(57)【要約】【課題】  準備期間を短縮し、かつコストを抑えた、放電加工用電極を製造する方法を提供する。【解決手段】  放電加工用電極が、本体およびこの本体に１つまたは複数の所定形状の歯部を含み、これらの本体および歯部は、導電性材料からなる基体を光化学エッチング処理することによって形成される。本発明の方法は、放電加工用電極を設計し（ステップ５０）、この設計は、フォトツールを作成すること（ステップ１００）を含む。光化学エッチング処理の前に、基体フォトツール複合体を形成するように、フォトツールを基体の上に貼付する（ステップ１５０）。酸性の腐食液を基体に噴霧し、フォトツールによって被膜されてない全ての金属を除去し、電極１０を形成する（ステップ２００）。【選択図】図４
2007203452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の所定形状の歯部を有する本体を備え、上記１つまたは複数の所定形状の歯部は、上記本体上にディフューザ部および計量部を有し、かつこの本体と電気的に接続しており、
上記本体および上記歯部が、導電性材料からなる基体を光化学エッチング処理することによって形成されることを特徴とする放電加工用電極。
【請求項２】
上記処理が、放電加工用電極の設計を行うことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極。
【請求項３】
上記設計が、放電加工用電極に対して、実質的に等しい寸法であることを特徴とする請求項２に記載の放電加工用電極。
【請求項４】
上記処理が、上記設計のフォトツールを製造することをさらに含む請求項２に記載の放電加工用電極。
【請求項５】
上記処理が、基体フォトツール複合体を形成するように、上記フォトツールを上記基体に適用することをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の放電加工用電極。
【請求項６】
上記処理が、上記基体フォトツール複合体を光化学エッチングすることを特徴とする請求項５に記載の放電加工用電極。
【請求項７】
上記設計が、二次元の設計図であることを特徴とする請求項２に記載の放電加工用電極。
【請求項８】
上記設計を行うことが、コンピュータによって作成されることを特徴とする請求項２に記載の放電加工用電極。
【請求項９】
上記設計が、コンピュータによって作成された二次元の設計図であることを特徴とする請求項８に記載の放電加工用電極。
【請求項１０】
基体の光化学エッチングを含む処理を介して、本体と、この本体上にあり、かつこの本体と電気的に接続している１つまたは複数の歯部と、を形成することを特徴とする放電加工用電極の製造方法。
【請求項１１】
上記処理は、放電加工用電極の設計を行うことをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項１２】
上記処理が、上記設計に基づいたフォトツールの製造をさらに含む請求項１１に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項１３】
上記処理が、光化学エッチング処理ステップ前に、基体フォトツール複合体を形成するように、上記フォトツールを上記基体に適用することをさらに含むことを請求項１２に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項１４】
上記基体が、上記基体フォトツール複合体を含むことを特徴とする請求項１３に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項１５】
上記設計を行うことが、コンピュータによって作成されることを特徴とする請求項１１に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項１６】
上記基体が、導電性材料からなることを特徴とする請求項１０に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項１７】
上記設計を行うことが、写真のネガ、透明体上のフォトコピー、透明体上の手書きの図、ラスタまたはベクトル画像ファイル、レーザーフォトポーターによるポート、およびこれらの組み合わせからなる群から選択された処理によって設計されることを特徴とする請求項１１に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項１８】
上記フォトツールが、感光性のコーティングであることを特徴とする請求項１２に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項１９】
上記基体を光化学エッチングすることが、上記フォトツールによって覆われていない上記基体部分を除去するように、上記基体に酸性の腐食液を噴霧することを特徴する請求項１０に記載の放電加工用電極の製造方法。
【請求項２０】
上記フォトツールを製造することが、放電加工用電極の１つまたは複数の画像を含む複数のネガを製造するように、放電加工用電極の原版を製造することを特徴とする請求項１２に記載の放電加工用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極に関し、より詳しくは、放電加工用電極に関する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用のガスタービンエンジンなどの軸流回転装置は、コンプレッサ部、燃焼器部およびタービン部を備える。作動媒体ガス用の環状流路は、エンジンの各部を通して軸方向に延びている。これらのガスは、温度および圧力を上昇させるためにコンプレッサ部内において圧縮される。高温高圧のガスの温度をさらに上昇するように、燃焼器部内において燃料が作動流体ガスとともに燃焼する。高温の作動媒体ガスは、推力を生成し、かつ回転運動としてのエネルギをガスから抽出するように、タービン部を通して膨張する。回転運動は、コンプレッサ部に伝達され、流入する気体の圧力を上昇させる。
【０００３】
コンプレッサ部およびタービン部は、エンジンを通して軸方向に延びるロータを備える。このロータは、ロータと高温の作動媒体ガスとの間に生じる回転力を伝達するロータブレード列を備える。各々のロータブレードは、この目的のために、作動媒体の流路を横切って外周側に延びているエアフォイルを有する。作動媒体ガスは、エアフォイルを通過するように案内される。タービン部におけるエアフォイルは、作動媒体ガスからエネルギを受け取り、回転軸を中心に高速でロータを駆動する。コンプレッサ部におけるエアフォイルは、ロータによって回転軸を中心に回転駆動され、作動流体ガスを圧縮するように上記エネルギを作動流体ガスに伝達する。
【０００４】
エンジンは、ロータの周りに配置されたステータを備える。このステータは、外周側のケースおよび作動流体の流路を横切って内周側に延びている複数列のステータベーンを含む。これらのステータベーン列は、コンプレッサ部およびタービン部の双方において、ロータブレードの列の上流に配置される。各々のステータベーンは、ガスが流路に沿って流れるときに、ロータブレードに作動媒体ガスを誘導するエアフォイルを有する。ステータベーンおよびロータブレードのエアフォイルは、作動媒体ガスがエンジン内を流れるときに、作動媒体ガスを受け、ガスと相互作用し、かつガスを放出するように設計される。
【０００５】
例えば、ロータブレードなどのブレード、ステータベーンなどのベーン、および上述したエアフォイルなどのエアフォイルおよび他の部品は、通常、冷却孔などの１つまたは複数の孔が設計されている。表面から熱を除去することは、冷却孔を通る空気流に大きく依存している。排出する空気を拡散するように形状づけられた冷却孔を用いることによって、熱は、より効率的に除去され、ブレード、ベーン、エアフォイル、などの表面が高温に耐えることができる。ＥＤＭ（放電加工）は、精密な形状の冷却孔を形成するための電極を用いる。図１は、例示的な電極１を示しており、この電極は、ディフューザ部６および計量部４を含む、所定形状の歯部２を備える。例示的な電極１は、歯部２の数と同じ数の所定形状の孔を同時に形成する。
【０００６】
現在では、電極は、スタンピングまたはワイヤー放電加工によって製造されている。ワイヤー放電加工は、全ての電極の設計に用いることができるが、製造処理のサイクル時間のために、小型の製品に限定される。スタンピングによる電極の製造は、例えば１０ヶ月などの長い準備期間を有する金型（ｔｏｏｌｉｎｇ  ｄｉｅ）を必要とする。さらに、これらの金型は、１００，０００ドルを超える加工費用および設計費用を必要とする。結果として、空気の流れの新しい設計は、高い費用と新しい電極を製造する長期にわたる準備期間の点において、好ましくない。従って、エアフォイル、ベーンおよびブレードなどのコンポーネントは、最適な設計に満たない現状の電極によって加工される。さらに、経時的な金型の磨耗により、これらの金型を用いて製造された電極の品質に、悪影響が出る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、放電加工用電極を製造する改良方法が必要とされている。
【０００８】
先行技術よりも短期間の準備期間かつ低コストの放電加工用電極を製造する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの面においては、１つまたは複数の所定形状の歯部を有する本体を備える放電加工用電極が提供される。１つまたは複数の所定形状の歯部は、本体上にディフーザ部および計量部を備え、かつこの本体と電気的に接続している。本体および歯部は、導電性材料からなる基体を光化学エッチング処理することによって形成される。
【００１０】
さらに、放電加工用電極を製造する方法が提供される。この方法は、基体を光化学エッチングする処理で、本体と、この本体上にあり、本体と電気的に接続している１つまたは複数の歯部と、を形成することを含む。
【００１１】
本発明の方法は、放電加工用電極を設計することをさらに含む。この設計は、放電加工用電極の寸法に実質的に等しい寸法を有する。この方法は、設計のフォトツールを製造することをさらに含む。この方法は、フォトツールを基体に貼付して基体とフォトツールの複合体を形成することを含む。この方法は、基体フォトツール複合体を光化学エッチングすることを含む。上記設計は、二次元の設計図であってもよい。この設計の作成は、コンピュータによって作成されてもよい。この設計は、コンピュータによって設計された二次元の設計図を含む。上記方法は、放電加工用電極の設計をさらに含む。この方法は、上記設計に基づくフォトツールを製造することを含む。
【００１２】
この方法は、設計に基づいたフォトツールを製造することを含む。この方法は、フォトエッチングのステップの前に、基体フォトツール複合体を形成するように、フォトツールを基体の上に貼付することをさらに含む。この基体としては、基体フォトツール複合体を含む。上記設計を行うことは、コンピュータによって設計を作成することを含む。基体は、導電性材料からなる。上記設計を行うことは、写真のネガ、透明体上のフォトコピー、透明体上の手書きの図、ラスタまたはベクトル画像ファイル、レーザーフォトポーターによるポート、およびこれらの組み合わせ、からなる群から選択された方法によって設計することを含む。フォトツールは、感光性のコーティングでもよい。基体の光化学エッチングは、フォトツールによって覆われていない基体部分を除去するように、基体に酸性の腐食液を噴霧することを含む。フォトツールの製造は、1つまたは複数の放電加工用電極の画像を含む複数のネガを製造するように、放電加工用電極の原版を製造することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２では、本発明の電極１０の例示的な実施例が示されている。電極１０は、光化学エッチング処理によって製造される。光化学エッチング処理は、開発時間および設計時間を最小限にし、従って準備期間を最小限にし、かつ高額な金型（ダイ）の製造を不要にするとともに、結果的に金型の磨耗を排除する。さらに、電極１０は、電極１を製造する先行技術の方法と実質的に同等の製造公差の範囲内で製造することができる。
【００１４】
例示の実施例においては、光化学エッチング法は、電極１０の設計のネガまたはフォトツールを使用する。電極１０は、電極１０によって加工されるコンポーネントに応じて設計される（図４のステップ５０）。例えば、エアフォイル２０は、放電加工を用いて、１つまたは複数の冷却孔２２を開けるように、つまり形成するように、複数の歯部を有する電極によって加工され（図３）、上記１つまたは複数の冷却孔は、電極１０の複数の歯部１２に対応している。代替としては、コンポーネントは、例えば、ベーン、ブレード、エアシール、燃焼器、オーグメンタ、などの他の部品でもよい。電極１０の設計は、本体１１に結合されたディフューザ部１４および計量部１６を含む１つまたは複数の歯部１２を備える。電極１０の設計は、好ましくは、コンピュータで作成された二次元の設計図である。設計の寸法は、画像縮小処理（ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）によって、例えば、電極１０の寸法まで、縮小させることができる。
【００１５】
コンピュータで作成された二次元の設計図は、当分野で公知な方法によって、フォトツールに形成することができる（図４のステップ１００）。例えば、フォトツールは、黒白パターンを有するプラスチックシートなどの透明体であってもよく、例えば、写真のネガ、透明体上の写真のコピー、透明体上の手書き図、ラスタまたはベクトル画像ファイル、レーザーフォトポーターによるポート、およびこれらの組み合わせなどによって得られる。好ましくは、コンピュータで作成された二次元の設計図のフィルムの原版またはガラスの原版が製造される。このような原版は、電極１０に対して実質的に同一の寸法を有することが好ましい。このような原版は、好ましくは写真複製機によって、１つまたは複数の電極１０の画像を含む複数のネガを製造することができる。これらの複数のネガは、フォトツールを形成する感光性のコーティングであることが望ましい。電極１０の設計が透明で、フォトツールの残りの部分は不透明であっても良い。電極の形状づけられた部分は、電極上で３次元の形状を有するディフューザ部を形成するように、フォトツールのグレースケール（濃淡階調）法を用いて作成され得る。
【００１６】
フォトツールは、基体の上に貼付または積層される（図４のステップ１５０）。このような処理は、貼付または積層を容易にするように選択され、これらは当業者に周知である。基体は、電極１０を構成する材料からなる。基体は、例えば、銅や真鍮などのいかなる導電性材料でもよい。基体および電極１０の設計は、好ましくは、約０．００１〜０．１２５インチの厚さ、より好適には、約０．００１〜０．０６３インチの厚さを有する。このフォトツールは、基体の片側もしくは両側を覆うことができる。
【００１７】
次に、基体およびフォトツールの複合体が、光化学エッチングされる（図４のステップ２００）。このようなプロセスは、適宜に選択され、かつ当業者に周知である。１つのプロセスでは、酸性の腐食液を基体に噴霧し、フォトツールまたは感光性のコーティングによって被膜されてない全ての金属を除去し、電極１０を形成する（図４のステップ２５０）。代替としては、光化学エッチング操作は、フォトツールの暗色領域または黒色領域によって被膜されている金属を溶解または除去し、透明な領域は除去せずに、電極１０を形成する。基体を光化学エッチングすることで、例えば、硬度、結晶粒の構造、延性などの基体の特性が保護され、例えば、内部応力などの、処理によって誘発される応力は排除される。
【００１８】
電極１０、フォトツール、基体、光化学エッチング処理などの、使用された材料、寸法および形状、を含む特定の種類は、電極１０の特定の要求に応じて変更することができる。したがって、本発明の電極は、例えば、スタンピングによる電極の１０ヶ月の準備期間を、２〜３週間に短縮して製造することができる。さらに、高価な金型を排除し、電極の製造公差に影響を及ぼす金型の磨耗も排除することができる。結果として、コンポーネントは、最適な設計を備える電極によって放電加工され、空気流の流れの新しい構成が、次々に実現化される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】先行技術の方法を使用して製造された例示的な放電加工用電極。
【図２】本発明による放電加工用電極。
【図３】図２の放電加工用電極によって形成された複数の冷却孔を有するエアフォイル。
【図４】図２の放電加工用電極を製造するための概略的な図。
【符号の説明】
【００２０】
１０…電極
１１…本体
１２…歯部
１４…ディフューザ部
１６…計量部
【図１】
2007203452.tif 000003
【図２】
2007203452.tif 000004
【図３】
2007203452.tif 000005
【図４】
2007203452.tif 000006