JPH0430918A

JPH0430918A - ワイヤ電極供給装置

Info

Publication number: JPH0430918A
Application number: JP13577890A
Authority: JP
Inventors: Masaki Yamaguchi; 昌樹山口; Kazuteru Kuriki; 一輝栗木
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-02-03

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］この発明は、ワイヤ電極と被加工物（以下、ワークと呼
ぶ）との間に放電を発生させ、当該放電エネルギにより
ワークを加工するワイヤカット放電加工機において、ワ
ークに対してワイヤ電極を給送させるためのワイヤ電極
供給装置に係るものである。

［従来の技術］従来から、この種のワイヤカット放電加工機において、
同一のワークにイニシャルホールからの切り抜き加工を
連続して繰り返す場合とか、あるいは加工途中でのワイ
ヤ断線の場合などには、例えば、上部ワイヤガイド部に
設けられるワイヤ送り出しのための送りローラのみを作
動させることにより、イニシャルホール、または加工途
中のワークに形成される貫通孔に対して、再度ワイヤ電
極の先端部を挿通させ、かつ下部ワイヤガイド部を通過
させた上で、下部ワイヤガイド部のほぼ直下に配置され
る１対の給送ベルトからなるワイヤ電極供給装置により
ワイヤ電極回収装置へ送り込むようにしている。

すなわち、従来のワイヤ電極供給装置は、回転駆動され
る１対の給送ベルトの間にワイヤ電極を挟み込んで、そ
の先端部をワイヤ電極回収装置に給送するものであった
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このように構成される従来のワイヤカッ
ト放電加工機の場合、ワイヤ電極供給装置は、主にワイ
ヤ電極の自動結線時を意図して設けられており、結線終
了後においては、必ずしもこれを必要としないのにも拘
わらず、１対の給送ベルトがワイヤ電極を挟み込んだま
まにおかれている。このために、放電加工時には、当該
１対の給送ベルトがワイヤ電極の電極送り作動の負荷と
なり、その送り速度の変動要因になって放電加工精度に
悪影響を与えるほか、各給送ベルト自身の摩耗も激しく
なるという不利がある。

また一方で、この種のワイヤ電極供給装置は、その駆動
源が高電圧電極に近付けて使用されること、それに、電
極部の水冷のための加工液がかけられる惧れのあること
などから、電気的絶縁性が厳しく要求され、しかも、構
成自体が小型であることが望まれている。

従って、この発明の目的とするところは、ワイヤ電極の
自動結線時においてのみ、当該ワイヤ電極に駆動力を与
えるようにし、放電加工精度に悪影響を及ぼす慣れがな
く、併せて、電気的絶縁性ならびに耐久性にも優れ、か
つ可及的に小型化した。この種のワイヤ電極供給装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係るワイヤ電極
供給装置は、ワイヤ電極を給送するための駆動源として
、超音波振動を駆動力に変換する超音波モータを用い、
必要に応じて所要の駆動力を得られるようにしたもので
ある。

すなわち、この発明は、ワイヤ電極と被加工物との間に
放電を発生させ、当該放電エネルギにより被加工物を加
工するようにしたワイヤカット放電加工機において、前
記ワイヤ電極の供給経路中に、弾性体に対して、相互に
ほぼ直交する方向の振動を励振する第１．第２の励振源
をそれぞれに設けると共に、当該励振によって該当駆動
部に所定方向への駆動力を発生する超音波振動子からな
る超音波モータを用い、前記ワイヤ電極の供給経路中に
、当該超音波モータを配置させて、弾性体の駆動部を前
記ワイヤ電極に当接させ、駆動部に発生する駆動力によ
りワイヤ電極を給送し得るようにしたことを特徴とする
ワイヤ電極供給装置である。

また、この発明は、前記ワイヤ電極供給装置の構成にお
いて、前記供給経路の所定位置に送りローラを配置させ
て、当該送りローラに対し、前記弾性体の駆動部を駆動
力の発生時に圧接可能にｐ向させ、これら相互の圧接部
を通して前記ワイヤ電極を給送し得るようにしたもので
あり、かつまた、同様に前記供給経路の所定位置に送り
ローラを配置させて、当該送りローラに対し、前記弾性
体の駆動部を駆動力の発生時に所要の圧接力で圧接可能
に対向させると共に、当該圧接力の可変手段を設け、こ
れら相互の圧接部を通して前記ワイヤ電極を給送し得る
ようにしたものである。

〔作　　　用〕

従って、前記のように構成されるこの発明のワイヤ電極
供給装置では、同一のワークにイニシャルホールからの
切り抜き加工を連続して繰り返す場合とか、あるいは加
工途中でのワイヤ断線の場合などに、超音波モータを駆
動させることで、その弾性体の駆動部に発生する駆動力
によりワイヤ電極を所期通りに給送させ得る。

また、供給経路の所定位置に配置させた送りローラに対
し、弾性体の駆動部を駆動力の発生時に圧接可能に対向
させるときは、これら相互の圧接部を通したワイヤ電極
の効果的な給送が可能になり、かつ当該送りローラに対
し、駆動部を駆動力の発生時に所要の圧接力で圧接可能
に対向させるときは、ワイヤ電極の給送、停止を一層良
好になし得る。

［実　施　例］以下、この発明に係るワイヤ電極供給装置の実施例につ
き、第１図ないし第５図を参照して詳細に説明する。

この発明のワイヤ電極供給装置においては、当該ワイヤ
電極を供給するための駆動源として、例えば、先に本発
明の出願人によって出願された特願平１−４６８６６号
の願書に添付の明細書および図面により提案されている
機械的共振器を含む超音波振動子を用いる。

ここでは、最初に、この既提案に係る機械的共振器を含
む超音波振動子について述べる。第１図は当該超音波振
動子の一例による概要を示す構成説明図である。

第１図構成において、超音波振動子１１は、この場合、
矩形角柱形状にされた弾性体２１を有し、その長手方向
の一半部上面にあって、当該弾性体２１に曲げ振動を励
振させるための第１の励振源として、第１圧電体２２を
装着させると共に、当該第１圧電体２２を装着させた上
面にほぼ直交する一半部両側面には、当該弾性体２１に
縦振動を励振させるための第２の励振源として、１対か
らなる第２圧電体２３ａ、　２３ｂを装着させである。

また、前記弾性体２１での長手方向両側面の中心部につ
いては、左右１対からなる固定ボルト２４ａ、　２４ｂ
を用いて、同中心部を適宜に基台２５ａ、　２５ｂ上に
固定させることで、これらの各固定ボルト２４ａ、　２
４ｂによる固定点が、後述する弾性体２１での振動の節
点になる。さらに、前記第１圧電体２２の表面には、第
１電極２６を、かつ各第２圧電体２３ａ、　２３ｂの表
面には、各第２電極２７ａ、２７ｉ）をそれぞれに装着
させてあり、ここでは、同弾性体２１自体が接地電極を
兼ねることで、固定ボルト２４ａ、　２４ｂを介してこ
れを基台２５ａ。

２５ｂに接地させる。

そして、前記弾性体２１の大きさ、形状寸法については
、所定の周波数においそ、両自由端が厚さ方向に２次モ
ードで曲げ振動し、かつ同一周波数において、両自由端
が長さ方向に１次モードで縦振動し得るように調整して
設定される。なおここで、一般に、弾性体中を伝搬する
縦振動の共振周波数は、当該弾性体の長さに依存し、ま
た、弾性体の厚さ方向の曲げ振動の共振周波数は、これ
らの長さおよび厚さに依存することから、前記のような
条件による弾性体２Ｉを得ることは比較的容易である。

また、同図中、　２８ａ、２８ｂは増幅器、２９はフェ
ーズシフタ、３ｏは交流電源であり、前記第１．第２の
各電極２６．２７に対し調整された振幅５位相の交流電
圧を印加する。

続いて、上記構成の超音波振動子１１の作用について述
べる。

まず、第１圧電体２２の第１電極２６に対して、所定周
波数の交流電圧を印加して振動させることにより、ここ
では、弾性体２１が曲げ振動２次モードで共振し、各固
定ボルト２４ａ、　２４ｂによる中心部固定１点を節に
して定在波が励振され、また、それぞれの各第２圧電体
２３ａ、　２３ｂの第２電極２７ａ、２７ｂに対して、
はぼ同一周波数の交流電圧を印加して振動させることに
より、ここでも同様に、当該弾性体２１が縦振動１次モ
ードで共振し、各固定ボルト２４ａ、　２４ｂによる中
心部固定１点を節にして定在波が励振される。

そして、このとき、前記第１圧電体２２と各第２圧電体
２３ａ、　２３ｂとに印加する電圧の振幅および位相を
調整すると、前記弾性体ＩＩに対しては、任意の形態を
とったほぼ楕円運動の振動、ひいては、リニア駆動モー
タとしての駆動力を発生させることができる。

なお、ここでは、縦振動１次モードと曲げ振動２次モー
ドを励振させ、これらの合成によってほぼ楕円運動の振
動を発生させる場合について述べたが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、縦振動１曲げ振動、剪断振動
、捩り振動など種々の振動の合成が考えられるほか、よ
り高次モードを利用することも可能である。

次に、前記構成による超音波振動子を好適に利用したリ
ニア超音波モータの動作原理について述べる。第２図（
ａ）ないしくｄ）は同上リニア超音波モータの動作説明
図であり、また、第３図はその超音波振動子の各圧電体
に印加する入力信号の電圧振幅波形を示す波形図である
。

第２図構成において、３１は前記超音波振動子１１を適
用したリニア超音波モータを示し、３２．３３は前記弾
性体２１での長平方向一端部および他端部のそれぞれ下
縁側に突出させた駆動部、３４はこの場合、レールであ
る。そして、ここでは、前記弾性体２１が繰り返す縦振
動および曲げ振動に伴い、収縮時にのみ各駆動部３２．
３３が順次にレール３４に圧接されるように、これらの
各振動の位相が調整される。なお、この第２図において
は、印加電圧によって発生する弾性体２１の振動、伸縮
作用を幾分か誇張して表わしである。

前記したように超音波振動子１１の各圧電体２２および
２３ａ、　２３ｂに対し、第３図に示す交流電圧ＶＬお
よびＶＢを印加して励振させることによって、当該超音
波振動子１１の弾性体２１は、第２図（ａ）ないしくｄ
）に示されているように、縦振動および曲げ振動を順次
に繰り返して伸縮作用を生じ、この伸縮作用によって所
期のリニア駆動モータとしての駆動力を発生する。

すなわち、前記弾性体２１が、各固定ボルト２４ａ。

２４ｂによる固定点を節にして振動、伸縮されるために
、まず、第２図（ａ）の収縮状態では、他端部側（この
場合、非前進方向側）の駆動部３３がレール３４に圧接
されて、一端部側（この場合、前進方向側）の駆動部３
２がレール３４から離間して浮揚され、同図（ｂ）の伸
長状態に移行する過程で、当該駆動部３３の摩擦力によ
って、矢印Ａに示すように前進方向へのリニア駆動力が
発生する。

ついで、同図（ｂ）の伸長状態から同図（ｃ）の収縮状
態に移行する過程で、今度は、一端部側の駆動部３２が
レール３４に圧接されて、他端部側の駆動部３３がレー
ル３４から離間して浮揚されることになり、当該駆動部
３２の摩擦力によって、ここでも、矢印Ｂに示すように
前進方向へのリニア駆動力が発生するもので、その後、
同図（ｄ）の伸長状態に復帰する。

また、この場合、前記リニア駆動力に伴う駆動速度と方
向とは、印加電圧および位相によって任意に設定し得る
。

続いて、この発明での上記リニア超音波モータを駆動機
構に適用したワイヤ電極供給装置の実施例について詳細
に説明する。第４図はこの発明の第１実施例によるワイ
ヤ電極供給装置の概要を模式的に示す構成説明図である
。

第４図に示す第１実施例構成において、ワイヤカット放
電加工機４０は、ワイヤ供給リール４１側から繰り出さ
れるワイヤ電極４２が、上部ワイヤガイド部４３および
下部ワイヤガイド部４４を経て、この第１実施例による
ワイヤ電極供給装置５０により給送され、かつその後、
ワイヤ回収装置４５側に巻き取って回収される構造を有
しており、この場合。

ワークに対する放電加工は、上部、下部の各ワイヤガイ
ド部４３．４４間で行われる。

そして、前記ワイヤ電極供給装置５０としては、上記の
超音波振動子１１からなるリニア超音波モータ３１を用
い、固定ボルト２４ａ、　２４ｂによって、その弾性体
２１を支持部材５１側に固定して保持させると共に、各
駆動部３２．３３を所定の圧接力で各送りローラ５２ａ
、　５２ｂに当接し得るようにさせてあり、これらの各
駆動部３２．３３と各送りローラ５２ａ、　５２ｂとの
当接部間にワイヤ電極４２を介在させ、リニア超音波モ
ータ３１の駆動力によって所期通りに給送させるように
している。

ここで、前記ワイヤカット放電加工機４０は、先にも述
べた如（、ワイヤ電極とワークとの間に放電を発生させ
、その放電エネルギによりワークを加工するものである
が、当該ワイヤカット放電加工機４０においては、同一
のワークにイニシャルホールからの切り抜き加工を連続
して繰り返す場合とか、加工途中でのワイヤ断線の場合
などにあって、ワイヤ供給リール４１から繰り出される
ワイヤ電極４２を、あらためてワイヤ回収装置４５に再
接続させる必要がある。

そこで、このような場合、前記第１実施例の構成では、
ワイヤ供給リール４１を回転させて、ワイヤ電極４２を
相応量だけ繰り出させることにより、当該ワイヤ電極４
２は、上部ワイヤガイド部４３および下部ワイヤガイド
部４４を経て、ワイヤ電極供給装置５０の各駆動部３２
．３３と各送りローラ５２ａ、　５２ｂとの当接部間に
送られ、かつ当該ワイヤ電極供給装置５０を駆動させる
ことにより、ワイヤ回収装置４５に給送される。そして
、この場合、当該ワイヤ回収装置４５には、例えば、ワ
イヤ受は止め機構が設けられており、ワイヤ電極供給装
置５０によって給送されて（るワイヤ電極４２を自動的
に巻き取って回収することができる。

なお、前記ワイヤ回収装置４５に対するワイヤ電極４２
の回収について、ここでは、ワイヤ受は止め機構を設け
るものとして述べたが、必ずしもこのように構成せずと
も、例えば、給送されてくるワイヤ電極４２を、単に回
収箱などに受は入れさせる構成にしてもよい。

従って、上記構成による第１実施例では、従来のように
、作業者が一旦、断線したワイヤ電極４２を、手作業な
どで再度９回収側に復帰させなくともよく、このために
作業効率を格段に向上させることができるもので、必要
に応じては、無人運転すら可能になる。そしてまた、一
方では、ワイヤ電極４２の再接続後、リニア超音波モー
タ３１に前記浮揚方向の振動を与えるための励振源のみ
を励振させることによって、超音波振動子１〕の各駆動
部３２、３３とワイヤ電極４２との摩擦力を小さくでき
、ここでの通常運転時における当該ワイヤ電極４２の給
送の妨げを解消し得るのである。さらに、この種のワイ
ヤカット放電加工機に用いられている電磁モータでは、
一般に電気的給線が困難であるとされているが、この場
合に適用する超音波振動子１１については、これを単に
表面樹脂コーティングするのみの簡単な手段などで容易
かつ効果的に絶縁できる。よって例えば、このリニア超
音波モータ３１に対して、ワイヤ電極４２を冷却させる
ための加工液がかけられたとしても、その電気的絶縁上
、なんら問題を生ずる惧れがない。

またここで、前記第１実施例構成の場合、前記したよう
に通常運転時には、超音波振動子１１とワイヤ電極４２
との摩擦力を小さくし得るとはいうものの、作動に際し
て、これらの相互が瞬間的に当接されることから、各駆
動部３２．３３における耐摩耗手段を考慮する必要があ
る。そこで、この発明では、当該第１実施例構成に加え
、第２実施例として、必要に応じて、これらの超音波振
動子１１とワイヤ電極４２との相互を離接可能にする構
成を提案する。

第５図（ａ）　、　（ｂ）は第２実施例によるワイヤ電
極供給装置の概要を模式的かつ作用順に示す構成説明図
である。

この第２実施例構成において、超音波振動子１１は、そ
の筋力を支持する固定ボルト２４ａ、　２４ｂを、支持
部材６１に対して各送りローラ５２ａ、５２ｂとの間で
幾分か接離可能なように支持させてあり、かつ当該各送
りローラ５２ａ、　５２ｂへのこれらの各駆動部３２３
３の圧接力は、圧縮コイルばね６２．ばね押え６３およ
び突起６４からなる圧接機構によって与えるようにさせ
ると共に、送りローラ５２ｂを電磁ソし・ノイド６５の
プランジャ６６に連繋支持させて、常時は、当該送りロ
ーラ５２ｂを引張りばね６７の牽引力により定位置に保
持させ、かつ電磁ソレノイド６５の作動時には、定位置
から後退させるようにしである。

従って、上記構成による第２実施例では、通常運転時に
、電磁ソレノイド６５を作動させ、送りローラ５２ｂを
後退位置に保持させることにより、超音波振動子１１に
加えられる圧接力を緩め、この場合、各駆動部３２．３
３が給送されるワイヤ電極４２に接触されないようにし
て、当該各駆動部３２．３３の摩耗を未然に防止させ得
るのである。

なお、前記各実施例においては、弾性体の励振源として
圧電体を用いているが、これのみに限定されず、電気的
エネルギを機械的エネルギに変換し得るその他の素子、
例えば、電歪素子７Ｍｉ歪素子などを用いるようにして
もよく、かつまた、リニア駆動形式以外の回転駆動形式
に応用することも可能である。

さらには、弾性体の形状についても、角柱状にのみ限定
されるものではな（、角筒状、平板状。

円板状１円環状５円筒状などの種々の形態を適用できる
ほか、圧接機構についても、その他のばねとか磁気力の
応用などが考えられるもので、この発明の趣旨を逸脱し
ない範囲内で、任意の変形を採用することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明に係るワイヤ電極供給装
置によれば、ワイヤ電極と被加工物との間に放電を発生
させ、当該放電エネルギにより被加工物を加工するよう
にしたワイヤカット放電加工機において、弾性体に対し
て相互にほぼ直交する方向の振動を励振する第１．第２
の励振源を設け、その励振作用で駆動部に所定方向への
駆動力を発生する超音波振動子からなる超音波モータを
用い、ワイヤ電極の供給経路中に、この超音波モータを
配置させて、弾性体の駆動部をワイヤ電極に当接させ、
駆動部に発生する駆動力によりワイヤ電極を給送し得る
ようにしたので、放電加工の作業中に、例えば、同一の
ワークにイニシャルホールからの切り抜き加工を連続し
て繰り返す場合とか、あるいは加工途中でのワイヤ断線
の場合などには、超音波モータを駆動させることで、そ
の弾性体の駆動部に発生する駆動力によりワイヤ電極を
所期通りに給送できるのであり、この装置では、通常運
転時にワイヤ電極の電極送り作動の負荷になることがな
いために、送り速度に変動を生じさせたすせず、放電加
工精度に影響を及ぼす惧れもなく、超音波振動子に対す
る電気的絶縁性の付与が簡単で、しかも装置全体の小型
化が可能である。また、供給経路の所定位置に配置させ
た送りローラに対して、弾性体の駆動部を駆動力の発生
時に当接可能に対向させるときは、これら相互の圧接部
を通したワイヤ電極の効果的な給送ができ、かつ送りロ
ーラに対して、駆動力の発生時に所要の圧接力で駆動部
を圧接可能に対向させるときは、ワイヤ電極の給送、停
止を一層良好になし得るほか、装置の耐用性をも向上で
きるなどの優れた特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に適用する機械的共振器を含む超音波
振動子の一例による概要を示す構成説明図、第２図（ａ
）ないしくｄ）は同上超音波振動子からなる超音波モー
タの動作説明図、第３図は同上超音波振動子の各圧電体
に印加する入力信号の電圧波形を示す波形図である。第４図はこの発明の第１実施例による超音波モータを適
用したワイヤ電極供給装置の概要を模式的に示す構成説
明図であり、第５図（ａ）、ｆｂ）は第２実施例による
同上装置を作用順に示す構成説明図である。１１・・・・超音波振動体、　２１・・・・弾性体、２
２・・・・第１圧電体、２３ａ、２３ｂ　・−＝第２圧電体、２４ａ、　２４ｂ・・・・固定ボルト、２５ａ、　２５
ｂ・・・・基台、　　２６・・・・第１電極、２７ａ、
２７ｂ・・・・・・第２電極。２８ａ　２８ｂ・・・・増幅器、２９・・・・フェーズシフタ、３０・・・・交流電源、
３Ｊ・・・・リニア超音波モータ、３２、３３・・・・駆動部、　　３４・・・・レール、
４０・・・・ワイヤカット放電加工機、４１・・・・ワ
イヤ供給リール、４２・・・・ワイヤ電極、４３、４４・・・・上部、下部ワイヤガイド部、４５・
・・・ワイヤ回収装置、５０・・・・ワイヤ電極供給装置、５１、６１・・・・支持部材、５２ａ、５２ｂ　・・・・送りローラ、６２・・・・圧
縮コイルばね、６５・・・・電磁ソレノイド、６６・・・・プランジャ
、６７・・・・引張りばね。特許出願人　ブラザー工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ワイヤ電極と被加工物との間に放電を発生させ、
当該放電エネルギにより被加工物を加工するようにした
ワイヤカット放電加工機において、弾性体に対して、相
互にほぼ直交する方向の振動を励振する第１、第２の励
振源をそれぞれに設けると共に、当該励振によって当該
駆動部に所定方向への駆動力を発生する超音波振動子か
らなる超音波モータを用い、前記ワイヤ電極の供給経路中に、当該超音波モータを配
置させて、弾性体の駆動部を前記ワイヤ電極に当接させ
、駆動部に発生する駆動力によりワイヤ電極を給送し得
るようにしたことを特徴とするワイヤ電極供給装置。
（２）前記供給経路の所定位置に送りローラを配置させ
て、当該送りローラに対し、前記弾性体の駆動部を駆動
力の発生時に圧接可能に対向させ、これら相互の圧接部
を通して前記ワイヤ電極を給送し得るようにした請求項
１記載のワイヤ電極供給装置。
（３）前記供給経路の所定位置に送りローラを配置させ
て、当該送りローラに対し、前記弾性体の駆動部を駆動
力の発生時に所要の圧接力で圧接可能に対向させると共
に、当該圧接力の可変手段を設け、これら相互の圧接部
を通して前記ワイヤ電極を給送し得るようにした請求項
１記載のワイヤ電極供給装置。