JP3657905B2

JP3657905B2 - 放電加工の送り装置

Info

Publication number: JP3657905B2
Application number: JP2001343978A
Authority: JP
Inventors: 昭夫保坂; 定男佐野
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: JP2002210617A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒状電極や所望形状の型電極を用い、被加工体と加工液が介在する微小加工間隙を隔てて相対向させ、前記加工間隙をサーボ制御送りによって維持させながら、休止時間を置いて間歇的に印加される電圧パルスにより発生する放電パルスにより加工する穿孔、形彫り等のラム型放電加工の前記サーボ制御送り装置、そして特に前記加工間隙から発生加工屑を介在加工液と共に排出除去させる作用を、前記間隙維持のサーボ制御送りとは別の、電極または被加工体に対する相対的な所望ストロークの開離後元の間隙位置へ復帰させて加工する動作を繰り返すいわゆる往復移動のジャンプ運動により主として行うようにした放電加工方法の実施に使用して好適な送り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
斯種放電加工は、加工電極と被加工体とを加工液が介在する微小間隙を介して相対向させた状態で、間歇的な電圧パルスを繰り返し印加して放電を発生させ、該放電発生部位を被加工体から溶融飛散除去させ、該除去の遂次の進行に伴って、電極と被加工体とを前記微小間隙を維持するように相対的に加工送りすることにより加工する非切削加工方法である。加工中加工電極と被加工体との間隙には、加工屑や加工液老廃物のタール等が生成、介在するが、上記間隙に何等かの手段によって加工液を流通介在させることにより排除乃至は所定値以下の濃度状態とすることにより良好な放電状態を保って加工を継続させている。しかし、何等かの原因で加工屑やタールが堆積したり、その濃度が所定値以上に増大したりして間隙状態が悪化すると、アーク状放電の連続及び集中状態等を生じ、加工進行の低下、不安定加工状態、及び加工電極・被加工体の損傷を生起させることになる。このため放電加工機には、加工電極と被加工体との微少な加工間隙距離を維持制御するためのサーボ送り機構とサーボ制御回路が設けられていると共に、該間隙距離維持のサーボ制御送りとは別に、加工間隙から発生堆積加工屑等を介在加工液と共に排出させる作用を生じさせる動作、即ち電極または被加工体を加工位置から相対的に所望距離後退開離させた後元の間隙位置に復帰して加工に復帰させる作動を周期的又は検出異常信号等により繰り返させながら加工する、いわゆる電極等往復移動のジャンプ運動機能付に構成されている。
【０００３】
しかして、従来型の放電加工機の送り装置は、回転型のモータ、該回転型のモータにより歯車列を介して回転駆動されるボールねじ、及び該ボールねじの回転運動を直線運動に変換する装置等の組合せから構成され、正常加工時の約１０μｍから１００μｍ程度の微小間隙距離のサーボ制御送りから、場合によっては、数１０ｍｍ以上にも及ぶ大きなストロークのジャンプ運動を、ジャンプ動作に要する加工休止時間をできるだけ短く、応答速度を出来るだけ早くしてやらせようとするものであった。しかし、上述のように回転型のモータを利用した送り装置では、モータの回転運動を直線運動に変換するために、歯車列やねじ・ナットの組合せから成るボールねじ等の動力変換機構が必要となるため、バックラッシュ、ガタ等の機械的不感帯が存在し、駆動力の伝達遅れが生じたり、構成部品が複雑になるため、必要な高速応答の可能な制御システムを構成することが困難であった。
【０００４】
即ち、近時上記回転型のモータ及びボールねじを使用した送り装置のもので、上述ジャンプ運動の送り速度が１，０００から５，０００ｍｍ／ｍｉｎに及ぶ高速度のものが、本発明者等によって提案されたが、従来多くのものは、速くても、例えば、特開平４−６３，６２３号公報に記載されているように、４００ｍｍ／ｍｉｎ程度のものであり、当該公報に記載の発明に従って、加工穴の深さが深くなってジャンプストロークを増大させた場合、加工電極が被加工体から離隔している加工休止時間の割合が増大し、加工効率が低いものとならざるを得なかった。
【０００５】
このような観点から、送り装置の機構部に動力変換機構がなくて、直線移動可能に主軸を案内支持する直線案内装置とリニア・モータとの組み合わせ構成体とした形彫り放電加工装置が特開平５−１０４，３３２号公報によって提案されて居り、また、特開平８−３０９，６２０号公報によれば、形彫り放電加工装置のＺ軸のみならず、Ｘ及びＹの全軸をリニア・モータを駆動手段として使用する送り装置を使用し、微小な放電加工間隙を所望目標値に微細に制御するものとして提案されている。
【０００６】
成程近時、Ｓｍ−Ｃｏ合金系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金系等の希土類金属系の強力な永久磁石の開発、及び新しい電磁構造の開発考案により、小型、高推力、高効率のリニアモータが実現でき、工作機械のクロス・テーブル等の送り装置に於て利用されて来て居り、そのテーブル送り速度は数１０ｍ／ｍｉｎ以上数１００ｍ／ｍｉｎの高速に及んでいる。しかし、これは、移動体がほぼ水平方向に移動するように案内保持されている物の場合であって、移動体がほぼ鉛直等Ｚ軸に沿って案内保持されている場合には、その案内保持の仕方により、付与及び実現可能な送り速度の大きさは大きな制約を受ける。
【０００７】
例えば、前述の特開平５−１０４，３３２号公報に記載のものの場合、主軸に連結されているガイド機構には、工作機械の直線ガイド機構として用いられるリニア・モーション・ボール・ベアリング（直動球軸受）が組み込まれていて、循環するボールで直動方向に直角な２つの方向の引張り、圧縮（またはラジアル）荷重に対し等剛性となるように配置されていて、放電加工中の主軸の高速応答の位置制御に対して充分な剛性を有し、主軸の滑らかな運動を確保している等と開示している。しかし、軸の落下防止の保持に付いては何等開示がなく、前記落下防止の保持に、リニア・モータによる上方への持ち上げ堆力を連続的または間歇的に付与するように作用させているものと推測される。そして、この装置において、主軸をリニアモータに特有の数１０ｍ／ｍｉｎまたはそれ以上の高速でジャンプ等の運動をさせようとすると、その加速度が大きく、例えば、１Ｇ以上に大きくなる場合があるので、上記のリニア・モーション・ボール・ベアリングによる直動案内のみでは、リニア・モータ３，５がコラム前面と主軸背面間の一面に形成されているのみであるから、逆ラジアル荷重が高く作用する可能性があり、また主軸１とコラム前面間には強い磁気吸引力または反発力が作用するので、ベアリング案内に負荷を与え、撓みが発生し、送り作動が円滑に行えなくなる可能性があり、円滑で、高速度の上昇、下降は期待できない。このため、前述ジャンプ等の移動速度は、従来型の回転モータ使用の場合の数１００ｍｍ／ｍｉｎから、本発明者等が提案した２，０００ｍｍ／ｍｉｎ、高くても５，０００ｍｍ／ｍｉｎ程度以下の移動速度を想定していたものと思われる。
【０００８】
また、もう１の型彫り放電加工に係る特開平８−３０９，６２０号公報に記載のものは、リニア・モータによって、鉛直、Ｚ軸方向にコラムに対して送り移動される加工ヘッドには、該ヘッドをＺ軸方向の所定位置に停止させることも可能なカウンターバランス手段４０、４７が設けられて居り、これでは前述のように加速度が１Ｇを超える場合がある高速ジャンプでの加工は不可能であり、従来型の送り装置による移動速度のジャンプ運動しか予定されていなかったものと考えられる。そしてこのことは、ヘッド３６のヘッドコラム３２への直線移動案内装置５４の取付、構成が、コラム３２に形成した一対の直線レール５６，５６に対するヘッド３６に設けた摺動足５８，５８の嵌挿摺接滑りによって行われる構成となっていることからも明らかである。また、前記直線移動案内とリニアモータが近い位置に設けられている点では好ましいものの、リニアモータが１個であって、直線移動案内の案内面に平行なヘッド３６の背面のみに沿って推力が作用するところから、逆デジタル荷重の発生が高いことが予想され、さらに前述可動子と固定子間の磁気吸引力（または反発力）が直線移動案内に負担を与える欠点も善されていないものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のリニアモータをＺ軸のサーボ制御送り及び上昇下降のストロークの大きいジャンプ往復移動に使用した送り機構に依れば、実際に製作、使用、及び販売等されていないためか、Ｚ軸または加工ヘッドの落下問題に対しての対策、直線移動案内装置の構成配置、及びリニアモータの構成配置等についての対応、処置等が不十分、かつ中途半端であり、せっかく駆動源としてリニアモータを使用しても、高応答で、高速移動の性能を発揮させることが出来ず、形彫り放電加工の性能向上に寄与させることができなかった。
発明の目的は、このような問題点を解決すべく、電極等を下方先端に取付けるクイル自体をリニアモータの可動子とし、リニアモータによる駆動による鉛直方向の直線往復運動を軸運動の直線性を向上させた状態で、バランスの良い高速移動で行わせ得ると共に、高応答性で、高い制御性を有するように構成することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の本発明の目的は、（１）加工ヘッドを加工テーブルに鉛直方向に相対向するようにコラムに取り付けた構成の放電加工機において、前記加工ヘッドまたはコラムに前記対向方向に移動可能に取り付けられ、前記対向方向に延びる全体として柱状で、軸中心に軸方向貫通孔を有するクイルと、該クイルを前記対向方向に直線移動可能にコラムまたは加工ヘッドとクイル間に取り付けられる直線案内装置と、
前記クイルの前記対向方向と直角な方向の互に背向する両側面と加工ヘッドの側壁板との間に設けられるリニアモータであって、該リニアモータが、
前記移動方向に沿って所定個数列設された永久磁石片を有する磁石板を前記クイルの両側面に取り付けてなる可動子と、
該磁石板可動子を設けたクイルの両側面に微小間隙を介して相対向するように、加工ヘッドの側壁板に設けた開口窓部に嵌設固定した励磁コイルを巻回したヨークを有する固定子とから成り、
さらに、先端下方に電極と被加工体の一方の取付手段を有する前記クイルの直線移動位置を検出するようにクイルとコラムまたは加工ヘッドに取り付けられた位置検出装置と、該検出装置の検出フィードバック信号を受けつつ前記励磁コイルへ作動信号を出力する駆動装置とを備えて成る放電加工の送り装置とすることにより達成される。
【００１１】
また、本発明の目的は、（２）前記可動子を有するクイルを重力に抗してコラムまたは加工ヘッドに保持させるエアバランサを設けて成る前記（１）に記載の放電加工の送り装置とすることにより達成される。
【００１２】
また、本発明の目的は、（３）前記クイルが全体として一体の酸化物系のセラミックス、または非酸化物系のセラミックスから成り、該セラミックス製クイルの両側面に永久磁石を取付ける軟磁性板を取付けて成る前記（１）または（２）に記載の放電加工の送り装置とすることにより、さらに良く達成される。
【００１３】
また、本発明の目的は、（４）前記直線案内装置が、リニアモーションベアリングガイドであって、その一対が、加工テーブル側に面するコラム前面、またはコラムに取付けた加工ヘッドの内面とクイル後側面との間に鉛直、平行に設けられている前記（１）、（２）または（３）に記載の放電加工の送り装置とすることにより達成される。
【００１４】
また、本発明の目的は、（５）前記直線案内装置が、前記クイルの永久磁石を列設した背向する両側面と交叉する両側面に夫々設けられて成る前記（１）、（２）または（３）に記載の放電加工の送り装置とすることにより達成される。
【００１５】
また、本発明の目的は、（６）前記永久磁石を設けたクイルの両側面に微小間隙を介して相対向するように加工ヘッドの両側面に取り付けられた一対の固定子が、傾き調整または前後進位置決めによる前記微小間隙長の調整機構を有する前記（１）、（２）、（３）、（４）または（５）に記載の放電加工の送り装置とすることにより達成される。
【００１６】
また、本発明の目的は、（７）前記励磁コイルを巻回して設けたヨークを有する固定子が、基部側に冷却液が流通する冷却パイプが挿設されて成る前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）または（６）に記載の放電加工の送り装置とすることにより達成されるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の送り装置を搭載した一実施例の型彫り放電加工機の全体構成を示す斜視図で、１はベッド、２はベッド１の後側部または上面に立設されたコラム、３はコラム２前面のベッド１上に水平一軸（Ｙ軸）方向に移動可能に設けた移動体、４は移動体３上に他の水平一軸（Ｘ軸）方向に移動可能に設けたサドル、５はサドル４のコラム２前面側に設けた加工槽で、図示しない被加工体を取り付け、加工液中浸漬状態で加工電極６と相対向配置させる加工テーブルを備えている。
【００１８】
７は、コラム２上部の加工槽５側に延出したコラム前面２Ａに取付けられた加工ヘッドで、全体として中空柱状体で、下方先端に加工電極６の取付手段８Ａを有するほぼ四角柱状のクイル８を、クイル後面とコラム前面または加工ヘッド内面間等に設けた直線案内装置９により、鉛直方向への駆動により直線移動自在に内包保持して成る。１０Ａ及び１０Ｂは、前記クイル８の鉛直方向と直角な方向の背向する側面夫々に移動方向に沿って所定個数列設される図示しない永久磁石と、微小間隙を介して相対向するように加工ヘッド７の両側面に設けられるヨークと巻回励磁コイルとから成る一対の電磁石装置、即ち、所謂リニアモータの励磁固定子で、永久磁石を取付けたクイル８をリニアモータの磁石取付板の可動子として移動させるものである。
【００１９】
図２は、図１のＡ-Ａ線に沿う加工ヘッド７部切断平面図、図３は同じくＢ-Ｂ線に沿う切断左側面図、また図４は同じくＣ-Ｃ線に沿う切断正面図である。
【００２０】
図２乃至４において、７は前述加工ヘッドで、該加工ヘッドは前記図２の平面図で示すように、この実施例の場合は断面コの字状であるから、図示では、例えば直線案内装置９のレール９Ａ、９Ａのように前記コラム前面２Ａに取付けられているが、例えば断面口の字状の場合には、前記レール９Ａ、９Ａやクイル８の位置を検出するリニアスケール等は加工ヘッド７の内壁面等の別の位置に設けられていることになる。また図示実施例の場合加工ヘッド７は前面が開閉可能で、内装や組立、調整を可能としている。
【００２１】
クイル８は後述する構成のリニアモータの可動子として駆動により、高速応答でかつ高速で、特に電極ジャンプ作動の場合には、好ましくは往復とも、そして少なくとも長いストロークのジャンプ後の近接復帰時には加速度が１Ｇ以上にも及ぶ高加速度で加速されて移動し得るよう、より軽量に構成することが望ましく、図示の場合四角柱状のクイル８は、両側面に、永久磁石１１Ａ、１１Ｂを移動方向に接着等により列設して設ける必要が有るところから、前記四角柱状体の軸中心に所望内径の貫通孔８Ｂを穿った構成となっているが、例えば、断面平面図がローマ数字の３又はロの字の如き枠組み構成とすることもできる。しかし、更に好ましくは、前記貫通孔８Ｂを有する柱状クイル８の全体を一体のセラミックス焼結成形体（密度、鉄の約３分の１前後）、例えば酸化物系のセラミックス、または非酸化物系のセラミックス、特に好ましくは、Ｓｉ_３Ｎ_４を主成分とするセラミックス製とするものである。そして、クイル８に上述のようにセラミックスを採用した場合には、リニアモータの可動子として張り付けられた永久磁石片１１Ａ、１１Ｂの相互間等において、良好な磁気回路が形成されないから、本発明の実施には、前記セラミックス製クイル８の両側面に鉄板等の軟磁性材の磁石板８Ｃを張りつけた上に永久磁石片片１１Ａ、１１Ｂを張りつけ固定するようにするものである。クイル８をこのように、特にセラミックス製で、一体の中空柱状体にすると、軽量であるから、慣性が小で制御の応答性が高く、熱による膨張や変形も少ないから精度の高い加工を可能とする送り機構が得られる。
【００２２】
而して、クイル８の鉛直方向の移動を案内する前記直線案内装置９は、図示実施例の場合、リニアモーションボール（又はローラ）ベアリングのレール９Ａ、９Ａが、２本、所定の間隔を置いて鉛直平行にコラム前面２Ａに取付けられ、これに対しベアリングブロック９Ｂ、９Ｂが、各レール９Ａ、９Ａ毎に２個、鉛直方向に所定の間隔を置いて取付けられていて、両者は嵌合組み付け構成されている。
【００２３】
上記のように、案内装置９を構成した場合、クイル８の上昇時及び下降停止時に、チャック及び電極を含むクイルの重量と加速度及びその変化による逆ラジアル方向の荷重が作用することは事実で、これがコラム２及び加工ヘッド７を前方及び下方へ撓ませる場合にはベアリング９、９の寿命を損なうので、かかる場合には、図５の変更実施例のように、加工ヘッド７の前面板７Ａとクイル前面との間に鉛直方向に延びる直線案内、例えば、クロスローラベアリング１７を設け、コラム前面２Ａに向けたラジアル荷重を付与することにより前記逆ラジアル荷重を受けて、クイル８の上昇及び下降を案内させるようにすれば良い。
【００２４】
１０Ａ、１０Ｂは、前記永久磁石片１１Ａ、１１Ｂを夫々鉛直移動方向に取付けたクイル８の両側面に微小間隙を介して相対向するように加工ヘッド７の側板の窓部７Ｂ、７Ｃに夫々取付板１２Ａ、１２Ｂにより取付けられたリニアモータ用の励磁固定子で、夫々ヨーク１０ＡＹ、１０ＢＹとヨークの櫛歯部に巻回した励磁コイル１０ＡＣ、１０ＢＣとから成り、硅素鋼板等の積層体から成るヨーク１０ＡＹ、１０ＢＹの櫛歯部後方の基部側の積層部には、冷却流体が流通する冷却パイプ１４Ａ、１４Ｂを挿通する千鳥状の穴が設けられている。
【００２５】
図示構成の場合、永久磁石片１１Ａ、１１Ｂを列状に片側２列張り付けたクイル８から成る可動子と、ヨーク１０ＡＹ、１０ＢＹと励磁コイル１０ＡＣ、１０ＢＣとから成る固定子とから成るリニアモータは、型式としては永久磁石可動型のリニア交流同期モータ（ＬＳＭ）で、磁石片列に応じ、励磁コイル１０ＡＣ、１０ＢＣも、片側夫々２列設けているが、磁石片列を各１列として励磁コイルを各１個としても良い。また、当該リニア交流同期モータ（ＬＳＭ）は、リニア直流モータ（ＬＤＭ）のコイル電流を３相としたものであるから、リニアモータとしては、このリニア直流モータ（ＬＤＭ）を使用することが出来るだけでなく、より高速駆動が可能なリニア交流誘導モータ（ＬＩＭ）も使用しても良い。但し、このリニア交流誘導モータ（ＬＩＭ）の場合には、可動子と固定子の間に磁気吸引力ではなく、磁気反発力が発生作用することになる。
【００２６】
何れにしても、本発明は、クイル８等の構造体の移動方向と直角水平な左右の両側面にリニアモータを形成して設けることにより、クイル８の左右両側におけるリニアモータの可動子と固定子間の磁気吸引力（反発力）をバランスさせて打ち消させ、この水平左右方向の力の打消し合いによりクイル８の軸運動の真直性を向上させ、直線案内装置９に与える負荷を著しく軽減させることができる。そして、更に直線案内装置９へのラジアル偏荷重を減少するには、前述図５のように直線案内装置も、９および１７のように、リニアモータと同様にクイル８の相背向する側面にリニアモータの磁気吸引方向と交叉させて設けると良い。
そしてこの、クイル８の左右両側面に於ける磁気吸引力（反発力）を平衡させて打消させ得るように、ヨーク１０ＡＹ、１０ＢＹの各取付板１２Ａ、１２Ｂの背板面に分布して設けた押しねじと引きねじにより、ヨーク１０ＡＹ、１０ＢＹの傾き調整及び／または前後進位置決めにより、可動子側永久磁石１１Ａ、１１Ｂの板面と各ヨーク１０ＡＹ、１０ＢＹ間の間隙を等しく、図示の場合左右の各リニアモータの磁気吸引力が等しくなるように間隙調整を行うものである。勿論、調整設定後は、前記押しねじと引きねじを、固定剤で固定するようにしてもよい。
【００２７】
１３は、クイル８の直線移動位置を検出する高検出速度のリニアスケールで、図示の場合スケール１３Ａがクイル８前面に、これに対向する加工ヘッド７前方内面にセンサ１３Ｂが取付けられ、検出位置信号を移動位置指令信号が与えられる駆動装置にフィードバックして、励磁コイル１０ＡＣ、１０ＢＣに制御された作動信号を出力する。而して、前記図５の変更実施例の場合は、このリニアスケール１３が、クイル８背面とコラム前面２Ａとの間に設けられているが、その機能や作動等は、前述のものと実質上同一のものである。
【００２８】
以上の構成であると、一対のリニアモータによるクイル８持ち上げ推力以外に、下方先端に電極取付手段８Ａを有する前記クイル８の荷重を重力に抗して持ち上げておく構成がない。このため前述の先行技術では、カウンターバランス手段が設けられているが、クイル８の上昇、下降に於ける加速度が重力の加速度１Ｇ程度、またはそれ以上になると、バランサが応答できず振動することになる。しかるに本発明は、放電加工のＺ軸主軸となるクイル８が計量に構成されていて、該軽量のクイル８が永久磁石を取りつけたリニアモータの可動子として直接に直線に駆動される構成であって、かつ、各リニアモータの磁気吸引力は相殺されていて移動の障害となるようには働かず、またリニアモータによる駆動の際にラジアル荷重も大きく掛かりにくく構成されているので、クイル８はバランス良く、かつ軸運動の直線性が良いところから、通常の放電加工の際には、前記カウンタバランサのようなものを必要としないが、電極６および取付手段８Ａ等が特別に大重量のもの等の場合には、対応が必要となるものである。その１例につき説明するに、図示のものは、クイル８をコラム２または加工ヘッド７に保持させる手段として、シリンダ１５Ａ、ピストン１５Ｂ、ロッド１５Ｃ及び図示しないバルブ、配管等から成るエアバランサ１５を設けたもので、該エアバランサ１５は、シリンダ１５Ａまたはロッド１５Ｃの一方をコラム２（ヘッド７）または、クイル８の一方に固定し、かつ夫々他方同志を連結乃至固定することによりクイル８をコラム２（又はヘッド７）に保持させるものである。しかるところ、図示例示の場合はバランス良く、かつ省スペース状態とするためにエアバランサ１５のシリンダ１５Ａをクイル８の貫通孔８Ｂに同軸状に挿入し、上縁部のフランジ部１５Ｄでクイル８と連結し、ロッド１５Ｃの上端を連結杆１６を介してコラム２に連結固定したものである。
【００２９】
そして、図６に示すように、このエアバランサ１５にはコンプレッサ等の空気圧源１８から、例えば約７ｋｇ／ｃｍ^２の圧縮空気が、エアドライア１９、出力３ｋｇ／ｃｍ^２のエアレギュレータ２０、及び出力２.５ｋｇ／ｃｍ^２の精密エアレギュレータ２１を介して、シリンダ１５Ａの上室１５ＲＵに加圧空気が導入され、下室１５ＲＤは実質上開放された状態とすると、エアバランサ１５は、左右の両リニアモータが作動して可動子のクイル８を送り制御及び位置決めした位置にシリンダ１５Ａと一体に持ち上げ保持した状態を保ち、ここでクイル８が下降送りされると増圧するが、所定値を越えると、精密エアレギュレータ２１で一定圧に制御されている上室１５ＲＵのエアは排出されて一定圧に戻り、逆にクイル８が上昇すると減圧する上室１５ＲＵにエアが急速に送り込まれて一定圧となるようにハイ・レリーフバルブ付等の精密エアレギュレータ２１が作動し、低イナーシャ（低慣性モーメント）でクイル８の重量バランスを取り、高速応答を可能とするものである。
なお、電源が無停電電源でない場合、停電するとクイル８が落下することになるから、停電時に作動してクイル８をコラム２又は加工ヘッド７に固定するメカロック機構を設けることが推奨される。
【００３０】
またクイル８の上昇、下降に伴うエアバランサ１５に対する精密エアレギュレータ２１からの加圧空気の供給と排気の作動の態様としては、正常な放電加工状態でのサーボ制御による間隙変化長さが、前述約１０〜１００μｍ程度以内の状態のときは応答せず、前記間隙変化長さが、上記正常状態中のサーボ制御による間隙変化長さ以上、例えば、約２００μｍを越える異常状態回避のサーボ制御送りの時、または周期的作動か、間隙状態検出判別による作動で、設定最低ストロークが約２００μｍ以上である電極ジャンプ時に、加圧空気の給排が応答するように、クイル８とエアバランサ１５間か、エアバランサ１５と連結杆１６の間等に、クイル８の前記約２００μｍ以内の上昇、下降の移動では、シリンダ上室１５ＲＵ内の圧力が、精密エアレギュレータ２１が作動する迄変動しないように、その機械的連結に、上記約２００μｍ程度の隙間等によるガタまたはバックラッシュを持たせておく構成とすることが、正常状態でのサーボ送り制御上好ましいようである。なおこの場合、例えば上記正常加工状態が継続して、加工送り込み長さの累計が、上記約２００μｍ以上に達したら、精密エアレギュレータが作動するようになること当然である。
【００３１】
上述図１〜６中に於ける本発明の好ましい実施例は、図２又は図５の加工ヘッド部の切断平面図に於いて、第１に送り駆動手段としてリニアモータを用いることであるが、下方直下先端に電極等の取付手段を有するクイル自体をそのリニアモータの可動子として構成すること、そしてクイルの軸と直交する対向側面にリニアモータを夫々１個又は２個設けて強い磁気吸引力または反発力を相殺させた状態で軸方向に駆動送りする構成とし、この目的のためにリニアモータの可動子クイルとヨークと励磁コイルとから成る固定子間の対向微小間隙を調整設定し得るように構成し、そして、折角使用するリニアモータの高速応答及び高加速での高速移動特性が損なわれないように被駆動の可動子クイルを軽量とするためにクイル軸芯に穴を穿った中空柱状体とし、そして、さらにより軽量で熱影響の少ない可動子クイルとするために前記中空柱状体のクイルを焼結成形したセラミクス製とするものであり、そして可動子クイルは、軽量とした上に、リニアモーションベアリング等の直線案内装置により、また前述の構成であるとリニアモータの磁気吸引力等も保持力として作用しないから、バランス良く、かつ軸運動の直線性が良く保持されるとともにリニアモータに駆動され、可動子クイルが低イナーシャで、バランス良く、省スペースで保持され、かくすることにより、サーボ制御送りに於て、０.１μｍ以下の最小設定単位長さの送りを数ｍｓｅｃまたはそれ以下の応答速度で制御を行うと共に、電極ジャンプに於いて、加速度が１Ｇ以上となる場合にも円滑に応答して高速で移動し、加工休止時間を少なくして、リブ加工を実行させる等、本発明の目的を如何なく発揮させることができるものである。
【００３２】
以上は、本発明を図示した実施例をもとに説明を加えたが、上述した本発明の精神を逸脱しない範囲で、各部に種々の変更を加えての実施が可能なものである。例えば、可動子クイルの落下防止のための前述メカロックに代えて、設定下死点以下への移動を防止する、好ましくは調整可能な下ストッパをクイル８とコラム２または加工ヘッド７間、或いは電極取付手段８Ａと加工槽内加工テーブル間に設けるとか、図３等に示したように、リニアモータへの磁性塵埃の進入を防止するための加工ヘッド７の上下を閉塞する蛇腹の取付及びその構成、さらにリニアエンコーダ１３とともに、またはこれに代えて永久磁石１１Ａ又は１１Ｂの位置を検出する磁電変換素子等のポールセンサをヨーク１０ＡＹ又は１０ＢＹに設けるようにしても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載する構成を有する本発明によれば、形彫り放電加工機に適用した場合について見ると、主としてほぼ鉛直方向の加工電極送りの駆動源にリニアモータを用いた場合に、その鉛直方向の、加工のためのサーボ制御送りや加工屑等排除のための電極ジャンプ等の直線往復運動を軸運動の直線性を向上させた状態で、バランス良く、そして真に所定の高速度で移動させることができると共に、高速応答性で、高い制御性を有することとなり、上記サーボ制御送り状態での正常で良好な放電加工を実現させて、加工性能を一段と向上させると共に、電極ジャンプを使用する加工における加工性能を一段と向上させることができるようになるのである。
【００３４】
請求項２に記載の本発明によれば、低慣性モーメントでクイルの重量バランスを取るので、高速応答が可能となり、前述応答性及び制御性を向上させて更に加工性能を向上させることが出来る。
【００３５】
請求項３に記載の本発明によれば、送り駆動される可動子クイルが更に一段と軽量となることによる効果と共に、クイルの熱膨張や熱変形が少なく、精度の高い加工を可能とする効果がある。
【００３６】
請求項４に記載の本発明によれば、送り駆動されるクイルが、リニアモータの直線移動可動子としてバランス良く案内され、高速移動を確実に行わせることができる。
【００３７】
請求項５に記載の本発明によれば、送り駆動されるクイルが、リニアモータの直線移動子としてさらにバランス良く保持案内され、制御性が向上すると共に制御が容易となり、加工性能が向上する。
【００３８】
請求項６に記載の本発明によれば、直線移動するように案内保持された可動子クイルの左右両側に於けるリニアモータの磁気吸引又は反発力をバランスさせて相殺するから、軸運動の左右方向の真直性を改善し、案内装置の負担を軽減させる。
【００３９】
請求項７に記載の本発明によれば、搭載リニアモータを効率よく駆動させると共に、放電加工機及びその送り機構に熱による問題を生じさせることなく稼動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送り機構を搭載した形彫り放電加工機の全体構成を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う加工ヘッド部の一実施例の切断平面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う加工ヘッド部の一実施例の切断左側面図。
【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う加工ヘッド部の一実施例の切断正面図。
【図５】図２と同じく、図１のＡ−Ａ線に沿う加工ヘッド部の異なる実施例の切断平面図。
【図６】図３の切断左側面図にエアバランサ用エア供給源を付加して示した図。
【符号の説明】
１：ベッド
２：コラム
３：移動体
４：サドル
５：加工槽
６：加工電極
７：加工ヘッド
８：クイル
８Ａ：電極取付手段
８Ｂ：中空貫通孔
８Ｃ：軟磁性板
９：直線案内装置
１０Ａ、１０Ｂ：励磁固定子
１０ＡＹ、１０ＢＹ：ヨーク
１０ＡＣ、１０ＢＣ：励磁コイル
１１Ａ、１１Ｂ：永久磁石
１２Ａ、１２Ｂ：固定子取付板
１３：リニアスケール
１４Ａ、１４Ｂ：冷却液パイプ
１５：エアバランサ
１５Ａ：シリンダ
１５Ｂ：ピストン
１５Ｃ：ロッド
１５ＲＵ：シリンダ上部室
１５ＲＤ：シリンダ下部室
１６：連結杆
１７：リニアクロスローラベアリング
１８：エア供給源
１９：エアドライヤ
２０：エアレギュレータ
２１：精密エアレギュレータ

Claims

加工ヘッドを加工テーブルに鉛直方向に相対向するようにコラムに取り付けた構成の放電加工機において、前記加工ヘッドまたはコラムに前記対向方向に移動可能に取り付けられ、前記対向方向に延びる全体として柱状で、軸中心に軸方向貫通孔を有するとクイルと、該クイルを前記対向方向に直線移動可能にコラムまたは加工ヘッドとクイル間に取り付けられる直線案内装置と、
前記クイルの前記対向方向と直角な方向の互に背向する両側面と加工ヘッドの側壁板との間に設けられるリニアモータであって、該リニアモータが、
前記移動方向に沿って所定個数列設された永久磁石片を有する磁石板を前記クイルの両側面に取り付けてなる可動子と、
該磁石板可動子を設けたクイルの両側面に微小間隙を介して相対向するように、加工ヘッドの側壁板に設けた開口窓部に嵌設固定した励磁コイルを巻回したヨークを有する固定子とから成り、
さらに、先端下方に電極と被加工体の一方の取付手段を有する前記クイルの直線移動位置を検出するようにクイルとコラムまたは加工ヘッドに取り付けられた位置検出装置と、該検出装置の検出フィードバック信号を受けつつ前記励磁コイルへ作動信号を出力する駆動装置とを備えて成ることを特徴とする放電加工の送り装置。
前記可動子を有するクイルを重力に抗してコラムまたは加工ヘッドに保持させるエアバランサを設けて成るものであることを特徴とする請求項１に記載の放電加工の送り装置。
前記クイルが、全体として一体の酸化物系のセラミックス、または非酸化物系のセラミックスから成り、該セラミックス製クイルの両側面に永久磁石を取り付ける軟磁性板を取り付けて成ることを特徴とする請求項１、または２に記載の放電加工の送り装置。
前記直線案内装置が、リニアモーションベアリングガイドであって、その一対が、加工テーブル側に面するコラム前面、またはコラムに取り付けた加工ヘッドの内面とクイル後側面との間に、鉛直、平行に設けられていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の放電加工の送り装置。
前記直線案内装置が、前記クイルの永久磁石を列設した背向する両側面と交叉する両側面に夫々設けられて成ることを特徴とする請求項１、２または３に記載の放電加工の送り装置。
前記永久磁石を設けたクイルの両側面に微小間隙を介して相対向するように加工ヘッドの両側面に取り付けられた一対の固定子が、傾き調整または前後進位置決めによる前記微小間隙長の調整機構を有することを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載の放電加工の送り装置。
前記励磁コイルを巻回して設けたヨークを有する固定子が、基部側に冷却液が流通する冷却パイプが挿設されてなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記載の放電加工の送り装置。