JPH05305526A - ワイヤ放電加工機のワイヤ張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤ電極の張力を適正な値に保つととも
に、巻上モータの容量を低減する。 【構成】 S110にて、ワイヤ電極が断線したと判断され
た場合には、S120にて、バックテンションモータに対す
る印加電圧を増加することによって、バックテンション
モータのトルクを低トルクから高トルクに切り替え、S1
30では、電磁ブレーキを励磁して、バックテンションモ
ータにブレーキをかけて、ワイヤボビンのワイヤ送り方
向への回転を停止させる。S140では、テンションブレー
キの励磁状態を、大きな設定値Ｈから小さな設定値Ｌに
変更する。S150では、ワイヤ端検出センサの出力に基づ
いて、巻き戻されるワイヤ電極の端部が検出されたか否
かを判定し、S160では、バックテンションモータの駆動
を停止して、ワイヤ電極の巻き戻しを停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ電極と被加工体
との間で放電を繰り返して加工するワイヤ放電加工機の
ワイヤ張力制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のワイヤ放電加工機で
は、加工中にワイヤ電極が断線することがあるので、断
線したワイヤ電極の再張架を自動的に行う機構が備えら
れている。

【０００３】このワイヤ電極の再張架を自動的に行うた
めには、断線したワイヤ電極の位置決めが必要であるの
で、従来よりワイヤ端の位置決めを行なう各種の装置が
提案されている。例えば、断線センサによってワイヤ電
極の断線を検出した場合には、供給ボビンにてワイヤ電
極を巻き取るとともに駆動ローラ等にてワイヤ電極をワ
イヤ走行方向とは逆方向に送り、ワイヤ端検出センサに
よって断線したワイヤ電極の端部を検出すると、ワイヤ
電極の逆方向への送給を停止することによってワイヤ端
の位置決めを行なう装置がある。

【０００４】ところが、この様な装置では、ワイヤ電極
の巻き上げ時に、ワイヤ電極のたるみが発生してローラ
等から脱線することがあるので、本願出願人は、特願平
３−２０１９８３号にて、（供給ボビンと被加工物との
間に配置された）テンションブレーキによるブレーキ力
を調節することによって、巻き上げ時のワイヤ電極のた
るみの発生を防止して、脱線を防ぐことができるワイヤ
放電加工機のワイヤ巻上制御装置を提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な改善された技術でも、自動化に対するより高度な要求
に対しては、必ずしも十分でないことがあった。即ち、
ワイヤ電極の供給及び巻取りを行なう供給ボビンは、巻
回されたワイヤ電極の量に応じてその巻上げ径や重量が
異なるので、巻上げ力が変化して一定にはならないとい
う問題があった。つまり、供給ボビンの径が大きい時に
必要な巻上げ力を設定すると、供給ボビンの径が小さく
なった場合には必要以上の巻上げ力となり、よって、前
記テンションブレーキによる張力に影響を与えて、加工
位置でのワイヤ電極の張力が変動してしまうという問題
がある。この様にワイヤ電極の張力が加工時に変動する
と、精密な加工が困難になるので張力の変動は大きな問
題である。

【０００６】また、従来は、供給ボビンを駆動する巻上
モータに、巻上げ径等による影響を低減するために必要
以上の巻上げ力をかけるので、巻上モータを容量の大き
なものとする必要があり、そのためコストアップを招く
という問題もあった。本発明は、上記課題を解決するた
めになされ、ワイヤ電極の張力を適正な値に保つととも
に、巻上モータの容量を低減できるワイヤ放電加工機の
ワイヤ張力制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１の発明は、図１に例示する様に、ワイヤ電
極と他方の電極である被加工体との間に放電を行なって
該被加工体を加工するとともに、ワイヤ電極の張力の調
節を行なうワイヤ放電加工機のワイヤ張力制御装置にお
いて、前記ワイヤ電極を、加工時の走行方向とは逆方向
に付勢して巻き上げるワイヤ巻上手段Ｍ１と、該ワイヤ
巻上手段Ｍ１と前記被加工体との間に配置されて、前記
ワイヤ電極に通過抵抗を付与して被加工体側のワイヤ電
極に張力を発生させるワイヤ張力発生手段Ｍ２と、前記
ワイヤ巻上手段Ｍ１を駆動するとともに、その巻上トル
クを所定範囲内に調節する巻上トルク制御手段Ｍ３と、
を備えたことを特徴とするワイヤ放電加工機のワイヤ張
力制御装置を要旨とする。

【０００８】また、請求項２の発明は、図２に例示する
様に、ワイヤ電極と他方の電極である被加工体との間に
放電を行なって該被加工体を加工するとともに、ワイヤ
電極の張力の調節を行なうワイヤ放電加工機のワイヤ張
力制御装置において、前記ワイヤ電極の断線を検出する
ワイヤ断線検出手段Ｍ１１と、前記ワイヤ電極を、加工
時の走行方向とは逆方向に付勢して巻き上げるワイヤ巻
上手段Ｍ１２と、該ワイヤ巻上手段Ｍ１２と前記被加工
体との間に配置されて、前記ワイヤ電極に通過抵抗を付
与して被加工体側のワイヤ電極に張力を発生させるワイ
ヤ張力発生手段Ｍ１３と、前記ワイヤ断線検出手段Ｍ１
１によって前記ワイヤ電極の断線を検出した場合には、
前記ワイヤ巻上手段Ｍ１２の巻上トルクを増加させる巻
上トルク制御手段Ｍ１４と、を備えたことを特徴とする
ワイヤ放電加工機のワイヤ張力制御装置を要旨とする。

【０００９】

【作用】前記構成を有する請求項１の発明においては、
ワイヤ巻上手段Ｍ１によって、ワイヤ電極を加工時の走
行方向とは逆方向に付勢して巻き上げるとともに、ワイ
ヤ巻上手段Ｍ１と被加工体との間に配置されたワイヤ張
力発生手段Ｍ２によって、ワイヤ電極に通過抵抗を付与
して被加工体側のワイヤ電極に張力を発生させる。

【００１０】そして、巻上トルク制御手段Ｍ３によって
ワイヤ巻上手段Ｍ１を駆動制御することにより、ワイヤ
巻上手段Ｍ１のワイヤ電極に対する巻上トルクを所定範
囲内に調節する。それによって、加工位置におけるワイ
ヤ電極の張力の変動を抑える様に制御できるので、この
張力の変動が少ない状態にて、ワイヤ電極と他方の電極
である被加工体との間に放電を行なって、被加工体を精
密に加工することが可能となる。

【００１１】また、請求項２の発明においては、ワイヤ
巻上手段Ｍ１２によって、ワイヤ電極を加工時の走行方
向とは逆方向に付勢して巻き上げるとともに、ワイヤ巻
上手段Ｍ１２と被加工体との間に配置されてワイヤ張力
発生手段Ｍ１３によって、ワイヤ電極に通過抵抗を付与
して被加工体側のワイヤ電極に張力を発生させる。

【００１２】そして、ワイヤ断線検出手段Ｍ１１によっ
てワイヤ電極の断線を検出した場合には、巻上トルク制
御手段Ｍ１４によってワイヤ巻上手段Ｍ１２を駆動制御
することにより、ワイヤ巻上手段Ｍ１２のワイヤ電極に
対する巻上トルクを増加させて、迅速にワイヤ電極の巻
上げを行なう。

【００１３】つまり、加工時には、低く設定された巻上
げ力によってワイヤ電極の加工位置における張力の変動
を抑え、一方、断線時には、巻上げ力を増加させて適切
な巻き上げを行うものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化したワイヤ放電加工機
のワイヤ張力制御装置の実施例を、図面に基づいて説明
する。図３に示す様に、第１実施例のワイヤ放電加工機
は、加工時にはワイヤ送り方向（矢印Ａ方向）にワイヤ
電極１を送給するものであり、ワイヤボビン１０とブレ
ーキローラ１６との間のワイヤ電極１に付与する張力を
発生する予張力発生機構２と、ブレーキローラ１６と駆
動ローラ３５との間のワイヤ電極１に付与する張力を発
生する主張力発生機構３と、ワイヤ電極１の断線を検出
する断線検出機構４と、断線したワイヤ電極１の端部を
検出するワイヤ端検出センサ５と、使用済みのワイヤ電
極１を収容するワイヤ回収機構６とから構成されてい
る。

【００１５】次に、各機構について詳細に説明する。前
記予張力発生機構２は、送り出すワイヤ電極１が巻き付
けられたワイヤボビン１０と、ワイヤボビン１０をワイ
ヤ巻き上げ方向（矢印Ｂ方向）に付勢するバックテンシ
ョンモータ１１と、バックテンションモータ１１の回転
を停止させる電磁ブレーキ１２とから構成されており、
ワイヤボビン１０と前記主張力発生機構３との間に張架
されたワイヤ電極１がたるまない様に、バックテンショ
ンモータ１１によってワイヤ巻き上げ方向にトルクがか
けられている。

【００１６】そして、加工時には、ワイヤ電極１はワイ
ヤボビン１０から順次主張力発生機構３側に引き出さ
れ、一方、断線時には、電磁ブレーキ１２によって、瞬
間的にワイヤボビン１０の回転が停止され、その後ワイ
ヤボビン１０にワイヤ電極１が巻き取られる様に機能す
る。

【００１７】主張力発生機構３は、ピンチローラ１５，
ブレーキローラ１６及びテンションブレーキ１７からな
り、テンションブレーキ１７が発生する摩擦トルクを、
ワイヤ電極１を挟むブレーキローラ１６及びピンチロー
ラ１５によって張力に変換している。つまり、磁性パウ
ダの励磁によって摩擦トルクを発生するテンションブレ
ーキ１７によって、被加工体１８に沿って張架されたワ
イヤ電極１に主張力が付与されている。

【００１８】断線検出機構４は、主張力発生機構３のテ
ンションブレーキ１７と同軸に取り付けられており、多
数のスリットが形成されたインターラプタ２０と、イン
ターラプタ２０に近接して取り付けられたフォトセンサ
２１とから構成されている。つまり、ワイヤ電極１が例
えばＰ位置で断線した場合には、テンションブレーキ１
７は一旦停止するので、このテンションブレーキ１７の
回転と同期したインターラプタ２０の停止をフォトセン
サ２１で検出することによって、ワイヤ電極１の断線を
検出するものである。

【００１９】ワイヤ端検出センサ５は、主張力発生機構
３と被加工体１８との間に配置されており、ワイヤ電極
１の切断した端部がこのセンサ５を通過した時に報知す
るものである。ワイヤ回収機構６は、ワイヤ電極１を矢
印Ａ方向に走行させる駆動ローラ３５と、この駆動ロー
ラ３５を駆動するサーボモータ３６と、駆動ローラ３５
とともワイヤ電極１を挟むピンチローラ３７と、使用済
みのワイヤ電極１を収納する回収バスケット３８とから
構成されている。つまり、ワイヤ電極１は、加工時に駆
動ローラ３５によって巻き取られることによって、前記
ワイヤボビン１０から引き出されて、矢印Ａ方向に走行
する。

【００２０】更に、本実施例には、上述したワイヤ電極
１の走行等を制御するために、図４に示す様なＥＣＵ４
０が設けられている。このＥＣＵ４０は周知のＲＡＭ４
０ａ，ＲＯＭ４０ｂ，ＣＰＵ４０ｃ，入出力ポート４０
ｄ及びバスライン４０ｅ等からなり、入出力ポート４０
ｄには、図示しない駆動回路を介して、前記バックテン
ションモータ１１，電磁ブレーキ１２，テンションブレ
ーキ１７，サーボモータ３６が接続されている。また、
この入出力ポート４０ｄには、フォトセンサ２１，ワイ
ヤ端検出センサ５が接続されている。

【００２１】そして、本実施例のワイヤ放電加工機のワ
イヤ張力制御装置は、前記ＥＣＵ４０に制御されて、次
の様に動作する。この動作を、図５のフローチャート及
び図６のタイミングチャートに基づいて説明する。ま
ず、被加工体１８の加工時には、ステップ（以下Ｓと記
す）１００にて、バックテンションモータ１１がオンと
されて、ワイヤボビン１０がワイヤ電極１の走行方向と
は逆方向に付勢される。

【００２２】そして、Ｓ１１０にて、断線検出機構４の
フォトセンサ２１からの出力に基づいて、ワイヤ電極１
が断線したか否かを判定し、ここで、ワイヤ電極１の断
線が検出された場合には、Ｓ１２０に進む。Ｓ１２０で
は、バックテンションモータ１１に対する印加電圧を増
加することによって、図６に示す様に、バックテンショ
ンモータ１１のトルクを低トルクから高トルクに切り替
える。つまり、通常の加工時には、バックテンションモ
ータ１１による張力を予め低く設定しておき、断線を検
出した場合には、バックテンションモータ１１のトルク
を高くし、この高いトルクに変更されたバックテンショ
ンモータ１１によって、ワイヤ電極１を迅速に巻き上げ
るものである。

【００２３】続くＳ１３０では、電磁ブレーキ１２を所
定時間励磁して、バックテンションモータ１１にブレー
キをかけて、ワイヤボビン１０のワイヤ送り方向への慣
性による回転を停止させる。続くＳ１４０では、テンシ
ョンブレーキ１７の励磁状態を、大きな設定値Ｈから小
さな設定値Ｌに変更する。つまり、テンションブレーキ
１７の摩擦力を低下させて、ワイヤ電極１がスムーズに
移動できる様に設定する。

【００２４】これによって、テンションブレーキ１７が
緩められるので、ワイヤボビン１０はバックテンション
モータ１１によって、ワイヤ送給時の回転数Ｎ₁より低
い回転数Ｎ₂で逆回転することができ、その結果、ワイ
ヤ電極１は矢印Ｂ方向に巻き戻される。

【００２５】続くＳ１５０では、ワイヤ端検出センサ５
の出力に基づいて、巻き戻されるワイヤ電極１の端部が
検出されたか否か、即ち、ワイヤ端が所定の位置まで巻
き戻されたか否かを判定する。ここで肯定判断されると
Ｓ１５５に進む。Ｓ１５５では、ワイヤ端の検出に応じ
て、電磁ブレーキ１２を励磁して、バックテンションモ
ータ１１にブレーキをかけて、ワイヤボビン１０のワイ
ヤ送り方向への慣性による回転を停止させる。

【００２６】続くＳ１６０では、バックテンションモー
タ１１の駆動を停止して、ワイヤ電極１の巻き戻しを停
止し、一旦本処理を終了する。この時、ワイヤ電極１は
所定の適度な速度で巻き戻されているので、ワイヤ端は
所定の停止位置で正確に停止する。

【００２７】この様に、本実施例では、通常の加工時に
は、加工位置におけるワイヤ電極１の張力を変動させな
い様に、バックテンションモータ１１のトルクを低く抑
え、一方、ワイヤ電極１の断線を検出した場合には、ま
ず、バックテンションモータ１１のトルクを高トルクに
変更するとともに、瞬間的にワイヤボビン１０を停止さ
せ、更にテンションブレーキ１７を緩めて、ワイヤ電極
１を矢印Ｂ方向に巻き戻している。

【００２８】従って、加工時に、ワイヤボビン１０の巻
上げ径や重量が変化して巻上げ力が変動した場合でも、
バックテンションモータ１１のトルクは低く抑えられて
いるので、その影響はテンションブレーキ１７にそれほ
ど及ぶことはない。それによって、加工時には加工位置
におけるワイヤ電極１の張力の変動が抑制されるので、
精密な加工を行なうことができる。一方、ワイヤ電極１
の断線時には、バックテンションモータ１１のトルクを
高くするので、ワイヤ電極１を迅速に巻き戻すことがで
きる。

【００２９】次に、第２実施例について説明する。本実
施例のワイヤ放電加工機のワイヤ張力制御装置は、図７
に示す様に、前記実施例とほぼ同様な予張力発生機構４
１，主張力発生機構４２，断線検出機構４３，ワイヤ端
検出センサ４４及びワイヤ回収機構４５等を備えている
が、バックテンションモータ５１を停止させる電磁ブレ
ーキを備えていない点が大きく異なる。従って、本実施
例では、図８のフローチャート及び図９のタイミングチ
ャートに示す様な制御を行なう。尚、前記実施例と同様
な部分の説明は省略する。

【００３０】まず、加工時には、ワイヤ電極５０を矢印
Ａ方向に送るとともに、図８のＳ２００にて、バックテ
ンションモータ５１を駆動し、続くＳ２１０にてワイヤ
電極５０が断線したか否かを判定する。ここで、断線し
たと判定されると、Ｓ２２０にて、バックテンションモ
ータ５１に対する印加電圧を増加することによって、図
９に示す様に、バックテンションモータ５１のトルクを
低トルクから高トルクに切り替える。

【００３１】続く、Ｓ２３０にて、テンションブレーキ
５３を緩める。これによって、ワイヤ電極５０は、バッ
クテンションモータ５１に駆動されたワイヤボビン５４
によって、矢印Ｂ方向に巻き取られる。続くＳ２４０に
て、ワイヤ端が検出されたか否かを判定し、ここで、ワ
イヤ端が所定位置に達したと判定されると、Ｓ２５０に
て、バックテンションモータ５１の巻き上げを停止し
て、一旦本処理を終了する。

【００３２】この様に、本実施例では、前記実施例と同
様に、ワイヤ電極５０の断線時に適切にバックテンショ
ンモータ５１のトルク制御を行なうが、前記実施例の様
な電磁ブレーキを用いて、断線時にワイヤボビン５４の
回転を停止させるのではなく、断線時にそのままバック
テンションモータ５１によってワイヤ電極５０を巻き戻
すものである。従って、前記実施例と同様に、加工時に
おけるワイヤ電極１の張力の変動を抑えることができる
とともに、加工時の送り速度が低い場合には、ワイヤ電
極５０のたわみが少ないので、この様な構成でも十分で
あるという利点がある。

【００３３】また、ワイヤ電極５０の巻上げ速度が適切
に制御されるので、ワイヤ電極５０が脱線することもな
く、しかも正確にワイヤ端の位置決めを行なうことがで
きるという特長がある。更に、構成が簡単であるのでコ
ストが低減でき、しかも故障が生じ難いという利点があ
る。

【００３４】尚、本発明は、上記実施例に何等限定され
ず、本発明の要旨の範囲内において各種の態様で実施で
きることは勿論である。例えば、ワイヤボビンとテンシ
ョンンブレーキとの間に、ワイヤ電極の張力を検出する
センサを配置し、このセンサの出力に基づいて、ワイヤ
ボビンを駆動するバックテンションモータのトルクを制
御することによって、加工位置におけるワイヤ電極の張
力の変動を抑制する様に調節してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかな様に、請
求項１の発明によれば、巻上トルク制御手段によって、
ワイヤ巻上手段のワイヤ電極に対する巻上トルクを所定
範囲内に調節する。それによって、加工位置におけるワ
イヤ電極の張力の変動を抑えることができるので、被加
工体を精密に加工することができる。

【００３６】また、請求項２の発明によれば、ワイヤ電
極の断線を検出した場合には、巻上トルク制御手段によ
って、ワイヤ巻上手段のワイヤ電極に対する巻上トルク
を増加させて、迅速にワイヤ電極の巻上げを行なうこと
ができる。つまり、加工時には、低く設定された巻上げ
力によってワイヤ電極の加工位置における張力の変動を
抑え、一方、断線時には、巻上げ力を増加させて適切な
巻き上げを行うことができる。

【００３７】この様に、本発明では、供給ボビンの巻上
げ径や重量が異なった場合でも、加工位置でのワイヤ電
極の張力が変動しないので、精密な加工ができるという
顕著な効果があり、しかも、加工時には、供給ボビンを
駆動する巻上モータに、必要以上の巻上げ力をかける必
要ないので、巻上モータの容量が小さなもので済むとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１の発明を例示する概略構成図であ
る。

【図２】 請求項２の発明を例示する概略構成図であ
る。

【図３】 第１実施例の装置の全体構成を示す説明図で
ある。

【図４】 第１実施例の電子制御装置を示すブロック図
である。

【図５】 第１実施例のトルク制御を示すフローチャー
トである。

【図６】 第１実施例の制御のタイミングを示すタイミ
ングチャートである。

【図７】 第２実施例の全体構成を示す説明図である。

【図８】 第２実施例のトルク制御を示すフローチャー
トである。

【図９】 第２実施例の制御のタイミングを示すタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

Ｍ１，Ｍ１２…ワイヤ巻上手段 Ｍ２，Ｍ１３…ワイヤ張力発生手段 Ｍ３，１４…巻上トルク制御手段 Ｍ１１…ワイヤ断線検出手段 １，５０…ワイヤ電極 ２，４１…予張力発生機構 ３，４２…主張力発生機構 ４，４３…断線検出機構 ５，４４…ワイヤ端検出センサ ６，４５…ワイヤ回収機構 １０，５４…ワイヤボビン １１，５１…バックテンションモータ １２…電磁ブレーキ １７，５３…テンションブレーキ ２１…フォトセンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ電極と他方の電極である被加工体
   との間に放電を行なって該被加工体を加工するととも
   に、ワイヤ電極の張力の調節を行なうワイヤ放電加工機
   のワイヤ張力制御装置において、 前記ワイヤ電極を、加工時の走行方向とは逆方向に付勢
   して巻き上げるワイヤ巻上手段と、 該ワイヤ巻上手段と前記被加工体との間に配置されて、
   前記ワイヤ電極に通過抵抗を付与して被加工体側のワイ
   ヤ電極に張力を発生させるワイヤ張力発生手段と、 前記ワイヤ巻上手段を駆動するとともに、その巻上トル
   クを所定範囲内に調節する巻上トルク制御手段と、 を備えたことを特徴とするワイヤ放電加工機のワイヤ張
   力制御装置。
2. 【請求項２】 ワイヤ電極と他方の電極である被加工体
   との間に放電を行なって該被加工体を加工するととも
   に、ワイヤ電極の張力の調節を行なうワイヤ放電加工機
   のワイヤ張力制御装置において、 前記ワイヤ電極の断線を検出するワイヤ断線検出手段
   と、 前記ワイヤ電極を、加工時の走行方向とは逆方向に付勢
   して巻き上げるワイヤ巻上手段と、 該ワイヤ巻上手段と前記被加工体との間に配置されて、
   前記ワイヤ電極に通過抵抗を付与して被加工体側のワイ
   ヤ電極に張力を発生させるワイヤ張力発生手段と、 前記ワイヤ断線検出手段によって前記ワイヤ電極の断線
   を検出した場合には、前記ワイヤ巻上手段の巻上トルク
   を増加させる巻上トルク制御手段と、 を備えたことを特徴とするワイヤ放電加工機のワイヤ張
   力制御装置。