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Diese Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung, die einen elektrischen Strom zwischen Elektroden und einem Arbeitsstück über ein Elektrolyt leitet, und dadurch das Arbeitsstück löst und bearbeitet.
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Das Bohren von schwer zu schneidenden Materialien wird allgemeinhin durch ein elektrochemisches Bearbeitungsverfahren oder ein elektrisches Entladungsbearbeitungsverfahren durchgeführt. Insbesondere ist vorzuziehen, elektrochemische Bearbeitungsverfahren zu verwenden, wenn das Bohren bezüglich der schwer zu schneidenden Materialien mit einem hohen Streckungsverhältnis durchgeführt wird.
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Im Übrigen ist z.B. ein Kühlungsloch zum Zirkulieren eines Kühlmittels in einer Turbinenschaufel einer Gasturbine vorgesehen, um die Turbinenschaufel zu kühlen. Damit eine Kühlungseffizienz basierend auf dem Kühlungsloch erhöht wird, ist die Form des Kühlungslochs entlang einer geometrischen Form der Turbinenschaufel vorzugsweise gekrümmt. Allerdings ist das herkömmliche elektrochemische Bearbeitungsverfahren für die Turbinenschaufel geeignet, um ein gerades Loch auszubilden, aber es ist schwierig, ein Bearbeitungsloch mit einer gekrümmten Form, d.h. ein gekrümmtes Loch, auszubilden.
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In JP H07- 51 948 A ist eine Bearbeitungsvorrichtung für ein gekrümmtes Loch offenbart, die konstruiert ist, um ein gekrümmtes Loch zu bearbeiten. In der Bearbeitungsvorrichtung für ein gekrümmtes Loch ist eine Oberfläche eines Elektrodenwerkzeugs zum Bearbeiten teilweise entfernt und mit einem isolierenden Element bedeckt, und dadurch ist eine Differenz bezüglich einer Bearbeitungsgröße an einer Umfangsposition des Elektrodenwerkzeugs zum Bearbeiten gegeben. D.h., eine zwischen dem Arbeitsstück und dem Elektrodenwerkzeug zum Bearbeiten erzeugte Stromdichte ist an einem Abschnitt erhöht, der nicht mit dem isolierenden Element bedeckt ist, und dadurch ist ein elektrisches Feld an dem Elektrodenwerkzeug zum Bearbeiten ungleichmäßig verteilt. Deshalb ist die Bearbeitungsgröße an dem Abschnitt, an welchem die Stromdichte erhöht ist, erhöht, und das Elektrodenwerkzeug zum Bearbeiten bewegt sich zu einer Seite, an welcher die Bearbeitungsgröße groß ist. Dadurch wird das gekrümmte Loch ausgebildet.
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Aus der
DE 10 2004 060 290 A1 ist ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Leiter, der entlang seiner Längsachse von einem sich zeitlich verändernden Strom durchflossen wird und durch eine obere Führung und eine untere Führung geführt wird, zwischen denen ein Magnetfeld erzeugt wird, wobei sich die obere Führung in einem Abstand oberhalb des Magnetfelds und die untere Führung in einem Abstand unterhalb des Magnetfelds befindet.
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Aus der
JP 2012 -
35 369 A ist eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung bekannt, bei der ein Elektrolyt aus einem Ende eines rohrförmigen Elektrodenstabs fließen kann, der einem Werkstück gegenüberliegt, und eine Gleichspannung an einen Teil zwischen dem Ende des Elektrodenstabs und dem Werkstück angelegt wird, um das Werkstück zu bohren. Die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von Griffabschnitten zum Halten der Mehrzahl von Elektrodenstäben, einen Drehmechanismus, der eine axiale Drehkraft wechselseitig synchron auf die Mehrzahl von Griffabschnitten ausüben kann, selbst wenn die Mehrzahl von Griffabschnitten nichtlinear angeordnet ist, und eine Antriebsquelle zum Antreiben des Drehmechanismus.
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Allerdings kann gemäß der in JP H07- 51 948 A beschriebenen Technik, da eine Fortbewegungsrichtung gemäß einer Differenz der Bearbeitungsgröße zwischen dem Abschnitt der Oberfläche des Elektrodenwerkzeugs zum Bearbeiten, welcher mit dem isolierendem Element bedeckt ist, und dem Abschnitt, der dies nicht ist, entschieden wird, eine Richtung, in welcher das gekrümmte Loch ausgebildet wird, nicht beliebig eingestellt werden. D.h., da sowohl ein Gebiet des Abschnitts der Oberfläche des Elektrodenwerkzeugs zum Bearbeiten, welches mit dem isolierenden Element bedeckt ist, als auch ein Gebiet des Abschnitts, welches dies nicht ist, fixiert sind, kann die Differenz der Bearbeitungsgröße nicht eingestellt werden, und das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form ist nicht leicht auszubilden. Außerdem kann gemäß der in Patentschrift 1 beschriebenen Technik eine Änderung der ungleichmäßigen Verteilung des elektrischen Felds durch eine Verschlechterung erzeugt werden, die aus der Verwendung des Elektrodenwerkzeugs zum Bearbeiten resultiert. Unter diesem Gesichtspunkt ist es auch schwierig, das gekrümmte Loch mit der gewünschten Form auszubilden.
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Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung vorzusehen, die ein gekrümmtes Loch mit einer gewünschten Form leicht ausbilden kann.
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Gemäß dieser Erfindung ist eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, 5, 6, 7 oder 8 vorgesehen, welche unter anderem Folgendes umfasst: eine Elektrode, die konfiguriert ist, um eine Form auszubilden, welche eine verlängerte Rohrform ist, und die aus einem flexiblen leitfähigen Material gebildet ist, und in welcher ein Elektrolyt von einer Basisendseite derselben zu einer distalen Endseite derselben zirkuliert; eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, um elektrischen Strom zu der Elektrode in einer Erstreckungsrichtung, in welcher sich die Elektrode erstreckt, fließen zu lassen; und eine Einheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds, die konfiguriert ist, um ein magnetisches Feld bezüglich der Elektrode in einer die Erstreckungsrichtung schneidenden Richtung anzuwenden.
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Gemäß der elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung wird das Bearbeitungsloch ausgebildet, während ein Arbeitsstück durch elektrischen Strom gelöst wird, der zwischen einer Elektrode und dem Arbeitsstück über ein Elektrolyt geleitet wird und aus einem distalen Ende der Elektrode herausfließt.
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In diesem Fall wird ein magnetisches Feld durch die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds auf die Elektrode angewendet, und eine Lorentzkraft wirkt auf die geladenen Teilchen in dem durch die Elektrode fließenden elektrischen Strom. Demzufolge wird die Elektrode in einer Richtung gebogen, in welcher die magnetische Kraft angewendet wird und der elektrische Strom fließt, und das Bearbeitungsloch wird als ein gekrümmtes Loch ausgebildet. Somit kann eine Biegerichtung bezüglich der Intensität der magnetischen Kraft und der Richtung der angewendeten magnetischen Kraft eingestellt werden.
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Außerdem umfasst gemäß dem Patentanspruch 1 die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds mindestens ein Paar von Magneten, die einander zugewandt angeordnet sind.
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Wenn das magnetische Feld auf die die Erstreckungsrichtung der Elektrode schneidenden Richtung durch die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds zuverlässig angewendet wird, kann die Elektrode gebogen werden, um das Bearbeitungsloch in ein gekrümmtes Loch mit einer gewünschten Form leicht auszubilden.
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Gemäß dem Patentanspruch 1 umfasst die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung außerdem einen ersten Bewegungsmechanismus, der konfiguriert ist, um die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds in einer Richtung zu bewegen, die einander zugewandte Richtungen des Paars von Magneten schneidet.
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Aufgrund des ersten Bewegungsmechanismus kann die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds zu einer Position korrespondierend zu einer Position der Elektrode bewegt werden, um die magnetische Kraft zuverlässig auf die Elektrode anzuwenden. Demgemäß kann die Elektrode zuverlässig gebogen werden, um das Bearbeitungsloch in das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form leicht auszubilden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung außerdem einen Rotationsmechanismus umfassen, der konfiguriert ist, um die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds, die um eine Achse zu drehen ist, die sich in einer Richtung erstreckt, die einander zugewandte Richtungen des Paars von Magneten schneidet, zu bewegen.
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Aufgrund dieses Rotationsmechanismus weist eine Oberfläche des Arbeitsstücks, in welchem das gekrümmte Loch ausgebildet ist, eine gekrümmte Form und somit eine dreidimensionale Form auf. Demgemäß kann, sogar wenn das gekrümmte Loch selbst in der dreidimensionalen Form ausgebildet sein muss, eine Richtung der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds eingestellt werden, um die Elektrode in Einklang mit der Form einer Zielform des gekrümmten Lochs zu biegen. Deshalb wird das magnetische Feld auf die Elektrode angewendet, und das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form kann leicht ausgebildet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung außerdem ein Tragelement umfassen, das konfiguriert ist, um das Paar von Magneten in der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds zu tragen, und eine Ringführung aufweisen, die in einer Ringform um die Achse herum ausgebildet ist, und durch den ersten Bewegungsmechanismus und den Rotationsmechanismus bewegt und gedreht werden kann.
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Auf diese Weise wird das Paar von Magneten durch die ringförmige Ringführung getragen. Dadurch kann, sogar wenn das gekrümmte Loch dreidimensional ausgebildet sein muss, eine Richtung der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds durch den ersten Bewegungsmechanismus und den Rotationsmechanismus so eingestellt werden, dass die Elektrode in Einklang mit einer Zielform des gekrümmten Lochs gebogen wird. Deshalb wird das magnetische Feld zuverlässig auf die Elektrode angewendet, und das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form kann leicht ausgebildet werden.
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Außerdem kann die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds so konfiguriert sein, dass die Vielzahl von Paaren von Magneten, welche angeordnet sind, um die Elektrode dazwischen einzufügen, in einer Ringform so angeordnet ist, dass sie die Elektrode umgibt, und das Paar von Magneten kann Elektroden sein. Die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds kann außerdem eine Magnetfeld-Steuerungseinrichtung umfassen, die eine Größe des durch jedes Paar von Magneten erzeugten magnetischen Felds steuert.
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Auf diese Weise wird die Vielzahl von Paaren von Elektromagneten ringförmig angeordnet, und außerdem kann die Größe des magnetischen Felds über jedes Paar von Elektromagneten durch die Magnetfeld-Steuerungseinrichtung gesteuert werden. D.h., irgendein Paar von Elektroden wird ausgewählt, um das magnetische Feld zu erzeugen, und dadurch kann die Richtung, in welcher das magnetische Feld auf die Elektrode angewendet wird, kontinuierlich eingestellt werden. Demgemäß wird, sogar wenn das gekrümmte Loch dreidimensional ausgebildet sein muss, das magnetische Feld auf die Elektrode in Einklang mit der Zielform des gekrümmten Lochs zuverlässig angewendet, und das gekrümmte Loch mit der gewünschten Form kann leicht ausgebildet werden.
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Gemäß dem Patentanspruch 5 umfasst die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung außerdem einen zweiten Bewegungsmechanismus, der konfiguriert ist, um das Paar von Magneten der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds aufeinander zu und voneinander weg zu bewegen.
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Aufgrund dieses zweiten Bewegungsmechanismus wird die Entfernung zwischen den Magneten eingestellt, wodurch die Intensität des magnetischen Felds eingestellt werden kann, um eine Lorentzkraft mit einer gewünschten Größe zu erhalten, und um die Elektrode zu biegen, um das gekrümmte Loch mit der gewünschten Form leicht auszubilden.
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Außerdem kann die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung eine Strom-Steuerungseinrichtung umfassen, die konfiguriert ist, um eine Größe des elektrischen Stroms zu steuern, der von der Stromversorgungseinheit zu der Elektrode fließt.
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Aufgrund dieser Strom-Steuerungseinrichtung kann eine Größe der Lorentzkraft, die auf die geladenen Teilchen in dem zu der Elektrode fließenden elektrischen Strom wirkt, eingestellt werden, und die Elektrode kann gebogen werden, um das gekrümmte Loch mit der gewünschten Form leicht auszubilden.
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Außerdem kann eine Vielzahl von Elektroden in Intervallen in der Richtung angeordnet sein, welche die Erstreckungsrichtung der Elektrode schneidet, und die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds ist so angeordnet, dass sie das magnetische Feld an unterschiedlichen Positionen in der Erstreckungsrichtung bezüglich jeder der Vielzahl von Elektroden anwendet.
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Auf diese Weise wird, da das magnetische Feld auf jede der Vielzahl von Elektroden an unterschiedlichen Positionen durch die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds angewendet wird, das magnetische Feld nicht von der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds angewendet, welche das magnetische Feld auf die anderen Elektroden anwendet. D.h., die Elektroden können unabhängig voneinander zu demselben Zeitpunkt gebogen werden. Deshalb kann die Vielzahl von gekrümmten Löchern mit einer gewünschten Form zu demselben Zeitpunkt ausgebildet werden.
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Gemäß dem Patentanspruch 6 umfasst die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung außerdem eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Position der Elektrode zu erfassen, sowie eine Positionsversatz-Steuerungseinrichtung, die konfiguriert ist, um eine Differenz zwischen der Position der Elektrode, die durch die Erfassungseinheit erfasst ist, und einer vorbestimmten Ziel-Bearbeitungsposition zu berechnen, und um die Größe des magnetischen Felds so einzustellen, dass die berechnete Differenz verringert wird.
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Aufgrund dieser Positionsversatz-Steuerungseinrichtung kann eine Rückkopplungssteuerung so durchgeführt werden, dass eine Bearbeitungsposition des gekrümmten Lochs ähnlich zu einer Ziel-Bearbeitungsposition ist. Aus diesem Grund kann das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form zuverlässiger ausgebildet werden.
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Gemäß dem Patentanspruch 7 umfasst die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung außerdem einen Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus, wobei der Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus eine Hilfseinheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds umfasst, die konfiguriert ist, um das magnetische Feld in einer Richtung anzuwenden, welche die Erstreckungsrichtung bezüglich der Elektrode schneidet, sowie eine Ablenkungsbetrag-Steuerungseinrichtung, die konfiguriert ist, um einen Ablenkungsbetrag der Elektrode zu berechnen, und um eine Größe des durch die Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds angewendeten magnetischen Felds so einzustellen, dass der berechnete Ablenkungsbetrag verringert wird.
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Wenn das gekrümmte Loch in dem Arbeitsstück bearbeitet wird, während sich die Elektrode zu der distalen Endseite bewegt, kann eine Ablenkung in dem gekrümmten Loch auftreten, und dadurch kann ein sanftes bzw. gleichmäßiges Bearbeiten gestört werden. Hier wird, um die an der Elektrode auftretende Ablenkung zu verringern, die Größe des an der Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds angewendeten magnetischen Felds, d.h. die auf die geladenen Teilchen in dem elektrischen Strom wirkende Lorentzkraft, durch den Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus eingestellt. Somit kann die Elektrode gebogen werden, und das gekrümmte Loch kann leicht bearbeitet werden.
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Gemäß dem Patentanspruch 8 umfasst die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung außerdem einen Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus, wobei der Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus eine Hilfseinheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds umfasst, die konfiguriert ist, um das magnetische Feld in einer Richtung anzuwenden, welche die Erstreckungsrichtung bezüglich der Elektrode schneidet, sowie einen Hin- und Herbewegungsmechanismus, der konfiguriert ist, um die Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds in der Erstreckungsrichtung der Elektroden hin und her zu bewegen.
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Aufgrund dieser Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds wird, wenn die Ablenkung bei der Bearbeitung des gekrümmten Lochs in dem Arbeitsstück auftritt, während sich die Elektrode zu der distalen Endseite bewegt, das magnetische Feld angewendet, während die Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds in der Erstreckungsrichtung der Elektrode durch den Hin- und Herbewegungsmechanismus hin und her bewegt wird. Dadurch kann die Elektrode gebogen werden. Deshalb kann die an der Elektrode auftretende Ablenkung verschoben und verringert werden, und das gekrümmte Loch kann leichter bearbeitet werden.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung kann die Elektrode unter Verwendung der Lorentzkraft, die auf die geladenen Teilchen in dem elektrischen Strom unter Verwendung der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds wirkt, gebogen werden, und das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form kann leicht ausgebildet werden.
- 1 ist eine Vorderansicht, die eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die wesentliche Teile der elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine schematische Draufsicht, die wesentliche Teile der elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 4 ist eine schematische Draufsicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 9 ist eine schematische Vorderansicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 10 ist eine schematische Vorderansicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 11 ist eine schematische Vorderansicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 12 ist eine schematische Vorderansicht, die wesentliche Teile einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Nachstehend wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beschrieben.
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Die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung zum Ausbilden von Bearbeitungslöchern 101 in gekrümmte Löcher bezüglich eines Arbeitsstücks 100. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Arbeitsstück 100 eine Turbinenschaufel einer Gasturbine, und die Bearbeitungslöcher 101 des Arbeitsstücks 100 werden Kühlungslöcher zum Kühlen der Turbinenschaufel.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 Elektroden 3, welche die Bearbeitungslöcher 101 in dem Arbeitsstück 100 ausbilden, eine Stromversorgungseinheit 6, die den Elektroden 3 elektrischen Strom zuführt, eine Einheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds 7, die auf die Elektroden 3 ein magnetisches Feld anwendet, einen Bewegungsmechanismus 4, der die Elektroden 3 vor oder zurück bewegt, und eine Führungseinheit 5, welche die Elektroden 3 führt, wenn die Elektroden 3 vor oder zurück bewegt werden. Außerdem umfasst die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 ein Tragelement 8, das die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 trägt, einen Tragschaft-Bewegungsmechanismus (erster Bewegungsmechanismus) 14 und einen Tragarm-Bewegungsmechanismus (erster Bewegungsmechanismus) 15, welche das Tragelement 8 bewegen.
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Der Bewegungsmechanismus 4 bewegt die Elektroden 3 bezüglich des Arbeitsstücks 100 vor oder zurück. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bewegungsmechanismus 4 an der distalen Endseite 100a der Turbinenschaufel, die das Arbeitsstück 100 darstellt, angeordnet, und ist konfiguriert, um bezüglich des distalen Endes 100a vor oder zurück bewegt zu werden.
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Außerdem führt der Bewegungsmechanismus 4 ein Hin- und Herbewegen der Elektroden 3 durch, beispielsweise unter Verwendung einer Antriebsquelle, wie etwa einen elektrischen Motor (nicht gezeigt). Eine Beschleunigung des Hin- und Herbewegens des Bewegungsmechanismus 4, d.h. eine Ausgabe der Antriebsquelle, wird durch eine Druckkraft-Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) gesteuert. Dadurch kann, wenn der Bewegungsmechanismus 4 die Elektroden 3 vor oder zurück bewegt, d.h. die Elektroden in die Bearbeitungslöcher 101 drückt, eine Druckkraft beliebig eingestellt werden.
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Außerdem weist der Bewegungsmechanismus 4 eine Vielzahl von Greifern 4a auf, welche Basisenden 3b der Elektroden 3 an ihrer Oberfläche an der Seite des Arbeitsstücks 100 greifen.
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Die Greifer 4a sind jeweils aus einem Rohr geformt, dessen Inneres eine hohle Form aufweist. Das Basisende 3b jeder der Elektroden 3 ist in eine Endseite des Greifers 4a eingefügt, und dadurch kann der Greifer 4a die Elektrode 3 greifen. Außerdem ist die andere Endseite jedes der Greifer 4a mit einem Elektrolytströmungsdurchgang (nicht gezeigt) verbunden. Ein Elektrolyt W wird den Greifern 4a über den Elektrolytströmungsdurchgang zugeführt. Eine zugeführte Menge des Elektrolyts W kann durch eine Strömungsraten-Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) beliebig eingestellt werden. Als Elektrolyt W werden z.B. Schwefelsäure, Salpetersäure, eine Kochsalzlösung usw. verwendet.
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Die Führungseinheit 5 ist zwischen dem Bewegungsmechanismus 4 und dem distalen Ende 100a des Arbeitsstücks 100 (eine Ummantelung des distalen Endes der Turbinenschaufel) angeordnet. Die Führungseinheit 5 führt die durch den Bewegungsmechanismus 4 vor oder zurück bewegten Elektroden in einer vorbestimmten Fortbewegungsrichtung bezüglich des distalen Endes 100a des Arbeitsstücks 100. Eine Vielzahl von Führungslöchern 5a, die gegenseitig mit der Seite des Bewegungsmechanismus 4 und der Seite des Arbeitsstücks 100 kommunizieren, ist in die Führungseinheit 5 gebohrt. Jede der Vielzahl von Elektroden 3 ist in diesen Führungslöchern 5a von der Seite des Bewegungsmechanismus 4 zu der Seite des Arbeitsstücks 100 eingefügt. Somit werden in diesem Zustand diese Elektroden 3 durch den Bewegungsmechanismus 4 bewegt. Dadurch können die Elektroden 3 in Abhängigkeit von der Anordnung der Führungslöcher 5a an gewünschten Positionen des distalen Endes 100a des Arbeitsstücks 100 und an gewünschten Winkeln bezüglich des distalen Endes 100a eingefügt werden.
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Die Elektroden 3 bilden die Bearbeitungslöcher 101 (Kühlungslöcher der Turbinenschaufel) in dem Arbeitsstück 100 durch elektrochemisches Bearbeiten aus. Jede Elektrode 3 ist aus einem sich entlang einer Achse erstreckenden Rohr geformt, und ist aus einem flexiblen leitfähigen Material, wie etwa rostfreier Edelstahl, Kupfer, Titan oder dergleichen ausgebildet. Ein hohler Innenumfangsabschnitt der Elektrode 3 (oder das Innere der Elektrode 3) kommuniziert mit einem hohlen Abschnitt des Greifers 4a des Bewegungsmechanismus 4. Dadurch zirkuliert bzw. strömt das für das elektrochemische Bearbeiten vorgesehene Elektrolyt W in dem Inneren der Elektrode 3 von der Seite des Basisendes 3b (oder der Seite des Bewegungsmechanismus 4) zu der distalen Endseite 3a (oder der Seite des Arbeitsstücks 100). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Elektrode 3 aus einem Zylinder (siehe 3) geformt, kann aber aus z.B. einem winkligen Rohr mit einem vieleckigen Querschnitt geformt sein.
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Außerdem ist eine Außenumfangsfläche der Elektrode 3 mit einer Isolierungsschicht (nicht gezeigt) überzogen, die z.B. aus einem Polyesterharz, das eine elektrische Isolierung aufweist, ausgebildet ist. Die Elektrode 3 ist an einer Endfläche der distalen Endseite 3a derselben freigelegt, und der elektrische Strom kann zwischen der Elektrode 3 und dem Arbeitsstück 100 durch den freigelegten Abschnitt des distalen Endes 3a geleitet werden.
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Die Stromversorgungseinheit 6 ist eine Energieversorgung, die mit den Elektroden 3 durch ein Kabel 6a verbunden ist und den Elektroden 3 elektrischen Strom zuführt, damit der elektrische Strom von den Basisenden 3b zu den distalen Enden 3a der Elektroden 3 fließt.
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Im Folgenden wird die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 und das Tragelement 8, das die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 trägt, beschrieben.
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Wie in 2 und 3 gezeigt ist, wendet die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 ein magnetisches Feld auf die Elektrode 3 in einer Richtung an, die eine Erstreckungsrichtung der Elektrode 3 schneidet. Außerdem weist die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 die Elektrode 3 und ein Paar von Magneten 9 auf, die einander gegenüberliegend so angeordnet sind, dass das Arbeitsstück 100, in welchem die Elektrode 3 eingefügt ist, dazwischen eingefügt ist. Die Magnete 9 können Elektromagnete oder Permanentmagnete sein. Außerdem ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Paar von Magneten 9 an dem distalen Ende 3a der Elektrode 3 angeordnet.
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Hier ist eine Richtung, in welcher das Paar von Magneten 9 gegenüberliegend voneinander angeordnet ist, als eine X-Richtung definiert; eine Richtung, welche senkrecht zu der X-Richtung ist und in einer Richtung verläuft, in welcher sich die Elektrode 3 erstreckt, ist als eine Y-Richtung definiert; und eine Richtung, die senkrecht zu der X- und Y-Richtung ist, ist als eine Z-Richtung definiert.
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Das Tragelement 8 weist eine Plattform 11, die an einer Seite (untere Seite des Raums in 2) in der Y-Richtung angeordnet ist, einen Tragschaft 12, der sich von der Plattform 11 zu der anderen Seite in der Y-Richtung erstreckt, und einen Tragarm 13 auf, der an dem Tragschaft 12 angebracht ist, erstreckt sich zu einer Seite (linke Seite des Raums in 2) in der Z-Richtung und trägt die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7.
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Die Plattform 11 ist eine Basis, welche die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 über den Tragschaft 12 und den Tragarm 13 an einer Seite in der Y-Richtung trägt.
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Der Tragschaft 12 ist aus einer Stange geformt, an der Plattform 11 in der Z-Richtung bewegbar vorgesehen, und trägt den Tragarm 13 an einer Seite in der Z-Richtung.
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Der Tragarm 13 weist ein Paar von Magnetträgern 17, an welchen das Paar von Magneten 9 angebracht ist, und das sich in der X-Richtung so erstreckt, dass sie gegenseitig von dem Paar von Magneten 9 getrennt sind, ein Paar von Armen 18, die sich von Enden jedes der Magnetträger 17 zu der anderen Seite in der Z-Richtung erstrecken, und einen Arm-Verbinder 19 auf, der Enden des Paars von Armen 18 in der X-Richtung an der anderen Seite in der Z-Richtung verbindet. Der Tragarm 13 ist bei Betrachtung in der Y-Richtung aus einem Rahmen geformt.
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Ein Tragschaft-Bewegungsmechanismus 14 ist für die Plattform 11 vorgesehen und ermöglicht, dass sich der Tragschaft 12 in der Z-Richtung bewegt. Außerdem bewegt, obwohl Details des Tragschaft-Bewegungsmechanismus 14 nicht gezeigt sind, der Tragschaft-Bewegungsmechanismus 14 der Tragschaft 12 unter Verwendung z.B. eines Motors oder eines Aktors.
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Ein Tragarm-Bewegungsmechanismus 15 ist für den Trageschaft 12 vorgesehen und ermöglicht, dass sich der Tragarm 13 in der Y-Richtung bewegt. Außerdem bewegt, obwohl Details des Tragarm-Bewegungsmechanismus 15 nicht gezeigt sind, der Tragarm-Bewegungsmechanismus 15 den Tragarm 13 unter Verwendung z.B. eines Motors oder eines Aktors.
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In dieser elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 1 strömt das Elektrolyt W aus dem distalen Ende 3a der Elektrode 3, der elektrische Strom wird zwischen der Elektrode 3 und dem Arbeitsstück 100 über das Elektrolyt W geleitet, und die Bearbeitungslöcher 101 werden in dem Arbeitsstück 100 ausgebildet, während das Arbeitsstück 100 gelöst wird. In diesem Fall wird das magnetische Feld auf die Elektrode 3 in der X-Richtung durch die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 angewendet, eine Lorentzkraft F wirkt auf geladene Teilchen in dem zu der Elektrode 3 fließenden elektrischen Strom, und die Elektrode 3 wird in der Z-Richtung gebogen (s. eine Punkt-Strich-Linie in 2) .
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Somit wirkt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kraft in der von dem Tragschaft 12 getrennten Richtung, die eine Seite in der Z-Richtung ist, und die Elektrode 3 wird in dieser Richtung gebogen. Dadurch kann das als das Bearbeitungsloch 101 dienende gekrümmte Loch in dem Arbeitsstück 100 ausgebildet werden.
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Außerdem wird sowohl die Intensität des magnetischen Felds als auch die Richtung, in welcher das magnetische Feld angewendet wird, eingestellt. Dadurch können eine Biegefestigkeit und eine Biegerichtung der Elektrode 3 eingestellt werden.
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Außerdem weist die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 das Paar von Magneten 9 auf. Da das Paar von Magneten 9 einander gegenüberliegend angeordnet ist und die Elektrode 3 dazwischen eingefügt ist, kann das magnetische Feld in der Richtung, welche die Erstreckungsrichtung der Elektrode 3 schneidet, d.h. in der X-Richtung, zuverlässig angewendet werden, und die Elektrode 3 kann gebogen werden, um das Bearbeitungsloch 101 als das gewünschte gekrümmte Loch leicht auszubilden.
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Außerdem kann die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 zu der Position korrespondierend zu der Position der Elektrode 3 durch den Tragschaft-Bewegungsmechanismus 14 und den Tragarm-Bewegungsmechanismus 15 so bewegt werden, dass das magnetische Feld auf die Elektrode 3 zuverlässig angewendet wird. Aus diesem Grund kann die Elektrode 3 zuverlässiger gebogen werden.
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Gemäß der elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung kann die Elektrode 3 unter Verwendung der auf die geladenen Teilchen durch die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 angewendeten Lorentzkraft F gebogen werden, und das gekrümmte Loch mit der gewünschten Form und als das Bearbeitungsloch 101 in dem Arbeitsstück 100 dienende Loch kann leicht ausgebildet werden.
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Die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 muss nicht das Paar von Magneten 9 aufweisen. Beispielsweise kann die Einheit 7 zum Erzeugen des magnetischen Felds einen Magneten 9 aufweisen.
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Außerdem müssen der Tragschaft-Bewegungsmechanismus 14 und der Tragarm-Bewegungsmechanismus 15 nicht notwendigerweise vorgesehen sein.
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Im Folgenden wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 21 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass dieselben Komponenten wie in dem ersten Ausführungsbeispiel dieselben Bezugszeichen oder Symbole aufweisen, und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
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Außerdem ist das vorliegende Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel darin verschieden, dass die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 21 außerdem einen Magnetbewegungsmechanismus (zweiter Bewegungsmechanismus) 23 umfasst, der Positionen eines Paars von Magneten 9 in einer Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 einstellen kann.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist der Magnetbewegungsmechanismus 23 für einen Arm-Verbinder 19 an einem Tragelement 28 vorgesehen und ermöglicht, dass sich der Arm-Verbinder 29 in einer X-Richtung ausdehnt oder zusammenzieht. Obwohl Details des Magnetbewegungsmechanismus 23 nicht gezeigt sind, weist der Magnetbewegungsmechanismus 23 z.B. einen Motor oder einen Aktor auf und dehnt oder zieht den Arm-Verbinder 29 aus bzw. zusammen, wodurch sich das Paar von Magneten 9 in der X-Richtung zueinander bewegt oder voneinander entfernt.
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Gemäß dieser elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 21 wird bewirkt, dass sich das Paar von Magneten 9 durch den Magnetbewegungsmechanismus 23 aufeinander zu bewegt, und dadurch wird eine Entfernung von der zwischen dem Paar von Magneten 9 angeordneten Elektrode 3 verringert.
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Hier ist eine auf geladene Teilchen in einem elektrischen Strom der Elektrode 3 wirkende Lorentzkraft F proportional zu einer Größe eines angewendeten magnetischen Felds. Demgemäß wird, falls die Entfernung zwischen dem Magnet 9 und der Elektrode 3 verringert wird, das magnetische Feld gestärkt, und somit wird die Lorentzkraft F vergrößert, um eine größere Kraft auf die Elektrode 3 auszuüben. Dadurch kann ein Biegegrad der Elektrode 3 erhöht werden.
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Andererseits wird das Paar von Magneten 9 durch den Magnetbewegungsmechanismus 23 voneinander getrennt. Die Entfernung zwischen jedem des Paars von Magneten 9 und der Elektrode 3 wird erhöht, und das magnetische Feld wird verringert. Deshalb wird die Lorentzkraft F verringert und die auf die Elektrode 3 wirkende Kraft wird verringert. Der Biegegrad der Elektrode 3 kann verringert werden.
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Im Folgenden wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 31 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass dieselben Komponenten wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel dieselben Bezugszeichen oder Symbole aufweisen, und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist von dem ersten Ausführungsbeispiel darin verschieden, dass die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels als eine Basisanordnung verwendet wird, die Y- und Z-Richtung senkrecht zu der X-Richtung, in welcher das Paar von Magneten 9 in der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 einander gegenüberliegen, als Rotationsachsen verwendet werden, und ein Rotationmechanismus 33, der das Paar von Magneten 9 drehen kann, außerdem vorgesehen ist.
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Wie in 5 gezeigt ist, dreht der Rotationsmechanismus 33 einen Tragschaft 12 in einem Tragelement 8, wodurch ein Tragarm 13 entlang dem Tragschaft 12 unter Verwendung der Y-Richtung als die Rotationsachse gedreht wird. Außerdem dreht der Rotationsmechanismus 33 den Tragarm 13 relativ zu dem Tragschaft 12 an einem Anbringungsabschnitt zwischen dem Tragarm 13 und dem Tragschaft 12 unter Verwendung der Z-Richtung als die Rotationsachse. Obwohl Details des Rotationsmechanismus 33 nicht gezeigt sind, wird das Paar von Magneten 9 über den Tragarm 13 z.B. durch einen Motor oder einen Aktor gedreht.
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Gemäß dieser elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 31 wird, da ein Arbeitsstück 100 eine Turbinenschaufel ist, eine Oberfläche desselben gekrümmt, um eine dreidimensionale Form aufzuweisen. Ein Bearbeitungsloch 101 selbst muss auch in einem dreidimensional gekrümmten Loch ausgebildet sein. Hier können aufgrund des Rotationsmechanismus 33 Richtungen des Paars von Magneten 9 in Einklang mit einer Bewegung einer Elektrode 3 so eingestellt werden, dass sie mit einer Zielform des Bearbeitungslochs 101 konform sind. Dadurch wird ein magnetisches Feld zuverlässig auf die Elektrode 3 angewendet, und die Elektrode 3 wird gebogen, um zu ermöglichen, dass das Bearbeitungsloch 101 in dem gekrümmten Loch mit einer gewünschten dreidimensionalen Form ausgebildet wird.
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Der Rotationsmechanismus 33 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann auf die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 21 des zweiten Ausführungsbeispiels angewendet werden.
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Im Folgenden wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 41 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass dieselben Komponenten wie in dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel dieselben Bezugszeichen oder Symbole aufweisen, und auf eine detaillierte Beschreibung derselben verzichtet wird.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Tragelement 48 von dem des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels verschieden.
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Wie in 6 gezeigt ist, weist das Tragelement 48 eine Ringführung 43, die ein Paar von Magneten 9 trägt und eine Ringform aufweist, die an einer Achse O1, die sich in einer Y-Richtung erstreckt, zentriert ist, eine Ringführungs-Trageinrichtung 44, welche die Ringführung 43 so führt, dass sie um die Achse O1 drehbar ist, und Hebezubehör 45 auf, das die Ringführungs-Trageinrichtung 44 von einer anderen Seite (oder eine obere Seite des Raums in 6) in der Y-Richtung trägt.
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Die Ringführung 43 ist aus einem Ring geformt, dessen Zentrum die Achse O1 ist, und trägt ein Paar von Magneten 9, indem die Magnete 9 in der Ringform zentriert auf der Achse O1 verbunden werden. Anders ausgedrückt, das Paar von Magneten 9 ist in der Ringführung 43 integriert, und ein ringförmiges Element ist durch die Ringführung 43 und die Magnete 9 ausgebildet. Außerdem ist die Ringführung 43 aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet und beeinträchtigt ein magnetisches Feld nicht, das durch die Magnete 9 erzeugt und auf eine Elektrode 3 angewendet wird. Somit werden die Ringführung 43 und das Paar von Magneten 9 so gehalten, dass sie das Arbeitsstück 100 von einem Außenumfang des Arbeitsstücks 100 bedecken.
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Die Ringführungs-Trageinrichtung 44 weist auf gegenüberliegenden Seiten in der Y-Richtung ein Paar von Führungsrollen 44a auf, zwischen welchen die Ringführung 43 und das Paar von Magneten 9 eingefügt sind, welche ein ringförmiges Element als Ganzes ausbilden. Die Ringführung 43 wird durch die Führungsrollen 44a getragen, so dass sie um die Achse O1 drehbar ist.
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Außerdem weist die Ringführungs-Trageinrichtung 44 eine Halterung 44b auf, die 180° um die Achse O1 von Positionen versetzt angeordnet ist, an welchen die Führungsrollen 44a vorgesehen sind, und welche die Ringführung 43 von einem Außenumfang der Ringführung 43 umgibt und trägt.
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Das Hebezubehör 45 ist aus einem Draht ausgebildet, der angepasst ist, um die Führungsrollen 44a und die Halterung 44b von oben aufzuhängen, und trägt sie von einer Seite in der Y-Richtung. Somit ist das Hebezubehör 45 mit einem Hebezubehör-Bewegungsmechanismus (erster Bewegungsmechanismus) 46, der ermöglicht, dass sich das Hebezubehör 45 in der Y-Richtung bewegt, und einem Rotationsmechanismus 47 vorgesehen, der ermöglicht, dass das Hebezubehör 45 um die Achse O1 gedreht wird. Die Magnete 9 sind zwischen einer Seite und der anderen Seite in der Y-Richtung über das Hebezubehör 45 versetzt und werden auch um die Achse O1, d.h. um die Y-Richtung, gedreht.
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Gemäß dieser elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 41 wird das Paar von Magneten 9 durch die Ringführung 43 getragen. Dadurch kann, sogar wenn ein Bearbeitungsloch 101 in einem gekrümmten Loch mit einer dreidimensionalen Form ausgebildet sein muss, eine Richtung einer Einheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds 7 in Einklang mit einer Zielform des gekrümmten Lochs eingestellt werden, während die Magnete 9 in der Y-Richtung durch eine Bewegung des Hebezubehör-Bewegungsmechanismus 46 und des Rotationsmechanismus 47 bewegt werden.
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Demgemäß wird ein magnetisches Feld zuverlässig auf die Elektrode 3 angewendet, um die Elektrode 3 zu biegen, und das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form kann leicht ausgebildet werden.
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Hier ist, wie in 7 gezeigt ist, der Rotationsmechanismus 47 eher für die Halterung 44b der Ringführungs-Trageinrichtung 44 als für das Hebezubehör 45 vorgesehen, und kann dadurch die Ringführung 43 und die Magnete 9 drehen.
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Im Folgenden wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 51 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass dieselben Komponenten wie in dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel dieselben Bezugszeichen oder Symbole aufweisen, und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Anordnungen einer Einheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds 57 und eines Tragelements 58 von denen des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels verschieden.
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Wie in 8 gezeigt ist, weist die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 57 eine Vielzahl von Paaren von Magneten 9 auf, die angeordnet sind, um eine Ringform aufzuweisen, deren Zentrum eine Achse O2 ist, die sich in einer Y-Richtung erstreckt, und das Arbeitsstück 100 von einem Außenumfang des Arbeitsstücks 100 zu bedecken. Anders ausgedrückt, die Vielzahl von Paaren von Magneten 9, die angeordnet sind, um dazwischen eine Elektrode 3 einzufügen, ist in einer Ringform so angeordnet, dass sie die Elektrode 3 umgibt. Außerdem sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die benachbarten Magnete 9 kontinuierlich in einer Umfangsrichtung angebracht. Außerdem sind diese Magnete 9 Elektromagnete, und die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 57 umfasst außerdem eine Magnetfeld-Steuerungseinrichtung 53 zum Steuern der Größe eines an jedem Paar von Magneten 9 erzeugten magnetischen Felds.
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Das Tragelement 58 ist aus einem Draht ausgebildet, der angepasst ist, um die Vielzahl von Magneten 9, die in der Ringform angeordnet sind, aufzuhängen, und trägt die Vielzahl von Magneten 9 von einer Seite in der Y-Richtung.
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Somit ist das Tragelement 58 mit einem Tragelement-Bewegungsmechanismus (erster Bewegungsmechanismus) 56 vorgesehen, der ermöglicht, dass sich das Tragelement 58 in der Y-Richtung bewegt, und ermöglicht, dass sich die Vielzahl von Magneten 9, welche die Ringform aufweisen, in der Y-Richtung bewegt.
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Die Magnetfeld-Steuerungseinrichtung 53 steuert die Größe des magnetischen Felds für jedes Paar von Magneten 9. Insbesondere wird eine für jedes Paar von Magneten 9 angelegte Spannung bzw. ein Strom durch eine Energieversorgung (nicht gezeigt) eingestellt, und dadurch wird die Größe des magnetischen Felds gesteuert.
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Gemäß dieser elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 51 kann die Größe des magnetischen Felds für jedes Paar von Magneten durch die Magnetfeld-Steuerungseinrichtung 53 gesteuert werden. Im Einzelnen kann, da irgendein Paar von Magneten 9 ausgewählt werden kann, um das magnetische Feld zu erzeugen, eine Richtung, in welcher das magnetische Feld auf die Elektrode 3 angewendet wird, in einer Umfangsrichtung der Achse O2 kontinuierlich eingestellt werden, ohne dass die Magnete 9 um die Achse O2 drehen. Deshalb kann, sogar wenn ein Bearbeitungsloch 101 in einem gekrümmten Loch mit einer dreidimensionalen Form ausgebildet werden muss, eine Richtung des durch die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 57 bewirkten magnetischen Felds in Einklang mit einer Zielform des gekrümmten Lochs eingestellt werden, während die Magnete 9 in der Y-Richtung durch den Tragelement-Bewegungsmechanismus 56 versetzt werden.
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Deshalb wird das magnetische Feld auf die Elektrode 3 zuverlässig angewendet, um die Elektrode 3 in einer gewünschten Richtung zu biegen, und das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form kann leicht ausgebildet werden.
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In der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 57 können die Magnete 9 kontinuierlich vorgesehen sein, oder können in Intervallen in einer Umfangsrichtung der Achse O2 vorgesehen sein. Allerdings kann in dem vorherigen Fall eine Richtung, in welcher das magnetische Feld erzeugt wird, sanft bzw. gleichmäßig eingestellt werden, von einem Zustand, in welchem das magnetische Feld durch das Paar von Magneten 9 so erzeugt wird, dass das magnetische Feld durch das andere Paar von Magneten 9, das neben diesem Paar von Magneten 9 in einer Umfangsrichtung liegt, erzeugt wird.
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Im Folgenden wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 61 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass dieselben Komponenten wie in dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel dieselben Bezugszeichen oder Symbole aufweisen, und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels als eine Basisanordnung verwendet, und eine Vielzahl von Bearbeitungslöchern 101 wird durch eine Vielzahl von Elektroden 3 gleichzeitig bearbeitet.
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Wie in 9 gezeigt ist, sind die Elektroden 3 in einer Z-Richtung voneinander entfernt angeordnet.
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Die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 67 weist sowohl die Elektroden 3 als auch eine Vielzahl von Magneten 9 (drei Paare von Magneten 9 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) auf, welche so angeordnet sind, um einander so gegenüber zu liegen, dass das Arbeitsstück 100, in welchem die Bearbeitungslöcher 101 ausgebildet sind und in welchem jede der Elektroden 3 eingefügt ist, dazwischen eingefügt ist.
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Außerdem ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Zustand, in welchem distale Enden 3a jeder der Elektroden 3 an unterschiedlichen Positionen in der Y-Richtung angeordnet sind, jedes der Paare von Magneten 9 an dem distalen Ende 3a einer der Elektroden 3 angeordnet.
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Dadurch ist jedes der Vielzahl von Paaren (drei Paare) von Magneten 9 an unterschiedlichen Positionen in der Y-Richtung angeordnet.
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Gemäß dieser elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 61 werden magnetische Felder an jeder der Vielzahl von Elektroden 3 an unterschiedlichen Positionen in der Y-Richtung durch die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 67 angewendet. Aus diesem Grund wirkt das magnetische Feld, das an den Magneten 9 erzeugt wird und auf eine Elektrode 3 angewendet wird, nicht auf die anderen Elektroden 3. Die Elektroden 3 können nämlich in einer gewünschten Form zur selben Zeit unabhängig voneinander gebogen werden. Deshalb kann die Vielzahl von Bearbeitungslöchern 101 als gekrümmte Löcher mit einer gewünschten Form gleichzeitig ausgebildet werden.
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Sogar in dem zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel können die Bearbeitungslöcher 101 unter Verwendung der Vielzahl von Elektroden 3 wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gleichzeitig ausgebildet werden.
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Im Folgenden wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 71 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass dieselben Komponenten wie in dem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel dieselben Bezugszeichen oder Symbole aufweisen, und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels als eine Basisanordnung verwendet, und die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 71 umfasst außerdem eine Erfassungseinheit 73, die eine Position der Elektrode 3 erfasst, und eine Positionsversatz-Steuerungseinrichtung 74, die eine Größe eines magnetischen Felds basierend auf einer Eingabe von der Erfassungseinheit 73 einstellt.
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Wie in 10 gezeigt ist, ist die Erfassungseinheit 73 eine Einrichtung zum Erfassen der Position der Elektrode 3. Beispielsweise wird eine Röntgenmaschine, die Röntgenstrahlen verwendet, ein Thermograph, eine Strahlungsüberwachungsvorrichtung, eine Ultraschallprüfeinheit oder ein Magnetresonanztomographie (MRI)-Scanner (MRI: „Magnetic Resonance Imaging“) in der Erfassungseinheit 73 verwendet. Außerdem tritt eine Änderung in dem magnetischen Feld auf, z.B. wenn das magnetische Feld auf die Elektrode 3 angewendet wird. Demzufolge kann die Position der Elektrode 3 erfasst werden, indem die Änderung des magnetischen Felds erfasst wird.
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Die Positionsversatz-Steuerungseinrichtung 74 empfängt die Eingabe von der Erfassungseinheit 73, berechnet eine Differenz zwischen dem Eingabewert und einem vorbestimmten Ziel-Bearbeitungswert, und stellt das magnetische Feld so ein, dass die Differenz verringert wird.
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Gemäß der elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 71 kann eine Rückkopplungssteuerung durch die Erfassungseinheit 73 und die Positionsversatz-Steuerungseinrichtung 74 durchgeführt werden, um das Bearbeitungsloch 101 einer Ziel-Bearbeitungsposition anzunähern, und ein gekrümmtes Loch mit einer gewünschten Form kann zuverlässiger ausgebildet werden.
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Wenn die Größe des magnetischen Felds eingestellt ist, kann eine Entfernung zwischen der Elektrode 3 und einem Magneten 9 unter Verwendung des Magnetbewegungsmechanismus 23 des zweiten Ausführungsbeispiels eingestellt werden. Wenn die Magnete 9 Elektroden sind, kann eine Größe einer an den Magneten 9 angelegten Spannung bzw. eines Stroms eingestellt werden.
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Außerdem können die Erfassungseinheit 73 und die Positionsversatz-Steuerungseinrichtung 74 des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf das zweite bis sechste Ausführungsbeispiel angewendet werden.
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Im Folgenden wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 81 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass dieselben Komponenten wie in dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel dieselben Bezugszeichen oder Symbole aufweisen, und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels als eine Basisanordnung verwendet, und die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 81 umfasst außerdem einen Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus 83, der einen Ablenkungsbetrag einer Elektrode 3 in einem Bearbeitungsloch 101 während eines Bearbeitens verringert.
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Wie in 11 gezeigt ist, weist der Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus 83 eine Hilfseinheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds 87, die ein magnetisches Feld auf die Elektrode 3 anwendet, und eine Ablenkungsbetrag-Steuerungseinrichtung 85 auf, die eine Größe des von der Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 87 auf die Elektrode 3 angewendeten magnetischen Felds einstellt.
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Die Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 87 weist die Elektrode 3 auf, und eine Vielzahl von Magneten 89 (vier Paare von Magneten 89 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), die in Paaren so angeordnet sind, dass die Elektrode 3 und ein Arbeitsstück 100, in welchem die Elektrode 3 eingefügt ist, von gegenüberliegenden Seiten in einer Z-Richtung dazwischen eingefügt sind. Die Vielzahl von Magneten 89, die Paare ausbilden, ist in Intervallen in einer Y-Richtung vorgesehen. Somit wird das magnetische Feld auf die Elektrode 3 in der Z-Richtung, die eine Richtung schneidet, in welcher sich die Elektrode 3 erstreckt, angewendet. Außerdem können die Magnete 89 Elektroden oder Permanentmagnete sein.
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Die Magnete 89, die Paare ausbilden, können angeordnet sein, um die Elektrode 3 in einer X-Richtung dazwischen einzufügen, oder um die Elektrode 3 in der Z- und X-Richtung dazwischen einzufügen.
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Die Ablenkungsbetrag-Steuerungseinrichtung 85 berechnet und speichert den Ablenkungsbetrag der Elektrode 3, welcher durch eine Bewegung der Elektrode 3 erzeugt wird, im Voraus, und stellt eine Intensität des von den Magneten 89 der Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 87 auf die Elektrode 3 angewendeten magnetischen Felds so ein, um den Ablenkungsbetrag zu verringern. Hier kann der Ablenkungsbetrag der Elektrode 3 unter Berücksichtigung der Elektrode 3 als freitragender Arm berechnet werden, der ein Basisende 3b der Elektrode 3 als einen Drehpunkt verwendet. Wenn die Größe des magnetischen Felds an der Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 87 eingestellt ist, kann eine Entfernung zwischen der Elektrode 3 und dem Magneten 89 unter Verwendung z.B. eines Mechanismus, wie etwa der Magnetbewegungsmechanismus 23 des zweiten Ausführungsbeispiels, eingestellt werden. Wenn die Magneten 89 Elektromagneten sind, kann eine Größe einer an den Magneten 89 angelegten Spannung bzw. eines Stroms eingestellt werden.
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Außerdem kann in der Ablenkungsbetrag-Steuerungseinrichtung 85 ein Verfahren zum Anwenden des magnetischen Felds, um den im Voraus berechneten Ablenkungsbetrag der Elektrode 3 zu verringern, angepasst werden, um ein vorbestimmtes magnetisches Feld anzuwenden, das an jedem Paar von Magneten 89 vorbestimmt ist, kann das magnetische Feld nur auf notwendigen Magneten des Paars von Magneten 89 wie eine Impulswelle intermittierend angewendet werden, oder kann das magnetische Feld unter Verwendung einer Sinuswelle periodisch anwenden.
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Gemäß dieser elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 81 kann, wenn das Bearbeitungsloch 101 des Arbeitsstücks 100 als ein gekrümmtes Loch bearbeitet wird, während sich die Elektrode 3 zu der distalen Endseite 3a bewegt, eine Ablenkung in dem Bearbeitungsloch 101 auftreten. In diesem Fall kann ein sanftes bzw. gleichmäßiges Bearbeiten des Bearbeitungslochs 101 gestört werden. Hier kann das magnetische Feld von der Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 87 auf die Elektrode 3 so angewendet werden, dass die an der Elektrode 3 auftretende Ablenkung unter Verwendung des Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus 83 verringert wird, und die Elektrode 3 kann durch eine Lorentzkraft F1 gebogen werden. Deshalb kann das Bearbeitungsloch 101 als das gekrümmte Loch leicht bearbeitet werden.
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Mit Bezug auf den Ablenkungsbetrag der Elektrode 3 kann, zusätzlich zu der Berechnung des Strahls, die Vorrichtung, wie etwa die in dem siebten Ausführungsbeispiel beschriebene Erfassungseinheit 73, angewendet werden. Im Einzelnen wird die Position der Elektrode 3 unter Verwendung einer Röntgenstrahlmaschine, eines Thermographen, einer Strahlungsüberwachungsvorrichtung, einer Ultraschallprüfeinheit, oder eines Magnetresonanztomographie (MRI)-Scanners erfasst, und der Ablenkungsbetrag kann auch aus dem erfassten Wert berechnet werden.
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Außerdem müssen in der Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 87 die Magnete 89 nicht in Paaren vorgesehen sein. Beispielsweise können die Magnete 89 nur an einer Seite in der Z- und X-Richtung vorgesehen sein.
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Außerdem kann der Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus 83 des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf das zweite bis siebte Ausführungsbeispiel angewendet werden.
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Im Folgenden wird eine elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 91 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass dieselben Komponenten wie in dem ersten bis achten Ausführungsbeispiel dieselben Bezugszeichen oder Symbole aufweisen, und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels als eine Basisanordnung verwendet, und die elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung 91 umfasst außerdem einen Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus 93, der von dem des achten Ausführungsbeispiels verschieden ist.
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Wie in 12 gezeigt ist, weist der Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus 93 eine Hilfseinheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds 97, die ein magnetisches Feld auf eine Elektrode 3 anwendet, und einen Hin- und Herbewegungsmechanismus 94 auf, der ermöglicht, dass sich die Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 97 in einer Y-Richtung, die eine Richtung darstellt, in welcher sich die Elektrode 3 erstreckt, hin und her bewegt.
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Die Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 97 weist die Elektrode 3 und ein Paar von Magneten 99 auf, um das Arbeitsstück 100, in welchem die Elektrode 3 eingefügt ist, von gegenüberliegenden Seiten in einer Z-Richtung dazwischen einzufügen. Dann wird das magnetische Feld auf die Elektrode 3 in der Z-Richtung angewendet, welche die Richtung schneidet, in welcher sich die Elektrode 3 erstreckt. Außerdem können die Magnete 99 Elektromagnete oder Permanentmagnete sein.
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Das Paar von Magneten 99 kann angeordnet sein, um die Elektrode 3 in einer X-Richtung dazwischen einzufügen, oder um die Elektrode 3 in der Z- und X-Richtung dazwischen einzufügen.
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Der Hin- und Herbewegungsmechanismus 94 bewirkt, dass sich das Paar von Magneten 99 in der Y-Richtung hin und her bewegt. Obwohl Details des Hin- und Herbewegungsmechanismus 94 nicht gezeigt sind, bewegt der Hin- und Herbewegungsmechanismus 94 die Magnete 99 unter Verwendung z.B. eines Motors oder eines Aktors. Außerdem bewegen sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Magnete 99 zwischen einer Einheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds 97, die an einem distalen Ende 3a der Elektrode 3 und einem Basisende 3b der Elektrode 3 angeordnet ist, hin und her.
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Gemäß dieser elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung 91 wird, wenn ein gekrümmtes Loch in dem Arbeitsstück 100 bearbeitet wird, und wenn die Elektrode 3 gebeugt wird, das magnetische Feld durch das Paar von Magneten 99 der Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 97 angewendet, während sich die Magnete in der Richtung hin und her bewegen, in welcher sich die Elektrode 3 erstreckt. Dadurch kann die Elektrode 3 durch eine Lorentzkraft F1 gebogen werden. Deshalb ist es möglich, dass die Elektrode 3 verschoben wird, um den Ablenkungsbetrag zu verringern, und um das Bearbeitungsloch 101 als das gekrümmte Loch leichter zu bearbeiten.
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Mit Bezug auf den Ablenkungsbetrag der Elektrode 3 kann, ähnlich zu dem achten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der Berechnung des Strahls, eine Vorrichtung, wie etwa die in dem siebten Ausführungsbeispiel beschriebene Erfassungseinheit 73, angewendet werden.
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Außerdem müssen in der Hilfseinheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 97 die Magnete 99 nicht in Paaren vorgesehen sein. Beispielsweise können die Magnete 89 nur an einer Seite in der Z- und X-Richtung vorgesehen sein.
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Außerdem kann der Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus 93 des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf das zweite bis siebte Ausführungsbeispiel angewendet werden.
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Während die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, sind geringe Änderungen des Entwurfs auch möglich.
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Beispielsweise kann in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen außerdem eine Strom-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Größe des elektrischen Stroms, der von der Stromversorgungseinheit 6 zu der Elektrode 3 fließt, vorgesehen sein. Somit kann, wenn der elektrische Strom durch eine solche Strom-Steuerungseinrichtung erhöht wird, die Größe der auf die geladenen Teilchen in dem zu der Elektrode 3 fließenden elektrischen Strom wirkenden Lorentzkraft F erhöht werden. Wenn im Gegensatz dazu der elektrische Strom verringert wird, kann die Lorentzkraft F verringert werden. Dadurch kann somit eine Biegekraft, die auf die Elektrode 3 wirkt, gesteuert werden, und das Bearbeitungsloch 101 kann in ein gewünschtes gekrümmtes Loch bearbeitet werden.
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Wenn der elektrische Strom der Elektrode 3 auf diese Weise erhöht wird, wird ein Elektrolysebetrag pro Zeiteinheit erhöht, und somit wird ein Durchmesser des Bearbeitungslochs 101 erhöht. Allerdings kann verhindert werden, dass der Durchmesser erhöht wird, z.B. durch Erhöhen einer Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode 3.
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Außerdem ist in den vorstehenden Ausführungsbeispielen, da das magnetische Feld auf die Elektrode 3 durch die Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds 7 (57, 67) angewendet wird, die Führungseinheit 5 zum Führen der Elektrode 3 während des Bearbeitens nicht notwendigerweise vorgesehen.
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Gemäß der vorstehenden elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung kann die Elektrode unter Verwendung der Lorentzkraft, die auf die geladenen Teilchen in dem elektrischen Strom aufgrund der Einheit zum Erzeugen des magnetischen Felds wirkt, gebogen werden, und das gekrümmte Loch mit einer gewünschten Form kann leicht ausgebildet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 3
- Elektrode
- 3a
- Distales Ende
- 3b
- Basisende
- 4
- Bewegungsmechanismus
- 4a
- Greifer
- 5
- Führungseinheit
- 5a
- Führungsloch
- 6
- Stromversorgungseinheit
- 6a
- Kabel
- 7
- Einheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds
- 8
- Tragelement
- 9
- Magnet
- 11
- Plattform
- 12
- Tragschaft
- 13
- Tragarm
- 14
- Tragschaft-Bewegungsmechanismus (erster Bewegungsmechanismus)
- 15
- Tragarm-Bewegungsmechanismus (erster Bewegungsmechanismus)
- 17
- Magnet-Trageinrichtung
- 18
- Arm
- 19
- Arm-Verbinder
- O
- Achse
- W
- Elektrolyt
- 21
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 23
- Magnetbewegungsmechanismus (zweiter Bewegungsmechanismus)
- 28
- Tragelement
- 29
- Arm-Verbinder
- 31
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 33
- Rotationsmechanismus
- 41
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 43
- Ringführung
- 44
- Ringführungs-Trageinrichtung
- 44a
- Führungsrolle
- 44b
- Halterung
- 45
- Hebezubehör
- 46
- Hebezubehör-Bewegungsmechanismus (erster Bewegungsmechanismus)
- 47
- Rotationsmechanismus
- 48
- Tragelement
- O1
- Achse
- 51
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 53
- Magnetfeld-Steuerungseinrichtung
- 56
- Tragelement-Bewegungsmechanismus (erster Bewegungsmechanismus)
- 57
- Einheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds
- 58
- Tragelement
- O2
- Achse
- 61
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 67
- Einheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds
- 71
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 73
- Erfassungseinheit
- 74
- Positionsversatz-Steuerungseinrichtung
- 81
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 83
- Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus
- 85
- Ablenkungsbetrag-Steuerungseinrichtung
- 87
- Hilfseinheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds
- 89
- Magnet
- 91
- Elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung
- 93
- Ablenkungsbetrag-Verringerungsmechanismus
- 94
- Hin- und Herbewegungsmechanismus
- 97
- Hilfseinheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds
- 99
- Magnet
- 100
- Arbeitsstück
- 100a
- Distales Ende
- 101
- Bearbeitungsloch
