JP2602068Y2 - 放電加工装置用電極交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案の装置は、特に大物の被加
工物を放電加工する放電加工装置に於て、複数の交換電
極を交換する電極交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に工具交換装置を備えた工作機械
は、加工工具と被加工物とを相対移動させて、被加工物
に切削加工を施し所望の形状に加工する。その加工は、
荒加工から仕上げ加工までを必ずしも１つの工具によっ
て行うことはない。なぜなら、現在ますます高精度、高
精密化の製品が要求されるために、複雑な加工をしなけ
ればならない。そのために複雑な形状の加工をなす、各
部分の加工形状に対応した工具が、前記荒加工から仕上
げ加工までの加工段階毎に応じて選択され、かつ工具は
頻繁に交換する必要があるので通常、各種複数の工具が
収納されている工具マガジン位置から加工装置本体のス
ピンドル位置へ工具を搬送し交換する工具交換装置が前
記マガジン位置あるいは前記スピンドル位置に位置決め
するように制御されている。

【０００３】この工具交換装置の概略構成は、交換アー
ムが旋回軸に嵌合するピニオンとラックの噛合いによっ
て前記ラックに結合した駆動手段の駆動により、直線運
動から回転運動へ変換され、しかも前記旋回軸の軸線位
置は不変して成り、所定の方向に旋回される。また、前
記工具交換アームは前記旋回軸と結合されていて、前記
所定の方向へ位置決めした後、その旋回軸上端部に設け
られた駆動手段によって所定の高さ位置へ昇降移動され
る。

【０００４】ここで、工具交換アームの構成としては、
前記旋回軸を中心に交換アームが片側もしくは両側に設
けたものがある。前記両側の交換アームでは、前記旋回
軸の旋回動によって工具マガジン側の工具と、スピンド
ル側の工具を同時に把持した後、前記旋回軸を昇降させ
る前記駆動手段によって着脱動作を行なう。特に片側の
ものにあっては、前記交換アームの工具把持部が前進及
び後退するように構成されていて、工具を把持した後、
前記旋回軸の昇降移動により工具の着脱を行う。

【０００５】しかし大物の被加工物を加工する大型工作
機械の工具交換装置に於いては、前記工具マガジン位置
と前記スピンドル位置との間が延長し、その上、工具の
大きさや重量が増加してしまう。

【０００６】そしてその対策は例えば、米国特許第３，
１６１，９５１号公報、特公昭４７−１９６７５号公
報、特開昭６２−１５２６３６号公報が開示されてい
る。その主な概要として、工具交換装置は加工装置本体
のスピンドル近傍に備えられ、しかも前記工具交換装置
とは別に工具を移動させる搬送ラインを増設し、前記工
具交換装置とシャトル及びストッカー等の工具移送部が
前記搬送ライン上を移動する中間の搬送装置との中継動
作をして、工具が受渡される構成としている。また他に
は工具を収納する円環状の工具マガジンは加工装置本体
の側面上部に配設し、かつ工具交換装置は中央部に配設
する。そして交換の際はスピンドルヘッドが該スピンド
ルヘッドのスピンドル位置と前記工具マガジン位置との
交換位置へ大幅に移動し、前記交換装置はスピンドルに
対しての平行移動と前記交換装置のアーム旋回、及び前
記中央部から前記スピンドル間で、工具の出入動作によ
り、工具交換装置の近傍で複数動作の組合せによって交
換動作を得る。さらには、多数の工具交換アームがスピ
ンドルを中心として放射状に有しており、そして前記ア
ームに連結したピニオンギアと中間ギアが、ラックギア
に結合した駆動手段により円弧運動してスピンドル軸内
口へ向けられた後、前記工具を前記スピンドル軸内口に
着脱させるための直線運動は、前記アームを別に設けら
れたもう一つの駆動手段により移動させて成る。従っ
て、前記交換動作における前記アームの旋回移動と平行
移動は別々の駆動手段により行われる構成である。

【０００７】ところで、上述した工具交換装置は切削加
工における工作機械に関するものである。一方、本考案
は、電極と被加工物とを所定の間隙において対向配置
し、電極と被加工物の間隙に放電電圧を印加して前記間
隙に放電を発生させると共に電極と被加工物とを相対移
動させて放電加工を施す放電加工装置であって、荒加工
から仕上げ加工までを複数の電極を加工段階毎に使い分
けて所望の形状に放電加工する場合に、複数の電極を交
換するための放電加工装置用の電極交換装置に関するも
のである。

【０００８】そこで、以下に、特に大物の被加工物を放
電加工する大型の放電加工装置であって、電極を収納す
る電極マガジン位置と放電加工装置のスピンドル位置と
の間が延長してしまう場合の従来の電極交換装置につい
て説明する。なお、通常の放電加工装置にあっては、加
工形態は異なるが、工具を交換する形式は殆ど大差がな
い。

【０００９】図４は、従来の放電加工装置に取り付けら
れた電極交換装置の全体の概略構成を示す平面図であ
る。図５は従来の電極交換装置の交換アームの構成を示
す側面図である。図４に示されるように、１２０は複数
の交換電極１５０ｂが電極マガジンポット１２０ａによ
り吊持され収納されている電極マガジンである。１００
は、図示していない加工液を浸漬して収容した加工槽を
載置したＸ−Ｙテーブル上の被加工物と電極１５０ａと
の加工間隙に加工電圧パルスを印加して、周知の制御装
置により前記Ｘ−ＹテーブルがＸ，Ｙ軸モータの駆動に
よる相対移動を施されて、前記被加工物を所定の形状に
放電加工する放電加工装置である。１００ａは、前記放
電加工装置１００のスピンドルヘッド１００ｂに内蔵し
て電極１５０ａを保持すると共に、前記被加工物の対向
する方向に加工送りを行って放電加工し、交換電極１５
０ａを必要に応じて着脱可能にしたスピンドルである。
電極交換装置は前記電極マガジンポット１２０ａ位置と
前記スピンドル１００ａ位置との間Ｌ_４ の間に設けら
れ、そして前記電極交換装置の旋回軸２は、該旋回軸の
一端に交換アーム３０を結合すると共に、その一端を中
心として所定の搬送径路Ｌ_５を往復旋回するように配設
されている。また旋回軸２は、前記Ｌ_４の距離と前記交
換アーム３０の長さとの関係から旋回軸中心位置が決定
されるよう支持固定されている。

【００１０】次に図５において、前記電極交換装置は前
述した通りの位置に配設され、該交換装置の旋回軸２
は、一端側に前記交換アーム３０が結合している。該交
換アーム３０の基体３０ａはアクチュエータ３０ｅを内
蔵し固定され、また基体３０ａにはガイドバー３０ｄを
固定すると共に該ガイドバー３０ｄには電極把持部３０
ｃが手動可能に配設されている。そして前記電極把持部
３０ｃは前記交換電極１５０を解放可能にし、かつ前記
アクチュエータ３０ｅに結合したピストン軸３０ｂの駆
動により進退駆動する。前記アクチュエータ３０ｅのピ
ストン軸３０ｂは加圧流体供給装置１４０から管路１４
０ｃ及び１４０ｄを通って加圧流体の供給または排出に
より進退駆動する。

【００１１】一方、前記旋回軸２の他端側には、アクチ
ュエータ２ｃのピストン軸２ｂが連結し、該ピストン軸
２ｂは加圧流体供給装置１４０から管路１４０ａ及び１
４０ｂを通って加圧流体の供給または排出により進退駆
動して昇降作動する。

【００１２】尚、加圧流体供給装置からの加圧流体の供
給または排出は、図示していない供給側の弁の切換作動
によるので、１つの管路が供給と排出を兼用することに
なり、例えば、前記ピストン軸２ｂが前進作動ならば管
路１４０ａが供給側となり、管路１４０ｂが排出側とな
る。そして後退作動ならば、管路１４０ａと管路１４０
ｂは逆になる。そして、前記は字部３０ｃは前記マガジ
ンポット１２０ａまたは前記スピンドル１００ａの各々
の脱着位置に向けられた時、確実に装着または抜き取る
ために進退駆動させる様に構成され、前記旋回軸２と一
体型に形成した交換アーム３０であっても良い。

【００１３】次に動作を説明する。まず前段階として荒
加工が終了した後、定位置で待機する交換アームが搬送
経路Ｌ_５に沿ってマガジンポット１２０ａの位置からス
ピンドル１００ａの位置へ旋回移動する。そして前記ス
ピンドル１００ａの所定の位置で制御装置１３０の信号
による、前記アクチュエータ３０ｅの管路１４０ｃへの
加圧流体供給装置１４０からの加圧流体の供給と、管路
１４０ｄから前記アクチュエータ３０ｅへの排出との同
期作動によって、電極把持部３０ｃが前進駆動し、使用
済み電極１５０ａを掴み、そして該電極１５０ａは前記
同様にしてピストン軸２ｂの前進駆動によって交換アー
ム３０が下降作動して抜き取る。その後、交換アーム３
０はマガジンポット１２０ａへ旋回し、前記ピストン軸
２ｂの後退駆動によりマガジンポット１２０ａの所定の
位置に到達し、そして電極把持部３０ｃが後退作動する
ことによって前記電極１５０ａの収納が完了する。

【００１４】尚、上記交換動作中はマガジンポット１２
０ａのローテーション動作が行われると共に前記使用済
み電極予め定められた前記マガジンポット位置に収納さ
れる。

【００１５】しかる後に、前記マガジンポット１２０ａ
のローテーションによって選択された次の電極１５０ｂ
は、電極把持部３０ｃの前進駆動によって掴まれ、そし
て交換アーム３０が下降して電極１５０ｂをマガジンポ
ット１２０ａから抜き取る。その後、交換アーム３０を
旋回させてスピンドル１００ａの軸線に合致させ、続い
て交換アーム３０が上昇することにより前記次の電極１
５０ｂがスピンドル１００ａに装着され、電極把持部３
０ｃが後退駆動して交換動作が完了する。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな構成に於て、電極の大きさが大きくなればなるほ
ど、電極マガジン位置からスピンドル位置までの間が長
い移動径路にならざる得ないから、電極交換装置の他に
電極の受渡しを中継する搬送装置を増設するか、交換ア
ームを長くするかしなければならない。前記搬送装置を
増設した場合は、必然的に電極交換装置の構成は非常に
複雑になる。一方、交換アームを長くした場合には、電
極交換装置全体が大型化して、動作領域や占有面積が拡
大して危険を増すことになり、カバー材や保護部材が必
要になるという問題点がある。また、交換アームが長く
なると、大型の電極を支えるために交換アームの関連部
材を頑丈に構成しなければならず、交換アーム自体が大
型になり重量が大きくなってしまうという問題点があ
る。さらに、平行運動と旋回運動を別々に駆動させ、し
かも別々の駆動装置で駆動させるため、部品点数が多く
なると同時に制御が複雑になるという問題点もある。

【００１７】本考案の目的は、大物の被加工物を放電加
工するためにマガジン位置とスピンドル位置との電極を
交換する移動経路が長くなる大型の放電加工装置に設け
られる、新規な放電加工装置の電極交換装置を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本考案は、放電加工装置
に設けられたスピンドルと、前記放電加工装置に隣接し
て設けられ複数の交換電極を授受可能に収納する電極マ
ガジンと、前記スピンドルと前記電極マガジンとの略中
間で放電加工装置に取り付けられた枠体と、前記電極マ
ガジンと前記スピンドルとを結ぶ方向に延びるように前
記枠体に取り付けられたラックギアと、前記ラックギア
と平行に前 記枠体に設けられたガイドレールと、前記ガ
イドレールに沿って摺動するスライドガイドに固定して
設けた軸受と、前記軸受に設けられる旋回軸と、前記ラ
ックギアに噛合うように軸方向に摺動可能に前記旋回軸
に設けられたピニオンギアと、前記旋回軸を上昇及び下
降させる駆動装置と、前記旋回軸の下端に設けられ前記
電極を把持可能な電極把持部を一端に備えた交換アーム
と、前記交換アームの基体に設けられ前記交換アームを
前進ないし後退させる駆動装置と、前記枠体と前記軸受
との間に設けられ前記軸受を前記ガイドレールに沿って
平行移動させると同時に前記ラックギアと前記ピニオン
ギアを介して前記旋回軸を旋回させる駆動装置と、を設
けたものである。

【００１９】

【作用】複数の交換電極を授受可能にして収納した電極
マガジン位置と放電加工装置のスピンドル位置との間の
所定の移動経路上に配設した電極交換装置は、交換電極
を把持または解放可能な把持部を有した交換アームを旋
回軸に結合し、前記旋回軸を保持した移動案内装置に結
合したアクチュエータの駆動により、前記移動案内装置
の移動体が所定の移動経路に沿って移動することで、前
記交換アームは、前記所定の移動経路を平行移動しなが
ら旋回移動の同時移動を可能とし、延長した両位置間で
あっても一駆動装置で一動作によって搬送することがで
きる。

【００２０】

【考案の実施例】図１は、本考案による放電加工装置用
の電極交換装置を表し、そして電極を収納する電極マガ
ジンと放電加工装置本機に内蔵してあるスピンドルの位
置関係を表す図である。図２は本考案の電極交換装置に
おける各部分の主構成を示す側面図である。図３は本考
案の電極交換装置における各部分の主構成を示す正面図
である。以下図１乃至図３を参照して電極交換装置の説
明をする。尚、従来と同様な部分の構成は同一符号と
し、説明を一部省略する。前記電極交換装置は電極を収
納する電極マガジン１２０のマガジンポット１２０ａと
放電加工装置１００のスピンドル１００ａとの間Ｌ_１に
配置し、主として交換電極を保持する交換アームがスピ
ンドル軸線の垂直方向に平行移動する構成と旋回移動す
る構成と大別することができる。まず旋回移動する主な
構成として、旋回軸２は該軸の上方端部にアクチュエー
タ２ｃのピストン軸２ｂを駆動することによって上昇及
び下降移動する。そして下方端部には交換アームの基体
３０ａがフランジ部材２ａを介してボルト３０ｆによっ
て強固に固定されている。交換アーム３０は電極把持部
３０ｃによって電極を把持あるいは解放可能になってお
り、そして基体３０ａに内蔵されているアクチュエータ
３０ｅのピストン軸３０ｂは電極把持部３０ｃと連結さ
れて、該電極把持部３０ｃはガイドバー３０ｄに沿って
前進及び後退移動する。ピニオンギア３は前記旋回軸２
に滑りキー２ｄを軸方向に摺動可能に嵌合され、かつラ
ックギア４に沿って噛合しながら回転移動する。軸受９
は前記旋回軸２を包皮保持しつつ該旋回軸の回転、及び
前記アクチュエータ２ｃによる軸方向の昇降動作を円滑
に成し得るように構成されている。尚、好ましくは滑り
軸受を用いると良い。

【００２１】次にスピンドル軸線の垂直方向に移動する
構成として、枠体１は前記放電加工装置１００本体と前
記マガジン１２０との略中間に位置する所で溶接もしく
はボルトによって固定されている。尚、枠体１はマガジ
ンポット１２０ａとスピンドル１００ａの間の前記交換
電極の搬送径路Ｌ_２に於ける交換アーム３０の長さと後
述するアクチュエータの駆動ストローク量に同一の移動
径路Ｌ_３によって決定される。枠体１の上部側では、リ
ブ１０ａが該枠体の剛性を高めるために補強部材として
溶接されてある。そして上板１１には前記ラックギア４
がボルトにより位置決め固定され、かつ前記リブ１０ａ
とも固定されている。ガイドレール６ａは横板１２ａに
ボルトによって位置決め固定し、同時にその横板１２ａ
は前記リブ１０ａの板厚面側と上板１１の裏面側との両
側に溶接して固定されている。スライドガイド５ａは前
記ガイドレール６ａに沿って摺動し、かつ前記軸受９上
部側と強固に固着されている。一方、枠体１の下部側で
は、上部側と略同様に横板１２ｂがリブ１０ｂに固定さ
れ、かつガイドレール６ｂは横板１２ｂにボルトによっ
て位置決め固定されている。キー１３はガイドレール６
ｂを位置調整可能に設けられている。またこのキー１３
は上部側のガイドレール６ａに設けて位置調整しても良
い。スライドガイド５ｂはガイドレール６ｂに沿って摺
動し、かつ前記軸受９下部側と強固に固着されている。

【００２２】従って、前記軸受９は前記上部側及び下部
側の両方のスライドガイド５ａ及び５ｂに固着し、かつ
前記スライドガイド５ａ及び５ｂがガイドレール６ａ及
び６ｂに少なくとも前記移動経路Ｌ_３分以上、直線移動
可能に嵌合してなる。

【００２３】アクチュエータ７はガイドレール６ａと６
ｂとで挟まれる略中間位置に並列に配置し、ブラケット
１４を介してボルト１５により位置決め固定されてい
る。前記アクチュエータのピストン軸８端部は取付金具
１６を介して軸受９に連結固着されている。そして軸受
９は加圧流体供給装置１４０からの加圧流体によってア
クチュエータ７を駆動させて上述したガイドレールに沿
って、アクチュエータ７のストローク量に相当する移動
経路Ｌ_３ 分移動することができる。

【００２４】次に動作の説明をする。まず、前工程とし
て放電加工装置１００のスピンドル１００ａに電極１５
０ａが装着されていて、電極マガジン１２０のマガジン
ポット１２０ａは使用済の電極を収納するためにローテ
ーションする。そして制御装置１３０からの信号によ
り、加圧流体供給装置１４０から加圧流体の供給によっ
てアクチュエータ７を駆動させて、ピストン軸８が前進
すると軸受９がガイドレール６ａ及び６ｂに沿って、ア
クチュエータ７のストローク量に相当する移動経路Ｌ_３
分を移動しながら同時に、旋回軸２は枠体１に固定され
ているラックギア４に沿って該旋回軸に嵌合するピニオ
ンギア３が回転し、旋回軸２の下端側に結合した交換ア
ーム３０の電極把持部３０ｃに把持された電極は平行移
動と旋回移動の同時移動することにより、前記マガジン
ポットから前記スピンドルへの搬送経路Ｌ_２に沿って移
動する。その後、電極把持部３０ｃは基体３０ａに内蔵
したアクチュエータ７の駆動により前進してスピンドル
１００ａに装着されている電極１５０ａを掴み、そして
旋回軸２は上端側にあるアクチュエータ２ｃの駆動によ
って下降し、電極１５０ａはスピンドル１００ａから抜
き取られ、続いて、アクチュエータ７のピストン軸８の
駆動によって交換アーム３０は後退移動し、スピンドル
１００ａからマガジンポット１２０ａへ上述した方向と
は逆に移動する。そして使用済み電極１５０ａは前記ピ
ストン軸８の前進移動によりマガジンポット１２０ａの
軸線位置に合致させる。しかる後に、使用済み電極１５
０ａは旋回軸２を上昇させてマガジンポット１２０ａに
収納され、次いで電極把持部３０ｃは後退駆動して使用
済み電極１５０ａの収納が完了する。

【００２５】ここで次工程のための新たな電極と交換す
るため、交換アームは前記後退動完了時の位置で待機し
たままマガジンポット１２０ａはローテーションして次
の電極１５０ｂを選択する。その後、選択された新たな
電極１５０ｂは上述した動作と同様に行うことによっ
て、スピンドル１００ａに装着される。

【００２６】尚、電極把持部３０ｃの前進及び後退は確
実かつ正確にスピンドル又はマガジンポットに着脱させ
るための位置決め動作であって、前記前進及び後退の移
動量は着脱位置を修正する程度であり、必ずしもこのよ
うな構成にしなくともよい。

【００２７】

【考案の効果】本考案によれば、一つの駆動装置で平行
移動と旋回移動とを同時に行える構成としたので、電極
の大きさが大きくなって、マガジン位置からスピンドル
位置までの間が長い移動径路にならざる得ない場合で
も、電極交換装置の構成は比較的簡単であって、かつ交
換アームの搬送経路を比較的小さくでき、動作領域や占
有面積、あるいは交換装置全体が必要以上に大きくなる
ことがない。そして、交換アーム自体も大きくする必要
がないから、大型電極であっても、高精度に交換し得る
効果を奏する。また、電極交換装置の他に電極の受渡し
を中継する搬送装置を増設したり、交換アームを極端に
長くする必要がなくなるので、電極交換装置が非常に複
雑になったり、動作領域や占有面積が拡大したり、交換
アーム自体の重量が大きくなることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る電極交換装置の電極移動経路を示
す平面図である。

【図２】本考案に係る電極交換装置を示す正面図であ
る。

【図３】図２に示す電極交換装置の側面図である。

【図４】従来の電極交換装置の電極移動経路を示す平面
図である。

【図５】従来の電極交換装置を構成する正面図である。

【符号の説明】

２ 旋回軸 ３ ピニオンギア ４ ラックギア ５ａ，５ｂ スライドガイド ６ａ，６ｂ ガイドレール ７ アクチュエータ ９ 軸受 ３０ アーム部 １００ａ スピンドル １２０ａ マガジンポット １５０ 電極 Ｌ_２，Ｌ_５ 搬送経路 Ｌ_３ 移動経路

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電加工装置に設けられたスピンドル
   と、 前記放電加工装置に隣接して設けられ複数の交換電極を
   授受可能に収納する電極マガジンと、 前記スピンドルと前記電極マガジンとの略中間で放電加
   工装置に取り付けられた枠体と、 前記電極マガジンと前記スピンドルとを結ぶ方向に延び
   るように前記枠体に取り付けられたラックギアと、 前記ラックギアと平行に前記枠体に設けられたガイドレ
   ールと、 前記ガイドレールに沿って摺動するスライドガイドに固
   定して設けた軸受と、 前記軸受に設けられる旋回軸と、 前記ラックギアに噛合うように軸方向に摺動可能に前記
   旋回軸に設けられたピニオンギアと、 前記旋回軸を上昇及び下降させる駆動装置と、 前記旋回軸の下端に設けられ前記電極を把持可能な電極
   把持部を一端に備えた交換アームと、 前記交換アームの基体に設けられ前記交換アームを前進
   ないし後退させる駆動装置と、 前記枠体と前記軸受との間に設けられ前記軸受を前記ガ
   イドレールに沿って平行移動させると同時に前記ラック
   ギアと前記ピニオンギアを介して前記旋回軸を旋回させ
   る駆動装置と、 を備えた放電加工装置用電極交換装置。