(57)【要約】本発明は、工作物に対する加工電極の相対的な走査速度を低く抑えつつ、加工表面の粗さを改善できる技術を提供するものである。電源１０は、加工電極２０と工作物１との間に、電解加工用の電流を流すための電圧を印加する。加工電極２０は、工作物１から離間して配置されており、かつ、工作物１の表面方向に沿って相対的に走査可能とされている。電解液供給部３０は、加工電極２０と工作物１との間に電解加工用の電解液３を供給する。チャージ制御手段４０は、加工電極２０と工作物１との間に蓄積された電荷を適宜な手法で解消させる。
2016136940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解加工によって工作物の表面を加工するための電解加工装置であって、
電源と、加工電極と、電解液供給部と、チャージ制御手段とを備えており、
前記電源は、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すための電圧を印加する構成となっており、
前記加工電極は、前記工作物から離間して配置されており、かつ、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査可能とされており、
前記電解液供給部は、前記加工電極と前記工作物との間に電解加工用の電解液を供給できる構成となっており、
前記チャージ制御手段は、前記電源からの電圧印加によって前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷を、解消させる構成となっている
ことを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
前記電源は、前記電流としてパルス電流を用いており、
前記チャージ制御手段は、前記パルス電流のデューティ比に基づいて、前記電荷を解消させる構成となっている
請求項１に記載の電解加工装置。
【請求項３】
前記パルス電流におけるパルス幅の絶対値の上限は、前記加工物の表面に鏡面加工を施すに足りるほど短く設定されており、かつ、前記電解加工用の電流の電流密度は、前記鏡面加工を施すに足るほど高く設定されている
請求項２に記載の電解加工装置。
【請求項４】
前記電源は、前記電流として交流電流を用いており、
前記交流電流は、前記工作物を陽極とする正方向電流成分と、前記工作物を陰極とする逆方向電流成分とを有しており、
前記チャージ制御手段は、前記逆方向電流成分の印加により、前記電荷を解消させる構成となっている
請求項１に記載の電解加工装置。
【請求項５】
前記チャージ制御手段は、前記正方向電流成分における正方向電流密度をその印加時間で積分した値と、前記逆方向電流成分における逆方向電流密度をその印加時間で積分した値とがほぼ等しくなるように、前記電源を制御する構成となっている
請求項４に記載の電解加工装置。
【請求項６】
前記チャージ制御手段は、前記逆方向電流成分のピーク値を、前記正方向電流成分のピーク値よりも低く設定する構成となっている
請求項５に記載の電解加工装置。
【請求項７】
前記チャージ制御手段は、前記交流電流における正方向電流成分と逆方向電流成分との間に電流休止期間を挿入することにより、前記電荷を解消させる構成となっている
請求項４〜６のいずれか１項に記載の電解加工装置。
【請求項８】
前記加工電極は、単結晶シリコン、チタン合金、ニオブ合金、グラファイト、又は白金から構成されている
請求項４〜７のいずれか１項に記載の電解加工装置。
【請求項９】
前記電源は、定電圧源又は定電流源である
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電解加工装置。
【請求項１０】
前記工作物の表面の少なくとも一部は、０でない曲率を有しており、前記工作物と前記加工電極との対向面積は、この対向面積の範囲内で前記加工電極と前記工作物との距離の分布が前記曲率にかかわらず実質的に一定とみなせるほどに小さいものとされている
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電解加工装置。
【請求項１１】
前記チャージ制御手段は、前記加工電極の相対的な走査に伴って、前記電荷の解消のための制御内容を変化させる構成となっている
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電解加工装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電解加工装置を用いた電解加工方法であって、
前記電源により、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すステップと、
前記加工電極を、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査させるステップと、
前記電解液供給部により、前記加工電極と前記工作物との間に、前記電解液を供給するステップと、
前記チャージ制御手段により、前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷を解消させるステップと
を備えることを特徴とする電解加工方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電解加工装置を用いた表面粗さ調整方法であって、
前記電源により、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すステップと、
前記加工電極を、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査させるステップと、
前記電解液供給部により、前記加工電極と前記工作物との間に、前記電解液を供給するステップと、
前記チャージ制御手段により、前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷量を制御することにより、前記工作物表面の表面粗さを調整するステップと
を備えることを特徴とする表面粗さ調整方法。
【請求項１４】
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスのピーク値よりも前記逆方向電流パルスのピーク値を低くするとともに、前記正方向電流パルスのパルス幅よりも前記逆方向電流パルスのパルス幅を広く設定することを特徴とする電解加工装置。
【請求項１５】
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスのピーク値よりも前記逆方向電流パルスのピーク値を高くするとともに、
前記正方向電流パルスのパルス幅よりも前記逆方向電流パルスのパルス幅を狭く設定することを特徴とする電解加工装置。
【請求項１６】
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記逆方向電流パルスのパルス幅を前記正方向電流パルスのパルス幅以下に設定するとともに、
前記逆方向電流パルスから前記正方向電流パルスへの切り替え時には休止時間を備えることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１７】
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される正方向電荷に対して、
前記逆方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される逆方向電荷が小さくなるように設定するとともに、
前記逆方向電流パルスから前記正方向電流パルスへの切り替え時には休止時間を備えることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１８】
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される正方向電荷（Ａ）と、
前記逆方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される逆方向電荷（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）は、
前記走査する速度が速いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１９】
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスを印加するためのデューティ比が、前記走査する速度が速いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項２０】
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルス幅に対して前記逆方向電流パルス幅が、前記走査する速度が速いほど小さくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解加工装置及び電解加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解加工の一種として、電解液ジェット加工（下記非特許文献１並びに特許文献１及び２参照）が知られている。電解液ジェット加工は、ノズルから電解液を噴出し、ノズルと工作物の間に電圧を印加することで、電解液の噴流直下のみを選択的に加工する方法である。この場合、ノズルは加工電極として作用する。電解加工時には、工作物が陽極となるように電極間に電圧を印加して、電解液を介して電流を流す。この加工方法は、化学反応である電解作用を加工原理とするため、導電体であれば工作物の硬度によらず加工可能であり、加工変質層や残留応力、バリ、クラックなどが発生しないという利点を持つ。また、ノズルを走査させることで、任意形状をマスクレスで加工することができる。【０００３】
本発明者らはこれまで、工作物の材料としてSUS304を用い、電流密度を制御することで、高電流密度下では表面粗さの小さい鏡面が得られ、また、低電流密度下では複雑なポーラス状の性状が得られることを示している（下記非特許文献２）。これらの文献に記載の加工法では、走査により、低電流密度領域が通過することによって、工作物（いわゆるワーク）の表面粗さが悪化する。【０００４】
そこで、本発明者らは、ノズル（加工電極）を高速で、かつ複数回往復して走査させることにより、任意形状を鏡面加工できることを示した（下記非特許文献３）。【０００５】
しかしながら、一般的に、複雑形状を加工する場合において、電極を高速で複数回走査させるためには、かなりの装置コスト及び運用コストを要することになる。また、高速走査を行う場合は、電解液が電極の移動により飛散してしまうという問題も生じる。【０００６】
なお、下記非特許文献４は、電極表面上の電気二重層の形成を利用した超短パルス電流による電解加工により、加工精度の向上を図れることを示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Kunieda M, Yoshida M, Yoshida H, Akamatsu Y (1993) Influence of Micro Indents Formed by Electro-chemical Jet Machining on Rolling Bearing Fatigue Life. ASME PED 64:693-699.
【非特許文献２】Kawanaka T, Kunieda M (2014) Selective Surface Texturing Using Electrolyte Jet Machining. Procedia of 2nd CIRP Conference on Surface Integrity (CSI) (13): 345-349.
【非特許文献３】Natsu W, Ikeda T, Kunieda M (2007) Generating Complicated Surface with Electrolyte Jet Machining. Precision Engineering 31: 33-39.
【非特許文献４】Schuster R, Kircher V, Allonfue P, Etrl F (2000) Electochemical Micromachining. Science 289(5476):98-101.
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−５５９３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１０６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記した状況に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、工作物に対する加工電極の相対的な走査速度を低く抑えつつ、加工表面の粗さを改善できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決する手段は、以下の項目のように記載できる。【００１１】
（項目１）
電解加工によって工作物の表面を加工するための電解加工装置であって、
電源と、加工電極と、電解液供給部と、チャージ制御手段とを備えており、
前記電源は、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すための電圧を印加する構成となっており、
前記加工電極は、前記工作物から離間して配置されており、かつ、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査可能とされており、
前記電解液供給部は、前記加工電極と前記工作物との間に電解加工用の電解液を供給できる構成となっており、
前記チャージ制御手段は、前記電源からの電圧印加によって前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷を、解消させる構成となっている
ことを特徴とする電解加工装置。【００１２】
（項目２）
前記電源は、前記電流としてパルス電流を用いており、
前記チャージ制御手段は、前記パルス電流のデューティ比に基づいて、前記電荷を解消させる構成となっている
項目１に記載の電解加工装置。【００１３】
（項目３）
前記パルス電流におけるパルス幅の絶対値の上限は、前記加工物の表面に鏡面加工を施すに足りるほど短く設定されており、かつ、前記電解加工用の電流の電流密度は、前記鏡面加工を施すに足るほど高く設定されている
項目２に記載の電解加工装置。【００１４】
（項目４）
前記電源は、前記電流として交流電流を用いており、
前記交流電流は、前記工作物を陽極とする正方向電流成分と、前記工作物を陰極とする逆方向電流成分とを有しており、
前記チャージ制御手段は、前記逆方向電流成分の印加により、前記電荷を解消させる構成となっている
項目１に記載の電解加工装置。【００１５】
（項目５）
前記チャージ制御手段は、前記正方向電流成分における正方向電流密度をその印加時間で積分した値と、前記逆方向電流成分における逆方向電流密度をその印加時間で積分した値とがほぼ等しくなるように、前記電源を制御する構成となっている
項目４に記載の電解加工装置。【００１６】
（項目６）
前記チャージ制御手段は、前記逆方向電流成分のピーク値を、前記正方向電流成分のピーク値よりも低く設定する構成となっている
項目５に記載の電解加工装置。【００１７】
（項目７）
前記チャージ制御手段は、前記交流電流における正方向電流成分と逆方向電流成分との間に電流休止期間を挿入することにより、前記電荷を解消させる構成となっている
項目４〜６のいずれか１項に記載の電解加工装置。【００１８】
（項目８）
前記加工電極は、単結晶シリコン、チタン合金、ニオブ合金、グラファイト、又は白金から構成されている
項目４〜７のいずれか１項に記載の電解加工装置。【００１９】
（項目９）
前記電源は、定電圧源又は定電流源である
項目１〜８のいずれか１項に記載の電解加工装置。【００２０】
（項目１０）
前記工作物の表面の少なくとも一部は、０でない曲率を有しており、前記工作物と前記加工電極との対向面積は、この対向面積の範囲内で前記加工電極と前記工作物との距離の分布が前記曲率にかかわらず実質的に一定とみなせるほどに小さいものとされている
項目１〜９のいずれか１項に記載の電解加工装置。【００２１】
（項目１１）
前記チャージ制御手段は、前記加工電極の相対的な走査に伴って、前記電荷の解消のための制御内容を変化させる構成となっている
項目１〜１０のいずれか１項に記載の電解加工装置。【００２２】
（項目１２）
項目１〜１１のいずれか１項に記載の電解加工装置を用いた電解加工方法であって、
前記電源により、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すステップと、
前記加工電極を、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査させるステップと、
前記電解液供給部により、前記加工電極と前記工作物との間に、前記電解液を供給するステップと、
前記チャージ制御手段により、前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷を解消させるステップと
を備えることを特徴とする電解加工方法。【００２３】
（項目１３）
項目１〜１１のいずれか１項に記載の電解加工装置を用いた表面粗さ調整方法であって、
前記電源により、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すステップと、
前記加工電極を、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査させるステップと、
前記電解液供給部により、前記加工電極と前記工作物との間に、前記電解液を供給するステップと、
前記チャージ制御手段により、前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷量を制御することにより、前記工作物表面の表面粗さを調整するステップと
を備えることを特徴とする表面粗さ調整方法。【００２４】
（項目１４）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスのピーク値よりも前記逆方向電流パルスのピーク値を低くするとともに、前記正方向電流パルスのパルス幅よりも前記逆方向電流パルスのパルス幅を広く設定することを特徴とする電解加工装置。【００２５】
（項目１５）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスのピーク値よりも前記逆方向電流パルスのピーク値を高くするとともに、
前記正方向電流パルスのパルス幅よりも前記逆方向電流パルスのパルス幅を狭く設定することを特徴とする電解加工装置。【００２６】
（項目１６）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記逆方向電流パルスのパルス幅を前記正方向電流パルスのパルス幅以下に設定するとともに、
前記逆方向電流パルスから前記正方向電流パルスへの切り替え時には休止時間を備えることを特徴とする電解加工装置。【００２７】
（項目１７）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される正方向電荷に対して、
前記逆方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される逆方向電荷が小さくなるように設定するとともに、
前記逆方向電流パルスから前記正方向電流パルスへの切り替え時には休止時間を備えることを特徴とする電解加工装置。【００２８】
（項目１８）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される正方向電荷（Ａ）と、
前記逆方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される逆方向電荷（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）は、
前記走査する速度が速いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。【００２９】
（項目１９）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスを印加するデューティ比が、前記走査する速度が速いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。【００３０】
（項目２０）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルス幅に対して前記逆方向電流パルス幅が、前記走査する速度が速いほど小さくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、工作物に対する加工電極の相対的な走査速度を低く抑えつつ、加工表面の粗さを改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電解加工装置の全体的な構成を説明するための説明図である。
【図２】図１の要部における拡大断面図である。
【図３】図１の加工装置を用いた電解加工の加工原理を説明するための模式的な説明図である。
【図４】実施例１において用いられるパルス電流波形を示す説明図であって、縦軸は電流［Ａ］、横軸は時間［ｓ］である。
【図５】実施例１における実験結果を示すグラフであって、縦軸は表面粗さＲｚ［μｍ］、横軸は並進速度［ｍｍ／ｓ］である。
【図６】実施例２において用いられるパルス電流波形（交流波形）を示す説明図であって、縦軸は電流［Ａ］、横軸は時間［ｓ］である。
【図７】実施例２における実験結果を示すグラフであって、縦軸は表面粗さＲｚ［μｍ］、横軸は並進速度［ｍｍ／ｓ］である。
【図８】実施例２において利用可能な他のパルス電流波形（交流波形）を示す説明図であって、縦軸は電流［Ａ］、横軸は時間［ｓ］である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る電解加工装置の概略的な構成を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る電解加工装置の概略的な構成を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る電解加工装置（以下、「加工装置」と略称することがある）について説明する。本実施形態の加工装置は、いわゆる電解液ジェット加工によって工作物１（図１参照）をその表面側から加工するためのものであり、特に工作物表面の仕上げ加工に好適な装置である。
【００３４】
（第１実施形態の構成）
本実施形態の加工装置は、電源１０と、加工電極２０と、電解液供給部３０と、チャージ制御手段４０とを基本的な要素として備えている（図１参照）。さらに、この加工装置は、工作物支持部５０と走査用駆動部６０とを追加的に備えている。
【００３５】
（電源）
電源１０は、加工電極２０と工作物１との間に、電解加工用の電流を流すための電圧を印加する構成となっている。具体的には、電源１０の一方の極は、加工電極２０に電気的に接続され、電源１０の他方の極は、工作物１に電気的に接続されて、両者間に所定の電圧を印加できるようになっている。
【００３６】
本実施形態の電源１０は、印加する電圧としてパルス波形の電圧（パルス電圧）を用いており、これにより、パルス波形の電流（後述の実施例１及び２参照）を電極間に流すことができる。なお、電源１０としては、本実施形態では、チャージ制御手段４０により指定された電流値を電極間に流す定電流源が用いられるが、必要な電流値を得られるならば、定電圧源を用いることも可能である。また、本実施形態の電源１０としては、例えば、いわゆる高速バイポーラ電源を用いることができる。
【００３７】
本実施形態の電源１０においては、パルス電流におけるパルス幅の絶対値の上限が、工作物１の表面に鏡面加工を施すに足りるほど短く設定されている。また、電流密度の下限は、加工電極が止まっているときに加工痕が鏡面に仕上がる値に設定されている。どの程度の電流密度とパルス幅であれば鏡面加工を達成できるかについては、例えば実験的に決定できる。ここで、電流密度は、電流を加工電極と工作物の対向面積で除して求められる。また、鏡面加工とは、表面粗さを小さくする加工をいい、例えば、表面粗さRzが０．３μm以下に加工するものをいう。パルス幅の絶対値の上限としては、例えば１５０μｓ〜１００μｓである。ただしこれらの数値に本発明が限定されるものではない。
【００３８】
（加工電極）
加工電極２０は、工作物１から離間して配置されており、かつ、工作物１の表面方向に沿って相対的に走査可能とされている。具体的には、本例の加工電極２０は、基部２１と、先端部２２とを備えている。
【００３９】
基部２１は、中空の筒状に形成されており、電解液供給部３０の配管３２（後述）に接続されて、電解液を先端部２２に送り出すように構成されている。
【００４０】
先端部２２は、基部２１の先端側から工作物１の方向（図１において下向き方向）に延長されている。先端部２２も中空の筒状に形成されており、ジェット状の電解液３（後述）を工作物１に吹付けることができるようになっている（図２参照）。なお、図２では、先端部２２の部分のみを拡大して示している。また、図２における電解液３の流出状態は模式的なものに過ぎず、正確ではない。本実施形態の加工電極２０は、いわゆる電解液ジェット加工におけるノズルの機能を有している。
【００４１】
加工電極２０の材質としては、導電性があり、かつ、必要な機械的強度のある物質であれば、各種のものを使用可能である。特に、加工電極２０の材質として、単結晶シリコン、チタン合金、ニオブ合金、グラファイト、又は白金から構成した場合には、逆方向電圧（工作物を陰極とする電圧）を印加した場合でも電解しにくいので、好適である。
【００４２】
ここで、工作物１の表面の少なくとも一部が、０でない曲率を有している場合は、工作物１と加工電極２０との対向面積は、「この対向面積の範囲内で加工電極２０と工作物１との距離が前記曲率にかかわらず実質的に均一とみなせるほどに小さいもの」であることが好ましい。このようにすると、平坦でない加工表面を持つ工作物に対しても、加工表面を走査することにより、適切な鏡面加工を施すことができる。工作物１と加工電極２０との間の距離を一定として、かつ十分狭くする（例えば１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下の間隙にする）ことは、鏡面加工の実現に好適である。したがって、このように小さい対向面積の加工電極２０を用いることは、このような間隙の条件を満たすことに寄与する。
【００４３】
（電解液供給部）
電解液供給部３０は、加工電極２０の先端部２２と工作物１の加工表面（図１において上面）との間に、電解加工用の電解液を供給できる構成となっている。より詳しくは、本実施形態の電解液供給部３０は、タンク３１と、配管３２と、ポンプ３３と、シンク３４とを備えている。
【００４４】
タンク３１は、電解加工用の電解液３を貯めておく部分である。ここで、電解液３としては、電解加工用に通常使用される各種の液体を使用可能である。
【００４５】
配管３２は、タンク３１と加工電極２０の基部２１との間に接続されている。ポンプ３３は、配管３２の途中に取り付けられており、電解液３を適宜の流量で加工電極２０に送ることができるようになっている。ポンプ３３としては、この実施形態では、正確な流量を得るために、いわゆるギヤポンプが用いられているが、これに制約されるものではない。
【００４６】
シンク３４は、工作物１に向けて供給された電解液を一時的に収容する部分である。シンク３４には、供給された電解液３を排出するためのドレン部３４１が形成されている。シンク３４から排出された電解液３は、図示しない適切な方法で回収されるようになっている。
【００４７】
（チャージ制御手段）
チャージ制御手段４０は、電源１０からの電圧印加によって加工電極２０と工作物１との間に蓄積された電荷を、解消させるための機能要素である。より具体的には、本実施形態のチャージ制御手段４０は、電源１０からの電圧による電流波形（例えば電流パルス幅、ピーク値、パルス周期など）を調整するためのコントローラ（例えばファンクションジェネレータ）として実装されている。実際の機器構成としては、チャージ制御手段４０は、電源１０中の機能の一部であってもよい。要するに、チャージ制御手段としては、必要な機能を発揮できるのであれば、機械的構成は制約されず、例えばコンピュータとコンピュータプログラムの組み合わせにより実装することもでき、単独の要素として存在する必要もない。
【００４８】
本実施形態におけるチャージ制御手段４０は、パルス電流のデューティ比に基づいて、電極間に蓄積された電荷を解消させる構成となっている。チャージ制御手段４０の詳しい動作（つまり電流波形）については、実施例１及び２として後述する。
【００４９】
（工作物支持部）
工作物支持部５０は、電解加工の対象となる工作物１を支持するものであり、この実施形態では加工用テーブルにより構成されている。
【００５０】
（走査用駆動部）
走査用駆動部６０は、この実施形態では、ＸＺ方向駆動部６１と、Ｙ方向駆動部６２とから構成されている。ＸＺ方向駆動部６１は、加工電極２０を、Ｘ方向（図１中左右方向）と、Ｚ方向（図１中上下方向）に、所定の速度で移動させることができるようになっている。Ｙ方向駆動部６２は、シンク３４を介して、工作物支持部５０を、Ｙ方向（図１中において紙面に垂直な方向）に、所定の速度で移動させることができるようになっている。走査用駆動部６０の走査速度や走査方向などの動作の制御は、図示しないコントローラにより実施可能である。走査用駆動部６０により、この実施形態では、ＸＹ平面内の任意の方向において、加工電極２０を、工作物１に対して相対的に走査させることができるようになっている。
【００５１】
（第１実施形態の加工装置の動作）
以下、前記した第１実施形態の加工装置の動作について説明する。
【００５２】
（加工原理の説明）
動作説明の前提として、本実施形態の電解加工における加工原理を、図３をさらに参照しながら説明する。
【００５３】
図３は、加工電極としての円筒ノズルから噴出された電解液３における、噴流内の電位分布と工作物表面上での電流密度分布を示している。電解加工では、加工電極と工作物との対向部分の電流密度が高く、そこから離れるにつれて電流密度が低下する。図３において符号３ａは、工作物１と加工電極２０（図３中では図示省略）との間に存在する電解液３における電流密度分布の一例を模式的に示している。また、図３において符号３ｂは、等電位面を模式的に示しており、ここで符号Ｖ０は、電極間に印加される電源電圧（工作物側が陽極となる場合）である。
【００５４】
加工電極を走査させる加工（走査加工）では、電流密度の高いノズル直下が工作物上の一点を通過したとき、ノズルが静止しているときに鏡面が得られる程度にその電流密度が十分高いものであれば、ノズル直下で鏡面に加工される。しかし、その後、電流密度の低い周辺部がその加工部分を通ることになる。走査速度が遅い場合には、電流密度の低い周辺部による電解加工により、工作物表面が荒らされることになり、表面粗さが大きくなる（つまり、鏡面加工を目的とするときは、鏡面が劣化する）。
【００５５】
しかし、電流密度が低い場合の、単位時間当たりの加工量は、電流密度が高い場合に比べて、著しく劣る。走査速度を上昇させると、一回の走査における電解液ジェットの滞在時間（つまり対向電極による電解加工がおこなわれる時間）が短くなり、低電流密度領域の影響が小さくなる。このため、前記非特許文献３に記載されているように、走査速度の上昇に伴って表面粗さが向上すると考えられる。
【００５６】
一方近年、電解加工において、加工精度の向上を目的として、電極表面上の電気二重層の形成を利用した超短パルス電流による加工が行われている（前記非特許文献４）。工作物１と加工電極２０との間に電圧が印加されると、工作物表面上に、図３に示すように、正負の電荷が向き合う形で電気二重層が形成される。この電気二重層が形成される現象は、コンデンサＣＤＬへの電荷の充電により表現でき、電流密度の違いにより、電気二重層の充電時間に差が生まれる。なお、図中符号Ｒは、電解液ジェット内の抵抗成分を表している。
【００５７】
本発明者らの知見によれば、電解反応は、電気二重層が十分に形成されないと生じない。そこで、電流密度が低い部分における電気二重層が形成される前に、パルス電流をオフにする（つまり加工電圧をオフにする）ことで、工作物の溶出を、加工電極の直下における電流密度が高い部分に限定する。そして、パルスがオフになった後の休止時間中に電気二重層の電荷を放電させ、次のパルスを印加する。この際、休止時間が十分でないと、電気二重層の電荷がすべて放電されないため、低電流密度領域においても電解反応が生じてしまう。したがって、加工電流を短パルス化し、休止時間を十分に設けることで、工作物の溶出を高電流密度領域のみに限定することができ、低速で走査する場合でも表面粗さが良好な加工面が得られるはずである。さらに補足すると、加工電極が静止しているときに鏡面が得られないような電流密度が仮に分かっているとすれば、「電極を走査したときにそのような低電流密度域に工作物がさらされている時間が、その低電流密度で加工が生じるような時間よりも短くなるように、短いパルス幅の加工電流に設定されている」ことが好ましいといえる。
【００５８】
以上が、本発明者らの知見による、本実施形態の前提となる加工原理である。
【００５９】
（電解加工動作）
本実施形態の加工装置を用いて電解加工を行う場合には、まず、工作物１を工作物支持部５０の上面に配置する（図１参照）。ついで、電解液供給部３０により、電解液３を、加工電極２０と工作物１との間に供給する。このとき、電解液３は、加工電極２０の先端部２２を通って、加工個所に供給される（図２参照）。一方、電源１０により、所定の波形で、加工電極２０と工作物１との間に電圧を印加する。これにより、両者間に、所定の電解加工用の電流を流すことができる。ここで、加工電極２０と工作物１との間を流れる電流の波形は、チャージ制御手段４０で設定されたもの（後述の実施例１及び２参照）となっている。
【００６０】
さらに、本実施形態では、走査用駆動部６０を用いて、工作物１に対して、加工電極２０を、ＸＹ平面内において相対的に走査させる。これにより、走査方向における工作物１の表面を加工して、その表面粗さを向上させることができる。なお、本実施形態では、加工電極２０のＺ方向位置は、加工中においては一定とし、必要に応じて調整するようになっている。
【００６１】
以下、具体的な実施例を参照しながら、本例の電解加工動作をより詳しく説明する。
【００６２】
（実施例１）
前記加工原理に基づいて、第１実施形態の装置構成を用いて、下記表１中の条件（Pulse）において電解加工を行った。
【００６３】
【表１】
2016136940.tif 000003
【００６４】
この表に示された項目の意味は下記のとおりである。なお、参照のため、電源から印加されるパルス電圧に基づく電流波形の一例を図４に示す。また、表１では、交流波形を印加する場合の条件（AC）も併記されているが、交流の場合については後述する。
【００６５】
Pulse on time [μs]：加工電流印加時間（図４のｔ１）；
Duty factor [%]：デューティ比（図４のｔ１／Ｔ）；
Machining current [A]：電極間を流れる電流；
Current density [A/cm2]：電極間での電流密度；
Gap width [mm]：加工電極と工作物との間の距離；
Flow rate [ml/s]：電解液の流量；
Nozzle inner diameter [mm]：加工電極の先端部におけるノズル内径；
Electrolyte：電解液。
【００６６】
電極間での電流密度は一様ではないが、前記では、簡単のため、加工電流値をノズル噴出口の内面積で除した値を電流密度とした。なお、当然のことながら、表１の記載はすべて一例に過ぎず、他の適宜な構成が可能である。
【００６７】
実施例１では、パルス電流を用いている。パルス幅ｔ１を100μsという一定値とし、パルス休止時間ｔ２及び走査速度を変化させながら、加工電極２０を走査させて、工作物１に対する溝加工を行った。図４中の符号Ｔは、このときのパルス周期を示す。工作物１を陽極として、工作物１から加工電極２０に流れる電流の向きを図４の縦軸正方向とする。また、比較のため、直流電流（ＤＣ）、つまりｔ２＝０、デューティ比＝１００％という条件でも同じ加工を行った。これにより、パルス電流のデューティ比と走査速度が表面粗さに与える影響を調べた。工作物１としてはSUS304を用いた。工作物１の表面粗さは、最大高さ粗さＲｚを加工面内の異なる４か所で測定し平均した。
【００６８】
走査速度を変化させた際の表面粗さの測定結果を図５に示す。図５においてDutyとは、所定のデューティ比（％）での結果であることを示す。図５に示すように、パルス電流を用いた場合においても、ＤＣを用いた場合においても、走査速度を上昇させることで表面粗さが低下していることがわかる。一方、走査速度が遅い場合、パルス幅100μsにおいて休止時間を長くする（つまりデューティ比を下げる）につれて表面粗さが向上している。これにより、パルス幅100μsという一定値において十分な電圧休止時間を設けた場合（つまりデューティ比１％）、低速走査の場合においても、表面粗さが良好な鏡面が得られることがわかった。これは、前記で考察したように、電解液ジェット加工（つまり電極が任意方向に走査される電解加工）においても加工領域が高電流密度領域のみに限定されるためであると推測できる。
【００６９】
したがって、実施例１によれば、チャージ制御手段４０により、電極間の電荷を解消させることができ、これにより、走査速度を低く抑えつつ、加工面の表面粗さを改善できることがわかる。また、チャージ制御手段４０によるデューティ比の調整により、加工面の表面粗さを制御することもできる。
【００７０】
（実施例２）
印加する電圧波形（つまり電極間を流れる電流波形）を、図６に示すものに変更したうえで、実施例１と同じ条件下で電解加工を行った。表１中のACは、実施例２において用いるパルス波形（交流波形）を示している。実施例２では、期間ｔ３（図６参照）において逆方向電圧を印加し、逆方向電流を流す構成となっている。これにより、電極間を流れる交流電流は、工作物１を陽極として工作物１から加工電極２０に流れる正方向電流成分（時間ｔ１）と、工作物を陰極として加工電極２０から工作物１に流れる逆方向電流成分（時間ｔ３）とを有することになる。
【００７１】
実施例１のように単極性のパルス電流を用いる場合、低速走査において鏡面を得るためには、休止時間を長くする必要がある（図５参照）。しかし、デューティ比を下げると、単位時間当たりの除去量が、直流を用いた場合に比べて少ないため、加工時間が長くなる傾向がある。
【００７２】
実施例２では、前記のように交流電流を用いることで、電極間を流れる電流の極性が反転し、工作物が陰極となる時間ｔ３が存在する。このｔ３の間に、電気二重層（図３のコンデンサＣＤＬ参照）に充電された電荷を強制的に放電させることができる。つまり、実施例２におけるチャージ制御手段４０は、逆方向電流成分の印加により、電気二重層に充電された電荷を解消させる構成となっている。なお、この明細書において、「電荷の解消」とは、いわゆる電荷の放電（ディスチャージ）を意味し、電荷の完全な解消だけでなく、蓄積された電荷量の減少も含む意味で用いる。
【００７３】
この考察によれば、交流波形を用いることにより、休止時間を長く設けることなく、鏡面加工が可能になると考えられる。そこで、この実施例２では、工作物１が陽極となるパルス幅ｔ１を100μsで一定とし、工作物１が陰極となる時間ｔ３及び走査速度を変化させ、交流電流のデューティ比と走査速度が表面粗さに与える影響を調査した。
【００７４】
実施例２における実験結果を図７に示す。図７に示すように、交流電流を用いた場合も、直流や、単極性パルス電流を用いた場合と同様に（図５参照）、走査速度の上昇とともに表面粗さが低下していることがわかる。また、走査速度が遅い場合、パルス幅100μsにおいて、極性反転時間ｔ３を長くする（つまりデューティ比を下げる）につれて表面粗さを向上させることができている。一方、低速での走査加工において交流電流を用いた場合は、実施例１の単極性パルス電流を用いた場合に比べ、高いデューティ比でありながら、表面粗さが良好な加工面を得られることがわかる。つまり、チャージ制御手段４０を用いて、逆方向電流成分を印加することにより、鏡面加工における加工速度の向上を図ることができるという利点がある。
【００７５】
なお、実施例２では、交流電流として矩形波を用いたが、三角波や正弦波（図８）のような別の波形を用いることもできる。
【００７６】
また、本実施例において、チャージ制御手段４０は、正方向電流をその印加時間（図６のｔ１）で積分した値（正方向電荷）と、逆方向電流をその印加時間（図６のｔ３）で積分した値（逆方向電荷）とがほぼ等しくなるように、電源１０からの出力を制御することが好ましい。このようにすると、電気二重層（図３のコンデンサＣＤＬ参照）に充電された電荷をほぼ完全に放電させることができるので、同じデューティ比であれば、より良好な表面粗さを得ることができる。
【００７７】
さらに、本実施例において、チャージ制御手段４０は、逆方向電流成分のピーク値を、正方向電流成分のピーク値よりも低く設定することが好ましい。これは、一般に電流密度が低いと、陽極上で材料の除去に使用される電流の割合が減り、その分、酸素の発生や酸化反応に使用される割合が増えるからである。これにより、逆方向電流を流したときの加工電極２０の電解量を減らすことができ、装置の運用コスト低減を図ることができる。
【００７８】
逆方向電流成分のピーク値を正方向電流成分のピーク値よりも低く設定する場合には、電気二重層に充電された電荷を十分に放電させるために、正方向電流パルス幅よりも逆方向電流パルス幅を長く設定することが好ましい。これにより、加工電極２０に不要な電解を発生させない範囲で最大限に加工速度を速めることができる。もちろん上述のごとく、電気二重層の電荷を放電させることが目的であり、電気二重層に逆極性の電荷を蓄積することは本来の目的にそぐわない。したがって、逆方向電荷が正方向電荷を上回らないパルス幅を上限値とすることが好ましい。
【００７９】
本実施例において、チャージ制御手段４０は、交流電流における正方向電流成分と逆方向電流成分との間に電流休止期間を挿入してもよい。電流休止期間とは、例えば、図６における期間ｔ１の間、あるいは、期間ｔ３の間に挿入可能な、電圧又は電流が０となる期間である。
【００８０】
逆方向電流のパルス幅（期間ｔ３）は、逆方向電荷が正方向電荷を上回らない程度に設定されていることが好ましいが、これらの現象は、電極間隙の状態に応じてばらつきを伴っている。例えば、図３の電位分布はあくまでも理想状態であって、実際には加工屑が存在したり、表面形状に少なからず凸凹が存在したりする。このため、局所的に逆方向電荷が正方向電荷を上回ってしまう可能性がある。そこで、例えば調整要素としてこの電流休止期間を利用することができる。
【００８１】
具体的には、正方向電流印加後に逆方向電流を印加し、電流休止期間を設けた後に、次のサイクルとして正方向電流を印加する。このとき逆方向電流のパルス幅（期間ｔ３）を例えば正方向電荷に対して逆方向電荷が２／３程度となるように設定し、その後、電流休止期間を設ける。これにより、局所的なばらつきを考慮しても逆方向電荷が正方向電荷を上回ることがなくなり、電気二重層への逆充電を避けることができる。また、単純に電流休止期間のみを挿入する実施例１に比べて、逆方向電流を印加する手段を採用した場合には、高速に電気二重層の電荷を解消できるので、鏡面を得つつ高速に電解加工を行うことができる。
【００８２】
逆方向の電流は加工電極を消耗させるため、電流ピーク値を低くすることが望ましいが、逆方向の電流ピーク値を高く設定しても、逆方向のパルス幅を十分に短くすれば、電極の電解という問題を軽減ないし解消することができる。逆方向電流成分のピーク値を正方向電流成分のピーク値よりも高く設定することで、電気二重層に蓄積された電荷を早期に解消することができるため、逆方向電流のパルス幅（期間ｔ３）は短く設定することができる。すなわち、電極の消耗を防ぎつつ、デューティ比を高めることができるので、加工速度を向上させることができる。もちろん、逆方向電流パルスを印加後に上述のごとく電流休止期間を設けてもよい。
【００８３】
前記した第１実施形態において、工作物１と加工電極２０との対向面積は、工作物１における加工表面積を走査によって細部にわたって覆い尽くすことができ、かつ、対向面積の範囲内で工具電極と工作物の距離が工作物の曲率により大きく不均一にならないほどに小さいことが好ましい。
【００８４】
また、第１実施形態におけるチャージ制御手段４０は、加工電極２０の走査に伴って、電荷の解消のための制御内容を変化させる構成とすることができる。例えば、電極間距離、加工電極と工作物との対向面積、電解液供給量などの加工条件に応じて、電荷解消のための制御内容を変化させることにより、より適切な鏡面加工を行うことができる。さらに、あえて鏡面加工に適切な条件から外れる条件を用いることにより、部分的な非鏡面を形成することもできる。
【００８５】
本実施の形態では、加工電極２０を走査している。往復運動を繰り返したり、加工方向を変える場合には、折り返し点や加工方向を変えた地点において加工電極２０と工作物１の相対速度が低下することになる。すなわち図５又は図７における横軸の走査速度が変化することになるため、この近傍では面粗さの荒い不均一な加工になりやすい。これを防ぐことを目的として、走査速度に応じてデューティ比や逆極性パルス幅、逆極性電流値を変えることができる。例えば、往復運動における折り返し点では、その前後の領域と比較して休止時間を長くする、あるいは逆極性電流パルス幅を広げるようにチャージ制御手段４０を動作させることで、均一な面粗さを得ることができる。
【００８６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電解加工装置を、図９を参照しながら説明する。なお、第２実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の煩雑を避ける。
【００８７】
前記第１実施形態では、いわゆる電解液ジェット加工を用いた。これに対して、第２実施形態では、ジェットを用いない、通常の電解加工を前提としている。
【００８８】
第２実施形態の加工装置では、ノズル状の加工電極２０に代えて、棒状の加工電極２２０を用いている（図９参照）。電源１０の一方の極は、所定の二つの取付具２２１を介して、加工電極２２０の両端に電気的に接続されている。電源１０の他方の極は、前記第１実施形態と同様に、工作物１に電気的に接続されている。
【００８９】
本実施形態の棒状の加工電極２２０は、工作物１の表面にほぼ平行となるように配置されており、工作物１の表面に沿って走査可能とされている。第２実施形態における電解液（図示せず）は、適宜な電解槽（図示せず）を用いて、加工電極２２０と工作物１表面との間の空間に予め充填されている。
【００９０】
すなわち工作物１は、電解液に浸漬された状態で加工される。もちろん、加工により工作物１と加工電極２２０との間に加工屑が発生することが想定されるため、電解液を電極間隙に適宜な吹きかけ手段によって供給してもよい。工作物１と加工電極２２０とは平行であることが望ましく、上下方向に電極間距離が変化してしまうと均一な電解加工が実現しにくい。このため加工電極２２０に振動や変形がおこりにくいように、加工電極の上部と下部とで取付具２２１により加工電極２２０を保持するとともに電気的に接続している。しかしながら、必ずしもこの限りではなく、上部及び下部のうちのいずれか一方の取付具２２１のみで加工電極２２０を保持してもよい。
【００９１】
さらにまた、加工電極２２０として、いわゆるワイヤ放電加工機で用いられるワイヤ電極を使用することもできる。さらにまた、ワイヤ放電加工機との両立を図るべく、ワイヤ電極を両方の目的で使用することができる。例えば、ワイヤ電極を用いて、工作物１をワイヤ放電加工して表面を仕上げた後に、同じワイヤ電極を用いて、放電加工後の仕上げ加工面を電解加工でさらに仕上げることができる。同一装置内でワイヤ放電加工と電解加工との切り替えが可能な構成とすることにより、加工電極２２０と工作物１とを平行に位置決めする作業が容易になるという利点もある。
【００９２】
第２実施形態においても、前記した第１実施形態と同様に、チャージ制御手段４０を用いて、電気二重層における電荷を解消させることにより、走査速度を抑えつつ工作物の鏡面加工を行うことができるという利点がある。また、交流波形を用いることにより、電解加工における加工速度の向上も図ることができる。
【００９３】
第２実施形態における他の構成及び利点は、前記した第１実施形態と同様なので、これ以上の説明は省略する。
【００９４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電解加工装置を、図１０を参照しながら説明する。なお、第３実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の煩雑を避ける。
【００９５】
この第３実施形態では、前記した第２実施形態と同様に、ジェットを用いない通常の電解加工を前提としている。
【００９６】
第３実施形態の加工装置では、ノズル状の加工電極２０に代えて、ブロック状の加工電極３２０を用いている（図１０参照）。電源１０（図１０においては省略）の一方の極は、加工電極３２０に電気的に接続されている。電源１０の他方の極は、前記第１実施形態と同様に、工作物１に電気的に接続されている。
【００９７】
本実施形態の加工電極３２０は、その表面を工作物１に対向させた状態で、工作物１の表面に沿って走査可能とされている。第３実施形態における電解液は、ノズル３６によって、加工電極３２０と工作物１との間に供給されるようになっている。
【００９８】
第３実施形態においても、前記した第１実施形態と同様に、チャージ制御手段４０を用いて、電気二重層における電荷を解消させることにより、走査速度を低く抑えつつ、工作物の鏡面加工を行うことができるという利点がある。また、交流波形を用いることにより、電解加工における加工速度の向上を図ることができる。
【００９９】
第３実施形態における他の構成及び利点は、前記した第１実施形態と同様なので、これ以上の説明は省略する。
【０１００】
なお、本発明は、前記した実施の形態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内において種々の変更を加え得るものである。
【０１０１】
（付記）
前記した各実施形態に記載の発明は、項目の内容として記載することができる。
【０１０２】
（項目A）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスのピーク値よりも前記逆方向電流パルスのピーク値を低くするとともに、前記正方向電流パルスのパルス幅よりも前記逆方向電流パルスのパルス幅を広く設定することを特徴とする電解加工装置。
【０１０３】
（項目B）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスのピーク値よりも前記逆方向電流パルスのピーク値を高くするとともに、
前記正方向電流パルスのパルス幅よりも前記逆方向電流パルスのパルス幅を狭く設定することを特徴とする電解加工装置。
【０１０４】
（項目C）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記逆方向電流パルスのパルス幅を前記正方向電流パルスのパルス幅以下に設定するとともに、
前記逆方向電流パルスから前記正方向電流パルスへの切り替え時には休止時間を備えることを特徴とする電解加工装置。
【０１０５】
（項目D）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される正方向電荷に対して、
前記逆方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される逆方向電荷が小さくなるように設定するとともに、
前記逆方向電流パルスから前記正方向電流パルスへの切り替え時には休止時間を備えることを特徴とする電解加工装置。
【０１０６】
（項目E）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される正方向電荷（Ａ）と、
前記逆方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される逆方向電荷（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が、
前記走査する速度が速いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【０１０７】
（項目F）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスを印加するためのデューティ比が、前記走査する速度が速いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【０１０８】
（項目G）
前記工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルス幅に対して前記逆方向電流パルス幅が、前記走査する速度が速いほど小さくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【符号の説明】
【０１０９】
１  工作物
３  電解液
１０  電源
２０・２２０・３２０  加工電極
２１  基部
２２  先端部
２２１  取付具
３０  電解液供給部
３１  タンク
３２  配管
３３  ポンプ
３４  シンク
３４１  ドレン部
３６  ノズル
４０  チャージ制御手段
５０  工作物支持部
６０  走査用駆動部
６１  ＸＺ方向駆動部
６２  Ｙ方向駆動部
ｔ１  パルス幅
ｔ２  パルス休止時間
ｔ３  極性反転時間
Ｔ  パルスの周期
Ｒ  電解液ジェット内の抵抗成分
ＣＤＬ  電気二重層に対応するコンデンサ成分
【図１】
2016136940.tif 000004
【図２】
2016136940.tif 000005
【図３】
2016136940.tif 000006
【図４】
2016136940.tif 000007
【図５】
2016136940.tif 000008
【図６】
2016136940.tif 000009
【図７】
2016136940.tif 000010
【図８】
2016136940.tif 000011
【図９】
2016136940.tif 000012
【図１０】
2016136940.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月10日(2017.2.10)
【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】
電解加工によって工作物の表面を加工するための電解加工装置であって、
電源と、加工電極と、電解液供給部と、チャージ制御手段とを備えており、
前記電源は、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すための電圧を印加する構成となっており、
前記加工電極は、前記工作物から離間して配置されており、かつ、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査可能とされており、
前記電解液供給部は、前記加工電極と前記工作物との間に電解加工用の電解液を供給できる構成となっており、
前記チャージ制御手段は、前記電源からの電圧印加によって前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷を、解消させる構成となっている
ことを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
前記電源は、前記電流としてパルス電流を用いており、
前記チャージ制御手段は、前記パルス電流のデューティ比に基づいて、前記電荷を解消させる構成となっている
請求項１に記載の電解加工装置。
【請求項３】
前記パルス電流におけるパルス幅の絶対値の上限は、前記工作物の表面に鏡面加工を施すに足りるほど短く設定されており、かつ、前記電解加工用の電流の電流密度は、前記鏡面加工を施すに足るほど高く設定されている
請求項２に記載の電解加工装置。
【請求項４】
前記電源は、前記電流として交流電流を用いており、
前記交流電流は、前記工作物を陽極とする正方向電流成分と、前記工作物を陰極とする逆方向電流成分とを有しており、
前記チャージ制御手段は、前記逆方向電流成分の印加により、前記電荷を解消させる構成となっている
請求項１に記載の電解加工装置。
【請求項５】
前記チャージ制御手段は、前記正方向電流成分における正方向電流密度をその印加時間で積分した値と、前記逆方向電流成分における逆方向電流密度をその印加時間で積分した値とがほぼ等しくなるように、前記電源を制御する構成となっている
請求項４に記載の電解加工装置。
【請求項６】
前記チャージ制御手段は、前記逆方向電流成分のピーク値を、前記正方向電流成分のピーク値よりも低く設定する構成となっている
請求項５に記載の電解加工装置。
【請求項７】
前記工作物の表面の少なくとも一部は、０でない曲率を有しており、前記工作物と前記加工電極との対向面積は、この対向面積の範囲内で前記加工電極と前記工作物との距離の分布が前記曲率にかかわらず実質的に一定とみなせるほどに小さいものとされている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電解加工装置。
【請求項８】
前記チャージ制御手段は、前記加工電極の相対的な走査に伴って、前記電荷の解消のための制御内容を変化させる構成となっている
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電解加工装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電解加工装置を用いた電解加工方法であって、
前記電源により、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すステップと、
前記加工電極を、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査させるステップと、
前記電解液供給部により、前記加工電極と前記工作物との間に、前記電解液を供給するステップと、
前記チャージ制御手段により、前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷を解消させるステップと
を備えることを特徴とする電解加工方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電解加工装置を用いた表面粗さ調整方法であって、
前記電源により、前記加工電極と前記工作物との間に、電解加工用の電流を流すステップと、
前記加工電極を、前記工作物の表面方向に沿って相対的に走査させるステップと、
前記電解液供給部により、前記加工電極と前記工作物との間に、前記電解液を供給するステップと、
前記チャージ制御手段により、前記加工電極と前記工作物との間に蓄積された電荷量を制御することにより、前記工作物表面の表面粗さを調整するステップと
を備えることを特徴とする表面粗さ調整方法。
【請求項１１】
工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスのピーク値よりも前記逆方向電流パルスのピーク値を低くするとともに、前記正方向電流パルスのパルス幅よりも前記逆方向電流パルスのパルス幅を広く設定することを特徴とする電解加工装置。
【請求項１２】
工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスのピーク値よりも前記逆方向電流パルスのピーク値を高くするとともに、
前記正方向電流パルスのパルス幅よりも前記逆方向電流パルスのパルス幅を狭く設定することを特徴とする電解加工装置。
【請求項１３】
工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記逆方向電流パルスのパルス幅を前記正方向電流パルスのパルス幅以下に設定するとともに、
前記逆方向電流パルスから前記正方向電流パルスへの切り替え時には休止時間を備えることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１４】
工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される正方向電荷に対して、
前記逆方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される逆方向電荷が小さくなるように設定するとともに、
前記逆方向電流パルスから前記正方向電流パルスへの切り替え時には休止時間を備えることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１５】
工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される正方向電荷（Ａ）と、
前記逆方向電流パルスにより前記工作物と前記加工電極との間に供給される逆方向電荷（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）は、
前記走査する速度が速いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１６】
工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルスを印加するためのデューティ比が、前記走査する速度が速いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１７】
工作物から離間して配置される加工電極と、
前記工作物と前記加工電極との間に満たされる電解液と、
正方向電流パルスと逆方向電流パルスを前記工作物と前記加工電極との間に供給するための電源とを備え、
前記加工電極と前記工作物とが相対的に走査することで電解加工を行う電解加工装置において、
前記正方向電流パルス幅に対して前記逆方向電流パルス幅が、前記走査する速度が速いほど小さくなるように設定されていることを特徴とする電解加工装置。
【国際調査報告】
2016136940.tif 000014
2016136940.tif 000015
2016136940.tif 000016
2016136940.tif 000017