JP2005313283A - ワイヤカット放電加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブレーキローラからワイヤの供給側で発生するワイヤの張力変動を有効に抑制すること。
【解決手段】 ワイヤ供給ボビン１１、ブレーキローラ１２、ワイヤガイド１４，１５、ワイヤ巻取り装置（１６，１７）の順にワイヤ１０を走行させる走行系と、この走行系においてワイヤ供給ボビン１１とブレーキローラ１２間にワイヤ１０の張力の変動を低減する装置２を備え、ワイヤの張力変動低減装置２をワイヤ供給ボビン１１とブレーキローラ１２間に設けることによって、ブレーキローラ１２からワイヤ１０の供給側で発生するワイヤ１０の張力変動を有効に抑制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ワイヤカット放電加工機に関し、特にワイヤ電極の振動を低減させる構成に関する。

ワイヤカット放電加工機では、ワイヤ張力が変動してワイヤが振動すると、加工精度が低下して加工物の面精度や真直精度が低下する。従来、このようなワイヤの振動を抑制するために、電流や電圧等の加工条件や加工速度の設定を調整したり、ワイヤに張力を与えることが行われている。ワイヤの張力を与える方法としては、ワイヤ走行系のローラ軸に摩擦を加えることにより、ローラを回転しにくくすることでローラにブレーキをかけてワイヤに張力を与えることが知られている。

ワイヤに張力を与えることでワイヤの振動を低減させる場合、回転速度の変動や、ローラに与える摩擦力の変動により、ワイヤ張力がばらつくという問題がある。このワイヤ張力の変動を抑える方法のひとつとして、ワイヤ走行系に張力検出器を設け、ワイヤの送り速度を制御する方法がある。しかし、張力検出器を用いた場合、装置が高価となり、また、フィードバック制御を伴うため、ワイヤ張力の変動に俊敏に応答できない問題がある。

また、ワイヤと加工物との間に発生する火花放電によるワイヤの機械的振動の内で、ワイヤの走行方向の振動に対して、ブレーキローラとワイヤガイドとの間にワイヤの走行方向のワイヤ振動を吸収する機構を設けることで対応するワイヤカット放電加工機も提案されている（特許文献１参照）。

図７は前記吸振機構を備えるワイヤカット放電加工機の概略を説明するための図である。図７に示すワイヤカット放電加工機では、ワイヤ供給ボビン１１，ブレーキローラ１２，固定プーリ１３，上ワイヤガイド１４，下ワイヤガイド１５，巻き取りローラ１６，巻き取りボビン１７の順でワイヤの供給と巻き取りを行う走行系において、固定プーリ１３と上ワイヤガイド１４との間に吸振機構１００を設け、この吸振機構１００によって、上ワイヤガイド１４，下ワイヤガイド１５間の火花放電による振動を吸収している。

また、前記特許文献１に示される吸振機構の構成例は、互いに平行に立設され軸方向に変位自在なロッドを有し、ロッドの機械的振動を吸収する一対の吸振柱と、一対のロッド間に軸架された支軸と、このシャフト支軸に支持されたワイヤが巻き掛けられる可動プーリとからなる構成である。

なお、ワイヤカット放電加工機は、上記した走行系のほかに、ワイヤ１０と加工物３０との間に電圧を印加する電圧印加部２１、加工物３０をＸ，Ｙ方向に移動するテーブル２２や制御部２３、加工液供給部２４等を備える。

特開平０６−０７９５３６号公報

図８（ａ），（ｂ）は、前記したワイヤカット放電加工機の吸振機構の概略構成を示している。図８（ａ）において、吸振機構１００は、ブレーキローラ１２と上ワイヤガイド１４との間に設けられ、上ワイヤガイド１４と下ワイヤガイド１５間で発生する火花放電による振動を吸収するものである。そのため、他の要因によるワイヤ張力の変動を十分に低減することができないという問題がある。

本出願の発明者は、ワイヤガイド間におけるワイヤの張力変動は、上ワイヤガイド１４，下ワイヤガイド１５間で発生する火花放電による振動よりも、ブレーキローラ１２よりもワイヤの供給側で発生する振動に大きく起因することを見いだした。
図８（ｂ）において、ブレーキローラ１２よりもワイヤの供給側では、ワイヤ供給ボビン１１の回転速度変動やブレーキローラ１２の摩擦変動等によって、ワイヤの張力に変動が生じる場合がある。このブレーキローラ１２よりもワイヤの供給側で発生したワイヤの張力変動は、ワイヤ１０が連続していることから、ブレーキローラ１２を通って上ワイヤガイド１４，下ワイヤガイド１５間のワイヤ部分にも影響を与える。

本出願の発明者は、このブレーキローラ１２よりもワイヤの供給側で発生したワイヤの張力変動は、ブレーキローラ１２と上ワイヤガイド１４との間に設けた吸振機構１００では十分に吸収できず、ワイヤ張力の変動を十分に低減することができないことを見いだした。

また、前記特許文献１に示される吸振機構の構成例では、ワイヤが掛けられた可動プーリをワイヤの走行方向の変動を、同方向に弾性的に付勢するバネ部によって吸収する構成である。そのため、ワイヤ張力の変動抑制効果が変動量によって変化するため、良好な張力変動の抑制の直線性が得られないという問題がある。また、抑制できる変動幅はバネ部の変動量で制限されるため、大きなワイヤの張力変動を抑制することができないという問題がある。
さらに、張力変動の抑制特性はバネ部の弾性特性にのみ依存するため、異なるワイヤの張力変動幅に対して、張力変動の抑制特性を調節することが困難であるという問題がある。

そこで、本発明は、ブレーキローラからワイヤの供給側で発生するワイヤの張力変動を有効に抑制することを目的とする。また、ワイヤの張力変動の直線性を良好とすることを目的とし、また、大きな張力変動幅に対応することができることを目的とし、また、張力変動の抑制特性を調節可能とすることを目的とする。

本発明のワイヤカット放電加工機は、ワイヤ供給ボビン、ブレーキローラ、ワイヤガイド、ワイヤ巻取り装置の順にワイヤを走行させる走行系と、この走行系においてワイヤ供給ボビンとブレーキローラ間にワイヤの張力の変動を低減する装置を備る。ワイヤの張力変動低減装置をワイヤ供給ボビンとブレーキローラ間に設けることによって、ブレーキローラからワイヤの供給側で発生するワイヤの張力変動を有効に抑制する。

ワイヤの張力変動低減装置は、ワイヤと接触するローラと、ローラを軸支するシャフトと、シャフトを付勢してワイヤに張力を付与する弾性体とを備えた構成とし、弾性体で付勢されたシャフトはローラを介してワイヤに張力を付与する。

シャフトは、ワイヤカット放電加工機本体側に設けたラジアル軸受けにより回動自在に軸支される。シャフトは、ラジアル軸受けによってワイヤカット放電加工機本体に対して回動自在であり、また、シャフトは弾性体で付勢されているため、ワイヤの張力に変動が発生した場合には、シャフトが回動してローラをワイヤの変動に追従させてワイヤに常に接触させ、ワイヤに対して常に張力を付与する。

ローラは軸支されるシャフトによって回動するため、シャフトが変位する軌跡は弧状となる。これにより、ワイヤに付与される張力は、ワイヤの張力変動に伴うたわみ、あるいはたるみに応じて直線性良く変化する。
ここで、弾性体がシャフトに作用する作用点をローラから所定の距離だけ離した位置とすることによって、ローラからワイヤに付与する張力を増大あるいは減少させる変動幅を大きくすることができる。

また、弾性体は、各端部をシャフト及び装置側に取り付け、少なくとも何れかの取り付け位置を変更自在とする。また、弾性体とバネ部材とし、シャフト及び／又はワイヤカット放電加工機本体側は複数の取り付け位置を設け、バネ部材の各端部を、シャフト及び／又はワイヤカット放電加工機の複数の取り付け位置の何れかに選択的に取り付ける。
弾性体がシャフトに作用する作用点を変更することにより、ワイヤに付与する張力の大きさを調整することができる。

上記のように、ワイヤ張力の変動を抑制において、付与する張力の直線性が良く、また、付与する張力の大きさを調整することができるため、ワイヤガイド間におけるワイヤの張力を一定に保持することができ、加工物の面精度や真直精度を向上させることができる。
また、弾性体にはダンパーを付加してもよく、これにより振動抑制の特性を向上させることができる。

本発明のワイヤの張力変動低減装置は安価に構成することができ、また、物理的に直接ワイヤ張力の変動に反応するため俊敏に応答することができる。
また、本発明のワイヤの張力変動低減装置の設定位置は、ブレーキローラとワイヤ供給ボビンとの間であるため、従来のようにワイヤガイドに接近した位置を避けて設けることができ、設置及びメンテナンスが容易となる。

本発明によれば、ブレーキローラからワイヤの供給側で発生するワイヤの張力変動を有効に抑制することができる。
また、ワイヤの張力変動の直線性を良好とすることができ、また、大きな張力変動幅に対応することができる。
また、付与する張力の大きさを調整して、張力変動の抑制特性を調節可能とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明のワイヤカット放電加工機の概略構成を説明するための図である。ワイヤカット放電加工機１は、前記図８で示した従来構成と同様に、ワイヤ供給ボビン１１，ブレーキローラ１２，上ワイヤガイド１４，下ワイヤガイド１５，巻き取りローラ１６，巻き取りボビン１７の順でワイヤの供給と巻き取りを行う走行系を備え、この走行系において、ワイヤ供給ボビン１１とブレーキローラ１２との間にワイヤ張力変動低減装置２を設け、このワイヤ張力変動低減装置２によって、ブレーキローラ１２からワイヤ供給側で発生するワイヤの張力変動を抑制する。

図１において、ブレーキローラ１２よりもワイヤの供給側において、ワイヤ供給ボビン１１の回転速度変動やブレーキローラ１２の摩擦変動等によって、ワイヤの張力に変動が生じると、本発明のワイヤ張力変動低減装置２はこのワイヤの張力変動を吸収して、ワイヤ張力が一定となるように調整する。これにより、ワイヤ供給ボビン１１の回転速度が変動したりブレーキローラ１２の摩擦が変動して、ブレーキローラ１２よりもワイヤの供給側のワイヤ張力が変動したとしても、このワイヤ張力の変動はワイヤ張力変動低減装置２で抑制されるため、ワイヤ張力変動がブレーキローラ１２を越えて上ワイヤガイド１４，下ワイヤガイド１５間のワイヤ部分に影響を与えることはない。

図２は本発明のワイヤカット放電加工機の概略構成である。図２に示す構成は、ワイヤ張力変動低減装置２を除いて、前記図７で示した構成とほぼ同様とすることができる。図２に示すワイヤカット放電加工機１では、ワイヤ供給ボビン１１，ブレーキローラ１２，固定プーリ１３，上ワイヤガイド１４，下ワイヤガイド１５，巻き取りローラ１６，巻き取りボビン１７の順でワイヤの供給と巻き取りを行う走行系において、ワイヤ供給ボビン１１とブレーキローラ１２との間にワイヤ張力変動低減装置２を設け、このワイヤ張力変動低減装置２によって、ワイヤ供給ボビン１１の回転速度変動やブレーキローラ１２の摩擦変動等のブレーキローラ１２よりもワイヤ供給側で発生するワイヤの張力変動を吸収する。

また、ワイヤカット放電加工機１は、上記した走行系のほかに、ワイヤ１０と加工物３０との間に電圧を印加する電圧印加部２１、加工物３０をＸ，Ｙ方向に移動するテーブル２２や制御部２３、加工液供給部２４等を備える。

次に、図３〜図６を用いてワイヤ張力変動低減装置の概略構成、及び動作例を説明する。
図３はワイヤ張力変動低減装置の概略構成図である。図３において、ワイヤ張力変動低減装置２は、ワイヤ供給ボビン１１とブレーキローラ１２との間に設けられ、ワイヤ１０に張力を付与する。図４はワイヤ張力変動低減装置の一構成例を示している。図４において、ワイヤ張力変動低減装置２は、ワイヤ１０と接触するローラ３と、このローラ３を軸支するシャフト４と、シャフト４を付勢してワイヤ１０に張力を付与するバネ部材５を備える。ローラ３はシャフト４の一端に軸支され、ワイヤ１０と接触しながら回転し、ワイヤ１０を一方向に付勢する。

シャフト４の他端は、軸受け６によってワイヤカット放電加工機側に回動自在に取り付けられる。軸受け６をワイヤカット放電加工機側のどの部分に取り付けるかは任意とすることができる。

ワイヤへの張力の付与は、ローラ３をワイヤ１０に接触させて一方向に押圧することで行うことができ、ローラ３を取り付けるシャフト４をバネ部材５で回動させることによって行うことができる。このバネ部材５の一端はシャフト４に取り付けられ、他端はワイヤカット放電加工機側に取り付けられる。バネ部材５の他端をワイヤカット放電加工機側のどの部分に取り付けるかについても、前記したシャフト４の軸受け６と同様に任意とすることができる。バネ部材５は、ローラ３がワイヤ１０と接触する方向となるように、シャフト４を付勢する。

図５は、本発明のワイヤ張力変動低減装置により張力を一定に保持する動作を説明するための図である。図５（ｂ）は減少したワイヤ張力が増加させる動作例を示している。
ここで、ワイヤ１０の張力がＡである状態を安定状態とし、ワイヤ張力変動低減装置によってワイヤには常に張力Ａが加わるように調整するものとする。

図５（ａ）において、安定状態において、ワイヤ１０の張力Ａはその合力Ｂが付勢力Ｃと釣り合うことで安定しているものとする。図５（ａ）では、この状態において、ワイヤ供給ボビンの速度変動やブレーキローラの摩擦変動によって、ワイヤの張力が増加する方向に変動する。図中の矢印Ｄはワイヤの張力増加を示している。この増加した張力の合力は、図中の矢印Ｅで示される。

ワイヤ張力変動低減装置は、この増加する合力分（矢印Ｅ）を打ち消す方向に力Ｆを付与する。この付勢力Ｆは、ワイヤ１０の張力変動によりワイヤ張力変動低減装置のローラ３の位置が変位し、この変位によるバネ部材５が伸びることにより生じる付勢力の増加分である。
ワイヤ張力変動低減装置によって付与された力Ｆは、ワイヤ１０に対して前記した張力増加Ｄと逆の方向の張力Ｇを付与する。張力Ｇは張力増加Ｄを低減させて、当初の張力Ａに戻す。

また、図５（ｂ）においても、安定状態において、ワイヤ１０の張力Ａはその合力Ｂが付勢力Ｃと釣り合うことで安定しているものとする。図５（ｂ）では、この状態において、ワイヤ供給ボビンの速度変動やブレーキローラの摩擦変動によって、ワイヤの張力が減少する方向に変動する。図中の矢印Ｈはワイヤの張力減少を示している。この減少した張力の合力は、図中の矢印Ｊで示される。

ワイヤ張力変動低減装置は、この減少する合力分（矢印Ｉ）を打ち消す方向に力Ｊを付与する。この付勢力Ｊは、ワイヤ１０の張力変動によりワイヤ張力変動低減装置のローラ３の位置が変位し、この変位によってバネ部材５が縮むことにより生じる付勢力の減少分である。

ワイヤ張力変動低減装置によって付与された力Ｊは、ワイヤ１０に対して前記した張力減少Ｈと逆の方向の張力Ｋを付与する。張力Ｋは張力減少Ｈを増加させて、当初の張力Ａに戻す。

ワイヤ張力変動低減装置は、ワイヤに付与する張力を調整することができる。張力調整は、弾性体であるバネ部材の取り付け位置を調整することで行うことができ、バネ部材の各端部をそれぞれシャフト及びワイヤカット放電加工機本体側への取り付けにおいて、少なくとも何れかの取り付け位置を変更自在とすることで行うことができる。

図６はバネ部材の取り付け位置を説明するための図である。なお、図６では、ワイヤカット放電加工機本体側に対する取り付け位置を変更自在とする例を示している。ワイヤカット放電加工機本体側には、バネ部材５の一端を取り付ける取り付け位置７（７ａ〜７ｄ）が複数設けられる。

バネ部材５の一端はシャフト４側に取り付けられ、他の一端はカット放電加工機本体側に設けられた複数の取り付け位置７ａ〜７ｄの何れかに取り付けられる。取り付け位置７ａ〜７ｄを選択することによって、バネ部材５の伸びの長さが変化する。このバネ部材５の伸びの長さを変えることによって、シャフト４を引きつける力の大きさが変わり、ローラ３がワイヤ１０に付与する張力を調整することができる。

図６（ａ）は取り付け位置７ｂを選択した場合を示し、図６（ｂ）は取り付け位置７ｄを選択した場合を示している。図６（ａ）の取り付け位置７ｂでは、ローラ３はワイヤ１０に対して小さな張力を付与することができ、図６（ｂ）の取り付け位置７ｄでは、ローラ３はワイヤ１０に対して大きな張力を付与することができる。

なお、図６では、ワイヤカット放電加工機本体側に対する取り付け位置を変更自在とする例を示しているが、シャフトに対する取り付け位置を変更自在とすることによっても、ローラからワイヤに付与する張力を調整することができる。この場合には、バネ部材がシャフトに作用する作用点を変更することより、ローラからワイヤに付与する張力が変化する。

本発明のワイヤカット放電加工機の概略構成を説明するための図である。 本発明のワイヤカット放電加工機の概略構成である。 本発明のワイヤ張力変動低減装置の概略構成図である。 本発明のワイヤ張力変動低減装置の一構成例を示す図である。 本発明のワイヤ張力変動低減装置により張力を一定に保持する動作を説明するための図である。 バネ部材の取り付け位置を説明するための図である。 吸振機構を備えるワイヤカット放電加工機の概略を説明するための図である。 従来の吸振機構の構成を説明するための図である。

符号の説明

１ ワイヤカット放電加工機
２ ワイヤ張力変動低減装置
３ ローラ
４ シャフト
５ バネ部材
６ 軸受け
７ 取り付け位置
１０ ワイヤ
１１ ワイヤ供給ボビン
１２ ブレーキローラ
１３ 固定プーリ
１４ 上ワイヤガイド
１５ 下ワイヤガイド
１６ 巻き取りローラ
１７ 巻き取りボビン
２１ 電圧印加部
２２ テーブル
２３ 制御部
２４ 加工液供給部
３０ 加工物
１００ 吸振機構

Claims (5)

1. ワイヤ供給ボビン、ブレーキローラ、ワイヤガイド、ワイヤ巻取り装置の順にワイヤを走行させる走行系と、
   前記走行系において前記ワイヤ供給ボビンと前記ブレーキローラ間にワイヤの張力の変動を低減する装置を具備することを特徴とするワイヤカット放電加工機。
2. 前記ワイヤ張力の変動を低減する装置は、ワイヤと接触するローラと、当該ローラを軸支するシャフトと、当該シャフトを付勢してワイヤに張力を付与する弾性体とを備え、弾性体で付勢されたシャフトはローラを介してワイヤに張力を付与することを特徴とする、請求項１に記載のワイヤカット放電加工機。
3. 前記シャフトは回動自在に軸支するラジアル軸受けを備えることを特徴とする、請求項２に記載のワイヤカット放電加工機。
4. 前記弾性体は、各端部をそれぞれ前記シャフト及びワイヤカット放電加工機本体側に取り付け、少なくとも何れかの取り付け位置を変更自在とすることを特徴とする、請求項２又は３に記載のワイヤカット放電加工機。
5. 前記弾性体はバネ部材であり、
   前記シャフト及び／又はワイヤカット放電加工機本体側は複数の取り付け位置を備え、
   当該バネ部材の各端部を、シャフト及び／又はワイヤカット放電加工機の複数の取り付け位置の何れかに選択的に取り付けることを特徴とする、請求項２乃至４の何れかに記載のワイヤカット放電加工機。
   
   

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