(57)【要約】【課題】加工速度が速く、作業能率のよいワイヤ放電加工機の加工液供給装置を得る。【解決手段】ワーク５に対して前進／後退可能なノズル可動部３を有するワイヤ放電加工機の加工液供給装置であって、加圧された加工液の供給入口７とノズル可動部３の加工液出口とを結ぶ通路の一部にオリフィス２を備え、オリフィス２から吐出される加工液の運動エネルギーによる力と加工液の静圧による力をノズル可動部３に加えてバランスさせることにより、ノズル可動部３のワーク５に対する位置を制御するようにしたものである。【選択図】　　　　図１
2004098240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して前進／後退可能なノズル可動部を有するワイヤ放電加工機の加工液供給装置であって、加圧された加工液の供給入口と上記ノズル可動部の加工液出口とを結ぶ通路の一部にオリフィスを備え、上記オリフィスから吐出される加工液の運動エネルギーによる力と加工液の静圧による力を上記ノズル可動部に加えてバランスさせることにより、上記ノズル可動部の上記ワークに対する位置を制御するようにしたことを特徴とする加工液供給装置。
【請求項２】
中央部にノズル可動部の前進／後退を許す摺動口を有するケーシング、上記ケーシングとの間に加圧された加工液の通路を形成する中間ブロック、上記中間ブロック内に形成された空間、上記ケーシングの摺動口から突出する筒部とその上部に一体に形成され上記空間内に位置する鍔部とからなり、ワークに対して前進／後退可能なノズル可動部、上記加工液の通路から上記空間内の上記鍔部に対向して設けられたオリフィスを備え、上記オリフィスから吐出され上記鍔部に当たる加工液の運動エネルギーによる力と加工液の静圧による力を上記ノズル可動部に加えてバランスさせることにより上記ノズル可動部のワークに対する位置を制御するようにしたことを特徴とする加工液供給装置。
【請求項３】
上記ノズル可動部には加工液の運動エネルギーに抗する方向の力をバネにより加えるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工液供給装置。
【請求項４】
上記ノズル可動部は、上記筒部の内径が加工液出口付近で広がっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の加工液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はワイヤ放電加工機の加工液供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加工液供給装置として例えば特許文献１に示されたものがある。その構成を図５に示す。これは、加工ヘッドに固定されたケーシング２１と、該ケーシング２１に対して摺動可能に配置された可動素子２７と、該可動素子２７に対し摺動可能に配置されたノズル２９とを備え、前記ケーシング２１、可動素子２７およびノズル２９が加工ヘッドの底部と共に吐出室２２を画成してなるものにおいて、可動素子２７およびノズル２９を、ノズル２９の周縁部として肩部３１の一端面に沿う圧力室５０ならびに肩部３１の他端面に沿う第２の室４０が形成される形状を有するものとし、ノズル２９に、圧力室５０を吐出室２２と連通可能とするオリフィス５８を形成し、可動素子２７には、第２の室４０を大気圧に連通可能とするオリフィスを形成し、さらに、肩部３１の両側における圧力室５０および第２の室４０は、ノズル２９に対して圧力室５０内の圧力および吐出室２２内の圧力を相互に逆向きに作用させる構成としたことを特徴としている。
【０００３】
さらに上記従来例は、前述した構成の液体吐出装置の作動方法を提案するものである。その作動方法は、圧力室５０からの液体がノズル２９に及ぼす推力と、吐出室２２からの加工液がノズル２９に及ぼす圧力の成分のうち、前記推力と平行な成分とを少なくとも部分的に平衡させることを特徴としている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２９２１２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような加工液供給装置は、加工液流量が大きく、吐出室内の圧力が小さい場合、可動素子が動かない。また、ノズル先端の構成が複雑になり、ノズル部が大きくなり、加工するワーク形状を制限してしまう。
【０００６】
また、一般にワイヤ放電加工機は、上下に取り付けられた加工液供給装置から加工液を噴出しながら加工する。加工液は、放電によって発生した加工屑や気泡を除去する効果や、ワイヤの冷却をする効果を持つ。ワイヤ周辺の加工液流速が大きいほど、上記の効果が大きくなり、加工速度は上昇する。ワーク上面とノズル先端を接触させると、加工液はすべて加工溝内に流入し、ワイヤ周辺の加工液流速が大きくなる。
【０００７】
従来の加工液供給装置は、主軸に固定されているため、隙間ゲージなどを用いて、ノズル先端とワーク上面を０．１ｍｍ以下になるように作業者が位置決めし、加工速度が決定されていた。この方法では、最大加工速度が得られないだけでなく、ワークに０．１ｍｍ程度の寸法誤差があった場合、ノズル先端とワークが接触したり、また、隙間が大きくなりすぎてワイヤ周辺の流速が低下し、加工速度が低下するなどの問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る加工液供給装置は、ワークに対して前進／後退可能なノズル可動部を有するワイヤ放電加工機の加工液供給装置であって、加圧された加工液の供給入口と上記ノズル可動部の加工液出口とを結ぶ通路の一部にオリフィスを備え、上記オリフィスから吐出される加工液の運動エネルギーによる力と加工液の静圧による力を上記ノズル可動部に加えてバランスさせることにより、上記ノズル可動部の上記ワークに対する位置を制御するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明の請求項２に係る加工液供給装置は、中央部にノズル可動部の前進／後退を許す摺動口を有するケーシング、上記ケーシングとの間に加圧された加工液の通路を形成する中間ブロック、上記中間ブロック内に形成された空間、上記ケーシングの摺動口から突出する筒部とその上部に一体に形成され上記空間内に位置する鍔部とからなり、ワークに対して前進／後退可能なノズル可動部、上記加工液の通路から上記空間内の上記鍔部に対向して設けられたオリフィスを備え、上記オリフィスから吐出され上記鍔部に当たる加工液の運動エネルギーによる力と加工液の静圧による力を上記ノズル可動部に加えてバランスさせることにより上記ノズル可動部のワークに対する位置を制御するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項１または請求項２に記載の加工液供給装置において、上記ノズル可動部には加工液の運動エネルギーに抗する方向の力をバネにより加えるようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項１または請求項２に記載の加工液供給装置において、上記ノズル可動部は、上記筒部の内径が加工液出口付近で広がっていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る加工液供給装置の断面図である。図において、１はノズルのケーシング、８はケーシング１の内側に配置された中間ブロックである。３はケーシング１および中間ブロック８の中心に設けられた摺動穴に遊嵌されているノズル可動部で、加工液を吐出する円筒部３ａと円筒部の上部に一体に形成された鍔部３ｂとからなり、ワーク５に対して前進／後退（図では下向き／上向き方向に移動）可能になされている。１０は中間ブロック８により画成された第１の空間で、この空間にはノズル可動部３の円筒部３ａ上部と鍔部３ｂが位置している。４はケーシング１と中間ブロック８との間に形成された加工液通路で、一端は加工液入口７に、また他端は後述のオリフィス２近傍の通路９にそれぞれ連なっている。
【００１３】
２は通路９と第１空間１０との間を結ぶように中間ブロック８に形成されたオリフィスで、その上端はノズル可動部３の鍔部３ｂに対向している。１６はノズル可動部３の上方に設けられた上部部材で、ノズル可動部３との間に、第１空間１０に連なる第２空間１１を形成し、ノズル可動部３が後退（図では上昇）した場合にも空間が確保できるようにストッパー１３が突設されている。１２は上部部材１６の穴およびノズル可動部３の開口部を通して張設されたワイヤ電極、５は被加工物であるワーク、１４はワーク５の加工溝である。６はノズル可動部３の先端とワーク５との隙間、矢印Ａは加圧ポンプ（図示せず）により供給される加工液の流れを示している。なお、ノズル可動部３は最上部に移動したときでも下端がノズルのケーシング１より僅か下方に出るように配置されている。
【００１４】
次に動作を説明する。上記構成において、矢印Ａに示すように、加圧ポンプにより押し出されて加工液入口７から流入した加工液は、中間ブロック８とケーシング１の間の通路４を流れ、オリフィス２から第１空間１０に流出する。流出した加工液はノズル可動部３の鍔部３ｂの下面に勢いよく当たり、その運動エネルギーによりノズル可動部３に上向き（後退）の力を加える。加工液は第１空間１０を経てから第２空間１１に到達する。第２空間１１に達すると、加工液の速度は減少し、静圧が上昇する。この静圧はノズル可動部３に下向き（前進）の力として加わり、ノズル可動部３を押し下げようとして、ノズル可動部３に加わる上向きの力と下向きの力がバランスする。
【００１５】
上記の加工液の通路において、オリフィス２の開口面積は他の流路と比較して最も小さくなるように設計されている。ノズル可動部３の加工液出口の外周とワーク５上面との隙間が作る円周面の面積が、オリフィス２の開口面積よりも小さくなると、加圧ポンプの動作点はこの開口面積、つまりノズル可動部３の先端とワーク５上面との隙間によって決定され、加工液は高圧、小流量となる。流量がある程度減少すると、ノズル可動部３に働いていた上向きの力と下向きの力のバランスが変わり、下向きの力が大きくなる。その結果、ノズル可動部３は下降し、ノズル可動部３先端とワーク５上面が接触するため、ノズル可動部３の出口先端から流出する加工液は、すべて加工溝１４内に流入する。よって加工速度が向上する。
【００１６】
この加工液供給装置の動作を図２に示す。ワーク５に凹凸がある場合、ノズル可動部３の先端とワーク５の上面との隙間がある範囲では、ノズル可動部３に働く下向き力が上向き力より大きく、ノズル可動部３は下に押し下げられる（ａ部分）。ワーク５にへこみがある場合も（ｂ部分）、この動作によりノズル可動部３の先端がワーク５の上面に接触したまま加工することができる。また、ノズル可動部３の先端とワーク５の上面との隙間がある程度大きくなると（ｃ部分）、ノズル可動部３に作用する運動エネルギーが下向き力より大きくなり、ノズル可動部３は上昇する。
【００１７】
従来のノズルを用いて、ノズル可動部３の先端とワーク５の上面に隙間をとって加工したときの加工速度は２５０ｍｍ２／ｍｉｎであったのに対し、本発明のノズルを用いると２７０ｍｍ２／ｍｉｎに加工速度を向上できた。
【００１８】
また、加工前、作業者はノズル先端の位置決めするのに、従来は隙間ゲージを用いての１μｍずつ主軸を動かすという作業をやっていた。これにはかなり時間を必要とした。これに対して本発明によれば、ノズル可動部３先端をワーク５上面から１ｍｍ程度に目視で位置決めすればよく、大幅に時間の短縮ができる
【００１９】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図３に示す。本実施の形態では、ノズル可動部３の下向き力（前進）を大きくするため、ノズル可動部３の上端と上部部材１６との間にバネ１５を取り付けたものである。その他の構成は図１と同様である。
【００２０】
このバネ１５の挿入により、ノズル可動部３の加工液出口の外周とワーク５の上面の隙間とで作る円周面の面積がオリフィス２の面積と同等のときでも、バネ１５の力を借りてノズル可動部３の先端をワーク５の上面まで押し下げることができる。つまり、ノズル可動部３の可動範囲が大きくなる効果がある。
【００２１】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３におけるノズル可動部の断面図である。ノズル可動部３とワーク上面とが離れた場合、ワーク５の加工溝上面に大きな速度で加工液が衝突した方が加工速度を大きくできる。一方、ノズル可動部３とワーク５面とが接触している状態では、ノズル可動部３の加工液出口の面積が大きいほうが加工速度は上がる。そこで、本実施の形態３では、図４に示すように、ノズル可動部３の出口３ｃの径を入口３ｄに比べ大きくしたものである。
【００２２】
ノズル可動部３の先端とワーク５の上面が離れた場合、ポンプの動作点は、ノズル可動部３の内径の内、小さい方の面積によって決定される。内径面積が小さいほど、噴出される加工液流速は大きくなり、加工速度は向上する。このため、本実施の形態３によれば、ノズル可動部３がワーク５面から離れているときも、接触しているときも効果的に加工速度を向上させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明に係る加工液供給装置は、オリフィスから流出する加工液の運動エネルギー（上向き力）と可動部上面に働く圧力（下向き力）とをバランスさせることにより、小さい力でノズル可動部をワーク上面と接触させて、ワイヤ放電加工機での高速加工を実現できる。
【００２４】
また、ノズル可動部先端とワーク上面との隙間が大きくなると、自動的に可動部が上昇し、再びその隙間が小さくなると下降して可動部がワーク上面と接触し、最大高速での加工が可能となる。
【００２５】
また、加工前、作業者がノズル先端の位置決めする際、ノズル先端をワーク上面から１ｍｍ程度に目視で位置決めすればよく、大幅に時間の短縮ができる。
【００２６】
また、ノズル可動部に下向きのバネ力を加えるようにしているので、ノズル可動部の可動範囲を大きくすることができる。
【００２７】
また、ノズル可動部の内径の面積を、出口側で大きくすることにより、最速の加工速度を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる加工液供給装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の動作を説明するノズル可動部とワークとの位置関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２にかかる加工液供給装置を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３にかかる加工液供給装置のノズル可動部を示す断面図である。
【図５】従来の加工液供給装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１　ケーシング、　　　　　　　　２　オリフィス、
３　ノズル可動部、　　　　　　３ａ　筒部、
３ｂ　鍔部、　　　　　　　　　　３ｃ　ノズル可動部加工液出口、
３ｄ　ノズル可動部加工液入口、　　４　加工液通路、
５　ワーク、　　　　　　　　　　６　隙間、
７　加工液入口、　　　　　　　　８　中間ブロック、
９　通路、　　　　　　　　　　１０　第１の空間、
１１　第２の空間、　　　　　　　１２　ワイヤ電極、
１３　ストッパー、　　　　　　　１４　加工溝、
Ａ　加工液の流れ。
【図１】
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【図２】
2004098240.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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