(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、このフレームの一方の面に設けられた装置保持機構および複数のタップ状加工電極と、前記フレームの他方の面に設けられて前記複数の加工電極を回転駆動する複数の電極回転機構と、同じく前記フレームの他方の面に設けられて前記フレームを前後方向に駆動する前後駆動機構とを備え、前記加工電極は先端部に下穴加工部を形成し、この下穴加工部に連接してめねじ加工部を備え、また前記加工電極の先端部およびめねじ加工部に水を吐出する水吐出孔を有することを特徴とする放電加工によるめねじ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば純水中の加工対象物（被加工物）の壁面に放電加工によりめねじを加工するための放電加工によるめねじ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物にめねじを加工する場合には、まず、ドリル等の機械工具できりもみによりねじ底の直径に等しい下穴を明け、つぎに下穴にタップを用いてめねじを切る機械的な方法により行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
機械的な方法によってめねじを加工する場合、下穴を加工するドリルとめねじを加工するタップの交換が必要となる。また、加工時にはめねじ加工装置に大きな力が加わるため、その力に耐えてめねじ加工装置を保持するための機構が必要となり、さらに加工による切り屑を処理するためのユニットが必要となる。
【０００４】
特に、原子炉等の補修工事に使用する場合には、狭隘部での加工が多く、加工中に、ドリルとタップを交換する必要が生じる。また、加工中の負荷に耐える構造にしたり、切り屑回収ユニットを別途に設けると装置が大きくなってしまい、狭隘部での機械的な加工は困難となる課題がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、被加工物へのめねじ加工を短時間で効率よく、しかも複数のめねじを同時に加工することができる放電加工によるめねじ加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、フレームと、このフレームの一方の面に設けられた装置保持機構および複数のタップ状加工電極と、前記フレームの他方の面に設けられて前記複数の加工電極を回転駆動する複数の電極回転機構と、同じく前記フレームの他方の面に設けられて前記フレームを前後方向に駆動する前後駆動機構とを備え、前記加工電極は先端部に下穴加工部を形成し、この下穴加工部に連接してめねじ加工部を備え、また前記加工電極の先端部およびめねじ加工部に水を吐出する水吐出孔を有することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、ボルト締結等の目的で使用されるめねじを１段取りで複数個所のタップを同時に加工することができる。また、めねじ加工装置を小型化して狭隘部でのめねじ加工を行うことができ、さらに複数の加工電極軸を同時にドライブできる。またこの発明によれば、めねじ加工の前工程で必要な下穴も同時に加工することができ、回転および前進する加工電極から水を吐出させて、加工電極を冷却して発熱を抑え、加工速度の高速化および加工の安定化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１から図４により本発明に係る放電加工によるめねじ加工装置の第１の実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態に係るめねじ加工装置の斜視図、図２は図１における平面図、図３は図１における加工電極の縦断面図、図４は図１における加工装置の制御システムをブロック図で示している。
【００１８】
図１および図２において、符号１は円盤状フレームで、このフレーム１の左側面の中央部に装置保持機構２が水平方向に取り付けられ、この装置保持機構２を中心にして８本の加工電極３が回転自在に取り付けられている。また、フレーム１の外側を包囲して円筒状加工屑回収ユニット４が取り付けられ、加工屑回収ユニット４に吸引用パイプ４ａが取り付けられている。
【００１９】
一方、フレーム１の右側面の中央部に装置保持機構２と対向して前後駆動機構５が取り付けられ、この前後駆動機構５を中心にして８本の加工電極３に対向し連接して８本の電極回転機構６が取り付けられている。
【００２０】
加工電極３は図３に示したようにタップ状棒状体で、この棒状体先端部表面に下穴加工部７が形成され、この下穴加工部７に連接してめねじ加工部８が形成され、めねじ加工部８に連接して位置決め溝９が順次形成されている。また、棒状体の内部には直線状水吐出孔10と、この直線状水吐出孔10から分岐して傾斜方向に水を吐出する複数の傾斜状水吐出孔11が形成されている。
【００２１】
直線状水吐出孔10と傾斜状水吐出孔11は加工速度の高速化と加工の安定化のために加工電極３から水を吐出するものである。また、位置決め溝９は加工電極３を途中で交換する時に交換前のめねじ形状の位相に合わせられるようにするためのものである。
【００２２】
前後駆動機構５と電極回転機構６は図４に示したように放電加工電源12と制御盤13に接続しており、それぞれ独自に駆動される。すなわち、放電加工電源12と制御盤の駆動により加工電極３が回転および前後駆動して被加工物へのめねじの加工が行われる。回転軸と前進軸は制御システム内で同期制御され、また、被加工物と加工電極３間の電圧が一定になるように位置制御フィードバック機能を有している。複数の加工電極３は相互に全く同じ位相制御が行われるように、制御システム内で同期歩調制御される。
【００２３】
本実施の形態に係る放電加工によるめねじ加工装置によれば、装置保持機構２により被加工部近傍に装置を固定される。加工電極３は電極回転機構６に取り付けられ図示Ｗの方向に回転する。前後駆動機構５により装置は図示Ｘに移動する。この電極回転機構６と前後駆動機構５を同期制御および複数個の同時制御することにより、複数個の下穴およびめねじの加工を行うことができる。
【００２４】
めねじ加工の前に必要となる下穴とめねじを同時に放電加工する電極を有し、この電極の回転と送りを同期制御させて動作させることにより、めねじの加工が可能である。加工電極３には加工速度の高速化と加工の安定化のために電極３から水を吐出して、加工屑を強制除去することができる。また、加工電極３を加工途中で交換する時に交換前のめねじ形状の位相に合わせることができる。
【００２５】
さらに、装置サイズを小さくして、狭隘部での加工を可能とし、複数個のめねじを同時に加工できる制御方式を有している。装置には加工中に装置を保持するための機構を有し、例えば壁面へのめねじ加工にも対応できる。また、加工屑回収ユニット４により放電加工中の加工屑はパイプ４ａに接続した回収ホース（図示せず）を通して回収される。この回収により、切り屑による異常放電等を防止し、もって放電加工上の支障がなく、作業の効率を向上できる。
【００２６】
つぎに図５により本発明の第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態は第１の実施の形態において、電極回転機構６に平行移動機構14を取り付けたことにある。その他の部分は第１の実施の形態と同様なので、重複する部分の説明は省略したことにある。
【００２７】
本実施の形態によれば、加工電極３の半周以下の部分にのみめねじ加工部８を形成し、加工中の短絡現象のために加工電極がめねじ部に接触したまま放電加工がストップし、かじり等により引抜けなくなるトラブルが発生した場合、平行移動機構14により図５に示したようにＹおよびＺの方向の移動させて、加工電極３を容易に引き抜くことができる。これにより遠隔制御のリスクを回避できる。
【００２８】
つぎに図６により本発明の第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態は第１の実施の形態において、加工電極３に倣い軸15を接続し、倣い軸15を回転部16に挿着し、回転部をモータ17に取り付けたことにある。
【００２９】
本実施の形態は加工電極３の前後動作軸制御が不要な場合のめねじ転写方式で、加工電極３と同じ形状の倣い軸15をモータ17により回転部16を介して回転させる。
【００３０】
これにより加工電極３は図６に示したようにＶの回転とＵの方向に移動することができるため、加工電極３の回転軸のみの１軸サーボ制御でめねじ加工を行うことができる。
【００３１】
つぎに図７により本発明の第４の実施の形態を説明する。
本実施の形態に係るめねじ加工装置18は図７に示したように被加工物19に加工するめねじの山径20よりも小さい直径の加工電極21を設けて１軸のドライブ制御のみでめねじ放電加工できる装置にある。
【００３２】
図７において、加工電極21は電極軸受22を有する電極旋回軸23に接続しており、電極旋回軸23の他方には電極回転用ギヤ24が取り付けられている。電極回転用ギヤ24は内歯ギヤ25に噛み合わされ、内歯ギヤ25は縦断面コ字状の内歯ギヤサポート26に取り付けられている。
【００３３】
内歯ギヤサポート26はほぼ中央部表面におねじ27が形成された支柱28を有し、支柱28は支持機構29に固定されている。支持機構29には駆動用モータ30が取り付けられ、駆動用モータ30に平歯ギヤ31が取り付けられている。平歯ギヤ31に噛み合う外歯ギヤ32が内面にめねじ33を有するヘリカル駆動ユニット34に取り付けられている。めねじ33は支柱28に形成したおねじ27がねじ込まれる。ヘリカル駆動ユニット34の先端部には電極軸受22が嵌め込まれる軸受嵌め込み部35が形成されている。
【００３４】
上記構成において、駆動用モータ30が回転すると、平歯ギヤ31外歯ギヤ32を介してヘリカル駆動ユニット34が回転する。これによって加工電極21にヘリカル軌跡の移動を行わせることができる。
【００３５】
一方、加工電極21は電極軸受22により電極旋回軸23の軸廻りに回転できる構造になっているが、電極旋回軸23の軸後端には電極回転用ギヤ24が取り付けてあり、これが内歯ギヤサポート26に固定された内歯ギヤ25に噛み合っているので、電極21はヘリカル動作するとともに回転する。これによって被加工物19にめねじを形成することができる。
【００３６】
放電加工前の下穴径よりも小さい直径の加工電極21でめねじ加工が可能であるので、加工中になんらかのトラブルにより停止した場合に、加工電極21を被加工物19から引抜く作業が、電極旋回軸23の軸心をずらすだけで可能になり、かじりや固着トラブルの回避が容易になる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、駆動用モータ30を１台設けるだけで全ての加工動作が可能となり、制御系が単純化され安価な放電加工機を構成することができる。さらに、加工電極におねじ形状（スパイラル形状）ではなく、軸断面に平行な溝を複数加工しておけばよいので、加工電極への平行溝加工が非常に容易になる効果がある。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、複数個のめねじ放電加工を、効率よく、しかも高精度で行うことができる。また、２軸同期制御だけでなく１軸サーボ制御によるめねじ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】
【図１】本発明に係る放電加工によるめねじ加工装置の第１の実施の形態を説明するための斜視図。
【図２】図１におけるめねじ加工装置の平面図。
【図３】図１における加工電極を示す縦断面図。
【図４】図１における放電加工装置の制御システムを示すブロック図。
【図５】本発明に係る第２の実施の形態の要部を示す斜視図。
【図６】本発明に係る第３の実施の形態の要部を示す縦断面図。
【図７】本発明に係る第４の実施の形態を説明するための一部側面で示す縦断面図。
【符号の説明】
１…フレーム、２…装置保持機構、３…加工電極、４…加工屑回収ユニット、４ａ…パイプ、５…前後駆動機構、６…電極回転機構、７…下穴加工部、８…めねじ加工部、９…位置決め溝、10…直線状水吐出孔、11…傾斜状水吐出孔、12…放電加工電極、13…制御盤、14…平行移動機構、15…倣い軸、16…回転部、17…モータ、18…第４の実施の形態のめねじ加工装置、19…被加工物、20…めねじの山径、21…加工電極、22…電極軸受、23…電極旋回軸、24…電極回転用ギヤ、25…内歯ギヤ、26…内歯ギヤサポート、27…おねじ、28…支柱、29…支持機構、30…駆動用モータ、31…平歯ギヤ、32…外歯ギヤ、33…めねじ、34…ヘリカル駆動ユニット、35…軸受嵌め込み部。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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