JPH02185321A - 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］ 本発明は、ワイヤ放電加工機の電極であるワイヤの張力
変動を軽減させてワイヤの安定な走行を得ることのでき
るワイヤ供給装置に関するものである。

［従来の技術］ 第８図は例えば特開昭６１−１２１８３１号公報に示さ
れている従来のこの種の装置を示す構成図である。

図において、（１）は電極となるワイヤ（２）を繰出し
供給するボビン、（３）はボビン（１）にプレ張力Ｔｐ
　を与え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）に所要の電流を供給するための駆動
回路、（５）はボビン（１）から引き出されたワイヤ（
２）にメイン張力Ｔｍ　　を与えるためのブレーキプー
リ、（６）はブレーキプーリ（５）に直結されたブレー
キ、（７）はブレーキ（６）に所要の電流を供給するた
めの駆動回路であって、メイン張力設定部（７ａ）と、
電力増幅器（７ｂ）と、電力　フィードバック回路（７
ｃ）とで構成される。

しかして、（８）はワイヤ送給経路中に複数箇所設置さ
れたガイドプーリであり、ワイヤの走行方向を変え、或
いはワイヤを安定して走行させる機能を有する。（９）
はブレーキプーリ（５）よりもワイヤ送給経路の下流側
に位置するガイドプーリ（８ａ）　、　（８ｂ）間に配
置された被加工物であり、ワイヤ（２）はガイドプーリ
（８ａ）　、（８ｂ）部を通過する間に、被加工＊　（
９）との間でパルス状の放電を発生させ、放電エネルギ
により被加工物（９）を加工する。（１０）はワイヤ（
２）を挾みこんでこれに所要の走行速度Ｖを与えるため
の回収ローラ、（１１）は回収ローラ（ｌＯ）を駆動す
るためのサーボモータ、（１２）はサーボモータ（１１
）の回転速度を検出するための速度検出器、（１３）は
サーボモータ（１１）の駆動回路であって、ワイヤ走行
速度設定部（１３ａ）と、電力増幅器（１３ｂ）と、速
度検出器（１２）の信号を受けた速度フィードバック回
路（１３ｃ）とで構成されている。したがって、回収ロ
ーラ（ｌＯ）は駆動回路（１３）によって、設定された
速度を維持するよう制御される。

ところで、ワイヤ放電加工機においては、被加工物（９
）を高精度に加工するため、加工条件に応じて使用する
ワイヤの径、ワイヤ走行速度、被加工物位置におけるワ
イヤ張力を変える必要があり、ワイヤ供給装置は、その
回収ローラ側駆動回路（１３）のワイヤ走行速度設定部
（１３ａ）やブレーキプーリ側駆動回路（７）のメイン
張力設定部（７ａ）の設定値が上述の加工条件に応じて
決定されるようになっている。

このようなものにおいて、ワイヤ（２）はボビン（１）
から供給されるが、ワイヤ（２）にはボビン（１）の回
転を安定化するためにヒステリシスモータ（３）でプレ
張力Ｔｐ　が与えられ、さらにブレーキ（６）と直結さ
れたブレーキプーリ（５）でメイン張力Ｔｍ　　が加え
られ、そして速度制御された回収ローラ（１０）で一定
の走行速度Ｖで回収される。

ここで、ボビン（１）、ブレーキプーリ（５）、および
被加工物（９）よりもワイヤ送給経路上流側にあるガイ
ドプーリ（８）　、　（８ａ）の摩擦力をＴｆ　　とす
ると、被加工物（９）の位置におけるワイヤの静的張力
はＴｐ　　＋７ｍ　　十Ｔｆ　　となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のワイヤ放電加工機のワイヤ供給装
置は、以上のように、慣性を有するボビン（１）、ブレ
ーキプーリ（５）、ガイドプーリ（８）。

（８ａ）、（８ｂ）　、および回収ローラ、（１０）が
、弾性体である一条のワイヤ（２）で結ばれているため
に振動系を構成し、この振動系はボビン（１）部でのワ
イヤ（２）の跳ね、ヒステリシスモータ（３）やブレー
キ（６）の発生力（制動力）の変動、プーリの偏心等に
よる外乱などとの共振によって大きな張力変動を発生さ
せていたが、従来はこのような張力変動を検知して制御
する手段が設けられておらず、上述の張力変動によって
加工精度が低下したり、ワイヤ（２）が切れるなどの問
題が生じていた。

本発明は以上の点に鑑み、ワイヤ送給系の固有振動数と
外乱との共振などで発生する張力変動を軽減させてワイ
ヤの安定な走行を得ることのできるワイヤ放電加工機の
ワイヤ供給装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るワイヤ放電加工機のワイヤ供給装置は、電
極となるワイヤを繰り出し供給するボビンと、繰り出さ
れたワイヤを所要の速度で走行させる速度制御された回
収ローラと、上記ボビンから回収ローラに至るワイヤ送
給経路内の被加工物位置よりも上流側に配置されかつボ
ビンから繰り出されたワイヤを巻き取りこれに所要の張
力を与えるブレーキプーリと、ワイヤの走行の安定化お
よび走行方向の変換のために上記ワイヤ送給経路内の複
数箇所に設置したガイドプーリと、上記ボビンまたは各
プーリ中のいずれか１に設置された回転速度検出器と、
この回転速度検出器の検出値と回収ローラの実際の速度
または予め設定された速度との速度差から張力変動制御
信号を生成し、ブレーキプーリの駆動回路へ出力して制
御力を発生させる張力変動制御回路とを備えたものであ
る。

［作用］ 本発明においては、ワイヤ送給経路の上流側に位置する
ボビンまたは各プーリ中のいずれか１の速度と、回収ロ
ーラの実際の速度または加工条件に応じて予め設定され
ている速度との速度差から張力変動制御信号を生成する
ように構成しているので、ワイヤ送給系内でワイヤ送給
速度の変動が発生するとこれをすぐに検知して速度変動
幅を小さく抑えることができ、ワイヤ送給系内全域の等
速度化が図れ、この結果、ワイヤの張力変動が軽減して
ワイヤの走行が安定する。

［実施例］ 以下、図示実施例により本発明を説明する。第１図は本
発明の一実施例に係るワイヤ放電加工機のワイヤ供給装
置の全体構成図であり、従来と同一部分には同一符号を
付しその説明は省略する。

図において、（１４）はブレーキプーリ（５）を駆動す
るためのブレーキ（６）に取り付けた速度検出器、（１
５）はこの速度検出器（１４）の信号ｖｂ　　および回
収ローラ（１０）側の速度検出器（１２）の信号Ｖａ　
　を受けて張力変動の制御信号を生成する張力変動制御
回路であり、この張力変動制御回路（１５）で生成され
た制御信号は、ブレーキ（６）の駆動回路（７）へと送
られる。

第２図は第１図における張力変動制御回路（１５）の詳
細を示す構成図で、図中（１５ａ）はブレーキプーリ（
５）の直径を考えてワイヤ（２）の走行速度へ変換する
ための増幅回路、（１５ｂ）は回収ローラ（１０）の直
径を考えてワイヤ（２）の走行速度へ変換するための増
幅回路、（１５ｃ）はブレーキプーリ（５）と回収ロー
ラ（ｌＯ）の速度差Ｖｂ　　−Ｖａ　　を得るための差
動回路、（１５ｄ）は速度差ｖｂ　　−ｖａ　の信号を
２倍して適性なゲインを得るための増幅回路である。な
お、各速度検出器（１４）、（１２）から送られてくる
速度信号は差動回路（１５ｃ）にて直流成分がカットさ
れるようになっている。

今、被加工物（９）の位置におけるワイヤ（２）で張力
変動が生じると、この張力変動はワイヤ（２）を介して
ブレーキプーリ（５）および回収ローラ（ｌＯ）へと伝
わって外乱となり、ブレーキプーリ（５）および回収ロ
ーラ（１０）は速度変動を生じる。

これらの速度変動は、速度検出器（１４）および（１２
）で検出される。張力変動制御回路（１５）は直ちに速
度差信号を２倍した張力変動制御信号ｇ（ｖｂ−Ｖａ　
　）を生成し、ブレーキ（６）の駆動回路（７）へ出力
する。駆動回路（７）では、張力変動制御回路（１５）
からの信号をメイン張力設定部（７ａ）の信号に加算し
、これを電力増幅器（７ｂ）を介してブレーキ（６）へ
出力する。この時、ブレーキ（６）が発生する制御力Ｔ
　ｍ　　　（ｔ）は次のようになる。

Ｔｍ　　　（ｔ）　−Ｔｍ　　＋ｇ（Ｖｂ　　−Ｖａ　
　）・・・・（１）ここで、Ｔｍ　はメイン張力設定部
（７ａ）の信号に対する力であるが、外乱のためにｇ（
Ｖｂ　　−Ｖａ　　）だけ変化したことになる。

式（１）において、Ｖｂ　　−Ｖａ　　＞Ｏすなわちワ
イヤ送給系の上流側の方が下流側よりも速くなるような
速度差が生じたとすると、Ｔｍ　　　（ｔ）は設定張力
Ｔｍ　　よりも大きくなる。つまり、反走行方向の力が
ワイヤ（２）に加えられることになり、その結果、ブレ
ーキプーリ（５）の速度が低下して、速度差Ｖｂ　　−
Ｖａ　　が抑制される。

被加工物（９）の位置におけるワイヤ（２）の張力変動
は、ブレーキプーリ（５）と回収ローラ（ｌＯ）間のワ
イヤ（２）の伸びの変動であり、式（１）で制御するこ
とは制御によってワイヤ（２）に減衰を付加したことに
相当することは明らかである。

第３図（ａ）　、　（ｂ）は被加工物（９）の位置に張
力センサを取付け、制御しないときの張力変動と制御し
たときの張力変動の実験結果を比較して示す図、第４図
はワイヤ（２）の走行速度を変えて、制御しないときの
張力変動と制御したときの張力変動の大きさをまとめた
図である。これらの図からも明らかなように、ワイヤ送
給系は慣性を有するプーリやローラが弾性体である一条
のワイヤで結ばれているために振動系を形成し、ワイヤ
の走行速度でその周波数が変化する外乱との共振で大き
な張力変動を発生するが、本発明装置による制御を行う
ことで張力変動が大幅に軽減されることが分かる。

ところで、上述の実施例において、ブレーキプーリ（５
）　　ブレーキ（６）、速度検出器（１４）はそれぞれ
直結され、また回収ローラ（１０）、サーボモータ（１
１）、速度検出器（１２）も直結されていて、これらは
各々振動系を構成しているため、高周波数領域において
は、ブレーキプーリ（５）と速度検出器（１４）の動き
は等しくならず、これは回収ローラ（１０）と速度検出
器（１２）についても同様で、このような状況が発生す
ると式（１）に基づく制御は、張力変動を増大させる虞
れがあり、必ずしも万全ではない。また、式（１）に基
づく制御は、速度差信号のみから張力変動制御信号を生
成しているため、低周波数領域における張力変動で生じ
る速度差が小さく、低周波数の外乱に対する効果も小さ
い。

第５図は高周波数および低周波数のいずれの領域におい
ても張力変動をより効果的に防止できるようにした本発
明の第２の実施例に係る張力変動制御回路の構成図を示
すものである。図において、（１５ａ）〜（１５ｄ）は
第２図と同等であるが、この実施例のものは、増幅回路
（１５ｄ）からの信号ｇ（Ｖｂ　　−Ｖａ　　）をロー
パスフィルタ回路あるいは位相補償回路（１５ｅ）へ送
り、高周波数領域の　張力変動の増大を防止するととも
に、差動回路（１５ｃ）から増幅回路（１５ｄ）へ出力
される速度差信号Ｖｂ　　−Ｖａ　　を分けて積分回路
（１５１’）へも送り、積分回路（１５ｆ）にてこの速
度差信号を拡大するようにしている。そして、この拡大
された速度差信号は、ゲインを調節するための増幅回路
（１５ｇ）および位相補償回路（１５ｈ）にて上述の速
度差信号Ｖｂ　　−Ｖａ　　に対し適正な割合の信号へ
と変換され、さらに加算回路（１５１）にて、ローパス
フィルタ回路あるいは位相補償回路（Ｌ５ｅ）からの信
号と加算されて出力されるようになっていて、これによ
り低周波数領域の張力変動をより効果的に制御する信号
が得られるようになっている。

第６図及び第７図は本発明の第３の実施例に係る張力変
動制御回路の構成図を示すものである。

この実施例のものは、張力変動制御回路（１５）への入
力信号がブレーキ（８）に取り付けられた速度検出器（
１４）からの信号ｖｂ　　のみで構成されている。

この信号ｖｂ　　のみで構成した理由は、回収ローラ（
ｌＯ）を駆動するためのサーボモータ（１１）は、速度
検出器（１２）の信号がフィードバックされているので
、外乱が加わっても速度、の変動は非常に小さく、この
ため被加工物（９）の位置におけるワイヤ（２）の張力
変動の大半は、ブレーキプーリ（５）の回転変動で発生
しており、この回転変動を抑制すると張力変動が軽減で
きるからである。

しかし、ブレーキ（８）に取り付けられた速度検出器（
１４）の信号にはワイヤ（２）が一定速度で走行するた
めに発生する直流状の信号が含まれており、この実施例
の張力変動制御回路（１５）では、上述の直流状の信号
をバイパスフィルタ（１５ｊ）を用いてカットし、この
信号を増幅回路（１５ａ）で増幅して適正なゲインを得
、さらにローパスフィルタ回路あるいは位相補償回路（
１５ｅ）で高周波数の信号をカットしている。

この実施例においては、張力変動制御回路を安価に構成
することができるという利点がある。

なお、上述した各実施例ではいずれもブレーキプーリ（
５）の速度検出に速度検出器（１４）を用いたものを示
したが、これをエンコーダなどの回転角度検出器に替え
、この回転角度検出器の信号から速度信号への変換をＦ
−Ｖ変換器で行うようにしても良い。

また、上述した各実施例ではいずれもブレーキプーリよ
りも下流側、特に被加工物位置におけるワイヤの張力変
動の制御について述べたが、ボビンに速度検出器を取り
付けて本発明を適用すれば、ボビンとブレーキプーリの
間はもとよりボビンから回収ローラに至るワイヤ送給系
内全域の等速度化が図れ、この結果、ワイヤ送給系内全
域の張力変動の制御が可能になることは言うまでもない
。

なおまた、ワイヤを支えるガイドプーリに速度検出器を
取り付けて本発明を適用することもでき、このような場
合でも被加工物位置あるいはボビンとブレーキプーリの
間の張力変動が抑制できる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、ワイヤ送給経路の
上流側に位置するボビンまたは各プーリ中のいずれか１
の速度と、回収ローラの実際の速度または加工条件に応
じて予め設定されている速度との速度差から張力変動制
御信号を生成するように構成したので、ワイヤ送給系内
でワイヤ送給速度の変動が発生するとこれをすぐに検知
して速度変動幅を小さく抑えることができ、ワイヤ送給
系内全域の等速度化が可能となり、この結果１．ワイヤ
の張力変動を抑制することができ、ワイヤの走行の安定
化を図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す全体構成図、第２
図は第１図における張力変動制御回路の詳細を示す構成
図、第３図（ａ）　、　（ｂ）は制御しないときの張力
変動と本発明により制御したときの張力変動の実験結果
を比較して示す図、第４図は制御しないときの張力変動
と制御したときの張力変動の大きさをワイヤの走行速度
を変えて示す図、第５図は本発明の第２の実施例に係る
張力変動制御回路の構成図、第６図は本発明の第３の実
施例を示す第１図相当図、第７図は第６図における張力
変動制御回路の詳細を示す構成図、第８図は従来装置の
全体構成を示す第１図相当図である。 （１）：ボビン、 （２）：ワイヤ、 （５）ニブレーキプーリ、 （７）：ブレーキプーリの駆動回路、 （８）　、　（８ａ）　、　（８ｂ）　ニガイドプーリ
、（１０）：回収ローラ、 （１２）　、　（１４）　：速度検出器（回転速度検出
器）、（１３）：回収ローラの駆動回路、 （１５）：張力変動制御回路。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極となるワイヤを繰り出し供給するボビンと、繰り出
   されたワイヤを所要の速度で走行させる速度制御された
   回収ローラと、上記ボビンから回収ローラに至るワイヤ
   送給経路内の被加工物位置よりも上流側に配置されかつ
   ボビンから繰り出されたワイヤを巻き取りこれに所要の
   張力を与えるブレーキプーリと、ワイヤの走行の安定化
   および走行方向の変換のために上記ワイヤ送給経路内の
   複数箇所に設置したガイドプーリと、上記ボビンおよび
   各プーリ中のいずれか１に設置された回転速度検出器と
   、この回転速度検出器の検出値と回収ローラの実際の速
   度または予め設定された速度との速度差から張力変動制
   御信号を生成し、ブレーキプーリの駆動回路へ出力して
   制御力を発生させる張力変動制御回路とを備えることを
   特徴とするワイヤ放電加工機のワイヤ供給装置。