JP2022018210A

JP2022018210A - 研磨治具

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Publication number: JP2022018210A
Application number: JP2020121147A
Authority: JP
Inventors: 純三鈴木; Junzo Suzuki; 慎一三島; Shinichi Mishima; 全彦山崎; Zenhiko Yamazaki
Original assignee: Samtech Corp
Current assignee: Samtech Corp
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2040-07-15
Also published as: JP7508910B2

Abstract

【課題】孔と、該孔の開口部回りに形成され、孔の手前側から奥に向かって直径が大きくなる内側末広がり面とを備える被研磨物の内側末広がり面を効率良く研磨することができる研磨治具を提供する。【解決手段】回転駆動部により軸周り方向に回転可能に保持される軸本体部２と一体的に回転するように軸先端部２２に取り付けられる研磨加工部３とを備えており、前記研磨加工部３は、前記孔を介して前記被研磨物の内部に挿入される回動アーム部材３３を備えており、前記回動アーム部材３３は、前記軸本体部２の回転軸線に対して拡がり角度の大きい状態と拡がり角度の小さい状態との間で姿勢変化可能に構成されると共に、前記軸本体部２に設けられる付勢部材２３によって、拡がり角度の大きい状態に向けて付勢されており、前記回動アーム部材３３の先端部には、前記内側末広がり面に当接する研磨本体部３４が設けられていることを特徴とする研磨治具１。【選択図】図１

Description

本発明は、研磨治具、特に、孔の開口部回りに形成され、孔の手前側から奥に向かって直径が大きくなる内側末広がり面を有する被研磨物の内側末広がり面を研磨する研磨治具に関する。

従来から、高圧ガスを貯蔵するための各種貯蔵用容器が用いられている。このような貯蔵用容器としては、例えば、金属製のライナーを繊維強化樹脂層で補強した高圧ガス容器や、アルミニウム等の金属材料のみで形成された高圧ガス容器が一般的に用いられている。また、高圧ガス容器の端部には高圧ガス充填・放出用の孔であるポート部が形成されており、該ポート部は、通常、金属絞り加工を施すことによって形成される、

近年高圧ガス容器中に貯蔵するガス量を増加させるために、充填圧力の高圧化が望まれており、高圧ガス容器の強度に対する要求が高くなっている。また、高圧ガスの充填放出の要求繰り返し数も増加することが求められ、高圧ガス容器には、優れた疲労特性が求められている。

しかしながら、高圧ガスの充填・放出用のポート部は、金属絞り加工によって形成されるため、加工面にシワが発生してしまい、当該シワ部分で応力集中等が発生し、優れた強度や優れた疲労特性を発揮する高圧ガス容器を得ることが難しいという問題があった。

高圧ガス容器の外側面に生じる加工シワは、研磨することにより容易に除去可能であるが、特に、図９の要部拡大断面図に示すように、孔の開口部周りに形成され、孔の手前側から奥に向かって直径が大きくなる内側末広がり面となる部分については、発生した加工シワを除去することは困難であり、このような内面側のシワを効率良く除去する方法が開発されることが望まれている。

本発明は上記要望に鑑みなされたものであり、孔と、該孔の開口部回りに形成され、孔の手前側から奥に向かって直径が大きくなる内側末広がり面とを備える被研磨物の内側末広がり面を効率良く研磨することができる研磨治具を提供することを目的とする。

本発明の前記目的は、孔と、前記孔の開口部回りに形成され、前記孔の手前側から奥に向かって直径が大きくなる内側末広がり面とを備える被研磨物の前記内側末広がり面を研磨する研磨治具であって、回転駆動部を有する回転手段に軸基端部が取り付けられ、前記回転駆動部により軸周り方向に回転可能に保持される軸本体部と、前記軸本体部と一体的に回転するように前記軸本体部の軸先端部に取り付けられる研磨加工部とを備えており、前記研磨加工部は、前記孔を介して前記被研磨物の内部に挿入される回動アーム部材を備えており、前記回動アーム部材は、前記軸本体部の回転軸線に対して拡がり角度の大きい状態と拡がり角度の小さい状態との間で姿勢変化可能に構成されると共に、前記軸本体部に設けられる付勢部材によって、拡がり角度の大きい状態に向けて付勢されており、前記回動アーム部材の先端部には、前記内側末広がり面に当接する研磨本体部が設けられていることを特徴とする研磨治具により達成される。

また、上記研磨治具において、前記回動アーム部材は、その基端部が、前記軸本体部の回転軸線と交差する方向に延びる第１支軸により揺動可能に軸支されており、前記研磨本体部は、前記回動アーム部材の先端部において、前記第１支軸と平行な第２支軸によって揺動可能に軸支されていることが好ましい。

また、前記研磨本体部は、揺動基部と、押圧補助部材と、研磨部材とを備えており、前記揺動基部は、前記第２支軸に軸支されており、前記第２支軸を間に挟んで前記第２支軸の軸方向と交差する方向に延びるように形成されると共に、前記回動アーム部材が拡がる方向を向く取付面を備えており、前記取付面上には、前記研磨部材が配置されており、前記押圧補助部材は、弾性材料から形成され、前記取付面と前記研磨部材との間に介在されて配置されていることが好ましい。

また、前記押圧補助部材は、傾斜面部を備えており、前記取付面を前記軸本体部の軸線方向と平行となるように前記揺動基部の位置を設定した場合において、前記傾斜面部は、少なくともその一部において、前記軸本体部の前記軸基端部から前記軸先端部に向く方向に向かうに従い、前記取付面から離隔する方向に傾斜していることが好ましい。

また、前記取付面を前記軸本体部の軸線方向と平行となるように前記揺動基部の位置を設定した場合において、前記取付面に配設される前記押圧補助部材の取付位置は、前記第２支軸の軸心よりも、前記軸本体部の前記軸基端部から前記軸先端部に向く方向側であることが好ましい。

また、前記軸本体部は、前記回転手段に一端側が取り付けられる第１軸部と、前記研磨加工部が一端側に取り付けられる第２軸部と、前記第１軸部の他端側及び前記第２軸部の他端側を接続する弾性部材とを備えており、前記付勢部材は、前記第２軸部に設けられることが好ましい。

本発明によれば、孔と、該孔の開口部回りに形成され、孔の手前側から奥に向かって直径が大きくなる内側末広がり面とを備える被研磨物の内側末広がり面を効率良く研磨することができる研磨治具を提供することができる。

本発明に係る研磨治具の概略構成図である。図１に示す研磨治具が備えるアーム取付部材を説明するための平面図である。図１の要部拡大図である。図１に示す研磨治具が備える回動アーム部材及び研磨本体部に関する要部拡大図である。図１に示す研磨治具の作動を説明するための説明図である。図１に示す研磨治具が有する軸本体部の変形例を示す概略構成図である。図１に示す研磨治具が備える研磨本体部の変形例を説明するための説明図である。図１に示す研磨治具が備える研磨本体部の変形例を説明するための説明図である。被研磨物の一例に関する要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、各図は、構成の理解を容易ならしめるために部分的に拡大・縮小している。図１は、本発明の一実施形態にかかる研磨治具１の概略構成図である。

本発明に係る研磨治具１は、図８に示すように、孔と、孔の開口部回りに形成され、孔の手前側から奥に向かって直径が大きくなる内側末広がり面とを備える高圧ガス容器のような被研磨物の内側末広がり面を研磨するための治具である。この研磨治具１は、図１に示すように、軸本体部２と、研磨加工部３とを備えている。

軸本体部２は、丸棒状に形成されており、一方端部である軸基端部２１、及び、他方端部である軸先端部２２を備えている。軸基端部２１は、回転駆動部を有する回転手段（図示せず）に取り付けられ、該回転駆動部により軸周り方向に回転可能に保持される部位である。軸先端部２２には、研磨加工部３が取り付けられており、当該研磨加工部３は、軸本体部２と一体的に回転するように構成される。

また、軸先端部２２には、付勢部材であるコイルバネ２３が設けられている。このコイルバネ２３（付勢部材）は、軸本体部２の軸先端部２２において、軸本体部２と同軸で外装されている。コイルバネ２３の一方端（軸基端部２１側の端部）は、軸本体部２に固定されるストッパ２４に当接しており、コイルバネ２３の他方端（軸本体部２の先端側の端部）は、研磨加工部３が備える摺動部材３１に当接するように構成されている。なお、付勢部材は、コイルバネに限定されるものではなく、例えば、油圧式又は空気圧式等の流体圧シリンダや、ゴム体等を用いることもできる。また、ストッパ２４は、軸本体部２の軸線方向に沿って、その位置を変更可能に構成することが好ましい、例えば、軸本体部２の表面に雄ネジ部を形成し、当該雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を内周面に備えるリング部材としてストッパ２４を形成することにより、該ストッパ２４を軸本体部２の軸線方向に沿って、その設置位置を変更可能に構成することができる。

研磨加工部３は、摺動部材３１、アーム取付部材３２、回動アーム部材３３、研磨本体部３４とを備えている。摺動部材３１は、軸本体部２と同軸に軸先端部２２に外装される部材であり、軸先端部２２において、軸本体部２の軸線方向に沿って摺動可能に構成されている。この摺動部材３１は、軸本体部２の軸線方向を法線方向とする（軸線方向に対して垂直な方向に延びる）、当接面部３１ａを備えている。また、摺動部材３１は、軸本体部２の先端と、付勢部材（コイルバネ２３）との間に配設されている。

アーム取付部材３２は、軸本体部２の先端に固定されて取り付けられる部材であり、回動アーム部材３３を揺動可能に保持すると共に、上述の摺動部材３１が軸本体部２から抜け出ることを防止する機能を有している。なお、付勢部材であるコイルバネ２３に対して何らの外力を付加しない状態において、コイルバネ２３の付勢力によって、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向に向けて摺動部材３１をアーム取付部材３２に押し当てることができるように、コイルバネ２３、摺動部材３１、アーム取付部材３２の位置が設定されている。

また、アーム取付部材３２は、図１や、図１の矢視Ａ方向から見た平面図である図２に示すように、軸本体部２の軸線方向に対して垂直な方向に向かって突出する突出部３２ａを複数備えている、本実施形態においては、２つの突出部３２ａを備えるように構成されている。なお、突出部３２ａの数は、２つに限定されるものではなく、１であってもよく、３つ、４つ等複数備えるように構成してもよい、また、突出部３２ａを複数備えるように構成する場合には、各突出部３２ａは、軸本体部２の軸線周りの周方向において等角度間隔又は略等角度間隔となるように形成されている。また、これら各突出部３２ａには、軸本体部２の軸線（回転軸線）と交差する方向に延びる第１支軸３２ｂが設けられている。

回動アーム部材３３は、孔を介して被研磨物の内部に挿入される部材であり、一方端部である基端部と、他方端部である先端部とを備える棒状部材である。この回動アーム部材３３は、その基端部が、軸本体部２の軸線と交差する方向に延びる第１支軸３２ｂに軸支されており、揺動可能に構成されている。つまり、回動アーム部材３３は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、軸本体部２の軸線（回転軸線）に対して拡がり角度の大きい状態（図１（ａ））と拡がり角度の小さい状態（図１（ｂ））との間で姿勢変化可能に構成されている。

また、付勢部材であるコイルバネ２３に対して何らの外力を付加しない状態において、回動アーム部材３３は、コイルバネ２３の付勢力によって、軸本体部２の軸線（回転軸線）に対して拡がり角度の大きい状態に向けて付勢されている。より具体的に説明すると、コイルバネ２３の付勢力によって、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向に向かって押し当てられる摺動部材３１によって、回動アーム部材３３の基端部側先端が、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向に向かって押圧され、この押圧によって、第１支軸３２ｂ周りに回動アーム部材３３が回動し、軸本体部２の軸線（回転軸線）に対して拡がり角度の大きい状態に向けて付勢されることになる。このような回動アーム部材３３の作動を可能にするため、回動アーム部材３３の基端部側先端は、要部拡大図である図３に示すように、回動アーム部材３３の長手方向に対して傾斜する傾斜面３３ａを備えるように構成することが好ましい、なお、傾斜面３３ａは、軸本体部２の軸線に近い側の端縁が先細となるように形成することが好ましい。

研磨本体部３４は、回動アーム部材３３の先端部に配置される部材であり、被研磨物における内側末広がり面に当接して該内側末広がり面を研磨する機能を有する部材である。この研磨本体部３４は、回動アーム部材３３の先端部において、第１支軸３２ｂと平行な第２支軸３５によって揺動可能に軸支されている。

この研磨本体部３４は、図４の要部拡大図に示すように、揺動基部３４１と、研磨部材３４２と、押圧補助部材３４３とを備えている。揺動基部３４１は、第２支軸３５に軸支される部材であり、該第２支軸３５を間に挟んで第２支軸３５の軸方向と交差する方向に延びるように形成されている。また、揺動基部３４１は、回動アーム部材３３が拡がる方向を向く取付面３４４を備えている。

研磨部材３４２は、被研磨物における内側末広がり面に当接して該内側末広がり面を研磨する部材であり、種々のものを採用することができるが、例えば、シート状に形成される研磨パッドを好適に用いることができる。

押圧補助部材３４３は、例えば、天然ゴム、合成ゴム、及びポリウレタン等の弾性材料から形成される部材であり、取付面３４４と研磨部材３４２との間に介在されて配置される。また、本実施形態においては、図４に示すように、押圧補助部材３４３は、傾斜面部３４３ａを備えて構成されており、研磨部材３４２は、傾斜面部３４３ａの全域を被覆するように配置されている。ここで、この傾斜面部３４３ａは、取付面３４４を軸本体部２の軸線方向と平行となるように揺動基部３４１の位置を設定した場合において、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向に向かうに従い、取付面３４４から離隔する方向に傾斜するように構成している。また、傾斜面部３４３ａの傾斜面形状は、湾曲面として構成してもよく、傾斜角度が一定となる傾斜面として構成してよい。

以上の構成を備えた研磨治具１の作動について、以下説明する。まず、例えば、回転手段に研磨治具１が有する軸本体部２の軸基端部２１を固定すると共に、手指等により２つの回動アーム部材３３を一括して握ることにより、図１（ｂ）に示すように、それぞれを軸本体部２の軸線側に近づけるように移動させる。ここで、各回動アーム部材３３を軸線側に近づけることにより、回動アーム部材３３が第１支軸３２ｂ周りに回動して基端部側先端が摺動部材３１の当接面部３１ａを押し上げ、付勢部材であるコイルバネ２３が圧縮される方向に縮むことになる。

回動アーム部材３３を一括して握った状態を維持しつつ、各回動アーム部材３３の先端に配置されている研磨加工部３を、被研磨物の孔に挿入する。挿入と同時に、手指による回動アーム部材３３の把持を解除することにより、付勢部材であるコイルバネ２３の付勢力によって、図５に示すように、各回動アーム部材３３は、軸本体部２の回転軸線に対して拡がり角度の大きい状態となるように付勢され、回動アーム部材３３の先端部に配置される研磨本体部３４は、被研磨物の内側末広がり面に当接可能な状態となる。

次いで、回転駆動部を有する回転手段を駆動して、軸本体部２をその軸線周りに回転させて、内側末広がり面の研磨を行う。研磨に際しては、研磨本体部３４の差し込み量や孔の内周面に対する軸本体部２の距離を適宜変化させながら、内側末広がり面の全領域に研磨部材３４２が当接するように研磨治具１の位置調整を行う。回動アーム部材３３は、コイルバネ２３によって、軸本体部２の回転軸線に対して拡がり角度の大きい状態に向けて付勢されており、更に、回転による遠心力の作用が加わることにより、より強く研磨部材３４２を内側末広がり面に当接させることができ、当該内側末広がり面に形成されているシワが効果的にかつ効率良く除去される。

内側末広がり面に形成されているシワを研磨によって除去する作業が終了した際には、回転手段の駆動を停止し、研磨治具１を被研磨物の孔から引き抜くことにより、各回動アーム部材３３は、孔の内面との干渉によって軸本体部２の軸線側に近づくように移動し、孔から取り出されることになる。

本実施形態に係る研磨治具１によれば、上述のように、被研磨物の内側末広がり面を効率良くかつ効果的に研磨して、形成されるシワを容易に除去することが可能となる。

また、研磨本体部３４において、揺動基部３４１と研磨部材３４２との間に弾性材料から形成される押圧補助部材３４３を備えている為、内側末広がり面に対して押し付けられる研磨部材３４２の当接状態を均一化することができ、より一層、効率良く内側末広がり面に形成されているシワを除去することが可能となる。

また、上記実施形態においては、押圧補助部材３４３が、傾斜面部３４３ａを備えるように構成されている。このような構成を採用することにより、押圧補助部材３４３の厚みが薄い部分から厚い部分に向けて、押圧補助部材３４３の撓み量を変化させることが可能となり、内側末広がり面に対して押し付けられる研磨部材３４２の押し付け力を変化させることが可能となる。この結果、研磨される内側末広がり面の研磨状態を均一化することが可能となる。また、押圧補助部材３４３が傾斜面を備えることにより、内側末広がり面の表面形状に研磨部材３４２が沿いやすくなる為、効率良く内側末広がり面に形成されているシワを除去することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態に係る研磨治具１について説明したが、研磨治具１の具体的構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、軸本体部２を、図６に示すように、回転手段に一端側が取り付けられる第１軸部２５と、研磨加工部３が一端側に取り付けられる第２軸部２６と、第１軸部２５の他端側及び第２軸部２６の他端側を接続する弾性部材２７とを備えるように構成してもよい。なお、このような構成を採用する場合、付勢部材であるコイルバネ２３は、第２軸部２６に設けられる。このように、第１軸部２５の他端側及び第２軸部２６の他端側を接続する弾性部材２７を備えるように構成することにより、研磨加工部３の回転軸と軸本体部２の回転軸との間で発生するおそれのある軸ズレを吸収できるフレキシブルな軸体として軸本体部２を構成することが可能となり、振動の低減を図り研磨の作業性を向上させることができる。また、研磨治具１の寿命が低下することを効果的に抑制することが可能となる。

また、図６に示すように、第１軸部２５と同軸状に外装される錘部材２８を設けて軸本体部２を構成してもよい。このような錘部材２８を設けることにより、研磨加工部３を安定的に回転させることが可能となり、研磨の作業性を向上させることができる。なお、錘部材２８を第２軸部２６上において同軸状に外装して設置してもよい。

また、上記実施形態においては、研磨本体部３４は、取付面３４４と研磨部材３４２との間に押圧補助部材３４３が介在されて構成されているが、このような押圧補助部材３４３を省略し、取付面３４４上に直接的に研磨部材３４２を配置するように構成してもよい。

また、上記実施形態においては、押圧補助部材３４３が、傾斜面部３４３ａを備えるように構成されているが、この傾斜面を省略し、取付面３４４と略平行な表面を有する形状として構成してもよい。

また、上記実施形態においては、押圧補助部材３４３は、図４に示すように、取付面３４４の全域を被覆するように配置されているが、例えば、図７に示すように、取付面３４４を軸本体部２の軸線方向と平行となるように揺動基部３４１の位置を設定した場合において、取付面３４４に配設される押圧補助部材３４３の取付位置が、第２支軸３５の軸心よりも、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向側の取付面３４４の一部領域に設定してもよい。図７においては、第２支軸３５の軸心に対して、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向側の取付面３４４の片側領域に設けるように構成している。このような構成を採用することにより、取付面３４４と研磨部材３４２との間に押圧補助部材３４３が設けられていない領域と、押圧補助部材３４３が設けられる領域とを形成することができ、内側末広がり面に対して押し付けられる研磨部材３４２の当たり方を異ならせることが可能となる。これにより、一層効率良く内側末広がり面に形成されているシワを除去し、研磨される内側末広がり面の研磨状態を均一化することが可能となる。

また、上記実施形態においては、押圧補助部材３４３が備える傾斜面部３４３ａは、その全域において、取付面３４４を軸本体部２の軸線方向と平行となるように揺動基部３４１の位置を設定した場合において、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向に向かうに従い、取付面３４４から離隔する方向に傾斜するように構成しているが、このような構成に特に限定されず、例えば、図８に示すように、一部において、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向に向かうに従い、取付面３４４から離隔する方向に傾斜するように構成し、他の部分においては、軸本体部２の軸基端部２１から軸先端部２２に向く方向に向かうに従い、取付面３４４に向かって近接する方向に傾斜するように構成してもよい。なお、図８においては、研磨部材３４２を省略している。

１研磨部材
２軸本体部
２１軸基端部
２２軸先端部
２３コイルバネ
２４ストッパ
２５第１軸部
２６第２軸部
２７弾性部材
２８錘部材
３研磨加工部
３１摺動部材
３２アーム取付部材
３３回動アーム部材
３４研磨本体部
３４１揺動基部
３４２研磨部材
３４３押圧補助部材
３４４取付面
３４３ａ傾斜面部

Claims

孔と、前記孔の開口部回りに形成され、前記孔の手前側から奥に向かって直径が大きくなる内側末広がり面とを備える被研磨物の前記内側末広がり面を研磨する研磨治具であって、
回転駆動部を有する回転手段に軸基端部が取り付けられ、前記回転駆動部により軸周り方向に回転可能に保持される軸本体部と、
前記軸本体部と一体的に回転するように前記軸本体部の軸先端部に取り付けられる研磨加工部とを備えており、
前記研磨加工部は、前記孔を介して前記被研磨物の内部に挿入される回動アーム部材を備えており、
前記回動アーム部材は、前記軸本体部の回転軸線に対して拡がり角度の大きい状態と拡がり角度の小さい状態との間で姿勢変化可能に構成されると共に、前記軸本体部に設けられる付勢部材によって、拡がり角度の大きい状態に向けて付勢されており、
前記回動アーム部材の先端部には、前記内側末広がり面に当接する研磨本体部が設けられていることを特徴とする研磨治具。
前記回動アーム部材は、その基端部が、前記軸本体部の回転軸線と交差する方向に延びる第１支軸により揺動可能に軸支されており、
前記研磨本体部は、前記回動アーム部材の先端部において、前記第１支軸と平行な第２支軸によって揺動可能に軸支されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨治具。
前記研磨本体部は、揺動基部と、押圧補助部材と、研磨部材とを備えており、
前記揺動基部は、前記第２支軸に軸支されており、前記第２支軸を間に挟んで前記第２支軸の軸方向と交差する方向に延びるように形成されると共に、前記回動アーム部材が拡がる方向を向く取付面を備えており、
前記取付面上には、前記研磨部材が配置されており、
前記押圧補助部材は、弾性材料から形成され、前記取付面と前記研磨部材との間に介在されて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨治具。
前記押圧補助部材は、傾斜面部を備えており、
前記取付面を前記軸本体部の軸線方向と平行となるように前記揺動基部の位置を設定した場合において、前記傾斜面部は、少なくともその一部において、前記軸本体部の前記軸基端部から前記軸先端部に向く方向に向かうに従い、前記取付面から離隔する方向に傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の研磨治具。
前記取付面を前記軸本体部の軸線方向と平行となるように前記揺動基部の位置を設定した場合において、
前記取付面に配設される前記押圧補助部材の取付位置は、前記第２支軸の軸心よりも、前記軸本体部の前記軸基端部から前記軸先端部に向く方向側であることを特徴とする請求項４に記載の研磨治具。
前記軸本体部は、前記回転手段に一端側が取り付けられる第１軸部と、前記研磨加工部が一端側に取り付けられる第２軸部と、前記第１軸部の他端側及び前記第２軸部の他端側を接続する弾性部材とを備えており、前記付勢部材は、前記第２軸部に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の研磨治具。