放电加工装置的制作方法

专利名称：放电加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放电加工装置，该放电加工装置通过在浸入到非 导电性的液体或喷吹了非导电性的液体的放电丝与被加工物间加电 压，从而在两者间形成放电，使该被加工物熔化而进行加工。
背景技术：
装置中，为了将被加工物加工成预定形状，需要不断地将该放电丝供 给到放电丝的前端与被加工物相向的放电加工区域，稳定地维持放电。 为此，以前提出有移动放电丝或被加工物、在其间维持稳定的放电距离的XYZ驱动机构。该驱动才几构4吏放电丝或i皮加工物移动，将示出 该2个构件的相对位置的两者间的电位差调整到预先确定的值。可是， 通常赋予被加工物的最终形状复杂，有时加工中的2个构件接近到约 10jam左右。在这样的状况下，为了使电位差成为目标值地调整相对 位置，要求XYZ驱动机构具有高速响应性。为了满足这样的要求，在WO02/024389A1中公开了具有高速响 应性的XYZ驱动机构的放电加工方法及装置。按照该构成，特别是 在使用具有约0.2mm以下的直径的细钨电极丝的场合，该丝在短时间 被消耗。另外，在对被加工物进行例如深加工的场合，放电加工中消 耗的丝需要预见到其将要产生的消耗量而预先突出，或相应于消耗间 歇地供给。然而，在该文献中，对细丝的自动供给未有任何提及。因 此，除了与高速的供丝机构组合使用的场合外，容易消耗的细丝的补 充控制需要较长时间，所以，使用公开于该文献的装置不能实现高速 加工性。 在日本特开平8-290332号公报中公开了 一种供丝机构，在这里， 电极丝的上端部支承于保持架，该保持架支承在设于加工装置的主轴 的夹头上。按照该构成，几乎所有部分在放电加工时熔化而被消耗， 受到消耗的丝的剩余部分与保持架一起更换成未使用的丝。为了防止 丝的频繁更换和由此引起的放电的频率中断，使用具有约30cm的长 度的丝。然而，该细丝的刚性低，而且在其上端部受到支承。为此， 该长丝弹性地动作，使得与被加工物相向的下端部相对被加工物朝上 下左右振动，所以，存在不能高速可靠地供丝的问题。另外，在该方 式下，即使由丝的弹性使得可高速响应地对XYZ驱动机构进行驱动， 也存在高速响应在丝前端部衰减的问题。为此，记载于日本特开平 8-290332号公报的供丝机构不能适用于公开在WO02/024389A1的放 电加工装置。在日本特开2001-38532号公报中公开了从一对辊连续地供丝的 供丝机构。然而，该机构具有几个缺点。例如，在辊的压接区域丝变 形或扁平化，或丝由辊保持，所以，不能以该丝的中心轴为中心回转， 所以，存在不能无偏心地形成圆筒状的孔的问题。在欧洲专利0826455B1中公开了别的供丝机构，在该供丝机构中， 丝为了对心，根据需要释放。然而，该文献也对自动供丝没有任何提 及。专利文献l: WO02/024389A1 7>才艮 专利文献2:日本特开平8-290332号7>净艮 专利文献3:日本特开2001-38532号公报 专利文献4:欧洲专利0826455B1公报发明内容本发明提供一种在使用不容易处理的细电极丝的放电加工装置中 可容易更换电极丝的技术。用于达到该目的而实施的本发明的放电加工装置具有沿垂直方向 配置的空心圆筒状的驱动轴和可自由装拆地设于驱动轴的下端的头；
该驱动轴具有沿上下方向的中心轴收容导管的空间，该导管收容电极 丝。另外，头具有保持导管的第l保持部和保持从导管的下端开口突出的电极丝的第2保持部。按照这样构成的放电加工装置，由于电极丝可与头一起更换，所 以，更换作业可简化或自动化。


图1为截断本发明放电加工装置的一部分的侧面图。图2A为示出图1所示放电加工装置的头部构成的纵截面图。图 2B为示出图2A所示放电加工装置的头部的构成的图。图3A为截断包含丝自动更换装置的放电加工装置的一部分的侧 面图。图3B为图3A所示自动更换装置的平面图。图4A为示出头部和驱动轴的另一连接方法的、头部的驱动轴的 截面图。图4B为图4A所示头部的底面图。图4C为头保持架的平面 图。图4D为头保持架的纵截面图。图4E为示出在图4A所示头安装 了头保持架的状态的纵截面图。图5A为具有3个臂的托盘的平面图。图5B为具有4个臂的托盘 的平面图。图6为示出在螺紋孔中装入了限位构件的驱动轴和与其连接的头 部的纵截面图。图7A为示出在预定位置停止驱动轴的机构的图。图7B为与图 7A —起示出在预定位置使驱动轴停止的机构的图。图7C为与图7A 一起示出在预定位置使驱动轴停止的机构的图。图7D为与图7A—起 示出在预定位置使驱动轴停止的机构的图。图8为示出插通于丝导向构件的丝的图。图9为说明异物存在于丝导向构件时的丝的动作的图。图IO为示意地示出测定丝的位移的装置的图。图11为在下部丝导向构件采用与头部同样的构成的放电加工装 置的截面图。 图12为示出将空气供给到导管的另一形式的纵截面图。图13为使用长尺寸的丝和丝导向构件的放电加工装置的截面图。图14为示出丝把持部的解除机构的另一形式的纵截面图。图15为示出限制驱动轴的回转的机构的透视图。图16为示出图15所示检测器和动作部的位置关系的图。符号的说明10:放电加工装置，11:支承构件，12:供丝部，13:工件(被 加工物)，14:升降机构，15:电动机，16:螺旋轴，17:上部支承部， 18:下部支承部，19:水平臂，20:内螺紋，21:垂直导向构件，22: 垂直通道，23:下部，24:容器，25:非导电性液体，26:支承部， 30:壳体，31~34:壳体部分，35:内部空间，40:驱动轴，41:轴 承，42:轴承，43:圆盘，44:上部电磁铁装置，45:下部电磁铁装 置，46:转子，47:定子，48:电动机，50:头部，51:连接机构， 52:杆，53:垂直孔，54:圆筒套管，55:壳体，56:底部，57:上 部板，58:下部板，59:丝插通孔，60:圆筒状空室，61:上部丝导 向构件，62:丝把持部，63:夹头部，64:导向用凹部，65:凹部， 66:突起，67:工作部，68:螺旋弹簧，69:解除机构，70:丝导管， 71:驱动轴内部，72:保持架，73:弹簧筒，74:圆锥部，75:圓锥 部，76，螺母，77:螺紋，78:螺紋，79:开口部，80:环状构架， 81:线图，82:目标环，83:限位构件，84:构架部分，85:环，86: 螺旋弹簧，86:内侧表面(圆锥面)，88:驱动轴升降控制机构，89: 内侧盖板，90:外侧盖板，91:间隙，92:间隙检测器，93:上部丝 导孔，94:空气供给机构，95:空气供给管，96:空气供给源，97空 气过滤器，98:空气干燥器，99:电磁阀，100:下部丝导向构件，101: 丝导孔，102:水平臂，120:自动更换装置，121:支承构架，122: 托盘，123:臂，124:头保持架，125:凹部，126突起，127:孑L， 128:外螺紋，129:内螺紋
具体实施方式
下面参照

本发明的放电加工装置。图1示出本发明的放电加工装置10。放电加工装置IO具有用于 支承供丝部12和工件(被加工物)13的支承构造11。支承构造ll具 有使供丝部12上下移动的升降部(第1升降部)14。升降部14最好 具有由伺服电动机构成的电动机15。电动机15固定于支承构造11， 连接到垂直螺旋轴16。螺旋轴16由上下的支承部17、 18以该螺旋轴 16的长轴为中心可自由回转地支承，与形成于供丝部12的水平臂19 的内螺紋20螺旋接合。在水平臂19的两侧，配置沿上下方向延伸的 一对垂直导向构件21 (在图中仅示出一方)，水平臂19可沿形成于该 一对垂直导向构件21间的垂直通道22朝上下移动。按照这样的构成， 当使电动机15回转时， 一边由垂直导向构件21引导， 一边使供丝部 12朝上下移动。另一方面，支承工件13的下部23支承容器24。容器 24收容非导电性的液体(例如水)25，在该液体内，工件13支承于 支承部26。供丝部12用于将丝W供给到工件13的加工区域(加工场所)M， 具有大致圃筒状的外侧壳体30。壳体30由多个壳体部分构成。在本 实施形式中，壳体30通过由适当的连接件(例如螺栓)连接4个壳体 部分31、 32、 33、 34进行组装而构成。在壳体30的内侧形成内部空 间35，在该处收容圆筒管状的驱动轴(内侧壳体)40。驱动轴40支承于上下的轴承41、 42，使得随着以其垂直长轴Z 为中心回转，可朝上下稍移动。轴承41、 42最好使用旋转行程套管、 空气轴承。驱动轴40对同轴固定于该驱动轴40外周的、由磁性材料 构成的圆盘43进行支承。在圆盘43的上下，与圆盘43—起构成升降 部(第2升降部)的上部电磁铁装置44和下部电磁铁装置45在内部 空间35内固定于壳体30。因此，通过改变加到电磁铁装置44、 45的 线圏上的电流和由此在电磁铁装置形成的磁吸引，从而可使圆盘43 与驱动轴40 —起上下移动。驱动轴40对固定于驱动轴40的转子46 进行支承。另外，转子46与固定于壳体30的定子47—起构成电动机 (回转机构)48。因此，当在支承于电动机48的线圏49上加电压时， 驱动轴40与转子47 —起回转。驱动轴40支承头部(头组装体)50。头部50由连接机构51可自 由装拆地连接于驱动轴40的下端部。如图2A和图2B所示那样，头 部50在上部具有杆52。杆52具有用于对丝W进行引导的中央垂直 孔53。垂直孔53的下端内径扩大成台阶状，最好插入安装由橡胶构 成的圆筒套管(第l保持部54)。杆52悬挂地支承圆筒壳体55和安 装于该壳体55下端部的底部56。杆52、壳体55、及底部56例如使 用螺栓牢固地连接。底部56由多个环状构件例如上部板57和下部板 58形成，在中央形成丝插通孔59。另外，下部板58具有圆筒状空室 60，在该圆筒状空室60中收容上部丝导向构件61。上部丝导向构件 61在驱动轴40的长轴Z上形成内径比丝W的直径稍大的丝导孔93。 在壳体55的内部设有丝把持部(第2保持部)62。在本实施形式 中，丝把持部62由相向的一对夹头部63构成。在丝把持部62形成倒 圆锥形的导向用凹部64,最好使其中心轴与供丝部12的长轴Z—致， 凹部64的一半形成于一方的夹头部63，余下的一半形成于另一方的 夹头部63。夹头部63还在底面具有凹部65。另外，在上部板58的上 面形成一对突起66，这些突起66插入到凹部65中。如图所示那样， 左侧的突起66限制左侧的夹头63的移动，该夹头63为接触于突起 66而受到限制的状态，夹头63彼此相向的垂直面正好与驱动轴40的 长轴Z—致。夹头63分别具有杆状工作部67，该工作部67朝与面对 另一方的夹头部的垂直侧面正交的方向延伸。如图2B所示那样，工 作部67的两侧插入到贯通壳体55的水平孔中，夹头63朝水平反方向 在图示关闭位置(把持状态)与图中未示出的开放位置(释放状态) 间移动。在位于夹头部63的背后的工作部67的部分设有螺旋弹簧68, 朝关闭位置对夹头部63施力。在图上，对左侧的夹头部63施力的弹 簧的弹性力比对右侧的夹头部63施力的弹簧的弹性力大，这样，当夹 头部63处于关闭位置时，两者的接触面正好与驱动轴40的长轴Z — 致。另外，如图2B所示那样，处于相反侧的夹头部背后的各工作部 67的一端从壳体55的外周突出，这样，通过使用后述的解除机构(切 换机构)69推压工作部67的突出部，从而可反抗弹簧68将夹头63 推到开放位置。收容细线电极丝W的丝导管70例如由铜制管构成，插入到杆52 中，由套管54牢固地保持。例如在丝W的直径为100jLim以下的场 合，导管70使用外径约lmm、内径约0.5mm的铜管。导管70的下 端部从杆52的下端突出到丝把持部62的正上方的预定位置。收容于 导管70内部的丝W从导管70的下端开口部突出，保持于相向的夹头 部63间。如图l所示那样，在将头部50连接于驱动轴40的状态下， 导管70位于驱动轴40的内部71。丝导管70的上端部由插入到内部 71上端附近受到固定的圆筒状保持架72沿驱动轴40的长轴Z保持。 这样，当驱动轴40回转时，丝导管70保持于长轴Z上。如图2A所示那样，将头部50可自由装拆地连接于驱动轴40的 连接机构51具有弹簧筒73。弹簧筒73具有朝上方成为细头的圆锥部 74，外装于杆52的上部圆筒部的周围。弹簧筒73的圆锥部74被压入 到形成于驱动轴40下端内面的、朝上方成为细头的圆锥部75进行接 合。然后，具有内螺紋77的螺母76与形成于驱动轴40下端外面的外 螺紋78接合，将弹簧筒73和头部50固定于驱动轴40。当螺母76接 合时，将图中未示出的扳手等适当的工具从形成于壳体部34的开口部 79插入到该壳体部34的内部，螺母76受到保持。然后，驱动电动机 48，使驱动轴40回转，螺母76和驱动轴40的螺紋77、 78接合。如图2A和图2B所示那样，解除机构69具有环状构架80，该环 状构件80围住头部50地支承于下部壳体部34的内侧，保持伸到头部 50周围的线圏81。由磁性材料构成的环状目标环82设于线圏81上， 可朝垂直方向在固定于目标环82上方的限位构件(上部限制部)83 与配置于环82下方的构架部分(下部限制部)84间移动。环85配置 于线圏81的内侧，由螺旋弹簧86朝上方的目标环82施力，与目标环 82 —起保持于图示的上升位置。环85具有朝上方成为细头的内侧表 面(圆锥接合部、圆锥接合面)87。因此，当对线團81加电流时，目
标环82和环85被吸引到下方，朝上方成为细头的环内侧表面87接触 于工作部67,该工作部67和夹头部63被从关闭位置朝开放位置施力， 从丝把持部62释放丝W。在图l中，驱动轴升降控制机构88设于壳体30的上端部，具有 内侧盖板89和外侧盖板90;该内侧盖板89固定于驱动轴40的上端 部，将该驱动轴40的上端开口部封闭；该外侧盖板90固定于壳体30 的上端部，关闭该壳体30的上端开口部。内侧盖板89和外侧盖板90 在上下方向上离开，在其间例如形成约0.5mm的间隙91。为了测定 该间隙91，在外侧盖板卯设有间隙检测器92。因此，根据间隙检测 器92的输出，调整供给到电磁铁装置44、 45的电流，从而可控制驱 动轴40相对壳体30的上升量和下降量即上下振动的振幅。在空气供给机构94中，空气供给管(空气供给部)95沿壳体30 的长轴Z保持于外侧盖板92，其排出口与导管70的上部开放端相向， 从该排出口排出的空气供给到丝导管70。空气供给管95通过空气过 滤器97、空气干燥器98、电磁阀99连接到空气供给源96。下部丝导向构件100具有内径稍比丝W的直径大的垂直丝导孔 101，在驱动轴40的下方，在4吏导孔101与驱动轴40的长轴Z —致 的状态下支承于支承构造11的水平臂102。为了将电力供给到保持于驱动轴40的丝W，电源110连接到壳 体部33。壳体部33收容电刷111,电刷111由弹簧112压接到固定于 驱动轴40周围的导电盘113。因此，从电源UO供给的电力通过壳体 部33、电刷33、及驱动轴40供给。电力从驱动轴40通过头部50的 弹簧筒73,供给到保持于夹头部63的丝W。为了防止电流到电磁铁 装置44、 45和电动机48，在第1与第2壳体部32、 33间配置绝缘体 114，在位于电动机15下方的驱动轴40的中间部分设置绝缘体115。这样构成而组装的放电加工装置10如以下那样动作。收容于丝导 管70的丝W由头部62的丝把持部62把持。丝W的前端(下端)通 过上部丝导向构件61和下部丝导向构件100的丝导孔93、 101延伸到 电介质液体25中的加工区域(加工场所)M，在该处与工件13隔开
很小的放电间隙地相向。在该状态下，从电源110供给的电力供给到 丝W，在丝W的前端与工件13相向的区域形成放电。这样，与丝W 的前端相向的工件13的部分熔化而受到加工。通过放电，使丝W的 前端熔化而消耗。因此，为了在丝W与工件13间形成稳定的放电， 需要依次将丝W供给到放电区域。为此，连续或间歇供给丝W，以 将示出形成于丝W与工件13间的放电间隙的尺寸的两者间的电位差 保持为预定的值。相对放电场所的丝的供给可根据以下说明的各种方法或对其任意 组合地进行。首先，说明使用空气供给机构94的丝W的供给。空气 供给机构94通过空气供给管95将从空气供给源96送出的空气从其上 端开口部供给到丝导管70。供给到丝导管70的空气在该丝导管70的 内部空间形成朝下方移动的空气流，接触于收容在该处的丝W，施加 将该丝W输送到下方的输送力。另外，在解除机构69的线圏81加电 流，朝下方吸引目标环82，反抗弹簧86的弹性力使环85下降。这样， 环85的内侧圓锥面86朝内侧对工作部67施力，将夹头部63和丝把 持部62移动到开放位置，释放丝W。结果，由在丝导管70中流动的 空气使朝下方受力的丝W朝下方移动，将丝W供给到放电场所。丝 W的送出量依存于夹头部的开放时间，所以，由图中未示出的控制部 根据在线圏81加电流的时间进行控制。在停止丝W的供给的场合，断开加到线圏81的电流。这样，环 85由弹簧86的弹性力上升，从工作部67离开。这样，工作部67和 夹头部63由弹簧68的弹性力恢复到关闭位置，把持丝W。此时，由 上述凹部65和突起66的作用，将左右的夹头部63的边界面(丝把持 面)保持在正好与驱动轴40的长轴Z —致的位置。从空气供给源96向空气供给管95的空气的供给可连续地进行， 也可间歇地进4亍。另外，当供给到丝导管70的空气含有湿气时，可能由产生于丝导 管70内面、丝W的外面的水滴使丝W附着于丝导管70的内面。因 此，在本实施形式中，在空气供给管95设置空气干燥器98，这样，
可回收包含于空气中的水分。因此，供给到丝导管70的空气处于干燥 状态，由在丝导管70中流动的空气容易地送出丝W。另外，设于空 气供给管95的空气过滤器97在事先回收包含于空气中的灰尘、水分 及油，由此可进一步保证丝W的顺利供给。另外，也可在丝导管70 的内面涂覆憎水性高的氟类树脂(例如聚四氟乙烯)。或者也可用氟树 脂形成丝导管70。在该场合，丝导管70的内面排斥水滴，可保证良 好的丝W的供给。下面，说明使用升降部14的丝的供给。首先，在解除机构69的 线圏81加电流，使目标环82和环85下降，使夹头部63移动到开放 位置。在该状态下，起动升降部14的电动机15，使供丝部12上升。 此时，从丝把持部62释放的丝W通过与下部丝导孔101的摩擦接触 而禁止上升。然后，当供丝部12移动到预定的高度时，断开供给到线 團81的电流，使丝把持部62的夹头部63返回到关闭位置。此后，根 据需要起动电动机15，使供丝部12和丝W下降与丝W的消耗相应 的量，将丝补充到放电场所M。接下来说明使用设于驱动轴40的电磁铁装置44、 45的供丝。在 该场合，调整加到电磁铁装置44、 45的线圏的电流，将驱动轴40设 定到相对电磁铁装置44、 45下降了最大距离的位置。然后，将电流供 给到解除机构69的线圏81，将丝把持部62的夹头部63设定到开放 位置。然后，改变加到电磁铁装置44、 45的线圏的电流，使驱动轴 40移动到相对电磁铁装置44、 45上升了最大距离的位置。此时，丝 W由与下部丝导孔101的摩擦接触而禁止上升。然后，断开加到解除 机构69的线圏81的电流，使丝把持部62的夹头部63返回到关闭位 置。最后，调整加到电磁铁装置44、 45的线闺的电流，使驱动轴40 与丝W—起移动到相对电磁铁装置44、 45下降了最大距离的位置， 将丝W供给到放电场所。由电磁铁装置44、 45可将驱动轴40例如拉 出约0.5mm。该值相当于内侧盖板89与外侧盖板90间隙91的大小。 因此，通过反复进行上述一连串的动作，可供给必要量(0.5Nmm: N 为反复次数)的丝。在更换丝W的场合，从驱动轴40拆下头部50。此时，从下部壳 体部34的开口部79插入工具(图中未示出)，把持螺母76。然后， 驱动电动机48，使驱动轴40低速回转，解除螺母76的内螺紋77与 驱动轴40的外螺紋78的接合，使头50从驱动轴40分离。接着，在 分离的头部50中，推压从壳体55突出的工作部67，朝开放位置对丝 把持部62的夹头部63施力。接着，取出残留于丝导管70中的丝，将 新的丝插入到丝导管70。然后，将丝的一端侧插通到丝把持部62的 夹头部63间，同时，插通到上部丝导向构件61。最后，解除施加到 工作部67的力，将丝把持部62的夹头部63返回到关闭位置。这样， 插入了新丝的头部50将丝导管70插入到驱动轴40的内部，固定于驱 动轴40的下端部。此时，在将外装于杆52的弹簧筒73插入到驱动轴 40的下端部后，拧紧螺母76，将头50固定于驱动轴40。而且，在将 头部50安装于驱动轴40的状态下，从壳体55突出的工作部67必须 从解除机构69的环85隔开预定距离地离开。为此，例如根据从解除 机构69的下端突出的头部50的长度管理杆52相对驱动轴40的插入 量。丝的更换可使用图3所示自动更换装置自动地进行。丝自动更换 装置120具有固定于图中未示出的固定部的支承构架121和以垂直轴 Z'为中心可自由回转地支承于支承构架121的水平移动构件的托盘 122。在实施形式中，托盘122由L形的构件构成，中央部分支承于 支承构架121。另外，托盘122在处于从垂直轴Z'离开相等距离的 位置的各臂(移动部)123的前端部分具有头保持架124。如图4A~ 图4E所示那样，头保持架124由圆筒状的构件构成，在上部具有与 头部50的下端部形状对应的形状的凹部125，头部50的下端部可插 入到凹部125中。另外，头保持架124关于其中心轴Z'对称地具有 一对突起126，在将头50安装于头保持架124的状态下，将突起126 接合到形成于头50下面的孔127。另外，使得从垂直轴121到头保持 架124的中心轴Z'的距离与从垂直轴121到驱动轴40的中心轴Z 的距离相等。另一方面，在头50的杆52形成外螺紋128，该外螺紋
128与形成于驱动轴40下端的内螺紋129接合。在使用具有这样的构成的自动更换装置120更换头部50的场合， 将收容了未使用的丝的更换用头部50安装于一方的臂123的头保持架 124。此时，在头部50的凹部125中接合头保持架125的突起126。 然后，将另一方的臂123的头保持架124配置到驱动轴40的正下方的 更换装置。在该状态下，使头保持架124的中心轴Z'与驱动轴40的 中心轴Z—致。另外， 一方的臂123的头保持架124处于从更换位置 退避到侧方的退避位置。接着，驱动升降装置14，使供丝部12下降。 另外，对电动机48进行低速驱动，使驱动轴40低速回转。此时的回 转方向为螺紋128、 129松开的方向。结果，当安装于驱动轴40的头 部50嵌入到配置于正下方的头保持架124时，头保持架124的突起 126接合到头部50的凹部125中。此时，头保持架124固定于臂123， 所以，随着驱动轴40的回转，驱动轴40的内螺紋129开始从头保持 架125的外螺紋128松开。当头部50的凹部125接合到头保持架124的突起126时，在电动 机15施加转矩负荷。此时的转矩负荷由附设于电动机48的转矩检测 器(图中未示出)检测，当转矩检测器检测到转矩负荷时，停止升降 装置14的下降动作，之后，使电动机15反转，从而使升降装置14 上升。然而，使驱动轴40回转的电动机48的回转维持。结果，将保 持于头保持架124的头部50留下，驱动轴40—边回转一边上升，螺 紋128、 129的接合脱开，从驱动轴40分离头部50对其进行回收。此 时，也可使加到丝供给部12的上下电磁铁装置44、 45的电流周期性 变化，使驱动轴40上下振动，从而容易地分离螺紋128、 129。另夕卜， 需要使升降装置14的上升速度与螺紋128、 129的分离速度(中心轴 方向的分离速度)大体相等地调整，使得从驱动轴40拆下的头部50 不在头保持架124、臂123施加过大的力，或相反，使得头部50不从 头保持架124脱出。在从驱动轴40回收头部50后，供丝部12上升，直到丝导管70 完全从供丝部12的壳体30脱出。这样，当头部50拆下时，丝自动更
换装置120将托盘122回转卯度或270度，将保持于另 一方的臂123 的更换用头部50移动到头40的下方位置。在该状态下，新的更换用 头部50的中心轴Z'与驱动轴40的中心轴Z—致。然后，驱动升降 装置14的电动机15，使供丝部12朝下方移动，同时，驱动电动机48， 使驱动轴40低速回转。此时的驱动轴40的回转方向处于螺紋128、 129旋紧的方向。另外，电动机15的驱动产生的升降速度与电动机48 的回转产生的螺紋128、 129的接合速度(中心轴方向的接合速度)相 等。这样，驱动轴40的内螺紋129接合于头部50的外螺紋128。当 螺紋128、 129完全地接合时，作用于电动机48的负荷急剧地增加。 该状态由上述转矩检测器130检测，当转矩检测器130检测到转矩上 升时，停止电动机48的驱动，停止驱动轴40的回转，停止电动才几15 的驱动，停止供丝部12的下降。这样，安装了新的头部50的供丝部12由升降装置14上升，头部 50从头保持架124分离。在以上的说明中，虽然将2个头保持架124安装于L形托盘122， 但也可如图5A所示那样，使用具有3个头保持架的T形托盘122' 或图5B所示那样具有4个头保持架的十形托盘122〃 ，或使用具有更 多的头保持架的托盘。通过这样采用具有多个头保持架的托盘，从而 可更筒单地进行头的更换作业。另外，托盘可用手动进行回转，也可 连接于电动机131,由该电动机使托盘回转必要的角度。另外，在以上的说明中，将转矩检测器130安装于电动机48，当 检测到预定的转矩时，停止电动机48的回转，将螺紋128、 129旋紧 到预定的紧固状态，但例如也可如图6所示那样在驱动轴40的内螺紋 129中安装限位构件131，由此使头部50的拧入量为一定。或者也可 通过将螺紋128、 129形成为锥形螺紋，从而使拧入量为一定。另外，在以上说明中，为了接合螺紋128、 129，使驱动轴40回 转，但也可将各头保持架124以其长轴Z'为中心可自由回转地安装 于托盘122,同时，将各可自由回转的头保持架124通过皮带或齿轮 等驱动连接机构连接于电动机，根据该电动机的驱动，使头保持架124
回转。在该场合，驱动轴40需要预先不能回转地保持。禁止驱动轴 40的回转的机构(锁定机构)例如可如图7所示那样实现，即，在驱 动轴40的外周面形成凹部132，另外，在壳体30设置检测凹部132 的检测器133、当该检测器133检测到凹部132时根据输出的信号驱 动的电动机或螺线管等驱动装置134、及根据驱动装置134的驱动在 凹部132进行接合和脱离的锁定销135。禁止驱动轴40的回转的方法 不限于此，也可根据检测器133检测到凹部132时输出的信号驱动电 磁铁44、 45中的任一方，由此吸引圓盘43并进行保持，禁止驱动轴 40的回转。检测器133检测的对象不一定非要为凹部，也可为安装于 驱动轴40的突起、反射部、磁铁。另外，检测器133相应于被检测部 的性质可使用机械式、磁式、或光学式的检测装置。
参照图8可以看出，配置于驱动轴40下方的下部丝导向构件100 用于将丝W维持在中心轴Z上。为此，下部丝导向构件100的丝导 孔101尽可能地形成得较细，与丝W的间隙设计为很小的l~2um。 因此，如图9示意地示出的那样，当加工屑等异物134进入到丝导孔 101或异物135附着于丝W时，丝非常难以通过丝导孔101。另外， 丝的外面与丝导孔101的内面的接触有时也使得丝的插入难以进行。 当在这样的状态下强行地压入丝时，丝折曲。因此，当将丝W插通到 丝导孔101中时， 一边使驱动轴40回转， 一边使加到电磁铁44、 45 的电流周期性变化，从而使丝W上下振动。这样，可容易地除去存在 于丝导孔101中的异物和附着于丝W的异物，结果，可容易地将丝 W插通到丝导孔lOl。具体地说，在丝W使用直径60nm的鴒电极 丝的场合，将驱动轴40的转速设定在约500-约1000rpm的范围，进 行调整，使由电磁铁44、 45产生的振动的频率成为500Hz、振幅2~ 5 u m。
图IO为示出将丝W插通到丝导孔101的另一方法的图，在这里， 将从侧方观察丝W的位移的光学式的测定器140设于头部50与下部 丝导向构件100间。测定器140将使用摄像管的摄像机和光学透镜组 合，对被测定物的明暗的反差进行摄像，例如可使用茨因马T一)日本林式会社以"MODEL100H单轴位移测定器"的商品名提 供的装置。测定器140连接到控制器141的输入部。另外，在控制器 141的输出部通过放大器142连接电动机15。按照这样的构成，由测 定器140对根据驱动轴40的驱动回转的丝W的位移(挠曲)状态进 行摄影。测定器140的测定数据输出到控制器141。控制器141根据 测定数据求出丝W的变形量(挠曲量)，相应于其大小调整放大器142 的输出，调整由电动机15产生的下降速度。具体地说，控制器141 在丝W的变形量超过预定的值时，降低电动机15的转速，相反，在 丝W的变形量达到零或接近其的值时维持电动机15的转速。或者， 当丝W的变形量超过预定值或超过预定量的变形量在大于预定时间 的期间被检测到时，控制器141拉升供丝部12和丝W，当没有丝W 的变形时，再使供丝部12和丝W下降。由于这样相应于测定器140 的测定结果使丝W上升和下降，所以，丝W不折曲、安全地插通到 丝导孔101。另外，在丝W的变形量为预定值以下的场合，也可降低 电动机15的转速，提高丝W的进给速度。这样，可在短时间内将丝 W插通到丝导孔101。图11示出放电加工装置的另一形式。在图示的放电加工装置中， 对从头部50送出的丝W进行引导的下部丝导向构件150与头部50 同样地构成。因此，在以下的说明中，下部丝导向构件150的构成部 分使用在头部50的对应构成部分的符号加上IOO获得的符号。另外， 在本实施形式中，将螺线管170配置到下部丝导向构件150的侧部， 其柱塞171压入从壳体155突出的工作部167，从关闭位置朝释放位 置对丝把持部162的夹头部163施力。下面说明这样构成的供丝部的动作。在工件加工中，柱塞171维 持为突出状态，下部丝导向构件150的夹头部163保持在释放位置。 在该状态下，供丝部12通过上述3个供丝方法中的任一个或其任意的 组合，将丝W送出加工区域。在将丝W维持在现在的位置的状态下， 当驱动轴40相对丝W上升时，使螺线管170的柱塞171后退，用丝 把持部162把持丝W。另外，使解除机构69作动，将头部50的丝把
持部62设定在释放位置。然后，驱动升降装置14的电动机15,使供 丝部12上升。这样，从供丝部12送出丝W。此时丝W的下端部由 下部丝导向构件150的丝把持部162把持，所以，丝W不会随着供丝 部12的上升而上升。此后，在将丝W供给到放电位置的场合，下部 丝导向构件150的螺线管170的柱塞171突出，使丝把持部162的夹 头部163从关闭位置移动到释放位置。这样，以后再次按照上述供丝 方法将丝供给到放电位置。在该实施形式中，将下部丝导向构件150切换成丝把持状态和丝 释放状态的驱动装置不一定非要为螺线管，也可为电动机和由该电动 机的回转动作的构件的组合。图12示出放电加工装置的另一形式。如图所示那样，在本实施形 式中，测定内侧盖板89与外侧盖板90的距离的检测器92配置在驱动 轴40的中心轴Z上。另一方面，为了将空气供给到丝导管70，在内 侧盖板89上，相对长轴Z对称而且朝长轴Z从上方朝下方倾斜地形 成2个或2个以上的空气通道180，从空气供给管95通过各空气通道 180供给的空气朝丝导管70的上端开口部喷吹，供给到丝导管70的 内部，形成丝供给流。按照这样的构成，可将检测器92配置于中心轴 Z上，不会产生由于内侧盖板89的倾斜引起的测量误差。图13示出放电加工装置的另一形式。如图所示那样，在本实施形 式中，在内侧盖板89和外侧盖板90上，分别在中心轴Z上形成贯通 孔191、 192，在该处贯通地配置长尺寸的丝导管70。与此相随，间隙 检测器92从中心轴Z离开，中心轴Z对称地配置。按照该实施形式， 可使用比在上述实施形式中使用的丝更长的丝，所以，丝的更换周期 大幅度变长，生产率大幅度提高。另外，由于将2个检测器92的检测 值平均后计算间隙，所以，可更正确地测量间隙的大小即驱动轴40 的振幅。
基于缸202的驱动，柱塞203将工作部67压入，将丝把持部62从关 闭位置切换到开放位置。另外，在头部50与下部丝导向构件100间配 置丝把持装置204,由此把持丝W。为了在使工作部67与缸202的柱塞203相向的状态下停止驱动轴 40，在壳体30的上部设有停止位置限制部210。如图15所示那样， 停止位置限制部210具有在上部轴承41的上方固定于驱动轴40的齿 轮211和固定于壳体30的检测器212，检测器212检测设在与工作部 67对应的齿轮211的特定位置的被检测部213。检测器212与被检测 部213的组合为任意，例如可利用磁传感器与磁铁、光传感器与遮光 板的组合。另一方面，如图16所示那样，在头部50的外周形成突起 206，与此相应，在插入到头部50与驱动轴40间的弹簧筒73形成突 起接合槽(图中未示出)，只要相对驱动轴40处于稳定关系，即检测 器212处于与被检测部213相向的关系，头部50就可连接于驱动轴 40。驱动轴40具有四边形的横截面形状部214。该横截面形状部214 不一定非要为四边形，也可为六边形或八边形。另一方面，在壳体30 上可相对驱动轴40从水平方向自由进退地设有限制构件215。限制构 件215在与驱动轴40相向的位置设有槽216，该槽216具有宽度比四 边形横截面形状部214的最小宽度稍大的开口 ，在朝驱动轴40进出的 状态下，可用槽216把持四边形横截面形状部214。通常，限制构件 215由收容于壳体30的弹簧217保持在从驱动轴40后退的位置。另 外，限制构件215连接到固定于壳体30的螺线管218，通过驱动螺线 管218,从而可反抗弹簧217的弹性力使限制构件215移动到将限制 构件215接合于驱动轴40而对其进行把持的突出位置。按照具有这样的构成的放电加工装置，在从驱动轴40送出丝W 的场合，根据检测器212的输出驱动螺线管218，使限制构件215从 退避位置移动到突出位置，由限制构件215的前端槽216把持驱动轴 40的四边形横截面形状部214，使驱动轴40在所期望的位置停止。然 后，用丝把持装置204把持丝W。接着，驱动螺线管202，用柱塞203推压丝把持部62的工作部67，将丝把持部62从关闭位置切换到释放 位置。然后，驱动升降装置14，使供丝部12上升。此时，由于丝W 被把持于丝把持装置204，不会与供丝部12 —起上升。当丝W被送 出预定长度时，使缸202停止工作，释放丝把持部62的工作部67， 使丝把持部62把持丝W。另外，使丝把持装置204停止工作，释放 丝W。再使螺线管218停止工作，使限制构件215后退，允许驱动轴 40的回转。在丝W与头部50—起更换的场合，由升降部14使供丝部12上 升，将限制构件215接合于驱动轴40，禁止驱动轴40的回转。然后， 松开螺母76，从驱动轴40拆下头部50和丝导管70。在安装新的丝 W的场合，将弹簧筒73安装于驱动轴40，接着，拧紧螺母76。此时， 驱动轴40的回转由限制构件215禁止，所以，可容易地进行拧紧。最 后，当螺母76的拧紧完成时，限制构件215移动到退避位置，允许驱 动轴40的回转。
权利要求
1.一种放电加工装置，将收容于导管的电极丝供给到被加工物的加工区域；其特征在于具有沿垂直方向配置的空心圆筒状的驱动轴和可自由装拆地设于上述驱动轴的下端的头；该驱动轴具有沿上下方向的中心轴收容导管的空间，该导管收容电极丝；该头具有保持上述导管的第1保持部和保持从上述导管的下端开口突出的电极丝的第2保持部。
2. 根据权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于具有以上 述中心轴为中心可自由回转地支承上述驱动轴的壳体和使上述壳体朝上下方向移动的第l升降部。
3. 根据权利要求2所述的放电加工装置，其特征在于具有相对 上述壳体使上述驱动轴升降的第2升降部。
4.根据权利要求2所述的放电加工装置，其特征在于具有使上 述驱动轴相对上述壳体回转的回转机构。
5. 根据权利要求1~4中任何一项所述的放电加工装置，其特征 在于上述壳体具有在把持上述电极丝的把持状态与释放上述电极丝 的释放状态之间切换上述第2保持部的切换机构。
6. 根据权利要求5所述的放电加工装置，其特征在于上述第2 保持部具有在上述电极丝两侧相向的一对夹头部和朝相向方向对上述一对夹头部施力的弹簧，上述切换机构具有接合部，该接合部相对上 述弹簧的弹性力接合于上述一对夹头部，使上述一对夹头部离开。
7. 根据权利要求l所述的放电加工装置，其特征在于具有按流 体形式连接于上述导管的上端开口的空气供给部，从上述空气供给部 供给的空气从上述导管的上端开口供给到上述导管的内部，在上述导 管的内部形成朝下方输送上述丝的下降空气流。
8. 根据权利要求7所述的放电加工装置，其特征在于上述导管 的内周面由憎水性材料形成。
9. 根据权利要求l所述的放电加工装置，其特征在于具有多个 移动部和头保持架；该多个移动部在位于上述驱动轴下方的更换位置与从上述更换位 置朝侧方退避的退避位置间移动。该头保持架分别设于上述多个移动部，在上述更换位置与安装于 上述驱动轴的头接合，将该头保持为不能回转的状态。
10. 根据权利要求9所述的放电加工装置，其特征在于上述驱 动轴具有内螺紋或外螺紋，上述头具有螺旋接合于上述内螺紋或外螺 紋的外螺紋或内螺紋。
11. 根据权利要求IO所述的放电加工装置，其特征在于在上述 更换位置，在上述头保持架保持上述头的状态下使上述驱动轴回转， 使上述内螺紋和外螺紋相对地回转，在上述驱动轴装拆上述头。
12. 根据权利要求10所述的放电加工装置，其特征在于在上述 更换位置，在上述头保持架保持上述头的状态下使上述头保持架回转， 使上述内螺紋与外螺紋相对地回转，在上述驱动轴装拆上述头。
13. 根据权利要求ll或12所述的放电加工装置，其特征在于 使关于上述中心轴方向的内螺紋与外螺紋的分离速度等于上述第1升 降部产生的上述壳体的上升速度。
14. 根据权利要求11或12所述的放电加工装置，其特征在于 使关于上述中心轴方向的上述内螺紋与外螺紋的接合速度等于上述第 1升降部产生的上述壳体的下降速度。
全文摘要
将收容于导管(70)的电极丝(W)供给到被加工物(13)的加工区域的放电加工装置(10)具有配置于垂直方向的空心圆筒状的驱动轴(40)，该驱动轴(40)具有沿上下方向的中心轴(Z)收容导管的空间，该导管收容电极丝。头(50)具有保持导管的第1保持部(54)和保持从导管的下端开口突出的电极丝的第2保持部(62)，可自由装拆地设于驱动轴的下端。因此，通过更换头，可更换电极丝。
文档编号B23H7/26GK101132879SQ200580048770
公开日2008年2月27日 申请日期2005年2月28日 优先权日2005年2月28日
发明者三宅英孝, 中川孝幸, 今井祥人 申请人:三菱电机株式会社