JP7502477B2 - 放電加工機 - Google Patents

Description

本発明は、加工槽に貯められる液体中で加工対象物を放電加工する放電加工機に関する。

放電加工機では、加工槽に貯める液体を供給する装置が備えられる。特開２０１７－０１９０４６号公報には、ポンプ（循環ポンプ）と、第１の液回路とを有する加工液供給装置が開示されている。ポンプは、清水槽から液体（清水）を汲み上げる。第１の液回路は、ポンプで汲み上げられた液体を加工槽へ供給する。特開２０１７－０１９０４６号公報には第１の液回路の具体的な記載はないが、一般的には、配管が第１の液回路として適用される。この配管には、一般的に、加工槽からの逆流を防止する逆止弁が設けられる。

ところが、メンテナンス等の目的で逆止弁を配管から取り外す作業が複雑であった。

そこで、本発明は、逆止弁を設けることなく加工槽からの液体の逆流を抑制し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、
加工槽に貯められる液体中で加工対象物を放電加工する放電加工機であって、
前記液体を供給するポンプと、
前記ポンプにより供給される前記液体を前記加工槽に導入する導入配管と、
前記導入配管の管壁を貫通する貫通孔と、
を備え、
前記導入配管は、前記加工槽に許容される水面の高さの最大値より高い配管部位を有し、
前記貫通孔は、前記配管部位に設けられる。

本発明の態様によれば、逆止弁を設けることなく加工槽からの液体の逆流を抑制することができる。すなわち、導入配管の配管部位は、加工槽に許容される水面の高さの最大値より高い。これにより、ポンプが停止されると、配管部位の流路を満たす液体は、貫通孔から自重で落下するように導出し、配管部位の流路には空気が溜まる。したがって、配管部位の流路に溜まる空気で加工槽からの逆流を抑制することができる。こうして、逆止弁を設けることなく加工槽からの液体の逆流を抑制することができる。

図１は、実施形態の放電加工機の構成を示す概略図である。 図２は、加工液処理装置の一部の構成を示す概略図である。 図３は、加工槽に液体が供給される様子を示す図である。

［実施形態］
図１は、実施形態の放電加工機１０の構成を示す概略図である。図１には、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向が示される。なお、Ｘ方向およびＹ方向は面内で互いに直交し、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向の各々に対して直交する。

放電加工機１０は、液体中で加工対象物を放電加工する機械である。放電加工機１０は、加工対象物とワイヤ電極１２との極間に電圧を印加することで極間に発生する放電により加工対象物を加工する。放電加工機１０は、加工機本体１４と、加工液処理装置１６と、加工機本体１４および加工液処理装置１６を制御する制御装置１８と、を備える。

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、超硬材料等の金属材料である。

加工機本体１４は、加工対象物（ワーク、被加工物）に向けてワイヤ電極１２を供給する供給系統２０と、加工対象物を通過したワイヤ電極１２を回収する回収系統２２とを備える。

供給系統２０は、ワイヤボビン２４と、トルクモータ２６と、ブレーキシュー２８と、ブレーキモータ３０と、張力検出部３２と、上ダイスガイド３４とを備える。ワイヤボビン２４には、未使用のワイヤ電極１２が巻かれる。トルクモータ２６は、ワイヤボビン２４に対してトルクを付与する。ブレーキシュー２８は、ワイヤ電極１２に対して摩擦による制動力を付与する。ブレーキモータ３０は、ブレーキシュー２８に対してブレーキトルクを付与する。張力検出部３２は、ワイヤ電極１２の張力の大きさを検出する。上ダイスガイド３４は、加工対象物の上方でワイヤ電極１２をガイドする。

回収系統２２は、下ダイスガイド３６と、ピンチローラ３８、フィードローラ４０と、トルクモータ４２と、回収箱４４とを備える。下ダイスガイド３６は、加工対象物の下方でワイヤ電極１２をガイドする。ピンチローラ３８およびフィードローラ４０は、ワイヤ電極１２を挟持し得る。トルクモータ４２は、フィードローラ４０に対してトルクを付与する。回収箱４４は、ピンチローラ３８およびフィードローラ４０により搬送されたワイヤ電極１２を回収する。

加工機本体１４は、加工液を貯留可能な加工槽４６を備える。加工液は、加工時に用いられる液体である。加工液として、例えば、脱イオン水等が挙げられる。加工槽４６は、ベース部４８上に載置されている。加工槽４６内には上ダイスガイド３４および下ダイスガイド３６が配置され、上ダイスガイド３４と下ダイスガイド３６との間に加工対象物が設けられる。上ダイスガイド３４、下ダイスガイド３６、および、加工対象物は、加工槽４６に貯められた加工液に浸漬している。

上ダイスガイド３４は、ワイヤ電極１２を支持する支持部３４ａを有し、下ダイスガイド３６は、ワイヤ電極１２を支持する支持部３６ａを有する。また、下ダイスガイド３６は、ガイドローラ３６ｂを備える。ガイドローラ３６ｂは、ワイヤ電極１２の向きを変えてピンチローラ３８およびフィードローラ４０にワイヤ電極１２を案内する。

なお、上ダイスガイド３４は、スラッジ（加工屑）を含まない清潔な加工液を、ワイヤ電極１２と加工対象物との極間に向けて噴出する。これにより、加工に適した清潔な液体で極間を満たすことができ、加工に応じて生じたスラッジにより加工精度が低下することを防止することができる。また、下ダイスガイド３６も、スラッジ（加工屑）を含まない清潔な加工液を極間に向けて噴出してもよい。

加工液処理装置１６は、加工槽４６に発生したスラッジを除去するとともに、電気抵抗率、温度等を調整することで加工液の液質を管理する装置である。この加工液処理装置１６によって液質が管理された加工液は、加工槽４６に再び戻されるとともに、少なくとも上ダイスガイド３４から噴出される。

図２は、加工液処理装置１６の一部の構成を示す概略図である。加工液処理装置１６は、貯留槽５０と、ポンプ５２と、導入配管５４と、導出液貯留槽５６と、導出配管５８と、を有する。

貯留槽５０は、ポンプ５２が供給する液体を貯留する。貯留槽５０は、スラッジが含まれる加工液（汚水）を貯留する汚水槽であってもよい。また、貯留槽５０は、汚水槽から、スラッジを除去するフィルタを経由した加工液（清水）を貯留する清水槽であってもよい。

ポンプ５２は、貯留槽５０に貯留される液体を汲み取り、汲み取った液体を下流側に供給する。ポンプ５２は、制御装置１８の制御にしたがって駆動される。制御装置１８は、例えば、加工の開始指令を受けてから、加工槽４６に貯留される液体の水面の高さが予め設定される設定値になったことがセンサで検知されるまで、ポンプ５２を駆動する。

導入配管５４は、ポンプ５２により供給される液体を加工槽４６に導入する。導入配管５４の一端は、ポンプ５２の出力端に接続される。導入配管５４の他端は、連結機構６０に接続される。連結機構６０は、加工槽４６の側壁４６Ｗを貫通する孔４６Ｈと導入配管５４とを連通する。この連結機構６０は、導入配管５４を流れる液体を貯留可能である。

導入配管５４は、加工槽４６に許容される水面の高さの最大値より高い配管部位５４ＰＴを有する。配管部位５４ＰＴは、加工槽４６の上端より高くてもよい（図２参照）。また、配管部位５４ＰＴは、水平に配置されてもよく（図２参照）、配管部位５４ＰＴの少なくとも一部が傾斜してもよい。なお、加工槽４６に許容される水面の高さの最大値は、加工槽４６の容量等に応じて予め定められる固定の値であり、加工槽４６の上端の高さより低い。この最大値よりも低い位置に連結機構６０が設けられる。また、加工対象物を加工する場合、加工槽４６に許容される水面の高さの最大値よりも低い位置に、上ダイスガイド３４（図１）が配置される。上ダイスガイド３４は、上ダイスガイド３４を駆動するモータを制御装置１８が制御することによって移動する。

配管部位５４ＰＴには、導入配管５４の管壁を貫通する貫通孔５４Ｈが設けられる。貫通孔５４Ｈは、導入配管５４の断面中心を通る仮想中心線ＬＮより重力方向（下方向）に設けられる。なお、貫通孔５４Ｈの一部が仮想中心線ＬＮより重力方向とは逆方向（上方向）に位置してもよい。また、貫通孔５４Ｈは、導入配管５４の中間位置に設けられてもよく、中間位置以外の位置に設けられてもよい（図２参照）。

貫通孔５４Ｈの断面積は、配管部位５４ＰＴの流路（空洞部分）の断面積と同じであってもよく、異なってもよい。貫通孔５４Ｈの断面積が配管部位５４ＰＴの流路の断面積と異なる場合、貫通孔５４Ｈの断面積は、配管部位５４ＰＴの流路の断面積より小さいことが好ましい。

導出液貯留槽５６は、貫通孔５４Ｈから流出する液体を貯留する。導出液貯留槽５６は、加工槽４６より重力方向（下方向）に設けられてもよく（図２参照）、加工槽４６が設置される設置面と同じ面上に設けられてもよい。また、導出液貯留槽５６は、貯留槽５０が設置される設置面と同じ面上に設けられてもよく（図２参照）、当該設置面とは異なる面上に設けられてもよい。

導出液貯留槽５６は、連結管６２を通じて貯留槽５０と連通する。連結管６２は、導出液貯留槽５６と貯留槽５０とを連結する管であり、連結管６２には、バルブ６４が設けられる。バルブ６４は、制御装置１８の制御にしたがって開閉する。制御装置１８は、例えば、貯留槽５０の液体の貯留量が既定量以下になったことがセンサで検知されたときから所定の時間を経過するまで、バルブ６４を開ける。

導出配管５８は、貫通孔５４Ｈから流出する液体を導出液貯留槽５６に導く。導出配管５８は、重力方向（下方向）に沿って延びている。導出配管５８の一端は、導入配管５４に接続される。導出配管５８の他端は、導出液貯留槽５６の槽内に向けて開口する。

導出配管５８の流路（空洞部分）の断面積は、導入配管５４の流路（空洞部分）の断面積と同じであってもよく、異なっていてもよい。導出配管５８の流路の断面積が導入配管５４の流路の断面積と異なる場合、導出配管５８の流路の断面積は、導入配管５４の流路の断面積より小さいことが好ましい。なお、導入配管５４に設けられる貫通孔５４Ｈの断面積が配管部位５４ＰＴの流路の断面積より小さい場合、導出配管５８の流路の断面積は、導入配管５４の流路の断面積より大きくてもよい。

図３は、加工槽４６に液体が供給される様子を示す図である。貯留槽５０に貯留される液体は、ポンプ５２により導入配管５４に供給されると、ポンプ５２の下流側に向かって流れる。

導入配管５４を流れる液体の一部は、配管部位５４ＰＴに設けられた貫通孔５４Ｈから導出配管５８に流れる。導出配管５８に流れない液体は、連結機構６０を通じて加工槽４６の側壁４６Ｗに設けられる孔４６Ｈから槽内に流入する。一方、導出配管５８に流れた液体は、導出液貯留槽５６の槽内に流入する。なお、導出液貯留槽５６の槽内に流入した液体は、制御装置１８によりバルブ６４が開けられたときに、連結管６２を通じて貯留槽５０に戻される。

本実施形態では、導入配管５４の配管部位５４ＰＴは、加工槽４６に許容される水面の高さの最大値より高い。このため、ポンプ５２が停止すると、配管部位５４ＰＴの流路（空洞部分）を満たす液体は、貫通孔５４Ｈから自重で落下する。その結果、配管部位５４ＰＴの流路には空気が溜まる（図２参照）。したがって、配管部位５４ＰＴの流路に溜まる空気で加工槽４６からの逆流を抑制することができる。こうして、本実施形態によれば、逆止弁を設けることなく加工槽４６からの液体の逆流を抑制することができる。

なお、配管部位５４ＰＴが加工槽４６の上端より高い場合には、配管部位５４ＰＴが加工槽４６の上端より低い場合に比べて、配管部位５４ＰＴの流路に空気が溜まるまでの速度を上げることができる。

また、貫通孔５４Ｈは、仮想中心線ＬＮより重力方向に設けられる場合には、ポンプ５２の停止時に配管部位５４ＰＴの流路（空洞部分）を満たす液体を、その液体の自重で効率よく貫通孔５４Ｈから流出させることができる。

また、貫通孔５４Ｈの断面積が配管部位５４ＰＴの流路（空洞部分）の断面積より小さい場合には、配管部位５４ＰＴを通じて加工槽４６に向かって流れる液体が、貫通孔５４Ｈから流出し難い。つまり、貯留槽５０から加工槽４６に液体を供給している場合に、貫通孔５４Ｈから流出する液体量を低減することができる。

本実施形態では、貫通孔５４Ｈから流出する液体を貯留する導出液貯留槽５６が備えられる。これにより、貫通孔５４Ｈから流出する液体が外部に飛び散ることが導出液貯留槽５６の壁部によって低減される。したがって、貫通孔５４Ｈから流出する液体が意図しない周囲に流れ出ることを抑制することができる。なお、導出液貯留槽５６は備えられていなくてもよい。

また、本実施形態では、導出液貯留槽５６と、ポンプ５２が供給する液体を貯留する貯留槽５０とが連結管６２により連結される。これにより、導出液貯留槽５６に貯留する液体を貯留槽５０に戻すことができ、加工槽４６に供給する液体の無駄を削減することができる。なお、連結管６２は備えられていなくてもよい。連結管６２が備えられていない場合には、連結管６２に設けられるバルブ６４も備えられない。

また、本実施形態では、導入配管５４に接続され、貫通孔５４Ｈから流出する液体を導出液貯留槽５６に導く導出配管５８が備えられる。これにより、導出配管５８が備えられていない場合に比べて、貫通孔５４Ｈから流出する液体が飛び散ることを低減することができる。導出配管５８の流路（空洞部分）の断面積が、導入配管５４の流路（空洞部分）の断面積よりも小さい場合には、配管部位５４ＰＴを通じて加工槽４６に向かって流れる液体が、貫通孔５４Ｈから流出し難い。つまり、貯留槽５０から加工槽４６に液体を供給している場合に、貫通孔５４Ｈから流出する液体量を低減することができる。なお、導出配管５８は備えられていなくてもよい。

［変形例］
上記の実施形態は、下記のように変形してもよい。

放電加工機１０は、実施形態では、ワイヤ電極１２と加工対象物との極間に発生する放電により加工対象物を加工するワイヤ放電加工機であった。しかし、放電加工機１０は、型彫り用の電極と加工対象物との極間に発生する放電により加工対象物を加工する型彫り放電加工機であってもよい。なお、放電加工機１０が型彫り放電加工機である場合、供給系統２０および回収系統２２は備えられない。この場合、加工槽４６の槽内には、加工対象物を固定するテーブルと、型彫り用の電極とが配置される。また、テーブルと型彫り用の電極とを相対移動させるアクチュエータが設けられ、そのアクチュエータが制御装置１８により制御される。

［実施形態および変形例から把握しうる発明］
以下は、上記の実施形態および変形例から把握しうる発明について記載する。

本発明は、加工槽（４６）に貯められる液体中で加工対象物を放電加工する放電加工機（１０）であって、液体を供給するポンプ（５２）と、ポンプにより供給される液体を加工槽に導入する導入配管（５４）と、導入配管の管壁を貫通する貫通孔（５４Ｈ）と、を備え、導入配管は、加工槽に許容される水面の高さの最大値より高い配管部位（５４ＰＴ）を有し、貫通孔は、配管部位に設けられる。

これにより、逆止弁を設けることなく加工槽からの液体の逆流を抑制することができる。すなわち、導入配管の配管部位が加工槽に許容される水面の高さの最大値より高い。このため、ポンプの停止時に配管部位の流路を満たす液体は、貫通孔から自重で落下し、配管部位の流路には空気が溜まる。したがって、配管部位の流路に溜まる空気で加工槽からの逆流を抑制することができる。こうして、逆止弁を設けることなく加工槽からの液体の逆流を抑制することができる。

配管部位は、加工槽の上端より高くてもよい。これにより、配管部位が加工槽の上端より低い場合に比べて、配管部位の流路に空気が溜まるまでの速度を上げることができる。

貫通孔は、導入配管の断面中心を通る仮想中心線（ＬＮ）より重力方向に設けられてもよい。これにより、ポンプの停止時に配管部位の流路を満たす液体を、その液体の自重で効率よく貫通孔から導出させることができる。

貫通孔の断面積は、配管部位の流路の断面積より小さくてもよい。これにより、配管部位を通じて加工槽に液体を流しているときに、貫通孔から分流する液体量を低減することができる。

放電加工機は、貫通孔から導出する液体を貯留する導出液貯留槽（５６）を備えてもよい。これにより、貫通孔から導出する液体が周囲に飛び散ることを低減することができる。

放電加工機は、導入配管に接続され、貫通孔から導出する液体を導出液貯留槽に導く導出配管（５８）を備えてもよい。これにより、貫通孔から導出する液体が周囲に飛び散ることを低減することができる。

導出配管の流路の断面積は、導入配管の流路の断面積よりも小さくてもよい。これにより、配管部位を通じて加工槽に液体を流しているときに、貫通孔から分流する液体量を低減することができる。

放電加工機は、ポンプが供給する液体を貯留する貯留槽（５０）と、導出液貯留槽と貯留槽とを連結する連結管（６２）と、を備えてもよい。これにより、導出液貯留槽に貯留する液体を貯留槽に戻すことができ、加工槽に供給する液体の無駄を削減することができる。

Claims (8)

1. 加工槽（４６）に貯められる液体中で加工対象物を放電加工する放電加工機（１０）であって、
   前記液体を供給するポンプ（５２）と、
   前記ポンプにより供給される前記液体を前記加工槽に導入する導入配管（５４）と、
   前記導入配管の管壁を貫通する貫通孔（５４Ｈ）と、
   を備え、
   前記導入配管は、前記加工槽に許容される水面の高さの最大値より高い配管部位（５４ＰＴ）を有し、
   前記貫通孔は、前記配管部位に設けられる、放電加工機。
2. 請求項１に記載の放電加工機であって、
   前記配管部位は、前記加工槽の上端より高い、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、
   前記貫通孔は、前記導入配管の断面中心を通る仮想中心線（ＬＮ）より重力方向に設けられる、放電加工機。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の放電加工機であって、
   前記貫通孔の断面積は、前記配管部位の流路の断面積より小さい、放電加工機。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の放電加工機であって、
   前記貫通孔から導出する前記液体を貯留する導出液貯留槽（５６）を備える、放電加工機。
6. 請求項５に記載の放電加工機であって、
   前記導入配管に接続され、前記貫通孔から導出する前記液体を前記導出液貯留槽に導く導出配管（５８）を備える、放電加工機。
7. 請求項６に記載の放電加工機であって、
   前記導出配管の流路の断面積は、前記導入配管の流路の断面積よりも小さい、放電加工機。
8. 請求項５～７のいずれか１項に記載の放電加工機であって、
   前記ポンプが供給する前記液体を貯留する貯留槽（５０）と、前記導出液貯留槽と前記貯留槽とを連結する連結管（６２）と、を備える、放電加工機。

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