JP4109269B2

JP4109269B2 - ワイヤカット放電加工機におけるシール構造

Info

Publication number: JP4109269B2
Application number: JP2005126092A
Authority: JP
Inventors: 祐樹喜多; 真司奥田; 光山根
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: EP1716957A3; JP2006297570A; US20060237915A1; EP1716957B1; US7687739B2; CN1861307A; EP1716957A2; CN100429029C

Description

本発明は、ワイヤカット放電加工機におけるシール構造に関し、更に詳しく言えば、加工槽の側面の下アームを貫通させる開口から外部へ加工液が流出することを規制するシール構造に関する。

周知のように、ワイヤカット放電加工機においては、ワイヤ電極を上下アームで支持し、被加工物を加工液に浸漬した状態で該被加工物とワイヤ電極との間に放電を起させて加工が行われる。加工液は加工槽に収容され、同加工槽の側面には下アームを貫通させる開口が設けられる。そして、加工液がこの開口を通して外部に流失してしまうことを防止するために、同開口の周辺には同開口を通して加工液が外部へ流出することを規制するシール構造が設けられる。

図１は、このシール構造の一般的な基本構成を説明する図で、下アームが貫通する開口の周辺部が断面図で示されている。なお、同図中には各部の運動方向を記述するために座標系を併記した。この座標系の＋Ｚ方向が鉛直上向き方向に対応し、ＸＹ平面が重力作用方向に対して垂直な水平面に対応している。なお、この座標系を用いた方向記述は、他の図の関連においても適宜用いられる。

同図において、符号１は加工槽で、その側部に、破線で示した下アーム１０を若干の余裕をもって貫通させる開口２が設けられている。開口２は、通常、水平方向（±Ｘ方向）に延びる長穴形状を有している。これは、被加工物をワイヤ電極（いずれも図示省略）に対して±Ｘ方向及び±Ｙ方向に相対移動させる時に、下アーム１０の±Ｘ方向の動きと±Ｙ方向の動きを同時に許容するためである。このような開口２に対しては、何らかのシール構造を設けなければ加工槽１内の加工液（主成分は水または油等）が外部に流失してしまう。

そこで、図示されているように、シール体（第１のシール手段）３とシール板（第２のシール手段）４を用いたシール構造が付設される。シール体（第１のシール手段）３は開口２の縁部に設けられ、シール板（第２のシール手段）４は、シール体３に対して圧着されて開口２を塞ぐように配置される。また、そのほぼ中央部には、下アーム１０を貫通させる孔４１が形成されている。なお、本発明とは直接関係はないが、孔４１にも周知のシール部４２（例えばベロー状のシール）が設けられ、下アーム１０が孔４１を出入りすることを許容しつつ、下アーム１０の外周と孔４１の内壁の隙間から加工液が漏出することを極力防止している。

このように、シール板４は下アーム１０の±Ｙ方向の動きを、その動きに追随することなく許容するが、下アーム１０の±Ｘ方向の動きに対しては、追随せざるを得ない。そこで、シール板４は適当な圧着手段（例えばバネ部材を利用したもの）５を用いてシール体３に押し付けられるとともに、その圧着状態で、±Ｘ方向に摺動可能に支持されている。また、この摺動時に±Ｘ方向の両端がシール体３から外れてしまわないように、±Ｘ方向の長さは、開口（長穴）２の±Ｘ方向の長さより十分大きく設計されている。

このようなシール構造で問題となるのが、シール板４とシール体３との間からの加工液の漏出である。圧着手段５の圧着力を強力なものとして、シール板４をシール体３に強く押し付ければ漏出量は減少するが、そうするとシール板４とシール体３の間に作用する摩擦力が大きくなり、摺動が円滑に行われなくなる。そこで、シール体３がシール板４に接する側にいわゆるラビリンスシール構造を形成して、加工液の漏出量を抑えようとすることが従来より提案されている。

図２は、従来より採用されているシール体３の基本形を、図１において＋Ｙ方向から見た平面図で示したものである。同図が示すように、シール体３は、シール板４（図１参照）に接する側に、２つの山部と１つの谷部からなる凹凸形状部を設け、これを加工液漏出抑制のためのラビリンス構造としたものとなっている。シール体３の全体は、開口２（図１参照）を縁取るような枠形状を呈し、＋Ｙ方向から見て上側、下側、左側、右側の各谷部が符号３１ａ〜３１ｄで示されている。山部については、内側の山部に符号３２ａが付され、外側の山部に符号３２ｂが付されている。

このような構造のシール体３を用いればある程度加工液の漏出量を抑えることができるのは事実であるが、現実問題として、完全に加工液の漏出を無くすことは不可能と言っても良い。そこで、加工槽の外部にある程度の加工液が流出することは止むを得ないこととし、その流れ出た加工液を回収する手段を講じているのが実状であった。

ここで、加工液の漏れが上下左右のどこで起るかということですが、一般的には、水頭圧の最も高い下部（−Ｚ側）でより多く発生し易いと考えられますが、実際に経験則に照らしてみると、図２中に多数の矢印６で示したように、上下左右どこでも発生し得る。特に上部や左右から加工液が漏れた場合、シール板４（図１参照）を伝って機械外への水漏れに発展する場合がある。もしもこのような機外への加工液漏れが起ると、周囲環境を悪化させ、機械の停止といった事態を招き兼ねない。

このような問題は、例えば下記特許文献１に開示されているような、シール体に凹凸形状のラビリンスシール構造を採用することでは解決困難であった。また、シール部の上部、左右部からの加工液漏れがシール板４を伝わって機外に漏れないようにするために、ワイパー状の部材をシール部の左右に配置して機械外への水漏れを防ぐ従来技術も知られているが、シール部の構造が複雑になりコストの上昇を招くという欠点がある。

特許第３０２６１２０号公報

上述したように、これまでのシール構造ではシール部からの水漏れ箇所が一定でない、もしくは特定されないため、加工槽外に漏れ出た加工液を機外に漏らさずに回収するためには、シール部の全ての場所からの水漏れに対応するべく、複雑なあるいは大型の回収構造が必要となっていた。本発明の基本的な目的は、このような事態を改善し、加工液が加工槽外へ漏れ出るルートを制御し、機外への加工液漏出の対策を取り易くすることにある。また、本発明は、加工液の回収構造の簡素化を許容することで、ワイヤカット放電加工機の信頼性を安価な手段で向上させようとするものでもある。

本発明は、ワイヤ電極を上アームと下アームで支持し、前記下アームを貫通させる開口を側面に有する加工槽に収容された加工液中に被加工物を浸漬させ、該被加工物と前記ワイヤ電極との間に放電を起させて加工を行うワイヤカット放電加工機において、前記加工液が前記開口を通して外部へ流出することを規制するシール構造に適用されるもので、加工槽外への加工液の流出経路を積極的に提供して局所化する手法を採用することで、上記課題を解決したものである。

より具体的に言えば、本発明の基本要件を定めた請求項１に係るシール構造は、前記開口の縁部に配置される第１のシール手段と、前記下アームを貫通させる孔を有するとともに、前記第１のシール手段に対して圧着されて前記開口を塞ぐ第２のシール手段とを備えている。そして、前記第１のシール手段は、前記第２のシール手段に接する側に、前記第１のシール手段の長手方向に延在し、前記第２のシール手段と接する２つ以上の山部と１つ以上の谷部とを含む凹凸形状部を有するとともに、前記１つ以上の谷部の内の少なくとも１つと前記第１のシール手段の外部とを連通させる通路を有している。

ここで、前記通路は、前記第１のシール手段の、前記加工槽の下縁部に沿った部分に形成されていることが好ましい（請求項２）。また、前記第１のシール手段は複数の部材で構成されていても良い（請求項３）。また、前記通路は、前記山部に切り欠きを設けること（請求項４）、あるいは、前記山部に貫通孔を設けること（請求項５）によって提供することができる。更に、前記通路は、前記谷部から、前記山部を経由せずに前記第１のシール手段の外部に至る貫通孔によっても提供することができる（請求項６）。そして、これらいずれのケースにおいても、前記通路を、該通路を通じて流出した加工液を吸引する吸引手段に接続することができる（請求項７）。

本発明によれば、これまでのシール構造とは異なり、水漏れ箇所の不定性が無くなり、局所化されるので、加工槽外に漏れ出た加工液を機外に漏らさずに回収することが容易になる。また、そのことを通して、コスト上昇を招くことなくワイヤカット放電加工機の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態とその変形例について説明するが、いずれのケースにおいても、採用するシール体が異なる点を除けば、図１に示したシール構造の基本構成を採用することができる。そこで以下の記述では、図１に示したシール構造の基本構成に関する繰り返し説明は省略する。
先ず、典型的な実施形態では、図１において採用されている第１のシール手段（即ち、シール体３）を、図３に示したシール体７に置き換えた構造を採用する。図３において、シール体（第１のシール手段）７は、図２の場合と同じく、図１において＋Ｙ方向から見た平面図で示されている。同図が示すように、シール体７のシール板４（図１参照）に接する側には、シール体３の場合と同じく、２つの山部と１つの谷部からなる凹凸形状部が設けられている。

また、シール体７が、開口２（図１参照）を縁取るような枠形状を呈していることもシール体３の場合と同様である。図３では、＋Ｙ方向から見て上側、下側、左側、右側の各谷部が符号７１ａ〜７１ｄで示され、内側の山部には符号７２ａが付され、外側の山部には符号７２ｂが付されている。このように、本実施形態で採用されるシール体７は、従来より用いられていたシール体３と骨格構造では共通性があるが、谷部に加工槽１（図１参照）の外部に連通する通路が形成されている点で明確に異なっている。

この通路は、加工槽１から外部への加工液の流出経路を積極的に提供し、それによって加工液の流出位置を局所化するために設けられる。通路を設ける位置、個数等は設計的に定め得るが、典型的には、図示されている如く、下側の谷部７１ｂに沿って、数個（ここでは５個を例示）の通路７３ａ〜７３ｅがほぼ等間隔で設けられる。このような通路を設ければ、通路以外の箇所から加工液が漏出する可能性は極めて低くなる。なぜならば、枠状のシール体７の全周を見渡した時、通路７３ａ〜７３ｅが存在する部分と存在しない部分とでは、谷部から外部へ加工液が脱出しようとする際に受ける抵抗が大きく異なり、小さな抵抗しか受けない通路７３ａ〜７３ｅを通しての加工液流出が優先的に起ることに疑いはないからである。

なお、本実施形態で形成したと同様の通路は、２つ以上の山部と１つ以上の谷部からなる凹凸形状をシール板側の位置に持つ任意のシール体（第１のシール手段）においても形成可能であり、それをシール３に代えて採用すれば本発明の別の実施形態となる。図４には、シール体の断面形状について、（ａ）基本形、（ｂ）第１変形例、（ｃ）第２変形例及び（ｄ）第３変形例を示した。図中、符号Ｍ、Ｖはそれぞれ山部、谷部を表わし、符号ＰＲは上方あるいは下方への張出し部を表わしている。図３に示したのは、図４（ａ）基本形の採用例である。なお、図４（ｂ）第１変形例のように、谷部Ｖが２個（あるいはそれ以上）存在する時には、最も外側（下アームから最も遠い側）の谷部と外部とが連通するように通路を形成することが好ましい。但し、最低限の要件としては、１つ以上（１つまたは複数個）形成された谷部の内、少なくとも１つが外部と連通するように通路が設けられれば良い。また、谷部が複数個形成される場合には、ある谷部（例えば外部と連通した谷部）と別の谷部とを連通させる通路が存在しても良い。

また、本発明で採用するシール体は必ずしも１部材で構成する必要はなく、図５（ａ）〜（ｃ）に例示したように、複数（ここでは２個）の部材で構成しても構わない。これらの例の内、図５（ａ）、（ｂ）では部材Ａで山部Ｍを形成し、それ以外の部分には部材Ｂを使用しており、図５（ｂ）における部材Ｂは張り出し部ＰＲにも使用されている。また、図５（ｃ）では部材Ａを部材Ｂ内に食い込ませる形で山部Ｍと谷部Ｖを形成している。いずれの例においても、部材Ａと部材Ｂは結合されている。結合手段には周知の手段（例えば接着、ネジ止め等）を用いることができる。
谷部と外部を連通させる通路は、図６（ａ）に示したように切り欠きによって提供されても良いし、図６（ｂ）に示したように山部に設けられた貫通孔によって提供されても良い。また、図６（ａ）、（ｂ）の形態を併用して、一部の通路を切り欠き、残りの通路を山部に設けた貫通孔で形成しても良い。更に、貫通孔で谷部を外部とを連通させる場合、山部を経由させないことも可能である。また、貫通穴に吸引手段を接続して、加工液を回収するようにしても良い。図７及び図８はそのような例を示す図である。

先ず図７に示した例では、谷部Ｖの底部から、山部Ｍを経由せずに外側へカーブした貫通穴Ｈ１が形成され、その出口にコネクタＣＮを用いて吸引用の配管（チューブ）ＣＢが接続されている。
また、図８は、谷部Ｖの底部から、山部Ｍを経由せずに外部へ直行する貫通穴を形成し、その出口にコネクタＣＮを用いて吸引用の配管（チューブ）ＣＢを接続した例が示されている。このような吸引手段の接続は、図７、図８の例に限らず、前述した各例において行っても良い。特に、谷部と外部とを連通させる通路の形成位置を、図３に示したように、加工槽１の下縁部に沿った部分ではなく、左右部（例えば谷部７１ｃ、７１ｄと外部を連通）や、上部（例えば谷部７１ａと外部を連通）とした場合には、吸引手段を接続することは、流出した加工液を確実に回収する上で有用である。但し、谷部と外部とを連通させる通路の形成位置は、図３に示したように、加工槽１の下縁部に沿った部分とすることが原則であり、それ以外の位置は避けることが好ましいことは言うまでもない。

図９及び図１０は、加工液を吸引する吸引手段の例を示している。図９に示した例は、加工液の吸引のために新設したポンプＰ1を利用するもので、各連通通路の出口に接続したチューブ等の配管ＣＢ（ここでは２本を例示）が、ポンプＰ1の吸引側に接続されている。ポンプＰ1の吐出側の配管（図示省略）は、例えば加工槽の上方で開口し、ポンプＰ1で回収された加工液はそこから加工槽に戻される。
図１０は、加工液の吸引のために、既存のポンプの吐出側の流れを利用した例を表わしている。図中、符号Ｐ2で示されたポンプは、ワイヤ放電加工機が元々具備しているポンプの１つで、例えば吸引側Ａは清水槽から清水（清浄な加工液）を吸い上げており、吐出側は太い配管（チューブ等）ＣＢ３を経由して加工槽に至っている。この場合、太い配管（チューブ等）ＣＢ３内を比較的速い流れが定常的に存在する。従って、図示されているように、各連通通路の出口に接続したチューブ等の配管（ここでは２本を例示）ＣＢ１、ＣＢ２を、ポンプＰ2の吐出側の配管ＣＢ３に、同配管ＣＢ３内の流れに沿うような角度（小さい交差角、例えば２０度程度）で合流させれば、ＣＢ３内の比較的速い流れによる吸引作用が配管ＣＢ１、ＣＢ２内の加工液に作用する。これにより、回収された加工液は配管ＣＢ３を通って加工槽に戻されることになる。

シール構造の一般的な基本構成を説明する図で、下アームが貫通する開口の周辺部を断面図で示している。従来より採用されているシール体の基本形を、図１において＋Ｙ方向から見た平面図で示したものである。本発明の第１の実施形態で採用されるシール体を、図１において＋Ｙ方向から見た平面図で示したものである。シール体の断面形状について、（ａ）基本形、（ｂ）第１変形例、（ｃ）第２変形例及び（ｄ）第３変形例を示したものである。シール体を複数（ここでは２個）の部材で構成した例を示した図で、（ａ）は第１例、（ｂ）は第２例、（ｃ）は第３例をそれぞれ表わしている。加工液の流出通路の形態例を示す図で、（ａ）は切り欠きを採用した例、（ｂ）は山部に設けられた貫通孔によって流出通路を提供した例を表わしている。加工液の流出通路の別の形態例と吸引手段の使用例を示す図で、谷部の底部から、山部を経由せずに外側へカーブした貫通穴を形成し、その出口に吸引手段を接続した例を表わしている。加工液の流出通路の更に別の形態例と吸引手段の使用例を示す図で谷部の底部から、山部を経由せずに外部へ直行する貫通穴を形成し、その出口に吸引手段を接続した例を表わしている。加工液の吸引のために新設したポンプを利用した例を表わしている。加工液の吸引のために、既存のポンプの吐出側の流れを利用した例を表わしている。

符号の説明

１加工槽
２開口（長穴）
３、７シール体（第１のシール手段）
４シール板（第２のシール手段）
５圧着手段
６矢印（加工液の流出方向）
１０下アーム
３１ａ〜３１ｄ，７１ａ〜７１ｄ、Ｖ谷部
３２ａ、３２ｂ，７２ａ、７２ｂ、Ｍ山部
７３ａ〜７３ｅ通路
４１孔
４２シール部
ＡポンプＰ2 の吸引側
ＢポンプＰ2 の吐出側
ＣＢ，ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３配管（チューブ等）
Ｐ１，Ｐ２ポンプ
ＣＮコネクタ
Ｈ１，Ｈ２貫通穴
Ｐ１，Ｐ２ポンプ
ＰＲ張出し部

Claims

ワイヤ電極を上アームと下アームで支持し、前記下アームを貫通させる開口を側面に有する加工槽に収容された加工液中に被加工物を浸漬させ、該被加工物と前記ワイヤ電極との間に放電を起させて加工を行うワイヤカット放電加工機において、前記加工液が前記開口を通して外部へ流出することを規制するシール構造であって、
前記開口の縁部に配置される第１のシール手段と、前記下アームを貫通させる孔を有するとともに、前記第１のシール手段に対して圧着されて前記開口を塞ぐ第２のシール手段とを備えており、
前記第１のシール手段は、前記第２のシール手段に接する側に、前記第１のシール手段の長手方向に延在し、前記第２のシール手段と接する２つ以上の山部と１つ以上の谷部とを含む凹凸形状部を有するとともに、前記１つ以上の谷部の内の少なくとも１つと前記第１のシール手段の外部とを連通させる通路を有していることを特徴とする、ワイヤカット放電加工機におけるシール構造。
前記通路は、前記第１のシール手段の、前記加工槽の下縁部に沿った部分に形成されている、請求項１に記載のワイヤカット放電加工機におけるシール構造。
前記第１のシール手段は複数の部材で構成されている、請求項１または請求項２に記載のワイヤカット放電加工機におけるシール構造。
前記通路は、前記山部に設けられた切り欠きによって提供されている、請求項１乃至請求項３の内、いずれか１項に記載のワイヤカット放電加工機におけるシール構造。
前記通路は、前記山部に設けられた貫通孔によって提供されている、請求項１乃至請求項３の内、いずれか１項に記載のワイヤカット放電加工機におけるシール構造。
前記通路は、前記谷部から、前記山部を経由せずに前記第１のシール手段の外部に至る貫通孔によって提供されている、請求項１乃至請求項３の内、いずれか１項に記載のワイヤカット放電加工機におけるシール構造。
前記通路は、該通路を通じて流出した加工液を吸引する吸引手段に接続されている、請求項１乃至請求項６の内、いずれか１項に記載のワイヤカット放電加工機におけるシール構造。