JP2016030859A - 空洞管の研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空洞管の内部に発生する気泡を追い出す。
【解決手段】研磨用電極は、電極軸に、空洞管の内周面形状に対応する単翼を少なくとも１枚備え、前記単翼を電極軸に巻回した収納状態と、前記単翼を電極軸から径方向に延伸した稼動状態に遷移可能な構成となっている。前記電極軸にパイプを用い、当該電極軸の空洞管の各膨らみに対応する位置に、前記電極軸の内側から外側に貫通する給液孔が設けられる。研磨液は、前記電極軸のいずれか一方の端に設けられた液導入口を介して前記パイプである電極軸に供給され、更に、前記給液孔を介して空洞管に研磨液が充填されることになる。通液部が、前記空洞管とパイプの間に設けられ、前記給液孔を介して供給された研磨液が前記通液部を介して液排出口に集められ、研磨液タンクに戻る。
【選択図】図１

Description

本発明は空洞管の内面を電解研磨する研磨装置に関し、特に、気泡の影響を少なくした空洞管の研磨装置に関する。

陽電子と電子を衝突させ、ビッグバン状態を形成する装置としてリニアコライダが建設されようとしている（ＩＬＣ計画）。リニアコライダには図８に示すように、両端にフランジ１０１ａ、１０１ｂを有し、軸方向に周期的に径が変化するニオブの空洞管１００が使用される。この装置で所定の効果を得るための要素の１つとして、このニオブの空洞管１００の内面が平滑になっているか否かがある。

ところが、空洞管１００は、成形時に過大な圧力や熱を掛けるところから、その内表面の組織は不均一に歪んだ状態となっている。この表面状態をこのままにしておくと、電気的特性、磁気的特性も不均一な状態となり、結果として、電子や陽子に所定の速度を与えることができなくなる。そこで、空洞管の内面を所定の厚さ、研磨する方法が開発されている。

特開平１１−３５０２００では空洞管に棒状の電極を挿入して電解研磨をする構成が開示されているが、電極が空洞管の内面形状に沿った形状ではないので、部分によって研磨むらができることになる。そこで、本願出願人はＰＣＴ ＪＰ ２０１３／０６８５９３で、電極軸に、空洞管の内周面形状に対応する単翼を少なくとも１枚備え、前記単翼を電極軸に巻回した収納状態と、前記単翼を電極軸から径方向に延伸した稼動状態に遷移可能な研磨用電極を提案している。これによって、空洞管の内面形状と、電極の形状が符合し、空洞管の内面を均一に研磨することができることになる。

特開平１１−３５０２００ ＰＣＴ ＪＰ ２０１３／０６８５９３

前記ＰＣＴ ＪＰ ２０１３／０６８５９３に開示の研磨用電極は、空洞管の内面を研磨する電極としては極めて有効であり、今後広く利用されるものと思われる。この電極を用いて電解研磨をする場合、空洞管を縦に設置し、空洞管の下の開口部から研磨液を供給して、上の開口部から排出する方法が採られる。空洞管内を研磨しているときに発生する気泡を下からの研磨液の流れで上に追い出そうとする意図である。

ただ、ここで対象となる空洞管は内部に周期的な凹凸があり、上記のように下からの単純な研磨液の流れでは、前記気泡が滞留する部分が生じる。気泡が滞留すると、その部分は電解面の状態が悪くなることは当然の成り行きとなる。

本願は、上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、研磨処理時に発生する気泡の影響を抑えることを目的とするものである。

本発明は内径が位置によって変化する空洞管を研磨する電極を用いた研磨装置において、以下の構成を採っている。

まず、本発明に使用する研磨用電極は、電極軸に、空洞管の内周面形状に対応する単翼を少なくとも１枚備え、前記単翼を電極軸に巻回した収納状態と、前記単翼を電極軸から径方向に延伸した稼動状態に遷移可能な構成となっている。

この研磨用電極が、前記電極軸と空洞管の軸が一致するように空洞管に挿入設置される。

本発明では前記電極軸にパイプを用い、当該電極軸の空洞管の各膨らみに対応する位置に、前記電極軸の内側から外側に貫通する給液孔が設けられる。研磨液タンクから供給された研磨液は、前記電極軸のいずれか一方の端に設けられた液導入口を介して前記パイプである電極軸に供給される。更に、当該電極軸に設けられた前記給液孔を介して空洞管に研磨液が充填されることになる。通液部が、前記空洞管とパイプの間に設けられ、前記給液孔を介して供給された研磨液が前記通液部を介して液排出口に集められ、ここから研磨液タンクに戻す構成になっている。

電解研磨中に研磨液に発生する気泡が、空洞管を構成する膨らみに滞留しようとする、が、前記給液孔から供給される研磨液が乱流となり、前記気泡を一箇所に滞留しないように、しかも早く各膨らみから追い出すように作用し、研磨の質を上げることができる。

本発明の電極の使用状態を示す側面図。 本発明の単位の電極の収納状態を示す平面図。 本発明の単位の電極の稼動状態を示す平面図。 本発明の電極の実施形態を示す斜視図。 図４の分解斜視図。 翼電極が複数の場合の実施の形態を示す斜視図。 図６の分解斜視図。 空洞管の正面図

図１は本発明の係る空洞管の電解装置を用いて、電界研磨をしている状態を示す図であり、図４、図５は本発明に使用する電極の１単位（空洞管の１つの膨らみに対応）を示す基本的な概念図であり、以下、まず、単位の電極について説明する。

図４は、本発明に使用する電極を示す斜視図、図５は図４の分解斜視図であって、両者とも空洞管を省略した状態を示す。図２は図４の平面図であって、収納状態を示す図、図３は図４の平面図であって、稼動状態を示す図である。尚、収納状態、稼動状態については以下に説明する。

電極軸２１には、基端が軸方向に所定幅で外周端が、研磨対象物の空洞管１００のふくらみ部の内面形状に対応する形状となっており、少なくとも外周端が金属で構成された薄板よりなる単翼２２a、２２ｂ・・を、１枚もしくは複数枚（図示では４枚）、周方向に等間隔に配置して翼電極２２を形成する。

翼電極２２を構成する各単翼２２a、２２ｂ・・は、可撓性を有しており、電極軸２１に巻回された状態で、最小径となり、この状態で、電極軸２１と同心に配置された収納筒２９に収納されるようになっている。前記収納筒２９に収納された状態の各単翼２２a、２２ｂ・・の先端に対応する位置に、軸方向のスリット群２３（２３ａ、２３ｂ・・）が設けられ、当該スリット群を構成する各スリット２３ａ、２３ｂ・・に、各単翼２２a、２２ｂ・・の先端部が、収納筒２９の外部に僅かに出る程度に挿通しておく。これによって、電極軸２１と収納筒２９とを相対的に回転することによって、各単翼２２a、２２ｂ・・の先端を径方向に挿抜することができ、各単翼２２a、２２ｂ・・の先端の径を調整できる構成（径調整手段：電極軸２１＋翼電極２２＋収納筒２９＋スリット群２３）とする。

尚、前記電極軸２１に収納筒２９を同心に配置する構成として、例えば、
電極軸２１に当該電極軸２１より径が大きく、収納筒２９の径に符合するス
ペーサ３０を嵌める構成とすることが考えられる。

上記のように翼電極２２は、収納状態と、稼動状態の２つの態様を採る。

すなわち、平面視で図２に示すように、各単翼２２ａ、２２ｂ・・の先端が、収納筒２９の各スリット２３ａ、２３ｂ・・から僅かに出た状態が収納状態であり、また、平面視で図３に示すように、電極軸２１と収納筒２９を相対的に回転させ、各単翼２２a、２２ｂ・・の外周端が、空洞管１００の内周面近くに押し出された状態（各単翼２２a、２２ｂ・・の外周端と空洞管１００の内
周面との距離が例えば１cm前後）が稼動状態である。

以上のように単位の電極２０を構成するが、空洞管１００の内周面のふくらみの数は１つではなく、図８に示すように軸方向に周期的に複数個ある。従って、実際の電極２０は、図６、図７に示すように、電極軸２１の長さを空洞管１００の軸の長さに対応させ、翼電極２２の数は、空洞管１００の内面のふくらみの数に対応させて設けられる。更に、図６、図７に示すように、収納筒２９も、電極軸２１と略同じ長さとし、１組のスリット群２３（２３ａ、２３ｂ、・・）が設けられるとともに、当該スリット群が軸方向の複数の単翼に共通に設けられる。

前記電極軸２１としてはパイプを用い、内部を研磨液が通過できるようにしておく。更に、各膨らみに対応して少なくとも１つの給液孔２１１が、電極軸２１の内外を貫通して設けられる。これによって、後に説明するように、各膨らみに対応して研磨液が供給されることになり、膨らみ内での研磨液の乱流が起きて、気泡の影響を抑えることができる。

図１は、上記のように構成した電極を使用して、空洞管の内面を研磨する装置を示した側面図である。

基台１０上に、架台１１が設けられ、当該架台１１の中央下側には、液導入口１４が設けられ、当該液導入口１４には研磨液タンク１５からの研磨液がポンプ１６を介して供給されるようになっている。さらに、以下に説明するように電極軸２１を介して架台１１上に載置される空洞管１００の内部に研磨液が導入できるようになっている。

上記架台１１の上側には、研磨対象物である空洞管１００が一方のフランジ１０１ａを利用して固定される。この状態で、上記収納状態の電極２０が空洞管１００の上端から差し込まれる。このとき、電極２０の電極軸２１は、前記液導入口１４に回転自在に貫通され、その下端は、前記液導入口１４に開口される。

電極軸２１に対しては更に。その軸芯にリード軸２１３が液導入口１４の下側に回転自在に導出され、電源から電力が端子１７を介して供給されるようになっている。

上記のように電極２０が空洞管１００に挿通された状態で、作業者は、収納筒２９の上端を手で持って電極軸２１を回転させ、各単翼２２ａ、２２ｂ・・の径を延伸して、前記稼動状態を形成しておく。

次いで、空洞管１００の他方のフランジ１０１ｂ上に液導出口１９が固定される。このとき、電極軸２１が、液導出口１９の上端の上に液密にかつ回転自在に突出するようになっている。

空洞管１００の上側には液導出口１９が設けられ、以下のように各膨らみを介して空洞管１００の上側に溢れた研磨液を受け止め、研磨液タンク１５に戻すようになっている。

すなわち、空洞管１００の各膨らみを連結する細径部（前記電極２０が挿通されている）は研磨液が通過できる余裕があり、通液部２１２となる。各膨らみに給液孔２１１から供給された研磨液は前記通液部２１２を介して液導出口１９に排出され、研磨液タンク１５に戻る構造になっている。

尚、架台１１上での安定性を確保するために空洞管１００を固定する支持枠１８が図示しない支柱で支えられる。

上記、空洞管１００の取り付け構造、電極２０の設置構造は上記以外に種々考えることができるのでここではさらなる説明を省略するが、上記のように差し込まれた電極２０（電極軸２１、翼電極２２、収納筒２９）は、電極軸２１に回転力を与えると空洞管１００に対して回転できる構成となっており、電極軸２１が回転すると、各単翼２２ａ、２２ｂ・・・が空洞管１００の内部で回転することになる。また、上記回転力は駆動手段１２０より与えられる構成としてもよい。

上記の構成で、給液ポンプ１６で研磨液タンク１５から液導入口１４に研磨液が導入される。液導入口１４に導かれた研磨液は電極軸２１の下端の開口部から、各膨らみに対応する位置の給液孔２１１を介して、所定の流速で空洞管１００の膨らみに充填される。さらに通液部２１２を介して液導出口１９に集められ、研磨液タンク１５に戻るようになっている。

上記のように研磨液を循環しながら電極軸２１と空洞管１００の間に研磨に必要な電圧を掛けて、電極軸２１をゆっくり回転させると、空洞管１００の内面が研磨されることになるが、このとき、多数の気泡が発生し、この気泡が溜まると、その部分の電解品質は落ちることになる。本発明では、上記のように通液孔２１１を設けて、ここから各膨らみに研磨液を供給するようにしているので、各膨らみ内で研磨液の乱流が発生し、気泡が一箇所に滞留しないように通液部２１２を介して液排出口１９に押し出されるようになっている。従って、良質の電解処理が得られることになる。

上記のようにして研磨が終了すると、研磨液を排出して（例えば、液導入口１４に設けたドレン（図示しない）から）、洗浄水を給液ポンプ１６から空洞管１００に送り込んで洗浄する。その後、電極２０を収納状態にして、空洞管１００から抜き取ることによって作業は終了することになる。

以上説明したように、本発明は、内径が部分によって変化する空洞管の内面を、その内径に合わせた単翼を持った翼電極を広げる構成の電極で研磨するについても、発生する気泡を効率的に除去することができ、その内面を均一に研磨することができる。高速加速器をはじめ、より高い精度を必要とする製品に適用することができる。また、電解研磨だけでなく電解メッキに応用できることは勿論である。

１０ 基台
１１ 架台
１４ 液導入口
１７ 液導出口
２１ 電極軸
２０ 電極
２１ 電極軸
２２ 翼電極
２２a、２２ｂ・・単翼
２３ スリット群
２３ａ、２３ｂ・・スリット
２９ 収納筒
１００ 空洞管
２１１給液孔
２１２通液部

Claims (1)

1. 電極軸に、空洞管の内周面形状に対応する単翼を少なくとも１枚備え、前記単翼を電極軸に巻回した収納状態と、前記単翼を電極軸から径方向に延伸した稼動状態に遷移可能な研磨用電極を、前記電極軸と空洞管の軸芯を一致させて空洞管に装着した、空洞管の研磨装置において、
   パイプを用いた前記電極軸と、
   当該電極軸のいずれか一方の端から研磨液を供給する液導入口と、
   空洞管に対して研磨液を翼電極に対応する位置で供給する、前記パイプに設けられた給液孔と、
   前記空洞管とパイプの間に設けた通液部と
   前記通液部から排出される研磨液を研磨液タンクに戻す液排出口
   を備えたことを特徴とする空洞管の研磨装置。

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