JP2015080826A - 液圧を検出する手段を備えたワイヤ放電加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルから噴出される加工液の圧力を正確に測定し、かつ放電ノイズや防水性の問題を解決するための圧力検出器の設置構造を備えたワイヤ放電加工機を提供する。
【解決手段】チューブ３１の一端は上ノズル９に接続され、他端は継手３６を介して圧力センサ３４が取り付けられており、圧力センサ３４によりチューブ３１内に充填された圧力を伝達する圧力伝達物質を介して伝えられた上ノズル９内の加工液圧力を検出することができる。チューブ３１の長さを調整することで、圧力センサ３４を設置する場所を自由に選ぶことができ、加工タンク４の外など、ノイズ発生源や加工液の液体から離れた位置に設置することが可能になる。チューブ３１の素材についても実用的な圧力測定の精度に影響しない範囲では何を用いても良い。
【選択図】図６Ａ

Description

本発明は、ノズル近傍の加工液の液圧を検出する手段を備えたワイヤ放電加工機に関する。

ワイヤ放電加工機において、ワイヤ電極と被加工物の間に加工液を供給するためのノズルから噴出される加工液の圧力値は、安定した加工状態の維持、ノズルと被加工物との隙間検出など、加工中のさまざまな制御に使用される重要な指標である。従来のワイヤ放電加工機では、加工液の圧力を検出する手段としては、加工液を吐出するためのポンプとノズルとの間の配管中に圧力センサ等を設置して検出することが一般的である。

特許文献１には、上側加工液供給ノズルの圧力ポケット内の加工液圧力を測定するために圧力検出器を用いる例が記載されている（段落「００３１」を参照）。また、特許文献２には、ワイヤ放電加工機において、圧力検出器を噴流用ポンプから噴射ノズルの間の管路に接続し、加工液の圧力を検出する技術が開示されている（段落「００３５」、図４参照）。

特開平１０−４３９４７号公報 特許第２９５４７３６号公報

圧力検出器をノズルから離れた加工液の流路に設置した構成は、ノズルから前記圧力検出器を設置した箇所までの流路の抵抗による圧損により、ノズルから噴出される圧力を正しく検出できない問題がある。

一方、加工液を噴射するノズル近傍に圧力検出器を設置した場合は圧力を正しく検出できる。しかし、前記ノズル近傍は放電点に近いために、加工中は放電によって生じるノイズの影響を圧力検出器が受け易く、正確な圧力の測定が困難という問題がある。また、ノズル近傍は噴射された加工液やワークから跳ね返る加工液の飛沫が多量に発生する領域にある。そのため、圧力検出器は加工液の飛沫の影響を受けないようにするために、圧力検出器を防水構造にする必要があるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するために、ノズルから噴出される加工液の圧力を正確に測定し、かつ放電ノイズや防水性の問題を解決するための圧力検出器の設置構造を備えたワイヤ放電加工機を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、ワイヤ電極を上ヘッド支持部に支持された上ヘッド部と下ヘッド支持部に支持された下ヘッド部の間に張設し、被加工物を加工するワイヤ放電加工機であって、加工液を溜める、もしくは加工液の飛散を防止するための加工タンクと、前記加工液を圧送するポンプの出口から、前記加工液を噴出するノズルの出口までの間の、加工液の流路に接続された液圧を伝達可能な管路と、前記管路に接続された液圧検出手段と、を備え、前記上ヘッド部、前記下ヘッド部、前記上ヘッド支持部、前記下ヘッド支持部の少なくとも１箇所に前記管路と前記加工液の流路との接続口を設け、前記液圧検出手段を前記加工タンクの外に設置したことを特徴とする液圧を検出する手段を備えたワイヤ放電加工機である。

請求項２に係る発明は、前記上ヘッド部と前記下ヘッド部はそれぞれ、前記ワイヤ電極を支持するワイヤガイド部と、加工液を噴出するノズル部と、前記ワイヤ電極に電気を供給する通電子部と、前記ノズル部に加工液を供給するための加工液配管部の４つの部位から構成され、前記上ヘッド支持部は、前記上ヘッド部を前記ワイヤ電極の張設方向に移動させる際に、前記上ヘッド部と同方向に移動する部材から構成され、前記下ヘッド支持部は、前記下ヘッド部を被加工物に対して相対移動させるために、前記加工タンクの外部より前記下ヘッド部まで延伸させた下アーム部から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機である。

本発明により、ノズルから噴出される加工液の圧力を正確に測定し、かつ放電ノイズや防水性の問題を解決するための圧力検出器の設置構造を備えたワイヤ放電加工機を提供できる。

ワイヤ放電加工機の概略構成を説明する図である。 図１に示されるワイヤ放電加工機に備わった上ヘッド部と上ヘッド支持部の構成を説明する図である。 図１に示されるワイヤ放電加工機に備わった下ヘッド部と下ヘッド支持部の構成を説明する図である。 上ヘッド部と上ヘッド支持部の加工液流路を説明する図である。 下ヘッド部と下ヘッド支持部の加工液流路を説明する図である。 上ヘッド部のノズルに液圧を伝達可能な管路を接続した実施形態を説明する図である。 図６Ａの符号２９の部分の拡大図である。 図６Ａの符号３０の部分の断面の拡大図である。 上ヘッド支持部に加工液の液圧を伝達可能な管路を直接設け、圧力検出器を上ヘッド支持部に取り付けた実施形態を説明する図である。 加工液の液圧を伝達可能な管路を説明するための図７Ａの断面図である。 上ヘッド部の上ノズル取付部に液圧を伝達可能な管路を接続した実施形態を説明する図である。 図８Ａにおける上ノズル取付部の断面図である。 下ヘッド部の下ノズルに液圧を伝達可能な管路を接続した実施形態を説明する図である。 図９Ａにおいて上から見下ろした図である。 図９Ａにおいて圧力検出器の取付箇所を拡大して示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、図１〜図５は従来のワイヤ放電加工機と同様の構成を説明する図である。図６〜図９が本発明の特徴部分を説明する図である。

図１はワイヤ放電加工機の概略構成を説明する図である。ワイヤ放電加工機１は、機台２上に駆動機構３を介して加工タンク４が配設されている。サーボモータなどによって構成される駆動機構３は、加工タンク４を水平２軸方向に移動する手段である。加工タンク４内には被加工物（図示せず）を着脱自在に固定するテーブル５が取り付けられている。

ワイヤ放電加工機１では、機台２上に配設された加工タンク４内のテーブル５に被加工物が固定され、駆動機構３により加工タンク４を水平方向に移動させる。これによって、上ヘッド部６と下ヘッド部７の間に張設されたワイヤ電極８が、被加工物と相対的に移動することで、被加工物が所望の形状に放電加工される。

通常のワイヤ放電加工においては、加工タンク４内に水、もしくは油の加工液を溜め、被加工物を加工液中に浸漬させ、加工中に発生するスラッジの排出やワイヤ電極８の冷却のために、上ヘッド部６，下ヘッド部７に設けられた上，下ノズル９，１０から加工液を噴出させて加工を行う。加工液が飛散しないよう、上，下ノズル９，１０を浸漬させて放電加工を行う。

加工タンク４内の加工液は加工で発生したスラッジで汚れるため、図示していない排水口から汚水タンク１１に排出する。フィルターポンプ５０は汚水タンク１１に貯留された汚れた加工液を汲み上げフィルター１３に汚水を送る。フィルター１３でろ過された加工液は清水タンク（図示せず）に貯留される。水溜めポンプ５１は清水タンクから加工液を汲み上げ、加工タンク４に加工液を充填させる。循環ポンプ５２は加工液クーラ（図示せず）やイオン交換樹脂（図示せず）に加工液を送り、水温や比抵抗を調整する。加工液ポンプ５３ａは上ノズル９に加工液を送り、上ノズル９から加工液を噴射させ、加工液ポンプ５３ｂは下ノズル１０に加工液を送り、下ノズル１０から加工液を噴射させる。

図２は図１に示されるワイヤ放電加工機に備わった上ヘッド部と上ヘッド支持部の構成を説明する図である。上ヘッド部６は、上ノズル９と上ノズル９を取り付ける上ノズル取付部１７から構成される。上ヘッド部６は上ヘッド支持部１６に取り付けられている。

図３は図１に示されるワイヤ放電加工機に備わった下ヘッド部と下ヘッド支持部の構成を説明する図である。下ヘッド部７は、下ノズル１０と下ノズル１０を取り付ける下ノズル取付部１９とから構成される。下ヘッド部７は下ヘッド支持部１８に取り付けられている。

図４は上ヘッド部と上ヘッド支持部の加工液流路を説明する図である。上ワイヤガイド２１はワイヤ電極８を支持する部材である。ワイヤ電極８には通電子２２を介して加工用電流が供給される。ポンプ１４により圧送された加工液が加工液流路２０の一部を形成する加工液用ホース２３によって上ヘッド支持部１６まで導かれ、上ヘッド支持部１６、上ヘッド部６に設けられた加工液流路２０を通って最終的に上ノズル９より噴出する。

図４では、加工液用ホース２３は、継手１５によって、上ヘッド支持部１６内に設けられた加工液流路２０に接続される。なお、加工液用ホース２３は、図示しない継手によって上ヘッド部６内に設けられた加工液流路２０に接続するようにしてもよい。

図５は下ヘッド部と下ヘッド支持部の加工液流路を説明する図である。下ワイヤガイド２５はワイヤ電極８を支持する部材である。ワイヤ電極８には通電子２６を介して加工用電流が供給される。上ヘッド部６の場合と同様に、ポンプ１４により圧送された加工液が加工液用ホース２７によって、下ヘッド支持部１８まで導かれ、下ヘッド支持部１８、下ヘッド部７に設けられた加工液流路２４を通って最終的に下ノズル１０より噴出する。

図５では、加工液用ホース２７は、継手３５によって、下ヘッド支持部１８内に設けられた加工液流路２４に接続される。なお、加工液用ホース２７は、図示しない継手によって下ヘッド部７内に設けられた加工液流路２４に接続するようにしてもよい。

以上は、従来のワイヤ放電加工機と同様の構成である。上，下ノズル９，１０から離れるに従って加工液流路（２０，２４）内での圧損の影響が大きくなる。そのため、実用的に有用なデータが得られる上，下ノズル９，１０から比較的近い位置（上，下ヘッド部６，７とその上，下ヘッド支持部１６，１８）に、ポンプ１４によって圧送される加工液の液圧を伝達可能な管路の接続口を設ける。

図６Ａは上ヘッド部のノズルに液圧を伝達可能な管路を接続した実施形態を説明する図である。図６Ｂは図６Ａの符号２９の部分の拡大図である。そして、図６Ｃは図６Ａの符号３０の部分の断面の拡大図である。

図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃに示される本発明の実施形態では、上ノズル９の内部の加工液圧を測定するために、加工液の液圧（圧力）を圧力センサ３４に伝達するためのチューブ３１、チューブ３１の一端を上ノズル９に接続するための継手３２、継手３２を上ノズル９に固定するために上ノズル９にネジ穴３３が設けられている。

図６Ａに示されるようにチューブ３１の他端には継手３６を介して圧力センサ３４が取り付けられており、圧力センサ３４によりチューブ３１内に充填された圧力を伝達する圧力伝達物質を介して伝えられた上ノズル９内の加工液圧力を検出することができる。ワイヤ放電加工機１は放電点や電力を供給するケーブルが強いノイズ発生源となるため、圧力センサ等の電子機器はそれらからなるべく離すことが正確な加工液圧の測定には重要である。また、圧力センサ等の電子機器は防水構造になっていることは少なく、防水構造となっていても通常品に比べてコストが高くなるため、なるべく液体と接する箇所から離すことが必要である。

図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃに示されるような構造であれば、チューブ３１の長さを調整することで、圧力センサ３４を設置する場所を自由に選ぶことができ、加工タンク４の外など、ノイズ発生源や加工液などの液体から離れた位置に設置することが可能になる。

チューブ３１内に充填する前記圧力伝達物質は、実用的な圧力測定の精度に影響しない範囲では何を用いても良い。もっとも簡便な方法としてはチューブ内にある空気をそのまま用いる方法がある。また、予め加工液をチューブ３１内に充填しておいて、加工液を圧力伝達物質に使う方法もある。また、加工液と空気を両方用いる方法もある。

さらには、上ノズル９に取り付けられた継手３２やチューブ３１が加工液内の異物等で閉塞されないように、上ノズル９側の継手３２の管路を、加工液圧を伝達可能な薄い金属等でできたダイヤフラムで蓋をし、圧力センサ３４側の継手３６とチューブ３１には劣化の少ないシリコンオイル等を充填する方法もある。チューブ３１の素材についても実用的な圧力測定の精度に影響しない範囲では何を用いても良い。チューブ３１の這い回しを気にする場合は、可とう性の高い樹脂性のチューブを用いることができる。また、チューブ３１の膨張等による測定精度の悪化を少なくする場合は金属性のチューブを用いることもできる。

図７Ａは上ヘッド支持部に加工液の液圧を伝達可能な管路を直接設け、圧力検出器を上ヘッド支持部に取り付けた実施形態を説明する図である。図７Ｂは加工液の液圧を伝達可能な管路を説明するための図７Ａの断面図である。

加工液の圧力を伝達する管路としてチューブ３１を用いずに、上ノズル９から少し離れた上ヘッド支持部１６内の加工液流路２０に接続する管路を、上ヘッド支持部１６に直接設けている実施形態である。図７Ｂに示されるように、上ヘッド支持部に直接設けた管路３７と加工液流路２０との接続箇所が上ノズル９から少し離れるため、測定対象である上ノズル９内の加工液圧の測定精度は少し落ちるが、機械内に直接管路を設けることで、継手やチューブ等の追加部材を用いることなく簡便に加工液の液圧測定を実施することができる。

また、図７Ａ，図７Ｂに示される圧力センサ３４の代わりに継手をつなぎ、図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃに示されるように、そこからチューブ（図示せず）を伸ばして圧力センサ（図示せず）をさらに離して設置することも可能である。

図８Ａは上ヘッド部の上ノズル取付部に液圧を伝達可能な管路を接続した実施形態を説明する図である。図８Ｂは図８Ａにおける上ノズル取付部の断面図である。図８Ａ，図８Ｂに示される実施形態では、上ヘッド部６の上ノズル取付部１７に液圧を伝達可能な管路を接続する。図６の例とは異なり、上ノズル取付部１７に継手３２を接続している。一般的なワイヤ放電加工機１では、ノズルは消耗品であることが多く、部品交換のために頻繁に取り外される。図６のようにノズルにチューブ等を接続することは測定精度の面では一番効果的であるが、実用上は使いにくくなる。そのため、図８Ａ，図８Ｂに示される実施形態のように、なるべく上ノズル９に近い位置で、かつ上ノズル９のように頻繁には取り外さない部材に管路を設けることが、加工液の液圧の測定精度と実用的な使い勝手を両立するのに有効である。

図９Ａは下ヘッド部の下ノズルに液圧を伝達可能な管路を接続した実施形態を説明する図である。図９Ｂは図９Ａにおいて上から見下ろした図である。図９Ｃは図９Ａにおいて圧力検出器の取付箇所を拡大して示した図である。

図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃには、下ヘッド部７の下ノズル１０から噴出される加工液圧を測定する例である。図９の例では下ノズル１０から出たチューブ３８を加工タンク４の外部までつなげるために、加工タンク４の壁を貫通する継手３９を設け、圧力センサ４０を加工タンク４の外部に設置している。図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃに示される実施形態では、加工タンク４の側面部に圧力センサ４０を設置している。加工タンク４の外側に出したチューブ３８を延長し、上ヘッド部６の圧力センサ３４と同じ位置に設置することも可能である。圧力センサ４０を加工タンク４の外部に設置することで加工液の飛沫が圧力センサ４０にかかるのを防止することができる。

以上のように、ワイヤ放電加工機１の加工で必要となる、上，下ノズル９，１０から噴出される加工液の圧力を正確に測定するために、加工液の圧力を検知する場所と圧力センサ３４を設置する場所を分けることで、放電によるノイズの影響を受け難くし、加工液の飛沫から避けることが可能となり、高性能で安価なワイヤ放電加工機１を供給することが可能になる。

１ ワイヤ放電加工機
２ 機台
３ 駆動機構
４ 加工タンク
５ テーブル
６ 上ヘッド部
７ 下ヘッド部
８ ワイヤ電極
９ 上ノズル
１０ 下ノズル
１１ 汚水タンク

１３ フィルター

１５ 継手

１６ 上ヘッド支持部
１７ 上ノズル取付部
１８ 下ヘッド支持部
１９ 下ノズル取付部
２０ 加工液流路
２１ 上ワイヤガイド
２２ 通電子
２３ 加工液用ホース
２４ 加工液流路
２５ 下ワイヤガイド
２６ 通電子
２７ 加工液用ホース
２８ コラム

３１ チューブ
３２ 継手
３３ ネジ穴
３４ 圧力センサ
３５ 継手
３６ 継手
３７ 上ヘッド支持部に直接設けた管路
３８ チューブ
３９ 継手
４０ 圧力センサ

５０ フィルターポンプ
５１ 水溜めポンプ
５２ 循環ポンプ
５３，５３ａ，５３ｂ 加工液ポンプ

Claims (2)

1. ワイヤ電極を上ヘッド支持部に支持された上ヘッド部と下ヘッド支持部に支持された下ヘッド部の間に張設し、被加工物を加工するワイヤ放電加工機であって、
   加工液を溜める、もしくは加工液の飛散を防止するための加工タンクと、
   前記加工液を圧送するポンプの出口から、前記加工液を噴出するノズルの出口までの間の、加工液の流路に接続された液圧を伝達可能な管路と、
   前記管路に接続された液圧検出手段と、
   を備え、
   前記上ヘッド部、前記下ヘッド部、前記上ヘッド支持部、前記下ヘッド支持部の少なくとも１箇所に前記管路と前記加工液の流路との接続口を設け、前記液圧検出手段を前記加工タンクの外に設置したことを特徴とする液圧を検出する手段を備えたワイヤ放電加工機。
2. 前記上ヘッド部と前記下ヘッド部はそれぞれ、前記ワイヤ電極を支持するワイヤガイド部と、加工液を噴出するノズル部と、前記ワイヤ電極に電気を供給する通電子部と、前記ノズル部に加工液を供給するための加工液配管部の４つの部位から構成され、
   前記上ヘッド支持部は、前記上ヘッド部を前記ワイヤ電極の張設方向に移動させる際に、前記上ヘッド部と同方向に移動する部材から構成され、
   前記下ヘッド支持部は、前記下ヘッド部を被加工物に対して相対移動させるために、前記加工タンクの外部より前記下ヘッド部まで延伸させた下アーム部から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。