JP3054297B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電加工装置に関する。
ワイヤ状の陰極（以下ワイヤ電極と称する）は、その進
行方向に関して上流側にある少なくとも一つのワイヤガ
イドと、付加している場合には、被加工物の下流側にあ
る他方のワイヤガイドをも通って進行する。

【０００２】

【従来の技術】多様な種類の放電加工用装置、放電加工
機、これらを含むシステム類が知られている。通常、基
本的な放電加工装置は、ワイヤ電極送り装置および配線
手段を備えたスタンド、加工液処理装置、加工用電源、
数値制御化されまたはコンピュータ化された制御装置か
らなっている。

【０００３】ワイヤ電極は、すでに開けられている加工
開始孔または基準点からスタートして、陽極を構成して
いる被加工物から加工品を切りだす。

【０００４】加工に際しては、ワイヤ電極の送り速度並
びにそれにかかる張力は、予め定められておりかつそれ
に従って調整される。

【０００５】前述のワイヤガイドは、ワイヤ電極を少な
くとも広範囲にわたって正確かつ確実に位置決めするこ
とを目的とするものである。このワイヤガイドは、通常
ワイヤガイドヘッドと呼ばれる装置内に設けられてい
る。

【０００６】放電加工の分野では、垂直線に対してある
テーパ角でカットするような加工に使用できるワイヤガ
イドの必要性が求められている。特に、静止型ヘッドに
設けられるワイヤガイドに対してその必要性が高い。

【０００７】０度から４５度のテーパ角度範囲でカット
する加工に際して、明確な制限がこれまでに示されてき
た。ワイヤガイドヘッドが回転可能に形成されている場
合には、問題は深刻なものとはならないが、回転可能型
ヘッドはより高価なものとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は改良された放電加工装置、特に垂直線に対してあ
るテーパ角でカットするようなテーパカットが容易に実
施可能である改良された放電加工装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ワイヤ
案内溝を備えた開放型のワイヤガイド、即ちワイヤ電極
を取り囲まないワイヤガイド（以下、オープンワイヤガ
イドと称する）と、これと組み合わされる閉鎖型のワイ
ヤガイド、特にワイヤ電極を取り囲む円環状に形成され
たワイヤガイド（以下、円環状ワイヤガイドと称する）
と、からなる少なくとも一つのワイヤガイドを備えた放
電加工装置によって達成される。

【００１０】オープンワイヤガイドは、垂直線に沿った
垂直加工または鋭角なテーパ加工に際してワイヤ電極を
正確に位置決め案内する機能を有する。

【００１１】より鈍角のテーパ加工の際には、閉鎖型の
円環状ワイヤガイドが、さらに鈍角方向に変位しないよ
うにワイヤ電極を案内する機能を果たす。

【００１２】ワイヤ案内溝を備えたオープンワイヤガイ
ドも、円環状の閉鎖型ワイヤガイドも、それ自身は共に
知られているものである。

【００１３】しかしながら、オープンワイヤガイドと円
環状ワイヤガイドとを組み合わせること、ならびにこの
組み合わせにより得られる利点については未だ知られて
いない。

【００１４】被加工物の各側に一種類のワイヤガイドを
配置する代わりに、異種のワイヤガイドの組み合わせを
適用することは当業者にとって、はじめは矛盾するもの
として映るかもしれない。

【００１５】しかし、このような矛盾は本発明によって
得られる結果が認識されるや否や解消するだろう。

【００１６】なぜならば、本発明は現実に開放型（オー
プン）並びに円環状（トーラス状）の両ワイヤガイドの
利点を活用し、それぞれの型のワイヤガイドが単独に使
用されていた時に惹起されていた欠点を回避するものだ
からである。

【００１７】

【作用】この事実は、以下に述べる本発明の種々の態様
から明らかとなるだろう。本発明の好ましい一実施例に
おける円環状ワイヤガイドは円環体（略ドーナッツ状）
の形状を有している。

【００１８】円環体形状は相対的にコスト面で効果的で
あり、その対称性によってより鈍角なテーパ加工に際し
ても、正確なワイヤ電極の位置決めが達せられる。

【００１９】本発明による好ましい他の実施例では、少
なくとも２個の円環状ワイヤガイドが、被加工物の上下
両側で、かつオープンワイヤガイドと被加工物との間に
それぞれ設けられる。

【００２０】勿論、本発明の簡易な態様として、被加工
物の片側、例えば上側だけにオープンワイヤガイドと円
環状ワイヤガイドを組合せて設けることも可能である。

【００２１】さらにまた、被加工物の両側に同一のワイ
ヤガイドの組合せを設けることによって、本発明は最も
効果的となる。

【００２２】また、オープン型および円環状の両ガイド
を一つのワイヤガイドヘッドに設けることも有効であ
る。しかし、かかるシステムは公知のシステムに比べ
て、わずかに複雑、かつ高価なものとなる。

【００２３】本発明による好ましい他の実施例は、ワイ
ヤ位置センサによって特徴づけられている。ワイヤ電極
位置センサは、例えば本願出願人であるスイス国ＡＧＩ
Ｅ社によって製造されており、したがって、公知であ
る。そのようなセンサはオープン型および円環状の両ガ
イドの中間に設けた場合に最も有効に機能する。

【００２４】ワイヤ位置センサは、例えば欧州特許０３
１２０５６に述べられているように、数多くの総合的な
利点を備えているが、本発明におけるその主目的はオー
プン型および円環状の両ガイド間の移行時におけるワイ
ヤ電極の位置を正確に定めることにある。

【００２５】既存のソフトウエア或いはそれを僅かに修
正したものによって、このワイヤ位置センサを使用する
ことが可能である。

【００２６】本発明による好ましい他の実施例ではワイ
ヤ電極通線装置、特にウォータジェット方式のワイヤ電
極通線装置によって特徴づけられている。

【００２７】円環状ワイヤガイドに対してオープンワイ
ヤガイドの有する主な利点は、ワイヤガイドヘッド全体
を変えることなしにどんな太さのワイヤ電極をも受け入
れることが可能である点である。

【００２８】閉鎖型（クローズド）のワイヤガイドにあ
っては、ワイヤ電極を正確に位置決めするためには、環
状体の中心孔はワイヤ電極の太さとほぼ同じ大きさのも
のでなければならない。

【００２９】したがって、オープンワイヤガイドはワイ
ヤ電極の自動通線操作を大いにやり易くしている。

【００３０】そして、この種放電加工装置は、通常装置
の上部に位置する第一のワイヤガイドヘッドから、被加
工物に開けられた加工開始孔を通って、最後に下部に位
置する第２のワイヤガイドヘッドに至るワイヤ電極の自
動通線手段を少なくとも要求している。

【００３１】通常、ワイヤ電極はあたかも糸を導く針の
役目をする筒状のウォータジェットによってオープンワ
イヤガイドを経て通線される。このウォータジェットは
リールから巻き戻されたワイヤ電極を包囲して装置の上
部から底部に至るまでそれを搬送する。

【００３２】しかし、中心孔が小さすぎる場合、即ちワ
イヤ電極の太さにもよるが０．０３から０．３３ｍｍ程
度の場合、円環状ワイヤガイドにはウォータジェットを
使用することができないので、他の方法に拠らなければ
ならない。

【００３３】例えば、ワイヤ電極を熱して両側から張力
を加えて延伸し、上部ワイヤガイドヘッドをＺ軸方向に
移動し、下部ワイヤガイドヘッドから水をポンプで吸引
するのに合わせて通線することも可能である。

【００３４】また、ある場合にはチューブを使用し、そ
の中にワイヤ電極を上から下に向かって押し込んで通線
することもある。

【００３５】本発明は、公知のウォータジェット方式の
ワイヤ通線手段を使用することができるという点でも有
用である。

【００３６】オープンワイヤガイドは鋭角なテーパカッ
トに際して、ワイヤ電極を正確に位置決めするから、円
環体の中心孔はウォータジェットによるワイヤ電極通線
を適用するのに十分な広さとすることが可能である。

【００３７】ウォータジェット方式（例えばＡＧＩＥ社
製）によるオープンワイヤガイドに対する通線の他の利
点は、適正に設計されたワイヤガイドヘッドの他には何
等の追加装置をも必要としないことであり、さらにワイ
ヤ電極に関して特別な操作を施すことを要せず、また完
全に信頼できるものであることである。

【００３８】円環状ワイヤガイドの中心孔径は、少なく
ともワイヤ電極径の二倍であることが好ましい。中心孔
径がワイヤ電極径の十倍であれば理想的である。

【００３９】しかし、最も好ましいのは中心孔径が約
２．５ｍｍであること、これは最も普通に使用されてい
るワイヤ電極径０．３ｍｍに対し約十倍に相当する。ワ
イヤ電極はウォータジェットを使用してこうした円環体
中心孔を通線せしめられる。

【００４０】本発明による他の好ましい実施例、即ち２
度までのテーパカットを施す際にはオープンワイヤガイ
ドによってワイヤ電極を案内し、鈍角なテーパカットを
施す際には円環状ワイヤガイドによってワイヤ電極を案
内するという実施例では、オープンワイヤガイドは円環
状ワイヤガイドから十分に離れて置かれる。

【００４１】勿論、この特徴はオープンワイヤガイドの
高精度の溝が、垂直カット、即ちテーパ角０度のカット
の際にワイヤ電極の案内役を果たすことを意味する。

【００４２】円環状ワイヤガイドはテーパ角が鈍角とな
ったときに自動的に作用するから、ワイヤガイドヘッド
を回転させる構造を不要とし、したがって装置の製造コ
ストが低減される。

【００４３】要するに、本発明は特に次の利点を提供す
るものである。まず第一には、太さの異なるワイヤ電極
を使用する際に、ワイヤガイド交換のために作業を中断
する必要がもはやないということである。

【００４４】第二には、オープンワイヤガイドを用いて
テーパカットを実施する際に、もはやワイヤガイドヘッ
ドを傾斜させる必要がないので、設備費が低減されるこ
とになり、最後に、余分なワイヤ通線工程を繰り返すこ
とが不要となるから、作業全体の効率がより向上するこ
とである。

【００４５】本発明のさらに好ましい特徴及び利点は以
下に述べる好ましい実施例の明細から明らかとなるであ
ろう。実施例は添付の図面に概略図として示されてお
り、図は本発明と現時点での技術水準との差異をも示す
ものである。

【００４６】

【実施例】以下に使用する用語は、いかなる点において
もそれを限定するものではなく、本発明の理解を容易に
することを目的としている。

【００４７】特に、用語「上部」、「下部」、「より狭
い」、「より広い」等は慣用的に使用されている意味で
の装置に対する方向、大きさ並びに従来の方法で載置さ
れた被加工物を指しているものとして理解されたい。

【００４８】図１は本発明による放電加工装置のワイヤ
ガイドヘッドについて、その本質的な構成要素を示す極
めて概略的な図である。

【００４９】加工装置の基本的な要素、例えばワイヤ電
極送り装置や送給手段を備えたスタンド、加工液処理装
置、加工用電源、コンピュータ化された数値制御装置等
はそれ自身公知であるので改めて図示していない。

【００５０】ワイヤ電極１は図示していない巻き取りリ
ールから巻き戻されて、矢印Ｚの方向にワイヤ加工部を
経て、普通その上部から下部方向に送給される。電源２
は図示しない加工用電源からパルス電流を供給する。

【００５１】この電源２は、破線によって示されている
垂直線から離れる向きにワイヤ電極１を押し出すように
力を加え、確実な接触により給電を行っている。Ｚ方向
に関して、電源２の下流側にはワイヤ案内溝付きのオー
プンワイヤガイド３が設けられている。

【００５２】破線によって示される垂直線に沿って降下
してくる張力を加えていないワイヤ電極１は、可能な限
りオープンワイヤガイドの溝内に入る。ここではワイヤ
電極１は溝に納まっており、その溝の基部を通る断面と
して図示されている。

【００５３】オープンワイヤガイド３の下流側には、閉
鎖型として形成された円環状ワイヤガイド４が設けられ
る。この意味で、円環状ワイヤガイド４は、本願請求項
１に記載されているように、オープンワイヤガイド３と
の「組み合わせ」として形成されていることになる。

【００５４】オープンワイヤガイド３は、破線によって
図示される垂直線方向に対して、例えばその特定の閾値
α（限界角）が２度である場合、それよりもさらに鋭角
であるテーパ角αでテーパカットをする際、すなわち垂
直またはほぼ垂直のテーパカットを行う際にワイヤ電極
を案内する。

【００５５】それぞれの線ΑおよびΒにより示されるよ
うな鋭角の場合においては、ワイヤ電極１にかけられて
いる張力は、オープンワイヤガイド３が回転式のワイヤ
ガイドヘッドに設けられていないにもかかわらず、オー
プンワイヤガイド３からワイヤ電極１が逸脱することは
ない。

【００５６】これに対して、それぞれの線ＣおよびＤに
より示されるようなより鈍角であるテーパ角の場合に
は、円環状ワイヤガイド４がワイヤ電極１の実質的案内
機能を発揮する。

【００５７】本発明がどのように機能するかは、図２か
らより明確になるだろう。図２は被加工物５の上下両側
で、溝を備えたオープンワイヤガイド３、３’と、閉鎖
型である円環状ワイヤガイド４、４’とがそれぞれ組み
合わされている状態を示している。

【００５８】ワイヤ電極１は、鈍角のテーパカットの際
にも円環状ワイヤガイド４、４’によって確実に案内さ
れる。

【００５９】より鋭角なテーパ角、より正確には円環状
ワイヤガイド４、４’の上流側でワイヤ電極１が接触す
る最も下流側の点および円環体の中心孔の周上の点を通
る線と、円環体の中心を通る垂線とがなす角より更に鋭
角のテーパ角においては、オープンワイヤガイド３、
３’のみがワイヤ電極１の案内に寄与する。

【００６０】従って、ワイヤ電極１は、垂直の場合はも
とより非常に鋭角なテーパ角においても、案内溝内に確
実に保持される。

【００６１】上述の諸機能は、図３に示すワイヤ位置セ
ンサ７によって、さらに正確を期すことができる。ワイ
ヤ位置センサ７はオープン型および円環状の両ワイヤガ
イド間の機能移行時におけるワイヤ電極の案内を確実な
ものにする。

【００６２】この移行は図２の右下方に示すグラフのＶ
＝Ｒの時点で発生する。ここで、Ｖは図２左側に示す各
々の円環状ワイヤガイド４、４’の中心線間の距離であ
り、Ｒは円環体の中心孔の半径である。

【００６３】事実、円環体間距離は各々の円環状ワイヤ
ガイド４、４’とオープンワイヤガイド３、３’のそれ
ぞれとの距離より短い（図２では２ｄで、ｄは各オープ
ン・および円環状両ワイヤガイド間の距離）。

【００６４】Ｖ＝Ｒとなった時点において、上方のワイ
ヤガイド３、４と、下方のワイヤガイド３’、４’との
間の変位からテーパ角を割り出す関数は、関数ａｒｃｔ
ａｎ［（Ｈ＋２ｄ）／ｖ］から関数ａｒｃｔａｎ（Ｈ／
Ｖ）へ不連続に変換され、ワイヤ電極１の接触領域が理
論的に点または線として扱われる場合にはその反対とな
る。

【００６５】しかし、現実にはワイヤ電極とワイヤガイ
ドとの間の接触が点になることはないから、実際には変
換は連続的になる。必要な場合には、接触領域をワイヤ
位置センサ７によってモニタすることができる。

【００６６】ワイヤ位置センサ７は、また、カッティン
グ方向の変化に伴う滑りを補償することができる。セン
サはより鈍角なテーパカットの際（円環状ワイヤガイド
が作用しているとき）にも正確さを高めることができ
る。

【００６７】上方のワイヤガイド３、４の間にワイヤ位
置センサ７を備えたワイヤの偏位をモニタするシステム
を配置することも有利である。

【００６８】前述の関数からも明らかなように、より鋭
角なテーパカット用のオープンワイヤガイド３、３’
と、鈍角のテーパカット用の円環状ワイヤガイド４、
４’との間における移行は、本質的にはオープンワイヤ
ガイド３、３’が円環状ワイヤガイド４、４’からどの
くらい離れているかに依存している。

【００６９】距離ｄに対するテーパ角の依存度は図２か
ら明らかであろう。

【００７０】オープンワイヤガイド３、３’が適当な平
行移動によって円環状ワイヤガイド４、４’に接近する
と共に、ワイヤ電極１に張力がかかっている場合には、
ワイヤ電極は自動的に被加工物５を介してより急勾配に
傾斜する。

【００７１】したがって、円環状ワイヤガイド４、４’
がオープンワイヤガイド３、３’に接近すればテーパ角
はより鋭角となる。

【００７２】この状態を補償するために、コンピュータ
化された数値制御装置は本発明にしたがって、テーパ角
の演算に距離ｄを含め、適切な補正をするように設計す
ることができる。

【００７３】なお、放電加工において接触を確認するた
めに通常使用されているタイプの検出器を、ワイヤ電極
１が円環状ワイヤガイド４、４’に接触しているかどう
かを確認するために用いることが望ましい。

【００７４】これによって円環状ワイヤガイド４、４’
に対するワイヤ電極１の傾斜が求められ、そしてこのガ
イドの軸位置関係が既知であれば、円環状ワイヤガイド
４、４’とオープンワイヤガイド３、３’の間の距離ｄ
はこの傾斜から求められ、コンピュータ化された数値制
御装置へ送られ、ついで望ましいテーパ角となるように
必要な補正が行われる。

【００７５】円環状ワイヤガイド４、４’内のワイヤ電
極１の位置を補正するワイヤ位置センサ７からの結果を
利用することができ、もし必要であれば補正用のソフト
ウエアと共に、２度以上のテーパカットがプログラムさ
れたものとして常に残るようにしておくことは有利であ
る。

【００７６】円環状ワイヤガイド４、４’内のワイヤ電
極の位置を決めるために、今までは円環体の中心孔がワ
イヤ電極よりもわずかに太いことが必要であった。

【００７７】より太いか、またはより細いワイヤ電極を
使用する際には、ワイヤ電極によりピッタリ適合するワ
イヤガイドに交換する必要があった。勿論、このことは
自動通線操作を一層むずかしくしている。

【００７８】本発明は、ワイヤ電極の太さに比して円環
状ワイヤガイドの中心孔を大きくすることによって、自
動通線操作上の問題を解決している。

【００７９】これまで、開放型のワイヤガイドの時だけ
に使われてきたものと同じウォータジェト通線システム
を使用することが可能である。孔は十分に広くし、例え
ば直径２．５ｍｍとして、ウォタージェットによる通線
操作を容易に受け入れられるようにしている。

【００８０】図３は本発明によるワイヤガイドヘッド６
を示している。この場合のヘッドは通常装置の上部にあ
るものを示している。全ての必須要素、特にオープンワ
イヤガイド３、円環状ワイヤガイド４、及びワイヤ位置
センサ７はヘッドに一体化することができる。

【００８１】公知のワイヤガイドの全ての機能は本発明
のものにおいても備えられている。ヘッドはまた、図示
しないワイヤカッタとか、ワイヤ電極の存否を検出する
図示しないセンサ等を収納している。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、太
さの異なるワイヤ電極を使用する際に、ワイヤガイド交
換のため作業中断を不要とすることができる。

【００８３】また、オープンワイヤガイドを用いてテー
パカットを実施する際に、ワイヤガイドヘッドを傾斜さ
せる必要がないので、所要設備費が低減される。さら
に、ガイド変更に伴う余分な通線操作が不必要であるか
ら、作業全体の効率がより向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる、溝を備えたオープンワイヤガ
イドと円環状ワイヤガイド（円環体）との組み合わせを
示す概略断面図。

【図２】本発明に従って、被加工物の両側に設けたオー
プンワイヤガイドと円環状ワイヤガイド（円環体）との
組み合わせを示す概略断面図。

【図３】本発明による他の実施例を示す概略断面図。

【符号の説明】

１ ワイヤ電極 ２ 電源 ３、３’ オープンワイヤガイド ４、４’ 円環状ワイヤガイド ５ 被加工物 ６ ワイヤガイドヘッド ７ ワイヤ位置センサ

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ電極の進行方向に関して被加工物
   の上流側および下流側にそれぞれ配設されたワイヤガイ
   ドを経てワイヤ電極が送給されるように構成された放電
   加工装置であって、前記ワイヤガイドが、ワイヤ電極を
   取り囲まないように形成された上下の溝付きオープンワ
   イヤガイドと、そして前記被加工物と前記上下各オープ
   ンワイヤガイドとの間にそれぞれ配設された、ワイヤ電
   極を取り囲む略ドーナツ状体をなす円環状ワイヤガイド
   と、の組み合わせとして形成され、前記オープンワイヤ
   ガイドはテーパ角が所定範囲より鋭角の場合にワイヤ電
   極ガイドとして機能し、そして前記円環状ワイヤガイド
   は所定範囲より鈍角の場合にワイヤ電極ガイドとして機
   能することを特徴とする放電加工装置。
2. 【請求項２】 オープンワイヤガイド及び円環状ワイヤ
   ガイドが単一のワイヤガイドヘッドに配設されているこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の放電加工装置。
3. 【請求項３】 ワイヤ位置センサを備えていることを特
   徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の放電加
   工装置。
4. 【請求項４】 前記ワイヤ位置センサがオープンワイヤ
   ガイドと円環状ワイヤガイドとの中間に設けられている
   ことを特徴とする、請求項３に記載の放電加工装置。
5. 【請求項５】 ワイヤ通線装置、特にウォータジェット
   方式のワイヤ通線装置を具備することを特徴とする、請
   求項１ないし４のいずれかに記載の放電加工装置。
6. 【請求項６】 円環状ワイヤガイドの中心孔径がワイヤ
   電極径の少なくとも２倍の寸法に形成されることを特徴
   とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の放電加工
   装置。
7. 【請求項７】 円環状ワイヤガイドの中心孔径がワイヤ
   電極径の少なくとも１０倍の寸法に形成されることを特
   徴とする、請求項６に記載の放電加工装置。
8. 【請求項８】 約２度までのテーパカットを行う際に
   は、オープンワイヤガイドを円環状ワイヤガイドから十
   分に離隔し、オープンワイヤガイドによってワイヤ電極
   を案内し、より鈍角なテーパの場合には両者を近接させ
   て円環状ワイヤガイドによって案内することを特徴とす
   る、請求項１ないし７のいずれかに記載の放電加工装
   置。
9. 【請求項９】 特別のテーパカットに対するプログラム
   に従って、オープンワイヤガイドと円環状ワイヤガイド
   との距離を自動的に計算する制御装置、特にコンピュー
   タ化された数値制御装置を具備することを特徴とする、
   請求項１ないし８のいずれかに記載の放電加工装置。
10. 【請求項１０】 ワイヤ電極と円環状ワイヤガイドとの
    接触を検出し、好ましくは独立に円環状ワイヤガイドと
    オープンワイヤガイドとの間の距離を演算し、この演算
    結果を制御装置に伝達するようにしたこと特徴とする、
    請求項９に記載の放電加工装置。
11. 【請求項１１】 制御装置は、円環状ワイヤガイド内の
    ワイヤ電極の位置を補正し、テーパ角が２度より大きい
    場合には、加工が常にプログラムに対応して円環状ワイ
    ヤ電極を用いて行われるように補償する構成となってい
    ること特徴とする、請求項８ないし１０のいずれかに記
    載の放電加工装置。