JPH04502886A - オリフィス処理方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 オリフィス処理方法 〔技術分野〕 本発明は、一般にオリフィスの機械加工および仕上加工に関し、さらに詳しく言 えば、複数のオリフィスを通る流れ抵抗の精密な整合のように、オリスイス全通 る厳密な流体流れ抵抗をつ〈シ出すための小オリフィスの処理方法に関するもの である。

〔背量技術〕

オリフィスを通る流体流れは一般的である。それらの例としては、燃料噴射ノズ ル・チップ、キャブレタ・シェッド、タービン・エンジンｌ！累を通る冷却空気 流、精密軸受用潤滑油計量等がある。このような多くの用途においては、流量の 精密な計量が非常に重要ではあるが、製造上の制約のために、非常に困難である 。製造公差のわずかの変更でも、流れ抵抗および流れに相当に変化企及ぼしプる 。

さらに、熱もしくは電気導電性もしくは絶縁性、軽量性、加熱もしくは冷却中の 膨張係数、費用等の特別の特性について選択された材料から部品が鋳造ｔたは機 械加工によってつくられる。しかし、その部品は、オリスイスの内面に対して異 なる要求をもっている。これらの特別の内部通路の要求は、所望の特性の金属で メッキま几は被覆することによって満友されうる。メッキは、電気メッキま九に 無電解（６触作用）メッキによってなされ、他方、被覆はキャリヤ・ガス全周い る蒸着またはその他の技術によってなされる。無電解メッキま次は蒸着は、一般 に鋳造物の内面、穴等のメッキまたは被覆に好ましい。鋳造物の内面等は、二次 陰極は均等な電気メッキを行うために設置するのに非常に困１１になるものでお る。

流体流れオリフィス上布する部品が、広範囲の鋳造および機械加工工程によって つくられる。例えば、高品質鋳ぐるみは、こＯよりな部品の製造にしばしば用い られる。このような部品は、それにもかかわらず、わずかな中子の不整合、また は中子のずれによる寸法の変化、特に肉厚の変化を有し、また、表面粗さ、穴、 欠は目、巣。

または陽極金属を含む表面条件の他の変化を有している。

極端な場合、中子に非常にわずかな割れがあれば、内部通路内に薄い＊’を突出 させるととＫなる。これらのすべての因子は、相当に流体の流れを変えてしまう 。

従来の放電加工のような一般に用いられている加工方法、およびレーザ、電子ビ ーム電子ｆｉ、ＳＴＥＭドリリングのような一般的でない技術に、流れ抵抗の相 当な変化の発生を避けるのに十分に正確ではない。最も精密なこれらの方法、電 気放電加工でさえも完全に均等な流れ抵抗をつくれない。その理由は、内部通路 の長さが鋳造作業の乱れとともに変化し、穴径の均一性にもかかわらず穴の長さ および流れ抵抗の変動を生じるからである。さらに、不均等放電加工条件は避け が念く、寸法、形状、表面仕上、穴縁条件に変化を生じる。

メッキまたは被覆管されるべきオリフィスは、メッキ１＋σ被覆厚みを許すよ５ に十分に大きい寸法にされなければならず、また、最終精度はメッキまたは被覆 速度の正確な算定ならびに穴明けおよびメッキ工程のｆｌ度によって決まる。近 代の技術によれば、製品は最高精密産業用途に対して不十分な均質性７％あ夕、 したがって、所望のオリフィス特性を有する材料から全体の部品をっ〈）出すか 、ま友は上述し友特性を有する穴明き部品を鋳造品内に埋め込むことに製造業者 の選！Ｐを制約している。

これらの技術は、上述したように大明けに関連し次精度上の問題を有している。

異なる特性の金属または同じ金属で、精密な流れを与えるように、雷りの材料内 に大明けされ几オリフィスをメッキすることは、多くの部品の製造に新しい選択 を加える。

現在では、穴明は工程の固有の偏差は必ず広い限度て公認され、また、設計の自 由度、性能効率の付随的妥協が避けがたいものとして受け入れられてｈる。伺え ば、加圧燃料噴射によりて内燃機関に燃料供給を分配することは、インジェクタ を通る流れの計量を必要とする。流れ調整の高い精度は、エンジン運転の高燃費 、精ｆ’に可能にする。現在、このような燃料計量システムの設計は。

確定され次公差からの偏差範囲内で在庫品の少なくとも概略的整合を与えるため に、流れ変数の範囲内での在庫品の分離および冥際の流れ抵抗の！ｔｌＩＩｌに もとづいていることが多い。このよう表作業は、相当量の在庫品要求のために、 相当に経費がかかる。さらに、相轟数のｌｌ＋素が許容偏差外れとして拒絶され なければならず、また、相当の費用で再加工されまたは廃棄されねばならない。

現在では、燃料インジェクタ・ノズルは、従来の放電加工によって成形された厳 密な流れ計量オリフィスをつくられている。第１図に示すように１最も厳密な流 れ抵抗の決定は、仕上の「程度ｊを含めて縁条件および表面粗さばかりではなく 、オリフィス１０，１１の直径および断面線Ａ−Ａの肉厚であると考えられる。

設計仕様に、ｌ１０１！ａｌｌ±［１００５ｖｍ　（α０４０ｉａ±α０Ｑ２ｉ ｎ）の肉厚である。これらの設計仕様から外れた部品は拒絶される。

合格部品は在庫品に８つの範囲、＋　１１Ｌ００００４５　ｗｍ（１ｏｏ０２５ ｉｎ　）に分離される。ａ！業者は、Ａ−ＡＫおける肉厚がオリフィス１０．１ １の流れ抵抗の間接的決定因子であること、ま友、オリフィス１０．ｆｌの直径 の正確な制御が流れ抵抗の直接的決定因子であることを長く認識してき友。これ らの因子は流れ計量特性全決定し、ま九、部品の流れ抵抗のよプ直接的計開およ びこのような流れ抵抗の製造のさいのｉ［接制＃が非常に望まれている。

著しく厳密なオリフィスを通る流れ抵抗の別の例は、タービン・ブレードのよう なガス・タービン・エンジン運転素を通る冷却空気流を設けることである。第３ 図、第４図に示すように、鋳ぐるみタービン・ブレードは、（レーザ穴明け、Ｓ ＴＥＭＴＥＭ１１九に放電加工によって）典形的に鋳造または大明けされて、約 ｃＬａｏｓ〜αＯＯａｍ（（ＬＯ１０〜α０５Ｇｉｎ）の公称直径を有する複数 の穴を与えて、内部通路から翼にそった先導縁、後続縁、その他の付近まで通じ させる。冷却空気は内部から複数の穴から出て、高温燃焼ガス流内に入って、ブ レードの冷却をする。時には、ブレードの内壁全通る穴は冷却空気の分布を計量 する。明らかに合理的であるが、流れ抵抗の変動は、＊累および工／ジン自体内 の熱平衡を変えかつ性能および要素寿命に影響を及はす熱点となシうる異なる冷 却効果を生じる。冷却空気の使用は、しかしながら、その過剰使用が「盗み」コ ンブレッテ部分エネルギによってエンジン効率を低下するので最小にされなけれ ばならない。これらのオリフィスの流れ抵抗のよシ高い精密制御は、要素が組み 立てられるユニットおよび！！素の動作に相当に利益を与えることができる。

さらに１燃料インジエクタ・ノズル・チップ、キャブレタ・ジェット、タービン ・エンジン３１！素を通る冷却空気流、軸受に流す潤滑油に加えて、本発明が適 用てきる流れ制御オリフィスの多数の他の用途がある。上述し九例は、本発明に よって向けられかつ解決される問題および技術状ｍｔ示すｋめのものにすぎない 。

〔発明の開示〕

本発明の目的は、精密な流れ抵抗を達成するために、機械加工、メッキ、または 被覆によって構造上の流れ制御オリフィスを処理する方法金得ることである。

本発明の別の目的は、精密外所定の流れ抵抗を与える方法１得ることにある。

本発明の別の目的は、複数の流れ制御オリフィスが精９！ＦＫ！！合された流れ 抵抗を与えられンる方法を得ることにある。

本発明のさらに別の目的は、連続し次複数の部品が精密でかつ再生てきる高レベ ルの所定の流れ抵抗を有するよ５にりくられうる方法を得ることにある。

本発明のさらに別の目的は、流れ抵抗の直接決定因子であるか、またはその直接 の結果であるパラメータをかいしてオリアイス成形作業管制御することによりて オリフィス全通る所定の流れ抵抗を達成する方法を得ることＫある。

本発明のさらに別の目的は、再生成能で、精密で、所定の流れ抵抗１有する部品 およびｌ！累を得ることＫある。

本発明のさらに別の目的は、′ｇ！素が非導電性材料からなるとき、所定の精密 で再生可能の流れ抵抗を有するオリフィスをもつ部品および要素を得ることにあ る。

本発明のさらに別の目的は、オリフィスの内面にメッキまたは被覆された内面材 料が穴明けされ友材料から異なっている場合に、所定の精密で再生可能の流れ抵 抗を有するオリフィス管もつ部品および＊ｘ’を得ることＫある。

本発明のさらに別の目的は、「同調され几」タービン・エンジンｌ！素を得るこ とにある。

本発明は、電気化学、化学または放電加工（材料除去技術）、または、前記加工 に用いられた処理流体の一定の所定の流量を与えるように部品上にメッキま九に 被覆（材料構築技術）、またはオリフィスを通してメッキまたは被覆処理の作用 にもとづいている。この場合、処理流体の流量は、最終的に意図していた用途の 流体のオリフィスを通る目ｌ１ｆｉ量に！接に関連される。「処理流体」とは、 機械加工、メッキ、ま友は被覆処理中に用いられる液体またはガスを意味し、特 に、電気化学加工ならびに電気メッキおよび無電解メッキの場合の電解液を意味 し、化学加工の場合に訃ける腐食剤または酸のような腐食化学溶液を意味し、放 電加工の場合には誘電体を意味し、蒸着の場合にはキャリヤ・ガスである。ここ で用−る「処理」は、したがって、電気メッキ、無電極メッキ、蒸着、電気化学 、化学、放電加工等に限定される。一定圧力を加えることによって、ま几は一定 面積の駆動ピストンの変位の所定流量によって処理流体の流量を制御することが 可能である。処理流体ｏｆｌｔｈｔ−制御する他の方法は、処理流体を駆動する ように用いられた手段にもとづｂて実施できる。圧力または流量のいずれかが設 定された場合には、他の因子は流体粘性、オリアイス寸法および形状を処理する ことによって決定されンる。

流体加工管用いるオリフィスの加工または研磨上制御する少なくとも１つの従来 の処理、すなわちノビエット特許第５１ａ５２６号に開示されているようなもζ ）＝　Ｊｉるるが、このような技術はここで用いられているような他の加工処理 を満たさない。ノビニット特許に開示されている処理においては、再循環システ ムが用いられてｂる。

加工流体圧力は加工されるべきオリフィスから下流でモニタされ、そして、その 下流側圧力が所望のオリフィス断面に対応する所定の値に達したときに、加工作 用が停止される。この処理は流体加工を満たすことはできるが、相当に小さい流 量に関する場合のように本発明で用いられる他の加工、メッキ、被覆処理には適 していない。

〔図面の簡単な説明〕

第１囚は燃料インジェクタ計量ノズルの断面図である。

＠２図は計量オリフィス１Ｇ、１ｌｔ−示す第１図の一部の拡大詳Ｉａ図である 。

第５図は先導縁、後続縁、翼、内ａｔ通る冷却空気計量オリフィスを示すタービ ン・ブレードの断面図である。

第４図Ｉｆｉ第３図のタービン・ブレードの全体の形状を示す斜視図である。

〔発明全実施するための最良の形態〕

電気化学、化学、放電加工が、金属および関連し丸材料を加工する工程、特に、 内部形状、穴、複雑な三次元形状の加工および仕上作業、その他の困難な作業の 工程に広く用いられている。

電気化学加工、少なくとも化学加工は、本発明の原理に関する＠夕においてオリ フィスを含めて、他の加工技術によって処理することがきわめて困難である内部 形状において穴ぐシ、再仕上、研磨、仕上作業に用いられる。

電気化学加工は穴明けにも用いられる。オリフィス’ｔＡる流れ抵抗は電気化学 、化学、放電加工によって減少され、ま九、オリフィスはこのような作業によっ て拡大されうろことは知られている。

本発明において用いられるような電気化学加工は、工作物の陽極減少によって行 われる加工作業である。電流が材料管陽極から電解液に運ぶ２本の電極間に流れ るよりにするために、工作物（陽極）から工具（陰極）全離れさせるギャップに 電解溶液ｔ−流しながら溶液がギャップを洗浄して、上記作業が前記ギャップに ″またかる電位差を加えることによって行われる。

本発明において用いられて層るような化学加工は、化学的腐食流体（識または腐 食剤、気体または液体が工作物の材料を化学的に分解する）を、最終的に意図さ れ比用途に液体または気体の流量を増加させるために加工されるべき面にま九が って強制的に流すことＫよって行われる加工作業である。

本発明において用いられているような放電加工は、導電工具と導電工作物との間 でその間を循環する誘電流体によって引き絖〈急速電気火花放電によって行われ る加工作業でちる。これによって、各放電火花は工具を横切る工作物の材料の小 部分を除去する。

代表的には、任意の加工作業について、部品ま九は工作物が固定工具にＦＩｌシ 付けられ、ま友、表面加工が所望の程度まで進行されるまで、処理流体が部品お よびそれに関連した工具によって成形された通路を通じて相当の圧力（電気化学 および放電加工の場合には適当に加えられた電位差によって）で流体供給される 。流体シリンダまたは機械的ポンプは前記流体を前記通路全通して供給するのに 代表的に用いられる。本発明において用いられる電気化学、化学、放電加工は、 切ＰＡ流体、砥ぎ流体、半固体ゲルま次はガス流等のような流体媒体１’３ＫＩ ｌ！濁または混合された任意の物理的摩耗材料を含んではおらず、むしろ、工作 物材料の！！面に化学的に作用する放電条件ま友は化学的腐食流体の目的のみの ために電解液または誘電溶液に限定される。摩耗粒子の気体懸濁、液体スラリま たはゲルによって、すべての形体の摩耗加工は、硬い材料が長い加工時間と摩耗 材料の急速更新を必要とする欠点を有している。摩耗材料が簡単にろ過されない ので、非常に小さいオリアイスにとってその開口が大きい摩耗粒子のひっかかシ によって閉塞される。さらに、気体懸濁および液体ス之す摩耗粒子加工は、乱流 によって粒子のない流れが発生されるような流路内で摩耗作用を目標表面積に向 けるさいの制限ｔ−４える。さらに、仕上げられた工作物の洗浄は、処理が摩耗 流によるよシも流体処理による方がはるかに容易になる。さらに別の可能な欠点 および最も重要なことは、摩耗粒子充填流体がオリフィスが制御を意図していた 流体はど精密に流れないということである。

電気化学加工は、仕上加工の多くの用途に理想的に適し次処理である。電気化学 加工用条件は温和（８０℃以下〕であシ、電解溶液は、水中に１０％（Ｗ／Ｗ） の塩化ナトリウムまたは硝酸ナトリウムである。電圧は、約ａ６５アンペア／− 以下の電流密Ｉｎ発生する５０ボルト以下に保持される。ギャップ寸法の条件（ 一般に、α０２５〜（１５０■）、点弧を防止するよ５に適切に設定された電流 密度、および電解液の十分な流れが、材料硬度によって影響を受けない工作物表 面の制御され九除去を与える。

非均等性は、チャネルを通る局部的乱流および全体的流量によって境界層電解液 流の差によって生じる。工作物表面上の電解液のこれらの差は電流ｑ！ｆ度に不 連続性を生じるが、しかし、一般に主ｆＩｔＫ突出する好適な選択的加工をする 傾向があシ、また、よシ均等な内面ｔりくるように加工が継続するのでよシ高い 均等性に向かう傾向がある。その結果は、工具形状および位置決めによって決定 される方法で選択的に加工される滑らかでほぼ汚れのない表面となる。このよう な加工工程全決定し、設定することは当業者にとりては容易である。

化学加工の工程の友めに１表面加工速＃：は、材料の硬度よシもむしろ化学的腐 食流体に対する材料の化学的感受性に１接に比例する。化学反応の速度は、腐食 剤濃度、流量、温匿によって制御されうる。表面の加工は、境界層の厚みおよび 局部的乱流によってつくられる混合流量の変動、ならびにチャネルの断面積によ って支配される面を横切る主流量の変動を除いて本質的に均等である。

滑らかで均等な表面の生成のための適切なエツチング・パラメータ管選ぶことは 、当業者にとって容易である。

化学的加工に対する特別の利点は、導電性ではない材料を加工する能力および気 体加工流体管用いる能力を含んでいる。

放電加工は、硬いま几は硬化された材料を切断するさいに高度の精度を与える。

火花放電は尖趨、角、突起上にまず焦点が合うので、荒削夛のない加工が当然に 起る。

誘電流体は、工具と工作物との間のギャップをまず絶縁するように働き、そして 、工具と工作物との間の電位差が火花をイオン化誘電体をかいして放電させる所 定の限界に違したときに、イオン化される液化炭素油または非イオン化水である のが普通である。電位差が火花を放電させる所定の限度に達するまで、新鮮な誘 電流体の流れが工具および工作物を冷却し、そして再びギャップを絶縁する。表 面粗さばかシではなく材料除去速度は電ａｔ増加しながら、を九ｒ１周波数を減 少させながら、増加する。

電気化学、化学、ま九は放電加工にとっては、処理されるべき領域を通る処理流 体の流れを限定するように、工作物全保持することが必要である。電気化学およ び放電加工の場合、電流の適性な流れを得る次めに工作物および工具を絶縁する 必要がある。工作物を通る開口の場合、特別のアダプタまたは工具は処理流体を 一定の開口内にそして工作物の一定の開口から通過することｔ−要求されてもよ い。これは当該技術内である。

化学加工において、一定の供給シリンダ圧力の腐食流体の一定サイクルおよび所 望の工作物減少を達成するために前記流体の一定容積を用いることが一般的な実 施である。電気化学加工においては、一定時間中に、必要な電流を運ぶのに十分 な流量で連続的に電解液を供給しながら、電極間の一定電位差を与えることが一 般的実施である。このようなパラメータは、適切な結果を得るために、所定の工 作物および工具の組合せに′）いて経験的に通常は決定される。

電気メッキ、無電極メッキ、蒸着は、種々の金属、合金、ま危は金属−非金属合 成物の仕上面層を金属または非金属部品に加えるために広く用いられている工程 である。このような金属表面層は、所望の仕上が部品の特性ではない場合にメッ キま九は被覆されるべき物品に耐摩耗、化学的利点、導電性、磁気特性、ま几は 表面光沢を与えるように本米用いられる。電気メッキ、無電極メッキ、蒸着は、 オリアイスの仕上寸法用の技術であるとは一般に考えられていない。

本発明において用いられている電気メッキは、工作物（陰極）と陽極とを分離す るギャップ間に電位差を与えることによって実施されるメッキ作業になる。メッ キされるべきイオン化金属と適切な緩衝イオンを含む電解液は、電極間を循環さ れる。電流の合成流は陰極（工作物）の表面で金属イオン管減少させ、したがっ て元素金属にメッキを与える。メッキ層の厚みは、メッキ時間、電位差、イオン 濃度の関数とな）、また、適切なメッキ条件を選ぶことＫよって変更されうる。

これらの条件の選択は、当業者にとりては容易である。イオン化されるべき任意 の金属は電気メツキ用途の潜在的候補である。

電気メツキ技術の主な欠点は、均等な厚みの付着金属層ｔりくる固有の能力−ｆ ｉｉｅいととである。これは不均一表面生成の部品、％に穴および室の内面の場 合である。

事実、穴または室の内面の電気メッキは、メッキされるべき表面から均等に離隔 された内部穴または室内に補助電極金型くことによって達成される。これは小孔 および不規則な形状にとって特に困難である。

電気メッキのこの特別の欠点は、本発明の実施例として用いられたときに、選択 され九条件の下で＃除される。

その要求は、部品の全内面が金属で被覆される必ｌｉ！はなく、合成オリアイス 直径及び／又は長さが最終的に意図された流体の特別の精密な流れｔ与えるよう に、オリフィスの金属付着が意図した用途に対して十分になると−うことである 。

本発＃ＪＫおｈて採用され元無電解メッキは、金属層が電解溶液にさらされた面 に付着されるように、電ｆＩＬ′Ｓ不在のときに電解溶液中の電流電気移動およ び自触作用還元の処理となる。電解溶液は、金属陽イオンおよびその険イオン、 還元剤、ＥＤＴ人のような有機キレート化合剤、バッファ（しばしば、カルボキ シル酸性塩）からな−ｚている。最も頻繁に用いられる還元剤は、水素ホウ素ナ トリウム、ボランアミン、その他が用いられうるとはいっても、次亜リン酸塩ナ トリウムである。

無電解メッキの特性は、電解液の所望の金属およびその他の成分の共沈が起ると いうことである。一般に、その共沈は、還元剤（付着材料の約１ｏｅ）のリンま たはホウ素である。この「汚染」は、一旦は方法についての問題とはなるが、よ ）硬いかまたは電気メッキされた複製物とは異なる他の特性を有するメッキを与 えるように利用される。共沈工程は１表面に潤滑特性を与えるように、アルミナ 、ダイヤモンド、炭化ケイ累、耐摩耗性を高めたその他の炭素、セラミック、個 々に特性ｔもつプラスチック、ＰＴＦＥ’ｌ含めた金属層をりくることにさらに 延長されている。熱処理は無電解技術によって付着されたメッキの最大硬度特性 を実現するためにしはしば要求される。

この工程が全表面上に金属（または合成物）の均等な層を４えるので、無電解メ ッキは、非導電体、不規則形状部品、特に穴、室、開口のある部品をメッキする ための選択方法である。メッキ厚は、当皺技術内で制御できる電解液と関連した 時間およびその他の因子によって決まる。しかし、従来の制御方法は、本発明が 適用する部品の形式に必要な均等性の拘束内で流体の容積管配分するオリアイス を有するメッキ部品を与えるＫは十分に精密ではない。この理由のために、メッ キ技術は穴明は部品の仕上は加工には採用されていなかりた。本発明の適用全通 じて、無電解メッキは、精密な流れ特性を有するオリアイスをつくシつつ、選択 金属で内部通路をメッキする二重の利点を与えることができる。無電解メッキ技 術は、銅、ニッケル、金、タングステン、パラジウム、錫、コバルト、亜鉛、ジ ルコニウム、クロム、鉛、カドミウム、プラチナ、銀、アルミニウム、チタニウ ム、およびこれらの合金に適用できるが、これらに限定はされ本発明において用 いられる蒸着ｒｉ、キャリヤ・ガス中の反応蒸気から基体上への金属の無電解付 着であ〕、ま次、通常は化学蒸着でもある。真空による金属蒸気の搬送にもとづ く蒸着工程は、本発明には適用できない。化学蒸着においては、ハロゲンまたは カルボニールから代表的にはなる反応蒸気が水素ガスとともに搬送される間に、 被覆されるべき工作物が密封室内ＫｔｊｊＬかれ、加熱されろ。工作物上への純 金属の付着が水嵩還元ま念は熱分％によって生じる。カーバイド、窒化物、ホウ 化物のような化合物の蒸着は、メタ／、窒素、三塩化物のような水素との反応ガ ス１含めることによって行われうる。

本発明に係る応用における電気メッキ、無電解メッキ、蒸着については、処理流 体Ｒがメッキされ、被覆され、またｔｉ禦寸されるべきオリフィスｔ−：Ａ遇す るように拘束されるように、工作物が装置内に保持されなければならない◎さら に、電気メッキにつ−ては、装置は適正な電流に対して絶縁されなければならな ｉ、このような技術は当業界では容易である。

上述したすべての特徴および用途に加えて、電気化学、化学、放電加工およびメ ッキ、被覆は、前記加工、メッキまたは被覆作業をオリスイスを通る処理流体の 所定のに量まで一定付加圧力でまたは裁寸されるべきオリフィスの動的流れ抵抗 の他の等価決定事項で行うことによって、オリフィスの流れ抵抗上制御するよう に直接に用いられかつ制御されることが見り出された。加工作業中に、このよう な流れ抵抗は、大きい差圧でこのようなオリフィスを通る他の流体の流れ抵抗と 直接に相互関係をもつこともわかった。さらに、このような相互関係のわずかな 相違が予期できない変化を生じる場合には、意図した環境条件の下で最終的に意 図した用途の流体の粘性をできるだけ精ａＦＫ近づけるよりに処理流体の粘性を 調整することが本発明の考え方である。

以下の検討においては、下記の用語が用いられる。

ｔ＝流量の時間 Ａ、＝ピストン面積 Ｐｐ＝処理流体に加えられるビス）ｙ圧力Ｄ２＝ピストン軸方向変位距離 ％＝ピストン容積変位＝ＡｐｘＤｐ ｖｐ＝ピストン速［Ｄｐ／ｌ 〜＝オリアイス面積 Ｐ０＝オリフィス圧力 Ｄ０＝流体流のオリアイス軸方向距離 ■。＝処理流体の流れのオリフィス速度勉＝流れのオリフィス容積 本発明によって達成される目ｌｌは、一定圧力Ｐ０でｖｏの所定値を達成するこ とである。Ｐ、は、意図された作業環境においてオ９フィスに対するある作業圧 力である特別の流体の水準６標流量に関連されて込る。それが粘性、圧力、容積 、オリフィス寸法にもとづいて理論的に計算されうるけれども、それはしばしば 経験的に得られる。

しかし、製造された部品においては、ｖ０目標値の算出は困Ｓまたは不確定であ シ、また、一般には好ましくはない。

代案として、オリアイス圧力がオリフィスが加工またはメッキされつつあること にもとづいて目標Ｐ。Ｋ降下ま友は上昇するまで、Ｐｏの特別の値が一定速［Ｖ ｏで電圧を加えるか、または加えずに処理流体を供給することによって目標に向 けられる。

ｖ００経験的決定は、意図された作業環境の条件の下で意図された作業流体の公 知の流量を与える公知のオリフィスを有する２つの原型部品全選択することによ って容易に得られる。間挿によって、これらの部品は適正な処理流体によって処 理するさいに使用するためにＶｏの所定の値ｔ−確立する友めに、Ｐｏにおける ｖｏ　ｋ　１ｉｆｔ足するように匹敵する基準基標として採用される。

ｖｏの実際の値は、単銖のオリアイスの場合には次の考察にもとづ込て決定され る。

勉＝％　定１１による Ｖｏ＝　Ｄ０／　ｔ　定義による ＝　Ｑｏ／　Ａｏ／　ｔ ＝Ｑｐ／Ａｏ／ｌ ＝λｐｘ　Ｄｐ／Ａｏ／１ Ｖｏ＝ＫＤ、／ｌ　ここでＫ　＝　Ａｐ／Ａ０（はぼ一定） Ｄｐ（処理流体が液体である場合）とｔとは高度のｆｆ［でもって決定するのは 比較的容易である。４の値が工程が進行するに従ってほんのわずかたけ変化する 場合、時間間隔ｔが小さ−ときに一定として処理することができる。この概算は 、約１秒以下の時間間隔ｔである。実際には、１＝１１秒を友はそれ以下の時間 間隔でサンプリング速度全使用することがしばしば便利である。しかし、これは 処理流体中のＰ２、温度、＃１度のような他の変数かほは一定に維持されること を仮定している。電気化学加工、電気メッキの場合には、電ｆｉ！！Ｆ度にはぼ 一定に維持されるものとして仮定されている。これらのすべての変数および因子 は許容限度内で容易に一定に維持される。

作業において、必須の値が達成されるまで、目標ｖ０およびに基準基標の決定が 、Ｄｐとｔを計測し、ＫＤｐ／ｌを計算し、処理管継続することによって多数の 部品のＶ。

を目標まで整合させる。

当業者であればわかるように、　Ｐ、はこれらの工程において独立した変数であ シ、一定に維持される必要はない。

Ｄｐが一定に維持されかつＰｐが変化され、作業中に計測される場合、または、 ＰｐおよびＤｐが変化され、同時に計測される場合には、等価の結果が得られる 。このような作業は等価であシ、本発明の範囲内であると考えられる。

処理流体が気体である場合、Ｄ、は移動された処理流体の最も正確な計測とはな らない。特に、小オリアイスの場合、高度の精度が他の手段によってオリフィス 全通過する処理流体の容積および重量を直接に計測することによって達成されう る。

単独の工作物、または多数の工作物中の多数のオリスイスが平行に同時に電気化 学、化学、放電加工、まｆｃはメッキもしくは被覆を処理されるべきときには、 考察は同様になる。この種の用途においては、各個々のオリフィスを通る処理流 体の容積ま几は重量を計測することが必要である。所望の流れ抵抗に各オリフィ スが達するまで、他のオリフィスを通って流れ’ｋＷ続させながら所望の流れ抵 抗が達成されるので、これは個々のオリフィスを通る処理流体の流れｔ独立して 停止させる。

未加工の工作物または部品は電気化学、化学、ま几は放電加工の場合には十分に 未達寸法にされるか、または電気メッキ、無電解メッキもしくは被覆の場合には 超過寸法にされるので、はぼ全体の工作物ま九は部品は、目標■。値を達成する ために少なくともある程度の加工％または被覆’ｔ＊求する。少なくとも約５秒 の処理時間が流れの安定した作業条件のある保証および計測があるように要求さ れることが一般に好ましいが必須ではなり０これは、処理が目標ｖ０まで継続さ れるので、超過寸法または未達寸法のオリアイスの友めに部品管拒絶することｔ 最小にするように働く。

電気化学、化学、または放電加工作業によって除去されるかまたはメッキ塩しく に被覆作業によって加えられるべき材料の量は、最も多くの場合には、１ミルま たは数ミル以下、もしくＦｉ数十分の１ミル程度にオリフィスの直径の拡大また は収縮をからめて、むしろ小さくなる。

多くの場合には、オリフィスのみの入口縁の半径は、オリアイスの流れ抵抗を著 しく増減させるのに十分である。

電気化学加工を行うために電解溶液、電流密度、ギャップ寸法、工具形状、化学 加工を行うための適切な腐食流体、濃度、作業変数、放電加工全行う次めに適切 な電流、誘電流体、放電加工用の放電周波数電気メッキを行うために電解液濃度 、電界強さ、無電解メッキを行５ために電解液濃度、ま′ｆｉ−は蒸Ｍ１行う友 めのキャリヤ・ガスの濃度の適切な選択によって、これらの作業はまり危く短い 作業サイクルで達成される。作業サイクルは、計測および制御ｔする能力が喪失 されないように注意が払われなければならない。

本発明の方法がオリスイスの用途において特別に動的に適正ではあるが特別の寸 法ではないことを達成するように動作すること全認識することが重要である。例 えば、オリアイスの長さが例えば湯速作業中の中子ずれによって、所望の値よシ も大きいときに、それは正確に同じ直径の短い通路よ）も大きい流れ抵抗を有し ている。本発明の上述し次男法に従って、流れに対する結果的な抵抗が等しくさ れるように、長い通路は短い通路よシも拡大ま友は以下にメッキされる。

上述の最初の工程の代夛として、長い通路が大きく拡太ま几は小さくメッキされ るようにして、本発明の工程は、著しく穴径に影響企及ぼさずに、流れに所望の 抵抗を確立するように長い通路を短Ｍし０、短い通路を伸長し九シするように用 いられうる。本発明のこの実施例においては、第５図に示すように、調節される べき流れ抵抗上布するオリフィスに隣接した工作物の肉厚を増減する目的で選択 的に加工、メッキまたは被覆される。本実施例の冥施において、上述した任意の 方法によって、その工程は、処理流体がその流れ抵抗を計測しつつ隣接オリフィ スを通過される間に、加工、メッキまたは被覆が超過長さまたは未達長さ壁を加 工、メッキ、または被覆するように設定されること金線いて同じである。流れ抵 抗がその目標値に達し友ときに、加工、メッキ、または被覆作業が停止される。

互いに対向し几壁の選択的な加工、メッキ、または被＆は当該技術の範！Ｉ’３ である。

例えば、電気化学加工、放電加工、電気メッキにおいてに、加工またはメッキｔ される壁が他方よシもその壁に近ずけて加工陰極または工具を維持することによ って選択的に加工またはメッキされうる。化学加工、無電解メッキ、蒸着におい ては、加工されるべきで力いｌ！は被覆されて化学作用全防止されるか、または メッキ、その他の方法で工程から絶縁される。処理流体の流量に関する種々のオ リフィス条件の影響は、オリスイスが計量するように意図されている流体のそれ から変化できる。例えば、表面粗さ、エツジ半径、オリフィスの直径および長さ は、空気、水、または燃料の流れとは異なって処理流体の流れに影響企及ぼす。

上述した技術のうちの任意のものによって部品を処理する正確な調整の九めＫＶ Ｏ＠″Ｉｔ決定するために、使用を意図され７ｔｆｉ体と処理流体との間の一次 的差は粘性である。Ｖｏ値を決定するさいに最大の正確さを得るために、任意の 処理流体の粘性は、溶剤の組成を変更することによって、増減される。これは、 溶液中の１またはそれ以上の溶剤組成のすべてまたは一部を別の溶剤で置き換え るか、ま友は薄いか濃い不活性の組成を溶剤に加えることによることを含んでい る。これらの溶剤の変更の特別の限［ｒｉ、イオンま九は腐食化学等の十分な溶 解が加工、メッキ、または蛋覆工程の要求に合致するために保持されねはならな りということである。代案として、部品用の意図され九流体が気体である場合に は、腐食ガスま九はガス混合物が加工工程に用いられ、他方、蒸着はオリフィス を被覆するための理想的選択であ夛、これによシ、ｖｏ値の正確な決定を許す。

加工溶液が計量されるべき流体の粘性に合致するよりに調節されえない場合には 、適切な「テスト」流体が標準オリフィスを定量化するように用いられうる。最 初の処理流体の流量と組み合された「テスト」流体流れ情報が、目標「テスト」 流体流量に対応する処理流体流量に目標ｆｔｔ〈論理に処理されうる。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成３年５月２日

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. １．処理流体を用いた工程によってオリフィスを処理することによって構造体内 オリフィスを通る流体の所定の流れ抵抗を達成する方法であって、次のことから なる方法。 Ａ．処理流体の目標流れ抵抗を、該流体の所定の流れ抵抗を与えるように所定の 一定圧力に決定すること、Ｂ．前記オリフィスを処理しかつ該オリフィスを通る 前記処理流体の動的流れ抵抗を測定しながら、前記所定の一定圧力で前記オリフ ィスをかいして前記処理流体を流すこと、 Ｃ．前記動的流れ抵抗が前記目標流れ抵抗に等しくなるまで、前記オリフィスの 処理および前記処理流体の前記流通を継続すること。
2. ２．前記目標流れ抵抗が主構造体から決定されることを特徴とした請求項１記載 の方法。
3. ３．前記目標流れ抵抗が前記主構造体内のオリフィスを通る前記処理流体の動的 流れ抵抗を測定しつつ、該処理流体を該オリフィスを通して前記所定の一定圧力 で流すことによって決定されることを特徴とした請求項２記載の方法。
4. ４．前記動的流れ抵抗に前記オリフィスを通る前記処理流体の速度の関数として 計測されることを特徴とした請求項１記載の方法。
5. ５．前記動的流れ抵抗が前記オリフィスを通る前記処理流体の流量の関数として 計測されることを特徴とした請求項１記載の方法。
6. ６．前記動的流れ抵抗が前記オリフィスを通る前記処理流体の単位時間当りの重 量の関数として計測されることを特徴とした請求項１記載の方法。
7. ７．前記流れがピストンの変位によって発生されることを特徴とした請求項１記 載の方法。
8. ８．前記動的流れ抵抗が単位時間当りのピストンの軸方向変位の関数として計測 されることを特徴とした請求項７記載の方法。
9. ９．前記関数がＶｏ＝ＫＤｐ／ｔであることを特徴とした請求項８記載の方法。
10. １０．前記ＫがＡｐ／Ａｏであることを特徴とした請求項９記載の方法。
11. １１．前記単位時間が１秒に等しいかまたはそれ以下であることを特徴とした請 求項８記載の方法。
12. １２．前記単位時間が０．１秒に等しいかまたはそれ以下であることを特徴とし に請求項８記載の方法。
13. １３．前記処理流体が電解溶液、化学的腐食流体、誘電流体、キャリヤ・ガスか らできていることを特徴とした請求項１記載の方法。
14. １４．前記処理が電気化学加工であり、前記処理流体が該電気化学加工に必要な 電解液であることを特徴とした請求項１記載の方法。
15. １５．前記処理が化学加工であり、前面処理流体が該化学加工に必要な腐食流体 であることを特徴とした請求項１記載の方法。
16. １６．前記処理が放電加工であり、前記処理流体が該放電加工に必要な誘電流体 であることを特徴とした請次項１記載の方法。
17. １７．前記処理が電気メッキであり、前記処理流体が該電気メッキに必要な電解 液であることを特徴とした請求項１記載の方法。
18. １８．前記処理が無電解メッキであり、前記処理流体が該無電解メッキに必要な 電解液であることを特徴とした請求項１記載の方法。
19. １９．前記処理が蒸着であり、前記処理流体が該蒸着に必要なキャリヤ・ガスで あることを特徴とした請求項１記載の方法。
20. ２０．本体とオリフィスとからなる流体計量オリフィスを有する物品であって、 前記オリフィスが特定圧力の流体に特定の作動流れ抵抗に加工され、該作動流れ 抵抗は電気化学加工用の電解溶液、化学加工用の腐食流体、または放電加工用の 誘電流体の動的流れ抵抗の関数となることを特徴とした物品。
21. ２１．処理流体を用いた工程によってオリフィスを処理することによって構造体 内オリフィスを通る流体の所定の流れ抵抗を達成する方法であって、次のことか らなる方法。 Ａ．処理流体の目標流れ抵抗を、該流体の所定の流れ抵抗を与えるように所定の 一定流量に決定すること、Ｂ．前記オリフィスを処理しかつ該オリフィスを通る 前記処理流体の動的流れ抵抗を測定しながら、前記所定の一定流量で前記オリフ ィスをかいして前記処理流体を流すこと、 Ｃ．前記動的流れ抵抗が前記目標流れ抵抗に等しくなるまで、前記処理および流 通を継続すること。
22. ２２．前記目標流れ抵抗が主構造体から決定されることを特徴とした請求項２１ 記載の方法。
23. ２３．前記目標流れ抵抗が前記主構造体内のオリフィスを通る前記処理流体の動 的流れ抵抗を測定しつつ、酸処理流体を該オリフィスを通して前記所定の一定流 量で流すことによって決定されることを特徴とした請求項２２記載の方法。
24. ２４．前記動的流れ抵抗は前記オリフィスを通る前記処理流体の速度の関数とし て計測されることを特徴とした請次項２１記載の方法。
25. ２５．前記流れがピストンの変位によって発生されることを特徴とした請求項２ １記載の方法。
26. ２６．前記動的流れ抵抗が単位時間当りのピストンの一定容積変位をつくるのに 要する圧力の関数として計測されることを特徴とした請求項２４記載の方法。
27. ２７．前記処理流体が電解溶液、腐食流体、誘電流体、キャリヤ・ガスからでき ていることを特徴とした請求項２１記載の方法。
28. ２８．前記処理が電気化学加工であり、前記処理流体が該電気化学加工に必要な 電解液であることを特徴とした請求項２１記載の方法。
29. ２９．前記処理が化学加工であり、前記処理流体が該化学加工に必要な腐食流体 であることを特徴とした請求項２１記載の方法。
30. ３０．前記処理が放電加工であり、前記処理流体が該放電加工に必要な誘電流体 であることを特徴とした請求項２１記載の方法。
31. ３１．前記処理が電気メッキであり、前記処理流体が該電気メッキに必要た電解 液であることを特徴とした請求項２１記載の方法。
32. ３２．前記処理が無電解メッキであり、前記処理流体が該無電解メッキに必要な 電解液であることを特徴とした請次項２１記載の方法。
33. ３３．前記処理が蒸着であり、前記処理流体が該蒸着に必要なキャリヤ・ガスで あることを特徴とした請求項２１記載の方法。