JPS6240127B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は走行ワイヤーEDM装置、特に走行ワ
イヤーEDM装置のための新らしいワイヤー案内
及び保持構造に係るものである。

走行ワイヤーEDM装置が、１対の保持及び案
内部材間に張力を加えて保持された金属ワイヤー
の形状の電極工具を用いていることは公知であ
る。ワイヤーは比較的高速度で長手方向に連続的
に送給され、電極ワイヤーと加工片との間の加工
ゾーンに絶えずワイヤーの新らしい部分を露呈す
るようになつている。EDM装置には電極ワイヤ
ーと加工片とにまたがつて接続されているパルス
発生器、及び電極ワイヤー表面と加工片表面との
間の加工ゾーンに発生する放電によつて所定の形
状に従つて加工片を切断するように電極ワイヤー
の長手軸を加工片に対して予めプログラムされた
通路に従つて変位させるための１対のサーボモー
タ即ちＸ軸及びＹ軸サーブモータに指令する数値
制御装置が設けられている。

都合よいように、加工片は水平面に沿つて保持
され、電極ワイヤーは保持及び案内部材によつて
垂直に保持されている。保持及び案内部材の一方
は加工片の上方に配置され、他方は加工片の下方
に配置されている。各保持及び案内部材は保持腕
の端に取付けられている。若干の切断動作中に、
電極ワイヤーの長手軸を加工片に対して直角以外
のある角度に傾斜させたいことがある。これを達
成するための通常の構成では、上側の電極ワイヤ
ー保持及び案内部材を保持腕に直接取付けるので
はなく中間可動部材上に取付けることによつて、
上側の保持及び案内部材をその保持腕から離れる
ように変位させるべく１つの水平軸或は２つの直
交水平軸に沿つて限定された量だけ走行するよう
にしてる。電極ワイヤーを傾斜させ得るようにす
る機構は、直交座標に従つてワイヤー保持及び案
内部材を変位させるための一般にはUVテーブル
と呼ばれている小さいクロススライドテーブル、
或は保持及び案内部材を極座標に従つて変位させ
るための一般にはＲ〓と呼ばれている偏心部材か
らなつている。加工動作の途中で電極ワイヤーを
任意の角度に傾斜させ、任意の方向にワイヤーを
配向したければ、クロススライドテーブルを用い
る場合には、Ｕ軸及びＹ軸と呼ぶ軸毎に１つずつ
計２つの附加的なサーボモータが必要となる。

上側保持腕に１つのスライドを取付け、下側保
持腕にも１つのスライドを取付け、両スライドを
水平面内で変位できるようにしてこれらのスライ
ドの一方が他方の変位軸に直角な軸に沿つて変位
するような構造が知られている。

スライド機構は重大な不都合を呈するものであ
る。即ち、回転運動を線形運動に変換するため
に、これれらに多くの運動部分を設けなければな
らない。例えば、リードスクリユー・ナツト組立
体は機構内に若干量の遊びとバツクラツシユを招
き、リードスクリユー用のナツトを設けたスライ
ドは通路から保持されているために別の遊び及び
バツクラツシユが導入される。クロススライドテ
ーブルからなる機構ではＵ軸及びＶ軸に沿う運動
の重畳が遊び及びバツクラツシユの量を倍加さ
せ、勿論、支え表面の加工公差及び幾何学的な不
完全性に起因する附加的な誤差も加えなければな
らない。

スライドを排除することによつてこれらの累積
的誤差を減少させようとする試みがなされてい
る。例えば、加工片をユニバーサル継手によつて
取付けて加工片に対してワイヤーをどの方向にも
傾斜させ得るようにした解決法が提案されてい
る。またドイツ国特許2644369号に示されている
全保持腕組立体は、円筒形表面上に配列された支
え表面によつて全方向に旋回できるようになつて
いる。このように、これらの解決策では線形運動
を排除しているが、重くて厄介な組立体を精密に
旋回させるためには電極ワイヤー案内及び保持部
材のための機構をやや堅固で強力にする必要があ
るという欠陥がある。更に、重いEDM装置で
は、現状ではサーボモータと重い可動組立体との
間のシステムに減速歯車機構を組込む必要があ
り、そのためには先ず第１に排除すべき遊び及び
バツクラツシユの因である一連の運動部分が必要
となる。

本発明の主目的は走行ワイヤーEDM装置の電
極ワイヤーを保持して案内し、そして傾斜させる
機構を提供することであり、この機構は運動部分
を最小に抑え、電極ワイヤーの案内を高精度に保
ち、その結果として寄生的な遊びその他の幾何学
的誤差が生ずる恐れを積極的に減少させている。
本発明によれば、重くて厄介な機構に伴なう問題
に対する前記の解決策によらずに、スライドを排
除することが可能である。

本発明によれば、EDM装置のワイヤー電極の
少なくとも一方の保持及び案内部材がモータによ
つて駆動される回転可能な部材からなつており、
この部材にらせんみぞが設けてあつてみぞの表面
が電極ワイヤーのための案内表面として働らくよ
うにした機構が提供される。好ましくは、この回
転可能部材を円筒形とし、リードが一定のらせん
Ｖみぞを設ける。この部材は極めて硬い耐摩耗性
の材料で作り、らせんＶみぞを切つた後に表面を
研磨する。例えば、この保持及び案内部材をサフ
アイア製とする。

本発明は、サーボモータの出力シヤフトの回転
をワイヤーが係合せしめられる接触表面の線形変
位に直接変換するという長所を有している。運動
部分は１つ、即ちサーボモータのロータしか存在
せず、これは本発明によるらせん付き、或はねじ
を切つた保持及び案内部材に直接結合されてい
る。このため運動部分の数が最大限に減少され、
そのために誤差の累加が排除される。従つて本発
明の新らしい構造によれば、極めて僅かな価格で
高い精度が得られる。

更に、本発明によれば直交座標を用いた位置ぎ
めシステムによつて与えられる特定の長所を保つ
ことができる（直交座標は、基準点に対して決定
される極座標を用いたシステムに特有の複雑さを
避けることができる）。本発明の配列は加工片の
最初の設定を容易にするもので、この設定は加工
片を保持するテーブルに直角に電極ワイヤーを位
置ぎめするだけなのである。

以下に添付図面を参照して本発明の実施例を説
明するが、当業者ならば、この説明から本発明が
より一層明白になるであろう。

際附図面、特に第１図に示す走行ワイヤー
EDM装置１０は、加工片１４の切断を行なう電
極ワイヤー１２を備えている。例えば加工片１４
を浸漬してある誘電液を満たしたタンク、電極ワ
イヤー１２と加工片１４との間の加工ゾーン内の
間隙にまたがつて電食放電を生じさせるための電
圧パルス発生器、種々のサーボモータへ適切な接
続を有している数値制御装置のように、公知で且
つ本発明の一部をなしていないEDM装置の種々
の成分は図示してない。加工片１４はクランプ１
９或は他の適当な締付け手段によつてテーブル１
６上に片持ち式に取付けられる。テーブル１６に
は、サーボモータ１８によつてＸ軸に沿つて、ま
たサーボモータ２０によつてＸ軸と直交するＹ軸
に沿つてテーブル１６を変位させることができる
クロススライドが設けてある。電極１２と加工片
１４との間の相対変位を遂行させる他の機構、例
えばテーブル１６をＸ軸に沿つてだけ変位させ、
一方電極ワイヤー１２のための１対の保持腕２２
及び２４をＹ軸に沿つて変位させて電極ワイラヤ
ー１２をＹ軸に沿つて変位させるようなありふれ
た機構も用いられている。

電極ワイヤー１２は、本発明による１対のらせ
んみぞ付き保持及び案内部材２６及び２８の間に
張られている。らせんみぞ付き保持及び案内部材
２６は加工片１４の下方の保持腕２２の端に、ま
たらせんみぞ付き部材２８は加工片１４の上方の
保持腕２４の端に取付けられている。らせんみぞ
付き保持及び案内部材２６及び２８は、極めて硬
い耐摩耗性の材料製の円筒形ボデーとすることが
好好ましく、らせんみぞ即ちねじ３０を壁面に切
り、高度に研磨した表面仕上げを施す。材料はサ
フアイア或はセラミツクとすることが好ましく、
らせんみぞ即ちねじ３０はリードが一定のらせん
Ｖみぞとすることが好ましい。

１対の接触部材３２及び３４は、それぞれ電極
ワイヤー１２に電流を供給することと、電極ワイ
ヤー１２をらせんＶみぞ３０の一部の底に押付け
るという二重の機能を有している。電極ワイヤー
１２は供給スプール（図示せず）から送給され、
１対の滑車３５及び３６の周縁を巻いて走行す
る。滑車３５は加工片１４の下方の下側電極ワイ
ヤー保持及び案内部材２６及び下側接触部材３２
を含む組立体より離れて配置され、滑車３６は加
工片１４、上側保持及び案内部材２８及び接触部
材３４の上方に配置されている。適当な動力手段
（図示せず）によつてワイヤー１２を送給し矢印
の方向に変位させる。

第１図では接触部材３２及び３４の構造が単な
る静止円筒の形であるように極めて簡略化されて
いる。後述するように、接触部材を静止させてお
くと急速に摩耗してしまうので、このような簡単
な構造は実際的ではない。

保持及び案内部材２６はサーボモータ３８によ
つて回転駆動され、同様に保持及び案内部材２８
はサーボモータ４０によつて回転駆動される。好
ましくは、サーボモータ３８及び４０をステツピ
ングモータ或は高トルク直流モータとし、保持及
び案内部材２６及び２８をモータの出力シヤフト
に直結する。例えばサーボモータ３８を付勢する
と、らせんＶみぞ３０の底の部分に係合している
電極ワイヤー１２は、ありふれた電極ワイヤー保
持及び案内部材の変位によつて変位するのと同様
に、回転する保持及び案内部材２６の長手軸に平
行な方向に直線的に変位し、その方向に傾斜し始
める。らせんみぞ付き保持及び案内部材２８の長
手軸がらせんみぞ付き保持及び案内部材２６の長
手軸に垂直であるので、電極ワイヤー１２はどの
ような方向にも傾斜させることができる。もし加
工片１４を通る切断通路が（例えば加工片１４の
上面によつて形成される面に対して）限定されて
いれば、電極ワイヤー１２を傾斜させることによ
つてオフセツトを生ずることになり、このオフセ
ツトはテーブル１６をＸ軸或はＹ軸に沿つて、或
はＸ軸及びＹ軸の両方に沿つて同時に相応変位さ
せることによつて補償しなければならない。

サーボモータ３８が下側保持腕２２の垂直では
ない端面４２に取付けられていることに注意され
たい。同様に、サーボモータ４０も上側保持腕２
４の垂直ではない側面４４に取付けられている。
表面４２及び４４の垂直に対する傾斜は、保持及
び案内部材２６及び２８のＶみぞ３０の活性部分
（即ちＶみぞの側壁が電極ワイヤー１２の周縁表
面の部分と係合する部分）がそれぞれ垂直となる
ようにしてある。

電極ワイヤー１２への電流を供給する接触部材
３２及び３４を単に導電円筒部材で作ると、好ま
しくは銅、ブロンズ或は他の導電性金属或は合金
で作られている急速に運動する電極ワイヤー１２
と常に摩擦係合している周縁表面の部分が急激に
摩耗し、接触部材の表面にみぞが形成されるため
電極ワイヤー１２はこのみぞの底に捕えられたま
まとなりがちで、電極ワイヤー１２は横方向に自
由に変位できなくなる。第２図及び第３図は、例
として下側保持腕２２の端に取付けられた本発明
による構造の詳細を示すものである。サーボモー
タ３８は保持腕２２の傾斜した端面４２上に取付
けられており、その出力シヤフト４６は継手４８
を介してらせんみぞ付き回転可能電極ワイヤー保
持及び案内部材２６を駆動する。この目的のため
に、らせんみぞ付き部材２６はその一端に一体に
作られているスタブシヤフト５０を有しており、
このシヤフト５０はボールベアリング５２のよう
なありふれたベアリング手段によつて保持されて
いる。このベアリング手段は保持腕２２の端に設
けられている円筒形の孔５４の内側に保持されて
おり、孔５４の中にサーボモータ３８の出力シヤ
フト４６及びこのシヤフト４６を保持及び案内部
材のスタブシヤフト５０に結合する継手４８が収
容されている。保持腕２２の上部には可動キヤリ
ツジ５６が滑り可能なように取付けられており、
保持腕２２の中に設けられている凹み６０内に突
出ている部分５８を有している。キヤリツジ５６
の下側の部分５８には回転可能な保持及び案内部
材２６のらせんみぞ３０と同一寸法、同一リード
の内ねじ６４を切つた孔６２が設けてあるので、
電極ワイヤー保持及び案内部材２６がサーボモー
タ３８によつて回転させられると、キヤリツジ５
６はらせんみぞ３０がキヤリツジ５６のねじ付き
孔６２内に係合している部材２６によつて、らせ
んみぞ３０の一部分の底に係合している電極ワイ
ヤー１２と同時に線形に変位する。電気接触部材
３２は、例えば炭化タングステンのような導電性
の硬い金属或は合金のブロツクの形状をなしてい
て、適当な導体（図示せず）によつてパルス発生
器の端子に接続されている。接触部材３２を形成
している導電性金属或は合金のブロツクには部分
的に円筒形の面６６が設けてあり、この面６６は
第３図に示してあるようにワイヤー１２と係合し
てそれを適切な方向に偏向させ、ワイヤー１２を
保持及び案内部材２６上のらせんみぞ３０の一部
の底、即ち第３ａ図に示すようにらせんみぞ３０
の対向側壁面３０ａと３０ｂとの間に係合させる
ようになる。

このようにすると接触部材３２の部分的に円筒
形の面６６は電極ワイヤー１２との摩擦係合によ
つて若干量の摩耗を生ずるようになり、遂には接
触部材３２の面にみぞが切られるようになる。し
かし、接触部材３２がキヤリツジ５６によつて電
極ワイヤー１２の変位と一致して変位することか
ら、らせんみぞ付き保持及び案内部材２６の一端
から他端まで走行中の電極ワイヤー１２の変位或
は偏向の邪魔になるようなことはない。第２図及
び第３図の構造の別の長所はノズル６８を設けた
ことであり、ノズル６８には可撓性のホース（図
示せず）が接続された管状の器具７０から水平通
路７２及び電極ワイヤー１２と同軸状にキヤリツ
ジ５６を通して設けられた垂直通路７４を介して
誘電流体が供給されるようになつている。通路７
４及びノズル６８は、電極ワイヤー１２がワイヤ
ー保持及び案内部材２６に沿つて走行する際に、
キヤリツジ５６もワイヤー１２の線形走行と同期
して走行するために、実質的にワイヤー１２と同
軸に保たれる。キヤリツジ５６内には小直径のチ
ヤンネル７６が設けてあつて電極ワイヤー１２が
キヤリツジ５６を垂直に通過できるようにしてあ
る。小直径チヤンネル７６と遥かに大きい直径の
通路７４との間にこのような直径差のために誘電
流体の流れの大部分はノズル６８を通つて電極ワ
イヤー１２と加工片１４との間の加工ゾーンに向
かうようになる。

電極ワイヤーが加工片の上方から下方に向つて
長手方向に変位するようになつている（これが一
般的であるが）走行ワイヤーEDM装置では、ノ
ズル６８は、第２図に示すように、下方に向つて
収縮している壁を有する漏斗即ち円錐の形状とす
ることが好ましい。電極ワイヤー１２をキヤリツ
ジ５６、狭いチヤンネル７６の上部を通して保持
及び案内部材２６内のらせんみぞ３０の底に直接
導きやすいように、通路７２とチヤンネル７６と
の間に漏斗型の入口７８が設けられている。

キヤリツジ５６は可動部分を代表するものであ
るが、高精度に製造する必要はなく、また硬質プ
ラスチツクモールデイングで作ることさえもで
き、凹み６０内における適切なはめあいのために
部分的に、及び保持腕２２の端に極く僅かな加工
を必要とするだけであることに注目されたい。

上側保持腕２４の端に取付けられている上側電
極ワイヤー保持及び案内部材２８及び上側電気接
触部材３４の組合せは以上に説明したものと同一
の構造とすることができ、当業者ならば説明を繰
返さなくとも本発明を正しく理解できよう。

本発明による構造の変形例を第４図に示す。第
４図の構造では保持腕２２の端に取付けられてい
るらせんみぞ付き保持及び案内部材２６は、第２
図及び第３図で説明した構造と同じようにしてサ
ーボモータ３８によつて回転駆動される。電気接
触部材３２は一端にスタブシヤフト８２を有する
円筒形部材８０の形状であり、シヤフト８２はボ
ールベアリング８６のようなベアリング構造によ
つて孔８４に対して回転するように保持されてい
る。円筒形接触部材３２は一体の或は楔止された
歯車８８を有しており、この歯車８８は同一直
径、同一歯数の同じような歯車９０とかみ合つて
いる。歯車９０は、らせんみぞ付きワイヤー保持
及び案内部材２６とそのスタブシヤフト５０との
間に、これらと一体に作られているか或はこれら
に楔止されている。このようにすると、円筒形接
触部材８０は、サーボモータ３８によつて駆動さ
れると保持及び案内部材２６の回転方向とは逆の
方向に回転駆動させられることになる。接触部材
３２を形成している円筒形部材材８０の周縁表面
と係合する電極ワイヤー１２のこすり作用による
摩耗のために、円筒形部材８０の周縁表面には９
２で示すように保持及び案内部材２６のらせんみ
ぞ３０と同じリードの、しかし保持及び案内部材
２６上のらせんみぞ３０とは逆方向のらせんみぞ
が切られるようになる。このようにして円筒形部
材８０の周縁表面に作られたらせんみぞ９２によ
つて、電極ワイヤー１２は、保持及び案内部材２
６の周縁表面のらせんみぞ３０の底と係合するこ
とによつて生ずる変位と同じ方向に且つ同じ距離
だけ円筒形接触部材８０の長手軸に平行な通路上
で変位できるようになる。電流は、スタブシヤフ
ト８２の端と通電係合するようにばね９４によつ
て押付けられている回転接触片９３によつて接触
部材３２に導びかれる。

第２図及び第４図の両図共、電極ワイヤー１２
が係合しているらせんみぞ３０がほぼ垂直軸に沿
うように、回転可能な保持及び案内部材２６の軸
を傾斜させてあることを明白に示している。

第５図は、直交座標に従つて制御できる他に極
座標に従つて制御できるようにした、電極ワイヤ
ー１２を加工片１４に対して傾斜させるための配
列を斜視図で示すものである。例えば、上側保持
腕２４内の円錐形の孔の中にはめ込まれた円錐形
部材９６によつて保持腕２４に取付けられている
ブラケツト９８は、保持腕２４上に取付けられて
いるサーボモータ（図示せず）によつて歯車９７
を介して垂直軸に沿つて回転駆動される。ブラケ
ツト９８は、サーボモータ１００によつて水平軸
の周囲を回転駆動されているらせんみぞ付き電極
ワイヤー保持及び案内部材２８を保持している。
この組立体は、ありふれた電極ワイヤー保持及び
案内部材をラジアルスライドに沿つて偏心的に変
位させることによつて電極ワイヤー１２を傾斜さ
せるような配列と等価である。下側の保持腕に静
止した電極ワイヤー保持及び案内腕を設けておく
と、このEDM装置は単一のらせんみぞ付き電極
ワイヤー保持及び案内部材を備えていることにな
り、精密加工を要する運動部分の数を最少限に抑
えつつ電極ワイヤーを全方向に傾斜させることが
可能となる。

本発明は、複数の平行電極ワイヤーを有する
EDM装置にも有利に用いることが可能である。
各電極ワイヤーは保持及び案内部材のらせんみぞ
の底部分の１つずつによつて保持されて案内さ
れ、らせんみぞ付き保持及び案内部材を回転させ
ることによつて全電極ワイヤーは極めて高い精度
で同時に変位する。

以上に本発明を特に本発明の目的を満すような
その構造例によつて説明したが、当業者ならば多
くの変更が可能であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は直交座標に従つて制御されるようにし
た本発明による電極ワイヤー保持及び案内機構を
設置した走行ワイヤーEDM装置の概要斜視図で
あり、第２図は電極ワイヤーに電流を同時に供給
できるようにした本発明による機構の第１図の２
―２矢視断面図であり、第３図は第２図の３―３
矢視断面図であり、第３ａ図は第２図の３ａ―３
ａ矢視断面図であり、第４図は第２図及び第３図
の構造の変形であり、そして第５図は電極ワイヤ
ーの傾斜を極座標に従つて制御するようにした本
発明の概要斜視図である。 １０……走行ワイヤーEDM装置、１２……電
極ワイヤー、１４……加工片、１６……テーブ
ル、１８，２０，３８，４０，１００……サーボ
モータ、１９……クランプ、２２，２４……電極
ワイヤー保持腕、２６，２８……らせんみぞ付電
極ワイヤー保持及び案内部材、３０，９２……ら
せんみぞ、３２，３４，８０……接触部材、３
５，３６……滑車、４２，４４……非垂直面、４
６……出力シヤフト、４８……継手、５０，８２
……スタブシヤフト、５２，８６……ボールベア
リング、５４，６２，８４……孔、５６……可変
キヤリツジ、５８……突出部分、６０……凹み、
６４……内ねじ、６６……円筒形の面、６８……
ノズル、７０……管状器具、７２……水平通路、
７４……垂直通路、７６……チヤンネル、７８…
…漏斗型入口、８８，９０，９７……歯車、９３
……回転接触片、９４……ばね、９６……円錐形
部材、９８……ブラケツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工片と導電性ワイヤーの形状の電極工具と
   の間の加工ゾーンの両側に１つずつ配置されてい
   る１対の保持腕； 少なくとも一方の保持腕に取付けられ、らせん
   形のみぞを有する回転可能な円筒形部材を含む電
   極ワイヤー案内手段； 前記の円筒形部材を回転駆動するモータ；及
   び、 所定の通路に従つて前記の保持腕及び加工片を
   相対的に変位させるサーボモータを備え、それに
   よりワイヤーをらせんみぞの表面の一部によつて
   保持、案内し、加工片に対するワイヤーの角度を
   円筒形部材の回転につれて変化させるようにした
   ことを特徴とする放電加工装置。 ２ 前記のらせんみぞ付き円筒形部材がサフアイ
   アである特許請求の範囲１に記載の放電加工装
   置。 ３ 前記の回転可能な円筒形部材が前記のモータ
   に直結されている特許請求の範囲１に記載の放電
   加工装置。 ４ 前記の電極ワイヤー案内手段が前記のワイヤ
   ーを偏向させて前記のらせんみぞの底においてら
   せんみぞの側壁部分と係合させる接触部材を含ん
   でいる特許請求の範囲１に記載の放電加工装置。 ５ 前記の接触部材が導電性であり、前記のワイ
   ヤーに電流を供給するための滑り接触手段になつ
   ている特許請求の範囲４に記載の放電加工装置。 ６ 前記の電極ワイヤー案内手段が前記のワイヤ
   ーが前記の接触部材とその所定領域において常に
   係合するように、接触部材をワイヤーの横方向変
   位と一致して横方向に変位させる接触部材変位手
   段を含む特許請求の範囲４或は５に記載の放電加
   工装置。 ７ 前記の接触部材変位手段が、前記の接触部材
   を取付けた可動キヤリツジであり、このキヤリツ
   ジに前記の加工ゾーン内に加工流体を導入するた
   めのノズルを設けてある特許請求の範囲６に記載
   の放電加工装置。 ８ 前記の接触部材が前記のらせんみぞ付き円筒
   形部材に平行な長手軸を有する円筒形部材であ
   り、この円筒形部材をらせんみぞ付き円筒形部材
   と共に回転駆動するよう前記のモータに機械的に
   結合している特許請求の範囲６に記載の放電加工
   装置。 ９ 前記の電極ワイヤーが係合する前記のらせん
   みぞの部分がワイヤーとほぼ平行に配向されるよ
   うに、前記のらせんみぞ付き円筒形部材の長手軸
   をワイヤーの長手軸に対して適切な角度に配置し
   た特許請求の範囲１に記載の放電加工装置。 １０ 前記の円筒形部材に設けてあるらせんみぞ
   がねじである特許請求の範囲１乃至９の何れかに
   記載の放電加工装置。