JPH0583329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被加工物が、その表面上を動く電極
と共働するよう当該被加工物の長手方向軸を中心
に回転可能に支持機構上に載置され、前記の電極
と被加工物との間の間〓に誘電体流体を導く管が
設けられており、前記電極により、該電極から被
加工物のロール状表面への放電を生じさせて表面
状態を所望の形状に変えるよう構成されている、
被加工物表面を加工する放電加工装置に関する。

（従来技術） 仕上製品の表面の肌理（きめ）を出すために薄
板鋼や帯鋼を冷間圧延するつやだしあるいはつや
消し仕上ロールを使用することが、鉄鋼産業では
ここしばらく慣用手段として行われている。この
ような慣用手段を開示し、この種の仕上げを行な
う方法を教えている特許の１つが『冷間圧延薄
板』と題して1973年８月28日に発行されたビルズ
その他の米国特許第3754873号である。このビル
ズ他の米国特許では、薄板や帯鋼の表面のつや出
しや肌理出しを行なうために、薄板や帯鋼を加工
するロールが肌理出しされている。ロールの肌理
出しは一般に放電加工法によつて行なわれる。こ
の米国特許第3754873号の発行以来、鉄鋼冷間圧
延ロールの放電加工に関する一連の特許が出され
たのであるが、それには次のような米国特許があ
る。以下それらを特許番号、発明者、発明の名
称、発行日の順に列挙する。

3796851（パフ・ジユニア） 円筒型作成装置（1974年３月12日） 3800117（アンダーソン） 仕上げロールのEDM装置（1974年３月26日） Re.28027（ビルズ他） 冷間圧延加工ロール（1974年６月４日） 3878353（アンダーソン） ロール仕上げ方法（1975年４月15日） 3890481（バツク） 回転ダイス製造のための電気腐触加工方法
（1975年６月17日） 3941970（グロウ） 供給ロールとその表面に粗い肌理を与える方法
（1976年３月２日） 3962557（バツク） EDM加工における消費金属の分離（1976年６
月８日） Re.29399（イノウエ） 間隙電気加工方法（特に電気腐触）におけるサ
ーボ系（1977年９月13日） 4219718（サトー他） 円筒加工の放電加工の方法と装置（1980年８月
26日） 4221952（サトー他） 放電加工方法（1980年９月９日） 4233485（サトー他） 円筒加工の放電加工方法（1980年11月11日） 4242557（サトー他） 円筒加工の放電加工装置（1980年12月30日） 4287403（サトー他） 放電加工機における間隙調整の方法と装置
（1981年９月１日） 上記米国特許のうち、第3800117号と第3878353
号の２つは本願発明者の名前で発行されていると
いうことを記しておく。これら米国特許には、放
電電極に対向し誘電体流体槽に部分的に沈められ
たロールが加工されるということが開示されてい
る。他の先行技術特許は、さまざまな電極構造お
よび放電加工機のさまざまな制御回路を教示して
いる。また、上に列記した米国特許の多くは、必
ずしも冷間圧延ロールの製造方法を目的としてい
るわけではなく、事実、放電加工装置とその装置
のための制御装置との一般的な慣行手段を示して
いる。

本発明は、特に、薄板と帯鋼の製造に用いられ
るロールの放電加工、および、特にそうしたロー
ルの肌理出しあるいはつや出し装置を目的として
いる。しかしながら本発明は、焼きもどし圧延機
の加工ロールのような長軸、クランク軸のような
短軸、シリンダ穴のような摩擦表面、そして機械
側面のような平面の肌理出しにも応用できる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来技術の装置と方法は、都合よくかつ有用な
ものであるが、いくつかの欠点を持つている。例
えば、ロール、特に曲面を持つたロールの表面に
与えられる肌理出しや模様の均一性の制御が困難
である。また放電パルスの強度、期間、そして位
置の制御による加工操作自体の制御も困難であ
る。本発明の目的は、表面、特に単純な曲面ある
いは複合曲面形を持つ表面への放電を制御する能
力を高めた装置を提供することである。

（問題を解決するための手段） 本発明によればこの課題は、導電性材および非
導電性材からなるほぼ円筒形のデイスクを交互に
複数個配設して同軸の１つの円筒面を成す円筒を
形成する複合積層体を含む電極と、前記複合積層
体の軸を中心に回転可能に前記電極を支持する電
極取付用組立体が設けられており、 該取付用組立体は、前記円筒面を被加工物表面
に対してほぼ平行に維持するように、被加工物の
軸とほぼ平行に円筒を成す前記複合積層体の軸を
配置する組立体台座を含み、前記の電極と被加工
物との間の所定の間〓を保持する組立体基盤が配
置されており、前記の間〓は、被加工物の長手方
向軸と複合積層体の軸とに対しほぼ垂直でかつ前
記の両方の軸を結ぶ線上に位置しており、前記導
電性デイスクに放電のための電流を供給し該デイ
スクへの電流を制御する電力源と、前記の複合積
層体から成る電極を回転させるためのモータと、
前記の複合積層体から成る電極を被加工物の軸に
沿つて平行に移動させる機構とが設けられている
ことにより解決される。簡単に言えば、本発明
は、誘電体流体槽の長さ方向の軸を中心として回
転できるように装着されているような種類のロー
ルの表面を放電加工する装置を含む。ロールは、
ロール表面上を動く電極と協働するように配置さ
れており、電極はロールに放電を与えてロール表
面の状態を変化させる。電極は円筒形をしてお
り、円筒形電極を形成するための複合積層として
導電性、非導電性材料を交互に配置した一連のウ
エハあるいはデイスクによつて構成されている。
電流は導電性デイスクを介して流される。導電性
デイスクはそれらの外側表面に溝模様をもつてお
り、デイスクが定める円筒軸を中心として回転で
きるように載置されている。円筒表面は、加工さ
れるロール形状表面に対向して配置される。円筒
電極が回転させられると、ロールと円筒との間の
間隙に向けられた誘電体流体は円筒の溝内に流
れ、溝はロール表面からの流体の運動を生じて電
極によつて加工されているロールの表面を洗い流
す。回転デイスク円筒は、また、ロール表面上を
横断方向に移動可能に載置され、ロールがその長
さ方向の軸を中心として回転するときにロールの
全表面に曝されるようになつている。円筒電極た
めの載置構造は、３次の制御自由度を備える。形
成されるロール表面に対する電極表面の方向づけ
を制御するための制御回路が設けられ、また、円
筒電極の導電性デイスクの電気パルス放電を制御
するための制御回路も設けられる。

（発明の目的） 本発明の目的は、従つて、改良された放電加工
装置を提供することである。

本発明の別の目的は、複数個の導電性および非
導電性デイスクが交互に配置されて円筒形放電電
極を形成する特別な放電電極組立体を含む、改良
された放電加工装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、複数個の導電性お
よび非導電性デイスクが交互に配置された放電電
極であつて、電極が加工表面と対向して回転して
いるとき、加工されつつある表面領域から流体を
あふれ流すための溝をそれらデイスクの外表面に
は設けた放電電極を提供することである。

本発明のもう一つ別の目的は、一連の導電性お
よび非導電性デイスクが交互に配置されて前者が
後者に関連づけられるとともに前者が後者に隔離
されて形成された円筒形放電電極からの放電を制
御する制御機構を具備する、改良された放電加工
装置を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、加工されつつある
被加工物あるいはロールに対向する放電電極をも
ち、該電極は円筒形をしていて、該電極が被加工
物表面を横断する時、該電極を被加工物の全表面
上で該被加工物と正しい対向関係に保つように制
御するようにした放電装置を提供することであ
る。本発明は、概略円筒形の長い軸、概略円筒形
の短い軸、概略円筒形の開口、および平面あるい
は僅かに曲がつた表面に応用することができる。

本発明のさらに別の目的は、放電加工操作の制
御性を高めた、改良、簡素化された放電加工装置
を提供することである。

本発明のこれらの目的、利点、そして特徴は後
述の詳細な説明において明らかになる。

（実施例） 以下の説明は、特に放電加工装置に関連する放
電電極の特定の構造およびその電極の載置手段、
ならびに該電極からの放電を制御する手段に注目
して行なわれる。組立体の残部については、それ
らの機器は入手可能であり、上記した先行技術文
献の多くにおいて教示されているので、当業者に
は自明であろう。

第１図と第２図は、本発明の全装置を示す概略
図である。装置は槽あるいはタンク１０を含んで
おり、該タンクには当業者に知られているように
誘電体流体が用意されている。ロール１４が適当
な支持機構１２上に回転可能に装着されており、
該ロール１４は肌理出しされるべき整形表面１６
を備えている。ロール１４は支持機構１２上に跨
がるジヤーナル１８を含んでおり、該ジヤーナル
１８は、加工動作期間、例えばモータ１７によつ
て駆動されるベルト駆動装置１９のような駆動装
置に軸１５を介して接続され、ロール１４に関連
づけられた長さ方向の軸２０を中心として所望の
方向に所望の速度で該ロール１４を回転させる。
ロール１４はタンク１０の僅か上方で支持されて
いるのであるが、少なくとも軸２０を中心として
ロール１４が回転している間、該ロール１４の少
なくとも一部分はタンク１０の流体１１内に浸さ
れている。

電極２２がロール１４に対向して配置され、管
２３からの誘電体流体２１を介して電流が電極２
２から放電される。該電流はロール１４の表面１
６に導かれ、該表面１６を所望の艶なしあるいは
艶出し模様で効果的に加工整形する。電極２２
は、３次の制御自由度を有する載置台あるいは組
立体２４，２４Ａ，８１に物理的に装着されてい
る。電極２２は表面１６へ向かい、またそれから
離れる方向（Ａ方向）に移動でき、またロール１
４の軸２０に平行な方向（Ｂ方向）に移動でき
る。それはまた、例えば電極２２に関連づけられ
た中心点２６のような点を中心として（Ｃ方向
に）旋回可能である。中心点２６は、ほぼ円筒形
をした電極２２の回転軸２８を通り上方に延びる
垂直線上にある。つまり点２６は円筒形電極２２
の対向面からは等距離の直線上にあるのである。

第３図〜第６図は電極２２の独特な構造をより
詳細に図解している。第７図および第８図は電極
２２とその装着用組立体２４の構造と制御に関す
る特徴をさらに詳細に図解している。それゆえ先
ず第３図を参照すると、電極２２が概略円筒形を
していることが理解されよう。電極２２は導電性
および非導電性のデイスク３０，３２をそれぞれ
交互に配設した一連のデイスクから成つている。
デイスク３０，３２は、軸２８を中心に回転でき
る小さい円筒に配置されている。非導電性デイス
ク３２は円筒の外周に向かつて伸びており、隣接
する導電性デイスク３０の間を絶縁している。導
電性デイスク３０は、導電性デイスク３０の整列
にＶ字形あるいは矢はず模様をつける溝３４を有
している。Ｖ字の尖頭は、第３図に示したように
実質的に円筒形電極２２の横方向中央平面にあつ
てよく、軸２８を中心とする円筒形電極２２の回
転方向とは逆方向に方向づけられている。溝３４
によつて画成されたＶ字の対向辺によつて決まる
第５図の開口角度ｘは180°より小さいほうが好ま
しい。溝３４は、円筒形電極２２の外側表面では
形状、深さ、整列が様々であつてよいのだが、ど
の導電性デイスク３０の外周に関しても一様に一
定間隔を持たすのが好ましい。

第６図に示すように、導電性デイスク３０はそ
れぞれ別々にコネクタ３９を介して導電性リング
３８に接続されるのが好ましい。各リング３８は
電気エネルギを供給する電源に接続されている。

動作に際して、電極２２は軸２８を中心として
駆動される。電極２２が回転するとき、溝３４に
よつて形成されるチヤネルは、特に電極２２とロ
ール１４との間の間隙に隣接した表面１６から誘
電体流体を離脱させるポンプ動作を形成し易い。
こうして導電性デイスク３０からの放電によつて
加工される材料は迅速かつ容易に表面１６から分
離され、装置の能率が改善される。

デイスク３０における角度付き溝３４は、個々
のデイスク３０の導電性表面の少なくとも一部が
常に被加工物１４に対向していることを保証す
る。すなわち、隣接する溝３４の間におけるデイ
スク３０の外表面の溝のない部分が常にロール１
４の表面に隣接しているということである。例え
ば、円筒２２とロール１４との最接近線に沿つ
て、常に、領域４２の一部がロール１４の表面に
対向し、あるいは領域４４の一部が表面１６と対
向しているわけである。溝３４が角度を持つてい
るので、溝３４だけがすつかり表面１６に対向し
ているという時はないのである。

実際には、導電性デイスクは黄銅、銅、黒鉛等
の導電性材料で作られる。非導電性デイスク３２
はベークライト材や別の絶縁材のような絶縁材料
で作られる。さらにまた、非導電性デイスク３２
は、被加工物表面に途切れを形成しないように、
できるだけ薄く保たれることが望ましい。

第７図には、形成あるいは加工ロール１４に能
率的に対向するように（第２図Ｃ方向に）回転円
筒すなわち電極２２を保持する方法が図解されて
いる。電極２２の外周あるいは表面を、形成ロー
ル１４と線対線接触、あるいは交差界面を概略画
成する位置に保つことが、本発明の所望の特徴で
あり、形成ロール１４が例えば王冠形、曲面ある
いは複合曲面形とかを持つていることが理解され
よう。こうして軸２８は軸２０とほとんど平行で
あるが、表面１６に対する電極２２の適切な整列
を維持するためにわずかに傾斜されている。

このような整列を与えるために、センサ６０，
６２が電気回路を介して電極２２の外側導電性デ
イスク６４，６６に関連づけられている。デイス
ク６４，６６に関連する電圧降下が感知され、比
較され、電極２２に関連づけられた組立体２４，
２４Ａ，８１を駆動して図示されているように電
極２２をロール１４の表面と概略平行に保つため
に使用される。組立体２４，２４Ａ，８１は駆動
されて、デイスク６４，６６に関連する電圧降下
がそれぞれ等しくなるようにする。これを遂行す
るための具体的な回路および感知機構は、当業者
がすでに認めているところである。

特定の載置構成については第１図および第２図
に図示されており、それを以下に記述する。第１
図および第２図に図示されているように、台組立
体に与えられる３つの独立した動作がある。第１
図に示されたＡ方向への第１の動作は、案内レー
ル７３，７５に沿つて台２４をロール１４の方
へ、またロール１４から離れる方へ動かすサーボ
制御水圧シリンダ７１によつて遂行される。

軸２０と概略平行なＢ方向への第２の動作は、
台２４Ａの底に取付けられたナツトとねじからな
る機構と協働する平行な案内レール７７，７９上
での台２４Ａの働きによつて遂行される。

電極２２の動作の第３の方向、つまり第２図に
Ｃ方向として示され、第７図に関してはすでに説
明してある方向は、第１図および第２図に図示さ
れているようにサーボ制御のラツクとピニオンに
よつて達成される。特に、電極台８１が台２４上
の軸２６を中心として回転できるように載置され
ている。台８１はサーボモータ８７によつて駆動
されるピニオン８５と連動する円周ラツクあるい
は歯車８３を含んでいる。サーボモータ８７は第
７図に関連してすでに行つた説明に従つて制御さ
れる。

第８図は、本発明のもう１つの特徴、つまり導
電性デイスク３０に電流パルスを順次与える電気
回路を図解している。詳しくいえば、パルス制御
源７０は個々の導電性デイスク３０にそれぞれ関
連する別々のタイマ７２，７４，７６に同時に信
号をおくる。個々のタイマ７２，７４，７６は、
関連するゲート７８，８０，８２の動作をそれぞ
れ所定の量だけ遅延させて、それらゲートにそれ
ぞれ関連するエネルギ源８４，８６，８８からの
電流を制御する。このような構成によれば、並置
された別個の列に配置された独立した導電性デイ
スク３０のそれぞれを順次制御して、例えば隣接
するデイスク３０が順次電流パルスをうけとるよ
うにすることが可能である。具体的なシーケン
ス、およびパルスシーケンスの選択は、タイマ７
２，７４，７６の設定を制御することによつて調
整して、放電加工模様を変化させることができ
る。第９図および第１０図は、電極２２の代替構
造を図示している。第９図には、第６図、第３図
および第５図に関して前に説明した構造と実質上
同様であるような軸２８を持つた電極構造が図示
されている。しかし、第９図の構造は、電極２２
の側面の外側デイスク３０が電極の内側のデイス
クの２倍の幅を有している。

第１０図には、第１０図における軸２８Ａに関
して個々のデイスク３０を傾斜させた関係にする
ために第９図の電極を変形させることができる方
法が図解されている。第１０図に示した電極構成
は、一様な肌理出し表面の作成の保証を可能に
し、電極の非導電性部分から生じる肌理出しされ
ない帯部分をなくする。

以上本発明の好適な実施例を明らかにしてきた
が、本発明は特許請求の範囲に記載およびそれら
に相当するものによつてのみ限定されるべきであ
るということを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置の概略正面図、第２図は第１図の
改良された装置の平面図、第３図は第２図に示し
た円筒電極の拡大平面図、第４図は第２図の電極
の横断面図、第５図は本発明の装置に関する電極
表面の拡大平面図、第６図は円筒電極の部分拡大
平面図、第７図は放電電極に関連づけられた載
置・制御組立体を図示している本発明の改良され
た装置の概略平面図、第８図は本発明の装置に電
極の放電制御のための概略回路図、第９図は代替
的円筒電極の形状の拡大平面図、第１０図は別の
代替的円筒電極の形状の拡大平面である。 符号の説明、１０……タンク、１１……流体、
１２……支持機構、１４……ロール、１４，１５
……軸、１６……肌理出しされるべき整形表面、
１７……モータ、１８……ジヤーナル、１８，１
９……ベルト駆動装置、２０……軸、２１……誘
電体流体、２２……電極、２３……管、２４，２
４Ａ，８１……載置台あるいは組立体、２８……
電極の回転軸、３０……導電性デイスク、３２…
…非導電性デイスク、３４……溝、３８……導電
性リング、３９……コネクタ、６０，６２……セ
ンサ、６４，６６……電極の外側導電性デイス
ク、７０……パルス制御源、７２，７４，７６…
…タイマ、７８，８０，８２……ゲート、７７，
７９……案内レール、８１……電極台、８３……
ラツク、８５……ピニオン、８４，８６，８８…
…エネルギ源、８７……サーボモータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物１４が、その表面１６上を動く電極
   ２２と共働するよう当該被加工物１４の長手方向
   軸２０を中心に回転可能に支持機構１２上に載置
   され、 前記の電極２２と被加工物１４との間の間〓に
   誘電体流体２１を導く管２３が設けられており、 前記電極２２により、該電極から被加工物１４
   のロール状表面１６への放電を生じさせて表面状
   態を所望の形状に変えるよう構成されている、 被加工物１４表面を加工する放電加工装置にお
   いて、 導電性材および非導電性材からなるほぼ円筒形
   のデイスク３０，３２を交互に複数個配設して同
   軸２８の１つの円筒面を成す円筒を形成する複合
   積層体を含む電極２２と、 前記複合積層体の軸２８を中心に回転可能に前
   記電極２２を支持する電極取付用組立体２４，２
   ４Ａが設けられており、 該取付用組立体２４，２４Ａは、前記円筒面を
   被加工物表面に対してほぼ平行に維持するよう
   に、被加工物の軸２０とほぼ平行に円筒を成す前
   記複合積層体の軸２８を配置する組立体台座８１
   を含み、 前記の電極２２と被加工物１４との間の所定の
   間〓を保持する組立体基盤２４が配置されてお
   り、前記の間〓は、被加工物の長手方向軸２０と
   複合積層体の軸２８とに対しほぼ垂直でかつ前記
   の両方の軸２０，２８を結ぶ線上に位置してお
   り、 前記導電性デイスク３０に放電のための電流を
   供給し該デイスク３０への電流を制御する電力源
   ８４，８６，８８と、 前記の複合積層体から成る電極２２を回転させ
   るためのモータと、 前記の複合積層体から成る電極２２を被加工物
   の軸２０に沿つて平行に移動させる機構とが設け
   られていることを特徴とする放電加工装置。 ２ 前記導電性デイスク３０は、その外側円筒表
   面に所定の溝３４を有しており、該溝３４は、電
   極２２が回転するときに前記間〓の領域に流体を
   汲み上げる手段を形成する、特許請求の範囲第１
   項記載の装置。 ３ 前記溝３４は、円筒の軸２８と交差する面に
   対して鋭角を形成する直線の溝である、特許請求
   の範囲第２項記載の装置。 ４ 前記溝３４は、円筒形の電極２２の表面で複
   数のＶ字形複合溝を形成する直線の溝である、特
   許請求の範囲第２項記載の装置。 ５ 前記電極は、実質的に同一の大きさの導電性
   および非導電性デイスク３０，３２を交互に配設
   した一連のデイスクからなる、特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ６ 各導電性デイスク３０，３２からの電流の放
   電を制御するための制御手段を含み、各導電性デ
   イスク３０，３２のための電流の放電のシーケン
   ス、期間、強さを別々に制御する、特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ７ 前記円筒を載置する手段は、該円筒が被加工
   物表面を横断する時に、被加工物表面と平行な間
   〓に円筒の実効表面を連続維持する手段を含んで
   いる、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８ デイスクの円筒の軸が複合電極の円筒の軸に
   関して傾斜している、特許請求の範囲第１項記載
   の装置。