JP6740266B2 - 放電加工機 - Google Patents

Description

本発明は、加工槽に貯留される加工液中で加工対象物の放電加工を行う放電加工機に関する。

放電加工機では、加工槽に貯留されている加工液の水位を略一定にするため、その加工液の水位が測定される。下記特許文献１では、加工槽内の底部から加工槽の外部に引き回される測定用配管の内部の空気圧を圧力センサで検出し、その空気圧に応じて、加工槽に貯められる加工液の水位を測定するようにしたワイヤ放電加工機が開示されている。

特開２０１７−６４８０４号公報

しかしながら、上記特許文献１では、放電加工によって発生した加工屑が加工槽から測定用配管の内部に入って溜まる場合がある。測定用配管の内部に加工屑が溜まると、その溜まった加工屑に起因して圧力センサが圧力を誤検出する、あるいは、圧力センサが圧力を検出できないため、加工槽に貯留されている加工液の水位の測定精度が悪化することが懸念される。

そこで、本発明は、測定用配管の内部に加工屑が溜まることを低減させ得る放電加工機を提供することを目的とする。

本発明の態様は、加工槽に貯留される加工液中で加工対象物の放電加工を行う放電加工機であって、前記加工槽に連結され、内部にエアだまりを有する測定用配管と、前記エアだまりの圧力を検出する圧力センサと、前記測定用配管に前記加工液を供給する加工液供給部と、を備える。

上記態様の放電加工機では、測定用配管に供給される加工液によって、加工槽から測定用配管の内部に入った加工屑を加工槽に押し流すことができる。したがって、上記態様の放電加工機によれば、測定用配管の内部に加工屑が溜まることを低減することができる。

実施の形態の放電加工機の概略構成図である。 実施の形態の放電加工機の要部構成を示す図である。 変形例１の放電加工機の要部構成を示す図である。 変形例２の放電加工機の要部構成を示す図である。 変形例３の放電加工機の要部構成を示す図である。

本発明に係る放電加工機について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、放電加工機１０の概略構成図である。放電加工機１０は、加工液中で、ワイヤ電極１２と図示しない加工対象物（被加工物）の間に発生する放電によって加工対象物に対して放電加工を施すワイヤ放電加工機である。ワイヤ電極１２の材質は、例えば、タングステン系、銅合金系、黄銅系等の金属材料である。一方、加工対象物の材質は、例えば、鉄系材料または超硬材料等の金属材料である。

放電加工機１０は、加工機本体１４、および、加工液処理装置１６を主に備える。加工機本体１４は、加工対象物に向けてワイヤ電極１２を供給する供給系統２０ａと、加工対象物からのワイヤ電極１２を回収する回収系統２０ｂとを備える。

供給系統２０ａは、ワイヤ電極１２が巻かれたワイヤボビン２２と、ワイヤボビン２２に対してトルクを付与するトルクモータ２４と、ワイヤ電極１２に対して摩擦による制動力を付与するブレーキシュー２６と、ブレーキシュー２６に対してブレーキトルクを付与するブレーキモータ２８と、ワイヤ電極１２の張力の大きさを検出する張力検出部３０と、ワイヤ電極１２をガイドする上ワイヤガイド３２とを備える。

回収系統２０ｂは、ワイヤ電極１２をガイドする下ワイヤガイド３４と、ワイヤ電極１２を挟持可能なピンチローラ３６およびフィードローラ３８と、ピンチローラ３６およびフィードローラ３８により搬送されたワイヤ電極１２を回収するワイヤ回収箱４０とを備える。

加工機本体１４は、放電加工の際に使用される脱イオン水の加工液を貯留可能な加工槽４２を備え、加工槽４２内に、上ワイヤガイド３２および下ワイヤガイド３４が配置される。この加工槽４２は、ベース部４４上に載置される。加工対象物は、上ワイヤガイド３２と下ワイヤガイド３４との間に設けられる。上ワイヤガイド３２および下ワイヤガイド３４は、ワイヤ電極１２を支持するダイスガイド３２ａ、３４ａを有する。また、下ワイヤガイド３４は、ワイヤ電極１２の向きを変えながらピンチローラ３６およびフィードローラ３８に案内するガイドローラ３４ｂを備える。

加工対象物は、ベース部４４に設けられた図示しないテーブルによって支持されており、テーブルは、加工槽４２内に配置されている。加工機本体１４（放電加工機１０）は、テーブルの位置と、ダイスガイド３２ａ、３４ａによって支持されたワイヤ電極１２の位置とを相対的に移動させながら、加工対象物に対して加工を行う。

加工液処理装置１６は、加工槽４２に発生した加工屑（スラッジ）を加工液から除去し、加工屑を除去した加工液を加工槽４２に戻す装置である。なお、加工液処理装置１６は、加工液の温度や電気抵抗率などを調整することで加工液の液質を管理するようにしてもよい。

図２は、放電加工機１０の要部構成、特に加工液処理装置１６の構成を示す図である。加工液処理装置１６は、汚水槽５０、フィルタ５２、および、清水槽５４を少なくとも備える。汚水槽５０は、加工槽４２から排出管５６を通って排出された加工液を一時的に貯留する。排出管５６は、加工槽４２から汚水槽５０へ加工液を流す配管であり、この排出管５６にはバルブＶ１が設けられる。バルブＶ１は、図示しないアクチュエータによって開閉する。

加工槽４２の加工液には、放電加工によって発生した加工屑が混ざっているため、加工槽４２から汚水槽５０に排出される加工液は加工屑を含むことになる。つまり、汚水槽５０は、加工屑によって汚染された加工液を一時的に貯留する。

汚水槽５０に貯留された加工液は、ポンプＰ１によって汲み上げられ移送管５８を通って、フィルタ５２に供給される。移送管５８は汚水槽５０からフィルタ５２へ加工液を流す配管であり、この移送管５８にポンプＰ１が設けられる。

フィルタ５２によって濾過された加工液（フィルタ５２を通過した加工液）は、移送管６０を通って清水槽５４に送られる。フィルタ５２は加工液から加工屑を除去するものであり、移送管６０はフィルタ５２を通過した加工液を清水槽５４に流す配管である。汚水槽５０の加工液がフィルタ５２を通過することで、加工屑が除去された加工液を清水槽５４に送ることができる。

清水槽５４は、加工屑が除去された加工液を一時的に貯留する。清水槽５４に貯留された加工液は、ポンプＰ２によって汲み上げられ第１の給水管６２を通って、ワイヤガイド６４に送られる。第１の給水管６２は清水槽５４に貯留されている加工液をワイヤガイド６４に流す配管であり、この第１の給水管６２にポンプＰ２が設けられる。

ワイヤガイド６４は、上ワイヤガイド３２と下ワイヤガイド３４との双方、もしくは、上ワイヤガイド３２を意味する。ワイヤガイド６４は、加工屑が除去された加工液を噴出する。このワイヤガイド６４から加工液を噴出しながら放電加工が施されることで、ワイヤ電極１２と加工対象物との間を、放電加工に適した清浄な加工液で満たすことができ、加工屑によって放電加工の精度が低下することを防止することができる。

また、清水槽５４に貯留された加工液は、ポンプＰ３によって汲み上げられ第２の給水管６６を通って加工槽４２に供給される。第２の給水管６６は清水槽５４に貯留されている加工液を加工槽４２に流す配管であり、この第２の給水管６６にポンプＰ３が設けられる。

第２の給水管６６には、第１の給水管６２を流れる加工液よりも低圧の加工液が流れる。第１の給水管６２を流れる加工液よりも低圧の加工液を第２の給水管６６に流す手法としては、例えば、第２の給水管６６の内径を第１の給水管６２の内径より大きくする手法や、第２の給水管６６に設けられるポンプＰ３の動力を第１の給水管６２に設けられるポンプＰ２の動力より小さくする手法が挙げられる。

放電加工機１０は、加工槽４２の水位を測定するための測定用配管７０と、測定用配管７０に加工液を供給する加工液供給部７２と、加工槽４２から測定用配管７０に加工屑が入ることを抑制するカバー部材７４とを備える。また、放電加工機１０は、測定用配管７０内の空気圧を検出する圧力センサ７６と、圧力センサ７６の検出結果に基づいて、加工液処理装置１６を制御する制御部７８とを備える。

測定用配管７０は、加工槽４２に貯留されている水位の測定に用いられる配管であり、加工槽４２の側壁に連結される。この測定用配管７０は、エアだまりＳＰを内部に有する。エアだまりＳＰは、測定用配管７０の内壁と、加工槽４２から測定用配管７０に入った加工液とに囲まれる空間である。

例えば、測定用配管７０の上側の管壁部分が外側に突出するように形成され、その突出した管壁部分の内側の空間がエアだまりＳＰとされる。なお、本実施の形態の測定用配管７０は、加工槽４２の底壁よりも上側に設けられる。これにより、加工槽４２の底壁に溜まった加工屑が測定用配管７０に入ることを低減することができる。

加工液供給部７２は、測定用配管７０に加工液を供給するものである。本実施の形態の加工液供給部７２は、第２の給水管６６から分岐し、測定用配管７０に接続される配管であり、第２の給水管６６を流れる加工液の一部を測定用配管７０に流す。これにより、加工液供給部７２は、加工槽４２から加工屑が測定用配管７０に入っても、その加工屑を加工槽４２に戻すことができる。したがって、測定用配管７０に加工屑が溜まることを低減することができる。

本実施の形態の加工液供給部７２は、測定用配管７０の開口ＯＰとは反対側の部位に接続される。これにより、測定用配管７０に供給された加工液がその測定用配管７０で対流などせずにそのまま測定用配管７０の開口ＯＰに流れ易くなる。したがって、測定用配管７０の開口ＯＰとは反対側の部位以外に加工液供給部７２が接続される場合に比べて、測定用配管７０に加工屑が溜まることをより低減し易くなる。

カバー部材７４は、測定用配管７０の開口ＯＰの上側から、測定用配管７０に供給される加工液が加工槽４２に移行可能な状態で開口ＯＰを覆い、加工槽４２から測定用配管７０に加工屑が入ることを抑制するものである。本実施の形態のカバー部材７４は、加工槽４２の内部における測定用配管７０の開口ＯＰの上側から、その開口ＯＰと間隔を開けて開口ＯＰの前方に配置される。

圧力センサ７６は、測定用配管７０におけるエアだまりＳＰの圧力を検出し、検出結果を制御部７８に出力する。本実施の形態の圧力センサ７６は、測定用配管７０の外部に設けられ、測定用配管７０の壁に挿通されエアだまりＳＰに連結されるチューブ７６ａを介して、当該エアだまりＳＰの圧力を検出する。これにより、測定用配管７０のエアだまりＳＰに圧力センサ７６が設けられる場合に比べて、圧力センサ７６が加工液と接触することを抑制することができる。

制御部７８は、加工槽４２と加工液処理装置１６との間で加工液が循環するように、バルブＶ１に接続されるアクチュエータおよびポンプＰ１〜Ｐ３を制御する。すなわち、制御部７８は、バルブＶ１に接続されるアクチュエータを制御してバルブＶ１を開けた状態でポンプＰ１〜Ｐ３を駆動することで、加工槽４２と加工液処理装置１６との間で加工液を循環させる。

この状態で、制御部７８は、圧力センサ７６から出力される圧力に基づいて、加工槽４２に貯留されている水位を測定し、測定した水位に応じてバルブＶ１の開度を調整することで、加工槽４２に貯留されている加工液の水位を略一定に保持する。

〔変形例〕
以上、本発明の一例として上記実施の形態が説明されたが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

なお、変更または改良を加えた形態の一部は変形例として以下に説明する。ただし、上記実施の形態において説明した構成と同等の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［変形例１］
図３は、変形例１の放電加工機１０の要部構成を示す図である。変形例１の放電加工機１０では、上記実施の形態の加工液供給部７２に代えて、加工液供給部７２Ａが採用される。上記実施の形態の加工液供給部７２は、第２の給水管６６から分岐する配管であったのに対し、変形例１の加工液供給部７２Ａは、第１の給水管６２から分岐する配管である。

第１の給水管６２を流れる加工液は、上記のように、第２の給水管６６を流れる加工液よりも高圧となる。このため、変形例１の加工液供給部７２Ａは、第１の給水管６２を流れる加工液を測定用配管７０に供給することで、加工屑を加工槽４２に押し流し易くなる。したがって、上記実施の形態の加工液供給部７２に比べて、測定用配管７０に加工屑が溜まることをより一段と低減することができる。

なお、上記実施の形態の加工液供給部７２が採用される場合、変形例１の加工液供給部７２Ａに比べて低圧の加工液が測定用配管７０に流れるため、圧力センサ７６の検出限度を超える圧力の加工液が測定用配管７０に流れ難い。したがって、上記実施の形態の加工液供給部７２が採用される場合、使用可能な圧力センサ７６の選択幅を広げ易い。

［変形例２］
図４は、変形例２の放電加工機１０の要部構成を示す図である。変形例２の放電加工機１０では、上記実施の形態の加工液供給部７２に代えて、加工液供給部７２Ｂが採用される。上記実施の形態の加工液供給部７２は、加工液処理装置１６の第２の給水管６６から分岐する配管であった。

これに対し、変形例２の加工液供給部７２Ｂは、加工液処理装置１６の外部に設けられる。この加工液供給部７２Ｂは、加工屑がない加工液を貯留する測定用配管７０専用の専用槽８０、測定用配管７０と専用槽８０とを接続する配管８２、および、配管８２に設けられるポンプＰを有する。加工液供給部７２Ｂは、専用槽８０から加工液をポンプＰで汲み上げ、汲み上げた加工液を配管８２を介して測定用配管７０に流す。このような加工液供給部７２Ｂが採用されても、上記実施の形態と同様に、測定用配管７０に加工屑が溜まることを低減することができる。

なお、上記実施の形態の加工液供給部７２が採用される場合、加工屑が除去された状態で加工液処理装置１６の第２の給水管６６を流れる加工液の一部を、測定用配管７０の清掃用の加工液として利用できる。同様に、変形例１の加工液供給部７２Ａが採用される場合、加工屑が除去された状態で加工液処理装置１６の第１の給水管６２を流れる加工液の一部を、測定用配管７０の清掃用の加工液として利用できる。つまり、加工液供給部７２、７２Ａが採用される場合、加工液処理装置１６とは別に、測定用配管７０に専用の加工液を供給する加工液供給部７２Ｂのような構成を備える必要がない。このため、加工液供給部７２、７２Ａが採用される場合には、測定用配管７０に加工屑が溜まることを簡易な構成で低減することができる。

［変形例３］
図５は、変形例３の放電加工機１０の要部構成を示す図である。変形例３の放電加工機１０は、測定用配管７０に供給される加工液の液量を調整する液量調整部９０をさらに備える。

液量調整部９０は、加工液供給部７２に設けられるバルブＶ２と、バルブＶ２に接続されるアクチュエータを制御してバルブＶ２の開度を調整するバルブ制御部９２とを有する。なお、バルブＶ２の開度は、バルブＶ２が閉じている場合も含む。

バルブ制御部９２は、放電加工の経過時間に基づいて、測定用配管７０に供給される加工液の液量を調整する。具体的な調整手法として、例えば、放電加工の経過時間が長くなるほどバルブＶ２の開度を大きくする手法、あるいは、放電加工の開始時期から所定の時間が経過した以降にバルブＶ２を開ける手法などが挙げられる。

このように、放電加工の経過時間に基づいて加工液の液量が調整されることで、放電加工の開始時点やその直後など測定用配管７０に加工屑が溜まり難い期間において、測定用配管７０に流す加工液の液量を少なくする、あるいは、なくすことができる。したがって、加工液の消費量を抑えることができる。

また、バルブ制御部９２は、測定用配管７０内に設けられる濃度センサ９４から加工液に含まれる加工屑の濃度を取得し、その濃度に基づいて、測定用配管７０に供給される加工液の液量を調整するようにしてもよい。

具体的な調整手法として、例えば、濃度センサ９４の検出結果として得られる濃度が大きいほどバルブＶ２の開度を大きくする手法などが挙げられる。なお、濃度センサ９４として、例えば、加工屑の鉄成分などの成分濃度を検出する吸光光度計あるいはイオン計などが挙げられる。なお、濃度センサ９４は、加工槽４２内に設けられてもよい。

このように、加工液に含まれる加工屑の濃度に基づいて、加工液の液量が調整されることで、上記と同様に、測定用配管７０に加工屑が溜まり難い期間において測定用配管７０に流す加工液の液量を抑えることができる。したがって、加工液の消費量を抑えることができる。

なお、バルブＶ２に接続されるアクチュエータを制御するものとしてバルブ制御部９２が採用されたが、上記の制御部７８が採用されてもよい。上記の制御部７８が採用されれば、バルブ制御部９２をなくすことができる分だけ、部品点数を削減することができる。

［変形例４］
上記実施の形態では、測定用配管７０が加工槽４２の側壁に連結されたが、側壁以外の壁部位に連結されていてもよい。

［変形例５］
上記実施の形態では、圧力センサ７６が測定用配管７０の外部に設けられたが、測定用配管７０内のエアだまりＳＰに設けられてもよい。このようにすれば、チューブ７６ａがいらなくなるため、構成を簡易化することができる。ただし、圧力センサ７６と加工液との接触を抑制するためには、上記実施の形態のように、圧力センサ７６が測定用配管７０の外部に設けられていることが好ましい。

［変形例６］
上記実施の形態では、放電加工機１０がワイヤ電極１２と加工対象物Ｗとの間に発生する放電によって放電加工を行うワイヤ放電加工機であったが、型彫り用の電極と加工対象物Ｗとの間に発生する放電によって放電加工を行う型彫放電加工機であってもよい。型彫放電加工機は、加工槽４２内に配置されるテーブルの位置と、型彫り用の電極との位置を相対的に移動させながら、加工対象物に対して加工を行う。なお、放電加工機１０が型彫放電加工機である場合、供給系統２０ａおよび回収系統２０ｂがなくなり、型彫り用の電極の位置を移動させるためのアクチュエータが設けられる。

［変形例７］
上記実施の形態および上記変形例１〜６は、矛盾の生じない範囲で任意に組み合わされてもよい。

〔技術的思想〕
上記実施の形態および変形例から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。

放電加工機（１０）は、加工槽（４２）に貯留される加工液中で加工対象物の放電加工を行うものである。この放電加工機（１０）は、加工槽（４２）に連結され、内部にエアだまり（ＳＰ）を有する測定用配管（７０）と、エアだまり（ＳＰ）の圧力を検出する圧力センサ（７６）と、測定用配管（７０）に加工液を供給する加工液供給部（７２、７２Ａ、７２Ｂ）とを備える。

この放電加工機（１０）では、測定用配管（７０）に供給される加工液によって、加工槽（４２）から測定用配管（７０）の内部に入った加工屑を加工槽（４２）に押し流すことができる。したがって、放電加工機（１０）によれば、測定用配管（７０）の内部に加工屑が溜まることを低減することができる。

加工液供給部（７２、７２Ａ）は、加工槽（４２）に発生した加工屑を加工液から除去し、加工屑を除去した加工液を加工槽（４２）に戻す加工液処理装置（１６）の給水管（６２、６６）から分岐し、測定用配管（７０）に接続される配管であってもよい。このようにすれば、加工液処理装置（１６）とは別に、測定用配管（７０）に専用の加工液を供給する構成を備える必要がない。このため、測定用配管（７０）に加工屑が溜まることを簡易な構成で低減することができる。

放電加工機（１０）は、ワイヤ電極（１２）と加工対象物（Ｗ）との間に発生する放電によって放電加工を行うワイヤ放電加工機であり、給水管（６２、６６）は、加工槽（４２）内に配置されるワイヤガイド（６４）に加工液を流す第１の給水管（６２）と、第１の給水管（６２）を流れる加工液よりも低圧の加工液を加工槽（４２）に流す第２の給水管（６６）とを有し、加工液供給部（７２）は、第２の給水管（６６）から分岐するようにしてもよい。このようにすれば、圧力センサ（７６）の検出限度を超える圧力の加工液が測定用配管（７０）に流れ難い。したがって、使用可能な圧力センサ（７６）の選択幅を広げ易い。

放電加工機（１０）は、測定用配管（７０）に供給される加工液の液量を調整する液量調整部（９０）をさらに備えるようにしてもよい。このようにすれば、加工液の液量が一定にされる場合に比べて、加工液の消費量を抑えることができる。

液量調整部（９０）は、放電加工の経過時間に基づいて、加工液の液量を調整するようにしてもよい。このようにすれば、測定用配管（７０）に加工屑が溜まり難い放電加工の開始時点やその直後などにおいて、測定用配管（７０）に流す加工液の量を抑えることができる。

液量調整部（９０）は、加工液に含まれる加工屑の濃度に基づいて、加工液の液量を調整するようにしてもよい。このようにすれば、測定用配管（７０）に加工屑が溜まり難い放電加工の開始時点やその直後などにおいて、測定用配管（７０）に流す加工液の量を抑えることができる。

放電加工機（１０）は、加工槽（４２）の側壁に有する測定用配管（７０）の開口（ＯＰ）の上側から、測定用配管（７０）に供給される加工液が加工槽（４２）に移行可能な状態で開口（ＯＰ）を覆い、加工槽（４２）から測定用配管（７０）に加工屑が入ることを抑制するカバー部材（７４）をさらに備えるようにしてもよい。このようにすれば、このカバー部材（７４）がない場合に比べて、測定用配管（７０）の内部に加工屑が溜まることをより低減することができる。

１０…放電加工機 １２…ワイヤ電極
１４…加工機本体 １６…加工液処理装置
４２…加工槽 ６２…第１の給水管
６６…第２の給水管 ７０…測定用配管
７２、７２Ａ、７２Ｂ…加工液供給部 ７４…カバー部材
７６…圧力センサ ７８…制御部
９０…液量調整部

Claims (6)

1. 加工槽に貯留される加工液中で加工対象物の放電加工を行う放電加工機であって、
   前記加工槽に連結され、内部にエアだまりを有する測定用配管と、
   前記エアだまりの圧力を検出する圧力センサと、
   前記測定用配管に前記加工液を供給する加工液供給部と、
   を備え、
   前記加工液供給部は、前記加工槽に発生した加工屑を前記加工液から除去し、前記加工屑を除去した前記加工液を前記加工槽に戻す加工液処理装置の給水管から分岐し、前記測定用配管に接続される配管である、放電加工機。
2. 請求項１に記載の放電加工機であって、
   前記放電加工機は、ワイヤ電極と前記加工対象物との間に発生する放電によって放電加工を行うワイヤ放電加工機であり、
   前記給水管は、前記加工槽内に配置されるワイヤガイドに前記加工液を流す第１の給水管と、前記第１の給水管を流れる前記加工液よりも低圧の前記加工液を前記加工槽に流す第２の給水管とを有し、
   前記加工液供給部は、前記第２の給水管から分岐する、放電加工機。
3. 請求項１または２に記載の放電加工機であって、
   前記測定用配管に供給される前記加工液の液量を調整する液量調整部をさらに備える、放電加工機。
4. 請求項３に記載の放電加工機であって、
   前記液量調整部は、放電加工の経過時間に基づいて、前記加工液の液量を調整する、放電加工機。
5. 請求項３に記載の放電加工機であって、
   前記液量調整部は、前記加工液に含まれる加工屑の濃度に基づいて、前記加工液の液量を調整する、放電加工機。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載の放電加工機であって、
   前記測定用配管は、前記加工槽の側面に開口し、
   前記給水管から前記測定用配管に供給される前記加工液が前記開口を介して前記加工槽に移行可能な状態で、前記開口の上側から前記開口を覆うように前記加工槽の側面に設けられたカバー部材をさらに備える、放電加工機。

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