JP2697415B2

JP2697415B2 - ワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り装置

Info

Publication number: JP2697415B2
Application number: JP3281323A
Authority: JP
Inventors: 美夫柴田; 正人坂西; 俊雄鈴木; 良孝大西; 直樹八木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: KR920017756A; JPH054124A; KR940010755B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ワイヤ放電加工装置
のワイヤ電極送り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２３は例えば特公昭６３−３１３３３
号公報に示された従来のワイヤ電極送り装置の構成を示
す図で、１は被加工物、２は被加工物１の加工開始地点
に予め穿設されているスタート孔、３はワイヤ電極の送
給モータ、４は送給モータ３に連結された送給プーリ、
５は送給プーリ４と対向せしめて設けられたクランププ
ーリ、６はクランププーリ５に延設された第１のリン
ク、７は第１のリンク６の端部に連結された第２のリン
ク、８は第２のリンク７を回動自在に支持する支持ピ
ン、９は第２のリンク７と外部の固定部との間に設けら
れたコイルスプリング、１０は支持ピン８に対してコイ
ルスプリング９との連結端とは反対側にある第２のリン
ク７の端部に連結されたソレノイド、１１はワイヤ電
極、１２はワイヤ電極１１の案内パイプ、１３はダイヤ
モンドで形成されたダイス状の上部ワイヤ電極ガイド、
１４は上部ワイヤ電極ガイド１３を案内パイプ１２の先
端部に保持する焼結金属体、１５はダイヤモンドで形成
されたダイス状の下部ワイヤ電極ガイド、１６は下部ワ
イヤ電極ガイド１５を保持する焼結金属体、１７は下部
のガイド本体、１８ａおよび１８ｂはワイヤ電極１１を
挟むように対向せしめて設けられた１対の巻き取りロー
ラ、１９は巻き取りローラ１８ｂに連結されている巻き
取りモータである。

【０００３】次に動作について説明する。被加工物１は
水平面内で制御指令に従い自在に移動可能な載置台（図
示せず）上に置かれており、加工開始時には、まず、被
加工物１に予め穿設されたスタート孔２と案内パイプ１
２が同一軸上に位置するように被加工物１がセットされ
る。次に、クランププーリ５をコイルスプリング９の復
元力によって解放した状態において、ワイヤ電極１１を
ワイヤ送給プーリ４の位置まで上部より挿入し、ソレノ
イド１０を作動させてクランププーリ５をワイヤ電極１
１を挟んでワイヤ送給プーリ４に圧接させ、ワイヤ送給
モータ３を駆動せしめてワイヤ電極１１を上部ワイヤ電
極ガイド１３の方向に案内パイプ１２の中を送給する。
加工開始時には、上部ワイヤ電極ガイド１３と下部ワイ
ヤ電極ガイド１５は同一軸上に位置するように保持機構
（図示せず）によって保持されているので、ワイヤ電極
１１は上部ワイヤ電極ガイド１３および下部ワイヤ電極
ガイド１５を貫通して一対の巻き取りローラ１８ａと１
８ｂの間に挿入される。巻き取りローラ１８ａ、１８ｂ
および巻き取りモータ１９によってワイヤ電極１１が送
給可能になると、クランププーリ５を解放し、案内パイ
プ１２を移動手段（図示せず）によって被加工物１中か
ら上昇させて抜き取り、ワイヤ電極１１を被加工物１中
を貫挿させて張設する。なお、前記ワイヤ電極張設行程
においてワイヤ電極１１の先端は、切断整形手段（図示
せず）によってダイス状の上下部ワイヤ電極ガイド１
３、１５を貫通可能な先細形状に整形される。

【０００４】また、図２４は、さらに別の従来のワイヤ
電極送り装置を示す図で、ワイヤ電極の送給に、紙送り
の駆動源などに用いられる超音波振動子を用いたもので
ある。同図において、１００はワイヤ電極供給プーリ、
１０１はワイヤ電極ガイド、１０２は載置台、１０３は
ワイヤ放電加工機の本体、１０４は矩形平板形状の弾性
体、１０５ａ、１０５ｂは弾性体１０４に着設された圧
電素子、１０６は弾性体１０４と圧電素子１０５ａ、１
０５ｂから構成される超音波振動子、１０７は超音波振
動子１０６の支持固定部、１０８は予圧ばね、１０９は
圧着板、１１０は給電ローラである。

【０００５】この従来例では、まず、ワイヤ電極ガイド
１０１と予め被加工物１に設けられたスタート孔（図示
せず）にワイヤ電極１１を順次挿入し、圧着板１０９を
解放機構（図示せず）により超音波振動子１０６から解
放し、圧着板１０９と超音波振動子１０６の間にワイヤ
電極１１を導き、その後圧着板１０９の解放機構を解除
して、予圧ばね１０８によりワイヤ電極１１を超音波振
動子１０６に圧接させる。上記のようなワイヤ電極１１
の張設動作が完了した時点で、超音波振動子１０６にお
いて、弾性体１０４が有する両端自由の奇数次縦振動モ
ードと両端自由の偶数次屈曲振動モードを圧電素子１０
５ａ、１０５ｂによって振動位相がπ／２位相ずれるよ
うに励振すれば、周知のように弾性体１０４の両端部は
同一回転方向の楕円軌跡を描きながら振動し、ワイヤ電
極１１を所定の方向に摩擦駆動する。なお、超音波振動
子１０６を構成する弾性体１０４は、上述の２種類の振
動モードが同一の共振周波数となるように予め形状設計
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤ電極送り
装置は以上のように構成されているので、ワイヤ電極が
巻き取りローラに至るまでは、ワイヤ電極をワイヤ送給
プーリとクランププーリの間に挟んでワイヤ送給モータ
によって送給する必要があり、該プーリの微小な回転速
度差や取付位置誤差によってワイヤ電極にカールが発生
したり、ワイヤ電極が電極ガイドを通過する際に送給プ
ーリから電極ガイドに至る送給経路の途中で座屈するな
どの問題点があった。さらに、ワイヤ電極の駆動源が超
音波振動子で構成された別の従来例においては、ワイヤ
電極の張設を自動的に行うことができず、またワイヤ電
極の張設後も、圧着板とワイヤ電極の間にワイヤ電極の
駆動を妨げる摩擦が発生することや、振動子と圧着板の
形状が平面的であることから、ワイヤ電極の変形やはみ
出しが生じるといった問題点があった。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ワイヤ電極にカールや座屈を生
じることなく送給できる信頼性の高いワイヤ電極送り装
置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るワイヤ電
極送り装置は、振動方向の異なる複数の振動子部と、こ
れら複数の振動子部を連結支持する連結および支持部材
と、上記振動子部のうち少なくとも一つの振動子部に設
けられたワイヤ電極駆動部材と、このワイヤ電極駆動部
材が、ワイヤ電極送給方向の振動成分を有する循環軌跡
を描いて、上記ワイヤ電極の挟持と解放を繰り返しなが
ら振動するように、上記振動子部を駆動する駆動制御部
とを備えたものである。

【０００９】第２の発明に係るワイヤ電極送り装置は、
振動子部と、上記振動子部の振動方向と異なる方向から
上記ワイヤ電極を上記振動子部に押し付ける押圧部とを
備え、上記振動子部の振動と上記押圧部の押圧力によ
り、上記ワイヤ電極に対し、その送給方向に振動成分を
発生させるように構成したものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るワイヤ
電極送り装置は、ワイヤ電極を送給する複数の振動子
が、共振周波数と反共振周波数の周波数差が異なり、且
つ、上記周波数差が大きい振動子部の共振周波数と反共
振周波数の間の領域に、上記周波数差が小さい振動子部
の共振周波数と反共振周波数が順次位置する共振特性を
有する複数の振動子部で構成され、上記周波数差が最小
の振動子部の共振周波数に同期して他の振動子部を駆動
するように構成したものである。

【００１１】第２の発明に係るワイヤ電極送り装置は、
加振源となる電気機械変換素子の両側に棒形状の共振ブ
ロックを具備し、ワイヤ送給軸方向の振動成分を有する
第１の振動子部と、上記第１の振動子部の片側の共振ブ
ロックに連結され、ワイヤ送給軸方向とほぼ直交する方
向の振動成分を有する第２の振動子部とを備え、上記第
１の振動子部の共振ブロックのうち第２の振動子部が連
結されていない共振ブロックを構成する部材が、上記第
２の振動子部が連結された他方の共振ブロックを構成す
る部材に比べて音速が小さい部材で構成されるようにし
たものである。

【００１２】第３の発明に係るワイヤ電極送り装置は、
ワイヤ電極送給軸方向の振動を発生する第一の振動子部
と、上記第一の振動子部の一部に設けられ、ワイヤ電極
送給軸方向とほぼ直交する方向の振動を発生する１対の
振動子から構成される第二の振動子部と、上記第二の振
動子部の１対の振動子の振動の腹部分近傍に、ワイヤ電
極を間に位置せしめて対向配置されたワイヤ電極駆動部
材とを備え、上記ワイヤ電極駆動部材の間隙が、上記ワ
イヤ電極の直径と上記１対の振動子の振動振幅の和より
も大きく設定され、上記ワイヤ電極駆動部材をワイヤ電
極送給軸に対して回転可能にせしめる部材を備えたもの
である。

【００１３】

【作用】この発明における振動子は、振動子の一部に設
けられたワイヤ電極駆動部材がワイヤ電極送給方向の振
動成分を有する循環軌跡を描くように振動し、上記ワイ
ヤ電極駆動部材を介してワイヤ電極の送給方向の振動成
分をワイヤ電極の挟持と解放を繰り返しながらワイヤ電
極に伝達し、ワイヤ電極を所定の方向に送給する。

【００１４】また、ワイヤ電極の送給方向の振動成分を
押圧駆動部材を介してワイヤ電極に伝達し、摩擦力によ
り所定の方向にワイヤ電極を送給する。

【００１５】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例を示す図で、２０ａ、
２０ｂは共振ブロック、２１ａ、２１ｂは加振源となる
圧電素子、２２ａ、２２ｂは電極板、２３は支持固定部
材、２４は共振ブロック、圧電素子、電極板、支持固定
部材の主要部品によって構成される第一の振動子部、２
５ａ、２５ｂは振動子対、２６は振動子対２５ａ、２５
ｂの取付固定台、２７は振動子対、取付固定台の主要部
品から構成される第二の振動子部、２８は２組の振動子
部２４、２７の駆動制御部である。また、図２および図
３は図１に示された第一の振動子部２４と第二の振動子
部２７の構造をより詳細に説明するための分解構成図
で、２９は２個の共振ブロック２０ａと２０ｂを連結す
るボルト、３０は圧電素子２１ａ、２１ｂおよび電極板
２２ａ、２２ｂとボルト２９の間を電気的に絶縁分離す
る絶縁パイプ、３１ａ，３１ｂは振動子対２５ａ、２５
ｂの振動板、３２ａ、３２ｂは振動板２５ａと２５ｂの
中央部に設けられた突起状のワイヤ電極駆動部材、３３
ａ、３３ｂは振動板３１ａと３１ｂの加振源となる圧電
素子、３４ａ、３４ｂと３５ａ、３５ｂは振動子対２５
ａと２５ｂを取付固定台２６に締結するボルトおよびナ
ット、３６ａ、３６ｂ，３６ｃは取付固定台２６に埋め
込まれたワイヤ電極１１のガイド用ブッシュである。

【００１６】以上のように、本実施例１におけるワイヤ
電極送り装置は、先述の従来例においてワイヤ送給モー
タ３、ワイヤ送給プーリ４、クランププーリ５などの主
要部品によって構成されたワイヤ電極１１の送給手段
を、第一の振動子部２４、第二の振動子部２７および振
動子部２４、２７の駆動制御部２８によって構成したも
のである。

【００１７】次に、本実施例の動作について説明する
が、被加工物１の加工開始部分にワイヤ電極１１を張設
する手順については先述の従来例と同様であるため説明
は省略し、２組の振動子部２４、２７および振動子部２
４、２７の駆動制御部２８によって構成されるワイヤ電
極１１の送給手段についてのみ動作を説明する。

【００１８】第一の振動子部２４は、圧電素子２１ａ、
２１ｂおよび電極板２２ａ、２２ｂを間に挟んで２個の
共振ブロック２０ａと２０ｂをボルト２９によって強固
に締結したもので、これは周知のボルト締めランジュバ
ン振動子である。第一の振動子部２４において、図１中
の矢印Ａで示された縦方向の振動子長さは、所定の周波
数において発生する縦方向の共振振動の１／２波長とな
るように設計されている。従って、圧電素子２１ａ，２
１ｂに電極板２２ａ、２２ｂを介して前記周波数の交流
電圧を印加すれば、第一の振動子部２４は両端部が振動
の腹となり、支持固定部材２３近傍の中央部が振動の節
となる縦方向振動を発生する。また、共振ブロック２０
ａ、２０ｂおよびボルト２９の径方向の中心には、ワイ
ヤ電極１１の直径に比べて十分大きな直径を有する縦方
向の貫通孔が設けられており、ワイヤ電極１１は第一の
振動子部２４の振動動作に影響されることなく該振動子
部２４中を通過することができる。

【００１９】第二の振動子部２７は振動子対２５ａ、２
５ｂを主要部品として構成されているが、振動子対２５
ａ、２５ｂは各々同一のものであるため、主に片側の振
動子２５ａについて動作を説明する。振動子２５ａは振
動板３１ａと振動板３１ａの中央部に設けられたワイヤ
電極駆動部材３２ａと振動子２５ａの加振源となる圧電
素子３３ａから構成されており、振動板３１ａは両端部
を取付ボルト３４ａ、３４ｂおよびナット３５ａ、３５
ｂによって取付固定台２６に固定されており、平板形状
の圧電素子３３ａは振動板３１ａの薄肉平板形状の振動
部に半田付けや導電性接着材など導電性を有する手段に
よって取り付けられている。振動板３１ａの振動部寸法
は、前記第一の振動部２４の縦振動周波数とほぼ同一の
周波数において両端部固定の一次屈曲振動が発生するよ
うに設計されている。従って、圧電素子３３ａに前記周
波数の交流電圧を印加すると、ワイヤ電極駆動部材３２
ａが設けられている振動板３１ａの中央部は屈曲振動の
腹となり、図１中の矢印Ｂによって示された方向に振動
する。

【００２０】振動子対２５ａ、２５ｂは図４の断面図に
示すように、互いのワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂ
をワイヤ電極１１の通過する隙間を設けて対向配置され
ている。従って、振動子対２５ａ、２５ｂに同一の交流
電圧を印加すればワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂは
この部材３２ａ、３２ｂの間にあるワイヤ電極１１の挟
持と解放を繰り返しながら振動する。また、振動子対２
５ａ、２５ｂの取付固定台２６は第一の振動子部２４の
片側の共振ブロック２０ｂに連結されているので、同一
周波数において前記振動モードで共振振動するように設
計された第一の振動子部２４と第二の振動子部２７を振
動位相が約π／２位相だけずれるように駆動制御部２８
によって駆動すれば、ワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２
ｂは図５に示すような楕円軌跡を描いて振動する。同図
において点線ＣＤおよび点線ＥＦによって示されている
のは、ワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂの間にワイヤ
電極１１が存在する場合の振動軌跡を示しており、Ｃか
らＤ（ＥからＦ）に至る振動区間においてワイヤ電極１
１はワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂによって挟持さ
れ、所定の方向へ駆動される。

【００２１】図６は第一の振動子部２４と第二の振動子
部２７を前述したように駆動する駆動制御部２８の構成
を示すブロック図で、３７は発振回路、３８は発振回路
３７の出力信号に応じて第一の振動子部２４を正弦波駆
動するアンプ回路、３９は発振回路３７の出力信号の位
相をシフトする移相回路、４０は移相回路３９の出力信
号に応じて第二の振動子部２７を正弦波駆動するアンプ
回路である。発振回路３７の発振周波数は予め前述の第
一および第二の振動子部２４、２７の共振周波数に設定
されており、第一の振動子部２４の振動位相に比べて第
二の振動子部２７の振動位相が約π／２位相ずれるよう
に移相回路３９によって第二の振動子部２７の駆動信号
の位相をシフトする。この際、位相を進み方向にシフト
するか、あるいは遅れ方向にシフトするかによって、前
述のワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂの楕円振動軌跡
上での運動方向が反転し、ワイヤ電極１１の駆動方向を
可逆に制御できる。

【００２２】実施例２．上記実施例１では、第二の振動
子部２７を構成する振動子対２５ａ、２５ｂの振動板３
１ａ、３１ｂの加振源となる平板形状の圧電素子３３
ａ、３３ｂを振動板３１ａ、３１ｂの薄肉平板形状の振
動部に着設して用いたが、加振源となる圧電素子を次の
ように配置することもできる。図７は実施例１における
第二の振動子部２７に相当する部分を上記実施例とは異
なる圧電素子の配置によって構成した他の実施例の構成
を示す分解構成図で、７０ａ〜７０ｄ、７１ａ〜７１ｄ
は圧電素子、７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ、７４は
電極板、７５ａ、７５ｂは絶縁パイプ、７６ａ、７６ｂ
は振動板３１ａ、３１ｂ等から構成される振動子対、７
７は振動子対７６ａ、７６ｂ等から構成される第二の振
動子部である。

【００２３】図７より分かるように、この実施例では第
二の振動子部７７を構成する振動子対７６ａ、７６ｂの
振動板３１ａ、３１ｂの加振源は、前述の実施例１にお
ける第一の振動子部２４に用いられたボルト締めランジ
ュバン振動子に類似した構造で、取付固定台２６および
電極板７４の接地電極側と電極板７２ａ、７２ｂ、７３
ａ、７３ｂの駆動電極側の間に、振動板３１ａ、３１ｂ
の振動部が有する両端部固定の一次屈曲固有振動周波数
の交流電圧を印加すると、前述の実施例１の場合と同様
に振動板３１ａ、３１ｂの中央部は屈曲振動の腹とな
り、図中の矢印Ｂによって示された方向に振動する。な
お、この実施例においては、第一の振動子部２４の構造
と動作及びワイヤ電極１１の送給動作については前述の
実施例１の場合と同じであるので説明を省略する。

【００２４】実施例３．なお、上記実施例１および２で
は、第一および第二の振動子部２４、２７、７７の加振
源として圧電素子を用いたが、この発明に係るワイヤ電
極送り装置の送給手段を構成する振動子の加振源はこれ
を限定するものではなく、例えば以下に示すように磁歪
素子を用いてもよい。

【００２５】図８は実施例１における第一の振動子部２
４に相当する部分を磁歪素子を用いて構成した一例を示
す図（一部断面図）で、４１はリング形状の磁歪素子、
４２は磁歪素子４１の周囲に設けられた励振用コイル、
４３は磁歪素子４１を加振源として構成された第一の振
動子部である。また、図９は同じく実施例１における第
二の振動子部２７に相当する部分を加振源に磁歪素子を
用いて構成した一例を示す図で、８０ａ、８０ｂは振動
板３１ａ、３１ｂに着設された磁歪素子、８１ａ、８１
ｂは磁歪素子８０ａ、８０ｂの周囲に設けられた励振用
コイル、８２は磁歪素子８０ａ、８０ｂを加振源として
構成された第二の振動子部である。

【００２６】磁歪素子４１のバイアス磁界を発生させる
ための直流電流と、振動子部４３の加振成分となる所定
周波数の交流電流を重畳させて励振用コイル４２に通流
させると、第一の振動子部４３には前述の実施例１の場
合と同様に図８の矢印Ａで示す方向の共振振動が発生す
る。また、同様に、磁歪素子８０ａ、８０ｂのバイアス
磁界を発生させるための直流電流と、振動板３１ａ、３
１ｂの加振成分となる所定周波数の交流電流を重畳させ
て励振用コイル８１ａ、８１ｂに通流させると、第二の
振動子部８２には前述の実施例１の場合と同様に図９の
矢印Ｂで示す方向の共振振動が発生する。

【００２７】実施例４．また、上述の実施例１において
は、ワイヤ電極１１の送給手段となる振動子に共振振動
する振動子を用いたが、この発明に係るワイヤ電極送り
装置の送給手段を構成する振動子は共振振動子に限定さ
れるものではなく、以下に示す如く非共振駆動される振
動子によってもワイヤ電極送り装置の送給手段を構成す
ることができる。

【００２８】図１０は実施例１における第一の振動子部
２４に相当する部分を非共振駆動される振動子を用いて
構成した一実施例を示す一部断面図で、４４は支持固定
部材、４５はパイプ形状の積層圧電素子、４６は積層圧
電素子４５を支持固定部材４４に取り付ける締結部材、
４７は積層圧電素子４５を駆動源として構成された第一
の振動子部である。また、図１１は同じく実施例１にお
ける第二の振動子部２７に相当する部分を積層圧電素子
による非共振振動子を用いて構成した一例を示す図で、
８３ａ、８３ｂは振動板３１ａ、３１ｂを非共振駆動す
る積層圧電素子、８４ａ、８４ｂは積層圧電素子８３
ａ、８３ｂの固定板、８５は積層圧電素子８３ａ、８３
ｂを駆動源として構成された第二の振動子部である。積
層圧電素子４５は印加電圧にほぼ比例した図１０の矢印
Ａで示す方向の歪変位を発生するので、バイアス変位を
発生させるための直流電圧と、振動子部４７の駆動成分
となる交流電圧を重畳させて積層圧電素子４５に印加す
れば、第一の振動子部４７に印加された交流電圧成分の
周波数に同期した非共振振動を発生させることができ
る。また、同様に、バイアス変位を発生させるための直
流電圧と、振動板３１ａ、３１ｂの駆動成分となる交流
電圧を重畳させて積層圧電素子８３ａ、８３ｂに印加す
れば、第二の振動子部８５には図１１の矢印Ｂで示す方
向の非共振振動を発生させることができる。

【００２９】実施例５．なお、前述の実施例１の場合は
第一および第二の振動子部２４、２７に共振振動子を用
いたために各々の振動子の振動変位が正弦波的な振動と
なり、ワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂの振動軌跡が
楕円形状となったが、上記実施例４の如く第一の振動子
部４７と第二の振動子部８５に非共振駆動される振動子
を用いた場合は、振動子の振動変位波形が印加電圧波形
とほぼ同形状となるために、ワイヤ電極駆動部材３２
ａ、３２ｂの振動軌跡は印加電圧の波形に応じて任意の
形状をとることができる。例えば、図１２中のＧ、Ｈに
示す如く振動位相が約π／２位相だけずれた台形波形状
の交流成分を有する電圧を第一の振動子部４７と第二の
振動子部８５に印加すると、ワイヤ電極駆動部材３２
ａ、３２ｂの振動軌跡は図１３に示すような四角形状の
軌跡となる。なお、図１３において点線ＣＤおよび点線
ＥＦによって示されているのは、ワイヤ電極駆動部材３
２ａ、３２ｂの間にワイヤ電極１１が存在する場合の振
動軌跡を示しており、ＣからＤ（ＥからＦ）に至る振動
区間においてワイヤ電極１１はワイヤ電極駆動部材３２
ａ、３２ｂによって挟持され、所定の方向へ駆動され
る。

【００３０】実施例６．図１４は更に異なる実施例を示
す図で、２０ａ、２０ｂは共振ブロック、２１ａ、２１
ｂは加振源となる圧電素子、２２ａ、２２ｂは電極板、
２３は支持部材、２４は共振ブロック、圧電素子、電極
板、支持部材によって構成される振動子部、５０は押圧
部材、５１は押圧駆動部、５２は押圧駆動部５１の駆動
制御部、５３は押圧部材、押圧駆動部、駆動制御部によ
って構成される押圧部、５４は振動拡大部のホーンであ
る。なお、その他の部分については、図１に示すものと
同様であり、その説明を省略する。

【００３１】図１５および図１６は、図１４に示された
振動子部２４と押圧部５３の構造をより詳細に説明する
ための分解構成図および断面図、図１７は図１６のＲ部
拡大図で、押圧部材５０は弾性体５５を介して押圧駆動
部５１に連結されており、押圧駆動部材５０の先端部
は、ホーン５４の振動方向である矢印Ａの方向と直交す
る方向に形成された孔５６内を矢印Ｂの方向に出し入れ
できるように位置決めされている。

【００３２】なお、振動子部２４の押し付け部であるホ
ーン５４の長さは、図１４中の矢印Ａで示された縦方向
に所定の周波数において発生する縦振動の共振波長の１
／２波長となるように設計されている。従って、圧電素
子２１ａ、２１ｂに電極板２２ａ、２２ｂを介して前期
周波数の交流電圧を印加すれば、ホーン５４における押
圧部材５０が出入りする孔５６の位置は振動の腹とな
り、支持部材２３近傍の中央部が振動の節となる縦方向
振動を発生する。また、共振ブロック２０ａ、２０ｂお
よびボルト２９の径方向の中心には、ワイヤ電極１１の
直径に比べて十分大きな直径を有する縦方向の貫通孔５
７が設けられており、ワイヤ電極１１は振動子部２４の
振動動作に影響されることなく該振動子部２４中を通過
することができる。

【００３３】次に、本実施例の動作として、ワイヤ電極
１１の送給手段についてのみ説明する。ホーン５４が共
振振動すると、ホーン５４は図１７中の点線のように縦
方向に伸びると同時に径方向には縮む。つまり、図１７
の部分拡大図のように、押圧部材５０でワイヤ電極１１
が押しつけられたホーン５４のＰ点はＰ１点に移動し、
その後元のＰ点の位置に戻るほぼ直線的は往復振動軌跡
をしており、矢印Ｃの方向にホーン５４が振動するとき
には、押圧部材５０の先端とホーン５４のＰ点には隙間
ができて押圧力は弱まるため、ワイヤ電極１１は送給さ
れない。しかし、矢印Ｄの方向に元の位置に戻るときに
は、弾性体５５を介して押し付けられているので、Ｐ点
がワイヤ電極１１に作用する力としては、図１７のベク
トルとなり、Ｅ方向の合成力によってワイヤ電極１１に
摩擦力を与え、その結果としてワイヤ電極１１を矢印Ｆ
の方向に送給駆動することができる。

【００３４】実施例７．図１８は、実施例１と同様の構成のワイヤ電極送り装置
を例にして説明するもので、実施例１におけるワイヤ電
極送給用の第１および第２の振動子部２４、２７の共振
特性を示すグラフである。同図において縦軸はインピー
ダンス、横軸は周波数で、図中の符号Ｊは第１の振動子
部２４の、また、符号Ｋは第２の振動子部２７の共振特
性を示しており、符号ｆr1、ｆa1は第１の振動子部２４
の共振周波数と反共振周波数を、符号ｆr2、ｆa2は第２
の振動子部２７の共振周波数と反共振周波数を示してい
る。

【００３５】この実施例では、第１の振動子部２４の共
振周波数と反共振周波数との周波数差｜ｆa1−ｆr1｜
は、第２の振動子部２７の同周波数差｜ｆa2−ｆr2｜に
比べて小さくなるように構成されており、且つ、第２の
振動子部２７の共振周波数ｆr2と反共振周波数ｆa2の間
の領域に第１の振動子部２４の共振周波数ｆr1と反共振
周波数ｆa2が位置するように構成されている。

【００３６】また、この実施例の駆動制御は前述の実施
例１と同様に行うことができ、図６に構成ブロック図を
示した駆動制御部２８において発振回路３７の発振周波
数は、共振周波数と反共振周波数の周波数差が小さい第
１の振動子部２４の共振周波数ｆr1近傍の周波数となる
ように設定される。なお、ワイヤ電極１１の駆動動作等
については前述の実施例１と同じである。

【００３７】実施例８．第２の発明に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り
装置は、図１に示す第１の発明の実施例１による同装置
と同様に構成できる。同図に示す実施例では、ワイヤ送
給軸方向の振動成分を有する第一の振動部２４は円柱形
状のボルト締めランジュバン振動子であり、共振ブロッ
ク２０ａ、２０ｂ、圧電素子２１ａ、２１ｂ、支持固定
部材２３、ボルト２９といった主要部品から構成され
る。この発明によれば、第一の振動子部２４の共振ブロ
ック２０ａ、２０ｂのうち、第二の振動子部２７が連結
されていない共振ブロック２０ａを構成する部材が、第
二の振動子部２７が連結されている共振ブロック２０ｂ
を構成する部材に比べて音速が小さい部材で構成され
る。

【００３８】例えば、上記実施例において第一の振動子
部２４の共振ブロック２０ａを黄銅材料（音速：約４７
００ｍ／ｓ）で構成し、共振ブロック２０ｂをジュラル
ミン材料（音速：約６３２０ｍ／ｓ）で構成した場合は
次のようになる。一般に、棒の縦振動の共振周波数は、
共振周波数をｆ，棒の長さをｌ、棒の材料の音速をｖ，
境界条件と振動モードで決まる係数をｋとすれば、

【００３９】

【数１】

【００４０】となり、棒の部材の音速ｖに比例し、棒の
長さｌに反比例する。第一の振動子部２４を単純な棒と
して近似すれば、振動子部２４の共振周波数をｆr0と
し、黄銅材料の音速をｖａ、ジュラルミン材料の音速を
ｖｂとすると、共振ブロック２０ａおよび２０ｂをとも
に黄銅材料、ジュラルミン材料で構成した場合の第一の
振動子部２４の長さを各々ｌａ、ｌｂとすれば、

【００４１】

【数２】

【００４２】

【数３】

【００４３】のようになる。共振ブロック２０ａを黄銅
材料で構成し、共振ブロック２０ｂをジュラルミン材料
で構成した場合の第一の振動子部２４の長さをｌabとす
れば、

【００４４】

【数４】

【００４５】のように近似できる。従って、共振ブロッ
ク２０ａを黄銅材料で構成し、共振ブロック２０ｂをジ
ュラルミン材料で構成した場合は、共振ブロック２０
ａ、２０ｂをともにジュラルミン材料で構成した場合に
比べて、第１の振動子部２４の長さが次式に示すように
０．８７倍程度に縮小される。

【００４６】

【数５】

【００４７】上記縮小率は第一の振動子部２４を単純な
棒として考えた場合の数値であるが、実際の構成では共
振ブロック２０ｂの先端には第二の振動子部２７が連結
されている。このため、共振ブロック２０ｂの長さは第
二の振動子部２７の付加質量の効果分短くなり、第一の
振動子部２４の長さに占める共振ブロック２０ａの長さ
の比率が上述の仮定の場合よりも大きくなるため、第一
の振動子部２４の長さはさらに縮小される。

【００４８】なお、上述の実施例において、第一の振動
子部２４の長さが最小になるのは共振ブロック２０ａお
よび２０ｂをともに黄銅材料で構成した場合であるが、
この場合は、共振ブロック２０ｂの長さがジュラルミン
材料で構成した場合に比べて短くなるため、ワイヤ電極
送給軸方向の縦振動振幅が小さくなり、ワイヤ電極の送
給速度が低下する。また、この発明においてもワイヤ電
極１１の駆動動作等については前述の実施例１と同じで
ある。

【００４９】実施例９．図１９、図２０は第３の発明によるワイヤ放電加工装置
のワイヤ電極送り装置におけるワイヤ送給機構の構造を
示す正面構成図と側面構成図で、９０は第一の振動子部
２４の取付固定部材、９１は取付固定部材９０を回転自
在に支持する支持ピン、９２は取付固定部材９０を回転
させる回転ギヤ、９３は固定部、９４ａ、９４ｂ、９４
ｃ、９４ｄ、９４ｅは第一の振動子部２４の支持固定部
材２３を取付固定部材９０に固定するボルトである。

【００５０】この実施例においてワイヤ電極１１を送給
する２個の振動子部２４、２７は、図１に示す実施例１
の同部と同様の構成となるが、第二の振動子部２７の１
対の振動子２５ａ、２５ｂに、ワイヤ電極１１を間に位
置せしめて両側に対向するように設けられたワイヤ電極
駆動部材３２ａ、３２ｂの間隙が、ワイヤ電極１１の直
径と振動子対２５ａ、２５ｂの振動振幅の和よりも大き
く設定されている。

【００５１】このため、図示しない駆動モータによって
回転ギヤ９２を作動させ、ワイヤ電極駆動部材３２ａ、
３２ｂをワイヤ送給軸方向と平行にすれば、ワイヤ電極
駆動部材３２ａ、３２ｂの振動軌跡とワイヤ電極１１の
位置関係は図２１のようになり、ワイヤ電極１１はワイ
ヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂとの接触がなく駆動され
ない。次に、図示しない駆動モータによって回転ギヤ９
２を作動させ、ワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂをワ
イヤ電極送給軸方向に対して適当な角度傾けると、図２
２に示すようにワイヤ電極駆動部材３２ａ、３２ｂの振
動軌跡とワイヤ電極１１の送給通路に重なりが生じ、同
図において点線ＣＤおよび点線ＥＦによって示されてい
る振動区間においてワイヤ電極１１はワイヤ電極駆動部
材３２ａ、３２ｂによって挟持され、所定の方向へ駆動
される。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、これらの発明によれば、
ワイヤ電極の挟持と解放を繰り返すことで、上記ワイヤ
電極に対し送給方向の振動成分を付与する手段により、
ワイヤ電極送り装置の送給手段を構成したので、ワイヤ
電極にカールを生じることなく送給することができ、ま
た、ワイヤ送給時に機械的な振動エネルギーがワイヤ電
極に伝達されることでワイヤ電極の電極ガイド通過が容
易となるために、従来と基本構成を殆ど変更することな
くワイヤ電極送給機能の信頼性が高いワイヤ電極送り装
置を得られる効果がある。

【００５３】

【００５４】一般に、２個の振動子部の共振周波数を一
致させるには高精度の設計および加工が必要であるが、
この発明のように、共振周波数と反共振周波数の周波数
差が大きい振動子部の両周波数の間の領域に、上記周波
数差が小さい振動子部の共振周波数と反共振周波数が位
置するように２個の振動子部の共振特性を設定し、上記
周波数差が小さい振動子部の共振周波数に同期して他の
振動子部を駆動すれば、２個の振動子部の共振周波数を
完全に一致させるような高精度の加工を施すことなく両
方の振動子部をほぼ共振駆動させることができる。

【００５５】さらに、第２の発明のように、第一の振動
子部の共振ブロックのうち、第二の振動子部が連結され
ていない共振ブロックを構成する部材の音速を、第二の
振動子部が連結されている共振ブロックを構成する部材
の音速に比べて小さくすることで、ワイヤ電極の送給特
性を劣化させることなく第一の振動子部の長さ寸法を縮
小することができ、ワイヤ電極送給装置を小形化でき
る。

【００５６】また、第３の発明によれば、ワイヤ電極駆
動部材間の間隙を大きく設定できるため第二の振動子部
の加工精度を緩和できる他、ワイヤ電極の駆動時にシリ
ンダ等の特別な押圧機構を用いずにワイヤ電極を送給用
振動子に圧接させることができる。その上、ワイヤ電極
駆動部材に摩耗が生じても、送給用振動子の傾きを大き
くすれば十分な駆動力が再び得られるため、送給用振動
子の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるワイヤ放電加工装置
のワイヤ電極送り装置を示す斜視構成図である。

【図２】この発明の実施例１に係わる第一の振動子部を
示す分解構成図である。

【図３】この発明の実施例１に係わる第二の振動子部を
示す分解構成図である。

【図４】この発明の実施例１に係わる第二の振動子部を
示す断面構成図である。

【図５】この発明の実施例１に係わるワイヤ電極駆動部
材の振動軌跡を示す説明図である。

【図６】この発明の実施例１に係わる駆動制御部の構成
を示すブロック図である。

【図７】この発明の実施例２に係わる第二の振動子部を
示す分解構成図である。

【図８】この発明の実施例３に係わる第一の振動子部の
一部切り欠き斜視図である。

【図９】この発明の実施例３に係わる第二の振動子部を
示す斜視図である。

【図１０】この発明の実施例４に係わる第一の振動子部
を一部切り欠き斜視図である。

【図１１】この発明の実施例４に係わる第二の振動子部
を示す斜視図である。

【図１２】この発明の実施例５に係わる第一および第二
の振動子部に印加する電圧波形を示す波形図である。

【図１３】この発明の実施例５に係わるワイヤ電極駆動
部材の振動軌跡を示す説明図である。

【図１４】この発明の実施例６によるワイヤ放電加工装
置のワイヤ電極送り装置を示す斜視構成図である。

【図１５】この発明の実施例６に係わる振動子部を示す
分解構成図である。

【図１６】この発明の実施例６に係わる振動子部の拡大
断面構成図である。

【図１７】この発明の実施例６に係わる振動子部の動作
説明図である。

【図１８】この発明の実施例７に係わる第一および第二
の振動子部の共振特性を示す波形図である。

【図１９】この発明の実施例９によるワイヤ放電加工装
置のワイヤ電極送り装置のワイヤ送給機構の構造を示す
正面構成図である。

【図２０】この発明の実施例９によるワイヤ放電加工装
置のワイヤ電極送り装置のワイヤ送給機構の構造を示す
側面構成図である。

【図２１】この発明の実施例９に係わるワイヤ電極駆動
部材の振動軌跡を示す説明図である。

【図２２】この発明の実施例９に係わるワイヤ電極駆動
部材の振動軌跡を示す説明図である。

【図２３】従来のワイヤ電極送り装置の構成をを示す構
成図である。

【図２４】別の従来のワイヤ電極送り装置の構成をを示
す構成図である。

【符号の説明】

１被加工物１１ワイヤ電極１３上部ワイヤ電極ガイド１５下部ワイヤ電極ガイド２３支持固定部材２４第一の振動子部２６取付固定台２７第二の振動子部２８駆動制御部３２ａワイヤ電極駆動部材３２ｂワイヤ電極駆動部材４３第一の振動子部４７第一の振動子部５０押圧部材５１押圧駆動部５２駆動制御部５３押圧部７７第二の振動部８２第二の振動部８５第二の振動部９０第一の振動部の取付固定部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大西良孝尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社産業システム研究所内 (72)発明者八木直樹尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社生産技術研究所内 (56)参考文献特開平３−111130（ＪＰ，Ａ) 特開平４−30918（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】工具電極として供給されるワイヤ電極
を、電極ガイドや被加工物に設けられたスタート孔等に
導き張設するワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り装置
であって、振動方向の異なる複数の振動子部と、これら
複数の振動子部を連結支持する連結および支持部材と、
上記振動子部のうち少なくとも一つの振動子部に設けら
れたワイヤ電極駆動部材と、このワイヤ電極駆動部材
が、ワイヤ電極送給方向の振動成分を有する循環軌跡を
描いて、上記ワイヤ電極の挟持と解放を繰り返しながら
振動するように、上記振動子部を駆動する駆動制御部と
を備えたワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り装置にお
いて、共振周波数と反共振周波数の周波数差が異なり、且つ、
上記周波数差が大きい振動子部の共振周波数と反共振周
波数の間の領域に、上記周波数差が小さい振動子部の共
振周波数と反共振周波数が順次位置する共振特性を有す
る複数の振動子部と、上記周波数差が最小の振動子部の
共振周波数に同期して他の振動子部を駆動する駆動制御
部とを備えたことを特徴とするワイヤ放電加工装置のワ
イヤ電極送り装置。
【請求項２】工具電極として供給されるワイヤ電極
を、電極ガイドや被加工物に設けられたスタート孔等に
導き張設するワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り装置
であって、振動方向の異なる複数の振動子部と、これら
複数の振動子部を連結支持する連結および支持部材と、
上記振動子部のうち少なくとも一つの振動子部に設けら
れたワイヤ電極駆動部材と、このワイヤ電極駆動部材
が、ワイヤ電極送給方向の振動成分を有する循環軌跡を
描いて、上記ワイヤ電極の挟持と解放を繰り返しながら
振動するように、上記振動子部を駆動する駆動制御部と
を備えたワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り装置にお
いて、加振源となる電気機械変換素子の両側に棒形状の共振ブ
ロックを具備し、ワイヤ送給軸方向の振動成分を有する
第１の振動子部と、上記第１の振動子部の片側の共振ブ
ロックに連結され、ワイヤ送給軸方向とほぼ直交する方
向の振動成分を有する第２の振動子部とを備え、上記第
１の振動子部の共振ブロックのうち第２の振動子部が連
結されていない共振ブロックを構成する部材が、上記第
２の振動子部が連結された他方の共振ブロックを構成す
る部材に比べて音速が小さい部材で構成されることを特
徴とするワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り装置。
【請求項３】工具電極として供給されるワイヤ電極
を、電極ガイドや被加工物に設けられたスタート孔等に
導き張設するワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り装置
であって、振動方向の異なる複数の振動子部と、これら
複数の振動子部を連結支持する連結および支持部材と、
上記振動子部のうち少なくとも一つの振動子部に設けら
れたワイヤ電極駆動部材と、このワイヤ電極駆動部材
が、ワイヤ電極送給方向の振動成分を有する循環軌跡を
描いて、上記ワイヤ電極の挟持と解放を繰り返しながら
振動するように、上記振動子部を駆動する駆動制御部と
を備えたワイヤ放電加工装置のワイヤ電極送り装置にお
いて、ワイヤ電極送給軸方向の振動を発生する第一の振動子部
と、上記第一の振動子部の一部に設けられ、ワイヤ電極
送給軸方向とほぼ直交する方向の振動を発生する１対の
振動子から構成される第二の振動子部と、上記第二の振
動子部の１対の振動子の振動の腹部分近傍に、ワイヤ電
極を間に位置せしめて対向配置されたワイヤ電極駆動部
材とを備えると共に、上記ワイヤ電極駆動部材の間隙
が、上記ワイヤ電極の直径と上記１対の振動子の振動振
幅の和よりも大きく設定され、上記ワイヤ電極駆動部材
をワイヤ電極送給軸に対して回転可能にせしめる部材を
備えたことを特徴とするワイヤ放電加工装置のワイヤ電
極送り装置。