(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工液中に設けられた電極と被加工物間に加工電力を供給し、被加工物を加工する放電加工装置において、
加工条件の一つとしてジャンプ上昇量（第１の電極ジャンプ上昇量）を設定した、電極を被加工物に対してジャンプさせる第１の電極ジャンプ手段と、
上記放電加工装置の機械系駆動部品の摺動部分に用いられるボールまたはころが一回転以上回転するジャンプ上昇量（第２の電極ジャンプ上昇量）を設定した、電極を被加工物に対してジャンプさせる第２の電極ジャンプ手段と、
上記第１の電極ジャンプ上昇量と上記第２の電極ジャンプ上昇量の大きさを比較するジャンプ動作の判定装置とを備え、
上記第１の電極ジャンプ上昇量が上記第２の電極ジャンプ上昇量よりも小さい場合に、第１の電極ジャンプ動作に加えて第２の電極ジャンプ動作を行うようにすることを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
請求項１において、上記機械系駆動部品として用いるボールネジの摺動部分のボールが一回転以上回転するように、上記第２の電極ジャンプ上昇量を設定したことを特徴とする放電加工装置。
【請求項３】
請求項１において、上記機械系駆動部品として用いるガイドの摺動部分のボールまたはころが一回転以上回転するように、上記第２の電極ジャンプ上昇量を設定したことを特徴とする放電加工装置。
【請求項４】
請求項１において、上記機械系駆動部品として用いるベアリングの摺動部分のボールまたはころが一回転以上回転するように、上記第２の電極ジャンプ上昇量を設定したことを特徴とする放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、放電加工装置の改良に関し、より詳しくは、機械系駆動部品の摺動部分に用いられるボールまたはころの潤滑効果を長期間維持することができる放電加工装置の改良、および機械系駆動部品に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置の異常時の加工停止等による運転効率の低下を防止できる放電加工装置の改良に関するものである。
背景技術
加工液中に設けられた電極と被加工物間に加工電力を供給して被加工物を加工する放電加工装置において、加工間隙に発生した加工屑を何らかの方法で排除しないと、電極と被加工物間の絶縁、放電の繰り返しが正常な状態を保つことができなくなり、アーク放電状態となって、加工効率の低下、加工面性状の悪化等の悪影響があることは周知のとおりである。
この加工屑を加工間隙から排出するために、加工液噴射、噴出、吸引などと共に用いられる手法として、電極を間欠的に高速で往復運動させる、いわゆる電極ジャンプ動作がある。加工屑排出のための噴射、噴出、吸引などの液処理が物理的に使用できない加工形状の場合には、電極ジャンプ動作が唯一の加工屑排出の方法であり、通常は加工条件の一つとして位置づけられている。
この電極ジャンプ動作例を示したのが第１２図であり、縦軸は電極の位置、横軸は時間を表す。電極ジャンプ動作のパラメータには、ジャンプ上昇量２０１、シャンプ時間２０２、加工時間２０３、ジャンプ速度がある。例えば、加工深さが深い場合には、十分大きなジャンプ上昇量を確保することで深い加工穴からの加工屑排出が可能になる。また、ジャンプ速度は、加工に寄与しないジャンプ時間（無駄時間）および加工屑排出効率に影響する。このように、電極ジャンプ動作のパラメータ設定は、加工屑を効率よく排出して加工速度を向上させるために非常に重要である。
また、加工効率を上げるために、小さいジャンプ上昇量で、高速かつ高加速度の電極ジャンプ動作を繰り返すことが通常行われている。例えば、ジャンプ上昇量が０．２ｍｍ、到達最大速度１０００〜５０００ｍｍ／ｍｉｎに達する電極ジャンプ動作条件は、通常よく使用される設定値であり、速度、加速度が非常に大きい。このような電極ジャンプ動作条件では、放電加工装置に通常使用されるボールネジやガイド等の機械系駆動部品に対して加わる負荷が非常に大きく、かつその摺動面における潤滑剤の油膜形成および保持が行なわれにくい。
さらに、一般の工作機械に比べて加工中の位置変動が小さく、長時間の加工が多い放電加工装置においては、機械系駆動部品の摺動面の摩耗が局所的に加速される場合がある。摺動面の摩耗が局所的に加速され続けた場合、μｍオーダの工作精度を求められることの多い放電加工装置では特に機械精度の低下が問題となる。したがって、このような摩耗の発生を回避するために、ボールネジやガイド等の機械系駆動部品に対して、常時あるいは間欠的に潤滑剤を供給することが非常に重要である。
潤滑剤が欠如した場合や潤滑装置の故障などの原因により機械系駆動部品に対して潤滑剤を供給することができなくなった場合には、機械系駆動部品の摩耗の進行が加速度的に促進され、発生した摩耗粉が摺動面に噛み込まれていくことで、機械系駆動部品はさらなるダメージを受けることになる。
さらに、放電加工装置においては、無人運転を行う時間が長く、かつ高精度加工を要求されるため、このような潤滑剤の供給が停止した事態に備えて何らかの保護機能を持たせておく必要がある。そこで、放電加工装置の稼働中に潤滑剤の供給が停止した場合に、進行中の加工プログラムを強制終了させる保護機能が設けられている。しかし、このような保護機能を働かせた場合、放電加工装置においては上記のように無人運転を行う時間が長いため、予定していた加工が途中で停止することによる運転効率の低下が大きな問題であった。
発明の開示
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、電極ジャンプ動作時において、機械系駆動部品の摺動部分に用いられるボールまたはころの潤滑効果を長期間維持することができる放電加工装置を得ることにある。
また、第２の目的は、機械系駆動部品に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置の動作状況を監視する機能を有する放電加工装置において、潤滑剤供給装置の潤滑剤残量の異常あるいは潤滑剤供給装置の異常を検出した場合に、予定していた加工が途中で停止すること等による運転効率の低下を防止できる放電加工装置を得ることにある。
この発明の放電加工装置は、放電加工中に発生する加工屑を排出することを目的とした、加工条件の一つとしてジャンプ上昇量（第１の電極ジャンプ上昇量）を設定した、電極を被加工物に対してジャンプさせる第１の電極ジャンプ手段と、機械系駆動部品の摺動部分に用いられるボールまたはころが一回転以上回転するジャンプ上昇量（第２の電極ジャンプ上昇量）を設定した、電極を被加工物に対してジャンプさせる第２の電極ジャンプ手段と、上記第１の電極ジャンプ上昇量と上記第２の電極ジャンプ上昇量の大きさを比較するジャンプ動作の判定装置とを備え、上記第１の電極ジャンプ上昇量が上記第２の電極ジャンプ上昇量よりも小さい場合に、第１の電極ジャンプ動作に加えて第２の電極ジャンプ動作を行うようにしたものである。
また、機械系駆動部品に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置と、上記潤滑剤供給装置の残量の異常あるいは残量を検出し制御装置へ出力する機能を有する潤滑剤残量監視装置と、上記潤滑剤供給装置の異常を検出し制御装置へ出力する機能を有する潤滑剤供給装置動作監視装置とを備え、上記潤滑剤残量監視装置から異常を検出した第１の場合、上記潤滑剤残量監視装置から検出した潤滑剤の残量が規定値以下である第２の場合、または潤滑剤供給装置動作監視装置から異常を検出した第３の場合の少なくともいずれか一つの場合に、実行継続中のプログラムについては、終了後に加工を停止させるようにしたものである。
さらに、上記潤滑剤供給装置と、上記潤滑剤残量監視装置と、上記潤滑剤供給装置動作監視装置とを備え、上記潤滑剤残量監視装置から異常を検出した第１の場合、上記潤滑剤残量監視装置から検出した潤滑剤の残量が規定値以下である第２の場合、または潤滑剤供給装置動作監視装置から異常を検出した第３の場合の少なくともいずれか一つの場合に、実行継続中のプログラムについては、ある一定時間内で継続させた後に加工を停止させるようにしたものである。
さらにまた、上記潤滑剤供給装置と、上記潤滑剤残量監視装置と、上記潤滑剤供給装置動作監視装置とを備え、上記潤滑剤残量監視装置から異常を検出した第１の場合、上記潤滑剤残量監視装置から検出した潤滑剤の残量が規定値以下である第２の場合、または潤滑剤供給装置動作監視装置から異常を検出した第３の場合の少なくともいずれか一つの場合に、加工作業以外のプログラムについては実行可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１〜３の第２の電極ジャンプ動作を実行させるための制御系のブロック図である。
第２図は、この発明の実施の形態１のボールネジナットの摺動部分の詳細を示す部分断面図である。
第３図は、この発明の実施の形態１〜３の第２の電極ジャンプ動作を実行させるための制御装置内部での信号のフローチャートである。
第４図は、この発明の実施の形態１〜３の第２の電極ジャンプ動作を実行させた場合のＺ軸の動作軌跡を示した動作図である。
第５図は、この発明の実施の形態１〜３の第２の電極ジャンプ動作を非周期的に実行させた場合のＺ軸の動作軌跡を示した動作図である。
第６図は、この発明の実施の形態２のガイドとガイドブロックの摺動部分の詳細を示す部分断面図である。
第７図は、この発明の実施の形態３のボールネジがベアリングによってコラムに支持される部分の詳細を示す断面図である。
第８図は、この発明の実施の形態４〜６における潤滑剤供給装置に関する異常信号の検出機構と信号の処理経路を示した接続図である。
第９図は、この発明の実施の形態４の潤滑剤供給装置に関する異常信号を検出した際の処理手順を示したフローチャートである。
第１０図は、この発明の実施の形態５の潤滑剤供給装置に関する異常信号を検出した際の処理手順を示したフローチャートである。
第１１図は、この発明の実施の形態６の潤滑剤供給装置に関する異常信号を検出した際の処理手順を示したフローチャートである。
第１２図は、従来の加工中に行う電極ジャンプ動作を示す図である。
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における放電加工装置を示したものである。実際には、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各方向への加工が可能であるが、簡単のために、Ｚ軸方向への加工を例に説明する。図において、ヘッド２が直線動作を行うガイド３で支持されており、サーボモータ５のモータシャフト６がカップリング７を介してボールネジ４と連結されており、ボールネジナット１６は、ヘッド２側に固定されている。したがって、制御装置１により駆動されるサーボモータ５の出力によりボールネジ４が回転し、ボールネジナット１６と共にヘッド２は上下方向（Ｚ軸方向）に動作する。加工のための動作指令信号１２は、ＮＣ制御装置９から出力され、サーボアンプ１０で増幅されサーボモータ５へ送られて所定の動作を実行する。さらにエンコーダ８が現在位置を検出し、その位置検出信号１１をサーボアンプ１０へフィードバックする。
また、加工液中に設けられたヘッド２に固定された電極と被加工物の間には、図示しない加工用電源により加工電力が供給され、放電の発生により被加工物の加工が進行する。
第２図はボールネジナット１６の摺動部分の詳細を示した部分断面図であり、１７はボールネジナット内部のボール、２０は潤滑剤である。ボールネジナット内部のボール１７が一回転以上回転すれば潤滑剤２０がボール１７の全周に塗布される。
第３図は、実施の形態１における大きい電極ジャンプ動作（第２の電極ジャンプ動作）の実行を決定する判定手順を示している。加工のために設定した電極ジャンプ上昇量設定値（第１の電極ジャンプ上昇量）２２が入力された後、そのジャンプ上昇量がボールネジの構成部品であるボールネジナット内部のボール１７を一回転以上させることが不可能であるとジャンプ動作の判定装置２１が判断すると、一定周期で大きい電極ジャンプ動作上昇量設定値（第２の電極ジャンプ上昇量）２３を加工中に入れるようにＮＣ制御装置９に指令を送る。上記のボールを一回転以上させることができるかどうかの判断は、ボール１７が一回転するジャンプ上昇量Ｊ１はボールネジ４の谷径をＤ１、ボール１７の直径をｄ１、ボールネジ４のリードをＬとすると、Ｊ１≒Ｌ×ｄ１／Ｄ１で与えられるため、このジャンプ上昇量Ｊ１と第１の電極ジャンプ上昇量２２とを比較すればよい。また、上記の第２の電極ジャンプ上昇量は、余裕分を考慮して、ボールネジナット内部のボール１７を例えば二回転させる程度の上昇量（例えばＪ１×２）とすればよい。
第１図において、第２の電極ジャンプ動作指令信号１３は、加工のための動作指令信号１２とは別系統で、ＮＣ制御装置９からサーボアンプ１０を介してサーボモータ５に出力される。サーボモータ５は、この信号が入力すると、ボールネジ４、ボールネジナット１６を介して、ヘッド２をある周期ごとに第２の電極ジャンプ動作を実行するように駆動する。エンコーダ８が現在位置を検出しており、位置検出信号１１がサーボアンプ１０を介してＮＣ制御装置９へフィードバックされるため、第２の電極ジャンプの動作状況について逐次チェックすることが可能である。
第４図は第２の電極ジャンプ指令が入った場合のＺ軸の動作軌跡について示したものであり、縦軸がＺ軸の位置、横軸が時間である。３０は第２の電極ジャンプ動作の軌跡、３１は第１の電極ジャンプ動作の軌跡である。また、３２は第２の電極ジャンプ動作の周期であり、３３は第１の電極ジャンプ動作の周期である。これら２つのジャンプ動作は、発生タイミングの同期、非同期に関係なくそれぞれ別個の周期で行うことができる。このように、第２の電極ジャンプ動作を挿入させることで、特に機械系駆動部品の潤滑性能が悪化しやすい高速で小上昇量のジャンプ領域でも、その潤滑能力を十分に維持することが可能である。
さらに、第２の電極ジャンプ動作をより高速かつ大きな上昇量で実行させれば、ボールネジの構成部品であるボールネジナット内部のボールの外周面に塗布された潤滑剤を、摺動面へ行き届かせる効果をより大きくすることができる。これは、摺動面間の動作が高速であればあるほど油膜厚さが大きくなる現象によるものであり、この効果により機械系駆動部品の潤滑性能をさらに向上させることができる。
以上の例では第２の電極ジャンプ動作を周期的に挿入する場合を示したが、第５図に示すように非周期的に挿入しても同様の効果を奏する。
実施の形態２．
第１図はこの発明の実施の形態２における放電加工装置も示しており、図において、ガイド３はコラム（図示せず）に固定されており、ヘッド２に固定されているガイドブロック１５を上下方向（Ｚ軸方向）にのみ可動となるように支持している。
第６図はガイド３とガイドブロック１５の摺動部分の詳細を示した部分断面図であり、１８はガイドブロック内部のボール、２０は潤滑剤である。ガイドブロック内部のボール１８が一回転以上回転すれば潤滑剤２０がボール全周に塗布される。
第３図は、実施の形態２における第２の電極ジャンプ動作の実行を決定する判定手順も示している。第１の電極ジャンプ上昇量２２が入力された後、そのジャンプ上昇量がガイドブロック内部のボール１８を一回転以上させることが不可能であるとジャンプ動作の判定装置２１が判断すると、第２の電極ジャンプ動作を加工中に挿入するようＮＣ制御装置９に指令する。上記のボールを一回転以上させることができるかどうかの判断は、この場合のボール１８が一回転するジャンプ上昇量Ｊ２はガイドブロック内部のボール１８の直径をｄ２とすると、Ｊ２＝π×ｄ２（πは円周率）で与えられるため、このジャンプ上昇量Ｊ２と第１の電極ジャンプ上昇量２２とを比較すればよい。また、他の動作の説明は実施の形態１と同様である。
この場合も、機械系駆動部品として用いられるガイドブロック内部のボール１８の潤滑について、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、ガイドブロック内部のボールの代わりにころを用いる場合にも同様の効果を得ることができる。
実施の形態３．
第１図はこの発明の実施の形態３における放電加工装置も示しており、図において、ボールネジ４は、ベアリング１４によりコラム（図示せず）に支持されている。
第７図はボールネジ４がベアリング１４によってコラムに支持される部分の断面図であり、１９はベアリング内部のボール、２０は潤滑剤である。実施の形態１、実施の形態２の場合と同様に、ベアリング内部のボール１９が一回転以上回転すれば潤滑剤２０がボール全周に塗布される。
第３図は、実施の形態３における第２の電極ジャンプ動作の実行を決定する判定手順も示している。第１の電極ジャンプ上昇量２２が入力された後、そのジャンプ上昇量がボールネジ４を支持するベアリング１４内部のボール１９を一回転以上させることが不可能であるとジャンプ動作の判定装置２１が判断すると、第２の電極ジャンプ動作を加工中に入れるようＮＣ制御装置９に指令する。上記のボールを一回転以上させることができるかどうかの判断は、この場合のボール１９が一回転するジャンプ上昇量Ｊ３はベアリング１４の内輪径をＤ３、ベアリング内部のボール１９の直径をｄ３、ボールネジ４のリードをＬとすると、Ｊ３≒Ｌ×ｄ３／Ｄ３で与えられるため、このジャンプ上昇量Ｊ３と第１の電極ジャンプ上昇量２２とを比較すれはよい。また、他の動作の説明は実施の形態１と同様である。
この場合も、機械系駆動部品として用いられるボールネジを支持するベアリング内部のボール１９の潤滑について、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、ベアリング内部のボールの代わりにころを用いる場合にも同様の効果を得ることができる。
実施の形態４．
第８図はこの発明の実施の形態４における放電加工装置を示したものであり、図において、潤滑剤供給装置１０１は機械系駆動部品１０２に潤滑剤を供給し、潤滑剤供給装置１０１の潤滑剤残量を監視するための潤滑剤残量監視装置１０３と潤滑剤供給装置１０１の動作状態を監視するための潤滑剤供給装置動作監視装置１０４が、潤滑剤供給装置１０１を常時モニタリングしながら制御装置１へ信号を送る構成になっている。潤滑剤残量監視装置１０３は潤滑剤供給装置１０１の潤滑剤の残量が規定値以下の場合に異常信号を制御装置１へ送る。また、潤滑剤供給装置動作監視装置１０４は潤滑剤供給装置１０１に動作停止等の異常が発生した場合に異常信号を制御装置１へ送る。
潤滑剤残量監視装置１０３または潤滑剤供給装置動作監視装置１０４から異常を検出した場合、制御装置１は、直ちにモニタ装置１０７へアラーム表示の指令を出力するが、制御装置１内部では加工指令装置１０５から送られてくる加工指令信号の内容を演算し、実際に加工を行う加工装置部１０６に対して、これ以降のプログラムの継続に関する指令信号を出力する。
第９図は、この発明の実施の形態４における、潤滑剤残量監視装置１０３または潤滑剤供給装置動作監視装置１０４から異常を検出した場合の制御装置１の判断手順を示したものである。実行継続中のプログラムは、そのまま終了まで継続するが、終了後は新たなプログラムの開始はできないようになっている。
実施の形態５．
第８図はこの発明の実施の形態５の放電加工装置の基本構成も示している。第１０図はこの発明の実施の形態５における、潤滑剤残量監視装置１０３または潤滑剤供給装置動作監視装置１０４から異常を検出した場合の制御装置１の判断手順を示したものである。実行継続中のプログラムは異常検出後ある時間ｔ１まで継続するが、この時間内にプログラムが終了しない場合は強制終了し、これ以降は新たなプログラムの開始はできないようになっている。
実施の形態６．
第８図はこの発明の実施の形態６の放電加工装置の基本構成も示している。第１１図はこの発明の実施の形態６における、潤滑剤残量監視装置１０３または潤滑剤供給装置動作監視装置１０４から異常を検出した場合の制御装置１の判断手順を示したものである。加工指令装置から加工プログラムの開始指令が入力されるとアラームを出力して実行不可能になるが、段取りプログラムのような加工を伴わないプログラムの場合は選択的にプログラムの開始が可能になっている。
なお、実施の形態４〜６では、潤滑剤残量監視装置１０３は潤滑剤供給装置１０１の潤滑剤の残量が規定値以下であるかどうかを判断し、規定値以下である場合に異常信号を制御装置１へ送る場合を示したが、潤滑剤供給装置１０１の残量の信号を制御装置１へ直接送り、制御装置１にて潤滑剤の残量が規定値以下であるかどうか判断してもよい。
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
放電加工中に発生する加工屑を排出することを目的とした、加工条件の一つとしてジャンプ上昇量（第１の電極ジャンプ上昇量）を設定した、電極を被加工物に対してジャンプさせる第１の電極ジャンプ手段と、機械系駆動部品の摺動部分に用いられるボールまたはころが一回転以上回転するジャンプ上昇量（第２の電極ジャンプ上昇量）を設定した、電極を被加工物に対してジャンプさせる第２の電極ジャンプ手段と、上記第１の電極ジャンプ上昇量と上記第２の電極ジャンプ上昇量の大きさを比較するジャンプ動作の判定装置とを備え、上記第１の電極ジャンプ上昇量が上記第２の電極ジャンプ上昇量よりも小さい場合に、第１の電極ジャンプ動作に加えて第２の電極ジャンプ動作を行うようにしたため、上記のボールまたはころの潤滑効果を長期間維持させることができる放電加工装置を得ることができる。
また、機械系駆動部品に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置と、上記潤滑剤供給装置の残量の異常あるいは残量を検出し制御装置へ出力する機能を有する潤滑剤残量監視装置と、上記潤滑剤供給装置の異常を検出し制御装置へ出力する機能を有する潤滑剤供給装置動作監視装置とを備え、上記潤滑剤残量監視装置から異常を検出した第１の場合、上記潤滑剤残量監視装置から検出した潤滑剤の残量が規定値以下である第２の場合、または潤滑剤供給装置動作監視装置から異常を検出した第３の場合の少なくともいずれか一つの場合に、実行継続中のプログラムについては、終了後に加工を停止させるようにしたため、予定していた加工がある一定時間継続できることにより運転効率の低下を防止できる放電加工装置を得ることができる。
さらに、上記潤滑剤供給装置と、上記潤滑剤残量監視装置と、上記潤滑剤供給装置動作監視装置とを備え、上記潤滑剤残量監視装置から異常を検出した第１の場合、上記潤滑剤残量監視装置から検出した潤滑剤の残量が規定値以下である第２の場合、または潤滑剤供給装置動作監視装置から異常を検出した第３の場合の少なくともいずれか一つの場合に、実行継続中のプログラムについては、ある一定時間内で継続させた後に加工を停止させるようにしたしたため、予定していた加工がある一定時間継続できることにより運転効率の低下を防止できる放電加工装置を得ることができる。
さらにまた、上記潤滑剤供給装置と、上記潤滑剤残量監視装置と。上記潤滑剤供給装置動作監視装置とを備え、上記潤滑剤残量監視装置から異常を検出した第１の場合、上記潤滑剤残量監視装置から検出した潤滑剤の残量が規定値以下である第２の場合、または潤滑剤供給装置動作監視装置から異常を検出した第３の場合の少なくともいずれか一つの場合に、加工作業以外のプログラムについては実行可能にしたため、運転効率の低下を防止できる放電加工装置を得ることができる。
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、機械系駆動部品の摺動部分に用いられるボールまたはころの潤滑効果を長期間維持することができると共に機械系駆動部品に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置の異常時の加工停止等による運転効率の低下を防止できるため、放電加工作業に用いられるのに適している。
【図１】
0003541806.tif 000002
【図２】
0003541806.tif 000003
【図３】
0003541806.tif 000004
【図４】
0003541806.tif 000005
【図５】
0003541806.tif 000006
【図６】
0003541806.tif 000007
【図７】
0003541806.tif 000008
【図８】
0003541806.tif 000009
【図９】
0003541806.tif 000010
【図１０】
0003541806.tif 000011
【図１１】
0003541806.tif 000012
【図１２】
0003541806.tif 000013