WO2011136309A1 - ワイヤ放電加工装置の自動結線装置 - Google Patents

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Abstract

ジェットノズル(20)を含むワイヤ放電加工装置の自動結線装置。ジェットノズルは、ジェットノズル孔(28)が開放されている開放位置と、ジェットノズル孔が形成されている閉鎖位置との間を移動できる第1および第2のフィンガ(21、22)を含む。ジェットノズルは、さらに、第1および第2のフィンガを開放位置へ付勢するバイアス手段(60)を含む。移動装置がジェットノズルを待避位置から動作位置へ移動させると、第1および第2のフィンガは噴流ノズルに接触することによってバイアス手段に抗して閉鎖位置へ移動する。

Description

ワイヤ放電加工装置の自動結線装置
本発明は、一対のワイヤガイド間を走行するワイヤ電極とワーク間に形成された加工間隙に放電を発生させてワークを加工するワイヤ放電加工装置に関する。特に、本発明はワイヤ電極を一対のワイヤガイドに自動的に挿通する自動結線装置(Automatic Wire Threader)に関する。
一般に、ワイヤ放電加工装置は自動結線装置を備えている。自動結線装置は、ワイヤ電極を上ワイヤガイド、開始穴、下ワイヤガイドに順に挿通する。下ワイヤガイドを通過したワイヤ電極は、巻取りローラまで搬送される。開始穴は加工に先立ってワーク中に形成された1mm程度の穴である。0.20mmの径を有するワイヤ電極が使用されるとき、ワイヤガイドはφ0.205mm又はφ0.21mmの案内孔を有する。上下のワイヤガイドはそれぞれのガイド組立体の中に収容されている。各ガイド組立体は加工間隙に向けて加工液を供給する噴流ノズルを備えている。噴流ノズルは典型的にはφ6mm程度の開口を有する。
近年の自動結線装置は、流体ジェット(以下「ジェット」)をワイヤ電極に同軸に形成するジェットノズルを備えている。ジェットはワイヤ電極を拘束しつつ下ワイヤガイドまで推進する。典型的なジェットノズルはφ1.5mmの開口を有する。ジェットノズルは、通常、上ワイヤガイドを収容する上ガイド組立体の中に設けられている。
特許文献1中の自動結線装置は、上下に移動可能なガイドパイプを含んでいる。ワイヤ電極はガイドパイプを通過でき、高圧液がガイドパイプに供給される。典型的なガイドパイプは2mmの外径と1mmの内径を有する。ガイドパイプは開始穴に容易に接近できるので、自動ワイヤ挿通の成功率が高まる。多くの場合、ガイドパイプを通過させるために分割可能な上ワイヤガイドが使用される。分割可能なワイヤガイドは耐久性が低く磨耗しやすいと見なされている。
特許文献2は、一端にジェットノズル孔が形成された回転腕を開示している。ジェットノズル孔は待避位置と上ガイド組立体の下部との間を移動可能である。ジェットノズル孔は、加工中、上ガイド組立体から離れた待避位置にある。自動ワイヤ挿通のために、回転腕の一端は上ガイド組立体の下部に嵌合される。このとき、ジェットノズル孔は噴流ノズルの直下に位置させられている。ジェットノズル孔が待避位置へ戻れるように、ジェットノズル孔は分割可能になっている。ジェットノズル孔は空気圧シリンダによって開閉される。ジェットノズル孔は上ガイド組立体の外に形成されているので、上ガイド組立体の設計が制限されない。また、分割可能なワイヤガイドが必要とされない。
特許文献3は、特許文献2と同様に、ジェットノズル孔が上ガイド組立体の外に形成されている自動結線装置を開示している。特許文献3中のジェットノズルは、待避位置と上ガイド組立体の下部との間をより高速に移動可能である。ジェットノズルは、ジェットノズル孔の中心軸を含む面によって、分割可能である。ジェットノズル孔はシリンダ装置によって開閉される。ジェットノズルは噴流ノズルに液密に強固に結合可能である。ジェットノズルは垂直に下方へ伸長する円柱部を有している。円柱部は噴流ノズルよりも外径において小さい。したがって、ジェットノズルは噴流ノズルよりもワークにもっと接近できる。
特公平7-29246号公報 特公平5-21693号公報 特開2010-5719号公報
しかしながら、特許文献2および3中に開示される自動結線装置は、ジェットノズル孔を開閉するアクチュエータを必要とする。本発明の目的は、ジェットノズル孔が上ガイド組立体の外に形成されている自動結線装置の改良である。出願人は、ワークはほとんどの場合加工液の中に存在していることを考慮し、ジェットノズルと噴流ノズルとの液密な結合に拘泥していない。本発明のいくつかの利点は、後の説明の中に記載されている。
本発明は、ワイヤ電極(2)が通過する案内孔を有するワイヤガイド(31)と、加工液を前記ワイヤ電極とワーク(3)間に形成された加工間隙へ噴射する噴流ノズル(41)と、第1のフィンガ(21)および第2のフィンガ(22)を含みジェットノズル孔(28)を有するジェットノズル(20)と、前記ジェットノズルを、前記噴流ノズルから離れている待避位置と前記ジェットノズルが前記噴流ノズルに接触している動作位置との間を移動させる移動装置(80)とを含むワイヤ放電加工装置の自動結線装置に関する。
前記第1および第2のフィンガの少なくとも一方のフィンガが、前記ジェットノズル孔が開放されている開放位置と、前記ジェットノズル孔が形成されている閉鎖位置との間を移動できる。ワイヤ放電加工装置の自動結線装置は、前記ジェットノズルは前記少なくとも一方のフィンガを前記開放位置へ付勢するバイアス手段(60)を含み、前記移動装置が前記ジェットノズルを前記動作位置へ移動させると、前記少なくとも一方のフィンガは前記噴流ノズルに接触することによって前記バイアス手段に抗して前記閉鎖位置へ移動することを特徴とする。
前記バイアス手段は、前記少なくとも一方のフィンガを前記開放位置へ押圧する圧縮コイルばねであればよい。好ましくは、前記少なくとも一方のフィンガが前記閉鎖位置にあるとき、前記ジェットノズル孔を有し前記ワークへ向って垂直に伸長する円柱部が前記ジェットノズルに形成される。
好ましくは、自動結線装置は、上ワイヤガイドを通過した前記ワイヤ電極を前記ジェットノズル孔へ案内する案内ノズル(71)をさらに含む。前記案内ノズルは前記ワイヤ電極が通過するノズル孔(78)を有し、前記ジェットノズルが前記動作位置にあるとき、前記ノズル孔と前記ジェットノズル孔の各中心軸は垂直線上に配置されている。
移動装置がジェットノズルを動作位置へ移動させると、少なくとも一方のフィンガは噴流ノズルに接触することによってバイアス手段に抗して閉鎖位置へ移動するので、少なくとも一方のフィンガを開閉させる特別なアクチュエータが必要とされない。
本発明の自動結線装置を備えたワイヤ放電加工装置を示す模式図である。 本発明の自動結線装置における上ガイド組立体の右側面断面図である。 ジェットノズルと移動装置を示す右側面図である。 開放位置にあるジェットノズルの一例を示す平面図である。 閉鎖位置にある図4のジェットノズルを示す平面図である。 ジェットノズルの別の例を示す平面図である。
図1中に、ワイヤ放電加工装置のワイヤ搬送径路が示されている。ここでは、ジェットノズルを移動させる装置は図示されていない。自動結線装置1は、本体10と、ガイドパイプ11と、支持ブロック12と、一対の送出ローラ13と、カッタ14と、ジェットノズル20とを含んでなる。
ガイドパイプ11はその上端で支持ブロック12に支持される。支持ブロック12はその中にチャンバを有する。ワイヤ電極2を案内する高圧液が支持ブロック12中のチャンバへ導入される。また、自動結線装置1は、ガイドパイプ11を上下に移動させる昇降装置15を備える。一対の送出ローラ13は、ワイヤ電極2を降下させる又は巻き上げるために設けられている。一対の送出ローラ13は、加工中は、開放されている。カッタ14はワイヤ電極2を切断するために設けられている。
自動結線装置1の本体10は、鉛直1軸方向に移動する図示しない加工ヘッドに設けられている。加工ヘッドが鉛直1軸方向に移動すると、本体10が上下方向に移動する。ジェットノズル20を移動させる装置は本体10に設けられている。ガイド組立体30、40はワーク3をはさんで上下に配置されている。上ガイド組立体30は、ワイヤ電極2を支持する上ワイヤガイド41を収容している。本体10の下端に上ガイド組立体30が固定されている。したがって、加工ヘッドの移動によって、上ガイド組立体30の高さが決定される。
ガイドパイプ11の下端は、昇降装置15によって、上ワイヤガイド41の直上まで下降することができる。自動ワイヤ挿通時は、ガイドパイプ11がワイヤ電極2を上ワイヤガイド41の直上まで案内する。このとき、高圧液が支持ブロック12中のチャンバからガイドパイプ11の中へ供給される。その結果、ワイヤ電極2がガイドパイプ11の中で座屈しない。加工中、ガイドパイプ11の下端がカッタ14よりも上位に位置している。
一対のワイヤガイドは、ワーク3を挟んで上下に配置されている。ワーク3は加工槽38の中に収容され、適当なワークスタンドに固定されている。加工中、所定の張力が与えられたワイヤ電極2は、上下のワイヤガイド間を走行する。一対のワイヤガイドはワイヤ電極2を水平面において位置決めする。
噴流ノズル41は、ワイヤ電極2とワーク3間に形成された加工間隙へ加工液を噴射するために設けられている。加工液は加工屑を洗い流し加工間隙を冷却する。下ガイド組立体40は噴流ノズル41と同様の噴流ノズルを備えている。典型的な加工液は、水を主成分とする高い比抵抗を有する液である。油を主成分とする加工液も知られている。加工槽38は加工液で満たされ、加工されているワーク3は加工液の中に存在している。
ワイヤボビン52に巻かれているワイヤ電極2は、張力ローラ51によって繰り出される。張力ローラ51は、ワイヤ電極2に張力を与えながらワイヤ電極2をワーク3へ向けて送り出す。ワイヤ電極2は、さらに、自動結線装置1によって、上ワイヤガイド、開始穴および下ワイヤガイドに順に挿通される。開始穴はワーク3に垂直に形成されている。開始穴はワイヤ放電加工が始まる位置である。
下ワイヤガイドを通過したワイヤ電極2は、プーリ55によって搬送パイプ56の入口へ導かれる。高圧液がアスピレータによって搬送パイプ56に供給され、ワイヤ電極2は巻取りローラ57まで液流によって案内される。巻取りローラ57を通過したワイヤ電極2は、一対の切断ローラ58によって、小片へ切断される。ワイヤ電極2の小片はバケット59に回収される。
図2はジェットノズル20を示している。ジェットノズル20は開口48を塞ぐように噴流ノズル41に装着されている。ここでは、ジェットノズルを移動させる装置は図示されていない。自動結線装置1は、ジェットノズル20が発生するジェットによって、ワイヤ電極2を開始穴および下ワイヤガイドに挿通する。ジェットノズル20はジェットノズル孔28を有する。
自動結線装置1は、さらに、案内ノズル71を備えている。上ワイヤガイド31を通過したワイヤ電極2は、案内ノズル71が発生する液流によって、ジェットノズル孔28の入口へ案内される。案内ノズル71はワイヤ電極2が通過するノズル孔78を有する。ノズル孔78は噴流ノズル41の開口48よりも径において小さい。上ワイヤガイド31の案内孔と、ノズル孔78と、ジェットノズル孔28の各中心軸は、ジェットノズル20が噴流ノズル41に接触している時、垂直線上に配置されている。ノズル孔78はジェットノズル孔28の入口へ向けられている。
上ガイド組立体30は上アーム4に強固に固定されている。上アーム4は、自動結線装置1の本体10の下端に取り付けられている。上ガイド組立体30は主にハウジング33から成り、上ワイヤガイド31と、接触子32と、ダミーガイド34と、噴流ノズル41とを含んでいる。ワイヤガイド31と接触子32とダミーガイド34は上ガイド組立体30の中に収容されている。ワイヤガイド31のうちワイヤ電極2に接触する部分はダイヤモンドから製作されている。ワイヤガイド31は加工間隙の近くに位置することが好ましい。
接触子32はワイヤ電極2に電力を供給するために設けられている。接触子32は平板形状であり、超硬合金から製作されている。図2は、ワイヤ電極2に押し付けられている接触子32を示している。接触子32は、アクチュエータによって、ワイヤ搬送径路から退避することができる。接触子32の退避によって、ガイドパイプ11の下端はワイヤガイド31の直上まで下降することができる。ダミーガイド34は、ワイヤ電極2を上ガイド組立体30の中に導入する。
噴流ノズル41はハウジング33の下部に螺合され、上ガイド組立体30の下部を形成している。噴流ノズル41は垂直に下方へ伸長する円柱部47を有する。ワーク3へ向けられた開口48が円柱部47の下端に形成されている。開口48は、加工間隙が加工液によって確実に囲まれる程度に大きな径を有する。チャンバ42が噴流ノズル41とハウジング33とによって形成されている。チャンバ42に供給される加工液は、開口48から加工間隙へ噴射される。
案内ノズル71は、噴流ノズル41に包囲されるようにハウジング33の下部に設けられている。チャンバ72が案内ノズル71とハウジング33とによって形成されている。ノズル孔78はワイヤガイド31の案内孔の直下に設けられ、案内孔とノズル孔78は1本の垂直線の上に配列されている。チャンバ72に供給される加工液はノズル孔78から開始穴へ噴射される。案内ノズル71が形成するジェットはワイヤ電極2を拘束しつつ垂直に開始穴へ向かう。
ジェットノズル20はジェットノズル孔28を有する。ジェットノズル20が噴流ノズル41に装着されているとき、案内ノズル71の液流は、ワイヤ電極2と共にジェットノズル孔28の入口に到達する。ジェットノズル20は案内ノズル71から供給される液流によってワイヤ電極2を拘束して案内する。
ジェットノズル20は、ジェットノズル孔28の中心軸を含む面によって、等しく二分割されている。ジェットノズル20は、常時開放している一対の分割体を含んでなる。図4の実施例では、一対の分割体は第1のフィンガ21と第2のフィンガ22である。第1の半パイプ部材23が第1のフィンガ21の底面に取り付けられている。第2の半パイプ部材24が第2のフィンガ22の底面に取り付けられている。第1および第2の半パイプ部材23、24の合体によって、ワーク3へ向って垂直に伸長する円柱部27が形成される。
第1および第2の半パイプ部材23、24はそれぞれのV字形の溝を有している。第1および第2の半パイプ部材23、24の合体によって、円柱部27中に四角柱状のジェットノズル孔28が形成される。四角柱状のジェットノズル孔28から発生するジェットは、ほぼ円柱状である。ジェットノズル孔28が四角柱状であるので、ジェットノズル孔28の開放時に半パイプ部材23、24がワイヤ電極2に引っ掛かることが防止される。図2中に示されるように、ジェットノズル孔28は漏斗形状の入口を有している。
ジェットノズル20の円柱部27は、外径において、噴流ノズル41の円柱部47よりも小さい。したがって、ジェットノズル20は噴流ノズル41よりもワーク3にもっと接近することができる。例えば、座ぐり穴がワーク3に形成され、座ぐり穴の中に開始穴が位置しているとする。そのような場合でも、座ぐり穴の径が円柱部27の外径よりも大きければ、ジェットノズル20はワーク3の上面に接近可能である。
ほとんどの場合ジェットノズル20は加工液の中に存在しているので、ジェットノズル孔28は開き難い。また、加工液がジェットノズル孔28から漏出しても、その周囲に飛び散らない。したがって、ジェットノズル20に高い液密性と剛性が求められておらず、ジェットノズル20は簡単な開閉機構を有している。ジェットノズル20は待避位置と動作位置との間を移動できる。待避位置は噴流ノズル41およびワーク3から離れている位置である。本実施例では、待避位置は本体10の下端の背後である。動作位置はジェットノズル20が噴流ノズル41に接触している位置である。図1、2および3は、動作位置にあるジェットノズル20を示している。
環状突起5が噴流ノズル41の円柱部47の外周に形成されている。環状突起5は、待避位置から動作位置へ移動しているジェットノズル20に接触すると、第1および第2のフィンガ21、22を結合させる。
自動結線装置1は、ジェットノズル20を待避位置と動作位置との間で移動させる移動装置80を含んでいる。移動装置80は、揺動アーム81と、揺動ブラケット82と、シリンダ装置83と、リンク機構84とを含んでなる。ジェットノズル20は揺動アーム81の一端に保持されている。リンク機構84が揺動アーム81の他端に取付けられている。揺動アーム81は揺動ブラケット82に支持されている。揺動ブラケット82は支点85を中心に矢印SWの方向に揺動可能である。
シリンダ装置83は圧縮空気又は加圧油によって動作する。シリンダ装置83は、シリンダ、ピストンおよびピストン棒から成る。ピストン棒は、部分的に示されるリンク機構84に結合されている。ピストンが下限へ移動すると、揺動アーム81が持ち上げられジェットノズル20は待避位置へ移動する。ピストンが上限へ移動すると、揺動アーム81が押し下げられジェットノズル20は動作位置へ移動する。ピストンの一行程のみによって、ジェットノズル20は待避位置から動作位置へ移動することができる。
図4は、第1および第2のフィンガ21、22がそれぞれの開放位置にあるジェットノズル20を示している。開放位置は第1および第2の半パイプ部材23、24が開離しジェットノズル孔28が開放されている位置である。第1のフィンガ21は、支点25を中心に旋回することによって、その開放位置と閉鎖位置との間を移動できる。第2のフィンガ22は、支点26を中心に旋回することによって、その開放位置と閉鎖位置との間を移動できる。第2のフィンガ22の旋回方向は、第1のフィンガ21の旋回方向と逆である。図5は、第1および第2のフィンガ21、22がそれぞれの閉鎖位置にあるジェットノズル20を示している。閉鎖位置は第1および第2の半パイプ部材23、24が結合しジェットノズル孔28が形成されている位置である。
ジェットノズル20は、第1および第2のフィンガ21、22を開放位置へ付勢するバイアス手段を含む。揺動アーム81と第1および第2のフィンガ21、22はそれぞれの凹部を有し、それら凹部が1つのばね室62を形成している。バイアス手段はばね室62に配置された圧縮コイルばね60である。圧縮コイルばね60の一端は揺動アーム81に固定されている。圧縮コイルばね60は第1および第2のフィンガ21、22を図3および4において上方へ押圧している。
座ぐり穴29が第1および第2のフィンガ21、22の内縁に形成されている。座ぐり穴29は水平方向に開いた開口を有する。この開口から噴流ノズル41の円柱部47が座ぐり穴29へ進入することができる。第1および第2のフィンガ21、22がそれぞれの閉鎖位置にあるとき、環状突起5は座ぐり穴29に嵌合する。
ジェットノズル20が待避位置から動作位置へ接近すると、円柱部47がほぼ水平に座ぐり穴29へ進入してくる。そして、環状突起5は、座ぐり穴29の内周壁に接触する。この接触によって、第1および第2のフィンガ21、22は圧縮コイルばね60の押圧方向と反対の方向へ押される。その結果、環状突起5は、圧縮コイルばね60に押圧力に抗して、第1および第2のフィンガ21、22をそれぞれの閉鎖位置へ移動させる。こうして、環状突起5は座ぐり穴29に嵌合し、ジェットノズル20が噴流ノズル41に装着される。
自動ワイヤ挿通が完了すると、ジェットノズル20は移動装置80によって待避位置へ移動する。環状突起5は座ぐり穴29の内周壁から離れ、第1および第2のフィンガ21、22は圧縮コイルばね60の押圧力によってそれぞれの閉鎖位置へ移動する。第1および第2のフィンガ21、22は、簡単な機構によって、開放位置と閉鎖位置との間を移動できる。
図6は、第1のフィンガ21と第2のフィンガ92から成るジェットノズル90を示している。図5中と同様の要素には同じ参照符号が与えられ、その説明は省略される。第2のフィンガ92は揺動アーム81に固定されている。半パイプ部材23が第2のフィンガ92の底面に取り付けられている。第1のフィンガ91だけが支点25を中心に旋回することによってその開放位置と閉鎖位置との間を移動できる。図6は、可動フィンガ91が閉鎖位置にあるジェットノズル90を示している。
図6中の第1および第2の半パイプ部材23、24は、図5中の同様の要素よりも、45°回転されている。その結果、ジェットノズル90が待避位置へ移動し始めたとき、第2の半パイプ部材24がワイヤ電極2に引っ掛かりにくい。
1 自動結線装置
2 ワイヤ電極
3 ワーク
4 上アーム
5 環状突起
10 自動結線装置の本体
11 ガイドパイプ
12 支持ブロック
13 送出ローラ
14 カッタ
15 昇降装置
20 ジェットノズル
21 第1のフィンガ
22 第2のフィンガ
23 第1の半パイプ部材
24 第2の半パイプ部材 
25、26 支点
27 円柱部 
28 ノズル孔
29 座ぐり穴
30 上ガイド組立体
31 上ワイヤガイド
32 上接触子
33 ハウジング
34 ダミーガイド
38 加工槽
40 下ガイド組立体
41 噴流ノズル
42 チャンバ
47 円柱部
48 開口
51 張力ローラ
52 ワイヤボビン
55 プーリ
56 搬送パイプ
57 巻取りローラ排出装置
59 バケット
60 圧縮コイルばね
62 ばね室
65 支点
71 案内ノズル
72 チャンバ
78 ノズル孔
80 移動装置
81 揺動アーム
82 揺動ブラケット
83 シリンダ装置
84 リンク機構
85 支点
90 ジェットノズル
92 第2のフィンガ

Claims (5)

  1. ワイヤ電極が通過する案内孔を有するワイヤガイドと、加工液を前記ワイヤ電極とワーク間に形成された加工間隙へ噴射する噴流ノズルと、第1のフィンガおよび第2のフィンガを含みジェットノズル孔を有するジェットノズルと、前記ジェットノズルを、前記噴流ノズルから離れている待避位置と前記ジェットノズルが前記噴流ノズルに接触している動作位置との間を移動させる移動装置とを含むワイヤ放電加工装置の自動結線装置において、
    前記第1および第2のフィンガの少なくとも一方のフィンガが、前記ジェットノズル孔が開放されている開放位置と、前記ジェットノズル孔が形成されている閉鎖位置との間を移動でき、
    前記ジェットノズルは前記少なくとも一方のフィンガを前記開放位置へ付勢するバイアス手段を含み、
    前記移動装置が前記ジェットノズルを前記動作位置へ移動させると、前記少なくとも一方のフィンガは前記噴流ノズルに接触することによって前記バイアス手段に抗して前記閉鎖位置へ移動することを特徴とするワイヤ放電加工装置の自動結線装置。
  2. 前記バイアス手段は、前記少なくとも一方のフィンガを前記開放位置へ押圧する圧縮コイルばねである請求項1に記載のワイヤ放電加工装置の自動結線装置。
  3. 前記少なくとも一方のフィンガが前記閉鎖位置にあるとき、前記ジェットノズル孔を有し前記ワークへ向って垂直に伸長する円柱部が前記ジェットノズルに形成される請求項1に記載のワイヤ放電加工装置の自動結線装置。
  4. 前記ワイヤガイドを通過した前記ワイヤ電極を前記ジェットノズル孔へ案内する案内ノズルをさらに含む請求項1に記載のワイヤ放電加工装置の自動結線装置。
  5. 前記案内ノズルは前記ワイヤ電極が通過するノズル孔を有し、前記ジェットノズルが前記動作位置にあるとき、前記ノズル孔と前記ジェットノズル孔の各中心軸は垂直線上に配置されている請求項4に記載のワイヤ放電加工装置の自動結線装置。
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