JP3670592B2 - 放電加工機のためのワイヤ緊張装置およびワイヤ緊張方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項1の一般的な概念の型式に示すような放電加工機のために意図された、ワイヤの形状をした金属加工電極または同様のもののためのワイヤ緊張装置に関する。また、本発明は、ワイヤ進入領域に配置された制動ロールおよび/またはワイヤ退出領域に配置された緊張ロールを有する放電加工機の、ワイヤ形状の金属加工電極の緊張または同様の緊張のためのワイヤ緊張方法を含む。
【0002】
この明細書で用いる用語「ワイヤ緊張」は、主として、電極直径が一定であるという仮定のもとで金属加工電極に加えられる引張力により生じることをいう。
【0003】
【従来の技術】
一般的な型式によるワイヤ緊張装置および方法のための例は、ドイツ特許第19607705A1号に開示されている。この装置において、ワイヤ形状の金属加工電極(以下「電極ワイヤ」という。)は、供給リールから引き出され、複数の方向切換ロールを経て制動ロールへ案内される。電極ワイヤは、制動ロールの周りを囲み、さらに、方向切換ロールを経て対の留めロールへ移動し、ここから廃棄物再循環用の容器へ移動する。ドイツ特許第19607705A1号は、さらに、制動ロールの周りへの電極ワイヤ通しの自動開始のために、流れる流体の噴射を生じさせるために噴射ノズルを設けることを提案している。この配置は、電極ワイヤの導入中、前記電極ワイヤが制動ロールの周りに案内されるように、制動ロールに接線方向の流体の流れが生じるように構成されている。
【0004】
ワイヤ緊張の確立は、供給巻き枠、制動ロールおよび対の留めロールを駆動する3つのモータの助けにより実現される。この駆動装置の結合において、対の留めロール用モータは、電極ワイヤの所望の搬送スピードを決定する。制動ロールは、生じた摩擦効果により、特に、加工される加工物の領域の範囲内の加工領域において、特定の電極ワイヤ緊張を生じさせる。電極ワイヤが電気伝導性の加工物に運ばれたとき放電が生じ、放電加工の既知の技術にしたがって材料の除去が行われる。電極ワイヤと加工物との相対的な運動によって、所望の形状加工が達成される。放電加工処理が関係するいかなる場合においても、たとえば電極ワイヤの経路において偏向をもたらす電磁場および静電場から、力が生じる。この偏向を低減させるために、前記したように、ワイヤ電極は緊張させられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記した現存の従来装置により提供される装置および方法と比べて、改善されたワイヤ緊張装置および前記電極ワイヤの緊張のためのよりよい方法を得ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項1および20に記載の事項によって目的を達成する。さらに、本発明の好適な実施例が、従属項において記載されている。
【0007】
本発明の目的の達成のために、本発明は、放電加工機の、ワイヤ進入領域に配置された制動ロールの周りを摩擦を有して囲む、および/またはワイヤ退出領域に配置された緊張ロールを同様に囲む電極ワイヤまたは同様のもののためのワイヤ緊張装置を提供する。本発明による装置は、さらに、制動ロールおよび/または緊張ロールは付帯的な流体が流れるノズルが設けられた装置であり、該ノズルはワイヤ進入領域および/またはワイヤ退出領域において基本の(basic)ワイヤ緊張を生じさせるために電極ワイヤに引張力を加える。
【0008】
本発明の目的を達成するために、本発明による方法は、放電加工機の電極ワイヤまたは同様のものの緊張のための方法であり、電極ワイヤは、ワイヤ進入領域において制動ロールの周りを少なくとも部分的に摩擦を有して囲む、および/またはワイヤ退出領域において緊張ロールを同様に囲む。付加的に、電極ワイヤ進入領域、同様に電極ワイヤ退出領域において基本のワイヤ緊張を生じさせるために、電極ワイヤは、前記制動ロールおよび/または緊張ロールに関係づけられた1つの流体が流れるノズルによる緊張下に配置されている。
【0009】
前記方法において、「制動ロール」の概念のもとで、一般に、任意のロールが電極ワイヤ進入領域に配置されている。すなわち、ワイヤの移動方向に見て、制動ロールは、放電加工機の加工位置すなわち加工物が配置される位置の前に配置されている。好ましくは、前記制動ロールは、放電加工機の上方の電極ワイヤ案内ヘッドの近くに位置される。逆に、「緊張ロール」は、再び電極ワイヤの移動方向に見て、放電加工機の加工位置の後に続く、すなわち、好ましくは、電極ワイヤ退出領域において放電加工機の下方の電極ワイヤ案内ヘッドの近くに配置される。
【0010】
本発明の目的を達成するために、制動ロールおよび緊張ロールに関係づけられた流体が流れるノズルは、ワイヤ進入領域およびワイヤ退出領域において基本の電極ワイヤ緊張を生じさせる目的を果たし、電極ワイヤの移動方向に見て制動ロールの前および緊張ロールの後において同様に行う。これは、ノズル噴射が、既に導かれた電極ワイヤに制動ロールまたは緊張ロールの引張力とは反対の引張力を加えることにおいて、達成される。この方法において、電極ワイヤは、制動ロールおよび/または緊張ロールを把握するために、摩擦による有効な係合状態に置かれる。放電加工機の加工物が置かれている加工位置における有効な(effective)緊張、すなわち、電極ワイヤの移動方向に見て制動ロールのすぐ後かつ緊張ロールのすぐ前での緊張は、制動ロールおよび/または緊張ロールが作動するもとで、線材摩擦の原理によって確立される。
【0011】
本発明による方法において、特に有利な方法において、結果は価値あるものとなる。その価値は、相対的に小さい引張力またはノズルによって影響を受けた引張力の変化は、必要な有効な引張を得るために十分であるという事実にある。言い換えれば、これは、有効な緊張に実質的に影響を及ぼすことを意味する。電極ワイヤは、制動ロールおよび/または緊張ロールを囲む。ノズル噴射の加速/減速の作動によって生じた基本のワイヤ緊張により、ワイヤは、電極ワイヤ面とロールの円周囲との間の摩擦力により、ロールとの有効な把握接触状態にある。オイラーによる線材摩擦に関する形式により、以下の式が有効である。
【0012】
【数1】
F2=F1×eαμ
【0013】
ここで、F1は基本の緊張を生じさせる基本の引張力、F2は有効な緊張を生じさせる有効な引張力、αは円周の周りの巻きの角度、μは摩擦係数である。
【0014】
これにより、有効な引張力は、基本の引張力に実質的に比例している。巻きの角度と摩擦係数との積が十分に大きいときは、装置は自身を抑制する、すなわち、F2は、F1=0のときのF1と無関係となる。
【0015】
前記によれば、利点の中でとりわけ、次のことは本発明により達成される。すなわち、加工位置におけるより大きな引張力、高信頼性、より優れた操作性、電極制御のより優れた自動化可能性である。
【0016】
ノズルがベンチュリノズルとして設計されたとき、流体の流れを生じさせること、したがって電極ワイヤに引張力を加えることは好都合である。放電のために設計された流体を促進する流体は特に好ましい。好ましくは、ノズルは噴射ノズルである。これは、たとえば、互いに実質的に同軸状に配置された2つの室を有する2室ノズルとして構成される。
【0017】
好都合に、電極ワイヤは、噴射ノズルの前記室の1つを経て移動する。外方のノズル室は、圧力流体の供給に好ましく関係づけられている。電極ワイヤの移動方向に見て、内方のノズル室構造が外方のノズル室を越えて突出するように伸長されている位置がとりわけ好都合である。また、それは、ノズルと該ノズルが割り当てられる制動ロールおよび/または緊張ロールとの間に、方向切換ロールまたは同様のものにような他の付加的なロールが設けられていないとき好都合である。ノズルは、割り当てられるロールの略近くに位置される。
【0018】
前記に加え、特に価値を有するものとして、緊張ロールに回転モーメントを与える手段、および/または制動ロールに回転モーメントを与える付加的な手段が設けられている。この目的のために、たとえば、前記ロールを個々に駆動または制動する対応するモータが用いられる。たとえば、前記手段は、緊張ロールを駆動する緊張ロール用モータであり、前記付加的な手段は、制動ロールを制動する制動ロール用モータである。
【0019】
摩擦の作動を生じさせるノズルは、好ましくは、該ノズルによって電極ワイヤに加えられた引張力が、関係づけられたロールから離れる方向へ向けられるように設計されている。たとえば、電極ワイヤの移動方向に見て、ノズルは、緊張ロールの後に配置される。制動ロールの前すなわち加工位置の前にノズルを配置することは考慮するに値する。ワイヤの移動方向に見て、ノズルがワイヤ退出領域において制動ロールの後すなわち加工物を有する加工位置の後に配置されている設計は、特に好都合である。この場合において、ノズルは、関係づけられた制動ロールから相対的に離れて配置されている。好都合に、緊張ロールはまったく無関係となる。電極ワイヤ緊張装置のこの設計は、相対的に細い電極ワイヤの場合において特に価値を有する。この場合において、ノズルによって生じた噴射は、有効な引張力を生じさせる。制動ロールの前における基本の引張力は、付加的なノズルによって、または重量緊張のような他の補助装置または遊びロールによって確立される。
【0020】
緊張ロールを示す電極ワイヤ緊張装置であって、ノズルが、緊張ロールに関係づけられたノズルの1つであり、電極ワイヤの移動方向に見て前記緊張ロールの後に配置されている電極ワイヤ緊張装置は、特に好都合である。このノズルは、さらに、緊張ロールから離れる方向において電極ワイヤに力を加える。この設計の場合において、たとえば制動ロールなしで済まされる。それは、付加的に制動ロール、特に、前記した設計すなわち緊張を生じるノズルが割り当てられた制動ロールが設けられているにもかかわらず、特に有利である。この場合において、基本の引張力は、ロールによって、すなわち、該ロールに割り当てられた駆動手段によって確立される。
【0021】
それは、電極ワイヤが制動ロールおよび/または緊張ロールの周りを少なくともほぼ囲み、ワイヤ自身が摩擦力により制動ロールおよび/または緊張ロールとの有効な把握の作動可能な接触状態にあるとき有利である。巻きの角度は一般に360度より小さくなり、特に310度と350度との間にある。最も好ましくは330度である。巻きの角度は、選択的に360度より大きくなる。たとえば、電極ワイヤは、対応するロールの周りに複数の巻きを形成する。これによって、ノズルを経る流体の流れの介在によって、ロールに作用する実質的な摩擦の作動が達成され、前記電極ワイヤまたはロールに重ねられるワイヤに損傷を与えることなく、電極ワイヤの緊張への力の伝達の優れた達成が生じる。
【0022】
さらに好ましい実施例において、ワイヤ緊張装置である場合において、電極ワイヤに加えられる緊張の測定のために、付加的な手段が設けられている。好都合に、電極ワイヤは、1または2つの方向切換ロールへ案内される。これが行われたとき、2つの方向切換ロールの少なくとも1つは、バネ固定法によって伸縮自在に弾性的となる。測定手段は、方向切換ロール、バネ手段および/または現在の電極ワイヤの緊張の補助手段の位置を決定する。そのようにして得られたデータは、制御装置がワイヤ緊張に関しておよび/または設定位置の値に関して、ノズルから生じた流体の流れを調整することを可能にする。
【0023】
この方法において、ノズルによって生じ、電極ワイヤに加えられた引張力および基本のワイヤ引張力は影響を受ける。したがって、加工位置で得られる有効な引張力すなわち有効なワイヤ緊張は制御される。基本の引張力および結果として生じる有効な引張力における変化は、金属加工の品質に負の影響を与える。
【0024】
主として、緊張ロールおよび/または制動ロールは、好ましくは、円柱状の円盤として構成され、該円盤には、リム面の範囲内で有効に対称的に一様に周りを囲む溝が設けられ、該溝は前記側面の中心の方向へかつ円盤軸線の方向において細くなっている。そのようなロールは、実際に振動自由な精密な電極ワイヤ案内を可能にし、加工物の金属加工品質を改善する。前記ロールは、直径が変化するワイヤを扱うことができる。たとえば、V字形状の溝によって、制動ロール(緊張ロールも同様に)と電極ワイヤとの間の摩擦力が増加する。
【0025】
好都合に、制動ロールおよび/または緊張ロールの場合において、所望の中央溝において前記電極ワイヤを維持するために、電極ワイヤへの螺旋ねじ状案内部および/または電極ワイヤの戻りのためのねじ状案内部が設けられている。たとえば、電極ワイヤの初期の導入に関して、ワイヤは、対応するロールの中央軸(すなわち「V字溝」)から退去される。内方案内および戻り案内の手段の助けによって、電極ワイヤは、円周において囲む中央の溝へ(または戻るように)案内される。また、電極ワイヤは、該ワイヤが加工機の作動中、前記した溝の外へ跳んだ場合において、その正しい場所へ戻るように搬送される。この種のねじ状の巻きは、制動ロールおよび緊張ロールに任意に取り付けられるのみならず、放電加工機の任意な他のロールにも取り付けられる。出願人は、特に制動ロールまたは緊張ロールに関して制限を有することなく、一般に放電加工機のロールに関してねじ状の巻きが設けられる将来の請求項を呈示するために特典を留保する。好都合に、そのようなロールのために、ワイヤが反対の軸線方向において戻ることを可能にする2つのねじ山が設けられている。
【0026】
これに加え、好都合に、そのようなロールは2つの部分から確立され、2つの部分から、間におかれた1つの溝が形成され、電極ワイヤの導入のために用いられる。
【0027】
最後に、好都合な実施例において、電極ワイヤが搬送されるすなわち運ばれる流体の流れの経路において、低エネルギーの流体が経て放出される、1またはそれ以上の補助穴が設けられている。これらの穴は、好都合に、次に得られる運動エネルギーの実質的な部分が既に流体へ運ばれているような位置すなわち流れを加速させるノズルの近くに配置されている。これは、遅い移動したがって低エネルギーの流体が新たに入ってくる高エネルギーの流体を非常に強く妨害する状況を防止する。さらに、体積の流れにおける連続的な継続的な増加が回避される。
【0028】
以下において、本発明は、添付図面および付加的な実施例を用いることによってさらに詳細に記載かつ説明される。これから、さらに本発明の利点および特徴が明白となろう。
【0029】
【発明の実施の形態】
図を用いる以下の記載において、同じ部分または機能的に同様の部分には同じ参照番号を用いている。さらに、用語「上方」及び「下方」はワイヤ放電加工機の従来の運転可能な設置を参照しており、制動手段は「上方」に配置され、緊張手段は「下方」に配置されている。
【0030】
図1は、本発明の第1の実施例によるワイヤ緊張装置を有する放電加工機1の概観図である。図1によるワイヤ緊張装置は、(ワイヤの移動方向に見て)放電加工機の加工位置の前に配置された制動装置5と、(ワイヤの移動方向に見て)放電加工機の加工位置の後に配置された緊張装置10とを示している。前記ワイヤ緊張装置によって緊張される電極ワイヤすなわちワイヤの形状をした加工電極2(以下「電極ワイヤ2」という。)は、最初に、供給巻き枠3にあり、電極ワイヤ2は、複数の層に積み重ねられ、かつ互いに接近して前記供給巻き枠3の芯の周りに巻かれている。供給巻き枠3から、巻き戻し電極ワイヤ2は、電極ワイヤ2の移動方向に対して予荷重を与えられている遊びロール4に垂直上方へ移動する。この遊びロール4は、放電加工機1に固定されているバネ手段32によって弾性的に固定されている。この遊びロール/バネの配置は、数ある中で、ワイヤ緊張の測定装置ならびに補正部分(電極ワイヤの貯蔵)として作動する。
【0031】
電極ワイヤ2は、遊びロール4の上方の四半分を経て移動し、約90度向きを変えられ水平方向の右へ制動装置5に向けられている。
【0032】
この制動装置5は、ハウジング状の案内ブロック6aに収容され、案内ブロック6aの軸受に回動可能に取り付けられ制動モータによって駆動される制動ロール7を有する。電極ワイヤ2が適合されるV字形状の溝が制動ロール7の外周に設けられている。摩擦力により電極ワイヤ2が制動ロール7と有効に把握接触するように、電極ワイヤ2は、制動ロール7の周りに逆時計回りの方向へに移動し、約270度の角度で制動ロール7の周りを巻く。
【0033】
制動ロール7から、電極ワイヤは、案内ブロック6aに結合された上方の案内ヘッド6bを経て、加工物9を有する特定の加工位置8に垂直下方へ移動し、そこから、さらに、下方の案内ヘッド6cを経て緊張装置10に移動する。
【0034】
これは、緊張装置が、案内ブロック6dに収容され、回動可能に軸受に支持された緊張ロール11を有し、緊張ロール用モータによって駆動されることにおいて、制動装置5と同様である。この緊張ロール11の周りに、電極ワイヤ2が適合される溝が設けられている。電極ワイヤ2は、緊張ロール11の周りにおいても逆時計回り方向へ移動する。電極ワイヤ2は、約270度の巻きの角度で緊張ロール11の周りを巻き、電極ワイヤ1は、摩擦力により、前記緊張ロール11と有効に把握接触している。緊張ロール11から、電極ワイヤ2は、対の留めロール12を形成している2つのカウンタローリングロールの方向において左方へ水平に移動する。この対の留めロール12から、電極ワイヤは、電極ワイヤの再生利用の移動整理に進む。選択肢として、実施例として示していないが、対の留めロールの代わりに、案内ロールが実質的に設けられる。
【0035】
電極ワイヤ再生利用の領域において、電極ワイヤを小片に切断する電極ワイヤ切断装置14が配置されている。切断された電極ワイヤ2の片は、コンテナに収集される。
【0036】
電極ワイヤの移動方向に見て、案内ブロック6dにおいて、緊張ロール11の後に、緊張ノズル13が設けられている。これは、図4と関連してさらに詳しく記載する。流体が、電極ワイヤ2の移動方向において、該流体が下方へ排出される緊張ノズル13を経て流れる。流体は、たとえば空気、または、たとえば水洗および冷却のために放電加工機に用いられる誘電性流体である。流体の噴射によって、流体の流れは、緊張ロール11から離れる方向へ生じる。電極ワイヤ2は、中心的に配置され、緊張ノズル13を経て直接に移動する。前記流体と電極ワイヤ2の表面との間の摩擦は、生じた流体の流れによって運ばれる。
【0037】
言い換えれば、緊張ノズル13によって、緊張ロール11から離れる方向へ向けられた引張力F4(a)は電極ワイヤ2に加えられ、電極ワイヤ2は緊張ロール11との摩擦把握をもたらす。基本の引張力は、ノズル13によって生じる。
【0038】
これに対する選択肢として、引張力は、対の留めロール12は関係づけられたモータの補助により駆動され、電極ワイヤ2はさらに引張力F4(b)に適用されることにおいて増加する。電極ワイヤ2は、ワイヤの移動方向に見て、緊張ロール11の後に、結合された基本の引張力F4=F4(a)+F4(b)に適用される。対の留めロール12は制御可能である、すなわち、自動的に開放されかつ閉鎖される。対の留めロール12は、ノズルのみによって得ることのできないより大きな基本の緊張が要求されたとき、作動させられる。
【0039】
対の留めロールを有しない前記した選択的な実施例の場合において、これに反して、基本の引張力は、ノズル13によって断続的に生じる。
【0040】
緊張ロール用モータは、緊張ロールを駆動し、その点で逆時計回り方向へ回転モーメントMzを生じさせる。電極ワイヤ2と緊張ロール11との間の摩擦により、有効な引張力F3は緊張ロール11の前の領域において電極ワイヤ2に加えられる。さらに、電極ワイヤの移動方向に見て、遊びロール4によって、制動ロール7の前に位置する領域において、引張力F1は、制動ロール7から離れる方向へ向けられた電極ワイヤ1に加えられる。基本の引張力F1は、図1による制動装置5においてワイヤの移動方向に見て制動ロール7の前に配置されたノズル13aによって増強される。このノズルは、図4に示すノズル13,13′と同様に設計され、制動ロール7から離れる方向へ向けられた力を電極ワイヤに生じさせる。前記力は、このノズル13aが圧力流体の吸気口を経て流体中に引くことから生じ、これが、制動ロール7から離れる方向へ向けられた流体の流れが周りに運ばれた、漏斗形状の貫通穴の方向において噴射される。
【0041】
前記した関係のある強化効果に基づいて、基本の引張力F1はノズル13aのみから生じる、すなわち遊びロール4のような付加的な緊張手段がなしで済まされる位置に対して、熟慮が与えられる。
【0042】
制動ロール用のモータは、前記ロール7を駆動し、時計回りの方向へ制動モーメントMbを生じる。電極ワイヤ2と制動ロール7との間の摩擦により、電極ワイヤ2によって制動ロール7の後の領域は有効な引張力F2に適用される。
【0043】
2つの有効な引張力F2およびF3は、反対の方向への作動であり、放電加工機1の加工位置8において、加工物9にかかる加工作動のために必要なワイヤ緊張が生じる。構成に関しておよび後に続くワイヤ緊張の確立のためにさらに詳細に説明する。
【0044】
第2の実施例
【0045】
本発明の他の実施例による、図2、図3に示すワイヤ緊張装置は、図2による制動装置5′および図3による緊張装置10′を示している。ワイヤ緊張装置は、図1に記載の放電加工機と同様に構成された放電加工機に組み込まれている。
【0046】
図2によれば、制動装置5′は、ハウジング状の案内ブロック6a′内に配置されている。電極ワイヤ2′は、案内管16′を経て経路装置17′内に導かれている。この経路装置17′は、案内ブロック6a′内に形成され、案内ブロック6a′と結合されている案内ブロック6b′に続いている。図2に示す経路装置17′は、電極ワイヤの移動方向において連続して配置された実質的に5つの続く経路部分すなわち18a′,18b′,18c′,18d′,18e′を含む。すなわち、より詳細には、経路は、第1の直線に走る経路部分18a′、制動ロール7′の周りを囲む第2の曲がり部分18b′、および、それぞれが直線部分であるがジグザグに形成されて配列された第3の経路部分18c′、第4の経路部分18d′および第5の経路部分18e′である。第2の経路部分18b′および第3の経路部分18c′は補助穴19a′および19b′にそれぞれ結合されている。
【0047】
制動ロール7′は、案内ブロック6a′内にボールベアリングに支持されている。このロールはその周囲に、電極ワイヤ2′が位置可能なV字形状の溝を有する。
【0048】
電極ワイヤ2′は、約330度の巻きの角度で制動ロール7′の周りを囲み、摩擦力により、電極ワイヤ2′は、制動ロール7′と有効な把握接触の状態にある。第3の経路部分18c′と第4の経路部分18d′との間に上方の電流供給源20′が配置され、第4の経路部分18d′と第5の経路部分18e′との間に上方のワイヤ案内部21′が配置されている。この配置によって、電極ワイヤ2′は、巻きの角度330度が維持された同じ位置で制動ロール7′を常に保つ。
【0049】
さらに、制動ロール7′の周りを囲む第2の経路部分18b′を有する穴23a′と通じているノズル22a′が設けられている。加えて、付加的なノズル22b′,22c′,22d′が、第1,第3,第5の経路部分18a′,18c′,18e′の領域にある。連続的な方法で漸次配置された、連続するノズル22a′,22b′,22c′,22d′は、電極ワイヤが最初に装置を経て通されるときに電極ワイヤの方向の変化を容易にする主機能を務め、好ましくは、図4に記載の緊張噴射ノズル13,13′によって構成されている。
【0050】
図3によれば、緊張装置10′は、ハウジング状の案内ブロック6d′に配置されている。これを経て、および、前記の案内ブロック6d′に結合された案内ヘッド6c′を経て、電極ワイヤ2′のための連続した案内経路24′が形成されている。この前記経路は、前記電極ワイヤ2′の移動の方向において連続するように配置された、実質的に5つの連続した経路部分25a′,25b′,25c′,25d′,25e′を含む。
【0051】
前記の経路24は、言い換えれば、噴射漏斗26′を有する第1の経路部分25a′を含んで構成されている。部分25a′′は、それぞれが直線部分である第2および第3の経路部分すなわち25b′および25c′に実質的に直線方向において通じている。
【0052】
経路は、緊張ロール11′を囲み、案内管26a′に通じる第5の部分25e′に結合されている第4の部分25d′と結合している。
【0053】
この構成において、第1、第2および第3の経路部分、すなわち25a′,25b′および25c′は、電極ワイヤ2′が電流供給源29′に確実に対抗して位置するように配置されている。
【0054】
緊張ロール11′は、案内ブロック6d′に回動可能なベアリングに支持されている。前記ロールは、その周囲に、電極ワイヤ2′が配置されるV字形状の溝を所有する。これが、約330度の巻きの角度で緊張ロール11′を円周において囲み、電極ワイヤ2′は、摩擦力により、有効な把握を形成する。さらに、第1および第2の経路部分25a′および25b′間に、下方のワイヤ案内部28′が配置され、第2および第3の経路部分25b′および25c′間に、下方の電流供給源29′が配置されている。前記した配置によって、電極ワイヤ2′が所定の位置で常に緊張ロールに接触し、これにより前記約330度の巻きの角度が維持される保証が与えられる。ワイヤ案内部21′および28′は、加工物に関して電極ワイヤの正確な案内のために働く。
【0055】
緊張装置10′の場合において、複数のノズルが、連続的なノズルひとそろいとして配置され、搬送装置の種々の部分に組み込まれている。第1のノズル30a′は、緊張ロール11′の周りを囲む第4の経路部分25d′と通じる穴31′である。第3の経路部分25c′の領域に付加的なノズル30b′が設けられている。さらに、第5の経路部分25e′において、図4に関連してさらに詳細に以下に記載する緊張ノズル13′が配置されている。残りのノズル30a′,30b′は、構成および役割において、緊張ノズル13′に対応する。
【0056】
図4を参照するに、図1、図3それぞれに示されている緊張ノズル13,13′は、好ましくは、互いに実質的に同軸の2つの室85,95を有する、二重室の噴射ノズルとして構成されている。この構成において、前方噴射の漏斗は内室85を形成し、その外壁91は、漏斗状に形作られ、前方へ先細になっている。
【0057】
そのように形成された漏斗は、漏斗形状の貫流経路94のように形成した中空の円筒体93に入れられ、充填材92によって中空の円筒体93に密封されている。噴射ノズル85の外壁および漏斗形状の貫流経路94の内壁は、外方の噴射室95で互いに接近している。室95は、さらに、各案内ブロック6d,6d′の圧力流体の注入経路への流体注入穴96と結合され、この手段により、加圧流体の供給がノズルへ行われることを可能にする。
【0058】
対応する電極ワイヤ2,2′は、ノズル13,13′の実質的に中央軸線に沿って、すなわち内室85の中央を経て移動する。内室の壁は、電極ワイヤの移動方向に見て、外方のノズル室95をわずかに越えて伸びている。密封環97は、案内ブロック6d、6d′の対応する凹所において、緊張ノズル13,13′の漏れのない挿入を行う。
【0059】
図1、図2に示す緊張装置は、以下のように作動する。
【0060】
放電加工機1の自動挿入モードにおいて、導かれた電極ワイヤ2,2′は、
案内経路24′を含む経路装置17′内の、流体の流れを噴射する、対応するノズルすなわちノズル22a′,22b′,22c′,22d′,30a′,30b′,13′,13の流れのインパルスによって動力を供給された図示のワイヤ緊張装置を経て搬送される。この作動において、電極ワイヤ2,2′は、流体の流れに乗せられ、すなわち、経路装置17′を経て、案内経路24′にしたがって流れる流体によって運ばれる。
【0061】
電極ワイヤ2,2′は、この方法によって、経路装置17′すなわち案内経路24′を経て搬送されている。流体に関して、低電気伝導度の水は、放電加工において誘電体媒質として常に用いられる作動液体として働く。補助穴19a′,19b′,27a′,27b′は、次に得られる運動上の実質的な増加部分を流体が既に受け取っているような位置、すなわち、第3の経路部分25c′の付近のどこか、ノズル30b′のちょうど前、または流体の流れの方向に見てノズル30a′,22a′の直接前の円形状の経路部分25d′,18b′の付近に配置されている。
【0062】
前記補助穴のこの位置決めは、低エネルギーの流体が高エネルギーの流体を極度に強く妨害することをしないように防止する。
【0063】
放電加工機の作動モードにおいて、電極ワイヤの緊張は設定かつ調整されている。すべてのときにおいて、特に加工物9の加工位置8,8′でのときにおいて、この緊張は、最も大きな可能な精度を有して特定の値を示す。本発明の場合においては、緊張ノズル13,13′、遊びロール4、3つのモータすなわち対の留めロール用モータと巻き枠を駆動するためのモータと制動ロール7,7′を駆動するためのモータ、および緊張ロール11,11′を駆動する緊張ロール用モータによって所望のワイヤ緊張を設定することである。
【0064】
同時に、前記のノズルが、加圧流体注入穴96を経る流体を受け入れ、漏斗形状の貫流開口94の方向へこの流体を噴射している間、緊張ノズル13,13′は、ノズルと緊張ロール11,11′との間の引張において電極ワイヤ2,2′のある一定の基本の緊張を与える。前記したように、吸入される流体は、空気または、たとえば放電加工に用いられる誘電性流体とすることができる。
【0065】
したがって、ワイヤの移動方向に見て、緊張装置10,10′の後に、特に第5の経路部分25e′および案内管26a′の近くに、緊張ロール11,11′から離れる方向へ向けられた流体の流れが生じ、それによって、付随する効果が電極ワイヤ2,2′に加えられている。言い換えれば、電極ワイヤ2,2′は、緊張ノズル13,13′によって喚起された低圧力によって吸引される。この理由により、緊張ロール11,11′から離れる方向へ向けられた引張力F4(a)は、電極ワイヤ2,2′に加えられている。選択的により大きな断面の電極ワイヤを用いることによって、対の留めロール12に関係づけられた巻き枠用モータの駆動によってもたらされた、緊張ロール11,11′から離れる方向への引張力F4(b)のような付加的な力が、電極ワイヤ2,2′に加えられることから、(ワイヤの移動方向に見て)緊張ロール11,11′の後の領域における、そのように生じた基本の緊張は増加する。結合された基本の引張力F4=F4(a)+F4(b)が存在する。
【0066】
前記したように、電極ワイヤ2,2′は、緊張ロール11,11′の周りを巻き、存在する基本の引張力F4により、また、線材摩擦力の原理により、前記の電極ワイヤ2,2′は、緊張ロール11,11′との有効な把握接触の状態になる。緊張ロール13,13′および選択的に対の留めロール12によってもたらされた、電極ワイヤに加えられる基本の引張力F4も、妥当性が以下に見出される線材摩擦に関する式によって、増加する。
【0067】
【数2】
F3=F4×eαμ
【0068】
ここで、F3は有効な引張力、αは巻きの角度、μは摩擦係数である。
【0069】
電極ワイヤの移動方向に見て緊張ロール11,11′の前すなわち特に加工物9に関する加工位置8,8′の有効な引張力F3は、特に、相対的に大きな330度の巻きの角度により、基本の引張力F4より実質的に大きい。
【0070】
いわゆる補正条件を満たすために、これは以下の通りとなる。
【0071】
【数3】
Mz=(F4−F3)×R
【0072】
ここで、Rは緊張ロール11の半径、Mzは前記ロールに与えられる反時計回り方向へ向けられた回転モーメントである。回転モーメントMzは、緊張ロール11,11′のモータの作動によってもたらされる。
【0073】
制動ロール7,7′の補助により、F3への方向において反対にある有効な引張力F2がもたらされ、これによって、電極ワイヤ2,2′は、加工機の加工位置8,8′において所望に緊張される。
【0074】
この目的に寄与して、制動ロール7,7′は、関係づけられた制動ロール用モータによって対応する回転速度で駆動される。時計回りの方向のモーメントMbは制動ロール7,7′に与えられる。制動ロール7,7′と電極ワイヤ2,2′との間のトグル作動は、線材摩擦にもとづいて、ふたたび静止する。
【0075】
この場合において、ワイヤの移動方向に見て制動ロール7,7′の前の領域において基本の引張力F1が電極ワイヤ2,2′に加えられている。基本の引張力F1は、所望の加工引張力F2より明確ではない。
【0076】
基本の引張力F1は、前記したようにワイヤの移動方向に見て制動ロール7,7′の前に位置した遊びロールが放電加工機にバネ32によって固定されている領域において生じる。遊びロール4は、この機能に加え、補正部分(ワイヤ貯蔵庫)として働く。基本の引張力F1は、再び電極ワイヤの移動方向に見て、図1の制動装置5で制動ロール7の前に配置されたノズル13aによって補強されている(たとえば、第1の経路部分18a′(図示しない)の領域における、図2の制動装置5′の制動ロールで)。前記したように、これは、制動ロール7,7′から離れる方向へ向けられた力を電極ワイヤ2,2′に加える。前記した補強により、基本の引張力F1がノズル13aのみからもたらされる、すなわち遊びロール4が除かれるような緊張手段からもたらされることの意味において熟考される。このノズル13aおよび供給巻き枠3との間の領域において、ワイヤは、実際に、緊張(ワイヤ貯蔵庫)を有することなく、ぶら下がっている。この場合において、測定装置はワイヤの凸部/凹部を測定し、そのデータを用いてワイヤ供給巻き枠用モータが制御される。
【0077】
電極ワイヤの緊張の場合における変化は、以下のように補正される。
【0078】
前記したように、遊びロール4は、ワイヤの移動方向に見て制動ロール7,7′の前に位置し、前記遊びロールは、バネ手段32によって放電加工機1に弾性的に留められている。この結果として、遊びロール4の空間的位置と電極ワイヤ2,2′において有効な基本の引張力F1との間に結合が存在する。
【0079】
たとえば、連続する基本に関して送信データから遊びロール4の実際の位置を決定するためにセンサを用いるとき、そのときの有効な基本の引張力F1を決定することができる。
【0080】
任意の値(たとえば、制動ロール用モータによってもたらされた回転モーメントMb、制動ロールの半径R、その他)を熟考するに、中央制御装置(図示しない)は、加工位置8,8′で得ることの可能な有効な緊張を決定することができる。この値が付加的な値から逸脱した場合、制御装置は、制動ロール用モータおよび/または緊張ロール用モータおよび/または緊張ノズル13,13′および/または留めロール用モータを調整することによって、それに相応して補正することができる。この方法において、前記の基本の緊張は実質的に一定に保たれる。
【0081】
図6に示す付加的な実施例において、緊張装置10の領域は、そのハウジングが、一種の迂回作動において緊張ロールのいかなる巻きもなく迂回されている。したがって、有効な緊張は、必要に応じて(たとえばワイヤ、有効な力のような)、種々の方法において調整可能である。この解決は、非常に小さな有効な力が必要であるとき、特に有用である。この場合において、流体ノズルおよび/または対の遊びロールは、有効な力のために直接の要因となっている。ある一定の条件下で、任意の電極ワイヤ緊張を達成するために、一連のまたは1組のノズルが必要である。流体ノズルは、図4に示すノズルと同様に構成されている。ノズルは、圧力流体の吸入口を経て流体を取り入れ、漏斗形状の開口の方向において流体を噴射する。この手段によって、図6を参照するに、再び、制動ロールから離れる方向へ向けられた流体の流れが達成され、該流体の流れは電極ワイヤ2′′′を流体と共に運び、電極ワイヤは加工物の加工位置で緊張される。この配置は、非常に小さな有効な力が必要であるとき、特に用いられる。緊張装置は、図3に点線で示すように、付加的なノズル30c′′′と付加的な方向切換ロール30d′′′とを有する。ノズル30c′′′は、電極ワイヤ2′′′の挿入時間の間において、ロール11′によって左方に通る流体の流れを生じさせる。電極ワイヤ2′′′は、第3の経路部分25c′から、方向切換ロール30d′′′を過ぎ、第5の経路部分25e′に指向されて移動する。
【0082】
図5は、本発明の他の実施例によるワイヤ緊張装置の概略図で、細い電極ワイヤのために好ましくかつ適当である。この装置は、主として制動装置5′′を有するが、緊張装置を有していない。
【0083】
この場合において、制動装置5′′は、図5に示す制動装置によって構成され、図1に示す加工機と実質的に類似する放電加工機に組み込まれている。しかし、緊張装置の代わりに、主として緊張ノズル13′′が設けられ、ワイヤ移動方向に見て加工物9′′を有する加工位置8′′の後の領域に実際に配置されている。一定の条件下で、一連のまたは1組のノズルは、必要なワイヤ緊張を達成するために必要である。緊張ノズル13′′は、図4に示すノズルと同じように構成され、ハウジング状の案内ブロック6a′′にベアリングで支持されている制動ロール7′′から離れる方向へ向けられた力Fをワイヤ電極2′′に加えるように生じる。これは、ノズル13′′が圧力流体穴を経る流体を取り入れかつ漏斗形状の貫通穴の方向において流体を噴射することから達成される。この手段によって、電極ワイヤ2′′を扱う制動ロール7′′から離れる方向において移動する流体の流れがもたらされる。この方法において、加工物9′′の加工位置8′′において電極ワイヤは緊張下にある。また、この配置は非常に小さな有効な力が必要なとき用いられる。
【0084】
図7は、前記したように緊張ロールおよび制動ロールが放電加工機に用いられたときの緊張ロールおよび制動ロールの概略図である。このロールは、互いに結合された2つの同軸の円盤を含んでおり、2つの部分から構成されている。円盤は、実質的に円柱状の円盤40a,40bである。左盤40aは、右方の円周のリム上に円錐形の面取り面を有する。逆に、右盤は、左方の円周のリム上に円錐形の面取り面を有する。この方法において、結合された円盤40a,40bは、それらの間に円周を囲むV字形状の案内溝を形成している。この溝において、右盤40bの面取り面41bの内端43bは、左盤40aの面取り面41aの内端43aよりも、円盤の回転中央軸線の近くに配置されている。
【0085】
この結果は、相対的に大きな直径の電極ワイヤは、面41aと面41bとの間を移動する。他方で、相対的に小さな直径の細い電極ワイヤは、右盤40bの面取り面41bと左盤40aの右側壁42aとの間で相殺の範囲内で移動する。付加的に、盤40aおよび40bは、円周においてねじ状の巻き44aおよび44bが設けられている。2つのねじ状の巻きは、反対に方向付けされている。いかなる理由により、電極ワイヤ2が、面取り面41aと面取り面41bとの間すなわち面取り面41bと側壁42a(細いワイヤであるとき)との間の前記したV字形状の溝45の外へ跳んだ場合でも、電極ワイヤは、巻き44a,44bから中央のV字溝へ戻るように運ばれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例によるワイヤ緊張装置を有する放電加工機の概略図。
【図2】 本発明の第2の実施例によるワイヤ緊張装置の制動装置の垂直長手方向の断面図。
【図3】 本発明の第2の実施例によるワイヤ緊張装置の緊張装置の垂直長手方向の断面図。
【図4】 図1、図2に示すノズルの拡大した断面図。
【図5】 本発明の他の実施例によるワイヤ緊張装置の概略図。
【図6】 本発明の一実施例による、緊張ロールが迂回されたワイヤ緊張装置の概略図。
【図7】 放電加工機に用いられる緊張ロールおよび制動ロールを示す図。
【符号の説明】
1 放電加工機
2 加工電極、電極ワイヤ
3 供給巻き枠
4 遊びロール
5 制動装置
6a,6d 案内ブロック
6b,6c 案内ヘッド
7 制動ロール
8 加工位置
9 加工物
10 緊張装置
11 緊張ロール
12 対の留めロール
13 緊張ノズル
32 バネ手段
Claims (20)
- 放電加工機(1)に既に導入されている電極ワイヤ(2,2′)のための緊張装置であって、前記電極ワイヤが該電極ワイヤの進入領域に配置された制動ロール(7,7′)または該電極ワイヤの退出領域に配置された緊張ロール(11,11′)の周りを部分的に囲み、前記制動ロールまたは前記緊張ロールに割り当てられた、流体が流れる少なくとも1つのノズル(13a)が設けられ、前記流体は前記放電加工機に既に導入されている前記電極ワイヤに引張力を加え、該引張力は前記放電加工機の放電加工中に電極ワイヤ張力を増強するために前記電極ワイヤの移動方向とは反対方向に作用する、ワイヤ緊張装置。
- 少なくとも1つのノズル(13a)は、ベンチュリノズルとして設計され、流体または液体の流れを促進し、それによって引張力が前記電極ワイヤ(2,2′)に加えられる、請求項1に記載の装置。
- 前記ノズル(13a)は噴射ノズルであり、前記電極ワイヤ(2,2′)は前記噴射ノズルのノズル室(85)を経て案内される、請求項1または2に記載の装置。
- 付加的な緊張ロール(11,11′)を有し、
前記ノズル(13,13′)は、前記緊張ロールに割り当てられ、前記電極ワイヤの移動方向に見て前記緊張ロールの後に配置され、前記ノズルは、前記緊張ロールから離れる方向へ向けられた引張力を生じ、該引張力を前記電極ワイヤ(2,2′)に加える、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の装置。 - 付加的な制動ロール(7,7′)を有する、請求項4に記載の装置。
- 付加的な制動ロール(7,7′)を有し、
前記制動ロールに割り当てられた1つのノズルが設けられ、
前記ノズルは、前記電極ワイヤの移動方向に見て前記制動ロールの前に配置され、前記進入領域において基本のワイヤ緊張を生じる際に、前記制動ロールから離れる方向へ向けられた引張力を前記電極ワイヤ(2,2′)に加える、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の装置。 - 前記緊張ロール(11,11′)に回転モーメントを与える手段が設けられている、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記緊張ロール(11,11′)を駆動する前記手段は、緊張ロール用モータである、請求項7に記載の装置。
- 前記制動ロール(7,7′)に回転モーメントを生じさせる付加的手段が設けられている、請求項1ないし3、5および6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記付加的手段は、前記制動ロール(7,7′)を制動する制動ロール用モータである、請求項9に記載の装置。
- 導かれた前記電極ワイヤ(2,2′)は前記制動ロール(7,7′)の周りを少なくとも1回囲み、前記電極ワイヤは摩擦力により前記制動ロールに有効な把握を形成する、請求項1ないし3、5、6、9および10のいずれか1項に記載の装置。
- 導かれた前記電極ワイヤ(2,2′)は前記緊張ロール(11,11′)の周りを少なくとも1回囲み、前記電極ワイヤは摩擦力により前記緊張ロールに有効な把握を形成する、請求項1ないし4、7および8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記電極ワイヤへの引張力を測定するための手段が設けられている、請求項1ないし12のいずれか1項に記載の装置。
- 方向切換ロール(4)が設けられ、
前記方向切換ロールはバネ手段(32)によって放電加工機に取り付けられ、
前記測定するための手段は、前記方向切換ロールの切換位置またはバネ手段の位置を測定する、請求項13に記載の装置。 - 制御装置が設けられ、
前記制御装置は、前記測定するための手段によって測定された前記電極ワイヤへの引張力または前記測定するための手段によって測定された位置に応じて、前記ノズル(13,13′)によって導かれた流体の流れを制御する、請求項13または14に記載の装置。 - 補助穴(19b’、27a’)(19a’、27b’)が、流体の流れの方向に見て、ノズル(22d’、30b’)の前の経路部分(18c’、25c’)の近く、またはノズル(22a’,30a’)前の円形の経路部分(17’、25d’)の近くに設けられている、請求項1ないし15のいずれか1項に記載の装置。
- 前記緊張ロール(11,11’)または前記制動ロール(7,7’)は円柱状の円盤として設計され、該円盤の外周面に先細形状の溝が設けられている、請求項1ないし16のいずれか1項に記載の装置。
- 前記緊張ロールまたは前記制動ロールの場合において、前記電極ワイヤの前記溝への案内または戻しのために、前記円盤の外周面に形成されたねじ状の案内部が設けられている、請求項17に記載の装置。
- 前記緊張ロールまたは前記制動ロールは2つの部分を含んで構成され、前記2つの部分間で1つの溝が形成され、該溝は前記電極ワイヤの案内のために用いられる、請求項1ないし18のいずれか1項に記載の装置。
- 電極ワイヤが該電極ワイヤの進入領域に配置された制動ロール(7,7′)または前記電極ワイヤの退出領域に配置された緊張ロール(11,11′)の周りを部分的に囲み、流体が流れる少なくとも1つのノズル(13a)が前記制動ロールまたは前記緊張ロールに割り当てられた放電加工機(1)おいて該放電加工機に既に導入されている電極ワイヤ(2,2′)を緊張する方法であって、
前記放電加工機の放電加工中に電極ワイヤ張力を増強するために前記電極ワイヤの移動方向とは反対方向に作用する引張力を前記電極ワイヤに加える、放電加工機におけるワイヤ緊張方法。
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