JPH04331026A

JPH04331026A - 型彫り放電加工装置

Info

Publication number: JPH04331026A
Application number: JP12177391A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Sawada; 潔沢田; Shunichi Otaka; 俊一尾高; Toshio Hirai; 俊雄平井
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1992-11-18

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、型彫り放電加工装置
における電極駆動装置であって、特にそのアーク放電の
切断用急速後退・接近を行なう機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】型彫り放電加工では電極とワーク間にお
ける一定の間隙を介してアーク放電が維持されるが、ア
ーク放電の箇所は加工面に分散し、かつ、一定個所に止
まらない。また、放電加工で電極とワーク間の極間隙に
発生した加工屑は、極間隙を流動する加工液によって常
時排除されている。しかし、何等かの理由で加工屑が極
間隙からうまく排除されないなど、極間隙の状態が悪く
なると、加工面の一か所で放電が連続する集中放電が起
き、そこだけが大きな放電痕となり加工面に欠陥を残し
てしまうことがある。場合によっては、集中放電の結果
、加工液が分解して熱分解生成物ができ、電極とワーク
をショートしてしまい、放電加工が進まなくなることも
ある。

【０００３】このような場合、型彫り放電加工装置が備
えたジャンプ機能によって、電極駆動装置の送りねじサ
ーボ機構が駆動され、まず、電極をワークから急速後退
させて周囲の加工液をワークと電極間に急速流入（スク
ィーズ流入）させ、持続しているアークを切断して放電
を停止させ、ついで、次の急速接近によって極間の加工
液を周囲へ急速流出（スクィーズ流出）させることで、
加工屑を極間隙から排出している。

【０００４】この急速後退・接近の移動距離は２０〜３
０ミクロン程度と短いので、集中して持続しているアー
クを迅速に切断するには、後退の速度を大きくしてアー
クに対し横方向から作用する加工液の速度を大きくする
ことが重要である。

【０００５】従来の送りねじサーボ機構による場合、こ
の後退速度は、約数１０ミリ秒（１００ＨＺ　弱）であ
るが、速度不足から極間における加工液の流動でアーク
を切断できなかったり、熱分解生成物の成長の方が電極
の後退よりも早いことがあり、極間隙の状態を正常に戻
せない場合が多々ある。なお、ジャンプ作動を入れると
その間ジャンプ終了まで放電を開始できないので加工時
間が長くなる難点もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】集中放電発生時におけ
る電極の急速後退・接近速度が大きい電極駆動装置を備
えた型彫り放電加工装置の提供を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】型彫り放電加工装置の電
極駆動装置に圧電素子の変形によって駆動される機構と
、電極とワーク間の集中放電を検出して上記圧電素子に
作動電圧を印加する手段を設ける。上記の圧電素子の変
形によって駆動される機構を、電極にアーク放電の切断
用急速後退・接近を行わせる配置とする。

【０００８】

【作用】圧電素子は、ピエゾ効果に基づく変形によって
従来より一桁速い速度で電極を後退・接近させる。大き
な速度でワークに対し後退・接近する電極によって、極
間に大きな勢力（流れ）の加工液が導入され、アーク放
電の切断および極間に介在する加工屑の排出がなされる
。

【０００９】

【実施例】図６は、この発明による型彫り放電加工装置
１の概要を示し、テーブル２の上に加工液槽３を備え、
上部コラム４に電極駆動装置５を備える。符号６は数値
制御装置（ＮＣ装置）で、格納された制御プログラムお
よび入力された加工プログラムや入力データ或いは必要
箇所に配置したセンサーからの信号などによって型彫り
放電加工装置１全体の作動を制御する。電極駆動装置５
はサーボモーター７とこれにより駆動される送りねじ８
とからなる送りねじサーボ機構９を備え、これによって
電極駆動装置５から垂直に取り付けられたラム１０が上
下に移動される。そして、加工液槽３の加工液中にワー
ク１１が配置され、その上部にこれと対面して型彫り用
の電極１２が電極ホルダー１３を介しラム１０の下端に
取り付けられている。

【００１０】放電加工装置１の制御プログラムにはジャ
ンプ機能が組み込まれ、電極１２とワーク１１間に集中
放電が発生すると、これを検知し、指令によって送りね
じサーボ機構９を駆動する。これによって、集中放電時
に電極１２は急速に引き上げられ（後退され）、ついで
、ワーク１１に対し急速下降（接近）されるジャンプ作
動を行う。符号１４は集中放電の検出装置で放電電源回
路中に組み込まれている。なお、型彫り放電加工装置１
におけるジャンプ機能の構成や作動および集中放電の検
出装置は公知のものである。

【００１１】電極ホルダー１３は、図１のように上端に
フランジ１５を備えたシャフト１６と一体に結合され、
ラム１０の下端に形成した底部１７を有するフレーム１
８の内部に、圧縮ばね１９と圧電素子２０を介して取り
付けられている。すなわち、電極ホルダー１３はシャフ
ト１６を底部１７に貫通させてフレーム１８に対し上下
移動可能に組み込まれ、フランジ１５の下面とフレーム
１８の底部１７との間に圧電素子２０を介在させ、かつ
、圧縮ばね１９で常時、下方へ付勢された構造で、これ
らによって、圧電素子２０の変形により駆動される機構
が形成されている。

【００１２】圧電素子２０は、チタン酸バリウム結晶か
らなるセラミックブロックで、実際にはピエゾ効果によ
る歪みの向きを上下方向に揃えた単位素子２１を、各素
子間に電極板２２を挟み、複数個を積層した構造となっ
ている（図５）。各電極板２２間にはＮＣ装置６の指令
に基づいてドライバ回路２３から作動電圧がパルス的に
印加される。上記ブロックの形状は環状、厚手の板状、
柱状など種々のものを使用する電極１２の大きさ、重量
に応じ適宜選択して適用できる。ただし、セラミックブ
ロックは引っ張りに弱い傾向があるので、電極ホルダー
１３を介して電極１２の重量が圧電素子２０に対し常に
圧縮力として作用するよう配置し取り付ける。図１にお
いて符号２１は電気絶縁部分で加工のための放電電圧が
圧電素子２０に影響するのを避けるためである。

【００１３】したがって、放電加工中に検出装置１４に
よって集中放電が検出されると、ＮＣ装置６はただちに
指令を出し、送りねじサーボ機構９にジャンプ作動を開
始させる。また、圧電素子２０に作動電圧を印加してこ
れを上下方向に変形させる。この作動は、圧電素子２０
の変形の方が速い（応答速度１００マイクロ秒程度）の
で、電極１２は、まず、圧電素子２０の変形によって瞬
間的に持ち上げられ、そして電圧の消滅による変形（歪
み）の戻りと圧縮ばね１９による付勢とで下降される。ついで、送りねじサーボ機構９によるジャンプ作動とな
る。

【００１４】このため、集中放電に際して電極１２の当
初後退が、従来より数倍から一桁も速く、これにより発
生する加工液の速い流動によって、集中放電のアークが
横方向から一挙に切断される。また、この作動はアーク
が持続するのに必要な熱分解生成物が発生するよりも速
い。つづく送りねじサーボ機構９による電極１２の急速
後退と下降では、極間に充分な加工液が供給されて集中
放電の原因となっている加工屑などが除去される。

【００１５】電極１２は通常、重量があるので、この第
１の実施例の構造では加工時に電極１２の重量を利用で
き、圧縮ばね１９の付勢をそれ程強くする必要がない。

【００１６】上記では、ジャンプ作動を行う送りねじサ
ーボ機構９に圧電素子２０の変形によって駆動される機
構を組み込んでいるが、圧電素子２０の変形を大きく設
定したり、あるいは変形を拡大するようにすれば、この
圧電素子２０の変形による電極１２の急速後退と接近だ
けで、集中放電の切断と共に加工屑の除去をも行うこと
ができる。しかも、この作動に要する時間は短く、加工
時間の延長はわずかである。

【００１７】図２は、第２の実施例を示し、電極駆動装
置５において、フレーム１８と電極ホルダー１３におけ
るフランジ１５の上面が圧電素子２０で結合され、フレ
ーム１８とフランジ１５が複数の引っ張りばね２５で引
き寄せられている。他の構成は上記第１の実施例と格別
異ならない。この実施例において圧電素子２０に作動電
圧が印加されると、圧電素子２０は下方向に変形し、電
極ホルダー１３、すなわち、電極１２を下方に押し下げ
る。この押し下げ力は固体である圧電素子２０の歪みに
よるため強力なので、この実施例の構成は電極１２の加
工面積が大きく、加工液を押し退けて電極１２を下降さ
せる場合に大きな力を必要なときに有利である。

【００１８】図３は第３の実施例を示し、電極ホルダー
１３はフレーム１８に軸支されたクランクアーム２６の
一端に軸支され、クランクアーム２６の他端とフレーム
１８の間に圧電素子２０が横向きに取り付けられ、また
、クランクアーム２６は圧縮ばね１９によって電極ホル
ダー１３を下方へ付勢するように常時付勢されている。符号２７はガイドで電極ホルダー１３と一体のシャフト
１６を案内し、電極１２が横揺れするのを防止する。他
の構成は第１の実施例と同様である。この実施例ではク
ランクアーム２６を使用することで圧電素子２０の変形
量を拡大したり、変位の方向を転換できるから、圧電素
子２０の歪みによって駆動される機構をコンパクトに構
成することができる。

【００１９】図４は、第４の実施例を示し、フレーム１
８および電極ホルダー１３が第１実施例の場合と同様に
構成され、電極ホルダー１３は、そのシャフト１６をフ
レーム１８の底部１７に貫通させてフレーム１８に対し
て上下に移動自在に装着されている。そして、フランジ
１５の下面と底部１７の上面との間に持ち上げ用の圧電
素子２０ａが複数取付けられ、また、フランジ１５の上
面とフレーム１８における上壁との間に押し下げ用の圧
電素子２０ｂが装着されている。圧縮ばねや引っ張りば
ねは使用されない。他の構成は第１の実施例と同様であ
る。

【００２０】圧電素子２０ａ，２０ｂは共に上下に変形
し、交互に作動電圧が印加される。したがって、圧電素
子２０ａが変形すると電極１２が下降され、圧電素子２
０ｂが変形すると電極１２が上昇する。下降時、上昇時
ともに強い力を発揮できるから、この実施例は電極１２
が大きく重い場合に適している。結局、電極ホルダー１
３の形状やこれをラム１０の下部に装着する構造は、圧
電素子２０が変形するときに、圧電素子２０自体に圧縮
力が働く構造であれば任意である。

【００２１】

【発明の効果】集中放電を素早く、確実に停止させて加
工面に大きな放電痕が残るのを防止し、良質な製品を得
られる。従来機に対して、簡単な構成の付加で実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】断面による要部の正面図（第１実施例）。

【図２】断面による要部の正面図（第２実施例）。

【図３】断面による要部の正面図（第３実施例）。

【図４】断面による要部の正面図（第４実施例）。

【図５】模式的に示す圧電素子の構造。

【図６】模式的に示す型彫り放電装置。

【符号の説明】

５　　電極駆動装置　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　９　　送りねじサーボ機構１１　　ワーク　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１２　　電極１３　　電極ホルダー　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１４　　集中放電検出
装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極駆動装置に圧電素子の変形によって駆
動される機構と、電極とワーク間の集中放電を検出して
上記圧電素子に作動電圧を印加する手段を備え、上記の
圧電素子の変形によって駆動される機構を、電極にアー
ク放電の切断用急速後退・接近を行わせる配置としてあ
ることを特徴とした型彫り放電加工装置。
【請求項２】電極駆動装置が送りねじサーボ駆動機構を
備え、集中放電が検出されたときジャンプ作動を行なう
ものであることを特徴とした請求項１に記載の型彫り放
電加工装置。