WO2003070411A1

WO2003070411A1 - Generateur de decharges electriques a fonction de prevention des incendies

Info

Publication number: WO2003070411A1
Application number: PCT/JP2002/001622
Authority: WO
Inventors: Hidetaka Katougi; Masahiro Hirasawa
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-08-28

Description

明細書放電加工装置技術分野

この発明は、白灯油等の可燃性の液体を加工液に使用して行う放電加ェにおいて、防火機能を有する放電加工装置の改良に関するものである背景技術

電極と被加工物との間に放電を生じさせることにより被加工物を加工する放電加工は、水等の不燃性液体若しくは白灯油等の可燃性液体又は気体中で行われる。

可燃性の液体を加工液として放電加工を行う場合には、加工液として用いる可燃性の液体（以下、「加工油」という。）に引火する恐れがあり、火災による放電加工装置本体の損傷等の問題点があった。

加工油への引火防止等の防火対策としては、 ①加工油として引火点の高い軽油を用いること、 ②被加工物を加工油面から十分に離れた位置に設置して加工を行うこと、 ③加工油自体を冷却すること、等が挙げられる。

しかし、加工速度を上げて加工する場合には放電エネルギが大きくなりやすいこと、被加工物の形状によっては加工油面から十分に離れた位置で加工することが難しいこと、等から、前記防火対策では不十分であることが多い。

また、防火対策として、放電により発生した火花が可燃物に引火した場合、又は、アーク若しくは異常放電によって加工油が高温になり引火した場合等において、温度センサ又は熱センサによって火災が発生した JP02/01622

ことを検知し、消火手段として一般的な消火器により石灰等を加工槽内に散布する方法がある。例えば、日本国特開昭 5 1— 7 0 5 9 3号公報、同 6 0— 1 7 2 4 2 4号公報、同 6 3— 3 0 6 8 3 6号公報、日本国特開平 8— 1 1 8 1 5 8号公報等において、より早期に火災を発見して対策を行う、防火機能を有する放電加工装置等に関する発明がなされてきた。

第 6図は、従来の消火手段による防火機能を有する放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図であり、図において、 1は主軸、 2は加工槽、 3は加工油、 4は温度センサ、 5は消火手段、 Eは電極、 Wは被加工物である。加工油 3中に被加工物 Wを設置し、電極 Eと被加工物 Wとの極間に図示しない加工電力供給手段により加工電力を供給し、電極 Eと被加工物 Wとを図示しない位置決め手段により相対移動させることにより、被加工物 Wの放電による除去加工が進行する。また、温度センサ 4により加工油 3の温度を計測して異常が検出された場合には、消火手段 5から例えば石灰等を粉末状にして散布して消火を行うものである。

このように、従来の消火手段 5を備えた放電加工装置は、センサが火災の発生等を検知した後に消火手段 5により消火が行われても、消火手段 5が動作した時点では既に可燃物に引火しているために、少なからず放電加工装置に損傷が生じている場合が多いこと、及び、消火媒体（消火手段 5が一般的な消火器である場合は石灰等の粉末）が加工槽 2内を覆ってしまうため、次め作業工程に進む前に消火媒体を完全に取り除く必要があること等の問題点があった。

また、可燃物に引火したものを消火する方式であるため、前記火災発生による放電加工装置の損傷及び前記消火媒体の除去作業等から、長時間の自動運転においても作業者による加工の監視が必要となる。したがつて、長時間の無人運転を行うことができないため、生産効率を上げる襲 22

ことが困難であるという問題点があった。また、消火器等の消火手段を必ず備えておく必要があるとう問題点があつた。

このような問題を解決するために、日本国特開昭 6 2 - 4 5 1 9号公報等では、電極と被加工物とを加工槽内に密封し、消火媒体として不活性ガスを封入する防火対策が開示されている。

第 7図は、従来の不活性ガスによる防火機能を有する放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図であり、第 6図と同一符号は同一又は相当部分を示している。第 7図において、 6は加工槽 2に付加された上蓋、 7は圧力センサ、 8は不活性ガス貯蔵器、 9は不活性ガス供給口、 1 0 は噴出制御弁である。加工槽 2の上部には上蓋 6が付加されており、電極 Eと被加工物 Wとは加工槽 2及び上蓋 6により密封されている。被加ェ物 Wと電極 Eとの相対移動に伴い加工槽 2と電極 Eも相対移動するため、上蓋 6は、前記相対移動時にも密封性を保持するために、その一部が例えば蛇腹等により形成されている。また、加工槽 2内には不活性ガス供給口 9から不活性ガスが供給され、圧力センサ 7及び噴出制御弁 1 0により、加工槽 2内のガス圧が一定となるように制御される。

第 7図の従来の放電加工装置では、第 6図の従来の放電加工装置のような消火後における加工槽 2内の消火媒体の除去作業等は不要になるが，電極 Eと被加工物 Wとは加工槽 2及び上蓋 6により密封されており、長時間の自動運転を行うための電極及び被加工物の自動交換を行うことができないため、結局、長時間の無人運転はできず、生産効率を上げることが困難であるという問題点があつた。発明の開示

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり，白灯油等の可燃性の液体を加工液に使用して行う放電加工において、防火機能を有すると共に長時間の無人運転を実現することができる放電加ェ装置を得ることを目的とする。

この発明に係る放電加工装置は、加工槽中の可燃性の加工液と、前記加工液中に設置された電極及び被加工物と、前記電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記電極と前記被加ェ物との相対移動を行う位置決め手段とを備えた放電加工装置において、前記電極、前記被加工物、前記加工槽及び前記位置決め手段等の機械本体部分を覆う本体カバーと、前記本体カバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記本体カバー内に配設された、前記電極の交換作業を行う自動電極交換手段とを備えたものである。

また、この発明に係る放電加工装置は、加工槽中の可燃性の加工液と、前記加工液中に設置された電極及び被加工物と、前記電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記電極と前記被加工物との相対移動を行う位置決め手段とを備えた放電加工装置において、前記電極、前記被加工物、前記加工槽及び前記位置決め手段等の機械本体部分を覆う本体カバーと、前記本体カバーの開閉手段と、前記本体カバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記開閉手段を、前記電極又は被加工物の交換作業時には開き、放電加工作業時には閉じるように制御する開閉制御手段とを備えたものである。

また、この発明に係る放電加工装置は、前記本体カバー内の不活性ガスを回収する回収手段を備えたものである。

また、この発明に係る放電加工装置は、前記本体カバー内の排気を行う排気手段を備えたものである。

また、この発明に係る放電加工装置は、前記本体カバー内に、石灰等の散布により消火を行う消火手段を備えたものである。

また、この発明に係る放電加工装置は、前記電極の交換作業及び前記 PC漏藤 ₂₂

被加工物の交換作業の中の少なくともどちらかの交換作業を行う、前記本体カバ一外に配設された自動交換手段を備えたものである。

また、この発明に係る放電加工装置は、前記不活性ガスが空気よりも分子量が大きいものであり、前記本体カバー内の所定高さに設置された前記不活性ガスの有無を検出するガスセンサと、前記ガスセンサによる前記不活性ガスの有無検出に応じて、前記不活性ガス供給手段による前記本体カバー内への不活性ガス供給量を制御し、前記本体カバー内に前記不活性ガスを充満させないようにする不活性ガス供給量制御手段とを備えたものである。図面の簡単な説明

第 1図は、この発明の実施の形態 1に係る放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図である。

第 2図は、この発明の実施の形態 1に係る放電加工装置の本体カバーの作業用扉の動作説明図である。

第 3図は、この発明の実施の形態 2に係る放電加工装置の構成の辦要を示す部分断面図である。

第 4図は、この発明の実施の形態 3に係る放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図である。

第 5図は、この発明の実施の形態 4に係る放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図である。 '

第 6図は、従来の消火手段による防火機能を有する放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図である。

第 7図は、従来の不活性ガスによる防火機能を有する放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図である。発明を実施するための最良の形態

実施の形態 1 .

第 1図は、この発明の実施の形態 1に係る放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図であり、図において、 1は主軸、 2は加工槽、 3は加ェ油、 7は圧力センサ、 8は不活性ガス貯蔵器、 9は不活性ガス供給口、 1 0は噴出制御弁、 1 1は本体カバ一、 1 2はガスセンサ、 1 3は不活性ガス供給量制御手段、 1 4は排気ファン、 1 5は排気ファン制御手段、 1 6は数値制御装置、 1 7は自動電極交換手段、 1 8は電極ストッカ、 Eは電極、 E 1は予備電極、 Wは被加工物である。不活性ガス貯蔵器 8 には、アルゴンガス、窒素ガス又はアルゴンと窒素との混合ガス等の不活性ガスが貯蔵されている。不活性ガス貯蔵器 8、不活性ガス供給口 9 及び噴出制御弁 1 0等が不活性ガス供給手段に相当し、排気ファン 1 4 及び排気ファン制御手段 1 5が排気手段に相当する。

第 1図の（a ) は放電加工を行っている状態、第 1図の（b ) は自動電極交換手段 1 7が動作し電極交換作業を行っている状態を示している。自動電極交換手段 1 7は本体カバー 1 1内に配設され、例えば 1〜3 2 本程度の電極交換を自動で行うことができる。

不活性ガス貯蔵器 8、不活性ガス供給口 9及び噴出制御弁 1 0等が不活性ガス供給手段に相当する。また、排気ファン 1 4及び排気ファン制御手段 1 5が排気手段に相当する。

第 2図は、本体カバ一 1 1の作業用扉の動作説明図であり、図において、第 1図と同一符号は同一又は相当部分を示している。第 2図において、 1 9は作業用扉、 2 0は作業用扉 1 9の開閉を検出する扉センサである。また、第 2図の（a ) は作業用扉 1 9が閉じた状態、第 2図の ( b ) は作業用扉 1 9が開いた状態を示している。

第 1図の（a ) のように、加工槽 2の中に加工油 3を満たし、加工油 3中に被加工物 Wを設置し、電極 Eと被加工物 Wとの極間に図示しない加工電力供給手段により加工電力を供給し、電極 Eと被加工物 Wとを図示しない位置決め手段により相対移動させることにより、被加工物 Wの放電による除去加工が進行する。前記加工電力供給手段及び位置決め手段等の制御は数値制御装置 1 6が統括する。

■ 主軸 1及び電極 E、被加工物 E及び加工槽 2並びに前記位置決め手段等の放電加工装置の機械本体部分は、本体カバー 1 1により覆われ、作業用扉 1 9を閉めた状態（第 2図の（a ) ) で外気と遮断されている。このように、本体カバー 1 1により前記機械本体部分を覆う構成により、前記機械本体部分を一定の雰囲気に保つようにしている。

第 2図の（a ) のように作業用扉 1 9を閉じて放電加工を開始する場合は、第 1図の不活性ガス供給量制御手段 1 3が噴出制御弁 1 0を開くことにより、不活性ガス貯蔵器 8内の不活性ガスは、不活性ガス供給口 9を通して本体カバ一 1 1内に供給される。このとき、本体カバ一 1 1 内のガス圧は圧力センサ 7により監視されているため、本体カバ一 1 1 内のガス圧が一定となるように、不活性ガス供給量制御手段 1 3により噴出制御弁 1 0の開閉量が制御され、不活性ガス供給口 9からの供給量が調整される。本体カバー 1 1内の適切なガス圧は、不活性ガスの種類及び放電加工装置の規模等によって異なる。

また、本体カバー 1 1内に供給する不活性ガスとして、例えばァルゴンガス等の空気よりも分子量が大きい不活性ガスを使用した場合は、本体力バー 1 1内を不活性ガスにより充満させなくとも、加工油 3の上面から上方に一定高さを満たす不活性ガスが供給されているだけでも十分な防火効果がある。したがって、このような場合においては、ガスセンサ 1 2の設置位置（図中 Z ) を調整して所定高さに設置し、ガスセンサ ■ 1 2による不活性ガスの有無検出に応じて、不活性ガス供給量制御手段 1 3により噴出制御弁 1 0の開閉量 ¾制御し、不活性ガスの供給量を調整することにより本体カバー 1 1内に不活性ガスを充満させないようにしてもよい。このようにすることにより、ランニングコストを低減することができる。

不活性ガスの多くは人体に無害であり、環境への問題も少ない。したがって、放電加工によって発生した気体成分を排気する必要がある場合に本体カバ一 1 1内の不活性ガスを合わせて排気することができる。また、加工終了時点では、不活性ガス供給量制御手段 1 3により噴出制御弁 1 0を閉じて不活性ガスの供給を停止し、排気ファン制御手段 1 5により排気ファン 1 4を駆動して本体カバー内の排気を行うことが可能である。

さらに、本体カバー 1 1内のガス圧が大きくなり過ぎた場合には、排気ファン制御手段 1 5により排気フアン 1 4を駆動して積極的に排気を行うことにより、本体カバ一 1 1内のガス圧をより短時間で低下させて所期のガス圧に近づけることができる。 '

さらにまた、第 2図の（b ) のように作業用扉 1 9が開いている場合は、扉センサ 2 0の信号に基づき第 1図の不活性ガス供給量制御手段 1 3が噴出制御弁 1 0を閉じて不活性ガスの供給を停止することにより、作業用扉 1 9が開いている場合における不活性ガスの無駄な消費を抑制することができる。

この発明の実施の形態 1に係る放電加工装置は以上のように構成されているため、本体カバ一 1 1内への不活性ガスの供給により加工油 3への引火を防止することができる。また、自動電極交換手段 1 7は本体力バー 1 1内に配設されているため、電極交換ができる本数には制約があるが、例えば 3 2本程度の電極交換が可能な場合は、電極 1本あたりの加工時間を約 3時間とすると、例えば 1 0 0時間程度の連続無人運転が可能になる。

実施の形態 2 .

第 3図は、この発明の実施の形態 2に係る放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図であり、図において実施の形態 1の第 1図と同一符号は同一又は相当部分を示している。第 3図において、 2 1は電極と予備電極との交換及び被加工物と予備被加工物との交換を自動で行う自動交換手段、 2 2は開閉手段、 E 1は予備電極、 W 1は予備被加工物である。

自動交換手段 2 1は、実施の形態 1の第 1図における本体カバー 1 1 内に配設されている自動電極交換手段 1 7と異なり、本体カバー 1 1外に配設されており、スペース上の制約がないため、より多くの予備電極を保管でき、したがって、より多くの電極交換を行うことができる。また、自動交換手段 2 1は、被加工物 W自体の交換も行うことができる。自動交換手段 2 1を使用する場合、自動交換手段 2 1を放電加工装置本体に隣接する必要があると共に本体カバー 1 1に自動交換手段 2 1による電極及び被加工物の交換作業を行うための開閉手段 2 2を設ける必要がある。開閉手段 2 2は、実施の形態 1の第 2図の作業用扉 1 9のよ . うな構成又は上下方向に開閉するシャツ夕のような構成等を採用すればよい。

開閉手段 2 2には、実施の形態 1の第 2図の作業用扉 1 9の開閉を検出する扉センサ 2 0と同様の図示しない開閉検出センサが配設されており、開閉手段 2 2が開いた状態である場合は、この情報が不活性ガス供給量制御手段 1 3に伝達され、不活性ガス供給量制御手段 1 3が噴出制御弁 1 0を閉じて不活性ガスの供給を停止することにより、不活性ガスの無駄な消費を抑制することができる。

また、開閉手段 2 2の開閉制御、すなわち、放電加工作業中には閉じて自動交換手段 2 1による交換作業中は開くように開閉手段を駆動する PC蘭 2/01622

制御は、数値制御装置 1 6を開閉制御手段として用いることができる。第 3図の（b ) は、開閉手段 2 2が開き、自動交換手段 2 1により被加工物 Wの交換（被加工物 Wを予備被加工物 W 1に交換）を行った状態を示している。被加工物の交換時には、加工槽 2が下がり、加工油 3が排出され、被加工物 Wが自動交換手段 2 1のストツ力に収納され、予備被加工物 W 1が加工槽 2内の定盤に設置される。

この発明の実施の形態 2に係る放電加工装置は以上のように構成されているため、実施の形態 1に係る放電加工装置と同様の効果を奏する。さらに、自動交換手段 2 1により多数の電極及び被加工物の交換を自動で行うことができるため、さらに長時間にわたっての連続無人運転を行うことができる。自動交換手段 2 1は本体カバー 1 1外に配設されているため、実施の形態 1の第 1図における本体カバー 1 1内に配設されている自動電極交換手段 1 7のようなスペース上の制約がないため、電極又は被加工物の追加及び変更の自動化を推進することにより、連続無人運転の連続稼動時間の制約を無くすこともできる。

実施の形態 3 .

第 4図は、この発明の実施の形態 3に係る放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図であり、実施の形態 1の第 1図と同一符号は同一又は相当部分を示している。第 4図において、 2 3は不活性ガスの回収管、 2 4は制御弁、 2 5はフィルタ、 2 6は不活性ガス貯蔵器、 2 7はコンプレッサであり、これらが不活性ガス回収手段に相当する。

放電加工装置の表示器等から不活性ガスの回収を選択すると、数値制御装置 1 6から回収の信号が不活性ガス供給量制御手段 1 3に伝えられ、噴出制御弁 1 0が閉じて不活性ガスの供給が停止される。次に、不活性ガス供給量制御手段 1 3により制御弁 2 3を開くと共にコンプレッサ 2 7を駆動し、回収管 2 3を通して不活性ガス貯蔵器 2 6に本体カバー 1 1内の不活性ガスを吸引する。不活性ガス貯蔵器 2 6内への塵埃等の吸引は、フィル夕 2 5により抑制している。また、不活性ガスの回収完了後は、不活性ガス供給量制御手段 1 3によりコンプレッサ 2 7の駆動を停止し、制御弁 2 3を閉じる。

このように回収した不活性ガスを再利用する場合は、不活性ガス供給量制御手段 1 3により、制御弁 2 3を開き、不活性ガス貯蔵器 2 6内の不活性ガスを本体カバ一 1 1内に供給する。

このような不活性ガスの再利用時においては、回収した不活性ガスの再利用のみでは不活性ガスが不足する場合もある。このように不活性ガスが不足する場合は、圧力センサ 7又はガスセンサ 1 2の信号に応じて、不足分のガスを不活性ガス貯蔵器 8から供給すればよい。

このような不活性ガスの回収及び再利用を行う構成により、実施の形態 1と同様の効果を奏すると共にランニングコス卜を低減することがでさる。

実施の形態 4 .

第 5図は、この発明の実施の形態 4に係る放電加工装置の構成の概要を示す部分断面図であり、実施の形態 1の第 1図と同一符号は同一又は相当部分を示している。第 5図において、 4は温度センサ、 5は例えば石灰等を粉末状にして散布して消火を行う消火手段である。

この発明に係る放電加工装置の機械本体部分を覆う本体カバー 1 1を設ける構成においては、第 5図のように消火手段 5も本体カバ一 1 1内に配設することができる。すなわち、本体カバ一内への不活性ガスの供給を行うことができる不活性ガス貯蔵器 8、不活性ガス供給口 9及び噴出制御弁 1 0等の不活性ガス供給手段と共に消火手段 5も配設することができる。

このように消火手段 5を本体カバー 1 1内に配設し、温度センサ 4により加工油 3の温度を計測して異常が検出された場合に消火手段 5を動作させた場合は、連続無人運転を継続することはできなくなるが、前記不活性ガス供給手段の故障時等に想定しえない火災が発生した場合等において、安全面からの信頼性をより高めることができる。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に係る放電加工装置は、白灯油等の可燃性の液体を加工液に使用して行う放電加工に用いられるのに適している。

Claims

ポ求の範囲

1 . 加工槽中の可燃性の加工液と、前記加工液中に設置された電極及び被加工物と、前記電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記電極と前記被加工物との相対移動を行う位置決め手段とを備えた放電加 0工装置において、

前記電極、前記被加工物、前記加工槽及び前記位置決め手段等の機械本体部分を覆う本体カバーと、

前記本体カバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記本体カバー内に配設された、前記電極の交換作業を行う自動電極交換手段とを備えた放電加工装置。

2 . 請求の範囲 1において、前記本体カバ一内の不活性ガスも回収する回収手段を備えた放電加工装置。

3 . 請求の範囲 1において、

前記本体カバー内の排気を行う排気手段を備えた放電加工装置。

4 . 請求の範囲 1において、

前記本体カバー内に、石灰等の散布により消火を行う消火手段を備えた放電加工装置。

5 . 加工槽中の可燃性の加工液と、前記加工液中に設置された電極及び被加工物と、前記電極と前記被加工物との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記電極と前記被加工物との相対移動を行う位置決め手段とを備えた放電加工装置において、前記電極、前記被加工物、前記加工槽及び前記位置決め手段等の機械本体部分を覆う本体力パーと、

前記本体カバ一の開閉手段と、

前記本体カバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記開閉手段を、前記電極又は被加工物の交換作業時には開き、放電加工作業時には閉じるように制御する開閉制御手段とを備えた放電加工

6 . 請求の範囲 5において、前記本体カバー内の不活性ガスを回収する回収手段を備えた放電加工装置。

7 . 請求の範囲 5において、

前記本体力パー内の排気を行う排気手段を備えた放電加工装置。

8 . 請求の範囲 5において、

9 . 請求の範囲 5において、

前記電極の交換作業及び前記被加工物の交換作業の中の少なくともどちらかの交換作業を行う、前記本体カバー外に配設された自動交換手段を備えた放電加工装置。

1 0 . 請求の範囲 1〜 9のいずれかにおいて、

前記不活性ガスが空気よりも分子量が大きいものであり、

前記本体カバー内の所定高さに設置された前記不活性ガスの有無を検出するガスセンサと、

前記ガスセンサによる前記不活性ガスの有無検出に応じて、前記不活性ガス供給手段による前記本体カバー内への不活性ガス供給量を制御し、前記本体カバー内に前記不活性ガスを充満させないようにする不活性ガス供給量制御手段とを備えた放電加工装置。