JP3029882B2 - 深孔用放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電加工装置、詳しく
は深孔を放電加工によって穿設する放電加工装置の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、放電加工によって被加工物に
細孔を穿設する放電加工装置が提案されている。この装
置は、細長筒状に形成した電極の後端部側を装置本体に
取り付け、この電極の先端部側に微小間隙をもって配設
した被加工物と電極先端との間に電圧パルスを与えるこ
とによって放電を発生させ、この放電を繰り返し発生さ
せると同時に加工液を電極の筒内に流すとともに電極を
回転させつつ先端方向に送ることにより放電加工を行う
ものである。これにより、被加工物の所定位置に略電極
径の大きさの細孔を穿設可能としたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな装置においては穿設する孔の径を小さくすればそれ
に応じて必然的に電極径も細くなり、しかも孔を深くす
る場合には電極長さを少なくとも孔の深さ以上に設定す
る必要がある。従って、孔を細く且つ深く穿設する場合
にはこれに合わせて電極を細く且つ長くしなければなら
ない。この結果、例えば長さ３００mm以上で、径１、０
mm以下のような長細い電極を使用して放電加工を行う
と、加工抵抗や電極自身の回転による遠心力によって撓
みを生じ易くなる。この場合、電極の送り制御は電極先
端の電圧パルスを受けて装置本体の電極取付部が行うた
め、撓みを生じたとしても電極先端と被加工物との距離
が所定間隔である限り加工送りを行い、撓みを矯正しつ
つ制御することはできない。この結果、加工の進行が中
断されてしまう場合があるとともに、電極の破損をも招
く。又、たとえ加工できたとしても電極の傾きにより所
定の径で、所定の向きに穿設できない場合が発生すると
いう課題を有する。特に、電極を筒状に形成していると
その肉厚が薄くなるとともに、電極径が細くなると内筒
を流れる加工液の流速圧が強くなる傾向となり、被加工
物に高圧力で噴射され、その結果、電極の受ける抵抗が
増大し、上記電極撓みを助長することになる。

【０００４】本発明は、以上の実情に鑑み提案されたも
のでその目的とするところは、穿設する孔の径が小さく
深い場合にも所定深さで、しかも、所定の方向に正確に
放電加工できる深孔用放電加工装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上下移動可能な電極取付
部１２ａを有する装置本体と、この装置本体の電極取付
部１２ａに後端部側が取り付けられた軸方向移動可能な
細長棒状電極２とを備え、この細長棒状電極２の先端側
に微小間隙をもって配設される被加工物と細長棒状電極
２との間に電圧パルスを与えることによって放電を発生
させ、細長棒状電極２先端を被加工物側に加工送りを与
えつつ放電を繰り返し発生させることにより細長棒状電
極２が先端側から被加工物に潜入して孔を穿設する深孔
用放電加工装置において本願発明は、以下の特徴を有す
るものを提供することにより上記課題を解決する。本願
第１発明の放電加工装置は、装置本体の電極取付部１２
ａと被加工物間における細長棒状電極２を撓まないよう
にする撓み防止手段が備えられる。この撓み防止手段
は、二つの回転自在なテンションローラ４０、４０と、
テンションローラ用付勢部材４０ｂ、４０ｂとを有し、
二つのテンションローラ４０、４０が、対向するように
配位されることにより、テンションローラ４０、４０の
間に、細長棒状電極(2) が通されるようになされ、テン
ションローラ４０、４０の回転に伴って、細長棒状電極
２が軸方向への引っ張り力を付与される。テンションロ
ーラ用付勢部材４０ｂ、４０ｂは、テンションローラ４
０、４０を互い対向する方向に付勢するものである。

【０００６】本願第２発明の放電加工装置は、本願第１
発明に係る放電加工装置に、被加工物の上方近傍に配設
され被加工物の穿設部に細長棒状電極２を挿通して案内
する電極ガイド１３と、この電極ガイド１３と装置本体
の電極取付部１２ａ間における細長棒状電極２を撓まな
いようにする案内部材３と、案内部材３を上下移動させ
る移動手段３３、３４、３５とが備えられる。この案内
部材３は、本体取付部３１と、細長棒状電極２を軸方向
への移動を妨げないように側方から保持して案内する電
極案内部３２とを有し、本体取付部３１が、装置本体に
上下移動可能に取り付けられることにより、電極案内部
３２が、装置本体に対して上下移動できるようになされ
る。移動手段３３、３４、３５は、電極取付部１２ａの
上下移動に伴って電極案内部３２を、常時電極ガイド１
３と装置本体の電極取付部１２ａとの間における略中央
となる位置にくるように上下移動させるものである。

【０００７】

【作用】本願第１の発明においては、二つの回転自在な
テンションローラ４０、４０を、テンションローラ用付
勢部材４０ｂ、４０ｂによって互いに対向する方向に付
勢するものとするため、テンションローラ４０、４０
を、細長棒状電極２に押し付けながら回転させることが
できる。これにより、テンションローラ４０、４０と細
長棒状電極２との間の滑りを防止でき、テンションロー
ラ４０、４０の回転に伴い、確実に細長棒状電極２を軸
方向へ引っ張って細長棒状電極２の撓みを防止できる。

【０００８】本願第２の発明においては、電極案内部３
２を、移動手段３３、３４、３５によって、電極取付部
１２ａの上下移動に伴い常時電極ガイド１３と装置本体
の電極取付部１２ａとの間における略中央となる位置に
くるように上下移動させるものとする。こうすることに
より、細長棒状電極２が下方側の被加工物側へ加工送り
されても、常時、電極案内部３２を、電極取付部１２ａ
と電極ガイド１３との間における細長棒状電極２の略中
央位置に配位させることができ、電極案内部３２と電極
取付部１２ａとの間の長さと、電極案内部３２と電極ガ
イド１３との間の長さとを略均等に維持できる。これに
より、細長棒状電極２を下方側の被加工物側へ加工送り
していくに伴い、細長棒状電極２の撓みを徐々に小さく
していくことができ、細長棒状電極２の撓みを常時、最
小限に抑えながら加工できる。

【０００９】

【実施例】以下、図を基に本発明の一実施例を具体的に
説明する。図１は、本発明の一実施例の深孔用放電加工
装置における電極操作部の要部拡大側面図であり、図２
は、図１の正面図である。そして、図３は深孔用放電加
工装置全体を示す概略図である。本発明の深孔用放電加
工装置は、装置本体と、この装置本体に取り付けられる
細長筒状電極２と、この細長筒状電極２を撓まないよう
にする撓み防止手段とを備えてなる。装置本体は、図３
に示すように前部に配設される電極操作部１と、放電電
源４と、サーボ回路５等を有してなる。この電極操作部
１は、図１、図２に示すように裏面が装置本体に取り付
けられる平板状の基板１１と、この基板１１前面に配設
される電極取付部１２ａを有するスピンドルヘッド１２
と、基板１１前面の下方に取り付けられる電極ガイド１
３とを備えている。

【００１０】スピンドルヘッド１２は、細長筒状電極２
を取り付けて回転させるもので、下端に細長筒状電極２
の後端部を取り付ける電極取付部１２ａを有し、上端に
ホース１４が接続されて加工液をこのホース１４から細
長筒状電極２の筒内に送るようになされている。そし
て、このスピンドルヘッド１２は、スピンドルヘッド１
２に固定されて共に可動するスピンドルモータ１５にベ
ルト等を介して接続され、このスピンドルモータ１５に
よる回転力により細長筒状電極２を回転させる。又、ス
ピンドルヘッド１２の左部は、図２，図３に示すように
基板１１の前方側に上下に配設される長棒状のＺ軸ボー
ルネジ１６に接続され、後部が、基板１１前面に上下に
配設されたガイド１７に摺動自在に取り付けられてい
る。このＺ軸ボールネジ１６は外周面にネジ部が設けら
れ、上端にＺ軸モータ１８を備え、Ｚ軸ボールネジ１６
が回転することによってスピンドルヘッド１２がガイド
１７を上下方向に沿って摺動する。また、このＺ軸ボー
ルネジ１６の回転は、Ｚ軸モータ１８を、Ｚ軸ボールネ
ジドライバー１９を介してサーボ回路５と接続すること
によって電気的に制御されるようになされている。この
実施例ではこのスピンドルヘッド１２の上下方向への移
動は略８００mm程度可動するようになされている。

【００１１】電極ガイド１３は、細長筒状電極２先端を
被加工物Ｈの孔穿設部の所定位置に案内するためのもの
で、一端が基板１１下部に固定され、他端に細長筒状電
極２を挿通させる挿通孔１３ａを有する。細長筒状電極
２は、後端部側がスピンドルヘッド１２の電極取付部１
２ａに取り付けられ、先端部側が電極ガイド１３の挿通
孔１３ａに通されて下方の延ばされている。

【００１２】撓み防止手段は、この実施例では上記電極
ガイド１３の挿通孔１３ａ上方位置に配設され、電極ガ
イド１３に取り付けられる電極ガイド取付部と、電極取
付部１２ａと電極ガイド１３との間における細長棒状電
極を軸方向へ引っ張る付勢部材とを有してなる。この付
勢部材は、図１に示すように一対のテンションローラ４
０，４０を有する引張部材４５と、このテンションロー
ラ４０，４０を回転させる回転源としてのテンション用
モータ４１とを有してなる。テンションローラ４０，４
０各々は弾性力を有する円板状のゴム部材からなり、図
４に示すように周面に断面略半円状をなす溝４０ａ，４
０ａが形成されている。そして、溝４０ａ，４０ａ同士
が対向するように、しかも、その対向方向（図示Ｙ−Ｙ
方向）にテンションローラ用付勢部材としてのバネ部材
４０ｂ，４０ｂにより互いに付勢するようにして電極ガ
イド１３の挿通孔１３ａ上方位置に配設され、その溝４
０ａ，４０ａ間に細長筒状電極２を通すようにしてい
る。又、一方のテンションローラ４０は、テンション用
モータ４１に接続され、テンション用モータ４１によっ
てテンションローラ４０に回転力を付与することによ
り、細長筒状電極２を抵抗力によって下方に引っ張るよ
うにして電極取付部１２ａと電極ガイド１３との間にお
ける細長筒状電極２に軸方向への引っ張り力を付与でき
るようにしている。これらのテンションローラ４０，４
０による引張力は、細長筒状電極２の径によって調整
し、径の大きいもの例えば５mm程度のものであれば１０
０ｇ／cm2 程度、０、５mm程度のものであれば５００ｇ
／cm2 程度が好適であるが、これに限らず適宜変更でき
る。又、その引張力を与えるテンションローラ４０，４
０の回転は、図３に示すようにテンション用モータ４１
をテンションモータドライバー４２に接続し、そしてそ
のテンションモータドライバー４２とＺ軸ボールネジド
ライバー１９とを接続させて連動させるとともに、サー
ボ回路５に接続して電気的に制御できるようにし、電極
２の移動に合わせて自動調整できるようにしている。こ
の実施例では、テンションローラ４０，４０の回転数と
スピンドルヘッド１２の下降速度とを合わせるように
し、一方、スピンドルヘッド１２の上昇に際してはテン
ションローラ４０，４０の回転力に抗して行うようにし
ている。尚、このテンションローラ４０，４０の回転調
整は、この態様のものに限らず、例えばテンション用モ
ータ４１としてエアーモータを使用し、エアーモータの
回転を独自に調整することにより行うこともでき、適宜
変更できるものである。又、テンションローラ４０，４
０の回転を正逆切り換え可能とし、スピンドルヘッド１
２の上昇に際し、テンションローラ４０，４０の回転を
逆転させ、これに合わせるようにしても良い。

【００１３】又、この実施例では、上記スピンドルヘッ
ド１２と電極ガイド１３との略中央となる位置に案内部
材３を設けている。上述の撓み防止手段は細長筒状電極
２を軸方向、即ち被加工物Ｈ方向へ引っ張ることによっ
て細長筒状電極２を撓まないようにするものであるのに
対し、この案内部材３は、細長筒状電極２が横方向に逃
げないように強制的に所定位置を通すことによって撓み
を防止するものである。この案内部材３は、装置本体の
基板１１のガイド１７に摺動自在に取り付けられる本体
取付部３１と、細長筒状電極２の上下方向への移動を妨
げないように挿通して案内する挿通孔３２ａを有する電
極案内部３２と、この案内部材３を上下移動させるため
の移動手段とを有してなる。

【００１４】この移動手段は、スピンドルヘッド１２に
対して同方向に案内部材３を相対的に移動させるように
し、常時電極案内部３２がスピンドルヘッド１２と電極
ガイド１３との略中央となる位置にくるように調整する
ものである。この実施例では、一側面にラック歯を有し
基板１１のガイド１７に沿って上下方向に配設される長
尺状のラック部材３３と、一端が撓み防止部材３に回転
自在に取り付けられ他端にラック部材３３のラック歯に
歯合する歯合部を有するラック移動部材３４と、このラ
ック移動部材３４を回転させる案内部材モータ３５とを
備えている。そして、このラック移動部材３４が案内部
材モータ３５によって回転することによりスピンドルヘ
ッド１２に対して同方向にラック部材３３上を移動し、
これにより、案内部材３が基板１１に対して上下移動す
るようにしている。そして、ラック移動部材３４の移動
量を、上記スピンドルヘッド１２の移動量に対し半分に
なるようにし、例えば、Ｚ軸ボールネジ１６が回転する
とこれに伴いスピンドルヘッド１２が下降し始め、これ
に合わせて案内部材３も下降し、そして、スピンドルヘ
ッド１２の下降量の半分の量だけ下降する。この結果、
案内部材３は常時スピンドルヘッド１２と電極ガイド１
３との略中央となる位置に配設される。このスピンドル
ヘッド１２に対する案内部材３の移動調整は、ラック移
動部材３４の回転数、即ち、ラック移動部材３４を回転
させる案内部材モータ３５の回転数をスピンドルヘッド
１２の移動量に合わせて調整することにより行うことが
できる。この実施例では、図３に示すように案内部材モ
ータ３５に案内部材モータドライバー３５ａを設け、こ
の案内部材モータドライバー３５ａと、Ｚ軸ボールネジ
１６の回転を制御するＺ軸ボールネジドライバー１９と
を接続させて連動させるとともに、サーボ回路５に接続
して電気的に制御して自動調整できるようにしている。
尚、この調整は、案内部材モータ３５だけを単独で調整
するようにしても良く、適宜変更できるものである。

【００１５】この案内部材３を上述の撓み防止手段に加
えて設けておくことによって細長筒状電極２の横方向へ
の逃げを防止することができ、細長筒状電極２の撓みを
より効率的に抑えることができる。尚、案内部材３の電
極案内部３２は一つだけ設けたものに限らず、例えばス
ピドルヘッド１２と電極ガイド１３との間に等間隔に二
つ、あるいは三つ以上設け常時スピンドルヘッド１２と
電極ガイド１３との略中央部に配設できるようにしても
良く、適宜変更できるものである。又、本実施例におい
ては案内部材３をスピンドルヘッド１２に合わせて可動
させているが、この態様のものに限らず、例えば基板１
１に固定しておく等適宜変更できるものである。更に、
案内部材３の移動手段についても、ラック部材３３等に
よる態様のものに限らず、適宜変更できるものである。

【００１６】以下、この装置による被加工物Ｈへの孔穿
設加工方法を具体的に説明する。まず、細長筒状電極２
の先端下方に被加工物Ｈの穿設部がくるように位置合わ
せして被加工物Ｈをセットし、細長筒状電極２を下降さ
せるとともに、加工液を細長筒状電極２筒内から被加工
物Ｈに噴射させつつ電圧パルスを与えて放電させる。こ
の際、撓み防止部材３は、移動手段によって細長筒状電
極２の下降量の半分の距離だけ下降して、撓み防止部材
３の電極案内部３２がスピンドルヘッド１２と電極ガイ
ド１３との略中央となる位置に保持さている。従って、
細長筒状電極２の中央部は電極案内部３２によって横方
向への逃げが阻止されることになり、この結果細長筒状
電極２の発生する撓みは、細長筒状電極２の長さが６０
０mmで有る場合には実質的に３００mmのものと同程度と
なる。一方、細長筒状電極２の先端部が一対のテンショ
ンローラ４０，４０によって下方側に引っ張られている
ため、少なくとも３００mmのものより小さい撓みとな
る。従って、被加工物４０の孔は、細長筒状電極２が傾
くことなく作用するため、細長筒状電極２径の大きさ
で、しかも細長筒状電極２の進行方向に明けられたもの
となる。これにより、細長筒状電極２が細く、しかも長
いもの、例えば従来使用し難くかった長さ６００mmで、
外径０、５mmのものでも容易に使用できるものとなる。

【００１７】尚、本実施例では撓み防止手段の引張部材
４５を電極ガイド１３の上方位置に配設して電極取付部
１２ａと電極ガイド１３間における細長筒状電極２全体
を引っ張れるようにしているが、これに限らず、電極取
付部１２ａと被加工物Ｈとの間であればその効果を引き
出すことができ、適宜変更できるものである。又、引張
部材４５は、一箇所に限らず、２箇所以上に配設しても
良く、適宜変更できるものである。

【００１８】

【発明の効果】以上、本願第１発明の深孔用放電加工装
置は、テンションローラ用付勢部材４０ｂ、４０ｂによ
って、テンションローラ４０、４０を、細長棒状電極２
に押し付けながら回転させることができる。これによ
り、テンションローラ４０、４０と細長棒状電極２との
間の滑りを防止でき、テンションローラ４０、４０の回
転に伴い、確実に細長棒状電極２を軸方向へ引っ張って
細長棒状電極２の撓みを防止できる。

【００１９】本願第２発明の深孔用放電加工装置は、本
願第１発明の効果に加え、細長棒状電極２が下方側の被
加工物側へ加工送りされても、常時、電極案内部３２
を、電極取付部１２ａと電極ガイド１３との間における
細長棒状電極２の略中央位置に配位させることができ、
電極案内部３２と電極取付部１２ａとの間の長さと、電
極案内部３２と電極ガイド１３との間の長さとを略均等
に維持できる。これにより、細長棒状電極２を下方側の
被加工物側へ加工送りしていくに伴い、細長棒状電極２
の撓みを徐々に小さくしていくことができ、細長棒状電
極２の撓みを常時、最小限に抑えながら加工できる。こ
れにより、細長棒状電極２が加工液の噴射抵抗等の加工
抵抗や電極自身の回転による遠心力を強く受けた場合に
も細長棒状電極２の撓みを確実に最小限に抑えることが
でき、細長棒状電極２が細く、しかも長いものでも容易
に使用できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極操作部の要部拡大側面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】深孔用放電加工装置全体の概略図である。

【図４】撓み防止手段における引張部材の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 電極操作部 ２ 細長筒状電極 ３ 案内部材 １２ スピンドルヘッド １２ａ 電極取付部 １３ 電極ガイド １６ Ｚ軸ボールネジ ３３ ラック部材 ３５ 案内部材モータ ４０ テンションローラ ４１ テンション用モータ ４２ テンションモータドライバー ４５ 引張部材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下移動可能な電極取付部(12a) を有する
   装置本体と、この装置本体の電極取付部(12a) に後端部
   側が取り付けられた軸方向移動可能な細長棒状電極(2)
   とを備え、この細長棒状電極(2) の先端側に微小間隙を
   もって配設される被加工物と細長棒状電極(2) との間に
   電圧パルスを与えることによって放電を発生させ、細長
   棒状電極(2) 先端を被加工物側に加工送りを与えつつ放
   電を繰り返し発生させることにより細長棒状電極(2) が
   先端側から被加工物に潜入して孔を穿設する放電加工装
   置において、 この装置本体の電極取付部(12a) と被加工物間における
   細長棒状電極(2) を撓まないようにする撓み防止手段が
   備えられ、 この撓み防止手段が、二つの回転自在なテンションロー
   ラ(40)(40)と、テンションローラ用付勢部材(40b)(40b)
   とを有し、二つのテンションローラ(40)(40)が、対向す
   るように配位されることにより、テンションローラ(40)
   (40)の間に、細長棒状電極(2) が通されるようになさ
   れ、テンションローラ(40)(40)の回転に伴って、細長棒
   状電極(2) が軸方向への引っ張り力を付与され、 テンションローラ用付勢部材(40b)(40b)が、テンション
   ローラ(40)(40)を互い対向する方向に付勢するものであ
   ることを特徴とする深孔用放電加工装置。
2. 【請求項２】上記深孔用放電加工装置に、被加工物の上
   方近傍に配設され被加工物の穿設部に細長棒状電極(2)
   を挿通して案内する電極ガイド(13)と、この電極ガイド
   (13)と装置本体の電極取付部(12a) 間における細長棒状
   電極(2) を撓まないようにする案内部材(3) と、案内部
   材(3) を上下移動させる移動手段(33)(34)(35)とが備え
   られ、 この案内部材(3) が、本体取付部(31)と、細長棒状電極
   (2) を軸方向への移動を妨げないように側方から保持し
   て案内する電極案内部(32)とを有し、本体取付部(31)
   が、装置本体に上下移動可能に取り付けられることによ
   り、電極案内部(32)が、装置本体に対して上下移動でき
   るようになされ、 移動手段(33)(34)(35)が、電極取付部(12a) の上下移動
   に伴って電極案内部(32)を、常時電極ガイド(13)と装置
   本体の電極取付部(12a) との間における略中央となる位
   置にくるように上下移動させるものであることを特徴と
   する請求項１記載の深孔用放電加工装置。