(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と被加工物のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置を相対的に制御自在な数値制御装置と、前記電極の上端部を保持してＺ軸方向に移動位置決め自在の電極ホルダと、前記電極の下端部をガイドする電極ガイドとを備えた細穴放電加工装置において、前記電極ガイドのガイド穴内部に出入可能な円柱状測定子を設け、前記電極ガイドのガイド穴内径部と前記円柱状測定子とで電気的極間を構成し、該円柱状測定子と前記電極ガイドとを電極ガイドの直径方向に相対的に接近離反可能に設け、前記円柱状測定子と前記電極ガイド穴の内径部との接触位置を検出して前記電極ガイドの内径を測定する電極ガイド内径測定手段を設けたことを特徴とする細穴放電加工装置。
【請求項２】
電極と被加工物のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置を相対的に制御自在な数値制御装置と、前記電極の上端部を保持してＺ軸方向に移動位置決め自在の電極ホルダと、前記電極の下端部をガイドする電極ガイドとを備えた細穴放電加工装置において、前記電極の下端部が出入可能な円筒状測定子を設け、該円筒状測定子の内径部と前記電極の下端部とで電気的極間を構成し、該円筒状測定子と前記電極の下端部とを前記円筒状測定子の直径方向に相対的に接近離反可能に設け、前記円筒状測定子の内径部と前記電極の下端部との接触位置を検出して該電極の直径を測定する電極径測定手段を設け、該電極径測定手段に加えて、前記電極ガイドのガイド穴内部に出入可能な円柱状測定子を設け、前記電極ガイドのガイド穴内径部と前記円柱状測定子とで電気的極間を構成し、該円柱状測定子と前記電極ガイドとを電極ガイドの直径方向に相対的に接近離反可能に設け、前記円柱状測定子と前記電極ガイド穴の内径部との接触位置を検出して前記電極ガイドの内径を測定する電極ガイド内径測定手段を設けたたことを特徴とする細穴放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は細穴放電加工装置に関する。より詳細には、電極ガイド内径測定手段及び電極外径測定手段の両方又はその一方を備えた細穴放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
細穴放電加工装置に使用される電極には、中実の棒状電極又はパイプ電極とがある。例えば、銅合金製の中実の棒状電極またはパイプ電極の場合、外径が０．１０ｍｍ〜３．００ｍｍ程度の範囲のものが使用可能である。
【０００３】
なお、上述のパイプ電極において、外径０．１０ｍｍの電極の内径は０．０３０ｍｍ〜０．０４０ｍｍ程度である。
【０００４】
微小径の棒状電極又はパイプ電極で細穴を加工する場合、細穴の加工精度は加工電極をガイドする電極ガイドのガイド穴の精度によって大きく左右されるものである。
【０００５】
ところで従来の細穴放電加工装置においては、電極径や電極ガイドのガイド穴の内径を測定する手段を備えたものがなく、作業者が加工穴に適合した電極径を選択すると共に、その電極に最適なクリアランスで係合するガイド穴を備えた電極ガイドを選択して、それを細穴放電加工装置に装着して加工を実行している。
【０００６】
そのため、電極径に適合した最適なガイド穴を有する電極ガイドの選択を誤ったり、逆に電極ガイドに適合した最適な電極径を有する電極の選択を誤ったりした場合に加工不良が発生する。
【０００７】
そこで、細穴放電加工装置に装着された電極ガイドが適正なものであるか否かを確認すべく電極ガイドの微小なガイド穴の内径を測定により確認する必要がある。この電極ガイドの微小なガイド穴の内径を測定する手段として、例えば、プローブを用いて微小内径を測定する方法及び装置がある（例えば、特許文献１）。
【０００８】
特許文献１に記載の発明の微小内径測定装置は、球状のプローブ１１と、このプローブを微小振動させる励振手段３１と、前記プローブ又は被測定物８を移動させる移動手段３２と、前記励振手段および移動手段を制御する制御手段３３とを有するものである。
【０００９】
微小内径測定装置により、被測定物８の微小孔９を測定する際には、微小孔９に球状のプローブ１１を挿入した状態において、励振手段３１によりプローブ１１を加振してプローブを共振状態にして、プローブ１１と微小孔９との接触を検出して内径を算出するものである。
【００１０】
また、外径を測定する装置には、メカニカルなマイクロメータや、エアーマイクロメータそのほか種々のものがあるが、例えば、自動的な測定ができる電気マイクロメータがある（例えば特許文献２）。
【００１１】
特許文献２に記載の第１実施例の装置（図５参照）では、被測定物（符号なし）の外径を測定する場合、基台（符号なし）上に配置された前記被測定物に対して、マイクロメータヘッド５１に設けた探針５１１を前進移動させ、前記基台と探針との間に被測定物を押圧挟持して、前記探針５１１の前記基台からの変位を差動トランス５１２で検出して、その変位をＡ／Ｄ変換しマイクロプロセッサユニットＭＰＵで演算処理して表示手段５２６に表示するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−４４３３号公報
【特許文献２】特開平５−１８７８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に記載の微小内径測定装置の場合、本願発明に使用される外径が０．１０ｍｍ程の微小なパイプ電極用の電極ガイドのガイド穴の測定に使用できる高精度で微小なプローブは製作困難であるという問題がある。
【００１４】
また、プローブに加振してプローブを共振状態にさせた状態にして、プローブと被測定物とを接触させて内径を測定するため、例えば、本願発明の如き微小な電極ガイド穴の測定をする場合、振動状態のプローブが電極ガイド穴に接触した際には、被測定物である電極ガイドが変位してしまい電極ガイド穴の精密な内径測定ができない。
【００１５】
また、プローブを共振状態に制御する装置や被測定物を正確に位置決めする移動位置決め手段が必要であり非常に高価な測定装置となる。
【００１６】
特許文献２に記載の電気マイクロメータによる測定では、被測定物を探針で押圧するため、例えば、微細なパイプ電極の場合にはパイプ電極が変形または移動変位して精密な外径測定ができないという問題がある。
【００１７】
本発明は上述の如き問題を解決する為に成されたものであり、本発明の課題は、微小な電極ガイド穴と電極外径とを精密測定可能かつ安価な電極ガイド内径測定手段と電極外径測定手段の両方又は一方を備えた細穴放電加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の課題を解決する手段として請求項１に記載の細穴放電加工装置は、電極と被加工物のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置を相対的に制御自在な数値制御装置と、前記電極の上端部を保持してＺ軸方向に移動位置決め自在の電極ホルダと、前記電極の下端部をガイドする電極ガイドとを備えた細穴放電加工装置において、前記電極ガイドのガイド穴内部に出入可能な円柱状測定子を設け、前記電極ガイドのガイド穴内径部と前記円柱状測定子とで電気的極間を構成し、該円柱状測定子と前記電極ガイドとを電極ガイドの直径方向に相対的に接近離反可能に設け、前記円柱状測定子と前記電極ガイド穴の内径部との接触位置を検出して前記電極ガイドの内径を測定する電極ガイド内径測定手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２に記載の細穴放電加工装置は、電極と被加工物のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置を相対的に制御自在な数値制御装置と、前記電極の上端部を保持してＺ軸方向に移動位置決め自在の電極ホルダと、前記電極の下端部をガイドする電極ガイドとを備えた細穴放電加工装置において、前記電極の下端部が出入可能な円筒状測定子を設け、該円筒状測定子の内径部と前記電極の下端部とで電気的極間を構成し、該円筒状測定子と前記電極の下端部とを前記円筒状測定子の直径方向に相対的に接近離反可能に設け、前記円筒状測定子の内径部と前記電極の下端部との接触位置を検出して該電極の直径を測定する電極径測定手段を設け、該電極径測定手段に加えて、前記電極ガイドのガイド穴内部に出入可能な円柱状測定子を設け、前記電極ガイドのガイド穴内径部と前記円柱状測定子とで電気的極間を構成し、該円柱状測定子と前記電極ガイドとを電極ガイドの直径方向に相対的に接近離反可能に設け、前記円柱状測定子と前記電極ガイド穴の内径部との接触位置を検出して前記電極ガイドの内径を測定する電極ガイド内径測定手段を設けたたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明の請求項１記載の細穴放電加工装置によれば、微小な電極ガイド穴の内径を測定の際に変位や変形を与えることなく高精度に測定することができる。よって、使用する電極に適合しない電極ガイドを装着することを防止することができ、加工穴径の不良の発生を低減することができる。また、円柱状測定子は球状のプローブに比し高い形状精度で、かつ安価に製作できるため内径測定手段の製作コストを低減することができる。
【００２３】
請求項２記載の細穴放電加工装置によれば、微小な電極ガイド穴の内径と微細な電極の外径とを測定の際に変位や変形を与えることなく、高精度にかつ安価に測定することができる。よって、加工穴に適合しない電極及び電極ガイドの装着ミスを防止することができるため加工穴径の不良の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本願発明に係る細穴放電加工装置の説明図。
【図２】本願発明に係る細穴放電加工装置の電極ガイド部の説明図。
【図３】本願発明に係る電極ガイド内径測定手段の説明図。
【図４】本願発明に係る電極径測定手段の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００２６】
図１は本発明に係る６軸制御（X,Y,Z,A,B,W）の細穴放電加工装置の一実施の形態を示したものである。図１を参照するに、総括的に示す細穴放電加工装置１の基台３上には、Ｙ軸駆動モータＭＹによりＹ軸方向に移動位置決め可能なＹ軸テーブル５が設けてある。
【００２７】
前記Ｙ軸テーブル５には受け皿７を一体的に固定して設け、この受け皿７上に絶縁体である石定盤９を設けると共に、この石定盤９上にＬ字形のブラケット部材１１が一体的に設けてある。
【００２８】
上述のブラケット部材１１上には、電気伝導度の小さい純水などの加工液１３を入れるための加工槽１５が取り付てあり、この加工槽１５内にワークＷを固定するためのチルト可能な公知のターンテーブル装置１７が設けてある（例えば、特開２０１１−２５３４５号公報）。
【００２９】
上述のターンテーブル装置１７は、Ｚ軸（図１の上下方向）に平行な軸心を回転中心とするＡ軸と、Ａ軸に直交（Ｙ軸に平行）する軸心を回転中心とするＢ軸（チルト軸）とを備えている。
【００３０】
上述のＢ軸駆動部としてのＢ軸回転軸１９は、前記Ｌ字形ブラケット部材１１の水平底部１１ａから前記加工槽１５の後側（図１において右側）の壁面に沿って上方に延伸するＢ軸取付部１１ｂに回転自在に軸支してある。このＢ軸回転軸１９は加工槽１５の後側壁面を貫通してその内部のほぼ中央部まで延伸させて設けてある。
【００３１】
前記Ｂ軸回転軸１９の左端の上部には、減速機（図示省略）を介してターンテーブル２１が回転可能に取付けてある。Ｂ軸回転軸１９の回転駆動は前記加工槽１５の外部に設けたＢ軸駆動モータ（図示省略）で行われ、またターンテーブル２１の回転駆動は、Ｂ軸回転軸１９の軸心に沿って設けた外部に開口した「めくら穴」（図示省略）を介してＡ軸駆動モータ（図示省略）により回転駆動ができるように設けてある。
【００３２】
前記ターンテーブル２１の裏面には、環状の通電リング（図示省略）が設けてあり、ターンテーブル２１はこの通電リングを介して放電電源（図示省略）に接続してある。
【００３３】
上記構成において、制御装置（図示省略）の制御の下にＡ軸駆動モータ（図示省略）を適宜に回転駆動させれば、ターンテーブル２１をＡ軸中心に適宜な角度回転させることができる。
【００３４】
また、同様にＢ軸駆動モータ（図示省略）を適宜に正転又は逆転駆動させれば、ターンテーブル２１をＢ軸を中心に時計方向又は反時計方向へチルト（Tilt；傾斜）させることができる。さらに、前記Ｙ軸駆動モータＭＹを適宜に回転駆動することにより、ターンテーブル２１をＹ軸方向の任意の位置に位置決めすることができる。
【００３５】
前記加工槽１５の後方（図１において右方）の前記基台３上には、図１を前側（図１において左側）から見て左右に立設した一対の支柱２５(a,b)と、この一対の支柱２５(a,b)の上部に水平に懸架した梁部材２７からなる門型フレームが設けてある。
【００３６】
門型フレームの梁部材２７には、蛇腹３１に保護されたＸ軸ガイドレール（図示省略）が設けてあり、このＸ軸ガイドレールにＸ軸駆動モータ（図示省略）に駆動されるＸ軸キャリッジ３３が前記Ｙ軸に直交するＸ軸方向に移動位置決め自在に設けてある。
【００３７】
また、前記Ｘ軸キャリッジ３３には、上下に延伸したＷ軸スライド３５に一体的に設けた係合部３５ｅが前記Ｚ軸に平行なＷ軸に沿って昇降自在に係合してある。そして、このＷ軸スライド３５は、このＷ軸スライド３５の上端部に設けたＷ軸駆動モータＭＷにより回転駆動されるＷ軸送りねじ３６に螺合するナット部材３８を介してＷ軸の任意の位置に位置決め可能に設けてある。
【００３８】
上述のＷ軸スライド３５には、中実棒状又はパイプ状の電極３７を装着した電極ホルダ３９を備えたＺ軸スピンドルユニット４１がＺ軸方向に昇降自在に設けてある。
【００３９】
前記Ｚ軸スピンドルユニット４１は、前記Ｗ軸スライド３５の上端部に設けたＺ軸駆動モータＭＺによりＷ軸スライド３５に対して相対的にＺ軸方向の任意の位置へ移動位置決め可能に設けてある。
【００４０】
また、Ｚ軸スピンドルユニット４１の上部に設けたスピンドルモータＭＳにより、Ｚ軸スピンドルユニット４１のスピンドル（図示省略）が回転駆動自在に設けてある。
【００４１】
前記Ｗ軸スライド３５の下端部には、電極ガイドユニット７３の端部が着脱可能に設けてあり、その他端部には前記電極３７が摺動自在に挿通係合する下方向（Ｚ軸方向）へ延伸した電極ガイド８１が設けてある。
【００４２】
さらに、図２に示すように、前記電極ガイド８１の直上位置において、前記電極３７をガイドすると共に電極３７を挿入するためのテーパを有する漏斗部材８３が設けてある。
【００４３】
上記構成において、前記制御装置（図示省略）の制御の下に前記Ｗ軸駆動モータＭＷを適宜に回転駆動すれば、前記Ｗ軸スライド３５をＺ軸上の適宜な位置へ位置決めすることができる。すなわち、電極３７をＺ軸方向にガイドする電極ガイド８１をＺ軸上の適宜な位置へ位置決めすることができる。
【００４４】
また、Ｚ軸駆動モータＭＺにより電極ホルダ３９に保持された電極３７をＺ軸の任意の位置へ移動位置決めできる。
【００４５】
また、前記Ｘ軸キャリッジ３３はＸ軸駆動モータＭＸ（図示省略）によりＸ軸の任意の位置へ位置決めできるので、電極３７をワークＷのＸ、Ｙ座標上の任意の位置へ移動位置決めすることが可能であり、また、ワークＷをＡ、Ｂ軸に回転できるので、ワークＷの上面の他に底面以外の任意の位置へも位置決めすることが可能である。
【００４６】
図３は本願発明に係る電極ガイド内径測定手段８５の構成示したものであり、以下にこの電極ガイド内径測定手段８５を説明する。
【００４７】
電極ガイド内径測定手段８５は、前記ターンテーブル２１上に直径ｄの円柱状測定子８７を電気的に導通した状態で着脱可能に保持する測定子保持体８９を有し、前記円柱状測定子８７は前記電極ガイド８１のガイド穴８１ｉの内壁部に離間した状態で出入可能に設け、電極ガイド８１の内壁部と円柱状測定子８７との間に電気的極間を形成する。
【００４８】
そして、前記極間には直流電圧Ｖ１を有する直流電源９１を抵抗９３を介して接続してあると共に、前記直流電源９１の回路と並列に接触検出手段９５が設けてある。
【００４９】
この接触検出手段９５は、前記直流電圧Ｖ１と基準電圧用電源（図示省略）からの基準電圧Ｖ２とが入力されたとき、この入力を比較して前記極間の接触の有無を判別するする信号を前記制御装置（図示省略）に対して発生するコンパレータ（図示省略）を備えている。
【００５０】
前記電極ガイド８１のガイド穴８１ｉと円柱状測定子８７とが非接触時には極間に電圧Ｖ１が極間に印加されており、ガイド穴８１ｉと円柱状測定子８７とが接触時の電圧は基準電圧Ｖ２よりも低い値になるように設定してある。そして、前記コンパレータ（図示省略）は極間の電圧が基準電圧Ｖ２よりも低い場合にのみ、極間が接触していることを意味する出力信号を発生して、前記制御装置（図示省略）に出力するものである。
【００５１】
上記構成において電極ガイド内径を測定する際は、図３に示すように、前記円柱状測定子８７と電極ガイド８１のガイド穴８１ｉの内壁部とが接触しない位置に来るように、前記Ｘ軸キャリッジ３３とＹ軸テーブル５とを前記制御装置により位置決め制御すると共に、前記Ｚ軸スピンドルユニット４１を下降させて前記電極ガイド８１のガイド穴８１ｉ内部に円柱状測定子８７の先端部を位置させる。
【００５２】
ガイド穴８１ｉ内部に円柱状測定子８７の先端部を位置させた状態において、円柱状測定子８７と前記電極ガイド８１とを電極ガイド８１の直径方向に相対的に移動させ、前記接触検出手段９５により円柱状測定子８７と電極ガイド８１の内壁との接触を検出して直径方向両端の２点の位置座標を求め、この２点の位置座標と円柱状測定子８７の直径からガイド穴８１ｉの直径Ｄを求めることができる。
【００５３】
例えば、円柱状測定子８７を電極ガイド８１の軸心Ｃを通りかつＸ軸方向の＋方向と−方向とに移動させたときの電極ガイド８１と内径との接触位置のＸ座標を「Ｘ＋」、「Ｘ−」とし、円柱状測定子８７の直径をｄとすれば、ガイド穴８１ｉの直径Ｄは次の数式１より求められる。
【００５４】
（数１）
Ｄ＝（Ｘ＋）−（Ｘ−）＋ｄ・・・（１）
【００５５】
図４は、本願発明に係る電極径測定手段８６の構成示したものであり、以下にこの電極径測定手段８６を説明する。なお、前記電極ガイド内径測定手段８５と同一の構成要素には同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
【００５６】
電極径測定手段８６は、内径Ｄの円筒状測定子９７を備えた前記測定子保持体８９が前記ターンテーブル２１上に設けてある。なお、測定子保持体８９と円筒状測定子９７とは電気的に導通している。
【００５７】
円筒状測定子９７は、被測定物である中実棒状又はパイプ状の電極３７が円筒状測定子９７の内壁と離間した状態で出入可能な内径を有するものであって、円筒状測定子９７の内壁と被測定物である電極３７との間に電気的極間を形成する様になっている。
【００５８】
そして、上記極間には直流電圧Ｖ１を有する直流電源９１を抵抗９３を介して接続すると共に、直流電源９１の回路と並列に前記電極ガイド内径測定手段８５と同一の接触検出手段９５が設けてある。
【００５９】
上記構成において電極３７の外径を測定する際は、前記電極ガイド内径測定と同様に、電極３７と円筒状測定子９７の内壁部が接触しない位置に来るように、円筒状測定子９７を位置決め制御すると共に、前記Ｚ軸スピンドルユニット４１を下降させて円筒状測定子９７の内径部に電極３７の先端部を位置させる。
【００６０】
そして、円筒状測定子９７と電極３７とを電極３７の直径方向に相対的に移動させ、前記接触検出手段９５により円筒状測定子９７の内径部と電極３７との接触を検出して直径方向両端の２点の位置座標を求め、この２点の位置座標と円筒状測定子９７の内径Ｄから電極３７の直径をｄを求めることができる。
【００６１】
例えば、円筒状測定子９７を電極３７の軸心Ｃを通りかつＸ軸方向の＋方向と−方向とに移動させたときの円筒状測定子９７と電極３７との接触位置のＸ座標を「Ｘ＋」、「Ｘ−」とし、円筒状測定子９７の内径をＤとすれば、電極３７の直径ｄは次の数式２より求められる。
【００６２】
（数２）
ｄ＝Ｄ−｛（Ｘ＋）−（Ｘ−）｝・・・（２）
【符号の説明】
【００６３】
１  細穴放電加工装置
３  基台
５  Ｙ軸テーブル
１３  加工液
１５  加工槽
１７  ターンテーブル装置
１９  Ｂ軸回転軸
２１  ターンテーブル
２５(a,b)  支柱
２７  梁部材
３１  蛇腹
３３  Ｘ軸キャリッジ
３５  Ｗ軸スライド
３５ｅ  係合部
３６ Ｗ軸送りねじ
３７  パイプ電極
３９  電極ホルダ
４１  Ｚ軸スピンドルユニット
４３  ガイド部材
７３  電極ガイドユニット
８１  電極ガイド
８３  漏斗部材
８５  電極ガイド内径測定手段
８７  円柱状測定子
８９  測定子保持体
８１ｉ  ガイド穴
９１  直流電源
９３  抵抗
９５  接触検出手段
ＭＳ  スピンドルモータ
ＭＹ  Ｙ軸駆動モータ
ＭＷ  Ｗ軸駆動モータ
ＭＺ  Ｚ軸駆動モータ
Ｗ  ワーク
【図１】
0005884086.tif 000002
【図２】
0005884086.tif 000003
【図３】
0005884086.tif 000004
【図４】
0005884086.tif 000005