JP5225516B1 - ワイヤ電極送り装置およびワイヤ放電加工機 - Google Patents

Abstract

本発明の実施の形態にかかるワイヤ電極送り装置は、ワイヤ電極を上下方向に通す貫通部と、前記貫通部に設置され前記ワイヤ電極に接触する給電子と、前記貫通部の前記給電子よりも上方に配置され、前記ワイヤ電極に向けて第１流体を噴出する噴出部と、前記給電子よりも下方に配置され、加工液を含んだ第２流体を吸引するアスピレータと、前記給電子よりも下方に配置され、前記ワイヤ電極を外部に送る下部ローラと、を備える。

Description

本発明は、ワイヤ電極送り装置およびワイヤ放電加工機に関する。

一般にワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極に接触しながら電流を供給する上部給電子、ワイヤ電極を被加工物の加工開始孔を通過させて下部ワイヤ電極ガイド部へと導くための噴流体を噴出させるジェットノズル、加工中に被加工物へと加工液を吹きかける上部加工液ノズルを含む上部ワイヤ電極ガイド部を備える。さらに、ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極を送り出すワイヤ電極送りローラ、ワイヤ電極を上部ワイヤ電極ガイド部へと案内する案内パイプ、案内パイプに流体を流す案内パイプヘッドを含むワイヤ電極自動結線装置を備える。

さらに、ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極に接触しながら電流を供給する下部給電子、ワイヤ電極を加工中に保持する下部ダイス、ワイヤ電極を下部給電子へと接触容易とする下部ガイド、加工中に被加工物へと加工液を吹きかける下部加工液ノズルを含む下部ワイヤ電極ガイド部を備える。さらに、ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極の方向を転換する下部ローラを含むワイヤ電極送り部、ワイヤ電極を回収するワイヤ電極回収部を備える。ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極回収部にワイヤ電極を回収させながらワイヤ電極と被加工物との間にパルス電圧を印加することにより放電を発生させ、被加工物と上部ワイヤ電極ガイド部および下部ワイヤ電極ガイド部を相対移動させながら任意形状に被加工物を糸鋸状に加工を行う。

一般に直径０．３ｍｍから０．１ｍｍのワイヤ電極が使用されワイヤ電極自動結線装置により上部ワイヤ電極ガイド部、被加工物の加工開始孔、下部ワイヤ電極ガイド部、下部ローラ部を通りワイヤ電極回収部へと自動的に送られて結線が完了する。しかし、下部ワイヤ電極ガイド部の下部ダイスは一般にワイヤ電極の直径よりも１０μｍ程度大きい孔形状であったり、下部給電子や下部ガイドはワイヤ電極が接触する位置に配設されていたりするため、ワイヤ電極がワイヤ電極先端およびワイヤ電極側面は摩擦により抵抗を受け、ワイヤ電極自動結線装置のワイヤ電極送りローラや案内パイプ内を流れる圧力流体、ジェットノズルからの噴流体だけでは、ワイヤ電極が自動的に搬送されず結線が完了しないことがある。また、ワイヤ電極の直径が小さいほどワイヤ電極は屈曲しやすく、小さい抵抗でもワイヤ電極が自動的に搬送されず結線が完了しないことがある。

上述した課題に対して、例えば特許文献１のようにアスピレータに圧力流体を流して負圧を発生させ、ワイヤ電極が下部ワイヤ電極ガイド部からワイヤ電極送り部へとスムーズに吸引搬送され、上記流体によりワイヤ電極送り部でワイヤ電極が方向転換された後、下部案内パイプ内を流れる上記流体によりワイヤ電極回収部へとワイヤ電極を搬送する技術が開示されている。

また、例えば特許文献２のようにワイヤガイド部材にワイヤ誘導水をワイヤ電極進行方向に流し、ワイヤ電極の供給を良好にする技術が開示されている。

また、例えば特許文献３のようにワイヤ電極送り装置の供給部に設けられたワイヤ電極を案内するガイド部材を利用して、ワイヤ電極に対し進行方向に向かって搬送用エアを供給する技術が開示されている。

また、例えば特許文献４のようにワイヤ電極を下方に繰り出すと同時に流体圧供給源から加圧された加工液が供給され、案内体の中空部内を加工液ジェット噴流が勢い良く流れこの噴流の力によりワイヤを搬送する技術が開示されている。

特開平１−１３５４２６号公報 特開２０００−２９６４１８号公報 特開平１−０１６３２３号公報 特開昭６２−１３０１２９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、例えば特許文献１のように、アスピレータに流体を供給しワイヤ電極を吸引搬送する方法では、ワイヤ電極の吸引搬送力は前記アスピレータによって吸引される流体がワイヤ電極表面に抵抗を与えることによって決まるため、吸引される流体の密度や流速などによって吸引搬送力が変化してしまうという課題がある。例えば下部ワイヤ電極ガイド部が空気中にある場合、吸引される流体は気体であるため、密度が小さいのでワイヤ電極を吸引搬送するのに十分な表面抵抗を生むことができずにワイヤ電極を吸引搬送できなかったり、一方、下部ワイヤ電極ガイド部がワイヤ放電加工機の加工液として一般的な水や油などの液体中にある場合、密度が大きいので前記アスピレータによる吸引力が低下してしまい、流体の流速が小さくなりワイヤ電極を吸引するのに十分な表面抵抗を生むことができずに、ワイヤ電極を吸引搬送できなかったりするという課題がある。

また例えば、特許文献２のように、ワイヤガイド部材にワイヤ誘導水をワイヤ電極進行方向に流し、ワイヤ電極の供給を良好にする方法では、下部ガイド(特許文献２ではダイスガイド)は一般にφ１ｍｍ以下の微小径であるため、大きな搬送力となるようにワイヤ誘導水の流量を大きくしても、下部ガイドへ流れるワイヤ誘導水の流量は制限されるため、良好にワイヤ電極を供給することができないという課題がある。

また例えば、特許文献３や特許文献４のように、ワイヤ電極送り装置の供給部に設けられたワイヤ電極を案内するガイド部材を利用して、下部ワイヤ電極ガイド部へのワイヤ電極を搬送する方法では、ガイド部材を備えたパイプガイドが被加工物の開始孔を通り抜ける構造となっているため、パイプガイド外径により結線可能な被加工物の開始孔が制限されるという課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被加工物の開始孔に制限がなく、ワイヤ電極を下部ワイヤ電極ガイド部から下部ローラへ良好に搬送でき、ワイヤ回収部へ搬送することができるワイヤ電極送り装置およびワイヤ放電加工機を得ることを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ワイヤ電極を上下方向に通す貫通部と、前記貫通部に設置され前記ワイヤ電極に接触する給電子と、前記貫通部の前記給電子よりも上方に配置され、前記ワイヤ電極に向けて第１流体を噴出する噴出部と、前記給電子よりも下方に配置され、加工液を含んだ第２流体を吸引するアスピレータと、前記給電子よりも下方に配置され、前記ワイヤ電極を外部に送る下部ローラと、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるワイヤ電極送り装置およびワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極が下部ワイヤ電極ガイド部を通過する際に、ワイヤ電極が下部給電子などの下部に位置する部材との接触抵抗を受けても、十分な吸引搬送力を得てワイヤ電極の搬送および結線が可能になるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態におけるワイヤ放電加工機が備えるワイヤ電極送り装置の部分拡大図である。 図３は、本発明の実施の形態における吸引搬送力と気体（圧縮空気）の流量の関係を示す図である。

以下に、本発明にかかるワイヤ電極送り装置およびワイヤ放電加工機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１に、ワイヤ電極ボビン１１により送られたワイヤ電極１が下部ローラ７２に巻きつくこと無く、ワイヤ電極１をワイヤ電極回収部２０６へと搬送することができる本発明の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機１００を示す。

図１に示すように、ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１を巻付けたワイヤ電極ボビン１１とワイヤ電極１の方向を転換するプーリ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからなるワイヤ電極保持部２０１を備え、上部ワイヤ電極ガイドブロック４１、ワイヤ電極１に接触しながら電流を供給する上部給電子４２、ワイヤ電極１を加工中に保持する上部ダイス４３、ワイヤ電極１を上部給電子４２へと接触容易とする上部ガイド４４、ワイヤ電極１を被加工物５１の加工開始孔５２を通過し下部ワイヤ電極ガイド部２０４へと導くための噴流体を噴出させるジェットノズル４５、加工中に被加工物５１へと加工液を吹きかける上部加工液ノズル４６からなる上部ワイヤ電極ガイド部２０２を備える。

さらに、ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極１を送り出すワイヤ電極送りローラ２１とワイヤ電極１をワイヤ電極送りローラ２１に巻付き保持するワイヤ電極送りピンチローラ２２ａおよび２２ｂ、ワイヤ電極１を上部ワイヤ電極ガイド部２０２へと案内する案内パイプ３１、案内パイプ３１に流体を流す案内パイプヘッド３２からなるワイヤ電極自動結線装置２０３を備え、下部ワイヤ電極ガイドブロック１０１、ワイヤ電極１に接触しながら電流を供給する下部給電子６２、ワイヤ電極１を加工中に保持する下部ダイス６３、ワイヤ電極１を下部給電子６２へと接触容易とする下部ガイド６４、加工中に被加工物５１へと加工液を吹きかける下部加工液ノズル６５からなる下部ワイヤ電極ガイド部２０４を備える。

さらに、ワイヤ放電加工機１００は、下部ローラブロック７１、ワイヤ電極１の方向を転換する下部ローラ７２、ワイヤ電極１を下部ダイス６３から下部ガイド６４へと搬送容易とする負圧を発生させると同時に、ワイヤ電極回収部２０６へとワイヤ電極１を搬送容易とする流体を噴出するアスピレータ７３、ワイヤ電極１をワイヤ電極回収部２０６へと案内する下部案内パイプ７４からなるワイヤ電極送り部２０５を備え、ワイヤ電極１を回収するワイヤ電極回収ローラ８１ａおよび８１ｂ、ワイヤ電極１と流体とを分離するワイヤ電極回収パイプエンド８２からなるワイヤ電極回収部２０６を備える。アスピレータ７３は、流体の流れを利用して減圧状態を作り出すためのものである。なお、下部ワイヤ電極ガイド部２０４およびワイヤ電極送り部２０５を含んだ部分は後述するワイヤ電極送り装置１０（図２）となっている。

ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極回収部２０６にワイヤ電極１を回収させながらワイヤ電極１と被加工物５１との間にパルス電圧を印加することにより放電を発生させ、被加工物５１と上部ワイヤ電極ガイド部２０２および下部ワイヤ電極ガイド部２０４を相対移動させながら被加工物に対して糸鋸状にワイヤ放電加工を行って任意の形状に加工する。

図２は本実施の形態に係るワイヤ放電加工機１００が備えるワイヤ電極送り装置１０を詳細に示した図である。その他の図示していない構成は図１と同じであるので省略する。図２に示すようにワイヤ電極送り装置１０は、図１に示した下部ワイヤ電極ガイド部２０４およびワイヤ電極送り部２０５を備える。即ち、ワイヤ電極送り装置１０は、ワイヤ電極１を上下方向に通す貫通部３００と、圧縮空気または加工液（水または油）をワイヤ電極１へ向けて噴出する噴出口１１１（噴出部）を設けた下部ワイヤ電極ガイドブロック１０１、貫通部３００に設置されワイヤ電極１に接触する下部給電子６２、下部ダイス６３、下部ガイド６４、下部加工液ノズル６５、下部ローラブロック７１、下部ローラ７２、およびアスピレータ７３を備える。アスピレータ７３は、例えば下部給電子６２より下方に配置されている。

次に、本実施の形態のワイヤ放電加工機１００の動作について説明する。ワイヤ放電加工機１００は被加工物５１を加工液に浸漬した状態でワイヤ電極１を回収しながらワイヤ電極１と被加工物５１との間にパルス電圧を印加することにより放電を発生さながら糸鋸状に加工を行う。放電によってワイヤ電極１が断線した場合、ワイヤ電極自動結線装置２０３により被加工物５１が加工液に浸漬された状態での結線(以下、加工液中結線)が行われる。

ワイヤ電極切断装置(図示せず)により被加工物５１に残されたワイヤ電極１が取り除かれたあと、ワイヤ電極自動結線装置２０３によってワイヤ電極１が送られ上部ダイス４３を通過する。さらに、ジェットノズル４５から噴出される加工液によって披加工物５１の加工開始孔５２（または加工スリット）をワイヤ電極１が通過し、下部ダイス６３へとワイヤ電極１が搬送される際、アスピレータ７３へと加工液が供給される。アスピレータ７３に加工液が供給されると、下部ワイヤ電極ガイド部２０４にはワイヤ電極１を吸引搬送する負圧が発生してワイヤ電極１の先端は下部ダイス６３を通過する。

下部ダイス６３を通過したワイヤ電極１は下部給電子６２と接触し、ワイヤ電極１の搬送を妨げる摩擦抵抗を受けるが、その際下部ワイヤ電極ガイドブロック１０１に設けられた噴出口１１１より圧縮空気を噴出させると、圧縮空気はアスピレータ７３によって発生した負圧によって加工液と共に下部ガイド６４を通過しワイヤ電極送り部２０５へと吸引される。このため、ワイヤ電極１の表面には加工液と空気の混合流体から下部ローラ７２へと搬送される抵抗を受けるため、ワイヤ電極１もワイヤ電極送り部２０５へと吸引搬送される。

ワイヤ電極１を吸引搬送する力（以下、吸引搬送力）は例えばアスピレータ７３に供給される加工液の流量が仮に８ｌ／ｍｉｎの場合、噴出口１１１より噴出させる圧縮空気（気体）の流量に依存して図３に示すような関係となる。噴出口１１１より噴出する圧縮空気の流量が少な過ぎても多過ぎても吸引搬送力が低下するので、この場合圧縮空気の流量は４ｌ／ｍｉｎ〜６ｌ／ｍｉｎの範囲であることが望ましい。

この理由は以下の通りである。即ち、加工液中結線動作時には下部ワイヤ電極ガイド部２０４も加工液中に浸漬した状態になっているため、圧縮空気の流量が少な過ぎると、加工液の密度が大きいのでアスピレータ７３による吸引力が低下してしまう。このため、流体の流速が小さくなりワイヤ電極１を吸引するのに十分な表面抵抗を生むことができずに、ワイヤ電極１を吸引搬送できなくなってしまう。一方、圧縮空気の流量が多過ぎると、圧縮空気の密度が小さいのでワイヤ電極１を吸引搬送するのに十分な表面抵抗を生むことができずにワイヤ電極１を吸引搬送できなくなってしまうからである。

ただし、図３は一例を示したものであり、吸引搬送力と圧縮空気の関係はアスピレータ７３の形状、アスピレータ７３に供給する加工液の流量などに依存して図３に示したものに限らない。

一般には、吸引搬送力を向上させるためにアスピレータ７３への加工液の流量を大きくすると、下部ローラ７２が加工液によって回転するため、ワイヤ電極１は下部ローラ７２の表面で摩擦を受け、下部ローラ７２に張り付き、下部ローラブロック７１と下部ローラ７２の間に挟みこまれたり、下部ローラ７２に巻き付いてしまったりしてしまう問題が発生する。しかし、本実施の形態によれば、アスピレータ７３への少ない加工液流量でも十分な吸引搬送力が得られるため、ワイヤ電極１が下部ローラ７２に巻き付くことなどの問題を防止することが可能である。

ワイヤ電極１の吸引搬送力は加工液と空気の混合流体から受ける抵抗であるので、効率良く吸引搬送力を得るためには下部ワイヤ電極ガイドブロック１０１に設けられた噴出口１１１より噴出させる圧縮空気は、ワイヤ電極１の搬送を妨げる摩擦抵抗を受ける位置よりも上方から噴出するほうが望ましい。したがって、本実施の形態のように噴出口１１１を下部給電子６２よりも上方に配置して、下部給電子６２よりも上方から圧縮空気を噴出させる方が望ましい。

また、加工液中の圧縮空気は自然と浮かび上がるため、ワイヤ電極１、特に細線のワイヤ電極１の場合、圧縮空気がワイヤ電極１の搬送の妨げとなる場合があるので、ワイヤ電極１の先端が噴出口１１１を通過し、搬送を妨げる摩擦抵抗を受ける時に噴出させる方が望ましい。ワイヤ電極１の先端位置をワイヤ電極送りローラ２１に取り付けられたモータの回転数やワイヤ電極１が下部給電子６２に接触したことを検出して、ワイヤ電極１の先端が噴出口１１１（噴出部）を通過したか否か、を判断することができるので、これらを利用したワイヤ電極位置判断部からの信号を受けてから噴出口１１１より圧縮空気を噴出させることが望ましい。

下部ガイド６４を通過したワイヤ電極１は下部ローラ７２にて方向を転換され、アスピレータ７３から噴出する液体が下部案内パイプ７４を通る際に抵抗を受けて、ワイヤ電極回収部２０６に搬送される。ワイヤ電極回収パイプエンド８２にてワイヤ電極１と液体は分離され、ワイヤ電極１はワイヤ電極回収ローラ８１ａおよび８１ｂに把持されてワイヤ電極自動結線は完了となる。

ところで、ワイヤ電極自動結線装置２０３によるワイヤ電極１の結線としては加工液中における結線だけでなく、被加工物５１が浸漬されていない状態の結線(以下、空中結線)もあり得る。空中結線ではワイヤ電極１および下部ワイヤ電極ガイド部２０４は空気中にあるため、アスピレータ７３によって吸引されるのは空気だけとなる。このため、加工液中結線において圧縮空気の流量が多すぎる場合と同じく十分な吸引搬送力が得られないが、下部ワイヤ電極ガイドブロック１０１に設けられた噴出口１１１より加工液を噴出すれば、図３において十分な吸引搬送力が得られる場合と同じように吸引搬送力を向上することができる。したがって、この場合にも対応させるため下部ワイヤ電極ガイド部２０４（あるいは貫通部３００）が加工液に浸漬した状態であるか否かについて判断する浸漬状態判断部を設ける。そして、下部ワイヤ電極ガイド部２０４（あるいは貫通部３００）が大気中にあるか、加工液中にあるかについての信号を浸漬状態判断部から受けて、噴出口１１１より噴出する流体を、大気中（空気中）であれば加工液を、加工液中であれば圧縮空気を噴出するように噴出させる流体を切り換える噴出流体切換部を設けても良い。

さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。すなわち、上記実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上のように、本発明にかかるワイヤ電極送り装置およびワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極を吸引搬送するのに十分な表面抵抗を発生させるのに有用であり、特に、ワイヤ電極の搬送および結線が円滑に行えるワイヤ電極送り装置およびワイヤ放電加工機に適している。

１ ワイヤ電極
１１ ワイヤ電極ボビン
１０ ワイヤ電極送り装置
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ プーリ
２２ａ、２２ｂ ワイヤ電極送りピンチローラ
３１ 案内パイプ
３２ 案内パイプヘッド
４１ 上部ワイヤ電極ガイドブロック
４２ 上部給電子
４３ 上部ダイス
４４ 上部ガイド
４５ ジェットノズル
４６ 上部加工液ノズル
５１ 被加工物
５２ 加工開始孔
６２ 下部給電子
６３ 下部ダイス
６４ 下部ガイド
６５ 下部加工液ノズル
７１ 下部ローラブロック
７２ 下部ローラ
７３ アスピレータ
７４ 下部案内パイプ
８１ａ、８１ｂ ワイヤ電極回収ローラ
８２ ワイヤ電極回収パイプエンド
１０１ 下部ワイヤ電極ガイドブロック
２０１ ワイヤ電極保持部
２０２ 上部ワイヤ電極ガイド部
２０３ ワイヤ電極自動結線装置
２０４ 下部ワイヤ電極ガイド部
２０５ ワイヤ電極送り部
２０６ ワイヤ電極回収部
３００ 貫通部

Claims (6)

1. ワイヤ電極を上下方向に通す貫通部と、
   前記貫通部に設置され前記ワイヤ電極に接触する給電子と、
   前記貫通部の前記給電子よりも上方に配置され、前記ワイヤ電極に向けて第１流体を噴
   出する噴出部と、
   前記給電子よりも下方に配置され、前記ワイヤ電極を外部に送る下部ローラと、
   前記給電子よりも下方且つ前記下部ローラより上方に配置され、加工液および前記第１
   流体を含んだ第２流体を吸引するための負圧を発生させる第３流体を噴出するアスピレー
   タと、
   を備えたワイヤ電極送り装置であって、
   前記噴出部が噴出する前記第１流体の流量は、前記第３流体の流量に対して前記アスピ
   レータの吸引力が最大となる流量近傍に制御されている
   ことを特徴とするワイヤ電極送り装置。
2. 前記ワイヤ電極の先端が前記噴出部を通過したか否かを判断するワイヤ電極位置判断部
   を更に備え、
   前記ワイヤ電極位置判断部からの信号に基づいて、前記先端が前記噴出部を通過した後
   に、前記噴出部から前記第１流体を噴出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ電極送り装置。
3. 前記貫通部が加工液に浸漬した状態であるか、あるいは大気中にあるかについて判断す
   る浸漬状態判断部と、
   前記浸漬状態判断部の判断結果に基づいて、前記貫通部が加工液に浸漬した状態である
   場合は前記第１流体として気体を用い、前記貫通部が大気中にある場合は前記第１流体と
   して液体を用いるように切り換える噴出流体切換部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ電極送り装置。
4. 前記気体は圧縮空気である
   ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ電極送り装置。
5. 前記液体は前記加工液である
   ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ電極送り装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のワイヤ電極送り装置と、
   前記ワイヤ電極送り装置の上方に配置され前記ワイヤ電極に接触する上部給電子と、
   前記ワイヤ電極送り装置から送り出された前記ワイヤ電極を回収するワイヤ電極回収部
   と、
   を備え、
   前記上部給電子と前記ワイヤ電極送り装置との間に上下に張られた前記ワイヤ電極にて
   被加工物をワイヤ放電加工する
   ことを特徴としたワイヤ放電加工機。

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