JPH04121078A - ワイヤ電極供給装置 - 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、その放電エネルギにより被加工物を加工するワイヤ
カット放電加工機に於て、ワイヤ電極の挿通５時に作動
するワイヤ電極供給装置に関するものである。

［従来技術］ ワイヤカット放電加工機に於て、同一の被加工物（以下
、単にワークと呼ぶ）に対してイニシャルホールからの
切抜き加工を連続して繰り返すときや、また加工途中で
の断線時に、ワイヤ電極を自動的に復帰するためのワイ
ヤ電極供給装置か提案されている。これは、上ワイヤガ
イドから送られてきたワイヤ電極を、被加工物のイニシ
ャルホール或は加工途中のワークに形成された貫通穴に
通し、更に下ワイヤガイドを通過させた後、ワイヤ電極
回収手段まで自動的に送るための装置である。このワイ
ヤ電極供給装置と従来より用いられているコンピュータ
による制御装置とを併用することにより、被加工物の自
動加工か可能になり、その結果省力化や、ワイヤカット
放電加工機の稼働率の大幅な向上が可能となる。

そして、ワイヤ電極の案内装置としては、実願平２−７
３９１号か提案されている。これは、ワイヤ電極を所望
方向に送るために、塑性加工により形成された管材を曲
げ加工し、その管材の一部を切開除去して内周面の少な
くとも一部を露出させて成る部材を、ワイヤ電極を案内
するローラのローラ面に対向するように配置している。

その結果、構造か簡単でしかもワイヤ電極の駆動方向を
スムーズに変更できる。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、従来より多用されている電磁モータなと
を駆動源とすると、その形状自由度か小さく、単位体積
当りの出力が大きくないことから、ワイヤ電極の案内装
置の形状を大型化することなく駆動源を設置することは
非常に困難であった。

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、小型化か可能なワイヤ電極供給装置を得るこ
とをその目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 二の目的を達成するために本発明のワイヤ電極供給装置
に於いては、塑性加工により形成された管材を曲げ加工
し、その管材の一部を切開除去して内周面の少なくとも
一部を露出させて成る部材を、ワイヤ電極を案内するロ
ーラのローラ面に対向するように配置したワイヤ電極供
給装置に於て、交流電気信号が印加されることにより機
械振動を行う超音波振動子を備え、その超音波振動子の
機械出力取り出し部位にローラを当接している。

また、前記ローラは略円筒形状を有し、その内周面に前
記超音波振動子を配置している。

［作用］ 上記の構成を有するワイヤ電極供給装置に於いては、ま
ず超音波振動子を励振する事により、その機械出力取り
出し部位に圧着されたブーりを駆動し、所定方向に回転
駆動させる。すると、そのブーりに当接されたワイヤ電
極に対し、摩擦力に起因する駆動力か伝達され、所定方
向に送られる。

「実施例コ 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。

本実施例に用いる超音波振動子は、例えば特願平１−４
６８６６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
用いる。以下に、その構成の一例を第１図を参照して説
明する。

矩形角柱形状を有する弾性体２１の上面に、第１圧電体
２２が着設され、かつその着設面と略直交する側面に第
２圧電体２３ａ及び２３ｂか着設されて超音波振動子１
１か構成されている。

弾性体２１の長平方向中心には、それを固定するための
固定ボルト２４ａ及び２４ｂが着設されている。固定ボ
ルト２４ａ及び２４ｂの他の一端は、基台２５ａ及び２
５ｂに固定されている。

また、第１圧電体２２の上面には、給電用の電極２６が
着設されている。そして、第２圧電体２３ａ及び２３ｂ
の上面にも、給電用の電極２７ａ及び２７ｂが着設され
ている。弾性体２１自身はアース電極を兼ねており、弾
性体２１は固定ボルト２４ａ及び２４ｂを介して基台２
５ａ及び２５ｂに接地されている。

上述の超音波振動子１１の駆動回路について以下に説明
する。交流電源２８の出力がフェーズシフタ２９に入力
されている。ここに、交流電源２８は、所定の範囲の周
波数の交流電圧か出力可能なものである。そのフェーズ
シフタ２９の出力か、アンプ３０ａ及び３０ｂに入力さ
れた後、電′Ｆｉ！２６、電極２７ａ及び２７ｂに接続
されている。アンプ３０ａ及び３０ｂは、その増幅甲か
可変となっており、所定の範囲の電圧振幅を出ノＪ可（
ｔＦｉとするだめのものである。

次に、上述の超音波振動子１１の作用につき以下の説明
する。

弾性体２１は、所定の周波数ｆに於いて、その厚さ方向
に両端自由端２次モードで曲げ振動し、且つ大略同一の
周波数ｆに於いて長さ方向に両端自由端１次モードで縦
振動するようにその形状寸法を調節されている。

一般に、弾性体中を伝ばんする縦振動の共振周波数は、
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を設計することは容易
であるので、その詳細は省く。

交流電源２８により、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、弾性体２１は曲
げ振動２次モードで共振し、定在波が励振される。次に
第２圧電体２３ａ及び２３ｂに大略前記周波数ｆの交流
電圧を印加して振動させると、前記弾性体２１は縦振動
１次モードで振動し、定在波か励振される。つまり、前
記固定ボルト２４ａ及び２４ｂで固定される位置は、各
定在波の節となっている。

この時、フェーズシフタ２９或はアンプ３０ａ及び３０
ｂを用いて、第１圧電体２２と第２圧電体２３ａ及び２
３ｂに印加する電圧の振幅あるいは位相を調節すると、
弾性体２１に所望の形状の略楕円運動を発生することが
できる。

尚、上述の実施例では縦振動１次モードと曲げ振動２次
モードを励振し、その合成により略楕円運動を得る超音
波振動子について説明したか、その振動はそれに限定さ
れるものではなく、縦振動、曲げ振動、せん断振動、ね
じり振動など種々の振動の組合せか可能であり、またそ
れらの高次モートを利用することも可能である。

つぎに、本実施例のワイヤ電極供給装置給装置４０につ
いて説明する。第２図は下方アームへの適用例を示す断
面図であり、第３図はその斜視図である。

下方アーム４１は工作物４２の下方に配置され、図示し
ない上方アームとの間にワイヤ電極４３を張り出すため
のアームである。水平方向に延びる円筒状の下方アーム
４１の先端には、ブラケット４４が固定されている。ブ
ラケット４４の天井壁をなす部分には、筒形状をなし、
上面にテーパー面を有するノズル体４５が取り付けられ
、ボルト４６により固定されている。ノスル体４５のノ
ズル室４７には、図示しない接続口から加工液が供給可
能にされ、噴出口４８から上方の加工間隙４９に加工液
を噴出できるようになっている。

そして、ノスル体４５のほぼ゛中央には、ワイヤ電極４
３の位置決めを行うワイヤカイト５０か固定されている
。また、ノズル体４５下方のブラケット４４壁面には、
ワイヤ電極４３に給電を行うための給電子５１か設置さ
れ、その下方にローラ５２が回転可能に支承されている
。このローラ５２の内周面には、超音波振動子１１か支
持部材５３により当接されている。

ローラ５２のローラ而５２Ａに対向して、ワイヤ電極案
内装置６０がブラケット４４に対して取り付はボルト６
１により締着固定されている。ワイヤ電極４３は、ノズ
ル体４５の噴出口４８がらワイヤガイド５０を挿通し、
給電子５１に摺接しり後、ローラ５２により周回されて
下方アーム４１の内部に引き込まれる。

ここに、ワイヤ電極案内装置６０は、上方から挿入され
たワイヤ電極４３を、ローラ５２に添って湾曲したワイ
ヤ経路に案内するための装置であり、その詳細はここで
は省略する。

上述の超音波振動子１１を好適に利用したワイヤ電極供
給装置４０の動作原理について、第４図及び第５図を参
照しつつ以下に説明する。第５図は、超音波振動子１１
の圧電体に印加する入力電圧波形を示した図である。同
図に於て、第１図ないし第３図と同じ符号の記された各
部材は、前記詳述した各構成部材と同一であることを示
している。

超音波振動子に於いて、縦振動に関し最大振幅を与える
両端部には、駆動子３２が形成されている。駆動子３２
には、ローラ５２が図示しない圧着機構により圧着され
ている。

超音波振動子１１に交流電気信号を印加して振動させる
と、超音波振動子１１は第４図（ａ）乃至（ｄ）に示さ
れるような振動形態を繰り返すことによって、駆動力を
発生する。即ち、第４図（ａ）では縦振動の伸長時に左
側の駆動部３２がローラ５２に接するように両振動の位
相が調節されている。次に、時間とともに第４図（ａ）
（ｂ）　　　（Ｃ）と形状が変化していく。その結果、
今度は縦振動の収縮時に右側の駆動部３２がローラ５２
に接する。駆動子３２とローラ５２とか接するときにそ
れらの摩擦力に起因する駆動力を受け、所定方向に推力
を発生するものである。２つの駆動子３２の推力発生方
向は、同一動作条件に於いては、常に同一方向を向いて
いる。またその駆動方向は、入力電圧位相により任意に
変更可能である。さらに、駆動速度は入力電圧の振幅或
は位相により調節可能である。

以上のような構成をとっているので、同一のワークにイ
ニシャルホールからの切抜き加工を連続して繰り返すと
きや、加工途中での断線時に、ワイヤ電極をワイヤ回収
手段に再接続する必要が生じた場合に、ワイヤ電極供給
装置４０を用いることによってワイヤカット放電加工機
の使用者か手作業でワイヤ電極を復帰しなくても、自動
的に挿通がなされ、作業効率が大幅に向上するだけでな
く、長期にわたる無人運転も可能となる。

更に、超音波振動子を好適に用いた超音波モータは、電
磁モータに比べて単位体積当りの出力及び単位質量当り
の出力が大きいので、本発明によればワイヤ電極の駆動
源を小型化することか可能である。

また、電磁モータは絶縁か困難であるか、超音波振動子
１１はその構造は簡単であることからコーティングなと
による絶縁が容易であり、ワイヤ電極６０の冷却水かか
かってもなんら問題か無い。

ここに、超音波振動子の振動振幅がミクロンオーダーで
あるために、ローラ５２の表面粗さや円筒度などの機械
加工精度は、サブミクロンオーターの高精度に加工され
ている事か高効率動作にとって望ましい。

また、前記駆動子３２の表面には、すべりをできるだけ
小さくするために、その表面に高摩擦係数材を接着固定
することも可能である。この高摩擦係数材としては、ゴ
ム、ナイロン６−６或は液晶ポリマーなとの高分子材料
が考えられる。

本実施例に於いて超音波振動子の励振源として圧電体を
用いたが、それに限定されるものではなく、電気エネル
ギを機械エネルギに変換できるその他の素子、例えば電
歪素子、磁歪素子なとを用いても良い。またその励振源
の形状も上述の平板に限らず円板形状、円筒形状、棒状
なと種々の形状が考えられる。

更に弾性体２１の形状は、角柱形状に限定されるもので
はなく、平板状、円板状、円環状、円筒状など種々の形
状が考えられる。

さらにまた、ローラ５２に用いる耐摩耗性材として、そ
の表面にセラミックを溶射形成してもよいし、ローラ５
２全体を構造用セラミックで形成したり、また高分子材
よりなる耐摩耗性材を用いることも考えられる。

その結果、超音波振動子の摺動面の摩耗を防止すること
によって、耐久性の高いワイヤ電極供給装置を実現する
ことができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が
考えられる。

［発明の効果コ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
小型化が可能なワイヤ電極供給装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５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、本実施例の超音波振動子の構造図
であり、第２図は、本実施例のワイヤ電極供給装置の構
成を示す断面図であり、第３図はその斜視図であり、第
４図は、上述の超音波振動子の動作説明を示す図であり
、第５図は、超音波振動子の圧電体に印加する入力電圧
波形を示す図である。 図中 １１・・・超音波振動子 ３２・・・機械出力取り出し部位 ５２・・・ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．塑性加工により形成された管材を曲げ加工し、その
   管材の一部を切開除去して内周面の少なくとも一部を露
   出させて成る部材を、ワイヤ電極を案内するローラのロ
   ーラ面に対向するように配置したワイヤ電極供給装置に
   於て、 交流電気信号が印加されることにより機械振動を行う超
   音波振動子を備え、 その超音波振動子の機械出力取り出し部位にローラを当
   接したことを特徴とするワイヤ電極供給装置。
2. ２．請求項１記載のワイヤ電極供給装置に於て、前記ロ
   ーラは略円筒形状を有し、 その内周面に前記超音波振動子を配置したことを特徴と
   するワイヤ電極供給装置。