JP4341134B2

JP4341134B2 - 放電加工用電極送り装置

Info

Publication number: JP4341134B2
Application number: JP2000046772A
Authority: JP
Inventors: 哲司山口; 森田　　浩充
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: JP2001232521A

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）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（ＰＺＴ）を用いたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より放電加工の加工能率を向上させる方法として、特開平５−１４６９１９号公報に示される放電加工用電極送り装置がある。これは高応答素子である圧電素子（ＰＺＴ）を用い、電極を高応答に送り出すあるいは引き戻すことにより加工を高速化する装置である。この装置は、図６に示されるように電極Ｄ（電極ワイヤ）の長手方向（軸方向）に伸縮する送り用圧電素子Ａと、この送り用圧電素子Ａの自由端に接続されたケース内に収容され、電極Ｄの長手方向と直交する方向（径方向）に伸縮するクランプ用第１圧電素子Ｂと、同じく電極４の径方向に伸縮するクランプ用第２圧電素子Ｃとを備えており、以下のように動作するものである。
【０００３】
（１）クランプ用第１圧電素子Ｂを伸長し電極Ｄをクランプした状態で、送り用圧電素子Ａを伸長し、電極Ｄを送る。（このときクランプ用第２圧電素子Ｃは収縮状態にある。）
（２）クランプ用第１圧電素子Ｂを収縮し、同時にクランプ用第２圧電素子Ｃを伸長することで電極Ｄを保持する。
（３）送り用圧電素子Ａを収縮することでクランプ用第１圧電素子Ｂをもとの位置に戻す。
この（１）〜（３）を繰り返すことにより電極Ｄを前進させる。
【０００４】
（４）クランプ用第２圧電素子Ｃを伸長し電極Ｄをクランプした状態で、送り用圧電素子Ａを伸長する。（このときクランプ用第１圧電素子Ｂは収縮状態にある。）
（５）クランプ用第２圧電素子Ｃを収縮し、同時にクランプ用第１圧電素子Ｂを伸長することで電極Ｄを保持する。
（６）送り用圧電素子Ａを収縮することで電極Ｄを引き戻す。
この（４）〜（６）を繰り返すことにより電極Ｄを後退させる。
以上のように、この従来の装置では、２つのクランプ用圧電素子で電極を交互に直接にクランプし、電極自体を送っている。そのため、タイミングのずれにより電極の長手方向に圧縮加重がかかり、電極径が微細であればあるほど座屈が起こりやすく、この従来の装置では、φ０．１mm以下の電極を安定的に送ることは非常に困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、微細な径の電極であっても電極を座屈させることなく、高速・高応答で安定的に送ることができる放電加工用電極送り装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の放電加工用電極送り装置を提供する。
請求項１に記載の発明においては、放電加工用の電極を挿通保持するカセットを設けて、クランプ用第１、第２圧電素子及び送り用圧電素子を一定の手順に沿って伸縮動作させることで、このカセットを送り又は戻し操作して電極を送り・戻しするものであって、カセットが電極保持手段及び電極保持解除手段を備えていて、カセット内で電極が保持解除されている時に、カセットから電極を一定量引き出す手段として、クランプ用第１、第２圧電素子を伸縮させてカセットに振動を与えて電極を自重落下させると共に突き出し量を調整する調整板を設けたものである。これにより、電極はカセット内部で保持され、カセットの駆動により電極の軸方向に力が加わることがなく、微細径電極でも座屈が起こることはない。
また電極を交換する場合、電極自体の径バラツキが存在するため、クランプ力をその都度調整する必要があったが、このカセット方式ではカセット寸法に変化がないためクランプ力の再調整の必要がない。またカセット方式では、電極位置の測定点の確保が容易であり、電極位置の把握が可能である。
更に、突き出し量の調整板を設けているので、カセットからの電極の突き出し量を任意に調整できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、カセット内で電極が保持解除されている時に、カセットから電極を一定量引き出す手段として、カセットの後方からエアによって電極を押し出すと共に突き出し量を調整する調整板を設けたものであり、その余の構成は、請求項１の発明と同じである。したがって、請求項１の発明と同様の作用効果を奏する。
【０００８】
請求項３〜５に記載の各発明は、カセットにおける電極保持手段及び電極保持解除手段として、バネの伸長力を利用したもの、磁力を利用したもの、エア圧を利用したものをそれぞれ特定したものである。これは、カセット方式ではカセットが電極を保持しているため、カセットから突き出ている分しか送り戻しできないため、電極を一定量しか送ることができないが、カセットに電極保持解除手段を設けたことで電極のカセットから突き出ている量を変えることができる。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、カセットに電極に給電する給電部を設けることにより、クランプ用圧電素子側に給電部を設ける必要がない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の放電加工用電極送り装置を図面に基づいて説明する。本発明は、燃料噴射ノズル、オリフィスなどの小径、異形状の孔加工を行う放電加工機の電極送り装置に最適のものである。図３に示されるように本発明の放電加工用電極送り装置（１）は、ハウジング２内に配置される、送り用圧電素子（ＰＺＴ）３、クランプ用第１、第２圧電素子（ＰＺＴ）４，５及び電極６を挿通保持するカセット７とから基本的に構成される。
【００１１】
送り用圧電素子３は、ハウジング２内にその一端が固定され、他端が電極６の軸方向に伸縮できるように設けられている。クランプ用第１圧電素子４は、送り用圧電素子３の自由端に結合されたケース４１内に、その一端がケース４１に固定され、他端が電極６の軸方向と直交する方向に伸縮可能に配置されて、ハウジング２内に収容されている。したがって、送り用圧電素子３の軸方向の伸縮に従って、クランプ用第１圧電素子４が入っているケース４１は軸方向に移動できる。この送り用圧電素子３の自由端とケース４１との結合は、例えばピストン部材４２を介して結合されてもよい。このケース４１の上部には、後述するカセット７が内部を移動可能な通路４３が設けられている。
クランプ用第２圧電素子５は、ハウジング２内にその一端が固定され、他端が電極６の軸方向と直交する方向に伸縮可能に設けられている。
【００１２】
次に本発明の特徴であるカセット７について、図１，２を参照して説明する。カセット７は全体形状が、例えば直方体であって、絶縁材で形成されている。カセット７には、電極６が軸方向に内部を挿通する挿通孔７１が明けられていると共に電極６の送り方向の先部分には、電極６を保持するためのバネ７２を収容するバネ収容室７３が設けられている。このバネ収容室７３の前後には、挿通孔７１より大径の空所である電極ガイド部７４が設けられている。更にバネ収容室７３の上部には、電極６に加工電流を給電するための給電部７５が設けられると共に、この給電部７５の両側に挾むような形でバネ圧縮用孔７６が設けられている。電極６は通常は、バネ７２と給電部７５とで挟持されて、カセット７に保持されているが、この保持を解除するときには、バネ圧縮用治具７７を使用し、その脚部７８をバネ圧縮用孔７６に挿し込むことでバネ７２を圧縮させて、バネ７２と給電部７５とによる電極６の挟持を解放する。
【００１３】
ハウジング２内には、送り用圧電素子３の上方及びクランプ用第１、第２圧電素子３，４の自由端の上面に沿う形で、カセット７が往復動するカセット用摺動路２１が設けられていると共に、その先端面には電極６を挿通可能な案内孔２２が設けられ、ここに電極ガイド２３が固定されている。
クランプ用第１、第２圧電素子４，５には、その自由端にそれぞれ電気絶縁体４５，５１とが設けられており、クランプ用第１圧電素子４がオン状態で伸長したときに、電気絶縁体４５とケース４１の通路４３の上面部分との間で、カセット７を挟持するように、またクランプ用第２圧電素子５がオン状態で伸長したときには、電気絶縁体５１とハウジング２のカセット用摺動路２１の上面部分との間でカセット７を挟持するようになっている。
【００１４】
次に上記で説明した本発明の実施の形態の放電加工用電極送り装置の作動について説明する。基本的に電極の送り及び戻り動作は、従来技術で説明したものと同じであるが、従来技術においては、クランプ用圧電素子が電極を直接挟持しているが、本発明においては、カセットを挟持しているだけである。即ち、電極６を挿通保持したカセット７をハウジング２にセットする。
（１）クランプ用第１圧電素子４をオン状態にして伸長しカセット７をクランプした状態で、送り用圧電素子３をオン状態にして伸長しカセット７を、即ち電極６を送る。
（２）クランプ用第１圧電素子４をオフ状態にして収縮してクランプを解除し、同時にクランプ用第２圧電素子５をオン状態にして伸長させ、カセット７をクランプすることで電極６が保持される。
（３）送り用圧電素子３をオフ状態にすることで収縮してクランプ用第１圧電素子４をもとの位置に戻す。
この（１）〜（３）を繰り返すことでカセット７、即ち電極６が前進し、電極６の送り動作が行われる。
【００１５】
（４）クランプ用第２圧電素子５をオン状態にして伸長させ、カセット７をクランプした状態で、送り用圧電素子３をオン状態にして伸長する。この場合、クランプ用第１圧電素子４はオフ状態にあって収縮している。
（５）クランプ用第２圧電素子５をオフ状態にして収縮し、同時にクランプ用第１圧電素子４をオン状態にして伸長させ、カセット７をクランプする。
（６）送り用圧電素子３をオフ状態にして収縮することでカセット７を引き戻す。
この（４）〜（６）を繰り返すことでカセット７、即ち電極６が後退し、電極６の戻り動作が行われる。
このように本発明の放電加工用電極送り装置では、カセット７により電極６を保持し、カセット７ごと駆動することで電極６を座屈することなく安定的に電極を送ることができる。
【００１６】
しかしながら、上記した本発明のカセット式の電極送り装置では、カセットが電極を保持しているためカセットから突き出ている分しか送り戻しができないため、図３（Ｂ）に示されるように一定量しか電極を送ることができない。そのため放電加工により電極が消耗した場合、電極をカセットから突き出させる必要がある。この電極の引き出し機構が、３つの異なる実施例で図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示されている。
【００１７】
図４（Ａ）に示された実施例では、前記したようにカセット７の電極６の保持を解除する手段としてバネ圧縮用治具７７が設けられると共に、電極６のカセット７から突き出している先端を把持して引き出す電極の引き出し用ハンド８が設けられている。この引き出し用ハンド８は、電極６の先端をつまんでその軸方向に移動できるものであれば、どのような機構でもよいものである。電極６の先端のカセット７からの引き出し作業は、クランプ用第２圧電素子５がカセット７をクランプした状態で行い、バネ圧縮用治具７７によりカセット７が電極６の保持を解除しているときに、引き出し用ハンド８で電極６を一定量引き出す。
【００１８】
図４（Ｂ）に示された実施例では、バネ圧縮用治具７７、及び電極６の先端より下方に突き出し量調整板９とが設けられている。電極６の引き出し作業は、バネ圧縮用治具７７によりカセット７内での電極６の拘束を解き、クランプ用第１、第２圧電素子４，５をオン・オフ、即ち伸縮させてカセット７に振動を与えることで行う。この振動によって、電極６とカセット７内部間の摩擦力が減少し（静摩擦→動摩擦）、電極６の自重のみで電極が下がり、調整板９に突き当たるまで突き出される。したがってこの調整板９の位置を任意の位置に設置することで突き出し量が調整できる。
【００１９】
図４（Ｃ）に示された実施例では、カセット７の後に挿通孔７１に接続して送風管１０を取り付けると共に、バネ圧縮用治具７７及び電極６の前方に調整板９が設けられている。電極６の引き出し作業は、バネ圧縮用治具７７を用いてカセット７内での電極６の拘束を解き、次いで送風管１０によりカセット７内にエアを供給することで行う。このエアの供給でエアの流れが挿通孔７１内に生成され、電極６がカセット７から滑り出され、調整板９に突き当たる。したがって図４（Ｂ）と同様に調整板９の位置を任意の位置に設置することで電極６の突き出し量が調整できる。
【００２０】
以上説明してきた本発明の実施の形態の放電加工用電極送り装置では、カセットによる電極の保持をバネを使用してその伸長力を利用して保持したものであったが、バネを使用する以外に図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示されるような実施例も採用可能である。
図５（Ａ）に示される実施例は、磁力による電極保持を示したもので、カセット７内部にバネに代わって電極６を挾んで磁石１１と可動コイル１２とを設置する。可動コイル１２に流す電流の方向を変化させ、可動コイル１２と磁石１１との吸引力、反発力を利用することで電極６を保持及び開放する。
【００２１】
図５（Ｂ）に示される実施例は、エア圧による電極保持を示したもので、カセット７内部に挿通孔７１に連設して電極の径方向にシリンダ室１３を設けて給気管１４に接続すると共に、シリンダ室１３内に電極の径方向に可動な押し付け治具１５を設けている。この給気管１４からエアをシリンダ室１３内に供給することで、押し付け治具１５は下方に移動しエア圧で電極６は押し付け治具１５により拘束される。エアの供給がないときは、エア圧が解放され電極６は押し付け治具１５による拘束が解除される。
【００２２】
図５（Ｃ）に示される実施例は、材料の弾性力による電極保持を示したものである。これは、電極６の径より小さい内孔をもつ金属管１６に溝１７を設けておき、カセット７に電極６を設置する際にこの金属管１６を使用し、金属管１６の弾性変形内でその内孔部分に電極６を挿入して保持したものである。但しこの場合はカセット７の電極６の保持解除ができないので、電極６が消耗して電極突き出しを行うには、図４（Ａ）で示された引き出し用ハンド８を用いて、電極６を拘束状態のまま引き出す必要がある。なお、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示された例では、電極６に加工電流を供給する給電部が示されていないが、カセット７に給電部が設けられない場合は、外部から電極６に給電すればよいものである。
【００２３】
以上の説明で分るように、本発明の放電加工用電極送り装置においては、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示された電極突き出し方法及び図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示されたカセットの電極保持方法をいろいろと組み合わせて利用可能なものである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の放電加工用電極送り装置は以下のような顕著な効果を奏する。
電極はカセット内部にて保持されており、カセットの駆動により電極軸方向に力が加わることはない。これにより微細径電極でも座屈が起こることはない。
また、これまで電極を交換する場合に、電極自体の径バラツキが存在するため、クランプ力をその都度調整する必要があったし、電極が微細であるため剛性がなく、電極を挿入する際に座屈することがあった。しかし、本発明によるカセット式ではカセット寸法に変化がないため電極交換の際にクランプ力の再調整の必要がない。またカセット挿入の際に電極には負荷がかからないため座屈が起こり得ない。
【００２５】
従来の圧電素子で直接電極を保持するものでは、電極送り時の滑りや、送り用圧電素子変位量に変化が起こることから、圧電素子駆動パルスによる電極位置の把握は不可能であった。また電極位置を直接測定する方法に関しても電極が微細であるため測定点の確保（ふれの発生、微細形状）が困難であった。しかし、本発明のカセット式では測定点の確保が容易であり、電極位置の把握が可能である。これによって、電極の止まり孔の加工や被加工物を貫通したか否かを検出する複雑な貫通検出機構を設ける必要なく加工が行える。
更には電極のカセットからの突き出し量を調整でき、電極の送り量を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の放電加工用電極送り装置に用いるカセットの断面図及び正面図である。
【図２】図１のカセットのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の放電加工用電極送り装置の、（Ａ）カセット装着状態と（Ｂ）カセットの駆動範囲、とを示す断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の放電加工用電極送り装置に用いられるカセットからの電極の突き出し方法を示しているそれぞれ別の実施例である。
【図５】本発明の放電加工用電極送り装置に用いられるカセットの電極保持の、（Ａ）磁力による保持、（Ｂ）エアによる保持、（Ｃ）材料の弾性力による保持、のそれぞれ別の実施例を示す図である。
【図６】従来の放電加工用電極送り装置の断面図である。
【符号の説明】
１…放電加工用送り装置
２…ハウジング
２３…電極ガイド
３…送り用圧電素子
４…クランプ用第１圧電素子
４１…ケース
４２…ピストン部材
５…クランプ用第２圧電素子
６…電極
７…カセット
７１…挿通孔
７２…バネ
７５…給電部
７６…バネ圧縮用孔
７７…バネ圧縮用治具
８…引き出しハンド
９…調整板
１１…磁石
１２…コイル
１５…押し付け治具
１６…金属管

Claims

放電加工用の電極の長手方向に伸縮する送り用圧電素子と、該送り用圧電素子の自由端に接続され、電極の長手方向と直交する方向に伸縮するクランプ用第１圧電素子と、同じく電極の長手方向と直交する方向に伸縮するクランプ用第２圧電素子とを備えている放電加工用電極送り装置において、この装置が、
前記電極を挿通保持するカセットを有していて、前記クランプ用第１及び第２圧電素子を交互に伸縮動作させると共に送り用圧電素子を伸縮動作させることで、前記電極を保持した状態のカセットの送り又は戻しを行うようになっており、かつ
前記カセットが、電極保持手段と共に電極保持解除手段を備えていて、前記カセット内で前記電極が保持解除されている時に、前記クランプ用第１、第２圧電素子を伸縮させ前記カセットに振動を与えることで、前記電極を自重で落下させると共に、任意の位置に設けることができる前記電極の突き出し量を調整する調整板を備えていることを特徴とする放電加工用電極送り装置。
放電加工用の電極の長手方向に伸縮する送り用圧電素子と、該送り用圧電素子の自由端に接続され、電極の長手方向と直交する方向に伸縮するクランプ用第１圧電素子と、同じく電極の長手方向と直交する方向に伸縮するクランプ用第２圧電素子とを備えている放電加工用電極送り装置において、この装置が、
前記電極を挿通保持するカセットを有していて、前記クランプ用第１及び第２圧電素子を交互に伸縮動作させると共に送り用圧電素子を伸縮動作させることで、前記電極を保持した状態のカセットの送り又は戻しを行うようになっており、かつ
前記カセットが、電極保持手段と共に電極保持解除手段を備えていて、前記カセット内で前記電極が保持解除されている時に、前記カセットの後方にエア供給管を接続して、エアによって前記電極をカセットから送り出すと共に、任意の位置に設けることができる前記電極の突き出し量を調整する調整板を備えていることを特徴とする放電加工用電極送り装置。
前記電極保持手段がバネであり、前記電極保持解除手段がバネ圧縮用治具であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電加工用電極送り装置。
前記電極保持手段及び前記電極保持解除手段が、電極を挟んで設けられたコイルと磁石であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電加工用電極送り装置。
前記電極保持手段及び前記電極保持解除手段が、エアの供給によって移動する押し付け治具であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電加工用電極送り装置。
前記カセットが、前記電極に給電する給電部を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の放電加工用電極送り装置。