JP2020062695A - ワイヤ放電加工機、テンション付加方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 アニール処理において、ローラを継続して回転させることに比較して、ワイヤの真直性を向上させることに適したワイヤ放電加工機等を提供する。【解決手段】 アニールローラ１７とアニールハンド２３との間にあるワイヤ電極５（ワイヤ部分）に対してアニール処理を行う。定位置テンション制御部５３の制御により、アニールハンド２３はワイヤ部分の下端部を挟持し、アニールローラ１７はワイヤ部分の上端部でテンションを与えて回転を停止する。これにより、アニールローラ１７とアニールハンド２３は、アニール処理において、ワイヤ部分に対して定位置でテンションを与える。【選択図】 図１

Description

本発明は、ワイヤ放電加工機、テンション付加方法及びプログラムに関し、特に、アニール処理を行うワイヤ放電加工機等に関する。

ワイヤ放電加工機では、ワイヤ電極はソースボビンに巻き上げられており、ソースボビンから送り出されるワイヤ電極を利用して放電加工を行う。ワイヤ電極には、巻き上がり、曲がり、残留応力、内部歪などのくせが存在する。アニール処理は、ワイヤ電極のくせをとって真直状態にするためのものである。

特許文献１には、アニール処理を行うときに、ワイヤ電極の下端部を挟持部材で挟持し、上端側でアニールローラを逆転駆動させてワイヤ電極を緊張させた状態にすることが記載されている。

特開平８−１９７３３６号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法では、アニール処理中にアニールローラを回転させるため、ローラの回転による影響（回転ムラや回転軸の振れなど）で、テンションのばらつきやワイヤ振動などが発生した。そのため、ワイヤ電極のくせをとることが不十分な場合があった。

よって、本発明は、アニール処理においてローラを継続して回転させることに比較して、ワイヤの真直性を向上させることに適したワイヤ放電加工機等を提供することを目的とする。

本願発明の第１の観点は、アニール処理を行うワイヤ放電加工機であって、アニール処理の対象となるワイヤ部分の両端において、アニール処理のためにテンションを与える位置を定位置にする定位置テンション制御部を備える。

本願発明の第２の観点は、第１の観点のワイヤ放電加工機であって、前記定位置テンション制御部は、アニール処理のためのテンションを与えてからアニール処理が終わるまで、前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与える。

本願発明の第３の観点は、第１又は第２の観点のワイヤ放電加工機であって、前記ワイヤ放電加工機は、固定部と、ローラ部を備え、前記定位置テンション制御部は、前記ワイヤ部分の一方端を前記固定部が固定し、前記ワイヤ部分の他方端において前記ローラ部を回転させて前記ワイヤ部分にテンションを与えて、前記ローラ部の回転を停止することにより、前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与える。

本願発明の第４の観点は、第１から第３のいずれかの観点のワイヤ放電加工機であって、前記ワイヤ放電加工機は、加熱部を備え、前記加熱部が前記ワイヤ部分に対する加熱を開始してから、前記定位置テンション制御部が前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与えるように制御し、又は、前記定位置テンション制御部が前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与えるように制御してから、前記加熱部が前記ワイヤ部分に対する加熱を開始することにより、前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与えつつアニール処理を行う。

本願発明の第５の観点は、ワイヤ放電加工機におけるアニール処理のためのテンション付加方法であって、定位置テンション制御部が、アニール処理の対象となるワイヤ部分の両端において、アニール処理のためにテンションを与える位置を定位置にするステップを含む。

本願発明の第６の観点は、ワイヤ放電加工機を制御するためのコンピュータを、アニール処理の対象となるワイヤ部分に対して、アニール処理のためにテンションを与える位置を前記ワイヤ部分の両端において定位置にする定位置テンション制御部として機能させるためのプログラムである。

なお、本願発明を、第６の観点のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体として捉えてもよい。

本願発明の各観点によれば、ワイヤ電極においてアニール処理を行う部分（ワイヤ部分）に対して、アニール処理のためのテンションを付加する位置を定位置とする。ローラの回転等を利用しないために、回転ムラや回転軸の振れなどは生じず、テンションのばらつきやワイヤ振動を防止して、ワイヤの真直性を向上させることができる。

特に通電等により加熱してアニール処理を行う場合には、時間の経過とともに温度が高くなるためにワイヤ電極が傷つきやすくなる。そのため、従来は、ワイヤ電極を傷つけることなく、ローラの回転によりテンションを制御することが必要であった。本願発明によれば、定位置でテンションを与えるために、加熱によりワイヤ部分が伸びて、時間の経過とともにテンションが低下し、高温時の制御がシンプルになる。

本願発明の実施の形態に係るワイヤ放電加工機の具体的な構成の一例を示す図である。 図１のワイヤ放電加工機１を、実際のワイヤ放電加工機において実現した場合の一例を示す図である。 図１のワイヤ放電加工機１におけるアニール処理の一例を示すフロー図である。

以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

図１は、本願発明の実施の形態に係るワイヤ放電加工機の具体的な構成の一例を示す図である。

ワイヤ放電加工機１は、ソースボビン３と、ローラ７、９、１１、１３及び１５と、アニールローラ１７（本願請求項の「ローラ部」の一例）と、供給パイプ１９と、カッター２１と、アニールハンド２３（本願請求項の「固定部」の一例）と、上ヘッダ２５と、下ヘッダ２９と、ワイヤ誘導ガイドパイプ３１と、巻取りローラ３３と、回収部３５と、エアシリンダ３７と、制御部５１を備える。制御部５１は、定位置テンション制御部５３（本願請求項の「定位置テンション制御手段」の一例）と、加熱部５５（本願請求項の「加熱部」の一例）を備える。

図２は、図１のワイヤ放電加工機１を、実際のワイヤ放電加工機において実現した場合の一例を示す。図２において、図１と同じものは、同じ符号を付した。図２（ａ）は、ソースボビン３と、ローラ７、９、１１、１３及び１５と、アニールローラ１７と、供給パイプ１９と、カッター２１と、アニールハンド２３と、エアシリンダ３７の部分を撮影したものである。図２（ｂ）は、エアシリンダ３７とアニールローラ１７の部分を拡大して撮影したものである。図２（ｃ）は、アニールハンド２３の部分を拡大して撮影したものである。

ソースボビン３から引き出されたワイヤ電極５は、各種ローラ９、１１、１３、１５（例えば、放電加工時にテンションを与えるためのテンションローラ９など）、アニールローラ１７、供給パイプ１９、上ヘッダ２５、下ヘッダ２９、ワイヤ誘導ガイドパイプ３１、及び、巻取りローラ３３を順に通って、回収部３５に至る。上ヘッダ２５と下ヘッダ２９の間のワイヤ電極５を利用して、工作物２７に対する放電加工が行われる。

ワイヤ電極５は、ソースボビン３に巻き上げられており、また、各種ローラを通るために、くせ（巻き上がり、曲がり、残留応力、内部歪など）が存在する。アニール処理は、ワイヤ電極５のくせをとって真直状態にするためのものである。

図１では、アニール処理は、ワイヤ電極５のうち、アニールローラ１７とアニールハンド２３との間にある部分（アニールローラ１７とアニールハンド２３との間にあるワイヤ電極５を「ワイヤ部分」という。本願請求項の「ワイヤ部分」の一例。）に対して行う。

以下では、アニール処理として、放電加工前に、ワイヤ電極５を自動的に供給するときに、ワイヤ部分に対して、アニールローラ１７とアニールハンド２３とによりテンションを与えた状態で通電して加熱する場合を例に説明する。

図３は、図１のワイヤ放電加工機１におけるアニール処理の一例を示すフロー図である。図２を参照して、アニール処理の一例を説明する。

まず、定位置テンション制御部５３は、アニールハンド２３でワイヤ部分の下端部を挟持して固定する（ステップＳＴ１）。アニールハンド２３は、アニール処理において、ワイヤ部分の下端部の定位置を挟持する。続いて、定位置テンション制御部５３は、エアシリンダ３７でアニールローラ１７に対して所定の圧力をかけた状態で閉じることにより、アニールローラ１７からワイヤ電極５にアニール電流を流すために互いに密着させて電流が流れる状態にし、また、テンションをかけてもワイヤ電極５が滑らないように所定の圧力をかける（ステップＳＴ２）。続いて、定位置テンション制御部５３は、アニールローラ１７を一瞬逆転駆動させてワイヤ部分を緊張させた状態とし（ステップＳＴ３）、アニールローラ１７を停止させる（ステップＳＴ４）。アニールローラ１７を停止させるため、アニールローラ１７は、ワイヤ部分の上端部の定位置でテンションを与える。加熱部５５は、アニールローラ１７が停止した状態で、ワイヤ部分に対して電流供給装置（図示省略）からアニール電流を供給し、アニール処理を行う（ステップＳＴ５）。アニールローラ１７は、給電子（図示省略）を通じて電流を流すことができる。そして、アニール処理が終了すると、アニールハンド２３及びアニールローラ１７を開き、次の動作であるワイヤ供給を行うことができる状態にする（ステップＳＴ６）。

本実施例では、アニールローラ１７の回転を停止するため、アニール処理中にローラの回転ムラや回転軸の振れによるテンションのバラツキやワイヤ振動をなくすことができる。また、アニールローラ１７とアニールハンド２３は、ワイヤ部分の定位置でテンションを与えるため、発熱によりワイヤ部分が伸びて、時系列的に（時間の経過とともに）テンションが低下するため、発熱により傷つきやすい状態となるワイヤ部分に対して、アニール処理による損傷を避けることができる。

続いて、従来のアニール処理においてアニールローラを回転させた場合（以下、「従来法」という。）と、本実施例のアニール処理において定位置でテンションを与えた場合（以下、「定位置法」という。）を比較する実験を説明する。

ワイヤの真直性は、例えば自動結線率に大きく影響する。放電加工において、例えば新たに閉路を加工する場合には、カッター２１でワイヤ電極５を切り、上ヘッダ２５から工作物２７に形成されたスタートホールを通して下ヘッダ２９に自動結線処理を行い、新たな閉路を放電加工する。ワイヤのくせが、自動結線処理を失敗する大きな要因になる。

従来法と定位置法とを比較するために、自動結線処理を実験した。ワイヤ径はφ０．２であり、スタートホールは無い状態とした。無トライ自動供給率（自動供給テスト回数のうち、成功した回数の割合）は、機械１０台の平均である。

従来法では、上下ヘッドノズル間（上ヘッドのワイヤ電極を送るノズルの下端と下ヘッドのワイヤ電極を受けるノズルの上端）の距離が６０ｍｍのとき、自動供給テスト回数３００回のうち、供給が失敗したのは６回であった。そのため、無トライ自動供給率は９８％であった。上下ノズル間の距離を１００ｍｍとすると、自動供給テスト回数３０回のうち供給が失敗したのは１５回であり、無トライ自動供給率は５０％となった。

他方、定位置法では、上下ノズル間の距離が６０ｍｍのとき、自動供給テスト回数３００回のうち、供給が失敗したのは１回であり、無トライ自動供給率は９９％であった。上下ノズル間の距離を１００ｍｍにしても、自動供給テスト回数３００回のうち供給が失敗したのは１回であり、無トライ自動供給率は９９％となった。

表１は、従来法と定位置法について、上下ノズル間の距離と無トライ自動供給率を示す。上下ノズル間の距離が６０ｍｍのときの無トライ自動供給率は、従来法では９８％であったのに対し、定位置法では９９％となり、向上している。さらに、従来法では、上下ノズル間の距離が６０ｍｍから１００ｍｍとなると、無トライ自動供給率が極端に低下した。他方、定位置法では、上下ノズル間の距離が６０ｍｍから１００ｍｍと１．５倍以上となっても、無トライ自動供給率は変わらず安定している。φ０．１５、φ０．１０ワイヤでも同様の傾向が認められた。

なお、図３では、ワイヤ部分へアニール処理のためのテンションを与えてからアニール電流を供給したが、アニール電流を供給してからワイヤ部分へアニール処理のためのテンションを与えてもよい。例えば、加熱部５５によるアニール電流の供給は、アニールローラ１７を一瞬逆転駆動させワイヤ部分を緊張させた状態（アニールローラを停止する前）から行ってもよく、逆転と同時に行ってもよい。

１ ワイヤ放電加工機、３ ソースボビン、５ ワイヤ電極、７，９，１１，１３，１５ ローラ、１７ アニールローラ、１９ 供給パイプ、２１ カッター、２３ アニールハンド、２５ 上ヘッダ、２７ 工作物、２９ 下ヘッダ、３１ ワイヤ誘導ガイドパイプ、３３ 巻取りローラ、３５ 回収部、３７ エアシリンダ、５１ 制御部、５３ 定位置テンション制御部、５５ 加熱部

Claims (6)

1. アニール処理を行うワイヤ放電加工機であって、
   アニール処理の対象となるワイヤ部分の両端において、アニール処理のためにテンションを与える位置を定位置にする定位置テンション制御部を備えるワイヤ放電加工機。
2. 前記定位置テンション制御部は、アニール処理のためのテンションを与えてからアニール処理が終わるまで、前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与える、請求項１記載のワイヤ放電加工機。
3. 前記ワイヤ放電加工機は、固定部と、ローラ部を備え、
   前記定位置テンション制御部は、
   前記ワイヤ部分の一方端を前記固定部が固定し、
   前記ワイヤ部分の他方端において前記ローラ部を回転させて前記ワイヤ部分にテンションを与えて、前記ローラ部の回転を停止する
   ことにより、前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与える、請求項１又は２に記載のワイヤ放電加工機。
4. 前記ワイヤ放電加工機は、加熱部を備え、
   前記加熱部が前記ワイヤ部分に対する加熱を開始してから、前記定位置テンション制御部が前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与えるように制御し、又は、
   前記定位置テンション制御部が前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与えるように制御してから、前記加熱部が前記ワイヤ部分に対する加熱を開始する
   ことにより、前記ワイヤ部分の両端において定位置でテンションを与えつつアニール処理を行う、請求項１から３のいずれかに記載のワイヤ放電加工機。
5. ワイヤ放電加工機におけるアニール処理のためのテンション付加方法であって、
   定位置テンション制御部が、アニール処理の対象となるワイヤ部分の両端において、アニール処理のためにテンションを与える位置を定位置にするステップを含むテンション付加方法。
6. ワイヤ放電加工機を制御するためのコンピュータを、
   アニール処理の対象となるワイヤ部分に対して、アニール処理のためにテンションを与える位置を前記ワイヤ部分の両端において定位置にする定位置テンション制御部として機能させるためのプログラム。