JP3461703B2 - ワイヤ放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤ放電加工
装置に関し、特に加工槽に対する下部アームの突入部の
シール構造に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図４、図５は、従来のワイヤ放電加工装
置の構成を示している。このワイヤ放電加工装置は機械
の基台であるベッド１を有している。ベッド１上にはベ
ッド１に固定されたＸ軸ガイド２に案内されてＸ軸方向
（図１の紙面を垂直に貫通する方向）に移動可能なＸ軸
テーブル３が載置されている。Ｘ軸テーブル３はＸ軸モ
ータ４によって回転駆動されるＸ軸ボールねじ５とＸ軸
ボールねじ５に螺合した送りナット６によりＸ軸方向に
移動する。 【０００３】Ｘ軸テーブル３上には加工液を溜める加工
槽７が載置され、加工槽７内に被加工物Ｗを固定するワ
ークテーブル８が固定配置されている。ベッド１上には
ベッド１に固定されたＹ軸ガイド９に案内されてＹ軸方
向（図１の左右方向）に移動可能な可動コラム１０が載
置されている。可動コラム９はＹ軸モータ１１によって
回転駆動されるＹ軸ボールねじ１２とＹ軸ボールねじ１
２に螺合した送りナット（図示省略）によりＹ軸方向に
移動する。 【０００４】可動コラム１０には、可動コラム１０に固
定されたＺ軸ガイド１３に案内されてＺ軸方向（上下方
向）に移動可能な可動上部アーム１４と、可動コラム１
０に固定配置の下部アーム１５とがそれぞれ水平に設け
られている。可動上部アーム１４には上部ワイヤガイド
ローラ１６と上部ガイド部材１７が取り付けられてい
る。下部アーム１５の先端部は加工槽７の側壁を貫通し
て延在して加工槽７内に突入しており、この先端部に下
部ワイヤガイドローラ１８が取り付けられている。 【０００５】ワイヤ電極２０は可動コラム１０に取り付
けられたワイヤボビン２１より繰り出され、上部ワイヤ
ガイドローラ１６、上部ガイド部材１７、下部ワイヤガ
イドローラ１９に案内されて上部ガイド部材１７と下部
ワイヤガイドローラ１９との間で所定のテンションを与
えられた状態で垂直に延在し、この垂直区間を降下方向
に走行し、下部アーム１５内を通って可動コラム１０の
背面部の後部延長部２２に至り、後部延長部２２の先端
部に設けられているワイヤ回収ローラ２３に案内されて
ワイヤ回収箱２４内に回収される。 【０００６】加工槽７の側壁にはパッキン取付板３０が
固定されており、パッキン取付板３０にはゴム状弾性部
材によるパッキン３１が取り付けられている。パッキン
取付板３０はパッキン３１を納める溝を加工するため加
工性の良い樹脂により構成されることがある。 【０００７】パッキン取付板３０のＯリング装着面には
シール板３２が支持ローラ３３によって支持されてい
る。シール板３２は押さえローラ３４によってパッキン
取付板３０に対してＸ軸方向に相対変位可能に押し付け
られている。シール板３２は、支え部材３５によりベッ
ド１と連結され、Ｘ軸テーブル３によって加工槽７がＸ
軸方向に移動する際に連れ動きしないよう、ベッド１に
固定されている。 【０００８】下部アーム１５は、シール板３２に形成さ
れている貫通孔３６とパッキン取付板３０に形成されて
Ｘ軸方向に長い開口３７と加工槽７の側壁を貫通して加
工槽７内に突出している。シール板３２はパッキン３１
を介して開口３７を覆蓋シールする。 【０００９】下部アーム１５の基端部側とパッキン取付
板３０との間には、この間の下部アーム１５を被覆する
Ｙ軸方向に伸縮自在の蛇腹３８が取り付けられている。
蛇腹３８はシール板３２と共に加工槽７内の加工液が外
部に漏れないようシールするものである。 【００１０】以上の構成において、加工槽７に対する下
部アーム１５の突入部のシールは、パッキン取付板３
０、パッキン３１、シール板３２および蛇腹３８により
行われ、加工液を加工槽７内に滞留させることができ
る。 【００１１】加工槽７がＸ軸方向に移動しても、シール
板３２がパッキン取付板３０に対してパッキン３１を挟
んで押し付けられ、パッキン３１のシール効果により加
工液の加工槽７の外への漏れは最小限に押さえることが
できる。当然ながら、加工槽７の移動ストロークを十分
カバーするだけの長さはパッキン取付板３０とシール板
３２にあらかじめ付与されているものとする。 【００１２】なお、パッキン取付板３０、パッキン３
１、シール板３２によるシール部の下部には漏洩加工液
回収樋３９が設けられている。 【００１３】上述のようなシール構造において、加工槽
７がＸ軸方向に移動すれば、加工槽７と共にＸ軸方向へ
移動するパッキン３１とＸ軸方向には変位しないシール
板３２との間において大きな摩擦力が作用する。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤ放電加工
装置では、加工槽７に対する下部アーム１５の突入部の
シールが上述のようなシール構造により行われるため、
加工粉によるパッキン取付板３０、シール板３２の磨
耗、さらにシール板３２の接触面の荒れなどが手伝い、
さらにはシール板３２が樹脂製の場合には磨耗が加速
し、摩擦抵抗が増大していく。 【００１５】さらに、長期間の使用においては、パッキ
ン３１の消耗、シール板３２の磨耗などが進行し、シー
ル効果が徐々に低下し、シール部からの漏れが増大して
いくため、さらにシール板３２を強く押しつけることに
なり、ますます摩擦抵抗が増大していくことはいなめな
い。また、長期間の使用に際しては、パッキン取付板３
０、シール板３２の反り等も影響し、全体として摺動抵
抗が増加する。 【００１６】従来における加工槽のシール構造において
は、シール効果を高く設定すれば、抵抗が大きくなり、
その摩擦抵抗がＸ駆動系の送り誤差としてロストモーシ
ョンの発生を招き、運動精度を低下させていた。特に、
高精度加工が必要な真円運動においては、加工位置の象
限の切り返しにおいて、特に誤差が目立ち、全体として
真円精度を低下させるという問題を招来している。 【００１７】図６（ａ）は、この場合のＸ軸方向の送り
系のロストモーションによる送り誤差を示している。図
６（ａ）の横軸は送りの指令値、縦軸は実際の送り量を
表す。 【００１８】バックラッシュキャンセルなどを実施した
上で、一定距離同じ方向に送っていく場合には、指令値
と実際の送りの関係はほぼ比例関係にあるが、方向を転
換し逆方向に送っていくと、摩擦抵抗による送り系の弾
性変形が作用して徐々に指令値から遅れ、一定距離進む
と、その遅れ量はほぼ一定となり、図６（ａ）に示され
ているような誤差として現れる。これは、摩擦抵抗と送
り系の弾性変位がバランスするところまで遅れが増大
し、それ以降については一定の遅れとなるためであり、
以降はこの状態で安定する。 【００１９】さらに、続けて進め、今度は逆の方向へ移
動させると、先ほどの切り返しと同様な現象が反対方向
で発生し、図６（ａ）に示されているようなヒステリシ
スを示す。この状態で、真円運動させ、基準円との誤差
を拡大して表示すると、図６（ｂ）に示されているよう
になる。 【００２０】象限の切り返し部分では、図６（ｂ）の場
合、左右方向において遅れの影響が現れ、基準円より外
に飛び出した形状になる。１８０度反対側でも同様な現
象がが発生し、全体として真円精度を著しく損なうこと
になる。これが加工槽７のシール板３２の摩擦抵抗が送
り系に与える影響である。 【００２１】繰り返し云うと、ＸＹ軸駆動体には加工槽
シールの摩擦抵抗が作用し、この摩擦抵抗は浮遊加工粉
がシール部に進入することにより増大し、この摩擦抵抗
によってボールねじなどの駆動系の弾性変形が起因して
ロストモーションと云う送りの指令値に対して実際の移
動量が不足する送り誤差が必ず発生する。 【００２２】この誤差が発生すると、送りの方向が変化
する切り返しなどにおいては、バックラッシュの如く、
ロストモーションが発生し、特に真円運動を描いた場合
などは象限切り換え箇所において誤差が目立ち、全体と
して形状精度を悪化させることになり、高精度加工にあ
っては、特にこのような改善が要求されている。 【００２３】従来、この種の問題の解決には、送りねじ
系の剛性を考慮してシール板３２の押さえ力を調整して
シール板３２の摩擦抵抗の値を管理していたが一定せ
ず、さらに、時間的に大きく変動することもあり、精度
を安定化させることはきわめて困難であった。また、バ
ックラッシュ補正、その他の各種補正が採用されていた
が、摩擦抵抗が一定しないなどにより誤差が変化し、小
さくすることは困難であった。さらに、時間経過と共に
摩擦抵抗が変化し、これに追従させる補正手段もなく、
精度低下に対して積極的に対策を講じることができなか
った。 【００２４】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、加工槽シールによる摩擦抵抗に
起因する送り系の誤差、特に、ロストモーションによる
切り返し時の象限間の精度低下を改善し、真円精度を含
む運動の精度を大幅に向上できるワイヤ放電加工装置を
得ることを目的としている。 【００２５】 【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明によるワイヤ放電加工装置は、内部にワ
ークテーブルを配置された加工槽とワイヤ電極の案内部
を有する下部アームとが送り軸方向に相対変位し、前記
加工槽の側面に送り軸方向に長い開口を有するパッキン
取付板が固定され、前記下部アームが機体より前記開口
を貫通して加工槽内に突入し、前記下部アーム側に前記
パッキン取付板に押し付けられて前記開口のシールを行
うシール板が設けられた加工槽シール構造を有するワイ
ヤ放電加工装置において、前記シール板をベッドに連結
する支え部材と、この支え部材と送り軸方向の隙間を有
して前記シール板の外側に突出したストッパ片と、この
ストッパ片と前記支え部材との間に隙間を設けて配置さ
れ、ばね力が前記加工槽の所定量の送り軸方向移動後に
作用する圧縮コイルばねと、を備え、前期シール板は、
前記所定量の送り軸方向移動中はばね力を受けずに前記
加工槽と連れ動きし、パッキンと前記シール板との間の
摩擦力が前記ばね力とバランスしたときに連れ動きを停
止するようにしたものである。 【００２６】 【００２７】 【００２８】 【００２９】 【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明に係るワイヤ放電加工装置の実施の形態を詳細に説明
する。なお、以下に説明するこの発明の実施の形態にお
いて、上述の従来例と同一構成の部分は、上述の従来例
に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略す
る。 【００３０】実施の形態１．図１は、この発明に係るワ
イヤ放電加工装置の実施の形態１を示している。シール
板３２の外側にストッパ片５１が突出しており、支え部
材３５とストッパ片５１との間にＸ軸方向の隙間ｄが与
えられ、隙間ｄの範囲内で、シール板３２が加工槽７と
共にＸ軸方向に移動するように構成されている。換言す
れば、シール板３２は下部アーム１５に対してＸ軸方向
に所定量（隙間ｄ）のみ相対変位可能で、シール板３２
はそれ以上のＸ軸方向の移動によりパッキン取付板３０
に対して相対変位するよう支持されている。 【００３１】上述のような構成によれば、加工槽７がＸ
軸方向に移動すると、隙間ｄの距離に相当する間は、シ
ール板３２が加工槽７と共にＸ軸方向に連れ動きし、パ
ッキン取付板３０とシール板３２との間で摩擦抵抗が作
用することがない。 【００３２】加工槽７が、隙間ｄが定める距離以上、Ｘ
軸方向に移動すると、ストッパ片５１が支え部材３５の
側面に接触し、シール板３２がベッド１（あるいは下部
アーム１５）に連結されることになり、シール板３２の
Ｘ軸方向の移動が禁止される。これにより、これより以
降のＸ軸方向送りでは、パッキン取付板３０とシール板
３２との間で摩擦抵抗が送り系の負荷として伝達される
ことになる。ここで、送り系の剛性とバランスするまで
送りねじは変位して指令値に対して遅れることになる。
その後は指令値と実際の送りはほぼ比例関係を保つ。 【００３３】図２（ａ）は上述の構成によるワイヤ放電
加工装置におけるロストモーション特性を表し、図２
（ｂ）は真円運動をさせた場合の真円精度を表してい
る。図２（ａ）から明らかなように、上述の構成による
ワイヤ放電加工装置では、送り方向が逆になった後、隙
間ｄにより決められる一定距離をおいてロストモーショ
ンが現れており、ヒステリシスも中間部のみに発生して
いることがわかる。 【００３４】この状態で、真円運動させると、ロストモ
ーションの分は寸法が縮小されるが象限切換部の切り返
しにおいては、滑らかに繋がって移動しており、全体と
して真円精度は大きく改善されている。 【００３５】なお、当然のことながら、支え部材３５が
隙間ｄの距離を移動する間に、下部アーム１５が下部ア
ーム１５の外側にある蛇腹（図示省略）の内側およびシ
ール板３２の下部アーム貫通孔（図示省略）の内部に接
触しないよう、十分な余裕をもって設定してあることは
当然である。 【００３６】また、隙間ｄの設け方は、この図１に示す
方式に限定されるものではなく、ストッパ片５１を１個
にし、支え部材３５に溝を設けて同様な隙間ｄを持たせ
ることも可能である。 【００３７】実施の形態２．図３は、この発明のワイヤ
放電加工装置の実施の形態２を示している。この実施の
形態では、ストッパ片５１と支え部材３５との間にＸ軸
方向の圧縮荷重として作用する圧縮コイルばね５３が配
置されている。 【００３８】この実施の形態では、圧縮コイルばね５３
の圧縮荷重が、パッキン取付板３０とシール板３２との
間で摩擦抵抗とバランスしたところでシール板３２が支
え部材３５により支えられ、送り系に負荷を伝達するこ
とになる。圧縮コイルばね５３の圧縮が始まると同時
に、その抵抗は送り系の負荷として伝達されるが、その
力は圧縮コイルばね５３の圧縮変位に比例して徐々に増
大しその後は一定となる。 【００３９】このようにすれば、送り系に与える負荷抵
抗が急激に作用せず、ロストモーションの現れ方も徐々
に増大するようになり、象限切換部での精度の悪化を防
ぐことが可能となる。 【００４０】このように、圧縮コイルばね５３を挿入し
た場合には、さらに、摩擦抵抗の作用の仕方が緩やかに
なり、精度も大きく改善される。 【００４１】また、隙間を設けてその後にばねが作用す
るよう、すなわち、圧縮コイルばね５３のばね力が加工
槽７の所定量のＸ軸方向移動後に作用するよう設けるこ
ともでき、この効果は一層明白となり、精度の改善に大
きく寄与できる。 【００４２】 【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明によるワイヤ放電加工装置によれば、シール板をベッ
ドに連結する支え部材と、この支え部材と送り軸方向の
隙間を有してシール板の外側に突出したストッパ片と、
このストッパ片と支え部材との間に隙間を設けて配置さ
れ、ばね力が前記加工槽の所定量の送り軸方向移動後に
作用する圧縮コイルばねと、を備え、シール板は、所定
量の送り軸方向移動中はばね力を受けずに加工槽と連れ
動きし、パッキンとシール板との間の摩擦力がばね力と
バランスしたときに連れ動きを停止するようにしたの
で、ばね力はシール板が下部アームに対して送り軸方向
に所定量、相対変位した後に作用するから、さらにロス
トモーションの発生を緩やかにする効果が得られ、ロス
トモーションの発生を低減し、真円運動において発生し
やすい象限切り返し部における精度の低下を防ぐことが
できる。 【００４３】 【００４４】 【００４５】

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明によるワイヤ放電加工装置の実施の
形態１を示す概略構成図である。 【図２】 （ａ）はこの発明によるワイヤ放電加工装置
におけるロストモーション特性を表す特性図、（ｂ）は
真円運動をさせた場合の真円精度を表す特性図である。 【図３】 この発明によるワイヤ放電加工装置の実施の
形態２を示す概略構成図である。 【図４】 ワイヤ放電加工装置の全体を示す概略構成図
である。 【図５】 従来におけるワイヤ放電加工装置の加工槽シ
ール部を示す構成図である。 【図６】 （ａ）は従来のワイヤ放電加工装置における
ロストモーション特性を表す特性図、（ｂ）は真円運動
をさせた場合の真円精度を表す特性図である。 【符号の説明】 １ ベッド，７ 加工槽，１０ 可動コラム，１５ 下
部アーム，３０ パッキン取付板，３２ シール板，３
５ 支え部材，５１ ストッパ片，５３ 圧縮コイルば
ね。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−71625（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−354619（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−126724（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭40−20525（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 7/02

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内部にワークテーブルを配置された加工
   槽とワイヤ電極の案内部を有する下部アームとが送り軸
   方向に相対変位し、前記加工槽の側面に送り軸方向に長
   い開口を有するパッキン取付板が固定され、前記下部ア
   ームが機体より前記開口を貫通して加工槽内に突入し、
   前記下部アーム側に前記パッキン取付板に押し付けられ
   て前記開口のシールを行うシール板が設けられた加工槽
   シール構造を有するワイヤ放電加工装置において、前記シール板をベッドに連結する支え部材と、この支え
   部材と送り軸方向の隙間を有して前記シール板の外側に
   突出したストッパ片と、このストッパ片と前記支え部材
   との間に隙間を設けて配置され、ばね力が前記加工槽の
   所定量の送り軸方向移動後に作用する圧縮コイルばね
   と、を備え、 前記シール板は、前記所定量の送り軸方向移動中はばね
   力を受けずに前記加工槽と連れ動きし、パッキンと前記
   シール板との間の摩擦力が前記ばね力とバランスしたと
   きに連れ動きを停止するようにした ことを特徴とするワ
   イヤ放電加工装置。