JP2004043931A - Corrugated horn and its manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【技術分野】
本発明は、コルゲートホーンの製造方法及びコルゲートホーンに関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】
コルゲートホーンは、主に電磁波の放射、受信に用いられているが、基本的には、中空円錐形状の内面に、同心状に微細な凹凸からなるコルゲート歯を多数形成してなっている。
【0003】
このような微細なコルゲート歯を内面に有するコルゲートホーンは従来、次のように作られている。目的とする(製品としての)コルゲートホーンと雄雌の関係をなす母型を作成し、このコルゲートホーン母型の周囲に、Cu層を電鋳加工によって形成する。次に、コルゲートホーン母型だけを溶融除去してCuからなるコルゲートホーン金属材料を取り出すと、その内面には一次的にコルゲート歯が形成されている。さらに、この一次的に形成されているコルゲート歯の表面に、Au層をメッキによって形成し、コルゲート歯の表面精度を高める。
【0004】
このようなコルゲートホーンでは、使用波長が短波長になるにつれ(例えば波長がミリからサブミリオーダになるにつれ)、コルゲート歯のピッチと深さが一層微細化している。例えば、コルゲート歯のピッチと深さが数十μmと微細化すると、Cu層によって一次的に形成されているコルゲート歯に沿わせてAu層をメッキするとき、Auが微細な凹部内に十分進入せず、必要な精度が得られないことが判明してきた。
【0005】
【発明の目的】
本発明は、コルゲートホーンの製造方法についての以上の問題意識に基づき、正確なコルゲート歯形状を有するコルゲートホーンの製造方法を得ることを目的とする。また本発明は、そのような正確なコルゲート歯形状を有するコルゲートホーンを得ることを目的とする。
【0006】
【発明の概要】
本発明は、従来アルミ母型外周に電鋳加工によってCuを積層してコルゲートホーン形状を作成し、その後コルゲート歯内面にAuをメッキしている工程を改め、アルミ母型に直接Auを電鋳加工すれば、アルミ母型の微細なコルゲート歯内に十分Auが進入し、アルミ母型の正確な形状が再現できると事実に着目してなされたものである。
【0007】
すなわち、本発明方法は、AlまたはAl合金からなる母型材料の外周面に、機械加工により同心状の微細な凹凸からなるコルゲーション歯を形成してコルゲートホーン母型を作成するステップと;このコルゲートホーン母型の周囲に、電鋳加工によってAu単層からなるコルゲートホーン金属材料を形成するステップと;コルゲートホーン母型を溶融除去してAu単層からなるコルゲートホーンを取り出すステップと;を有することを特徴としている。
【0008】
本発明方法は、特にコルゲートホーン母型が、円錐状のコルゲート歯形成部分と、この円錐状コルゲート歯形成部分の小径側に連続させて形成した円柱状部と、断面形状が円形から矩形に滑らかに変化する丸角変換部と、断面矩形の角軸部とを有する場合に好適である。円柱状部、丸角変換部及び角軸部(コルゲートホーンとしては、中空円錐状部の小径部側に連続させて形成した円筒部、断面形状が円形から矩形に滑らかに変化する丸角変換筒部及び断面矩形の角筒部)もまた小径化しており、これらをコルゲートホーン母型本体と一体に成形することにより、高い同心性を確保することができる。
【0009】
本発明の別の態様としては、Au層上にさらに電鋳加工によってCu層を形成するステップを有してもよい。
【0010】
本発明方法によって形成したコルゲートホーンは、Auのみからなることを特徴としている。このコルゲートホーンは、中空円錐状部の小径部側に連続させて形成した円筒部と、断面形状が円形から矩形に滑らかに変化する丸角変換筒部と、断面矩形の角筒部とをさらに有する形態とすることができる。
【0011】
コルゲートホーン母型を溶融する薬液は、AlまたはAl合金は溶融除去し、Auは溶融しない薬液から選択する。具体的には、コルゲートホーン金属材料がAuのみからなる場合には硝酸が好ましく、Au上に他の金属をさらに積層する場合にはクロム酸を用いることが好ましい。
【0012】
【発明の実施形態】
以下図示実施形態について本発明を説明する。図1ないし図3は、本発明方法の第一の実施形態を示している。この実施形態は、図1に示すように、Al合金からなるブランク材料11を巨視的には円錐状でその外周面に微視的には微小なコルゲート歯(凸)12aを有するコルゲートホーン母型(凸型)12に精密に加工する機械加工工程、図3に示すように、このコルゲートホーン母型12をAu電鋳槽20内に入れてその表面にAu層13(コルゲートホーン10)を形成するAu電鋳加工工程、及びAu電鋳加工の終了した素材をAu電鋳槽20から取り出し、図4に示すように、母型溶融除去薬液槽21内に入れて、中心のコルゲートホーン母型12を溶かして除去する溶融除去工程からなっている。
【0013】
コルゲートホーン母型12は、この実施形態では、コルゲート歯12aを有する円錐状のコルゲート歯形成部分12Aと、この円錐状コルゲート歯形成部分12Aの小径側に連続させて形成した円柱状部12Bと、断面形状が円形から矩形に滑らかに変化する丸角変換部12Cと、断面矩形の角軸部12Dとを有している。コルゲートホーン母型12をAlまたはAl合金から形成する理由は、その優れた被削性にある。微細なコルゲート歯12aを正確な形状に機械加工するには、Alが最も好ましい材料である。
【0014】
従って、このコルゲートホーン母型12の外周に電鋳加工によって形成されたAu層13(コルゲートホーン10)の内面には、図2に示すように、円錐状コルゲート歯形成部分12A(コルゲート歯12a)の形状に対応するコルゲート歯(凹)13aを有する中空円錐状部13A、この中空円錐状部13Aの小径部側に連続する、円柱状部12Bに対応する円筒部13Bと、断面形状が円形から矩形に滑らかに変化する、丸角変換部12Cに対応する丸角変換筒部13Cと、角軸部12Dに対応する断面矩形の角筒部13Dとが形成される。
【0015】
このコルゲートホーン10(コルゲートホーン母型12)の中空円錐状部13A(円錐状コルゲート歯形成部分12A)、コルゲート歯13a(コルゲート歯12a)、円筒部13B(円柱状部12B)、丸角変換筒部13C(丸角変換部12C)、角筒部13D(角軸部12D)の具体的な寸法例を上げると、中空円錐状部13A(円錐状コルゲート歯形成部分12A)の大径側端部の直径が10mm、小径部側の直径(円筒部13B(円柱状部12B)の直径)が0.6mmφ、角筒部13D(角軸部12D)が0.1×0.2mm、コルゲート歯12aのピッチが80μm、深さが200μm程度である。コルゲート歯12aの深さは、円錐状コルゲート歯形成部分12Aの大径部側に向けて徐々に減少する。
【0016】
母型溶融除去薬液槽21内には、Alコルゲートホーン母型12を溶かすことができる薬液、例えばクロム酸が入れられている。電鋳加工は、周知のように、電鋳槽中に、Alコルゲートホーン母型(被電鋳金属材料)と、電鋳金属材料(Au)からなるプラス電極22とを挿入し、被電鋳金属材料をマイナス極に接続して行なわれる。
【0017】
以上のコルゲートホーン10はAu層のみからなり、その内面のコルゲート歯13aは、コルゲートホーン母型12のコルゲート歯12a上に直接電鋳されていて微細なコルゲート歯12aの間に正確に進入している。このため、形状の正確なコルゲート歯13aを有するコルゲートホーン10が得られる。勿論、Au層13の電鋳工程では、Auの厚さをAu単独でコルゲートホーンとしての強度を有する厚さとする。
【0018】
Au層13上には別工程で、Cu層14を同様に電鋳加工し、Au層13とCu層14の二層構造のコルゲートホーン10とすることもできる。この実施形態は、図3のAu電鋳加工工程でAu層13を付着形成したAlコルゲートホーン母型12を、図6に示すようにCu電鋳槽23に入れて、Au層13上に、Cu層14を同様に電鋳加工する工程を付加すればよい。図4のコルゲートホーン母型12を溶融させる工程は同様に行う。この態様は、AuとCuの熱膨張係数の差が問題にならないような使用環境下で使用されるコルゲートホーン10をより安価に製造するために好適である。
【0019】
以上のコルゲートホーン10は、一般的な使用態様では、中空円錐状部13Aの大径側の端部を大気に開放し、角筒部13Dの端部にはディテクターが装着される。
【0020】
以上の実施例は、形状の単純なコルゲートホーンに本発明を適用したものであるが、本発明は、外周面に微細なコルゲート歯を有するコルゲートホーンであれば、すべてのコルゲートホーンの製造に適用できる。
【0021】
【発明の効果】
以上のように本発明方法によれば、形状精度が高いコルゲートホーンを得ることができ、特に、波長がミリからサブミリオーダの電磁波用のコルゲートホーンの製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】コルゲートホーン母型の形状例を示す断面図である。
【図2】図1のコルゲートホーン母型を用いる本発明方法の電鋳加工状態を示す図である
【図3】電鋳加工の終了後、コルゲートホーン母型を溶かす工程を示す図である。
【図4】図2の製造方法で製造したコルゲートホーンの断面図である。
【図5】本発明方法の別の電鋳加工状態を示す図である。
【図6】図4の製造方法で製造したコルゲートホーンの断面図である。
【符号の説明】
10 コルゲートホーン
11 Alブランク材料
12 コルゲートホーン母型
12A 円錐状コルゲート歯形成部分
12B 円柱状部
12C 丸角変換部
12D 角軸部
12a コルゲート歯(凸)
13 Au層
13A 中空円錐状部(体)
13B 円筒部
13C 丸角変換筒部
13D 角筒部
13a コルゲート歯(凹)
14 Cu層
20 Au電鋳槽
21 母型溶融除去薬液槽
22 電極
23 Cu電鋳層[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a method for manufacturing a corrugated horn and a corrugated horn.
[0002]
[Prior art and its problems]
The corrugated horn is mainly used for radiating and receiving electromagnetic waves, but basically has a large number of corrugated teeth formed of concentric fine irregularities on the inner surface of a hollow conical shape.
[0003]
Conventionally, a corrugated horn having such fine corrugated teeth on its inner surface is manufactured as follows. A target mold (a product) having a male-female relationship with a corrugated horn is prepared, and a Cu layer is formed around the corrugated horn matrix by electroforming. Next, when only the corrugated horn matrix is melted and removed to take out a corrugated horn metal material made of Cu, corrugated teeth are formed on the inner surface thereof. Further, an Au layer is formed on the surface of the primarily formed corrugated tooth by plating to enhance the surface accuracy of the corrugated tooth.
[0004]
In such a corrugated horn, the pitch and depth of the corrugated teeth are becoming finer as the wavelength used becomes shorter (for example, as the wavelength goes from millimeters to sub-millimeters). For example, when the pitch and depth of the corrugated teeth are reduced to several tens of μm, when the Au layer is plated along the corrugated teeth formed primarily by the Cu layer, the Au sufficiently penetrates into the fine concave portions. Without this, it has been found that the required accuracy cannot be obtained.
[0005]
[Object of the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a corrugated horn having an accurate corrugated tooth shape based on the above awareness of the problem of the method for manufacturing a corrugated horn. Another object of the present invention is to obtain a corrugated horn having such an accurate corrugated tooth shape.
[0006]
Summary of the Invention
According to the present invention, a conventional process of forming a corrugated horn shape by laminating Cu on the outer periphery of an aluminum matrix by electroforming and then plating Au on the inner surface of the corrugated tooth is improved, and electroforming Au directly on the aluminum matrix. It has been made by paying attention to the fact that if processed, Au sufficiently penetrates into the fine corrugated teeth of the aluminum matrix, and the accurate shape of the aluminum matrix can be reproduced.
[0007]
That is, the method of the present invention comprises the steps of forming corrugated teeth having concentric fine irregularities by machining on an outer peripheral surface of a matrix material made of Al or an Al alloy to form a corrugated horn matrix; Forming a corrugated horn metallic material composed of a single Au layer around the horn matrix by electroforming; and removing a corrugated horn composed of a single Au layer by melting and removing the corrugated horn matrix. It is characterized by.
[0008]
In the method of the present invention, in particular, the corrugated horn matrix has a conical corrugated tooth forming portion, a cylindrical portion continuously formed on the small diameter side of the conical corrugated tooth forming portion, and a cross-sectional shape that is smooth from circular to rectangular. This is suitable for a case having a round-angle conversion section that changes to a square shape and a square axis section having a rectangular cross section. Column-shaped part, round-corner conversion part and square shaft part (corrugated horn is a cylindrical part formed continuously to the small diameter side of the hollow conical part, round-corner conversion cylinder whose cross-sectional shape changes smoothly from circular to rectangular Section and a rectangular tube section having a rectangular cross section) are also reduced in diameter, and by forming them integrally with the corrugated horn matrix main body, high concentricity can be secured.
[0009]
Another embodiment of the present invention may include a step of forming a Cu layer on the Au layer by electroforming.
[0010]
The corrugated horn formed by the method of the present invention is characterized in that it is made of only Au. This corrugated horn further includes a cylindrical portion formed continuously with the small-diameter portion side of the hollow conical portion, a round-angle conversion cylindrical portion whose cross-sectional shape smoothly changes from circular to rectangular, and a rectangular cylindrical portion having a rectangular cross-section. Can be provided.
[0011]
As a chemical solution for melting the corrugated horn matrix, Al or an Al alloy is melted and removed, and Au is selected from a chemical solution that does not melt. Specifically, when the corrugated horn metal material is made of only Au, nitric acid is preferable, and when another metal is further laminated on Au, chromic acid is preferably used.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiments. 1 to 3 show a first embodiment of the method of the present invention. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a blank material 11 made of an Al alloy is macroscopically conical and has a corrugated tooth (convex) 12a microscopically on its outer peripheral surface. (Machining process) for precisely processing the (convex mold) 12, as shown in FIG. 3, this
[0013]
In this embodiment, the
[0014]
Therefore, as shown in FIG. 2, a conical corrugated
[0015]
Hollow
[0016]
A chemical solution capable of dissolving the Al corrugated
[0017]
The above-mentioned
[0018]
In another step, the
[0019]
In the above-described
[0020]
In the above embodiment, the present invention is applied to a corrugated horn having a simple shape, but the present invention is applied to the manufacture of all corrugated horns as long as the corrugated horn has fine corrugated teeth on the outer peripheral surface. it can.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of the present invention, a corrugated horn having high shape accuracy can be obtained, and is particularly suitable for manufacturing a corrugated horn for electromagnetic waves having a wavelength of millimeter to submillimeter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the shape of a corrugated horn matrix.
FIG. 2 is a view showing an electroforming state of the method of the present invention using the corrugated horn matrix of FIG. 1; FIG. 3 is a view showing a step of melting the corrugated horn matrix after completion of the electroforming.
FIG. 4 is a sectional view of a corrugated horn manufactured by the manufacturing method of FIG. 2;
FIG. 5 is a view showing another electroforming state of the method of the present invention.
6 is a sectional view of a corrugated horn manufactured by the manufacturing method of FIG.
[Explanation of symbols]
13
14
Claims (5)
このコルゲートホーン母型の周囲に、電鋳加工によってAu単層からなるコルゲートホーン金属材料を形成するステップと;
上記コルゲートホーン母型を溶融除去してAu単層からなるコルゲートホーンを取り出すステップと;
を有することを特徴とするコルゲートホーンの製造方法。Forming corrugated teeth formed of concentric fine irregularities on the outer peripheral surface of a matrix material made of Al or an Al alloy by machining to form a corrugated horn matrix;
Forming a corrugated horn metallic material composed of a single Au layer around the corrugated horn matrix by electroforming;
Melting the corrugated horn matrix to remove a corrugated horn composed of a single Au layer;
A method for producing a corrugated horn, comprising:
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