(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
加工槽の外側において機械構造物に固定され先端が前記加工槽の内側に位置するように設けられ前記先端においてワイヤ電極を案内する下側ワイヤガイドユニットを支持する下アームを備え、前記下側ワイヤガイドユニットの直下に設けられる方向転換プーリと、前記加工槽の外側に設けられる巻取ローラと、を有するワイヤ放電加工装置において、
ジェットノズルとアスピレータを含んでなる搬送装置を備え、
前記ジェットノズルは、前記下アームの先端側において前記方向転換プーリと前記巻取ローラとの間に設けられ前記巻取ローラの方向に向かって高圧噴流を噴出して前記ジェットノズルと前記アスピレータの間に液柱を形成し、前記高圧噴流による前記液柱の拘束力のみによって前記ワイヤ電極を案内しながら前記ワイヤ電極を前記高圧噴流による前記液柱に乗せて前記巻取ローラの方向に飛ばして送り、
前記アスピレータは、前記巻取ローラの出口側に設けられ前記高圧噴流による前記液柱によって送られた前記ワイヤ電極の先端を吸引して捕捉する、ワイヤ放電加工装置。
前記ジェットノズルと前記アスピレータとの間の少なくとも前記加工槽の中において前記高圧噴流および前記高圧噴流によって送られる前記ワイヤ電極を覆うカバーを含んでなる請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。
【背景技術】
【0002】
汎用のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極がワイヤボビンから繰り出されてテンションローラを周回し、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドを通って巻取ローラに巻き取られるように構成されている。ワイヤ電極は、放電によって表面が消耗するので、加工中は、上下ワイヤガイド間に所定の張力をもって張架されているとともに、常に未使用の表面が加工間隙に位置しているように、一定の速度で走行している。
【0003】
ワイヤ電極を上下ワイヤガイド間に自動で張架する自動結線装置を備えたワイヤ放電加工装置が知られている。自動結線装置は、ワイヤ電極を送出ローラによって上側ワイヤガイドに向かって送り出し、上下ワイヤガイドに順次挿通し、下アームに設けられている搬送装置によって加工槽の外側まで導いて、ワイヤ電極の先端を巻取ローラに捕捉させる。搬送装置におけるワイヤ電極を搬送する方法には、主に、ベルトコンベア方式と、アクチュエータ方式とがある。
【0004】
特許文献1は、典型的なベルトコンベア方式の搬送装置を備えたワイヤ放電加工装置を開示している。ベルトコンベア方式の搬送装置は、一対の無端ベルトがワイヤ電極を挟み込んで直接移動させるので、直径が0.2mmφ以上の比較的大きいワイヤ電極の搬送に有利である。しかしながら、ベルトコンベアによって装置全体が大きくなる。また、直径が比較的小さいワイヤ電極、とりわけ極細線と称される直径が0.1mmφ未満のワイヤ電極を搬送する場合は、ワイヤ電極に与える負荷が大きくなり、ワイヤ電極の断線、巻付き、脱線を誘発して、自動結線の成功率を低下させる。
【0005】
特許文献2または特許文献3は、典型的なアクチュエータ方式の搬送装置を備えたワイヤ放電加工装置を開示している。アクチュエータ方式の搬送装置は、ガイドパイプの中を高圧水流で満たしてワイヤ電極と共に吸引して、ワイヤ電極を案内しながら送出ローラで送り出してワイヤ電極を搬送するので、比較的小径のワイヤ電極の搬送に優れている。しかしながら、材質が高剛性で癖が付きやすいワイヤ電極、とりわけ大径のワイヤ電極に対しては、高圧水流による拘束力が不足気味であり、細いガイドパイプの中で引っ掛かって座屈しやすく、適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
長年にわたって自動結線に要する時間の短縮が図られているが、少なくとも搬送装置における時間の短縮は、およそ限界に達している。また、ベルトコンベア方式の場合は、無端ベルトが消耗することによって、アクチュエータ方式の場合は、ガイドパイプが損耗して内面が粗面化したり、ガイドパイプの中にワイヤ電極粉を含む粉塵が堆積して詰まることによって、比較的短期間に搬送能力が低下する。そして、ひとたびワイヤ電極の搬送に失敗すると、簡単には搬送装置からワイヤ電極を取り除くことができず、復旧作業に手間と時間を要する。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みて、搬送時間をより短縮することができる新規な搬送装置を備えたワイヤ放電加工装置を提供することを主たる目的とする。本発明のワイヤ放電加工装置によって得ることができるいくつかの利点は、具体的な実施の形態の説明において、その都度詳しく示される。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のワイヤ放電加工装置は、上記課題に鑑みて、加工槽(4)の外側において機械構造物、例えば、コラム(6)に固定され先端が加工槽(4)の内側に位置するように設けられ先端においてワイヤ電極(WE)を案内する下側ワイヤガイドユニット(3B)を支持する下アーム(5)を備え、下側ワイヤガイドユニット(3B)の直下に設けられる方向転換プーリ(10)と、加工槽(4)の外側に設けられる巻取ローラ(1
4A)と、を有するワイヤ放電加工装置において、
ジェットノズル(13A)とアスピレータ(13B)を含んでなる搬送装置を備え、ジェットノズル(13A)は、下アーム(5)の先端側において方向転換プーリ(10)と巻取ローラ(14A)との間に設けられ巻取ローラ(14A)の方向に向かって高圧噴流を噴出して
ジェットノズル(13A)とアスピレータ(13B)との間に液柱(JA)を形成し、高圧噴流
による液柱(JA)の拘束力のみによってワイヤ電極(WE)を案内しながらワイヤ電極(WE)を高圧噴流
による液柱(JA)に乗せて巻取ローラ(14A)の方向に飛ばして送
り、
アスピレータ(13B)は、巻取ローラ(14A)の出口側に設けられ高圧噴流
による液柱(JA)によって送られたワイヤ電極(WE)の先端を吸引して捕捉す
るようにする。
【0010】
本発明のワイヤ放電加工装置は、望ましくは、ジェットノズル(13A)とアスピレータ(13B)との間の少なくとも加工槽(4)の中において高圧噴流および高圧噴流によって送られるワイヤ電極(WE)を覆うカバー(7)を含んでなるようにする。
【0011】
上記括弧内の符号は、図面の符号と一致するが、本発明を理解する上で説明の便宜上付されたものであり、本発明を図面に示される具体的な実施の形態に限定するものではない。
【発明の効果】
【0012】
本発明によると、ワイヤ電極を高圧噴流に乗せて飛ばして下アームの先端から後端までの間を一気に移動させるので、搬送時間を相当短縮することができる。また、無端ベルトあるいはガイドパイプを有していないので、搬送装置が劣化しにくく、搬送能力を長期間維持することができる。そして、万一、ワイヤ電極の搬送に失敗したときでも、ジェットノズルとアスピレータとの間に障害物がないので、ワイヤ電極を簡単に取り除くことができ、復旧作業が容易である。その結果、自動結線の成功率を低下させることなく、自動結線に要する時間を短縮することができるとともに、作業効率が向上する。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1は、本発明のワイヤ放電加工装置の全体の概容を示す。
図1は、ワイヤ電極
WEの走行径路全体を一面で示すために、ワイヤ電極
WEの供給側
1Aを機械本機の正面から見た状態で示し、ワイヤ電極
WEの回収側
1Bを機械本機の左側面から見た状態で示している。また、
図1において、複数の構成部材を判りやすくするために、複数の構成部材の相対的なサイズと位置関係が実物と異なっていることに注意を要する。
【0015】
まず、
図1に示される実施の形態のワイヤ放電加工装置の全体の構成について説明する。実施の形態のワイヤ放電加工装置は、少なくとも、走行装置1と、自動結線装置2と、ワイヤガイドユニット3と、図示しない制御装置、電源装置、および相対移動装置と、を有する。走行装置1と、自動結線装置2と、ワイヤガイドユニット3と、相対移動装置が設けられている部位を機械本機という。
【0016】
走行装置1は、加工に未使用のワイヤ電極WEをワイヤ電極WEと被加工物WPとの間に形成される加工間隙GPに供給して、加工に供された使用済のワイヤ電極WEを回収する手段である。走行装置1は、供給装置11と、張力装置12と、搬送装置13と、回収装置14と、を含んでなる。供給装置11から張力装置12と自動結線装置2を経由して上側ワイヤガイド
ユニット3Aまでを含んでワイヤ電極WEの供給側1Aとし、下側ワイヤガイド
ユニット3Bから搬送装置13を経由して回収装置14までを含んでワイヤ電極WEの回収側1Bとする。
【0017】
自動結線装置2は、ワイヤ電極WEを自動で張架する手段である。実施の形態のワイヤ放電加工装置の自動結線装置2は、送出ローラ2Aと、ガイドパイプ2Bと、カッタ2Cと、を含んでなる。送出ローラ2Aは、送出モータ2Mによって回転してワイヤ電極WEを送り出す手段である。ガイドパイプ2Bは、ワイヤ電極WEの先端を上側ワイヤガイドユニット3Aまで案内する手段である。カッタ2Cは、ワイヤ電極WEを切断する手段である。例えば、カッタ2Cを
、ワイヤ電極
WEを溶断する加熱ローラのような他のワイヤ電極WEを切断する手段に置き換えることができる。
【0018】
ワイヤガイドユニット3は、上側ワイヤガイドユニット3Aと、下側ワイヤガイドユニット3Bとでなる。上下ワイヤガイドユニット3A,3Bは、それぞれワイヤ電極WEを位置決めして案内するワイヤガイド30A(ガイド本体)と、ワイヤ電極WEに給電する通電体30Bと、加工間隙GPに加工液噴流を供給する加工液噴流ノズル30Cとを一体化してなるアセンブリである。
【0019】
図示省略されている制御装置は、ワイヤ放電加工装置の動作を制御する手段である。制御装置と、走行装置1、自動結線装置2、加工電源装置、または相対移動装置との間は、それぞれ1以上の信号線で接続されていて、予め決められているシーケンス動作を実行させる。制御装置は、NCプログラムに従って走行装置1と、自動結線装置2と、加工電源装置と、相対移動装置とに特定の動作を実行させて、ワイヤ放電加工装置の全体の動作を任意に制御して所望の加工を実施する数値制御装置を含む。
【0020】
加工電源装置は、加工間隙GPに所望の波形とピーク電流値を有する放電電流パルスを連続して供給する手段である。相対移動装置は、ワイヤ電極WEと被加工物WPとを水平2軸方向に相対移動させる手段である。相対移動装置は、ワイヤ電極WEと被加工物WPに対して傾斜させるテーパ装置を含む。
【0021】
加工槽4は、被加工物WPを収容する手段である。また、加工槽4は、加工液を収容する手段である。被加工物WPを空気中に晒した状態で加工間隙GPに加工液噴流を噴射供給する「フラッシング方式」で加工を行なうときは、槽壁が加工液の飛散を防止して、加工槽4がスプラッシュガードとして機能する。被加工物WPを加工液に浸漬する「ダイシンキング方式」で加工を行なうときは、槽壁が加工液の漏出を防止して、加工槽4が文字通りタンクとして機能する。
【0022】
下アーム5は、下側ワイヤガイドユニット3Bを支持する手段である。実施の形態のワイヤ放電加工装置においては、下アーム5は、加工槽4の槽壁を越えて加工槽4の中に先端を配置できるように、機械本機の前面側に傾斜して設けられている。下アーム5は、加工槽4の槽壁を貫通して水平に設けることができる。ただし、下アーム5を傾斜して設置することは、加工槽4の槽壁と下アーム5との間にシールを設ける必要がない点で有利である。
【0023】
下アーム5の後端は、加工槽4の外側において機械構造物に固定される。具体的に、実施の形態のワイヤ放電加工装置においては、下アーム5は、回収装置14の巻取ローラ14Aを取り付けている回収ユニットと共にコラム6に固定される。下アーム5の先端は、加工槽4の内側に位置するように設けられる。下アーム5は、先端において下側ワイヤガイドユニット3Bおよび方向転換プーリ10を支持する。
【0024】
方向転換プーリ10は、下アーム5の先端に固定して設けられるガイドブロック20における下側ワイヤガイドユニット3Bの直下に回転可能に取り付けられる。方向転換プーリ10は、被加工物WPの設置面に対して垂直方向に走行するワイヤ電極WEの進行方向をおおよそ水平方向である巻取ローラ14Aの方向に略直角に変向する。
【0025】
次に、実施の形態の走行装置1について、より具体的に説明する。走行装置1の供給装置11は、ワイヤ電極WEを加工間隙GPに供給する手段である。供給装置11は、リール11Aと、ワイヤボビン11Bと、サーボプーリ11Fと、ブレーキ11Mと、を含む。ただし、ワイヤボビン11Bは、所定長のワイヤ電極WEを軸心に巻き回して貯留している交換可能な消耗品である。ワイヤボビン11Bは、リール11Aに装填されて回転する。
【0026】
リール11Aは、張力装置12がワイヤボビン11Bからワイヤ電極WEを連続的に引き出す速度に合わせて回転する。ブレーキ11Mは、例えば、トルクモータまたはパウダクラッチである。ブレーキ11Mは、リール11Aの回転軸に直結して設けられ、リール11Aの回転方向に対して反対方向にリール11Aが回転可能な範囲で負荷をかけることによってワイヤボビン11Bの空転を阻止する。サーボプーリ11Fは、自重によってワイヤ電極WEの張力の変動に合わせて上下に移動して、ワイヤボビン11Bから供給される走行するワイヤ電極WEの振動を吸収する。
【0027】
張力装置12は、ワイヤ電極WEをワイヤボビン11から繰り出して順次加工間隙GPに送り出す手段である。また、張力装置12は、回転装置14との間で加工間隙GPに供給されるワイヤ電極WEに所定の張力を付与する手段である。張力装置12は、駆動ローラ12Aと、従動ローラ12Bと、ピンチローラ12Cと、サーボモータ12Mと、を含む。歪ゲージ12Tは、張力検出器である。リミットスイッチ12Lは、断線検出器である。
【0028】
駆動ローラ12Aは、ワイヤ電極WEをワイヤボビン11Bから引き出して加工間隙GPに送り出す送出ローラと、ワイヤ電極WEに所定の張力を付与するテンションローラとを兼用する。ワイヤ電極WEは、従動ローラ12Bとピンチローラ12Cとによって駆動ローラ12Aの外周を遠回りするように巻き回される。駆動ローラ12Aは、サーボモータ12Mによって回転する。制御装置は、歪ゲージ12Tによって検出される張力に基づいてサーボモータ12Mの回転速度を制御して、張力を一定に維持する。
【0029】
搬送装置13は、方向転換プーリ10によって略水平方向に変向した使用済のワイヤ電極WEを加工槽4の外側に導出する手段である。搬送装置13は、少なくとも1つのジェットノズル13Aと、アスピレータ13Bとを含んでなる。ジェットノズル13Aは、下アーム5の先端側において方向転換プーリ10と巻取ローラ14Aとの間に設けられる。アスピレータ13Bは、巻取ローラ14Aの送出側に設けられる。ジェットノズル13Aとアスピレータ13Bとの間のワイヤ電極WEの走行経路上(搬送経路)には、空中を飛行するワイヤ電極WEの障害になる物が存在しない。
【0030】
ジェットノズル13Aは、巻取ローラ14Aを越えてアスピレータ13Bの方向に向かって高圧噴流を噴出供給する。高圧噴流の液体は、基本的に種類が限定されず、水であっても構わない。望ましくは、高圧噴流が加工液と混合することによって加工に直接影響を与えないようにするために、高圧噴流の液体は、加工に使用する加工液である
。高圧噴流による液柱
JAは、ジェットノズル13Aの開口とアスピレータ13Bの間で恰も橋が架けられているように繋がる。
【0031】
ジェットノズル13Aは、アスピレータ13Bとの間で高圧噴流の液柱
JAが繋がっている状態で、高圧噴流の拘束力のみによってワイヤ電極WEを案内しながら、ワイヤ電極WEを高圧噴流に乗せて巻取ローラ14Aの方向に飛ばす。アスピレータ13Bは、高圧噴流によって送られてくるワイヤ電極WEの先端を吸引して捕捉する。
【0032】
本発明においては、ジェットノズル13Aは、高圧噴流を液柱
JAの中にワイヤ電極WEを拘束した状態で噴出供給することができ、ジェットノズル13Aと置き換えることができる他の高圧噴流発生装置を含む。また、アスピレータ13Bは、アスピレータ
13Bと全く同じ構造でなくても、前方から高圧噴流の液体とワイヤ電極WEとを一緒に吸引して後方に吐き出すことができ、アスピレータ13Bと置き換えることができる他の吸引装置を含む。
【0033】
実施の形態のワイヤ放電加工装置は、下側ワイヤガイドと方向転換プーリ10との間にジェットノズル13Cを備えている。特に、
図1に示されるワイヤ放電加工装置においては、ジェットノズル13Cが下側ワイヤガイドを通過してワイヤ電極WEを方向転換プーリ10とガイドブロック20との間の溝形状の経路に導いて、ワイヤ電極WEが方向転換プーリ10からジェットノズル13Aの方向に向かって進行することを助ける。
【0034】
回収装置14は、使用済のワイヤ電極WEを回収する手段である。また、回収装置14は、ワイヤ電極WEを定速で走行させる手段である。回収装置14は、使用済のワイヤ電極WEを高圧噴流の液体と分離させて回収することができる。回収装置14は、巻取ローラ14Aと、巻取モータ14Mと、バケット14Rと、を含んでなる。
【0035】
巻取ローラ14Aは、巻取モータ14Mによって自転する駆動ローラと、その駆動ローラによって回転する従動ローラ14Bとの一対のローラを含んでいう。巻取ローラ14Aは、一対のローラ間にワイヤ電極WEを挟み込んでワイヤ電極WEを一定の走行速度で走行させる。巻取ローラ14Aの一対のローラは、相互に開離する方向に移動することができ、ワイヤ電極WEに対して拘束から解放するとともに、ワイヤ電極WEの走行径路を開放することができる。
【0036】
駆動ローラを回転させる巻取モータ14Mは、張力装置12のサーボモータ12Mの回転速度よりも速い所定の回転速度を維持する。張力装置12の駆動ローラ12Aと巻取ローラ14Aとの間に速度差が生じることによって、ワイヤ電極WEが予め定められている走行速度で走行しながら、ワイヤ電極WEに駆動ローラ12Aと巻取ローラ14Aとの速度差に対応する大きさの張力が付与される。
【0037】
回収装置14のバケット14Rは、ワイヤ電極WEを回収する回収箱である。バケット14Rには、例えば、金網のような水切板14Cが設けられているので、アスピレータ13Bからワイヤ電極WEと共に排出されてくる高圧噴流の液体をワイヤ電極WEから分離して回収することができる。ワイヤ電極WEを細かく切断して回収するようにしたいときには、水切板14Cを細目のフィルタに換装することができる。
【0038】
次に、実施の形態のワイヤ放電加工装置の自動結線時の動作について、
図1を適宜引用しながら
図2を用いて具体的に説明する。
図2は、
図1に示されるワイヤ放電加工装置の搬送装置
13を示す。
図2において、図面向かって右手の方向が機械本機の前面側に相当する。
図1は、ワイヤ電極
WEが結線した直後の状態を示す。
図2は、ジェットノズル
13Aとアスピレータ
13Bとの間に形成されている高圧噴流による液柱
JAの中をワイヤ電極
WEがアスピレータ
13Bに向かって飛んでいる途中の状態を示す。
【0039】
自動結線を開始する直前、ワイヤ電極WEの先端は、少なくとも
図1に示される自動結線装置2の送出ローラ2Aよりも加工間隙GP側に位置している。また、回収装置14の巻取ローラ14Aの一対のローラが開放しており、ジェットノズル13Aとアスピレータ13Bとの間のワイヤ電極WEの走行径路に障害がない状態にある。
【0040】
制御装置は、自動結線を開始するまでに、自動結線装置2のガイドパイプ2Bを所定の高さ位置に配置した状態でガイドパイプ2Bの中に高圧水流を供給しておくとともに、搬送装置13のジェットノズル13Aと、アスピレータ13Bと、ジェットノズル13Cと、を作動させる。ジェットノズル13Aとアスピレータ13Bが作動すると、ジェットノズル13Aからアスピレータ13Bに目掛けて噴出する高圧噴流がアスピレータ13Bに吸引されて、ジェットノズル13Aとアスピレータ13Bとの間において橋が架かったように液柱JAが形成される。
【0041】
自動結線の開始にともなって、制御装置は、自動結線装置2の送出ローラ2Aの送出方向に所定の回転速度で回転させる。制御装置は、ワイヤ電極WEの先端がガイドパイプ2Bに挿入したら、ワイヤ電極WEの移動速度と同じ速度でガイドパイプ2Bを下降させる。ガイドパイプ2Bの中は、高圧水流で満たされているので、先端が下向きのワイヤ電極WEは、ガイドパイプ2Bの内壁に引っ掛かることなくガイドパイプ2Bに案内されながら、上側ワイヤガイドユニット3Aに到達する。
【0042】
制御装置は、上側ワイヤガイドユニット3Aから加工液噴流を供給して上下ワイヤガイド間に加工液噴流による液柱JBを形成する。送出ローラ2Aによって下方に移動しているワイヤ電極WEの先端は、液柱JBに拘束されながら下側ワイヤガイドユニット3Bに到達する。
【0043】
下側ワイヤガイドを通過したワイヤ電極WEは、ジェットノズル13Cから噴出供給される高圧噴流によってガイドブロック20に形成されている走行径路を逸脱することなく、方向転換プーリ10とガイドブロック20との間に形成されている溝形状の走行径路に到達する。アイドリングローラである方向転換プーリ10は、ジェットノズル13Cの高圧噴流と協働してワイヤ電極WEをジェットノズル13Aまで案内する。
【0044】
ワイヤ電極WEの先端がジェットノズル13Aに到達すると、制御装置は、送出モータ2Mの回転速度を上げて送出ローラ2Aを高速回転させる。ワイヤ電極WEは、ジェットノズル13Aによってジェットノズル13Aとアスピレータ13Bとの間に形成されている高圧噴流の液柱JAに乗って一気にアスピレータ13Bに到達する。ワイヤ電極WEの先端を捕捉したアスピレータ13Bは、そのままワイヤ電極WEを吸引してバケット13Rの方向に送り出す。
【0045】
制御装置は、図示しないセンサによってワイヤ電極WEの先端がバケット14Rまで到達したことを検出したときに、ジェットノズル13Aとジェットノズル13Cを停止するとともに、開放している巻取ローラ13Aの一対のローラを閉じてワイヤ電極WEを挟持させる。なお、結線完了後は、ジェットノズル13Aを停止させるが、アスピレータ13Bについては、停止させるか、または、ワイヤ電極WEの直径が小さいときは、そのまま稼働させておいてもよい。
【0046】
実施の形態のワイヤ放電加工装置は、ジェットノズル13Aとアスピレータ13Bとの間の少なくとも加工槽4の中において、ジェットノズル13Aから噴出供給する高圧噴流およびその高圧噴流によって送られるワイヤ電極WEとを加工槽4に貯留される加工液と接触しないように密閉して覆うカバー7を設けている。
図2に示される実施の形態のワイヤ放電加工装置においては、カバー7は、一端がガイドブロック20に加工液の侵入を阻止するように密接して固定され、他端が加工槽4の外側のコラム6の壁面に固定される。または、カバー7は、例えば、下アーム5の側面に固定することができる。
【0047】
カバー7は、ジェットノズル13Aとアスピレータ13Bとの間でワイヤ電極WEの走行径路が加工液中にあっても、ワイヤ電極WEを高圧噴流に乗せて一気に飛ばして結線することを可能にする。カバー7を備えている実施の形態のワイヤ放電加工装置によると、自動結線を行なうごとに、加工槽4から加工液を排出する必要がないので、自動結線の作業工程全体に要する時間を短縮することができる。
【0048】
被加工物WPを加工液に浸漬しないで加工する場合でも、高圧噴流の飛散を防止するために、カバー7を設けることができる。このときは、カバー7の外側に加工液がないので、カバー7を密閉して液密にする必要はない。
【0049】
本発明は、以上に説明される実施の形態のワイヤ放電加工装置の構成と同じである必要はなく、すでにいくつかの例が示されているが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、変形したり、部材を置き換えたり、他の発明と組み合わせたりすることができる。