JP3056146B2 - 放電加工方法及び放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】工作物をＸ方向、及びＹ方向
の主駆動装置によって動かし、同時に１個、又はそれ以
上のワイヤ電極、又は形彫り電極の少なくとも１個の処
理電極により工作物を侵食することによって放電加工に
より工作物を処理する放電加工法、及び放電加工装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、コンピュータ数値制御ミーリン
グシステム、金属切削システム、研削システム、侵食シ
ステム等、処理工具によって工作物を精密加工する工作
機械において、処理工具と工作物との間の相対運動を正
確に、再現性あるように実現することは非常に困難であ
る。この場合、数値制御の許で平面内の相互に垂直な方
向に移動し得る直角座標クロステーブルのような駆動シ
ステム、例えば直交座標駆動システムを利用するのが普
通である。希望する処理輪郭を発生する相対運動を工作
物と工具との間に生ぜしめるため、このような駆動シス
テムは処理工具、及び／又は工作物に連結される。これ
に関連して、工作機械の駆動システムの多くの既知の構
成を記載している ISO Standard R841の「Nomenclature
des axeset des mouvements pour la commande numeri
que des machines 」を援用する。例えば多軸駆動運動
のような若干複雑な駆動運動を使用する時、これ等の既
知の駆動システムは工作物に密接する付近内の工作物空
間の比較的複雑な構造を必要とすることが多い。

【０００３】この形式の工作機械の一例がワイヤ放電加
工機である。この場合、ワイヤ侵食電極の形で実現され
た処理工具を工作物に対し移動させ、侵食ワイヤと工作
物との間に火花放電を発生させている。侵食ワイヤによ
って出発孔から始めて工作物に輪郭を切り込む。この形
式の既知のワイヤ放電加工機の一例を図７に示す。この
放電加工機は２個のワイヤ案内ヘッド４′、５′を有
し、ワイヤの進行方向に見て工作物２′の前後にこれ等
案内ヘッド４′、５′を互いに所定距離離間して配置す
る。これ等ワイヤ案内ヘッドは矢印で示すワイヤ移動方
向に工作物２′を通じてワイヤ侵食電極１′を案内す
る。この場合Ｃ形フレームである機械フレーム１０′に
共に緊締されているＺ駆動装置１６′の前端、及び下部
ワイヤ案内アーム８′上にワイヤ案内ヘッド４′、５′
はそれぞれ位置している。上部案内ヘッド４′と共にＺ
駆動装置１６′は頂部からワイヤ放電加工機の工作物空
間内に垂直に突出しており、下部支持アーム８′は誘電
フラッシング流体を収容する容器９′の側壁に貫通して
工作物空間まで延びている。

【０００４】放電加工に必要であり工作物の加工輪郭を
画成する処理電極１′と工作物２′との間の相対運動は
容器９′に結合されたＸ／Ｙ軸線駆動装置１４′によっ
て実現されている。この容器はクランプ手段１１′を介
して工作物２′に剛固に連結されている。円錐形の加工
を行う時は、Ｚ駆動装置１６′に結合されたＵ／Ｖ駆動
装置１５′を付加的に設ける。この駆動装置の一つの特
別な欠点は下部案内ヘッド５′を支持する支持アーム
８′がＸ方向、及びＹ方向に移動中、容器９′に対する
シールが複雑になることである。

【０００５】下部ワイヤ案内アームをＬ字状の形状に実
現し、頂部から容器内に浸漬したワイヤ放電加工機も存
在している。このようなシステムの一例はドイツ公開特
許第3738251号に記載されている。このシステムは容器
に対してワイヤ案内アームをシールする問題を解決して
いるが、不必要に機械の寸法が大きくなり、ワイヤ通路
が複雑となり、熱変動を受ける長い熱膨張通路があり、
機械の設計の基本的剛性が劣っている欠点がある。この
システム、及び最初に述べたシステムにおいては、案内
ヘッド、及び案内アームと共に下部ワイヤ案内が著しく
露出しており、即ち工作物に密接する付近に多くの空間
を閉める欠点がある。従って工作物を処理中、これ等が
衝突する重大な危険がある。

【０００６】上述のシールの問題を解決するため、従来
の文献は他の概念を開示しているが、その概念はその処
理運動に関して、最初に述べたシステムの概念から既に
離れてしまっている。例えば、報告書H-189E 9408/1(F
P)(10/1993)の牧野による「UPH-1 MV-10 WireElectrica
l Discharge Machine for Ultraprecision Machining o
f Hard Metals 」は高精密なワイヤ放電加工機を示して
いる。この場合、工作物を機械フレーム上に垂直に懸垂
し、侵食ワイヤを前部ワイヤ案内と後部ワイヤとの間に
水平に動かすことができる。工作物が垂直位置を占める
ため、この機械の概念は工作物が小さい場合、及び移動
通路が短い場合のみ有効であるに過ぎない。この構成の
一つの付加的な欠点は案内ヘッド内に一体化したワイヤ
案内と、放電電流、及び誘電フラッシング流体を供給す
る手段との両方を、処理工程中、誘電フラッシング流体
中に浸漬していることである。このため、例えば腐食の
ような重大な化学的侵食を受け、更に処理工程中に、例
えば工作物の粒子が堆積し、ワイヤ案内の中に貫入する
ため機械的に摩耗する欠点がある。

【０００７】上述のドイツ特許第 3738251号も工作物を
容器の底の所定位置に保持したワイヤ放電加工機を示し
ている。この容器はＸ方向、及びＹ方向に移動できるク
ロステーブル上に直接位置していて、開口を有してお
り、この開口を通じて下部ワイヤ案内を工作物に密接す
る付近内に突出している。この構成の特殊な欠点はクロ
ステーブルに対して下部ワイヤ案内をシールするために
必要な複雑なシールを有することである。完全のため、
日本国の公開公報、特開平6-134622号、及び特開昭 63-
216629号を援用する。これ等の公報は、工作物を静止さ
せ、Ｘ方向、及びＹ方向に移動、及びＵ方向、及びＶ方
向の移動を下部ワイヤ案内、及び上部ワイヤ案内を移動
させることによって実現するワイヤ放電加工機をそれぞ
れ開示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は頭書に
述べた放電加工により工作物を処理するため特に簡単化
し、従来の技術の上記の欠点を解消した放電加工方法、
及び放電加工装置を得るにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明放電加工方法は、 ａ）工作物を用意し、 ｂ）少なくとも１個の電極と、機械フレームと、加工液
体を収容する容器と、上部案内ヘッドと及び下部案内ヘ
ッドとを有し、前記機械フレーム、前記容器、及び前記
下部案内ヘッドによって主軸線方向（Ｘ，Ｙ）に対する
静止ユニットを形成し、主軸線方向（Ｘ，Ｙ）を含むＸ
／Ｙ平面を水平に配置したものとし、前記下部案内ヘッ
ド が前記容器の底面に貫通する構成の放電加工機械を
用意し、 ｃ）前記工作物を頂部から懸垂保持するとともに水平の
Ｘ／Ｙ平面上で移動させるＸ／Ｙ主軸駆動装置を用意
し、 ｄ）前記工作物を前記Ｘ／Ｙ平面上で移動させ、 ｅ）同時に前記工作物を少なくとも１個の電極により侵
食加工することによりなることを特徴とする。

【００１０】また、本発明放電加工装置は、機械フレー
ムと、前記機械フレームに支持し、加工液体を収容する
よう底面と側方の壁を有する容器と、前記少なくとも１
個の加工電極を案内するため前記機械フレームに支持し
た上部案内ヘッド及び下部案内ヘッドと、前記工作物を
頂部から懸垂保持するとともにＸ／Ｙ主軸線方向に移動
させるＸ／Ｙ主駆動装置とを具え、前記機械フレーム、
前記容器及び下部案内ヘッドによって、主軸線方向
（Ｘ，Ｙ）に対する静止ユニットを形成し、主軸線方向
（Ｘ，Ｙ）を含むＸ／Ｙ平面を水平に配置したものと
し、前記下部案内ヘッドが前記容器の底面を貫通する構
成としたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】放電加工により工作物を処理する
この方法では、処理電極、例えばワイヤ電極、又は型彫
り電極を少なくとも一方の案内ヘッド内の工作物空間内
に保持し、工作物を処理電極に対し移動させる。この工
作物を工作物空間内にほぼ水平位置に配置し、主Ｘ／Ｙ
軸線の方向に動かす。放電加工によって工作物を処理す
る装置においては、この目的のため１個、又はそれ以上
の処理電極を設け、工作物をＸ／Ｙ主軸線駆動装置によ
って動かし、同時に少なくとも１個の処理電極によって
同時に工作物を侵食する。この場合、機械フレームと、
工作物用流体を収容する容器と、１個の、又はおのおの
の下部案内ヘッドとによって、主軸線に関する静止ユニ
ットを形成する。この主Ｘ／Ｙ平面は水平に配置されて
いる。出発位置では処理電極、又は各処理電極はほぼ垂
直に配置される。従って工作物は、又はパレット上の工
作物は工作物空間内でほぼ水平位置にあって侵食を受け
る。

【００１２】この場合、ここに工作物（又はパレット）
の「ほぼ」水平位置の語を使用するのは工作物の取り付
け中、僅かな配列誤差が生ずるからである。これ等の配
列誤差は通常の方法で補正し得ることはもちろんであ
る。更に、処理電極の「ほぼ」垂直位置の語を使用する
のは、処理電極の僅かな配列誤差を生ずるからで、この
誤差は処理電極の角度位置を変化させる僅かな修正によ
り補正することができる。処理電極の「ほぼ」垂直位置
とは例えばワイヤ放電加工により円筒面の加工の時の出
発位置に関する。完全のため、上述の補正でも垂直線か
ら非常に僅かずれることもあることも述べる必要があ
る。例えば円錐形の加工の時、僅かな量から大きい量ま
でのずれが発生することがある。

【００１３】「上方」、又は「下方」、及び「上部」又
は「下部」の語は一層良い理解を達成するために使用す
る。これ等の語は例えばドイツ特許第 3738251号による
通常の工作機械、及び水平に配置される工作物を参照す
る。本明細書中、「Ｘ／Ｙ」、又は「Ｕ／Ｖ」とはそれ
ぞれＸ方向、及びＹ方向、又はＵ方向、及びＶ方向の座
標軸を意味し、例えば「Ｘ／Ｙ駆動装置」とはＸ、Ｙ座
標軸のＸ方向、及びＹ方向に物体を駆動する駆動装置を
意味する。

【００１４】本発明の概念によれば、工作物、又は工作
物を有するパレットは、適当なクランプ手段を介して主
軸線駆動装置に結合されており、工作機械の工作物空間
内に頂部から保持されている。この工作物空間は例えば
フラッシング流体を収容する容器によって側方を限定さ
れている。従って、工作物のＸ／Ｙ移動中、移動部を容
器に対してシールするための手段を必要としない。その
ため、摩耗が減少し、更に摩擦が無くなることと、主軸
線駆動装置を適切に配置することができることとのた
め、Ｘ／Ｙ運動の優れた精度が達成される。更に、底
部、及び頂部から少なくとも自由に工作物に接近できる
ように工作物を有利に懸垂することができる。このよう
にすれば工作物空間への視界が向上し、保守が非常に簡
単化する利点がある。

【００１５】本発明方法、及び装置は次のような利点が
ある。工作物を主軸線駆動装置に直接結合することがで
き、即ち長い伝動路が無いから、処理工具と工作物との
間で摩擦連結される部分が短くなり、即ち機械的剛性が
高く、従って高い精度の処理を短時間に行うことができ
る。また、必要なら、膨張路を対称にし、即ち熱変化に
対する保証を行うことができ、更に、火花間隙までのパ
ルス送信のための電流路を短くすることができ、従って
電力供給路を簡単化し得る利点がある。これ等の利点の
ため、本発明は高速の放電加工システムに使用して特に
適している。これは、１個、又はそれ以上の火花発生部
分を例えばシステムの工作物空間の上下に密接して配置
することができ、電力損失が大きい長い電流供給ライン
を廃止できるからである。

【００１６】工作物にほぼ自由に接近することができる
ため、例えば工作物容器の自動化、パレットシステムを
設けた生産ライン、又は移送ラインへのロボットの導入
が可能である利点がある。本発明によれば工作物の位置
に起因し加工点を固定することができるから、工作物の
加工を常に監視することができる。作業者は常に作用点
を作業者の視界の中心に維持することができる。更に、
自動監視手段を利用する監視を容易に実現することがで
きる。更に、本発明による工作物の位置により、及び工
作物にほぼ自由に接近できることにより、加工する工作
物から脱落した加工粒子を工作物空間から容易に除去す
ることができる利点がある。このことは、顕微鏡的大き
さの加工分野で特に有利である。

【００１７】本発明において、上部案内ヘッドも静止ユ
ニットの一部を形成していることは有利である。代案と
して、単数、又は複数の上部案内ヘッド、及び／又は単
数、又は複数の下部案内ヘッドの高さを共通駆動装置、
又は個々のＺ駆動装置により調整することができ、及び
／又は単数、又は複数の上部案内ヘッドを共通駆動装
置、又は個々のＵ／Ｖ駆動装置によって単数、又は複数
の上部案内ヘッドを動かすことができ、必要があれば、
静止ユニットに連結する。従って、本発明装置は処理電
極と工作物との間の相対運動を実現するため、少なくと
も５個の軸線を有する駆動運動ユニットを設け、多数の
処理から成る幾何学形状を可能にする。この場合、駆動
運動ユニット全体を工作物空間の上部区域内に、工作物
の上方に、また恐らく設ける工作物容器の外側に配置す
るのが好適であり、即ちこの構成は工作物空間に容易に
接近でき、工作物空間を容易に見ることができる。更
に、運動構成部分を激しい摩耗、及び汚れから防護す
る。

【００１８】対応する案内ヘッドの高さを調整するため
の上下のＺ駆動装置の配置に起因し決定的な利点があ
る。即ちワイヤ放電加工によって孔を形成する時、上下
の電極を同時に利用すれば穿孔速度を２倍にすることが
できる。更に、孔は一層正確になる。これは両方の電極
は個々の電極に関する限り半分であれば良く、即ち貫通
加工は工作物の内部で生ずるからである。このことは、
長さと直径との比のようなアスペクト比に関して制約を
受けている顕微鏡的孔について特に重要である。またこ
のアスペクト比も殆ど２倍にすることができる。

【００１９】１個の上部型彫り電極、及び１個の下部型
彫り電極による型彫りのために付加的な利点が得られ
る。１個の工作物の２面にわたる処理が、取付け直しを
行うことなく実施できるので付加的な時間の減少とな
り、しかも取付け直しによる誤差を全く無くすることが
できるので精度が著しく向上する。Ｚ方向に移動し得る
上下の案内ヘッドによるワイヤ放電加工によって加工を
行う時、不均一な、又は異なる高さの工作物の垂直輪郭
を容易に補正することができる。これにより金属除去能
力が一層高くなり、及び／又は優れた精度を得ることが
できる。

【００２０】これ等の利点のため、本発明システムの概
念は放電加工により工作物を処理するのに特に有利であ
る。放電加工による工作物の処理のための方法と装置と
の好適な変形によれば、ワイヤの前進方向に見て工作物
の前部に配置された上部案内ヘッドと、ワイヤの前進方
向に見て工作物の背後に配置された下部案内ヘッドとに
案内される侵食ワイヤから成る処理電極を提案する。こ
の場合、上下の案内ヘッドを対称に配置し、相互に上下
にほぼ垂直に位置させる。上下の案内ヘッド間にほぼ垂
直に工作物空間を通じて侵食ワイヤを案内する。

【００２１】案内ヘッドを対称に垂直に配列することに
よって、通常のシステムの片持ち梁の案内アームを、も
早必要としない利点がある。これにより、通常のシステ
ムに比較し、ワイヤ案内の剛性を増大し、ほぼ垂直なワ
イヤ通路が一層短くなり有利である。従って、侵食ワイ
ヤは変形が少なく、受ける応力は小さくて済み、安全で
精密なワイヤの移動を好適に行うことができる。

【００２２】このような放電加工機の好適な変形によれ
ば、下部案内ヘッドに対する上部案内ヘッドの直角座標
による調整を実現するため、Ｕ／Ｖ駆動装置に上部案内
ヘッドを結合するのが好適である。この変形によれば、
この下部案内ヘッドを静止するよう配置し、機械フレー
ムに剛固に連結する。円錐形の加工を行うため、上部案
内ヘッドのみがＵ／Ｖ方向に僅かな運動を行う。従っ
て、侵食ワイヤは特に低い応力を受け有利であり、上部
案内ヘッドの僅かなＵ／Ｖ運動に従うだけでよい。上部
案内ヘッドをＺ駆動装置に結合するのが好適であり、こ
れは高さの調整を実現するのに役立つ。この場合、Ｚ駆
動装置の前後に、直角座標Ｕ／Ｖ駆動装置を中間的に配
置する。このように構成すれば、放電加工機の駆動構成
の全部をコンパクトに組み合わせ、工作物の空間の外に
動かす。５個の軸線を有する複雑な運動ユニットにも拘
らず、この工作物空間は容易に接近でき、監視すること
ができる。この機械は以下に説明する主軸駆動装置のフ
レーム構造に特に適用し、フレーム状の主軸線駆動装置
をハウジング箱内に収容し、直線状に移動し得るようＵ
／Ｖ駆動装置をハウジング箱に取り付ける。

【００２３】主軸線駆動装置に対して静止するように配
置された剛固に連結された機械ユニットを機械フレー
ム、オプショナル工作物容器、及び下部案内ヘッドが形
成している場合には、特に高い機械的剛性を有するワイ
ヤ放電加工機を有利に実現することができる。機械フレ
ーム、オプショナル工作物容器、及び下部案内から成る
ユニットに連結され、工作物に結合された主軸線駆動装
置によってＸ／Ｙ運動は専ら実現される。上部案内ヘッ
ドは静止案内ユニットに剛固に連結されるか、又はＺ駆
動装置、及び／又はＵ／Ｖ駆動装置を介して連結される
のが好適である。

【００２４】好適なワイヤ放電加工機では、容器、及び
対応する下部案内ヘッドを通じて単数、又は複数のワイ
ヤ状処理電極をほぼ垂直に延在する。この場合、下部案
内ヘッドは割り当てられたワイヤ状処理電極を緊密に包
囲し、これにより容器から誘電フラッシング流体が漏洩
するのを防止し、又は制御された状態で漏洩が行われ
る。

【００２５】特に好適なワイヤ放電加工機においては、
数個の上部案内ヘッド、又は数個の下部案内ヘッドを数
個のワイヤ状処理電極にそれぞれ設ける。この場合、ワ
イヤ状の処理電極をそれぞれ離間してほぼ垂直に配置
し、数個の同一の加工輪郭が同時に侵食されるようにす
る。異なる品質、及び／又は異なる直径の数個のワイヤ
状電極を数個の上部案内ヘッドに配置するのが好適であ
る。１個のそれぞれの処理電極を選択し、割り当てられ
たＺ駆動装置、及び／又はＵ／Ｖ駆動装置によって、割
り当てられた下部案内ヘッドの上方にこの処理電極を位
置させる。数個の下部案内ヘッドを設ける場合、工作物
をＸ／Ｙ主軸線駆動装置によって動かし、形成すべき輪
郭の出発点を、選択された下部案内ヘッドに協働させ
る。更に、ワイヤ状の処理電極を自動的に通し、処理が
完了した後、自動的に処理電極を切断する。

【００２６】特に好適な型彫り放電加工機では、数個の
上部案内ヘッドと共に数個の型彫り電極、及び／又は数
個の下部案内ヘッドと共に数個の型彫り電極を設ける。
この場合、型彫り電極を離間し、ほぼ垂直に配列し、数
個の同一の型彫り輪郭を同時に侵食する。異なる品質、
及び／又は異なる直径、及び／又は異なる形状の数個の
型彫り電極を数個の上部案内ヘッド、及び／又は数個の
下部案内ヘッドに設けるのが好適である。割り当てられ
たＺ駆動装置、及び／又はＵ／Ｖ駆動装置、及び／又は
主軸線駆動装置によって、形成すべき輪郭の出発点に、
１個の選択された型彫り電極を位置させる。これ等の駆
動装置は型彫り輪郭、又は出発孔を侵食することを可能
にする。特に好適な実施例では、上部案内ヘッドに配置
され選択された型彫り電極により頂部から、及び下部案
内ヘッドに配置され選択された型彫り電極により底部か
ら、出発孔を同時に侵食することができる。

【００２７】近い将来、放電加工機を採用する大量生産
法が、出発孔、ワイヤ加工プロセス、及び２面にわたる
型彫り侵食プロセスを必要とする顕微鏡的構成部分のた
めに利用されるようになるであろう。上述の形式の多数
電極システムは生産能力と融通性とを数倍にする。例え
ば真空ピペットのような操作手段を上述の上下のＺ駆動
装置に設けることができるから、このようなシステムは
顕微鏡的構成部分の自動化された大量生産に特に適して
いる。本発明のシステムの概念の好適な付加的に改良さ
れたシステムでは、本発明による主軸線駆動装置をフレ
ームの内側で開放し、又はフレームの形で実現し、例え
ば機械フレームから始めて主軸線駆動装置を通じて頂部
から工具案内を工作物空間内で延在する。本発明による
主軸線駆動装置の一つの特に好適なコンパクトな実施例
では、主軸線駆動装置をフレームの形状に実現し、電極
の前進方向に見てこの主軸線駆動装置を開放する。

【００２８】Ｘ主軸線の方向に移動することができる第
１Ｘフレームを主軸線駆動装置に設け、Ｙ主軸線の方向
に移動することができる第２Ｙフレームを上述のＸフレ
ームの内側に案内する。第１Ｘフレームを移動可能な状
態で箱形機械フレーム上に直接案内するのが好適であ
る。適当なクランプ手段を介して、加工すべき工作物、
又は工作物のパレットをＹフレームに緊締する。この場
合、工作物と主軸線駆動装置との間の片持ち梁の長さを
最小値まで有利に減らすことができる。即ち主軸線駆動
装置は高い剛性を有し、高い動的性質で負荷の伝導を行
うことができる。本発明によるフレーム状主軸線駆動装
置内に頂部から処理電極の工具案内を付加的に突出させ
れば、主軸線駆動装置と処理電極とは共に、外部の作用
に対して防護するコンパクトなユニットを形成する。例
えば、上部Ｚ駆動装置、及び／又は下部Ｚ駆動装置はフ
レーム状Ｘ／Ｙ主軸線駆動装置のフレーム開口を通じて
Ｚ方向の運動を行う。

【００２９】主軸線駆動装置のこのフレーム状設計にお
いては、数個の処理電極を相互に隣接して配置するのが
好適であり、これ等処理電極をフレーム状主軸線装置内
に突出する。この場合、同一形式、又は異なる形式の数
個の処理電極をモジュール方式で工作機械の機械フレー
ム上に配置する。これ等の処理電極、及び案内ヘッドを
他の工具と容易に交換し、取り換えることができる。こ
のモジュール方式は上述したように工作物空間内に懸垂
された１個、又はそれ以上の工作物を加工するため、数
個の異なる形式のワイヤ電極、又は型彫り電極、又はワ
イヤ電極、及び型彫り電極の組合せを上述のように配置
した放電加工機に特に適している。この機械の概念も１
個、又はそれ以上の工作物の侵食加工に役立ついわゆる
多数ワイヤシステムに適している。この場合、数個のワ
イヤ案内を互いに隣接して配置する。このような構成の
ため、異なる形式の侵食ワイヤによって、数個の輪郭を
同時に、又は順次に形成することができる。この概念に
おいて、本発明の機械の概念は特に有利である。これ
は、工作物は主Ｘ／Ｙ移動を行い、更にワイヤ案内は、
例えば円錐形を加工する時、Ｕ／Ｖ方向に、（全く移動
しない場合もあるが、）僅かに移動を行うのみであるか
らである。

【００３０】本発明の付加的な利点は干渉放射に対する
電気シールド作用があることである。これは、例えば放
電加工機におけるワイヤ電極、又は型彫り電極が高周波
電圧で作動する処理工具の場合に特に有利である。この
場合、通常、システム全体を包囲する複雑なキャビンシ
ールドをしないで済む利点がある。

【００３１】上述したように、放電加工はギャップをフ
ラッシングする役割がある誘電フラッシング流体から成
る浴内で通常行われる。一つの好適な実施例によれば、
本発明放電加工機はこの流体を収容する容器を具える。
この容器は垂直に移動することができ、下部案内ヘッド
を支持する支柱を容器の底に貫通する。この実施例で
は、容器の運動の自動化、即ち容器の自動的下降運動は
容器を空にする必要なく実現することができる。上述し
たように、下部案内ヘッドは通常いかなる運動も行わな
い。即ち、この支柱は容器の底に対して、例えば膨張ベ
ローズシールのような簡単な普通のシールでシールする
ことができる。この支柱にも例えばＺ駆動装置のような
駆動装置を設けることができ、上述のようなシールによ
って、この駆動装置は容器に対してシールされる。

【００３２】代案として、流体を収容するための容器に
静止底を設けることができる。この場合、容器の側壁の
みを垂直に下降させ、移動させ、又は回動させることが
できる。本発明のこの実施例によれば、下部案内ヘッド
を容器の底に剛固に連結する。案内ヘッドを非常に低く
配置し、容器の底に合体させるのが特に有利である。こ
のように低く配置されたワイヤ案内ヘッドによって、工
作物との可能性がある衝突の危険を減らし、例えば放電
電流、及び誘電フラッシング流体を供給するため案内ヘ
ッド内に設けた付加的手段を工作物用流体から防護す
る。一つの付加的な好適な実施例では、工作物の付近で
の箱形機械フレームは工作物用流体を収容する容器の形
状に実現される。図面を参照して本発明の実施例を次に
説明する。

【００３３】

【実施例】本発明の次の説明はワイヤ放電加工機に関し
て述べる。しかし本発明は加工すべき工作物に対し処理
電極が制御された運動を行う型彫り放電加工機の駆動運
動ユニットに本発明を容易に適用できるので、本発明は
このようなワイヤ放電加工機に限定されない。以下に説
明する実施例では、対応する部分は同一の符号にて示
す。

【００３４】図１〜図３は本発明の理解のためワイヤ放
電加工機の必須の構成部分を限定して線図的に示す。放
電発生器、及びコンピュータ数値制御装置のような基本
素子は自明なので図示しない。また、使用される術語は
説明の理解を容易にするのに役立つものであって本発明
を限定するものでない。例えば、「上部」、又は「下
部」とは垂直に配置されたワイヤ放電加工機に関して述
べている。図１に示すワイヤ放電加工機はいわゆる門形
の閉じた機械フレーム１０を有する。機械フレーム１０
とシールカバー（図示せず）とが誘電フラッシング流体
を収容する容器を形成するように、工作物空間の開放側
をシールカバーによって閉じることができるようにす
る。機械フレームが対称な設計であり、機械的安定性が
あるため、この門形のフレームはこの用途に好適であ
る。当然であるが、いわゆるＣ形フレームである開放形
機械フレームに関連して本発明を有利に利用することが
できる。

【００３５】図１に示すワイヤ放電加工機の工作物空間
内に２個の案内ヘッドを互いに所定距離離間して垂直に
配置する。上部案内ヘッドを符号４にて示し、下部案内
ヘッドを符号５にて示す。放電電流、及び誘電フラッシ
ング流体を供給する手段を有する上下のワイヤ案内と、
ワイヤ張力装置とをそれぞれ案内ヘッド４、５内に合体
させる。放電加工中、侵食ワイヤ（図示せず）を供給リ
ールから連続的に巻きほぐし、上部案内ヘッド４と下部
案内ヘッド５との間に、この場合には頂部から底部に工
作物空間を通じて侵食ワイヤを垂直に案内し、次にワイ
ヤ捕集容器７内に配置する。

【００３６】加工すべき工作物を取り付けているワイヤ
放電加工機の工作物空間は対向する案内ヘッド４、５間
に位置する。図１による配置では、工作物２はワイヤ放
電加工機の工作物空間内にクランプ手段１１を介して上
部から懸垂されており、クランプ手段１１はＸ／Ｙ主軸
線駆動装置１４によって支持されている。機械フレーム
１０の上部の側に工作物空間に向くＸ／Ｙ主軸線駆動装
置１４を配置する。この駆動装置１４はＸ／Ｙ方向の運
動、即ち工作物２と、加工輪郭を画成する侵食ワイヤと
の間の相対運動を発生する。このＸ／Ｙ主軸線駆動装置
１４は機械フレーム１０の内側に配置されたレールに沿
ってＸ方向に動き得る上部Ｘ摺動部と、このＸ摺動部に
懸垂されＹ方向に移動し得るＹ摺動部とを具える。Ｘ摺
動部、及びＹ摺動部は数値制御し得るフレーム状のＸ／
Ｙ直角座標クロステーブルを形成する。

【００３７】工作物２が工作物空間内に頂部から保持さ
れ、Ｘ／Ｙ主軸の方向に侵食ワイヤに対して工作物２が
移動するよう、クランプ手段１１をＸ／Ｙ主軸線駆動装
置１４のＹ摺動部に剛固に連結する。ワイヤの巻きほぐ
し方向に見て貫通開口をＸ／Ｙ主軸線駆動装置１４の両
方の摺動部に設ける。上部案内ヘッド４の高さを調整す
るため、上部Ｚ駆動装置１６は機械フレーム１０からこ
の貫通開口を通じてワイヤ放電加工機の工作物空間内に
突出する。対応する下部Ｚ駆動装置１７を機械フレーム
１０の底部から工作物空間内に突出し、この位置に適切
なシールを設ける。この下部Ｚ駆動装置１７はその先端
に下部案内ヘッド５を支持する。

【００３８】円錐形の加工部を得るため、上部案内ヘッ
ド４に結合された線図的に示すＵ／Ｖ駆動装置１５を付
加的に設ける。このＵ／Ｖ駆動装置１５は下部案内ヘッ
ド５に対する上部案内ヘッド４の直角座標のＵ／Ｖ方向
の調整を実現するのに役立つ。この場合、Ｕ／Ｖ駆動装
置１５を上部Ｚ駆動装置１６の下流に配置する。この結
果、上部案内ヘッド４は実際上、Ｕ／Ｖ駆動装置１５の
Ｕ摺動部、又はＶ摺動部に懸垂され、Ｕ／Ｖ駆動装置１
５はＶ摺動部、又はＵ摺動部を介してＺ駆動装置１６に
結合される。このＵ／Ｖ駆動装置１５の設計は直角座標
クロス摺動部の設計に相当する。図１に示す本発明ワイ
ヤ放電加工機はその高い機械的剛性、案内ヘッド４、５
の対称な配置、及びシール素子の廃止により工作物の高
品質の放電加工を達成することができる。

【００３９】案内ヘッド４、５、工作物２、及びＸ／
Ｙ、及びＵ／Ｖ駆動装置１４、１５の構成配置に関して
は、図２のワイヤ放電加工機は図１に示すワイヤ放電加
工機に対応している。しかし、誘電フラッシング流体を
収容する容器９はワイヤ放電加工機の工作物空間の周り
に配置されている。この容器９は機械フレーム１０の内
側で適当な容器駆動装置１２によって垂直に移動するこ
とができる。例えば工作物２を交換するため工作物空間
に接近するなど、処理状態に応じて、ワイヤ放電加工機
のコンピュータ数値制御装置により容器９を自動的に上
下動させる。

【００４０】下部案内ヘッド５を支持する下部Ｚ駆動装
置１７は容器９の底部に垂直に貫通しており、シール素
子１３によって下部Ｚ駆動装置１７は容器９の底部に対
しシールされている。シール素子１３は膨張ベローズシ
ールの形状で実現することができ、容器９は処理の休止
中のみに移動するから、シール素子１３は機械の精度を
阻害しない。更に、下部Ｚ駆動装置１７を移動すると、
摩擦力は非常に剛強なＺ方向のみに発生するに過ぎな
い。

【００４１】案内ヘッド４、５、工作物２、及びＸ／
Ｙ、及びＵ／Ｖ駆動装置１４、１５の構成配置に関して
は、図３のワイヤ放電加工機も図１に示すワイヤ放電加
工機に対応している。しかし、この場合、誘電フラッシ
ング流体を収容する容器９を設ける。この容器の底１８
は静止しており、容器の底１８の側部に対してシールさ
れたまま、容器の壁１９は垂直に移動することができ
る。この場合、容器の壁１９の移動もコンピュータ数値
制御装置によって自動化されている。更に、下部案内ヘ
ッド５は非常に低く配置されており、下部案内ヘッド５
は容器の底１８の平面の下に位置しており、即ち実際
上、容器の底１８内に合体されている。この場合、容器
の底１８と工作物の下面との間の距離が非常に小さい。

【００４２】図４、及び図５は本発明による他のワイヤ
放電加工機の駆動装置の構成の異なる部分を示し、この
駆動装置の構成はいわゆるフレームワークの形で実現し
ている。図４は５軸運動ユニットを斜視図で示し、この
５軸運動ユニットはＸ／Ｙ主軸線駆動装置、Ｕ／Ｖ駆動
装置、及びＺ駆動装置から成り、例えば図１の本発明ワ
イヤ放電加工機の機械フレーム１０の内部に工作物空間
に向く側に配置されている。

【００４３】図４によれば、基本的に長方形の箱の形状
を有する機械フレーム１０は駆動装置の構成の一部を形
成している。フレーム上のＸ摺動部２０（いわゆるＸフ
レーム）を箱形機械フレーム１０の内側に案内レールに
よって対向壁上に設け、Ｘ摺動部と機械フレームとの長
さの差によりＸ摺動部２０をＸ方向に移動できるように
する。フレーム状のＹ摺動部２１（いわゆるＹフレー
ム）をＸ摺動部２０の内側に配置し、Ｙ方向に移動でき
るようにする。この場合、Ｙ摺動部２１はＸ摺動部２０
の側壁の高さの上に延び、Ｙ方向に延在し、Ｙ摺動部側
とＸ摺動部側との長さの差によりＹ摺動部はＹ方向に移
動することができる。従って、Ｘ摺動部２０とＹ摺動部
２１とによってＸ／Ｙ直角座標主軸線駆動装置を形成す
る。加工すべき工作物を、又は工作物を有するパレット
を適当なクランプ手段を介してＹ摺動部２１の内部に取
り付ける。

【００４４】ワイヤ供給システム（図示せず）によっ
て、線図的に示した侵食ワイヤ１を上部案内ヘッド４に
供給し、上部案内ヘッドと、この上部案内ヘッドに対し
対称に配置された下部案内ヘッド５（形状のみ示す）と
の間に工作物空間を通じて侵食ワイヤ１を案内する。工
作物と加工輪郭を画成する侵食ワイヤ１との間の相対運
動は工作物に結合されたＸ／Ｙ駆動装置２０、２１によ
って発生する。上部案内ヘッド４を下部案内ヘッド５に
対し移動させるため（円錐形の加工）、付加的Ｕ／Ｖ駆
動装置を設けている。この駆動装置は機械フレーム１０
の上端縁にＶ摺動部２２を設け、Ｖ方向に移動し得るよ
うにする。更にＵ方向に水平に移動し得るＵ摺動部２３
をＶ摺動部２２上に配置する。従って、上部案内ヘッド
４はこのＵ／Ｖ直角座標駆動装置によりＵ／Ｖ平面内で
下部案内ヘッド５に対し相対的に移動することができ
る。上部案内ヘッド４を垂直に調整し得るＺ駆動装置１
６を上部案内ヘッド４に付加的に結合してもよい。

【００４５】本発明を一層良く理解するため、図５
（ａ）に図４のI-I 線に沿う断面斜視図を示し、図５
（ｂ）に図４のII-II 線に沿う断面図を示す。同一の技
術的特性を有する部分は同一の符号にて示す。

【００４６】図６は７軸の構成を示し、その基本的な設
計、及びその運動は図４、及び図５の実施例に対応して
いる。しかし、このシステムは多数ワイヤシステムの形
状に設計されている。この場合、３個の上部案内ヘッド
４を相互に隣接して配置し、対応する下部案内ヘッド５
（線図的に示す）にそれぞれ割り当てる。３個の上部案
内ヘッド４をＵ／Ｖ駆動装置のＵ摺動部２３に集合的に
結合し、３個の下部案内ヘッド５に対し相対的に３個の
上部案内ヘッドをＵ／Ｖ方向に集合的に移動させること
ができるようにする。Ｚ１、Ｚ２、及びＺ３の方向の高
さの調整を実現するため、各上部案内ヘッド４に付加的
にＺ駆動装置１６を設ける。放電加工によって工作物の
処理を行っている間、１個、又はそれ以上の上部案内ヘ
ッド４を提案されたフレーム状駆動運動ユニットのＹ摺
動部内に突出する。

【００４７】このような多数電極システムにより、同一
の工作物に、又は種々の工作物に同時に数個の侵食輪郭
を形成することができ、又は同一の工作物、又は種々の
工作物に、例えば種々の侵食点で順次に数個の侵食輪郭
を形成することができる。更に、数個の非常に精密に位
置決めされた出発孔を順次、又は同時に侵食することが
できる。これは、出発孔の直径が次のワイヤ放電加工プ
ロセスの加工幅より僅かに大きいことが必要であること
が多い例えば回転ノズルのための顕微鏡的スケールの加
工の分野に対して特に重要な態様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ワイヤ放電加工装置の第１実施例の縦断
面図である。

【図２】本発明ワイヤ放電加工装置の第２実施例の縦断
面図である。

【図３】本発明ワイヤ放電加工装置の第３実施例の縦断
面図である。

【図４】本発明放電加工装置の箱形設計を示す斜視図で
ある。

【図５】（ａ）は図４のI-I 線に沿う断面斜視図であ
り、（ｂ）は図４のII-II 線に沿う断面図である。

【図６】本発明放電加工装置の多数ワイヤシステムの付
加的箱形設計の一部断面斜視図である。

【図７】従来のワイヤ放電加工機の断面図である。

【符号の説明】

１ ワイヤ ２ 工作物 ４ 上部案内ヘッド ５ 下部案内ヘッド ７ ワイヤ捕集容器 ９ 容器 １０ 機械フレーム １１ クランプ手段 １２ 容器駆動装置 １３ シール素子 １４ Ｘ／Ｙ主軸線駆動装置 １５ Ｕ／Ｖ駆動装置 １６ 上部Ｚ駆動装置 １７ 下部Ｚ駆動装置 １８ 底 １９ 壁 ２０ Ｘ摺動部 ２１ Ｙ摺動部 ２２ Ｖ摺動部 ２３ Ｕ摺動部

フロントページの続き (72)発明者 ペーター ヴェーリ スイス国 6661 アウレシオ カセーラ ポスタル 11 (56)参考文献 特開 平５−228734（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−323549（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 7/02

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工領域の上方及び下方にそれぞれ配置
   した案内ヘッドに案内した少なくとも１個の電極を有す
   る放電加工機械により工作物（２）を加工する放電加工
   方法において、 ａ）工作物（２）を用意し、 ｂ）少なくとも１個の電極と、機械フレーム（１０）
   と、加工液体を収容する容器（９）と、上部案内ヘッド
   （４）と及び下部案内ヘッド（５）とを有し、前記機械
   フレーム（１０）、前記容器（９）、及び前記下部案内
   ヘッド（５）によって主軸線方向（Ｘ，Ｙ）に対する静
   止ユニットを形成し、主軸線方向（Ｘ，Ｙ）を含むＸ／
   Ｙ平面を水平に配置したものとし、前記下部案内ヘッド
   （５）が前記容器（９）の底面に貫通する構成の放電加
   工機械を用意し、 ｃ）前記工作物（２）を頂部から懸垂保持するとともに
   水平のＸ／Ｙ平面上で移動させるＸ／Ｙ主軸駆動装置
   （１４）を用意し、 ｄ）前記工作物（２）を前記Ｘ／Ｙ平面上で移動させ、 ｅ）同時に前記工作物（２）を少なくとも１個の電極に
   より侵食加工することよりなることを特徴とする放電加
   工方法。
2. 【請求項２】 前記放電加工機械の前記上部案内ヘッド
   （４）も前記水平Ｘ／Ｙ軸線に対して静止した固定ユニ
   ットの一部をなすようにした請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記放電加工機械は、さらに、前記上部
   案内ヘッド（４）を垂直のＺ軸方向に移動するＺ駆動装
   置（１６，１７）と、 前記上部案内ヘッド（４）を水平のＵ／Ｖ方向に移動さ
   せるＵ／Ｖ駆動装置（１５）とを有するものとした請求
   項１記載放電加工方法。
4. 【請求項４】 前記放電加工機械は、更に、前記下部案
   内ヘッド（５）を垂直のＺ軸方向に移動させるＺ駆動装
   置を有するものとした請求項１記載の放電加工方法。
5. 【請求項５】 前記容器（９）の複数個の側面を前記底
   面に対して移動自在にした請求項１記載の放電加工方
   法。
6. 【請求項６】 前記Ｘ／Ｙ主軸駆動装置（１４）は、第
   １軸線方向フレーム及び第２軸線方向フレームを有し、
   前記第１軸線方向フレームを前記機械フレームに支持し
   かつ案内を有するものとし、前記第２軸線方向フレーム
   を前記第１軸線方向フレームに直交させてこの第１軸線
   方向フレームに支持しかつ案内を有するものとし、前記
   第２軸線方向フレームは更に前記工作物（２）をクラン
   プするクランプ装置を有するものとして構成した請求項
   １記載の放電加工方法。
7. 【請求項７】 少なくとも１個の加工電極を有し、工作
   物を水平のＸ／Ｙ主軸線方向に移動させると同時に少な
   くとも１個の加工電極により侵食加工する放電加工機械
   により工作物を加工する放電加工装置において、 機械フレーム（１０）と、 前記機械フレーム（１０）に支持し、加工液体を収容す
   るよう底面と側方の壁を有する容器（９）と、 前記少なくとも１個の加工電極を案内するため前記機械
   フレーム（１０）に支持した上部案内ヘッド（４）及び
   下部案内ヘッド（５）と、 前記工作物（２）を頂部から懸垂保持するとともにＸ／
   Ｙ主軸線方向に移動させるＸ／Ｙ主駆動装置（１４）
   と、 を具え、前記機械フレーム（１０）、前記容器（９）及
   び下部案内ヘッド（５）によって主軸線方向（Ｘ，Ｙ）
   に対する静止ユニットを形成し、主軸線方向（Ｘ，Ｙ）
   を含むＸ／Ｙ平面を水平に配置したものとし、前記下部
   案内ヘッド（５）が前記容器（９）の底面を貫通する構
   成としたことを特徴とする放電加工装置。
8. 【請求項８】 前記上部案内ヘッド（４）も前記水平の
   Ｘ／Ｙ軸線に対して静止した固定ユニットの一部をなす
   ようにした請求項７記載の放電加工層。
9. 【請求項９】 前記上部案内ヘッド（４）を垂直のＺ軸
   方向に移動するＺ駆動装置と、前記上部案内ヘッド
   （４）を水平のＵ／Ｖ方向に移動させるＵ／Ｖ駆動装置
   （１５）とを更に設けた請求項７記載の放電加工装置。
10. 【請求項１０】 前記下部案内ヘッド（５）を垂直のＺ
    軸方向に移動させるＺ駆動装置を設けた請求項７記載の
    放電加工装置。
11. 【請求項１１】 前記容器（９）の側方の壁を前記底面
    に対して移動自在にした請求項７記載の放電加工装置。
12. 【請求項１２】 前記Ｘ／Ｙ主軸駆動装置は、第１軸線
    方向フレーム及び第２軸線方向フレームを有し、前記第
    1 軸線方向フレームを前記機械フレームに支持しかつ案
    内を有するものとし、前記第２軸線方向フレームを前記
    第１軸線方向フレームに直交させてこの第１軸線方向フ
    レームに支持しかつ案内を有するものとし、前記第２軸
    線方向フレームは、更に前記工作物（２）をクランプす
    るクランプ装置を有するものとして構成した請求項７記
    載の放電加工装置。