JP3815329B2 - 細穴加工用放電加工装置 - Google Patents

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Description

技術分野
この発明は、細穴加工用電極と被加工物との極間に加工電力を供給して放電を発生させ、放電エネルギにより被加工物に細穴を形成する細穴加工用放電加工装置の改良に関するものである。
背景技術
細穴加工用放電加工装置は、例えばレーザによる細穴加工と比較して真円度及び穴径の均一性が高いこと等から、特に高精度な用途に利用されている。また、細穴加工は被加工物に多数の細穴(例えば直径0.1mm、1万個程度)を形成するため、信頼性の高い自動化が求められている。
細穴加工用放電加工装置に用いられる細穴加工用電極としては銅又はタングステン等の細線が用いられるが、加工による消耗が激しく、生産性の低下を防止するためには長さの長い細穴加工用電極を用いる必要がある(例えば直径が0.1mmで長さが200mm程度)。このように、細穴加工用電極は非常に細くかつ長いため、たわみを生じやすく取扱いが困難であり、この細穴加工用電極を用いた被加工物の細穴加工において、加工精度及び信頼性が低下するという問題点があった。
また、細穴加工用電極は、スラッジの排出等による加工の安定化及び真円度の向上等のために、例えば1000rpm程度の速度で回転した状態で用いられるため、特に加工中には細穴加工用電極のたわみが生じやすい。このような細穴加工用電極のたわみが生じた状態で加工を行うと、細穴加工用電極の消耗に伴う電極送りを適切に行うことができないこと等から、所期の加工精度が得られないという問題点があった。
第6図は、前記のような課題を解決するために、日本国特開昭60−108234号公報に開示された従来の細穴加工用放電加工装置の構成を示す説明図であり、図において、1は細穴加工用電極、2は被加工物、3はテーブル、4は主軸、5はチャック、6は細穴加工用電極1を保持する電極ホルダ、6aは支持腕、7は細穴加工用電極1を案内する細穴を設けた細穴ガイド、8は中間ガイドである。また、細穴加工用電極1と被加工物2との極間には図示しない加工液が介在しており、細穴加工用電極1と被加工物2との極間に図示しない加工用電源装置から加工電力が供給され、放電エネルギにより被加工物2に細穴が形成される。
細穴加工用電極1の中間部を中間ガイド8によりガイドし、この中間ガイド8を支持腕6aにより駆動し、中間ガイド8を主軸4の昇降に同調して移動させるようにして(図中矢印E)、細穴加工用電極1の加工中のたわみを抑制するものであるが、支持腕6により中間ガイド8を駆動する構成等から、細穴加工用電極1の自動交換が困難であるという問題点があった。また、このような中間ガイド8では、近年のさらなる高精度化に対する要求には応えられないものであった。
第7図は、日本国特開平8−229747号公報に開示された従来の細穴加工用放電加工装置の構成及び動作説明図であり、図において、1は細穴加工用電極、2は被加工物、3はテーブル、4は主軸、5はチャック、6は細穴加工用電極1を保持する電極ホルダ、7は細穴ガイド、9は誘導ガイドである。また、細穴加工用電極1と被加工物2との極間には、図示しない加工液が介在している。
この細穴加工用放電加工装置は、細穴加工用電極の自動交換を可能にすることを主目的とするものであり、その動作の概要は、以下の(1)乃至(4)のとおりである。(1)主軸4を上昇させ、細穴加工用電極1を電極ホルダ6と共に自動交換した後、誘導ガイド9を細穴加工用電極1の上部へ上昇させ、細穴加工用電極1を緩く挟む(第7図の(a))、(2)細穴加工用電極1を緩く挟んだまま、誘導ガイド9を細穴加工用電極1の下部に下降させる(第7図の(b))、(3)主軸4を下降させ細穴加工用電極1を細穴ガイド7の細穴に挿入する(第7図の(c))、(4)誘導ガイド9を被加工物2の加工領域外へ退避させる(第7図の(d))。このような構成の細穴加工用放電加工装置では、細穴加工用電極の自動交換は可能であるが、加工中の細穴加工用電極1のたわみを抑制することができないため、高精度な用途には適用できないという問題点があった。
発明の開示
近年の科学技術の急速な進歩及び産業競争力の強化等のために、細穴加工用放電加工装置に対しても、高精度化並びに生産性及び信頼性の向上の要求が急速に高まっている。この発明は、前記課題を解決し、さらに高精度かつ自動化に適した、前記高精度化並びに生産性及び信頼性の向上の要求に応えることができる細穴加工用放電加工装置を得ることを目的とする。
この発明に係る細穴加工用放電加工装置は、細穴加工用電極を保持する電極ホルダと、前記電極ホルダ及び細穴加工用電極をその長手方向に駆動する駆動装置と、前記細穴加工用電極を案内する細穴が設けられ被加工物の近傍に配置された細穴ガイドと、前記細穴加工用電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工用電源装置とを備え、放電エネルギにより前記被加工物に細穴を形成する細穴加工用放電加工装置において、前記細穴加工用電極を前記電極ホルダと前記細穴ガイドとの間で支持すると共に開閉可能なチャックを備えた少なくとも2個のガイドからなる中間ガイドと、前記中間ガイドを前記細穴加工用電極の長手方向に駆動する第1の駆動装置と、前記中間ガイドの各ガイドのチャックを開閉する第2の駆動装置と、前記中間ガイドの各ガイド間の前記細穴加工用電極の長手方向の距離を可変とする第3の駆動装置とを備えたものである。
また、この発明に係る細穴加工用放電加工装置は、細穴加工用電極を保持する電極ホルダと、前記電極ホルダ及び細穴加工用電極をその長手方向に駆動する駆動装置と、前記細穴加工用電極を案内する細穴が設けられ被加工物の近傍に配置された細穴ガイドと、前記細穴加工用電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工用電源装置とを備え、放電エネルギにより前記被加工物に細穴を形成する細穴加工用放電加工装置において、前記細穴加工用電極を前記細穴ガイドの近傍で支持する第1のガイド及び前記電極ホルダと前記細穴ガイドとの間で支持する第2のガイドを備え、前記第2のガイドには開閉可能なチャックを備えてなる中間ガイドと、前記中間ガイドを前記細穴加工用電極の長手方向に駆動する第1の駆動装置と、前記中間ガイドの第2のガイドのチャックを開閉する第2の駆動装置と、前記中間ガイドの第1のガイド及び第2のガイド間の前記細穴加工用電極の長手方向の距離を可変とする第3の駆動装置とを備えたものである。
また、この発明に係る細穴加工用放電加工装置は、細穴加工用電極を保持する電極ホルダと、前記電極ホルダ及び細穴加工用電極をその長手方向に駆動する駆動装置と、前記細穴加工用電極を案内する細穴が設けられ被加工物の近傍に配置された細穴ガイドと、前記細穴加工用電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工用電源装置とを備え、放電エネルギにより前記被加工物に細穴を形成する細穴加工用放電加工装置において、前記細穴加工用電極を前記細穴ガイドの近傍で支持する第1のガイド及び前記電極ホルダと前記細穴ガイドの間で支持する第1のガイド以外の複数のガイドを備え、前記第1のガイド以外の複数のガイドには開閉可能なチャックを備えた中間ガイドと、前記中間ガイドを前記細穴加工用電極の長手方向に駆動する第1の駆動装置と、前記中間ガイドの第1のガイド以外の複数のガイドのチャックを開閉する第2の駆動装置と、前記中間ガイドの第1のガイド及び第1のガイド以外の複数のガイドの各々の間の前記細穴加工用電極の長手方向の距離を可変とする第3の駆動装置とを備えたものである。
また、この発明に係る細穴加工用放電加工装置は、前記細穴ガイドを前記細穴加工用電極の長手方向に駆動する第4の駆動装置を備えたものである。
また、この発明に係る細穴加工用放電加工装置は、前記中間ガイドの第1のガイドに開閉可能なチャックを備えたものである。
この発明に係る細穴加工用放電加工装置は、以上のように構成されているので、細穴加工用電極1の加工中のたわみを確実に抑制することができると共に細穴加工用電極1の自動交換を確実に行うことができ、高精度化並びに生産性及び信頼性の向上を図ることができるという効果がある。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態1.
第1図は、この発明の実施の形態1に係る細穴加工用放電加工装置の構成を示す説明図であり、図において、1は細穴加工用電極、2は被加工物、3はテーブル、4は主軸、5はチャック、6は細穴加工用電極1を保持する電極ホルダ、10は細穴加工用電極1を案内する細穴を設けた細穴ガイド、11は中間ガイド、11aは上部ガイド、11bは下部ガイドである。また、細穴加工用電極1と被加工物2との極間には図示しない加工液が介在しており、細穴加工用電極1と被加工物2との極間に図示しない加工用電源装置から加工電力が供給され、放電エネルギにより被加工物2に細穴が形成される。
主軸4は、図示しない駆動装置により細穴加工用電極1の長手方向に駆動され(図中矢印Z)、例えば細穴加工用電極1の消耗に応じて下降する。また、細穴ガイド10は、被加工物2の厚さに対応して、図示しない駆動装置により細穴加工用電極1の長手方向に駆動される(図中矢印A)。さらに、中間ガイド11は、加工中及び細穴加工用電極1の自動交換時に細穴加工用電極1をガイドするように、図示しない駆動装置により細穴加工用電極1の長手方向に駆動される(図中矢印B)。
主軸4、細穴ガイド10及び中間ガイド11のそれぞれZ方向、A方向及びB方向の駆動は、サーボモータの出力をボールねじにより直動に変換する駆動装置又はリニアモータによる駆動装置等を用いることができる。また、各々の駆動装置における直動の支持はリニアガイド等の直線案内機構を用いることができる。
以上の構成において、中間ガイド11の駆動装置は、細穴ガイド10の駆動装置上に構成しても、細穴ガイド10の駆動装置と独立に構成してもよい。中間ガイド11の駆動装置を、細穴ガイド10の駆動装置上に構成した場合には、特に細穴加工用電極1の自動交換時に、中間ガイド11を電極ホルダ6の近傍まで上昇させて細穴加工用電極の上部を保持する場合に、細穴ガイド10のA方向のストロークを利用できるため、中間ガイド11のB方向のストロークを短縮することができる。
第2図は、中間ガイド11の動作説明図であり、上部ガイド11a及び下部ガイド11b間の距離Lは、図示しない駆動装置により変えることができ、例えば第2図の(b)のように、上部ガイド11a及び下部ガイド11b間の距離を狭めることが可能である(図中矢印C)。また、第2図の(c)及び(d)のように、上部ガイド11a及び下部ガイド11bのチャック11c及び11dは、図示しない駆動装置により開閉可能に構成されている(図中矢印D)。
中間ガイド11の上部ガイド11aと下部ガイド11bとの距離Lを可変とするための駆動(C方向又はC方向と反対方向)は、サーボモータの出力をボールねじにより直動に変換する駆動装置、リニアモータによる駆動装置又はエアシリンダによる駆動装置等を用いることができ、中間ガイド11のチャック11c及び11dの開閉のためのD方向の駆動は、エアシリンダによる駆動装置等を用いることができる。また、各々の駆動装置における直動の支持はリニアガイド等の直線案内機構を用いることができる。
中間ガイド11は、例えば第1図のような細穴加工中において、上下に距離Lを隔てた上部ガイド11a及び下部ガイド11bにより、細穴加工用電極1をその中間部を2点で支持するため、たわみを生じやすく取扱いが難しい細穴加工用電極1のたわみを確実に抑制することができる機能を有するものである。
また、細穴加工用電極1が消耗して、主軸4、チャック5及び電極ホルダ6が下降した際においても、例えば第3図に示すように、中間ガイド11を、上部ガイド11a及び下部ガイド11bの間隔を狭めて、細穴ガイド10の近傍に配置することにより、前記電極ホルダ6と干渉しないため、細穴加工用電極1を無駄にせずに効率的に使用することができる。
第4図は、細穴加工用電極1の自動交換動作の説明図であり、その動作の概要は、以下の(1)乃至(3)のとおりである。(1)電極ホルダ6及び細穴加工用電極1を図示しない自動交換用アームにてチャック5から取り外した後、中間ガイド11を上昇させ(電極ホルダ6が装着されている場合の電極ホルダ6の近傍まで)、中間ガイド11のチャック(例えば第2図の11c及び11d)が開いた状態で、図示しない自動交換用アームにて、細穴加工用電極1を電極ホルダ6と共にチャック5に装着した後、中間ガイド11のチャックを閉じて細穴加工用電極1を緩く挟む(第4図の(a))、(2)細穴加工用電極1を緩く挟んだまま、中間ガイド11を細穴加工用電極1の下部に下降させる(第4図の(b))、(3)主軸4を下降させ細穴加工用電極1を細穴ガイド10の細穴に挿入する(第4図の(c))。前記(1)のように、中間ガイド11を上昇させ、中間ガイド11のチャックが開いた状態で、細穴加工用電極1の装着を行い、この細穴加工用電極1のなるべく上部を中間ガイド11のチャックに入れた後中間ガイド11のチャックを閉じるため、たわみを生じやすく取扱いが難しい細穴加工用電極1をなるべく上部にて確実に保持することができると共に、前記(2)及び(3)のように、細穴加工用電極1をガイドして細穴ガイド10の細穴に確実に挿入することができるため、自動化の信頼性を向上することができる。
このように、この発明の実施の形態1に係る細穴加工用放電加工装置は、細穴加工用電極1の加工中のたわみを確実に抑制することができると共に細穴加工用電極1の自動交換を確実に行うことができ、高精度化並びに生産性及び信頼性の向上を図ることができる。
実施の形態2.
第5図は、この発明の実施の形態2に係る細穴加工用放電加工装置の動作説明図であり、細穴加工用放電加工装置の構成は実施の形態1の第1図と同様である。
実施の形態1のように細穴加工用電極1の中間部を中間ガイド11により2点支持する場合でも、例えば、第5図(a)のように中間ガイド11の下部ガイド11bと細穴ガイド10との距離が離れている場合は、細穴ガイド10を通過後の細穴加工用電極1の先端が傾いて加工精度が落ちる場合がある。このような場合は、第5図の(b)のように、下部ガイド11bを細穴ガイド10の近傍に配置することにより、細穴ガイド10を通過後の細穴加工用電極1の先端の傾きを抑制することができる。また、この場合においても、中間ガイド11の上部ガイド11aは、細穴加工用電極1の中間部を支持するようにすれば、細穴加工用電極1のたわみを抑制することができる。
このように、中間ガイド11の下部ガイド11bを細穴ガイド10の近傍に配置すると共に中間ガイド11の上部ガイド11aを細穴加工用電極1の中間部を支持するように配置することにより、さらに高精度化を実現することができる。
以上の説明においては、中間ガイド11を上部ガイド11a及び下部ガイド11bの2個のガイドにより構成して、上部ガイド11a及び下部ガイド11b間の距離を可変とする場合を示したが、中間ガイド11を3個以上のガイドから構成し、各ガイド間の距離を可変にできるようにしてもよい。このように細穴加工用電極1の支持点を増やすことにより、たわみを生じやすく取扱いが難しい細穴加工用電極1のたわみをより確実に抑制することができる。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る細穴加工用放電加工装置は、特に高精度細穴加工作業に用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施の形態1に係る細穴加工用放電加工装置の構成を示す説明図である。
第2図は、この発明の実施の形態1に係る細穴加工用放電加工装置の中間ガイドの動作説明図である。
第3図は、この発明の実施の形態1に係る細穴加工用放電加工装置において、細穴加工用電極の大部分が消耗した場合の中間ガイドの動作説明図である。
第4図は、この発明の実施の形態1に係る細穴加工用放電加工装置における細穴加工用電極の自動交換動作の説明図である。
第5図は、この発明の実施の形態2に係る細穴加工用放電加工装置の動作説明図である。
第6図は、従来の細穴加工用放電加工装置の構成を示す説明図である。
第7図は、従来の細穴加工用放電加工装置の構成及び動作説明図である。

Claims (5)

  1. 細穴加工用電極を保持する電極ホルダと、前記電極ホルダ及び細穴加工用電極をその長手方向に駆動する駆動装置と、前記細穴加工用電極を案内する細穴が設けられ被加工物の近傍に配置された細穴ガイドと、前記細穴加工用電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工用電源装置とを備え、放電エネルギにより前記被加工物に細穴を形成する細穴加工用放電加工装置において、
    前記細穴加工用電極を前記電極ホルダと前記細穴ガイドとの間で支持すると共に開閉可能なチャックを備えた少なくとも2個のガイドからなる中間ガイドと、
    前記中間ガイドを前記細穴加工用電極の長手方向に駆動する第1の駆動装置と、
    前記中間ガイドの各ガイドのチャックを開閉する第2の駆動装置と、
    前記中間ガイドの各ガイド間の前記細穴加工用電極の長手方向の距離を可変とする第3の駆動装置とを備えた細穴加工用放電加工装置。
  2. 細穴加工用電極を保持する電極ホルダと、前記電極ホルダ及び細穴加工用電極をその長手方向に駆動する駆動装置と、前記細穴加工用電極を案内する細穴が設けられ被加工物の近傍に配置された細穴ガイドと、前記細穴加工用電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工用電源装置とを備え、放電エネルギにより前記被加工物に細穴を形成する細穴加工用放電加工装置において、
    前記細穴加工用電極を前記細穴ガイドの近傍で支持する第1のガイド及び前記電極ホルダと前記細穴ガイドとの間で支持する第2のガイドを備え、前記第2のガイドには開閉可能なチャックを備えてなる中間ガイドと、
    前記中間ガイドを前記細穴加工用電極の長手方向に駆動する第1の駆動装置と、
    前記中間ガイドの第2のガイドのチャックを開閉する第2の駆動装置と、
    前記中間ガイドの第1のガイド及び第2のガイド間の前記細穴加工用電極の長手方向の距離を可変とする第3の駆動装置とを備えた細穴加工用放電加工装置。
  3. 細穴加工用電極を保持する電極ホルダと、前記電極ホルダ及び細穴加工用電極をその長手方向に駆動する駆動装置と、前記細穴加工用電極を案内する細穴が設けられ被加工物の近傍に配置された細穴ガイドと、前記細穴加工用電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工用電源装置とを備え、放電エネルギにより前記被加工物に細穴を形成する細穴加工用放電加工装置において、
    前記細穴加工用電極を前記細穴ガイドの近傍で支持する第1のガイド及び前記電極ホルダと前記細穴ガイドの間で支持する第1のガイド以外の複数のガイドを備え、前記第1のガイド以外の複数のガイドには開閉可能なチャックを備えた中間ガイドと、
    前記中間ガイドを前記細穴加工用電極の長手方向に駆動する第1の駆動装置と、
    前記中間ガイドの第1のガイド以外の複数のガイドのチャックを開閉する第2の駆動装置と、
    前記中間ガイドの第1のガイド及び第1のガイド以外の複数のガイドの各々の間の前記細穴加工用電極の長手方向の距離を可変とする第3の駆動装置とを備えた細穴加工用放電加工装置。
  4. 請求の範囲1乃至3のいずれかにおいて、前記細穴ガイドを前記細穴加工用電極の長手方向に駆動する第4の駆動装置を備えた細穴加工用放電加工装置。
  5. 請求の範囲2又は3において、前記中間ガイドの第1のガイドに開閉可能なチャックを備えた細穴加工用放電加工装置。
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