JPH0699313A - ワイヤカット放電加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ワイヤ電極の振動量を検知して、そ
の特性を把握し、よって振動抑制の手段を探り出すため
の根拠を得て、加工精度の向上と、加工状態の安定化を
得るワイヤカット放電加工機を提供することにある。 【構成】加工液中でワイヤ電極Ｗと被加工物Ａとを対向
させ、ワイヤ電極に電圧を印加することによって被加工
物に対する放電をなし、加工を行うワイヤカット放電加
工機であり、上記ワイヤを走行系１に繰り出し、上記走
行系の中途部に、ワイヤに対して発光する発光素子７
と、この光を受光する受光素子８とからなる振動測定手
段６を備え、ワイヤの走行にともなう振動を光学的に、
かつ定量的に測定し、この振動測定手段６で読み取られ
た振動信号を分析し、かつ記憶して、随時読み出しを可
能とする制御回路１０と、表示手段１１を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤカット放電加工
機に係り、特にワイヤ電極の振動検出のための手段に関
する。

【０００２】

【従来の技術】銅，黄銅あるいはタングステンなどの細
いワイヤ電極により被加工物を糸鋸式に加工するワイヤ
カット放電加工機が知られている。

【０００３】上記ワイヤ電極の直径は、０．０５〜０．
２５mmφの、極めて細径のものが用いられ、供給リール
から一定の速度で繰り出され、放電によって生じる電極
摩耗を補正している。

【０００４】このようなワイヤ電極は、加工液中で被加
工物と極く近接した状態で対向され、電圧を印加され
る。すると、ワイヤ電極から被加工物に対する放電がな
され、放電現象による電子が被加工物に対する絶縁破壊
を生じせしめて溶融し、結果として所定の形状に加工を
行うことができる。

【０００５】上記加工液は、水（脱イオン水）や、ある
いは石油（ケロシン）が用いられるが、取扱いが容易で
火災の心配がなく、加工部分とワイヤの冷却がよく、さ
らにワイヤの強制振動があっても極間に短絡が発生しな
い程度の間隙を形成し、切削粉の排除が良好であり、炭
化物やタールの発作がなく、極間の正常化がなされ易
く、加工を安定に保つことができるなどの理由から、現
在ではほとんど水が採用される。水の導電率（あるいは
比抵抗）は、加工特性に大きな影響を与えるので、この
値を一定に制御することが、加工特性の向上化を得る上
で重要である。

【０００６】また、極間に供給する放電パルスは、仕上
げ面粗さのよい状態で加工速度の高い波形が好ましく、
それにパルス幅が狭く、電流ピーク値の高いパルス電流
を用いるほうがよい。また、この場合の極性は正極性で
あって、ワイヤを陰極に、被加工物を陽極に接続する。

【０００７】加工送り速度は、被加工物の材質、板厚、
ワイヤの種類、線径などによって変化するが、一般的
に、５mm板厚の鋼（ＳＫＤ−１１）を加工する場合で、
最大送り速度は７mm/ 分程度であり、また８０mm程度の
板厚のものでは０．７５〜０．８mm/ 分程度に設定され
る。

【０００８】この種の加工機の加工速度は、レーザ加工
機などに比べればそれ程速いものではなく、要は、加工
精度が高く、抜き型などの高精度の生産加工に使用でき
ることに、特に重要な存在意義がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、放電作用を
なすワイヤ電極は、供給リールと巻き取りリールと間の
走行系に、所定の張力をかけた状態で掛け渡し、これら
リール相互間が被加工物に対する放電加工部となる。

【００１０】そして、先に説明した状態で繰り出される
のだが、ワイヤの繰り出し側と巻き取り側における微妙
な動作の差や、テンションの掛け具合などが影響して、
振動の発生がある。普通、このような振動を抑制するた
めのガイド部材を備えているが、それでもなお振動の発
生を完全に防止することは、不可能である。

【００１１】そして、ワイヤ振動の定量化が充分になさ
れていなかったために、振動発生理由の究明が不充分
で、結果的にワイヤ振動を抑制できずに、加工不良の原
因を除去することができなかった。

【００１２】さらに、ワイヤテンションは、主に、ワイ
ヤ振動を除去することを目的としているが、実際的なテ
ンションの値と、ワイヤ振動の減衰との相関関係が不明
であったために、そのワイヤテンションが最適か否かも
不明となっている。

【００１３】特に、極細ワイヤ（５０μm φ、２５μm
φ）を用いる場合には、引張り強度が低い（２５μm φ
でｍａｘ３Kgf/cm² ）ために、十分なテンションを付与
することができない。

【００１４】したがって、ワイヤ振動をテンションのみ
によって削減することができず、振動吸収のための他の
手段を採用することが必要であり、それには、ワイヤの
振動量を測定して、どのような振動特性を有するのかを
知る必要がある。

【００１５】本発明は、上述した事情に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、ワイヤ電極の振動
量を検知して、その特性を把握し、よって振動抑制の手
段を探り出すための根拠を得て、加工精度の向上と、加
工状態の安定化を図ったワイヤカット放電加工機を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、加工液中でワイヤ電極と被加工物とを対向
させ、ワイヤ電極に電圧を印加することによって被加工
物に対する放電をなし、加工を行うワイヤカット放電加
工機において、上記ワイヤ電極を繰り出して走行させる
走行系と、この走行系に沿って繰り出されるワイヤ電極
の走行系中途部に設けられ、ワイヤ電極の走行にともな
う振動を光学的に、かつ定量的に測定する手段と、この
振動測定手段で読み取られた振動信号を分析し、かつ記
憶して、随時読み出しを可能とする手段とを具備したこ
とを特徴とするワイヤカット放電加工機である。

【００１７】

【作用】ワイヤ電極の走行にともなう振動を光学的に、
かつ定量的に測定し、読み取られた振動信号を分析し、
かつ記憶して、随時読み出しを可能とし、ワイヤ振動抑
制が図れる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面にもとづい
て説明する。

【００１９】図１に示すように、電極としてのワイヤＷ
を走行駆動する走行系１が設けられる。この走行系１
は、ワイヤＷを巻装する供給リール２と、この供給リー
ル２から繰り出されたワイヤＷを巻き取る巻き取りリー
ル３と、上記供給リール２近傍に設けられワイヤＷに張
力を与えるための機械式、もしくは電磁式のブレーキ４
と、上記巻き取りリール３近傍に設けられ定速回転する
ことによりワイヤＷを一定走行させる巻き取りローラ５
とから構成される。

【００２０】実際の加工作用は、ワイヤＷと被加工物Ａ
との間の放電によって行われるものであり、ワイヤＷは
複雑な振動を繰り返すので、この振動を可能な限り抑制
するため、被加工物Ａの近傍でワイヤＷをできるだけ短
いスパンにして摺動保持する図示しないガイドが設けら
れる。

【００２１】このガイドは、被加工物Ａの上下部位に近
接して配置されるＶ溝状ガイドあるいはダイス状ガイド
が選択されるが、加工方向によってワイヤＷの拘束条件
が変化しないことが重要であるので、その意味からダイ
ス状ガイドが望ましい。

【００２２】ワイヤＷの送り速度は、従来と同様１〜３
mm／分程度でよく、この直径も従来と同様、０．０５〜
０．２５mmφのものとするが、加工効率やワイヤ切れト
ラブルの防止などを考慮して、０．１mmφ以上のものを
採用するとよい。

【００２３】上記ブレーキ４によるワイヤＷに対するテ
ンション値は、通常、ワイヤＷの破断力（抗張力）の1/
2 程度である。たとえば、０．２mmφの銅ワイヤであれ
ば、５００〜８００ｇ、同直径の黄銅ワイヤであれば、
８００〜１５００ｇが一般的である。上記走行系１の中
途部には、ワイヤＷの振動測定手段６が配置される。

【００２４】この振動測定手段６は、図２および図３に
も示すように、ワイヤＷに向けてレーザ光を発光すると
ともに、たとえばポリゴンミラーなどによってレーザ光
をスキャンする発光素子７と、このレーザ発光素子７か
ら発光されるレーザ光をワイヤＷを介して受ける、たと
えばＣＣＤ素子である受光素子８および、この受光素子
８の近傍に設けられる基準ゲージ９とからなる。

【００２５】このような振動測定手段６を構成する発光
素子７および受光素子８は、制御回路１０に電気的に接
続されている。発光素子７は、上記制御回路１０から発
光指令信号を受け、ワイヤＷと基準ゲージ９および受光
素子８に向けてレーザ光をスキャンする。

【００２６】受光素子８は、発光素子７から発光される
レーザ光を、ワイヤＷおよび基準ゲージ９を介して受
け、検知信号として上記制御回路１０に送るようになっ
ている。この制御回路１０は、ワイヤ振動の検知信号を
整理分析し、記憶する。上記制御回路１０から必要に応
じて読み出しが可能であり、検出したワイヤＷの振動状
態を表示装置１１に表示できる。

【００２７】再び図１に示すように、ワイヤＷの走行系
１中途部で、上記振動測定手段６の近傍部位に、上記ワ
イヤＷによる加工作用を受けるための被加工物Ａが配置
される。

【００２８】この被加工物Ａに、加工電源１２の陽極が
電気的に接続され、かつ加工電源１２の陰極が上記ワイ
ヤＷに電気的に接続されていて、所定の電圧を印加する
ようになっている。

【００２９】さらに、ワイヤＷの被加工物Ａに対する加
工部位に向かってノズル１３が設けられ、加工液タンク
１４に集溜される加工液をポンプ１５を介して汲み上
げ、かつ集中的に供給するようになっている。

【００３０】上記被加工物Ａは、ＮＣ装置１６を構成す
るクロステーブル１７に支持されていて、Ｘ−Ｙ軸方向
に送りを受ける。これらの送り駆動源となるＸ軸モータ
１８とＹ軸モータ１９は、サーボ回路２０に電気的に接
続されていて、ＮＣ制御回路２１の制御にもとづく各モ
ータ駆動１８，１９によりＸＹ軸方向に送りが与えら
れ、上記ワイヤＷによる２次元形状の加工が行われるよ
うになっている。

【００３１】しかして、ワイヤＷは走行系１に沿って順
次繰り出されるとともに、加工電源１２は相対向するワ
イヤＷと被加工物１２に電圧を印加し、ワイヤＷの放電
作用によって被加工物Ａに対する加工が行われる。同時
にＮＣ装置１６は被加工物ＡをＸＹ方向に移動するの
で、被加工物Ａは指示された通りの形状に切削される。
さらにまた、ワイヤＷに対する振動測定手段６も、同時
に作用する。

【００３２】すなわち、発光素子７からワイヤＷに向け
てレーザ光がスキャンされ、これをワイヤＷおよび基準
ゲージ９を介して、すなわち一部が遮断されたレーザ光
を受光素子８が受ける。

【００３３】この受光素子８は、制御回路１０に検知信
号を送り、ここで上記基準ゲージ９からワイヤＷとの相
対位置のずれである変動を測定する。一定時間（たとえ
ば、１００ms）毎に位置の変動を検出することによっ
て、ワイヤＷの振動変化を定量的に得ることができる。

【００３４】あるいは、レーザの受光上端あるいは下端
などの基準となる位置から、ワイヤＷの位置を読み取
り、一定時間（たとえば、１００ms）に位置の変動を判
別することによって、ワイヤＷ振動を定量的に得るよう
にしてもよい。

【００３５】図４は、振動測定装手段６が測定したワイ
ヤＷの振動状態を表示したものである。ここで、検出す
るワイヤＷの直径は２５μｍφであり、縦軸にワイヤ位
置（mm）、横軸に時間（sec)を示す。

【００３６】略一定の微変化ｍはベース振動であって、
たとえばプーリの緩みが原因で生じることが多い。これ
に対して突発的に生じる大きな振動ｎは、たとえばワイ
ヤ巻き取り部の異常が考えられる。

【００３７】このようにして、ワイヤＷの振動を測定
し、必要に応じて表示することにより、振動の発生状況
からその原因を知る手掛かりとなり、振動削減のための
必要な対策が立て易くなる。

【００３８】なお、上記実施例においては、ワイヤカッ
ト放電加工機におけるワイヤ振動の測定について説明し
たが、これに限定されるものではなく、たとえばワイヤ
ボンディング装置などの、ワイヤを使用する装置で、ワ
イヤの位置変動や形状認識に応用することも可能であ
る。また、発光素子７はレーザ光を発光したが、これに
限定されるものではなく、平行光を発光するものであっ
てもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、繰り出し
手段によって繰り出されるワイヤ電極の、走行にともな
う振動を光学的に、かつ定量的に測定し、この測定信号
を分析し、かつ記憶して、随時読み出しを可能とするよ
うにしたから、ワイヤ電極の振動特性を把握し、よって
振動抑制の手段を探り出すための根拠を得て、加工精度
の向上と、加工状態の安定化を得られる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、ワイヤカット放電加
工機の概略の構成図。

【図２】同実施例の、ワイヤ振動測定手段を説明する斜
視図。

【図３】同実施例の、ワイヤ振動測定手段を説明する構
成図。

【図４】ワイヤ振動の測定結果を示す図。

【符号の説明】

Ｗ…ワイヤ、Ａ…被加工物、１…走行系、２…供給リー
ル、３…巻き取りリール、６…振動測定手段、１０…制
御回路、１１…表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工液中でワイヤ電極と被加工物とを対向
   させ、ワイヤ電極に電圧を印加することによって被加工
   物に対する放電をなし、加工を行うワイヤカット放電加
   工機において、上記ワイヤ電極を繰り出して走行させる
   走行系と、この走行系に沿って繰り出されるワイヤ電極
   の走行系中途部に設けられ、ワイヤ電極の走行にともな
   う振動を光学的に、かつ定量的に測定する手段と、この
   振動測定手段で読み取られた振動信号を分析し、かつ記
   憶して、随時読み出しを可能とする手段とを具備したこ
   とを特徴とするワイヤカット放電加工機。