(57)【要約】【課題】不水溶性加工液や水溶性加工液といった加工液を使用することなく電気防錆を行いながら機械加工を行うことが可能となる機械加工装置、被加工物搬送装置および機械加工システムを提供する。【解決手段】機械加工システムは、機械加工装置と搬送装置とを備える。機械加工装置は、導電性の被加工物９を加工する工具の一例である砥石８と、被加工物９と砥石８との間に加工液としての水を供給する加工液供給管４およびノズル１７と、被加工物９を支持する支持部とを備える。ノズル１７は直流電源供給制御装置１の陽極と接続され、支持部は直流電源供給制御装置１の陰極と接続される。ノズル１７の開口端には網状電極部を取付ける。搬送装置は、保存液としての水を収容し、該水に被加工物を浸漬した状態で被加工物９に電流を供給する。【選択図】        図１
2004323940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の被加工物を加工する工具と、
前記工具による加工時に加工液としての水を前記被加工物に放出して供給する加工液供給機構と、
前記加工液供給機構により供給される前記加工液の流路に設けられ、該流路を流れる前記加工液の通過を許容する複数の通過領域を有し、該各通過領域を通過する前記加工液に電流を供給する第１電極部と、
前記被加工物に電気的に接続される第２電極部とを備え、
前記第１電極部から前記加工液を介して前記被加工物を通り前記第２電極部へ電流が流れる回路を構成した機械加工装置。
【請求項２】
導電性の被加工物を加工する工具と、
前記工具による加工時に加工液としての水を前記被加工物に放出して供給する加工液供給機構と、
前記加工液供給機構により供給される前記加工液の流路に設けられ、該流路を流れる前記加工液に電流を供給する第１電極部と、
前記被加工物に電気的に接続される第２電極部とを備え、
前記第１電極部は、第１主電極部と、供給された前記加工液によって濡れる前記被加工物の表面部分が前記第１主電極部に対し近い箇所と遠い箇所とを有する場合の該遠い箇所に前記加工液を介して電流を供給する第１補助電極部とを含み、
前記第１電極部から前記加工液を介して前記被加工物を通り前記第２電極部へ電流が流れる回路を構成した機械加工装置。
【請求項３】
導電性の被加工物を加工する工具と、
前記工具による加工時に加工液として使用する水を貯留し、貯留された前記加工液に前記被加工物を浸漬する加工液貯留部と、
前記加工液貯留部に貯留された前記加工液に電流を供給する第１電極部と、
前記被加工物と電気的に接続される第２電極部と、を備え、
前記第１電極部から前記加工液を介して前記被加工物を通り前記第２電極部へ電流が流れる回路を構成した機械加工装置。
【請求項４】
導電性の被加工物を加工する工具と、
第１電極部として機能する導電性のノズルを有し、前記工具による加工時に前記ノズルを通して加工液としての水を前記被加工物に供給する加工液供給機構と、
前記加工液の流路を規定する前記ノズルの壁面から立上るように設けられ、前記加工液の通過を許容する貫通孔を有し、前記第１電極部として機能する網状導電部材と、
前記被加工物を支持し、第２電極部として機能する導電性の支持部と、を備えた機械加工装置。
【請求項５】
前記網状導電部材は、前記ノズルの開口部を覆うように設置され、前記ノズルの開口部から外側に突出する突出部を有する、請求項４に記載の機械加工装置。
【請求項６】
導電性の被加工物を加工する工具と、
前記工具による加工時に加工液としての水を前記被加工物に供給する加工液供給機構と、
前記被加工物および前記加工液を受入れ、第１電極部として機能する導電部分を含む容器と、
前記容器内に絶縁部材を介して載置され、前記被加工物を支持するとともに第２電極部として機能する導電性の支持部と、を備えた機械加工装置。
【請求項７】
導電性の被加工物を加工する工具と、
前記工具による加工時に加工液としての水を前記被加工物に供給する加工液供給機構と、
前記被加工物の外周との間に前記加工液を受入れる空間部を有した状態で前記被加工物を受入れ、内周に前記加工液と接する第１電極部を有する枠体と、
前記被加工物を支持し、第２電極部として機能する導電性の支持部と、を備えた機械加工装置。
【請求項８】
導電性の被加工物を水中に浸漬した状態で搬送する装置であって、
前記被加工物を載置した状態で搬送し、第１電極部として機能する導電性の搬送手段と、
前記搬送手段の両側に立設され、前記搬送手段上に水を収容する空間を形成する１組の壁部と、
前記壁部の内側に前記水と接するように設置され、前記搬送手段と絶縁された第２電極部と、を備えた被加工物搬送装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の機械加工装置と、前記機械加工装置による加工前あるいは加工後の導電性の被加工物を載置した状態で搬送し第１電極部として機能する導電性の搬送手段と、該搬送手段の両側に立設され前記搬送手段上に水を収容する空間を形成する１組の壁部と、該壁部の内側に前記水と接するように設置され前記搬送手段と絶縁された第２電極部とを含む被加工物搬送装置と、備えた機械加工システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械加工装置、被加工物を水中に浸漬した状態で搬送する被加工物搬送装置および機械加工システムに関し、特に、電気防錆を行いながら機械加工および搬送を行うことが可能となる機械加工装置、被加工物搬送装置およびこれらの装置を含む機械加工システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械加工装置の一種である研削盤や旋盤に使用される加工液としては、不水溶性加工液と水溶性加工液とが一般に知られている。不水溶性加工液は、防錆作用と潤滑作用とを受け持つ鉱油を主成分とし、脂肪油、合成油（脂肪酸）、極圧添加材（硫黄、塩素、リン）が含まれている。水溶性加工液は、前述の不水溶性加工液に界面活性剤を添加することで水に溶融する状態とした加工液である。
【０００３】
ところで、機械加工時には被加工物が腐食するのを防ぐことが必要となるが、被加工物の一例である金属の防食方法として、たとえば特開２０００−１６０３７０号公報や特開平８−３１９５８９号公報に記載された防食方法がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６０３７０号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−３１９５８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の不水溶性加工液や水溶性加工液といった加工液を使用した場合には、該加工液の成分が環境を悪化させるという問題が生じるばかりでなく、その廃液を焼却処分するためにさらに環境を悪化させるという問題も生じる。
【０００７】
近年、地球規模での環境問題に対する関心が高まっており、組織活動が環境に及ぼす影響を最小限にくい止めることを目的に定められた環境に関する国際的な標準規格としてＩＳＯ１４０００シリーズがあるが、このＩＳＯ１４０００シリーズを実施するには、上記のような加工液の使用を停止あるいは極力少なくすることが望まれる。
【０００８】
他方、特開２０００−１６０３７０号公報や特開平８−３１９５８９号公報には、上述のように金属の防食方法が記載されているが、これらの文献に記載の防食方法を機械加工に適用する旨の記載も示唆も全くない。その上、これらの防食方法を単純に機械加工に適用することはできず、機械加工に適用するには特有の工夫が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は、不水溶性加工液や水溶性加工液といった従来の加工液を使用することなく電気防錆を行いながら機械加工を行うことが可能となる機械加工装置、被加工物を搬送する被加工物搬送装置およびこれらの装置を含む機械加工システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る機械加工装置は、１つの局面では、導電性の被加工物を加工する工具と、該工具による加工時に加工液としての水を被加工物に放出して供給する加工液供給機構と、加工液供給機構により供給される加工液の流路に設けられ、該流路を流れる加工液の通過を許容する複数の通過領域を有し、該各通過領域を通過する加工液に電流を供給する第１電極部と、被加工物に電気的に接続される第２電極部とを備え、第１電極部から加工液を介して被加工物を通り第２電極部へ電流が流れる回路を構成する。
【００１１】
なお、本願明細書において「機械加工装置」とは、機械加工を行う工作機械のことであり、研削盤、旋盤、マシニングセンタ、グラインディングセンタ、フライス盤、ボール盤、片削り盤、平削り盤、立て削り盤、歯切り盤、ブローチ盤、ラップ盤、超仕上げ盤などのように工具（本願明細書では工具に相当する物も含む）を使用して機械加工する装置をいう。また「被加工物」とは、機械加工において被削材や工作物と呼ばれる機械加工の全対象物をいい、たとえば錆を発生する金属が含まれる。さらに、加工液としての水は、典型的には水道水であるが、通常の水道水に含まれない成分を含むものであっても、本発明の効果が得られ、それが環境に対して有害とはならない量あるいは種類のものであれば、当該成分を含む、水を主成分とする水溶液も本願明細書における水に含まれるものと定義する。
【００１２】
上記のように陽極部または陰極部として機能する第１と第２電極部を設け、これらを電源と接続することにより、第１と第２電極部間に加工液としての水および被加工物を介して電気回路を形成することができる。それにより、被加工物に所定の電流（電気防錆が可能となる量の電流）を流して電気防錆を行いながら機械加工を行うことができる。また、通過領域を有し、各通過領域を通過する加工液に電流を供給する第１電極部を設けることにより、第１電極部と加工液との接触面積を増大することができる。それにより、加工液中の電流密度のばらつきを低減することができ、より効果的に電気防錆を行うことができる。
【００１３】
本発明に係る機械加工装置は、他の局面では、導電性の被加工物を加工する工具と、該工具による加工時に加工液としての水を被加工物に放出して供給する加工液供給機構と、加工液供給機構により供給される加工液の流路に設けられ、該流路を流れる加工液に電流を供給する第１電極部と、被加工物に電気的に接続される第２電極部とを備える。第１電極部は、第１主電極部と、供給された加工液によって濡れる被加工物の表面部分が第１主電極部に対し近い箇所と遠い箇所とを有する場合の該遠い箇所に加工液を介して電流を供給する第１補助電極部とを含む。そして、第１電極部から加工液を介して被加工物を通り第２電極部へ電流が流れる回路を構成する。
【００１４】
このように、第１主電極部に加えて第１補助電極部を設けることにより、加工液によって濡れる被加工物の表面部分が第１主電極部に対し遠い箇所に加工液を介して電流を供給することができる。このことも、加工液中の電流密度のばらつきの低減に寄与し得る。
【００１５】
本発明に係る機械加工装置は、さらに他の局面では、導電性の被加工物を加工する工具と、該工具による加工時に加工液として使用する水を貯留し、貯留された加工液に被加工物を浸漬する加工液貯留部と、加工液貯留部に貯留された加工液に電流を供給する第１電極部と、被加工物と電気的に接続される第２電極部とを備え、第１電極部から加工液を介して被加工物を通り第２電極部へ電流が流れる回路を構成する。
【００１６】
このように、加工液貯留部において加工液に被加工物を浸漬した状態で第１電極部から加工液に電流を供給することにより、被加工物の周囲から被加工物に安定して電流を供給することができる。この場合にも、加工液中の電流密度のばらつきを低減することができる。
【００１７】
本発明に係る機械加工装置は、さらに他の局面では、導電性の被加工物を加工する工具と、第１電極部として機能する導電性のノズルを有し工具による加工時にノズルを通して加工液としての水を被加工物に供給する加工液供給機構と、加工液の流路を規定するノズルの壁面から立上るように設けられ加工液の通過を許容する貫通孔を有し第１電極部として機能する網状導電部材と、被加工物を支持し第２電極部として機能する導電性の支持部とを備える。
【００１８】
上記のようにノズルによって規定される加工液の流路に第１電極部として機能する網状導電部材を立設することにより、第１電極部と加工液との接触面積を増大することができる。それにより、加工液中の電流密度のばらつきを低減することができ、より効果的に電気防錆を行うことができる。
【００１９】
上記網状導電部材は、好ましくは、ノズルの開口部を覆うように設置され、ノズルの開口部から外側に突出する突出部を有する。
【００２０】
本発明に係る機械加工装置は、さらに他の局面では、導電性の被加工物を加工する工具と、該工具による加工時に加工液としての水を被加工物に供給する加工液供給機構と、被加工物および加工液を受入れ第１電極部として機能する導電部分を含む容器と、該容器内に絶縁部材を介して載置され被加工物を支持するとともに第２電極部として機能する導電性の支持部とを備える。
【００２１】
このように被加工物および加工液を受入れ第１電極部（陽極部または陰極部）として機能する導電部分を含む容器を設けた場合にも、たとえば被加工物を囲むように上記の導電部分を設けることで第１電極部と加工液とを確実に接触させることができ、安定して電気防錆を行うことができる。また、被加工物全体を加工液中に浸漬した状態で機械加工を行うこともでき、この場合には機械加工中に被加工物全体に対し安定して所定の電流を供給することができ、より安定した電気防錆を行うことができる。
【００２２】
本発明に係る機械加工装置は、さらに他の局面では、導電性の被加工物を加工する工具と、工具による加工時に加工液としての水を被加工物に供給する加工液供給機構と、被加工物の外周との間に加工液を受入れる空間部を有した状態で被加工物を受入れ内周に加工液と接する第１電極部を有する枠体と、被加工物を支持し第２電極部として機能する導電性の支持部とを備える。
【００２３】
このように加工液と接する第１電極部（陽極部または陰極部）を有する枠体を被加工物の周囲に設けることにより、機械加工時に被加工物の周囲に加工液を滞留させることができる。この加工液と接するように枠体内に第１電極部が設けられるので、機械加工時に第１電極部と加工液と確実に接触させることができ、このことも安定した電気防錆に寄与し得る。
【００２４】
なお、上述の各機械加工装置の特徴を適宜組合せることも、当初から予定している。
【００２５】
本発明に係る被加工物搬送装置は、導電性の被加工物を水中に浸漬した状態で搬送する装置であって、被加工物を載置した状態で搬送し第１電極部として機能する導電性の搬送手段と、搬送手段の両側に立設され搬送手段上に水を収容する空間を形成する１組の壁部と、壁部の内側に上記の水と接するように設置され搬送手段と絶縁された第２電極部とを備える。
【００２６】
このように第１電極部として機能する導電性の搬送手段と第２電極部とを設けることにより、この搬送手段と第２電極部間に収容される水を介して被加工物に電流を流すことができる。それにより、被加工物に所定の電流を供給して電気防錆を行いながら被加工物を搬送することができる。特に、被加工物全体を水に浸漬した状態で第１と第２電極部を電源と接続することにより、被加工物全体に所定の電流を供給してより安定した電気防錆を行いながら被加工物を搬送することができる。
【００２７】
本発明に係る機械加工システムは、上記の機械加工装置と、該機械加工装置による加工前あるいは加工後の導電性の被加工物を載置した状態で搬送し第１電極部として機能する導電性の搬送手段と、該搬送手段の両側に立設され搬送手段上に水を収容する空間を形成する１組の壁部と、該壁部の内側に上記の水と接するように設置され搬送手段と絶縁された第２電極部とを含む被加工物搬送装置と備える。
【００２８】
上記のように機械加工装置と被加工物搬送装置と備えているので、機械加工中のみならず機械加工前や機械加工後に被加工物を搬送する際にも被加工物に所定の電流を供給して電気防錆を行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１４を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態１は、本発明の思想を研削加工に適用したものである。図１に示すように、本実施の形態１の機械加工装置は、加工液供給機構としての加工液供給管４およびノズル１７と、被加工物９を支持する支持軸と、該支持軸の両端を保持するセンタ７と、工具としての砥石８とを備える。
【００３１】
ノズル１７は、加工液としての水（たとえば水道水）１０を砥石８と被加工物９との間に供給し、たとえば金属等の導電性部材で構成される。図１の例では、ノズル１７は、電流計３およびリード線２，５ｂを介して直流電源供給制御装置１の陽極と接続され、陽極部（電極部）として機能する。
【００３２】
図２に、ノズル１７の拡大図を示す。図２の例では、ノズル１７の開口端に陽極部（電極部）として機能する網状部１５を取付け、該網状部１５にもリード線５ｂを接続している。網状部１５は、金属などの導電性材料で構成され、陽極部（電極部）として機能する。該網状部１５は、典型的には金網で構成することができる。なお、水（加工液）１０の通過を許容する複数の貫通孔あるいは通過領域を有する導電性部材であれば、金網以外の部材を網状部１５として使用することができる。
【００３３】
上記の網状部１５は、ノズル１７で規定される水（加工液）１０の流路に、水（加工液）１０が流れる方向と交差する方向に立上るようにノズル１７に立設される。それにより、ノズル１７のみならず網状部１５をも水（加工液）１０と接触させることができ、陽極部と水（加工液）１０との接触面積を増大することができる。また、水（加工液）１０の流路に網状部１５を立設することにより、水（加工液）１０中の電流密度のばらつきを低減することもできる。
【００３４】
特に、図２に示すように、水（加工液）１０の流路の断面全体にわたって延在するように網状部１５を設けることにより、ノズル１７から離れた箇所を流れる水（加工液）１０にも効率的に電流を供給することができ、水（加工液）１０中の電流密度を均一化することができる。なお、網状部１５は、ノズル１７の内部に設けてもよい。
【００３５】
また、図２の例では、網状部１５は突出部（スカート部：補助電極部）１６を有している。この突出部１６は、ノズル１７の開口部から水（加工液）１０が流出する方向に突出あるいは垂下するように設けられている。このような突出部１６を設けることにより、ノズル１７から出た後の水（加工液）１０にも電流を供給することができる。たとえば、ノズル１７から出た水（加工液）１０が広がりながら被加工物９に向けて供給された場合に、水（加工液）１０が広がる方向に延びるように突出部１６を設けることにより、水（加工液）１０の広がった箇所にも電流を供給することができる。このことも、電流密度のはらつき低減に寄与し得る。
【００３６】
なお、補助電極として機能する電極部としては、供給された加工液によって濡れる被加工物の表面部分であって主電極から遠い箇所に加工液を介して電流を供給することができるものであれば、上記の突出部１６以外の任意の形態の導電部材を採用することができる。また、補助電極部の設置位置も任意に選択可能である。
【００３７】
被加工物９は、導電性を有する材質で構成され、支持軸やセンタ７等の導電性の支持部（保持部）により支持（保持）される。この支持部は、リード線５ａを介して直流電源供給制御装置１の陰極と接続され、陰極部（電極部）となる。
【００３８】
上記の陰極部や陽極部から研削装置（研削盤）本体である機械本体１３に迷走電流が流れるのを防止するために、陰極部や陽極部と、機械本体１３との接続部に絶縁体コーン１２や絶縁部材１１などの絶縁手段を設置する。
【００３９】
上記の構造を有する研削装置（機械加工装置）を用いて研削を行う際には、研削中に加工液である水１０を砥石８と被加工物９間に流すとともに、陽極部として機能するノズル１７および網状部１５と、陰極部となるセンタ７との間に直流電源供給制御装置１により所定の電流を供給する。それにより、水１０を介して上記の陰極部と陽極部間に電気回路を形成することができ、所定量の電流を被加工物９へ流すことができる。それにより、電気防食法によって活性化した被加工面が腐食するのを抑制するとともに、加工液である水１０に晒される非加工面の腐食をも抑制することができる。
【００４０】
このとき、上述のようにノズル１７の開口端に網状部１５を取付けることにより、水（加工液）１０中の電流密度を均一化することができるので、被加工物９全体に防錆電流を流すことができる。したがって、より効果的に被加工面のみならず非加工面の腐食をも抑制することができる。
【００４１】
電流計３は、上記の電気回路に流れる電流値を計測するものであり、リード線２，６を介して直流電源供給制御装置１と電気的に接続される。この電流計３で測定された電流値をリード線（制御線）６により直流電源供給制御装置１にフィードバックし、該電流値に基づいて直流電源供給制御装置１の動作を制御することにより、常に最適な電圧を陽極部と陰極部間に印加することができる。該電流計３と、直流電源供給制御装置１における制御部とが、被加工物に流す電流値を制御するための電流値制御手段として機能する。
【００４２】
具体的には、たとえば図１４に示す手法にて研削加工時の電圧・電流を制御することができる。この電流値制御方法は、以下の全ての実施の形態にも適用可能である。
【００４３】
上記の電流値制御方法を採用することにより、水（加工液）１０の噴出量や水（加工液）１０の温度によって加工液の電気抵抗が変動した場合においても、印加電圧値を制御することで被加工物９に流れる電流値を適正値に保持することができ、被加工物９に錆が発生するのを抑制することができる。
【００４４】
図１４に示すように、まず加工前のステップＳ１において、電気防錆に必要な実効電流値Ｉｃを設定する。この実効電流値Ｉｃは、完全防食電流値に安全率を乗じたものである。ここで、完全防食電流とは、流水中で完全防食を実行するのに必要な完全防食電流密度Ｋａに、加工液に晒される被加工物９ならびに被加工物保持具の面積Ｓを乗じた値であり、Ｆｅ系材料で水道水（流動淡水）の場合、完全防食電流密度Ｋａ＝０．０５Ａ／ｍ２である。面積Ｓの算出が煩雑な場合、安全係数（＞１）を大きく設定することで、完全防錆が可能となる。
【００４５】
その後、初期値Ｖ０と電圧加減値ΔＶをマニュアルで設定する。ただし、作業者がマニュアルで設定しなければ、これらの値として標準値が自動的に設定され、同じロットの作業を繰り返す場合は自動的に前回制御された値である実効値が設定される。
【００４６】
次に、ステップＳ２において電圧ＶをＶ０として供給を開始し、ステップＳ３において研削を開始し、ステップＳ４において砥石８と被加工物９間に水（加工液）１０の供給を開始する。そして、ステップＳ５において電流計３を用いて電流値Ｉｍのモニタを開始する。
【００４７】
このモニタされた電流値Ｉｍが直流電源供給制御装置１に送られ、直流電源供給制御装置１において電流値Ｉｍと実効電流値ＩｃとをステップＳ６において比較する。そして、電流値Ｉｍが実効電流値Ｉｃ以下の場合、ステップＳ７において直流電源供給制御装置１によって陽極部と陰極部間に印加する電圧をΔＶだけ増加させる。他方、電流値Ｉｍが実効電流値Ｉｃより大きい場合、ステップＳ７において直流電源供給制御装置１によって陽極部と陰極部間に印加する電圧をΔＶだけ減少させる。この制御回路を加工中に継続させることで、被加工物９の完全防錆が可能となる。
【００４８】
次に、研削終了の信号を研削盤の制御部であるＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）部から受け取った段階で、ステップＳ９において研削を終了する。その後、ステップＳ１０において加工液（水）の供給を停止し、ステップＳ１１において直流電源供給制御装置１による電圧の供給を停止し、最後にステップＳ１２において電流モニタを停止する。
【００４９】
次に、本願発明者は、本実施の形態１の機械加工装置を用いて機械加工を行った場合の効果を確認すべく実験を行ったので、その結果について説明する。
【００５０】
本実験では、ノズル１７の開口端に突出部１６を有する網状部１５を取付けた場合と取付けない場合とで、被加工物（工作物）９の円筒研削を行った後の被加工物９の表面状態を観察した。
【００５１】
具体的には、突出部１６を有する網状部１５をノズル１７に取付けない場合には１２．８ｍＡの電流を２５分間供給しながら円筒研削を行い、突出部１６を有する網状部１５をノズル１７に取付けた場合には１３ｍＡの電流を６０分間供給しながら円筒研削を行った。
【００５２】
その結果、突出部１６を有する網状部１５を取付けない場合には、電流密度の低下部であると考えられる被加工物９のエッジ部と側面に微小な錆の発生が確認されたが、突出部１６を有する網状部１５をノズル１７に取付けた場合には錆の発生は確認されなかった。この結果より、本実施の形態１における電気防錆加工法の効果を確認することができた。
【００５３】
なお、上述の例では電流計３を設置する場合について説明したが、電流計３を設置しなくても完全防食電流値を超える電流を被加工物９に流すことで防食を行えるものと考えられる。
【００５４】
また、本実施の形態１では、円筒研削を行う機械加工装置に本発明を適用した場合について説明したが、被加工物９を回転させて加工する旋盤や芯なし研削盤（センタレス）にも本実施の形態の思想は適用可能である。
【００５５】
（実施の形態２）
次に、図３〜図６を用いて、本発明を平面研削盤に適用した場合について説明する。
【００５６】
図３には本実施の形態２における機械加工装置の比較例を示し、図５に本実施の形態２における機械加工装置を示す。
【００５７】
図５に示すように、本実施の形態２では、陽極部（電極部）として金属などの導電材料からなるノズル１７と容器状電極（プール電極）２１とを設置する。該ノズル１７と容器状電極２１とは、リード線５ｂを介して直流電源供給制御装置１の陽極と電気的に接続される。なお、陽極部として容器状電極２１のみを使用し、ノズル１７をプラスチックなどの絶縁部材で構成し、電極として使用しないことも考えられる。
【００５８】
容器状電極２１は、テーブル２０上に絶縁部材２２を介して載置され、典型的には側壁と底壁全体が金属などの導電部材で構成される。しかし、被加工物９の周囲に陽極部をほぼ均等に配置することができるものであれば、容器状電極２１の側壁と底壁の一部に絶縁性部材などの導電部材以外の部材で構成される部分を設けてもよい。
【００５９】
容器状電極２１の内部に、被加工物９および加工液を受け入れる。このとき、容器状電極２１の側壁の高さを、容器状電極２１の内部に載置された状態の被加工物９の上面の高さよりも高くすることが好ましい。それにより、容器状電極２１の内部に被加工物９を載置した状態で加工液を容器状電極２１内に受け入れた際に、被加工物９上面が水（加工液）１０の液面よりも下方に位置するように被加工物９を水（加工液）１０中に浸漬することができる。
【００６０】
また、容器状電極２１には、水（加工液）１０が容器状電極２１内から溢れ出るのを防止するための排水手段（図示せず）を設けることが好ましい。それにより、容器状電極２１内から水（加工液）１０が溢れ出して防錆電流が外部に漏れるのを阻止することができる。
【００６１】
被加工物９は、図５の例では電磁チャック１９上に載置される。電磁チャック１９は、容器状電極２１の底壁上に絶縁部材１８を介して設置され、リード線５ａおよび電流計３を介して直流電源供給制御装置１の陰極と接続される。それ以外の構成については、実施の形態１と基本的に同様である。なお、導電部材で被加工物９を支持（保持）できる支持（保持）部材を有するものであれば電磁チャック１９以外の支持（保持）手段を採用可能である。
【００６２】
本実施の形態２の場合には、容器状電極２１と被加工物９との間、ノズル１７を電極として使用する場合には容器状電極２１およびノズル１７と被加工物９との間に、加工液である水１０を介して電気回路を形成することができる。したがって、被加工物９に所望量の防錆電流を流すことができ、被加工物９の防錆を行うことができる。
【００６３】
このとき、容器状電極２１の側壁が被加工物９を取り囲んでいるので、被加工物９全体に均一かつ安定して電流を供給することができる。特に、図５の例では被加工物９を水（加工液）１０中に浸漬することができ、容器状電極２１の側壁のみならず底壁をも電極として機能させることができるので、ノズル１７と被加工物９との距離が変化した場合でも、容器状電極２１の側壁および底壁から電流を安定して供給することができる。したがって、被加工物９を固定して工具を移動させながら加工を行う場合でも、供給電流値が極端に低下するのを効果的に抑制することができ、確実に被加工物９の防錆を行うことができる。
【００６４】
また、電磁チャック１９も直流電源供給制御装置１の陰極と電気的に接続されるので、電磁チャック１９の防錆をも行うことができる。さらに、テーブル２０と電磁チャック１９間に絶縁部材２２を設置することにより、テーブル２０と電磁チャック１９間を電気的に絶縁することができ、装置本体側に電流が漏れるのを抑制することもできる。
【００６５】
本願発明者は、本実施の形態２における機械加工装置を用いて機械加工（平面研削）を行った場合の効果を確認すべく実験を行ったので、その結果について図４と図６を用いて説明する。
【００６６】
まず、比較例として図３に示す機械加工装置を用いて研削を行った場合の電流値の変化を計測したところ、図４の結果が得られた。本実験では、被加工物９として合金鋼（ＳＣＭ４３５）を用い、０．０１３ｍ／ｓの送り速度（Ｖｆ）で、３０Ｖの電圧を負荷しながら研削を行った。なお、図３の機械加工装置は、図５の機械加工装置から容器状電極２１を省略したものである。
【００６７】
図４に示すように、ノズル電極のみを用いた場合には、テーブルの往復に伴って供給電流値が大きく変動し、完全防錆電流値を下回る電流値となる場合が生じている。これは、ノズル電極方式では、ノズルから供給される水１０によって電流を供給しているので、ノズル電極と被加工物との物理的距離が変化すると、供給電流値も変化するからであると考えられる。より詳しくは、ノズル電極と被加工物とが近づいた時には供給電流値が高くなり、ノズル電極と被加工物とが遠ざかった時には供給電流値が低くなる。
【００６８】
供給電流値が完全防錆電流値を下回ると、被加工物の一部に錆が発生することが予想されることから、本願発明者が実際に図３の装置で加工した被加工物における錆の発生状況を目視観察（経過時間は１時間）したところ、ノズル電極と離れている被加工物の部分に顕著な錆の発生を確認することができた。
【００６９】
他方、図６には、本実施の形態２の機械加工装置と、図３に示す機械加工装置との供給電流値の比較結果を示す。図６において、プール電極とは容器状電極２１のことであり、ノズル電極とはノズル１７のことである。
【００７０】
図６に示すように、容器状電極２１のみの場合には、供給電流値が安定しており、また図３のようにノズル１７のみを使用する場合よりも供給電流値が格段に大きくなっていることがわかる。したがって、供給電流値が完全防錆電流値を下回るのを回避することができるものと考えられる。
【００７１】
容器状電極２１とノズル１７とをともに電極として使用した場合には、供給電流値は変動するものの供給電流値自体が大きいので、供給電流値が完全防錆電流値を下回るのを回避することができるものと考えられる。
【００７２】
本願発明者が、容器状電極２１とノズル１７とをともに電極として使用した本実施の形態２の機械加工装置で実際に研削を行い、３時間経過した後の被加工物９の表面状態を目視観察したところ、被加工物９の表面に錆の発生はほとんど見られなかった。この結果より、本実施の形態２における電気防錆加工法の効果を確認することができた。
【００７３】
なお、本実施の形態２の思想は、被加工物を固定して工具を移動させながら加工する機械加工装置、すなわちフライス盤、マシニングセンタ、ボール盤にも適用可能である。
【００７４】
また、加工液を貯留する加工液貯留部および電極部として機能する要素の一例として容器状電極２１を挙げたが、加工液を貯留し、該加工液に被加工物を浸漬できるものであれば、容器状電極２１以外のものを採用可能であり、加工液貯留部に貯留された加工液に電流を供給できるものであれば、容器状電極２１以外の電極部を採用可能である。
【００７５】
たとえば加工液貯留部として絶縁部材からなる容器を使用し、該容器の内側に電極部として機能する導電部材を設置してもよい。導電部材としては、上記の絶縁性容器の内表面に貼付けられた板状導電部材や網状導電部材、該絶縁性容器の内側に配置された板状導電部材や網状導電部材などを使用可能である。この板状導電部材や網状導電部材は、被加工物を囲むように設置されることが好ましい。
【００７６】
（実施の形態３）
次に、図７〜図１１を用いて、本発明を内面研削盤に適用した場合について説明する。図７には本実施の形態３の比較例である内面研削盤（機械加工装置）を示し、図９に本実施の形態３の内面研削盤を示す。
【００７７】
図９に示すように、本実施の形態３では、被加工物９を受け入れる筒状フレーム（枠体）２６を設けている。筒状フレーム２６は、被加工物９の外周との間に加工液である水を受け入れる空間部を有しており、該筒状フレーム２６の内周には加工液である水と接する電極部を設置している。この筒状フレーム２６は、ロボットハンドなどを用いて自動で主軸台１４に装着可能である。
【００７８】
図１０に、筒状フレーム２６の構造例を示す。図１０の例では、筒状フレーム２６は第１環状フレーム（上蓋）２６ａと第２環状フレーム（ベース）２６ｂとを有しており、たとえば絶縁部材で構成される。該第１と第２環状フレーム２６ａ，２６ｂの内周には、金属製の電極部２７をそれぞれ設置している。第２環状フレーム２６ｂの内周には被加工物９の外周を支持する凸部が等間隔で設けられ、該凸部間に上記の電極部２７を設置する。
【００７９】
内面研削を行う場合には、該筒状フレーム２６とともに被加工物９も回転し、該被加工物９に供給された加工液（水）に遠心力が加わる。このとき、被加工物９の外周を囲むように筒状フレーム２６を設けているので、被加工物９の周囲に加工液（水）を溜めることができる。したがって、内面研削時に常に被加工物９の周囲に加工液（水）を存在させることができ、上記の電極部２７から被加工物９の周囲の加工液（水）に電流を供給することができる。
【００８０】
筒状フレーム２６の軸方向の端面上には金網などの導電性部材で構成される網状部１５を設置する。該網状部１５は、被加工物９の軸方向の端面を受け入れる開口部を中央に有し、筒状フレーム２６内の電極２７あるいは被加工物９と電気的に接続される。このような網状部１５を設けることにより、ノズル１７から被加工物９に供給される加工液（水）に供給される電流値の低下を抑制することができる。
【００８１】
本実施の形態３の内面研削盤は、上記の筒状フレーム２６に加えて、筒状フレーム２６を固定するチャック２３と、該チャック２３を有する主軸台１４と、主軸台１４における円筒部外周上に設置された１組のスリップリング２５ａ，２５ｂと、１組のブラシを有する接続部材２４とを備える。
【００８２】
チャック２３は、図１０の例では３つの爪部を有しており、筒状フレーム２６の外周に設けられた凹部に爪部の先端を挿入することで、筒状フレーム２６を保持・固定する。それにより、被加工物９も間接的に保持・固定される。主軸台１４は回転駆動可能となっている。
【００８３】
スリップリング２５ａ，２５ｂは、銅などの金属で構成される。スリップリング２５ａは、リード線などを介して主軸台１４における被加工物９の支持部と電気的に接続され、スリップリング２５ｂは、リード線などを介して筒状フレーム２６内の電極部２７と電気的に接続される。
【００８４】
接続部材２４は、銅等の導電性部材で構成される１組のブラシと、該ブラシを保持する絶縁性のベース部とを有する。該１組のブラシおよびリード線２，５ａ，５ｂを介して、スリップリング２５ａ，２５ｂは、直流電源供給制御装置１の陰極および陽極とそれぞれ接続される。それ以外の構成については、実施の形態１と基本的に同様である。
【００８５】
本実施の形態３では、ノズル１７と被加工物９との間のみならず筒状フレーム２６内の電極２７と被加工物９との間にも、加工液である水を介して電気回路を形成することができるので、機械加工中に安定して被加工物９に電流を供給することができる。
【００８６】
特に、筒状フレーム２６を設けることで被加工物９の周囲に加工液である水を溜めることができるので、ノズル１７から離れた被加工物９の外周における錆の発生をも効果的に抑制することができる。また、主軸台１４にも電流を流すことができるので、主軸台１４の防錆をも行うことができる。
【００８７】
なお、本実施の形態３においても、陰極部や陽極部と、内面研削盤本体との接続部に絶縁手段を設けることが好ましい。たとえば、主軸台１４と内面研削盤本体間に絶縁部材（絶縁手段）を設け、主軸台１４と内面研削盤本体との間を電気的に絶縁することが考えられる。
【００８８】
本願発明者は、本実施の形態３における機械加工装置を用いて機械加工（内面研削）を行った場合の効果を確認すべく実験を行ったので、その結果について図８と図１１を用いて説明する。
【００８９】
まず、比較例として図７に示す機械加工装置を用いて研削を行った場合の電流値の変化を計測したところ、図８の結果が得られた。本実験では、砥石８としてｃＢＮ２２０ＮＣ１８０ＶＰを使用し、被加工物９として合金鋼（Ｓ４５Ｃ）を用い、砥石台移動速度（Ｖｐ）を２μｍ／ｓとし、速度比（Ｋｖ）を０．０２７５とし、水の流量（Ｑ）を１０Ｌ／ｍｉｎ．とし、３０Ｖの電圧を負荷しながら内面研削を行った。
【００９０】
なお、図７の機械加工装置は、図９の機械加工装置から筒状フレーム２６および網状部１５を省略し、スリップリングおよびブラシの数を減少させたものである。
【００９１】
図８において、砥石台原位置とは、砥石８とその固定台が被加工物９から離れた初期位置にあるときを意味し、オシレーション研削とは、砥石８が被加工物９の内面を削りながら水平方向へ往復運動している状態をいう。
【００９２】
図８に示すように、砥石台原位置にあるときはノズル１７からの加工液（水）によって安定して電流が供給されるが、研削が開始されると、供給電流値は不安定になることがわかる。供給電流値の平均値は防錆電流値を上回るものの、断続的に供給電流値がゼロ近傍となる状態が存在する。このように供給電流値がゼロ近傍となる状態が発生することにより、錆の発生が予想される。
【００９３】
そこで、本願発明者が図７の装置で内面研削を行った被加工物９について３０分経過後の表面状態を目視観察したところ、被加工物９の一部（特にノズル１７から離れた部分）に錆が発生していることを確認することができた。
【００９４】
それに対し、図９に示す機械加工装置を用いて同様の条件で研削を行った場合の電流値の変化を計測したところ、図１１の結果が得られた。
【００９５】
図１１に示すように、砥石８の位置に関係なく安定して被加工物９に電流を供給可能となっていることがわかる。また、供給電流値自体も、図８の場合と比較すると格段に大きくなり、図７に示す比較例よりも効果的に被加工物９の防錆を行えるものと推察される。
【００９６】
そこで、本願発明者が図９の装置で内面研削を行った被加工物９について３時間経過後の表面状態を目視観察したところ、被加工物９における錆の発生がないかあるいはほとんど発生していないと言える程度であることを確認した。また、ノズル１７を電極として使用しない場合にも、同様に錆の発生がないと言える程度の防錆効果を確認することができた。
【００９７】
（実施の形態４）
次に、図１２および図１３を用いて、本発明の１つの実施の形態における機械加工システムおよび該システムの一部を構成する被加工物９の保管装置および搬送装置の構造例について説明する。
【００９８】
本実施の形態における機械加工システムは、上述の機械加工装置と、後述する被加工物９の搬送装置とを備える。それにより、たとえば機械加工前や機械加工後に被加工物を搬送する際にも被加工物に防錆電流を供給することができ、被加工物における錆の発生を抑制することができる。
【００９９】
本実施の形態における搬送装置は、機械加工装置による加工前あるいは加工後の被加工物を載置した状態で搬送し電極部として機能する導電性の搬送手段と、該搬送手段の両側に立設され搬送手段上に水を収容する空間を形成する１組の壁部と、該壁部の内側に上記の水と接するように設置され搬送手段と絶縁された電極部とを備える。
【０１００】
図１２および図１３に示す例では、搬送装置は、搬送手段としての導電性ベルト３８と、１組の壁部３５と、該１組の壁部３５の内側に対向するように設置された１組の電極部３６と、導電性ベルト３８と電極部３６との間に挟持された絶縁部材３７とを備える。
【０１０１】
導電性ベルト３８上には被加工物９が載置される。それにより、導電性ベルト３８と被加工物９とを接触させることができ、被加工物９に電流を供給することができる。該導電性ベルト３８は、図示しない駆動手段により駆動され、それにより被加工物９が搬送される。
【０１０２】
１組の壁部３５は、絶縁材料で構成され、導電性ベルト３８上に保存液（水）３３を受け入れる空間を形成するとともに外部への電流の漏れを抑制する機能を有する。また、該壁部３５は、被加工物９の高さよりも高い所定の高さを有する。それにより、被加工物９全体を浸漬可能な量の保存液（水）３３を壁部３５間に収容することができる。
【０１０３】
電極部３６は、図１２および図１３の例では、金属板で構成され、壁部３５の側面上に貼り付けられる。該電極部３６は、壁部３５と同程度の高さを有し、保存液（水）３３と接する。したがって、保存液（水）３３と電極部３６との接触面積を大きくすることができ、電極部３６から安定して保存液（水）３３に電流を供給することができる。
【０１０４】
絶縁部材３７は、導電性ベルト３８と電極部３６とを電気的に絶縁するとともに搬送通路に収容された保存液（水）３３が外部に漏れ出すのを抑制するパッキング（シール部材）として機能する。
【０１０５】
図１３に示すように、電極部３６は、リード線を介して直流電源２８の陽極と電気的に接続され、陽極部として機能する。他方、導電性ベルト３８は、リード線を介して直流電源２８の陰極と電気的に接続され、陰極部として機能する。
【０１０６】
保存液（水）３３を収容した導電性ベルト３８上の領域内に加工後の被加工物９を入れると、該被加工物９は、保存液（水）３３中に沈み、導電性ベルト３８と接触する。このとき、導電性ベルト３８は直流電源２８の陰極と電気的に接続されているので、被加工物９と電極部３６との間に保存液（水）３３を介して電気回路を形成することができ、被加工物９に電流を流すことができる。それにより、被加工物９の表面の腐食を抑制することができる。
【０１０７】
上述のような保管装置や搬送装置を使用することにより、従来から使用されてきた鉱油浸漬容器を使用して被加工物（工作物）を保管したり、鉱油が流れる滑り台やベルトによって被加工物を搬送する必要がなくなる。したがって、この鉱油の廃棄処理を行う必要がなくなり、地球環境に対する悪影響を回避し、省エネルギー化が可能となるばかりでなく処理費用低減をも図ることができる。
【０１０８】
なお、図１２，１３の例では、被加工物９を水平搬送（２次元搬送）する搬送装置について説明したが、階段状あるいはスロープ状の搬送経路を有する３次元搬送を行う搬送装置にも、本発明は適用可能である。
【０１０９】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の特徴的構成を適宜組み合わせることも当初から予定されている。また、上述の各要素の形状や材質は一例であり、当該要素の機能を発揮できる限り、上記以外の任意の形状および材質を採用可能である。
【０１１０】
すなわち今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によれば、機械加工時のみならず被加工物の保管時や搬送時にも水を用いて電気防錆を行えるようにしたので、機械加工時のみならず被加工物の保管時や搬送時にも被加工物の防食を行える。また、機械加工の際の加工液や保存液として水を使用することで、従来のような加工液や保存液の使用あるいは処理により環境を悪化させるという問題を解決することができる。さらに、当該電気防錆に必要な消費電力量は極めて少ないものでよいので、コスト的にもかなり有利である。それに加え、加工液や保全液である水に安定して所望量の電流を流すことができるので、より効果的に防錆を行なうことが可能となる。つまり、本発明によれば、低コストで、環境への悪影響を効果的に抑制でき、しかも被加工物の防食をも効果的に抑制しながら被加工物の機械加工、保管および搬送を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における機械加工装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるノズルおよびその近傍の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態２における機械加工装置の比較例を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す比較例による機械加工時の電流量の変化を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における機械加工装置の概略構成図である。
【図６】図５に示す機械加工装置および図３に示す比較例による機械加工時の電流量の変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３における機械加工装置の比較例を示す概略構成図である。
【図８】図７に示す比較例による機械加工時の電流量の変化を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３における機械加工装置の概略構成図である。
【図１０】図９に示す筒状フレームの内部構造を説明するための斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における機械加工装置による機械加工時の電流量の変化を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４における機械加工システムにおいて使用可能な被加工物搬送装置の概略構成図である。
【図１３】図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【図１４】本発明の各実施の形態において採用可能な電流値制御手法の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  直流電源供給制御装置、２，５ａ，５ｂ  リード線、３  電流計、４  加工液供給管、７  センタ、８  砥石、９  被加工物（工作物）、１０  水（加工液）、１１，１８，２２，３７  絶縁部材、１２  絶縁体コーン、１３  機械本体、１４  主軸台、１５  網状部、１６  突出部、１７  ノズル、１９  電磁チャック、２０  テーブル、２１  容器形電極、２３  チャック、２４  接続部材、２５，２５ａ，２５ｂ  スリップリング、２６  筒状フレーム、２６ａ  第１環状フレーム、２６ｂ  第２環状フレーム、２７，３６  電極部、２８  直流電源、２９  外側容器、３３  保存液（水）、３５  壁部、３８  導電性ベルト。
【図１】
2004323940.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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