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技術 リムーバブル電極

出願人 理化学研究所
発明者 大森整
出願日 2000年3月9日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 2000-065048
公開日 2001年9月18日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2001-252869
状態 特許登録済
技術分野 研削機械のドレッシング及び付属装置 放電加工、電解加工、複合加工
主要キーワード 電解研削 導電性液 鏡面研削 電極支持部材 電気鍍金 導電性箔 サンドペーパ 電解溶出
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

陰電極表面に堆積物堆積しても、短時間に電極表面を清浄化でき、かつ繰り返し使用しても電極形状が変化せず、これにより、ELID研削を安定に長時間無人運転することを可能にする電解ドレッシング研削用電極を提供する。

解決手段

導電性砥石の加工面と隙間を隔てて対向し、その間に導電性液を流しながら電圧印加して、砥石電解によりドレッシングしながらワークを研削する電解ドレッシング研削用の電極であって、砥石の加工面から一定の間隔を隔てた対向面12aを有する電極支持部材12と、この電極支持部材の対向面に沿って着脱可能に取付けられた導電性箔14と、導電性箔に接触して電圧を印加する導電性端子16とからなる。

概要

背景

近年の科学技術の発展に伴って、超精密加工への要求は飛躍的に高度化しつつあり、この要求を満たす鏡面研削手段として、電解インプロセスドレッシング研削法(Electrolytic In-process Dressing:ELID研削法)が本願出願人等により開発され、発表されている(理研シンポジウム「鏡面研削の最新技術動向」、平成3年3月5日開催)。

このELID研削法は、図3に模式的に示すように、従来の電解研削における電極に代えて導電性砥石1を用い、かつこの砥石と隙間(ギャップ)を隔てて対向する電極2を設け、砥石と電極との間に導電性液3を流しながら砥石1と電極2との間に電圧印加し、砥石を電解によりドレッシングしながら、砥石によりワークを研削するものである。すなわち、メタルボンド砥石1を陽極砥石表面にギャップを隔てて対設された電極2を陰極とし、研削作業と同時に砥石の電解ドレッシングを行うことにより、研削性能を維持・安定させることのできる研削法である。なお、この図において、4はワーク(被研削材)、5はELID電源、6は給電体、7は導電性液のノズルである。

このELID研削法では砥粒を細かくしても電解ドレッシングにより砥粒の目立てにより砥石の目詰まりが生じないので、砥粒を細かくすることにより鏡面のような極めて優れた加工面を研削加工により得ることができる。従って、ELID研削法は、高能率研削から鏡面研削に至るまで砥石の切れ味を維持でき、かつ従来技術では不可能であった高精度な表面を短時間に創成できる手段として、種々の研削加工への適用が期待されている。

概要

陰電極表面に堆積物堆積しても、短時間に電極表面を清浄化でき、かつ繰り返し使用しても電極形状が変化せず、これにより、ELID研削を安定に長時間無人運転することを可能にする電解ドレッシング研削用電極を提供する。

導電性砥石の加工面と隙間を隔てて対向し、その間に導電性液を流しながら電圧を印加して、砥石を電解によりドレッシングしながらワークを研削する電解ドレッシング研削用の電極であって、砥石の加工面から一定の間隔を隔てた対向面12aを有する電極支持部材12と、この電極支持部材の対向面に沿って着脱可能に取付けられた導電性箔14と、導電性箔に接触して電圧を印加する導電性端子16とからなる。

目的

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、陰電極表面に堆積物が堆積しても、短時間に電極表面を清浄化でき、かつ繰り返し使用しても電極形状が変化せず、これにより、ELID研削を安定に長時間無人運転することを可能にする電解ドレッシング研削用電極を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

導電性砥石の加工面と隙間を隔てて対向し、その間に導電性液を流しながら電圧印加して、砥石電解によりドレッシングしながらワークを研削する電解ドレッシング研削用電極であって、砥石の加工面から一定の間隔を隔てた対向面(12a)を有する電極支持部材(12)と、該電極支持部材の対向面に沿って着脱可能に取付けられた導電性箔(14)と、該導電性箔に接触して電圧を印加する導電性端子(16)とからなる、ことを特徴とするリムーバブル電極。

請求項2

前記導電性箔(14)は、前記対向面(12a)に単層又は積層して貼り付けられている、ことを特徴とする請求項1に記載のリムーバブル電極。

請求項3

前記導電性箔(14)はテープ状に形成され、前記対向面(12a)に沿って間欠的又は連続的に移動する、ことを特徴とする請求項1に記載のリムーバブル電極。

請求項4

前記電極支持部材(12)は、絶縁材料からなり、かつ導電性箔を前記対向面(12a)に沿って移動可能に案内する案内溝(13)を有する、ことを特徴とする請求項3に記載のリムーバブル電極。

技術分野

0001

本発明は、電解ドレッシング研削用電極に係わり、更に詳しくは、電極面を短時間で交換可能なリムーバブル電極に関する。

背景技術

0002

近年の科学技術の発展に伴って、超精密加工への要求は飛躍的に高度化しつつあり、この要求を満たす鏡面研削手段として、電解インプロセスドレッシング研削法(Electrolytic In-process Dressing:ELID研削法)が本願出願人等により開発され、発表されている(理研シンポジウム「鏡面研削の最新技術動向」、平成3年3月5日開催)。

0003

このELID研削法は、図3に模式的に示すように、従来の電解研削における電極に代えて導電性砥石1を用い、かつこの砥石と隙間(ギャップ)を隔てて対向する電極2を設け、砥石と電極との間に導電性液3を流しながら砥石1と電極2との間に電圧印加し、砥石を電解によりドレッシングしながら、砥石によりワークを研削するものである。すなわち、メタルボンド砥石1を陽極砥石表面にギャップを隔てて対設された電極2を陰極とし、研削作業と同時に砥石の電解ドレッシングを行うことにより、研削性能を維持・安定させることのできる研削法である。なお、この図において、4はワーク(被研削材)、5はELID電源、6は給電体、7は導電性液のノズルである。

0004

このELID研削法では砥粒を細かくしても電解ドレッシングにより砥粒の目立てにより砥石の目詰まりが生じないので、砥粒を細かくすることにより鏡面のような極めて優れた加工面を研削加工により得ることができる。従って、ELID研削法は、高能率研削から鏡面研削に至るまで砥石の切れ味を維持でき、かつ従来技術では不可能であった高精度な表面を短時間に創成できる手段として、種々の研削加工への適用が期待されている。

発明が解決しようとする課題

0005

上述したELID研削において、陽極であるメタルボンド砥石1に対設された陰極2の表面には、砥石結合材電解溶出という陽極反応とは逆に、電気鍍金メッキ)の原理に基づき、砥石結合材の金属成分が堆積する。

0006

この陰電極表面の堆積物は、原理的には純金属に近い組成のため、導電性が失われることはないが、長時間に亘るELID研削加工によって、(1)この堆積物により陰極と砥石間のギャップが埋まり、表面が凸凹になって砥石の電解ドレッシングが不安定になったり、(2)十分な研削液を安定して供給ができなくなる問題点があった。そのため、従来は、数日(1〜7日程度)毎に、装置を停止し、電極の砥石からの間隔を広げ、或いは電極を装置から取り外し、その表面に付着する堆積物をサンドペーパ等で除去していた。しかし、その結果、(3)装置のメンテナンス時間が長くなり、連続操業が制限され稼働率が低下する問題点があった。また、(4)このメンテナンスを繰り返すと、電極表面の形状が変化し、電極全体を交換する必要が生じ、その結果、電極の交換や装置全体再調整に時間がかかり、稼働率が更に悪化する問題があった。そのため、連続無人運転時にELID研削効果が持続できず、完全自動化に際して克服すべき課題と認められてきた。

0007

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、陰電極表面に堆積物が堆積しても、短時間に電極表面を清浄化でき、かつ繰り返し使用しても電極形状が変化せず、これにより、ELID研削を安定に長時間無人運転することを可能にする電解ドレッシング研削用電極を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明によれば、導電性砥石の加工面と隙間を隔てて対向し、その間に導電性液を流しながら電圧を印加して、砥石を電解によりドレッシングしながらワークを研削する電解ドレッシング研削用の電極であって、砥石の加工面から一定の間隔を隔てた対向面(12a)を有する電極支持部材(12)と、該電極支持部材の対向面に沿って着脱可能に取付けられた導電性箔(14)と、該導電性箔に接触して電圧を印加する導電性端子(16)とからなる、ことを特徴とするリムーバブル電極が提供される。

0009

上記本発明の構成によれば、電極支持部材(12)に対向面(12a)が設けられているので、この対向面に沿って導電性箔(14)を取り付けるだけで、導電性箔を導電性砥石の加工面から隙間を隔てて対向させることができる。従ってこの状態で導電性端子(16)を介して導電性箔に電圧を印加し、導電性砥石との間に導電性液を流して砥石を電解によりドレッシングしながらワークを研削する電解ドレッシング研削(ELID研削)を行うことができる。

0010

また、導電性箔(14)は電極支持部材の対向面に着脱可能に取付けられているので、電極表面に堆積物が堆積しても、導電性箔を交換するだけで、短時間に電極表面を清浄化できる。また、導電性箔の交換を繰り返しても電極形状が変化しないので、ELID研削を安定に長時間無人運転することが可能となる。

0011

本発明の好ましい実施形態によれば、前記導電性箔(14)は、前記対向面(12a)に単層又は積層して貼り付けられている。

0012

単層の場合には、導電性箔(14)を電極支持部材(12)から剥がして、別の新しい導電性箔を単に貼りつけるだけで、導電性箔を交換し、電極表面を清浄化できる。また、多層の場合には、堆積物が堆積した表面の導電性箔を剥がすだけで、その下の導電性箔が導電性砥石の加工面から隙間を隔てて対向し、ELID研削を行うことができる。

0013

前記導電性箔(14)をテープ状に形成し、前記対向面(12a)に沿って間欠的又は連続的に移動することが好ましい。

0014

この構成により、導電性箔の堆積物が堆積した部分を、間欠的又は連続的に堆積物が堆積しない新しい部分に交換することができ、ELID研削を安定に長時間無人運転することができる。

0015

更に、前記電極支持部材(12)は、絶縁材料からなり、かつ導電性箔を前記対向面(12a)に沿って移動可能に案内する案内溝(13)を有するのがよい。

0016

この構成により、案内溝(13)により導電性箔(14)を、導電性砥石の加工面から一定の隙間を隔てて対向させながら堆積物が堆積した部分を新しい部分に交換することができる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

0018

図1は、本発明によるストレート砥石用のリムーバブル電極の構造図である。この図において、(A)は第1実施形態、(B)は第2実施形態、(C)は第3実施形態、(D)は第4実施形態を示している。なお、図1の各図において、本発明のリムーバブル電極10は、導電性砥石1(この例ではストレート砥石)の加工面1aと隙間を隔てて対向し、その間に導電性液を流しながら電圧を印加して、砥石1を電解によりドレッシングしながらワークを研削する電解ドレッシング研削用の電極であり、この点においては、図3に示した従来の電極2と同一の機能を有している。

0019

図1(A)の第1実施形態において、本発明のリムーバブル電極10は、電極支持部材12、導電性箔14及び導電性端子16を備える。

0020

電極支持部材12は、ストレート砥石1の加工面1aから一定の間隔を隔てた対向面12aを有している。この一定の間隔は、例えば0.1mm〜0.3mm程度である。また、電極支持部材12は、好ましくは絶縁材料(例えばプラスチック)で構成する。

0021

導電性箔14は、電極支持部材12の対向面12aに沿って着脱可能に取付けられる。この導電性箔14は、例えば銅、黄銅アルミニウム、金、ステンレス等の箔である。導電性箔14の厚さは任意であるが、例えば10μm〜50μm程度であるのがよい。

0022

導電性端子16は、導電性箔14に接触するように、この例では電極支持部材12にネジ等で固定されている。この導電性端子16は、図示しない電源により負(マイナス)の電圧を印加される。なお、この例では、導電性端子16を上下に1対設け、それぞれに同一電圧を印加してその間の電圧を均等化しているが、導電性端子16をいずれか一方にしてもよい。

0023

またこの図と相違し、例えば、導電性端子を電極支持部材12を貫通させて導電性箔14に接触させてもよい。また、電極支持部材12の一部又は全部を導電性材料で構成し、その一部を導電性箔14に接触させて導電性端子を省略してもよい。

0024

また、図1(A)の第1実施形態では、単層の導電性箔14が電極支持部材12の対向面12aに着脱可能な接着剤を用いて貼り付けられている。

0025

上述した本発明の構成によれば、電極支持部材12に対向面12aが設けられているので、この対向面12aに沿って導電性箔14を貼り付けるだけで、導電性箔14を導電性砥石の加工面1aから適当な隙間(例えば0.1mm〜0.3mm程度)を隔てて対向させることができる。従ってこの状態で導電性端子16を介して導電性箔14に電圧を印加し、導電性砥石1との間に導電性液を流して砥石を電解によりドレッシングしながらワークを砥石で研削することができる。

0026

また、電極支持部材12の対向面12aに単層の導電性箔14が接着剤で着脱可能に取付けられているので、電極表面に堆積物が堆積しても、導電性箔14を電極支持部材12から剥がして、別の新しい導電性箔14を単に貼りつけるだけで、導電性箔の交換ができ、短時間に電極表面を清浄化できる。また、導電性箔14の交換を繰り返しても電極形状が変化しないので、ELID研削を安定に長時間無人運転することが可能となる。

0027

図1(B)の第2実施形態では、電極支持部材12を薄肉(例えば2〜5mm)の金属板で構成し、その内面(対向面12a)に、単層の導電性箔14を接着剤で着脱可能に取付けている。また、この例では、砥石1を砥石カバー17で囲み、その内側に電極支持部材12をボルト等で着脱可能に取り付けている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。

0028

この構成により、第1実施形態と同様に、導電性箔14を導電性砥石の加工面1aから適当な隙間(例えば0.1mm〜0.3mm程度)を隔てて対向させて、砥石を電解によりドレッシングしながらワークを研削することができる。

0029

また、砥石カバー17の内側に電極支持部材12が着脱可能に取り付けられているので、電極支持部材12をカバーから外して、導電性箔14を別の新しい導電性箔14に貼り代えるだけで、導電性箔の交換が容易にできる。

0030

図1(C)の第3実施形態では、電極支持部材12の対向面12aに、導電性箔14が積層して貼り付けられている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。

0031

この構成により、ELID研削により堆積物が堆積した表面の導電性箔14を剥がすだけで、その下の導電性箔14が導電性砥石1の加工面1aから隙間を隔てて対向し、ELID研削を継続して行うことができる。なお、この場合、厚い導電性箔(例えば30〜50μm)を用いると、加工面1aから隙間がわずかに変化するが、ELID研削への影響はわずかであり、そのままの条件で、或いはELID電源の電圧等を自動制御することにより、ELID研削を安定に長時間無人運転することができる。

0032

図1(D)の第4実施形態では、導電性箔14はテープ状に形成されている。また、電極支持部材12は、絶縁材料(例えばプラスチック)で構成され、1対のリール15の間で間欠的又は連続的に移動するようになっている。更に、電極支持部材12は、テープ状の導電性箔14を対向面12aに沿って移動可能に案内する案内溝13を有している。この案内溝13は、例えばテープ状導電性箔14の幅方向両端を対向面12aに沿って案内する円弧状の溝からなる。その他の構成は、第1実施形態と同様である。

0033

上述した構成により、案内溝13により導電性箔14を、導電性砥石の加工面から一定の隙間を隔てて対向させながら間欠的又は連続的に移動させ、導電性箔14の堆積物が堆積した部分を、間欠的又は連続的に新しい部分に交換することができ、ELID研削を安定に長時間無人運転することができる。

0034

図2は、本発明によるカップ型砥石用のリムーバブル電極の構造図である。この図において、(A)は第5実施形態、(B)は第6実施形態、(C)は第7実施形態を示している。なお、図2の各図において、本発明のリムーバブル電極10は、導電性砥石1(この例ではカップ型砥石)の加工面1aと隙間を隔てて対向し、その間に導電性液を流しながら電圧を印加して、砥石1を電解によりドレッシングしながらワークを研削する電解ドレッシング研削用の電極であり、この点においては、図3に示した従来の電極2と同一の機能を有している。

0035

図2(A)の第5実施形態において、本発明のリムーバブル電極10は、電極支持部材12、導電性箔14及び導電性端子16を備える。

0036

電極支持部材12は、ストレート砥石1の加工面1aから一定の間隔を隔てた対向面12aを有している。この一定の間隔は、例えば0.1mm〜0.3mm程度である。また、電極支持部材12は、好ましくは絶縁材料(例えばプラスチック)で構成する。

0037

導電性箔14は、電極支持部材12の対向面12aに沿って着脱可能に取付けられる。この導電性箔14は、例えば銅、黄銅、アルミニウム、金、ステンレス等の箔である。導電性箔14の厚さは任意であるが、例えば10μm〜50μm程度であるのがよい。

0038

導電性端子16は、導電性箔14に接触するように、この例では電極支持部材12にネジ等で固定されている。この導電性端子16は、図示しない電源により負(マイナス)の電圧を印加される。なお、この例では、導電性端子16を上下に1対設け、それぞれに同一電圧を印加してその間の電圧を均等化しているが、導電性端子16をいずれか一方にしてもよい。

0039

またこの図と相違し、例えば、導電性端子を電極支持部材12を貫通させて導電性箔14に接触させてもよい。また、電極支持部材12の一部又は全部を導電性金属で構成し、その一部を導電性箔14に接触させて導電性端子を省略してもよい。

0040

また、図2(A)の第5実施形態では、単層の導電性箔14が電極支持部材12の対向面12aに着脱可能な接着剤を用いて貼り付けられている。

0041

上述した本発明の構成によれば、電極支持部材12に対向面12aが設けられているので、この対向面12aに沿って導電性箔14を貼り付けるだけで、導電性箔14を導電性砥石の加工面1aから適当な隙間(例えば0.1mm〜0.3mm程度)を隔てて対向させることができる。従ってこの状態で導電性端子16を介して導電性箔14に電圧を印加し、導電性砥石1との間に導電性液を流して砥石を電解によりドレッシングしながらワークを砥石で研削することができる。

0042

また、電極支持部材12の対向面12aに単層の導電性箔14が接着剤で着脱可能に取付けられているので、電極表面に堆積物が堆積しても、導電性箔14を電極支持部材12から剥がして、別の新しい導電性箔14を単に貼りつけるだけで、導電性箔の交換ができ、短時間に電極表面を清浄化できる。また、導電性箔14の交換を繰り返しても電極形状が変化しないので、ELID研削を安定に長時間無人運転することが可能となる。

0043

図2(B)の第6実施形態では、電極支持部材12の対向面12aに、導電性箔14が積層して貼り付けられている。その他の構成は、第5実施形態と同様である。

0044

この構成により、ELID研削により堆積物が堆積した表面の導電性箔14を剥がすだけで、その下の導電性箔14が導電性砥石1の加工面1aから隙間を隔てて対向し、ELID研削を継続して行うことができる。なお、この場合、厚い導電性箔(例えば30〜50μm)を用いると、加工面1aから隙間がわずかに変化するが、ELID研削への影響はわずかであり、そのままの条件で、或いはELID電源の電圧等を自動制御することにより、ELID研削を安定に長時間無人運転することができる。

0045

図2(C)の第7実施形態では、導電性箔14はテープ状に形成されている。また、電極支持部材12は、絶縁材料(例えばプラスチック)で構成され、1対のリール15の間で間欠的又は連続的に移動するようになっている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。

0046

上述した構成により、1対のリール15の間で導電性箔14を、導電性砥石1の加工面1aから一定の隙間を隔てて対向させながら間欠的又は連続的に移動させ、導電性箔14の堆積物が堆積した部分を、間欠的又は連続的に新しい部分に交換することができ、ELID研削を安定に長時間無人運転することができる。

0047

なお、本発明は上述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば、本発明のリムーバブル電極は、図3に例示した電解ドレッシング研削用に限定されず、電解ドレッシング研削用のあらゆる電極に適用することができる。

発明の効果

0048

上述したように、本発明のリムーバブル電極は、陰電極表面に堆積物が堆積しても、短時間に電極表面を清浄化でき、かつ繰り返し使用しても電極形状が変化せず、これにより、ELID研削を安定に長時間無人運転することを可能にする、等の優れた効果を有する。

図面の簡単な説明

0049

図1本発明によるストレート砥石用のリムーバブル電極の構造図である。
図2本発明によるカップ型砥石用のリムーバブル電極の構造図である。
図3ELID研削装置の模式図である。

--

0050

1導電性砥石、2電極、3導電性液(研削液)、
4 ワーク(被研削材)、5 ELID電源、6給電体、7ノズル、10リムーバブル電極、12電極支持部材、12a 対向面、13案内溝、14導電性箔、15 リール、16 導電性端子

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