(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状又はパイプ状の電極を用いて、被加工物を放電加工する細穴放電加工機であって、
前記電極の基端側を支持する第１の支持部と、
前記電極の先端側を支持する第２の支持部と、
前記第１の支持部と前記第２の支持部との間に設けられて前記電極を案内する中間ガイド装置と、を具備しており、
前記中間ガイド装置は、
開放形態及び閉鎖形態を有し前記閉鎖形態において前記電極を案内する案内部と、
前記案内部を前記開放形態と前記閉鎖形態との間で移行させる駆動手段と、
前記駆動手段によって支持され、前記閉鎖形態にあるとき、前記案内部を閉鎖する方向に付勢して前記案内部を介して電極に作用する力を発生させる付勢手段と、
前記案内部が閉鎖形態にあるときに、前記駆動手段の推力が前記案内部に作用しないように、前記駆動手段の推力を受け止めるストッパ部と、
を具備することを特徴とする細穴放電加工機。
【請求項２】
前記中間ガイド装置の前記案内部は、前記開放形態及び前記閉鎖形態を形成する一対のフィンガを具備しており、
前記一対のフィンガは、各々が有する切欠き部が前記閉鎖形態において組み合わされることにより、前記電極を案内するガイド穴を形成し、
前記ガイド穴は、前記電極が所定の直径よりも細い場合には該ガイド穴の内壁部と前記電極との間に隙間が形成されるように、及び前記電極が所定の直径よりも太い場合には該ガイド穴の内壁部に前記電極が当接するように形成され、
前記電極が前記所定の直径よりも太い場合には、前記付勢手段の付勢力が前記一対のフィンガを介して前記電極に作用する、請求項１に記載の細穴放電加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、細穴放電加工機に関するものであって、より詳しくは、長く延びる電極の中間部を案内する中間ガイド装置を有する細穴放電加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１には、細穴放電加工機の電極の中間部を挟持するタイプの中間ガイド機構が記載されている。そこでは、電極を挟持する開閉可能な一対の挟持部材の挟持量が調整可能にされている。このため、この中間ガイド装置によると、細い電極を挟持する際に電極に過大な力が作用して電極が損傷されるという問題を回避できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６６１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１に示される中間ガイド機構では、挟持部材の開放状態から閉鎖状態への移行のために、及び閉鎖状態で電極を挟持するためにコイルスプリングの発生する力が用いられる。そのため、特に電極が細い場合に、電極の挟持に適した小さな力を発生するスプリングを使って、開放状態から閉鎖状態への確実な移行を行うことは困難であると考えられる。換言すると、中間ガイド機構を安定に作動させるほどのスプリングの力は、特に細い電極にとっては過大で、そのため電極の損傷を引き起こす可能性がある。また、この中間ガイド装置は、一対の挟持部材の挟持量が調整可能にされているが、その構造によると、調整可能範囲を十分に確保することが困難であるように見える。【０００５】  本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電極に過大な力が作用することなく安定に作動する信頼度の高い中間ガイド装置を備える細穴放電加工機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  前述の課題を解決するために、本発明により、棒状又はパイプ状の電極を用いて、被加工物を放電加工する細穴放電加工機であって、電極の基端側を支持する第１の支持部と、電極の先端側を支持する第２の支持部と、前記第１の支持部と前記第２の支持部との間に設けられて電極を案内する中間ガイド装置とを具備し、前記中間ガイド装置が、開放形態及び閉鎖形態を有し前記閉鎖形態において電極を案内する案内部と、前記案内部を開放形態と閉鎖形態との間で移行させる駆動手段と、案内部が閉鎖形態にあるとき、前記案内部を閉鎖する方向に付勢する付勢手段とを具備する細穴放電加工機が提供される。【０００７】  これによると、駆動手段の発する力は、案内部の開放形態と閉鎖形態との間の移行のために用いられ、付勢手段の力が閉鎖形態を維持するために用いられる。このため、案内部の開放形態と閉鎖形態との間の移行を確実に実行することが可能になる一方で、閉鎖形態の維持に要する力、即ち電極を案内するのに要する力を望ましく設定することが可能になる。【０００８】  本発明では、中間ガイド装置は、案内部が閉鎖形態にあるときに、駆動手段の発する推力が案内部に作用しないように、前記推力を受け止めるストッパ部をさらに具備してよい。【０００９】  本発明では、中間ガイド装置の案内部は、開放形態及び閉鎖形態を形成する一対のフィンガを具備してよく、前記一対のフィンガは、各々が有する切欠き部が閉鎖形態において組み合わされることにより、電極を案内するガイド穴を形成し、前記ガイド穴は、電極が所定の直径よりも細い場合には該ガイド穴の内壁部と電極との間に隙間が形成されるように、及び電極が所定の直径よりも太い場合には該ガイド穴の内壁部に電極が当接するように形成され、電極が前記所定の直径よりも太い場合には、前記付勢手段の発する付勢力が一対のフィンガを介して電極に作用することができる。【００１０】  これによると、前記所定の直径未満の比較的細い電極から前記所定の直径以上の比較的太い電極までの広範囲の直径の電極を、フィンガを交換することなく案内することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態による細穴放電加工機の模式的な正面図である。
【図２】図１に示される細穴放電加工機の要部の拡大斜視図である。
【図３】細穴放電加工機の中間ガイド装置の模式的な平面図であって、中間ガイド装置の案内部が開放形態にあるときの模式的な平面図である。
【図４】図３に示される中間ガイド装置の模式的な縦断面図である。
【図５】図４と同様の中間ガイド装置の模式的な縦断面図であるが、案内部が閉鎖形態にあるときの模式的な縦断面図である。
【図６】図５と同様の中間ガイド装置の案内部が閉鎖形態にあるときの模式的な縦断面図であるが、案内部が所定の直径よりも太い電極を挟持している、中間ガイド装置の模式的な縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  本発明の実施形態による細穴放電加工機（以下、放電加工機と呼ぶ）の全体的構成について図１及び図２を参照して以下に説明する。図１は、本実施形態による放電加工機３０の模式的な正面図であり、図２は、放電加工機３０の要部の拡大斜視図である。本実施形態の放電加工機３０では、機械座標として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が定められている。以下の説明では、Ｚ軸方向を上下方向と呼ぶことがある。
【００１３】  放電加工機３０は、基台となるベッド１と、その後部に立設されたコラム２を含んでいる。コラム２の上面には、Ｘスライダ３がＸ軸方向に移動可能に支持されている。Ｘスライダ３の上面には、ラム４がＹ軸方向に移動可能に支持されている。ラム４の前面には、主軸頭５がＺ軸方向に移動可能に支持されている。
【００１４】  ベッド１の上面には、コラム２よりも前方にテーブル１１が配置されている。テーブル１１の上面には、傾斜回転テーブル装置１２が搭載されている。傾斜回転テーブル装置１２は、テーブル１１の上面に配置された一対の支持部材１３を含む。一対の支持部材１３の間には、Ｙ軸方向に延びる旋回軸ＣＬｂを中心としてＢ軸方向に旋回可能に支持された傾斜部材１４が配置されている。傾斜部材１４の端面には、旋回軸ＣＬｂに垂直な回転軸ＣＬａを中心としてＡ軸方向に回転可能に支持された回転テーブル１５が配置されている。
【００１５】  主軸頭５の底面からは回転主軸６の先端部が突出している。回転主軸６の下部には、電極１０の基端側を保持する電極ホルダ７（第１の支持部）が装着されている。電極ホルダ７の下方には、電極の中間部を案内する中間ガイド装置５０が配置され、さらにその下方には、電極１０の先端部を案内して位置決めする電極ガイド８（第２の支持部）が配置されている。電極ホルダ７と電極ガイド８との間には、上下方向に延びる回転主軸６の回転軸線ＣＬ０に沿って電極１０が配置されている。中間ガイド装置５０は、把持アーム９によって上下方向に移動可能に支持されている。電極ガイド８は、把持アーム９の下端部に把持されている。把持アーム９は、ラム４の側面に設けられたブラケット４ａに、上下方向に移動可能に支持されている。把持アーム９の上下方向の移動軸をＷ軸と称する。本実施形態のＷ軸は、Ｚ軸と平行である。
【００１６】  電極１０は、本実施形態では、円筒形状のパイプ電極１０が選択されており、また加工すべき穴の内径に応じた外径を有する。放電加工中に、電極１０は、回転主軸６を回転させることによって、例えば１０００ｒｐｍのような高速で、回転軸線ＣＬ０を中心にして回転される。電極１０は、それが回転するときに振れが発生しないように、その中間部が中間ガイド装置５０によって拘束される。電極ガイド８から突出する電極１０の端部が放電の生じる加工部になる。すなわち、電極１０のワーク（被加工物）２０に対向する一方の端部において放電加工を行う。放電加工の進行につれて、電極１０の先端が消耗するが、主軸頭５及び把持アーム９が下降するので、電極１０の先端を所望の位置に配置することができる。
【００１７】  放電加工機３０内には、複数種類の電極１０が、その外径に適合する電極ホルダ７及び電極ガイド８と共にセットにされて保管されている。電極１０を交換する場合は、公知の方法に従って、電極１０は、電極ホルダ７及び電極ガイド８と共に、図示しない電極交換装置によって自動交換される。
【００１８】  電極１０の内部には、例えば水などの加工液が供給され、電極１０の下端から加工液が噴射される。なお、電極１０としては、円筒状のパイプ電極に限られず、中実の電極を用いることもできる。
【００１９】  回転テーブル１５にはワーク２０が固定されている。テーブル１１の周囲には、テーブル１１および傾斜回転テーブル装置１２の全体を囲むように加工槽１７が設けられている。加工槽１７は、上下方向に移動可能に形成されている。ワークの加工時には、１点鎖線にて示すように加工槽１７が上昇する。これに対して、段取り作業時等の非加工時には、実線にて示すように加工槽１７が下降する。
【００２０】  放電加工機３０は、電極１０が、ワーク２０に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に相対移動することが可能であるように構成されている。また、電極１０は、ワーク２０に対してＢ軸方向およびＡ軸方向に相対移動が可能に形成されている。また、アーム駆動部による把持アーム９の移動により、電極ガイド８とワーク２０の表面との間隔が調整可能である。
【００２１】  次に、本実施形態の放電加工機３０が備える中間ガイド装置５０について、図３〜図６を参照して、より詳しく以下に説明する。図３〜図６は、中間ガイド装置５０の内部の構成要素の配置が分かるようにカバーを取り外した模式的な平面図である。図３〜図６に関する説明で用いられる中間ガイド装置５０のＸ、Ｙ、及びＺ方向は、それを固定した放電加工機３０のＸ、Ｙ、及びＺ方向に等しい。また、中間ガイド装置５０は、Ｘ方向に延びる中心軸線ＣＬｍを有する。
【００２２】  本実施形態における中間ガイド装置５０は、電極１０を案内する案内部５１と、案内部５１を開放形態から閉鎖形態へ及びその逆へ移行させる駆動手段であるエアシリンダ５５と、案内部５１に作用する付勢手段であるコイルスプリング５９と、エアシリンダ５５と案内部５１との間で運動の方向を９０度変換する運動方向変換機構部６０と、前記運動方向変換機構部６０を固定するとともに、放電加工機の把持アーム９への固定のための取付部６６とを具備する。案内部５１は、その閉鎖形態において電極１０を案内し、その開放形態において電極１０を外部より受け入れることができる。
【００２３】  案内部５１は、Ｚ方向に離間されて配置された上下二対の開閉可能なフィンガ５２（図３〜図６では一対のみが表現される）と、各フィンガ５２の基部５２ｂに固定されたガイドピン５３とを具備する。図３は、案内部５１が開放形態にあるときの中間ガイド装置５０を示しており、そこでは上側の一対のフィンガ５２が示される。図４も案内部５１が開放形態にあるときの中間ガイド装置５０を示しているが、そこでは、内部の構造をさらによく示すために中心軸線ＣＬｍ上における縦断面を示している。その結果、図４では、下側の一対のフィンガ５２が示される。
【００２４】  なお、本明細書では記載を簡潔にするために、互いに対称な一対のフィンガの一方のものと他方のものに同じ参照符号５２を付している。また、上側の一対のフィンガと下側の一対のフィンガは、ガイドピン５３の突出方向が異なるが、互いに同じ外形を有するものであるので、本明細書ではやはり記載を簡潔にするために同じ参照符号５２を付している。
【００２５】  案内部５１の一対のフィンガ５２の一方のものと他方のものは、互いに対称な、全体として略Ｚ状の形状を有しており、それぞれ、中間ガイド装置５０の中心軸線ＣＬｍに対して平行にＸ方向に延びる基部５２ｂと、電極１０を収容又は把持するための切欠き部５２ｄの形成された先端部５２ａと、基部５２ｂ及び先端部５２ａを接続する、前記中心軸線ＣＬｍに直交して延びる中間部５２ｃとを有する。フィンガの基部５２ｂには、運動方向変換機構部６０の棒状のフィンガガイド６２が挿通される穴（図示されず）が、前記中心軸線ＣＬｍに直交するＹ方向に形成されている。また、フィンガ５２は、電気絶縁性を与えるため及び高速で回転する金属製の電極の摩耗を防ぐために、プラスチック材料から形成されている。
【００２６】  フィンガの先端部５２ａに形成される切欠き部５２ｄは、図３のＹ方向下側のフィンガ５２では略Ｖ字状に、及び従ってＹ方向上側のフィンガ５２では略逆Ｖ字状（以下、略Ｖ字状という）に形成されていて、Ｖ字の頂点部分に半円形の切欠き５２ｅを有する。本実施形態では、前記Ｖ字の二つの斜辺のなす角度は約９０度であり、また半円形の切欠き５２ｅの半径は１ｍｍに設定されている。
【００２７】  運動方向変換機構部６０は、矩形状のフレーム６１と、図では２本しか示されないが、フレーム６１に固定されてＹ方向に延びる４本の棒状のフィンガガイド６２と、中心軸線ＣＬｍに対して対称に約４５度に傾斜して配置された２本の細長い穴６３ａ（以下、傾斜長穴６３ａという）を有するスライダ６３であって、フレーム６１内をＸ方向に移動可能に配設されたスライダ６３と、エアシリンダ５５のプランジャ５６が伸長したときにその先端が当接するストッパ部６４とを有する。スライダ６３は、フレーム６１に対してだけではなく、エアシリンダ５５のプランジャ５６に対してもＸ方向に移動可能にされている。
【００２８】  スライダの傾斜長穴６３ａには、フィンガの基部５２ｂから突出するガイドピン５３が挿入される。傾斜長穴６３ａの幅は、ガイドピン５３が傾斜長穴６３ａ内を円滑に移動できるように、ガイドピン５３の径よりも僅かに大きく形成されている。スライダ６３の後部にはコイルスプリング５９の前端部を受け入れるためのＸ方向に延びるスプリング受け穴が中心軸線ＣＬｍに対称に２つ設けられている。本実施形態では、スライダは上側のフィンガ５２と下側のフィンガ５２との間に一つ配設されている。このため、傾斜長穴６３ａには下側のフィンガ５２から突出するガイドピン５３だけでなく、図４では示されない上側のフィンガ５２から突出するガイドピン５３も挿入される。
【００２９】  本実施形態におけるストッパ部６４は、フレーム６１の前壁部に固定されたスタッド６４として形成されている。スタッド６４は、中心軸線ＣＬｍ上に配置されており、フレーム６１の前壁部の内面より内側に突出したその一端にエアシリンダ５５のプランジャ５６の先端部が当接する。スタッド６４は、フレーム６１内側への突出量を調整できるようにフレーム６１に固定されている。
【００３０】  エアシリンダ５５は、その長手方向軸線が中間ガイド装置の中心軸線ＣＬｍに重なるように、フレーム６１の後壁部に固定されている。また、エアシリンダ５５には、図示されない空気供給管が接続されている。エアシリンダ５５のプランジャ５６にはスプリング支持部材５７が固定されている。スプリング支持部材５７は、プランジャ５６に嵌挿される円筒状の取付部５７ａと、その取付部５７ａの後端部から、中心軸線ＣＬｍに対称にＹ方向に延びて、コイルスプリング５９の後端部を支持する支持部５７ｂとを有する。スプリング支持部材５７は、その取付部５７ａがプランジャ５６の前端部において、頭部のみが図示される固定ねじ５８によってプランジャ５６に固定される。固定ねじ５８の頭部は、スプリング支持部材の取付部５７ａよりも外側に広がるフランジ部からなる。
【００３１】  コイルスプリング５９は、本実施形態では、圧縮コイルスプリング５９として形成されており、中心軸線ＣＬｍに平行に且つ対称に２本配置されている。コイルスプリング５９は、スプリング支持部材の支持部５７ｂとスライダ６３との間に配設される。
【００３２】  次に、中間ガイド装置５０がどのように作動するかについて説明する。  図４は、案内部５１が開放形態にあるときを示しており、そのときエアシリンダ５５はプランジャ５６を最も後退させている。スライダ６３は、コイルスプリング５９によって前方へ押されているものの、その前端部がプランジャ５６の先端の固定ねじ５８のフランジ部によって前進が阻止されるので、図４に示される最後退位置に留まる。フィンガの基部５２ｂから突出するガイドピン５３は、スライダの傾斜長穴６３ａ内の前側で且つ中心軸線ＣＬｍに近い側に位置する。
【００３３】  エアシリンダ５５がそのプランジャ５６を伸長すなわち前進させると、スライダ６３は、プランジャ５６からの力をスプリング支持部材５７及びコイルスプリング５９を介して受けて前進する。スライダ６３が前進するにつれて、傾斜長穴６３ａ内のガイドピン５３が、初期の内側の位置から外側の位置へ移動し、従ってフィンガの基部５２ｂもフィンガガイド６２に案内されてＹ方向の内側から外側へ移動し、従ってフィンガの先端部５２ａが初期の外側の位置から内側へ移動する。
【００３４】  図５に示されるように、エアシリンダ５５がそのプランジャ５６をストッパ部６４に当接させるまで伸張させると、案内部５１は、その閉鎖形態をとる。このとき、スライダ６３は、最前進位置にあり、またフィンガの基部５２ｂから突出するガイドピン５３は、スライダの傾斜長穴６３ａ内の後側で且つ中心軸線ＣＬｍから最も離れて位置する。その結果、一対のフィンガの先端部５２ａは最も内側に位置し、従って、案内部５１は閉鎖形態をとる。
【００３５】  閉鎖形態では、一対のフィンガの略Ｖ字状の切欠き部５２ｄの頂部の半円形の切欠き５２ｅが組み合わされて円形のガイド穴が形成される。本実施形態では、半円形の切欠き５２ｅの半径が１ｍｍに設定されているので、ガイド穴の直径は２ｍｍとなる。したがって、電極に外径１ｍｍのものが選択されたとすると、図５に示されるように、ガイド穴の内壁部と電極との間には隙間が形成される。高速回転する電極１０は、この閉鎖形態にある案内部５１のガイド穴の範囲で、Ｘ−Ｙ平面における位置を規制され、また案内部５１に対してＺ方向に移動するときも案内される。
【００３６】  ところで、案内部５１を図５に示される閉鎖形態から図４に示される開放形態に移行させるためには、エアシリンダ５５のプランジャ５６を後退させればよい。プランジャ５６が後退すると、プランジャ５６の先端部の固定ねじ５８のフランジによって、スライダ６３は移動させられて、図５に示される位置まで後退する。
【００３７】  図５に示される閉鎖形態のとき、プランジャ５６の先端はストッパ部６４に当接している。このため、エアシリンダ５５の発する推力は、ストッパ部６４を介してフレーム６１に作用するが、案内部５１には作用しない。また、コイルスプリング５９の発する力は、スライダ６３を介して、プランジャ５６の先端の固定ねじ５８のフランジによって支持されるので、やはり案内部５１には作用しない。
【００３８】  図６は、図５と同様の、案内部５１が閉鎖形態をとっているときの中間ガイド装置５０の断面図であるが、電極１０が比較的太い外径３ｍｍのものに交換された場合を示している。図６における電極１０は、各対のフィンガ５２の略Ｖ字状の切欠き部５２ｄの４つの斜辺によって挟持される。また、各対のフィンガ５２は、その太い電極１０によって、図５に示されていた位置から外側に移動せしめられ、そのため、スライダ６３は、図５に示されていた位置から、距離Ｓだけ後退させられる。このときプランジャ５６の先端はストッパ部６４に当接したままであって、スプリング支持部材５７の位置が後退しないので、コイルスプリング５９の発する力は、スライダ６３及びガイドピン５３を介してフィンガ５２に作用し、従って電極１０に作用する。高速回転する電極１０は、この閉鎖形態にある案内部５１のフィンガ５２によって挟持されることによって、Ｘ−Ｙ平面における位置を規制され、また案内部５１に対してＺ方向に移動するときも案内される。
【００３９】  本実施形態では、案内部５１が閉鎖形態にあるとき、図５に示されるように、電極１０が、ガイド穴の直径に等しい所定の直径である２ｍｍより細い直径を有する場合は、電極１０は、それとガイド穴の内壁部との間に隙間が形成された状態でフィンガ５２によって案内される。これに対して、図６に示されるように、電極１０が、所定の直径である２ｍｍ以上の直径を有する場合は、電極１０はフィンガ５２によって挟持されることによって案内され、そのときコイルスプリング５９の発生する力がフィンガ５２を介して電極１０に作用する。
【００４０】  このため、本実施形態の中間ガイド装置５０によると、例えば直径２ｍｍ未満の比較的細い電極から直径２ｍｍ以上で、図６に示されるフィンガ５２によると最大約５ｍｍまでの比較的太い電極を、フィンガ５２を交換することなく、案内することが可能になる。挟持可能な電極１０の太さをさらに太くしたい場合には、フィンガに形成される略Ｖ字状の切欠き部５２ｄの大きさを大きくすればよい。
【００４１】  本実施形態の中間ガイド装置５０によると、エアシリンダ５５の発する力は案内部５１の開放形態と閉鎖形態との間の移行のために用いられ、付勢手段であるコイルスプリング５９の発する力が電極１０の挟持のために用いられる。このため、作動に比較的大きな力を要する運動方向変換機構部６０をエアシリンダ５５によって十分安定に作動させることができる一方で、電極１０を、運動方向変換機構部６０の作動に要する力とは関係なく、付勢手段５９を使って最適な力で挟持することが可能になる。
【００４２】  また、本実施形態の中間ガイド装置５０によると、電極１０を挟持する場合、電極１０の直径が太くなるにつれて、図６に示される距離Ｓが大きくなるので、電極１０がコイルスプリング５９から受ける力も大きくなる。実際には、電極１０には微小な曲がりが発生していることが多く、そのような場合、回転する電極１０の振れ止めとして機能するフィンガ５２からの挟持力が、電極１０が太くなるにつれて増大することは好都合である。
【００４３】  前述の実施形態では、中間ガイド装置５０は、Ｚ方向に離間された２つの案内部５１すなわち二対のフィンガ５２を有していたが、中間ガイド装置５０が一対又は三対以上のフィンガ５２を有する実施形態も可能である。
【符号の説明】
【００４４】  ７    電極ホルダ  ８    電極ガイド  １０    電極  ３０    細穴放電加工機  ５０    中間ガイド装置  ５１    案内部  ５２    フィンガ  ５２ｄ    切欠き部  ５２ｅ    半円形の切欠き  ５３    ガイドピン  ５５    エアシリンダ  ５６    プランジャ  ５７    スプリング支持部材  ５８    固定ねじ  ５９    コイルスプリング  ６０    運動方向変換機構部  ６３    スライダ  ６４    ストッパ部
【図１】
0006465972.tif 000002
【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】
0006465972.tif 000007