(57)【要約】【課題】線状の電極を用いて、細穴を形成する場合において、電極の湾曲を抑制し、目的の深さの細穴を形成できる形彫り放電加工装置を提供する。【解決手段】長手方向ｎを有する線状の電極５０と、電極５０の一端部を支持するヘッド４０とを備え、電極端部５５側に位置する被加工物Ｗとの間に電圧を印加する形彫り放電加工装置１であって、ヘッド４０から露出した電極５０の長手方向ｎの周囲は、筒状の保護部材６０によって覆われ、保護部材６０の曲げ剛性は、電極５０の曲げ剛性よりも大きく、保護部材６０は、少なくとも電極５０が湾曲すると、電極５０に接触して、電極５０を支持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する線状の電極と、前記電極の一端部を支持するヘッドとを備え、
前記電極の他端部側に位置する被加工物と前記電極との間に電圧を印加する形彫り放電加工装置であって、
前記ヘッドから露出した前記電極の長手方向の周囲は、筒状の保護部材（保護部材６０）によって覆われ、
前記保護部材の曲げ剛性は、前記電極の曲げ剛性よりも大きく、
前記保護部材は、少なくとも前記電極が湾曲すると、前記電極に接触して、前記電極を支持する形彫り放電加工装置。
【請求項２】
前記保護部材は、前記長手方向において、伸縮性を有し、
前記保護部材の前記被加工物側の端部は、絶縁部材で形成される請求項１に記載の形彫り放電加工装置。
【請求項３】
前記保護部材は、蛇腹形状である請求項２に記載の形彫り放電加工装置。
【請求項４】
前記長手方向に直交する前記電極の断面は、円形状である請求項１から３の何れか１項に記載の形彫り放電加工装置。
【請求項５】
前記電極の前記断面の直径は、０．５ｍｍ以下である請求項４に記載の形彫り放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物と電極との間に電圧を印加する形彫り放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ステンレス鋼やチタンといった導電性の被加工物に、細穴を形成する形彫り放電加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。形彫り放電加工装置は、細穴を形成するために、ヘッドに支持された線状の電極を備えている。この線状の電極と被加工物との間に電圧を印加して、線状の電極端部と被加工物との間にアーク放電を生じさせる。アーク放電によって、被加工物の一部が溶融・蒸発し、加工くずとなり、被加工物に細穴が形成される。加工くずは、例えば、放電加工油などの加工液によって、形成された穴から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６２２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
線状の電極を用いて細穴を形成する場合、細穴の穴径は小さいため、細穴の深さが深くなるにつれ、加工液が細穴に浸入しにくくなり、また、細穴から加工液が排出されにくくなる。これによって、加工くずが排出されず、細穴の内部において、加工くずが堆積することがあった。細穴を深くするために、加工くずが堆積したまま、電極を支持するヘッドを被加工物へ近づけた場合、加工くずによって、深さ方向への電極の進行が阻害される。線状の電極は、曲げ剛性が小さいため、湾曲してしまい、目的の深さの細穴が形成されていないことがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、線状の電極を用いて、細穴を形成する場合において、電極の湾曲を抑制し、目的の深さの細穴を形成できる形彫り放電加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の特徴は、長手方向（長手方向ｎ）を有する線状の電極（電極５０）と、前記電極の一端部を支持するヘッド（ヘッド４０）とを備え、前記電極の他端部（電極端部５５）側に位置する被加工物（被加工物Ｗ）と前記電極との間に電圧を印加する形彫り放電加工装置（形彫り放電加工装置１）であって、前記ヘッドから露出した前記電極の長手方向の周囲は、筒状の保護部材（保護部材６０）によって覆われ、前記保護部材の曲げ剛性は、前記電極の曲げ剛性よりも大きく、前記保護部材は、少なくとも前記電極が湾曲すると、前記電極に接触して、前記電極を支持することを要旨とする。
【０００７】
本発明の特徴によれば、ヘッドから露出した電極の周囲は、筒状の保護部材によって覆われ、保護部材の曲げ剛性は、電極の曲げ剛性よりも大きく、少なくとも電極の湾曲する場合には、電極が保護部材に接触する。これによって、電極の周囲を覆う保護部材が、電極の剛性を補強するため、電極の湾曲が抑制される。
【０００８】
本発明の他の特徴は、前記保護部材は、前記長手方向において、伸縮性を有し、前記保護部材の前記被加工物側の端部は、絶縁部材で形成されることを要旨とする。
【０００９】
本発明の他の特徴は、前記保護部材は、蛇腹形状であることを要旨とする。
【００１０】
本発明の他の特徴は、前記長手方向に直交する前記電極の断面は、円形状であることを要旨とする。
【００１１】
本発明の他の特徴は、前記電極の前記断面の直径は、０．５ｍｍ以下であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るによれば、線状の電極を用いて、細穴を形成する場合において、電極の湾曲を抑制し、目的の深さの細穴を形成できる形彫り放電加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る形彫り放電加工装置１の概略側面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電極５０及び保護部材６０の一部斜面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態に係る形彫り放電加工装置１が、被加工物Ｗに細穴を形成する様子を説明するための説明図である。
【図４】図４（ａ）は、その他実施形態に係る保護部材６１の一部斜面図である。図４（ｂ）は、電極５０が保護部材６１に覆われている様子を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る形彫り放電加工装置の一例について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）形彫り放電加工装置１の概略構成、（２）細穴の形成、（３）作用・効果、（４）その他実施形態、について説明する。
【００１５】
以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１６】
（１）形彫り放電加工装置１の概略構成
本実施形態に係る形彫り放電加工装置１の概略構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る形彫り放電加工装置１の概略側面図である。図１において、電極５０及び被加工物Ｗの一部は、断面形状が描かれている。図２は、本実施形態に係る電極５０及び保護部材６０の一部斜面図である。
【００１７】
図１に示されるように、形彫り放電加工装置１は、コラム１０、ラム２０、ベッド３０、ヘッド４０、電極５０、保護部材６０、テーブル７０、加工槽８０及び加工液９０を備えている。
【００１８】
コラム１０は、ｘ方向駆動機構１０ｘ、ｙ方向駆動機構１０ｙを有している。コラム１０上に配置されたラム２０は、ｘ方向駆動機構１０ｘによって、ｘ方向へ移動する。ラム２０は、ｙ方向駆動機構１０ｙによって、ｙ方向へ移動する。コラム１０は、ベッド３０上に配置されている。ベッド３０上には、加工槽８０も配置されている。
【００１９】
ラム２０は、ｚ方向駆動機構１０ｚを有している。ラム２０は、ヘッド４０を支持している。ヘッド４０は、ｚ方向駆動機構１０ｚによって、ｚ方向へ移動する。電極５０の一端部は、ヘッド４０の内部に挿入されている。これによって、ヘッド４０は、電極５０の一端部を支持している。本実施形態において、ｚ方向と電極５０が有する長手方向ｎとは、一致している。
【００２０】
電極５０は、線状の形状である。電極５０の形状は、線状であり、細穴を形成できれば、特に限定されない。線状の形状として、例えば、円柱状、針状、棒形状、多角柱状であっても良い。電極５０は、電極５０の端部から加工液を放出するパイプ形状の管状であっても良い。なお、電極５０は、長手方向ｎを有する。
【００２１】
電極５０の一端部は、ヘッド４０に支持されている。電極５０の他端部である電極端部５５は、被加工物Ｗ側に位置している。具体的には、電極端部５５は、被加工物Ｗと対向している。図１において、電極端部５５は、被加工物Ｗの内部に挿入されている。ヘッド４０から露出した電極５０の長手方向ｎの周囲は、保護部材６０によって覆われている。電極５０は、少なくとも電極５０が湾曲する場合には、電極５０が保護部材６０に接触するように、覆われている。本実施形態においては、図１及び図２に示されるように、電極５０は、湾曲していないが、保護部材６０に接触している。
【００２２】
保護部材６０は、筒状である。筒状とは、長手方向に沿って貫通孔が形成された形状をいう。従って、筒状には、円管状で、中空になっているものだけではなく、底面及び上面が多角形状の管状部材も含まれる。また、図１及び図２に示されるように、保護部材６０は、蛇腹形状であっても良い。蛇腹形状とは、山折りと谷折りとが繰り返された形状である。言い換えると、保護部材６０は、電極５０の長手方向ｎに沿って、保護部材６０の内部にある電極５０から遠ざかったり、近づいたりを繰り返す構造を有する。従って、保護部材６０は、長手方向ｎにおいて所定間隔を空けて、電極５０に接触している。この蛇腹形状によって、保護部材６０は、長手方向ｎにおいて、伸縮性を有する。電極５０がヘッド４０に支持された時点において、保護部材６０は、電極５０に接しているが、必ずしもそうである必要はない。電極５０が湾曲したときに、保護部材６０が電極５０に接するような位置に、保護部材６０は、配置されていれば良い。
【００２３】
保護部材６０の被加工物Ｗ側の端部は、絶縁部材で形成されている。本実施形態では、保護部材６０は、被加工物Ｗ側の端部だけでなく、保護部材６０全てが、絶縁部材で形成されている。保護部材６０の材料として、例えば、樹脂が挙げられる。伸縮性を有する樹脂であれば、蛇腹形状のように構造によって長手方向ｎに伸縮性を有さなくても良い。
【００２４】
保護部材６０の曲げ剛性は、電極５０の曲げ剛性よりも大きい。従って、電極５０を湾曲させる力が電極５０に働いても、保護部材６０に覆われた電極５０は、保護部材６０に覆われていない電極５０に比べて、湾曲が抑制される。
【００２５】
ベッド３０上に配置された加工槽８０の内部には、テーブル７０が配置されている。テーブル７０の上面には、被加工物Ｗが載置されている。加工槽８０の内部は、加工液９０によって満たされている。
【００２６】
形彫り放電加工装置１は、電極５０が消耗した場合に、別の電極５０と自動で交換する自動電極交換機構（いわゆる、オートツールチェンジャー（ＡＴＣ））を備えていても良い。この場合、予備の電極５０が入れられる電極ホルダー（不図示）に、内部に電極５０が入れられた保護部材６０を入れておいても良い。
【００２７】
形彫り放電加工装置１は、例えば、高周波パルス電源（不図示）により、電極端部５５側に位置する被加工物Ｗと電極５０との間に電圧を印加する。これにより、電極５０と被加工物Ｗとの間に放電（アーク放電）が生じる。この放電によって、被加工物Ｗの表面の一部が溶解・蒸発する。これを繰り返すことにより、被加工物Ｗに細穴が形成される。
【００２８】
（２）細穴の形成
本実施形態に係る細穴の形成について、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態に係る形彫り放電加工装置１が、被加工物Ｗに細穴を形成する様子を説明するための説明図である。図３（ａ）は、被加工物Ｗに細穴を形成し始めた状態を表す図である。図３（ｂ）は、被加工物Ｗに細穴を形成している状態を表す図である。
【００２９】
図３（ａ）に示されるように、ヘッド４０から露出した電極５０の長手方向ｎの周囲は、保護部材６０によって覆われている。電極端部５５の一部である電極端面５５ａは、保護部材６０で覆われていない。すなわち、電極端面５５ａは、保護部材６０から露出している。これにより、電極端面５５ａと被加工物Ｗとの間でアーク放電を生じさせ、被加工物Ｗに細穴を形成できる。
【００３０】
被加工物Ｗの表面上に形成された細穴の大きさは、長手方向ｎに直交する電極５０の断面の大きさよりもわずかに大きい程度なので、細穴を形成し続けていくと、電極５０を覆う保護部材６０は、細穴の周囲である被加工物Ｗの上面（すなわち、電極５０側に位置する被加工物Ｗの表面）に接触する。ここで、保護部材６０の被加工物Ｗの端部は、絶縁部材で形成されているため、被加工物Ｗと保護部材６０とが接触しても電流のリークが発生することもない。
【００３１】
また、図３（ｂ）に示されるように、保護部材６０は、長手方向ｎにおいて、伸縮性を有するため、ヘッド４０が被加工物Ｗに近づいても、保護部材６０によって、進行が妨害されることはない。すなわち、保護部材６０は、長手方向ｎに縮むことによって、電極５０が細穴の深さ方向へ進行できるため、より深い細穴を形成することができる。保護部材６０は、被加工物Ｗの上面に接触するため、被加工物Ｗの内部、すなわち、細穴内部において、電極端面５５ａだけでなく、電極５０の側面も露出している。
【００３２】
穴径が小さい細穴を形成する場合において、特に、長手方向ｎに直交する電極５０の断面の直径が０．５ｍｍ以下である場合において、形成されている細穴に加工液９０が浸入しにくい。また、細穴に進入した加工液９０が排出されにくい。従って、細穴の深さが深くなるにつれ、加工くずが細穴内部に堆積する。例えば、被加工物Ｗが炭化珪素材料である場合、放電加工時の熱により、炭化珪素材料が加工液（Ｈ２Ｏ）と反応して、二酸化珪素（ＳｉＯ２）と二酸化炭素（ＣＯ２）とを発生する。発生した二酸化珪素は、細穴内部に堆積する。加工くずが堆積したまま、さらに細穴の深さを深くするため、ヘッド４０が被加工物Ｗに近づくと、加工くずと電極端面５５ａとが接触する。堆積物が導電性であれば、一定の放電ギャップを有しながらアーク放電が持続されるが、堆積物である二酸化炭素が絶縁物であるため、放電ギャップがないため、形彫り放電加工装置１が接触を検知しない。このため、ヘッド４０が被加工物Ｗへさらに近づく。すなわち、電極５０（電極端面５５ａ）は、被加工物Ｗに形成された穴の奥へと押し込まれていく。このとき、電極５０の曲げ剛性が強ければ、電極５０は、加工くずを押し分けるが、線状の電極５０であるため、必ずしも加工くずを押し分けることができるとは限らない。電極５０は、電極５０の両端部に働く力を逃がすために、湾曲してしまう。
【００３３】
本実施形態において、電極５０の周囲は、保護部材６０によって覆われている。具体的には、保護部材６０は、電極５０に接触している。保護部材６０の曲げ剛性は、電極５０の曲げ剛性よりも大きいため、電極５０の湾曲を抑制する。すなわち、電極５０を湾曲させる力が働いても、保護部材６０は、電極５０を支持して、電極５０の湾曲を抑制できる。
【００３４】
（３）作用・効果
形彫り放電加工装置１において、ヘッド４０から露出した電極５０の長手方向ｎの周囲は、筒状の保護部材６０によって覆われ、保護部材６０の曲げ剛性は、電極５０の曲げ剛性よりも大きく、保護部材６０は、少なくとも電極５０が湾曲すると、電極５０に接触して、電極５０を支持する。これによって、電極５０を湾曲させる力が働いても、保護部材６０が、電極５０の曲げ剛性を補強するため、電極５０の湾曲が抑制される。
【００３５】
形彫り放電加工装置１において、保護部材６０は、長手方向ｎにおいて、伸縮性を有し、保護部材６０の被加工物Ｗの端部は、絶縁部材で形成される。これによって、被加工物Ｗの上面と、保護部材６０が接触しても電流のリークが発生することもない。また、保護部材６０によって、ｚ方向への電極５０の進行が妨げられることもない。従って、形彫り放電加工装置１は、電極５０の湾曲を抑制しつつ、目的の深さの細穴を形成できる。
【００３６】
形彫り放電加工装置１において、保護部材６０は、蛇腹形状である。これによって、長手方向ｎにおける保護部材６０の伸縮性が向上するため、ｚ方向に厚さのある被加工物Ｗであっても、目的の深さまで細穴を形成できる。
【００３７】
形彫り放電加工装置１において、長手方向ｎに直交する電極５０の断面は、円形状である。このような電極５０の場合、どの方向へ湾曲するかわからないが、電極５０は、筒状の保護部材６０に覆われているため、どの方向へ湾曲しても電極５０の湾曲を抑制できる。
【００３８】
形彫り放電加工装置１において、電極５０の断面の直径は、０．５ｍｍ以下である。このような電極５０を用いた場合、加工くずが排出されずらく、かつ電極５０の曲げ剛性は、弱いため、電極５０は、容易に湾曲しやくなる。断面の直径が０．５ｍｍ以下の電極５０を用いて、被加工物Ｗに微細穴を形成する場合であっても、保護部材６０が、電極５０の曲げ剛性を補強するため、電極５０の湾曲が抑制される。
【００３９】
（４）その他実施形態
本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。
【００４０】
例えば、形彫り放電加工装置１において、コラム１０が有するｘ方向駆動機構１０ｘ及びｙ方向駆動機構１０ｙによって、電極５０を移動させたが、それに限られない。形彫り放電加工装置１は、被加工物Ｗを移動させる機構を備えていても良い。
【００４１】
また、本実施形態において、保護部材６０は、蛇腹形状であったが、必ずしもそうである必要はない。例えば、電極５０が四角柱状であった場合、それに合わせて、図４（ａ）に示されるように、底面及び上面を四角形状、すなわち、四角管状である保護部材６１を用いても良い。保護部材６１の被加工物Ｗ側に配置される保護部材端部６１ａは、絶縁部材で形成されている。保護部材端部６１ａ以外は、絶縁部材以外の材料で形成されていても良い。例えば、保護部材端部６１ａを除く保護部材６１は、導電部材で形成されていても良い。
【００４２】
また、本実施形態において、保護部材６０は、電極５０と接していたが、必ずしもそうである必要はない。図４（ｂ）に示されるように、少なくとも電極５０が湾曲すると、電極５０に接触して、電極５０を支持するのであれば、保護部材６０と電極５０との間に隙間が形成されていてもよい。
【００４３】
また、本実施形態において、被加工物Ｗの内部に位置する電極端部５５を除いて、保護部材６０は、ヘッド４０から露出した電極５０の長手方向ｎの周囲を略全面覆っていたが、必ずしもそうである必要はない。ただし、電極５０の湾曲が抑制するという観点から、保護部材６０は、電極端部５５以外のヘッド４０から露出した電極５０を覆っているのが好ましい。保護部材６０は、電極５０の長手方向ｎの周囲を略全面覆っているのがより好ましい。
【００４４】
このように、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…放電加工装置
１０…コラム
１０ｘ…ｘ方向駆動機構
１０ｙ…ｙ方向駆動機構
１０ｚ…ｚ方向駆動機構
２０…ラム
３０…ベッド
４０…ヘッド
５０…電極
５５…電極端部
５５ａ…電極端面
６０，６１…保護部材
６１ａ…保護部材端部
７０…テーブル
８０…加工槽
９０…加工液
【図１】
2011235392.tif 000003
【図２】
2011235392.tif 000004
【図３】
2011235392.tif 000005
【図４】
2011235392.tif 000006