JP6413105B2

JP6413105B2 - スーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法

Info

Publication number: JP6413105B2
Application number: JP2017556500A
Authority: JP
Inventors: ポクチョ，チャン
Original assignee: Core Edm Co ltd
Current assignee: Core Edm Co ltd
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: JP2018507117A; WO2016114553A1; CN107848052A; CN107848052B; KR101554837B1; US20180085840A1

Description

本発明は、スーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法に係り、さらに詳しくは、円錐台状の検出溝で限定したＸＹ軸平面を用いて、電極棒が互いに異なるサイズの２つのＸＹ軸平面でそれぞれ３点を通る円の中心を検出しながら得た斜辺及び底辺を用いて三角関数によって容易に電極棒の垂直位置を補正することができるようにしたものである。

一般に、放電加工機は２種に大別される。すなわち、加工対象物に所定のサイズの溝や孔を形成するスーパードリル放電加工機と、このようにスーパードリル放電加工機で加工した孔にワイヤーを挿入して所望の形状に加工するワイヤー放電加工機に大別される。特許文献１乃至特許文献３には、このようなスーパードリル放電加工機に関する技術が開示されている。

特許文献１は、スーパードリル放電加工機の電極交換装置に関するもので、スーパードリル付きヘッドに電極交換装置を備えて、電極を交換する作業時間を減らすことにより、複雑な形状の加工物に対しても作業効率を向上させることができる、スーパードリル放電加工機の電極交換装置を提供することを目的とする。

特許文献２は、スーパードリル放電加工機用冷却装置に関するもので、冷却装置をスーパードリル放電加工機の本体内部に対して引き込み／引き出し可能に構成してスーパードリル放電加工機の全体積を減らすことができるようにすることを目的とする。また、冷却装置（冷却水タンク）をスライド方式で容易に本体に対して引き込み／引き出し可能にして、冷却水の補充や濾過された異物の除去などといった冷却装置のメンテナンスを容易に行えるようにすることを目的とする。

特許文献３は、スーパードリル放電加工機のヘッド構造に関するもので、スーパードリル付きヘッドが左右及び前後の２軸で回転可能に構成することにより、加工方向に対する限界を克服して多様且つ複雑な形状の加工物に対しても容易に加工することができる、２軸回転構造を持つスーパードリル放電加工機のヘッド構造を提供することを目的とする。

このような従来のスーパードリル放電加工機は、図１に示すように、加工対象物Ｗをのせるためのベース２００と、このベース２００に装着して加工対象物Ｗ上で３軸（ＸＹＺ軸）に動くヘッド１００とを含む。

特に、前記ヘッド１００には、Ｚ軸（図面における上下方向）に動き、加工対象物Ｗと所定の間隔を維持しながら実質的に放電加工する電極棒１１１を設置する。この際、電極棒１１１は、所定の長さに製作して放電加工することにより消耗されながらその長さが減るので、図１に示すように、電極棒１１１をガイド１１０に差し込んで安定的に加工対象物Ｗと所定の間隔を維持しながら放電加工が行われるようにする。

しかし、このような従来のスーパードリル放電加工機は、次の問題がある。
（１）通常、スーパードリル放電加工機は、加工対象物の表面に対して垂直に溝や孔を形成する。
（２）このためには、ガイドが電極棒の下部を加工対象物に垂直となるように安定的に支持することができなければならないが、実際にはガイドが電極棒を垂直に支持できず、溝や孔が垂直に形成されないため加工不良につながる。
（３）特に、このような不良は、電極棒が細くて溝や孔の直径が小さい場合にさらに頻繁に発生する。
（４）加工対象物に溝や孔が垂直に放電加工されなければ、作業者がガイドを調節して垂直となるように補正する。しかし、これは肉眼を用いて垂直に補正するので、精度における差が発生する。
（５）このような精度の差は、溝や孔を精密に加工しなければならない加工対象物の場合、正確な位置で垂直に溝や孔を加工することができないようにする要因として作用する。
（６）よって、電極棒が加工対象物に垂直に放電加工することができるように電極棒を補正することができる技術が求められる。

韓国登録特許第１０３３１８６号（登録日：２０１１年４月２８日）韓国登録特許第１０７５５０３号（登録日：２０１１年１０月１４日）韓国登録特許第１１１２４９５号（登録日：２０１２年１月３０日）

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、検出溝を形成したブロックを用いて、電極棒がこの検出溝内でＺ軸の高さを異ならせることで互いに異なるサイズに限定した二つのＸＹ平面でそれぞれ動きながら検出溝と３点接触することにより、３点を通る円の中心点を用いて三角関数によって電極棒の垂直状態を補正することができるように構成し、これにより、簡単な形状のブロックを用いて電極棒の垂直状態を補正することができるため自動的に便利に垂直補正を行うことができるだけでなく、加工対象物に対する放電加工の精度を高めることができるため不良率を減らすことができるようにした、スーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、検出溝を内側に行くほど狭くなる円錐台状に形成することにより、Ｚ軸を基準に傾いた電極棒が検出溝内に入っても電極棒の側面が検出溝の内側面と接触しないようにして、電極棒の位置を誤って検出するのを防止することができるようにすることで精密かつ正確な補正を行うことができるようにした、スーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るスーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法は、内側に行くほど狭くなる円錐台状の検出溝１１を有し、加工対象物Ｗを載置する放電加工機のベース２００上に乗せるブロック１０を用いて、３軸（ＸＹＺ軸）に動くヘッド１００に装着した電極棒１１１の垂直補正方法であって、ガイド１１０に差し込んだ電極棒１１１の先端を前記検出溝１１内に入れる第１段階と、前記電極棒１１１をＸＹ軸平面１２上で動かしながら、その先端が検出溝１１の内面と接する少なくとも３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を通る円の第１中心点Ｏを探して、電極棒１１１の先端を移送する第２段階と、前記電極棒１１１を所定の長さＨだけその長さ方向に沿って検出溝１１内で移動させる第３段階と、前記電極棒１１１をＸＹ軸平面１２´上で動かしながら、その先端が検出溝１１の内面と接する少なくとも３点を通る第２中心点Ｏ´の位置を検出する第４段階と、前記長さＨを斜辺とし、前記第３段階の電極棒１１１の端点から前記第２中心点Ｏ´までを底辺Ｂとする三角関数を用いて電極棒１１１の傾き角度θを計算し、その分だけガイド１１０を用いて電極棒１１１を補正する第５段階とを含むことを特徴とする。

特に、前記第３段階は、電極棒１１１を検出溝１１内にさらに入り込むように移送することを特徴とする。

最後に、前記第５段階は、互いに交差するように設置した二つのリニアモーターまたはサーボモーターでガイド１１０の角度を補正することを特徴とする。

本発明に係るスーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法は、次の効果がある。
（１）検出溝を有するブロックを用いて、ＸＹＺ軸に動く電極棒が、検出溝で限定したＸＹ平面上で接触する３点を通る円を用いて容易に電極棒の垂直状態を補正することができる。
（２）特に、このような電極棒の垂直補正は、加工対象物に対して垂直に溝や孔を放電加工しなければならないスーパードリル放電加工機の精密加工を行えるようにして、加工対象物の品質向上によって不良率を減らすことができる。
（３）また、簡単な検出溝を有するブロックを追加する構成によって、通常、電極棒の位置を検出する座標を用いて、このように電極棒の垂直状態を補正することができるので、追加の構成を最小限に抑えるとともに放電加工を精密に行うことができる。
（４）ガイドの角度調節が自動的に行われるようにして電極棒の垂直補正を自動化することができるため、放電加工を準備する時間を減らすだけでなく、精密加工による作業時間を短縮して生産性を高めることができる。

通常の放電加工機で３軸（ＸＹＺ軸）に動きながら加工物に溝や孔を形成する従来のヘッドを示すための概略図である。本発明によって検出溝を製作したブロックの全体形状を示すための斜視図である。本発明に係るブロックを用いて電極棒を垂直に補正する過程を示すための図であって、上側の図はそれぞれ補正過程を示すための断面図、下側の図はそれぞれＸＹ軸の平面を示す平面図である。本発明に係るブロックを用いて電極棒を垂直に補正する過程を示すための図であって、上側の図はそれぞれ補正過程を示すための断面図、下側の図はそれぞれＸＹ軸の平面を示す平面図である。本発明に係るブロックを用いて電極棒を垂直に補正する過程を示すための図であって、上側の図はそれぞれ補正過程を示すための断面図、下側の図はそれぞれＸＹ軸の平面を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例をさらに詳細に説明する。これに先立ち、本明細書および請求の範囲に使用された用語または単語は、通常的かつ辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。

よって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明の好適な一実施例に過ぎず、本発明の技術思想をすべて代弁するものではなく、本出願時点でこれらを代替することができる様々な均等物と変形例があり得ることが当事者には理解されよう。

本発明に係るスーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法は、図１乃至図５に示すように、５段階を経て行われる。次に、各段階によって詳細に説明する。

ここで、電極棒１１１は、図１に示すように、加工対象物Ｗを載置するめのスーパードリル放電加工機のベース２００上で３軸（ＸＹＺ軸）に動くことができるように装着したヘッド１００に設置した通常の技術で製作したものであり、ガイド１１０は、電極棒１１１が差し込まれるようにこのヘッド１００の下部に装着して加工対象物Ｗと所定の間隔を維持するようにして放電加工を案内するためのものである。

また、本発明に係るブロック１０は、内側に行くほど狭くなる形状に検出溝１１を内部に形成したものである。この際、この検出溝１１は、円錐台状に形成することにより、その中に位置した電極棒１１１が動くとき、その先端が所定の直径の円内で動けるように構成し、特に電極棒１１１が図面の如く垂直でなくても、電極棒の外面が検出溝１１の内面と接触することを防止することができるようにすることが好ましい。

図３乃至図５において、上側の図はブロック１０を切断して示す断面図、下側の図は電極棒１１１が動くことができるＸＹ軸平面１２を示す図である。

第１段階は、図３の如く、電極棒１１１の先端を検出溝１１内に位置するように入れる過程である。これは、電極棒１１１がＺ軸（図面における上下方向）に動くようにヘッドを制御するが、場合によっては、ヘッドをＸ軸とＹ軸（ベースに並んだ平面）に動くように制御しながらＺ軸を一緒に動くように制御することもてきる。

第２段階は、図３及び図４の如く、仮想のＸＹ軸平面１２上で第１中心点Ｏを探し、ここに電極棒１１１の先端を移動させる段階である。

ここで、ＸＹ軸平面１２は、電極棒１１１が動くことができる仮想の平面を意味する。すなわち、電極棒１１１は、ＸＹＺ軸によって３軸運動を行うが、このとき、Ｚ軸（上下位置）を固定した状態で２軸（ＸＹ軸平面）に動く。このとき、この２軸平面のうち、検出溝１１に囲まれた平面をいう。

このときの第１中心点Ｏは、３点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を通る円の中心である。つまり、電極棒１１１をＸＹ軸に動かせば、電極棒１１１の先端がＸＹ軸平面１２の縁部に接する一つの点Ｐ１を検出し、この点Ｐ１から再びＸＹ軸平面１２上へ動くことにより、電極棒１１１に接する他の２つの異なる点（Ｐ２ｒ、Ｐ３）を順次検出することができる。

そこで、これらの３点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を通る円の中心を求めることができるが、この中心を第１中心点Ｏとし、図３及び図４に示すように、電極棒１１１の端点Ｐから第１中心点Ｏへと電極棒１１１の位置を移動させる。

本発明の好適な実施例において、前記第１中心点Ｏは、３点を通る円の中心から求めているが、４点またはそれ以上の点を通る点から求めても同じ結果を得ることができることを当業者であれば容易に分かることができる。

第３段階は、図５の如く、電極棒１１１を所定の長さＨだけ検出溝１１内で移送する段階である。すなわち、電極棒１１１は、ガイド１００の案内を受け、長さ方向に動くことができるように移送するが、このとき、電極棒１１１を所定の長さＨだけ長さ方向に移動させる。

この時、前記電極棒１１１は、その先端が検出溝１１の中に入るようにするか、或いは外側へ出てくるように移動させることができるが、好ましくは検出溝１１の中に入るように移動させて電極棒１１１の先端が検出溝１１の外へ抜け出ないようにすることが好ましい。

第４段階は、図５の如く、電極棒１１１を用いて第２中心点Ｏ´を検出する段階である。このときの検出は、第２段階で説明した３点を用いて第１中心点Ｏを検出する過程と同様の方法で行われる。

この際、第２段階との差異点は、３点の位置を得るためのＸＹ軸平面１２´の位置が変わったという点である。つまり、電極棒１１１が検出溝１１内にさらに入り込んだので、その分だけＸＹ軸平面１２´の大きさが減るという点で第２段階との違いがあるだけで、中心点の位置を検出する方法は同じである。

第５段階は、図５に示すように、ガイド１１０を調節して電極棒１１１が加工対象物に垂直となるように補正する過程である。このとき、ガイド１１０を調節する角度は、上述した長さＨと第２中心点Ｏ´までの長さを用いて三角関数によって求める。

すなわち、前記第３段階で移動した長さＨを斜辺とし、前記第３段階の電極棒１１１の端点から前記第２中心点Ｏ´までの距離を底辺Ｂとする直角三角形を用いて三角関数によってその交角θを計算することができる。

そこで、ガイド１１０を計算角度だけ調節して電極棒１１１の垂直補正を完了する。このときの補正は、互いに交差するように設置した二つのリニアモーターまたはサーボモーターでガイド１１０の位置を調節して行う。

図５において、底辺Ｂは、ブロック１０を示した断面とＸＹ軸平面１２´において互いに異なる長さで表示しているが、これはブロック１０に表示した底辺の長さがＸＹ軸平面１２´を側面から眺めることにより異なって見えるが、実際には同じ長さである。また、図面において、矢印は電極棒１１１の端点が移動する経路を示す。

以上の如く、本発明は、検出溝を用いて電極棒の垂直補正を容易かつ迅速に行うことができるため、溝や孔加工を垂直に精密に行うことができる。

１０ブロック
１１検出溝
１２、１２´ ＸＹ軸平面
１１０ガイド
１１１電極棒

Claims

内側に行くほど狭くなる円錐台状の検出溝（１１）を有し、加工対象物（Ｗ）を載置する放電加工機のベース（２００）上にのせるブロック（１０）を用いて、３軸（ＸＹＺ軸）に動くヘッド（１００）に装着した電極棒（１１１）の垂直補正方法であって、
ガイド（１１０）に差し込んだ電極棒（１１１）の先端を前記検出溝（１１）内に入れる第１段階と、
前記電極棒（１１１）をＸＹ軸平面（１２）上で動かしながら、その先端が検出溝（１１）の内面と接する少なくとも３点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を通る円の第１中心点（Ｏ）を探して、電極棒（１１１）の先端を移送する第２段階と、
前記電極棒（１１１）を所定の長さ（Ｈ）だけその長さ方向に沿って検出溝（１１）内で移動させる第３段階と、
前記電極棒（１１１）をＸＹ軸平面（１２´）上で動かしながら、その先端が検出溝（１１）の内面と接する少なくとも３点を通る第２中心点（Ｏ´）の位置を検出する第４段階と、
前記長さ（Ｈ）を斜辺とし、前記第３段階の電極棒（１１１）の端点から前記第２中心点（Ｏ´）までを底辺（Ｂ）とする三角関数を用いて電極棒（１１１）の傾き角度（θ）を計算し、その分だけガイド（１１０）を用いて電極棒（１１１）を補正する第５段階とを含むことを特徴とする、スーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法。
前記第３段階は、電極棒（１１１）を検出溝（１１）内にさらに入り込むように移送することを特徴とする、請求項１に記載のスーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法。
前記第５段階は、互いに交差するように設置した二つのリニアモーターまたはサーボモーターでガイド（１１０）の角度を補正することを特徴とする、請求項１または２に記載のスーパードリル放電加工機用電極棒の垂直補正方法。