JP5157462B2

JP5157462B2 - 放電表面処理用の電極保持具

Info

Publication number: JP5157462B2
Application number: JP2008004705A
Authority: JP
Inventors: 聡栗田; 雅信長谷川; 伸彦柚木
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: JP2009167446A

Description

本発明は、ワークにおける枠状の被処理部に対して放電表面処理を行う際に用いられる中空状の電極を保持する放電表面処理用の電極保持具に関する。

近年、放電エネルギーを利用した放電表面処理について様々な開発がなされており（特許文献１及び特許文献２参照）、例えばエンジン用シリンダヘッドにおけるバブルシート部等、ワークにおける環状の被処理部に対して放電表面処理を行う際には、金属等の粉末から成形した棒状の電極、又は金属等の粉末から成形しかつワークにおける被処理部の形状に対応した棒状の電極が用いられている。そして、棒状の電極を用いて放電表面処理を行う場合には、電極をワークにおける環状の被処理部に沿って周方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある加工液中において、電極とワークにおける被処理部との間にパルス状の放電を発生させ、その放電エネルギーにより電極の材料（電極の材料の反応物質を含む）をワークにおける環状の被処理部に付着させて、例えば耐摩耗被膜等の被膜を徐々に形成するものである。また、中空円筒状の電極を用いて放電表面処理を行う場合には、電極をワークにおける環状の被処理部に沿って周方向へ相対的に移動させることなく、電極の軸心とワークにおける環状の被処理部の中心を位置合わせした状態で、電気絶縁性のある加工液中において、電極とワークにおける環状の被処理部との間にパルス状の放電を発生させ、その放電エネルギーにより電極の材料をワークにおける環状の被処理部に付着させて、被膜を一度に形成するものである。
特開２００４−７６０３６号公報特開２００４−２７７８０３号公報

ところで、棒状の電極を用いて放電表面処理を行う場合にあっては、前述のように、電極をワークにおける被処理部に沿って周方向へ相対的に移動させて、放電エネルギーによりワークにおける環状の被処理部に被膜を徐々に形成しているため、放電表面処理の処理時間が長くなって、生産性（作業能率）を高めることが困難であるという問題がある。

一方、中空円筒状の電極を用いて放電表面処理を行う場合にあっては、前述のように、電極の軸心とワークにおける環状の被処理部の中心を位置合わせした状態で、放電エネルギーによりワークにおける環状の被処理部に被膜を一度に形成しているため、放電表面処理の処理時間を短くして、生産性を高めることができるものの、次のような問題が生じる。即ち、放電表面処理中に、放電によって生じたガスが電極の内側に溜まり易く、電極の内圧が急激に上昇すると、電極が破損して、電極の寿命が短くなるという問題がある。

そこで、本発明は、中空状の電極を用いてワークにおける枠状に被処理部に対して放電表面処理を行う場合であっても、放電表面処理中に、放電によって生じたガスが電極の内側に溜まり難くすることができる、新規な構成の放電表面処理用の電極保持具を提供することを目的とする。

本発明の特徴は、ワークにおける枠状（環状を含む）の被処理部に対して放電表面処理を行う際に用いられる中空状（中空円筒状を含む）の電極を保持する放電表面処理用の電極保持具において、先端側に前記電極を突当て可能な突当て部を有した保持具本体と、前記保持具本体の前記突当て部の中央に着脱可能に設けられ、前記保持具本体の前記突当て部に対して前記電極を固定する固定部材と、を備え、前記保持具本体の内部に放電により生じたガスを前記電極の内側から外側へ排出するためのガス排出通路が形成されていることを要旨とする。

本発明の特徴によると、中空状の前記電極を前記保持具本体の前記突当て部に突当てて、前記固定部材によって前記電極を前記保持具本体の前記突当て部に対して固定する。これにより、前記電極保持具によって中空状の前記電極を保持することができる。

前記電極保持具によって中空状の前記電極を保持した後に、前記電極の軸心とワークにおける枠状の被処理部の中心を位置合わせした状態で、電気絶縁性のある加工液中において、前記電極とワークにおける枠状の被処理部との間にパルス状の放電を発生させる。これにより、その放電エネルギーにより電極の材料をワークにおける枠状の被処理部に付着させて、被膜を形成することができる。

ここで、放電表面処理中、放電によって生じたガスは、前記ガス排出通路により前記電極の内側から外側へ排出される。これにより、中空状の電極を用いてワークにおける枠状に被処理部に対して放電表面処理を行う場合であっても、放電によって生じたガスが電極の内側に溜まり難くなる。

本発明によれば、中空状の電極を用いてワークにおける枠状に被処理部に対して放電表面処理を行う場合であっても、放電表面処理中に、放電によって生じたガスが電極の内側に溜まり難くなるため、電極の内圧の急激な上昇を十分に抑制することができ、前記電極の破損を回避して、前記電極の寿命を延ばすことができる。

本発明の実施形態について図１から図５を参照して説明する。

ここで、図１は、本発明の実施形態に係る電極保持具の縦断面図、図２は、図４におけるII-II線に沿った図、図３は、図４におけるIII-III線に沿った図、図４は、図１におけるIV-IV線に沿った拡大図、図５（ａ）は、ガス排出通路に前記押出しボルトによって電極を突当て部から押出す様子を示す図、図５（ｂ）は、図５（ｂ）における矢視部VBを示す図である。

図１から図４に示すように、本発明の実施形態に係る放電表面処理用の電極保持具１は、エンジン用シリンダヘッドにおけるバブルシート部等、ワークＷにおける環状の被処理部Ｗａに対して放電表面処理を行う際に用いられる中空円筒状の電極３を保持するものであって、放電表面処理装置における処理ヘッド５に着脱可能に装着されている。そして、本発明の実施形態に係る電極保持具１の具体的な構成は、次のようになる。なお、本発明の実施形態にあっては、電極３は、ステライト合金の粉末を圧縮成形してなるものであるが、金属の粉末、合金の粉末、セラミックスの粉末、又はこれらの混合粉末から圧縮成形又は射出成形されたものであれば構わない。

即ち、本発明の実施形態に係る電極保持具１は、保持具本体７を備えており、この保持具本体７は、処理ヘッド５に着脱可能に設けられた円筒状の第１保持具本体９と、この第１保持具本体９の先端に一体に設けられかつ第１保持具本体９の外径よりも大きい外径を有した円筒状の第２保持具本体１１とからなっている。また、第２保持具本体１１は、先端側に、電極３を嵌入した状態で突当て可能な凹状の突当て部１３を有しており、第２保持具本体１１の突当て部１３の中央には、ねじ穴１５が形成されている。更に、第２保持具本体１１の外周面には、雄ねじ部１７が形成されている。

第２保持具本体１１のねじ穴１５には、固定ねじ１９が着脱可能に螺合して設けられており、この固定ねじ１９には、電極３を第２保持具本体１１の突当て部１３側へＯリング２１の弾性力を介して押圧する電極押え２３が挿通して設けられている。ここで、本発明の実施形態にあっては、電極３を第２保持具本体１１の突当て部１３に対して固定する固定部材として固定ねじ１９及び電極押え２３等を用いているが、固定ねじ１９及び電極押え２３等の代わりに、電極３を磁力の作用によって第２保持具本体１１の突当て部１３に対して固定する別の固定部材を用いても構わない。

第１保持具本体９から第２保持具本体１１にかけて、ポンプ等の加工液供給源２５から加工液（本発明の実施形態にあっては、加工油）Ｌを供給するための加工液供給通路２７が形成されており、この加工液供給通路２７は、加工液供給源２５に接続配管２９を介して接続されている。また、加工液供給通路２７は、軸方向（電極保持具１の軸方向）へ延びてあって、第２保持具本体１１のねじ穴１５に連通してある。そして、固定ねじ１９には、電極３の内側から電極３の先端側に向かって加工液Ｌを噴出する加工液噴出孔３１が貫通して形成されており、この加工液噴出孔３１は、軸方向へ延びてあって、第２保持具本体１１のねじ穴１５を介して加工液供給通路２７に連通可能である。

第２保持具本体１１の外周面には、電極３の外側から電極３の先端側に向かって加工液Ｌを噴出する複数（本発明の実施形態にあっては、４つ）のサイド加工液噴出溝溝（サイド加工液噴出通路）３３が周方向へ等間隔に形成されおり、各サイド加工液噴出溝３３は、軸方向へ延びてあって、連通通路３５を介して加工液供給通路２７に連通してある。また、各サイド加工液噴出溝３３より加工液Ｌを電極３の外周面に沿うように噴出させるために、各サイド加工液噴出溝３３の溝底の先端側部分３３ａは、軸心側（電極保持具１の軸心側、換言すれば、第２保持具本体１１の軸心側）へ傾斜している。そして、第２保持具本体１１の雄ねじ部１７には、サイド加工液噴出溝３３内の加工液Ｌを第２保持具本体１１の先端方向へ案内するカップ型のガイドキャップ３７が着脱可能に螺合して設けられており、このガイドキャップ３７の頂部の中央には、第１保持具本体９を挿通可能な挿通穴３９が形成されている。なお、ガイドキャップ３７の頂部と第２保持具本体１１の先端部（先端面）との間には、シール用のＯリング４１が介在されている。

第２保持具本体１１には、放電により生じたガスＧを電極３の内側から保持具本体７の外側へ排出するための複数のガス排出通路４３が等間隔に貫通して形成されており、各ガス排出通路４３は、軸方向へ延びてあって、各ガス排出通路４３の先端は、第２保持具本体１１の突当て部１３側に開口されてている。また、各ガス排出通路の先端には、軸心側へ突出した連通溝４５が形成されており、電極押え１５には、連通溝４５を介してガス排出通路４３に連通可能な一対のガス抜き孔４７が対称的に形成されている。更に、各ガス排出通路には、電極３を第２保持具本体１１の突当て部１３から押出す際に用いられる押出しボルト４９が螺合可能な押出しボルト用の雌ねじ部５１が形成されている。

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

中空円筒状の電極３を第２保持具本体１１の突当て部１３に嵌入した状態で突当ててる。そして、固定ねじ１９を第２保持具本体１１のねじ穴１５に螺合させながら締め付けることにより、固定ねじ１９に挿通した電極押え２３により電極３を第２保持具本体１１の突当て部１３側へＯリング２１の弾性力を介して押圧する。これにより、電極３を第２保持具本体１１の突当て部１３に対して固定して、電極保持具１によって中空円筒状の電極３を保持することができる。

電極保持具１によって中空円筒状の電極３を保持した後に、電極３の軸心とワークＷにおける環状の被処理部Ｗａの中心を位置合わせした状態で、放電表面処理装置における加工槽（図示省略）に貯留された電気絶縁性のある加工液（図示省略）中において、電極３とワークＷにおける環状の被処理部Ｗａとの間にパルス状の放電を発生させる。これにより、その放電エネルギーにより電極３の材料（電極３の材料の反応物質を含む）をワークＷにおける環状の被処理部Ｗａに付着させて、耐摩耗被膜等の被膜（図示省略）を一度に形成する。

ここで、放電表面処理中、加工液供給源２５から加工液供給通路２７に加工液Ｌを適宜に供給すると、加工液噴出孔３１より電極３の内側から電極３の先端側に向かって加工液Ｌを噴出させると共に、複数のサイド加工液噴出溝３３より電極３の外側から電極３の先端側に向かって加工液Ｌを噴出させることができる。これにより、電極３とワークＷにおける被処理部Ｗａとの間の加工液Ｌの流通を促進することができ、中空円筒状の電極３を用いてワークＷにおける環状に被処理部Ｗａに対して放電表面処理を行う場合であっても、放電によって生じたスラッジ等が電極３とワークＷにおける被処理部Ｗａとの間に溜まり難くすることができる。

また、放電によって生じたガスＧは、複数のガス排出通路４３により電極３の内側から保持具本体７の外側へ排出される。具体的には、放電によって生じたガスＧは、一対のガス抜き孔４７から連通溝４５を介して複数のガス排出通路４３に流れ込み、複数のガス排出通路４３を第２保持具本体１１の基端方向に向かって流れ、ガス排出通路４３から保持具本体７の外側へ排出される。これにより、中空円筒状の電極３を用いてワークＷにおける環状に被処理部Ｗａに対して放電表面処理を行う場合であっても、放電によって生じたガスＧが電極３の内側に溜まり難くなる。

更に、放電表面処理の終了後又は放電表面処理の中断後に、固定ねじ１９を緩めて、第２保持具本体１１のねじ穴１５から離脱させる。そして、各押出しボルト４９を対応するガス排出通路４３の押出しボルト用の雌ねじ部５１に螺合させながら締め付けて、各押出しボルト４９により電極３を第２保持具本体１１の突当て部１３から押出す。これにより、電極３を電極保持具１から取外して、電極３の交換又は廃棄等を行うことができる。

以上の如き、本発明の実施形態によれば、中空円筒状の電極３を用いてワークＷにおける環状に被処理部Ｗａに対して放電表面処理を行う場合であっても、放電表面処理中に、放電によって生じたスラッジ等が電極３とワークＷにおける被処理部Ｗａとの間に溜まり難くすることができるため、電極３とワークＷにおける被処理部Ｗａとの間の放電を安定させて、均一な被膜を形成することができ、放電表面処理の品質を向上させることできる。

また、中空円筒状の電極３を用いてワークＷにおける環状に被処理部Ｗａに対して放電表面処理を行う場合であっても、放電表面処理中に、放電によって生じたガスＧが電極３の内側に溜まり難くなるため、電極３の内圧の急激な上昇を十分に抑制することができ、電極３の破損を回避して、電極３の寿命を延ばすことができる。

本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

本発明の実施形態に係る放電表面処理用の電極保持具の縦断面図である。図４におけるII-II線に沿った図である。図４におけるIII-III線に沿った図である。図１におけるIV-IV線に沿った拡大図である。図５（ａ）は、ガス排出通路に前記押出しボルトによって電極を突当て部から押出す様子を示す図、図５（ｂ）は、図５（ｂ）における矢視部VBを示す図である。

符号の説明

Ｗワーク
Ｗａ被処理部
１放電表面処理用の電極保持具
３電極
７保持具本体
９第１保持具本体
１１第２保持具本体
１３突当て部
１５ねじ穴
１７雄ねじ部
２５加工液供給源
２７加工液供給通路
２９接続配管
３１加工液噴出孔
３３サイド加工液噴出溝
３７ガイドキャップ
３９挿通穴
４３ガス排出通路
４７ガス抜き孔
４９押出しボルト
５１押出しボルト用の雌ねじ部

Claims

ワークにおける枠状の被処理部に対して放電表面処理を行う際に用いられる中空状の電極を保持する放電表面処理用の電極保持具において、
先端側に前記電極を突当て可能な突当て部を有した保持具本体と、
前記保持具本体の前記突当て部の中央に着脱可能に設けられ、前記保持具本体の前記突当て部に対して前記電極を固定する固定部材と、を備え、
前記保持具本体に放電により生じたガスを前記電極の内側から前記保持具本体の外側へ排出するためのガス排出通路が形成されていることを特徴とする放電表面処理用の電極保持具。
前記固定部材に前記ガス排出通路に連通可能なガス抜き孔が貫通して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電表面処理用の電極保持具。
前記保持具本体の内部に加工液供給源から加工液を供給するための加工液供給通路が形成され、前記固定部材に加工液を前記電極の内側から前記電極の先端側に向かって噴出する加工液噴出孔が形成され、前記加工液噴出孔は前記加工液供給通路に連通可能であることを特徴とする請求項２に記載の放電表面処理用の電極保持具。
前記保持具本体に前記電極の外側から前記電極の先端側に向かって加工液を噴出するサイド加工液噴出通路が形成され、前記サイド加工液噴出通路は前記加工液供給通路に連通していることを特徴とする請求項３に記載の放電表面処理用の電極保持具。
前記保持具本体の前記突当て部の中央にねじ穴が形成され、
前記固定部材は、前記保持具本体の前記ねじ穴に着脱可能に螺合して設けられた固定ねじと、前記固定ねじに挿通して設けられかつ前記電極を前記保持具本体の前記突当て部側へ押圧する電極押えとからなることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の放電表面処理用の電極保持具。
前記突当て部は前記電極を嵌入した状態で突当て可能であって、前記保持具本体に前記ガス排出通路が貫通して形成され、前記ガス排出通路の先端は前記突当て部側に開口され、前記ガス排出通路に前記電極を前記突当て部から押出す際に用いられる押出しボルトが螺合可能な押出しボルト用の雌ねじ部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれかの請求項に記載の放電表面処理用の電極保持具。