電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法
【課題】
前記加工対象に出射するフィルム状電解液の面角度を90度変化させること、またはフィルム状電解液の幅と肉厚を変化させることで加工の自由度を高くすることができる電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法を提供する。
【解決手段】
電解加工用ノズル51は、出射口に至る流路断面が長方形であって、流路Pの幅が出射口OUTに向けて先窄みである。
電解加工装置5は、上記の電解加工用ノズル51と、電解加工用ノズル51に電解液LQを供給する電解液供給源52と、電解加工用ノズル51から出射されるフィルム状電解液FLQと導電性加工対象Oとの間に電圧を加える電源53とを備える。
前記加工対象に出射するフィルム状電解液の面角度を90度変化させること、またはフィルム状電解液の幅と肉厚を変化させることで加工の自由度を高くすることができる電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法を提供する。
【解決手段】
電解加工用ノズル51は、出射口に至る流路断面が長方形であって、流路Pの幅が出射口OUTに向けて先窄みである。
電解加工装置5は、上記の電解加工用ノズル51と、電解加工用ノズル51に電解液LQを供給する電解液供給源52と、電解加工用ノズル51から出射されるフィルム状電解液FLQと導電性加工対象Oとの間に電圧を加える電源53とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導電性の加工対象に電解液をフィルム状に出射しつつ、このフィルム状電解液と前記加工対象との間に電圧を加えて前記加工対象を電解加工する技術に関し、具体的には、前記加工対象に出射するフィルム状電解液の面角度を90度変化させること、またはフィルム状電解液の幅と肉厚を変化させることで加工の自由度を高くすることができる電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、マイクロマシーニング、微細加工の各技術分野では、たとえば微細な(たとえば、数から数百ミクロン径の)金属線材を高精度に加工して、微細部品や微細工具を製造する技術が必要とされている。
【0003】
この種の微細部品や微細工具は、電解加工,加熱延伸等により製造することができる。たとえば、本発明者は、上記の微細工具のひとつであるソーワイヤーを製造する技術を既に提案している(特許文献1)。この技術は電解加工にかかるもので、図11に示すように、ノズル91の出射口OUTは、櫛状に配列され、これらのノズルOUTから一直線上に配置され面方向が当該直線に垂直な多数のフィルム状電解液FLQが出射される。そして、金属線材に接触させると同時に、各フィルム状電解液と金属線材との間に電圧を加えることで、金属線材に複数の切り欠き溝(凹部)を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−148879号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
コムのように配列された多数の出射口からフィルム状電解液を出射する従来の電解加工装置では、各ノズルを同時かつ一体に形成することができず、製造効率が極めて悪い。
また、従来の電解加工装置では、フィルム状電解液の幅や厚み自在に変化させることができないため、電解加工技術の応用に限界がある。
【0006】
本発明の目的は、距離を隔てて重なるように形成された複数のフィルム状電解液を出射する電解加工用ノズルを高い効率で製造することである。
本発明の他の目的は、フィルム状電解液の幅や厚みを自在に変化させることができる電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の電解加工用ノズルは、(1)および(2)を要旨とする。
(1) 出射口に至る流路(出射口から出射される直前の流路)が扁平な電解加工用ノズルであって、前記流路の幅が前記出射口に向けて先窄みであることを特徴とする電解加工用ノズル。
この電解加工用ノズルは、典型的には出射口の輪郭が正方向または長方形で、かつ少なくとも出射口近傍の流路の出射方向(通常、出射口に垂直)に沿った断面(出射口に平行な断面)が長方形をなすもので、前記長方形の長辺が出射口に近いほど短く構成される。
【0008】
この電解加工用ノズルは、典型的には出射口の輪郭が長方形または長方形に近い正方向で、かつ少なくとも出射口近傍の流路の出射方向(通常、出射口に垂直)に垂直な断面(出射口に平行な断面)が長方形をなすもので、前記長方形の長辺が出射口に近いほど短く構成される。
(2)
出射口に至る流路断面が長方形の電解加工用ノズルであって、前記流路の厚みが前記出射口に向けて先開きであることを特徴とする電解加工用ノズル。
この電解加工用ノズルは、典型的には出射口の輪郭が長方形または長方形に近い正方向で、かつ少なくとも出射口近傍の流路の出射方向(通常、出射口に垂直)に垂直な断面(出射口に平行な断面)が長方形をなすもので、前記長方形の短辺が出射口に近いほど長く構成される。
【0009】
(1),(2)の電解加工用ノズルノズルは、典型的には、2つ以上の部材を結合することにより形成できる。
たとえば、これらの電解加工用ノズルノズルは、流路形状の切り欠きを有する薄状体と、当該薄状体の両面側に設けた挟持材とを結合することにより形成することができる。上記の薄状体や挟持材は、金属等の導電材、合成樹脂,セラミック等の絶縁材により構成することができる。
また、これらの電解加工用ノズルノズルは、2部材の少なくとも一方に流路形状の溝を形成しておき、2部材を結合することにより形成することもできる。この場合にも、これら2部材は、金属等の導電材、合成樹脂,セラミック等の絶縁材により構成することができる。
薄状体や挟持材、あるいは上記2部材を金属により構成した場合には、これらを電極として使用することができる。電解加工用ノズルノズルを構成する全ての薄状体や挟持材、あるいは上記2部材を絶縁体により構成した場合には、電極子を適宜の箇所に設ける必要がある。
【0010】
本発明の電解加工装置は、(3)を要旨とする。
(3)(1)または(2)に記載の電解加工用ノズルと、
前記電解加工用ノズルに電解液を供給する電解液供給源と、
前記電解加工用ノズルから出射されるフィルム状電解液と導電性加工対象との間に電圧を加える電源と、
を備えたことを特徴とする電解加工装置。
本発明の電解加工方法は、(4)を要旨とする。
【0011】
(4) 電解加工用ノズルからフィルム状電解液を導電性の加工対象に向けて出射するとともに、前記フィルム状電解液と前記加工対象との間に電圧を加えて当該加工対象を加工(除去切削処理または堆積処理)する電解加工方法であって、
前記電解加工用ノズルとして(1)または(2)に記載の電解加工用ノズルを用いて、前記フィルム状電解液を、
前記出射口から遠ざかるにつれて、幅狭かつ肉厚となるリーフ形状(第1薄状片)に形成し、
前記出射口からさらに遠ざかるにつれて、前記リーフ形状とは面の向きが90°異なるリーフ形状(第2薄状片)に形成する、
ことを特徴とする電解加工方法。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、距離を隔てて重なるように配列された複数のフィルム状電解液を出射する電解加工用ノズルを容易に製造することができる。また、フィルム状電解液の幅や厚みを自在に変化させることができる電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】流路の幅が出射口に向けて先窄み本発明の電解加工用ノズルの実施形態を示す図であり、(A)は分解図,(B)は組み立て図である。
【図2】流路の幅が出射口に向けて先窄み本発明の電解加工用ノズルの他の実施形態を示す図であり、(A)は分解図,(B)は組み立て図である。
【図3】流路の厚みが出射口に向けて先開き本発明の電解加工用ノズルの実施形態を示す図であり、(A)は分解図,(B)は組み立て図である。
【図4】図1および図3で使用したノズルからフィルム状電解液が出射される様子を示す図であり、(A)は正面説明図、(B)は側面説明図である。
【図5】本発明の電解加工装置の具体例を詳細に示す図である。
【図6】図5の電解加工装置に使用されているノズルの説明図である。
【図7】図5の電解加工装置に使用されている電解液供給源の説明図である。
【図8】本発明のノズルを距離を隔てて重なるように多数配置した例を示す図である。
【図9】本発明の電解加工装置において、ノズルから出射されるフィルム状電解液が角度を90°変化させる前に加工を行う例を示す図である。
【図10】捩りを加えた本発明の電解加工用ノズルのさらに他の実施形態を示す図であり、(A)は分解図,(B)は組み立て図である。
【図11】金属線材に複数の切り欠き溝(凹部)を形成するための従来のノズルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の電解加工用ノズルの実施形態を、図1(A)の分解図,図1(B)の組み立て図により説明する。
【0015】
図1(A),(B)に示すように、電解加工用ノズル1は、幅が出射口に向けて先窄みの流路Pとなる切り欠きを有する薄状体(薄板,シート等)と、この薄状体の両面側に設けた挟持材とを結合することにより形成される。
【0016】
すなわち、図1(A)に示すように、電解加工用ノズル1は、挟持材111と、薄板材112と、挟持材113とを結合(積層)することより構成されている。薄板材112は、流路Pとなる形状の先窄の切り欠きを有している(窄んだ端面を符号wで示す)。また、挟持材111,113は、薄板材112の両面側に設けられる。
【0017】
なお、挟持材111、薄板材112、挟持材113には、液溜を形成するための孔h1,h2,h3が形成されている。また、挟持材111、薄板材112、挟持材113は、保持部材112,122により支持されている。
本実施形態では、これらの積層体は、保持部材121,122により保持されている。保持部材121には孔HLが形成されており、この孔HLから電解液LQが電解加工用ノズル1に供給される。
【0018】
図1(B)に示すように、電解加工用ノズル1の出射口OUTの輪郭は長方形(正方向としてもよい)で、かつ出射口OUTの近傍の流路Pの出射方向に垂直な断面(出射口OUTに平行な断面)は長方形である。また、流路Pは、その断面(出射口OUTに至る断面)の長辺が、出射口OUTに近いほど短くなるように構成されている。すなわち、電解加工用ノズル1の出射口OUTの近傍において、流路Pの厚みを形づくる両面が平行であり、流路Pの幅を形づくる両端面が出射口OUTに向かって窄むように形成されている。
【0019】
図2(A)の分解図および図2(B)の組み立て図は、電解加工用ノズル1を2部材131,132により構成し、部材132に流路Pとなる溝、および液溜CHとなる溝を形成した例を示している。この例では、電解加工用ノズル1には背面側から電解液LQが供給される。
【0020】
本発明の電解加工用ノズルの他の実施形態を、図3(A)の分解図,図3(B)の組み立て図により説明する。図3(A),(B)に示すように、電解加工用ノズル2は、出射口に向けて厚みが先開きの流路Pを構成する2部材を結合することにより形成される。
【0021】
すなわち、図3(A)に示すように、電解加工用ノズル2は、2部材211,213とを結合(積層)することにより構成されている。また、2部材211,213には、向かい合う面に流路Pの形状をなす溝が出射口OUTに向けて流路を広くするように傾斜を持たせて形成されている。
【0022】
なお、2部材211,213には、液溜を形成するための孔h1,h3が形成されている。また、部材211,213は、保持部材212,222により支持されている。
【0023】
図3(B)に示すように、電解加工用ノズル2の出射口OUTの輪郭は長方形(正方向としてもよい)で、かつ出射口OUTの近傍の流路Pの出射方向に垂直な断面(出射方向に沿った断面)が長方形である。
【0024】
また、流路Pは、その断面の短辺が出射口OUTに近いほど長くなるように構成されている。すなわち、電解加工用ノズル2の出射口OUTの近傍において、流路Pの幅を形づくる両端面が出射口OUTに向かって開いている。
【0025】
なお、図1の挟持材111,113,薄板材112、図2の2部材131,132、図3の2部材211,213として、電解液の種類に応じて、銅,鉄,ステンレス,グラファイト,白金等の導電材を使用することができる。また、 なお、図1の挟持材111,113,薄板材112、図2の2部材131,132、図3の2部材211,213として、電解液の種類に応じて、たとえばポリテトラフルオロエチレンといったフッ素系樹脂を使用することができる。
図1の挟持材111,113,薄板材112、図2の2部材131,132、図3の2部材211,213を金属により構成した場合には、これらを電極として使用することができる。図1の挟持材111,113,薄板材112、図2の2部材131,132、図3の2部材211,213を絶縁体により構成した場合には、電極子を適宜の箇所に設ける必要がある。
【0026】
図1(B)のノズル1、図3(B)のノズル2から出射するフィルム状電解液FLQは、図4(A),(B)に示すように、出射口から遠ざかるにつれて幅狭かつ肉厚となった後、幅広かつ肉薄となるリーフ形状の第1薄状片LF1を形成する。すなわち、フィルム状電解液FLQは、ある箇所(図4(A),(B)では符号Kで示す)に収束する。電解液FLQは、Kを過ぎ、出射口からさらに遠ざかるにつれて幅広かつ肉薄となる、第1薄状片LF1とは面の向きが90°異なるリーフ形状の第1薄状片LF2を形成する。なお、この場合に、電解液LQの速度は、出射されて加工対象Oに到達するまで大きくは変化しないとする。
【0027】
図1(B)のノズル1、図3(B)のノズル2を使用すれば、加工対象Oの姿勢制御が不十分であるような場合に、加工位置を調整することで、フィルム状電解液FLQが加工対象Oに当たる角度を90°回転でき、加工環境が向上する。
【0028】
図5は本発明の電解加工装置の一実施形態を示す説明図である。図5において、電解加工装置5は、ノズル51と、電解液供給源52と、電源53と、加工対象支持回転ジグ54と、加工対象移動機構55と、制御装置56と、電解液槽57とを備えている。
【0029】
ノズル51として、図1または図3に示したノズル1または2が用いられる。電解加工装置5が、電解除去加工しか行わないのであれば、通常は、電解液に金属イオンが含まれない。したがって、ノズル51の電解液に接する部分を金属などの導電性の材料で作り(図1のノズル1の挟持材111,123等参照)、ノズル51に直接通電することができる。
【0030】
電解加工装置5が、電解メッキを行う場合において、ノズル51の電解液に接する金属部分が消耗すること(溶けてしまうこと)もあろうが、ノズル51の電解液に接する金属部分をグラファイトにより構成するか、白金メッキすることで、当該消耗を防止できる。
【0031】
電解液LQに金属イオンを含むものを用いて、電解切削と電解メッキとを両方行う場合には、図6に示すように、電極棒を備えたノズル51を使用することができる。図6に示したノズル51は、非導電性材料(たとえば、プラスチックやセラミックなど)から構成されている。ノズル51は、液溜CHに達するように電極棒EPが挿通されている。
【0032】
図6では、取り込まれた電解液LQは液溜CHに蓄積され、スリット状の出射口OUTからフィルム状電解液FLQとして出射される。また、ノズル51には、液溜CHに達するように電極棒EPが挿通されている。この場合には、切削加工をしたことにより、電極棒EPに、電解液LQに含まれる金属イオンが成膜されたときは、適時、加工時とは逆極性の電圧を、電極棒EPと加工対象Oとの間に加えることにより、電極棒EPのクリーニングを行うことができる。
【0033】
なお、電極棒EPとして、グラファイトや、イオン化傾向が小さい金属(たとえば白金)を使用すれば、電極の消耗を防止ないし低減することができる。
電解液供給源52は、電解液槽57に蓄えられた電解液LQをノズル51に循環供給する。電解液供給源12は、図7に示すように、ポンプ圧PRSSにより電解液LQの出射圧をつくり、ノズル11から電解液LQを出射している。電源53は、フィルム状電解液FLQと導電性の加工対象Oとの間に加工電圧を加える。
【0034】
加工対象支持回転ジグ54は、加工対象Oを支持し加工対象Oをフィルム状電解液FLQの面に交差する軸L(図5では直交軸)を中心に回転させる。加工対象移動機構55は、ノズル51に対し(すなわちフィルム状電解液FLQに対し)加工対象Oを軸Lに沿って相対移動させることができる。制御装置56は、加工電圧および/または送り速度を変化させることができる。電解液槽57には、使用済みの電解液LQが蓄えられる。
【0035】
電解加工装置5では、電解液LQをフィルム状にして加工対象Oに向けて出射させつつ、フィルム状電解液FLQと加工対象Oとの間に電圧を加える。これにより、フィルム状電解液FLQが加工対象Oに接触する線状部分を電解加工することができる。
【0036】
ノズルを距離を隔てて重なるように多数形成する場合には、図8に示すように、一枚の薄状体152と、二枚の支持材151,152とを用いて、複数のノズルを作成することができる。この場合のフィルム状電解液FLQは出射口から出た後に90°回転するので、リーフ形状の第2薄状片LF2は、距離を隔てて重なるように形成される。
【0037】
本発明では、出射口OUTから所定の位置にて加工対象Oの加工を行うことができる。図9に示すように、出射口OUTから出射されたフィルム状電解液FLQ(リーフLF1)は、射出口OUTから遠ざかるにつれて幅狭かつ肉厚となる。図9の例では、ノズルから出射されるフィルム状電解液FLQが角度を90°変化する前に、電解液FLQを加工対象Oに当てて加工を行っている。
図9に示した手法は、加工対象Oの姿勢制御が不十分であるような場合に適用できる。すなわち、加工位置(ノズル12の出射口OUTと、加工対象Oまでの距離)を調整することで、フィルム状電解液FLQが加工対象Oに当たる角度を90°回転でき、加工環境が向上する。
【0038】
本発明の電解加工用ノズルに捩りを加えたさらに他の実施形態を、図10(A)の分解図および図11(B)の組み立て図により説明する。
図10(A),(B)に示すように、本実施形態では電解加工用ノズル3は、流路Pが出射方向を軸とした捩れを持っている。
【0039】
本実施形態の電解加工用ノズル3は、図1(B)に示した電解加工用ノズル1に捩じれを加えて形成することができる。図10(A),(B)において、挟持材311、薄板材312、挟持材313は、図1(A),(B)の挟持材111、薄板材112、挟持材113に対応する。また、液溜CHを形成するための孔h1,h2,h3、出射口OUTは、図1(A),(B)の構成と同じである。
【0040】
図10(A),(B)の電解加工用ノズル3を使用することでも、加工対象Oの姿勢制御が不十分であるような場合に、加工位置を調整することで、フィルム状電解液FLQが加工対象Oに当たる角度を適宜に回転でき、加工環境が向上する。
【符号の説明】
【0041】
1,2 電解加工用ノズル
111 挟持材
112 薄板材
113 挟持材
h1,h2,h3 孔
P 流路
OUT 出射口
【技術分野】
【0001】
本発明は、導電性の加工対象に電解液をフィルム状に出射しつつ、このフィルム状電解液と前記加工対象との間に電圧を加えて前記加工対象を電解加工する技術に関し、具体的には、前記加工対象に出射するフィルム状電解液の面角度を90度変化させること、またはフィルム状電解液の幅と肉厚を変化させることで加工の自由度を高くすることができる電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、マイクロマシーニング、微細加工の各技術分野では、たとえば微細な(たとえば、数から数百ミクロン径の)金属線材を高精度に加工して、微細部品や微細工具を製造する技術が必要とされている。
【0003】
この種の微細部品や微細工具は、電解加工,加熱延伸等により製造することができる。たとえば、本発明者は、上記の微細工具のひとつであるソーワイヤーを製造する技術を既に提案している(特許文献1)。この技術は電解加工にかかるもので、図11に示すように、ノズル91の出射口OUTは、櫛状に配列され、これらのノズルOUTから一直線上に配置され面方向が当該直線に垂直な多数のフィルム状電解液FLQが出射される。そして、金属線材に接触させると同時に、各フィルム状電解液と金属線材との間に電圧を加えることで、金属線材に複数の切り欠き溝(凹部)を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−148879号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
コムのように配列された多数の出射口からフィルム状電解液を出射する従来の電解加工装置では、各ノズルを同時かつ一体に形成することができず、製造効率が極めて悪い。
また、従来の電解加工装置では、フィルム状電解液の幅や厚み自在に変化させることができないため、電解加工技術の応用に限界がある。
【0006】
本発明の目的は、距離を隔てて重なるように形成された複数のフィルム状電解液を出射する電解加工用ノズルを高い効率で製造することである。
本発明の他の目的は、フィルム状電解液の幅や厚みを自在に変化させることができる電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の電解加工用ノズルは、(1)および(2)を要旨とする。
(1) 出射口に至る流路(出射口から出射される直前の流路)が扁平な電解加工用ノズルであって、前記流路の幅が前記出射口に向けて先窄みであることを特徴とする電解加工用ノズル。
この電解加工用ノズルは、典型的には出射口の輪郭が正方向または長方形で、かつ少なくとも出射口近傍の流路の出射方向(通常、出射口に垂直)に沿った断面(出射口に平行な断面)が長方形をなすもので、前記長方形の長辺が出射口に近いほど短く構成される。
【0008】
この電解加工用ノズルは、典型的には出射口の輪郭が長方形または長方形に近い正方向で、かつ少なくとも出射口近傍の流路の出射方向(通常、出射口に垂直)に垂直な断面(出射口に平行な断面)が長方形をなすもので、前記長方形の長辺が出射口に近いほど短く構成される。
(2)
出射口に至る流路断面が長方形の電解加工用ノズルであって、前記流路の厚みが前記出射口に向けて先開きであることを特徴とする電解加工用ノズル。
この電解加工用ノズルは、典型的には出射口の輪郭が長方形または長方形に近い正方向で、かつ少なくとも出射口近傍の流路の出射方向(通常、出射口に垂直)に垂直な断面(出射口に平行な断面)が長方形をなすもので、前記長方形の短辺が出射口に近いほど長く構成される。
【0009】
(1),(2)の電解加工用ノズルノズルは、典型的には、2つ以上の部材を結合することにより形成できる。
たとえば、これらの電解加工用ノズルノズルは、流路形状の切り欠きを有する薄状体と、当該薄状体の両面側に設けた挟持材とを結合することにより形成することができる。上記の薄状体や挟持材は、金属等の導電材、合成樹脂,セラミック等の絶縁材により構成することができる。
また、これらの電解加工用ノズルノズルは、2部材の少なくとも一方に流路形状の溝を形成しておき、2部材を結合することにより形成することもできる。この場合にも、これら2部材は、金属等の導電材、合成樹脂,セラミック等の絶縁材により構成することができる。
薄状体や挟持材、あるいは上記2部材を金属により構成した場合には、これらを電極として使用することができる。電解加工用ノズルノズルを構成する全ての薄状体や挟持材、あるいは上記2部材を絶縁体により構成した場合には、電極子を適宜の箇所に設ける必要がある。
【0010】
本発明の電解加工装置は、(3)を要旨とする。
(3)(1)または(2)に記載の電解加工用ノズルと、
前記電解加工用ノズルに電解液を供給する電解液供給源と、
前記電解加工用ノズルから出射されるフィルム状電解液と導電性加工対象との間に電圧を加える電源と、
を備えたことを特徴とする電解加工装置。
本発明の電解加工方法は、(4)を要旨とする。
【0011】
(4) 電解加工用ノズルからフィルム状電解液を導電性の加工対象に向けて出射するとともに、前記フィルム状電解液と前記加工対象との間に電圧を加えて当該加工対象を加工(除去切削処理または堆積処理)する電解加工方法であって、
前記電解加工用ノズルとして(1)または(2)に記載の電解加工用ノズルを用いて、前記フィルム状電解液を、
前記出射口から遠ざかるにつれて、幅狭かつ肉厚となるリーフ形状(第1薄状片)に形成し、
前記出射口からさらに遠ざかるにつれて、前記リーフ形状とは面の向きが90°異なるリーフ形状(第2薄状片)に形成する、
ことを特徴とする電解加工方法。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、距離を隔てて重なるように配列された複数のフィルム状電解液を出射する電解加工用ノズルを容易に製造することができる。また、フィルム状電解液の幅や厚みを自在に変化させることができる電解加工用ノズル、電解加工装置および電解加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】流路の幅が出射口に向けて先窄み本発明の電解加工用ノズルの実施形態を示す図であり、(A)は分解図,(B)は組み立て図である。
【図2】流路の幅が出射口に向けて先窄み本発明の電解加工用ノズルの他の実施形態を示す図であり、(A)は分解図,(B)は組み立て図である。
【図3】流路の厚みが出射口に向けて先開き本発明の電解加工用ノズルの実施形態を示す図であり、(A)は分解図,(B)は組み立て図である。
【図4】図1および図3で使用したノズルからフィルム状電解液が出射される様子を示す図であり、(A)は正面説明図、(B)は側面説明図である。
【図5】本発明の電解加工装置の具体例を詳細に示す図である。
【図6】図5の電解加工装置に使用されているノズルの説明図である。
【図7】図5の電解加工装置に使用されている電解液供給源の説明図である。
【図8】本発明のノズルを距離を隔てて重なるように多数配置した例を示す図である。
【図9】本発明の電解加工装置において、ノズルから出射されるフィルム状電解液が角度を90°変化させる前に加工を行う例を示す図である。
【図10】捩りを加えた本発明の電解加工用ノズルのさらに他の実施形態を示す図であり、(A)は分解図,(B)は組み立て図である。
【図11】金属線材に複数の切り欠き溝(凹部)を形成するための従来のノズルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の電解加工用ノズルの実施形態を、図1(A)の分解図,図1(B)の組み立て図により説明する。
【0015】
図1(A),(B)に示すように、電解加工用ノズル1は、幅が出射口に向けて先窄みの流路Pとなる切り欠きを有する薄状体(薄板,シート等)と、この薄状体の両面側に設けた挟持材とを結合することにより形成される。
【0016】
すなわち、図1(A)に示すように、電解加工用ノズル1は、挟持材111と、薄板材112と、挟持材113とを結合(積層)することより構成されている。薄板材112は、流路Pとなる形状の先窄の切り欠きを有している(窄んだ端面を符号wで示す)。また、挟持材111,113は、薄板材112の両面側に設けられる。
【0017】
なお、挟持材111、薄板材112、挟持材113には、液溜を形成するための孔h1,h2,h3が形成されている。また、挟持材111、薄板材112、挟持材113は、保持部材112,122により支持されている。
本実施形態では、これらの積層体は、保持部材121,122により保持されている。保持部材121には孔HLが形成されており、この孔HLから電解液LQが電解加工用ノズル1に供給される。
【0018】
図1(B)に示すように、電解加工用ノズル1の出射口OUTの輪郭は長方形(正方向としてもよい)で、かつ出射口OUTの近傍の流路Pの出射方向に垂直な断面(出射口OUTに平行な断面)は長方形である。また、流路Pは、その断面(出射口OUTに至る断面)の長辺が、出射口OUTに近いほど短くなるように構成されている。すなわち、電解加工用ノズル1の出射口OUTの近傍において、流路Pの厚みを形づくる両面が平行であり、流路Pの幅を形づくる両端面が出射口OUTに向かって窄むように形成されている。
【0019】
図2(A)の分解図および図2(B)の組み立て図は、電解加工用ノズル1を2部材131,132により構成し、部材132に流路Pとなる溝、および液溜CHとなる溝を形成した例を示している。この例では、電解加工用ノズル1には背面側から電解液LQが供給される。
【0020】
本発明の電解加工用ノズルの他の実施形態を、図3(A)の分解図,図3(B)の組み立て図により説明する。図3(A),(B)に示すように、電解加工用ノズル2は、出射口に向けて厚みが先開きの流路Pを構成する2部材を結合することにより形成される。
【0021】
すなわち、図3(A)に示すように、電解加工用ノズル2は、2部材211,213とを結合(積層)することにより構成されている。また、2部材211,213には、向かい合う面に流路Pの形状をなす溝が出射口OUTに向けて流路を広くするように傾斜を持たせて形成されている。
【0022】
なお、2部材211,213には、液溜を形成するための孔h1,h3が形成されている。また、部材211,213は、保持部材212,222により支持されている。
【0023】
図3(B)に示すように、電解加工用ノズル2の出射口OUTの輪郭は長方形(正方向としてもよい)で、かつ出射口OUTの近傍の流路Pの出射方向に垂直な断面(出射方向に沿った断面)が長方形である。
【0024】
また、流路Pは、その断面の短辺が出射口OUTに近いほど長くなるように構成されている。すなわち、電解加工用ノズル2の出射口OUTの近傍において、流路Pの幅を形づくる両端面が出射口OUTに向かって開いている。
【0025】
なお、図1の挟持材111,113,薄板材112、図2の2部材131,132、図3の2部材211,213として、電解液の種類に応じて、銅,鉄,ステンレス,グラファイト,白金等の導電材を使用することができる。また、 なお、図1の挟持材111,113,薄板材112、図2の2部材131,132、図3の2部材211,213として、電解液の種類に応じて、たとえばポリテトラフルオロエチレンといったフッ素系樹脂を使用することができる。
図1の挟持材111,113,薄板材112、図2の2部材131,132、図3の2部材211,213を金属により構成した場合には、これらを電極として使用することができる。図1の挟持材111,113,薄板材112、図2の2部材131,132、図3の2部材211,213を絶縁体により構成した場合には、電極子を適宜の箇所に設ける必要がある。
【0026】
図1(B)のノズル1、図3(B)のノズル2から出射するフィルム状電解液FLQは、図4(A),(B)に示すように、出射口から遠ざかるにつれて幅狭かつ肉厚となった後、幅広かつ肉薄となるリーフ形状の第1薄状片LF1を形成する。すなわち、フィルム状電解液FLQは、ある箇所(図4(A),(B)では符号Kで示す)に収束する。電解液FLQは、Kを過ぎ、出射口からさらに遠ざかるにつれて幅広かつ肉薄となる、第1薄状片LF1とは面の向きが90°異なるリーフ形状の第1薄状片LF2を形成する。なお、この場合に、電解液LQの速度は、出射されて加工対象Oに到達するまで大きくは変化しないとする。
【0027】
図1(B)のノズル1、図3(B)のノズル2を使用すれば、加工対象Oの姿勢制御が不十分であるような場合に、加工位置を調整することで、フィルム状電解液FLQが加工対象Oに当たる角度を90°回転でき、加工環境が向上する。
【0028】
図5は本発明の電解加工装置の一実施形態を示す説明図である。図5において、電解加工装置5は、ノズル51と、電解液供給源52と、電源53と、加工対象支持回転ジグ54と、加工対象移動機構55と、制御装置56と、電解液槽57とを備えている。
【0029】
ノズル51として、図1または図3に示したノズル1または2が用いられる。電解加工装置5が、電解除去加工しか行わないのであれば、通常は、電解液に金属イオンが含まれない。したがって、ノズル51の電解液に接する部分を金属などの導電性の材料で作り(図1のノズル1の挟持材111,123等参照)、ノズル51に直接通電することができる。
【0030】
電解加工装置5が、電解メッキを行う場合において、ノズル51の電解液に接する金属部分が消耗すること(溶けてしまうこと)もあろうが、ノズル51の電解液に接する金属部分をグラファイトにより構成するか、白金メッキすることで、当該消耗を防止できる。
【0031】
電解液LQに金属イオンを含むものを用いて、電解切削と電解メッキとを両方行う場合には、図6に示すように、電極棒を備えたノズル51を使用することができる。図6に示したノズル51は、非導電性材料(たとえば、プラスチックやセラミックなど)から構成されている。ノズル51は、液溜CHに達するように電極棒EPが挿通されている。
【0032】
図6では、取り込まれた電解液LQは液溜CHに蓄積され、スリット状の出射口OUTからフィルム状電解液FLQとして出射される。また、ノズル51には、液溜CHに達するように電極棒EPが挿通されている。この場合には、切削加工をしたことにより、電極棒EPに、電解液LQに含まれる金属イオンが成膜されたときは、適時、加工時とは逆極性の電圧を、電極棒EPと加工対象Oとの間に加えることにより、電極棒EPのクリーニングを行うことができる。
【0033】
なお、電極棒EPとして、グラファイトや、イオン化傾向が小さい金属(たとえば白金)を使用すれば、電極の消耗を防止ないし低減することができる。
電解液供給源52は、電解液槽57に蓄えられた電解液LQをノズル51に循環供給する。電解液供給源12は、図7に示すように、ポンプ圧PRSSにより電解液LQの出射圧をつくり、ノズル11から電解液LQを出射している。電源53は、フィルム状電解液FLQと導電性の加工対象Oとの間に加工電圧を加える。
【0034】
加工対象支持回転ジグ54は、加工対象Oを支持し加工対象Oをフィルム状電解液FLQの面に交差する軸L(図5では直交軸)を中心に回転させる。加工対象移動機構55は、ノズル51に対し(すなわちフィルム状電解液FLQに対し)加工対象Oを軸Lに沿って相対移動させることができる。制御装置56は、加工電圧および/または送り速度を変化させることができる。電解液槽57には、使用済みの電解液LQが蓄えられる。
【0035】
電解加工装置5では、電解液LQをフィルム状にして加工対象Oに向けて出射させつつ、フィルム状電解液FLQと加工対象Oとの間に電圧を加える。これにより、フィルム状電解液FLQが加工対象Oに接触する線状部分を電解加工することができる。
【0036】
ノズルを距離を隔てて重なるように多数形成する場合には、図8に示すように、一枚の薄状体152と、二枚の支持材151,152とを用いて、複数のノズルを作成することができる。この場合のフィルム状電解液FLQは出射口から出た後に90°回転するので、リーフ形状の第2薄状片LF2は、距離を隔てて重なるように形成される。
【0037】
本発明では、出射口OUTから所定の位置にて加工対象Oの加工を行うことができる。図9に示すように、出射口OUTから出射されたフィルム状電解液FLQ(リーフLF1)は、射出口OUTから遠ざかるにつれて幅狭かつ肉厚となる。図9の例では、ノズルから出射されるフィルム状電解液FLQが角度を90°変化する前に、電解液FLQを加工対象Oに当てて加工を行っている。
図9に示した手法は、加工対象Oの姿勢制御が不十分であるような場合に適用できる。すなわち、加工位置(ノズル12の出射口OUTと、加工対象Oまでの距離)を調整することで、フィルム状電解液FLQが加工対象Oに当たる角度を90°回転でき、加工環境が向上する。
【0038】
本発明の電解加工用ノズルに捩りを加えたさらに他の実施形態を、図10(A)の分解図および図11(B)の組み立て図により説明する。
図10(A),(B)に示すように、本実施形態では電解加工用ノズル3は、流路Pが出射方向を軸とした捩れを持っている。
【0039】
本実施形態の電解加工用ノズル3は、図1(B)に示した電解加工用ノズル1に捩じれを加えて形成することができる。図10(A),(B)において、挟持材311、薄板材312、挟持材313は、図1(A),(B)の挟持材111、薄板材112、挟持材113に対応する。また、液溜CHを形成するための孔h1,h2,h3、出射口OUTは、図1(A),(B)の構成と同じである。
【0040】
図10(A),(B)の電解加工用ノズル3を使用することでも、加工対象Oの姿勢制御が不十分であるような場合に、加工位置を調整することで、フィルム状電解液FLQが加工対象Oに当たる角度を適宜に回転でき、加工環境が向上する。
【符号の説明】
【0041】
1,2 電解加工用ノズル
111 挟持材
112 薄板材
113 挟持材
h1,h2,h3 孔
P 流路
OUT 出射口
【特許請求の範囲】
【請求項1】
出射口に至る流路断面が長方形の電解加工用ノズルであって、前記流路の幅が前記出射口に向けて先窄みであることを特徴とする電解加工用ノズル。
【請求項2】
出射口に至る流路断面が長方形の電解加工用ノズルであって、前記流路の厚みが前記出射口に向けて先開きであることを特徴とする電解加工用ノズル。
【請求項3】
請求項1または2に記載の電解加工用ノズルと、
前記電解加工用ノズルに電解液を供給する電解液供給源と、
前記電解加工用ノズルから出射されるフィルム状電解液と導電性加工対象との間に電圧を加える電源と、
を備えたことを特徴とする電解加工装置。
【請求項4】
電解加工用ノズルからフィルム状電解液を導電性の加工対象に向けて出射するとともに、前記フィルム状電解液と前記加工対象との間に電圧を加えて当該加工対象を加工する電解加工方法であって、
前記電解加工用ノズルとして請求項1または2に記載の電解加工用ノズルを用いて、前記フィルム状電解液を、
前記出射口から遠ざかるにつれて、幅狭かつ肉厚となるリーフ形状(第1薄状片)に形成し、
前記出射口からさらに遠ざかるにつれて、前記リーフ形状とは面の向きが90°異なるリーフ形状(第2薄状片)に形成する、
ことを特徴とする電解加工方法。
【請求項1】
出射口に至る流路断面が長方形の電解加工用ノズルであって、前記流路の幅が前記出射口に向けて先窄みであることを特徴とする電解加工用ノズル。
【請求項2】
出射口に至る流路断面が長方形の電解加工用ノズルであって、前記流路の厚みが前記出射口に向けて先開きであることを特徴とする電解加工用ノズル。
【請求項3】
請求項1または2に記載の電解加工用ノズルと、
前記電解加工用ノズルに電解液を供給する電解液供給源と、
前記電解加工用ノズルから出射されるフィルム状電解液と導電性加工対象との間に電圧を加える電源と、
を備えたことを特徴とする電解加工装置。
【請求項4】
電解加工用ノズルからフィルム状電解液を導電性の加工対象に向けて出射するとともに、前記フィルム状電解液と前記加工対象との間に電圧を加えて当該加工対象を加工する電解加工方法であって、
前記電解加工用ノズルとして請求項1または2に記載の電解加工用ノズルを用いて、前記フィルム状電解液を、
前記出射口から遠ざかるにつれて、幅狭かつ肉厚となるリーフ形状(第1薄状片)に形成し、
前記出射口からさらに遠ざかるにつれて、前記リーフ形状とは面の向きが90°異なるリーフ形状(第2薄状片)に形成する、
ことを特徴とする電解加工方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2011−189443(P2011−189443A)
【公開日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−56816(P2010−56816)
【出願日】平成22年3月13日(2010.3.13)
【出願人】(801000072)農工大ティー・エル・オー株式会社 (83)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年3月13日(2010.3.13)
【出願人】(801000072)農工大ティー・エル・オー株式会社 (83)
【Fターム(参考)】
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