(57)【要約】【課題】  本発明は、航空機エンジン部品のような、機械加工された幾つかの特徴部を有する加工物を機械加工するための放電加工機械で使用されることになる新規の構成及びガイドブッシュ（２００）に関する。【解決手段】  長手方向軸を定める回転可能な電極を含む放電加工（ＥＤＭ）装置と組み合わせて使用するガイドブッシュ（２００）が提供される。このガイドブッシュは、貫通するボア（２０２）を定め、内部に少なくとも電極の一部分を受ける本体部分を含む。このボアは、電極の外表面と接触する寸法にされた近位部分（２０２ａ）と、電極から間隔が空いた寸法にされた中間部分（２０２ｂ）と、電極の外表面と少なくとも部分的に接触する寸法にされた遠位部分（２０２ｃ）とを含む。【選択図】      図３
2005324317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通して延びるボア（２０２）を有する本体部分を備えたガイドブッシュ（２００）であって、前記ボアが、
直径（Ｄ１）を有する近位部分（２０２ａ）と、
前記近位部分の直径よりも大きい直径（Ｄ２）を有する中間部分（２０２ｂ）と、
半径方向内側に延びる複数のリブ（２０６）を有し、前記本体部分の最遠位端部まで貫通して延びる複数のチャネル（２０８）を定める遠位部分（２０２ｃ）と、
前記本体中に形成され、前記ボア（２０２）の中間部分（２０２ｂ）と流体連通している注入口（２１０）と、
を含むガイドブッシュ（２００）。
【請求項２】
長手方向軸を定める回転可能な電極（１００）を含む放電加工（ＥＤＭ）装置と組み合わせて使用するガイドブッシュ（２００）であって、
貫通するボア（２０２）を定め、前記電極（１００）の少なくとも一部分を内部に受ける本体部分を備え、
前記ボア（２０２）が、
前記電極（１００）の外表面と接触する寸法にされた近位部分（２０２ａ）と、
前記電極（１００）から間隔が空いた寸法にされた中間部分（２０２ｂ）と、
前記電極（１００）の外表面と少なくとも部分的に接触する寸法にされた遠位部分（２０２ｃ）と、
を含むガイドブッシュ。
【請求項３】
前記ボア（２０２）の遠位部分（２０２ｃ）が、前記ボア（２０２）の近位部分（２０２ａ）の直径（Ｄ１）とほぼ等しい内径（Ｄ３ａ）と、前記内径（Ｄ３ａ）に前記リブ（２０６）の２倍の高さを加えた値にほぼ等しい外径（Ｄ３ｂ）とを有することを特徴とする前出の請求項の何れかに記載されたガイドブッシュ。
【請求項４】
前記ボア（２０２）は、直径を有する回転可能な電極（１００）を内部に受ける寸法にされていることを特徴とする前出の請求項の何れかに記載されたガイドブッシュ。
【請求項５】
前記ボア（２０２）の近位部分（２０２ａ）の直径（Ｄ１）と前記ボア（２０２）の遠位部分（２０２ｃ）の内径（Ｄ３ａ）とが、前記電極（１００）の直径にほぼ等しい寸法にされていることを特徴とする前出の請求項の何れかに記載されたガイドブッシュ。
【請求項６】
前記チャネル（２０８）は、前記ボア（２０２）の長手方向軸と軸方向に整列されていることを特徴とする前出の請求項の何れかに記載されたガイドブッシュ。
【請求項７】
前記チャネル（２０８）は、半径方向に外側の方向に角度が付けられていることを特徴とする前出の請求項の何れかに記載されたガイドブッシュ。
【請求項８】
前記ボア（２０２）の中間部分（２０２ｂ）がレース（２０４）を定め、流体（Ｆ）が、前記注入口（２１０）を通って前記ガイドブッシュ（２００）及び前記レース（２０４）に入り、前記チャネル（２０８）を通って前記ガイドブッシュ（２００）及び前記レース（２０４）を出ることを特徴とする前出の請求項の何れかに記載されたガイドブッシュ。
【請求項９】
前記ガイドブッシュ（２００）は、ナイロン、テフロン（商標）、ポリプロピレン、ポリエステル、及びネオプレンの中の少なくとも１つで製造されることを特徴とする前出の請求項の何れかに記載されたガイドブッシュ。
【請求項１０】
前記ガイドブッシュ（２００）は、回転時に前記電極（１００）が半径方向外側に向かって湾曲する傾向を低減し、更に機械加工プロセス中、電極（１００）回転時に前記電極（１００）の直線性を維持する傾向にあることを特徴とする前出の請求項の何れかに記載されたガイドブッシュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工部品に関し、より詳細には、航空機エンジン部品のような、機械加工された幾つかの特徴部を有する加工物を機械加工するための放電加工機械で使用されることになる新規の構成及びガイドブッシュに関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工（ＥＤＭ）は、導電性加工物に様々な形状及び構成の孔、スロット及びノッチのような特徴部を成形するためのよく知られたプロセスである。従来のＥＤＭシステムは一般に、加工物に向かって前進する先端を含む電極を使用する。適切なエネルギが電源から電極に供給され、加工物と電極との間に電位を発生させて制御されたスパークを生成するようにし、加工物を融解及び／又は蒸発させて所望の特徴部を形成する。加工物は、誘電性流体浴に浸漬することができ、該誘電性流体によって、スパーク放電の形成が助けられ、反復されるスパーク放電の間に加工物が冷却され、該加工物から浸食された材料が除去される。
【０００３】
典型的には図１及び図２に見られるように、従来のＥＤＭシステムは、長手方向中心軸「Ｘ」を定める電極１００を含む。更に、電極１００の遠位端１０８近傍にブッシュ１０４を備えることができる。図２に見られるように、ブッシュ１０４は全体を貫通して延びるボア１１０を定め、該ボア１１０は、電極１００が内部を貫通して通ることができるような寸法にされる。ボア１１０は、直径が電極１００の直径にほぼ等しく且つこれにより長さ「Ｌ１」（１０ｍｍ未満）の接触領域を定める近位部分１１０ａと、直径が該近位部分１１０ａ及び電極１００の直径よりも大きく且つこれにより環状洗浄チャネル１１２を定める遠位部分１１０ｂとを含む。ＥＤＭプロセスに対応するため、流体「Ｆ」（誘電性洗浄流体、例えば脱イオン水）が供給チャネル１１４により洗浄チャネル１１２に注入及び／又は供給される。このようにして、作業中、流体「Ｆ」を電極１１０の遠位部分１１０ｂの方へ向かって注入して、デブリを押し流し、及び／又は洗い流すことができる。
【０００４】
ＥＤＭプロセスを行いながら電極１００を長手方向軸「Ｘ」の周りに回転又はスピンさせることで、電極１００が均一に損耗してほぼ真っ直ぐな孔を形成するようになることは知られている。このタイプのプロセスに関する懸念点は、機械加工の間、電極１００の回転「Ｒ」が、特に比較的高速の回転において、ブッシュ１０４の近接領域で電極１００の半径方向外側への湾曲及び／又は撓みを生じさせることである。電極１００の回転速度が大きいほど、遠位部分１１０ｂの曲がりの程度が大きく、待機状態の電極１００からの回転している電極１００の直線性の偏移が大きくなる。接触長さ「Ｌ１」は、その周りで遠位部分１１０ｂが曲がる枢動点のように作用するので、ブッシュ１０４の近接領域の電極１００の曲がりの程度が大きいほど、電極１００の遠位端に存在する偏移「Ｙ１」が大きくなる。偏移「Ｙ１」は、機械加工された加工物の幾何形状、精度及び表面品質に直接影響する。
【特許文献１】特開２００１−１３２４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、電極の偏心を低減することができ、更に、改善された洗浄性能を示す排出洗浄ガイドブッシュに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、放電加工で使用するための改善されたガイドブッシュ及びシステムを提供する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、ガイドブッシュが提供され、貫通して延びるボアを有する本体部分を含む。このボアは、直径を有する近位部分と、近位部分の直径よりも大きな直径を有する中間部分と、半径方向内側に延びる複数のリブを有し、本体部分の最遠位端部まで貫通して延びる複数のチャネルを定める遠位部分とを含む。このガイドブッシュは、本体部分中に形成され、ボアの中間部分と流体連通している注入口を含む。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、長手方向軸を定める回転可能な電極を含む放電加工（ＥＤＭ）装置と組み合わせて使用するガイドブッシュが提供される。このガイドブッシュは、貫通するボア定め、内部に少なくとも電極の一部分を受ける本体部分を含む。このボアは、電極の外表面と接触する寸法にされた近位部分と、電極から間隔が空いた寸法にされた中間部分と、電極の外表面と少なくとも部分的に接触する寸法にされた遠位部分とを含む。
【０００９】
本発明の更に別の態様によれば、電極の遠位端部と動作可能に関連付けられたガイドブッシュを含む放電加工（ＥＤＭ）装置において回転電極の遠位先端の曲がりの程度を低減させるシステムが提供される。この改善は、電極と動作可能に接続された補助ブッシュを含む。この補助ブッシュは、該補助ブッシュに対して電極を回転させることができ、電極の長手方向軸に沿った方向で電極に対して補助ブッシュを摺動可能に移動させることができ、更に電極回転時に半径方向外側の方向で電極の曲がりを抑制するような寸法で内部に形成されたボアを含む。このシステムは更に、補助ブッシュと動作可能に関連付けられた支持システムを含む。この支持システムは、補助ブッシュに接続され、該補助ブッシュから延びる少なくとも１つのアーム部を含み、該アーム部は補助ブッシュのボアを電極の長手方向軸とほぼ同軸に維持する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の上記の特徴及び利点は、幾つかの図面を通じて同様の符号が同様の部品を表す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を検討することにより明らかになるであろう。
【００１１】
同様の符号が同様の部品を表す図面を参照すると、図３から図５は、軸方向に貫通して延びるルーメン１０２を有する電極１００を含む放電加工（ＥＤＭ）装置に使用するためのガイドブッシュ２００を示す。以下の説明は、特にＥＤＭプロセス及び装置で使用するガイドブッシュに関するが、本明細書で開示されるガイドブッシュが他の電子浸食プロセス及び／又は装置に関連して用いることができることは想定され且つ本発明の開示の範囲内である。ガイドブッシュ２００は、完全に貫通して延びるボア２０２を定める本体部分を含む。ボア２０２は、近位部分２０２ａと、中間部分２０２ｂと、遠位部分２０２ｃとを含む。
【００１２】
図面及び以下の説明において、用語「近位」は、従来通りに、器械、装置及び／又は機器の作業者に最も近い端部を意味し、他方、用語「遠位」は、器械、装置及び／又は機器の作業者から最も遠い端部を意味する。
【００１３】
図３に最もよく見られるように、ボア２０２の近位部分２０２ａは、電極１００の直径にほぼ等しい直径「Ｄ１」を有する。ボア２０２の近位部分２０２ａは、ブッシュ１０４の接触長さ「Ｌ１」よりも大きな接触長さ「Ｌ２」を有する第１接触領域「Ｒ１」を定める。ボア２０２の中間部分２０２ｂは、ボア２０２の近位部分２０２ａの直径「Ｄ１」よりも大きな直径「Ｄ２」を有し、これにより環状レース２０４を定めている。ボア２０２の遠位部分２０２ｃは、半径方向に内側に向かって延びる複数のリブ２０６を含む。好ましくは、リブ２０６は、長手方向に向けられ、また、一連のチャネル２０８（図４を参照）を定める。ボア２０２の遠位部分２０２ｃは、電極１００の直径にほぼ等しい内径「Ｄ３ａ」と、内径「Ｄ３ａ」とリブ２０６の高さとを加えた寸法に等しい外径「Ｄ３ｂ」とを有する。外径「Ｄ３ｂ」は、チャネル２０８の深さを定める。リブ２０６は、接触長さ「Ｌ３」を有する第２接触領域「Ｒ２」を定める。
【００１４】
リブ２０６は、好ましくは長手方向に配向されているが、限定ではない螺旋、連続、不連続などを含む、任意の数の構成で配向し得ることが想定される。更に、８つのチャネル２０８を定める８つのリブ２０６が示されているが、任意の数のリブ２０６、好ましくは６から１２までのリブ２０６、を設け得ることが想定される。
【００１５】
接触領域「Ｒ１」及び接触領域「Ｒ２」の長さは、電極１００の直径よりも約１から２倍大きいが、しかしながら、接触領域「Ｒ１」及び接触領域「Ｒ２」の範囲及び／又は長さは、電極１００の直径の約１から２倍よりも長くてもよい。ボア２０２の近位部分２０２ａの直径「Ｄ１」は、電極１００の直径よりも約０．０１ｍｍから約０．０５ｍｍ大きいものとすることができる。ボア２０２の近位部分２０２ａの直径「Ｄ１」は、電極１００がボア２０２の近位部分２０２ａに沿って及び／又は通って摺動自在とすることができるが、緩すぎず、すなわち所定の許容範囲より大きな寸法ではないように選択できることが企図される。ボア２０２の中間部分２０２ｂの直径「Ｄ２」は、電極１００の直径よりも１から２倍大きいものとすることができる。
【００１６】
ガイドブッシュ２００は更に、ガイドブッシュ２００を通って中間部分２０２ｂに延びる少なくとも１つの注入口２１０を含む。注入口２１０は、流体「Ｆ」をレース２０４内へ通しチャネル２０８を通って出すことができるように機能する。
【００１７】
使用時には、ガイドブッシュ２００は、ボア２０２の遠位部分２０２ｃが加工物（図示せず）に向かって配向されるように電極１００上に配置される。電極１００が回転すると、流体「Ｆ」（例えば誘電性流体、脱イオン水など）は、ガイドブッシュ２００の中間部分２０２ｂへ注入され、環状レース２０４の周りを流れ、チャネル２０８を通ってガイドブッシュ２００の遠位端部から排出され、及び／又は他の場合には噴射される。ガイドブッシュ２００は本質的には２箇所、すなわち接触領域「Ｒ１」及び接触領域「Ｒ２」に沿って電極１００と接触する。ガイドブッシュ２００と電極１００との間の全体の接触長さは、接触長さ「Ｌ２」と接触長さ「Ｌ３」とを加えたものに少なくとも等しいので、電極１００が長手方向軸「Ｘ」の周りで回転しているときの電極１００の湾曲及び／又は撓みの傾向及び／又は能力は、例えば偏心の程度が低減された状態では、減少及び／又は妨げられる。ガイドブッシュ２００は、最遠位端部及び最近位端部の両方で電極１００と接触しているので、全接触長さは、約４５ｍｍ、すなわちガイドブッシュ２００の長さに等しい。例えば、図５に見られるように、電極１００の遠位先端の偏移「Ｙ２」は、該電極と動作可能に関連付けられたガイドブッシュ２００を有するので、電極と動作可能に関連付けられたブッシュ１０４を有する電極１００の遠位端の偏移「Ｙ１」よりも小さい。
【００１８】
ガイドブッシュ２００は、加工物の精度及び表面品質の改善をもたらすような方法で機械加工プロセスを安定化させる。更に、チャネル２０８は、流体「Ｆ」を加工物に向けて案内し、システムの洗浄効率を向上させる。
【００１９】
好ましくは、ガイドブッシュ２００は、摩擦係数が小さい非導電性材料で作られる。例えば、ガイドブッシュ２００は、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、テフロン（商標）、ネオプレン、及び同様のもの、あるいはこれらの任意の組合せで製造することができる。ガイドブッシュ２００を製造する好ましい材料は、限定ではないが、非導電性で耐摩耗性のセラミックス及び工業用プラスチックスを含む。
【００２０】
次に、図６を参照すると、本発明の別の実施形態によるガイドブッシュが３００で示されている。ガイドブッシュ３００は、ガイドブッシュ２００に類似しているので、構造及び動作の差違を確認することが必要な範囲でのみ詳細に検討することになる。
【００２１】
ガイドブッシュ３００は、長手方向軸「Ｘ」に対して半径方向及び横断方向に配向された少なくとも１つ、好ましくは複数のチャネル３０８を含む。具体的には、各チャネル３０８は、環状レース２０４と流体連通した近位端部分３０８ａと、長手方向軸「Ｘ」から半径方向に外側に向かって延びる遠位端部分３０８ｂとを含む。ガイドブッシュ２００及びチャネル２０８に関して上記で検討したように、ガイドブッシュ３００のチャネル３０８は、螺旋パターン又は同様のもので配置することができ、これにより遠位先端から出る渦巻き様流れパターンを生成する。
【００２２】
このようにして、使用中、流体「Ｆ」は、ブッシュ３００の中間部分２０２ｂ中に注入され、環状レース２０４の周りを流れて、チャネル３０８を通ってブッシュ３００の遠位端部から噴射される。各チャネル３０８は、長手方向軸「Ｘ」に対して角度が付けられているので、ブッシュ３００の遠位端部からの流体「Ｆ」の流れの方向もまた、長手方向軸「Ｘ」から離れて角度が付けられる。
【００２３】
次に、図７を参照すると、電極１００の遠位端部上にガイドブッシュ２００又は３００を位置決めすることに加えて、補助ブッシュ４００を設けて電極１００と動作可能に関連付けられる。好ましくは、補助ブッシュ４００は、ガイドブッシュ２００又は３００に近接し、且つ電極１００をＥＤＭ装置に接続するために使用されるコレット（図示せず）から遠位の場所で電極１００の周囲に位置決めされる。最も好ましくは、補助ブッシュ４００は、長手方向軸「Ｘ」からの曲がりの程度が最大となる、電極１００の長さに沿った場所に位置決めされる。
【００２４】
補助ブッシュ４００は、電極１００の直径にほぼ等しい直径を有する貫通ボア４０２を定める。補助ブッシュ４００は、好ましくは摩擦係数が小さい非導電性材料、例えば、ナイロン、テフロン（商標）などで製造される。
【００２５】
使用時には、補助ブッシュ４００は第１接触領域「Ｒ３ａ」を定め、ガイドブッシュ２００又は３００は、上述のように第１及び第２接触領域「Ｒ１」及び「Ｒ２」（図３を参照）から構成された第２接触領域「Ｒ３ｂ」を定める。第１接触領域「Ｒ３ａ」は、第２接触領域「Ｒ３ｂ」と組み合わせて、ＥＤＭプロセスの中に長手方向軸「Ｘ」に沿った電極１００の直線性の維持を助け、従って、電極１００の遠位端部が長手方向軸「Ｘ」から偏移する傾向を低減する。例えば、図７に見られるように、電極１００の遠位先端の偏移「Ｙ３」は、電極と動作可能に関連付けられたガイドブッシュ２００／３００及び補助ブッシュ４００を有するので、電極と動作可能に関連付けられたブッシュ１０４を有する電極１００の遠位先端の偏移「Ｙ１」よりも小さい。
【００２６】
補助ブッシュ４００と動作可能に関連付けられた支持システム４１０は、電極１００に対して補助ブッシュ４００を位置付けるように構成され且つ適合される。具体的には、支持システム４１０は、補助ブッシュ４００に接続され且つ補助ブッシュから延びる少なくとも１つのアーム部４１２を含む。アーム部４１２は、補助ブッシュ４００のボア４０２を長手方向軸「Ｘ」とほぼ同軸に位置付け及び／又は維持するように機能する。支持システム４１０は更に、ブッシュ４００に動作可能に接続され、好ましくはアーム部４１２に動作可能に接続された第１端部４１４ａと、支持構造体「Ｓ」に動作可能に接続された第２端部４１４ｂとを有する少なくとも１つの制振要素４１４を含む。制振要素４１４は、限定ではないが、バネ、緩衝体、振動ダンパー及び同様のものを含むことができる。
【００２７】
支持システム４１０は更に、支持構造体「Ｓ」に固定的に接続され、電極１００の長手方向軸「Ｘ」と同軸の長手方向軸「Ｘ１」を有するガイドロッド４１６を含むことができる。ガイドロッド４１６は、好ましくは、アーム部４１２を通って摺動自在に延びる。ガイドロッド４１６は、補助ブッシュ４００、特にブッシュ４００のボア４０２を長手方向軸「Ｘ」と同軸に整列させて維持するように機能する。
【００２８】
補助ブッシュ４００と動作可能に関連付けられた位置決めシステム（図示せず）もまた備えられる。この位置決めシステムは、電極１００の長さに沿って、好ましくは曲がりが最大となる場所（例えば、ガイドブッシュ２００又は３００と電極１００を操作するのに使用される駆動機構（図示せず）との間の中間点）に補助ブッシュ４００を配置及び／又は位置決めするように機能することになる。例えば、位置決めシステムは、ラックアンドピニオン式の構成（図示せず）又は同様のものを含むことができる。
【００２９】
本発明の好ましい形態及び実施形態を本明細書で図示して説明してきたが、上記に説明された本発明の発明概念及び精神から逸脱することなく様々な変更及び修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。また、特許請求の範囲に示された参照符号は本発明の範囲を狭めるものではなく、それらの理解を容易にするためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電極と動作可能に関連付けられた従来技術のガイドブッシュを含む電極の長手方向の側断面図。
【図２】図１の２で示された領域の拡大側断面図。
【図３】電極と動作可能に関連付けられた本発明によるガイドブッシュを含む電極の拡大長手方向断面図。
【図４】図３の４−４で見た横断面図。
【図５】電極の遠位端部と動作可能に関連付けられた本発明の別の実施形態によるガイドブッシュを含む電極の長手方向側断面図。
【図６】図５の６で示された領域の拡大側断面図。
【図７】本発明によるガイドブッシュ及びこれと動作可能に関連付けられた補助ガイドブッシュを含む電極の長手方向断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１００  電極
１０２  ルーメン
２００  ガイドブッシュ
２０２  ボア
２０２ａ  近位部分
２０２ｂ  中間部分
２０２ｃ  遠位部分
２０４  レース
２０６  リブ
２０８  チャネル
２１０  注入口
４００  補助ブッシュ
４１２  アーム部
【図１】
2005324317.tif 000003
【図２】
2005324317.tif 000004
【図３】
2005324317.tif 000005
【図４】
2005324317.tif 000006
【図５】
2005324317.tif 000007
【図６】
2005324317.tif 000008
【図７】
2005324317.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月9日(2005.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2005324317.tif 000010
【外国語明細書】
2005324317000001.pdf