリシスモータを連結し、該ワイヤボビンからブレーキプーリ、ガイドプーリを介し、回収ローラで引き出されるよう構成し、回収ローラの速度検出器からの信号とブレーキに取り付けた速度検出器の信号との差によって、張力変動信号を生成し、該信号をブレーキ駆動回路に出力してワイヤ電極の張力を制御するものも知られている（特許文献４参照）。

実開昭６１−５４４２０号公報 特開平６−３３５８２６号公報 特許第２６１６１１０号公報 特開平２−１８５３２１号公報

ＤＣモータ等による速度可変型モータの回転速度を制御する方法により、ワイヤ張力を制御する方法では、ワイヤ電極の弛みを検出する検出装置やこの検出装置の状態を検出してモータの速度を制御する手段を必要とする。
一方、ワイヤボビンを回転させる駆動モータとしてトルクモータを用いる場合、トルクモータによってワイヤボビンに一定のトルクをかけることによって、ワイヤ電極に一定の張力をかけるものであるが、ワイヤボビンを交換し、ワイヤ電極をワイヤ走行経路に沿って張設するとき、ワイヤ電極をボビンより引き出し、ブレーキローラ、複数のガイドローラ、ワイヤ電極をガイドする上ガイド、さらに、被加工物の加工開始穴を通し、下ガイド、ガイドローラ、ワイヤ巻き取りローラへと導くワイヤ走行経路に、ワイヤ電極を張設する必要があるが、この際、ワイヤ電極をワイヤ走行経路に沿って張設するために、ワイヤボビンよりワイヤ電極を引き出したとき、その引き出し速度が大きいと、ワイヤボビンの慣性力によりワイヤボビンが廻り続けるため、ワイヤ電極がワイヤボビンよりほどけて外れ、また、それまでに張設したワイヤ走行経路からワイヤ電極が外れる場合がある。ワイヤ電極がワイヤ走行経路から外れる現象はワイヤ電極を引き出す速度が速い場合やボビンの重量が重い場合に顕著である。
ワイヤ電極が外れないようにするためには、ワイヤ電極の反供給方向に一定の張力をかけることが一般的であり、張力が高い程ワイヤ電極は外れにくい。ただし、ワイヤ電極が引き出された場合、トルクモータにより付与される張力が高すぎると、ワイヤ電極を引き出す力がより強く必要である。

そこで、本発明の目的は、ワイヤボビンをトルクモータで駆動し該ワイヤボビンから引き出されるワイヤ電極に張力を付与するワイヤ電極供給装置において、ワイヤ電極を引き出す速度が速い場合でもワイヤ電極が走行経路から外れることがないようにすることにある。

本発明は、ワイヤボビンを指令一定トルクで駆動するトルクモータを備え、ワイヤボビンからワイヤ電極をワイヤ走行経路に供給するワイヤカット放電加工機のワイヤ電極供給装置において、前記トルクモータまたは前記ワイヤボビンにその回転速度を検出する速度検出器を設け、該速度検出器によって検出された速度が所定速度に達したとき、前記トルクモータのトルクを上昇させる制御手段を有することを特徴とするワイヤカット放電加工機のワイヤ電極供給装置である。そして、前記制御手段は、前記検出した速度が前記所定速度を越え前記トルクモータのトルクを上昇させ、所定時間経過したとき又は前記速度検出器で検出される速度が前記所定速度以下となったとき、前記トルクモータのトルクを上昇前の値に戻すようにする。

ワイヤボビンを駆動するトルクモータ又はワイヤボビンの速度を検出する速度検出器を備えただけの簡単な構成で、ワイヤ電極がワイヤ走行経路から外れるのを防止することができる。また、ワイヤ電極がワイヤ走行経路から外れないからワイヤ張設作業が簡単で容易となる。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の概要図である。
ワイヤ電極１が巻かれたワイヤボビン２は、トルクモータ３で駆動され、ワイヤ電極の引き出し方向とは逆方向に指令された所定トルクが付与される。又、ワイヤボビン２又はトルクモータ３の回転軸には速度検出器４が取り付けられている（図１ではワイヤボビン２に速度検出器４が取り付けられている例を示している）。該ワイヤボビン２から取り出されたワイヤ電極１は、複数のガイドローラ１４を経由し、ブレーキローラ５と押圧ローラ６で挟まれ、さらに、上ガイド８、被加工物１３を加工する加工領域（最初は加工開始穴）を通り、下ガイド９、ガイドローラ１４を経由して、ワイヤ巻き取りモータ１１で駆動されるワイヤ巻き取りローラ１０ａ，１０ｂで挟まれ、ワイヤ回収箱１２に回収されるワイヤ走行経路に配設される。図中、符号７は、ブレーキローラ５を駆動するブレーキ装置のブレーキモータである。又、符号１５は、このワイヤカット放電加工機を制御する制御装置であり、従来と同様に、該制御装置１５は、プロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ、ワイヤカット放電加工機の可動部を駆動するモータの制御回路、入出力インタフェース等を備えており、該制御装置１５にトルクモータ３、ブレーキモータ７、ワイヤ巻き取りモータ１１が接続され、これらモータは制御装置１５で制御されるように構成されている。さらに、制御装置１５には速度検出器４が接続され、該速度検出器４で検出したワイヤボビン２の回転速度が入力されている。

図１においては、ワイヤ電極１をワイヤ走行経路の途中（上ガイド８に挿入する直前）まで、配設した状態を示し、さらに、ワイヤ電極を配設するワイヤ走行経路は破線で示している。
例えば、図１に示す状態までワイヤ電極１を配設し、さらに、ワイヤ走行経路に沿って配設するために、ワイヤ電極１を引っ張り出したとき、その引っ張り速度が大きいとき、ワイヤボビン２の慣性力によりワイヤボビン２が廻り続けワイヤ電極１がワイヤボビン２よりほどけて外れ、さらに、それまでに張設した複数のガイドローラ１４，１４…からも外れ、ワイヤ走行経路から外れるという現象が生じる。このワイヤ走行経路からワイヤ電極が外れると、再度、最初からワイヤ電極をワイヤ走行経路に沿って張設する作業を行う必要があり、ワイヤ電極の張設作業に時間がかかり、困難な作業となる。

そこで、本実施形態では、速度検出器４でトルクモータ３あるいはワイヤボビン２の速度を検出し、ワイヤ引き出しによる速度が所定速度に達した場合、トルクをある一定時間上昇させ、ワイヤ電極のたるみを防止し、その後、ワイヤボビン２の回転速度が問題ないレベルに達したら、トルクモータ３のトルクを通常の値に引き下げ、その後の引き出し動作を行うように制御する。

図２は、このワイヤ電極１を引き出す際の、引き出し速度が大きいときのワイヤ電極１の弛み防止動作の説明図である。図２において、Ｖｍａｘは速度検出器４で検出される速度で、ワイヤ電極１がワイヤ走行経路から外れる速度、Ｖｓは速度検出器４で検出される速度で、該速度Ｖｓ以上になるとトルクモータ３の出力トルクを所定量上昇させるものである。又、Ｔａはトルクモータ３が通常出力している指令トルクであり、Ｔｂはトルクを増大させるときの指令トルクである。

この図２に示されるように、ワイヤ電極１の引き出し速度が、所定速度Ｖｓ以下であれば、制御装置１５は、トルクモータ３の出力トルクを通常時のトルクＴａを指令して該トルクＴａに保持させている。しかし、引き出し速度が速く、速度検出器４で検出される速度が、設定されている所定速度Ｖｓを越えると、制御装置１５は、指令トルクを所定の値のＴｂに上昇させ、トルクモータ３の出力トルクを増大させてワイヤ電極１をその引き出し方向とは逆方向に引っ張る力を増大させ、ワイヤ電極１の弛み発生を防止し、ワイヤ電極１がそれまでに張設されていたワイヤ走行経路から離脱して外れることを防止する。その後、ワイヤボビン２（又はトルクモータ３）の速度が所定速度Ｖｓ以下まで低下するのに十分な所定時間経過した後、制御装置１５は、トルクモータ３に通常時のトルクＴａを指令する。

トルクモータ３の出力トルクを増大させる所定速度Ｖｓは、ワイヤ電極１がワイヤ走行経路から外れる速度よりは低い値であるが、この所定速度Ｖｓをあまり低い値に設定すると、ワイヤ電極を引き出すことができる速度が遅くなる。そのため、この所定速度Ｖｓは、ワイヤ電極がワイヤ走行経路から外れる速度に近い方が、一般に使い勝手がよくなる。この所定速度Ｖｓの決め方として、例えば、トルクモータ３の出力トルクを通常のトルクＴａに設定し、ワイヤ電極１を引き出し、ワイヤ電極１がワイヤボビン２からほどけてワイヤ走行経路から外れるときの最小速度を速度検出器４からの信号によって求め、この最小速度をワイヤ電極１がワイヤ走行経路から外れる速度Ｖｍａｘとする。そして、制御装置１５からトルクモータ３へのトルク増大指令が出され、実際にトルクモータ３の出力トルクが増大するまでの遅れ時間等を考慮して、求めた、ワイヤ電極１がワイヤ走行経路から外れる速度Ｖｍａｘより遅い速度を仮の所定速度Ｖｓ’として設定し、ワイヤ電極１を引き出し、該仮の所定速度Ｖｓ’を速度検出器４で検出したときトルクモータ３のトルクを通常時のトルクＴａから上昇時のトルクＴｂに切り換え、速度検出器４で検出される速度が、ワイヤ電極１がワイヤ走行経路から外れる速度Ｖｍａｘを越えないかを、通常一般的に行うワイヤ引き出し速度で実験する。この実験を行い普通に行う引き出し速度で速度検出器４で検出される速度が前記Ｖｍａｘを越えるようであれば（ワイヤボビン２のワイヤ電極１がほどける）、仮の所定速度Ｖｓ’をさらに低下させる。こうして、通常の動作で行うワイヤ電極１を引っ張り出す速度で、ワイヤボビン２のワイヤ電極１がほどけず、速度検出器４で検出される速度が、ワイヤ電極１がワイヤ走行経路から外れる速度Ｖｍａｘを越えない仮の所定速度Ｖｓ’が求まると、この仮の所定速度Ｖｓ’をトルクモータ３の出力トルクを上昇させる基準となる所定速度Ｖｓとして設定する。
又、この所定速度Ｖｓをワイヤ電極１がワイヤ走行経路から外れる速度Ｖｍａｘより所定量小さい速度とし、トルクモータ３で上昇させるトルクＴｂを調整して、ワイヤ電極１がワイヤボビン２からほどけたりワイヤ走行経路から外れないようにしてもよいものである。

又、トルクモータ３の出力トルクを上昇させたトルクＴｂに保持する期間は、ワイヤボビン２の速度が所定速度Ｖｓまで低下するのに十分な時間とする。この上昇させたトルクＴｂに保持する期間を設定する代わりに、トルクモータ３の出力トルクを大きなトルクＴｂに上昇させた後、速度検出器４で検出される速度が所定速度Ｖｓ以下となるまで、増大させたトルクＴｂを保持させるようにしてもよい。トルクモータの出力トルクを通常のトルクに復帰させるには、所定速度Ｖｓ以下の速度であればよく、例えば、速度検出器４で検出される速度０になるまで、このトルクＴｂを保持するように制御してもよいものである。

本発明の一実施形態の概要説明図である。 同実施形態におけるトルクモータの出力トルクを増大させるタイミングと期間の説明図である。

符号の説明

１ ワイヤ電極
２ ワイヤボビン
３ トルクモータ
４ 速度検出器
５ ブレーキローラ
６ 押圧ローラ
７ ブレーキモータ
８ 上ガイド
９ 下ガイド
１０ａ，１０ｂ ワイヤ巻き取りローラ
１１ ワイヤ巻き取りモータ
１２ ワイヤ回収箱
１３ 被加工物
１４ ガイドローラ
１５ 制御装置

Claims (2)

1. ワイヤボビンを指令一定トルクで駆動するトルクモータを備え、ワイヤボビンからワイヤ電極をワイヤ走行経路に供給するワイヤカット放電加工機のワイヤ電極供給装置において、
   前記トルクモータまたは前記ワイヤボビンにその回転速度を検出する速度検出器を設け、
   該速度検出器によって検出された速度が所定速度に達したとき、前記トルクモータのトルクを上昇させる制御手段を有することを特徴とするワイヤカット放電加工機のワイヤ電極供給装置。
2. 前記制御手段は、前記検出した速度が前記所定速度を越え前記トルクモータのトルクを上昇させ、所定時間経過したとき又は前記速度検出器で検出される速度が前記所定速度以下となったとき、前記トルクモータのトルクを上昇前の値に戻すことを特徴とする請求項１記載のワイヤカット放電加工機のワイヤ電極供給装置。

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