JPS62282826A

JPS62282826A - 電気化学的ステム穿孔装置用電極取付方法および装置

Info

Publication number: JPS62282826A
Application number: JP12319486A
Authority: JP
Inventors: ウィリス　ニール　ピータース
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1986-05-28
Filing date: 1986-05-28
Publication date: 1987-12-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は複数の管上電極を使用した電気化学的ステム穿
孔装置、特にその管状電極の取付に関するものである。

（従来技術）電気化学的ステム穿孔装置は良く知られている。

この装置においては滞電した流体電解質が逆極性に滞電
した金属ワークピースにぶつけられ、このときそのワー
クピースから金属が遊離（ｄｅｐｌａｔｅ）されてその
電解質によって持ら云られる。

その電解質は１本乃至複数本の中空の管状電極によって
ワークピースにぶつけられる。その管状電極には各電極
の一端に液体電解質を供給するマニホールドが結合され
ている。この装置によっては直径２　ｍｍ未満の孔を約
４０　Ｃｒｎの深さまで穿孔することができる。

管状電極をマニホールドに取り付けるのに種々の装置が
使用されている。まず、それぞれ約３＃厚で、電極にほ
ぼ直角をなすように位置せしめられる一対のプレートが
マニホールドの開口端を被うように設けられる。電極の
径よりも僅かに大きい径の孔が各プレートに設けられ、
その孔に電極が適される。各プレートは各電極の対向す
る側面にそれぞれ押圧され両者の間に電極を挾持する、
このような構成の場合には多数層のプレート間の嵌合と
ラビリンスによって供給ヘッド（この供給ヘッドにおい
て電極がプレートに通される。）からの電解質の洩れを
防止するようになっている。

管状電極の外面を伝わって洩れる流体は余分な電路を形
成することとなり、遊離工程の均一性に影響を与える。

管状電極およびマニホールドは一般にチタニウムで形成
される。洩れた電解質がチタニウムの露出面に接触する
とチタニウムを酸化して電気抵抗の大きい被覆を形成し
、管状電極と装置との電気的接続を悪くするおそれがあ
る。

電解質のもれをおさえるために以前使用されていたもう
１つのタイプの取付装置では電極を挿通するための電極
の径より径が僅かに大きい多数の孔を穿設した１枚のプ
レートが使用されている。

そのプレートの一方の面のタンク部分に５ａｒｃ等の低
温合金の層が約１２ｍｍ厚にキャストされる。さらにそ
の層の上に、その合金を電解質から保護するためのほぼ
同じ厚みの密ロウが被せられる。そのプレートはマニホ
ールドの開口端に取り付けられる。その合金および密ロ
ウは熱い液体状態でキャストされ、冷」されて凝固する
。両者は共に正の熱膨張率を有しており、冷却凝固の際
、収縮する。このため合金と密ロウの層が電極の周囲か
ら後退することになる。この装置においては電解質の洩
れは完全にではないが上述の装置よりは良く防止される
。

（発明の目的）上記のような事情に鑑みて本発明は電・気化学的ステム
穿孔装置において、複数の管状電極を取り付けるための
装置および方法であってその取付部からの電解質の洩れ
を防止することのできる装置および方法を提供すること
を目的とするものである。

更に本発明は電気化学的ステム穿孔装置の複数の管状電
極を所定の位置によりしっかりと保持する手段および方
法を提供することを目的とするものである。

また本発明は装置の電源と電極の間の良好な電気的接続
を維持し、かつ電極と電極保持機能の間に電気絶縁性の
酸化物が形成される率を減少させるように装置をシール
する手段および方法を提供することを目的とするもので
ある。

（発明の構成）本発明によれば、複数の管状電極とその各電極の一端を
受容し、その各一端に流体電解質を供給する１個乃至複
数個の開口を有する電解質供給ヘッドアセンブリとを備
えた電気化学的ステム穿孔装置において前記管状電極を
取り付けるための電極取付装置が、前記供給ヘッド手段
の各開口に隣接し、その開口内に挿入された前記管状電
極の第１の側面に当接する第１のクランプ部材、および
前記供給ヘッドアセンブリの各開口に隣接し、その開口
内に挿入された前記管状電極の前記第１の側面の反対側
の第２の側面と当接し前記各管状電極を前記第１のクラ
ンプ部材との間に挾持する第２のクランプ部材によって
構成される。

これによって電極位置決め機能が改良される。

ざらに前記第１、第２のクランプ部材の厚みを充分厚く
し、両クランプ部材が各管状電極と従来の装置における
よりも長い距離に亘って接触するようにすることによっ
て電極の電気的接触が良くなるとともに電極位置決め機
能が改良される。

また、本発明の望ましい実施例においては電極保持機能
を向上させるために、前記管状電極と同数の溝が前記第
１のクランプ部材の一面に間隔を置いて設けられ、その
８溝が各管状電極の前記第１の側面を受容してその第１
の側面と接触するような大きさにされる。

また、電極保持機能を更に向上させるために、前記管状
電極と同数の溝が前記第２のクランプ部材の一面に間隔
を置いて設けられ、その８溝が前記第１のクランプ部材
の各溝内に受容された館配管状電極の前記第２の側面を
受容しその第２の側面と当接するようになっている。

また、本発明の更に望ましい実施例においては電極保持
機能を更に向上させるために、前記両クランプ部材の一
方が前記供給ヘッド手段に剛に取り付けられ、また両ク
ランプ部材を互いに固定するためにクランプねじ等の手
段が設けられる。

本発明の他の望ましい実施例においては管状電碌の特性
を改良するために、前記各管状電極を完全に取り巻くと
ともに前記各管状電極と各間口の間に延びるシール材料
の層が設けられる。この層は各開口と各管状電極の間を
シールするシールを形成する。またこのシールは各管状
電極の周囲を完全に取り巻く。またこの層は、各開口お
よび管状電極からの収縮がほぼないように室温でキャス
トおよび硬化を行なうことができる材料で形成される。

この層の材料としてはシリコンが望ましい。

（実　施　例〉以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図において電気化学的ステムドリルヘッド１０は複
数の管状電極１４（ジグザグに配置された２本が図示さ
れている）上に載置された供給ヘッドアセンブリ１２、
電極クランプアセンブリ５０およびホルダーアセンブリ
４０を備えている。ボルダ−アセンブリ４０はクランプ
アセンブリ５０を固定保持している供給ヘッドアセンブ
リ１２に剛に取り付けられている。ドリルヘッド１０は
そのドリルヘッド１０を想像線で描かれている金属ワー
クピース７０に対して萌侵動させる駆動機構（図示せず
）に取り付けられている。

供給ヘッドアセンブリ１２は複数の開口１６（その内１
個のみ図示）を有するシールプレート１５を備えている
。その開口１６にはそれぞれ１本の電極１４が挿入され
るようになっている。マニホールド１８はシールプレー
ト１５の上面に適当な手段、例えば両者を貫通するボル
ト、によって結合されている。

ビトン（Ｖ　ｉ　ｔｏｎ）ガスケット２０によってマニ
ホールド１８とシールプレート１５の間がシールされて
いる。流体電解質２４（矢印で示す）がマニホールド１
８の中空の中央部によって形成されているチャンバー２
８にバイア２６を通って供給され、供給へラドアセンブ
リ１２内に挿入されている各管状電極１４の端部に流れ
込む。前記複数の開口１６はシールプレート１５内に設
けられた中央溝３０内に配されており、その中央溝３０
内にはシリコンのシール層３２が嵌め込まれている。

シールプレート１５のマニホールド１８と反対側の面に
はホルダーアセンブリ４０がボルト等の適当な手段によ
って剛に取り付けられている。そのホルダーアセンブリ
４０はクランプアセンブリ５０の両側に配された一対の
アーム４２．４４を備えている。そのブロックアーム４
４はねじ孔４６を備えており、そのねじ孔４６にはクラ
ンプねじ４８が螺入されている。

そのクランプねじ４８を有するホルダーアセンブリ４０
はクランプアセンブリ５０を供給ヘッドアセンブリ１２
に剛に取り付けると同時にそのクランプアセンブリ５０
の２つのクランプ５２．５４を互に固定している。

第１図に想像線で描かれているのは電気化学的ステム穿
孔機の回路であり、直流電源６０、その直流電源６０の
一方の極に接続された第１のリード線６２、その第１の
リード線６２をホルダーアセンブリ４０に接続する接点
６４、および適当な接点６８によって金属ワークピース
７０に接続された第２のリード線６６を含んでいる。

ドリルヘッド１０は次のように作動する。電解質２４が
加圧されてパイプ２６から供給ヘッドアセンブリ１２の
チャンバ２８内に供給され、各電極１４内に前記−喘１
４ａから流れ込み、他端１４ｂから金属ワークピース７
０に向かって流れ出す。第１のリード線６２には負の電
圧がかけられ、第２のリード線６６に正の電圧がかけら
れるが、循環する電解質に保持されている遊離した金属
が電極１４に付着するのを防止するため通常、数秒毎に
数分の１秒間その極性が逆転される。本出願人が通常使
用する電源は約８ボルトの電位差を維持し、−電極につ
き約１アンペアの電流を供給する。また電解質としては
硝酸の１６％水溶液が使用される。管状電極より径がほ
んの０，３８　ｔｒｖｎ大きい程度の孔が穿孔された。

供給ヘッドアセンブリ１２、ホルダーアセンブリ４０お
よびクランプアセンブリ５０はガスケット２０およびシ
リコンシール層３２以外は全てチタンで形成されており
電解作用に耐えるようになっている。また管状電極には
通常、クランプアセンブリ５０から突出している部分の
外面にアルカネックス等の非導電性コーティングが施さ
れ、それによって露出端がワークピース７０から絶縁さ
れる。例えば長さ約２３Ｃｍの電極の場合には約１６　
、５　ｃｍの長さにわたって非導電性コーティングが施
され、残りの６　、５　Ｃｍがクランプアセンブリ５０
によって保持される。

クランプアセンブリ５０の第１のクランプ５２は、供給
ヘッドアセンブリ１２およびシールプレート１５の下端
面がシールプレート１５を貫通する前記複数の開口１６
に直接隣接し、各管状電極１４の第１の而１４′　に当
接するように位置および向きを決めるような形状および
サイズになっている。同様に第２のクランプ５４は、供
給ヘッドアセンブリ１２およびシールプレート１５の下
端面が開口１６に直接隣接し、各管状電極１４の第２の
而１４″に当接するように位置および向きを決めるよう
な形状およびサイズになっている。なお、図示の例では
シールプレート１５の下面と第１、第２のクランプ５２
．５４の上面の間には間隙がないが、必要に応じてクラ
ンプ５２．５４をシールプレート１５から離しても差し
支えない。

第１のクランプ５２は適当な手段によってホルダーアセ
ンブリ４０のアーム４２に剛に固定されている。

一方のクランプをホルダー４０に取り付けておくと設定
の際非常に便利である。このための数本のねじ５９のう
ちの１本が第２図に示されており、第１のクランプ５２
のねじ孔に螺入されている。第２のクランプ５４は可動
であり、前記クランプねじ１４によって多電１ｆ１１４
の第２の面１４″に押圧され、電極１４を第１のクラン
プ５２の対向面８０に固定している。

第１のクランプ５２の対向面８０は第３図に示すように
、高さ方向に延びる複数の溝５８′を備えている。谷溝
５８′は電極１４を受容し、第１の面１４″と接触する
ような大きざおよび形状になっている。

第２図から明らかなように可動の第２のクランプ５４ち
同（革な対向面を有しており、その対向面には第１のク
ランプ５２に設けられた溝５８′　とそれぞれ補完し合
うような形状の複数のｆ４５８”が設けられている。

第３図に更に示されるように、第１のクランプ５２は高
ざＬを備えており、この高さＬに亘って電極１４と接触
する。第２のクランプ５４も同様な高さを備えている。

この高さＬは既存の従来技術による取付装置の対応する
寸法より大きく（すなわち１３＃より大きい）、より良
い電気的接触および電極保持能力をもたらす。なおこの
寸法しは２５８以上であるのが望ましい。

クランプアセンブリ５０はチタンのブロックを例えば走
行ワイヤー放電加工機で切削することによって形成する
のが望ましい。走行ワイヤー電極によって形成されたス
ロット５６が同じく走行ワイヤー電極によって切削され
た貫通孔５８同士を接続する。その貫通孔５８は電極１
４と径が同じになるように切削され、前記溝は電極１４
の外面と密着するようにみがかれる。アセンブリ５０に
交互に位置のずれた貫通孔５８を設けることによって２
列の電極を保持することができ、それによって２列の孔
を同時に穿孔することができる。

第４．５図には前記シールプレート１５の中央、溝３０
内のシリコンシール層３２が詳細に示されている。

図示のように各開口１６は電極１４より径が大きく、電
極１４の外面との間にギャップ１７が形成されるように
なっている。第４図に明確に示されているようにシール
層３２は各電極１４を完全に取り巻くように延びるとと
もに各電極１４と開口１６の間のギャップ１７を埋めて
おり、第５図に示すようにプレート状シール部分３４と
プラグ状シール部分３６を形成している。これによって
各電極１４がクランプアセンブリ５０に挿通される下端
において供給ヘッドアセンブリ１２が完全にシールされ
る。ＧＥ社のＲ９下。

■、１１シリコンが前記電ｗＩ質とともに使用した場合
良好なシール作用を示した。そのシリコンは官温で混合
されて中央溝３０内にキャストされる。シリコンのキャ
ストおよび硬化が共に室温下でなされ、収縮が殆どない
ため電極と開口の間の完全なシールが侃証される。シリ
コンが最も便利であるが他のプラスチックや重合性材料
も使用することができる。

上述の取付装置によれば径約１．５Ｍの孔を±０．５１
ｎＭの位置精度および寸法精度で形成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電極取付装置を用いた電気
化学ステム穿孔装置の断面図、第２図は第１図の２−２
線断面図、第３図は第１のクランプの斜視図、第４図は
第１図の４−４線断面図、第５図は第４図の５−５線断
面図である。１２・・・供給ヘッドアセンブリ１４・・・管状電極１５・・・シールプレート１８・・・マニホールド４０・・・ホルダーアセンブリ５０・・・クランプアセンブリ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の管状電極と、その各電極の一端を受容し、
その各一端に流体電解質を供給する１個乃至複数個の開
口を有する電解質供給ヘッド手段とを備えた電気化学的
ステム穿孔装置において前記管状電極を取り付けるため
の電極取付装置であって、前記供給ヘッド手段の各開口
に隣接し、その間口内に挿入された前記管状電極の第１
の側面に当接する第１のクランプ部材、および前記供給ヘッドアセンブリの各開口に隣接し、その開口
内に挿入された前記管状電極の前記第１の側面の反対側
の第２の側面と当接し前記各管状電極を前記第１のクラ
ンプ部材との間に挾持する第２のクランプ部材、を備え
てなることを特徴とする電極取付装置。
（２）前記第１、第２のクランプ部材の各々が前記各管
状電極と約１３ｍｍ以上の長さに亘って接触するように
なっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の取付装置。
（３）前記第１、第２のクランプ部材の各々が前記管状
電極と約２５ｍｍ以上の長さに亘って接触するようにな
っていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
取付装置。
（４）前記第１、第２のクランプ部材の少なくとも一方
が前記穿孔装置の電源の一方の極に接続されていること
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の取付装置。
（５）前記管状電極と同数の溝が前記第１のクランプ部
材の一面に間隔を置いて設けられており、その各溝が各
管状電極の前記第１の側面を受容してその第１の側面と
接触するような大きさになっていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の取付装置。
（６）前記管状電極と同数の溝が前記第２のクランプ部
材の一面に間隔を置いて設けられてあり、その各溝が前
記第１のクランプ部材の各溝内に受容された前記管状電
極の前記第２の側面を受容しその第２の側面と当接する
ようになっていることを特徴とする特許請求の範囲第５
項記載の取付装置。
（７）前記第１、第２のクランプ部材がホルダー手段に
よって保持されて前記各管状電極に当接せしめられるよ
うになっていることを特徴とする特許請求の範囲第５項
記載の取付装置。
（８）前記第１、第２のクランプ部材の少なくとも一方
が前記供給ヘッド手段に固定されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第７項記載の取付装置。
（９）前記各溝の長さが少なくとも約２５ｍｍであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の取付装置。
（１０）前記各管状電極を完全に取り巻くとともに前記
各管状電極と各開口の間の間隙を完全に埋めるシールを
形成するシール材料層を備えていることを特徴とする特
許請求の範囲第９項記載の取付装置。
（１１）前記各管状電極を完全に取り巻くとともに前記
各管状電極と各開口の間の間隙を完全に埋めるシールを
形成するシール材料層を備えていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の取付装置。
（１２）前記第１、第２のクランプ部材の一方の第１の
面に沿って複数の溝が設けられており、その各溝に前記
管状電極が受容されており、その各溝の長さが少なくと
も約２５ｍｍであることを特徴とする特許請求の範囲第
１１項記載の取付装置。
（１３）複数の管状電極、その各電極の一端を受容し、その各一端に流体電解質を
供給する少なくとも１個の開口を有する供給ヘッド手段
、および前記供給ヘッド手段の各開口とその開口に受容されてい
る前記各管状電極の間から前記電解質が洩れるのを防止
するシートを形成するとともに前記各管状電極の周囲を
完全に取り巻く層、からなり前記層、前記開口および管状電極からの収縮が
ほぼないようにして室温でキャストおよび硬化を行うこ
とができる材料で形成されていることを特徴とする電気
化学的ステム穿孔装置。
（１４）前記層を形成する材料がシリコンからなること
を特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の装置。
（１５）前記管状電極の一側面に位置せしめられた第１
のクランプ部材、および前記管状電極の他側面に位置せしめられ、その各管状電
極を前記第１のクランプ部材との間に挾持固定する第２
のクランプ部材、を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１３項
記載の装置。
（１６）複数の管状電極と、その各電極の一端を受容し
、その各一端に流体電解質を供給する１個乃至複数個の
開口を有する電解質供給ヘッド手段とを備えた電気化学
的ステム穿孔装置において前記管状電極を取り付けるた
めの電極取付方法において、前記供給ヘッド手段から延び前記複数の管状電極の両側
に一対のクランプ部材を位置せしめる工程と、その一対のクランプ部材を前記管状電極の両側から押し
着ける工程、からなることを特徴とする方法。
（１７）前記一対のクランプ部材を前記管状電極の両側
から押し着ける工程の前に、その一対のクランプ部材の
少なくとも一方を前記供給ヘッド手段に取り付ける工程
を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１６項
記載の方法。
（１８）前記各管状電極が前記供給ヘッド手段から突出
する部分において、その各電極と供給ヘッド手段の間を
その各電極の全周に亘ってシールする工程を備えること
を特徴とする特許請求の範囲第１７項記載の方法。
（１９）前記供給ヘッド手段がマニホールド、およびそ
のマニホールド内の電解質タンクを被うシールプレート
を備え、そのシールプレートに前記管状電極をそれぞれ
受容する複数の開口を備えており、前記シール工程が、前記各管状電極の一端を前記複数の開口の１つに通し、そのシールプレートの上にシリコン層をキャストし、そ
の各開口を各管状電極の間の間隙を全てシールする工程
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１８項記載の
方法。
（２０）前記キャスト工程が、前記シールプレートの一方の面上に前記層をキャストし
、前記シールプレートと前記マニホールドをそのシールプ
レートの前記一方の面を前記電解質タンクに向けて結合
する工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１９
項記載の方法。