JP2014240112A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工具電極を取り付けたクイルをリニア駆動装置で移動させることで、ワークピースに向けて工具電極を移動させながら、そのワークピースを放電加工する放電加工装置において、クイルの軽量化による工具電極の移動速度および移動時の応答性能の向上が求められている。
【解決手段】クイルを、金属製または合金製の板状部材と、板状部材の正面とその背面の各板面に、その板状部材を挟んで背中合わせにかつクイルの移動方向に平行に敷設される炭素繊維強化プラスチック製またはセラミックス製の補強部材とで構成し、リニア駆動装置の移動子を、そのクイルの板状部材の正面とその背面の各板面にその板状部材を挟んで背中合わせにかつクイルの移動方向に平行に取り付けて、直線案内軸と直線案内軸受のうちのいずれか一方を、クイルの移動方向に平行なそのクイルの板状部材の各側面にその板状部材を挟んでかつクイルの移動方向に平行に取り付ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワークピースと工具電極との間に放電を発生させながら工具電極をワークピースへ向けて移動させることによってワークピースを加工する放電加工装置に関し、特に、工具電極を取り付けて、リニアモータによってワークピースへ向けて移動するクイルを含む放電加工装置に関する。

放電加工装置（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）は、導電性のワークピースをモールドやダイへ精密に加工するために広く使用されている。ワークピースは加工槽内に配置された定盤に固定され、銅やグラファイトの工具電極は垂直に移動可能なクイルあるいはラムに工具ホルダを用いて取り付けられる。加工槽は放電加工液で満たされ、工具電極はワークピースに非常に接近して位置決めされる。工具電極とワークピースとの隙間はギャップと呼ばれ、その大きさは、数μｍから数百μｍ程度である。オンタイムの間パワーパルスが工具電極とワークピース間に印加されると、ギャップ中の放電加工液の絶縁特性が破壊され放電が発生する。この放電による熱のため、微量のワークピース材料が蒸発するあるいは溶融して放電加工液に流される。オンタイムが終了すると、ギャップ中の放電加工液の絶縁特性を回復するため電圧の印加がオフタイムの間停止される。放電によってクレータ状の微細な穴がワークピースの表面に残る。放電加工装置は、通常、オンタイムとオフタイムを１μｓｅｃ〜１０００μｓｅｃの間で制御して電圧を繰り返しギャップに印加する。放電加工装置は、工具電極をワークピースへ向かってＺ軸に沿って降下させギャップを一定の大きさに維持する。工具電極は、ワークピースに接触することなくワークピースから微量の材料を除去できるので、良好な粗さの面をもつ、形状において工具電極に相補的な窪みが精度よくワークピース中に形作られる。このような放電加工装置は、走行するワイヤ電極を使用するワイヤＥＤＭ（Ｗｉｒｅ ＥＤＭ）と区別して、シンカーＥＤＭ（Ｓｉｎｋｅｒ ＥＤＭ）と呼ばれる。

ワークピースから除去された破片をギャップから洗い流すためギャップを経由する放電加工液の流れを作り出す“フラッシング”動作が、放電加工には重要である。フラッシング動作は、ワークピースから除去された破片と工具電極との間に発生する望ましくない２次放電を防止しオフタイム中の確実な絶縁の回復に貢献する。熟練の作業者は、加工前に、新鮮な放電加工液、すなわち清浄な放電加工液をギャップへ送り込んだり汚れた放電加工液をギャップから吸引するための穴を工具電極やワークピース中の適当な位置に形成する。工具電極のサイズや形状に因りそのような穴の形成が制限される場合、作業者は放電加工液をギャップへ向けて噴射する噴射装置を適当な位置に配置する。フラッシングは、より速くより精度良く放電加工を行うための鍵であるけれども、ギャップのすべてにわたって均一な流れを作り出すためには熟練が必要となる。

工具電極を周期的にＺ軸に沿って急速に上昇させ急速に下降させてギャップ中の汚れた放電加工液のほとんどをワークピース中の窪みから追い出す、“ジャンプ”と呼ばれる動作が知られている。工具電極の往復距離が大きければ、より多くの新鮮な液がギャップへ流れ込みより多くの汚れた液がギャップから排出される。少なくともワークピース中に加工されている穴の深さ以上に工具電極を上昇させることが望ましい。また、ジャンプ動作中は加工が中断されてしまうので、ジャンプ動作を高速化させ、高応答化させ、そして、高精度化させることが望ましい。

さて、そうした放電加工装置には、特許文献１（特許第３６１９８５９号公報）に開示されている放電加工装置や特許文献２（特許第４１５２５０７号公報）に開示されている放電加工装置がある。

特許文献１で開示されている放電加工装置では、ワークピースと工具電極との間に放電を発生させながら工具電極をワークピースへ向けて垂直方向に移動させることによってワークピースを加工する放電加工装置であって、軸中心に垂直方向に延びる穴を有し、垂直方向に移動可能にコラムの前部に保持されたクイルと、クイルと同軸にクイルの下端に取り付けられた、工具電極が取り付けられる電極取付装置と、クイルの軸心に関して対称に、クイルの背向する両側面に取り付けられた少なくとも１組のリニアモータ移動子と、１組の移動子のそれぞれに向かい合うように、クイル保持の固定部に取り付けられた、１組のリニアモータの固定子と、クイルの荷重のつりあいをとるようにクイルを中心軸位置で固定部に保持するシリンダとピストンロッド及び連結板を有するエアバランサと、リニアモータの移動子を取り付けたクイルの両側面に交叉する両側面とその両側面に向い合うクイル保持の固定部とに取り付けられる垂直方向の直線案内装置であって、１組のリニアモータによる各発生推力の合成力の作用面が交叉する両側面と交わる位置に垂直方向に設けられている。

さらに、特許文献２で開示されている放電加工装置では、軽量で熱影響の少ない可動子クイルとするために、中空柱状体のクイルを焼結成形したセラミック製、または炭素繊維強化プラスチック製とすることが開示されている。例えば、炭素繊維と通常熱硬化性プラスチックとから成る炭素繊維強化プラスチックを使用する場合、炭素繊維のトウに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて後硬化処理する製作態様のものの外、炭素繊維を短繊維状とした樹脂との混合物を射出成形する製作物も使用可能であり、セラミックス製のものより可動子構造体を一段と軽量に構成することができる。

そうした従来の放電加工装置において、例えば、特許文献１の図７および特許文献２の図７に示されているクイルの移動を案内するための直線案内装置は、そのクイルにリニア・モーション・ボール（又はローラ）・ベアリングのレールをそのクイルの移動方向に平行に取り付けて、これに対してクイル保持の固定部にベアリングブロックを取り付けて、両者を嵌合組み付けて構成されている。それで、ベアリングブロックは、レール上を摺動することでそのレールに案内される。そうした直線案内装置は、耐久性に優れ、比較的容易に寸法精度の高い精密な加工ができる金属製または合金製のものが多く使用されている。

また、従来の放電加工装置において、クイルを移動するためのリニアモータは、そのクイルにリニアモータの移動子を取り付けて、クイル保持の固定部にリニアモータの固定子を取り付けて、両者を対向するように配置して構成されている。特に、クイルをセラミックスなどで構成する際には、リニアモータの移動子として貼り付けられた永久磁石の相互間などにおいて良好な磁気回路を形成するために、クイルの両側面に鉄板や電磁軟鉄などの軟磁性材料の磁石板を貼り付けた上に永久磁石片を貼り付け固定するようにされている。

特許第３６１９８５９号公報 特許第４１５２５０７号公報

従来の放電加工装置では、金属製や合金製の直線案内装置と、鉄のような軟磁性材から成る板の上に複数の永久磁石片を並べて貼り付けてあるリニアモータの移動子とを、セラミックス製や炭素繊維強化プラスチック製でかつ中空柱状体に形成されたクイルの外側の側面に貼り付けられている。

例えば、クイルの外側の側面上に、そのクイルの軸方向に沿って直線案内装置のガイドレールが敷設されている場合に、温度変化にともなって軸方向に熱膨張する量あるいは熱収縮する量が、クイルに比べてガイドレールの方が大きい。そのため、クイルやガイドレールが温度変化にともない軸方向に対して垂直な方向に向かって湾曲するのを防止するために、中空柱状体のクイルの肉厚を大きくすることや、クイルの外側に貼り付けたガイドレールと同じ形状でかつ同じ熱膨張係数のダミー部材をクイルの外側のガイドレールと背中合わせになるように中空内に貼り付けることなどが考えられる。しかしながら、それらの方法では、リニアモータで移動させるクイルを含む物体全体の重量を増加させることになるで、放電加工装置の性能を向上するために、クイルを軽量にすることに対して相反することになる。

そこで、本発明は、クイルの軽量化と高剛性化を両立させて、そのクイルを高速度で移動させることを可能にし、また、そのクイルを高い応答性能で移動させることを可能にして、そして、そのクイルの移動方向を精度良く案内することを可能にし、最終的に、安定した高精度で高精密な放電加工を可能にする放電加工装置を提案することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の放電加工装置では、工具電極を取り付ける工具ホルダを有するクイルと、前記クイルを移動可能にコラムの前部に保持する保持部と、前記クイルを前記保持部に対して移動させるためのリニア駆動装置と、前記クイルを前記保持部に対して移動させる方向に案内するための直線案内装置と、を含み、ワークピースと前記工具電極との間に放電を発生させながら、その工具電極をそのワークピースへ向けて移動させることによって、そのワークピースを加工する放電加工装置であって、前記クイルが、金属製または合金製の板状部材と、前記板状部材の正面とその背面の各板面にその板状部材を挟んで背中合わせに敷設されるとともに、前記クイルの移動方向に平行に敷設される炭素繊維強化プラスチック製またはセラミックス製の補強部材とを含み、前記リニア駆動装置が、前記板状部材の前記正面とその前記背面の各板面にその板状部材を挟んで背中合わせに取り付けられるとともに前記クイルの移動方向に平行に取り付けられる移動子と、前記保持部に取り付けられて前記移動子に対向する固定子とを含み、前記直線案内装置が、直線案内軸と直線案内軸受とを含んで、互いに対向する前記直線案内軸と前記直線案内軸受のうちのいずれか一方が、金属製または合金製であって、前記板面に交叉するとともに前記クイルの移動方向に平行な前記板状部材の各側面にその板状部材を挟んで背中合わせに取り付けられるとともに前記クイルの移動方向を案内方向として取り付けられ、その他方が、前記保持部に取り付けられることを特徴とする。

本発明の放電加工装置によれば、直線案内装置やリニア駆動装置をクイルのうちの金属製または合金製の板状部材に取り付けることで、直線案内装置やリニア駆動装置の熱膨張係数とクイルの板状部材の熱膨張係数の差異を小さくすることができるので、クイル、直線案内装置、そして、リニア駆動装置の変形を防止して、クイルが真直に移動する精度を高めることができる。また、本発明の放電加工装置によれば、例えば、金属製または合金製の板状部材に永久磁石片を直接貼り付けても良く、リニア駆動装置の移動子として良好な磁気回路を形成できる板状部材の必要最低限の重量、板厚、または、形状などに形成されても、そうした板状部材に比重が小さく剛性の高い炭素繊維強化プラスチック製またはセラミックス製の補強部材を取り付けることで高い剛性を確保できるので、軽量でありながら高い剛性のクイルを実現して、そのクイルを高速に移動させることを可能にして、そのクイルを高い応答で動作させることを可能にして、そして、最終的には、高精密な放電加工を可能にする。また、本発明の放電加工装置によれば、補強部材を板状部材の板面の正面側とその背面側に、その板状部材を挟んで背中合わせにそれぞれ敷設されるので、補強部材と板状部材の熱膨張係数の差が大きいことによって発生する板状部材を湾曲させる力が、板状部材の板面の正面側とその背面側に互いに逆向きに発生して相殺されて、板状部材の湾曲を防止することが可能になる。

また、好ましくは、本発明の放電加工装置が、前記板状部材の重心位置を通り、その板状部材の移動方向に平行な中心軸に対して、前記工具ホルダが、前記中心軸の軸上に取り付けられ、前記移動子が、前記中心軸に平行な前記各板面の中心線上に取り付けられ、前記補強部材が、前記中心軸に平行な前記各板面の中心線に対して線対称の位置に取り付けられ、前記直線案内軸または前記直線案内軸受のうちのいずれか一方が、前記中心軸に平行な前記各側面の中心線上に取り付けられると良い。

本発明によれば、金属製または合金製の板状部材と、炭素繊維強化プラスチック製またはセラミックス製の補強部材とを組み合わせて、クイルの移動方向に垂直な断面形状がＨ字型またはＨ字型に近い断面形状を成すクイルが形成されて、軽量でありながら、剛性の高いクイルを実現できる。しかも、本発明によれば、クイルを駆動する力が、クイルの板状部材の正面側の移動子と固定子との間に発生する推力と、クイルの板状部材の背面側の移動子と固定子との間に発生する推力と、の合成力が、クイルの重心位置を通りかつクイルが移動する方向に平行な中心軸に重なるとともに、直線案内装置の案内力が、クイルの中心軸に重なるように配置されていることで、クイルが移動する方向以外の力が、クイルを案内する直線案内装置に作用しない。また、そのクイルが、常に重心移動することができる。

また、好ましくは、本発明の放電加工装置が、前記クイルの荷重の釣り合いを取るために、前記板状部材の重心位置を通り、その板状部材の移動方向に平行な中心軸の位置で前記保持部または前記コラムに保持するために、シリンダとピストンロッドおよび連結部材とを含むバランサ手段を含むと良い。

本発明によれば、バランサ手段によって、クイルの荷重を減量あるいはゼロにした状態で、そのクイルをリニア駆動装置で移動させることができるので、クイルを高速および高応答に移動させることが可能になり、リニア駆動装置や直線案内装置を含めクイルの送り装置を小さくすることも可能になる。

本発明の放電加工装置によれば、クイルを軽量にし、クイルの移動方向を案内する精度を高い精度で維持することで、クイルを高速度および高応答に移動可能にする放電加工装置を提案することを目的とする。

本発明の放電加工装置の特徴となるクイルおよびその送り装置を搭載した型彫放電加工装置を示す全体構成を、本発明の要部の一部を透視図として示す斜視図である。 本発明の放電加工装置の特徴となるクイルおよびその送り装置の要部を示し、一部を分解して示す斜視図である。 本発明の放電加工装置の特徴となるクイルの要部を示す斜視図である。 本発明の放電加工装置の特徴となるクイルおよびその送り装置の要部を示し、図１のＡ―Ａ矢視断面図である。

本発明の放電加工装置を適用した実施の形態について、図１ないし図４を参照しながら以下に説明する。

本発明の放電加工装置１は、例えば、図１に示す型彫放電加工装置に適用されても良い。図１の型彫放電加工機は、コラム２がベッド３の背後に配置され、サドル４がＹ軸の方向に摺動可能にベッド３に設けられている。テーブル５は、Ｙ軸に直交するＸ軸の方向に摺動可能にサドル４に設けられている。放電加工液で満たされる加工槽６は、テーブル５に設けられている。図示省略されるワークピースは、加工槽６中に配置されている図示省略される定盤に固定されている。そのワークピースの近くに位置決めされる工具電極８は、工具ホルダ９に取り付けられている。工具ホルダ９は、Ｚ軸方向に移動可能なクイル１０の下端に取り付けられている。そして、クイル１０は、コラム２に固定されている保持部７にＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。材料除去速度を低下させることなく大きい移動量のジャンプ動作を行うため、放電加工装置は、重力加速度（１Ｇ）を超える加速と減速、１０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で工具電極６を精度良く移動することを可能にする。なお、ベッド３に対して上下の方向がＺ軸方向で、ベッド３の正面を前としその背後を後ろとする前後の方向がＹ軸方向で、そして、そのＺ軸とＹ軸の両方に垂直な方向である左右の方向がＸ軸方向として説明する。

本発明の放電加工装置１に搭載されるクイル１０は、板状部材１１と、その板状部材１１の正面側の板面１１ａと、その背面側の板面１１ｂに、その板状部材１１を挟んで背中合わせにかつクイル１０が移動するＺ軸方向に平行に敷設した補強部材１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）と、で少なくとも構成される。

クイル１０の板状部材１１は、金属または合金からなり、寸法精度の高い加工が容易であって、補強部材１２や、後述されるリニア駆動装置２０や直線案内装置３０などを固定することも容易である。

クイル１０の補強部材１２は、小比重で高剛性の炭素繊維強化プラスチックまたはセラミックスからなり、クイル１０の重量を小さく抑えながらクイル１０の剛性を高めることができる。補強部材１２は、板状部材１１の正面１１ａと背面１１ｂの両方の板面に、その板状部材１１を挟んで背中合わせに固定されている。それで、板状部材１１と補強部材１２の熱膨張係数の違いにより温度変化にともなって生じるクイル１０の湾曲は、板状部材１１の正面側で生じる湾曲とその背面側で生じる湾曲とで相殺されて防止できる。

図に示されるクイル１０の実施の態様では、Ｚ軸方向が長手方向となる板状部材１１の正面の板面１１ａとその背面の板面１１ｂに、その板状部材１１を挟んで背中合わせに補強部材１２ａと１２ｂ、および、同様に背中合わせに補強部材１２ｃと１２ｄが固定されている。板状部材１１は、上下方向のＺ軸方向に対して垂直な断面形状が、左右方向のＸ軸方向に対称かつ前後のＹ軸方向に対称な形状であると良い。補強部材１２は、例えば、断面が四角形の形状の棒状部材などであって、板状部材１１の長手方向に沿って、その板状部材１１の正面と背面の両方の板面１１ａ、１１ｂに、その板状部材１１を挟んで背中合わせに固定されている。また、補強部材１２は、板状部材１１の各板面上１１ａ、１１ｂの長手方向に沿った中心線（図示省略）、すなわち、板状部材１１の重心位置を通りかつＺ軸方向に沿った中心軸ＱＣに平行な各板面１１ａ、１１ｂ上の中心線に対して、正面の板面１１ａ上の補強部材１２ａ対１２ｃ、および、背面の板面１１ｂ上の補強部材１２ｂ対１２ｄ、がそれぞれ左右対称に固定されている。また、各補強部材１２は、同じ形状であると良い。図に示されるクイル１０は、長手方向に対して垂直方向の断面形状が、Ｈ字型の断面形状に近い形状である廾字型の断面形状に形成されて、Ｈ字型の断面形状のように高い剛性を持たせることができるので、金属製または合金製の部分を必要最低限の重量に抑えることで軽量にできる。また、クイル１０の下端に取り付ける工具ホルダ９は、クイル１０の中心軸ＱＣに同軸上に取り付けると良い。また、クイル１０下端と工具ホルダ９の間に仕切り板１６を設けても良いし、その仕切り板１６をクイル１０下端に固定する固定板１５などを適宜に設けても良い。また、板状部材１１は、例えば、軽量化のためや、工具ホルダ９に工具電極８用の回転駆動部を搭載した場合にその駆動部を据え付ける空間を確保するため等の各種目的に応じて、開口部１１ｅが形成されても良い。

クイル１０の板状部材１１には、リニア駆動装置２０の移動子２１（２１ａ、２１ｂ）、例えば、図示省略される列状の永久磁石片などがＺ軸方向に平行に敷設されている。また、クイル１０の板状部材１１には、Ｚ軸方向の直線案内装置３０を構成する直線案内軸３１（３１ａ、３１ｂ）または直線案内軸受３２（３２ａ、３２ｂ）のうちのどちらか一方がＺ軸方向に平行に敷設されて、あるいは、Ｚ軸方向に平行に直接形成されている。そして、コラム２に固定されている保持部７には、クイル１０の移動子２１に対面する位置にリニア駆動装置２０の固定子２２（２２ａ、２２ｂ）、例えば、励磁コイルとヨークからなる固定子などが固定されている。また、保持部７には、クイル１０に固定される直線案内軸３１（３１ａ、３１ｂ）または直線案内軸受３２（３２ａ、３２ｂ）のうちのいずれか一方に組み合わされる他方が固定されている。それで、クイル１０は、Ｚ軸方向に直線に精度良く案内されながら移動する。クイル１０の板状部材１１は、金属製または合金製であり、一般的とされている金属製または合金製の移動子２１や直線案内軸３１や直線案内軸受３２の熱膨張係数と同等あるいは近似する熱膨張係数であることから、当接する部材の熱膨張係数の差異が大きい場合において、温度変化にともなって生じる変形が防止できる。それは、移動子２１や直線案内軸３１や直線案内軸受３２の変形も防止することになるので、クイル１０をＺ軸方向に精度良く移動することができる。また、クイル１０の板状部材１１は、移動子２１や直線案内軸３１や直線案内軸受３２の材料が金属または合金の中でも主に鉄系の材料で形成されることが多いことから、移動子２１や直線案内軸３１や直線案内軸受３２の熱膨張係数と同等あるいは近似する熱膨張係数の鉄系の材料で形成されても良い。板状部材１１が鉄系の材料で形成される場合には、板状部材１１の表面に永久磁石片を直接貼り付けることで、永久磁石片と永久磁石片の間に良好な磁気回路を形成することも可能である。鉄系の材料からなる板状部材１１は、移動子２１の永久磁石片と永久磁石片の間に良好な磁気回路を形成できる必要最低限の重量、板厚、または、形状に形成されても、小比重かつ高剛性の補強部材１２で補強されるので、軽量化と高剛性を両立することができる。また、クイル１０と一緒に移動する各移動子２１ａ、２１ｂは、それぞれが良好な磁気回路を形成するために、永久磁石片を貼り付けるための鉄のような軟磁性材から成る板を、クイル１０の板状部材１１で代用し、また、各移動子２１ａ、２１ｂで共用することが可能であるから、各移動体２１ａ、２１ｂの重量が小さくなる。

図に示されるクイル１０の実施の態様では、金属製または合金製の板状部材１１を挟んで、正面と背面の板面１１ａ、１１ｂのＺ軸方向の中心線上に、その板状部材１１を挟んで背中合わせに移動子２１ａ、２１ｂがそれぞれ敷設されている。また、その実施の態様では、板状部材１１において、Ｚ軸方向に平行な左右側の側面１１ｃ、１１ｄに、それら側面上のＺ軸方向の中心線上（図示省略）に、板状部材１１を挟んで背中合わせに直線案内装置３０の直線案内軸となるガイドレール３１ａがそれぞれ敷設されている。なお、移動子２１ａ、２１ｂやガイドレール３１ａ、３１ｂは、各面１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのＺ軸方向の中心線上以外にも、Ｚ軸方向の中心線に対して、その中心線を挟んだ対称な位置に、Ｚ軸方向に平行に敷設されても良い。直線案内軸３１または直線案内軸受３２のうちのいずれか一方、移動子２１、そして、補強部材１２を板状部材１１にそれぞれを固定する方法は、ボルト止めや接着など、それぞれが適宜に各種方法で固定されれば良い。補強部材１２は、例えば、ねじ溝を刻設したブッシュを埋め込むなどして、板状部材１１とボルト止めされても良い。

各移動子２１ａ、２１ｂに対面するリニア駆動装置２０の固定子２２ａ、２２ｂは、および、各ガイドレール３１ａ、３１ｂに組み合わされる直線案内装置３０の直線案内軸受３２となるガイドブロック３２ａ、３２ｂは、保持部７の内面の所定の位置に固定されている。板状部材１１の正面側の移動子２１ａとそれに対面する固定子２２ａとの間の隙間寸法、および、板状部材１１の背面側の移動子２１ｂとそれに対面する固定子２２ｂとの間の隙間寸法は、同じ寸法に設計されると良い。また、図に示される実施の態様では、板状部材１１の一面に敷設される移動子２１と対面する１個の固定子２２、および、板状部材１１の一面に敷設されるガイドレール３１に組み合わされる２個のガイドブロック３２となる構成となっているが、それに限定されずに、それぞれの個数は適宜に設計変更可能である。なお、例えば、ガイドレール３１とガイドブロック３２は、リニアモーションボールベアリングレールとそれに組み合わされるベアリングブロックでも良いし、その他の各種の直線案内軸と直線案内軸受が採用されても良い。

そうしたクイル１０を駆動する力は、クイル１０の板状部材１１の正面側の移動子２１ａとそれに対向する固定子２２ａとの間に発生する推力と、クイル１０の板状部材１１の背面側の移動子２１ｂとそれに対向する固定子２２ｂとの間に発生する推力と、の合成力が、クイル１０の重心位置を通りかつクイルが移動する方向であるＺ軸方向に平行な中心軸ＱＣに重なる。そして、直線案内装置３０のリニアガイド３１ａ、３１ｂとガイドブロック３２ａ、３２ｂによる案内力が、クイル１０の中心軸ＱＣに重なるように配置されている。したがって、クイル１０が移動する上下方向となるＺ軸方向以外の力は、クイル１０を案内する直線案内装置３０に作用しない。そして、クイル１０は、常に重心移動することができる。その際、クイル１０に固定される工具ホルダ９やその工具ホルダに固定される工具電極８は、クイル１０の中心軸ＱＣの軸上に固定されるとなお良い。

クイル１０のＺ軸方向の直線移動位置は、例えば、クイル１０の前面に取り付けられているスケール１３ａと、そのスケール１３ａに対向する保持部７の前方内面に取り付けられているセンサ１３ｂと、を含む高検出速度のリニアスケール１３によって検出されると良い。図のように、スケール１３ａは、ブラケット１３ｃを介して板状部材１１の正面側の板面１１ａに固定されても良い。検出される検出位置信号は、移動位置指令信号が与えられるリニア駆動装置２０にフィードバックして、リニア駆動装置２０の制御に用いられる。また、保持部７またはコラム２には、クイル８の移動を規制するためのブレーキ手段、例えば、クイル１０の一部を挟むことで摩擦によって移動動作を規制させるブレーキ手段１４を保持部７に設けても良い。

さらに本発明の放電加工装置１は、下方先端に工具ホルダ９を有するクイル１０の荷重を重力に抗して持ち上げておくためのカウンタバランス手段４０（以下、バランサ手段４０と称する。）を備えている。バランサ手段４０は、１Ｇ以上の加速度で移動可能なクイル１０の荷重の釣り合いを取るために、クイル１０をコラム２または保持部７に保持させる手段として、例えば、シリンダ４１、ピストン４２、ロッド４３、及び図示省略するバルブ、配管などから成るエアバランサを設けられるものである。バランサ手段４０は、シリンダ４１またはロッド４３のいずれか一方をコラム２（あるいは保持部７）またはクイル１０のいずれか一方に連結または固定し、かつそれぞれ他方同士を連結または固定することによりクイル１０をコラム２（あるいは保持部７）に保持させることができるものである。しかるところ、図の実施の態様の場合には、バランサ手段４０（４０ａ、４０ｂ）としてエアバランサをクイル１０の両側に一基ずつ設けて、クイル１０の上部に固定してある連結部材４４の左右の両端部に、各ロッド４３ａ、４３ｂの一方の各端部を接続し、各ロッド４３ａ、４３ｂの他方の各端部をピストン４２ａ、４２ｂに接続している。なお、クイル１０と連結部材４４がクイル１０の中心軸ＱＣの軸上で固定され、２基のエアバランサ４０ａと４０ｂがクイル１０の中心軸ＱＣを挟んでその中心軸ＱＣに対して左右対称に配置されるとなお良い。

そして、エアバランサ４０では、例えば、コンプレッサ等の空気圧源（図示省略）から、所定の圧力の圧縮空気が、エアドライア（図示省略）、エアレギュレータ（図示省略）および精密エアレギュレータ（図示省略）を介して、シリンダ４１の下室４１ＲＤに加圧空気が導入され、上室４１ＲＵは実質上開放された状態とすると、エアバランサ４０は、リニア駆動装置２０が作動してクイル１０を送り制御及び位置決めした位置にピストン４２と一体に持ち上げ保持した状態を保ち、ここでクイル１０が加工送りされると増圧するが、所定値を越えると、精密レギュレータで一定圧に制御されている下室４１ＲＤのエアは排出されて一定圧に戻り、逆にクイル１０が上昇すると減圧する下室４１ＲＤにエアが急速に送り込まれて一定圧となるようにハイ・レリーフバルブ付等の精密エアレギュレータが作動し、低イナーシャ（低慣性モーメント）でクイル１０の重量バランスを取り、高速で高応答を可能としている。また、エアバランサ４０により、リニア駆動装置２０に供給される電力は、クイル１０の静止中には節約される。

なお、粉塵の侵入を防ぐためいくつかの図示省略される蛇腹がクイル１０（あるいは、仕切り板１６など）と筐体との隙間に設けられていると良い。蛇腹は、クイル１０（あるいは、仕切り板１６など）と保持部７との隙間に設けられても良い。

以上のような本発明の放電加工装置は、図に示す型彫放電加工装置１に限定されずに、例えば、クイル１０を上下方向となるＺ軸方向に移動する機構を搭載する放電加工装置であれば、例えば、クイル１０を搭載するコラム２をＹ軸またはＸ軸、あるいは、Ｙ軸かつＸ軸に移動させる機構の型彫放電加工装置など各種放電加工装置に適用することが可能である。

１ 放電加工装置
２ コラム
３ ベッド
４ サドル
５ テーブル
６ 加工槽
７ 保持部
８ 工具電極
９ 工具ホルダ
１０ クイル
１１ 板状部材
１１ａ 板状部材の正面側の板面
１１ｂ 板状部材の背面側の板面
１１ｃ 板状部材の左側の側面
１１ｄ 板状部材の右側の側面
１１ｅ 板状部材の開口部
１２ 補強部材
１２ａ、１２ｃ 正面側の補強部材
１２ｂ、１２ｄ 背面側の補強部材
１３ リニアスケール
１３ａ リニアスケールのスケール
１３ｂ リニアスケールのセンサ
１３ｃ スケールを板状部材に固定するためのブラケット
１４ ブレーキ手段
１５ 固定板
１６ 仕切り板
２０ リニア駆動装置
２１ リニア駆動装置の移動子
２１ａ 正面側のリニア駆動装置の移動子
２１ｂ 背面側のリニア駆動装置の移動子
２２ リニア駆動装置の固定子
２２ａ 正面側のリニア駆動装置の固定子
２２ｂ 背面側のリニア駆動装置の固定子
３０ 直線案内装置
３１ ガイドレール（直線案内軸）
３１ａ 左側面側のガイドレール（直線案内軸）
３１ｂ 右側面側のガイドレール（直線案内軸）
３２ ガイドブロック（直線案内軸受）
３２ａ 左側面側のガイドブロック（直線案内軸受）
３２ｂ 右側面側のガイドブロック（直線案内軸受）
４０ バランサ手段（エアバランサ）
４１ バランサ手段のシリンダ
４２ バランサ手段のピストン
４３ バランサ手段のロッド
４４ バランサ手段の連結部材

Claims (3)

1. 工具電極を取り付ける工具ホルダを有するクイルと、前記クイルを移動可能にコラムの前部に保持する保持部と、前記クイルを前記保持部に対して移動させるためのリニア駆動装置と、前記クイルを前記保持部に対して移動させる方向に案内するための直線案内装置と、を含み、ワークピースと前記工具電極との間に放電を発生させながら、その工具電極をそのワークピースへ向けて移動させることによって、そのワークピースを加工する放電加工装置であって、
   前記クイルが、金属製または合金製の板状部材と、前記板状部材の正面とその背面の各板面にその板状部材を挟んで背中合わせに敷設されるとともに、前記クイルの移動方向に平行に敷設される炭素繊維強化プラスチック製またはセラミックス製の補強部材とを含み、
   前記リニア駆動装置が、前記板状部材の前記正面とその前記背面の各板面にその板状部材を挟んで背中合わせに取り付けられるとともに前記クイルの移動方向に平行に取り付けられる移動子と、前記保持部に取り付けられて前記移動子に対向する固定子とを含み、
   前記直線案内装置が、直線案内軸と直線案内軸受とを含んで、互いに対向する前記直線案内軸と前記直線案内軸受のうちのいずれか一方が、金属製または合金製であって、前記板面に交叉するとともに前記クイルの移動方向に平行な前記板状部材の各側面にその板状部材を挟んで背中合わせに取り付けられるとともに前記クイルの移動方向を案内方向として取り付けられ、その他方が、前記保持部に取り付けられることを特徴とする放電加工装置。
2. 前記板状部材の重心位置を通り、その板状部材の移動方向に平行な中心軸に対して、
   前記工具ホルダが、前記中心軸の軸上に取り付けられ、
   前記移動子が、前記中心軸に平行な前記各板面の中心線上に取り付けられ、
   前記補強部材が、前記中心軸に平行な前記各板面の中心線に対して線対称の位置に取り付けられ、
   前記直線案内軸または前記直線案内軸受のうちのいずれか一方が、前記中心軸に平行な前記各側面の中心線上に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
3. 前記クイルの荷重の釣り合いを取るために、前記板状部材の重心位置を通り、その板状部材の移動方向に平行な中心軸の位置で前記保持部または前記コラムに保持するために、シリンダとピストンロッドおよび連結部材とを含むバランサ手段を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電加工装置。

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