JP4492872B2

JP4492872B2 - 微細穴の流動加工装置

Info

Publication number: JP4492872B2
Application number: JP2004376215A
Authority: JP
Inventors: 信之境
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP2006181666A

Description

本発明は、砥粒等の研磨剤を含有するスラリを使用して、極小径（φ5.0mm 以下）の微細穴を有するワークの微細穴の内面処理（研磨、洗浄、バリ取り、エッジのＲ取り・面取り、表面処理）を行ことができる微細穴の流動加工装置に関し、特にワークの微細穴のオリフイスの流れ抵抗を所定の値に仕上げる微細穴の流動加工装置に関する。

従来の微細穴の流動加工装置としては、例えば特許文献１には、押出しピストンにより、粘弾性プラスチックを含む粘弾性研磨剤を含有するスラリをワークの微細穴に向けて所定のスラリ圧力で押出して加工を行うと同時に、スラリ押出しピストンの単位時間当たりの移動量を測定し、スラリ押出しピストンの単位時間当たりの移動量が目標値に達するとスラリ押出しピストンを停止させ、スラリ押出し加工を終了させる微細穴の流動加工装置を提案する。また特許文献２では、微細穴を有するワークの微細穴に向けて研磨剤を含有するスラリを押出す第１シリンダと、第１シリンダを駆動する流体（圧油）を押出す第２シリンダと、第２シリンダのピストンを駆動する流体の圧力及び第２シリンダのピストンの位置を制御する流体圧制御装置を有する流体圧源と、第１シリンダが押出した研磨剤を含有するスラリの流量測定を行う流量計と、微細穴の上流でスラリの圧力を検出する圧力計と、を有し、第２シリンダのピストンを駆動する流体の圧力は前記圧力計の検出圧力が所定のスラリ圧力を維持するように制御され、流量計が測定したスラリの流量が所定の値となったとき、第２シリンダのピストンを停止させ、スラリの流れを止め、ワークの微細穴が所定の流れ抵抗を有するように仕上げられるようにしたことを特徴とする微細穴の流動加工装置を提案する。
特公平７−８５８６６号公報特表平１１−５１０４３７号公報

特許文献１では、ワークの微細穴に向けてスラリ押出しピストンで、粘弾性研磨剤を含有するスラリを所定のスラリ圧力で押出して加工を行い、スラリ押出しピストンの単位時間当たりの移動量が目標値に達したとき、ワークの微細穴のオリフイスの流れ抵抗が所定の値に仕上げられたものとするが、スラリを所定のスラリ圧力で押出すスラリ押出しピストンの圧力制御を行うが、スラリは粘性の高い研磨剤を含有するので、穴径φ１mm以下といった微細穴のオリフイスではスラリの流れ抵抗が非常に大きくなり、微細穴のオリフイスの加工を行うためには、スラリ圧力を非常に高圧で押出さなければならず、スラリ押出しピストンを非常な高圧のもとで微細な位置に停止させる、精密な位置決め制御と非常な高圧のスラリ圧力を精度よく制御することは困難であるため、特許文献１の装置は微細穴の加工には適していないという課題があった。また特許文献２では、第１シリンダが押出した研磨剤を含有するスラリの流量測定を行うコリオリ式流量計の中にスラリを通してスラリの流量測定を行うが、スラリが含有する研磨剤は砥粒等の固体が混ざっており、砥粒等の研磨剤の固体によるダメージを流量計に与えるので、流量計の測定精度が低く、流量計の寿命が短いという課題があった。

本発明の課題は、上述した課題を解決した、砥粒等の研磨剤を含有するスラリを非常な高圧のもとで押出し微細な位置に停止させるよう、微細な位置で停止させる精密な位置決め制御と非常な高圧を精度よく制御を行う必要がなく、かつ、流量計の中に砥粒等の研磨剤を含有するスラリを通すことがなく、砥粒等の研磨剤の固体によるダメージを流量計に与えることがなく、流量計の測定精度を高くし、流量計の寿命を長くしできる微細穴の流動加工装置を提供することにある。

このため本発明によると、微細穴を有するワークの微細穴に向けて砥粒等の研磨剤を含有するスラリを押出す第１シリンダと、スラリを押出す第１シリンダを駆動する砥粒等の研磨剤を含有しない第２流体を押出す第２シリンダと、第２シリンダを駆動する第２流体を駆動する圧油を押出す第３シリンダと、前記圧油を制御する流体圧制御装置を有する流体圧源と、前記第２シリンダが押出した第２流体の流量測定を行う流量計と、前記微細穴の上流で前記スラリの圧力を検出する圧力計と、を有し、前記圧力計の検出圧力が所定のスラリ圧力を維持するように、前記流体圧制御装置は前記圧油の油圧を前記所定のスラリ圧力に対応した油圧に維持するよう制御し、前記流量計が測定した第２流体の流量が所定の値となったとき、前記第３シリンダを停止させ、前記スラリの流れを止め、前記ワークの微細穴が所定の流れ抵抗を有するように仕上げられるようにしたことを特徴とする微細穴の流動加工装置を提供することにより上記課題を解決した。

本発明では、砥粒等の研磨剤を含有するスラリを押出す第１シリンダと、スラリを押出す第１シリンダを駆動する砥粒等の研磨剤を含有しない第２流体を押出す第２シリンダと、第２シリンダを駆動する第２流体を駆動する圧油を押出す第３シリンダと、前記圧油を制御する流体圧制御装置を有する流体圧源と、前記第２シリンダが押出した第２流体の流量測定を行う流量計と、前記微細穴の上流で前記スラリの圧力を検出する圧力計と、を有し、前記圧力計の検出圧力が所定のスラリ圧力を維持するように、前記流体圧制御装置は前記圧油の油圧を前記所定のスラリ圧力に対応した油圧に維持するよう制御し、前記流量計が測定した第２流体の流量が所定の値となったとき、前記第３シリンダを停止させ、前記スラリの流れを止め、前記ワークの微細穴が所定の流れ抵抗を有するように仕上げられるようにしたので、砥粒等の研磨剤を含有するスラリを非常な高圧のもとで押出し微細な位置に停止させる精密な位置決め制御と非常な高圧を精度よく制御を行う必要がなく、かつ、流量計の中に砥粒等の研磨剤を含有するスラリを通すことがなく、砥粒等の研磨剤の固体によるダメージを流量計に与えることがなく、流量計の測定精度を高くし、流量計の寿命を長くしできる微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。

好ましくは、スラリは、溶媒に水又は水性媒体、又は動粘度が 100mm²/sec 以下の油剤を含む比較的粘性の低い溶媒としてもよい。
さらに好ましくは、第２流体は水であり、第２流体を駆動する第３流体は油であり、前記スラリを押出す第１シリンダの第１ピストンは、一側にスラリ、他側に水をそれぞれ導入してもよく、選択的に、前記第１シリンダのピストンはスプリングバックするよう、第１シリンダの戻り側にスプリングが介されているようにしてもよい。

本発明を実施するための最良の形態の一例を図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明を実施するための最良の形態の一例である微細穴の流動加工装置の概略ブロック図、図２は図１の流体圧制御装置を有する流体圧源の概略油圧回路図を示す。
図１の本発明を実施するための最良の形態の微細穴の流動加工装置は、微細穴１を有するワーク２の微細穴１に向けて砥粒等の研磨剤を含有するスラリ３を押出す第１シリンダ４と、第１シリンダ４を駆動する砥粒等の研磨剤を含有しない例えば水といった第２流体５を押出す第２シリンダ６と、第２流体５を押出す第２シリンダ６を駆動する第３流体７である圧油99を押出す第３シリンダ８と、前記圧油99を制御する流体圧制御装置91を有する流体圧源９と、第２シリンダ６が押出した第２流体５の流量測定を行う流量計10と、微細穴１の上流でスラリ３の圧力を検出する圧力計31と、を有し、前記圧力計31の検出圧力が所定のスラリ圧力を維持するように、前記流体圧制御装置91は前記圧油99の油圧を前記所定のスラリ圧力に対応した油圧に維持するよう制御し、流量計10が測定した第２流体５の流量が所定の値となったとき、第３シリンダ８の第３ピストン81を停止させ、スラリ３の流れを止め、ワーク２の微細穴１が所定の流れ抵抗を有するように仕上げられるようにした微細穴の流動加工装置である。

本発明の最良の実施形態では、スラリは、溶媒に水又は水性媒体、又は動粘度が 100mm²/sec 以下の油剤を含む比較的粘性の低い溶媒としており、第２流体５が水であり、第３流体７が圧油であり、砥粒等の研磨剤を含有するスラリ３を押出す第１シリンダ４の第１ピストン41は、一側（図１でみて下側）にスラリ３、他側（図１でみて上側）に砥粒等の研磨剤を含有しない水５をそれぞれ導入し、かつスプリングバックするようす第１シリンダ４の第１ピストン41はスプリングバックするよう、第１シリンダの戻り側にスプリング42が介されている（スプリング42はなくてもよい）。32、33、37はスラリストップ弁、34、35はスラリ配管、36はスラリリザーバ、61、62は第２流体用ストップ弁、63は第２流体リザーバ、67は逆止弁である。

作動においては、はスラリストップ弁32、33、37が閉じられ、第２流体用ストップ弁62が閉じられ、第２流体用ストップ弁61は開かれ、流体圧源９からの第３流体７である圧油99が第３シリンダ８のＡポートから入り、第３シリンダ８の第３ピストン81を図１でみて右方向に移動させるよう駆動すると、第２シリンダ６の第２ピストン66を図１でみて右方向に移動させ、第１流体７である水が、配管64、流量計10、第２流体用ストップ弁61を通り第１シリンダ４の第１ピストン41を図１でみて下方向に押し、ワーク２の微細穴１に向けてスラリ３を押出し、ピストン41の下側の微細穴１上流のスラリ圧力を上昇させる。微細穴１上流のスラリ圧力を検出する圧力計31の圧力が所定のスラリ圧力に達したとき、スラリストップ弁32が開かれ、微細穴１のオリフイス内を下方に流れ、図示しないスラリリザーバに回収され、図示しないスラリリポンプ、配管によりスラリリザーバ36に戻される。スラリ３が微細穴１のオリフイス内を下方に流れるとき、微細穴１上流の圧力計31の検出圧力が前記所定のスラリ圧力を維持するように、前記流体圧制御装置91は前記圧油99の油圧を前記所定のスラリ圧力に対応した油圧に維持するよう制御する。流量計10が測定した第２流体５の流量が所定の値となったとき、第３シリンダ８の第３ピストン81を停止させ、スラリ３の流れを止め、スラリストップ弁32が閉じられ、微細穴１のオリフイスの流れ抵抗は所定の値となるように仕上げられるよう加工される。流量計10の中は、砥粒等の研磨剤を含有するスラリとは異なる、例えば水といった砥粒等の研磨剤を含有しない第２流体５を流すので、流量計の中を砥粒等の研磨剤を含有するスラリを通すことがなく、砥粒等の研磨剤の固体によるダメージを与えることがなく、流れ抵抗のばらつきを抑えることができるので流量計の測定精度を高くし、流量計の寿命を長くし、かつランニングコストが低減できる微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。

第３シリンダ８の第３ピストン81を停止した後、スラリストップ弁33が開かれ、第２流体用ストップ弁62が開かれ、第２流体用ストップ弁61は閉じられ、第３ピストン81は流体圧源９からの第２流体７である圧油99が第３シリンダ８のＢポートから入り、第３ピストン81を図１でみて左方向に、戻すよう駆動する。このとき、第２シリンダ６の第２ピストン66も図１でみて左方向に第２流体５である水が配管65、第２流体用ストップ弁62、配管64、を通り戻され、第１シリンダ４のピストン41を図１でみて上方向に押上げ、第１ピストン41の上方の第２流体５である水を押出し、第２ピストン66をもとの位置まで戻す。このときスラリリザーバ36のスラリ３は、スラリストップ弁33を通り微細穴１上流のスラリ３に補充される。これにより、１サイクルの加工が終わる。

図２に示す図１の流体圧制御装置91を有する流体圧源９は、油圧ポンプ92及び油圧ポンプ91を回転させるＡＣサーボモータ93を有し、油圧ポンプ92の油圧・方向は、２個の油圧力計94、95が検出し、油圧力計94、95が検出した油圧及び圧力計31が検出したスラリ圧力をそれぞれ流体圧制御装置91にフイードバックする。微細穴１上流の圧力計31が検出したスラリ圧力が前記予め設定した所定のスラリ圧力に達したときは、スラリストップ弁32が開かれ、微細穴１上流のスラリ３は微細穴１のオリフイス内を通って下方に流れ、圧力計31が検出したスラリ圧力が所定のスラリ圧力を維持するように、流体圧制御装置91は圧油99の油圧を前記所定のスラリ圧力に対応した油圧に維持するように前記ＡＣサーボモータ93を制御し、第３ピストン81の位置は流量計10が測定した第２流体５の流量が予め設定した所定の値となるまでは第３ピストン81を前進させるように、油圧ポンプ91を回転させるＡＣサーボモータ93を反時計方向に回転させる。流量計10が測定した第２流体５の流量が所定の値となったとき、第３ピストン81を停止させるように、油圧ポンプ91を停止させる。その後で、油圧ポンプ91を回転させるＡＣサーボモータ93を時計方向に逆回転させ、第３ピストン81をもとの位置まで戻すことにより、１サイクルが終わる。96は給配弁で第３ピストン81のロッドによる面積差を調整する弁である。
かかる流体圧制御装置91を有する流体圧源９を使用することにより、ＡＣサーボモータ93で油圧ポンプ92の回転速度と方向を制御し、デジタル処理をする流体圧制御装置91と組合わせることにより、第３ピストン81の位置をマイクロメータレベルの位置決め精度で、極めて高精度に位置決めでき、かつ適度な圧力で停止させるので、微細穴１のオリフイスの抵抗のばらつきがない、適正な微細穴１のオリフイスに仕上げる制御ができる。

（本発明の最良の実施形態の効果）
本発明の最良の実施形態では、圧力計の検出圧力が所定のスラリ圧力を維持するように、流体圧制御装置はスラリを押出す第１シリンダを駆動する第２流体を押出す第２シリンダを駆動する圧油の油圧を前記所定のスラリ圧力に対応した油圧に維持するよう制御し、流量計が測定した第２流体の流量が所定の値となったとき、第２流体を押出す第３シリンダの第３ピストンを停止させ、スラリの流れを止め、ワークの微細穴が所定の流れ抵抗を有するように仕上げられるようにしたので、砥粒等の研磨剤を含有するスラリを非常な高圧のもとで押出し微細な位置に停止させる精密な位置決め制御と非常な高圧を精度よく制御を行う必要がなく、かつ、流量計の中に砥粒等の研磨剤を含有するスラリを通すことがなく、砥粒等の研磨剤の固体によるダメージを流量計に与えることがなく、流量計の測定精度を高くし、流量計の寿命を長くしできる微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。。

好ましくは、スラリは、溶媒に水又は水性媒体、又は動粘度が 100mm²/sec 以下の油剤を含む比較的粘性の低い溶媒としてもよい。
さらに好ましくは、第２流体は水であり、第２流体を駆動する第３流体は圧油であり、スラリを押出す第１シリンダの第１ピストンは１側に砥粒等の研磨剤を含有するスラリ、他側に砥粒等の研磨剤を含有しない水をそれぞれ導入してもよく、選択的に、第１シリンダのピストンはスプリングバックするよう、第１シリンダの戻り側にスプリングが介されてもよい。

本発明を実施するための最良の形態の一例である微細穴の流動加工装置の概略ブロック図を示す。図１の流体圧制御装置を有する流体圧源の概略油圧回路図を示す。

１：微細穴２：ワーク３：スラリ４：第１シリンダ
５：第２流体（水）６：第２シリンダ７：第３流体（油）８：第３シリンダ
９：流体圧源 10: 流量計 31：圧力計 41：第１ピストン
66：第２ピストン 81：第３ピストン 91：流体圧制御装置

Claims

微細穴を有するワークの微細穴に向けて砥粒等の研磨剤を含有するスラリを押出す第１シリンダと、スラリを押出す第１シリンダを駆動する砥粒等の研磨剤を含有しない第２流体を押出す第２シリンダと、第２シリンダを駆動する第２流体を駆動する圧油を押出す第３シリンダと、前記圧油を制御する流体圧制御装置を有する流体圧源と、前記第２シリンダが押出した第２流体の流量測定を行う流量計と、前記微細穴の上流で前記スラリの圧力を検出する圧力計と、を有し、前記圧力計の検出圧力が所定のスラリ圧力を維持するように、前記流体圧制御装置は前記圧油の油圧を前記所定のスラリ圧力に対応した油圧に維持するよう制御し、前記流量計が測定した第２流体の流量が所定の値となったとき、前記第３シリンダを停止させ、前記スラリの流れを止め、前記ワークの微細穴が所定の流れ抵抗を有するように仕上げられるようにしたことを特徴とする微細穴の流動加工装置。
前記第２流体は水であり、前記第２流体を駆動する圧油は油であり、前記スラリを押出す第１シリンダの第１ピストンは、一側に前記スラリ、他側に前記第２流体である水をそれぞれ導入したことを特徴とする請求項１記載の微細穴の流動加工装置。
前記スラリは、溶媒に水又は水性媒体、又は動粘度が 100mm²/sec 以下の油剤を含む比較的粘性の低い溶媒としたことを特徴とする請求項２記載の微細穴の流動加工装置。
前記第１シリンダの前記第１ピストンはスプリングバックするよう、前記第１シリンダの戻り側にスプリングが介されたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の微細穴の流動加工装置。
前記流体圧制御装置を有する流体圧源は、油圧ポンプ及び油圧ポンプを回転させるＡＣサーボモータを有し、油圧ポンプの圧力・方向は、前記所定のスラリ圧力と前記圧力計が検出した圧力との差異をフイードバックし、前記圧力計の検出圧力が所定のスラリ圧力を維持するように、前記流体圧制御装置は前記圧油の油圧を前記所定のスラリ圧力に対応した油圧に維持するように前記ＡＣサーボモータを制御するようにしたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の微細穴の流動加工装置。