JP2013527038A - ツール・アダプタ・アセンブリおよび機械加工システム - Google Patents

Abstract

機械加工システム（１０）が提供されている。機械加工システム（１０）は、スピンドル（２１）を含む機械加工ツール（１１）と、電気機械加工を行なうように構成された１または複数の電極（２０）と、対応する１または複数の電極（２０）を伝導的に保持し機械加工ツール（１１）のスピンドル（２１）上に組み合わせられるように構成された１または複数のツール保持要素（１２）と、を含む。機械加工システム（１０）はさらに、１または複数のアダプタ（１３）と、対応する１または複数のアダプタ（１３）とワークピース（１０１）とに電気的に接続するように構成された１または複数の電源（１５）とを含む。１または複数のアダプタ（１３）は、対応する１または複数のツール保持要素（１２）に伝導的に接触するように構成されている。さらに、機械加工システム（１０）は、１または複数の機械加工溶液をワークピース（１０１）および対応する１または複数の電極（２０）の間に送るように設けられた１または複数の機械加工溶液源（１６）を含んでいる。ツール・アダプタ・アセンブリも示している。
【選択図】図１

Description

本発明は一般的に、ツール・アダプタ・アセンブリ、およびツール・アダプタ・アセンブリを用いた機械加工システムに関する。より詳細には、本発明は、ツール・アダプタ・アセンブリ、およびツール・アダプタ・アセンブリを用いて電気機械加工を図る機械加工システムに関する。

機械加工システム、たとえばコンピュータ数値制御された（ＣＮＣ）機械（または「マシニング・センタ」）が、ワークピースを機械加工するために広く用いられてる。非接触機械加工であり、効率が高く、切断ツール・コストが低いために、電気機械加工能力を機械加工システム内に組み込んで、ワークピース（たとえばより高硬度のワークピース）の機械加工を図ることが行なわれている。

電気機械加工、たとえば放電加工（ＥＤＭ）、電気化学加工（ＥＣＭ）、または電気化学放電加工（ＥＣＤＭ）は、カソード電極を導電性ワークピースの上に配置して、その間に機械加工溶液を送るプロセスである。電流が電極とワークピースとの間を流れ、局所的にワークピースを除去して、そこに所望の特徴部を形成することが行なわれる。

しかし、現在の応用例では、機械加工システムに電気機械加工能力を組み込むことは難しく、このような電気機械加工を用意することは時間がかかり、切断ツールを種々の機械加工能力と交換することは非効率的である。

欧州特許第１，９３２，６１１，Ａ２号明細書

したがって、新しい改善されたツール・アダプタ・アセンブリ、およびツール・アダプタ・アセンブリを用いて電気機械加工を図る新しい改善された機械加工システムが求められている。

本発明の一実施形態によるワークピースの電気機械加工用の機械加工システムが提供される。機械加工システムは、スピンドルを含む機械加工ツールと、電気機械加工を行なうように構成された１または複数の電極と、対応する１または複数の電極を伝導的に保持し機械加工ツールのスピンドル上に組み合わさるように構成された１または複数のツール保持要素と、を含んでいる。機械加工システムはさらに、１または複数のアダプタと、対応する１または複数のアダプタとワークピースとに電気的に接続して、ワークピースおよび対応する１または複数の電極に逆電気極性に電圧を印加するように構成された１または複数の電源と、を含んでいる。１または複数のアダプタは、対応する１または複数のツール保持要素に伝導的に接触するように構成されている。さらに、機械加工システムは、１または複数の機械加工溶液をワークピースおよび対応する１または複数の電極の間に送るように設けられた１または複数の機械加工溶液源を含んでいる。

本発明の別の実施形態によるツール・アダプタ・アセンブリが提供される。ツール・アダプタ・アセンブリは、ワークピースの電気機械加工用の電極を伝導的に保持するように構成されたツール保持要素であって、機械加工ツール上に組み合わさるように構成された保持ヘッドと、保持ヘッドに接続され、電極を保持するように構成された保持ボディと、を含むツール保持要素を含む。ツール・アダプタ・アセンブリはさらに、電源とツール保持要素とに電気的に接続して電源と電極との間の電気的接続をもたらすように構成された１または複数のアダプタを含んでいる。

本開示の上記および他の態様、特徴、および優位性は、以後の詳細な説明を添付図面とともに考慮することで、より明らかになる。

本発明の種々の実施形態による機械加工システムの概略図である。 本発明の種々の実施形態による機械加工システムの概略図である。 本発明の種々の実施形態による機械加工システムの概略図である。 本発明の種々の実施形態による機械加工システムの概略図である。 本発明の一実施形態による機械加工システムの電極を保持するツール・アダプタ・アセンブリの概略図である。 本発明の別の実施形態による電極を保持するツール・アダプタ・アセンブリの概略図である。 本発明の一実施形態による電極を保持するツール・アダプタ・アセンブリの斜視図である。 図７に示すツール・アダプタ・アセンブリの断面図である。

本開示の実施形態を添付図面を参照して本明細書において説明する。以後の説明では、良く知られた機能または構造については詳細には説明せず、開示内容が不必要に詳細になって不明瞭になることを避ける。

図１に、本発明の一実施形態によるワークピース１０１を機械加工するための機械加工システム１０の概略図を例示する。非限定的な例において、機械加工システム１０は、コンピュータ数値制御された（ＣＮＣ）機械（または「マシニング・センタ」）を含んでいても良く、ワークピース１０１を、内部の予め設定された制御プログラムに従って、１または複数の切断ツールを用いて自動的に機械加工しても良い。切断ツールを、機械加工システムのツール保管器またはマガジン内に運んでも良い。特定の応用例では、ツール保管器またはマガジンを用いなくても良い。

図１に例示するように、機械加工システム１０は、加工ツール１１と、アダプタ１３とツール保持要素１２とを含みツール保持要素１２は切断ツール２０を保持するツール・アダプタ・アセンブリ（標示せず）と、ツール送出装置１４と、電源１５と、機械加工溶液源１６と、コントローラ１７と、を含んでいる。なお、図１の配置は単に例示的なものである。図１〜７の同じ数字は、同様の要素を示す場合がある。一部の配置に対して、１もしくは複数の電源、１もしくは複数のツール・アダプタ・アセンブリ、１もしくは複数のツール送出装置、１もしくは複数の機械加工溶液源、および／または１もしくは複数のコントローラを用いても良い。

本発明の配置の場合、ツール保持要素１２を加工ツール１１上に配置して、ワークピース１０１に対して所望の機械加工を行なうことを図る。機械加工ツール１１は、特定の動作（たとえば移動動作）を行なっても良い。１つの非限定的な例では、切断ツール２０は、電気機械加工を行なうように構成された電極を含んでいる。本明細書で用いる場合、応用例によっては、用語「電気機械加工」は、放電加工（ＥＤＭ）、電気化学加工（ＥＣＭ）、電気化学放電加工（ＥＣＤＭ）、電気アーク加工（ＥＣＡＭ）、または電界腐食加工を示す場合がある。一例では、ツール保持要素１２はＥＣＤＭを行なう。

例示した例では、ツール保持要素１２は、保持ヘッド１８と、保持ヘッド１８に上端を介して接続された保持ボディ１９とを含む。加工ツール１１にはスピンドル２１が含まれ、スピンドル２１は、保持ヘッド１８の少なくとも一部を確実に収容するためのフィッティング凹部（標示せず）を画定している。その結果、ツール保持要素１２を加工ツール１１上に固定して組み合わせることが、保持ヘッド１８とスピンドル２１とが協同することによって行なわれる。その結果、ツール保持要素１２は、スピンドル２１の移動とともに移動する。一例では、ツール保持要素１２は、スピンドル２１の回転とともに回転する。

電極２０は保持ボディ１９の下端に配置される。さらに加えて、コレット２２が、電極２０を保持ボディ１９上に保持するために設けられている。特定の応用例では、他の好適な保持要素を用いて、電極２０を保持ボディ１９上に、固定して保持しても良い。

一部の配置に対して、アダプタ１３とワークピース１０１とを電源１５に電気的に接続しても良い。いくつかの非限定的な例では、アダプタ１３およびワークピース１０１を、電源１５の負および正端子にそれぞれ電気的に接続しても良い。

図１に例示した例では、アダプタ１３は、スピンドル２１上に固定してかつ着脱可能に組み合わせられた基部２３と、一方の端が基部２３に旋回可能に接続され、保持ボディ１９に電気的に接触するように構成されたアーム２４と、を含んでいる。いくつかの非限定的な例では、アダプタ１３をスピンドル２１上に組み合わせなくても良い。アーム２４、保持ボディ１９、および電極２０にはそれぞれ、１または複数の電気伝導性材料が含まれていて、これらをこの順序に接続しても良く、その結果、電源１５からの電流をアーム２４および保持ボディ１９を通して電極２０に到達させて電気機械加工を図っても良い。

その結果、非限定的な例では、動作中に、電極２０はカソードとして機能しても良く、ワークピース１０１はアノードとして働いても良い。１または複数の電気伝導性材料の非限定的な例には、金属、金属合金または、他の好適な材料が含まれる。

特定の応用例では、基部２３および保持ヘッド１８も導電性であっても良い。図１に例示するように、電気絶縁性要素２５、２６を、保持ヘッド１８と保持ボディ１９との間およびスピンドル２１と基部２３との間にそれぞれ設けて、電気絶縁を図っても良い。要素２５、２６にはそれぞれ、１または複数の電気絶縁材料が含まれていても良い。１または複数の電気絶縁材料の非限定的な例には、ポリエチレン、セラミックス、ゴム材料、または他の好適な材料が含まれる。

他の応用例では、基部２３および／または保持ヘッド１８には、１または複数の電気絶縁材料が含まれていても良い。その結果、要素２５および／または２６を用いなくても良い。いくつかの例では、アーム２４を、空気圧式駆動メカニズム（図示せず）を用いて作動させて、基部２３に対して旋回させ、保持ボディ１９に伝導的に接触させそこから離しても良い。あるいは、他の好適な駆動メカニズム（たとえば、限定することなく、凸状メカニズム）を用いてアーム２４を駆動して、保持ボディ１９に近づけおよびそこから離しても良い。

その結果、いくつかの例では、アーム２４と保持ボディ１９とを電気的に接続して、電流を両者の間に流しても良い。同様に、保持ボディ１９が切断ツール２０を伝導的に保持（電気的に接続）しても良く、その結果、電流が両者の間に流れても良い。

いくつかの例では、アーム２４から保持ボディ１９への電気伝導を補強するために、１または複数の導電性要素をアームと保持ボディとの間に設けても良い。図１に例示する配置の場合、１または複数の第１の導電性要素２７を、アーム２４の一方の端部（基部２３に接続されている）とは反対側の別の端部に配置して、電力をアーム２４から保持ボディ１９に伝達する。１つの非限定的な例では、電気ワイヤ（図示せず）を設けて第１の導電性要素２７とアーム２４とを電気的に接続して、アーム２４と第１の導電性要素２７との間の電気伝導を向上させても良い。なぜならば、電気ワイヤの電気抵抗はアーム２４のそれよりも低い場合があるからである。非限定的な例では、１または複数の第１の導電性要素２７には、１または複数のカーボン・ブラシが含まれていても良い。

特定の応用例では、図１に示したように、１または複数の第２の導電性要素２８を用いても良い。１または複数の第２の導電性要素２８を保持ボディ１９上に配置して、保持ボディ１９と１または複数の第１の導電性要素２７との間の電気伝導を補強している。一例では、１または複数の第２の導電性要素２８には、１または複数の銅要素が含まれている。他の応用例では、第１および第２の導電性要素２７、２８を用いなくても良い。

こうして、動作中に、電源１５からの電力は、アーム２４、第１および第２の導電性要素２７、２８、ならびに保持ボディ１９を通って、電極２０に到達する。特定の応用例では、１または複数のバネ２９もアーム２４上に配置して１または複数の第１の導電性要素２７を強制的に動かして、１または複数の第１の導電性要素２７と、対応する１または複数の第２の導電性要素２８および／または保持ボディ１９との間に、確実に特定の圧力を生じさせても良い。

いくつかの例では、機械加工溶液源１６は、電気機械加工の間に電極２０とワークピース１０１との間を通る１または複数の機械加工溶液を供給するように構成されている。非限定的な例では、機械加工溶液には、１もしくは複数の誘電体溶液または１もしくは複数の電解液が含まれていても良い。一例では、機械加工溶液には１または複数の電解液が含まれている。

いくつかの現在の機械加工システムと同様に、図１に例示した例では、機械加工溶液源１６はスピンドル２１と流体連絡している。ツール保持要素１２が、スピンドル２１上に組み合わせられ、保持ヘッド１８と保持ボディ１９とを通る第１の通路３０を画定している。電極２０によって、第１の通路３０と流体連絡する内部経路３１が画定されている。その結果、機械加工溶液源１６からの機械加工溶液が、第１の通路３０と内部経路３１とを通って、電極２０とワークピース１０１との間を流れても良い。これを内部フラッシングと言う場合がある（矢印１０２によって示す）。

前述したように、応用例によっては、ツール保持要素１２はスピンドル２１の回転とともに回転しても良く、アーム２４は保持ボディ１９に接触して電力を送出する。したがって、いくつかの例では、動作中に回転式保持ボディ１９とアーム２４との間で生じる摩擦があるために、図１に例示するように、保持ボディ１９はさらに、第１の通路３０の上部からの機械加工溶液を収容するように構成された第１のチャンバ３２を内部に画定して、保持ボディ１９を冷却するようにしても良い。そして、第１のチャンバ３２からの機械加工溶液を、第１の通路３０の下部に分配して、電極２０の内部経路３１に入れ、内部フラッシングを図る。

一部の配置に対しては、１または複数のコントローラを、予め設定された制御プログラムに従っていくつかの構成部品を移動させることなどの電気機械加工動作を制御するように構成しても良い。図１に例示した例では、コントローラ１７は、少なくとも加工ツール１１の動作を制御する。あるいは、アダプタ１３、ツール送出装置１４、電源１５、および／もしくは機械加工溶液源１６も、コントローラ１７によって制御しても良いし、またはこれらは別個のコントローラを有していても良い。

特定の応用例では、１または複数のコントローラはそれぞれ、コンピュータ、データベース、および／またはプロセッサのうちの少なくとも１つを含んでいても良い。なお、本発明は、本発明の処理作業を行なうための任意の特定のコンピュータ、データベースまたはプロセッサに限定されるわけではない。用語「コンピュータ」は、この用語を本明細書で用いる場合、本発明の作業を行なうのに必要な計算、または算出を行なうことができる任意の機械を示すことが意図されている。用語「コンピュータ」は、構造化入力を受け入れることおよび所定のルールに従って入力を処理して出力を生成することができる任意の機械を示すことが意図されている。また、語句「構成されている」は、本明細書で用いる場合、コンピュータに、本発明の作業を行なうためのハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせが備わっていることを意味することに注意されたい。

図１に例示した例では、ツール送出装置１４は、１または複数の切断ツールを、１または複数のツール送出装置と加工ツールとの間で、特定の制御プログラムに従って、たとえばコントローラを用いて、自動的に送出するように構成されている。他の例では、ツール送出装置を用いなくても良い。

いくつかの現在の機械加工システムと同様に、いくつかの非限定的な例では、ツール送出装置は、ツール・マガジンおよび／またはツール交換装置（図示せず）を含んでいても良い。ツール・マガジンは、１または複数の切断ツールを保管するように構成されている。ツール交換装置は、所望の切断ツールを加工ツール１１上に組み合わせてそこから取り外すことをそれぞれ行なうように構成されている。ツール交換装置の非限定的な例には、回転アーム、凸状メカニズム、または他の好適なメカニズムが含まれる。これらは、当業者によって容易に実施され得るものである。

応用例によっては、ツール交換装置をツール・マガジン上に組み合わせても良く、その結果、ツール・マガジンが、自動的に切断ツールを加工ツール上に組み合わせてそこから取り外すとともに、切断ツールを保管しても良い。あるいは、ツール交換装置をツール・マガジンとは別個に設けても良い。これは、当業者であれば分かることである。

他の応用例では、ツール・マガジンを用いなくても良い。たとえば、１つの切断ツールを設けるとともに、ツール交換装置を設けて１つの切断ツールを機械加工ツール上に組み合わせてそこから取り外すことをそれぞれ行なうようにする。他の例では、切断ツールを組み合わせて取り外すことに加えて、ツール交換装置は、１または複数の切断ツールを保管するためのツール・マガジンとして機能しても良い。

さらに加えて、図１に示したように、ツール保持要素１２はさらにノッチ要素３３を含んでおり、その結果、ツール送出装置１４はノッチ要素３３を固定してツール保持要素１２を送出する。特定の応用例では、ノッチ要素３３は、保持ヘッド１８と一体であっても良いし、または保持ヘッド１８とは別個に設けおよび／もしくは保持ヘッド１８の下方に配置しても良い。

したがって、一部の配置に対しては、動作中に、１または複数のコントローラ１７内の予め設定された特定の制御プログラムに従って、ツール送出装置１４は、所望の切断ツールたとえばツール保持要素１２を保持し、ツール保持要素１２を加工ツール１１のスピンドル２１上に組み合わせる。その後、アダプタ１３を制御して自動的に移動させて保持ボディ１９に接触させ、電源１５および電極２０への電気的接続を図る。そして、電源１５からの電流がワークピース１０１と電極２２とを通って、材料をワークピース１０１から取り除いて所望の特徴部を形成する。一方で、溶液源１６からの機械加工溶液が第１の通路３０と内部経路３１とを通って、取り除いた材料を運び去る。

特定の例では、電気機械加工が終了した後に、ツール送出装置１４がツール保持要素１２をスピンドル２１から取り外しても良い。他の例では、ツール送出装置１４は、スピンドル２１上に組み合わせるための別の切断ツールを保持する一方で、元のツール保持要素１２を取り外して、他の機械加工（たとえばミリングまたはハイブリッド機械加工）を行なう。

図に示すように、一部の配置の場合に、ツール保持要素１２を自動的にスピンドル２１上に組み合わせおよび／またはそこから取り外して、機械加工効率を向上させる。他の配置の場合、ツール保持要素１２をスピンドル２１上に組み合わせることが自動なのか手動なのかに関係なく、アダプタ１３を保持ボディ１９に自動的に接触させても良く、その結果、電源１５と電極２０との間の電気的接続が自動的に形成されても良い。こうすることで、機械加工の効率が高まる場合がある。

図２は、本発明の別の実施形態による機械加工システム１０の概略図である。図２〜８に例示する配置は単に例示的なものであることに注意されたい。説明を簡単にするために、１または複数のツール送出装置、１または複数の電源、１または複数の機械加工溶液源、および１または複数のコントローラは、図２〜８の配置には例示していない。

図２に例示するように、配置は図１の配置と同様である。図１〜２の２つの配置は、図２のツール・アダプタ・アセンブリが、スピンドル２１上に組み合わせられる複数のアダプタ１３を含んでいるという点で異なっている。アダプタ１３はそれぞれ、基部２３と、基部２３に旋回可能に接続されたアーム２４とを含むとともに、１または複数の通路３４を画定している。１または複数の通路３４は、少なくともアーム２４をその外形に沿って通っており、機械加工溶液源１６（図１に示す）と流体連絡している。特定の応用例では、１つのアダプタを用いても良い。

その結果、ツール保持要素１２内に画定された第１の通路３０と内部フラッシング用の電極２０内に画定された内部経路３１とに加えて、いくつかの例では、機械加工溶液源１６からの機械加工溶液が、対応する１または複数のアダプタ１３内の対応する１または複数の通路３４を通って、電極２０とワークピース１０１との間に電極２０の外側から噴出しても良い。これを外部フラッシングと言う場合がある（矢印１０３によって示す）。なぜならば、機械加工溶液が、電極２０内の内部経路３１を通る代わりに、電極２０とワークピース１０１との間に電極２０の周辺から送出されるからである。

さらに加えて、１または複数のシーリング要素３５（たとえばゴム・リング）を、アダプタ１３とツール保持要素１２との周りに配置してシーリングを図ることを、機械加工溶液の漏れおよび分散を回避するために行なっても良い。同様に、１または複数の第１および第２の導電性要素２７、２８を設けて、電極２０と電源１５との間の電気的接続が容易に形成されるようにしても良い。

したがって、図１の配置と同様に、動作時には、電極２０を運ぶツール保持要素１２をスピンドル２１上に組み合わせた後に、１または複数のアダプタ１３を制御して自動的に移動させて、対応する１または複数の第２の導電性要素２８に接触させ、電極２０と電源１５との間に電気的接続を形成して電気機械加工を図る。その間に、機械加工溶液が、１または複数のアダプタ１３内の１または複数の通路３４を通って外部フラッシングを図る一方で、ツール保持要素１２内の第１の通路３０と電極２０内の内部経路３１とを通って内部フラッシングを図る。

電気機械加工後に、１または複数のアダプタ１３はツール保持要素１２を解放し、電極２０を運ぶツール保持要素１２をスピンドル２１から取り外して、たとえばツール・マガジン内に保管しても良い。特定の応用例では、別の切断ツール（図示せず）を選択してスピンドル２１上で組み合わせて次の機械加工に備える一方で、電極２０を運ぶ元のツール保持要素１２を取り外しても良い。

図３に例示するように、配置は、図１に示す配置と同様である。図１および３に示した２つの配置は、図３のアダプタ３６が一対の基部３７とアーム３８とを含んでいるという点で異なっている。基部３７は、加工ツール１１のスピンドル２１上に誘電的に組み合わせられ、電源１５に接続されている。アーム３８は、保持ボディ１９上に伝導的に組み合わせられている。応用例によっては、アダプタ３６は、１または複数の基部３７と１または複数のアーム３８とを含んでいても良い。

応用例によっては、基部３７およびアーム３８が導電性であり、その結果、ツール保持要素１２がスピンドル２１上に組み合わせられた後に、基部３７がアーム３８と嵌合して電源１５と電極２０との間の電気的接続が形成される。

図３に例示した例では、基部３７はそれぞれ、導電性部材３９を含み、バネ４０が、加工ツール１１と導電性部材３９との間に配置されて、導電性部材３９を特定の圧力下で強制的に動かしてアーム３８に接触させる。一例では、導電性部材３９にはカーボン・ブラシが含まれる。アーム３８は、トロイダル形状であり、保持ボディ１９の周りに配置されている。他の応用例では、アーム３８は他の形状たとえば矩形形状であっても良い。

図３に例示する配置の場合、ツール保持要素１２内に画定された第１の通路３０と電極２０内に画定された内部経路３１とに加えて、ツール保持要素１２はさらに、機械加工溶液源１６と流体連絡するように第１の通路３０のそばに配置された１または複数の第２の通路４１を画定し、その結果、機械加工溶液が、ツール保持要素１２内に画定された１または複数の第２の通路４１を通って、電極２０とワークピース１０１との間に電極２０の周辺から流れ、外部フラッシングを行なう。

また、ツール保持要素１２はさらに、機械加工溶液を第１および第２の通路３０、４１内に分配する保持ヘッド１８内の第２のチャンバ４２と、ツール送出装置１４を固定するための保持ボディ１９上に配置された第２のノッチ要素４３と、を画定している。応用例によっては、第１および第２のチャンバ３２、４２は用いなくても良い。第１のノッチ要素３３を、特定の配置の場合に用いなくても良い。

したがって、動作時には、ツール保持要素１２がスピンドル２１上に組み合わせられた後に、導電性基部３７が導電性アーム３８に接触して、電極２０と電源１５との間の電気的接続が形成される。溶液源１６からの機械加工溶液を第２のチャンバ４２に入れて、分配を図る。そして、機械加工溶液の一部を第１の通路３０と内部経路３１とを通して、内部フラッシングを図る。同時に、機械加工溶液の別の部分を１または複数の第２の通路４１を通して電極の外側に流し、外部フラッシングを図る。

図４は、本発明のさらに別の実施形態による機械加工システム１０の概略図である。図４に例示するように、アダプタ４４は、基部４５と、基部４５と嵌合するように構成されたアーム４６とを含んで、電気的接続および／または機械加工溶液接続をもたらしている。

基部４５は、スピンドル２１上に組み合わせられ、第１の接続要素（標示せず）を含んでいる。第１の接続要素は、フィッティング凹部４８を画定し電源１５に電気的に接続された電気要素４７と、継手通路５０を機械加工溶液源１６（図１に示す）と流体連絡するように画定する流体連絡要素４９と、を含んでいる。応用例によっては、電気要素４７と流体連絡要素４９とは、一体であっても良いし、互いとは別個に設けられても良い。

アーム４６は、保持ボディ１９上に組み合わせられる支持要素５１と、第２の接続要素（標示せず）とを含んでいる。第２の接続要素は、支持要素５１上に配置された電気接続要素５２および流体接続要素５３を含み、これらは、第１の接続要素の対応する電気要素４７および流体連絡要素４９と嵌合する。１または複数のベアリング５４がアーム４６と保持ボディ１９との間に設けられていて、アーム４６に対するツール保持要素１２の回転が容易になることが図られている。

いくつかの例では、電気接続要素５２および／または流体接続要素５３は、支持要素５１と一体であっても良いし、支持要素５１とは別個に設けられても良い。特定の応用例では、電気接続要素５２および流体接続要素５３を、互いとは別個に離間に配置しても良いし、同じ１つの要素上に配置しても良い。

図４に例示した例では、電気接続要素５２および流体接続要素５３はそれぞれ、支持要素５１の上面から突出している接続部分５５を含んでいて、対応する電気要素４７および流体連絡要素４８と確実に正確に嵌合するようになっている。第１の要素５６および第２の要素５７が、対応する接続部分５５内に可動的に保持され、それらを越えて延びている。第２の要素５７は、接続通路５８を、流体連絡要素４９内の継手通路５０と流体連絡するように画定している。また一対のバネ（標示せず）が接続部分５５内に配置されていて、電気要素４７と第１の要素５６との間の接続、および接続通路５８と継手通路５０との間の接続を強めている。特定の応用例では、第１および第２の要素５６、５７は用いなくても良いる。接続部分５５を、対応する電気要素４７および流体連絡要素４９に直接接続しても良い。

同様に、ツール保持要素１２内に画定された第１の通路３０と内部フラッシング用の電極２０内に画定された内部経路３１とに加えて、保持ボディ１９はさらに、継手通路５０と流体連絡するように第１の通路３０のそばに１または複数の通路５９を画定し、機械加工溶液を１または複数の通路５９内に分配しおよび／または保持ボディ１９を冷却するための第１のチャンバ６０を画定している。

こうして、動作中に、ツール保持要素１２がスピンドル２１上に組み合わせられた後に、電流が電気要素４７、電気接続要素５２、支持要素５１、および保持ボディ１９を通って電極２０に到達し、電極２０と電源１５（図１に示す）との間の電気的接続が形成される。一方で、流体接続要素５３は流体連絡要素４９と嵌合して溶液接続を形成し、その結果、機械加工溶液が、継手通路５０、接続通路５８、第１のチャンバ６０、および通路５９を通って電極２０の外側に流れて、外部フラッシングが図られる。

図１の配置と同様に、第１および第２の導電性要素のうちの１または複数を、支持要素５１と保持ボディ１９との間に設けて、電気伝導を補強しても良い。非限定的な例では、１または複数の電気ワイヤ（図示せず）を設けて、１または複数の第１の導電性要素と支持要素５１または電気接続要素５２とを電気的に接続して、電気伝導を向上させても良い。あるいは、第１および第２の導電性要素のうちの１または複数を用いなくても良い。

図４に例示する配置の場合、ツール保持要素１２は、外部フラッシングを行なうための１または複数の通路５９を内部に画定している。いくつかの例では、他の配置を設けて外部フラッシングを図っても良い。

図５は、本発明の一実施形態によるツール保持要素１２およびアダプタ４４を含むツール・アダプタ・アセンブリの概略図である。図５に例示するように、配置は図４の配置と同様である。図４および５に示した２つの配置は、図５の支持要素５１が、接続通路５８と流体連絡するキャビティ６１と、キャビティ６１と流体連絡する１または複数の噴出通路６２であって、機械加工溶液をキャビティ６１から電極２０とワークピース１０１との間に噴出させるための１または複数の噴出通路６２とを画定するという点で、異なっている。

図６に例示するように、配置は図５の配置と同様である。図５および６に示した２つの配置は、図６の分配要素６３が電極２０の周りに配置されているという点で異なっている。分配要素６３は、１または複数の通路６４を画定し、流体接続要素５３内の接続通路５８と流体連絡している。

その結果、動作時には、継手通路５０（図４に示す）からの機械加工溶液が、分配要素６３内の１または複数の通路６４を通って電極２０の外側を流れ、外部フラッシングが図られる。

図５および６の配置の場合、特定の例では、支持要素５１はキャビティ６１を画定していなくても良い。図５の１または複数の噴出通路６２を、支持要素５１内に画定しても良い。同様に、第１および第２の導電性要素のうちの１または複数を支持要素５１と保持ボディ１９との間に設けて、電気伝導を補強しても良い。

図７および８に、本発明の一実施形態によるツール保持要素１２のツール・アダプタ・アセンブリとアダプタ６５との斜視図および断面図を例示する。図７および８に例示したように、ツール保持要素の構成は、図５および６に示すツール保持要素の構成と同様である。

アダプタ６５は、基部６６およびアーム６７を含んでいる。基部６６は、スピンドル２１の周りに配置されたトロイド状保持部材６８と、保持部材６８上に配置された第１の接続要素６９とを含んでいる。第１の接続要素６９は、電源１５に伝導的に接続されるように配置され、１または複数の第１の経路（図示せず）を機械加工溶液源１６と流体接続するように画定している。例示した例では、保持部材６８および第１の接続要素６９は互いとは別個に設けられている。あるいは、保持部材６８および第１の接続要素６９は一体であっても良い。

例示した配置の場合、第１の接続要素６９は導電性で、電極２０と電源１５との間の電気的接続が容易に形成されるようになっている。図１の配置と同様に、電気絶縁を得る場合には、１または複数の電気絶縁性要素７０を、保持部材６８と第１の接続要素６９との間および／または保持部材６８とスピンドル２１との間に配置しても良い。

アーム６７は、保持ボディ１９の周りに配置された支持要素７１と、支持要素７１に機械的および電気的に接続された第２の接続要素７２と、を含んでいる。図４〜６の配置と同様に、１または複数のベアリング５４（図８に示す）が支持要素７１と保持ボディ１９との間に設けられて、ツール保持要素１２がアダプタ６５に対して容易に回転するようになっている。同様に、特定の応用例では、１または複数の第１の導電性要素（たとえばカーボン・ブラシ）を支持要素７１と保持ボディ１９との間に配置して、電気的接続が容易に形成されるようにしても良い。他の例では、１または複数の第２の導電性要素（たとえば銅要素）を、１または複数の第１の導電性要素と電気的に嵌合させるために、保持ボディ１９上に配置しても良いし、しなくても良い。

図７の配置の場合、第２の接続要素７２は、その一方の端を介して第１の接続要素６９と嵌合するように構成されている。いくつかの例では、第１および第２の接続要素６９、７２が容易に嵌合するように、複数のバネ（図示せず）を第１および／または接続部分６９、７２に配置しても良い。さらに加えて、１または複数の電気伝導性材料（図示せず）たとえば銅材料を、第１および／または第２の接続要素６９、７２上に設けて、両者の間の電気的接続を補強しても良い。

図７に示したように、第２の接続要素７２は、１または複数の第２の経路（図示せず）を画定し、突出部７３を含んでいる。１または複数の第２の経路は、第１の接続要素６９内の対応する１または複数の第１の経路と流体連絡するように構成されている。いくつかの非限定的な例では、１または複数の第２の経路を、第１の接続要素６９と協同する第２の接続要素７２の端部から突出させて、対応する１または複数の第１の経路内に挿入しても良い。その結果、第１および第２の接続要素６９、７２間の正確な嵌合が確実になる場合がある。あるいは、他の好適な構成を第１または第２の接続要素上で用いて、第１および第２の接続要素の正確な嵌合を図っても良い。たとえば、限定することなく、第１および第２の接続要素の一方を１または複数の突出ピンを用いて形成して、他方上に画定された対応する１または複数の凹部と協同するようにしても良い。

図７に示す配置の場合、突出部７３は、第２の接続要素７２のほぼ中央部分において水平方向に突出して支持要素７１に接続し、第２の接続要素７２をツール保持要素１２上に組み合わせている。さらに加えて、図６の配置と同様に、分配要素６３が、電極２０の周りに設けられ、第２の接続要素７２内の１または複数の第２の経路と流体連絡している。

こうして、動作中に、第１の接続要素６９を第２の接続要素７２と嵌合させ、その結果、機械加工溶液源１６からの機械加工溶液を、１または複数の第１の経路、１または複数の第２の経路、および分配要素６３を通過させて、外部フラッシングを図る。第１および第２の接続要素６９、７２は導電性であるために、電流が第１および第２の接続要素６９、７２を通って電極２０に到達して、電源１５と電極２０との間の電気的接続が形成されている。

同様に、動作後に、ツール保持要素１２をスピンドル２１から取り外しても良く、その結果、第１の接続要素６９が第２の接続部分７２から取り外される。例示した例では、第２の接続要素７２は分配要素６３から取り外される。あるいは、第２の接続要素７２は分配要素６３と一体であっても良い。さらに加えて、外部フラッシング用の図４〜６の配置のうちの１または複数を、図７の配置に対して配置しても良い。

応用例によっては、ツール保持要素１２を組み合わせる間、および第２の接続要素７２を機械加工ツール１１とツール送出装置１４との間に送出する間に、ツール保持要素１２が第２の接続要素７２に対して振動または移動することを回避するために、ストップ・ブロック７４を第２の接続要素７２上に可動的に配置して、ツール保持要素１２を第２の接続要素７２に対して静止するように保持しても良い。

一例では、保持ボディ１９の上端は、１または複数のスロット（標示せず）を画定している。ストップ・ブロック７４は、１または複数のスロット内に延び保持ボディ１９を固定する延長部分（図示せず）を含み、その結果、ツール保持要素１２およびストップ・ブロック７４が互いに静止している。

そして、ツール保持要素１２がスピンドル２１上に組み合わせられ、第１の接続要素６９がストップ・ブロック７４に衝突してこれを押し下げることが、第１および第２の接続要素６９、７２が嵌合している間に行なわれ、その結果、ストップ・ブロック７４の延長部分が、対応するスロットから外へスライドして保持ボディ１９を解放する。したがって、機械加工時に、ツール保持要素１２は電極２０を運んで、スピンドル２１の回転とともに回転する。

本発明の配置の場合、ツール・アダプタ・アセンブリを自動的にスピンドル上に組み合わせてそこから取り外しても良い。電気的接続および電解液接続（たとえば外部フラッシング）を、特定の制御プログラムで自動的に行なっても良い。これは、電気機械加工用の現在の機械加工システムと比べてより効率的である。加えて、本発明の配置を用いて現在の機械加工システムに後付けして電気機械加工の効率の向上を図ることが、比較的より簡単である。

開示内容は、典型的な実施形態において例示および説明しているが、本開示の趣旨から決して逸脱することなく種々の変更および置換を行なうことが可能であるため、示した詳細に限定することは意図されていない。こうして、本明細書で開示した開示内容のさらなる変更および均等物が、日常的な実験作業を用いるだけの当業者に想起される場合があり、このような変更および均等物はすべて、添付の請求項によって規定される開示内容の趣旨および範囲に基づくものであると考えられる。

Claims (14)

1. ワークピース（１０１）の電気機械加工用の機械加工システム（１０）であって、
   スピンドル（２１）を含む機械加工ツール（１１）と、
   前記電気機械加工を行なうように構成された１または複数の電極（２０）と、
   前記対応する１または複数の電極（２０）を伝導的に保持し、前記機械加工ツール（１１）の前記スピンドル（２１）上に組み合わせられるように構成された１または複数のツール保持要素（１２）と、
   前記対応する１または複数のツール保持要素（１２）に伝導的に接触するように構成された１または複数のアダプタ（１３）と、
   前記対応する１または複数のアダプタ（１３）と前記ワークピース（１０１）とに電気的に接続され、前記ワークピース（１０１）および前記対応する１または複数の電極（２０）に逆電気極性に電圧を印加する１または複数の電源（１５）と、
   １または複数の機械加工溶液を、前記ワークピース（１０１）と前記対応する１または複数の電極（２０）との間に送るように設けられた１または複数の機械加工溶液源（１６）と、を含む機械加工システム。
2. １または複数のコントローラ（１７）をさらに含み、前記１または複数のコントローラ（１７）は、
   前記機械加工ツール（１１）を制御して、前記対応する１または複数の電極（２０）を保持する前記１または複数のツール保持要素（１２）を運んで前記電気機械加工を自動的に行なうようにすることと、
   前記１または複数のアダプタ（１３）を制御して、前記対応する１または複数のツール保持要素（１２）に自動的に伝導的に接触するようにすることと、を行なうように構成されている請求項１に記載の機械加工システム。
3. 前記１または複数のツール保持要素（１２）は、前記対応する１または複数の電極（２０）内に画定される１または複数の内部経路（３１）と流体連絡する１または複数の第１の通路（３０）を画定して、前記１または複数の内部経路（３１）を前記１または複数の機械加工溶液を用いて内部フラッシュする請求項１に記載の機械加工システム。
4. 前記１または複数の機械加工溶液は、前記ワークピース（１０１）と前記対応する１または複数の電極（２０）との間に前記１または複数の電極（２０）の周辺から進んで、前記１または複数の電極（２０）を前記１または複数の機械加工溶液を用いて外部フラッシュし、
   前記１または複数のツール保持要素（１２）は、前記対応する１または複数の第１の通路（３０）のそばに配置され前記１または複数の機械加工溶液源（１６）と流体連絡する１または複数の第２の通路（４１）の画定を、前記１または複数の第２の通路（４１）を通る前記１または複数の機械加工溶液が、前記ワークピース（１０１）と前記対応する１または複数の電極（２０）との間を流れて前記外部フラッシングをもたらすように行なう請求項３に記載の機械加工システム。
5. 前記１または複数のアダプタ（１３）は、
   前記機械加工ツール（１１）上に配置される１または複数の基部（２３、４５）と、
   前記対応する１または複数の基部（２３、４５）と協同して前記対応する１または複数のツール保持要素（１２）に伝導的に接触するように構成された１または複数のアーム（２４、４６）と、を含む請求項１に記載の機械加工システム。
6. 前記１または複数のアーム（２４、４６）は、前記対応する１または複数のツール保持要素（１２）上に組み合わせられ、前記対応する１または複数の基部（２３、４５）と電気的に嵌合するように構成されている請求項５に記載の機械加工システム。
7. 前記１または複数の基部（４５）は、前記対応する１または複数の電源（１５）に電気的に接続するように構成された１または複数の第１の接続要素であって、前記対応する１または複数の機械加工溶液源（１６）と流体連絡するように構成された１または複数の第１の接続要素を含み、
   前記１または複数のアーム（４６）は、前記対応する１または複数のツール保持要素（１２）上に配置された１または複数の支持要素（５１）と、前記対応する１または複数の支持要素（５１）上に配置された１または複数の第２の接続要素であって、前記対応する１または複数の第１の接続要素と嵌合して電気的接続および流体接続を図るように構成された１または複数の第２の接続要素と、を含む請求項５に記載の機械加工システム。
8. 前記対応する１または複数の電極（２０）の周りに配置された１または複数の分配要素（６３）であって、前記対応する１または複数の第２の接続要素と流体連絡する１または複数の通路（６４）を画定して、前記１または複数の機械加工溶液が前記１または複数の電極（２０）と前記ワークピース（１０１）との間に前記対応する１または複数の電極（２０）の前記周辺から前記１または複数の通路（６４）を介して進むようにする１または複数の分配要素（６３）をさらに含む請求項７に記載の機械加工システム。
9. ワークピース（１０１）の電気機械加工用の電極（２０）を保持するように構成されたツール保持要素（１２）であって、機械加工ツール（１１）上に組み合わせられるように構成された保持ヘッド（１８）と、前記保持ヘッド（１８）に接続され、前記電極（２０）を伝導的に保持するように構成された保持ボディ（１９）と、を含むツール保持要素（１２）と、
   電源（１５）と前記ツール保持要素（１２）とに電気的に接続して前記電源（１５）と前記電極（２０）との間の電気的接続をもたらすように構成された１または複数のアダプタ（１３）と、を含むツール・アダプタ・アセンブリ。
10. 前記１または複数のアダプタ（１３）はさらに、機械加工溶液源（１５）と流体連絡して、前記機械加工溶液源（１５）からの機械加工溶液が前記電極（２０）と前記ワークピース（１０１）との間に前記対応する１または複数のアダプタ（１３）を介して進むように構成され、
    前記ツール保持要素（１２）は、前記電極（２０）内に画定された内部経路（３１）と流体連絡する第１の通路（３０）を画定して、前記第１の通路（３１）を前記機械加工溶液を用いて内部フラッシュし、
    前記機械加工溶液はさらに、前記ワークピース（１０１）と前記電極（２０）との間に前記電極（２０）の周辺から進んで、前記電極（２０）を前記機械加工溶液を用いて外部フラッシュする請求項９に記載のツール・アダプタ・アセンブリ。
11. 前記ツール保持要素（１２）は、前記第１の通路（３１）のそばに配置される１または複数の第２の通路（４１）であって、前記機械加工溶液源と流体連絡して、前記機械加工溶液が前記１または複数の第２の通路（４１）を進んで前記ワークピース（１０１）と前記電極（２０）との間を流れて前記外部フラッシングを行なうようにする１または複数の第２の通路（４１）を画定し、
    前記ツール保持要素（１２）は、前記機械加工溶液源（１６）と流体連絡する前記保持ヘッド（１８）内のチャンバ（４２）であって、前記機械加工溶液源（１６）からの前記機械加工溶液を前記第１および第２の通路（３１、４１）内に分配するように構成されたチャンバ（４２）を画定する請求項１０に記載のツール・アダプタ・アセンブリ。
12. 前記１または複数のアダプタ（１３）は、前記機械加工ツール（１１）上に配置されるように構成された１または複数の基部（２３、４５）と、前記対応する１または複数の基部（２３、４５）と協同して前記ツール保持要素（１２）に伝導的に接触するように構成された１または複数のアーム（２４、４６）と、を含む請求項９に記載のツール・アダプタ・アセンブリ。
13. 前記１または複数のアーム（２４）は、前記対応する１または複数の基部（２３）上に旋回可能に組み合わせられて、前記ツール保持要素（１２）に近づきおよびそこから離れ、
    前記１または複数のアーム（２４）は、前記機械加工溶液源（１６）と流体連絡する１または複数の通路を画定し、その結果、前記機械加工溶液が前記１または複数の通路を通って前記ワークピース（１０１）と前記電極（２０）との間に前記電極（２０）の周辺から噴出する請求項１２に記載のツール・アダプタ・アセンブリ。
14. 前記１または複数の基部（４５）は、前記電源（１５）に電気的に接続して前記機械加工溶液源（１６）と流体連絡するように構成された１または複数の第１の接続要素を含み、
    前記１または複数のアーム（４６）は、前記ツール保持要素（１２）上に配置された１または複数の支持要素（５１）と、前記対応する１または複数の支持要素（５１）上に配置された１または複数の第２の接続要素であって、前記対応する１または複数の第１の接続要素と嵌合して電気的接続および流体接続を図るように構成された１または複数の第２の接続要素と、を含む請求項１２に記載のツール・アダプタ・アセンブリ。