微細軸形成装置
【課題】微細軸を形成する微細軸形成装置において、高精度でかつ容易に微細軸を形成する。
【解決手段】微細軸形成装置１は、電極２と、間隙ｄを設けて対向配置された成形部材３Ａ、３Ｂと、電極２を回転させる電極回転手段と、回転せしめられている電極２をＹ軸方向に相対移動させる電極移動手段と、電極２が間隙ｄに沿って移動中に、成形部材３Ａ、３Ｂと電極２とをＸ軸方向に相対的に移動させる移動手段５と、電極２と成形部材３Ａ、３Ｂとの間に放電を発生させる放電発生手段９と、成形部材３Ａと電極２との間に流れる第１の放電電流と、成形部材３Ｂと電極２との間に流れる第２の放電電流を検出する電流検出手段１０Ａ、１０Ｂと、放電回数を所定の閾値毎に計数する計数手段１６と、放電回数を所定の閾値毎に重み付けして合計した第１の放電電流の放電頻度と第２の放電電流の放電頻度の差が小さくなるように移動手段５を制御する制御手段１９を備えている。
【解決手段】微細軸形成装置１は、電極２と、間隙ｄを設けて対向配置された成形部材３Ａ、３Ｂと、電極２を回転させる電極回転手段と、回転せしめられている電極２をＹ軸方向に相対移動させる電極移動手段と、電極２が間隙ｄに沿って移動中に、成形部材３Ａ、３Ｂと電極２とをＸ軸方向に相対的に移動させる移動手段５と、電極２と成形部材３Ａ、３Ｂとの間に放電を発生させる放電発生手段９と、成形部材３Ａと電極２との間に流れる第１の放電電流と、成形部材３Ｂと電極２との間に流れる第２の放電電流を検出する電流検出手段１０Ａ、１０Ｂと、放電回数を所定の閾値毎に計数する計数手段１６と、放電回数を所定の閾値毎に重み付けして合計した第１の放電電流の放電頻度と第２の放電電流の放電頻度の差が小さくなるように移動手段５を制御する制御手段１９を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細軸を形成する微細軸形成装置に関し、特に微細軸に加工される電極の位置制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、物を削ったり切ったりする加工では、加工中に生じる加工反力が大きく、小さな加工になればなるほど、加工反力によって工具や工作物が曲がるため、高精度な加工が困難になる。一方、放電加工は非接触加工であるため、加工中に生じる加工反力が小さいことから、微細加工の分野で高い効果を発揮しており、工具電極を加工機上で製作できる放電加工装置等も知られている。
【０００３】
このような放電加工装置で加工されるものとしては、ノズル穴等の微細穴の放電加工用電極材、微細金型用の二次元、三次元形状創成のマイクロツール、微細形状や表面粗度の計測プローブ、マイクロマニピュレーション用工具等に用いられる微細軸があり、このような微細軸を形成する方法としては、例えば図６Ａに示す如く、微細軸に加工される電極２’と成形ブロック１’の間に放電を発生させ、電極２’を矢印Ｍ’方向に回転させながら成形ブロック１’に向けて（矢印Ｙ’方向に）移動させると共に電極２’を上下方向（矢印Ｚ’方向）に移動させることにより電極２’の下端部を微細径に加工する逆放電加工法や、図６Ｂに示す如く、矢印Ｍ’方向に回転しながら微細軸に加工される電極２’とガイド１０１’に沿って矢印Ｊ方向に走行しているワイヤ１００’との間の一定の加工間隙に放電を発生させることにより電極２’の下端部を微細径に加工するワイヤ放電研削法（Wire Electro Discharge Grinding法；ＷＥＤＧ法）等が知られている。
【０００４】
しかしながら上記逆放電加工法は、成形ブロック１’の面に対して対向する電極２’の面積が広いために電極２’が頻繁に消耗するので、電極２’の消耗量を検出することが困難であり、精度のよい微細軸を形成するためには顕微鏡等の測定器により電極２’の径を測定しながら微細軸を形成する必要があるため手間がかかっていた。また上記ＷＥＤＧ法はワイヤ１００’が振動するため精度のよい微細軸の形成が困難であった。
【０００５】
そこで、微細軸を容易に形成するために、平行な隙間が調整可能に配置された一対の成形ブロックを使用し、隙間の寸法を電極の形成寸法と等しくして、各成形ブロックと電極との間に放電を発生させながら、この隙間に回転している電極を送り込み、さらに電極を隙間に沿って移動させて、各成形ブロックと電極との間の放電がなくなるまで電極を加工することにより所望する成形寸法の微細軸を形成する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
しかしながら特許文献１に記載された上記方法は、隙間が曲がっていると電極が成形ブロックの新しい面を加工してしまうため、隙間の平行度の調整が困難であった。そこで隙間の平行度を考慮せずに精度良く微細軸を形成するために、電極が隙間の中心を走査して進むように、各成形ブロックと電極との間に流れる電流の大きさ、すなわち電流の大きさと比例する放電頻度をそれぞれ検知し、この放電頻度が等しくなるように電極の隙間方向の移動を制御する制御方法が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開昭６３−１２７８１６号公報
【特許文献２】ＷＯ２００７／０５８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献２に記載された制御方法では、電流の大きさが放電頻度に比例する点に着目しているため、実際の放電頻度すなわち放電回数はカウントせずに電流の大きさを検出して制御を行っているので、電流の大きさにバラつきがある場合には精度が低減してしまう虞がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高精度でかつ容易に微細軸を形成することができる微細軸形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の微細軸形成装置は、微細軸に加工される電極と、
該電極が挿入される間隙を設けて対向配置された２つの成形部材と、
前記電極を、該電極の軸を中心に回転させる電極回転手段と、
該電極回転手段により回転せしめられている前記電極を、前記間隙に沿って相対的に移動させる電極移動手段と、
該電極移動手段により前記電極が前記間隙に沿って移動せしめられているときに、前記２つの成形部材と前記電極とを、前記間隙に沿った方向と略直交する方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記間隙に挿入された前記電極の一部と前記２つの成形部材との間に放電を発生させる放電発生手段と、
一方の前記成形部材と前記電極との間に流れる第１の放電電流と、他方の前記成形部材と前記電極との間に流れる第２の放電電流とをそれぞれ検出する電流検出手段と、
電流の大きさの所定の閾値を段階的に設定し、前記電流検出手段により検出された放電電流の放電回数を前記所定の閾値毎に計数する計数手段と、
前記計数手段により計数された前記放電回数を前記所定の閾値毎に重み付けして合計した前記第１の放電電流の放電頻度と前記第２の放電電流の放電頻度の差が小さくなるように前記移動手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
なお「微細軸に加工される電極」は棒状であっても、円筒状であってもよい。また電極は下端部、すなわち一部分のみを隙間に挿入してもよいし、電極の上端に電極を保持するホルダ等を設けておいて電極の全部を隙間に挿入してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の微細軸形成装置は、電流の大きさの所定の閾値を段階的に設定し、一方の成形部材と電極との間に流れる第１の放電電流の放電回数と他方の成形部材と電極との間に流れる第２の放電電流の放電回数とをそれぞれ所定の閾値毎に計数して、計数した各放電回数を所定の閾値毎に重み付けしてそれぞれ合計した放電頻度の差が小さくなるように、電極と成形部材とを相対的に移動させるので、検出する電流の大きさに多少のばらつきがあっても放電回数としてカウントできると共に、大きい電流値での放電回数が多いときには電極と成形部材との距離が近いので、重み付けによって放電頻度の差を大きくして、電極又は成形部材の移動量を多くすることにより、間隙の中心と電極との距離に対応した速度で電極と成形部材の距離を遠ざけることができるので、速やかに精度よく電極を間隙の中心に戻すことができ、安定して間隙の中心に位置させておくことができる。
【００１２】
これにより隙間の平行度を厳密に考慮しなくても電極の軸を間隙の中心に沿って移動させることができるので微細軸を容易に形成することができると共に、電流の大きさと放電回数の両方の値に基づいて移動手段による移動量を算出することにより微細軸の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態である微細軸形成装置１について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態の微細軸形成装置１の概略構成図、図２は放電時の電流値の波形の一例を示す図である。
【００１４】
本実施形態の微細軸形成装置１は、図１に示す如く、微細軸に加工される直径０．３ｍｍ、長さ２ｍｍの炭化タングステン（ＷＣ）で構成された棒状の電極２と、電極２が挿入される間隙ｄ（本実施形態では０．０５ｍｍ）を設けて対向配置された２つの成形部材３Ａ、３Ｂとを備えている。２つの成形部材３Ａ、３Ｂは、厚さ１ｍｍの板状の銅（Ｃｕ）で構成されており、それぞれの側面が平行に対向するように配置されて、直方体の積載台４の上面に載置されており、この積載台４の下方には積載台４を間隙ｄに沿った方向（図１中Ｙ軸方向）と直交する方向（図１中Ｘ軸方向）に移動させる移動部５が設けられている。
【００１５】
移動部５は、三相交流コアレスリニアモータで構成されており、複数のコイルが一列に配置されたリニアモータコイル部６と、リニアモータコイル部６の下方に配置され、コイル列に対向するように配置された複数の永久磁石が一列に配設されたマグネットヨーク部７と、リニアモータコイル６に接続され、後述するモーションコントローラ１９からの指令位置データに基づいてリニアモータコイル６に流れる駆動電流を図示しない位置検出器からのフィードバック信号によって制御量を補償してサーボ制御するモータドライバ８とを備えている。
【００１６】
本実施形態の移動部５は、マグネットヨーク部７が固定側でリニアモータコイル部６が可動側となる、いわゆるムービングコイル方式が適用されており、リニアモータコイル部６の各コイルに駆動電流が流れて電磁力が発生することにより、マグネットヨーク部７の永久磁石に対して駆動力が発生し、この駆動力によって積載台４のＸ軸方向の移動が制御される。
【００１７】
なお本発明において移動部５は、リニアモータコイル部６が固定側でマグネットヨーク部７が可動側となる、いわゆるムービングマグネット方式を適用してもよい。またリニアモータに限られるものではなく、積載台４をＸ軸方向に移動制御可能であれば、回転駆動モータやボールねじ等で構成される駆動機構であってもよい。
【００１８】
電極２には、電極２を、その軸２ａを中心にして図１中のＭ方向に回転させる図示しない電極回転手段と、電極２をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる電極移動手段とが配設されている。なお本発明において電極移動手段は、電極２をＹ軸方向のみに移動させるものであってもよい。
【００１９】
また微細軸形成装置１には、電極２及び２つの成形部材３Ａ、３Ｂと接続し、電極２と成形部材３Ａ及び電極２と成形部材３Ｂにそれぞれ電流を流して、電極２と成形部材３Ａとの対向する面の間及び電極２と成形部材３Ｂとの対向する面の間にそれぞれ放電を発生させる放電加工電源（放電加工手段）９が設けられている。
【００２０】
また微細軸形成装置１には放電加工電源９と成形部材３Ａの間、放電加工電源９と成形部材３Ｂの間にはそれぞれ各成形部材３Ａ、３Ｂに流れる放電電流を検出する電流検出器１０Ａ、１０Ｂが設けられていて、さらに電流検出器１０Ａ、１０Ｂにて検出される放電電流パルスから放電回数を電流の大きさの所定の閾値毎に計数する計数部１６、計数部１６の計数結果に基づいて移動部５を制御するモーションコントローラ１９が設けられている。
【００２１】
電流検出器１０Ａ、１０Ｂは、放電加工電源９と成形部材３Ａ及び放電加工電源９と成形部材３Ｂをそれぞれ接続する接続線が挿通する環状コア１１Ａ、１１Ｂと、環状コア１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ巻き線が螺旋状に捲回する検出コイル１２Ａ、１２Ｂと、検出コイル１２Ａ、１２Ｂの各々の巻き線の終端にそれぞれ設けられた抵抗１３Ａ、１３Ｂ及び抵抗１３Ａ、１３Ｂに流れる電流を一定方向に流すダイオード１３Ａ、１３Ｂと、電流信号を増幅するオペアンプ１５Ａ、１５Ｂとを備えている。なお図示は省略しているがオペアンプ１５Ａ、１５Ｂの下流には、電流信号のノイズ除去のための低域透過フィルタが設けられている。電流検出器１０Ａ、１０Ｂを以上のように構成することにより、市販されている検出コイル１２Ａ、１２Ｂを使用することができるので、電流検出器１０Ａ、１０Ｂを安価に製作することができる。
【００２２】
計数部１６は、上記電流検出器１０Ａ、１０Ｂから入力された電流信号を、段階的に設定された電流の大きさの閾値毎に出力するコンパレータ部１７Ａ、１７Ｂとコンパレータ部１７Ａ、１７Ｂから出力された信号の回数を設定された前記閾値毎にカウントするカウンタ１８とを備えている。
【００２３】
コンパレータ部１７Ａ、１７Ｂは、それぞれ電流の大きさの閾値が、閾電流１、閾電流２、閾電流３、閾電流４に設定された４つのコンパレータ１７−１、１７−２、１７−３、１７−４を有している。各コンパレータ１７−１、１７−２、１７−３、１７−４は、上記電流検出器１０Ａ、１０Ｂから入力された電流信号と各閾電流１、２、３、４の値とを比較し、入力された電流信号が各閾電流１、２、３、４よりも大きいときに当該コンパレータ１７−１、１７−２、１７−３、１７−４が信号を出力する。
【００２４】
例えば電流検出器１０Ａが、図２に示すような波形の２つの連続する電流パルスが検出されたとした場合、検出された電流信号がコンパレータ部１７Ａに入力されたときには、各コンパレータ１７−１、１７−２、１７−３、１７−４は電流信号の立ち上がり信号を検出するものとし、コンパレータ１７−１及びコンパレータ１７−２は前後２つの電流パルスを検出してそれぞれ比較信号を出力し、コンパレータ１７−３及びコンパレータ１７−４は後の電流パルスのみを検出してそれぞれ比較信号を出力する。
【００２５】
そしてカウンタ１８は所定時間毎にコンパレータの比較信号の出力回数をカウントし、コンパレータ１７−１及びコンパレータ１７−２はそれぞれ２回、コンパレータ１７−３及びコンパレータ１７−４はそれぞれ１回を放電回数としてカウントする。このときカウントは８ビットの整数型にて行う（図４参照）。
【００２６】
計数部１６が上記のように放電回数をカウントすることにより、検出する電流の大きさに多少のばらつきがあっても出力された電流信号を放電回数としてカウントできる。
【００２７】
モーションコントローラ１９は、先ず閾電流１、２、３、４の値が大きくなるにつれて値が大きくなるように閾電流１、２、３、４毎に重み計数を設定する。そしてコンパレータ部１７Ａとコンパレータ部１７Ｂの各々においてカウンタ１８によりカウントされた放電回数を閾電流１、２、３、４毎に上記設定した重み計数で重み付けして合計した値を、それぞれ成形部材３Ａと電極２との間に流れる放電電流の放電頻度及び成形部材３Ｂと電極２との間に流れる放電電流の放電頻度として算出し、成形部材３Ａ側の放電頻度と成形部材３Ｂ側の放電頻度の差、つまり放電頻度差Ｎｍを算出する。なおこの放電頻度差Ｎｍは下記式（１）にて算出することができる。
【数１】
【００２８】
ここでＮｍは放電頻度差、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は重み計数、ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３、ＮＡ４はコンパレータ部１７Ａの出力数、ＮＢ１、ＮＢ２、ＮＢ３、ＮＢ４はコンパレータ部１７Ｂの出力数である。なおこの放電頻度差Ｎｍを求める周期を頻度差算出周期とし、本実施形態では１ｍｓｅｃに設定する。
【００２９】
電流検出器１０Ａ、１０Ｂの検出した電流値が大きいときには、成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂと電極２との間の距離が小さい、つまり電極２が成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂに近いことになるので、上記のように閾電流１、２、３、４の値が大きいほど、成形部材３Ａ側の放電頻度と成形部材３Ｂ側の放電頻度の差に重い重み付けをすることにより、放電頻度差Ｎｍの値を大きくすることができる。
【００３０】
なお上記式（１）において放電頻度差Ｎｍがプラスの値のときには、電極２が成形部材３Ａに近づいており、マイナスの値のときには、電極２が成形部材３Ｂに近づいている。また放電頻度差Ｎｍの絶対値が大きいほど成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂにより近づいている。
【００３１】
よって算出された放電頻度差Ｎｍの値が０よりも大きいとき、すなわちプラスの値のときには、電極２は成形部材３Ａに近いので、電極２を成形部材３Ａから遠ざけるべく、積載台４を図１中手前側に移動させ、放電頻度差Ｎｍの値が０よりも小さいとき、すなわちマイナスの値のときには、電極２は成形部材３Ｂに近いので、電極２を成形部材３Ｂから遠ざけるべく、積載台４を図１中奥側に移動させるように、モーションコントローラ１９が積載台４つまり成形部材３Ａ、３ＢのＸ軸方向の移動位置（指令位置データ）を算出する。
【００３２】
モーションコントローラ１９による移動部５の位置の指令は所定のサーボ周期（本実施形態では６ｍｓｅｃ）毎に行うため、６ｍｓｅｃの間に上記式（１）により算出された６つの放電頻度差Ｎｍの平均放電頻度差σｍを下記式（２）にて算出する。ここで図３に平均放電頻度差σｍの算出方法を説明する図を示す。
【００３３】
本実施形態では、平均放電頻度差σｍを算出するときに、サーボ周期毎に６つの放電頻度差Ｎｍを合計して６で割るのではなく、図３に示す如く、１ｍｓｅｃ前に算出した平均放電頻度差σｍ−１を使用した下記式（２）にて算出することにより算出処理の時間を低減する。
【数２】
【００３４】
つまり、１ｍｓｅｃ前に算出した平均放電頻度差σｍ−１は、７ｍｓｅｃ前から１ｍｓｅｃ前の間で算出された放電頻度差Ｎｍ−５、Ｎｍ−４、Ｎｍ−３、Ｎｍ−２、Ｎｍ−１、Ｎｍの値を合計して６で割った値と同等の値なので、現在の平均放電頻度差σｍは、１ｍｓｅｃ前の平均放電頻度差σｍ−１から最も以前に算出された放電頻度差Ｎｍ−５を６で割った値を減算すると共に直前に算出された放電頻度差Ｎｍを６で割った値を加算することにより算出する。
【００３５】
そして上記のようにして算出された平均放電頻度差σｍからサーボ周期毎のＸ軸の指令位置は、下記式（３）により算出される。
【数３】
【００３６】
ここでＰｉは今回の指令位置、Ｐｉ−１は前回の指令位置、Ｇはゲインである。なおゲインＧの値は、予め放電頻度差Ｎｍの値と成形部材３Ａ、３Ｂの移動量との関係から算出しておく。
【００３７】
このように指令位置Ｐｉを算出するときに、直前に算出された放電頻度差Ｎｍではなく、式（２）によって１ｍｓｅｃ前の平均放電頻度差σｍ−１を考慮して求めた平均放電頻度差σｍを使用することにより、サーボ周期毎に位置指令を算出して指令移動量を出力するようにするので、積載台４のＸ軸方向の指令移動量の唐突な変化を抑えることができて、積載台４の移動を滑らかに行えるので、電極２の軸を、間隙ｄの中心に安定して移動させることができる。
【００３８】
また平均放電頻度差σｍの値が大きいほど、前回の指令位置Ｐｉ−１からの積載台４の移動量が多くなるので、電極２と成形部材３Ａ又は３Ｂとの距離が近いほど高速に遠ざけることができて、電極２をすばやく精度よく間隙ｄの中心に位置させることができる。
【００３９】
また算出された平均放電頻度差σｍの値が０よりも大きいとき、すなわちプラスの値のときには、電極２は成形部材３Ａに近いので、電極２を成形部材３Ａから遠ざける方向つまり積載台４を図１中手前側に移動させ、平均放電頻度差σｍの値が０よりも小さいとき、すなわちマイナスの値のときには、電極２は成形部材３Ｂに近いので、電極２を成形部材３Ｂから遠ざける方向つまり積載台４を図１中奥側に移動させる。
【００４０】
これにより隙間ｄの平行度を厳密に考慮しなくても電極２の軸２ａを間隙ｄの中心に沿って移動させることができるので微細軸を容易に形成することができると共に、電流の大きさと放電回数の両方の値に基づいて移動部５による移動量を算出することにより電極が間隙ｄの中心を挟んで行ったり来たりして不安定な状態に陥ることがなく、安定して間隙ｄの中心に位置させておくことができ、微細軸の精度を向上させることができる。
【００４１】
次に微細軸形成装置１における一連の加工動作にについて説明する。ここで図４にモーションコントローラ１９の制御タイミングチャートの一例を示す図、図５に形成された微細軸の一例を示す図をそれぞれ示す。
【００４２】
本実施形態の微細軸形成装置１は、図１に示す如く、先ず予め放電加工により直径０．３ｍｍに加工された長さ２ｍｍの電極２を電極回転手段（図示は省略）によって回転させながら、電極移動手段（図示は省略）によって電極２の下端が成形部材３Ａ、３Ｂの下面と略同位置に位置するようにＺ軸下方向に移動させてから、間隙ｄに沿って図１中Ｙ軸方向に移動させるべく、成形部材３Ａ、３Ｂの近傍から成形部材３Ａ、３Ｂに向かって移動させる。
【００４３】
電極２のＹ軸方向への移動と共に、放電加工電源９が電極２と成形部材３Ａ及び電極２と生成部材３Ｂにそれぞれ電流を流す。
【００４４】
すると電極２が成形部材３Ａ、３Ｂと所定の距離まで近づくと、成形部材３Ａ及び成形部材３Ｂと対向する電極２の外周面との間に放電が発生して成形部材３Ａ、３Ｂと電極２がそれぞれ加工される。
【００４５】
そして電極２が上記のように加工されつつ間隙ｄに沿って移動中に、電流検出器１０Ａ、１０Ｂ、計数部１６、モーションコントローラ１９によって電極２の軸２ａが間隙の中心と一致して移動するように移動部５に積載台４の位置すなわち成形部材３Ａ、３Ｂの位置を指令する。
【００４６】
モーションコントローラ１９による位置指令データの算出は、図４に示す如く、成形部材３Ａ側の放電電流を検出する電流検出器１０Ａ及び成形部材３Ｂ側の放電電流を検出する電流検出器１０Ｂがそれぞれ電流信号を検出して出力し、この出力信号を計数部１６が上述のようにして放電回数としてカウントする。放電回数のカウントは、図４に示すようにカウント周期Ａ中に出力された電流信号は、次回のカウント周期Ｂ中にカウントされる。
【００４７】
そしてモーションコントローラ１９が、直前に計数部１６にてカウントされた放電回数を使用して、上述のように頻度差算出周期の１ｍｓｅｃ毎に上記式（１）から放電頻度差Ｎｍを算出する。
【００４８】
さらにサーボ周期の６ｍｓｅｃ毎に、７ｍｓｅｃ前に算出された放電頻度差Ｎｍ−５、直前に算出された放電頻度差Ｎｍと平均放電頻度差σｍ−１を使用して、上述のように上記式（２）から平均頻度差σｍを算出し、上記式（３）から指令位置Ｐｉを算出して、この指令位置Ｐｉに積載台４が位置するように移動部５を駆動させる。
【００４９】
このときサーボ周期毎に、積載台４を前回の指令位置Ｐｉ−１から今回の指令位置Ｐｉまで移動させるので、上記式（３）において平均放電頻度差σｍの値が大きければ大きいほど移動量は多くなる。つまり平均放電頻度差σｍの値が大きいと電極２と成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂの距離が近いので、サーボ周期つまり６ｍｓｅｃに積載台４が移動する移動量を多くすることにより、前回の指令位置Ｐｉ−１から今回の指令位置Ｐｉまで速く移動し、逆に平均放電頻度差σｍの値が小さいと電極２と成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂの距離が遠いので、サーボ周期つまり６ｍｓｅｃに積載台４が移動する移動量を小さくすることにより、前回の指令位置Ｐｉ−１から今回の指令位置Ｐｉまでゆっくり移動する。
【００５０】
このように放電頻度差の大きさによって積載台４すなわち成形部材３Ａ、３Ｂの移動速度を変化させることにより、電極２と成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂの距離の大きさ応じた適切な速度で電極２の軸２ａを間隙ｄの中心に位置させることができる。
【００５１】
以上のように、電極２の軸２ａを間隙ｄの中心と一致させながら放電加工を行うことにより、図５に示すように電極２の下端部を直径２０μｍ、長さ１ｍｍの微細軸を形成することができる。
【００５２】
なお本実施形態の移動部５は、積載台４を介して成形部材３Ａ、３ＢをＸ軸方向に移動させるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、成形部材３Ａ、３Ｂと電極２とが相対的に移動可能であればよいので、電極２をＸ軸方向に移動させるものであっても、電極２と成形部材３Ａ、３Ｂの両方をそれぞれＸ軸方向に移動させるものであってもよいし、適宜変更することができる。
【００５３】
本発明の微細軸形成装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】微細軸形成装置の概略構成図
【図２】放電時の電流値の波形の一例を示す図
【図３】平均放電頻度差の算出方法を説明する図
【図４】モーションコントローラの制御タイミングチャートの一例を示す図
【図５】形成された微細軸の一例を示す図
【図６Ａ】従来の逆放電加工法を説明する図
【図６Ｂ】従来のワイヤ放電研削法を説明する図
【符号の説明】
【００５５】
１ 微細軸形成装置
２ 電極
３Ａ、３Ｂ 成形部材
４ 積載台
５ 移動部（移動手段）
９ 放電加工電源（放電発生手段）
１０Ａ、１０Ｂ 電流検出器（電流検出手段）
１６ 計数部（計数手段）
１７Ａ、１７Ｂ コンパレータ部
１８ カウンタ
１９ モーションコントローラ（制御部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細軸を形成する微細軸形成装置に関し、特に微細軸に加工される電極の位置制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、物を削ったり切ったりする加工では、加工中に生じる加工反力が大きく、小さな加工になればなるほど、加工反力によって工具や工作物が曲がるため、高精度な加工が困難になる。一方、放電加工は非接触加工であるため、加工中に生じる加工反力が小さいことから、微細加工の分野で高い効果を発揮しており、工具電極を加工機上で製作できる放電加工装置等も知られている。
【０００３】
このような放電加工装置で加工されるものとしては、ノズル穴等の微細穴の放電加工用電極材、微細金型用の二次元、三次元形状創成のマイクロツール、微細形状や表面粗度の計測プローブ、マイクロマニピュレーション用工具等に用いられる微細軸があり、このような微細軸を形成する方法としては、例えば図６Ａに示す如く、微細軸に加工される電極２’と成形ブロック１’の間に放電を発生させ、電極２’を矢印Ｍ’方向に回転させながら成形ブロック１’に向けて（矢印Ｙ’方向に）移動させると共に電極２’を上下方向（矢印Ｚ’方向）に移動させることにより電極２’の下端部を微細径に加工する逆放電加工法や、図６Ｂに示す如く、矢印Ｍ’方向に回転しながら微細軸に加工される電極２’とガイド１０１’に沿って矢印Ｊ方向に走行しているワイヤ１００’との間の一定の加工間隙に放電を発生させることにより電極２’の下端部を微細径に加工するワイヤ放電研削法（Wire Electro Discharge Grinding法；ＷＥＤＧ法）等が知られている。
【０００４】
しかしながら上記逆放電加工法は、成形ブロック１’の面に対して対向する電極２’の面積が広いために電極２’が頻繁に消耗するので、電極２’の消耗量を検出することが困難であり、精度のよい微細軸を形成するためには顕微鏡等の測定器により電極２’の径を測定しながら微細軸を形成する必要があるため手間がかかっていた。また上記ＷＥＤＧ法はワイヤ１００’が振動するため精度のよい微細軸の形成が困難であった。
【０００５】
そこで、微細軸を容易に形成するために、平行な隙間が調整可能に配置された一対の成形ブロックを使用し、隙間の寸法を電極の形成寸法と等しくして、各成形ブロックと電極との間に放電を発生させながら、この隙間に回転している電極を送り込み、さらに電極を隙間に沿って移動させて、各成形ブロックと電極との間の放電がなくなるまで電極を加工することにより所望する成形寸法の微細軸を形成する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
しかしながら特許文献１に記載された上記方法は、隙間が曲がっていると電極が成形ブロックの新しい面を加工してしまうため、隙間の平行度の調整が困難であった。そこで隙間の平行度を考慮せずに精度良く微細軸を形成するために、電極が隙間の中心を走査して進むように、各成形ブロックと電極との間に流れる電流の大きさ、すなわち電流の大きさと比例する放電頻度をそれぞれ検知し、この放電頻度が等しくなるように電極の隙間方向の移動を制御する制御方法が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開昭６３−１２７８１６号公報
【特許文献２】ＷＯ２００７／０５８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献２に記載された制御方法では、電流の大きさが放電頻度に比例する点に着目しているため、実際の放電頻度すなわち放電回数はカウントせずに電流の大きさを検出して制御を行っているので、電流の大きさにバラつきがある場合には精度が低減してしまう虞がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高精度でかつ容易に微細軸を形成することができる微細軸形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の微細軸形成装置は、微細軸に加工される電極と、
該電極が挿入される間隙を設けて対向配置された２つの成形部材と、
前記電極を、該電極の軸を中心に回転させる電極回転手段と、
該電極回転手段により回転せしめられている前記電極を、前記間隙に沿って相対的に移動させる電極移動手段と、
該電極移動手段により前記電極が前記間隙に沿って移動せしめられているときに、前記２つの成形部材と前記電極とを、前記間隙に沿った方向と略直交する方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記間隙に挿入された前記電極の一部と前記２つの成形部材との間に放電を発生させる放電発生手段と、
一方の前記成形部材と前記電極との間に流れる第１の放電電流と、他方の前記成形部材と前記電極との間に流れる第２の放電電流とをそれぞれ検出する電流検出手段と、
電流の大きさの所定の閾値を段階的に設定し、前記電流検出手段により検出された放電電流の放電回数を前記所定の閾値毎に計数する計数手段と、
前記計数手段により計数された前記放電回数を前記所定の閾値毎に重み付けして合計した前記第１の放電電流の放電頻度と前記第２の放電電流の放電頻度の差が小さくなるように前記移動手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
なお「微細軸に加工される電極」は棒状であっても、円筒状であってもよい。また電極は下端部、すなわち一部分のみを隙間に挿入してもよいし、電極の上端に電極を保持するホルダ等を設けておいて電極の全部を隙間に挿入してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の微細軸形成装置は、電流の大きさの所定の閾値を段階的に設定し、一方の成形部材と電極との間に流れる第１の放電電流の放電回数と他方の成形部材と電極との間に流れる第２の放電電流の放電回数とをそれぞれ所定の閾値毎に計数して、計数した各放電回数を所定の閾値毎に重み付けしてそれぞれ合計した放電頻度の差が小さくなるように、電極と成形部材とを相対的に移動させるので、検出する電流の大きさに多少のばらつきがあっても放電回数としてカウントできると共に、大きい電流値での放電回数が多いときには電極と成形部材との距離が近いので、重み付けによって放電頻度の差を大きくして、電極又は成形部材の移動量を多くすることにより、間隙の中心と電極との距離に対応した速度で電極と成形部材の距離を遠ざけることができるので、速やかに精度よく電極を間隙の中心に戻すことができ、安定して間隙の中心に位置させておくことができる。
【００１２】
これにより隙間の平行度を厳密に考慮しなくても電極の軸を間隙の中心に沿って移動させることができるので微細軸を容易に形成することができると共に、電流の大きさと放電回数の両方の値に基づいて移動手段による移動量を算出することにより微細軸の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態である微細軸形成装置１について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態の微細軸形成装置１の概略構成図、図２は放電時の電流値の波形の一例を示す図である。
【００１４】
本実施形態の微細軸形成装置１は、図１に示す如く、微細軸に加工される直径０．３ｍｍ、長さ２ｍｍの炭化タングステン（ＷＣ）で構成された棒状の電極２と、電極２が挿入される間隙ｄ（本実施形態では０．０５ｍｍ）を設けて対向配置された２つの成形部材３Ａ、３Ｂとを備えている。２つの成形部材３Ａ、３Ｂは、厚さ１ｍｍの板状の銅（Ｃｕ）で構成されており、それぞれの側面が平行に対向するように配置されて、直方体の積載台４の上面に載置されており、この積載台４の下方には積載台４を間隙ｄに沿った方向（図１中Ｙ軸方向）と直交する方向（図１中Ｘ軸方向）に移動させる移動部５が設けられている。
【００１５】
移動部５は、三相交流コアレスリニアモータで構成されており、複数のコイルが一列に配置されたリニアモータコイル部６と、リニアモータコイル部６の下方に配置され、コイル列に対向するように配置された複数の永久磁石が一列に配設されたマグネットヨーク部７と、リニアモータコイル６に接続され、後述するモーションコントローラ１９からの指令位置データに基づいてリニアモータコイル６に流れる駆動電流を図示しない位置検出器からのフィードバック信号によって制御量を補償してサーボ制御するモータドライバ８とを備えている。
【００１６】
本実施形態の移動部５は、マグネットヨーク部７が固定側でリニアモータコイル部６が可動側となる、いわゆるムービングコイル方式が適用されており、リニアモータコイル部６の各コイルに駆動電流が流れて電磁力が発生することにより、マグネットヨーク部７の永久磁石に対して駆動力が発生し、この駆動力によって積載台４のＸ軸方向の移動が制御される。
【００１７】
なお本発明において移動部５は、リニアモータコイル部６が固定側でマグネットヨーク部７が可動側となる、いわゆるムービングマグネット方式を適用してもよい。またリニアモータに限られるものではなく、積載台４をＸ軸方向に移動制御可能であれば、回転駆動モータやボールねじ等で構成される駆動機構であってもよい。
【００１８】
電極２には、電極２を、その軸２ａを中心にして図１中のＭ方向に回転させる図示しない電極回転手段と、電極２をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる電極移動手段とが配設されている。なお本発明において電極移動手段は、電極２をＹ軸方向のみに移動させるものであってもよい。
【００１９】
また微細軸形成装置１には、電極２及び２つの成形部材３Ａ、３Ｂと接続し、電極２と成形部材３Ａ及び電極２と成形部材３Ｂにそれぞれ電流を流して、電極２と成形部材３Ａとの対向する面の間及び電極２と成形部材３Ｂとの対向する面の間にそれぞれ放電を発生させる放電加工電源（放電加工手段）９が設けられている。
【００２０】
また微細軸形成装置１には放電加工電源９と成形部材３Ａの間、放電加工電源９と成形部材３Ｂの間にはそれぞれ各成形部材３Ａ、３Ｂに流れる放電電流を検出する電流検出器１０Ａ、１０Ｂが設けられていて、さらに電流検出器１０Ａ、１０Ｂにて検出される放電電流パルスから放電回数を電流の大きさの所定の閾値毎に計数する計数部１６、計数部１６の計数結果に基づいて移動部５を制御するモーションコントローラ１９が設けられている。
【００２１】
電流検出器１０Ａ、１０Ｂは、放電加工電源９と成形部材３Ａ及び放電加工電源９と成形部材３Ｂをそれぞれ接続する接続線が挿通する環状コア１１Ａ、１１Ｂと、環状コア１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ巻き線が螺旋状に捲回する検出コイル１２Ａ、１２Ｂと、検出コイル１２Ａ、１２Ｂの各々の巻き線の終端にそれぞれ設けられた抵抗１３Ａ、１３Ｂ及び抵抗１３Ａ、１３Ｂに流れる電流を一定方向に流すダイオード１３Ａ、１３Ｂと、電流信号を増幅するオペアンプ１５Ａ、１５Ｂとを備えている。なお図示は省略しているがオペアンプ１５Ａ、１５Ｂの下流には、電流信号のノイズ除去のための低域透過フィルタが設けられている。電流検出器１０Ａ、１０Ｂを以上のように構成することにより、市販されている検出コイル１２Ａ、１２Ｂを使用することができるので、電流検出器１０Ａ、１０Ｂを安価に製作することができる。
【００２２】
計数部１６は、上記電流検出器１０Ａ、１０Ｂから入力された電流信号を、段階的に設定された電流の大きさの閾値毎に出力するコンパレータ部１７Ａ、１７Ｂとコンパレータ部１７Ａ、１７Ｂから出力された信号の回数を設定された前記閾値毎にカウントするカウンタ１８とを備えている。
【００２３】
コンパレータ部１７Ａ、１７Ｂは、それぞれ電流の大きさの閾値が、閾電流１、閾電流２、閾電流３、閾電流４に設定された４つのコンパレータ１７−１、１７−２、１７−３、１７−４を有している。各コンパレータ１７−１、１７−２、１７−３、１７−４は、上記電流検出器１０Ａ、１０Ｂから入力された電流信号と各閾電流１、２、３、４の値とを比較し、入力された電流信号が各閾電流１、２、３、４よりも大きいときに当該コンパレータ１７−１、１７−２、１７−３、１７−４が信号を出力する。
【００２４】
例えば電流検出器１０Ａが、図２に示すような波形の２つの連続する電流パルスが検出されたとした場合、検出された電流信号がコンパレータ部１７Ａに入力されたときには、各コンパレータ１７−１、１７−２、１７−３、１７−４は電流信号の立ち上がり信号を検出するものとし、コンパレータ１７−１及びコンパレータ１７−２は前後２つの電流パルスを検出してそれぞれ比較信号を出力し、コンパレータ１７−３及びコンパレータ１７−４は後の電流パルスのみを検出してそれぞれ比較信号を出力する。
【００２５】
そしてカウンタ１８は所定時間毎にコンパレータの比較信号の出力回数をカウントし、コンパレータ１７−１及びコンパレータ１７−２はそれぞれ２回、コンパレータ１７−３及びコンパレータ１７−４はそれぞれ１回を放電回数としてカウントする。このときカウントは８ビットの整数型にて行う（図４参照）。
【００２６】
計数部１６が上記のように放電回数をカウントすることにより、検出する電流の大きさに多少のばらつきがあっても出力された電流信号を放電回数としてカウントできる。
【００２７】
モーションコントローラ１９は、先ず閾電流１、２、３、４の値が大きくなるにつれて値が大きくなるように閾電流１、２、３、４毎に重み計数を設定する。そしてコンパレータ部１７Ａとコンパレータ部１７Ｂの各々においてカウンタ１８によりカウントされた放電回数を閾電流１、２、３、４毎に上記設定した重み計数で重み付けして合計した値を、それぞれ成形部材３Ａと電極２との間に流れる放電電流の放電頻度及び成形部材３Ｂと電極２との間に流れる放電電流の放電頻度として算出し、成形部材３Ａ側の放電頻度と成形部材３Ｂ側の放電頻度の差、つまり放電頻度差Ｎｍを算出する。なおこの放電頻度差Ｎｍは下記式（１）にて算出することができる。
【数１】
【００２８】
ここでＮｍは放電頻度差、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は重み計数、ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３、ＮＡ４はコンパレータ部１７Ａの出力数、ＮＢ１、ＮＢ２、ＮＢ３、ＮＢ４はコンパレータ部１７Ｂの出力数である。なおこの放電頻度差Ｎｍを求める周期を頻度差算出周期とし、本実施形態では１ｍｓｅｃに設定する。
【００２９】
電流検出器１０Ａ、１０Ｂの検出した電流値が大きいときには、成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂと電極２との間の距離が小さい、つまり電極２が成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂに近いことになるので、上記のように閾電流１、２、３、４の値が大きいほど、成形部材３Ａ側の放電頻度と成形部材３Ｂ側の放電頻度の差に重い重み付けをすることにより、放電頻度差Ｎｍの値を大きくすることができる。
【００３０】
なお上記式（１）において放電頻度差Ｎｍがプラスの値のときには、電極２が成形部材３Ａに近づいており、マイナスの値のときには、電極２が成形部材３Ｂに近づいている。また放電頻度差Ｎｍの絶対値が大きいほど成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂにより近づいている。
【００３１】
よって算出された放電頻度差Ｎｍの値が０よりも大きいとき、すなわちプラスの値のときには、電極２は成形部材３Ａに近いので、電極２を成形部材３Ａから遠ざけるべく、積載台４を図１中手前側に移動させ、放電頻度差Ｎｍの値が０よりも小さいとき、すなわちマイナスの値のときには、電極２は成形部材３Ｂに近いので、電極２を成形部材３Ｂから遠ざけるべく、積載台４を図１中奥側に移動させるように、モーションコントローラ１９が積載台４つまり成形部材３Ａ、３ＢのＸ軸方向の移動位置（指令位置データ）を算出する。
【００３２】
モーションコントローラ１９による移動部５の位置の指令は所定のサーボ周期（本実施形態では６ｍｓｅｃ）毎に行うため、６ｍｓｅｃの間に上記式（１）により算出された６つの放電頻度差Ｎｍの平均放電頻度差σｍを下記式（２）にて算出する。ここで図３に平均放電頻度差σｍの算出方法を説明する図を示す。
【００３３】
本実施形態では、平均放電頻度差σｍを算出するときに、サーボ周期毎に６つの放電頻度差Ｎｍを合計して６で割るのではなく、図３に示す如く、１ｍｓｅｃ前に算出した平均放電頻度差σｍ−１を使用した下記式（２）にて算出することにより算出処理の時間を低減する。
【数２】
【００３４】
つまり、１ｍｓｅｃ前に算出した平均放電頻度差σｍ−１は、７ｍｓｅｃ前から１ｍｓｅｃ前の間で算出された放電頻度差Ｎｍ−５、Ｎｍ−４、Ｎｍ−３、Ｎｍ−２、Ｎｍ−１、Ｎｍの値を合計して６で割った値と同等の値なので、現在の平均放電頻度差σｍは、１ｍｓｅｃ前の平均放電頻度差σｍ−１から最も以前に算出された放電頻度差Ｎｍ−５を６で割った値を減算すると共に直前に算出された放電頻度差Ｎｍを６で割った値を加算することにより算出する。
【００３５】
そして上記のようにして算出された平均放電頻度差σｍからサーボ周期毎のＸ軸の指令位置は、下記式（３）により算出される。
【数３】
【００３６】
ここでＰｉは今回の指令位置、Ｐｉ−１は前回の指令位置、Ｇはゲインである。なおゲインＧの値は、予め放電頻度差Ｎｍの値と成形部材３Ａ、３Ｂの移動量との関係から算出しておく。
【００３７】
このように指令位置Ｐｉを算出するときに、直前に算出された放電頻度差Ｎｍではなく、式（２）によって１ｍｓｅｃ前の平均放電頻度差σｍ−１を考慮して求めた平均放電頻度差σｍを使用することにより、サーボ周期毎に位置指令を算出して指令移動量を出力するようにするので、積載台４のＸ軸方向の指令移動量の唐突な変化を抑えることができて、積載台４の移動を滑らかに行えるので、電極２の軸を、間隙ｄの中心に安定して移動させることができる。
【００３８】
また平均放電頻度差σｍの値が大きいほど、前回の指令位置Ｐｉ−１からの積載台４の移動量が多くなるので、電極２と成形部材３Ａ又は３Ｂとの距離が近いほど高速に遠ざけることができて、電極２をすばやく精度よく間隙ｄの中心に位置させることができる。
【００３９】
また算出された平均放電頻度差σｍの値が０よりも大きいとき、すなわちプラスの値のときには、電極２は成形部材３Ａに近いので、電極２を成形部材３Ａから遠ざける方向つまり積載台４を図１中手前側に移動させ、平均放電頻度差σｍの値が０よりも小さいとき、すなわちマイナスの値のときには、電極２は成形部材３Ｂに近いので、電極２を成形部材３Ｂから遠ざける方向つまり積載台４を図１中奥側に移動させる。
【００４０】
これにより隙間ｄの平行度を厳密に考慮しなくても電極２の軸２ａを間隙ｄの中心に沿って移動させることができるので微細軸を容易に形成することができると共に、電流の大きさと放電回数の両方の値に基づいて移動部５による移動量を算出することにより電極が間隙ｄの中心を挟んで行ったり来たりして不安定な状態に陥ることがなく、安定して間隙ｄの中心に位置させておくことができ、微細軸の精度を向上させることができる。
【００４１】
次に微細軸形成装置１における一連の加工動作にについて説明する。ここで図４にモーションコントローラ１９の制御タイミングチャートの一例を示す図、図５に形成された微細軸の一例を示す図をそれぞれ示す。
【００４２】
本実施形態の微細軸形成装置１は、図１に示す如く、先ず予め放電加工により直径０．３ｍｍに加工された長さ２ｍｍの電極２を電極回転手段（図示は省略）によって回転させながら、電極移動手段（図示は省略）によって電極２の下端が成形部材３Ａ、３Ｂの下面と略同位置に位置するようにＺ軸下方向に移動させてから、間隙ｄに沿って図１中Ｙ軸方向に移動させるべく、成形部材３Ａ、３Ｂの近傍から成形部材３Ａ、３Ｂに向かって移動させる。
【００４３】
電極２のＹ軸方向への移動と共に、放電加工電源９が電極２と成形部材３Ａ及び電極２と生成部材３Ｂにそれぞれ電流を流す。
【００４４】
すると電極２が成形部材３Ａ、３Ｂと所定の距離まで近づくと、成形部材３Ａ及び成形部材３Ｂと対向する電極２の外周面との間に放電が発生して成形部材３Ａ、３Ｂと電極２がそれぞれ加工される。
【００４５】
そして電極２が上記のように加工されつつ間隙ｄに沿って移動中に、電流検出器１０Ａ、１０Ｂ、計数部１６、モーションコントローラ１９によって電極２の軸２ａが間隙の中心と一致して移動するように移動部５に積載台４の位置すなわち成形部材３Ａ、３Ｂの位置を指令する。
【００４６】
モーションコントローラ１９による位置指令データの算出は、図４に示す如く、成形部材３Ａ側の放電電流を検出する電流検出器１０Ａ及び成形部材３Ｂ側の放電電流を検出する電流検出器１０Ｂがそれぞれ電流信号を検出して出力し、この出力信号を計数部１６が上述のようにして放電回数としてカウントする。放電回数のカウントは、図４に示すようにカウント周期Ａ中に出力された電流信号は、次回のカウント周期Ｂ中にカウントされる。
【００４７】
そしてモーションコントローラ１９が、直前に計数部１６にてカウントされた放電回数を使用して、上述のように頻度差算出周期の１ｍｓｅｃ毎に上記式（１）から放電頻度差Ｎｍを算出する。
【００４８】
さらにサーボ周期の６ｍｓｅｃ毎に、７ｍｓｅｃ前に算出された放電頻度差Ｎｍ−５、直前に算出された放電頻度差Ｎｍと平均放電頻度差σｍ−１を使用して、上述のように上記式（２）から平均頻度差σｍを算出し、上記式（３）から指令位置Ｐｉを算出して、この指令位置Ｐｉに積載台４が位置するように移動部５を駆動させる。
【００４９】
このときサーボ周期毎に、積載台４を前回の指令位置Ｐｉ−１から今回の指令位置Ｐｉまで移動させるので、上記式（３）において平均放電頻度差σｍの値が大きければ大きいほど移動量は多くなる。つまり平均放電頻度差σｍの値が大きいと電極２と成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂの距離が近いので、サーボ周期つまり６ｍｓｅｃに積載台４が移動する移動量を多くすることにより、前回の指令位置Ｐｉ−１から今回の指令位置Ｐｉまで速く移動し、逆に平均放電頻度差σｍの値が小さいと電極２と成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂの距離が遠いので、サーボ周期つまり６ｍｓｅｃに積載台４が移動する移動量を小さくすることにより、前回の指令位置Ｐｉ−１から今回の指令位置Ｐｉまでゆっくり移動する。
【００５０】
このように放電頻度差の大きさによって積載台４すなわち成形部材３Ａ、３Ｂの移動速度を変化させることにより、電極２と成形部材３Ａ又は成形部材３Ｂの距離の大きさ応じた適切な速度で電極２の軸２ａを間隙ｄの中心に位置させることができる。
【００５１】
以上のように、電極２の軸２ａを間隙ｄの中心と一致させながら放電加工を行うことにより、図５に示すように電極２の下端部を直径２０μｍ、長さ１ｍｍの微細軸を形成することができる。
【００５２】
なお本実施形態の移動部５は、積載台４を介して成形部材３Ａ、３ＢをＸ軸方向に移動させるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、成形部材３Ａ、３Ｂと電極２とが相対的に移動可能であればよいので、電極２をＸ軸方向に移動させるものであっても、電極２と成形部材３Ａ、３Ｂの両方をそれぞれＸ軸方向に移動させるものであってもよいし、適宜変更することができる。
【００５３】
本発明の微細軸形成装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】微細軸形成装置の概略構成図
【図２】放電時の電流値の波形の一例を示す図
【図３】平均放電頻度差の算出方法を説明する図
【図４】モーションコントローラの制御タイミングチャートの一例を示す図
【図５】形成された微細軸の一例を示す図
【図６Ａ】従来の逆放電加工法を説明する図
【図６Ｂ】従来のワイヤ放電研削法を説明する図
【符号の説明】
【００５５】
１ 微細軸形成装置
２ 電極
３Ａ、３Ｂ 成形部材
４ 積載台
５ 移動部（移動手段）
９ 放電加工電源（放電発生手段）
１０Ａ、１０Ｂ 電流検出器（電流検出手段）
１６ 計数部（計数手段）
１７Ａ、１７Ｂ コンパレータ部
１８ カウンタ
１９ モーションコントローラ（制御部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細軸に加工される電極と、
該電極が挿入される間隙を設けて対向配置された２つの成形部材と、
前記電極を、該電極の軸を中心に回転させる電極回転手段と、
該電極回転手段により回転せしめられている前記電極を、前記間隙に沿って相対的に移動させる電極移動手段と、
該電極移動手段により前記電極が前記間隙に沿って移動せしめられているときに、前記２つの成形部材と前記電極とを、前記間隙に沿った方向と略直交する方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記間隙に挿入された前記電極の一部と前記２つの成形部材との間に放電を発生させる放電発生手段と、
一方の前記成形部材と前記電極との間に流れる第１の放電電流と、他方の前記成形部材と前記電極との間に流れる第２の放電電流とをそれぞれ検出する電流検出手段と、
電流の大きさの所定の閾値を段階的に設定し、前記電流検出手段により検出された放電電流の放電回数を前記所定の閾値毎に計数する計数手段と、
前記計数手段により計数された前記放電回数を前記所定の閾値毎に重み付けして合計した前記第１の放電電流の放電頻度と前記第２の放電電流の放電頻度の差が小さくなるように前記移動手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする微細軸形成装置。
【請求項１】
微細軸に加工される電極と、
該電極が挿入される間隙を設けて対向配置された２つの成形部材と、
前記電極を、該電極の軸を中心に回転させる電極回転手段と、
該電極回転手段により回転せしめられている前記電極を、前記間隙に沿って相対的に移動させる電極移動手段と、
該電極移動手段により前記電極が前記間隙に沿って移動せしめられているときに、前記２つの成形部材と前記電極とを、前記間隙に沿った方向と略直交する方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記間隙に挿入された前記電極の一部と前記２つの成形部材との間に放電を発生させる放電発生手段と、
一方の前記成形部材と前記電極との間に流れる第１の放電電流と、他方の前記成形部材と前記電極との間に流れる第２の放電電流とをそれぞれ検出する電流検出手段と、
電流の大きさの所定の閾値を段階的に設定し、前記電流検出手段により検出された放電電流の放電回数を前記所定の閾値毎に計数する計数手段と、
前記計数手段により計数された前記放電回数を前記所定の閾値毎に重み付けして合計した前記第１の放電電流の放電頻度と前記第２の放電電流の放電頻度の差が小さくなるように前記移動手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする微細軸形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−９４７８３（Ｐ２０１０−９４７８３Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８４７７（Ｐ２００８−２６８４７７）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００１３２７２５）株式会社ソディック (197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００１３２７２５）株式会社ソディック (197)
【Ｆターム（参考）】
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