CN1309521C

CN1309521C - 放电加工装置

Info

Publication number: CN1309521C
Application number: CNB2003101197678A
Authority: CN
Inventors: 三宅英孝; 今井祥人; 中川孝幸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2023-12-05
Also published as: US20050016965A1; DE102004005118A1; US6881918B2; CN1935435A; CN1575898A; CN100551595C; CH694523A5; JP2005040917A; CH694660A5; CN1935434A

Abstract

本发明得到了应答驱动性提高且加工速度也提高了的放电加工装置。本发明的放电加工装置包括：顶端部指向被加工物(2)且在与被加工物(2)之间加上电压后进行放电的加工用电极(1)；与该加工用电极(1)连接的驱动轴(7)；向电磁铁部(40b、50b、51b)供给电流来控制电磁铁部(40b、50b、51b)的吸引力并使前述驱动轴(7)向作为轴线方向的Z轴方向、与Z轴方向垂直交叉的Y轴方向和与Y轴方向及Z轴方向垂直交叉的X轴方向的(3)方向移动且具有磁轴承(40、50、51)的电极驱动装置(5)；其中，具有：与前述驱动轴(7)的端部连接且能在前述三方向上移动的联轴节(100)；以及与该联轴节(100)的端部连接且通过联轴节(100)使前述驱动轴(7)旋转的电动机(20)。

Description

放电加工装置

技术领域

本发明涉及在加工用电极和被加工物之间加上电压使之产生放电来进行加工的放电加工装置。

背景技术

作为现有的放电加工装置，使用把磁轴承机构用于放电加工的电极驱动的电极驱动装置，谋求加工用电极的X轴、Y轴、Z轴方向的移动的装置已被公知(例如参照国际公开号02/024389A1号小册子)。

而且，在该装置中，旋转驱动加工用电极的电动机被安装在电极驱动装置内部。

在该放电加工装置中，在驱动加工用电极的驱动轴的端部上固定加工用电极，但由于该驱动轴兼作电动机的转子，增加了驱动轴的总重量，存在着损害加工用电极的高速的应答驱动性的情况，由此，存在加工速度的高速性降低的问题。

另外，为了得到加工用电极的高速应答驱动性，可以增大磁轴承的电磁铁部的吸引力，即，可以增加供给电磁铁部的电流值，但与此相伴，则增大了电磁铁部的发热量，由于该发热量有时会使电磁驱动装置膨胀，存在加工精度降低的问题。

本发明是以解决上述问题作为课题的，其目的在于，获得应答驱动性提高和加工速度提高的放电加工装置。

另外，本发明的目的还在于，防止由电磁铁部的发热引起的电极驱动装置变形，得到可以进行电磁铁部的稳定的吸引力控制的放电加工装置。

发明内容

在本发明的放电加工装置，包括：顶端部指向被加工物且在与被加工物之间加上电压后进行放电的加工用电极；与该加工用电极连接的驱动轴；具有向电磁铁部供给电流来控制电磁铁部的吸引力而使所述驱动轴向作为轴线方向的Z轴方向、与Z轴方向垂直交叉的Y轴方向和与Y轴方向及Z轴方向垂直交叉的X轴方向这三方向移动的磁轴承的电极驱动装置；其特征在于，具有与所述驱动轴的端部连接且能在所述三方向上移动的联轴节；以及与该联轴节的端部连接且通过联轴节使所述驱动轴旋转的电动机。

在本发明的放电加工装置中，旋转加工用电极的机构，由于与电极驱动装置分离，所以使驱动轴的重量大幅度地轻量化，实现了加工用电极的高速应答驱动性。

附图说明

图1是本发明的实施例1的放电加工装置的构成图。

图2是图1的联轴节的立体图。

图3是本发明的实施例2的放电加工装置的构成图。

图4是本发明的实施例3的放电加工装置的构成图。

图5是本发明的实施例4的放电加工装置的构成图。

图6是本发明的实施例5的放电加工装置的构成图。

图7是本发明的实施例6的放电加工装置的构成图。

图8是图7的主要部分的俯视图。

图9是表示图8的旋转用导管的一种使用状态的图。

图10是表示本发明的实施例7的放电加工装置的构成图。

具体实施方式

下面对本发明的各实施例进行说明，对于相同或者相当的构件和部位赋予相同的标号进行说明。

实施例1

图1是本发明的实施例1的放电加工装置的构成图。

该放电加工装置备有：顶端部指向载置在放入作为加工液的油3的加工槽4的底面上的被加工物2的加工用电极1、经电极安装部6固定在该加工用电极1上且在中间部夹设绝缘板115的驱动轴7、通过该驱动轴7驱动电极1的电极驱动装置5、通过用陶瓷制的圆板构成的绝缘板15固定在该电极驱动装置5上、将电力供给电极驱动装置5的供电装置16、与驱动轴7相连接且在作为驱动轴7的轴线方向的Z轴方向(纸面上的上下方向)、与Z轴方向垂直交叉的Y轴方向(垂直纸面上的方向)和与Y轴方向和Z轴方向垂直交叉的X轴方向(纸面上的左右方向)的三方向上能移动的联轴节100、连接在该联轴节100的端部上且通过联轴节100旋转驱动轴7的电动机20。

图2是图1的联轴节100的立体图。

联轴节100备有：X方向滑块46、与该X方向滑块46连接且能在Y方向移动的Y方向滑块45、与该Y方向滑块45连接且能在Z方向上移动的Z方向滑块44、在图2中被省略但设置在Y方向滑块45和Z方向滑块44之间的弹簧21。

X方向滑块46、固定在驱动轴7的端部上，同时具有形成与上面平行延伸的一对突起46b的圆板部46a。该突起46b能沿着中间圆板部30的下面侧的槽30a滑动地进行结合着。在中间圆板部30的上面侧的槽30b内可滑动地结合形成在Y方向滑块45的下面的突起45a上。在Y方向滑块45的上面上固定着向垂直方向延伸的Z方向滑块44的第1导向部44a。该第1导向部44a的突起(未图示)可滑动地结合在Z方向滑块44的第2导向部44b的槽44c内，该第2导向部44b固定在Z方向滑块44的圆板部44d上。

另外，该放电加工装置包括：把电压加在加工用电极1和被加工物2之间的电源18、检测相当于加工用电极1和被加工物2的相对距离的极间电压的加工状态检测装置19、把电力供给电极驱动装置5的电流供给装置17、与电动机20电气连接且控制电动机20的转速或者旋转速度的电动机控制机构60、与电源18、加工状态检测装置19、电流供给装置17及电动机控制机构60电气连接且控制加工用电极1的驱动的控制装置25、设置在电极驱动装置5和供电装置16之间且使电源18的电流不流到电极驱动装置5，使电流供给装置17的电流不流向供电装置16的绝缘板15。

上述电极驱动装置5包括：在壳体200内围绕驱动轴7设置的推力磁轴承40、在驱动轴7周围夹着推力磁轴承40设置的径向磁轴承50、51、设置在壳体200与驱动轴7之间的辅助轴承13、14、检测驱动轴7的径向位置的径向位置检测部32、33、检测驱动轴7的轴向位置的轴向位置检测部12。

上述推力磁轴承40包括：固定在驱动轴7上并由磁性体构成的圆板状的被吸引板40a、与该被吸引板40a的相对地配置的一对的电磁铁部40b。

上述径向磁轴承50，51包括：固定在驱动轴7上由磁性体构成的被吸引部50a，51a、设有间隙地围绕在该被吸引部50a，51a的周围的电磁铁部50b，51b。

下面，对上述构成的放电加工装置的动作进行说明。

首先，对加工用电极1的向轴向和径向的移动的动作进行说明。

当从电源18把电压加到加工用电极1和被加工物2之间时，由加工状态检测装置19测量相当于加工用电极1和被加工物2的相对距离的极间电压，由控制装置25计算相应于作为目标的极间电压的偏差的加工用电极1的位置的修正量。

另外，在电极驱动装置5中，由轴向位置检测部12测量被吸引板40a的现在位置。由于推力磁轴承40的被吸引板40a安装在驱动轴7上，在驱动轴7上通过电极安装部6安装加工用电极1，所以通过控制被吸引板40a的位置可以控制加工用电极1的轴向的位置。

当把轴向位置检测部12的检测值输入控制装置25时，在控制装置25中根据加工用电极1的目标位置和现在位置的偏差确定被吸引板40a的移动量和把被吸引板40a定位在规定位置的吸引力，计算出流动到电磁铁部40b的电流值。然后，由控制装置25向电流供给装置17发出输出电流值的指令，从电流供给装置17把电流供给电磁铁部40b，被电磁铁部40b夹持的被吸引板40a被任何一方的电磁铁部40b吸引而在轴向上驱动驱动轴7。

另外，由径向位置检测部32、33测量径向磁轴承50、51的现在位置。由于径向磁轴承50、51的被吸引部50a、51a安装在驱动轴7上，在驱动轴7上通过电极安装部6安装着加工用电极1，所以通过控制径向磁轴承50、51的位置来控制加工用电极1的径向的位置。

当径向位置检测部32、33的检测值输入到控制装置25时，在控制装置25中，根据加工用电极1的目标位置和现在位置的偏差确定被吸引部50a、51a的移动量和由磁力支承被吸引板50a、51a并定位在规定位置的吸引力，计算出流到电磁铁部50b、51b的电流值。然后，由控制装置25向电流供给装置17发出输出电流值的指令，从电流供给装置17向电磁铁部50b、51b供给电流，被吸引部50a、51a被吸引，驱动轴7在径向上被驱动。

这样，通过控制流向推力磁轴承40的电磁铁部40b和径向磁轴承50、51的电磁铁部50b、51b的电流值来变动吸引力，就能实现加工用电极1向轴向和径向的高速度应答驱动。

对于加工用电极1的旋转动作，首先，把来自控制装置25的旋转指令输入给电动机控制装置60，由电动机控制装置60控制电动机20的转数或者旋转速度。然后，根据该值，电动机20的转矩通过联轴节100传递到驱动轴7上，通过电极安装部6旋转加工用电极1。

这样，根据上述构成的放电加工装置，加工用电极1，一方面因来自电动机20的转矩而旋转，另一方面因径向磁轴承50、51的电磁铁部50b、51b的磁力而在径向上移动，因推力磁轴承40的电磁铁部40b的磁力而在轴向上移动，其结果，在X轴、Y轴、Z轴的各方向上实现了高速的应答驱动。

再有，即使由来自电动机控制装置60的信号使电动机20的旋转处于停止状态，加工用电极1也能进行在X轴、Y轴、Z轴的各方向上的高速的应答驱动。

另外，旋转加工用电极1的机构，由于与电极驱动装置5分离，所以与驱动轴也兼作电动机的转子的现有的相比，驱动轴7的重量被大幅度地轻量化，加工用电极1的应答驱动性大幅度地提高。

另外，虽然电动机20被固定在外罩300的顶面上，但由于螺旋弹簧21的弹性力，把X方向滑块46、Y方向滑块45和中间圆板部30拉向该电动机20侧，而且，该弹性力的强度与X方向滑块46、Y方向滑块45和中间圆板部30的总负荷几乎相抵消，所以，可以降低X方向滑块46、Y方向滑块45和中间圆板部30的自重对驱动轴7的轴向的荷重负荷的影响。

再有，在上述的实施例中，联轴节100具有X方向滑块46、中间圆板部30、Y方向滑块45和Z方向滑块44，但是，除此之外，也可以是扭矩管或者挠性轴等万向联轴节。

另外，联轴节100的X方向滑块46和Y方向滑块45的配置也可以是相反的。

实施例2

图3是本发明的实施例2的放电加工装置的构成图。

在该实施例中，与实施例1相比，除了联轴节100的构成不同和没有实施例1的弹簧21之外，其余与实施例1的构成相同。

在该实施例中，联轴节150，在驱动轴7的上端部上安装Z方向滑块44，在该Z方向滑块44上安装Y方向滑块45，在该Y方向滑块45上通过中间圆板部30安装X方向滑块46。在该X方向滑块46上连接电动机20的旋转轴。

该联轴节150，与实施例1比较，Z方向滑块44和X方向滑块46的配置相反。

在该联轴节150的情况下，X方向滑块46、Y方向滑块45和中间圆板部30的总荷重，由固定在外罩300上的电动机20支承，在驱动轴7上不承受该负荷。因此，不需要为了降低X方向滑块46、Y方向滑块45和中间圆板部30的自重对驱动轴7的轴向的荷重负荷的影响所需要的实施例1的弹簧21。

实施例3

图4是本发明的实施例3的放电加工装置的构成图。

在该实施例中，在Z方向滑块44和电动机20之间安装旋转位置刻度151，使其中心轴线与电动机20的旋转轴线一致，另外，在电动机20上安装旋转位置刻度读取器152。在此，由旋转位置刻度151和旋转位置刻度读取器152构成检测驱动轴7的旋转信息的旋转检测机构。

其他构成与实施例1的放电加工装置相同。

在该实施例中，由旋转位置刻度读取器152从旋转位置刻度151中检测出驱动轴7的中心轴线的现在的角度或者角速度，该检测信号被输入控制装置25。然后，由控制装置25求出的驱动轴7的旋转角指令被输出到电动机控制装置60，由电动机控制装置60控制电动机20的转数或者旋转速度，电动机20的转矩经联轴节100、驱动轴7和电极安装部6传递到加工用电极1上、使加工用电极1旋转。

在该实施例的放电加工装置中，由于由旋转检测机构检测驱动轴7的旋转信息，根据该信息控制驱动轴7的旋转，所以加工用电极1的旋转精度提高了。

实施例4

图5是本发明的实施例4的放电加工装置的构成图。

在实施例1～3的放电加工装置的电极驱动装置5中，加工用电极1的驱动范围是数百微米左右，但是，在驱动范围是1毫米以上时，在原样不变地使用X、Y、Z方向滑块的情况下，联轴节的构造大型化，驱动轴7的高速的应答驱动变困难。

可是，在该宽范围驱动的型的放电加工装置场合，没有必要进行把驱动轴7的全驱动范围作为振幅高速的应答驱动，振幅是相当于放电加工的极间控制量的数百微米左右，该数百微米左右的振幅可以在整个驱动范围全域进行高速应答。因此，驱动轴7在全驱动范围的移动速度是30mm/min左右，电动机20只要能追随该速度即可。

在该实施例中，能Z方向移动的Z方向工作台70被设置在外罩300上，在该Z方向工作台70上安装电动机20。另外，在Z方向工作台70上设置Y方向工作台71，再在Y方向工作台71上设置X方向工作台72。再有，X方向工作台72和Y方向工作台71的位置关系也可以是相反。

X方向工作台72、Y方向工作台71和Z方向工作台70与XYZ方向工作台控制装置75连接，该XYZ方向工作台控制装置75与控制装置25连接。在此，由X方向工作台72、Y方向工作台71和Z方向工作台70构成使电动机20向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向移动的移动机构。

在该实施例中，由径向位置检测部32、33和轴向位置检测部12检测驱动轴7的中心位置。然后，当检测出的驱动轴7的中心轴线的位置与电动机20的旋转轴的中心轴线位置的偏差为预先设定的值以上时，控制装置25向XYZ方向工作台控制装置75输出使X方向工作台72、Y方向工作台71和Z方向工作台70移动的指令来修正偏差。接受了该指令的XYZ方向工作台控制装置75使X方向工作台72、Y方向工作台71和Z方向工作台70移动到规定的位置。

根据该放电加工装置，即使在加工用电极1的驱动范围大的场合，连接电动机20和驱动轴7的联轴节100、旋转位置刻度151和旋转位置刻度读取器152也都可以使用与实施例3相同的构件，加工用电极1在高速下不会使应答驱动性降低，旋转动作和宽范围的加工用电极1的进给动作成为可能。

实施例5

图6是本发明的实施例5的放电加工装置的构成图。

在该实施例中，由辅助轴承13、14约束加工用电极1向径向的移动。

另外，在电动机20的旋转轴20a和驱动轴7的端部之间设置用于把旋转轴20a的旋转传递到驱动轴7上的旋转传递机构121。旋转传递机构121备有：固定在旋转轴20a上的皮带轮121a、固定在驱动轴7的端部上的卷挂部121b、挂在皮带轮121a和卷挂部121b之间的同步齿形带121c。再有，同步齿形带121c的张力被调整成，旋转传递机构121不会成为驱动轴7的轴向的高速的应答驱动的阻力，同时可以把旋转力矩传递给驱动轴7。

再有，作为旋转传递机构121也可以使用齿轮，在这种场合下，相互啮合的齿轮可以有例如300微米左右的间隙。另外，作为旋转传递机构121也可以使用扭矩管或者挠性轴。

另外，在罩子300上固定Z方向工作台41。在该Z方向工作台41上连接Z方向工作台控制装置76。在该Z方向工作台控制装置76上连接控制装置25。在Z方向工作台41上连接电动机20。该电动机20由导轨400导向，在Z方向上移动。

在该实施例的放电加工装置中，在驱动轴7的Z轴方向的驱动范围例如是1毫米以上的场合，由轴向位置检测部12检测驱动轴7的轴向位置，当与电动机20的旋转轴20a的旋转传递机构121的位置的偏差为预先设定的值以上时，控制装置25向Z方向工作台控制装置76输出使Z方向工作台41移动的指令来修正该偏差。Z方向工作台控制装置76接受该指令后使Z方向工作台41移动到规定的位置，与此相伴，电动机20也被导轨400导向同时向Z方向移动。

另外，由旋转位置刻度读取器152从旋转位置刻度151中检测驱动轴7的中心的现在的角度或者角速度，输入给控制装置25。由控制装置25求出的驱动轴7的旋转指令输出给电动机控制装置60，由电动机控制装置60控制电动机20的转数或旋转速度，电动机20的转矩经旋转传递机构121传递给驱动轴7，使驱动轴7以规定的角度或者旋转速度旋转。

根据该实施例的放电加工装置，即使在加工用电极1的Z轴方向的驱动范围大的场合，与实施例1～4相同，驱动轴7的重量被轻量化，加工用电极1不会使高速应答驱动性降低，另外，实现了旋转动作和宽范围的电极进给动作。

实施例6

图7是本发明的实施例6的放电加工装置的构成图，图8是图7的主要部分的俯视图。

该放电加工装置备有：流体供给部101、与该流体供给部101连接且控制流体的流量的流体控制阀107、放射状延伸并固定在驱动轴7上的多个叶片106、顶端部指向叶片106且能由旋转方向变换部105变形的旋转用导管103、顶端部指向电磁铁部40b、50b、51b、冷却电磁铁部40b、50b、51b的冷却用导管104、一端与流量控制阀207连接，另一端与控制装置25连接的流量控制部102。

再有，叶片106的大小，例如在驱动轴7的直径为20mm的场合，安装12片高度约15mm，横向宽度约15mm，厚度约1mm左右的板。

在上述构成的放电加工装置中，流体的流量的指令值从控制装置25传向流量控制部102，由流量控制部102控制流量控制阀207，从流体供给部101供给到旋转用导管103和冷却用导管104的流量被控制。

来自旋转用导管103的流体，吹向驱动轴7的叶片106、因叶片106被流体推压而使驱动轴7旋转，驱动轴7的转速由流体控制阀107调整流体的流量来控制。

再有，在使驱动轴7的旋转方向向着相反的方向时，如图9所示，可以使旋转方向变换部105动作来改变冷却用导管104的顶端部的位置。

另外，来自冷却用导管104的流体，吹到电磁铁部40b、50b、51b上，这些电磁铁部40b、50b、51b被冷却。由旋转用导管103和冷却用导管104供给的流体，从在壳体400上形成的排出口(未图示)排出到外部。

排出口在壳体400内是与导管104、105贯通壳体400的地方成对角线状的地方，能使壳体400内的流体不停滞地流动。

再有，在该实施例中，流体，例如使用5个气压左右的空气，供驱动轴7的旋转和电磁铁部40b、50b、51b的冷却，但供向冷却用导管104的流体，由于在被冷却装置(未图示)降温后供给电磁铁部40b、50b、51b，所以可以使冷却效果更高。

根据该实施例的放电加工装置，由于把驱动轴7的旋转机构做成由流体的压力驱动的旋转机构，旋转加工用电极1的机构与电极驱动装置5分离，所以，与驱动轴兼做电动机的转子的原有的装置相比，驱动轴7的重量被大幅度地轻量化，实现了加工用电极1的高速的应答驱动性

另外，流体也被用于电磁铁部40b、50b、51b的冷却，防止了电磁铁部40b、50b、51b的热变形，电磁铁部40b、50b、51b的稳定的吸引力控制成为可能，加工精度提高了。

再有，在实施例中虽然没有说明，但也可以与实施例5同样，由辅助轴承约束加工用电极向径向的驱动，即使在加工用电极只在Z轴方向上移动的放电加工装置中，也可使流体吹到叶片上来使驱动轴旋转。

实施例7

图10是本发明的实施例的放电加工装置的构成图。

在该实施例中，与实施例6相比，其主要区别在于，叶片106相对于驱动轴7的固定位置是驱动轴7的下端部。

即，在该放电加工装置中，在供电装置16上安装叶片罩109，在该叶片罩109内，在驱动轴7的下端部上安装叶片106。叶片罩109通过旋转用导管103与流体供给部101连接。该流体供给部101通过流体控制阀107与流量控制部102连接。该流量控制部102与控制装置25连接。

在该实施例的放电加工装置中，根据来自控制装置25的驱动轴7的旋转指令，流量控制部102控制流体控制阀107，从而控制流体供给部101的流体的供给量。从流体供给部101供给的流体通过旋转用导管103导入叶片罩109内，通过使叶片106旋转来使驱动轴7旋转。使叶片106旋转了的流体从流体排出口108排出到外部。

再有，驱动轴7的转数通过由流体控制阀107调整流体的流量来控制。

根据该实施例的放电加工装置，可以得到与实施例6相同的效果，同时由于在加工用电极1的附近设置叶片106，可以降低驱动用电极1的旋转中心线的横向偏移。

另外，在驱动轴7的上部侧也有安装叶片106的空间，通过在相对于驱动轴7的分离的两点上对驱动轴7赋予旋转力，能更稳定地使驱动轴7旋转。

Claims

1.一种放电加工装置，包括：

顶端部指向被加工物且在与被加工物之间加上电压后进行放电的加工用电极；

与该加工用电极连接的驱动轴；

具有向电磁铁部供给电流来控制电磁铁部的吸引力而使所述驱动轴向作为轴线方向的Z轴方向、与Z轴方向垂直交叉的Y轴方向和与Y轴方向及Z轴方向垂直交叉的X轴方向这三方向移动的磁轴承的电极驱动装置；其特征在于，具有

与所述驱动轴的端部连接且能在所述三方向上移动的联轴节；以及

与该联轴节的端部连接且通过联轴节使所述驱动轴旋转的电动机。

2.如权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，所述联轴节备有与配置在所述驱动轴的上方的所述电动机连接并能在所述Z轴方向移动的Z方向滑块、能在所述Y轴方向上移动的Y方向滑块、能在所述X轴方向上移动的X方向滑块，在所述Z方向滑块和所述X方向滑块或者所述Y方向滑块之间设置弹簧，该弹簧把所述X方向滑块和所述Y方向滑块弹拉向所述电动机侧。

3.如权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，所述联轴节是万向联轴节。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的放电加工装置，其特征在于，备有设置在所述电动机上且能使电动机在所述三方向上移动的移动装置。

5.如权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，包括设置在所述电动机上用于检测所述驱动轴的旋转信息的旋转检测机构，由来自该旋转检测机构的信号控制所述驱动轴的旋转。