(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具電極を加工テーブル上のチャックに装着するとともに被加工物を加工主軸のチャックに装着して、前記工具電極によって前記被加工物の側面を放電加工する形彫放電加工装置において、
前記形彫放電加工装置が、選択可能に格納した前記被加工物および前記工具電極を前記加工主軸に着脱する自動工具交換装置を備え、
前記工具電極が、その上下２面にシャンクを備えるとともにその側面に前記被加工物の側面を放電加工する加工面を備えて、
前記形彫放電加工装置が前記工具電極を前記チャックに装着する際に、前記自動工具交換装置が前記工具電極の上面のシャンクを使用して前記工具電極を前記加工主軸に移載した後、前記加工主軸が前記工具電極の下面のシャンクを使用して前記工具電極を前記加工テーブル上のチャックに装着することを特徴とする形彫放電加工装置。
【請求項２】
工具電極を加工テーブル上の割出装置軸頭のチャックに装着するとともに被加工物を加工主軸のチャックに装着して、前記被加工物を回転あるいは割り出すとともに前記工具電極を割り出しながら前記被加工物側面を放電加工する形彫放電加工装置において、
前記形彫放電加工装置が、選択可能に格納した前記被加工物および前記工具電極を前記加工主軸に着脱する自動工具交換装置を備え、
前記工具電極が、その上下２面にシャンクを備えるとともにその側面に前記被加工物の側面を放電加工する加工面を備えて、
前記形彫放電加工装置が前記工具電極を前記チャックに装着する際に、前記自動工具交換装置が前記工具電極の上面のシャンクを使用して前記工具電極を前記加工主軸に移載した後、前記加工主軸が前記工具電極の下面のシャンクを使用して前記工具電極を前記割出装置軸頭のチャックに装着することを特徴とする形彫放電加工装置。
【請求項３】
前記被加工物が砥石であり、前記工具電極が前記砥石の外周研削面を放電加工する加工面を備えることを特徴とする請求項２記載の形彫放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具電極を自動工具交換装置から加工テーブル上のチャックに自動交換した後に被加工物を自動工具交換装置から加工主軸に自動交換して、前記工具電極によって前記被加工物の側面を放電加工する形彫放電加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の形彫放電加工装置（以下、放電加工機と称す。）によって被加工物の側面が放電加工される加工形態は、従来から行われている。このような加工形態では、工具電極（以下、電極と称す。）が加工テーブル上に載置されるとともに被加工物が加工主軸に装着された状態で放電加工が行われる場合が多い。被加工物の交換が電極の交換より容易に行われるからである。以下に説明される加工形態は、このような加工形態に限定される。
【０００３】
この加工形態において、被加工物が円筒状、円板状の丸物である場合、電極は、加工テーブル上に載置された割出装置に取り付けられる。そして、被加工物が加工主軸によって回転されるとともに電極も回転あるいは割り出される。電極の加工面が放電によって局部的に消耗することを防ぐために加工面を更新するためである。一方、被加工物が直方体、立法体等の角物である場合、電極を被加工物の加工側面に正対させるために該被加工物が割り出される。このとき、電極の加工面が複数個備えられている場合に、電極も割り出されることがある。消耗した加工面を新たな加工面に更新するためである。電極の加工面が１個である場合には割出装置が省略されることもある。しかし、電極の交換回数を減らすために電極の加工面が多数用意されている方がよい。
【０００４】
上記加工形態では、予め形成された電極の加工面形状が被加工物に転写される加工が採用される。また、放電加工中に加工主軸がＺ軸方向（鉛直方向）にも移動制御されてボールエンドやスクエアエンドのような単純形状の電極が２次元あるいは３次元的に輪郭制御されることによって、被加工物の側面に所望の３次元形状が形成される加工形態も採用される。
【０００５】
上記放電加工の形態は、被加工物が砥石（ダイヤモンドホイール）である場合にも採用される。特に、砥石が小さい場合に、通常の放電加工機を使用して砥石加工をするときに採用される加工形態である。この場合、加工テーブル上に設置された割出装置に電極が取り付けられ、加工主軸に砥石が取り付けられる。そして、両者の回転軸が鉛直に設置されて、砥石の側面が放電加工される。なお、大きい砥石を加工する場合、あるいは多数の砥石を量産加工する場合には、通常、専用機が使用される。しかし、この専用機は、砥石や電極の大がかりな取り付け装置を備えるので、上記加工形態とは別異の加工形態で加工を行う。
【０００６】
近年、上記加工形態が採用される放電加工機においても電極や被加工物の自動交換が求められている。ところが、上記加工形態での電極の自動交換は、通常の放電加工機に従来の自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備えるだけの構成によって実現することが難しかった。従来、電極は１個のシャンクしか備えていない。また、加工主軸のチャックの着脱穴は下方に向き、加工テーブル上のチャックの着脱穴は上方に向いて配置されている。それで、自動工具交換装置から取り出された電極が加工テーブル上のチャックに装着される際に反転されなければならないからである。このため、放電加工機は、つぎのような電極の自動移載装置をさらに備えていた。
【０００７】
１つは、放電加工機がロボットを備える場合である。この場合、ロボットは、電極の反転動作を簡単に実現して、電極を自動工具交換装置から加工テーブル上のチャックに直接自動交換する。また、ロボットは、被加工物も加工主軸に簡単に自動交換する。こうして、放電加工機がロボットを備えることによって容易に交換の自動化に対応することができる。この場合、自動工具交換装置は、工具を割出可能に格納する所謂マガジンテーブルのみであっても良い。
【０００８】
もう１つは、放電加工機がパレット交換装置を備える場合である。この場合、電極がパレット上に固定されたままで交換される。被加工物は、従来通りに自動工具交換装置によって自動交換される方がよいが、パレット上に載置されても良い。この場合、被加工物のシャンクが上に向く姿勢でパレット上に載置される。
【０００９】
このように、通常の放電加工機は、自動工具交換装置に加えて別の自動移載装置を備えていた。
【００１０】
一方、特開平３−６０９２２号公報には、加工主軸に装着されるためのシャンクを上面に有するワーク吊り治具が開示されている。ただし、このワーク吊り治具を使用する放電加工機では、ワーク（被加工物）の上面を加工する加工形態が採用されて、側面加工の加工形態とは異なる加工形態が採用されている。しかし、この放電加工機が、従来のワークの移載の技術レベルを示すものとして、以下参考に説明される。
【００１１】
この放電加工機は、従来のような簡易な自動工具交換装置を備える。また、ワークは、その下面に従来のようなシャンクを有し、このシャンクを介してワークテーブル上のワークホルダ（チャック）に固定される。ワークは、上記ワーク吊り治具によって吊り下げられたまま自動工具交換装置に装着され、ワーク吊り治具に吊り下げられたまま自動工具交換装置から加工主軸に移載され、最後にワークテーブル上のワークホルダに装着される。この構成では、ワークは、公知の簡易自動工具交換装置によって移載途中で上下反転されることなくワークホルダに移載される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上の説明のように、従来の放電加工機は、別途に自動移載装置を備えていた。
しかしながら、放電加工機が上記ロボットを備える場合には、当然、放電加工機にロボットが備えられなければならず、その制御装置も含めて装置が高価になる問題点があった。また、放電加工機が上記パレットチェンジャを備える場合には、丸物の放電加工に対応することが困難であった。一つ一つのパレットに電極を割り出すための割出装置を備えさせることができないからである。また、当然、放電加工機はパレットチェンジャという大がかりな装置を備えなければならなかった。いずれにしても、高価な装置が別途に必要であり、その設置場所の確保も必要であった。また、参考的に記載した上記ワーク吊り治具を使用する場合にあっても、加工形態が異なる上にワーク吊り治具が自動工具交換装置の保持器に回収されなければ電極の着脱や放電加工ができない不都合があった。したがって、ワーク交換の度にワーク吊り治具の回収という無駄な動作、無駄な時間が強いられた。
【００１３】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、電極のシャンクに少しの改良を追加するとともに、放電加工機に備えられる従来の加工主軸と自動工具交換装置の機能をうまく使用することだけで、電極や被加工物の自動交換が簡単にできる放電加工機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このための、本発明の請求項１記載の形彫放電加工装置（１）は、工具電極（２０）を加工テーブル（１２）上のチャック（４０）に装着するとともに被加工物（２１）を加工主軸（１５）のチャック（４０）に装着して、工具電極（２０）によって被加工物（２１）の側面を放電加工する形彫放電加工装置において、形彫放電加工装置（１）が、選択可能に格納した被加工物（２１）および工具電極（２０）を加工主軸（１５）に着脱する自動工具交換装置（５０）を備え、
工具電極（２０）が、その上下２面にシャンク（２２）を備えるとともにその側面に被加工物（２１）の側面を放電加工する加工面を備えて、
形彫放電加工装置（１）が工具電極（２０）をチャック（４０）に装着する際に、自動工具交換装置（５０）が工具電極（２０）の上面のシャンク（２２Ｕ）を使用して工具電極（２０）を加工主軸（１５）に移載した後、加工主軸（１５）が工具電極（２０）の下面のシャンク（２２Ｌ）を使用して工具電極（２０）を加工テーブル（１２）上のチャック（４０）に装着することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項２記載の形彫放電加工装置（１）は、工具電極（２０）を加工テーブル（１２）上の割出装置（３０）軸頭（３１）のチャック（４０）に装着するとともに被加工物（２１）を加工主軸（１５）のチャック（４０）に装着して、被加工物（２１）を回転あるいは割り出すとともに工具電極（２０）を割り出しながら被加工物（２１）側面を放電加工する形彫放電加工装置において、
形彫放電加工装置（１）が、選択可能に格納した被加工物（２１）および工具電極（２０）を加工主軸（１５）に着脱する自動工具交換装置（５０）を備え、
工具電極（２０）が、その上下２面にシャンク（２２）を備えるとともにその側面に被加工物（２１）の側面を放電加工する加工面を備えて、
形彫放電加工装置（１）が工具電極（２０）をチャック（４０）に装着する際に、自動工具交換装置（５０）が工具電極（２０）の上面のシャンク（２２Ｕ）を使用して工具電極（２０）を加工主軸（１５）に移載した後、加工主軸（１５）が工具電極（２０）の下面のシャンク（２２Ｌ）を使用して工具電極（２０）を割出装置軸頭のチャック（４０）に装着することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項３記載の形彫放電加工装置（１）は、請求項２記載の形彫放電加工装置（１）において、被加工物（２１）が砥石であり、工具電極（２０）が砥石の外周研削面を放電加工する加工面を備えることを特徴とする。
【００１７】
なお、上述の括弧内の符号は、図面と対応する要素を示す便宜的なものであり、本記述が本発明を図面上の記載例に限定拘束するものではない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例が図１ないし図３によって説明される。図１は、本発明の放電加工機の全体図で、特に、砥石加工を行っている実施例である。放電加工機１は、ベッド１０上に加工槽１１を備え、この加工槽中の加工テーブル１２上に電極２０が固定される割出装置３０を備える。また、放電加工機１は、コラム１３に沿って昇降する加工ヘッド１４と、これに内蔵された加工主軸１５を備える。加工主軸１５先端および割出装置３０の軸頭３１にはチャック４０がそれぞれ取り付けられ、電極２０や被加工物２１が後述するようにこのチャック４０に取り付けられる。チャック４０は、空圧的にシャンクを把持するものである。加工主軸１５は、割出装置３０に対して、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に相対移動するように図示省略した放電加工機の制御装置によってモータを介して制御される。これらは、従来公知のものと何ら変わるものではないので、その詳細説明が省略される。なお、上記角物の放電加工形態で電極２０を割り出す必要がない場合には、割出装置３０が備え付けられない。この場合、チャック４０が加工テーブル１２上に直接載置される。それで、以下の説明において、割出装置３０上のチャック４０は加工テーブル１２上に直接取り付けられたチャックも含むこととする。
【００１９】
放電加工機１の側方には、自動工具交換装置５０が配置される。自動工具交換装置５０は、電極２０や被加工物２１が吊り下げ状態で格納される多数のマガジン５１を含む収容装置５２と、該収容装置から加工主軸１５側に電極２０や被加工物２１を移載する移載装置５３とからなる。移載装置５３は、図２に示されるように、昇降可能、かつ旋回可能な流体圧シリンダ５４とそのロッド先端に取り付けられた把持装置５５とからなり、流体圧シリンダ５４とそのロッドを旋回、伸縮あるいは昇降して電極２０または被加工物２１をマガジン５１と加工主軸１５との間で移載する。これらは、従来公知のいわゆるＡＴＣと称されるものと何ら変わるものではないのでその詳細説明が省略される。
【００２０】
電極２０の上面および下面には、シャンク２２Ｕ、２２Ｌが固定される。上面のシャンク２２Ｕは加工主軸１５のチャック４０に把持され、下面のシャンク２２Ｌは割出装置３０のチャック４０に把持される。また、電極２０の外周には、被加工物に接近して放電加工する放電加工面が予め形成される。特に被加工物２１が砥石である場合には、電極２０の外周に砥石の研削面を放電加工する加工面が予め形成される。また、ツルーイング加工（成形加工）のために転写加工する場合には、電極２０の外周に所望形状の転写加工面が予め形成される。もちろん、電極２０が割出装置３０に取り付けられたときの電極２０の放電加工面の姿勢精度は、加工面と下側のシャンク２２Ｌとの相対位置精度に特に影響される。それで、予め加工面が形成される際には、下側のシャンク２２Ｌが固定されて加工される。これによって、電極２０の放電加工面の中心がシャンク２２Ｌの中心に正確に合わされる。一方、被加工物２１の上面にも、シャンク２２が取り付けられる。このシャンク２２と電極上面のシャンク２２Ｕとが同一形状に形成されて、被加工物２１と電極２０のいずれも自動工具交換装置５０のマガジン５１や加工主軸４０に取り付けられる。
【００２１】
以上のように構成された放電加工機１において、電極２０が割出装置に、被加工物２１が加工主軸１５に装着された状態で、被加工物２１の側面が電極２０の側面によって放電加工される。このとき、電極２０の側面と被加工物２１の側面との間隔が放電加工に適した間隔に維持された状態で、両者の間に放電加工パルス電圧が印加され放電加工液が供給される。被加工物２１が砥石である場合には、砥石が全回転し、電極がゆっくりと所定角度だけ回転する。例えば、１つの砥石の加工中に電極が１／４回転するように調整される。この場合、４個の砥石が１個の電極交換によって加工される。そして、砥石が交換されるたびに電極の加工面が更新されて、各砥石の加工面の加工精度が保証される。こうして、砥石の研削面が電極２０外周の転写加工面によって転写加工される。
【００２２】
上記放電加工を自動的に行うために、電極２０または被加工物２１が自動交換される。このとき、電極２０が割出装置３０に、被加工物２１が加工主軸１５に移載されるので、これらの交換が自動的に区別されて行われるように、放電加工機１の制御装置に予めつぎのような準備・設定が行われる。電極２０を指定するＴコードを含む自動交換プログラムの文中にサブプログラム（マクロプログラム）を挿入しておき、そのサブプログラム中に電極２０を加工主軸１５から割出装置３０に交換するプログラムを含めておく。この場合、従来の数値制御装置のコードをそのまま使用できる。また、他の準備・設定例としては、マガジン５１を電極用マガジンと被加工物用マガジンとに予め区分しておくこともできる。この場合、特定のマガジン番号の工具の交換が特定の動作手順によって実行されるように予めプログラムを設定しておくことになる。
【００２３】
上記のような準備・設定が行われてから、電極２０と被加工物２１とが自動工具交換装置５０のマガジン５１に装着される。このとき、電極２０または被加工物２１がそのマガジンの番号で特定されるように装着される。
【００２４】
最初に電極２０が移載される。電極２０の交換は、電極のマガジン番号がＴコードを含む自動交換プログラムで指定されることによって開始される。まず、電極のＴコードが指定されて、電極２０の入ったマガジン５１がマガジン側の自動交換位置に移動するとともに加工主軸１５が主軸側の自動交換位置に移動する。移載装置５３は、その把持装置５５によってマガジン側自動交換位置にあるマガジン５１の電極２０を把持して取り出して、主軸側自動交換位置にその電極２０を移動する。続けて把持装置５５が上昇、あるいは加工主軸１５が下降して、電極２０が加工主軸１５のチャック４０に上側シャンク２２Ｕを介して挿入される。電極２０が加工主軸１５に把持されると、移載装置５３は待機位置に戻る。
【００２５】
つぎに、加工主軸１５は、割出装置３０の軸頭３１の直上に移動して、電極２０の下側シャンク２２Ｌを割出装置３０のチャック４０に挿入する位置まで下降する。割出装置３０のチャック４０が電極２０を把持して電極２０が割出装置３０に装着されると、加工主軸１５は予め設定された待機位置に復帰する。電極２０が加工主軸１５に装着されてから割出装置３０に交換されるまでの上記一連の動作は、電極のＴコードに続く上記サブプログラムによって予め定義される。
【００２６】
電極２０の装着後に被加工物２１の加工主軸１５への装着が同様にして行われる。被加工物２１の交換は、被加工物２１のマガジン番号をＴコードによってプログラム中で指定することによって開始される。まず、加工主軸１５が主軸側自動交換位置に移動するとともに被加工物２１の入ったマガジン５１がマガジン側自動交換位置に移動する。そして、移載装置５３が上記同様の動作を行って被加工物２１を主軸側自動交換位置に移動する。つぎに加工主軸１５が下降して被加工物２１を加工主軸１５のチャック４０に把持させる。そして、加工主軸１５が加工プログラムで指定された待機位置に移動し、移載装置５３が元の待機位置に戻る。この場合、被加工物２１の自動交換プログラムには、Ｔコードに続く上記サブプログラムが存在しないので、被加工物２１の自動交換動作はこれで完了する。
【００２７】
電極２０と被加工物２１とがそれぞれ装着された後、被加工物２１が電極２０の側面に接近して放電加工が行われる。被加工物２１が丸物である場合には、放電加工中に被加工物２１が回転し、電極２０が所定周期毎に所定角度ゆっくり回転して加工面、あるいは転写加工面を更新する。このような加工形態は、砥石のドレッシング加工（目立て加工）やツルーイング加工（成形加工）に好適である。一方、被加工物２１が角物である場合には、放電加工開始前に被加工面が電極に正対するように割り出される。そして、被加工物２１が電極２０の側面に接近して放電加工が行われる。必要に応じて、被加工物２１が電極２１に対して２次元あるいは３次元的に移動して放電加工が行われることもある。
【００２８】
被加工物２１の放電加工が終了すると、その被加工物２１が自動工具交換装置５０に戻される。この動作は、上記動作の逆である。そして、電極２０の消耗が許容限度内にある場合、電極２０を交換することなくつぎの被加工物２１が加工主軸１５に装着される。一方電極２０の消耗が許容限度を超える場合には、つぎの被加工物２１の交換に先だって電極２０が交換される。
【００２９】
このように、本発明の放電加工機１では、電極２０上面にもシャンク２２Ｕが取り付けられる。これによって、本発明の放電加工機１は、従来の自動工具交換装置５０と加工主軸１５を利用して、自動工具交換装置５０から割出装置３０に電極２０を交換する。
【００３０】
また、本発明の放電加工機１では、放電加工が電極２０と被加工物２１の側面で行われる加工形態である限り、被加工物２０と電極２１との種々の組み合わせになる加工形態に対応できる。被加工物２０と電極２１との形状的な種々の組み合わせを含む加工形態はもちろん、被加工物２０と電極２１との相対的な種々の移動を含む加工形態、すなわち、両者を固定したまま接近させて放電加工する場合から両者を回転しながら放電加工する場合を含めた広範囲な加工形態に対応できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の形彫放電加工装置によれば、上下の２面にシャンクを取り付けた電極によって被加工物の側面を加工するので、通常の自動工具交換装置を備えた通常の形彫放電加工装置においても、簡単に電極の自動交換ができる。それで、電極と被加工物の側面で放電加工が行われる限り、電極および被加工物の交換を容易に自動化できる。加えて、交換頻度の高い被加工物の交換が速くでき、交換頻度の低い電極の交換が電極交換以外の余分な交換動作時間を費やすことなくできるので、電極交換や被加工物の交換が効率的にできる。しかも、電極にもう一つのシャンクを取り付けるという対応をするだけでよいから、その対応が簡単で安価である。
【００３２】
また、本発明の請求項２に記載の形彫放電加工装置によれば、上記に加えて割出装置を加工テーブル上に備えるだけで丸物加工も容易に自動化することができる。
【００３３】
また、本発明の請求項３に記載の形彫放電加工装置によれば、被加工物が砥石である場合にも上記作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極を備えた形彫放電加工装置の全体正面図である。
【図２】本発明の電極を備えた形彫放電加工装置における自動工具交換装置と加工主軸との間での電極の交換状態を示す正面図である。
【図３】本発明の電極を備えた形彫放電加工装置における加工主軸と割出装置との間での電極の交換状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１      形彫放電加工装置
１２    加工テーブル
１５    加工主軸
２０    工具電極
２１    被加工物
２２    シャンク
２２Ｕ  上側シャンク
２２Ｌ  下側シャンク
３０    割出装置
３１    軸頭
４０    チャック
５０    自動工具交換装置
【図１】
0003839318.tif 000002
【図２】
0003839318.tif 000003
【図３】
0003839318.tif 000004