(57)【要約】ＥＣＭ装置（１０）は、電気・化学的に内周溝を形成するために管状の被加工物（１２）を貫通して駆動される、溝のある陰極ツール（２０）を有している。陰極ツール（２０）は、一方の端部でシールされており、溝（２２）にある電解液（３０）を隔離して、電解液（３０）が陰極ツール（２０）を通過して流れ、加工済みのボア（１２ｄ）の中に入り込まないようにしている。
2004513795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の被加工物の軸方向ボアを画定する未加工の内面を、電気・化学的に加工する為の装置であって、
前記被加工物を支持する手段と、
軸方向反対側に位置する前部と後部の間に延びる、円周上で隣合う複数の溝が付けられた電極ツールと、
前記ツールを前記被加工物のボアを通して前記被加工物の前端部と後端部の間で軸方向に駆動する手段と、
前記被加工物とツールに、それぞれ、陽極と陰極になるように電気を流す手段と、
前記ツール後端部の後ろに溝をつけたボアを形成する為に、未加工のボアを電気・化学的に加工する前記ツールを覆うように、流体電解液を前記ボアを通して流す手段と、
前記ツールが移動する間、前記電解液の流出を防いで、前記電解液の流れを前記未加工ボア内に隔離する為に、前記後端部近くで、前記ツールを前記被加工物に対してシールする手段とを有してなる、
装置。
【請求項２】
前記シール手段が前記ツールの前記後端部に隣合って固定されており、電解液の流れが前記溝付きボアを通って流れないように該溝付きボアと相補的形状である、請求項１の装置。
【請求項３】
前記シール手段により前記電解液と前記流体を前記ツール後部端で分離させながら、流体を前記ツール後部端の後ろに流す手段を有する、請求項２の装置。
【請求項４】
前記流体が、電気・化学的加工中に、前記未加工のボアに前記ツールを移動するときに前記溝をつけたボアから余分な電解液を洗う為の洗浄液である、請求項３の装置。
【請求項５】
前記流体供給手段が、前記シール手段の反対側の前記電解液の圧力を実質的に相殺する為に、前記流体を圧力をかけて供給する、請求項４の装置。
【請求項６】
前記シール手段が前記ツール後端部に固定され、間に溝を有する複数の円周上で隣合うガイド溝がつけられた後部ガイドからなり、前記溝のついたボアをシールする為に、前記ガイド溝が前記ツール溝よりも大きい、請求項３の装置。
【請求項７】
前記シール手段が、さらに、前記被加工物近端に固定され、間に溝を有する複数の円周上で隣合う内部溝がつけられた外側ガイドを有し、前記電解液と流体の流れをシールする為に、前記内部溝が前記後部ガイド溝と相補関係にある、請求項６の装置。
【請求項８】
前記被加工物で螺旋形の溝を電気・化学的に加工する為に、前記ツールと前記後部ガイドの前記溝は円周上で螺旋形であり、
前記ツールが前記被加工物を通って軸方向に動かされるとき、前記外側ガイドの前記溝は前記ツールを自動的に回転させるように同様に螺旋形である、
請求項７の装置。
【請求項９】
前記電解液を供給する為に、前記ツールが前部で中空である、請求項３の装置。
【請求項１０】
前記ツールが、さらに、前記後端部に固定され、電気・化学的加工中、前記溝をつけたボアをシールできる大きさの溝をつけた後部ガイドと、前記前端部に固定され、前記未加工ボアに摺動可能に係合できる大きさの、溝をつけた前部ガイドを有し、前記ツールを前記被加工物内の中心に置いて、電気・化学的加工中、前記ツール溝と前記被加工物内面の間の実質上均一な隙間を保つ為に、前記前部ガイド及び後部ガイドが前記溝を付けたツールを軸方向に支持する、請求項９の装置。
【請求項１１】
前記ツール駆動手段が、
前記シール手段で前記ツール後端部に連結される駆動管と、
前記被加工物の前記近端を通して、前記管と取付けられたツールを軸方向に移動する為の、前記駆動管を支持する駆動キャリッジからなり、
前記電力供給手段が、前記ツールを陰極とする為に、電気的に前記駆動管に接続されている、
請求項３の装置。
【請求項１２】
前記駆動キャリッジが、さらに、前記駆動管を回転させ、前記被加工物のボアを通して前記ツールを回転させる構成となっている、請求項１１の装置。
【請求項１３】
前記流体供給手段が、
前記被加工物先端にシール連結され、前記ツールを収納する入口マニフォルドで、前記駆動管がそこから外に向かって延びている入口マニフォルドと、
前記流体を供給する為に前記マニフォルドと流体流通路をなして連結される、前記流体を貯蔵する為の流体タンクからなる、
請求項１１の装置。
【請求項１４】
前記流体が、電気・化学的加工中、前記ツールが前記未加工のボア内を移動するとき、前記溝をつけたボアから余分な電解液を洗い流す水である、請求項１３の装置。
【請求項１５】
前記流体供給手段が、さらに、
前記水を前記マニフォルドに供給する為の、前記貯蔵器と駆動管間の流体流通路に連結されたポンプと、
前記マニフォルドの背圧を制御する為の、前記マニフォルドと貯蔵器間の流体流通路に連結されたバルブと、
実質的に一定の水位を保つ為に、前記水の水位を測定する、前記貯蔵器に取付けられたレベルセンサを有する、
請求項１４の装置。
【請求項１６】
前記流体が、前記マニフォルドを通って流れ、その中の空気を置換える気体である、請求項１３の装置。
【請求項１７】
前記駆動管が、冷却材を循環させる為の冷却循環路を有する、請求項１６の装置。
【請求項１８】
前記電解液供給手段が、
被加工物を通って動かされた後の前記ツールを受けるために、被加工物の末端とシール連結される出口マニフォルドと、
前記ツール前端部に連結され、前記出口マニフォルドを通って延びる供給管と、
前記ツールに前記電解液を循環させる為の前記出口マニフォルドと前記供給管の流体流通路に連結され、前記電解液を貯蔵する電解液タンクからなる、
請求項３の装置。
【請求項１９】
前記ツールが前記前端部で中空であり、前記供給管との流体流通路をなして連結され、前記シール手段と前記ツール溝の間の軸方向を通って、径方向に延びる戻り穴を有し、
前記電解液を前記供給管の内外両方に供給する為に、前記供給管が前記被加工物のボアよりも小さくなっている、
請求項１８の装置。
【請求項２０】
前記被加工物を支持する為のフレームと、
互いに反対側に位置する前端部と後端部の間で軸方向に延びる溝を有する、複数の円周上で隣合う溝がつけられた電極ツールと、
前記被加工物にシールをして、前記ツールが移動される間、前記未加工のボアの前記電解液の流れを隔離する為に、複数の円周上で隣合うガイド溝を有し、前記ツール後端部に連結された後部ガイドと、
前記被加工物の前記先端を通して、前記管と取付けられたツールを軸方向に移動させる為に、前記駆動管を支持する駆動キャリッジと、
陰極となる前記電極ツールと、陽極となる前記被加工物に電気的に連結される電源と、
前記後部ガイドが前記電解液の漏れを防ぐシールをし、前記未加工ボアを電気・化学的に加工し、前記ツール後端部より後ろで溝のついたボアを形成する為に、前記ボアを通して電解液を供給し、前記電解ツールを覆う手段とを有してなる、
管状の被加工物の軸方向ボアを画定する未加工の内面を電気・化学的に加工する為の装置。
【請求項２１】
前記電解液の流れを密閉する為に前記後部ガイド溝と相補的関係にある、複数の円周上で隣合う内部溝があり、前記被加工物の先端に連結される外側ガイドをさらに有する、請求項２０の装置。
【請求項２２】
前記ツールを収納し、前記駆動管がそこから外に向かって延び、前記被加工物先端にシール連結される入口マニフォルドと、
前記流体を供給する為に、前記入口マニフォルドと流体流通路をなして連結された、流体を貯蔵する為の流体タンクをさらに有する、請求項２１の装置。
【請求項２３】
前記流体が、電気・化学的加工中、前記ツールが前記未加工のボア内を移動するとき、前記溝をつけたボアから余分な電解液を洗い流す水である、請求項２２の装置。
【請求項２４】
前記電解液供給手段が、
前記被加工物を通った後の前記ツールを受入れる為に、前記被加工物の末端にシール連結された出口マニフォルドと、
前記ツール先端部に連結され前記出口マニフォルドを通って延びる供給管と、
前記ツールに前記電解液を循環させる為の前記出口マニフォルドと前記供給管の流体通路に連結された、前記電解液を貯蔵する電解液タンクからなる、請求項２２の装置。
【請求項２５】
前記ツールは前記前端部で中空であり、前記供給管との流体流通路をなして連結され、前記シール手段と前記ツール溝の間を軸方向に通って、径方向に延びる戻り穴を有し、
前記電解液を前記供給管の内外両方に供給する為に、前記供給管が前記被加工物のボアよりも小さくなっている、請求項２４の装置。
【請求項２６】
前記被加工物を支持し、
反対側に位置する前端部と後端部の間に延びる溝を有する複数の円周上で隣接する溝がつけられた電極ツールを、前記被加工物のボアを通して、前記被加工物の先端と末端の間を軸方向に駆動し、
それぞれ陽極と陰極になるように、前記被加工物とツールに電気を流し、
前記ツールを覆って前記未加工ボアを電気・化学的に加工し、前記ツール後端部の後ろに溝を付けたボアを形成する為に、前記ボアを通して流体電解液を流し、
前記電解液の流れをシールし、前記ツールが移動される間、前記未加工ボアに前記電解液の流れを分離する為に、前記後端部近くで前記ツールを前記被加工物にシールすることからなる、
管状の被加工物の軸方向ボアを画定する未加工の内面を電気・化学的に加工する方法。
【請求項２７】
さらに、前記被加工物近端外に前記電解液が流出するのを防ぐ為に、移動する前記ツールの後ろで、前記溝を付けたボアをシールする、請求項２６の方法。
【請求項２８】
さらに、前記電解液の流れから分離し、前記ツール後端部の後ろに流体を流す、請求項２７の方法。
【請求項２９】
さらに、前記未加工のボアの電気・化学的加工中、余分な電解液を洗い流す為に、前記流体を前記溝を付けたボアに流す、請求項２７の方法。
【請求項３０】
さらに、前記電解液の圧力を実質的に相殺する為に、前記電極ツールの後ろに前記流体を圧力をかけて流す、請求項２８の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・化学的（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ）加工に関し、特に、長尺の管の加 工に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレン等の有用な製品を生産する為に、石油は熱分解炉で熱分解を経る。熱分解炉は、長尺の管を用いており、石油は、この管を通って、加熱・熱分解される。
【０００３】
利用可能な表面積とそれと対応する熱分解率を増加させる為に、溝をつけたプロセス管が求められる。そのような溝をつけた管は、可鍛性の金属を好適に押出成形することにより形成されるが、そのような金属には、熱分解分解のプロセスで必要な高温において、望ましくないクリープが起こりやすい。
【０００４】
従って、高温においてかなりのクリープ強度を有するニッケルとクロムをベースにした超合金が、プロセス管としては好まれる。しかし、そのような高強度の材料は押出成形することができないので、溝は別の方法で形成されなければならない。
【０００５】
例えば、電気・化学的加工方法（ＥＣＭ）では、管の内部溝の所望の形状を有する陰極ツールが用いられ、高電流が流れて陰極と陽極になるツールと管の間を、電解液が流れることで溝（ｆｌｕｔｅ）を形成する。ＥＣＭは、陰極ツールの外部溝 と形状が補完関係にある内部溝を形成するように管のボアを画定している、当初は円形で未加工の表面を化学的に浸食する。
【０００６】
しかし、個々の管が長く、陰極ツールが完全に管を通って駆動されなければならないので、ツールが管内を移動するうちに、管の中に含まれた電解液が、加工済みのボアに対し余計なＥＣＭを行うことがある。そのような電解液は作業中加熱され、ＥＣＭプロセスに影響を及ぼす。
【０００７】
従って、改良されたＥＣＭ装置と、管を冷却するとともに、作業中、或る区域において陰極ツールを隔離できる手段が求められている。
【０００８】
【発明の開示】
ＥＣＭ装置は、内部溝を形成する為に、管（筒）状の被加工物を通って駆動される、溝を有する陰極ツールを有する。電解液を溝上で隔離する為に、陰極ツールは一方の端でシールされており、電解液がツールから漏れて、加工後の溝をつけたボアの中へ流入するのを防いでいる。
【０００９】
本発明の好適及び例示的な実施形態が、さらなる目的及び利点とともに、添付図面を参照してなされる以下の詳細な記述の中で、より詳細に説明される。
【００１０】
【発明の実施の態様】
管（筒）状の被加工物１２を、高温での石油化学製品の熱分解に用いられる長尺の熱伝導管の好適な形状に、電気・化学的に加工（ＥＣＭ）する為の装置１０が図１に示される。被加工物は、意図された高温において高いクリープ強度を有する好適な超合金により形成され、ニッケルとクロム元素を、通常有する。
【００１１】
図示されるように、水平、垂直、又は所望の好適な向きに、被加工物を固定・支持する為の手段として、フレーム１４が設けられている。図１で示される好適な実施形態では、フレーム１４は、軸方向において互いに反対側の端にある、先端１２ａと末端１２ｂの間の総丈に沿って、長い被加工物を水平にまっすぐ据付ける好適なクランプを有する。例えば、管は、長さが約３メートルで、４つの位置で長さ方向に沿って支えられる。
【００１２】
入口マニフォルド１６は、被加工物の先端１２ａにシールした状態で連結され、フレームに固定される。そして、出口マニフォルド１８も、被加工物の末端１２ｂにシールした状態で連結され、フレームに固定される。
入口マニフォルド１６が、図２により詳細に示され、電極ツール２０が被加工物を通って動かされる為に、まず収納される中央のチェインバーを有する。
【００１３】
図３には、完全に被加工物を通って駆動された後の電極ツールを受けることができる大きさの中央のチェインバーを同様に有する出口マニフォルド１８が、より詳細に示されている。
【００１４】
電極ツール２０は、より詳細に図４に示されており、前端部と後端部の間で径方向に、且つ、軸方向に延び、複数の円周上で隣合う外部溝２２を有する。溝は、ツールの円周の周りで正弦波状であることが望ましく、その間で対応する軸方向溝を画定する。そして、ツールは長さ方向に沿って好適に細くなるようにテーパ状にされており、外径はツールの後端部と前端部の間で収束し、ツールの前端部は、前端部がまず被加工物の先端に入り、より大きな後端部が後に続くように配置されている。
【００１５】
図１で示されるように、後部の駆動管２４がフレーム１４に取付けられ、図２でより詳細に示されるように、管の末端は、ツールの後端部に同軸上で整列して連結されている。例えば、電極ツール２０は、銅等の好適な伝導体で形成されることが望ましく、駆動管２４の末端で、ねじ山を有する取付ソケットとねじ山で係合させる為の、前端部にねじ山を有するスピンドルを有する。
【００１６】
このようにして、電気的伝導路が、電極ツールと駆動管の間に設けられる。管は、銅やステンレス等のような、適切に電気を伝導する金属の如何なるものででも形成される。好適な実施形態では、駆動管に、支持フレームから絶縁する為の繊維ガラス絶縁体の薄い皮膜が設けられる。
【００１７】
また、図１でさらに示されるように、駆動手段も、適切に駆動管の後端部を支持する駆動キャリッジ２６を有し、被加工物の先端を通して管と取付けられたツールを軸方向に移動させる為に、フレーム１４に取付けられる。駆動管２４は、完全に被加工物を通って電極ツールを動かす為に、被加工物より長いことが望ましく、フレームに取付けられた好適な摺動支持具により、駆動管の端と端の間で、さらに支持されてもよい。
【００１８】
駆動キャリッジ２６は、フレーム１４の長さ方向に沿って水平に駆動管２４を移動させ、所望の制御された移動速度で被加工物を通して、電極ツールを押し進めていく為の従来の構成を有してもよい。
電源２８は、作業中電極ツール２０を通して電流を流す為に、好適に電気的に被加工物１２と駆動管２４に接続される。電源は、被加工物が陽極となるように、支持クランプを通じて電気的に被加工物１２に接続される。
【００１９】
電極ツールが陰極となるように駆動管に地電位又は負電位を与える為に、電源が駆動キャリッジ２６を通じて、後端部で駆動管２４に接続されるのが好適である。約２万アンペアのＤＣ２５ボルト電源の増幅器を用いる電気・化学的加工方法に適した電力を供給するように、電源は設定される。そして、被加工物と駆動管は、支持フレーム１４から、適切な手段によって絶縁される。
【００２０】
再び図１を参照すると、出口マニフォルド１８は、図３により詳細に示されるように、被加工物の末端１２ｂを通じて電解液３０を循環させる、又は流通させる為の好適な手段の一部を画定する。
【００２１】
電解液流通手段は、図２に示すように、電極ツール２０の前端部に連結される末端を有する電解液供給管３２を有することが好ましい。供給管は、まず、被加工物の内部を通り、その末端を出て、そして、出口マニフォルド１８を通る形で延びており、この出口マニフォルドと摺動シールによってシール連結される。
【００２２】
図１に示すように、電解液貯蔵器、すなわち、タンク３４が電解液３０をその中に貯蔵する為に設けられており、閉ループの流体流通路をなすように、出口マニフォルド１８に連結され、被加工物の中の電極ツールに電解液を循環させる為に、供給管３２の露出端に連結される。
【００２３】
図２に示すように、電極ツール２０は前端部が中空であることが好ましく、流体流通路をなすように供給管３２の末端と連結される。ツールは、さらにツール溝２２の前端部の近くの管の側壁を通って径方向に延びる複数の戻り穴３６を有する。
【００２４】
始めに、図２に示すように、被加工物１２は、電気・化学的加工を必要とする未加工の管のボアを画定する、未加工で全体として円形の内面１２ｃを有する。ツール溝２２と被加工物のボアの間に、電解液３０を流し、被加工物とツールに電気を流すことによる電気・化学的加工で、ツール溝が管の中を駆動されると、ツール溝２２の特定の輪郭に沿って、ボアの内面が浸食される。
【００２５】
テーパ状の電極ツールはブローチの形状をなしており、溝の前端部、すなわち、先端がＥＣＭを開始し、後端部、すなわち、追尾端が被加工物を通って最終的に駆動され、対応するより大きい直径になるまで管の内面から材料を取除く。ツールをテーパ状にすることで、ＥＣＭの間の軸方向の進行の送り速度のかなりの増加が可能になる。
【００２６】
図５は、被加工物１２の前端部と後端部の間の中間的位置でのＥＣＭを示し、電極ツール２０が、被加工物の内面に、加工後の溝をつけたボアを画定する相補的な内部溝１２ｄを電気・化学的加工により形成する。このようにして、未加工のボア１２ｃが、ＥＣＭの下で浸食された滑らかな筒状の輪郭を有して、加工後の溝をつけたボア１２が形成される。未加工ボアから加工後ボアまでの変化は、テーパ状の電極ツールの軸方向の長さにわたり、回旋状の溝２２の周りで起こる。
【００２７】
しかし、陰極は被加工物の中で長い距離移動し続けるので、完成ボアのさらなる電気・化学的加工を防ぐ為に、溝をつけたボアが完成するとすぐに電解液をそこから分離することが望ましい。加工後のボアの過度の、又は、無意味な電気・化学的加工は、求められる最終的な寸法を変えて、必要な表面仕上げの品質を下げるので、望ましくない。
【００２８】
従って、後部の内側のガイド３８は、ツールを被加工物でシール状態にする為に溝２２の後ろの電極ツールの後端部に固定されており、電解液が後部ガイドを越えて流れ出ないようにシールし、未加工の被加工物のボア１２ｃの電解液の流れを隔離する。まず、図４に示すように、後部ガイド３８が、それぞれ軸方向の溝を画定する複数の円周上で隣合う外部溝４０を有する。ガイド溝４０は、溝をつけたボア１２ｄと相補的な形状を有し、効果的な流体シールとなるように、ツール溝２２よりも、適切に大きい。
【００２９】
後部ガイド３８は、特に、未加工ボアの電気・化学的加工をした後の溝をつけたボア１２ｄをシールするように大きさが設定され、駆動管２４によって駆動されるツールとともに、軸方向に摺動する。後部ガイド３８は、ツールとともに進行する為、後端部の近くで電極ツールに固く連結され、電解液流出をシールする為に、溝をつけたボア１２ｄと相補的な形状を有する。
【００３０】
図２の断面図に示すように、後部ガイド３８はプラスチックの電気絶縁体等の好適な構成を有してもよく、例えば、ネオプレン、デルリン、又はウレタン等の好適な材料から形成した溝をつけたシールリングを軸方向に積層したものからなることが望ましい。このように、多重溝をつけたシールリングは、完成ボアに対して密着して摺動することができるので、電解液の流れを隔離し、加工後の溝をつけたボアに電解液が混入することを防止する為の、効果的なワイピング・シール（ｗｉｐｉｎｇ ｓｅａｌ）の機能を果たす。
【００３１】
図２において、後部ガイド３８は軸方向にツールの前端部でねじ山を有するスピンドルに取付けられるように構成され、又、保持ナットは、管状の絶縁体と、ツール溝２２の後端部のすぐ後ろで形成された輪状継ぎ合せ溝の後部ガイドアセンブリのシールリングを一緒に固定する為に、ねじ山が係合する形でにスピンドルに連結される。
【００３２】
まず、図１に示されるように、入口マニフォルド１６が、入口マニフォルド内及び電極ツールの後端部の後ろで、流体４２を循環又は供給させる好適な手段の一部を画定する。後部ガイド３８は電解液から流体を分離する為に、入口マニフォルドの内部に配置される。流体４２は、例えば、電気・化学的加工中、加工後の溝のついたボア１２ｄから余分な電解液を洗う為の水の洗浄液のように、様々な用途に用いられる。水は、ＥＣＭの間の熱の蓄積するツールと被加工物を冷やすのにも用いられる。
【００３３】
図２に示すように、駆動管２４が、末端で径方向の出口穴と連絡している中央ボアを有し、陰極ツールに取付けられていることが望ましい。駆動管は入口マニフォルドの後端部から外に向かって延び、摺動可能にシールされて嵌合する。
【００３４】
図１に示すように、流体貯蔵器、すなわち、タンク４４が、洗浄水等のような流体４２を貯蔵する為に設けられる。入口マニフォルドを通して流体を循環させる為に、流体タンクは、入口マニフォルド１６と、キャリッジ２６に取付けられた駆動管２４の露出端と、流体流通路をなして連結される。このように、流体４２は入口マニフォルド内で循環し、後部ガイド３８によって反対側の電解液から隔離される。
【００３５】
図２で示される好適な実施形態では、後部ガイド３８は、入口マニフォルドの内側に取付けられた被加工物１２の先端に連結された外側ガイド４６と協働する。外側ガイド４６は、間の対応する溝とともに、複数の円周上で隣接する内部溝４８を有する。内部溝４８は、後部ガイドの一方側の電解液と、後部ガイドの反対側の流体４２を分離し、効果的な摺動可能なシールを設ける為、後部ガイド溝４０と相補関係にある。
【００３６】
図２で示される外側ガイド４６は、溝をつけた円板を、例えば、Ｏリングにより互いに、被加工物の先端に密閉して連結し、軸上に重ねたものからなることが望ましい。外側ガイドは絶縁体のプラスチック材料からなり、取付けられた後部ガイド３８と係合することにより、電極ツールを、まず、支持することが望ましい。
【００３７】
図６は当初に被加工物の入口の外側ガイド４６の内側に取付けられた電極ツール２０の前部正面図である。ツール溝２２は、電解液３０がツール上を流れる為の小さい径方向の隙間を間に設ける為に、外側溝の溝４８より僅かに小さい。
【００３８】
図７は外側ガイド４６内部の後部ガイド３８の協働を示すツール溝の後ろの後部正面図である。後部ガイド３８の外部溝４０は、外側ガイドの内部溝４８の間の溝を満たし、効果的な摺動シールを作り出す大きさを有する。
【００３９】
図５に示すように、後部ガイド３８が被加工物１２に入った後、後部ガイドの溝４０が、後部のガイドと被加工物の完成された溝をつけたボアの間で摺動シールを維持し、流体４２と電解液３０の分離を保つ為に、図７で示すのと同じ方法で、完成ボアの加工された溝１２ｄの間の隣合う溝を満たす。
【００４０】
図５にさらに示すように、駆動管２４の外径が、加工後の溝をつけたボア１２ｄの内径よりも僅かに小さく、流体４２は被加工物の加工後の内部溝１２ｄの間を自由に軸方向に流れることができる。
【００４１】
同じく、供給管３２の外径が、中空の供給管の内側と外側の両方に電解液を流す為に、未加工の被加工物のボアの内径より小さいことが望ましい。好適な実施形態では、電解液３０は、供給管と被加工物のボアの間の環の流れが図５で示される電極ツール２０に達するように、図３に示すように出口マニフォルドに流入する。被加工物とツールの間の電流を流し、被加工物の所望の溝をつけた内面を電気・化学的加工する為に、電解液がツール溝２２と被加工物の内面の間を流れる。
【００４２】
電解液はツールの後端部でツール溝２２から放出され、電解液を排出する為のツール２０の中空の前部と流体流通路をなす戻り穴３６を通って、内部を放射線状に流れる。中空のツール２０は、図１で示される電解液タンク３４との流体流通路をなして順番に配置される供給管の露出先端に、図３で示すように電解液を戻す供給管３２の中央ボアと流体流通路をなして配置される。
【００４３】
別の実施形態では、電解液が供給管のボアを通して受取られて、供給管の外のツール溝上に放出されるように、電解液による電解液流路は流れが逆であってもよい。
【００４４】
図１で示される好適な実施形態では、電極ツールの先で流れるように電解液を適度な圧力で供給する為に、第１ポンプ５０は、電解液タンク３４と出口マニフォルド１８の入口の間の導管の流体流通路に配置される。貯蔵器との閉じた再循環路での戻る電解液の背圧を制御する為に、第１バルブ５２は、供給管３２の放出端と電解液貯蔵器３４の間の導管による流体流通路に配置される。
【００４５】
そして、適切な熱交換器、及びフィルター（図示せず。）が、従来の方法で再利用する為の電解液を冷やし、浄化する為に、電解液貯蔵器との流体流通路に設けられる。
【００４６】
図１で示される流体供給手段は、同様に、駆動管を通して入口マニフォルド１６の中に流体をポンプで送る為に、駆動管２４の露出端に流体貯蔵器４４をつなぐ導管による流体流通路に連結した第２ポンプ５４を有する。貯蔵器との閉じた再循環路での入口マニフォルド１６内の流体の背圧を制御する為に、第２バルブ５６は、入口マニフォルド１６と流体貯蔵器４２の間の導管の流体流通路に連結される。
【００４７】
電解液３０に圧力がかけられ、図５で示される後部ガイド３８の前部の電極ツール２０に供給されるので、その圧力は、後部ガイドと溝をつけた被加工物の間の少量の電解液の望ましくない漏れの原動力となる。従って、電解液の圧力を相殺して、後部ガイド３８の先の流体４２の漏れを最小にするか、又は、防ぐ為に、後部ガイド３８の後部の流体４２に十分な圧力をかけることが望ましい。
【００４８】
従って、制御された圧力の下で流体を入口マニフォルド１６に供給して、実質的に後部ガイドの反対側の電解液３０の圧力を相殺する為に、流体ポンプ５４は稼動する。しかし、電気・化学的加工中は高電流環境にある為に、作業中正確に後部ガイドの反対側の圧力を測定することは難しい。
【００４９】
従って、フロート、すなわち、レベルセンサ５８が、流体の水位Ｌを測定する為に、流体貯蔵器４４の中に取付けられる。流体供給手段は実際には閉ループ系であることが望ましいので、流体の水位を測定し、その水位をほぼ一定に保つことによって、圧力が後部ガイド３８の反対側で均衡を保ってもよい。
【００５０】
後部ガイド３８の先において、どちらの方向であっても、電解液３０又は流体４２が漏れると、貯蔵器４４の中の流体の水位が相当分増加するか、又は減少するので、貯蔵器４４の水位を監視し、ポンプ５４又はバルブ５６を調整し、水位を所望の範囲内に保つことにより、後部ガイドにおける圧力差は減少させることができる。これは手動でなされるか、又は、センサ５８がコントローラ６０に有効に接続されて、ＥＣＭ装置の全体の運転の制御がなされる。コントローラ６０は、様々な機能を制御する装置の様々な部品に接続されたデジタルコンピュータ等の従来の構成をとることができる。
【００５１】
図４、５で示される好適な実施形態では、被加工物の内側のボアに電極ツールの後端部を密閉するだけでなく、ツールが移動するときの、ツールのセンタリング機能を持たせる為に、電極ツール２０は、後端部に固定された溝をつけた後部ガイド３８を有する。
【００５２】
被加工物のボアの中で溝をつけたツールを中心に置いて、ツール溝２２と被加工物の内面の間の半径方向にほぼ一定の小さな隙間を保つ為に、電極ツール２０は、前端部に固定された溝をつけた前部ガイドも有し、後部ガイド３８と協働することが望ましい。図９は、電極ツールの溝と被加工物の内面に形成された溝の間に、対応する小さな隙間を有する、加工された溝をつけたボア１２ｄを示す。
【００５３】
図５、８に示すように、前部ガイド６２は、未加工のボア１２ｃの内径が摺動可能に係合するように、外径の大きさが設定される軸方向溝を画定する、複数の円周上で隣合う溝６４を有する。前部及び後部ガイドは、作業中、電極ツールを軸方向において中心に置く為に、それぞれこのようにして被加工物の未加工ボアと完成ボアに接触しており、電解液３０は、溝６４の間の溝を通って流れる。
【００５４】
前部ガイド６２は、中空であることが望ましく、電極ツール２０の前端部と供給管３２の末端で、相補的なねじ山を有する内部ソケットに係合する、外面にねじ山を有するスピンドルを両端に有している。このように、供給管３２、及び前部ガイド６２が、順に、電解液を供給する通常の中心ボアを有する電極ツールにねじ山が係合した状態で取付けられる。
【００５５】
前部ガイド６２と供給管３２は、電気を流す為に設けられているのではないので、好適な絶縁材で形成される。例えば、前部ガイドは、デルリンのように好適なプラスチックでもよい。また、供給管は、カリフォルニア州ロサンゼルスのＲ＆Ｇ・スローン・マニュファクチャリングから商業的に利用可能なＰＶＤＦ等の好適なプラスチックでもよい。
【００５６】
図４に示すように、電極ツールの溝２２、４０、６４と前部、後部ガイドは、全体でまっすぐな溝を設けて、図１０で示される軸方向にまっすぐな溝をつけたボア１２ｄを形成する為に、軸方向にまっすぐであり、円周上でお互いに整列している。
【００５７】
図１に示すように、駆動キャリッジ２６は、単に駆動管２４を縦に被加工物１２を通して移動・推進して、まっすぐな溝を形成する為に構成される。
【００５８】
図１１は、電極ツール２０Ｂの溝と後部ガイド３８Ｂの溝が、図１２で示すように、被加工物１２に螺旋形の溝１２ｅを電気・化学的に加工する為に、円周上で螺旋形となっている本発明の別の実施形態を示す。
【００５９】
同様に、図１１で示される外側ガイド４６Ｂの溝は、電極ツール２０Ｂと後部ガイド３８Ｂの螺旋形の溝と合い、ツールを自動回転させて、被加工物を通って軸方向に駆動される為のカム表面を設けるように、対応する螺旋形になっている。
【００６０】
図１で示されるキャリッジ２６は、ツールが被加工物の内側のボアを電気・化学的に加工するときの、ツールの回転運動を引起こす外側ガイド４６Ｂの螺旋形の溝の働きにより、駆動管と取付けられた電極ツール２０Ｂを、単に軸方向に移動させる為に使用されている。螺旋形のツールが被加工物の螺旋形の溝を形成するとき、電極ツールを被加工物を通して自動回転させ続け螺旋溝を完成させる為に、後部ガイド３８Ｂの螺旋形の溝はボアの加工済み溝に係合する。
【００６１】
図１で示される好適な実施形態では、駆動キャリッジ２６は、駆動管の先端が取付けられ、適切に電力が供給されている回転テーブルを有する。駆動管は、作業中、被加工物を通って駆動されるとき螺旋形の電極ツールの回転に合わせて、適切に回転する。
【００６２】
図１で示される駆動管２４が回転する実施形態では、駆動管の露出端は好適な回転式連結器を用いる流体貯蔵器４４に連結され、同様の回転式連結器は供給管の露出端にも設けられる。電源２８は、駆動管から電極ツールに必要な高電流を流す為の任意の従来の構成により、電気滑動環を用いて、回転する駆動管２４に接続される。
【００６３】
流体が、好適なガスタンク４４Ｂから入口マニフォルド１６を通って好適に循環するアルゴン等の気体流体４２Ｂである、本発明の別の実施形態を図１３に示す。後部ガイド３８の後ろの完成ボアの余分な加工を防ぐ為に、アルゴン又は他の好適な気体が、入口マニフォルド１６内部や被加工物１２内部の酸素を含む空気を電気・化学的加工中に置換えるのに使われる。いくつかの応用として、入口マニフォルドや被加工物の完成面に充填させる為に、液体か水の替わりに不活性気体を用いることが望ましい。
これに対応して、駆動管２４は、冷却水として駆動管内に流体４２を循環させる為に、図１で示される流体貯蔵器４４に連結された内部冷却循環路６６を有することが望ましい。このように、冷却は電極ツール２０の一方でなされ、熱を発生させる電気・化学的に加工が電極ツールの他方で行われる。別々に流れる気体４２Ｂは、余分な電解液によって引起こされる余分な電気・化学的加工から、加工後の溝をつけたボアを保護する為に用いてもよい。
【００６４】
液体又は気体の様々な形態の流体４２、４２Ｂは、電気・化学的加工がなされたときに、電極ツールと被加工物の内部冷却を施すとともに、入口マニフォルド１６に供給され、余分な電解液を洗い流し、加工され溝がつけられた被加工物のボアを保護する。
【００６５】
電極ツール２０自体は、高いクリープ強度の超合金の材料を有する材料組成に関係無く、被加工物の内部のボアに溝を加工する為の、如何なる適切な形状も取ることができる。テーパ状の電極ツールは、対応する大きい送り速度で、急速に溝をつけたボアを加工する。残りの未加工のボアが電気・化学的加工を経る間、ボアの加工後の部分は余分な電気・化学的加工から保護される。被加工物とツールの内部冷却は、他端の電解液とは独立した、後部ガイドの一端における流体の導入によってなされる。
【００６６】
本発明の好適で例示的な実施形態が説明されたが、他の本発明の改良もここで説明された技術の分野における当業者には明らかであり、本発明の趣旨と範囲に合致するような改良は、全て、添付の請求の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態のＥＣＭ装置の斜視図。
【図２】溝を有する陰極ツールが筒状の被加工物の先端に入る初期位置を示す、図１に示される装置の入口マニフォルドの２−２線での軸方向断面図。
【図３】図１に示される被加工物の末端の出口マニフォルドの３−３線での軸方向断面図。
【図４】図２に示される好適な実施形態の陰極ツールの斜視図。
【図５】被加工物内で電気・化学的加工中の図２に示された陰極ツールの軸方向断面図。
【図６】入口マニフォルドの外側ガイド内に配置された、図２に示される陰極ツールの６−６線での径方向断面図。
【図７】図５と同様の、後部に面した７−７線での径方向断面図。
【図８】後部から陰極ツールを支持する前部ガイドに向かって面した、図５に示される管の８−８線での径方向断面図。
【図９】前部の溝のついたツールに面した、図５に示される被加工物の９−９線での径方向断面図。
【図１０】内部溝の電気・化学的加工後の、図５に示される被加工物の部分斜視断面図。
【図１１】本発明の別の実施形態で、陰極ツールに螺旋形の溝を有する、図２の入口マニフォルドの軸方向断面図。
【図１２】螺旋形の内部溝形成後の、図１１に示される被加工物の部分的斜視断面図。
【図１３】電解液とは分離してマニフォルドを通して気体を流す、図２の別の実施形態の入口マニフォルドの軸方向断面図。
【国際公開パンフレット】
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2004513795.tif 000029
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004513795.tif 000030
【国際調査報告】
2004513795.tif 000031