WO1998043771A1 - Coupe-fils pour machine a couper les fils par decharges electriques - Google Patents

Coupe-fils pour machine a couper les fils par decharges electriques Download PDF

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WO1998043771A1
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WO
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wire
gear
driving gear
driving
driven
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PCT/JP1998/001497
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Inventor
Hiroshi Matsumoto
Sadao Sano
Original Assignee
Sodick Co., Ltd.
Khs Co., Ltd.
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D23/00—Machines or devices for shearing or cutting profiled stock
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F11/00—Cutting wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D25/00—Machines or arrangements for shearing stock while the latter is travelling otherwise than in the direction of the cut
    • B23D25/14—Machines or arrangements for shearing stock while the latter is travelling otherwise than in the direction of the cut without regard to the exact dimensions of the resulting material, e.g. for cutting-up scrap
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D31/00—Shearing machines or shearing devices covered by none or more than one of the groups B23D15/00 - B23D29/00; Combinations of shearing machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/08—Wire electrodes
    • B23H7/10—Supporting, winding or electrical connection of wire-electrode
    • B23H7/108—Used wire disposal devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/424—By increased tensioning of work-enclosing wire

Definitions

  • the present invention relates to a wire-cut electric discharge machine for machining a workpiece by generating an electric discharge between a traveling wire electrode and the workpiece.
  • the present invention relates to a wire cutting device for cutting a wire electrode used for generating electric discharge into small pieces.
  • a wire electric discharge machine in which a wire electrode (hereinafter referred to as a wire) is conveyed from a wire supply bobbin to a wire winding roller or a wire take-up roller via a tension applying device or a number of burries. .
  • the workpiece is machined by generating a discharge in a gap formed between the wire running under a predetermined tension and the conductive workpiece, a so-called "gap".
  • Copper or brass wire with a diameter of 0.1 mm to 0.3 mm is commonly used. If necessary, molybdenum or tungsten wires having a high tensile strength and a diameter of less than 0.1 mm are used.
  • the wire pick-up roller picks up the wire used to generate the discharge and feeds it into a suitable wire collection container, such as a packet.
  • a wire-cut electric discharge machine has high machining accuracy and is suitable for precision machining.
  • Japan Utility Model Publication No. 2-158028 and S Patent Publication No. 61-530170 are wires provided between the wire take-off roller and the wire collection container to cut used wires into small pieces.
  • a cutting device is disclosed. With such a wire cutting device, the wire collection container can accommodate a large amount of wire without excessively increasing its capacity.
  • the wire cutting device disclosed in Patent Publication 6 1—5 3 170 It includes a gear-shaped force cutter having blades provided at the same pitch on the entire circumference, and a roller provided with projections provided on the entire circumference at the same pitch as the cutting blades for tensioning the wire when cutting the wire.
  • the gear-shaped cutter and the rollers are arranged at a certain interval determined by the diameter of the wire.
  • the wire cutting device is provided with a drive mechanism for rotating the gear-shaped cutter and the roller in synchronization with the wire feeding direction. The used wire is fed between the gear-shaped cutter and the roller, and is sheared by the wear-free cutting edge of the cutting blade of the gear-shaped force cutter while being restrained by the gap between the cutting blade and the protrusion of the roller.
  • the cutting characteristics are greatly affected by the shape of the cutting edge and the shape of the wire. For example, cutting defects occur when the cutting edge is rounded due to wear, or when the degree of wire wear due to electric discharge changes. Therefore, there is a problem that it is necessary to frequently replace the gear-shaped cutter or to adjust the relative position of the gear-shaped cutter and the roller precisely and frequently. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a wire cutting device of a wire cutting discharge device which does not require fine adjustment of a gear even if the diameter and the material of the wire and the degree of wear of the wire change. Further, an object of the present invention is to provide a wire cutting device of a wire cutting electric discharge machine which does not require fine adjustment of the gear even if the shape of the projection of the gear changes due to wear and the cutting performance does not decrease over a long period of time. is there.
  • a wire cutting device of the present invention for cutting a wire electrode used to generate a discharge between a wire electrode and a piece
  • a driven gear that meshes with the driving gear and is relatively displaceable relative to the driving gear; a pressing force applying mechanism that presses the driven gear toward the driving gear;
  • the wire electrode sandwiched between the gears is restrained between two adjacent teeth of one of the driving gear and the driven gear, and the wire electrode is restrained.
  • the broken part is pressed against one of the gears by the teeth of the other gear and is broken by the pulling force.
  • the wire cutting device includes a wire position adjusting device that moves one of the gear and the wire electrode relative to the other in the direction of the rotation axis of the gear to change the contact position between the wire electrode and the gear.
  • the pressing force of the pressing force applying mechanism is adjustable.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an illustration of a wire electric discharge machine to which the wire cutting device of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an embodiment of the wire cutting device of FIG.
  • FIG. 3 shows a partially enlarged view of the pair of gears of FIG. 2 in which a wire is fed between the gears.
  • FIG. 4 shows a partially enlarged view of the pair of gears of FIG. 2 in which a wire is fed between the gears.
  • FIG. 5 shows a partially enlarged view of a pair of gears of FIG. 2 with a wire fed between them.
  • FIG. 6 shows a partially enlarged view of the pair of gears of FIG. 2 with a wire fed between them.
  • FIG. 7 is a diagram showing a pair of gears of FIG. 2 partially enlarged, with a wire being fed between them.
  • FIG. 8 shows a partially enlarged view of a pair of gears of FIG. 2 in which a wire is fed between the gears.
  • FIG. 9 is a perspective view of the gear of FIG. 2 with worn tooth tips partially enlarged.
  • FIG. 10 (a) is a side view of the gear of FIG. 2 with a partially enlarged tooth tip.
  • FIG. 10 (b) is a side view of the gear of FIG. 2 with the worn tooth tips partially enlarged.
  • FIG. 11 is a side view illustrating another embodiment of the wire cutting device of FIG.
  • the wire 5 of the wire-cut electric discharge machine 1 is fed from the wire supply bobbin 4 via a pulley 6a, a tension device 7 for applying an appropriate tension to the wire 5, a pulley 6b, and an automatic wire threader (Automatic Wire Threader) 8. Then, it is transported to the pair of wire guide portions 9a and 9b.
  • the tension device 7 includes a pair of pulleys 7a and 7b around which the wire 5 is hung in a cross shape, and a pinch roller 7c that contacts the pulley 7a.
  • the pair of wire guide portions 9a and 9b guide the traveling of the wire 5 and determine the position of the wire 5 relative to the cup W arranged between the wire guide portions 9a and 9b. .
  • a machining pulse voltage is supplied to the gap from a power supply device (not shown).
  • a power supply device not shown.
  • One of the wire 5 and the workpiece W traveling between the pair of wire guides 9a and 9b is relatively movable with respect to the other in a plane perpendicular to the axis of the wire.
  • the wire used to generate the discharge further passes through the lower wire guide 9 b and is conveyed to the wire take-up device 10.
  • Wire take-up device 10 The wire 5 is pulled so that the wire 5 travels along the transport path at a preset speed.
  • the wire take-off device 10 includes a roller 10a, a driven roller 10b that is pressed against the peripheral surface of the roller 10a, and a drive motor 10c that rotates the roller 10a.
  • the wire pulling device 10 performs a function of sending the wire 5 toward between the spur gears 12 and 13 in addition to a function of pulling the wire 5 and forms a part of the wire cutting device 3.
  • the wire 5 is sandwiched between the spur gears 12 and 13 of the wire cutting device 3, cut into small pieces 5 a, and falls into the collection box 19.
  • the wire cutting device 3 includes a driving gear 12 and a driven gear 13 which meshes with the driving gear 12. These gears 12 and 13 are connected to a frame 3 near a pair of rollers 10 a and 10 b. placed in a.
  • the driven gear 13 has the same shape as the drive gear 12.
  • the wire 5 sandwiched between the driving gear 12 and the driven gear 13 is cut into small pieces 5a as the driving gear 12 rotates.
  • the rotating shaft 12 a on which the driving gear 12 is fixed is rotatably supported at both ends by a pair of bearings 12 b, and is driven by a driving motor 10 c via a torque transmitting mechanism 14. Rotate.
  • the pair of bearings 12b are fixed to the frame 3a at the outer periphery thereof, and are fixed to the rotating shaft 12a at the inner periphery thereof.
  • the rotating force transmitting mechanism 14 includes a timing pulley 14 a having the rotating shaft 10 aa fixed to the roller 10 a, a timing pulley 14 b having the rotating shaft 12 a fixed thereto, and a timing pulley. Includes a timing belt 14c spanned between 14a and 14b.
  • the drive motor 10c and the rotational force transmission mechanism 14 constitute driving means for the drive gear 12 and the driven gear 13.
  • the driven gear 13 is rotatably supported by a support shaft 13b via a bearing 13a provided therein.
  • the driven gear 13 engages with the drive gear 12 and can be displaced relative to the drive gear 12.
  • the support shaft 13b is supported by the frame 3a at both ends thereof by a pair of long grooves 3b, and is arranged in parallel with the rotation shaft 12a.
  • the pair of long grooves 3b is formed in the frame 3a, and slightly extends in a direction perpendicular to the support shaft 13b and the rotation shaft 12a. In this way, the support shafts 1 3 b Is slightly slidable along the long groove 3b.
  • the long groove 3b is formed such that the distance between the tooth tip of the driven gear 13 and the root of the driving gear 12 becomes substantially zero when the driven gear 13 comes close to the driving gear 12.
  • the driven gear 13 is constantly pressed in the direction of the drive gear 12 by the pressing force applying mechanism 17.
  • the pressing force applying mechanism 17 has a coil spring 17a which is an elastic member.
  • the coil spring 17a is housed in a passage 3c formed in the frame 3a and extending in the direction of movement of the support shaft 13b. Both ends of the support shaft 13 b in the long groove 3 b are pressed toward the drive gear 12 by the elastic force of the coil spring 17 a.
  • the passage 3c opens at one end into the long groove 3b, and opens at the other end outside the side wall of the frame 3a.
  • a pin 17bI pressing the coil spring 17a is inserted into the passage 3c from an opening formed on the side of the side wall of the frame 3a.
  • a fixing member 17c for preventing the pin 17b from falling out of the passage 3c is fixed to the frame 3a.
  • Screw hole 17d force communicating with passage 3c formed in fixing member 17c.
  • the elastic force of the coil spring 17a can be changed by adjusting the screwing amount of the adjusting screw 17e into the screw hole 17d. In this way, the engaging force of the driven gear 13 with respect to the driving gear 12 can be finely adjusted. Further, since the driven gear 13 is pressed toward the driving gear 12 by the coil spring 17a, even if the diameter of the wire 5 changes, the driven gear 13 is driven in accordance with the change in the diameter. Slide relative to 2. In this way, the driven gear 13 and the drive gear 12 can clamp the wires 5 having different diameters with the same force.
  • the present inventors have confirmed by experiments that a hard wire having a diameter of 0.2 mm is satisfactorily chopped by a biasing force of about 2 kg per one coil spring 17a.
  • a large number of drive teeth 12 d and driven teeth 13 d are formed on the respective peripheral surfaces of the drive gear 12 and the driven gear 13.
  • the gears 12 and 13 are both made of a material having high hardness and high wear resistance.
  • the material is, for example, high speed steel, cemented carbide, cermet, zirconia ceramic and silicon nitride ceramic.
  • the cermet is obtained, for example, by mixing a TiC powder and a Mo—Ni alloy powder and sintering the mixture. It is preferable that the gears 12 and 13 have the same module (the number of teeth of the pitch circle diameter).
  • These pressure angles and the number of teeth may be selected so that undercuts do not occur when they do not sandwich the wire 5. It is also preferable that the opening angle on the valley side of the tooth is formed to be larger than the angle of the tip angle. Note that the tooth shape is not limited to a triangle.
  • the peripheral speeds of the gears 12 and 13 are set to be 5 to 10% higher than the peripheral speeds of the rollers 10a and 10b. This setting is made by changing the diameter of the driving gear 12 and the driven gear 13 and changing the ratio of the number of teeth of the torque transmitting mechanism 14.
  • the drive tooth 12 d of the drive gear 12 and the driven tooth 13 d of the driven gear 13 mesh with each other, and rotate in the same direction as the direction in which the wire 5 is sent out by the wire take-up device 10.
  • the tip of the wire 5 enters between these gears 12 and 13. To go.
  • the wire 5 is pinched by the tooth surfaces of the driving tooth 12 d and the driven tooth 13 d as the gears 12 and 13 rotate. Be bound.
  • the driven gear 13 is displaced from the drive gear 12 by the diameter of the wire 5 sandwiched between the teeth 12 d and 13 d.
  • the wire 5 is cut into one small piece 5a each time the drive gear 12 and the driven gear 13 rotate by an amount corresponding to one tooth of the drive tooth 12d and the driven tooth 13d.
  • small piece 5a is dropped into collection box 19 as it is.
  • An appropriate filter for separating the small piece 5a and the working fluid may be provided in the collection box 19. Since the L-shaped small piece 5a is hard to stick into human hands, it is safe for workers who dispose of the small piece 5a.
  • FIG. 9 is a partially enlarged perspective view showing a worn state of each tooth tip of the drive gear 12 and the driven gear 13.
  • FIG. 10 (a) illustrates the unworn drive tooth 12d and driven tooth 13d.
  • FIG. 10 (b) illustrates the drive tooth 12 d and the driven tooth 13 d whose life has been reached due to wear.
  • the depth of the groove 12 f (13 f) is about the same as the diameter of wire 5, and the wire 5 fed between gears 12 and 13 Is almost buried in the groove 1 2 f (1 3 f).
  • the wire cutting device 3 of the present invention is designed so that the wear of the tooth tips of the driving tooth 1 (1 and the driven tooth 13 d is as illustrated in FIG. 10 (b). As long as it does not reach the limit, it has a configuration that can stably cut the wire 5.
  • the wire 5 is restrained by two adjacent teeth of one gear, and the rotation of the other gear causes the wire 5 to be restrained.
  • the pressed part is pressed against one of the gears by the teeth of the other gear.
  • a method is used in which the wire 5 is broken by a tensile force by partially applying the force to the wire 5.
  • the extension rate of commercially available hard wire electrodes is about 3% or less.
  • the wire cutting device 3 of the present invention comprises a pair of gears 12 and 13 that restrain the wire 5 and pull it by rotational movement, and a pressing force applying mechanism 17 that constantly presses the driven gear 13 toward the drive gear 12. including. Therefore, even if the tooth tips of those gears are significantly worn, the driven tooth 13 d will be in a state where the wire 5 is in a tensioned state except at the tip as long as the driving gear 12 and the driven gear 13 can pinch the wire 5. Can be locked.
  • the driven gear 13 and the drive gears 12 can pinch different wires 5 with the same force.
  • the wire position adjusting device 20 is provided between the wire pulling device 10 and the pair of gears 12 and 13.
  • the wire position adjusting device 20 includes a funnel-shaped position adjuster 21 provided between the mouthpieces 10a, 10b and the gears 12, 13 to guide the traveling of the wire 5. The diameter of the funnel-shaped position adjustment tool 21 converges from the mouths 10a and 10b toward the gears 12 and 13.
  • the wire position adjusting device 20 includes a support base 23 fixed to a frame 3 a attached to a side wall M of the wire-cut electric discharge machine 1.
  • the position adjuster 21 is movably provided on a support base 23 via a moving plate 22.
  • a long groove 22 a extending in the direction of the rotation axis of the gears 12, 13 is formed on the force moving plate 22.
  • the moving plate 22 is fixed to the support 23 by adjusting screws 24 passed through the long grooves 22a. Loosening the adjusting screw 24 and moving the moving plate 22 in the direction of the rotation axis of the gears 12, 13 to move the wire 5 sent from the lower opening of the position adjuster 21 in the direction of the arrow in the figure. It is possible.
  • the position adjuster 21 moves relative to the gears 12 and 13, but the position adjuster 21 is fixed so that the gears 12 and 13 move in the direction of the rotation axis. You may. Further, as illustrated in FIG. 11, the drive motor 12 c may directly rotate the rotation shaft 12 a of the drive gear 12. In this case, the torque of the drive motor 12c is transmitted to the mouth 10a by the torque transmission mechanism 14 of FIG. 2, or the drive gear 12 and the roller 10a are separated from each other. May be driven.
  • the volume density of the small piece 5 a of the wire electrode 5 collected in the collection box 19 using the wire cutting device 3 was 2.8 g / cm 3 . This is about five times that when collected in a collection box without cutting.
  • the life of the driving gear 12 and the driven gear 13 of the wire cutting device 3 is very long depending on the number of teeth. For example, by changing the contact position between wire 5 and gears 12 and 13, the life expectancy of a gear with a diameter of about 50 mm, a thickness of 20 mm, and 50 teeth is expected to be a few years. I have. Also, it has been confirmed that the cutting sound of the wire cutting device 3 is extremely low. It is not intended that the present invention be limited to the disclosed forms. Obviously, many modifications and variations are possible in view of the above description.

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Description

明細書
ワイヤカツト放電加工装置のワイヤ切断装置 技術分野
本発明は、 走行するワイヤ電極とワークピースの間に放電を発生させることによって ワークピースを加工するワイヤカット放電加工装置に関する。 特に、 本発明は、 放電を 発生するために使用されたワイヤ電極を小片へ切断するワイヤ切断装置に関する。 背景技術
ワイヤ電極 （以下ワイヤと言う） がワイヤ供給ボビンから張力付与装置や多数のブー リを経由してワイヤ卷き取りローラまたはワイヤ引き取りローラへ搬送されるワイヤ力 ット放電加工装置が知られている。 このようにして所定の張力が付与された状態で走行 するワイヤと導電性ワークピースの間に形成される間隙、 いわゆる "ギャップ "に放電 を発生させることによってワークピースは加工される。 0 . 1 mmから 0 . 3 mmの径 を有する銅又は黄銅のワイヤが、 一般に使用される。 必要に応じて、 引っ張り強さが高 く 0 . 1 mm未満の径を有するモリブデン又はタングステンのワイヤが使用される。 ヮ ィャ引き取りローラは、 放電を発生するために使用されたワイヤを引き取り、 パケット のような適当なワイヤ回収容器の中へ送り出す。 このようなワイヤカツト放電加工装置 は、 加工精度が高く精密加工に適している。
近年、 ワイヤカット放電加工装置を長時間自動で運転するため、 l O K g卷きゃ 5 0 K g卷きのような大型のワイヤ供給ボビンが使用されるようになってきた。 一方で、 多 量のワイヤを収容できる大型のワイヤ回収容器が必要とされるようになつてきた。 日本 実用新案公報 2— 1 5 8 2 5号及び S本特許公報 6 1— 5 3 1 7 0号は、 ワイヤ引き取 りローラとワイヤ回収容器の間に設けられ使用済みワイヤを小片へ切断するワイヤ切断 装置を開示している。 このようなワイヤ切断装置によって、 ワイヤ回収容器はその容量 を過度に大きくすることなく多量のワイヤを収容できる。
特許公報 6 1— 5 3 1 7 0号に開示されたワイヤ切断装置は、 ワイヤを切断する切断 刃が全周に等ピッチで設けられた歯車状力ッタと、 ワイヤの切断時にワイヤを緊張させ る突起が全周に切断刃と等ピッチで設けられたローラを含む。歯車状カツタとローラは、 ワイヤの径によって定まるある間隔を維持して配置される。 さらに、 歯車状カツタ及び ローラをワイヤの送り方向と同方向へ同調して回転させる駆動機構が、 ワイヤ切断装置 に設けられている。 使用済みワイヤは、 歯車状カツタとローラの間に送り込まれ、 切断 刃とローラの突起の隙間で拘束された状態で歯車状力ッタの切断刃の摩耗のない刃先に よって剪断される。 この装置では、 切断刃の刃先の形状及びワイヤの形状によって切断 特性が大きく影響を受ける。 例えば、 刃先が摩耗により丸くなつたり、 放電によるワイ ャの消耗の度合いが変化すると切断不良が生じる。 したがって、 歯車状カツタを頻繁に 交換したり、 歯車状カツタとローラの相対的な位置を精密に頻繁に調整する必要がある という問題がある。 発明の開示
本発明の目的は、 ワイヤの径ゃ材質及びワイヤの消耗の度合いが変化しても、 歯車の 微調整が不要であるワイヤカット放電加ェ装置のワイヤ切断装置を提供することである。 さらに、 本発明の目的は、 歯車の突起の形状が摩耗により変化しても、 歯車の微調整 が不要で、 切断性能が長期にわたって低下しないワイヤカツト放電加工装置のワイヤ切 断装置を提供することである。 その他の本発明の目的は、 以下に続く説明の中に述べられ、 発明を実践することによ り、 当業者に明らかになるであろう。
上述の目的を達成するため、 ワイヤ電極とヮ一クピースの間に放電を発生するために 使用されたワイヤ電極を切断する本発明のワイヤ切断装置は、
駆動歯車；
その駆動歯車に嚙み合レ、駆動歯車に相対的に転位自在である従動歯車； その従動歯車を駆動歯車へ向けて押圧する押圧力付与機構；
放電を発生するために使用されたワイヤ電極を駆動歯車と従動歯車の間へ送り出 すワイヤ送り出し装置；及び
駆動歯車の周速がヮィャ電極がワイヤ送り出し装置によって送り出される速度以 上になるように駆動歯車を駆動する駆動機構を含む。
駆動歯車と従動歯車の回転に伴って、 それら歯車の間に挟み込まれたワイヤ電極は、 駆動歯車と従動歯車の一方の歯車の隣り合う 2つの歯の間に拘束され、 ワイヤ電極の拘 束された部分は他方の歯車の歯によつて一方の歯車へ押し付けられ、 引っ張り力によつ て破断する。
好ましくは、 ワイヤ切断装置は、 ワイヤ電極とそれら歯車の接触位置を変更するため それら歯車とワイヤ電極の一方を他方に相対的に歯車の回転軸の方向に移動するワイヤ 位置調整装置を含む。
さらに、 好ましくは、 押圧力付与機構の押圧力は調整可能である。
図面の簡単な説明
F I G. 1は、 本発明のワイヤ切断装置が適用されたワイヤカット放電加工装置をィ ラストする図である。
F I G. 2は、 F I G. 1のワイヤ切断装置の一実施例をイラストする斜視図である。 F I G. 3は、 ワイヤが間に送り込まれている、 F I G. 2の 1対の歯車を部分的に 拡大してィラストする図である。
F I G. 4は、 ワイヤが間に送り込まれている、 F I G. 2の 1対の歯車を部分的に 拡大してィラストする図である。
F I G. 5は、 ワイヤが間に送り込まれている、 F I G. 2の 1対の歯車を部分的に 拡大してィラストする図である。
F I G. 6は、 ワイヤが間に送り込まれている、 F I G. 2の 1対の歯車を部分的に 拡大してィラストする図である。
F I G. 7は、 ワイヤが間に送り込まれている、 F I G. 2の 1対の歯車を部分的に 拡大してイラストする図である。 F I G. 8は、 ワイヤが間に送り込まれている、 F I G. 2の 1対の歯車を部分的に 拡大してィラストする図である。
F I G. 9は、 F I G. 2の歯車の、 摩耗した歯先が部分的に拡大された斜視図であ る。
F I G. 10 (a) は、 F I G. 2の歯車の、 歯先が部分的に拡大された側面図であ る。
F I G. 10 (b) は、 F I G. 2の歯車の、 摩耗した歯先が部分的に拡大された側 面図である。
F I G. 1 1は、 F I G. 1のワイヤ切断装置の他の実施例をイラストする側面図で ある。
発明を実施するための最良な形態
F I G. 1を参照して、 本発明のワイヤ切断装置が適用されたワイヤカット放電加工 装置が説明される。
ワイヤカット放電加工装置 1のワイヤ 5は、 ワイヤ供給ボビン 4から、 プーリ 6 a、 ワイヤ 5に適当な張力を付与するテンション装置 7、 プーリ 6 b及び自動結線装置 (Automatic Wire Threader) 8を経由して、 一対のワイヤガイド部 9 a、 9 bへ搬送 される。テンション装置 7は、ワイヤ 5がたすき状に掛けわたされる一対のプーリ 7 a、 7 bと、 プーリ 7 aに接するピンチローラ 7 cを含む。 一対のワイヤガイド部 9 a、 9 bは、 ワイヤ 5の走行を案内し、 ワイヤガイド部 9 aと 9 bの間に配置されたヮ一クピ —ス Wに相対的なワイヤ 5の位置を定める。 ワイヤ 5とワークピース Wの間に形成され る間隙、 いわゆる "ギャップ" に放電を発生するため、 図示しない電源装置から加工用 パルス電圧がギャップへ供給される。 一対のワイヤガイド部 9 a、 9 bの間を走行する ワイヤ 5とワークピース Wの一方は、 ワイヤの軸線に垂直な平面内で他方に相対的に移 動可能である。 放電を発生するために使用されたワイヤは、 さらに、 下側ワイヤガイド 部 9 bを通過し、 ワイヤ引き取り装置 10へ搬送される。 ワイヤ引き取り装置 10は、 予め設定された速度でワイヤ 5がその搬送経路に沿つて走行するようにワイヤ 5を牽引 する。 ワイヤ引き取り装置 1 0は、 ローラ 1 0 a、 ローラ 1 0 aの周面に圧接する従動 ローラ 1 0 b及び、 ローラ 1 0 aを回転する駆動モータ 1 0 cを含む。 ワイヤ引き取り 装置 1 0は、 ワイヤ 5を牽引する機能に加え、 ワイヤ 5を平歯車 1 2と 1 3の間へ向け て送り出す機能を果たしワイヤ切断装置 3の一部を構成する。 ワイヤ 5は、 ワイヤ切断 装置 3の平歯車 1 2と 1 3の間に挟み込まれ、 小片 5 aへ切断され、 回収箱 1 9中へ落 下する。
F I G . 2を参照して、 F I G . 1のワイヤ切断装置 3の一実施例が説明される。 ワイヤ切断装置 3は、 駆動歯車 1 2とこれに嚙み合う従動歯車 1 3を有し、 これら歯 車 1 2、 1 3は、 一対のローラ 1 0 a、 1 0 bの近傍で枠体 3 a内に配置される。 従動 歯車 1 3は、 駆動歯車 1 2と同じ形状を有する。 駆動歯車 1 2と従動歯車 1 3の間に挟 み込まれたワイヤ 5は、 駆動歯車 1 2の回転に伴って、 小片 5 aへ切断される。 駆動歯 車 1 2が固定されている回転軸 1 2 aは、 その両端で、 一対の軸受け 1 2 bによって回 転可能に支持され、 回転力伝達機構 1 4を介して駆動モータ 1 0 cによって回転する。 一対の軸受け 1 2 bは、 その外周部で枠体 3 aに固定され、 内周部で回転軸 1 2 aに固 定されている。 回転力伝達機構 1 4は、 ローラ 1 0 aが固定された回転軸 1 0 a aが固 定されたタイミングプーリ 1 4 a、 回転軸 1 2 aが固定されたタイミングプーリ 1 4 b 及び、 タイミングプーリー 1 4 aと 1 4 bの間に架け渡されたタイミングベルト 1 4 c を含む。 ィラストされた実施例では、 駆動モータ 1 0 c及び回転力伝達機構 1 4が、 駆 動歯車 1 2及び従動歯車 1 3の駆動手段を構成している。 従動歯車 1 3は、 その内部に 設けられた軸受け 1 3 aを介して、 支持軸 1 3 bによって回転可能に軸支されている。 従動歯車 1 3は駆動歯車 1 2に嚙み合いこの駆動歯車 1 2に相対的に転位自在である。 支持軸 1 3 bは、 その両端で、 一対の長溝 3 bによって枠体 3 aに支持され、 回転軸 1 2 aに平行に配置される。 一対の長溝 3 bは枠体 3 aに形成され、 支持軸 1 3 bと回転 軸 1 2 aに直角な方向にわずかに延びている。 このようにして、 支持軸 1 3 bは、 一対 の長溝 3 bに沿ってわずかにスライド自在になっている。 長溝 3 bは、 従動歯車 1 3が 駆動歯車 1 2にもつとも接近したとき従動歯車 1 3の歯先と駆動歯車 1 2の歯底の間の 距離がほぼ零になるよう形成されている。 この従動歯車 1 3は押圧力付与機構 1 7によ つて駆動歯車 1 2の方向に常時押圧されている。 押圧力付与機構 1 7は弾性部材である コイルスプリング 1 7 aを有する。 コイルスプリング 1 7 aは、 枠体 3 aに形成され支 持軸 1 3 bの移動方向へ延びる通路 3 cの内部に収容される。 長溝 3 b内の支持軸 1 3 bの両端は、 コイルスプリング 1 7 aの弾性力によって駆動歯車 1 2へ向けて押圧され ている。 通路 3 cは、 一端で長溝 3 bへ開口し、 他端で枠体 3 aの側壁の外側へ開口す る。 コイルスプリング 1 7 aを押圧するピン 1 7 b I 枠体 3 aの側壁の側に形成され た開口から通路 3 cへ揷入される。 ピン 1 7 bが通路 3 cから抜けることを防止する固 定部材 1 7 c力 枠体 3 aに固定される。 通路 3 cに連通するねじ穴 1 7 d力 固定部 材 1 7 cに形成されている。 ねじ穴 1 7 dへ調整ねじ 1 7 eをねじ込む量を調整するこ とによって、 コイルスプリング 1 7 aの弾性力は変更可能である。 このようにして、 駆 動歯車 1 2に対する従動歯車 1 3の嚙み合い力を微調整できる。 さらに、 従動歯車 1 3 はコイルスプリング 1 7 aによって駆動歯車 1 2へ向けて押圧されているので、 ワイヤ 5の径が変化しても従動歯車 1 3がこの径の変化に応じて駆動歯車 1 2に相対的にスラ イドする。 このようにして、 従動歯車 1 3及び駆動歯車 1 2は、 径の異なるワイヤ 5を いずれも同様な力で挟持できる。 本発明者らは、 実験により、 コイルスプリング 1 7 a 1個当り約 2 K gの付勢力にて直径 0 . 2 mmの硬質ワイヤが良好に細断されることを 確認した。 多数の駆動歯 1 2 d及び従動歯 1 3 dのそれぞれが、 駆動歯車 1 2及び従動 歯車 1 3の各周面に形成されている。 齒車 1 2 、 1 3は、 いずれも、 高い硬度と高い耐 磨耗性を有する材質から作られる。 その材質は、 例えば、 高速度鋼、 超硬合金、 サーメ ット、 ジルコ二アセラミック及び窒化珪素セラミックである。 サーメットは、 例えば、 T i Cの粉末と M o— N i合金の粉末を混合しその混合物を焼結することによって得ら れる。 歯車 1 2、 1 3は、 同じモジュール （ピッチ円直径ノ歯数） を有することが好ま しい。 これらの圧力角及び歯数は、 それらがワイヤ 5を挟んでいないときアンダーカツ トが生じないように選択されればよい。 また、 歯の谷側の開き角が歯先角の角度より大 きく形成されることも好ましい。 なお、 歯形は三角形に限定されるものではない。 これ ら歯車 1 2、 1 3の周速は、 ローラ 10 a、 10 bの周速よりも 5〜 10%大きくなる ように設定される。 この設定は、 駆動歯車 1 2と従動歯車 1 3の径の変更や回転力伝達 機構 14の歯数比の変更によってなされる。
次に、 F I GS. 3、 4、 5、 6、 7及び 8を参照して、 ワイヤ切断装置 3の動作が 説明される。
駆動歯車 12の駆動歯 1 2 dと従動歯車 1 3の従動歯 13 dは相互に嚙み合い、 ワイ ャ 5がワイヤ引き取り装置 10によって送り出される方向と同じ方向に回転している。 F I G. 3中にイラストされるように、 ワイヤ 5が駆動歯車 1 2と従動歯車 1 3の嚙み 合い部分に挟み込まれると、ワイヤ 5の先端はこれら歯車 1 2と 1 3の間に入っていく。 この後、 F I G. 4中にイラストされるように、 ワイヤ 5は、 歯車 1 2、 1 3の回転に 伴って駆動歯 1 2 dと従動歯 1 3 dのそれぞれの歯面により挟持されて拘束される。 こ の時従動歯車 1 3は、 歯 1 2 dと 1 3 dに挟まれたワイヤ 5の径だけ駆動歯車 1 2から 離れて転位する。 F I G. 5中にイラストされるように、 駆動歯 1 2 dと従動歯 1 3 d によるワイヤ 5の拘束が図中の A点と B点の間で保持されながら、 歯車 1 2、 1 3は回 転する。 一対のローラ 10 a、 10 bの周速は一対の歯車 1 2、 1 3の周速より遅く設 定されているので、 それらローラ 1 0 a、 10 bとそれら歯車 1 2、 1 3の間でワイヤ 5にかかっている張力は、 徐々に増加する。 従動歯 1 3 dのすぐ次にやって来る従動歯 1 3 eの歯先 （図中 D点） は、 その摩擦によって、 高い張力がかけられたワイヤ 5を係 止する。 このようにして、 ワイヤ 5は、 高い張力下で、 隣り合う従動歯 13 dと 1 3 e のそれぞれの歯先の間 （図中 B点と D点の間） に拘束される。 歯車 1 2、 1 3の更なる 回転に伴って、 従動歯 1 3 dと 1 3 eのそれぞれの歯先の間で緊張するワイヤ 5は、 駆 動歯 12 dのすぐ次にやって来る駆動歯 1 2 eによって、 従動歯車 1 3側へ徐々に押し つけられる。 F I G. 6中にイラストされるように、 高まる張力がかけられたワイヤ 5 は、 その屈曲部 （図中 C点） で、 ついに破断する。 このようにして切除された小片 5 a は、 駆動歯 1 2 dと 1 2 eによって形成される谷とほぼ同じく、 L字状の形と 4 mm程 度の長さを有する。 F I GS. 7及び 8中にイラストされるように、 歯車 1 2と従動歯 車 13のさらなる回転に伴って、 ワイヤ 5は順次 L字状の小片 5 aへ切断される。 ワイ ャ 5は、 駆動歯車 1 2及び従動歯車 1 3が駆動歯 1 2 d及び従動歯 1 3 dの 1つの歯に 相当する分だけ回転する毎に、 1つの小片 5 aへ切断される。 F I G. 1中にイラスト されるように、 小片 5 aは回収箱 1 9へそのまま落とし込まれる。 小片 5 aと加工液を 分離する適当なフィルタが、 回収箱 19中にに設けられてもよレ、。 L字状小片 5 aは人 の手に刺さりにくいので、 小片 5 aの廃棄作業をする作業者にとって安全である。
F I G. 9は、 駆動歯車 1 2及び従動歯車 13の各齒先の摩耗状態を示す部分的に拡 大された斜視図である。
駆動歯車 1 2の駆動歯 1 2 d、 及び従動歯車 13の従動歯 1 3 dは、 上記のワイヤ切 断を,継続していくと経時的に歯の先端部が摩耗する。 特に、 F I G. 9中にイラストさ れるように、 駆動歯 1 2 dのワイヤ 5に接する箇所に凹状の溝 1 2 f (1 3 f ) が形成 されていく。 F I G. 10 (a) は、 摩耗していない駆動歯 1 2 d及び従動歯 1 3 dを イラストしている。 F I G. 10 (b) は、 摩耗によって寿命に至った駆動歯 1 2 d及 ぴ従動歯 1 3 dをイラストしている。 F I G. 10 (b) 中にイラストされるように、 溝 1 2 f (13 f ) の深さはワイヤ 5の径と同じくらいであり、 歯車 12と 1 3の間に 送り込まれたワイヤ 5はほとんど溝 1 2 f (1 3 f ) 中に埋もれている。
し力 しながら、 本発明のワイヤ切断装置 3は、 駆動歯 1 2 (1と従動歯1 3 dのそれぞ れの歯先の摩耗が F I G. 10 (b) 中にイラストされるような程度に達しない限り、 安定してワイヤ 5を切断できる構成を有している。 ワイヤ 5は一方の歯車の隣り合う 2 つの歯で拘束され、 他方の歯車の回転に伴レ、ワイヤ 5の拘束された部分は他方の歯車の 歯によって一方の歯車へ押しつけられる。 このようにして抗張力以上の張力をワイヤ 5 に部分的にかけることによって、 引っ張り力でワイヤ 5を破断する方法が用いられてい る。 なお、 一般に市販されているハードワイヤ電極ののび率は約 3%以下である。 本発 明のワイヤ切断装置 3は、 ワイヤ 5を拘束し回転運動により引っ張る一対の歯車 1 2、 歯車 1 3と、 従動歯車 1 3を常時駆動歯車 1 2の方へ押し付ける押圧力付与機構 1 7を 含む。 したがって、 それら歯車の歯先が大きく磨耗した場合でも、 従動歯 1 3 dは、 駆 動歯車 1 2と従動歯車 1 3がワイヤ 5を挟持できる限り、 先端部以外の部分で緊張状態 のワイヤ 5を係止できる。 また、 ワイヤ 5が放電を発生するために使用された後に消耗 して径が変化した場合、 及びワイヤ 5の消耗方向が変化した場合、 及びワイヤ 5の材質 が変更された場合においても、 従動歯車 1 3及び駆動歯車 1 2は、 異なるワイヤ 5をい ずれも同様な力で挟持できる。
F I G. 1 1を参照して、 F I G. 1のワイヤ切断装置 3の他の実施例が説明される。 イラストされた実施例において、 摩耗に因る溝 1 2 f (1 3 f ) が歯車 12、 1 3の 同一箇所に形成されないよう一対の歯車 12、 1 3の回転軸に平行にワイヤ 5を移動す るワイヤ位置調整装置 20力 ワイヤ引き取り装置 10と一対の歯車 1 2、 1 3の間に 設けられる。 ワイヤ位置調整装置 20は、 口一ラ 10 a、 10 bと歯車 1 2、 1 3の間 に設けられた、 ワイヤ 5の走行を案内する漏斗状の位置調整具 21を含む。 漏斗状の位 置調整具 2 1の径は、 口一ラ 10 a、 10 b側から歯車 1 2、 1 3へ向けて収束する。 ワイヤ位置調整装置 20は、 ワイヤカツト放電加工装置 1の側壁 Mに取付けられた枠体 3 aに固設された支持台 23を含む。 位置調整具 21は移動板 22を介して支持台 23 に移動自在に設けられる。 歯車 12、 1 3の回転軸の方向に延びる長溝 22 a力 移動 板 22に形成されている。 移動板 22は、 長溝 22 aに揷通された調整ねじ 24によつ て、 支持台 23に固定される。 調整ねじ 24を緩め移動板 22を歯車 1 2、 1 3の回転 軸の方向に移動することによつて位置調整具 21の下側開口から送り出されるワイヤ 5 の位置は図中の矢印方向に移動可能である。 このようにして、 ワイヤ 5と歯車 1 2、 1 3の接触位置を歯車 1 2、 1 3の回転軸の方向に変更することが可能である。 イラスト された実施例においては位置調整具 2 1が歯車 1 2、 1 3に相対的に移動するが、 位置 調整具 2 1が固定され歯車 1 2、 1 3がその回転軸方向に移動するようにしてもよい。 また、 F I G . 1 1中にイラストされるように、 駆動モ一タ 1 2 cが駆動歯車 1 2の回 転軸 1 2 aを直接回転するようにしてもよい。 この場合、 駆動モータ 1 2 cの回転力が F I G . 2の回転力伝達機構 1 4によって口一ラ 1 0 aへ伝達されるか、 あるいは駆動 歯車 1 2とローラ 1 0 aがそれぞれ別個のモータによって駆動されるようにしてもよい。 ワイヤ切断装置 3を使って回収箱 1 9に回収されたワイヤ電極 5の小片 5 aの体積密 度は 2 . 8 g/cm3であった。 これは切断せず回収箱へ回収される場合の約 5倍である。 ワイヤ切断装置 3の駆動歯車 1 2と従動歯車 1 3の寿命は齒数にもよるが非常に長い。 例えば、 ワイヤ 5と歯車 1 2、 1 3の接触位置を変更することによって、 直径約 5 0 m m、 厚さ 2 0 mm、 歯数 5 0の歯車の寿命は、 2， 3年と予想されている。 また、 ワイ ャ切断装置 3の切断音は極めて小さいことが確認されている。 本発明を開示されたフォームに限定することは意図されていない。 上述の記述を参照 して多くの改良及びバリエーションが可能であることは明らかである。
ィラストされた実施例は、 発明の本質とその実用的な応用を説明するために選ばれた。 発明の範囲は、 添付の特許請求の範囲によって定義される。

Claims

請求の範囲
1 . ワイャ電極とワークピースの間に放電を発生するために使用されたワイヤ電極を 切断するワイヤカツト放電加工装置のワイヤ切断装置であって、
駆動歯車；
前記駆動歯車に嚙み合い前記駆動歯車に相対的に転位自在である従動歯車； 前記従動歯車を前記駆動歯車へ向けて押圧する押圧力付与手段；
放電を発生するために使用されたワイヤ電極を前記駆動歯車と前記従動歯車の間 へ送り出すワイヤ送り出し手段；及び
前記駆動歯車の周速がヮィャ電極がワイヤ送り出し装置によって送り出される速 度以上になるように前記駆動歯車を駆動する駆動手段を含む、 ワイヤカツト放電加工装 置のワイヤ切断装置。
2 . 前記駆動歯車と前記従動歯車の間に挟み込まれたワイヤ電極は、 前記駆動歯車と 前記従動歯車の一方の歯車の隣り合う 2つの歯の間に拘束され、 ワイヤ電極の拘束され た部分は他方の歯車の歯によつて一方の歯車へ押し付けられ、 引っ張り力によつて破断 する、 クレーム 1のワイヤ切断装置。
3 . さらに、 ワイヤ電極が前記駆動歯車及び前記従動歯車に接触する位置を前記駆動 歯車及び前記従動歯車の回転軸の方向に変更する手段を含む、 クレ一ム 1のワイヤ切断
4 . さらに、 前記押圧力付与手段の押圧力を調整する手段を含む、 クレーム 1のワイ ャ切断装置。
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