JP2019000950A - ワイヤ放電加工機 - Google Patents

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Abstract

【課題】ピンチローラ及び給電ローラの消耗を抑制可能なワイヤ放電加工機を提供する。【解決手段】回転軸12、14にそれぞれ装着された給電ローラ11及びピンチローラ13でワイヤ電極Rを挟んでアニール処理を行うワイヤ放電加工機10において、給電ローラ11は、回転軸12の軸心方向一側に向かって外周が縮径した外側縮径部39を有し、回転軸12にしまりばめされた筒状絶縁体37と、回転軸12の軸心方向一側に向かって縮径した内周が外側縮径部39の外周に密着した内側縮径部40を有する筒状導電体38とを具備し、ピンチローラ13は、回転軸14の軸心方向一側に向かって外周が縮径した外側縮径部53を有し、回転軸14にしまりばめされた筒状絶縁体51と、回転軸14の軸心方向一側に向かって縮径した内周が外側縮径部53の外周に密着した内側縮径部55を有する筒状導電体52とを具備する。【選択図】図3

Description

本発明は、放電によって被加工物を加工するワイヤ放電加工機に関する。
ワイヤ放電加工機は、図4(A)、(B)に示すように、上側ヘッド101の上方でワイヤ電極102を切断し、ワイヤ電極102の切断位置より上流側の部分を、上側ヘッド101及び下側ヘッド103に順に挿通させることによって、上側ヘッド101と下側ヘッド103の間に配された被加工物104を加工可能な状態とする。
ワイヤ電極102に曲がり癖があると、上側ヘッド101及び下側ヘッド103にワイヤ電極102を安定的に挿通させることができない。そのため、切断前のワイヤ電極102に対し、通電による加熱によって曲がり癖を矯正するアニール(焼きなまし)処理が行われる(特許文献1、2参照)。
アニール処理において、ワイヤ電極102に通電する部材として、図4(A)、(B)、図5に示すように、ピンチローラ105と対となってワイヤ電極102を左右から挟む給電ローラ106がある。給電ローラ106は電源に導電部材を介して接続されており、ピンチローラ105及び給電ローラ106はモータから駆動力を与えられて回転する。
切断予定位置の下方でクランプされたワイヤ電極102は、ピンチローラ105及び給電ローラ106の回転によって引き上げ方向の張力が与えられた状態で、給電ローラ106から通電される。
特開2016−221654号公報 WO2012/067078号公報
従来、給電ローラ106(ピンチローラ105についても同じ)は、回転軸107が嵌入された筒状の絶縁体108と絶縁体108の外周に固定された筒状の導電体109とによって構成され、絶縁体108はセラミックによって形成され、導電体109は超硬合金によって形成されていた。
ピンチローラ105及び給電ローラ106は消耗品であることから、交換のため回転軸107から取り外す必要があり、絶縁体108の内径を回転軸107の径よりμmオーダで大きくしていた。
ところで、ピンチローラ105の導電体109及び給電ローラ106の導電体109に想定より早く疵が生じて消耗するという問題が発生していることが判明した。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、ピンチローラ及び給電ローラが想定より早く疵が生じて消耗するのを抑制可能なワイヤ放電加工機を提供することを目的とする。
前記目的に沿う本発明に係るワイヤ放電加工機は、平行配置された、給電ローラが装着された回転軸Aとピンチローラが装着された回転軸Bとを備え、該給電ローラと該ピンチローラでワイヤ電極を挟んで、該ワイヤ電極にアニール処理を行うワイヤ放電加工機において、前記給電ローラは、前記回転軸Aの軸心方向一側に向かって外周が縮径した外側縮径部P1を有し、前記回転軸Aにしまりばめされた第1の筒状絶縁体と、前記回転軸Aの軸心方向一側に向かって縮径した内周が前記外側縮径部P1の外周に密着した内側縮径部Q1を有し、前記第1の筒状絶縁体に取り付けられた第1の筒状導電体とを具備し、前記ピンチローラは、前記回転軸Bの軸心方向一側に向かって外周が縮径した外側縮径部P2を有し、前記回転軸Bにしまりばめされた第2の筒状絶縁体と、前記回転軸Bの軸心方向一側に向かって縮径した内周が前記外側縮径部P2の外周に密着した内側縮径部Q2を有し、前記第2の筒状絶縁体に取り付けられた第2の筒状導電体とを具備する。
本発明に係るワイヤ放電加工機において、前記第1の筒状導電体に対し前記回転軸Aの軸心方向他側に向けて荷重を与えて、前記内側縮径部Q1が前記外側縮径部P1に密着した状態を維持する弾性体F1と、前記第2の筒状導電体に対し前記回転軸Bの軸心方向他側に向けて荷重を与えて、前記内側縮径部Q2が前記外側縮径部P2に密着した状態を維持する弾性体F2とを更に備えるのが好ましい。
本発明に係るワイヤ放電加工機において、前記弾性体F1、F2はそれぞれ、ウエブワッシャであるのが好ましい。
本発明に係るワイヤ放電加工機において、前記第1、第2の筒状導電体はステンレス鋼の焼入れ材によって形成されているのが好ましい。
本発明に係るワイヤ放電加工機において、前記第1、第2の筒状絶縁体はポリフェニレンサルファイドによって形成されているのが好ましい。
本発明に係るワイヤ放電加工機は、給電ローラが、回転軸Aの軸心方向一側に向かって外周が縮径した外側縮径部P1を有し、回転軸Aにしまりばめされた第1の筒状絶縁体と、回転軸Aの軸心方向一側に向かって縮径した内周が外側縮径部P1の外周に密着した内側縮径部Q1を有し、第1の筒状絶縁体に取り付けられた第1の筒状導電体とを具備し、ピンチローラが、回転軸Bの軸心方向一側に向かって外周が縮径した外側縮径部P2を有し、回転軸Bにしまりばめされた第2の筒状絶縁体と、回転軸Bの軸心方向一側に向かって縮径した内周が外側縮径部P2の外周に密着した内側縮径部Q2を有し、第2の筒状絶縁体に取り付けられた第2の筒状導電体とを具備するので、回転軸Aに対する給電ローラの位置ずれ、並びに、回転軸Bに対するピンチローラの位置ずれを安定的に防止することができ、ピンチローラ及び給電ローラが想定より早く疵が生じて消耗するのを抑制可能である。これは、回転軸Aに対する給電ローラの位置ずれ、及び、回転軸Bに対するピンチローラの位置ずれを防止できれば、給電ローラとピンチローラの接触状態が安定的に維持され、給電ローラとピンチローラが離れることによって生じる放電を回避可能なためである。
この点、図5に示す従来例は、ピンチローラ105及び給電ローラ106の絶縁体108の内径が回転軸107の径より大きく、ピンチローラ105及び給電ローラ106が回転軸107に対し変位して、ピンチローラ105と給電ローラ106が離れることがあったものと考えられる。
本発明の一実施の形態に係るワイヤ放電加工機のワイヤ電極を送る機構の説明図である。 同ワイヤ放電加工機のアニール処理を行う機構の説明図である。 同ワイヤ放電加工機のアニール処理を行う機構の説明図である。 (A)、(B)はそれぞれ、従来のワイヤ放電加工機の上側ヘッド及び下側ヘッドにワイヤ電極を挿通させる様子を示す説明図である。 従来のワイヤ放電加工機のアニール処理を行う機構の説明図である。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1、図3に示すように、本発明の一実施の形態に係るワイヤ放電加工機10は、平行配置された回転軸12(回転軸A)と回転軸14(回転軸B)とを備え、回転軸12に装着された給電ローラ11と回転軸14に装着されたピンチローラ13でワイヤ電極Rを挟んで、ワイヤ電極Rにアニール処理を行うアニール手段50を有している。以下、詳細に説明する。
ワイヤ放電加工機10は、図1に示すように、ワイヤ電極Rが巻き付けられたソースボビン15、ワイヤ電極Rの進行経路に順に配置された案内ローラ16、テンションローラ17、ブレーキローラ18及び案内ローラ19、20に加え、案内ローラ20を通過したワイヤ電極Rが順に挿通するガイドパイプ21、上側ヘッド22、下側ヘッド23及びガイドチューブ24を備えている。
ガイドチューブ24内には対となるワイヤ送りローラ25、25aが取り付けられ、ガイドチューブ24のワイヤ電極Rの出側には、ガイドチューブ24から出たワイヤ電極Rが入れられるワイヤ回収箱26が設けられている。
また、ワイヤ放電加工機10は、ガイドパイプ21及び上側ヘッド22の間でワイヤ電極Rを切断するカッタ27とワイヤ電極Rをクランプする廃ワイヤクランプ56を具備している。そして、アニール手段50の給電ローラ11及びピンチローラ13は、ガイドパイプ21の上方でワイヤ電極Rを左右から挟むことが可能である。
上側ヘッド22及び下側ヘッド23は鉛直方向に間隔を空けて配置され、上側ヘッド22と下側ヘッド23の間に配置された被加工物Wは、ワイヤ電極Rと被加工物Wの間で生じる放電によって加工される。被加工物Wを加工する際、ワイヤ電極Rは所定の速度でソースボビン15からワイヤ回収箱26に送られ、給電ローラ11及びピンチローラ13はそれぞれ、図2に示すように、ワイヤ電極Rまで距離を有する位置に配される。ワイヤ電極Rは、案内ローラ20と下側ヘッド23の間の領域が鉛直に配されている。
給電ローラ11が取り付けられた回転軸12は、前後方向(ワイヤ電極Rと直交する水平方向)に配置された状態で軸受ブロック28によって回転自在に支持され、前側(軸心方向一側)及び後側(軸心方向他側)が軸受ブロック28から突出している。回転軸12の軸受ブロック28から前方に突出した領域には、歯車29、給電ローラ11、環状部材30、ウエブワッシャ31(弾性体F1の一例)及びシムリング32が装着されている。
回転軸12の前端部(一端部)には回転軸12の前端から中央に向かって図示しない螺子穴が形成されており、この螺子穴には、ダブルナットを構成するナット33、34が固定された螺子部材36の先側が嵌め込まれている。
歯車29、給電ローラ11及び環状部材30は、回転軸12の前端に向かって順に並べられ、ウエブワッシャ31とウエブワッシャ31に前方から接しているシムリング32とは、環状部材30の前側の内周領域に形成された窪み内に配置されている。
ナット33は、ナット33の前側に密接しているナット34と共に、シムリング32の前方への移動を制限して、シムリング32が回転軸12から前方に外れないようにしている。ウエブワッシャ31は、シムリング32によって前方への移動が制限され、環状部材30に前方から接触して、弾性力によって環状部材30に対し後向きの荷重を与えている。
給電ローラ11は、回転軸12にしまりばめされた樹脂製の筒状絶縁体37(第1の筒状絶縁体)と筒状絶縁体37に取り付けられた筒状導電体38(第1の筒状導電体)を具備している。
筒状絶縁体37は、回転軸12の前端(軸心方向一側)に向かって外周が縮径した外側縮径部39(外側縮径部P1)と、外側縮径部39の後側に設けられ、前後方向(軸心方向)の異なる位置で外径が等しい同径部39aを有している。筒状絶縁体37は、内径が前後方向の異なる位置で等しく、内周全体が回転軸12に密着している。
筒状導電体38は、回転軸12の前端(軸心方向一側)に向かって内周が縮径した内側縮径部40(内側縮径部Q1)を有している。内側縮径部40の軸心方向に沿った内周の縮径率は外側縮径部39の軸心方向に沿った外周の縮径率に等しく、筒状導電体38は内側縮径部40の内周が外側縮径部39の外周に密着した状態で筒状絶縁体37に取り付けられている。本実施の形態では、内側縮径部40は、後端から中央までの領域がその前側の領域に比べ外径が大きい。
筒状導電体38の前端は筒状絶縁体37の前端より前側に位置し、筒状導電体38の前端に環状部材30が前側から接触している。ウエブワッシャ31は、環状部材30を通して、筒状導電体38に対し、回転軸12の後端向きに(軸心方向他側に向けて)荷重を与えて、内側縮径部40の内周が外側縮径部39の外周に密着した状態を維持している。
筒状導電体38の外周には、電源に接続された図示しない導電部材が接触しており、筒状導電体38には電源から電圧を印加することができる。
そして、回転軸12の軸受ブロック28から後方に突出した領域には、図示しないモータの駆動力が与えられる歯車41が固定されており、モータの駆動によって、給電ローラ11は、歯車41、回転軸12、歯車29、環状部材30、ウエブワッシャ31、シムリング32及び螺子部材36と共に回転する。
また、ピンチローラ13が取り付けられた回転軸14は、図2に示すように、前後方向に配置された状態で軸受ブロック42によって回転自在に支持され、前側(軸心方向一側)及び後側(軸心方向他側)が軸受ブロック42から突出している。回転軸14の軸受ブロック42から前方に突出した領域には、歯車43、ピンチローラ13、環状部材44、ウエブワッシャ45(弾性体F2の一例)及びシムリング46が装着されている。
回転軸14の前端部(一端部)には回転軸14の前端から中央に向かって図示しない螺子穴が形成されており、この螺子穴には、ダブルナットを構成するナット47、48が固定された螺子部材49の先側が嵌め込まれている。
歯車43、ピンチローラ13及び環状部材44は、回転軸14の前端に向かって順に並べられ、ウエブワッシャ45とウエブワッシャ45に前方から接しているシムリング46とは、環状部材44の前側の内周領域に形成された窪み内に配置されている。
ナット47は、ナット47の前側に密接しているナット48と共に、シムリング46が回転軸14から前方に外れないようシムリング46の前方への移動を制限し、ウエブワッシャ45は、シムリング46によって前方への移動が制限され、環状部材44に前方から接触して、弾性力によって環状部材44に対し後向きの荷重を与えている。
ピンチローラ13は、回転軸14にしまりばめされた樹脂製の筒状絶縁体51(第2の筒状絶縁体)と筒状絶縁体51に取り付けられた筒状導電体52(第2の筒状導電体)を具備している。
筒状絶縁体51は、回転軸14の前端(軸心方向一側)に向かって外周が縮径した外側縮径部53(外側縮径部P2)と、外側縮径部53の後側に設けられ、前後方向(軸心方向)の異なる位置で外径が等しい同径部54を有している。筒状絶縁体51は、内径が前後方向の異なる位置で等しく、内周全体が回転軸14に密着している。
筒状導電体52は、回転軸14の前端(軸心方向一側)に向かって内周が縮径した内側縮径部55(内側縮径部Q2)を有している。
内側縮径部55の軸心方向に沿った内周の縮径率は外側縮径部53の軸心方向に沿った外周の縮径率に等しく、筒状導電体52は内側縮径部55の内周が外側縮径部53の外周に密着した状態で筒状絶縁体51に取り付けられている。本実施の形態では、内側縮径部55は、後端から中央までの領域がその前側の領域に比べ外径が大きい。
筒状導電体52の前端は筒状絶縁体51の前端より前側に位置し、筒状導電体52の前端に環状部材44が前側から接触している。ウエブワッシャ45は、環状部材44を通して、筒状導電体52に対し、回転軸14の後端向きに(軸心方向他側に向けて)荷重を与えて、内側縮径部55の内周が外側縮径部53の外周に密着した状態を維持している。
本実施の形態では、筒状導電体38が内側縮径部40のみを有して構成され、筒状導電体52が内側縮径部55のみを有して構成されているが、筒状導電体38、52に代えて、内側縮径部に加え、内径が前後方向の異なる位置で等しい部位を有する筒状導電体を採用してもよい。
軸受ブロック42は、図示しないバネ部材から常に右向きの力(即ち、軸受ブロック28が位置する側とは反対側に向けた力)を与えられており、図示しないエアシリンダの作動によって軸受ブロック28に近付けられる。被加工物Wを加工する際、エアシリンダは停止状態であって、内側縮径部40、55は、図2に示すように、間隔を空けて配され、ワイヤ電極Rは内側縮径部40、55の間を通過する。
そして、ワイヤ電極Rにアニール処理を行う際、エアシリンダが作動状態となって、図3に示すように、軸受ブロック42を軸受ブロック28に近付ける。これによって、歯車29、43は噛み合った状態となり、内側縮径部40、55はワイヤ電極Rを挟んで接触した状態となる。本実施の形態では、ワイヤ電極Rが内側縮径部40の後側領域(外径が大きい領域)と内側縮径部55の後側領域(外径が大きい領域)で挟まれる。
歯車29、43が噛み合うことで、回転軸12の回転力が歯車29、43を介して回転軸14に伝わり、ピンチローラ13が給電ローラ11と共にワイヤ電極Rを引き上げる方向に回転する状態となる。この状態で、電源から内側縮径部40を介したワイヤ電極Rへの通電と、モータの駆動による給電ローラ11及びピンチローラ13の回転と、廃ワイヤクランプ56によるワイヤ電極Rのクランプとを行うことで、ワイヤ電極Rは張力が与えられた状態で加熱され、曲がり癖が矯正される。
ここで、筒状絶縁体37、51は回転軸12、14にそれぞれしまりばめで取り付けられていることから、筒状絶縁体37の軸心が回転軸12の軸心からずれること、並びに、筒状絶縁体51の軸心が回転軸14の軸心からずれることが防止されている。そして、筒状導電体38はウエブワッシャ31によって筒状絶縁体37に安定的に密着しており、筒状導電体52はウエブワッシャ45によって筒状絶縁体51に安定的に密着している。そのため、アニール処理中に、筒状導電体38と筒状導電体52が離れて筒状導電体38、52間で放電が生じることを抑制可能である。
本実施の形態において、筒状絶縁体37、51は耐熱性を有するポリフェニレンサルファイドによって形成され、筒状導電体38、52はステンレス鋼の焼入れ材であるSUS440Cによって形成されている。
ポリフェニレンサルファイドは熱膨張係数が小さく、SUS440Cの2〜3倍程度である。そのため、アニール処理時、筒状絶縁体37、51及び筒状導電体38、52は昇温するが、熱膨張による筒状導電体38の筒状絶縁体37に対する移動、並びに、熱膨張による筒状導電体52の筒状絶縁体51に対する移動を抑えることができる。これは、筒状導電体38、52の密着状態を維持する点で好適である。
そして、SUS440Cは超硬合金に比べ硬度が低く切削加工が容易であることから、切削加工によって安定的に所定形状の筒状導電体38、52を製造することができる。
また、筒状絶縁体37及び筒状導電体38は、螺子部材36を回転軸12から外し、環状部材30、ウエブワッシャ31及びシムリング32を回転軸12から取り外すことで、回転軸12から前方に取り外し可能である。同様に、筒状絶縁体51及び筒状導電体52は、螺子部材49を回転軸14から外し、環状部材44、ウエブワッシャ45及びシムリング46を回転軸14から取り外すことで、回転軸14から前方に取り外し可能である。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、第1、第2の筒状導電体に対し荷重を与える弾性体は必ずしも必要ではない。弾性体を用いない場合、第1、第2の筒状導電体は螺子部材に固定されたナット等によって位置決めされる。
また、給電ローラ及びピンチローラにそれぞれ荷重を与える弾性体を採用する場合、その弾性体はウエブワッシャである必要はなく、例えば、コイルスプリングであってもよい。
そして、第1、第2の筒状導電体は導電材によって形成されていればよく、ステンレス鋼の焼入れ材によって形成されている必要はなく、例えば、超高合金によって形成されていてもよい。更に、第1、第2の筒状絶縁体は絶縁材によって形成されていればよく、ポリフェニレンサルファイドによって形成されている必要はなく、例えば、ポリエーテルエーテルケトンによって形成されていてもよい。
10:ワイヤ放電加工機、11:給電ローラ、12:回転軸、13:ピンチローラ、14:回転軸、15:ソースボビン、16:案内ローラ、17:テンションローラ、18:ブレーキローラ、19、20:案内ローラ、21:ガイドパイプ、22:上側ヘッド、23:下側ヘッド、24:ガイドチューブ、25、25a:ワイヤ送りローラ、26:ワイヤ回収箱、27:カッタ、28:軸受ブロック、29:歯車、30:環状部材、31:ウエブワッシャ、32:シムリング、33、34:ナット、36:螺子部材、37:筒状絶縁体、38:筒状導電体、39:外側縮径部、39a:同径部、40:内側縮径部、41:歯車、42:軸受ブロック、43:歯車、44:環状部材、45:ウエブワッシャ、46:シムリング、47、48:ナット、49:螺子部材、50:アニール手段、51:筒状絶縁体、52:筒状導電体、53:外側縮径部、54:同径部、55:内側縮径部、56:廃ワイヤクランプ、R:ワイヤ電極、W:被加工物

Claims (5)

  1. 平行配置された、給電ローラが装着された回転軸Aとピンチローラが装着された回転軸Bとを備え、該給電ローラと該ピンチローラでワイヤ電極を挟んで、該ワイヤ電極にアニール処理を行うワイヤ放電加工機において、
    前記給電ローラは、前記回転軸Aの軸心方向一側に向かって外周が縮径した外側縮径部P1を有し、前記回転軸Aにしまりばめされた第1の筒状絶縁体と、前記回転軸Aの軸心方向一側に向かって縮径した内周が前記外側縮径部P1の外周に密着した内側縮径部Q1を有し、前記第1の筒状絶縁体に取り付けられた第1の筒状導電体とを具備し、
    前記ピンチローラは、前記回転軸Bの軸心方向一側に向かって外周が縮径した外側縮径部P2を有し、前記回転軸Bにしまりばめされた第2の筒状絶縁体と、前記回転軸Bの軸心方向一側に向かって縮径した内周が前記外側縮径部P2の外周に密着した内側縮径部Q2を有し、前記第2の筒状絶縁体に取り付けられた第2の筒状導電体とを具備することを特徴とするワイヤ放電加工機。
  2. 請求項1記載のワイヤ放電加工機において、前記第1の筒状導電体に対し前記回転軸Aの軸心方向他側に向けて荷重を与えて、前記内側縮径部Q1が前記外側縮径部P1に密着した状態を維持する弾性体F1と、前記第2の筒状導電体に対し前記回転軸Bの軸心方向他側に向けて荷重を与えて、前記内側縮径部Q2が前記外側縮径部P2に密着した状態を維持する弾性体F2とを更に備えることを特徴とするワイヤ放電加工機。
  3. 請求項2記載のワイヤ放電加工機において、前記弾性体F1、F2はそれぞれ、ウエブワッシャであることを特徴とするワイヤ放電加工機。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のワイヤ放電加工機において、前記第1、第2の筒状導電体はステンレス鋼の焼入れ材によって形成されていることを特徴とするワイヤ放電加工機。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のワイヤ放電加工機において、前記第1、第2の筒状絶縁体はポリフェニレンサルファイドによって形成されていることを特徴とするワイヤ放電加工機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI773326B (zh) * 2021-05-18 2022-08-01 國立臺北科技大學 磁吸式放電加工裝置

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