JPH07106499B2 - 微細孔の精密仕上げ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微細孔の精密仕上げ装置に関する。

さらに詳しくは、穿孔直径が極めて小さくこの穿孔直径
に対する穿孔深度が相対的に大きな微細孔を連続的に精
密に穿孔仕上げするのに好適な装置に関する。

〔従来の技術〕

微細孔としては、例えば、セラミックグリーンシートに
１ギャングづつ１工程で同時に穿孔するために供せられ
る金型ダイのダイホールがある。このダイホールの形成
では、約50mm×50mmの平面内に1.0mm程度の間隔で厚さ
1.0〜2.0mmに対し穿孔直径が0.1mmの穿孔が行なわれ
る。

従来、このような微細孔の穿孔手段としては、例えば、
一般的にはCNC放電加工機を用いることが知られてい
る。なお、この外に、電子ビーム、レーザ加工等も行な
われている。

さらに一般的なドリル穿孔による手段も行なわれてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の従来の微細孔の穿孔手段では、装置構造が複雑性
等により装置価格が高価であるという問題点を有してい
る。

さらに、連続的に多数個の微細孔を穿孔工作する場合に
穿孔の作業効率が低いという問題点を有している。

さらに、穿孔された微細孔の壁面がテーパ形となり孔径
が均一にならない等穿孔の工作精度が低いという問題点
を有している。

さらに、上記ドリル穿孔方法においては、３枚刃のドリ
ルを使用した場合でも所定位置からの芯ずれを回避する
ことが困難であり、また壁面の仕上げも所望の仕上面を
得ることが困難であった。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたもの
で、穿孔の作業効率、工作精度が良好で価格が安価な微
細孔の精密仕上げ装置を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

前述する目的を達成するため、請求項１は下孔加工され
た穿孔材料をＸ方向、Ｙ方向に移動させるワーク機構
と、穿孔位置に移動した穿孔材料を介して相対して固定
的に配置されるアームを有する支持フレームと、支持フ
レームの両アームに支持され穿孔材料の下孔に挿通され
る極細ワイヤ電極と、支持フレームの片側のアームの外
側に設けられ極細ワイヤ電極を間欠並びに連続的に供給
する極細ワイヤ電極供給機構と、穿孔材料の下孔に挿通
された極細ワイヤ電極に高電圧を印加する電源供給機構
と、穿孔材料の下孔に挿通され電源供給機構により高電
圧を印加される極細ワイヤ電極周りを冷却する冷却機構
と、穿孔材料と支持フレームの極細ワイヤ電極供給側の
アームとの間で極細ワイヤ電極を切断する切断機構と、
その切断機構と支持フレームの極細ワイヤ電極供給側の
アームとの間で切断された極細ワイヤ電極を掴んで極細
ワイヤ電極の切断端を穿孔材料の下孔に案内するガイド
機構と、前記支持アーム下方に設置されガイド機構で供
給され下孔を挿通する極細ワイヤ電極に張力を付与する
流体サイクロン及びその下位の引込みローラとを備えて
いることを要旨とする。

また、請求項２は前記引込みローラの下位に前記切断機
構で切断された極細ワイヤ電極を細断するスクラップカ
ッターを備えていることを要旨とする。

〔作用〕

前述の手段によれば下記の作用がある。

（請求項１）穿孔材料の下孔加工は一般的なドリル加工
等で粗穿孔すればよく、粗穿孔された下孔はこれにガイ
ド機構で挿通され流体サイクロンの案内作用で引込みロ
ーラに引き込まれて直線状に張設された極細ワイヤ電極
による放電加工によって均一な孔径に精密仕上げされ
る。さらに、極細ワイヤ電極周りの構造は従来の一般的
なワイヤカット構造を利用したものであるため、構造が
簡素で構成部材単価も安価であり装置全体を安価に製造
することができる。このため、穿孔の作業効率、工作精
度が良好で価格が安価な微細孔の精密仕上げ装置を提供
するという課題が解決される。

（請求項２）放電加工後に切断された極細ワイヤ電極を
取扱し易いようにスクラップカッターで細断する。

〔実施例〕

以下、本発明に係る微細孔の精密仕上げ装置の実施例を
図面に基いて説明する。

この実施例では、水平に設置されたベース１の水平面上
を移動する穿孔材料（ワーク）Ｐに対し、直交する垂直
方向へ極細ワイヤ電極Ｔが供給されるようにした構造か
らなるものが示されている。

ベース１上には、ワーク機構２が設備されている。

このワーク機構２は、モータ，ネジ棒等の組合せからな
るＸ軸移動部21,Y軸移動部22を備えてワークテーブル23
をベース１の平面上で縦横方向（Ｘ軸,Y軸方向）へ移動
自在にしており、ワークテーブル23の先端に取付けられ
た箱形のワークホルダ24内に穿孔材料Ｐをセットするこ
とができるようになっている。このワークホルダ24は、
第３図に詳細に示されるように、上面が開放され下面に
ドレンホール24aが開口され側面にオーバフロー孔24bが
開孔された箱形であり、下面近くに設けられた位置決め
ピン24cに穿孔材料Ｐが差込みセットされるようになっ
ている。

このワーク機構２は、図示しないコントローラによって
駆動制御されるようになっている。

なお、ワークホルダ24にセットされる穿孔材料Ｐは、予
めドリル加工等によって下孔Ｐ′が粗穿孔される。

ベース１上のワーク機構２から若干離れた位置には、支
持フレーム３が設備されている。

この支持フレーム３は、上下に相対するアーム31,32を
有してコ字形に形成されており、コ字形の開放部が穿孔
材料Ｐの穿孔位置となるように設定されベース１に固定
されている。この各アーム31,32には、夫々第２図
（Ａ）（Ｂ）に示すような絶縁性の２組のアイドラー31
a,31a及び２本のローラ31b,31bからなる位置決め機構30
が設けられ、穿孔材料Ｐの下孔Ｐ′に挿通された極細ワ
イヤ電極Ｔを穿孔材料Ｐの上下両側で絶縁支持すること
ができるようになっている。

なお、位置決め機構30を介して支持される極細ワイヤ電
極Ｔは、真鍮またはタングステンを素材として直径が0.
10〜0.05mmに形成されたものである。因に、一般的なワ
イヤカッタで使用されるワイヤは、真鍮を素材として直
径が0.30〜0.20mmに形成されたものである。

支持フレーム３の上側のアーム31の上部側には、極細ワ
イヤ電極供給機構４が設備されている。

この極細ワイヤ電極供給機構４は、極細ワイヤ電極Ｔを
長尺に捲回した収納ボビン41と、回転駆動して極細ワイ
ヤ電極Ｔを間欠的に一定長づつあるいは連続的に支持フ
レーム３側へ繰出す繰出しローラ42と、収納ボビン41,
繰出しローラ42の間に設けられたアイドラ43とからな
る。なお、この繰出しローラ42は、支持フレーム３のア
ーム31の位置決め機構30の直上に配置されており、この
ローラ42が前記位置決め機構30のアイドラー31aを兼用
することもよい。

この極細ワイヤ電極供給機構４（繰出しローラ42）は、
図示しないコントローラによって駆動制御されるように
なっている。

極細ワイヤ電極供給機構４から繰出される極細ワイヤ電
極Ｔには、電源供給機構５が接続している。

この電源供給機構５は、穿孔材料Ｐの下孔Ｐ′に挿通さ
れた極細ワイヤ電極Ｔに高電圧を印加して高電圧エネル
ギを供給し下孔Ｐ′に放電を行なわせる電源本体51と、
電源本体51の＋極と極細ワイヤ電極供給機構４の繰出し
ローラ42とを接続するフィーダ線52と、電源本体51の一
極とワーク機構２のワークホルダ24にセットされている
穿孔材料Ｐとを接続するフィーダ線53とからなる。

この電源供給機構５は、図示しないコントローラによっ
て制御されるようになっている。

放電を行ない発熱する極細ワイヤ電極Ｔに対しては、冷
却機構６が設けられている。

この冷却機構は、図示しない送水ポンプに接続し穿孔材
料Ｐの下孔Ｐ′に挿通された極細ワイヤ電極Ｔに向けら
れたノズルからなり、冷却水を噴射して発熱した極細ワ
イヤ電極Ｔを冷却するようになっている。なお、この冷
却水は、ワーク機構２の箱形のワークホルダ24内へ噴射
されて外部へ飛散するのを防止されており、ワークホル
ダ24のドレンホール24aから排出または過滞留した場合
オーバフロー孔24bから溢流するようになっている。

支持フレーム３の極細ワイヤ電極Ｔの供給側である上側
のアーム31とその下方に位置することになる穿孔材料Ｐ
との間には、切断機構７が設備されている。

この切断機構７は、穿孔材料Ｐの下孔Ｐ′に挿通され放
電加工の終了した極細ワイヤ電極Ｔを別の下孔Ｐ′に挿
通するために切断するカッタ71と、カッタ71を動作する
シリンダ72とからなる。なお、これ等カッタ71、シリン
ダ72を極細ワイヤ電極Ｔに近接、離間させるシリンダ
（図示せず）をも有しており、切断時以外は極細ワイヤ
電極Ｔから離間した位置に待機するようになっている。

この切断機構７は、図示しないコントローラによって駆
動制御されるようになっている。

切断機構７と支持フレーム３の上側のアーム31との間に
は、ガイド機構８が設備されている。

このガイド機構８は、極細ワイヤ電極Ｔを掴むハンド81
と図示しないアクチュエータによりハンド81を上下動す
るアーム82とを有し、切断機構７により切断された極細
ワイヤ電極Ｔを掴んで下動し切断端を穿孔材料Ｐの新な
下孔Ｐ′に挿通するようになっている。なお、極細ワイ
ヤ電極Ｔを穿孔材料Ｐの下孔Ｐ′に挿通した後には、極
細ワイヤ電極Ｔを離して支持フレーム３の上側のアーム
31側に待機するようになっている。

このガイド機構８は、図示しないコントローラによって
駆動制御されるようになっている。

支持フレーム３の下側のアーム32の下部側には、回収機
構９が設備されている。

この回収機構９は、支持フレーム３のアーム32の碍子32
a,32bの直下に配置され極細ワイヤ電極Ｔの切断端を垂
直に下方へ水流等で案内するロート形の流体サイクロン
91と、流体サイクロン91の下方に設けられ極細ワイヤ電
極Ｔを噛込むようにして極細ワイヤ電極供給機構４の繰
出しローラ43との間で極細ワイヤ電極Ｔに張力を付与し
ながら間欠的に一定長づつ引下げる引込みローラ92と、
引込みローラ92の下方に設けられ切断され降下する極細
ワイヤ電極Ｔを切断するスクラップカッタ93と、スクラ
ップカッタ93の下方に設けられ細断された極細ワイヤ電
極片Ｔ′を収納する回収箱94とからなる。

この回収機構９（引込みローラ92）は、図示しないコン
トローラによって駆動制御されるようになっている。

このような実施例では、従来の一般的なワイヤカッタ構
造を利用して放電加工構造を具備した構成となっている
ことから、特殊な構成部材が要求されたり構造が複雑に
なったりすることはなく、安価に製造することが可能で
ある。

また、このような実施例によると、第４図〜第９図に示
すような動作態様が採られることになる。

即ち、第４図は切断機構７によって極細ワイヤ電極Ｔが
切断された直後を示すものであり、換言すれば穿孔材料
Ｐの１個の下孔Ｐ′の穿孔仕上げが終了した直後を示す
ものである。このように切断された極細ワイヤ電極Ｔ
は、第４図〜第７図に示すように、回収機構９の流体サ
イクロン91に案内されて引込みローラ92に引下げられ、
さらにスクラップカッタ93で細断されて極細ワイヤ電極
片Ｔ′となって回収箱94に集積収納される。このため、
使用済みの極細ワイヤ電極Ｔの廃棄を容易に行うことが
できる。なお、この極細ワイヤ電極Ｔの切断の際には、
既にガイド機構８のハンド81が極細ワイヤ電極Ｔを掴ん
でいる。

第４図に示す極細ワイヤ電極Ｔの切断の後には、第５図
に示すように切断機構７が極細ワイヤ電極Ｔから離間し
た位置に移動待機して後述の動作の邪魔にならないよう
になる。

第５図に示す切断機構７の移動待機の後には、第６図に
示すように、ワーク機構２を動作して極細ワイヤ電極Ｔ
の直下に穿孔材料Ｐの次の下孔Ｐ′を位置させ、ガイド
機構８を動作して極細ワイヤ電極Ｔの切断端を降下させ
る。なお、この極細ワイヤ電極Ｔの切断端の降下の際に
は、極細ワイヤ電極供給機構４の繰出しローラ42も駆動
される。また、ワーク機構２の移動の量、方向は、画像
処理法等による図示しないコントローラの制御で確実に
行なうことができる。

第６図に示す極細ワイヤ電極Ｔの切断端の降下は、第７
図，第８図に示すように、穿孔材料Ｐの下孔Ｐ′および
支持フレーム３のアーム32の碍子32a,32bへの挿通でガ
イド機構８の関与が終了し、その後は回収機構９の流体
サイクロン91、引込みローラ92が関与することになる。

第８図に示すように極細ワイヤ電極Ｔが穿孔材料Ｐの下
孔Ｐ′，支持フレーム３のアーム32の碍子32a,32bへ挿
通され回収機構９の流体サイクロン91,引込みローラ92
に連係した状態で、第９図に示すようにガイド機構８を
上方へ移動待機させた後に、電源供給機構５から高電圧
を極細ワイヤ電極Ｔに印加し、高電圧エネルギによる放
電加工で穿孔材料Ｐの下孔Ｐ′を精密に穿孔仕上げす
る。この放電加工による穿孔仕上げでは、冷却機構６に
よって発熱に伴なう不具合が回避されると共に、冷却機
構６の冷却水により加工屑等が除去され、より精密な仕
上げとなる。

この後には、第４図に示す極細ワイヤ電極Ｔの切断以下
が繰返され、穿泡材料Ｐの所定個数の小孔Ｐ′が連続的
に効率良く穿孔仕上げされることになる。

尚、第１図に示す100は、ベース１上の装置部分を覆う
恒温ボックスであり、装置の加工精度を確保するととも
に工場全体を一定温度にする必要がなくなる。又、第６
図に示した102はCCDカメラであって、線通しの際に画像
処理によるロボットハンドの制御を行なうものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る微細孔の精密仕上げ装置は、
ドリル加工等で粗穿孔された下孔を挿通する極細ワイヤ
電極に流体サイクロン及び引込みローラで張力を付与し
て直線状に矯正された極細ワイヤ電極による放電加工に
よって均一な孔径に精密仕上げし、下孔１個の穿孔仕上
げが完了した後には従来一般的なワイヤカット構造で極
細ワイヤ電極を切断して次の下孔に挿通し連続して効率
的に穿孔工作することができるため、穿孔の作業効率、
工作精度の向上を低コストで実現できる。

更に、流体サイクロンは均一な孔径の精密仕上げ後の切
断された極細ワイヤ電極をその渦流で排除できるもので
あるから、回収や廃棄が簡単である。

その上、流体サイクロンによって、切断された極細ワイ
ヤ電極の直線的な案内が行われ、その下位のスクラップ
カッター細断するようにしていることから、極細ワイヤ
電極の細断が確実であり、後始末が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る微細孔の精密仕上げ装置の実施例
を示す正面断面図、第２図（Ａ）は位置決め機構の正面
図、第２図（Ｂ）はその側面図、第３図は第１図の要部
拡大斜視図、第４図〜第９図は第１図の動作を順に示す
図である。 2:ワーク機構、3:支持フレーム 4:極細ワイヤ電源供給機構 5:電源供給機構、、6:冷却機構 7:切断機構、8:ガイド機構 31,32:アーム、P:穿孔材料 Ｐ′：下孔 T:極細ワイヤ電極、91:流体サイクロン 93:スクラップカッター 92:引込みローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下孔加工された穿孔材料をＸ方向、Ｙ方向
   に移動させるワーク機構と、穿孔位置に移動した穿孔材
   料を介して相対して固定的に配置されるアームを有する
   支持フレームと、支持フレームの両アームに支持され穿
   孔材料の下孔に挿通される極細ワイヤ電極と、支持フレ
   ームの片側のアームの外側に設けられ極細ワイヤ電極を
   間欠並びに連続的に供給する極細ワイヤ電極供給機構
   と、穿孔材料の下孔に挿通された極細ワイヤ電極に高電
   圧を印加する電源供給機構と、穿孔材料の下孔に挿通さ
   れ電源供給機構により高電圧を印加される極細ワイヤ電
   極周りを冷却する冷却機構と、穿孔材料と支持フレーム
   の極細ワイヤ電極供給側のアームとの間で極細ワイヤ電
   極を切断する切断機構と、その切断機構と支持フレーム
   の極細ワイヤ電極供給側のアームとの間で切断された極
   細ワイヤ電極を掴んで極細ワイヤ電極の切断端を穿孔材
   料の下孔に案内するガイド機構と、前記支持アーム下方
   に設置されガイド機構で供給され下孔を挿通する極細ワ
   イヤ電極に張力を付与する流体サイクロン及びその下位
   の引込みローラとを備えていることを特徴とする微細孔
   の精密仕上げ装置。
2. 【請求項２】前記引込みローラの下位に前記切断機構で
   切断された極細ワイヤ電極を細断するスクラップカッタ
   ーを備えていることを特徴とする請求項１記載の微細孔
   の精密仕上げ装置。