JP5264293B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、槽壁が昇降可能な加工槽を有する放電加工装置に関するものである。

従来、槽壁が昇降可能な加工槽を有する放電加工装置は、加工槽が加工液で満たされた状態から槽壁を下降させる際や加工液中に放電加工用の電極を入れた際に加工槽から溢れ出る加工液を受けるサブタンクと、サブタンクが受けた加工液を回収するメインタンクとを備える。サブタンクとメインタンクとは連通管で接続され、サブタンクが受けた加工液はこの連通管を通してメインタンクに回収される（例えば特許文献１参照）。

特開平４−２０１１１９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、連通管が接続される開口部はサブタンクの最下部に設けられているわけではないので、サブタンク下部の開口部より下の部分に加工液が滞留するスペースができる。メインタンクに回収された加工液をポンプで加工槽に再び供給する際、このスペースに溜まった加工液はポンプで回収することができない。したがって、回収することができない量（以下、死水量という）だけ必要な加工液量が多くなるという問題があった。また、このスペースに加工屑がたまりやすいという問題点があった。

さらに、加工槽の配設位置からサブタンクの底面までの加工液の落差が大きいので、槽壁を下降させて加工液を加工槽から溢れさせたとき、溢れ出た加工液がサブタンク底面あるいはサブタンク下部に溜まった加工液の液面に叩きつけられることによって大量の泡が発生する。一方、サブタンクとメインタンクの設置高さにほとんど差が設けられていないので、メインタンク内の加工液の液面レベルの上昇に応じてサブタンク内の液面レベルが上昇し、サブタンク内で液面の上に発生している泡も上昇する。この泡がサブタンクから溢れ出ることがあることが問題であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工液の死水量を減らし、サブタンク内の加工屑の堆積を防ぐとともに、泡溢れの発生を低減する放電加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物が配置される加工槽と、前記加工槽から溢れ出る加工液を受けるサブタンクと、前記サブタンクが受けた加工液を回収するメインタンクと、前記サブタンクから前記メインタンクへ加工液を導く配管と、を備え、前記サブタンクは、前記サブタンクの底面の最下部が前記メインタンクの加工液の最高到達液面よりも上部に位置するよう配設され、前記配管は、一端が前記サブタンクの最下部に接続されるとともに、他端が前記メインタンクの加工液の最高到達液面よりも上部に位置するように配設され、かつ前記配管の断面は、前記配管のどの場所においても前記サブタンクの底面の最下部と同じ高さを含む位置かまたは前記最下部より低い位置に配設され、前記サブタンクの最下部、前記配管、前記メインタンクの加工液の最高到達液面、の順番で低くなるように前記サブタンク、前記配管および前記メインタンクが配設されている、ことを特徴とする。

この発明によれば、加工液の死水量を減らし、サブタンク内の加工屑の堆積を防ぐとともに、泡溢れの発生を低減する放電加工装置を得ることができる。

本発明は、槽壁が昇降可能な加工槽を有する放電加工装置であればどのような放電加工装置にも適用できるものであるが、以下の説明においては形彫放電加工機に適用する場合について述べる。理解を助けるために、まず、従来の典型的な放電加工装置について説明する。図３は、従来の典型的な放電加工装置の構成の略図である。

図３において、放電加工装置１は、形彫放電加工のための電極３が接続されているヘッド２と、ワーク（被加工物）６をテーブル５を介して電極３の下に支えるベッド４と、を有する。電極３は、ヘッド２を介して上下、左右、および前後に移動可能になっている。ベッド４には、加工時にワーク６を加工液中に浸漬するために、槽壁７が設けられている。放電加工装置１は、ベッド４の上面と（テーブル５と）槽壁７とで加工液を満たす加工槽を構成し、加工液の液中で電極３とワーク６との間で液中放電を起こすことによってワーク６を加工する。ヘッド２の移動および液中放電を制御する制御系の説明は省略する。

図４は槽壁７を説明する斜視図である。槽壁７は、ワーク６の着脱および加工途中における加工面状態の確認を容易にするために、上方からみて矩形の形をしているベッド４上面部の３辺を囲むように配設され、かつ昇降移動することができる昇降内壁７１および昇降外壁７２と、ベッド４の残りの１辺に配設されているベッド４に対して固定の固定壁７３と、から構成される。図４では、昇降内壁７１を見やすくするために昇降外壁７２の一部をカットして示している。また、わかりやすくするため、テーブル５およびワーク６は表示していない。ベッド４には、ベッド４上面と昇降内壁７１との間から加工液が漏れないように、シール８が設けられている。昇降内壁７１および昇降外壁７２は同時に昇降移動されるようになっており、ベッド４上面部と槽壁７とで構成される加工槽に加工液が満たされた状態で昇降内壁７１および昇降外壁７２が下降移動したとき、溢れ出る加工液は昇降内壁７１と昇降外壁７２との間を流れ落ちる構造となっている。

つまり、ワーク６の加工時は、昇降内壁７１と昇降外壁７２とが引き上げられた状態となっており、ベッド４上面部と昇降内壁７１と昇降外壁７２と固定壁７３とで加工槽を形成し、該加工槽に加工液が満たされた状態となる。加工槽における加工液の液面は、昇降内壁７１および昇降外壁７２の位置により調節されることが可能である。そして、例えば加工が終了してワーク６を着脱する際、昇降内壁７１および昇降外壁７２は下降移動され、ワーク６に側方からアクセスしやすい状態となる。加工槽を満たしていた加工液は、下降移動中に昇降内壁７１と昇降外壁７２との間を流れ落ちる。

図３に戻り、ベッド４には、昇降内壁７１と昇降外壁７２との間から流れ出る加工液を受けるサブタンク９が配設されている。サブタンク９は、昇降内壁７１と昇降外壁７２との間を流れる加工液を受けるために、昇降内壁７１および昇降外壁７２に対応してタンク内の空間の水平断面がコの字状になっており、昇降内壁７１および昇降外壁７２の真下に、ベッド４の周囲の３方を囲うように配設されている。さらに、昇降内壁７１および昇降外壁７２が下降移動したとき、当該壁の下部はサブタンク９の上方からサブタンク９内の所定の位置まで下降する位置関係がある。

さらに、放電加工装置１は、サブタンク９が受けた加工液を回収するメインタンク１０を備え、サブタンク９とメインタンク１０との間は配管である連通管１１で接続されている。また、次に加工を行う際などに、メインタンク１０に回収された加工液を加工槽に戻すために、ポンプ１２が設けられている。

ここで、従来の典型的な放電加工装置１においては、メインタンク１０の底面の高さとサブタンク９の底面の高さとの間に高低差がほとんどないか、あってもあまり大きなものではない。また、加工液が溢れ出るポイントからサブタンク９の底面までかなりの落差がある。また、連通管１１は、サブタンク９の内側における最下部よりも少し高い位置に設けられた開口部に接続されている。

このような放電加工装置１において、加工槽が加工液で満たされた状態から昇降内壁７１および昇降外壁７２を下降させた場合に発生する問題を説明する図を図５に示す。

昇降内壁７１および昇降外壁７２を下降させたとき、加工液が溢れ出るポイントからサブタンク９の底面までかなりの落差があるので、サブタンク９底面または液面にて加工液の泡が発生する。また、メインタンク１０の底面の最下部およびサブタンク９の底面の最下部の高さに差が設けられていないので、液面がサブタンク９の開口部およびメインタンク１０の連通管１１の接続部以上の高さになったとき、メインタンク１０内の加工液の液面レベルに応じてサブタンク９内の加工液の液面レベルが上昇する。さらに、粘度の高い加工液が使用される場合、粘度の効果により、サブタンク９が溢れ出た加工液を受けているとき、サブタンク９の液面レベルはメインタンク１０の液面レベルよりも高い状態となる。

これらの理由により、サブタンク９内の泡は、加工液の液面レベルの上昇とともに高さが上昇し、下降してくる昇降内壁７１および昇降外壁７２の下部に泡の層が差し掛かることによってさらに泡の面が押し上げられ、図示するように昇降外壁７２とサブタンク９の壁との間から泡がこぼれるという問題が発生する。

また、連通管１１は、サブタンク９の内側の最下部、すなわちサブタンク９の加工液収容部の最下部よりも少し高い位置に接続されているので、図示するように、サブタンク９の加工液収容部の連通管１１の開口部よりも下の部分にワーク６の放電加工時に発生する加工屑が堆積するという問題が発生する。また、再度加工を行うために、昇降内壁７１および昇降外壁７２を上昇させ、メインタンク１０（およびサブタンク９）に溜まった加工液をポンプ１２を使用して加工槽に戻す作業が行われる。このとき、メインタンク１０に溜まった加工液をすべて加工槽に戻した際、サブタンク９の底部の連通管１１の開口部よりも下の部分に溜まった加工液はポンプ１２で加工槽に戻すことはできない。したがって、この死水量だけ多く加工液を使用しなければならないという問題が発生する。

本発明は、サブタンク９内の加工液が滞留し、加工屑が堆積する場所をなくすとともに、サブタンク９内での加工液の泡の発生を低減したことが主たる特徴となっている。以下に、本発明にかかる放電加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明にかかる放電加工装置の実施の形態の構成の略図である。

図１において、放電加工装置１ａは、形彫放電加工のための電極３が接続されているヘッド２と、ワーク６をテーブル５を介して電極３の下に支えるベッド４と、を有する。電極３は、ヘッド２を介して上下、左右、および前後に移動可能になっている。ベッド４には、加工時にワーク６を加工液中に浸漬するために、昇降内壁７１と昇降外壁７２と固定壁７３からなる槽壁７が設けられ、昇降内壁７１とベッド２との間はシール８でシールされている。ここまでの構成は図３に示した従来の典型的な放電加工装置１と同様である。

放電加工装置１ａは、さらに、溢れた加工液を受けるサブタンク９ａと、サブタンク９ａが受けた加工液を回収するメインタンク１０ａと、サブタンク９ａからメインタンク１０ａに加工液を導く連通管１１ａと、を有する。

サブタンク９ａは、昇降内壁７１と昇降外壁７２との間を流れる加工液を受けるために、従来の典型的な放電加工装置１におけるサブタンク９と同様にタンク内の空間の水平断面がコの字状になっており、昇降内壁７１および昇降外壁７２の真下に、ベッド４の３方を囲うように配設されている。また、昇降内壁７１および昇降外壁７２が下降移動したとき、当該壁の下部はサブタンク９ａ内の所定の位置まで下降する位置関係がある。

ここで、サブタンク９ａ、メインタンク１０ａ、および連通管１１ａの間の位置関係は、以下の条件を満たすように決められている。
（条件１）サブタンク９ａの底面の最下部（すなわちサブタンク９ａの加工液収容部の最下部）は、メインタンク１０ａにおける加工液貯留時の液面の最高到達位置よりも高い。
（条件２）連通管１１ａは、一端がサブタンク９ａの加工液収容部の最下部を含む位置に設けられた開口部に接続され、他端（加工液の吐出口）がメインタンク１０ａにおける加工液貯留時の液面の最高到達位置よりも高い位置にくる。
（条件３）連通管１１ａのいかなる場所においても、連通管１１ａ内の加工液が流れる方向を垂線とする面による管内の空間の断面が、サブタンク９ａの内壁の最下部と同じ高さを含む位置かまたはより低い位置になる。

図２は、一部をカットしたサブタンク９ａおよび連通管１１ａの斜視図である。図２（ａ）は、サブタンク９ａの横に開口部を設け、該開口部に連通管１１ａが接続されている場合の斜視図である。この場合、符号２０で示す面の部分がサブタンク９ａの底面の最下部となる。開口部の最下部は符号２０で示す面と同じ高さになっている。

図２（ｂ）は、サブタンク９ａの底面に傾斜をつけ、連通管１１ａは図２（ａ）のときと同様に横から接続されている様子を示している。この場合、符号２１で示す線の部分がサブタンク９ａの底面の最下部となる。

図２（ｃ）は、サブタンク９ａの底面に開口部を設け、該開口部に連通管１１ａが接続されている様子を示している。この場合、符号２２で示す面の部分がサブタンク９ａの底面の最下部となる。

図１に戻り、放電加工装置１ａには、メインタンク１０ａに回収された加工液を加工槽に戻すためのポンプ１２がさらに配設されている。

このように構成される放電加工装置１ａにおいて、ワーク６を着脱する場合など、加工槽に加工液が満たされた状態から昇降内壁７１および昇降外壁７２が下降移動されたとき、加工液は昇降内壁７１および昇降外壁７２の間を通って、サブタンク９ａに流れ落ちる。

放電加工装置１ａは、従来のサブタンク９に比して加工液の落差が小さいので、サブタンク９ａの底面または液面での泡の発生が従来の典型的な放電加工装置１に比して少ない。また、サブタンク９ａの底面の最下部および連通管１１ａの吐出口がメインタンク１０ａにおける加工液の液面の最高到達位置よりも高くなっているので、サブタンク９ａ内の加工液の液面レベルはメインタンク１０ａ内の液面レベルに応じて上昇することはない。これにより、泡溢れの問題の発生が抑えられる。泡溢れを起こさないことにより、溢れた加工液の除去にかかる資源を節約でき、環境負荷が低減されるという効果も得られる。

連通管１１ａ内の加工液が流れる方向を垂線とする面による管内の空間の断面が、サブタンク９ａの底面の最下部よりも高い場合、サブタンク９ａ内のその高さに液面レベルがくるように加工液が滞留する。つまり、条件２および条件３により、サブタンク９ａは、底部に加工液が滞留しない構造となる。したがって、従来の典型的な放電加工装置１に比して死水量が少なくなる。これにより、加工液の使用量を減らすことが出来、放電加工装置の運転にかかるランニングコストが低減できることにもなる。また、サブタンク９ａには、底部に加工液が滞留する場所がないので、底部に加工屑が沈殿しても加工液とともにサブタンク９ａから排出される。すなわち、加工屑はサブタンク９ａ底部に堆積することがなくなる。

ただし、条件３では、連通管１１ａ内に加工液が滞留することを防ぐことができない。加工液が連通管１１ａ内に滞留しないようにするには、条件３に加え、連通管１１ａ内の加工液が流れる方向を垂線とする面による管内の空間の断面の高さが吐出口、すなわちメインタンク１０ａに近づくにつれ単調減少するように配設するとよい。

また、条件１および条件２による位置関係により、サブタンク９ａの大きさを従来の放電加工装置１に比べて小さくできるとともに、例えばサブタンク９ａの下にメインタンク１０ａを配設することができるようになるので、放電加工装置自体をコンパクト化することができる。放電加工装置１ａのコンパクト化に伴って、本実施の形態の放電加工装置は、破砕処理および回収・運搬の容易化、包装材の減量化などにも貢献することができる。

なお、以上の説明においては、連通管１１ａの形状については特に言及していないが、該形状は以上に述べた条件を満たす限りいかなる形状であってもよい。ただ、連通管１１ａの口径を拡大したり、本数を増やしたり、サブタンク９ａとメインタンク１０ａとの距離を近づけるなどを行いつつ連通管１１ａの長さを短くしたりすることによって、連通管１１ａ前後の加工液の圧力損失を小さくすると、昇降内壁７１および昇降外壁７２の下降移動時にサブタンク９ａ底部に一時的に溜まる加工液の液面レベルが低くなり、泡溢れの発生の機会をさらに少なくすることができる。

このように、サブタンクの内壁の最下部をメインタンクにおける加工液の液面の最高到達位置よりも高くし、連通管の一端をサブタンクの底面の最下部を含む位置に設けられた開口部に接続し、他端をメインタンクにおける加工液の液面の最高到達位置よりも高くし、一端がサブタンクの最下部に接続されるとともに、他端がメインタンクの加工液の最高到達液面よりも上部に位置するように配設され、かつ連通管の断面は、連通管のどの場所においてもサブタンクの底面の最下部と同じ高さを含む位置かまたは最下部より低い位置に配設されるようにしたので、加工液の死水量を減らし、サブタンク内の加工屑の堆積を防ぐとともに、泡溢れの発生を低減することができる。

なお、泡溢れの問題のみの解決を図る場合、必ずしもサブタンク９ａの底面の最下部がメインタンク１０ａの最高到達液面より上になくてもよく、サブタンク９ａの底面が最高到達液面に差し掛かる程度に配設するようにすればよい。また、そのとき、連通管１１ａの開口部もサブタンク９ａの最下部ではなく、底面近傍に設けるようにすればよい。

以上のように、本発明にかかる放電加工装置は、槽壁が昇降可能な加工槽を有する放電加工装置に適用して好適である。

本発明の実施の形態の放電加工装置の構成の略図である。 サブタンクおよび連通管の斜視図である。 従来の典型的な放電加工装置の構成の略図である。 従来の典型的な放電加工装置の槽壁を説明する斜視図である。 従来の典型的な放電加工装置において加工槽が加工液で満たされた状態から昇降内壁および昇降外壁を下降させた場合に発生する問題を説明する図である。

符号の説明

１、１ａ 放電加工装置
２ ヘッド
３ 電極
４ ベッド
５ テーブル
６ ワーク
７ 槽壁
８ シール
９、９ａ サブタンク
１０、１０ａ メインタンク
１１、１１ａ 連通管
１２ ポンプ
２０、２１、２２ 最下部
７１ 昇降内壁
７２ 昇降外壁
７３ 固定壁

Claims (1)

1. 被加工物が配置される加工槽と、
   前記加工槽から溢れ出る加工液を受けるサブタンクと、
   前記サブタンクが受けた加工液を回収するメインタンクと、
   前記サブタンクから前記メインタンクへ加工液を導く配管と、
   を備え、
   前記サブタンクは、前記サブタンクの底面の最下部が前記メインタンクの加工液の最高到達液面よりも上部に位置するよう配設され、
   前記配管は、一端が前記サブタンクの最下部に接続されるとともに、他端が前記メインタンクの加工液の最高到達液面よりも上部に位置するように配設され、かつ前記配管の断面は、前記配管のどの場所においても前記サブタンクの底面の最下部と同じ高さを含む位置かまたは前記最下部より低い位置に配設され、
   前記サブタンクの最下部、前記配管、前記メインタンクの加工液の最高到達液面、の順番で低くなるように前記サブタンク、前記配管および前記メインタンクが配設されている、
   ことを特徴とする放電加工装置。

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