JP2016221654A

JP2016221654A - ワイヤ放電加工装置の自動結線装置

Info

Publication number: JP2016221654A
Application number: JP2015112892A
Authority: JP
Inventors: 昌志坂口; Masashi Sakaguchi
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-28

Abstract

【課題】自動結線装置を備えるワイヤ放電加工装置において、安定して自動結線を行い機械稼働効率を向上させる。
【解決手段】ガイドパイプ１０の内側に密着するように断熱チューブ１２を挿入する。アニール時ワイヤ電極２から断熱チューブ１２への熱拡散が抑制され安定した真直性が得られるとともに、ガイドパイプ１０の内径が絞られワイヤ電極２を案内する加圧流体の流速が上昇しワイヤ電極２の推進力が増加するため、自動結線の成功率が高まる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワイヤ電極を上下一対のワイヤガイド間に自動的に張架するワイヤ放電加工装置の自動結線装置に関する。

一般的に、数値制御ワイヤ放電加工装置は、自動的にワイヤ電極をあらかじめ被加工物に穿設されている下穴あるいは加工によって被加工物に形成された加工溝に挿通することができる自動結線装置を備えている。自動結線の成功率は機械稼働効率に直接影響するため、１００％近い成功率が望まれている。多くの自動結線装置には、ワイヤ電極を下穴または加工溝に真直に送り込むためにワイヤ電極を案内するガイドパイプが設けられている。

自動結線時に細径のワイヤ電極をより下穴に通しやすくすために、あらかじめ所定のテンションで張架されているワイヤ電極を焼き鈍す（アニール）ことによって巻き癖を除いてワイヤ電極に真直性を与える自動結線装置が知られている（特許文献１）。

また、自動結線時にガイドパイプ内に圧縮空気を供給することで下向きの強い下降気流を発生させて、ワイヤ電極の真直性を保持したまま送行経路に沿って下方向に送り出す自動結線装置が知られている（特許文献２）。

特許１４９９０１１号公報特許５００４２５８号公報

ガイドパイプの材料としては、耐久性・耐食性に優れ、製造コストも安価であるステンレスが一般に選択される。

ワイヤ電極を真直化させるためアニールを行う際、ガイドパイプの内径が小さいとワイヤ電極からガイドパイプに熱が伝わりやすく、ワイヤ電極が十分に熱せられずに満足な真直性が得られない場合があった。

一方、ワイヤ電極がガイドパイプに接触しにくくするためにガイドパイプの内径をより大きくすると、ワイヤ電極の真直性は向上するものの、結線時のガイドパイプ内の圧縮空気などの加圧流体の流速が低下し下穴への挿通に失敗する場合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ガイドパイプの内側に断熱チューブを挿入することで、ガイドパイプに対する断熱を行いながら内径を絞り、アニールによるワイヤ電極の真直化とガイドパイプ内の加圧流体の流速上昇による下穴への挿通率向上とを両立したワイヤ放電加工装置の自動結線装置を提供することを主たる目的とするものである。

本発明によれば、上側ワイヤガイドの上側に設けられ張力が付与されたワイヤ電極に加熱電流を供給する一対の通電電極と、前記一対の通電電極間に設けられ前記ワイヤ電極を案内するガイドパイプと、前記ガイドパイプの入口側に設けられ前記ガイドパイプに流体を供給する流体供給装置と、前記ガイドパイプ内の内側に密着するように挿入され前記ワイヤ電極と前記ガイドパイプ間を断熱すると共に前記ガイドパイプの内径を絞る断熱チューブと、を備えたワイヤ放電加工装置の自動結線装置を提供するものである。

本発明に係る自動結線装置においては、ワイヤ電極のアニール時の熱の拡散が抑制されるためワイヤ電極が十分加熱され安定した真直性が得られることで自動結線の成功率が向上し、機械稼働効率が向上する。また、ワイヤ電極の自動結線時にガイドパイプ内の加圧流体の流速が上昇しワイヤ電極の推進力が増加することで自動結線動作が安定し、機械稼働効率が向上する。

また、本発明において、断熱チューブを熱拡張性を有するフッ素樹脂チューブとすれば、ガイドパイプの製造工程において、該チューブをスレンレス製のパイプに挿入して加熱することで該チューブがパイプ内面に押し広がるように密着するため、長大なガイドパイプであっても簡易に製造できる。

本発明の自動結線装置１が設けられたワイヤ放電加工装置の構成図である。ガイドパイプ１０の断面図である。本発明の一実施形態の自動結線装置１を用いた自動結線方法の説明図であり、ワイヤ電極２のアニール時の自動結線装置１の状態を示す。本発明の一実施形態の自動結線装置１を用いた自動結線方法の説明図であり、ガイドパイプ１０が上側ワイヤガイド６２の直上まで下降した自動結線装置１の状態を示す。本発明の一実施形態の自動結線装置１を用いた自動結線方法の説明図であり、自動結線完了後の自動結線装置１の状態を示す。

図１には、本発明の自動結線装置１が設けられたワイヤ放電加工装置の適切な実施の形態が示されている。自動結線装置１が設けられたワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極２を被加工物３の加工部位に連続して供給する供給機構３０と、ワイヤ電極２を被加工物３に形成された下穴４に自動的に挿通させる自動結線装置１と、使用済のワイヤ電極２を被加工物３の加工部位から回収する排出機構７０とを備える。ワイヤボビン３１から供給されるワイヤ電極２は、供給機構３０、自動結線装置１、排出機構７０の順に送られる。以下に、図１を用いて自動結線装置１が設けられたワイヤ放電加工装置の構成を説明する。

供給機構３０は、加工に供されていない新しいワイヤ電極２を加工部位に連続して供給する。供給機構３０は、ワイヤボビン３１が装着されワイヤ電極２にバックテンションを与えるブレーキモータを有するリール３２と、テンションの変動を防止するサーボプーリ３３と、ワイヤ電極２を送り出すと共にテンションを与える送出ローラ２０と、ワイヤ電極２の断線を検出するリミットスイッチのような断線検出器３４と、ワイヤ電極２のテンションを検出する歪ゲージのような張力検出器３５とを含む。ワイヤボビン３１から繰り出されるワイヤ電極２は、リール３２、サーボプーリ３３および送出ローラ２０を経て自動結線装置１に達する。

送出ローラ２０は、サーボモータ２１によって正逆回転する駆動ローラ２２と、駆動ローラ２２に従動しワイヤ電極２を押さえるピンチローラ２３とでなる。

自動結線装置１は、張力が付与されたワイヤ電極２に加熱電流を供給する一対の通電電極４１，４２と、一対の通電電極４１，４２間に設けられワイヤ電極２を案内するガイドパイプ１０と、ガイドパイプ１０の供給機構３０側に設けられガイドパイプ１０に流体を供給する流体供給装置１６とを有する。

モータ４５が接続される通電電極４１は、対向配置されたピンチローラ４３との間でワイヤ電極２を挟み込んで、ワイヤ電極２を送り出したり巻き上げたりする正逆転ローラを兼用する。ピンチローラ４３は、通電電極４１に接触しワイヤ電極２を挟み込む。通電電極４２には、ピンチローラ４４が対向配置され、ワイヤ電極２を捕捉する。通電電極４１およびピンチローラ４３は供給機構３０側に、通電電極４２およびピンチローラ４４は排出機構７０側に、ガイドパイプ１０を挟んでそれぞれ配置される。一対の通電電極４１、４２は、通電電源４７に接続され、ワイヤ電極２に加熱電流を供給する。このとき、ワイヤ電極２に、ワイヤ電極２を破断させない程度の加工中の張力よりも弱い張力が付与されている。加熱電流と張力は、ワイヤ電極の線径や材質に合わせて設定される。通電電源４７から供給される加熱電流は、通電電源４７の抵抗値を変えることによって変更することができる。また、一対の通電電極４１、４２の間の張力は、サーボモータ２１のトルクを変えることによって変更することができる。

ガイドパイプ１０は、送出ローラ２０と後述する上側ワイヤガイド６２との間に設けられる。ガイドパイプ１０は、アクチュエータで作動する昇降装置１５によって昇降する。ガイドパイプ１０は、自動結線を行なわないときは、上限リミットまで上昇して停止している。ワイヤ電極２を下穴４に挿通するときは、ガイドパイプ１０は、ワイヤ電極２を送り出すのに合わせて少なくとも上側ワイヤガイド６２の直上まで下降してワイヤ電極２を上側ワイヤガイド６２まで案内する。

図２に示すように、本発明に係るガイドパイプ１０は、パイプ１１と、断熱チューブ１２と、パイプホルダ１３とを含む。パイプ１１は、一般的にはステンレスで製造された細長い管であり、供給機構３０から送られたワイヤ電極２を排出機構７０側に案内する。断熱チューブ１２は、パイプ１１の内側に密着するように挿入され、ワイヤ電極２とパイプ１１間を断熱すると共にパイプ１１の内径を絞る断熱性を有するチューブである。パイプホルダ１３は、パイプ１１の供給機構３０側に取り付けられ、パイプ１１とは互いに接着されている。パイプホルダ１３のＡ部が自動結線装置１の不図示のブロックに挿入されキャップ１４で締め付けられることで、ガイドパイプ１０が自動結線装置１に取り付けられる。なお、図２において２本の平行な１点鎖線で切断したように示した部分は省略箇所である。

好適には断熱チューブ１２は、熱拡張性を有するフッ素樹脂からなるチューブである。加熱前はパイプ１１の内径よりも小さい外径を有し、加熱後はパイプ１１の内径以上まで外径が拡張しうる熱拡張性を有するフッ素樹脂チューブを用意する。ガイドパイプ１０の製造工程において、該チューブをパイプ１１に挿入して加熱することで、該チューブがパイプ１１内面に押し広がるように密着する。このようにすれば、長大なガイドパイプ１０であっても簡易に製造することができる。

流体供給装置１６は、例えば圧縮空気供給装置であり、図示しないエアコンプレッサのような圧縮空気供給源と、レギュレータとを含む。このとき、流体供給装置１６から供給される流体は圧縮空気である。流体供給装置１６は、自動結線時に圧縮空気供給源の高圧の圧縮空気をレギュレータで所定の圧力に調整し、ガイドパイプ１０に圧縮空気を供給して排出機構７０方向の強い下降気流を発生させて、ワイヤ電極２を送行経路に沿って下方向すなわち排出機構７０側に送り出すとともに、ワイヤ電極２に直進性を与える。

自動結線装置１は、ワイヤ電極２の荒れた先端を切断して廃棄する先端処理装置５０を有する。先端処理装置５０は、ワイヤ電極２を切断する切断装置５１と、切断装置５１よって切断され不要になったワイヤ電極２の切断片を回収する廃棄ボックス５２と、ワイヤ電極２の切断片を把持して廃棄ボックス５２まで搬送するクランプユニット５３と、ワイヤ電極２の先端を検出する先端検出器５４とを含む。

被加工物３の上下に上側ガイドアッセンブリ６０と下側ガイドアッセンブリ６１が設けられる。被加工物３の供給機構３０側に設けられる上側ガイドアッセンブリ６０は、上側ワイヤガイド６２と、上通電体６３と、加工液噴流ノズル６４とがハウジングに一体的に組み込まれたユニットである。また、被加工物３の排出機構７０側に設けられる下側ガイドアッセンブリ６１は、図示しない下側ワイヤガイドと、下通電体と、加工液噴流ノズルとがハウジングに一体的に組み込まれたユニットである。上側ワイヤガイド６２と下側ワイヤガイドは、被加工物３に可能な限り近い位置でワイヤ電極２を位置決めして案内する。上通電体６３と下通電体は、ワイヤ電極２に加工のための電流を供給する。

自動結線装置１は、上側ガイドアッセンブリ６０の加工液噴流ノズル６４および下側ガイドアッセンブリ６１の加工液噴流ノズルのチャンバに、高圧の放電加工液を供給することができる高圧加工液供給装置６５を備えている。高圧加工液供給装置６５によって、必要に応じて選択的に加工液噴流ノズルのチャンバに高圧加工液が供給され、チャンバに溜められた所定の圧力の加工液噴流が加工液噴流ノズルからワイヤ電極２の規定の走行径路の軸線方向に対して同軸に加工間隙に向かって噴射される。このとき、ワイヤ電極２は加工液噴流で拘束されながら、下穴４に挿通される。

排出機構７０は、加工に供されて消耗した使用済のワイヤ電極２を加工部位から回収する。排出機構７０は、被加工物３に垂直に張架されるワイヤ電極２の送行経路に対してオフセットを与えるとともに送り出されるワイヤ電極２の進行方向を転換するアイドリングローラ７１と、ワイヤ電極２を流体で搬送する搬送装置７２と、ワイヤ電極２を巻き取る巻取ローラ７３と、使用済のワイヤ電極２を回収するバケット７４とを含む。

次に、本発明の自動結線装置１の動作を説明する。自動結線が必要になる状況は、大きく２つに分けられる。張架されているワイヤ電極２を意図的に切断して新たに加工開始孔に挿通する場合と、ワイヤ電極２が不慮の断線をした場合である。以下は、ワイヤ電極２が断線した場合を例に説明する。

ワイヤ電極２が断線したことを断線検出器３４が検出すると、排出機構７０の巻取ローラ７３が直ちに停止してワイヤ電極２の走行を停止する。このとき、ワイヤ電極２の断線端は、加工部位の近傍にある。まず、巻取ローラ７３によって排出機構７０側に残されている使用済のワイヤ電極２を巻き取ってバケット７４に廃棄する。そして、供給機構３０側に残されている未使用のワイヤ電極２は、テンション機構２０の駆動ローラ２２を逆転させて、先端検出器５４がワイヤ電極２の先端を検出するまで巻き上げられる。

次に、図３に示すように、ワイヤ電極２のアニールを行う。一対の通電電極４１、４２間のワイヤ電極２を通電電極４２とピンチローラ４４とで保持して、テンション機構２０の駆動ローラ２２によってワイヤ電極２が破断しない加工中より弱い張力がワイヤ電極２に印加される。そして、一対の通電電極４１，４２とピンチローラ４３，４４とでワイヤ電極２を保持した状態で通電電源４７から一対の通電電極４１，４２に加熱電流を供給する。このとき、ワイヤ電極２が加熱されながら引き延ばされて真直性が与えられ、クリアランスの小さい孔や溝に挿通しやすくなる。

アニール時は、ワイヤ電極２は約２００℃まで加熱される。このとき、ワイヤ電極２から近接するガイドパイプ１０への熱逃げ量が多いと、ワイヤ電極２が十分に加熱されず適する真直性が得られない。本発明に係るガイドパイプ１０においては、断熱チューブ１２がワイヤ電極２からガイドパイプ１０への熱伝導を阻害するため、適切にワイヤ電極２のアニールを行い真直性を得ることができる。

アニールが完了した後、カッタのような切断装置５１でワイヤ電極２を切断する。切断されて不要になったワイヤ電極２の切断片をクランプユニット５３で把持した後に、通電電極４２とピンチローラ４４はワイヤ電極２の切断片の保持を解除する。ワイヤ電極２の切断片は、クランプユニット５３で把持されたまま廃棄ボックス５２まで搬送されて廃棄される。

次に、図４に示すように、ガイドパイプ１０は昇降装置１５によって上側ワイヤガイド６２の直上まで下降する。同時に駆動ローラ２２および通電電極４１を正転方向に回転させて、ガイドパイプ１０の下降に合わせてワイヤ電極２を上側ワイヤガイド６２へと送り出し、下穴４を通過させる。

このとき、流体供給装置１６は、ガイドパイプ１０の内部に供給機構３０側から圧縮空気を供給し、下向きの強い下降気流を発生させる。下降気流によりガイドパイプ１０内部のワイヤ電極２には下方向への推進力と直進性が与えられ、下穴４を挿通する確率がより高まる。

ガイドパイプ１０の内径が大きいと、流体供給装置１６から供給される圧縮空気の流速が低下し、下穴４への挿通率が低下する。本発明に係るガイドパイプ１０においては、断熱チューブ１２の厚みだけガイドパイプ１０の内径を絞ることができるため、適する流速が維持される。その結果、高い挿通率を得ることができる。

下穴４を通過したワイヤ電極２は、下側ガイドアッセンブリ６１の下側ワイヤガイドを通過し、アイドリングローラ７１により進行方向を水平方向に変えられて、搬送装置７２に補足される。ワイヤ電極２は、搬送装置７２内を通り、巻取ローラ７３に挟持され結線が完了する。

図５に示すように、自動結線完了後は、ガイドパイプ１０は昇降装置１５によって上限リミットまで上昇し停止する。また、通電電極４１およびピンチローラ４３はワイヤ電極２の保持を解除する。

以上のとおり、実施形態の自動結線装置１によると、アニール時にワイヤ電極２からの熱の拡散が抑制されるため、ワイヤ電極２に十分な真直性を与えることができる。また、被加工物３の下穴４にワイヤ電極２を挿通させる際、ガイドパイプ１０内の加圧流体の流速が高速に維持され、ワイヤ電極２に十分な推進力が与えられる。その結果、安定した成功率で自動結線を行うことができるため、機械稼働効率を向上させることができる。

本発明は、図面に示される実施形態の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形または応用が可能である。

１自動結線装置
２ワイヤ電極
１０ガイドパイプ
１２断熱チューブ
４１，４２通電電極
１６流体供給装置
６２上側ワイヤガイド

Claims

上側ワイヤガイドの上側に設けられ張力が付与されたワイヤ電極に加熱電流を供給する一対の通電電極と、
前記一対の通電電極間に設けられ前記ワイヤ電極を案内するガイドパイプと、
前記ガイドパイプの入口側に設けられ前記ガイドパイプに流体を供給する流体供給装置と、
前記ガイドパイプ内の内側に密着するように挿入され前記ワイヤ電極と前記ガイドパイプ間を断熱すると共に前記ガイドパイプの内径を絞る断熱チューブと、
を備えたワイヤ放電加工装置の自動結線装置。
前記断熱チューブは、熱拡張性を有するフッ素樹脂チューブであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置の自動結線装置。