JP3315945B2 - 放電加工装置の軸送り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定子と、その固
定子に所定の間隔をもって対向するように配置された可
動子との間に所定の磁力を発生させて移動体を移動させ
るリニアモータ方式の放電加工装置の軸送り装置に関す
る。特に、可動子が垂直方向に移動するクイルを含む軸
送り装置に関する。また、工具電極を取り付けた移動体
を含む可動子にカウンターバランスウェイトを付与する
バランス装置と、その可動子を所定の位置で制止させる
ブレーキ装置とを具備した放電加工装置の軸送り装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物に対向する位置に工具としての
電極を配置し、被加工物と電極との間に形成された加工
間隙に所定の加工電圧を印加して断続的に放電を発生さ
せて、被加工物を所望の穴形状に加工する、一般に形彫
放電加工装置と呼ばれる装置が知られている。所望の穴
形状を加工する放電加工では、放電加工液を放電加工の
媒体、冷却液、及び加工屑の洗浄液として使用するた
め、被加工物を放電加工液に浸す必要がある。そこで、
専ら被加工物は、加工面が上側に位置するように配置さ
れる。そのため、特殊な形態の形彫放電加工装置を除い
て一般的には、少なくとも加工深さ方向である垂直方向
に電極を往復移動する軸送り装置が設けられている。

【０００３】一般的な工作機械における切削加工などと
は異なり、放電加工では、加工間隙を所定の距離に維持
するように、電極もしくは被加工物を相対的に移動させ
る、いわゆるサーボ動作を行う必要がある。また、加工
間隙に滞留するチップを効率よく排出するために、電極
を被加工物に対して少なくとも上下方向に予め定められ
た距離を往復移動させる、いわゆるジャンプ動作を行う
必要がある。このサーボ動作やジャンプ動作は、より高
速度かつ高い応答性で行われることが望ましい。

【０００４】これまで、放電加工装置の垂直方向の軸送
り装置は、サーボモータやパルスモータのような回転型
のモータによりボールネジを介してスライダを垂直方向
に直線移動させる方式の軸送り装置を設けた放電加工装
置が一般的であった。しかし、近年、所定数巻き回され
た励磁コイルを設置したコイルヨークまたは複数の永久
磁石をそれぞれ所定の間隔で配置した磁石板からなる固
定子と、それに所定の間隙をもって対向配置された可動
子との間に磁力を発生させて軸を駆動する方式、いわゆ
るリニアモータによりスライダを垂直方向に移動させる
方式の軸送り装置を設けた放電加工装置が開発された。
なお、固定子と可動子の一方をコイルを取り付けたコイ
ルヨークとした場合は、他方は永久磁石を配置した磁石
板としている。

【０００５】このようなリニアモータ方式による軸送り
装置は、回転運動を直線運動に伝達するための装置が不
要であるから、バックラッシュや部材のばね要素がな
く、より高速度で高応答の軸送りが可能になる。リニア
モータによる垂直方向の軸送り装置は、特開平５−１０
４３３２号公報や特開平８−３０９６２０号公報に開示
されているものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな垂直方向の軸送り装置では、電極と、クイルやスラ
イダのような移動される装置（以下、移動体と称する）
との重量の全部が可動子にかかるから、移動体を移動さ
せているときはもちろん、移動体を所定の位置に停止さ
せて、あるいはその位置を維持するように静止させてお
くときでも、固定子と可動子との間隙に作用させる移動
体を引き上げようとする上側方向への力は、相当の大き
さが必要である。この上側方向への力が小さければ、移
動体は、自重により重力に引きずられて、滑り落ちるよ
うに被加工物の方向に降下していき、電極と被加工物が
衝突してしまう。

【０００７】移動体の静止中に移動体が降下しないよう
な推力を出力する大きな磁力を得るためには、可動子が
大きくなって移動体の重量が重くなるため、軸送り装置
全体を相当大きな磁力を得るための構造にしなければな
らない。一方、可動子を軽くしようとすると、可動子を
小さくしなければならず、移動体の降下を阻止するだけ
の磁力が得られないという問題が生じる。特に放電加工
では、工具として電極が使用されるため、前述したよう
な放電加工装置の垂直方向の軸送り装置には、しばし
ば、一般の工作機械の工具に比べて圧倒的に重量がある
電極が取り付けられるので、移動体の降下を防止するの
が一層困難になる。

【０００８】このとき、回転型のモータによる垂直方向
の軸送り装置で使用されているようなカウンターバラン
スウェイトを付与するウェイトバランサは、その構造
上、リニアモータにより向上した移動体の高加速度、高
速度かつ高応答の移動動作、特に重力加速度が１Ｇを超
える高加速度の移動動作には追従できず、振動を生じる
などの問題があるので、にわかには採用できない。なぜ
なら、このウェイトバランサは、簡単に説明すれば、移
動体にワイヤを接続し、そのワイヤを滑車を介して移動
装置の反対側に案内し、ワイヤの他端に電極の重量を考
慮した移動体の重量に釣り合う重さの重錘を吊り下げる
ことで、カウンターバランスウェイトを付与して、移動
体が自重により降下するのを防止する構成のものだから
である。加えて、このような構成のウェイトバランサ
は、バランスを取るための重錘の調整が容易ではないか
ら、加工によって取り付ける電極の重量の差に幅のある
放電加工装置には、適しているとも言えない。

【０００９】さらに、可動子を含む移動体が下降してい
るときに、電源をオフしたり、停電などにより電源が遮
断された場合には、移動体が下側に滑り落ちることを確
実に阻止することができず、電極と被加工物が衝突する
事故が発生する。このようなことから、放電加工装置の
軸送り装置においては、リニアモータの軸送り装置のア
イデアはあったが、実用化が難しかった。

【００１０】このような点に鑑みて、本発明は、リニア
モータ式の軸送り装置が有する高加速度、高速度、かつ
高応答性の利点を低下させることがなく、移動体をコン
パクトにするとともに、安定してカウンターバランスウ
ェイトが付与される放電加工装置の軸送り装置を提供す
ることを主な目的とする。また、可動子を含む移動体を
所定の位置で確実に制止し、あるいは静止させておくブ
レーキ装置と無停電電源装置を備え、移動体が下側に降
下することを確実に防止し得る放電加工装置の軸送り装
置を提供することを目的とする。その他、本発明により
達成されるいくつかの有利な点は、発明の実施の形態の
説明において詳述される。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑みて、本発
明の放電加工装置の軸送り装置は、所定の巻数巻き回さ
れた励磁コイル３１、３１または所定の間隔で配設され
た複数の磁石４４を含んで成り、水平に据え置かれたベ
ッドに立設されたコラム１または前記コラム１に取り付
けられたベース部材２に固定された固定子３と；垂直方
向に移動可能に設けられたクイル４１と、クイル４１
の、固定子３に所定の間隔をもって対向する位置に取り
付けられ、所定の間隔で配設された複数の磁石４４また
は所定の巻数巻き回された励磁コイル３１，３１と、を
含んで成る可動子４と、コラム１またはベース部材２
と、クイル４１とに設けられた直線ガイド５と；可動子
４に作用する前記垂直方向への力に抗して空気の圧力に
より可動子４の移動軸と同軸上にカウンターバランスウ
ェイトが作用するように設けられたエアシリンダ６０
と、エアシリンダ６０への空気の圧力を調整する圧力調
整装置６１４とを含んで成るバランス装置６と；が設け
られる。この本発明の軸送り装置の構成によれば、移動
体が可動子の一部を構成して移動体がコンパクトになる
とともに、移動体と可動子の移動軸が一致し、その移動
軸（主軸）に対して空気の圧力によりカウンターバラン
スウェイトを付与するので、より高加速度の移動体の移
動に対しても安定してカウンターバランスウェイトが付
与される。

【００１２】好ましくは、エアシリンダ６０がクイル４
１の中空内部に収納され、エアシリンダ６０のシリンダ
ロッド６４がベース部材２側に固定される。また、所定
の圧力の空気の給排気で作動する制止部材８６によりピ
ストンロッド６４の移動を制止するブレーキ装置８を含
んで成る。または、クイル４１と橋材７３により連結さ
れクイル４１と一体に移動する可動軸８７と、所定の圧
力の空気の給排気で作動する制止部材８６により可動軸
８７の移動を制止するブレーキ装置８を含んで成る。

【００１３】また、好ましくは、電源が遮断されたとき
に、固定子３と可動子４とから成るリニアモータを制御
するモータドライバ１０を駆動させてクイル４１を電極
が被加工物に衝突しない位置で停止させた後、ブレーキ
装置８を作動させる制御装置６１５を含んで成る。そし
て、望ましくは、電源が遮断されたときに、少なくとも
前記モータドライバと前記制御装置に電力を供給する無
停電電源装置を含んで成る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の放電加工装置
の垂直方向の軸送り装置の構成の一例が示されている。
このとき、図１のＡは、クイルの中空部分の一部を見え
るようにするために、磁石板を取り付けたクイルの一部
を切り欠いた部分を示している。図２には、図１に示さ
れた軸送り装置のリニアモータの構成が斜視図で示され
ている。図３には、図１に示された軸送り装置のバラン
ス装置の構成が示されている。また、図４には、図１に
示された軸送り装置のブレーキ装置の構成が示されてい
る。さらに、図５には、モータドライバとブレーキ装置
のシステムの構成が示されている。これら図１ないし図
５を用いて、本発明の第１の実施の形態について説明す
る。

【００１５】図１には、図示しない水平に据え置かれた
放電加工機本機のベッドに立設されたコラム１が示され
ている。垂直方向の軸送り装置は、コラム１に取り付け
られたベース部材２と、リニアモータを構成する固定子
３と可動子４と、可動子４の移動軸に同軸にカウンター
バランスウェイトを作用させるエアバランサ６と、を含
んで構成される。

【００１６】ベース部材２は、箱型の取付部２１を有
し、取付部２１にはリニアモータの固定子３が取り付け
られる。取付部２１の上下部分には開口部が設けられ、
この開口部を貫通して垂直方向に移動可能な可動子４の
一部を構成するクイル４１が設けられる。クイル４１の
下側には電極を取り付ける取付部分４２が設けられる。

【００１７】固定子３は、図２に示されるように、コイ
ルヨーク３１を含み、コイルヨーク３１に電線が所定の
巻数で巻き回されて形成されたコイル３２が所定の間隔
で配置されている。コイルヨーク３１の内部には、管路
３３が形成されており、図示しない供給装置から管路３
３に冷却液を供給することにより、コイル３２に大きな
電流が供給されることにより生じる発熱で、機械の熱変
位や固定子３の熱変形及び熱損失を防止している。固定
子３は、取付部２１のコラム１側の内壁面にそれぞれ強
固に取り付けられて固定される。

【００１８】可動子４は、主に垂直方向の移動体である
クイル４１と、クイル４１の２側面に取り付けられた磁
石板４３と、磁石板に所定の間隔で配設された永久磁石
４４とを含んで構成される。２つの磁石板４３は、それ
ぞれコイルヨーク３１に対向する位置に配置されるよう
に、クイル４１の側面にしっかりと取り付けられて固定
される。磁石板４３上には、所定の間隔で複数の永久磁
石４４が配設される。そして、モータドライバからの指
令値に合うように調整された所定の電流がコイル３２に
流れて励磁されると、コイル３２と磁石板４３との間に
予定された磁力が発生して、その磁力により垂直方向に
クイル４１が移動する。クイル４１に設けられた上側ス
トッパ４５及び下側ストッパ４６は、衝撃を吸収する弾
性部材を含んで構成されていて、これらストッパがベー
ス部材２の取付部２１の端面に軟衝突することで、クイ
ル４１が何等かの原因で移動可能な範囲を逸脱して暴走
しても事故が発生しないように、移動ストロークを制限
する。

【００１９】可動子４は、ベース部材２と可動子４とに
設けられたリニアモーションローラガイド５で案内され
る。リニアモーションローラガイド５は、取付部２１の
固定子３が設けられていない内側面に設けられたガイド
体５１と、ガイド体５１に係り合うようにクイル４１に
設けられたガイドレール５２とで構成される。そして、
このガイド５１とガイドレール５２との係り合いによ
り、クイル４１が取付部２１に対して摺動可能であり、
また垂直方向以外の方向への移動が規制されて、直進性
が保持されている。

【００２０】空気の圧力によりカウンターバランスウェ
イトをクイル４１の移動軸に同軸に付与するバランス装
置６（以下、エアバランサと称する）は、詳細が図３に
示されるように、主に、エアシリンダ６０と、エアシリ
ンダ６０に所要の圧力に制御された空気を供給する空気
供給装置６１とで構成される。そして、エアシリンダ６
０は、シリンダ筒６２と、シリンダ筒６２内に往復移動
可能に収納されたピストン６３と、ピストン６３に連結
するピストンロッド６４と、シリンダ筒６２の上端にフ
ランジ６５とを含んで構成される。この実施の形態で
は、エアシリンダ６０は、クイル４１の上端に一体的に
固定されている上面板材４７に設けられた、シリンダ筒
６２の外径とほぼ同径の円形の開口を通して、クイル４
１の中空部分に収納される。そして、フランジ６５を上
面板材４７にボルトで取り付けることで、シリンダ筒６
２がクイル４１に強固に固定される。

【００２１】支持部材７（以下、ブラケットと称する）
は、図１ないし図３に示されるように、天板材７１と、
それぞれがベース部材２の取付部２１に取り付けられた
４枚の板材で形成される枠体７２とで構成される。エア
シリンダ６０のピストンロッド６４の上端部は、ブラケ
ット７の天板材７１に固定される。したがって、外見
上、エアシリンダ６０を取り付けたクイル４１が、ブラ
ケット７に吊り下げられたように見える。そして、エア
シリンダ６０のピストンロッド６４が天板材７１に固定
され枠体７２により支持されるとともに、枠体７２内に
収められるので、エアシリンダ６０の主要な部分は、機
材の内部に収納されて外側には露出しない。なお、ブラ
ケット７は、エアシリンダ６０のピストンロッド６４を
支持する構成であればよい。例えば、天板材を支える部
材は、図示しないベッドに固定されたコラム１に取り付
けられることも可能である。

【００２２】このように、本発明の軸送り装置は、移動
体であるクイル４１が可動子４の一部を構成して移動体
の移動軸（主軸）と可動子の移動軸とが一致している。
そして、エアバランサ６がクイル４１を含む可動子４を
直接支持して、エアバランサ６のカウンターバランスウ
ェイトが主軸と同軸に作用する構成である。したがっ
て、移動体もしくは可動子の何れかにカウンターバラン
スウェイトを付与し、かつワイヤで重錘などを吊り下げ
てカウンターバランスウェイトを付与する構成のよう
に、１Ｇ以上の高加速度で移動体が移動するときにカウ
ンターバランスウェイトが不安定になることがない。ま
た、この実施の形態の構成は、エアシリンダ６０のシリ
ンダ筒６２が可動子４の一部であるクイル４１の中空内
部に主軸と同軸に収納され、主軸とほぼ同一軸線上に配
列されているので、移動体に偶力が作用せず、曲げモー
メントが発生しない。

【００２３】エアバランサ６は、この実施の形態の構成
では、図３に示されるように、ピストン６３を挟んでピ
ストンロッド６４側の上側のシリンダ筒６２内に所定の
圧力の空気を供給口６６から給排気することで、クイル
４１が垂直方向に移動するときには、その位置の変化に
合わせて上記シリンダ筒６２内の空気の量が所定の量に
増減される。それで、シリンダ筒６２内の空気の圧力
は、上記所定の圧力に維持される。なお、サイレンサ６
７は、ピストン６３の移動に応じてシリンダ筒６２のピ
ストンロッド６４とは反対側の下側のシリンダ室内の空
気を吸排気する時の消音のためのものである。

【００２４】空気供給装置６１は、コンプレッサ等のエ
ア源からの圧縮空気を、所要の設定された圧力に維持す
るように調整して、エアシリンダ６０を制御する。空気
供給装置６１は、主に、エア源からの圧縮空気から塵や
埃などのゴミを除去するフィルタ６１１と、フィルタ６
１１からの圧縮空気からオイルミストを除去するオイル
ミストフィルタ６１２と、圧縮空気を所定の圧力にする
エアレギュレータ６１３と、シリンダ筒６２内の空気の
圧力を移動体のバランスが取れる所定の圧力に維持され
るように、エアシリンダ６０のピストン６３の移動に合
わせてシリンダ筒６２内の空気の給排気を大量かつ高速
に行うように構成された圧力調整装置であるリリーフ付
レギュレータ６１４（以下、ハイリリーフレギュレータ
と称する）とを含んで構成される。

【００２５】この圧力調整装置であるハイリリーフエア
レギュレータ６１４により、シリンダ筒６２のピストン
６３で囲まれたシリンダ室内の容積に関わらず、この室
内の空気の圧力は所定の値に維持されて、カウンターバ
ランスウェイトに相当するバランス力が発生される。そ
して、上記シリンダ室内の圧力を、電極を含む移動体の
重量にほぼ等しくなるような圧力値に設定しておくと、
クイル４１の位置に関わらず、固定子３と可動子４との
間に磁力がなくても、クイル４１は、上下何れの方向に
も移動せずにバランスが保たれるようにできる。

【００２６】なお、ハイリリーフエアレギュレータ６１
４は、通常の大容量のエアレギュレータに、大容量のリ
リーフバルブを内蔵したもので、２次側（エアシリンダ
６０側）の空気の圧力値が所定値以上になると、リリー
フバルブより空気を大量かつ高速に排出するものであ
る。また、ハイリリーフエアレギュレータ６１４の給排
気の設定圧力は、図示しない調節つまみを調整すること
によって容易に変更可能であり、電極を含む移動体の重
量に応じて、シリンダ筒６２内に供給する空気の圧力が
調整される。このとき、電極の重量の相違に対する空気
の圧力が、電極の重量を除く移動体の重量とシリンダ面
積とが装置に固有の値であるから、調整する空気の圧力
が比較的簡単に計算できる。そこで、好ましくは、予め
上記調節つまみに電極の重量と空気の圧力の目盛りとを
関連させて表示させておき、空気の圧力の設定を容易に
する。

【００２７】エアバランサ６は、より具体的には、次の
ように作動する。まず、クイル４１が移動すると、フラ
ンジ６５を介してクイル４１に取り付けられたエアシリ
ンダ６０のシリンダ筒６２も移動する。ピストンロッド
６４の端部はブラケット７の天板材７１に固定されてい
るので、クイル４１が下降したときには、クイル４１の
中空内部に収納されたシリンダ筒６２のピストンロッド
６４側のピストン６３に囲まれたシリンダ室内の容積が
小さくなり、このシリンダ室内の空気の圧力は所定値よ
りも高くなる。このとき、ハイリリーフエアレギュレー
タ６１４は、空気の圧力に応動してリリーフバルブを開
放して、このシリンダ室内の空気の圧力が所定の圧力値
になるまで、このシリンダ室内の空気を排出する。一
方、クイル４１が上昇したときには、このシリンダ室内
の容積が大きくなり、このシリンダ室内の空気の圧力は
所定値よりも低くなる。このとき、ハイリリーフエアレ
ギュレータ６１４は、上記リリーフバルブを閉じた状態
で、所定の圧力の圧縮空気をこのシリンダ室内に供給す
る。

【００２８】このように動作するハイリリーフエアレギ
ュレータ６１４により、カウンターバランスウェイトは
設定された所定の値に維持されて、クイル４１の移動に
際して電極を含む移動体の重量が、リニアモータに負荷
としてそのまま余計にかかることがない。したがって、
固定子３と可動子４との間の磁力は、可動子４を駆動す
る大きさでよく、可動子４を重力に対抗させて引っ張り
上げる力を必要としない。このため、この実施の形態の
軸送り装置では、可動子４を引っ張り上げなければなら
ない程度に力を出力するリニアモータを必要としないの
で、可動子が軽量化される。それ故、相乗的に、移動体
をより高速かつ高応答に移動させることができるという
利点を有する。なお、エアバランサ６の圧力調整装置６
１における空圧回路は、ハイリリーフエアレギュレータ
６１４の圧力の設定値が、取付可能な電極の重量が最大
のときに５〜６ｋｇ／ｃｍ^２程度、電極が取り付けられ
ないときに上記設定値の１／２程度になるように設計さ
れるのが好ましい。

【００２９】ところで、既述した通り、形彫放電加工装
置の場合には、数μｍないし数十μｍ程度の微小な距離
の範囲でサーボの動作が行われることが多い。本発明の
形彫放電加工装置は、特に駆動方式をリニアモータ式に
した構造であるから、より高加速度、高速度、及び高応
答でのサーボ動作が可能になる。その一方で、エアシリ
ンダ６０は、構造上、シリンダ筒６２の内壁とピストン
６３との間にシール抵抗が存在しているため、軸送り装
置がエアバランサにより移動体にカウンターバランスウ
ェイトを付与する構成の場合、この高加速度、高速度、
及び高応答のサーボの動作に追従できないことがある。
実用上は問題になることは殆どないが、エアシリンダ６
０に供給される加圧された空気の量の増減を、極めて微
小な距離の範囲内でサーボ動作を必要とする加工工程に
応じてクイル４１の位置の変化で０．２〜０．５ｍｍ程
度以下の間で空気の量の増減を行わない不感帯域を設定
することで、高速度かつ高応答の極めて微小な距離の範
囲内のサーボ動作でも、より安定して行うようにするこ
とができる。

【００３０】この不感帯域は、０．２〜０．５ｍｍの変
動の範囲内では圧力の調整を行わないように圧力調整装
置を構成することで、制御システム的に達成できる。こ
れにより、微小な距離の範囲内で移動体が往復移動して
もエアシリンダ６０が作動しないので、シリンダ筒６２
の内壁とピストン６３とのシール抵抗によって極めて微
小な距離の範囲内でのサーボの動作がより安定して行わ
れる。

【００３１】このように、この実施の形態のバランス装
置の構成によれば、リニアモータを用いた垂直方向の軸
送り装置のように、高加速度、高速度、及び高応答の移
動でも十分に追従でき、電極及びクイルを含む移動体の
移動に際して、バランスを崩して振動することがない。
また、可動子を含む移動体とエアシリンダとが同軸上に
整列されているので、その軸方向における真直性が損な
われず、またクイルやエアシリンダに曲げモーメントが
働かない。さらに、取り付けた電極の重量が大きくなる
場合でも、エアシリンダに供給する空気の圧力を調整す
るだけでカウンターバランスを設定できるので、重錘に
よってカウンターバランスウェイトを付与する装置に比
べてカウンターバランスウェイトの設定が容易である。
したがって、この実施の形態のバランス装置は、形彫放
電加工装置のように、微小な距離の範囲で往復運動を行
うサーボ動作や高速で高い繰返し数のジャンプ動作を必
要とし、工具の重量が大きく、かつ加工によって取り付
ける工具の重量の差の幅の大きい装置に有益である。特
に、リニアモータによって、より高加速度、高速度、及
び高応答で往復移動する軸送り装置を備えた形彫放電加
工装置には、このバランス装置は極めて有効である。

【００３２】ブレーキ装置８は、その作動源が空気であ
って、この実施の形態では、エアバランサ６と同じエア
源から作動のための空気を得ている。ブレーキ装置８
は、図３に示される電磁バルブ８１の開閉により作動
し、その電磁バルブ８１は制御装置６１５により制御さ
れる。

【００３３】図４に、ブレーキ装置８のより詳細な構成
が横断面図で示されている。ポート８２から図４に示さ
れる矢印の方向に、電磁バルブ８１を通って供給される
圧縮空気が供給されているときは、所定の圧力の空気が
押し部材８３をエアシリンダ６０のピストンロッド６４
側に押し出して、レバー８４を外側に開いた状態にして
いる。一方、供給される空気の圧力が低下すると、レバ
ー８４に設けられている圧縮コイルばね８５の力が、ポ
ート８２から供給されている空気の圧力に優って、つい
にはレバー８４と一体の制止部材８６によりピストンロ
ッド６４を押さえ付けて保持する。

【００３４】したがって、電磁バルブ８１のコイルの励
磁が断たれて管路が閉じられるとともに、ブレーキ装置
８のポート８２から圧縮空気が電磁バルブ８１の別の一
方のポートから排気されると、圧縮コイルばね８５の力
によりピストンロッド６４が把持されることで、エアシ
リンダ６０とそれを固定するクイル４１が制止される。
再び、コイルヨーク３１に電流が供給されて、クイル４
１が移動するとき以前には、制御装置６１５が電磁バル
ブ８１を励磁して管路を開いて、ピストンロッド６４の
保持を開放する。このブレーキ装置８によれば、停電な
どの不意に電源が遮断されたときには、迅速かつ確実に
移動体の降下を防止できる。

【００３５】図５には、ブレーキ装置８を制御するブレ
ーキシステムが示されている。例えば、クイル４１がジ
ャンプ運動を行っているときに、停電のように何等かの
原因で電源が遮断されたときには、クイル４１が下降し
ている最中であると、電極が被加工物に衝突する。そこ
で、電源９で常時充電されている無停電電源装置（バッ
テリ）９１が作動して、制御装置６１５、モータドライ
バ１０、リレー６１７に電力を供給するとともに、制御
装置６１５に電源の遮断を示す信号を出力する。電源の
遮断を示す信号に応答して、制御装置６１５は、無停電
電源装置９１から電流が供給されているモータドライバ
１０に指令信号を出力して、継続して下降中のクイル４
１を停止させる。より好ましくは、電極ＥＬと被加工物
ＷＰとが衝突しないようにクイル４１を所定距離上昇さ
せて、安全な場所に位置させる。

【００３６】その後に、リレー６１７のスイッチをオフ
して電磁バルブ８１を閉じる。電磁バルブ８１が閉じら
れるとブレーキ装置８の空気が排気され、ブレーキ装置
８が作動してエアバランサ６のピストンロッド６４が制
止される。この間、制御装置６１５は、電源が遮断され
たときの電極の位置を図示しない記憶手段に記憶させる
などの一連の操作（いわゆるＨＡＬＴ処理）を行い、電
源９が正常に復帰したときに、放電加工が中断された地
点から再開できるようにしている。このブレーキシステ
ムの構成により、ブレーキ装置８が作動する前にリニア
モータの制御が立たれて移動体が下降し、電極と被加工
物とが衝突することが、より確実に防止される。なお、
上述した動作は短時間で行えるので、無停電電源装置は
短時間バックアップし得る小容量であってよい。

【００３７】なお、無停電電源装置９１がなくても、停
電時の電極と被加工物との衝突を回避することが可能で
はある。これは、モータドライバの構成上、内蔵するコ
ンデンサ成分などにより数秒間はバックアップの電源が
なくてもモータドライバ１０の出力を継続することがで
きるからである。そして、この間に、ブレーキ装置８が
作動すれば、殆どの場合は電極と被加工物との衝突が回
避される。また、既述したように、ハイリリーフエアレ
ギュレータ６１４に設定される空気の圧力を電極を含む
移動体の重量に釣り合う圧力値よりも少し高めに設定し
ておくと、移動体が降下しにくくなり、ブレーキ装置８
が作動するまでのタイムラグを補償できるからである。
しかしながら、この方式は確実性に欠けるので、無停電
電源装置（バッテリ）と、電極を被加工物に対して停止
または上昇させてからブレーキ装置を作動させる制御装
置を設けて、一層安全性を向上することが好ましい。

【００３８】この実施の形態は、さらに、図３及び図５
に示されるように、ハイリリーフエアレギュレータ６１
４とエアシリンダ６０との間に、エアシリンダ６０のシ
リンダ筒６２に供給されている空気の低下を検出する圧
力スイッチ６１６を備えている。そして、圧力スイッチ
６１６からの空気の低下を検出した信号に基づいて、制
御装置６１５が圧力の異常な低下を検知して警報を発す
るとともに、ブレーキ装置８を含むブレーキシステムを
作動させる安全装置が設けられる。この安全装置によ
り、エアシリンダ６の空気供給装置６１の故障に起因す
る事故の発生を防止することができる。

【００３９】図６には、本発明の軸送り装置の別の実施
の形態が示されている。また、図７には、図６に示され
る軸送り装置の斜視図が示されている。図１に示される
軸送り装置と同一であってよい部材は、図１と同じ符号
が付され、その説明が省略されている。また、図１に示
される軸送り装置と基本的に変わらない部材は、図１と
同じ符号を用いて説明する。なお、エアシリンダのシリ
ンダ筒内の空気を調整する装置は、ブレーキ装置に関す
る部分以外は、図３で説明したものと同じであってもよ
いので、特に必要な点以外は、その説明を省略する。

【００４０】この実施の態様の軸送り装置は、本質的に
は、ブレーキ装置８をベース部材２に取り付けた点で、
図１に示された軸送り装置と異なる。ブレーキ装置８は
可動軸８７を備え、可動軸８７がブレーキ装置８の本体
を貫通して、ベース部材２に穿設された貫通孔に挿通さ
れる。この貫通孔は可動軸８７より若干大きい径であ
り、貫通孔の中央部にはベアリングを含む軸受８８が設
けられる。そして、軸受８８に案内されて、エアシリン
ダ６０のピストンロッド６４の軸の方向と平行な垂直方
向に往復移動可能である。

【００４１】ブラケット７の枠体７２のコラム１側の側
面は切り欠けられて開口している。そして、この開口を
貫通する橋材７３により、可動軸８７の端部はクイル４
１の上面板材４７と連結されている。なお、ブレーキ装
置８の詳細な構成は、図４に示されるピストンロッド６
４を可動軸８７に置き換えた構成と同じである。したが
って、可動軸８７が保持されたときに、クイル４１が制
止される。

【００４２】この実施の形態の構成も、移動体であるク
イル４１が可動子４の一部を構成して移動体の移動軸
（主軸）と可動子の移動軸とが一致している。そして、
エアバランサ６がクイル４１を含む可動子４を直接支持
して、エアバランサ６のカウンターバランスウェイトが
主軸と同軸に作用する構成である。したがって、移動体
もしくは可動子の何れかにカウンターバランスウェイト
を付与し、かつワイヤで重錘などを吊り下げてカウンタ
ーバランスウェイトを付与する構成のように、１Ｇ以上
の高加速度で移動体が移動するときにカウンターバラン
スウェイトが不安定になることがない。また、エアシリ
ンダ６０のシリンダ筒６２が可動子４の一部であるクイ
ル４１の中空内部に主軸と同軸に収納され、主軸とほぼ
同一軸線上に配列されているので、移動体に偶力が作用
せず、曲げモーメントが発生しない。

【００４３】さらに、この実施の形態の構成は、ブレー
キ装置８がベース部材２に設けられ、クイル４１の上部
に設置される構成ではないから、加工ヘッド全体の高さ
がブレーキ装置の高さの分だけ低くでき、放電加工装置
がよりコンパクトにできるという利点を有する。

【００４４】図８には、本発明の軸送り装置の別の実施
の形態が示されている。また、図９には、図８に示され
る軸送り装置の斜視図が示されている。図１に示される
軸送り装置と同一であってよい部材は、図１と同じ符号
が付され、その説明が省略されている。また、図１に示
される軸送り装置と基本的に変わらない部材は、図１と
同じ符号を用いて説明する。なお、図１０に示されるエ
アシリンダのシリンダ筒内の空気を調整する装置は、カ
ウンターバランスウェイトを付与するためのシリンダ筒
のシリンダ室とピストンとの関係以外は、図３で説明し
たものと基本的に同じであってもよいので、特に必要な
点以外は、同じ番号が付されて、その説明が省略されて
いる。

【００４５】この実施の形態の送り装置は、本質的に
は、エアシリンダ６０をコラム１に取り付けられたベー
ス部材２に設置した装置である点で、図１に示された軸
送り装置と異なる。また、コイルヨーク３１を含む固定
子３が、箱型のベース部材２の取付部２１のコラム１側
の内壁面とそれに対向する内壁面に設けられている構造
である点で、図１に示された軸送り装置と異なる。そし
て、図９に示されるように、取付部２１の固定子３が設
けられていない２つの内壁面とそれに対向するクイル４
１の側面に、それぞれ摺動可能に係り合うように、第１
の直線ガイド５１と第２の直線ガイド５２で成るリニア
クロスローラガイド５が設けられる。これにより、クイ
ル４１が取付部２１に対して垂直方向に摺動可能であ
り、また垂直方向以外の方向への移動が抑止される。な
お、固定子３が磁石板、クイル４１に取り付けられる可
動子４がコイルヨークであってよいのは、図１に示され
る軸送り装置と同じである。

【００４６】エアバランサ６のエアシリンダ６０は、ベ
ース部材２の上部面に穿設された孔を貫通して、上記上
部面にフランジ６５が引っかけられ、フランジ６５と上
記上部面とがボルトにより強固に締め付けられて、エア
シリンダ６０が固定される。そして、ピストンロッド６
４の端部が橋材７５に固定されている。一方、クイル４
１の上面板材４７には支持軸７４が取り付けられ、その
端部が橋材７５に固定されている。

【００４７】この実施の形態の構成も、移動体であるク
イル４１が可動子４の一部を構成して移動体の移動軸
（主軸）と可動子の移動軸とが一致している。そして、
エアバランサ６がクイル４１を含む可動子４を直接支持
して、エアバランサ６のカウンターバランスウェイトが
主軸と同軸に作用する構成である。したがって、移動体
もしくは可動子の何れかにカウンターバランスウェイト
を付与し、かつワイヤで重錘などを吊り下げてカウンタ
ーバランスウェイトを付与する構成のように、１Ｇ以上
の高加速度で移動体が移動するときにカウンターバラン
スウェイトが不安定になることがない。また、この実施
の形態の構成は、エアシリンダ６０のシリンダ筒６２を
クイル４１の中空内部に設置せず、ブレーキ装置８もク
イル４１の上部に設置しない構成であるから、クイル４
１に付随していくつかの補助装置が設置しやすくなる。
例えば、回転軸や角度割出軸の装置を設置しても、クイ
ル４１が必要以上に大きくなったり、クイル４１の重量
が必要以上に大きくなることがない。

【００４８】図１０に示されるように、この実施の形態
のエアバランサ６の構成は、エアシリンダ６０における
ピストン６３を挟んでピストンロッド６４が設けられて
いない側に、所定の圧力が維持されるシリンダ室が位置
する点で、図１に示された軸送り装置の構成と異なる。
図３に示される実施の形態では、ピストン６３を挟んで
上側のシリンダ室に圧縮空気の供給口６６が設けられて
いるが、図１０に示されるこの実施の形態では、ピスト
ン６３を挟んで下側のシリンダ室に圧縮空気の供給口６
６が設けられ、ピストン６３を挟んで上側のシリンダ室
にサイレンサ６７が設けられる。その他の符号が付され
た部材の名称と動作は、図３に示される実施の形態と同
じである。

【００４９】圧力調整装置であるハイリリーフエアレギ
ュレータ６１４により所定の圧力の空気を供給口から給
排気することで、ピストン６３がこの空気の圧力を超え
て下側には移動しないようになっている。クイル４１が
垂直方向に移動するときには、ピストン６３を挟んで下
側のシリンダ室の空気の量を所定の量に増減させ、上記
シリンダ筒６２内の空気の圧力は、上記所定の圧力に維
持される。

【００５０】ハイリリーフエアレギュレータ６１４によ
り、シリンダ筒６２のピストン６３で囲まれたシリンダ
室内の容積に関わらず、この室内の空気の圧力は所定の
値に維持されて、カウンターバランスウェイトに相当す
るバランス力が発生される。そして、上記シリンダ室内
の圧力を、電極を含む移動体の重量にほぼ等しくなるよ
うな圧力値に設定しておくと、クイル４１の位置に関わ
らず、固定子３と可動子４との間に磁力がなくても、ク
イル４１は、上下何れの方向にも移動せずにバランスが
保たれるようにできる。

【００５１】クイル４１の支持軸７４とピストンロッド
６４の端部は、それぞれ橋材７５に固定されているの
で、クイル４１が移動するとピストンロッド６４も移動
する。クイル４１が下降したときには、シリンダ筒６２
のピストンロッド６４と反対側のピストン６３に囲まれ
たシリンダ室内の容積が小さくなり、このシリンダ室内
の空気の圧力は所定値よりも高くなる。このとき、ハイ
リリーフエアレギュレータ６１４は、空気の圧力値に応
じてリリーフバルブの開度を自動的に調整して、このシ
リンダ室内の空気の圧力が所定の圧力値になるまで、こ
のシリンダ室内の空気を排出する。一方、クイル４１が
上昇したときには、このシリンダ室内の容積が大きくな
り、このシリンダ室内の空気の圧力は所定値よりも低く
なる。このとき、ハイリリーフエアレギュレータ６１４
は、上記リリーフバルブを閉じた状態で、所定の圧力の
圧縮空気をこのシリンダ室内に供給する。

【００５２】このように、図１で示された軸送り装置と
同様に、カウンターバランスウェイトは設定された所定
の値に維持されて、クイル４１の移動に際して電極を含
む移動体の重量が、リニアモータに負荷としてそのまま
余計にかかることがない。したがって、固定子３と可動
子４との間の磁力は、可動子４を駆動する大きさでよ
く、可動子４を重力に対抗させて引っ張り上げる力を必
要としない。このため、この実施の形態の軸送り装置で
は、可動子４を引っ張り上げなければならない程度に力
を出力するリニアモータを必要としないので、可動子が
軽量化される。それ故、相乗的に、移動体をより高速か
つ高応答に移動させることができるという利点を有す
る。

【００５３】本発明の放電加工装置の軸送り装置は、上
述したような実施の形態に限らず、種々の変更が可能で
ある。例えば、クイルを含む可動子にスピンドルヘッド
を取り付けて、電極の回転機構を設けることができる。
あるいは、クイルを支持案内する直線ガイドが設けられ
たベース部材を水平方向に移動するスライダとすること
ができ、さらにコラムを移動する構成とすることができ
る。この場合には、被加工物が移動せず、電極を取り付
けた加工ヘッドが垂直方向と水平２軸方向の３軸方向に
移動する。また、この場合には、これら水平２軸方向の
移動装置もリニアモータ方式を採用して、加速度、速
度、及び応答性を各軸でばらつかさせず、整合性をとる
ことが望ましい。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明の放電加工装置の
軸送り装置によれば、第１に、移動体であるクイルが複
数の永久磁石または励磁コイルを配設した可動子の一部
を構成するので、移動体がコンパクトになる。したがっ
て、より小さい磁力で移動体の垂直方向への移動が可能
になる。第２に、移動体であるクイルが可動子の一部を
構成するので、移動体と可動子の移動軸が一致し、さら
にその移動体を含む可動子を空気の圧力によりカウンタ
ーバランスウェイトを付与するエアバランサにより直接
支持して、エアバランサのカウンターバランスウェイト
が主軸と同軸に作用されるので、１Ｇ以上の高加速度で
移動体が移動してもカウンターバランスウェイトが安定
して付与される。

【００５５】その結果、バランスが崩れて移動体が振動
するなどの障害が発生しにくくなるという効果を奏す
る。また、カウンターバランスウェイトによってリニア
モータ駆動の負荷が軽減され、放電加工中のサーボ動作
やジャンプ動作において、クイルの高速度性能と高応答
性能が存分に引き出される。特に、「深リブ加工」にお
いては、加工液を噴流ノズルから供給しなくても、加工
速度がこれまでよりもはるかに上回る画期的な加工性能
が得られる。また、工具電極の重量が変わっても、それ
によって変化するカウンターバランスウェイトを調整す
る作業がより容易であり、作業性を低下させないという
効果を奏する。

【００５６】また、エアシリンダのシリンダ筒が可動子
の一部であるクイルの中空内部に主軸と同軸に収納され
る構成とした場合には、移動体と可動子とエアシリンダ
とがほぼ主軸の軸線上に配列されて、移動体に偶力が作
用しないから、その軸方向における真直性が損なわれ
ず、またクイルやエアシリンダに曲げモーメントが発生
しない。曲げモーメントが発生しない。したがって、加
工精度が低下しないという効果を奏する。

【００５７】また、空気の圧力でピストンロッドを制止
するブレーキ装置を備えた構成では、電源が遮断された
ときや停電のときなどに、確実に所定の位置に移動体を
制止し、または静止させておくことができる。そして、
ブレーキ装置を橋材を介して移動体と離れて設けた構成
では、加工ヘッド全体の高さが比較的低くでき、放電加
工装置がよりコンパクトにできるという利点を有する。
さらに、無停電電源装置を設けて、電源が遮断されたと
きに、モータドライバの制御を継続しながら移動体を停
止させ、好ましくは所定距離上昇させてからブレーキ装
置を作動させる制御装置を設けた場合には、電源遮断時
や停電時などにおいて、電極と被加工物との衝突事故が
より確実に防止されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電加工装置の軸送り装置の構成を示
す図である。

【図２】図１に示される軸送り装置の一部分を示す斜視
図である。

【図３】図１に示される軸送り装置のバランス装置を示
すブロック図である。

【図４】図１に示される軸送り装置のブレーキ装置を示
す横断面図である。

【図５】図１に示される軸送り装置のブレーキシステム
の構成を模式的に示す図である。

【図６】本発明の放電加工装置の軸送り装置の別の実施
の形態の構成を示す図である。

【図７】図６に示される軸送り装置の一部分を示す斜視
図である。

【図８】本発明の放電加工装置の軸送り装置の別の実施
の形態の構成を示す図である。

【図９】図８に示される軸送り装置の一部分を示す斜視
図である。

【図１０】図８に示される軸送り装置のバランス装置を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１，コラム ２，ベース部材 ２１，取付部 ３，可動子 ３１，コイルヨーク ４，可動子 ４１，クイル ４２，電極取付部 ４３，磁石板 ４４，永久磁石 ４５，上側ストッパ ４６，下側ストッパ ４７，上面板材 ５，リニアモーションローラガイド ５１，ガイド体 ５２，ガイドレール ６，エアバランサ ６０，エアシリンダ ６４，ピストンロッド ６５，フランジ ７，ブラケット ７１，天板材 ７２，枠体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 1/00 - 7/30

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の巻数巻き回された励磁コイルまた
   は所定の間隔で配設された複数の磁石を含んで成り、水
   平に据え置かれたベッドに立設されたコラムまたは前記
   コラムに取り付けられたベース部材に固定された固定子
   と；垂直方向に移動可能に設けられたクイルと、前記ク
   イルの前記固定子に所定の間隔をもって対向する位置に
   取り付けられ、所定の間隔で配設された複数の磁石また
   は所定の巻数巻き回された励磁コイルと、を含んで成る
   可動子と；前記コラムまたは前記ベース部材と、前記ク
   イルとに設けられた直線ガイドと；前記可動子に作用す
   る前記垂直方向への力に抗して空気の圧力により前記可
   動子の移動軸と同軸上にカウンターバランスウェイトが
   作用するように設けられたエアシリンダと、前記エアシ
   リンダへの空気の圧力を調整する圧力調整装置とを含ん
   で成るバランス装置と；を含んで成る放電加工装置の軸
   送り装置。
2. 【請求項２】 前記エアシリンダが前記クイルの中空内
   部に収納され、前記エアシリンダのシリンダロッドが前
   記ベース部材側に固定されたことを特徴とする請求項１
   に記載の放電加工装置の軸送り装置。
3. 【請求項３】 所定の圧力の空気の給排気で作動する制
   止部材により前記ピストンロッドの移動を制止するブレ
   ーキ装置を含んで成る請求項１に記載の放電加工装置の
   軸送り装置。
4. 【請求項４】 前記クイルと橋材により連結され前記ク
   イルと一体に移動する可動軸と、所定の圧力の空気の給
   排気で作動する制止部材により前記可動軸の移動を制止
   するブレーキ装置を含んで成る請求項２に記載の放電加
   工装置の軸送り装置。
5. 【請求項５】 電源が遮断されたときに、前記固定子と
   前記可動子とから成るリニアモータを制御するモータド
   ライバを駆動させて前記クイルを電極が被加工物に衝突
   しない位置で停止させた後、前記ブレーキ装置を作動さ
   せる制御装置を含んで成る請求項３または請求項４に記
   載の放電加工装置の軸送り装置。
6. 【請求項６】 電源が遮断されたときに、少なくとも前
   記モータドライバと前記制御装置に電力を供給する無停
   電電源装置を含んで成る請求項５に記載の放電加工装置
   の軸送り装置。