JP2019147229A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工液供給槽の設置面積の増大を抑え、浄化作業と送液作業の作業効率を低下させないようにする。【解決手段】加工液供給槽２０の汚液槽２０Ａは、加工槽１０よりも小さい容量で加工槽１０よりも下位に配置される。中間槽２０Ｂは、汚液槽２０Ａ以下の容量で汚液槽２０Ａと選択的に連通し余剰の放電加工液を汚液槽２０Ａにオーバフローさせる。清液槽２０Ｃは、中間槽２０Ｂよりも小さい容量で汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂの直上に設けられ余剰の放電加工液を中間槽２０Ｂにオーバフローさせる。汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂの容量の和は、加工槽１０の容量よりも大きい。配管は、加工槽１０のドレイン管路と、放電加工液を浄化して清液槽２０Ｃに送液する第１の管路と、清液槽２０Ｃから加工槽１０に放電加工液を送液する第２の管路と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、汚液槽と清液槽とを有する加工液供給槽を備えた放電加工装置に関する。特に、本発明は、清液槽を汚液槽の上位に配設した加工液供給槽を備えた放電加工装置に関する。

殆どの放電加工において、加工間隙における放電ギャップの電気絶縁度を維持するための加工媒体として放電加工液が使用されている。放電加工液は、高温になる加工部位を冷却し、加工にともなって生成される金属加工屑を含む不純物を加工間隙から除去する作用を合わせ持っている。したがって、長期間安定して加工を継続するためには、常に加工間隙に所定の温度の清浄な放電加工液が介在していることが要求される。そのため、放電加工液を加工媒体として使用する放電加工装置は、必要十分な量の放電加工液を貯留しておくことができる加工液供給槽を備えている。

加工液供給槽は、少なくとも、汚液槽と清液槽を有しており、所定量の放電加工液を繰返し使用することができる。加工液供給装置は、加工液供給槽と配管を含んでなり、加工に供されて汚れた放電加工液を汚液槽に回収し、汚れた放電加工液から不純物を除去して、浄化された放電加工液を清液槽に移し、清液槽から所定の温度の清浄な放電加工液を再び加工槽に供給するように構成されている。特に、水を主成分とする水系放電加工液を加工媒体として使用する場合は、時間とともに低下する比抵抗を回復させる純水器が加工液供給装置に設けられている。

放電加工装置は、稼働率を高くするために、加工槽の中の全ての放電加工液を可能な限り短時間で回収することができるように、加工槽の中の放電加工液をドレインから自由落下によって加工液供給槽に排出するようにしている。ドレインから自由落下によって加工液供給槽に排出する構成は、不純物によってポンプが故障したり、配管が損傷したりするおそれがない点においても優れている。

加工槽の中の放電加工液をドレインから排出するようにするためには、加工液供給槽は、満杯時の最高液位が加工槽の底面よりも下位にあるように配設されていないとならない。被加工物を放電加工液に完全に浸した状態で放電加工を行なう“浸漬加工”において、加工槽を満杯にして、加工中に所定量の放電加工液を循環供給することを想定すると、汚液槽と清液槽がそれぞれ少なくとも加工槽の容量と同じ容量を有している必要がある。なお、特段の記載がない限り、本発明において、各槽の容量は、各槽の実質最大貯留量を示す。

そのため、仮に、加工槽よりも下位に位置する加工液供給槽の槽壁の高さを加工槽の槽壁の高さと同じ高さにすることができたとしても、加工液供給槽の設置面積は、加工槽の底面積の２倍以上必要であるという計算になる。実用上は、加工液供給槽から放電加工液が漏出しないようにするため、汚液槽の容量を加工槽の容量よりも大きくするとともに、汚液槽と清液槽を分離させずに、清液槽の余剰の放電加工液を汚液槽に戻すことができるようにして、清液槽の容量を汚液槽に比べて小さくするようにしている。

例えば、特許文献１および特許文献２は、清液槽を汚液槽の上位に重ねて配置した放電加工装置を開示している。特許文献１および特許文献２の放電加工装置は、容量に対して加工液供給槽の設置面積を小さくすることができる。また、特許文献１および特許文献２の放電加工装置は、自由落下によって清浄な放電加工液を送液し、放電加工液を供給する時間を短縮することができる。以下、本発明において、高位の清液槽から自由落下によって放電加工液を一気に送液する方法、または、複数の供給管路から同時に放電加工液を送液する方法を“急送”という。

特開平４−１７１１２３号公報 実開昭６２−１９２８２７号公報

清液槽を汚液槽に重ねて配置することによって、加工液供給槽の設置面積を小さくすることができるが、加工槽の容量に比べて清液槽の容量が小さいので、空の加工槽を満杯にするときに、放電加工液が不足して送液作業の作業効率が低下する。また、清液槽を小さくするほど、待機時間中に一旦汚液槽に戻さなければならない清浄な放電加工液の量が多くなり、汚れた放電加工液に清浄な放電加工液を混入して再度浄化する不利益な浄化作業の負担がより大きく、浄化作業に要する時間が不必要に長くなって浄化作業の作業効率が低下するとともに、消耗品を余分に消費する。

送液作業と浄化作業の作業効率を低下させないようにするためには、汚液槽と清液槽とを完全に分離して汚液槽に清浄な放電加工液が戻らないようにするとともに、清液槽の容量を加工槽の容量に対して十分に大きくする必要がああり、加工液供給槽が大きくならざるを得ない。とりわけ、加工槽の容量が、例えば、１５００リットルを超えるような大型の放電加工装置の場合は、容量の大きい清液槽を高い位置に設けることは安全ではなく、また、高い位置に容量の大きい清液槽があると、清掃を含めたメインテナンス作業の負担が増大する。

本発明は、上記課題に鑑みて、加工槽の容量に比較して加工液供給槽の設置面積の増大を抑えながら、清浄な放電加工液を再生する浄化作業の作業効率を低下させないようにする放電加工装置を提供することを主たる目的とする。また、本発明は、比較的大型の放電加工装置であっても、加工槽を満杯にする送液作業の作業効率を低下させないようにする放電加工装置を提供することを目的とする。本発明によって得ることができるいくつかの有利な点は、具体的な実施の形態の説明において、その都度、詳しく示される。

本発明の放電加工装置は、上記課題を解決するために、被加工物（４）を放電加工液に浸漬して収容可能な所定の容量を有する加工槽（１０）と、加工槽（１０）よりも小さい容量を有する汚液槽（２０Ａ）と、汚液槽（１０）以下の容量を有し仕切壁（２１）を隔てて汚液槽（２０Ａ）と選択的に連通するように設けられ余剰の清浄な放電加工液を仕切壁（２１）を越えてオーバフローさせる中間槽（２０Ｂ）と、汚液槽（２０Ａ）よりも小さい容量を有し汚液槽（２０Ａ）および中間槽（２０Ｂ）の直上に重ねて設けられ余剰の清浄な放電加工液を中間槽（２０Ｂ）にオーバフローさせる清液槽（２０Ｃ）とを有し、汚液槽（２０Ａ）と中間槽（２０Ｂ）の容量の和が加工槽（１０）の容量よりも大きい加工液供給槽（２０）と、加工槽（１０）の中の放電加工液を自由落下によって汚液槽（２０Ａ）に排出するドレイン管路（３０Ａ）と、汚液槽（２０Ａ）から汚れた放電加工液を浄化して清浄な放電加工液を清液槽（３０Ａ）に送液する第１の管路（３０１）と、清液槽（２０Ｃ）から清浄な放電加工液を加工槽（１０）に送液する第２の管路（３０２）と、を含んでなる配管（３０）と、を備えてなる。

望ましくは、本発明の放電加工装置は、加工液供給槽（２０）の容量が加工槽（１０）の容量の１．５倍以上２倍以下である。また、中間槽（２０Ｂ）から清浄な放電加工液を清液槽（２０Ｃ）または直接加工槽（１０）に送液する第３の管路（３０３）を備える。

また、本発明の放電加工装置は、仕切壁（２１）の底面側に連通路（２２）を有し、連通路（２２）を常時閉鎖して空の加工槽（１０）に清浄な放電加工液を送液して加工槽（１０）が満杯になるまでの間は連通路（２２）を開放して汚液槽（２０Ａ）と中間槽（２０Ｂ）との間を連通するように動作する連通路（２２）を選択的に連通する開閉装置（２３）を含んでなるようにする。より望ましくは、汚液槽（２０Ａ）から清浄な放電加工液を直接加工槽（１０）に送液する第４の管路（３０４）を備える。

また、本発明の放電加工装置は、仕切壁（２１）の底面側に連通路（２２）を有し、連通路（２２）を常時閉鎖して加工中は連通路（２２）を開放して汚液槽（２０Ａ）と中間槽（２０Ｂ）との間を連通するように動作する連通路（２２）を選択的に連通する開閉装置（２３）を含んでなるようにする。なお、上記括弧内の符号は、図面の符号と一致するが、説明の便宜上付されたものであって、本発明を図面に示される実施の形態の放電加工装置に限定するものではない。

本発明の放電加工装置は、清液槽の余剰の清浄な放電加工液を貯留することができる中間槽を有し、汚液槽と清液槽を完全に分離しているので、浄化作業の作業効率が低下しない。また、加工槽の容量に対して所要量の清浄な放電加工液を中間槽ないしは選択的に中間槽と連通する汚液槽に準備しておくことができるので、加工槽を満杯にするまでの時間を余計に要することがなく、送液作業の作業効率が低下しない。

そして、清液槽の容量を加工槽の容量の半分程度に小さくすることができるので、容易に清液槽を高い位置に設置することができ、加工液供給槽の設置面積の増大を抑えることができる。その結果、本発明の放電加工装置は、加工槽の容量に比較して加工液供給槽の設置面積が大きくなく、浄化作業と送液作業の作業効率を低下させない。

本発明の放電加工装置の全体を示す正面図である。 本発明の各槽における放電加工液の貯留の状態を示すブロック図である。 本発明の各槽間の放電加工液の移動を示すタイミングチャートである。

図１は、本発明の放電加工装置の適切な実施の形態を示す正面図である。図１に示される放電加工装置は、水系放電加工液を加工媒体とするワイヤ放電加工装置である。図１は、加工槽の前扉が全開している状態を示している。図２は、加工槽と加工液供給槽の概容を模式的に示しており、加工槽と加工液供給槽の実際の配置と異なることがある。以下に、図１と図２を参照して、本発明の実施の形態の１つであるワイヤ放電加工装置を詳しく説明する。

図１に示されるワイヤ放電加工装置は、機械本機１に隣接して加工液供給装置２を具備する。機械本機１は、加工槽１０を有する。加工槽１０の中にワイヤ電極３と被加工物４との間に形成される加工間隙を含む加工部位が設けられる。加工液供給装置２は、加工液供給槽２０を有する。加工液供給槽２０は、汚液槽２０Ａと、中間槽２０Ｂと、清液槽２０Ｃとでなる。

図１に示されるワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極３を位置決め案内する図示しないワイヤガイドを被加工物４を挟んで上下に設けている。ワイヤガイドは、それぞれ加工液噴流ノズル５と共にガイドアセンブリの中に組み込まれている。加工液噴流ノズル５は、被加工物４を挟んで上側に設けられる加工液噴流ノズル５Ｕと、下側に設けられる加工液噴流ノズル５Ｂとを含む。加工液噴流ノズル５は、被加工物４の上面に対して垂直に張架されているワイヤ電極３と同軸に加工間隙に向けて所定の圧力の放電加工液を噴射して放電加工液の噴流を供給する。

加工槽１０は、被加工物４を放電加工液に浸漬して収容可能な所定の容量を有する。実施の形態の放電加工装置における加工槽１０は、水平１軸方向であるＸ軸方向に往復移動するテーブル上に設置され、テーブルは、Ｘ軸方向に直交する別の水平１軸方向であるＹ軸方向に往復移動するサドルの上に載置されており、加工槽１０は、同時水平２軸方向に移動することができる。

加工液供給槽２０の汚液槽２０Ａは、加工槽１０よりも小さい容量を有する。汚液槽２０Ａは、満杯時の液位が加工槽１０の底面よりも下位にあるように配設されており、加工槽１０の中の放電加工液を自由落下させて回収することができる。そのため、加工槽のドレインから排液を回収する従前の放電加工装置と同じように、加工槽の中の放電加工液をポンプによって汲み上げて排出する場合に比べて加工槽１０から放電加工液を全排するために要する時間が相当短い利点がある。

中間槽２０Ｂは、汚液槽２０Ａの容量よりも小さい容量を有する。中間槽２０Ｂは、仕切壁２１を隔てて汚液槽２０Ａに隣接して設けられ、汚液槽２０Ａと実質的に同じ高さの槽壁を有し、満杯時の液位が加工槽１０の底面よりも下位にあるように配設されている。汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとを区分する仕切壁２１は、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂの外槽壁の高さよりも低い高さを有し、中間槽２０Ｂに貯留されている余剰の清浄な放電加工液を仕切壁２１を越えてオーバフローさせて汚液槽２０Ａに供給することができる。

中間槽２０Ｂは、仕切壁２１を隔てて汚液槽２０Ａと選択的に連通する。汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間が連通しているときは、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂの中の放電加工液は、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂに貯留されている放電加工液の液面の高さが同じになるように連通路２２を自由に流動する。汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間が連通したときの汚液槽２０Ａの容量と中間槽２０Ｂとの容量の和は、加工槽１０の容量よりも大きい。そのため、計算上、加工槽１０から放電加工液を全排したときに、加工液供給槽２０から放電加工液が溢出することがない。

実施の形態の放電加工装置の加工液供給槽２０においては、図２Ａに示されるように、仕切壁２１の底面側に連通路２２を有するとともに、連通路２２を選択的に連通する手段として、連通路２２を開閉する開閉装置２３が設けられている。具体的に、開閉装置２３は、主に、シャッタのような板形状の開閉扉２３Ａと、エアシリンダあるいは電動機のような駆動源を有する駆動装置２３Ｂとを有し、開閉扉２３Ａを駆動装置２３Ｂによって上下に往復移動させて汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとを選択的に連通する。

開閉装置２３は、通常は、開閉扉２３Ａを下げて連通路２３を閉鎖しているが、空の加工槽１０に清浄な放電加工液を送液して加工槽１０が満杯になるまでの間は、開閉扉２３Ａを上げて連通路２２を開放し、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間を連通するように動作する。また、開閉装置２３は、加工中であって、汚液槽２０Ａに殆ど放電加工液が残されていない状態である場合は、開閉扉２３Ａを上げて連通路２２を開放し、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間を連通するように動作する。

清液槽２０Ｃは、中間槽２０Ｂよりも小さい容量を有する。具体的に、清液槽２０Ｃの容量は、少なくとも加工槽１０の容量の７割以下であり、望ましくは、加工槽１０の容量の半分以下である。特に、加工槽１０の容量が大きい大型の放電加工装置の場合は、加工槽１０の容量が半分以下でないと、汚液槽２０Ａの上に清液槽２０Ｃを重ねて配置するのが難しい。清液槽２０Ｃは、汚液槽２０Ａおよび中間槽２０Ｂの直上に重ねて設けられ余剰の清浄な放電加工液を直下に位置する中間槽２０Ｂにオーバフローさせて、移すことができる。

清液槽２０Ｃは、汚液槽２０Ａとは連通せず、完全に分離している。そのため、中間槽２０Ｂに流入する放電加工液は、不純物が除去されている清浄な放電加工液であるので、基本的には再度浄化処理する必要がなく、無駄にならない。特に、中間槽２０Ｂと清液槽２０Ｃの容量の和が加工槽１０の容量よりも大きくなるように加工液供給槽２０が設けられている場合は、中間槽２０Ｂと清液槽２０Ｃから同時に清浄な放電加工液を送液することができるので、空の加工槽１０に清浄な放電加工液を急送するようにすることができる。

加工液供給装置２における配管３０は、ドレイン管路３０Ａと、第１の管路３０１と、第２の管路３０２とを含んでなる。また、図２に示される実施の形態の放電加工装置の配管３０は、第３の管路３０３と、第４の管路３０４と、第５の管路３０５を含んでなる。ドレイン管路３０Ａは、排液管路であり、第１の管路３０１は、循環管路であり、第２の管路３０２ないし第５の管路３０５は、供給管路（送液管路）である。図２おいて、戻り管路を含む配管、逆止弁または安全弁を含むバルブ、あるいは流量計のように、配管の設計上、適宜設けられる部材は、図示省略されている。

ドレイン管路３０Ａは、加工槽１０の中の放電加工液を自由落下によって汚液槽１０に排出する管路である。ドレイン管路３０Ａは、ドレインバルブの開度を変更することによって、単位時間当たりに加工槽１０から排出する放電加工液の流量を調整することができる。汚液槽２０Ａに貯留されている放電加工液の液面を測定し、汚液槽２０Ａの液位に対応して、言い換えると、汚液槽２０Ａに貯留されている放電加工液の量に合わせてドレインバルブの開度を変更し、ドレインバルブを全開したときには、最短の時間で加工槽１０の中の放電加工液を全て汚液槽２０Ａに回収することができる。

実施の形態の放電加工装置において、加工槽１０の容量が汚液槽２０Ａの容量よりも大きいが、加工槽１０から排液している間も第１の管路３０１を通して汚液槽２０Ａから清液槽２０Ｃに放電加工液が送液されているので、加工液供給槽２０の全体で貯留しておくことができる放電加工液の総量が加工槽の１．５倍から２倍程度であるならば、ドレイン管路３０Ａを全開したときでも汚液槽２０Ａから中間槽２０Ｂに放電加工液が溢出することがない。

第１の管路３０１は、配管中にフィルタ２４が設けられており、汚液槽２０Ａからポンプによって汲み上げられ清液槽２０Ｃに向けて送り出される汚れた放電加工液から不純物を除去し浄化して清浄な放電加工液を清液槽２０Ｃに送液する管路である。

第２の管路３０２は、清液槽２０Ｃから清浄な放電加工液を加工槽１０に送液する管路である。実施の形態の加工液供給装置２においては、第２の管路３０２が途中で分岐して、冷却装置２５によって清浄な放電加工液を所定の温度に冷却できるようになっている。また、実施の形態のワイヤ放電加工装置は、水系放電加工液を加工媒体としているので、第２の管路３０２の分岐管路中にイオン交換樹脂を含む純水器２６が設けられており、清液槽２０Ｃに貯留されている放電加工液の比抵抗を所定値まで高くして維持するようにされている。

冷却装置２５と純水器２６の配置は、加工槽１０に所定の温度で所定の比抵抗値の清浄な放電加工液が送液される限りにおいて任意である。例えば、冷却装置２５と純水器２６とを第２の管路３０２から分岐させずに直列に配置することができる。あるいは、第２の管路３０２とは独立して別に冷却装置２５と純水器２６を含む循環管路を設けることができる。

第３の管路３０３は、中間槽２０Ｂから清浄な放電加工液を清液槽２０Ｃまたは直接加工槽１０に送液する管路である。図２に示される実施の形態の加工液供給装置２においては、第３の管路３０３は、途中で分岐して、中間槽２０Ｂの放電加工液を清液槽２０Ｃと加工槽１０とに選択的に送液できるように設けられている。第３の管路３０３においては、中間槽２０Ｂから清液槽２０Ｃに放電加工液を送液する循環管路と、中間槽２０Ｂから加工槽１０に放電加工液を送液する急送用の供給管路のうちの何れか一方だけを設けるようにすることができる。また、上記循環管路と上記供給管路が独立して両方設けられていてもよい。

連通路２２が閉鎖されている状態であるときは、清液槽２０Ｃからオーバフローする清浄な放電加工液だけが中間槽２０Ｂに流入して貯留されている。したがって、清液槽２０Ｃが加工槽１０の容量より小さくても、中間槽２０Ｂから直接または間接的に加工槽１０に清浄な放電加工液を供給することができるので、清浄な放電加工液が不足しない。そのため、汚液槽２０Ａと清液槽２０Ｃとが完全に分離した状態で清液槽２０Ｃの容量を加工槽１０の半分程度に小さくすることができ、設置面積を大きくすることなく、浄化作業と送液作業に優れる利点を有する。

実施の形態の放電加工装置は、中間槽２０Ｂと清液槽２０Ｃに所要量の放電加工液が貯留されている状態で中間槽２０Ｂから汚液槽２０Ａに清浄な放電加工液をオーバフローさせて供給できる構成を有しているので、中間槽２０Ｂが満杯になった後も継続して浄化処理を行なうことによって、汚液槽２０Ａを含めて加工液供給槽２０に貯留される全ての放電加工液を浄化することができる。

そのため、十分に待機時間をとって全ての放電加工液を浄化した状態にしている場合は、空の加工槽１０に清浄な放電加工液を送液するときに、選択的に連通路２２を開放して汚液槽２０Ａの液位と中間槽２０Ｂの液位が同じになるまで中間槽２０Ｂの放電加工液を汚液槽２０Ａに供給するようにすると、第３の管路３０３がなくても中間槽２０Ｂの清浄な加工液を清液槽２０Ｃに移すことができるので、清浄な放電加工液が不足することがなく、清液槽１０Ｃの容量を加工槽１０の容量に対して半分以下に小さくすることができる。

第２の管路３０２から加工槽１０に清浄な放電加工液を供給しているときに、同時に第３の管路３０３を通して中間槽２０Ｂから直接加工槽１０に清浄な放電加工液を供給することができる。そのため、実施の形態の放電加工装置は、清液槽２０Ｃの容量が加工槽１０の容量の半分程度でも、単位時間当たりの送液量を増大して急送を行なうことができ、空の加工槽１０を満杯にするまでの送液時間を一層短くすることができる。

したがって、実施の形態の放電加工装置は、汚液槽２０Ａと清液槽２０Ｃとを完全に分離しながら、清液槽２０Ｃの容量を加工槽１０の容量の半分以下に小さくすることができるので、放電加工液を浄化処理する浄化作業の作業効率が高く、空の加工槽を満杯にする送液時間の作業効率が低下しない。

例えば、加工槽の容量の１．５倍程度の放電加工液を貯留することができる従前の汚液槽と清液槽を並べて配置する加工液供給槽の設置面積と比較して小さい設置面積の加工液供給槽２０でも、加工槽１０の容量の２倍程度までの放電加工液を連続して浄化処理して貯留しておくことができる。そのため、待機時間中に清液槽２０Ｃの容量の２倍以上の量の清浄な放電加工液を準備しておき、連続して送液することができるので、送液作業の効率が低下しない。とりわけ、加工槽１０の容量が、例えば、１５００リットルを超えるような比較的大型の放電加工装置であっても、加工槽１０が満杯になるまでの時間を短縮することができる。

第４の管路３０４は、待機時間中の放電加工液の浄化処理によって汚液槽２０Ａを含む加工液供給槽２０に貯留されている放電加工液が実質的に全て浄化されているときに、汚液槽２０Ａから清浄な放電加工液を直接加工槽１０に送液する管路である。実施の形態の放電加工装置においては、第４の管路３０４は、第１の管路３０１と同時に使用されることがないので、第１の管路３０１から途中で分岐して設けられているが、第１の管路３０１とは別に独立して設けることができる。第４の管路３０４を利用して急送を行なうことができ、空の加工槽１０を満杯にするまでの時間をより短縮できる。

第５の管路３０５は、清浄な放電加工液を清液槽２０Ｃから加工液噴流ノズル５に供給し、加工液噴流ノズル５から清浄な放電加工液を加工間隙に供給する管路である。第５の管路３０５は、加工液噴流を使用しない放電加工装置には不要である。実施の形態の放電加工装置においては、加工中に中間槽２０Ｂに貯留されている放電加工液に比べて温度と比抵抗値がより厳しく管理されている清液槽２０Ｃに貯留されている清浄な放電加工液を直接加工間隙に供給することによって加工精度の低下を抑えることができる点で有利である。

図２は、加工槽と加工液供給槽における放電加工液の貯留の状態を示す。また、図２は、加工液供給装置の動作を示す。図３は、放電加工液の供給の操作のダイヤグラムであって、各液槽間の放電加工液の移動を示すタイミングチャートである。以下、図２および図３を用いて加工液供給装置の動作を説明する。

図２に示される実施の形態のワイヤ放電加工装置において、加工槽の容量を１７００リットルとし、汚液槽の容量が１４００リットル、中間槽の容量が１３００リットル、清液槽の容量が７００リットルで加工液供給槽２０の総容量を加工槽１０の２倍の３４００リットルとし、使用する放電加工液の総量を加工槽１０の容量の約１．５倍の２５００リットルとして、図３に示されるダイヤグラムに従って加工液供給装置２を操作して試験運転を行なった。試験運転では、不特定の待機期間後から送液時間を計測するようにするために、開始から５分後に空の加工槽に送液するように時間を調整している。

ワイヤ放電加工装置の機械本機１と加工液供給装置２の電源がオンである状態で放電加工液の浄化処理が行なわれている不特定の待機期間中は、図２Ａに示されるように、配管３０の中の第１の管路３０１と第２の管路３０２の分岐管路の循環管路だけが動作状態にあり、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間を選択的に連通する開閉装置２３の開閉扉２３Ａは、連通路２２を閉鎖している。

加工液供給装置２は、汚液槽２０Ａから放電加工液を汲み上げて、フィルタ２４を通して汚れた放電加工液を浄化し、清浄な放電加工液を清液槽２０Ｃに送液している。また、清液槽２０Ｃに貯留されている清浄な放電加工液は、第２の管路３０２から分岐する循環管路に送液され、冷却装置２５と純水器２６によって所定の温度と所定の比抵抗値に維持されている。

清液槽２０Ｃにおける放電加工液が清液槽２０Ｃの容量を超えると、中間槽２０Ｂに溢出して中間槽２０Ｂに清浄な放電加工液が貯留されるようになる。所定の時間が経過した後、中間槽２０Ｂに貯留されている放電加工液が中間槽２０Ｂの容量を超えると、仕切壁２１を越えて汚液槽２０Ａに溢出して清浄な放電加工液が汚液槽２０Ａに供給される。

中間槽２０Ｂから汚液槽２０Ａに放電加工液がオーバフローしているときは、すでに加工槽１０を満杯にするために必要な容量の清浄な放電加工液が中間槽２０Ｂと清液槽２０Ｃに貯留されている。図３に示される所要の待機期間が経過した時刻ｔ１の直前における加工槽１０と加工液供給槽２０の状態が図２Ａに示される。なお、図３に示される試験運転では、汚液槽２０Ａを含めた加工液供給槽２０に貯留されている放電加工液が全て浄化されるまで待機させてから送液時間の測定を開始するようにしている。

図３に示される時刻ｔ１において、加工槽１０を放電加工液で満杯にすることができる清浄な放電加工液が中間槽２０Ｂと清液槽２０Ｃとに貯留されているので、第２の管路３０２から清液槽２０Ｃの清浄な放電加工液を送液すると同時に第３の管路３０３から中間槽２０Ｂの清浄な放電加工液を送液し、加工槽１０の液面を一気に限界液位まで上げることができる。このとき、温度と比抵抗値がより厳密に管理されている状態の“高品質”の清浄な放電加工液を送液したい場合は、急送を行なわず、第２の管路３０２から清液槽２０Ｃの清浄な放電加工液のみを送液するように選択することができる。

実施の形態の放電加工装置において、具体的に、２５００リットルの放電加工液のうち、２０００リットルが中間槽２０Ｂと清液槽２０Ｃに貯留されているので、１４００リットルの容量を有する汚液槽２０Ａには、５００リットルが残っているだけである。このとき、放電加工液を加工槽１０に送液している期間中、開閉装置２３の開閉扉２４を開放して連通路２２を導通し、放電加工液が汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間を自由に行き来できるようにする。

実施の形態の加工液供給装置２のように、待機期間中に加工液供給槽２０に貯留される全ての放電加工液が浄化されるまで準備しておくことによって、選択的に汚液槽２０Ａに貯留されている清浄な放電加工液を第４の管路３０４からも送液するようにすることができ、送液に要する時間をより短縮するようにすることができる。したがって、実施の形態の放電加工装置は、加工槽１０の容量がより大きい大型の放電加工装置に有効である。

ただし、実施の形態の加工液供給槽２０は、汚液槽２０Ａの底面が中間槽２０Ｂの底面よりも若干低い位置にあって、汚液槽２０Ａの底に沈殿する不純物が中間槽２０Ｂに混入しないようにされている。図２Ｂに、加工槽１０が満杯の状態が示される。図３に示されるように、急送の場合、約４分で１７００リットルを送液して、時刻ｔ２にからの加工槽１０が満杯になった。急送しない場合でも、約９分で加工槽１０が満杯になったので、清液槽２０Ｃの容量が加工槽１０の半分程度であっても、加工槽１０と同じ容量の清液槽１０を有する従前の放電加工装置と比べて送液作業の作業効率が殆ど低下しないことが判明した。

加工槽１０が満杯になった後は、加工を想定して、加工間隙に介在する放電加工液の所定の温度と比抵抗値を維持するとともに加工間隙における洗浄の効果を高めるために、清液槽２０Ｃに貯留されている放電加工液を第５の管路３０５を通して加工液噴流ノズル５から直接加工間隙に高品質の放電加工液を噴射供給するようにしている。なお、加工槽１０に貯留されている放電加工液を優れた状態に維持して高精度の加工を行なうために、加工中に清液槽２０Ｃに貯留されている高品質の放電加工液を第２の管路３０２を通して加工槽１０に供給し続けることができる。

したがって、加工期間中は、余剰になる使用済の放電加工液が加工槽１０から溢出してドレイン管路３０Ａから少しずつ汚液槽２０Ａに排出されている。加工期間中は、加工槽１０に送液される放電加工液の量は、全体の放電加工液に対する割合で比較すると僅かであって、加工期間中に清液槽２０Ｃが満杯になり、汚液槽２０Ａには、放電加工液が殆ど残らなくなる。

具体的に、図３に示される時刻ｔ３で清液槽２０が満杯になるので、その後に無駄な浄化処理を行なったり、ポンプの空運転を行なわないようにするために、第１の管路３０１は、液面の高さから必要に応じて稼働し、第２の管路３０２の供給管路ないし第５の管路３０５だけを常時使用して他の管路を停止しておく。このときの加工槽１０と加工液供給槽２０における放電加工液の貯留の状態は、図２Ｃに示される。

加工が終了して加工槽１０に貯留されている放電加工液を全て排出するときは、加工槽１０への送液を停止し、開閉装置２３の開閉扉２３Ａを下げて連通路を閉鎖するとともに、ドレインバルブを全開して加工槽１０の中の使用済の放電加工液を汚液槽２０Ａに全排する。

実施の形態の放電加工装置は、放電加工液の浄化処理が効率よく行われるように、ドレイン管路３０Ａの単位時間当たりの最大の流量と第１の管路３０１の単位時間当たりの流量を考慮し、汚液槽２０Ａの容量に余裕があるように加工液供給槽２０の容量が設計されており、汚液槽２０Ａが加工槽１０よりも小さい容量であっても汚液槽２０Ａが満杯にならないようにされている。

例えば、図３の時刻ｔ４で、図２に示されるように加工槽１０が空になったときに、汚液槽２０Ａが満杯にならず、加工期間中にすでに略満杯である清液槽２０Ｃから清浄な放電加工液が中間槽２０Ｂに溢出しているが、汚れた放電加工液が汚液槽２０Ａから中間槽２０Ｂに流入しないので、浄化作業の作業効率は、低下しない。

万一、パイプあるいはポンプの故障や損傷のような想定される望ましくない事態が発生したときには、放電加工液が汚液槽２０Ａの容量を超えることがあるが、汚液槽２０Ａの放電加工液は、仕切壁２１を越えて中間槽２０Ｂにオーバフローするとともに、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの総容量が加工槽１０の容量よりも大きいので、汚れた放電加工液が中間槽２０Ｂに混入してしまうものの、加工液供給槽２０から溢出する事故を防ぐことができる。

本発明は、実施の形態のワイヤ放電加工装置に限定されることなく、すでにいくつかの具体的な例が示されているが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変形することができる。また、他の発明と組み合わせて実施することができる。例えば、本発明は、油を主成分とする油系放電加工液を加工媒体として使用する形彫放電加工装置で実施することができる。

本発明は、放電加工液を加工媒体として使用する放電加工装置に適用できる。本発明の放電加工装置は、加工液供給槽の設置面積を必要以上に大きくすることなく、放電加工液の浄化作業の作業効率を低下させずに、比較的短時間に空の加工槽を満杯にすることができ、送液作業の作業効率を低下させることがない。本発明は、放電加工装置の発展に寄与する。

１ 機械本機
２ 加工液供給装置
３ ワイヤ電極
４ 被加工物
５ 加工液噴流ノズル
１０ 加工槽
２０ 加工液供給槽
２０Ａ 汚液槽
２０Ｂ 中間槽
２０Ｃ 清液槽
２１ 仕切壁
２２ 連通路
２３ 開閉装置
２３Ａ 開閉扉
３０ 配管
３０Ａ ドレイン管路
３０１ 第１の管路
３０２ 第２の管路
３０３ 第３の管路
３０４ 第４の管路
３０５ 第５の管路

送液作業と浄化作業の作業効率を低下させないようにするためには、汚液槽と清液槽とを完全に分離して汚液槽に清浄な放電加工液が戻らないようにするとともに、清液槽の容量を加工槽の容量に対して十分に大きくする必要があり、加工液供給槽が大きくならざるを得ない。とりわけ、加工槽の容量が、例えば、１５００リットルを超えるような大型の放電加工装置の場合は、容量の大きい清液槽を高い位置に設けることは安全ではなく、また、高い位置に容量の大きい清液槽があると、清掃を含めたメインテナンス作業の負担が増大する。

本発明の放電加工装置は、上記課題を解決するために、被加工物（４）を放電加工液に浸漬して収容可能な所定の容量を有する加工槽（１０）と、加工槽（１０）よりも小さい容量を有する汚液槽（２０Ａ）と、汚液槽（１０）よりも小さい容量を有し仕切壁（２１）を隔てて汚液槽（２０Ａ）と選択的に連通するように設けられ余剰の清浄な放電加工液を仕切壁（２１）を越えてオーバフローさせる中間槽（２０Ｂ）と、中間槽（２０Ｂ）よりも小さい容量を有し汚液槽（２０Ａ）および中間槽（２０Ｂ）の直上に重ねて設けられ余剰の清浄な放電加工液を中間槽（２０Ｂ）にオーバフローさせる清液槽（２０Ｃ）とを有し、汚液槽（２０Ａ）と中間槽（２０Ｂ）の容量の和が加工槽（１０）の容量よりも大きい加工液供給槽（２０）と、加工槽（１０）の中の放電加工液を自由落下によって汚液槽（２０Ａ）に排出するドレイン管路（３０Ａ）と、汚液槽（２０Ａ）から汚れた放電加工液を浄化して清浄な放電加工液を清液槽（２０Ｃ）に送液する第１の管路（３０１）と、清液槽（２０Ｃ）から清浄な放電加工液を加工槽（１０）に送液する第２の管路（３０２）と、を含んでなる配管（３０）と、を備えてなる。

開閉装置２３は、通常は、開閉扉２３Ａを下げて連通路２２を閉鎖しているが、空の加工槽１０に清浄な放電加工液を送液して加工槽１０が満杯になるまでの間は、開閉扉２３Ａを上げて連通路２２を開放し、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間を連通するように動作する。また、開閉装置２３は、加工中であって、汚液槽２０Ａに殆ど放電加工液が残されていない状態である場合は、開閉扉２３Ａを上げて連通路２２を開放し、汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間を連通するように動作する。

ドレイン管路３０Ａは、加工槽１０の中の放電加工液を自由落下によって汚液槽２０Ａに排出する管路である。ドレイン管路３０Ａは、ドレインバルブの開度を変更することによって、単位時間当たりに加工槽１０から排出する放電加工液の流量を調整することができる。汚液槽２０Ａに貯留されている放電加工液の液面を測定し、汚液槽２０Ａの液位に対応して、言い換えると、汚液槽２０Ａに貯留されている放電加工液の量に合わせてドレインバルブの開度を変更し、ドレインバルブを全開したときには、最短の時間で加工槽１０の中の放電加工液を全て汚液槽２０Ａに回収することができる。

そのため、十分に待機時間をとって全ての放電加工液を浄化した状態にしている場合は、空の加工槽１０に清浄な放電加工液を送液するときに、選択的に連通路２２を開放して汚液槽２０Ａの液位と中間槽２０Ｂの液位が同じになるまで中間槽２０Ｂの放電加工液を汚液槽２０Ａに供給するようにすると、第３の管路３０３がなくても中間槽２０Ｂの清浄な加工液を清液槽２０Ｃに移すことができるので、清浄な放電加工液が不足することがなく、清液槽２０Ｃの容量を加工槽１０の容量に対して半分以下に小さくすることができる。

実施の形態の放電加工装置において、具体的に、２５００リットルの放電加工液のうち、２０００リットルが中間槽２０Ｂと清液槽２０Ｃに貯留されているので、１４００リットルの容量を有する汚液槽２０Ａには、５００リットルが残っているだけである。このとき、放電加工液を加工槽１０に送液している期間中、開閉装置２３の開閉扉２３Ａを開放して連通路２２を導通し、放電加工液が汚液槽２０Ａと中間槽２０Ｂとの間を自由に行き来できるようにする。

ただし、実施の形態の加工液供給槽２０は、汚液槽２０Ａの底面が中間槽２０Ｂの底面よりも若干低い位置にあって、汚液槽２０Ａの底に沈殿する不純物が中間槽２０Ｂに混入しないようにされている。図２Ｂに、加工槽１０が満杯の状態が示される。図３に示されるように、急送の場合、約４分で１７００リットルを送液して、時刻ｔ２にからの加工槽１０が満杯になった。急送しない場合でも、約９分で加工槽１０が満杯になったので、清液槽２０Ｃの容量が加工槽１０の半分程度であっても、加工槽１０と同じ容量の清液槽２０Ｃを有する従前の放電加工装置と比べて送液作業の作業効率が殆ど低下しないことが判明した。

具体的に、図３に示される時刻ｔ３で清液槽２０Ｃが満杯になるので、その後に無駄な浄化処理を行なったり、ポンプの空運転を行なわないようにするために、第１の管路３０１は、液面の高さから必要に応じて稼働し、第２の管路３０２の供給管路ないし第５の管路３０５だけを常時使用して他の管路を停止しておく。このときの加工槽１０と加工液供給槽２０における放電加工液の貯留の状態は、図２Ｃに示される。

Claims (6)

1. 被加工物を放電加工液に浸漬して収容可能な所定の容量を有する加工槽と、前記加工槽よりも小さい容量を有する汚液槽と前記汚液槽よりも小さい容量を有し仕切壁を隔てて前記汚液槽と選択的に連通するように設けられ余剰の清浄な放電加工液を前記仕切壁を越えてオーバフローさせる中間槽と前記中間槽よりも小さい容量を有し前記汚液槽および前記中間槽の直上に重ねて設けられ余剰の清浄な放電加工液を前記中間槽にオーバフローさせる清液槽とを有し前記汚液槽と前記中間槽の容量の和が前記加工槽の容量よりも大きい加工液供給槽と、前記加工槽の中の放電加工液を自由落下によって前記汚液槽に排出するドレイン管路と前記汚液槽から汚れた放電加工液を浄化して清浄な放電加工液を前記清液槽に送液する第１の管路と前記清液槽から清浄な放電加工液を前記加工槽に送液する第２の管路とを含んでなる配管と、を備えてなる放電加工装置。
2. 前記加工液供給槽の容量が前記加工槽の容量の１．５倍以上２倍以下である請求項１に記載の放電加工装置。
3. 前記中間槽から清浄な放電加工液を前記清液槽または直接前記加工槽に送液する第３の管路を備えてなる請求項１に記載の放電加工装置。
4. 前記仕切壁の底面側に連通路を有し前記連通路を常時閉鎖して空の前記加工槽に清浄な放電加工液を送液して前記加工槽が満杯になるまでの間は前記連通路を開放して前記汚液槽と前記中間槽との間を連通するように動作する前記連通路を選択的に連通する開閉装置を含んでなる請求項１に記載の放電加工装置。
5. 前記汚液槽から清浄な放電加工液を直接前記加工槽に送液する第４の管路を備えてなる請求項４に記載の放電加工装置。
6. 前記仕切壁の底面側に連通路を有し前記連通路を常時閉鎖して加工中は前記連通路を開放して前記汚液槽と前記中間槽との間を連通するように動作する前記連通路を選択的に連通する開閉装置を含んでなる請求項１に記載の放電加工装置。

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