JP2008055573A - 複合加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォータジェット加工時に、下アームや極間線が邪魔になるとともに、下アームやシール装置にウォータジェット加工の研磨材粒や砥粒を含んだ水が侵入する。
【解決手段】複合加工装置は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を行なうことができる。加工槽１は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工で共用である。加工槽１内にシャッタ３が設けられる。シャッタ３は、昇降する。シャッタ３は、加工槽１を仕切り、加工槽１に収容空間４を形成する。下アーム５は、下側ガイドアッセンブリ８を支持する。下アーム５は、加工部位９とシャッタ３に仕切られた収容空間４との間を進退する。ウォータジェット加工時に下アーム５は、収容空間４に後退され待避する。ワイヤカット放電加工時に下アーム５は、加工部位９に前進され、リニアモータによってＸ軸方向とＹ軸方向に移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧水によって導電性材料でなる被加工物を任意の形状に切断加工するウォータジェット加工とワイヤ電極を用いて放電によって被加工物を加工するワイヤカット放電加工を実施する複合加工装置に関する。特に、ウォータジェット加工を行なっている間、ワイヤカット放電加工のための下アームが邪魔のない位置に待避する複合加工装置に関する。

超硬合金のような導電性の難切削材を複雑な任意の形状に切断加工することができる加工方法の１つとして、ワイヤカット放電加工方法がある。ワイヤカット放電加工方法は、放電エネルギを利用し非接触で被加工物を加工するので、被加工物の材料が導電性であるならば、難切削材であっても加工形状精度が数μｍ以下で加工面粗さが数μｍＲｚ以下の極めて高精度な加工が可能である。なお、以下、加工形状精度と加工面粗さを合わせて加工精度という。

一方、研磨材粒や砥粒を混入させた高圧水をノズルから噴射させて被加工物を切断するアブレーシブウォータジェット加工が知られている。ウォータジェット加工では、単位時間当たりの切削量に換算して、ワイヤカット放電加工の１０倍近い加工速度で被加工物を切断することが可能になってきている。しかしながら、ウォータジェット加工のように流体を工具のようにして使用する加工方法は、流体の特性上、ワイヤカット放電加工に比べて加工精度をよくすることが困難である。

そこで、ウォータジェット加工の高速加工性能とワイヤカットの高精度を生かすべく、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を１台の加工装置で実施できるようにした複合加工装置が考えられている（特許文献１参照）。

複合加工装置におけるワイヤカット放電加工では、ワイヤ電極は、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドとの間に張架され走行案内される。下側ワイヤガイドは、ワイヤ電極に電流を供給する通電体と加工部位に加工液を供給するノズルと一体化されて下側ガイドアッセンブリに収納されている。下側ガイドアッセンブリは、下アームの先端に取り付けられている。下側ワイヤガイドを通ったワイヤ電極は、方向転換プーリを経て下アーム内を搬送され機外に排出される。

ウォータジェット加工のキャッチャータンクとワイヤカット放電加工の加工槽は１つのタンクを共用している。以下、このタンクを加工槽と称する。加工槽の後背部側の槽壁には、加工槽と下アームが相対的に移動するときに、下アームが加工槽に対して動くことができるように貫通穴が設けられている。下アームは、加工槽の槽壁を貫通して加工槽の外側で支持されている。下アームと加工槽との間はスライドプレートと呼ばれる遮蔽板を含むシール装置でシールされていて、加工槽内の加工液が加工槽の外に流出しないようにされている。

スライドプレートは、加工槽壁に設けられた貫通穴を塞ぐように加工槽の槽壁にシール材を介して設けられる。スライドプレートは、加工槽と相対的に移動するが、シール材によってスライドプレートと加工槽の槽壁との間がシールされる。スライドプレートに穿設された貫通穴にＯリングを介して下アームが貫通している。したがって、下アームが加工槽に対してＸ軸方向（左右方向）とＹ軸方向（前後方向）の何れに移動しても加工槽から加工液が流出しない。

特開２００６−１１０６９７号公報

ウォータジェット加工を行なっている間、供給される加圧水には研磨材粒や砥粒が混入されているため、加工槽に貯留される水に研磨材粒や砥粒が含まれており、下側ワイヤガイドや方向転換プーリに研磨材粒や砥粒が侵入して付着する。そのため、付着した微小な研磨材粒や砥粒によってワイヤガイドが詰まったり、ワイヤ電極の走行が妨げられたり、方向転換プーリなどの部材が磨耗したり駆動しにくくなったりする。

また、下側ガイドアッセンブリに収納されている通電体に電力を供給する極間線をウォータジェット加工で傷つけてしまう虞がある。また、複合加工装置におけるウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工の各加工ヘッドがＸ軸方向とＹ軸方向に移動する構成の場合は、ウォータジェット加工によって加工槽内に突出して設けられるワイヤカット放電加工の下アームを損傷させる虞があるので、ウォータジェット加工の加工ヘッドの移動できる範囲が小さくなってしまう。

また、加工槽内に貯留された水は、複合加工装置のワイヤカット放電加工の下アームをシールしているシール装置を浸漬するので、水に含まれる研磨材粒や砥粒がシール装置に侵入する。侵入した研磨材粒や砥粒はスライドプレートと加工槽の槽壁との間に設けられたシール材やスライドプレートの貫通穴に設けられたＯリングなどのシール材に噛んでしまいシール材を劣化させる原因になるとともに、スライドプレートや下アームの相対移動の妨げになる。

本発明は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を行なうことができる複合加工装置で、ウォータジェット加工を行なっている間、ワイヤカット放電加工の下アームが邪魔のない位置に待避し加工領域から隔離することができる複合加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を行なうことができる複合加工装置において、加工槽と、加工槽内に設けられ加工槽を仕切り加工槽に収容空間を形成するシャッタと、下側ガイドアッセンブリを支持し加工領域とシャッタに仕切られる収容空間との間を進退する下アームとを備えてなる。なお、上記収容空間には水が貯留されることがあるが、その場合を含めて空間と称する。

好ましくは、一端が下アームの先端に接続され他端が収容空間を形成する加工槽の槽壁に設けられた端子に接続された極間線を含んでなる。

また、収容空間を形成する加工槽の槽壁に設けられ下アームと加工槽の槽壁との間をシールするスライドプレートを含むシール装置を含んでなる。

本発明の複合加工装置は、下アームが加工領域と収容空間との間を進退するので、ウォータジェット加工を行なっている間、加工槽に形成された収容空間にワイヤカット放電加工の下アームの先端側を収容できる。そのため、下アームをウォータジェット加工の妨げにならない位置に待避させておくことができる。そして、下アームが加工槽内の研磨材粒や砥粒が混入した水から隔離されるので、下側ガイドアッセンブリや方向転換プーリに研磨材粒や砥粒が侵入して付着することがない。その結果、研磨材粒や砥粒によってワイヤガイドが詰まったり、ワイヤ電極の走行が妨げられたり、方向転換プーリのような部材の回動が妨げられたり磨耗したりすることがない。

極間線は、一端が下側ガイドアッセンブリに接続され他端が収容空間に位置する加工槽の槽壁に固定されており、下アームと一緒に進退し、ウォータジェット加工を行なっている間、収容空間に収容されるので、ウォータジェット加工で誤って極間線を傷つけることがない。

シール装置は、上記収容空間に位置する加工槽の側壁にあり、加工槽内の研磨材粒や砥粒が混入した水から隔離されるので、研磨材粒や砥粒がシール装置に侵入しない。その結果、シール材を劣化させたり、スライドプレートの相対移動が阻害されることがない。

図１は、本発明の複合加工装置の下側部分の概容を示す。図１は、下アームが後退し収容空間に配置されている状態を示す。上側部分に設けられるジェットノズルを備えたウォータジェット加工の加工ヘッドとワイヤ電極の案内部材、自動結線装置、上側ガイドアッセンブリ等を備えたワイヤカット放電加工の加工ヘッドは図示省略されている。図２は、図１における下アームを示す。

図示しないウォータジェット加工の加工ヘッドとワイヤカット放電加工の加工ヘッドは、リニアモータによってＸ軸方向（左右方向）とＹ軸方向（前後方向）に移動する。このときＸ軸方向の移動では、各加工ヘッドがガイドを共有しており、同軸上を移動する。また、Ｙ軸方向の移動では、各加工ヘッドは独立して移動する。ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の一方の加工を行なうときに一方の加工ヘッドが加工領域に位置し他方の加工ヘッドは邪魔にならない側方の位置に待避される。

加工槽１は、ウォータジェット加工のキャッチャータンクとワイヤカット放電加工の加工槽を兼用する。被加工物を取り付けるワークスタンド２は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工と共用である。好ましくは、ワークスタンド２の下側に、高圧のジェットを受けても損傷しない水跳ねを最小限に抑える材質で形成される緩衝部材が設けられる。加工槽１は固定されており、ベッド内まで加工槽１が形成されている。加工槽１内にシャッタ３が設けられる。シャッタ３は、ガイドに沿って昇降する。シャッタ３が上昇したときは、加工槽１を仕切り、加工槽１に下アーム５の先端側を収容できる収容空間４を形成する。

下アーム５は、収容空間４を形成する加工槽１の後背部側の槽壁６に設けられた貫通穴７を貫通して設けられる。下側ガイドアッセンブリ８は、下アーム５の先端に取付固定され、下アーム５に支持される。下アーム５は、アクチュエータによってＹ軸方向に往復移動する。アクチュエータは、実施の形態では、リニアモータ１２である。下アーム５は、加工領域９とシャッタ３で仕切られる収容空間４との間を進退する。

下アーム５は、ワイヤカット放電加工を行なっている間は、ワイヤカット放電加工の加工ヘッドのＹ軸方向の移動に同期して加工プログラムに従ってリニアモータ１２によってＹ軸方向に移動する。また、下アーム５は、ワイヤカット放電加工を行なっている間は、加工ヘッドのＸ軸方向の移動に同期して加工プログラムに従ってリニアモータ１３によってＸ軸方向に移動する。したがって、ワイヤカット放電加工中、加工ヘッドに設けられる上アームの先端に設けられた図示しない上側ガイドアッセンブリ内の上側ワイヤガイドと下側ガイドアッセンブリ８内の下側ワイヤガイドは、Ｘ軸方向とＹ軸方向に同期して移動する。

下アーム５は、ウォータジェット加工を行なっている間は、リニアモータ１２で後退され、収容空間４内に収容される。下アーム５の先端側が収容空間４内に収容されているときは、シャッタ３は上昇している。ワイヤカット放電加工を行なうときは、シャッタ３を下降して、下アーム５をリニアモータ１２で前進し、図示しない上側ワイヤガイドと対向する加工領域９に下側ワイヤガイドが位置するように下側ガイドアッセンブリ８を位置させる。

下アーム５と加工槽１との間をシールするシール装置は、スライドプレート１０を含んでなる。スライドプレート１０は、貫通穴７を塞ぐように図示しないシール材を介して収容空間４を形成する加工槽１の槽壁６にＸ軸方向にスライド可能に設けられる。加工槽１に対して下アーム５が移動する場合は、スライドプレート１０が貫通穴７を塞いだ状態で加工槽１に対してＸ軸方向に相対的にスライドする。その結果、シール装置のスライドプレート１０は下アーム５と加工槽１の槽壁６との間をシールする。

スライドプレート１０には貫通穴が穿設され、下アーム５が貫通している。スライドプレート１０と下アーム５との間には、図示しないＯリングのようなシール材でシールされている。したがって、下アーム５がＹ軸方向に進退するときは、シール材によってシールされている。

スライドプレート１０を含むシール装置は、収容空間４を形成する加工槽１の後背部側の槽壁６側に設けられている。そのため、シャッタ３が上昇されウォータジェット加工を行なっている間は、ウォータジェット加工で加工槽１に貯留されている研磨材粒や砥粒を含んだ水に接触しない。

下側の極間線１１は、一端が下アーム５の先端に接続され他端が収容空間４を形成する加工槽１の槽壁６に設けられた端子に固定される。したがって、シャッタ３が上昇されウォータジェット加工を行なっている間は、下アーム５の移動にともなって収容空間４内に引き込まれている。そのため、極間線１１は、ウォータジェット加工を行なっている間は、ウォータジェット加工を行なっている加工領域９から離れた収容空間４に位置して隔離されており、ウォータジェット加工で極間線１１が損傷することがない。

次に、本発明の複合加工装置の動作を説明する。ウォータジェット加工を行なう場合は、リニアモータ１２を駆動して下アーム５を加工槽１に形成される収容空間４まで後退させる。したがって、下側ガイドアッセンブリ８や図示しない方向転換プーリのような部材もまた収容空間４内に配置される。

ワークスタンド２に図示しない被加工物を取り付ける。被加工物が取り付けられたら、ワークスタンド２に取り付けられた被加工物の下側まで加工槽１に浄化された水を供給する。したがって、被加工物は、水に漬かっていない。そして、シャッタ３を上昇させて加工槽１を仕切り、加工槽１に収容空間４を形成させる。そのため、下側ガイドアッセンブリ８や図示しない方向転換プーリのような部材を含む下アーム５の先端側は、加工領域９から隔離され、収容空間４内で清水に漬かった状態にある。

図示しないワイヤカット放電加工の加工ヘッドをＸ軸方向に移動させて加工の邪魔にならない位置に待避させるとともにウォータジェット加工のジェットノズルを搭載した加工ヘッドをＸ軸方向に移動させてジェットノズルを加工領域９上に配置する。そして、ジェットノズルから研磨材粒や砥粒を混入した加圧水を供給するとともに、加工プログラムに従ってウォータジェット加工の加工ヘッドをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて、被加工物をウォータジェット加工によって切断する。

したがって、ウォータジェット加工を行なっている間、ワイヤカット放電加工の加工ヘッドと下アーム５は、ウォータジェット加工に邪魔にならない位置に待避されているとともに、下アーム５は、ウォータジェット加工によって生じる研磨材粒や砥粒が混入された水から完全に隔離されている。また、下アーム５が貫通する加工槽１の槽壁６の部分も研磨材粒や砥粒が混入された水から完全に隔離され、シール装置に研磨材粒や砥粒が侵入することがない。

ワイヤカット放電加工を行なう場合は、シャッタ３を下降させて収容空間４を開放する。加工槽１内の水を排出して加工槽１内を浄化し、図示しないウォータジェット加工の加工ヘッドを邪魔にならない位置に待避させるとともに、ワイヤカット放電加工の加工ヘッドを加工領域９に位置させる。被加工物を加工液によって浸漬してワイヤカット放電加工を行なう場合は、浄化された水（加工液）を加工槽１に供給する。

リニアモータ１２によって下アーム５を加工領域９に前進させるとともに、リニアモータ１３によって下アーム５をＸ軸方向に移動させ、必要に応じてワイヤカット放電加工の加工ヘッドをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させて、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドを垂直に配置させる。

上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドを垂直に配置させたら、ワイヤ電極を図示しない自動結線装置で挿通結線させ、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドとの間にワイヤ電極を張架する。ワイヤ電極を張架したら、ワイヤ電極の位置決めを行なう。

そして、ワイヤカット放電加工のノズルから加工液を供給して図示しないワイヤカット放電加工の加工ヘッドをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させるとともに、下アーム５を加工プログラムに従って加工ヘッドに同期してＸ軸方向とＹ軸方向に移動させ、被加工物に所望のワイヤカット放電加工を行なう。

本発明は、具体的な実施の形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形や応用が可能である。例えば、実施の形態の複合加工装置は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の各加工ヘッドと下アームとがＸ軸方向とＹ軸方向に移動する構成であるが、テーブルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動する構成とすることができる。

本発明は、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工の複合加工装置に利用できる。

本発明の複合加工装置の下側部分の概容を示す斜視図である。 本発明の複合加工装置の下アームを示す斜視図である。

符号の説明

１ 加工槽
２ ワークスタンド
３ シャッタ
４ 収容空間
５ 下アーム
６ 槽壁
７ 貫通穴
８ 下側ガイドアッセンブリ
９ 加工領域
１０ スライドプレート
１１ 極間線
１２ リニアモータ
１３ リニアモータ

Claims (3)

1. ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を行なうことができる複合加工装置において、加工槽と、前記加工槽内に設けられ前記加工槽を仕切り前記加工槽に収容空間を形成するシャッタと、下側ガイドアッセンブリを支持し加工領域と前記シャッタに仕切られる前記収容空間との間を進退する下アームとを備えてなる複合加工装置。
2. 一端が前記下アームの先端に接続され他端が前記収容空間を形成する前記加工槽の槽壁に設けられた端子に接続された極間線を含んでなる請求項１に記載の複合加工装置。
3. 前記収容空間を形成する前記加工槽の槽壁に設けられ前記下アームと前記加工槽の槽壁との間をシールするスライドプレートを含むシール装置を含んでなる請求項１に記載の複合加工装置。

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