JP3201074B2 - ワイヤ電極供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ワイヤ放電加工用の
ワイヤ電極をワイヤ放電加工機に供給するワイヤ電極供
給装置に関するもので、特に、ワイヤ放電加工機と別体
とした別置型のワイヤ電極供給装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤ放電加工機では、電極として用い
られる細い黄銅線を一定の張力のもとに被加工物に対向
させ、電極と被加工物間で発生する放電エネルギーによ
り被加工物を加工する。一般的に、細い黄銅線（以下、
単に『ワイヤ電極』と記す）はボビンに巻回されている
ため、通常、ワイヤ電極を巻付けたボビンを回転自在に
支承し、そのボビンからワイヤ電極を引出し、放電加工
部に供給するためのワイヤ電極供給装置が必要となる。

【０００３】このワイヤ電極供給装置には、ワイヤ放電
加工機本体に組込まれている組付型と、定置式の別置型
の場合がある。前者の場合、限られたスぺース内に収納
する必要性があるため、ワイヤ電極を５Ｋｇ巻回したボ
ビンを支承するのがほぼ限界である。しかし、被加工物
が大型で加工輪郭経路が長いものや被加工物の板厚が厚
いものを加工する場合、また、終夜連続無人運転を行な
う場合に加工途中でボビンのワイヤ電極が無くなってし
まうことがある。後者は、このような問題を解決するた
め、定置式の別置き型のワイヤ電極供給装置を使用し
て、例えば、２０Ｋｇ巻き程度の高重量のワイヤボビン
の使用を可能としたものである。いずれの場合において
もワイヤボビンを安定に保持し、回転むらなく常に一定
の速度また一定の張力で、被加工物と対向する位置に供
給しなければならない。

【０００４】次に、従来の別置き型のワイヤ電極供給装
置について詳述する。図６は従来のワイヤ電極供給装置
を示す断面図で、図７は従来のワイヤ電極供給装置の駆
動部分を示す詳細図である。図６及び図７において、１
１はワイヤ電極、１２がワイヤボビンで、ワイヤボビン
１２に巻回されたワイヤ電極１１が、ワイヤ放電加工機
本体に送出される。このワイヤボビン１２としては、通
常、２０Ｋｇ巻き程度のものが使用される。１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１４ｄはガイドプーリで、ワイヤ電極１
１の走行方向を変換させる。また、１５は昇降自在な動
滑車の役割をする動滑車であり、所定のおもり１６を支
軸を中心に回動自在に取付け、ワイヤ電極１１に張力を
与え、更に、摺動シャフト１５ａに沿って上下に自由に
移動することができる。１７は駆動軸であり、ワイヤ電
極１１が巻回されたワイヤボビン１２を固定し、中心軸
として回転し、ワイヤボビン１２からワイヤ電極１１の
引出しを可能にする。１８は軸受であり、ワイヤボビン
１２を固定する駆動軸１７を片持ちで支持しており、ラ
ジアル方向の荷重に対し非常に強い軸受を使用してい
る。１９はワイヤボビン１２を押えるワイヤボビン押圧
部材であり、駆動軸１７にワイヤボビン１２を同心に固
定するものである。２０は駆動モータであり、駆動軸１
７に減速装置（後述）を介して回転を与えている。２１
は支持台であり、駆動軸１７及び駆動モータ２０を取付
け固定している。２２はおもり１６の回動角度で動滑車
１５の位置を検出する位置検出部で、動滑車１５の位置
を検出し、サーボ増幅器（図示せず）を介して駆動モー
タ２０の回転速度及び回転方向を制御している。２３は
外箱であり、ワイヤ放電加工機本体とは別置きで設置さ
れている。２４は小ベルト車、２５は大ベルト車、２６
はタイミングベルトであり、これらにより構成される減
速装置にて駆動モータ２０の回転が減速され駆動軸１７
に伝達される。

【０００５】このように構成された従来のワイヤ電極供
給装置は、次のように動作する。ワイヤボビン１２の挿
着作業は、例えば、２０Ｋｇ程度のワイヤ電極１１が巻
付けられたワイヤボビン１２を、作業者が片持ち支持さ
れる駆動軸１７の位置まで持上げて挿入し、前記駆動軸
１７とワイヤボビン１２が同心になるようにワイヤボビ
ン１２を移動させて固定する。ワイヤボビン１２よりワ
イヤ電極１１を引出し、所定の経路に基づき個々のガイ
ドプーリ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに巻回し、そ
して、引出されたワイヤ電極１１はワイヤ放電加工機本
体を通じて、被加工物（図示せず）に対向される。

【０００６】ワイヤ電極１１が引出される際、ワイヤ電
極１１に弛みが生じたり、或いは逆に所定値以上の衝撃
的張力が作用しないように、所定の張力相当のおもり１
６の加重を受けた動滑車１５にて一定の張力に設定され
る。また、ワイヤ放電加工機本体側のワイヤ電極走行速
度の変化に対しても柔軟に対応するため、動滑車１５の
位置に応じて、駆動モータ２０の回転速度を変更する。
例えば、動滑車１５が中央付近のニュートラルゾーンに
ある場合は、回転を停止し、それより上方にある場合
は、ワイヤ放電加工機本体の巻取ローラ（図示せず）よ
り、この装置の供給速度が遅いことを意味するから、ワ
イヤ電極１１を送出す方向に回転させる。逆に、それよ
り下方にある場合は、ワイヤ電極１１が弛んでいるため
ワイヤ電極１１を巻取る方向に回転し、常に、安定した
張力でワイヤ電極１１を供給できるよう制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ワイヤ放電加工機の連
続無人運転の要求が高まり、ワイヤボビン１２の高重量
化が進む中、前述のような従来のワイヤ電極供給装置で
は、ワイヤボビン１２の挿着作業は、作業者がワイヤボ
ビン１２を持ち上げ、それを駆動軸１７に嵌込むという
作業が要求されるため、安全作業規格に基づき２５Ｋｇ
未満のワイヤボビン１２に限定される。現状の２０Ｋｇ
巻のワイヤボビン１２では、約４０時間程度で交換が必
要となり、長時間連続無人運転を達成するためには、更
に、高重量、例えば、５０Ｋｇ程度のワイヤ電極が必要
となる。しかし、２５Ｋｇ以上のワイヤボビン１２をセ
ットする際は、作業者が２人必要となるか、若くは、リ
フタが必要となるため、その作業コストが著しく増加す
る。

【０００８】更に、片持ちの駆動軸１７に５０Ｋｇ巻相
当のワイヤボビン１２を固定するためには、軸受部を２
０Ｋｇ巻と同じ構造では剛性が低く、ワイヤボビン１２
の偏心回転が生じ、安定したワイヤ電極１１の供給がで
きなくなるという可能性がある。したがって、５０Ｋｇ
巻相当のワイヤボビン１２専用の剛性の高い支持台、
軸、軸受が必要となる。また、前述の通り、５０Ｋｇ巻
のワイヤボビン１２を駆動軸１７と同心状に固定する作
業が極めて困難なことから、自動的にセットする機構が
必要となり、２０Ｋｇ巻用と製作コストが数倍高い５０
Ｋｇ巻用の２種類を提供する必要がある。そして、５０
Ｋｇ巻相当のワイヤボビン１２では、ワイヤ電極１１が
満巻状態と終巻状態でワイヤ電極１１の繰出される位置
が、その半径方向で大幅に変化するためワイヤ電極１１
がガイドプーリ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄから外
れたり、またはワイヤ電極１１が跳ねて張力変動が生じ
るという可能性があった。

【０００９】そこで、この発明は、かかる課題を解決す
るためになされたもので、高重量なワイヤボビン、例え
ば、５０Ｋｇ巻相当を容易に着脱可能にし、更に、安価
で２５Ｋｇ巻相当のワイヤボビンまで同一構造で共用で
きる装置を提供することを第１の課題としている。更
に、５０Ｋｇ巻ワイヤボビンから繰出されるワイヤ電極
を張力の変動なく安定してワイヤ放電加工機本体に供給
できるワイヤ電極供給装置を提供することを第２の課題
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかるワイヤ
電極供給装置は、ワイヤ放電加工用のワイヤ電極を巻回
したワイヤボビンと、前記ワイヤボビンを回転させる駆
動モータと、前記ワイヤボビンから引出された前記ワイ
ヤ電極を一定の張力に保つ張力制御手段と、並列配設さ
れた回転軸を有する２本以上のワイヤボビン支承用ロー
ラと、前記２本以上のワイヤボビン支承用ローラを上部
に取付けてなる移動自在な台車とを有し、前記２本以上
のワイヤボビン支承用ローラ上に前記ワイヤボビンを載
置して回転自在に支承する回転手段とを具備すると共
に、前記回転手段は、前記ワイヤボビンから前記ワイヤ
電極が繰出される位置を検出する位置検出器と、並列配
設された２本以上の前記回転軸を取付けた台車を移動さ
せるアクチュエータと、前記位置検出器の信号に基づき
前記アクチュエータを制御する制御手段とを具備するも
のである。

【００１１】請求項２にかかるワイヤ電極供給装置は、
前記回転手段の２本以上のワイヤボビン支承用ローラに
は、保護カバーを配設したものである。

【００１２】

【作用】請求項１においては、並列配設された回転軸を
有する２本以上のワイヤボビン支承用ローラ上に、ワイ
ヤボビンを少なくとも４点で受けるため軸受１個当りに
かかる荷重は従来の片持ち構造での軸受の１／４以下に
抑えることができる。また、上記回転軸がそれぞれ両端
支持のためワイヤボビンの高重量化に伴う軸のたわみ剛
性に対しても十分マージンが確保される。このため、ワ
イヤボビンの重量がほぼ２、３倍増加した程度では剛性
強化という構造変更を必要としない。また、ワイヤボビ
ンを載置する回転手段は、高重量のワイヤボビン、例え
ば、５０Ｋｇ巻程度をセットする場合、台車をワイヤ電
極供給装置本体から取外すことができる。このため、任
意の場所で別に用意された傾斜板上を転がして一対の回
転軸上に載置した後、ワイヤ電極供給装置本体にセット
可能となる。また、回転手段は、ワイヤボビンより繰出
されるワイヤ電極の位置を検出し、アクチュエータによ
り台車を移動させることにより繰出されるワイヤ電極の
位置を常に一定に保ち、ワイヤの跳ねによる張力変化
や、ワイヤのばらけるのを防止する。

【００１３】請求項２においては、回転手段の２本以上
のワイヤボビン支承用ローラには、保護カバーを配設し
たものであるから、ワイヤボビンとの接触部分の摩擦力
を高めることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。 〈実施例１〉 図１は本発明の第一実施例にかかるワイヤ電極供給装置
の要部を示す構造図で、図２は本発明の第一実施例にか
かるワイヤ電極供給装置の駆動部分を示す詳細図であ
る。なお、図中の１１〜１５，２０、張力制御手段を構
成する位置検出部２２及び外箱２３は前述の従来例にお
ける構成部分と同一のものであり、その詳細な説明を省
略する。

【００１５】図１及び図２において、１ａ，１ｂは回転
軸であるワイヤボビン支承用ローラであり、ワイヤボビ
ン１２の外周に接触し、駆動モータ２０と連動させるこ
とにより、ワイヤボビン１２に回転力を与える。２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄはローラ１ａ，１ｂを回転自在に支承
する軸受でありこれらにより回転手段が構成される。ま
た、３は小ベルト車、４は大ベルト車、５はタイミング
ベルトであり、これらにより構成される減速装置にて駆
動モータ２０の回転は減速されローラ１ａに伝達され
る。６は支持台であり、軸受２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが
固定され、ローラ１ａ，１ｂが保持されている。７は保
護カバーであり、ローラ１ａ，１ｂに被覆され、ローラ
１ａ，１ｂを保護する。また、例えば、保護カバー７の
材質をゴムにすることによりワイヤボビン１２との接触
部分の摩擦力を高める役割を果たす。ワイヤボビン１２
は、一対のローラ１ａ，１ｂの上に載置されており、一
方のローラ１ａを介して駆動モータ２０により、ワイヤ
電極１１を引出す方向に回転される。

【００１６】上述のように構成されたワイヤ電極供給装
置においては、ワイヤボビン１２の初期セットは、ロー
ラ１ａ，１ｂ上に置くだけで完了し、ローラ１ａ，１ｂ
とワイヤボビン１２の外周で接触し、相互の摩擦力を介
してワイヤボビン１２に回転力が与えられ、ワイヤ電極
１１がワイヤ電極供給装置より機械本体に引出される。
前記回転力は、駆動モータ２０により与えられ、ワイヤ
電極１１が引出される際、動滑車１５が常に変動なく安
定した位置を保つように回転を制御している。

【００１７】このように、本実施例のワイヤ電極供給装
置は、ローラ１ａ，１ｂによりワイヤボビン１２を４点
で保持するため部品単体の剛性を抑え、安価に製作する
ことが可能となる。例えば、ローラ１ａ，１ｂを両端支
持で受けるため、軸受にかかるラジアル荷重が小さく５
０Ｋｇ巻相当までのワイヤボビン１２に関しては重量に
影響されることなく同一構造で対応できる装置を提供す
ることができる。

【００１８】〈実施例２〉 図３は本発明の第二実施例にかかるワイヤ電極供給装置
を示す斜視図である。詳しくは、ワイヤボビン１２を載
置する回転手段がワイヤ電極供給装置と分離独立して取
外し可能な状態になる構成図である。図３において、３
１は台車であり一対のローラ１ａ，１ｂを軸受２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄを介して固定している。３２はコロであ
り台車３１の底面に少なくとも４個取付けられており、
コロ３２と外箱２３に設けられた溝を案内として台車３
１がワイヤ電極供給装置内に収納される。３３は傾斜板
であり、ワイヤボビン１２をローラ１ａ，１ｂに搭載す
るための補助をなすものである。傾斜板３３はワイヤ電
極供給装置とは独立しており、ワイヤボビン１２を着脱
する際にのみ使用する。ワイヤボビン１２を装置から出
入れする際、傾斜板３３を装置と床面の間に固定し、ワ
イヤボビン１２が傾斜板３３上を転がり、出入れの際の
案内をする。

【００１９】３４は一対の歯車であり、一方は駆動モー
タ２０の軸に固定され、他方はローラ１ａに固定されて
おり、駆動モータ２０の動力をローラ１ａに伝達してい
る。３５はブラケットであり駆動モータ２０を固定して
いる。３６は止め具であり装置内部に収納された台車３
１をブラケット３５に固定する。

【００２０】上述のように構成されたワイヤ電極供給装
置においては、ワイヤボビン１２をローラ１ａ，１ｂに
セットする際、止め具３６をはずし、台車３１を装置内
部より引出し、任意の場所まで移動する。そして、傾斜
板３３に添ってワイヤボビン１２を転がして一対のロー
ラ１ａ，１ｂに設置する。外箱２３の内部への収納は外
箱２３に設けられた溝を案内として台車３１が収納され
る。外箱２３の内部での台車３１の横方向の位置決め
は、外箱２３に設けられた溝と台車３１をころがすコロ
３２、また、移動方向の位置決めは止め具３６と一対の
歯車３４のかみ合いによって行われる。これにより、高
重量であるワイヤボビン１２の交換作業であっても、極
めて容易で短時間に行うことができる。

【００２１】〈実施例３〉 図４は本発明の第三実施例にかかるワイヤ電極供給装置
を示すものであり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はワイ
ヤ電極の入射角を示す説明図である。詳しくは、ワイヤ
ボビン１２から繰出されるワイヤ電極１１の位置を常に
一定に保つようワイヤボビン１２の位置を移動させる方
式を示すものである。図４において、４１は位置検出器
であり、ワイヤボビン１２とガイドプーリ１４ａとの間
に設置され、常にワイヤ電極１１に接触し、ワイヤボビ
ン１２からガイドプーリ１４ａへのワイヤ電極１１の鉛
直方向に対する入射角θを検出している。４２はアクチ
ュエータを構成するモータであり、送りねじ（後述）を
介してブラケット３５及び台車３１を前後に移動させる
ための動力を与える。４３はアクチュエータを構成する
送りねじでありモータ４２の動力を効率よくブラケット
３５及び台車３１に伝達する。４４は制御手段を達成す
る制御装置である。

【００２２】このように構成されたワイヤ電極供給装置
におけるワイヤ電極１１の入射角θの制御について図４
及び図５を参照して説明する。図４及び図５において、
ワイヤ電極１１の満巻状態と終巻状態でのワイヤ電極の
繰出される位置の変化を位置検出器４１を構成する、例
えば、ポテンショメータからの電圧値により検出する。
この電圧値は、比較器４４ａに入力されその基準電圧と
比較されその差分が増幅器４４ｂにより増幅されモータ
４２に出力される。ここで、ワイヤボビン１２に巻回さ
れているワイヤ電極１１が終巻に近づくに連れて位置検
出器４１の変位が大きくなる。すると、上記比較器４４
ａからの差分の電圧値が大きくなりモータ４２に出力さ
れ、このモータ４２の回転によりワイヤボビン１２から
ワイヤ電極１１の巻き出される位置が初期の満巻状態の
位置を保つ方向に台車３１が動かされる。即ち、上記ポ
テンショメータからの出力値に基づきモータ４２が正
転、逆転、停止される。これにより、ワイヤボビン１２
から繰り出されたワイヤ電極１１の第一のガイドプーリ
１４ａへの入射角θが常に０度とされワイヤ電極１１に
発生する跳ね又はガイドプーリ１４ａから外れることが
なくなる。

【００２３】ところで、上記実施例の説明においては、
位置検出器４１はポテンショメータを使用しているが、
本発明を実施する場合には、光センサ等の他の検出手段
を使用することもできる。同様に、台車３１を駆動する
アクチュエータの送りねじ４３は、ラック＆ピニオンギ
ヤとして実施することもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のワイヤ
電極供給装置は、並列配設された回転軸を有する２本以
上のワイヤボビン支承用ローラと、前記２本以上のワイ
ヤボビン支承用ローラ上で、ワイヤ電極のワイヤボビン
を回転自在に支承する構造にしたことにより、ワイヤボ
ビンを両端で支持し、かつ、４点以上で保持できるよう
になり、高重量のワイヤボビン、例えば、５０Ｋｇ相当
までワイヤ張力によるトルク変動及び回転むらがなく、
安定したワイヤ電極の送給ができる。また、高重量ワイ
ヤボビンを初期セットする際、回転軸を保持する台車を
ワイヤ電極供給装置の外部に取出し、任意の場所で作業
ができ、かつ、傾斜板を利用すれば高重量物を持上げる
作業が不要になるのでワイヤボビンの交換作業が極めて
容易に、また短時間で行うことができる。したがって、
従来５０Ｋｇ巻相当のワイヤボビンを交換する際には、
作業人員を２人要するか若くはリフタが必要となり作業
スペースの確保が必要であったがいずれも最小限で対応
することが可能となった。また、ワイヤボビンへの巻数
の変化に応じてワイヤボビンを台車ごとに移動可能な構
造にすることにより、繰り出されたワイヤ電極の第一の
ガイドプーリへの入射角が常に小さくなり、ワイヤ電極
に発生する跳ねまたはガイドプーリから外れることがな
い。

【００２５】請求項２のワイヤ電極供給装置は、回転手
段の２本以上のワイヤボビン支承用ローラには、保護カ
バーを配設したものであるから、ワイヤボビンとの接触
部分の摩擦力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の第一実施例にかかるワイヤ電
極供給装置の要部を示す構造図である。

【図２】 図２は本発明の第一実施例にかかるワイヤ電
極供給装置の駆動部分を示す詳細図である。

【図３】 図３は本発明の第二実施例にかかるワイヤ電
極供給装置を示す斜視図である。

【図４】 図４は本発明の第三実施例にかかるワイヤ電
極供給装置を示すものであり、（ａ）はその斜視図、
（ｂ）はワイヤ電極の入射角を示す説明図である。

【図５】 図５は図４の制御装置を説明するブロック図
である

【図６】 図６は従来のワイヤ電極供給装置を示す断面
図である。

【図７】 図７は従来のワイヤ電極供給装置の駆動部分
を示す詳細図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ ワイヤボビン支承用ローラ ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 軸受 ３ 小ベルト車 ４ 大ベルト車 ５ タイミングベルト ６ 支持台 ７ 保護カバー １１ ワイヤ電極 １２ ワイヤボビン ２０ 駆動モータ ２２ 位置検出部 ２３ 外箱

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ放電加工用のワイヤ電極を巻回し
   たワイヤボビンと、 前記ワイヤボビンを回転させる駆動モータと、 前記ワイヤボビンから引出された前記ワイヤ電極を一定
   の張力に保つ張力制御手段と、 並列配設された回転軸を有する２本以上のワイヤボビン
   支承用ローラと、前記２本以上のワイヤボビン支承用ロ
   ーラを上部に取付けてなる移動自在な台車とを有し、前
   記２本以上のワイヤボビン支承用ローラ上に前記ワイヤ
   ボビンを載置して回転自在に支承する回転手段とを具備
   すると共に、 前記回転手段は、前記ワイヤボビンから前記ワイヤ電極
   が繰出される位置を検出する位置検出器と、並列配設さ
   れた２本以上の前記回転軸を取付けた台車を移動させる
   アクチュエータと、前記位置検出器の信号に基づき前記
   アクチュエータを制御する制御手段とを具備することを
   特徴とするワイヤ電極供給装置。
2. 【請求項２】 前記回転手段の２本以上のワイヤボビン
   支承用ローラには、保護カバーを配設したことを特徴と
   する請求項１に記載のワイヤ電極供給装置。