JP2016043422A - 放電加工機の加工液供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタポンプ等の容量を、従来より大きくすることなく、フィルタへ送る加工液の流量を増大させることができるようにする。【解決手段】加工槽１に汚水槽２の汚水を供給する水溜ポンプＰ１と、汚水をフィルタ６で濾過し清水槽３に供給するフィルタポンプＰ２と、加工液供給ノズル４、５へ清水を供給する加工液ポンプＰ３を備える加工液供給装置において、水溜ポンプＰ１の吐出経路中に第１のバルブＶ１を設ける。第１のバルブＶ１の手前から分岐して第２のバルブＶ２を介してフィルタ６に接続する経路を設ける。清水槽３に供給する加工液を増加するときは、第１のバルブＶ１を閉じ、第２のバルブＶ２を開いて水溜ポンプＰ１も駆動し、２台のポンプＰ１、Ｐ２で汲み上げた汚水をフィルタ６に供給する。バルブＶ１、Ｖ２と加工液経路を増加するだけで、ポンプＰ２の容量を増加させ必要がなく経済的である。【選択図】図２

Description

本発明は、放電加工機において加工領域に加工液を供給する加工液供給装置に関する。特に、加工槽内に取り付けた工作物を加工液に浸漬して加工する放電加工機における加工液供給装置に関する。

図１は、従来から用いられている、加工物を加工槽内の加工液に浸漬した状態で放電加工する放電加工機における加工液供給装置の概要図である。符号１は加工槽、符号２は加工屑を含んだ加工液（以下、汚水という）を溜める汚水槽、符号３は、汚水を濾過した後の加工液（以下、清水という）を溜める清水槽である。加工槽１内の加工液は放電加工によって発生した加工屑を含んだ加工液（汚水）である。該加工槽１の汚水は汚水槽２に導かれる。汚水槽２の汚水は、放電加工開始前等に水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１によって汲み上げられ、第１の経路Ｌ１を介して加工槽１に供給され加工槽１に溜められる。また。フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２で汚水槽２内の汚水は汲み上げられ、第２の経路Ｌ２でフィルタ６に導かれ濾過されて加工屑等が除去され、加工液（清水）として清水槽３に貯留される。

加工液ポンプ（第３のポンプ）Ｐ３は、清水槽３の加工液（清水）を汲み上げ、上下の加工液供給ノズル４、５に供給する。加工液ポンプ（第３のポンプ）Ｐ３は、インバータ７によって吐出量が制御され、上下の加工液供給ノズル４、５から噴出される加工液の流量が調整される。また、清水槽３の清水を汲み上げイオン交換樹脂８やクーラ９を通し、清水槽３に戻す循環ポンプ（第４のポンプ）Ｐ４も設けられている。なお、該循環ポンプ（第４のポンプ）Ｐ４で汲み上げた清水の内、イオン交換樹脂８やクーラ９を通過する分よりあふれた分は、加工槽１に供給されるように構成されている。上述した各ポンプＰ１〜Ｐ４のオン／オフ、インバータ７の制御は、このワイヤ放電加工機を制御する数値制御装置等の制御装置１０で制御される。

被加工物の工作物（図示せず）は、加工槽１内に溜められた加工液中に浸漬され、張設されたワイヤ電極（図示せず）と工作物間に電圧を印加して放電を発生させ、この放電エネルギーによって加工が行われる。ワイヤ電極と工作物間のギャップに加工屑が滞留するとワイヤ電極と工作物との短絡が発生しやすくなり、加工が不安定になること等から、加工液供給ノズル４、５を工作物の上下に配置し、ワイヤ電極と工作物との間のギャップに向けて加工液を噴出しながら放電加工が行う。これによって、ギャップ、加工溝内の加工屑の除去とワイヤ電極の冷却等を行い、ワイヤ電極の断線を防止し、安定した放電加工が行えるなっている。

近年、工作物の板厚がおよそ１５０ｍｍ以上のいわゆる厚板ワークに対するワイヤ放電加工の需要が増加している。工作物の板厚が増加すると、加工液供給ノズルから噴出した加工液がワーク板厚の中央部付近に届き難くなるため、冷却と加工屑の排出を促進させるために、加工液供給ノズルから噴出する加工液の流量を増やす必要性が増している。

又、特許文献１には、加工する工作物に対して上下に加工液供給ノズルを配置し、加工液タンク（清浄液タンク）から、上下の各加工液供給ノズルへ加工液をそれぞれ供給するポンプを設けると共に、各ポンプにより供給される加工液の圧力を検出する圧力検出手段をそれぞれ設け、各圧力検出手段で検出された圧力値があらかじめ設定された圧力値に追従するように各ポンプの吐出量を独立して制御するようにしている。これによって、加工中の工作物に段差が有り板厚が変化するような場合でも、加工液による冷却作用、加工屑の除去作業が安定して遂行され、安定した放電加工が得られるようにした発明が記載されている。この発明によると、加工する工作物の表面に段差があるような形状の場合や上下の加工液供給ノズルの工作物への密着状態が相違した場合でも、上下の加工液供給ノズルに供給される加工液の圧力を調整することができる。すなわち、加工液供給ノズルが工作物表面から離れている状態では、工作物表面と加工液供給ノズルが近接している時と同じ圧力に制御しようとすると、ポンプから供給する加工液流量を増やすことができるようにしている。

特許第２７８４６１２号公報

ワイヤ放電加工を安定して実行できるようにするには、被加工物の工作物の板厚が厚くなるにつれて、加工液供給ノズルから噴出する加工液の流量を増加させねばならない。また、工作物の表面に段差があるような場合にも、安定した放電加工を得るには、加工液供給ノズルから噴出する加工液の流量を増減させる必要がある。加工液供給ノズルへの加工液の供給を増加させると清水槽３の清水（加工液）が枯渇する恐れがあるため、清水槽３への加工液の供給を増大させる必要がある。清水槽３ヘの加工液供給を増大させるには、フィルタ６で濾過する加工液量を増やす必要があり、フィルタ６の本数を増やしたり、フィルタ６の濾過面積を増やす等、フィルタ装置自体の濾過能力を増やすことはもちろんのこと、フィルタ６に加工屑を含む加工液を送るためのフィルタポンプＰ２の容量を大きくし、さらには、フィルタポンプＰ２を制御するインバータの容量をも大きくする必要がある。

しかし、加工液供給ノズルを供給する加工液が通常より増大するのは、限られたときだけであり、この限られたときのためにフィルタポンプＰ２の容量や該フィルタポンプＰ２を制御するインバータの容量を大きなものにすることは、装置を高価なものにし不経済である。
そこで、本発明の目的は、フィルタポンプや該フィルタポンプを制御するインバータの容量を大きくすることなく、フィルタへ送る加工液の流量を増大させることができる加工液供給装置を提供することにある。

本願発明は、加工槽に取り付けた工作物を加工液に浸漬して加工する放電加工機であって、加工屑を含む汚水槽から加工液を汲み上げ第１の経路を介して前記加工槽に送る第１のポンプと、前記汚水槽から加工液を汲み上げ第２の経路を介してフィルタに送り、該フィルタを通し濾過した後の加工液を清水槽に送る第２のポンプと、前記清水槽から加工液を汲み上げ加工液供給ノズルに供給する第３のポンプを備える加工液供給装置において、前記第１の経路中に設けられた第１のバルブと、前記第１の経路における前記第１のポンプと前記第１のバルブと間に設けられた分岐点から分岐し、前記第１のポンプで汲み上げられた加工液を前記フィルタに送る第３の経路と、前記第３の経路中に設けられた第２のバルブと、前記第１、第２のバルブを開閉し、前記第１のポンプで汲み上げられた加工液を加工槽へもしくはフィルタへの供給切り替えの制御を行う制御装置とを設け、加工液を加工槽へ供給する第１のポンプによってフィルタへも加工液を供給できるようにすることで、清水槽へ供給する加工液を増加できるようにした放電加工機の加工液供給装置である。
又、前記第３の経路を、加工液が前記第２のバルブを通過した後前記第２の経路と合流してフィルタに接続するように構成してもよいものである。

前記制御装置は、前記第１のポンプで汲み上げた加工液を加工槽に送るときには、前記第１のバルブを開け前記第２のバルブを閉じた状態とし、前記第１のポンプで汲み上げた加工液をフィルタに送るときには、前記第１のバルブを閉じて前記第２のバルブを開けた状態として、第１のポンプで汲み上げた加工液を第２のポンプで汲み上げた加工液と共に前記フィルタに供給するように制御するようにした。

さらに、前記清水槽の水位を測定する水位センサを設け、前記制御装置が該水位センサで検出された水位に基づいて、前記第１のポンプおよび第２のバルブを制御し清水槽の水位を所定範囲内に保持するよう制御するようにした。

もしくは、前記清水槽の水位を測定する水位センサと、前記第２のポンプの汲み上げ量を調節するインバータを設け、前記制御装置が、前記水位センサで検出された水位に基づいて、前記インバータを制御して前記第２のポンプの汲み上げ量を制御し、該第２のポンプによる最大の汲み上げ量に前記インバータを制御しても前記清水槽の水位が減少するとき、第２のバルブを開き、前記第１のポンプを駆動し、フィルタを通過する加工液の流量を増大するようにした。

本発明は、加工液供給ノズルへの加工液の供給が増大したとき、第２のポンプ（フィルタポンプ）によって供給される通常のフィルタへの加工液に加えて、第１のポンプ（水溜ポンプ）で汚水槽から汲み上げられた加工液もフィルタに供給されるので、加工屑がフィルタで除去された加工液を貯留する清水槽の水位が低下し、枯渇するような事態発生を防止することができる。放電加工装置の加工液供給装置が従来から備えている、加工槽に加工液を溜めるための第１のポンプ（水溜ポンプ）を利用して、フィルタへ供給する加工液を増大させるものであるから、フィルタへ加工液を供給する通常の第２のポンプ（フィルタポンプ）の容量、さらには該第２のポンプ（フィルタポンプ）の吐出流量を制御するインバータの容量は変えず増加させる必要がないことから、加工液供給装置を安価に経済的に構成できる。

従来から一般的に用いられているワイヤ放電加工機の加工液供給装置の概要図である。 本発明の第１の実施形態の概要図である。 本発明の第２の実施形態の概要図である。 本発明の第３の実施形態の概要図である。

図２は本発明の第１の実施形態の概要図である。図１に示した従来から用いられているワイヤ放電加工機の加工液供給装置と相違する点は、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１から加工槽１へ加工液（汚水）を供給する第１の経路Ｌ１の途中に第１のバルブＶ１を設けた点と、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１から第１のバルブＶ１までの第１の経路途中に分岐点Ｐを設け、該分岐点Ｐよりフィルタ６に加工液（汚水）を供給する第３の経路Ｌ３を設けると共に、該第３の経路Ｌ３の途中に第２のバルブＶ２を設けた点において、図１に示す従来例と相違するものである。

加工槽１に加工液を溜めるときには、第１のバルブＶ１を開、第２のバルブＶ２を閉とし、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１を駆動し、汚水槽２内の加工液を、第１の経路Ｌ１を介して加工槽１に送りこみ、加工槽１に加工液を溜める。加工槽１への加工液の貯留が完了し、放電加工を行うときは、加工液ポンプ（第３のポンプ）Ｐ３を駆動し、清水槽３から汲み上げ、上下に加工液供給ノズル４、５よりワイヤ電極と工作物間のギャップに向けて清水（加工液）を噴出させながら加工を行う。また、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２も駆動し、第２の経路Ｌ２を経由して汚水槽２の汚水（加工屑等を含む加工液）をフィルタ６に送り込み、濾過して清水槽３に供給する。また、循環ポンプ（第４のポンプ）を駆動し、清水槽３の清水（加工液）をイオン交換樹脂８、クーラ９を通し、再び清水槽３に戻し、清水（加工液）の循環をも行う。なお、イオン交換樹脂８やクーラ９を通過する分よりあふれた分は、加工槽１に供給される。

フィルタ６へ送る加工液の流量を増加させるときには、第１のバルブＶ１を閉、第２のバルブＶ２を開とし、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１を駆動して、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１からもフィルタ６に加工液（汚水）を送り込む。フィルタ６は水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１とフィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２の２つのポンプから送り込まれる汚水を濾過して清水槽３に吐出する。これによって、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２の容量を増加することなく、フィルタ６で濾過する加工液（汚水）の流量を増加し、清水槽３に供給する清水を増加させることができるから、加工液供給ノズル４、５から吐出する加工液の流量が増加しても、清水槽３に貯留する加工液（清水）の減少、枯渇を防止できる。なお、上述した各ポンプＰ１〜Ｐ４、およびインバータ７、第１、第２のバルブＶ１、Ｖ２の制御は該ワイヤ放電加工機を制御する数値制御装置等の制御装置１０によって、ＮＣプログラムもしくは手動スイッチによって制御される。

図３は本発明の第２の実施形態の概要図である。この第２の実施形態は、第１の実施形態において、汚水が、フィルタ６に送り込まれるフィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２からの第２の経路Ｌ２と、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１および第２のバルブＶ２を介して加工液（汚水）が送り込まれる第３の経路Ｌ３を合流点Ｑで合流させたものであり、この点において第１の実施形態と相違するのみである。他は第１の実施形態と同一である。

加工槽１に加工液を溜めるときには、第１のバルブＶ１を開、第２のバルブＶ２を閉とし、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１を駆動し、加工槽１に加工液を溜める。また、放電加工を行うときは、加工液ポンプ（第３のポンプ）Ｐ３を駆動し、清水槽３からの清水を上下に加工液供給ノズル４、５よりワイヤ電極と工作物間のギャップに向けて噴出させて加工を行うとともに、少なくとも第２のバルブＶ２を閉とし、また、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２を駆動し、第２の経路Ｌ２を経由して汚水槽２の汚水（加工屑等を含む加工液）をフィルタ６に送り込み、濾過して清水槽３に供給する。加工液供給ノズル４、５に供給する加工液が増加し、清水槽３に供給する清水を増加させる必要があるときには、第１のバルブＶ１を閉、第２のバルブＶ２を開とし、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１も駆動して、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１からもフィルタ６に加工液（汚水）を送り込む。フィルタ６は水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１とフィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２の２つのポンプから送り込まれる汚水を濾過して清水槽３に吐出する清水の流量を増加させ、清水槽３の加工液の減少を防止する。なお、各ポンプＰ１〜Ｐ４、およびインバータ７、第１、第２のバルブＶ１、Ｖ２の制御は該ワイヤ放電加工機を制御する数値制御装置等の制御装置１０によって、ＮＣプログラムもしくは手動スイッチによって制御される。

図４は、本発明の第３の実施形態の概要図である。この第３の実施形態は、第２の実施形態において、清水槽の水位を測定する水位センサとしての圧力センサＰＳを設けると共に、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２をインバータ１１によって制御して該ポンプによる汲み上げ流量を制御できるようにしたものである。

加工中、加工液ポンプ（第３のポンプ）Ｐ３の駆動により清水槽３の清水は加工液供給ノズル４、５に供給され、清水槽３には、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２の駆動により、汚水がフィルタ６で濾過された清水が供給される。
加工液ポンプ（第３のポンプ）Ｐ３、さらには循環ポンプ（第４のポンプ）Ｐ４による清水を加工液供給ノズル４、５、加工槽１に送る量がフィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２がフィルタ６に送る汚水（加工液）量を上回ると清水槽３の水位は低下する。制御装置１０は、この水位を圧力センサＰＳを介して検出し、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２のインバータ１１の周波数を上げて、より多くの汚水をフィルタ６に送り込み、清水槽３に供給される清水の量を増加させる。しかし、インバータ１１の周波数が有る閾値より大きく、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２の最大吐出量に達した場合でも、清水槽３の水位が減少する場合には、制御装置１０は、第１のバルブＶ１を閉じ第２のバルブＶ２を開いて、水溜ポンプＰ１をも駆動し、フィルタポンプＰ２から送り込む汚水に加え、水溜ポンプＰ１から送り込む汚水をフィルタ６に送る。フィルタ６は２つのポンプから送り込まれた汚水を濾過し加工屑等を除去して清水として清水槽３に送りこむ。これによって、清水槽３に供給される清水が増加するから、清水槽３の水位の減少を防止することができる。

清水槽３から汲み上げられる清水が増加しても、清水槽３に供給される清水が増加され、水位の低下を防止する。しかも、この清水槽３に供給される清水の増加は、水溜ポンプ（第１のポンプ）Ｐ１を作動させることによって得られるものであるから、加工液ポンプ（第３のポンプ）Ｐ３の容量、さらには、それを制御するインバータ１１の容量をも増大させる必要がない。

この第３の実施形態では、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２がインバータ１１で制御される例を示しているが、インバータ制御ではなく、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２は、単にオン／オフ制御されるものでもよい。加工中、フィルタポンプ（第２のポンプ）Ｐ２を駆動しておき、圧力センサＰＳで検出される水位が所定値より低下すれば、第２のバルブＶ２を開き（第１のバルブＶ１は、加工中は閉鎖）、水溜ポンプＰ１を駆動し、水溜ポンプＰ１からもフィルタ６に汚水を供給し、フィルタ６から吐出される清水の流量を増大させ、清水槽３の水位が上昇し所定値を超えると、水溜ポンプＰ１の駆動を停止すると共に第２のバルブＶ２を閉じ、清水槽３へ供給される清水の量を減少させる。以下、清水槽３の水位によって、この第２のバルブＶ２と水溜ポンプＰ１をオン／オフ制御するようにすればよい。

なお、図４に示す第３の実施形態は、３図に示した第３の実施形態に清水槽３の水位を測定する圧力センサＰＳ等を取り付けた例を示したが、図２に示す第１の実施形態においても、清水槽３に水位を測定するための圧力センサＰＳ等を取り付けてもよいものである。また水位を測定するセンサとして、圧力センサ以外の水位センサを用いてもよいことはもちろんである。

上述した各実施形態では、バルブＶ１、Ｖ２を開放状態、閉鎖状態の２つの状態を取りうるバルブを用いた例を示したが、これに限定されず、例えば流路を絞った状態、半開きの状態を選択するようなバルブや、開度を制御し流量を制御できるバルブを用いてもよいものである。
さらに、上述した各実施形態はワイヤ放電加工機の加工液供給装置の例を示したが、本発明はワイヤ放電加工機に限定されず、型彫りを行う放電加工機の加工液供給装置としても用いることができるものである。

１ 加工槽
２ 汚水槽
３ 清水槽
４ 上加工液供給ノズル
５ 下加工液供給ノズル
６ フィルタ
７、１１ インバータ
８ イオン交換樹脂
９ クーラ
１０ 制御装置
Ｐ１ 水溜ポンプ（第１のポンプ）
Ｐ２ フィルタポンプ（第２のポンプ）
Ｐ３ 加工液ポンプ（第３のポンプ）
Ｐ４ 循環ポンプ（第４のポンプ）
Ｖ１ 第１のバルブ
Ｖ２ 第２のバルブ
ＰＳ 圧力センサ
Ｌ１ 第１の経路
Ｌ２ 第２の経路
Ｌ３ 第３の経路

Claims (5)

1. 加工槽に取り付けた工作物を加工液に浸漬して加工する放電加工機であって、加工屑を含む汚水槽から加工液を汲み上げ第１の経路を介して前記加工槽に送る第１のポンプと、前記汚水槽から加工液を汲み上げ第２の経路を介してフィルタに送り、該フィルタを通し濾過した後の加工液を清水槽に送る第２のポンプと、前記清水槽から加工液を汲み上げ加工液供給ノズルに供給する第３のポンプを備える加工液供給装置において、
   前記第１の経路中に設けられた第１のバルブと、
   前記第１の経路における前記第１のポンプと前記第１のバルブと間に設けられた分岐点から分岐し、前記第１のポンプで汲み上げられた加工液を前記フィルタに送る第３の経路と、
   前記第３の経路中に設けられた第２のバルブと、
   前記第１、第２のバルブを開閉し、前記第１のポンプで汲み上げられた加工液を加工槽へもしくはフィルタへの供給切り替えの制御を行う制御装置と、
   を備えることを特徴とする放電加工機の加工液供給装置。
2. 前記第３の経路は、加工液が前記第２のバルブを通過した後前記第２の経路と合流してフィルタに接続されている請求項１に記載の放電加工機の加工液供給装置。
3. 前記制御装置は、前記第１のポンプで汲み上げた加工液を加工槽に送るときには、前記第１のバルブを開け前記第２のバルブを閉じた状態とし、前記第１のポンプで汲み上げた加工液をフィルタに送るときには、前記第１のバルブを閉じて前記第２のバルブを開けた状態として、第１のポンプで汲み上げた加工液を第２のポンプで汲み上げた加工液と共に前記フィルタに供給するように制御する請求項１または請求項２に記載の放電加工機の加工液供給装置。
4. 前記清水槽の水位を測定する水位センサを備え、前記制御装置は該水位センサで検出された水位に基づいて、前記第１のポンプおよび第２のバルブを制御し清水槽の水位を所定範囲内に保持するよう制御する請求項３に記載の放電加工機の加工液供給装置。
5. 前記清水槽の水位を測定する水位センサと、前記第２のポンプの汲み上げ量を調節するインバータを備え、前記制御装置は該水位センサで検出された水位に基づいて、前記インバータを制御して前記第２のポンプの汲み上げ量を制御し、該第２のポンプによる最大の汲み上げ量に前記インバータを制御しても前記清水槽の水位が減少するとき、第２のバルブを開き、前記第１のポンプを駆動し、フィルタを通過する加工液の流量を増大するようにした請求項１または請求項２に記載の放電加工機の加工液供給装置。

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