(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を収容して放電加工液に浸漬する加工槽に放電加工液を供給する放電加工装置の加工液供給装置において、
前記加工槽の放電加工液を回収して貯留する貯留槽と、
前記加工槽よりも高い位置にあって前記貯留槽より上方に設けられた補助槽と、
前記貯留槽と前記補助槽との間に配置されるフィルタ装置と、
前記貯留槽から前記補助槽に接続し、第１のポンプと前記フィルタ装置と第２のポンプとを直列に備える主供給管路と、
前記加工槽から前記第１のポンプの吸引側で前記主供給管路に接続し、前記第２のポンプの吐出側で前記主供給管路から分岐して前記加工槽に接続する循環管路と、
前記補助槽から前記加工槽に接続して、第１のドレインバルブを備える急送管路と、
前記加工槽から前記貯留槽に接続して、第２のドレインバルブを備えるドレイン管路と、
前記第１のポンプの吸引側に位置して、前記主供給管路と前記循環管路とを選択的に使用するための第１、第２の制御弁と、
前記第２のポンプの吐出側に位置して、前記主供給管路と、前記循環管路とを、選択的に使用するための第３、第４の制御弁と、
を含んで成る放電加工装置の加工液供給装置。
【請求項２】
被加工物を収容して放電加工液に浸漬する加工槽に放電加工液を供給する放電加工装置の加工液供給装置において、
前記加工槽の放電加工液を回収して貯留する貯留槽と、
前記加工槽よりも高い位置にあって前記貯留槽より上方に設けられた補助槽と、
前記貯留槽と前記補助槽との間に配置されるフィルタ装置と、
前記貯留槽から前記補助槽に接続し、第１のポンプと前記フィルタ装置と第２のポンプとを直列に備える主供給管路と、
前記加工槽から前記第１のポンプの吸引側で前記主供給管路に接続し、前記第２のポンプの吐出側で前記主供給管路から分岐して前記加工槽に接続する循環管路と、
前記第２のポンプの吐出側で前記循環管路から分岐して、放電加工装置の噴流装置に接統するとともに、第３のポンプを備えてなる噴流管路と、
前記補助槽から前記加工槽に接続して、第１のドレインバルブを備える急送管路と、
前記加工槽から前記貯留槽に接続して、第２のドレインバルブを備えるドレイン管路と、
前記第１のポンプの吸引側に位置して、前記主供給管路と前記循環管路とを選択的に使用するための第１、第２の制御弁と、
前記第２のポンプの吐出側に位置して、前記主供給管路と、前記循環管路とを、選択的に使用するための第３、第４の制御弁と、
前記噴流管路を選択的に開閉する、前記噴流管路中の第５の制御弁群と、
を含んで成る放電加工装置の加工液供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の放電加工装置の加工液供給装置において、さらに加えて、
前記第１のポンプの吸引側で前記主供給管路から分岐して、前記第３のポンプを含む前記噴流管路と前記第３のポンプの吸引側で合流し、前記第３のポンプの吐出側で前記噴流管路から分岐して前記補助槽に接続するバイパス管路と、
前記バイパス管路と前記噴流管路とを選択的に使用するための第６の制御弁と、
を含んで成る放電加工装置の加工液供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載の放電加工装置の加工液供給装置において、
さらに加えて、
前記フィルタ装置の上流側と下流側とで接続し、前記フィルタ装置に並列に設けられる、リリーフ弁を含むリリーフ管路と、
前記第１のポンプの上流側で分岐するとともに前記フィルタ装置と前記第２のポンプの吸引側との間で合流して、前記第１のポンプおよび前記フィルタ装置に並列に設けられる調整管路と、
を含んでなる放電加工装置の加工液供給装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、放電加工装置の加工槽から放電加工液を回収し、浄化して再び加工槽に供給する、放電加工装置の加工液供給装置に関する。
背景技術
放電加工は、所定の放電加工間隙（以下、単に加工間隙と称する。）をおいて対向配置される被加工物と工具電極（以下、単に電極と称する。）との間に所要の加工電圧を間欠的に印加して、連続的に放電を発生させつつ被加工物と電極とを相対移動させて、被加工物を所望の形状に加工する加工方法である。この放電加工がよりよく行われるために、放電加工液（以下、単に加工液と称する。）が加工間隙に供給される。
この加工液は、放電加工の加工媒体としていくつかの重要な役割を果たす。第１の役割は、放電によって発生した加工屑や、放電に伴う熱により加工液自身が変質したタール状の生成物を、加工間隙から速やかに除去することである。第２の役割は、加工間隙の放電による発熱を冷却して、良好な放電加工が行われるようにするとともに熱膨張による被加工物の変形を抑えることである。第３の役割は、加工間隙の絶縁性を維持して、良好な放電加工を継続することである。それで、特に水系の加工液が使用される場合には、後に説明する水の比抵抗が調整される。
このため、加工槽の中で放電加工に供された加工液は、貯留槽に回収された後に再び加工槽に供給されるまでの間に、濾過され、冷却され、必要に応じて比抵抗の調整がなされる。噴流ノズル等の噴流装置を備えた放電加工装置においても、同じように加工液が濾過されてから加工間隙に供給される。このように、放電加工装置は、加工液を供給・管理する加工液供給装置を備えている。
このような加工液供給装置は、一般に、汚液槽と清液槽とを含む貯留槽を備えている。汚液槽には加工槽から排出される汚れた加工液が一旦回収され、液中の比較的比重の重い加工屑がここで沈殿する。そして、この汚液槽の加工液がポンプで汲み上げられてフィルタ装置に送られ、液中の加工屑が取り除かれて清液槽に貯留される。清液槽の浄化された加工液は、ポンプによって加工槽に再び供給され、必要に応じて噴流として加工間隙に供給される。
このような加工液供給装置は、さらに、加工槽の加工液を所定の温度に維持するための加工液の冷却装置を備えている。また、特に水系の加工液を利用する放電加工装置の加工液供給装置は、例えば、イオン交換樹脂を用いた純水器を含む比抵抗管理装置を備えており、これが加工液の比抵抗値を所定範囲内に維持調整する。
以上のような放電加工装置の加工液供給装置は、主に、次のような改良されるべき課題を有している。
第１の課題は、空の加工槽へ加工液を供給する（以下、急送すると称する。）時間、すなわち、急送時間を短縮することである。従来、被加工物を加工液に浸漬して放電加工する場合には、加工槽に供給されるべき加工液の量が比較的多く、加工槽を充満するまでの待ち時間が長いという問題があった。そこで、加工槽よりも高い位置に設置した、加工槽に匹敵する大容量の清液槽に加工液をあらかじめ供給しておいて、その加工液を空の加工槽に短時間で供給する装置が提案されている。これは、たとえば、特開平５−００４１１７号公報や特開平５−０４２４２４号公報に開示されている。
第２の課題は、加工液供給装置の占有する設置床面積を小さくすることである。従来、被加工物を加工液に浸漬して加工する放電加工装置では、加工終了後に被加工物を交換するために、加工槽の加工液を加工槽の容積に匹敵する容量の汚液槽に一旦回収する必要があった。また、浄化された加工液を空の加工槽に短時間で供給するために、加工槽の容積に匹敵する容量の浄化された加工液を清液槽にも貯留しておく必要があった。その結果、汚液槽と清液槽とを併せた貯留槽の容量が加工槽の容量の２．５倍ないし３．０倍となり、加工液供給装置が必要とする設置床面積が、放電加工装置全体の設置床面積に対して比較的大きな割合を占めるという問題があった。この対策として、貯留槽の高さを高くすることや、汚液槽と清液槽を２段に重ねて設置することなどが行われて、貯留槽の設置床面積を小さくしている。これは、たとえば、特開平４−１７１１２３号公報に開示されている。
第３の課題は、放電加工中に、加工槽の加工液の一部を回収・濾過して加工槽に戻す（以下、循環すると称する。）ことを効率的に行うことである。従来、貯留槽が汚液槽と清液槽とを備えている場合には、加工槽の加工液の一部が汚液槽に回収され、フィルタに通され濾過されて清液槽に一旦貯留される。そして、清液槽の加工液が加工槽に再び供給されて循環が行われる。この場合、次回の放電加工開始時に清浄な加工液を空の加工槽に急送するときに備えて、前回の放電加工中に、循環のために必要な加工液の量よりはるかに多い加工液を清液槽に大量に貯留しておく必要がある。このため、大量に濾過するための吐出量の大きなポンプや濾過装置を必要として、コスト的にも無駄があった。また、特に水系の加工液を使用するときには、加工液が大きな液槽に貯留されている間により多くの空気に触れて、炭酸ガスの溶け込み等によってその比抵抗値が低下する問題も発生していた。この対策として、放電加工を行っている間に溢れ出る加工液を直接ポンプで回収して、フィルタで濾過して加工槽へ直ちに戻すことが考えられている。これは、たとえば、実開平５−０３７４２２号公報、特開平８−２１５９４０号公報、実用新案２５５７９９２号公報などに開示されている。
以上のように、放電加工装置の加工液供給装置にはいろいろな改良すべき問題点があり、これらに対してそれぞれに対策が考えられている。しかしながら、これらの対策は、上記課題のすべてを充分に対策しているものとは言えない。この種の加工液供給装置は、加工液槽の占める設置床面積が最小限であって、加工液を効率的に濾過・循環し、清浄な加工液を速やかに加工槽に供給することはもちろんのこと、供給装置のポンプの不調やフィルタの目詰まり等が発生しても決して重大なトラブルに陥らない装置でなければならないからである。
発明の開示
そこで本発明は、その設置床面積が比較的小さいことはもちろん、空の加工槽への加工液の急送時間が短縮され、放電加工中に循環する加工液が効率的に濾過される、改良された放電加工装置の加工液供給装置を提供することを目的とする。また、本発明は、装置として無理が無く、重大な故障が回避される安全対策が施された放電加工装置の加工液供給装置を提供することを目的とする。
本発明の目的は、次のような加工液供給装置によって達成される。
すなわち、被加工物を収容して放電加工液に浸漬する加工槽にその放電加工液を供給する放電加工装置の加工液供給装置は、
前記加工槽の放電加工液を回収して貯留する貯留槽と、
前記加工槽よりも高い位置にあって前記貯留槽の上方に設けられた補助槽と、
前記貯留槽と前記補助槽との間に配置されるフィルタ装置と、
前記貯留槽から前記補助槽に接続し、第１のポンプと前記フィルタ装置と第２のポンプとを直列に備える主供給管路と、
前記加工槽から前記第１のポンプの吸引側で前記主供給管路に接続し、前記第２のポンプの吐出側で前記主供給管路から分岐して前記加工槽に接続する循環管路と、
第１のドレインバルブを備え、前記補助槽から前記加工槽に接続する急送管路と、
第２のドレインバルブを備え、前記加工槽から前記貯留槽に接続するドレイン管路と、
前記第１のポンプの吸引側に位置して、前記主供給管路と前記循環管路とを選択的に使用するための第１、第２の制御弁と、
前記第２のポンプの吐出側に位置して、前記主供給管路と、前記循環管路とを、選択的に使用するための第３、第４の制御弁と、
を含んで構成される。
このような構成によって、清浄な加工液が、汚液槽上に設置された、コンパクトなフィルタ装置と補助槽とに一時的に貯留されるので、従来の大きな清液槽が全く必要ない。そして、あらかじめ段取り等の工程の間に、加工槽より高位に設置された補助槽に加工液を汲み上げておき、加工槽へ加工液を急送する際に、この補助槽から加工槽に加工液を速やかに流下させるとともに補助槽だけでは足りない不足分の加工液を貯留槽から補助槽に汲み上げるので、加工液を加工槽へ急送する時間が実質的に不足分の加工液を補助槽に汲み上げる時間だけになり、より短時間で急送が行えるという効果を奏する。
また、本発明の放電加工装置の加工液供給装置は、さらに加えて、
前記第２のポンプの吐出側で前記循環管路から分岐して、放電加工装置の噴流装置に接続するとともに、第３のポンプを備えてなる噴流管路と、
前記噴流管路を選択的に開閉する、前記噴流管路中の第５の制御弁群と、
が設けられて構成される。
このような構成によって、加工液を加工槽から回収、濾過して加工間隙に噴流する噴流動作が、直接的に、かつ最小限の加工液の循環によって効率的に行われる。
また、本発明の放電加工装置の加工液供給装置は、さらに加えて、
前記第１のポンプの吸引側で前記主供給管路から分岐して、前記第３のポンプを含む前記噴流管路に該第３のポンプの吸引側で合流し、該第３のポンプの吐出側で前記噴流管路から分岐して前記補助槽に接続するバイパス管路と、
前記バイパス管路を選択的に開閉する第６の制御弁と、
を含んで構成される。
このような構成によって、加工液供給装置が補助槽に加工液を汲み上げる際に、主供給管路による汲み上げに加えて噴流管路の第３のポンプを利用して汲み上げることができるので、結果として、加工液の加工槽への急送時間がより短時間で行える。
また、本発明の上記いずれの放電加工装置の加工液供給装置も、さらに加えて、
前記フィルタ装置の上流側と下流側とで接続して該フィルタ装置に並列に設けられる、リリーフ弁を含むリリーフ管路と、
前記第１のポンプの上流側の分岐点と、前記フィルタ装置の下流であって前記第２のポンプの吸引側である合流点とで接続し、前記第１のポンプおよび前記フィルタ装置に並列に設けられる調整管路と、
が設けられて構成される。
このように、加工液供給装置が前記フィルタ装置に並列にリリーフ管路を、かつ、前記第１のポンプおよびフィルタ装置に並列に調整管路を有することによって、前記第１のポンプ、第２のポンプを多大な吐出量のものにする必要がないことはもちろん、万一、フィルタ装置のフィルタ目詰まりが発生してもフィルタが破裂することがなく、前記ポンプのいずれか一方の故障が発生しても直ちにポンプが故障したりすることがない。
発明を実施するための最良の形態
本発明の放電加工装置の好ましい実施の形態が第１図、第２図及び第３図に示される。この実施形態に例示する放電加工装置は、水系の加工液を使用するワイヤカット放電加工装置である。放電加工装置が、形彫り放電加工装置である場合にも、概略、同様な液槽や噴流装置を備えている。
放電加工装置は、放電加工装置本機１と、加工液供給装置２と、図示しない放電加工用の電源装置及び数値制御装置とを含んで成る。ベッド３にはテーブル１１が設置され、テーブル１１上に４つの壁材で構成される加工槽１２が設置されている。
第１図に示される加工槽１２は前面の扉を外した状態を示す。この加工槽１２には、被加工物ＷＰが図示しないワークスタンドに取り付けられて収容される。また、加工槽１２から溢出する加工液を回収する、１つの堰１２ａで仕切られたオーバフロー用の小部屋１２ｂが設けられている。この堰１２ａを上下に調整することにより、加工槽１２における加工液の液面上限を調整できる。
被加工物ＷＰを挟んで上側には、加工間隙に加工液の噴流を噴出する上側ノズルＵＮと、上側から送り出されて走行するワイヤ電極ＷＥを案内する図示しない上側ワイヤガイドと、を含む上側ガイド組体１３が、上アームを介して加工ヘッド４に取り付けられる。また、被加工物ＷＰを挟んで下側には、加工間隙に加工液の噴流を噴出する下側ノズルＬＮと、上側から送り出されて走行するワイヤ電極ＷＥを案内する図示しない下側ワイヤガイドと、を含む下側ガイド組体１４が、加工槽１２の壁面を貫通してコラム５に設けられる下アームに取り付けられる。
コラム５は、加工槽１２の後ろ側のベッド３上に移動可能に設けられ、Ｘ軸方向に移動できる下側のユニット５１と、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に移動できる上側のユニット５２とで構成される。このコラム５に加工ヘッド４が取り付けられている。
加工液供給装置２は、放電加工装置本機１に隣接して設置される。この加工液供給装置２は、貯留槽２１Ｒと、その上に載置された補助槽２２とフィルタ装置２３と冷却装置２４（以下、クーラと称する。）とを備えている。また、この加工液供給装置２には、第２図のように、第１のポンプＰ１、第２のポンプＰ２、および、必要に応じて第３のポンプＰ３が設けられている。第１図ないし第３図に図示されていない、配管管路やその管路に沿って適宜配設される各種制御弁や検出器などは、後述する第４図のように配設される。
この実施例で、貯留槽２１は汚液槽のみで構成される。貯留槽２１は、ベッド３の空間に設置される補助タンクである第１槽２１Ｌと、加工液供給装置本体２の下部に設けられたメインタンクである第２槽２１Ｒと、連通管２１Ｐとで構成されている。これらの貯留槽、２１Ｌと２１Ｒとは機能的に同一の液槽であるが、貯留槽２１が２槽に分割されることで、ベッド３側の設置面積の分だけ貯留槽２１Ｒの設置床面積が小さくなる。そして、貯留槽２１Ｌが加工槽１２の直下に位置するので、加工槽１２の底部にドレインの開口を設けるだけで、比較的大径のドレイン管１５を放電加工装置本機１の外側に突き出さないように配置することができ、ドレイン配管が簡素になる。もちろん、貯留槽２１は分割されることなく第２槽２１Ｒのみであっても良い。貯留槽２１の分割は本発明の主旨とは何ら関係がないからである。
貯留槽２１の容積は、加工槽１２の最大容量を基準に決められる。貯留槽２１の最大容量は、加工槽１２の最大容量より少なくとも加工槽１２から溢出して循環する加工液の分だけ多い、加工槽１２の最大容量の１．２倍程度である。ただし、放電加工装置が本実施例のようなワイヤカット放電加工装置である場合には、貯留槽２１は、加工槽１２の略１．５倍程度の容量に形成される。繰り返して使用されている間に、水系の加工液が蒸発して、初期に提供される加工液の量が減少するからである。また、貯留槽２１の底部に滞留するある程度の量の加工液が汲み出せないからである。
補助槽２２は、貯留槽２１のほぼ直上に配置されたフレーム２５の台上に、その底面が加工槽１２の上面より高い位置に位置するように設置される。そして、補助槽２２の容量は、後述するように加工槽１２の１／２（半分）程度の容積に形成されるとよい。こうすることによって、補助槽２２は、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３やフィルタ装置２３やクーラ２４とともに、貯留槽２１Ｒ上に設置される。
フィルタ装置２３は、貯留槽２１の第２槽２１Ｒのカバー上であって、フレーム２５で囲まれた空間に設置される。このフィルタ装置２３は、汚濁した加工液を清浄な加工液に濾過して下流に供給する。
詳細に説明すると、フィルタ装置２３は、第３図に示されるように、フィルタ２３ａとそれを収容するフィルタタンク２３ｂとからなる。フィルタ２３ａは、貯留槽２１や加工槽１２から圧送される、汚れた加工液を濾過して清浄にするもので、必要に応じて１基ないし２基設置される。この実施の形態においては、内圧式のフィルタがフィルタ２３ａとして採用される。これは、フィルタ目詰まり時に最大２ｋｇｆ／ｃｍ２位に達する加工液の圧力が、フィルタタンク２３ｂのタンク壁面に直接作用して大きな力がかからないようにするためである。フィルタタンク２３ｂは、濾過された加工液を外部に対して液密に隔離する容器である。この容器から加工液が第２のポンプＰ２によってすぐに吸引されるから、フィルタタンク２３ｂは小容量の容器であっても支障がない。
フィルタタンク２３ｂの中心には芯管２３ｃが植設されており、第１のポンプＰ１から供給される加工液が、芯管２３ｃ内に圧送され、芯管２３ｃの細孔を通過してフィルタ２３ａ内に圧送され、フィルタ２３ａで濾過される。そして、濾過された加工液が１箇所に集まって吸い出されやすいように、フィルタタンク２３ｂが傾斜して取り付けられており、その最下部に出口配管口２３ｄが取り付けられている。また、フィルタタンク２３ｂ内のフィルタ２３ａの交換が容易にできるように、レール２３ｅがタンク内に取り付けられており、フィルタ２３ａがその上に載置されている。２３ｆは空気抜きで、フィルタ２３ａの交換後に最初に加工液を送るときに、空気抜き２３ｆが開放されてフィルタタンク２３ｂ内の空気が抜かれる。ただし、フィルタタンク２３ｂの容積が小さい場合には、空気抜きの取り付けが省略されても良い。フィルタタンク２３ｂの下部には、図示省略したドレーン口が設けられており、フィルタ２３ａの交換の際にこのドレーン口が開放されてフィルタタンク２３ｂ内の加工液が抜かれる。
加工液を所定の温度に冷却するクーラ２４は、従来公知のもので、第２図のフレーム２５の後部に立設される台２６上に設置される。
第４図には、第１図ないし第３図に示される加工液供給装置２の配管管路が示されている。加工液が貯留槽２１にのみ貯留されている、この図の状態は、最初に加工液が貯留槽２１に供給された直後の状態、もしくは、放電加工装置が直近に加工する予定がなくて休止している状態である。補助槽２２に設けられている液面センサＳ２は、補助槽２２に必要な量の加工液が供給されたことを検出するものである。また、上側ガイド組体１３に取り付けられている液面センサＳ１は、放電加工中に加工液を供給するときに加工液の液面高さを検出して液面高さを設定するもので、上側ノズルＵＮが加工中に上下に移動する場合にあっても、その移動に合わせて加工液の液面高さを設定する。もちろん、第１図で説明した堰１２ａが液面高さを設定するようにすることもできる。図中のポンプや制御弁は制御装置によって制御されるが、その制御装置は図示省略されている。
６つの主要な配管管路の概略について先ず説明する。これらの管路は、その機能が理解されやすいように便宜上機能的な呼称が与えられている。それで、機能的に重複する一部の配管管路には重複した呼称が与えられる。
管路Ａは、貯留槽２１から第１のポンプＰ１、フィルタ装置２３、第２のポンプＰ２、クーラ２４を含んで補助槽２２に接続する主供給管路である。この管路Ａを使用して、加工液が貯留槽２１から補助槽２２に汲み上げられる。
管路Ｂは、加工槽１２を起点に主供給管路Ａの第１のポンプＰ１の上流側の合流点Ｊ１で主供給管路Ａに接続し、クーラ２４の出口側下流の分岐点Ｊ８から分岐して加工槽１２に戻る循環管路で、大部分の管路が主供給管路Ａと共通で、ポンプＰ１、Ｐ２やフィルタ装置２３やクーラ２４などを共有している。この管路Ｂを使用して、加工液が加工槽１２から吸引され、濾過され、そして冷却されて加工槽１２へ循環される。
管路Ｄは、補助槽２２のドレイン口から加工槽１２へ接続する、比較的大きな径のパイプで形成される急送管路で、加工槽１２へ加工液を急送するときに使われる。
管路Ｅは、加工槽１２の加工液を貯留槽２１に排出するドレイン管路である。
管路Ｃは、放電加工装置が噴流装置を備えている場合に用意される配管で、本実施例では、主供給管路ＡのポンプＰ２とクーラ２４との間にある分岐点Ｊ６から分岐して、第３のポンプＰ３を含み、噴流装置である上側ノズルＵＮと下側ノズルＬＮとに接続する噴流管路である。この管路を使用して、上側ノズルＵＮと下側ノズルＬＮとに高圧の噴流用の加工液が供給される。それで、第３のポンプＰ３は、比較的高い圧力の加工液を吐出可能な、いわゆる高圧ポンプである。
管路Ｇは、主供給管路Ａの第１のポンプＰ１の吸引側上流の分岐点Ｊ３から分岐して、第３のポンプＰ３の吸引側の合流点Ｊ９で噴流管路Ｃに接続し、第３のポンプＰ３の吐出側の分岐点Ｊ１０で分岐して、最後に補助槽２２に至るバイパス管路である。このバイパス管路Ｇは、本発明の基本的な構成要素としては必須ではないが、実施態様の１つとして、備えられると好結果が得られる配管管路である。この管路Ｇが備えられる場合には、主供給管路Ａによって加工液を補助槽２２に汲み上げるときに、この管路Ｇと主供給管路Ａの分岐点Ｊ３より上流の管路と噴流管路Ｃの第３のポンプＰ３とによっても加工液を汲み上げることができる。なお、本来高圧ポンプである第３のポンプＰ３は、低圧吐出時にかなりの吐出量が得られるので、上記のような汲み上げ作業にも充分に役立つ。
ここで、主供給管路Ａと循環管路Ｂとに共通する管路上のポンプＰ１とポンプＰ２とについての説明を補足する。
第１のポンプＰ１は、加工液を加工槽１２または貯留槽２１から吸い込んでフィルタ装置２３に通して濾過するメインのポンプである。したがって、このポンプは、所望量の加工液を貯留槽２１または加工槽１２から吸い込んで、フィルタ２３ａの濾過抵抗に抗しながらフィルタタンクに送り出す吐出能力を必要とするが、補助槽２２へ加工液を押し上げる能力までを必要としない。それで、このポンプは、加工液を濾過した後さらに補助槽まで汲み上げる仕様のポンプよりも小型にすることができる。
第２のポンプＰ２は、フィルタ装置２３の出口側に設けられ、第１のポンプＰ１と直列に配置されて第１のポンプＰ１を補助するポンプである。このポンプＰ２は、フィルタ装置２３で濾過された加工液を吸い込んで、クーラ２４を経由して補助槽２２または加工槽１２に送液する吐出能力が必要である。したがって、このポンプＰ２は、第１のポンプＰ１を補助するだけのポンプであるから、その吐出能力が第１のポンプＰ１より若干小さい、小型のポンプで充分である。また、このポンプＰ２が加工液をフィルタ装置２３から吸引するので、フィルタ２３ａの濾過効率が向上する。このフィルタ装置２３の濾過効率の向上は、加工槽１２からの汚れた加工液をフィルタ装置２３に直接通過させて加工槽１２に直接戻す循環動作を効率的にする。
以上の管路には、つぎに説明するような制御弁が設けられている。第１、第２のポンプＰ１、Ｐ２の吐出側には、定流量弁Ｌ１、定流量弁Ｌ２がそれぞれ設けられている。これらは、ポンプＰ１、ポンプＰ２から吐出される加工液の流量をそれぞれ調整するものであり、直列に接続された２個のポンプのそれぞれに無理な負荷や負圧がかからないようにするものである。すなわち、ポンプＰ１の吐出量がむやみに多くならないように、また、ポンプＰ２の吸い込み側に負圧が生じないように、定流量弁Ｌ１の流量が定流量弁Ｌ２の流量より幾分多くなっている。もちろん、定流量弁に変えて流量制御弁を採用してもよい。この場合には、流量制御弁によってこのように流量制御すれば良い。なお、符号省略したチェック弁がポンプＰ１、Ｐ２の少なくとも吸引口、吐出口のいずれか一方にそれぞれ配されているが、これらは非運転時に加工液が逆流するのを防ぐものである。
主供給管路Ａと循環管路Ｂとには、合流点Ｊ１の上流に第１の制御弁Ｖ１第２の制御弁Ｖ２とが設けられ、分岐点Ｊ８の下流に第３の制御弁Ｖ３と第４の制御弁Ｖ４とが設けられている。これらによって管路が開閉され、主供給管路Ａと循環管路Ｂとが切り換えられる。すなわち、補助槽２２に加工液を汲み上げるときには、主供給管路Ａ上の制御弁Ｖ１とＶ３とが開き循環管路Ｂ上の制御弁Ｖ２とＶ４とが閉じて、主供給管路Ａが利用される。また、加工液が循環するときには、制御弁Ｖ２とＶ４とが開き制御弁Ｖ１とＶ３が閉じて、循環管路Ｂが利用される。
噴流管路Ｃには、第５の制御弁群として、分岐点Ｊ６下流の制御弁Ｖ５１と、バイパス管路Ｇが加えられる場合に必要な分岐点Ｊ１０下流の制御弁Ｖ５２と、後で説明する結線噴流管路Ｍが加えられる場合に必要な分岐点１１下流の制御弁Ｖ５３とが設けられており、これらの制御弁が開くときに噴流管路Ｃが使用される。すなわち、循環管路Ｂの制御弁Ｖ２が開いて、加工液が第１のポンプＰ１によって加工槽１２から吸引され、フィルタ装置２３で濾過され、第２のポンプＰ２でさらに下流に送り出される。そして、濾過後の清浄な加工液が、噴流管路Ｃに送られて第３のポンプＰ３によって加圧され、最後にノズルＵＮ、ＬＮに供給されて加工間隙に供給される。
急送管路Ｄには、高位置にある補助槽２２の加工液を低位置の加工槽１２に短時間で供給するときに開かれる第１のドレインバルブＤ１が設けられている。
管路Ｅには、加工槽１２の加工液を貯留槽２１に急速に排出するときに開かれる制御弁、すなわち第２のドレインバルブＤ２が設けられている。
バイパス管路Ｇの分岐点Ｊ１０の下流には、第６の制御弁である制御弁Ｖ６が設けられている。噴流管路Ｃの第５の制御弁群の１つである制御弁Ｖ５２を閉じ、制御弁Ｖ６を開いて、この管路Ｇを使用する。
つぎに、第４図の安全対策に関する配管管路について説明する。管路Ｈは、第１のポンプＰ１の吸引側の分岐点Ｊ２で分岐して、フィルタ装置２３と第２のポンプＰ２との間の合流点Ｊ５に接続する調整管路で、第１のポンプＰ１とフィルタ装置２３とを経由する管路を短絡する。それで、調整管路Ｈは、直列に配列されているポンプＰ１とポンプＰ２との間で、ポンプＰ２の吸引量を上回って吐出されるポンプＰ１からの余剰の加工液をポンプＰ１の吸引側に戻す役割を有する。また、調整管路Ｈは、万一、ポンプＰ１とポンプＰ２との間で吐出量の整合性が取れなくなったときに、過不足した加工液を供給あるいは還流する。
例えば、第１のポンプＰ１が不調で第２のポンプＰ２に充分送液できなくなったときやフィルタ装置２３が目詰まりしたときに、調整管路Ｈが不足分の加工液を第２のポンプＰ２に直接供給する。逆に、第２のポンプＰ２が不調で第１のポンプＰ１からの供給が過剰になったときに、調整管路Ｈが過分の加工液を第１のポンプＰ１の吸引側に還流する。それで、第２のポンプＰ２が負圧によるキャビテーションを発生したり空運転による焼き付きを生じたりすることや、第１のポンプが過負荷になって焼損したりすることなどの重大な、不可逆な故障の発生が回避される。もちろん、これらの不具合の発生は、図示省略した慣用技術、例えば、管路中の圧力スイッチによって検出され、あるいはポンプモータの過負荷電流を感知してモータを停止するサーマルリレー等によって検出されて、ポンプが速やかに停止するように制御されるが、このような調整管路Ｈがあれば、上記制御によってポンプが停止するまでの間継続する不具合が重大な故障を引き起こすことがない。
このように、調整管路Ｈがフィルタ装置２３を介して直列に配列された主供給管路の２つのポンプの送液量のバランスを調整するので、２つのポンプの間に位置していいるフィルタ装置２３が小さい容器であっても、また密封容器であっても、主供給管路Ａや循環管路Ｂの送液に無理を生じさせないという効果も生じる。フィルタ装置２３にこれらポンプの送液量のバランス狂いを調整し、緩衝する機能が要求されないからである。
管路Ｋは、第１のポンプＰ１とフィルタ装置２３との間の分岐点Ｊ４で分岐して、フィルタ装置２３と第２のポンプＰ２との間の合流点Ｊ５に接続するリリーフ管路で、リリーフバルブＲＶを含む。フィルタ２３ａが目詰まりして加工液の圧力が所定の高圧、この実施例では約２ｋｇｆ／ｃｍ２になったときに、このリリーフバルブＲＶが開放されてこの管路Ｋが連通する。管路Ｋが連通すると、第１のポンプＰ１から吐出される加工液は、リリーフバルブＲＶを通って第２のポンプＰの吸引側に直接送られる。このとき、第１のポンプＰ１から送液されて第２のポンプＰ２に吸引されない加工液は、調整管路Ｈを通って第１のポンプＰ１の吸引側に戻されることはすでに説明したとおりである。
このようにして、リリーフ管路Ｋは、調整管路Ｈと協働して、フィルタ２３ａが目詰まりしたときにフィルタ装置２３を実質的に主供給管路Ａから切り離し、フィルタ２３ａの破裂事故やポンプＰ２のキャビテーション、あるいはポンプＰ１、Ｐ２の焼き付きを防止する。それで、管路Ｋは、加工液を補助槽２２に汲み上げるときや、加工液を加工槽１２に循環させるときに、フィルタ装置２３やポンプＰ１、Ｐ２の安全性を確保する上で重要な役割を果たす。なお、第４図では、管路Ｋが主管路Ａと管路Ｈとの合流点Ｊ５に一致して合流しているが、フィルタ装置２３と第２のポンプＰ２との間で合流している限り、合流点Ｊ５近傍の上流、下流何れの位置で合流しても良い。
第４図には、上記管路の他にさらにいくつかの管路が備えられている。管路Ｑは、加工槽１２の堰１２ａによって所要の高さに設定された液面レベルを超えて溢出する加工液を貯留槽２１に回収するオーバーフロー管路である。また、管路Ｒは、補助槽２２の液面レベルが満水になって溢出する加工液を貯留槽２１に回収するオーバフロー管路である。管路Ｔは、フィルタ２３を交換する際に、フィルタタンクに溜った加工液を排液するための排液管路である。
水系の加工液を使用する本実施例のワイヤカット放電加工装置では、上記の他に、比抵抗管理管路が必要になる。管路Ｎは、第２のポンプＰ２とクーラ２４との間の分岐点Ｊ６で分岐してクーラ２４の出口側の合流点Ｊ７に接続する比抵抗管理管路で、イオン交換樹脂を備えた純水器２７と制御弁Ｖ８とを備えている。そして、主供給管路Ａに比抵抗計が設けられている。この比抵抗計ＩＭが主供給管路Ａを通過する加工液の比抵抗値を検出して図示しない制御装置に出力すると、制御装置がこの検出値を予め設定されている比抵抗値と比較する。そして、検出値が所定の設定値よりも低いときに、制御装置は、制御弁Ｖ８を開いて加工液を純水器２７に通し加工液の比抵抗値を高く調整する。
また、この実施の形態では、自動結線装置６に加工液を供給する結線噴流管路Ｍが設けられている。この管路Ｍは、噴流管路Ｃの制御弁Ｖ５３の上流側直近の分岐点Ｊ１１で分岐して自動結線装置６に接続しており、制御弁Ｖ７を備えている。自動結線装置６がワイヤ電極を上側ガイド組体１３から下側ガイド組体１４に挿通するときに、制御弁Ｖ５３が閉じられ制御弁Ｖ７が開かれて加工液が自動結線装置６に供給され、ワイヤ電極の先端を挿通方向に案内するジェット水流が形成される。このとき、加工液の圧力はポンプＰ３によって加圧されることは噴流の場合と同じである。
その他の第４図に示されている手動バルブ等は、非常時や保守点検時に使用されるだけであるから、その説明を省略する。また、上記説明した、管路を自動的に開閉する制御弁やバルブは、電磁バルブやエアパイロットバルブなどが使用される。
次に、第５図ないし第８図を用いて、本発明の放電加工装置の加工液供給装置の加工液の供給過程を説明する。これらの図において、太い実線で示される配管管路は主に用いられる管路、太い点線で示される配管管路は補助で用いられる管路、細い実線で示される配管管路は必要に応じて使用される管路、あるいは安全確保のために使用される管路、点線で示される配管管路は使用されない管路である。なお、各制御弁とポンプを作動させる制御装置、およびこれらと制御装置間の制御用配線等は図示省略されている。
空の加工槽１２に加工液を高速に供給する前、すなわち急送する前に、先ず加工液を補助槽２２に汲み上げる急送準備動作が行われる。第５図はこの汲み上げ動作が完了しつつある状態図である。図示されない制御装置が急送準備の指令信号を出力すると、第５図に示されるように、主供給管路Ａの制御弁Ｖ１と制御弁Ｖ３とが開かれ、第１のポンプＰ１と第２のポンプＰ２が運転されて、加工液が貯留槽２１から吸い上げられ、フィルタ装置２３で濾過され、クーラ２４で冷却されて、補助槽２２に汲み上げられる。このとき、噴流管路Ｃを選択する制御弁Ｖ５１及びＶ５２と、循環管路Ｂを選択する制御弁Ｖ２及びＶ４と、急送管路ＤのドレインバルブＤ１は、当然閉じている。また、フィルタ２３ａに目詰まりが発生しないかぎり、リリーフバルブＲＶが閉じており、リリーフ管路Ｋが閉じている。また、調整管路Ｈには、ポンプＰ２で吸引される量を上回る分のポンプＰ１側からの加工液が還流している。また、必要に応じて制御弁Ｖ８が開かれて純水器２７に加工液が通過して、加工液の比抵抗値が所定の設定値に維持される。
この急送準備動作は、加工槽１２周りでの操作になんら関係がないので、段取り等の間に実行されるようにするとよい。この場合には、この急送準備動作が無駄な待ちの時間として作業者に意識されることがほとんどない。
第５図において、さらにバイパス管路Ｇが備えられている場合には、上記主供給管路Ａによる汲み上げに加えて、バイパス管路Ｇによる加工液の汲み上げが行われる。すなわち、制御弁Ｖ６が開かれるとともに第３のポンプＰ３が運転されて、加工液がバイパス管路Ｇを介して補助槽２２に汲み上げられる。こうすることによって第３のポンプＰ３が汲み上げる加工液の量だけ汲み上げに要する時間が短縮される。
やがて液面センサＳ２が補助槽２２の加工液の液面レベルを検出すると、ポンプＰ１、Ｐ２が停止され、その状態で待機する。このとき、補助槽２２から溢れ出た加工液は、オーバフロー管路Ｒから貯留槽２１に戻される。
つぎに急送の指令信号が出力されると、第６図のようにドレインバルブＤ１が直ちに開放され、加工液が補助槽２２と加工槽１２の高低差を利用して急送管路Ｄから加工槽１２に一気に流下する。このとき、通常、主供給管路Ａの第１、第２のポンプＰ１、Ｐ２が継続して運転され、補助槽２２に追加して汲み上げられた加工液が直ちに加工槽１２に流下する。本実施例では、補助槽２２の容積が加工槽１２の容積の１／２程度であることが好ましいとしているので、あらかじめ汲み上げられている補助槽２２の液量が、加工槽１２に急送されるべき加工液量より少ないことが普通であるから、このような不足分の汲み上げが継続して行われるのである。そして、加工液を汲み上げる時間が、加工液が流下する時間より充分に長いので、加工液を補助槽２２に継続して汲み上げる時間が急送時間になる。すなわち、急送時間は、加工槽１２に所望の加工液の全量を１から供給する時間ではなく、この全量からあらかじめ補助槽２２に貯留されていた加工液量を差し引いた不足分の加工液を補助槽２２に汲み上げる時間になる。
このような急送動作においても、急送準備動作のときと同様に、調整管路ＨにはポンプＰ２とポンプＰ１との吐出能力差に応じた加工液が還流する。また、リリーフ管路Ｋは異常時に備えて閉じている。また、バイパス管路Ｇと第３のポンプＰ３とが利用されて、補助槽２２への汲み上げが補充されることが好ましい。また、比抵抗管理管路Ｎも必要に応じて開かれる。
この急送時間が具体的にどれくらい短縮されるかを具体的に説明する。補助槽２２の容量は、前述したように、加工槽１２の最大容量の１／２程度にすると良いので、それがちょうど１／２であると仮定すると、所望の急送時間、加工槽１２に供給されるべき加工液の容量、及び少なくとも２つのポンプＰ１およびＰ２の加工液の吐出能力は、例えば次のように選定される。すなわち、加工槽１２の最大容積約４００リットルに等しい加工液を約５分で急送するには、加工槽１２の最大容量が約４００リットル、補助槽２２の容量が加工槽１２の容量の１／２程度、約２００リットル、ポンプＰ１、Ｐ２による吐出能力が毎分約４０リットルに選定される。このとき、フィルタタンク２３ｂの容量は、約５０リットルでよい。
このように選定する場合には、最大容積約４００リットルの加工液を急送する時間は、補助槽２２に不足分の２００リットルの加工液を汲み上げる時間である約５分強が必要になる。また、急送すべき液量が３００リットルでよい場合には、不足分の加工液の量が１００リットルで済むので、結局、急送時間が約２分３０秒強となる。極端な例として、加工槽に急送すべき液量が２００リットルである場合には、加工液が不足しないので、急送時間は、加工液が上記ドレーンから流下するだけの時間、本実施例では約２０秒程度になる。これに対して、補助槽２２を使用せずに加工槽１２に全量の加工液４００リットルを空の状態から急送する場合には、急送時間が１０分程度になる。
こうして、本実施例の場合には、急送時間が従来に比べて１／２以下に短縮される。特に、急送に必要な加工液が補助槽２２の容積に等しい場合には、ほとんど急送時間が必要なくなる。しかも、補助槽２２への汲み上げが急送準備動作として段取り作業等の間に行われているので、作業者が意識する、加工槽への加工液供給完了までの待ち時間は、この短時間の急送時間のみになる。
バイパス管路Ｇを備える場合には、上記の急送動作に加えて管路ＧのポンプＰ３を利用して汲み上げることができる。上記の具体的事例において、ポンプＰ３による送液能力が毎分約４０リットルである場合には、補助槽２２に汲み上げる能力が倍増するので、上記最大容量約４００リットルの加工液を供給する急送時間が約２分３０秒に短縮される。また、加工槽に供給すべき液量が３００リットルでよい場合には、約１分１５秒に大幅に短縮される。こうして、バイパス管路ＧとポンプＰ３が加わることによって急送時間がさらに短縮され、結局、約１／４以下に短縮される。
やがて、加工槽１２の液面センサＳ１が加工槽１２の液面を検出することにより、あるいは、制御装置が送液される時間に基づいて送液量を計量して満水を推定することにより、制御装置は、加工槽１２の加工液が所望の液量に到達したことを感知して、第１のポンプＰ１、第２のポンプＰ２、第３のポンプＰ３の全てのポンプを停止し、各制御弁を閉じて、加工液を急送する工程を終了する。
つぎに、制御装置から放電加工開始の指令が出力されると、第７図に示されるように、制御弁Ｖ２とＶ４とが開いて循環管路Ｂが形成されるとともに、制御弁Ｖ５１、Ｖ５２、およびＶ５３が開いて噴流管路Ｃが形成される。そして、第１のポンプＰ１と第２のポンプＰ２とが加工槽１２からの汚れた加工液をフィルタ２３、クーラ２４に送って、加工液が清浄な加工液に濾過されるとともに所定の温度に冷却されて、循環管路Ｂから加工槽１２に直接循環される。加工中に加工槽１２の加工液面が低下するときには、上側ノズルＵＮの近傍に取り付けられている液面センサＳ１の検出信号がこれを検出し、液面センサＳ１の検出信号が再び液面を検出するまで制御弁Ｖ１が開かれて貯留槽２１から適量の加工液が循環管路Ｂに補充される。また、噴流管路Ｃを備えている場合には、加工液が循環管路Ｂによって加工槽１２から吸引され濾過されて、第３のポンプＰ３によって加圧されて、噴流管路Ｃ先端のノズルＵＮ、ＬＮから放電加工間隙に噴出する。また、自動結線を行う際には、制御弁Ｖ７が開かれて自動結線装置６に加工液が供給される。なお、第３のポンプＰ３の吸引側にバイパス管路Ｇが備えられている場合の噴流について補足すると、噴流管路Ｃとバイパス管路Ｇとの合流点Ｊ９において、汚れた加工液がバイパス管路Ｇ側から吸引されることがほとんどない。合流点Ｊ９より上流の噴流管路Ｃ中の加工液はポンプＰ２により吐出圧力を付与されているからである。
こうして、循環や噴流のために濾過・供給される加工液の量が、循環管路Ｂおよび噴流管路Ｃから供給される最小限の液量に抑えられて、循環・噴流加工液の濾過や冷却が効率的に行われる。もちろん、上記循環や噴流の動作中にも、急送準備、あるいは急送動作中と同様に、調整管路Ｈに余分な加工液が還流している。また、リリーフ管路Ｋが異常時に備えて閉じている。また、比抵抗管理管路Ｎが必要に応じて開かれる。
放電加工が終了すると、第７図において制御弁Ｖ２、Ｖ４、Ｖ５２、Ｖ５１、およびＶ５３が閉じるとともに、第１のポンプＰ１、第２のポンプＰ２、第３のポンプＰ３の全てのポンプが停止する。
次に、放電加工が終了して汚れた加工液が加工槽１２から排出されるときには、第８図に示されるように、制御装置から排液指令が出されてドレインバルブＤ２が開き、加工槽１２の加工液がドレイン管路Ｅから貯留槽２１に流出する。そして、この排液工程中に、あるいはその後に、次の放電加工の再開の要否に従って補助槽２２への汲み上げ再開の要否指令が入力される。すぐに放電加工を再開しない場合には、加工液が補助槽２２に汲み上げられずに貯留槽２１だけに貯留されて、第４図のような状態になる。一方、早急に加工を再開する場合には、排液指令の後に、あるいは排液指令に加えて急送準備の指令が制御装置から出力されるようにする。この場合には、この加工槽１２から加工液を全て排出する工程に続いて、あるいはこれと並行して、制御弁Ｖ１、Ｖ３が開くとともに第１及び第２のポンプＰ１、Ｐ２が稼動して、貯留槽２１に貯留されている加工液が濾過・冷却されて補助槽２２に汲み上げられる。この状態は、前述した第５図の状態と同じで、第８図でも排液状態に加えて急送準備状態にあることが示されている。管路Ｈ、Ｋ、Ｎ、Ｇも必要に応じて使用されることも同じである。この後、加工液が補助槽２２に所定量貯留されたままで待機して、つぎの急送指令で加工槽１２に供給されることも説明したとおりである。
こうして、補助槽２２に浄化された加工液を汲み上げる工程が排液中、あるいは排液直後から開始でき、つぎの加工を行うための段取り等の作業が終わるころには、補助槽２２に浄化された加工液が汲み上げられた状態になる。
以上、この実施形態の開示する発明の重要な要点は、従来の清液槽をコンパクトなフィルタ装置と補助槽に置き換えて、汚液槽だけの貯留槽上に配置することによって、加工液供給装置の占める設置床面積を大幅に縮小していることにある。そして、このフィルタ装置の上流、下流に２個のポンプを配置するとともにリリーフ管路Ｋと調整管路Ｈとを設けることによって、小さなフィルタ装置であっても効率のよい送液と濾過とができるようにするとともに、フィルタの目詰まりや２個のポンプのいずれかの不調が生じても、すぐに重大な故障に陥らないようにしている。また、急送中に、あらかじめ汲み上げておいた加工液を補助槽から流下させることに加えて、継続して加工液を補助槽に汲み上げることによって、補助槽が加工槽に匹敵する大きさでなくとも加工槽への急送時間が充分短縮される。また、加工液の循環がフィルタ装置を介して加工槽から加工槽への直接的な循環によって行われるので、最小限のスペースで効率よく行われる。また、噴流管路のポンプを利用してバイパス管路によって加工液を補助槽に補助的に汲み上げる場合には、この汲み上げ時間を大幅に短縮することができ、結果、急送時間が短縮される。
上述した実施の形態は、好ましい一例が示されたものであるから、本発明の技術思想を逸脱しない範囲において変更が可能である。すなわち、別の機能を有する管路や部材を追加し、配管管路の組み合わせや部材の設置位置を変え、あるいはいくつかの管路を共有させることは、本発明の技術思想に包含される。また、本発明の実施の形態においては、水系の加工液を使用するワイヤカット放電加工装置が例示されて説明されているが、油系の加工液を使用する形彫放電加工装置であっても基本的に同様に実施できる。
【図面の簡単な説明】
以下の図面に記載された実施例によって、本発明が説明される。
第１図は、本発明の放電加工装置全体の概要を示す正面図である。
第２図は、本発明の放電加工装置の加工液供給装置の概要を示す上方から見た平面図である。
第３図は、フィルタ装置の概要を示す、側面から見た断面図である。
第４図は、本発明の放電加工装置の加工液供給装置の配管管路図である。
第５図は、加工液供給装置が貯留槽から補助槽に加工液を汲み上げる状態を示す配管管路図である。
第６図は、加工液供給装置が補助槽から加工槽へ加工液を急送するとともに貯留槽から補助槽に加工液を汲み上げる状態を示す配管管路図である。
第７図は、放電加工中に加工液供給装置が加工液を循環するとともに噴流する状態を示す配管管路図である。
第８図は、加工液供給装置が加工槽から加工液を回収するとともに貯留槽から補助槽に加工液を汲み上げる状態を示す配管管路図である。
【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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【図８】
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