WO2014057970A1 - 電解加工装置 - Google Patents

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WO2014057970A1
WO2014057970A1 PCT/JP2013/077462 JP2013077462W WO2014057970A1 WO 2014057970 A1 WO2014057970 A1 WO 2014057970A1 JP 2013077462 W JP2013077462 W JP 2013077462W WO 2014057970 A1 WO2014057970 A1 WO 2014057970A1
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WO
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magnetic field
electrode
processing apparatus
magnets
electrolytic processing
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/077462
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English (en)
French (fr)
Inventor
哲平 小林
浅野　伸
田村　和久
洋介 向井
智史 新谷
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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Publication date
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Priority to KR1020157008444A priority patent/KR101704314B1/ko
Priority to DE112013004957.0T priority patent/DE112013004957B4/de
Priority to CN201380051503.5A priority patent/CN104718043B/zh
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    • B23H9/16—Making holes using an electrolytic jet

Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic processing apparatus that melts and processes a workpiece by energizing an electrode and the workpiece through an electrolytic solution.
  • Drilling of difficult-to-cut materials that are difficult to machine is generally performed by electrolytic machining or electrical discharge machining.
  • cooling holes are formed in the turbine blades of the gas turbine to circulate a cooling medium in order to cool the turbine blades.
  • the shape of the cooling holes be curved along the geometric shape of the turbine blade.
  • the conventional electrolytic machining method for turbine blades is suitable for forming a straight hole, it is difficult to form a curved machining hole, that is, a curved hole.
  • Patent Document 1 discloses a bent hole processing device that has been devised to process bent holes.
  • the machining amount is made different at the circumferential position of the machining electrode tool by covering with an insulating member except for a part of the surface of the machining electrode tool.
  • the current density generated between the workpiece and the machining electrode tool is increased, and the electric field is unevenly distributed in the machining electrode tool. Therefore, the amount of processing increases at the portion where the current density increases, and a bent hole is formed by the processing electrode tool progressing on the side where the processing amount is large.
  • the present invention provides an electrolytic processing apparatus capable of easily forming a bent hole having a desired shape.
  • the electrolytic processing apparatus extends in a cylindrical shape, is made of a conductive material having flexibility, and the electrolytic solution is directed from the proximal side toward the distal side toward the inner side.
  • the electrolytic solution flows out from the tip of the electrode, and an electric current is passed between the electrode and the workpiece through the electrolytic solution, and the workpiece is dissolved while the workpiece is melted. Will be formed.
  • a magnetic field is applied to the electrode by the magnetic field generator, and Lorentz force acts on the charged particles in the current flowing through the electrode.
  • the electrode is bent in a direction perpendicular to the direction in which the magnetic field is applied and the direction in which the current flows, and the processed hole can be formed as a bent hole.
  • the bending strength and bending direction of the electrode can be changed according to the strength of the magnetic field and the applied direction.
  • the magnetic field generating unit may have at least a pair of magnets arranged to face each other.
  • Such a magnetic field generator can reliably apply a magnetic field in a direction crossing the extending direction of the electrode, and the electrode can be bent to easily form the processed hole as a curved hole having a desired shape.
  • the electrolytic processing apparatus may further include a first movement mechanism that allows the magnetic field generation unit to move in a direction orthogonal to the opposing direction of the pair of magnets.
  • Such a first moving mechanism can move the magnetic field generation unit to a position corresponding to the position of the electrode so as to reliably apply a magnetic field to the electrode. For this reason, the electrode can be reliably bent and the processed hole can be easily formed as a bent hole having a desired shape.
  • the electrolytic processing apparatus may further include a rotation mechanism that allows the magnetic field generation unit to rotate about an axis extending in a direction orthogonal to the facing direction of the pair of magnets. Good.
  • the electrolytic processing apparatus further includes a support member that supports the pair of magnets in the magnetic field generation unit and includes a ring guide formed annularly around the axis, The member may be movable and rotatable by the first moving mechanism and the rotating mechanism.
  • the pair of magnets are supported by the annular ring guide, so that even when the bent hole needs to be formed three-dimensionally, the electrode is bent in accordance with the shape of the target bent hole.
  • the direction of the magnetic field generator can be changed by the first moving mechanism and the rotating mechanism. Therefore, a magnetic field can be reliably applied to the electrode, and a bent hole having a desired shape can be easily formed.
  • the magnetic field generation unit is formed by arranging a plurality of the pair of magnets arranged so as to sandwich the electrodes so as to surround the electrodes, each of the pair of magnets being an electromagnet, A magnetic field control unit that controls the magnitude of the magnetic field generated for each of the magnets may be further included.
  • a plurality of pairs of electromagnets are arranged in a ring shape, and the magnitude of the magnetic field can be controlled for each pair of electromagnets by the magnetic field control unit. That is, by selecting any one pair of electromagnets to generate a magnetic field, it is possible to continuously change the direction in which the magnetic field is applied to the electrodes. Therefore, even when the bent hole needs to be formed three-dimensionally, a magnetic field is reliably applied to the electrode so as to bend the electrode in accordance with the shape of the desired bent hole, and the desired shape is obtained.
  • the bent hole can be easily formed.
  • the electrolytic processing apparatus may further include a second moving mechanism for bringing the magnets close to and away from each other in the pair of magnets of the magnetic field generation unit.
  • the strength of the magnetic field can be changed by adjusting the distance between the magnets, and a Lorentz force of a desired magnitude can be obtained, and the desired curve can be obtained by bending the electrode.
  • a bent hole having a shape can be easily formed.
  • a current control unit that controls the magnitude of the current flowing from the current supply unit to the electrode may be further provided.
  • the magnitude of the Lorentz force acting on the charged particles in the current flowing through the electrode can be changed, and the electrode can be bent to easily form a curved hole having a desired shape. it can.
  • a plurality of the electrodes are arranged at intervals in a direction intersecting the extending direction of the electrodes, and the magnetic field is applied to each of the plurality of electrodes at a position different in the extending direction.
  • the magnetic field generator may be disposed.
  • each electrode can be bent independently at the same time. Therefore, a plurality of bent holes having a desired shape can be formed simultaneously.
  • the electrolytic processing apparatus calculates a difference between a detection unit that detects the position of the electrode, an input from the detection unit, and a preset target processing position, A misalignment control unit that changes the magnitude of the magnetic field so as to reduce the difference may be further included.
  • Such a position deviation control unit makes it possible to perform feedback control so that the machining position of the bent hole approaches the target machining position. For this reason, the bent hole of a desired shape can be formed more reliably.
  • the electrolytic processing apparatus calculates an auxiliary magnetic field generator that applies a magnetic field in a direction intersecting the extending direction with respect to the electrode, and a deflection amount of the electrode.
  • a deflection amount reducing mechanism having a deflection amount control unit that changes the magnitude of the magnetic field applied from the auxiliary magnetic field generation unit so as to reduce the deflection amount.
  • the magnitude of the magnetic field applied to the electrode from the auxiliary magnetic field generator is changed by the deflection control reduction mechanism so as to reduce the deflection generated in the electrode, that is, the Lorentz force acting on the charged particles in the current is changed.
  • the electrode can be bent, and the bent hole can be easily processed.
  • the electrolytic processing apparatus includes an auxiliary magnetic field generating unit that applies a magnetic field in a direction intersecting the extending direction with respect to the electrode, and the auxiliary magnetic field generating unit is disposed on the electrode.
  • a bending amount reducing mechanism having a reciprocating mechanism that reciprocates along the extending direction may be further provided.
  • auxiliary magnetic field generating portion when the electrode advances toward the tip side and bending occurs when processing the bent hole in the workpiece, the reciprocating mechanism assists in the electrode extending direction.
  • the electrode By applying a magnetic field while reciprocating the magnetic field generation unit, the electrode can be bent by Lorentz force. Therefore, the bending generated in the electrode can be reduced in a squeeze manner, and the bending hole can be easily processed.
  • the electrolytic processing apparatus 1 is an apparatus for forming a processed hole 101 in a bent hole with respect to the workpiece 100.
  • the workpiece 100 is a turbine blade of a gas turbine
  • the machining hole 101 of the workpiece 100 is a cooling hole for cooling the turbine blade.
  • the electrolytic processing apparatus 1 includes an electrode 3 that forms a machining hole 101 in a workpiece 100, a current supply unit 6 that supplies current to the electrode 3, and a magnetic field applied to the electrode 3.
  • a magnetic field generation unit 7 that moves the electrode 3 forward and backward, and a guide unit 5 that guides the electrode 3 when the electrode 3 is advanced.
  • the electrolytic processing apparatus 1 also includes a support member 8 that supports the magnetic field generator 7, a support shaft moving mechanism (first moving mechanism) 14 that moves the supporting member 8, and a support arm moving mechanism (first moving mechanism) 15. It has.
  • the moving mechanism 4 moves the electrode 3 forward and backward with respect to the workpiece 100.
  • the moving mechanism 4 is disposed on the tip 100a side of the turbine blade, which is the workpiece 100, and is configured to be movable back and forth with respect to the tip 100a.
  • the moving mechanism 4 moves the electrode 3 forward and backward using a driving source such as an electric motor (not shown).
  • a driving source such as an electric motor (not shown).
  • the acceleration of the forward / backward movement of the moving mechanism 4, that is, the output of the driving source is controlled by a pushing force control device (not shown).
  • the moving mechanism 4 has a plurality of gripping portions 4a for gripping the base end 3b of the electrode 3 on the surface on the workpiece 100 side.
  • the grip 4a has a cylindrical shape with a hollow inside, and the base 3b of the electrode 3 is inserted into one end of the grip 4a so that the electrode 3 can be gripped.
  • gripping part 4a is connected to the electrolyte solution flow path not shown.
  • the electrolyte solution W is supplied into the grip portion 4a through the electrolyte solution passage.
  • the supply amount of the electrolytic solution W can be arbitrarily adjusted by a flow rate control device (not shown).
  • As the electrolytic solution W for example, sulfuric acid, nitric acid, saline, or the like is used.
  • the guide unit 5 is disposed between the moving mechanism 4 and the tip 100a of the workpiece 100 (the tip shroud of the turbine blade).
  • the guide unit 5 guides the electrode 3 advanced and retracted by the moving mechanism 4 with respect to the tip 100a of the workpiece 100 so as to be in a predetermined traveling direction.
  • the guide portion 5 is provided with a plurality of guide holes 5a that allow the moving mechanism 4 side and the workpiece 100 side to communicate with each other.
  • the electrodes 3 are inserted through the guide holes 5a from the moving mechanism 4 side toward the workpiece 100 side.
  • the electrodes 3 are advanced by the moving mechanism 4, so that the electrode 3 is at a desired position at the tip 3 a of the workpiece 100 according to the arrangement of the guide holes 5 a and at a desired angle with respect to the tip 3 a.
  • the electrode 3 can be introduced.
  • the electrode 3 forms a machining hole 101 (turbine blade cooling hole) in the workpiece 100 by electrolytic machining.
  • the electrode 3 has a cylindrical shape extending along the axis, and is made of a flexible conductive material such as stainless steel, copper, titanium, or the like.
  • the hollow portion on the inner peripheral side of the electrode 3 (inside the electrode 3) communicates with the hollow portion of the grip portion 4 a of the moving mechanism 4.
  • the electrolytic solution W used for electrolytic processing flows through the electrode 3 from the proximal end 3b side (moving mechanism 4 side) toward the distal end 3a side (workpiece 100 side).
  • the electrode 3 has a cylindrical shape (see FIG. 3).
  • the electrode 3 may have, for example, a rectangular shape with a polygonal cross section.
  • the outer peripheral surface of the electrode 3 is covered with an insulating layer (not shown) made of, for example, a polyester resin having electrical insulation, and the electrode 3 is exposed on the end surface on the tip 3a side.
  • the electrode 3 can be energized between the workpiece 100 at the exposed portion.
  • the current supply unit 6 is a power supply device that is connected to the electrode 3 by the cable 6a, supplies current to the electrode 3, and distributes current from the proximal end 3b of the electrode 3 toward the distal end 3a.
  • the magnetic field generator 7 applies a magnetic field to the electrode 3 in a direction that intersects the extending direction of the electrode 3.
  • the magnetic field generating unit 7 includes a pair of magnets 9 arranged to face each other so as to sandwich the electrode 3 and the workpiece 100 into which the electrode 3 is inserted.
  • the magnet 9 may be an electromagnet or a permanent magnet.
  • the pair of magnets 9 are disposed at the tip 3 a of the electrode 3.
  • the direction in which the pair of magnets 9 is opposed is the X direction
  • the direction along the direction in which the electrode 3 extends is the Y direction
  • the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is the Z direction.
  • the support member 8 includes a stage 11 disposed on one side in the Y direction (the lower side in FIG. 2), a support shaft 12 extending from the stage 11 to the other side in the Y direction, and attached to the support shaft 12 as Z. It has a support arm 13 that extends to one side of the direction (left side in FIG. 2) and supports the magnetic field generation unit 7.
  • the stage 11 is a base that supports the magnetic field generator 7 via the support shaft 12 and the support arm 13 on one side in the Y direction.
  • the support shaft 12 has a rod shape and is provided on the stage 11 so as to be movable in the Z direction, and supports the support arm 13 on one side in the Z direction.
  • the support arm 13 has a pair of magnets 9 attached thereto, a pair of magnet support portions 17 extending in the X direction so as to be separated from the pair of magnets 9, and the other end in the Z direction from the end of each of the magnet support portions 17.
  • a pair of arm portions 18 extending toward the side, and an arm portion connecting portion 19 that connects the other end portions in the Z direction of the pair of arm portions 18 in the X direction, and is a frame viewed from the Y direction. It has a shape.
  • the support shaft moving mechanism 14 is provided on the stage 11 and allows the support shaft 12 to move in the Z direction. Although details of the support shaft moving mechanism 14 are not shown, the support shaft 12 is moved by, for example, a motor or an actuator.
  • the support arm moving mechanism 15 is provided on the support shaft 12 and allows the support arm 13 to move in the Y direction. Although details of the support arm moving mechanism 15 are not shown, the support arm 13 is moved by, for example, a motor or an actuator.
  • the electrolytic solution W flows out from the tip 3 a of the electrode 3, and the current is passed between the electrode 3 and the workpiece 100 via the electrolytic solution W, so that the workpiece 100 is melted. As a result, the machining hole 101 is formed in the workpiece 100.
  • a magnetic field is applied to the electrode 3 in the X direction by the magnetic field generator 7, Lorentz force F acts on charged particles in the current flowing through the electrode 3, and the electrode 3 is bent in the Z direction (one point in FIG. 2). (See chain line).
  • a force acts in a direction away from the support shaft 12 on one side in the Z direction, and the electrode 3 is bent in this direction, whereby a bent hole is formed as a machining hole 101 in the workpiece 100. can do.
  • the bending strength and bending direction of the electrode 3 can be changed by adjusting the strength of the magnetic field and the direction in which the magnetic field is applied.
  • the magnetic field generator 7 has a pair of magnets 9. Since the pair of magnets 9 are arranged so as to face each other and sandwich the electrode 3, it is possible to reliably apply a magnetic field in the direction intersecting the extending direction of the electrode 3, that is, in the X direction, The processed hole 101 can be easily formed as a desired bent hole.
  • the magnetic field generator 7 can be moved to a position corresponding to the position of the electrode 3 by the support shaft moving mechanism 14 and the support arm moving mechanism 15 so that the magnetic field is reliably applied to the electrode 3. For this reason, the electrode 3 can be bent more reliably.
  • the electrode 3 is bent using the Lorentz force F acting on the charged particles by the magnetic field generation unit 7, and a desired shape of the bent hole is easily formed in the workpiece 100 as the processed hole 101. Can be formed.
  • the magnetic field generation part 7 does not need to have a pair of magnets 9, for example, the magnet 9 may be one.
  • support shaft moving mechanism 14 and the support arm moving mechanism 15 are not necessarily provided.
  • the magnet moving mechanism 23 is provided in the arm connecting portion 19 in the support member 28, and the arm connecting portion 29 can be expanded and contracted in the X direction.
  • the magnet moving mechanism 23 for example, a motor or an actuator is provided, and the arm connecting portion 29 is expanded and contracted to bring the pair of magnets 9 close to and away from each other in the X direction.
  • the distance between the pair of magnets 9 and the electrode 3 disposed between the pair of magnets 9 is reduced by bringing the pair of magnets 9 close to each other by the magnet moving mechanism 23.
  • the Lorentz force F acting on the charged particles in the current of the electrode 3 is proportional to the magnitude of the applied magnetic field. Accordingly, when the distance between the magnet 9 and the electrode 3 is reduced, the magnetic field is increased, so that the Lorentz force F is increased and a larger force is applied to the electrode 3. In this way, the degree of bending of the electrode 3 can be increased.
  • the distance between the pair of magnets 9 and the electrode 3 is increased, the magnetic field is decreased, and thus the Lorentz force F is decreased and the electrode 3 is reduced.
  • the force acting on the electrode 3 is reduced, and the degree of bending of the electrode 3 can be reduced.
  • the electrolytic processing apparatus 1 of the first embodiment is used as a basic configuration, and a pair of magnets in which the Y direction and the Z direction perpendicular to the X direction in which the pair of magnets 9 in the magnetic field generating unit 7 are opposed are the rotation axes. This is different from the first embodiment in that it further includes a rotation mechanism 33 that enables rotation of 9.
  • the rotation mechanism 33 rotates the support shaft 12 in the support member 8 to rotate the support arm 13 together with the support shaft 12 with the Y direction as the rotation axis. Further, in the attachment portion between the support arm 13 and the support shaft 12, the support arm 13 is rotated relative to the support shaft 12 with the Z direction as the rotation axis. Although details of the rotation mechanism 33 are not shown, the pair of magnets 9 are rotated via the support arm 13 by, for example, a motor or an actuator.
  • the workpiece 100 is a turbine blade
  • the surface is curved to form a three-dimensional shape
  • the machining hole 101 itself is also formed into a three-dimensional bent hole. Need to be done.
  • the orientation of the pair of magnets 9 can be changed according to the progress of the electrode 3 so as to match the shape of the target processing hole 101 by the rotation mechanism 33. Thereby, a magnetic field can be reliably applied to the electrode 3 to bend the electrode 3, and the processed hole 101 can be formed into a curved hole having a desired three-dimensional shape.
  • the support member 48 supports the pair of magnets 9 and has a ring guide 43 having an annular shape around the axis O1 extending in the Y direction, and the ring guide 43 around the axis O1.
  • a ring guide support portion 44 that rotatably guides and a hanging tool 45 that supports the ring guide support portion 44 from the other side in the Y direction (the upper side in FIG. 6).
  • the ring guide 43 has an annular shape centered on the axis O1, and supports the pair of magnets 9 connected in an annular shape centered on the axis O1.
  • the pair of magnets 9 are integrated with the ring guide 43 to form one annular member with the ring guide 43 and the magnet 9.
  • the ring guide 43 is made of a nonmagnetic material and does not interfere with the magnetic field generated by the magnet 9 and applied to the electrode 3.
  • the ring guide 43 and the pair of magnets 9 are held in a state where the workpiece 100 is covered from the outer periphery.
  • the ring guide support portion 44 includes a ring guide 43 that forms an annular member as a whole and a pair of guide rollers 44a that sandwich the pair of magnets 9 from both sides in the Y direction.
  • the guide roller 44a causes the ring guide 43 to move along the axis O1. It is rotatably supported at the center.
  • the ring guide support portion 44 is disposed 180 degrees away from the position where the guide roller 44a is provided around the axis O1, and has a holding portion 44b that wraps and supports the ring guide 43 from the outer periphery.
  • the hanger 45 is made of a wire or the like that supports the guide roller 44a and the holding portion 44b from one side in the Y direction so as to be hung from above.
  • the hanger 45 is provided with a hanger moving mechanism (first movement mechanism) 46 that can move itself in the Y direction, and a rotating mechanism 47 that can rotate around the axis O1.
  • the magnet 9 is moved between one side and the other side in the Y direction via 45, and rotated around the axis O1, that is, the Y direction.
  • the pair of magnets 9 are supported by the ring guide 43, so that the processing hole 101 can be suspended even when it is necessary to form a three-dimensional bent hole. While the tool 45 is moved in the Y direction by the lifting tool moving mechanism 46 and the rotating mechanism 47, the direction of the magnetic field generating unit 7 can be changed in accordance with the shape of the target bent hole.
  • the rotation mechanism 47 may rotate the ring guide 43 and the magnet 9 by providing the rotation mechanism 47 in the holding portion 44 b in the ring guide support portion 44 instead of the hanging tool 45.
  • a plurality of magnetic field generating portions 57 are arranged in a ring shape around an axis O2 in which a pair of magnets 9 extends in the Y direction, and covers the workpiece 100 from the outer periphery.
  • a plurality of pairs of magnets 9 arranged so as to sandwich the electrode 3 are arranged in a ring shape so as to surround the electrode 3.
  • the adjacent magnets 9 are continuously attached in the circumferential direction.
  • the magnets 9 are electromagnets, and the magnetic field generator 57 further includes a magnetic field controller 53 that controls the magnitude of the magnetic field generated in each pair of magnets 9.
  • the support member 58 is made of a wire or the like that is supported from one side in the Y direction so as to suspend a plurality of magnets 9 arranged in an annular shape.
  • the support member 58 is provided with a support member moving mechanism (first moving mechanism) 56 that allows the support member 58 to move in the Y direction, so that a plurality of annular magnets 9 can move in the Y direction. It has become.
  • first moving mechanism first moving mechanism
  • the magnetic field control unit 53 controls the magnitude of the magnetic field for each pair of magnets 9. Specifically, the magnitude of the magnetic field is controlled by changing the voltage and current applied to each pair of magnets 9 by a power supply device (not shown).
  • the magnetic field control unit 53 can control the magnitude of the magnetic field for each pair of magnets. That is, since any one of the pair of magnets 9 can be selected to generate a magnetic field, the direction in which the magnetic field is applied to the electrode 3 is continued in the circumferential direction of the axis O2 without rotating the magnet 9 about the axis O2. It will be possible to change it. Therefore, even when the machining hole 101 needs to be formed into a three-dimensional bent hole, the magnet 9 is moved in the Y direction by the support member moving mechanism 56 to match the target bent hole shape. Thus, the direction of the magnetic field by the magnetic field generator 57 can be changed.
  • the electrode 3 can be bent in a desired direction, and a bent hole having a desired shape can be easily formed.
  • the magnets 9 do not have to be provided continuously, and may be provided with a gap in the circumferential direction of the axis O2.
  • the magnetic field generation direction can be smoothly changed so that the magnetic field is generated by the other pair of magnets 9 adjacent to the pair of magnets 9 in the circumferential direction.
  • the electrodes 3 are arranged at intervals in the Z direction.
  • a plurality of magnetic field generators 67 are arranged opposite to each other so as to sandwich the workpiece 100 into which each electrode 3 is inserted by forming each electrode 3 and the machining hole 101 (in this embodiment, It has three pairs of magnets 9.
  • the pair of magnets 9 are arranged at the tip 3a of each electrode 3 in a state where the tip 3a of each electrode 3 is arranged at a different position in the Y direction.
  • the magnets 9) are arranged at different positions in the Y direction.
  • a magnetic field is applied to each of the plurality of electrodes 3 by the magnetic field generator 67 at different positions in the Y direction. For this reason, the magnetic field generated in the magnet 9 that applies a magnetic field to one electrode 3 does not act on the other electrode 3. That is, each electrode 3 can be simultaneously and independently bent into a desired shape. Therefore, the plurality of processed holes 101 can be simultaneously formed as bent holes having a desired shape.
  • an electrolytic processing apparatus 71 according to a seventh embodiment of the present invention will be described.
  • symbol is attached
  • a detection unit 73 that detects the position of the electrode 3 and a positional deviation control unit that changes the magnitude of the magnetic field by an input from the detection unit 73. 74.
  • the detection unit 73 is a device that detects the position of the electrode 3.
  • the detection unit 73 for example, an X-ray imaging apparatus using X-rays, a thermography, a radiation inspection apparatus, an ultrasonic flaw detector, a magnetic resonance imaging apparatus (MRI), or the like is used.
  • MRI magnetic resonance imaging apparatus
  • the position of the electrode 3 may be detected by detecting the change in the magnetic field.
  • the positional deviation control unit 74 receives an input from the detection unit 73, calculates a difference between this input value and a preset target machining value, and changes the magnetic field so as to reduce this difference.
  • feedback control can be performed so that the processing hole 101 approaches the target processing position by the detection unit 73 and the positional deviation control unit 74, and a curved hole having a desired shape can be more reliably formed. Can be formed.
  • detection unit 73 and the misregistration control unit 74 of the present embodiment may be applied to the second to sixth embodiments.
  • the electrolytic processing apparatus 1 of the first embodiment is used as a basic configuration, and further includes a bending amount reducing mechanism 83 that reduces the bending amount of the electrode 3 inside the processing hole 101 during processing.
  • the bending amount reducing mechanism 83 includes an auxiliary magnetic field generation unit 87 that applies a magnetic field to the electrode 3, and a bending amount that changes the magnitude of the magnetic field applied to the electrode 3 from the auxiliary magnetic field generation unit 87. And a control unit 85.
  • the auxiliary magnetic field generation unit 87 has a plurality of (four in this embodiment) magnets 89 arranged in pairs so as to sandwich the electrode 3 and the workpiece 100 into which the electrode 3 is inserted from both sides in the Z direction. is doing.
  • a plurality of pairs of magnets 89 are provided at intervals in the Y direction.
  • a magnetic field is applied to the electrode 3 in the Z direction that intersects the extending direction of the electrode 3.
  • the magnet 89 may be an electromagnet or a permanent magnet.
  • the paired magnets 89 may be disposed so as to sandwich the electrode 3 from the X direction, or may sandwich the electrode 3 from the Z direction and the X direction.
  • the bend amount control unit 85 calculates and stores in advance the bend amount of the electrode 3 caused by the advance of the electrode 3, and from the magnet 89 of the auxiliary magnetic field generation unit 87 to the electrode 3 so as to reduce this bend amount. Changes the strength of the applied magnetic field.
  • the bending amount of the electrode 3 can be calculated by regarding it as a cantilever beam having the base end 3b of the electrode 3 as a fulcrum. Note that when the magnitude of the magnetic field in the auxiliary magnetic field generator 87 is changed, for example, the distance between the electrode 3 and the magnet 89 may be changed using a mechanism such as the magnet moving mechanism 23 of the second embodiment. Alternatively, when the magnet 89 is an electromagnet, the magnitude of voltage and current applied to the magnet 89 may be changed.
  • a method of applying a magnetic field so as to reduce the deflection amount of the electrode 3 calculated in advance is to apply a predetermined magnetic field preset in each pair of magnets 89.
  • a magnetic field may be intermittently applied like a pulse wave to only necessary magnets 89 in a pair, or may be periodically applied by a sine wave or the like.
  • an electrolytic processing apparatus 81 when the processing hole 101 of the workpiece 100 is processed as a bent hole while the electrode 3 advances toward the tip 3a side, bending may occur in the processing hole 101. In this case, the smoothness of the processing of the processing hole 101 may be impaired.
  • the magnetic field is applied to the electrode 3 from the auxiliary magnetic field generator 87 so as to reduce the bending generated in the electrode 3 by the bending amount reducing mechanism 83, and the electrode 3 can be bent by the Lorentz force F1. Therefore, the processing hole 101 can be easily processed as a bent hole.
  • the apparatus like the detection part 73 demonstrated in 7th embodiment instead of calculation of a beam. That is, it is possible to detect the position of the electrode 3 using an X-ray imaging apparatus, thermography, radiation inspection apparatus, ultrasonic flaw detector, magnetic resonance imaging apparatus (MRI), etc., and calculate the deflection amount from the detected value. is there.
  • the magnets 89 do not have to be provided in pairs, and may be provided only on one side in the Z direction and the X direction, for example.
  • the deflection amount reducing mechanism 83 of the present embodiment may be applied to the second to seventh embodiments.
  • the electrolytic processing apparatus 1 of the first embodiment is a basic configuration, and further includes a deflection amount reducing mechanism 93 different from that of the eighth embodiment.
  • the deflection amount reducing mechanism 93 is capable of reciprocating the auxiliary magnetic field generating unit 97 that applies a magnetic field to the electrode 3 and the auxiliary magnetic field generating unit 97 in the Y direction that is the extending direction of the electrode 3. And a reciprocating mechanism 94.
  • the auxiliary magnetic field generator 97 has a pair of magnets 99 so as to sandwich the electrode 3 and the workpiece 100 into which the electrode 3 is inserted from both sides in the Z direction. A magnetic field is applied to the electrode 3 in the Z direction that intersects the extending direction of the electrode 3.
  • the magnet 89 may be an electromagnet or a permanent magnet.
  • the pair of magnets 99 may be disposed so as to sandwich the electrode 3 from the X direction, or may sandwich the electrode 3 from the Z direction and the X direction.
  • the reciprocating mechanism 94 reciprocates the pair of magnets 99 along the Y direction. Although details of the reciprocating mechanism 94 are not shown, the magnet 99 is moved by, for example, a motor or an actuator. In the present embodiment, the magnetic field generator 7 disposed on the tip 3 a side of the electrode 3 reciprocates between the base end 3 b of the electrode 3.
  • the electrode 3 when the electrode 3 is bent when the bent hole is processed in the workpiece 100, the extending direction of the electrode 3 by the pair of magnets 99 of the auxiliary magnetic field generation unit 97.
  • the electrode 3 By applying a magnetic field while reciprocating, the electrode 3 can be bent by the Lorentz force F1. Therefore, the amount of bending can be reduced by squeezing the electrode 3, and the processing hole 101 can be processed more easily as a bent hole.
  • the magnets 99 may not be provided in pairs, and may be provided only on one side in the Z direction and the X direction, for example.
  • the deflection amount reducing mechanism 93 of the present embodiment may be applied to the second to seventh embodiments.
  • the Lorentz force F acting on the charged particles in the current flowing through the electrode 3 can be increased.
  • the Lorentz force F can be decreased. Therefore, the bending force acting on the electrode 3 can be controlled in this way, and the processed hole 101 can be processed into a desired bent hole.
  • the guide unit 5 that guides the electrode 3 during processing is not necessarily provided.
  • Electrolytic processing apparatus 3 Electrode 3a Tip 3b Base end 4 Movement mechanism 4a Holding part 5 Guide part 5a Guide hole 6 Current supply part 6a Cable 7 Magnetic field generation part 8 Support member 9 Magnet 11 Stage 12 Support axis 13 Support arm 14 Support axis movement Mechanism (first moving mechanism) 15 Support arm moving mechanism (first moving mechanism) 17 Magnet support part 18 Arm part 19 Arm part connection part O Axis W Electrolytic solution 21 Electrolytic processing device 23 Magnet movement mechanism (second movement mechanism) 28 support member 29 arm part connection part 31 electrolytic processing apparatus 33 rotating mechanism 41 electrolytic processing apparatus 43 ring guide 44 ring guide support part 44a guide roller 44b holding part 45 lifting tool 46 lifting tool moving mechanism (first moving mechanism) 47 Rotating Mechanism 48 Supporting Member O1 Axis 51 Electrolytic Processing Device 53 Magnetic Field Control Unit 56 Supporting Member Moving Mechanism (First Moving Mechanism) 57 Magnetic Field Generation Unit 58 Support Member O2 Axis 61 Electrolytic Processing Device 67 Magnetic Field Generation Unit 71 Electrolytic Processing Device 73 Detection Unit 74 Position Shif

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Abstract

　所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる電解加工装置を提供することを目的とし、本発明の電解加工装置では、筒状をなして延在し、可撓性を有する導電性材料からなり、内側を基端（３ｂ）側から先端（３ａ）側に向かって電解液（Ｗ）が流通する電極（３）と、電極（３）に対して電極（３）の延在方向（Ｙ方向に沿う方向）に電流を流通させる電流供給部（６）と、電極（３）に対して上記延在方向に交差する方向（Ｘ方向）に磁界を印加する対向して配置された少なくとも一対の磁石（９）を有する磁界発生部（７）と、を備える構成とした。

Description

電解加工装置
　本発明は、電解液を介して電極と被加工材との間を通電することにより、被加工材を溶解させて加工する電解加工装置に関する。
　本願は、２０１２年１０月１０日に、日本に出願された特願２０１２－２２４９７３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　機械加工が困難な難削材の穿孔加工は、一般的に電解加工法や放電加工法によって行われている。特に、高アスペクト比を有する難削材に対して穿孔加工をする際には電解加工法を用いることが好ましい。
　ところで、例えばガスタービンのタービン翼内には、このタービン翼を冷却すべく冷却媒体を流通させるための冷却孔が形成されている。この冷却孔による冷却効率を高めるためには、冷却孔の形状をタービン翼の幾何形状に沿って湾曲させることが好ましい。しかしながら、従来のタービン翼に対する電解加工法は直線孔を形成することには適しているものの、湾曲形状の加工孔、即ち、曲がり孔を形成することは困難であった。
　特許文献１には、曲がり孔を加工すべく工夫を施した曲がり孔加工装置が開示されている。この曲がり孔加工装置では、加工用電極工具の表面における一部を除いて絶縁部材で覆うことにより加工用電極工具の周方向位置で加工量に差を持たせている。即ち、絶縁部材で覆われていない部分においては被加工材と加工用電極工具との間に発生する電流密度が大きくなることで、加工用電極工具に電場偏在が生じる。よって、この電流密度が大きくなる部分で加工量が多くなり、この加工量の多い側に加工用電極工具が進行していくことで曲がり孔が形成される。
特開平７－５１９４８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、加工用電極工具の表面の絶縁部材で覆われている部分と覆われていない部分との加工量の差によって進行方向が決定されるため、曲がり孔の形成方向を任意に調整することができない。即ち、加工用電極工具の表面の絶縁部材で覆われている部分と覆われていない部分との面積はそれぞれ固定であるため、上記加工量の差を可変にすることができず、所望の形状の曲がり孔を形成することが困難である。また、この特許文献１に記載の技術では、加工用電極工具の使用による劣化によって電場偏在に変化が生じる可能性があり、この点からもやはり所望の形状の曲がり孔を形成することが困難である。
　本発明は、所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる電解加工装置を提供する。
　本発明の第一の態様によれば、電解加工装置は、筒状をなして延在し、可撓性を有する導電性材料からなり、内側を基端側から先端側に向かって電解液が流通する電極と、前記電極に対して該電極の延在方向に電流を流通させる電流供給部と、前記電極に対して前記延在方向に交差する方向に磁界を印加する磁界発生部と、を備える。
　このような電解加工装置によると、電極の先端から電解液が流出し、この電解液を介して電極と被加工材との間が通電され、被加工材が溶解されながら被加工材に加工孔が形成されていく。この際、磁界発生部によって電極に磁界が印加され、電極に流通する電流中の荷電粒子にローレンツ力が作用する。この結果電極は磁界の印加される方向、及び電流の流通する方向に直交する方向に曲げられ、加工孔を曲がり孔として形成できる。そして、磁界の強さ、印加される方向に応じて電極の曲げの強さ、曲げの方向を変化させることもできる。
　また、前記磁界発生部が、対向して配置された少なくとも一対の磁石を有していてもよい。
　このような磁界発生部によって、電極の延在方向に交差する方向に磁界を確実に印加でき、電極を湾曲させて、加工孔を所望の形状の曲がり孔として容易に形成することができる。
　本発明の第二の態様によれば、電解加工装置は、前記磁界発生部を前記一対の磁石の対向方向に直交する方向に移動可能とする第一移動機構をさらに備えていてもよい。
　このような第一移動機構によって、電極に対して磁界を確実に印加するように磁界発生部を電極の位置に対応する位置に移動させることができる。このため、電極を確実に湾曲させて、加工孔を所望の形状の曲がり孔として容易に形成することができる。
　本発明の第三の態様によれば、電解加工装置は、前記磁界発生部を前記一対の磁石の対向方向に直交する方向に延びる軸線回りに回転移動可能とする回転機構をさらに備えていてもよい。
　このような回転機構によって、曲がり孔を形成する被加工材の表面が曲面状となって三次元的な形状をなしている等で、曲がり孔自体も三次元的に形成される必要がある場合にも、目的とする曲がり孔の形状に合わせて電極を湾曲させるように磁界発生部の向きを変化させることができる。よって、電極に対して磁界を確実に印加して、所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる。
　本発明の第四の態様によれば、電解加工装置は、前記磁界発生部における前記一対の磁石を支持し、前記軸線回りに環状に形成されたリングガイドを有する支持部材をさらに備え、前記支持部材を前記第一移動機構及び前記回転機構によって移動、回転可能としてもよい。
　このように一対の磁石が環状をなすリングガイドに支持されていることで、曲がり孔が三次元的に形成される必要がある場合にも、目的とする曲がり孔の形状に合わせて電極を湾曲させるように第一移動機構及び回転機構によって磁界発生部の向きを変化させることができる。よって電極に対して磁界を確実に印加して、所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる。
　さらに、前記磁界発生部は、前記電極を挟み込むように配置された前記一対の磁石が、該電極を取り囲むように環状に複数配列されてなり、前記一対の磁石はそれぞれ電磁石であって、前記一対の磁石毎に発生する前記磁界の大きさの制御を行う磁界制御部をさらに有していてもよい。
　このように一対の電磁石が環状に複数配置されて、さらに磁界制御部によって一対の電磁石毎に磁界の大きさを制御することができる。即ち、いずれかの一対の電磁石を選択して磁界を発生させることで、電極に磁界を印加する方向を連続的に変化させていくことが可能となる。従って、曲がり孔が三次元的に形成される必要がある場合にも、目的とする曲がり孔の形状に合わせて電極を湾曲させるように電極に対して磁界を確実に印加して、所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる。
　本発明の第五の態様によれば、電解加工装置は、前記磁界発生部の前記一対の磁石において、該磁石同士を近接及び離間させる第二移動機構をさらに備えていてもよい。
　このような第二移動機構によって、磁石同士の距離を調節することで磁界の強さを変化させることができ、所望の大きさのローレンツ力を得ることが可能となり、電極を湾曲させて所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる。
　さらに、前記電流供給部から前記電極に流通させる前記電流の大きさを制御する電流制御部をさらに備えていてもよい。
　このような電流制御部によって、電極に流通する電流中の荷電粒子に作用するローレンツ力の大きさを変化させることができ、電極を湾曲させて所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる。
　また、前記電極の前記延在方向に交差する方向に互いに間隔をあけて前記電極が複数配置され、前記複数の電極の各々に対して前記延在方向に異なる位置で前記磁界を印加するように前記磁界発生部が配置されてもよい。
　このように複数の電極の各々に対して、異なる位置で磁界発生部によって磁界を印加させるため、一の電極に対して、他の電極に磁界を印加する磁界発生部からの磁界が作用してしまうことが無い。即ち、各々の電極を同時に独立に湾曲させることが可能となる。よって、複数の所望の形状の曲がり孔を同時に形成することができる。
　本発明の第六の態様によれば、電解加工装置は、前記電極の位置を検出する検出部と、前記検出部からの入力と予め設定された目標加工位置との差分を演算して、前記差分を低減するように前記磁界の大きさを変化させる位置ずれ制御部とをさらに備えていてもよい。
　このような位置ずれ制御部によって、曲がり孔の加工位置が目標加工位置に近づくようにフィードバック制御を行うことが可能となる。このため、より確実に所望の形状の曲がり孔を形成することができる。
　本発明の第七の態様によれば、電解加工装置は、前記電極に対して前記延在方向に交差する方向に磁界を印加する補助磁界発生部と、前記電極の撓み量を演算して、該撓み量を低減するように前記補助磁界発生部から印加される磁界の大きさを変化させる撓み量制御部とを有する撓み量低減機構をさらに備えていてもよい。
　電極が先端側に向かって進行しながら被加工材に曲がり孔を加工する際に、曲がり孔内で撓みが発生することがあり、これによって加工の円滑性が妨げられてしまう可能性がある。ここで、電極に生じた撓みを低減するように、撓み制御低減機構によって補助磁界発生部から電極に印加される磁界の大きさを変化させ、即ち電流中の荷電粒子に作用するローレンツ力を変化させて電極を湾曲させることが可能となり、曲がり孔を容易に加工できる。
　本発明の第八の態様によれば、電解加工装置は、前記電極に対して前記延在方向に交差する方向に磁界を印加する補助磁界発生部と、前記補助磁界発生部を前記電極の前記延在方向に沿って往復動させる往復機構とを有する撓み量低減機構をさらに備えていてもよい。
　このような補助磁界発生部によって、電極が先端側に向かって進行しながら被加工材に曲がり孔を加工する際に撓みが発生してしまった場合に、往復機構によって電極の延在方向に補助磁界発生部を往復動しながら磁界を印加することで、ローレンツ力によって電極を湾曲させることが可能となる。よって、電極に生じた撓みをしごくようにして低減することができ、曲がり孔の加工の容易化が可能となる。
　上記した電解加工装置によると、磁界発生部によって電流中の荷電粒子に作用するローレンツ力を用いて電極を湾曲させ、所望の形状の曲がり孔を容易に形成することが可能となる。
本発明の第一実施形態に係る電解加工装置を示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略上面図である。 本発明の第二実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略上面図である。 本発明の第三実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略斜視図である。 本発明の第四実施形態の変形例に係る電解加工装置の要部を示す概略斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略斜視図である。 本発明の第六実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略正面図である。 本発明の第七実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略正面図である。 本発明の第八実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略正面図である。 本発明の第九実施形態に係る電解加工装置の要部を示す概略正面図である。
〔第一実施形態〕
　以下、本発明の第一実施形態に係る電解加工装置１について説明する。
　電解加工装置１は、被加工材１００に対して、加工孔１０１を曲がり孔に形成するための装置である。本実施形態では、被加工材１００はガスタービンのタービン翼であり、被加工材１００の加工孔１０１は、タービン翼を冷却するための冷却孔となっている。
　図１に示すように、この電解加工装置１は、被加工材１００へ加工孔１０１を形成する電極３と、電極３へ電流を供給する電流供給部６と、電極３に対して磁界を印加する磁界発生部７と、電極３を進退させる移動機構４と、電極３を進行させる際にこの電極３を案内するガイド部５とを備えている。またこの電解加工装置１は、磁界発生部７を支持する支持部材８と、支持部材８を移動させる支持軸移動機構（第一移動機構）１４及び支持アーム移動機構（第一移動機構）１５とを備えている。
　移動機構４は、電極３を被加工材１００に対して進退させる。そして、本実施形態ではこの移動機構４は被加工材１００であるタービン翼の先端１００ａ側に配置され、この先端１００ａに対して進退移動可能に構成されている。
　そしてこの移動機構４は、例えば図示しない電動機等の駆動源を用いて電極３の進退移動を行なう。移動機構４の進退移動の加速度、即ち、駆動源の出力は、図示しない押し込み力制御装置によって制御されている。これによって、移動機構４が電極３を進退させる際、即ち、加工孔１０１に向かって電極３を押し込む際の押し込み力を任意に調整可能である。
　さらに、この移動機構４は、被加工材１００側の面に電極３の基端３ｂを把持する複数の把持部４ａを有している。この把持部４ａは、内部が中空状とされた筒状をなしており、その一端側に電極３の基端３ｂが挿入されることで電極３を把持可能としている。また、把持部４ａの他端側は、不図示の電解液流通路に接続されている。この電解液流通路を介して把持部４ａの内部に電解液Ｗが供給される。この電解液Ｗの供給量は、図示しない流量制御装置によって任意に調整可能である。なお、電解液Ｗとしては、例えば硫酸、硝酸、食塩水等が用いられる。
　ガイド部５は、移動機構４と被加工材１００の先端１００ａ（タービン翼のチップシュラウド）との間に配置されている。ガイド部５は、移動機構４によって進退される電極３を被加工材１００の先端１００ａに対して所定の進行方向となるように案内する。このガイド部５には、移動機構４側と被加工材１００側とを互いに連通する複数のガイド孔５ａが穿設されている。これらガイド孔５ａにはそれぞれ電極３が移動機構４側から被加工材１００側に向かって挿通されている。そして、この状態でこれら電極３が移動機構４によって進行されることで、ガイド孔５ａの配置に応じて被加工材１００の先端３ａにおける所望の位置に、かつ、先端３ａに対して所望の角度で電極３を導入することができる。
　電極３は、被加工材１００に加工孔１０１（タービン翼の冷却孔）を電解加工により形成する。電極３は、軸線に沿って延びる筒状をなしており、例えばステンレス、銅、チタン等の可撓性を有する導電性材料から構成されている。この電極３の内周側の中空部分（電極３の内部）は、移動機構４の把持部４ａの中空部分と連通している。これによって、電極３の内部には、基端３ｂ側（移動機構４側）から先端３ａ側（被加工材１００側）に向かって、電解加工に供される電解液Ｗが流通される。なお、本実施形態では電極３は円筒状をなしている（図３参照）が、例えば断面多角形の角筒状をなしていてもよい。
　また、電極３の外周面は、例えば電気絶縁性を有するポリエステル系の樹脂等からなる絶縁層（不図示）によって被覆されており、先端３ａ側の端面では電極３が露出し、この先端３ａの露出部分で電極３が被加工材１００との間で通電可能となっている。
　電流供給部６は、ケーブル６ａによって電極３と接続されて、電極３に電流を供給して電極３の基端３ｂから先端３ａに向かって電流を流通させる電源装置である。
　次に磁界発生部７及び、これを支持する支持部材８について説明する。
　図２及び図３に示すように、磁界発生部７は、電極３に対して電極３の延在方向に交差する方向に磁界を印加する。
　また、この磁界発生部７は、電極３、及び電極３が挿通された被加工材１００を挟むように対向して配置された一対の磁石９を有している。なお、この磁石９は電磁石であってもよいし永久磁石であってもよい。また、本実施形態では一対の磁石９は、電極３の先端３ａに配置されている。
　ここで、一対の磁石９が対向する方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交し、電極３が延在する方向に沿う方向をＹ方向とし、これらＸ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。
　支持部材８は、Ｙ方向の一方側（図２の紙面下側）に配置されたステージ１１と、このステージ１１からＹ方向の他方側に延びる支持軸１２と、支持軸１２に取り付けられてＺ方向の一方側（図２の紙面左側）に延びるとともに、磁界発生部７を支持する支持アーム１３とを有している。
　ステージ１１は、Ｙ方向の一方側で、支持軸１２及び支持アーム１３を介して磁界発生部７を支持する土台である。
　支持軸１２は、棒状をなしてステージ１１上にＺ方向に移動可能に設けられ、Ｚ方向の一方側で支持アーム１３を支持している。
　支持アーム１３は、一対の磁石９を取り付けて、これら一対の磁石９から互いに離間するようにＸ方向に延びる一対の磁石支持部１７と、この磁石支持部１７各々の端部からＺ方向の他方側に向かって延びる一対の腕部１８と、これら一対の腕部１８のＺ方向の他方側の端部同士をＸ方向に連結する腕部連結部１９とを有し、Ｙ方向から見て枠状をなしている。
　支持軸移動機構１４は、ステージ１１に設けられて、支持軸１２をＺ方向に移動可能とする。また、この支持軸移動機構１４の詳細は図示しないが、例えばモータやアクチュエータ等によって支持軸１２を移動させる。
　支持アーム移動機構１５は、支持軸１２に設けられて支持アーム１３をＹ方向に移動可能とする。また、この支持アーム移動機構１５の詳細は図示しないが、例えばモータやアクチュエータ等によって支持アーム１３を移動させる。
　このような電解加工装置１においては、電極３の先端３ａから電解液Ｗが流出し、この電解液Ｗを介して電極３と被加工材１００との間が通電され、被加工材１００が溶解されながら被加工材１００に加工孔１０１が形成されていく。この際、磁界発生部７によって電極３にＸ方向に磁界が印加され、電極３に流通する電流中の荷電粒子にローレンツ力Ｆが作用し、電極３はＺ方向に曲げられる（図２の一点鎖線参照）。
　そして、本実施形態ではＺ方向の一方側となる支持軸１２から離間する方向に力が作用し、この方向に電極３が曲げられることで、被加工材１００に加工孔１０１として曲がり孔を形成することができる。
　さらに、磁界の強さ、磁界の印加される方向を調整することによって電極３の曲げの強さ、曲げの方向を変化させることができる。
　また、磁界発生部７は、一対の磁石９を有している。これら一対の磁石９が対向して電極３を挟みこむように配置されているため、電極３の延在方向に交差する方向、即ちＸ方向に磁界を確実に印加でき、電極３を湾曲させて、加工孔１０１を所望の曲がり孔として容易に形成することができる。
　さらに、支持軸移動機構１４及び支持アーム移動機構１５によって、電極３に対して磁界を確実に印加するように、磁界発生部７を電極３の位置に対応する位置に移動させることができる。このため、電極３をより確実に湾曲させることができる。
　本実施形態の電解加工装置１によると、磁界発生部７によって荷電粒子に作用するローレンツ力Ｆを用いて電極３を湾曲させ、加工孔１０１として所望の形状の曲がり孔を被加工材１００に容易に形成することが可能となる。
　なお、磁界発生部７は一対の磁石９を有していなくともよく、例えば磁石９は一つであってもよい。
　また、支持軸移動機構１４及び支持アーム移動機構１５は必ずしも設けなくともよい。
〔第二実施形態〕
　次に、本発明の第二実施形態に係る電解加工装置２１について説明する。
　なお、第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
　本実施形態では、さらに磁界発生部７における一対の磁石９同士の位置を調整可能な磁石移動機構（第二移動機構）２３をさらに備えている点で第一実施形態とは異なっている。
　図４に示すように、磁石移動機構２３は、支持部材２８における腕部連結部１９に設けられて、この腕部連結部２９を、Ｘ方向に伸縮可能とする。この磁石移動機構２３の詳細は図示しないが、例えばモータやアクチュエータを有し、腕部連結部２９を伸縮させることで、Ｘ方向に一対の磁石９同士を近接及び離間させる。
　このような電解加工装置２１によると、一対の磁石９を磁石移動機構２３によって近接させることでこれら一対の磁石９間に配置された電極３との間の距離が小さくなる。
　ここで電極３の電流中の荷電粒子に作用するローレンツ力Ｆは、印加される磁界の大きさに比例する。従って、磁石９と電極３との距離が小さくなると磁界が大きくなり、よってローレンツ力Ｆが増大してより大きな力を電極３に及ぼす。このようにして、電極３の湾曲度合いを大きくすることができる。
　一方で、一対の磁石９を磁石移動機構２３によって離間させることで、これら一対の磁石９と電極３との間の距離は大きくなり、磁界が小さくなり、よってローレンツ力Ｆが低下して電極３に作用する力が減少し、電極３の湾曲度合いを小さくすることができる。
〔第三実施形態〕
　次に、本発明の第三実施形態に係る電解加工装置３１について説明する。
　なお、第一実施形態及び第二実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
　本実施形態では、第一実施形態の電解加工装置１を基本構成として、磁界発生部７における一対の磁石９が対向するＸ方向に直交するＹ方向及びＺ方向を回転軸線として、これら一対の磁石９を回転可能とする回転機構３３をさらに備えている点で、第一実施形態とは異なっている。
　図５に示すように、回転機構３３は、支持部材８における支持軸１２を回転させることで、Ｙ方向を回転軸線として支持アーム１３を支持軸１２とともに回転させる。また、支持アーム１３と支持軸１２との間の取り付け部分において、Ｚ方向を回転軸線として支持アーム１３を支持軸１２に対して相対的に回転させる。そしてこの回転機構３３の詳細は図示しないが、例えばモータやアクチュエータ等によって、支持アーム１３を介して一対の磁石９を回転させる。
　このような電解加工装置３１によると、被加工材１００はタービン翼であるため、表面が曲面状となって三次元的な形状をなして、加工孔１０１自体も三次元的な曲がり孔に形成される必要がある。ここで、回転機構３３によって、目標とする加工孔１０１の形状に合うように、一対の磁石９の向きを電極３の進行に合わせて変化させることができる。これにより、電極３に対して磁界を確実に印加して電極３を湾曲させ、加工孔１０１を所望の三次元的な形状をなす曲がり孔に形成することができる。
　なお、本実施形態の回転機構３３を第二実施形態の電解加工装置２１に適用してもよい。
〔第四実施形態〕
　次に、本発明の第四実施形態に係る電解加工装置４１について説明する。
　なお、第一実施形態から第三実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
　本実施形態では、支持部材４８が第一実施形態から第三実施形態とは異なっている。
　図６に示すように、支持部材４８は、一対の磁石９を支持するとともに、Ｙ方向に延在する軸線Ｏ１を中心とした環状をなすリングガイド４３と、このリングガイド４３を軸線Ｏ１回りに回転可能に案内するリングガイド支持部４４と、このリングガイド支持部４４をＹ方向の他方側（図６の紙面上側）から支持する吊り具４５とを有している。
　リングガイド４３は、軸線Ｏ１を中心に環状をなして、一対の磁石９同士を軸線Ｏ１を中心とした環状に接続することで支持している。換言すると、一対の磁石９はこのリングガイド４３と一体となってリングガイド４３と磁石９とで一つの環状部材を形成している。また、このリングガイド４３は非磁性体よりなり、磁石９によって発生して電極３に印加される磁界を妨害しない。そして、リングガイド４３及び一対の磁石９は、被加工材１００を外周から覆った状態で保持されている。
　リングガイド支持部４４は、全体として環状部材を形成するリングガイド４３及び一対の磁石９をＹ方向両側から挟み込む一対のガイドローラ４４ａを有し、このガイドローラ４４ａによって、リングガイド４３を軸線Ｏ１を中心に回転可能に支持している。
　またこのリングガイド支持部４４は、ガイドローラ４４ａが設けられた位置とは軸線Ｏ１回りに１８０度離間して配置され、リングガイド４３を外周から包み込んで支持する保持部４４ｂを有している。
　吊り具４５は、ガイドローラ４４ａ及び保持部４４ｂを上方から吊り下げるようにしてＹ方向の一方側より支持するワイヤ等よりなる。
　そしてこの吊り具４５には、自身をＹ方向に移動可能とする吊り具移動機構（第一移動機構）４６と、軸線Ｏ１回りに回転可能とする回転機構４７とが設けられており、吊り具４５を介して磁石９をＹ方向の一方側と他方側との間で移動させ、また軸線Ｏ１、即ちＹ方向を中心に回転させる。
　このような電解加工装置４１によると、リングガイド４３によって一対の磁石９が支持されていることで、加工孔１０１が三次元的な形状の曲がり孔に形成される必要がある場合にも、吊り具４５を吊り具移動機構４６及び回転機構４７によって磁石９をＹ方向に移動させながら、目標とする曲がり孔の形状に合わせて磁界発生部７の向きを変化させることが可能である。
　従って、電極３に対して磁界を確実に印加して電極３を湾曲させ、所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる。
　ここで、図７に示すように、回転機構４７は、吊り具４５ではなくリングガイド支持部４４における保持部４４ｂに設けることで、リングガイド４３及び磁石９を回転させてもよい。
〔第五実施形態〕
　次に、本発明の第五実施形態に係る電解加工装置５１について説明する。
　なお、第一実施形態から第四実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
　本実施形態では、磁界発生部５７、及び支持部材５８の構成が第一実施形態から第四実施形態とは異なっている。
　図８に示すように、磁界発生部５７は、一対の磁石９がＹ方向に延在する軸線Ｏ２を中心とした環状をなして複数が配置され、被加工材１００を外周から覆っている。換言すると、電極３を挟み込むように配置された一対の磁石９が、電極３を取り囲むように環状に複数配列されてなる。また本実施形態では、隣り合う磁石９同士が周方向に連続的に取り付けられている。そして、これら磁石９は電磁石であり、磁界発生部５７は、各々の一対の磁石９において発生する磁界の大きさを制御する磁界制御部５３をさらに有している。
　支持部材５８は、環状に配置された複数の磁石９を吊り下げるようにしてＹ方向の一方側から支持するワイヤ等よりなる。
　そして、この支持部材５８には、自身をＹ方向に移動可能とする支持部材移動機構（第一移動機構）５６が設けられて、環状をなす複数の磁石９のＹ方向への移動が可能となっている。
　磁界制御部５３は、一対の磁石９毎に磁界の大きさを制御する。具体的には不図示の電源装置によって、各々の一対の磁石９へ印加される電圧や電流を変化させることで磁界の大きさを制御する。
　このような電解加工装置５１によると、磁界制御部５３によって、一対の磁石毎に磁界の大きさを制御することができる。即ち、いずれかの一対の磁石９を選択して磁界を発生させることができるため、磁石９を軸線Ｏ２回りに回転させることなく、電極３に磁界を印加する方向を軸線Ｏ２の周方向に連続的に変化させていくことが可能となる。従って、加工孔１０１が三次元的な形状の曲がり孔に形成される必要がある場合にも、支持部材移動機構５６によって磁石９をＹ方向に移動させながら、目標とする曲がり孔の形状に合わせて磁界発生部５７による磁界の向きを変化させることができる。
　従って、電極３に対して磁界を確実に印加して、電極３を所望の方向へ湾曲させ、所望の形状の曲がり孔を容易に形成することができる。
　なお、磁界発生部５７では、磁石９は連続的に設けられていなくともよく、軸線Ｏ２の周方向に隙間をあけて設けられていてもよいが、連続的に設けられている方が、一対の磁石９で磁界が生じている状態から、この一対の磁石９に周方向に隣接する他の一対の磁石９で磁界が生じるように、磁界の発生方向を滑らかに変化させることができる。
〔第六実施形態〕
　次に、本発明の第六実施形態に係る電解加工装置６１について説明する。
　なお、第一実施形態から第五実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
　本実施形態では、第一実施形態の電解加工装置１を基本構成として、複数の電極３によって複数の加工孔１０１の加工を同時に行う。
　図９に示すように、電極３は、Ｚ方向に互いに間隔をあけて配置されている。
　磁界発生部６７は、各々の電極３、及び加工孔１０１が形成されることで各々の電極３が挿通された被加工材１００を挟むように、対向して配置された複数（本実施形態では三対）の磁石９を有している。
　また本実施形態では、各電極３の先端３ａがＹ方向に異なる位置に配置された状態で、一対の磁石９が各電極３の先端３ａに配置されていることで、これら複数対（三対）の磁石９は各々がＹ方向に異なる位置に配置されている。
　このような電解加工装置６１によると、複数の電極３の各々に対してＹ方向に異なる位置で磁界発生部６７によって磁界を印加させる。このため、一の電極３に磁界を印加する磁石９において発生する磁界が、他の電極３に対して作用してしまうことが無い。即ち、各々の電極３を同時に独立に、所望の形状に湾曲させることが可能となる。よって、複数の加工孔１０１を、所望の形状の曲がり孔として同時に形成することができる。
　なお、第二実施形態から第五実施形態においても、本実施形態のように複数の電極３を用いて同時に加工孔１０１を形成することが可能である。
〔第七実施形態〕
　次に、本発明の第七実施形態に係る電解加工装置７１について説明する。
　なお、第一実施形態から第六実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
　本実施形態では、第一実施形態の電解加工装置１を基本構成として、電極３の位置を検出する検出部７３と、この検出部７３からの入力によって磁界の大きさを変化させる位置ずれ制御部７４とをさらに備えている。
　図１０に示すように、検出部７３は電極３の位置を検出する装置である。この検出部７３には例えばＸ線を用いたレントゲン撮影装置や、サーモグラフィー、放射線検査装置、超音波探傷器、磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）などが用いられる。また、例えば電極３に磁界が印加された際には磁場に変化が生じるため、この磁場の変化を検知することで、電極３の位置を検出してもよい。
　位置ずれ制御部７４は、検出部７３からの入力を受け、この入力値と、予め設定された目標加工値との差分を演算し、この差分を低減するように磁界を変化させる。
　このような電解加工装置７１によると、検出部７３、位置ずれ制御部７４によって、加工孔１０１を目標加工位置に近づくようにフィードバック制御を行うことができ、より確実に所望の形状の曲がり孔を形成することができる。
　なお、磁界の大きさを変化させる際には、第二実施形態の磁石移動機構２３を用いて電極３と磁石９との距離を変化させてもよいし、磁石９が電磁石である場合には、磁石９に印加する電圧や、電流の大きさを変化させてもよい。
　また、本実施形態の検出部７３、位置ずれ制御部７４は、第二実施形態から第六実施形態に適用してもよい。
〔第八実施形態〕
　次に、本発明の第八実施形態に係る電解加工装置８１について説明する。
　なお、第一実施形態から第七実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
　本実施形態では、第一実施形態の電解加工装置１を基本構成として、加工中の加工孔１０１内部での電極３の撓み量を低減する撓み量低減機構８３をさらに備えている。
　図１１に示すように、撓み量低減機構８３は、電極３に磁界を印加する補助磁界発生部８７と、この補助磁界発生部８７から電極３に印加される磁界の大きさを変化させる撓み量制御部８５とを有している。
　補助磁界発生部８７は、電極３、及び電極３が挿通された被加工材１００をＺ方向の両側から挟み込むように対をなして配置された磁石８９を複数（本実施形態では四対）有している。これら対をなす磁石８９はＹ方向に間隔をあけて複数設けられている。そして電極３に対して電極３の延在方向に交差するＺ方向に磁界を印加する。またこの磁石８９は電磁石であってもよいし永久磁石であってもよい。
　なお、これら対をなす磁石８９は、Ｘ方向から電極３を挟み込むように配置されてもよいし、Ｚ方向及びＸ方向から電極３を挟み込んでもよい。
　撓み量制御部８５は、電極３の進行によって生じる電極３の撓み量を予め演算して記憶しているとともに、この撓み量を低減するように、補助磁界発生部８７の磁石８９から電極３に印加される磁界の強さを変化させる。ここで、電極３の撓み量は、電極３の基端３ｂを支点とした片持ちの梁とみなすことで演算可能である。なお、補助磁界発生部８７での磁界の大きさを変化させる際には、例えば第二実施形態の磁石移動機構２３のような機構を用いて電極３と磁石８９との距離を変化させてもよいし、磁石８９が電磁石である場合には、磁石８９に印加する電圧、及び電流の大きさを変化させてもよい。
　またこの撓み量制御部８５では、予め演算した電極３の撓み量を低減するように磁界を印加する方法は、各々の対をなす磁石８９において予め設定された所定の磁界を印加するようにしてもよいし、対をなす磁石８９のうち必要なもののみにパルス波のように間欠的に磁界を印加してもよいし、正弦波等で周期的に印加してもよい。
　このような電解加工装置８１によると、電極３が先端３ａ側に向かって進行しながら被加工材１００の加工孔１０１を曲がり孔として加工する際に、加工孔１０１内で撓みが発生することがあり、この際には加工孔１０１の加工の円滑性が損なわれてしまうことがある。ここで、撓み量低減機構８３によって、電極３に生じた撓みを低減するように補助磁界発生部８７から電極３に磁界が印加され、ローレンツ力Ｆ１によって電極３を湾曲させることが可能となる。従って、加工孔１０１を曲がり孔として容易に加工することができる。
　なお、電極３の撓み量については、梁の計算ではなく、第七実施形態で説明した検出部７３のような装置を適用してもよい。即ち、レントゲン撮影装置、サーモグラフィー、放射線検査装置、超音波探傷器、磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）などを用いて、電極３の位置を検出し、この検出値から撓み量を演算することも可能である。
　また、補助磁界発生部８７では、磁石８９は対をなして設けられていなくともよく、例えばＺ方向、Ｘ方向の一方側にのみ設けられていてもよい。
　また、本実施形態の撓み量低減機構８３は、第二実施形態から第七実施形態に適用してもよい。
〔第九実施形態〕
　次に、本発明の第九実施形態に係る電解加工装置９１について説明する。
　なお、第一実施形態から第八実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
　本実施形態では、第一実施形態の電解加工装置１を基本構成として、第八実施形態とは異なる撓み量低減機構９３をさらに備えている。
　図１２に示すように、撓み量低減機構９３は、電極３に磁界を印加する補助磁界発生部９７と、この補助磁界発生部９７を電極３の延在方向となるＹ方向に往復動可能とする往復機構９４とを有している。
　補助磁界発生部９７は、電極３、及び電極３が挿通された被加工材１００をＺ方向の両側から挟み込むように、一対の磁石９９を有している。そして電極３に対して電極３の延在方向に交差するＺ方向に磁界を印加する。またこの磁石８９は電磁石であってもよいし永久磁石であってもよい。
　なお、一対の磁石９９は、Ｘ方向から電極３を挟み込むように配置されてもよいし、Ｚ方向及びＸ方向から電極３を挟み込んでもよい。
　往復機構９４は、一対の磁石９９をＹ方向に沿って往復動させる。この往復機構９４の詳細は図示しないが、例えばモータやアクチュエータによって磁石９９を移動させるものである。また、本実施形態では、電極３の先端３ａ側に配置された磁界発生部７と、電極３の基端３ｂとの間で往復動する。
　このような電解加工装置９１によると、被加工材１００に曲がり孔を加工する際に、電極３が撓んでしまった場合に、補助磁界発生部９７の一対の磁石９９によって電極３の延在方向に往復動しながら磁界を印加することで、ローレンツ力Ｆ１によって電極３を湾曲させることが可能となる。従って、電極３をしごくようにして撓み量を低減することができ、加工孔１０１を曲がり孔としてさらに容易に加工可能となる。
　なお、電極３の撓み量については、第八実施形態同様に、梁の計算ではなく第七実施形態で説明した検出部７３のような装置を適用してもよい。
　また、補助磁界発生部９７では、磁石９９は対をなして設けられていなくともよく、例えばＺ方向、Ｘ方向の一方側にのみ設けられていてもよい。
　また、本実施形態の撓み量低減機構９３は、第二実施形態から第七実施形態に適用してもよい。
　以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
　例えば、上述の実施形態における電流供給部６から電極３へ流通させる電流の大きさを制御する電流制御部をさらに備えていてもよい。そしてこのような電流制御部によって電流を増大させた場合には電極３に流通する電流中の荷電粒子に作用するローレンツ力Ｆの大きさを大きくできる。一方で、電流を減少させるとこのローレンツ力Ｆを減少させることができる。よって、このようにして電極３に作用する曲げの力を制御でき、加工孔１０１を所望の曲がり孔に加工することができる。
　なお、このように電極３の電流を増大させた場合には、単位時間当たりの電解量が増大するため、加工孔１０１の孔径が大きくなってしまうが、例えば電極３の進行速度を増大させることで孔径が増大してしまうことを防止できる。
　また上述の実施形態では、磁界発生部７（５７、６７）によって磁界を電極３に印加しているため、加工の際に電極３を案内するガイド部５は必ずしも設けなくともよい。
　上記した電解加工装置によると、磁界発生部によって電流中の荷電粒子に作用するローレンツ力を用いて電極を湾曲させ、所望の形状の曲がり孔を容易に形成することが可能となる。
　１　　　電解加工装置
　３　　　電極
　３ａ　　先端
　３ｂ　　基端
　４　　　移動機構
　４ａ　　把持部
　５　　　ガイド部
　５ａ　　ガイド孔
　６　　　電流供給部
　６ａ　　ケーブル
　７　　　磁界発生部
　８　　　支持部材
　９　　　磁石
　１１　　ステージ
　１２　　支持軸
　１３　　支持アーム
　１４　　支持軸移動機構（第一移動機構）
　１５　　支持アーム移動機構（第一移動機構）
　１７　　磁石支持部
　１８　　腕部
　１９　　腕部連結部
　Ｏ　　　軸線
　Ｗ　　　電解液
　２１　　電解加工装置
　２３　　磁石移動機構（第二移動機構）
　２８　　支持部材
　２９　　腕部連結部
　３１　　電解加工装置
　３３　　回転機構
　４１　　電解加工装置
　４３　　リングガイド
　４４　　リングガイド支持部
　４４ａ　ガイドローラ
　４４ｂ　保持部
　４５　　吊り具
　４６　　吊り具移動機構（第一移動機構）
　４７　　回転機構
　４８　　支持部材
　Ｏ１　　軸線
　５１　　電解加工装置
　５３　　磁界制御部
　５６　　支持部材移動機構（第一移動機構）
　５７　　磁界発生部
　５８　　支持部材
　Ｏ２　　軸線
　６１　　電解加工装置
　６７　　磁界発生部
　７１　　電解加工装置
　７３　　検出部
　７４　　位置ずれ制御部
　８１　　電解加工装置
　８３　　撓み量低減機構
　８５　　撓み量制御部
　８７　　補助磁界発生部
　８９　　磁石
　９１　　電解加工装置
　９３　　撓み量低減機構
　９４　　往復機構
　９７　　補助磁界発生部
　９９　　磁石
　１００　　被加工材
　１００ａ　　先端
　１０１　　　加工孔　　

Claims (12)

  1. 　筒状をなして延在し、可撓性を有する導電性材料からなり、内側を基端側から先端側に向かって電解液が流通する電極と、
    　前記電極に対して該電極の延在方向に電流を流通させる電流供給部と、
    　前記電極に対して前記延在方向に交差する方向に磁界を印加する磁界発生部と、
    　を備える電解加工装置。
  2. 　前記磁界発生部が、対向して配置された少なくとも一対の磁石を有する請求項１に記載の電解加工装置。
  3. 　前記磁界発生部を前記一対の磁石の対向方向に直交する方向に移動可能とする第一移動機構をさらに備える請求項２に記載の電解加工装置。
  4. 　前記磁界発生部を前記一対の磁石の対向方向に直交する方向に延びる軸線回りに回転移動可能とする回転機構をさらに備える請求項２又は３に記載の電解加工装置。
  5. 　前記磁界発生部における前記一対の磁石を支持し、前記軸線回りに環状に形成されたリングガイドを有する支持部材をさらに備える請求項４に記載の電解加工装置。
  6. 　前記磁界発生部は、前記電極を挟み込むように配置された前記一対の磁石が、該電極を取り囲むように環状に複数配列されてなり、
    　前記一対の磁石はそれぞれ電磁石であって、
    　前記一対の磁石毎に発生する磁界の大きさの制御を行う磁界制御部をさらに有する請求項２又は３に記載の電解加工装置。
  7. 　前記磁界発生部の前記一対の磁石同士を、近接及び離間させる第二移動機構をさらに備える請求項２から４のいずれか一項に記載の電解加工装置。
  8. 　前記電流供給部から前記電極に流通させる前記電流の大きさを制御する電流制御部をさらに備える請求項１から７のいずれか一項に記載の電解加工装置。
  9. 　前記電極の前記延在方向に交差する方向に互いに間隔をあけて前記電極が複数配置され、
    　前記複数の電極の各々に対して前記延在方向に異なる位置で前記磁界を印加するように前記磁界発生部が配置される請求項１から８のいずれか一項に記載の電解加工装置。
  10. 　前記電極の位置を検出する検出部と、
    　前記検出部からの入力と予め設定された目標加工位置との差分を演算して、前記差分を低減するように前記磁界の大きさを変化させる位置ずれ制御部とをさらに備える請求項１から９のいずれか一項に記載の電解加工装置。
  11. 　前記電極に対して前記延在方向に交差する方向に磁界を印加する補助磁界発生部と、前記電極の撓み量を演算して、該撓み量を低減するように前記補助磁界発生部から印加される磁界の大きさを変化させる撓み量制御部とを有する撓み量低減機構をさらに備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の電解加工装置。
  12. 　前記電極に対して前記延在方向に交差する方向に磁界を印加する補助磁界発生部と、前記補助磁界発生部を前記電極の前記延在方向に沿って往復動させる往復機構とを有する撓み量低減機構をさらに備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の電解加工装置。
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