JPH08318433A - ワイヤカット放電加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高加工精度かつ高信頼性のワイヤカット放電
加工機を得ること。 【構成】 ワークと放電間隙を介してワイヤ電極を対向
させ、該ワークとワイヤ電極との間の相対送りに従って
ワークに所望形状の放電加工を行うワイヤカット放電加
工機において、ワークとワイヤ電極との間に相対送りを
付与する送り機構がリニアモータ４０と直線案内装置５
０とを組み込み具備し、同リニアモータ４０による直接
駆動によって各軸の相対送り移動を得るようにしたワイ
ヤカット放電加工機を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤカット放電加工
機に関し、特に、リニアモータを送り駆動源としたワイ
ヤカット放電加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤカット放電加工機は、基台（ベッ
ド）にサドルを介して搭載されたワークテーブルに被加
工対象のワークを取付け、他方、このワークに対して基
台から立ち上がったコラム等の静止機枠に保持された可
動サドルを介して搭載された可動テーブルの前面に装着
されたスライダー手段の端部に設けられたワイヤ電極案
内用の上ヘッドと上記ワークテーブルのワーク搭載面の
下方域にコラム等の静止機枠に保持されたアーム先端に
設けたワイヤ電極案内用の下ヘッドとの間をワイヤ電極
が走行する構成とし、このとき、当該ワイヤ電極に対し
て所定の放電間隙を保ちながらサドルとワークテーブル
ならびに該ワークテーブル上に保持されたワークを直交
二軸方向（Ｘ軸，Ｙ軸）に送り動作させ、以てワイヤ電
極、ワークの間に所望の加工軌跡を得るようにし、かつ
ワイヤ電極とワークとの両者間にパルス放電々圧を印加
して放電エネルギーによりワークを上記所望の加工軌跡
に対応した形状に放電加工を遂行するように構成されて
いる。

【０００３】なお、上ヘッドを保持した既述のスライダ
ー手段を上記直交二軸方向に対して直交した他の一軸
（Ｚ軸）方向に移動、変位可能に設け、これをＺ軸方向
に移動させるＺ軸移動機構も設けられている。さらに、
上記スライダー手段を保持した可動テーブルと可動サド
ルに直交二軸方向（Ｕ軸，Ｖ軸）の送り移動を付与する
ことにより、該スライダー手段を介して上ヘッドを下ヘ
ッドに対してＵ軸、Ｖ軸二軸運動を合成した、例えば円
弧軌跡にそって変位させ、以てワイヤ電極に円錐包絡面
に沿う変位を付与してワークにテーパ加工を施す構成も
設けられている。勿論、円錐状テーパ面のみならず、角
錐テーパ面や上下に傾斜した種々の異形々のテーパ面等
のワイヤカット放電加工も上記のＵ軸、Ｖ軸方向の送り
移動を用いて遂行することができる。

【０００４】ここで従来のワイヤカット放電加工機にお
けるＸ軸〜Ｚ軸およびＵ軸，Ｖ軸等の各軸送り機構にお
いては、駆動源をサーボモータによって形成し、同サー
ボモータの出力軸にボールネジ軸を結合し、ボールネジ
に螺合したナット要素をサドルやワークテーブル、スラ
イダー手段等の被駆動体と一体に設けることにより、サ
ーボモータの制御回転に応じて回転−直動変換を経て上
記Ｘ軸〜Ｚ軸およびＵ軸，Ｖ軸等の所定軸方向の送り移
動を被駆動体に制御付与するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のワイヤ
カット放電加工機の各軸送り機構によれば、サーボモー
タと、被駆動体を成すサドルやワークテーブル、スライ
ダー手段等との間に必然的に軸継手、ボールネジ軸、ナ
ット要素、ナットホルダ等の回転−直動変換に伴う諸可
動要素が介在されるために部品点数が多く、組立て調整
を要する煩瑣が有った。

【０００６】更に、これらの回転−直動変換に伴う種々
の可動要素の介在は、作動中に各要素が弾性変形をする
こと、例えば、ボールネジ軸がナット要素との噛合を介
して弾性撓み変形をする等により、軸送り機構の運動系
に無視し得ないバネ定数要素が多数介在することとな
り、運動系のゲインをあまり大きくすることができない
こととなり、応答性を緩慢化させる原因となる。このよ
うに、サーボモータを含む運動系の応答性が緩慢になる
ことは、ワイヤカット放電加工機においては、ワークと
電極間の微小な放電間隙の高速、精密な制御を困難に
し、放電加工性能を低下させる一因となっていた。

【０００７】またこれら諸部品は使用が長期化すると磨
耗を生じること、ボールネジ軸ではリード誤差の発生を
回避することは不可能である等の諸原因に基づいて放電
加工精度の向上を妨げる一因となっていた。依って、本
発明の目的は、このような問題点を解決するべく、近
時、実用性の向上が著しいリニアモータを各軸送り機構
の駆動源に採り入れたワイヤカット放電加工機を提供せ
んとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ワイヤ
電極を所定経路に沿って走行させると共にワークと放電
間隙を介して対向させ、該ワークとワイヤ電極との間に
所定の複数軸方向に相対送りを与えることによって該ワ
ークに所望の形状のワイヤ放電加工を行うワイヤカット
放電加工機において、上記ワークと上記ワイヤ電極との
間に複数の軸方向における相対送りを付与する複数の送
り機構がそれぞれ、リニアモータを組み込み具備し、該
リニアモータによる直接駆動によって上記複数の軸方向
の各軸方向に相対送りを得るようにしたワイヤカット放
電加工機が提供される。

【０００９】なお、好ましくは、上記複数の送り機構は
直交三軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向の軸送り機構と、こ
れとは別の直交二軸方向の軸送り機構とで構成され、夫
々の軸送り機構が各々リニアモータを駆動源とし、かつ
直線案内装置を介して円滑な直線送り移動を得るように
する。

【００１０】

【作用】上述の構成によれば、ワイヤカット放電加工機
の複数の軸送り機構の各系内に中間的に介在した種々の
可動要素が一掃され、駆動力発生源のリニアモータと被
駆動体との間には１対１の機械的な関係が確立される結
果、上述した従来の種々の問題点を解消し得ると共に軽
量化、コスト低減等も図ることが可能となった。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説
明する。図１は、本発明に係るワイヤカット放電加工機
の全体的な構成を示す正面図であり、図２は、同ワイヤ
カット放電加工機の種々の軸送り機構を詳示するために
カバー部分を除去して要部を示す正面図、図３は、図２
の３−３線から見た図２と異なる他の送り機構を示すた
めの側面図、図４は、各軸送り機構におけるリニアモー
タの構成をサドルの送り移動機構を典型例にして示す斜
視図である。

【００１２】図１を参照すると、ワイヤカット放電加工
機は、ベッド１１に搭載されたサドル部１３の内部に一
つの軸方向（Ｘ軸）に移動が可能なサドル１３ａ（図２
参照）が設けられ、このサドル部１３の上方にワーク取
付台１５ａを有したワークテーブル１５が上記Ｘ軸と直
交する他の一つの軸方向（Ｙ軸）に送り移動可能に設け
られている（図３参照）。このワークテーブル１５のワ
ーク取付台１５ａの内部にはワイヤ電極１６を案内する
上下ヘッド１７ａ、１７ｂにおける下ヘッド１７ｂが、
ベッド１１上に立設されたコラム１９の前面の一部から
前方に突出したアーム構造部１７ｃ（図３参照）の先端
にで設けられている。また、ベッド１１の側部には放電
加工用の加工液が貯留された加工液溜め２１が設けら
れ、ワイヤカット放電加工時にはワーク取付台１５ａお
よび該ワーク取付台１５ａ上に取着されたワークＷ（図
１参照）を囲繞する構造で設けられた加工槽２３に貯留
された加工液が、加工終了時に該加工液溜め２１に還流
される構成となっいる。

【００１３】また、加工液溜め２１からは上下ヘッド１
７ａ，１７ｂに加工液が送給されてワイヤカット放電加
工時に該上下ヘッド１７ａ，１７ｂから加工液がワーク
とワイヤ電極１６との放電加工部に噴出されるようにな
っている。他方、コラム１９の上部には可動サドル部２
５（図２、３参照）を内部に有したヘッド部２７が設け
られ、上記可動サドル部２５の前面に可動に設けられた
テーブル２５ａに結合されたＺ軸スライダー部２９の縦
スライダー２９ａの下端に上記の上ヘッド１７ａが取着
され、該縦スライダー２９ａはスライダーベース２９ｂ
と共にＺ軸スライダー部２９を形成している。また、ヘ
ッド部２７にはワイヤ電極１６の供給用ドラム３１ａ、
案内ローラ３１ｂ、３１ｃ、ブレーキローラ３１ｄ、案
内ローラ３１ｅ等が配設され、詳示されていないがコラ
ム１９の背面側に配設された走行駆動ローラ３１ｇ、ピ
ンチローラ３１ｈによるワイヤ送り駆動に従って供給用
ドラム３１ａの電極ボビンに巻回された新鮮なワイヤ電
極１６が案内ローラ３１ｂ、３１ｃ等を経て方向転換し
ながら上ヘッド１７ａに導入され、更に、下方の下ヘッ
ド１７ｂに送られる構成が設けられている。なお、ワイ
ヤ電極１６は、下ヘッド１７ｂに達する間にワークＷ中
又はワークＷ側部を通過し、下ヘッド１７ｂを通過後に
はアーム構造部１７ｃの内部を通過し、上述したコラム
背面側の走行駆動系ローラ３１ｇ、３１ｈを通過して適
宜のワイヤ電極回収部に回収される構成となっている。
なおワイヤ電極１６は、上記のブレーキローラ３１ｄと
案内ローラ３１ｅとを巡回、経由してブレーキ作用をう
けながら上ヘッド１７ａに達するようになっている。

【００１４】また、上記のヘッド部２７の内部に具備さ
れた可動サドル部２５は、その前面に上記可動テーブル
２５ａ（図２、３参照）を有し、可動サドル部２５がＶ
軸方向に移動可能に構成され、また、テーブル２５ａが
該可動サドル部２５に対して上記Ｖ軸と直交したＵ軸方
向に移動可能に設けられている。上述した構成を有する
ワイヤカット放電加工機においては、ワイヤ電極１６が
上下ヘッド１７ａ，１７ｂ間を走行するときに、ワーク
取付台１５ａ上の加工槽２３で囲繞さたワークＷ（図
１）を通過し、このワークＷとワイヤ電極１６との間の
対向部を放電加工領域にしてワイヤカット放電加工が遂
行される。

【００１５】ここで、ワークＷが取付けられるワーク取
付台１５ａは、ワークテーブル１５およびサドル１３ａ
のＸ軸、Ｙ軸方向の送り移動に従ってワイヤ電極１６に
よる被加工点を順次に所望の加工軌跡に沿って移動させ
る構成となっている。また、所要に応じてワークＷに対
してテーパ加工が遂行されるときには、可動サドル部２
５と可動テーブル２５ａがＵ軸，Ｖ軸の直交二軸方向に
移動することに従ってＺ軸スライダー部２９が該Ｕ軸方
向およびＶ軸方向の移動の合成による運動を所定の平面
内で遂行することにより、上ヘッド１７ａから下ヘッド
１７ｂに向けて走行するワイヤ電極１６にＺ軸方向に対
し傾きを有する変位を与え、その結果、ワークＷにテー
パ加工を施し得る構成を有しているのである。

【００１６】なお、Ｚ軸スライダー部２９は、可動テー
ブル２５ａに対してＺ軸方向に移動可能に構成されてい
るが、Ｚ軸方向の送り移動は、上ヘッド１７ａをワーク
Ｗに接近又は離反させる送り機構として設けられ、従っ
て、ワイヤカット放電加工の加工軌跡を得る送り移動に
は一般的には関与しない送り機構である。さて、ここ
で、図２、図３に示すように、ベッド１１に対するサド
ル１３ａのＸ軸方向の送り移動、同サドル１３ａに対す
るテーブル１５のＹ軸方向の送り移動、コラム１９の頂
面における可動サドル部２５のＶ軸方向の送り移動、該
可動サドル部２５に対する可動テーブル２５ａのＵ軸方
向の送り移動等は、リニアモータを駆動源とし、従来の
ワイヤカット放電加工機と異なって、ボールねじ機構や
軸継手等から成る回転−直動変換機構を省除した構成で
直接駆動によって実行される構成を有している。

【００１７】図２、図３において、全てのリニアモータ
は共通して参照番号４０により図示し、同リニアモータ
４０を構成する励磁捲線を内装したステータを共通的に
４１で、また該ステータ４１と電磁相互作用により直線
移動力を発揮するロータを共通的に４３で示してある。
更に、各軸送り機構はリニアモータ４０による駆動に従
って所定の軸方向（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｕ軸，Ｖ軸）に直線移
動するとき、周知の構成、即ち摺動レール５１と摺動足
５３とから成る直線案内機構５０を有し、円滑な直線移
動が行われるように構成されている。

【００１８】上述のように、本発明によれば、ワイヤカ
ット放電加工機における少なくともＸ軸，Ｙ軸，Ｕ軸，
Ｖ軸における送り移動機構がリニアモータ４０を駆動源
とした直接駆動で送り移動を行うことから、従来の回転
−直動変換機構の介在が解消され、故に、ボール送りね
じ軸、送りナット、ナットホルダ等の可動要素が有する
弾性変形に伴うバネ定数特性が送り移動のサーボ系から
一掃される。故に、サーボ系のゲインを増加させてもバ
ネ定数要素の介在から発振現象を起こす等の不都合も解
消されて、高ゲインによる高速送り移動と精密な送り移
動を実現することが可能となるのである。

【００１９】図４は、リニアモータ４０と直線案内機構
５０とを備えたサドル１３ａの構造を略示した斜視略示
図である。同図４において、リニアモータ４０を構成す
るステータ４１は、内部に励磁コイル要素を備え、所定
の作用空隙を隔てて対向したロータ４３は、複数の固定
磁石片４３ａを一定の直線方向に列設し、その固定磁石
片４３ａのＮ極面、Ｓ極面を包含したほぼ平らな表面領
域を有した要素として形成されている。このように作用
空隙を隔てて対向したステータ４１とロータ４３との間
で、該ステータ４１に内蔵された励磁巻線を励磁すると
ステータ４１に磁界が形成され、この磁界のロータ４３
の磁石片４３ａとの間の相互磁気作用によって直線方向
に推力が発生するので、この推力によってステータ４
１、ロータ４３における可動要素側に結合された可動体
が直線方向に運動を行うものである。

【００２０】本実施例においては、ステータ４１がリニ
アモータ４０の可動要素を成し、このステータ４１に一
体に結合されたサドル１３ａが直線案内装置５０の案内
レール５１に沿って摺動足５３を介して摺動する構成を
有している。従って、ロータ４３は上記の固定磁石片４
３ａを有した静止要素として設けられている。このよう
なリニアモータ４０を備えた構成によれば、図示しない
制御装置からステータ４１の内部に収納された励磁コイ
ル要素に励磁電流を供給することにより、ロータ４３の
固定磁石片４３ａとの間で磁気的相互作用を行って可動
要素を成すステータ４１を介してサドル１３ａにＸ軸方
向の直線送り移動の駆動推力を付与するのである。

【００２１】そして、このようなリニアモータ４０は、
サドル１３ａのみならず、ワークテーブル１５のＹ軸方
向の直線送り移動の直接駆動手段、可動サドル部２５の
Ｖ軸方向の直線送り移動における直接駆動手段および同
可動サドル部２５に対する可動テーブル２５ａのＵ軸方
向の送り移動の駆動手段を構成しているのである。もち
ろん、Ｚ軸スライダー部２９の縦スライダー２９ａのＺ
軸方向の送り移動機構にも取り入れることが可能なこと
は言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、ワイヤ電極を所定経路に沿って走行させる
と共にワークと放電間隙を介して対向させ、該ワークと
ワイヤ電極との間に所定の複数軸方向に相対送りを与え
ることによって該ワークに所望の形状のワイヤ放電加工
を行うワイヤカット放電加工機において、ワークとワイ
ヤ電極との間に複数の軸方向における相対送りを付与す
る複数の送り機構がそれぞれ、リニアモータを組み込み
具備し、該リニアモータによる直接駆動によって上記複
数の軸方向の各軸方向に相対送りを得るようにしたワイ
ヤカット放電加工機が構成されたので、リニアモータか
らの直接駆動で各軸送り機構の送り移動が遂行でき、故
に、回転−直動変換機構を排することが可能となった。
この結果、同回転−直動変換機構内に有ったバネ定数要
素を削減して送り移動系のバネ要素を充分に低減させ得
ることが可能となった。かくして、ワイヤカット放電加
工における送り移動系のサーボゲインを高く設定するこ
とが可能となり、依って送り移動機構のサーボ系におけ
る高応答性から、放電加工の高速化と精度向上とを得る
ことができるようになった。このことは、加工時間の短
縮による放電加工能率の向上を得ることを可能にするの
である。

【００２３】また、リニアモータによる直接的な駆動に
よれば、回転−直動変換手段としてのボールねじ軸やナ
ット要素、ナットホルダ等の種々の可動要素を省除でき
るので、ねじ機構のリード誤差の解消、バックラッシュ
の解消等を得られ、この点でも加工精度の向上を得る上
に寄与することができる。また、余分な可動要素を省除
できるので放電加工機の機体の軽量化、機構の単純化を
図ることができ、作動の信頼性を著しく向上させ得ると
共に機械要素の削減によりワイヤカット放電加工機のコ
スト削減にも寄与することがてきると言う効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワイヤカット放電加工機の全体的
な構成を示す正面図である。

【図２】同ワイヤカット放電加工機の種々の軸送り機構
を詳示するためにカバー部分を除去して要部を示す正面
図である。

【図３】図２の３−３線から見た図２と異なる他の送り
移動機構を示すための側面図である。

【図４】各軸送り機構におけるリニアモータの構成をサ
ドルの送り移動機構を典型例にして示す斜視図である。

【符号の説明】

１１…ベッド １３ａ…サドル １５…ワークテーブル １５ａ…ワーク取付台 １６…ワイヤ電極 １７ａ、１７ｂ…上下ヘッド １９…コラム ２５…可動サドル部 ２５ａ…可動テーブル ４０…リニアモータ ４１…ステータ ４３…ロータ４３ ４３ａ…固定磁石片 ５０…直線案内装置 ５１…案内レール ５３…摺動足

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ電極を所定経路に沿って走行させ
   ると共にワークと放電間隙を介して対向させ、該ワーク
   とワイヤ電極との間に所定の複数軸方向に相対送りを与
   えることによって該ワークに所望の形状のワイヤ放電加
   工を行うワイヤカット放電加工機において、 前記ワークと前記ワイヤ電極との間に前記複数の軸方向
   における相対送りを付与する複数の送り機構がそれぞ
   れ、リニアモータを組み込み具備し、該リニアモータに
   よる直接駆動によって前記複数の軸方向の各軸方向に相
   対送りを得るようにしたことを特徴とするワイヤカット
   放電加工機。