JP5256746B2 - 放電表面処理用の電極及び電極ユニット - Google Patents

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放電表面処理用の電極及電極ユニットに関する。

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（中実の電極の一例）、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中空円筒状の電極（中空の電極の一つ）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、電極保持具によって保持した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、電極保持具によって保持した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、中空円筒状の電極は中実の電極に比べてかなり脆くため、中空円筒状の電極を保持する際に、電極保持具におけるバイス又はコレットチャック等によって中空円筒状の電極の外周部を外側から押圧すると、電極の破損を招くことになる。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の放電表面処理用の電極及び電極ユニットを提供することを目的とする。

本発明の第１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、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成形してなる電極において、中空状（中空円筒状を含む）の電極本体と、前記電極本体の基端側の周縁部に塞ぐように一体成形され、表面を電極保持具における保持具本体の先端面に突当てて使用するものであって、前記電極保持具における固定ねじを挿通させるための挿通孔が貫通して形成された被取付体と、を備え、前記被取付体及び前記電極本体のうちの少なくともいずれかにガス抜き孔が貫通して形成されていることを要旨とする。

本発明の第１の特徴によると、前記被取付体の前記挿通孔を前記保持具本体の先端面に形成したねじ穴に整合するように、前記被取付体の表面を前記保持具本体の先端面に突当てる。そして、前記固定ねじを前記被取付体の前記挿通孔に挿通させて、前記保持具本体の前記ねじ穴に螺合させながら締め付けることにより、前記固定ねじによって前記被取付体を前記保持具本体の先端面側へ押圧する。これにより、前記電極本体の外周面（換言すれば、前記電極の外周面）を押圧することなく、前記電極保持具によって前記電極を保持することができる。

ここで、中空状の前記電極本体の基端側の周縁部に前記被取付体が塞ぐように一体成形され、前記被取付体に前記固定ねじを挿通させるための前記挿通孔が貫通して形成されているため、前述のように、前記固定ねじを前記被取付体の前記挿通孔に挿通させて、前記保持具本体の前記ねじ穴に螺合させながら締め付けるだけで、前記電極を保持することができる。

前記電極保持具に前記電極が保持された後に、前記電極本体の軸心（換言すれば、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、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。

本発明の第２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、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成形してなる電極の他に、該電極を保持する電極保持具を具備してなる電極ユニットにおいて、前記電極保持具は、先端面にねじ穴が形成された保持具本体と、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、を備え、前記電極は、中空状（中空円筒状を含む）の電極本体と、前記電極本体の基端側の周縁部に塞ぐように一体成形され、表面を前記保持具本体の先端面に突当てて使用するものであって、前記固定ねじを挿通させるための挿通孔が貫通して形成され、前記固定ねじにより前記保持具本体の先端面側へ押圧される被取付体と、を備え、前記電極本体に放電により生じたガスを前記電極の内側から排出するためのガス排出通路が形成され、前記被取付体に前記ガス排出通路に連通したガス抜き孔が貫通して形成されていることを要旨とする。

本発明の第２の特徴によると、前記被取付体の前記挿通孔を前記保持具本体の前記ねじ穴に整合するように、前記被取付体の表面を前記保持具本体の先端面に突当てる。そして、前記固定ねじを前記被取付体の前記挿通孔に挿通させて、前記保持具本体の前記ねじ穴に螺合させながら締め付けることにより、前記固定ねじによって前記被取付体を前記保持具本体の先端面側へ押圧する。これにより、前記電極本体の外周面（換言すれば、前記電極の外周面）を押圧することなく、前記電極保持具によって前記電極を保持することができる。

ここで、中空状の前記電極本体の基端側の周縁部に前記被取付体が塞ぐように一体成形され、前記被取付体に前記固定ねじを挿通させるための前記挿通孔が貫通して形成されているため、前述のように、前記固定ねじを前記被取付体の前記挿通孔に挿通させて、前記保持具本体の前記ねじ穴に螺合させながら締め付けるだけで、前記電極を保持することができる。

前記電極保持具に前記電極が保持された後に、前記電極本体の軸心（換言すれば、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、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。

本発明によれば、中空状の前記電極本体の外周部を外側から押圧することなく、前記電極保持具によって前記電極を保持すると共に、前記電極本体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、放電エネルギーによりワークにおける枠状の被処理部に被膜を一度に形成することができるため、前記電極保持具に保持される際における前記電極の破損を回避しつつ、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。

また、前記固定ねじを前記被取付体の前記挿通孔に挿通させて、前記保持具本体の前記ねじ穴に螺合させながら締め付けるだけで、前記電極を保持することができるため、前記電極保持具の構成を簡略化することができ、前記電極保持具の製造コストを低減できる。

（本発明の第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。

ここで、図１は、本発明の第１実施形態に係る電極ユニットの縦断面図、図２（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電極を先端側から見た図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるIIB-IIB線に沿った断面図である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る電極ユニット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、放電表面処理装置における処理ヘッド３に着脱可能に装着されるものである。また、本発明の第１実施形態に係る電極ユニット１は、ステライト合金の粉末から射出成形してなる電極５の他に、この電極５を保持する電極保持具７を具備している。そして、本発明の第１実施形態における電極保持具７及び電極５の具体的な構成は、次のようになる。

即ち、本発明の第１実施形態に係る電極ユニット１における電極保持具７は、処理ヘッド３に着脱可能に設けられた保持具本体９を備えており、この保持具本体９は、大径部９ａと小径部９ｂを有した段付円筒形状になっている。なお、保持具本体９を段付円筒形状にする代わりに、段無しの円筒形状にしても構わない（図４参照）。

保持具本体９の先端面の中央には、ねじ穴１１が形成されており、この保持具本体９のねじ穴１１には、固定ねじ１３が着脱可能に螺合して設けられている。また、固定ねじ１３には、座金１５が挿通して設けられている。

保持具本体９の中央には、ポンプ等の加工液供給源１７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１９が形成されており、この加工液供給通路１９は、加工液供給源１７に接続配管２１を介して接続されている。また、加工液供給通路１９は、保持具本体９の軸方向へ延びてあって、保持具本体９のねじ穴１１に連通してある。そして、固定ねじ１９には、電極５の内側から電極５の先端側に向かって加工液Ｌを噴出する加工液噴出孔２３が貫通して形成されており、この加工液噴出孔２３は、固定ねじ１９の軸方向（換言すれば、保持具本体９の軸方向）へ延びてあって、保持具本体９のねじ穴１１を介して加工液供給通路１９に連通してある。

保持具本体９には、放電により生じたガスＧを電極５の内側から保持具本体９の外側へ排出するための一対のガス排出通路２５が貫通して形成されており、各ガス排出通路２５は、保持具本体９の軸方向へ延びている。

図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態に係る電極ユニット１における電極５は、前述のように、ステライト合金の粉末から射出成形してなるものであって、放電によって消耗可能な中空円筒状の電極本体２７を備えている。なお、電極５は、ステライト合金の粉末から射出成形してなるものに限るものでなく、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射出成形又は圧縮成形してなるものであれば構わない。

電極本体２７の基端側の周縁部には、被取付体２９が塞ぐように一体成形されており、この被取付体２９は、その表面（被取付体２９の表面）を保持具本体９の先端面に突当てて使用するものである。また、被取付体２９の中央には、固定ねじ２３を挿通させるための挿通孔３１が貫通して形成されており、被取付体２９は、固定ねじ２３により座金１５を介して保持具本体９の先端面側へ押圧されるようになっている。

被取付体２９には、一対の第１ガス抜き孔３３が貫通して形成されており、各第１ガス抜き孔３３は、対応するガス排出通路２５に連通してある。また、電極本体２７には、一対の第２ガス抜き孔３５が貫通して形成されている。

続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。

被取付体２９の挿通孔３１を保持具本体９のねじ穴１１に整合するように、被取付体２９の表面を保持具本体９の先端面に突当てる。そして、固定ねじ１３を被取付体２９の挿通孔３１に挿通させて、保持具本体９のねじ穴１１に螺合させながら締め付けることにより、固定ねじ１３によって座金１５を介して被取付体２９を保持具本体９の先端面側へ押圧する。これにより、電極本体２７の外周面（換言すれば、電極５の外周面）を押圧することなく、電極保持具７によって電極５を保持することができる。

ここで、中空円筒状の電極本体２７の基端側の周縁部に被取付体２９が塞ぐように一体成形され、被取付体２９に固定ねじ１３を挿通させるための挿通孔３１が貫通して形成されているため、前述のように、固定ねじ１３を被取付体２９の挿通孔３１に挿通させて、保持具本体９のねじ穴１１に螺合させながら締め付けるだけで、電極５を保持することができる。

電極保持具７に電極５が保持された後に、電極５の軸心とワークＷにおける環状の被処理部Ｗａの中心（軸心）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５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５の材料（電極５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）を形成することができる。

ここで、放電表面処理中に、加工液供給源１７から加工液供給通路１９に加工液Ｌを適宜に供給すると、加工液噴出孔２３より電極５の内側から電極５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５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、放電によって生じたスラッジ等が電極５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、電極５の内側から一対のガス抜き孔３３を介して一対のガス排出通路２５に流れ込んで、一対のガス排出通路２５から保持具本体９の外側へ排出されると共に、電極５の内側から一対のガス抜き孔３５を介して電極５の外側へ排出される。これにより、放電によって生じたガスＧが電極５の内側に溜まり難くなる。

以上の如き、本発明の第１実施形態によれば、中空円筒状の電極本体２７の外周部を外側から押圧することなく、電極保持具７によって電極５を保持すると共に、電極本体２７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、放電エネルギーによりワークＷにおける環状の被処理部Ｗａに被膜を一度に形成することができるため、電極保持具７に保持される際における電極５の破損を回避しつつ、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。

また、固定ねじ１９を被取付体２９の挿通孔３１に挿通させて、保持具本体９のねじ穴１１に螺合させながら締め付けるだけで、電極５を保持することができるため、電極保持具７の構成を簡略化することができ、電極保持具７の製造コストを低減できる。

更に、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５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５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、放電表面処理中に、放電によって生じたガスＧが電極５の内側に溜まり難くなるため、電極５の内圧の急激な上昇を十分に抑制することができ、放電表面処理の際における電極５の破損を回避して、電極５の寿命を延ばすことができる。

（本発明の第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。

ここで、図３は、本発明の第２実施形態に係る電極ユニットの縦断面図である。

図３に示すように、本発明の第２実施形態に係る電極ユニット３７は、本発明の第１実施形態に係る電極ユニット１と同様に、ワークＷにおける環状の被処理部Ｗａ（図１参照）に対して放電表面処理を行う際に用いられるものであって、電極ユニット１と略同じ構成を有しており、電極ユニット３７の具体的な構成のうち、電極ユニット１の具体的な構成と異なる部分について説明する。なお、電極ユニット３７における複数の構成要素のうち、電極ユニット１における構成要素と対応するものについては、図中に同一番号を付して、説明を省略する。

即ち、電極保持具７における保持具本体９の先端面の中央には、凹状の被嵌合部３９が形成されており、電極５における被取付体２９の表面には、保持具本体９の被嵌合部３９に嵌合させるための凸状の嵌合部４１が形成されている。ここで、被取付体２９の嵌合部４１を保持具本体９の被嵌合部３９に嵌合させると、電極５の軸心と保持具本体９の軸心が一致するようになっている。なお、保持具本体９の先端面に凹状の被嵌合部３９、被取付体２９の表面に凸状の嵌合部４１が形成される代わりに、保持具本体９の先端面に凸状の被嵌合部３９、被取付体２９の表面に凹状の嵌合部４１が形成されるようにしても構わない。

従って、本発明の第２実施形態においても、本発明の第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する他に、被取付体２９の嵌合部４１を保持具本体９の被嵌合部３９に嵌合させるだけで、保持具本体９に対して電極５の芯出しを容易に行うことができ、電極５の保持作業（換言すれば、電極保持具７に対する電極５の取付作業）の能率が向上する。

また、被取付体２９の嵌合部４１の形状及び大きさを統一することにより、１つの電極保持具７によって形状及び／又は大きさの異なる種々の電極５を保持することができ、電極保持具７の汎用性を高めることができる。

（本発明の第３実施形態）
本発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。

ここで、図４は、本発明の第３実施形態に係る芯出し治具を示す図である。

図４に示すように、本発明の第３実施形態に係る芯出し治具４３には、保持具本体９の外周面を案内支持する第１ガイド孔４５、及び電極本体２７の外周面を案内支持する第２ガイド孔４７が連続して形成されており、第１ガイド孔４５の軸心と第２ガイド孔４７の軸心は一致してある。

従って、芯出し治具４３の第１ガイド孔４５に保持具本体９を挿入して、芯出し治具４３の第２ガイド孔４７に電極５を挿入することにより、保持具本体９に対して電極５の芯出しを容易に行うことができ、電極５の保持作業（換言すれば、電極保持具７に対する電極５の取付作業）の能率が向上する。

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。

本発明の第１実施形態に係る電極ユニットの縦断面図である。 図２（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電極を先端側から見た図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるIIB-IIB線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電極ユニットの縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る芯出し治具を示す図である。

符号の説明

Ｗ ワーク
Ｗａ 被処理部
Ｇ ガス
Ｌ 加工液
１ 電極ユニット
３ 処理ヘッド
５ 電極
７ 電極保持具
９ 保持具本体
１１ ねじ穴
１７ 加工液供給源
１９ 加工液供給通路
２３ 加工液噴出孔
２５ ガス排出通路
２７ 電極本体
２９ 被取付体
３１ 挿通孔
３３ 第１ガス抜き孔
３５ 第２ガス抜き孔
３７ 電極ユニット
３９ 被嵌合部
４１ 嵌合部
４５ 第１ガイド孔
４７ 第２ガイド孔

Claims (5)

1. 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、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成形してなる電極において、
   中空状の電極本体と、
   前記電極本体の基端側の周縁部に塞ぐように一体成形され、表面を電極保持具における保持具本体の先端面に突当てて使用するものであって、前記電極保持具における固定ねじを挿通させるための挿通孔が貫通して形成された被取付体と、を備え、
   前記被取付体及び前記電極本体のうちの少なくともいずれかに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放電表面処理用の電極。
2. 前記被取付体の表面に前記保持具本体の被嵌合部に嵌合させるための嵌合部が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。
3. 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、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成形してなる電極の他に、該電極を保持する電極保持具を具備してなる電極ユニットにおいて、
   前記電極保持具は、
   先端面にねじ穴が形成された保持具本体と、
   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、を備え、
   前記電極は、
   中空状の電極本体と、
   前記電極本体の基端側の周縁部に塞ぐように一体成形され、表面を前記保持具本体の先端面に突当てて使用するものであって、前記固定ねじを挿通させるための挿通孔が貫通して形成され、前記固定ねじにより前記保持具本体の先端面側へ押圧される被取付体と、を備え、
   前記電極本体に放電により生じたガスを前記電極の内側から排出するためのガス排出通路が形成され、前記被取付体に前記ガス排出通路に連通した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放電表面処理用の電極ユニット。
4. 前記保持具本体の先端面に被嵌合部が形成され、前記被取付体の表面に前記保持具本体の前記被嵌合部に嵌合させるための嵌合部が形成され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ユニット。
5. 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、前記固定ねじに前記電極の内側から前記電極の先端側に向かって加工液を噴出する加工液噴出孔が貫通して形成され、前記加工液噴出孔は前記加工液供給通路に連通してあることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の放電表面処理用の電極ユニット。

Images