WO2022113505A1 - 電解加工装置 - Google Patents

Abstract

放電電極（１３０）と、第１ノズル（１３４）とを備える。放電電極（１３０）は、複数の翼のうちの１つの翼の被加工面に沿う電極面（１３１）を有する。第１ノズル（１３４）は、放電電極（１３０）に隣接配置されている。第１ノズル（１３４）は、電極面（１３１）に沿って電極面（１３１）と被加工面との間に電解液を吐出する第１吐出口（１３２）を有する。

Description

電解加工装置

　本発明は、電解加工装置に関する。

　翼車の電解加工装置の構成を開示した先行文献として、特開平１－２２２８２０号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された電解加工装置は、翼加工面を有する略翼状の一対の加工電極を備え、両加工電極の根元の中間付近に向かって開口する電解液供給路としての導液溝が形成されている。

特開平１－２２２８２０号公報

　特許文献１に記載された電解加工装置は、一対の加工電極によって複数の翼を１つずつ電解加工によって形成するものであり、電解液は、加工電極同士の中間の位置に供給されている。このように翼車を加工した場合、加工時間が長くなるとともに、加工電極間に供給される電解液の分布が不均一になって加工精度が低下することがある。

　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、加工時間を短くしつつ、高精度に翼車を加工することができる、電解加工装置を提供することを目的とする。

　本発明に基づく電解加工装置は、外周に沿って複数の翼が粗成型された翼車を電解加工する電解加工装置である。電解加工装置は、放電電極と、第１ノズルとを備える。放電電極は、複数の翼のうちの１つの翼の被加工面に沿う電極面を有する。第１ノズルは、放電電極に隣接配置されている。第１ノズルは、電極面に沿って電極面と被加工面との間に電解液を吐出する第１吐出口を有する。

　本発明の一形態においては、電解加工装置は、第２ノズルをさらに備える。第２ノズルは、放電電極の上方に配置されている。第２ノズルは、上方から電極面と被加工面との間に電解液を吐出する第２吐出口を有する。

　本発明の一形態においては、第１ノズルおよび第２ノズルの各々は、電解液の流路を有している。第１ノズルおよび第２ノズルの少なくとも一方の上記流路には、整流機構が設けられている。

　本発明の一形態においては、放電電極と第１ノズルとは、互いに着脱可能に一体に構成されている。

　本発明の一形態においては、放電電極と第２ノズルとは、互いに着脱可能に一体に構成されている。

　本発明によれば、加工時間を短くしつつ、高精度に翼車を加工することができる。

本発明の一実施形態に係る電解加工装置の加工開始前の状態を示す平面図である。 図１の電解加工装置の構成を示す斜視図である。 図２の電解加工装置の構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る電解加工装置において複数の放電電極の各々が回転軸の径方向内側に移動した状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る電解加工装置が備える放電電極と第１ノズルと第２ノズルとの構成を示す斜視図である。 図５の放電電極と第１ノズルと第２ノズルとを矢印ＶＩ方向から見た正面図である。 本発明の一実施形態に係る電解加工装置が備える放電電極の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電解加工装置が備える第１ノズルの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電解加工装置が備える第２ノズルの構成を示す斜視図である。 第１変形例に係る第１ノズルの構成を示す平面図である。 第２変形例に係る電解加工装置の第１ノズルの第１吐出口の周辺を正面側から見て示す部分斜視図である。 第３変形例に係る電解加工装置の第２ノズルの第２吐出口の周辺を下側から見て示す部分斜視図である。

　以下、本発明の一実施形態に係る電解加工装置について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

　図１は、本発明の一実施形態に係る電解加工装置の加工開始前の状態を示す平面図である。図２は、図１の電解加工装置の構成を示す斜視図である。図３は、図２の電解加工装置の構成を示す縦断面図である。図１および図３においては、後述するクランプ機構を図示していない。図２および図３においては、複数の放電電極のうちの１つの放電電極についてのみ図示している。

　図１～図３に示すように、本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００は、外周に沿って複数の翼１１が粗成型された翼車１０を電解加工する電解加工装置である。翼車１０は、たとえば、チタン合金で構成されている。電解加工される前の翼車１０は、たとえば、鋳造によって粗成型されている。翼車１０は、たとえば、タービンホイールとして用いられる。複数の翼１１の各々は、捩れながら湾曲した被加工面１２を有している。本実施形態においては、翼車１０は、９枚の翼１１を有している。ただし、翼車１０が有する翼１１の数は、９枚に限られず、複数であればよい。

　電解加工装置１００は、支持台１１０と、回転軸１２０と、複数の放電電極１３０とを備える。支持台１１０は、翼車１０を着脱可能に支持する。回転軸１２０は、支持台１１０を回転可能に保持する。支持台１１０は、回転軸１２０に対して着脱可能に接続されている。回転軸１２０は、図示しない回転駆動部と接続されている。

　複数の放電電極１３０は、回転軸１２０を中心とする円周上に等間隔に配置され、複数の翼１１に対して１対１で対応して接離可能に設けられている。本実施形態においては、電解加工装置１００は、９つの放電電極１３０を備えている。１枚の翼１１に対して１つの放電電極１３０が接離可能に配置されている。

　放電電極１３０は、翼１１の被加工面１２に沿う電極面１３１を有している。すなわち、複数の放電電極１３０の各々は、複数の翼１１のうちの対応する１つの翼１１の被加工面１２に沿う電極面１３１を有する。電極面１３１は、捩れながら湾曲している。

　電解加工装置１００は、複数の電極ホルダ１７０と、複数の位置決めプレート１４０とをさらに備える。放電電極１３０は、回転軸１２０の径方向に移動可能に、電極ホルダ１７０に保持されている。複数の電極ホルダ１７０は、複数の放電電極１３０を１対１で対応して保持する。本実施形態においては、電解加工装置１００は、９つの電極ホルダ１７０を備えている。９つの電極ホルダ１７０の各々は、直線状にスライド可能に設けられている。

　複数の放電電極１３０の各々は、複数の電極ホルダ１７０のうちの対応する電極ホルダ１７０に対して着脱可能に接続されている。本実施形態においては、放電電極１３０に、貫通孔が設けられている。放電電極１３０は、貫通孔を挿通したボルト１６０によって電極ホルダ１７０に対して締結されている。

　複数の電極ホルダ１７０の各々の上面には、絶縁板１５０が配置されている。絶縁板１５０によって、放電電極１３０と電極ホルダ１７０とは互いに電気的に絶縁されている。絶縁板１５０は、たとえば、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂で構成されている。

　位置決めプレート１４０は、絶縁板１５０上に固定されている。位置決めプレート１４０は、放電電極１３０が載置される平坦な上面と、放電電極１３０の側面と接する側壁と、放電電極１３０の根元側の端面と接する後壁とを有している。

　位置決めプレート１４０の上面上に載置された放電電極１３０は、位置決めプレート１４０の側壁と放電電極１３０の側面とが接し、かつ、位置決めプレート１４０の後壁と放電電極１３０の根元側の端面とが接するように、配置されることにより電極ホルダ１７０上で位置決めされる。すなわち、複数の位置決めプレート１４０は、複数の電極ホルダ１７０上において、複数の放電電極１３０を１対１で対応して位置決めする。なお、放電電極１３０と位置決めプレート１４０との間の隙間にシムを挿入して放電電極１３０の位置を微調整することが可能である。

　電極ホルダ１７０上で位置決めされた放電電極１３０の電極面１３１は、後述するように放電電極１３０が回転軸１２０の径方向内側に移動した際に加工対象の翼車１０の被加工面１２に対して隙間をあけて対向する位置に、位置している。

　電解加工装置１００は、電極ホルダ１７０を回転軸１２０の径方向に駆動する直線駆動部１８０をさらに備えている。本実施形態においては、９つの直線駆動部１８０が設けられており、直線駆動部１８０は１つずつ電極ホルダ１７０に接続されている。

　図２に示すように、電解加工装置１００は、クランプ機構１９０をさらに備える。クランプ機構１９０は、上下方向に移動可能に設けられており、支持台１１０に支持されている翼車１０を上方から押さえてクランプすることが可能である。

　図４は、本発明の一実施形態に係る電解加工装置において複数の放電電極の各々が回転軸の径方向内側に移動した状態を示す平面図である。図４においては、放電電極１３０のみ回転軸の径方向内側に移動させて図示している。

　直線駆動部１８０が駆動して電極ホルダ１７０を翼車１０に接近させることにより、図４に示すように、放電電極１３０が回転軸１２０の径方向内側に移動する。その結果、放電電極１３０の電極面１３１は、加工対象の翼１１の被加工面１２に対して隙間をあけて対向する。

　その後、回転駆動部によって回転軸１２０が図２の矢印Ｒで示す方向に回転することにより、電極面１３１と被加工面１２とが互いに接近して対向する。本実施の形態においては、９つの翼１１の各々の被加工面１２に対して、９つの放電電極１３０の各々の電極面１３１が、同時に１対１で対応して互いに接近して対向する。この状態で放電電極１３０に電圧が印加されることにより、放電加工が行なわれる。放電加工された翼１１においては、粗成型時の厚みから薄くなるとともに、被加工面１２の表面粗さが滑らかになる。

　ここで、本実施形態に係る電解加工装置１００における放電電極１３０の構成について詳細に説明する。

　図５は、本発明の一実施形態に係る電解加工装置が備える放電電極と第１ノズルと第２ノズルとの構成を示す斜視図である。図６は、図５の放電電極と第１ノズルと第２ノズルとを矢印ＶＩ方向から見た正面図である。図７は、本発明の一実施形態に係る電解加工装置が備える放電電極の構成を示す斜視図である。図８は、本発明の一実施形態に係る電解加工装置が備える第１ノズルの構成を示す斜視図である。図９は、本発明の一実施形態に係る電解加工装置が備える第２ノズルの構成を示す斜視図である。

　図５～図９に示すように、電解加工装置１００は、放電電極１３０と着脱可能に一体に構成された第１ノズル１３４および第２ノズル１３６をさらに備える。放電電極１３０は、導電部材で構成されている。第１ノズル１３４および第２ノズル１３６の各々は、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂で構成されている。

　ただし、放電電極１３０と第１ノズル１３４と第２ノズル１３６とは、１つの導電部材で構成されていてもよい。たとえば、導電材料を用いて３Ｄプリンタなどによって、放電電極１３０と第１ノズル１３４と第２ノズル１３６とが一体不可分に構成されていてもよい。

　図５および図６に示すように、第１ノズル１３４は、放電電極１３０に隣接配置されている。本実施形態においては、９つの第１ノズル１３４が、９つの放電電極１３０のうちの対応する１つの放電電極１３０に隣接配置されている。

　第１ノズル１３４は、図４に示すように電極面１３１と被加工面１２とが互いに接近して対向している状態において電極面１３１に沿って電極面１３１と被加工面１２との間に電解液を吐出する第１吐出口１３２を有する。第１吐出口１３２は、正面から見て、電極面１３１に沿う形状を有している。第１ノズル１３４は、第１吐出口１３２側の端部の電極面１３１側とは反対側の側面に凹部１３５を有している。

　第２ノズル１３６は、放電電極１３０の上方に配置されている。第２ノズル１３６は、図４に示すように電極面１３１と被加工面１２とが互いに接近して対向している状態において上方から電極面１３１と被加工面１２との間に電解液を吐出する第２吐出口１３３を有する。第２ノズル１３６は、上方から見て湾曲部１３７において湾曲し、第２吐出口１３３が電極面１３１の上方に位置している。第２吐出口１３３は、下方から見て、電極面１３１に沿う形状を有している。

　図７に示すように、放電電極１３０は、第１ノズル１３４および第２ノズル１３６の各々と係合するボディ部１３０ａを有している。図８に示すように、第１ノズル１３４は、第１吐出口１３２に向かう電解液の流路が内部に形成され、ボディ部１３０ａと係合する第１係合部１３４ａを有している。放電電極１３０と第１ノズル１３４とは、互いに着脱可能に一体に構成されている。

　図９に示すように、第２ノズル１３６は、第２吐出口１３３に向かう電解液の流路が内部に形成され、ボディ部１３０ａと係合する第２係合部１３６ａを有している。放電電極１３０と第２ノズル１３６とは、互いに着脱可能に一体に構成されている。

　図１０は、第１変形例に係る第１ノズルの構成を示す平面図である。図１０に示すように、第１変形例に係る第１ノズル２３４は、電解液が流入する流入口２３１、および、第１吐出口１３２に向かう電解液の流路が内部に形成され、ボディ部１３０ａと係合する第１係合部２３４ａを有している。

　第１ノズル２３４の電解液の流路には、整流機構が設けられている。第１変形例においては、第１ノズル２３４に第１くびれ部２３２および第２くびれ部２３３が設けられている。これにより、第１ノズル２３４の電解液の流路は、流入口２３１から第１吐出口１３２までの間にて蛇行しており、流入口２３１と第１吐出口１３２とは直線状に連通していない。なお、整流機構の構成は、くびれ部に限定されず、第１吐出口１３２から吐出される電解液の分布を均一にできる構成であればよい。なお、整流機構が第２ノズル１３６に設けられていてもよい。整流機構が第２ノズル１３６に設けられている場合、第２吐出口１３３から吐出される電解液の分布を均一にできる。

　図１１は、第２変形例に係る電解加工装置の第１ノズルの第１吐出口の周辺を正面側から見て示す部分斜視図である。図１１に示すように、第２変形例に係る電解加工装置の第１ノズル３３４の第１吐出口３３２は、放電電極１３０の電極面１３１に連続する壁面１３９と、第１ノズル３３４における、壁面１３９に間隔をあけて対向する対向面３３２ａと、壁面１３９と対向面３３２ａとを互いに接続する第１接続面３３２ｂおよび第２接続面３３２ｃとによって、構成されている。

　第２変形例においては、第１ノズル３３４の第１吐出口３３２から吐出される電解液を壁面１３９から連続して電極面１３１に沿わせつつ電極面１３１と被加工面１２との間に供給することができる。これにより、電極面１３１と被加工面１２との間により均一な分布で電解液を供給することができ、高精度に翼車１０を加工することができる。

　図１２は、第３変形例に係る電解加工装置の第２ノズルの第２吐出口の周辺を下側から見て示す部分斜視図である。図１２に示すように、第３変形例に係る電解加工装置の第２ノズル４３６の第２吐出口４３３は、下方から見て、略円形である。第２吐出口４３３の開口面積は、一実施形態に係る第２吐出口１３３の開口面積に比較して大きい。これにより、第２吐出口４３３から吐出される電解液の流速を低減しつつ、電極面１３１と被加工面１２との間において第１吐出口１３２から吐出された電解液が行き渡りにくい部分に重点的に電解液を供給することができる。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、外周に沿って複数の翼１１が粗成型された翼車１０を電解加工する電解加工装置であり、複数の放電電極１３０の各々が回転軸１２０の径方向内側に移動した後、回転軸１２０が回転することにより、電極面１３１と被加工面１２とが互いに接近して対向した状態で電解加工が行なわれる。これにより、粗成型された翼車１０の複数の翼１１を同時に電解加工できるため、加工時間を短くしつつ、複数の翼１１の加工精度にばらつきが生じることを抑制して高精度に翼車１０を加工することができる。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、放電電極１３０に隣接配置された第１ノズル１３４は、電極面１３１に沿って電極面１３１と被加工面１２との間に電解液を吐出する第１吐出口１３２を有する。これにより、電極面１３１と被加工面１２との間に均一な分布で電解液を供給することができ、高精度に翼車１０を加工することができる。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、第１ノズル１３４は、第１吐出口１３２側の端部の電極面１３１側とは反対側の側面に凹部１３５を有している。図４に示すように電極面１３１と被加工面１２とが互いに接近して対向している状態において、凹部１３５によって、隣り合う他の放電電極１３０と当該第１ノズル１３４とが干渉することを抑制することができる。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、支持台１１０は、回転軸１２０に対して着脱可能に接続されている。これにより、電解加工によってダメージを受けた支持台１１０のみを回転軸１２０から取り外して交換することが可能である。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、位置決めプレート１４０は、電極ホルダ１７０上において、放電電極１３０を位置決めする。これにより、電極面１３１と被加工面１２との位置関係のばらつきを低減して、高精度に翼車１０を加工することができる。また、放電電極１３０と位置決めプレート１４０との間の隙間にシムを挿入して放電電極１３０の位置を微調整することが可能である。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、放電電極１３０は、電極ホルダ１７０に対して着脱可能に接続されている。これにより、電解加工によってダメージを受けた放電電極１３０のみを電極ホルダ１７０から取り外して交換することが可能である。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、放電電極１３０の上方に配置された第２ノズル１３６は、上方から電極面１３１と被加工面１２との間に電解液を吐出する第２吐出口１３３を有する。これにより、電極面１３１と被加工面１２との間により均一な分布で電解液を供給することができ、高精度に翼車１０を加工することができる。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、放電電極１３０と第１ノズル１３４とは、互いに着脱可能に一体に構成されている。これにより、放電電極１３０および第１ノズル１３４が一体不可分に構成されている場合に比較して、放電電極１３０および第１ノズル１３４を容易に製造できるとともに、電解加工によってダメージを受けた放電電極１３０のみを交換することが可能である。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、放電電極１３０と第２ノズル１３６とは、互いに着脱可能に一体に構成されている。これにより、放電電極１３０および第２ノズル１３６が一体不可分に構成されている場合に比較して、放電電極１３０および第２ノズル１３６を容易に製造できるとともに、電解加工によってダメージを受けた放電電極１３０のみを交換することが可能である。

　本発明の一実施形態に係る電解加工装置１００においては、第２ノズル１３６は、上方から見て湾曲部１３７において湾曲し、第２吐出口１３３が電極面１３１の上方に位置している。これにより、図４に示すように電極面１３１と被加工面１２とが互いに接近して対向している状態において、隣り合う第２ノズル１３６同士が干渉することを抑制することができる。

　第１変形例に係る電解加工装置においては、第１ノズル２３４の第１吐出口１３２に向かう電解液の流路、および、第２ノズル１３６の第２吐出口１３３に向かう電解液の流路の、少なくとも一方に、整流機構が設けられている。これにより、第１吐出口１３２および第２吐出口１３３の少なくとも一方において、吐出される電解液の分布を均一にして、電極面１３１と被加工面１２との間により均一な分布で電解液を供給することができ、高精度に翼車１０を加工することができる。

　第２変形例に係る電解加工装置においては、第１ノズル３３４の第１吐出口３３２は、放電電極１３０の電極面１３１に連続する壁面１３９と、第１ノズル３３４における、壁面１３９に間隔をあけて対向する対向面３３２ａと、壁面１３９と対向面３３２ａとを互いに接続する第１接続面３３２ｂおよび第２接続面３３２ｃとによって、構成されている。これにより、第１ノズル３３４の第１吐出口３３２から吐出される電解液を壁面１３９から連続して電極面１３１に沿わせつつ電極面１３１と被加工面１２との間により均一な分布で供給することができ、高精度に翼車１０を加工することができる。

　第３変形例に係る電解加工装置においては、第２ノズル４３６の第２吐出口４３３は、下方から見て、略円形であり、第２吐出口４３３の開口面積が比較的大きい。これにより、第２吐出口４３３から吐出される電解液の流速を低減しつつ、電極面１３１と被加工面１２との間において第１吐出口１３２から吐出された電解液が行き渡りにくい部分に重点的に電解液を供給することができる。

　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１０　　翼車
　１１　　翼
　１２　　被加工面
　１００　　電解加工装置
　１１０　　支持台
　１２０　　回転軸
　１３０　　放電電極
　１３０ａ　　ボディ部
　１３１　　電極面
　１３２，３３２　　第１吐出口
　１３３，４３３　　第２吐出口
　１３４，２３４，３３４　　第１ノズル
　１３４ａ，２３４ａ　　第１係合部
　１３５　　凹部
　１３６，４３６　　第２ノズル
　１３６ａ　　第２係合部
　１３７　　湾曲部
　１３９　　壁面
　１４０　　位置決めプレート
　１５０　　絶縁板
　１６０　　ボルト
　１７０　　電極ホルダ
　１８０　　直線駆動部
　１９０　　クランプ機構
　２３１　　流入口
　２３２　　第１くびれ部
　２３３　　第２くびれ部
　３３２ａ　　対向面
　３３２ｂ　　第１接続面
　３３２ｃ　　第２接続面

Claims (5)

1. 　外周に沿って複数の翼が粗成型された翼車を電解加工する電解加工装置であって、
   　前記複数の翼のうちの１つの翼の被加工面に沿う電極面を有する放電電極と、
   　前記放電電極に隣接配置され、前記電極面に沿って前記電極面と前記被加工面との間に電解液を吐出する第１吐出口を有する第１ノズルとを備える、電解加工装置。
2. 　前記放電電極の上方に配置され、上方から前記電極面と前記被加工面との間に電解液を吐出する第２吐出口を有する第２ノズルをさらに備える、請求項１に記載の電解加工装置。
3. 　前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの各々は、電解液の流路を有しており、
   　前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの少なくとも一方の前記流路には、整流機構が設けられている、請求項２に記載の電解加工装置。
4. 　前記放電電極と前記第１ノズルとは、互いに着脱可能に一体に構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電解加工装置。
5. 　前記放電電極と前記第２ノズルとは、互いに着脱可能に一体に構成されている、請求項２に記載の電解加工装置。

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