JP2018518374A - 電気加工装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は電気加工用の装置を開示しており、本装置は、回転可能なシャフトと、電気加工のための電極とを含み、電極はシャフトに移動可能に接続することができる。シャフトを回転すると、電極はシャフトと一緒に回転し、遠心力の作用を受けて、シャフトに対して移動し、電極の移動距離はシャフトの回転速度に基づいて制御される。本発明はさらに電気加工のための方法を開示しており、電極を回転可能なシャフトに移動可能に接続するステップと、シャフトをワークの孔内に挿入し、電極とワークとの間に隙間を保つステップであって、孔は第１の直径を有する、ステップと、電極およびワークに通電するステップと、シャフトを孔内で回転させて遠心力を発生させるステップと、遠心力の作用を受けて、電極をワークに向かってシャフトに対して押して、孔の材料の一部分を除去し、孔が第２の直径を有するステップであって、第２の直径が第１の直径より大きい、ステップとを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は一般に加工分野に関し、詳細には、電気加工用の装置および電気加工のための方法に関する。

現在、内部回転孔を有するワークの内部回転面に環状溝を加工するためには、旋盤またはフライス盤が一般に使用される。しかしながら、この従来の加工方法は一般に時間がかかり、かつ高い剛性の加工工具が必要である。

さらに、ワークの内部回転孔が中心対称の孔でないときは特に、加工を実施する際、内部回転孔の端面が非対称であるため、端面と接触する切削工具にかかる応力が均等ではなく、振動を発生する。さらに、加工した環状溝の環状面には異なる高さの波打ちが生じ、加工した環状溝の環状面の粗さに影響を与え、加工品質に影響を与える。

したがって、前述の問題のうちの少なくとも１つを解決するために、改善された加工装置および加工方法を提供することが必要である。

特開２０００−７２０号公報

本発明の態様は電気加工用の装置を提供しており、ここで、本装置は、回転可能なシャフトと、電気加工のための電極とを含み、電極は回転可能なシャフトに移動可能に接続することができる。回転可能なシャフトを回転すると、電極は回転可能なシャフトと一緒に回転し、遠心力の作用を受けて、回転可能なシャフトに対して移動し、電極の移動距離は回転可能なシャフトの回転速度に基づいて制御される。

本発明の別の態様は電気加工のための方法を提供しており、ここで、本方法は、電極を回転可能なシャフトに移動可能に接続するステップと、回転可能なシャフトをワークの孔内に挿入し、電極とワークとの間に隙間を保つステップであって、孔は第１の直径を有する、ステップと、電極およびワークに通電するステップと、回転可能なシャフトを孔内で回転させて遠心力を発生させるステップと、遠心力の作用を受けて、電極をワークに向かって回転可能なシャフトに対して押して、孔の材料の一部分を除去し、その結果、孔が第２の直径を有するステップであって、第２の直径が第１の直径より大きい、ステップとを含む。

本発明の特定の実施形態による電気加工用の装置、および電気加工のための方法は、単純で、実施が容易で、かつ費用効果がある。

本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解することができる。添付の図面では、すべての添付の図面の同じ部品を示すために、同じ要素参照符号が用いられる。

本発明の第１の特定の実施形態による、ワークの加工前の電気加工用の装置の概略断面図である。 図１のＡ−Ａ面に沿った概略切断図である。 本発明の第１の特定の実施形態による、ワークの加工の実施中の電気加工用の装置の概略断面図である。 図３のＢ−Ｂ面に沿った概略切断図である。 特定の実施形態によるワークの概略切断図である。 図５のワークの加工後の概略切断図である。 別の特定の実施形態によるワークの概略切断図である。 図７のワークの加工後の概略切断図である。 本発明の特定の実施形態による、電気加工のためのシステムの概略ブロック図である。 本発明の第２の特定の実施形態による、ワークの加工前の電気加工用の装置の概略断面図である。 図１０のＥ−Ｅ面に沿った概略切断図である。 本発明の第２の特定の実施形態による、ワークの加工の実施中の電気加工用の装置の概略断面図である。 図１２のＦ−Ｆ面に沿った概略切断図である。 本発明の特定の実施形態による、電気加工のための方法のフロー図である。

当業者が本発明の保護の範囲を明確に理解するのを助けるために、以下に、本発明の特定の実施形態を添付の図面を参照して説明する。特定の実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書は、不必要な詳細が本発明の開示に影響を及ぼすことを防ぐためにいくつかの公知の機能または構造については説明しない。

他に定義されない限り、特許請求の範囲および明細書で使用される専門用語または科学用語は、本発明の技術分野の当業者が理解する通常の意味とする。明細書および特許請求の範囲に使用される「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」、および類似語は、いかなる順序、数量、または重要性をも意味するものではなく、単に、異なる構成部品を区別するために使用される。「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」、および類似語は、数量を限定することを示すのではなく、少なくとも１つが存在していることを示す。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」または「有する（ｈａｖｅ）」、および他の類似語は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」または「有する（ｈａｖｅ）」の前に現れる要素または物が、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」または「有する（ｈａｖｅ）」の後に現れる列挙する要素または物、およびそれらと等価の要素を、他の要素または物を除外せずに包含することを意味する。「接続する（ｃｏｎｎｅｃｔ）」または「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、および類似語は、物理的または機械的な接続に限定されるのではなく、直接的または間接的な電気極性的接続を含むことができる。さらに、用語「に基づいて（ｂａｓｅｄ ｏｎ）」は、「少なくとも部分的に基づいて」を指す。

本発明の添付の図面において、図および要素を明瞭に見ることができるように、添付の図面のうちのいくつか図面の要素にはハッチングをしていないことを留意すべきである。

図１から図４は、本発明の第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１の概略図である。図１および図２は、装置１の回転可能なシャフト１１を回転させる前の電気加工用の装置１の概略図である。図３および図４は、装置１の回転可能なシャフト１１を回転させた後の電気加工用の装置１の概略図である。図１および図２に示すように、本発明の第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１は、回転可能なシャフト１１と、電気加工のための電極１２とを含む。回転可能なシャフト１１は回転軸１１０を有する。電極１２は、第１の電極１２１および第２の電極１２２を含む。第１の電極１２１および第２の電極１２２は、回転可能なシャフト１１に移動可能に接続することができる。さらに、第１の電極１２１と第２の電極１２２は、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に対して対称に配置される、すなわち、第１の電極１２１と第２の電極１２２は回転可能なシャフト１１上に均等に分布される。図３および図４に示すように、回転可能なシャフト１１を回転すると、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０の周りを回転可能なシャフト１１と一緒に回転することができる。さらに、回転可能なシャフト１１は回転されて遠心力を発生する。第１の電極１２１および第２の電極１２２は、遠心力の作用を受けて、互いから離れるように回転可能なシャフト１１に対して並進移動することができる、すなわち、反対方向に向かって平行に移動することができる。さらに、第１の電極１２１および第２の電極１２２の移動距離（図示せず）は、回転可能なシャフト１１の回転速度に基づいて制御することができる。

図１および図２に示すように、特定の実施形態では、弾性要素、例えば、ばね１３が第１の電極１２１と第２の電極１２２との間に接続される。ばね１３の弾性力の作用を受けて、第１の電極１２１および第２の電極１２２は回転可能なシャフト１１に対して配置される。任意の特定の実施形態では、第１の電極１２１および第２の電極１２２はまた、それらの自体の２つの独立したばねを使用することによって回転可能なシャフト１１に対して別々に配置することができる。

特定の実施形態では、回転可能なシャフト１１は、第１の電極１２１および第２の電極１２２を収容するための収容空間１１１を備える。さらに、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、収容空間１１１内を移動可能である。図１および図２に示すように、回転可能なシャフト１１を回転する前、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、回転可能なシャフト１１の収容空間１１１内に収容され、それによって、電気加工用の装置１の大きさが小さくなり、かつ第１の電極１２１および第２の電極１２２を保護する効果を有することができる。図３および図４に示すように、回転可能なシャフト１１を回転した後、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、遠心力の作用を受けて、収容空間１１１内で互いから離れるように回転可能なシャフト１１に対して並進移動することができる。本発明の第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１は、回転可能なシャフト１１に収容空間１１１を設けることに限定されるものではない。別の任意のまたは追加の例では、第１の電極１２１および第２の電極１２２はまた、回転可能なシャフト１１の端部または側面に直接接続することができる。

特定の実施形態では、回転可能なシャフト１１は、制限部分１１３１および１１３２を備える。回転可能なシャフト１１の制限部分１１３１および１１３２は、第１の電極１２１および第２の電極１２２の最大移動距離をそれぞれ制限するように構成することができる。この特定の実施形態では、回転可能なシャフト１１の収容空間１１１は、制限部分１１３１および１１３２を備える。これに対応して、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、ストッパ１２１１および１２２１をそれぞれ備える。第１の電極１２１および第２の電極１２２がそれら自体の最大移動距離まで別々に移動すると、第１の電極１２１および第２の電極１２２のストッパ１２１１および１２２１は、回転可能なシャフト１１の制限部分１１３１および１１３２とそれぞれ協働し、その結果、第１の電極１２１および第２の電極１２２が回転可能なシャフト１１に対して移動し続けるのを防ぐ。

特定の実施形態では、回転可能なシャフト１１は、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に沿って移動可能である。したがって、回転軸１１０に沿った回転可能なシャフト１１の移動（すなわち、軸方向の移動）を制御することによって、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に平行な方向への第１の電極１２１および第２の電極１２２の移動（すなわち、軸方向の移動）をさらに制御することができる。

第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１は、放電加工（ＥＤＭ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）プロセス、電解加工（ＥＣＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）プロセス、電解放電加工（ＥＣＤＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）プロセスを使用することができる。以下では、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１を説明するために放電加工プロセスを例として用いる。もちろん、電解加工プロセスまたは電解放電加工プロセスの使用は、放電加工プロセスの使用とは若干異なることは理解すべきである。このような単純な差異は、本発明の第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１の革新的な本質には影響を与えない。

特定の実施形態では、回転可能なシャフト１１は、作動流体を送るための第１の通路１１５を備える。第１の電極１２１および第２の電極１２２は、作動流体を送るための第２の通路１２１３および第３の通路１２２３をそれぞれ備える。第１の通路１１５、第２の通路１２１３、および第３の通路１２２３は相互に接続される。相互接続された第１の通路１１５、第２の通路１２１３、および第３の通路１２２３を使用することによって、第１の電極１２１および第２の電極１２２が加工する必要のある領域に作動流体を送ることができる。しかしながら、本発明で作動流体を送るための通路を設置する方法はこれに限定されるものではない。第１の電極１２１および第２の電極１２２が加工する必要のある領域に作動流体を送ることを可能にすることができるように通路を設置する限りにおいては、別の適切な設置方法もまた用いることができる。さらに、使用済の作動流体が導電性または導電強度があるかどうかを、電気加工用の装置１に用いられる加工プロセスにしたがって判定することができる。例えば、電気加工用の装置１がＥＤＭプロセスを用いるとき、作動流体は誘電性流体（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｌｕｉｄ）とすることができ、電気加工用の装置１がＥＣＭプロセスを用いるとき、作動流体は電解質（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）、優先的には、強導電度の電解質とすることができ、電気加工用の装置１がＥＣＤＭプロセスを用いるとき、作動流体は弱導電度の電解質とすることができる。

本発明の特定の実施形態では、電気加工用の装置１は、孔２０１を有するワーク２００を加工するように構成することができる。ワーク２００の孔２０１は、例として、図５に示すような回転孔とすることができる。

図１および図２は、ワーク２００が加工される前の電気加工用の装置１の概略図である。図１および図２を参照すると、電気加工用の装置１がワーク２００を加工する必要があるとき、電気加工用の装置１の回転可能なシャフト１１をワーク２００の孔２０１内に挿入することができ、ワーク２００と第１の電極１２１との間、および第２の電極１２２との間に一定の隙間３０１および３０２をそれぞれ保つことができる。電気加工用の装置１がワーク２００を加工する前、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、ばね１３の弾性力の作用を受けて、回転可能なシャフト１１の収容空間１１１内に留まる。さらに、図５とともに参照すると、ワーク２００が加工される前、ワーク２００の孔２０１は第１の直径Ｄ１を有する。

図３および図４は、ワーク２００の加工の実施中の電気加工用の装置１の概略図である。図３および図４を参照すると、電気加工用の装置１がワーク２００を加工するとき、第１の電極１２１、第２の電極１２２、およびワーク２００は通電され、その結果、第１の電極１２１とワーク２００との間、および第２の電極１２２とワーク２００との間は反対の電気極性を帯びる。さらに、回転可能なシャフト１１をワーク２００の孔２０１内で回転させる。回転可能なシャフト１１が回転すると、第１の電極１２１および第２の電極１２２は一緒に移動するように駆動される。回転可能なシャフト１１は回転して遠心力を発生する。第１の電極１２１および第２の電極１２２は、遠心力の作用を受けて、ワーク２００に向かって互いから離れるように回転可能なシャフト１１に対して並進移動することができる。この場合、ばね１３は伸ばされる。第１の電極１２１および第２の電極１２２が移動すると、反対の電気極性を有する第１の電極１２１とワーク２００との間、および反対の電気極性を有する第２の電極１２２とワーク２００との間に放電が生じ、その結果、ワーク２００の孔２０１の材料の一部分を除去する。したがって、図６とともに参照すると、ワーク２００が加工された後、ワーク２００の孔２０１には環状溝２０３がさらに形成される。環状溝２０３は第２の直径Ｄ２を有し、すなわち、加工後、ワーク２００の孔２０１は第２の直径Ｄ２を有する。第２の直径Ｄ２は第１の直径Ｄ１より大きい。環状溝２０３は、第２の直径Ｄ２および平面２０３２を有する円筒面２０３１を含む。

本発明の第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１は、単純な構造で低コストであり、実施が容易である。さらに、加工の実施中、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、ワーク２００に向かって同時に移動することができる。したがって、放電は、第１の電極１２１とワーク２００との間の隙間３０１、および第２の電極１２２とワーク２００との間の隙間３０２で同時に生じ、電気加工用の装置１の第１の電極１２１および第２の電極１２２は同時にワーク２００への加工を実行することができる。第１の電極１２１と第２の電極１２２は回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に対して対称に配置されるので、加工の実施中すべてで電気加工用の装置１にかかる力は均等であり、それによって、ワーク２００の表面加工の平面度をさらに改善する。

第１の電極１２１および第２の電極１２２の移動距離は、回転可能なシャフト１１の回転速度に基づいて制御され、その結果、第１の電極１２１とワーク２００との間の隙間３０１の大きさ、および第２の電極１２２とワーク２００との間の隙間３０２の大きさを制御することができる。さらに、加工後のワーク２００の孔２０１の第２の直径Ｄ２の値を制御することができる。

ワーク２００が加工されているとき、回転可能なシャフト１１、第１の電極１２１、および第２の電極１２２の間で相互に接続される第１の通路１１５、第２の通路１２１３、および第３の通路１２２３は、第１の電極１２１および第２の電極１２２が加工する必要のある領域に、具体的には、第１の電極１２１とワーク２００との間の隙間３０１、および第２の電極１２２とワーク２００との間の隙間３０２に加圧作動流体を供給することができる。したがって、ワーク２００の加工の実施中、加圧作動流体はワーク２００の加工領域を通って流れることができる。加圧作動流体によって洗い流すことによって、加工の実施中に発生するくずを適時、排出することができ、それによって、ワーク２００の加工領域を確実に清浄にすることができる。

回転可能なシャフト１１の回転を適切に制御すると、材料除去後に得られる部分でワーク２００の孔２０１の中にある部分（すなわち、環状溝２０３）は、完全な円筒面または円筒面の一部を有する。さらに、回転可能なシャフト１１は、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に沿って移動可能であるので、回転可能なシャフト１１が、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に沿って移動するように連続的に制御されると、それによって、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に平行な方向の環状溝２０３の深さ（すなわち、軸方向の深さ）を制御することができる。さらに、回転可能なシャフト１１は断続的に制御されて回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に沿って移動することができ、その結果、環状溝２０３は間隔を置いて分布し、ワーク２００の孔２０１内に間隔を置いて分布された複数の環状溝２０３を加工によってさらに得ることができる。したがって、回転可能なシャフト１１の回転および軸方向の移動は、加工しようとするワーク２００の実際の必要性に応じて適切に制御することができる。

図５および図６は、特定の実施形態によるワーク２００の概略図である。図５および図６に示すように、本発明の特定の実施形態では、電気加工用の装置１は、回転孔２０１を有する規則正しい構造のワーク２００を加工するように構成することができる。図５を参照すると、加工前、ワーク２００の孔２０１は第１の直径Ｄ１を有し、ワーク２００の孔２０１は回転中心線に対して対称である。一例では、電気加工用の装置１は、ワーク２００の孔２０１の中間部分から加工を始めることができる。したがって、図６を参照すると、ワーク２００の孔２０１の中間部分に加工することによって、加工後に環状溝２０３をさらに得ることができる。環状溝２０３は第２の直径Ｄ２を有する円筒面２０３１を有し、上下の平面２０３２を含む。

図７および図８は、別の特定の実施形態によるワーク２００’の概略図である。図７および図８に示すように、本発明の別の特定の実施形態では、電気加工用の装置１はまた、回転孔２０１を有する不規則な構造のワーク２００’を加工するように構成することができる。図７を参照すると、加工前、ワーク２００’の孔２０１もまた第１の直径Ｄ１を有するが、ワーク２００’の孔２０１は回転中心線に対して非対称である。例えば、ワーク２００’の孔２０１は、高さが回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に平行な方向（すなわち、軸方向）に変化する端部を有する。一例では、電気加工用の装置１はまた、ワーク２００’の孔２０１の端部から加工を始めることもできる。例えば、電極１２が第１の電極１２１および第２の電極１２２を含む場合、遠心力の作用を受けて、第１の電極１２１および第２の電極１２２は孔２０１の端部に向かって反対方向に押され、その結果、孔２０１の端部の材料の少なくとも一部分を除去する。したがって、図８を参照すると、ワーク２００’の孔２０１の端部に加工することによって、加工後に環状溝２０３をさらに得ることができる。環状溝２０３は第２の直径Ｄ２を有する円筒面２０３１を有し、下の平面２０３２を含む。ワーク２００’の孔２０１は、加工前、高さが軸方向に変化する端部を有する。したがって、加工後に形成される環状溝２０３もまた、高さが軸方向に変化する端部を有する。

図９は、本発明の特定の実施形態による、ワーク２００の加工の実施中の電気加工のためのシステム１００の概略ブロック図である。図９に示すように、本発明の特定の実施形態による電気加工のためのシステム１００は、本発明の第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１、電源３、旋盤５、旋盤５に配置されたサーボモータ７、および作動流体供給装置９を含む。

電源３は、プラス（＋）のリード線３１およびマイナス（−）のリード線３２を含む。図９では、電源３のプラスのリード線３１は、加工しようとするワーク２００に接続されているように示されており、その結果、加工しようとするワーク２００は、電源３が起動されるとプラスの電気を帯びる。電源３のマイナスのリード線３２は、電気加工用の装置１の回転可能なシャフト１１に接続されているように示されている。回転可能なシャフト１１は、第１の電極１２１および第２の電極１２２に電気的に接続され、その結果、回転可能なシャフト１１は、電源３のマイナスのリード線３２を電気加工用の装置１の第１の電極１２１および第２の電極１２２に間接的に接続することができる。したがって、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、電源３が起動されるとマイナスの電気を帯びる。しかしながら、本発明は、電源３がマイナスの電気を第１の電極１２１および第２の電極１２２に供給し、電源３がプラスの電気をワーク２００に供給することに限定されるものではない。本発明の別の特定の実施形態では、電源３がプラスの電気を第１の電極１２１および第２の電極１２２に供給し、電源３がマイナスの電気をワーク２００に供給することもまたできる。このような単純な変更方法は、本発明の革新的な本質からは逸脱しない。さらに、電源３のプラスおよびマイナスのリード線３１および３２はまた、別の適切な方法で、第１の電極１２１、第２の電極１２２、およびワーク２００に接続することができる。実際、第１の電極１２１とワーク２００との間、および第２の電極１２２とワーク２００との間に反対の電気極性を供給することができるいかなる電源３の接続方法も本発明の保護範囲内にあるものとする。

電源３は旋盤５と連通することができる。旋盤５に配置されたサーボモータ７は、電気加工用の装置１の回転可能なシャフト１１を駆動して回転するように構成される。電気加工用の装置１の中にあり、互いに相互接続された第１の通路１１５、第２の通路１２１３、および第３の通路１２２３を用いて、第１の電極１２１とワーク２００との間の隙間３０１、および第２の電極１２２とワーク２００との間の隙間３０２に加圧作動流体を、ワーク２００が加工されるときに供給するように作動流体供給装置９は構成される。

本発明による電気加工のためのシステム１００の特定の実施形態では、電気加工のためのシステム１００の電源３はさらに、第１の電極１２１とワーク２００との間、および第２の電極１２２とワーク２００との間に短絡が生じているかどうかを検出することができる。短絡が生じていることを電源３が検出すると、電源３は短絡信号を旋盤５に送る。旋盤５のサーボモータ７は、短絡信号を受け取った後、電気加工用の装置１の回転可能なシャフト１１の回転速度を下げる。したがって、電気加工用の装置１のばね１３の弾性力の作用を受けて、ばね１３は、第１の電極１２１および第２の電極１２２を引き戻し、その結果、第１の電極１２１とワーク２００との間の隙間３０１、および第２の電極１２２とワーク２００との間の隙間３０２の大きさを拡げ、それによって、短絡を除去して、電気加工用の装置１が正常の作動状態に戻ることができる。

本発明による電気加工のためのシステム１００の別の特定の実施形態では、電気加工のためのシステム１００の電源３はさらに、第１の電極１２１とワーク２００との間、および第２の電極１２２とワーク２００との間に開路が生じているかどうかを検出することができる。開路が生じていることを電源３が検出すると、電源３は開路信号を旋盤５に送る。旋盤５のサーボモータ７は、開路信号を受け取った後、電気加工用の装置１の回転可能なシャフト１１の回転速度を上げる。したがって、第１の電極１２１および第２の電極１２２は互いから離れるようにさらに移動し、ばね１３の弾性力が増大し、第１の電極１２１とワーク２００との間の隙間３０１、および第２の電極１２２とワーク２００との間の隙間３０２の大きさを狭め、それによって、開路を除去して、電気加工用の装置１が正常の作動状態に戻ることができる。

同様に、本発明による電気加工のためのシステム１００はまた、図７および図８に示すワーク２００’を加工するように構成することができる。

図１０から図１３は、本発明の第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’の概略図である。図１０および図１１は、ワーク２００が加工される前の電気加工用の装置１’の概略図である。図１２および図１３は、ワーク２００の加工の実施中の電気加工用の装置１’の概略図である。図１０および図１１に示すように、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１と同様に、第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’もまた、回転可能なシャフト１１と、電気加工のための電極１２とを含む。回転可能なシャフト１１は回転軸１１０を有する。電極１２はまた、第１の電極１２１および第２の電極１２２を含む。第１の電極１２１および第２の電極１２２を、回転可能なシャフト１１に移動可能に接続することができる。さらに、第１の電極１２１と第２の電極１２２は、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に対して対称に配置される。しかしながら、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１と異なり、第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’では、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、それら自体の回転軸１２１０および１２２０をさらに有する。

図１２および図１３を参照すると、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１と同様に、第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’では、回転可能なシャフト１１を回転すると、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０の周りを回転可能なシャフト１１と一緒に回転することができる。さらに、回転可能なシャフト１１は回転されて遠心力を発生することができる。しかしながら、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１と異なり、第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’では、第１の電極１２１および第２の電極１２２はさらに、遠心力の作用を受けて、それら自体の回転軸１２１０および１２２０の周りを反対方向に向かって回転することができる。したがって、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、回転可能なシャフト１１に対して移動する。さらに、第１の電極１２１および第２の電極１２２の回転角度は、回転可能なシャフト１１の回転速度に基づいて制御することができ、それによって、回転可能なシャフト１１に対する第１の電極１２１および第２の電極１２２の移動距離をさらに制御することができる。

第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’では、回転可能なシャフト１１は、第１の電極１２１および第２の電極１２２の最大移動距離を制限するための制限部分（図示せず）を備えることができる。

図１０および図１１を参照すると、電気加工用の装置１’がワーク２００を加工する必要があるとき、電気加工用の装置１’の回転可能なシャフト１１をワーク２００の孔２０１内に挿入することができ、ワーク２００と第１の電極１２１との間、および第２の電極１２２との間に一定の隙間３０１および３０２をそれぞれ保つことができる。電気加工用の装置１’がワーク２００を加工する前、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、ばね１３の弾性力の作用を受けて、回転可能なシャフト１１の収容空間１１１内に留まる。さらに、図５とともに参照すると、ワーク２００が加工される前、ワーク２００の孔２０１は第１の直径Ｄ１を有する。

図１２および図１３を参照すると、電気加工用の装置１’がワーク２００を加工するとき、第１の電極１２１、第２の電極１２２、およびワーク２００は通電され、その結果、第１の電極１２１とワーク２００との間、および第２の電極１２２とワーク２００との間は反対の電気極性を帯びる。さらに、回転可能なシャフト１１をワーク２００の孔２０１内で回転させる。回転可能なシャフト１１が回転すると、第１の電極１２１および第２の電極１２２は一緒に回転するように駆動される。回転可能なシャフト１１は回転して遠心力を発生する。第１の電極１２１および第２の電極１２２は、遠心力の作用を受けて、それら自体の回転軸１２１０および１２２０の周りを反対方向に向かって回転することができる。したがって、第１の電極１２１および第２の電極１２２はワーク２００に向かって回転可能なシャフト１１に対して移動し、ばね１３は伸ばされる。第１の電極１２１および第２の電極１２２が回転すると、反対の電気極性を有する第１の電極１２１とワーク２００との間、および反対の電気極性を有する第２の電極１２２とワーク２００との間に放電が生じ、その結果、ワーク２００の孔２０１の材料の一部分を除去する。したがって、図６とともに参照すると、ワーク２００が加工された後、ワーク２００の孔２０１は第２の直径Ｄ２を有することができる。第２の直径Ｄ２は第１の直径Ｄ１より大きい。第１の電極１２１および第２の電極１２２の回転角度は、回転可能なシャフト１１の回転速度に基づいて制御され、それによって、回転可能なシャフト１１に対する第１の電極１２１および第２の電極１２２の移動距離をさらに制御し、その結果、第１の電極１２１とワーク２００との間の隙間３０１の大きさ、および第２の電極１２２とワーク２００との間の隙間３０２の大きさを制御することができる。さらに、加工後のワーク２００の孔２０１の第２の直径Ｄ２の値を制御することができる。

第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’の第１の電極１２１および第２の電極１２２が、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１のそれらとわずかに異なることを除けば、第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’は、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１と概ね同様の構造を有し、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１と概ね同様の有益な技術的効果を得ることができる。したがって、本明細書では詳細を繰り返して説明しない。

同様に、第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’もまた、図７および図８に示すワーク２００’を加工するように構成することができる。

図９に示す電気加工のためのシステム１００もまた、第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’を使用することができる。本明細書では詳細を繰り返して説明しない。

上記では、本発明の電気加工用の装置１および１’の特定の実施形態を、電極１２が２つの電極１２１および１２２を含むという例を用いて説明した。しかしながら、本発明の電気加工用の装置１および１’では、電極１２が２つの電極１２１および１２２だけを含むことに限定されない。

本発明の電気加工用の装置１および１’の別の特定の実施形態では、電極１２は複数の電極を含むことができ、複数の電極は回転可能なシャフト１１に移動可能に接続することができ、かつ複数の電極は回転可能なシャフト１１上に均等に分布される。回転可能なシャフト１１を回転すると、複数の電極は回転可能なシャフト１１と一緒に回転することができ、遠心力の作用を受けて、異なる方向に向かって回転可能なシャフト１１に対して移動することができる。さらに、回転可能なシャフト１１に対する複数の電極の移動距離は、回転可能なシャフト１１の回転速度に基づいて制御することができる。複数の電極を使用する電気加工用の装置は、２つの電極１２１および１２２を使用する電気加工用の装置１および１’、例えば、第１の特定の実施形態による電気加工用の装置１、および第２の特定の実施形態による電気加工用の装置１’と概ね同様の有益な技術的効果を得ることができる。複数の電極を使用する電気加工用の装置もまた、単純な構造で低コストであり、実施が容易であることなどの利点を有する。さらに、加工の実施中、複数の電極は、ワーク２００または２００’に向かって同時に異なる方向に移動することができる。したがって、放電は、複数の電極とワーク２００または２００’との間の隙間で生じ、複数の電極は同時にワーク２００または２００’への加工を実行することができる。複数の電極は回転可能なシャフト１１上に均等に分布されるので、複数の電極を使用する電気加工用の装置に働く力は、加工の実施中すべてで均等である。したがって、複数の電極を使用する電気加工用の装置は、加工後に得られるワーク２００または２００’の表面が良好な平面度を有することを確実にする。

規則正しい構造のワーク２００（図５および図６参照）および不規則な構造のワーク２００’（図７および図８参照）に対して、本発明による少なくとも２つより多い電極を使用する電気加工用の装置では、加工の実施中、受ける力を均等に保つことができる。したがって、ワーク２００および２００’は、加工後に良好な平面度を得ることができる。

もちろん、本発明による電気加工用の装置１および１’のさらに別の特定の実施形態では、電極１２は単一の電極とすることもまたできる。同様に、単一の電極を、回転可能なシャフト１１に移動可能に接続することができる。回転可能なシャフト１１を回転すると、単一の電極は回転可能なシャフト１１と一緒に回転することができ、遠心力の作用を受けて、回転可能なシャフト１１に対して移動することができる。さらに、回転可能なシャフト１１に対する単一の電極の移動距離は、回転可能なシャフト１１の回転速度に基づいて制御することができる。

本発明による電気加工用の装置が複数の電極または単一の電極を使用する場合には、電気加工用の装置の他の対応する構造的特徴をそれに応じて修正することができることを理解すべきである。このような単純な修正または等価な置換えを行なっても、本発明による電気加工用の装置の革新的な本質からは逸脱しないし、同じく本発明による電気加工用の装置の保護範囲内にある。

本発明の特定の実施形態による電気加工用の装置は、単純な構造で低コストであり、実施が容易であり、実行が容易であることなどの利点を有する。

図１４は、本発明の特定の実施形態による電気加工のための方法のフロー図である。図１から図４、および図１０から図１３とともに図１４に示すように、本発明の特定の実施形態による電気加工のための方法は以下のステップを含むことができる。

ステップＳ１において、電極１２を回転可能なシャフト１１に移動可能に接続する。電極１２は、単一の電極、２つの電極、または複数の電極とすることができる。例えば、電極１２が、第１の電極１２１および第２の電極１２２などの２つの電極を含む場合、第１の電極１２１および第２の電極１２２は、回転可能なシャフト１１に移動可能に接続される。さらに、優先的には、２つの電極１２１および１２２は、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に対して対称に分布される。電極が複数の電極を含む場合、複数の電極は回転可能なシャフト１１に移動可能に接続される。さらに、優先的には、複数の電極は回転可能なシャフト１１上に均等に分布される。特定の実施形態では、ステップＳ１はさらに、弾性要素、例えば、ばね１３を電極１２に接続することを含み、その結果、電極１２を回転可能なシャフト１１に対して配置する。例えば、電極１２が、第１の電極１２１および第２の電極１２２の２つの電極を含む場合、１つのばね１３または２つの独立したばねは、第１の電極１２１および第２の電極１２２を回転可能なシャフト１１に対して配置するように構成することができる。

ステップＳ２において、回転可能なシャフト１１をワーク２００の孔２０１内に挿入し、電極１２とワーク２００との間に一定の隙間を保つ。電極１２が３つ以上の電極を含むとき、各電極とワーク２００との間に一定の隙間を保つ。例として、ワーク２００の孔２０１は回転孔であり、加工前、ワーク２００の孔２０１は第１の直径Ｄ１（図５に示す）を有する。

ステップＳ３において、電極１２およびワーク２００に通電し、その結果、電極１２およびワーク２００は反対の電気極性を帯びる。

ステップＳ４において、回転可能なシャフト１１をワーク２００の孔２０１内で回転させ、その結果、遠心力を発生させる。

ステップＳ５において、遠心力の作用を受けて、電極１２をワーク２００に向かって回転可能なシャフト１１に対して押し、その結果、ワーク２００の孔２０１の材料の一部分を除去する。したがって、ワーク２００の孔２０１内に環状溝２０３をさらに形成し、その結果、加工後、ワーク２００の孔２０１は第２の直径Ｄ２（図６に示す）を有し、第２の直径Ｄ２は第１の直径Ｄ１より大きい。電極１２が、２つの電極、例えば、第１の電極１２１および第２の電極１２２を含むとき、遠心力の作用を受けて、第１の電極１２１および第２の電極１２２を反対方向に向かって押す。電極が、複数の電極を含むとき、遠心力の作用を受けて、複数の電極をワーク２００の孔の壁の異なる方向に向かって回転可能なシャフト１１に対して押す。

発生する遠心力の値は、回転可能なシャフト１１の回転速度に基づいて制御され、それによって、電極１２の移動距離をさらに制御し、その結果、電極１２とワーク２００との間の隙間の大きさを制御し、第２の直径Ｄ２の値を制御することができる。電極１２が過大に移動しないことを確実にするために、電極１２が最大移動距離まで移動したときに電極１２の移動を制限することができる。

回転可能なシャフト１１の回転を適切に制御すると、材料除去後に得られる部分でワーク２００の孔２０１の中にある部分（すなわち、環状溝２０３）は、完全な円筒面または円筒面の一部を有する。

特定の実施形態では、電気加工のための方法はさらに、電極１２とワーク２００との間の隙間に加圧作動流体を供給することを含むことができる。例えば、電極１２が、第１の電極１２１および第２の電極１２２の２つの電極を含む場合、加圧作動流体は、第１の電極１２１とワーク２００との間の隙間３０１、および第２の電極１２２とワーク２００との間の隙間３０２に供給することができる。したがって、ワーク２００の加工の実施中、加工の実施中に発生するくずを適時、排出することができ、それによって、ワーク２００の加工領域を確実に清浄にすることができる。

本発明による電気加工のための方法の任意の特定の実施形態では、電極１２とワーク２００との間に短絡が生じているかどうかをさらに検出することができる。短絡が生じていることが検出されると、回転可能なシャフト１１の回転速度を下げることができる。したがって、ばね１３の弾性力の作用を受けて、ばね１３は電極１２を引き戻し、その結果、電極１２とワーク２００との間の隙間の大きさを拡げ、それによって、短絡を除去して、正常の作動状態に戻る。

本発明による電気加工のための方法の別の任意の特定の実施形態では、電極１２とワーク２００との間に開路が生じているかどうかをさらに検出することができる。開路が生じていることが検出されると、回転可能なシャフト１１の回転速度を上げることができる。したがって、電極１２はさらに回転可能なシャフト１１に対して移動することができ、ばね１３の弾性力が増大し、電極１２とワーク２００との間の隙間の大きさを狭め、それによって、開路を除去して、正常の作動状態に戻る。

本発明による電気加工のための方法のさらに別の特定の実施形態では、回転可能なシャフト１１はさらに、回転可能なシャフト１１の回転軸１１０に沿って移動することができる。電極１２の軸方向の移動を制御するために回転可能なシャフト１１の軸方向の移動を制御することができる。例えば、回転可能なシャフト１１の軸方向の移動を連続的に制御して、加工によって得られる環状溝２０３の軸方向の深さを制御することができる。さらに、回転可能なシャフト１１の軸方向の移動を断続的に制御して、間隔を置いて分布した複数の環状溝２０３を加工によって得ることができる。

同様に、本発明による電気加工のための方法は、図５および図６に示すワーク２００を加工するように構成することができるだけでなく、図７および図８に示すワーク２００’を加工するようにも構成することもできる。

本発明の特定の実施形態による電気加工のための方法は、単純な構造で低コストであり、実施が容易であることなどの利点を有する。

本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、当業者は、本発明に対して多くの修正および変更を行うことができることを理解すべきである。したがって、特許請求の範囲の目的は、すべてのこれらの修正および変更を本発明の本質的な考えおよび範囲内に含めることであることを留意すべきである。

１ 電気加工用の装置
１’ 電気加工用の装置
３ 電源
５ 旋盤
７ サーボモータ
９ 作動流体供給装置
１１ 回転可能なシャフト
１２ 電極
１３ ばね
３１ プラスのリード線
３２ マイナスのリード線
１００ 電気加工のためのシステム
１１０ 回転軸
１１１ 収容空間
１１５ 第１の通路
１２１ 第１の電極
１２２ 第２の電極
２００ ワーク
２００’ ワーク
２０１ 孔
２０３ 環状溝
３０１ 隙間
３０２ 隙間
１１３１ 制限部分
１１３２ 制限部分
１２１０ 回転軸
１２１１ ストッパ
１２１３ 第２の通路
１２２０ 回転軸
１２２１ ストッパ
１２２３ 第３の通路
２０３１ 円筒面
２０３２ 平面
Ｄ１ 第１の直径
Ｄ２ 第２の直径
Ｓ１ ステップ
Ｓ２ ステップ
Ｓ３ ステップ
Ｓ４ ステップ
Ｓ５ ステップ

Claims (17)

1. 回転可能なシャフト（１１）と、
   前記回転可能なシャフト（１１）に移動可能に接続することができる電気加工のための電極（１２）とを備える電気加工用の装置（１、１’）であって、
   前記回転可能なシャフト（１１）を回転すると、前記電極（１２）が前記回転可能なシャフト（１１）と一緒に回転し、遠心力の作用を受けて、前記回転可能なシャフト（１１）に対して移動し、前記電極（１２）の移動距離が前記回転可能なシャフト（１１）の回転速度に基づいて制御される、電気加工用の装置（１、１’）。
2. 前記電極（１２）が、第１の電極（１２１）および第２の電極（１２２）を含み、前記第１の電極（１２１）および前記第２の電極（１２２）が、１つのばね、または２つの独立したばねを使用することによって前記回転可能なシャフト（１１）に対して配置され、前記第１の電極（１２１）および前記第２の電極（１２２）が、前記遠心力の前記作用を受けて、反対方向に向かって移動する、請求項１記載の電気加工用の装置（１、１’）。
3. 前記第１の電極（１２１）および前記第２の電極（１２２）が、前記回転可能なシャフト（１１）の回転軸（１１０）に対して対称であり、前記第１の電極（１２１）および前記第２の電極（１２２）が、前記遠心力の前記作用を受けて、互いから離れるように並進移動することができる、請求項２記載の電気加工用の装置（１、１’）。
4. 前記第１の電極（１２１）および前記第２の電極（１２２）が、前記回転可能なシャフト（１１）の回転軸（１１０）に対して対称であり、前記第１の電極（１２１）および前記第２の電極（１２２）が、それら自体の回転軸（１２１０、１２２０）を有し、前記第１の電極（１２１）および前記第２の電極（１２２）が、前記遠心力の前記作用を受けて、それら自体の回転軸（１２１０、１２２０）の周りを回転することができる、請求項２記載の電気加工用の装置（１、１’）。
5. 前記電極（１２）が複数の電極を含み、前記複数の電極が前記回転可能なシャフト（１１）上に均等に分布され、前記複数の電極が、前記遠心力の前記作用を受けて、異なる方向に向かって前記回転可能なシャフト（１１）に対して移動する、請求項１記載の電気加工用の装置（１、１’）。
6. 前記回転可能なシャフト（１１）が制限部分（１１３１、１１３２）を備え、前記制限部分（１１３１、１１３２）が前記電極（１２）の最大移動距離を制限するように構成される、請求項１記載の電気加工用の装置（１、１’）。
7. 前記回転可能なシャフト（１１）が、前記回転可能なシャフト（１１）の回転軸（１１０）に沿って移動可能である、請求項１記載の電気加工用の装置（１、１’）。
8. 前記回転可能なシャフト（１１）が、前記電極（１２）を収容するための収容空間（１１１）を備え、前記電極（１２）が前記収容空間（１１１）内を移動可能である、請求項１記載の電気加工用の装置（１、１’）。
9. 電極（１２）を回転可能なシャフト（１１）に移動可能に接続するステップ（Ｓ１）と、
   前記回転可能なシャフト（１１）をワーク（２００）の孔（２０１）内に挿入し、前記電極（１２）と前記ワーク（２００）との間に隙間を保つステップ（Ｓ２）であって、前記孔（２０１）は第１の直径（Ｄ１）を有する、ステップ（Ｓ２）と、
   前記電極（１２）および前記ワーク（２００）に通電するステップ（Ｓ３）と、
   前記回転可能なシャフト（１１）を前記孔（２０１）内で回転させて遠心力を発生させるステップ（Ｓ４）と、
   前記遠心力の作用を受けて、前記電極（１２）を前記ワーク（２００）に向かって前記回転可能なシャフト（１１）に対して押して、前記孔（２０１）の材料の一部分を除去し、その結果、前記孔（２０１）が第２の直径（Ｄ２）を有するステップ（Ｓ５）であって、前記第２の直径（Ｄ２）が前記第１の直径（Ｄ１）より大きい、ステップ（Ｓ５）と
   を含む電気加工のための方法。
10. 電極（１２）を回転可能なシャフト（１１）に移動可能に接続する前記ステップ（Ｓ１）が、少なくとも２つの電極（１２）を前記回転可能なシャフト（１１）に移動可能に接続することと、前記少なくとも２つの電極（１２）を前記回転可能なシャフト（１１）上に均等に分布することとを含み、前記電極（１２）を押す前記ステップ（Ｓ５）が、前記遠心力の前記作用を受けて、前記少なくとも２つの電極（１２）を異なる方向に向かって前記回転可能なシャフト（１１）に対して押すことを含む、請求項９記載の電気加工のための方法。
11. 前記孔（２０１）が、高さが前記回転可能なシャフト（１１）の回転軸（１１０）に平行な方向に変化する端部を有し、 前記少なくとも２つの電極（１２）を、前記遠心力の前記作用を受けて、前記孔（２０１）の前記端部に向かって、異なる方向に押して、前記孔（２０１）の前記端部の材料の少なくとも一部分を除去することを含む、請求項１０記載の電気加工のための方法。
12. 前記電極（１２）と前記ワーク（２００）との間の前記隙間に加圧作動流体を供給することをさらに含む、請求項９記載の電気加工のための方法。
13. ばね（１３）を前記電極（１２）に接続して、前記電極（１２）を前記回転可能なシャフト（１１）に対して配置することをさらに含む、請求項９記載の電気加工のための方法。
14. 前記電極（１２）の移動距離を前記回転可能なシャフト（１１）の回転速度に基づいて制御し、その結果、前記隙間を制御し、前記第２の直径（Ｄ２）を制御することをさらに含む、請求項１３記載の電気加工のための方法。
15. 前記電極（１２）と前記ワーク（２００）との間に短絡が生じているかどうかを検出することと、
    短絡が生じていることが検出されると、前記回転可能なシャフト（１１）の前記回転速度を下げ、その結果、前記ばね（１３）が前記電極（１２）を引き戻して、前記短絡を除去すること、または、
    前記電極（１２）と前記ワーク（２００）との間に開路が生じているかどうかを検出することと、
    開路が生じていることが検出されると、前記回転可能なシャフト（１１）の前記回転速度を上げ、その結果、正常の作動状態に戻ること
    をさらに含む、請求項１４記載の電気加工のための方法。
16. 前記電極（１２）が最大移動距離まで移動したときに前記電極（１２）の移動を制限することをさらに含む、請求項９記載の電気加工のための方法。
17. 前記回転可能なシャフト（１１）を、前記回転可能なシャフト（１１）の回転軸（１１０）に沿って移動させることをさらに含む、請求項９記載の電気加工のための方法。