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【発明の名称】 複合加工装置
【発明者】 【氏名】吉田 伸一

【要約】 【課題】ウォータジェット加工時に、下アームや極間線が邪魔になるとともに、下アームやシール装置にウォータジェット加工の研磨材粒や砥粒を含んだ水が侵入する。

【構成】複合加工装置は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を行なうことができる。加工槽1は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工で共用である。加工槽1内にシャッタ3が設けられる。シャッタ3は、昇降する。シャッタ3は、加工槽1を仕切り、加工槽1に収容空間4を形成する。下アーム5は、下側ガイドアッセンブリ8を支持する。下アーム5は、加工部位9とシャッタ3に仕切られた収容空間4との間を進退する。ウォータジェット加工時に下アーム5は、収容空間4に後退され待避する。ワイヤカット放電加工時に下アーム5は、加工部位9に前進され、リニアモータによってX軸方向とY軸方向に移動する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を行なうことができる複合加工装置において、加工槽と、前記加工槽内に設けられ前記加工槽を仕切り前記加工槽に収容空間を形成するシャッタと、下側ガイドアッセンブリを支持し加工領域と前記シャッタに仕切られる前記収容空間との間を進退する下アームとを備えてなる複合加工装置。
【請求項2】
一端が前記下アームの先端に接続され他端が前記収容空間を形成する前記加工槽の槽壁に設けられた端子に接続された極間線を含んでなる請求項1に記載の複合加工装置。
【請求項3】
前記収容空間を形成する前記加工槽の槽壁に設けられ前記下アームと前記加工槽の槽壁との間をシールするスライドプレートを含むシール装置を含んでなる請求項1に記載の複合加工装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、高圧水によって導電性材料でなる被加工物を任意の形状に切断加工するウォータジェット加工とワイヤ電極を用いて放電によって被加工物を加工するワイヤカット放電加工を実施する複合加工装置に関する。特に、ウォータジェット加工を行なっている間、ワイヤカット放電加工のための下アームが邪魔のない位置に待避する複合加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
超硬合金のような導電性の難切削材を複雑な任意の形状に切断加工することができる加工方法の1つとして、ワイヤカット放電加工方法がある。ワイヤカット放電加工方法は、放電エネルギを利用し非接触で被加工物を加工するので、被加工物の材料が導電性であるならば、難切削材であっても加工形状精度が数μm以下で加工面粗さが数μmRz以下の極めて高精度な加工が可能である。なお、以下、加工形状精度と加工面粗さを合わせて加工精度という。
【0003】
一方、研磨材粒や砥粒を混入させた高圧水をノズルから噴射させて被加工物を切断するアブレーシブウォータジェット加工が知られている。ウォータジェット加工では、単位時間当たりの切削量に換算して、ワイヤカット放電加工の10倍近い加工速度で被加工物を切断することが可能になってきている。しかしながら、ウォータジェット加工のように流体を工具のようにして使用する加工方法は、流体の特性上、ワイヤカット放電加工に比べて加工精度をよくすることが困難である。
【0004】
そこで、ウォータジェット加工の高速加工性能とワイヤカットの高精度を生かすべく、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を1台の加工装置で実施できるようにした複合加工装置が考えられている(特許文献1参照)。
【0005】
複合加工装置におけるワイヤカット放電加工では、ワイヤ電極は、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドとの間に張架され走行案内される。下側ワイヤガイドは、ワイヤ電極に電流を供給する通電体と加工部位に加工液を供給するノズルと一体化されて下側ガイドアッセンブリに収納されている。下側ガイドアッセンブリは、下アームの先端に取り付けられている。下側ワイヤガイドを通ったワイヤ電極は、方向転換プーリを経て下アーム内を搬送され機外に排出される。
【0006】
ウォータジェット加工のキャッチャータンクとワイヤカット放電加工の加工槽は1つのタンクを共用している。以下、このタンクを加工槽と称する。加工槽の後背部側の槽壁には、加工槽と下アームが相対的に移動するときに、下アームが加工槽に対して動くことができるように貫通穴が設けられている。下アームは、加工槽の槽壁を貫通して加工槽の外側で支持されている。下アームと加工槽との間はスライドプレートと呼ばれる遮蔽板を含むシール装置でシールされていて、加工槽内の加工液が加工槽の外に流出しないようにされている。
【0007】
スライドプレートは、加工槽壁に設けられた貫通穴を塞ぐように加工槽の槽壁にシール材を介して設けられる。スライドプレートは、加工槽と相対的に移動するが、シール材によってスライドプレートと加工槽の槽壁との間がシールされる。スライドプレートに穿設された貫通穴にOリングを介して下アームが貫通している。したがって、下アームが加工槽に対してX軸方向(左右方向)とY軸方向(前後方向)の何れに移動しても加工槽から加工液が流出しない。
【0008】
【特許文献1】特開2006−110697号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ウォータジェット加工を行なっている間、供給される加圧水には研磨材粒や砥粒が混入されているため、加工槽に貯留される水に研磨材粒や砥粒が含まれており、下側ワイヤガイドや方向転換プーリに研磨材粒や砥粒が侵入して付着する。そのため、付着した微小な研磨材粒や砥粒によってワイヤガイドが詰まったり、ワイヤ電極の走行が妨げられたり、方向転換プーリなどの部材が磨耗したり駆動しにくくなったりする。
【0010】
また、下側ガイドアッセンブリに収納されている通電体に電力を供給する極間線をウォータジェット加工で傷つけてしまう虞がある。また、複合加工装置におけるウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工の各加工ヘッドがX軸方向とY軸方向に移動する構成の場合は、ウォータジェット加工によって加工槽内に突出して設けられるワイヤカット放電加工の下アームを損傷させる虞があるので、ウォータジェット加工の加工ヘッドの移動できる範囲が小さくなってしまう。
【0011】
また、加工槽内に貯留された水は、複合加工装置のワイヤカット放電加工の下アームをシールしているシール装置を浸漬するので、水に含まれる研磨材粒や砥粒がシール装置に侵入する。侵入した研磨材粒や砥粒はスライドプレートと加工槽の槽壁との間に設けられたシール材やスライドプレートの貫通穴に設けられたOリングなどのシール材に噛んでしまいシール材を劣化させる原因になるとともに、スライドプレートや下アームの相対移動の妨げになる。
【0012】
本発明は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を行なうことができる複合加工装置で、ウォータジェット加工を行なっている間、ワイヤカット放電加工の下アームが邪魔のない位置に待避し加工領域から隔離することができる複合加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工を行なうことができる複合加工装置において、加工槽と、加工槽内に設けられ加工槽を仕切り加工槽に収容空間を形成するシャッタと、下側ガイドアッセンブリを支持し加工領域とシャッタに仕切られる収容空間との間を進退する下アームとを備えてなる。なお、上記収容空間には水が貯留されることがあるが、その場合を含めて空間と称する。
【0014】
好ましくは、一端が下アームの先端に接続され他端が収容空間を形成する加工槽の槽壁に設けられた端子に接続された極間線を含んでなる。
【0015】
また、収容空間を形成する加工槽の槽壁に設けられ下アームと加工槽の槽壁との間をシールするスライドプレートを含むシール装置を含んでなる。
【発明の効果】
【0016】
本発明の複合加工装置は、下アームが加工領域と収容空間との間を進退するので、ウォータジェット加工を行なっている間、加工槽に形成された収容空間にワイヤカット放電加工の下アームの先端側を収容できる。そのため、下アームをウォータジェット加工の妨げにならない位置に待避させておくことができる。そして、下アームが加工槽内の研磨材粒や砥粒が混入した水から隔離されるので、下側ガイドアッセンブリや方向転換プーリに研磨材粒や砥粒が侵入して付着することがない。その結果、研磨材粒や砥粒によってワイヤガイドが詰まったり、ワイヤ電極の走行が妨げられたり、方向転換プーリのような部材の回動が妨げられたり磨耗したりすることがない。
【0017】
極間線は、一端が下側ガイドアッセンブリに接続され他端が収容空間に位置する加工槽の槽壁に固定されており、下アームと一緒に進退し、ウォータジェット加工を行なっている間、収容空間に収容されるので、ウォータジェット加工で誤って極間線を傷つけることがない。
【0018】
シール装置は、上記収容空間に位置する加工槽の側壁にあり、加工槽内の研磨材粒や砥粒が混入した水から隔離されるので、研磨材粒や砥粒がシール装置に侵入しない。その結果、シール材を劣化させたり、スライドプレートの相対移動が阻害されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
図1は、本発明の複合加工装置の下側部分の概容を示す。図1は、下アームが後退し収容空間に配置されている状態を示す。上側部分に設けられるジェットノズルを備えたウォータジェット加工の加工ヘッドとワイヤ電極の案内部材、自動結線装置、上側ガイドアッセンブリ等を備えたワイヤカット放電加工の加工ヘッドは図示省略されている。図2は、図1における下アームを示す。
【0020】
図示しないウォータジェット加工の加工ヘッドとワイヤカット放電加工の加工ヘッドは、リニアモータによってX軸方向(左右方向)とY軸方向(前後方向)に移動する。このときX軸方向の移動では、各加工ヘッドがガイドを共有しており、同軸上を移動する。また、Y軸方向の移動では、各加工ヘッドは独立して移動する。ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の一方の加工を行なうときに一方の加工ヘッドが加工領域に位置し他方の加工ヘッドは邪魔にならない側方の位置に待避される。
【0021】
加工槽1は、ウォータジェット加工のキャッチャータンクとワイヤカット放電加工の加工槽を兼用する。被加工物を取り付けるワークスタンド2は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工と共用である。好ましくは、ワークスタンド2の下側に、高圧のジェットを受けても損傷しない水跳ねを最小限に抑える材質で形成される緩衝部材が設けられる。加工槽1は固定されており、ベッド内まで加工槽1が形成されている。加工槽1内にシャッタ3が設けられる。シャッタ3は、ガイドに沿って昇降する。シャッタ3が上昇したときは、加工槽1を仕切り、加工槽1に下アーム5の先端側を収容できる収容空間4を形成する。
【0022】
下アーム5は、収容空間4を形成する加工槽1の後背部側の槽壁6に設けられた貫通穴7を貫通して設けられる。下側ガイドアッセンブリ8は、下アーム5の先端に取付固定され、下アーム5に支持される。下アーム5は、アクチュエータによってY軸方向に往復移動する。アクチュエータは、実施の形態では、リニアモータ12である。下アーム5は、加工領域9とシャッタ3で仕切られる収容空間4との間を進退する。
【0023】
下アーム5は、ワイヤカット放電加工を行なっている間は、ワイヤカット放電加工の加工ヘッドのY軸方向の移動に同期して加工プログラムに従ってリニアモータ12によってY軸方向に移動する。また、下アーム5は、ワイヤカット放電加工を行なっている間は、加工ヘッドのX軸方向の移動に同期して加工プログラムに従ってリニアモータ13によってX軸方向に移動する。したがって、ワイヤカット放電加工中、加工ヘッドに設けられる上アームの先端に設けられた図示しない上側ガイドアッセンブリ内の上側ワイヤガイドと下側ガイドアッセンブリ8内の下側ワイヤガイドは、X軸方向とY軸方向に同期して移動する。
【0024】
下アーム5は、ウォータジェット加工を行なっている間は、リニアモータ12で後退され、収容空間4内に収容される。下アーム5の先端側が収容空間4内に収容されているときは、シャッタ3は上昇している。ワイヤカット放電加工を行なうときは、シャッタ3を下降して、下アーム5をリニアモータ12で前進し、図示しない上側ワイヤガイドと対向する加工領域9に下側ワイヤガイドが位置するように下側ガイドアッセンブリ8を位置させる。
【0025】
下アーム5と加工槽1との間をシールするシール装置は、スライドプレート10を含んでなる。スライドプレート10は、貫通穴7を塞ぐように図示しないシール材を介して収容空間4を形成する加工槽1の槽壁6にX軸方向にスライド可能に設けられる。加工槽1に対して下アーム5が移動する場合は、スライドプレート10が貫通穴7を塞いだ状態で加工槽1に対してX軸方向に相対的にスライドする。その結果、シール装置のスライドプレート10は下アーム5と加工槽1の槽壁6との間をシールする。
【0026】
スライドプレート10には貫通穴が穿設され、下アーム5が貫通している。スライドプレート10と下アーム5との間には、図示しないOリングのようなシール材でシールされている。したがって、下アーム5がY軸方向に進退するときは、シール材によってシールされている。
【0027】
スライドプレート10を含むシール装置は、収容空間4を形成する加工槽1の後背部側の槽壁6側に設けられている。そのため、シャッタ3が上昇されウォータジェット加工を行なっている間は、ウォータジェット加工で加工槽1に貯留されている研磨材粒や砥粒を含んだ水に接触しない。
【0028】
下側の極間線11は、一端が下アーム5の先端に接続され他端が収容空間4を形成する加工槽1の槽壁6に設けられた端子に固定される。したがって、シャッタ3が上昇されウォータジェット加工を行なっている間は、下アーム5の移動にともなって収容空間4内に引き込まれている。そのため、極間線11は、ウォータジェット加工を行なっている間は、ウォータジェット加工を行なっている加工領域9から離れた収容空間4に位置して隔離されており、ウォータジェット加工で極間線11が損傷することがない。
【0029】
次に、本発明の複合加工装置の動作を説明する。ウォータジェット加工を行なう場合は、リニアモータ12を駆動して下アーム5を加工槽1に形成される収容空間4まで後退させる。したがって、下側ガイドアッセンブリ8や図示しない方向転換プーリのような部材もまた収容空間4内に配置される。
【0030】
ワークスタンド2に図示しない被加工物を取り付ける。被加工物が取り付けられたら、ワークスタンド2に取り付けられた被加工物の下側まで加工槽1に浄化された水を供給する。したがって、被加工物は、水に漬かっていない。そして、シャッタ3を上昇させて加工槽1を仕切り、加工槽1に収容空間4を形成させる。そのため、下側ガイドアッセンブリ8や図示しない方向転換プーリのような部材を含む下アーム5の先端側は、加工領域9から隔離され、収容空間4内で清水に漬かった状態にある。
【0031】
図示しないワイヤカット放電加工の加工ヘッドをX軸方向に移動させて加工の邪魔にならない位置に待避させるとともにウォータジェット加工のジェットノズルを搭載した加工ヘッドをX軸方向に移動させてジェットノズルを加工領域9上に配置する。そして、ジェットノズルから研磨材粒や砥粒を混入した加圧水を供給するとともに、加工プログラムに従ってウォータジェット加工の加工ヘッドをX軸方向およびY軸方向に移動させて、被加工物をウォータジェット加工によって切断する。
【0032】
したがって、ウォータジェット加工を行なっている間、ワイヤカット放電加工の加工ヘッドと下アーム5は、ウォータジェット加工に邪魔にならない位置に待避されているとともに、下アーム5は、ウォータジェット加工によって生じる研磨材粒や砥粒が混入された水から完全に隔離されている。また、下アーム5が貫通する加工槽1の槽壁6の部分も研磨材粒や砥粒が混入された水から完全に隔離され、シール装置に研磨材粒や砥粒が侵入することがない。
【0033】
ワイヤカット放電加工を行なう場合は、シャッタ3を下降させて収容空間4を開放する。加工槽1内の水を排出して加工槽1内を浄化し、図示しないウォータジェット加工の加工ヘッドを邪魔にならない位置に待避させるとともに、ワイヤカット放電加工の加工ヘッドを加工領域9に位置させる。被加工物を加工液によって浸漬してワイヤカット放電加工を行なう場合は、浄化された水(加工液)を加工槽1に供給する。
【0034】
リニアモータ12によって下アーム5を加工領域9に前進させるとともに、リニアモータ13によって下アーム5をX軸方向に移動させ、必要に応じてワイヤカット放電加工の加工ヘッドをX軸方向とY軸方向に移動させて、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドを垂直に配置させる。
【0035】
上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドを垂直に配置させたら、ワイヤ電極を図示しない自動結線装置で挿通結線させ、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドとの間にワイヤ電極を張架する。ワイヤ電極を張架したら、ワイヤ電極の位置決めを行なう。
【0036】
そして、ワイヤカット放電加工のノズルから加工液を供給して図示しないワイヤカット放電加工の加工ヘッドをX軸方向とY軸方向に移動させるとともに、下アーム5を加工プログラムに従って加工ヘッドに同期してX軸方向とY軸方向に移動させ、被加工物に所望のワイヤカット放電加工を行なう。
【0037】
本発明は、具体的な実施の形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形や応用が可能である。例えば、実施の形態の複合加工装置は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の各加工ヘッドと下アームとがX軸方向とY軸方向に移動する構成であるが、テーブルをX軸方向とY軸方向に移動する構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明は、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工の複合加工装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の複合加工装置の下側部分の概容を示す斜視図である。
【図2】本発明の複合加工装置の下アームを示す斜視図である。
【符号の説明】
【0040】
1 加工槽
2 ワークスタンド
3 シャッタ
4 収容空間
5 下アーム
6 槽壁
7 貫通穴
8 下側ガイドアッセンブリ
9 加工領域
10 スライドプレート
11 極間線
12 リニアモータ
13 リニアモータ
【出願人】 【識別番号】000132725
【氏名又は名称】株式会社ソディック
【出願日】 平成18年9月1日(2006.9.1)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−55573(P2008−55573A)
【公開日】 平成20年3月13日(2008.3.13)
【出願番号】 特願2006−237683(P2006−237683)