JPH0379228A - ワイヤ放電加工機 - 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、被加工物とワイヤ電極との間に放電を発生さ
せ、該放電エネルギによって被加工物を加工するワイヤ
放電加工機に関するものである。

［従来技術］ ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極に対して相対的に移送
される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ものである。

従来、被加工物の移送は、回転型の電磁モータとスクリ
ューネジ等より成る動力変換機構より構成された駆動源
を用い、回転運動を直線運動に変換して加工台を平面内
で２方向に動かす事によって行なりでいた。

そして、前記電磁モータの駆動制御はコンビュ−タの加
ニブログラムに応じて自動的に行なわれている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述のワイヤ放電加工機では、動力変換
機構における動力損失が大きいため、駆動効率が低く、
かつバックラッシュ等によりミクロンオーダーの高精度
な位置決めが困難であった。

また、その駆動源に用いられている電磁モータは応答性
が良いとは言えず、また磁気ノイズを発生しやすいため
、制御系に用いられているコンピュータの誤動作防止を
目的として電磁ノイズ遮蔽手段が必要となるという問題
点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、圧電アクチュエータを用いて直接駆動を行な
う事によって駆動効率が高く高位置決め精度が可能なワ
イヤ放電加工機を得る事をその目的としている。

さらに、加工速度が速く誤動作による危険性の少ない優
れたワイヤ放電加工機を得る事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放電加工機は
、略細線状のワイヤ電極と、被加工物が載置された加工
台とを平面２自由度で相対的に駆動するための駆動源と
して圧電アクチュエータを用いている。

更に、前記圧電アクチュエータは弾性体を備え、該弾性
体に交流電気信号が印加されることにより超音波振動が
発生する電気機械変換素子が着設され、該電気機械変換
素子を駆動することで所定の振動部位に略直交する少な
くとも２方向の振動が励振される超音波振動子を備えて
いる。

［作用］ 上記の構成を有する本発明のワイヤ放電加工機において
は、電気機械変換素子として例えば圧電体を利用して機
械出力を得る圧電アクチュエータに交流電気信号が印加
されると、その所定の部位に微小振幅の略楕円振動が励
振され、そして被駆動体である加工台が駆動力を受は該
加工台がワイヤ電極に対して相対的に所定方向に直接駆
動される。

このとき該加工台上に載置された被加工物はワイヤ電極
との間の放電現象により加工される。

［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。

本発明に用いる圧電アクチュエータは、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
を用いれば良い。

以下に、その構成の一例を第１図を参照しつつ説明する
。超音波振動子１１は、矩形平板形状を有する弾性体２
１の上面に、該弾性体２１に曲げ振動を励振するための
第１圧電体２２が着設されている。該弾性体２１におい
て、前記着設面と略直交する側面には、該弾性体２１に
縦振動を励振するための第２圧電体２３ａ及び２３ｂが
着設されている。

前記弾性体２１の長手方向中心は、該弾性体２１を固定
するための固定ボルト２４ａ及び２４ｂにより固定され
ている。該固定ボルト２４ａ及び２４ｂの他端は、基台
２５ａ及び２５ｂに固定されている。

前記第１圧電体２２の上面には、電極２６が着設されて
いる。また前記第２圧電体２３ａ及び２３ｂの上面には
電極２７ａ及び２７ｂが着設されている。また前記弾性
体２１自身は、アース電極を兼ねており、該弾性体は前
記固定ボルト２４ａ及び２４ｂを介して基台２５ａ及び
２５ｂに接地されている。

更に該弾性体２１は、その厚さ方向に所定の周波数ｆに
おいて両端自由端２次モードで曲げ振動し、且つ同一の
周波数ｆにより長さ方向に両端自由端１次モードで縦振
動するように形状寸法を調節されている。

一般に、弾性体中を伝播する縦振動の共振周波数は、該
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を設計する事は容易であ
るので、その詳細は省く。

以上のように構成された超音波振動子１１の作用を以下
に説明する。

まず、第１圧電体２２に周波数ｆの交流電圧を印加して
振動させると、前記弾性体２１は曲げ振動２次モードで
共振し定在波が励起される。

次に第２圧電体２３ａ及び２３ｂに周波数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が励起される。つまり前記固定ボ
ルト２４ａ及び２４ｂで固定される位置は各定在波の節
となっている。

このとき前記第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及び位相を調節すると、前記
弾性体２１には任意の形状の略楕円振動を発生する事が
可能となる。

尚、上記実施例では縦振動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振動を発生する超
音波振動子について説明したが、こ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、種々の振動モードの利用が考えられ、また高次モ
ードを利用しても良い。

上述の超音波振動子１１を好適に利用したワイヤ放電加
工機の加工台３１を第２図及び第３図に示す。同図にお
いて、第１図と同じ符号の付された各部材は、前記詳述
した各構成部材と同一である。

図示しないワイヤ供給リールから供給されるワイヤ電極
３２は、加工台３１の上下に配置された給電ローラ３３
ａ及び３３ｂを通り図示しない巻取リリールヘ送られ巻
き取られる。

前記加工台３１はＸ軸テーブル３４とＹ軸テーブル３５
が上下に重ねられた構造をとっており、該２つのテーブ
ルは前記ワイヤ電極３２を通すために中空わく形状をし
ている。該Ｘ軸テーブル３４は、支持部材３６を介して
基台３７に支持された第１の超音波振動子１１ａと、ゴ
ムローラより成りこれも基台３７に着設された圧着機構
３８ａ。

３８ｂ及び３８ｃとの間で所定圧力で圧着されている。

第１の超音波振動子１１ａはその最大振幅が得られる両
端部において駆動部３９ａ及び３９ｂが形成され、前記
Ｘ軸テーブル３４に圧着されている。

同様に、前記Ｙ軸テーブル３５においても、支持部材４
０により第２の超音波振動子１１ｂが支持され、圧着機
構４１ａ、４１ｂ及び４１ｃにより所定圧力で圧着され
ており、該第２の超音波振動子１１ｂには駆動部４２ａ
及び４２ｂが形成されている。

以上のようなワイヤ放電加工機において、前記第１の超
音波振動子１１ａに所定周波数の交流電圧を印加すると
、振動振幅が数腐〜数１０．程度の微小振幅の略楕円振
動が励振される。その結果、前記駆動部３９ａ及び３９
ｂと前記Ｘ軸テーブル３４との間の摩擦力に起因する駆
動力を受け、図中矢印Ｘ方向に該Ｘ軸テーブル３４が駆
動される。

このとき、該超音波振動子１１ａは共振現象を利用して
いるので、その振動変位は従来見られるような積層形圧
電アクチュエータを利用した微動機構に比べ桁違いに大
きく、高速移動、高速応答性が可能である。その結果、
該Ｘ軸テーブル３４上に載置した被加工物５０の加工が
行なわれるものである。

また、前記Ｙ軸テーブル３５もまったく同様の動作原理
により、図中矢印Ｙ方向に駆動される。

尚、超音波振動子１１ａ及びｌｌｂに形成された駆動部
３９ａ、３９ｂ及び４２ａ、４２ｂをセラミックで形成
する事により、絶縁性や耐摩耗性を向上させる事もでき
る。

本発明に用いられる圧電アクチュエータは従来の電磁モ
ータに比べ、以下に挙げられる種々の利点を有している
。

１）巻線が不要であり、構造が簡単であるため、小型、
軽量化が可能である。

２）高エネルギー変換効率が得られ、例えばＤＣモータ
に比べ出力／体積比、出力／重量比は１０倍以上となる
。

３）摩擦力を利用しているので、応答性、位置制御性に
優れている。

４）磁気、電磁ノイズを発生しない。

また上記実施例では圧電アクチュエータとして定在波振
動を発生する超音波振動子を例にとり説明したが、これ
に限定されるものではなく、進行波型超音波モータ等、
種々の圧電アクチュエータが考えらる。

更に、超音波振動子の形状を平板状とする例について説
明したが、それに限定されるものではなく、棒形、方形
、円筒形、円板形、円環形等を用いても良い。

［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
、駆動効率が高く高位置決め精度が可能なワイヤ放電加
工機を実現する事ができる。

更に、加工速度が速く誤動作による危険性の少ない優れ
たワイヤ放電加工機を実現する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本発明に用いる超音波振動子の上面
図、第２図は本発明を適用するワイヤ放電加工機の全体
斜視図、第３図は上記ワイヤ放電加工機の加工台の取付
状態を示す説明図である。 図中、１１は超音波振動子、２１は弾性体、２２は第１
圧電体、２３ａ、２３ｂは第２圧電体、３１は加工台、
３２はワイヤ電極、３４はＸ軸テーブル、３５はＹ軸テ
ーブル、５０は被加工物である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、略細線状のワイヤ電極（３２）と、被加工物（５０
   ）が載置された加工台（３１）とを平面２自由度で相対
   的に駆動するための駆動源を具備し、該ワイヤ電極（３
   ２）と被加工物（５０）との間に放電を発生させ、該放
   電エネルギにより被加工物（５０）を加工するワイヤ放
   電加工機において、 前記駆動源として圧電アクチュエータ（１１ａ，１１ｂ
   ）を用いる事を特徴とするワイヤ放電加工機。 ２、請求項１記載のワイヤ放電加工機において、前記圧
   電アクチュエータは弾性体（２１）を備え、該弾性体（
   ２１）に、交流電気信号が印加されることにより超音波
   振動が発生する電気機械変換素子（２２，２３ａ，２３
   ｂ）が着設され、 該電気機械変換素子（２２，２３ａ，２３ｂ）を駆動す
   ることで所定の振動部位に略直交する少なくとも２方向
   の振動が励振される超音波振動子（１１）を備える事を
   特徴とするワイヤ放電加工機。