JPS62236629A - 微細放電電極成形装置 - 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、特に加工穴径が１０ミクロン程度で、真円度
にサブミクロンの高精度が要求されるインクジェットプ
リンタ用ノズル、グラフィックディスプレイ用高精度電
子銃アパーチャ、光フアイバコネクタ、繊維ノズル、自
動車燃料噴射ノズル等の微細穴の放電加工に用いられる
微細放電電極を成形する微細放電電極成形装置に関する
ものである。

従来の技術 上記のような微細穴の放電加工を実現するためには、加
工装置として高精度な電極回転機構、微小放電技術、高
精度電極構造体等の技術の確立が必要である。これらの
技術については特開昭５７−３３９２２号公報、同５７
−１３８５４５号公報、同５７−１８９７２６号公報、
同５７−５９３２２号公報等に示されている。

以上の技術の他にも本発明に係るところの微細放電電極
の成形技術が必要である。

従来、微細放電電極を成形するには、微細放電加工装置
上で放電同格の極性を切り替え、逆放電させることによ
って行っている。成形の方法としては、高精度に研磨し
た電極成形ブロックの面に電極を回転させながら押し当
てることにより電極を成形加工する方式や、順次送り出
されるワイヤによって電極を成形加工する方式がある。

発明が解決しようとする問題点 上記の各種ノズル等において、穴の深さの浅いもの（穴
の深さが穴径の５倍以内のもの）については円形の放電
電極を用いても高精度な加工が可能であるが、板厚の穴
径の５倍を越す場合の穴や、貫通しない穴については、
円形の放電電極では加工が困難である。その理由は穴径
と放電電極の差が極めて小さいだめ、放電加工された加
工屑が穴の中に取り残されることと、絶縁液が入り込ま
ないため、放電加工を行うために必要な絶縁ギャップを
保つことができなくなることにある。そこで、加工屑の
除去と絶縁液の流入を容易にするために各種の提案がさ
れている。その中で最も有力な提案に放電電極を三日月
形等の非円形とするものがある。しかし、上記従来例の
放電電極の成形方式は、いずれも円形の放電電極の成形
方式であり、非円形の放電電極の成形を行うことが非常
に帷かしい。困難である第１の理由は、電極を回転させ
ることができない点にある。即ち、上記従来の方法で電
極を予め所望の径まで成形し、その後、電極を固定して
非円形に成形する際、極微細な電極を成形ブロックに微
小な位置決めを行うことが難かしいと同時に、放電エネ
ルギーによって電極と電極成形ブロックが溶着してしま
うなどの問題がある（電極を回転させて成形する場合に
は溶着の問題がない。）第２の理由は、極微細な電極を
電極成形ブロックに押し当てる（放電ギャップはあるが
）ことになるので、電極の偏心を生じることになり、真
円度の良い穴加工が困難となる。

そこで、本発明は、円形のみならず、非円形の微細放電
電極の成形を容易に、且つ高精度に実現する形 ことができるようにした微細放電電極成形装置を提供し
ようとするものである。

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、電極を回転させると共に回転軸方向に移動させる
手段と、上記電極の成形を行う電極成形ブロックと、こ
の電極成形ブロックを上記電極の回転軸と直交方向に微
動させる微動機構と、上記電極の回転位置を検出する手
段とを具備し、この検出手段の検出信号に基づいて上記
電極成形ブロックを微動させる微動機構を制御し得るよ
うに構成したものである。

作用 上記技術的手段による作用は次のようになる。

即ち、まず電極を回転させると共に軸方向に移動させ、
微動機構により平行ばねを微小変形させて電極成形ブロ
ックを電極側に微動させ、放電により電極を所望径に成
形する。そしてこの成形の間、若しくは成形後、電極を
回転させながら、検出手段による電極の回転位置の検出
信号に基づいて微動機構を制御し、電極成形ブロックを
電極に近付けて放電加工を行う。このように電極の回転
に同期させて電極成形ブロックを微動させることにより
電極を容易に、且つ高精度に非円形に形成させることが
できる。

実施例 以下、本発明の実症例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例における微細放電電極成形装
置を示す一部切欠正面図である。第１図に示すように電
極ｌはマンドレル２の先端に取り付けられている。マン
ドレル２の中間部上にプーリ３が取付けられている。架
台（図示省略）にはモータ４が支持され、このモータ４
の出力軸上にはプーリ５が取付けられている。プーリ３
と５には軸受６の孔７を貫通してベルト８が掛けられ、
マンドレル２はベルト８の張力により架台に取付けられ
た軸受６の受圧部９に当接されて鉛直方向で回転可能に
、且つ上下動（軸方向移動）可能に支持されている。従
ってモータ４の駆動によりプーリ５、ベルト８及びプー
リ３を介してマンドレル２及び電極ｌを回転させること
ができる。架台に支持された支持部材１０には送りねじ
１１が上下方向に移動可能に螺合されている。マンドレ
ル２と送りねじ１１の上方には抱子１２が設けられ、こ
の抱子１２はその中間部が架台に対して揺動可能に支持
され、抱子１２とマンドレル２及び送りねじ１１との間
には球体１３．１４が介在されている。架台にはモータ
１５が支持され、このモータ１５の出力軸上にはグーＩ
Ｊ　ｌ　６が取付けられている。一方、送りねじ１１の
下端部にはブーＩＪ１７が取付けられ、これらプーリ１
６と１７にベル）１８が掛けられている。従ってモータ
１５の駆動によりプーリ１６、ベルト１８及びプーリ１
７を介して送りねじ１１を上方、若しくは下方に移動さ
せ、これに伴い梃子１２を揺動させ、マンドレル２及び
電極１を下方、若しくは上方に移動させることができる
ようになっている。

加工槽１９の底部上にセラミックス製のペース２０が取
付けられ、このペース２０上に平行ばね２１の一側がね
じ２２などにより固定されている。平行ばね２１は鋼製
の板材よりなり、ねじ２２寄り位置において上下反対側
より凹入溝２３ａ、２３ｂが平行に形成され、これらの
凹入溝２３ａ、２３ｂを介して矢印Ｙ方向に微小に圧縮
（変形）され、若しくは復元し得るようになっている。

ペース２０の上方突出部２０ａと平行ばね２１の自由端
側との間には積層された電歪素子２４が介在されている
。従って電源２５からの電歪素子２４に対する印加電圧
によって電歪素子２４を変形させ、平行ばね２１を圧縮
させ、若しくは復元させることができる。このとき、上
記のように電歪素子２４を積層構造とすることにより変
形量を大きくすることができる。平行ばね２１上には電
極成形ブロック２６が取付けられ、この電極成形ブロッ
ク２６における電極１側の成形面は垂直面となるように
形成されている。この電極成形ブロック２６は上記のよ
うに平行ばね２１が圧縮、復元するのに伴い矢印Ｙ方向
に微動可能となっている。

電極１及び電極成形ブロック２６は加工４１９内の絶縁
液２７中に浸漬されている。

マンドレル２、即ち電極１はブラシ２８を介シて電極成
形ブロック２６と第３図に示すようにコンデンサ０１充
電抵抗Ｒを介して電源２９に接続され、電源２９により
マンドレル２、即ち電極ｌと電極成形ブロック２６に電
力を供給するが、電源２８の極性は、電極１端をプラス
、電極成形ブロック２６端をマイナスとし、穴加工とは
逆になるように設定されている。上記プーリ３の上面に
は第２図に示すように一部半径方向に黒色に塗った部分
、即ち回転位置検出用のマーク３０が設けられ、このマ
ーク３゜の位置は第１図に示すように７オトセンサ３１
により検出される。このフォトセンサ３１の検出信号に
基づいて電源２５からの電歪素子２４に対する印加電圧
を制御することができる。

次に上記実捲例の動作について説明する。まず電源２９
を投入し、上記のようにモータ４を駆動させてマンドレ
ル２及び電極１を回転させると共にモータ１５を駆動さ
せてマンドレル２及び電極１を上下動させる。次いで電
源２５からの′電歪素子２４に対する印加電圧により平
行ばね２１を圧縮した状態　−（原点位置）より印加電
圧を降下させて平行ばね２１を復元させ、電極成形ブロ
ック２６を電極１に側に微動させる。電極１と電極成形
ブロック２６が所定の放電ギヤノブになると放電が開始
され、成形加工が行われる。而してマンドレル２及び電
極１は回転と同時に上下動しているので、電極１は直径
が減少する。続いて電歪素子２４に対する印加電圧を降
下させることにより電極成形ブロック２６を電極１側に
徐々に近付けることにより第４図（ａ）　、　（ｂ）に
鎖線で示すように電！ｉ１を所望の外径ｄに成形するこ
とができる。この間、電極１と電極成形ブロック２６が
近付き過ぎて短絡した場合には、電歪素子２４に対する
印加電圧を上げて平行ばね２１を圧縮させ一電極成形ブ
ロック２６を電極１かり一旦、遠避けるように制御する
。

次に所望外径ｄの電極１を第５図（ａ）、　（ｂ）に示
すよ　　′うに一部カットした形状とするだめの加工を
行う。

カットする量をＣとする。フォトセンサ３１によりプー
リ３のマーク３０の位置を検出し、マンドレル２の回転
の成る位置、即ち電極１のカットする位置を検出する。

第６図にフォトセンサ３１の検出信号に基づいた電極成
形ブロック２６の位置制御についてのタイムチャートを
示す。第６図（ａ）は７オトセンサ３１の検出信号を示
し、第６図（ｂ＞は第３図に示す放電回路で検出する短
絡信号を示し、第６図（ｃ）は電歪素子２４に対する印
加電圧を示し、電極成形ブロック２６の位置も示してい
る。図では理解し易くするため、上側が電極１に近付く
ものとしている。まず、上記のように電極１を回転させ
る。電極成形ブロック２６は電極１と放電を生じない位
置（原点）にあるので、電［１の回転によりフォトセン
サ３１に生じる検出信号がＯＮとなる時点から電歪素子
２４の印加電圧を降下するように制御し、電極成形ブロ
ック２６を電極１に近付ける。近付くにしだがって電極
１は放′亀加工され始める。電ｔＡ１は回転しているの
で、フォトセンサ３１の検出信号がｏｆｆになり、これ
と同時に電歪素子２４の印加電圧を上げて電極成形ブロ
ック２６を原点に戻す。電極１と電極成形ブロック２６
が近付き過ぎて短絡した場合にも、電極成形ブロック２
６を原点に戻す。これを繰返して行うことにより電極１
の１回転の間で１ケ所だけに加工が進行し、第５図（ａ
）　、　（ｂ）に示すような非円形の電極の加工を行う
ことができる。電４１の回転数を３０００ｒｐｍとする
と、フォトセンサー３１の検出信号は５０Ｈｚとなる。

平行ばね２１と電歪素子２４を用いた機構では５０ｔｌ
ｚの応答性を持つことは容易であり、サブミクロンの位
置決めが可能である。

なお、第２図に示した回転信置検出用のマーク３０を複
数個所に設け、電極１の複数個所をカットすることも可
能である。また電極１を円形に成形しながらカットする
ことも可能である。

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれば、電極を
回転させると共に軸方向に移動させるようにし、電極成
形ブロックを微動機構により電極の軸方向と直交方向に
微動させるようにし、電極の回転位置を検出手段により
検出し、この検出手段の検出信号に基づいて微動機構を
制御し得るようにしているので、円形のみならず、非円
形の微細放電電極の成形を容易に、且つ高精度に実現す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例における微細放電
電極成形装置を示し、第１図は一部切欠正面図　第２図
はプーリの平面図、第３図は放電回路図、第４図（ａ）
及び（ｂ）は微細放電電極成形前の電極の正面図及び底
面図、第５図（ａ）及び（ｂ）は成形後の微細放電電極
の正面図及び底面図、第６図（ａ）乃至（ｃ）は電極成
形ブロックの位置制御タイミングチャートである。 １・・・電極、２・・・マンドレル、６・・・軸受、１
１・・・送、りねじ、１２・・・梃子、１９・・・加工
槽、２２・・・平行ばね、２４・・・電歪素子、２６・
・・電極成形ブロック、２７・・・絶縁液、３１・・・
７オトセンサ。 代理人の氏名　　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１基筒
　１　図 第２図 第４図 （ａ） Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極を回転させると共に回転軸方向に移動させる
   手段と、上記電極の成形を行う電極成形ブロックと、こ
   の電極成形ブロックを上記電極の回転軸と直交方向に微
   動させる微動機構と、上記電極の回転位置を検出する手
   段とを具備し、この検出手段の検出信号に基づいて上記
   電極成形ブロックを微動させる微動機構を制御し得るよ
   うに構成したことを特徴とする微細放電電極成形装置。
2. （２）微動機構が板材に反対側より平行に形成された凹
   入溝により微小に変形し得る平行ばねと、この平行ばね
   に微小な変形を与える電歪素子を具備した特許請求の範
   囲第１項記載の微細放電電極成形装置。