(57)【要約】本発明は、導電性の材料から成る被加工物内に孔を形成するための、殊に自動車の燃料噴射装置の噴射ノズル（１０）の噴射孔（１１）を形成するための方法であって、この場合、一方の電極を形成する侵食ワイヤ（１２）によって、他方の電極を形成する被加工物から材料をスパーク侵食に基づき除去する形式のものに関する。種々の横断面形状及び／又は長さ若しくは深さにわたって変化する横断面の孔を形成するために、侵食ワイヤ（１２）が所定の振動で励起され、振動の形が、所望の孔形状に相応して振動励起の適切な制御によって規定される。該方法を実施するための有利な装置が、侵食ワイヤ（１２）のワイヤ端部（１２２）の受容のための緊締ユニット（１３）を有しており、該緊締ユニットが、ｘ軸線及びｙ軸線に沿った分離された振動移動のために２つのアクチュエータ（１４，１５）によって駆動されるようになっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の材料から成る被加工物内に孔を形成するための、殊に自動車の燃料噴射装置の噴射ノズル（１０）の噴射孔（１１）を形成するための方法であって、一方の電極を形成する侵食ワイヤ（１２）によって、他方の電極を形成する被加工物から材料をスパーク侵食に基づき除去する形式のものにおいて、侵食ワイヤ（１２）に所定の振動を励起し、振動の形を、所望の孔形状に相応して振動励起の適切な制御によって規定することを特徴とする、孔を形成するための方法。
【請求項２】
侵食ワイヤ（１２）の振動励起を一方のワイヤ端部（１２２）で行う請求項１記載の方法。
【請求項３】
侵食ワイヤ（１２）の振動励起を、１つの平面内に位置する直交の２つの軸（ｘ，ｙ）の方向で分離して行い、かつ侵食ワイヤ（１２）の振動の所望の形を得るために振動数、両方の振動励起間の振動数比及び振幅比、並びに直交の両方の軸（ｘ，ｙ）の方向での両方の振動励起間の位相ずれを制御する請求項２記載の方法。
【請求項４】
円形横断面の孔の形成のために直交の両方の軸（ｘ，ｙ）の方向での振動励起を同じ振幅及び９０°の位相ずれ（Δφ）で行う請求項３記載の方法。
【請求項５】
楕円形横断面の孔の形成のために直交の両方の軸（ｘ，ｙ）の方向での振動励起を異なる振幅及び９０°の位相ずれ（Δφ）で行う請求項３記載の方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の方法を実施するための装置において、侵食ワイヤ（１２）が緊締ユニット（１３）内に配置されており、緊締ユニットが侵食ワイヤ（１２）の縦軸線に対して横方向に向けられた直交の２つの軸（ｘ，ｙ）に沿って移動可能に案内されており、直交の両方の軸（ｘ，ｙ）に沿った緊締ユニット（１３）の分離された振動移動のために２つのアクチュエータ（１４，１５）が緊締ユニット（１３）に係合していることを特徴とする、孔を形成する方法のための装置。
【請求項７】
アクチュエータ（１４，１５）が圧電素子（２３）を有しており、圧電素子が交流電圧の印加に際して１つの方向及び別の方向の規定された長さ変化を生ぜしめるようになっている請求項６記載の装置。
【請求項８】
アクチュエータ（１４，１５）がそれぞれ１つの圧電スタック（１７，１８）によって形成されており、圧電スタック内に複数の圧電素子（２３）が圧電スタックの長さ変化の方向へ重ねて配置されている請求項７記載の装置。
【請求項９】
アクチュエータ（１４，１５）が電気機械式の振動モータとして形成されている請求項６記載の装置。
【請求項１０】
アクチュエータ（１４，１５）が超音波発振器として形成されている請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、導電性の材料から成る被加工物内に孔を形成するため、殊に自動車の燃料噴射装置の噴射ノズルの噴射孔を形成するための、請求項１の上位概念に記載の形式の方法に関する。
【０００２】
前記形式の公知の方法においては、アーク侵食（放電加工）によって孔を形成するために、細い電極（侵食ワイヤとも呼ぶ）が被加工物に当てられる。スパーク侵食に際して、侵食ワイヤと被加工物との間の互いに時間的に分離した放電によって被加工物の材料が次第に除去され、この場合、侵食ワイヤも同じく減らされる。放電が、２０Ｖを越える電圧のエネルギーの蓄積によって行われ、この場合、電圧、電流、放電回数及びパルス時間が孔形状に適合させられる（Ｄｕｂｂｅｌ， Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ ｆｕｅｒ ｄｅｎ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ， ２． Ｂａｎｄ， １３． Ａｕｆｌａｇｅ， Ｓｅｉｔｅ ６９９［ドゥベル著、機械工学のためのポケットブック、第２巻、第１３版、６６９頁］）。錐形（ｋｏｎｉｓｃｈ）の孔を穿孔するために電極が自由端に向かって錐形に先細にされており、従って孔のテーパーが加工送りの方向に減少する直径で得られる。
【０００３】
発明の利点
本発明に基づく方法においては利点として、侵食ワイヤの振動の形の選択によって孔が種々の横断面形状で、例えば円形、楕円形、正方形若しくは長方形で、さらに孔軸線にわたって例えば錐形若しくは樽形（ｆａｓｓａｒｔｉｇ）形に変化する横断面で製作可能である。この場合、例えば孔の錐形（テーパー）が、侵食ワイヤの送り方向と逆の方向でも直径を減少させた状態で得られ、即ち、孔の円形、楕円形若しくはその他の形の横断面が穿孔方向で次第に増大している。従って本発明に基づく方法は、燃料噴射装置の噴射ノズルの噴射孔の形成のために特に適しており、ここでは噴射ノズルの噴射孔の穿孔（孔開け）が外側から内側に向かってしか可能でなく、しかも噴射孔のテーパーが逆向きに、即ち噴射ノズルの内部の最大の噴射孔直径から噴射ノズルの外側の最小の噴射孔直径へ延びている。
【０００４】
従属請求項に記載の手段によって、請求項１に記載の方法の有利な改善が可能である。
【０００５】
本発明の有利な手段では、侵食ワイヤの振動励起が一方のワイヤ端部で行われ、この場合、、侵食ワイヤの振動励起が、１つの平面内に位置する直交の２つの軸の方向で分離して行われる。侵食ワイヤの振動の所望の形を得るために、振動励起の振動数、両方の振動励起間の振動数比及び振幅比、並びに直交の両方の軸の方向での両方の振動励起間の位相ずれが制御される。振動励起間の振動数比、振幅比、並びに位相ずれの選択によって、リサージュー図形に相応して孔横断面の種々の形、例えば円形、楕円形、正方形若しくは長方形が得られる。振動励起数を変化させることによって、侵食ワイヤが異なる振動モードの自己共振で使用できる。侵食ワイヤの共振周波数の第１の調和では、侵食ワイヤの緊締端部に位置する１つの振動節点しか有さない振動モードが得られる。侵食ワイヤが振動に際して錐面を描き、該錐面の、ワイヤ自由端における基準線が、振幅比及び位相ずれの選択に応じて例えば円若しくは楕円である。侵食された孔がテーパーを有しており、この場合、内径横断面が深くなるに伴って次第に増大している。侵食ワイヤの共振周波数の第２の調和に相当する数の振動励起を用いることによって、２つの振動節点を有する振動モードが得られる。振動励起数とワイヤ長さとが、第２の振動節点を侵食ワイヤの自由端の近くに位置させるように互いに調整されると、侵食ワイヤの振動の形はワイヤ長さにわたって延びる円弧を描き、侵食された孔は孔長さ（孔深さ）にわたって樽形の内側輪郭を有している。
【０００６】
本発明に基づく方法の実施のための有利な装置が請求項４に記載してある。装置の有利な実施態様が請求項５乃至７に記載してある。
【０００７】
本発明を図示の実施例に基づき、以下に詳細に説明する。
【０００８】
実施例の説明
図１に概略的に示す装置を用いて自動車の燃料噴射装置の部分的に示す噴射ノズル１０内に噴射孔１１を形成するために実施される方法においては、細い侵食ワイヤ１２が先端（Ｓｐｉｔｚｅ）１２１を外側から導電性材料の噴射ノズル１０に近づけられ、噴射孔１１の形成のために侵食ワイヤ１２及び噴射ノズル１０から成る電極間に生ぜしめられるスパーク侵食によって、噴射ノズル１０の壁から材料が目的形状で飛散除去される。このような飛散除去は時間的に分離して順次に行われる非定常的な放電によって生ぜしめられ、この場合、放電が２０Ｖを越える電圧のエネルギーの蓄積によって行われる。電圧、電流、放電数及びパルス時間が最適な孔を得るために適切に調節される。
【０００９】
種々の孔形状を得るために、孔の横断面も噴射孔１１の長さにわたって変化し、例えば図１に示してあるように、噴射ノズル１０の外壁１０１から内壁１０２まで錐形（ｋｏｎｉｓｃｈ）に増大している場合に、侵食ワイヤ１２が加工先端１２１と逆の側のワイヤ端部１２２で規定された振動を励起され、この場合、振動励起の適切な制御によって振動の形が所望の孔形状に合わせて規定される。ワイヤ端部１２２の振動励起が、１つの平面内に位置する直交の２つの軸ｘ，ｙに沿って分離して行われる。この場合、侵食ワイヤ１２はｘ・軸及びｙ・軸によって規定された平面に対して垂直に配置されて、三次元直交座標のｚ・方向に延びている。
【００１０】
侵食ワイヤ１２の振動の所望の形を得るために、ｘ・軸及びｙ・軸の方向の振動励起数、直交の両方の軸ｘ，ｙの方向の振動励起間の振動数比、振幅比、並びに位相ずれが制御される。例えば図４に示してあるように、円形横断面の孔を形成知るためには、直交の両方の軸ｘ，ｙの方向の振動励起が同じ振幅でかつ９０°の位相ずれで行われる。楕円形横断面（図５）の噴射孔１１を形成するためには、両方の軸ｘ，ｙの方向の振動励起が、異なる振幅でかつ同じく９０°の位相ずれで行われる。リサージュー図形に相応して、正方形若しくは長方形の横断面の孔も侵食加工され得る。この場合、ｘ・軸及びｙ・軸の方向の振動励起の振動数比が１と異なって調節され、正方形の横断面形状が同じ振幅の設定で実施され、かつ長方形の横断面形状が異なる振幅の設定で実施される。
【００１１】
侵食ワイヤ１２の自己共振若しくは高い調和の自己共振に相当する励起数の選択によって、侵食ワイヤ１２が、図２及び図３に示すように種々の振動モードで振動できるように励起される。図２では、侵食ワイヤ１２が基準周波数の自己共振で用いられている。侵食ワイヤ１２は、１つの振動節点を有する振動モードで振動しており、該振動節点が侵食ワイヤ１２の緊締端部１２２に位置している。侵食ワイヤ１２が実質的に錐面（Ｋｅｇｅｌｍａｎｔｅｌｆｌａｅｃｈｅ）を描き、該錐面の基準円（底面）がｘ・軸及びｙ・軸の方向の振動励起の振幅の調節に応じて円（Ｋｒｅｉｓ）若しくは楕円（Ｅｌｌｉｐｓｅ）である。このような振動モードで、侵食ワイヤ１２が、例えば図１で噴射ノズル１０の壁内に示してあるように、錐形に拡大する噴射孔１１を侵食形成する。
【００１２】
図３では、侵食ワイヤ１２が第２の調和の共振周波数で励振されている。侵食ワイヤ１２が、２つの振動節点を有する第２の振動モードで振動しており、この場合、１つの振動節点が同じく侵食ワイヤ１２の緊締端部１２２に位置しているのに対して、別の振動節点が侵食ワイヤ１２の自由端、即ち加工先端１２１に、若しくは加工先端の近くに生じている。このような振動モードで振動する侵食ワイヤ１２を用いて噴射孔１１を侵食形成すると、該噴射孔の孔横断面が孔長さにわたってほぼ樽形に、即ち、噴射孔１１の中間で大きな孔直径に、かつ噴射孔の始端及び終端で小さな孔直径に変化している。
【００１３】
前述の方法を実施するために、図１に概略的に示す装置が用いられる。該装置は緊締ユニット１３を有しており、該緊締ユニット内に侵食ワイヤ１２のワイヤ端部１２２が締め付けられる。緊締ユニット１３が、侵食ワイヤ１２の縦軸線（長手方向軸線）に対して横方向に向けられた直交の軸ｘ，ｙの方向に移動可能に案内されている。ｘ・軸及びｙ・軸の方向での緊締ユニット１３の移動運動が、それぞれ、緊締ユニット１３に係合するアクチュエータ１４，１５によって生ぜしめられる。両方のアクチュエータ１４，１５が制御装置１６によって制御されるようになっており、制御装置に侵食ワイヤ１２の所望の振動励起のパラメータ、例えば振動数ｆ、振幅Ｕ及び位相ずれΔφが入力され、制御装置が該パラメータの値に相応してアクチュエータ１４，１５を制御する。
【００１４】
図１に示す実施例では、アクチュエータ１４，１５は圧電スタック１７，１８として形成されている。各圧電スタック１７，１８内には、複数の圧電素子２３が圧電スタックの長さ変化の方向に重ねて配置されている。緊締ユニット１３の、圧電スタック１７，１８の係合面と逆の側の対向面に、圧着ばね１９，２０の一方の端部が支えられており、圧着ばねの他方の端部が不動の対向支承部２１，２２に支えられている。圧電スタック１７若しくは１８に振幅Ｕの交流電圧を印加すると、圧電スタック１７若しくは１８がｘ・軸若しくはｙ・軸の方向の長さ変化を生ぜしめ、その結果、緊締ユニット１３が一方でｘ・軸の方向及び他方でｙ・軸の方向の振動運動に励起される。この場合、振動行程が交流電圧の振幅Ｕに依存しており、振動数が交流電圧の周波数ｆに依存している。圧縮ばね１９，２０は、圧電スタック１７，１８を緊締ユニット１３に確実に力伝達可能に接触させるために役立っている。
【００１５】
緊締ユニット１３のｘ・軸及びｙ・軸の方向の小さな振動振幅しか必要としない場合には、アクチュエータ１４，１５として個別の１つの圧電素子２３で足りる。選択的に、アクチュエータ１４，１５は電気機械式の振動モータ若しくは超音波発振器によって実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
噴射ノズルの噴射孔を形成するための装置の概略斜視図。
【図２】
装置の侵食ワイヤを１つの振動モードで示す図。
【図３】
装置の侵食ワイヤを別の振動モードで示す図。
【図４】
侵食形成された１つの噴射孔の横断面図。
【図５】
侵食形成された別の噴射孔の横断面図。
【符号の説明】
１０　噴射ノズル、　１１　噴射孔、　１２　侵食ワイヤ、　１３　緊締ユニット、　１４，１５　アクチュエータ、　１６　制御装置、　１７，１８　圧電スタック、　１９，２０　圧着ばね、　２１，２２　対向支承部、　２３　圧電素子
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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