JP4333067B2 - ワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、走行するワイヤ電極と被加工物との間で放電を発生させ、放電エネルギによって前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置の改良に関するものである。
背景技術
第７図は、日本国特開平２−２２４９２６号公報に開示された、従来のワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を示す構成図であり、図において、１はワイヤ電極、２はワイヤ電極１の自動供給動作時にワイヤ電極１に送り出し力を与える送り出しローラ、２ａは送り出しローラ２を駆動するモータ、３はワイヤ電極１を送り出しローラ２に押し付けるピンチローラ、４は第１の案内パイプ、５は昇降可能でワイヤ電極１の自動供給動作時に下降してワイヤ電極１を上部ワイヤガイド６に導く第２の案内パイプ、７は第２の案内パイプを空圧によって昇降させるシリンダブロック、７ａ及び７ｂはシリンダブロック７の空気の流入口、７ｃは高圧の空気、８はワイヤ電極１の自動供給動作時に上部ワイヤガイド６と図示しない下部ワイヤガイドとの間をワイヤ電極１が通過するのをガイドするための水柱を発生させるジェットノズルである。
次に動作について説明する。ワイヤ電極１の自動供給を開始する前のワイヤ電極１及びワイヤ自動供給装置の各部分の位置関係は第７図に示す通りである。空気の流入口７ａから高圧の空気７ｃ（０．４〜０．５ＭＰａ）をシリンダブロック７に流入させる。第２の案内パイプ５の上部はピストンになっており、高圧の空気７ｃの圧力によって、第７図に示す位置まで下降する。この動作が完了すると、モータ２ａを駆動することによって送り出しローラ２を回転させワイヤ送りを開始させる。第８図に示すように、第２の案内パイプ５を下降させるための高圧の空気７ｃが、第１の案内パイプ４と第２の案内パイプ５との隙間（図中Ｄ）から第２の案内パイプ５の中に流入し、この第２の案内パイプ５の中の高圧の空気によってワイヤ電極１に振動が発生する。このように振動しながらワイヤ電極１は第２の案内パイプ５に案内され第７図の上部ワイヤガイド６に導かれる。第７図において、上部ワイヤガイド６を通過したワイヤ電極１はジェットノズル８から噴出された水柱に案内され、図示しない被加工物に形成された加工開始穴を通り、図示しない下部ワイヤガイドに導かれる。下部ワイヤガイドを通過した後は、図示しない回収ローラに達し、ワイヤ電極の自動供給動作が完了する。
従来のワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置は、以上のように構成されているので、ワイヤ電極の自動供給動作中にワイヤ電極１に与えられる推進力は送り出しローラによる回転力がほとんどであり、第１の案内パイプ４と第２の案内パイプ５との隙間（第８図のＤ）から第２の案内パイプ５の中に流入する空気の流れは、ワイヤ電極の推力として効果的に寄与するものではない。
また、ワイヤ電極１の走行経路において、ワイヤ電極１と第１の案内パイプ４及び第２の案内パイプ５との間に生じる摩擦力を軽減しワイヤ電極の座屈等の不具合を防止するために、高圧の空気７ｃによってワイヤ電極１を振動させるという手段を用いているが、例えばワイヤ電極の直径が０．１ｍｍ以下である場合やワイヤ電極に大きなカールがある場合等においては、案内パイプ５又は上部ワイヤガイド部等でワイヤ電極に座屈が生じることがある。従って、従来のワイヤ自動供給装置では、ワイヤ電極の自動供給を高い信頼性を確保して行うことができないという問題点があった。
さらに、従来のワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置における案内パイプは、第１の案内パイプ及び第２の案内パイプからなる２重パイプ構造を採用しているため、機構が複雑であり、ワイヤ屑やワイヤ片が案内パイプ内に詰まりやすく、また、案内パイプ内にワイヤ屑等が詰まると除去しにくい。従って、従来のワイヤ自動供給装置では、ワイヤ電極の自動供給の信頼性が低下すると共に保守コストが上昇するという問題点があった。
発明の開示
この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、信頼性が高く保守コストを抑えることができる、ワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を得ることを目的とする。
この発明に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置は、走行するワイヤ電極と被加工物との間で放電を発生させ、放電エネルギによって前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、前記ワイヤ電極を供給するための送り出しローラと、昇降可能に支持されたスライダブロックと、前記スライダブロックに固定された、前記ワイヤ電極をガイドする案内パイプ及び外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材と、前記中空部材の外径に向けて圧力気体を供給する圧力気体供給手段とを備え、前記案内パイプ上部の内径部分に前記中空部材の先端部を前記ワイヤ電極の推力が極大となる重なり長さ又はその近傍の重なり長さをもって挿入し、前記案内パイプの内径と前記中空部材の先端部の外径との間に所定の隙間を設け、前記圧力気体供給手段により供給する圧力気体が前記隙間を経由して前記案内パイプ内を通過することにより、前記ワイヤ電極に推力を付与するものである。
また、前記案内パイプ上部の内径がワイヤ供給方向に縮小するように形成されているものである。
また、前記中空部材の内径部分がノズル形状に形成されているものである。
また、前記案内パイプ内の圧力気体の流れを前記案内パイプの先端で止める機能を有すると共に、ワイヤ走行経路から退避可能な圧力気体閉止手段を備え、前記案内パイプ内の洗浄が必要な場合に、前記圧力気体閉止手段により、前記案内パイプにおける前記圧力気体の通路を塞ぐと共に、前記圧力気体供給手段から圧力気体を供給することにより、前記案内パイプ内を洗浄するものである。
また、前記案内パイプの先端にスリットを形成するものである。
また、前記スリットをワイヤ電極のカールが形成する平面と略直交する方向に形成するものである。
この発明は、以上のように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
この発明に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置は、案内パイプ内の圧力気体の搬送力により、信頼性が高いワイヤ電極の自動供給を行うことができる。
また、案内パイプ内の自己洗浄が可能であり、より信頼性が高いワイヤ自動供給が可能であり、従って保守コストを低減することができる。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
第１図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を示す構成図であり、Ａはワイヤ供給方向を示している。図において、１はワイヤ電極、２は送り出しローラ、２ａは送り出しローラ２を駆動するモータ、３ａ及び３ｂはワイヤ電極１を送り出しローラ２に押し付ける第１のピンチローラ及び第２のピンチローラ、６は上部ワイヤガイド、８はジェットノズル、９は案内パイプ、１０は外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材、１１はスライダブロック、１２及び１３は止め輪、１４は噴出口、１５は口金、１６は配管、１７は駆動装置、１８は給電子、１９は加工液ノズル、２０は補助ガイド、２１はダイヤモンドダイス、２２はジェット水流、２３は加工液である。
中空部材１０は案内パイプ９の上部に配置され、案内パイプ９上部のテーパ状の穴に中空部材１０の先端が所定の重なり長さで入り、中空部材１０の先端と案内パイプ９の穴との間に隙間Ｄ１が形成されている。また、中空部材１０とスライダブロック１１との間には隙間Ｄ２が形成されている。また、案内パイプ９及び中空部材１０は、止め輪１２及び１３によってスライダブロック１１に固定されている。スライダブロック１１の側面には隙間Ｄ２に達するよう噴出口１４が設けられ、口金１５により配管１６が接続されている。配管１６からは圧力流体が供給可能となっている。また、スライダブロック１１は、駆動装置１７により昇降可能となっている。
また、ダイヤモンドダイス２１は丸形状をしており加工精度を重視するために、精度の安定しない分割型の割りガイド構造とはせずに、一体成形されている。また、ワイヤ電極１に電力を供給する給電子１８、補助ガイド２０も重要な機能部品であり、固定構造としている。従って、案内パイプ９は上部ワイヤガイド６の上部までしか、被加工物方向へ近づくことができない。この場合に、第２図に示すように、案内パイプ９と上部ワイヤガイド６の補助ガイド２０の近接部は、補助ガイド２０の内径が非常に小さく、送られてきた流体の通り道が絞られる部分であり、流体として水等の液体を使用した場合には、隙間より流出する水等の液体の流れ（図中Ｅ）にのって、ワイヤ電極１がはみ出しやすい。
従って、この発明においては、ポンプ等から構成させる空気、窒素等の圧力気体を供給する圧力気体供給手段（図示せず）から第１図の配管１６、口金１５を経由して、噴出口１４から圧力気体を供給している。空気、窒素等の気体は水等の液体に比べて、粘性が低いため、前記の隙間から流出する流れがワイヤ電極１に及ぼす影響を非常に小さくすることができ、より信頼性が高いワイヤ電極の自動供給が可能になる。
次に動作について説明する。第１図において、まず、送り出しローラ２をモータ２ａで駆動することにより、ワイヤ電極１を、図示しないワイヤボビンから第１のピンチローラ３ａ、送り出しローラ２及び第２のピンチローラ３ｂを介して、案内パイプ９の内部に達する位置まで挿通させておく。次に、圧力気体供給手段から配管１６、口金１５及び噴出口１４を通って隙間Ｄ２に圧力気体が供給される。圧力気体は、隙間Ｄ２から隙間Ｄ１を経由して、案内パイプ９の内部を流れ、案内パイプ９の下側より抜ける。このとき、案内パイプ９内部の圧力気体の流速（案内パイプ９の中心の流速が最大）によって負圧が生じ、案内パイプ９の中心方向にワイヤ電極１を引き込む方向に力が働く。従って、案内パイプ９等とワイヤ電極１との接触によるワイヤ電極の座屈等の不具合を解消することができる。
さらに、案内パイプ９内部において、ワイヤ電極１の表面には圧力気体との擦れにより摩擦力が生じ、合わせてワイヤ電極１にワイヤ送給方向Ａへの推進力が与えられる。ワイヤ電極の結線時には、駆動装置１７によりスライダブロック１１が下降し、案内パイプ９が上部ワイヤガイド６まで達する。そして、前記推進力と駆動モータ２ａにより与えられるワイヤ送り出しローラ２の回転トルクによる推進力により、ワイヤ電極１は上部ワイヤガイド６のダイヤモンドダイス２１を通過し、加工液ノズル１９によるジェット水流によって下部ワイヤガイドへ送られる。
以上のように、ワイヤ電極の自動供給を高い信頼性を確保して行うことができる。
結線が終了するとスライダブロック１１は駆動装置１７により、上昇し、案内パイプ９の下方にワイヤ電極１の切断に必要なスペースが確保される。
第３図は、外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材１０を用いずに、空気、窒素等の圧力気体によりワイヤ電極１に推力を与える場合の構成を示す説明図であり、第１図と同一符号は同一部分を示している。また、第３図において、１４ａは空気、窒素等の圧力気体である。第３図の（ａ）のように、案内パイプ９の上部から斜め方向に圧力気体１４ａを送り込む場合及び案内パイプ９の上部から下方向に圧力気体１４ａを送り込む場合は、案内パイプ９の上部のテーパ部分等で、圧力気体１４ａの一部が逆流することにより効果的な推力が得られない。また、第３図の（ａ）のように、案内パイプ９の上部から斜め方向に圧力気体１４ａを送り込む場合は、ワイヤ電極１に対して横方向の力が働き、特に細線ワイヤではワイヤが座屈してはみ出す原因となる。さらに、第３図の（ｂ）のように、案内パイプ９の上部から横方向に圧力気体１４ａを送り込む場合は、ワイヤ電極１に対して働く横方向の力が特に大きくなると共にワイヤ電極１に対して効果的な推力を与えることができない。
次に、この発明の第１図のように外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材１０を用いて圧力気体によりワイヤ電極に推力を与える場合の作用について説明する。第４図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材１０の機能を示す説明図であり、第１図と同一符号は同一部分を示している。また、第４図において、１４ａは空気、窒素等の圧力気体である。圧力気体１４ａは、中空部材１０を配置することにより、ワイヤ電極１に横方向の力を作用させることなく、中空部材１０の外径に沿って案内パイプ９内へ導入され、案内パイプ内をワイヤ送給方向へ流れる。このように、圧力気体１４ａは、逆流することなく、ワイヤ電極１に推進力を与えるワイヤ送給方向へ効果的に送り出されるため、送り出された圧力気体全てがワイヤ電極１に摩擦力を与え、効果的に推進力を与えることができる。さらに、中空部材１０下部の流速により、負圧が発生し、中空部材１０内から案内パイプ９内へ向けた空気の圧力による推力も発生する。この場合において、第１図及び第４図に示すように、外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材１０の内径部分がノズル形状であれば、ワイヤ電極１に与えられる推力がさらに増大する。
このような構成において、中空部材１０と案内パイプ９との重なり長さ（第４図のＬ）は、推進力に対して大きな影響を与える。例えば、案内パイプ９の内径が１．５ｍｍ、案内パイプ９の上部のテーパ角度が０．５２４ｒａｄ、中空部材の最下端の外径が２．５ｍｍ、中空部材の最下端の内径が０．３５ｍｍ、中空部材外径のテーパ角度が０．４２８ｒａｄであるとき、重なり長さＬを３．５ｍｍ（隙間Ｄ１は約０．７ｍｍ）とすると推進力が効果的に働き、重なり長さＬをこれ以上大きくすると推進力は減少する。即ち、重なり長さＬ等の諸元には、ワイヤ電極に効果的に推進力を発生させるための所定の値が存在する。これらの値は所期の性能等に応じて実験により決定することができる。
実施の形態２．
第５図は、この発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を示す構成図であり、第１図と同一部分には同一の符号を付している。第５図において、２４は案内パイプ９内の圧力気体の流れを案内パイプ９の先端で止める圧力気体閉止手段、２４ａは受け口、２４ｂは支点であり、圧力気体閉止手段２４は支点２４ｂを中心として回動することができる。
圧力気体閉止手段２４は、ワイヤ電極１の自動供給動作時及び加工動作時の通常運転時にはワイヤ送行経路外に退避しており、案内パイプ内を洗浄する必要時にのみワイヤ送行経路内に入り、下降する案内パイプ９を受け口２４ａで受けるものである。案内パイプ９を受け口２４ａで受けた状態で、図示しない圧力気体供給手段から、配管１６、口金１５を経由して、噴出口１４から圧力気体を供給する。案内パイプ９内を通り受け口２４ａに達した圧力気体は、案内パイプ９の先端が圧力気体閉止手段２４の受け口２４ａで塞がれているため、案内パイプ９内を逆流し、案内パイプ９内の汚れや付着物を除去することができる。このようにして、案内パイプ内を洗浄する効果を得ることができる。再び通常運転に戻るときには、圧力気体閉止手段２４を支点２４ｂ回りに回動させ、ワイヤ送行経路外に退避させる。
実施の形態３．
第６図は、この発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を示す説明図であり、図において、１はワイヤ電極、６は上部ワイヤガイド、９は案内パイプ、９ａは案内パイプ９の先端に形成されたスリット、２０は補助ガイドである。また、第６図の（ｂ）は第６図の（ａ）のＢから矢印方向に案内パイプ９を見た図を示している。
案内パイプ９は上部ワイヤガイド６へワイヤ電極１を供給するガイドとなるため、案内パイプ９下降時には、上部ワイヤガイド６の上部に案内パイプ９の先端が入り込む。この実施の形態３においては、案内パイプ９内を通った圧力気体はスリット９ａから逃げることができるため、案内パイプ９内に逆流することが無く、十分な流量の圧力気体を流すことができる。従って、より大きな推力をワイヤ電極１に与えることができる。
ワイヤ電極１は送り出しローラ２により送り出されるとき、送り出しローラ２の接線方向に沿ってカールがつきやすい（即ち、第６図の（ａ）において、ＸＺ平面内にカールがつきやすい）。スリット９ａを第６図の（ｂ）のよう明ければ、このスリット９ａから圧力気体が流出する方向がＹ方向であるため、ＸＺ平面内にカールがついたワイヤ電極１がこのスリット９ａからはみ出すこともなく、より信頼性が高いワイヤ電極の自動供給動作が可能となる。また、スリット９ａは、第６図の（ｂ）のようなＹ方向に２箇所のスリットに限定されるものではなく、例えば第６図の（ｃ）に示すように、Ｙ方向と若干ずれる方向に形成してもよい。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置は、ワイヤ放電加工作業に用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を示す構成図である。
第２図は、流体として水等の液体を使用した場合の、案内パイプと上部ワイヤガイドの補助ガイド近傍における液体が流出する状況を示す説明図である。
第３図は、外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材を用いずに、空気、窒素等の圧力気体によりワイヤ電極に推力を与える構成の説明図である。
第４図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材の機能を示す説明図である。
第５図は、この発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を示す構成図である。
第６図は、この発明の実施の形態３に係るワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を示す説明図である。
第７図は、従来のワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置を示す構成図である。
第８図は、従来のワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置の動作説明図である。

Claims (4)

1. 走行するワイヤ電極と被加工物との間で放電を発生させ、放電エネルギによって前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、
   前記ワイヤ電極を供給するための送り出しローラと、
   昇降可能に支持されたスライダブロックと、
   前記スライダブロックに固定された、前記ワイヤ電極をガイドする案内パイプ及び外径がワイヤ供給方向に縮小する中空部材と、
   前記中空部材の外径に向けて圧力気体を供給する圧力気体供給手段とを備え、
   前記案内パイプ上部の内径部分に前記中空部材の先端部を前記ワイヤ電極の推力が極大となる重なり長さ又はその近傍の重なり長さをもって挿入し、前記案内パイプの内径と前記中空部材の先端部の外径との間に所定の隙間を設け、前記圧力気体供給手段により供給する圧力気体が前記隙間を経由して前記案内パイプ内を通過することにより、前記ワイヤ電極に推力を付与するワイヤ放電加工装置において、
   前記案内パイプの先端にスリットを形成することを特徴とするワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置。
2. スリットをワイヤ電極のカールが形成する平面と略直交する方向に形成することを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置。
3. 案内パイプ上部の内径がワイヤ供給方向に縮小するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置。
4. 中空部材の内径部分がノズル形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤ放電加工装置のワイヤ自動供給装置。

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