JP2734145B2

JP2734145B2 - ワイヤ放電加工装置

Info

Publication number: JP2734145B2
Application number: JP1324950A
Authority: JP
Inventors: 宏昭森下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH03190622A; DE69004406D1; EP0432350A2; EP0432350B1; US5015814A; DE69004406T2; EP0432350A3

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ワイヤ放電加工により被加工体に対して
抜型加工や金型加工を行なう際、切り抜かれた中子や切
断されたスクラップを、加工完了後に自動的に取り外す
などの作業を行ない得るワイヤ放電加工装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

最近のワイヤ放電加工技術の進歩にともない、複雑な
加工形状の加工が行なわれるようになってきた。

第７図は、例えば特公昭62-47649号公報に示されたワ
イヤ電極を傾斜させて被加工体にテーパ形状の加工を行
なうワイヤ放電加工装置を示す構成図で、図において、
（１）は被加工体で、テーブル（２）に取付けられてい
る。このテーブル（２）はＸ軸、Ｙ軸両方向にモータ
（３）（４）により駆動され位置制御される。（５）は
ワイヤ電極で、リール（６）からローラ（７）および下
部ガイドホルダ（８）を介して送給され、上部ガイドホ
ルダ（９）から第１のローラ（10）、第２のローラ（10
a）を経て巻取リール（11）に巻き取られる。上部ガイ
ドホルダ（９）は、Ｕ軸、Ｖ軸両方向に対してモータ
（12）（13）により駆動され位置制御される。（14）は
Ｕ軸、Ｖ軸駆動モータ（12）（13）およびＸ軸、Ｙ軸駆
動モータ（３）（４）を制御するためのNC装置である。

通常のストレート加工では切刃の輪郭形状を指定する
NCテープを作成し、NCテープをワイヤ放電加工装置のNC
装置（14）に入力している。さらにテーパ形状に加工す
るためには、ワイヤ傾斜角度、上部ガイドホルダ（９）
と被加工体（１）の下面との距離、被加工体（１）の下
面と下部ガイドホルダ（８）との距離などをパラメータ
として、切刃の輪郭形状を指定する情報に加工溝幅に基
ずく補正を加えてNCテープを製作し、NC装置（14）に入
力し、このNC装置（14）からの指令によって第７図
（ｂ）に示すごとく被加工体（１）にテーパ加工が施さ
れる。

さて、上述のようにワイヤ放電加工装置によって放電
加工が行なわれると、ワイヤ電極（５）による被加工体
（１）の切断が進行するにつれて加工終了近くになると
切断して取出す部分である中子、例えばプレス加工に用
いるポンチ等が、自重で動いて傾き、被加工体（１）と
ワイヤ電極（５）とが短絡したり、ワイヤ電極（５）を
被加工体（１）が挟んでワイヤ電極（５）を断線させる
などの事故発生の原因となる。このため、これら事故発
生を防止するため切抜き完了前に中子を不動に保持し、
その後切抜き加工の完了にともなって中子を被加工体
（１）から抜き出し除去した後、次の加工に移行する必
要がある。そこで中子を被加工体（１）から抜き出すた
めに抜取装置が必要となる。

第８図〜第10図は例えば特開昭61-109617号公報に示
された従来のワイヤ放電加工装置を示すもので、第８図
は上記中子抜取装置の断面図、第９図、第10図は上記中
子抜取装置を用いて中子を抜き取る作業過程を示す説明
図で、図において、（１）はワイヤ放電加工装置本体の
加工テーブル上にクランプ等で取付けられた被加工体、
（1a）は加工により被加工体（１）から切り抜かれるべ
き中子、（５）はワイヤ電極、（15）は図示を省略した
ワイヤ放電加工装置本体のコラムから加工テーブル上へ
伸長した上部アームの先端に設けられ、その内部をワイ
ヤ電極（５）が通過せしめられると共に、加工位置へ向
けて加工液を噴出するための上部ノズル、（16）は加工
位置周辺へ加工液を供給する補助ノズル、（17）は上部
ノズル（15）内に設けられた電極ガイドダイス、（18）
はワイヤ放電加工装置本体のコラムに昇降自在に被加工
体（１）の下方へ伸長した下部アーム、又は上記加工テ
ーブルを保持するベッドに昇降自在に設けられた下部ア
ーム、（19）は下部アーム（18）の先端に取り付けら
れ、その内部をワイヤ電極（５）が通過せしめられると
共に、被加工体（１）の下方から加工位置へ向けて加工
液を噴出するための下部ノズル装置、（19a）はそのホ
ルダ、（19b）はフロート式ノズル、（20）は下部ノズ
ル装置（19）内に設けられた電極ガイドダイス、（21）
はワイヤ電極（５）に放電加工用のパルス電圧を供給す
るための通電ピン、（22）はワイヤ電極引取ローラ、
（23a）は下部ノズル装置（19）と同軸に設けられた環
状の電磁石鉄心、（23b）はコイルで電磁石鉄心（23a）
とコイル（23b）とにより電磁石（23）が構成されてい
る。（24）は下部アーム（18）の先端外周に螺合された
電磁石ホルダ、（25）はホルダ（24）内で電磁石鉄心
（23）を変位可能に支持するベアリングホールである。

下部アーム（18）は、図では省略した駆動機構により
図中上下方向に移動可能に構成され、必要に応じて被加
工体（１）に近接若しくは開離可能になっている。

そして、加工期間中、ワイヤ電極（５）は、図では省
略したワイヤ電極供給ドラムから幾つかのガイドローラ
やブレーキ手段等を経て、被加工体（１）が取り付けら
れた加工部分へ連続的に供給され、加工部分では上下の
電極ガイドダイス（17）（20）間に一定の張力を保って
直線状に張架された状態で、例えば図中上から下方向へ
走行せしめられると共に、ワイヤ電極（５）と被加工体
（１）間にはパルス電圧が印加され、これによって生じ
る放電侵蝕で被加工体（１）の加工が行なわれるもので
ある。加工部分にはノズル（15）、補助ノズル（16）及
び下部ノズル装置（19）から加工液が噴出、供給され
る。下部ノズル装置（19）は、例えば特公昭63-50131号
公報に於て開示されているようなフロート式ノズルを採
用したものであり、通常の加工期間中に於て加工液供給
路（19c）を通じて加工液が導入されている場合には、
フロート式ノズル（19b）はホルダ（19a）内で最上位置
まで押し上げられ、また、例えば、ワイヤ電極（５）の
先端を被加工体（１）の加工用下孔に自動挿通される場
合等には、加工液供給路（19d）を通じて加工液を導入
することにより、フロート式ノズル（19b）は下方へ押
し下げられるようになっている。また、加工液供給路
（19d）を通じて加工液を導入しなくても、例えばフロ
ート式ノズル（19b）の先端が被加工体（１）の表面に
非常に接近したような場合には、ノズル先端から噴出さ
れる加工液の反動圧力でノズル（19b）は幾分下方へ押
し下げられるものである。

そして、上記の如く被加工体（１）に対して抜型加工
を行なう場合、加工が進行し、加工位置が加工終了点に
近づいてくると、前記の通り、中子（1a）が自重によ
り、加工切り残し部を支点として傾斜するとか、下方に
垂れ下がり、ワイヤ電極（５）と被加工体（１）が短絡
して加工が停止したり、切り終りの部分に突起や凹みが
生じたりする。これを防止するため、下部ノズル装置
（19）の周囲にこれを囲むよう設けた環状の電磁石（2
3）により中子（1a）を吸着せしめて一定位置に保持
し、加工終了点近くに於ける加工を円滑ならしめると共
に、加工終了後には中子（1a）を電磁石（23）に吸着さ
せたまゝでこれを被加工体（１）から抜き取るものであ
る。抜き取られた中子は、図では省略したロボットハン
ドその他適宜の搬送手段により、ストッカ等へ収納せし
められるものである。

以下、第９図ないし第10図を参照しつゝ、中子（1a）
の抜取作業について具体的に説明する。

加工が進行し、加工位置が加工終了点に近づいて中子
（1a）がその自重によって変位する虞れが生じる時期に
至った際には、加工送りを制御するNC装置等に予め設定
されたプログラムに従い、下部アーム（18）を図中上方
向へゆっくりと移動させ、第９図に示す如く電磁石（2
3）の上面を被加工体（１）及び中子（1a）の下面に当
接させると共に、コイル（23b）に電流を通じて、被加
工体（１）及び中子（1a）を電磁石（23）に吸着せし
め、被加工体（１）に対する中子（1a）の位置を固定す
る。このとき、下部ノズル装置（19）から噴出された加
工液は、電磁石鉄心（23b）の側壁に明けた孔（23c）か
ら排出される。

以上により加工が終了し、中子（1a）が被加工体から
完全に切り離されたときは、予めプログラムされたNC装
置（14）等からの指令により、中子（1a）を電磁石（2
3）に吸着させたまゝの状態で下部アーム（18）を下方
向へ移動させて中子（1a）を被加工体（１）から引き抜
き（第10図参照）、電磁石（23）のコイル（23b）の励
磁を切り、然るのちロボットアームその他適宜の手段を
利用して電磁石（23）上から中子（1a）を取り外し、所
望の場所へ搬出するものである。上記抜取り及び搬出作
業を可能とするため、下部アーム（18）の上下方向への
可動範囲は、少なくとも被加工体（１）の最大厚さ以上
に設定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のワイヤ放電加工装置は以上のように構成されて
いるので、中子（1a）が被加工体から切り離されたと
き、中子（1a）を電磁石（23）に吸着させたままの状態
で下部アーム（18）を下方へ移動させて中子（1a）を被
加工体から引き抜いて後、下部アーム（18）を水平方向
に移動させて中子（1a）が除去される。このため、例え
ば第３図に示すような引抜型、押出し型などの鼓状形状
のものは、中子（1a）については、中子（1a）を引き抜
くのに下方の一方向からのみ除去するものでは被加工体
の上部側の中子（51b）を引き抜き除去することができ
ない。即ち、被加工体（１）の加工形状に制限されるこ
とになる。

また第３図に示すような鼓状形状の場合、被加工体の
下方から中子（1a）を除去した後、被加工体の上下に18
0度回転させ、もう一方の面側（上部の面）の中子（1
a）を除去することも考えられるが、このような方法に
よると、例えば金型のような加工精度が特に問題となる
ようなものであれば、良好な加工精度の金型を得ること
ができず実用に供しない。さらにまた、被加工体をこの
ように上下に180度回転させて中子（1a）を除去するよ
うにすれば、自動加工運転が阻害され加工能率を損うな
どの課題がある。

また、吸着手段のみで中子を除去しようとするとき、
その吸着手段は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向へ移動できる駆動
手段が必要であるが、従来のノズル装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚ
の３方向へ移動できるものでなかったので、該放電加工
装置に吸着手段を設ける場合、ノズル装置とは別個に
Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向へ移動できる駆動手段を備えた吸着
手段を設ける必要があり、高価なものとなった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになさ
れたもので、加工形状に制限されることなく、かつ自動
加工運転が可能なワイヤ放電加工装置を得ることを目的
とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係るワイヤ放電加工装置は、被加工体をワ
イヤ電極を用いて放電エネルギーにより切断加工を行
い、切り抜かれた中子を自動で抜き取るワイヤ放電加工
装置において、上記被加工体を介して対向配置されると
共に、上記ワイヤ電極を支持する一対のノズルと、上記
一対のノズルの夫々のワイヤ電極通過孔部に隣接して設
けた吸着手段と、上記一対のノズルを上記被加工体に対
して夫々独立してX,Y,Z方向に相対運動させる駆動手段
とを具備したものである。

また、この発明の別の発明におけるワイヤ放電加工装
置は、吸着手段を電磁石で構成すると共に、上記電磁石
の吸着力を中子の重要に応じて変更する制御手段を具備
したものである。

［作用］この発明に係るワイヤ放電加工装置は、被加工体のノ
ズルが対向する両面から中子を自動で取り除くことがで
きる。

また、この発明の別の発明に係るワイヤ放電加工装置
は、中子の重量に応じて制御手段を制御して、磁力の強
弱を変化させ、それに基づき中子が吸着され取り除かれ
る。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図、第２図はこの発明に係るワイヤ放電加工装置
の要部構成を示し、第１図はその正面図、第２図は第１
図における側面図である。

図において、（50）はワイヤ放電加工装置本体の加工
テーブル（図示せず）上に載置されたクランプ等で取り
付けられた被加工体、（51）は加工により被加工体（5
0）から切り抜かれるべき中子、（５）はワイヤ電極、
（52）（52a）はワイヤ放電加工装置本体のコラムから
加工テーブル上に伸長した上部アーム（53）、下部アー
ム（53a）によって保持されるセラッミクス材などから
成る上部ノズル、下部ノズルで被加工体（50）を介して
対向している。上部ノズル（52）と下部ノズル（52a）
の内部をワイヤ電極（５）が通過すると共に加工位置に
向けて加工液を噴出する。上部ノズル（52）および下部
ノズル（52a）と被加工体（50）との間隙は通常0.1mm程
度である。（54）は吸着手段となる永久磁石で、上部ノ
ズル（52）及び下部ノズル（52a）の夫々の被加工体（5
0）に対向するワイヤ電極（５）の通過孔の周りを囲む
ように配設されている。（55）は第１の上部クロステー
ブル、（55a）は第１の下部クロステーブルである。（5
6）は第１の上部クロステーブル（55）と上部アーム（5
3）との間に配設され、上部アーム（53）がＵ方向（図
中矢印Ａで示す）に摺動移動するためのベアリングであ
る。

（56a）は第１の下部クロステーブル（55a）と下部ア
ーム（53a）との間に配設され、下部アーム（53a）がＵ
方向（図中矢印Ａで示す）に摺動移動するためのベアリ
ングである。（57）（57a）は第１の上部クロステーブ
ル（55）、第１の下部クロステーブル（55a）に装着さ
れたＵモータ、（58）（58a）はＵモータ（57）（57a）
の回転力を上部アーム（53）、下部アーム（53a）に伝
達するボールネジで、上部アーム（53）、下部アーム
（53a）をＵ方向に移動させる。（59）は第２の上部ク
ロステーブル、（59a）は第２の下部クロステーブル、
（60）は第２の上部クロステーブル（59）と第１の上部
クロステーブル（55）との間に、（60a）は第２の下部
クロステーブル（59a）と第１の下部クロステーブル（5
5a）との間に配設され、第１の上部クロステーブル（5
5）、第１の下部クロステーブル（55a）がＶ方向（図中
矢印Ｂで示す）に摺動移動するためのベアリングであ
る。（61）（61a）は第２の上部クロステーブル（5
9）、第２の下部クロステーブル（59a）に装着されたＶ
モータ、（62）（62a）はこのＶモータ（61）（61a）の
回転力を第１の上部クロステーブル（55）、第１の下部
クロステーブル（55a）に伝達するボールネジで、第１
の上部クロステーブル（55）、第１の下部クロステーブ
ル（55a）をＶ方向に移動させる。（63）は第２の上部
クロステーブル（59）に装着されたクイル、（63a）は
第２の下部クロステーブル（59a）に装着されたクイ
ル、（64）（64a）は枠体で、装置本体（図示せず）に
固定されている。（65）（65a）は枠体（64）（64a）と
クイル（63）（63a）との間に配設されたベアリング、
（66）（66a）は枠体（64）（64a）に装着されたＺモー
タ、（67）（67a）はＺモータ（66）（66a）の回転力を
クイル（63）（63a）に伝達するためのボールネジであ
る。

そしてＺモータ（66）（66a）を駆動することによっ
てボールネジ（67）（67a）に回転力が伝達され第２の
上部クロステーブル（59）、第１の上部クロステーブル
（55）、上部アーム（53）と、第２の下部クロステーブ
ル（59a）、第１の下部クロステーブル（55a）、下部ア
ーム（53a）とが一体となってＺ方向（図中矢印Ｃで示
す）に摺動移動する。このそれぞれの上下方向への可動
範囲は、被加工体（50）の最大厚さ以上に設定されてい
る。以上、上述した構成によって上部ノズル（52）と下
部ノズル（52a）とを、被加工体（50）に対しＸ、Ｙ、
Ｚ方向に相対運動させる駆動手段（69）を構成する。な
お、上部ノズル（52）と下部ノズル（52a）の一対のノ
ズルを被加工体（50）に対して任意の角度に設定する設
定手段としては、下部ノズル（52a）を固定しておき、
上部ノズル（52）を上述のＵモータ（57）、Ｖモータ
（61）を駆動させることにより上部ノズル（52）が移動
し、上部ノズル（52）と下部ノズル（52a）は被加工体
（50）を介してある角度をもつこととなる。（68）は加
工送り、被加工体（50）の放電加工、中子（51）の抜取
り動作などに必要な制御をするNC装置で、これら加工等
の動作に必要なプログラムが予め入力されている。（6
9）は各種モータに接続されNC装置（68）から指令信号
を伝達する信号線である。

次に動作について説明する。なお放電加工を行なう動
作説明については省略する。

まず、第３図に示すような被加工体（50）の中子（5
1）の抜取りの場合を例にとって説明する。放電加工に
よってまずストレート部の加工を実施する。ワイヤ電極
（５）により被加工体（50）に対し垂直方向となるよう
上部アーム（53）、下部アーム（53a）が保持されワイ
ヤ電極（５）と被加工体（50）とが相対移動し切断加工
を実施する。そして中子（51a）が抜き取られる。加工
終了後図示されていないワイヤ切断装置によってワイヤ
電極（５）が切断される。そして中子（51a）の保持の
ためNC装置（68）からの指令信号によて下部ノズル（52
a）を中子（51a）の重心の位置まで移動させる。この
時、中子（51a）は下部ノズル（52a）の永久磁石（54）
に吸着され保持される。そして吸着保持した後、今回の
加工はストレート加工であるため、NC装置（68）からＺ
モータ（66a）に対して下部ノズル（52a）が下方に移動
されるように指令される。こうして中子（51a）は、被
加工体（50）から取り除くことができる。この様子を第
４図に示す。

次に図示されていないワイヤ結線装置によってワイヤ
電極（５）を上部ノズル（52）、下部ノズル（52a）に
挿通後、Ｖモータ（61）、Ｕモータ（57）およびＶモー
タ（61a）Ｕモータ（57a）を制御することによってワイ
ヤ電極（５）を被加工体（50）に対して傾け、上方を底
面とする円錐運動をさせ被加工体（50）を切断加工す
る。そして中子（51b）ができる。この加工は上方を底
面とする円錐の加工であるためNC装置（68）からＺモー
タ（66）に対して上部ノズル（52）を下方に移動させる
指令を与える。上部ノズル（52）の永久磁石（54）によ
り中子（51b）が吸着される。吸着後は、逆にＺモータ
（66）に上部ノズル（52）を上方に移動させる指令を与
える。こうして中子（51b）を被加工体（50）より除去
することができる。この様子を第５図に示す。

次に図示されていないワイヤ結線装置によってワイヤ
電極（５）を上部ノズル（52）、下部ノズル（52a）に
挿通後、Ｖモータ（61）Ｕモータ（57）およびＶモータ
（61a）Ｕモータ（57a）を制御することによってワイヤ
電極（５）を被加工体（50）に対して傾け、下方を底面
とする円錐運動をさせ被加工体（50）を切断加工する。
そして中子（51c）ができる。この加工は下方を底面と
する円錐の加工であるためCN装置（68）からＺモータ
（66a）に対して下部ノズル（52a）を上方に移動させる
指令を与える。下部ノズル（52a）の永久磁石（54）に
より中子（51c）が吸着される。吸着後は、逆にＺモー
タ（66a）に下部ノズル（52a）を下方に移動させる指令
を与える。こうして中子（51c）を被加工体（50）より
除去することができる。この様子を第６図に示す。上述
した被加工体（50）より抜き取った中子（51a）（51b）
（51c）は永久磁石（54）に吸着され所定の位置まで移
動した後、図示されていないがロボットアームその他の
適宜な手段を利用して、中子（51a）（51b）（51c）を
所定の位置に搬出する。

なお、上記永久磁石（54）としては、従来より慣用の
アルニコ系磁石、またはフェライト系磁石の外に、鉄−
クローム−コバルト合金系磁石やサマリウム−コバルト
合金系の如き希土類合金系磁石を利用してもよい。

また上記実施例では中子を吸着するのに永久磁石によ
り吸着するもので説明したが、エアーを吸引することに
より吸着するものであってもよい。

さらにまた、上記実施例では吸着手段として永久磁石
を用いた場合について説明したが、電磁石を用いたこの
電磁石のコイルへの通電を制御する制御手段を設け電磁
石の磁力を制御するよう構成すれば、被加工体の重量に
対応して吸着力を可変することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば被加工体を介して対
向配置される一対のノズルの夫々を上記被加工体に対し
て独立してX,Y,Z方向に相対運動させるように構成した
ので、被加工体を反転する装置を設けなくとも、上部に
広がるテーパ加工した中子を取り除くことができるし、
下部に広がるテーパ加工した中子を取り除くこともで
き、被加工体の加工方法の制限を受けずに安価な装置で
あらゆる被加工体に対応できる効果がある。

また、別の発明によれば、電磁石の電磁力を制御でき
るようにしたので、中子の重量に相応して電磁石を制御
すればよく、中子の重量に制限されることなく、さらに
被加工体の重量に適した電磁石を出力すればよく、安全
で経済的なものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の一実施例に係り、第１図は
ワイヤ放電加工装置の正面図、第２図は同じく側面図、
第３図は加工形状を示す図、第４図〜第６図は中子の抜
取り動作を示す状態図、第７図はワイヤ電極を傾斜させ
て加工する一般的なワイヤ放電加工装置を示し、第７図
（ａ）はその構成図、第７図（ｂ）はその装置を用いて
加工した被加工体の詳細図、第８図〜第10図は従来のワ
イヤ放電加工装置に係り、第８図はその断面図、第９
図，第10図は第８図に示す装置によって中子を抜き取る
作業過程を示す説明図である。図において、（５）はワイヤ電極、（50）は被加工体、
（51）は中子、（54）は吸着手段（永久磁石）、（55）
は第１の上部クロステーブル、（55a）は第１の下部ク
ロステーブル、（57）（57a）はＶモータ、（59）は第
２の上部クロステーブル、（59a）は第２の下部クロス
テーブル、（61）（61a）はＵモータ、（63）（63a）は
クイル、（64）（64a）は枠体、（66）（66a）はＺモー
タ、（68）はNC装置、（69）は駆動手段である。なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工体をワイヤ電極を用いて放電エネル
ギーにより切断加工を行い、切り抜かれた中子を自動で
抜き取るワイヤ放電加工装置において、上記被加工体を
介して対向配置されると共に、上記ワイヤ電極を支持す
る一対のノズルと、上記一対のノズルの夫々のワイヤ電
極通過孔部に隣接して設けた吸着手段と、上記一対のノ
ズルを上記被加工体に対して夫々独立してX,Y,Z方向に
相対運動させる駆動手段とを具備するワイヤ放電加工装
置。
【請求項２】吸着手段を電磁石で構成すると共に、上記
電磁石の吸着力を中子の重量に応じて変更する制御手段
を具備する請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。