JP2000225527A

JP2000225527A - 形彫り放電加工機

Info

Publication number: JP2000225527A
Application number: JP11194234A
Authority: JP
Inventors: Hideji Okazaki; 秀二岡崎; Yoshio Nakajima; 祥雄中嶋; Kenji Yamada; 健治山田; Sadao Sano; 定男佐野
Original assignee: KHS KK; Sodick Co Ltd
Current assignee: KHS KK; Sodick Co Ltd
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2000-08-15
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: JP4323011B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リニアモータ駆動制御のＺ軸加工主軸を有する
放電加工機は、比較的軽負荷、小ストロークの加工に
は、高応答、高速送り、高速ジャンプ、そして加工が高
速で高精度と威力を発揮するが、比較的大負荷、大スト
ロークの加工には、あまり適合せず、別途にそのための
放電加工機を用意する必要があった。【解決手段】リニアモータ駆動制御のＺ軸加工主軸を、
該Ｚ軸加工主軸が必要に応じて使用できるようにして、
該Ｚ軸加工主軸をその加工主軸枠体ごと前記Ｚ軸と平行
な軸に送り移動可能にコラムまたはＸ軸移動体に案内保
持させると共に、サーボモータとボールねじ装置と位置
検出装置とによりコラムまたはＸ軸移動体に対し位置出
しサーボ制御送り可能に設け、さらに、前記加工主軸枠
体の下方先端に、前記Ｚ軸の出入り使用が可能なよう
に、大型等の工具電極を取付ける電極取付面板を位置出
し着脱可能に設けて複合主軸装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する発明分野】本発明は、テーブル上の被加
工体を放電加工するための工具電極が取付けられる形彫
り放電加工機の主軸装置、特に、Ｚ軸加工主軸をリニア
モータの可動子クイルとしてリニアモータにより駆動し
て位置決めサーボ制御送りにするように構成した主軸装
置、及びこの主軸装置と回転形サーボモータによりボー
ルねじを回転して駆動する加工主軸を複合して備えた形
彫り放電加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】形彫り放電加工機のＺ軸主軸の送り制御
および高速ジャンプにリニアモータを駆動源として使用
することが、例えば、特開平５−１０４，３３２号公報
によって提案されている。また、その後特開平８−３０
９，６２０号公報によれば、形彫り放電加工機のＸ、
Ｙ、およびＺの全３軸をすべてリニアモータによって駆
動制御することも提案されている。

【０００３】また、本発明者、および本出願人等もＺ軸
主軸をリニアモータによって駆動制御する実用可能な形
彫り放電加工機の開発に努めている。以下、図８乃至図
１４により、そのような形彫り放電加工機の１〜２の構
成例について説明する。

【０００４】図８は、そのようなリニアモータが駆動す
る送り装置を搭載した型彫り放電加工機の全体構成を示
す斜視図で、１０１はベッド、１０２はベッド１０１の
後側部または上面に立設されたコラム、１０３はコラム
１０２前面のベッド１０１上に水平一軸（Ｙ軸）方向に
移動可能に設けたサドル、１０４はサドル１０３上に他
の水平一軸（Ｘ軸）方向に移動可能に設けたテーブル、
１０５はテーブル１０４のコラム１０２前面側に設けた
加工槽で、図示しない被加工体を取り付け、加工液中浸
漬状態で加工電極１０６と相対向配置させる加工テーブ
ルを備えている。

【０００５】１０７は、コラム１０２上部の加工槽１０
５側に延出したコラム前面１０２Ａに取付けられた加工
主軸枠体で、全体として中空柱状体で、下方先端に加工
電極１０６の取付装置１０８Ａを有するほぼ四角柱状の
Ｚ軸クイル１０８を、クイル後面とコラム前面または加
工主軸枠体内面間等に設けた直線案内装置１０９によ
り、鉛直方向への駆動により直線移動自在に内包保持し
て成る。１１０Ａ及び１１０Ｂは、前記Ｚ軸クイル１０
８の鉛直方向と直角な方向の対向側面夫々に移動方向に
沿って所定個数列設される図示しない永久磁石片の磁石
板と微小間隙を介して相対向するように加工主軸枠体１
０７の両側面に設けられるヨークと巻回励磁コイルとか
ら成る一対の電磁石装置、即ち、所謂リニアモータの励
磁固定子で、永久磁石を取付けたＺ軸クイル１０８をリ
ニアモータの磁石板の可動子として移動させるものであ
る。

【０００６】図９は、図８のＡ-Ａ線に沿う加工主軸枠
体１０７部切断平面図、図１０は同じくＢ-Ｂ線に沿う
切断左側面図、また図１１は同じくＣ-Ｃ線に沿う切断
正面図で、前述加工主軸枠体７は、前記図９の平面図で
示すように、この例の場合は断面コの字状であるから、
図示では、例えば直線案内装置１０９のレール１０９Ａ
のように前記コラム前面１０２Ａに取付けられている
が、例えば断面口の字状の場合には、前記レール１０９
ＡやＺ軸クイル１０８の位置を検出するリニアスケール
等は加工主軸枠体１０７の内壁面等の別の位置に設けら
れていることになる。また図示例の場合加工主軸枠体１
０７は前面の一部以上が開閉可能で、内装や組立、調整
を可能としている。

【０００７】Ｚ軸クイル１０８は後述する構成のリニア
モータの可動子として駆動により、高速応答でかつ高速
で、特に電極ジャンプ作動の場合には、好ましくは往復
とも、そして少なくとも長いストロークのジャンプ後の
近接復帰時には加速度が１Ｇ以上にも及ぶ高加速度で加
速されて移動し得るよう、より軽量に構成することが望
ましく、図示の場合四角柱状のＺ軸クイル１０８は、両
側面に、永久磁石片１１１Ａ、１１１Ｂを移動方向に接
着等により列設して設ける必要が有るところから、前記
四角柱状体の軸中心に所望内径の貫通孔１０８Ｂを穿っ
た構成となっているが、例えば、断面平面図がローマ数
字の３又はロの字の如き枠組み構成とすることもでき
る。しかし、更に好ましくは、前記貫通孔１０８Ｂを有
する柱状Ｚ軸クイル１０８の全体を一体のセラミックス
焼結成形体（密度、鉄の約３分の１前後）、例えば酸化
物系のセラミックス、または非酸化物系のセラミック
ス、特に好ましくは、Ｓｉ_３Ｎ_４を主成分とするセラミ
ックス製とするものである。そして、Ｚ軸クイル１０８
に上述のようにセラミックスを採用した場合には、リニ
アモータの可動子として張り付けられた永久磁石片１１
１Ａ、１１１Ｂの相互間等において、良好な磁気回路が
形成されないから、かかる場合には、前記セラミックス
製Ｚ軸クイル１０８の両側面に鉄板等の軟磁性材の磁石
板８Ｃを張りつけた上に永久磁石片１１１Ａ、１１１Ｂ
を張りつけ固定するようにするものである。Ｚ軸クイル
１０８をこのように、特にセラミックス製で、一体の中
空柱状体にすると、軽量であるから、慣性が小で制御の
応答性が高く、熱による膨張や変形も少ないから精度の
高い加工を可能とする送り機構が得られる。なお、Ｚ軸
クイル１０８が鋼製で、一体の中空柱状体であると、断
面寸法が最小にすることができるから、加工主軸が嵩張
らない、コンパクトな送り機構が得られる。

【０００８】而して、Ｚ軸クイル１０８の鉛直方向の移
動を案内する前記直線案内装置１０９は、図示例の場
合、リニアモーションボール（又はローラ）ベアリング
のレール１０９Ａが、２本、所定の間隔を置いて鉛直平
行にコラム前面１０２Ａに取付けられ、これに対しベア
リングブロック９Ｂ、９Ｂが、各レール１０９Ａ毎に２
個、鉛直方向に所定の間隔を置いてＺ軸クイル１０８に
取付けられていて、両者を嵌合組み付け構成されてい
る。

【０００９】１１０Ａ、１１０Ｂは、前記永久磁石片１
１１Ａ、１１１Ｂを夫々鉛直移動方向に取付けたＺ軸ク
イル１０８の両側面に微間隙を介して相対向するように
配置され、加工主軸枠体１０７の側板の窓部１０７Ｂ、
１０７Ｃに夫々取付板１１２Ａ、１１２Ｂにより取付け
られたリニアモータ用の励磁固定子である。この励磁固
定子１１０Ａ、１１０Ｂは、夫々ヨーク１１０ＡＹ、１
１０ＢＹとヨークの櫛歯部に巻回した励磁コイル１１０
ＡＣ、１１０ＢＣとから成り、硅素鋼板等の積層体から
成るヨーク１１０ＡＹ、１１０ＢＹの櫛歯部後方の基部
側の積層部には、冷却流体が流通する冷却パイプ１１４
Ａ、１１４Ｂを挿通する千鳥状の穴が設けられている。

【００１０】図示構成の場合のリニアモータは、コギン
グを減少させるために、永久磁石片１１１Ａ、１１１Ｂ
を列状に片側２列張り付けたＺ軸クイル１０８から成る
可動子と、ヨーク１１０ＡＹ、１１０ＢＹと励磁コイル
１１０ＡＣ、１１０ＢＣとから成る固定子とから成り、
リニアモータの型式としては永久磁石可動型のリニア交
流同期モータ（ＬＳＭ）で、磁石片列に応じ、励磁コイ
ル１１０ＡＣ、１１０ＢＣも、片側夫々２列設けている
が、磁石片列を各１列として励磁コイルを各１個として
も良い。また、当該リニア交流同期モータ（ＬＳＭ）
は、リニア直流モータ（ＬＤＭ）のコイル電流を３相と
したものであるから、リニアモータとしては、このリニ
ア直流モータ（ＬＤＭ）を使用することが出来る。

【００１１】上述のように、Ｚ軸クイル１０８等の構造
体の移動方向と直角水平な左右の両側面にリニアモータ
を形成して設けることにより、クイル１０８の左右両側
におけるリニアモータの可動子と固定子間の磁気吸引力
をバランスさせて打ち消させ、この水平左右方向の力の
打消し合いによりＺ軸クイル１０８の軸運動の真直性を
向上させる。そして、このクイル１０８の左右両側面に
於ける磁気吸引力を平衡させて打消させ得るように、ヨ
ーク１１０ＡＹ、１１０ＢＹの各取付板１１２Ａ、１１
２Ｂの背向板面に分布して設けた押しねじと引きねじに
よる、ヨーク１１０ＡＹ、１１０ＢＹの傾き調整及び／
または前後進位置決めにより、可動子側永久磁石片１１
１Ａ、１１１Ｂの板面と各ヨーク１１０ＡＹ、１１０Ｂ
Ｙ間の間隙を全体的に、かつ左右両側で等しく、図示の
場合左右の各リニアモータの磁気吸引力が等しくなるよ
うに間隙調整を行うものである。勿論、調整設定後は、
前記押しねじと引きねじを、固定剤で固定するようにし
てもよい。

【００１２】１１３は、Ｚ軸クイル１０８のコラム１０
２Ａまたは主軸枠体１０７に対する直線移動位置を検出
するリニアスケールで、図示の場合スケール１１３Ａが
Ｚ軸クイル１０８前面に、これに対向する加工主軸枠体
１０７前方内面にセンサ１１３Ｂが取付けられる。この
リニアスケールが、検出位置信号を移動位置指令信号が
与えられる駆動装置にフィードバックして、駆動装置が
励磁コイル１１０ＡＣ、１１０ＢＣに制御のための作動
信号を出力する。

【００１３】以上の構成では、下方先端に電極取付装置
１０８Ａを有するＺ軸クイル１０８の重量をその重力に
抗して持ち上げておく構成がなく、装置駆動時には、リ
ニアモータにより上向きの制御された推力を作用させて
持ち上げる必要があるが、これではこの推力に見合う電
力消費が大きく、ヨークと励磁コイルから成る電磁石固
定子の冷却問題が生ずる。かかる場合の対応として、Ｚ
軸クイル１０８をコラム１０２または加工主軸枠体１０
７側からＺ軸クイルを吊り下げる手段として、シリンダ
１１５Ａ、ピストン１１５Ｂ、ロッド１１５Ｃ及び図示
しないバルブ、配管等から成るエアバランサ１１５を設
けるのがよい。該エアバランサ１１５は、シリンダ１１
５Ａまたはロッド１１５Ｃの一方をコラム１０２（枠体
１０７）またはＺ軸クイル１０８の一方に固定し、かつ
夫々他方同志を連結乃至固定することによりクイル１０
８をコラム１０２（又は主軸枠体１０７）に懸垂させる
ことができる。しかも、図示例の場合はバランス良く、
かつ省スペース状態とするためにエアバランサ１１５の
シリンダ１１５Ａをクイル１０８の貫通孔１０８Ｂに同
軸状に挿入し、上縁部のフランジ部１１５Ｄでクイル１
０８と連結し、ロッド１１５Ｃの上端を連結部材１１６
を介してコラム１０２等の固定部に連結固定したもので
ある。このような構成により、Ｚ軸の上下方向の長さが
短くなって加工主軸装置がコンパクトになる。

【００１４】そして、図１２に示すように、このエアバ
ランサ１１５にはコンプレッサ等の空気圧源１１８か
ら、約６ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧縮空気が供給され、公知の
フィルタおよびエアドライア等から成る補助機器１９、
例えば設定約５ｋｇｆ／ｃｍ^２のエアレギュレータ１２
０、及び設定約２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２〜４．５ｋｇｆ／
ｃｍ^２のハイリリーフレギュレータ１２１を介して、シ
リンダ１１５Ａの上室１１５ＲＵに圧縮空気が導入され
る。下室１１５ＲＤは実質上大気圧に開放された状態と
する。ハイリリーフレギュレータ１２１の設定圧力はク
イル１０８および電極１０６の総重量に応じて設定され
る。このように圧縮空気が供給されることにより、左右
の両リニアモータが作動して可動子としてのＺ軸クイル
１０８を送り制御及び位置決め制御するときに、エアバ
ランサ１１５がＺ軸クイル１０８とシリンダ１１５Ａと
を一体に懸垂する。ここでクイル１０８が下降送りされ
るとシリンダ１１５Ａの上室１１５ＲＵの空気圧力が増
圧しようとするが、ハイリリーフレギュレータ１２１の
リリーフバルブで一定圧に制御されるので、上室１１５
ＲＵのエアは排出、すなわちリリーフされて一定圧に戻
る。逆にクイル１０８が上昇すると、減圧する上室１１
５ＲＵにエアが急速に送り込まれて一定圧となるように
ハイリリーフレギュレータ１２１が作動する。こうして
Ｚ軸クイル１０８の重量に釣り合うバランス推力を加え
ることによって、Ｚ軸クイル１０８の移動制御時に低イ
ナーシャ（低慣性モーメント）でかつ高速応答な軸移動
制御を可能とするとともに、Ｚ軸クイル１０８の静止制
御時に無負荷状態に近い軸静止制御を可能とする。

【００１５】以上をまとめると、リニアモータをＺ軸加
工主軸の位置決め制御送り手段として設けた好ましい形
彫り放電加工機の主軸装置の大略の構成は、コラムまた
はＸ軸移動体に取付け保持されるＺ軸加工主軸を、下端
に電極取付装置が設けられるＺ軸クイルを直線案内装置
とエアバランサとにより、前記Ｚ軸クイルを同軸状に囲
繞するＺ軸加工主軸枠体に前記Ｚ軸方向の直線往復移動
自在に保持させて構成し、永久磁石片を移動方向に列設
した軟磁性材から成る磁石板と、ヨーク鉄芯と巻回励磁
コイルから成る電磁石とを間隙を置いて相対向配置して
構成されるリニアモータを、前記Ｚ軸クイルの相背向す
る両側面と該両側面と相対向する前記Ｚ軸加工主軸枠体
の両側壁間に設け、前記Ｚ軸加工主軸枠体に対する前記
Ｚ軸クイルの相対的移動位置を検出するように両者間に
取付けられた直線位置検出装置からの検出フィードバッ
ク信号によって前記リニアモータの励磁コイル電流を制
御するようにしたものと言うことになる。

【００１６】このような、Ｚ軸主軸をリニアモータによ
って駆動制御するようにした形彫り放電加工機によれ
ば、微小加工間隙に対して高応答で正確に制御できると
ころから、従来型の回転形のサーボモータとボールねじ
との組合せによるサーボ送り制御方式のものより、常時
より適切に加工間隙距離が維持され、高精度で加工時間
も大凡１／２乃至１／６に短縮できるだけでなく、高加
速度による高速ジャンプが可能となり、特にリブ加工と
称される、加工方向に長尺で断面積の小さい電極による
深穴加工を、電極等から加工間隙に加工液を噴出させな
くても、従来不可能であった深さまで加工が可能になる
と共に、その要する加工時間も大幅に短縮されるという
画期的な効果が確認されて来つつある。

【００１７】図１３、及び図１４は、前述図１０と同様
な構成例の説明図で、図８乃至図１２に図示のものと同
一または同等機能物には、同一の１０の位の数に、前者
２００、後者１００を加算して表示してある。前述図８
乃至図１２に図示説明のものが、Ｚ軸クイル１０８の重
量をその重力に抗して持ち上げるエアバランサ１１５
を、クイル１０８の中空部に同芯に収納させて一体に結
合し、Ｚ軸加工主軸として全長が短く、コンパクトに構
成していたのに対し、前述図１３及び図１４のものは、
何れも、Ｚ軸クイル２０８の中空部に収設したエアバラ
ンサ２１５のピストンロッド２１５Ｃを上方へ引き出し
て、その上端を固定側に固定するための連結部材２１６
または該連結部材２１６に支持された天板材２１６Ａに
固設してクイル２０８を懸垂する構成で、かかる構成に
依れば、Ｚ軸加工主軸として全長が長くなるが、移動側
のクイルの慣性質量が小さくなるので、実用可能な構成
と思惟される。その他図中に於いて、２６６は、シリン
ダ筒２１５Ａの上端に固定して設けられ、所要時にピス
トンロッド２１５ＣをクランプするＺ軸クイル２０８の
落下防止ブレーキ装置、２４５はＺ軸クイル２０８の加
工主軸枠体２０７に対する降下限度を規制する上側スト
ッパ、２４６は同様に上昇限度を規制する下側ストッパ
である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯種の
形彫り放電加工機による加工には様々なものがあり、使
用する工具電極の材質にもよるが、その寸法、形状、及
び重量は大きく変化する。例えば、所謂総型電極と称さ
れる工具電極を使用する場合、大型の電極を使用する場
合がある。斯種の工具電極は、その加工面を予め加工し
ようとするキャビティ形状に加工成形したもので、大
型、高重量のものが多く、高速度でジャンプさせること
が難しい場合がある。このような工具電極を使用する加
工を、多くは小型、軽量の工具電極を使用する前述リブ
加工と同様に、リニアモータによって駆動制御される主
軸に取付け高速度のジャンプ作動を付与して加工しよう
とすると、移動部（工具電極を含むＺ軸主軸部）の慣性
質量が放電加工本体のそれに比較して割合的に大きく、
反作用を受け、移動部の保持や機械全体が弾性歪や振動
を起こすことがあるようになる。

【００１９】また、工具電極の加工面積が大きい場合に
も、引き上げ時に加工間隙に加工液を吸込む負圧が大き
いために、高速度のジャンプをさせることが難しい。ま
たこの場合、上記移動部にエアバランサ等によってカウ
ンタバランサ力が付与されていたとしても、移動部に対
するリニアモータからの付与推力としては極めて大きな
ものが必要となり、効率的に問題があった。即ち、加工
によっては、従来の通常の交流サーボモータとボールね
じを使用する主軸送り装置の使用で十分なものもある。

【００２０】また、先に大型電極で加工し、続いて小型
電極で多数箇所加工を連続してするものなどもある。こ
のように両方の加工が、適宜順を追ってあるような場合
には、１台の放電加工機が、従来のボールねじを介する
駆動装置と、リニアモータ駆動装置を切換使用できるも
のであると種々の面で都合が良い。例えば、１台で、安
価、小床面積となる可能性が高いから、リニアモータ使
用の加工精度、及び性能が維持されているものであれば
勿論良く、また操作、運転上も、連続加工の場合には、
段取り作業が省略されるだけでなく、小型電極による加
工が、高精度で、かつ高速で行えるから望ましいもので
ある。

【００２１】そこで、本発明は、工具電極の重量が比較
的小さいものの場合には、リニアモータによって駆動制
御される加工主軸を使用し、高速ジャンプ等をさせなが
ら放電加工するようにするのに対し、工具電極の重量が
比較的大きいものの場合には、従来形の主軸移動装置、
即ち、回転形のサーボモータとボールねじの組合わせか
らなる軸移動装置によって、従来例により軸制御が為さ
れる複合主軸装置を備えた放電加工機を提供することを
目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前述の本発明の目的は、
（１）形彫り放電加工機であって、コラムまたはＸ軸移
動体に取付け保持されるＺ軸加工主軸を、下端に電極取
付装置が設けられるＺ軸クイルを囲繞するＺ軸加工主軸
枠体に直線案内装置により前記Ｚ軸方向の直線往復移動
自在に保持させて構成し、永久磁石片を移動方向に列設
した軟磁性材から成る磁石板と、励磁電磁石とを間隙を
置いて相対向配置して構成されるリニアモータを、前記
Ｚ軸クイルの相背向する両側面と該両側面と相対向する
前記Ｚ軸加工主軸枠体の両側壁間に設け、前記Ｚ軸加工
主軸枠体に対する前記Ｚ軸クイルの相対的移動位置を検
出するように両者間に取付けられた直線位置検出装置か
らの検出フィードバック信号によって前記リニアモータ
の励磁電流を制御するようにしたＺ軸加工主軸のサーボ
制御送り機構と、前記Ｚ軸加工主軸が前記Ｚ軸加工主軸
枠体部において前記コラムまたはＸ軸移動体に前記Ｚ軸
に平行に直線案内装置により案内保持されると共に、該
Ｚ軸加工主軸枠体の下端に工具電極または電極取付面板
を取付ける電極取付手段を設けて第２のＺ軸加工主軸を
構成させ、該第２のＺ軸加工主軸に前記コラムまたはＸ
軸移動体に対する、送りを与える回転形のサーボモー
タ、該サーボモータの回転出力軸に連結されたボールね
じのねじ軸、前記Ｚ軸加工主軸枠体に固着したボールね
じのナット、及び前記Ｚ軸加工主軸枠体の前記コラムま
たはＸ軸移動体に対する相対的な移動位置を検出するよ
うに設けた位置検出装置からの検出フィードバック信号
によって前記サーボモータの駆動装置の出力を制御する
ようにした第２のＺ軸加工主軸のサーボ制御送り機構と
を備えた形彫り放電加工機とすることにより達成され
る。

【００２３】また、前述の本発明の目的は、（２）コラ
ムまたはＸ軸移動体に取付け保持されるＺ軸加工主軸
を、下端に電極取付装置が設けられるＺ軸クイルを直線
案内装置とエアバランサとにより、前記Ｚ軸クイルを同
軸状に囲繞するＺ軸加工主軸枠体に前記Ｚ軸方向の直線
往復移動自在に保持させて構成し、永久磁石片を移動方
向に列設した軟磁性材から成る磁石板と、ヨーク鉄芯と
巻回励磁コイルから成る電磁石とを間隙を置いて相対向
配置して構成されるリニアモータを、前記Ｚ軸クイルの
相背向する両側面と該両側面と相対向する前記Ｚ軸加工
主軸枠体の両側壁間に設け、前記Ｚ軸加工主軸枠体に対
する前記Ｚ軸クイルの相対的移動位置を検出するように
両者間に取付けられた直線位置検出装置からの検出フィ
ードバック信号によって前記リニアモータの励磁コイル
電流を制御するようにした形彫り放電加工機であって、
更に、前記Ｚ軸加工主軸が前記Ｚ軸加工主軸枠体部にお
いて前記コラムまたはＸ軸移動体に前記Ｚ軸に平行に直
線案内装置により案内保持されると共にカウンタバラン
サ手段によりコラムまたはＸ軸移動体に吊持保持させて
第２のＺ軸加工主軸を構成させ、そして、前記Ｚ軸加工
主軸枠体の下端の、前記Ｚ軸クイルの電極取付装置が出
入り可能な開口に、工具電極または電極取付面板を取付
ける電極取付手段と、また前記第２のＺ軸加工主軸の前
記コラムまたはＸ軸移動体に対する位置決めサーボ制御
送り機構が、回転形のサーボモータ、該サーボモータの
回転出力軸に連結されたボールねじのねじ軸、前記Ｚ軸
加工主軸枠体に固着したボールねじのナット、及び前記
Ｚ軸加工主軸枠体の前記コラムまたはＸ軸移動体に対す
る相対的な移動位置を検出してサーボモータの駆動装置
にフィードバック信号を出力する位置検出装置を備えた
形彫り放電加工機とすることにより達成される。

【００２４】また、前述の本発明の目的は、（３）コラ
ムまたはＸ軸移動体に取付け保持されるＺ軸加工主軸
を、下端に電極取付装置が設けられるＺ軸クイルを直線
案内装置とエアバランサとにより、前記Ｚ軸クイルを同
軸状に囲繞するＺ軸加工主軸枠体に前記Ｚ軸方向の直線
往復移動自在に保持させて構成し、永久磁石片を移動方
向に列設した軟磁性材から成る磁石板と、ヨーク鉄芯と
巻回励磁コイルから成る電磁石とを間隙を置いて相対向
配置して構成されるリニアモータを、前記Ｚ軸クイルの
相背向する両側面と該両側面と相対向する前記Ｚ軸加工
主軸枠体の両側壁間に設け、前記Ｚ軸加工主軸枠体に対
する前記Ｚ軸クイルの相対的移動位置を検出するように
両者間に取付けられた直線位置検出装置からの検出フィ
ードバック信号によって前記リニアモータの励磁コイル
電流を制御するようにした形彫り放電加工機であって、
更に、前記Ｚ軸加工主軸が前記Ｚ軸加工主軸枠体部にお
いて前記コラムまたはＸ軸移動体に前記Ｚ軸に平行に直
線案内装置により案内保持されると共にカウンタバラン
サ手段によりコラムまたはＸ軸移動体に吊持保持させて
第２のＺ軸加工主軸を構成させ、そして、前記Ｚ軸加工
主軸枠体の下端の、前記Ｚ軸クイルの電極取付装置が出
入り可能な開口に、工具電極または電極取付面板を取付
ける電極取付手段と、また前記第２のＺ軸加工主軸の前
記コラムまたはＸ軸移動体に対する位置決めサーボ制御
送り機構が、回転形の交流サーボモータ、該交流サーボ
モータの回転出力軸に連結されたボールねじのねじ軸、
前記Ｚ軸加工主軸枠体に固着したボールねじのナット、
及び前記Ｚ軸加工主軸枠体の前記コラムまたはＸ軸移動
体に対する相対的な移動位置を検出して交流サーボモー
タの駆動装置にフィードバック信号を出力する前記交流
サーボモータの回転軸に連結されたロータリエンコーダ
装置を備えた形彫り放電加工機とすることにより達成さ
れる。

【００２５】また、前述の本発明の目的は、（４）コラ
ムまたはＸ軸移動体に取付け保持されるＺ軸加工主軸
を、下端に比較的小型、軽量の電極が取付けられる電極
取付装置が設けられるＺ軸クイルを、比較的小ストロー
クの直線案内装置とエアバランサとにより、該Ｚ軸クイ
ルを同軸状に囲繞するＺ軸加工主軸枠体に前記Ｚ軸方向
の直線往復移動自在に保持させて構成し、永久磁石片を
移動方向に列設した軟磁性材から成る磁石板と、ヨーク
鉄芯と巻回励磁コイルから成る電磁石とを間隙を置いて
相対向配置して構成されるリニアモータを、前記Ｚ軸ク
イルの相背向する両側面と該両側面と相対向する前記Ｚ
軸加工主軸枠体の両側壁間に設け、前記Ｚ軸加工主軸枠
体に対する前記Ｚ軸クイルの相対的移動位置を検出する
ように両者間に取付けられた直線位置検出装置からの検
出フィードバック信号によって前記リニアモータの励磁
コイル電流を制御するようにした形彫り放電加工機であ
って、更に、前記Ｚ軸加工主軸が前記Ｚ軸加工主軸枠体
部において前記コラムまたはＸ軸移動体に前記Ｚ軸に平
行に比較的長ストロークの直線案内装置により案内保持
されると共にカウンタバランサ手段によりコラムまたは
Ｘ軸移動体に吊持保持させて第２のＺ軸加工主軸を構成
させ、そして、前記Ｚ軸加工主軸枠体の下端の、前記Ｚ
軸クイルの電極取付装置が出入り可能な開口に、工具電
極または電極取付面板を取付ける電極取付手段と、また
前記第２のＺ軸加工主軸の前記コラムまたはＸ軸移動体
に対する位置決めサーボ制御送り機構が、前記コラムま
たはＸ軸移動体に設けられる回転型のサーボモータと、
前記コラムまたは、またはＸ軸移動体に前記Ｚ軸加工主
軸と平行で回転自在に設けられ前記サーボモータの回転
出力軸に連結されるボールねじのねじ軸と、前記Ｚ軸加
工主軸枠体に固着され前記ねじ軸と螺合するボールねじ
のナットと、前記コラムまたはＸ軸移動に対する前記Ｚ
軸加工主軸枠体の相対的移動位置を検出する位置検出装
置と、該検出装置の検出フィードバック信号によって制
御され、前記サーボモータに動作電流を出力するサーボ
モータの駆動装置を備えた形彫り放電加工機とすること
により達成される。

【００２６】また、前述の本発明の目的は、（５）前記
Ｚ軸クイルが軟磁性材から構成され、前記リニアモータ
を構成する永久磁石片が、前記軟磁性材Ｚ軸クイルの相
背向する側面に直接接着されて、Ｚ軸クイルがリニアモ
ータの磁石板可動子を兼用するようにした前記（１）、
（２）、（３）または（４）に記載の形彫り放電加工機
とすることにより達成される。

【００２７】また、前述の本発明の目的は、（６）前記
Ｚ軸クイルが、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物系、ＳｉＣ等の炭
化物系、若しくはＳｉ_３Ｎ_４等の窒化物系のセラミック
ス、または軽量合金を透過性のプリフオームセラミック
スに浸透させて成る金属マトリックス・セラミックス複
合体から成る前記（１）、（２）、（３）または（４）
に記載の形彫り放電加工機とすることにより達成され
る。

【００２８】また、前述の本発明の目的は、（７）前記
加工主軸枠体下方端の電極取付手段に対する工具電極ま
たは電極取付面板の着脱により、作動する電極検出手段
が設けられ、前記電極または面板の装着時には、Ｚ軸ク
イルのリニアモータ駆動装置が不作動で、前記Ｚ軸加工
主軸枠体駆動の位置決め及びサーボ制御送り装置が作動
可能に設定される前記（１）、（２）、（３）または
（４）に記載の形彫り放電加工機とすることにより達成
される。

【００２９】また、前述の本発明の目的は、（８）前記
電極検出手段が電極、または該電極を取付ける面板の取
付けを検出したときに、形彫り放電加工機の制御装置が
前記Ｚ軸クイルの加工主軸をロックして不作動とし、前
記電極検出手段が電極、または該電極を取付ける面板の
取外しを検出したときに、前記形彫り放電加工機の制御
装置が前記２つの加工主軸のいずれも択一的に移動制御
可能にするとともに、Ｚ軸クイルの加工主軸によっての
み加工が可能になるように、２つの加工主軸の制御を切
り換える前記（７）に記載の形彫り放電加工機とするこ
とにより達成される。

【００３０】また、前述の本発明の目的は、（９）前記
Ｚ軸クイルの相背向する両側面に取付けられるリニアモ
ータの可動子が、前記永久磁石片を取付けた磁石板であ
ることを特徴とする前記（１）、（２）、（３）または
（４）に記載の形彫り放電加工機とすることにより達成
される。

【００３１】また、前述の本発明の目的は、（１０）前
記Ｚ軸クイルに対する直線案内装置が、Ｚ軸クイルの背
面コラム側のＺ軸加工主軸枠体の内壁面に設けられ、前
記一対のリニアモータの可動子がＺ軸クイルの左右の両
側面に設けられて成るものであることを特徴とする前記
（１）、（２）、（３）、（４）または（９）にに記載
の形彫り放電加工機とすることにより達成される。

【００３２】また、前述の本発明の目的は、（１１）前
記Ｚ軸クイルをその重量に釣合う反力を加えて移動自在
に前記Ｚ軸加工主軸枠体に保持させる構成が、シリンダ
を前記のＺ軸加工主軸枠体に、そしてピストンに連結さ
れたピストンロッドをＺ軸クイルに夫々連結すると共
に、前記ピストンロッドのシリンダからの出入りを挟持
固定可能なＺ軸加工主軸のロック装置が設けられている
前記（２）、（３）または（４）に記載の形彫り放電加
工機とすることにより達成される。

【００３３】また、前述の本発明の目的は、（１２）前
記Ｚ軸加工主軸枠体を、コラムまたはＸ軸移動体に対す
る鉛直方向所望の位置に於いて、コラムまたはＸ軸移動
体に一体に連結固定する第２のＺ軸加工主軸のロック装
置が設けられ、該ロック装置による前記Ｚ軸加工主軸枠
体のロックが為された状態において、前記Ｚ軸クイルを
リニアモータで駆動制御した放電加工が実行可能となる
構成である前記（１）、（２）、（３）または（４）に
記載の形彫り放電加工機とすることにより達成される。

【００３４】また、前述の本発明の目的は、（１３）前
記電極検出手段が電極、または該電極を取付ける面板の
取付けを検出したときに、形彫り放電加工機の制御装置
が前記第２のＺ軸加工主軸をＺ軸として認識し、前記電
極検出手段が電極、または該電極を取付ける面板の取外
しを検出したときに、前記形彫り放電加工機の制御装置
が前記Ｚ軸クイルの加工主軸をＺ軸として認識して、前
記制御装置が前記２つの加工主軸のいずれかをＺ軸とし
て軸移動制御するとともに、該制御装置の表示装置の加
工主軸に関する表示が前記２つの加工主軸のいずれかを
Ｚ軸として表示するように切り換える前記（７）、また
は（８）に記載の形彫り放電加工機とすることにより達
成される。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示したより好ま
しい実施例を基に説明する。図１は、前記本発明複合主
軸装置の実施例構成を説明するための側面縦断面図、図
２は同じく正面縦断面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う
横断平面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う底面図、図５
は図１の側面の外観概略図、また図６は図１の、図７は
同じく２の各所定部分の拡大断面図である。なお、以下
において、説明の硬宜上、前述したようなリニアモータ
を位置決め制御送り手段として有するリニアモータ駆動
の加工主軸装置をＺ軸、これを含んで全体として軸送り
移動可能な加工主軸を第２の加工主軸として、この第２
の加工主軸装置部分から説明する。

【００３６】図に於いて、１はコラムまたはＸ軸移動体
で、図示しない形彫り放電加工機の構成が、ベッド上を
１軸Ｘ方向に移動するサドルを設け、該サドル上を直交
Ｙ軸方向に移動するように設けたテーブル上に、ワーク
を取付ける載物台が設けられている場合には、前記１
が、ベッドの側部または側部上に設けられた固定のコラ
ムであるのに対し、前記載物台がベッド上で固定でさ
れ、Ｘ軸移動体とＹ軸移動体で、Ｚ軸主軸装置側がＸＹ
直交軸方向に移動する場合には、前記１はＸ軸移動体ま
たはこれに取付けられた加工ヘッドで、サーボモータ２
が取付けられている。サーボモータ２は、好ましくは、
ブレーキ２Ａ付きの交流サーボモータで、その回転出力
軸は前記コラムまたはＸ軸移動体１に、回転自在で軸方
向の移動を拘束して取付けられたボールねじ３のねじ軸
３Ａにカップリング３Ｃ及び前記ブレーキ２Ａを介して
連結され、該ボールねじ３のナット３ＢはＺ軸加工主軸
のＺ軸加工主軸枠体４に連結固定される。

【００３７】前記Ｚ軸加工主軸枠体４は、下方先端に電
極取付面板５を着脱自在に取付け、全体として中空柱状
の主として大きな電極を取付けて加工する大負荷大スト
ローク用に形成された加工主軸、すなわち、第２の加工
主軸で、コラムまたはＸ軸移動体１前面と相対向する後
側側面にＺ軸と平行な直線案内用の直動軸受レール６Ａ
が２条取付けられており、該各レール６Ａ上で、コラム
またはＸ軸移動体１前面に取付けられた上下一対の各直
動軸受ブロック６Ｂにより軸受案内される。サーボモー
タ２の制御回転により、第２の加工主軸として作動する
前記Ｚ軸加工主軸枠体４の軸方向の位置決め及びサーボ
送り制御は、図示しないセンサ及びリニアスケール、ま
たは図示のようなロータリエンコーダ７により検出され
た、検出信号をＮＣ等の制御装置にフィードバックし
て、モータ駆動装置を制御することによって行われる。

【００３８】図１、図２、及び図５に於いて、前記第２
の加工主軸のＺ軸加工主軸枠体４は、コラムまたはＸ軸
移動体１に対してほぼ最上位の位置に位置している。電
極取付面板５は、絶縁板５Ａ及び面板取付板５Ｂを介し
て、下方へ伸長するＺ軸加工主軸枠体４の端面に着脱自
在に取付けられる。そして、放電加工用総型電極で加工
する際に、所望の放電加工用総型電極またはこれを取付
けた電極ホルダが電極取付面板５下面のＴ溝に適宜の工
具で取付けられる。Ｚ軸加工主軸枠体４の下端は、コラ
ムまたはＸ軸移動体１下面から前面側へ延在するように
取付けられた底板８の穴８Ａから下方へ突出している。
そして、底板８の両側周縁及び前縁からは、コラムまた
はＸ軸移動体１とＺ軸加工主軸枠体４の側面に沿って立
ち上がる側面カバー９及び図示しない正面カバー９が設
けられ、之等カバー９の上部は、昇降するＺ軸加工主軸
枠体４及びコラムまたはＸ軸移動体１上部のサーボモー
タ２を取囲むように形成される。また、下部側に於いて
は、前記Ｚ軸加工主軸枠体４下方先端の面板取付板５Ｂ
と底板８の穴８Ａの周囲との間には、Ｚ軸加工主軸枠体
４の下方先端を取囲むように防塵蛇腹１０が設けてあ
る。

【００３９】また、前述のような第２のＺ軸加工主軸で
ある前記Ｚ軸加工主軸枠体４には、後述するリニアモー
タ駆動の、Ｚ軸加工主軸を含む全重量に釣り合う反力を
加える図示しないカウンタバランサがコラム１またはＹ
軸移動体内部またはその廻りから吊持されており、Ｚ軸
加工主軸枠体４の外周両側部に設けた吊具治具１１Ａ部
に於いてワイヤ１１Ｂを介して前記重錘のカウンタバラ
ンサ手段が接続されている。また、Ｚ軸加工主軸枠体４
の両側面の適宜の高さ位置部分とコラムまたはＸ軸移動
体１との間には、前記コラムまたはＸ軸移動体１側に固
定したブラケット１２Ａとこれに取付けたエアシリンダ
１２Ｂから成るＺ軸加工主軸枠体４をコラムまたはＸ軸
移動体１に対してピストンロッドで押圧して固定する第
２のＺ軸加工主軸のロック装置１２が設けられている。
前述リニアモータ駆動のＺ軸加工主軸使用時には、ボー
ルねじ３のねじ軸３Ａのモータブレーキ２Ａによる挟持
ロックと同時に前記ロック装置１２が動作してＺ軸加工
主軸枠体４が固定される。

【００４０】１３は、下端にスペーサ２２を介して電極
取付装置２０、例えばＣ軸ユニット２０Ａが取付可能な
全体として中空柱状で、断面が好ましくは方形の加工主
軸で、主として小さい電極を取付けて加工する軽負荷
用、かつ高応答性で高速作動用の加工主軸であり、前述
クイル１０８と同等のＺ軸クイルである。このＺ軸クイ
ル１３は、前記Ｚ軸加工主軸枠体４内にほぼ同芯に配設
され、該Ｚ軸加工主軸枠体４に対して相対的に平行移動
し得るように、主軸枠体４内面の前面側とＺ軸クイル１
３の後面側との間に設けた直動軸受レール１５Ａと直動
軸受ブロック１５Ｂとにより直線案内されると共に、Ｚ
軸クイル１３部分の重量に釣り合う反力を加えるエアバ
ランサ１６をＺ軸主軸枠体４とクイル間に設けて結合さ
せることによりＺ軸クイル１３を固定されたＺ軸加工主
軸枠体４に保持させて第２のＺ軸加工主軸として作動さ
せる。

【００４１】図示実施例の場合、エアバランサ１６は、
図示しないピストンに繋がるピストンロッド１６Ｂがカ
ップリングを介してＺ軸クイル１３の上端に同芯に連結
され、シリンダ１６Ａの他端部が第２のＺ軸加工主軸４
の上端部に固定保持されている。そして、エアバランサ
１６に、図示しない圧縮空気圧源からの圧縮空気が電空
エアレギュレータやハイレリーフエアレギュレータ等を
介して供給される。この空気圧力は、Ｚ軸クイル１３の
静止時に後述リニアモータ１８の励磁コイル励磁電流が
零（Ｚ軸クイルの重量保持推力零）となるように調整供
給される。１７は、シリンダ１６Ａの下端に固定して設
けられ、所要時にピストンロッド１６Ｂをクランプする
Ｚ軸クイル１３のロック装置で、停電時とかの要非常停
止時や、Ｚ軸クイルの加工主軸としての不使用時に、供
給空気圧の遮断によりクランプ等を閉めてＺ軸クイル１
３をＺ軸加工主軸枠体４に固定するものである。

【００４２】１８は、Ｚ軸クイル１３の前記直線案内装
置１５を設けた側面と交叉し相対向する両側面と、該両
側面と相対向するＺ軸加工主軸枠体４の両側面に夫々設
けられたリニアモータで、図示実施例の場合のリニアモ
ータは、その種類としてはリニア交流同期モータであっ
て、該リニアモータ１８は永久磁石片１８ａを移動軸方
向に列設した界磁形成用磁石板１８Ａと、ヨーク鉄芯と
励磁コイルから成る電機子コイル用電磁石１８Ｂとから
成る。図示実施例の場合、上記磁石板１８Ａ側を可動子
とすべく、磁石板１８Ａが上記Ｚ軸クイル１３の相背向
する両側面に取付られ、之に対向するＺ軸加工主軸枠体
４両側面に形成した取付窓部４Ａに前記電磁石１８Ｂが
固定子として取付板１８Ｃにより窓部４Ａに嵌め込み取
り付けられる。この場合可動子が所望微小間隙を全体的
に均一に保った状態で移動するように、取付けられる。

【００４３】１９は、Ｚ軸クイル１３のＺ軸加工主軸枠
体４に対する直線移動位置を検出するリニアスケール装
置で、図示の場合スケール１９ＡがＺ軸クイル１３の前
面に、これに対向するＺ軸加工主軸枠体４の前面壁の内
面にセンサ１９Ｂが取付けられ、検出信号をＮＣ装置等
から移動位置指令信号が与えられるリニアモータの駆動
装置にフィードバックして、該駆動装置は、電磁石１８
Ｂの励磁コイルに作動電流信号を制御して出力する。

【００４４】図１及び図２の図示実施例の場合、Ｚ軸ク
イル１３の下端に絶縁板２１を介して取付けられたスペ
ーサ２２の下端に電極取付チャックを有する、回転割出
しモータや回転エンコーダを内蔵するＣ軸ユニット２０
Ａが電極取付装置２０として取付けられている場合が示
されている。ただし、これは、特異な構成で、これを図
２により説明すると、Ｚ軸クイル１３の下方先端にはＣ
軸ユニット２０Ａの頭部を挿入するための拡径部が形成
され、該拡径部に穴明き円板状の絶縁体２１及び円筒状
のスペーサ２２が設けられ、これにＣ軸ユニット２０Ａ
がクイル１３先端に正確に角度位置決めされて同芯に取
付け固定される。また、上記絶縁体２１より上部のリニ
アモータのギャップ部への塵埃の侵入を防止するための
蛇腹２３が、拡径部を囲んでいる。通常使用される、回
転割出しモータや回転エンコーダを内蔵しない、単に電
極を取付けるだけの電極取付装置２０を装着する場合、
該電極取付装置も同様にスペーサ２２を介して固定され
る。ただし、何れの電極取付装置２０を装着しても電極
取付チャックが同じ位置になるように、各種の電極取付
装置毎に対応するスペーサ２２の寸法が決められてい
る。

【００４５】図１、図２、及び図４に示すように、Ｚ軸
加工主軸枠体４下先端の面板取付板５Ｂには、Ｚ軸クイ
ル１３先端の前記電極取付装置２０がＺ軸の加工軸送り
により出入りする開口５Ｃが形成されており、また電極
取付面板５を取付ける時の位置決めブロック５Ｄ設けら
れている。さらに図６に一部を拡大して示したように、
電極取付面板５を面板取付板５Ｂに取付けた時、即ち、
電極取付面板５に放電加工用電極を取付けて加工を行う
際に、リニアモータ１８によって駆動される軽負荷用の
Ｚ軸クイル１３の加工主軸を不作動状態に保持して、第
２のＺ軸加工主軸用のＺ軸加工主軸枠体４をサーボモー
タ２によって加工主軸として作動させるために、電極取
付面板５の有無を検出する電極検出手段２４が設けられ
ている。この電極検出手段２４は、面板取付検出リミッ
トスイッチ２４Ａ及びその操作ピン２４Ｂおよびばね２
４Ｃとを少なくとも含み、操作ピン２４Ｂが、面板取付
板５Ｂの電極取付面板５が取り付けられる面にその先端
を突き出すようにばね２４Ｃによって押圧されて面板取
付板５Ｂの透孔に進退自在に挿嵌されている。そして、
電極取付面板５が面板取付板５Ｂに固定されるとき、操
作ピン２４Ｂが面板取付検出リミットスイッチ２４Ａの
アクチュエータを押すことによって電極の取付を検出す
る。

【００４６】電極取付面板５及び電極検出手段２４廻り
の組合わせ及び構成としては、諸種変更構成による実施
が可能である。例えば、電極取付面板５と面板取付板５
Ｂとを一つのものとする構成では、該電極取付面板５を
Ｚ軸加工主軸枠体４の下端に絶縁板５Ａを介して直接取
付ける。この場合、電極取付面板５に電極取付装置２０
が進退する開口５Ｃが設けられる。また、電極検出手段
２４の操作ピン２４Ｂは、電極取付面板５に直接取り付
けられる。なお、電極検出手段２４は、リミットスイッ
チや操作ピンを使用するものに限らず、公知の近接スイ
ッチ等を電極取付面板５に取り付けたものであっても良
い。

【００４７】また、図２の一部の拡大図である図７は放
電加工用電源の出力端子の一方が直接電極取付面板５Ｂ
に接続されるところから、面板取付板５Ｂが、Ｚ軸加工
主軸枠体４の先端面に対して、電気的に絶縁して取付け
固定されている構成例を示すもので、面板取付板５Ｂ
が、ボルト５Ｅにより絶縁板５Ａを介して取付けられ、
絶縁ブッシュ５Ｆと絶縁ワッシャ５Ｇを介装して締付け
られる。また、面板取付板５Ｂのボルト５Ｅ取付穴が絶
縁蓋５Ｈによって塞がれる。

【００４８】Ｚ軸加工主軸枠体４を第２のＺ軸として昇
降作動させ、電極取付面板５に取付けた工具電極により
ワークを加工する際の放電加工源からの電極側への給電
は、電源から放電加工機本体、例えば、コラムに設けた
中継盤を介して、所謂極間線を使用して前記面板５の適
宜の位置に形成した端子に接続される。Ｚ軸クイル１３
の電極取付装置２０、例えばＣ軸ユニット２０Ａのチャ
ックに取付けた電極へ給電するために、上記中継盤から
の極間線が、Ｚ軸加工主軸枠体４の頂上部等から内部へ
と導入され、電極取付装置２０に接続される。なお、何
れの加工主軸によって加工するかによって、当該加工主
軸に接続される極間線を切換使用するようになることが
好ましい。

【００４９】以上が、回転形の交流等のサーボモータと
ボールねじを用いる方式の軸送り駆動装置を、大負荷大
ストローク用の第２のＺ軸加工主軸として、またリニア
モータを駆動源とする高応答の直線軸送り駆動装置を、
軽負荷小ストローク用のＺ軸加工主軸として１台の形彫
り放電加工機として構成した場合の構成で、コンパクト
にして操作性が良く、かつ性能発揮がより確実と思われ
る一実施例装置の例であるが、種々の変更及び改変が可
能なこと明らかである。

【００５０】被駆動送り主軸、特にリニアモータによっ
て送り駆動されるＺ軸クイル、本発明の場合は好ましく
は方形のＺ軸クイル１３を、Ａｌ_２Ｏ_３系やＺｒＯ_２系
等の酸化物系セラミックス、またはＳｉＣ系やＳｉ_３Ｎ
_４系等の非酸化物系セラミックス焼結成形体製のもの、
または炭素繊維強化プラスチック製、或いは、軽量合金
を透過性のプリフォームセラミックスに浸透させて成る
金属マトリックス・セラミックス複合体製等とすること
を、先に特願平１０−３３７，６２７号、同平１１−０
５７，２０９号等として提案した。そして、このＺ軸ク
イル１３を含む移動体の可動子側をより軽量とするため
に前述実施例では、Ｚ軸クイルに永久磁石片１８ａを列
設された軟磁性材から成る磁石板１８Ａを取付けた構成
としたが、この磁石板１８Ａの設置により必ずしも電磁
石１８Ｂの方をＺ軸クイル１３に取付けた場合に比べて
十分軽量とならない場合もある。このため、前記Ｚ軸ク
イル１３自体を、軟磁性材として所定以上の磁気特性を
有する鉄材により、方形で中空柱状のＺ軸クイルを製作
し、該クイルに永久磁石片１８ａを直接磁気吸着または
磁気吸着及び接着をさせた構成として使用するようにす
ることができる。

【００５１】なお、機械原点設定のリミットや、異常時
のオーバーストロークを規制するストッパ等、即ち、斯
種の軸移動装置に常設のクイル等の移動体が移動限に達
したことを検出する上限、下限のリミットスイッチとリ
ミットドッグ、異常時に移動限を越えて移動したクイル
を停止させる上限、下限のストッパとストッパブロック
等の図示、説明は省略してある。

【００５２】本発明の形彫り放電加工機の複合主軸装置
は、概略以上のような構成及び作動機能を有するもの
で、加工主軸が、好ましくは同軸で２軸配置されてい
て、これを便宜的に回転系のサーボモータとボールねじ
を使用する加工主軸を第２のＺ軸加工主軸、リニアモー
タによる駆動方式のものをＺ軸加工主軸と称して説明す
るが、両軸を同時に制御移動させて加工することはな
く、各軸独立に作動させるものであるから、例えば、
「主」及び「副」的な呼び方はしないこととする。上記
のように、本発明に於いては、Ｚ軸加工主軸と第２のＺ
軸加工主軸とを同時に移動制御をする必要がないので、
数値制御装置内部でのＺ軸加工主軸と第２のＺ軸加工主
軸の制御は、何れも従来のＺ軸１軸の制御処理によって
行われる。但し、駆動装置が、回転形のモータとリニア
モータとでは、それぞれの特性に応じた制御が必要とな
るため、例えば、速度、加速度制御のための各種パラメ
ータがモータ毎に用意されている。

【００５３】こうして、本発明の放電加工機の主軸装置
では、上述２種類の加工主軸のいずれかによって放電加
工が可能であるから、作業者が加工に使用する加工主軸
を選択するときに、制御装置においてその加工主軸をＺ
軸に、加工に使用しない軸を第２のＺ軸に設定変更する
ことができることが好ましい。すなわち、回転系のサー
ボモータとボールねじを使用する加工では、この加工主
軸が機械固有の第２のＺ軸であってもこれをＺ軸加工主
軸に設定し、リニアモータ駆動軸を使用する加工では、
この加工主軸を機械固有のＺ軸に設定するのである。も
ちろん、加工に直接関与しない軸は、第２のＺ軸に設定
される。この設定によって機械固有の軸名が入れ替えら
れた時には、入力装置から、またはプログラムからの加
工主軸に関する入力が数値制御装置に読み込まれた際に
機械固有の加工主軸名に読み替えられ、制御装置内部
で、軸駆動装置の制御がも機械固有の軸として処理され
るとともに、制御装置の画面上では、加工主軸の座標位
置等が上記設定どおりに入れ替えられて表示される。も
ちろん、機械固有の軸名に一致する設定がなされる時に
は、上記加工主軸に関する入力が機械固有の加工主軸名
のまま処理され、制御装置の画面上でも、機械固有の加
工主軸の座標位置等がそのままに表示される。

【００５４】こうすることによって、機械固有の第２の
Ｚ軸で加工する場合に、加工軸がＺ軸として作成されて
いた従来の加工プログラムをＺ軸から第２のＺ軸に軸名
編集する必要がなくなり、従来の加工プログラムをその
まま使用して加工することができる。同様に、リニアモ
ータ駆動軸によって加工する場合にも、該加工主軸をＺ
軸に設定し直するだけで従来の加工プログラムをほとん
どそのまま使用して加工することができる。ここで、従
来の加工プログラムの編集が必要になるときとは、ボー
ルねじ駆動軸である第２のＺ軸を補助軸として移動制御
して、該軸によって電極を被加工物に接触させて接触感
知位置決めするときや、第２のＺ軸を移動させることに
よってリニア駆動軸も大きく移動させるときに必要にな
る。この動作については、後にプログラムとともに説明
する。

【００５５】特に、リニアモータ駆動軸のストロークが
小さい場合に、このリニアモータ駆動軸のストロークを
フルに使って加工するためには、第２のＺ軸のＺ軸加工
主軸枠体４に対して上限位置に移動して固定されたリニ
アモータ駆動軸をワーク上面に最接近した位置に位置決
めする必要がある。それで、リニアモータ駆動軸を上限
位置に静止させるとともに、ボールねじ駆動軸によって
電極を被加工物に接触感知させてその位置を加工開始基
準位置に設定して、リニアモータ駆動軸の上限位置がワ
ーク上面に最接近した位置になるように位置決めするの
である。

【００５６】上記は、作業者が設定するものを記載し
た。しかし、作業者がこのような設定するのではミス発
生の恐れがある。そこで、上述した電極検出手段２４を
利用して、使用する加工主軸を自動的にＺ軸にするよう
に、制御装置内部で切り替わるものにすることができ
る。

【００５７】上述した電極検出手段２４が電極、または
該電極を取付ける面板の取付けを検出したとき、すなわ
ち、回転系のサーボモータとボールねじを使用する加工
が行われるとき、制御装置がこのボールねじ駆動軸をＺ
軸として、前記リニアモータ駆動軸を第２のＺ軸として
制御するように、制御装置内部で機械固有のＺ軸、第２
のＺ軸の軸移動指令が逆に処理され、制御装置の画面上
でも加工主軸の座標位置等がＺ、第２のＺ入れ替えられ
て表示されるのである。一方、電極検出手段２４が電極
の取り外しを検出したときには、制御装置が前記リニア
モータ駆動軸をＺ軸として、このボールねじ駆動軸を第
２のＺ軸として、機械固有の軸名通りに制御する。この
ような軸移動制御と表示制御に加えて、先に説明した極
間線の切換制御をすることが好ましい。

【００５８】次に上述した本発明装置の運転操作につい
て説明する。先ず、基本的に、比較的重量の大きな電極
を使用して加工する場合、或いは大面積加工の場合には
第２のＺ軸を使用する。Ｚ軸クイル１３を上限まで引上
げた後、面板５を取付け、これに所要の工具電極を取付
ける。この時面板５の取付によって検出リミットスイッ
チ２４Ａが作動して面板取付信号が数値制御装置に入力
されると、Ｚ軸のリニアモータ１８、１８が不作動乃至
は少なくとも停止状態となるように制御が切替えられ、
この後、Ｚ軸クイル１３がＺ軸ロック装置１７によって
機械的に固定され、リニアモータ１８によるサーボ送り
制御が停止される。このとき、リニアスケール１９によ
るＺ軸クイル１３の位置検出は継続され、その座標位置
は、表示画面上に継続して表示されるとよい。なお、こ
のとき、クイル１３がＺ軸ロック装置１７によってロッ
クされるので、クイル１３等の重量がリニアモータ１８
によって負担されない。これによって、第２のＺ軸の稼
動制御中にＺ軸クイル１３が移動しないようにできると
共に、Ｚ軸クイル１３の移動指令が誤ってＺ軸クイル１
３が入力されても移動して発生する事故が確実に防止さ
れる。この状態でプログラムが実行されると、従来と同
様にＺ軸加工主軸枠体４のみが軸移動が制御され、所定
の加工が第２のＺ軸によって行われる。

【００５９】次に、比較的重量の小さい電極を使用して
加工する場合には、Ｚ軸を使用するのが原則で、特に深
いリブ加工の場合にはこれを使用する。リニアモータ駆
動の加工主軸を加工軸に使用すると、ジャンプ加工時に
効果を発揮するので、ジャンプ利用のリブ加工では、電
極の加工面積や寸法、形状的に無理が無い以上Ｚ軸を使
用する。この時、面板５がＺ軸加工主軸枠体４に取付け
られている時には、先ずこれを外す。面板５外すことに
よって、電極検出手段２４のリミットスイッチ２４Ａが
オフとなり、前記Ｚ軸ロック装置１７によるＺ軸クイル
１３の固定が解除されると共にリニアモータ１８の駆動
装置にサーボ送り制御の作動オフが解除されてリニアモ
ータ１８の制御が開始され、軸送りとしてＺ軸が選択ま
たは指定されれば、すぐに作動状態となる。これに対
し、他方のサーボモータ２による、第２のＺ軸の加工主
軸枠体４の軸送り制御は、軸送りとして第２のＺ軸が選
択または指定されれば、作動状態となり、例えば、加工
主軸としてではない接触感知の位置決め移動等の補助的
な軸移動制御が可能になる。また、第２のＺ軸の軸移動
は、Ｚ軸による加工が行われていないときに行われるの
で、非加工時には、第２のＺ軸のロックを解除すること
もできる。

【００６０】次に、工具電極が取付けられた電極ホルダ
を、Ｚ軸クイル１３の先端の電極取付装置２０に取付
け、軸移動としてＺ軸を選択し、Ｚ軸クイル１３をＺ軸
加工主軸枠体４に対するストロークの上限に引き上げ位
置させ、その位置でリニアモータ１８による静止位置制
御をした状態とし、次にこの複合主軸全体を、水平方向
のＸ軸及びＹ軸移動により、ワークの加工穴位置中心の
上方に位置決めしてから、以下のようにして加工を行
う。なお、エアバランサ１６は、放電加工機のパワース
イッチがオンされている限り、カウンタバランス推力を
Ｚ軸クイル１３に与え続けるように制御される。

【００６１】以下、加工プログラム例と共に説明する
が、設定例は、説明を簡単にするために、加工穴の中心
位置上方にＺ軸加工主軸を位置決めする等の操作は完了
していて、単に加工穴をワーク上面を基準としてＺ軸方
向に加工して行くＮＣプログラムの場合の例を示す。

【００６２】ＮＣプログラムＧ８０第２のＺ− Ｇ９２第２のＺ０Ｇ００第２のＺ１．Ｍ０５Ｇ８０Ｚ− Ｇ９２Ｚ０Ｇ００Ｚ１．Ｍ０５Ｇ０１Ｚ−１２０．Ｍ０４

【００６３】は、第２のＺ軸のＺ軸加工主軸枠体４を
下降させ、電極をワークと接触感知させ、ワーク上面に
電極が接触する位置に第２のＺ軸を位置決めするコード
である。この時第２のＺ軸のＺ軸加工主軸枠体４を移動
させながら、Ｚ軸クイル１３先端の電極で接触感知する
ことになるが、斯種の接触検出のための検出回路は、取
付面板５と電極取付装置２０との検出回路を共通にして
あるので、何れの加工主軸を移動して接触感知しよう
と、接触感知作動には問題が無い。

【００６４】は、現在位置している位置で第２のＺ軸
座標を「０」に設定するコードである。の実行によっ
て電極がワーク上面に接触しているので、この第２のＺ
軸のワーク上面に接触している位置が「０」に設定され
ることになる。なお、Ｚ軸は第２のＺ軸に対しその上限
位置にあり、もう上昇できないので「０」にセットしな
い。この動作によって、Ｚ軸がその上限位置でワークに
最接近した位置に位置決めされる。そして、のコード
は、上記接触感知している第２のＺ軸を若干（プログラ
ム例では、１ｍｍ）上昇させて、その位置で停止させる
ものである。このとき、Ｍ０５によって接触感知を無視
させて、上記上昇を可能にしている。

【００６５】次いで、では、Ｚ軸においてと同様な
接触感知が実行され、電極とワーク上面とが接触する位
置にＺ軸が位置決めされる。ここで、Ｚ軸移動が開始さ
れる直前には、第２のＺ軸が不用意に移動することがな
いように、第２のＺ軸の第２のＺ軸加工主軸枠体４を移
動させるボールねじ３のねじ軸３Ａがサーボモータ２の
ブレーキ２Ａにより機械的に固定され、第２のＺ軸加工
主軸枠体４がエアシリンダからなる一対の第２のＺ軸ロ
ック装置１２によりコラムまたはＸ軸移動体１に固定さ
れる。

【００６６】そしてで、Ｚ軸の加工主軸の座標を
「０」にセットする。こうすることによって、以後Ｚ軸
の座標位置がワーク上面に対する電極先端の相対位置を
表す。Ｚ軸の移動ストロークのほとんどを加工移動に使
用することができる。次ので、の接触感知により一
種の短絡状態にある電極をワーク上面から離隔して、次
の放電加工を開始できるようにするために、Ｚ軸加工主
軸を所望微小距離（プログラム例では、１ｍｍ）引き上
げる。

【００６７】そして、ここで、作業者により、またはプ
ログラム等により自動で、の「放電加工」開始のコー
ドが制御装置に指令されると、放電加工電源から電圧パ
ルス等の加工電圧が印加されるとともに、電極、すなわ
ちＺ軸クイル１３に加工送りが与えられ、両者の対向間
隙が所定の微小間隙長状態になると間歇的に放電が繰り
返され放電加工が開始されることになる。

【００６８】このようにして、Ｚ軸による放電加工を進
めて行き、やがて設定した加工深さ（例示では、−１２
０ｍｍ）にＺ軸が達すると、上記のＭ０４コードによ
ってＺ軸クイル１３が加工開始位置に上昇して停止す
る。この後、必要があれば、第２のＺ軸のＺ軸加工主軸
枠体４を、上記の接触感知の下降を開始させた位置迄
上昇停止させ、次の穴の加工工程へと移行させる。こう
して、リニアモータ１８を駆動源とするＺ軸クイル１３
を可動子とした高応答性のサーボ送り制御及び高速ジャ
ンプ使用による高速度の加工が行われ、正確な加工深さ
精度と形状精度の加工品が短時間の加工で得られる。そ
して、この加工プログラムの場合、加工深さは、Ｚ軸座
標表示部に表示され、Ｚ軸のストローク一杯に近い深さ
の加工が可能である。

【００６９】なお、作業者が加工中に加工を中断して加
工面を確認する場合等があるが、かかる場合にＺ軸クイ
ル１３に加えて、第２のＺ軸をも上昇させて、電極を確
認に支障がない位置まで退避させる。このとき、制御装
置の「ＨＡＬＴ」スイッチがオンされて加工中断信号が
入力されるので、「ＨＡＬＴ」スイッチがオンされた場
合に、第２のＺ軸ロックが自動的に解除され、軸移動制
御が可能になる制御が好ましい。また、加工中に加工深
さやジャンプ量が軸の移動ストロークを越えるときに、
加工を停止する制御が従来から行われているが、この時
にも第２のＺ軸ロックが自動的に解除されるように構成
しておくのが好ましい。Ｚ軸の加工または、移動が行わ
れるとき以外は、第２のＺ軸ロックを解除すると良い。

【００７０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、工具電極が比較的小型、小重量の場合に、高応答
で、高速、かつ高精度の加工ができ、さらに電極ジャン
プ併用の場合に高速ジャンプが出来て、加工液無噴流で
あっても高速及び高精度加工に威力を発揮するリニアモ
ータ駆動制御のＺ軸加工主軸を、その加工主軸を同軸状
に囲繞する加工主軸枠体ごと、該加工主軸枠体にほぼ釣
合うカウンタバランサ手段によりコラム等に吊持保持さ
せると共に、前述コラム等にＺ軸に平行に比較的長スト
ロークの直線案内装置により案内保持して第２のＺ軸加
工主軸を構成させ、さらに上記のように保持されたＺ軸
加工主軸枠体の下方先端に比較的大型、大重量の電極を
取付け得るように電極取付面板を位置決め着脱自在に設
けるとともに前述Ｚ軸加工主軸のＺ軸クイルの出入り可
能に構成し、該Ｚ軸加工主軸枠体のコラム等に対する位
置決めサーボ制御送り機構を、回転形のサーボモータ
と、ねじ軸がサーボモータの回転出力軸に連結されると
共に該ねじ軸のナットブロツクが前記Ｚ軸加工主軸枠体
に固着されたボールねじ装置と、前記サーボモータの回
転によるＺ軸加工主軸枠体の移動位置を検出し、検出信
号を作動指令が制御装置から入力するサーボモータ駆動
装置にフィードバックする位置検出装置を備える複合主
軸装置の構成としたので、リニアモータ駆動制御のＺ軸
加工主軸による加工機能及び加工性能を何等損なうこと
なく、Ｚ軸加工をすることができるとともに、大型、大
重量の、或いはさらに大面積の工具電極を使用する加工
にも、一台の放電加工機で、簡単な切換作業で、対応出
来るようになった。特に、１つのワークに大形電極で加
工を施した後、続けてリブ電極等の小形電極で加工を施
すことができるので、段取り替えなどの時間を短縮する
こともできる。

【００７１】また、前記電極取付面板または電極のＺ軸
の加工主軸枠体先端部に対する着脱に応じて作動する電
極検出手段を設け、前記面板または電極の取付時にＺ軸
加工主軸のリニアモータの駆動制御を停止させるととも
にＺ軸クイルをロックする構成としたから、第２のＺ軸
加工主軸によって加工するときに、Ｚ軸クイルのＺ軸加
工主軸が、問題となる誤動作が生ぜず、安全でもある。

【００７２】また、前記面板または電極を取外して前記
リニアモータ駆動制御のＺ軸加工主軸を使用する加工時
には、少なくともＺ軸の移動中に第２のＺ軸ボールねじ
軸がサーボモータのブレーキによってＸ軸移動体にロッ
クされると共に、Ｚ軸加工主軸枠体が第２のＺ軸ロック
装置によりコラムまたはＸ軸移動体に固定保持されるか
ら、リニアモータによるＺ軸クイルの高速ジャンプを、
安定して円滑に行わせることができ、加工精度や位置決
め精度を維持することができる。

【００７３】また、電極取付面板または電極の着脱に応
じて作動する電極検出手段によって電極着脱信号を受け
て、数値制御装置が選択された加工主軸をＺ軸として処
理する場合には、従来のＺ軸加工を主とした加工プログ
ラムをほとんど編集することなく使用できるだけでな
く、不用意な軸移動や誤動作を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を説明する一実施例装置の側面縦
断面図。

【図２】同一実施例装置の正面縦断面図。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う横断平面図。

【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う底面図。

【図５】図１の側面の外観概略図。

【図６】図１の部分の拡大断面図。

【図７】図２の部分の拡大断面図。

【図８】リニアモータ駆動の送り機構を搭載した形彫り
放電加工機の全体構成を示す斜視図。

【図９】図８のＡ−Ａ線に沿う加工主軸枠体部の切断平
面図。

【図１０】図８のＢ−Ｂ線に沿う加工主軸枠体部の切断
左側面図。

【図１１】図８のＣ−Ｃ線に沿う加工主軸枠体部の切断
正面図。

【図１２】図１０の切断左側面図にエアバランサ用エア
供給源を付加して示した図。

【図１３】リニアモータ駆動の送り機構の加工主軸部分
の変形例の説明用側断面図。

【図１４】図１３の一部を変更したものの説明用側断面
図。

【符号の説明】

１コラムまたはＸ軸移動体２サーボモータ２Ａブレーキ３ボ−ルねじ３Ａボ−ルねじ軸３Ｂボ−ルねじナット３Ｃカップリング４Ｚ軸加工主軸枠体５電極取付面板５Ａ絶縁体５Ｂ面板取付板５Ｃ開口５Ｄ位置決めブロック５Ｅボルト５Ｆ絶縁ブッシュ５Ｇ絶縁ワッシャ６Ａ、１５Ａ直動軸受レール６Ｂ、１５Ｂ直動軸受ブロック７ロータリエンコーダ８底板８Ａ穴９カバー１０防塵蛇腹１１Ａ吊具治具１１Ｂワイヤ１２第２のＺ軸クイルロック装置１２Ａブラケット１２Ｂエアシリンダ１３ Z軸クイル１６エアバランサ１６Ａシリンダ１６Ｂピストンロッド１７Ｚ軸クイルロック装置１８リニアモータ１８Ａ磁石板１８Ｂ電磁石１８ａ永久磁石片１９リニアスケール１９Ａスケール１９Ｂセンサ２０電極取付装置２０ＡＣ軸ユニット２１絶縁板２２スペーサ２３蛇腹２４電極検出手段２４Ａリミットスイッチ２４Ｂ操作ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田健治福井県坂井郡坂井町長屋78番地株式会社ソディック福井事業所内 (72)発明者佐野定男神奈川県横浜市緑区長津田町5289番地株式会社ケイ・エッチ・エス長津田事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形彫り放電加工機であって、コラムまた
はＸ軸移動体に取付け保持されるＺ軸加工主軸を、下端
に電極取付装置が設けられるＺ軸クイルを囲繞するＺ軸
加工主軸枠体に直線案内装置により前記Ｚ軸方向の直線
往復移動自在に保持させて構成し、永久磁石片を移動方
向に列設した軟磁性材から成る磁石板と、励磁電磁石と
を間隙を置いて相対向配置して構成されるリニアモータ
を、前記Ｚ軸クイルの相背向する両側面と該両側面と相
対向する前記Ｚ軸加工主軸枠体の両側壁間に設け、前記
Ｚ軸加工主軸枠体に対する前記Ｚ軸クイルの相対的移動
位置を検出するように両者間に取付けられた直線位置検
出装置からの検出フィードバック信号によって前記リニ
アモータの励磁電流を制御するようにしたＺ軸加工主軸
のサーボ制御送り機構と、前記Ｚ軸加工主軸が前記Ｚ軸
加工主軸枠体部において前記コラムまたはＸ軸移動体に
前記Ｚ軸に平行に直線案内装置により案内保持されると
共に、該Ｚ軸加工主軸枠体の下端に工具電極または電極
取付面板を取付ける電極取付手段を設けて第２のＺ軸加
工主軸を構成させ、該第２のＺ軸加工主軸に前記コラム
またはＸ軸移動体に対する送りを与える回転形のサーボ
モータ、該サーボモータの回転出力軸に連結されたボー
ルねじのねじ軸、前記Ｚ軸加工主軸枠体に固着したボー
ルねじのナット、及び前記Ｚ軸加工主軸枠体の前記コラ
ムまたはＸ軸移動体に対する相対的な移動位置を検出す
るように設けた位置検出装置からの検出フィードバック
信号によって前記サーボモータの駆動装置の出力を制御
するようにした第２のＺ軸加工主軸のサーボ制御送り機
構とを備えて成ることを特徴とする形彫り放電加工機。
【請求項２】コラムまたはＸ軸移動体に取付け保持さ
れるＺ軸加工主軸を、下端に電極取付装置が設けられる
Ｚ軸クイルを直線案内装置とエアバランサとにより、前
記Ｚ軸クイルを同軸状に囲繞するＺ軸加工主軸枠体に前
記Ｚ軸方向の直線往復移動自在に保持させて構成し、永
久磁石片を移動方向に列設した軟磁性材から成る磁石板
と、ヨーク鉄芯と巻回励磁コイルから成る電磁石とを間
隙を置いて相対向配置して構成されるリニアモータを、
前記Ｚ軸クイルの相背向する両側面と該両側面と相対向
する前記Ｚ軸加工主軸枠体の両側壁間に設け、前記Ｚ軸
加工主軸枠体に対する前記Ｚ軸クイルの相対的移動位置
を検出するように両者間に取付けられた直線位置検出装
置からの検出フィードバック信号によって前記リニアモ
ータの励磁コイル電流を制御するようにした形彫り放電
加工機であって、更に、前記Ｚ軸加工主軸が前記Ｚ軸加
工主軸枠体部において前記コラムまたはＸ軸移動体に前
記Ｚ軸に平行に直線案内装置により案内保持されると共
にカウンタバランサ手段によりコラムまたはＸ軸移動体
に吊持保持させて第２のＺ軸加工主軸を構成させ、そし
て、前記Ｚ軸加工主軸枠体の下端の、前記Ｚ軸クイルの
電極取付装置が出入り可能な開口に、工具電極または電
極取付面板を取付ける電極取付手段と、また前記第２の
Ｚ軸加工主軸の前記コラムまたはＸ軸移動体に対する位
置決めサーボ制御送り機構が、回転形のサーボモータ、
該サーボモータの回転出力軸に連結されたボールねじの
ねじ軸、前記Ｚ軸加工主軸枠体に固着したボールねじの
ナット、及び前記Ｚ軸加工主軸枠体の前記コラムまたは
Ｘ軸移動体に対する相対的な移動位置を検出してサーボ
モータの駆動装置にフィードバック信号を出力する位置
検出装置を備えて成ることを特徴とする形彫り放電加工
機。
【請求項３】コラムまたはＸ軸移動体に取付け保持さ
れるＺ軸加工主軸を、下端に電極取付装置が設けられる
Ｚ軸クイルを直線案内装置とエアバランサとにより、前
記Ｚ軸クイルを同軸状に囲繞するＺ軸加工主軸枠体に前
記Ｚ軸方向の直線往復移動自在に保持させて構成し、永
久磁石片を移動方向に列設した軟磁性材から成る磁石板
と、ヨーク鉄芯と巻回励磁コイルから成る電磁石とを間
隙を置いて相対向配置して構成されるリニアモータを、
前記Ｚ軸クイルの相背向する両側面と該両側面と相対向
する前記Ｚ軸加工主軸枠体の両側壁間に設け、前記Ｚ軸
加工主軸枠体に対する前記Ｚ軸クイルの相対的移動位置
を検出するように両者間に取付けられた直線位置検出装
置からの検出フィードバック信号によって前記リニアモ
ータの励磁コイル電流を制御するようにした形彫り放電
加工機であって、更に、前記Ｚ軸加工主軸が前記Ｚ軸加
工主軸枠体部において前記コラムまたはＸ軸移動体に前
記Ｚ軸に平行に直線案内装置により案内保持されると共
にカウンタバランサ手段によりコラムまたはＸ軸移動体
に吊持保持させて第２のＺ軸加工主軸を構成させ、そし
て、前記Ｚ軸加工主軸枠体の下端の、前記Ｚ軸クイルの
電極取付装置が出入り可能な開口に、工具電極または電
極取付面板を取付ける電極取付手段と、また前記第２の
Ｚ軸加工主軸の前記コラムまたはＸ軸移動体に対する位
置決めサーボ制御送り機構が、回転形の交流サーボモー
タ、該交流サーボモータの回転出力軸に連結されたボー
ルねじのねじ軸、前記Ｚ軸加工主軸枠体に固着したボー
ルねじのナット、及び前記Ｚ軸加工主軸枠体の前記コラ
ムまたはＸ軸移動体に対する相対的な移動位置を検出し
て交流サーボモータの駆動装置にフィードバック信号を
出力する前記交流サーボモータの回転軸に連結されたロ
ータリエンコーダ装置を備えて成ることを特徴とする形
彫り放電加工機。
【請求項４】コラムまたはＸ軸移動体に取付け保持さ
れるＺ軸加工主軸を、下端に比較的小型、軽量の電極が
取付けられる電極取付装置が設けられるＺ軸クイルを、
比較的小ストロークの直線案内装置とエアバランサとに
より、該Ｚ軸クイルを同軸状に囲繞するＺ軸加工主軸枠
体に前記Ｚ軸方向の直線往復移動自在に保持させて構成
し、永久磁石片を移動方向に列設した軟磁性材から成る
磁石板と、ヨーク鉄芯と巻回励磁コイルから成る電磁石
とを間隙を置いて相対向配置して構成されるリニアモー
タを、前記Ｚ軸クイルの相背向する両側面と該両側面と
相対向する前記Ｚ軸加工主軸枠体の両側壁間に設け、前
記Ｚ軸加工主軸枠体に対する前記Ｚ軸クイルの相対的移
動位置を検出するように両者間に取付けられた直線位置
検出装置からの検出フィードバック信号によって前記リ
ニアモータの励磁コイル電流を制御するようにした形彫
り放電加工機であって、更に、前記Ｚ軸加工主軸が前記
Ｚ軸加工主軸枠体部において前記コラムまたはＸ軸移動
体に前記Ｚ軸に平行に比較的長ストロークの直線案内装
置により案内保持されると共にカウンタバランサ手段に
よりコラムまたはＸ軸移動体に吊持保持させて第２のＺ
軸加工主軸を構成させ、そして、前記Ｚ軸加工主軸枠体
の下端の、前記Ｚ軸クイルの電極取付装置が出入り可能
な開口に、工具電極または電極取付面板を取付ける電極
取付手段と、また前記第２のＺ軸加工主軸の前記コラム
またはＸ軸移動体に対する位置決めサーボ制御送り機構
が、前記コラムまたはＸ軸移動体に設けられる回転型の
サーボモータと、前記コラムまたは、またはＸ軸移動体
に前記Ｚ軸加工主軸と平行で回転自在に設けられ前記サ
ーボモータの回転出力軸に連結されるボールねじのねじ
軸と、前記Ｚ軸加工主軸枠体に固着され前記ねじ軸と螺
合するボールねじのナットと、前記コラムまたはＸ軸移
動に対する前記Ｚ軸加工主軸枠体の相対的移動位置を検
出する位置検出装置と、該検出装置の検出フィードバッ
ク信号によって制御され、前記サーボモータに動作電流
を出力するサーボモータの駆動装置を備えたことを特徴
とする形彫り放電加工機。
【請求項５】前記Ｚ軸クイルが軟磁性材から構成され、
前記リニアモータを構成する永久磁石片が、前記軟磁性
材Ｚ軸クイルの相背向する側面に直接接着されて、Ｚ軸
クイルがリニアモータの磁石板可動子を兼用するように
したことを特徴とする前記請求項１、２、３または４に
記載の形彫り放電加工機。
【請求項６】前記Ｚ軸クイルが、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物
系、ＳｉＣ等の炭化物系、若しくはＳｉ_３Ｎ_４等の窒化
物系のセラミックス、または軽量合金を透過性のプリフ
オームセラミックスに浸透させて成る金属マトリックス
・セラミックス複合体から成るものであることを特徴と
する前記請求項１、２、３または４に記載の形彫り放電
加工機。
【請求項７】前記Ｚ軸加工主軸枠体下方端の電極取付手
段に対する工具電極または電極取付面板の着脱により、
作動する電極検出手段が設けられ、前記電極または面板
の装着時には、Ｚ軸クイルのリニアモータ駆動装置が不
作動で、前記Ｚ軸加工主軸枠体を駆動する位置決め及
びサーボ制御送り装置が作動可能に設定されるものであ
ることを特徴とする前記請求項１、２、３または４に記
載の形彫り放電加工機。
【請求項８】前記電極検出手段が電極、または該電極を
取付ける面板の取付けを検出したときに、形彫り放電加
工機の制御装置が前記Ｚ軸クイルの加工主軸をロックし
て不作動とし、前記電極検出手段が電極、または該電極
を取付ける面板の取外しを検出したときに、前記形彫り
放電加工機の制御装置が前記２つの加工主軸のいずれも
択一的に移動制御可能にするとともに、Ｚ軸クイルの加
工主軸によってのみ加工が可能になるように、２つの加
工主軸の制御を切り換えることを特徴とする前記請求項
７に記載の形彫り放電加工機。
【請求項９】前記Ｚ軸クイルの相背向する両側面に取付
けられるリニアモータの可動子が、前記永久磁石片を取
付けた磁石板であることを特徴とする前記請求項１、
２、３または４に記載の形彫り放電加工機。
【請求項１０】前記Ｚ軸クイルに対する直線案内装置
が、Ｚ軸クイルの背面コラム側のＺ軸加工主軸枠体の内
壁面に設けられ、前記一対のリニアモータの可動子がＺ
軸クイルの左右の両側面に設けられて成るものであるこ
とを特徴とする前記請求項１、２、３、４または９に記
載の形彫り放電加工機。
【請求項１１】前記Ｚ軸クイルをその重量に釣合う反力
を加えて移動自在に前記Ｚ軸加工主軸枠体に保持させる
構成が、シリンダを前記Ｚ軸加工主軸枠体に、そしてピ
ストンに連結されたピストンロッドをＺ軸クイルに夫々
連結すると共に、前記ピストンロッドのシリンダからの
出入りを挟持固定可能なＺ軸加工主軸のロック装置が設
けられていることを特徴とする前記請求項２、３または
４に記載の形彫り放電加工機。
【請求項１２】前記Ｚ軸加工主軸枠体を、コラムまたは
に対する鉛直方向所望の位置に於いて、コラムまたはＸ
軸移動体に一体に連結固定する第２のＺ軸加工主軸のロ
ック装置が設けられ、該ロック装置による前記Ｚ軸加工
主軸枠体のロックが為された状態において、前記Ｚ軸ク
イルをリニアモータで駆動制御した放電加工が実行可能
となる構成であることを特徴とする前記請求項１、２、
または４に記載の形彫り放電加工機。
【請求項１３】前記電極検出手段が電極、または該電極
を取付ける面板の取付けを検出したときに、形彫り放電
加工機の制御装置が前記第２のＺ軸加工主軸をＺ軸とし
て認識し、前記電極検出手段が電極、または該電極を取
付ける面板の取外しを検出したときに、前記形彫り放電
加工機の制御装置が前記Ｚ軸クイルの加工主軸をＺ軸と
して認識して、前記制御装置が前記２つの加工主軸のい
ずれかをＺ軸として軸移動制御するとともに、該制御装
置の表示装置の加工主軸に関する表示が前記２つの加工
主軸のいずれかをＺ軸として表示するように切り換える
ことを特徴とする前記請求項７または８に記載の形彫り
放電加工機。