(57)【要約】【課題】  迅速且つ精密に電極の位置を制御することにより、作業速度を高め、加工品質を確保する電極直動式位置制御装置を提供する。【解決手段】  放電加工設備のＺ軸方向の主軸５と電極ホルダ５２との間に直動式位置制御装置７を設置する。そして、主軸５の位置が動かない状況下、直接電極ホルダ５２および電極５３の昇降を行うとともに、電極５３の昇降距離（位置）を定位する。また直動式位置制御装置７は、上部固定台７１、ガイド中部台７２、複数の可動柱７３、サーボ７４、サーボ支持台７５、押動板７６、複数のスペーサ７７、下部固定台７８、防塵固定リング７８３、Ｏ形リング７８４、複数のバネ７８６および複数の結合ネジ７９１、７９２、７９３、７９４を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台、Ｙ軸テーブル、Ｘ軸テーブル、加工槽および主軸を備える放電加工設備の電極直動式位置制御装置であって、
前記Ｙ軸テーブルは、前記基台の上面に設置されてＹ軸サーボモータにより駆動され、
前記Ｘ軸テーブルは、前記Ｙ軸テーブルの上面に設置されてＸ軸サーボモータにより駆動され、
前記加工槽は、前記Ｘ軸テーブルの上面に設けられ、前記加工槽の内部に被加工物が固設されてその中に加工液が貯留され、
前記主軸は、前記加工槽の垂直上方に設置され、Ｚ軸サーボモータにより駆動されて垂直方向へ昇降され、前記主軸の底部には電極ホルダにより電極が挟設され、前記加工槽内の前記被加工物に対して放電加工を行い、
前記主軸と前記電極ホルダとの間に設置されることにより、前記主軸の位置が固定されている状況において、前記電極を昇降させるとともに前記電極の昇降距離または位置を制限することを特徴とする放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【請求項２】
上部固定台、ガイド中部台、複数の可動柱、サーボ、サーボ支持台、押動板、複数の可動柱スペーサおよび下部固定台をさらに備え、
前記上部固定台は、前記主軸に結合固定されて前記上部固定台の底部には凹入した空間が形成され、
前記ガイド中部台は、前記上部固定台の底部に固設され、前記ガイド中部台には複数のガイド孔が垂直に設けられ、前記ガイド中部台の中央部分にはサーボ設置孔が設けられ、
前記複数の可動柱は、それぞれ頭部および柱体を有し、各前記柱体はそれぞれ前記ガイド孔に滑動可能に設置され、前記頭部は前記ガイド中部台の上面の上方に設置され、
前記サーボは、前記サーボ設置孔に設置され、前記サーボは押動ロッドを有し、前記押動ロッドは前記制御装置により制御されて上下に昇降し、
前記サーボ支持台は、前記ガイド中部台の底面に固定され、前記サーボを支持するために用いられ、
前記押動板は、前記上部固定台の空間内に設置され、前記サーボの前記押動ロッドの上端に当てられて前記押動ロッドの動きに伴って上下に昇降し、前記押動板は前記可動柱の上部に結合固定され、
前記複数の可動柱スペーサは、それぞれ前記ガイド中部台の底面の下方で前記可動柱の底面に設置され、各前記スペーサの上面と各前記頭部の底面との間の距離を、前記ガイド中部台の高さよりも大きくすることにより、各前記スペーサの上面と前記ガイド中部台の底面との間や各前記頭部の底面と前記ガイド中部台の上面との間に隙間を形成し、
前記下部固定台は、前記電極ホルダに結合固定され、前記下部固定台は、前記スペーサを介して前記可動柱の底部に結合固定されることを特徴とする請求項１記載の放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【請求項３】
前記下部固定台の上面には複数のバネ溝が設けられ、このばね溝に複数の定位バネが収容され、前記定位バネは前記ガイド中部台の底面に当てられることを特徴とする請求項２記載の放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【請求項４】
前記下部固定台の上面には、前記サーボ支持台に対応した形状の収容槽が設けられ、そこに前記サーボ支持台を収容することを特徴とする請求項２記載の放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【請求項５】
前記放電加工設備は、形彫り放電加工を実施可能であることを特徴とする請求項１記載の放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【請求項６】
前記放電加工設備は、細穴放電加工を実施可能であることを特徴とする請求項１記載の放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【請求項７】
前記放電加工設備は、ワイヤカット放電加工を実施可能であることを特徴とする請求項１記載の放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【請求項８】
前記放電加工設備は、研磨放電加工を実施可能であることを特徴とする請求項１記載の放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【請求項９】
前記放電加工設備は、電解研磨放電加工を実施可能であることを特徴とする請求項１記載の放電加工設備の電極直動式位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置制御装置に関し、特に放電加工時および屑排出時に迅速且つ精密に電極の昇降位置を制御する放電加工設備の電極直動式位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工の原理には、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、被加工物を急速に熱溶解させる一種の熱性加工方法が用いられている。更に詳しく言うと、放電加工するときには、加工液内において電極と被加工物との間に形成された微細な間隔にアーク放電を発生させ、被加工物に対して熱作用を発生させることにより、放電作用による放電痕を被加工物に形成する。そして、この工程を繰り返すことにより被加工物は加工される。そして放電と同時に、加工液が放電圧力および熱作用を受けて気化爆発現象が起きると、被加工物の溶解された部分は液体の気化現象に伴って加工液内に溶入されて加工屑が形成される。そして、その加工屑は加工液と一緒に外部へ排出される。
【０００３】
図１は従来技術の放電加工設備を示す模式図である。この放電加工設備は、基台１、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３、加工槽４および主軸５を備える。
【０００４】
Ｙ軸テーブル２は基台１の上面に設置され、Ｙ軸サーボモータ２１により駆動される。Ｘ軸テーブル３はＹ軸テーブル２の上面に設置され、Ｘ軸サーボモータ３１により駆動される。加工槽４はＸ軸テーブル３の上面に設けられ、加工槽４の内部には被加工物１０が固設されて加工液４１が貯留される。そして、その加工液は、加工液タンク４２により加工槽４内へ随時補充される。主軸５は、加工槽４の垂直上方に設置されてＺ軸サーボモータ５１により駆動されて垂直方向へ昇降される。また、主軸５の底部には電極ホルダ５２により電極５３が挟設され、加工槽４内の被加工物１０に対して放電加工を行う。前述の放電加工設備は、上述の各部材の動作を制御する電気制御ボックス６をさらに備える。例えば、電気制御ボックス６には中央コンピュータ制御システム６１が含まれ、中央コンピュータ制御システムは、伝送インタフェース６２を介してサーボモータ行程の移動および位置を制御する制御装置６３および放電パワーチップ６４に接続される。サーボモータ行程の移動および位置を制御する制御装置６３は、各サーボモータの動作を制御することができ、各軸テーブルおよび主軸の移動と位置とをさらに制御することもできる。放電パワーチップ６４は、電極ホルダ５２および被加工物１０に接続されているため放電加工作業を行うことができる。
【０００５】
放電加工を行うとき、電極５３はＺ軸サーボモータ５１により下降制御されて下方に下げられ、被加工物１０との間に非常に微細な間隔に保持して放電加工を行う。そして、屑を排出するとき、電極５３はＺ軸サーボモータ５１により上昇制御されて上方に上げられ、加工液４１で屑を排出する際の利便性を高める。
【０００６】
上述の従来技術の放電加工設備は、電極５３を上昇または下降するときに、Ｚ軸サーボモータ５１の駆動動力は主軸５を介して電極５３へ伝達される。しかし、放電加工設備の電極の加工位置と屑排出位置との高度差は非常に微細なものである。そのため、上述した従来技術の放電加工設備において、Ｚ軸サーボモータ５１が主軸５を介して電極５３を連動させた場合、Ｚ軸サーボモータ５１を駆動するときの慣性作用により、電極５３の下降行程および上昇行程が過大になってしまうことがよくあった。そのため、放電加工および屑排出の作業速度が低下しただけでなく、電極５３が下降しすぎることによりフィーディング位置に誤差が生じて、加工精度に影響を与えることもよく発生した。さらにＺ軸サーボモータ５１の駆動動力が長軸状の主軸５を経由して伝達されると、電極５３に振動を発生させたり、微細な間隔における反応を不正確にして加工品質に影響を与えたりした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、放電加工や屑排出を行うときに迅速且つ精密に電極の位置を制御することにより、作業速度を高めるとともに加工品質を確保する電極直動式位置制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は放電加工設備の電極直動式位置制御装置を提供する。本発明の放電加工設備の電極直動式位置制御装置は、主に放電加工設備のＺ軸方向の主軸とその電極ホルダとの間に電極直動式位置制御装置が設置される。そして、主軸位置が動かない状況下、その電極ホルダおよび電極を直接に昇降させるとともにその電極の昇降距離または位置を定位させることにより、迅速且つ精密に被加工物に対して放電加工および屑排出作業を行うことができる。
【０００９】
本発明の電極直動式位置制御装置は、上部固定台、ガイド中部台、複数の可動柱、サーボ、サーボ支持台、押動板、複数の可動柱スペーサおよび下部固定台を備える。そして、上部固定台は、放電加工設備の主軸と結合固定される。ガイド中部台は、上部固定台の底部に固設され、複数のガイド孔およびサーボ設置孔が設けられる。複数の可動柱は、頭部および柱体をそれぞれ備え、各柱体は各ガイド孔に滑動可能に設置され、各頭部はガイド中部台の上面の上方に設けられる。サーボは、サーボ設置孔に設置され、制御装置により制御されて上下に昇降される押動ロッドが設置される。サーボ支持台は、ガイド中部台の底面に固定され、サーボを支持するために用いられる。押動板は、上部固定台の底部に形成された空間内に設置され、サーボの押動ロッドの上端に当てられ、押動ロッドの動きに伴って上下に昇降し、押動板と各可動柱の上部とが結合固定される。複数の可動柱スペーサは、ガイド中部台の底面の下方で各可動柱の底面に設置され、各スペーサの上面と各頭部の底面との間の距離を、ガイド中部台の高さよりもやや大きくすることにより、各可動柱が滑動できる距離はガイド中部台の高さよりもやや大きく、その間には隙間が形成され、それらの頭部およびスペーサを各可動柱の上下方向へ昇降滑動する定位部材とする。下部固定台は、電極ホルダと結合固定され、その下部固定台は各スペーサを介して各可動柱の底部に結合固定される。これにより、放電加工および屑排出作業を行うとき、主軸が動かない状況下で、制御によりサーボの押動ロッドを上下に昇降させるとともに、押動板、可動柱、スペーサ、下部固定台および電極を順次連動し、所定の間隔において、高速で上下に昇降させることができる。そのため、作業効率が向上するとともに、主軸が電極に対して振動を与えることを防止し、被加工物に対する加工精度を保持することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の放電加工設備の電極直動式位置制御装置は、放電加工および屑排出作業を行うときに、主軸が動かない状況下で、制御装置の制御によりサーボの押動ロッドを上下に昇降させ、押動板、可動柱、可動柱スペーサ、下部固定台および電極を順次連動して所定の間隔内で迅速に微動下降および上昇を行う。そして、下降位置にあるときに電極の下降位置に対して誤差補償を実施して電極の放電加工の作業を行い、上昇位置にあるときには、屑排出を行う利便性を高めることができる。そのため、電極が上下に昇降する行程が、従来技術で起きたような主軸の振動による干渉を全く受けず、作業効率を向上して被加工物の精度を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の構造、特徴およびその効果を、図面に示した実施形態に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施形態による放電加工設備の電極直動式位置制御装置を示す模式図である。図３は、図２の直動式位置制御装置を示す分解斜視図である。図４は、図３の直動式位置制御装置を組み立てた後の状態を示す斜視図である。図５は、図４の直動式位置制御装置を示す断面図である。図６は、図４の電極直動式位置制御装置が下降して加工位置にある状態を示すもう一つの断面図である。図７は、図６の電極直動式位置制御装置が上昇して屑排出位置にある状態を示す断面図である。
【００１２】
これらの図に示されるように、本発明の一実施形態による直動式位置制御装置７は放電加工設備上に設置されている。そして、この放電加工設備には、基台１、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３、加工槽４、主軸５、Ｙ軸サーボモータ２１、Ｘ軸サーボモータ３１、加工液４１、加工液タンク４２、Ｚ軸サーボモータ５１、電極ホルダ５２、電極５３、電気制御ボックス６、中央コンピュータ制御システム６１、伝送インタフェース６２、サーボモータ行程の移動および位置を制御する制御装置６３および放電パワーチップ６４を備える。これらの部材の構造およびその結合関係は上述の内容と類似するためここでは繰返して述べない。
【００１３】
本実施形態では、主に上述の主軸５と電極ホルダ５２との間に直動式位置制御装置７を設置し、主軸位置が動かない状況の下、電極を微動昇降させるとともに電極の昇降距離（位置）を制限することにより、放電加工作業と屑排出作業とを交互に行うときに、迅速且つ精密な作業を行うことができる。
さらに詳しく説明すると、上述の直動式位置制御装置は、上部固定台７１、ガイド中部台７２、複数の可動柱７３、サーボ７４、サーボ支持台７５、押動板７６、複数の可動柱スペーサ７７および下部固定台７８を備える。
【００１４】
上述の上部固定座７１は主軸５の底端に結合固定することができ、本実施形態の上部固定台７１は接合板７１１を介して主軸５の底端に結合固定される。その上部固定台７１の底部には、凹入した空間７１２が形成されて押動板７６が収容される。
上述のガイド中部台７２は上部固定台７１の底部に固設され、ガイド中部台には複数のガイド孔７２１が垂直に設けられ、ガイド中部台の中央部にはサーボ設置孔７２２が設けられる。
【００１５】
上述した複数の可動柱７３は円柱の可動柱などであり、可動柱７３は頭部７３１および柱体７３２をそれぞれ備える。各柱体７３２はガイド中部台７２の各ガイド孔７２１に滑動可能に設置され、各頭部７３１がガイド中部台７２の上面の上方に設置されて可動柱７３が滑動するときの上位を制限する。
上述のサーボ７４はガイド中部台７２のサーボ設置孔７２２に設置される。サーボ７４には押動ロッド７４１が設置され、この押動ロッドは制御装置６５により制御されて上下に昇降される。そして、この制御装置６５は電気制御ボックス６に設置され、伝送インタフェース６２を介して中央コンピュータ制御システム６１に接続される。
【００１６】
上述のサーボ支持台７５はガイド中部台７２の底面に固定され、サーボ７４の底部を支持するために用いられる。
上述した押動板７６は上部固定台７１の空間７１２内に設置され、サーボ７４の押動ロッド７４１の上端に当てられているため、押動ロッドの動きに伴い上下に昇降することができる。その押動板は各可動柱７３の上部へ結合固定される。
上述した複数の可動柱スペーサ７７は、ガイド中部台７２の底面の下方および各可動柱７３の底面に設置されて可動柱が滑動するときの下位を制限する。各スペーサ７７の上面と各可動柱７３の頭部７３１の底面との間の距離は、ガイド中部台７２の高さよりもやや大きく、各可動柱７３が滑動できる高さがガイド中部台の高さよりもやや大きいため、その間に隙間が形成されて、各スペーサの上面とガイド中部台の底面との間や各頭部の底面とガイド中部台の上面との間には隙間ｄが形成される。その隙間ｄは、１ｎｍ〜２００００ｎｍなどのように極めて微細なものであるが、下降位置（放電加工するとき）および上昇位置（屑を排出するとき）の行程変化に十分な距離である。それらの可動柱７３が上下に昇降するとき、それらの頭部７３１およびスペーサ７７は、各可動柱７３が上下に昇降滑動するときの定位部材となる。
【００１７】
上述の下部固定台７８は、絶縁片７８１を介して電極ホルダ５２に結合固定され、下部固定台７８は各スペーサ７７を介して各可動柱７３の底部に結合固定される。下部固定台７８の外周部分に近い上面には防塵固定リング７８３とＯ形リング７８４とが順次設けられる固定溝７８２があり、ガイド中部台７２の底面に圧持される。下部固定台７８の上面には、複数の定位バネ７８６を収容する複数のバネ溝７８５が設けられ、それらのバネはガイド中部台７２の底面に当たり、両者の間の安定した接触と結合とを保持している。その他、下部固定台７８の上面には、サーボ支持台７５を収容するサーボ支持台７５に対応した形状の収容槽７８７が設けられる。
【００１８】
上述の関連部材を結合する方法は、実施可能な方法であればどんな結合手段で行ってもよい。例えば、上部固定台７１とガイド中部台７２とを結合するときは、上部固定台７１およびガイド中部台７２の対応する位置に、複数の第１の結合ネジ穴７１３および複数の第２の結合ネジ穴７２３をそれぞれ設け、複数の第１の結合ネジ７９１を第１および第２の結合ネジ穴に貫設させることにより、上部固定台７１とガイド中部台７２とを結合固定してもよい。
【００１９】
押動板７６と可動柱７３とを結合するときは、押動板７６および可動柱７３の対応する位置に、複数の第３の結合ネジ穴７６１および複数の第４の結合ネジ穴７３３がそれぞれ設けられ、複数の第２の結合ネジ７９２を第３および第４の結合ネジ穴に貫設させることにより、押動板７６と可動柱７３とを結合固定してもよい。
【００２０】
ガイド中部台７２とサーボ支持台７５とを結合するときは、ガイド中部台７２およびサーボ支持台７５の対応する位置に、複数の第５の結合ネジ穴７２４および複数の第６の結合ネジ穴７５１がそれぞれ設けられ、複数の第３のネジ７９３を第５および第６の結合ネジ穴に貫設させることにより、ガイド中部台７２とサーボ支持台７５とを結合固定してもよい。
【００２１】
可動柱７３、スペーサ７７および下部固定台７８を結合するときは、可動柱７３、スペーサ７７および下部固定台７８の対応する位置に、複数の第７の結合ネジ穴７３４、複数の第８の結合ネジ穴７７１および複数の第９の結合ネジ穴７８８がそれぞれ設けられ、複数の第４の結合ネジ７９４を第７、第８および第９の結合ネジ穴に貫設させることにより、可動柱７３、スペーサ７７および下部固定台７８を互いに結合固定してもよい。
【００２２】
本実施形態の直動式位置制御装置は、放電加工および屑排出作業を行うときに、主軸５が動かない状況下で、制御装置６５の制御によりサーボ７４の押動ロッド７４１を上下に昇降させるとともに、押動板７６、可動柱７３２、スペーサ７７、下部固定台７８および電極５３を順次連動させることにより、所定の間隔距離ｄ内において、高速微動により下降（図６を参照）または上昇（図７を参照）を行うことができる。また、下降位置にあるときは、電極５３の下降位置に対して誤差補償を行うとともに、電極に対して放電加工作業を行うことができる。また上昇位置にあるときは、屑排出の利便性を高めることができる。また、電極５３が上下に昇降する行程は、従来技術で起きたような主軸の振動による干渉を全く受けない。以上のことから分かるように、本実施形態は作業効率を向上し、被加工物の精度を保持することができる。
その他、本実施形態の放電加工設備は、形彫り放電加工、細穴放電加工、ワイヤカット放電加工、研磨放電加工および電解研磨放電加工などの放電加工設備に適用することができる。
【００２３】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術に熟知するものなら誰でも、本発明の趣旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術の放電加工設備を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による放電加工設備の電極直動式位置制御装置を示す模式図である。
【図３】図２の直動式位置制御装置を示す分解斜視図である。
【図４】図３の直動式位置制御装置を組み立てたときの状態を示す斜視図である。
【図５】図４の直動式位置制御装置を示す断面図である。
【図６】図４の電極直動式位置制御装置が下降して加工位置にある状態を示すもう一つの断面図である。
【図７】図６の電極直動式位置制御装置が上昇して屑排出位置にある状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  基台、２  Ｙ軸テーブル、２１  Ｙ軸サーボモータ、３  Ｘ軸テーブル、３１  Ｘ軸サーボモータ、４  加工槽、４１  加工液、４２  加工液タンク、５  主軸、５１  Ｚ軸サーボモータ、５２  電極ホルダ、５３  電極、６  電気制御ボックス、６１  中央コンピュータ制御システム、６２  伝送インタフェース、６３  サーボモータ行程の移動および位置を制御する制御装置、６４  放電パワーチップ、６５  制御装置、７  直動式位置制御装置、７１  上部固定台、７１１  接合板、７１２  空間、７１３  第１の結合ネジ穴、７２  ガイド中部台、７２１  ガイド孔、７２２  サーボ設置孔、７２３  第１の結合ネジ穴、７２４  第５の結合ネジ穴、７３  可動柱、７３１  頭部、７３２  柱体、７３３  第４の結合ネジ穴、７３４  第７の結合ネジ穴、７４  サーボ、７４１  押動ロッド、７５  サーボ支持台、７５１  第６の結合ネジ穴、７６  押動板、７６１  第３の結合ネジ穴、７７  スペーサ、７７１  第８の結合ネジ穴、７８  下部固定台、７８１  絶縁片、７８２  固定溝、７８３  防塵固定リング、７８４  Ｏ形リング、７８５  バネ溝、７８６  バネ、７８７  収容槽、７８８  第９の結合ネジ穴、７９１  第１の結合ネジ、７９２  第２の結合ネジ、７９３  第３の結合ネジ、７９４  第４の結合ネジ、１０  被加工物
【図１】
2006255876.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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