JP5361101B2 - ワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤ電極とワーク間の短絡が検出されたときに、ワイヤ電極とワークとを開離させて短絡を解除するワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法に関する。

加工電極とワークとの間に形成される極間に放電を発生させて行う放電加工を、板状等のワークに対するワイヤ電極による糸鋸状の切断加工に適用したワイヤ放電加工は広く知られ普及してきており、このワイヤ放電加工は、極間においてワイヤ電極の短絡事故を生じさせることがある。

そこで、従来においては、特許文献１に示すように、例えば、加工開始時において、ワーク１１０に開けられた下穴１１１（加工スタート穴）でワイヤ電極１１２とワーク１１０間で短絡が検出されたとき（図８（ａ））は、ワイヤ電極１１２とワーク１１０とを多方向に所定の範囲で２次元的に相対運動させ短絡を解除（図８（ｂ））する短絡解除方法が採用されている。

特公平７−９０４２４号公報

しかしながら、下穴１１１の加工精度には限界があり、真直性に問題を生じ、下穴１１１が傾斜して形成されることがある。しかも、近年は下穴１１１の一層の細穴化が進んでおり、加工開始時においてワーク１１０の上面または下面のいずれか一方の面側でワイヤ電極１１２とワーク１１０とが接触して短絡することがあり（図９（ａ））、このような場合に、従来の如くワイヤ電極１１２とワーク１１０を２次元的に相対移動させて一方の面側の接触を解除できたとしても他方の面側で即時に接触して短絡する等（図９（ｂ））、短絡を解除することができない場合があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ワイヤ電極とワークとの短絡を確実に解除することができるワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、ワイヤ放電加工機に係る請求項１の発明は、ワイヤ電極をワークに形成された下穴に挿通しワークの放電加工を行うワイヤ放電加工機において、ワイヤ電極とワーク間の短絡を検出する短絡検出器と、ワイヤ電極を下穴に挿通した状態で短絡検出器により短絡を検出したときに、ワイヤ電極を振動させることにより、下穴においてワイヤ電極とワークとを開離させて短絡を解除させる短絡解除システムと、を有し、短絡解除システムは、短絡検出器により短絡を検出したときに、短絡を検出した位置でワイヤ電極とワークの相対移動を停止させた状態としてワイヤ電極の張力を低減させワイヤ電極に振動を付与する張力低減手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、ワイヤ電極とワーク間の短絡を検出する短絡検出器と、ワイヤ電極を下穴に挿通した状態で短絡検出器により短絡を検出したときに、ワイヤ電極を振動させることにより、下穴においてワイヤ電極とワークとを開離させて短絡を解除させる短絡解除システムと、を有し、短絡解除システムは、短絡検出器により短絡を検出したときに、短絡を検出した位置でワイヤ電極とワークの相対移動を停止させた状態としてワイヤ電極の張力を低減させワイヤ電極に振動を付与する張力低減手段を有することとしたので、ワイヤ電極の張力を低減させてワイヤ電極を弛ませた状態とすることによりワイヤ電極を振動させることができ、ワイヤ電極とワーク間で短絡が生じたときに、ワイヤ電極とワークとを開離させて短絡を確実に解除することができる。

短絡解除システムは、更に、短絡検出器により短絡を検出したときに、ワイヤ電極を下穴に供給する際に噴出される加工液の噴流圧力を増加させる噴流圧力増加手段を有することとすれば、高圧の加工液噴流を噴出することによりワイヤ電極を振動させることができ、ワイヤ電極とワークとの短絡を確実に解除することができる（請求項２）。

短絡解除システムは、更に、短絡検出器により短絡を検出したときに、送出ローラによるワイヤ電極の送り出し速度を低減させる送り出し速度低減手段を有することとすれば、送り出し速度を低減させることによりワイヤ電極が損傷した状態でワークに長く接触するので、ワイヤ電極とワーク間の放電が不安定となりワイヤ電極を振動させることができる（請求項３）。

短絡解除システムは、更に、短絡検出器により短絡を検出したときに、ワイヤ電極のテンションを制御するテンション制御のゲインを低減させるゲイン低減手段を有することとすれば、テンション制御の応答性を低下させることができ、短絡解除システムによりもたらされるワイヤ電極の振動に対するテンション制御の抑制効果を低減させることができる。これにより、ワイヤ電極が振動している状態を保持することができ、ワイヤ電極とワークとの短絡を確実に解除することができる（請求項４）。

上記目的を達成するために、ワイヤ放電加工方法に係る請求項５の発明は、ワイヤ電極をワークに形成された下穴に挿通しワークの放電加工を行うワイヤ放電加工方法において、ワイヤ電極とワーク間の短絡を検出するステップと、ワイヤ電極を下穴に挿通した状態で短絡を検出したときに、短絡を検出した位置でワイヤ電極とワークの相対移動を停止させた状態としてワイヤ電極を振動させることにより、下穴においてワイヤ電極とワークとを開離させて短絡を解除させるステップと、を有し、短絡を解除させるステップは、短絡検出器により短絡を検出したときに、ワイヤ電極の張力を低減させワイヤ電極に振動を付与するステップを有することを特徴とする。

本発明によれば、ワイヤ電極とワーク間の短絡を検出するステップと、ワイヤ電極を下穴に挿通した状態で短絡を検出したときに、短絡を検出した位置でワイヤ電極とワークの相対移動を停止させた状態としてワイヤ電極を振動させることにより、下穴においてワイヤ電極とワークとを開離させて短絡を解除させるステップと、を有し、短絡を解除させるステップは、短絡検出器により短絡を検出したときに、ワイヤ電極の張力を低減させワイヤ電極に振動を付与するステップを有することとしたので、ワイヤ電極の張力を低減させてワイヤ電極を弛ませた状態とすることによりワイヤ電極を振動させることができ、ワイヤ電極とワーク間で短絡が生じたときに、ワイヤ電極とワークとを開離させて短絡を確実に解除することができる。

本発明によれば、ワイヤ電極とワークとの短絡を確実に解除することができる。

本発明のワイヤ放電加工機における全体構成の概容を示す模式図である。 本発明のワイヤ放電加工機における上下動装置の主要部位を示す側面の断面図である。 上下動装置における第２のワイヤガイドの上下動動作を示す側面の断面図である。 上下動装置における第２のワイヤガイドの上下動動作を示す図３に続く側面の断面図である 下穴においてワイヤ電極とワークとが開離した状態を説明するための側面の断面図である。 制御装置の構成を示すブロック図である。 制御装置による短絡解除動作を説明するためのフローチャートである。 従来の短絡解除方法を示す図である。 従来の短絡解除方法の課題を説明するための図である。

図１に、本発明のワイヤ放電加工機１が示される。自動結線装置１ａは、ワイヤ電極２をワーク３に形成された下穴４に自動的に挿通する。自動結線装置１ａは、ワイヤ電極２を送り出す送出ローラ１０と、ワイヤ電極２を案内するガイドパイプ２０と、を有する。

自動結線装置１ａは、ワイヤ電極２の荒れた先端を切断して廃棄する先端処理装置４０を有する。先端処理装置４０は、ワイヤ電極２を切断する切断装置４１と、切断装置４１によって切断され不要になったワイヤ電極２の切断片を回収する廃棄ボックス４２と、ワイヤ電極２の切断片を把持して廃棄ボックス４２まで搬送するクランプ４３と、を含む。また、自動結線装置１ａは、ワイヤ電極２の先端を検出する先端検出器５０と、ワイヤ電極２の弛みを検出する座屈検出器６０と、を備えている。

供給機構５は、加工に供されていない新しいワイヤ電極２を加工部位に連続して供給する。供給機構５は、ワイヤボビン５１が装着されワイヤ電極２にバックテンションを与えるブレーキモータを有するリール５２と、テンションの変動を防止するサーボプーリ５３と、ワイヤ電極２にテンションを与えるテンション機構を兼用する送出ローラ１０と、ワイヤ電極２の断線を検出するリミットスイッチのような断線検出器５４と、ワイヤ電極２のテンションを検出する歪ゲージのような張力検出器５５と、下穴４におけるワイヤ電極２とワーク３間の短絡を検出する短絡検出器５７と、を含む。

排出機構６は、加工に供されて消耗した使用済のワイヤ電極２を加工部位から回収する。排出機構６は、ワーク３に垂直に張架されるワイヤ電極２の走行経路に対してオフセットを与えるとともに、送り出されるワイヤ電極２の進行方向を転換するアイドリングローラ６１と、ワイヤ電極２を流体で搬送する搬送装置６２と、ワイヤ電極２を巻き取る巻取ローラ６３と、使用済のワイヤ電極２を回収するバケット６４と、を含む。

ワーク３の上下にガイドアッセンブリ７とガイドアッセンブリ８が設けられる。ワーク３の上側に設けられるガイドアッセンブリ７は、上ワイヤガイド７１と、上通電体７２と、加工液噴流ノズル７３と、図示しない結線用ノズルとがハウジングに一体的に組み込まれて収容されたユニットである。また、ワーク３の下側のガイドアッセンブリ８には、図示しない下ワイヤガイドと下通電体と加工液噴流ノズルが組み込まれている。上ワイヤガイド７１と上記下ワイヤガイドは、ワーク３に可能な限り近い位置でワイヤ電極２を位置決めして案内する。

自動結線装置１ａは、ガイドアッセンブリ７に収容されている結線用ノズルに高圧の放電加工液をジェットとして供給することができるジェット供給装置７０を備えている。したがって、実施の形態の自動結線装置１ａでは、例えば、０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍの黄銅のワイヤ電極２をクリアランスの小さい下穴４に挿通するときのように、ワイヤ電極２を微小に上下動させるかどうかに関わらず、必要に応じて選択的に結線用ノズルにジェットを供給して、上ワイヤガイド７１から下穴４までのワイヤ電極２をジェットで拘束しながらワイヤ電極２を挿通させることが可能である。

送出ローラ１０は、下穴４よりも上方に設けられる。送出ローラ１０は、一般に上ワイヤガイド７１とガイドパイプ２０の上方に設けられる。送出ローラ１０は、サーボモータ１１によって正逆回転する駆動ローラ１２と駆動ローラ１２に従動しワイヤ電極２を押さえるピンチローラ１３とでなる。

送出ローラ１０は、ワイヤ電極２を巻き上げるときは、逆転してワイヤ電極２の先端が先端検出器６０に検出されるまで回転する。送出ローラ１０は、ワイヤ電極２を送り出すときは、正転してゆっくりとワイヤ電極２を送り出す。また、送出ローラ１０は、ワイヤ電極２を走行させるときは、張力検出器５５の信号を受けながら所要の速度で正転し、巻取ローラ６３と協働してワイヤ電極２に所定のテンションを付与する。

ガイドパイプ２０は、送出ローラ１０と上ワイヤガイド７１との間に設けられる。ガイドパイプ２０は、アクチュエータで作動する昇降装置２１によって昇降する。ガイドパイプ２０は、自動結線を行なわないときは、上限リミットまで上昇して停止している。ワイヤ電極２を下穴４に挿通するときは、ガイドパイプ２０は、ワイヤ電極２を送り出すのに合わせて少なくとも上ワイヤガイド７１の直上まで下降してワイヤ電極２を上ワイヤガイド７１まで案内する。

ここで、本発明のワイヤ放電加工機１は、上下動装置３０を有している。上下動装置３０は、圧縮空気によってワイヤ電極２に微小な振動を付与することができる。

図１に示される上下動装置３０は、送出ローラ１０と下穴４との間に設けられる。上下動装置３０は、ワイヤ電極２を送り出す走行経路（正規の通過軌跡）に沿って下方向と上方向とに所定の圧力の圧縮空気を供給する。上下動装置３０は、上方向の圧縮空気によってワイヤガイドをワイヤ電極２を保持した状態で上方向に移動させて走行するワイヤ電極２に上方向の力を付与するとともに、下方向の圧縮空気によってワイヤ電極２に下方向の力も付与することによりワイヤ電極２を微小に振動させることができる。

より詳しくは、上下動装置３０は、圧縮空気をワイヤ電極２の走行経路に沿って間欠的に上方向および下方向にそれぞれ供給する。
すなわち、図１に示される上下動装置３０では、ワイヤ電極２を微小に振動させる動作をより円滑に行なわせるために、ワイヤ電極２の走行経路に沿ってワイヤ電極２を送り出す下方向とワイヤ電極２を送り出す方向と反対の上方向とに交互に切り換えて所定の圧力の圧縮空気を供給する。その結果、短時間にワイヤガイドを押し上げ、走行するワイヤ電極２に上方向の力を付与する動作とワイヤ電極２に下方向の力を付与して下方向に推進する動作を繰返し行なうことができる。

図２に、本発明のワイヤ放電加工機１における自動結線装置１ａの上下動装置３０の本体３０Ａが詳しく示される。
上下動装置３０は、具体的に、送出ローラ１０と下穴４との間に設けられる第１のワイヤガイド３１と、送出ローラ１０と第１のワイヤガイド３１との間に設けられる第２のワイヤガイド３２と、第１のワイヤガイド３１の下側で下向きの圧縮空気を供給する第１の圧縮空気供給路３３と、第１のワイヤガイド３１と第２のワイヤガイド３２との間に形成される密閉空間３０Ｂに圧縮空気を供給する第２の圧縮空気供給路３４と、第１の圧縮空気供給路３３と第２の圧縮空気供給路３４に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置３５と、を含んでなる。

第１のワイヤガイド３１は、詳しくは、送出ローラ１０とガイドパイプ２０との間に設けられる。第２のワイヤガイド３２は、第１のワイヤガイド３１の直上に設けられる。第１の圧縮空気供給路３３は、第１のワイヤガイド３１とパイプガイド２０の上側との間に設けられる。また、第２の圧縮空気供給路３４は、第１のワイヤガイド３１と第２のワイヤガイド３２との間に設けられる。

第１のワイヤガイド３１は、ダイス形状のワイヤガイドである。第１のワイヤガイド３１は、案内孔とワイヤ電極２との間に所定の間隙を有する。以下、案内孔とワイヤ電極２との間隙をガイドクリアランスという。第１のワイヤガイド３１は、実質的に流通しないガイドクリアランスを有する。実用的な第１のワイヤガイド３１のガイドクリアランスは、３μｍ〜２０μｍの大きさである。

本発明でいう圧縮空気が実質的に流通しないということは、第２のワイヤガイド３２との協同作用で圧縮空気がワイヤ電極２を走行経路に沿って上下に微小に動かす作用を生じさせる範囲でワイヤ電極２を案内孔に通した状態で案内孔を圧縮空気が通過しないという意味である。したがって、ワイヤ電極２と第１のワイヤガイド３１との間が完全に気密であることを意味するものではない。第１のワイヤガイド３１が僅かなガイドクリアランスを有するので、第１のワイヤガイド３１は、ワイヤ電極２が走行経路に沿って円滑に走行して送り出されることを阻害しない。

第２のワイヤガイド３２は、ダイス形状のワイヤガイドである。第２のワイヤガイド３２は、第１のワイヤガイドとおおよそ同じ大きさの実質的に圧縮空気が流通しないガイドクリアランスを有する。第２のワイヤガイド３２は、キャップ３６の漏斗形状のチャンバ３６ａの中にキャップ３６のハウジングに対して自由な状態で収容される。キャップ３６は、本体３０Ａの上側に固定され、本体３０Ａの貫通孔の上側を覆う部材をいう。第２のワイヤガイド３２は、図２に示されるように、通常時には自重によってチャンバ３６ａの底に位置する。

第２のワイヤガイド３２とチャンバ３６ａの内面との間に隙間があるため、第２のワイヤガイド３２が上向きの圧縮空気で押し上げられて浮上するときに僅かに傾く。第２のワイヤガイド３２は僅かなクリアランスを有するので、第２のワイヤガイド３２が傾くと、案内孔の内面とワイヤ電極２とが接触して案内孔とワイヤ電極２との間に摩擦力が発生する。

そのため、第２のワイヤガイド３２は、ワイヤ電極２を保持した状態でキャップ３６のチャンバ３６ａの上側に衝突するまで上方向に移動する。その結果、第２のワイヤガイド３２は、ワイヤ電極２が上方向に真直ぐに所定距離移動することを助ける。

したがって、極端に高圧または高速の圧縮空気を供給することなく圧縮空気だけで押し上げることが難しい直径０．２ｍｍ以上の比較的太いワイヤ電極２を期待される十分な距離だけ容易に上方向に真直ぐに移動させることができる。また、第２のワイヤガイド３２は、チャンバ３６ａの高さで決まる距離だけ上方向に移動するので、ワイヤ電極２の移動距離に合わせて圧縮空気の圧力を調整する必要がない。

第１のワイヤガイド３１と第２のワイヤガイド３２は、共に上下動装置３０の本体３０Ａに交換可能に装着される。したがって、第１のワイヤガイド３１と第２のワイヤガイド３２は、ワイヤ電極２の直径に合わせて交換することができる。そのため、第１のワイヤガイド３１と第２のワイヤガイド３２を交換するだけで、直径０．０８ｍｍ以下の極細線から０．２ｍｍ以上の太線まで通常のワイヤ放電加工で使用されるワイヤ電極２をキャップ３６のチャンバ３６ａで規定される距離移動させることができる。

第１の圧縮空気供給路３３は、ワイヤ電極２の走行経路に対し直交する方向に沿って、かつ、圧縮空気が一方向からのみ流入するように設けられ、流入した圧縮空気はワイヤ電極２の走行経路に沿って下向きに供給される。すなわち、第１の圧縮空気供給経路３３は、第１のワイヤガイド３１とガイドパイプ２０との間の円管形状の通路３７で形成される密閉空間３０Ｂに開口して密閉空間３０Ｂに圧縮空気を供給する。したがって、密閉空間３０Ｂにおける密閉の意味は、第１のワイヤガイド３１のガイドクリアランスとパイプガイド２０の管内以外に開放されていないということである。

第１のワイヤガイド３１は、圧縮空気を実質的に流通しないガイドクリアランスを有するので、第１の圧縮空気供給経路３３から供給される圧縮空気は密閉空間３０Ｂにおいてワイヤ電極２の走行経路に沿って下方向に向かう。その結果、強い下降気流が発生して、ワイヤ電極２に下向きの力が付与される。

第２の圧縮空気供給路３４は、ワイヤ電極２の走行経路に対し直交する方向に沿って、かつ、圧縮空気が多方向から流入するように設けられ、流入した圧縮空気はワイヤ電極２の走行経路に沿って上向きに供給される。すなわち、第２の圧縮空気供給路３４は、第１のワイヤガイド３１と第２のワイヤガイド３２との間に設けられるチャンバピース３８で形成される密閉空間３０Ｃに圧縮空気を供給する。したがって、密閉空間３０Ｃにおける密閉の意味は、第１のワイヤガイド３１と第２のワイヤガイド３２のガイドクリアランス以外に開放されていないということである。チャンバピース３８は、ワイヤ電極２の走行経路の周囲を取り囲むように設けられるとともに、圧縮空気の力のバランスを保持するために密閉空間３０Ｃに複数箇所で第２の圧縮空気供給路３４に連通する開口を有する。

第１のワイヤガイド３１が圧縮空気を実質的に流通しないので、密閉空間３０Ｃに供給された圧縮空気は上向きに噴出する。その結果、強い上昇気流が発生して、キャップ３６の底に自由な状態で配置されている第２のワイヤガイド３２を押し上げて浮上させる。第２のワイヤガイド３２は、若干傾いて案内孔とワイヤ電極２との間の摩擦力でワイヤ電極２を保持した状態でチャンバ３６ａの上に衝突するまで上方向に移動する。

図１に示される圧縮空気供給装置３５は、数百ミリ秒〜数秒の短時間に第２の圧縮空気供給路３４に所定の圧力の圧縮空気を間欠的に供給する。上方向に移動している状態の第２のワイヤガイド３２をキャップ３６のチャンバ３６ａの底の元の位置に戻すためと、ワイヤ電極２を下方向に送り出すときの推進力を得るために、圧縮空気供給装置３５は、第１の圧縮空気供給路３３と第２の圧縮空気供給路３４に所定の時間間隔で交互に圧縮空気を供給する。

圧縮空気供給装置３５は、具体的には例えば、エアコンプレッサと、エアレギュレータと、高速で動作する二方向電磁弁と、エアレギュレータと二方向電磁弁との間に設けられる流量調整弁と、を含んでなる。エアレギュレータは、圧縮空気を所定の圧力に保持する。二方向電磁弁は、所定の繰返し時間間隔で第１の圧縮空気供給路３３と第２の圧縮空気供給路３４との接続を切り換える。流量調整弁は、圧縮空気の供給を制御する。

以上のように構成される上下動装置３０により走行するワイヤ電極２に微小な振動を付与し、下穴４においてワイヤ電極２とワーク３を開離させて短絡を解除することができる。この上下動装置３０によるワイヤ電極２の短絡解除動作は以下のように説明される。

つまり、図３に示すように、第２の圧縮空気供給路３４およびチャンバピース３８を介して圧縮空気をワイヤ電極２の走行経路に対し直交する方向に沿って多方向から流入させつつ、チャンバ３６ａ内において走行経路に沿って上向きに供給する。これにより、第２のワイヤガイド３２が走行するワイヤ電極２を保持したまま上方向に移動しワイヤ電極２に上方向の力が付与される。

そして、図４に示すように、第２の圧縮空気供給路３４からの圧縮空気の供給を停止するとともに、第１の圧縮空気供給路３３および通路３７を介して圧縮空気をワイヤ電極２の走行経路に対し直交する方向に沿って一方向からのみ流入させつつ、通路３７内において走行経路に沿って下向きに供給する。圧縮空気の流入を一方向からのみ行うことによりワイヤ電極２に対し横方向から偏った力を付与させながら、第２のワイヤガイド３２を走行するワイヤ電極２を保持したまま自由落下させ、かつ、圧縮空気を下向きに供給することにより、走行するワイヤ電極２に下方向の力を付与する。

これにより、走行するワイヤ電極２に横方向の微小な振動を付与することができ、図５（ａ）に示すように、下穴４においてワイヤ電極２とワーク３とが接触して短絡が生じる場合にあっても、図５（ｂ）に示すように、ワイヤ電極２とワーク３とを開離させ短絡を解除することができる。

この上下動装置３０によるワイヤ電極２の振動付与効果は、ワイヤ電極２の張力を低減させ、ワイヤ電極２の送り出し速度を低減させ、加工液の噴流圧力を増加させ、テンション制御のゲインを低減させることにより向上させることができる。

すなわち、ワイヤ電極２の張力を低減させることにより、ワイヤ電極２に弛みが生じることに起因して、ワイヤ電極２の送り出し速度を低減させることによりワイヤ電極２が損傷した状態でワーク３に長く接触してワイヤ電極２とワーク３間の放電が不安定になることに起因して、加工液の噴流圧力を増加させることにより、ワイヤ電極２に外圧が付与されることに起因して、テンション制御のゲインを低減させることにより、テンション制御の応答性が低下してワイヤ電極２の微小な振動に対するテンション制御の抑制効果が低減することに起因して、ワイヤ電極２の振動付与効果を向上させることができる。

ここで、本発明においては、上下動装置３０による短絡解除動作を確実に行うべく、ワイヤ放電加工機１には制御装置８０が備えられている。
図６に示すように、制御装置８０は、入力部８１、記憶部８２、および処理部９０からなる。

入力部８１は、キーボード、マウス、タッチパネル等で構成され、オペレータが入力部８１を所要に操作することにより処理部９０における各種処理に必要な情報が入力される。入力部８１からは、例えば加工開始時短絡判断解除時間が入力される。

ここで、加工開始時短絡判断解除時間とは、ワイヤ電極２とワーク３間の短絡の有無を判断するとともに、短絡が生じたときは所要の短絡解除動作を行うための時間として定義され、自動結線装置１ａによる下穴４へのワイヤ電極２の挿通が完了したと判断されたときにカウントが開始される。この加工開始時短絡判断解除時間においては、ワイヤ電極２とワーク３との相対移動は停止した状態となる。

つまり、加工開始時短絡判断解除時間において短絡が検出されたときは、短絡を検出した位置でワイヤ電極２とワーク３の相対移動を停止させた状態としつつ、上下動装置３０を動作させることによりワイヤ電極２に微小な振動を付与し、下穴４においてワイヤ電極２とワーク３とを開離させる。加工開始時短絡判断解除時間は入力部８１からの入力により可変に設定することが可能である。

記憶部８２は、ハードディスク等で構成され、自動結線動作、短絡解除動作、テンション制御、およびワイヤ放電加工の実行に必要な各種のプログラムや設定値が記憶されている。各種の設定値には、ワイヤ電極２の張力、加工液の噴流圧力、ワイヤ電極２の送り出し速度、およびテンション制御のゲイン等の各設定値と、短絡解除動作を行う際に必要な各設定値の変更設定値と、が含まれる。

処理部９０は、設定値設定手段９１、自動結線装置制御手段９２、自動結線動作完了判断手段９３、計数手段９４、短絡判断手段９５、上下動装置制御手段９６、張力低減手段９７、噴流圧力増加手段９８、送り出し速度低減手段９９、およびゲイン低減手段１００として機能する。処理部９０は、ＣＰＵおよびメモリが協働でその機能を果たす。

設定値設定手段９１は、入力部８１から入力された加工開始時短絡判断解除時間を設定する機能を有している。また、設定値設定手段９１は、入力部８１から入力された情報に基づいて記憶部８２からワイヤ電極２の張力、加工液の噴流圧力、ワイヤ電極２の送り出し速度、およびテンション制御のゲイン等の各設定値を読み出し、これら設定値も設定する機能を有している。

自動結線装置制御手段９２は、設定値設定手段９１により設定されたワイヤ電極２の張力、加工液の噴流圧力、ワイヤ電極２の送り出し速度、およびテンション制御のゲイン等の各設定値に基づいて自動結線動作を行うための制御信号を生成し、生成された制御信号を自動結線装置１ａに出力する機能を有している。

自動結線動作完了判断手段９３は、張力検出器５５から張力検出値を入力するとともに、入力した張力検出値と設定値設定手段９１により設定された張力の設定値とを比較して、自動結線動作が完了したか否かを判断する機能を有している。

計数手段９４は、自動結線動作完了判断手段９３により自動結線動作が完了したと判断されたときに、加工開始時短絡判断解除時間のカウントを開始する。短絡判断手段９５は、短絡検出器５７から短絡信号を入力するとともに、入力された短絡信号に基づいて短絡が生じたか否かを判断する機能を有している。

上下動装置制御手段９６は、短絡判断手段９５により短絡が生じたと判断されたときに、上下動装置３０による短絡解除動作を実行するための制御信号を生成し、生成した制御信号を上下動装置３０より詳しくは圧縮空気供給装置３５に出力する機能を有している。張力低減手段９７は、短絡判断手段９５により短絡が生じたと判断されたときに、張力の設定値を変更設定値に変更すなわち張力の設定値を低減して送出ローラ１０および巻取ローラ６３に出力する機能を有している。

噴流圧力増加手段９８は、短絡判断手段９５により短絡が生じたと判断されたときに、ワイヤ電極２を下穴４に供給する際に噴出される加工液の噴流圧力の設定値を変更設定値に変更すなわち噴流圧力の設定値を増加させてジェット供給装置７０に出力する機能を有している。送り出し速度低減手段９９は、短絡判断手段９５により短絡が生じたと判断されたときに、ワイヤ電極２の送り出し速度を変更設定値に変更すなわち送り出し速度を低減させて送出ローラ１０に出力する機能を有している。

ゲイン低減手段１００は、短絡判断手段９５により短絡が生じたことが判断されたときに、テンション制御のゲインの設定値を変更設定値に変更すなわちゲインの設定値を低減してテンション制御を行う機能を有している。なお、上下動装置３０、張力低減手段９７、噴流圧力増加手段９８、送り出し速度低減手段９９、およびゲイン低減手段１００は、本発明の短絡解除システムを構成する。

次に、制御装置８０による短絡解除動作について図７のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
まず、ステップＳ１０において、オペレータが入力部８１から加工開始時短絡判断解除時間を入力するとともに、記憶部８２から各設定値を読み出すための情報を入力する。

次いで、ステップＳ２０において、設定値設定手段９１がステップＳ１０で入力された加工開始時短絡判断解除時間を設定する。また、設定値設定手段９１がステップＳ１０で入力された情報に基づいて記憶部８２からワイヤ電極２の張力、加工液の噴流圧力、ワイヤ電極２の送り出し速度、テンション制御のゲイン等の各設定値と短絡解除動作を行う際に必要な各変更設定値を入力するとともに、入力した設定値および変更設定値を所要に設定する。

そして、ステップＳ３０において、自動結線装置制御手段９２がステップＳ２０で設定された各設定値に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を自動結線装置１ａに出力し、自動結線動作を開始する。
続いて、ステップＳ４０において、自動結線動作完了判断手段９３が張力検出器５５から張力の検出値を入力するとともに、入力した張力の検出値とステップＳ２０で設定した張力の設定値とを比較し、検出値が設定値に達したと判断されたときは、ステップＳ５０において、自動結線動作が完了したと判断する。

次いで、ステップＳ６０において、計数手段９４が加工開始時短絡判断解除時間のカウントを開始する。
そして、ステップＳ７０において、短絡判断手段９５が短絡検出器５７から短絡信号を入力して短絡が検出されたと判断したときは、ステップＳ８０において、短絡を検出した位置でワイヤ電極２とワーク３の相対移動を停止させた状態として、上下動装置制御手段９６が制御信号を生成し、生成した制御信号を上下動装置３０に出力し、圧縮空気供給装置３５を動作させて、第１の圧縮空気供給路３３および第２の圧縮空気供給路３４を介して圧縮空気をワイヤ電極２の走行経路に沿って上方向および下方向に交互に供給する。

更に、このステップＳ８０の動作に並行して、同じく短絡を検出した位置でワイヤ電極２とワーク３の相対移動を停止させた状態として、ステップＳ９０において、張力低減手段９７が張力の設定値を変更設定値に変更して張力を低減し、ステップＳ１００において、噴流圧力増加手段９８が噴流圧力の設定値を変更設定値に変更して噴流圧力を増加させ、ステップＳ１１０において、送り出し速度低減手段９９が送り出し速度の設定値を変更設定値に変更して送り出し速度を低減させ、ステップＳ１２０において、ゲイン低減手段１００がゲインの設定値を変更設定値に変更してゲインを低減し、ステップＳ１３０において、計数手段９４がカウントした時間がステップＳ１０で入力した加工開始時短絡判断解除時間に達したことを確認つまり加工開始時短絡判断解除時間の終了を確認するまでステップＳ８０乃至ステップＳ１２０の動作を行う。

以上説明したように本発明によれば、ワイヤ電極２とワーク３間の短絡を検出する短絡検出器５７と、ワイヤ電極２を下穴４に挿通した状態で短絡検出器５７により短絡を検出したときに、短絡を検出した位置でワイヤ電極２とワーク３の相対移動を停止させた状態としてワイヤ電極２を微小に振動させることにより、下穴４においてワイヤ電極２とワーク３とを開離させて短絡を解除させる短絡解除システムより詳しくは上下動装置３０、張力低減手段９７、噴流圧力増加手段９８、送り出し速度低減手段９９、およびゲイン低減手段１００と、を有することとしたので、ワイヤ電極２とワーク３間で短絡が生じたときに、ワイヤ電極２とワーク３とを開離させて短絡を解除することができる。

また、上下動装置３０は、送出ローラ１０と下穴４との間に設けられワイヤ電極２を送り出す正規の通過軌跡に沿って下方向と上方向とに所定の圧力の圧縮空気を供給し上方向の圧縮空気によって第２のワイヤガイド３２をワイヤ電極２を保持した状態で押し上げ、かつ、下方向の圧縮空気によってワイヤ電極２を下方向に推進してワイヤ電極２を微小に上下動させることとしたので、微小な上下動によりワイヤ電極２を左右方向に微小に振動させることができ、下穴４においてワイヤ電極２とワーク３とを開離させて短絡を確実に解除させることができる。

更に、上下動装置３０は、送出ローラ１０と下穴４との間に設けられ圧縮空気が実質的に流通しない大きさのガイドクリアランスを有する第１のワイヤガイド３１と、送出ローラ１０と第１のワイヤガイド３１との間に設けられ圧縮空気が実質的に流通しない大きさのガイドクリアランスを有し上方向の圧縮空気によってワイヤ電極２を保持した状態で押し上げられる第２のワイヤガイド３２と、第１のワイヤガイド３１の下側で正規の通過軌跡に沿って下方向の圧縮空気を供給する第１の圧縮空気供給路３３と、第１のワイヤガイド３１と第２のワイヤガイド３２との間で正規の通過軌跡に沿って上方向の圧縮空気を供給する第２の圧縮空気供給路３４と、第１の圧縮空気供給路３３と第２の圧縮空気供給路３４に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置３５と、を有することとしたので、第２の圧縮空気供給路３４による上向きの圧縮空気により押し上げられる第２のワイヤガイド３２によってワイヤ電極２に上向きの力を作用させることができるとともに、第１の圧縮空気供給路３３による下向きの圧縮空気によりワイヤ電極２に下向きの力を作用させることができ、ワイヤ電極２に微小な上下動を容易に付与してワイヤ電極２とワーク３との短絡を確実に解除することができる。

また、圧縮空気供給装置３５は、第１の圧縮空気供給路３３と第２の圧縮空気供給路３４に交互に圧縮空気を供給することとしたので、下方向と上方向に交互に圧縮空気が供給され、第２のワイヤガイド３２を上下動させつつワイヤ電極２に微小な上下動を更に一層容易に付与することができ、ワイヤ電極２とワーク３との短絡を一層確実に解除することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。すなわち、上述した実施形態においては、短絡解除システムとして、上下動装置３０、張力低減手段９７、噴流圧力増加手段９８、送り出し速度低減手段９９、およびゲイン低減手段１００を全て含むこととしているが、これら上下動装置３０および各手段９７乃至１００が個々に動作する場合にあっても所要にワイヤ電極２に微小な振動を付与することは勿論である。なお、張力低減手段９７によるワイヤ電極２の張力の低減と噴流圧力増加手段９８による加工液の噴流圧力の増加とは組み合わせて実施することによりワイヤ電極２の振動付与効果が大きく向上する。

また、上述した実施形態にあっては、上下動装置３０は圧縮空気により第２のワイヤガイド３２を上下動させることとしているが、例えば磁気的な装置や電気的な装置等により第２のワイヤガイド３２を上下動させる構成としても構わない。第２のワイヤガイド３２が上下動する限りにおいて、本発明のワイヤ電極２の振動付与効果を奏することができる。

本発明のワイヤ放電加工機は、工具をワイヤ電極として導電性のワークを放電によって切断する放電加工に利用でき、加工効率と作業効率に優れ、精密金型や精密部品の生産性の向上に貢献する。

１：ワイヤ放電加工機、１ａ：自動結線装置、２：ワイヤ電極、３：ワーク、４：下穴、５：供給機構、６：排出機構、７，８：ガイドアッセンブリ、１０：送出ローラ、１１：サーボモータ、１２：駆動ローラ、１３：ピンチローラ、２０：ガイドパイプ、２１：昇降装置、３０：上下動装置、３０Ａ：上下動装置本体、３０Ｂ：密閉空間、３０Ｃ：密閉空間、３１：第１のワイヤガイド、３２：第２のワイヤガイド、３３：第１の圧縮空気供給路、３４：第２の圧縮空気供給路、３５：圧縮空気供給装置、３６：キャップ、３６ａ：チャンバ、３７：通路、３８：チャンバピース、３９：パイプホルダ、４０：先端処理装置、４１：切断装置、４２：廃棄ボックス、４３：クランプ、５０：先端検出器、５１：ワイヤボビン、５２：リール、５３：サーボプーリ、５４：断線検出器、５５：張力検出器、５７：短絡検出器、６０：座屈検出器、６１：アイドリングローラ、６２：搬送装置、６３：巻取ローラ、７０：ジェット供給装置、７１：上ワイヤガイド、７２：上通電体、７３：加工液噴流ノズル、８０：制御装置、８１：入力部、８２：記憶部、９０：処理部、９１：設定値設定手段、９２：自動結線動作制御手段、９３：自動結線動作完了判断手段、９４：計数手段、９５：短絡判断手段、９６：上下動装置制御手段、９７：張力低減手段、９８：噴流圧力増加手段、９９：送り出し速度低減手段、１００：ゲイン低減手段、１１０：ワーク、１１１：下穴、１１２：ワイヤ電極

Claims (5)

1. ワイヤ電極をワークに形成された下穴に挿通し前記ワークの放電加工を行うワイヤ放電加工機において、前記ワイヤ電極と前記ワーク間の短絡を検出する短絡検出器と、前記ワイヤ電極を前記下穴に挿通した状態で前記短絡検出器により前記短絡を検出したときに、前記ワイヤ電極を振動させることにより、前記下穴において前記ワイヤ電極と前記ワークとを開離させて前記短絡を解除させる短絡解除システムと、を有し、前記短絡解除システムは、前記短絡検出器により前記短絡を検出したときに、前記短絡を検出した位置で前記ワイヤ電極とワークの相対移動を停止させた状態として前記ワイヤ電極の張力を低減させ前記ワイヤ電極に振動を付与する張力低減手段を有することを特徴とするワイヤ放電加工機。
2. 前記短絡解除システムは、更に、前記短絡検出器により前記短絡を検出したときに、前記ワイヤ電極を前記下穴に供給する際に噴出される加工液の噴流圧力を増加させる噴流圧力増加手段を有することを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
3. 前記短絡解除システムは、更に、前記短絡検出器により前記短絡を検出したときに、前記送出ローラによる前記ワイヤ電極の送り出し速度を低減させる送り出し速度低減手段を有することを特徴とする請求項２に記載のワイヤ放電加工機。
4. 前記短絡解除システムは、更に、前記短絡検出器により前記短絡を検出したときに、前記ワイヤ電極のテンションを制御するテンション制御のゲインを低減させるゲイン低減手段を有することを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工機。
5. ワイヤ電極をワークに形成された下穴に挿通し前記ワークの放電加工を行うワイヤ放電加工方法において、前記ワイヤ電極と前記ワーク間の短絡を検出するステップと、前記ワイヤ電極を前記下穴に挿通した状態で前記短絡を検出したときに、前記短絡を検出した位置で前記ワイヤ電極と前記ワークの相対移動を停止させた状態として前記ワイヤ電極を振動させることにより、前記下穴において前記ワイヤ電極と前記ワークとを開離させて前記短絡を解除させるステップと、を有し、前記短絡を解除させるステップは、前記短絡検出器により前記短絡を検出したときに、前記ワイヤ電極の張力を低減させ前記ワイヤ電極に振動を付与するステップを有することを特徴とするワイヤ放電加工方法。

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