JP3752754B2

JP3752754B2 - 放電加工用電極送り装置

Info

Publication number: JP3752754B2
Application number: JP31824396A
Authority: JP
Inventors: 森田　　浩充; 聡哉林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2016-11-28
Also published as: JPH10156631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電加工装置の電極（電極ワイヤー）を送る放電加工用電極送り装置に関するもので、送り機構として圧電素子（ピエゾ素子）を用いたもである。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工用電極送り装置として、特開平５−１４６９１９号公報には、電極ワイヤーの長手方向（軸方向）に伸縮する第１圧電素子と、電極ワイヤーの長手方向と直交する方向（径方向）に伸縮する第２、３圧電素子とを有し、これらの圧電素子の伸縮を制御することにより、電極ワイヤーの「送り」または「戻り」を制御するものが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は、上記公報に基づき放電加工用電極送り装置を試作したところ、以下のような問題が発生した。
すなわち、図８は、上記試作品のうち第２圧電素子（以下、圧電素子と略す。）１２部位の概略を示しており、圧電素子１２は、上記公報と同様に電極ワイヤー１０を圧着ないし離脱するためのアクチュエータとして用いられている。
【０００４】
具体的には、ケーシング１４にねじ固定された蓋部２５に埋設された給電電極１６と、圧電素子１２の一端側に配設された絶縁部材１９と有し、電極ワイヤー１０を給電電極１６と絶縁部材１９との間に配設したものである。そして、圧電素子１２に印加する電圧を制御することにより圧電素子１２を伸縮させ、給電電極１６と絶縁部材１９とにより電極ワイヤー１０の圧着、離脱を行うものである。
【０００５】
しかし、電極ワイヤー１０の径寸法は、被加工物の大きさや材質等により変更する必要があることに加えて給電電極１６の磨耗等により、電極ワイヤー１０と給電電極との隙間（クリアランス）δは変動してしまう。
一方、圧電素子１２の伸縮量は、一般的に十数ミクロンと微小量であるので、隙間δの変動量が大きい場合には、圧電素子１２の伸縮のみでは、隙間δの変動に対処することができない。
【０００６】
そこで、圧電素子１２とケーシング１４との間に隙間調整用のスペーサ（シム）３０を配設し、このスペーサ３０の厚みを変更することにより、隙間δの調整を図る手段を考えたが、この手段では、多様な隙間δの変化に対応するために、ミクロン単位に厚みが異なる多数枚のスペーサ３０を必要とする。
また、上記試作品では、給電電極１６が蓋２５に埋設さているため、給電電極１６が磨耗した場合には、蓋２５ごと給電電極１６を交換する必要があるので、交換作業に時間を要する。
【０００７】
このため、放電加工用電極送り装置を維持するための費用（ランニングコスト）が上昇し、延いては、被加工物の製造原価上昇を招いてしまうという問題が発生してしまう。
本発明は、上記点に鑑み、放電加工用電極送り装置において、隙間の調整および給電電極の交換作業を容易に行うことができるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１〜８に記載の発明では、給電電極（１６）と一体化して給電電極（１６）を保持する給電保持部材（１７）が、ケーシング（１４）に対して脱着可能に配設され、かつ、第２圧電素子（１２）の伸縮方向に変位可能な押圧部材（１８、２６）を有していることを特徴とする。
【０００９】
これにより、押圧部材（１８、２６）を変位させることにより、電極（１０）と給電電極（１６）（給電保持部材１７）との隙間を調節することができる。
したがって、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、隙間調整用のスペーサ（シム）を用いて隙間を調節する手段に比べて、隙間の調整を容易に行うことができる。
【００１０】
また、給電電極（１６）と給電保持部材（１７）とが一体化されているので、給電保持部材（１７）をケーシング（１４）から離脱させることにより、容易に給電電極（１６）の交換を行うことができる。
以上に述べたように、本発明によれば、放電加工用電極送り装置を維持するための費用（ランニングコスト）低減を図ることができるので、被加工物の製造原価低減をも図ることができる。
【００１１】
ところで、請求項２に記載の発明のごとく、押圧部材（１８、２６）をケーシング（１４）のうち第２圧電素子１２（）の伸縮方向他端側に配設してもよい。
また、請求項３に記載の発明のごとく、給電保持部材（１７）を第２圧電素子（１２）の伸縮方向と直交する方向からケーシング（１４）内に挿入させてもよい。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、第２圧電素子（１２）を前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向他端側に向けて押圧する弾性力を発生する弾性部材（２２）が、第２圧電素子（１２）と給電保持部材（１７）との間に配設さていることを特徴とする。
これにより、第２圧電素子（１２）がケーシング（１４）内でガタツク（振動する）ことを防止することができるので、第２圧電素子（１２）の振動に伴う疲労破壊を防止することができる。
【００１３】
ところで、請求項５に記載の発明のごとく、押圧部材（１８）を手動操作にて変位させる手動操作部（１８ｂ）を設けてもよい。
また、請求項６に記載の発明のごとく、押圧力検出手段（２３）によって検出された押圧力を操作員に向けて表示する表示手段（５ａ）を設けてもよい。
また、請求項７に記載の発明のごとく、押圧部材（１８）とケーシング（１４）とをねじ結合させてもよい。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明のごとく、押圧部材（２４）を変位させるアクチュエータ（２４）を有し、押圧力検出手段（２３）によって検出された押圧力が所定値となるようにアクチュエータ（２４）の作動を制御してもよい。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る放電加工用電極送り装置（以下、送り装置と略す。）１を用いた放電加工装置１００の概要を示す模式図であり、この放電加工装置１００は、被加工物（ワーク）２を放電加工する放電加工機１１０と、放電加工機１１０を制御する放電加工制御ユニット１２０とから構成されている。
【００１６】
そして、放電加工機１１０は、送り装置１を３次元方向に移動させるＮＣ軸機構３、および加工液を供給する加工液供給装置４を備えている。
一方、放電加工制御ユニット１２０は、送り装置１を制御する電極送り装置制御装置（以下、制御装置と略す。）５、放電加工用の電極ワイヤー（以下、電極と略す。）１０が被加工物２を貫通したか否かを検出する貫通検出装置６、制御装置５から出力される指令信号を増幅するＰＺＴ駆動用アンプ７、ＮＣ軸機構３を制御するＮＣ軸制御装置８、および高周波、高電圧のパルスを発生させる放電電源９から構成さている。
【００１７】
図２は送り装置１を示す模式図であり、この送り装置１の基本構成、および電極１０を送るための作動は、特開平５−１４６９１９号に記載されたものと同じである。したがって、本明細書では、上記公報と異なる構成および作動を重点に述べる。
図２中、１１は電極１０の長手方向（軸方向）に伸縮する積層型の第１圧電素子であり、１２、１３は電極１０の長手方向と直交する方向（径方向）に伸縮する第２圧電素子である。
【００１８】
ここで、第１圧電素子１１は上記公報の第１圧電素子（７、１７）に相当し、第２圧電素子１２は上記公報の第１径方向圧電素子（１２、３２）に相当し、第２圧電素子１３は上記公報の第２径方向圧電素子（２０、４０）に相当するものである。なお、括弧の符号は上記公報に対応するものであり、以下、特に断りがない限り、括弧の符号は上記公報に対応するものを示す。
【００１９】
図３は、図２のＡ−Ａ断面を示しており、１４（８）は第２圧電素子１２を収納するケーシングである。そして、このケーシング１４の底部１４ａに第２圧電素子１２の伸縮方向（紙面上下方向）の端部が接触した状態で第２圧電素子１２が配設されている。
また、ケーシング１４のうち第２圧電素子１２の伸縮方向一端側（紙面上側）には、第２圧電素子１２の伸縮方向と直交する方向（紙面垂直方向）にケーシング１４を貫通する貫通孔１５が形成されており（図４（ｂ）参照）、この貫通孔１５には、電極１０が挿入されている。そして、ケーシング１４内のうち、電極１０を挟んで第２圧電素子１２と反対側には、電極１０に電力を供給する給電電極１６が配設さており、この給電電極１６は、金属製（本実施形態では、アルミニウム製）の給電保持部材１７と一体化した状態で板状の給電保持部材１７によって保持されている。
【００２０】
また、ケーシング１４のうち給電保持部材１７に対応する部位には、第２圧電素子１２の伸縮方向と直交する方向（図３の矢印方向）に開口する挿入孔１４ｂが形成されており、この挿入孔１４ｂからケーシング１４内に向けて給電保持部材１７が脱着可能に挿入されている。
なお、給電保持部材１７を脱着可能とすべく、給電保持部材１７と挿入孔１４ｂとの間のうち、少なくとも第２圧電素子１２の伸縮方向には、図３に示すように、隙間１４ｃが形成されており、この隙間１４ｃにより給電保持部材１７は、第２圧電素子１２の伸縮方向に変位することができる。
【００２１】
また、１８は給電保持部材１７を電極１０側に向けて押圧する押圧部材をなす六角穴付き止めねじ（以下、止めねじと略す。）であり、この止めねじ１８は、ケーシング１４のうち、給電保持部材１７を挟んで電極１０と反対側にて第２圧電素子１２の伸縮方向に変位可能に配設されている。なお、止めねじ１８は、その雄ねじ部１８ａが、ケーシング１４に形成された雌ねじ部１４ｄにねじ結合することにより、ケーシング１４に保持されている。
【００２２】
１９は、セラミックス材料等の絶縁抵抗および耐磨耗性の高い材料にて形成されて電極１０を保持接触す電気絶縁体であり、２０は電気絶縁体１９を保持するとともに、第２圧電素子１２の伸縮を電気絶縁体１９（電極１０）に伝達する絶縁体保持部である。なお、絶縁体保持部２０の材料もセラミックス材料等の絶縁抵抗および耐磨耗性の高い材料にて形成することが望ましい。
【００２３】
また、２１はＯリング状に形成されたアルミニウム製のスペーサリングであり、このスペーサリング２１と絶縁体保持部２０との間には皿バネ（弾性部材）２２が配設さている。そして、スペーサリング２１および皿バネ２２は、共に第２圧電素子１２と給電保持部材１７との間に配設されており、皿バネ２２は、絶縁体保持部２０を介して第２圧電素子１２を第２圧電素子１２の伸縮方向他端側（底部１４ａ側）に向けて押圧する向きに弾性力を発生している。
【００２４】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、止めねじ１８の六角穴（手動操作部）１８ｂ（図４の（ａ）参照）に六角レンチを挿入し、マイクロメータ等で電極１０と給電電極１６（給電保持部材１７）との隙間δ（図３参照）を測定しながら、手動操作で止めねじ１８を第２圧電素子１２の伸縮方向に変位させることにより、隙間δを調節することができる。
【００２５】
したがって、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、隙間調整用のスペーサ（シム）を用いて隙間δを調節する手段に比べて、隙間δの調整を容易に行うことができる。
また、給電電極１６と給電保持部材１７とが一体化されているので、止めねじ１８を緩めた（図２の上方側に止めねじ１８を変位させた）状態で、給電保持部材１７をケーシング１４から離脱させることにより、容易に給電電極１６の交換を行うことができる。
【００２６】
以上に述べたように、本実施形態によれば、送り装置１を維持するための費用（ランニングコスト）低減を図ることができるので、被加工物の製造原価低減をも図ることができる。
また、第２圧電素子１２は、皿バネ２２によって底部１４ａ側に向けて押圧されているので、第２圧電素子１２がケーシング１４内でガタツク（振動する）ことを防止することができるので、第２圧電素子１２の振動に伴う疲労破壊を防止することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、押圧部材として止めねじ１８を用いたが、押圧部材はこれに限定されるものではなく、通常のボルトまたはテーパピン等を用いてもよい。
（第２実施形態）
本実施形態は、止めねじ１８の調整を容易に行うために、隙間δが所定値であるときには、電極１０を圧着（クランプ）したときに給電保持部材１７に作用する押圧力（圧力）が所定値になることを利用したものである。
【００２８】
具体的には、図５に示すように、止めねじ１８と給電保持部材１７との間に、止めねじ１８が給電保持部材１７に及ぼす押圧力（圧力）を検出する圧力センサ（押圧力検出手段）２３を配設するとともに、圧力センサ２３の検出値を制御装置５のディスレイ（表示手段）５ａ（図１参照）に表示するようにしたものである。
【００２９】
そして、操作員は、圧電素子１２に電圧を印加し、電極１０を圧着（クランプ）した状態で、ディスプレイ（ＣＲＴ）５ａの表示を見ながら圧力センサ２３の検出値が所定値となるように止めねじ１８の調整を行う。
なお、本実施形態では、表示手段としてディスプレイ５ａを用いたが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、液晶パネルまたはＬＥＤ（発光ダイオード）からなる表示パネル、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、プラズマディスプレイ等でもよい。
【００３０】
（第３実施形態）
上述の実施形態では、隙間δの調整を手動操作によって行ったが、本実施形態は、圧力センサ２３からの信号に基づいて、自動的に隙間δを調節するものである。
すなわち、図６に示すように、圧力センサ２３を挟んで給電保持部材１７と反対側に、アクチュエータとして第２圧電素子１２と同方向に伸縮する積層型の第３圧電素子２４を配設する。このとき、第３圧電素子２４の伸縮方向一端側は、ハウジング１４の蓋２５に接触しており、他端側は、第３圧電素子２４の伸縮に連動して変位する干渉部材（押圧部材）２６を介して圧力センサ２３を押圧している。なお、２７は蓋２５をハウジング１４に固定するためのボルトである。
【００３１】
以上に述べた構成において、圧力センサ２３からの信号を制御装置５に入力させるとともに、制御装置５は、圧力センサ２３の検出値が所定値となるように第３圧電素子２４を伸縮させる。
なお、本実施形態では、第３圧電素子２４は干渉部材２６を介して圧力センサ２３を押圧してが、干渉部材２６を廃止して第３圧電素子２４により直接圧力センサ２３を押圧してもよい。この場合、第３圧電素子２４の伸縮方向端部が干渉部材２６、すなわち押圧部材とみなすことができる。
【００３２】
また、本実施形態では、アクチュエータとして第３圧電素子２４を用いたが、止めねじ１８やボルトのような、ねじ部材をステップモータ（サーボモータ）等で回転させて隙間δを調節してもよい。
さらに、比例制御弁等のように、プランジャ状の押圧部材を調節電磁駆動することにより隙間δを調節してもよい。
【００３３】
（第４実施形態）
上述の実施形態で、止めねじ１８または第３圧電素子２４等の押圧部材を、第２圧電素子１２の伸縮方向一端側（電極１０側）に配設したが、本実施形態は、前記押圧部材を第２圧電素子１２の伸縮方向他端側（電極１０と反対側）に配設したものである（図７参照）。
【００３４】
なお、図７では、第１実施形態に係る送り装置１を基礎に本実施形態の内容を示しているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、第２、３実施形態を基礎としても実施することができる。この場合には、給電保持部材１７に作用する押圧力は、圧力センサ２３を給電保持部材１７と蓋２５との間に配設することによって検出することができる。
【００３５】
ところで、上述の実施形態では、第２圧電素子１２の伸縮方向他端側（底部１４ａ側）に向けて押圧する向きに弾性力を発生する手段（弾性部材）として、皿バネ２２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、コイルバネ、板バネやゴム等の弾性部材を用いてもよい。
また、第１実施形態では、マイクロメータ等で隙間δを測定しながら止めねじ１８を調節したが、トルクレンチ等で止めねじ１８の締め付けトルクを管理することにより、止めねじ１８を調節してもよい。
【００３６】
なお、本明細書では、第２圧電素子１２を例に本発明を説明したが、第２圧電素子１３に対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】放電加工装置の概要を示す模式図である。
【図２】放電加工用電極送り装置１を示す模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は図３のＢ矢視図であり、（ｂ）は図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】第２実施形態に係る図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。
【図６】第３実施形態に係る図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。
【図７】第４実施形態に係る図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。
【図８】発明が解決しようとする課題を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０…電極ワイヤー、１１…第１圧電素子、１２、１３…第２圧電素子、
１４…ケーシング、１５…貫通孔、１６…給電電極、１７…給電保持部材、
１８…六角穴付き止めねじ（押圧部材）。

Claims

放電加工用の電極（１０）の長手方向に伸縮する第１圧電素子（１１）と、
前記電極（１０）の長手方向と直交する方向に伸縮する第２圧電素子（１２）とを有し、
前記電極（１０）を被加工物に向けて送り出す放電加工用電極送り装置であって、
前記第２圧電素子（１２）を収納するケーシング（１４）と、
前記ケーシング（１４）のうち前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向一端側に形成され、前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向と直交する方向に前記ケーシング（１４）を貫通するとともに、前記電極（１０）が挿入される挿入孔（１５）と、
前記ケーシング（１４）内のうち、前記電極（１０）を挟んで前記第２圧電素子（１２）と反対側に配設され、前記電極（１０）に電力を供給する給電電極（１６）と、
前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向に変位可能、かつ、前記ケーシング（１４）に対して脱着可能に前記ケーシング（１４）に配設され、前記給電電極（１６）と一体化して前記給電電極（１６）を保持する給電保持部材（１７）と、
前記ケーシング（１４）のうち、前記給電保持部材（１７）を挟んで前記電極（１７）と反対側にて前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向に変位可能に配設され、前記給電保持部材（１７）を前記電極（１０）側に向けて押圧する押圧部材（１８、２６）とを備えることを特徴とする放電加工用電極送り装置。
放電加工用の電極（１０）の長手方向に伸縮する第１圧電素子（１１）と、
前記電極（１０）の長手方向と直交する方向に伸縮する第２圧電素子（１２）とを有し、
前記電極（１０）を被加工物に向けて送り出す放電加工用電極送り装置であって、
前記第２圧電素子（１２）を前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向に変位可能に収納するケーシング（１４）と、
前記ケーシング（１４）のうち前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向一端側に形成され、前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向と直交する方向に前記ケーシング（１４）を貫通するとともに、前記電極（１０）が挿入される挿入孔（１５）と、
前記ケーシング（１４）内のうち、前記電極（１０）を挟んで前記第２圧電素子（１２）と反対側に配設され、前記電極（１０）に電力を供給する給電電極（１６）と、
前記ケーシング（１４）に対して脱着可能に前記ケーシング（１４）内に配設され、前記給電電極（１６）と一体化して前記給電電極（１６）を保持する給電保持部材（１７）と、
前記ケーシング（１４）のうち、前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向他端側にて前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向に変位可能に配設され、前記第２圧電素子（１２）を前記給電保持部材（１７）側に向けて押圧する押圧部材（１８）とを備えることを特徴とする放電加工用電極送り装置。
前記給電保持部材（１７）は、前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向と直交する方向から前記ケーシング（１４）内に挿入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工用電極送り装置。
前記第２圧電素子（１２）と前記給電保持部材（１７）との間には、前記第２圧電素子（１２）を前記第２圧電素子（１２）の伸縮方向他端側に向けて押圧する弾性力を発生する弾性部材（２２）が配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の放電加工用電極送り装置。
前記押圧部材（１８）は、手動操作にて変位させられる手動操作部（１８ｂ）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の放電加工用電極送り装置。
前記給電保持部材（１７）に作用する押圧力を検出する押圧力検出手段（２３）と、
前記押圧力検出手段（２３）によって検出された押圧力を操作員に向けて表示する表示手段（５ａ）とを有することを特徴とする請求項５に記載の放電加工用電極送り装置。
前記押圧部材には雄ねじ（１８ａ）が形成され、
前記ケーシング（１４）には雌ねじ（１４ｄ）が形成さており、
前記押圧部材（１８）と前記ケーシング（１４）とは、ねじ結合していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の放電加工用電極送り装置。
前記給電保持部材（１７）に作用する押圧力を検出する押圧力検出手段（２３）と、
前記押圧部材（２４）を変位させるアクチュエータ（２４）と、
前記押圧力検出手段（２３）によって検出された押圧力が、所定値となるように前記アクチュエータ（２４）の作動を制御する制御装置（５）とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の放電加工用電極送り装置。