JP2008534299A - 放電加工のための機械式の電極案内装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ワーク（７）の放電加工のための電極（１０）用の電極案内装置（５）若しくは加工機械に関し、本発明に基づき電極の正確な案内のための３つの案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ；２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を設けてあり、該案内部材は電極（１０）を中心として回転対称的に配置されている。案内部材は、球体若しくは円柱体として形成されており、球状の案内部材は、調節ピン（３０）によって位置決めされ、種々の長さの調節ピンを用いるようになっている。

Description

本発明は、ワークの放電加工のための電極用の電極案内装置若しくはワークの放電加工のための加工機械に関する。

ワークの放電加工は、電極とワークとの間に放電を発生させることによって行われる。ワークは放電によって所定の形状若しくは構造に浸食され、つまり溶融除去若しくは切除によって所期の形状にされる。この場合に、ワークは電極に対して相対的に運動させられ、若しくは逆に電極はワークに対して相対的に運動させられるようになっている。電極は一般的にワイヤ（線材）若しくはロッド（棒）の形状を有していて、ワイヤ電極とも称されている。このようなワイヤ電極の製造は、例えばヨーロッパ特許第０８５０７１６Ｂ１号明細書若しくはヨーロッパ特許第１１０６２９３Ｂ１号明細書に記載してある。

放電加工は、例えば燃料噴射弁の微細孔の形成のために用いられる。穿孔若しくは穴開けの製作誤差をできるだけ小さくするために、電極の所定の正確な位置決めを保証する正確な電極案内が必要になっている。浸食加工機械若しくは放電加工機械のための電極案内装置若しくは電極案内部を、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１０３２９２Ａ１号明細書に開示してある。電極用の電極案内装置はプリズム形案内部（案内面を、実質的に多角形に配置された複数の平らな平面によって形成してある）を有しており、プリズム形案内部は保持部分及び押圧部分から成っている。電極は保持部分と押圧部分との間に配置されていて、遊びのない状態で案内されるようになっている。保持部分若しくは押圧部分に溝条の切欠き部を形成してあり、該切欠き部（溝）内に電極を部分的に受容するようになっており、これによって電極案内装置と電極との間に３つの接触箇所を生ぜしめてある。押圧部分は、電極案内装置内での電極の遊び（緩み）を避けるために、押圧装置若しくは締め付け装置によって保持部分に向けて押圧されるようになっている。

前記電極案内装置においては欠点が、電極を遊びなしに若しくは隙間なしに電極案内装置内の３つの接触箇所で案内するために、保持部分若しくは押圧部分に溝状の正確な切欠き部を設けなくてはならないことにある。さらに欠点として、稼働時に押圧されて軽く締め付けられている電極を案内する切欠き部の摩耗は、切欠き部の形状を時間の経過に伴って変化させてしまうことになる。さらに、保守及び整備を極めて綿密に行わなければならない。さらに欠点として、１つの電極と両方の案内部材（案内要素）との間の非対称的な力分配、つまり不等角の角度間隔の力分配（押圧力分布）が見込まれ、それというのは電極は２つの案内部材で、３つの接触箇所によって案内されるようになっているからである。

本発明の課題は、放電加工のための電極案内装置若しくは加工機械を提供し、該加工機械若しくは電極案内装置によって、切欠き部若しくは溝が形成された案内部材を用いることなしに、電極と電極案内装置との間の３つの接触箇所での緩みのない電極案内を保証するようにすることである。

本発明に基づく構成では、電極案内装置において、電極の正確な案内のための３つの案内部材（案内要素）を設けてあり、該案内部材は電極を中心として回転対称的に配置されている。

本発明に基づき利点として、電極案内装置は公知技術の欠点を伴うことなく、電極を３つの接触箇所で緩みなく確実に案内するようになっている。特に、案内部材の切欠き部は省略されている。さらに、本発明に基づく電極案内装置によって電極への回転対称的な力作用、つまり等角度間隔での力作用を保証している。

さらに本発明に基づく電極案内装置は、電極の冷却のための十分な空間を形成していて有利である。電極案内装置は、浸食過程若しくは放電加工時に発生する除去粒子若しくは離脱粒子の影響も受けにくくなっている。

本発明に基づく電極案内装置においては、電極と案内部材との間の案内遊び若しくは摺動遊びを簡単に所定の値に規定若しくは調節することができるようになっている。

電極案内装置の個別の構成部材若しくは構成部品としては、著しく精密に製造されて市販されている構成部材を用いると経済的に有利である。

本発明に基づく電極案内装置若しくは加工機械の有利な実施態様を従属請求項に記載してある。

３つの案内部材は同一の幾何学形状を有しており、各１つの案内部材は、別の両方の案内部材に対してそれぞれ１つの接触箇所を有し、つまり、相手の案内部材にそれぞれ１つの箇所で接触するようになっている。

案内部材は、球体として若しくは円柱体として形成されており、球状の案内部材はセラミックから成っており、各球状の案内部材に対応してそれぞれ１つの調節ピンを配置してあり、つまり各球状の案内部材はそれぞれ１つの調節ピンに支持されるようになっており、調節ピンは球状の案内部材と該案内部材を取り囲む外側リングとの間に配置されている。球状の案内部材は、ワーク（工作物）に向けられた端部を例えば研削によって面取りされている。円柱状の案内部材は円柱状若しくはシリンダー状のニードルによって形成され、若しくはセラミック又はZrO₂から成っている。

次に、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図面において、
図１は、電極案内装置を備えた加工機械を概略的に示す図であり、
図２ａ及び図２ｂは、球状の３つの案内部材から成る電極案内装置の断面図及び平面図であり、
図２ｃは、面取りされた球状の３つの案内部材から成る電極案内装置の断面図であり、
図３ａ及び図３ｂは、円柱状の３つの案内部材から成る電極案内装置の断面図及び平面図であり、
図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、電極案内装置の別の実施例の平面図及び互いに異なる箇所の断面図である。

図１には浸食加工若しくは放電加工のための加工機械１を、加工すべきワーク７と一緒に示してある。加工機械１は電極案内装置５を有しており、電極案内装置５によって、図示省略の電極１０を案内（ガイド）するようになっている。符号２０で、電極案内装置５の中心の縦軸線若しくは垂直軸線を表してある。図面では、加工機械１のほかの構成部分は図面を見やすくするために省略してある。

電極案内装置５は、機械的な案内をベースに構成されており、電極案内装置５の個別の部材若しくは部品は、有利には市販されていて極めて安価に求められ得る高精度の規格部品若しくは標準部品である。

電極を精密に案内するために３つの案内部材を設けてあり、該３つの案内部材は電極案内装置の中心線若しくは電極を中心として回転対称的に配置され、つまり等角度間隔に分配して配置されている。回転対称的な配置は、案内部材の配置パターンが回転中心点若しくは回転中心軸線を中心として該配置パターンを所定の回転角度にわたって回転若しくは回動させた場合に、もとの配置パターン、すなわち回転若しくは回動前の配置パターンと合致する、つまり合同であることを意味している。案内部材を全体で３つ設けてあるので、案内部材の配置は電極案内装置５の縦軸線２０若しくは電極１０を中心として１２０°の角度間隔で回転対称的に行われている。付言すると、回転対称的な配置は、案内部材の配置パターンが実際に回転可能に支承されていることを必ずしも必須とするものではなく、幾何学形状を考察する場合の仮想の回転を意味している。有利には３つのすべての案内部材は互いに同じ幾何学形状を有している。

図２ａ及び図２ｂには、電極案内装置５の第１の実施例を断面及び平面で示してある。３つの案内部材（ガイド部材）１５ａ，１５ｂ，１５ｃはここでは球の形状を有し、すなわち球体として形成されて、１つの電極１０を中心として回転対称的に配置されていて、接触箇所２５で相互に接触している。つまり、各案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、別の両方の案内部材１５ｂ，１５ｃ，１５ａに対してそれぞれ１つの接触箇所２５を有している。図２ｂで、３つの接触箇所２５は太い点で表してあるものの、このことは符号２５で示す箇所を分かりやすくするためであって、接触箇所は幾何学的には点である。
案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃを対称的に配置してあることによって、電極案内装置５の中央部に、大きさ及び形状の規定された空間部を形成してあり、該空間部内に電極１０を受容するようになっている。電極１０は３つの各案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃに、規定された箇所で正確に接触しており、つまり電極１０と電極案内装置５との間にも全体で３つの接触箇所を形成してあり、該接触箇所で電極１０は正確に案内されるようになっている。このような案内は、三点案内とも称される。球状（ボール状）の案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、セラミック材料から成っていてよく、必要に応じて、特に下側、つまりワーク７に向けられた側の端部を図２に示すように面取りされていてよいものである。これによって、電極案内装置５とワーク７との間の間隔を減少させることができる。

電極案内装置５の別の実施例を図３ａ及び図ｂｂに断面並びに平面で示してある。該実施例と第１の実施例との違いは、案内部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃがシリンダー(cylinder)の形状を有し、つまり柱体（円筒体若しくは円柱体）として形成されていることにある。この場合に案内部材の材料としてセラミック、例えばZrO₂を用いてある。案内部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃを球状の案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃの場合と同じように配置することによって、案内部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃは互いに点接触ではなく、線接触しており、電極１０と電極案内装置５とも互いに点接触ではなく、線接触している。つまり電極案内装置は三線案内（３つの線で接触する案内）を形成している。円柱状の案内部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、円柱状の針若しくはニードルから成っていてよい。両方の実施例では、誘電体による電極５の冷却のための十分な空間が生じている。このような両方の実施例の構成は、浸食過程時に発生して従来の全周案内の場合には閉塞、ひいては浸食過程の停止につながってしまうような除去粒子の影響を受けにくくなっている。

球直径若しくは円直径を適切に選ぶことによって電極１０と案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃとの間の所定の案内遊びを簡単に規定することができることも有利である。つまり電極案内装置５の融通性は、案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの簡単な交換によって得られている。

さらに別の実施例を図４ａ乃至図４ｃに示してあり、図４ａは電極案内装置５の平面図であり、図４ｂ及び図４ｃは図４ａのＧ−Ｉ線若しくはＡ−Ｆ線に沿った断面図である。第１の実施例で電極案内装置５は、球状の案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有しており、該案内部材は電極案内装置５の中心の縦軸線２０を中心として、若しくは電極１０を中心として回転対称的に配置されている。調節ピン３０を設けてあり、該調節ピンは球状の電極案内装置５と外側リング３５との間に配置されている。各案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対応してそれぞれ１つの調節ピン３０を配置してある。種々の長さの調節ピン３０を用いるようになっている。案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、ねじによって保持リング３２内に押し込まれて、その結果調節ピン３０の長さに依存して位置決めして保持されている。電極案内装置５の融通性、つまり電極と案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃとの間の所定の案内遊びへの電極案内装置５の適合（案内遊びの調節）は、この場合には、球状の案内部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃの直径を変化させることによってではなく、調節ピン３０の長さを変化させることによって、つまり異なる長さの調節ピンを用いることによって行われるようになっている。

電極案内装置を備えた加工機械の概略図 電極案内装置の実施例の断面図 電極案内装置の実施例の平面図 電極案内装置の別の実施例の断面図 電極案内装置のさらに別の実施例の断面図 電極案内装置の図３ａの実施例の平面図 電極案内装置のさらに別の実施例の平面図 図４ａのＧ−Ｉ線に沿った断面図 図４ａのＡ−Ｆ線に沿った断面図

符号の説明

１ 加工機械、 ５ 電極案内装置、 ７ ワーク、 １０ 電極、 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ；２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 案内部材、 ２０ 縦軸線、 ３０ 調節ピン、 ３２ 保持リング、 ３５ 外側リング

Claims (10)

1. ワーク（７）の放電加工のための電極（１０）用の電極案内装置（５）において、電極（１０）の正確な案内のための３つの案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ；２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を設けてあり、該案内部材は電極（１０）を中心として回転対称的に配置されていることを特徴とする、放電加工のための機械式の電極案内装置。
2. ３つの案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ；２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）は同一の幾何学形状を有している請求項１に記載の電極案内装置。
3. 各１つの案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ；２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）は、別の両方の案内部材（１５ｂ，１５ｃ，１５ａ；２０ｂ，２０ｃ，２０ａ）に対してそれぞれ１つの接触箇所（２５）を有している請求項１又は２に記載の電極案内装置。
4. 案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ；２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）は、球体若しくは円柱体として形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の電極案内装置。
5. 球状の案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）はセラミックから成っている請求項４に記載の電極案内装置。
6. 各球状の案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）に対応してそれぞれ１つの調節ピン（３０）を配置してある請求項４又は５に記載の電極案内装置。
7. 調節ピン（３０）は、球状の案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）と外側リング（３５）との間に配置されている請求項６に記載の電極案内装置。
8. 球状の案内部材（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）は、ワーク（７）に向けられた端部を面取りされている請求項４から７のいずれか１項に記載の電極案内装置。
9. 円柱状の案内部材（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）は円柱状のニードルによって形成され、及び／又はセラミック若しくはZrO₂から成っている請求項４に記載の電極案内装置。
10. ワーク（７）の放電加工のための加工機械（１）において、請求項１から９のいずれか１項に記載の電極案内装置（５）を備えていることを特徴とする、ワークの放電加工のための加工機械。

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