JP5299249B2 - 放電加工機および放電加工機を用いたノズルボディの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電加工機および放電加工機を用いたノズルボディの製造方法に関するものである。

従来、電極を用いて被加工物に孔を空ける放電加工において、孔の真円度を高めるために、電極を回転させる技術が知られている。また、このような放電加工では、電極の先端と被加工物との間隔を調整するために電極を駆動方向に移動させなければならない。

このように、電極を回転させながら電極を駆動方向に移動させる場合、回転用のアクチュエータと駆動方向への移動用のアクチュエータを別々に備えていたのでは、機構が複雑となってしまい、また、電極を保持して駆動方向に移動する電極保持部の慣性重量が大きくなってしまい、電極の高速な位置制御が困難になってしまう。

回転と駆動方向の移動を１つのアクチュエータで実現する技術としては、特許文献１に記載の放電加工機がある。この放電加工機では、図７に示すように、電極駆動部Ｃ１４に２つの圧電素子Ｃ１１、Ｃ１２を接続し、これら２つの圧電素子Ｃ１１、Ｃ１２に印加する電圧の位相を調整することで、電極駆動部Ｃ１４を軸Ｅの周りに円運動させる。すると、電極駆動部Ｃ１４は、電極Ｃ１７の側面に繰り返し当接するようになり、円運動の方向によって、方向Ｆまたはその正反対の方向Ｇに電極Ｃ１７を付勢する。

電極Ｃ１７がＦの方向に付勢された場合、電極Ｃ１７は、被加工物Ｃ２０に近づく方向に進みながら、矢印Ｉの向きに回転する。また、電極Ｃ１７がＧの方向に付勢された場合、電極Ｃ１７は、被加工物Ｃ２０から離れる方向に進みながら、矢印Ｈの向きに回転する。

特開平７−９２６６号公報 特開平７−１８４３８２号公報

しかし、放電加工においては、電極Ｃ１７と被加工物の間隔を調整するために、電極を被加工物に近づける制御と、電極を被加工物から離す制御とを、頻繁に切り替えるようになっている。

この場合、上記特許文献１の方法を採用した場合、電極Ｃ１７の回転方向を頻繁に切り替えることになり、そのために電極Ｃ１７の軸がぶれてしまい、結果として加工孔の真円度が低下する恐れがある。

本発明は上記点に鑑み、電極の回転と駆動方向の移動を１つのアクチュエータで実現する放電加工技術において、電極の軸のぶれを低減することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２４）を溶融させて加工する放電加工機であって、前記電極（２３）を有して一体的に移動可能となっていると共に一体的に回転可能となっている電極部（２２、２３）と、前記電極部（２２、２３）を前記駆動方向に移動させると共に回転させるモータ（２１）と、を備え、前記モータ（２１）は、フィンガチップ（２１ａ）を有し、前記電極部（２２、２３）に前記フィンガチップ（２１ａ）を押し当てた状態で、前記フィンガチップ（２１ａ）を環状に運動させるようになっており、前記フィンガチップ（２１ａ）のうち前記電極部（２２、２３）に接触する接触部（２１ｃ）は、前記フィンガチップ（２１ａ）が環状に運動するとき、平面（３６）内を環状に運動し、前記平面（３６）は、前記電極部（２２、２３）の回転中心（３５）に対してずれていることを特徴とする放電加工機である。

このように、運動面（３６）は、電極部（２２、２３）の回転中心（３５）に対してずれていることで、フィンガチップ（２１ａ）の円環運動の方向を頻繁に切替えることで電極（２３）と被加工物（２４）の間隔を調整しても、電極（２３）の回転方向が頻繁に切り替わることがなくなり、その結果、電極（２３）の軸のぶれを低減することができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放電加工機において、前記回転中心（３５）から前記平面（３６）に下ろした垂線の長さであるオフセット距離ｘを調整可能な機構（２９）を備えたことを特徴とする。このようになっていることで、電極（２３）の駆動方向の移動速度に対する回転速度の割合が適切な値になるよう、オフセット距離ｘを決め、そのオフセット距離ｘを実現するよう、機構（２９）を用いて調整することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか１つに記載の放電加工機において、前記電極部（２２、２３）は、前記電極を保持する電極保持具（２２）を備え、前記モータ（２１）は、前記電極保持具（２２）に前記フィンガチップ（２１ａ）を押し当てた状態で、前記フィンガチップ（２１ａ）を環状に運動させるようになっていることを特徴とする。

このように、フィンガチップ（２１ａ）を電極（２３）ではなく電極保持具（２２）に直接押し当て、電極保持具（２２）を介して電極（２３）を回転させることで、電極（２３）が直接押圧されないので、電極（２３）を細くすることができ、ひいては、被加工物（２４）に空ける孔をより小さくすることができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の放電加工機に対して燃料噴射ノズルのノズルボディを構成する被加工物（２４）を設置する工程と、前記放電加工機を用いて前記被加工物（２４）に噴孔を空ける工程と、を備えたノズルボディの製造方法である。このように、上記のような放電加工機を用いたノズルボディの製造方法としても、本発明を捉えることができる。

なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る放電加工機１の構成を示すブロック図である。 放電加工機の機構部２の正面図である。 放電加工機の機構部２の側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 フィンガチップ２１ａの楕円運動とセラミックプレート２２ａの移動の関係を示す図である。 フィンガチップ２１ａの楕円運動とセラミックプレート２２ａの回転の関係を示す図である。 電極の回転と駆動方向の移動を１つのアクチュエータで実現する従来技術を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態の放電加工機１の構成を示す。この放電加工機１は、電極と被加工物との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物を溶融させて加工する装置である。

この放電加工機１は、図１に示すように、機構部２、放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、および制御回路６を備えている。機構部２は、放電加工機１のうち、機械的作動を行う部分であり、超音波モータ２１、電極保持具２２、電極２３等を備え、被加工物２４が設置されるようになっている。なお、電極保持具２２と電極２３は、１つの電極部を構成し、この電極部は、後述するように、一体的に駆動方向に移動可能となっており、さらに駆動方向に平行な回転軸の周りに一体的に回転可能となっている。ここで、駆動方向とは、電極２３の先端と被加工物２４との間隔を調整するために電極部を移動させる方向をいい、本実施形態においては、図２中の上下方向に相当する。

超音波モータ２１は、電極保持具２２を駆動方向に移動させるモータであり、電極保持具２２は、電極２３を保持する部材である。電極２３は、例えば中空（または中実）の銅、タングステン等の細線状の丸棒等から構成された細径（例えば、０．２ｍｍ以下の径）の針金形状の電極であり、電極保持具２２が超音波モータ２１によって駆動方向に移動するとき、同じように駆動方向に移動する。

放電電源３は、電極２３と被加工物２４の間に繰り返しパルス的に所定の電圧を印加する装置である。繰り返し周期は、例えば、数百万分の１秒〜数千万分の１秒程度である。電極２３が被加工物２４から適切な距離だけ離れている場合に、電極２３と被加工物２４との間に電圧が印加されると、これらの間に正常な放電が発生し、被加工物２４の一部が溶融して加工が進む。

放電状態検出回路４は、放電電源３の放電状態を常時検出し、その検出結果の放電状態を信号として制御回路６に出力する。検出される放電状態としては、電極２３と被加工物２４との間に印加される放電電圧、電極２３と被加工物２４の間に流れる放電電流等がある。モータアンプ５は、制御回路６から受けた電極駆動信号に従って超音波モータ２１を駆動する回路である。

制御回路６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムを実行することで、放電状態検出回路４から受けた放電状態の信号に基づいて、モータアンプ５に電極駆動信号を出力する。基本的には、電極２３と被加工物２４との間隔が放電に適切な間隔となるよう、モータアンプ５に対して電極駆動信号を出力することで、電極２３の駆動方向における位置を制御する。

図２および図３に、機構部２の詳細な構成を示す。図２は、機構部２の正面図であり、図３は、機構部２を図２の右側から見た側面図である。これらの図に示す通り、機構部２は、上述の超音波モータ２１、電極保持具２２、電極２３に加え、ＸＹステージ２５、背面プレート２６、第１ベアリング部２７、第２ベアリング部２８、モータ位置調整機構２９、電極ガイドホルダ３０、電極ガイド３１、およびベースプレート３３を備えている。

ＸＹステージ２５は、被加工物２４を載置する台であり、Ｘ移動軸２５ｘおよびＹ移動軸２５ｙ方向に移動させることで、電極２３に対する被加工物２４の水平面内の位置を変化させることができる。また、ＸＹステージ２５は、給電線３２を介して放電電源３と導通する。

背面プレート２６は、ＸＹステージ２５とは分離してベースプレート３３に固定された板である。この背面プレート２６の面のうち被加工物２４側の面には、第１ベアリング部２７、第２ベアリング部２８、モータ位置調整機構２９、電極ガイドホルダ３０が固定される。

第１ベアリング部２７および第２ベアリング部２８は、駆動方向に並んで配置され、それぞれが、電極保持具２２を支持するための部材である。各ベアリング部２７、２８は、左右の端部で背面プレート２６に固定され、中央部が背面プレート２６から離れて盛り上がっている。このようになっていることで、背面プレート２６と当該ベアリング部との間に円筒状の空隙部が形成されるようになっている。また、第１ベアリング部２７および第２ベアリング部２８のうち、空隙部に面している部分には、複数のベアリング（駆動方向に対して斜めに配置されたころ軸受けでもよいし、ボールベアリングでもよい）が配置されている。これにより、この空隙部を通る電極保持具２２が、回転および上下方向（すなわち駆動方向）に移動可能となっている。

電極保持具２２は、セラミックロッド２２ａ、給電器２２ｂ、および電極チャック２２ｃを有している。セラミックロッド２２ａは、セラミックから成る円柱形状の部材であり、第１ベアリング部２７および第２ベアリング部２８の空隙部に挿通されている。これらの空隙部に挿通された状態において、セラミックロッド２２ａはベアリングによって回転可能かつ駆動方向に沿って移動可能に支持されることで、セラミックロッド２２ａの中心軸を中心に、軸ぶれすることなく回転することができる。セラミックロッド２２ａの太さ（つまり、セラミックロッド２２ａを長手方向に垂直に切った場合の断面の直径）は、約６ｍｍである。

給電器２２ｂは、セラミックロッド２２ａの下端部に固定される導電性金属部材であり、図示しない給電線を介して放電電源３の端子と導通する。電極チャック２２ｃは、給電器２２ｂの下端部に固定されると共に、電極２３を保持する導電性金属部材である。このようになっていることで、放電電源３は、給電線、給電器２２ｂ、および電極チャック２２ｃを介して電極２３に電圧を印加することができる。

このように、電極２３は、電極チャック２２ｃ、給電器２２ｂを介してセラミックロッド２２ａに固定されている。なお、電極チャック２２ｃに電極２３が保持された状態では、セラミックロッド２２ａの回転中心（すなわち、セラミックロッド２２ａの中心軸）を延長すると電極２３を長手方向に貫く。したがって、セラミックロッド２２ａが回転すると、電極２３も自らの回転軸の周りに、軸ぶれすることなく回転する。つまり、電極２３は、セラミックロッド２２ａに同軸に固定される。

電極ガイドホルダ３０は、電極保持具２２の下部において背面プレート２６に固定されている。また、電極ガイド３１は、この電極ガイドホルダ３０に固定されると共に、電極チャック２２ｃから下方に延びる電極２３が挿通される挿通孔を有している。この挿通孔を電極２３が通ることで、電極２３が位置決めされる。

モータ位置調整機構２９は、超音波モータ２１を支持すると共に、超音波モータ２１の軸ずれ方向の位置を調整する機構を有する装置である。なお、軸ずれ方向とは、電極保持具２２の駆動方向に交差（より具体的には直交）する方向をいう。より具体的には、軸ずれ方向は、図２における紙面に垂直な方向をいい、図３における左右方向をいう。

このモータ位置調整機構２９は、ステージ固定プレート２９ａ、モータ移動ステージ固定部２９ｂ、モータ移動ステージ移動部２９ｃ、ネジ部２９ｄ、およびモータ固定用プレート２９ｅを有している。

ステージ固定プレート２９ａは、背面プレート２６に固定される部材である。モータ移動ステージ固定部２９ｂは、ステージ固定プレート２９ａに固定されると共に、モータ移動ステージ移動部２９ｃを軸ずれ方向に移動可能に支持する部材である。ネジ部２９ｄは、回転することによってモータ移動ステージ固定部２９ｂに対するモータ移動ステージ移動部２９ｃの軸ずれ方向の位置を変化させる部材である。このネジ部２９ｄの回転位置を制御することで、モータ移動ステージ移動部２９ｃの軸ずれ方向の位置を制御することができる。

モータ固定用プレート２９ｅは、モータ移動ステージ移動部２９ｃに固定されると共に、超音波モータ２１にも固定されている。したがって、ネジ部２９ｄの回転位置を制御することで、超音波モータ２１の軸ずれ方向の位置を制御することができる。

ここで、超音波モータ２１について説明する。超音波モータ２１は、セラミックロッド２２ａを直接付勢して電極２３を駆動するためのモータである。より具体的には、超音波モータ２１はフィンガチップ２１ａを有し、セラミックロッド２２ａのうち第１ベアリング部２７と第２ベアリング部２８の間の部分にこのフィンガチップ２１ａを押し当てた状態で、フィンガチップ２１ａを超音波領域の周波数で楕円運動（環状運動の一例に相当する）させる。この楕円運動の軌跡となる楕円の長径および短径は、フィンガチップ２１ａの大きさの１００分の１以下と小さい。

フィンガチップ２１ａの楕円運動は、図２の紙面内における楕円運動となる。このような超音波モータ２１としては、特許文献２に記載のマイクロモータを用いてもよい。このマイクロモータは、Ｎａｎｏｍｏｔｉｏｎ社からＨＲ１モータという名称で広く販売されている。

より詳しくは、超音波モータ２１は、長方形圧電セラミック素子上に、市松格子状に４箇所の電極を形成すると共に、その長方形の一辺（より具体的には短辺）の中央部にセラミック製フィンガチップ２１ａを備えたモータである。また、この圧電セラミック素子は、超音波モータ２１の筐体に対して固定支持部材およびばね支持部材を介して接続されている。これら４箇所の電極のうちの２個所の対角線上の電極に４０ｋＨz程度の高周波電圧を加えることで、当該圧電セラミック素子を伸縮および屈曲させると、フィンガチップ２１ａが楕円運動する。

なお、フィンガチップ２１ａのうちセラミックロッド２２ａに接触する面（以下、接触面という）の形状は円形であり、その直径は、セラミックロッド２２ａの太さよりも小さくなっている。このようになっていることで、後述するセラミックロッド２２ａの軸ずれ量の調整が容易になる。

また、図３に示すように、セラミックロッド２２ａの回転中心３５に対して、フィンガチップ２１ａの接触面の中心がずれている。この点について詳しく説明するために、図２のＡ−Ａ断面図を図４に示す。フィンガチップ２１ａの接触面２１ｂは、もしセラミックロッド２２ａと接触しなければ、図４とは異なり、超音波モータ２１の運動面３６に対して垂直となる。ここで、運動面３６は、フィンガチップ２１ａの特定の部分（後述する接触部２１ｃ）の楕円運動の軌跡を含む平面である。この運動面３６は、回転軸３６に対してほぼ平行になっている。

しかし、セラミックロッド２２ａの回転中心３５に対して、フィンガチップ２１ａの接触面の中心がずれた状態で、接触面２１ｂがセラミックロッド２２ａに押し当てられると、超音波モータ２１の圧電素子がばね支持部材によって支持されている等の理由により、接触面２１ｂが概ね回転中心３５を向くように傾き、その結果、運動面３６に対しても垂直ではなく傾くようになる。

そして、接触面２１ｂのうち、セラミックロッド２２ａと接触する接触部２１ｃは、フィンガチップ２１ａが環状に運動するとき、運動面３６内を環状に運動し、運動面３６は、回転中心３５と交わらず、回転中心３５に対して、正のオフセット距離ｘだけずれている。なお、回転中心３５から運動面３６に下ろした垂線の長さｘを、オフセット距離ｘという。

ここで、フィンガチップ２１ａの楕円運動とセラミックロッド２２ａの駆動方向の移動の関係について、図５を用いて説明する。図５は、図２のフィンガチップ２１ａとセラミックロッド２２ａとの接触部分を拡大表示した図である。図５（ａ）に示すように、セラミックロッド２２ａを上方（すなわち、駆動方向に沿って被加工物２４から離れる向き）に移動させる場合は、フィンガチップ２１ａを紙面の反時計回りに楕円運動させる。また、図５（ｂ）に示すように、セラミックロッド２２ａを下方（すなわち、駆動方向に沿って被加工物２４に近づく向き）に移動させる場合は、フィンガチップ２１ａを紙面の時計回りに楕円運動させる。

反時計回りの楕円運動時、フィンガチップ２１ａとセラミックロッド２２ａとは常に接触した状態にあるが、フィンガチップ２１ａが下降している段階よりも、フィンガチップ２１ａが上昇している段階の方が、フィンガチップ２１ａがセラミックロッド２２ａをより強く押圧する。したがって、セラミックロッド２２ａに及ぼすフィンガチップ２１ａの摩擦力は、フィンガチップ２１ａの上昇時の方が大きく、したがって、全体として見れば、セラミックロッド２２ａは上昇する。

また、時計回りの楕円運動時も、フィンガチップ２１ａとセラミックロッド２２ａとは常に接触した状態にあるが、今度はフィンガチップ２１ａが上昇している段階よりも、フィンガチップ２１ａが下降している段階の方が、フィンガチップ２１ａがセラミックロッド２２ａをより強く押圧する。したがって、セラミックロッド２２ａに及ぼすフィンガチップ２１ａの摩擦力は、フィンガチップ２１ａの下降時の方が大きく、したがって、全体として見れば、セラミックロッド２２ａは下降する。

また、フィンガチップ２１ａが楕円運動を停止した場合、フィンガチップ２１ａとセラミックロッド２２ａとが接触しているので、フィンガチップ２１ａとセラミックロッド２２ａとの摩擦力によって、セラミックロッド２２ａも停止する。

また、フィンガチップ２１ａが楕円運動してセラミックロッド２２ａが駆動方向に移動する際、セラミックロッド２２ａがフィンガチップ２１ａに付勢されて回転する。

このとき、発明者の実験によれば、フィンガチップ２１ａの楕円運動の正逆に関わらず、セラミックロッド２２ａの回転方向は同じとなる。このようになることの理由は、以下のようなものであると考えられる。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、接触面２１ｂがセラミックロッド２２ａに押圧されており、かつ、フィンガチップ２１ａのセラミックロッド２２ａに対する接触部２１ｃを含む運動面３６がセラミックロッド２２ａの回転中心３５からずれているので、フィンガチップ２１ａが楕円運動をしている間は、フィンガチップ２１ａがセラミックロッド２２ａに及ぼす力は、接触部２１ｃから回転中心３５に向かう垂直押圧力Ｎと、セラミックロッド２２ａの表面の回転方向に沿った摩擦力Ｆに分離できる。

このとき、摩擦力Ｆの向きは、フィンガチップ２１ａの楕円運動の方向の正逆方向とは無関係である。摩擦力Ｆの向きは、セラミックロッド２２ａとフィンガチップ２１ａの接触点における、セラミックロッド２２ａとフィンガチップ２１ａの相対速度によって決まる。

例えば、図６の例では、セラミックロッド２２ａが回転していないとする。その場合、図６（ａ）のように、フィンガチップ２１ａがセラミックロッド２２ａに向かう方向３８に移動している期間は、接触部２１ｃでは、フィンガチップ２１ａの移動速度のうち回転方向３７（すなわち、セラミックロッド２２ａの表面における反時計回りの周方向）に平行な成分（正の値となる）の方が、セラミックロッド２２ａの移動速度のうち回転方向３７に平行な成分（ゼロとなる）よりも、大きい。したがって、図６（ａ）の場合は、摩擦力Ｆは回転方向３７を向いているので、セラミックロッド２２ａの回転は、回転方向３７に加速される。

また、図６（ｂ）のように、フィンガチップ２１ａがセラミックロッド２２ａから離れる方向３９に移動している期間は、接触部２１ｃでは、フィンガチップ２１ａの移動速度のうち回転方向３７に平行な成分（負の値となる）の方が、セラミックロッド２２ａの移動速度のうち回転方向３７に平行な成分（ゼロとなる）よりも、小さい。したがって、図６（ｂ）の場合は、摩擦力Ｆは回転方向３７の逆方向を向いているので、セラミックロッド２２ａの回転は、回転方向３７の逆方向に加速される。

しかし、図６（ｂ）の場合は、フィンガチップ２１ａがセラミックロッド２２ａから遠ざかる方向に移動している段階なので、上述の垂直押圧力Ｎの大きさは、フィンガチップ２１ａがセラミックロッド２２ａに向かう方向に移動している段階の図６（ａ）の場合に比べて小さい。したがって、摩擦力Ｆの大きさも小さい。

したがって、１回の楕円運動に渡る摩擦力Ｆの総和は、回転方向３７の方向となり、セラミックロッド２２ａの回転は、回転方向３７に加速される。そして、セラミックロッド２２ａの回転速度がある特定の回転速度になった時点で、セラミックロッド２２ａの回転の加速が終了し、回転が安定する。

このような、フィンガチップ２１ａの回転によってセラミックロッド２２ａが回転するメカニズムに鑑みれば、セラミックロッド２２ａの回転の方向は、フィンガチップ２１ａの回転方向の正逆とは無関係である。そして、運動面３６のうち、接触部２１ｃの軌跡に囲まれる部分が、セラミックロッド２２ａの回転中心３５に対して、どちらの方向にずれているかによって、セラミックロッド２２ａの回転方向が決まる。

このように、運動面３６が、セラミックロッド２２ａの回転中心３５に対して一方の方向に正のオフセット距離ｘだけずれた状態で、フィンガチップ２１ａが楕円運動することで、フィンガチップ２１ａの円環運動の方向を頻繁に切替えることで電極２３と被加工物２４の間隔を調整しても、電極２３の回転方向が頻繁に切り替わることがなくなり、その結果、電極２３の軸のぶれを低減することができる。

また、フィンガチップ２１ａを電極２３ではなくセラミックロッド２２ａに直接押し当て、セラミックロッド２２ａを介して電極２３を回転させることで、電極２３が直接押圧されないので、電極２３を細くすることができ、ひいては、被加工物２４に空ける孔をより小さくすることができる。

また、フィンガチップ２１ａの付勢によるセラミックロッド２２ａの駆動方向の移動速度と回転速度の間には、以下のような関係がある。すなわち、セラミックロッド２２ａの太さに対するオフセット距離ｘの割合ｐが大きいほど、セラミックロッド２２ａの駆動方向の移動速度に対する回転速度の割合が大きくなる。

これは、割合ｐが大きくなると、その分フィンガチップ２１ａの速度の回転方向３７の方向の成分も大きくなるので、セラミックロッド２２ａの回転速度が安定化する値も高くなるからである。このような特性を利用して、電極２３の駆動方向の移動速度に対する回転速度の割合が適切な値になるよう、オフセット距離ｘ（正の値）を決め、そのオフセット距離ｘを実現するよう、ネジ部２９ｄを回転させて、超音波モータ２１の軸ずれ方向の位置を調整することができる。

また、運動面３６は、セラミックロッド２２ａの回転中心３５に平行になっている。したがって、そのようになっていない場合に比べ、フィンガチップ２１ａの一回転の間において、フィンガチップ２１ａのセラミックロッド２２ａへの接触部２１ｃと、セラミックロッド２２ａの回転中心３５との距離が、あまり変化しない。したがって、電極２３の回転が安定する。

以下、上記のような構成の放電加工機１の作動および放電加工機１を用いた加工方法について説明する。

まず、被加工物２４を、ＸＹステージ２５上に設置する。本実施形態における被加工物２４は、エンジンのシリンダ内に燃料（ガソリン燃料、ディーゼル燃料等）を噴射する燃料噴射ノズルのノズルボディの元となる部材であり、ノズルボディの外形を有した部材である。放電加工機１を用いた放電加工では、電極２３と被加工物２４との間に放電を発生させて被加工物２４に憤孔を空ける工程を、ＸＹステージ２５のＸ軸方向位置およびＹ軸方向位置を適宜変化させながら、繰り返す。これによって、燃料を噴射するための複数の憤孔が被加工物２４の複数位置に空けられる。これらの憤孔を空けることで被加工物２４はノズルボディとして完成するので、被加工物２４の放電加工方法は、ノズルボディの製造方法でもある。

自動車エンジンには環境の観点から燃費改善が求められている。燃料の噴霧粒径を微細化することで燃焼効率が向上することが知られており、微細な孔の真円度を高めるためには、精度よく軸ぶれのない電極の回転が求められる。

被加工物２４をＸＹステージ２５上に設置した後、作業者は、電極２３の駆動方向の移動速度に対する回転速度の割合が適切な値になるよう、オフセット距離ｘ（正の値）を決め、そのオフセット距離ｘを実現するよう、ネジ部２９ｄを回転させて、超音波モータ２１の軸ずれ方向の位置を調整する。そして、調整が完了すると、軸ずれ方向の位置を固定させたまま、放電電源３を作動させる。すると放電電源３は、所定の周期（例えば、１／１０^６秒の周期）で電極２３と被加工物２４との間にパルス電圧を印加し始める。

また作業者は、放電状態検出回路４、モータアンプ５、制御回路６を作動させる。すると、放電状態検出回路４は、電極２３と被加工物２４との間の放電状態（放電電流、放電電圧等）を示す信号を制御回路６に出力し始め、制御回路６は、受けた放電状態の信号に基づいて、電極２３と被加工物２４との間隔が放電に適切な間隔となるよう、モータアンプ５に対して電極駆動信号を出力する。そしてモータアンプ５は、制御回路６から受けた電極駆動信号に応じて超音波モータ２１を駆動する。

この間、通常の場合、フィンガチップ２１ａの楕円運動の向きの正逆が頻繁に切り替わり、それに伴い、電極２３の移動方向の正逆も頻繁に入れ替わる。しかし、上述の通り、フィンガチップ２１ａの付勢によるセラミックロッド２２ａが付勢される回転方向は、フィンガチップ２１ａの楕円運動の向きの正逆が切り替わったとしても、変化しない。したがって、セラミックロッド２２ａの回転は安定的に持続し、電極２３の軸ぶれが発生する可能性が低減される。

また、電極２３と被加工物２４との間の放電が繰り返されるにつれ、被加工物２４の憤孔が深くなり、憤孔が深くなるにつれ、電極保持具２２が下降して電極２３も下降していく。

最終的に電極２３が被加工物２４を貫通して憤孔が空けられると、放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、制御回路６の作動を停止させる。この作動停止は、作業者が手動で行ってもよいし、あるいは、制御回路６が放電状態検出回路４からの信号に基づいて電極２３の貫通を検知し、その貫通検知に基づいて制御回路６が放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５の作動を停止させるようになっていてもよい。以上のような工程を経て、被加工物２４に噴孔が空けられ、ノズルボディが完成する。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。

例えば、上記実施形態においては、電極２３を保持する電極保持具２２のうち、電極２３と一致する回転軸を有するセラミックロッド２２ａに対してフィンガチップ２１ａを押し当てて楕円運動させることで、電極２３を回転させている。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよく、電極２３自体にフィンガチップ２１ａを押し当てて楕円運動させることで、電極２３を直接回転させてもよい。この場合でも、電極２３がフィンガチップ２１ａ接触面２１ｂ以上の大きさならば、オフセット距離ｘを調整して電極２３を回転させることは容易である。

また、上記実施形態では、フィンガチップ２１ａを楕円運動させるモータとして、超音波モータ２１を用いているが、フィンガチップ２１ａを楕円運動させるモータとしては、このようなものに限らず、特許文献１に記載のような２つの圧電素子を用いてもよい。この場合、特許文献１の電極駆動部１４が本発明のフィンガチップに相当する。

また、上記実施形態では、フィンガチップ２１ａを楕円運動させているが、フィンガチップ２１ａの運動は、環状の運動が繰り返されるようなものであれば、真円運動であってもよいし、楕円運動からずれた運動であってもよい。

１ 放電加工機
２ 機構部
３ 放電電源
４ 放電状態検出回路
５ モータアンプ
６ 制御回路
２１ 超音波モータ
２１ａ フィンガチップ
２１ｂ 接触面
２１ｃ 接触部
２２ 電極保持具
２２ａ セラミックロッド
２２ｂ 給電器
２２ｃ 電極チャック
２３ 電極
２４ 被加工物
２７、２８ ベアリング部
２９ モータ位置調整機構
２９ｄ ネジ部
３５ 回転中心
３６ 運動面

Claims (4)

1. 電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２４）を溶融させて加工する放電加工機であって、
   前記電極（２３）を有して一体的に移動可能となっていると共に一体的に回転可能となっている電極部（２２、２３）と、
   前記電極部（２２、２３）を前記駆動方向に移動させると共に回転させるモータ（２１）と、を備え、
   前記モータ（２１）は、フィンガチップ（２１ａ）を有し、前記電極部（２２、２３）に前記フィンガチップ（２１ａ）を押し当てた状態で、前記フィンガチップ（２１ａ）を環状に運動させるようになっており、
   前記フィンガチップ（２１ａ）のうち前記電極部（２２、２３）に接触する接触部（２１ｃ）は、前記フィンガチップ（２１ａ）が環状に運動するとき、平面（３６）内を環状に運動し、前記平面（３６）は、前記電極部（２２、２３）の回転中心（３５）に対してずれていることを特徴とする放電加工機。
2. 前記回転中心（３５）から前記平面（３６）に下ろした垂線の長さであるオフセット距離ｘを調整可能な機構（２９）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放電加工機。
3. 前記電極部（２２、２３）は、前記電極を保持する電極保持具（２２）を備え、
   前記モータ（２１）は、前記電極保持具（２２）に前記フィンガチップ（２１ａ）を押し当てた状態で、前記フィンガチップ（２１ａ）を環状に運動させるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工機。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の放電加工機に対して燃料噴射ノズルのノズルボディを構成する被加工物（２４）を設置する工程と、
   前記放電加工機を用いて前記被加工物（２４）に噴孔を空ける工程と、を備えたノズルボディの製造方法。

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