JP7557416B2 - 工作機械及び工作機械の腐食低減方法 - Google Patents

Description

本開示は、産業機械、産業機械用部品及び産業機械の腐食低減方法に関する。

工作機械等の産業機械において、液体が流れる流路を有しているものが知られている。流路を流れる液体としては、例えば、冷却液、切削液又は離型剤等が挙げられる。流路を流れる液体は、流路を構成している部材の腐食を促進することがある。この場合、流路を構成している部材の腐食に起因して、産業機械又は産業機械用部品の寿命が短くなる。特許文献１では、工作機械の温度を調整するための熱媒体液による腐食を低減するために、熱媒体液として所定の成分を有するものを利用することを提案している。

特開２０２０－３３５２０号公報

特許文献１の技術では、熱媒体液が特定の成分に限定される。通常、工場において冷却液としては水が用いられており、また、産業機械の種類によっては利用される冷却液の量は膨大である。従って、例えば、熱媒体液を特定の成分のものとすることは、コスト増大を招く。また、特許文献１の技術は、温度を調整する目的とは異なる目的に特化した成分を有する液体が流れる産業機械に適用することが困難である。

従って、腐食の低減に関して有利な産業機械、産業機械用部品及び産業機械の腐食低減方法が提供されることが望まれる。

本開示の一態様に係る産業機械は、流路の少なくとも一部である構成流路を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されている構成部材と、前記第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されており、前記流路内に露出する位置に着脱可能な着脱部材と、を有している。

本開示の一態様に係る産業機械用部品は、流路の少なくとも一部である構成流路を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されている構成部材と、前記第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されており、前記流路内に露出する位置に着脱可能な着脱部材と、を有している。

本開示の一態様に係る、産業機械が有している構成部材の腐食低減方法において、前記構成部材は、液体が流れる流路の少なくとも一部である構成流路を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されている。前記第１金属の前記液体中におけるイオン化傾向よりも大きい前記液体中におけるイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されている着脱部材を、前記流路内に露出する位置に着脱可能に設ける。

上記の構成又は手順によれば、交換可能な着脱部材を犠牲にして、構成部材の腐食を低減することができる。

図１（ａ）は、第１実施形態に係る産業機械の一部の構成を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ－Ｉｂ線における断面図。 変形例に係る流路形状を示す平面図。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は変形例に係る着脱部材を示す断面図。 産業機械の一例としての工作機械を模式的に示す側面図。

（産業機械及び流路の概要）
図１（ａ）は、実施形態に係る産業機械１の一部の構成を示す模式的な平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ－Ｉｂ線における断面図である。

これらの図には、便宜上、直交座標系Ｄ１－Ｄ２－Ｄ３を付している。この直交座標系と、鉛直方向との相対関係は任意である。ただし、便宜上、＋Ｄ３側を鉛直上方として、上面又は下面のような用語を用いることがある。

産業機械１は、産業の現場（例えば工場）において利用される種々の機械とされてよい。産業機械１としては、例えば、以下のものを例示できる。工作機械、成形機、産業用ロボット、プレス機、建設機械、農業機械、木工機械、鉱山機械、化学機械、環境装置、動力伝導装置、タンク、業務用洗濯機、ボイラ、原動機、プラスチック機械、風水力機械、運搬機械、製鉄機械及び産業車両。

工作機械の典型的なものとしては、工具及び／又はワークの回転によってワークの切削、研削及び／又は研磨を行うものが挙げられる。このような工作機械としては、例えば、旋盤、フライス盤、形削り盤、平削り盤、ボール盤、中ぐり盤及び放電加工機が挙げられる。また、成形機としては、例えば、ダイカストマシン及びプラスチック射出成形機が挙げられる。産業用ロボットとしては、多関節ロボット（垂直多関節ロボット）、スカラロボット（水平多関節ロボット）、直交座標ロボット及びパラレルリンクロボットが挙げられる。

産業機械１は、流体（液体を例に取る。）が流れる流路３を有している。流路３の用途は種々のものであってよい。換言すれば、流路３を流れる液体の種類（成分）は適宜なものとされてよい。

例えば、液体は、温度の調整を目的とした温度調整液（例えば冷却液）であってよい。温度調整液は、加熱、保温及び冷却のいずれの役割を担うものであってもよく、状況に応じて役割が変化してもよい。また、温度調整液の温度の調整対象は、産業機械１自体であってもよいし、産業機械１が保持している部材（例えば、ワーク、工具又は金型）であってもよいし、これらの双方であってもよい。

また、例えば、液体は、工作機械においてワーク及び／又は工具へ向けて供給される切削液であってもよい。ただし、切削液は、一般に、ワーク及び／又は工具の温度を調整する機能を担うことが多い。また、例えば、液体は、成形機において金型から製品を離しやすくするために金型に塗布される離型剤であってもよい。ただし、離型剤も金型の冷却を担うことがある。

また、例えば、液体は、水であってもよいし、水溶液であってもよいし、水溶液以外のものであってもよい。なお、液体が水であるという場合、意図せずに混入する不純物の存在は無視されてよい。水溶液において、水が液体に占める割合は任意である。例えば、当該割合は、５０質量％以上、８０質量％以上又は９０質量％以上とされてよい。

産業機械１が種々のものであってよいこと、及び流路３の用途が種々のものであってよいことから理解されるように、流路３の形状及び寸法は適宜に設定されてよい。例えば、流路３は、液体を産業機械１内で循環させる流路であってもよいし、液体を産業機械１の外部へ供給するように一端が開放された流路であってもよい。流路３は、上下方向及び水平方向等の任意の方向に延びてよい。流路３は、直線状部分、湾曲部分（曲線状に曲がる部分）、屈曲部分（角部を構成しつつ曲がる部分）、支流に分岐する部分、及び／又は支流が合流する部分を有してよい。流路３の横断面（流れ方向に直交する断面）の形状及び／又は面積は、流路３の概ね全長に亘って一定であってもよいし、流れ方向の位置に応じて変化してもよい。流路３の横断面の形状は、円形、楕円形、矩形又は矩形以外の多角形等の適宜な形状とされてよい。流路３の断面積は、１ｍｍ^２以上１ｍ^２以下の広い範囲内の任意の大きさとされてよいし、上記の範囲外の大きさとされても構わない。なお、上記の説明は、矛盾等が生じない限り、後述する流路３の一部（構成流路９又は拡径部１５等）に援用されてよい。

また、液体は、適宜な方法により流れが形成されてよい。例えば、産業機械１が有している不図示のポンプによって液体の流れが形成されてよい。この場合、ポンプは、流路３のうちの図示されている部分に対して、上流側に位置していてもよいし、下流側に位置していてもよい。また、液体は、産業機械１とは別の機械又は設備から産業機械１へ送出されることによって流れが形成されてもよい。また、液体は、重力によって流れが形成されてもよい。

（構成部材及び構成流路）
産業機械１は、流路３の少なくとも一部を構成している産業機械用部品５（以下、単に「部品５」ということがある。）を有している。部品５は、流路３の少なくとも一部を構成している第１構成部材７Ａ及び第２構成部材７Ｂ（以下、両者を区別せずに「構成部材７」ということがある。）を有している。流路３のうち、第１構成部材７Ａ及び／又は第２構成部材７Ｂによって構成される部分を構成流路９というものとする。なお、本実施形態の説明とは異なり、２つの構成部材７の全体を構成部材として捉えたり、１つの構成部材７を産業機械用部品として捉えたりしてもよい。

部品５（又は構成部材７）は、構成流路９を構成する限り、種々の産業機械１の任意の部位であってよい。例えば、構成部材７は、産業機械１のうち、動かない部位（固定部）を構成する部材であってもよいし、動く部位（可動部）を構成する部材であってもよい。また、構成部材７は、産業機械１のうち、相対的に体積が大きい部材であってもよいし、相対的に体積が小さい部材であってもよい。

２つの構成部材７は、部品５の全体であってもよいし、一部であってもよい。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、各構成部材７の全体を示していると捉えられてもよいし、各構成部材７のうち一部が抽出されて示されていると捉えられてもよい。換言すれば、２つの構成部材７の全体は、図示のような直方体状を呈していてもよいし、直方体状とは全く異なる形状を呈していてもよい。

別の観点では、構成部材７の形状及び寸法は任意である。例えば、構成部材７（又は部品５）は、産業機械１のいずれの部位であるかを想起できる形状を呈していてもよいし、そのような形状を呈していなくてもよい。前者について例を挙げると、構成部材７は、ワークを保持するテーブルの形状、工具を保持する主軸の形状、金型を保持するプラテンの形状、成形材料を金型内に押し出すプランジャの形状、又はロボットのアームの形状を呈していてよい。後者について例を挙げると、図示されているような直方体状を挙げることができる。また、例えば、構成部材７の最大長さ又は最小長さは、１ｃｍ以上１０ｍ以下の広い範囲内の任意の長さとされてよいし、上記の範囲外の長さとされても構わない。

構成部材７は、適宜に構成流路９を構成してよい。図示の例では、２つの構成部材７が互いに固定されることによって、２つの構成部材７の間に構成流路９が構成されている。より詳細には、特に符号を付さないが、第１構成部材７Ａは、溝（凹部）を有しており、第２構成部材７Ｂは、上記の溝の上方を塞いでおり、これにより、構成流路９が構成されている。特に図示しないが、２つの構成部材７同士の間には、パッキンが設けられていてもよい。

図示の例とは異なり、２つの構成部材７のそれぞれに溝が形成されてもよい。１つの構成部材７が貫通孔を有することによって構成流路９が構成されてもよい。２つの構成部材７の間にスリットを有する３つ目の構成部材７が配置されて構成流路９が構成されてもよい。換言すれば、１つの構成流路を構成するための構成部材７の数は２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。なお、実施形態の説明では、便宜上、２つの構成部材７によって１つの構成流路９が構成される態様を前提とした表現をすることがある。

２つの構成部材７を互いに固定する態様は適宜なものとされてよい。図示の例では、２つの構成部材７は、互いに着脱可能に固定されている。具体的には、第１構成部材７Ａに雌ねじ７ａが形成されている。そして、第２構成部材７Ｂに挿通された不図示の雄ねじが雌ねじ７ａに螺合されることによって２つの構成部材７が固定される。

２つの構成部材７を着脱可能に固定する態様は、図示の例以外にも種々可能である。例えば、ボルト及びナットが用いられてもよいし、係合が利用されてもよいし、２つの構成部材７を締め付ける他の部材が用いられてもよい。また、２つの構成部材７は、溶接等によって着脱不可能に固定されても構わない。ただし、後述する着脱部材１１が２つの構成部材７の間に配置される態様においては、２つの構成部材７が互いに着脱可能であると、着脱部材１１の交換が容易化される。

（構成部材の材料）
構成部材７は、金属（第１金属ということがある。）を含む材料（第１材料ということがある。）によって構成されている。ひいては、構成流路９の内面の一部又は全部は、第１材料によって構成されている。なお、構成部材７は、第１材料のみから構成されていてもよいし、一部が第１材料以外の材料によって構成されていてもよい。例えば、構成部材７は、産業機械１の外部に露出する面を有し、当該面に塗料が塗布されていてもよい。

第１材料は、第１金属のみからなるものであってもよいし、第１金属以外の材料を含むものであってもよい。後者としては、例えば、第１金属からなる母材（マトリックス）と、母材に分散された分散材とを有する金属基複合材料（ＭＭＣ：Metal Matrix Composites）を挙げることができる。

第１金属の種類は適宜なものとされてよい。例えば、第１金属は、アルミニウム、チタン、タングステン、銅、マグネシウム、鉄若しくはカルシウム、又はこれらの１つ以上を主成分とする合金とされてよい。なお、アルミニウム合金又はマグネシウム合金のように金属の名称を付して合金を呼称するときは、その名称が付された金属（アルミニウム又はマグネシウム）が主成分である。主成分は、例えば、その材料（ここでは合金）の５０質量％以上又は８０質量％以上を占める成分とされてよい。なお、他の材料についても、主成分の意味は同様とする。

第１材料がＭＭＣである場合において、ＭＭＣとしては、例えば、粒子を分散材とする粒子分散複合材料、及び繊維を分散材とする繊維強化複合材料を挙げることができる。分散材は、上記の他、ウィスカー（例えば毛状又は針状の結晶）とされてもよい。ただし、ウィスカーは、粒子の一種又は繊維の一種と捉えられてもよい。

分散材としての粒子の形状は、適宜な形状とされてよく、例えば、繊維状、樹枝状、塊状又は球状とされてよい。粒子及びウィスカーの材料は、例えば、セラミック、セラミック以外の無機材料又は有機材料とされてよい。セラミックの主成分は、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム又は窒化アルミニウムとされてよい。また、繊維は、例えば、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維又はアクリル繊維とされてよい。

母材としての第１金属の種類と、分散材の種類とは、適宜に組み合わされてよい。例えば、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金からなる母材と、セラミック（例えば炭化ケイ素）の分散材とが組み合わされてよい。このときの分散材の形態は、粒子、ウィスカー及び繊維のいずれであってもよい。

（腐食の低減方法）
上記のように構成流路９の内面の少なくとも一部は、第１金属を含む第１材料によって構成されているから、腐食し得る。そこで、本実施形態では、流路３内に露出する位置に着脱可能な着脱部材１１を設ける。着脱部材１１は、金属（第２金属ということがある。）を含む材料（第２材料ということがある。）によって構成されている。第２金属としては、第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有しているものが選択される。

着脱部材１１を構成している第２金属は、相対的にイオン化傾向が大きいから、流路３内の液体に触れたときに電子を放ちやすい（広義の酸化を生じやすい。）。一方、構成部材７を構成している第１金属は、相対的にイオン化傾向が小さいから、第２金属が放った電子を受け取りやすい（広義の還元を生じやすい。）。従って、着脱部材１１を犠牲にして、構成部材７の腐食を低減することができる。着脱部材１１が腐食した場合においては、構成部材７を交換するのではなく、着脱部材１１を交換すればよい。その結果、例えば、コストが削減される。

ここでいうイオン化傾向は、厳密には、流路３を流れる液体中におけるものである。ただし、通常は、腐食が問題となる液体は、水又は水溶液である。従って、第１金属のイオン化傾向と第２金属のイオン化傾向との比較は、水中におけるイオン化傾向によって判定されて構わない。また、産業機械１自体の構成からは流路３を流れる液体の具体的な成分を特定できない場合においても、水中におけるイオン化傾向によって比較が行われてよい。以下の説明においても、特に断りが無い限り、イオン化傾向は、水中のものと捉えられてよい。

第１金属及び第２金属の組み合わせは適宜なものとされてよい。金属のイオン化列の例を示すと、以下のとおりである。
Ｌｉ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｍｇ＞Ａｌ＞Ｚｎ＞Ｆｅ＞Ｎｉ＞Ｓｎ＞Ｐｂ＞（Ｈ_２）＞Ｃｕ＞Ｈｇ＞Ａｇ＞Ｐｔ＞Ａｕ
従って、例えば、第１金属がＡｌ又はＡｌを主成分とする合金である場合において、第２金属として、Ｍｇ又はＭｇ合金が選択されてよい。その他にも、第１金属及び第２金属として種々の組み合わせが可能であることは明らかである。

上記のようなイオン化傾向に関する相違を除いて、第１材料についての既述の説明は、第２材料に援用されてよい。例えば、第２材料は、第２金属のみからなるものであってもよいし、第２金属を含む複合材料（例えばＭＭＣ）であってもよい。

（着脱部材の形状、寸法及び着脱態様等）
着脱部材１１の形状は適宜に設定されてよい。図示の例では、着脱部材１１の形状は、概ね直方体状とされている。特に図示しないが、着脱部材１１の形状は、四角柱（直方体）以外の柱体状であってもよいし、錐台状であってもよいし、錐体状であってもよい。これらの立体形状の底面の形状は、円形状又は多角形状とされてよい。また、着脱部材１１は、構成流路９の形状に沿った形状であってもよい。例えば、図示の例では、着脱部材１１は、Ｌ字に形成されていてもよい。また、着脱部材１１は、体積に対して表面積が大きくなるような形状を有していてもよい。例えば、着脱部材１１は、１以上のフィンを有していてもよい。

着脱部材１１の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、流れ方向に直交する断面において、着脱部材１１の断面積が構成流路９の断面積（着脱部材１１の断面積を含む）に占める割合は、１／２未満であってもよいし（図示の例）、１／２以上であってもよい。例えば、当該割合は、１／５以上２／３以下とされてよい。着脱部材１１の流れ方向に沿う方向の長さは、構成流路９の横断面（流れ方向に直交する断面）の円相当径よりも短くてもよいし（図示の例）、長くてもよい。なお、着脱部材１１の流れ方向に沿う方向の長さは、例えば、着脱部材１１の最も上流側の位置及び最も下流側の位置を構成流路９の中心線に直交する方向に上記中心線に投影した２点を仮定したときにおける上記２点間の上記中心線上の距離とされてよい。

着脱部材１１の構成部材７に対する着脱の態様は適宜なものとされてよい。図示の例では、着脱部材１１は、貫通孔（符号省略）を有している。また、構成部材７（例えば第１構成部材７Ａ）には、構成流路９の内面に開口する雌ねじ７ｂが形成されている。そして、上記貫通孔に挿通された雄ねじ１９が雌ねじ７ｂに螺合されることによって、着脱部材１１は構成部材７に対して着脱可能に取り付けられている。

このような着脱態様において、雄ねじ１９の数、寸法及び材料等は任意である。雄ねじ１９の材料は、着脱部材１１と同様に、構成部材７における第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有するものとされてもよいし、されなくてもよい。図示の例では、雌ねじ７ｂは、構成流路９の内面のうち下面に開口している。ただし、雌ねじ７ｂは、構成流路９の上面又は側面に開口していてもよい。構成流路９が湾曲又は屈曲し、かつ雌ねじ７ｂが側面に開口する場合、当該側面は、曲がりの内側の側面及び外側の側面のいずれであってもよい。

図示の例以外の態様としては、例えば、着脱部材１１が２つの構成部材７によって挟まれる態様を挙げることができる。また、例えば、着脱部材１１が雄ねじ又は雌ねじを有する態様が挙げられる。また、例えば、着脱部材１１が雄ねじそのものである態様が挙げられる。着脱部材１１が嵌合する凹部が構成流路９の内面に形成され、着脱のときの位置決めに寄与してもよい。

流路３において、着脱部材１１の数は適宜に設定されてよく、例えば、１つのみであってもよいし、２つ以上であってもよい。また、構成流路９において、着脱部材１１の数は適宜に設定されてよく、例えば、１つのみであってもよいし、２つ以上であってもよい。また、２以上の着脱部材１１が設けられる場合において、流れ方向における着脱部材１１同士の距離は任意である。また、図示の例とは異なり、流れ方向における位置が互いに重複する２以上の着脱部材１１が、互いに異なる面（例えば上面及び下面）に設けられてもよい。着脱部材１１は、流路３又は構成流路９において、上流端から下流端までの適宜な位置に配置されてよい。流路３の下流端に位置する着脱部材１１については、通常、流路３を構成する部材の腐食を低減する機能は相対的に低くなる。ただし、下流端の着脱部材１１は、流路３外の部材の腐食低減に寄与し得る。

（構成流路の形状）
構成流路９において、着脱部材１１が配置される部位の具体的な形状及び寸法等は任意である。図示の例では、以下のとおりである。

構成流路９は、流れ方向が屈曲する屈曲部１３を有している。そして、着脱部材１１は、屈曲部１３に位置している。換言すれば、着脱部材１１は、屈曲部１３に露出している。具体的には、屈曲部１３は、特に符号を付さないが、直線状に延びている２つの部位を有しており、当該２つの部位は互いに交差（例えば直交）している。そして、着脱部材１１は、２つの部位のうち、一方の部位の一部とも他方の部位の一部とも捉えることができる部分の内部に位置しているか（図示の例）、当該部位の内面を構成している。

また、構成流路９は、拡径部１５を有している。拡径部１５の断面積は、拡径部１５の上流側の断面積及び拡径部１５の下流側の断面積（図１（ａ）において点線で示されている部分の断面積）それぞれよりも大きい。なお、ここでいう断面積は、流れ方向に直交する横断面の面積である。そして、着脱部材１１は、拡径部１５に位置している。

図示の例では、拡径部１５は、特に符号を付さないが、断面積が一定の本体部分と、本体部分から離れるほど断面積が小さくなっているテーパ部分とを有している。テーパ部分は、より詳細には、平面視において端部側ほど幅が狭くなっている。さらに詳細には、テーパ部分は、平面視において端部が半円状とされている。図示の例とは異なり、拡径部１５は、その全長に亘って断面積が一定であってもよいし、逆に、その全体に亘って断面積が変化してもよい。

拡径部１５の具体的な寸法は適宜に設定されてよい。例えば、拡径部１５の断面積（本体部分又は最大値）は、拡径部１５の上流側の断面積及び下流側の断面積のそれぞれに対して、１．１倍以上５倍以下、又は１．５倍以上５倍以下とされてよい。また、拡径部１５の流れ方向における長さ（本体部分のみ、又はテーパ部分も含む全体）は、着脱部材１１の流れ方向における長さの５倍以下とされてよい。なお、拡径部１５の流れ方向における長さは、例えば、流路の中心線の長さとされてよい。以下、流路３の他の部分の流れ方向における長さも同様とする。

屈曲部１３には、行き止まりの流路となっている滞留部１７が構成されている。滞留部１７の形状及び寸法等は適宜に設定されてよい。図示の例では、滞留部１７は、屈曲部１３の曲がりの外側の内面から外方へ延びている。具体的には、例えば、液体が矢印ａ１で示されている方向に流れるものとした場合において、滞留部１７は、上流側から屈曲部１３へ延びる部分（＋Ｄ２側へ延びる部分）を延長したかのように延びていてよい。滞留部１７の流れ方向における長さは、例えば、着脱部材１１の流れ方向における長さの１／２以上２倍以下とされてよい。滞留部１７の断面積は、例えば、屈曲部１３の断面積と同等とされてよい。図示の例では、上述した拡径部１５の断面積の説明が滞留部１７の断面積に援用されてよい。滞留部１７の形状は任意である。図示の例では、滞留部１７の形状は、拡径部１５のテーパ部分の形状と同様とされている。

以上のとおり、実施形態に係る産業機械１は、構成部材７と、着脱部材１１とを有している。構成部材７は、流路３の少なくとも一部である構成流路９を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されている。着脱部材１１は、第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されており、流路３内に露出する位置に着脱可能である。

従って、既述のように、着脱部材１１を犠牲にして構成部材７の腐食を低減できる。この腐食低減方法は、例えば、冷却液、切削液及び離型剤等の種々の液体に対して適用することができる。また、別の観点では、例えば、腐食を低減することを目的として特定の成分を有する液体を選択する必要性が低減される。

着脱部材１１は、構成流路９内に位置してよい。

この場合、例えば、着脱部材１１が構成部材７と共に構成流路９の内面を構成する部材である態様（当該態様も本開示に係る技術に含まれてよい。）に比較して、着脱部材１１の形状及び寸法の自由度が高く、また、構成部材７に対する着脱も容易である。また、例えば、着脱部材１１が構成部材７の上流側又は下流側に位置する部材である態様（当該態様も本開示に係る技術に含まれてよい。）に比較して、着脱部材１１と構成部材７との距離が近い。その結果、着脱部材１１による腐食低減効果が効率的に奏されることが期待される。また、例えば、着脱部材１１によって液体の流れを乱して流れを複雑化させることができる。その結果、着脱部材１１から放出された電子が、構成流路９のうちの着脱部材１１の付近の部分に受け取られ易くなる。すなわち、着脱部材１１の周囲の腐食低減効果が向上する。

構成部材７を構成する第１材料は、第１金属からなる母材と、母材に分散された分散材とを有する金属基複合材料であってよい。

この場合、例えば、構成部材７の強度を維持しつつ軽量化を図ることができる。構成部材７が産業機械１の可動部を構成している場合においては、例えば、軽量化によって、可動部の慣性力が低減され、制御性が向上する。その結果、例えば、産業機械１が工作機械である場合においては、加工精度が向上する。

第１金属は、アルミニウム又はアルミニウム合金であってよい。

この場合、例えば、ＭＭＣを用いたことによる軽量化の効果が向上する。例えば、アルミニウム系のＭＭＣの密度は、アルミニウムの密度（約２．７ｇ／ｃｍ^３）と同等の密度（例えば約２．８ｇ／ｃｍ^３）とすることができる。一方、産業機械１に用いられる金属としては、例えば、鋳鉄（密度：例えば約７．２ｇ／ｃｍ^３）及び鋼（密度：例えば約７．８ｇ／ｃｍ^３）が挙げられる。従って、従来の約１／２以下まで軽量化できる。また、アルミニウム系のＭＭＣの熱膨張係数は、例えば、約１０ｐｐｍ／℃であり、アルミニウムの熱膨張係数（約２４ｐｐｍ／℃）よりも低く、ステンレス鋼の熱膨張係数（例えば約１０ｐｐｍ／℃）と同程度である。従って、軽量化の観点だけでなく、熱変形の観点からもアルミニウム系のＭＭＣは好適である

第２金属は、マグネシウム又はマグネシウム合金とされてよい。

この場合、例えば、マグネシウムは、アルミニウムよりも軽量であることから、着脱部材１１を設けたことによる産業機械１の重量の増加が低減される。構成部材７の具体的な構成によっては、液体が実際に流れる断面積が従来技術におけるものと同等になるように構成部材７の一部の体積が着脱部材１１によって置換される結果、従来技術よりも軽量化されることも期待される。また、マグネシウムは、工業的に広く利用されており、入手が容易である。

着脱部材１１は、着脱部材１１に挿通された雄ねじ１９が、構成流路９の内面に開口している雌ねじ７ｂに螺合されることによって、構成部材７に取り付けられてよい。

この場合、着脱部材１１の着脱のための構成が簡素である。また、着脱部材１１は、単に貫通孔を有していればよいから、着脱部材１１の形状及び寸法の自由度が高い。別の観点では、着脱部材１１のコストが削減される。

構成流路９は、拡径部１５を有してよい。拡径部１５の断面積は、拡径部１５の上流側の断面積及び拡径部１５の下流側の断面積それぞれよりも大きい。着脱部材１１は、拡径部１５内に位置してよい。

この場合、例えば、実質的に液体が流れる断面積（構成流路９の断面積から着脱部材１１の断面積を除いた断面積）の確保が容易である。また、拡径部１５を形成したことによって、拡径部１５内における着脱部材１１の上流側部分及び下流側部分に、実質的に液体が流れる断面積が、拡径部１５の上流側及び下流側の断面積よりも大きい部分が構成され得る。また、着脱部材１１の位置においても、実質的に液体が流れる断面積を、拡径部１５の上流側又は下流側の断面積よりも大きくすることが可能である。このように断面積が大きくなった部分においては、流速が減じられる。その結果、着脱部材１１から放出された電子が、構成流路９のうちの着脱部材１１の付近の部分に受け取られやすい。すなわち、着脱部材１１の周囲の腐食低減効果が向上する。

拡径部１５の、流れ方向における長さは、着脱部材１１の流れ方向における長さの５倍以下とされてよい。

この場合、例えば、拡径部１５は比較的短いといえる。従って、例えば、拡径によって流速が減じられる範囲が短くなる。その結果、着脱部材１１の周囲における腐食低減効果が更に向上する。また、例えば、拡径部１５を設けたことによる流路３の設計変更も低減され、部品５の強度を確保することが容易である。

構成流路９は、流れ方向が屈曲する屈曲部１３を有してよい。着脱部材１１は、屈曲部１３にて露出していてよい。

屈曲部１３においては、例えば、液体が滞留したり、渦の発生によって流れが複雑化したりする。これにより、着脱部材１１から放出された電子が、構成部材７の着脱部材１１の周囲の部分に受け取られやすくなる。ひいては、着脱部材１１の周囲における腐食低減効果が向上する。

構成流路９は、屈曲部１３につながっている行き止まりの滞留部１７を有していてよい。

この場合、例えば、屈曲部１３における滞留及び／又は流れの複雑化が増長される。その結果、着脱部材１１の周囲における腐食低減効果が更に向上する。

（変形例）
以下に種々の変形例を示す。以下の説明では、基本的に実施形態との相違部分についてのみ述べる。特に言及が無い事項は、実施形態と同様とされたり、実施形態から類推されたりしてよい。また、実施形態の構成と対応する構成については、実施形態と相違点があっても、便宜上、実施形態と同一の符号を付すことがある。

図２は、変形例に係る構成流路９Ａの形状を示す平面図であり、図１（ａ）に対応している。すなわち、図２は、第１構成部材７Ａの平面図である。ただし、図１（ａ）とは異なり、着脱部材１１が点線で示され、雄ねじ１９は図示が省略され、雌ねじ７ｂが図示されている。

構成流路９Ａは、直線状部分（符号省略）を有している。そして、この直線状部分に着脱部材１１が着脱される。直線状部分は、実施形態と同様に、拡径部１５を有してよい。このような流路の形状であっても、当然に、実施形態と同様に、腐食低減の効果が得られる。この変形例では、例えば、実施形態に比較して、着脱部材１１の周囲で液体が滞留しにくいから、腐食低減効果が奏される範囲を着脱部材１１の下流側へ広げることができる。

なお、図２は、実施形態の産業機械１とは別の種類の産業機械の一部を示していると捉えられてもよいし、実施形態の産業機械１のうちの図１（ａ）が示した範囲とは異なる範囲を示した図と捉えられてもよい。後者の場合において、図２は、実施形態の部品５とは別の種類の部品の一部又は全部を示していると捉えられてもよいし、実施形態の部品５のうちの図１（ａ）が示した範囲とは異なる範囲を示した図と捉えられてもよい。上記において、部品５の語は、構成部材７の語に置換されてもよい。また、別の観点では、図１（ａ）に示した流路３と、図２の流路３とは、同一の流路の別個の部位であってもよいし、全く異なる流路であってもよい。上記の説明は、矛盾等が生じない範囲で、図３（ａ）及び図３（ｂ）にも援用されてよい。

図３（ａ）は、変形例に係る構成部材７Ｃ及び７Ｄ並びに着脱部材１１Ａを示す断面図である。

この変形例では、構成部材７Ｃは、図の左右方向に延びる貫通孔からなる構成流路９Ｃを有している。同様に、構成部材７Ｄは、図の左右方向に延びる貫通孔からなる構成流路９Ｄを有している。また、着脱部材１１Ａは、図の左右方向に延びる貫通孔１１ａを有している。そして、着脱部材１１Ａは、構成部材７Ｃと７Ｄとの間に配置されている。構成流路９Ｃ、貫通孔１１ａ及び構成流路９Ｄは、互いにつながって流路３の一部又は全部を構成している。このように、着脱部材１１Ａは、構成流路９Ｃ又は９Ｄ内に位置するのではなく、構成流路９Ｃ又は９Ｄの上流側の流路を構成してよい。

このような態様において、着脱部材１１Ａは、例えば、構成部材７Ｃ及び７Ｄが着脱可能に互いに固定されることによって構成部材７Ｃ及び７Ｄに挟まれて保持されてもよいし、構成部材７Ｃ及び／又は７Ｄにねじなどによって固定されてもよい。また、着脱部材１１Ａの形状及び寸法は任意である。例えば、貫通孔１１ａの貫通方向の長さは、貫通孔１１ａの径（円形でない場合は円相当径）よりも大きくてもよいし（図示の例）、同等でもよいし、小さくてもよい。貫通孔１１ａの断面積は、構成流路９Ｃ及び９Ｄの断面積それぞれに対して、小さくてもよいし、同等でもよいし（図示の例）、大きくてもよい。

図３（ｂ）は、変形例に係る構成部材７Ｅ及び７Ｆ並びに着脱部材１１Ｂを示す断面図である。

この変形例では、実施形態と同様に、構成部材７Ｅと７Ｆとの間に構成流路９Ｅが構成される。ただし、着脱部材１１Ｂは、構成流路９Ｅ内に位置するのではなく、構成部材７Ｅ及び７Ｆと共に構成流路９Ｅを構成している。

（産業機械の具体例）
既述のように、産業機械１は種々のものとされてよい。以下では、産業機械１の一例としての工作機械について説明する。

図４は、工作機械１Ａの構成を模式的に示す側面図である。

工作機械１Ａは、工具１０１によって被削材１０３を削るように構成されている。より詳細には、図示の例では、被削材１０３は、ｚ方向に平行な不図示の軸を回転軸として回転される。この回転している被削材１０３に工具１０１としての旋削工具（バイト）が当接することによって、被削材１０３が切削される。すなわち、図示の工作機械１Ａは、旋盤の一種といえる。

工作機械１Ａは、いわゆるセルフカットを行うように構成されていてよい。すなわち、工作機械１Ａは、工具１０１によって工作機械１Ａ自体を削ってよい。より詳細には、例えば、被削材１０３を保持する面板５１が切削されてよい。このようなセルフカットは、例えば、面板５１の形状の精度を向上させ、ひいては、被削材１０３の加工精度を向上させる。なお、被削材１０３に供される工具１０１と、セルフカットに供される工具１０１とは、異なっていてもよいし、同一であってもよい。

工作機械１Ａは、例えば、工具１０１及び被削材１０３を保持する機械本体５３と、機械本体５３を制御する制御部５５とを有している。

機械本体５３は、例えば、被削材１０３を上述のように回転させるとともに、工具１０１と被削材１０３とを近接及び離反させるように相対移動させる。被削材１０３の回転軸の向き、工具１０１及び被削材１０３の相対移動の方向、並びに工具１０１及び被削材１０３の絶対座標系における移動の有無及びその方向等は、適宜に設定されてよい。

図示の例では、被削材１０３は、既述のように、ｚ方向に平行な軸回りに回転される。また、工具１０１及び被削材１０３は、ｚ方向及びｘ方向に相対移動する。より詳細には、工具１０１が絶対座標系においてｘ方向に移動し、被削材１０３が絶対座標系においてｚ方向に移動する。これにより、被削材１０３は、例えば、＋ｚ側の面及び／又はｚ軸に平行な軸回りの外周面が切削される。

上記のような回転及び相対移動を実現する構成は、公知の種々の構成と同様とされたり、公知の構成を応用したものとされたりしてよい。図示の例では、以下のとおりである。

機械本体５３は、基台５７と、エアスライド等によって基台５７上をｚ方向に高精度に直線移動（水平移動）可能なＺ軸移動台５９と、Ｚ軸移動台５９上に搭載された主軸台６１とを有している。主軸台６１には、ｚ軸に平行に配置された主軸６３と、当該主軸６３をその軸回りに回転させる駆動力を生じる主軸モータ６５が設けられている。主軸６３の主軸端（加工が行われる側の端部）には概略板状の面板５１が取り付けられている。面板５１は、主軸６３とは反対側に、被削材１０３を吸着して保持する吸着面６９を有している。Ｚ軸移動台５９は送りねじ２１によってｚ方向に駆動され、送りねじ２１は回転検出器２３を有するＺ軸モータ２５によって回転駆動される。このような構成により、被削材１０３は、面板５１と共に主軸６３によってｚ方向に平行な軸の回りに回転され、また、面板５１と共にｚ方向に移動する。

吸着面６９が面する方向には、ｘ軸方向に移動可能なＸ軸移動台２７と、Ｘ軸移動台２７上に搭載された刃物台２９とが設けられている。刃物台２９には工具１０１が取り付けられている。図示は省略するが、Ｘ軸移動台２７は、Ｚ軸移動台５９と同様に、送りねじ及び回転検出器を有するＸ軸モータによってｘ方向に駆動される。このような構成により、工具１０１は、刃物台２９と共にｘ方向（別の観点では主軸６３の径方向）に移動する。

制御部５５は、例えば、特に図示しないが、ＮＣ装置及びドライバ（例えばサーボドライバ）を含んで構成されている。制御部５５は、例えば、主軸６３（別の観点では主軸モータ６５）の回転数、Ｚ軸移動台５９（別の観点ではＺ軸モータ２５）の速度及び位置、Ｘ軸移動台２７（別の観点では不図示のＸ軸モータ）の速度及び位置を制御する。

主軸６３の制御は、例えば、主軸モータ６５の回転を検出する不図示の回転検出器の検出値に基づくフィードバック制御であってもよいし、フィードバック制御を行わないオープンループ制御であってもよい。Ｚ軸移動台５９及びＸ軸移動台２７の制御は、例えば、これらの移動台の位置検出に基づくフィードバック制御を行うクローズドループ制御である。ただし、工作機械１Ａの送り機構に要求される精度によっては、モータのエンコーダからの検出値に基づくフィードバック制御を行うセミクローズドループ制御であってもよいし、フィードバック制御を行わないオープンループ制御であってもよい。

工作機械１Ａの加工精度は適宜に設定されてよい。例えば、工作機械１Ａは、ナノレベルの加工を実現可能なものであってよい。そのような工作機械は、本願出願人によって既に実用化されている（例えばＵＬＧシリーズ及びＵＬＣシリーズ。）。より詳細には、例えば、Ｚ軸移動台５９及びＸ軸移動台２７の位置決め精度は０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下とされてよい。また、主軸６３の回転数の精度は０．０１ｒｐｍとされてよい。このような超精密加工装置によって切削される被削材１０３としては、例えば、ガラス製若しくは樹脂製のレンズ、又はレンズを成形するための金型を挙げることができる。

実施形態の説明では、構成流路９及び着脱部材１１が設けられる部品５（又は構成部材７）は、産業機械１のうち、動かない部位（固定部）の一部又は全部であってもよいし、動く部位（可動部）の一部又は全部であってもよいことについて述べた。工作機械１Ａにおいて、基台５７は、固定部の一例である。また、Ｚ軸モータ２５は、その全体は移動しないから、固定部の一例として捉えられてよい。ただし、Ｚ軸モータ２５のロータは、可動部として捉えられても構わない。また、面板５１、Ｚ軸移動台５９、主軸台６１、主軸６３、送りねじ２１、Ｘ軸移動台２７及び刃物台２９は、それぞれ可動部の一例である。

流路３は、上述した種々の固定部及び可動部のうち、少なくとも１つに設けられていてよい。１つの流路３は、１つの部位（固定部又は可動部）内にのみ位置していてもよいし、２以上の部位に跨って位置していてもよい。１つの産業機械１（工作機械１Ａ）は、１つの流路３のみを有していてもよいし、互いにつながっていない複数の流路３を有していてもよい。複数の流路３の一部又は全部は、互いに同一種類の液体が流れるものであってもよいし、互いに異なる種類の液体が流れるものであってもよい。複数の流路３は、その全てが着脱部材１１を有していてもよいし、一部の流路３のみが着脱部材１１を有していてもよい。

（実施例）
実験により着脱部材１１の作用を調べた。その結果を以下に示す。

実験方法は、以下のとおりである。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示された構成部材７及び着脱部材１１の形状と同様の形状を有する実施例に係る構成部材７及び着脱部材１１を試作した。拡径部１５の平面視における幅は１６ｍｍとした。拡径部１５の深さは１５ｍｍとした。屈曲部１３の長さ（中心線上の長さ）については、両端のテーパ状部分も含めた長さを４２ｍｍとし、両端のテーパ状部分を除いた長さを２６ｍｍとした。すなわち、テーパ状部分は、平面視において半径８ｍｍの半円状とされた。このような寸法の拡径部１５に対する着脱部材１１の相対的な大きさは、概ね、図１（ａ）及び図１（ｂ）におけるものと同様とされた。構成流路９に温度が４０℃の水を流れさせた。構成部材７の材料は、アルミニウムを母材とするＭＭＣとした。着脱部材１１の材料はマグネシウムとした。そして、アルミニウム及びマグネシウムの溶出量を測定した。

測定の結果、１４１１時間の時点において、アルミニウムの溶出は１ｐｐｍ以下であった。一方で、マグネシウムの溶出は２６ｐｐｍ（０．０７５ｇ）であった。

ここで、例えば、流路３を流れる液体が２３℃の冷却液であると仮定する。腐食は温度が高いほど促進される。従って、上記の２６ｐｐｍと同程度の腐食が生じる時間を１４１１時間から換算すると、４０００時間程度となる。従って、着脱部材１１の交換時期は、年に１回程度で済むことが予想できた。

本開示に係る技術は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

例えば、実施形態では、着脱部材は、腐食の犠牲となる部材であることから、安価になるように簡素な構成とされ、また、基本的に腐食低減の作用を除いて何らの機能も有さない部材とされた。ただし、着脱部材は、何らかの機能を担う部材であってもよい。例えば、着脱部材は、構成部材に比較して硬さ及び／又は弾性率が低い材料によって構成され、２つの構成部材間に位置してガスケットのように機能してもよい。また、例えば、着脱部材は、流路の断面積が絞られるオリフィスの少なくとも一部を構成する部材として利用されてもよい。

１…産業機械、３…流路、７…構成部材、９…構成流路、１１…着脱部材。

Claims (8)

1. 工具又は被削材を支持して動く可動部を有しており、
   前記可動部は、
   当該可動部の温度を調整する液体が流れる流路の少なくとも一部である構成流路を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されており、前記第１材料が、前記第１金属としてのアルミニウムからなる母材と、前記母材に分散された分散材とを有する金属基複合材料である、構成部材と、
   前記第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されており、前記流路内に露出する位置に着脱可能な着脱部材と、
   を有しており、
   前記着脱部材は、前記構成流路内に位置する
   工作機械。
2. 工具又は被削材を支持して動く可動部を有しており、
   前記可動部は、
   当該可動部の温度を調整する液体が流れる流路の少なくとも一部である構成流路を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されており、前記第１材料が、前記第１金属としてのアルミニウムからなる母材と、前記母材に分散された分散材とを有する金属基複合材料である、構成部材と、
   前記第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されており、前記流路内に露出する位置に着脱可能な着脱部材と、
   を有しており、
   前記着脱部材に挿通された雄ねじが、前記構成流路の内面に開口している雌ねじに螺合されている
   工作機械。
3. 工具又は被削材を支持して動く可動部を有しており、
   前記可動部は、
   当該可動部の温度を調整する液体が流れる流路の少なくとも一部である構成流路を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されており、前記第１材料が、前記第１金属としてのアルミニウムからなる母材と、前記母材に分散された分散材とを有する金属基複合材料である、構成部材と、
   前記第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されており、前記流路内に露出する位置に着脱可能な着脱部材と、
   を有しており、
   前記構成流路は、拡径部を有しており、当該拡径部の断面積は、当該拡径部の上流側の断面積及び当該拡径部の下流側の断面積それぞれよりも大きく、
   前記着脱部材は、前記拡径部内に位置している
   工作機械。
4. 前記拡径部の、流れ方向における長さが、前記着脱部材の前記流れ方向における長さの５倍以下である
   請求項３に記載の工作機械。
5. 工具又は被削材を支持して動く可動部を有しており、
   前記可動部は、
   当該可動部の温度を調整する液体が流れる流路の少なくとも一部である構成流路を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されており、前記第１材料が、前記第１金属としてのアルミニウムからなる母材と、前記母材に分散された分散材とを有する金属基複合材料である、構成部材と、
   前記第１金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されており、前記流路内に露出する位置に着脱可能な着脱部材と、
   を有しており、
   前記構成流路は、流れ方向が屈曲する屈曲部を有しており、
   前記着脱部材は、前記屈曲部にて露出している
   工作機械。
6. 前記構成流路は、前記屈曲部につながっている行き止まりの滞留部を有している
   請求項５に記載の工作機械。
7. 前記第２金属がマグネシウム又はマグネシウム合金である
   請求項１～６のいずれか１項に記載の工作機械。
8. 工作機械の、工具又は被削材を支持して動く可動部が有している構成部材の腐食低減方法であって、
   前記構成部材は、前記可動部の温度を調整する液体が流れる流路の少なくとも一部である構成流路を構成しており、第１金属を含む第１材料によって構成されており、
   前記第１材料は、前記第１金属としてのアルミニウムからなる母材と、前記母材に分散された分散材とを有する金属基複合材料であり、
   前記第１金属の前記液体中におけるイオン化傾向よりも大きい前記液体中におけるイオン化傾向を有している第２金属を含む第２材料によって構成されている着脱部材を、前記流路内に露出する位置に着脱可能に設け、設けられた前記着脱部材は、前記構成流路内に位置する
   工作機械の腐食低減方法。

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