JPH0698538B2 - 放電加工機の加工液吸引ポンプの破損検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放電加工機の加工液処理系の改善に関し、特
に、加工液槽内で総形加工電極によりワークの放電加工
を行う放電加工部から放電に伴って発生する加工屑、ガ
ス等を加工液と一緒に加工槽外に吸引するエアー作動形
加工液吸引ポンプ、殊に、１対の加工液吸引室を有し、
各加工液吸引室の室壁が圧力エアーの供給に従って脈動
するダイヤフラムによって形成されたエアー作動形加工
液吸引ポンプを具備した加工液処理系における加工液吸
引ポンプの破損検出を行って放電加工の停止等の所要の
制御処理を遂行可能にする放電加工機の加工液吸引ポン
プの破損検出装置に関する。

〔従来技術〕

放電加工機、特に、型彫り放電加工機においては、総形
放電加工電極とワークとの間で熱発生を伴う放電を行わ
せることによりワークを所望形状に加工を進捗させるの
で、放電加工電極とワークとは常に、冷却された加工液
を貯溜した加工槽の内部で行われる。加工液はまた、放
電加工によりワークから除去された加工屑をワーク表面
から除去する機能も果たしている。このために加工液は
常に加工液供給タンクと放電加工が行われる加工槽との
間を一定の循環系を経て循環し、加工液供給タンクへ帰
還時には加工屑の除去等の所要の加工液処理を行ってか
ら再び供給系へ送出されるように構成されている。この
加工液の循環供給と処理とを行う加工液処理系は一般
に、電動ポンプによって加工液供給タンクから加工槽に
供給し、加工槽からオーバーフローした加工液を加工液
供給タンクに回収するが、近年、大きな放電エネルギー
で加工速度を大きくして荒加工をする放電加工法が行わ
れるようになり、加工部分から湧出する加工屑や放電熱
によるガスの発生が増加したため、この加工屑やガスを
処理する方法として、放電加工電極に加工液流通路を設
けて吸引ポンプと連結し、加工部から湧出する加工屑や
発生ガスを加工液と共に混在させたまま吸引、回収する
加工液吸引ポンプ回路が設けられる。（例えば、特開昭
63-221929号公報を参照）。そして、この吸引ポンプと
しては、種々の作動形式のポンプが適用可能であるが、
圧縮器で圧縮した圧力エアーを作動媒体としたエアード
ポンプが使用される場合がある。このエアードポンプは
加工槽の外部に設けられ、配管路を介して放電加工部か
ら加工屑と発生ガスの混入した状態の加工液を吸引す
る。吸引された加工液は、吸引ポンプの送出口後段で加
工屑分離装置により加工屑を分離する処理を受け、装置
下部の液排出口から還流管路を経て加工液供給タンクへ
戻される。他方、加工屑は、加工屑分離装置が具備した
スクリュー式送り機構により装置上部に送られ、加工屑
出口から適宜の加工屑回収箱に回収する処理がとられ
る。また、発生ガスは加工液内に吸収処理したり、脱臭
処理後に大気中に開放する等の種々の処理方法が既に提
案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

然しながら、従来、上述した放電加工機における加工液
吸引ポンプ回路では、加工液吸引用のエアードポンプ内
の加工液吸引室を形成するダイヤフラムが繰り返し使用
の間に破損を生じ、破損部位から作動媒体の圧力エアー
が漏出する故障を起こした場合、或いは作動媒体である
圧力エアーの回路に設けられた切換弁が故障、停止した
場合、更に、圧力エアー供給源に故障を生じて、作動エ
アーの圧力低下を来たし、所定の吸引ポンプ作用が遂行
されなくなった場合等にも、それを迅速に検出して放電
加工機の制御系へ何らかの警報信号を送るように配慮し
た高度の構成を設けるまでには至っていない問題があ
り、その結果、作業者の監視が途切れた間に放電加工部
からの加工屑、ガス等の混入加工液の回収不具合から、
加工不良を起こす場合も有る等の解決課題があった。こ
のような解決課題に対して、本出願人は既に、放電加工
機における上述の問題に鑑みて、加工液吸引ポンプ回路
の破損検出装置を提供して、放電加工機の加工性能を一
層、高度化する提案をしている。

即ち、エアードポンプを吸引ポンプとして用いる放電加
工機の加工液回収ポンプ回路に、同吸引ポンプの作動媒
体である圧力エアーの排出路における圧力低減の発生を
検出する圧力検出器と、同検出器の検出信号に応動して
放電加工の停止制御信号を送出する制御装置とを設け、
加工液吸引ポンプ回路に破損が発生した場合には作動媒
体の圧力エアーが圧力低減を起こすことに鑑み、同圧力
が低減したことを検出して、放電加工機側に検出信号を
フィードバックするものである。

然しながら、上記の加工液吸引ポンプ回路の破損検出装
置は圧力エアーの圧力変化を監視し、その圧力の変化状
態から間接的に加工液吸引ポンプの破損発生を検出する
ものであるが、ダイヤフラムポンプの動作が切り換わる
度にエアー経路の圧力が変動するために、破損検出精度
が緩慢であり、また、誤動作し易い等の難点があり、故
に、加工液吸引ポンプの破損を更に直接的に検出または
判別することにより、放電加工機の放電加工性能をより
一層、向上させることが可能な加工液吸引ポンプの破損
検出装置を開発し、提供することが課題とされている。

依って、本発明の目的は、このような課題を解決するこ
とが可能な放電加工機の加工液吸引ポンプの破損検出装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、放電加工機の加工液処理系に用いられる圧力
エアー作動形加工液吸引ポンプが、１対の加工液吸引室
を有し、これらの両室が圧力エアーの交互供給に従って
交互に吸引動作することに着目し、両室の吸引動作の各
動作時間を計時値として検出し、その計時値の差から動
作時間の差値を見出し、ポンプの正常動作時には同差値
が略ゼロであるにも係わらず、ポンプ破損が発生すると
差値が大きくなることから、上記計数値の差を判別して
ポンプ破損を検出するものである。

すなわち、本発明によれば、放電加工槽内の放電加工部
から発生ガスと加工屑とを混入した加工液を圧力エアー
の供給に従って作動する１対の加工液吸引室の交互吸引
動作によって繰り返し吸引するエアー作動形加工液吸引
ポンプの破損を検出する破損検出装置において、 前記吸引ポンプの圧力エアー経路に設けられ、前記吸引
ポンプの１対の加工液吸引室の交互吸引動作に対応した
圧力エアーの圧力変化を検出する圧力検出器と、 前記圧力検出器の出力信号から前記吸引ポンプの交互吸
引動作の切り換りの時点を検出する切り換り検出手段
と、 前記切り換り検出手段によって検出された各動作の切り
換りの時間々隔を求める計時手段と、 前記計時手段によって検出された計時値から前記吸引ポ
ンプの交互吸引動作の動作時間の差値を算出すると共に
該差値が所定の値を越えたときポンプ破損と判別する破
損判別手段とを、 具備して構成された放電加工機の加工液吸引ポンプの破
損検出装置を提供するものである。

以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づき更に詳細
に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明による放電加工機の加工液吸引ポンプ
の破損検出装置の構成を示す機構図、第２図は、圧力セ
ンサーの出力波形が加工液吸引ポンプの正常と破損発生
とに応じて変化する状況例を説明する波形図、第３図は
圧力エアー作動形加工液吸収ポンプの破損検出作用を説
明するフローチャート、第４図は圧力エアー作動形加工
液吸引ポンプの構造の１例を示す断面図である。

先ず、第１図に図示された放電加工機の放電加工部の構
成を参照すると、放電加工機は加工槽１を具備し、この
加工槽１内に放電加工液９を貯溜すると共に底部に設け
られた被加工物取付台２上に被加工物３（以下、単に、
ワークと言う。）を適宜の取付手段により固定し、他
方、電極取付ヘッド４に電極取付板５を介して加工電極
６が例えば、ねじ係合等の適宜方法で取付けられ、上記
ワーク３に対向すると共にワーク３に向けて電極取付ヘ
ッド４により送り動作を受けるように構成されている。
また、上記ワーク３と電極６との両者には周知のよう
に、放電加工電源（図示なし）から電気配線によりパル
ス電力が供給され、ワーク３、電極６間の加工間隙を介
して行われる放電現象によりワーク３に放電加工が施さ
れる。つまり、総形加工電極６の形状に従ってワーク３
から余分な部分が加工屑として排除され、所望の加工形
状がワーク３に加工形成される。この際に上記電極取付
ヘッド４はモータ駆動される送りねじ機構を介してワー
ク３に対し電極６を送り軸方向に接近させ、かつ、必要
に応じて離隔させる送り動作を行って上記の放電加工を
連続的に遂行させる作用を行うことは周知のとおりであ
る。なお、被加工物取付台２と電極取付ヘッド４とは上
記送り軸方向と直交するＸ、Ｙ軸方向にも相対的に移動
可能に構成され、図示されていない加工機々体によって
上記の相対３軸方向の移動が可能なように支持された構
造が設けられている。

さて、加工槽１内には加工液９が貯溜され、被加工物取
付台２上のワーク３と電極６とは加工液９の内部に浸漬
された状態で放電加工を遂行するようになっている。加
工槽１内の加工液９は放電熱で高温化する電極６やワー
ク３の冷却を行うと共にワーク３の表面から加工屑を除
去させるように作用する。加工液９は、加工液タンク12
からモータ13で駆動される加工液供給ポンプ14により汲
み上げられ、適宜の加工液冷却装置を経て供給管路15に
より加工槽１へ供給される。加工槽１からオーバーフロ
ーした加工液は適宜の配管（図示略）を介して加工液タ
ンク12に回収される。又、大きな放電エネルギーで荒加
工を行うとき等は特に加工部から湧出する加工屑や発生
ガスの量が多くなるので、加工電極６、電極取付板５に
加工液流通路16、17を設け、加圧エアー源20により作動
されるエアー作動形加工液吸収ポンプ21の吸引作用で加
工屑や発生ガスと一緒に加工液９を吸引して還流管路18
を介して加工液タンク12に還流させ、冷却処理と加工
屑、発生ガスの除去処理等の後処理を遂行する。つま
り、上述した加工液供給回路とオーバーフロー回路、加
工液吸引、還流回路とによって加工液処理系が構成さ
れ、常に冷却されたフレッシュな加工液９により放電加
工が遂行されるように成っている。

さて、本実施例によると、上記の加工液吸引、還流回路
は、放電加工電極６とワーク３とが対向して放電加工を
遂行している領域部位、つまり、放電加工部から加工液
吸引ポンプ21の吸引作用で吸引し、還流管路18を経て発
生ガスと加工屑とを加工液９と一緒に回収する配管系を
形成し、還流管路18の下流には上記のエアー作動形加工
液吸引ポンプ21が設けられている。エアー作動形加工液
吸引ポンプ21は加圧エアー源20から供給される圧力エア
ーを作動媒体にするポンプであるから、圧力エアーで駆
動される後述の１対のダイヤフラム室を内蔵し、ダイヤ
フラムの膜動変位によるダイヤフラム室の膨張、収縮に
応じて同ダイヤフラム室に接して設けられた１対の加工
液吸引室を膨張、収縮させ、加工液の吸引作用を行う構
成を有している。なお、エアー作動形加工液吸引ポンプ
21は、還流管路18を経て吸引ポンプ21の入口21aから吸
引された加工槽１からの加工液９、発生ガス、加工屑等
の混入物を送出口21bから送出管路18'を経て加工液槽12
へ還流されるが、送出管路には、周知の加工屑分離装置
が設けられ、同加工屑分離装置内で加工屑と加工液とが
磁力又は遠心力作用により分離される。そして加工屑
は、加工屑分離装置から適宜の加工屑回収箱内に回収さ
れ、他方、加工屑が分離された加工液が加工液供給タン
ク12へ還流される。

ここで、本発明によれば、加工液吸引ポンプ21の作動媒
体である圧力エアーの経路（本例では排気経路）中に圧
力センサー30が設けられている。つまり、エアー作動形
加工液吸引ポンプ21において、ダイヤフラム室壁を有し
た後述する１対のエアー室を交互に作動させる圧力エア
ーの圧力値を常時、検出しているのである。

ここで、第４図を参照すると、市販されている圧力エア
ー作動形加工液吸引ポンプの構造の詳細例が示されてい
る。

さて、圧力エアー作動形加工液吸引ポンプ21の作動媒体
である圧力エアーは圧力エアー源20（第１図）から供給
管路を経て送出され、適宜の作動制御用のエアー供給路
切換弁（図示略）を介して加工液吸引ポンプ21内に供給
される。この加工液吸引ポンプ21内では図示のように、
エアー供給口40から周知のスプール弁等を備えた切換弁
室48を経て、左右１対の等容積を有したエアー室42、44
内に交互に圧力エアーが供給される。故に、この圧力エ
アーの作用で左右、２つの容積可変の加工液吸引室52、
54の室壁を形成し、かつ摺動軸65の両端に結合されてい
る２つのダイヤフラム62、64を脈動変位させる。この結
果、同じく略等しい室容積を有する容積可変の加工液吸
引室52、54の室容積を交互に変化させるので、加工液吸
入口21aからは放電加工液が吸入され、球弁66a、66bの
組と、68a、68bの組との開弁、閉弁が交互に起動される
ことにより、同可変容積室52、54を交互に通過して加工
液吐出口21bから加工液を回収管路18′へ吐出する。第
４図は、右側の加工液吸引室52が室容積の膨張により、
加工液が球弁66aの開弁、球弁68aの閉弁により液を保持
した状態にある。他方、左側の加工液吸引室54では室容
積の収縮により、保持された加工液が球弁68bの開弁、
球弁66bは閉弁により吐出している状態にある。

また、上記切換弁室48を経て、ダイヤフラムエアー室4
2、44に交互に供給された圧力エアーは一方の室に供給
される間に他方の室からは排出され、エアー排気口46か
ら加工液吸引ポンプ21の外部管路へ排気され、例えば、
大気中に開放される構成にある。

第１図を再び参照すると、本発明によれば、この外部管
路へ排気される過程又は圧力エアー源20からポンプ21内
への供給過程で圧力センサ30（第１図）により圧力エア
ーの圧力値の変化が常時、監視されているのである。第
１図の図示例では排気される圧力エアーの圧力値を監視
する実施例を示している。このとき、上記のダイヤフラ
ム62、64は多くの場合、両者が一度に破損することな
く、片方のダイヤフラム62又は64が先に破損を起こす。
また、片方のダイヤフラム62又は64に破損が生じると、
圧力エアーは破損したダイヤフラム側で加工液流路内に
漏出するので、破損したダイヤフラムを有したエアー室
42又は44の圧力変化は緩慢になり、圧力の脈動周期が長
くなる。すなわち、加工液吸引ポンプ21内に生じたダイ
ヤフラム破損等の異常発生が加工液吸引ポンプ21の作動
用圧力エアーの圧力値に出現する。第２図は、この圧力
エアーを圧力センサ30により検出した場合の検出波形を
示している。即ち、第２図（イ）は加工液吸引ポンプ21
が正常な状態における圧力センサ30が出力する圧力エア
ーの波形図であり、圧力センサ30が設定された一定の圧
力閾値を超えると１となり、同閾値以下では０となる出
力特性を有することにより、図示の矩形波になる。な
お、第２図（イ）の出力波形は、加工液吸入ポンプ21が
エアー供給路切換弁の切り換えに応じて、その１つのエ
アー室42、44が膨張、収縮することに従って、１対の加
工液吸引室52、54が交互に吸引動作する場合に片方の室
52又は54が膨張して加工液を吸入する過程（工程Ｉ）
と、その吸入した加工液を同室から吐出する過程（工程
II）とを実行する時間（同時間中に反対側の加工液吸引
室では逆に放電加工液の吐出とその後に吸入が行われ
る）の２工程を１周期T₁とし、その１周期T₁内に膨張、
収縮に伴う圧力エアーの圧力変化が２つの矩形波Ｉ、II
となって表れる様子を示したものである。

そして、加工液吸引ポンプ21内において、片方のダイヤ
フラムの破損による異常が発生すると、異常発生側の加
工液吸引室52又は54（第４図参照）で加工液吸引室内に
向けて圧力エアー漏れが生じるために、膨張過程の時間
が長くなり、故に、１周期の時間も長くなって周期はT₂
に変化する。つまり、第２図（ロ）に示すように１周期
T₂内で２つの矩形波の周期に差異が発生するのである。

本発明は、上述した圧力センサ30で検出される圧力エア
ーの圧力波形の変化に着目し、圧力センサ30の出力波形
における１周期T₁，T₂内の２つの矩形波から２つの工程
の切り換りを検出する切り換り検出手段32により検出す
るのである。この切り換り検出手段32は例えば、周知の
Ｔ形フリップロップによって形成することができるもの
で、第２図（イ）、（ロ）に示した矩形波の立ち上がり
時に出力の反転を行うことにより、反転前、反転後の２
つの出力状態を示し、故に、２つの工程の切り換りを夫
々、検出可能にする。

即ち、切り換り検出手段32の反転性の２つの交互の出力
はマイクロコンピュータ等のCPUからなる制御装置33に
送出される。制御装置33においては、切り換り検出手段
32の２つの出力が交互にインターフェイス34を介して制
御部35に入力され、このときに制御部35は２つの出力の
各々に就いて、計数部36により、出力継続時間を計数す
る。ここで計数部36は基準クロックパルスを計数するカ
ウンタ機能部である。計数部36により計数された２つの
工程の時間幅に関するディジタル計数値は制御部35を介
して第１メモリ37aと第２メモリ37bに分離して夫々記憶
される。制御部35は上記２つの出力値に関する計数デー
タが両メモリ37a、37bに記憶されると、計数部36をリセ
ットして、直ちに、次の工程の時間幅を計数させる。

他方、第１、第２の両メモリ37a、37bに記憶されたディ
ジタル計数値を演算部38に送出し両ディジタル計数値の
差値を求める演算を行う。そして、この演算結果におい
て、差値の絶対値が略ゼロ値であれば、圧力センサ30で
検出する加工液吸引ポンプ21は正常作動を行っているも
のと判別する。他方、上記の差値の絶対値が大きい値の
場合には、加工液吸引ポンプ21はダイヤフラム破損等に
よる異常を発生しているものと判別して制御部35はイン
ターフェイス34を介して所定のアラーム回路を駆動する
アラーム信号を送出するのである。

勿論、制御装置33は切り換り検出手段32から次々に入力
される圧力検出々力に就いて、上述した計数、記憶、演
算、判別を繰り返すので、加工液吸引ポンプ21に破損が
生じたときには、直ちに、破損検出を行い、アラーム信
号を送出できるのである。第３図は上述した制御装置33
の制御部35、計数部36、第１、第２メモリ37a,37b、演
算部38により遂行される加工液吸引ポンプ21の破損検出
過程を説明するフローチャートである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、放電
加工機において、放電加工液を放電加工部から加工液回
収槽へ吸引、回収する加工液吸引ポンプが破損を発生し
たとき、該ポンプの作動特性、特に、ダイヤフラムの膨
張、収縮による脈動々作の各時間幅をポンプ作動用圧力
エアーの圧力検出値を介して直接取り出し、その時間幅
の差を演算、判別する直接法でポンプ破損を検出するよ
うにしたので、加工液吸引ポンプの破損検出の精度が向
上し、従って、アラーム信号を発生して放電加工機の放
電加工作用を一時的に停止する等の修復処理を迅速に遂
行することができるので、吸引作用不足による加工不良
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による放電加工機の加工液吸引ポンプ
の破損検出装置の構成を示す機構図、第２図は、圧力セ
ンサーの出力波形が加工液吸引ポンプの正常と破損発生
とに応じて変化する状況例を説明する波形図、第３図は
圧力エアー作動形加工液吸引ポンプの破損検出作用を説
明するフローチャート、第４図は圧力エアー作動形加工
液吸引ポンプの構造の１例を示す断面図。 １……加工槽、３……ワーク、６……加工電極、９……
放電加工液、21……圧力エアー作動形加工液吸引ポン
プ、30……圧力センサ、32……切り換り検出手段、33…
…制御装置、35……制御部、36……計数部、37a、37b…
…第１、第２メモリ、38……演算部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電加工槽内の放電加工部から発生するガ
   スと加工屑とを混入した加工液を圧力エアーの供給に従
   って作動する１対の加工液吸引室の交互吸引動作によっ
   て繰り返し吸引するエアー作動形加工液吸引ポンプの破
   損を検出する破損検出装置において、 前記吸引ポンプの圧力エアー経路に設けられ、前記吸引
   ポンプの１対の加工液吸引室の交互吸引動作に対応した
   圧力エアーの圧力変化を検出する圧力検出器と、 前記圧力検出器の出力信号から前記吸引ポンプの交互吸
   引動作の切り換りの時点を検出する切り換り検出手段
   と、 前記切り換り検出手段によって検出された各動作の切り
   換りの時間間隔を求める計時手段と、前記記計時手段に
   よって検出された計時値から前記吸引ポンプの交互吸引
   動作の動作時間の差値を算出すると共に該差値が所定の
   値を越えたときポンプ破損と判別する破損判別手段と
   を、 具備して構成されたことを特徴とする放電加工機の加工
   液吸引ポンプの破損検出装置。
2. 【請求項２】前記破損判別手段が前記加工液吸引ポンプ
   の破損を検出したとき、破損発生のアラーム信号を発生
   するアラーム手段を更に具備した請求項１に記載の放電
   加工機の加工液吸引ポンプの破損検出装置。