JPH02152726A - ワイヤ放電加工機のワイヤ供給装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ワイヤ電極を被加工物に対して微少間隔を
隔てて対向させ、被加工物とワイヤ電極との間にパルス
状の放電を発生させて、放電エネルギーにより被加工物
を切断加工するワイヤ放電加工機に関するもので、特に
、ワイヤ電極を所定の張力維持状態で供給するワイヤ供
給装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種のワイヤ放電加工機のワイヤ供給装置とし
ては、例えば、特開昭６１−１２１８３１号公報に掲載
の技術を挙げることができる。

第２図はその従来のワイヤ放電加工機におけるワイヤ供
給装置を示す構成図である。

図において、（１）はワイヤ電極、（２）はワイヤ電極
（１）を繰出し供給するボビン、（３）はワイヤ電極（
１）にプレ張力（Ｔｐ）を付与するためのヒステリシス
モータ、（４）はヒステリシスモータ（３）のプレ張力
設定部、（５）は電力増幅器、（６）はヒステリシスモ
ータ（３）への供給電流を一定に保つための電流フィー
ドバック回路である。（７）はワイヤ電極（１）にメイ
ン張力（Ｔｍ）を付与するためのブレーキプーリ、（８
）はブレーキプーリ（７）に直結されたブレーキ手段と
してのブレーキ装置、（９）はメイン張力設定部、（１
０）は電力増幅器、（１１）はブレーキ装置（８）への
供給電流を一定に保つための電流フィードバック回路で
ある。

（１２）、（１３）、（１４）および（１５）は前記ワ
イヤ電極（１）の走行方向を変更しながら案内する複数
のガイドプーリ、（１６）は被加工物、（１７）はワイ
ヤ電極（１）を挟持した状態で所定の速度で走行させる
だめの回収ローラ、（１８）は回収ローラ（１７）を駆
動するためのサーボモータ、（１９）はサーボモータ（
１８）の回転速度を検出するための速度検出器、（２０
）はサーボモータ（１８）の回転速度設定部、（２１）
はサーボモータ（１８）へ電流を供給するための電力増
幅器、（２２）は速度検出器（１つ）の検出信号に基づ
いてサーボモータ（１８）への供給電流を制御する速度
フィードバック回路である。

次に、」上記のように構成されたワイヤ供給装置の動作
を説明する。

被加工物（１６）の切断加工時において、ボビン（２）
から繰出されるワイヤ電極（１）に対しては、ボビン（
２）の回転を安定化するために、ヒステリシスモータ（
３）により走行方向と反対方向へのプレ張力（Ｔｐ）が
付与されている。また、ワイヤ電極（１）に対しては、
ブレーキプーリ（７）に直結されたブレーキ装置（８）
によりメイン張力（Ｔｍ）が付与される。そして、ワイ
ヤ電極（１）はこの張力付与状態において、速度制御さ
れた回収ローラ（１７）により所定の走行速度で回収さ
れる。

また、前記被加工物（１６）の加工条件が変更された場
合には、被加工物（１６）が高精度で加工されるように
、変更された加工条件に応じて、使用するワイヤ電極（
１）の径を変更したり、回転速度設定部（２０）により
ワイヤ電極（１）の走行速度を変更したり、プレ張力設
定部（４）あるいはメイン張力設定部（９）により被加
工物（１６）の加工位置におけるワイヤ電極（１）の張
力を変更したりしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、この従来のワイヤ供給装置では、ワイヤ電極
（１）の走行時において、被加工物（１６）よりもワイ
ヤ送り込み側に位置するボビン（２）、ブレーキプーリ
（７）およびガイドプーリ（１２）〜（１４）の摩擦力
（Ｔｆ）がワイヤ電極（１）に作用するため、被加工物
（１６）の加工位置におけるワイヤ電極（１）の静的張
力は、実質的に（Ｔｐ＋Ｔｍ＋Ｔｆ）となる。

そして、前記ワイヤ電極（１）がボビン（２）から繰出
されるのに従ってボビン（２）の巻径が減少し、プレ張
力（Ｔｐ）が順次増大すると共に、摩擦力（Ｔｆ）も経
年的に変化するため、被加工物（１６）の加工位置にお
けるワイヤ電極（１）の静的張力が変化するおそれがあ
った。

また、前記のワイヤ供給装置では、慣性を有するボビン
（２）、ブレーキプーリ（７）、回収プーリ（１７）お
よびガイドプーリ（１２）〜（１５）が弾性体であるワ
イヤ電極（１）により連結されて、振動系が構成されて
いるため、ボビン（２）から繰出される際のワイヤ電極
（１）の跳ねや、ヒステリシスモータ（３）あるいはブ
レーキ装置（８）の駆動力の変動等の外乱と共振して、
ワイヤ電極（１）に大きな張力変動が発生するおそれも
あった。

そして、このワイヤ電極（１）の静的張力の変化や、外
乱との共振による大きな張力変動の発生にともない、被
加工物（１６）とワイヤ電極（１）との間隔が変動して
加工精度が低下し、時には、ワイヤ電極（１）が大きな
張力を受けて破断することもあった。

そこで、この発明はワイヤ電極の張力を常に所定状態に
保持して、被加工物を高精度に加工することができると
共に、ワイヤ電極が大きな張力を受けて破断するおそれ
を防止することができるワイヤ放電加工機のワイヤ供給
装置の提供を課題とするものである。

［課題を解決するだめの手段］ この発明にかかるワイヤ放電加工機のワイヤ供給装置は
、ワイヤ電極を繰出し供給するボビンと、繰出されたワ
イヤ電極に所定の張力を付与するブレーキ手段と、ワイ
ヤ電極を所定の速度で走行させる回収ローラと、ワイヤ
電極の走行を案内する複数のガイドプーリと、被加工物
の近傍に位置する１つのガイドプーリを変位可能に支持
する支持部＋４と、ガイドプーリの変位量に基づいてワ
イヤ電極の張力を検出する張力検出手段と、張力検出手
段からのワイヤ電極の張力検出信号に応じて、前記ブレ
ーキ手段の動作を制御する制御手段とから構成したもの
である。

［作用］ この発明においては、被加工物の切断加工時にワイヤ電
極の静的張力が変化したり、外乱との共振によりワイヤ
電極に大きな張力変動が発生したりすると、このワイヤ
電極の張力変化もしくは変動がガイドプーリの変位量と
して張力検出手段により検出され、その検出信号に基づ
き制御手段を介してブレーキ手段の動作が制御されて、
ワイヤ電極の張力が修正される。したがって、ワイヤ電
極は常に所定の張力維持状態で被加工物の加工位置に走
行され、高精度の加工が行なわれる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるワイヤ放電加工機の
ワイヤ供給装置の構成図である。なお、図中、第２図の
従来例と同一符号および同一記号は、前述した従来例の
構成部分と同一または相当する部分を示すものであるた
め、ここでは重複する説明を省略する。

図において、（２３）はワイヤ放電加工機の本体（２４
）に固定された取付ブラケット、（２５）は取付ブラケ
ット（２３）に取付けられた一対の仮バネよりなる支持
部材としての弾性支持板である。そして、ワイヤ電極（
１）の走行を案内する複数のガイドローラ（１２）〜（
１５）のうち、被加工物（１６）の近傍に配置された１
つのガイドローラ（１４）がボール軸受は等を介して弾
性支持板（２５）の先端部間に回転可能に支持され、ワ
イヤ電極（１）の張力変化に伴う弾性支持板（２５）の
弾性変形により、上下方向に変位されるようになってい
る。（２６）は弾性支持板（２５）に対応して取付ブラ
ケッ１−（２Ｂ）上に取付けられた張力検出手段として
の変位計であり、弾性支持板（２５）の変位量に応じた
検出信号を出力する。

（２７）は前記変位計（２６）の出力信号をワイヤ電極
（１）の張力検出信号（Ｔ　ｗ　）に変換するための、
直流オフセット機能を有する増幅回路、（２８）はプレ
張力設定部（４）からの張力設定信号（Ｔｐ）と増幅回
路（２７）からの張力検出信号（Ｔ　ｗ）との差（Ｔｐ
−Ｔｗ）を求めるための差動回路である。（２９）は差
動回路（２８）の出力信号にメイン張力設定部（９）か
らの張力検出信号（Ｔｍ）を加えるための加算回路であ
り、プレ張力設定値及びメイン張力設定値の和と、実際
にワイヤ電極（１）に生じている張力との差（Ｔｐ＋Ｔ
ｍ−Ｔｗ）が求められる。

（３０）は前記加算回路（２９）の出力信号に適正なゲ
インを与えてＧａ倍するための増幅回路、（３１）は加
算回路（２９）の出力信号を張力変動速度に変換する微
分回路、（３２）は微分回路（３１）の出力信号に適正
なゲインを与えてＧｂ倍するための増幅回路、（３３）
は両増幅回路（３０）および（３２）の出力信号を加算
する加算回路であり、この加算回路（３３）からの出力
信号が、ローパスフィルタまたは位相補償回路（３４）
及び電力増幅器（１０）を介してブレーキ装置（８）に
供給される。また、加算回路（３３）の出力信号に応じ
た電流を得るために、電流フィードバック回路（１１）
が付加されている。

次に、上記のように構成されたこの実施例のワイヤ放電
加工機のワイヤ供給装置の動作を説明する。

さて、被加工物（１６）の加工位置においてワイヤ電極
（１）に張力変動が生じると、その張力変動がワイヤ電
極（１）を介してガイドプーリ（１４）に伝達され、弾
性支持板（２５）がワイヤ電極（１）の張力変動に応じ
て弾性変形する。

この変形量は変位計（２６）により検出され、直流オフ
セット機能を有する増幅回路（２７）で張力検出信号（
Ｔ　ｗ　）に変換される。そして、この張力検出信号（
Ｔｗ）に基づき差動回路（２８）及び加算回路（２９）
において、プレ張力設定値（Ｔｐ）及びメイン張力設定
値（Ｔ　ｍ　）の和と、実際にワイヤ電極（１）に生じ
ている張力との差（Ｔ　ｐ＋Ｔｍ−Ｔｗ）が求められる
。

さらに、この加算回路（２９）からの出力信号が増幅回
路（３０）でＧａ倍に増幅されると共に、微分回路（３
１）で微分されて張力の変動速度に変換された後に増幅
回路（３２）でＧｂ倍に増幅され、これらの信号が加算
回路（３３）で加算される。すなわち、加算回路（３３
）の出力信号（Ｕ）は、次のようになる。

Ｕ＝−Ｇａ　　（Ｔｗ−Ｔｐ−Ｔｍ）−Ｇｂ−Ｔｗ・・
・■ なお、被加工物（１６）の加工中に、プレ張力設定値（
Ｔｐ）及びメイン張力設定値（Ｔｍ）が変更されること
はないので、ここでは、これらの設定値の微分は零とな
っている。

一方、前記ガイドブー９（１４）はワイヤ電極（１）の
張力変動をその変位量で検出するように、弾性支持板（
２５）で弾性的に支持されているため、振動系を構成し
て固有振動数を有している。

このため、ワイヤ電極（１）の張力変動に対する弾性支
持板（２５）の変形量の関係は、振動系の固有振動数以
下の低周波数では比例するが、固有振動数の近傍あるい
はそれ以上の高周波数では比例関係が成立せず、位相特
性も変化する。このような比例関係の成立しない高周波
の信号は、ローパスフィルタまたは位相補償回路（３４
）によりカットされると共に位相補償される。

そして、ローパスフィルタまたは位相補償回路（３４）
の出力信号は電力増幅器（１０）で増幅されると共に、
電流フィードバック回路（１１）により一定の電流に保
たれ、これがブレーキ装置（８）に供給されて制御力を
発生する。この制御力は、ローパスフィルタまたは位相
補償回路（３４）のカットオフ周波数以下においては、
前記■式に比例することは明らかである。今、ワイヤ電
極（１）が、張力変動なく張力設定値に対し所定の偏差
を持って走行されている状態を考えて、前記■式におけ
る（Ｔｗ”）を零、（Ｔｗ＝Ｔｐ＋Ｔｍ＋Ｔｆ）とする
と、■式は次のようになる。

Ｕ＝−Ｇａ　（Ｔｐ＋Ｔｍ＋Ｔ　ｆ−Ｔｐ−Ｔｍ）・・
・■ そして、この信号（Ｕ）に比例した電流がブレーキ装置
（８）に供給されるので、上記０式の右辺は零になる。

すなわち、ブレーキ力は Ｔｍ＝Ｔｐ＋Ｔｍ−Ｔｐ−Ｔｆ へと変化し、ワイヤ電極（１）の張力はＴｗ＝Ｔｐ十Ｔ
ｍ となって、摩擦力（Ｔｆ）およびボビン（２）の巻径の
減少に伴うプレ張力（Ｔｐ）の変化を補償して、常に一
定に保たれる。

一方、ガイドプーリ（１４）および（１５）間で、ワイ
ヤ電極（１）に所定の静的張力状態からの動的なズレが
発生した場合、両ガイドプーリ（１４）および（１５）
間のワイヤ電極（１）の弾性定数（Ｋｗ）、外乱（ΔＦ
）による両ガイドプーリ（１４）および（１５）間のワ
イヤ電極（１）の伸び差を（ΔＸ）とすると、このとき
のワイヤ電極（１）の張力変動は、前記■式で制御され
ないときには、次のようになる。

ΔＴｗ＝Ｋｗ−ｄｘ　　　＝−■ しかしながら、この実施例の装置においては、前記０式
で制御されているため、上記０式の張力変動が直ちに検
出されて、これを打ち消すように制御力が発生され、力
の釣り合いは次のようになる。

ΔＦ＝Ｋｗ・Δｘ＋Ｇａ串Ｋｗ−、Ｊｘ＋Ｇｂ−Ｋｗ・
ΔＸ′　　　　　・・・■ここで、ワイヤ電極（１）に
実際に発生する張力変動は（Ｋｗ・ΔＸ）である。

すなわち、前記０式で制御されることにより、外乱（Δ
Ｆ）に対して弾性定数と減衰定数が付加されたことにな
り、ワイヤ電極（１）の張力変動が大幅に軽減される。

特に、共振状態において、減衰を付加することが有効で
あるのは、振動工学が教えるところである。

このように、上記実施例のワイヤ放電加工機のワイヤ供
給装置は、ワイヤ電１ｆ３（１）を被加工物（１６）に
対して微少間隔を隔てて対向させ、被加工物（１６）と
ワイヤ電極（１）との間にパルス状の放電を発生させて
、放電エネルギーにより被加工物（１６）を切断加工す
るワイヤ放電加工機において、前記ワイヤ電極（１）を
繰出し供給するボビン（２）と、繰出されたワイヤ電極
（１）に所定の張力を付与するブレーキ手段としてのブ
レーキ装置（８）と、ワイヤ電極（１）を所定の速度で
走行させる回収ローラ（１７）と、ワイヤ電極（１）の
走行を案内する複数のガイドプーリ（１２）〜（１５）
と、被加工物（１６）の近傍に位置する１つのガイドプ
ーリ（１４）を変位可能に支持する支持部材としての弾
性支持板（２５）と、ガイドプーリ（１４）の変位量に
基づいてワイヤ電極（１）の張力を検出する張力検出手
段としての変位計（２６）と、変位計（２６）からのワ
イヤ電極（１）の張力検出信号に応じて、前記ブレーキ
装置（８）の動作を制御する制御手段とから構成したも
のである。

したがって、被加工物（１６）の切断加工時にワイヤ′
屯極（１）の静的張力が変化したり、外乱との共振によ
りワイヤ電極（１）に大きな張力変動が発生したりして
も、このワイヤ電極（１）の張力変化もしくは変動が、
ガイドプーリ（１４）の変位量として張力検出手段とし
ての変位計（２６）より検出され、その検出信号に基づ
き制御手段を介してブレーキ装置（８）の動作が制御さ
れて、ワイヤ電極（１）の張力が修正される。

このために、ワイヤ電極（１）は常に所定の張力維持状
態で被加工物（１６）の加工位置に走行され、高精度の
加工を行なうことができる。また、被加工物（１６）の
加工時に、ワイヤ電極（１）に対して大きな張力変動が
生じないので、ワイヤ電極（１）が破断するおそれもな
い。

なお、」１記実施例では、ガイドプーリ（１４）を支持
する弾性支持板（２５）の変位量を変位計（２６）によ
り計測して、被加工物（１６）の加工位置におけるワイ
ヤ電極（１）の張力を検出するように構成しているが、
弾性支持板（２５）上に歪みゲージを取着して、その歪
みゲージにより弾性支持板（２５）の変位量を直接検出
するように構成しても良い。

また、上記実施例では、ワイヤ放電加工機のワイヤ供給
装置における複数のガイドプーリ（１２）〜（１５）の
内の１つガイドプーリ（１４）を利用して、ワイヤ電極
（１）の張力を検出するように構成しているが、ワイヤ
張力検出用の専用ガイドプーリを備えた３点ローラ式の
張力計等を、被加工物（１６）の近傍に配置しても良い
。

［発明の効果コ 以上のように、この発明のワイヤ放電加工機のワイヤ供
給装置は、ワイヤ電極を繰出し供給するボビンと、繰出
されたワイヤ電極に所定の張力を付与するブレーキ手段
と、ワイヤ電極を所定の速度で走行させる回収ローラと
、ワイヤ電極の走行を案内する複数のガイドプーリと、
被加工物の近傍に位置する１つのガイドプーリを変位可
能に支持する支持部材と、ガイドプーリの変位量に基づ
いてワイヤ電極の張力を検出する張力検出手段と、張力
検出手段からのワイヤ電極の張力検出信号に応じて、前
記ブレーキ手段の動作を制御する制御手段とから構成し
たものであるから、被加工物の切断加工時にワイヤ電極
の静的張力が変化したり、外乱との共振によりワイヤ電
極に大きな張力変動が発生したりすると、このワイヤ電
極の張力変化もしくは変動がガイドプーリの変位量とし
て張力検出手段により検出され、その検出信号に基づき
制御手段を介してブレーキ手段の動作が制御されて、ワ
イヤ電極の張力が修正される。したがって、ワイヤ電極
の張力を常に所定状態に保持して、被加工物を高精度に
加工することができると共に、ワイヤ電極が大きな張力
を受けて破断するおそれを確実に防止することができる
。

１２．１３，１４，１５ニガイドプーリ１６：被加工物
　　　　　１７：回収ローラ２５：弾性支持板　　　　
２６：変位計２８：差動回路　　　　　２９：加算回路
である。

なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。

代理人　弁理士　大台　増進　外２名

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるワイヤ放電加工機の
ワイヤ供給装置の構成図、第２図は従来のワイヤ放電加
工機のワイヤ供給装置の構成図である。 図において、 １：ワイヤ電ｆｉ　　　　　　２　：ボビン７：ブレー
キプーリ　　　８ニブレーキ装置平成 １年１１ ５、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ワイヤ電極を被加工物に対して微少間隔を隔てて対向さ
   せ、被加工物とワイヤ電極との間にパルス状の放電を発
   生させて、放電エネルギーにより被加工物を切断加工す
   るワイヤ放電加工機において、 前記ワイヤ電極を繰出し供給するボビンと、繰出された
   ワイヤ電極に所定の張力を付与するブレーキ手段と、前
   記ワイヤ電極を所定の速度で走行させる回収ローラと、
   前記ワイヤ電極の走行を案内する複数のガイドプーリと
   、前記被加工物の近傍に位置する１つのガイドプーリを
   変位可能に支持する支持部材と、前記ガイドプーリの変
   位量に基づいてワイヤ電極の張力を検出する張力検出手
   段と、前記張力検出手段からのワイヤ電極の張力検出信
   号に応じて、前記ブレーキ手段の動作を制御する制御手
   段と を具備することを特徴とするワイヤ放電加工機のワイヤ
   供給装置。