(57)【要約】【課題】加工液中で放電加工するワイヤ放電加工機におけるワイヤ電極送り装置内の送りローラを、経年劣化が抑制された簡便で小型な構造で軸受にて支持する。【解決手段】送りローラ４の内側から支持するラジアル軸受と側面から支持するスラスト軸受とで静圧軸受５を構成し、加工液槽２５から供給される加工液を分岐して作動流体として静圧軸受５に供給し、形成される流体膜で送りローラ５を支持し、静圧軸受５から流出する作動流体を加工槽３０内に流出させる。【選択図】　　　　図２
2004042180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液中で用いる回転機構において、上記処理液と同一組成の作動流体を用いた静圧軸受で支持されることを特徴とする回転機構。
【請求項２】
上記静圧軸受を、上記回転機構を内側からラジアル方向に支持するラジアル軸受と、側面からスラスト方向に支持するスラスト軸受とで構成することを特徴とする請求項１記載の回転機構。
【請求項３】
上記ラジアル軸受の作動流体の供給路を分岐して、上記スラスト軸受へ作動流体を供給することを特徴とする請求項２記載の回転機構。
【請求項４】
上記スラスト軸受の作動流体の供給路におけるラジアル方向部分にスラスト絞りを設けたことを特徴とする請求項３記載の回転機構。
【請求項５】
上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受との間に作動流体の逃げ穴を設け、上記ラジアル、スラストのいずれか一方の軸受から流出した作動流体が他方の軸受に流入することなく上記該軸受外部に流出させることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の回転機構。
【請求項６】
上記スラスト軸受は、該スラスト軸受本体に設けられた複数のスラストポケットを繋ぐリング状窪みに、上記スラスト軸受本体と別部品で構成され、隣接する上記スラストポケットを隔てるスラスト軸受隔壁を組み込んで構成することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の回転機構。
【請求項７】
上記ラジアル軸受は、円柱形状の該ラジアル軸受本体の側面に、該側面の両端部分を残した内側部分を部分的に複数箇所切り取って形成した平面を底面とする複数のラジアルポケットを備えたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の回転機構。
【請求項８】
ワイヤ電極送り装置を備えて、走行するワイヤ電極と被加工物との間に放電現象を発生させ、上記被加工物の放電加工部位への加工液の噴射を伴って加工槽内で上記被加工物を加工するワイヤ放電加工機において、上記ワイヤ電極送り装置が、上記ワイヤ電極を上記被加工物の放電加工部位に案内する上下一対のワイヤガイドと、上記ワイヤ電極の走行方向を変更する送りローラとを備え、該送りローラを上記加工液を上記処理液として請求項１〜７のいずれかに記載の回転機構で構成したことを特徴とする回転機構を用いたワイヤ放電加工機。
【請求項９】
上記静圧軸受と上記送りローラとの間の作動流体の圧力を、上記加工槽内の加工液圧力よりも高く保つと共に、上記静圧軸受から流出する作動流体をシールすることなく上記加工槽内に流出させることを特徴とする請求項８記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機。
【請求項１０】
噴射される加工液の供給源と上記静圧軸受の作動流体の供給源とを同じとすることを特徴とする請求項８または９記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機。
【請求項１１】
上記加工液および上記静圧軸受の作動流体の供給源となる加工液槽を備え、該加工液槽には上記加工槽内の加工液を清浄化して供給することを特徴とする請求項１０記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機。
【請求項１２】
上記加工液および上記静圧軸受の作動流体の供給源となる加工液槽からポンプで汲み出した液を、流量調節機能を備えた分岐手段により分岐して上記加工液および上記静圧軸受の作動流体に用いることを特徴とする請求項１０または１１記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機。
【請求項１３】
走行するワイヤ電極と被加工物との間に放電現象を発生させ、上記被加工物の放電加工部位への加工液の噴射を伴って加工槽内で上記被加工物を加工するワイヤ放電加工方法において、上記ワイヤ電極を上記被加工物の放電加工部位に案内し、該被加工物を通過後の該ワイヤ電極を、上記加工液と同一組成の作動流体を用いた静圧軸受で支持された送りローラにて走行方向を変更することを特徴とするワイヤ放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行するワイヤ電極と被加工物との間に放電現象を発生させて加工するワイヤ放電加工機に関するもので、特に、ワイヤ電極を送るための送りローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極とワークとの間で放電現象を発生させ、ワークを切り抜き加工する機械である。通常、ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極送り装置を備えて、加工中にワイヤ電極を継続的に供給し、ワークの近傍に上下一対のワイヤガイドを備えてワークの加工部位にワイヤ電極を位置決めするようになっている。
従来のワイヤ電極送り装置としては、特開平７−２７６１４６号公報に開示された技術が知られている。この装置においては、図９に示すように、下ワイヤガイド５１にローラハウジング５２が設けられ、その内部にワイヤ電極５３を送り走行方向を変更する送りローラ５４が配設されている。送りローラ５４のシャフト５５はボールベアリング５６を介しベアリングケース５７に回転可能に支持されている。
【０００３】
ローラハウジング５２には、加工液を送りローラ５４の羽根５９に向けて噴射する第１ノズル（図示せず）と、加工液を送りローラ５４のＶ字状の案内溝６１に向けて噴射する第２ノズル（図示せず）とが設けられ、そして、加工液の噴射圧でワイヤ電極５３を案内溝６１に押し付けた状態で送りローラ５４を駆動し、ワイヤ電極５３をノズル部６３から導入して送り出すようになっている。また、ベアリングケース５７をオイルシール６５およびＯリング６６で密閉し、この密閉空間に大気圧以上のエア６７を供給することで、ベアリングケース５７内部の圧力を高め、加工液の浸入を防止し、ボールベアリング５６を錆やスラッジと呼ばれる金属粉から保護できるようになっている。
【０００４】
従来のワイヤ放電加工機のワイヤ電極送り装置は、上述したように、送りローラ５４はボールベアリング５６を用いて支持されている。一方、ワイヤ放電加工機では、ワークの加工を加工液中で行うものであり、放電加工により生成されるスラッジが加工液中を浮遊している。このようなスラッジが加工液と共にボールベアリング５６の転動面に混入すると、転動面が傷つき、ローラの回転を妨げ、ワイヤが断線する原因となる。このため、上述したように、ベアリングケース５７をオイルシール６５およびＯリング６６で密閉し、この密閉空間に大気圧以上のエア６７を供給することで、加工液の浸入を防止していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のワイヤ放電加工機のワイヤ電極送り装置は以上のように、オイルシール６５、エア供給装置などを備えて、ベアリングケース５７内への加工液の浸入を防止しており、装置が複雑で小型化が困難であり、また高価になるという問題点があった。さらに、オイルシール６５はゴム製のリングで、送りローラ５４のシャフト５５との隙間を塞ぐが、シャフト５５と摺動するので、経年劣化が避けられないものであった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、処理液中で用いる送りローラなどの回転機構において、処理液中のスラッジなどの異物の影響を受けることなく、簡便な構成で容易に軸受にて支持でき、また経年劣化が抑制される構造を提供することを目的とする。また、このような回転機構を送りローラとしてワイヤ電極送り装置に用いたワイヤ放電加工機の構造を提供することを目的とする。さらに、このようなワイヤ放電加工機に適したワイヤ放電加工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１記載の回転機構は、処理液中で用いる回転機構であって、上記処理液と同一組成の作動流体を用いた静圧軸受で支持されるものである。
【０００８】
この発明に係る請求項２記載の回転機構は、請求項１において、上記静圧軸受を、上記回転機構を内側からラジアル方向に支持するラジアル軸受と、側面からスラスト方向に支持するスラスト軸受とで構成するものである。
【０００９】
この発明に係る請求項３記載の回転機構は、請求項２において、上記ラジアル軸受の作動流体の供給路を分岐して、上記スラスト軸受へ作動流体を供給するものである。
【００１０】
この発明に係る請求項４記載の回転機構は、請求項３において、上記スラスト軸受の作動流体の供給路におけるラジアル方向部分にスラスト絞りを設けたものである。
【００１１】
この発明に係る請求項５記載の回転機構は、請求項２〜４のいずれかにおいて、上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受との間に作動流体の逃げ穴を設け、上記ラジアル、スラストのいずれか一方の軸受から流出した作動流体が他方の軸受に流入することなく上記該軸受外部に流出させるものである。
【００１２】
この発明に係る請求項６記載の回転機構は、請求項２〜５のいずれかにおいて、上記スラスト軸受は、該スラスト軸受本体に設けられた複数のスラストポケットを繋ぐリング状窪みに、上記スラスト軸受本体と別部品で構成され、隣接する上記スラストポケットを隔てるスラスト軸受隔壁を組み込んで構成するものである。
【００１３】
この発明に係る請求項７記載の回転機構は、請求項２〜６のいずれかにおいて、上記ラジアル軸受は、円柱形状の該ラジアル軸受本体の側面に、該側面の両端部分を残した内側部分を部分的に複数箇所切り取って形成した平面を底面とする複数のラジアルポケットを備えたものである。
【００１４】
この発明に係る請求項８記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極送り装置を備えて、走行するワイヤ電極と被加工物との間に放電現象を発生させ、上記被加工物の放電加工部位への加工液の噴射を伴って加工槽内で上記被加工物を加工するワイヤ放電加工機であって、上記ワイヤ電極送り装置が、上記ワイヤ電極を上記被加工物の放電加工部位に案内する上下一対のワイヤガイドと、上記ワイヤ電極の走行方向を変更する送りローラとを備え、該送りローラを上記加工液を上記処理液として請求項１〜７のいずれかに記載の回転機構で構成したものである。
【００１５】
この発明に係る請求項９記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、請求項８において、上記静圧軸受と上記送りローラとの間の作動流体の圧力を、上記加工槽内の加工液圧力よりも高く保つと共に、上記静圧軸受から流出する作動流体をシールすることなく上記加工槽内に流出させるものである。
【００１６】
この発明に係る請求項１０記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、請求項８または９において、噴射される加工液の供給源と上記静圧軸受の作動流体の供給源とを同じとするものである。
【００１７】
この発明に係る請求項１１記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、請求項１０において、上記加工液および上記静圧軸受の作動流体の供給源となる加工液槽を備え、該加工液槽には上記加工槽内の加工液を清浄化して供給するものである。
【００１８】
この発明に係る請求項１２記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、請求項１０または１１において、上記加工液および上記静圧軸受の作動流体の供給源となる加工液槽からポンプで汲み出した液を、流量調節機能を備えた分岐手段により分岐して上記加工液および上記静圧軸受の作動流体に用いるものである。
【００１９】
この発明に係る請求項１３記載のワイヤ放電加工方法は、走行するワイヤ電極と被加工物との間に放電現象を発生させ、上記被加工物の放電加工部位への加工液の噴射を伴って加工槽内で上記被加工物を加工する方法であって、上記ワイヤ電極を上記被加工物の放電加工部位に案内し、該被加工物を通過後の該ワイヤ電極を、上記加工液と同一組成の作動流体を用いた静圧軸受で支持された送りローラにて走行方向を変更するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるワイヤ放電加工機の主要部を示す概略図である。図１において、１は被加工物としてのワーク、２は、ワーク１との間で放電現象を発生させてワーク１を切り抜き加工するワイヤ電極、３ａ、３ｂは、ワーク１近傍で上下からワイヤ電極２をワーク１の放電加工部位に案内して位置決めする一対のワイヤガイドとしての上下パイプ、４はワイヤ電極２を送り、走行方向を変更する送りローラで、静圧軸受５で支持される。６、７はワーク１の放電加工部位に上側、下側のそれぞれから加工液を噴射する上ノズルおよび下ノズル、８はワイヤ電極２に電力を供給する給電子、９は静圧軸受５を保持する下部ブロック、１０はこの下部ブロック９を支持する下部アーム、１１は上記１〜１０を浸漬する加工槽内の加工液で、静圧軸受５の作動流体と同一組成の液体、例えば脱イオン水である。
【００２１】
次に、動作について説明する。
ワイヤ電極２は、上から下へ走行しながらワーク１との間で放電現象を発生させてワーク１を加工する。このとき、加工くずとしてスラッジが生成され加工液１１の中で浮遊する。
上パイプ３ａおよび下パイプ３ｂは、各々その中にダイヤモンドダイスを組み込んでおり、ワイヤ電極２はこのダイヤモンドダイスに横方向に押し付けられる。ワイヤ電極２に電力を供給する給電子８は、ワイヤ電極２に押し付けられており、ワイヤ電極２に張力を与えてワイヤ電極２を下パイプ３ｂの内側のダイヤモンドダイスに確実に押し付ける。このように、ワイヤ電極２はダイヤモンドダイスに横方向に押し付けられて水平面内の位置を精度良く保持して放電加工部位に案内される。
【００２２】
上ノズル６および下ノズル７は、加工液１１を放電加工部位に吹きかけることにより、ワイヤ電極２を冷却して断線を防ぐと共に、スラッジを放電加工部位から吹き飛ばしてワイヤ電極２とワーク１との短絡を防ぎ、放電加工を安定に進行させる。
送りローラ４はワイヤ電極２の走行方向を直角に曲げてワイヤ電極２の走行方向を鉛直から水平とし、円筒状の下部アーム１０の内側を通してワイヤ回収部（図示せず）にワイヤ電極２を導く。静圧軸受５は作動流体として加工液１１と同一組成の液を用い、加圧された作動流体を送りローラ４に向けて吹き付けて該作動流体の静圧によって送りローラ４を支持し、送りローラ４との間に作動流体の流体膜を形成することによって送りローラ４が滑らかに回転できるようにする。静圧軸受５と送りローラ４との間の作動流体の圧力は、加工槽内の加工液１１の圧力よりも高く保ち、静圧軸受５から流出する作動流体をシールすることなく加工槽内に流出させるようにする。
【００２３】
上述したように、この実施の形態では、静圧軸受５の作動流体により送りローラ４を支持するため、摺動抵抗が極めて小さく、経年劣化を格段と抑制できると共に、送りローラ４の回転抵抗を小さくできるためワイヤ電極２の断線が防止できる。また、作動流体を加工液１１と同一組成とすることで、静圧軸受５から流出する作動流体が加工槽内に流出してもなんら問題ないため、静圧軸受５と送りローラ４との間の作動流体の圧力を、加工槽内の加工液１１の圧力よりも高く保ち、静圧軸受５から作動流体を加工槽内に流出させるようにして、加工液中のスラッジが静圧軸受５内に浸入するのを防止させるようにした。このため、簡便な装置構成でスラッジが静圧軸受５内に浸入するのを容易に防止でき、送りローラ４は静圧軸受５にて安定して信頼性良く支持できてワイヤ電極２を搬送できる。
【００２４】
実施の形態２．
上記実施の形態１で示したワイヤ放電加工機の全体図を図２に示す。
図２に示すように、ワイヤ電極２は、ボビン２０、このボビン２０から繰り出されるワイヤ電極２の方向を変えるプーリ２１、２２、図示しない上下パイプ３ａ、３ｂ、送りローラ４、ワイヤ電極２を引っ張る回収ローラ２３、およびこの回収ローラ２３を通過した使用済みワイヤ電極２の回収箱２４を備えたワイヤ電極送り装置により、ワイヤ電極２を搬送する。
また、加工液（清液）を溜める加工液槽としての清液槽２５から、清液ポンプ２６にて加工液（清液）を汲み出し、この汲み出された加工液（清液）を、流量調整機能を備えた分岐装置２７により、流量を調節して３つに分岐する。分岐装置２７で分岐された第１の加工液（清液）は、静圧軸受配管２８を介して送りローラ４を支持する静圧軸受５に作動流体として供給される。また、分岐装置２７で分岐された第２、第３の加工液（清液）は、それぞれ上ノズル配管２９ａ、下ノズル配管２９ｂを介して上ノズル６、下ノズル７に供給され、ワーク１の放電加工部位に上側、下側のそれぞれから加工液が噴射される。
一方、加工槽３０内の加工液１１は、回収配管３１を介して汚液槽３２に回収される。この汚液槽３２から汚液ポンプ３３にて加工液（汚液）を汲み出し、汲み出された加工液（汚液）は、フィルタ３４によりろ過されて清浄化され、加工液（清液）として再び清液槽２５に溜められる。
【００２５】
この実施の形態では、清液槽２５の加工液をポンプで汲み出し、流量調節機能を備えた分岐装置２７により分岐してワーク１に噴射する加工液および静圧軸受５の作動流体に用いた。このため、作動流体に別個に供給装置を用いる必要がなく、またポンプの数も少なくて済み、小型で簡便、しかも安価な装置構成とできる。
【００２６】
実施の形態３．
図３は静圧軸受５の詳細構造を示した図である。図３（ａ）の右図は、主にラジアル軸受について説明する図で、送りローラ４の回転軸（一点鎖線　：　物理的には存在しないが、送りローラ４の回転運動に対して理論上一意に定まる回転軸）を含む断面図であり、左図は、右図のＡ−Ａ矢視図である。また図３（ｂ）の右図は、主にスラスト軸受について説明する断面図で、左図は、右図のＢ−Ｂ矢視図である。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）とは、静圧軸受５を４５度回転させた関係である。また、便宜上、Ａ−Ａ矢視図およびＢ−Ｂ矢視図では、送りローラ４を省略している。
図３において、３５は清液ポンプ２６（図２参照）からの加工液配管を接続するテーパ管継ぎ手、３６はこのテーパ管継ぎ手３５を支持する静圧軸受本体ブロック、３７はこの静圧軸受本体ブロック３６に設けられた中央管、３８はこの中央管３７から分岐したラジアル分岐管、３９はこのラジアル分岐管３８の中に設けられた絞り手段であるラジアルオリフィス、４０は作動流体となる加工液がラジアルオリフィス３９を通過後に達するラジアルポケットで、ラジアル隔壁４０ａにて隔てられて複数個形成され、このラジアルポケット４０に送りローラ４の内側が対向する。４１はラジアルオリフィス３９を押さえるセットねじである。
また、４２は中央管３７から分岐したスラスト分岐管、４３はこのスラスト分岐管４２の中に設けられた絞り手段であるスラストオリフィス、４４は作動流体となる加工液がスラストオリフィス４３を通過後に達するスラストポケットで、スラスト隔壁４４ａにて隔てられて複数個形成され、このスラストポケット４４に送りローラ４の側面が対向する。４５はスラストオリフィス４３を押さえるセットねじである。４６は、ラジアルポケット４０から流出する加工液をスラストポケット４４に入る前に静圧軸受外部に逃がす逃げ穴である。
【００２７】
次に、動作について説明する。
静圧軸受５に供給される作動流体となる加工液は、その配管の途中に絞りを設けて流量と圧力が調整される。この絞りを経た加工液はテーパ管継ぎ手３５を介して送りローラ４内に配された中央管３７に入る。中央管３７内の加工液は、ラジアル分岐管３８に流入し、ラジアルオリフィス３９を経てラジアルポケット４０に入る。ラジアルポケット４０内の加工液圧力は静圧軸受外部よりも高く保ち、送りローラ４を内側からラジアル方向（半径方向）に支持する。さらに、送りローラ４とラジアル隔壁４０ａとの隙間（軸受隙間）、およびラジアルオリフィス３９の口径を適正に設定することにより、送りローラ４のラジアル方向位置変動に対して引き戻すラジアル力（半径方向力）を発生させる。すなわち、送りローラ４に対するラジアル剛性を静圧軸受５に発生させる。
【００２８】
また、中央管３７内の加工液は、スラスト分岐管４２にも分岐して流入し、スラストオリフィス４３を経てスラストポケット４４に入る。スラストポケット４４内の加工液圧力は静圧軸受外部よりも高く保ち、送りローラ４を側面からスラスト方向（軸方向）に支持する。さらに、送りローラ４とスラスト隔壁４４ａとの隙間（軸受隙間）、およびスラストオリフィス４３の口径を適正に設定することにより、送りローラ４のスラスト方向位置変動に対して引き戻すスラスト力（軸方向力）を発生させる。すなわち、送りローラ４に対するスラスト剛性を静圧軸受５に発生させる。
また、ラジアルポケット４０から流出する作動流体としての加工液は、スラストポケット４４に流入しようとすると、ラジアルポケット４０とスラストポケット４４との間に設けられた逃げ穴４６から軸受外部に流出するように導かれ、スラストポケット４４内には流入しない。
【００２９】
この実施の形態では、静圧軸受５をラジアル軸受とスラスト軸受とで構成し、ラジアル方向、スラスト方向共に静圧軸受で支持するようにしたため、送りローラ４を作動流体の流体膜のみで信頼性良く確実に支持することができる。このため、摺動抵抗が極めて小さく経年劣化が格段と抑制された構成で、送りローラ４を軸受にて支持できる。また、送りローラ４の回転抵抗を小さくできるためワイヤ電極２の断線が防止できる。
また、ラジアル軸受は、送りローラ４の内側から支持するようにしたため、静圧軸受５を小型に構成できる。さらに、送りローラ４内に、ラジアル軸受に加工液を供給する中央管３７を配し、該中央管３７内の加工液をラジアル分岐管３８、スラスト分岐管４２に分岐して、ラジアルポケット４０、スラストポケット４４のそれぞれに供給するようにしたため、加工液供給のための配管系を小型に構成できる。さらに、スラスト分岐管３８のラジアル方向部分にスラストオリフィス４３を設けたため、軸方向のサイズを一層短縮でき、コンパクトな静圧軸受５が構成できる。
また、逃げ穴４６を設けて、ラジアルポケット４０から流出する加工液をスラストポケット４４へ流入させることなく軸受外に流出させるため、ラジアル軸受とスラスト軸受との干渉を防ぎ、軸受特性を安定させて向上させることができる。また、スラスト軸受の軸受隙間が異物などでふさがった場合にも、この逃げ穴４６を経由してラジアルポケット４０の加工液は軸受外部に流出するので、信頼性を向上させることができる。
【００３０】
実施の形態４．
図４は、図３で示した静圧軸受５の別例による構造を示した図である。
図に示すように、スラスト軸受は、スラスト軸受本体に設けられたリング状窪みの所定位置に、別部品で構成されるスラスト軸受隔壁４４ａを複数個組み込むことにより、リング状窪みを複数個（この場合４個）に離間させて分割し、４個のスラストポケット４０を形成する。リング状窪みの加工は、旋盤を用いる等により容易に行え、別部品であるスラスト軸受隔壁４４ａを容易に組み込んでスラスト軸受を構成できる。
また、図に示すように、ラジアル軸受のラジアルポケット４０は凹部がなく、１平面をラジアルポケット底面４０ｂとして構成する。これは、図５の斜視図に示すように、円柱形状のラジアル軸受本体部３６の側面に、この側面の両端部分３６ａを残した内側部分を部分的に複数箇所（この場合４箇所）切り取って、形成された平面をラジアルポケット底面４０ｂとする。削り取らない両端部分３６ａをラジアルギャップとして、ラジアルポケット４０を構成する。このようなラジアルポケット４０は、円柱形状のラジアル軸受本体部３６からフライス盤などで容易に加工できる。
【００３１】
実施の形態５．
静圧軸受５の詳細仕様について、特に軸受剛性について以下に記述する。
上記実施の形態１で示したように、ワイヤ電極２はダイヤモンドダイスに横方向に押し付けられて、例えば横方向１μｍ程度の精度で位置決めされている。静圧軸受５では、作動流体の流体膜により送りローラ４を支持するため、送りローラ４は諸条件により位置変動するが、送りローラ４が半径方向の変位が１００μｍ程度以下であれば、ワイヤ電極２のワーク１付近での横変位は０．１μｍ程度以下に保持できる。
図３で示した静圧軸受５において、ラジアルポケット４０は全周で４個あるが、このうちの一個について示す。中央管３７内の圧力をｐｓ、ラジアルポケット４０内の圧力をｐｏとし、一個のラジアルポケット４０が支持する荷重（負荷容量）をＷ、ラジアルポケット４０から流出する流量をＱとすれば、これらは、次式で示すように圧力差ｐｏ−ｐａ　（ｐａは周囲圧力であり、ほぼ大気圧に等しい）に比例する。
Ｗ＝Ａｅ（ｐｏ−ｐａ），　Ｑ＝ＫＢｈ３（ｐｏ−ｐａ）／μ　・・・・・（１）
ｈ；軸受隙間　μ；加工液（作動流体）の粘性係数
Ａｅ；ラジアルポケット有効面積　ＫＢ；流量特性係数
上記Ａｅ、ＫＢは、ともにラジアルポケット４０に係る寸法で決定される関数であり、次のように与えられる。
Ａｅ＝Ｅ１Ｌ１（１＋ξＥ）（１＋ξＬ）／４　・・・・・・・・・・・（２）
ＫＢ＝｛（１＋ξＥ）／（１−ξＬ）φ＋（１＋ξＬ）φ／（１−ξＥ）｝／６…（３）
但し、ξＥ＝Ｅ０／Ｅ１　ξＬ＝Ｌ０／Ｌ１　φ＝Ｌ１／Ｅ１であり、Ｅ０、Ｅ１、Ｌ０、Ｌ１は、図６に示すように、ラジアルポケット４０およびラジアル隔壁４０ａの寸法で決定される。図５はラジアルポケット４０およびラジアル隔壁４０ａを平面に投影した図である。
【００３２】
また、オリフィス（ラジアルオリフィス３９）について次の関係が成り立つ。
Ｗ＝（ｐｓ−ｐａ）Ａｅ｛（１＋４Ｈ６）（１／２）−１｝／２Ｈ６　・・・・（４）
ここで、
Ｈ＝｛ＫＢ２（ｐｓ−ｐａ）／μ２Ｋｓ２｝（１／６）ｈ　・・・・・・・（５）
Ｋｓ＝ｃｆπｒｓ２（２／ρ）（１／２）　・・・・・・・・・・・（６）
Ｈ；無次元隙間　ｒｓ；オリフィスの半径
ｃｆ；オリフィスの流量係数　ρ；流体の密度
軸受剛性∂Ｗ／∂ｈを最大にするＨを無次元最適隙間Ｈ＊で表すと、例えば、日本潤滑学会編、株式会社養賢堂１９８７年発行、改訂版「潤滑ハンドブック」の１６２ページに記載のように、４個のラジアルポケットのうち２個が背面合わせとなるジャーナル軸受の場合、無次元最適隙間Ｈ＊の値は、
Ｈ＊＝１．０３　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
となる。
負荷容量Ｗを正規化した無次元負荷容量をＷ＊とし、次式で表す。
Ｗ＊＝Ｗ／｛Ａｅ（ｐｓ−ｐａ）｝　・・・・・・・・・・・・・・・（８）
また、この無次元負荷容量Ｗ＊を無次元隙間Ｈで偏微分した軸受剛性を、無次元剛性ｋ＊で表せば、次式となる。
ｋ＊＝６Ｈ５・｛−（２Ｈ６＋１）（１＋４Ｈ６）（１／２）＋１＋４Ｈ６｝／｛２Ｈ１２（１＋４Ｈ６）｝　・・・・・・・・・（９）
【００３３】
次に、具体的数値を伴った静圧軸受５の例を示す。
Ｅ１＝２０ｍｍ、Ｌ１＝１４ｍｍ、ξＥ＝ξＬ＝０．６５とする。このとき，φ＝０．７であり、ラジアルポケット有効面積Ａｅおよび流量特性係数ＫＢは次の値となる。
Ａｅ＝１９０．５８ｍｍ２
ＫＢ＝１．６７
軸受隙間ｈが、例えば１６〜３０μｍの範囲で成立する静圧軸受諸元を検討する。
例えば、ｈ＝２０μｍのときに、軸受剛性が最大となるようにオリフィス３９を設定する。
また、式（４）（７）（８）により、最適隙間における無次元負荷容量は０．５９である。
【００３４】
ｈ＝１６μｍにおいては、式（５）より無次元隙間は、
Ｈ＝１．０３・（１６／２０）＝０．８２　となり、
式（９）より、ｋ＊＝−０．９７、また式（４）（８）よりＷ＊＝０．８０となる。最適隙間における無次元負荷容量０．５９による送りローラ４の変位は、
０．５９／ｋ＊＝−０．６１　となる。
０．６１＜０．８２（無次元隙間Ｈ）　であるため、
ｈ＝１６μｍにおいて、最適隙間の無次元負荷容量に対して送りローラ４は静圧軸受５と当接することなく、作動流体の流体膜を介して支持される。
ｈ＝２０μｍにおいては、このとき軸受剛性が最大となるように設定されているため、無次元隙間は、
Ｈ＝１．０３　となり、
式（９）より、ｋ＊＝−１．０　となる。
最適隙間における無次元負荷容量０．５９による送りローラ４の変位は、
０．５９／ｋ＊＝−０．５９　となる。
０．５９＜１．０３（無次元隙間Ｈ）　であるため、
ｈ＝２０μｍにおいて、最適隙間の無次元負荷容量に対して送りローラ４は静圧軸受５と当接することなく、作動流体の流体膜を介して支持される。
【００３５】
ｈ＝３０μｍにおいては、式（５）より無次元隙間は、
Ｈ＝１．０３・（３０／２０）＝１．５５　となり、
式（９）より、ｋ＊＝−０．４０　となる。
最適隙間における無次元負荷容量０．５９による送りローラ４の変位は、
０．５９／ｋ＊＝−１．４８　となる。
１．４８＜１．５５（無次元隙間Ｈ）　であるため、
ｈ＝３０μｍにおいて、最適隙間の無次元負荷容量に対して送りローラ４は静圧軸受５と当接することなく、作動流体の流体膜を介して支持される。
【００３６】
軸受隙間ｈ＝３０μｍ、荷重Ｗ＝３ｋｇｆを支持するには、式（４）より、
ｐｓ−ｐａ＝２．６８ｋｇｆ／ｃｍ２　　となる。
加工液（作動流体）として脱イオン水を用いるとき、加工液の粘性係数μは、
μ＝０．８９×１０−３Ｐａ・ｓ　であり、
流量Ｑの値は次のようになる。
Ｑ＝０．４６８リットル／ｍｉｎ
即ち、ラジアルポケット４０を４個もうけているので、総流量は１．８７２リットル／ｍｉｎとなる。
また、ラジアルオリフィス３９については、次のようになる。
式（５）より、ＫＳ＝２．３６５×１０−８（ＳＩ単位系）　となり、
流量係数ｃｆ＝０．６０３　のオリフィスを用いると、
オリフィスの半径ｒｓ＝０．５２８ｍｍとなる。
【００３７】
軸受隙間ｈが減少すると、流量は少なくて済むため、軸受隙間ｈが１６〜３０μｍの範囲のとき、加工液（作動流体）の流量を２リットル　／ｍｉｎ以下に抑えることができ、上下ノズル６、７から噴出する加工液を分岐して作動流体として静圧軸受に供給することが容易である。
従って、上記静圧軸受５の例では、軸受隙間ｈが１６〜３０μｍの範囲のとき、送りローラ４は静圧軸受５と当接することなく信頼性良く支持でき、しかも加工液（作動流体）の流量も２リットル　／ｍｉｎ以下に抑えられて、信頼性良く加工液の供給が行える。
【００３８】
実施の形態６．
次に、ワイヤ放電加工機に組み込んだ静圧軸受５の特性測定結果を図７、図８に示す。図７はラジアル軸受の軸受隙間が１０．９μｍの場合、図８は２８．２μｍの場合を示す。図において、縦軸は送りローラ４の高さ（ローラ高さ）であり、上下の隙間が等しい中心位置を０とした。横軸は静圧軸受５に供給する加工液（作動流体）の流量であり、ラジアル軸受とスラスト軸受とに供給する流量の合計である。送りローラ４にはワイヤ電極２を巻き掛け、ワイヤ電極２には張力を与える。
流量が０において、ワイヤ電極２の張力（ワイヤ張力）が０ｋｇｆのとき、送りローラ４は自重で下がり、ローラ高さは軸受隙間分だけ低くなる。ワイヤ張力が１〜３ｋｇｆでは、送りローラ４はワイヤ電極２によって上に持ち上げられて、ローラ高さは軸受隙間分だけ高くなる。
【００３９】
図７では、軸受隙間が１０．９μｍの場合、流量１リットル　／ｍｉｎでワイヤ張力３ｋｇｆに対しても、送りローラ高さは軸受隙間分より減少し、流体膜が形成され、この流体膜を介して送りローラ４が支持されていることが分かる。なお、使用に適した範囲では、流量は大きいほど、ワイヤ張力は小さいほど流体膜を介した支持が容易である。
図８では、軸受隙間が２８．２μｍの場合、流量１リットル　／ｍｉｎでワイヤ張力１ｋｇｆに対して流体膜が形成されて送りローラ４が支持され、流量２リットル　／ｍｉｎでワイヤ張力２ｋｇｆに対して流体膜が形成されて送りローラ４が支持されることが分かる。ここでの流量は、スラスト軸受とラジアル軸受とに供給する合計の流量であるため、流量３リットル　／ｍｉｎでラジアル軸受への供給流量は、例えば２リットル　／ｍｉｎとなる。このときのワイヤ張力０〜２ｋｇｆに対するローラ高さから、ワイヤ張力３ｋｇｆに対するローラ高さは約１５μｍと演算できる。また、ワイヤ張力に対して軸受荷重は１．４１倍となるため、軸受荷重４．５ｋｇｆに対して、流体膜による実際の隙間は約１３．２μｍ確保でき、この流体膜を介して送りローラ４が支持される。このように、ラジアル軸受への供給流量を２リットル　／ｍｉｎとすれば、軸受荷重３ｋｇｆに対しても、送りローラ４は静圧軸受と当接することなく信頼性良く支持できることが確認できる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、ワイヤ放電加工機に用いる送りローラ４について、特にそれを支持する静圧軸受について説明したが、特にワイヤ放電加工機に用いる送りローラ４に限らず、処理液中で回転する他の回転機構に適用することもでき、該回転機構を処理液と同一組成の作動流体を用いる静圧軸受で支持させることで、同様の効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る請求項１記載の回転機構は、処理液中で用いる回転機構であって、上記処理液と同一組成の作動流体を用いた静圧軸受で支持されるため、作動流体を軸受外部に流出させても問題なく、簡便で小型な回転機構が構成できる。
【００４２】
またこの発明に係る請求項２記載の回転機構は、請求項１において、上記静圧軸受を、上記回転機構を内側からラジアル方向に支持するラジアル軸受と、側面からスラスト方向に支持するスラスト軸受とで構成するため、回転機構を作動流体の流体膜のみで確実に支持できて、小型で信頼性の高い静圧軸受が得られる。
【００４３】
またこの発明に係る請求項３記載の回転機構は、請求項２において、上記ラジアル軸受の作動流体の供給路を分岐して、上記スラスト軸受へ作動流体を供給するため、静圧軸受をさらに小型化できる。
【００４４】
またこの発明に係る請求項４記載の回転機構は、請求項３において、上記スラスト軸受の作動流体の供給路におけるラジアル方向部分にスラスト絞りを設けたため、静圧軸受の軸方向サイズが縮小できさらに小型化できる。
【００４５】
またこの発明に係る請求項５記載の回転機構は、請求項２〜４のいずれかにおいて、上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受との間に作動流体の逃げ穴を設け、上記ラジアル、スラストのいずれか一方の軸受から流出した作動流体が他方の軸受に流入することなく上記該軸受外部に流出させるため、ラジアル軸受とスラスト軸受との干渉を防ぎ、軸受特性を安定させ信頼性を向上できる。
【００４６】
またこの発明に係る請求項６記載の回転機構は、請求項２〜５のいずれかにおいて、上記スラスト軸受は、該スラスト軸受本体に設けられた複数のスラストポケットを繋ぐリング状窪みに、上記スラスト軸受本体と別部品で構成され、隣接する上記スラストポケットを隔てるスラスト軸受隔壁を組み込んで構成するため、スラスト軸受を簡便で容易な構成にでき、容易に製造できる。
【００４７】
またこの発明に係る請求項７記載の回転機構は、請求項２〜６のいずれかにおいて、上記ラジアル軸受は、円柱形状の該ラジアル軸受本体の側面に、該側面の両端部分を残した内側部分を部分的に複数箇所切り取って形成した平面を底面とする複数のラジアルポケットを備えたため、ラジアル軸受を簡便で容易な構成にでき、容易に製造できる。
【００４８】
またこの発明に係る請求項８記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極送り装置を備えて、走行するワイヤ電極と被加工物との間に放電現象を発生させ、上記被加工物の放電加工部位への加工液の噴射を伴って加工槽内で上記被加工物を加工するワイヤ放電加工機であって、上記ワイヤ電極送り装置が、上記ワイヤ電極を上記被加工物の放電加工部位に案内する上下一対のワイヤガイドと、上記ワイヤ電極の走行方向を変更する送りローラとを備え、該送りローラを上記加工液を上記処理液として請求項１〜７のいずれかに記載の回転機構で構成したため、小型で簡便、安価な構成で静圧軸受により信頼性良く送りローラを支持でき、経年劣化を格段と抑制できると共に、ワイヤ電極の断線も防止できる。
【００４９】
またこの発明に係る請求項９記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、請求項８において、上記静圧軸受と上記送りローラとの間の作動流体の圧力を、上記加工槽内の加工液圧力よりも高く保つと共に、上記静圧軸受から流出する作動流体をシールすることなく上記加工槽内に流出させるため、簡便で安価な装置構成で、スラッジが静圧軸受内に浸入するのを容易に防止でき、送りローラは静圧軸受にて安定して信頼性良く支持できる。
【００５０】
またこの発明に係る請求項１０記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、請求項８または９において、噴射される加工液の供給源と上記静圧軸受の作動流体の供給源とを同じとするため、ワイヤ放電加工機の装置構成をさらに簡便にできる。
【００５１】
またこの発明に係る請求項１１記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、請求項１０において、上記加工液および上記静圧軸受の作動流体の供給源となる加工液槽を備え、該加工液槽には上記加工槽内の加工液を清浄化して供給するため、加工液を循環させて効率的に用い、簡便な装置構成で効率的な処理が行える。
【００５２】
またこの発明に係る請求項１２記載の回転機構を用いたワイヤ放電加工機は、請求項１０または１１において、上記加工液および上記静圧軸受の作動流体の供給源となる加工液槽からポンプで汲み出した液を、流量調節機能を備えた分岐手段により分岐して上記加工液および上記静圧軸受の作動流体に用いるため、装置構成がさらに小型で簡便となる。
【００５３】
またこの発明に係る請求項１３記載のワイヤ放電加工方法は、走行するワイヤ電極と被加工物との間に放電現象を発生させ、上記被加工物の放電加工部位への加工液の噴射を伴って加工槽内で上記被加工物を加工する方法であって、上記ワイヤ電極を上記被加工物の放電加工部位に案内し、該被加工物を通過後の該ワイヤ電極を、上記加工液と同一組成の作動流体を用いた静圧軸受で支持された送りローラにて走行方向を変更するため、経年劣化が格段と抑制された小型で簡便な構成の静圧軸受で送りローラを信頼性良く支持してワイヤ電極を搬送でき、ワイヤ電極の断線を防止でき、放電加工処理の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるワイヤ放電加工機の主要部を示す概略図である。
【図２】この発明の実施の形態２によるワイヤ放電加工機の全体を示す概略図である。
【図３】この発明の実施の形態３による静圧軸受の詳細構造を示す断面図および矢視図である。
【図４】この発明の実施の形態４による静圧軸受の構造を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態４によるラジアル軸受の構造を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態５によるラジアル軸受の寸法を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態６によるワイヤ放電加工機に組み込んだ静圧軸受の特性測定結果を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態６によるワイヤ放電加工機に組み込んだ静圧軸受の特性測定結果を示す図である。
【図９】従来のワイヤ放電加工機におけるワイヤ電極送り装置の下ワイヤガイド部の側面図であって部分断面図である。
【符号の説明】
１　被加工物としてのワーク、２　ワイヤ電極、３ａ，３ｂ　ワイヤガイドとしての上下パイプ、４　送りローラ、５　静圧軸受、６，７　上下ノズル、１１　加工液、２５　加工液（清液）槽、２６　清液ポンプ、２７　分岐装置、３０　加工槽、３４　フィルタ、３６　静圧軸受本体ブロック、３７　作動流体供給路としての中央管、３８　ラジアル分岐管、４０　ラジアルポケット、４０ｂ　ラジアルポケット底面、４２　スラスト分岐管、４３　スラスト絞りとしてのスラストオリフィス、４４　スラストポケット、４４ａ　スラスト隔壁、４６　逃げ穴。
【図１】
2004042180.tif 000003
【図２】
2004042180.tif 000004
【図３】
2004042180.tif 000005
【図４】
2004042180.tif 000006
【図５】
2004042180.tif 000007
【図６】
2004042180.tif 000008
【図７】
2004042180.tif 000009
【図８】
2004042180.tif 000010
【図９】
2004042180.tif 000011