私が最初にワイヤ EDM ワイヤ送給モータのサプライヤーとして働き始めたとき、「典型的なワイヤ EDM ワイヤ送給モータの電力定格はどれくらいですか?」という、新旧を問わず顧客からの同じ質問に答えることに慣れてきました。一見単純な質問ですが、ワイヤ放電加工 (ワイヤ EDM) に時間を費やしたことがある人なら、万能の答えがないことを知っています。モーターは単なる部品ではありません。複雑な金属部品をミクロンレベルの精度で切断するために必要な、細くて壊れやすいワイヤーを正確な速度と張力で動かし続ける静かな主力製品です。その力を間違えると、ワイヤーが切れたり、不均一な切断が発生したり、さらにはワークピースが損傷したりすることになります。
ワイヤ放電加工機のワイヤ送給モータが実際にどのような動作をするかについて、これを接地することから始めましょう。ポンプやファンを駆動する標準的なモーターとは異なり、このモーターには 2 つの譲れない仕事があります。1 つは真鍮またはモリブデンのワイヤーを加工ゾーン内で着実に前進させること、もう 1 つはワイヤーのばたつきや滑りを防ぐためにワイヤーに一定の張力を維持することです。つまり、その電力定格は、ペアになっているマシン、実行している作業の種類、および動作環境に完全に依存します。
従来のワイヤ EDM システムのほとんどは、工具室、試作工場、中小規模の製造施設で一般的に使用されている中型の機械を思い浮かべてください。50 ～ 200 ワット (0.067 ～ 0.268 馬力、または HP) 範囲のワイヤ送給モータで動作します。これは低く聞こえるかもしれませんが、彼らの作業負荷には完全に適しています。たとえば、100 ワットのモーターは、細い 0.2 mm 真鍮ワイヤを最大 15 メートル/分の速度で移動させるのに十分であり、ワイヤが機械のガイドや誘電性流体バスを通過するときでも張力を一定に保ちます。 EDM では誘電性流体は交渉の余地がありません。誘電性流体は腐食した金属粒子を洗い流し、ワイヤを冷却し、火花を絶縁します。ここで、ウォーター タンク 130L のような部品が活躍します。タンクに保持される大量の誘電性流体が動作温度の安定化に役立ち、機械が何時間も連続して稼働する際のワイヤの膨張と張力の変動を最小限に抑えて送りモーターの負荷を軽減します。
しかし、ここで「典型的な」というラベルが難しいところになります。医療用インプラントや電子コネクタなどの小さな部品に使用される高精度のマイクロワイヤ EDM マシンを使用している場合、定格電力はさらに低くなり、多くの場合 15 ～ 50 ワットになります。これらの機械は 0.05 mm ほどの細いワイヤを使用するため、送りモーターは、より太いワイヤや重いワイヤのドラムによる抵抗ではなく、ワイヤ経路の小さな抵抗を克服するだけで済みます。逆に、大型の航空宇宙部品や重工業用工具に使用される大型ワイヤ EDM マシンでは、その定格が最大 300 ワット (0.4 HP)、あるいはそれ以上になる可能性があります。これらの機械は、より太いワイヤ (最大 0.3 mm) や、はるかに長いワイヤ経路にわたって張力を維持する必要がある長い切断を処理するため、長時間の稼働にわたって摩擦や抗力を克服するためにモーターには追加のパワーが必要です。
ただし、出力定格は単なる馬力だけではありません。また、トルク、特にワイヤ EDM にとって重要な低速トルクも重要です。低速トルクの高いモーターは、ジャークすることなくスムーズにワイヤーを動かし始めることができるため、EDM オペレーターにとって大きな悩みの種であるワイヤーの破損を防ぐことができます。そのため、ワイヤー EDM 用の標準的なワイヤ送給モーターのほとんどは、AC モーターではなく、ブラシ付きまたはブラシレス DC (BLDC) モーターです。 DC モーターは、低 RPM で正確な速度制御を提供します。これはまさに安定したワイヤ送給に必要なものです。特に BLDC モーターは、ブラシ付きモデルよりも効率が高く、寿命が長く、メンテナンスの必要が少ないため、人気が高まっており、EDM マシンを 24 時間稼働させる店舗に最適です。
ここで、フィード モーターと連携して動作する部品について説明します。これらの部品は、モーターが供給する必要がある電力の大きさに直接影響を与えるからです。 EDM プラスチック ギアを例に考えてみましょう。ワイヤ送給システムのギアは、モータからワイヤドラムとワイヤガイドに動力を伝達します。ギアが磨耗していたり、位置がずれていたり、低品質のプラスチックで作られていたりすると、余分な摩擦が発生します。これは、ギアを回転させるためにフィードモーターがさらに激しく働く必要があり、より多くの電力が消費され、すべての部品の摩耗が増加することを意味します。そのため、当社は摩擦を低減し、EDM の誘電環境特有の要求に対応するように設計された高品位 EDM プラスチック ギアを供給しています。これにより、モーターの作業が容易になるだけでなく、供給システム全体の寿命も延長されます。
もう 1 つの重要なコンポーネントは、EDM 用のワイヤ ドラム カップリングです。この部品は、モーターの出力シャフトをワイヤーのスプールを保持するワイヤードラムに接続します。カップリングの取り付けが不十分または摩耗していると、モーターとドラムの間に滑りが発生する可能性があり、モーターは送り速度を維持するためにより多くの電力を消費して補正する必要があります。当社のワイヤー ドラム カップリングは、精密に機械加工され、しっかりと滑りのない接続を実現します。そのため、モーターは必要な場所に正確に電力を供給します。無駄なエネルギーや余分な負荷はありません。ここでは、EDM プラスチック ギア ベアリングのような小さな部品でも役割を果たします。これらのベアリングはギアが回転する際の摩擦を軽減し、モーターへの負担を軽減し、モーターが最適な出力レベルで動作するのを助けます。
また、オペレータは、ワイヤー ドラムの位置を監視し、ワイヤーがなくなったりドラムが空に近づいた場合に送り速度を調整するようにモーターに信号を送る EDM 近接スイッチの役割を見落とすことがよくあります。近接スイッチの位置がずれているか故障していると、不正確な位置データを過剰に補正する可能性があるため、モーターが不必要に激しく動作する可能性があります。そのため、信頼性の高い EDM 近接スイッチを使用することが重要です。これにより、モーターが意図した出力範囲で動作し、過熱や早期摩耗が防止されます。
あまりにも多くのショップが、EDM マシンに過小または過大なモーターを組み合わせてコストを削減しようとしているのを見てきましたが、ほとんどの場合、問題が発生します。モーターのサイズが小さすぎると、長い切断時に過熱し、頻繁な断線やダウンタイムが発生します。一方、過大なモーターはエネルギーを浪費し、非効率な RPM で動作し、ワイヤ送給時に突然の急激な振動を引き起こし、繊細な部品に損傷を与える可能性があります。典型的な中型ワイヤ EDM マシンの場合、スイート スポットは通常 75 ～ 150 ワットです。この範囲は、工具や金型の製造から一般的なプロトタイプ作業に至るまで、最も一般的な用途でパワー、効率、精度のバランスが取れています。
とはいえ、この範囲を変える可能性のある変数はあります。より多くの浸食破片を生成するチタンやインコネルなどの導電性材料を加工している場合は、破片を押し進める必要があるワイヤガイドからの余分な抵抗に対処するために、少し強力なモーターが必要になる場合があります。ショップが 1 日に 10 時間のシフトを複数回実行している場合は、もう少しパワーのあるモーターの方が連続負荷をより適切に処理できます。逆に、柔らかいアルミニウムを短く短くカットするだけの場合は、50 ワットの小型モーターで十分かもしれません。
お客様がワイヤ送給モーターの交換を求めて当社を訪れた場合、当社が最初に行うことは、単に古いものと同じ定格電力のモーターを販売することです。私たちは「それはどのようなタイプのマシンですか?」と質問します。どのような素材をカットしますか？どれくらい走りますか？ワイヤーの直径は何ですか？このようにして、単なる汎用部品ではなく、ニーズに完全に一致するモーターを確実に入手できるようにしています。たとえば、スチール製工具で 24 時間 365 日稼働する 5 年前の中型ワイヤー EDM を備えた工場には 150 ワットのモーターが必要になる可能性がありますが、医療部品用のマイクロ ワイヤー EDM を備えた試作工場には 30 ワットのモーターが必要になります。
また、ここ数年、ワイヤー EDM の傾向が高精度に向かっていることに気付きました。これは、たとえ定格出力が低くても、正確な速度と張力制御を備えたモーターの需要が高まっていることを意味します。最新の EDM マシンは、小さくて正確な部品を切断するのに多くの電力を必要としません。材料の厚さのわずかな変化を補正するために、送り速度を毎分数センチメートル調整できるモーターが必要です。そのため、デジタル制御システムを備えた BLDC モーターが新しい機械の頼りになるのです。消費電力はわずか 100 ワットですが、同様の定格電力を持つ古いブラシ付きモーターよりもはるかに安定したパフォーマンスを提供します。
交換用のワイヤ送給モーターを購入する場合は、定格電力だけに注目しないでください。モーターのトルク仕様、速度制御範囲、および機械の既存のコンポーネントとの互換性を確認してください。先ほど述べた部品、つまり EDM プラスチック ギア、EDM プラスチック ギア ベアリング、EDM 用ワイヤー ドラム カップリング、EDM 近接スイッチはすべてモーターと連携して動作し、ワイヤー フィード システムのパフォーマンスを決定します。誘電性流体を適切な温度に保つことでモーターへの負荷が軽減されるため、水タンク 130L であっても重要です。
結局のところ、ワイヤ EDM ワイヤ送りモータの「一般的な」定格電力は単一ではありませんが、標準的な機械の 50 ～ 200 ワットの範囲を理解することで、確実な出発点が得られます。微細加工の場合は、下に進みます。大判または強力な切断の場合は、より高い値に設定してください。ただし、出力が過剰で非効率なモーターよりも、スムーズかつ一貫して動作するモーターの方がはるかに価値があるため、常に生の出力よりもトルクと制御を優先してください。
ワイヤー EDM ワイヤー送りモーターをご検討中の場合、または現在のシステムのトラブルシューティングが必要な場合は、当社がお手伝いいたします。当社はあらゆる規模のショップと協力して、ニーズに合った適切なモーターを提供してきました。また、高精度のギアやベアリングから信頼性の高い近接スイッチやワイヤー ドラム カップリングに至るまで、システムを最高の状態で稼働させるために必要なサポート部品も提供できます。お客様の具体的な要件について話し合い、お客様の業務に適したソリューションを見つけるために、遠慮せずにお問い合わせください。
参考文献
- EDM ハンドブック テクニカル ガイド。ワイヤ放電加工 (WEDM) コンポーネントの要件。産業新聞社、2021 年。
- 森正人、藤井達也「ワイヤ放電加工送りシステムにおける電力の最適化」。製造プロセスジャーナル、vol. 45、2019、782-791ページ。
- SMEE (製造技術者協会)。 「ワイヤー EDM コンポーネントの設計と効率」中小企業デジタルライブラリー、2020。
- Wang, L. および Chen, H. 「マイクロ ワイヤー EDM モーターの張力と速度の制御」国際工作機械製造ジャーナル、vol. 112、2016、34-42ページ。
- EDM 交換部品ガイド。 「EDM 用ワイヤ送給システムの主要コンポーネント」インダストリアルメンテナンスマガジン、2022 年。