JP3674340B2 - 放電加工機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放電加工機に関するものであり、特に、放電加工機の電源部を冷却液を用いて冷却する放電加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工機は、放電を行うための電力を供給する電源部を有する。この電源部は大きな熱を発生するため、冷却を行わなければならない。冷却の方法としては、空冷方式と水冷方式の２つが考えられる。水冷方式は、空冷方式と比較して、その冷却装置を小さくすることができ、コンパクトに電源部を構成することができる利点がある。
【０００３】
図９は例えば特開平１０−３４４４５号公報の記載に基づいて示した、従来の放電加工機における電源部の概略を示す構成図である。図において、１０１は被加工物の加工を行う加工槽、９３は金属片、９１はプリント基板、９２は回路構成素子、９５は金属片９３に設けられた流路で、その中を加工液が通ることにより金属片９３を冷却することができる。金属片９３、プリント基板９１、回路構成素子９２により電源部を構成する。
図に示すように、電源部は加工槽１０１の中に収められ、金属片９３は加工液に接している。加工槽中の加工液により金属片９３が冷却され、電源部がほぼ一定温度に保たれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような放電加工機においては、加工液を用いて電源部を冷却することにより、電源部を小型化することができる。
しかし、上記のような従来の放電加工機では、回路構成素子９２から基板９１へ伝わり、さらに空気中へと伝わる熱については対処がされていない。従って、電源部から発せられる熱が放電加工機の他の部分に伝わり、熱影響による歪みを起こさせ加工精度を低下させるという問題があった。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、電源回路から発せられる熱により放電加工機に歪みが生ずることがない、高度な加工精度を有し、コンパクトな放電加工機を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放電加工機は、被加工物を収容し、当該被加工物の加工を行う加工槽と、前記加工槽の第１の側壁に設置され、電源回路と基板とを有する電源部と、前記被加工物と前記第１の側壁との間に設けられ、加工液が流れる流路を構成する仕切部材と、前記 電源部に設けられ、前記電源部からの熱を前記流路を流れる加工液に伝導する熱伝導部材とを有するものであって、前記加工槽は当該加工槽から加工液を排出する排出口を有し、前記仕切部材は前記電源部から前記排出口までの流路を形成し、さらに、前記加工液が前記排出口から排出されるまで、前記加工液と前記被加工物とを仕切るものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本実施の形態においては、冷却液としての加工液を用いて電源部を冷却する放電加工機について説明する。放電加工機は、電極と被加工物との間で放電を行うことにより加工を行う。
図１は、本発明の一形態の実施である放電加工機１３における、加工液の循環方法の概略を示す構成図である。尚、本図は加工液の循環について説明するためのもので、実際の放電加工機の構造と必ずしも一致するのではない。
【０００７】
図１において、６は加工液、２０は被加工物、１、２及び３は加工液６の流量を制御する流量制御弁１、２、３である。又、４は加工液６から不純物や塵埃等を取り除くフィルタ、５は加工液６をほぼ一定温度にする温度制御手段としての冷却器、７は加工液６を保持する液槽、８は加工液６を送るポンプ、９は被加工物２０の加工を行う加工槽、１０は加工液６を液槽７に送る帰路パイプである。 １１は放電のための電力を発生させる電源部、１４は電源部１１の発熱素子、１２は電源部を冷却する冷却手段としての冷却プレート、１９は被加工物２０との間で放電を行う電極、１５は電極１９の位置を制御する電極送り装置、１６ａ、１６ｂは給電線である。
【０００８】
この放電加工機１３における、加工液６の循環動作について図１を用いて説明する。
液槽７に溜められた加工液は、ポンプ８によってフィルタ４に送られる。フィルタ４において不純物、塵埃を取り除かれた加工液６は、冷却器５においてほぼ室温に制御される。冷却器５から送出された加工液６の一部は、流量制御弁１を経由して加工槽９に送られる。
冷却器５において室温に制御された加工液６の他の一部は、流量制御弁２を経由して電源部１１の冷却プレート１２へ送られる。加工液６は冷却プレート１２において発熱素子１４から発せられた熱を受け取り、帰路パイプ１０を介して液槽７に戻る。
【０００９】
又、冷却器５において室温に制御された加工液６の他の一部は、流量制御弁３を経由して帰路パイプ１０に送られ、そのまま液槽７に戻る。
ポンプ８は加工槽９と冷却プレート１２に必要な流量以上の流量の加工液６をフィルタ４に送る。流量制御弁１、２、３により流量を制御することにより、加工槽９と冷却プレート１２に必要な流量の加工液６を送り、余った分の加工液６を流量制御弁３を介して液槽７に戻す。
加工槽９から送出された加工液６は、帰路パイプ１０を通って、液槽７に戻る。
【００１０】
図３は電源部１１の概略を示す構造図である。電源部１１は、発熱素子１４を有する電源回路と、基板３２、冷却プレート１２、これらを収納する外郭部材としての収納部３３とを有する。構造の詳細については後に説明する。
図２は、放電加工機１３における電源部１１の位置関係を示す構成図である。
【００１１】
図２において、２３は電極を支持する電極ヘッド部、２４は電極ヘッド部を支持するコラム部、２６はコラム部２４等を支持するベッド部である。加工を行う際、被加工物と電極との位置決めのために、加工槽９はＸＹに移動し、電極ヘッド部２３はＺ軸として上下に移動する。電極ヘッド部２３及び加工槽９は、放電加工の際に移動する可動部を構成する。
又、コラム部２４とベッド部２６は加工を行うために移動することがなく、放電加工機１３における静止部を構成する。
図１における電極送り装置１５は電極ヘッド部２３の内部に収納されている。
尚、図２において、コラム部２４は一つ若しくは、２以上の部材に分割されて構成されていてもよい。又、コラムはいわゆる門型コラム等の他のコラム型でもよい。
【００１２】
電源部１１は、放電加工機に設置されており、電極及び被加工物の近傍に設置されている。電源部１１は、コラム部２４の側面にあり、ベッド部２６の上面とコラム部２４の側壁に設置されている。電源部１１と電極及び被加工物は給電線により接続され、電力が供給される（不図示）。
尚、本実施の形態においては、収納部３３がベッド部２６とコラム部２４に接して設置されているが、多少の空隙がその間に設けられていてもよい。
【００１３】
次に、電源部１１の構成について説明する。
図３は電源部１１の概略を示す構造図である。３２は金属ベースプリント基板、３３は、放電のための電力を供給する電源回路および金属ベースプリント基板３２と冷却プレート１２を収納する外郭部材である収納部である。
金属ベースプリント基板３２は、収納部３３のコラム部側設置面３３ａに対向する対向面３２ａと、その反対側面であって対向しない反対面３２ｂを有する。
【００１４】
電源回路の発熱素子１４は、金属ベースプリント基板３２の反対面３２ｂ上、つまり収納部３３の設置面３３ａに対向しない面上に実装されている。一方、冷却プレート１２はコラム部２４に対向するように設置され、金属ベースプリント基板３２の対向面３２ａに設けられている。
尚、電源回路と冷却プレートがそれぞれ基板の反対側に設けられているが、これらを、同一の基板側面に設け、冷却プレートと基板により電源回路を挟むように構成していてもよい。
【００１５】
金属ベースプリント基板３２は、冷却プレート１２に直接取付けられている。金属ベースプリント基板３２は、アルミ、銅等の熱良導体に薄い絶縁層及びプリントパターン化された銅箔を有する。スイッチング素子や抵抗等の発熱素子１４は、金属ベースプリント基板３２にはんだ付けされている。
冷却プレート１２は例えばアルミから作られ、蛇行させた銅パイプが設けられている。このパイプをアルミの鋳物により覆ている（不図示）。このパイプを加工液が流れることにより電源回路を冷却することができる。尚、電源回路を冷却する構造については、特開平１０−３４４４５号公報にもその詳細が記載されている。
【００１６】
発熱素子１４の熱は、金属ベースプリント基板３２を介して冷却プレート１２に伝わり、加工液６に伝導する。冷却プレート１２は加工液６を通すことにより、一定温度に保たれる。
冷却プレート１２により発熱素子１４を冷却すると同時に、冷却プレート１２が電源回路とコラム部２４との間に設けられているので、発熱素子から発せられた伝導熱や放射熱を遮断し、コラム部２４に熱が伝わることを抑えることができる。
尚、冷却プレート１２に基板３２が直接取付けられていず、間に間接部材を設けたり、多少の間隙をあけて設けられていてもよい。特に、電源回路を冷却することなく、電源回路から発せられる伝導熱や放射熱を遮るためには、冷却プレートが電源回路とコラム部２４との間に設けられていればよい。又、冷却プレートは矩形の平板状のものに限らず、円形等であってもよい。
【００１７】
図４は、電源回路の概略を示す回路図である。図４において、４１０は電流を供給する電流供給部、４２０は加工電流を断続する電流断続部、４３０は、電流供給部４１０と電流断続部４２０を制御する電流制御部である。発熱素子１４としては、スイッチング素子４１１、４１２、４２１、４１４、４２４、４２２、あるいは半導体素子や抵抗、コンデンサで構成された定電圧源４２３等がある。尚、電源部１１の電源回路から電流断続部４２０を分けて、電源部を分散して設置してもよい。このとき、電流断続部４２０を電極と被加工物の近傍に設置することにより、給電線を短縮することができる。
【００１８】
以上のように、本実施の形態においては、電源回路の発熱素子が実装された基板の、コラム部と対向する面に冷却手段を設けたので、電源回路を冷却すると同時に、発熱素子から発せられた伝導熱や放射熱を遮ることができ、熱影響を受け易いコラム部への熱影響を防ぐことができる。これによりコラム部等の歪みによる加工精度の劣化を防ぐことが可能となる。又、発熱素子が実装された基板の側面を、放電加工機に対向せず、放電加工機の外側に向けているので、発熱素子から発せられた熱が放電加工機に伝わらず、熱影響による加工精度の劣化を防ぐことが可能となる。
【００１９】
又、加工液により電源部１１を冷却するので、空冷の場合に比較し、電源部１１をコンパクトにすることが可能となる。
同時に、冷却手段を用いて設置面への熱影響を防ぐことにより、電源部１１を放電加工機に設置することが可能となり、放電加工機全体としてコンパクトになることにより、省スペース化を実現する効果を奏する。さらに、電源部を加工機の静止部に設置することが可能となったので、可動部が移動する場合に電源部の重さにより移動制御が困難になるという問題を生ずることなく、電源部を放電加工機に設置することができる。
【００２０】
さらに、冷却手段を用いて設置面への熱影響を防ぐことにより、電極と被加工物の近傍に電源部を設置することが可能となったので、給電線を短くすることができ、電流を高速に制御できる。又、給電線が短くなることにより、給電線のインダクタンスのエネルギーが小さくなり、定電圧源の発熱を下げることができる。この結果、消費電力が小さくなるという効果を奏する。
【００２１】
実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１において、加工液６の循環方法と、電源部１１内の構造を変えたものである。加工液６の循環方法としては、電源部１１を冷却するための加工液６を送るための専用のポンプを設けている。
【００２２】
図５は、本発明の一形態の実施である放電加工機１３における、加工液の循環の概略を示す構成図である。図５において、５２は電源部１１を冷却するための加工液６を送るポンプ、５３は冷却用の加工液が通る冷却用往路パイプ、５４は発熱素子の冷却を行ない液槽７に戻る加工液が通る冷却用帰路パイプ５４である。他の構成は、図１の構成の同様、相当部であり説明を省略する。
【００２３】
加工液の循環動作について説明する。液槽７の加工液６は、ポンプ５２により、冷却用往路パイプ５３を通って、電源部１１に送られる。加工液６は電源部１１において発熱素子１４から熱を受け取り、冷却用帰路パイプ５４を介して液槽７に戻る。
ポンプ８により送られた加工液の循環動作は、実施の形態１において、流量制御弁２を有しないのみであり、説明を省略する。
【００２４】
次に、電源部１１の構成について説明する。図６は電源部１１の概略を示す構成図である。図において、６１は発熱素子１４からの熱を遮る第２の冷却手段としての第２の冷却プレートである。第２の冷却プレート６１は、冷却プレート１２と同様の構造を有する。冷却用往路パイプ５３を流れてきた加工液は途中で分岐し、一方は冷却プレート１２に流れ、他方は第２の冷却プレート６１に流れる。加工液はそれぞれの冷却プレートで熱を受け取り、その後合流して冷却用帰路パイプ５４を通って液槽７に戻る。
又、基板は、実施の形態１におけるものと、対向面が反対向きに設置されている。電源回路は基板上の、コラム部と対向する対向面に実装されており、冷却プレート１２はその反対側面に設置されている。
【００２５】
第２の冷却プレート６１は、発熱素子１４から発せられらた伝導熱や放射熱を遮る機能を有し、冷却プレート１２は電源部１１を冷却する機能と伝導熱や放射熱を遮る機能を有する。電源部１１の設置位置は実施の形態１と同様であり、又、電源回路についても同様であるので、説明を省略する。
尚、第２の冷却プレート６１と発熱素子１４の間に部材を設けて、部材を介して第２の冷却プレート６１が発熱素子１４を冷却するようにしてもよい。
【００２６】
加工槽９に加工液６を送るポンプ及びパイプとは別に、専用のポンプ２２とパイプ２３、２４により、冷却プレート１２に加工液６を送るので、特に、加工槽９における加工状態に左右されることなく冷却を行うことが可能となる。
又、電源回路が実装された基板の、両側面に対向した冷却プレートをそれぞれに設けたので、実施の形態１が奏する効果に加え、放電加工機の任意の位置に電源部を設置することが可能となり、設置方法の任意性が向上することにより、効率的な電源部の設置が可能となる。
【００２７】
実施の形態３．
図７は、加工液の他の循環
動作例を示す、概略構成図である。１７は加工液の流量を制御する流量制御弁である。他の構成部は、実施の形態１におけるものと同様、相当部であり説明を省略する。
加工液６の循環動作を説明する。液槽７に溜められた加工液は、ポンプ８によってフィルタ４に送られる。フィルタ４において不純物、塵埃を取り除かれた加工液６の一部は、流量制御弁１を経由して加工槽９に送られる。
【００２８】
加工液６の他の一部は、流量制御弁２を経由して電源部１１の冷却プレート１２の送られる。冷却プレート１２において発熱素子１４から発せられた熱を受け取り、帰路パイプ１０を介して液槽７に戻る。
加工液６の他一部は、流量制御弁１７を経由して冷却器５に送られる。冷却器５においてほぼ室温に制御され、液槽７に戻る。
【００２９】
ポンプ８は加工槽９と冷却プレート１２に必要な流量以上の流量の加工液６をフィルタ４に送る。流量制御弁１、２、１７により流量を制御することにより、加工槽９と冷却プレート１２に必要な流量の加工液６を送り、余った分の加工液６を流量制御弁１７を介して冷却器５に送る。
加工槽９から送出された加工液６は、帰路パイプ１０を通って、液槽７に戻る。
冷却器５においてほぼ室温に制御した加工液を直接加工槽９に送らず、液槽７の戻すので、冷却器の精度に大きく左右されることなく、加工精度を維持することが可能となる。
【００３０】
実施の形態４
実施の形態４は、電源部１１の他の設置状態例を示すものである。
図８は、電源部１１の設置状態を示す概略図である。図８において、８１は電源部を冷却した加工液を遮る仕切板、８２は電源部の冷却を行う冷却手段としての冷却プレートである。他の構成は、実施の形態１において説明した構成の同様、相当部であり説明を省略する。
図において、冷却プレート８２が、加工槽９の側壁の一部を形成して、冷却プレート８２と被加工物２０との間に仕切板８１が設けられている。仕切板８１には加工液が流れる流入口８３が設けられている。
【００３１】
冷却方法について説明する。加工槽９の入り口８５から入った加工液６は、被加工物の加工に用いられる。被加工物の加工に用いられた加工液は、流入口８３を通って冷却プレート８２に達し、熱伝導部材である冷却プレート８２に接触して熱を受け取った加工液６は、帰路パイプ１０に流れる。冷却プレート１２は実施の形態１と同様の構成を有し、内部に加工液が流れる流路としての孔を有する。加工液が冷却プレート８２の表面及び流路を流れることにより冷却が行われる。
又、仕切板を断熱材により構成することで、加工液を伝導して、加工部分に伝わるを熱をさらに効果的に遮ることが可能となる。
【００３２】
電源部と被加工物との間に仕切板を設け、加工液が流れる流路を設けたので、電源部の冷却が効率的に行うことができる。
さらに、仕切板の流入口を仕切板の下部に設け、加工槽の上部に設けられた帰路パイプから加工液を排出することにより加工液の流路を構成しているので、冷却プレートの端部から端部までの全体が加工液の流れに接し、効率的に冷却を行うことができる。
又、電源部が設置された加工槽の側壁と被加工物との間に、仕切り板８１を設けることにより、冷却プレート８２に接触して熱を受け取った加工液６が、電極１９と被加工物２０に戻らないようにした。これにより、加工部分に熱影響を与えて加工精度を低下させることなく、電源部を冷却することができる。
【００３３】
尚、本実施の形態においては、仕切板８１により加工槽９を２分し、仕切板８１に流入口８３として孔を設け、加工槽の排出口８４から加工液を排出することにより流路を構成しているが、例えば、冷却プレート８２を覆うようにカバーを設け、そこに流入口を設け、加工槽の排出口から直接加工液を排出することにより流路を構成してもよい。
【００３４】
又、加工槽からの排出口をもう一つ設け、そこから冷却に用いた加工液のみを排出し、加工のみに用いた加工液は別の排出口から排出してもよい。
尚、冷却に用いた加工液を、液槽に戻す前に再び加工以外の用途に用いることを妨げるものではない。又、加工部に対する熱影響を考慮しなくとも良い場合は、本実施の形態において、加工液の流れを逆にし、冷却に用いた後に加工部分に送り、その後、加工槽から排出するようにすることも考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は、被加工物を収容し、当該被加工物の加工を行う加工槽と、前記加工槽の第１の側壁に設置され、電源回路と基板とを有する電源部と、前記被加工物と前記第１の側壁との間に設けられ、加工液が流れる流路を構成する仕切部材と、前記電源部に設けられ、前記電源部からの熱を前記流路を流れる加工液に伝導する熱伝導部材とを有するものであって、前記加工槽は当該加工槽から加工液を排出する排出口を有し、前記仕切部材は前記電源部から前記排出口までの流路を形成し、さらに、前記加工液が前記排出口から排出されるまで、前記加工液と前記被加工物とを仕切るので、効率的に加工槽に設置された電源部を冷却することが可能となるとともに、電源部の冷却に用いられた加工液が、被加工物の加工を行う加工部に熱による悪影響を与えることがないので、高度な加工精度を保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る加工液の循環を説明する図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る放電加工機の構造を説明する図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る電源部の構造を説明する図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に係る電源回路の構造を説明する図である。
【図５】 本発明の実施の形態２に係る加工液の循環を説明する図である。
【図６】 本発明の実施の形態２に係る電源部の構造を説明する図である。
【図７】 本発明の実施の形態３に係る加工液の循環を説明する図である。
【図８】 本発明の実施の形態４に係る電源部の冷却方法を説明する構成図である。
【図９】 従来の技術における放電加工機の電源部を説明する図である。
【符号の説明】
１ 流量制御弁１、２ 流量制御弁２、３ 流量制御弁３、４ フィルタ、５ 冷却器、６ 加工液、７ 液槽、８ ポンプ、９ 加工槽、１０ 帰路パイプ、１１ 電源部、１２ 冷却プレート、１３ 放電加工機、１４ 発熱素子、１５ 電極送り装置、１６ａ、１６ｂ 給電線、１７ 流量制御弁、１９ 電極、２０ 被加工物、２３ 電極ヘッド部、２４ コラム部、２６ ベッド部、３２ 基板、３２ａ 対向面、３２ｂ 反対面、３３ 収納部、３３ａ コラム部側設置面、５２ ポンプ、５３ 冷却用往路パイプ、５４ 冷却用帰路パイプ、６１ 第２の冷却プレート、８１ 仕切り板、８２ 冷却プレート、８３ 流入口、８４排出口、４１０ 電流供給部、４２０ 電流断続部、４３０ 電流制御部

Claims (1)

1. 被加工物を収容し、当該被加工物の加工を行う加工槽と、
   前記加工槽の第１の側壁に設置され、電源回路と基板とを有する電源部と、
   前記被加工物と前記第１の側壁との間に設けられ、加工液が流れる流路を構成する仕切部材と、
   前記電源部に設けられ、前記電源部からの熱を前記流路を流れる加工液に伝導する熱伝導部材と、
   を有する放電加工機であって、
   前記加工槽は当該加工槽から加工液を排出する排出口を有し、
   前記仕切部材は前記電源部から前記排出口までの流路を形成し、さらに、前記加工液が前記排出口から排出されるまで、前記加工液と前記被加工物とを仕切ることを特徴とする放電加工機。

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