放電加工機および放電加工機を用いたノズルボディの製造方法
【課題】ガスの力を利用して電極を回転させる放電加工技術において、従来よりも電極の位置の高速制御を容易にする。
【解決手段】圧縮空気を電極保持具２２に供給する給気ノズル３４を備え、電極保持具２２は、給気ノズル３４から供給される圧縮空気を受けて回転することで電極２３を回転させる回転羽根車と、回転羽根車を内部に収容するボデー基部と、を備え、ボデー基部には、給気ノズル３４から供給される圧縮空気をボデー基部の外部から内部に流入させるための吸気窓が形成されており、給気ノズル３４には、圧縮空気を放出するスリット孔が設けられ、吸気窓は、スリット孔と離れて対面する位置にあり、スリット孔は、電極保持具２２の駆動方向に、吸気窓よりも長くなっており、放電加工の際、電極保持具が移動すると、吸気窓はスリット孔と対面したままスリット孔に沿って移動する。
【解決手段】圧縮空気を電極保持具２２に供給する給気ノズル３４を備え、電極保持具２２は、給気ノズル３４から供給される圧縮空気を受けて回転することで電極２３を回転させる回転羽根車と、回転羽根車を内部に収容するボデー基部と、を備え、ボデー基部には、給気ノズル３４から供給される圧縮空気をボデー基部の外部から内部に流入させるための吸気窓が形成されており、給気ノズル３４には、圧縮空気を放出するスリット孔が設けられ、吸気窓は、スリット孔と離れて対面する位置にあり、スリット孔は、電極保持具２２の駆動方向に、吸気窓よりも長くなっており、放電加工の際、電極保持具が移動すると、吸気窓はスリット孔と対面したままスリット孔に沿って移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工機および放電加工機を用いたノズルボディの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電加工において、電極を高速回転させるために、電極を保持して移動する放電ヘッドにエアモータを搭載し、このエアモータに圧縮空気を供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−６６６３１号公報
【特許文献２】特開平７−１８４３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、圧縮空気をエアモータに供給するために、放電ヘッドに空気送り用のチューブを取り付けるようになっていたので、チューブが放電ヘッドの移動の妨げとなっており、そのため、電極の位置の高速制御が困難となっていた。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、ガスの力を利用して電極を回転させる放電加工技術において、従来よりも電極の位置の高速制御を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２３）を溶融させて加工する放電加工機であって、前記電極（２３）を保持する電極保持具（２２）と、前記電極保持具（２２）を駆動方向に移動させるモータ（２３）と、前記電極保持具（２２）から分離して配置されると共に、ガスを前記電極保持具（２２）に供給する給気ノズル（３４）と、を備え、前記電極保持具（２２）は、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを受けて回転することで前記電極（２３）を回転させる回転羽根車（５１）を備え、前記電極保持具（２２）と前記給気ノズル（３４）とを繋げて給気ノズル（３４）から前記回転羽根車（５１）へとガスを送るためのチューブは設けられておらず、放電加工の際、前記電極保持具（２２）が前記駆動方向に移動する際、前記回転羽根車（５１）は前記給気ノズル（３４）からガスを受けて回転し続けることを特徴とする放電加工機である。
【０００７】
このように、給気ノズル（３４）と電極保持具（２２）とが、ガス送り用のチューブで連結されることなく、給気ノズル（３４）から回転羽根車（５１）までガスを送るようになっているので、電極保持具（２２）の上下移動時に、電極保持具（２２）と共にガス送り用のチューブが連動して移動することがない。したがって、電極保持具（２２）の移動の際、ガス送り用のチューブが邪魔になることがない。また、電極（２３）を上下に移動させるために動く電極保持具（２２）が、ガス送り用のチューブがない分だけ軽くなるので、電極（２３）の位置の高速制御が可能となり、効率的に被加工物（２４）を加工することができる。
【０００８】
また、電極保持具（２２）が駆動方向に移動するとき、回転羽根車（５１）は給気ノズル（３４）からガスを受けて回転し続けるようになっているので、電極保持具（２２）が駆動方向に移動しても、回転羽根車（５１）は吸気窓（４３）を介してガスを受けて回転し続けることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２３）を溶融させて加工する放電加工機であって、前記電極（２３）を保持する電極保持具（２２）と、前記電極保持具（２２）を駆動方向に移動させるモータ（２３）と、前記電極保持具（２２）から分離して配置されると共に、ガスを前記電極保持具（２２）に供給する給気ノズル（３４）と、を備え、前記電極保持具（２２）は、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを受けて回転することで前記電極（２３）を回転させる回転羽根車（５１）と、前記回転羽根車（５１）を内部に収容するボデー基部（４１ａ）と、を備え、前記ボデー基部（４１ａ）には、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを前記ボデー基部（４１ａ）の外部から内部に流入させるための吸気窓（４３）が形成されており、前記給気ノズル（３４）には、前記電極保持具（２２）に向けてガスを放出するスリット孔（３４ａ）が設けられ、前記吸気窓（４３）は、前記スリット孔（３４ａ）と離れて対面する位置にあり、前記スリット孔（３４ａ）は、前記電極保持具（２２）の前記駆動方向に、前記吸気窓（４３）よりも長くなっており、前記吸気窓（４３）と前記スリット孔（３４ａ）とを繋げてスリット孔（３４ａ）から吸気窓（４３）へとガスを送るためのチューブは設けられておらず、放電加工の際、前記電極保持具（２２）が前記駆動方向に移動するとき、前記吸気窓（４３）は前記スリット孔（３４ａ）と対面したまま前記スリット孔（３４ａ）に沿って移動するようになっていることを特徴とする放電加工機である。
【００１０】
このように、スリット孔（３４ａ）と吸気窓（４３）とが、ガス送り用のチューブで連結されることなく、給気ノズル（３４）から吸気窓（４３）までガスを送るようになっているので、電極保持具（２２）の上下移動時に、電極保持具（２２）と共にガス送り用のチューブが連動して移動することがない。したがって、電極保持具（２２）の移動の際、ガス送り用のチューブが邪魔になることがない。また、電極（２３）を上下に移動させるために動く電極保持具（２２）が、ガス送り用のチューブがない分だけ軽くなるので、電極（２３）の位置の高速制御が可能となり、効率的に被加工物（２４）を加工することができる。
【００１１】
また、電極保持具（２２）が駆動方向に移動するとき、吸気窓（４３）はスリット孔（３４ａ）と対面したままスリット孔（３４ａ）に沿って移動するようになっているので、電極保持具（２２）が駆動方向に移動しても、回転羽根車（５１）は吸気窓（４３）を介してガスを受けて回転し続けることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放電加工機において、前記給気ノズル（３４）には、ガスを当該給気ノズル（３４）内に導入するためのエア通路（３４ｂ）と、前記エア通路（３４ｂ）の当該給気ノズル（３４）内部側の端部と連通するサージタンク（３４ｃ）と、それぞれ前記サージタンク（３４ｃ）の前記スリット孔（３４ａ）に最も近い側の面の一部分と連通すると共に前記スリット孔（３４ａ）に連通する複数の圧縮エア噴射部（３４ｄ）と、が設けられており、前記サージタンク（３４ｃ）は、前記エア通路（３４ｂ）よりも容積が大きく、かつ、前記サージタンク（３４ｃ）よりも前記電極保持具（２２）の駆動方向に、前記スリット孔（３４ａ）と同じか又はそれ以上に広がっており、前記複数の圧縮エア噴射部（３４ｄ）は上下に並び、それぞれが前記サージタンク（３４ｃ）と連通する側から前記スリット孔（３４ａ）に向けて広がり、最終的に前記スリット孔（３４ａ）に連通するようになっていることを特徴とする。
【００１３】
給気ノズル（３４）がこのような構造になっていることで、エア通路（３４ｂ）から流入したガスは、サージタンク（３４ｃ）がエア通路（３４ｂ）より上下に広がっていることでサージタンク（３４ｃ）中で上下に広がり、また、サージタンク（３４ｃ）から圧縮エア噴射部（３４ｄ）への通路が狭く絞られていることによってサージタンク（３４ｃ）内にガスが溜まり、その上で上下に並んだ圧縮エア噴射部（３４ｄ）のそれぞれを通ってスリット孔（３４ａ）から電極保持具（２２）に向けて、放出される。
【００１４】
このように、ガスを一旦サージタンク（３４ｃ）で上下に広げて溜め、それを上下に並んだ圧縮エア噴射部（３４ｄ）を介してスリット孔（３４ａ）に供給することで、スリット孔（３４ａ）のどの位置からも、ほぼ一様な量および圧力のガスが吹き出るようになる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の放電加工機において、前記電極保持具（２２）は、前記回転羽根車（５１）に固定されて前記回転羽根車（５１）と同期して同軸に回転する棒形状のセンタシャフト（５２）と、前記センタシャフト（５２）に固定されると共に前記電極（２３）を保持する電極チャック（２２ｃ）と、を備え、前記回転羽根車（５１）および前記センタシャフト（５２）の回転中心には、それぞれスルーホール（５１ｆ、５２ａ）が空けられ、また、電極２３は、回転羽根車５１およびセンタシャフト５２の回転中心にそれぞれ空けられて互いに連通するスルーホール（５１ｆ、５２ａ）が空けられ、前記電極（２３）これらスルーホール（５１ｆ、５２ａ）を通って前記被加工物（２４）の方向に延びるようになっていることを特徴とする。
【００１６】
このようになっていることで、電極（２３）を回転させる機構が電極（２３）の邪魔にならず、電極（２３）を電極保持具（２２）の上方まで延ばすことができる。このようになっていることで、電極の繰り出しが容易になる。つまり、電極（２３）を回転させる機構が従来の電動モータのように電極（２３）の上部を遮るようになっていれば、繰り出せる電極（２３）の長さに大きな制限ができてしまうが、本実施形態では、電極保持具（２２）の上方まで電極（２３）を延ばせることができるので、繰り出せる電極（２３）の長さを大きく取ることができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の放電加工機に対して燃料噴射ノズルのノズルボディを構成する被加工物（２４）を設置する工程と、前記放電加工機を用いて前記被加工物（２４）に噴孔を空ける工程と、を備えたノズルボディの製造方法である。このように、本発明の放電加工機は、微細な噴孔を有するノズルボディの製造に適している。
【００１８】
なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る放電加工機１の構成を示すブロック図である。
【図２】放電加工機の機構部２の構成を示す図である。
【図３】フィンガチップ２１ａの楕円運動とセラミックプレート２２ａの移動の関係を示す図である。
【図４】（ａ）は給気ノズル３４を図２の左側から見た矢視図であり。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃの（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図６】（ａ）は図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】回転羽根車ユニット５０の正面図（一部断面図）である。
【図８】回転羽根車５１の平面図である。
【図９】放電加工時の吸気窓４３とスリット孔３４ａの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態の放電加工機１の構成を示す。この放電加工機１は、電極と被加工物との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物を溶融させて加工する装置である。
【００２１】
この放電加工機１は、図１に示すように、機構部２、放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、および制御回路６を備えている。機構部２は、放電加工機１のうち、機械的作動を行う部分であり、超音波モータ２１、電極保持具２２、電極２３等を備え、被加工物２４が設置されるようになっている。
【００２２】
超音波モータ２１は、電極保持具２２を駆動方向（具体的には上下）に移動させるモータであり、電極保持具２２は、電極２３を保持する部材である。電極２３は、例えば中空（または中実）の銅、タングステン等の細線状の丸棒等から構成された細径（例えば、０．２ｍｍ以下の径）の針金形状の電極であり、電極保持具２２が超音波モータ２１によって駆動方向に移動するとき、同じように駆動方向に移動する。
【００２３】
放電電源３は、電極２３と被加工物２４の間に繰り返しパルス的に所定の電圧を印加する装置である。繰り返し周期は、例えば、数千万分の１秒程度である。電極２３が被加工物２４から適切な距離だけ離れている場合に、電極２３と被加工物２４との間に電圧が印加されると、これらの間に放電が発生し、被加工物２４の一部が溶融して加工が進む。
【００２４】
放電状態検出回路４は、放電電源３の放電状態を常時検出し、その検出結果の放電状態を信号として制御回路６に出力する。検出される放電状態としては、電極２３と被加工物２４との間に印加される放電電圧、電極２３と被加工物２４の間に流れる放電電流等がある。モータアンプ５は、制御回路６から受けた電極駆動信号に従って超音波モータ２１を駆動する回路である。
【００２５】
制御回路６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムを実行することで、放電状態検出回路４から受けた放電状態の信号に基づいて、モータアンプ５に電極駆動信号を出力する。基本的には、電極２３と被加工物２４との間隔が放電に適切な間隔となるよう、モータアンプ５に対して電極駆動信号を出力することで、電極２３の駆動方向における位置を制御する。
【００２６】
図２に、機構部２の詳細な構成を示す。機構部２は、上述の超音波モータ２１、電極保持具２２、電極２３に加え、ＸＹステージ２５、背面プレート２６、固定プレート２７、スライドレール２９、電極ガイドホルダ３０、電極ガイド３１、コンプレッサ３２、給気チューブ３３、および給気ノズル３４を備えている。
【００２７】
ＸＹステージ２５は、被加工物２４を載置する台であり、Ｘ移動軸２５ｘおよびＹ移動軸２５ｙ方向に移動させることで、電極２３に対する被加工物２４の水平面内の位置を変化させることができる。また、ＸＹステージ２５は、図示しない給電線を介して放電電源３のグラウンド側端子と導通する。
【００２８】
背面プレート２６は、ＸＹステージ２５に固定された立ち壁であり、固定プレート２７は、この背面プレート２６の側面において、背面プレート２６に対して平行にネジ止め固定された板である。この固定プレート２７の背面プレート２６側とは反対側の面には、超音波モータ２１、電極保持具２２、給気ノズル３４が固定される。
【００２９】
ここで、超音波モータ２１について説明する。超音波モータ２１は、対応する電極２３を駆動するためのモータであって、超音波領域の周波数でフィンガチップ２１ａを楕円運動させるモータである。フィンガチップ２１ａの楕円運動は、図２の紙面内における楕円運動となる。このような超音波モータ２１としては、特許文献２に記載のマイクロモータを用いてもよい。このマイクロモータは、Ｎａｎｏｍｏｔｉｏｎ社からＨＲ１モータという名称で広く販売されている。
【００３０】
より詳しくは、超音波モータ２１は、長方形圧電セラミック素子上に、市松格子状に４箇所の電極を形成すると共に、その長方形の一辺の中央部にフィンガチップ２１ａを備えたモータである。超音波モータ２１の４箇所の電極の内の２個所の対角線上の電極に４０〜８０ＫＨz程度の高周波電圧を加えることで、当該セラミック素子を伸縮および屈曲させてフィンガチップ２１ａに楕円運動を生起させる。
【００３１】
電極保持具２２は、セラミックプレート２２ａ、放電ヘッド２２ｂ、電極チャック２２ｃ、移動子２２ｄを備えている。セラミックプレート２２ａは、超音波モータ２１の先端部のフィンガチップ２１ａと常時接触しており、超音波モータ２１が作動してフィンガチップ２１ａが楕円運動すると、当該圧電セラミック素子に付設されたバネにより、フィンガチップ２１ａの楕円運動がセラミックプレート２２ａに伝達され、セラミックプレート２２ａが直線的に移動する。
【００３２】
ここで、フィンガチップ２１ａの楕円運動とセラミックプレート２２ａの移動の関係について、図３を用いて説明する。図３（ａ）に示すように、セラミックプレート２２ａを上方（すなわち、駆動方向に沿って被加工物２４から離れる向き）に移動させる場合は、フィンガチップ２１ａを紙面の反時計回りに楕円運動させる。また、図３（ｂ）に示すように、セラミックプレート２２ａを下方（すなわち、駆動方向に沿って被加工物２４に近づく向き）に移動させる場合は、フィンガチップ２１ａを紙面の時計回りに楕円運動させる。
【００３３】
反時計回りの楕円運動時、フィンガチップ２１ａとセラミックプレート２２ａとは常に接触した状態にあるが、フィンガチップ２１ａが下降している段階よりも、フィンガチップ２１ａが上昇している段階の方が、フィンガチップ２１ａがセラミックプレート２２ａをより強く押圧する。したがって、セラミックプレート２２ａに及ぼすフィンガチップ２１ａの摩擦力は、フィンガチップ２１ａの上昇時の方が大きく、したがって、全体として見れば、セラミックプレート２２ａは上昇する。
【００３４】
また、時計回りの楕円運動時も、フィンガチップ２１ａとセラミックプレート２２ａとは常に接触した状態にあるが、今度はフィンガチップ２１ａが上昇している段階よりも、フィンガチップ２１ａが下降している段階の方が、フィンガチップ２１ａがセラミックプレート２２ａをより強く押圧する。したがって、セラミックプレート２２ａに及ぼすフィンガチップ２１ａの摩擦力は、フィンガチップ２１ａの下降時の方が大きく、したがって、全体として見れば、セラミックプレート２２ａは下降する。
【００３５】
また、フィンガチップ２１ａが楕円運動を停止した場合、フィンガチップ２１ａとセラミックプレート２２ａとが接触しているので、フィンガチップ２１ａとセラミックプレート２２ａとの摩擦力によって、セラミックプレート２２ａも停止する。
【００３６】
セラミックプレート２２ａは、移動子２２ｄに固定されている。移動子２２ｄは、固定プレート２７に固定されたスライドレール２９に対して離れないように係合されると共に、スライドレール２９上をスライドレール２９に沿って自在に移動可能なセラミック製の部材である。
【００３７】
放電ヘッド２２ｂは、背面（固定プレート２７側の面）で移動子２２ｄに固定されることで、セラミックプレート２２ａおよび移動子２２ｄと一体的にスライドレール２９の延びる方向に移動可能となる。この放電ヘッド２２ｂの一部は、放電ヘッド２２ｂの外部から圧縮空気を受け、この圧縮空気を利用して回転するようになっており、この回転を電極チャック２２ｃを介して電極２３に伝えることで、電極２３を回転させるようになっている。
【００３８】
電極チャック２２ｃは、放電ヘッド２２ｂの回転する部分の下端部に固定され、放電ヘッド２２ｂの回転部分と共に回転する導電性金属部材である。この電極チャック２２ｃは、電極２３を周りから挟むようになっていることで、電極２３を保持すると共に電極２３と導通し、また、図示しない給電線（被覆を含めて直径１ｍｍ程度）を介して放電電源３の非グラウンド側端子と導通する。このようになっていることで、放電電源３は、給電線および電極チャック２２ｃを介して電極２３に電圧を印加することができる。
【００３９】
電極ガイドホルダ３０は、電極保持具２２の下部において背面プレート２６に固定されている。また、電極ガイド３１は、この電極ガイドホルダ３０に固定されると共に、電極チャック２２ｃから下方に延びる電極２３が挿通される挿通孔を有している。この挿通孔を電極２３が通ることで、電極２３が位置決めされる。
【００４０】
コンプレッサ３２は、放電ヘッド２２ｂに送る圧縮空気の供給源である。給気チューブ３３は、コンプレッサ３２の送出した圧縮空気を給気ノズル３４の内部に送る（例えばビニル製の）チューブである。
【００４１】
給気ノズル３４は、固定プレート２７の背面プレート２６とは反対側の面に固定されていると共に、当該面内において、放電ヘッド２２ｂを基準として超音波モータ２１とは反対側に配置されている（例えば樹脂製、金属製等の）部材である。さらに給気ノズル３４は、放電ヘッド２２ｂから分離して配置されている。
【００４２】
以下、図４を用いてこの給気ノズル３４について説明する。図４（ａ）は、給気ノズル３４を図２の左側から見た矢視図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００４３】
図４に示すように、給気ノズル３４は、直方体の外形を有し、その外形のうち一面（以下、送風面という）は、放電ヘッド２２ｂに対向して配置されている。また、図４（ａ）に示すように、この送風面の左右方向中央部には、上下に細長い矩形のスリット孔３４ａが設けられている。このスリット孔３４ａの上下方向の長さは、例えば１０ｍｍである。
【００４４】
また、図４（ｂ）に示すように、送風面の反対側の面には、圧縮空気を給気ノズル３４内に導入するためのエア通路３４ｂが設けられている。このエア通路３４ｂには、給気チューブ３３が連結されることで、コンプレッサ３２の圧縮空気が給気チューブ３３を介して給気ノズル３４内に流入するようになっている。
【００４５】
また、エア通路３４ｂの給気ノズル３４内部側の端部は、サージタンク３４ｃに連通している。このサージタンク３４ｃは、エア通路３４ｂよりも容積が大きく、かつ、サージタンク３４ｃよりも上下に広がっている。より具体的には、サージタンク３４ｃの上下方向の長さは、スリット孔３４ａの上下方向の長さと比べると、ほぼ同じか又はより長くなっている。
【００４６】
また、サージタンク３４ｃのエア通路３４ｂに連通する面とは反対側の面（すなわちスリット孔３４ａに最も近い側の面）の一部分において、サージタンク３４ｃと複数（具体的に４つ）の圧縮エア噴射部３４ｄとが連通している。これら圧縮エア噴射部３４ｄは上下に一列に並び、それぞれがサージタンク３４ｃと連通する側からスリット孔３４ａに向けて広がり、最終的にスリット孔３４ａに連通するようになっている。
【００４７】
給気ノズル３４がこのような構造になっているので、エア通路３４ｂから流入した圧縮空気は、サージタンク３４ｃがエア通路３４ｂより上下に広がっていることによってサージタンク３４ｃ中で上下に広がり、また、サージタンク３４ｃから圧縮エア噴射部３４ｄへの通路が狭く絞られていることによってサージタンク３４ｃ内に圧縮空気が溜まり、この溜まった圧縮空気が、上下に並んだ圧縮エア噴射部３４ｄのそれぞれを通ってスリット孔３４ａから放電ヘッド２２ｂに向けて、放出される。
【００４８】
このように、コンプレッサ３２からの圧縮空気を一旦サージタンク３４ｃで上下に広げて溜め、それを上下に並んだ圧縮エア噴射部３４ｄを平等に介してスリット孔３４ａに供給することで、スリット孔３４ａの上端から下端のどの位置からも、ほぼ一様な量および圧力の圧縮空気が吹き出るようになる。
【００４９】
また、圧縮空気は、スリット孔３４ａから放電ヘッド２２ｂに向けて、電極保持具２２の駆動方向対して垂直な方向に放出されるので、垂直でない場合に比べ、効率的にボデー基部４１ａ内に圧縮空気を送ることができる。
【００５０】
ここで、放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃの詳細構成について、図５〜図８を用いて説明する。図５（ａ）は、放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃを図２の正面から見た図であり、図５（ｂ）は、放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃを図２の右側（すなわち、給気ノズル３４側）から見た図である。また、図６（ａ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、図６（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００５１】
図６、図７に示すように、放電ヘッド２２ｂは、ボデー４１、ネジ４２ａ、４２ｂ、回転羽根車ユニット固定用ネジ４４、および回転羽根車ユニット５０を備えている。ボデー４１の、上端から下端までの長さは約１５ｍｍであり、図５（ａ）中の左右方向の幅は約８ｍｍであり、図５（ｂ）中の左右方向の幅は約１０ｍｍである。また、放電ヘッド２２ｂの質量は、約３ｇである。
【００５２】
ボデー４１は、アルミニウム製の部材であり、回転羽根車ユニット５０を内部に収容する中空のボデー基部４１ａを有し、さらに、ボデー基部４１ａの上部の固定プレート２７に近い側でボデー基部４１ａと一体に形成された壁部４１ｂを有している。この壁部４１ｂが、ネジ４２ａ、４２ｂによって移動子２２ｄに固定される。
【００５３】
また、ボデー基部４１ａは、上方と下方に開口部を有しており、更に、図５（ａ）紙面手前右側の角（すなわち、固定プレート２７から最も遠くかつ給気ノズル３４に面した側の角）が、一部切り欠かれており、この切り欠きによって、ボデー基部４１ａの外部から内部に圧縮空気を流入させるための吸気窓４３が形成される。
【００５４】
この吸気窓４３の位置は、給気ノズル３４のスリット孔３４ａと離れて（すなわち非接触で）対面する位置にある。スリット孔３４ａから吸気窓４３までの距離は、１ｍｍである。また、吸気窓４３の上下方向の長さは、０．７ｍｍであり、スリット孔３４ａの上下方向の長さよりも短くなっている。
【００５５】
この吸気窓４３の上下方向の位置は、放電ヘッド２２ｂの上下移動と共に変化するので、固定されている給気ノズル３４のスリット孔３４ａに対して相対的に、上下方向に移動することになる。しかし、スリット孔３４ａも放電ヘッド２２ｂの移動方向に対して平行に（すなわち上下に）延びており、また、通常の放電加工の範囲内で吸気窓４３が移動する上下範囲は、スリット孔３４ａの上下範囲に含まれる。したがって、所定の作動開始位置に放電ヘッド２２ｂが位置している場合も、電極２３がＸＹステージ２５に当接するような位置に放電ヘッド２２ｂが位置している場合も、それらの間の位置に放電ヘッド２２ｂが位置している場合も、吸気窓４３はスリット孔３４ａと対面する。つまり、電極保持具２２が上下方向（すなわち駆動方向）に移動すると、吸気窓４３はスリット孔３４ａと対面したままスリット孔３４ａに沿って移動するようになっている。
【００５６】
なお、吸気窓４３と給気ノズル３４のスリット孔３４ａとの間には、圧縮空気の流れを妨げる障害物はなく、また、吸気窓４３とスリット孔３４ａとを繋げてスリット孔３４ａから吸気窓４３へと空気を送るためのチューブも設けられていない。
【００５７】
また、図６に示すように、ボデー基部４１ａの内部には、回転羽根車ユニット５０の上部が収容され、回転羽根車ユニット５０の下部は、ボデー基部４１ａの底面に設けられた開口部を通じてボデー基部４１ａの下方に延び、その下端において電極チャック２２ｃに固定されている。
【００５８】
また、図５（ａ）、図６（ｂ）に示すように、回転羽根車ユニット固定用ネジ４４は、回転羽根車ユニット５０の外殻をボデー基部４１ａに押しつけることで、回転羽根車ユニット５０の外殻をボデー基部４１ａに固定している。
【００５９】
この回転羽根車ユニット５０は、回転羽根車５１、センタシャフト５２、複数のころ軸受け（ころ軸受け５３ａ、５３ｂ等）、回転羽根車ユニット５０の外殻となる外輪５４、およびフランジ５５を有しており、外輪５４がボデー４１に固定された状態で回転羽根車５１およびセンタシャフト５２が一体的に回転するようになっている。図７に、この回転羽根車ユニット５０の正面図を示し、図８に、回転羽根車５１を上から見た平面図を示す。ただし、図７では、ころ軸受け５３ａ、外輪５４およびセンタシャフト５２のうち外輪５４に覆われた部分を、断面で表している。
【００６０】
回転羽根車５１は、樹脂、セラミック等から成る部材であり、図７、図８に示すように、円盤形状の円盤部５１ａの上に、軸５１ｂおよび３つの羽根５１ｃ、５１ｄ、５１ｅが形成された構造を有している。この回転羽根車ユニット５０の図７の上下方向の長さは、約８ｍｍであり、図７の左右方向の長さは、最も太い部分で約４．５ｍｍである。
【００６１】
図８に示すように、軸５１ｂは、円盤部５１ａの上面の中央に位置し、羽根５１ｃ、５１ｄ、５１ｅは、それぞれ軸５１ｂから円盤部５１ａの外周まで延びている。これら羽根５１ｃ、５１ｄ、５１ｅがボデー４１のボデー基部４１ａ内部に流入した圧縮空気を受けることで、回転羽根車５１が回転するようになっている。
【００６２】
また、各羽根５１ｃ、５１ｄ、５１ｅについて、当該羽根の延びる方向（すなわち長手方向）に垂直な方向（例えば、羽根５１ｃについては方向６０）を幅方向とし、羽根の幅方向の中心線（例えば、羽根５１ｃについては中心線６１）の方向を羽根方向とし、その中心線と軸５１ｂの外周との交点および軸５１ｂの回転中心６２を通る直線（例えば、羽根５１ｃについては中心線６３）を放射方向とした場合、羽根方向は放射方向に対して約４０°傾いている。このようになっていることで、回転羽根車５１の回転角度によって圧縮空気の当たり方が変化することによる回転の不安定化を抑えることができる。
【００６３】
また、円盤部５１ａ、軸５１ｂの中央には、電極２３を通すためのスルーホール５１ｆが設けられている。スルーホール５１ｆの孔径は、例えば０．５ｍｍ程度である。
【００６４】
センタシャフト５２は、回転羽根車５１と一体に形成された棒形状の部材であり、一端が円盤部５１ａの下面の中心部に固定され、円盤部５１ａの下方に延びている。このセンタシャフト５２も、回転羽根車５１の回転と同期して同軸で回転する。また、センタシャフト５２の中心にも、回転羽根車５１のスルーホール５１ｆと連通すると共にセンタシャフト５２の下端まで延びるスルーホール５２ａが設けられており、このスルーホール５２ａを電極２３が通るようになっている。スルーホール５２ａの孔径も、スルーホール５１ｆと同じであり、例えば０．５ｍｍ程度である。
【００６５】
また、センタシャフト５２の上半部は、複数の円柱形状のころ軸受け（例えば、ころ軸受け５３ａ、５３ｂ）によって側面を支えられている。また、これらころ軸受けの外側および下側を取り囲む様に、それぞれ外輪５４およびフランジ５５が設けられている。ころ軸受け、外輪５４、フランジ５５の材質は、それぞれ樹脂、セラミック、アルミニウム等の金属のうち、いずれであってもよい。
【００６６】
このような回転羽根車ユニット５０のち、回転羽根車５１、センタシャフト５２の上半部、ころ軸受け、外輪５４、フランジ５５が、ボデー４１のボデー基部４１ａの内部に収容される。
【００６７】
また、図６に示すように、電極チャック２２ｃは、センタシャフト５２の下端部と嵌合することでセンタシャフト５２に固定される。また電極チャック２２ｃは、その下端部で電極２３を挟んで保持することで、電極２３と導通する。
【００６８】
以下、上記のような構成の放電加工機１の作動および放電加工機１を用いた加工方法について説明する。
【００６９】
まず、被加工物２４を、ＸＹステージ２５上に設置する。本実施形態における被加工物２４は、エンジンのシリンダ内に燃料（ガソリン燃料、ディーゼル燃料等）を噴射する燃料噴射ノズルのノズルボディの元となる部材であり、ノズルボディの外形を有した部材である。放電加工機１を用いた放電加工では、電極２３と被加工物２４との間に放電を発生させて被加工物２４に憤孔を空ける工程を、ＸＹステージ２５のＸ軸方向位置およびＹ軸方向位置を適宜変化させながら、繰り返す。これによって、燃料を噴射するための複数の憤孔が被加工物２４の複数位置に空けられる。これらの憤孔を空けることで被加工物２４はノズルボディとして完成するので、被加工物２４の放電加工方法では、ノズルボディの製造方法でもある。
【００７０】
被加工物２４をＸＹステージ２５上に設置した後、作業者は、放電電源３を作動させる。すると放電電源３は、所定の周期（例えば、１／１０６秒の周期）で電極２３と被加工物２４との間にパルス電圧を印加し始める。
【００７１】
また作業者は、放電状態検出回路４、モータアンプ５、制御回路６を作動させる。すると、放電状態検出回路４は、電極２３と被加工物２４との間の放電状態（放電電流、放電電圧等）を示す信号を制御回路６に出力し始め、制御回路６は、受けた放電状態の信号に基づいて、電極２３と被加工物２４との間隔が放電に適切な間隔となるよう、モータアンプ５に対して電極駆動信号を出力する。そしてモータアンプ５は、制御回路６から受けた電極駆動信号に応じて超音波モータ２１を駆動する。
【００７２】
これによって、電極２３と被加工物２４との間の放電が繰り返されるにつれ、被加工物２４の憤孔が深くなり、憤孔が深くなるにつれ、電極保持具２２が下降して電極２３も下降していく。
【００７３】
この際、憤孔の真円度を高くして、憤孔の任意の断面における最大外径と最小外径の差を１．５μｍ以下に抑えるために、電極２３を１０００ｒｐｍ程度で回転させるようになっている。また、電極２３を回転させないと、求心性が失われることにより電極ガイド３１との摩擦力に耐え切れず、電極２３にたわみが発生してしまうので、それを防止するためにも電極２３を回転させる。
【００７４】
このように電極２３を回転させるために、作業者は、放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、制御回路６を作動させると同時に、コンプレッサ３２を作動させることで、コンプレッサ３２から給気チューブ３３を介して給気ノズル３４へ圧縮空気を供給する。このとき、送風圧力は０．４ＭＰａである。
【００７５】
すると、既に述べた通り、コンプレッサ３２からの圧縮空気が一旦サージタンク３４ｃで上下に広がって溜まり、それが上下に並んだ圧縮エア噴射部３４ｄを介してスリット孔３４ａに供給されることで、スリット孔３４ａの上端から下端のどの位置からも、ほぼ一様な量および圧力の圧縮空気が吹き出るようになる。
【００７６】
そして、既に述べた通り、通常の放電加工の範囲内ではボデー４１の吸気窓４３とスリット孔３４ａとが接近して対面しているので、スリット孔３４ａから吹き出た圧縮空気の一部が、勢いが減衰することなく、吸気窓４３を介してボデー４１のボデー基部４１ａ内部に直接流入する。そして流入した圧縮空気によって回転羽根車５１およびセンタシャフト５２が１０００ｒｐｍ程度で回転し、その回転に同期して電極チャック２２ｃおよび電極２３が回転する。ボデー基部４１ａに流入して回転羽根車５１を回転させた空気は、ボデー基部４１ａの上端の開口部を通ってボデー基部４１ａの外部に抜け出る。
【００７７】
また、図９に示すように、放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃが上下方向（すなわち駆動方向）に移動しても、吸気窓４３はスリット孔３４ａと対面したままスリット孔３４ａに沿って移動するようになっているので、電極保持具２２が駆動方向に移動しても、回転羽根車５１は吸気窓４３を介して圧縮空気を受けて回転し続けることができる。
【００７８】
なお、放電加工の際、図示しない加工液供給装置を作動させることによって、被加工物２４に対して水等の加工液が供給されるようになっている。
【００７９】
最終的に電極２３が被加工物２４を貫通して憤孔が空けられると、放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、制御回路６、コンプレッサ３２の作動を停止させる。この作動停止は、作業者が手動で行ってもよいし、あるいは、制御回路６が放電状態検出回路４からの信号に基づいて電極２３の貫通を検知し、その貫通検知に基づいて制御回路６が放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、コンプレッサ３２の作動を停止させるようになっていてもよい。以上のような工程を経て、被加工物２４に噴孔が空けられ、ノズルボディが完成する。
【００８０】
以上説明した通り、本実施形態の放電加工機１では、放電加工の際、コンプレッサ３２からの圧縮空気を放電ヘッド２２ｂの回転羽根車５１に吹き付けることで、回転羽根車５１、センタシャフト５２、電極チャック２２ｃ、および電極２３を回転させる。
【００８１】
この圧縮空気は、給気ノズル３４から空中を介して放電ヘッド２２ｂ内の回転羽根車５１に直接吹き付けられるようになっており、給気ノズル３４と放電ヘッド２２ｂとの間は、空気送り用のチューブで連結されていない。したがって、放電ヘッド２２ｂの上下移動時に、放電ヘッド２２ｂと共に空気送り用のチューブが連動して移動することがない。したがって、放電ヘッド２２ｂの移動の際、空気送り用のチューブが邪魔になることがない。また、電極２３を上下に移動させるために動く部分が、空気送り用のチューブがない分だけ軽くなるので、電極２３の位置の高速制御が可能となり、効率的に被加工物２４に複数の憤孔を空けることができる。
【００８２】
また、電極２３を回転させるためにエアスピンドル方式を採用しているので、電気式モータを用いて電極２３を回転させる場合のように、重い電気式モータが放電ヘッド２２ｂに含まれていない。したがって、放電ヘッド２２ｂが３ｇ程度に軽量化し、ひいては、電極２３の位置の高速制御が可能となり、効率的に被加工物２４に複数の憤孔を空けることができる。
【００８３】
また、電極２３は、回転羽根車５１およびセンタシャフト５２の回転中心にそれぞれ空けられたスルーホール５１ｆおよびスルーホール５２ａを通って被加工物２４の方向に延びている。したがって、電極２３を回転させる機構が電極２３の邪魔にならず、図２に示すように、電極２３を放電ヘッド２２ｂの上方まで真っ直ぐ延ばすことができる。このようになっていることで、電極の繰り出しが容易になる。繰り出しとは、放電加工を何度も行うことで電極２３の被加工物２４側先端が削れたときに、電極２３のうち電極チャック２２ｃから下方に延びる部分の長さを調整するため、電極２３を下方に繰り出す作業をいう。電極２３を回転させる機構が従来の電動モータのように電極２３の上部を遮るようになっていれば、繰り出せる電極２３の長さに大きな制限ができてしまうが、本実施形態では、放電ヘッド２２ｂの上方まで電極２３を延ばせることができるので、繰り出せる電極２３の長さを大きく取ることができる。また、図２に示す様に、電極２３が放電ヘッド２２ｂの上部で曲がっておらず、真っ直ぐになっているので、繰り出し時に電極２３が撓んでしまう恐れも軽減される。
【００８４】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。
【００８５】
例えば、上記実施形態においては、回転羽根車５１はボデー基部４１ａに収容されており、ボデー基部４１ａの吸気窓４３を介して受けた空気によって回転するようになっている。しかし、回転羽根車５１はボデー基部４１ａの外に露出していてもよい。この場合、回転羽根車５１は、給気ノズル３４から直接空気を受けて回転することになる。
【００８６】
また例えば、上記実施形態においては、給気ノズル３４のスリット孔４３ａは、電極保持具２２の駆動方向に、吸気窓４３よりも長く伸びており、そのスリット孔４３ａのすべての位置から電極保持具２２に対して平行に空気を放出するようになっている。
【００８７】
しかし、必ずしもこのようになっておらずともよく、例えば、給気ノズル３４のスリット孔３４ａは、駆動方向に、吸気窓４３と同程度またはそれ以下であってもよい。その場合、スリット孔３４ａから電極保持具２２に対して放射状に空気が放出されるようになっていれば、電極保持具２２が駆動方向に移動しても、回転羽根車５１は空気を受けて回転し続けることができる。あるいは、スリット孔３４ａの向きを電極保持具２２の駆動方向の位置変化に合わせて変化させるようになっていても、回転羽根車５１は空気を受けて回転し続けることができる。
【００８８】
また例えば、上記実施形態においては、ボデー４１のボデー基部４１ａの上端には開口部が設けられ、吸気窓４３からボデー基部４１ａに流入して回転羽根車５１を回転させた空気は、ボデー基部４１ａの上端の開口部を通ってボデー基部４１ａの外部に抜け出るようになっている。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよく、ボデー基部４１ａの上方は、例えば蓋で塞がれているようになっていてもよい。この場合、ボデー基部４１ａの側面のうち、吸気窓４３とは離れた位置に排気窓を設け、吸気窓４３からボデー基部４１ａに流入して回転羽根車５１を回転させた空気をその排気窓から抜け出させるようになっていてもよい。またこの場合、ボデー基部４１ａの蓋のうち、回転羽根車５１のスルーホール５１ｆの真上の部分には、電極２３を通すスルーホールを設けてもよい。このようにすることで、蓋があっても電極２３は放電ヘッド２２ｂの上方に真っ直ぐ延びることができる。
【００８９】
また例えば、給気ノズル３４から放出されるのは、圧縮空気以外のガスであってもよい。
【００９０】
また例えば、上記の実施形態において、制御回路６がプログラムを実行することで実現している各機能は、それらの機能を有するハードウェア（例えば回路構成をプログラムすることが可能なＦＰＧＡ）を用いて実現するようになっていてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１ 放電加工機
２１ 超音波モータ
２２ 電極保持具
２２ｂ 放電ヘッド
２２ｃ 電極チャック
２３ 電極
２４ 被加工物
３２ コンプレッサ
３３ 給気チューブ
３４ 給気ノズル
３４ａ スリット孔
３４ｂ エア通路
３４ｃ サージタンク
３４ｄ 圧縮エア噴射部
４１ ボデー
４１ａ ボデー基部
４３ 吸気窓
５１ 回転羽根車
５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ 羽根
５１ｆ、５２ａ スルーホール
５２ センタシャフト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工機および放電加工機を用いたノズルボディの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電加工において、電極を高速回転させるために、電極を保持して移動する放電ヘッドにエアモータを搭載し、このエアモータに圧縮空気を供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−６６６３１号公報
【特許文献２】特開平７−１８４３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、圧縮空気をエアモータに供給するために、放電ヘッドに空気送り用のチューブを取り付けるようになっていたので、チューブが放電ヘッドの移動の妨げとなっており、そのため、電極の位置の高速制御が困難となっていた。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、ガスの力を利用して電極を回転させる放電加工技術において、従来よりも電極の位置の高速制御を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２３）を溶融させて加工する放電加工機であって、前記電極（２３）を保持する電極保持具（２２）と、前記電極保持具（２２）を駆動方向に移動させるモータ（２３）と、前記電極保持具（２２）から分離して配置されると共に、ガスを前記電極保持具（２２）に供給する給気ノズル（３４）と、を備え、前記電極保持具（２２）は、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを受けて回転することで前記電極（２３）を回転させる回転羽根車（５１）を備え、前記電極保持具（２２）と前記給気ノズル（３４）とを繋げて給気ノズル（３４）から前記回転羽根車（５１）へとガスを送るためのチューブは設けられておらず、放電加工の際、前記電極保持具（２２）が前記駆動方向に移動する際、前記回転羽根車（５１）は前記給気ノズル（３４）からガスを受けて回転し続けることを特徴とする放電加工機である。
【０００７】
このように、給気ノズル（３４）と電極保持具（２２）とが、ガス送り用のチューブで連結されることなく、給気ノズル（３４）から回転羽根車（５１）までガスを送るようになっているので、電極保持具（２２）の上下移動時に、電極保持具（２２）と共にガス送り用のチューブが連動して移動することがない。したがって、電極保持具（２２）の移動の際、ガス送り用のチューブが邪魔になることがない。また、電極（２３）を上下に移動させるために動く電極保持具（２２）が、ガス送り用のチューブがない分だけ軽くなるので、電極（２３）の位置の高速制御が可能となり、効率的に被加工物（２４）を加工することができる。
【０００８】
また、電極保持具（２２）が駆動方向に移動するとき、回転羽根車（５１）は給気ノズル（３４）からガスを受けて回転し続けるようになっているので、電極保持具（２２）が駆動方向に移動しても、回転羽根車（５１）は吸気窓（４３）を介してガスを受けて回転し続けることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２３）を溶融させて加工する放電加工機であって、前記電極（２３）を保持する電極保持具（２２）と、前記電極保持具（２２）を駆動方向に移動させるモータ（２３）と、前記電極保持具（２２）から分離して配置されると共に、ガスを前記電極保持具（２２）に供給する給気ノズル（３４）と、を備え、前記電極保持具（２２）は、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを受けて回転することで前記電極（２３）を回転させる回転羽根車（５１）と、前記回転羽根車（５１）を内部に収容するボデー基部（４１ａ）と、を備え、前記ボデー基部（４１ａ）には、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを前記ボデー基部（４１ａ）の外部から内部に流入させるための吸気窓（４３）が形成されており、前記給気ノズル（３４）には、前記電極保持具（２２）に向けてガスを放出するスリット孔（３４ａ）が設けられ、前記吸気窓（４３）は、前記スリット孔（３４ａ）と離れて対面する位置にあり、前記スリット孔（３４ａ）は、前記電極保持具（２２）の前記駆動方向に、前記吸気窓（４３）よりも長くなっており、前記吸気窓（４３）と前記スリット孔（３４ａ）とを繋げてスリット孔（３４ａ）から吸気窓（４３）へとガスを送るためのチューブは設けられておらず、放電加工の際、前記電極保持具（２２）が前記駆動方向に移動するとき、前記吸気窓（４３）は前記スリット孔（３４ａ）と対面したまま前記スリット孔（３４ａ）に沿って移動するようになっていることを特徴とする放電加工機である。
【００１０】
このように、スリット孔（３４ａ）と吸気窓（４３）とが、ガス送り用のチューブで連結されることなく、給気ノズル（３４）から吸気窓（４３）までガスを送るようになっているので、電極保持具（２２）の上下移動時に、電極保持具（２２）と共にガス送り用のチューブが連動して移動することがない。したがって、電極保持具（２２）の移動の際、ガス送り用のチューブが邪魔になることがない。また、電極（２３）を上下に移動させるために動く電極保持具（２２）が、ガス送り用のチューブがない分だけ軽くなるので、電極（２３）の位置の高速制御が可能となり、効率的に被加工物（２４）を加工することができる。
【００１１】
また、電極保持具（２２）が駆動方向に移動するとき、吸気窓（４３）はスリット孔（３４ａ）と対面したままスリット孔（３４ａ）に沿って移動するようになっているので、電極保持具（２２）が駆動方向に移動しても、回転羽根車（５１）は吸気窓（４３）を介してガスを受けて回転し続けることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放電加工機において、前記給気ノズル（３４）には、ガスを当該給気ノズル（３４）内に導入するためのエア通路（３４ｂ）と、前記エア通路（３４ｂ）の当該給気ノズル（３４）内部側の端部と連通するサージタンク（３４ｃ）と、それぞれ前記サージタンク（３４ｃ）の前記スリット孔（３４ａ）に最も近い側の面の一部分と連通すると共に前記スリット孔（３４ａ）に連通する複数の圧縮エア噴射部（３４ｄ）と、が設けられており、前記サージタンク（３４ｃ）は、前記エア通路（３４ｂ）よりも容積が大きく、かつ、前記サージタンク（３４ｃ）よりも前記電極保持具（２２）の駆動方向に、前記スリット孔（３４ａ）と同じか又はそれ以上に広がっており、前記複数の圧縮エア噴射部（３４ｄ）は上下に並び、それぞれが前記サージタンク（３４ｃ）と連通する側から前記スリット孔（３４ａ）に向けて広がり、最終的に前記スリット孔（３４ａ）に連通するようになっていることを特徴とする。
【００１３】
給気ノズル（３４）がこのような構造になっていることで、エア通路（３４ｂ）から流入したガスは、サージタンク（３４ｃ）がエア通路（３４ｂ）より上下に広がっていることでサージタンク（３４ｃ）中で上下に広がり、また、サージタンク（３４ｃ）から圧縮エア噴射部（３４ｄ）への通路が狭く絞られていることによってサージタンク（３４ｃ）内にガスが溜まり、その上で上下に並んだ圧縮エア噴射部（３４ｄ）のそれぞれを通ってスリット孔（３４ａ）から電極保持具（２２）に向けて、放出される。
【００１４】
このように、ガスを一旦サージタンク（３４ｃ）で上下に広げて溜め、それを上下に並んだ圧縮エア噴射部（３４ｄ）を介してスリット孔（３４ａ）に供給することで、スリット孔（３４ａ）のどの位置からも、ほぼ一様な量および圧力のガスが吹き出るようになる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の放電加工機において、前記電極保持具（２２）は、前記回転羽根車（５１）に固定されて前記回転羽根車（５１）と同期して同軸に回転する棒形状のセンタシャフト（５２）と、前記センタシャフト（５２）に固定されると共に前記電極（２３）を保持する電極チャック（２２ｃ）と、を備え、前記回転羽根車（５１）および前記センタシャフト（５２）の回転中心には、それぞれスルーホール（５１ｆ、５２ａ）が空けられ、また、電極２３は、回転羽根車５１およびセンタシャフト５２の回転中心にそれぞれ空けられて互いに連通するスルーホール（５１ｆ、５２ａ）が空けられ、前記電極（２３）これらスルーホール（５１ｆ、５２ａ）を通って前記被加工物（２４）の方向に延びるようになっていることを特徴とする。
【００１６】
このようになっていることで、電極（２３）を回転させる機構が電極（２３）の邪魔にならず、電極（２３）を電極保持具（２２）の上方まで延ばすことができる。このようになっていることで、電極の繰り出しが容易になる。つまり、電極（２３）を回転させる機構が従来の電動モータのように電極（２３）の上部を遮るようになっていれば、繰り出せる電極（２３）の長さに大きな制限ができてしまうが、本実施形態では、電極保持具（２２）の上方まで電極（２３）を延ばせることができるので、繰り出せる電極（２３）の長さを大きく取ることができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の放電加工機に対して燃料噴射ノズルのノズルボディを構成する被加工物（２４）を設置する工程と、前記放電加工機を用いて前記被加工物（２４）に噴孔を空ける工程と、を備えたノズルボディの製造方法である。このように、本発明の放電加工機は、微細な噴孔を有するノズルボディの製造に適している。
【００１８】
なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る放電加工機１の構成を示すブロック図である。
【図２】放電加工機の機構部２の構成を示す図である。
【図３】フィンガチップ２１ａの楕円運動とセラミックプレート２２ａの移動の関係を示す図である。
【図４】（ａ）は給気ノズル３４を図２の左側から見た矢視図であり。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃの（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図６】（ａ）は図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】回転羽根車ユニット５０の正面図（一部断面図）である。
【図８】回転羽根車５１の平面図である。
【図９】放電加工時の吸気窓４３とスリット孔３４ａの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態の放電加工機１の構成を示す。この放電加工機１は、電極と被加工物との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物を溶融させて加工する装置である。
【００２１】
この放電加工機１は、図１に示すように、機構部２、放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、および制御回路６を備えている。機構部２は、放電加工機１のうち、機械的作動を行う部分であり、超音波モータ２１、電極保持具２２、電極２３等を備え、被加工物２４が設置されるようになっている。
【００２２】
超音波モータ２１は、電極保持具２２を駆動方向（具体的には上下）に移動させるモータであり、電極保持具２２は、電極２３を保持する部材である。電極２３は、例えば中空（または中実）の銅、タングステン等の細線状の丸棒等から構成された細径（例えば、０．２ｍｍ以下の径）の針金形状の電極であり、電極保持具２２が超音波モータ２１によって駆動方向に移動するとき、同じように駆動方向に移動する。
【００２３】
放電電源３は、電極２３と被加工物２４の間に繰り返しパルス的に所定の電圧を印加する装置である。繰り返し周期は、例えば、数千万分の１秒程度である。電極２３が被加工物２４から適切な距離だけ離れている場合に、電極２３と被加工物２４との間に電圧が印加されると、これらの間に放電が発生し、被加工物２４の一部が溶融して加工が進む。
【００２４】
放電状態検出回路４は、放電電源３の放電状態を常時検出し、その検出結果の放電状態を信号として制御回路６に出力する。検出される放電状態としては、電極２３と被加工物２４との間に印加される放電電圧、電極２３と被加工物２４の間に流れる放電電流等がある。モータアンプ５は、制御回路６から受けた電極駆動信号に従って超音波モータ２１を駆動する回路である。
【００２５】
制御回路６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムを実行することで、放電状態検出回路４から受けた放電状態の信号に基づいて、モータアンプ５に電極駆動信号を出力する。基本的には、電極２３と被加工物２４との間隔が放電に適切な間隔となるよう、モータアンプ５に対して電極駆動信号を出力することで、電極２３の駆動方向における位置を制御する。
【００２６】
図２に、機構部２の詳細な構成を示す。機構部２は、上述の超音波モータ２１、電極保持具２２、電極２３に加え、ＸＹステージ２５、背面プレート２６、固定プレート２７、スライドレール２９、電極ガイドホルダ３０、電極ガイド３１、コンプレッサ３２、給気チューブ３３、および給気ノズル３４を備えている。
【００２７】
ＸＹステージ２５は、被加工物２４を載置する台であり、Ｘ移動軸２５ｘおよびＹ移動軸２５ｙ方向に移動させることで、電極２３に対する被加工物２４の水平面内の位置を変化させることができる。また、ＸＹステージ２５は、図示しない給電線を介して放電電源３のグラウンド側端子と導通する。
【００２８】
背面プレート２６は、ＸＹステージ２５に固定された立ち壁であり、固定プレート２７は、この背面プレート２６の側面において、背面プレート２６に対して平行にネジ止め固定された板である。この固定プレート２７の背面プレート２６側とは反対側の面には、超音波モータ２１、電極保持具２２、給気ノズル３４が固定される。
【００２９】
ここで、超音波モータ２１について説明する。超音波モータ２１は、対応する電極２３を駆動するためのモータであって、超音波領域の周波数でフィンガチップ２１ａを楕円運動させるモータである。フィンガチップ２１ａの楕円運動は、図２の紙面内における楕円運動となる。このような超音波モータ２１としては、特許文献２に記載のマイクロモータを用いてもよい。このマイクロモータは、Ｎａｎｏｍｏｔｉｏｎ社からＨＲ１モータという名称で広く販売されている。
【００３０】
より詳しくは、超音波モータ２１は、長方形圧電セラミック素子上に、市松格子状に４箇所の電極を形成すると共に、その長方形の一辺の中央部にフィンガチップ２１ａを備えたモータである。超音波モータ２１の４箇所の電極の内の２個所の対角線上の電極に４０〜８０ＫＨz程度の高周波電圧を加えることで、当該セラミック素子を伸縮および屈曲させてフィンガチップ２１ａに楕円運動を生起させる。
【００３１】
電極保持具２２は、セラミックプレート２２ａ、放電ヘッド２２ｂ、電極チャック２２ｃ、移動子２２ｄを備えている。セラミックプレート２２ａは、超音波モータ２１の先端部のフィンガチップ２１ａと常時接触しており、超音波モータ２１が作動してフィンガチップ２１ａが楕円運動すると、当該圧電セラミック素子に付設されたバネにより、フィンガチップ２１ａの楕円運動がセラミックプレート２２ａに伝達され、セラミックプレート２２ａが直線的に移動する。
【００３２】
ここで、フィンガチップ２１ａの楕円運動とセラミックプレート２２ａの移動の関係について、図３を用いて説明する。図３（ａ）に示すように、セラミックプレート２２ａを上方（すなわち、駆動方向に沿って被加工物２４から離れる向き）に移動させる場合は、フィンガチップ２１ａを紙面の反時計回りに楕円運動させる。また、図３（ｂ）に示すように、セラミックプレート２２ａを下方（すなわち、駆動方向に沿って被加工物２４に近づく向き）に移動させる場合は、フィンガチップ２１ａを紙面の時計回りに楕円運動させる。
【００３３】
反時計回りの楕円運動時、フィンガチップ２１ａとセラミックプレート２２ａとは常に接触した状態にあるが、フィンガチップ２１ａが下降している段階よりも、フィンガチップ２１ａが上昇している段階の方が、フィンガチップ２１ａがセラミックプレート２２ａをより強く押圧する。したがって、セラミックプレート２２ａに及ぼすフィンガチップ２１ａの摩擦力は、フィンガチップ２１ａの上昇時の方が大きく、したがって、全体として見れば、セラミックプレート２２ａは上昇する。
【００３４】
また、時計回りの楕円運動時も、フィンガチップ２１ａとセラミックプレート２２ａとは常に接触した状態にあるが、今度はフィンガチップ２１ａが上昇している段階よりも、フィンガチップ２１ａが下降している段階の方が、フィンガチップ２１ａがセラミックプレート２２ａをより強く押圧する。したがって、セラミックプレート２２ａに及ぼすフィンガチップ２１ａの摩擦力は、フィンガチップ２１ａの下降時の方が大きく、したがって、全体として見れば、セラミックプレート２２ａは下降する。
【００３５】
また、フィンガチップ２１ａが楕円運動を停止した場合、フィンガチップ２１ａとセラミックプレート２２ａとが接触しているので、フィンガチップ２１ａとセラミックプレート２２ａとの摩擦力によって、セラミックプレート２２ａも停止する。
【００３６】
セラミックプレート２２ａは、移動子２２ｄに固定されている。移動子２２ｄは、固定プレート２７に固定されたスライドレール２９に対して離れないように係合されると共に、スライドレール２９上をスライドレール２９に沿って自在に移動可能なセラミック製の部材である。
【００３７】
放電ヘッド２２ｂは、背面（固定プレート２７側の面）で移動子２２ｄに固定されることで、セラミックプレート２２ａおよび移動子２２ｄと一体的にスライドレール２９の延びる方向に移動可能となる。この放電ヘッド２２ｂの一部は、放電ヘッド２２ｂの外部から圧縮空気を受け、この圧縮空気を利用して回転するようになっており、この回転を電極チャック２２ｃを介して電極２３に伝えることで、電極２３を回転させるようになっている。
【００３８】
電極チャック２２ｃは、放電ヘッド２２ｂの回転する部分の下端部に固定され、放電ヘッド２２ｂの回転部分と共に回転する導電性金属部材である。この電極チャック２２ｃは、電極２３を周りから挟むようになっていることで、電極２３を保持すると共に電極２３と導通し、また、図示しない給電線（被覆を含めて直径１ｍｍ程度）を介して放電電源３の非グラウンド側端子と導通する。このようになっていることで、放電電源３は、給電線および電極チャック２２ｃを介して電極２３に電圧を印加することができる。
【００３９】
電極ガイドホルダ３０は、電極保持具２２の下部において背面プレート２６に固定されている。また、電極ガイド３１は、この電極ガイドホルダ３０に固定されると共に、電極チャック２２ｃから下方に延びる電極２３が挿通される挿通孔を有している。この挿通孔を電極２３が通ることで、電極２３が位置決めされる。
【００４０】
コンプレッサ３２は、放電ヘッド２２ｂに送る圧縮空気の供給源である。給気チューブ３３は、コンプレッサ３２の送出した圧縮空気を給気ノズル３４の内部に送る（例えばビニル製の）チューブである。
【００４１】
給気ノズル３４は、固定プレート２７の背面プレート２６とは反対側の面に固定されていると共に、当該面内において、放電ヘッド２２ｂを基準として超音波モータ２１とは反対側に配置されている（例えば樹脂製、金属製等の）部材である。さらに給気ノズル３４は、放電ヘッド２２ｂから分離して配置されている。
【００４２】
以下、図４を用いてこの給気ノズル３４について説明する。図４（ａ）は、給気ノズル３４を図２の左側から見た矢視図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００４３】
図４に示すように、給気ノズル３４は、直方体の外形を有し、その外形のうち一面（以下、送風面という）は、放電ヘッド２２ｂに対向して配置されている。また、図４（ａ）に示すように、この送風面の左右方向中央部には、上下に細長い矩形のスリット孔３４ａが設けられている。このスリット孔３４ａの上下方向の長さは、例えば１０ｍｍである。
【００４４】
また、図４（ｂ）に示すように、送風面の反対側の面には、圧縮空気を給気ノズル３４内に導入するためのエア通路３４ｂが設けられている。このエア通路３４ｂには、給気チューブ３３が連結されることで、コンプレッサ３２の圧縮空気が給気チューブ３３を介して給気ノズル３４内に流入するようになっている。
【００４５】
また、エア通路３４ｂの給気ノズル３４内部側の端部は、サージタンク３４ｃに連通している。このサージタンク３４ｃは、エア通路３４ｂよりも容積が大きく、かつ、サージタンク３４ｃよりも上下に広がっている。より具体的には、サージタンク３４ｃの上下方向の長さは、スリット孔３４ａの上下方向の長さと比べると、ほぼ同じか又はより長くなっている。
【００４６】
また、サージタンク３４ｃのエア通路３４ｂに連通する面とは反対側の面（すなわちスリット孔３４ａに最も近い側の面）の一部分において、サージタンク３４ｃと複数（具体的に４つ）の圧縮エア噴射部３４ｄとが連通している。これら圧縮エア噴射部３４ｄは上下に一列に並び、それぞれがサージタンク３４ｃと連通する側からスリット孔３４ａに向けて広がり、最終的にスリット孔３４ａに連通するようになっている。
【００４７】
給気ノズル３４がこのような構造になっているので、エア通路３４ｂから流入した圧縮空気は、サージタンク３４ｃがエア通路３４ｂより上下に広がっていることによってサージタンク３４ｃ中で上下に広がり、また、サージタンク３４ｃから圧縮エア噴射部３４ｄへの通路が狭く絞られていることによってサージタンク３４ｃ内に圧縮空気が溜まり、この溜まった圧縮空気が、上下に並んだ圧縮エア噴射部３４ｄのそれぞれを通ってスリット孔３４ａから放電ヘッド２２ｂに向けて、放出される。
【００４８】
このように、コンプレッサ３２からの圧縮空気を一旦サージタンク３４ｃで上下に広げて溜め、それを上下に並んだ圧縮エア噴射部３４ｄを平等に介してスリット孔３４ａに供給することで、スリット孔３４ａの上端から下端のどの位置からも、ほぼ一様な量および圧力の圧縮空気が吹き出るようになる。
【００４９】
また、圧縮空気は、スリット孔３４ａから放電ヘッド２２ｂに向けて、電極保持具２２の駆動方向対して垂直な方向に放出されるので、垂直でない場合に比べ、効率的にボデー基部４１ａ内に圧縮空気を送ることができる。
【００５０】
ここで、放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃの詳細構成について、図５〜図８を用いて説明する。図５（ａ）は、放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃを図２の正面から見た図であり、図５（ｂ）は、放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃを図２の右側（すなわち、給気ノズル３４側）から見た図である。また、図６（ａ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、図６（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００５１】
図６、図７に示すように、放電ヘッド２２ｂは、ボデー４１、ネジ４２ａ、４２ｂ、回転羽根車ユニット固定用ネジ４４、および回転羽根車ユニット５０を備えている。ボデー４１の、上端から下端までの長さは約１５ｍｍであり、図５（ａ）中の左右方向の幅は約８ｍｍであり、図５（ｂ）中の左右方向の幅は約１０ｍｍである。また、放電ヘッド２２ｂの質量は、約３ｇである。
【００５２】
ボデー４１は、アルミニウム製の部材であり、回転羽根車ユニット５０を内部に収容する中空のボデー基部４１ａを有し、さらに、ボデー基部４１ａの上部の固定プレート２７に近い側でボデー基部４１ａと一体に形成された壁部４１ｂを有している。この壁部４１ｂが、ネジ４２ａ、４２ｂによって移動子２２ｄに固定される。
【００５３】
また、ボデー基部４１ａは、上方と下方に開口部を有しており、更に、図５（ａ）紙面手前右側の角（すなわち、固定プレート２７から最も遠くかつ給気ノズル３４に面した側の角）が、一部切り欠かれており、この切り欠きによって、ボデー基部４１ａの外部から内部に圧縮空気を流入させるための吸気窓４３が形成される。
【００５４】
この吸気窓４３の位置は、給気ノズル３４のスリット孔３４ａと離れて（すなわち非接触で）対面する位置にある。スリット孔３４ａから吸気窓４３までの距離は、１ｍｍである。また、吸気窓４３の上下方向の長さは、０．７ｍｍであり、スリット孔３４ａの上下方向の長さよりも短くなっている。
【００５５】
この吸気窓４３の上下方向の位置は、放電ヘッド２２ｂの上下移動と共に変化するので、固定されている給気ノズル３４のスリット孔３４ａに対して相対的に、上下方向に移動することになる。しかし、スリット孔３４ａも放電ヘッド２２ｂの移動方向に対して平行に（すなわち上下に）延びており、また、通常の放電加工の範囲内で吸気窓４３が移動する上下範囲は、スリット孔３４ａの上下範囲に含まれる。したがって、所定の作動開始位置に放電ヘッド２２ｂが位置している場合も、電極２３がＸＹステージ２５に当接するような位置に放電ヘッド２２ｂが位置している場合も、それらの間の位置に放電ヘッド２２ｂが位置している場合も、吸気窓４３はスリット孔３４ａと対面する。つまり、電極保持具２２が上下方向（すなわち駆動方向）に移動すると、吸気窓４３はスリット孔３４ａと対面したままスリット孔３４ａに沿って移動するようになっている。
【００５６】
なお、吸気窓４３と給気ノズル３４のスリット孔３４ａとの間には、圧縮空気の流れを妨げる障害物はなく、また、吸気窓４３とスリット孔３４ａとを繋げてスリット孔３４ａから吸気窓４３へと空気を送るためのチューブも設けられていない。
【００５７】
また、図６に示すように、ボデー基部４１ａの内部には、回転羽根車ユニット５０の上部が収容され、回転羽根車ユニット５０の下部は、ボデー基部４１ａの底面に設けられた開口部を通じてボデー基部４１ａの下方に延び、その下端において電極チャック２２ｃに固定されている。
【００５８】
また、図５（ａ）、図６（ｂ）に示すように、回転羽根車ユニット固定用ネジ４４は、回転羽根車ユニット５０の外殻をボデー基部４１ａに押しつけることで、回転羽根車ユニット５０の外殻をボデー基部４１ａに固定している。
【００５９】
この回転羽根車ユニット５０は、回転羽根車５１、センタシャフト５２、複数のころ軸受け（ころ軸受け５３ａ、５３ｂ等）、回転羽根車ユニット５０の外殻となる外輪５４、およびフランジ５５を有しており、外輪５４がボデー４１に固定された状態で回転羽根車５１およびセンタシャフト５２が一体的に回転するようになっている。図７に、この回転羽根車ユニット５０の正面図を示し、図８に、回転羽根車５１を上から見た平面図を示す。ただし、図７では、ころ軸受け５３ａ、外輪５４およびセンタシャフト５２のうち外輪５４に覆われた部分を、断面で表している。
【００６０】
回転羽根車５１は、樹脂、セラミック等から成る部材であり、図７、図８に示すように、円盤形状の円盤部５１ａの上に、軸５１ｂおよび３つの羽根５１ｃ、５１ｄ、５１ｅが形成された構造を有している。この回転羽根車ユニット５０の図７の上下方向の長さは、約８ｍｍであり、図７の左右方向の長さは、最も太い部分で約４．５ｍｍである。
【００６１】
図８に示すように、軸５１ｂは、円盤部５１ａの上面の中央に位置し、羽根５１ｃ、５１ｄ、５１ｅは、それぞれ軸５１ｂから円盤部５１ａの外周まで延びている。これら羽根５１ｃ、５１ｄ、５１ｅがボデー４１のボデー基部４１ａ内部に流入した圧縮空気を受けることで、回転羽根車５１が回転するようになっている。
【００６２】
また、各羽根５１ｃ、５１ｄ、５１ｅについて、当該羽根の延びる方向（すなわち長手方向）に垂直な方向（例えば、羽根５１ｃについては方向６０）を幅方向とし、羽根の幅方向の中心線（例えば、羽根５１ｃについては中心線６１）の方向を羽根方向とし、その中心線と軸５１ｂの外周との交点および軸５１ｂの回転中心６２を通る直線（例えば、羽根５１ｃについては中心線６３）を放射方向とした場合、羽根方向は放射方向に対して約４０°傾いている。このようになっていることで、回転羽根車５１の回転角度によって圧縮空気の当たり方が変化することによる回転の不安定化を抑えることができる。
【００６３】
また、円盤部５１ａ、軸５１ｂの中央には、電極２３を通すためのスルーホール５１ｆが設けられている。スルーホール５１ｆの孔径は、例えば０．５ｍｍ程度である。
【００６４】
センタシャフト５２は、回転羽根車５１と一体に形成された棒形状の部材であり、一端が円盤部５１ａの下面の中心部に固定され、円盤部５１ａの下方に延びている。このセンタシャフト５２も、回転羽根車５１の回転と同期して同軸で回転する。また、センタシャフト５２の中心にも、回転羽根車５１のスルーホール５１ｆと連通すると共にセンタシャフト５２の下端まで延びるスルーホール５２ａが設けられており、このスルーホール５２ａを電極２３が通るようになっている。スルーホール５２ａの孔径も、スルーホール５１ｆと同じであり、例えば０．５ｍｍ程度である。
【００６５】
また、センタシャフト５２の上半部は、複数の円柱形状のころ軸受け（例えば、ころ軸受け５３ａ、５３ｂ）によって側面を支えられている。また、これらころ軸受けの外側および下側を取り囲む様に、それぞれ外輪５４およびフランジ５５が設けられている。ころ軸受け、外輪５４、フランジ５５の材質は、それぞれ樹脂、セラミック、アルミニウム等の金属のうち、いずれであってもよい。
【００６６】
このような回転羽根車ユニット５０のち、回転羽根車５１、センタシャフト５２の上半部、ころ軸受け、外輪５４、フランジ５５が、ボデー４１のボデー基部４１ａの内部に収容される。
【００６７】
また、図６に示すように、電極チャック２２ｃは、センタシャフト５２の下端部と嵌合することでセンタシャフト５２に固定される。また電極チャック２２ｃは、その下端部で電極２３を挟んで保持することで、電極２３と導通する。
【００６８】
以下、上記のような構成の放電加工機１の作動および放電加工機１を用いた加工方法について説明する。
【００６９】
まず、被加工物２４を、ＸＹステージ２５上に設置する。本実施形態における被加工物２４は、エンジンのシリンダ内に燃料（ガソリン燃料、ディーゼル燃料等）を噴射する燃料噴射ノズルのノズルボディの元となる部材であり、ノズルボディの外形を有した部材である。放電加工機１を用いた放電加工では、電極２３と被加工物２４との間に放電を発生させて被加工物２４に憤孔を空ける工程を、ＸＹステージ２５のＸ軸方向位置およびＹ軸方向位置を適宜変化させながら、繰り返す。これによって、燃料を噴射するための複数の憤孔が被加工物２４の複数位置に空けられる。これらの憤孔を空けることで被加工物２４はノズルボディとして完成するので、被加工物２４の放電加工方法では、ノズルボディの製造方法でもある。
【００７０】
被加工物２４をＸＹステージ２５上に設置した後、作業者は、放電電源３を作動させる。すると放電電源３は、所定の周期（例えば、１／１０６秒の周期）で電極２３と被加工物２４との間にパルス電圧を印加し始める。
【００７１】
また作業者は、放電状態検出回路４、モータアンプ５、制御回路６を作動させる。すると、放電状態検出回路４は、電極２３と被加工物２４との間の放電状態（放電電流、放電電圧等）を示す信号を制御回路６に出力し始め、制御回路６は、受けた放電状態の信号に基づいて、電極２３と被加工物２４との間隔が放電に適切な間隔となるよう、モータアンプ５に対して電極駆動信号を出力する。そしてモータアンプ５は、制御回路６から受けた電極駆動信号に応じて超音波モータ２１を駆動する。
【００７２】
これによって、電極２３と被加工物２４との間の放電が繰り返されるにつれ、被加工物２４の憤孔が深くなり、憤孔が深くなるにつれ、電極保持具２２が下降して電極２３も下降していく。
【００７３】
この際、憤孔の真円度を高くして、憤孔の任意の断面における最大外径と最小外径の差を１．５μｍ以下に抑えるために、電極２３を１０００ｒｐｍ程度で回転させるようになっている。また、電極２３を回転させないと、求心性が失われることにより電極ガイド３１との摩擦力に耐え切れず、電極２３にたわみが発生してしまうので、それを防止するためにも電極２３を回転させる。
【００７４】
このように電極２３を回転させるために、作業者は、放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、制御回路６を作動させると同時に、コンプレッサ３２を作動させることで、コンプレッサ３２から給気チューブ３３を介して給気ノズル３４へ圧縮空気を供給する。このとき、送風圧力は０．４ＭＰａである。
【００７５】
すると、既に述べた通り、コンプレッサ３２からの圧縮空気が一旦サージタンク３４ｃで上下に広がって溜まり、それが上下に並んだ圧縮エア噴射部３４ｄを介してスリット孔３４ａに供給されることで、スリット孔３４ａの上端から下端のどの位置からも、ほぼ一様な量および圧力の圧縮空気が吹き出るようになる。
【００７６】
そして、既に述べた通り、通常の放電加工の範囲内ではボデー４１の吸気窓４３とスリット孔３４ａとが接近して対面しているので、スリット孔３４ａから吹き出た圧縮空気の一部が、勢いが減衰することなく、吸気窓４３を介してボデー４１のボデー基部４１ａ内部に直接流入する。そして流入した圧縮空気によって回転羽根車５１およびセンタシャフト５２が１０００ｒｐｍ程度で回転し、その回転に同期して電極チャック２２ｃおよび電極２３が回転する。ボデー基部４１ａに流入して回転羽根車５１を回転させた空気は、ボデー基部４１ａの上端の開口部を通ってボデー基部４１ａの外部に抜け出る。
【００７７】
また、図９に示すように、放電ヘッド２２ｂおよび電極チャック２２ｃが上下方向（すなわち駆動方向）に移動しても、吸気窓４３はスリット孔３４ａと対面したままスリット孔３４ａに沿って移動するようになっているので、電極保持具２２が駆動方向に移動しても、回転羽根車５１は吸気窓４３を介して圧縮空気を受けて回転し続けることができる。
【００７８】
なお、放電加工の際、図示しない加工液供給装置を作動させることによって、被加工物２４に対して水等の加工液が供給されるようになっている。
【００７９】
最終的に電極２３が被加工物２４を貫通して憤孔が空けられると、放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、制御回路６、コンプレッサ３２の作動を停止させる。この作動停止は、作業者が手動で行ってもよいし、あるいは、制御回路６が放電状態検出回路４からの信号に基づいて電極２３の貫通を検知し、その貫通検知に基づいて制御回路６が放電電源３、放電状態検出回路４、モータアンプ５、コンプレッサ３２の作動を停止させるようになっていてもよい。以上のような工程を経て、被加工物２４に噴孔が空けられ、ノズルボディが完成する。
【００８０】
以上説明した通り、本実施形態の放電加工機１では、放電加工の際、コンプレッサ３２からの圧縮空気を放電ヘッド２２ｂの回転羽根車５１に吹き付けることで、回転羽根車５１、センタシャフト５２、電極チャック２２ｃ、および電極２３を回転させる。
【００８１】
この圧縮空気は、給気ノズル３４から空中を介して放電ヘッド２２ｂ内の回転羽根車５１に直接吹き付けられるようになっており、給気ノズル３４と放電ヘッド２２ｂとの間は、空気送り用のチューブで連結されていない。したがって、放電ヘッド２２ｂの上下移動時に、放電ヘッド２２ｂと共に空気送り用のチューブが連動して移動することがない。したがって、放電ヘッド２２ｂの移動の際、空気送り用のチューブが邪魔になることがない。また、電極２３を上下に移動させるために動く部分が、空気送り用のチューブがない分だけ軽くなるので、電極２３の位置の高速制御が可能となり、効率的に被加工物２４に複数の憤孔を空けることができる。
【００８２】
また、電極２３を回転させるためにエアスピンドル方式を採用しているので、電気式モータを用いて電極２３を回転させる場合のように、重い電気式モータが放電ヘッド２２ｂに含まれていない。したがって、放電ヘッド２２ｂが３ｇ程度に軽量化し、ひいては、電極２３の位置の高速制御が可能となり、効率的に被加工物２４に複数の憤孔を空けることができる。
【００８３】
また、電極２３は、回転羽根車５１およびセンタシャフト５２の回転中心にそれぞれ空けられたスルーホール５１ｆおよびスルーホール５２ａを通って被加工物２４の方向に延びている。したがって、電極２３を回転させる機構が電極２３の邪魔にならず、図２に示すように、電極２３を放電ヘッド２２ｂの上方まで真っ直ぐ延ばすことができる。このようになっていることで、電極の繰り出しが容易になる。繰り出しとは、放電加工を何度も行うことで電極２３の被加工物２４側先端が削れたときに、電極２３のうち電極チャック２２ｃから下方に延びる部分の長さを調整するため、電極２３を下方に繰り出す作業をいう。電極２３を回転させる機構が従来の電動モータのように電極２３の上部を遮るようになっていれば、繰り出せる電極２３の長さに大きな制限ができてしまうが、本実施形態では、放電ヘッド２２ｂの上方まで電極２３を延ばせることができるので、繰り出せる電極２３の長さを大きく取ることができる。また、図２に示す様に、電極２３が放電ヘッド２２ｂの上部で曲がっておらず、真っ直ぐになっているので、繰り出し時に電極２３が撓んでしまう恐れも軽減される。
【００８４】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。
【００８５】
例えば、上記実施形態においては、回転羽根車５１はボデー基部４１ａに収容されており、ボデー基部４１ａの吸気窓４３を介して受けた空気によって回転するようになっている。しかし、回転羽根車５１はボデー基部４１ａの外に露出していてもよい。この場合、回転羽根車５１は、給気ノズル３４から直接空気を受けて回転することになる。
【００８６】
また例えば、上記実施形態においては、給気ノズル３４のスリット孔４３ａは、電極保持具２２の駆動方向に、吸気窓４３よりも長く伸びており、そのスリット孔４３ａのすべての位置から電極保持具２２に対して平行に空気を放出するようになっている。
【００８７】
しかし、必ずしもこのようになっておらずともよく、例えば、給気ノズル３４のスリット孔３４ａは、駆動方向に、吸気窓４３と同程度またはそれ以下であってもよい。その場合、スリット孔３４ａから電極保持具２２に対して放射状に空気が放出されるようになっていれば、電極保持具２２が駆動方向に移動しても、回転羽根車５１は空気を受けて回転し続けることができる。あるいは、スリット孔３４ａの向きを電極保持具２２の駆動方向の位置変化に合わせて変化させるようになっていても、回転羽根車５１は空気を受けて回転し続けることができる。
【００８８】
また例えば、上記実施形態においては、ボデー４１のボデー基部４１ａの上端には開口部が設けられ、吸気窓４３からボデー基部４１ａに流入して回転羽根車５１を回転させた空気は、ボデー基部４１ａの上端の開口部を通ってボデー基部４１ａの外部に抜け出るようになっている。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよく、ボデー基部４１ａの上方は、例えば蓋で塞がれているようになっていてもよい。この場合、ボデー基部４１ａの側面のうち、吸気窓４３とは離れた位置に排気窓を設け、吸気窓４３からボデー基部４１ａに流入して回転羽根車５１を回転させた空気をその排気窓から抜け出させるようになっていてもよい。またこの場合、ボデー基部４１ａの蓋のうち、回転羽根車５１のスルーホール５１ｆの真上の部分には、電極２３を通すスルーホールを設けてもよい。このようにすることで、蓋があっても電極２３は放電ヘッド２２ｂの上方に真っ直ぐ延びることができる。
【００８９】
また例えば、給気ノズル３４から放出されるのは、圧縮空気以外のガスであってもよい。
【００９０】
また例えば、上記の実施形態において、制御回路６がプログラムを実行することで実現している各機能は、それらの機能を有するハードウェア（例えば回路構成をプログラムすることが可能なＦＰＧＡ）を用いて実現するようになっていてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１ 放電加工機
２１ 超音波モータ
２２ 電極保持具
２２ｂ 放電ヘッド
２２ｃ 電極チャック
２３ 電極
２４ 被加工物
３２ コンプレッサ
３３ 給気チューブ
３４ 給気ノズル
３４ａ スリット孔
３４ｂ エア通路
３４ｃ サージタンク
３４ｄ 圧縮エア噴射部
４１ ボデー
４１ａ ボデー基部
４３ 吸気窓
５１ 回転羽根車
５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ 羽根
５１ｆ、５２ａ スルーホール
５２ センタシャフト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２３）を溶融させて加工する放電加工機であって、
前記電極（２３）を保持する電極保持具（２２）と、
前記電極保持具（２２）を駆動方向に移動させるモータ（２３）と、
前記電極保持具（２２）から分離して配置されると共に、ガスを前記電極保持具（２２）に供給する給気ノズル（３４）と、を備え、
前記電極保持具（２２）は、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを受けて回転することで前記電極（２３）を回転させる回転羽根車（５１）を備え、
前記電極保持具（２２）と前記給気ノズル（３４）とを繋げて給気ノズル（３４）から前記回転羽根車（５１）へとガスを送るためのチューブは設けられておらず、
放電加工の際、前記電極保持具（２２）が前記駆動方向に移動する際、前記回転羽根車（５１）は前記給気ノズル（３４）からガスを受けて回転し続けることを特徴とする放電加工機。
【請求項２】
電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２３）を溶融させて加工する放電加工機であって、
前記電極（２３）を保持する電極保持具（２２）と、
前記電極保持具（２２）を駆動方向に移動させるモータ（２３）と、
前記電極保持具（２２）から分離して配置されると共に、ガスを前記電極保持具（２２）に供給する給気ノズル（３４）と、を備え、
前記電極保持具（２２）は、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを受けて回転することで前記電極（２３）を回転させる回転羽根車（５１）と、前記回転羽根車（５１）を内部に収容するボデー基部（４１ａ）と、を備え、
前記ボデー基部（４１ａ）には、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを前記ボデー基部（４１ａ）の外部から内部に流入させるための吸気窓（４３）が形成されており、
前記給気ノズル（３４）には、前記電極保持具（２２）に向けてガスを放出するスリット孔（３４ａ）が設けられ、
前記吸気窓（４３）は、前記スリット孔（３４ａ）と離れて対面する位置にあり、
前記スリット孔（３４ａ）は、前記電極保持具（２２）の前記駆動方向に、前記吸気窓（４３）よりも長くなっており、
前記吸気窓（４３）と前記スリット孔（３４ａ）とを繋げてスリット孔（３４ａ）から吸気窓（４３）へとガスを送るためのチューブは設けられておらず、
放電加工の際、前記電極保持具（２２）が前記駆動方向に移動するとき、前記吸気窓（４３）は前記スリット孔（３４ａ）と対面したまま前記スリット孔（３４ａ）に沿って移動するようになっていることを特徴とする放電加工機。
【請求項３】
前記給気ノズル（３４）には、
ガスを当該給気ノズル（３４）内に導入するためのエア通路（３４ｂ）と、
前記エア通路（３４ｂ）の当該給気ノズル（３４）内部側の端部と連通するサージタンク（３４ｃ）と、
それぞれ前記サージタンク（３４ｃ）の前記スリット孔（３４ａ）に最も近い側の面の一部分と連通すると共に前記スリット孔（３４ａ）に連通する複数の圧縮エア噴射部（３４ｄ）と、が設けられており、
前記サージタンク（３４ｃ）は、前記エア通路（３４ｂ）よりも容積が大きく、かつ、前記サージタンク（３４ｃ）よりも前記電極保持具（２２）の駆動方向に、前記スリット孔（３４ａ）と同じか又はそれ以上に広がっており、
前記複数の圧縮エア噴射部（３４ｄ）は上下に並び、それぞれが前記サージタンク（３４ｃ）と連通する側から前記スリット孔（３４ａ）に向けて広がり、最終的に前記スリット孔（３４ａ）に連通するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機。
【請求項４】
前記電極保持具（２２）は、前記回転羽根車（５１）に固定されて前記回転羽根車（５１）と同期して同軸に回転する棒形状のセンタシャフト（５２）と、
前記センタシャフト（５２）に固定されると共に前記電極（２３）を保持する電極チャック（２２ｃ）と、を備え、
前記回転羽根車（５１）および前記センタシャフト（５２）の回転中心には、それぞれスルーホール（５１ｆ、５２ａ）が空けられ、
また、電極２３は、回転羽根車５１およびセンタシャフト５２の回転中心にそれぞれ空けられて互いに連通するスルーホール（５１ｆ、５２ａ）が空けられ、前記電極（２３）これらスルーホール（５１ｆ、５２ａ）を通って前記被加工物（２４）の方向に延びるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の放電加工機。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の放電加工機に対して燃料噴射ノズルのノズルボディを構成する被加工物（２４）を設置する工程と、
前記放電加工機を用いて前記被加工物（２４）に噴孔を空ける工程と、を備えたノズルボディの製造方法。
【請求項１】
電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２３）を溶融させて加工する放電加工機であって、
前記電極（２３）を保持する電極保持具（２２）と、
前記電極保持具（２２）を駆動方向に移動させるモータ（２３）と、
前記電極保持具（２２）から分離して配置されると共に、ガスを前記電極保持具（２２）に供給する給気ノズル（３４）と、を備え、
前記電極保持具（２２）は、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを受けて回転することで前記電極（２３）を回転させる回転羽根車（５１）を備え、
前記電極保持具（２２）と前記給気ノズル（３４）とを繋げて給気ノズル（３４）から前記回転羽根車（５１）へとガスを送るためのチューブは設けられておらず、
放電加工の際、前記電極保持具（２２）が前記駆動方向に移動する際、前記回転羽根車（５１）は前記給気ノズル（３４）からガスを受けて回転し続けることを特徴とする放電加工機。
【請求項２】
電極（２３）と被加工物（２４）との間に電圧を印加することで放電を発生させ、その放電によって被加工物（２３）を溶融させて加工する放電加工機であって、
前記電極（２３）を保持する電極保持具（２２）と、
前記電極保持具（２２）を駆動方向に移動させるモータ（２３）と、
前記電極保持具（２２）から分離して配置されると共に、ガスを前記電極保持具（２２）に供給する給気ノズル（３４）と、を備え、
前記電極保持具（２２）は、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを受けて回転することで前記電極（２３）を回転させる回転羽根車（５１）と、前記回転羽根車（５１）を内部に収容するボデー基部（４１ａ）と、を備え、
前記ボデー基部（４１ａ）には、前記給気ノズル（３４）から供給されるガスを前記ボデー基部（４１ａ）の外部から内部に流入させるための吸気窓（４３）が形成されており、
前記給気ノズル（３４）には、前記電極保持具（２２）に向けてガスを放出するスリット孔（３４ａ）が設けられ、
前記吸気窓（４３）は、前記スリット孔（３４ａ）と離れて対面する位置にあり、
前記スリット孔（３４ａ）は、前記電極保持具（２２）の前記駆動方向に、前記吸気窓（４３）よりも長くなっており、
前記吸気窓（４３）と前記スリット孔（３４ａ）とを繋げてスリット孔（３４ａ）から吸気窓（４３）へとガスを送るためのチューブは設けられておらず、
放電加工の際、前記電極保持具（２２）が前記駆動方向に移動するとき、前記吸気窓（４３）は前記スリット孔（３４ａ）と対面したまま前記スリット孔（３４ａ）に沿って移動するようになっていることを特徴とする放電加工機。
【請求項３】
前記給気ノズル（３４）には、
ガスを当該給気ノズル（３４）内に導入するためのエア通路（３４ｂ）と、
前記エア通路（３４ｂ）の当該給気ノズル（３４）内部側の端部と連通するサージタンク（３４ｃ）と、
それぞれ前記サージタンク（３４ｃ）の前記スリット孔（３４ａ）に最も近い側の面の一部分と連通すると共に前記スリット孔（３４ａ）に連通する複数の圧縮エア噴射部（３４ｄ）と、が設けられており、
前記サージタンク（３４ｃ）は、前記エア通路（３４ｂ）よりも容積が大きく、かつ、前記サージタンク（３４ｃ）よりも前記電極保持具（２２）の駆動方向に、前記スリット孔（３４ａ）と同じか又はそれ以上に広がっており、
前記複数の圧縮エア噴射部（３４ｄ）は上下に並び、それぞれが前記サージタンク（３４ｃ）と連通する側から前記スリット孔（３４ａ）に向けて広がり、最終的に前記スリット孔（３４ａ）に連通するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の放電加工機。
【請求項４】
前記電極保持具（２２）は、前記回転羽根車（５１）に固定されて前記回転羽根車（５１）と同期して同軸に回転する棒形状のセンタシャフト（５２）と、
前記センタシャフト（５２）に固定されると共に前記電極（２３）を保持する電極チャック（２２ｃ）と、を備え、
前記回転羽根車（５１）および前記センタシャフト（５２）の回転中心には、それぞれスルーホール（５１ｆ、５２ａ）が空けられ、
また、電極２３は、回転羽根車５１およびセンタシャフト５２の回転中心にそれぞれ空けられて互いに連通するスルーホール（５１ｆ、５２ａ）が空けられ、前記電極（２３）これらスルーホール（５１ｆ、５２ａ）を通って前記被加工物（２４）の方向に延びるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の放電加工機。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の放電加工機に対して燃料噴射ノズルのノズルボディを構成する被加工物（２４）を設置する工程と、
前記放電加工機を用いて前記被加工物（２４）に噴孔を空ける工程と、を備えたノズルボディの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１０４７３５（Ｐ２０１１−１０４７３５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６３７４５（Ｐ２００９−２６３７４５）
【出願日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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