JP2013215855A

JP2013215855A - 放電加工用スイッチ装置

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Publication number: JP2013215855A
Application number: JP2012089828A
Authority: JP
Inventors: Akio Hosaka; 昭夫保坂
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: CN104023892A; WO2013154149A1; CN104023892B; JP5291220B1

Abstract

【課題】防水性を確保しながらも、移動体の往復運動などによる部品の摩耗などの問題を抑制できる放電加工用スイッチ装置を提供する。
【解決手段】密閉空間を形成するハウジングと、前後動する移動体と、移動体の前方に位置し、移動方向と平行な接続面とを有する第１導電体と、移動体の前方に位置し、移動体の移動方向に対して所定角度傾き、第１導電体の接続面との間に移動体の前方に行くほど間隔が狭くなる楔形空間を形成する接続面とを有する第２導電体と、移動体によって前後動せしめられる、前方移動により楔形空間内で第１導電体の接続面と第２導電体の接続面との双方に接触し第１導電体と第２導電体とを電気接続すると共に、後方移動により第１導電体の接続面と第２導電体の接続面の少なくとも一方から離間して第１導電体と第２導電体の電気接続を解除する第３導電体と、移動体を前後動させる駆動手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電加工用スイッチ装置に関するものであり、特に放電加工液中で好適に使用可能な放電加工用スイッチ装置に関する。

従来、放電加工装置は、水等の放電加工液を加工媒体として、所定の加工間隙を挟んで対向配置された工具電極と被加工物間に所定のパルス状の放電加工用電圧を印加しつつ、工具電極と被加工物とを相対移動させて、被加工物を所望の形状に加工する工作機械として知られている。放電加工装置は、放電加工機本機に放電加工電源を設置することがその環境上困難であることから、電源は本機に併設される電源ユニットに設置される。放電加工電源と加工間隙との距離が遠くなると電流パルスの波形が歪み、電気的なエネルギの損失が大きくなるので、電源ユニットと本機とはできる限り接近させられ、それらの間は専ら同軸ケーブル等により接続される。特許文献１には、放電加工用スイッチを用いた回路切換装置をできるだけ加工間隙の近くに配置することにより、波形の立ち上がりと立ち下がりが急峻であり、かつ、高ピーク値を示す電流パルスを伴う高周波交流電圧を工具電極間に供給可能なワイヤ放電加工装置が開示されている。

また、一般に、放電加工装置は、加工形態や、要求される加工速度、加工面粗度、あるいは加工形状精度に応じて、いくつかの種類の回路を、放電加工用スイッチを用いた回路切換装置により切り換えて使用することにより、所要の波形の加工電流パルスを工具電極と被加工物との両極間に供給して、所望の加工結果を得るように構成されている。さらに、加工間隙の冷却や加工屑の除去で有効であるなどの理由で、しばしば、加工槽内の被加工物を放電加工液中に設置して放電加工が行われている。例えば、特許文献２には、防水された収納体の中に設けられたシリンダ室内をピストン往復可能な可動体であって、一端側に第１接点を有すると共に他端側に第２接点を有する導電性の可動体を用いて第１端子と第２端子の導通と非導通との切換えを行うように構成した放電加工用スイッチ装置が提案されている。特許文献２に記載されたスイッチ装置では、可動体の一端側において第１接点を第１端子に電気的に接続された第１接触子と摺動可能に設けて、第１接点と第１端子との導通状態を可動体の往復運動の間常に維持している。そして、可動体の他端側に平坦面状に構成された第２接点を設け、可動体がその往復運動に応じて他端側に移動すると第２接点が第２端子の平坦面状に構成された接点に導通可能に接触するように構成されている。

また、特許文献３には、シリンダ室内の中央に第１の端子を配置し、シリンダ室の一端に第２の端子に接続されたシリンダ室内をピストン往復可能な１つの可動体を配置し、同様にシリンダ室の他端に第３の端子に接続されたシリンダ室内をピストン往復可能なもう１つの可動体を配置し、２つの可動体の往復運動により第１の端子と第２の端子間、または、第１の端子と第３の端子間の導通と非導通との切換えを行うように構成した放電加工用スイッチを用いた回路切換装置が開示されている。特許文献３に記載された放電加工用スイッチでは、可動体がハウジングを貫通して摺動可能に設けられており、２つの可動体の接点部分を、第１の端子から遠くなるほど間隔が狭くなるテーパを有する凹形状とし、これら２つの可動体の接点と導通すべき第１の端子の接点をそれぞれ凸形状にし、各可動体の接点と該接点に対応する第１の端子の接点を嵌合可能としている。

特開平７−２２７７１８号公報特開平１０−２４３２８１号公報特開２００５−２７９７８０号公報

しかしながら、放電加工液中に設置して放電加工を行うためには、防水性を確保しながらも、可動部の往復運動などによる部品の摩耗により生じる接続不良などの問題を抑制できる放電加工用スイッチの実現が求められる。これら両方の要求の実現のために、上述した特許文献１および３は可動体がハウジングを貫通して摺動するため、ハウジングの摺動部分における放電加工液の浸水が発生しないよう防水性を向上することが求められ、特許文献２は、摺動部分が比較的広い面積を有するため、可動部の往復運動による部品の摩耗により生ずる問題を抑制することがさらに求められる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、防水性を確保しながらも、可動部の往復運動などによる部品の摩耗により生じる接続不良などの問題を抑制できる放電加工用スイッチ装置を提供することにある。

本発明の放電加工用スイッチ装置は、密閉空間を形成するハウジングと、前記密閉空間内を前後動する移動体と、前記ハウジングの外部に電気接続可能な第１端子と、前記密閉空間の内部において前記移動体の前方に位置し、該移動体の移動方向と平行な接続面とを有する第１導電体と、前記ハウジングの外部に電気接続可能な第２端子と、前記密閉空間の内部において前記移動体の前方に位置し、該移動体の移動方向に対して所定角度傾き、前記第１導電体の接続面との間に前記移動体の前方に行くほど間隔が狭くなる楔形空間を形成する接続面とを有する第２導電体と、前記移動体によって前後動せしめられる、前方移動により前記楔形空間内で前記第１導電体の接続面と前記第２導電体の接続面との双方に接触し該第１導電体と第２導電体とを電気接続すると共に、後方移動により前記第１導電体の接続面と前記第２導電体の接続面の少なくとも一方から離間して該第１導電体と第２導電体の電気接続を解除する第３導電体と、前記移動体を前記密閉空間内で前後動させる駆動手段とを備えていることを特徴とする。

上記ハウジングは密閉空間を形成するものであれば任意の構成としてよく、例えば、１つの部品から構成されてもよく複数の部品から構成されてもよく、ハウジングの一部が第１導電体や第２導電体から構成されてもよい。

また、第１導電体は、ハウジングの外部に電気接続可能な第１端子と、密閉空間の内部において移動体の前方に位置し、移動体の移動方向と平行な接続面を有するものであって、第１端子と接続面が電気的に接続されたものであれば任意の材料、構造および部品構成を適用可能である。

また、第２導電体は、ハウジングの外部に電気接続可能な第２端子と、密閉空間の内部において移動体の前方に位置し、移動体の移動方向に対して所定角度傾き、第１導電体の接続面との間に移動体の前方に行くほど間隔が狭くなる楔形空間を形成する接続面を有するものであって、第２端子と接続面が電気的に接続されたものであれば任意の材料、構造、部品構成を適用可能である。

また、第３導電体は、前方移動により前記楔形空間内で前記第１導電体の接続面と前記第２導電体の接続面との双方に接触し該第１導電体と第２導電体とを電気接続すると共に、後方移動により前記第１導電体の接続面と前記第２導電体の接続面の少なくとも一方から離間して該第１導電体と第２導電体の電気接続を解除するものであれば、任意の材料、構造、部品構成を適用可能である。

また、上記駆動手段は、移動体を前後動可能であれば、任意の駆動手段であってよい。例えば、密閉空間をシリンダ形状にすると共に、移動体をこのシリンダ内を移動可能なピストンとして構成し、駆動手段をシリンダに空気を供給又は吸引することによりシリンダ内の圧力を変化させてピストンを移動させるエアポンプなどにより構成することが考えられる。

また、本発明の放電加工用スイッチ装置において、前記第１導電体の接続面が柱状体の外側面であり、前記第２導電体の接続面が前記柱状体の外側に位置する前記第１導電体の接続面に対向する面であり、前記第３導電体は、前記柱状体の外側を囲む位置に配置され、後方の端部で支持された前記移動方向に平行な片持ち梁構造の導電片を複数有し、前記複数の導電片はそれぞれ前方に第１導電体の接続面と平行な内側面と前記第２導電体の接続面と平行な外側面とを有する前方導電部を備え、かつ、前記複数の導電片は前記移動体の前方移動に応じてそれぞれ前記前方導電部の外側面を前記第２導電体の接続面により押圧されて前記第１導電体の接続面側に変形して前記第１導電体の接続面を前記前方導電部の内側面が押圧し、前記移動体の後方移動に応じて前記第１導電体の接続面と前記前方導電部の内側面および前記第２導電体の接続面と前記前方導電部の外側面のいずれか一方が離間して電気接触を解除することが好ましい。

上記のように、前記第１導電体の接続面を柱状体の外側面により形成する場合には、実用上は、周方向の位置精度に制約を与えないことから、前記第１導電体の接続面を前記移動体の移動方向と平行な軸を有する円柱の外側面とすることが好ましい。

また、第３導電体の複数の導電片は、柱状体の外側面を囲む位置であれば任意の位置に配置することができ、例えば、複数の導電片を柱状体の外側を等間隔に囲むことが好ましく、複数の導電片の数を４本以上とすることが好ましい。また、第３導電体の複数の導電片は前方導電部の内側面と外側面が電気接続されたものであれば、任意の材料、構造、部品構成を適用可能であり、必ずしも全体が導電性材料で構成される必要はない。

また、前記複数の導電片が、該複数の導電片の変形に応じて該複数の導電片の各内側面が前記第１導電体の接続面を周囲から把持するものであり、前記第１導電体が前記第１導電体の接続面が把持されることにより前記移動体の前方移動に伴って前方に移動可能に前記ハウジングに支持されていることが好ましい。

この場合に、複数の導電片は、それぞれ前記前方導電部の外側面を押圧されて前記第１導電体の接続面側に変形し、該複数の導電片の変形に応じて該複数の導電片の各内側面が前記第１導電体の接続面を周囲から押圧して把持できるものであれば、導電片の材料や形状や構造や導電片の数を任意に選択してよい。

また、第１導電体は第１導電体の接続面が把持されることにより移動体の前方移動に伴って前方に移動可能であれば、任意の方法でハウジングに支持されたものでよい。例えば、第１導電体を一部にフランジを設けた所定の径の円柱体構造とし、ハウジングに第１導電体の径と略同じ径のハウジングを貫通する取付穴を設け、ハウジングの内側にフランジが位置するように取付孔の内側に第１導電体を配置して支持すると共に取付穴の端部とフランジ部との間にＯリングを備え、移動体の前方移動の際にＯリングが移動方向の厚みが減少するように微小に弾性変形することにより第１導電体を前方に移動可能にすることができる。

本発明の放電加工用スイッチ装置において、前記所定角度が、前記移動方向に対して１０度以上２０度以下の傾きであることが好ましい。

本発明の放電加工用スイッチ装置は、前記第１導電体および前記第２導電体が前記第３導電体よりも摩耗しにくい材料から形成されていることが好ましい。

本発明の放電加工用スイッチ装置は、密閉空間を形成するハウジングと、密閉空間内を前後動する移動体と、ハウジングの外部に電気接続可能な第１端子と、密閉空間の内部において移動体の前方に位置し、移動体の移動方向と平行な接続面とを有する第１導電体と、ハウジングの外部に電気接続可能な第２端子と、密閉空間の内部において移動体の前方に位置し、移動体の移動方向に対して所定角度傾き、第１導電体の接続面との間に移動体の前方に行くほど間隔が狭くなる楔形空間を形成する接続面とを有する第２導電体と、移動体によって前後動せしめられる、前方移動により楔形空間内で第１導電体の接続面と第２導電体の接続面との双方に接触し第１導電体と第２導電体とを電気接続すると共に、後方移動により第１導電体の接続面と第２導電体の接続面の少なくとも一方から離間して第１導電体と第２導電体の電気接続を解除する第３導電体と、移動体を密閉空間内で前後動させる駆動手段とを備えているので、第１導電体と第２導電体の間の楔形空間に第３導電体を介在させて第１導電体と第２導電体間を導通状態にする構成にされ、第１導電体の接続面、第２導電体の接続面およびこれらと接触する第３導電体の部分のいずれも密閉空間内に配置されており、第３導電体の密封空間内における前後移動により電気接続のオンオフが行われているので防水性を確保することができ、また、第１導電体、第２導電体および第３導電体のいずれかの摩耗が生じても第３導電体が第１および第２導電体を電気接続可能な楔形空間の奥の位置まで第３導電体の移動量を大きくすることにより、第１から第３導電体のいずれかの摩耗による接続不良などの問題を抑制できる。

また、放電加工用スイッチ装置は、第１導電体の接続面が柱状体の外側面であり、第２導電体の接続面が柱状体の外側に位置する第１導電体の接続面に対向する面であり、第３導電体は、柱状体の外側を囲む位置に後方の端部で支持された移動方向に平行な片持ち梁構造の導電片を複数有し、複数の導電片はそれぞれ前方に第１導電体の接続面と平行な内側面と第２導電体の接続面と平行な外側面とを有する前方導電部を備え、かつ、複数の導電片は移動体の前方移動に応じてそれぞれ前方導電部の外側面を押圧されて第１導電体の接続面側に変形して第１導電体の接続面に前方導電部の内側面が接触すると共に第２導電体の接続面に前方導電部の外側面が接触し、移動体の後方移動に応じて第１導電体の接続面と前方導電部の内側面および第２導電体の接続面と前方導電部の外側面のいずれか一方が離間して電気接触を解除する場合には、第２導電体の接続面に導電片が押圧されて変形することにより前方導電部が楔形空間の奥まで好適に入り込むことができるため、双方の接続面に対して前方導電部の内外側面が良好に接触でき、第１導電体の接続面と第２導電体の接続面を良好に電気接続することができる。

また、放電加工用スイッチ装置は、複数の導電片が複数の導電片の変形に応じて複数の導電片の各内側面が第１導電体の接続面を周囲から把持するものであり、第１導電体が第１導電体の接続面が複数の導電片により把持されることにより導電片の前方移動に伴って前方に移動可能にハウジングに支持されている場合には、第１導電体の接続面と第２導電体の接続面の双方の接続面に対して摩擦力の釣り合う位置まで前方導電部が楔形空間に入り込むことができるため、双方の接続面に対して前方導電部の内外側面が良好に接触でき、第１導電体の接続面と第２導電体の接続面を良好に電気接続することができる。

本発明の一実施の形態に係る放電加工装置の全体構成図である。図１の放電加工用スイッチ装置の未接続状態の断面図である。図２の放電加工用スイッチ装置の要部拡大図（切断部端面図）である。図２の放電加工用スイッチ装置の斜視断面図である。図２の放電加工用スイッチ装置の概観の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１には、放電加工用スイッチ装置を適用可能な放電加工機の例が示されている。図１に示される放電加工機は、工具電極であるワイヤ電極２により被加工物３を放電により糸鋸のように切断するワイヤカット放電加工機である。

図１に示すように、放電加工機は、ワイヤ電極２を離間して支持する上下一対のワイヤガイドアッセンブリ４を有する。ワイヤガイドアッセンブリ４は、ワイヤガイド体の他に、ワイヤ電極２の走行方向にほぼ同軸に加工液の噴流を供給するノズル４１と、ワイヤ電極に通電する給電体４２とが組み込まれている。被加工物３は、放電加工液で満たされた加工槽５内に、ワークスタンド６の被加工物３と電気的に導通する金属面に接触するように、ワークスタンド６上に設置される。そして、ワークスタンド６に設けられた端子を介して、被加工物３が通電される。

さらに、放電加工機は、上記ワイヤ電極２に所望の加工要求に応じて必要に応じて電圧回路を切り換えて高周波電圧を印加するための構成として、フェライトリングコア８１と一次巻線８２と二次巻線８３とを含んだトランス８と、第１〜第４のスイッチ装置１Ａ〜１Ｄと、駆動装置１７と、数値制御装置などの制御装置１８とからなる放電加工電源回路切換装置７を備える。第１〜第４のスイッチ装置１Ａ〜１Ｄとして、本発明の一実施形態の放電加工用スイッチ装置がそれぞれ適用されている。スイッチ装置１Ａ〜１Ｄとトランス８は、ボックス９の中に１つに納められて１つの回路切換ユニットを構成し、加工槽５の中に取付部材を介して、あるいは溶接により取り付けられる。なお、トランス８は、図示しない放電加工電源から供給される高周波直流パルスを高周波交流パルスに変換することを可能にするものである。水系の放電加工液により被加工物を加工する場合は、高周波交流パルスを極間に供給することで被加工物の電蝕を防止でき、また、高周波で高ピークの電流パルスを極間に供給することで高い加工面粗度を得ることができるので、このような放電加工において、この種のトランスは有益である。

制御装置１８で、ＮＣプログラムにより自動的に、あるいは図示しない操作盤からの入力により、切換信号を駆動装置１７に出力する。駆動装置１７は、切換信号に応じて選択的に各スイッチに所定の圧力の空気を送るように構成された、各スイッチ装置１Ａ〜１Ｄ内の密封空間で前後移動可能な移動体１２の作動用の圧力空気の供給源である。詳細は後述するが、スイッチ装置１Ａは、駆動装置１７によって移動体１２を前後移動させて、移動体１２に取り付けられた第３導電体１５を、第１端子Ｔに電気接続する第１導電体１３と第２端子Ｃに電気接続する第２導電体１４との間に挿入・抜出することにより、第１端子Ｔと第２端子Ｃ間の電気接続をオンオフするよう構成されている。スイッチ装置１Ｂ〜１Ｄも同様である。

第１のスイッチ装置１Ａは、放電加工電源のプラス側と被加工物３とを接続するラインの間に設けられる。第２のスイッチ装置１Ｂは、上記電源のマイナス側とワイヤ電極２とを接続するラインの間に設けられる。第３のスイッチ装置１Ｃは、上記電源のプラス側と第１のスイッチ装置１Ａとを結ぶラインに接続し一次巻線８２を介して上記電源のマイナス側と第２のスイッチ装置１Ｂとを結ぶラインに接続するラインに設けられる。第４のスイッチ装置１Ｄは、第１のスイッチ装置１Ａと被加工物３とを結ぶラインに接続し二次巻線８３を介して第２のスイッチ装置１Ｂとワイヤ電極２とを結ぶラインに接続するラインに設けられる。

第１から第４のスイッチ装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを組合せてオンオフすることにより、図１の右側の端子に選択的に接続される放電加工用の種類の異なる電源回路からトランス８を接続した回路と接続しない回路とを選択的に切り換えることができる。ここでは、特許文献３の背景技術として記載された放電加工用回路と同様に、図１の右側の端子にファーストカット加工などを行うための所定の直流パルスを発生する放電加工電源回路を選択的に接続し、スイッチ装置１Ａ、１Ｂをオンにして、スイッチ装置１Ｃ、１Ｄをオフにすることにより、トランス８を接続しない状態にしてファーストカット加工などの所定の加工を行うことができる。そして、図１の右側の端子に高周波パルス発生回路を接続し、スイッチ装置１Ａ、１Ｂをオフにして、スイッチ装置１Ｃ、１Ｄをオンにすることにより、高周波パルス発生回路をトランス８を接続した状態として仕上げ加工用の高周波交流電圧回路を構成し、仕上げ加工などの所定の加工を行うことができる。

高周波パルス発生回路とエネルギ損失を抑制しつつ高ピークな波形を維持して高周波電圧を加工間隙に印加するためには、このような第１から第４のスイッチ装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄからなるスイッチ機構はトランス８と共に、ワイヤ電極２及び被加工物３の近傍に設置する必要がある。また、本実施形態に限定されず、設計上許される範囲内で放電加工電源回路を切り換える機能を有する限り、上記のようなスイッチ機構は、任意の個数のスイッチ装置を任意の組合せで用いてよい。また、複数のスイッチ装置を用いてスイッチ機構を構成する場合、複数のスイッチ装置を一体的に形成しても、分離して形成してもよい。

図２は、図１におけるスイッチ装置１Ａの断面図である。図３は図２のスイッチ装置の要部拡大図（接続状態の切断部端面図）であり、図４は図２のスイッチ装置の斜視断面図であり、図５は、図２のスイッチ装置の概観の斜視図である。以下、図２から図５を用いて、スイッチ装置の詳細について説明する。

図２から図５に示すように、スイッチ装置１Ａは、密閉空間であるシリンダ室１１Ａを形成するハウジングと、密閉空間内を前後動する移動体１２と、ハウジングの外部に電気接続可能な第１端子Ｔと、密閉空間の内部において移動体１２の前方に位置し、移動体１２の移動方向Ｐと平行な接続面１３Ａを有する第１導電体１３と、ハウジングの外部に電気接続可能な第２端子Ｃと、密閉空間の内部において移動体１２の前方に位置し、移動体の移動方向Ｐに対して所定角度傾き、第１導電体の接続面との間に移動体の前方に行くほど間隔が狭くなる楔形空間１１Ｂを形成する接続面１４Ａを有する第２導電体１４と、移動体１２によって前後動せしめられる、前方移動により楔形空間１１Ｂ内で第１導電体の接続面１３Ａと第２導電体の接続面１４Ａとの双方に接触し第１導電体と第２導電体とを電気接続すると共に、後方移動により第１導電体１３の接続面１３Ａと第２導電体１４の接続面１４Ａの少なくとも一方から離間して第１導電体１３と第２導電体１４との電気接続を解除する第３導電体１５と、移動体１２を密閉空間内で前後動させる駆動装置１７（駆動手段）とを備えている。

第１導電体１３は、移動体１２の前方に位置し、ハウジングの外側に露出した部分に電気的接続される第１端子Ｔが設けられている。第１導電体１３は後端にシリンダ室１１Ａの内側に延びる円柱状の柱状体部１３Ｂを備え、柱状体部１３Ｂの外側面が第３導電体１５と電気接続する第１導電体の接続面１３Ａである。この接続面１３Ａは、移動体１２の移動方向Ｐと平行である。

第２導電体１４は、ハウジングの外側に露出した部分に設けられた凹部１４Ｃに取り付けられる第２端子Ｃ（不図示）を備える。また、第２導電体１４は、密閉空間の内部において移動体１２の前方に位置し、移動体１２の前方に行くほど間隔が狭くなる円錐台空間を形成する貫通孔を中央に有する板部材からなり、この貫通孔の表面が第２導電体１４の接続面１４Ａである。また、第２導電体１４の円錐台空間の中央に位置するように第１導電体１３の後端に位置する略円柱形状の柱状体部１３Ｂが支持されることにより、第２導電体１４の接続面１４Ａが第１導電体１３の柱状体部１３Ｂの外側に対向して位置し、柱状体の表面である第１導電体１３の接続面１３Ａと円錐台空間の表面である第２導電体１４の接続面１４Ａとの間に楔形空間１１Ｂが形成されている。

スイッチ装置１Ａは、駆動装置１７によって移動体１２を前後移動させて、移動体１２に取り付けられた第３導電体１５を、第１端子Ｔに電気接続する第１導電体１３と第２端子Ｃに電気接続する第２導電体１４との間に挿入・抜出することにより、第１端子Ｔと第２端子Ｃ間の電気接続をオンオフするよう構成されており、このように、移動体１２の前方に、第１導電体１３の接続面１３Ａと第２導電体１４の接続面１４Ａが、移動体の前方に行くほど間隔が狭くなる楔形空間１１Ｂを形成するよう構成したので、第１導電体、第２導電体および第３導電体のいずれかの摩耗が生じても、第１および第２導電体を電気接続可能な楔形空間の奥の位置まで到達するように第３導電体の移動量を大きくすることにより、第１から第３導電体のいずれかの摩耗による接続不良などの問題を抑制できる。

また、図３に示されるように、第２導電体１４の接続面１４Ａが移動体１２の移動方向Ｐに対して移動体の前方に行くほど間隔が狭くなるように所定角度θ傾斜しているため、移動体１２の前方移動に応じて第２導電体１４の接続面１４Ａに第３導電体１５が当接した際に移動体１２を前方移動させる力が第３導電体１５を第２導電体１４の接続面１４Ａに押しつける方向に働き、第２導電体１４の接続面１４Ａと第３導電体１５の外側面１５Ｂ間により良好な電気接続が実現できる。この角度θは、第２導電体１４の接続面１４Ａと第３導電体１５の表面形状や摩擦係数に応じて両者間の摩擦力が、第３導電体１５を楔形空間で前後動しやすい範囲の値になるように設定される。例えば、第２導電体１４の接続面１４Ａの移動方向Ｐに対する傾きθは、１０度以上２０度以下の傾きが好ましい。本実施形態では、第２導電体１４の接続面１４Ａである円錐台空間の表面は移動方向Ｐに対して、１５度の傾きを有するため、好適に楔形空間を第３導電体１５が前後動して第１導電体１３の接続面１３Ａと第２導電体１４の接続面１４Ａとを電気接続または電気接続解除できる。

また、第１導電体１３の接続面１３Ａを移動方向Ｐに平行な柱状体の外側面とし、第２導電体１４の接続面１４Ａを円錐台空間の表面として第１導電体１３の接続面１３Ａに対向する位置に設けることにより、第１導電体１３の接続面１３Ａおよび第２導電体１４の接続面１４Ａが比較的狭い楔形空間を挟んで近接して配置され、この楔形空間に位置する第３導電体１５の前方導電部１５Ｄを介して電気接続されるため、第１導電体１３の接続面１３Ａおよび第２導電体１４の接続面１４Ａの間の電気的な損失の発生原因となる第１端子と第２端子間の接続距離が短く好適である。また、本実施形態のように第２導電体１４により形成される円錐台空間の表面と第１導電体１３の円柱体である柱状体の表面により移動方向Ｐの前方に向かって狭くなる楔形空間を形成したことにより、第３導電体１５を移動方向に安定して前後動させることができる。

図２および図３に示すように、第３導電体１５は、ここでは移動体１２と一体的に形成されており、移動体１２と共に前後動せしめられる。また、第３導電体１５は、シリンダ室１１Ａの内側に位置し、かつ、第１導電体１３の柱状体部１３Ｂの外側を囲む位置に、後方の端部で移動体１２に支持された移動方向Ｐに平行な片持ち梁構造の導電片１５Ａを複数有し、複数の導電片１５Ａはそれぞれ前方に第１導電体１３の接続面１３Ａと平行な内側面１５Ｃと第２導電体１４の接続面１４Ａと平行な外側面１５Ｂとを有する前方導電部１５Ｄを備える。

そして、図３中破線で示すように、導電片１５Ａは移動体１２の前方移動に応じて前方移動し、それぞれ前方導電部１５Ｄの外側面１５Ｂを押圧されて第１導電体１３の接続面１３Ａ側に変形して第１導電体１３の接続面１３Ａに前方導電部１５Ｄの内側面１５Ｃが接触すると共に第２導電体１４の接続面１４Ａに前方導電部１５Ｄの外側面１５Ｂが接触する。また、図３中、実線で示すように、移動体１２の後方移動に応じて導電片１５Ａは後方移動し第１導電体１３の接続面１３Ａと前方導電部１５Ｄの内側面１５Ｃおよび第２導電体１４の接続面１４Ａと前方導電部１５Ｄの外側面１５Ｂの少なくともいずれか一方が離間して電気接触を解除する。

本実施形態では導電片１５Ａが後方の端部で移動体１２に連結された移動方向Ｐに平行な片持ち梁構造とされ、第１導電体１３と前方導電部１５が微小に離間して配置され（ｄ＞０）、移動体１２の前方移動に応じてそれぞれ前方導電部１５Ｄの外側面１５Ｂを押圧されて第１導電体１３の接続面１３Ａ側に弾性変形可能となっている。このため、前方導電部１５Ｄが第２導電体１４の接続面１４Ａに押圧されて内側に変位することにより楔形空間の奥まで好適に入り込むことができ、双方の接続面に対して前方導電部の内外側面が良好に接触可能であり、第１導電体の接続面と第２導電体の接続面を良好に電気接続することができる。また、移動体１２の後方移動に応じて、導電片１５Ａが弾性変形の復元力のみにより、第１導電体１３の接続面１３Ａと前方導電部１５Ｄの内側面１５Ｃが離間して電気接触を解除することができる。さらに、前方ほど狭くなる楔形空間に内側に変形可能な第３導電体１５を挿入するため、第３導電体１５が楔形空間の奥に進むほど、移動体１２を前方移動させる力が第３導電体１５と当接する第２導電体１４の接続面１４Ａの反力として前方導電部１５を第１導電体１３の接続面１３Ａに押し当てる方向により大きく働くため、第２導電体１４の接続面１４Ａと第３導電体１５とをより良好に電気接続できる。

また、本実施形態では、第１導電体１３の接続面１３Ａと複数の導電片１５Ａの内側面１５Ｃとの距離ｄは約０．２ｍｍ以下になるように構成されている。この場合には、移動体１２の前方移動をさせる力を必要以上に大きくしなくても、導電片１５Ａを小さく変形させるだけで第１導電体１３の接続面１３Ａと複数の導電片１５Ａの内側面１５Ｃとを接触させることができる。

なお、第１導電体１３と前方導電部１５との間隔をｄ＝０としてもよい。この場合には、前方導電部１５Ｄの内側面１５Ｃが第１導電体１３の接続面１３Ａと電気接続を維持しつつ摺動し、移動体１２の前方移動に応じて前方導電部１５Ｄの外側面１５Ｂが第２導電体１４の接続面１４Ａと接触すると電気接続がオンとなり、移動体１２の後方移動に応じて前方導電部１５Ｄの外側面１５Ｂが第２導電体１４の接続面１４Ａと非接触となると電気接続がオフとなる。柱状体１３Ａの表面に沿って複数の導電片１５Ａが摺動することにより第３導電体１５の前後移動が安定し、複数の導電片１５Ａの各内側面１５Ｃが第１導電体１３の接続面１３Ａに常に導通状態であるため、導電片１５Ａの各外側面１５Ｂを第２導電体１４の接続面１４Ａと接触する位置に移動させることにより容易にスイッチ１Ａの電気接続を行うことができる。なお、このときにも、導電片１５Ａは、第１導電体１３の接続面１３Ａ側に僅かに変形可能に構成されることが好ましい。摺動時には第１導電体１３の接続面１３Ａと前方導電部１５Ｄの内側面１５Ｃとの間の互いに押圧する力（接触圧力）はほぼ０であるが、導電片１５Ａが第１導電体１３の接続面１３Ａ側に僅かに変形可能に構成された場合には、前方導電部１５Ｄの前方移動に応じて前方導電部１５Ｄが第２導電体１４の接続面１４Ａに押圧された力を好適に前方導電部１５Ｄの内側面１５Ｃが第１導電体１３の接続面１３Ａを押圧する力として伝えることができ、第１導電体１３の接続面１３Ａと前方導電部１５Ｄの内側面１５Ｃとの接触圧力がより大きくなるため十分な電気接続をなし確実に通電することができる。

また、本実施形態では、導電片１５Ａを複数設け、その前方導電部１５Ｄにそれぞれ第１導電体１３の接続面１３Ａと第２導電体１４の接続面１４Ａとの接触部分を設けているため、接触面積が大きく、電気エネルギの損失を抑制できる。さらに、複数の導電片１５Ａが、第１導電体１３の柱状体の表面である接続面１３Ａを複数の方向から取り囲むように配置され、移動体１２の前方移動に応じて第１導電体１３の柱状体の表面である接続面１３Ａに向かって押圧するように変形するものである。このため、移動体１２の前方移動により複数の方向から第１導電体１３に導電片１５Ａが押し当てられるため、第１導電体１３に偏った負荷がかかりにくく、第１導電体１３の内側に向かって第３導電体１５の各内側面１５Ｃをしっかり接触させることができる。さらに、本実施形態では接続面１３Ａに対して等間隔に複数の導電片１５Ａを配置しているため、より同効果が高められる。

また、本実施形態において、第１導電体１３の接続面１３Ａに接触する第３導電体１５の面が第１導電体１３の接続面１３Ａに平行であり、第２導電体１４の接続面１４Ａに接触する第３導電体１５の面が第２導電体１４の接続面１４Ａに平行であるため、接触面同士がよりしっかりと接触できるためより良好な電気接続状態を実現することができる。

なお、導電片１５Ａは、移動体１２の前方移動に応じてそれぞれ前方導電部１５Ｄの外側面１５Ｂを押圧されて第１導電体１３の接続面１３Ａ側に弾性変形可能であれば、任意の形状（断面の縦横のサイズと移動方向Ｐへの長さ）および材料および本数が適用可能である。例えば、導電片１５Ａを４本以上設けた場合には、移動体１２の前方移動に応じて導電片１５Ａを内側に向かって変形する弾性を確保しやすく、第１導電体１３の内側に向かって複数の方向から第１導電体１３の各内側面１３Ｂを保持するようにしっかり接触させやすい。

また、本実施形態に限定されず、第３導電体１５は楔形空間１１Ｂに挿入可能な任意の形状とすることができる。また、第１導電体１３の接続面１３Ａおよび、第２導電体１４の接続面１４Ａに接触する第３導電体１５の部分を任意の形状としてもよい。また、本実施例では、移動体１２と導電片１５Ａが一体的に形成されているが、これらが複数の部品として製造され、組み立てられて形成されたものであってもよい。

図２に示すように、移動体１２は、ピストン１２Ａおよびピストン１２Ａの外周に設けられたピストンリング１２Ｂにより構成される。ハウジングの一部を構成する収納体１１の壁面には孔１１Ｃと１１Ｄが設けられ、この孔１１Ｃと１１Ｄにはピストン１２Ａを前後移動させる駆動装置１７（駆動手段）が接続される。駆動装置１７は、ここではエアポンプ１７Ａ、複数のバルブ１７Ｂ、ホース１７Ｃを含んで構成され、空気の力により移動体１２がシリンダ室１１Ａ内を往復するようにスライド移動させる。制御装置１８からの切換信号に応じて、孔１１Ｄへ所定の圧力の空気を供給するときは、ピストン１２Ａの移動により押し出される空気を孔１１Ｃから排出し、孔１１Ｃへ空気を供給するときは、ピストン１２Ａの移動により押し出される空気を孔１１Ｄから排出するように、エアポンプ１７Ａ及び複数のバルブ１７Ｂを作動させる。

空気の圧力により移動体１２を駆動する構成であれば、構造が比較的簡単で故障の危険が少ないため、好ましい。また、駆動装置１７が空気の圧力により移動体１２を駆動する場合には、移動体１２が、第３導電体１５が第１導電体１３および第２導電体１４に当接した位置で停止するため、第１から第３導電体のいずれかが摩耗した場合に、移動体１２の移動量を大きくするための制御を特に行なう必要がない。なお、排気をエアベントで行わずに、ポンプで供給と吸引を行う場合には、上記孔とそれに接続するホースは１つでよい。なお、駆動装置１７（駆動手段）は、空気に代えて絶縁性の作動流体を用いてもよい。移動体１２のピストン１２Ａの外周にピストンリング１２Ｂを設けた場合には、作動流体の漏れを防止し、移動体１２の移動を確実にすることができるため好ましい。なお、駆動手段は、上記方法に限定されず密封空間内で移動体を前後移動可能な任意の構成としてよい。

図２に示すように、本実施形態においてスイッチ装置１Ａは密閉空間であるシリンダ室１１Ａが内部に形成されており、シリンダ室１１Ａは、１面が解放された中空の直方体である収納体１１と、収納体の解放された１面を覆うように取り付けられ、移動体１２の前方に行くほど間隔が狭くなる円錐台空間を形成する貫通孔を中央に有する板状の第２導電体１４と、略円柱体形状の柱状体部１３Ｂを有する第１導電体１３と、略円柱体形状の柱状体部１３Ｂが第２導電体１４の円錐台空間の中央に配置されるように、第１導電体１３を第２導電体１４に対して絶縁状態で支持する支持部１６からなるハウジングにより形成される。ハウジングを構成する各要素である収納体１１と、第２導電体１４と、第１導電体１３と、支持部１６は、各要素の内側面により密封空間であるシリンダ室１１Ａが形成されるため、ハウジングは、それぞれの間に間隙が生じないように組み立てられる。ハウジングは、密閉空間を構成可能なものであれば任意の構成としてよいが、本実施形態のように、収納体の一部を第１導電体１３および第２導電体１４で構成させた場合には、スイッチ装置の構造を簡潔にでき好ましい。

本実施形態によれば、第１導電体１３の接続面１３Ａ、第２導電体１４の接続面１４Ａおよびこれらと接触する第３導電体１５の内側面１５Ｃ、外側面１５Ｂのいずれも密閉空間内に配置されており、第３導電体１５の密封空間内における前後移動により電気接続のオンオフが行われているので防水性を確保することができ、外部からの水の浸入による問題の発生を好適に防止できる。

なお、上記実施形態において、複数の導電片が複数の導電片の変形に応じて複数の導電片の各内側面が第１導電体の接続面を周囲から把持するものであり、第１導電体が第１導電体の接続面が把持されることにより移動体の前方移動に伴って前方に移動可能にハウジングに支持されている。この場合には、第１導電体１３の接続面１３Ａと第２導電体１４の接続面１４Ａの双方の接続面に対して摩擦力の釣り合う位置まで前方導電部１５Ｄが楔形空間に入り込むことができるため、双方またはいずれか接続面に対して前方導電部１５Ｄの接触圧力が大きくなり、より接続面としっかりと接触できるため、第１導電体１３の接続面１３Ａと第２導電体１４の接続面１４Ａの電気的な導通状態を良好にし、電気的なエネルギ損失をより少なくできる。また、ハウジングに対して第１導電体１３が摺動するものの、摺動する距離が微小なものであるため、ハウジングと第１導電体１３との間の防水性を良好に保つことができる。

本実施形態では、上記第１導電体をハウジングに対して微小に移動可能にする構成として、第１導電体１３の一部にフランジを設けた所定の径の円柱体構造とし、ハウジングに第１導電体の径と略同じ径のハウジングを貫通する取付穴を設け、ハウジングの内部にフランジ部が位置するように取付孔の内側に第１導電体１３を支持すると共に、取付穴の端部とフランジ部との間にＯリングを備えている。つまり、移動体の前方移動に応じて、フランジ部に押圧されてＯリングが移動方向の厚みが小さくなるように微小に弾性変形するため、Ｏリングの移動方向の厚みの減少分だけ第１導電体が前方に移動可能である。また、移動体の後方移動に応じて、Ｏリングが移動方向の厚みが弾性力により復元するため、第１導電体が所定位置に移動可能である。

また、上記実施形態において、第１導電体１３および第２導電体１４が第３導電体１５よりも摩耗しにくい材料から形成されていることが好ましい。この場合には、第１導電体１３の接続面１３Ａと第３導電体１５が移動体１２の前後移動に伴う接触を繰り返した場合に、第３導電体１５が第１導電体１３より摩耗し、第２導電体１４の接続面１４Ａと第３導電体１５が移動体１２の前後移動に伴う接触を繰り返した場合に、第３導電体１５が第２導電体１４より摩耗する。しかしながら、第３導電体１５が摩耗しても、第１導電体１３および第２導電体１４により形成される楔形空間は相対的に摩耗が少ない状態で維持することができるため、第１導電体１３の接続面１３Ａと第２導電体１４の接続面１４Ａ間の楔形空間のさらに奥まで第３導電体１５を移動させることにより、第１導電体１３の接続面１３Ａと第２導電体１４の接続面１４Ａ間の電気接続を維持することができる。

また、上記実施の形態において、スイッチ装置を直流パルスを供給する放電加工回路とフェライトリングコア８１を含む高周波交流パルスを供給する放電加工回路との切換スイッチとして使用する例を示したが、本発明のスイッチ装置は、切換スイッチを可能な限り極間に近い位置に設けることが望ましい他の放電加工回路の切換スイッチに適用することができる。例えば、スイッチ装置を同軸ケーブルのような低インダクタンス線を含んだ荒加工用の放電加工回路と低インダクタンス線を含まない仕上げ加工用の放電加工回路とを切り換える切換スイッチとして使用することができる。

Ｃ第２端子
Ｔ第１端子
１Ａ-１Ｄスイッチ装置（放電加工用スイッチ装置）
１１収納体
１１Ａシリンダ室（密封空間）
１１Ｂ楔形空間
１２移動体
１３第１導電体
１３Ａ第１導電体の接続面
１３Ｂ柱状体部
１４第２導電体
１４Ａ第２導電体の接続面
１５第３導電体
１５Ａ導電片
１５Ｂ外側面
１５Ｃ内側面
１５Ｄ前方導電部
１７駆動装置
１８制御装置

Claims

密閉空間を形成するハウジングと、
前記密閉空間内を前後動する移動体と、
前記ハウジングの外部に電気接続可能な第１端子と、前記密閉空間の内部において前記移動体の前方に位置し、該移動体の移動方向と平行な接続面とを有する第１導電体と、
前記ハウジングの外部に電気接続可能な第２端子と、前記密閉空間の内部において前記移動体の前方に位置し、該移動体の移動方向に対して所定角度傾き、前記第１導電体の接続面との間に前記移動体の前方に行くほど間隔が狭くなる楔形空間を形成する接続面とを有する第２導電体と、
前記移動体によって前後動せしめられる、前方移動により前記楔形空間内で前記第１導電体の接続面と前記第２導電体の接続面との双方に接触し該第１導電体と第２導電体とを電気接続すると共に、後方移動により前記第１導電体の接続面と前記第２導電体の接続面の少なくとも一方から離間して該第１導電体と第２導電体の電気接続を解除する第３導電体と、
前記移動体を前記密閉空間内で前後動させる駆動手段とを備えていることを特徴とする放電加工用スイッチ装置。
前記第１導電体の接続面が柱状体の外側面であり、
前記第２導電体の接続面が前記柱状体の外側に位置する前記第１導電体の接続面に対向する面であり、
前記第３導電体は、前記柱状体の外側を囲む位置に配置され、後方の端部で支持された前記移動方向に平行な片持ち梁構造の導電片を複数有し、前記複数の導電片はそれぞれ前方に第１導電体の接続面と平行な内側面と前記第２導電体の接続面と平行な外側面とを有する前方導電部を備え、かつ、前記複数の導電片は前記移動体の前方移動に応じてそれぞれ前記前方導電部の外側面を前記第２導電体の接続面により押圧されて前記第１導電体の接続面側に変形して前記第１導電体の接続面を前記前方導電部の内側面が押圧し、前記移動体の後方移動に応じて前記第１導電体の接続面と前記前方導電部の内側面および前記第２導電体の接続面と前記前方導電部の外側面のいずれか一方が離間して電気接触を解除することを特徴とする請求項１に記載の放電加工用スイッチ装置。
前記複数の導電片が該複数の導電片の変形に応じて該複数の導電片の各内側面が前記第１導電体の接続面を周囲から把持するものであり、
前記第１導電体が前記第１導電体の接続面が前記複数の導電片に把持されることにより前記複数の導電片の前方移動に伴って前方に移動可能に前記ハウジングに支持されていることを特徴とする請求項２記載の放電加工用スイッチ装置。
前記所定角度が、前記移動方向に対して１０度以上２０度以下の傾きであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放電加工用スイッチ装置。
前記第１導電体および前記第２導電体が前記第３導電体よりも摩耗しにくい材料から形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放電加工用スイッチ装置。