JP4986308B2 - ワイヤカット放電加工装置の自動結線装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動的にワイヤ電極を一対のワイヤガイド間に結線して張架するワイヤカット放電加工装置の自動結線装置に関する。特に、結線用サブノズルを上側ガイドアッセンブリの下側に装着してジェットでワイヤ電極を拘束しながら推進して下穴まで案内する自動結線装置に関する。

数値制御装置を備えたワイヤカット放電加工装置は、ワイヤ電極を被加工物を挟んで上下に設けられる一対のワイヤガイドに通して巻取りローラに捕捉させ、ワイヤガイド間に結線して張架する自動結線装置を備えている。近年の自動結線装置では、ワイヤ電極の送出し方向に対して同軸に結線作業を助ける高圧噴流（結線用ジェット）を供給して、ワイヤ電極を結線用ジェットで拘束しながら推進することによってワイヤ電極を被加工物に予め穿設されている下穴に通すようにされるのが一般的である。

結線用ジェットでワイヤ電極を案内する自動結線装置では、上側ガイドアッセンブリの中に設けられている結線用メインノズルから供給される結線用ジェットのみでワイヤ電極を案内するジェット方式と、下穴の直上まで下降するガイドパイプとそのガイドパイプの中に供給される結線用ジェットとによってワイヤ電極を案内するパイプジェット方式に大別することができる。ジェット方式とパイプジェット方式とでは、一長一短がある。

そこで、ジェット方式とパイプジェット方式がそれぞれ有する不利な点を同時に改善することができるサブノズル装着方式の自動結線装置が考え出されている。サブノズル装着方式の自動結線装置では、基本的に、特許文献１に開示されるように、自動結線を行なうときに上側ガイドアッセンブリの下側に結線用サブノズルを装着して、結線用サブノズルから結線用ジェットを供給する。加工中、結線用サブノズルは、加工の邪魔にならない所定の待避位置に収容されている。

サブノズル装着方式では、ジェット方式に不可欠である結線用メインノズルが存在しない。そのため、実用上のテーパ角度に制限がない。また、上側ガイドアッセンブリと被加工物とが干渉する場合でも、結線用サブノズルを下穴の入口に近接させることができる。そのため、ジェット方式では自動結線が困難である位置に下穴がある場合に自動結線を行なうことができる。しかも、ジェット方式では不可能である被加工物が放電加工液に浸漬されている状態で自動結線を行なうことができる。したがって、サブノズル装着方式の自動結線装置では、ジェット方式の不利な点が改善される。

また、サブノズル装着方式では、パイプジェット方式のように、ガイドパイプを上側ワイヤガイドに通過させて下降させることがない。そのため、ワイヤ電極の通し孔（案内孔）を開放する割ダイスガイド（以下、割ガイドという）に比べて位置決め精度と耐久性に優れる丸ダイスガイド（以下、単にダイスガイドという）を用いることができる。したがって、サブノズル装着方式の自動結線装置では、割ガイドを使用せざるを得ないパイプジェット方式の不利な点が改善される。

ただし、サブノズル装着方式では、ジェット方式に比べて自動結線装置に要する時間が長くなる。そこで、特許文献２の発明は、より高速に上側ガイドアッセンブリに結線用サブノズルを着脱できるサブノズル装着方式の自動結線装置を提案している。また、特許文献２は、確実に強固に加工液噴流ノズルに結合する高液密性と高剛性を有する構造の結線用サブノズルを開示している。加えて、特許文献２は、強力なアクチュエータによる結線用サブノズルの高速の着脱動作を繰り返すことに十分に耐えることができる耐久性を備えた堅牢な構造の結線用サブノズルを開示している。

特許文献２の発明によって、サブノズル装着方式における自動結線に要する時間が大幅に短縮される。また、特許文献２の発明によると、高圧の結線用ジェットによって結線用サブノズルが加工液噴流ノズルから外れたり、結線用ジェットが漏出することによってワイヤ電極を拘束することができなくなる程度まで結線用ジェットの圧力が低下したりすることがない。したがって、特許文献２の発明は、サブノズル装着方式の自動結線装置の実用化に貢献してワイヤカット放電加工における作業効率の向上に役立っている。

特公平５−２１６９３号公報 特開２０１０−５７１９号公報

しかしながら、サブノズル装着方式の自動結線装置は、ジェット方式に比べて全体の構成が複雑である。また、サブノズル装着方式の自動結線装置は、ジェット方式の自動結線装置に比べて部品点数が多く、いくつかの部品がより高品質であることが要求されることがある。そのため、自動結線装置の設計製作により高度で精巧な技術が要求され、製作作業に比較的多くの手間と時間を要する。

このように、サブノズル装着方式の自動結線装置は、構成上の不利な点が存在するものの、数μｍ以下の比較的高い加工形状精度が要求される高精度加工が可能であると同時に、下穴の位置に無関係に自動結線を行なうことができる点で依然として優れている。とりわけ、テーパ角度が１５度以上の大テーパ加工と高精度加工とが同時にまたは選択的に要求されるときの自動結線において極めて有効である。

もっとも、全てのワイヤカット放電加工装置に対して大テーパ加工と高精度加工とを実施することが要求されているわけではない。そうすると、大テーパ加工が全く想定されていない場合は、高精度加工さえできるのであるならば、あえて割高であるサブノズル装着方式の自動結線装置を採用する理由がないとも言える。ただし、ジェット方式とパイプジェット方式の利点を合わせ持つサブノズル方式が依然として有力であることに変わりがない。そこで、より簡単な構成のサブノズル装着方式の自動結線装置が望まれる。

本発明は、上記課題に鑑みて、ジェット方式では自動結線が困難であるときに選択的に結線用サブノズルを装着して自動結線を行なうことができる改良されたサブノズル装着方式の自動結線装置を提供することを主たる目的とする。特に、構成が比較的簡単で設計製作がより容易であるサブノズル装着方式の自動結線装置を提供することを目的とする。本発明の自動結線装置のいくつかの具体的な利点は、実施の形態の説明においてその都度詳細に説明される。

本発明のワイヤカット放電加工装置の自動結線装置は、上記課題を解決するために、基本的に、上側ガイドアッセンブリ（３０Ｕ）の中にダイスガイド（３１）に対して同軸に設けられ結線用ジェットを供給する結線用メインノズル（７０）と、結線用メインノズル（７０）を包囲するように上側ガイドアッセンブリ（３０Ｕ）の下側に固定され加工液噴流を供給する加工液噴流ノズル（４０）と、常時開放している一対の分割体（２０Ｒ，２０Ｌ）を含んでなり自動結線時に上側ガイドアッセンブリ（３０Ｕ）の下側に結線用メインノズル（７０）に対して同軸に配置されるように装着される結線用サブノズル（２０）と、結線用サブノズル（２０）を所定の待避位置（１０Ａ）と加工液噴流ノズル（４０）の直下にある装着位置（１０Ｂ）との間で往復移動させる移動装置（８０）と、加工液噴流ノズル（４０）の外周に形成され結線用サブノズル（２０）が装着位置（１０Ｂ）まで移動する間に少なくとも一方の分割体（２０Ｒ，２０Ｌ）を分割体（２０Ｒ，２０Ｌ）どうしが接合する方向に漸次移動させて装着位置（１０Ｂ）において分割体（２０Ｒ，２０Ｌ）の接合を保持する突条と、を備えてなるようにされる。

そして、本発明の自動結線装置は、結線用サブノズル（２０）が漏斗形状のノズル孔（２１０）を有し結線用メインノズル（７０）から供給される結線用ジェットによってワイヤ電極（２）を拘束して案内するようにされる。

加えて、本発明の自動結線装置は、各分割体（２０Ｒ，２０Ｌ）がそれぞれノズル孔（２１０）を有する結線用サブノズル本体（２１）を形成する半身部位と半身部位を支持するフィンガ（２２）とを含んでなり、結線用サブノズル（２０）が少なくとも一方のフィンガ（２２）を常時分割体（２０Ｒ，２０Ｌ）どうしを開放させる方向に付勢する押出部材（２３０）または引張部材（２３０）を備えてなるようにされる。

本発明の自動結線装置は、サブノズル装着方式であるから、ワイヤガイドとしてダイスガイドを用いることができる。そのため、ワイヤガイドの耐久性に優れ、高精度加工を行なうことができる。また、結線用サブノズルによって、基本的に下穴の位置に無関係に自動結線を行なうことができるとともに、放電加工液中での自動結線が可能である。

そして、本発明の自動結線装置は、結線用メインノズルを備えているので、大テーパ加工に対しては制約があるものの、ジェット方式では自動結線が困難である場合に選択的に結線用サブノズルを使用して自動結線を行なうようにすることができる。結線用メインノズルでの自動結線が困難である環境下では、結線用サブノズルにおける結線用ジェットの圧力が低下しにくいか、または結線用ジェットがある程度飛散してもよい状況にある。そのため、結線用サブノズルを選択的に使用できるようにすることによって、従前のサブノズル装着方式と比較して結線用サブノズルにおける液密性と剛性に対する要求が低減される。

また、本発明の自動結線装置は、結線用サブノズルが常時自力で開放状態を維持する自立型開閉機構を備え、加工液噴流ノズルの外周に形成されている突条によって結線用サブノズルが上側ガイドアッセンブリに取り付けられる装着位置に移動するときにだけ一時的に分割体を漸次接合して分割体の接合を保持できる構成である。そのため、結線用サブノズルを分割したり結合したりするためのアクチュエータを含む開閉装置が不要である。

したがって、本発明の自動結線装置によると、サブノズル装着方式の自動結線装置の構成をより簡単にすることができる。また、移動装置を含む結線用サブノズルのユニット全体の設置に必要な容積をより小さくすることができる。また、部品点数を大幅に少なくすることができる。その結果、本発明は、自動結線装置の設計製作がより容易になり、製作作業に要する手間を軽減するとともに時間を短縮し、製作費用を低減する効果を奏する。

本発明の自動結線装置を備えたワイヤカット放電加工装置の概容を示す模式図である。 本発明の自動結線装置における上側ガイドアッセンブリの右側面断面図である。 結線用サブノズルと移動装置を示す右側面図である。 分割状態の結線用サブノズルを示す上面図である。 結合状態の結線用サブノズルを示す上面図である。 別の実施の形態における結線用サブノズルを示す上面図である。

図１は、ワイヤカット放電加工装置のワイヤリングを示す。以下、図１に示される主要な装置と部材に限定して、自動結線装置を含むワイヤカット放電加工装置の全体の概容を説明する。図１は、結線用サブノズルが上側ガイドアッセンブリの下側に設けられている加工液噴流ノズルに装着されている状態を示す。図１では、結線用サブノズルの移動装置は、図示省略されている。

自動結線装置１は、本体１０と、ガイドパイプ１１と、ガイドパイプ１１にワイヤ電極２を案内するジェットを供給するジェット供給ユニット１２と、送出ローラ１３と、カッタ１４と、結線用サブノズル２０と、を含んでなる。また、自動結線装置１は、ワイヤ電極２の送出し方向に沿ってガイドパイプ１１を上下に移動させる昇降装置１５を備える。また、自動結線装置１は、ワイヤ電極２の切断片を回収する先端処理装置を備える。先端処理装置は、カッタ１４を含んでなる。

自動結線装置１の本体１０は、鉛直１軸方向に移動する図示しない加工ヘッドに設けられる。加工ヘッドが鉛直１軸方向に移動すると、本体１０が上下方向に移動する。結線用サブノズル２０の移動装置は、本体１０に設けられる。２つのガイドアッセンブリ３０は、上下に対向配置される。本体１０の下端に上側ガイドアッセンブリ３０Ｕが固定されている。したがって、加工ヘッドを移動させると、上側ガイドアッセンブリ３０Ｕが上下方向に移動して高さを調整することができ、上側ワイヤガイドの高さ位置が決定する。

ガイドパイプ１１は、昇降装置１５によって先端の開口部位が上側ワイヤガイドの直上に位置するまで下降することができる。自動結線時は、ガイドパイプ１１がワイヤ電極２を上側ワイヤガイドまで導いてワイヤ電極２の先端を上側ワイヤガイドに挿通させることを助ける。このとき、ジェット供給ユニット１２からガイドパイプ１１の中に供給されるジェットによってワイヤ電極２がガイドパイプ１１の中で座屈しない。加工中は、先端の開口部位がカッタ１４よりも上位に位置するようにガイドパイプ１１が上限位置まで上昇されている。

一対のワイヤガイドは、ワークスタンドに水平に載置される被加工物３を挟んで上下に設けられる。ワイヤ電極２は、上下一対のワイヤガイド間に所定の張力をもって張架される。ワイヤガイドは、所定の張力を維持しながら所定の速度で送り出されて送行されるワイヤ電極２を水平面において位置決めするとともに案内する。

加工液噴流ノズル４０は、加工中に加工媒体である放電加工液を被加工物３の加工部位に向けて噴射して、ワイヤ電極２と被加工物３とで形成される加工間隙に常時清浄な放電加工液を流通させるためのノズルである。加工液噴射ノズル４０は、確実に加工間隙を放電加工液で満たすためと、流動する放電加工液に因るワイヤ電極２の振動を最小限に抑制するために、ワイヤ電極２を加工液噴流で囲繞するようにワイヤ電極２の送出し方向と同軸に加工液噴流を供給する。そのため、加工液噴流ノズル４０は、上下の各ガイドアッセンブリ３０の被加工物３の側に一体的に組み込まれるように設けられている。

加工液噴流ノズル４０が供給する放電加工液は、水または水を主成分とする水系放電加工液または油を主成分とする油系放電加工液である。ワイヤカット放電加工では、空気中に晒されている被加工物の加工部位に加工液噴流ノズルから放電加工液を供給して加工する加工形態（以下、噴流加工という）と加工槽に貯留されている放電加工液に浸漬されている被加工物の加工部位に加工液噴流ノズルから放電加工液を供給して加工する加工形態（以下、浸漬加工という）とがある。噴流加工の場合、放電加工液は、水系放電加工液である。浸漬加工の場合、放電加工液は、水系放電加工液または油系放電加工液である。

ワイヤ電極２は、送出機構５０のテンションローラ５１によってリールに装填されているワイヤボビン５２から繰り出される。テンションローラ５１は、巻取りローラとの間でワイヤ電極２に所要の張力を付与しながらワイヤ電極２を加工部位に送り出す。ワイヤボビン５２から繰り出されるワイヤ電極２は、自動結線装置１によって上側ワイヤガイドと被加工物３に予め穿設されている下穴に挿通される。

下穴を通過したワイヤ電極２は、被加工物３の下位に配置される下側ガイドアッセンブリ３０Ｂに設けられている図示しない下側ワイヤガイドに通される。下側ワイヤガイドを通過したワイヤ電極２は、回収機構６０の方向転換プーリ６１によって搬送装置６２に導かれる。搬送装置６２は、ワイヤ電極２を排出装置６３までパイプで案内しながら水流で搬送する。

回収機構６０の排出装置６３は、駆動ローラとキャプスタンとでなる巻取りローラと、回転する切刃を有する切断ローラと、を有する。排出装置６３は、加工に供されて表面が荒れている使用済のワイヤ電極２を巻取りローラで捕捉して巻き取る。また、排出装置６３は、巻取りローラで巻き取ったワイヤ電極２を切断ローラで細断してバケット６４に排出する。

図２は、本発明の自動結線装置の好ましい実施の形態における上側ガイドアッセンブリを右側面から見た断面を示す。図２の向かって左側が機械本機の正面側であり、右側が機械本機の背面側である。図２は、結線用サブノズルが加工液噴流ノズルに取り付けられている状態を示す。図２では、結線用サブノズルの移動装置は図示省略されている。

自動結線装置１は、結線用サブノズル２０に結線用ジェットを供給してワイヤ電極２を下穴まで案内することができるサブノズル装着方式の自動結線装置である。特に、実施の形態の自動結線装置１は、結線用メインノズル７０を備えており、結線用メインノズル７０から高圧の結線用ジェットを結線用サブノズル２０に供給して、結線用サブノズル２０と結線用ジェットとによってワイヤ電極２を下穴まで案内するサブノズル装着方式の自動結線装置である。

結線用サブノズル２０は、自動結線時に上側ガイドアッセンブリ３０Ｕの下側に結線用メインノズル７０に対して同軸に配置されるように装着される。詳しくは、実施の形態の自動結線装置１において、結線用サブノズル２０は、上側ガイドアッセンブリ３０Ｕの下側に被加工物３に向けて開口するように配置され取付固定されている加工液噴流ノズル４０の開口を塞ぐように加工液噴流ノズル４０に装着される。

本発明の自動結線装置は、サブノズル装着方式であるにも関わらず、結線用メインノズルを備えている。そのため、本発明の自動結線装置は、選択的にジェット式の自動結線装置として結線用メインノズルから供給される結線用ジェットのみでワイヤ電極を案内して結線するように使用されることができる。噴流加工において加工液噴流ノズルの開口を被加工物の上面に僅かな間隙を隔てて近接できる場合は、自動結線装置は、基本的に自動結線に要する時間が比較的短いジェット式の自動結線装置として使用されることが望ましい。

上側ガイドアッセンブリ３０Ｕは、自動結線装置１の本体１０の下端側に取り付けられている上アーム４に強固に固定される。上側ガイドアッセンブリ３０Ｕは、上側ワイヤガイドであるダイスガイド３１と、平板形の上側通電体３２と、加工液噴流ノズル４０と、をハウジング３３の内外に組み込んで一体化した組体である。

ダイスガイド３１は、上側ガイドアッセンブリ３０Ｕの中にガイド本体を含むユニットとして装填されるように設けられる。ダイスガイド３１は、ワイヤ電極２の直径に対して数μｍのクリアランスを有するダイス形状のワイヤガイドである。そのため、ダイスガイド３１は、割ガイドに比べて位置決め精度が高い。また、ダイスガイド３１は、ガイド本体がダイヤモンドでなる。そのため、ダイスガイド３１は、主にサファイアでなる割ガイドに比べて耐久性に優れている。ダイスガイド３１は、ワイヤ電極２が被加工物３の加工部位の近くで位置決めされるように可能な限り加工液噴流ノズル４０の開口部位に近い位置に設けられる。

上側通電体３２は、ワイヤ電極２に接触して加工のための電力を供給する。上側通電体３２は、超硬合金（タングステンカーバイド）でなる。ダミーガイド３４は、ワイヤ電極２を上側ガイドアッセンブリ３０Ｕの中に導入して通路３５に導く。通路３５は、ワイヤ電極２の送出し経路に沿って設けられる。ダミーガイド３４は、必要に応じて適宜設けられる。

図１に示される実施の形態の自動結線装置１では、ガイドパイプ１１の下端がダイスガイド３１の直上まで下降することができる。また、実施の形態の自動結線装置１では、ガイドパイプ１１をダイスガイド３１の直上まで下降させるときに、図示しないアクチュエータによって上側通電体３２とダミーガイド３４をパイプガイド１１の通過の邪魔にならない位置に移動させることができる。

加工液噴流ノズル４０は、上側ガイドアッセンブリ３０Ｕの下側に組み込まれるように固定される。加工液噴流ノズル４０は、ノズルキャップ４１とチャンバ４２とを含んでなる。ノズルキャップ４１は、上側ガイドアッセンブリ３０Ｕの下側に螺合して固定される。チャンバ４２は、ノズルキャップ４１とハウジング３３とで形成される。加工液噴流ノズル４０は、チャンバ４２に供給される放電加工液をノズルキャップ４１に形成されている開口からワイヤ電極２の送出し方向に対して同軸に下向きに噴射する。

結線用メインノズル７０は、加工液噴流ノズル４０に包囲されるように上側ガイドアッセンブリ３０Ｕの中に設けられる。結線用メインノズル７０は、噴射口７１がダイスガイド３１に対して同軸に配置されるようにダイスガイド３１の直下に設けられる。結果的に、ダイスガイド３１は、チャンバ７２に収容される。結線用メインノズル７０は、放電加工液をチャンバ７２に導入して、ワイヤ電極２を囲繞するように噴射口７１からワイヤ電極２の送出し方向に対して同軸の方向１Ａに結線用ジェットを噴射する。結線用ジェットは、加工で使用される放電加工液と同質の液体である。

結線用メインノズル７０から供給される高圧の結線用ジェットは、ワイヤ電極２を拘束しながらワイヤ電極２の送出し方向に対して同軸の方向１Ａに向かって加工液噴流ノズル４０のチャンバ４２を通り抜ける。結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０に装着されていないときは、その結線用ジェットは、圧力と液柱の外形を維持しながらワイヤ電極２の送出し方向に対して同軸の方向１Ｂに向かって加工液噴流ノズル４０の開口から吐出して、下穴に直接噴射される。結線用ジェットが噴射される方向は、実質的に被加工物３の設置面に対して垂直方向である。

結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０に装着されているときは、結線用ジェットは、圧力と液柱の外形を維持した状態でワイヤ電極２と共に結線用サブノズル２０の入口に到達する。結線用サブノズル２０は、漏斗形状のノズル孔２１０を有し、結線用メインノズル７０と同軸に配置されている。そのため、結線用ジェットは、結線用サブノズル２０の入口で乱流にならず、整流のまま圧力を維持する。結果的に、結線用サブノズル２０は、結線用メインノズル７０から供給される結線用ジェットによってワイヤ電極２を拘束して案内する。結線用ジェットは、ワイヤ電極２の送出し方向と同軸の方向１Ｂに噴射される。

結線用サブノズル２０は、縦に二等分割される構造である。具体的に、結線用サブノズル２０は、結線用ジェットが噴射される方向であるワイヤ電極２の送出し方向と同軸の方向１Ｂの方向に中央から切断されるように、自動結線装置１の本体１０の正面から向かって左右に分割される。結線用サブノズル２０は、常時開放している一対の分割体を含んでなる。結線用サブノズル２０は、自立型開閉機構によって常時開放状態を維持している。結線用サブノズル２０は、各分割体が接合して一体化することで形成される。結線用サブノズル２０は、各分割体が接合したときに結合状態になる。

結線用サブノズル２０を二等分割した機械本機の正面から見て左側半分（結線用サブノズル右側）の一方の分割体を第１の分割体２０Ｒとし、機械本機の正面から見て右側半分（結線用サブノズル左側）の他方の分割体を第２の分割体２０Ｌとする。結線用サブノズル２０は、ノズル本体２１とフィンガ２２とを含む。

結線用サブノズル２０は、制御装置に設定される操作者の指示に基づいて選択的に装着される。基本的に、結線用サブノズル２０は、例えば、被加工物３の上面に段差がある場合または下穴が座繰り穴または段付穴に穿設されている場合のように加工液噴流ノズル４０の開口を被加工物３の上面に近接させることができないとき、あるいは被加工物３が放電加工液に浸漬されている浸漬加工のときに適用される。言い換えると、結線用メインノズル７０から供給される結線用ジェットだけではワイヤ電極２を拘束して推進することが困難である場合は、結線用サブノズル２０を使用して自動結線せざるを得ない。

下穴が座繰り穴または段付穴に穿設されている場合は、その穴の中に結線用サブノズル２０が入り込むので、結線用サブノズル２０から結線用ジェットがある程度飛散することが許される。また、浸漬加工では、結線用サブノズル２０が放電加工液中にあるので、結線用ジェットが漏出しても圧力が低下しにくい。したがって、結線用メインノズル７０を備えて選択的に結線用サブノズル２０を利用できるようにすることで、本発明の結線用サブノズル２０は、従前の結線用サブノズルと比較してそれほど高い液密性と剛性が要求されない。そのため、結線用サブノズル２０の構成をより簡単にすることができる。

実施の形態の結線用サブノズル２０は、具体的に、第１の分割体２０Ｒと第２の分割体２０Ｌとの各分割体がそれぞれ漏斗形状のノズル孔２１０を有するサブノズル本体２１を形成する半身部位と、半身部位を下側に取り付けて支持するフィンガ２２とを含んでなる。常時開放している状態にある第１の分割体２０Ｒと第２の分割体２０Ｌとが互いに近付く方向に移動するときに、第１の分割体２０Ｒの右側半身部位２１Ｒと第２の分割体２０Ｌの左側半身部位２１Ｌとが接合する。

本発明の自動結線装置では、突条５が加工液噴流ノズル４０の外周に形成されている。突条５は、結線用サブノズル２０が図３に示される装着位置１０Ｂまで移動する間に少なくとも一方の分割体を分割体どうしが接合する方向に漸次移動させて装着位置１０Ｂにおいて分割体の接合を保持する。突条５は、結線用メインノズル７０から結線用ジェットが供給されるワイヤ電極２の送出し方向と同軸の方向１Ｂに直交する平面（水平面）に沿って加工液噴流ノズル４０の外周に設けられる。図２に示される実施の形態における突条５は、ノズルキャップ４１の外周面の全周にわたって環状に形成されている。

結線用サブノズル２０の自立型開閉機構は、第１の分割体２０Ｒと第２の分割体２０Ｌとの一対の分割体を常時自力で開放している。結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０の直下の装着位置まで移動したときに、各フィンガ２２が加工液噴流ノズル４０に形成されている突条５と接触する。突条５は、自立型開閉機構によるフィンガ２２を常時外側に広げる力に抗して接触したフィンガ２２を加工液噴流ノズル４０の中心から内側に閉じるように動作させる。

図３は、本発明の自動結線装置の好ましい実施の形態における主要部分を拡大して示す右側面図であり、図面左側が正面側、図面右側が背面側である。図３は、結線用サブノズルの移動装置が結線用サブノズルを装着位置に移動させて結線用サブノズルが加工液噴流ノズルに取り付けられている状態を示す。一点鎖線は、結線用サブノズルが自動結線装置の本体背面側の待避位置に収容されているときの結線用サブノズルを移動させる移動装置における結線用サブノズルを支持するスイングブラケットの位置を示す。

自動結線装置１は、結線用サブノズル２０を本体１０の後背部位にある所定の待避位置１０Ａと加工液噴流ノズル４０の開口部位の直下にある装着位置１０Ｂとの間で往復移動させる移動装置８０を備えている。移動装置８０は、結線用サブノズル２０を待避位置１０Ａと装着位置１０Ｂとの間で振子状に旋回移動させる。具体的に、移動装置８０は、結線用サブノズル２０を保持するスイングアーム８１と、スイングアーム８１を移動可能に支持するスイングブラケット８２と、スイングブラケット８２を駆動する駆動装置８３と、を含んでなる。

スイングアーム８１は、スイングブラケット８２の回転移動によって往復旋回移動する。スイングブラケット８２は、駆動装置８３によって取付位置８０Ｘを支点にＸ軸方向の水平１軸廻りに振り子のように回転移動する。したがって、図３に示されるスイングブラケット８２は、取付位置８０Ｘを中心に回転方向１Ｃにスイングする。

駆動装置８３は、図示しないコンプレッサのようなエア源から供給される圧縮空気または油槽から供給される加圧油で作動するエアシリンダまたは油圧シリンダのようなシリンダ装置である。駆動装置８３は、自動結線装置１の本体１０の後背部位に設けられた窪溝部位１０Ｃにシリンダ筒が縦に配置されるように収納される。

駆動装置８３は、シリンダ装置のピストンを下限位置に下げるとき、ピストンロッドに直結する図３に部分的に示されるリンク機構８４がスイングアーム８１を押し上げて結線用サブノズル２０を待避位置１０Ａに旋回移動させる。また、ピストンを上限位置に上げるとき、リンク機構８４がスイングアーム８１を引き下げて結線用サブノズル２０を装着位置１０Ｂに旋回移動させる。

実施の形態における自動結線装置１における移動装置８０を含む結線用サブノズル２０のユニットでは、駆動装置８３が結線用サブノズル２０を支点である取付位置８０Ｘ廻りの回転方向１Ｃに旋回移動軌跡を辿って待避位置１０Ａと装着位置１０Ｂとの間を１行程で旋回移動させることができる。そのため、自動結線に要する時間が短縮されている。

本発明の自動結線装置では、結線用メインノズル７０から供給される結線用ジェットが結線用サブノズル２０の入口で乱流にならないようにするために、結線用サブノズル２０を結線用メインノズル７０に対して同軸に配置するように装着することが要求される。旋回移動によって１行程で装着位置１０Ｂにおいて結線用サブノズル２０を結線用メインノズル７０に対して同軸に配置させるためには、図３に示されるように、装着位置１０Ｂにおいて結線用サブノズル２０がスイングアーム８１に対して傾斜して取り付けられる。

図４および図５は、本発明の自動結線装置の好ましい実施の形態における結線用サブノズルを示す平面図である。図４には、結線用サブノズルが分割している状態が示される。図５には、結線用サブノズルが結合している状態が示される。なお、説明の便宜上、サブノズル本体の接合面に対して直交する方向であって各分割体が接合する方向を結線用サブノズルの内側とし、開離する方向を外側とする。

図４に示される結線用サブノズル２０の自立型開閉機構では、第１の分割体２０Ｒと第２の分割体２０Ｌとの各分割体がサブノズル本体２１の接合面２２０に直交する回転方向に沿って互いに反対方向に移動する。このとき、一対のフィンガ２２は、それぞれ異なる支点２０Ｚを中心に結線用ジェットを噴射する方向であるワイヤ電極２の送出し方向と同軸の方向１Ｂに平行な縦方向の１軸廻りに往復旋回移動する。

結線用サブノズル２０の自立型開閉機構は、結線用サブノズル２０が一対のフィンガ２２のうちの少なくとも一方のフィンガ２２を常時分割体どうしが開放されている方向に付勢する押出部材または引張部材を有する。図４に示される結線用サブノズル２０では、結線用サブノズル２０のスイングアーム８１側を後側とするとき、一対のフィンガ２２の後端を前端側に押し出す押圧力１Ｄを常時付与する押出部材が設けられている。

押出部材は、具体的に圧縮コイルばね２３０である。圧縮コイルばね２３０の一端は、スイングアーム８１の前端または結線用サブノズル２０のベースに固定される。また、圧縮コイルばね２３０の他端は、一方のフィンガ２２Ｒの後端と他方のフィンガ２２Ｌの後端に跨って固定される。圧縮コイルばね２３０は、スイングアーム８１の先端と一対のフィンガ２２の各後端との間に収容される。

一対のフィンガ２２は、圧縮コイルばね２３０によって後端から前端に向かって押し出されるので、それぞれ共に異なる支点２０Ｚを中心に後端がスイングアーム８１の先端に当接するまで外側の方向１Ｅに向かって旋回移動する。したがって、圧縮コイルばね２３０によって常時押圧力１Ｄが与えられている各フィンガ２２は、常時押し広げられて開放されている。そのため、第１の分割体２０Ｒと第２の分割体２０Ｌは通常開放状態にあり、結線用サブノズル２０が分割されている。

自動結線を行なうときは、移動装置８０を作動してスイングアーム８１を前進させる。結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０の直下にある装着位置１０Ｂの方向に旋回移動するとき、フィンガ２２の内側円弧面２４０が加工液噴流ノズル４０の外周に形成されている突条５に当接する。さらに結線用サブノズル２０が前進すると、突条５が圧縮コイルばね２３０の押圧力に抗して一対のフィンガ２２を内側の方向１Ｆに移動させ、一対のフィンガ２２を押し閉じる。

その結果、結線用サブノズル２０が装着位置１０Ｂにあるときに、第１の分割体２０Ｒと第２の分割体２０Ｌとが接合してサブノズル本体２１を形成し、結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０に装着される。このとき、一対の分割体自体は、結合力を有していない。したがって、実質的に移動装置８０の駆動装置８３が結線用サブノズル２０を前進させる力によって結線用サブノズル２０の結合状態が維持される。そのため、一対の分割体の接合状態を維持する力は、概ね駆動装置８３の駆動力に依存する。

自動結線が完了してワイヤ電極２が一対のワイヤガイド間に張架された後は、移動装置８０を作動してスイングアーム８１を待避位置１０Ａに向けて移動させる。スイングアーム８１が後進を始めると、フィンガ２２の内側円弧面２４０から加工液噴流ノズル４０の外周に形成されている突条５が離れる。そうすると、圧縮コイルばね２３０の押圧力が一対のフィンガ２２に作用して一対のフィンガ２２を外側の方向１Ｄに押し広げる。

このとき、環状の突条５と内側円弧面２４０との接触位置は、結線用サブノズル２０の位置に対応して変化するので、一対のフィンガ２２は、結線用サブノズル２０の移動に合わせて徐々に外側の方向１Ｄに向かって広げられる。したがって、結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０から離脱するときは、その離脱にともなって結線用サブノズル２０が漸次開いて分割されていくので、自動結線によって張架されているワイヤ電極２に引っ掛かることなく、加工液噴流ノズル４０から抜き出される。そして、結線用サブノズル２０は、待避位置１０Ａに収容される前に元の開放状態に戻される。

図４に示される実施の形態の自動結線装置１における結線用サブノズル２０は、圧縮コイルばね２３０によって常時自力で開放状態にあり、加工液噴流ノズル４０に装着するときにのみ一時的に移動装置８０の移動する力でフィンガ２２が徐々に押し閉じられて接合することができる自立型開閉機構を有する構成であるから、結線用サブノズル２０を開閉するアクチュエータを含む開閉装置が不要である。そのため、自動結線装置の構成をより簡単にすることができるとともに部品点数を大幅に少なくすることができる。

とりわけ、図４に示される実施の形態における結線用サブノズル２０の自立型開閉機構は、対向配置される一対のフィンガ２２が互いに反対方向に往復旋回移動して各分割体が開閉する両開閉方式であるので、サブノズル本体２１の接合面２２０が結線用サブノズル２０の中心軸線と平行である。そのため、結線用サブノズル２０を機械本機のＹ軸方向の軸線に平行に移動するように配設できる。その結果、自動結線装置の設計が容易である点で有利である。

図４に示される結線用サブノズル２０は、圧縮コイルばね２３０のようにフィンガ２２を後端から前端に押し出す押出部材が設けられているが、押出部材に代えてフィンガ２２の前端から後端に向けて常時引張力をフィンガ２２に付勢する引張部材を設けるように変形することができる。引張部材は、フィンガ２２を内側から外側に引っ張ることによって支点２０Ｚを中心に外側の方向１Ｅに旋回移動させ、フィンガ２２を常時開放状態にさせる。引張部材は、例えば、引張コイルばねが適用される。

図６は、本発明の自動結線装置における異なる実施の形態の結線用サブノズルを示す平面図である。図６に示される実施の形態の結線用サブノズルは、図４に示される結線用サブノズルを変形したものである。図６に示される結線用サブノズルにおいて図４に示される結線用サブノズルと本質的に同等の部材には、図４と同一の符号が付されて説明される。

図６に示される結線用サブノズル２０の自立型開閉機構では、第１の分割体２０Ｒと第２の分割体２０Ｌとの各分割体のうち一方の分割体だけがサブノズル本体２１の接合面２２０に直交する回転方向に沿って移動する。実施の形態の自動結線装置１では、一方のフィンガ２２Ｒが支点２０Ｚを中心に結線用ジェットを噴射する方向であるにワイヤ電極２の送出し方向と同軸の方向１Ｂに平行な縦方向の１軸廻りに往復旋回移動する。

押出部材は、具体的に圧縮コイルばね２３０である。圧縮コイルばね２３０の一端は、スイングアーム８１の前端または結線用サブノズル２０のベースに固定される。また、圧縮コイルばね２３０の他端は、可動である一方のフィンガ２２Ｒの後端に固定される。圧縮コイルばね２３０は、結線用サブノズル２０のベースとフィンガ２２Ｒの後端との間に収容される。

圧縮コイルばね２３０は、フィンガ２２Ｒを結線用サブノズル２０が前進する方向１Ｇに向かって押し出すように作用する。常時後端から前端の方向に押し出されるフィンガ２２Ｒは、支点２０Ｚを中心に他方のフィンガ２２Ｌから離れて突起部位２５０が結線用サブノズル２０のベースに当接するまで外側の方向１Ｅに向かって旋回移動する。したがって、フィンガ２２Ｒが押し広げられて第１の分割体２０Ｒと第２の分割体２０Ｌが常に開放状態にあり、結線用サブノズル２０が分割されている。

自動結線を行なうときは、移動装置８０を作動してスイングアーム８１を前進させる。結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０の直下にある装着位置１０Ｂの方向に旋回移動するとき、フィンガ２２Ｒの内側円弧面２４０が加工液噴流ノズル４０の外周に形成されている突条５に当接する。そうすると、突条５は、圧縮コイルばね２３０の押圧力に抗してフィンガ２２Ｒを押し閉じる。その結果、スイングアーム８１が前進したときに、結線用サブノズル２０が接合して加工液噴流ノズル４０に装着される。

自動結線が完了してワイヤ電極２が一対のワイヤガイド間に張架された後は、図４に示される実施の形態と同じように、結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０に押し込まれるときと反対の動作で一方のフィンガ２２Ｒが他方のフィンガ２２Ｌに対して支点２０Ｚを中心に旋回移動して第１の分割体２０Ｒが第２の分割体２０Ｌに対して徐々に開かれていく。

図６に示される実施の形態の結線用サブノズル２０では、一方のフィンガ２２Ｒだけが開閉動作をするので、結線用サブノズル２０が前進する方向１Ｇに平行にサブノズル本体２１の接合面２２０を配置すると、結線用サブノズル２０が加工液噴流ノズル４０から離脱するときに、張架されているワイヤ電極２が固定されている他方のフィンガ２２Ｌに支持されるサブノズル本体２１に引っ掛かってしまう。

そのため、一方のフィンガ２２Ｒだけが移動する片開閉方式の場合は、サブノズル本体２１を結線用サブノズル２０が前進する方向１Ｇに対してワイヤ電極２の送出し方向に同軸の方向１Ｂと平行な縦方向の軸線廻りに所定角度回転させ傾けて取り付けられる。所定角度は、ワイヤ電極２がサブノズル本体２１に引っ掛からない角度であるが、例えば、図６に示される実施の形態の自動結線装置では、４５度にされている。

好ましくは、ノズル孔２１０の断面形状が四角形にされる。その結果、ワイヤ電極２がサブノズル本体２１に一層引っ掛かりにくくなる。このとき、ノズル孔の２１０の断面形状が四角形であっても、噴出される結線用ジェットはほぼ円柱である。また、結線用サブノズル２０が結線用メインノズル７０と同軸に配置され、ノズル孔２１０が漏斗形状を有しているならば、ノズル孔２１０の断面形状に関わらず、結線用ジェットが結線用サブノズル２０において整流が保たれるので、ワイヤ電極２が確実に案内される。

図６に示される結線用サブノズル２０は、図４に示される結線用サブノズル２０と同様に、常時自力で開放状態にあり、加工液噴流ノズル４０に装着されているときに移動装置８０の移動する力で接合する自立型開閉機構を有する構成であるから、結線用サブノズル２０を開閉するアクチュエータを含む開閉装置が不要である。そのため、自動結線装置の構成をより簡単にすることができるとともに部品点数を大幅に少なくすることができる。そして、一方のフィンガだけが往復旋回移動して開閉する片開閉方式であるので、可動部材がより少ない利点がある。

本発明の自動結線装置は、ジェット方式およびパイプジェット方式に対するサブノズル装着方式における作業効率とコスト負担の格差を一層大幅に是正し、サブノズル装着方式の自動結線装置を採用しやすくして、ジェット方式と同様に高精度加工が行えるとともに自動結線の成功率をパイプジェット方式と同等にでき、しかも下穴の位置に関係なく自動結線が行なえる優れた利益を享受することができる。

以上に説明される本発明の自動結線装置は、最良である実施の形態を示したものである。したがって、すでにいくつかの適切な変形例が挙げられているが、具体的に図に示されている自動結線装置の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変形して実施することができる。

本発明は、ワイヤカット放電加工装置に適用される。本発明は、高精度加工に適するとともにジェット方式の自動結線装置では困難な自動結線を可能にする比較的割高であったサブノズル方式の自動結線装置を高品位のワイヤカット放電加工装置に限定されることなく広く一般的なワイヤカット放電加工装置に適用できるようにする。その結果、ワイヤカット放電加工における自動結線をより広く普及させて作業効率を向上させ、ワイヤカット放電加工の発展に寄与する。

１ 自動結線装置
２ ワイヤ電極
３ 被加工物
４ 上アーム
５ 突条
１０ 自動結線装置の本体
２０ 結線用サブノズル
２０Ｒ 第１の分割体
２０Ｌ 第２の分割体
２１ サブノズル本体
２２ フィンガ
３０ ガイドアッセンブリ
３０Ｕ 上側ガイドアッセンブリ
３１ ダイスガイド（上側ワイヤガイド）
４０ 加工液噴流ノズル
４１ ノズルキャップ
４２ チャンバ
５０ 送出機構
６０ 回収機構
７０ 結線用メインノズル
７１ 噴射口
７２ チャンバ
８０ 移動装置
８１ スイングアーム
８２ スイングブラケット
８３ 駆動装置

Claims (1)

1. 上側ガイドアッセンブリの中にダイスガイドに対して同軸に設けられ結線用ジェットを供給する結線用メインノズルと、前記結線用メインノズルを包囲するように前記上側ガイドアッセンブリの下側に固定され加工液噴流を供給する加工液噴流ノズルと、常時開放している一対の分割体を含んでなり自動結線時に前記上側ガイドアッセンブリの下側に前記結線用メインノズルに対して同軸に配置されるように装着され漏斗形状のノズル孔を有し前記結線用メインノズルから供給される前記結線用ジェットによってワイヤ電極を拘束して案内する結線用サブノズルと、前記結線用サブノズルを所定の待避位置と前記加工液噴流ノズルの直下にある装着位置との間で往復移動させる移動装置と、前記加工液噴流ノズルの外周に形成され前記結線用サブノズルが前記装着位置まで移動する間に少なくとも一方の前記分割体を前記分割体どうしが接合する方向に漸次移動させて前記装着位置において前記分割体の接合を保持する突条と、を備え、前記各分割体がそれぞれ前記ノズル孔を有する前記結線用サブノズル本体を形成する半身部位と前記半身部位を支持するフィンガとを含んでなり、前記結線用サブノズルが少なくとも一方の前記フィンガを常時前記分割体どうしを開放させる方向に付勢する押出部材または引張部材を備えてなるワイヤカット放電加工装置の自動結線装置。

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