(57)【要約】      （修正有）【課題】コアを除去する電磁的方法と装置を提供する。【解決手段】本発明に係るコアを除去する電磁的方法と装置は、ワイヤーカット放電方式により透磁性の工作物２４を切断する際に、電磁石の通電及び非通電状態の切り換えにより、金属上部ノズル２２が磁化または消磁され、工作物中から完全に切断分離されたコア２３が吸着され、上部ノズルに吸着されたか否かを檢知し、コアが吸着後に目的領域まで移動され、消磁後にコアが廃棄領域に落とされる方法に用いられる。コアを除去する電磁的装置は、ワイヤーカット放電加工機に適用され、金属が磁化される上部ノズルを使用し、電磁石により上部ノズルが磁化された後、完全に切断されて分離された透磁性コアが吸着され、且つ金属噴水カバーにより吸着されたか否かを檢知させ、ワイヤーカット放電機の運動システムによりコアを目的の領域まで移動させ、上部ノズルが消磁された後にコアが廃棄装置に落とされる。【選択図】図３
2020082347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状が完成に近付いた際にワイヤーカット放電加工を実行する工程と、
前記コアが完全に切断分離されたか否か判断し、その後にコアの電磁的除去を開始する工程と、
前記コアが完全に切断分離されていない場合、放電加工を継続してコアを切断し、カットオフ加工パラメーターを前記コアの分離に切り換える工程と、
前記コアが完全に切断分離された場合、電磁吸着装置による通電磁化を開始し、磁性吸着力を有する工程と、
前記コアが完全に吸着されたか否か判断する工程と、
前記コアが完全に吸着されていない場合、前記電磁吸着装置による磁化を継続する工程と、
前記コアが完全に吸着された場合、吸着された前記コアが指定された領域の位置まで移動される工程と、
前記電磁吸着装置による消磁が行われる工程と、
コアが落とされたか否か判断する工程が実行され、コアが落とされていない場合、下方の前記コアに対して前記上部ノズルが持続的に噴水を行って脱離させ、コアが落とされた場合、前記コアが落とされたか否か判断する工程を終了する工程と、
前記コアが前記電磁吸着装置から脱離し、指定領域に落とされて廃棄される工程と、を含むことを特徴とするコアを除去する電磁的方法。
【請求項２】
前記コアが完全に切断分離されたか否かの判断は、検出回路によりコア領域が完全に切断されたか否かが判断されることを特徴とする請求項１に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項３】
前記コアが完全に切断分離されたか否かの判断は、コントローラーソフトウェア内部に設定される検出機能により実行されることを特徴とする請求項１に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項４】
前記電磁吸着装置は磁化される上部ノズル中に設置されることを特徴とする請求項３に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項５】
前記上部ノズルがワイヤーカットオフポイントまで移動されてコアの電磁的な除去が実行されることを特徴とする請求項４に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項６】
前記上部ノズルがカット開始ポイントまで移動されてコアの電磁的な除去が実行されることを特徴とする請求項４に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項７】
前記上部ノズルがデフォルトの重心位置まで移動されてコアの電磁的な除去が実行されることを特徴とする請求項４に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項８】
前記コアに向けて前記下部ノズルから噴水されることにより上向きの推力が発生し、前記コアが前記電磁吸着装置に接近することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項９】
ワイヤーカット放電加工機により運動が制御されることで、上側のマシンヘッドが前記上部ノズルに吸着された前記コアと共に指定された領域の位置まで移動されることを特徴とする請求項８に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項１０】
前記コアが落とされたか否かの判断が否である場合、逆方向回路消磁工程により、短時間で逆方向電流が送電されて前記上部ノズルの電磁石の磁気ヒステリシス吸着が消除され、前記コアが脱離することを特徴とする請求項９に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項１１】
前記コアが落とされたか否かの判断が否である場合、機械的削り取り動作工程により、収集装置が使用されて前記コアとの相対運動を行って互いに接近し、前記コアが前記上部ノズルから削り取られることを特徴とする請求項１０に記載のコアを除去する電磁的方法。
【請求項１２】
ワイヤーカット放電加工機に内設されるコアを除去する電磁的装置であって、前記コアを除去する電磁的装置は、
入力電源が発生させる励磁作用及び消磁作用を制御するための制御回路と、
絶縁性を有する上部噴水カバー上部と、
励磁されて電磁石とするためのコイルと、
導電して磁化される上部ノズルに電気的に接続され、前記コアが吸着された後、工作物に電気的に接続されて完全な回路が形成され、前記回路が導通されたか否かにより、前記コアが吸着されたか否かを検出し、また、導電される下部ノズルに電気的に接続され、前記コアが落とされて前記下部ノズルに接触し、前記工作物に電気的に接続されることにより完全な回路が形成され、前記コアが切断分離されたか否かを検出して判断する検出装置と、
透磁性の前記コアが吸着され、吸着された前記コアが指定領域に脱落するまで移動され、前記コアが落とされたか否かが検出され、否である場合、前記上部ノズルが起動されて下方の前記コアに対して脱離するまで持続的に噴水し、前記コアが落とされることによりコアの排除を達成させる前記制御回路により前記電磁石の吸着力が制御されることと、を備えることを特徴とするコアを除去する電磁的装置。
【請求項１３】
前記制御回路が短時間で逆方向電流を送電することにより、前記電磁石が消磁された後に残る磁力が消除されることを特徴とする請求項１２に記載のコアを除去する電磁的装置。
【請求項１４】
コア収集ボックスの辺縁箇所が前記コアとの相対運動を行うことにより、前記コアが削り取られることを特徴とする請求項１３に記載のコアを除去する電磁的装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状電極放電加工システムに適用され、ワイヤーカット放電方式により透磁性の材料を切断する際に、電磁石の通電と非通電とを切り換えて磁化の有無を切り換える方法により、完全に切断分離されたコアを吸着した後に除去する方法及び装置である。金型加工分野でワイヤーカット放電加工機に適用される。現在の製造業では９０％以上の金型に磁化可能な金属材料が使用されているため、電磁石を使用して磁化することによりコアを吸着後に除去するのに特に適合する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤーカット放電加工機は金型加工分野に適用され、加工経路形状が完成する際に、切断された大量の廃棄物を人力で１つ１つ検出して除去する必要があった。製造工程の自動化において大量の人力が必要となり、特にワイヤーカット放電機が打ち抜き加工に適用される場合、工作物のコアは通常重複する簡単な幾何学的形状を呈するため、完全に分離されたコアは後続の加工に使用できなかった。また、後続の加工プロセスをスムーズに進めるために後続の加工前に除去する必要があった。従来の加工プロセスに使用される方法は、複数のコアの切断前に、不完全に切断するための短い加工経路が保留され、人力で処理した後、複数のコアの切断動作が実行され、人力で工作物中からコアを除去し、最後に後続の加工動作が実行されるため、人手と時間が多くかかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のワイヤーカット放電加工機（WEDM）は、従来の特許文献では、例えば、特許文献１の「永久磁石を使用した吸着装置」という記載がある。しかしながら、実施例のノズルヘッドには被加工材料を吸着するための永久磁石を有し、ＡＣ電源回路が電磁コイルを提供し、磁化されたノズルヘッドが脱磁されることにより吸着された工作物部分が解放される。永久磁石の吸着装置は被加工材料（型板）も永久磁石化させてしまい、磁気誘導作用が材料の物理的性質に影響を及ぼした。
【０００４】
また、例えば、特許文献２に示されるように、従来のワイヤーカット放電加工機の従来技術では、バキューム装置が負圧を発生させることで揚力を生じさせ、加工中の廃棄物を除去する。しかしながら、このようなバキューム装置により廃棄物を吸着する有効性は、除去される廃棄物の接触表面の状態が粗造表面であったり、階段状であったり、穴があったり、表面が平坦ではなかったりすると有効的に吸着できなかった。他にも流体力学のベルヌーイの定理を利用して設計された挟持機も存在する。従来のワイヤーカット放電加工機では、上側のマシンヘッドに挟持機が固定または可動に装設され、前記挟持機が挟持機の底部まで移動されて工作物のコアに対向する。挟持機は液体入り口及び底部の液体出口を有し、正圧下で流体が流動して液体入り口を通過させて挟持機に進入し、流体が流動して液体出口を通過させて前記挟持機から排出される。挟持機内部には流体の流動を案内する機能を有し、液体出口を通過させて挟持機から排出された流体が流動する際に、挟持機の底部に低圧領域が発生し、挟持機の正圧の液体が噴出される際に生じる高低の圧力を利用し、ワイヤーカット放電加工中に発生する廃棄物を除去する。但し、ベルヌーイの定理を用いた挟持機は、サイズが小さすぎる廃棄物（例えば、直径φSｍｍ以下）は有効的に除去できなかった。
【０００５】
さらに、例えば、特許文献３に示されるように、従来のワイヤーカット放電加工機では、加工が完了したコアを工作物から完全に分離させる場合、低い位置にある下部ノズルから流体が噴出され、すでに分離したコアが上方に向けて浮き上がり、センサーにより廃棄物の情報が検出されるか、加工プログラムに設定された所定の高さまでコアが浮き上がると、コア除去ユニットが廃棄物を掴み取り、コアを除去すると共に回収する。この先行技術では、小さすぎる廃棄物を安定的に掴み取れない可能性があり、大きすぎる廃棄物は有効的に上向きに浮き上がらせられない可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に至った。
【０００７】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、コアを除去する電磁的方法と装置（Method and device for removing electromagnetic core）を提供することを目的とする。主に透磁性金属材料の金型加工に適用され、必要となる人的資源を減らし、電磁石磁化方式の装置及び設備により、自動的且つ有効的にコアを吸着した後に除去する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のコアを除去する電磁的方法は、ワイヤーカット放電方式により透磁性の工作物材料を切断する際に、電磁石の通電及び非通電状態の切り換えにより、金属上部ノズルが磁化または消磁され、工作物中から完全に切断分離されたコアが吸着され、且つ金属上部ノズルに吸着されたか否かを検知することにより、コアが吸着後に目的領域まで移動され、消磁後にコアが廃棄領域に落とされる方法に用いられる。
【０００９】
本発明の別の態様の電磁コアを除去する装置は、ワイヤーカット放電加工機に適用され、金属が磁化される上部ノズルを使用し、電磁石により上部ノズルが磁化された後、完全に切断されて分離された透磁性コアが吸着され、且つ金属噴水カバーにより吸着されたか否かを検知させ、ワイヤーカット放電機の運動システムによりコアを目的の領域まで移動させ、上部ノズルが消磁された後にコアが廃棄装置に落とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願第US00517334号明細書
【特許文献２】米国特許出願第US2016/0059369A1号明細書
【特許文献３】米国特許出願第US9993888B2号明細書
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る方法を示すフローチャートと説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る装置の構造断面動作を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る装置の構造断面の他の動作を示す概略図である。
【図４】本発明に係る装置の断面を示す概略図である。
【図５】本発明に係る装置の３Ｄを示す傾斜概略図である。
【図６】本発明に係る装置の磁化電流方向を示す概略図である。
【図７】本発明に係る装置の消磁電流方向を示す概略図である。
【図８】本発明に係る装置がコアを削り取る動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００１３】
まず、図面を参照しつつ、本発明に係るコアを除去する電磁的方法と装置について具体的に説明する。本発明に係るコアを除去する電磁的方法と装置は、図１（ａ）に示されるように、この方法の工程段階は、ワイヤーカット放電加工プロセス１０が最後の経路の残り（０．１ｍｍ＋線径）に実行される際に、コア切断とカットオフ加工パラメーターの切り替え１１工程が実行され、コアが確実に切断される。カットオフコアの検出１２工程は、検出回路によりコア領域が完全に切断されたか否か判断され、これはコントローラーソフトウェア内部に設定される検出機能により実行される。コア領域が完全に切断されていない場合、コア切断１１工程が継続され、ワイヤーカット放電加工経路の形状が切断されて完成する。コア領域が完全に切断された場合、次の工程である線状電極の切断１３が実行される。線状電極はワイヤーカット放電加工に用いられる切削工具であり、上側及び下側のマシンヘッドにより挟持されると、上側及び下側のマシンヘッドの移動前に先に剪断を行う。ワイヤーカットオフポイント、カット開始ポイント、デフォルトの重心位置への移動１４工程は、除去の成功率を高めるため、上側のマシンヘッドと共に上部ノズルが前記加工形状経路のワイヤーカットオフポイント、カット開始ポイント、またはデフォルトの重心位置箇所まで移動し、図１（ｂ）に示されるように、十字パンチの加工経路を例とすると、位置１４１はワイヤーカットオフポイントであり、位置１４２はカット開始ポイントであり、位置１４３はデフォルトの重心位置である。上部ノズルの磁化１５が実行される場合、上側のマシンヘッド中の上部ノズルが通電されて磁化が開始され、磁性吸着力を有する。次いで、下部ノズルによる噴水１６が実行され、下側のマシンヘッド中に位置される下部ノズルからの噴水が開始され、コアが上向きの揚圧力を得る。コアが吸着されたか否か１７の工程では、コアが工作物中から完全に吸着されたか否かの判断が開始され、完全に吸着されていない場合は上部ノズルの磁化１５及び下部ノズルによる噴水１６工程に戻ってこれを継続させ、コアを完全に吸着させる。完全に吸着された場合、次の工程であるマシンヘッドが上昇する１８工程が実行され、上側のマシンヘッドによりコアが吸着されて上昇運動が行われ、工作物から離される。指定された領域に移動する１９工程は、ワイヤーカット放電加工機の運動制御により、上側のマシンヘッドに吸着されたコアが指定された領域位置まで移動されると、上部ノズルの消磁１０１が実行され、上側のマシンヘッド中の上部ノズルが電源が遮断されて消磁が開始され、上部ノズルの吸着力が消失する。上部ノズルによる噴水１０２工程では、上部ノズルが噴水を開始して推力を発生させ、コアが指定領域に落とされて廃棄される。上述の上部ノズルによる噴水１０２工程は、逆方向回路消磁方式に代替してもよく、短時間で逆方向電流を送電して上部ノズルの電磁石の磁気ヒステリシス現象を消除させ、コアが指定領域に落とされて廃棄される。上述の上部ノズルによる噴水１０２工程では、機械的削り取り動作に代替してもよく、収集装置を使用してコアとの相対運動を行って互いに接近させ、コアが上部ノズルから削り取られるように相対運動が行われる。コアが落とされたか否か１０３の判断が行われ、コアが落とされていない場合は上部ノズルによる噴水１０２工程に戻って噴水が持続される。コアが落とされた場合は１０４を終了し、コアを電磁的に除去する方法が完了する。
【００１４】
本発明に係るコアを除去する電磁的方法と装置は、装置の動作の概略は図２の実施例の構造の断面に示されるように、ワイヤーカット放電加工時に、工作物２４が作業プラットフォーム２１に載置され、ワーク固定治具２０により固定される。加工された形状の経路が完成すると、コア２３が切断されて工作物から分離され、上側のマシンヘッド２６中の上部ノズル２２が通電を開始して磁化動作が行われる。下側のマシンヘッド２７が下部ノズル２５から噴水されることにより、コア２３に対する揚力が発生し、コア２３と上部ノズル２２との隙間が縮小して吸着される。
【００１５】
図３は本発明の一実施形態に係る装置の構造断面の他の作動を示す概略図である。図３（ａ）によると、カットオフ検出回路３１は下部ノズル２５及び工作物２４に電気的に接続され、コア２３の切断及び脱落が完了すると、下部ノズル２５に接触して回路が形成され、この回路が導通されるか否かにより、コア２３の切断の検出機能が達成される。図３（ｂ）では、吸着検出回路３０が上部ノズル２２o及び工作物２４に電気的に接続され、導電されて磁化される上部ノズル２２にコア２３が吸着された後、工作物２４との回路が形成され、この回路が導通されるか否かにより検出機能が達成され、コア２３が磁化された上部ノズル２２に吸着されているかどうか検査される。上部ノズル２２に吸着されていない場合、下部ノズル２５が噴水を持続させ、コア２３が上部ノズル２２に接近するのを助ける。吸着されている場合、上側のマシンヘッド２６が指定の高度まで上昇した後、ワイヤーカット放電加工機の運動制御により上側のマシンヘッド２６が移動し、上部ノズル２２も一緒にコア２３を吸着させ、目的領域まで移動させ、上部ノズル２２の電源が遮断されると消磁動作が行われ、コア２３が指定領域に落とされて廃棄動作が完了する。
【００１６】
図４は本発明に係る装置の断面を示す概略図であって、電磁吸着装置５０が上部噴水カバー上部４０に被装される。前記電磁吸着装置５は透磁性の上部噴水カバー下部４１を備え、前記上部噴水カバー下部４１には巻回する電磁コイル４２が内設され、前記電磁コイル４２はコントローラーにより入力電源が制御され、透磁性の上部噴水カバー下部の吸着力が制御されて透磁性のコアが吸着される。前記電磁吸着装置５０は上部ノズル２２内に装設され、ワイヤーカット放電加工機の運動制御システムにより上側のマシンヘッド２６が上部ノズル２２と共に吸着されたコアを指定領域まで移動させ、こうしてコアの排除機能が達成される。
【００１７】
図５は本発明に係る装置の３Ｄを示す傾斜概略図であって、電磁吸着装置５０は透磁性の金属材料であり、内部には励磁作用を発生させると共に吸着検出回路に電気的に接続される電磁コイルを含み、コアが吸着されたか否かの判断に用いられる。また、図６は本発明に係る装置の磁化電流方向を示す概略図であって、自作制御回路７０により電磁石６０の入力電源及び励磁状態にある電流方向が制御される。また、図７は本発明に係る装置の消磁電流方向を示す概略図であって、自作制御回路７０により電磁石６０の入力電源及び短時間に作用する消磁状態の電流方向が制御される。消磁後の電磁石６０には磁力が残るため、フルブリッジ回路が使用され、正方向に長時間励磁及び消磁する方式により短時間に逆方向電流を送電させて電磁石６０の磁気ヒステリシス現象を消除させ、電磁吸着装置５０の脱磁を達成させ、コア２３を脱落させる。
【００１８】
図８は本発明に係る装置がコアを削り取る作動を示す概略図であって、消磁後の電磁石６０に磁力が残るため、別途コア収集ボックス８０を使用してコア２３を削り取る。図８（ａ）に示される上側のマシンヘッド２６の上部ノズル２２にはコア２３が吸着されており、図８（ｂ）のコア収集ボックス８０とコア２３との相対運動が行われることにより互いに接近し、図８（ｃ）のコア収集ボックス８０の辺縁箇所がコア２３が削り取られるまで相対運動を行い、コア２３がコア収集ボックス８０内に落とされる。
【００１９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００２０】
１０  ワイヤーカット放電加工プロセス
１１  コア切断とカットオフ加工パラメーターの切り替え
１２  カットオフコアの検出
１３  線状電極の切断
１４  ワイヤーカットオフポイント、カット開始ポイント、デフォルトの重心位置への移動
１４１  ワイヤーカットオフポイント
１４２  カット開始ポイント
１４３  デフォルトの重心位置
１５  上部ノズルの磁化
１６  下部ノズルによる噴水
１７  コアが吸着されたか否か
１８  マシンヘッドが上昇する
１９  指定された領域に移動する
１０１  上部ノズルの消磁
１０２  上部ノズルによる噴水
１０３  コアが落とされたか否か
１０４  終了
２０  ワーク固定治具
２１  作業プラットフォーム
２２  上部ノズル
２３  コア
２４  工作物
２５  下部ノズル
２６  上側のマシンヘッド
２７  下側のマシンヘッド
３０  吸着検出回路
３１  カットオフ検出回路
４０  上部噴水カバー上部
４１  上部噴水カバー下部
４２  電磁コイル
５０  電磁吸着装置
６０  電磁石
７０  制御回路
８０  コア収集ボックス
【図１】
2020082347.tif 000003
【図２】
2020082347.tif 000004
【図３】
2020082347.tif 000005
【図４】
2020082347.tif 000006
【図５】
2020082347.tif 000007
【図６】
2020082347.tif 000008
【図７】
2020082347.tif 000009
【図８】
2020082347.tif 000010