JP2008290172A - ワイヤカット放電加工機のワイヤ支持位置測定方法およびワイヤ支持位置測定用部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤ電極の傾斜張架時の上下ガイドによる支持位置を、ワイヤ電極を張架せずに、測定用部材を用いて測定すること。
【解決手段】凸状曲面を中心軸の周りで回転させたすり鉢状の案内孔の内周面（ワイヤガイド面）２１に、頂角６０度（４０度）の円錐面（または多角錐面）３１（４１）を持つ先細りピン形状部を有する測定用部材３０（４０）が、らっぱ状に開いた開口部から差し込まれると、円錐面（または多角錐面）３１（４１）が内周面２１に接点２２（２３）で接し、行き止まる。この時の測定用部材３０（４０）の所定箇所の高さ３０Ｄ、高さ３０Ｄを測った所定箇所から頂点３２（４２）までのＺ方向距離から、基準ワイヤ電極支持位置から測ったＱ30（Ｑ20）のＺ位置を求めることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ワイヤカット放電加工機において、ワイヤ電極を張架するワイヤガイドにおけるワイヤ支持位置を測定する方法、並びに、同方法を実施する際に使用される測定用部材に関する。更に詳しく云えば、本発明は、上下ワイヤガイド間に張架されるワイヤ電極に、テーパ加工時に必要な角度の傾斜（テーパ角に対応する傾斜）を与えた時のワイヤガイド支持位置を、ワイヤ電極を実際には張架しない状態で求めることができるワイヤ支持位置測定方法と、ワイヤガイド（ダイスガイド）の開口に同測定のために差し込まれる測定用部材に関する。

周知のように、ワイヤカット放電加工機を用いた加工は、通常、上下ワイヤガイド間に張架されたワイヤ電極に電圧を印加し、ワイヤ電極に対し、相対的に駆動させられるテーブル上に固定されたワークを所望の形状に、水平方向に直交する２軸のＸ軸、Ｙ軸により軸移動させ、そのワイヤ−ワーク間に生じる連続的な放電により、加工を行う加工方法である。その際、上下ワイヤガイドの水平方向相対位置（ＸＹ位置）をずらせることでワイヤ電極をワーク載置面に対して斜めに張架した状態とすれば、いわゆるテーパ加工が実行される。テーパ加工は、円錐形状や四角錘形状、または、任意の傾き面を持った形状を得たい際に利用される周知の加工方法である。

テーパ加工実行時に必要なワイヤ電極の傾斜角は、加工面の傾斜角（テーパ角）に対応しており、通常、加工プログラム中で数値をもって指定される（例えば、ワーク載置面をＸＹ平面［Ｚ＝０の面］として、“Ｚ方向に対して３０度”、“Ｚ方向に対して２０度”の如く指定）。そして、指定された傾斜角を実現するために、上下ワイヤガイドの相対位置（相対的なＸＹ位置）を、上下に整列配置された位置から、プログラムで指定された傾きを持った面にワイヤ電極が正しく沿うように移動させる。この相対移動は、通常、一方のみのワイヤガイド（例えば上ワイヤガイド）を支える駆動部の移動（Ｘ軸に平行な軸方向のＵ軸移動及び、Ｙ軸に平行な軸方向のＶ軸移動）によって行われる。

移動量は、計算によって求められるが、指定された通りのワイヤ電極の傾斜を正確に実現できる移動量の計算は単純ではない。ワイヤガイドの要部は一般に、ワイヤ電極を貫通させる案内孔を有する「ダイスガイド」あるいは「ワイヤダイスガイド」と呼ばれる部材で構成されており、正しい計算を行うには、ワイヤ電極を所望の角度θ（例えばθ＝３０度）に傾けた際に、ワイヤ電極が貫通する上下のダイスガイドについて、実際にワイヤ電極が案内孔中のどの位置で支持されるとみなすことができるのかを決定する必要がある。
図２に例示したように、今、ワイヤ電極の傾斜角度をθ、上ガイドについての「ワイヤ電極が支持されるとみなすことができる位置」をＰ（θ）、下ガイドについての「ワイヤ電極が支持されるとみなすことができる位置」をＱ（θ）とすれば、Ｐ（θ）とＱ（θ）の間の距離Ｄpq（Ｚ方向距離）と、傾斜角度θより、移動距離（実現されるべき上下ガイドのＸＹ位置の差）＝Ｄpq×ｔａｎθで計算できることになる。以下、このような位置Ｐ（θ）、Ｑ（θ）のことを「ワイヤ支持位置」と云うことにする。
なお、テーパ加工時にも、被加工物の基準面（制御面）上で、正確な寸法を要求されており、加工して出来た形状の絶対寸法が正しくなければならない。その為にも、ワイヤ支持位置Ｐ（θ）、Ｑ（θ）と、被加工物の基準面との距離（Ｚ方向距離）も正確に求める必要がある。ここで、被加工物の基準面のＺ位置は事前に指定されるので、この距離を知ることは、結局、ワイヤ支持位置Ｐ（θ）、Ｑ（θ）を求めることに帰着する。実施形態の説明で例述するように、ワイヤ支持位置の内、ＸＹ位置は上下ガイドＸＹ位置と同一視することができるので、問題となるのはＺ位置である。

このように、ワイヤ電極を傾斜張架する場合のワイヤ支持位置（Ｚ位置）を知ることは非常に重要であるが、ワイヤ支持位置（Ｚ位置）を正確に求めることは簡単ではなかった。なぜならば、傾斜張架されたワイヤ電極は、上下ダイスガイドの案内孔の入り口（上ダイスガイドの下方を向いた開口／下ダイスガイドの上方を向いた開口）の付近で屈曲するが、ワイヤ電極が有する剛性のために、屈曲位置を１点に特定することが困難である。

そのため、予測乃至意図した位置（１点）でワイヤ電極が屈曲していると仮定し、その仮定の屈曲点をワイヤ支持位置とみなして計算された（相対）移動量には信頼性がなく、計算された移動量に基づいたワイヤガイド移動で実現されるワイヤ電極の傾斜角度と、指定された傾斜角度の間にずれが生じていた（例えば指定された傾斜角度３０度に対して実現される傾斜角度２９度となる）。

この問題を解決しようとする１つの技術が、下記特許文献１に開示されている。この技術では、ワイヤ電極の剛性を考慮して、ワイヤ電極のガイド面を提供するダイスガイド開口部の内周面形状（縦断面構造）を大きなＲを持つ緩やかな円弧形状とすることで、緩やかに湾曲する内周面に沿ってワイヤ電極を曲げ、実際にワイヤ電極が支持される位置をガイド部の円弧半径Ｒに基づいて算出されるとしている。なお、このようなダイスガイド開口部の内周面形状（縦断面構造）は、スムーズなワイヤ電極送りが可能になるという利点も有している。

しかし、個々のダイスガイドについて、ワイヤ電極のガイド面となる開口部の内周面の円弧半径Ｒを正確に測定する簡便な手段を用意することは実際上困難である。一般に、ダイスガイドのワイヤガイド面は、適当な円弧Ｒ形状ですり鉢状に形成されており、狭く奥深い部分の形状の測定は困難とされていた。また、設計値を用いることで測定なしで円弧半径Ｒを既知とすることも一応可能ではあるが、ダイスガイドは、耐摩耗性を確保する為に、ダイヤモンドや、ルビー等の高硬度の材料で構成されており、個々のダイスガイドについての研磨工程で設計通りの正確な形状を実現することは困難であり、ある程度の製造誤差は覚悟せざるを得ない。製造誤差があれば、ワイヤ案内面の形状を設計値で求めても、誤差が生じてしまい正確に算出する事が出来ない。

その為、これまでは、ワイヤを実際に上下ガイド間に張り、任意角度に傾けた上で機械を稼動させ、ジグとの間で接触検知させる事で、ワイヤの位置を逆算し、ダイスガイドの支持位置を計算する方法（下記特許文献２参照）や、実際に種々の上下ガイド位置の下でテーパ加工を行い、その都度加工結果を測定し、上下ガイド位置から単純計算されるワイヤ電極傾斜角に対応するテーパ角と実際に得られるテーパ角の間のずれから、実際のワイヤ電極支持位置を逆算する手法（下記特許文献３参照）が利用されている。

しかし、ジグに接触させる方法では、ワイヤ電極を実際に張架した状態で、接触感知による測定を各角度毎に行う必要があり、測定時間がかかっている。また、実際に加工して加工結果を測定する場合は、さらに多大な時間もかかり、加工する被加工物、その他の消耗品を必要としていた。いずれにしろ、これらの方法では、ワイヤ支持位置を求めるのに、機械を使用する現場において、機械を稼動させる必要があり、測定の為に機械を占有する事で、本来の放電加工の稼動率を下げる原因にもなっていた。

特公昭６２−４０１２６号公報 特許第２５１８３３７号公報 特開平１１−１６５２１９号公報

本発明の１つの目的は、ワイヤカット放電加工機を用いたテーパ加工における上記問題点を解決し、ワイヤ電極のワイヤガイドによる支持位置を、ワイヤ電極の張架や、試験的な加工を実施することなく、簡便に測定できる方法を提供することにある。また、本発明のもう１つの目的は、同方法を実施する際に使用する測定用部材を提供することにある。

本発明は、ダイスガイドが、凸状曲面（例えば円弧形状）を中心軸周りで回転させてできる形状のすり鉢状の内周面を持つように形成された開口部を持つ場合に、既知の頂角を持つ円錐の円錐面または多角錐の多角錐面を持つ先細りピン部を有する測定用部材を、前記内周面が提供するワイヤガイド面に前記円錐面または前記多角錐の稜線部が沿うように差し込み、前記ワイヤガイド面に前記円錐面または前記多角錐の稜線部が接触して前記測定用部材が行き止まった位置を測定する事により、前記頂角の２分の１のワイヤ電極傾斜角度における、ワイヤ支持位置（ダイスガイド基準位置から測った位置）を簡便に求め得るようにしたものである。

請求項１に係る発明は、凸状曲面を中心軸周りで回転させてできる形状のすり鉢状の内周面を持つように形成された開口部を持つダイスガイドを夫々有する上下ワイヤガイト間にワイヤ電極を張架して放電加工を行うワイヤカット放電加工機において、前記ワイヤ電極を傾斜張架して実行されるテーパ加工時のワイヤ支持位置を測定する測定方法であって、「既知の頂角を持つ円錐の円錐面または多角錐の多角錐面を持つ先細りピン部を有するとともに、長さが既知である測定用部材を、前記内周面が提供するワイヤガイド面に前記円錐面または前記多角錐の稜線部が沿うように差し込み、前記ワイヤガイド面に前記円錐面または前記多角錐の稜線部が接触して前記測定用部材が行き止まった位置を測定する事により、前記頂角の２分の１のワイヤ電極傾斜角度におけるワイヤ支持位置を求めること」を特徴としている。

ここで、上記測定方法は、「前記測定用部材を、前記円錐面または前記多角錐面の頂点を前記ダイスガイドのらっぱ状に開口した案内孔に前記中心軸に沿って差し込み、前記円周面または前記稜線部が前記内周面に接して前記測定用部材が行き止まった行き止り状態とする段階と、該行き止り状態において、前記ダイスガイドの底面もしくは、前記ダイスガイドを載置した基準面から、前記測定用部材の所定箇所までの高さを測定する高さ測定段階と、前記高さ測定段階で測定された高さと、前記測定用部材の長さ、およびワイヤの傾きが０度の時のガイド支持位置に対応する基準ワイヤ支持位置に基づいて、前記ワイヤ電極の傾斜張架を前記既知の頂角の１／２の角度とする場合における、前記ワイヤ電極のワイヤ電極支持位置を算出する段階」とを含むことができる（請求項２）。

また、前記高さ測定段階において、円錐面または多角錐面の頂角が互いに異なる複数の測定用部材で測定することもできる（請求項３）。

また、本発明は、凸状曲面を中心軸周りで回転させてできる形状のすり鉢状の内周面を持つように形成された開口部を持つダイスガイドを夫々有する上下ワイヤガイト間にワイヤ電極を張架して放電加工を行うワイヤカット放電加工機において、前記ワイヤ電極を傾斜張架して実行されるテーパ加工時のワイヤ支持位置を測定する測定方法のために使用される測定用部材を提案する。

この測定用部材は、既知の頂角を持つ「円錐の円錐面または多角錐の多角錐面」を持つ先細りピン部を有するとともに、長さが既知であることを基本的特徴とする（請求項４）。ここで、測定用部材は、前記先細りピン部と円筒部で構成することができる（請求項５）。また、前記先細りピン部を取り囲んで保護する保護部を設けることもできる（請求項６）。

本発明によれば、テーパ加工時に利用する補正機能に必要な、ワイヤ電極張架角度とワイヤ支持位置（理論上、ワイヤ屈曲点とみなし得る位置）との対応関係を簡便に求めることが可能になる。また、従来方法では、ワイヤカット放電加工機の機上でしか実施できなかったワイヤ支持位置の測定が、本発明により、機械に取り付ける前のダイスガイドを用意した段階で可能になる。従って、ワイヤカット放電加工機を占有することがない。

更に、ワイヤカット放電加工機の設置場所以外の場所での測定が可能となり、例えば、ダイスガイドを製造した段階で、ダイスガイドの製造者が測定を行い、測定結果のデータを出荷時に仕様データの一部として添付するといったことも容易になる。その結果、ダイスガイドのユーザや機械のオペレータは、添付データの値を機械に入力するだけで済むことになり、負担が軽減される。そして、従来多大な工数がかかっていた補正のための機上作業が不要になるため、作業効率が向上する。

図１はワイヤカット放電加工機のワイヤ電極の走行系統の概略を例示した図である。同図を参照すると、ワイヤ電極１は、長尺のワイヤ電極１を巻回したワイヤボビン２から繰り出され、ブレーキシュー４を経て上ワイヤガイド１０へ向かう。加工時には、それに先だって、上ワイヤガイド１０から下ワイヤガイド２０の間でワイヤ電極１が張架され、ワイヤ電極１は更に下ガイドローラ５で略水平方向に方向転換する。方向転換されたワイヤ電極１は、フィードローラ６とピンチローラ７の間を通って、ワイヤ回収箱９で回収される。

ワイヤ電極１には上記経路でワイヤ電極１が所定の速度で移動するように、ワイヤ電極１を引っ張る駆動力が与えられる。この駆動力の源は、フィードローラ６を駆動するフィードモータ８ａである。一方、ワイヤ電極１を繰り出す側のワイヤボビン２にも、引っ張り力に順応ずる適度の回転駆動力が送り出しモータ８ｂによって与えられ、それによってスムーズにワイヤ電極１が移動できるようになっている。また、ワイヤ電極１が、上下ワイヤガイド１０、２０間で適度の張力をもって弛むことなく張架された状態を維持するように、ブレーキシュー４の制動制御を行うブレーキ３が設けられる。

なお、図１においては図示を省略したが、ワイヤ放電加工機には周知の通り、電極被加工物であるワークを載置するワーク載置台、ワイヤ電極１に放電電圧を供給する機構、電源や、ワイヤ電極１の給送に関わるフィードモータ８ａ、送り出しモータ８ｂ以外の諸モータ、及び、関連する駆動機構等が装備されている。

また、フィードモータ８ａ、送り出しモータ８ｂ、各軸駆動用の諸モータの制御、ブレーキ３の制御、放電電圧の制御等が、制御装置（図示省略）によって行われることも周知の通りである。位置や速度の制御が行われる軸の構成として一般的なものは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｕ軸、Ｖ軸の５軸構成で、例えばＸ軸とＹ軸でワーク載置台のＸＹ位置（及び移動速度）が制御される。また、Ｚ軸、Ｕ軸、Ｖ軸は、上ガイド１０のＺ位置、Ｕ位置、Ｖ位置を夫々調節するための軸で、Ｕ軸による移動方向はＸ軸による移動方向と平行に設定され、Ｖ軸による移動方向はＹ軸による移動方向と平行に設定されている。

さて、本発明では、テーパ加工時に上下ワイヤガイド（上下ダイスガイド）１０、２０間にワイヤ電極１を傾斜して張架した時のワイヤ電極１の支持位置（Ｚ位置）を求めることが基本課題である。そこで、例として傾斜角３０度あるいは傾斜角２０度の各ケースを想定し、ワイヤ電極１の張架状態について、図３〜図５（ａ）、（ｂ）を参照して考察してみる。

先ず、図３は、上下ワイヤガイド間で傾斜角３０度をもってワイヤ電極１を張架した状態を表わしている。同図において、符号１０は上ワイヤガイドを代表する案内部材であるダイスガイドを表わし、符号２０は下ワイヤガイドを代表する案内部材であるダイスガイドを表わしている。各ダイスガイドを１０、２０は、ワイヤ電極１を貫通させる案内孔を有している。上下ダイスガイド１０、２０は、夫々、下方及び上方に向かって案内孔の断面積を広げる姿勢で駆動機構（図示省略）上に支持される。駆動機構は、既述の通り、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｚ軸のものであるが、ここでは一例として、上ダイスガイド１０のＺ位置（図３において上下方向の位置）、Ｕ位置、（図３において左右方向の位置）、Ｖ位置（図３において図面に垂直な方向の位置）が夫々Ｚ軸、Ｕ軸、Ｖ軸で移動可能であるものとする。

上下ダイスガイド１０、２０は必ずしも同寸同形である必要はないが、ここでは同寸同形とする。そして、各ダイスガイド１０、２０の案内孔の一方の側はすり鉢状の内周面を形成しており、既述の通り、上ダイスガイド１０の案内孔は下方に向かって断面積を広げ、下ダイスガイド２０の案内孔は上方に向かって断面積を広げている。各案内孔の内周面１１、２１は緩やかな凸状曲面を中心軸周りで回転させてできる形状を持ち、案内孔の中心軸（図３に示した配置状態でＺ方向に平行）に関して対称形状を有している。また、上ダイスガイド１０のすり鉢状の内周面１１は上方へ行くに従って垂直な円筒面に漸近し、下ダイスガイド２０のすり鉢状の内周面２１は下方へ行くに従って垂直な円筒面に漸近している。そして、ワイヤ電極１の外周とダイスガイド１０、２０の案内孔の内周が最も近くなる位置Ｐ0、Ｑ0では、実質的に円筒面に移行している。なお、位置Ｐ0、Ｑ0は各案内孔の中心軸上にあり、上下ダイスガイド１０、２０の各３次元位置を代表する点でもある。

円筒面の内径は、ワイヤ電極１の外径より僅かに大きく形成され、ワイヤ電極１の通過に支障をきたさないようになっている。案内孔の内周面１１、２１を提供する凸状曲面として典型的なものは、Ｚ方向に沿った断面が曲率半径Ｒを持つ円孤形状となる凸状曲面であり、その一例を内周面２１について図４に示した。

ここで、上下ダイスガイド１０、２０によるワイヤ電極１の支持位置について考えてみる。各ダイスガイド１０、２０によるワイヤ電極１の支持位置は、ワイヤ電極１が垂直に支持されているときには、上下方向（Ｚ方向）のどこにあっても問題とはならない。通常、ワイヤ電極１を傾斜張架しない条件（垂直加工時）のワイヤ支持位置（Ｚ位置）は、上下ダイスガイド１０、２０自体の３次元位置を代表する位置Ｐ0、Ｑ0の各Ｚ位置に一致するとして扱われる。このことを考慮して、点Ｐ0のＺ位置を「上ガイド基準ワイヤ支持位置」と呼び、点Ｑ0のＺ位置を「下ガイド基準ワイヤ支持位置」と呼んでいる。図３において、上下ガイド基準ワイヤ支持位置は、ラインＡ0（Ｚ＝Ｚa）ラインＢ0（Ｚ＝Ｚb）で描示されている。

ところが、図３のように、ワイヤ電極１を垂直方向から傾けた際は、ワイヤ電極１が上下ダイスガイド１０、２０内で湾曲するので、前述した通り、所望されるワイヤ電極１の傾斜角（テーパ角度に対応）を実現するために、上下ダイスガイド１０、２０をどれだけ相対移動させれば良いか、正確に決められない。

図４は、下ダイスガイド２０を例にとり、案内孔内で湾曲するワイヤ電極１の様子を表わしている。同図から理解されるように、案内孔の入り口の縁における内周面の傾斜がワイヤ電極１の張架方向より水平に近い角度で傾斜している限り、ワイヤ電極１は案内孔の入り口から奥に入るに従って徐々に内周面２１に接近し、ある点（位置）で内周面２１に接触する。この点（位置）を接触点（接触位置）２１ａと呼ぶことにする。

ワイヤ電極１は接触点２１ａからは内周面２１に沿うように湾曲し、点Ｑ0を通過する際にはＺ方向に平行となる。点Ｑ0と接触点２１ａのＺ方向距離は３０Ｃで示されている。
図示は省略したが、上ダイスガイド１０の案内孔内でもワイヤ電極１は、上下関係は逆であるが、同様の経路をとり、下方の入り口から上方へ入り、内周面１１上の接触点からは内周面１１に沿って湾曲し、点Ｐ0を通過する際にはＺ方向に平行となる。

ワイヤ電極１が上述のような経路をとる時、基準ワイヤ支持位置Ｐ0、Ｑ0をワイヤ支持位置に採用した場合、計算される傾斜は直線Ｐ0Ｑ0の傾斜となり、明らかにワイヤ電極１の傾斜（ここでは３０度）と異なってしまう。

これを回避するために、ワイヤ電極１の直線張架部分に注目すると、その両端は上下ダイスガイド１０、２０における接触点と考えることができる。即ち、上ダイスガイド１０における接触点と下ダイスガイド２０における接触点（図４における点２１ａ）を結ぶ直線は、ワイヤ電極１の直線張架部分を表現していると考えることができる。そこで、この直線が上下ダイスガイド１０、２０の各中心軸線（夫々点Ｐ0、Ｑ0を通り、Ｚ方向に平行）と交わる点Ｐ30、Ｑ30をワイヤ支持位置と定義すれば良い。

この定義に従えば、点Ｐ30とＰ0は、Ｚ位置のみが異なり、ＵＶ位置は同一である。同様に、点Ｑ30とＱ0は、Ｚ位置のみが異なり、ＸＹ位置は同一である。また、既述の通り、基準ワイヤ支持位置Ｐ0、Ｑ0は上下ダイスガイド１０、２０を代表する位置であり、Ｘ軸／Ｙ軸／Ｕ軸／Ｖ軸の移動位置で決まる。従って、未知量として測定されるべきは、点Ｐ30、Ｑ30のＺ位置である。

図３、図４において、点Ｐ30を通りＺ位置一定のラインが符号Ａ30で示され、点Ｑ30を通りＺ位置一定のラインが符号Ｂ30で示されている。図３中に示したように、直線Ａ0から測ったＡ30までの距離をＵ＿Ｅ、直線Ｂ0から測ったＢ30までの距離をＬ＿Ｅ、直線Ａ0Ｂ0間の距離を０＿Ｌ、直線Ａ30Ｂ30間の距離を３０＿Ｌとすると、下記式（１）が成立する。
３０＿Ｌ＝０＿Ｌ−（Ｕ＿Ｅ＋Ｌ＿Ｅ） ・・・（１）
となる。

その時に、移動させる上ダイスガイド１０の移動量は、下記式（２）で表わされる。なお、この移動量は、図３におけるラインＧ（Ｐ0を通りＺ方向に平行なライン＝上ダイスガイド１０及びその案内孔の中心軸線）とラインＨ（Ｑ0を通りＺ方向に平行なライン＝下ダイスガイド２０及びその案内孔の中心軸線）の間の距離に該当する。

移動量３０＿Ｕ＝３０＿Ｌ ×ｔａｎ （３０度） ・・・（２）
これを正確に計算するには、上記式（１）中のＵ＿ＥとＬ＿Ｅを正確に知る必要がある。また、それらＵ＿ＥとＬ＿Ｅが正確に判れば、制御面（加工プログラムで加工経路が指定されている面で、基準面とも呼ばれる）ＣＦとワイヤ支持位置との間の距離（Ｚ位置の差）も正確に求められる。

幾何学的な考察から明らかなように、３０度以外の傾斜角を想定した場合、接触点の位置が上下ダイスガイド１０、２０が同一であっても、上下ダイスガイド１０、２０における接触点の位置が変わり、ワイヤ支持位置も変わる。図５（ａ）、（ｂ）は、下ダイスガイド２０を例にとり、その様子を示したもので、図５（ａ）はワイヤ電極の張架角度＝３０度の場合（上述したケース）の接触点とワイヤ支持位置を示し、図５（ｂ）はワイヤ電極の張架角度＝２０度の場合の接触点とワイヤ支持位置を示している。

図５（ａ）、（ｂ）を比較すると、張架角度＝２０度における接触点２１ｂは張架角度＝３０度における接触点２１ａより下方にあり、それに応じて張架角度＝２０度におけるワイヤ支持位置Ｑ20は、張架角度＝３０度におけるワイヤ支持位置Ｑ30より下方にある。基準ワイヤ支持位置Ｑ0からの距離は、２０Ｅ（２０度の場合）と３０Ｅ（３０度の場合）であり、２０Ｅ＜３０Ｅとなっている。

図３〜図５（ａ）、（ｂ）を参照して行った以上の説明から判るように、所望されるワイヤ電極の張架角度に対応するワイヤ支持位置ＱのＺ位置（基準ワイヤ支持位置Ｑ0からの距離）を測定する必要があるということである。なお、上ダイスガイド１０について云えば、所望されるワイヤ電極の張架角度に対応するワイヤ支持位置ＰのＺ位置（基準ワイヤ支持位置Ｐ0からの距離）を測定する必要があるということであるが、幾何学的な対称性から考えて、本質的には同じことである。

さて、本発明では、上記の考察の中で言及されている接触点における案内孔の内周面２１（または１１）の接線が、ワイヤ電極１の直線張架部分の延在方向を表現していることに注目し、ワイヤ電極１を張架しない状態でこの接線を表現できる部材を案内孔へ挿入して、同接線を再現し、同接線と案内孔の中心軸線が交わる位置を知ることができないか模索した。その結果、頂角が既知の「円錐の円錐面または多角錐の多角錐面」を持つ先細りピン部を有する測定用部材が利用できることが判った。

即ち、上ダイスガイド１０あるいは下ダイスガイド２０に使用されるダイスガイドが、凸状曲面（Ｒ形状）を中心軸周りで回転させてできる形状のすり鉢状の内周面を持つように形成された開口部を持つ場合に、「既知の頂角を持つ円錐の円錐面（または多角錐の多角錐面）を持つ先細りピン部」を有する測定用部材を、前記内周面（１１または２１）が提供するワイヤガイド面に前記円錐面が沿うように差し込み、前記ワイヤガイド面に前記円錐面（または多角錐の稜線部）が接触して前記測定用部材が行き止まった位置を測定する事により、前記頂角の２分の１のワイヤ電極傾斜角度における、ワイヤ支持位置（ダイスガイド基準位置から測った位置）を簡便に求め得るようにする。

なお、本明細書では、円錐面の元となる円錐形の頂点のことを「円錐面の頂点」と云うことにする。円錐面が実際に円錐体を完成させている場合は、「円錐面の頂点」はその円錐体の実際の頂点となる。もし、そうでなければ「円錐面の頂点」は、円錐面を仮想的に延長した際に収束する点となる。また、円錐面の元となる円錐形の頂角のことを「円錐面の頂角」と云うことにする。

同様に、本明細書では、多角錐（例えば三角錐、四角錐、六角錐等）の多角錐面を持つ先細りピン部を持つ測定用部材を採用する場合は、多角錐面の元となる多角錐の頂点のことを「多角錐面の頂点」と云うことにする。多角錐円が実際に多角錐を完成させている場合は、「多角錐面の頂点」はその多角錐の実際の頂点となる。もし、そうでなければ「多角錐面の頂点」は、多角錐面の境界を構成する各稜線を仮想的に延長した際に収束する点となる。多角錐面の元となる多角錐の頂角のことを「多角錐面の頂角」と云うことにする。

測定用部材の円錐面（または多角錐面）の頂角は、ワイヤ支持位置が測定される際のワイヤ電極１の傾斜角度（テーパ角に対応）の２倍に対応する。一般には、円錐面（または多角錐面）の頂角を２θとした測定用部材は、ワイヤ電極１の傾斜角度をθとした条件でのワイヤ支持位置の測定に使用される。図６（ａ）、（ｂ）は、夫々円錐面（または多角錐面）３１、４１の頂角を６０度、４０度とした測定用部材３０、４０による測定の状況を示した図である。

図６（ａ）のケースでは、断面形状がＲの円弧を持つワイヤガイド面（内周面）２１に、頂角６０度の円錐面（または多角錐面）３１を持つ先細りピン形状部を有する測定用部材３０が、らっぱ状に開いた開口部から案内孔に、案内孔（内周面２１）の中心軸に沿って差し込まれる。すると、円錐面（または多角錐面）３１が内周面２１（ワイヤガイド面）に接し、行き止まる。この時、基準ワイヤ支持位置（基準位置）Ｑ0から測った接点２２（正確には円周を形成する接点集合）のＺ位置は、前述した２１ａのＺ位置と一致する。距離で云えば、３０Ｃである（図４参照）。

上記の測定用部材３０が行き止まった状態において、測定用部材３０の所定箇所（ここでは測定用部材３０の上端）までの高さ３０Ｄを測定する。すると、下記の式（３）で基準位置からの距離３０Ｅを求めることができる。

３０Ｅ＝３０Ｄ−３０Ａ−Ｆ ・・・（３）
ここで、３０Ａは、上記の高さ３０Ｄを測った所定箇所から円錐面（または多角錐面）３１の頂点３２までのＺ方向距離であり、本明細書ではこれを「測定用部材３０の長さ」と云う。「所定箇所」は、高さを測ることができ、且つ、なんらかの手段で円錐面（または多角錐面）３１の頂点３２からのＺ方向距離を既知量とできる箇所であれば良い。また、Ｆはダイスガイド２０の底面から基準ワイヤ支持位置Ｑ0までのＺ方向距離である。このＦの値は、実質的にダイスガイド毎の設定値として扱うことができる。つまり、底面をＺ＝０の面として、そこから適距離Ｆ（案内孔の最細部が存在すると推定される箇所までの概算距離）で基準ワイヤ支持位置Ｑ0を定義すれば良い。この場合、Ｆは当然既知量で、図３中に示したＺaあるいはＺbに対応している。

図６（ｂ）のケースでは、同じダイスガイド２０のワイヤガイド面（内周面）２１に、頂角４０度の円錐面（または多角錐面）４１を持つ先細りピン形状部を有する測定用部材４０が、らっぱ状に開いた開口部から、案内孔（内周面２１）の中心軸に沿って案内孔に差し込まれる。すると、円錐面（または多角錐面）４１が内周面２１（ワイヤガイド面）に接し、行き止まる。この時、基準ワイヤ支持位置（基準位置）Ｑ0から測った接点２３（正確には円周を形成する接点集合）のＺ位置は、ワイヤ電極１を２０度の傾斜で張架した場合の接触点のＺ位置と一致する。Ｑ0から測ったＺ方向距離は、２０Ｃで示されている。当然のことながら、２０Ｃ＜３０Ｃである。

上記の測定用部材４０が行き止まった状態において、測定用部材４０の所定箇所（ここでは測定用部材４０の上端）までの高さ２０Ｄを測定する。すると、下記の式（４）で基準位置からの距離２０Ｅを求めることができる。

２０Ｅ＝２０Ｄ−２０Ａ−Ｆ ・・・（４）
ここで、２０Ａは、上記の高さ２Ｄを測った所定箇所から円錐面（または多角錐面）４１の頂点４２までのＺ方向距離であり、既述の如く、これを「測定用部材４０の所定部の長さ」と云う。「所定箇所」が、高さを測ることができ、且つ、なんらかの手段で円錐面（または多角錐面）４１の頂点４２からのＺ方向距離を既知量とできる箇所であれば良いことも、図６（ａ）の場合と同様である。Ｆについても既述した通りである。

別の頂角の円錐面（または多角錐面）を持つ測定用部材を必要に応じて用意すれば、各頂角の２分の１の測定角度におけるワイヤ支持位置（基準位置からのＺ方向距離）を測定することができる。例えば、頂角２０度、１０度の円錐面（または多角錐面）を夫々持つ２つの測定用部材を用意して上記と同様の測定を行えば、測定角度１０度及び５度におけるワイヤ支持位置（基準位置からのＺ方向距離）を測定することができる。それら測定結果をまとめてグラフでプロット描示した例を図７に示す。図７におけるプロット点は、測定角度３０度、２０度、１０度、５度及び０度のものである。

また、縦軸の数値は例えばｍｍ単位で示した「ワイヤ支持位置のＺ位置」である。但し、０度のプロットは、実測値ではなく傾斜角度０度における理論値で、換言すれば、前記式（３）、（４）中のＦに対応する。本例ではＦ＝２（ｍｍ）ということである。

上記の測定には、図８（ａ）に示すような高さ測定器１００を利用することができる。高さ測定器１００自体は周知のもので、ベース１０１上に被測定物の取り付け穴が形成された取り付け基準台１１０と鉛直方向に延在するガイドコラム１０２が設けられている。ガイドコラム１０２には、スライド機構（図示省略）を介してスライダ１０３が取り付けられており、手動あるいはモータ（図示省略）により上限移動が可能となっている。

そして、スライダ１０３には、ディスプレイ等を含む操作部１０５が搭載され、その下面側には、先端に被測定物を装着する装着機構を備えた測定子１０４が設けられている。操作部１０５の内部には、スライダ１０３の上下位置をディスプレイに表示するための機構（例えば、スライダ１０３を上下させるモータに結合されたパルスエンコーダと係数回路等）が装備されており、スライダ１０３の上下位置、換言すれば、測定子１０４に装着された被測定物の上下位置をディスプレイに表示できるようになっている。

また、任意の上下位置で表示をゼロにするリセットボタン（図示省略）等も操作部１０５に設けられている。

ここで被測定物として扱うのは、ダイスガイド２０あるいは１０である。測定手順を、ダイスガイド２０について、図６（ａ）中に示した測定用部材３０（頂角６０度）を用いる例で説明すれば次のようになる。

先ず、測定子１０４の先端に装着機構を用いて測定用部材３０を装着する。測定子１０４は、その中心軸線が鉛直方向に平行であり、且つ、取り付け基準台１１０の取り付け穴の中心軸線と一致しており、測定子１０４の先端に装着された測定用部材３０の中心軸線とも一致する。一方、取り付け基準台１１０の取り付け穴に、ダイスガイド２０をその支持部材部分とともに嵌入し、取り付ける。この時ダイスガイド２０の中心軸線と取り付け穴の中心軸線が一致するように、取り付け穴はダイスガイド２０の支持部材部分（穴に嵌入される部分）と同心・同径に加工されている。

以上の如く測定用部材３０の装着とダイスガイド２０の取り付けが完了すれば、測定用部材３０の中心軸線とダイスガイド２０の中心軸線は一致した状態となる。

次に、操作部１０５の操作（場合によっては手動）により、測定子１０４をゆっくり降下させ、測定用部材３０の先細り形状ピン部をダイスガイド２０の案内孔内に進入させる。すると、既述の如く、測定用部材３０の円錐面（または多角錐面）３１がダイスガイド２０の内周面２１に接するに至り、その時点でそれ以上の降下ができなくなる。この時の様子は、図６（ａ）に示した通りである。

この行き止まり状態となった時の高さＨ３０は例えばｍｍ単位でディスプレイに表示される（ここでは２３．４５ｍｍを例示）。
ここで、高さＨ３０は高さ測定器１００の取り付け基準台１１０の上面１１１に設定されているから、測定子１０４の基準面（例えば測定子１０４の下端）までの距離であり、したがって、ワイヤ支持位置（Ｚ位置）を直接表わしてはおらず、一定のバイアスΔが乗っている。

一般には、下記式（５）が成立する。
ワイヤ支持位置（Ｚ位置）＝Ｈ３０−Δ ・・・・（５）
ここでバイアス値Δを求めるには、同じダイスガイド２０について、例えば、図６（ａ）の説明中で、前述した式（３）に基づいて距離３０Ｅを計測した結果と、Ｈ３０−Δが等しくなるようにΔの値を決めれば良い（一種のキャリブレーション）。一旦、Δの値を決めれば、ダイスガイドの取り付け時の基準ワイヤ支持位置（Ｑ0あるいはＰ0）の高さを変えない限り、同じΔ値（バイアス値）を使って、上記式（５）に基づいてワイヤ支持位置を求めることができる。

以上の測定手順は、他の頂角を持つ測定用部材（例えば前述した測定用部材４０）を用いた場合も同様である。但し、上記式（５）におけるΔの値は、測定子１０４に取り付ける測定用部材の長さ（測定子１０４の基準面から円錐面（または多角錐面）の頂点までの距離）の増減と同量だけ増減させる必要がある。

また、より簡便な測定方法としては、図８（ｂ）に示したように、例えば図６（ａ）あるいは図６（ｂ）の如き状態にあるダイスガイド２０（または１０）について、測定用部材３０（または４０）の上端（所定箇所の一例）からダイスガイド２０（または１０）の底部までの距離（長さ）をマイクロメータで測る方法がある。

得られる測定値ｈ３０は、ワイヤ支持位置（Ｚ位置）と下記式（６）で表わされる関係にある。
ワイヤ支持位置（傾斜３０度）＝ｈ３０−３０Ａ−Ｆ’ ・・・（６）
また、測定値ｈ２０は、ワイヤ支持位置（Ｚ位置）と下記式（７）で表わされる関係にある。

ワイヤ支持位置＝ｈ２０−２０Ａ−Ｆ’ ・・・（７）
ここで、式（６）、（７）は前出の式（３）、（４）と同様な式で、３０Ａは測定用部材３０の頂点３２から上端までの距離（長さ）であり、２０Ａは、測定用部材４０の頂点４２から上端までの距離（長さ）である。また、Ｆ’はダイスガイド２０（但し、周辺部材を含む）の底面から基準ワイヤ支持位置Ｑ0までのＺ方向距離である。このＦ’の値は、前述のＦと同様、実質的にダイスガイド毎の設定値として扱うことができる。つまり、ダイスガイド２０（但し、周辺部材を含む）の底面をＺ＝０の面として、そこから適距離Ｆ’（案内孔の最細部が存在すると推定される箇所までの概算距離）で基準ワイヤ支持位置Ｑ0を定義すれば良い。

なお、測定用部材は、既に例示した測定用部材３０、４０以外の形状のものも使用可能である。但し、既知の頂角を持つ円錐の円錐面（または多角錐面）を持つ先細りピン部を有すること、及び、円錐面（または多角錐面）の頂点から測定用部材の所定箇所（例えば頂点と反対側の端面）までの距離が既知であるものが使用される。
測定用部材の全体形状の例を図９（ａ）〜（ｇ）に示した。これらの内、（ａ）は、既述の測定用部材３０、４０のタイプのもので、上部が円筒部で構成され下部が円錐部で構成されている。円錐面（または多角錐面）の頂点は、測定用部材の最下端に対応する。

（ｂ）に示した測定用部材５０は、全体を円錐（先細りピン部）のみで構成した例である。（ｃ）に示した測定用部材５５は、使用者の安全等を考慮して、（ａ）に示した例の下端のとがった先端部をわずかに除去し、下部を円筒台部としたものである。下端部５６は平坦な面となっている。この場合、円錐面（または多角錐面）の頂点５７は外部の１点となる。

（ｄ）に示した測定用部材６０は、大径の基部６１に円錐部（先細りピン部）６２を取り付けた形状としたものである。（ｅ）に示した測定用部材６５では、円筒状鞘部６６の内部から円錐部６８を垂下させた形状とし、更に、円筒状鞘部６６の下部を延長して、円錐部６８を取り囲んで保護する保護部６７を設けている。

（ｆ）に示した測定用部材７０は、測定用部材６５と類似した構造を有している。但し、円筒状鞘部７１は二重構造を有し、最内側から円筒／円錐部７３を垂下させている。符号７２は、円筒状鞘部７１の下部を延長して、円筒／円錐部７３を取り囲んで保護する保護部である。そして、（ｇ）に示した測定用部材７５は、（ａ）に示した例を変形し、円筒／円錐部７７の円筒部を短くして上側に取っ手部７６を取り付けた構造を有している。この取っ手部７６は、人手による把持に利用される他、前述した高さ測定器１００の測定子１０４の装着部に適合した形状・寸法に設計すれば、同測定子１０４への装着に利用できる。

ワイヤカット放電加工機のワイヤ電極の走行系統の概略を示した図である。 ワイヤ電極の傾斜角度θ、上ガイドについてワイヤ電極支持位置とみなされ得る位置Ｐ（θ）、下ガイドについてワイヤ電極支持位置とみなされ得る位置Ｑ（θ）とした時に、Ｐ（θ）−Ｑ（θ）間距離Ｄpq（Ｚ方向距離）と、傾斜角度θから、移動距離（実現されるべき上下ガイドのＸＹ位置の差）が求められることについて説明する図である。 上下ワイヤガイド間で傾斜角３０度をもってワイヤ電極が張架された状態を説明する図である。 ダイスガイドの案内孔の内周面を、円孤形状断面を持つ凸状曲面とした例を示した図である。 接触点とワイヤ支持位置がワイヤ電極の張架角度によって異なることを説明するための図で、下ダイスガイドについて、（ａ）はワイヤ電極の張架角度＝３０度の場合の接触点とワイヤ支持位置を示し、（ｂ）はワイヤ電極の張架角度＝２０度の場合の接触点とワイヤ支持位置を示している。 （ａ）は、円錐面（または多角錐面）の頂角を６０度とした測定用部材による測定の状況を示した図であり、（ｂ）は、円錐面（または多角錐面）の頂角を４０度とした測定用部材による測定の状況を示した図である。 測定角度とワイヤ支持位置の対応関係をプロットしたグラフの例である。 （ａ）は、ワイヤ支持位置の測定を高さ測定器を利用して実行することについて説明する図であり、（ｂ）は、ワイヤ支持位置の測定をマイクロメータを利用して実行することについて説明する図である。 測定用部材の典型例（ａ）と変形例（ｂ）〜（ｇ）を示した図である。

符号の説明

１ ワイヤ電極
２ ワイヤボビン
３ ブレーキ
４ ブレーキシュー
５ 下ガイドローラ
６ フィードローラ
７ ピンチローラ
８ａ フィードモータ
８ｂ 送り出しモータ
９ ワイヤ回収箱
１０ 上ワイヤガイド（上ダイスガイド）
１１、２１ 内周面（ワイヤガイド面）
２０ 下ワイヤガイド（下ダイスガイド）
２１ａ 接触点（ワイヤ電極１が傾斜角３０度で内周面２１に接触する位置）
２１ｂ 接触点（ワイヤ電極１が傾斜角２０度で内周面２１に接触する位置）
２２ 接点（円錐面（または多角錐面）３１が内周面２１に接触する位置）
２３ 接点（円錐面（または多角錐面）５４１が内周面２１に接触する位置）
３０、４０、５０、５５、６０、６５、７０、７５ 測定用部材
３１、４１ 円錐面（または多角錐面）
３２、４２ 円錐面（または多角錐面）の頂点
５６ 平坦な下端部
５７ 円錐面（または多角錐面）の頂点（外部の１点）
６１ 基部
６２、６８ 円錐部
６６、７１ 円筒状鞘部
６７、７２ 保護部
７３、７７ 円筒／円錐部
７６ 取っ手部
１００ 高さ測定器
１０１ ベース
１０２ ガイドコラム
１０３ スライダ
１０４ 測定子
１０５ 操作部
１１０ 取り付け基準台
１１１ 取り付け基準面（取り付け基準台の上面）
Ｐ0、Ｑ0 基準ワイヤ支持位置（基準位置）
Ｐ30、Ｑ30 ワイヤ支持位置（ワイヤ電極の張架傾斜角＝３０度）
Ｑ20 ワイヤ支持位置（ワイヤ電極の張架傾斜角＝２０度）

Claims (6)

1. 凸状曲面を中心軸周りで回転させてできる形状のすり鉢状の内周面を持つように形成された開口部を持つダイスガイドを夫々有する上下ワイヤガイト間にワイヤ電極を張架して放電加工を行うワイヤカット放電加工機において、前記ワイヤ電極を傾斜張架して実行されるテーパ加工時のワイヤ支持位置を測定する測定方法であって、
   既知の頂角を持つ円錐の円錐面または多角錐の多角錐面を持つ先細りピン部を有するとともに、長さが既知である測定用部材を、前記内周面が提供するワイヤガイド面に前記円錐面または前記多角錐の稜線部が沿うように差し込み、前記ワイヤガイド面に前記円錐面または前記多角錐の稜線部が接触して前記測定用部材が行き止まった位置を測定する事により、前記頂角の２分の１のワイヤ電極傾斜角度におけるワイヤ支持位置を求めることを特徴とする、ワイヤ支持位置の測定方法。
2. 前記測定用部材を、前記円錐面または前記多角錐面の頂点を前記ダイスガイドのらっぱ状に開口した案内孔に前記中心軸に沿って差し込み、前記円周面または前記稜線部が前記内周面に接して前記測定用部材が行き止まった行き止り状態とする段階と、
   該行き止り状態において、前記ダイスガイドの底面もしくは、前記ダイスガイドを載置した基準面から、前記測定用部材の所定箇所までの高さを測定する高さ測定段階と、
   前記高さ測定段階で測定された高さと、前記測定用部材の長さ、およびワイヤの傾きが０度の時のガイド支持位置に対応する基準ワイヤ支持位置に基づいて、前記ワイヤ電極の傾斜張架を前記既知の頂角の１／２の角度とする場合における、前記ワイヤ電極のワイヤ電極支持位置を算出する段階とを含む、請求項１に記載のワイヤガイドのワイヤ支持位置測定方法。
3. 前記高さ測定段階において、前記円錐面または前記多角錐面の頂角が互いに異なる複数の測定用部材で測定することを特徴とする、請求項２に記載のワイヤガイドのワイヤ支持位置測定方法。
4. 凸状曲面を中心軸周りで回転させてできる形状のすり鉢状の内周面を持つように形成された開口部を持つダイスガイドを夫々有する上下ワイヤガイト間にワイヤ電極を張架して放電加工を行うワイヤカット放電加工機において、前記ワイヤ電極を傾斜張架して実行されるテーパ加工時のワイヤ支持位置を測定する測定方法のために使用される測定用部材であって、
   既知の頂角を持つ円錐の円錐面または既知の頂角を持つ多角錐の多角錐面を持つ先細りピン部を有するとともに、長さが既知である測定用部材。
5. 前記先細りピン部と円筒部からなることを特徴とする、請求項４に記載の測定用部材。
6. 前記先細りピン部を取り囲んで保護する保護部が設けられたことを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のワイヤ支持位置測定用部材。

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