(57)【要約】  ホイールの振れを低減させるＥＤＭ装置が支持構造を備える。支持構造は、車両ホイールを支持し回転させるようになされている。車両ホイールの少なくとも１つの表面を放電加工するための電極も備えられている。
2007502216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電性流体の浴槽と、
前記誘電性流体の浴槽に浸された電極と、
移動可能な支持構造であって、前記電極に近接した位置で前記支持構造上に取り付けられた車両ホイールを支持し回転させるようになされた移動可能な支持構造と、
前記車両ホイールの表面を機械加工する前記電極に電圧を加えるための電源とを備える、車両ホイールの表面を機械加工するための放電加工装置。
【請求項２】
前記電極が放電面を有し、前記放電面が車両ホイールの表面の形状の逆になった形状に形成された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電源がパルス電源である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記放電面が少なくとも１つの突出部分を備え、前記突出部分が前記車両ホイールの前記表面を形成するための中間の平らな部分を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記放電面が、前記車両ホイール上のタイヤ・ビード・シーツを機械加工するようになされた、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記装置がさらに、前記移動可能な支持構造に電気的に接続され、前記支持構造を移動させるように動作可能な位置決め制御ユニットを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記装置がさらに、前記電源と前記電極の間に電気的に接続され、また前記位置決め制御ユニットに電気的に接続される電流センサを備え、前記電流センサが前記位置決め制御ユニットに前記電極および前記車両ホイールを通る電流の流れの大きさの関数である制御信号を送るように動作可能であり、前記位置決め制御ユニットが前記支持構造を移動させる前記制御信号に応答する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記装置がさらに、前記位置決め制御ユニットに電気的に接続された火花センサを備え、前記火花センサが前記位置決め制御ユニットに前記電極と前記車両ホイールとの間に発生された火花の強度の大きさの関数である制御信号を送るように動作可能であり、前記位置決め制御ユニットが前記支持構造を移動させる前記制御信号に応答する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記車両ホイールがそれによって機械加工されて、半径方向の振れが０．００５０インチ（０．１２７０ｍｍ）と０．０００９インチ（０．０２２９ｍｍ）との間のビード・シーツを有するようにする、請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
（ａ）ＥＤＭ装置を提供するステップであって、前記ＥＤＭ装置が移動可能な支持構造を備え、前記支持構造がスピンドルを備え、かつ接地に電気的に接続され、前記ＥＤＭ装置がさらに、誘電性流体の浴槽に液浸された放電面を有する電極を備え、前記電極が少なくとも１つのホイールの表面の逆になった形状を有するステップと、
（ｂ）回転軸と、前記回転軸の周りに同軸に配置されたリム表面を有する環状のリム区域とを有する車両ホイールを前記支持構造上に取り付けるステップと、
（ｃ）前記車両ホイールを前記誘電性流体の浴槽に液浸させるステップと、
（ｄ）前記車両ホイールを前記軸の周りで第１の方向に回転させるステップと、
（ｅ）前記電極に電圧を加えるステップと、
（ｆ）前記車両ホイールを前記電極に近接した位置に移動させ、そこで前記電極の放電面と前記ホイールの表面の間で少なくとも１つの火花を発生させ、そうすることで前記ホイールの表面が機械加工されるステップとを含む、車両ホイールを機械加工する方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）の前記車両ホイールが鍛造されたホイールである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｂ）の前記車両ホイールが鋳造されたホイールである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｂ）の前に、前記車両ホイールが初めに従来のホイール旋盤上で回転することによって機械加工される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＥＤＭ装置が位置決め制御ユニットを備え、さらにステップ（ｆ）の間に前記位置決め制御ユニットが前記支持構造に前記車両ホイールを移動させるように動作可能である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｆ）の間に、前記車両ホイールがあらかじめ定められた１組の垂直および水平座標に関して前記電極に近接した最初の位置に移動される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＥＤＭ装置がさらに、前記電極と電源の間に接続された電流センサを備え、前記電源が前記電極に加えられる電圧を供給し、さらに前記方法がステップ（ｆ）の後、前記電流センサによって送られた制御信号に基づいて前記車両ホイールを再び位置決めするステップを含み、前記制御信号が前記電極および前記車両ホイールを通る電流の流れの大きさの関数である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記車両ホイールを再び位置決めした後、あらかじめ定められた期間が経過するまで前記電極に電流を供給するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電流を前記電極に供給しながら、前記車両ホイールをさらに再び位置決めするステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記車両ホイールを再び位置決めした後に、前記電流の流れがあらかじめ定められた大きさより下に低下するまで前記電極に電流を供給するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記ホイールの表面がビード・シーツである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＥＤＭ装置がさらに火花センサを備え、前記火花センサが前記電極と前記車両ホイールとの間の火花の強度を測定するように動作可能であり、さらに前記方法がステップ（ｆ）の後、前記火花センサによって送られた制御信号に基づいて前記車両ホイールを再び位置決めするステップを含み、前記制御信号が発生された火花の強度の大きさの関数である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記車両ホイールを再び位置決めした後、あらかじめ定められた期間が経過するまで火花をさらに発生させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
火花を発生しながら前記車両ホイールを再び位置決めするステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記車両ホイールを再び位置決めした後、あらかじめ定められた大きさより下に火花強度が低下するまで火花を発生させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ホイールの表面がビード・シーツである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
（ａ）回転軸と、前記回転軸の周りに同軸に配置されたリム表面を有する環状のリム区域とを有する車両ホイールを形成するステップと、
（ｂ）ＥＤＭ装置の上に前記車両ホイールを取り付けるステップであって、前記ＥＤＭ装置が移動可能な支持構造を備え、前記支持構造がスピンドルを備え、かつ接地に電気的に接続され、前記ＥＤＭ装置がさらに、誘電性流体の浴槽に液浸された放電面を有する電極を備え、前記電極が少なくとも１つのホイールの表面の逆になった形状を有するステップと、
（ｃ）前記車両ホイールを前記誘電性流体の浴槽に液浸させるステップと、
（ｄ）前記車両ホイールを前記軸の周りで第１の方向に回転させるステップと、
（ｅ）前記電極に電圧を加えるステップと、
（ｆ）前記車両ホイールを前記電極に近接した位置に移動させ、そこで前記電極の放電面と前記ホイールの表面の間で少なくとも１つの火花を発生させ、そうすることで前記ホイールの表面が機械加工されるステップとを含む、車両ホイールを機械加工する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に車両ホイール（ｖｅｈｉｃｌｅ  ｗｈｅｅｌ）に関する工作機械および仕上げ作業に関し、特に半径方向の振れを低減させる、車両ホイールに関する工作機械および仕上げ作業に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両ホイールを製造する従来の１つの加工は、溶けた金属をホイールの鋳型に注入してワン・ピース（ｏｎｅ  ｐｉｅｃｅ）ホイールの鋳造品を形成するものである。一般に、ワン・ピース・ホイールは、アルミニウムなどの軽金属製の合金を使用して鋳造される。溶けた金属が凝固した後、ホイールの鋳造品は鋳型から取り外される。ホイールの鋳造品は寸法が大きくされており、最終的な形状に機械加工される。
【０００３】
別のプロセスは、フルフェース（ｆｕｌｌｆａｃｅ）ホイール・ディスク（ｗｈｅｅｌ  ｄｉｓｃ）であり、それは、軽合金から鋳造または鍛造され、最終形状に機械加工される、アウトボードの（ｏｕｔｂｏａｒｄ）タイヤ・ビード保持フランジを備える。次いで、たとえば鋼などの金属の帯板から圧延（ｒｏｌｌ）できる部分的なホイール・リムがホイール・ディスクのインボードの（ｉｎｂｏａｒｄ）表面に溶接されてツー・ピース（ｔｗｏ  ｐｉｅｃｅ）のホイールを形成する。このようなホイールは、軽金属から鋳造される魅力的な美しい外観のホイール・ディスクを備える鋼製リムの、低コストと強度を両立でき、通常バイメタル・ホイール（ｂｉｍｅｔａｌ  ｗｈｅｅｌ）と呼ばれる。
【０００４】
第３のプロセスは、圧延されたフルホイール（ｆｕｌｌ  ｗｈｅｅｌ）リムに溶接されてホイールを形成する、鋼から打ち抜き加工されたホイール・ディスクを利用する。
【０００５】
ホイールまたはホイール・ディスクを機械加工することは、どのように形成されるかに関係なく、一般に複数の作業を含む。まず、鋸盤がホイールの鋳造物から注入ゲートおよび押湯を切断する。次いで、ホイール・ハブを貫通してホイール取付け穴を開けるために、ボール盤が用いられる。次いで、ホイールが、その最終形状に機械加工するためのホイール旋盤に取り付けられる。旋盤動作中に、ホイールが回転され、切断工具がホイールの表面に対して使用される。ホイール・ハブの内側表面は一般に、平らな取付け表面を提供するように表面仕上げされている。同様にアウトボードのホイール・ディスクの表面はその最終の輪郭に仕上げられる。次いで、ホイール・リムの外側が回転されてその最終形状になる。任意で、ホイール・リムの内側面も回転されて最終形状にできる。インボードおよびアウトボードのタイヤ・ビード・シーツが回転される。中央のパイロット孔は通常、インボードのタイヤ・ビード・シーツを回転させるために旋盤内に鋳物が締め付けられながら穴が開けられる。
【０００６】
図面を参照すると、図１は典型的なワン・ピースの車両ホイール１０を示す。車両ホイール１０は、所望の最終のホイール寸法に近い物理的な寸法を有するホイールの鋳造物または鍛造物を生成するために、アルミニウム合金から鋳造または鍛造できる。次いで鋳造物は、所望の最終寸法に機械加工される。車両ホイールは、鋼などの任意のその他の適切な材料から形成することもでき、フルフェース・ホイール・ディスクを鋳造するために鋼の帯板から圧延される部分的なホイール・リムを溶接するなど任意のその他の適切な加工によって形成することもできる。
【０００７】
車両ホイール１０は、タイヤを担持する環状のホイール・リム２０を備える。車両ホイール１０の環状のホイール・リム２０は、内側の環状表面２２および外側の環状表面２４を有する。空気タイヤ（図示せず）の壁の端部上に形成されたタイヤ・ビードを支持するインボードのタイヤ・ビード・シーツ２６およびアウトボードのタイヤ・ビード・シーツ２８が、ホイール・リム２０のインボードの端部２７およびアウトボードの端部２９において、外側の環状表面２４上に形成される。インボードおよびアウトボードのタイヤ・ビード・シーツ２７および２９は空気タイヤ（図示せず）のタイヤ・ビードと協働してシールを形成する。さらに、ホイール・フランジ３０および３１および安全ハンプ（ｓａｆｅｔｙ  ｈｕｍｐｓ）３２および３３が、車両ホイール１０上の空気タイヤ（図示せず）を保持するリム２０のインボードの端部２７およびアウトボードの端部２９において形成される。
【０００８】
車両ホイール１０は、環状のホイール・リム２０のアウトボードの端部２９を横切って形成される円形で内側のホイール・ディスク１２も備える。内側のホイール・ディスク１２は、複数のホイール・スポーク１９によって環状のホイール・リム２０内に支持される中央ハブ部分１４を有する。内側のホイール・ディスク１２は、車両軸などの関連する駆動部材（図示されず）上に車両ホイール１０を取り付ける。中央のハブ部分１４は、その中に鋳造され機械加工される中央のパイロット孔１６を有し、そこに関連する駆動部材が密接して受けられる。複数のホイール・ボルト孔１８が、ホイールのスタッドを受けるために中央のハブ部分１４内に鋳造され、それがホイールのナットと協働して車両ホイールを関連する駆動部材に固定する。あるいは、中央のパイロット孔１６および複数のホイール・ボルト孔１８が従来の機械加工技術を使用して中央のハブ部分１４内に機械加工できる。
【０００９】
車両ホイール１０が機械加工されると、インボードおよびアウトボードのタイヤ・ビード・シーツ２６および２８が回転される。振動を最小限に抑えるために、インボードおよびアウトボードのタイヤ・ビード・シーツ２６および２８が均一な半径を有することが望ましく、それはビード・シーツ２６および２８の全ての点が車両ホイール１０の中央軸Ｚから等距離にあることを意味する。理想的には、ビード・シーツ２６および２８は、車両ホイール１０の中央軸Ｚと一致する中心を有する完全な円である。タイヤ・ビード・シーツの半径方向の均一性の基準は、半径方向の振れである。半径方向の振れは、車両ホイール１０の軸Ｚから測定して、環状のホイール・リム２０上の「最高点」と「最低点」の間の半径方向の距離である。図１に示すように、アウトボードのタイヤ・ビード・シーツ２８の半径方向の振れは、２つの半径ＸおよびＹの間の差として示されることが可能である。ただしＸは、軸Ｚからアウトボードのタイヤ・ビード・シーツ２８までの最短の半径距離であり、Ｙは、軸Ｚからアウトボードのタイヤ・ビード・シーツ２８までの最長の半径距離である。
【００１０】
本発明は、一般に車両ホイールに関する工作機械および仕上げ作業に関し、特に半径方向の振れを低減させる車両ホイールに関する工作機械および仕上げ作業に関する。
【００１１】
ホイール・リムの外側表面が機械加工されるとき、タイヤ・ビード・シーツが回転される。最適の条件の下で機械加工された場合でも、車両ホイールのリムはある程度の半径方向の振れを有する。従来のホイール旋盤上で機械加工する場合、ビード・シーツを仕上げる現行の方法は、一般には半径方向の振れを０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）から０．０１０インチ（０．２５８ｍｍ）の範囲内にできるのがせいぜいである。機械加工条件が最適に満たない場合、たとえばホイールの軸が旋盤軸と一致してホイールが旋盤上に取り付けられていなくても、半径方向の振れは増加する傾向になる。タイヤ・ビード・シーツにおいての過剰な半径方向の振れは、タイヤとホイールがバランスしている場合でも、車両に望ましくない振動を起こす可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、半径方向の振れを低減させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、半径方向の振れを低減させるタイヤ・ビード・シーツ（ｔｉｒｅ  ｂｅａｄｓｅａｔｓ）を機械加工するための放電加工（ＥＤＭ）装置［Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ（ＥＤＭ）ａｐｐａｒａｔｕｓ］を使用することを企図する。ＥＤＭは、誘電性流体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｌｕｉｄ）の存在下で、電極と工作物の間の一連の反復する放電によって材料が除去される熱浸食（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｒｏｓｉｏｎ）加工である。ＥＤＭ装置は、車両ホイールを支持するようになされた支持構造を備える。装置は、さらに車両ホイールの少なくとも１つのビード・シーツを機械加工するための電極を備える。
【００１４】
本発明は、少なくとも１つの電極を有するＥＤＭ装置を提供するステップを含む、装置を使用する方法も企図する。車両ホイールがＥＤＭ装置に取り付けられる。車両ホイールが誘電性流体の浴槽内に液浸され、次いで回転される。次いで車両ホイールは、電極に向かって移動され、電極に電圧が加えられる。車両ホイールが電極に向かって移動を続けると、少なくとも１つの火花が電極と車両ホイールとの間に発生される。その結果生じる火花が車両ホイールのタイヤ・ビード・シーツから材料を除去し、半径方向の振れを低減させる。
【００１５】
添付の図面に照らして以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読めば、そこから本発明の様々な目的および利点が当分野の技術者に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本明細書で説明するために、用語「上方の」「下方の」「内側の」「外側の」「インボードの」「アウトボードの」「右の」「左の」「後方の」「前方の」「垂直の」「水平の」およびその派生語は、図１、２、および３に適用された本発明に関連するものとする。しかし、本発明は、明らかに反対に記される場合を除いて、様々な別の適用およびステップのシーケンスを想定することができることを理解されたい。また、添付の図面に示され、以下の明細書に説明された特定のデバイスおよび加工は、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の概念の単なる例示の実施形態であることを理解されたい。したがって、本明細書に開示された実施形態に関連する特定の寸法およびその他の物理的な特徴は、特許請求の範囲に明らかに異なるように提示されていない限り、限定するものと見なされるべきではない。
【００１７】
再び図を参照すると、図２に全体的に３４で示される本発明による放電加工（ＥＤＭ）装置の一部分が示される。ＥＤＭ装置３４は、放電研削（ＥＤＧ）装置と呼ばれることもある。ＥＤＭ装置３４は、図１に示されるワン・ピースの車両ホイール１０のタイヤ・ビード・シーツ２６および２８に対する最終の機械加工ステップを行なうように意図されている。しかし、図１に示す特定の車両ホイール１０以外の車両ホイールが、本発明に従って機械加工ができることが理解されるであろう。ＥＤＭ装置３４は、電極３５を含む。電極３５は、好ましくは黄銅または銅からなるが、タングステンまたはグラファイトなどのその他の適切な材料が使用できる。電極３５は、放電面３６を有する。放電面３６は、３７および３８でそれぞれ表示されるビード・シーツ２６および２８の逆さの形状になるように形成された突出部分を備える。電極３５の形状は、図３で最もよく理解され、各突出部分３７および３８がタイヤ・ビード・シーツ２６および２８のベース部を形成する中間のビード・シーツ詳細部６３および６４を備える。中間のビード・シーツ詳細部６３および６４の一方の端部には、それぞれビード・ハンプ（ｂｅａｄ  ｈｕｍｐ）３２および３３を形成する凹形状のリセス６５および６６がある。中間のビード・シーツ詳細部６３および６４の他方の端部には、それぞれ保持フランジ３０および３１のベース部輪郭を形成するほぼ弧状の部分６７および６８がある。弧状の部分６７および６８に隣接した電極の部分は、タイヤのビード保持フランジ３０および３１の最も重要な部分が放電加工されるのを回避するために先細り状にされている。
【００１８】
したがって、電極３５は、工作物の所望の仕上げ形状の裏返しまたは逆になった形によって製作される。工作物のキャビティは、電極３５の突出部より多少大きいことが望まれる。この寸法上の違い、すなわちオーバーカットまたは切り溝は、電極３５の製作中に考慮される。
【００１９】
電極３５は、タンク３９の底面上に取り付けられている。タンク３９は、誘電性流体の浴槽４１を形成するために、たとえば誘電体オイル４０などの誘電性流体によって満たされる。図２に示されるように、電極３５は、誘電性の浴槽４１に完全に浸されている。別の実施形態では、タンク３９の外側は、安全のため電気的に絶縁されている。
【００２０】
ＥＤＭ装置３４はさらに、垂直のスピンドル支持アーム４２を備える。スピンドル４３は、スピンドル支持アーム４２上に回転可能に取り付けられている。ホイール取付け部４４がＥＤＭ装置３４に車両ホイール１０を取り付けるために、スピンドル４３の一方の端部に形成される。図２に示されるように、車両ホイール１０は、ねじ付き留め具４５によってホイール取付け部４４に固定されている。あるいは、車両ホイール１０は、締付けデバイス（図示せず）またはその他の適切な手段で固定してもよい。スピンドル４３はさらに、ホイール取付け部４４の中心から延出するシャフト部分４６を備える。図２に示すように、スピンドル４３は、ホイール取付け部４４およびシャフト４６を含んだ一体になった部分として示されている。あるいは、ホイール取付け部４４およびシャフト４６は、スピンドル４３（図示せず）を形成するように接合された個別の部分になっていてもよい。駆動プーリ５２がホイール取付け部４４と反対側のシャフト４６の一端に取り付けられている。モータ（図示せず）が、スピンドル４３を回転させるためにプーリ５２に駆動式に連結されている。スピンドル４３が回転すると、車両ホイール１０が回転する。
【００２１】
この好ましい実施形態では、ＥＤＭ装置３４は、電極３５に対して相対的な位置に車両ホイール１０を位置決めするための従来の機械的な２軸位置決め機構５４も備える。位置決め機構５４は、スピンドル支持アーム４２を担持する位置決め支持アーム５３を備える。位置決め支持アーム５３は、水平案内部材５６および垂直案内部材５８を有する。位置決め機構５４はさらに、位置決め駆動装置６０を備え、その駆動装置は、車両ホイール１０を適切な水平および垂直位置に位置調整するために水平および垂直案内部５６、５８に沿ってスピンドル支持アーム４２を移動させる。位置決め駆動装置６０は、図２にＡの記号を付された両頭形の（ｄｏｕｂｌｅ  ｈｅａｄｅｄ）水平の小さな矢印によって示されるように、車両ホイール１０を電極３５に対して水平に位置調整するために、水平案内部５６に沿ってスピンドル支持アーム４２を移動させる。同様に、位置決め駆動装置６０は、図２にＢの記号を付された両頭形の垂直の小さな矢印によって示されるように、車両ホイール１０を電極３５に対して垂直に位置調整するために、垂直案内部５８に沿ってスピンドル支持アーム４２を移動させる。位置決め制御ユニット６１は、この好ましい実施形態においてマイクロプロセッサ（図示せず）を備え、図２の線４７によって示されるように位置決め駆動装置６０に電気的に接続される。好ましくは、火花センサ６２も、図２の線４９によって示されるように位置決め制御ユニット６１内のマイクロプロセッサに電気的に接続されている。あるいは、電流センサ（図示せず）がマイクロプロセッサに電気的に接続されている。下記に示されるように、マイクロプロセッサは、位置決め駆動装置６０を動作させるために火花センサ６２によって発生された信号に対して応答する。
【００２２】
スピンドル支持アーム４２は、５７の符号を付された線によって４８で示されるように電気的に接地されている。ＥＤＭ装置３４はさらに、好ましくはパルス直流電源（ｐｕｌｓｅｄ  ｄｉｒｅｃｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ）である電源５１を備える。好ましくは、電源５１は、電圧、電流、継続時間、負荷サイクル、周波数、および極性を調整するように動作できる。電源５１は、５５の符号を付された線によって電気的に接地されている。電源５１は、５０の符号を付された線によって電極３５に電気的に接続されている。電子は、電極３５から車両ホイール１０に流れる。車両ホイール１０がホイール取付け部４４上に取り付けられるとき、車両ホイール１０は、スピンドル４３およびスピンドル支持アーム４２を介して接地にも接続される。
【００２３】
再び図３を参照すると、車両ホイール１０が電極３５に十分に近接して回転すると、放電面３６と車両ホイール１０との間の、特にそれぞれ３７と３８で示されるように、ビード・シーツ２６および２８と、電極３５のビード・シーツの逆さになるような形状にされた部分との間の間隙を横切って火花がアークを生じる。火花からの熱は、ビード・シーツ２６および２８からの余剰材料の微小粒子を蒸発させ、次いでその微小粒子は、誘電性流体によって間隙から洗い流され、それによって最小限の振れを有するビード・シーツ２６および２８に仕上げる。この加工は、電極３５を部分的に消費する。結局、電極３５は、ＥＤＭ装置３４の性能に悪影響を及ぼす点まで、この加工によって消費される。したがって、本発明は電極３５の定期交換を意図する。
【００２４】
ＥＤＭ加工は、切断力を発生させない非接触加工であり、したがって従来の機械加工工程と比べて、ばりの無い縁部、複雑な細部、および優れた仕上げを形成する機械加工を可能にする。
【００２５】
次に、装置の動作が説明される。車両ホイール１０がスピンドル４３によって回転される。位置決め制御ユニット６１は、位置決め駆動装置６０にスピンドル支持アーム４２を移動させるように動作可能である。位置決め駆動装置６０は、スピンドル支持アーム４２を電極３５に隣接する、所望の位置に向かって水平および垂直案内部５６、５８に沿って移動させる。
【００２６】
この好ましい実施形態では、まず、タイヤ・ビード・シーツ２６および２８を電極３５の突出部３７および３８の上に位置決めするために、車両ホイール１０が図２で水平に移動される。次いで、車両ホイール１０は、電極３５に向かって図２で下の方向に移動され、ＥＤＭ加工を開始するために電源５１から電極３５に電圧が加えられる。好ましくは、電源５１は、１秒当たり何千もの直流インパルスを与えるように動作可能である。車両ホイール１０が電極３５に近づくにつれ、突出部３７および３８と、タイヤ・ビード・シーツ２６および２８上の高い点との間の空間を横切って火花がアークを生じ始める。好ましくは、発生されるスパーク温度は、カ氏１４，０００度から２１，０００度の範囲になる。電極３５と車両ホイール１０の間の距離が縮小するにつれて、火花の数が増加する。火花は、タイヤ・ビード・シーツ２６および２８からの材料の微小粒子を蒸発させ、次いでその微小粒子は誘電性流体によって間隙から洗い流される。十分な数のスパークが存在する、すなわち適切な電流の流れが得られる場合、車両ホイール１０は機械加工のために電極３５に対して適切に位置決めされる。この好ましい実施形態では、火花センサ６２は、電極３０と車両ホイール１０の間の火花の強度すなわち量／ユニット時間を測定する。火花センサ６２は、火花強度の大きさに比例する信号を発生させる。火花センサ信号は、センサ信号の大きさを監視する位置決め制御ユニット６１内のマイクロプロセッサに供給される。別の実施形態では、電流センサ（図示せず）が電極３５および車両ホイール１０を通過する電流の流れの大きさを測定する。
【００２７】
あるいは、位置決め制御ユニット６１内のマイクロプロセッサは、車両ホイール１０をオペレータ（示されない）によって生成された１組のあらかじめ定められた垂直および水平座標に対して位置決めするように位置決め駆動装置６０に指示する。次いで、電圧が電極３５に加えられる。
【００２８】
動作は、あらかじめプログラムされた命令またはリアルタイム制御によって継続する。一般に、火花が車両ホイールの表面から金属を除去するにつれて、電極３５と車両ホイール１０との間の間隙が増大し、火花強度および／または電流の流れの大きさが低下する。この好ましい実施形態では、リアルタイム制御の下で、位置決め駆動装置６０に機械加工工程中にわたり車両ホイール１０の位置を調整させるように、すなわち火花強度および／または電流の流れの大きさが低下するにつれて車両ホイール１０を電極３５に向かってさらに移動させるように、位置決め制御ユニット６１内のマイクロプロセッサが火花強度および／または電流の流れの大きさの低下に応答する。図２に示されるように、これは下方の垂直移動になる。リアルタイム制御中、火花センサ６２は、位置決め制御ユニット６１に火花強度の大きさを継続的に伝える。位置決め制御ユニット６１は、継続的に車両ホイール１０の垂直位置を調整するために火花センサの情報に応答して、機械加工工程の全体を通して最適の火花強度および電流の流れを達成する。したがって、ＥＤＭ装置の機械加工効率が最大にされる。好ましくは、機械加工工程は、あらかじめ定められた期間、継続する。あるいは、機械加工は、スピンドル４３があらかじめ定められた終了する垂直位置に達するまで継続する。位置決め制御ユニット６１は、車両ホイール１０の垂直位置で調整をなす必要が無いことを決定できることを理解されたい。
【００２９】
あるいは、あらかじめプログラムされた命令の下で、位置決め制御ユニット６１が、適切な大きさの火花強度および／または電流の流れが確立されたと判断すると、位置決め制御ユニット６１が位置決め駆動装置６０に車両ホイール１０の移動を停止するように指示する。好ましくは、機械加工工程はあらかじめ定められた期間中、継続する。あるいは、機械加工工程は、火花強度および／または電流の流れの大きさが、それぞれ火花センサ６２または電流センサ（図示せず）によって示されるようなあらかじめ定められた限度より下に低下するまで継続する。車両ホイール１０の位置は、あらかじめプログラムされた命令動作の下でＥＤＭ動作中に調整されない。
【００３０】
ＥＤＭ加工は、特にビード・シーツ２６および２８上の高い点を除去することに関して極めて正確な結果をもたらす。ＥＤＭ加工は、分子レベルで機械加工することによってこれを実現する。ＥＤＭ装置３４は、ビード・シーツ２６および２８を半径方向の振れが０．０００９インチの低さで仕上げると予測できる。これは、従来のホイール旋盤の従来技術の機械加工に勝るかなりの進歩である。実際に、発明者は、この加工がビード・シーツ２６および２８を現行の従来の装置によって正確に測定できないほど小さい半径方向の振れに仕上げることができると予測する。本発明は、機械加工中に振れの測定が実行できるようにＥＤＭ装置３４に計器を組み込むことができることを企図する。
【００３１】
本発明は、車両ホイールを放電加工（ＥＤＭ）するための方法も企図する。この方法の１つの実施形態が図４に示される全体的に７０で表示された流れ図によって例示される。
【００３２】
方法７０は、車両ホイールの仕上げ機械加工のためのＥＤＭ装置が提供される機能ブロック７２において開始する。
【００３３】
次いで方法７０は、車両ホイールがＥＤＭ装置の上に取り付けられる機能ブロック７４に進む。車両ホイールは、回転軸、および回転軸の周りに同軸に配置された表面を有する環状のリム区域を有する。環状のリム区域は、インボードのビード・シーツおよびアウトボードのビード・シーツを備える。好ましくは、車両ホイールは従来の方式で形成され、最初に従来の方式で機械加工され、その間、初めに車両ホイールのビード・シーツがホイール旋盤上で回転される。車両ホイールは、接地に電気的に接続された支持構造のスピンドルに固定される。
【００３４】
次いで方法７０は、機能ブロック７６に進み、そのブロックでは車両ホイールが電極を備える誘電性流体の浴槽に少なくとも部分的に液浸される。電極は、車両ホイールの少なくとも１つのビード・シーツの逆さになるように形成された放電面を有する。
【００３５】
次いで方法７０は、車両ホイールがホイールの軸の周りの第１の方向に回転される機能ブロック７８に進む。
【００３６】
次いで方法７０は、機能ブロック８０に進み、そこでは車両ホイールが誘電性流体の浴槽に液浸された電極に向かって移動され、電極に電圧が加えられる。
【００３７】
次いで方法７０は、機能ブロック８２に進み、そこでは車両ホイールが電極に近接した位置に移動され、そこで電極の放電面と環状のリムとの間で少なくとも１つの火花が発生され、それによって環状のリムの表面が機械加工される。
【００３８】
方法７０は、従来式に機械加工された車両ホイールに関して説明されてきたが、車両ホイールはＥＤＭ装置の上に取り付けられる前に従来式に機械加工されていない可能性もあることが理解されるであろう。
【００３９】
本発明はさらに、図５に示され全体的に８４で示される流れ図によって図示される放電加工（ＥＤＭ）を含む車両ホイールを製造するための方法を企図する。
【００４０】
方法８４は、車両ホイールが従来の方式で形成される機能ブロック８６において開始する。車両ホイールは、回転軸、および回転軸の周りに同軸に配置された表面を有する環状のリム区域を有する。環状のリム区域は、インボードのビード・シーツおよびアウトボードのビード・シーツを備える。
【００４１】
方法９４は、車両ホイールが最初に従来の方式で機械加工され、その間初めに車両ホイールのビード・シーツがホイール旋盤上で回転される機能ブロック８８に進む。
【００４２】
次いで方法８４は、車両ホイールがＥＤＭ装置上に取り付けられる機能ブロック９０に進む。車両ホイールは、接地に電気的に接続された支持構造のスピンドルに固定される。
【００４３】
次いで方法８４は、機能ブロック９２に進み、そこでは車両ホイールが電極を収容する誘電性流体の浴槽に少なくとも部分的に液浸される。電極は、車両ホイールの少なくとも１つのビード・シーツの逆になるように形成された放電面を有する。
【００４４】
方法８４は、機能ブロック９４に進み、そこでは車両ホイールがホイールの軸の周りで第１の方向に回転される
【００４５】
次に方法８４は機能ブロック９６に進み、そこでは車両ホイールが誘電性流体の浴槽に液浸された電極に向かって移動され、電極に電圧が加えられる。
【００４６】
次いで方法８４は、機能ブロック９８に進み、そこでは車両ホイールが電極に近接した位置に移動され、そこで電極の放電面と環状のリムとの間で少なくとも１つの火花が発生され、それによって環状のリムの表面が機械加工される。
【００４７】
図４および５の流れ図は例示のものであり、ステップの順は示されたものとは別にすることができることを理解されたい。たとえば、車両ホイールの回転は車両ホイールが誘導性流体の中に液浸される前または液浸された後に始めることができる。
【００４８】
さらに、図４および５の流れ図に示されたステップは例示のものであり、具体的に説明される以外のものにできることを理解されたい。たとえば、電圧は、ホイールを定位置に移動させた後に加えることができ、または電圧は、ホイールを水平に位置決めした後、ホイールを垂直に位置決めする前に加えることができる。
【００４９】
方法７０および８４のステップは従来の機械加工された車両ホイールを含むように説明されてきたが、車両ホイールは従来式に機械加工されていなくてもよく、その代わりに１つのＥＤＭ加工のみによって全ての機械加工が行なわれてもよいことが理解されるであろう。
【００５０】
工程はビード・シーツに適用されるように説明されてきたが、ＥＤＭ加工は、たとえばホイール・リムの表面、ホイール・ディスクの面、パイロット孔、およびボルト孔などビード・シーツ以外の車両ホイールの表面を仕上げるためにも使用できることが理解されるであろう。ＥＤＭ加工がホイール・リム、ホイール・ディスクの面、パイロット孔、およびボルト孔に適用される場合、ＥＤＭ電極が分子を除去して、非常に正確に機械加工された、ホイール・リムの表面、ホイール・ディスクの面、パイロット孔、およびボルト孔を生成する。
【００５１】
本発明の好ましい実施形態をワン・ピースのアルミニウム合金の鋳造ホイールに関して説明し、示してきたが、本発明は、たとえばバイメタル・ホイールなどのツー・ピースのホイールまたは加工されたスチール・ホイールなどの任意の適切なタイプの車両ホイールに応用できることを理解する必要があり、またそれが認識されるであろう。
【００５２】
さらに、本発明の原理および動作モードがその好ましい実施形態に説明され示されてきたが、本発明はその趣旨および範囲から逸脱せずに具体的に説明し例示する以外の方式で実施可能であることを理解する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】一般的な車両ホイールの断面図である。
【図２】本発明による車両ホイールを機械加工する放電加工装置の断面図である。
【図３】図２の放電加工装置の拡大部分の断面図である。
【図４】放電加工を利用して車両ホイールを仕上げる方法の流れ図である。
【図５】放電加工を利用して車両ホイールを製造する方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  車両ホイール
１２  ホイール・ディスク
１４  中央のハブ部分
１６  パイロット孔
１８  ホイール・ボルト孔
１９  ホイール・スポーク
２０  ホイール・リム
２２  内側の環状表面
２４  外側の環状表面
２６  インボードのタイヤ・ビード・シーツ
２７  インボードの端部
２８  アウトボードのタイヤ・ビード・シーツ
２９  アウトボードの端部
３０  ホイール・フランジ
３１  ホイール・フランジ
３２  安全ハンプ
３３  安全ハンプ
３４  ＥＤＭ装置
３５  電極
３６  放電面
３７  突出部分
３８  突出部分
３９  タンク
４０  誘電体オイル
４１  浴槽
４２  スピンドル支持アーム
４３  スピンドル
４４  ホイール取付け部
４５  ねじ付き留め具
４６  シャフト
４７  線
４８  接地
４９  線
５０  線
５１  電源
５２  駆動プーリ
５３  支持アーム
５４  ２軸位置決め機構
５５  線
５６  水平案内部材
５７  線
５８  垂直案内部材
６０  位置決め駆動装置
６１  位置決め制御ユニット
６２  火花センサ
６３  ビード・シーツ詳細部
６４  ビード・シーツ詳細部
６５  凹形状のリセス
６６  凹形状のリセス
６７  弧状の部分
６８  弧状の部分
７０  流れ図
８４  流れ図
【図１】
2007502216.tif 000003
【図２】
2007502216.tif 000004
【図３】
2007502216.tif 000005
【図４】
2007502216.tif 000006
【図５】
2007502216.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月15日(2006.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電性流体の浴槽と、
前記誘電性流体の浴槽に浸された電極と、
移動可能な支持構造であって、前記電極に近接した位置で前記支持構造上に取り付けられた車両ホイールを支持し回転させるようになされた移動可能な支持構造と、
前記車両ホイールの表面を機械加工する前記電極に電圧を加えるための電源とを備える、車両ホイールの表面を機械加工するための放電加工装置。
【請求項２】
前記電極が放電面を有し、前記放電面が車両ホイールの表面の形状の逆になった形状に形成された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電源がパルス電源である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記放電面が少なくとも１つの突出部分を備え、前記突出部分が前記車両ホイールの前記表面を形成するための中間の平らな部分を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記放電面が、前記車両ホイール上のタイヤ・ビード・シーツを機械加工するようになされた、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記装置がさらに、前記移動可能な支持構造に電気的に接続され、前記支持構造を移動させるように動作可能な位置決め制御ユニットを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記装置がさらに、前記電源と前記電極の間に電気的に接続され、また前記位置決め制御ユニットに電気的に接続される電流センサを備え、前記電流センサが前記位置決め制御ユニットに前記電極および前記車両ホイールを通る電流の流れの大きさの関数である制御信号を送るように動作可能であり、前記位置決め制御ユニットが前記支持構造を移動させる前記制御信号に応答する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記装置がさらに、前記位置決め制御ユニットに電気的に接続された火花センサを備え、前記火花センサが前記位置決め制御ユニットに前記電極と前記車両ホイールとの間に発生された火花の強度の大きさの関数である制御信号を送るように動作可能であり、前記位置決め制御ユニットが前記支持構造を移動させる前記制御信号に応答する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記車両ホイールがそれによって機械加工されて、半径方向の振れが０．００５０インチ（０．１２７０ｍｍ）と０．０００９インチ（０．０２２９ｍｍ）との間のビード・シーツを有するようにする、請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
（ａ）放電加工装置を提供するステップであって、前記放電加工装置が移動可能な支持構造を備え、前記支持構造がスピンドルを備え、かつ接地に電気的に接続され、前記放電加工装置がさらに、誘電性流体の浴槽に液浸された放電面を有する電極を備え、前記電極が少なくとも１つのホイールの表面の逆になった形状を有するステップと、
（ｂ）回転軸と、前記回転軸の周りに同軸に配置されたリム表面を有する環状のリム区域とを有する車両ホイールを前記支持構造上に取り付けるステップと、
（ｃ）前記車両ホイールを前記誘電性流体の浴槽に液浸させるステップと、
（ｄ）前記車両ホイールを前記軸の周りで第１の方向に回転させるステップと、
（ｅ）前記電極に電圧を加えるステップと、
（ｆ）前記車両ホイールを前記電極に近接した位置に移動させ、そこで前記電極の放電面と前記ホイールの表面の間で少なくとも１つの火花を発生させ、そうすることで前記ホイールの表面が機械加工されるステップとを含む、車両ホイールを機械加工する方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）の前記車両ホイールが鍛造されたホイールである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｂ）の前記車両ホイールが鋳造されたホイールである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｂ）の前に、前記車両ホイールが初めに従来のホイール旋盤上で回転することによって機械加工される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記放電加工装置が位置決め制御ユニットを備え、さらにステップ（ｆ）の間に前記位置決め制御ユニットが前記支持構造に前記車両ホイールを移動させるように動作可能である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｆ）の間に、前記車両ホイールがあらかじめ定められた１組の垂直および水平座標に関して前記電極に近接した最初の位置に移動される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記放電加工装置がさらに、前記電極と電源の間に接続された電流センサを備え、前記電源が前記電極に加えられる電圧を供給し、さらに前記方法がステップ（ｆ）の後、前記電流センサによって送られた制御信号に基づいて前記車両ホイールを再び位置決めするステップを含み、前記制御信号が前記電極および前記車両ホイールを通る電流の流れの大きさの関数である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記車両ホイールを再び位置決めした後、あらかじめ定められた期間が経過するまで前記電極に電流を供給するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電流を前記電極に供給しながら、前記車両ホイールをさらに再び位置決めするステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記車両ホイールを再び位置決めした後に、前記電流の流れがあらかじめ定められた大きさより下に低下するまで前記電極に電流を供給するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記ホイールの表面がビード・シーツである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記放電加工装置がさらに火花センサを備え、前記火花センサが前記電極と前記車両ホイールとの間の火花の強度を測定するように動作可能であり、さらに前記方法がステップ（ｆ）の後、前記火花センサによって送られた制御信号に基づいて前記車両ホイールを再び位置決めするステップを含み、前記制御信号が発生された火花の強度の大きさの関数である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記車両ホイールを再び位置決めした後、あらかじめ定められた期間が経過するまで火花をさらに発生させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
火花を発生しながら前記車両ホイールを再び位置決めするステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記車両ホイールを再び位置決めした後、あらかじめ定められた大きさより下に火花強度が低下するまで火花を発生させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ホイールの表面がビード・シーツである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
（ａ）回転軸と、前記回転軸の周りに同軸に配置されたリム表面を有する環状のリム区域とを有する車両ホイールを形成するステップと、
（ｂ）放電加工装置の上に前記車両ホイールを取り付けるステップであって、前記放電加工装置が移動可能な支持構造を備え、前記支持構造がスピンドルを備え、かつ接地に電気的に接続され、前記放電加工装置がさらに、誘電性流体の浴槽に液浸された放電面を有する電極を備え、前記電極が少なくとも１つのホイールの表面の逆になった形状を有するステップと、
（ｃ）前記車両ホイールを前記誘電性流体の浴槽に液浸させるステップと、
（ｄ）前記車両ホイールを前記軸の周りで第１の方向に回転させるステップと、
（ｅ）前記電極に電圧を加えるステップと、
（ｆ）前記車両ホイールを前記電極に近接した位置に移動させ、そこで前記電極の放電面と前記ホイールの表面の間で少なくとも１つの火花を発生させ、そうすることで前記ホイールの表面が機械加工されるステップとを含む、車両ホイールを機械加工する方法。
【国際調査報告】
2007502216.tif 000008