JPS63144915A - 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＋ＪＯ工装置の放電加工においては、一般の
工作機械のように日乾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か利用され
ている。これは金型加工が主な目的であり、金型の＋ｘ
　＞ｂな三次元形状に適合するため、さらにはリブ等の
ビ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、ＷＩ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１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１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−トさせ
ることかできる。

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２Ｉ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波加工物に
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装作期間中
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か作業者自身の熟練度に大
きく左右され、特に情度面でのバラツキ、精度低下等、
最近の金型高も１１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
加工装置を香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
、さらに上記自在継手を回転支持体により回転可能に支
持することにより、電極ホルダーに傾斜角及び回転角を
付与して自励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及び回転角を付与し、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）１こはフランジ（２）が取付けられ、電極支持装
置（３）はフランジ（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Ｃ・■Ｓに電Ｆ’ｉホルタ−（５）を収納して
おり、電極ホルダー（５）はテーパ形状のシャンク（６
）を高精度にチャックするためのテーノくホルダー面（
ア）を有し、テーパホルダー面（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（８）に設けた管路（ｌ
Ｏ）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（Ｌ２）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（６）の後端部にはプルスタッ
ドボルト（１６）が植え込まれており、プルスタッドボ
ルト（１Ｂ）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（Ｉ９）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）のテーパホルダー面（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
テーパ案内面（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
）はテーパ案内面（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（１６）のボール係合部
（１７）への押圧力が解除され、シャンク（６）を外へ
引き出すことができる。また、牽引ロッド（■８）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）はテーパ案内面（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シリンダ（５９）のピス
トンロッド（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、軸（
３１）は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）の中央部に設けた貫
通穴にはロッド部（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）がロッド部（２
７）の先端に接触し、凹バネ（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、牽引ロッド（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）と直交する方向に軸（
３８）が突設され、回転支持体（７０）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
らに回転支持体（７０）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。

また、回転支持体（７０）はスラストベアリング（８０
）及びラジアルベアリング（８１）によりフレーム（４
）に回転自在に支承されており、その上部に設けた歯車
（６１）はモータ（８３）の出力軸に取付けた駆動歯車
（８２）に連結されている。なおモータ（８３）に連結
したエンコーダ（８４）は、回転支持体（７０）の回転
角度を検出するためのものである。

このように構成したことにより、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（
４２）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■軸テーブル（又はＵ軸テーブ
ル）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（４５）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１１ｊ（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Ｍｉ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）に螺合するメネジ（４９）及びＵ軸
テーブル（４７）に固定された■軸モータ（５１）によ
り行われる。なお（５２）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）と直交す
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
（５８）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（４６）、　（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（歯付ベ
ルト）　（６０）、歯車（６１）を介してモータ（６２
）で駆動され、送り量はＶ軸と同様にエンコーダ（６３
）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
要かある。また、電極ホルダー（５）は駆動歯車（８２
）によってそれ自体自転か可能であるが、シャンク（６
）と電極ホルダー（５）との相対的回転方向及びＺ軸方
向を規制して電ＩＢＭ　（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
ているピン（６５）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（６Ｂ）か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（６６
）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）の内部へゴミ等が侵入するのを防ぐカバー（
６８）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。なお、電極
ホルダー（５）とカバー（６８）との間には、ベアリン
グ（６９）か装着されている。

上記のように構成した本発明の作用を第５図（ａ）　、
　（ｂ）　、　（ｃ）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
点て、ピボット点を与える。つまりリングク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がら同時にみそ
すり運動を可能にする。振り子角度θは後述するが実際
的には成度の範囲であり、これで十分である。またこれ
に伴う球面軸受（４１）の移動範囲も数關から十数ｍｌ
１１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Ｚ軸か
らの距離ｒと、ピボット点までの高さｇにより次式 で決定される。これにより振り子角度θに必要なＵ、Ｖ
軸移動量「を求めることができる。なおｇは一定値であ
る。Ｕ、Ｖ軸上で距離ｒ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１ｉｆに行われる。これと同
時に球面軸受（４Ｉ）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く円滑に進行する。

次に電極（１１）の水平面（ＸＹ平面）内での自動・　
方向の回転角度の調整であるが、回転支持体（７０）の
外周には歯車（６１）が付設されており、歯車（６１）
には駆動歯車（８２）がかみ合っている。またリング（
３５）は軸（３８）により回転支持体（７０）と、さら
に回転ホルダー（５）のフランジ（３０）は軸（３１）
によりリング（３５）とそれぞれ連結されているので、
駆動歯車（８２）の回転は回転支持体（７０）、　　リ
ング（３５）を介して正確に電極ホルダー（５）の回転
角度として伝達される。これにより電極（１１）の回転
方向の位置決めはエンコーダ（８４）の分解能単位で行
なわれることになる。回転支持体（７０）と電極ホルダ
ー（５）とは自在継手と全く同一原理で連結されている
ため、前述の如く電極ホルダー（５）が、Ｚ軸に対して
θの傾きををしていても全く支障なく電極（１１）を回
転させることができる。回転角度は任意の角度割出しが
可能であり、さらにフレキシブルホース（６４）を取除
けば連続回転も可能である。

以上の如く、Ｕ、Ｖ軸の位置決めに応じて振り子角度θ
が成度以内であれば、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。さらに電極（ｌｌ）の３８
０　’全周に対して角度割出し、連続回転も可能である
。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）　、　（ｅ）及び第７図（ａ）　、　　（ｂ）　
、　（ｃ）により説明する。

第６図において、まず電極（１１）はシャンク（６）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（５）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Ｚ軸をＺｌ まで下げて再び基準球（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−、Ｑ　　＠ｔａｎθ０ て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ｕ　
ｍ　／　１００　ｍｍ程度であり、Ω−１００ｍ＋ｓと
して、補正距離ｒを求めると、 ｒ＝１００Ｘｔａｎθ０ ０．０５０ −１００　Ｘ　− −０，０５０關 となり、したがって５０μｍたけＵ軸又は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＃ｊ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
の電極傾きの修正か可能になる。

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。

次に電極の回転方向の位置決め、角度修正について第７
図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）により説明する。第
７図（ａ）の如く、最初電極（１１）が例えば回転方向
にある偏位角をもってクランプしているものとする。ま
ず、テーブル上に固定された基準球（１００）に対して
、電極（１１〉の中心をおよそＸ１ｍ＋ｓずれた位置に
配置し、Ｙ軸方向に接触位置決、め等により位置決めを
行う。このときの電極（１１）のＸＹテーブル上での座
はをＸ　　、Ｙ　　とする。次に電極（１１）をＹ子方
向へずらしてＸｏｍｍ移動後再びＹ一方向へ接触位置決
めを行う。このときの電極の座標をＸ、Ｙｍｍとする。

電極の回転方向の偏位で求めることができる。この変異
各α０に相当する回転角だけモータ（８３）でリング（
３５）を回転させる。回転角はエンコーダ（８４）で検
出され、指令値α。度で一致したところでモータ（８３
）の回転は停止状態となる。これにより電極（１１）は
第７図（Ｃ）に示すごとくＸ軸に平行に位置決めされる
。

〔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及び回転方向の角度修正が可能と
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２μｍ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及び回転方向の角度
補正は大きく左右されていたが、ＮＣによりその傾き修
正及び角度修正後の精度のバラツキ、安定性は常にＮＣ
の最少指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
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、第５図（ａ）　、　
（ｂ）　、　（ｃ）　、第６図（ａ）　、　（ｂ）　。 （ｃ）及び第７図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）はそ
れぞれ本発明の作用説明図である。なお、第５図（Ｃ）
は同（ｂ）図の平面図である。 （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）・・・テーバホルダー面、
（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）。 （４８）、　（５４）、　（５５）・・・転勤面、（４
６）、　（５３）・・・ボール、（４７）・・・Ｕ軸テ
ーブル、（４９）、　（５６）・・・メネジ、（５０）
。 （５７）・・・ボールネジ、（５１）、　　（６２）、
　　（８３）・・・モータ、（５２）、　　（８３）、
　　（８４）・・・エンコーダ、（６１）・・・歯車、
（７０）・・・回転支持体、（８０）・・・スラストベ
アリング、（８１）・・・ラジアルベアリング、（８２
）・・・駆動歯車。 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。

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
   連結する自在継手と、この自在継手を支持しかつフレー
   ムに対して回転可能に配設された回転支持体と、この回
   転支持体を駆動し制御するモータ等を備え、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
   び自転の回転角度を付与させると共に、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。