JPH02232140A - 機械加工ヘッド保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は機械加工ヘッドが衝突又は過剰な圧力の使用に
より所定スレシホルド以上の応力を受けるのを防止する
保護装置に関するものである。

（従来の技術） 機械加工ヘッド、特にワイヤを切削する放電加工機（以
下ＥＤＭカッティングと称する）に用いられる機械加工
ヘッドは、ワイヤ案内及びワイヤ電極に機械加工電流を
供給する接点のような種々の脆弱な構成部品を具えてお
り、ある場合には、上側のワイヤ案内の位置を下側のワ
イヤ案内（従ってワイヤ電極を有する）の位置に対して
変位し得るように水平面内で移動せしめる加工機に上側
のヘッドを装着するようにしている。一般に、この加工
機は脆弱な横送り台を具えている。これら種々の構成部
品によって達成される機械加工の精度を決めるようにし
ている。この場合機械加工ヘッドの端部に供給される何
等かの衝撃又は過剰な応力によってこれら構成部品、特
に横送り台を損傷するようになる。

（発明が解決しようとする課題） 又、機械加工ヘッド間、特に上側の機械加工ヘッド、加
工片及びこれを保持する構成部品並びに機械加工槽内に
存在する他の機構間の種々の相対的な動きを、衝突を防
止し得るようにプログラムすることもできる。しかし、
これらの相対的な動きは極めて複雑である。これがため
、本発明装置の差動にも関連する例においては、上側の
機械加工ヘッドを第１制御装置により加工片に対し垂直
方向くＺ軸）に移動し得るようにする。又、これを２つ
の直交軸（Ｕ及びＶ）に沿って水平方向に移動させるこ
ともできる。この場合下側の機械加工ヘッドは固定させ
ておく。加工片は２つの直交軸（Ｘ及びＹ）に沿って水
平方向に移動し得る機構（横送り台）の固定位置に装着
する。これら機械部品の種々の動きの制御は、機械加工
ヘッドに対向する面が水平でない加工片の送り速度及び
テーバ角を一定に変化させるようにした複雑な軌道の機
械加工を行い得るように達成する必要のある場合がある
。又、プログラムエラーを行うと、切削スロットに機械
加工流体を好適にインジェクションし得るように、機械
加工ヘッドを加工片にできるだけ接近させている場合及
び機械加工速度が高速である場合に、これらヘッドの１
つと加工区域に存在する他の構成部品の１つとの間で衝
突が生じ得る場合がある。

これがため、プログラムエラーによる予期し得ない障害
物によってヘッドの経路に衝撃又は過剰な圧力が発生す
る場合に、これを迅速に検出し、ヘッドの動きを停止す
るか又はヘッドを逆方向に動かしてヘッドに加えられた
応力をできるだけ迅速に除去し得るように機能修正して
機械を直ちに制御することによって機械加工ヘッドを保
護するのが重要である。

（課題を解決するための手段） 機械加工ヘッドをその経路内の障害物から離間する距離
が所定のスレシホルド値より小さくなる場合にヘッドの
動きを停止する衝突防止装置は既知である。例えば超音
波近接検出器を内蔵する型のこの種の装置は特開昭６２
−１５２６４０号明細書に記載されている。又、ドイツ
国公開特許第３７２３２５０号明細書には、加工片保持
部品とワイヤ電極との間に所定スレシホルド値以上の距
離を維持するようにしたＥＤＭ機の衝突防止装置が記載
されている。この装置は下側のヘッドに設けられ、加工
片ホルダの対向位置に設置された弾性部分と暫合し得る
ように配設された突出部を具え、これが弾性部分と衝合
する際に変形し、これにより加工片とワイヤ電極との間
の相対的な動きを停止し得るようにしている。

又、特開昭６　２−６　３　０　２　０号公報に開示さ
れている従来の安全装置として、工具の加工片への送り
を制御する装置が誤差動ずる際に電極が損傷するのを防
止し得るようにした放電加工装置が記載されている。こ
の装置は工具支持部に装着されたひずみゲージを具え、
これを工具に加えられる力が所定スレシホルド以上にな
ると工具の送りを停止するように回路に接続している。

ヘッドの端部に装着され切削されるスロットに機械加工
流体をインジェクトするジェットインジェクタノズルを
具える既知の他の装置では摩擦衝突の場合にノズルを引
っ込めるか又は障害物を回避するようにノズルを回動す
るようにしている（ヨーロッパ特許ＥＰ２７’１４３９
号公報参照）。

しかし、従来のこれら装置にはジェットインジエクタを
新たな型のジェットインジェクタに交換することなく現
用されている機械加工ヘッドを保護することはできない
。かかる交換には、ワイヤ電極の通路に沿って設けられ
た種々の構成部品を離間する距離を変更すること、従っ
て特にワイヤの自動燃線システムの構成を変更すること
が含まれる。

又、従来の装置は特定の型の障害物に対する衝突を防止
するだけである。

本発明の目的は、任意の種類の障害物に対する衝突の場
合にヘッド端に装着された構成部品に対する特定の構成
変更を必要とすることなく現存の機械の機械加工ヘッド
に装着し得、特にワイヤ電極の通路に沿って配置された
種々の構成部品を離間する距離を保持するようにした機
械加工ヘッド、特にＥＤＭワイヤ加工機の機械加工ヘッ
ドを保護する装置を提供せんとするにある。

本発明は機械加工ヘッドの端邪に供給される衝撃又は異
常な応力を検出すると共に機械加工ヘッド及び障害物間
の相対的な動きを中断するようにした機械加工ヘッド用
保護装置において、これら機械加工ヘッドの端部に位置
する部分に設けられ所定基準値を越える圧力がその方向
及び供給点に関係なくこれら機械加工ヘッド端に供給さ
れることを検出するように配設されたセンサを具え、こ
れによりこれら機械加工ヘッド及び障害物間の相対的な
動きを中断するために機械加工機に制御信号を伝送する
と共にこれら圧力を基準値以下に減少するか又はこれら
圧力を除去するようにしたことを特徴とする。

ＥＤＭワイヤ加工機の加工ヘッドにおいてはセンサを装
着する構成部品は、加工片に切削スロットを流体により
インジェクトする機械加工ジェットインジェクタとする
。

センサにより発生する信号を受けるようにディジタル制
御をプログラムする方法によれば、この信号によって加
工片に切削すべきスロットから短距離だけワイヤ電極を
引っ込める制御を行うようにする。又、この信号によっ
て機械加工を停止することもできる。

更に、この信号によって可聴又は可視装置を作動させ、
加工機のオペレータに知らせることもできる。

保護能力を増大し、センサの効率を改善するために、本
発明装置には、加工片に対向してヘッドをカバーすると
共にヘッドの壁部にある傾斜角度で持ぢ上げられたシー
ルド即ちバッファ部材を設ける。ＥＤＭワイヤ加工機の
場合にはこのバッファ部材のワイヤ通路にジェットイン
ジエクタの出力ノズルに相当する開口を形成する。

かかる装置によって、ＥＤＭワイヤ加工機の上側機械加
工ヘッドを、加工片保持クランプ又は例えば加工片の突
出部との衝突により生ずる衝撃から保護し得るようにす
る。又、これによって、加工片から切削した部分の下側
機械加工ヘッド上への落下を検出するか、又は機械加工
槽内で加工片を固定位置に保持し、加工片に一体に固着
された支持部材と前記下側ヘッドとの衝突により生じる
衝撃を検出することができる。実際上、この支持部材は
下側ヘッドに対し機械加工槽を水平方向に移動し、従っ
てこれと衝突するようになる。

実際上、センサが機械加工ヘッドの振動及び突然の動き
に損傷することなく耐え得るものであれば、本発明保護
装置に任意の種類のセンサを用いることができる。通常
、機械加工は浸漬液中で行われるため、下側ヘッド及び
加工片並びに上側ヘッドの端部は機械加工流体、特に水
及び／又はハイドロカーボンより成る加工液中に浸漬さ
れるようになる。これがため保護装置は水密とする必要
がある。又センサは一般に切削区域に存在する電界及び
機械加工中に発生する温度変化に耐え得るようにする必
要がある。この際光学センサは使用することができない
。その理由は機械加工流体が通常著しく不透明であるか
らである。

本発明の好適な例では、センサは水密性の圧力感知装置
とし、これを機械加工制御装置、できれば警報装置にも
信号を伝送し得る電機回路に接続する。例えばセンサは
電機絶縁材料で造るのが好適なハウジング内に収納して
、ワイヤ電極の切断時に機械加工ヘッドに電気的な過負
荷がかかるのを防止し得るようにする。このワイヤ電極
は機械加工ヘッドの下側端部と、従ってセンサと接触し
得るようになる。

このセンサは高感度とし過ぎてはならず、例えば障害物
の近くにおいてのみ反応し得るようにする。実際上、機
械加工槽の大部分に対し、センサを装着したジェットイ
ンジエクタは加工片から数１０分の１の個所に位置させ
る。従ってこの感度はセンサが衝撃又は約０．１ｋｇ程
度の力に応答し得るようにするのが好適である。

上述したように、センサは全方向性とする必要がある。

即ち、センサは、何れの方向からの応力をも検出し得る
ようにする必要がある。又、センサは機械加工ヘッドの
下側面の任意の点の、又はこの下側面の近くのヘッドの
壁部の或る高さまでの障害物との接触を検出し得るよう
にする必要がある。

（実施例） 第１図は本発明による放電加工装置の上部にある加工ヘ
ッド周辺を示したものである。図は、噴射系の端部のみ
を示している。この機械構成は当業者に既知のものであ
る。すなわち加工液用の室１０と、円錐形状の噴射口の
支持部とケーシングを有する。本発明では、後者を２つ
の機械構成部分１及び２に分割する。これらの部分は、
截頭円錐形状の２面の間にある空間３の境界を定めてい
る。

第１図にふいて、これらの面は垂直方向に対し４５゜の
角度をなしている。しかしこれとは異なった角度を選ぶ
ことも可能である。

本発明装置のセンサもしくは検出器である４は、この空
間内に取付けられる。この実施例でこの部分は、環状の
管を有し、検出回路に接続され、ブリヂストン社により
コードスイッチ（ＣＯＲＤ　ＳＷＩＴＣ｝Ｉ）の商品名
で商品化されている絶縁ゴムの中に埋められた導線を有
する。この環が圧縮されるとき、導線は互に接触し、電
気信号を送る。部分５もしくはハウジングの端部６上の
すべての点における応力は部分１を部分２の方向へ動か
し、すなわち検出器（センサ）４の圧縮を引起こす。そ
して、この動きの方向は垂直方法、水平方向及び斜め方
向の何れもである。ジェットが電極として動作し、電線
が不所望に機械加工を行うのを防止するため、絶縁物質
、プラステック製の、たとえばデルラン（ＤεＬＲＩＮ
・・・商品名）でつくるのが一般的である。

検出器（センサ）はいくつかの代案が可能である。これ
ら代案のすべての素子は、圧縮されたとき、電気信号を
生ずるものである。環状の検出器を使用するかわりに、
例えばクラウン（王冠）状に配列された球状の検出器の
列を設けることも可能である。装置の導電部分の構成は
絶縁及び防水物質でおおわれているのが望ましい。

この実施例では、センサは、加圧時に変形可能な材料製
の球を有し、所定値の圧力の印加で圧力検出素子が、変
形すると、互に接触する導電部分をその内側に収容する
。

この検出器は、内部に流体を収容していて所によっては
彎曲して全体で環状形の中空管で構成できる。流体は環
状部内を流れることができ、環状部に圧力を加えたとき
、環内の流体の流量もしくは圧力の変化は、流体回路内
に設けられた流体センサにより検出される。また環に圧
力が加わったとき、閉環状部内の流体の一定の体積の圧
力変化を検出することもできる。

導体部分を包囲している可撓性材料が弾性をもつものが
好ましい。この気体もしくは液体の検出器の管は必ずし
も円筒形でなくともよい。なぜなら水力の変化もしくは
空気の圧の変化は、管の断面がいかなるものでも検出器
に一様に伝えられるからである。

また他の代案では液体の流れる管には、水準計を連結す
る。これは例えば垂直方向に設置した毛細管とし、これ
には場合により目盛りを設け、所定値を超えた圧力に対
応するレベルの変化のみを表示するように較正しうるち
のとする。この水準の変化は、加工ヘッド部分に及ぼさ
れる異常な応力もしくは衝突によって生ずる管の局部的
変化によって生ずる。

小型スイッチの使用も好ましくないことを付言する。何
故なら、これは浸水に耐えられないことと、加工液によ
り生ずる２つの電極間の電位差により影響されるからで
ある。とくにこれは著しい。

上述の如く本検出器４は、現在使用中の既設の機械の放
電加工装置に取付けられた噴射口の支持部に適合が容易
であり、ヘッドの高さをもとのものと同じにでき、従っ
て動作及び機能モードを同じに維持することができる。

特に既に用いられている各種の制御調節部やソフトウェ
アが同じで良い。

例えば、第１図に示された装置は僅かに数ミリだけのヘ
ッドの高さの上昇を来す。装置の組立ては極めて容易で
ある。この組立ては検出器４の数個のワッシャーをしめ
ていけばよいだけである。

また不良の検出器を取り変えるのも容易である。

この装置が余分に占める外まわりの寸法は、実用上０に
等しい。本装置は、微量の金属粒子によって５〜１００
０μΩの間の伝導率の水による加工液の中に浸漬されて
も満足に作用する。本装置は０．１ｋｇ以下の圧力には
感応しない。本装置の応答時間は極めて短かく、多くの
場合−＋７秒（ミリセカンド）の桁である。

第１図に示す装置は第２図に示すシールド形の部片によ
り補足される。第１図に示した各種部品は同じ参照数字
で示している。シールド形の部片１２は適切に設計され
、据付けされて、その任意の個所に加わる任意の応力を
部片１２に伝えて、それを部分２に向って動かし、検出
器４とシール７を圧縮するように為す。本例の場合０−
リングシールからなるシール７は弾性であるため、部分
ｌと部分１２はこれらを部分２に向って押す力がなくな
ると元の位置へ戻される。シール７は他の機能も有する
二オーバーランを起こさせることによって、シールは該
装置を安全に作動させる。その理由はシールを押しつぶ
すのに要する時間がセンサーの発する信号に応答する時
間を機械に与えて部分ｌが部分２と衝突するのを防止さ
せるからである。

本発明装置の他の実施例は第３図に示す。これは機械加
工へッド１６のまわりにシールド形の緩衝器（バッファ
）１３を配置する。衝撃又は異常圧力の検出器４は本例
では緩衝器ｌ３上に直接据付けられ、この緩衝器の全面
上に延在する。本実施例ではセンサーは導電性部材の微
細な圧力一感知性網状組織例えばレグロマットの名称で
同名の会社から市販されている接触マットからなる。ま
た、中間絶縁グリッドにより回路シートから分離した圧
力一変形性プラスチックで作った接触シートをセンサー
として使ってもよい。回路シートと接触シ一トの両者は
可撓性防水性のキーボードの手法で導電性インキを被覆
され、かつ３０℃〜１３０℃の温度変化に耐える。それ
らシートはピム・センソルの名称でブラケテ・インドス
トリエ社から市販されている。また有効な検出は圧カー
感知性のストリップ管又はワイヤ（又は変形性のカプセ
ル、光ファイバー、流体を満たした変形性のプラスチッ
ク管、コードスイッチ等）によっても行なうことができ
、これらは緩衝器１３の一面上に、必要に応じて、配置
するか、又はその中に埋め込む。

このセンサーは電機絶縁されかつ水蜜性とした包囲体内
に配置する。包囲体は緩衝器ｌ３とアンビル部片１５に
よって形成してもよい。またセンサーは緩衝器ｌ３を形
成する材料内に埋め込んでもよい。

この材料は変形可能とし、応力を検出器（４）に確実に
伝えるものとする。それは好適には弾性のものとする。

アンビル部片１５は剛性材料から作り、従って検出器４
を押しつけてつぶすか又は変形させるアンビルとして作
用する。これらの各種材料の圧力抵抗は適切に選択して
、組立体全体がオーバーランに適応可能となし、緩衝器
１３自身はセンサー４が信号を発した後にアンビル部片
１５に対して押しつぶされ続けると共に、緩衝器ｌ３を
構成する或る厚さの材料がアンビル部片１５とセンサー
４間に介在するようになす。

本発明の保護装置は多くの利点をもつ。上述の如く、こ
の装置はどの方向からくる緩衝に対しても、また緩衝個
所がどこであっても機械加工ヘッドを緩衝から保護する
。前記装置は前記ヘッドに大きな変更を加えることを必
要としない。

前記装置に機械加工ヘッドと加工片表面間の間隔が極め
て小さく保たれるようになし、従って噴射効率を高め、
機械加工を高速で実施できるようになす。

前記装置は所定限界値を越える応力にのみ応答するので
、比較的弱い緩衝を受けたときは機械加工工程を中断し
ない。従って本発明の保護装置により保護された機械加
工ヘッドは加工片の小さな凹凸には追従し、機械加工を
無益に中断させることなく、ヨーロッパ特許出願第２７
１．　４３９号に記載した如き回動又は揺動ジェットを
備えれば障害物を乗り越えることさえできる。

それ故、本発明装置により保護された機械加工ヘッド運
動のプログラミング並びに調節、特に加工片厚さの変化
の関数としての機械加工ヘッドの高さの調節を簡単化す
ることができる。

本発明の保護装置は特にＢＤＭワイヤ機械の機械加工ヘ
ッドにつき説明したが、他の工作機械の機械加工ヘッド
にも使用でき、例えば従来の緩衝防止又は位置決め装置
に使用するマイクロスイッチの代りとして使用すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は機械加工ヘッドの下側端部に位置するジェット
インジェクタに装着された本発明保護装置を有する機械
加工ヘッドの１例の構成を示す断面図、 第２図はシールド部材を有する本発明の他の例の保護装
置を固着した機械加工ヘッドの構成を示す断面図、 第３図は本発明保護装置に使用し得るセンサの種々の変
形例のうちの る。 ！．２．５・・・部分 ６・・・ハウジング端部 １２・・・部片 １５・・・アンビル部片 １つを示す構成説明図であ ４・・・検出器（センサ） ７・・・シール １３・・・緩衝器 １６・・・機械加工ヘッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、機械加工ヘッドの端部に供給される衝撃又は異常な
   応力を検出すると共に機械加工ヘッド及び障害物間の相
   対的な動きを中断するようにした機械加工ヘッド保護装
   置において、これら機械加工ヘッドの端部に位置する部
   分に設けられ所定基準値を越える圧力がその方向及び供
   給点に関係なくこれら機械加工ヘッド端に供給されるこ
   とを検出するように配設されたセンサを具え、これによ
   りこれら機械加工ヘッド及び障害物間の相対的な動きを
   中断するために機械加工機に制御信号を伝送すると共に
   これら圧力を基準値以下に減少するか又はこれら圧力を
   除去するようにしたことを特徴とする機械加工ヘッド保
   護装置。 ２、前記センサは圧力感知素子を具えることを特徴とす
   る請求項１に記載の機械加工ヘッド保護装置。 ３、水平方向、垂直方向又は斜めの方向の応力を任意の
   方向から受ける際に圧力が掛かるように適宜に設けられ
   たバッファ部材を更に具えることを特徴とする請求項２
   に記載の機械加工ヘッド保護装置。 ４、前記センサは所定限度以上の圧力を受ける際に変形
   する素子を具えることを特徴とする請求項２に記載の機
   械加工ヘッド保護装置。 ５、前記変形素子が所定限度以上の圧力の作用により変
   形する際に接触して導通する素子を更に具えることを特
   徴とする請求項２に記載の機械加工ヘッド保護装置。 ６、水圧又は空気圧センサを更に具え、前記圧力感知素
   子を流体を含む中空の変形可能なチューブとした際に前
   記水圧又は空気圧センサを、前記流体の圧力変化が検出
   されるように配設することを特徴とする請求項２に記載
   の機械加工ヘッド保護装置。 ７、水圧又は空気圧センサを更に具え、前記圧力感知素
   子を流体の循環する中空の変形可能なチューブとした際
   に前記水圧または空気圧センサを、前記流体の流量又は
   水圧変化が検出されるように配設することを特徴とする
   請求項２に記載の機械加工ヘッド保護装置。 ８、可聴又は可視警報を作動させる信号又はＥＤＭ機の
   ディジタル制御系に接続されたスクリーンにエラー表示
   を行う信号を発生させるように前記センサを配設したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の機械加工ヘッド保護装
   置。 ９、流体の圧力変化が存在する際に流体のレベル変化を
   表示するように配設された素子に、流体が流れる前記中
   空チューブを接続するようにしたことを特徴とする請求
   項６又は７に記載の機械加工ヘッド保護装置。 １０、前記機械加工ヘッドの端部に位置する部分に前記
   素子が衝突する前に前記機械加工ヘッド及び障害物間の
   相対的な動きを中断せしめる信号を発生するように前記
   センサを配設することを特徴とする請求項１に記載の機
   械加工ヘッド保護装置。 １１、前記機械加工ヘッドの端部に位置する部分を、機
   械加工流体のジェットインジェクタを支持するハウジン
   グとしたことを特徴とする請求項１に記載の機械加工ヘ
   ッド保護装置。 １２、前記センサは、截頭円錐面を有する同軸ハウジン
   グの２部分間のスペースに位置する圧力感知リングとし
   たことを特徴とする請求項１１に記載の機械加工ヘッド
   保護装置。