JPH03111130A - ワイヤ放電加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ワイヤ電極と被加工物との間に放電を発生さ
せ、該放電エネルギーにより被加工物を加工するワイヤ
放電加工機に関するものである。

［従来技術］ ワイヤ放電加工機は、相対的に移送されるワイヤ電極と
被加工物との間に放電を発生させ、その放電エネルギー
により被加工物を加工するものである。

従来のワイヤ電極送り装置としては、例えば第４図に示
すような方法をとっている。

所定量のワイヤ電極１０が巻装されて供給リル１から供
給されるワイヤ電極１０は、」ニガイドローラ２を通っ
た後、被加工物９の」二下に配置される給電ローラ３及
び４を通り、図示しないモタにより駆動される駆動ロー
ラ５とピンチローラ６によって所定速度で移送され、最
後にガイトローラ７を介して巻取りリール８へ巻かれる
。このとき、上記給電ローラ３及び４の間において前記
ワイヤ電極１０へ給電がなされ、被加工物９との間に放
電を発生させて該被加工物９を加工するものである。

該ワイヤ放電加工機ではワイヤ電極１０に所定の張力を
与える必要があり、被加工物９の前後に設けられた張力
発生機構ずなわち上ガイドローラ２及びピンチローラ６
と該ワイヤ電極１０との摩擦力によって該張力を与えて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述のワイヤ放電加工機では、ワイヤ電
極に所定の張力を与えるために、駆動源とは別に張力発
生機構を必要としていたため、機構が複雑になる上、精
密な送り制御が困難であるという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、電源遮断時にも可動子の保持力を有する超音
波アクチュエータを用いる事によって、構造が簡単で故
障が少なく、さらに精密なワイヤ電極の送り量制御が可
能な優れたワイヤ放電加工機を得る事をその目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明のワイヤ放電加工機は
、略細線状のワイヤ電極をその軸線方向に送るための駆
動源として超音波アクチュエータを用いている。

また、前記超音波アクチュエータは弾性体を備え、該弾
性体に交流電気信号が印加されることにより超音波振動
が発生する電気機械変換素子が着設され、該電気機械変
換素子を駆動することで所定の振動部位に対し略直交す
る少なくとも２方向の振動が励振される超音波振動子を
備えている。

更に、前記超音波アクチュエータは、ワイヤ電極送り方
向に対して前記被加工物のワイヤ電極巻取り側に配置さ
れ、該被加工物のワイヤ電極供給側には、該ワイヤ電極
を拘束解放するための拘束解放機構を配設してもよい。

そして、該拘束解放機構としては、超音波アクチュエー
タが好ましい。

［作用］ 上記の構成を有する本発明のワイヤ放電加工機において
は、電気−機械変換素子を利用して機械出力を得る超音
波アクチュエータによりワイヤ電極がその軸線方向に移
動される。

また、超音波振動子の電気機械変換素子に交流電気信号
が印加されると、その所定の部位に微小振幅の略楕円振
動が励振され、非駆動体であるワイヤ電極が駆動力を受
は該ワイヤ電極が所定方向に直接駆動される。

そして、該超音波アクチュエータを駆動しない時は、該
超音波アクチュエータの保持力により前記ワイヤ電極が
保持されるので、たるみなどを発生ぜず、充分な張力を
与えられる。

更に、拘束解放機構を作動させることによりワイヤ電極
をその軸線方向に送るための超音波アクチュエータとの
間でワイヤ電極の張力が一定に保持される。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

本発明に用いる超音波アクチュエータは、例えば特願平
１−４６８６６号の願書に添付した明細書及び図面によ
り提案されているような機械共振器を含んだ超音波振動
子を用いれば良い。

以下にその構成の一例を第１図を参照しつつ説明する。

超音波振動子１１は、矩形平板形状を有する弾性体２１
の上面に、該弾性体２１に曲げ振動を励振するための第
１圧電体２２が着設されている。該弾性体２１において
、前記着設面と略直交する側面には、該弾１ノ１体２１
に縦振動を励振するだめの第２圧電体２３ａ及び２３　
））が着設されている。

前記弾性体２１の長手方向中心は、該弾性体２１を固定
するための固定ボルト２４ａ及び２４ｂにより固定され
−Ｃいる。該固定ポル）□　２４　ａ及び２４ｂの他の
一端は、基台２５ａ及び２５ｂに固定されている。

＋１ｉｉ記第１圧電体２２の−Ｌ面には、電極２６か着
設さイ］ている。また前記第２圧電体２３ａ及び２３ｂ
の４−而には電極２７ａ及び２７ｂが着設されＣいる。

また前記弾性体２１自身は、アース電極を兼ねており、
該弾性体は前記固定ボルト２４ａ及び２４ｂを介して基
台２５ａ及び２５ｂに接地さオｌている。

更に該弾性体２１は、その厚さ方向に所定の周波数ｆに
おいて両端自由端２次モードで曲げ振動し、Ｉ’ｉ１．
つ同一の周波数ｆにより長さ方向に両端自由端１次モー
ドで縦振動するように形状寸法を調節さねている。

一般に、弾性体中を伝播する縦振動の共振周波数は、該
弾性体の長さに依存する。また弾性体の厚さ方向の曲げ
振動の共振周波数は、前記長さ及び厚さに依存する。従
って、前述のような弾性体２１を設計する事は容易であ
るので、その詳細は省く。

以上のように構成さねた超音波振動子１１の作用を以下
に説明する。

ます、第１圧電体２２に前記所定周波数ｆの交流電圧を
印加して振動させると、前記弾性体２１は曲げ振動２次
モードで共振し定在波が励起される。

次に第２圧電体２３ａ及び２３ｂに前記周波数ｆの交流
電圧を印加（７て振動させると、前記弾性体２１は縦振
動１次モートで振動し定在波が励起される。つまり前記
固定ポルｈ　２４　ａ及び２４ｂで固定される位置は各
定在波の節となっている。

このとき、前記第１圧電体２２と第２圧電体２３ａ及び
２３ｂに印加する電圧の振幅及び位相を調節するくに、
前記弾性体２１には任意の形状の略楕円振動を発生する
＝ｌｆか可能となる。

尚、１記実施例では縦振動１次モー１・と曲げ振動２次
（−−ドを励振【５、その合成により略楕円振動をｔ生
する超音波振動子について説明したか、こ第１に限定さ
４するものではなく、縦振動１曲げ振動、せん断振動、
ねじり振動など、種々の振動モトの組み合わせの利用か
考えられ、また高次モトを利用し一〇も良い。

」、述の超音波振動子１１を好適に利用したワイヤ放電
υ【１工機３１の構成を第２図に示す。

同図において、第１図と同じ符号の付された各部材は、
前記詳述し、た各構成部十イと同一である。

所定ｆｆｉのワ・イヤ電極３２か巻装された供給リル３
３から供給されるワイヤ電極３２は、ガイド３４を通っ
た後被加工物３５を載置する加工台３６の下部に配ＩＮ
された超音波振動子１１に対し、圧着機構４１により圧
着されている。

該超音波振動−ｒ１１は、縦振動に関しその最大振幅か
得らねる両端部において駆動部３７ａ及び３７ｂが形成
され、前記ワイヤ電極３２に当接されており、また支持
部材３８によりワイヤ放電加工機３１の本体３９に接続
されている。

そして前記ワイヤ電極３２は、給電ローラ４０を介して
図示しない巻取りリールに送らねる。

前記圧着機構４１は、ボルト４２に嵌められたナツト４
３を回転する事によりスプリングバネ４４の長さを調節
し、圧着板４５で前記ワイヤ電極３２を前記超音波振動
子１１の駆動部３７ａ及び３７ｂに圧着するという方法
をとっている。

以上のようなワイヤ放電加工機３１において、前記超音
波振動子１１に交流電圧を印加すると、振動振幅が数μ
ｍ〜数１０μｍ程度の微小振幅の略楕円振動が励振され
る。その結果、前記駆動部３７ａ及び３７ｂと前記ワイ
ヤ電極３２との摩擦力に起因する駆動力を受け、図中矢
印へ方向に該ワイヤ電極３２が駆動さオｌる。該超音波
振動−ｒ１１の電源を遮断した場合、前記圧着機構４１
により該ワイヤ電極３２が前記駆動部３７ａ及び３７ｂ
に圧着されているので、該ワイヤ電極３２にた０ るみやねじれが発生しないのに充分な張力を与える事が
できる。

また、該超音波振動子１１はミクロンオーダーの位置制
御が可能であるので、該ワイヤ電極３２の精密送り量制
御が可能である。

尚、超音波振動子１１に形成された駆動部３７ａ及び３
７ｂをセラミックスで形成する事により、絶縁性や耐摩
耗性を向上する事もできる。

また、該ワイヤ電極３２の送りをスムーズに行うために
、第３図に示すようなワイヤ電極３２の拘束解放機構を
設けても良い。

同図において、拘束解放機構５１は、縦振動を励振する
超音波振動子５２を支持部材５３で支持固定し、ボルト
５４．ナツト５５．スプリングバネ５６及び圧着板５７
によって前記ワイヤ電極３２を圧着支持するものである
。

該拘束解放ｉ構５１を前記超音波振動子１１と連動動作
させる事により、該二つの超音波アクチュエータ間の張
力を常に一定に保つ事が可能となる。

１ また、本発明に用いられる超音波アクチュエータは、従
来の電磁モータに較べ以下の利点がある。

１）　巻線が不要であり、構造が簡単であるため、小型
、軽量化が可能である。

２）　高エネルギー変換効率が得られ、例えばＤＣモー
タに較べ出力／体積比、出力／重量比は１０倍以上とな
る。

３）　摩擦力を利用しているので、応答性１位置制御性
に優れている。

４）　磁気、電磁ノイズを発生しない。

尚、上記実施例では超音波アクチュエータとして定在波
振動を発生する超音波振動子を用いたが、これに限定さ
れるものではなく、積層形圧電アクチュエータ、バイモ
ルフ形圧電アクチュエータ及び進行波型超音波モータ等
、種々のアクチュエータが考えられる。更に、超音波振
動子の形状を平板状とする例について説明したが、その
形状は平板形状に限定されるものではなく、円環状１円
板状、棒状、方形状等、種々の形状が考えられる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の２ 変形が可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、構造が簡単で故障が少なく、更に精密なワイヤ電極の
送り量制御が可能な優れたワイヤ放電加工機を得る事が
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本発明に用いる超音波振動子の上面
図、第２図は本発明を適用するワイヤ放電加工機の一部
を破断して示す側面図、第３図は他の実施例を示す側面
図、第４図は従来のワイヤ放電加工機におけるワイヤ電
極送り装置を示す説明図である。 図中、１１は超音波振動子、２１は弾性体、２２は第１
圧電体、２３ａ、２３ｂは第２圧電体、３２はワイヤ電
極、３５は被加工物、５１は拘束解放機構、５２は超音
波振動子である。 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、略細線状のワイヤ電極（３２）をその軸線方向に送
   るための駆動源を具備し、 該ワイヤ電極（３２）と被加工物（３５）との間に放電
   を発生させ、該放電エネルギーにより被加工物（３５）
   を加工するワイヤ放電加工機において、 前記駆動源として超音波アクチュエータを用いる事を特
   徴とするワイヤ放電加工機。 ２、請求項１記載のワイヤ放電加工機において、前記超
   音波アクチュエータは、弾性体（２１）を備え、該弾性
   体（２１）に交流電気信号が印加されることにより超音
   波振動が発生する電気機械変換素子（２２、２３ａ、２
   ３ｂ）が着設され、該電気機械変換素子（２２、２３ａ
   、２３ｂ）を駆動することで所定の振動部位に対し略直
   交する少なくとも２方向の振動が励振される超音波振動
   子（１１）である事を特徴とするワイヤ放電加工機。 ３、請求項１或いは２記載のワイヤ放電加工機において
   、前記超音波アクチュエータは、前記ワイヤ電極（３２
   ）の送り方向に対して前記被加工物（３５）のワイヤ電
   極巻取側に配置され、該被加工物（３５）のワイヤ電極
   供給側には、該ワイヤ電極（３２）を拘束解放するため
   の拘束解放機構（５１）が配設されている事を特徴とす
   るワイヤ放電加工機。４、請求項３記載のワイヤ放電加
   工機において、前記拘束解放機構として超音波アクチュ
   エータ（５２）を用いる事を特徴とするワイヤ放電加工
   機。