JP2001232521A - 放電加工用電極送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細径の電極であっても電極を座屈させるこ
となく、高速・高応答で安定的に送ることができる放電
加工用電極送り装置を提供することである。 【解決手段】 本発明の放電加工用電極送り装置は、放
電加工用電極６を挿通保持するカセット７を設けて、ク
ランプ用第１、第２圧電素子４，５及び送り用圧電素子
３を一定の手順に従って伸縮動作させることで、このカ
セットを駆動し電極を送り・戻し操作する。電極が放電
加工により消耗した場合は、カセットによる電極の保持
を解除し、電極の先端をカセットから引き出すことでこ
れに対応する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電加工装置の電
極（電極ワイヤ）を送る放電加工用電極送り装置に関す
るもので、送り機構として圧電素子（ＰＺＴ）を用いた
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より放電加工の加工能率を向上させ
る方法として、特開平５−１４６９１９号公報に示され
る放電加工用電極送り装置がある。これは高応答素子で
ある圧電素子（ＰＺＴ）を用い、電極を高応答に送り出
すあるいは引き戻すことにより加工を高速化する装置で
ある。この装置は、図６に示されるように電極Ｄ（電極
ワイヤ）の長手方向（軸方向）に伸縮する送り用圧電素
子Ａと、この送り用圧電素子Ａの自由端に接続されたケ
ース内に収容され、電極Ｄの長手方向と直交する方向
（径方向）に伸縮するクランプ用第１圧電素子Ｂと、同
じく電極４の径方向に伸縮するクランプ用第２圧電素子
Ｃとを備えており、以下のように動作するものである。

【０００３】（１）クランプ用第１圧電素子Ｂを伸長し
電極Ｄをクランプした状態で、送り用圧電素子Ａを伸長
し、電極Ｄを送る。（このときクランプ用第２圧電素子
Ｃは収縮状態にある。） （２）クランプ用第１圧電素子Ｂを収縮し、同時にクラ
ンプ用第２圧電素子Ｃを伸長することで電極Ｄを保持す
る。 （３）送り用圧電素子Ａを収縮することでクランプ用第
１圧電素子Ｂをもとの位置に戻す。この（１）〜（３）
を繰り返すことにより電極Ｄを前進させる。

【０００４】（４）クランプ用第２圧電素子Ｃを伸長し
電極Ｄをクランプした状態で、送り用圧電素子Ａを伸長
する。（このときクランプ用第１圧電素子Ｂは収縮状態
にある。） （５）クランプ用第２圧電素子Ｃを収縮し、同時にクラ
ンプ用第１圧電素子Ｂを伸長することで電極Ｄを保持す
る。 （６）送り用圧電素子Ａを収縮することで電極Ｄを引き
戻す。この（４）〜（６）を繰り返すことにより電極Ｄ
を後退させる。以上のように、この従来の装置では、２
つのクランプ用圧電素子で電極を交互に直接にクランプ
し、電極自体を送っている。そのため、タイミングのず
れにより電極の長手方向に圧縮加重がかかり、電極径が
微細であればあるほど座屈が起こりやすく、この従来の
装置では、φ０．１mm以下の電極を安定的に送ることは
非常に困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題に鑑み、微細な径の電極であっても電極を座屈させ
ることなく、高速・高応答で安定的に送ることができる
放電加工用電極送り装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載の放電加工用電極送り装置を提供する。請求項１に
記載の発明においては、放電加工用の電極を挿通保持す
るカセットを設けて、クランプ用第１、第２圧電素子及
び送り用圧電素子を一定の手順に沿って伸縮動作させる
ことで、このカセットを送り又は戻し操作して電極を送
り・戻しするものであり、これにより、電極はカセット
内部で保持され、カセットの駆動により電極の軸方向に
力が加わることがなく、微細径電極でも座屈が起こるこ
とはない。また電極を交換する場合、電極自体の径バラ
ツキが存在するため、クランプ力をその都度調整する必
要があったが、このカセット方式ではカセット寸法に変
化がないためクランプ力の再調整の必要がない。またカ
セット方式では、電極位置の測定点の確保が容易であ
り、電極位置の把握が可能である。

【０００７】請求項２〜５に記載の各発明は、カセット
に電極保持手段及び電極保持解除手段を備えたもので、
電極の保持手段として、バネの伸長力を利用したもの、
磁力を利用したもの、エア圧を利用したものをそれぞれ
特定したものである。これは、カセット方式ではカセッ
トが電極を保持しているため、カセットから突き出てい
る分しか送り戻しできないため、電極を一定量しか送る
ことができないが、カセットに電極保持解除手段を設け
たことで電極のカセットから突き出ている量を変えるこ
とができる。

【０００８】請求項６〜８に記載の各発明は、カセット
から電極を一定量引き出す手段として、引き出し用ハン
ドを設けるもの、クランプ用第１、第２圧電素子を伸縮
させてカセットに振動を与えて電極を自重落下させると
共に突き出し量を調整する調整板を設けるもの、或いは
カセットの後方からエアによって電極を押し出すと共に
突き出し量を調整する調整板を設けるものを、それぞれ
特定したものであり、これによって、カセットからの電
極の突き出し量を任意に調整できるものである。

【０００９】請求項９に記載の発明は、電極径より小さ
い内孔をもち、軸方向に溝を設けた金属管を用いて、電
極をカセット内に挿入弾性保持し、該金属管で電極を保
持したまま、電極の先端部を把持し一定量引き出す引き
出し用ハンドを設けることにより、電極保持解除手段を
必要とすることなく、カセットより電極を一定量引き出
すことができる。請求項１０に記載の発明は、カセット
に電極に給電する給電部を設けることにより、クランプ
用圧電素子側に給電部を設ける必要がない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の放電
加工用電極送り装置を図面に基づいて説明する。本発明
は、燃料噴射ノズル、オリフィスなどの小径、異形状の
孔加工を行う放電加工機の電極送り装置に最適のもので
ある。図３に示されるように本発明の放電加工用電極送
り装置（１）は、ハウジング２内に配置される、送り用
圧電素子（ＰＺＴ）３、クランプ用第１、第２圧電素子
（ＰＺＴ）４，５及び電極６を挿通保持するカセット７
とから基本的に構成される。

【００１１】送り用圧電素子３は、ハウジング２内にそ
の一端が固定され、他端が電極６の軸方向に伸縮できる
ように設けられている。クランプ用第１圧電素子４は、
送り用圧電素子３の自由端に結合されたケース４１内
に、その一端がケース４１に固定され、他端が電極６の
軸方向と直交する方向に伸縮可能に配置されて、ハウジ
ング２内に収容されている。したがって、送り用圧電素
子３の軸方向の伸縮に従って、クランプ用第１圧電素子
４が入っているケース４１は軸方向に移動できる。この
送り用圧電素子３の自由端とケース４１との結合は、例
えばピストン部材４２を介して結合されてもよい。この
ケース４１の上部には、後述するカセット７が内部を移
動可能な通路４３が設けられている。クランプ用第２圧
電素子５は、ハウジング２内にその一端が固定され、他
端が電極６の軸方向と直交する方向に伸縮可能に設けら
れている。

【００１２】次に本発明の特徴であるカセット７につい
て、図１，２を参照して説明する。カセット７は全体形
状が、例えば直方体であって、絶縁材で形成されてい
る。カセット７には、電極６が軸方向に内部を挿通する
挿通孔７１が明けられていると共に電極６の送り方向の
先部分には、電極６を保持するためのバネ７２を収容す
るバネ収容室７３が設けられている。このバネ収容室７
３の前後には、挿通孔７１より大径の空所である電極ガ
イド部７４が設けられている。更にバネ収容室７３の上
部には、電極６に加工電流を給電するための給電部７５
が設けられると共に、この給電部７５の両側に挾むよう
な形でバネ圧縮用孔７６が設けられている。電極６は通
常は、バネ７２と給電部７５とで挟持されて、カセット
７に保持されているが、この保持を解除するときには、
バネ圧縮用治具７７を使用し、その脚部７８をバネ圧縮
用孔７６に挿し込むことでバネ７２を圧縮させて、バネ
７２と給電部７５とによる電極６の挟持を解放する。

【００１３】ハウジング２内には、送り用圧電素子３の
上方及びクランプ用第１、第２圧電素子３，４の自由端
の上面に沿う形で、カセット７が往復動するカセット用
摺動路２１が設けられていると共に、その先端面には電
極６を挿通可能な案内孔２２が設けられ、ここに電極ガ
イド２３が固定されている。クランプ用第１、第２圧電
素子４，５には、その自由端にそれぞれ電気絶縁体４
５，５１とが設けられており、クランプ用第１圧電素子
４がオン状態で伸長したときに、電気絶縁体４５とケー
ス４１の通路４３の上面部分との間で、カセット７を挟
持するように、またクランプ用第２圧電素子５がオン状
態で伸長したときには、電気絶縁体５１とハウジング２
のカセット用摺動路２１の上面部分との間でカセット７
を挟持するようになっている。

【００１４】次に上記で説明した本発明の実施の形態の
放電加工用電極送り装置の作動について説明する。基本
的に電極の送り及び戻り動作は、従来技術で説明したも
のと同じであるが、従来技術においては、クランプ用圧
電素子が電極を直接挟持しているが、本発明において
は、カセットを挟持しているだけである。即ち、電極６
を挿通保持したカセット７をハウジング２にセットす
る。 （１）クランプ用第１圧電素子４をオン状態にして伸長
しカセット７をクランプした状態で、送り用圧電素子３
をオン状態にして伸長しカセット７を、即ち電極６を送
る。 （２）クランプ用第１圧電素子４をオフ状態にして収縮
してクランプを解除し、同時にクランプ用第２圧電素子
５をオン状態にして伸長させ、カセット７をクランプす
ることで電極６が保持される。 （３）送り用圧電素子３をオフ状態にすることで収縮し
てクランプ用第１圧電素子４をもとの位置に戻す。この
（１）〜（３）を繰り返すことでカセット７、即ち電極
６が前進し、電極６の送り動作が行われる。

【００１５】（４）クランプ用第２圧電素子５をオン状
態にして伸長させ、カセット７をクランプした状態で、
送り用圧電素子３をオン状態にして伸長する。この場
合、クランプ用第１圧電素子４はオフ状態にあって収縮
している。 （５）クランプ用第２圧電素子５をオフ状態にして収縮
し、同時にクランプ用第１圧電素子４をオン状態にして
伸長させ、カセット７をクランプする。 （６）送り用圧電素子３をオフ状態にして収縮すること
でカセット７を引き戻す。この（４）〜（６）を繰り返
すことでカセット７、即ち電極６が後退し、電極６の戻
り動作が行われる。このように本発明の放電加工用電極
送り装置では、カセット７により電極６を保持し、カセ
ット７ごと駆動することで電極６を座屈することなく安
定的に電極を送ることができる。

【００１６】しかしながら、上記した本発明のカセット
式の電極送り装置では、カセットが電極を保持している
ためカセットから突き出ている分しか送り戻しができな
いため、図３（Ｂ）に示されるように一定量しか電極を
送ることができない。そのため放電加工により電極が消
耗した場合、電極をカセットから突き出させる必要があ
る。この電極の引き出し機構が、３つの異なる実施例で
図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示されている。

【００１７】図４（Ａ）に示された実施例では、前記し
たようにカセット７の電極６の保持を解除する手段とし
てバネ圧縮用治具７７が設けられると共に、電極６のカ
セット７から突き出している先端を把持して引き出す電
極の引き出し用ハンド８が設けられている。この引き出
し用ハンド８は、電極６の先端をつまんでその軸方向に
移動できるものであれば、どのような機構でもよいもの
である。電極６の先端のカセット７からの引き出し作業
は、クランプ用第２圧電素子５がカセット７をクランプ
した状態で行い、バネ圧縮用治具７７によりカセット７
が電極６の保持を解除しているときに、引き出し用ハン
ド８で電極６を一定量引き出す。

【００１８】図４（Ｂ）に示された実施例では、バネ圧
縮用治具７７、及び電極６の先端より下方に突き出し量
調整板９とが設けられている。電極６の引き出し作業
は、バネ圧縮用治具７７によりカセット７内での電極６
の拘束を解き、クランプ用第１、第２圧電素子４，５を
オン・オフ、即ち伸縮させてカセット７に振動を与える
ことで行う。この振動によって、電極６とカセット７内
部間の摩擦力が減少し（静摩擦→動摩擦）、電極６の自
重のみで電極が下がり、調整板９に突き当たるまで突き
出される。したがってこの調整板９の位置を任意の位置
に設置することで突き出し量が調整できる。

【００１９】図４（Ｃ）に示された実施例では、カセッ
ト７の後に挿通孔７１に接続して送風管１０を取り付け
ると共に、バネ圧縮用治具７７及び電極６の前方に調整
板９が設けられている。電極６の引き出し作業は、バネ
圧縮用治具７７を用いてカセット７内での電極６の拘束
を解き、次いで送風管１０によりカセット７内にエアを
供給することで行う。このエアの供給でエアの流れが挿
通孔７１内に生成され、電極６がカセット７から滑り出
され、調整板９に突き当たる。したがって図４（Ｂ）と
同様に調整板９の位置を任意の位置に設置することで電
極６の突き出し量が調整できる。

【００２０】以上説明してきた本発明の実施の形態の放
電加工用電極送り装置では、カセットによる電極の保持
をバネを使用してその伸長力を利用して保持したもので
あったが、バネを使用する以外に図５（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）で示されるような実施例も採用可能である。図５
（Ａ）に示される実施例は、磁力による電極保持を示し
たもので、カセット７内部にバネに代わって電極６を挾
んで磁石１１と可動コイル１２とを設置する。可動コイ
ル１２に流す電流の方向を変化させ、可動コイル１２と
磁石１１との吸引力、反発力を利用することで電極６を
保持及び開放する。

【００２１】図５（Ｂ）に示される実施例は、エア圧に
よる電極保持を示したもので、カセット７内部に挿通孔
７１に連設して電極の径方向にシリンダ室１３を設けて
給気管１４に接続すると共に、シリンダ室１３内に電極
の径方向に可動な押し付け治具１５を設けている。この
給気管１４からエアをシリンダ室１３内に供給すること
で、押し付け治具１５は下方に移動しエア圧で電極６は
押し付け治具１５により拘束される。エアの供給がない
ときは、エア圧が解放され電極６は押し付け治具１５に
よる拘束が解除される。

【００２２】図５（Ｃ）に示される実施例は、材料の弾
性力による電極保持を示したものである。これは、電極
６の径より小さい内孔をもつ金属管１６に溝１７を設け
ておき、カセット７に電極６を設置する際にこの金属管
１６を使用し、金属管１６の弾性変形内でその内孔部分
に電極６を挿入して保持したものである。但しこの場合
はカセット７の電極６の保持解除ができないので、電極
６が消耗して電極突き出しを行うには、図４（Ａ）で示
された引き出し用ハンド８を用いて、電極６を拘束状態
のまま引き出す必要がある。なお、図５（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）に示された例では、電極６に加工電流を
供給する給電部が示されていないが、カセット７に給電
部が設けられない場合は、外部から電極６に給電すれば
よいものである。

【００２３】以上の説明で分るように、本発明の放電加
工用電極送り装置においては、図４（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）で示された電極突き出し方法及び図５（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）で示されたカセットの電極保持方法をい
ろいろと組み合わせて利用可能なものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明の放電加工用電極送り装置は以下
のような顕著な効果を奏する。電極はカセット内部にて
保持されており、カセットの駆動により電極軸方向に力
が加わることはない。これにより微細径電極でも座屈が
起こることはない。また、これまで電極を交換する場合
に、電極自体の径バラツキが存在するため、クランプ力
をその都度調整する必要があったし、電極が微細である
ため剛性がなく、電極を挿入する際に座屈することがあ
った。しかし、本発明によるカセット式ではカセット寸
法に変化がないため電極交換の際にクランプ力の再調整
の必要がない。またカセット挿入の際に電極には負荷が
かからないため座屈が起こり得ない。

【００２５】従来の圧電素子で直接電極を保持するもの
では、電極送り時の滑りや、送り用圧電素子変位量に変
化が起こることから、圧電素子駆動パルスによる電極位
置の把握は不可能であった。また電極位置を直接測定す
る方法に関しても電極が微細であるため測定点の確保
（ふれの発生、微細形状）が困難であった。しかし、本
発明のカセット式では測定点の確保が容易であり、電極
位置の把握が可能である。これによって、電極の止まり
孔の加工や被加工物を貫通したか否かを検出する複雑な
貫通検出機構を設ける必要なく加工が行える。更には電
極のカセットからの突き出し量を調整でき、電極の送り
量を変えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の放電加工用電極送り装置
に用いるカセットの断面図及び正面図である。

【図２】図１のカセットのＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【図３】本発明の放電加工用電極送り装置の、（Ａ）カ
セット装着状態と（Ｂ）カセットの駆動範囲、とを示す
断面図である。

【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の放電加工
用電極送り装置に用いられるカセットからの電極の突き
出し方法を示しているそれぞれ別の実施例である。

【図５】本発明の放電加工用電極送り装置に用いられる
カセットの電極保持の、（Ａ）磁力による保持、（Ｂ）
エアによる保持、（Ｃ）材料の弾性力による保持、のそ
れぞれ別の実施例を示す図である。

【図６】従来の放電加工用電極送り装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…放電加工用送り装置 ２…ハウジング ２３…電極ガイド ３…送り用圧電素子 ４…クランプ用第１圧電素子 ４１…ケース ４２…ピストン部材 ５…クランプ用第２圧電素子 ６…電極 ７…カセット ７１…挿通孔 ７２…バネ ７５…給電部 ７６…バネ圧縮用孔 ７７…バネ圧縮用治具 ８…引き出しハンド ９…調整板 １１…磁石 １２…コイル １５…押し付け治具 １６…金属管

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電加工用の電極の長手方向に伸縮する
   送り用圧電素子と、該送り用圧電素子の自由端に接続さ
   れ、電極の長手方向と直交する方向に伸縮するクランプ
   用第１圧電素子と、同じく電極の長手方向と直交する方
   向に伸縮するクランプ用第２圧電素子とを備えている放
   電加工用電極送り装置において、この装置が、 前記電極を挿通保持するカセットを有していて、前記ク
   ランプ用第１及び第２圧電素子を交互に伸縮動作させる
   と共に送り用圧電素子を伸縮動作させることで、前記電
   極を保持した状態のカセットの送り又は戻しを行うこと
   を特徴とする放電加工用電極送り装置。
2. 【請求項２】 前記カセットが電極保持手段と共に、電
   極保持解除手段を備えていることを特徴とする請求項１
   に記載の放電加工用電極送り装置。
3. 【請求項３】 前記電極保持手段がバネであり、前記電
   極保持解除手段がバネ圧縮用治具であることを特徴とす
   る請求項２に記載の放電加工用電極送り装置。
4. 【請求項４】 前記電極保持手段及び前記電極保持解除
   手段が、電極を挟んで設けられたコイルと磁石であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の放電加工用電極送り装
   置。
5. 【請求項５】 前記電極保持手段及び前記電極保持解除
   手段が、エアの供給によって移動する押し付け治具であ
   ることを特徴とする請求項２に記載の放電加工用電極送
   り装置。
6. 【請求項６】 前記カセット内で前記電極が保持解除さ
   れている時に、前記電極の先端部を把持し、電極を一定
   量引き出す電極引き出し用ハンドを備えていることを特
   徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の放電加工
   用電極送り装置。
7. 【請求項７】 前記カセット内で前記電極が保持解除さ
   れている時に、前記クランプ用第１、第２圧電素子を伸
   縮させ前記カセットに振動を与えることで、前記電極を
   自重で落下させると共に、任意の位置に設けることがで
   きる前記電極の突き出し量を調整する調整板を備えてい
   ることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載
   の放電加工用電極送り装置。
8. 【請求項８】 前記カセット内で前記電極が保持解除さ
   れている時に、前記カセットの後方にエア供給管を接続
   して、エアによって前記電極をカセットから送り出すと
   共に、任意の位置に設けることができる前記電極の突き
   出し量を調整する調整板を備えていることを特徴とする
   請求項２〜５のいずれか一項に記載の放電加工用電極送
   り装置。
9. 【請求項９】 前記電極保持手段として、電極径より小
   さい内孔をもち、軸方向に溝を設けた金属管を使用し、
   前記カセットに前記電極を設置の際に、該金属管の弾性
   変形内でその内孔部分に電極を挿入することで弾性保持
   すると共に、前記電極の先端部を把持し、該金属管で電
   極を弾性保持したまま、一定量引き出す引き出し用ハン
   ドを備えることを特徴とする請求項１に記載の放電加工
   用電極送り装置。
10. 【請求項１０】 前記カセットが、前記電極に給電する
    給電部を備えていることを特徴とする請求項１〜９に記
    載の放電加工用電極送り装置。