JP3006254B2 - ワイヤ放電加工機における加工液供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工槽内に被加工物を
浸漬させた状態でワイヤ放電加工するワイヤ放電加工機
において、段取り作業時等に前記加工槽内に加工液を短
時間で供給できるようにする加工液の供給装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】被加工物の上下にワイヤ電極のガイド部
を配置し、この上下ガイド部に沿って移動するワイヤ電
極と被加工物との間に、加工液を供給すると共にパルス
状の放電を繰り返し発生させることにより、被加工物を
加工するワイヤ放電加工方法として、特開平１−２５７
５２１号公報等に開示されているような、被加工物を加
工槽内の加工液に浸漬した状態で放電加工する、いわゆ
るディップ方式と、特開昭６１−１００３２１号公報、
特開平３−１２１７２５号公報に開示されているよう
な、前記上下ガイド部に設けたノズルから加工液を加工
部に向かって噴出するフラッシュ方式とがある。このデ
ィップ方式によれば、加工槽内の加工液の温度を一定に
保持することにより、放電加工により温度上昇しがちな
被加工物の温度を一定状態に保つことができ、熱膨張に
よる寸法誤差をなくして、高精度の加工を実現できると
いう利点がある。

【０００３】ところで、前記ディップ方式及びフラッシ
ュ方式によれば、被加工物の加工を一旦終了して新しい
被加工物を加工槽内に固定するという段取り作業時や、
ワイヤ電極が不意に断線した場合に再張架する作業等に
おいて、加工槽内の加工液を一旦全部または被加工物が
露出する程度まで排出ことが必要である。そのため、前
記先行技術としての特開平１−２５７５２１号公報に
は、加工槽内に溜まっている加工液を迅速に排出するた
めの排出口の構成を開示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】他方、放電加工中に
は、加工槽へ単位時間当たり所定量の加工液を絶えず供
給しつつ、当該加工槽から溢れた加工液（加工により汚
れている）は一旦汚水槽に溜め、それからポンプアップ
して供給タンクに戻す回路中に濾過器を設けて清浄な加
工液とし、供給タンクから前記加工槽に供給するという
循環系を形成しているのが通常である。しかして、前記
加工中に当該加工槽へ供給する加工液の単位時間当たり
の流量は一般に小さい。この流量でもって、前記の排出
後に再度加工槽内に加工液を供給すると、加工槽内で被
加工物が完全に浸漬される迄の所要時間が長くなり、次
の加工に入るまで長時間を要して、作業効率がきわめて
悪いという問題があった。

【０００５】本発明は、このような問題を解決し、作業
効率の良いワイヤ放電加工機を提供することを目的とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、ワイヤ電極と被加工物と
の間に、加工液を供給すると共にパルス状の放電を繰り
返し発生させることにより、被加工物を加工するワイヤ
放電加工機において、被加工物を加工液にて浸漬する加
工槽と、加工液を蓄積する供給タンクと、その供給タン
ク内の加工液の蓄積量を検出する検出手段と、前記供給
タンクから加工液を前記加工槽及び前記放電加工部に供
給するための加工液供給手段と、前記供給タンクへ加工
液を補充する補充手段と、前記検出手段の検出結果に基
づき供給タンク内の蓄積量が所定値以下になったとき、
前記補充手段による加工液の補充量或いは前記供給手段
による供給量を変更し、供給タンクの加工液の蓄積量を
所定値以上に保持する制御手段とを備え、前記加工液供
給手段は、共通の１つのポンプにより加工液を前記放電
加工部及び直接前記加工槽とに供給するように構成さ
れ、前記ポンプの下流側には加工液の流量を制御する電
磁開閉弁を設け、該電磁開閉弁に対して絞り弁をバイパ
ス流路を介して接続したものである。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のワイヤ放電加工機における加工液供給装置にお
いて、前記加工槽に供給する流路の開口端と前記バイパ
ス流路より下流側との間には停止弁を設けたものであ
る。

【０００８】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
１または請求項２に記載のワイヤ放電加工機における加
工液供給装置において、前記放電加工部に向かわせる流
路のノズルと前記バイパス流路より下流側との間には停
止弁を設けたものである。

【０００９】

【実施例】次に、本発明を具体化した実施例について図
面を参照して説明する。ワイヤ放電加工機における基台
１上には、図示しない駆動機構によりＸＹ方向に移動可
能なＸＹテーブル等のワークテーブル３を設け、このワ
ークテーブル３上に加工槽２が載置されており、該加工
槽２内には取付け台４上に被加工物Ｗを固定する。この
被加工物Ｗが加工液Ｅに浸漬されるように、加工液供給
装置５から絶縁性の加工液（清水あるいは清水と油の混
合液）Ｅを供給し、汚濁した加工液Ｅを加工液供給装置
５に回収し、フイルタ等の濾過器６を介して濾過したの
ち再度循環させて供給する構成である。

【００１０】コラム７の上部には、ワイヤ電極８を巻回
したワイヤボビン９が設けられており、そのコラム７の
上部に支持された上部アーム１０には上ノズル１１が形
成されている。また、コラム７の下部に支持された下部
アーム１２には下ノズル１３が配置されている。ワイヤ
ボビン９から引き出されたワイヤ電極８は、上ノズル１
１から被加工物Ｗを介して下ノズル１３に略鉛直状に張
架され、図示しない電源からワイヤ電極８と被加工物Ｗ
とにパルス電流を通電し、鉛直状にて下向きに通過する
ワイヤ電極８と被加工物Ｗとの微小間隙部（放電加工
部）で放電加工が行われる。なお、前記上ノズル１１及
び下ノズル１３の両方またはいずれか一方から加工液Ｅ
を放電加工部に向かって噴出させ、放電加工の金属くず
の除去と放電加工部の冷却とを実行する。前記ワイヤ電
極８の搬送速度（移動速度）は、放電加工条件、被加工
物Ｗの板厚等により種々あるが、一般に50〜300mm/秒程
度であり、例えば板厚50mmの場合、100 mm/ 秒程度であ
る。

【００１１】方向変換プーリ１４は前記下ノズル１３の
下方に配置されており、該方向変換プーリ１４にて横方
向に搬送方向を変換された加工済みのワイヤ電極８を強
制的に挟持搬送するための上下一対のローラ１５，１６
のうち少なくとも一方のローラを図示しない送り出しモ
ータにて回転駆動する。

【００１２】次に、加工液供給装置５の構成について図
２を参照して詳述する。加工液供給装置５は、加工槽２
から戻された汚濁した加工液Ｅを蓄える汚濁槽１７と、
蓄積された清水を加工槽２に供給する供給タンク１８と
に分離された加工液タンク１９からなる。一方、加工槽
２には加工液Ｅが一定水準線（被加工物Ｗの上面より若
干上位置）を越えないようにするための堰２０を設けて
あり、加工槽２の排出部２ａから連管２１を介して加工
液Ｅは汚濁槽１７に流れる。なお、加工槽２の底板また
は側壁下端部（所望により側壁の中途高さ位置）には、
当該加工槽２内の加工液を排出するための１または複数
の排出弁２２を設け、この排出弁２２からの排出液も汚
濁槽１７に戻すようにしている。

【００１３】汚濁槽１７から濾過ポンプ２３を介して供
給タンク１８へ加工液Ｅを補充する第１補充流路２４に
は汚濁した加工液を浄化するための濾過器６を備えてい
る。供給タンク１８には加工液Ｅが所定量蓄積されたこ
とを感知する検出手段としてのレベルセンサ２５を備え
ている。このレベルセンサ２５は、供給タンク１８の側
壁の適宜基準高さ位置に設けられた差圧式レベルセンサ
であって、開放タンク内の液体の比重が一定であれば、
測定基準面に加わる圧力（液圧）は液体のレベル（液面
高さ）に比例することを利用したものである。

【００１４】第２補充流路２６は、図示しない水源（水
道等）から加工液（清水あるいは清水と油の混合液）Ｅ
を流量調節弁２７を介して供給タンク１８に補充するも
のである。該供給タンク１８から加工槽２への供給流路
２８には、図２に示すように、加工液Ｅを加工槽２及び
上ノズル１１から放電加工部に供給するための共通の１
つの供給ポンプ２９及び２ポート電磁開閉弁３０を接続
してあり、前記電磁開閉弁３０のバイパス流路３２には
オリフィス等の絞り弁３３を設けてある。この場合、電
磁開閉弁３０を閉止するときには絞り弁３３部分の流量
抵抗により加工槽２への加工液供給量（単位時間当たり
の流量）は少なくなり、電磁開閉弁３０を開くと、前記
絞り弁３３の箇所（バイパス流路）からの流量は殆ど０
に等しく、大部分はメイン流路（電磁開閉弁３０部分）
を介して流れる。また、供給流路２８の下流側（前記バ
イパス流路３２より下流側）は、加工液Ｅを直接加工槽
２に供給する主供給流路２８ａと、上ノズル１１から噴
射するための加工液Ｅを供給するノズル用流路２８ｂと
に分岐されており、両流路２８ａ，２８ｂには、主供給
停止弁３１ａ、ノズル停止弁３１ｂが設けられ、さら
に、それら主供給停止弁３１ａ、ノズル停止弁３１ｂ
は、各々電磁ソレノイド４０，４１により開閉制御され
る。なお、前記加工槽２には、所定の水面まで加工液Ｅ
が溜まったか否かを検知する第１検出器３４ａ、第２検
出器３４ｂが設けられている。

【００１５】マイクロコンピュータ等の制御手段として
の中央処理装置（ＣＰＵ）３５は、ワイヤ放電加工機の
全体の制御を司る制御プログラムや、加工液供給装置５
の加工液供給制御プログラムを記憶させた読み出し専用
メモリ（ＲＯＭ）、各種データを一時的に記憶する随時
読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）、及び入出力のためのイ
ンターフェイスを内蔵しており、ＣＰＵ３５に前記レベ
ルセンサ２５及び検出器３４ａ，３４ｂからの検出信号
を入力する一方、濾過ポンプ２３の駆動モータ３６、供
給ポンプ２９の駆動モータ３７、排出弁２２、流量調節
弁２７、主供給停止弁３１ａ、ノズル停止弁３１ｂ、電
磁開閉弁３０の各々を開閉調節するための電磁ソレノイ
ド３８，３９，４０，４１，４２を駆動させる駆動回路
（図示せず）を備えている。

【００１６】次に、このように構成されたワイヤ放電加
工機における加工液Ｅの供給動作について図３を参照し
て説明する。

【００１７】通常の放電加工作業時には、図示しないス
タートボタンを操作して、電磁ソレノイド４２，４０を
励磁（ＯＮ）し、主供給停止弁３１ａ及び電磁開閉弁３
０を開き（Ｓ１）、次いで、濾過ポンプ２３に対する駆
動モータ３６及び供給ポンプ２９の駆動モータ３７を駆
動する（Ｓ２）。加工槽２内の加工液Ｅの水面高さが被
加工物Ｗの上面より若干高い位置にあるか否かを第２検
出器３４ｂにて検出する（Ｓ３）。該第２検出器３４ｂ
の検出信号がＯＮになると（Ｓ３，yes ）、加工槽２内
の加工液Ｅの水面高さは被加工物Ｗの上面より若干高い
位置にあるように溜めたことが感知できる。次いで、Ｓ
３のyes の判別により、主供給停止弁３１ａを閉止すべ
く、電磁ソレノイド４０をＯＦＦにする（Ｓ４）。その
後、供給流路２８における電磁ソレノイド４２をＯＦＦ
にして電磁開閉弁３０を閉止すると共に電磁ソレノイド
４１をＯＮとしてノズル停止弁３１ｂを開いて上ノズル
１１から加工液Ｅを供給する（Ｓ５）。これにより、第
１補充流路２４における供給タンク１８への加工液Ｅの
補充量をＱ１とし、供給流路２８におけるバイパス流路
３２における絞り弁３３を介して加工槽２にはＱ２の流
量の加工液Ｅを供給することになる。この場合、Ｑ１＞
Ｑ２なる関係を保持することにより、長時間時間の放電
加工中、常時、加工槽２に加工液Ｅを供給し続けること
ができるように保証するものである。従って、時間の経
過により、供給タンク１８に蓄積される加工液Ｅの量が
増大し、満杯になれば、供給タンク１８から溢れた加工
液Ｅは汚濁槽１７に戻るようになっている。なお、第２
補充流路２６から新しい加工液Ｅを別途補充するときに
は、その補充量Ｑ３とすると、Ｑ１＋Ｑ３＞Ｑ２なる関
係を保持することになる。

【００１８】そして、被加工物Ｗに対する正常な放電加
工作業を完了して、新しい被加工物Ｗを取付け台４に取
付け替えするときや、ワイヤ電極８の不意の断線事故に
より再度ワイヤ電極を張架する作業を開始する前には、
図示しない操作ボタンの操作信号、またはワイヤ電極８
の断線を検出する検出信号により、加工槽２内の加工液
排除信号をＯＮとして出すので、常に加工液排除信号が
ＯＮか否かを判別している（Ｓ６）。

【００１９】この加工液排除信号のＯＮに応じて（Ｓ
６，yes ）、電磁ソレノイド４１をＯＦＦにしてノズル
停止弁３１ｂを閉止し、上ノズル１１からの加工液Ｅの
供給を停止する（Ｓ７）一方、電磁ソレノイド３８を励
磁（ＯＮ）して排出弁２２を開くと共に、供給ポンプ２
９を停止する（Ｓ８）。

【００２０】次いで、第１検出器３４ａにより、加工槽
２内の加工液Ｅが少なくとも取付け台４の上面により下
位置まで排出されたか否かを検出し（Ｓ９）、第１検出
器３４ａの検出信号のＯＮになるまで（Ｓ９，yes ）、
前記排出弁２２の開放を保持し、加工槽２内の加工液Ｅ
を少なくとも取付け台４の上面により下位置まで排出す
る。この場合には、供給ポンプ２９に対する駆動モータ
３７を停止して、加工槽２への加工液Ｅの供給停止を保
持する（Ｓ８）。

【００２１】次いで、第１検出器３４ａの検出信号のＯ
Ｎにより、加工槽２内の加工液Ｅの水面が取付け台４の
上面により下位置になったことを感知すると（Ｓ９，ye
s ）、電磁ソレノイド３８を非励磁（ＯＦＦ）にして、
排出弁２２を閉止し加工液Ｅの排出を停止する（Ｓ１
０）。次いで供給ポンプ２９に対する駆動モータ３７を
駆動し（Ｓ１１）、さらに、電磁ソレノイド４２をＯＮ
にして電磁開閉弁３０を開く（Ｓ１２）。これにより、
加工槽２への加工液Ｅの供給量はＱ４となる。その量Ｑ
４は前記補充量Ｑ１（またはＱ１＋Ｑ３）より多くなる
ように設定する。つまり、溜まり量が少なくなった（ま
たは空になった）加工槽２への加工液Ｅの供給量を、通
常の加工時の供給量に比べて極めて大きい値に設定する
ことにより、加工槽２内の所定高さ位置まで加工液Ｅが
溜まる所要時間を短縮でき、次の工程に迅速に移ること
ができて作業効率を格段に向上させることができるので
ある。この場合、供給タンク１８内に蓄積された加工液
Ｅの蓄積量が所定値以下になったか否かはレベルセンサ
２５により検出する（Ｓ１３）。レベルセンサ２５の出
力信号がＯＮのときには加工液Ｅの蓄積量が所定値以下
であると判別する。そして加工液Ｅの蓄積量が所定値以
下になれば（Ｓ１３，yes ）、前記電磁ソレノイド４２
をＯＦＦにして電磁開閉弁３０を閉止し（Ｓ１４）、加
工槽２への供給量を加工時における供給量Ｑ２に戻す。

【００２２】このように供給タンク１８内の加工液の蓄
積量が所定値以下になったとき、加工槽２への加工液Ｅ
の供給量を減少させるのは、ある程度の加工液を供給タ
ンク１８に蓄積して置かないと、次工程である放電加工
に移れないという不都合を回避するためである。つまり
供給タンク１８内の加工液の蓄積量が０あるいは少量に
なった状態で供給ポンプ２９を作動し続けると、供給タ
ンク１８から供給ポンプ２９への吸い込み作用が無くな
り、揚水不能となるので、このような事態を回避するに
はある程度蓄積されるまで加工槽への供給は一時中断し
なければならなくなるという不都合ができるからであ
る。そして、このように供給タンク１８内の加工液の蓄
積量が所定値以下になったとき、加工槽２への加工液Ｅ
の供給量を減少させることにより、濾過ポンプ２３によ
る加工液の濾過流量、ひいては濾過ポンプ２３や駆動モ
ータ３６の仕様を大きくすることなく、常時供給タンク
１８内に加工液を一定以上蓄積させることができるか
ら、濾過ポンプ２３や駆動モータ３６の規模増大に要す
るコストを無くすることができて、装置の製造コストを
低減できる。

【００２３】なお、前記Ｓ１３でレベルセンサ２５の出
力信号がＯＦＦであっても（Ｓ１３，no）、加工槽２内
に溜まった加工液Ｅの水面が被加工物Ｗの上面より若干
高い位置等の所定位置に来たことを第２検出器３４ｂで
検出したときも（Ｓ１５，yes ）、同様に供給量Ｑ２に
戻す。

【００２４】以上の実施例において、電磁開閉弁３０
と、バイパス流路３２の絞り弁３３とにより、供給流路
２８の流量調節を実行したが、これに代えて、電磁開閉
弁３０を流量調節弁にて構成して、加工槽２への加工液
Ｅの供給量を前述のように大小変更できるようにしても
良いのである。また、供給流路２８の加工液の流量調節
手段として、供給ポンプ２９に対する駆動モータ３７の
回転数を増減調節する構成であっても良い。

【００２５】

【発明の作用・効果】前記のように、請求項１に記載の
発明によれば、ワイヤ電極と被加工物との間に、加工液
を供給すると共にパルス状の放電を繰り返し発生させる
ことにより、被加工物を加工するワイヤ放電加工機にお
いて、被加工物を加工液にて浸漬する加工槽と、加工液
を蓄積する供給タンクと、その供給タンク内の加工液の
蓄積量を検出する検出手段と、前記供給タンクから加工
液を前記加工槽及び前記放電加工部に供給するための加
工液供給手段と、前記供給タンクへ加工液を補充する補
充手段と、前記検出手段の検出結果に基づき供給タンク
内の蓄積量が所定値以下になったとき、前記補充手段に
よる加工液の補充量或いは前記供給手段による供給量を
変更し、供給タンクの加工液の蓄積量を所定値以上に保
持する制御手段とを備えたので、供給タンク内の加工液
の蓄積量が所定値以下になったとき、加工槽への加工液
の供給量を自動的に減少させることができる。従って、
供給タンク内の加工液蓄積量が零あるいは少量になるこ
とがなく、供給ポンプを連続的に作動し続けることがで
きるので、放電加工時に必要な加工液供給量を確保し、
次工程である放電加工に迅速に移ることができる。

【００２６】前記の作用・効果は、前記補充手段による
前記供給タンクへの加工液の補充量を一定にすると共
に、前記検出手段の検出値に基づき前記供給タンク内の
蓄積量が所定値以下になったとき、前記制御手段にて供
給タンクから加工槽への加工液供給量を減少させるよう
に制御するときにも同様に奏することができる。

【００２７】そして、本発明では、前記加工液供給手段
は、共通の１つのポンプにより加工液を前記放電加工部
及び直接前記加工槽とに供給するように構成されている
ため、供給路毎に別々のポンプを設置するのに比べて、
設置費用が易くなり、且つ設置場所も少なくて済む。さ
らに、前記ポンプの下流側には加工液の流量を制御する
電磁開閉弁を設け、該電磁開閉弁に対して絞り弁をバイ
パス流路を介して接続したものであるから、前記ポンプ
を作動させたまま、電磁開閉弁をＯＮ・ＯＦＦさせるこ
とができ、ポンプを頻繁に起動・停止させることがない
から、ポンプの損傷が少なくなり耐久性が向上するとい
う効果を奏する。

【００２８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のワイヤ放電加工機における加工液供給装置にお
いて、前記加工槽に供給する流路の開口端と前記バイパ
ス流路より下流側との間には停止弁を設けたものであ
る。従って、通常の放電加工注は、前記加工槽に供給す
る流路の停止弁を閉じることにより、他方の放電加工部
での液圧を簡単に高めることができ、放電加工部での加
工屑の除去が迅速且つ確実に行なえるという効果を奏す
る。

【００２９】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
１または請求項２に記載のワイヤ放電加工機における加
工液供給装置において、前記放電加工部に向かわせる流
路の ノズルと前記バイパス流路より下流側との間には停
止弁を設けたものである。

【００３０】このように構成すると、被加工物の取り替
え後に加工槽に加工液を供給するとき、ノズル側の加工
液供給を停止することで、該ノズル部分から延出してい
るワイヤの状態を明確且つ迅速に観察でき、加工の段取
りに悪影響を与えることがないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤ放電加工機の概略側面図である。

【図２】加工液供給装置の概略図である。

【図３】加工液供給制御のフローチャートである。

【図４】フローチャートの続きである。

【符号の説明】

Ｗ 被加工物 Ｅ 加工液 ２ 加工槽 ３ ワークテーブル ４ 取付け台 ５ 加工液供給装置 ６ 濾過器 ８ ワイヤ電極 １１ 上ノズル １７ 汚濁槽 １８ 供給タンク １９ 加工液タンク ２０ せき ２１ 連管 ２２ 排出弁 ２３ 濾過ポンプ ２４ 第１補充流路 ２５ レベルセンサ ２６ 第２補充流路 ２７ 流量調節弁 ２８ 供給流路 ２９ 供給ポンプ ３０ 電磁開閉弁 ３１ 停止弁 ３２ バイパス流路 ３３ 絞り弁 ３４ａ，３４ｂ 検出器 ３５ 中央処理装置（ＣＰＵ） ３６，３７ 駆動モータ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ電極と被加工物との間に、加工液
   を供給すると共にパルス状の放電を繰り返し発生させる
   ことにより、被加工物を加工するワイヤ放電加工機にお
   いて、被加工物を加工液にて浸漬する加工槽と、加工液
   を蓄積する供給タンクと、その供給タンク内の加工液の
   蓄積量を検出する検出手段と、前記供給タンクから加工
   液を前記加工槽及び前記放電加工部に供給するための加
   工液供給手段と、前記供給タンクへ加工液を補充する補
   充手段と、前記検出手段の検出結果に基づき供給タンク
   内の蓄積量が所定値以下になったとき、前記補充手段に
   よる加工液の補充量或いは前記供給手段による供給量を
   変更し、供給タンクの加工液の蓄積量を所定値以上に保
   持する制御手段とを備え、前記加工液供給手段は、共通の１つのポンプにより加工
   液を前記放電加工部及び直接前記加工槽とに供給するよ
   うに構成され、前記ポンプの下流側には加工液の流量を
   制御する電磁開閉弁を設け、該電磁開閉弁に対して絞り
   弁をバイパス流路を介して接続した ことを特徴とするワ
   イヤ放電加工機における加工液供給装置。
2. 【請求項２】 前記加工槽に供給する流路の開口端と前
   記バイパス流路より下流側との間には停止弁を設けたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機にお
   ける加工液供給装置。
3. 【請求項３】 前記放電加工部に向かわせる流路のノズ
   ルと前記バイパス流路より下流側との間には停止弁を設
   けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   ワイヤ放電加工機における加工液供給装置。