JP2696389B2 - ワイヤ電極交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，工作物とワイヤ電極との間で放電を発生
させて放電エネルギーによって工作物を加工するワイヤ
放電加工機におけるワイヤ電極交換装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に，ワイヤ放電加工機については，ワイヤ電極が
垂直方向，言い換えれば，上下方向に走行している部分
を使用して工作物を加工しているのが現状である。ワイ
ヤ電極は，自動ワイヤ供給装置におけるテンションロー
ラ，ブレーキローラ等の各種ローラに案内され且つ適宜
なテンションを加えられてワイヤガイドを有するワイヤ
ヘッドに供給されている。

一方，工作物を取り付けているワークテーブルは,NC
装置からの指令で工作物の加工状況に従ってＸ方向及び
Ｙ方向に移動し，両者の移動が合成されて，ワイヤヘッ
ドに供給されたワイヤ電極との間で加工が進行し，加工
中はワイヤ電極及びワークテーブルはサーボ移動を繰り
返し，両者の相対的運動によって工作物は所定の加工形
状に放電加工されている。

最近，ワイヤ放電加工機について，大物工作物の加
工，順送り型の加工，自動化による無人加工等の加工が
増加している。このようなワイヤ放電加工を行う場合に
は，現在使用されているワイヤ電極を巻き上げているボ
ビンではワイヤ電極の容量が不足するという状態が生じ
る。そのため，放電加工を行っている走行中のワイヤ電
極が無くなれば，加工が中断されてしまうという状態が
発生する。

このような状態を解決するため，ワイヤ電極が無くな
れば，ワイヤ電極を自動的に交換するワイヤ電極交換装
置が提供されている。例えば，特開昭63−139616号公報
には，ワイヤ電極交換装置が開示されている。該ワイヤ
電極交換装置は,2つのボビンを設けると共に，該ボビン
から繰り出されるワイヤ電極を放電加工部位へそれぞれ
送り込むために，張力発生手段，ワイヤ供給手段，ワイ
ヤガイド手段，パイプガイド等から成るワイヤ電極走行
系が２つ設けられているものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら，上記ワイヤ電極交換装置では,2つのワ
イヤ電極走行系が設けられているものであり，構造その
ものが複雑になり，コスト高になるという問題がある。
そこで，構造が簡単で且つ操作が簡単で，しかもコスト
を低減すると共にワイヤ電極の交換をも自動化でき，無
人化でワイヤ放電加工を連続して行うことができるワイ
ヤ電極交換装置を如何に構成するかの課題があった。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであ
り，ワイヤ放電加工機において工作物をワイヤ電極で放
電加工する場合にワイヤ電極が無くなる状態になると,1
つのワイヤ電極走行系において交換用のワイヤ電極に自
動的に交換でき，大物工作物の加工，或いは順送り形式
の加工等の加工において１つのボビンから繰り出される
ワイヤ電極が無くなったとしてもワイヤ電極を新しいワ
イヤ電極に交換して連続して加工を続行でき，交換装置
の構造そのものが簡単で且つ操作が簡単で，しかも製造
コストを低減し，ワイヤ電極の交換を自動化して無人化
でワイヤ放電加工を連続して行うことができるワイヤ電
極交換装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は，上記の目的を達成するために，次のよう
に構成されている。即ち，この発明は、ボビンから繰り
出されるワイヤ電極をテンション装置を設けたワイヤ電
極走行系を通じて放電加工部位へ送り込むと共に，前記
放電加工部位で工作物と前記ワイヤ電極との極間で放電
を発生させて放電エネルギーによって前記工作物を放電
加工するワイヤ放電加工装置において，前記テンション
装置より上流側の前記ワイヤ電極走行系に，交換用ボビ
ンから繰り出される交換用のワイヤ電極の端部を挟持す
るクランプ手段，使用中のワイヤ電極に前記交換用のワ
イヤ電極を接合する電極接合手段及び前記電極接合手段
の上流側に配置され且つワイヤ電極接合後に前記使用中
のワイヤ電極を切断するカッタが設けられている，こと
を特徴とするワイヤ電極交換装置に関する。

また，このワイヤ電極交換装置において，前記クラン
プ手段と前記電極接合手段は，前記交換用のワイヤ電極
を前記使用中のワイヤ電極に対して交差するように移動
させる往復動手段に配置されているものである。

更に，このワイヤ電極交換装置において，前記テンシ
ョン装置より下流側の前記ワイヤ電極走行系に、前記使
用中のワイヤ電極と前記交換用のワイヤ電極とを接合し
たワイヤ電極溶着部を切断する別のカッタ，及び前記ワ
イヤ電極溶着部を前記ワイヤ電極走行系から排除する排
出手段が設けられているものである。

〔作用〕

この発明によるワイヤ電極交換装置は，上記のように
構成されており，次のように作用する。即ち，このワイ
ヤ電極交換装置は，テンション装置の上流側のワイヤ電
極走行系に，交換用ボビンから繰り出されるワイヤ電極
の端部を挟持するクランプ手段，使用中のワイヤ電極に
交換用のワイヤ電極を接合する電極接合手段，及び該電
極接合手段の上流側に配置され且つワイヤ電極接合後に
前記ボビンから繰り出される側のワイヤ電極を切断する
カッタを設けたので，ワイヤ電極を交換するのにワイヤ
電極走行系が１つで済み，構造を極めて簡単に構成で
き，しかもテンション装置の上流側にワイヤ電極交換装
置を設置でき，ワイヤ電極の接合作動を確実に達成でき
る。

〔実施例〕

以下，図面を参照して，この発明によるワイヤ電極交
換装置の実施例を詳述する。第１図はこの発明によるワ
イヤ電極交換装置を組み込んだワイヤ放電加工機の一実
施例を示す概略説明図である。

このワイヤ放電加工機は，自動ワイヤ供給装置から成
るワイヤ電極走行系に配置されたテンション装置８によ
ってワイヤ電極20にテンションを掛けてワイヤ電極20を
走行させ，放電加工部位において工作物16とワイヤ電極
20との間で放電を発生させて放電エネルギーによって工
作物16を放電加工するものである。このワイヤ放電加工
機では，放電加工される工作物16はワークテーブル上に
適宜なクランプ手段で固定状態に設置される。

自動ワイヤ供給装置を構成するＺ軸となるヘッド（図
示せず）には，上ワイヤヘッド及び下ワイヤヘッドが取
り付けられ，これら上ワイヤヘッド及び下ワイヤヘッド
の内部には，給電子，上ガイド14及び下ガイド15,工作
物16に加工液を吹き付ける噴流ノズル等が組み込まれて
いる。

また，該ヘッドには，ワイヤ電極20を上ガイド14へガ
イドし且つ工作物16に形成されたスタートホールに挿入
するため，パイプガイド13が設けられている。

更に，該ヘッドには，工作物16に対する１つの加工形
状のワイヤ放電加工が終了した後に，工作物16の新しい
放電加工部位或いは別の工作物に対する加工形状を放電
加工するため，一旦ワイヤ電極20を切断する一対のカッ
タ10及び切り取られたワイヤ電極20を排除する排出手段
である排出用爪11が設けられている。

更に，ワイヤ電極20の排出用爪11は，ワイヤ電極交換
装置によってワイヤ電極20が交換用ワイヤ電極20と溶着
した場合に，その溶着部24が工作物16に対する加工精度
に影響しないように，該溶着部24をワイヤ電極走行系か
ら排除する機能を果たすものである。

このワイヤ放電加工機では，ワークテーブルに対して
工作物16が設置され，ワークテーブルは水平方向即ちＸ
方向とＹ方向に移動できるように構成されている。即
ち，工作物16を取り付けているワークテーブルは,NC装
置からの指令で工作物16の加工状況に従ってＸ方向及び
Ｙ方向に移動し，上ガイド14に供給されたワイヤ電極20
との間で加工が進行するように構成されている。

更に，ワイヤ放電加工機において，工作物16に対して
上ワイヤヘッド及び下ワイヤヘッド，並びにこれらワイ
ヤヘッドに取り付けた加工液噴流ノズルである上ノズル
及び下ノズルを有している。

このワイヤ放電加工機には，ワイヤ電極20を放電加工
部位へ供給するため自動ワイヤ供給装置が設けられたワ
イヤ電極20のワイヤ電極走行系が構成されている。この
自動ワイヤ供給装置のワイヤ電極走行系には，ワイヤ電
極20を収容して該ワイヤ電極20を繰り出すためのボビン
1,及び該ボビン１から繰り出されるワイヤ電極20の残量
をポテンシオメータ３によって検出し，該ワイヤ電極20
が無くなると，直ちに作動されて交換用のワイヤ電極20
を繰り出すことができる交換用ボビン２を備えている。

更に，このワイヤ電極走行系には，各種のローラ，例
えば，ワイヤ電極20を放電加工部位へガイドする送りロ
ーラ9,12,ワイヤ電極20に所定のテンションを付与する
ためテンション装置８を構成するテンションローラ19,
ワイヤ電極20に所定のブレーキ力を付与するブレーキロ
ーラ21,ワイヤ電極20の方向を変換する方向変換ローラ1
7,18,ワイヤ電極20をスムースに繰り出し且つ保持する
押さえローラ4,或いはワイヤ電極20を引き出し排出する
ために配置されたその他の各種のローラを有している。

また，図示していないが，ワイヤ電極走行系には，ワ
イヤ電極20の繰り出し状態を検出するワイヤ電極断線検
出センサー等が組込まれている。

この発明によるワイヤ電極交換装置は，上記のように
構成されたワイヤ放電加工機に組み込まれたものであ
り，特に，ワイヤ電極走行系を１つで構成し，該ワイヤ
電極走行系のテンション装置８の上流側に設置されてい
ることを特徴とするものである。

このワイヤ電極交換装置には，ワイヤ電極20を繰り出
すための主ボビンとなるボビン１及び補助ボビンとなる
交換用ボビン２が設けられている。ボビン１及び交換用
ボビン２には，種々のワイヤ電極20を巻き上げたものを
逐次交換して設定できるものであり，ボビン１及び交換
用ボビン２をワイヤ放電加工機に装填する場合には，工
作物16の加工形状に応じて最適のワイヤ電極20が巻き上
げられているボビン１及び交換用ボビン２を選定してワ
イヤ自動供給装置に組み込むこともできるものである。

また，ボビン１及び交換用ボビン２は，ワイヤ電極20
自体の繰り出しのため回転支持されており，ワイヤ電極
20に対して若干のブレーキ力を付与することができる。
ボビン１から繰り出されるワイヤ電極20を放電加工部位
へ送り込むワイヤ電極走行系において，テンション装置
８よりも上流側に，交換用ボビン２から繰り出されるワ
イヤ電極20の端部を挟持するクランプ手段であるクラン
プ爪7,及びボビン１から繰り出された使用中のワイヤ電
極20に交換用ボビン２から繰り出される交換用のワイヤ
電極20を接合する電極接合手段である給電子６が配置さ
れている。

更に，クランプ爪７と給電子６とは，ワイヤ電極20の
交換時に，交換用のワイヤ電極20を走行中のワイヤ電極
20に対して交差させるように移動させる往復動手段であ
る往復台22に配置されている。往復台22は，ボビン１の
ワイヤ電極20の残量を検出するポテンシオメータ３から
のワイヤ電極20の残量が無くなっているという検出信号
に応答して，ワイヤ電極20の交換作動を行うため，図で
鎖線で示すように，ワイヤ電極走行系に移動する。

給電子６は，往復台22の移動によって交換用のワイヤ
電極20と走行中のワイヤ電極20とが交差状態に接触する
ことによって，電気回路23に電流が供給されてワイヤ電
極20を溶着するように作動する。

また，ワイヤ電極走行系における往復台22の上流側に
は，走行中のワイヤ電極20に交換用のワイヤ電極20を給
電子６によって溶着させてワイヤ電極20を接合した後
に，ボビン１から繰り出される側のワイヤ電極20を切断
するためのカッタ５が設けられている。

また，図示していないが，ボビン１及び交換用ボビン
２は,2つのボビンに限らず，多数のボビンをエンドレス
に構成した軌道上を一方向に回転させて，逐次にボビン
を交換するように構成することも可能である。ボビン１
又は交換用ボビン２から送り出されたワイヤ電極20は，
送りローラ，方向変換ローラ17,18等のローラによって
ワイヤ電極20の繰り出しをスムースにしている。ワイヤ
電極20のワイヤ走行系において，ブレーキローラ21に対
してワイヤ電極20がブレーキローラ21から外れないよう
に，押さえローラが配設されている。また，ワイヤ電極
20のワイヤ電極走行系には，図示していないが，下ワイ
ヤヘッドの下流には，ワイヤ電極20をワイヤ放電加工部
位から引き出すため，ワイヤ電極20を挟んで一定速度で
引き出すことができるピンチローラ及び押さえローラが
配設されている。

この発明によるワイヤ電極交換装置は，上記のように
構成されており，次に，この発明によるワイヤ電極交換
装置の作動の一実施例を第２図に示す作動フロー図を参
照して説明する。

このワイヤ電極交換装置の作動において，まず，ワイ
ヤ放電加工機において，従来のワイヤ放電加工の作動に
よって，ボビン１から繰り出されたワイヤ電極20によっ
て工作物16がワイヤ放電加工されているものとする。こ
の時，交換用ボビン２から繰り出されるワイヤ電極20
は，押さえローラ４を通ってクランプ爪７によってワイ
ヤ電極20の端部が挟持されている。

ボビン１から繰り出されているワイヤ電極20がボビン
１に幾ら残っているかの残量をポテンシオメータ３によ
って検出し，該検出信号をコントローラに入力する（ス
テップ30）。

ポテンシオメータ３がボビン１から繰り出されるワイ
ヤ電極20の残量が少なくなったこと即ち殆ど無くなった
ことを検出した時（ステップ31），コントローラは該検
出信号に応答して交換用ボビン２から繰り出されるワイ
ヤ電極20に交換するため，往復台22を作動する指令を発
する。

それによって，ワイヤ電極20の送りを一時中断し，ボ
ビン１側の押さえローラ４及び交換用ボビン２側の押さ
えローラ４を作動して各ボビン,2から繰り出されるワイ
ヤ電極20を保持する。そこで，往復台22を作動し，往復
台22は図の鎖線で示す位置へと移動させられ（ステップ
32），ワイヤ電極走行系を使用していたボビン１から繰
り出されるワイヤ電極20に対して交換用ボビン２から繰
り出されるワイヤ電極20が交差状態に接触するようにな
る（ステップ33）。

コントローラからの指令によって電気回路23に電流が
流されて給電子６が作動し（ステップ34），交換用のワ
イヤ電極20と使用中のワイヤ電極20との交差した接触部
位を溶着する。

次いで，ワイヤ電極20の溶着が達成された時（ステッ
プ35），コントローラからの指令によって，ワイヤ電極
走行系における往復台22の上流側に配置されているカッ
タ５が作動し，ボビン１から繰り出され且つ押さえロー
ラ４で挟持されているワイヤ電極20を溶着部24に近接し
たボビン１側の部位で切断する（ステップ36）。この
時，ワイヤ電極20を挟持していたクランプ爪７及び給電
子６を解放し，次いで，クランプ爪７及び給電子６を装
着した往復台22は，元の位置に戻される（ステップ3
7）。

次いで，交換用ボビン２から繰り出されるワイヤ電極
20に交換されたワイヤ電極20は，テンション装置８を通
って送りローラ９へと送り込まれる（ステップ38）。

ワイヤ電極20の溶着部24が送りローラ９と送りローラ
12との間に配置された一対のカッタ10,10の間の位置に
達したことを検出する溶着部位置センサー25が設けられ
ている。溶着部位置センサー25によってカッタ10とカッ
タ10との間に溶着部24が位置した検出信号はコントロー
ラに入力され（ステップ39），ワイヤ電極20の送り出し
を一時停止する（ステップ40）。

ワイヤ電極20の繰り出しが停止すると，該検出信号に
応答してコントローラは一対のカッタ10,10を作動する
信号を発する（ステップ41）。カッタ10の作動によっ
て，ワイヤ電極20の溶着部24が切り取られると，溶着部
24の排出用爪11が作動し，切り取られた溶着部24を含ん
だワイヤ電極20は排出用爪11によって把持されて，適当
なワイヤ電極溜め部（図示せず）に排出される（ステッ
プ42）。

この時，下方に位置するカッタ10より下流側のワイヤ
電極20は，引き続きワイヤ放電加工部位を通ってワイヤ
電極20を挟んで一定速度で引き出すことができるピンチ
ローラ及び押さえローラによって，消耗したワイヤ電極
20を収容するワイヤ電極溜め部に排出される。排出用爪
11は，切り取られた溶着部24を含んだワイヤ電極20を排
出した後に，元の位置に復帰する（ステップ43）。

排出用爪11が元の位置に戻った後に，交換用のワイヤ
電極20をワイヤ電極走行系に沿って走行させ（ステップ
44），ワイヤ電極20の最先端をパイプガイド13に通すと
共に，パイプガイド13を降下させて上ガイド14に対向さ
せる。次いで，ワイヤ電極20を送り出して工作物16に形
成されたスタートホール，或いは放電加工部位の加工孔
にワイヤ電極20を貫通させ（ステップ45），従来と同様
に，工作物16に対して放電加工を行う（ステップ46）。

〔発明の効果〕

この発明によるワイヤ電極交換装置は，上記のように
構成されており，次のような効果を有する。即ち，この
ワイヤ電極交換装置は，テンショウ装置より上流側のワ
イヤ電極走行系に，交換用ボビンから繰り出されるワイ
ヤ電極の端部を挟持するクランプ手段，使用中のワイヤ
電極に交換用のワイヤ電極を接合する電極接合手段，及
び該電極接合手段の上流側に配置され且つワイヤ電極接
合後に前記ボビンから繰り出される側のワイヤ電極を切
断するカッタを設けたので，ワイヤ電極を交換するのに
ワイヤ電極走行系が１つで済み，構造を極めて簡単に構
成でき，しかもテンション装置の上流側にワイヤ電極交
換装置を設置でき，ワイヤ電極の接合作動を確実に達成
できる。

このワイヤ電極交換装置を備えたワイヤ放電加工機
は，従来のワイヤ放電加工機に比較して，加工量を大幅
に増大させ，大物工作物の加工，順送り型の加工を連続
して達成することができ，連続的に且つ無人状態で自動
的にワイヤ放電加工を行うことができる。従って，ワイ
ヤ放電加工機の夜間運転等ができ，ワイヤ放電加工機を
極めて有効に且つ効率的に稼働させることができる。更
に，ボビン及び交換用ボビンとしては，線径が異なるよ
うな種々のワイヤ電極を巻き上げたものを使用すること
もでき,V溝ガイド，自動ガイド交換装置等と併用すれ
ば，工作物に対して異なったスリット幅の加工形状を放
電加工することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるワイヤ電極交換装置を組み込ん
だワイヤ放電加工機の一例を示す概略説明図，及び第２
図はこの発明によるワイヤ電極交換装置の作動の一実施
例を示す作動フロー図である。 １……ボビン,2……交換用ボビン,4……押さえローラ,5
……カッタ,6……給電子（電極接合手段）,7……クラン
プ爪（クランプ手段）,8……テンション装置,10……カ
ッタ,11……排出用爪,14……上ガイド,15……下ガイド,
16……工作物,20……ワイヤ電極,22……往復台,24……
溶着部,25……センサー。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボビンから繰り出されるワイヤ電極をテン
   ション装置を設けたワイヤ電極走行系を通じて放電加工
   部位へ送り込むと共に，前記放電加工部位で工作物と前
   記ワイヤ電極との極間で放電を発生させて放電エネルギ
   ーによって前記工作物を放電加工するワイヤ放電加工装
   置において，前記テンション装置より上流側の前記ワイ
   ヤ電極走行系に，交換用ボビンから繰り出される交換用
   のワイヤ電極の端部を挟持するクランプ手段，使用中の
   ワイヤ電極に前記交換用のワイヤ電極を接合する電極接
   合手段及び前記電極接合手段の上流側に配置され且つワ
   イヤ電極接合後に前記使用中のワイヤ電極を切断するカ
   ッタが設けられている，ことを特徴とするワイヤ電極交
   換装置。
2. 【請求項２】前記クランプ手段と前記電極接合手段は，
   前記交換用のワイヤ電極を前記使用中のワイヤ電極に対
   して交差するように移動させる往復動手段に配置されて
   いることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ電極交換
   装置。
3. 【請求項３】前記テンション装置より下流側の前記ワイ
   ヤ電極走行系に、前記使用中のワイヤ電極と前記交換用
   のワイヤ電極とを接合したワイヤ電極溶着部を切断する
   別のカッタ，及び前記ワイヤ電極溶着部を前記ワイヤ電
   極走行系から排除する排出手段が設けられていることを
   特徴とする請求項１に記載のワイヤ電極交換装置。