JP2003031066A - 電極、その製造方法、遮断器、その加工方法及び生産物 - Google Patents
電極、その製造方法、遮断器、その加工方法及び生産物Info
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- Manufacture Of Switches (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 真空ポンプ等の遮断器に用いられる電接面の
導電率を向上させた電極、その製造方法、遮断器、その加
工方法及び生産物の提供。 【解決手段】 電極１の電極本体１ａが空孔率を有し、
電極本体１ａの電接面４ａより所定の深さの範囲の導電
率を電極本体１ａの断面の導電率または裏面４ｂより所
定の深さの導電率よりも大きくする。電極１の電極本体
１ａの電接面４ａの導電率が低下することがなく、電極
本体１ａの電接面４ａにジュール熱が発生するおそれも
ない。電極１の通電時に電極本体１ａの電接面４ａの温
度上昇が大きくならず、電極本体１ａの電接面４ａの劣
化を防止することができる。
導電率を向上させた電極、その製造方法、遮断器、その加
工方法及び生産物の提供。 【解決手段】 電極１の電極本体１ａが空孔率を有し、
電極本体１ａの電接面４ａより所定の深さの範囲の導電
率を電極本体１ａの断面の導電率または裏面４ｂより所
定の深さの導電率よりも大きくする。電極１の電極本体
１ａの電接面４ａの導電率が低下することがなく、電極
本体１ａの電接面４ａにジュール熱が発生するおそれも
ない。電極１の通電時に電極本体１ａの電接面４ａの温
度上昇が大きくならず、電極本体１ａの電接面４ａの劣
化を防止することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空バルブ等の遮
断器に用いられる電極、その製造方法、遮断器、その加
工方法及び生産物に関するものである。
断器に用いられる電極、その製造方法、遮断器、その加
工方法及び生産物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】真空遮断器は真空容器内に配置された可
動電極と固定電極との開閉により高電圧・大電流の開閉
を行うものである。真空遮断器の電極に要求される性能
としては、遮断電流が大きい、耐電圧が高い、充分な導
電率を有して発熱が少ない、可動電極と固定電極との間
の溶着がおこらないこと等が求められる。
動電極と固定電極との開閉により高電圧・大電流の開閉
を行うものである。真空遮断器の電極に要求される性能
としては、遮断電流が大きい、耐電圧が高い、充分な導
電率を有して発熱が少ない、可動電極と固定電極との間
の溶着がおこらないこと等が求められる。
【０００３】真空遮断器の遮断時に可動電極と固定電極
との間にアークが生じる。このアークは電極の材料成分
の電離気体あるいは熱電子であると考えられている。こ
の電離気体が十分に拡散すると、可動電極と固定電極と
の間のアークが消滅するが、その前に再起電圧が上昇す
ると、可動電極と固定電極との間に再度アークを発生し
て遮断できなくなる。
との間にアークが生じる。このアークは電極の材料成分
の電離気体あるいは熱電子であると考えられている。こ
の電離気体が十分に拡散すると、可動電極と固定電極と
の間のアークが消滅するが、その前に再起電圧が上昇す
ると、可動電極と固定電極との間に再度アークを発生し
て遮断できなくなる。
【０００４】真空遮断器の遮断性能については、電極の
電接面に面した接点材料部の材料特性が大きく影響する
ことが知られている。そのため、様々な材料系による実
験が行われており、Ｃｕ−ＢｉやＣｕ−Ｔｅ等の溶解・
鋳造合金、あるいはＣｕ−ＭｏやＣｕ−Ｗ等の焼結合金
が電極の材料として用いられてきた。電極の組成分布を
均一にしながら密度を向上させるための方法として、焼
結溶浸法も用いられている。
電接面に面した接点材料部の材料特性が大きく影響する
ことが知られている。そのため、様々な材料系による実
験が行われており、Ｃｕ−ＢｉやＣｕ−Ｔｅ等の溶解・
鋳造合金、あるいはＣｕ−ＭｏやＣｕ−Ｗ等の焼結合金
が電極の材料として用いられてきた。電極の組成分布を
均一にしながら密度を向上させるための方法として、焼
結溶浸法も用いられている。
【０００５】また、最近では、特開平１１−２５０７８
３号公報に開示されるように、真空バルブ用接点材料に
ＴｉＣ等のセラミックスを第２元素の変わりとして用い
ようという試みもある。
３号公報に開示されるように、真空バルブ用接点材料に
ＴｉＣ等のセラミックスを第２元素の変わりとして用い
ようという試みもある。
【０００６】さらに、電極の高機能化を目的とし、異な
る物性の材料を一体化した電極も実用化されている。例
えば、機械的強度の向上及び組立工数の低減を目的と
し、通常２種類以上の金属の合金である接点材料部と、
Ｃｕ等の高導電率材料の単相合金であるその支持部材と
を、金相学的に連続な構造とした一体溶浸電極が特開平
７−２９４６１号公報に開示されている。
る物性の材料を一体化した電極も実用化されている。例
えば、機械的強度の向上及び組立工数の低減を目的と
し、通常２種類以上の金属の合金である接点材料部と、
Ｃｕ等の高導電率材料の単相合金であるその支持部材と
を、金相学的に連続な構造とした一体溶浸電極が特開平
７−２９４６１号公報に開示されている。
【０００７】これらの中でも、全ての性能を比較的バラ
ンス良く満たすＣｕ−Ｃｒ合金が電極の材料として広く
用いられており、この材料系においては、Ａｌ，Ｓｉ，
Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｒ
ｈ，Ｒｕ等の第３元素を加えた材料も用いられている。
ンス良く満たすＣｕ−Ｃｒ合金が電極の材料として広く
用いられており、この材料系においては、Ａｌ，Ｓｉ，
Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｒ
ｈ，Ｒｕ等の第３元素を加えた材料も用いられている。
【０００８】また、電極の製造方法としては、焼結を用
いる方法が安価であり、最近、広く用いられるようにな
っている。しかしながら、電極の製造方法として焼結法
を用いた場合には焼結後も１〜１０％程度の空孔が電極
の内部に残ってしまい、電極の導電率の低下を生じると
いった問題があった。
いる方法が安価であり、最近、広く用いられるようにな
っている。しかしながら、電極の製造方法として焼結法
を用いた場合には焼結後も１〜１０％程度の空孔が電極
の内部に残ってしまい、電極の導電率の低下を生じると
いった問題があった。
【０００９】電極の導電率が低い場合には、熱拡散率が
減少する上に、より多くのジュール熱を発生するため、
電極の通電時の温度上昇が大きくなる。そのため、電極
の電接面が劣化しやすくなる。
減少する上に、より多くのジュール熱を発生するため、
電極の通電時の温度上昇が大きくなる。そのため、電極
の電接面が劣化しやすくなる。
【００１０】また、真空遮断器の遮断性能について言え
ば、接点での温度上昇を生じるため、真空遮断器の遮断
時により多くの金属元素が気化，電離するためアークの
減衰が遅れ、真空遮断器の遮断性能が低下する。このた
め、電極の相対密度を向上させるために焼結後、再度プ
レスで加圧して電極全体の密度を向上させる必要があっ
た。
ば、接点での温度上昇を生じるため、真空遮断器の遮断
時により多くの金属元素が気化，電離するためアークの
減衰が遅れ、真空遮断器の遮断性能が低下する。このた
め、電極の相対密度を向上させるために焼結後、再度プ
レスで加圧して電極全体の密度を向上させる必要があっ
た。
【００１１】一般的に、焼結後の材料の相対密度を向上
させる方法として、焼結後に高温のまま鍛造を行う焼結
鍛造法が用いられている。
させる方法として、焼結後に高温のまま鍛造を行う焼結
鍛造法が用いられている。
【００１２】表面のみの密度を向上させる方法として
は、特開昭４９−１７３１１号公報に開示されるショッ
トピーニング法が知られている。
は、特開昭４９−１７３１１号公報に開示されるショッ
トピーニング法が知られている。
【００１３】また、焼結後の製品を圧延により圧縮する
方法が特開平８−１４３９１０号公報に開示されてい
る。
方法が特開平８−１４３９１０号公報に開示されてい
る。
【００１４】さらに、他に加工方法により電極性能を向
上させる遮断器の電極の製造方法が特開平１１−２５０
７８２号公報に開示されている。この特開平１１−２５
０７８２号公報に開示される遮断器の電極の製造方法
は、被加工物を保持して回転させ、被加工物の端面を超
硬旋削工具を用いて切削除去加工を行った後、第１の工
程で被加工物を正転させながらダイヤモンドバイトを用
いて切削除去加工を行い、第２の工程で被加工物を逆転
させながら第１の工程よりも０ｍｍ〜０．００５ｍｍ突
き出したダイヤモンドバイトの逃げ面を用いて被加工物
の被加工面をバニッシング加工により仕上げ、被加工物
の被加工面の表面粗さを向上させることを目的としてい
る。被加工物の被加工面の表面粗さが良くなることで、
遮断時にアーク放電の起点となる突起をなくして遮断性
能を向上させることを目的としている。
上させる遮断器の電極の製造方法が特開平１１−２５０
７８２号公報に開示されている。この特開平１１−２５
０７８２号公報に開示される遮断器の電極の製造方法
は、被加工物を保持して回転させ、被加工物の端面を超
硬旋削工具を用いて切削除去加工を行った後、第１の工
程で被加工物を正転させながらダイヤモンドバイトを用
いて切削除去加工を行い、第２の工程で被加工物を逆転
させながら第１の工程よりも０ｍｍ〜０．００５ｍｍ突
き出したダイヤモンドバイトの逃げ面を用いて被加工物
の被加工面をバニッシング加工により仕上げ、被加工物
の被加工面の表面粗さを向上させることを目的としてい
る。被加工物の被加工面の表面粗さが良くなることで、
遮断時にアーク放電の起点となる突起をなくして遮断性
能を向上させることを目的としている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従来の焼結鍛造法は、
鍛造設備と鍛造型が共に高額なものであり、多大な設備
投資を必用とする。
鍛造設備と鍛造型が共に高額なものであり、多大な設備
投資を必用とする。
【００１６】また、特開昭４９−１７３１１号公報に開
示されたショットピーニング法も専用の設備を必用と
し、設備投資が多大となり、また対象ワークが脆い場合
には欠けを生じるという欠点がある。
示されたショットピーニング法も専用の設備を必用と
し、設備投資が多大となり、また対象ワークが脆い場合
には欠けを生じるという欠点がある。
【００１７】また、特開平８−１４３９１０号公報に開
示された表面圧延を用いる方法も同様に多大な設備投資
を必用とし、対象となる製品も板状の物に限定される。
示された表面圧延を用いる方法も同様に多大な設備投資
を必用とし、対象となる製品も板状の物に限定される。
【００１８】さらに、特開平１１−２５０７８２号公報
に開示された遮断器の電極の製造方法では、表面粗さ向
上による耐電圧の向上は期待できるが、焼結材料に存在
する接点材料部の空孔による導電率の低下を改善するこ
とはできない。なぜなら、遮断器用電極の性能の向上を
目的とし、表面から有意な範囲の空孔率を加工により減
少させると、板厚減少が必然的に起こる。しかしなが
ら、切り込み以上の板厚減少は起こりえず、切削加工用
ダイヤモンドバイトの背面を用いて、０ｍｍ〜０．００
５ｍｍの切り込みでバニッシング加工を行う場合にも、
板厚減少及び内部の空孔率の減少はほぼないといえる。
に開示された遮断器の電極の製造方法では、表面粗さ向
上による耐電圧の向上は期待できるが、焼結材料に存在
する接点材料部の空孔による導電率の低下を改善するこ
とはできない。なぜなら、遮断器用電極の性能の向上を
目的とし、表面から有意な範囲の空孔率を加工により減
少させると、板厚減少が必然的に起こる。しかしなが
ら、切り込み以上の板厚減少は起こりえず、切削加工用
ダイヤモンドバイトの背面を用いて、０ｍｍ〜０．００
５ｍｍの切り込みでバニッシング加工を行う場合にも、
板厚減少及び内部の空孔率の減少はほぼないといえる。
【００１９】本発明の第１の目的は、空孔率を有する電
極本体の電接面より所定の深さの範囲の導電率を電極本
体の断面の導電率または裏面より所定の深さの範囲の導
電率よりも大きくし、電極本体の電接面の導電率が低下
することがなく、電極本体の電接面に多くのジュール熱
が発生するおそれもなく、通電時の温度上昇が大きくな
らず、電極本体の電接面の劣化を防止することが可能な
電極を提供することにある。
極本体の電接面より所定の深さの範囲の導電率を電極本
体の断面の導電率または裏面より所定の深さの範囲の導
電率よりも大きくし、電極本体の電接面の導電率が低下
することがなく、電極本体の電接面に多くのジュール熱
が発生するおそれもなく、通電時の温度上昇が大きくな
らず、電極本体の電接面の劣化を防止することが可能な
電極を提供することにある。
【００２０】本発明の第２の目的は、圧密化工程におい
て電極本体の電接面より深さ０．５ｍｍの範囲の空孔率
を平均空孔率よりも小さくし、電極本体の電接面を確実
に圧密化し、従来のような多大な設備投資を必要とせ
ず、電極の製造が簡単な工程のみで行え、電極の製造コ
ストの低減化を図ることが可能な電極の製造方法を提供
することにある。
て電極本体の電接面より深さ０．５ｍｍの範囲の空孔率
を平均空孔率よりも小さくし、電極本体の電接面を確実
に圧密化し、従来のような多大な設備投資を必要とせ
ず、電極の製造が簡単な工程のみで行え、電極の製造コ
ストの低減化を図ることが可能な電極の製造方法を提供
することにある。
【００２１】本発明の第３の目的は、電極の電接面の温
度上昇が小さく、遮断時にアークの減衰が遅れることが
なく、遮断性能を向上させることが可能な遮断器を提供
することにある。
度上昇が小さく、遮断時にアークの減衰が遅れることが
なく、遮断性能を向上させることが可能な遮断器を提供
することにある。
【００２２】本発明の第４の目的は、被加工物の端面の
被加工面をバニッシング工具によるバニッシング加工に
より後退させ、被加工物の被加工面部が塑性変形により
圧密化され、被加工物の被加工面部が緻密で硬くなり、
被加工物の被加工面部の空孔率が減少し、被加工物の端
面の被加工面部の強度をバニッシング工具により確実に
向上させることが可能な電極の加工方法を提供すること
にある。
被加工面をバニッシング工具によるバニッシング加工に
より後退させ、被加工物の被加工面部が塑性変形により
圧密化され、被加工物の被加工面部が緻密で硬くなり、
被加工物の被加工面部の空孔率が減少し、被加工物の端
面の被加工面部の強度をバニッシング工具により確実に
向上させることが可能な電極の加工方法を提供すること
にある。
【００２３】本発明の第５の目的は、被加工物の被加工
面部を圧密化した遮断器に最適な生産物を提供すること
にある。
面部を圧密化した遮断器に最適な生産物を提供すること
にある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電極は、電極本体が空孔率を有し、電極本
体の接点となる電接面より所定の深さの範囲の導電率を
電極本体の断面の導電率または裏面より所定の深さの範
囲の導電率よりも大きくしたことを特徴とする。
に、本発明の電極は、電極本体が空孔率を有し、電極本
体の接点となる電接面より所定の深さの範囲の導電率を
電極本体の断面の導電率または裏面より所定の深さの範
囲の導電率よりも大きくしたことを特徴とする。
【００２５】本発明の電極は、電極本体の電接面と裏面
との間に貫通孔を設けてある。
との間に貫通孔を設けてある。
【００２６】本発明の電極は、電極本体の電接面に溝を
形成してある。
形成してある。
【００２７】本発明の電極は、電極本体が焼結合金から
なる。
なる。
【００２８】本発明の電極は、電極本体の平均空孔率が
１〜１０ｖｏｌ％である。
１〜１０ｖｏｌ％である。
【００２９】本発明の電極は、電極本体の電接面より深
さ２ｍｍの範囲の導電率が断面の導電率または裏面より
深さ２ｍｍの範囲の導電率と比較して１．２倍以上大き
くなっている。
さ２ｍｍの範囲の導電率が断面の導電率または裏面より
深さ２ｍｍの範囲の導電率と比較して１．２倍以上大き
くなっている。
【００３０】本発明の電極は、電極本体の電接面より深
さ０．５ｍｍの範囲の空孔率が平均空孔率よりも小さく
なっている。
さ０．５ｍｍの範囲の空孔率が平均空孔率よりも小さく
なっている。
【００３１】本発明の電極の製造方法は、金属粉末を原
材料として電極本体を成形する成形工程と、電極本体の
成形に金属粉末を加熱により結合させる焼結工程と、電
極本体の電接面より深さ０．５ｍｍの範囲の空孔率を平
均空孔率よりも小さくする圧密化工程とを備えたことを
特徴とする。
材料として電極本体を成形する成形工程と、電極本体の
成形に金属粉末を加熱により結合させる焼結工程と、電
極本体の電接面より深さ０．５ｍｍの範囲の空孔率を平
均空孔率よりも小さくする圧密化工程とを備えたことを
特徴とする。
【００３２】本発明の遮断器は、上記の電極を用いたこ
とを特徴とする。
とを特徴とする。
【００３３】本発明の電極の加工方法は、空孔率を有す
る焼結素材からなる被加工物を保持して回転させ、被加
工物の端面を切削工具により切削除去加工した後、被加
工物の端面の被加工面をバニッシング工具により一回も
しくは複数回バニッシング加工し、被加工物の被加工面
をバニッシング加工により後退させ、被加工物の被加工
面部を塑性変形により圧密化することを特徴とする。
る焼結素材からなる被加工物を保持して回転させ、被加
工物の端面を切削工具により切削除去加工した後、被加
工物の端面の被加工面をバニッシング工具により一回も
しくは複数回バニッシング加工し、被加工物の被加工面
をバニッシング加工により後退させ、被加工物の被加工
面部を塑性変形により圧密化することを特徴とする。
【００３４】本発明の電極の加工方法は、空孔率を有す
る焼結素材からなる被加工物を保持して回転させ、被加
工物の外周面または内周面を切削工具により切削除去加
工した後、被加工物の外周面または内周面の被加工面を
バニッシング工具によりバニッシング加工し、被加工物
の被加工面をバニッシング加工により後退させ、被加工
物の被加工面部を塑性変形により圧密化することを特徴
とする。
る焼結素材からなる被加工物を保持して回転させ、被加
工物の外周面または内周面を切削工具により切削除去加
工した後、被加工物の外周面または内周面の被加工面を
バニッシング工具によりバニッシング加工し、被加工物
の被加工面をバニッシング加工により後退させ、被加工
物の被加工面部を塑性変形により圧密化することを特徴
とする。
【００３５】本発明の電極の加工方法は、空孔率を有す
る焼結素材からなる被加工物を保持してドリルにより孔
明け加工した後、被加工物の貫通孔の内周面の被加工面
を孔加工用バニッシング工具によりバニッシング加工
し、被加工物の貫通孔の被加工面をバニッシング加工に
より内径を拡大するように後退させ、被加工物の貫通孔
の被加工面部を塑性変形により圧密化することを特徴と
する。
る焼結素材からなる被加工物を保持してドリルにより孔
明け加工した後、被加工物の貫通孔の内周面の被加工面
を孔加工用バニッシング工具によりバニッシング加工
し、被加工物の貫通孔の被加工面をバニッシング加工に
より内径を拡大するように後退させ、被加工物の貫通孔
の被加工面部を塑性変形により圧密化することを特徴と
する。
【００３６】本発明の電極の加工方法は、空孔率を有す
る焼結素材からなる被加工物を保持して回転させ、被加
工物の端面を切削工具により切削除去加工した後、被加
工物の端面の被加工面をフライス形バニッシング工具に
よりバニッシング加工し、被加工物の被加工面をバニッ
シング加工により後退させ、被加工物の被加工面部を塑
性変形により圧密化することを特徴とする。
る焼結素材からなる被加工物を保持して回転させ、被加
工物の端面を切削工具により切削除去加工した後、被加
工物の端面の被加工面をフライス形バニッシング工具に
よりバニッシング加工し、被加工物の被加工面をバニッ
シング加工により後退させ、被加工物の被加工面部を塑
性変形により圧密化することを特徴とする。
【００３７】本発明の電極の加工方法は、空孔率を有す
る焼結素材からなる被加工物を保持して回転させ、被加
工物の端面を切削工具により切削除去加工した後、被加
工物とバニッシング工具との相対的な移動が被加工物の
端面の被加工面と並行であり、かつ被加工物の被加工面
全面にバニッシング工具を接触させるような工具経路に
よりバニッシング加工を行い、被加工物の被加工面をバ
ニッシング加工により後退させ、被加工物の被加工面部
を塑性変形により圧密化することを特徴とする。
る焼結素材からなる被加工物を保持して回転させ、被加
工物の端面を切削工具により切削除去加工した後、被加
工物とバニッシング工具との相対的な移動が被加工物の
端面の被加工面と並行であり、かつ被加工物の被加工面
全面にバニッシング工具を接触させるような工具経路に
よりバニッシング加工を行い、被加工物の被加工面をバ
ニッシング加工により後退させ、被加工物の被加工面部
を塑性変形により圧密化することを特徴とする。
【００３８】本発明の電極の加工方法は、被加工物の被
加工面のバニッシング加工による後退量が最大３００μ
ｍである。
加工面のバニッシング加工による後退量が最大３００μ
ｍである。
【００３９】本発明の生産物は、上記の電極の加工方法
により加工されたことを特徴とする。
により加工されたことを特徴とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態
における電極を示す図である。図１において、１は電極
であり、電極１の電極本体１ａが空孔率を有し、電極本
体１ａには接点となる電接面４ａと裏面４ｂとの間に中
心軸線上に沿って貫通孔１ｂが穿設され、電極本体１ａ
の電接面４ａには３つの溝２が形成されている。
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態
における電極を示す図である。図１において、１は電極
であり、電極１の電極本体１ａが空孔率を有し、電極本
体１ａには接点となる電接面４ａと裏面４ｂとの間に中
心軸線上に沿って貫通孔１ｂが穿設され、電極本体１ａ
の電接面４ａには３つの溝２が形成されている。
【００４１】電極１の電極本体１ａの電接面４ａに面す
る端部には、図１に示すように、圧密化した接点部３が
一体に形成されている。
る端部には、図１に示すように、圧密化した接点部３が
一体に形成されている。
【００４２】電極１は電極本体１ａの電接面４ａより所
定の深さの範囲の導電率が電極本体１ａの断面の導電率
または裏面４ｂより所定の深さの範囲の導電率よりも大
きくされている。
定の深さの範囲の導電率が電極本体１ａの断面の導電率
または裏面４ｂより所定の深さの範囲の導電率よりも大
きくされている。
【００４３】電極１の電極本体１ａはＣｒとＣｕとの重
量パーセントが２５対７５の焼結合金からなる。電極１
は電極本体１ａの平均空孔率が１〜１０ｖｏｌ％であ
る。
量パーセントが２５対７５の焼結合金からなる。電極１
は電極本体１ａの平均空孔率が１〜１０ｖｏｌ％であ
る。
【００４４】電極１は電極本体１ａの電接面４ａより深
さ２ｍｍの範囲の導電率が断面の導電率または裏面４ｂ
より深さ２ｍｍの範囲の導電率と比較して１．２倍以上
大きくなっている。
さ２ｍｍの範囲の導電率が断面の導電率または裏面４ｂ
より深さ２ｍｍの範囲の導電率と比較して１．２倍以上
大きくなっている。
【００４５】電極１は電極本体１ａの電接面４ａより深
さ０．５ｍｍの範囲の空孔率が平均空孔率よりも小さく
なっている。
さ０．５ｍｍの範囲の空孔率が平均空孔率よりも小さく
なっている。
【００４６】図２は本発明の実施の形態における遮断器
を示す図である。図２において、Ｖは遮断器としての真
空バルブであり、真空バルブＶは図１に示した電極１を
固定電極５及び可動電極６に用いている。
を示す図である。図２において、Ｖは遮断器としての真
空バルブであり、真空バルブＶは図１に示した電極１を
固定電極５及び可動電極６に用いている。
【００４７】真空バルブＶは、図２に示すように、固定
電極５と、固定電極５に接離自在の可動電極６と、固定
電極５に接続した固定導体７と、可動電極６に接続した
可動導体８と、可動導体８を直動させるためのガイド９
と、真空容器となるセラミック筒１０と、セラミック筒
１０の上端の開口を閉塞する固定側端板１１と、可動導
体８の外側に設けたベローズ１２と、セラミック筒１０
の下端の開口を閉塞する可動側端板１３と、可動導体８
に可動電極６の下側に臨んで設けたベローズシールド１
４と、セラミック筒１０の内側に設けた中間シールド１
５とを有する。
電極５と、固定電極５に接離自在の可動電極６と、固定
電極５に接続した固定導体７と、可動電極６に接続した
可動導体８と、可動導体８を直動させるためのガイド９
と、真空容器となるセラミック筒１０と、セラミック筒
１０の上端の開口を閉塞する固定側端板１１と、可動導
体８の外側に設けたベローズ１２と、セラミック筒１０
の下端の開口を閉塞する可動側端板１３と、可動導体８
に可動電極６の下側に臨んで設けたベローズシールド１
４と、セラミック筒１０の内側に設けた中間シールド１
５とを有する。
【００４８】真空バルブＶは内部を真空に保つために密
閉されている。そのために、固定電極５側は、セラミッ
ク筒１０、固定側端板１１、固定導体７の間に隙間がな
いように接続されている。
閉されている。そのために、固定電極５側は、セラミッ
ク筒１０、固定側端板１１、固定導体７の間に隙間がな
いように接続されている。
【００４９】また、可動電極６側は、可動導体８に厚さ
０．１ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）により伸縮可
能なように蛇腹構造に形成されたベローズ１２の上端が
隙間のないように接続され、ベローズ１２の下端が可動
側端板１３に隙間のないように接続され、可動側端板１
３はセラミック筒１０の下端に隙間のないように接続さ
れている。
０．１ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）により伸縮可
能なように蛇腹構造に形成されたベローズ１２の上端が
隙間のないように接続され、ベローズ１２の下端が可動
側端板１３に隙間のないように接続され、可動側端板１
３はセラミック筒１０の下端に隙間のないように接続さ
れている。
【００５０】さらに、ベローズシールド１４はベローズ
１２を固定電極５と可動電極６との間で発生するアーク
から保護するためのものであり、中間シールド１５は固
定電極５と可動電極６との間で発生するアークからセラ
ミック筒１０を保護するためのものである。
１２を固定電極５と可動電極６との間で発生するアーク
から保護するためのものであり、中間シールド１５は固
定電極５と可動電極６との間で発生するアークからセラ
ミック筒１０を保護するためのものである。
【００５１】真空バルブＶは、可動導体８を外力により
動作させることで、通電時に接触している可動電極６と
固定電極５とを分離することにより断路する。
動作させることで、通電時に接触している可動電極６と
固定電極５とを分離することにより断路する。
【００５２】電極１の電接面４ａの溝２は、真空バルブ
Ｖの大電流の遮断時に固定電極５と可動電極６との間で
発生するアークに対して横方向の磁界を加えて電磁力に
より回転させることで、真空バルブＶの遮断性能を向上
させるためのものである。
Ｖの大電流の遮断時に固定電極５と可動電極６との間で
発生するアークに対して横方向の磁界を加えて電磁力に
より回転させることで、真空バルブＶの遮断性能を向上
させるためのものである。
【００５３】この電極１の電接面４ａの溝２は図２に示
す固定電極５と可動電極６においては対称の形状となっ
ている。
す固定電極５と可動電極６においては対称の形状となっ
ている。
【００５４】なお、電極１の電接面４ａに形成する溝２
の形状は様々なものが考えられているが、本発明はスパ
イラル溝の形状を限定するものではなく、また、スパイ
ラル溝が存在しない電極に対しても適用することが可能
である。
の形状は様々なものが考えられているが、本発明はスパ
イラル溝の形状を限定するものではなく、また、スパイ
ラル溝が存在しない電極に対しても適用することが可能
である。
【００５５】図３は本発明の実施の形態における電極の
製造方法を示す図である。本発明の電極の製造方法は、
金属粉末を原材料として電極本体１ａを成形する成形工
程と、電極本体１ａの成形に金属粉末を加熱により結合
させる焼結工程と、電極本体１ａの電接面４ａより深さ
０．５ｍｍの範囲の空孔率を平均空孔率よりも小さくす
る圧密化工程とを備えている。
製造方法を示す図である。本発明の電極の製造方法は、
金属粉末を原材料として電極本体１ａを成形する成形工
程と、電極本体１ａの成形に金属粉末を加熱により結合
させる焼結工程と、電極本体１ａの電接面４ａより深さ
０．５ｍｍの範囲の空孔率を平均空孔率よりも小さくす
る圧密化工程とを備えている。
【００５６】本発明の電極の製造方法を図３（ａ）〜
（ｈ）に工程順に示す。まず、計量工程では、図３
（ａ）に示すように、金属粉末であるＣｒ粉末３２ａと
Ｃｕ粉末３２ｂを原材料として計量する。このとき望ま
しくは、ｖｏｌ％をそれぞれ２５％及び７５％とする。
（ｈ）に工程順に示す。まず、計量工程では、図３
（ａ）に示すように、金属粉末であるＣｒ粉末３２ａと
Ｃｕ粉末３２ｂを原材料として計量する。このとき望ま
しくは、ｖｏｌ％をそれぞれ２５％及び７５％とする。
【００５７】次いで、混合工程では、図３（ｂ）に示す
ように、Ｃｒ粉末３２ａとＣｕ粉末３２ｂとを混合して
混合粉体３２ｃを形成する。
ように、Ｃｒ粉末３２ａとＣｕ粉末３２ｂとを混合して
混合粉体３２ｃを形成する。
【００５８】次いで、成形工程では、図３（ｃ）に示す
ように、混合粉体３２ｃを所定の圧力で圧粉成形して圧
粉体３２ｄを形成する。
ように、混合粉体３２ｃを所定の圧力で圧粉成形して圧
粉体３２ｄを形成する。
【００５９】次いで、焼結工程では、図３（ｄ）に示す
ように、圧粉体３２ｄを炉３３内にて温度１０００℃程
度の高温で焼結して焼結体３４を形成する。
ように、圧粉体３２ｄを炉３３内にて温度１０００℃程
度の高温で焼結して焼結体３４を形成する。
【００６０】次いで、図３（ｅ）に示すように、オート
ツールチェンジ（ＡＴＣ）機能を備えた旋盤（図示せ
ず）を用い、焼結体３４を旋盤のチャックの爪３５によ
り把持し、焼結体３４の外周面及び裏端面を超硬旋削工
具１６を用いて荒加工を行う。
ツールチェンジ（ＡＴＣ）機能を備えた旋盤（図示せ
ず）を用い、焼結体３４を旋盤のチャックの爪３５によ
り把持し、焼結体３４の外周面及び裏端面を超硬旋削工
具１６を用いて荒加工を行う。
【００６１】次いで、図３（ｅ）に示すように、焼結体
３４にドリル３７により貫通孔１ｂを穿設して孔明け加
工を行う。
３４にドリル３７により貫通孔１ｂを穿設して孔明け加
工を行う。
【００６２】次いで、図３（ｅ）に示すように、焼結体
３４の外周面及び裏端面を仕上げ工具３６を用いて仕上
げ加工を行う。
３４の外周面及び裏端面を仕上げ工具３６を用いて仕上
げ加工を行う。
【００６３】その後、電極の電接面となる焼結体３４の
表端面側を加工するために、焼結体３４の旋盤のチャッ
クの爪３５による掴み換えを行う。
表端面側を加工するために、焼結体３４の旋盤のチャッ
クの爪３５による掴み換えを行う。
【００６４】次いで、図３（ｅ）に示すように、焼結体
３４の外周面及び表端面を超硬旋削工具１６を用いて荒
加工を行う。
３４の外周面及び表端面を超硬旋削工具１６を用いて荒
加工を行う。
【００６５】次いで、図３（ｅ）に示すように、焼結体
３４の外周面及び表端面を仕上げ工具３６を用いて仕上
げ加工を行い、焼結体３４の貫通孔１ｂの内周面を内径
仕上げ工具３８を用いて仕上げ加工を行う。
３４の外周面及び表端面を仕上げ工具３６を用いて仕上
げ加工を行い、焼結体３４の貫通孔１ｂの内周面を内径
仕上げ工具３８を用いて仕上げ加工を行う。
【００６６】次いで、圧密化工程では、図３（ｆ）に示
すように、焼結体３４の電接面となる表端面を同一加工
機内で図９に示すバニッシング工具３９を用いてバニッ
シング加工を行う。
すように、焼結体３４の電接面となる表端面を同一加工
機内で図９に示すバニッシング工具３９を用いてバニッ
シング加工を行う。
【００６７】その後、図３（ｇ）に示すように、焼結体
３４の表端面にマシニングセンターによりエンドミル４
０を用いて溝入れ加工を行い、焼結体３４の電接面４ａ
である表端面に溝２を形成し、図３（ｈ）に示すよう
に、生産物となる電極１が製造される。
３４の表端面にマシニングセンターによりエンドミル４
０を用いて溝入れ加工を行い、焼結体３４の電接面４ａ
である表端面に溝２を形成し、図３（ｈ）に示すよう
に、生産物となる電極１が製造される。
【００６８】以上が、本発明における電極１の製造工程
の概要である。この内図３（ｅ）における電極１の電接
面４ａとなる焼結体３４の表端面の荒加工及び図３
（ｆ）における焼結体３４の表端面のバニッシング加工
が電極１の性能向上に寄与しており、本発明の特徴であ
る。
の概要である。この内図３（ｅ）における電極１の電接
面４ａとなる焼結体３４の表端面の荒加工及び図３
（ｆ）における焼結体３４の表端面のバニッシング加工
が電極１の性能向上に寄与しており、本発明の特徴であ
る。
【００６９】図４は電極の要部を示す拡大図である。電
極１の電接面４ａより０．５ｍｍの範囲の接点部３の空
孔率が、図４に示すように、電極１の電極本体１ａの全
体の平均空孔率よりも小さくなっており、電極１の接点
部３の導電率が向上している。この点については後程詳
細に述べる。
極１の電接面４ａより０．５ｍｍの範囲の接点部３の空
孔率が、図４に示すように、電極１の電極本体１ａの全
体の平均空孔率よりも小さくなっており、電極１の接点
部３の導電率が向上している。この点については後程詳
細に述べる。
【００７０】次に、本発明による電極１の導電率の向上
について述べる。図５は電極１となる焼結素材の焼結後
の理想密度，測定密度及び空孔率を示す図である。焼結
素材の焼結後の理想密度は、図５に示すように、平均
８．４４１ｇ／ｃｍ ３である。また、焼結素材の焼結後
の測定密度は、図５に示すように、平均８．１５１ｇ／
ｃｍ３である。さらに、焼結素材の焼結後の空孔率は、
図５に示すように、アルキメデス法により測定した結果
平均３．４％である。
について述べる。図５は電極１となる焼結素材の焼結後
の理想密度，測定密度及び空孔率を示す図である。焼結
素材の焼結後の理想密度は、図５に示すように、平均
８．４４１ｇ／ｃｍ ３である。また、焼結素材の焼結後
の測定密度は、図５に示すように、平均８．１５１ｇ／
ｃｍ３である。さらに、焼結素材の焼結後の空孔率は、
図５に示すように、アルキメデス法により測定した結果
平均３．４％である。
【００７１】図６は電極となる焼結素材の焼結後、荒加
工後、バニッシング後における電接面、断面、裏面につ
いて渦電流方式による導電率（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌＡｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒ
ｄ：ＩＡＣＳ％と略称する）を測定した結果を示す図で
ある。本発明では、直径５３ｍｍ、厚さ１１．７ｍｍの
２５％Ｃｒと７５％Ｃｕとの焼結素材を用いて焼結後、
荒加工後、バニッシング後における焼結素材の電接面、
断面、裏面についてＩＡＣＳ％を測定した。
工後、バニッシング後における電接面、断面、裏面につ
いて渦電流方式による導電率（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌＡｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒ
ｄ：ＩＡＣＳ％と略称する）を測定した結果を示す図で
ある。本発明では、直径５３ｍｍ、厚さ１１．７ｍｍの
２５％Ｃｒと７５％Ｃｕとの焼結素材を用いて焼結後、
荒加工後、バニッシング後における焼結素材の電接面、
断面、裏面についてＩＡＣＳ％を測定した。
【００７２】図７は焼結素材のＩＡＣＳ％の測定箇所を
示す図である。電極１となる焼結体３４からなる焼結素
材のＩＡＣＳ％の測定箇所は、図７に示すように、電接
面４ａと裏面４ｂと断面４ｄである。
示す図である。電極１となる焼結体３４からなる焼結素
材のＩＡＣＳ％の測定箇所は、図７に示すように、電接
面４ａと裏面４ｂと断面４ｄである。
【００７３】ＩＡＣＳ％は、軟銅線を基準とした導電率
の相対値である。本発明では、直径１０ｍｍの測定子を
焼結素材の測定箇所の表面に接触させ、渦電流の変化を
抵抗に換算する測定方法を用いた。この測定方法では、
焼結素材の表面からおよそ２ｍｍの範囲の導電率を測定
することができる。この範囲は電極１の遮断性能に与え
る範囲とほぼ同じである。
の相対値である。本発明では、直径１０ｍｍの測定子を
焼結素材の測定箇所の表面に接触させ、渦電流の変化を
抵抗に換算する測定方法を用いた。この測定方法では、
焼結素材の表面からおよそ２ｍｍの範囲の導電率を測定
することができる。この範囲は電極１の遮断性能に与え
る範囲とほぼ同じである。
【００７４】焼結素材の焼結後では、図６に示すよう
に、焼結素材の電接面のＩＡＣＳ％が２６．４％で、焼
結素材の断面のＩＡＣＳ％が２８．２％で、焼結素材の
裏面のＩＡＣＳ％が２７．５％である。焼結後の焼結素
材の電接面，断面，裏面の空孔率が大きいために、図６
に示すように、焼結後の焼結素材の電接面，断面，裏面
のＩＡＣＳ％が低下している。
に、焼結素材の電接面のＩＡＣＳ％が２６．４％で、焼
結素材の断面のＩＡＣＳ％が２８．２％で、焼結素材の
裏面のＩＡＣＳ％が２７．５％である。焼結後の焼結素
材の電接面，断面，裏面の空孔率が大きいために、図６
に示すように、焼結後の焼結素材の電接面，断面，裏面
のＩＡＣＳ％が低下している。
【００７５】また、焼結素材の荒加工後では、図６に示
すように、焼結素材の電接面のＩＡＣＳ％が３０．８％
で、焼結素材の断面のＩＡＣＳ％が２７．８％で、焼結
素材の裏面のＩＡＣＳ％が２６．５％である。
すように、焼結素材の電接面のＩＡＣＳ％が３０．８％
で、焼結素材の断面のＩＡＣＳ％が２７．８％で、焼結
素材の裏面のＩＡＣＳ％が２６．５％である。
【００７６】さらに、焼結素材のバニッシング加工を行
った後では、図６に示すように、焼結素材の電接面のＩ
ＡＣＳ％が３６．４％で、焼結素材の断面のＩＡＣＳ％
が２７．７％で、焼結素材の裏面のＩＡＣＳ％が２５．
２％である。
った後では、図６に示すように、焼結素材の電接面のＩ
ＡＣＳ％が３６．４％で、焼結素材の断面のＩＡＣＳ％
が２７．７％で、焼結素材の裏面のＩＡＣＳ％が２５．
２％である。
【００７７】断面のＩＡＣＳ％は焼結後の焼結素材の導
電率であると見なせる。よって、焼結素材にバニッシン
グ加工を行うことにより、バニッシング加工後の焼結素
材の電接面の導電率が焼結素材の断面の導電率と比較し
て１．３倍に向上したといえる。このように、焼結素材
のバニッシング加工後における、焼結素材の電接面の導
電率と焼結素材の断面あるいは裏面の導電率とが異なる
ことが、本発明の電極の特徴である。
電率であると見なせる。よって、焼結素材にバニッシン
グ加工を行うことにより、バニッシング加工後の焼結素
材の電接面の導電率が焼結素材の断面の導電率と比較し
て１．３倍に向上したといえる。このように、焼結素材
のバニッシング加工後における、焼結素材の電接面の導
電率と焼結素材の断面あるいは裏面の導電率とが異なる
ことが、本発明の電極の特徴である。
【００７８】次に、本発明に使用した工具及び加工条件
について詳細を述べる。本発明の電極の加工方法は、空
孔率を有する焼結素材からなる被加工物となる焼結体３
４を保持して回転させ、焼結体３４の端面を切削工具で
ある超硬旋削工具１６により切削除去加工した後、焼結
体３４の端面の被加工面をバニッシング工具３９により
バニッシング加工し、焼結体３４の被加工面をバニッシ
ング加工により後退させ、焼結体３４の被加工面部を塑
性変形により圧密化する。焼結素材の平均空孔率は１〜
１０ｖｏｌ％である。
について詳細を述べる。本発明の電極の加工方法は、空
孔率を有する焼結素材からなる被加工物となる焼結体３
４を保持して回転させ、焼結体３４の端面を切削工具で
ある超硬旋削工具１６により切削除去加工した後、焼結
体３４の端面の被加工面をバニッシング工具３９により
バニッシング加工し、焼結体３４の被加工面をバニッシ
ング加工により後退させ、焼結体３４の被加工面部を塑
性変形により圧密化する。焼結素材の平均空孔率は１〜
１０ｖｏｌ％である。
【００７９】図８は本発明の電極の加工方法に用いる超
硬旋削工具を示す図である。図８に示す超硬旋削工具１
６は電極となる焼結体３４の電接面４ａの荒加工に用い
られるものである。超硬旋削工具１６は１辺１６ｍｍ，
厚さ４ｍｍの超硬Ｋ２５相当のＴｉＮコーティングされ
たスローアウェイ工具であり、図８に示すように、超硬
旋削工具１６のノーズアール１７は０．８ｍｍである。
硬旋削工具を示す図である。図８に示す超硬旋削工具１
６は電極となる焼結体３４の電接面４ａの荒加工に用い
られるものである。超硬旋削工具１６は１辺１６ｍｍ，
厚さ４ｍｍの超硬Ｋ２５相当のＴｉＮコーティングされ
たスローアウェイ工具であり、図８に示すように、超硬
旋削工具１６のノーズアール１７は０．８ｍｍである。
【００８０】超硬旋削工具１６のチップの掬い角は０゜
である。超硬旋削工具１６の切り込み角１９が９３゜
で、超硬旋削工具１６は２５ｍｍ角のシャンクバイト１
８に取り付けて用いられる。
である。超硬旋削工具１６の切り込み角１９が９３゜
で、超硬旋削工具１６は２５ｍｍ角のシャンクバイト１
８に取り付けて用いられる。
【００８１】焼結素材の電接面の超硬旋削工具１６によ
る荒加工の条件は、旋盤主軸の回転数Ｓ＝５００ｒｅｖ
／ｍｉｎ、切り込みｄ＝１ｍｍ、送りｆ＝０．３ｍｍ／
ｒｅｖで、超硬旋削工具１６を焼結素材の外周側から内
周側に向って送りながら切削する。
る荒加工の条件は、旋盤主軸の回転数Ｓ＝５００ｒｅｖ
／ｍｉｎ、切り込みｄ＝１ｍｍ、送りｆ＝０．３ｍｍ／
ｒｅｖで、超硬旋削工具１６を焼結素材の外周側から内
周側に向って送りながら切削する。
【００８２】図９は本発明の電極の加工方法に用いるバ
ニッシング工具を示す図である。図９に示すバニッシン
グ工具３９は電極となる焼結体３４の電接面４ａのバニ
ッシング加工に用いられるものである。バニッシング工
具３９は、図９に示すように、２０ｍｍ角のシャンク２
１と、シャンク２１に取り付けられた台座２２と、台座
２２に荷重を加えるためのスプリング２３と、台座２２
をシャンク２１に固定するための飛び出し防止用ねじ２
７と、台座２２に取り付けられた先端のＳＲ（曲率半
径）２５が１０ｍｍのダイヤモンドチップ２４とからな
る。
ニッシング工具を示す図である。図９に示すバニッシン
グ工具３９は電極となる焼結体３４の電接面４ａのバニ
ッシング加工に用いられるものである。バニッシング工
具３９は、図９に示すように、２０ｍｍ角のシャンク２
１と、シャンク２１に取り付けられた台座２２と、台座
２２に荷重を加えるためのスプリング２３と、台座２２
をシャンク２１に固定するための飛び出し防止用ねじ２
７と、台座２２に取り付けられた先端のＳＲ（曲率半
径）２５が１０ｍｍのダイヤモンドチップ２４とからな
る。
【００８３】導電率について前記した焼結素材の電接面
のバニッシング工具３９によるバニッシング加工の条件
は、プリロードを３１０Ｎかけた状態で、バニッシ量を
０．３ｍｍとし、回転数Ｓ＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送
りｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖで、バニッシング工具３９を
焼結素材の内周側から外周側に向って送る。
のバニッシング工具３９によるバニッシング加工の条件
は、プリロードを３１０Ｎかけた状態で、バニッシ量を
０．３ｍｍとし、回転数Ｓ＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送
りｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖで、バニッシング工具３９を
焼結素材の内周側から外周側に向って送る。
【００８４】なお、本発明の電極の加工方法において、
空孔率を有する焼結素材からなる被加工物となる焼結体
３４を保持して回転させ、焼結体３４の外周面または内
周面を切削工具により切削除去加工した後、焼結体３４
の外周面または内周面の被加工面をバニッシング工具に
よりバニッシング加工し、焼結体３４の被加工面をバニ
ッシング加工により後退させ、焼結体３４の被加工面部
を塑性変形により圧密化することも可能である。
空孔率を有する焼結素材からなる被加工物となる焼結体
３４を保持して回転させ、焼結体３４の外周面または内
周面を切削工具により切削除去加工した後、焼結体３４
の外周面または内周面の被加工面をバニッシング工具に
よりバニッシング加工し、焼結体３４の被加工面をバニ
ッシング加工により後退させ、焼結体３４の被加工面部
を塑性変形により圧密化することも可能である。
【００８５】図１０は図９のバニッシング工具のスプリ
ング特性を示す図である。バニッシング工具３９の台座
２２に加わる荷重が、図１０に示すように、スプリング
２３の変位の増加に応じて比例して増加している。飛び
出し防止用ねじ２７の締め付け具合によりスプリング２
３にプリロードをかけることが可能である。
ング特性を示す図である。バニッシング工具３９の台座
２２に加わる荷重が、図１０に示すように、スプリング
２３の変位の増加に応じて比例して増加している。飛び
出し防止用ねじ２７の締め付け具合によりスプリング２
３にプリロードをかけることが可能である。
【００８６】焼結素材の電接面のバニッシング工具３９
によるバニッシング加工により、図４に示すように、焼
結素材の電接面から０．５ｍｍの範囲での密度が大きく
なっている。焼結素材の電接面からの密度変化は深さ方
向に分布を生じているが、その総量を求めるには、焼結
素材の板厚の減少量を測定すれば良い。
によるバニッシング加工により、図４に示すように、焼
結素材の電接面から０．５ｍｍの範囲での密度が大きく
なっている。焼結素材の電接面からの密度変化は深さ方
向に分布を生じているが、その総量を求めるには、焼結
素材の板厚の減少量を測定すれば良い。
【００８７】図１２〜図１４はバニッシング加工の条件
を変化させた場合について、焼結素材の板厚減少量を測
定した結果である。
を変化させた場合について、焼結素材の板厚減少量を測
定した結果である。
【００８８】ここで、用いているバニッシ量とは焼結素
材の表面から深さ方向にバニッシング工具３９のダイヤ
モンドチップ２４をどれだけ進入させるかを指令するＮ
Ｃ加工機の指令値である。
材の表面から深さ方向にバニッシング工具３９のダイヤ
モンドチップ２４をどれだけ進入させるかを指令するＮ
Ｃ加工機の指令値である。
【００８９】ＮＣ加工機の指令値としては切削除去加工
で用いられる切り込みと同等であるが、バニッシングの
場合には、スプリング２３の歪みによりバニッシング工
具３９の台座２２が逃げるので、切り込みという言葉は
不適切と考えられ、本発明ではバニッシ量として扱う。
で用いられる切り込みと同等であるが、バニッシングの
場合には、スプリング２３の歪みによりバニッシング工
具３９の台座２２が逃げるので、切り込みという言葉は
不適切と考えられ、本発明ではバニッシ量として扱う。
【００９０】また、バニッシ量から板厚減少量を引いた
ものがバニッシング工具３９のスプリング２３の歪みで
ある。図１２より、回転速度は板厚減少量に大きな影響
を与えないことがわかる。
ものがバニッシング工具３９のスプリング２３の歪みで
ある。図１２より、回転速度は板厚減少量に大きな影響
を与えないことがわかる。
【００９１】図１３は送り速度の板厚減少量に与える影
響を示す図である。図１３は送り速度を変えた場合につ
いての結果である。バニッシング加工の条件はプリロー
ドが２５０Ｎ及び３１０Ｎとしてそれぞれについて、回
転数がＳ＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．０５
ｍｍ／ｒｅｖ、０．１ｍｍ／ｒｅｖ、０．２ｍｍ／ｒｅ
ｖ、０．３ｍｍ／ｒｅｖである。
響を示す図である。図１３は送り速度を変えた場合につ
いての結果である。バニッシング加工の条件はプリロー
ドが２５０Ｎ及び３１０Ｎとしてそれぞれについて、回
転数がＳ＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．０５
ｍｍ／ｒｅｖ、０．１ｍｍ／ｒｅｖ、０．２ｍｍ／ｒｅ
ｖ、０．３ｍｍ／ｒｅｖである。
【００９２】図１４は荒加工の送り速度のバニッシング
加工での板厚減少量への影響を示す図である。図１４は
前工程の荒加工の条件を変えた場合についての結果であ
る。荒加工の条件は回転数がＳ＝１５００ｒｅｖ／ｍｉ
ｎ、切り込みがｄ＝１ｍｍである。また、バニッシング
加工の条件はプリロードが３１０Ｎ、回転数がＳ＝５０
０ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ、バ
ニッシ量が０．３ｍｍである。
加工での板厚減少量への影響を示す図である。図１４は
前工程の荒加工の条件を変えた場合についての結果であ
る。荒加工の条件は回転数がＳ＝１５００ｒｅｖ／ｍｉ
ｎ、切り込みがｄ＝１ｍｍである。また、バニッシング
加工の条件はプリロードが３１０Ｎ、回転数がＳ＝５０
０ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ、バ
ニッシ量が０．３ｍｍである。
【００９３】ここでは、荒加工での送り速度を変化させ
て、それによるバニッシング加工による焼結素材の板厚
減少量を示す。この結果、荒加工の送り速度を大きくす
ると、図１４に示すように、焼結素材の板厚減少量が小
さくなる。これは、送り速度を大きくすると背分力が大
きくなるため、荒加工時にもわずかながら焼結素材の表
面の空孔率が減少するためである。このように、前工程
の荒加工との条件の組み合わせによる効果的な、バニッ
シング加工も行える。
て、それによるバニッシング加工による焼結素材の板厚
減少量を示す。この結果、荒加工の送り速度を大きくす
ると、図１４に示すように、焼結素材の板厚減少量が小
さくなる。これは、送り速度を大きくすると背分力が大
きくなるため、荒加工時にもわずかながら焼結素材の表
面の空孔率が減少するためである。このように、前工程
の荒加工との条件の組み合わせによる効果的な、バニッ
シング加工も行える。
【００９４】図１５は荒加工後とバニッシング加工後と
の焼結素材の板厚減少量の段差の断面曲線を示す図であ
る。焼結素材の板厚減少量の測定位置は中心から半径で
１５ｍｍの箇所であり、図１５に示すように、非バニッ
シング部分との段差により測定した。荒加工後とバニッ
シング加工後との焼結素材の板厚減少量が、図１５に示
すように、７３μｍである。
の焼結素材の板厚減少量の段差の断面曲線を示す図であ
る。焼結素材の板厚減少量の測定位置は中心から半径で
１５ｍｍの箇所であり、図１５に示すように、非バニッ
シング部分との段差により測定した。荒加工後とバニッ
シング加工後との焼結素材の板厚減少量が、図１５に示
すように、７３μｍである。
【００９５】図１６は本発明の電極の加工方法に用いる
スプリング無しのバニッシング工具を示す図である。図
１６に示すバニッシング工具５０は電極となる焼結体３
４の電接面４ａのバニッシング加工に用いられるもので
ある。バニッシング工具５０は、図１６に示すように、
シャンク２１と、シャンク２１に取り付けられた台座２
２と、スペーサー２６と、台座２２をシャンク２１に固
定するための飛び出し防止用ねじ２７と、台座２２に取
り付けられた先端のＳＲ（曲率半径）２５が１０ｍｍの
ダイヤモンドチップ２４とからなる。
スプリング無しのバニッシング工具を示す図である。図
１６に示すバニッシング工具５０は電極となる焼結体３
４の電接面４ａのバニッシング加工に用いられるもので
ある。バニッシング工具５０は、図１６に示すように、
シャンク２１と、シャンク２１に取り付けられた台座２
２と、スペーサー２６と、台座２２をシャンク２１に固
定するための飛び出し防止用ねじ２７と、台座２２に取
り付けられた先端のＳＲ（曲率半径）２５が１０ｍｍの
ダイヤモンドチップ２４とからなる。
【００９６】図１７はスプリング無しのバニッシング工
具を用いた場合のバニッシ量の板厚減少量に与える影響
を示す図である。スプリング２３の代わりにスペーサー
２６を設けた図１６に示したバニッシング工具５０を用
いて位置制御によりバニッシング加工を行った場合につ
いて説明する。バニッシング加工の条件は、回転数がＳ
＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅ
ｖであり、バニッシ量が０．０５ｍｍ、０．０７５ｍ
ｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍ
ｍである。
具を用いた場合のバニッシ量の板厚減少量に与える影響
を示す図である。スプリング２３の代わりにスペーサー
２６を設けた図１６に示したバニッシング工具５０を用
いて位置制御によりバニッシング加工を行った場合につ
いて説明する。バニッシング加工の条件は、回転数がＳ
＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅ
ｖであり、バニッシ量が０．０５ｍｍ、０．０７５ｍ
ｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍ
ｍである。
【００９７】この場合においても、バニッシ量と板厚減
少量とは一致していない。これは、バニッシングによる
反力で加工機が歪み、バニッシング工具５０が逃げてい
ることによる。バニッシ量は他の方法に比べて大きく、
剛性の高い加工機においては有効なものである。
少量とは一致していない。これは、バニッシングによる
反力で加工機が歪み、バニッシング工具５０が逃げてい
ることによる。バニッシ量は他の方法に比べて大きく、
剛性の高い加工機においては有効なものである。
【００９８】次に、図１６に示すスプリング無しのバニ
ッシング工具５０を用いて、繰り返しバニッシング加工
を行った場合について述べる。バニッシング加工の条件
は回転数がＳ＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．
１ｍｍ／ｒｅｖである。バニッシ量は０．１ｍｍとし、
バニッシング加工の繰り返し回数を１回、２回、３回と
した。この場合には、バニッシ量を０．１ｍｍずつ大き
くしているが、加工機の歪みが繰り返し回数により変化
しないために板厚減少量も約０．１ｍｍずつ大きくなっ
ている。
ッシング工具５０を用いて、繰り返しバニッシング加工
を行った場合について述べる。バニッシング加工の条件
は回転数がＳ＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．
１ｍｍ／ｒｅｖである。バニッシ量は０．１ｍｍとし、
バニッシング加工の繰り返し回数を１回、２回、３回と
した。この場合には、バニッシ量を０．１ｍｍずつ大き
くしているが、加工機の歪みが繰り返し回数により変化
しないために板厚減少量も約０．１ｍｍずつ大きくなっ
ている。
【００９９】図１８は繰り返してバニッシング加工を行
う場合と、バニッシ量の変動の場合について横軸に板厚
減少量、縦軸にＩＡＣＳ％を示した図である。このよう
に、繰り返してバニッシング加工を行った場合では板厚
減少量が大きくなるが、ＩＡＣＳ％の向上はそれほど大
きくない。
う場合と、バニッシ量の変動の場合について横軸に板厚
減少量、縦軸にＩＡＣＳ％を示した図である。このよう
に、繰り返してバニッシング加工を行った場合では板厚
減少量が大きくなるが、ＩＡＣＳ％の向上はそれほど大
きくない。
【０１００】また、ＩＡＣＳ％を向上させるためには、
図１８より板厚減少量を５０μｍ以上にするのが望まし
いといえる。焼結素材を対象にしたバニッシング加工に
よる表面圧密化方法の効果は、導電率の向上に限定され
るものではない。
図１８より板厚減少量を５０μｍ以上にするのが望まし
いといえる。焼結素材を対象にしたバニッシング加工に
よる表面圧密化方法の効果は、導電率の向上に限定され
るものではない。
【０１０１】図１９はバニッシ量の板厚減少量に与える
影響を示す図であり、図１９はプリロードをかけなかっ
た場合についての結果である。バニッシング加工の条件
は回転数がＳ＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．
１ｍｍ／ｒｅｖであり、バニッシ量が０．１ｍｍ、０．
３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０
ｍｍである。バニッシ量を大きくすると、図１９に示す
ように、板厚減少量は大きくなる。
影響を示す図であり、図１９はプリロードをかけなかっ
た場合についての結果である。バニッシング加工の条件
は回転数がＳ＝５００ｒｅｖ／ｍｉｎ、送りがｆ＝０．
１ｍｍ／ｒｅｖであり、バニッシ量が０．１ｍｍ、０．
３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０
ｍｍである。バニッシ量を大きくすると、図１９に示す
ように、板厚減少量は大きくなる。
【０１０２】図２０はバニッシ量の板厚減少量に与える
影響を示す図である。図２０はバネ特性より換算したバ
ニッシング荷重を横軸に、板厚減少量を縦軸にして図１
９の内容を示したものである。バニッシング荷重を大き
くすると、図２０に示すように、板厚減少量は大きくな
る。
影響を示す図である。図２０はバネ特性より換算したバ
ニッシング荷重を横軸に、板厚減少量を縦軸にして図１
９の内容を示したものである。バニッシング荷重を大き
くすると、図２０に示すように、板厚減少量は大きくな
る。
【０１０３】次に、焼結素材の貫通孔の内周面のバニッ
シング加工に孔加工用バニッシング工具を用いた場合に
ついて説明する。本発明の電極の加工方法は、空孔率を
有する焼結素材からなる被加工物となる焼結体３４を保
持してドリル３７により孔明け加工した後、焼結体３４
の貫通孔１ｂの内周面の被加工面を孔加工用バニッシン
グ工具５１によりバニッシング加工し、焼結体３４の貫
通孔１ｂの被加工面をバニッシング加工により内径を拡
大するように後退させ、焼結体３４の貫通孔１ｂの被加
工面部を塑性変形により圧密化する。
シング加工に孔加工用バニッシング工具を用いた場合に
ついて説明する。本発明の電極の加工方法は、空孔率を
有する焼結素材からなる被加工物となる焼結体３４を保
持してドリル３７により孔明け加工した後、焼結体３４
の貫通孔１ｂの内周面の被加工面を孔加工用バニッシン
グ工具５１によりバニッシング加工し、焼結体３４の貫
通孔１ｂの被加工面をバニッシング加工により内径を拡
大するように後退させ、焼結体３４の貫通孔１ｂの被加
工面部を塑性変形により圧密化する。
【０１０４】図２１は本発明の電極の加工方法に用いる
孔加工用バニッシング工具を示す図である。図２１に示
す孔加工用バニッシング工具５１は電極となる焼結体３
４の貫通孔１ｂの内周面のバニッシング加工に用いられ
るものである。孔加工用バニッシング工具５１は、図２
１に示すように、フレーム３１と、フレーム３１内に移
動自在に設けたマンドレル３０と、マンドレル３０のフ
レーム３１より突出する先端部に装着された４本のロー
ラー２８と、マンドレル３０を移動するための調整用ね
じ２９とからなる。
孔加工用バニッシング工具を示す図である。図２１に示
す孔加工用バニッシング工具５１は電極となる焼結体３
４の貫通孔１ｂの内周面のバニッシング加工に用いられ
るものである。孔加工用バニッシング工具５１は、図２
１に示すように、フレーム３１と、フレーム３１内に移
動自在に設けたマンドレル３０と、マンドレル３０のフ
レーム３１より突出する先端部に装着された４本のロー
ラー２８と、マンドレル３０を移動するための調整用ね
じ２９とからなる。
【０１０５】孔加工用バニッシング工具５１の４本のロ
ーラー２８は、図２１に示すように、フレーム３１内の
マンドレル３０により支持されており、調整用ねじ２９
によりマンドレル３０を調整用ねじ２９によりフレーム
３１の長手方向に移動させ、４本のローラー２８部分の
直径を調整することが可能である。
ーラー２８は、図２１に示すように、フレーム３１内の
マンドレル３０により支持されており、調整用ねじ２９
によりマンドレル３０を調整用ねじ２９によりフレーム
３１の長手方向に移動させ、４本のローラー２８部分の
直径を調整することが可能である。
【０１０６】電極１は、固定導体７及び可動導体８の先
端部を固定電極５及び可動電極６の凡そφ１０ｍｍの内
径の貫通孔に差込んで固定している。そのため、精度を
確保するため固定電極５及び可動電極６の貫通孔の内径
精度は厳しい。固定導体７及び可動導体８の固定電極５
及び可動電極６の貫通孔に対する取り付け後、固定導体
７及び可動導体８の接触により固定電極５及び可動電極
６の貫通孔の内径が拡大しないように、ある程度の強度
が必要とされる。
端部を固定電極５及び可動電極６の凡そφ１０ｍｍの内
径の貫通孔に差込んで固定している。そのため、精度を
確保するため固定電極５及び可動電極６の貫通孔の内径
精度は厳しい。固定導体７及び可動導体８の固定電極５
及び可動電極６の貫通孔に対する取り付け後、固定導体
７及び可動導体８の接触により固定電極５及び可動電極
６の貫通孔の内径が拡大しないように、ある程度の強度
が必要とされる。
【０１０７】焼結素材を用いる場合には、電極１の貫通
孔１ｂの内周面の空孔率を減少させて強度を向上させる
ことが有効である。本発明の実施の形態では、図３
（ｅ）に示した焼結体３４の貫通孔１ｂの内周面の内径
仕上げ加工を、内径仕上げ工具３８を用いた旋削加工か
ら孔加工用バニッシング工具５１を用いたバニッシング
加工に変更する。
孔１ｂの内周面の空孔率を減少させて強度を向上させる
ことが有効である。本発明の実施の形態では、図３
（ｅ）に示した焼結体３４の貫通孔１ｂの内周面の内径
仕上げ加工を、内径仕上げ工具３８を用いた旋削加工か
ら孔加工用バニッシング工具５１を用いたバニッシング
加工に変更する。
【０１０８】電極１の貫通孔１ｂの下孔加工は、内径よ
り、０．１〜０．２ｍｍ小さいドリル３７を用いて行
う。次いで、直径を内径+０．０１ｍｍに調整した孔加
工用バニッシング工具５１を回転数Ｓ＝１６００ｒｅｖ
／ｍｉｎで回転し、送りｆ＝０．４ｍｍ／ｒｅｖで電極
１の貫通孔１ｂに挿入することで、電極１の貫通孔１ｂ
の内径の仕上げ加工及びバニッシング加工を行う。
り、０．１〜０．２ｍｍ小さいドリル３７を用いて行
う。次いで、直径を内径+０．０１ｍｍに調整した孔加
工用バニッシング工具５１を回転数Ｓ＝１６００ｒｅｖ
／ｍｉｎで回転し、送りｆ＝０．４ｍｍ／ｒｅｖで電極
１の貫通孔１ｂに挿入することで、電極１の貫通孔１ｂ
の内径の仕上げ加工及びバニッシング加工を行う。
【０１０９】図１１は焼結素材の断面のビッカース硬さ
の分布を示す図である。ビッカーズ硬さは、Ｃｕ粒子内
を測定している。焼結後の焼結素材の表面の硬さは、焼
結後の焼結素材の中心の硬さと比較して変化がない。ま
た、ドリル加工後の焼結素材の表面の硬さはドリル加工
後の焼結素材の中心の硬さと比較して、僅かしか向上し
ていない。さらに図１１に示すように、バニシング加工
後の焼結素材の表面の硬さはＨＶ７６であり、バニシン
グ加工後の焼結素材の内部の硬さＨＶ３６と比較して大
きく向上している。このように表面の硬度が向上するこ
とにより、固定電極５と固定導体７及び可動電極６と可
動導体８の接続部での信頼性が向上する。これは、焼結
素材の表面の圧密化及び加工硬化によると考えられ、同
様の結果は他の焼結素材においても期待できる。
の分布を示す図である。ビッカーズ硬さは、Ｃｕ粒子内
を測定している。焼結後の焼結素材の表面の硬さは、焼
結後の焼結素材の中心の硬さと比較して変化がない。ま
た、ドリル加工後の焼結素材の表面の硬さはドリル加工
後の焼結素材の中心の硬さと比較して、僅かしか向上し
ていない。さらに図１１に示すように、バニシング加工
後の焼結素材の表面の硬さはＨＶ７６であり、バニシン
グ加工後の焼結素材の内部の硬さＨＶ３６と比較して大
きく向上している。このように表面の硬度が向上するこ
とにより、固定電極５と固定導体７及び可動電極６と可
動導体８の接続部での信頼性が向上する。これは、焼結
素材の表面の圧密化及び加工硬化によると考えられ、同
様の結果は他の焼結素材においても期待できる。
【０１１０】次に、焼結素材の電接面のバニッシング加
工にフライス形バニッシング工具を用いた場合について
説明する。本発明の電極の加工方法は、空孔率を有する
焼結素材からなる被加工物となる焼結体３４を保持して
回転させ、焼結体３４の端面を切削工具である超硬旋削
工具１６により切削除去加工した後、焼結体３４の端面
の被加工面をフライス形バニッシング工具５２によりバ
ニッシング加工し、焼結体３４の被加工面をバニッシン
グ加工により後退させ、焼結体３４の被加工面部を塑性
変形により圧密化する。
工にフライス形バニッシング工具を用いた場合について
説明する。本発明の電極の加工方法は、空孔率を有する
焼結素材からなる被加工物となる焼結体３４を保持して
回転させ、焼結体３４の端面を切削工具である超硬旋削
工具１６により切削除去加工した後、焼結体３４の端面
の被加工面をフライス形バニッシング工具５２によりバ
ニッシング加工し、焼結体３４の被加工面をバニッシン
グ加工により後退させ、焼結体３４の被加工面部を塑性
変形により圧密化する。
【０１１１】図２２は本発明の電極の加工方法に用いる
フライス形バニッシング工具を示す図である。図２２に
示すフライス形バニッシング工具５２は電極となる焼結
体３４の電接面４ａのバニッシング加工に用いられるも
のである。フライス形バニッシング工具５２は、図２２
に示すように、ローラー４１と、ローラー４１を支える
マンドレル４２と、シャフト４３と、シャフト４３とマ
ンドレル４２との間のスプリング４４からなる。
フライス形バニッシング工具を示す図である。図２２に
示すフライス形バニッシング工具５２は電極となる焼結
体３４の電接面４ａのバニッシング加工に用いられるも
のである。フライス形バニッシング工具５２は、図２２
に示すように、ローラー４１と、ローラー４１を支える
マンドレル４２と、シャフト４３と、シャフト４３とマ
ンドレル４２との間のスプリング４４からなる。
【０１１２】フライス形バニッシング工具５２のローラ
ー４１の本数は４本であり、バニッシング加工時の回転
径は２０ｍｍである。フライス形バニッシング工具５２
のシャフト４３とマンドレル４２とは、図２２に示すよ
うに、キー４５により相互に回転ができない構造となっ
ている。
ー４１の本数は４本であり、バニッシング加工時の回転
径は２０ｍｍである。フライス形バニッシング工具５２
のシャフト４３とマンドレル４２とは、図２２に示すよ
うに、キー４５により相互に回転ができない構造となっ
ている。
【０１１３】フライス形バニッシング工具５２のシャフ
ト４３をマシニングセンターに取り付け、バニッシング
加工の条件は回転数をＳ＝７５０ｒｅｖ／ｍｉｎ、送り
をｆ＝０．４ｍｍ／ｒｅｖとすることで、電極１の電接
面４ａの圧密化を行うことができる。
ト４３をマシニングセンターに取り付け、バニッシング
加工の条件は回転数をＳ＝７５０ｒｅｖ／ｍｉｎ、送り
をｆ＝０．４ｍｍ／ｒｅｖとすることで、電極１の電接
面４ａの圧密化を行うことができる。
【０１１４】図２３は本発明の実施の形態における電極
の加工方法を示す図である。図２３はあらかじめ焼結素
材である焼結体３４の電接面４ａに溝２が形成されてお
り、焼結体３４の電接面４ａの旋盤による加工が行えな
い場合である。本発明の電極の加工方法は、空孔率を有
する焼結素材からなる被加工物となる焼結体３４を保持
して回転させ、焼結体３４の端面を切削工具である超硬
旋削工具１６により切削除去加工した後、焼結体３４と
バニッシング工具３９との相対的な移動が焼結体３４の
端面の被加工面と並行であり、かつ焼結体３４の被加工
面全面にバニッシング工具３９を接触させるような工具
経路によりバニッシング加工を行い、焼結体３４の被加
工面をバニッシング加工により後退させ、焼結体３４の
被加工面部を塑性変形により圧密化する。
の加工方法を示す図である。図２３はあらかじめ焼結素
材である焼結体３４の電接面４ａに溝２が形成されてお
り、焼結体３４の電接面４ａの旋盤による加工が行えな
い場合である。本発明の電極の加工方法は、空孔率を有
する焼結素材からなる被加工物となる焼結体３４を保持
して回転させ、焼結体３４の端面を切削工具である超硬
旋削工具１６により切削除去加工した後、焼結体３４と
バニッシング工具３９との相対的な移動が焼結体３４の
端面の被加工面と並行であり、かつ焼結体３４の被加工
面全面にバニッシング工具３９を接触させるような工具
経路によりバニッシング加工を行い、焼結体３４の被加
工面をバニッシング加工により後退させ、焼結体３４の
被加工面部を塑性変形により圧密化する。
【０１１５】この場合では、例えばターニングセンター
のチャックに取り付けられた電極１に対して、電極１の
電接面４ａに垂直に押し当てたバニッシング工具３９を
主軸のＣ軸回転とバニッシング工具３９のＸ軸方向への
移動により、図２３に示すように、バニッシング経路４
６に沿ってバニッシング工具３９を移動する。
のチャックに取り付けられた電極１に対して、電極１の
電接面４ａに垂直に押し当てたバニッシング工具３９を
主軸のＣ軸回転とバニッシング工具３９のＸ軸方向への
移動により、図２３に示すように、バニッシング経路４
６に沿ってバニッシング工具３９を移動する。
【０１１６】この時、バニッシング工具３９を移動する
バニッシング経路４６の間隔ｆを０．０５〜０．３ｍｍ
とし、電極１の電接面４ａの全面にあたるように工具経
路を組むことにより、前記本発明と同様の電極１の電接
面４ａの圧密化を行うことが可能となる。
バニッシング経路４６の間隔ｆを０．０５〜０．３ｍｍ
とし、電極１の電接面４ａの全面にあたるように工具経
路を組むことにより、前記本発明と同様の電極１の電接
面４ａの圧密化を行うことが可能となる。
【０１１７】本発明の電極の加工方法における、被加工
物となる焼結体３４の被加工面のバニッシング加工によ
る後退量は最大３００μｍである。
物となる焼結体３４の被加工面のバニッシング加工によ
る後退量は最大３００μｍである。
【０１１８】本発明の実施の形態においては、Ｃｕ−Ｃ
ｒを主成分とした焼結後材料の真空遮断器用電極を対象
とした場合について述べたが、本発明の内容について
は、他の焼結素材についても同様の効果が期待でき、本
発明の要旨を変更しない範囲において、バニッシング工
具の材質，形状，バニッシング加工条件等が変更可能と
なっている。
ｒを主成分とした焼結後材料の真空遮断器用電極を対象
とした場合について述べたが、本発明の内容について
は、他の焼結素材についても同様の効果が期待でき、本
発明の要旨を変更しない範囲において、バニッシング工
具の材質，形状，バニッシング加工条件等が変更可能と
なっている。
【０１１９】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の電極によ
れば、空孔率を有する電極本体の電接面より所定の深さ
の範囲の導電率を電極本体の断面の導電率または裏面よ
り所定の深さの範囲の導電率よりも大きくしたので、電
極本体の電接面の導電率が低下することがなく、電極本
体の電接面に多くのジュール熱が発生するおそれもない
ので、通電時の温度上昇が大きくならず、電極本体の電
接面の劣化を防止することができる。
れば、空孔率を有する電極本体の電接面より所定の深さ
の範囲の導電率を電極本体の断面の導電率または裏面よ
り所定の深さの範囲の導電率よりも大きくしたので、電
極本体の電接面の導電率が低下することがなく、電極本
体の電接面に多くのジュール熱が発生するおそれもない
ので、通電時の温度上昇が大きくならず、電極本体の電
接面の劣化を防止することができる。
【０１２０】本発明の電極によれば、遮断時のジュール
熱の発生が小さく金属気体の発生を抑えられたため、遮
断性能を向上させることができる。
熱の発生が小さく金属気体の発生を抑えられたため、遮
断性能を向上させることができる。
【０１２１】本発明の電極によれば、電極本体の電接面
より深さ２ｍｍの範囲の導電率が断面の導電率または裏
面より深さ２ｍｍの範囲の導電率と比較して１．２倍以
上大きいので、電極本体の電接面の導電率を断面または
裏面の導電率よりも２０％以上向上させることができ
る。
より深さ２ｍｍの範囲の導電率が断面の導電率または裏
面より深さ２ｍｍの範囲の導電率と比較して１．２倍以
上大きいので、電極本体の電接面の導電率を断面または
裏面の導電率よりも２０％以上向上させることができ
る。
【０１２２】本発明の電極によれば、電極本体の電接面
より深さ０．５ｍｍの範囲の空孔率が平均空孔率よりも
小さいので、電極本体の電接面の密度を向上させること
ができる。
より深さ０．５ｍｍの範囲の空孔率が平均空孔率よりも
小さいので、電極本体の電接面の密度を向上させること
ができる。
【０１２３】本発明の電極の製造方法によれば、圧密化
工程において電極本体の電接面より深さ０．５ｍｍの範
囲の空孔率を平均空孔率よりも小さくするので、電極本
体の電接面を確実に圧密化することができ、従来のよう
な多大な設備投資を必要とせず、電極の製造が簡単な工
程のみで行え、電極の製造コストの低減化を図ることが
できる。
工程において電極本体の電接面より深さ０．５ｍｍの範
囲の空孔率を平均空孔率よりも小さくするので、電極本
体の電接面を確実に圧密化することができ、従来のよう
な多大な設備投資を必要とせず、電極の製造が簡単な工
程のみで行え、電極の製造コストの低減化を図ることが
できる。
【０１２４】本発明の遮断器によれば、上記の電極を用
いるので、電極の電接面の温度上昇が小さく、遮断時に
アークの減衰が遅れることがないので、遮断性能を向上
させることができる。
いるので、電極の電接面の温度上昇が小さく、遮断時に
アークの減衰が遅れることがないので、遮断性能を向上
させることができる。
【０１２５】本発明の電極の加工方法によれば、被加工
物の端面の被加工面をバニッシング工具によるバニッシ
ング加工により後退させ、被加工物の被加工面部が塑性
変形により圧密化するので、被加工物の被加工面部を緻
密で硬くすることができ、被加工物の被加工面部の空孔
率が減少するので、被加工物の端面の被加工面部の強度
をバニッシング工具により確実に向上させることができ
る。
物の端面の被加工面をバニッシング工具によるバニッシ
ング加工により後退させ、被加工物の被加工面部が塑性
変形により圧密化するので、被加工物の被加工面部を緻
密で硬くすることができ、被加工物の被加工面部の空孔
率が減少するので、被加工物の端面の被加工面部の強度
をバニッシング工具により確実に向上させることができ
る。
【０１２６】本発明の電極の加工方法によれば、被加工
物の外周面または内周面の被加工面をバニッシング工具
によるバニッシング加工により後退させ、被加工物の被
加工面部が塑性変形により圧密化するので、被加工物の
被加工面部の空孔率が減少し、被加工物の外周面または
内周面の被加工面部の強度をバニッシング工具により確
実に向上させることができる。
物の外周面または内周面の被加工面をバニッシング工具
によるバニッシング加工により後退させ、被加工物の被
加工面部が塑性変形により圧密化するので、被加工物の
被加工面部の空孔率が減少し、被加工物の外周面または
内周面の被加工面部の強度をバニッシング工具により確
実に向上させることができる。
【０１２７】本発明の電極の加工方法によれば、被加工
物の貫通孔の内周面の被加工面を孔加工用バニッシング
工具によるバニッシング加工により内径を拡大するよう
に後退させ、被加工物の貫通孔の被加工面部が塑性変形
により圧密化するので、被加工物の貫通孔の被加工面部
の空孔率が減少し、被加工物の貫通孔の内周面の被加工
面部の強度を孔加工用バニッシング工具により確実に向
上させることができる。
物の貫通孔の内周面の被加工面を孔加工用バニッシング
工具によるバニッシング加工により内径を拡大するよう
に後退させ、被加工物の貫通孔の被加工面部が塑性変形
により圧密化するので、被加工物の貫通孔の被加工面部
の空孔率が減少し、被加工物の貫通孔の内周面の被加工
面部の強度を孔加工用バニッシング工具により確実に向
上させることができる。
【０１２８】本発明の電極の加工方法によれば、被加工
物の端面の被加工面をフライス形バニッシング工具によ
るバニッシング加工により後退させ、被加工物の被加工
面部を塑性変形により圧密化するので、被加工物の被加
工面部の空孔率が減少し、被加工物の端面の被加工面部
の強度をフライス形バニッシング工具により確実に向上
させることができる。
物の端面の被加工面をフライス形バニッシング工具によ
るバニッシング加工により後退させ、被加工物の被加工
面部を塑性変形により圧密化するので、被加工物の被加
工面部の空孔率が減少し、被加工物の端面の被加工面部
の強度をフライス形バニッシング工具により確実に向上
させることができる。
【０１２９】本発明の電極の加工方法によれば、被加工
物とバニッシング工具との相対的な移動が被加工物の端
面の被加工面と並行であり、かつ被加工物の被加工面全
面にバニッシング工具を接触させるような工具経路によ
りバニッシング加工を行うので、被加工物の被加工面を
バニッシング工具によるバニッシング加工により後退さ
せ、被加工物の被加工面部を塑性変形により圧密化する
ので、あらかじめ被加工物の端面に溝が形成してあるよ
うな場合でも、被加工物の溝を除いた部分の被加工面部
の空孔率が減少し、被加工物の端面の被加工面部の強度
をバニッシング工具により確実に向上させることができ
る。
物とバニッシング工具との相対的な移動が被加工物の端
面の被加工面と並行であり、かつ被加工物の被加工面全
面にバニッシング工具を接触させるような工具経路によ
りバニッシング加工を行うので、被加工物の被加工面を
バニッシング工具によるバニッシング加工により後退さ
せ、被加工物の被加工面部を塑性変形により圧密化する
ので、あらかじめ被加工物の端面に溝が形成してあるよ
うな場合でも、被加工物の溝を除いた部分の被加工面部
の空孔率が減少し、被加工物の端面の被加工面部の強度
をバニッシング工具により確実に向上させることができ
る。
【０１３０】本発明の生産物によれば、被加工物の被加
工面部を圧密化した遮断器に最適な電極を得ることがで
きる。
工面部を圧密化した遮断器に最適な電極を得ることがで
きる。
【図１】本発明の実施の形態における電極を示す図。
【図２】本発明の実施の形態における遮断器を示す図。
【図３】本発明の実施の形態における電極の製造方法を
工程順に示す図。
工程順に示す図。
【図４】電極の要部を示す拡大図。
【図５】焼結素材の焼結後の理想密度，測定密度及び空
孔率を示す図。
孔率を示す図。
【図６】焼結素材の焼結後、荒加工後、バニッシング後
における電接面、断面、裏面について渦電流方式による
導電率を測定した結果を示す図。
における電接面、断面、裏面について渦電流方式による
導電率を測定した結果を示す図。
【図７】焼結素材の導電率の測定箇所を示す図。
【図８】本発明の電極の加工方法に用いる超硬旋削工具
を示す図。
を示す図。
【図９】本発明の電極の加工方法に用いるバニッシング
工具を示す図。
工具を示す図。
【図１０】図９のバニッシング工具のスプリング特性を
示す図。
示す図。
【図１１】焼結素材の断面のビッカース硬さの分布を示
す図。
す図。
【図１２】回転数の板厚減少量に与える影響を示す図。
【図１３】送り速度の板厚減少量に与える影響を示す
図。
図。
【図１４】荒加工の送り速度のバニッシング加工での板
厚減少量への影響を示す図。
厚減少量への影響を示す図。
【図１５】荒加工後とバニッシング加工後との焼結素材
の板厚減少量の段差の断面曲線を示す図。
の板厚減少量の段差の断面曲線を示す図。
【図１６】本発明の電極の加工方法に用いるスプリング
無しのバニッシング工具を示す図。
無しのバニッシング工具を示す図。
【図１７】スプリング無しのバニッシング工具を用いた
場合のバニッシ量の板厚減少量に与える影響を示す図。
場合のバニッシ量の板厚減少量に与える影響を示す図。
【図１８】繰り返してバニッシング加工を行う場合と、
バニッシ量の変動の場合について横軸に板厚減少量、縦
軸にＩＡＣＳ％を示した図。
バニッシ量の変動の場合について横軸に板厚減少量、縦
軸にＩＡＣＳ％を示した図。
【図１９】バニッシ量の板厚減少量に与える影響を示す
図。
図。
【図２０】バニッシ量の板厚減少量に与える影響を示す
図。
図。
【図２１】本発明の電極の加工方法に用いる孔加工用バ
ニッシング工具を示す図。
ニッシング工具を示す図。
【図２２】本発明の電極の加工方法に用いるフライス形
バニッシング工具を示す図。
バニッシング工具を示す図。
【図２３】本発明の実施の形態における電極の加工方法
を示す図。
を示す図。
１ 電極
１ａ 電極本体
１ｂ 貫通孔
２ スパイラル溝
３ 接点部
４ａ 電接面
４ｂ 裏面
４ｄ 断面
５ 固定電極
６ 可動電極
７ 固定導体
８ 可動導体
９ ガイド
１０ セラミック筒
１１ 固定側端板
１２ ベローズ
１３ 可動側端板
１４ ベローズシールド
１５ 中間シールド
１６ 超硬旋削工具
１７ ノーズアール
１８ シャンクバイト
１９ 切り込み角
２０ 掬い角
２１ シャンク
２２ 台座
２３ スプリング
２４ ダイヤモンドチップ
２５ 曲率半径
２６ スペーサー
２７ 飛び出し防止用ねじ
２８ ローラー
２９ 調整用ねじ
３０ マンドレル
３１ フレーム
３２ａ Ｃｒ粉末
３２ｂ Ｃｕ粉末
３２ｃ 混合粉体
３２ｄ 圧粉体
３３ 炉
３４ 焼結体
３５ 爪
３６ 超硬仕上げ工具
３７ 超硬ドリル
３８ 内径仕上げ工具
３９ バニッシング工具
４０ 超硬エンドミル
４１ ローラー
４２ マンドレル
４３ シャフト
４４ スプリング
４５ キー
４６ バニッシング経路
５０ バニッシング工具
５１ 孔加工用バニッシング工具
５２ フライス形バニッシング工具
Ｖ 真空バルブ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｈ 33/66 Ｈ０１Ｈ 33/66 Ｄ
// Ｃ２２Ｃ 9/00 Ｃ２２Ｃ 9/00
(72)発明者 菊地 元宏
茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式
会社日立製作所電機システム事業部内
(72)発明者 湖口 義雄
茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式
会社日立製作所電機システム事業部内
(72)発明者 小林 将人
茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式
会社日立製作所電機システム事業部内
(72)発明者 高橋 雅也
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
(72)発明者 菊地 茂
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
Ｆターム(参考） 5G023 AA01 BA12 CA09 CA24 CA33
CA50
5G026 BA07 BB02 BB14 BC09 CA01
CB02 DA01
5G051 AC04
Claims (16)
- 【請求項１】 電極本体が空孔率を有し、電極本体の電
接面より所定の深さの範囲の導電率を電極本体の断面の
導電率または裏面より所定の深さの範囲の導電率よりも
大きくしたことを特徴とする電極。 - 【請求項２】 上記電極本体は電接面と裏面との間に貫
通孔を設けてある請求項１に記載の電極。 - 【請求項３】 上記電極本体は電接面に溝を形成してあ
る請求項１または２に記載の電極。 - 【請求項４】 上記電極本体は焼結合金からなる請求項
１乃至３に記載の電極。 - 【請求項５】 上記電極本体の平均空孔率が１〜１０ｖ
ｏｌ％である請求項１乃至４に記載の電極。 - 【請求項６】 上記電極本体は電接面より深さ２ｍｍの
範囲の導電率が断面の導電率または裏面より深さ２ｍｍ
の範囲の導電率と比較して１．２倍以上大きい請求項１
に記載の電極。 - 【請求項７】 上記電極本体は電接面より深さ０．５ｍ
ｍの範囲の空孔率が平均空孔率よりも小さい請求項１に
記載の電極。 - 【請求項８】 金属粉末を原材料として電極本体を成形
する成形工程と、電極本体の成形に金属粉末を加熱によ
り結合させる焼結工程と、電極本体の電接面より深さ
０．５ｍｍの範囲の空孔率を平均空孔率よりも小さくす
る圧密化工程とを備えたことを特徴とする電極の製造方
法。 - 【請求項９】 請求項１乃至８の何れかの電極を用いた
ことを特徴とする遮断器。 - 【請求項１０】 空孔率を有する焼結素材からなる被加
工物を保持して回転させ、被加工物の端面を切削工具に
より切削除去加工した後、被加工物の端面の被加工面を
バニッシング工具によりバニッシング加工し、被加工物
の被加工面をバニッシング加工により後退させ、被加工
物の被加工面部を塑性変形により圧密化することを特徴
とする電極の加工方法。 - 【請求項１１】 空孔率を有する焼結素材からなる被加
工物を保持して回転させ、被加工物の外周面または内周
面を切削工具により切削除去加工した後、被加工物の外
周面または内周面の被加工面をバニッシング工具により
バニッシング加工し、被加工物の被加工面をバニッシン
グ加工により後退させ、被加工物の被加工面部を塑性変
形により圧密化することを特徴とする電極の加工方法。 - 【請求項１２】 空孔率を有する焼結素材からなる被加
工物を保持してドリルにより孔明け加工した後、被加工
物の貫通孔の内周面の被加工面を孔加工用バニッシング
工具によりバニッシング加工し、被加工物の貫通孔の被
加工面をバニッシング加工により内径を拡大するように
後退させ、被加工物の貫通孔の被加工面部を塑性変形に
より圧密化することを特徴とする電極の加工方法。 - 【請求項１３】 空孔率を有する焼結素材からなる被加
工物を保持して回転させ、被加工物の端面を切削工具に
より切削除去加工した後、被加工物の端面の被加工面を
フライス形バニッシング工具によりバニッシング加工
し、被加工物の被加工面をバニッシング加工により後退
させ、被加工物の被加工面部を塑性変形により圧密化す
ることを特徴とする電極の加工方法。 - 【請求項１４】 空孔率を有する焼結素材からなる被加
工物を保持して回転させ、被加工物の端面を切削工具に
より切削除去加工した後、被加工物とバニッシング工具
との相対的な移動が被加工物の端面の被加工面と並行で
あり、かつ被加工物の被加工面全面にバニッシング工具
を接触させるような工具経路によりバニッシング加工を
行い、被加工物の被加工面をバニッシング加工により後
退させ、被加工物の被加工面部を塑性変形により圧密化
することを特徴とする電極の加工方法。 - 【請求項１５】 被加工物の被加工面のバニッシング加
工による後退量が最大３００μｍである請求項１０乃至
１４に記載の電極の加工方法。 - 【請求項１６】 請求項１０乃至１４の電極の加工方法
により加工されたことを特徴とする生産物。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001216589A JP2003031066A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 電極、その製造方法、遮断器、その加工方法及び生産物 |
| TW091104721A TW569260B (en) | 2001-07-17 | 2002-03-13 | Sintered body and electrode, method of densifying surface, manufacturing method of electrode using the same, and breaker |
| KR10-2002-0014930A KR100477297B1 (ko) | 2001-07-17 | 2002-03-20 | 소결체 및 전극, 그들의 표면 압밀화 방법, 상기 방법을이용하는 전극의 제조 방법 및 차단기 |
| CNB021192251A CN1258791C (zh) | 2001-07-17 | 2002-03-20 | 真空断路器和电极 |
| US10/118,171 US6753494B2 (en) | 2001-07-17 | 2002-04-09 | Sintered body and electrode, method for surface densitication of these, process for manufacturing electrode by this method and circuit breaker |
| EP02009030A EP1278222A3 (en) | 2001-07-17 | 2002-04-23 | Sintered vacuum circuit breaker contact and method for manufacturing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001216589A JP2003031066A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 電極、その製造方法、遮断器、その加工方法及び生産物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003031066A true JP2003031066A (ja) | 2003-01-31 |
Family
ID=19051050
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001216589A Pending JP2003031066A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 電極、その製造方法、遮断器、その加工方法及び生産物 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6753494B2 (ja) |
| EP (1) | EP1278222A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003031066A (ja) |
| KR (1) | KR100477297B1 (ja) |
| CN (1) | CN1258791C (ja) |
| TW (1) | TW569260B (ja) |
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