(57)【要約】  ホイール等のアルミニウムワークピースの壁内の凹部を電解研磨するための装置は、上部プラテンに取り付けられたカソードを有する。ワークピースは、アノードとして作用する下部プラテン上に装着されている。電解質は、カソードとアノードとの間を通り、同時に、カソードとアノードを通過して電流が印加される。電流は、研磨を最大にするが、同時に、残渣材料を洗い流し、カソードおよびワークピースを冷却するために選択的にパルス化される。
2010501730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムワークピースの壁内で既知の形状の凹部を電解研磨するための装置であって、ワークピースの空間は、ワークピースが前記装置を占有する空間を画定し、
ａ）上部プラテンと、
ｂ）前記上部プラテンから延在するカソードであって、凹部と関連し、前記凹部と同様の形状を有するが、それより小さく、前記凹部に近接配置されるよう適合されて、前記カソードと前記凹部との間に電解質を導入するための間隙をその間で画定するカソードと、
ｃ）前記上部プラテンと位置合わせされた下部プラテンであって、前記ワークピースを受けるように適合され、前記上部プラテンと前記下部プラテンが、互いに対して可動で、第１の位置において、前記カソードが、前記下部プラテンから離れていて、第２の位置において、前記カソードが、前記下部プラテンに近く、前記カソードは、前記下部プラテンに装着されたワークピースの前記凹部の場所に近接している、下部プラテンと、
ｄ）前記ワークピースと接触させるためのアノードシューズであって、前記ワークピースと接触すると、前記ワークピース自体がアノードとして作用するように導電性であるアノードシューズと、
ｅ）前記カソードと、前記ワークピースの前記凹部との間の前記間隙に電解質を導入するための入口通路と、
ｆ）前記カソードと、前記ワークピースの前記凹部との間の前記間隙から電解質を除去するための出口通路と、
ｇ）前記上部プラテンの前記カソードと前記下部プラテンの前記アノードとの間に、間にある前記電解質を通して、電流を提供する電源と、
ｈ）前記カソードと前記アノードとの間の前記電流を制御するためのコントローラと
を含む装置。
【請求項２】
前記ワークピースがホイールである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも２つのカソードが、前記上部プラテンから延在しており、各カソードが凹部と関連していて、各カソードが、前記凹部と同様の形状を有するが、それより小さく、前記凹部に近接配置されるよう適合されて、前記カソードと前記凹部との間に電解質を導入するための間隙をその間で画定し、前記上部プラテンおよび前記下部プラテンが互いに対して可動で、第１の位置において、前記カソードが、前記下部プラテンから離れていて、第２の位置において、前記カソードが、前記下部プラテンに近く、前記カソードは、前記下部プラテンに装着されたワークピースの前記凹部の場所に近接している請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記電流を、前記カソードに間欠的に印加して、前記電解質を、前記アノードから残渣をより効率的に洗い流すためのパルス化回路をさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラが、少なくとも加工モードと研磨モードとを有し、前記加工モードにおいては、大量の材料を前記ワークピースから除去するために、前記電流は大きく、一方、研磨モードにおいては、少量の材料を前記ワークピースから除去するために、前記電流は小さい請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記凹部が、前記ワークピースの前記壁を通して延在するウィンドウであり、前記入口通路は前記カソードを囲んで、前記電解質が、前記カソードの周囲に導入されるようになっており、前記出口通路はウィンドウで、前記電解質が前記ウィンドウを通して流れるようになっている請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記通路が、前記カソード周囲の一連のポートである請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記通路が、前記カソード周囲のスリーブである請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記凹部が、前記ワークピースの壁のポケットで、前記入口通路が、前記ポケットの片側のスロットで、前記出口通路が、前記ポケットの反対側のスロットで、前記電解質が、前記ポケットの片側から前記間隙内に導入され、前記ポケットの前記反対側から放出される請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記カソードが、前記上部プラテンに取り外し可能に取り付けられていて、異なるカソードが取り付けられて、異なる形状の凹部を収容するようになっている請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記上部プラテンが、前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動するために、摺動自在に装着されている請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記上部プラテンおよび前記下部プラテンが、そこに取り付けられた前記アノードおよび前記カソードから電気的に絶縁されている請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
各カソードおよび入口通路を囲む可撓性のノンポーラス材料をさらに含み、前記材料が、前記ワークピースに対して結合して、前記上部プラテンと前記ワークピースとの間に水密シールを提供するように適合されている請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記アノードシューズが、前記ワークピースの空間から離れる第１の位置から、前記ワークピースの空間内の第２の位置まで可動で、前記シューズが、前記ワークピースの空間内に装着されたワークピースと接触するようになっている請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記下部プラテンが、位置決め可能で、多数の凹部を有するワークピースを回転させて、異なる凹部を前記カソードと位置合わせされるようにする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記カソードと前記アノードとの間の空隙を通過した後、電解質を集めるための収集タンクをさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
アルミニウムワークピースの壁内の既知の形状の凹部を電解研磨する方法であって、ワークピースの空間が、ワークピースが装置を占有する空間を画定し、
ａ）アルミニウムワークピースを、プラテンの上に装着する工程と、
ｂ）少なくとも１つのアノードを、前記ワークピースに取り付ける工程と、
ｃ）少なくとも１つのカソードを、前記ワークピースの凹部内に配置して、前記カソードと前記アノードとの間の間隙を画定する工程と、
ｄ）電解質の流れを前記間隙内に導入する工程と、
ｅ）前記カソードと前記アノードとの間に電流を導入する工程と、
ｆ）前記電流をパルス化して、前記流れる電解質で前記凹部表面を洗い流す工程と
を含む方法。
【請求項１８】
前記ワークピースがホイールである請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電流をパルス化する工程が、２工程プロセスで、加工工程において、大量の材料を除去するために、前記電流は大きく、一方、後の研磨工程においては、少量の材料を除去するために、前記電流は小さい請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記加工工程の前記電流は、約５０ミリ秒オンで、２５ミリ秒オフである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記研磨工程の前記電流は、約４０ミリ秒オンで、２０ミリ秒オフである請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記電流は約４，０００〜１５，０００アンペアであり、電圧は約０〜３０ボルト直流である請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記電流は約２０〜５０ミリ秒オンおよび約８〜３５ミリ秒オフのレートでパルス化される請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記電解質の流れが、１分当たり２５〜５５ガロンの範囲である請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
直径２０インチのホイールについては、流量は１分当たり４５〜５０ガロンである請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
直径１８インチのホイールについては、流量は１分当たり３０〜３５ガロンである請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記電解質は再循環されて、前記間隙内に電解質を提供する請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記電解質はろ過されて、再循環の前に残渣が除去される請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
前記電解質の温度が、華氏６８〜７７度に維持される請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】
アルミニウムワークピースの壁内の既知の形状の凹部を電解研磨する方法であって、ワークピースの空間が、ワークピースが装置を占有する空間を画定し、
ａ）アルミニウムワークピースを、プラテンの上に装着する工程と、
ｂ）少なくとも１つのアノードを、前記ワークピースに取り付ける工程と、
ｃ）少なくとも１つのカソードを、前記ワークピースの凹部内に配置して、前記カソードと前記アノードとの間の間隙を画定する工程と、
ｄ）電解質の流れを前記間隙内に導入する工程と、
ｅ）前記カソードと前記アノードとの間にパルス化電流を導入し、前記電流は、前記ワークピース凹部を研磨する所定の期間はオンで、前記流れる電解質が前記凹部表面を洗い流す所定の短い期間はオフとする工程と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、電解研磨、特に、アルミニウムホイールの電解研磨に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解加工（ＥＣＭ）は、金属ワークピースから材料を除去して、研磨される平滑な表面を与えるプロセスである。かかるプロセスは、高イオン強度を有する電解質を用いて行われる。加工されるワークピースは、アノードとして作用し、電解加工装置の電極は、カソードとして作用する。研磨プロセスにおいて、電流は、アノードとカソード間を流れる。これらの条件下で、電極は形削り工具として作用する。アノードとして作用するワークピースは、局所的に溶解、例えば、金属水酸化物の形態で、水素が電極表面に形成される。この電解加工方法によって、パターンまたは任意の形状の穴を、比較的簡単かつ正確なやり方で、金属ワークピースに形成することができる。電解加工プロセスを用いて、ワークピースから僅かに材料を除去することにより、ワークピースを研磨してもよい。所定の形状を生成するために単に材料を除去するのに対し、この目的は、より平滑な表面仕上げを得ることである。
【０００３】
しかしながら、大きなワークピースを電解研磨するには、大電流を必要とし、従来は、この制限の結果、電解研磨は比較的小さな表面に限定されてきた。さらに、連続通電により、材料はワークピースから除去されるため、電解質は常にワークピースの残渣を含有している。
【０００４】
大きなワークピース、例えば、ホイールを、残渣を除去し、優れた仕上げの得られる効率的なやり方で電解研磨できる方法および装置が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態は、ホイール等のアルミニウムワークピースの壁内の既知の形状の凹部を電解研磨する装置に関する。ワークピースの間隙は、ワークピースが装置を占有する間隙を画定する。装置は、上部プラテンを有し、上部プラテンからカソードが延在しており、カソードは、凹部と関連していて、カソードは、凹部と同様の形状を有するが、それより小さく、凹部に近接配置されるよう適合されて、カソードと凹部との間に電解質を導入するための間隙をその間で画定する。下部プラテンは、上部プラテンと位置合わせされていて、下部プラテンは、ホイールを受けるように適合され、上部プラテンと下部プラテンが、互いに対して可動で、第１の位置において、カソードが、下部プラテンから離れていて、第２の位置において、カソードが、下部プラテンに近く、カソードは、下部プラテンに装着されたワークピースの凹部の場所に近接している。装置はまた、ホイールと接触するアノードシューズを有し、シューズがワークピースと接触すると、ワークピース自体がアノードとして作用するように、シューズは導電性である。入口通路は、カソードと、ワークピースの凹部との間の間隙に電解質を導入し、出口通路は、カソードと、ワークピースの凹部との間の間隙から電解質を除去する。電源は、上部プラテンのカソードと下部プラテンのアノードとの間に、間にある電解質を通して、電流を提供し、コントローラは、カソードとアノードとの間の電流を制御する。
【０００６】
本発明の他の実施形態は、アルミニウムワークピースの壁内の既知の形状の凹部を電解研磨する方法に関する。ワークピースの空間が、ワークピースが装置を占有する空間を画定する。この方法は、
ａ）アルミニウムワークピースを、プラテンの上に装着する工程と、
ｂ）少なくとも１つのアノードを、ワークピースに取り付ける工程と、
ｃ）少なくとも１つのカソードを、ワークピースの凹部内に配置して、カソードとアノードとの間の間隙を画定する工程と、
ｄ）電解質の流れを間隙内に導入する工程と、
ｅ）カソードとアノードとの間に電流を導入する工程と、
ｆ）電流をパルス化して、流れる電解質で凹部表面を洗い流す工程と
を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による装置および方法を用いて研磨される典型的なホイールの正面図である。
【図２】図２に示すホイールの一部の拡大部分である。
【図３】上部プラテンとそこから延在するアノードの一部の斜視図である。
【図４】本発明による装置の概略図である。
【図５】加工プロセスを実施するために上部プラテンと下部プラテンが互いに近接した図４に示す装置の概略図である。
【図６】密閉ポケットを研磨するのに用いるカソードの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１および２に、ホイール１０等の典型的なワークピースの詳細を示す。これらの図においては、ホイールリム１５を画定する円筒外形を有するアルミニウムホイールである。ホイールリム１５は、タイヤ（図示せず）と、複数のラグホール２５を有するハブ２０とを支持する。ラグホール２５は、そこを貫いて延在していて、ホイール１０を、車両の本体から延在しているラグ（図示せず）で固定するためのものである。
【０００９】
ホイール１０は、ホイール１０の壁３５内に既知の形状の複数の凹部３０を有する。特に、凹部３０は、ホイール１０の壁３５を貫いて延在するウィンドウ４０か、ホイール１０の壁３５を部分的にのみ貫いて延在するポケット４５である。ウィンドウ４０に関連する電解研磨プロセスは、ポケット４５に関連するプロセスとはやや異なる。特に、プロセス中、電解質はウィンドウ４０を通して洗い流されるが、一方で電解質を導入し、ポケット４５から除去しなければならない。
【００１０】
電解プロセスを効率的にするには、アノードを、研磨されるワークピースの形状にかなりぴたりと合うものにする必要がある。図３を見てみると、カソード５０は、ウィンドウ４０（図２）と実質的に同様の外形を有する形状である。カソード５０は、間隙を作るために、ウィンドウ４０の外形よりはやや小さくなければならない。間隙は２つの理由のために存在する。第１に、間隙内に電解質を導入して、材料をウィンドウ４０から除去する化学反応を促進する必要がある。第２に、間隙を維持して、カソードとアノードとの間の電弧を防がなければならない。かかる電弧が、ウィンドウ４０の壁４２に圧痕を生じさせるからである。カソード５０は、典型的に、黄銅でできている。黄銅は有効であるが、長寿命のためには、非磁性ステンレス鋼等の他の材料を、カソード５０の材料に用いてもよい。
【００１１】
図１を少し参照して、図３と関連させてみると、カソード５０は、ウィンドウ４０のいずれか１つに配置され、上部プラテンにあるロケータピン５５をラグホール２５内に配置して、カソード５０に適切な空間が設けられるのが明らかである。カソード５０は、上部プラテン６０に取り付けられている。上部プラテン６０は、ウィンドウの周囲４３と接触して、ウィンドウ４０内にカソード５０を垂直に配置する表面６５を有する。
【００１２】
図４を見てみると、アルミニウムホイール１０の壁３５内で既知の形状のウィンドウ４０等の凹部３０を電解研磨するための装置１００が図示されている。ホイール空間１２を用いて、実際のホイール１０が装置１００内に配置されるときに占有される容積を画定する。装置１００は、上部プラテン６０と、そこから延在する２つのカソード５０を有する。各カソード５０は、凹部３０と関連していて、各カソード５０は、凹部３０と同様の形状を有するが、それよりは小さい。各カソード５０は、凹部３０に近接配置されるよう適合され、カソード５０と凹部３０との間に電解質を導入するための間隙をその間で画定する。
【００１３】
下部プラテン１０５は、上部プラテン６０と位置合わせされている。下部プラテン１０５は、ホイール１０を受けるように適合されている。上部プラテン６０と下部プラテン１０５は、互いに対して可動で、第１の位置において（図４）、カソード５０は、下部プラテン１０５から離れていて、第２の位置において（図５）、上部プラテン６０にあるカソード５０は、下部プラテン１０５に近く、下部プラテン１０５に装着されたホイール１０の凹部３０内にある。図４および５において、凹部３０は、ウィンドウ４０である。この配置によって、間隙１０７が提供され、その中を、電解質が流れて、間に電流を伝える。
【００１４】
図４に、カソード５０が下部プラテン１０５から離れた第１の位置の装置１００を示す。この構成は、ホイール１０が下部プラテン１０５に導入、または下部プラテン１０５から取り外されるセットアップに用いられる。下部プラテンは、ガラス充填フェノール材料であってよい非導電性ベース１１０を提供し、ロケータボルト１１２がそこから突出していて、ホイール１０の１つ以上のラグホール２５と係合する。装置１００は、ホイール１０と接触するアノードシューズ１１５を含む。シューズ１１５は、導電性で、シューズ１１５がホイール１０と接触すると、ホイール１０自体がアノードとして作用する。アノードシューズ１１５は、図４に示す第１の位置から可動であり、シューズ１１５は、ホイール１０から第２の位置（図５）まで離れ、シューズ１１５はホイール１０と接触する。ホイール１０が装置１００内に装着されない場合には、第２の位置のアノードシューズは、ホイール１０の位置と同一のホイール空間１２内に配置されるものと考えられる。
【００１５】
アノードシューズ１１５は、図４に示す第１の位置で、または図５に示す第２の位置で、アノードシューズ１１５の位置決め可能な直線シリンダ１２０に取り付けられている。電源１２５は、上部プラテン６０のカソード５０と、下部プラテン１０５のアノード１１５との間に電流を与えるが、その間への電解質の導入により、かかる電流が、これら２つの部分間を通過する。その間の電解質１２７および、カソード５０と、電解質１２７によりアノードとして作用するホイール１０との間を通過する電流の組み合わせによって、ホイール１０のウィンドウ４０から材料を除去する化学反応が促進される。コントローラ１２９は、カソード５０と、アノードとして作用するホイール１０との間の電流を制御する。
【００１６】
装置１００により提供される研磨品質を高めるために、コントローラ１２９は、カソード５０に間欠的に電流を印加することができるパルス化回路１３１をさらに含み、これによって、電解質１２７が、ホイール１０から残渣をより効率的に洗い流す。コントローラ１２９は、少なくとも加工モードと研磨モードとを提供する。加工モードにおいては、大量の材料をホイール１０から除去するために、電流は大きい。研磨モードにおいては、少量の材料をホイール１０から除去するために、電流は小さい。その結果、比較的粗い仕上げのホイール１０は、まず、「加工」されてから、「研磨」されて、最終製品が作製される。かかる２ストッププロセスにより、電解加工プロセスの前に行う従来の事前機械加工工程を排除することができる。
【００１７】
このプロセスに用いる電流のパルス化のためのパラメータは、ワークピースサイズ、カソードとワークピースとの間の間隙、および電解質の組成といった様々な因子に依存するが、一般的に、加工モードの電流のパルス化は、典型的なワークピースについて、約５０ミリ秒オン、２５ミリ秒オフである。研磨モードについては、電流のパルス化は、約４０ミリ秒オン、２０ミリ秒オフである。全体としては、電流は、２０〜５０ミリ秒オン、８〜３５ミリ秒オフのレートでパルス化される。本発明者らは、パルス化プロセス自体が、研磨プロセスの効率を大幅に改善し、この２段階の加工／研磨方法が、パルス化プロセスの効率をさらに向上することを知見した。
【００１８】
さらに、典型的なワークピースの一般的な指針として、電流は４，０００〜１５，０００アンペアであり、電圧は、約０〜３０ボルト直流である。加工プロセスは、これより大きい電流を用いてもよいが、研磨プロセスについては、約４，０００アンペア程度の電流がより効率的である。
【００１９】
電解質１２７の流れは、装置１００の通常操作に必要であるものと考えられる。電解質１２７の流れは、アノードとホイール１０との間の電流の移動を促すばかりでなく、さらに、ホイール１０の動作領域から熱および残渣を除去する機構を提供する。
【００２０】
本発明者らは、電解質は、アルミニウムワークピースの表面仕上げの品質に大きく影響することを知見した。特に、電解質の典型的な操作温度は、摂氏２７〜２８°（華氏８１〜８２°）である。摂氏２０〜２５（華氏６８〜７７）の温度を有する電解質を用いた場合は、ワークピースは、優れた表面仕上げとなり、同様の条件下だが、これより高温の電解質で存在する圧痕はなかった。この予期せぬ結果は、アルミニウムワークピースに関連するプロセスばかりでなく、異なる材料のワークピースに関連する電解研磨にも適用できる。
【００２１】
図４を見ると、容器１３５から、電解質１２７が、ポンプ１３８、管１４０を通して、図４において、各カソード５０を囲むスリーブ１４５である入口通路１４３まで分配され、電解質１２７は、カソード５０の周囲に導入されるようになっている。図３に、さらに、このスリーブ１４５が上部プラテン６０を通して延在していて、カソード５０を囲んでいるのを示す。図３において、シール１４７がスリーブ１４５を囲んでいるのに留意する。シール１４７は、カソード５０および入口通路１４３を囲む可撓性ノンポーラス材料で構成されている。スリーブ１４５は、カソード５０の周囲に電解質１２７を分配するための機構として図示されているが、このスリーブ１４５は、変形例においては、カソード５０の周囲に複数のポートであってもよく、同じ結果が達成される。入口通路１４３は、カソード５０の周囲と一致しており、異なる形状のカソード５０を用いるときは、それに関連する入口通路１４３も、新たなカソード５０の周囲に一致する。
【００２２】
図５を見ると、上部プラテン６０が、ホイール１０に対して配置されるとき、シール１４７は、ホイール１０に付勢されて、上部プラテン６０とホイール１０との間に水密シールを提供して、電解質１２７を含ませる。図４と５の両方を見てみると、電解質１２７は、カソード５０周囲のスリーブ１４５を通り、図４のホイール１０のウィンドウ４０である出口通路１５０を通って移動する。この構成において、電解液１２７は、ウィンドウ４０を通って、収集タンク１５３へ流れ、容器１３５に戻って、再び使用される。図４に示すとおり、容器１３５中の電解質１２７は、再生ステーション１５５に迂回されて、電解質１２７から、研磨プロセス中に導入された不純物が除去される。再生技術には、硝酸鉄を、使用済み電解質と共に導入することが含まれ、その後で流体が遠心分離される。この技術については、２００６年８月２１日出願で、本出願と同一譲渡人に譲渡された同時係属米国特許出願第１１／４６５，８３９号明細書「電解研磨用途における電解質の再生方法（Process For Regenerating Electrolytes In Electrochemical Polishing Applications）」にさらに記載されている。ホイール１０が、収集タンク１５３上にあって、ホイール１０が、タンク１５３にシールを提供して、電解質の喪失を最小にするようにしてあることにも、図４において、留意する。
【００２３】
本発明のカソード５０をカスタマイズして、図１および２に示すホイール１０のウィンドウ４０に作用させる。各カソード５０は取り外し可能で、異なる形状のカソードと交換して、ホイールにある異なる形状の凹部に適合できるものと考えられる。図３、４および５に、上部プラテン６０に取り外し可能に取り付けられたカソード５０を示す。上部プラテン６０は、ポスト１６０に摺動可能に装着して、上部プラテン６０がホイール１０から間隔のあいた（図４）第１の位置と、上部プラテン６０がホイール１０に近接した（図５）第２の位置との間で移動できるようにする。上部プラテン６０および下部プラテン１０５は、ホイール１０であるアノードから、そしてカソード５０から電気的に絶縁されているものと考えられる。
【００２４】
図１を検討すると、ホイール１０内に複数のウィンドウ４０があるのが明らかである。本発明の一実施形態において、２つのウィンドウ４０が同時に研磨される。ただし、単一のウィンドウを研磨してもよい。本発明はまた、ホイール１０または他のワークピースを位置決めして、異なるウィンドウを同じカソードにより研磨できるようにも設計される。しかしながら、電解研磨プロセスには、高電流が必要であることから、電解研磨のための先行技術の設計では、単一のカソードを用いている。さらに、下部プラテン１０５を位置決め可能として、多数の凹部３０を有するホイール１０を回転して、研磨のために、異なる凹部３０をカソード５０と位置合わせされるようにする。特に、ＣＮＣ制御されたサーボ−ドライブモータ１６３は、プーリ１６５を駆動して、これがベルト１６７を駆動して、シャフト１７２を回転する第２のプーリ１７０を回転させることによって、下部プラテン１０５およびそこに取り付けられたホイール１０を回転させる。このようにすると、ホイール１０を位置決めして、異なるウィンドウ４０を、研磨のために、カソード５０と位置合わせされるようにすることができる。その結果、図１に示すホイール１０において、８つのウィンドウ４０の研磨には、ウィンドウ４０に作用するのが単一のカソード５０のときに、ホイール１０を８回位置決めするのに対し、ホイール１０の位置決めは、４回必要なだけである。
【００２５】
電解質１２７は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）または硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3）と水の溶液で構成されている。塩化ナトリウムは、材料除去に係る加工の工程の電解質として好ましいが、硝酸ナトリウムは、表面仕上げに係る研磨の工程の電解質として好ましい。典型的な用途について、電解質１２７の流れは、１分当たり２５〜５５ガロンである。具体例として、直径２０インチのホイール１０およびそのサイズに比例した凹部３０については、電解質の流れは、１分当たり４５〜５０ガロンである。直径１８インチのホイール１０およびそのサイズに比例した凹部３０については、電解質の流れは、１分当たり３０〜３５ガロンである。カソード５０と、ウィンドウ４０の壁３５との間の間隙１０７は、典型的に、約０．７５ミリメートルであるが、操作中、これよりさらなる研磨が必要な領域においては、この間隙はやや小さくても構わない。ただし、間隙が狭すぎると、カソード５０とホイール１０であるアノードとの間で望ましくないアーク放電となることに留意する。
【００２６】
カソード５０の周囲に電解質１２７を流して、コントローラ１２９のパルス化回路１３１は、電流をオン・オフすると、電解質が、ホイール１０を冷却するばかりでなく、ホイール１０のウィンドウ４０の壁３５に堆積した不純物を洗い流す機会も与える。
【００２７】
ここまで、ホイール１０内のウィンドウ４０の電解研磨について述べてきた。図１および２に示すとおり、凹部３０はまた、ホイール１０の壁１３５を貫いて延在しないポケット４５であってもよい。その結果、ポケット４５の研磨については、電解質１２７は、異なるやり方で指向されなければならない。図６に、そこから延在するカソード１８０を有する上部プラテン６０を示す。シール１８２がカソード１８０を囲んでおり、上部プラテン６０をポケット４５上に配置すると、水密シールとなる。この設計の目的は、電解質１２７を、カソード１８０の側部および正面に分配することである。特に、カソード１８０の片側にある入口通路１８５は、電解質１２７を、密閉チャンバ１８７となったものに導入する。電解質１２７は、カソード１８０を超えて流れ、出口通路１８９を通してチャンバ１８７から除去され、図４に示すように、そこで、電解質は、収集タンク１５３に分配される。図１に示すホイール１０に関して、図６に示す上部プラテン６０は、２つのロケータピン１９０（図６）を有しており、これらは、研磨されるポケット４５に近接したラグホール２５に適合する。
【００２８】
本発明はまた、アルミニウムホイール１０の壁３５内の既知の寸法の凹部３０を電解研磨する方法にも関する。ホイール空間は、ホイール１０が装置１００を占有する空間を画定する。本方法は、アルミニウムホイール１０を、プラテン１０５に装着し、少なくとも１つのアノードを、例えば、アノードシュー１１５を通して、ホイール１０に取り付ける工程を含む。少なくとも１つのカソード５０は、ホイール１０の凹部３０内に配置されていて、カソード５０とアノードとの間の間隙１０７を画定する。電解質１２７が空隙内に導入されて、電流が、カソード５０とアノードとの間に導入される。電流は、パルス化されて、流れる電解質１２７が、凹部３０の表面から不純物を洗い流すのを可能にする。電解質は、研磨プロセス中再循環されるが、さらに、電解質は、本明細書に前述したプロセスのように、再生プロセスにより再生される。
【００２９】
本発明の具体的な実施形態を詳細に説明してきたが、当業者であれば、本開示内容の全体の教示を踏まえて、これらの詳細に、様々な修正および変形を行えるものと考えられる。本明細書に記載した現在好ましい実施形態は、例示に過ぎず、添付の特許請求の範囲およびその全ての等価物の全てに与えられる本発明の範囲を限定しないものとする。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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