JPH0496665A - ワイヤカット放電加工機の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、ワイヤ電極の挿通時に作動す
るワイヤカット放電加工機の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
ヤ電極供給装置が提案されている。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か可能となる。

本出願人は、第５図に示すように超音波振動子をワイヤ
電極の駆動源に用いたワイヤ電極供給装置を提案してき
た。ワイヤ電極供給装置１は、プーリ２及びプーリ３に
圧着された超音波振動子４により構成されている。その
超音波振動子４は、支持部材５により本体に固定されて
いる。上述の原因により切断されたワイヤ電極１１は、
プーリ２と、超音波振動子４の圧着部位を通過すること
により駆動力を受けるよう構成されている。

加工途中での断線時等においては、ワイヤ供給ローラ１
２及び上ワイヤ送りローラ１３が作動し、切断されたワ
イヤ電極１１先端は、上ワイヤガイド１４を経て、イニ
シャルホールあるいは、加工途中のワーク１０に形成さ
れた貫通穴を通り、更に、下ワイヤガイド１５を通過さ
せた後、超音波振動子４を駆動源に用いたワイヤ電極供
給装置１の駆動部６に接するところまで送られる。する
と、このワイヤ電極供給装置１は、超音波振動子４を駆
動させることで駆動部６とローラ２に挟まれ、ワイヤ電
極１１か直接に駆動力を受ける。そして、ワイヤ巻き取
りローラ１６に巻装される。

すなわち、このワイヤ供給装置１では、大きな駆動力を
得るために、ワイヤ電極１１自身を可動子としてダイレ
クト駆動している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ワイヤカット放電加工機では、主に０．
０５ｍｍ−０，３ｍｍ程度の直径を有するワイヤ電極を
使用している。一般に超音波振動子を用いた駆動装置に
於いては、その振動振幅は１μｍ〜士数μｍと小さい。

よって、従来のワイヤ供給装置では、ワイヤ電極を超音
波振動子とプーリとの摺動面に誤動作なく確実に挿通す
るのか困難であった。

また、上述のように超音波振動子の振動振幅が小さいこ
とから、その摺動面の機械加工精度としてはサブミクロ
ンオーダーの高精度か要求されている。しかしその摺動
面に、切断されて先端の荒れたワイヤ電極か挿通される
ため、摺動面の摩耗や荒れか激しいという問題かあった
。

本発明は、」二連した問題点を解決するためになされた
ものであり、誤動作なくスムースにワイヤ電極の挿通が
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。

また、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得ることをそ
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、本発明のワイヤカット放電
加工機のワイヤ電極供給装置に於いては、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と
、その超音波振動子の機械出力取り出し部位に圧着され
た第１プーリと、その第１プーリに当接した第２プーリ
とを備え、前記第１プーリと第２プーリ間にワイヤ電極
を挟持し、前記超音波振動子を駆動させてワイヤ電極を
供給することを特徴とする。

また、前記第１プーリに対して前記第２プーリを離接可
能にするための支持機構を備えている。

［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第１プーリを駆動し、所定方向に
回転駆動させる。すると、その第１プーリに当接された
第２プーリに対し、摩擦力に起因する駆動力が伝達され
、第２プーリも回転駆動される。このとき、ワイヤ電極
の先端を第１プーリと第２プーリとの間に接触させると
、ワイヤ電極は駆動力を受け、所定方向に送られる。

［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。

本実施例に用いる超音波振動子は、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が構成されている。

弾性体２１の長手方向中心には、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に人力
されている。ここに、交流電源・２８は、所定の範囲の
周波数の交流電圧が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に人力
された後、電極２６、電極２７ａ及び２７ｂに接続され
ている。アンプ３０ａ及び３０ｂは、その増幅率か可変
となっており、所定の範囲の電圧振幅を出力可能とする
ためのものである。

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、定在波か励振される。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
記固定ポルｈ２４ａ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が−１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
それらの高次モードを利用することも可能である。

上述の超音波振動子１１を好適に利用した超音波モータ
３５の動作原理について、第２図及び第３図を参照しつ
つ以下に説明する。第３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図と同し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か形成されている。駆動子３２
には、可動子３４か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２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２図（ａ）では縦振動の伸長時に左
側の駆動部３２が可動子３４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２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が可動子３４
に接する。駆動子３２と可動子３４とが接するときにそ
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。

上述の超音波モータ３５では、可動子として直線形状の
ものを例にとり説明したが、それに限定されるものでは
なく、円板形状、球形状の可動子を用い、回転型モータ
を構成することも可能である。

次に、本実施例のワイヤ電極供給装置４０の構成につき
、第４図を参照して以下に説明する。

ワイヤ電極供給装置４０は、本体４１の一部に基台２５
ａ及び２５ｂが形成され、支持部材２４ａ及び２４ｂに
より上述の超音波振動子１１が支持されている。

超音波振動子１１の上部には、バネホルダ４２とバネ押
え４３とにより支持された板バネ４４か当接されている
。バネホルタ４２にはスクリュー溝が形成されており、
ハネ押え４３をその溝に沿って回転することかできる。

これらの圧着機構は、超音波振動子の圧着力を付与する
ためのものであり、その圧着力はバネ押え４３を回転し
、板バネ４４の高さを変化することによって調節される
。

一方、超音波振動子１１の下面に於いて、その両端部に
は駆動子４５及び４６が形成されている。

駆動子４５は、本体４１に支持された第１プーリ４７に
当接されており、−刃駆動子４６は、本体４１に形成さ
れた支持台５１に当接されている。

その結果、超音波振動子１１は、上述の圧着機構に対し
て水平となるように支持される。尚、本実施例では、駆
動子４６は、本体４１に形成された支持台５１に当接さ
れているが、支持台５１をローラに変えて駆動子を当接
させてもよい。また、駆動子４５の第１プーリ４７に対
する当接面を円弧状にして、第１プーリ４７との接触面
積を大きくしてもよい。

この第１プーリ４７は、耐摩耗性を向上するために、そ
の表面にセラミックが溶射形成されている。また、上述
の超音波振動子１１の振動振幅がミクロンオーターであ
るために、プーリ４７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。

更に第１プーリ４７に於いて、駆動子４５との当接部位
の反対側には、第２プーリ４８か支持棒４９により当接
されている。この支持棒４９の他の一端には、積層型圧
電体５０が配置され、本体４１に固定されている。この
積層型圧電体５ｏは、数百層の圧電体により形成されて
いるので、高電圧を印加することによって数ミクロンか
ら数百ミクロンの変位を得ることができる。その結果、
第１プーリ４７と、第２プーリ４８とを離接可能となっ
ている。ワイヤ電極供給装置４０の動作時には、この第
１プーリ４７と第２プーリ４８との間にワイヤ電極６０
を挿通する。また、この第２プーリ４８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が
接着固定されている。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。

ここで、ワイヤ電極供給装置４０の動作につき以下に説
明する。

同一のワークにイニノヤ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は、ワイ
ヤ電極６０をワイヤ回収手段に再接続する必要かある。

しかし、ワイヤ電極６０の供給手段と回収手段との間は
複雑な経路を有しており、またその通路も狭いので、ワ
イヤカット放電加工機の主駆動装置による駆動たけでは
、ワイヤ電極６０をうまく挿通する事か非常に困難であ
る。このような場合に、ワイヤ電極供給装置４０が用い
られている。

ワイヤ電極供給装置４０の非動作時に於いては、通常上
述の積層型圧電体５０に直流電圧を印加する事によって
、第１プーリ４７と第２プーリ４８はワイヤ電極の直径
より僅かに大きい距離で離れている。そのため、それら
プーリ４７．４８の表面の摩耗を防止できる。

ワイヤ電極供給装置４０の動作時には、切断されたワイ
ヤ電極６０の一端は、図示しないワイヤカット放電加工
機の主駆動装置によって、上述の第１プーリ４７と第２
プーリ４８との間にはいるところまで送られてくる。二
の時、積層型圧電体５０に印加する直流電圧を遮断する
事によって、第１プーリ４７と第２プーリ４８とを接触
させる。

この時、超音波振動子１１を駆動することで、第１プー
リ４７と第２プーリ４８とに駆動力が発生し、ワイヤ電
極６０かワイヤ電極回収手段に向かって送られる。そし
て、ワイヤ電極の挿通が終了すると、上述の積層型圧電
体５０を再動作させることによって第１プーリ４７と第
２プーリ４８とを離す。

以上のような構成をとっているので、ワイヤカット放電
加工機の使用者が手作業でワイヤ電極を復帰しなくても
、目動的に挿通がなされ、作業効率か大幅に向上するた
けてなく、長期にわたる無人運転も可能となる。

更に、一般に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
グなとによる絶縁か容易であり、ワイヤ電極６０の冷却
水かかかってもなんら問題が無い。

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
用いたか、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
など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。

また、本実施例では圧着機構に於いて板ハネを例にとり
説明したが、それに限定されるものではなく、コイルバ
ネ、ヘリカルバネあるいは磁気力を用いることが考えら
れる。

一方、第１プーリ４７と第２プーリ４８とを離接可能と
するための、圧着力可変手段として積層型圧電体５０を
用いる例につき説明したか、それに限定されるものでは
なく、電磁ソレノイドなとを用いることも可能である。

さらにまた、第１プーリ４７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する例につき説明し
たか、それに限定されるものではなく、第１プーリ４７
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］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
誤動作なくスムーズにワイヤ電極の挿通が可能なワイヤ
電極供給装置を実現することかできる。

また、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。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４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、上述の超音波振動子の動作説明を示
す図であり、第３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り、第４図は、本実施例の
ワイヤ電極供給装置の構成を示す構成図である。第５図
は、従来例を示す構成図である。 １１・超音波振動子 ４５・・機械出力取り出し部位 ４７・・第１プーリ ４８・・・第２プーリ ４９・５０・・・圧着力可変手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワイヤ電極を供給するためのワイヤカット放電加工
   機の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
   音波振動子と、 その超音波振動子の機械出力取り出し部位に圧着された
   第１プーリと、 その第１プーリに当接した第２プーリとを備え、前記第
   １プーリと第２プーリ間にワイヤ電極を挟持させた後、
   前記超音波振動子を駆動させてワイヤ電極を供給するこ
   とを特徴とするワイヤカット放電加工機のワイヤ電極供
   給装置。 ２、請求項１記載のワイヤカット放電加工機のワイヤ電
   極供給装置に於て、 前記第１プーリに対して前記第２プーリを離接可能にす
   るための支持機構を備えたことを特徴とするワイヤ電極
   供給装置。