JPS63139622A - 放電加工装置 - 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、電極支持装置を改良した放電加工装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来の放電加工装置の放電加工においては、一般の工作
機械のように回転電極を用いて切削する方法はほとんど
利用されず、大半は総形電極による加工が利用されてい
る。これは金型加工が主な目的であり、金型の複雑な三
次元形状に適合するため、さらにはリブ等のピン角を有
する金型を製作するためである。このような、電極製作
法には、次に述べるようにおよそ２通りの方法がある。

第１の方法は、電極そのものを別途製作し、これをシャ
ンクに取付けて１本の電極形状を構成し、電極支持装置
に固定するようにしたものであり、第２の方法は、電極
を固定するシャンクに電極素材をあらかじめネジ、ロウ
付は等で強力に固定し、シャンクを治具等に固定して一
体的に電極を加工成形するものである。なおシャンクと
は、電極と電極支持装置との媒体をなすもので、電極は
シャンクを通じて取付、取外し、搬送等が行なわれる。

上記の第２の方法では、シャンクと電極が一体的に製作
されるため、電極製作時の位置決めを電極支持装置の位
置決め（キーオリエンテーション）と相対的関係をもた
せておくことにより、治工具の位置決めを通じて電極製
作時の位置精度（Ｘ。

Ｙ、Ｚ軸２回転方向）をそのまま高精度に放電加工装置
の電極支持装置上に反映することが可能である。この場
合は、原則として電極支持装置上での電極の位置出し作
業（傾き調整１回転方向調整）は行なわなくてもよく、
確認程度ですむ。このため機械の稼動率を向上させるこ
とができる。

一方、第１の方法は、第２の方法が基本的に採用できな
い場合、例えば長尺、薄物形状でシャンクに取付けて加
工するとびびりや振動で加工その物が十分行なえないも
の、あるいは多数個取り、切削加工等のように電極単位
で加工した方が製作コスト、形状精度の観点から良いも
の等であり、非常に現場的な方法であって従来から最も
一般的な方法として採用されてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この第１の方法は、放電加工装置の主軸
先端に設けられた電極支持装置の電極ホルダーに電極を
取付けた後、放電加工装置上で電極の位置出し作業、つ
まりＸＹテーブルに対する電極の平行度、直角度、Ｚ軸
に対する電極の傾き調整等の作業を、作業者がテストイ
ンジゲータ等を確認しながら調整ネジ等で行なわなけれ
ばならず、さらにテーブル上に積載された被加工物に対
する位置出し等も行なわなければならない。このため、
これらの位置出し作業の占める割合が金型製作期間中の
比較的大きな値となり、また位置出し作業は加工そのも
のはできないため稼動率が低下するという問題がある。

さらにまた位置出し作業が作業者自身の熟練度に大きく
左右され、特に精度面でのバラツキ、精度低下等、最近
の金型高精度化への要求のネックとなってきている。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、上記第１の方法で電極が製作され電極支持装置
に取付けられても、機械上で自動的に高精度に電極の位
置出しを行うことのできる電極支持装置を備えた放電加
工装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、
電極ホルダーの一端を自在継手で連結し、他端を球面軸
受で支承するとともにＵ、　Ｖ軸テーブルで移動可能と
し、自動傾き補正を可能とした電極支持装置を具備した
放電加工装置を提供するものである。

〔作用〕

電極ホルダーとフレームとを連結する自在継手部をピボ
ット点とし、Ｕ、　Ｖ軸テーブルの移動位置決めに伴い
電極ホルダーに傾斜角を付与し、並進回転形みそすり運
動を行なわせて自動的に電極の位置出しを行なう。

〔実施例〕

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明に係る放電加工装置
の電極支持装置の実施例を示す縦断面図及びそれをＢ方
向からみた要部の側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面
図、第３図は第１図のＣ−Ｃ断面図、第４図は第１図の
Ｄ−Ｄ断面図である。

図に示すように放電加工装置（図示せず）の主軸ヘッド
（１）には絶縁板（２）が取付けられ、電極支持装置（
３）は絶縁板（２）を介して主軸ヘッド（１）に固定さ
れている。電極支持装置（３）のフレーム（４）はその
中に電極ホルダー（５）を収納しており、電極ホルダー
（５）はテーバ形状のシャンク（６）を高精度にチャッ
クするためのテーバホルダー面（７）を有し、テーバホ
ルダー面（７）の軸方向の２個所にはＯ−リング（８）
、０−リング溝（９）が形成されている。また加工液を
シャンク（６）に設けた管路（１０〉を経て電極（１１
）の管路（１０ａ）へ導びき噴出させるための室（１３
）及び管路（１４）が設けられており、電極支持部（１
２）の先端部には電極（１１）が取付けられ、０−リン
グ（１５）により加工液のシールを行う。さらにシャン
ク（８）の後端部にはプルスタッドボルト（１Ｂ）が植
え込まれており、プルスタッドボルト（１６）の先端に
はボール係合部（１７）が設けられている。

牽引ロッド（１８）はボール係合部（１７）を案内する
室（１９）を有し、室（１９）の側壁にはボール（２０
）がラジアル方向に移動可能に収納されている。牽引ロ
ッド（１８）のボール（２０）の収納部の外形は、電極
ホルダー（５）のテーバホルダー面（７）の奥側に位置
した案内面（２１）に精密に嵌合し、案内面（２１）は
テーバ案内面（２２）と隣接して配置されている。この
ため牽引ロッド（１８）が押出されると、ボール（２０
）はテーバ案内面（２２）が末広がり形状となっている
ため、ラジアル方向へ移動可能となる。したがってこの
状態では、プルスタッドボルト（１Ｂ）のボール係合部
（１７）への押圧力が解除され、シャンククロ）を外へ
引き出すことができる。また、牽引ロッド（１８）が第
１図（ａ）に示すように上方に引き上げられたときは、
ボール（２０）はテーバ案内面（２２）により軸芯方向
へ押出され、ボール係合部（１７）に作用してシャンク
（６）はテーパホルダー面（７）に強力に押し付けられ
る。また座金（２３）と、電極ホルダー（５）の中央を
貫通する牽引ロッド（１８）に固定されたプレート（２
５）との間には皿バネ（２４）が配設されており、牽引
ロッド（１８）の一端に設けられた細長いロッド部（２
７）の先端は上部に設けられたピストン（２８）のロッ
ド（２９）に当接するよう配置されている。さらに電極
ホルダー（５）の上部に設けられたフランジ（３０）に
は軸（３１）がラジアル方向に貫通され、ネジによりフ
ランジ（３０）に固定されている。フランジ（３０）及
び軸（３１）の中央部に設けた穴にはロッド部（２７）
が隙間を介して貫通している。

ピストン（２８）は電極弁（３２）が励磁状態になると
、コンプレッサー（３３）の圧縮空気が流入してスプリ
ング（３４）を圧縮しながら下方へ移動する。さらに移
動を続けると、ピストンロッド（２９）がロンド部（２
７）の先端に接触し、皿バネ（２４）を圧縮させながら
牽引ロッド（１８〉を下方へ押し出し、これにより前述
の如くシャンク（６）を電極ホルダー（５）から抜き取
ることができる。電極弁（３２）が無励磁の場合は、ピ
ストン（２８）はスプリング（３４）により上方へ押し
上げられるため、牽引ウッド（１８）には常に皿バネ（
２４）により上方への引張り力が作用する。

電極ホルダー（５）の軸芯と同軸状に配置されたリング
（３５）は、ラジアルベアリング（３６）を有し、軸（
３１）を回転自在に支承する。またリング（３５）と電
極ホルダー（５）との間にはスラストベアリング（３７
）が挿入されており、リング（３５）をラジアル方向に
移動しないようにしている。また第３図に示すように、
リング（３５）からは軸（３１）と直行する方向に軸（
３８）が突設され、フレーム（４）にラジアルベアリン
グ（３９）を介して回転自在に支承されており、さらに
フレーム（４）とリング（３５）との間にはスラストベ
アリング（４０）が配置されている。これにより、電極
ホルダー（５）とフレーム（４〉の間は自在継手と同じ
原理で連結されることになり、電極ホルダー（５）は第
１図（ａ）のＰ点をピボット中心とするＸ、　Ｙ軸方向
の振り子運動が可能となる。

球面軸受（４１）は電極ホルダー（５）の中間外周面を
ボールベアリング（４３）を介して回転及び軸方向に摺
動自在に支承しており、また球面軸受（４１）のハウジ
ング（４４）はＶ軸テーブル（又はＵ軸）を構成する。

ハウジング（４４）の両側面にはＶ字形状の転勤面（４
５）が形成されており、Ｕ軸テーブル（４７）の側壁の
内側に設けられた転勤面（４８）と対抗し、両転動面（
４５）、　（４８）間に介装されたボール（４６）を介
してＵ軸テーブル（４７）上を第１図（ａ）の紙面と垂
直方向に移動することができる。ハウジング（４４）の
Ｕ軸テーブル（４７）に対する相対的移動は、第２図の
ハウシング（４４）に設けられたボールネジ（５０）に
係合するメネジ（４９）及びＵ軸テーブル（４７）に固
定されたＶ軸モータ（５１）により行われる。なお（５
２）はＵ軸テーブル（４７）の送り量を検出するエンコ
ーダである。

Ｕ軸テーブル（４７）のＶ軸テーブル（４４）と直行す
る両側面には、Ｖ軸テーブル（４４）と同様にボール（
５３）の転勤面（５４）を有し、それに対抗するフレー
ム（４）の内壁には転勤面（５５）が設けられ、ボール
（５３）を介してフレーム（４）に対して相対的移動を
可能としている。なお転勤面（４５）、　＜４８）及び
（５４）。

（５５）により形成される空間には、この空間より少し
大きめのボール（４８）、　（５３）が挿入され、移動
方向以外の横荷重に対してはガタ等がなく、十分な耐荷
重が考慮されている。Ｕ軸テーブル（４７）のフレーム
（４）に対する移動は、Ｕ軸テーブル（４７）に固定さ
れたメネジ（５Ｂ）、ボールネジ（５７）で行なわれる
。ボールネジ（５７）はベアリング（５８）で支承され
ると共に、歯車（５９）、タイミングベルト（ｍｆｌ付
ベルト）　（６０）、歯車（６１）を介してモータ（Ｂ
２）で駆動され、送り量はＶ軸と同様にエンコーダ（Ｂ
３）で検出される。

加工液の電極ホルダー（５）への供給は、前述の如く電
極ホルダー（５）がフレーム（４）の内部で稼動となっ
ているため、フレキシブルホース（６４）で連結する必
要がある。また、電極ホルダー（５）はそれ自体自転で
きないようになっているため、電極（１１）の基準面を
Ｕ、Ｖ軸に関係づけるためには、シャンク（６）自体の
回転ホルダー（５）に対する位置決めをする必要がある
のは当然であり、それはシャンク（６）に対して突設し
て設けられているビン（５）と、電極ホルダー（５）に
植え込まれている偏心ピン（６Ｂ）により構成されてい
る。偏心ピン（６６）が偏心構造となっているのは、長
期間の使用に際して摩耗等で位置決め不良となるのを防
止するためであり、セットネジ（６７）を緩めて偏心ピ
ン（６Ｂ）を回すことにより調整することができる。な
お、フレーム（４）の内部へゴミ等が進入するのを防ぐ
カバー（Ｂ８）はゴム、布等で構成され、電極ホルダー
（５）の移動の干渉にはならないようになっている。

上記のように構成した本発明の作用を第５図（ａ）　、
　　（ｂ）により説明する。まず電極ホルダー（５）は
垂直におかれているものとする。ここでＰ点は電極ホル
ダー（５）とフレーム（４）との連結の中心点で、ピボ
ット点を与える。つまりリング（３５）を媒体としてそ
れぞれ回転自在に支承されているため、電極ホルダー（
５）はＵ軸、Ｖ軸に平行に振り子運動が可能であり、Ｕ
、　Ｖ軸の合成した振り子運動も可能である。但し、自
転そのものはできないが、第５図に示すごとく振り子角
度θを以て並進回転運動をしなからみそすり運動を可能
にする。振り子角度θは後述するが実際的には数度の範
囲であり、これで十分である。またこれに伴う球面軸受
（４１）の移動範囲も数ｍｍから士数論の範囲で十分で
ある。振り子角度θを生じさせるためには、球面軸受（
４１）をＵ、　Ｖ軸で移動させる必要があるわけで、球
面軸受（４１）の中心と垂直線２軸からの距離ｒと、ピ
ボット点までの高さｇにより次式 ％式％ で決定される。これにより振り子角度θに必要なＵ、Ｖ
軸移動Ｑｒを求めることができる。なおｐは一定値であ
る。Ｕ、　Ｖ軸上で距Ｒ１ｒが与えられると、第５図（
ｂ）に示すように球面軸受（４１）は常に電極ホルダー
（５）に正対するため、ハウジング（４４）に対して球
面軸受け（４１）はθ傾斜することになる。この球面軸
受（４１）の自転は隙間なく正確に行われる。これと同
時に球面軸受（４１）は電極ホルダー（５）の中心軸の
長手方向に相対的に移動することになる。この移動もボ
ールベアリング（４３）を介在して行われるため、極め
て正確にかつガタがな（円滑に進行する。

以上の如＜Ｕ、Ｖ軸の位置決めに応じて振り子角度θが
数度以内であれば、任意の方向へ振り子角度を設定し位
置決めすることができる。またＵ。

Ｖ軸を同時２軸制御を行いながら円運動を行なわせると
、並進回転形のみそすり運動を実現することができる。

本発明の最も基本的な応用例を第６図（ａ）。

（ｂ）　、　（Ｃ）により説明する。

図において、まず電極はシャンクとは切り離して別途製
作されたものとする。これに電極支持部が取付けられ、
電極ホルダーへ挿入されたものとし、その時点では一般
的に電極の傾きはＺ軸（垂直線）に平行であるかどうか
は保証されない。このため電極に傾きがないかどうか、
あれば修正する必要がある。このためには第６図（ａ）
に示す如くテーブル上に設置された基準球（１００）を
使用して接触位置決めを行い、そのときの座標値Ｘ。。

Ｚｏを求める。次に２軸を２１までさげて再び基準球（
１００）に対する接触位置決めを、行い、Ｘｌを求める
。これにより電極の傾きθ０は で求めることができ、 ｒ−ＩＩ−ｊａｎθ０ で求められた距離だけＵ軸（又はＶ軸）を移動すれば、
第６図（Ｃ）の如く電極の傾きは修正される。

例えば、一般的に電極を取付けてもその精度は数十ｐ　
ｍ　／　１００　ｍｓ程度であり、ＩＩ　−１００ａｍ
として、補正距離「を求めると、 ｒ＝１００Ｘｔａｎθ０ ”０．０５０　　＋ａ＋ｉ となり、したがって５０μｍだけＵ又はＶ軸を移動させ
ればよい。

Ｖ軸方向についても同様にして電極の傾きを修正するこ
とができる。これら第６図（ａ）　、　（ｂ）　。

（Ｃ）及び途中の数値演算過程は数値制御装置との結合
で容易に行うことができる。距離ｒは数値制御装置（以
下ＮＣと呼ぶ）からエンコーダのパルス数として与えら
れ、各モータは指令パルス数とエンコーダからのフィー
ドバックパルス数が一致するまで回転し、一致したとこ
ろで回転がストップするクローズトループシステムで構
成される。

以上の各プロセスはＮＣにより自動的かつ高速。

高精度に行わせることができる。さらに１回目の修正後
、再度第６図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）のプロセ
スを経て測定及び修正が正確に行われているかの確認が
できる。また１回、２回と同じことを繰り返すことによ
り誤差を徐々に収れんさせることができ、より高精度の
電極傾きの修正が可能になる。

これらはＮＣプログラムの構成次第で種々の応用が考え
られるのは自明である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、前述の
第１の電極製作方法で成形された電極を用いて高精度か
つ自動的に電極の傾き修正が可能となり、放電加工装置
上での電極傾き修正時間の短縮が可能となって装置の稼
動率が向上し、これにより金型製作期間を短縮すること
ができる。また修正中は作業者の監視が不用で、作業者
は別の操作、業務を行うことができ、全体として省力化
が実現できる。さらに従来のテコ式ダイヤルゲージによ
る修正作業では、ゲージの分解能（例えば１目盛り２μ
ｍ又は１０μｍ）により、更には位置決め精度目標値に
よって最終傾き補正は大きく左右されていたが、ＮＣに
よりその傾き修正後の精度のバラツキ、安定性は常にＮ
Ｃの最少ｔｔｉ令単位で決定されるため、一定に押える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の実施例を示す縦断
面図及びそれをＢ方向よりみた要部の側面図、第２図は
′Ｍ１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＣ−Ｃ断面
図、第４図は第１図のＤ−Ｄ断面図、第５図（ａ）　、
　（ｂ）　、第６図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は
それぞれ本発明の作用説明図である。 （１）・・・主軸ヘッド、（３）・・・電極支持装置、
（４）・・・フレーム、（５）・・・電極ホルダー、（
６）・・・シャンク、（７）・・・テーパホルダー面、
（１１）・・・電極、（１２）・・・電極支持部、（１
６）・・・プルスタッドボルト、（１７）・・・ボール
係合部、（１８）・・・牽引ロッド、（２４）・・・皿
バネ、（２８）・・・ピストン、（３１）・・・軸、（
３５）・・・リング、（４１）・・・球面軸受、（４４
）ハウジング、（４５）、　（４ａ）。 （５４）、　（５５）・・・転勤面、（４６）、　（５
３）・・・ボール、（４７）・・・Ｕ軸テーブル、（４
９）、　（５６）・・・メネジ、（５０）。 （５７）・・・ボールネジ、（５１）、　　（６２）・
・・モータ、（５２）。 （Ｂ３）・・・エンコーダ。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すものと
する。 第５図 （Ｇ） 第６図 （ａ）　　　（ｂ） （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電極と被加工物とを対向させ、加工液を介在させて電圧
   を印加しながら上記電極を相対的に被加工物へ接近させ
   て加工を行う放電加工装置において、 一端に牽引レバーを備えた電極を支持するテーパ形状の
   シャンクと、このシャンクを収納する電極ホルダーと、
   上記シャンクの支持機構と、上記シャンクを上下に移動
   させる機構と、上記電極ホルダーの外周に摺動自在に配
   設された球面軸受と、この球面軸受を支承しかつ直交す
   る２軸に移動可能なＵ軸テーブル及びＶ軸テーブルと、
   このＵ軸テーブル及びＶ軸テーブルの何れか一方のテー
   ブルを摺動可能に支承するフレームと、このフレームに
   取付けられ上記一方のテーブルを駆動し制御するモータ
   と、上記一方のテーブルに取付けられ上記他方のテーブ
   ルを駆動するモータと、上記電極ホルダーとフレームを
   連結する自在継手等を備え、上記自在継手部をピボット
   点として上記Ｕ軸テーブル及びＶ軸テーブルの移動位置
   決めに伴い上記電極ホルダーに傾斜角及び並進回転形み
   そすり運動を付与させるようにした電極支持装置を具備
   したことを特徴とする放電加工装置。