(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工機であって、
電極ホルダを装着、離脱する着脱手段が設けられた主軸と、
前記主軸の着脱手段に係合する係合部を有し、前記電極を固定する電極固定手段が設けられた電極ホルダと、
前記電極ホルダに係合する係合部を有し、前記電極を案内支持する電極ガイドが取り付けられた電極ガイドホルダと、
前記電極ガイドホルダを把持する把持手段を有し、前記電極ガイドホルダを主軸の軸線と平行に移動させる移動手段が設けられ、前記電極ガイドが電極の先端部を支持するように設けられた電極ガイドホルダ支持手段と、
を具備することを特徴とした放電加工機。
【請求項２】
電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工機であって、
前記電極又は電極ホルダを装着、離脱する着脱手段が設けられた主軸と、
前記主軸の着脱手段に係合する係合部を有し、前記電極を固定する電極固定手段が設けられた電極ホルダと、
前記電極ホルダに固定された前記電極を案内支持する電極ガイドと、
前記電極ホルダに着脱可能に設けられ、前記電極ガイドが取付けられた電極ガイドホルダと、
前記電極ガイド又は電極ガイドホルダを把持する把持手段を有し、前記電極ガイド又は電極ガイドホルダを前記主軸の軸線と平行に移動させる移動手段が設けられた電極ガイド支持手段と、
を具備することを特徴とした放電加工機。
【請求項３】
前記主軸は、主軸ヘッドに取り付けられ、主軸の軸線方向の移動及び主軸の軸線回りの回転が可能であり、かつ所望の位置に位置決めが可能に設けられてなる請求項１又は２に記載の放電加工機。
【請求項４】
前記電極ホルダは、パイプ電極を固定した場合に前記パイプ電極に加工液を導入する流路が形成された請求項１又は２に記載の放電加工機。
【請求項５】
前記電極ガイドホルダ支持手段は、主軸ヘッド又は機械本体の適宜の位置に取り付けられ、前記電極ガイドホルダを把持する把持手段を有し、前記電極ガイドホルダを把持して主軸の軸線と平行に移動可能で、かつ所望の位置に位置決め可能に設けられてなる請求項１に記載の放電加工機。
【請求項６】
前記主軸と電極ホルダを貯蔵する電極マガジンとの間で電極ホルダを受け渡しする電極ホルダ交換手段を更に具備した請求項１又は２に記載の放電加工機。
【請求項７】
前記電極ガイドホルダは、ワークに対面する側の先端部が先細り形状に形成され、その先端部に電極ガイドが取り外し可能に取り付けられてなる請求項１又は２に記載の放電加工機。
【請求項８】
前記主軸に装着された電極の長さ方向途中部位に向って進退可能に設けられ、進出して前記電極を保持、案内する振れ止めガイドを有する請求項１又は２に記載の放電加工機。
【請求項９】
電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工方法であって、次の各工程を含むことを特徴とした放電加工方法、
（ａ）  予め電極ホルダに電極を固定し、その電極ホルダに電極ガイド又は電極ガイドホルダを装着する工程、
（ｂ）  手動又は電極ホルダ交換手段により電極ホルダを主軸に装着する工程、
（ｃ）  電極ガイドを電極の先端部に移動させて電極を支持する工程、
（ｄ）  電極とワークとを相対移動させ、電極をワークの加工位置に位置合わせして放電加工を開始する工程。
【請求項１０】
電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工方法であって、
電極ホルダに電極を固定し、
前記電極を電極ガイドホルダの電極ガイドに挿通して前記電極ガイドホルダを前記電極ホルダに装着し、
前記電極ホルダを放電加工機の電極マガジンに収納し、
電極ホルダ交換手段により前記電極ホルダを前記電極マガジンから取り出して放電加工機の主軸に装着し、
前記電極ガイドホルダの前記電極ホルダへの装着を解除し、前記電極ガイドホルダを前記主軸の軸線と平行に移動して前記電極ガイドで前記電極の先端部を支持し、
前記電極とワークとを相対移動させ、前記電極をワークの加工位置に位置合わせし、
前記電極とワークとの間に放電加工電圧を印加して相対送りを与え、ワークに放電加工を施すことを特徴とした放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、放電加工機及びその加工方法に関し、特に、細い棒状又はパイプ状の電極を用いてワークに細い穴を加工する場合に適した放電加工機及びその加工方法に関する。
【背景技術】  放電加工によりワークに細い穴を加工する場合は、棒状又はパイプ状の電極を用いて電極とワークとの間に加工電圧を供給し、放電によりワークを加工する。細穴加工は電極の消耗が激しいので、通常は棒状又はパイプ状の長い電極を使用する。細くて長い電極は、放電加工中に振れたり、撓んで曲がったりして、加工精度に悪影響を及ぼしていた。その振れ又は撓みを防止するために、電極を案内支持する電極ガイド装置を採用した放電加工機は、日本特許第２９５２３３９号公報に開示されている。その日本特許第２９５２３３９号公報に記載の技術は、細穴加工用電極を用い、その電極を案内支持する電極ガイド装置と、電極を電極ガイド装置に挿通するための電極誘導装置とを設け、電極を電極誘導装置で挟みながら電極ガイド装置のガイド孔に挿入して、電極を電極ガイド装置でガイドしながら細穴放電加工を行なうものである。また、米国特許第６３９６０２２号明細書には、パイプ電極を挿入した電極ガイドを含む電極マガジンを電極マガジンごと主軸との間で交換する細穴放電加工用パイプ電極交換方法および装置が開示されている。
前述の日本特許第２９５２３３９号公報に記載の従来の技術は、主軸に装着した電極を電極ガイド装置に挿入するために電極誘導装置が必要であり、また、細くて長い電極は振れたり撓んで曲がったりするため、電極を電極ガイドの内孔に挿入する工程は、煩雑で時間がかかるという問題点があった。また、米国特許第６３９６０２２号明細書に記載の従来の技術は、パイプ電極とパイプ電極を保持案内するコレットチャックと振れ防止ガイド及び電極ガイドの移動手段とを含めた大がかりな装置一式で成る電極マガジンを、予めマガジンラックに複数個収納しておき、その電極マガジンごと主軸との間で交換する方式であり、構造が複雑であるという問題点がある。
【発明の開示】
本発明は前述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、放電加工によって電極が消耗した場合に、電極を交換する度に電極を電極ガイドの内孔に挿入する煩雑な工程を省略し、電極又は電極ホルダの交換作業を短時間で容易に確実に行なえ、多工程の放電加工が長時間無人運転可能で、結果として放電加工の作業能率が向上する放電加工機及びその加工方法を提供することである。
前述の目的を達成するため、本発明の第１の態様として、電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工機であって、電極ホルダを装着、離脱する着脱手段が設けられた主軸と、前記主軸の着脱手段に係合する係合部を有し、前記電極を固定する電極固定手段が設けられた電極ホルダと、前記電極ホルダに係合する係合部を有し、前記電極を案内支持する電極ガイドが取り付けられた電極ガイドホルダと、前記電極ガイドホルダを把持する把持手段を有し、前記電極ガイドホルダを主軸の軸線と平行に移動させる移動手段が設けられ、前記電極ガイドが電極の先端部を支持するように設けられた電極ガイドホルダ支持手段とを具備した放電加工機が提供される。
前述のように、予め電極ホルダに電極を固定し、更にその電極ホルダに電極ガイドホルダを装着し、電極ガイドホルダに取り付けられた電極ガイドの内孔に電極を挿通しておき、その電極ホルダを主軸に装着した後、電極ガイドホルダ支持手段で電極ガイドホルダを電極の先端部に移動させ、電極ガイドが電極の先端部を支持して放電加工を行なうように構成されている。主軸とテーブルは相対移動する構造である。このような構成であるから、放電加工により電極が消耗した場合に、電極ホルダを交換する度に、電極を電極ガイドの内孔に挿入する煩雑な工程が必要でなく、電極ホルダの交換が極めて容易で、しかも短時間で確実に行なえる。電極を取り付けた電極ホルダを主軸に装着するのは、手動又は電極ホルダ交換手段により自動で行なっても良い。
また、本発明の第２の態様として、電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工機であって、前記電極又は電極ホルダを装着、離脱する着脱手段が設けられた主軸と、前記主軸の着脱手段に係合する係合部を有し、前記電極を固定する電極固定手段が設けられた電極ホルダと、前記電極ホルダに固定された前記電極を案内支持する電極ガイドと、前記電極ホルダに着脱可能に設けられ、前記電極ガイドが取付けられた電極ガイドホルダと、前記電極ガイド又は電極ガイドホルダを把持する把持手段を有し、前記電極ガイド又は電極ガイドホルダを前記主軸の軸線と平行に移動させる移動手段が設けられた電極ガイド支持手段とを具備した放電加工機が提供される。
前述のように、予め電極ホルダに電極を固定し、更にその電極ホルダに電極ガイドを装着し、電極ホルダに取り付けられた電極ガイドの内孔に電極を挿通しておき、その電極ホルダを主軸に装着した後、電極ガイド支持手段で電極ガイドを電極の先端部に移動させ、電極ガイドが電極の先端部を支持して放電加工を行なうように構成されている。電極ガイドは電極ホルダの先端部に設けられたクランプ手段に直接装着され、電極ガイド支持手段は電極ガイドを把持して移動させ、電極ガイドが電極の先端部を支持するようになっている。主軸とテーブルは相対移動する構造であればよく、どちらが移動してもよい。このような構成であるから、放電加工により電極が消耗した場合に、電極ホルダを交換する度に、電極を電極ガイドの内孔に挿入する煩雑な工程が必要でなく、電極ホルダの交換が極めて容易で、しかも短時間で確実に行なえる。また、電極ガイドは電極ガイドホルダに取り付けられ、電極ガイドホルダが電極ホルダに着脱可能に装着されていても良く、この場合電極ガイド支持手段は電極ガイドホルダを把持して主軸の軸線と平行に移動し、電極ガイドを電極の先端部に移動させて支持する。
また、前記主軸は、主軸ヘッドに取り付けられ、主軸の軸線方向の移動及び主軸の軸線回りの回転が可能であり、かつ所望の位置に位置決めが可能に設けられて構成される放電加工機が提供される。前述のように、主軸が主軸の軸線方向の移動と主軸の軸線回りの回転が可能で、かつ位置決め制御が可能に構成されている。このような構成であるから、重いワークを載せたテーブルは移動させない構造で、電極を取り付けた主軸が動く構造なので、動く部分が軽く放電加工の制御動作が安定して行なえる。
また、前記電極ホルダは、パイプ電極を固定した場合に前記パイプ電極に加工液を導入する流路が形成されてなる放電加工機が提供される。流路に加工液が供給されると加工液はパイプ電極に導入され、パイプ電極の先端から放電加工部へ噴出され、加工屑を除去でき、加工能率と加工精度を上げる。
また、前記電極ガイドホルダ支持手段は、主軸ヘッド又は機械本体の適宜の位置に取り付けられ、電極ガイドホルダを把持する把持手段を有し、前記電極ガイドホルダを把持して主軸の軸線と平行に移動可能で、かつ所望の位置に位置決め可能に設けられて構成される放電加工機が提供される。前述のように、電極ガイドホルダ支持手段は、電極ガイドホルダを把持して電極ガイドホルダを主軸の軸線と平行に移動させて、電極ガイドが電極の先端部を支持して放電加工を行ない、電極の長さに応じて電極ガイドの位置が調整できるように構成されている。このような構成であるから、電極ホルダを交換する作業が容易に確実に行なえ、電極が消耗して短くなったとき、電極の長さに応じて電極ガイドの位置を調整できるようにしたので、常に安定した電極の案内支持ができる。
また、前記主軸と電極ホルダを貯蔵する電極マガジンとの間で電極ホルダを受け渡しする電極ホルダ交換手段を更に具備した放電加工機が提供される。前述のように、予め電極ホルダに電極を固定し、更にその電極ホルダに電極ガイド又は電極ガイドホルダを装着した電極ホルダを電極マガジンに複数個貯蔵しておき、電極ホルダ交換手段により主軸と電極マガジンとの間の電極ホルダの交換を自動的に行なうように構成されている。このような構成であるから、電極ホルダ交換手段により電極ホルダを自動交換する度に、電極を電極ガイドの内孔に挿入する煩雑な工程が無いので、電極ホルダの自動交換が確実に行なえ、多工程の放電加工が長時間無人で行なえる。
また、前記電極ガイドホルダは、ワークに対面する側の先端部が先細り形状に形成され、その先端部に電極ガイドが取り外し可能に取り付けられて構成される放電加工機が提供される。前述のように、電極ガイドホルダの先端部を先細り形状例えば逆円錐形状にして、その先端部に電極ガイドを取り外し可能に取り付け、コレットなどで容易に取り外しができるように構成されている。このような構成であるから、電極を案内支持する装置とワークとの干渉が少なく、ワークへの接近性が良くなった。電極ガイドは使用する電極の太さに応じて、所定の孔径を有する電極ガイドに取り換える。長時間使用により電極ガイドの内孔が摩耗したときは新しいものと取り換える。
また、前記主軸に装着された電極の長さ方向途中部位に向って進退可能に設けられ、進出して前記電極を保持、案内する振れ止めガイドを有して成る放電加工機が提供される。電極ホルダが細くて長い電極を保持している場合、電極の長さの途中部位を保持、案内して電極の振れや曲がりを防止することができる。
更に、前述の目的を達成するために、本発明の第３の態様として、電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工方法であって、（ａ）予め電極ホルダに電極を固定し、その電極ホルダに電極ガイド又は電極ガイドホルダを装着する工程、（ｂ）手動又は電極ホルダ交換手段により電極ホルダを主軸に装着する工程、（ｃ）電極ガイドを電極の先端部に移動させて電極を支持する工程、（ｄ）電極とワークとを相対移動させ、電極をワークの加工位置に位置合わせして放電加工を開始する工程、を含む放電加工方法が提供される。
前述のように、予め電極ホルダに電極を固定し、その電極ホルダに電極ガイド又は電極ガイドホルダを装着しておき、その電極ホルダを主軸に装着した後、電極ガイド支持手段又は電極ガイドホルダ支持手段で、電極ホルダ又は電極ガイドホルダを把持して下方に移動させ、電極ガイドを電極の先端部に移動させて電極を支持し、電極とワークとを相対移動させて電極をワークの加工位置に位置合わせして放電加工を開始するようにした加工方法が構成されている。このような構成であるから、放電加工により電極が消耗した場合に、電極ホルダを交換する度に、電極を電極ガイドの内孔に挿入する煩雑な工程が省け、電極ホルダ交換の作業が容易に確実に行なえ、放電加工の作業能率が向上した。特に細穴加工の場合は、細い電極を自動で電極ガイドの内孔に挿入するのは非常に困難な作業で時間が掛かっていた。それが容易に行なえることになり課題が解決された。
また、本発明の第４の態様として、電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工方法であって、放電加工機の主軸に電極又は電極を固定した電極ホルダを装着し、前記主軸の軸線と平行に移動可能な電極ガイド支持手段に把持された電極ガイド又は電極ガイドホルダに前記電極を挿通して前記電極の先端部を支持し、前記電極とワークとを相対移動させ、前記電極をワークの加工位置に位置合わせし、前記電極とワークとの間に放電加工電圧を印加して相対送りを与え、ワークに放電加工を施す放電加工方法が提供される。
主軸に電極又は電極を固定した電極ホルダを装着した後、電極の先端側に位置させた電極ガイド支持手段で把持している電極ガイドに、主軸又は電極ガイド支持手段を主軸の軸線と平行に移動させて電極を挿通させる。こうして電極ガイドで電極の先端部を支持した後、電極とワークの加工位置との位置合わせを行ない、電極とワークとの間に放電加工電圧を印加してワークの放電加工を開始する。
また、本発明の第５の態様として、電極とワークとの間に放電加工電圧を印加すると共に、電極とワークに相対送りを与えて加工間隙を制御し、ワークに所望の加工を行なう放電加工方法であって、電極ホルダに電極を固定し、前記電極を電極ガイドホルダの電極ガイドに挿通して前記電極ガイドホルダを前記電極ホルダに装着し、前記電極ホルダを放電加工機の電極マガジンに収納し、電極ホルダ交換手段により前記電極ホルダを前記電極マガジンから取り出して放電加工機の主軸に装着し、前記電極ガイドホルダの前記電極ホルダへの装着を解除し、前記電極ガイドホルダを前記主軸の軸線と平行に移動して前記電極ガイドで前記電極の先端部を支持し、前記電極とワークとを相対移動させ、前記電極をワークの加工位置に位置合わせし、前記電極とワークとの間に放電加工電圧を印加して相対送りを与え、ワークに放電加工を施す放電加工方法が提供される。
電極ホルダに電極を固定し、電極を電極ガイドホルダの電極ガイドに挿通して電極ガイドホルダを電極ホルダに装着する。この状態の電極ホルダを電極マガジンに収納しておき、電極ホルダ交換手段により電極マガジンから電極ホルダを取り出し、主軸に装着する。その後電極ガイドホルダ支持手段の主軸の軸線と平行な移動により電極ガイドホルダを把持する。電極ガイドホルダの電極ホルダへの装着を解除するとともに、電極ガイドホルダ支持手段により電極ガイドホルダを電極の先端部へ移動させ停止する。すると電極ガイドが電極の先端部を支持することができ、電極とワークの加工位置との位置合わせ後、放電加工を開始する。
【図面の簡単な説明】  本発明の上述の目的及びその他の目的、特徴、利点を以下、添付図面を参照して本発明の実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す放電加工機の側面図である。
図２は本発明の第１実施形態の電極ホルダに電極ガイドホルダを装着した状態を示す断面図である。
図３は図２の上面図である。
図４は図２の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
図５Ａ〜図５Ｅは本発明の電極ホルダ交換時における動作を示す図である。
図６は本発明の第２実施形態の電極ホルダに電極ガイドホルダを装着した状態を示す断面図である。
図７は図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
参照番号・事項の一覧表
１…テーブル
３…ワーク
５…加工槽
７…コラム
９…ラム
１１…主軸ヘッド
１３…主軸
１５…サーボモータ
１７…サーボモータ
１９…着脱手段
２１…電極
２３…電極ホルダ
２３ａ…上面
２５…電極ガイドホルダ
２７…電極マガジン
２９…把持アーム
３１…ブラケット
３３…駆動装置
３５…グリッパ
３７…駆動装置
３９…グリッパ部
４１…スプリングコレット
４３…ナット
４５…すり割り部
４７…ねじ
４９…カービックカップリング
５１…電極固定部
５３…突起
５５…溝
５７…プルスタッド
５７ａ…外周
５９…流路
６１…電極ガイド
６３…止めねじ
６５…突起
６７…くぼみ部
６９…溝
７１…押し上げ駒
７３…ばね
７５…溝
７７…内孔
７９…突起
８１…ボール
８３…弾性部材
８５…止めねじ
８７…溝
８９…ピン
９１…電極ホルダ交換用アーム
９３…振れ止めガイド
９５…ブラケット
９７…ピン
９９…窓
１０１…突起部
１０３…溝
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、図示していない放電加工機のベースに設けたテーブル１にワーク３が取り付けられ、テーブル１とワーク３を囲って加工液を溜める加工槽５が設けられている。ベース上にコラム７が矢印Ｘ方向に移動可能に設けられ、コラム７の上にラム９が矢印Ｙ方向に移動可能に設けられている。ラム９の前面に主軸ヘッド１１が取り付けられ、その主軸ヘッド１１の中に主軸１３が設けられている。主軸１３は、図示しない制御装置によりサーボモータ１５を駆動することによって、主軸１３の軸線と平行な方向すなわち矢印Ｚ方向に移動可能であり、任意の位置で位置決め可能になっている。また、主軸１３は、サーボモータ１７の駆動により主軸１３の軸線回りの回転すなわち矢印Ｃに沿った回転が可能で、任意の角度位置で位置決め可能になっている。主軸１３の先端部には電極ホルダ２３を装着するためのチャックなどの一般に採用されている公知の着脱手段１９が設けられている。
ワーク３に細穴を加工する場合に用いる棒状又はパイプ状の電極２１は予め電極ホルダ２３に取り付けられ、その電極ホルダ２３に電極ガイドホルダ２５を装着した状態で電極ホルダ２３が主軸１３に装着されている。電極ガイドホルダ２５を装着した電極ホルダ２３は電極マガジン２７に装着されている。電極ガイドホルダ支持手段２９はブラケット３１を介してコラム７に取り付けられ、駆動装置３３によって矢印Ｗ方向に移動可能で、任意の位置で位置決め可能になっている。更に、電極ガイドホルダ支持手段２９は、矢印Ｒに沿った回転が可能で、電極ホルダ２３の搬送を行なうように設けられている。電極ガイドホルダ支持手段２９の先端部には電極ホルダ２３及び／又は電極ガイドホルダ２５を把持するグリッパ３５が設けられ、駆動装置３７の駆動によって矢印Ｓ方向に移動可能で、電極ガイドホルダ２５を把持又は開放するときに移動するようになっている。グリッパ３５は把持爪式のグリッパであり、マシニングセンタの工具交換装置などに一般に採用されている把持爪式のグリッパと同様のものである。
電極ガイドホルダ支持手段２９は、電極マガジン２７に装着された電極ホルダ２３をグリッパ３５で把持して、矢印Ｒに沿った回転で主軸側に転送し、電極ホルダ２３を主軸１３に装着する。また、その逆に主軸１３に装着された電極ホルダ２３をグリッパ３５で把持して、矢印Ｒに沿った回転で電極マガジン側に転送し、電極ホルダ２３を電極マガジン２７に装着する。図１は、電極ガイドホルダ支持手段２９が電極ガイドホルダ２５を把持し、電極ガイドホルダ２５を電極２１の先端部に移動させた状態を示した図である。別の実施例として、電極マガジン２７と主軸１３との間で電極ホルダ２３を交換する電極ホルダ交換手段を設けたものがある。この電極ホルダ交換手段は一般に採用されている公知の装置と同様のものなので、電極ホルダ交換手段の詳細な説明は省略する。図５Ａは、電極ホルダ交換手段の電極ホルダ交換用アーム９１の動作を略図で示している。
また、主軸１３と電極マガジン２７との間で電極ホルダ２３を交換する方式は、主軸１３と電極マガジン２７との間で直接的に電極ホルダ２３を受け渡しするいわゆるアームレス交換方式でも良い。図１において、電極マガジン２７の空装着位置を前方に割り出して電極マガジン２７全体をＹ方向に前進させ、主軸１３に装着している電極ホルダ２３が空装着位置へ把持される。主軸１３が一旦上方へ退避し、電極マガジン２７が新たに主軸１３に装着させるべき電極ホルダ２３を割り出した後、主軸１３を下降させ、その電極ホルダ２３が主軸１３に装着される。そして、電極マガジン２７がＹ方向に後退することにより、電極ホルダ２３の自動交換が完了する。
図２、図３及び図４において、電極ホルダ２３は、電極２１を固定する電極固定部５１と、電極ガイドホルダ２５を係止する４個の突起５３と、電極ホルダ交換用アーム９１が電極ホルダ２３を把持するための溝５５と、電極ホルダ２３を主軸１３に装着するためのプルスタッド５７とを有している。プルスタッド５７及びプルスタッド５７の取付座の外周５７ａ、電極ホルダ２３の上面２３ａが図示しない着脱手段との係合部となり、プルスタッド５７は皿ばね力で付勢されるドローバー先端に設けられたコレットにより主軸１３に引き込まれ、電極ホルダ２３は主軸１３に装着される。ドローバー後方に設けられる図示しないアンクランプシリンダによりドローバーが皿ばね力に抗して前方へ移動されプルスタッド５７は解除され、電極ホルダ２３は主軸１３から離脱される。電極２１は一般に採用されているスプリングコレット４１とナット４３により電極固定部５１に着脱可能に固定される。電極ホルダ２３の中心部にはパイプ状の電極を用いて加工する場合に、加工液を流す流路５９が貫通されている。
電極ガイドホルダ２５は、取り外し可能にすり割り部４５にねじ４７で固定された電極ガイド６１と、電極ホルダ２３の突起５３に係合する突起６５と、そのくぼみ部６７と、電極ガイドホルダ支持手段２９のグリッパ部３９との間で位置決めするためのカービックカップリング４９とを有している。電極ガイドホルダ２５の下部の先端部は、ワーク３との干渉を避けるために先細りの形状例えば逆円錐形状になっている。図２では、電極ガイドホルダ２５の先端部に電極ガイド６１を固定する手段としてすり割りを用いているが、別の手段としてコレットなどの一般に採用されている公知のクランプ手段を用いて電極ガイドホルダ２５の先端部に電極ガイド６１を取り外し可能に取り付けてもよい。電極ガイド６１は硬くて摩耗が少ないサファイヤ部材やセラミックス部材で作られていることが望ましい。尚、電極ガイドホルダ２５と電極ガイド６１とを一体化して形成しても良い。
電極ガイドホルダ２５の中には電極ホルダ２３を押し上げる押し上げ駒７１とばね７３が設けられている。押し上げ駒７１には図２及び図４に示すように３つの溝８７が放射状に形成され、その溝８７の中に電極ホルダ２３に固定された３つのピン８９が嵌合する。つまり電極ホルダ２３が押し上げ駒７１を押下して矢印Ｃ方向に回転されると、押し上げ駒７１は電極ホルダ２３と共に回転する。また、押し上げ駒７１の外周面には３つのピン９７が電極ガイドホルダ２５に形成された窓９９を通って放射状に突設されている。
一方、電極ガイドホルダ支持手段２９のグリッパ部３９は、図１に示す把持爪式のグリッパ３５とは異なり、リング形状をしている。グリッパ部３９には、環状の突起部１０１が形成され、周方向の３箇所が溝１０３で切欠かれている。電極ガイドホルダ２５が装着された電極ホルダ２３が主軸１３に装着されているとき、電極ガイドホルダ支持手段２９が下方から矢印Ｗ方向に上昇すると、ピン９７と溝１０３とは位相が合っているのでカービックカップリング４９が噛み合い、電極ガイドホルダ支持手段２９の上昇を停止する。その後、主軸１３がＺ軸方向に微小な所定量下降して押し上げ駒７１を押下し、矢印Ｄと反対方向に４５度回転することにより電極ホルダ２３も主軸１３と共に回転し、主軸１３を前記所定量上昇させるとばね７３の押圧力でピン９７は突起部１０１と係合して電極ガイドホルダ２５はグリッパ部３９に把持される。これと同時に電極ホルダ２３と電極ガイドホルダ２５との装着は解除される。電極ホルダ２３と電極ガイドホルダ２５との着脱については後述する。
予め手作業で、電極２１を電極ホルダ２３の電極固定部５１に固定し、その電極ホルダ２３に電極ガイドホルダ２５を装着する。そして、電極ガイドホルダ２５を装着した複数個の電極ホルダ２３を電極マガジン２７に装着して準備完了である。電極ガイドホルダ２５を電極ホルダ２３に装着する場合は、電極ホルダ２３の突起５３を電極ガイドホルダ２５のくぼみ部６７に合わせて押し上げ駒７１を下げて挿入し、電極ホルダ２３を矢印Ｄの方向に４５度回して離すと、ばね７３の押圧力で突起５３と突起６５が係合して装着される。電極ガイドホルダ２５を電極ホルダ２３から外す場合は、電極ホルダ２３を少し押し下げて矢印Ｄの反対方向に４５度回して、突起５３と突起６５の係合を外し、電極ガイドホルダ２５を下に下げれば、電極ガイドホルダ２５は電極ホルダ２３から外れる。
図５Ａ〜図５Ｅは、電極ホルダ交換手段を用いて電極ホルダ２３を自動交換して放電加工を開始するときの動作を説明した図である。図５Ａでは、主軸１３は、テーブル１の上方位置に設けられた主軸ヘッド１１に対して、矢印Ｚ方向の移動及び矢印Ｃに沿った回転が可能になっている。主軸１３の先端部には電極ホルダ２３を着脱する着脱手段１９が設けられている。グリッパ部３９を有した電極ガイドホルダ支持手段としての把持アーム２９がブラケット３１を介して主軸ヘッド１１に取り付けられている。把持アーム２９は図示しない駆動装置により矢印Ｗ方向の移動と位置決めが可能に設けられており、グリッパ部３９が電極２１の下方に位置決めされている。電極ホルダ交換手段の電極ホルダ交換用アーム９１は、電極２１と電極ガイドホルダ２５を装着した電極ホルダ２３を把持し、電極マガジン２７から電極ホルダを抜き出して、矢印Ｈ方向の移動で電極ホルダ２３を主軸１３の下方に位置決めする。
図５Ｂは、主軸１３が矢印Ｚ方向に下降し、主軸１３の着脱手段１９が電極ホルダ２３をクランプして、電極ホルダ交換用アーム９１が退避位置に退避した状態を示す。図５Ｃは、把持アーム２９が矢印Ｗ方向に上昇し、グリッパ部３９と電極ガイドホルダ２５がカービックカップリング４９で噛み合った状態を示す。図５Ｄは、主軸１３が矢印Ｃに沿って４５度回転し、グリッパ部３９が電極ガイドホルダ２５を把持すると同時に電極ホルダ２３と電極ガイドホルダ２５との係止を外し、次いでグリッパ部３９が電極ガイドホルダ２５を把持したまま把持アーム２９が矢印Ｗ方向に下降し、電極ガイド６１を電極２１の先端部に移動させた状態を示す。
図５Ｅは、主軸１３を矢印Ｚ方向に下降すると同時に同期させて把持アーム２９を矢印Ｗ方向に下降させ、電極２１をワーク３の加工位置に位置合わせした状態を示す。なお、電極２１とワーク３の位置合わせは、主軸側を固定しテーブル１を上昇させる相対移動によって行なってもよいことは言うまでもない。細穴を加工する場合、電極２１が細くて長いので振れや曲がりが発生する。振れや曲がりを防止するために、一般に採用されている公知の振れ止めガイド９３がブラケット９５を介して主軸ヘッド１１に取り付けられている。振れ止めガイド９３は図示しない駆動装置によって進退が可能になっている。なお、この振れ止めガイド９３は必須ではないが備わっていた方が望ましい。
次に図６及び図７により第２の実施の形態になる電極ガイドホルダ２５について説明する。第１の実施の形態になる電極ガイドホルダと同一部材には同じ符号を付す。
電極ガイド６１は電極ガイドホルダ２５に止めねじ６３により取り外し可能に取り付けられる。電極ガイドホルダ２５と電極ガイド６１とが一体的に形成されていても良い。この場合、電極ガイドホルダ２５及び電極ガイド６１全体で一つの電極ガイドと言える。電極ホルダ２３の電極固定部５１は詳細に図示していないが、図２の実施形態と同様にスプリングコレットとナットで構成されていても、他の構造であっても良い。
電極ホルダ２３に電極ガイドホルダ２５を係合、離脱させる方法は、電極ホルダ２３の突起５３を電極ガイドホルダ２５のくぼみ部６７に位相合わせして電極ホルダ２３を電極ガイドホルダ２５内に挿入し、押し上げ駒７１をばね７３の押圧力に抗して押下し、矢印Ｄ方向に４５度回転して押下を解除する。すると、ばね７３の押圧力で押し上げ駒７１が押上げられ、突起５３が突起６５と当接して電極ホルダ２３と電極ガイドホルダ２５とは係合する。逆の操作をすることにより電極ホルダ２３から電極ガイドホルダ２５が離脱する。
電極ガイドホルダ支持手段２９のグリッパ部３９と電極ガイドホルダ２５との位置決めは、グリッパ部３９の内孔７７に電極ガイドホルダ２５を挿入し、グリッパ部３９の突起７９が電極ガイドホルダ２５の４つの溝６９に嵌合することにより行われる。同時に弾性部材８３と止めねじ８５により付勢された複数個のボール８１が、電極ガイドホルダ２５に形成された溝７５に飛び込むことにより、電極ガイドホルダ２５は電極ガイドホルダ支持手段２９に把持される。第２の実施形態の電極ホルダ２３及び電極ガイドホルダ２５を用いても、図５Ａ〜図５Ｅに示されている電極ホルダ交換時における動作は同じである。
図示していないが、電極ホルダ２３の電極固定部５１の先端部にコレットなどのクランプ手段を設け、電極２１を挿通させる電極ガイド６１をそのクランプ手段に取り外し可能に装着するように構成したものがある。電極ガイド６１を把持するグリッパ部を有した電極ガイド支持手段は、そのグリッパ部で電極ガイド６１を直接把持して、電極ガイド６１を主軸１３の軸線と平行に移動させて、電極ガイド６１が電極２１の先端部を支持して放電加工を行なうように構成されていても良い。
図６に示された電極ガイドホルダ２５を用いることにより、電極マガジン２７にクランプされた電極ホルダ２３に装着された電極ガイドホルダ２５を、電極ガイドホルダ支持手段２９のグリッパ部材が把持し、横に引き出して電極ガイドホルダ２５を電極マガジン２７から抜き出して転送する。また、図５Ａに示すように、電極ガイドホルダ支持手段２９とは別に電極交換専用の電極ホルダ交換用アーム９１を備えた構成にすれば、電極マガジン２７と主軸１３との距離が長かったり、電極ホルダ２３の重量が重かったりした場合でも対応できる。
本実施形態では細穴加工を対象とした棒状又はパイプ状の電極について述べたが、薄板状の長い電極であっても同様の装置構成および方法構成を採用することができる。また、電極ホルダ２３を用いて電極２１を主軸１３に装着したが、主軸１３の着脱手段１９により直接的に電極を主軸に装着することも可能である。その場合、着脱手段１９は電極でも電極ホルダでも共通に把持可能なチャック構造を有する。電極ホルダを用いようが用いまいが、主軸に電極を装着後、電極ガイド又は電極ガイドホルダと電極とをＺ方向に相対移動させ、電極を電極ガイドに挿通し、電極ガイド支持手段又は電極ガイドホルダ支持手段によって電極先端部を支持しても良い。こうすることにより、同一外径の電極を複数本用いて細穴加工を行なう場合、その電極の本数分の電極ガイドホルダを用意しなくても済み、経済的である。
以上説明したように本発明によれば、予め電極ホルダに電極を固定し、その電極ホルダに電極ガイドを挿通して電極ガイドホルダを電極ホルダに装着しておき、その電極ホルダを主軸に装着した後、電極ガイド又は電極ガイドホルダを電極の先端部に移動させて、電極ガイドが電極の先端部を支持するようにしたので、電極ホルダを交換する度に、電極を電極ガイドの内孔に挿入する煩雑な工程が省け、電極ホルダ交換の作業が確実に行なえ、作業能率が向上した。また、電極ホルダ交換手段を更に付加したので、電極ホルダの自動交換が確実に行なえ、多工程の放電加工が長時間無人で行なえる。また、電極ガイドホルダの先端部を逆円錐形状にして、そこに電極ガイドを取り付けたので、その装置とワークとの干渉が少なく、ワークへの接近性が良くなった。
また、電極ガイド支持手段及び電極ガイドホルダ支持手段が任意の位置に位置決めできるので、電極が消耗して短くなったとき電極の長さに応じて電極ガイドの位置を調整して、常に安定した電極の案内支持ができる。また、電極ホルダの流路を通ってパイプ電極の中心孔に導入された加工液はパイプ電極先端から噴出し、細穴加工における切屑排出が促進され、加工精度及び加工能率が向上した。また、電極ガイドは電極ガイドホルダに取り外し可能に装着されることから、電極ガイドの交換が容易に短時間で行えるようになった。また、振れ止めガイドを設けることにより、細くて長い電極の途中部位を保持、案内して、電極の振れや曲がりを防止した精度の高い細穴加工や細スリット加工ができるようになった。また、前述のような加工方法であるから、電極ホルダの交換の度に、電極を電極ガイドの内孔に挿入する煩雑な工程が省け、電極交換の作業が確実に行なえ、放電加工の作業能率が向上した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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