JP2013151047A - 放電加工機用電極保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電加工機の主軸に装着される電極のクランプ・固定を容易にするとともに、汎用性も高い電極保持装置の提供を図る。
【解決手段】基台部と可動部と電極固定部とから構成し、基台部は取付機構と位置決め機構を有し、基台部の中心には可動部を軸支するとともに、可動部を任意角度で固定できる固定部を設け、可動部は一対の組合せ可動ロッドから構成され、可動ロッドは軸受部と二本のアーム部を有し、アーム部にはスライド溝が設けられ、電極固定部は段差部とアーム部固定用雌ネジ部と電極固定用雄ネジ部とスペーサ支持体から成り、可動部の回動及び電極固定部の摺動によって得られる電極固定部の移動可能領域内において、電極固定用雌ネジ部位置に対応して電極を保持できる構成を採用した。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電加工機の主軸に装着される電極をクランプ・固定するための電極保持装置に関し、詳しくは、該電極の固定部形成工程において、該固定部の位置精度を要することなく加工できると共に、該電極のクランプ及び固定を容易にすることが可能で、汎用性も高い放電加工機用電極保持装置に関する。

工作物を機械加工する工作方法としては、旋盤加工やフライス加工といった切削加工があるが、金型などのように熱処理によって硬く焼き入れされた工作物を高い寸法精度内に仕上げるためには、更に研削盤等によって研削するなど製作工程が多く、時間とコストを要する。そこで、金型の加工には電気的熱エネルギーを利用して加工する放電加工が知られている。

放電加工は、電極と被加工物（ワーク）との間に短い周期で繰り返されるアーク放電によって被加工物の表面の一部を除去する機械加工のひとつであり、被加工物に形成したい形状に対応する形に作られた黒鉛(グラファイト)電極または銅電極等と被加工物を加工液（第三石油類に属する油：一般に灯油に添加剤を加え引火点を75℃以上に高くしたもの）に浸漬させた状態で被加工物に近付けるように送って加工するものである。

このような加工原理にもとづいて行われる放電加工は、バイトやエンドミルを用いるような切削加工と比べて多くの利点を有している。例えば、従来の切削加工技術では加工できなかった、極めて硬い鋼鉄や焼き入れされた炭素鋼、或いはエキゾチックメタル製（例えばチタン、炭化物等）の複雑な輪郭を切り出して金型を作ることが可能であり、即ち、加工材料の硬度に無関係に加工できるという利点である。また、電極さえ用意すれば加工材料の形状の制約がなく、どんな複雑な形状でも加工できるという利点や、加工時に応力がかからないため歪みが少なく高精度の加工ができ、バリも発生しないためバリを除去する後加工の必要もない。更には、大面積から微細加工まで加工できるため、自動車のボディのような大面積の金型加工から半導体金型のような微細加工まで幅広く活用できるといった数多くの利点を有している。従って、このような加工特性から、金型製作分野において、放電加工は欠かせない加工方法となっている。

しかしながら、放電加工にも欠点はある。それは、加工時に消耗する電極を用いて加工するため、事前に電極を製作しておく必要があり、その製作工程において、放電加工機の主軸に取り付けるための取付部を形成しなければならず、該取付部の加工には寸法精度や位置精度が必要となるため、放電加工をする前工程の一部としての、電極の取付部製作の加工負担や取付負担が大きいという問題である。また、金型は一品製作が多いため、従来では、一つの金型を放電加工するために専用の電極保持装置を製作しなければならず、汎用性がないという問題もあった。

なお、従来の放電加工時に使用される電極保持装置は、放電加工機のプラス側の主軸に取り付けられるものと、マイナス側のマグネットテーブルに取り付けられるものに分けられ、被加工物の形状、精度、強度、材質などによってその電極による加工手段が異なっている。

これら上記の問題点に鑑み、従来より種々の技術が提案されている。例えば、「放電加工用ワークの取付具」(特許文献1参照)や、「放電加工用ワークの取付具」(特許文献２参照)や、「ワーク取付装置」(特許文献３参照)や、「クランプ装置」(特許文献４参照)や、「バイスに装着する位置決め治具」(特許文献５参照)が提案されている。

しかしながら、上記に示す取付装置に関する提案は、放電加工機のマグネットテーブルに取り付けられる比較的小寸法の被加工物を保持するクランプ装置ならびに位置決め治具であって、本発明に係る放電加工機の主軸に装着される電極をクランプ・固定する電極保持装置に関わる提案ではなかった。

一方、放電加工機の主軸に装着される電極保持装置が提案されている。例えば、「電極取付具」(特許文献６参照)や、「放電加工機」(特許文献７参照)が提案され、公知技術となっている。

しかしながら、上記の「電極取付具」や、「放電加工機」における放電加工機の主軸に装着される電極取付具ならびに主軸取付治具は、放電加工機の主軸の先端に取り付けられる電極保持ホルダに直接電極が取り付けられている構造であるため、電極の形状が凸形に限定されるもので、さらに電極保持ホルダの電極の取り付け位置が中央に集中して狭い範囲で取り付けられているため、電極がある一定以上の厚みならびに剛性を有していなければならない条件が求められるもので、本発明に係る電極をクランプ・固定する電極保持装置の加工条件を備える放電加工機用電極保持装置の提案ではなかった。

本出願人は以上のような従来の放電加工機に用いられる電極保持装置における問題点に着目し、電極の取り付け取り外しが容易で且つ正確な位置決め測定ができる電極保持装置ができないものかという着想の下、本発明に係る「放電加工機用電極保持装置」の提案に至るものである。

特開２００１-３４７４２５号公報 特開２００１-１３８１５５号公報 実開平６-６３２４４号公報 実用新案登録第３１４９４２３号公報 実用新案登録第３１５５４８８号公報 実用新案登録第３０９２４９１号公報 特開２０１０-６９５８６号公報

本発明は上記問題点を鑑み、放電加工機の主軸に装着される電極をクランプ・固定する電極保持装置の提供を図る。

本発明は、放電加工機に用いられる電極保持装置であって、基台部と可動部と電極固定部とから構成され、前記基台部は、上面に放電加工機への取付機構と位置決め機構を有し、該基台部の中心には、前記可動部を回動自在に軸支するとともに、該可動部を任意の角度に配置した状態で螺合圧接部品により固定することができる固定部を設けて成り、前記可動部は、前記基台部の底部に交差状に配設される一対の組合せ可動ロッドから構成され、該可動ロッドは、前記基台部に回動自在に軸支されるための軸受部と該軸受部の中心を通り外側に直線状に伸びる二本のアーム部を有し、該アーム部には前記電極固定部を摺動及び保持を可能とするためのスライド溝が設けられて成り、前記電極固定部は、前記スライド溝に対して摺動可能とするための段差部と、前記アーム部を締付固定するアーム部固定用雌ネジ部と、電極の電極固定用雌ネジ部と螺合させるための電極固定用雄ネジ部と、該電極固定部を回転させて電極を螺設するための工具係止部とを有するピラー状のスペーサ支持体から成り、前記可動部の回動及び前記電極固定部の摺動によって得られる前記電極固定部の移動可能領域内において、電極の前記電極固定用雌ネジ部の位置に自在に対応させて保持する手段を採る。

また本発明は、前記アーム部が、前記軸受部から両端に向けて所定の距離だけ末広がり状の形状に形成されている手段を採る。

また本発明は、前記電極固定部が、ＦＡ用の円形支柱又は六角支柱のいずれかの標準化されたボルトとから構成される手段を採る。

また本発明は、前記基台部が、その側面において、対面する平行面を一以上の有する手段を採る。

本発明の放電加工機用電極保持装置によれば、電極保持装置が、基台部に交差状に配設される一対の組合せ可動ロッドによって、電極に任意にあけられた電極固定用雌ネジ部に自在に装着固定することができる優れた効果を奏する。

また本発明の放電加工機用電極保持装置によれば、電極固定部のスライド溝に対して摺動可能とするための段差部を有する４本（実質は３点支持）のスペーサ支持体によって電極が平行度に保持されるため主軸に固定される電極と放電加工機のマグネットテーブルの取り付けられる被加工物（金型ワーク）の基準点測定ならびに０点位置設定作業を容易に行うことができる共に、測定作業の短縮と精度向上が図れる優れた効果を奏する。

また本発明の放電加工機用電極保持装置によれば、装着される電極の形状に合わせた専用の電極保持装置を必要としないため、電極保持装置の保管場所の削減、選択作業の削減、製作コストの削減、段取り時間の短縮など多くの作業改善ならびに経費削減が図られる優れた効果を奏する。

本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項１記載の実施形態を示す全体斜視図である。（実施例１） 本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項１記載の実施形態を示す分解斜視図である。 本発明に係る放電加工機用電極保持装置の取り付け状態を示す説明図である。 本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項２記載の実施形態を示す説明図である。（実施例２） 本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項３記載の実施形態を示す説明図である。（実施例３） 本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項４記載の実施形態を示す説明図である。（実施例４） 従来の放電加工機用電極保持装置の実施形態を示す説明図である。

本発明は、基台部と、可動部と、電極固定部とから構成される放電加工機に用いられる電極保持装置であって、可動部の回動及び電極固定部の摺動によって得られる電極固定部の移動可能領域内において、電極固定用雌ネジ部の位置に自在に対応させて電極を保持する手段を採ったことを最大の特徴とするもので、以下、実施例を図面に基づいて説明する。

尚、本発明に係る放電加工機用電極保持装置は、以下に述べる実施例に記載されたものに限定されるものではなく、外形形状や寸法ならびに材質は、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で任意に変更することができる。

図１は本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項１記載の実施形態を示す全体斜視図である。
本発明に係る放電加工機用電極保持装置１０は、放電加工機Ｍの主軸Ｓに装着される電極保持装置であって、基台部２０と可動部３０と電極固定部４０とから構成され、可動部３０の回動及び電極固定部４０の摺動によって得られる電極固定部４０の移動可能領域Ｒ内において、電極５０の電極固定用雌ネジ部４２の位置に自在に対応させて電極５０を保持することができる構造を有するものである。

図２は本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項１記載の実施形態を示す分解斜視図である。
基台部２０は、上面に放電加工機Ｍへの取付機構２１と位置決め機構２２を有し、該基台部２０の中心には、可動部３０を回動自在に軸支すると共に、該可動部３０を任意の角度に配置した状態で螺合圧接部品２４により固定することができる固定部２３を設けて形成されるものである。

取付機構２１は、放電加工機Ｍの主軸Ｓの先端部に装着されている電極保持ホルダ６０を基台部２０の上面に設ける取付けネジ穴２１aと締付け固定ボルト２６によって構成されるものである。

位置決め機構２２は、放電加工機Ｍの主軸Ｓの先端部に装着されている電極保持ホルダ６０を基台部２０の上面に設けられるノックピン２２aとノック穴２２bによって嵌合挿入して位置決めされるものである。

固定部２３は、可動部３０を回動自在に軸支するとともに、該可動部３０を任意の
角度に配置した状態で螺合圧接部品２４によって固定される二基の可動部３０が格納される筐体であって、その側面には精密バイスＢで狭持出来る平行面２５を有して形成される。

螺合圧接部品２４は、基台部２０の中心に設けられる六角穴付ボルト等で可動部３０を回動自在に軸支すると共に、該可動部３０を任意の角度に配置した状態で締め付け固定するものである。また本実施例では上方から可動部３０を締め付け固定しているが下方から締め付け固定する構造とすることも可能である。

可動部３０は、基台部２０の底部に交差状に配設される一対の組合せ可動ロッド３１から構成されるもので、移動可能領域Ｒ内で電極５０の任意の位置に設けられる電極固定用雌ネジ部５５の位置に合わせて自在に回動するものである。

可動ロッド３１は、基台部２０に回動自在に軸支されるための軸受部３２と該軸受部３２の中心を通り外側に直線状に伸びる二本のアーム部３３を有して形成されるものである。

軸受け部３２は、基台部に回動自在に軸支される円盤状の軸受体で、軸受の中心を通り外側に直線状に伸びる二本のアーム部３３を有して構成され、固定部２３内に回転可能に格納されて螺合圧接部品２４で締め付け固定されるものである。

アーム部３３は、電極固定部４０を摺動及び保持を可能とするためのスライド溝３４を設けて形成されるもので、移動可能領域Ｒ内で電極５０の任意の位置に設けられる電極固定用雌ネジ部５５の位置に合わせて自在にスライド摺動させて保持するものである。電極５０の形状に合わせて自在にアーム部３３をスライド摺動させることによって、電極５０の撓みを最小限に留めるものである。

電極固定部４０は、段差部４１とアーム部固定用雌ネジ部４２と電極固定用雄ネジ部４３とスペーサ支持体４５から構成されるもので、可動部３０の回動及び電極固定部４０の摺動によって得られる電極固定部４０の移動可能領域Ｒ内において、電極５０の電極固定用雌ネジ部５５の位置に自在に対応させて保持することができるものである。

また本実施例における電極固定部４０は、四点支持で電極５０を締め付け固定して保持しているが、実質作用的には三点支持で電極５０を締め付け固定して保持するもので、残りの一点は、移動可能領域Ｒ内において締め付け易い近くの位置にある電極５０の電極固定用雌ネジ部５５を利用し易いように設けてあるものである。

段差部４１は、電極固定部４０のスペーサ支持体４５の上端部に設けられ、アーム部３３のスライド溝３４の下面に当接して摺動保持する突き当て部である。この段差部４１が電極５０に対して垂直度と水平度が確保されることによって電極５０と金型ワークＷとの平行度が維持されるものである。

アーム部固定用雌ネジ部４２は、スペーサ支持体４５の上端に設けられ、アーム部３３のスライド溝３４の下面に当接され、アーム部３３と電極固定部４０を固定するものである。

電極固定用雄ネジ部４３は、スペーサ支持体４５の下端に設けられ、電極固定用雌ネジ部５５に連結して電極５０と電極保持装置１０を固定するものである。

スペーサ支持体４５は、上端には段差部４１とアーム部固定用雌ネジ部４２を有し、中間部にはスパナが掛けられる工具係止部４４を有し、下端部には電極固定用雄ネジ部４３を有して電極５０の電極固定用雌ネジ部５５に螺合して電極保持装置１０を固定するものである。

移動可能領域Ｒは、アーム部３３の摺動及び保持を可能とする電極固定部４０のスライド量によって形成されるもので、移動可能領域Ｒ内で電極５０の任意の位置に設けられる電極固定用雌ネジ部５５の位置に合わせて自在に変化する領域である。

電極５０は、黒鉛(グラファイト)電極または銅電極等の材質で形成され、金型ワークＷ（被加工物）の仕上げ寸法に加工された電極穴５１とその電極穴５１の正確な位置を割り出す基準穴５２ならび垂直壁５３と電極保持装置１０の電極固定部４０のスペーサ支持体４５に連結する電極固定用雌ネジ部５５を設けて形成される。

電極保持ホルダ６０は、放電加工機Ｍの主軸Ｓの先端に設けられて電極保持装置１０を連結固定するもので、電極保持装置１０に転結固定されている電極５０の基準点測定や０点位置設定ならびに傾き修正を行うことができる角度修整保持装置である。

図３は本発明に係る放電加工機用電極保持装置の取り付け状態を示す説明図である。
（1）電極５０の四箇所（実質三箇所）の電極固定用雌ネジ部５５に、スペーサ支持体４５の下端部に設けられている電極固定用雄ネジ部４３を螺合させ、そのスペーサ支持体４５の中間部に設けられている工具係止部４４にスパナを掛けて締め付け固定する。
（2）スペーサ支持体４５の上端部に設けられている段差部４１及びアーム部固定用雌ネジ部４２に電極保持装置１０のアーム部３３のスライド溝３４をスライド摺動させて嵌め込み、電極固定部締付固定ネジ３６で四箇所（実質三箇所）を固定する。
（3）電極保持装置１０の上面に設けられるネジ部２１aによって構成される取付機構２１と、ノック穴２２bとノックピン２２aによって構成される位置決め機構で電極保持装置１０と電極保持ホルダ６０を締付け固定ボルト２６で連結固定する。
（4）放電加工機Ｍの主軸Ｓと電極保持ホルダ６０を連結アタッチメント６１で連結する。
（5）金型ワークＷを放電加工機Ｍのマグネットテーブルに磁着させて位置決めする。
（6）金型ワークＷの位置を電気式接触感知装置Ｄで測定し、その位置データを放電加工機Ｍの制御装置に記憶させる。
（7）放電加工機Ｍの主軸Ｓに装着されている電極５０の基準穴５２の位置ならびに垂直壁５３を放電加工機Ｍに内蔵されている電気式接触感知装置Ｄで測定して位置データを放電加工機Ｍの制御装置に記憶させる。
（8）制御装置に記憶された位置データから其々の基準点測定ならびに０点位置を割り出して電極５０と金型ワークＷの基準点測定ならびに０点位置を合わせる。
（9）金型ワークＷの加工形状に沿って放電加工機Ｍの主軸Ｓを下降させて放電加工を開始する。

図４は本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項２記載の実施形態を示す説明図である。
本発明の電極保持装置１０におけるアーム部３３が、軸受部３２から両端に向けて所定の距離だけ末広がり状の形状３７に形成されるもので、末広がり状の形状３７に形成されていることによってアーム部３３が最大に開脚して直線状に近くなった時、交差する角度を最小角θとするものである。

図５は本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項３記載の実施形態を示す説明図である。
図５（a）は円形支柱の電極固定部４０の実施例を示し、図５（b）は六角支柱の電極固定部４０の実施例を示す。
電極固定部４０が、ＦＡ用の円形支柱又は六角支柱のいずれかの標準化されたボルトとから構成されるスペーサ支持体４５で形成されるもので、詳しくは、上端に段差部４１と電極固定用雌ネジ部４２を有し、中間部にスパナ掛けなどの工具係止部４４を有し、下端部に電極固定用雄ネジ部４３を有して電極５０と電極保持装置１０を固定するものである。

電極固定部４０があることによって、加工される金型ワークＷ（被加工物）の加工高さ寸法が確保できると共に、可動部３０の回動及び電極固定部４０の摺動によって得られる電極固定部４０の移動可能領域Ｒ内において、電極５０の電極固定用雌ネジ部５５の位置に自在に対応させて保持することができるものである。

図６は本発明に係る放電加工機用電極保持装置の請求項４記載の実施形態を示す説明図である。
基台部２０が、その側面において、対面する平行面２５を一以上の有する基台部２０で形成されるもので、電極保持装置１０が精密バイスＢで挟着される場合、対面する平行面２５を両サイドから挟着することによって、加工面のＸＹ方向の角度設定ならびに電極５０の縦横方向を90度単位で持ち替えることができるものである。また、機械工作用のワーク固定具としての利用用途も可能とするものである。

図７は従来の放電加工機用電極保持装置の実施形態を示す説明図である。
従来の電極保持装置１０は、電極５０の規定された四隅の箇所に電極固定用雌ネジ部５５が設けられ、その電極固定用雌ネジ部５５に対応したスペーサ支持体４５で連結固定されるため、使われる電極５０に合わせて電極保持装置１０のスペーサ支持体４５の取り付け位置が異なった専用の電極保持装置１０を準備しなければならず、保管場所の確保、保持装置の選択作業の無駄、保持装置の製作コストの負担、段取り時間の短縮などなど多くの作業改善ならびに経費削減が必要とするものであった。

本発明に係る放電加工機用電極保持装置は、電極ならびに被加工物のクランプ装置ならびにチャッキング治具として幅広く利用できるもので、産業上の利用可能性は極めて大であるものと解する。

１０ 電極保持装置
２０ 基台部
２１ 取付機構
２１a 取付けネジ穴
２２ 位置決め機構
２２a ノックピン
２２b ノック穴
２３ 固定部
２４ 螺合圧接部品
２５ 平行面
２６ 締付け固定ボルト
３０ 可動部
３１ 可動ロッド
３２ 軸受部
３３ アーム部
３４ スライド溝
３６ 電極固定部締付固定ネジ
３７ 末広がり状の形状
４０ 電極固定部
４１ 段差部
４２ アーム部固定用雌ネジ部
４３ 電極固定用雄ネジ部
４４ 工具係止部
４５ スペーサ支持体
５０ 電極
５１ 電極穴
５２ 基準穴
５３ 垂直壁
５４ 内形部
５５ 電極固定用雌ネジ部
６０ 電極保持ホルダ
６１ 連結アタッチメント
Ｍ 放電加工機
Ｓ 主軸
Ｒ 移動可能領域
Ｗ 金型ワーク
Ｄ 電気式接触感知装置
Ｂ 精密バイス
θ 最小角

Claims (4)

1. 放電加工機に用いられる電極保持装置であって、
   基台部と
   可動部と
   電極固定部とから構成され、
   前記基台部は、
   上面に放電加工機への取付機構と位置決め機構を有し、
   該基台部の中心には、前記可動部を回動自在に軸支するとともに、該可動部を任意の角度に配置した状態で螺合圧接部品により固定することができる固定部を設けて成り、
   前記可動部は、
   前記基台部の底部に交差状に配設される一対の組合せ可動ロッドから構成され、
   該可動ロッドは、
   前記基台部に回動自在に軸支されるための軸受部と
   該軸受部の中心を通り外側に直線状に伸びる二本のアーム部を有し、
   該アーム部には前記電極固定部を摺動及び保持を可能とするためのスライド溝が設けられて成り、
   前記電極固定部は、
   前記スライド溝に対して摺動可能とするための段差部と、
   前記アーム部を締付固定するアーム部固定用雌ネジ部と、
   電極の電極固定用雌ネジ部と螺合させるための電極固定用雄ネジ部と、
   該電極固定部を回転させて電極を螺設するための工具係止部とを有するピラー状のスペーサ支持体から成り、
   前記可動部の回動及び前記電極固定部の摺動によって得られる前記電極固定部の移動可能領域内において、電極の前記電極固定用雌ネジ部の位置に自在に対応させて保持することができることを特徴とする放電加工機用電極保持装置。
2. 前記アーム部が、前記軸受部から両端に向けて所定の距離だけ末広がり状の形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電極保持装置。
3. 前記電極固定部が、ＦＡ用の円形支柱又は六角支柱のいずれかの標準化されたボルトとから構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放電加工機用電極保持装置。
4. 前記基台部が、その側面において、対面する平行面を一以上の有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の放電加工機用電極保持装置。