JP2609182B2 - 磁気研磨装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パイプのような被加工
物の円形の内面により規定される空間内に工具を配置
し、この工具を磁界によって前記空間内において回転さ
せ、これによって前記内面を研磨する磁気研磨装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】円形の内面すなわち被研磨面を有する非
磁性の被加工物内に研磨のための磁性工具を配置し、こ
の工具を被加工物の軸線の周りを回転する回転磁界によ
り被加工物内で回転させ、それにより被研磨面を研磨す
る磁気研磨装置は、精密工学会誌第５５巻第１０号１４
８〜１５３頁、特開昭６２−１０２９６９号公報等に記
載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記磁気研磨装置で
は、１つの回転磁界を発生させるにすぎないため、短尺
の１つの工具を用いることができるだけである。したが
って、長尺の被加工物の研磨に長時間を要する。また、
被加工物の軸線方向に長い工具を１つの回転磁界により
回転させると、工具の回転にともなって工具が被加工物
の軸線に対し傾き、その結果、工具と被加工物との接触
面積が小さくなり、研磨効率が低下してしまう。

【０００４】本発明の目的は、複数の工具または長尺の
工具により被加工物を効率良く研磨することができる、
磁気研摩装置を提供することにある。

【０００５】

【解決手段、作用および効果】本発明の磁気研磨装置
は、被加工物内に配置された工具を前記被加工物の円形
の内面に接触させた状態で共通の軸線の周りに回転させ
るべく前記共通の軸線の周りに回転される複数の磁界を
前記共通の軸線の方向に間隔をおいて発生する磁界発生
手段を含む。この磁気発生手段は、前記共通の軸線の方
向に間隔をおいて配置された複数の磁石グループを含
み、各磁石グループは、前記共通の軸線の周りに角度的
に間隔をおいて配置された複数の電磁石を備える。各電
磁石は前記共通の軸線の側に向けられた磁極面を有す
る。前記各電磁石は、さらに、鉄心と、該鉄心に巻き付
けられたコイルと、前記鉄心の一方の磁極に磁気的に接
続され、かつ、前記共通の軸線の方向に伸びるヨーク
と、該ヨークに前記共通の軸線の方向に間隔をおいて配
置され、かつ、前記磁極面を規定する複数の磁極片とを
有する。

【０００６】被加工物は、その軸線が共通の軸線と一致
するように、磁界発生手段に配置される。この状態で、
三相交流のような交流が磁界発生手段に供給され、これ
により、被加工物の軸線の周りに回転される回転磁界が
磁界発生手段から発生されるから、被加工物内に配置さ
れた各工具は、回転磁界により、被研磨面に押圧された
状態で、被加工物の軸線の周りに回転される。

【０００７】本発明によれば、磁界発生手段が複数の回
転磁界を発生するから、複数の工具を共通の軸線方向に
順次配置しまたは長尺の工具をこれが共通の軸線方向に
伸びるように配置し、該工具により被加工物を研磨する
ことができ、したがって短尺の１つの工具を用いる場合
に比べ研磨効率が高い。

【０００８】１つの磁石グループで複数の回転磁界を発
生するから、１つの磁石グループで１つの回転磁界を発
生する場合に比べ、磁界発生手段を小型にすることがで
きる。

【０００９】前記磁極片を、前記共通の軸線の方向にお
ける位置を変更可能に配置することが好ましい。これに
より、共通の軸線の方向における回転磁界の間隔を調節
することができる。

【００１０】前記各電磁石に、さらに、他の鉄心と、該
他の鉄心に巻き付けられた他のコイルとを配置し、前記
他の鉄心の一方の磁極を前記ヨークに磁気的に接続する
ことが好ましい。これにより、各電磁石のコイルの直径
を小さくすることができるから、電磁石の配置ピッチを
小さくすることができる。

【００１１】

【実施例】図１および２を参照するに、磁気研磨装置１
０は該磁気研磨装置のための電源装置を収容しているフ
レーム１２上に取り付けられかつ複数の回転磁界を発生
する磁界発生器１４を含む。磁界発生器１４は、軸線１
６が水平線に対しわずかに傾斜するように、配置されて
いる。

【００１２】磁界発生器１４は、軸線１６の方向に間隔
をおいて順次配置された複数の磁石グループ１８を備え
る。各磁石グループ１８は、図２にその１つを代表して
示すように、軸線１６の周りに等角度間隔に配置された
複数の電磁石２０を有する。各電磁石２０は、図３に示
すように、鉄心２２と、該鉄心に巻かれたコイル２４と
を備えており、また鉄心の一端部を磁極片２６としてい
る。

【００１３】図１および図２に示すように、各電磁石２
０は、２つの磁石グループ１８毎に配置された支持板２
８に、磁極面２６ａ（図３参照）が軸線１６の側となる
ように、磁極片２６と反対側の鉄心２２の部位において
支持されている。各支持板２８は、これを対応する磁石
グループのヨークとして作用させるべく磁性材料から製
作されており、またパイプ状の被加工物３０を通すこと
ができる穴を有する。支持板２８は、フレーム１２に取
り付けられており、また複数の連結体３４により互いに
連結されている。

【００１４】被加工物３０はステンレス鋼のような非磁
性材料からなるもので、パイプのように円形の内面を有
しており、その軸線が軸線１６と一致するように、磁石
グループ１８に通される。

【００１５】フレーム１２の上には、被加工物３０をそ
の一端部において支持し、被加工物を磁界発生器１４に
対し軸線１６方向へ移動させ、さらに被加工物３０を軸
線１６の周りに回転させる駆動機構３６と、被加工物３
０をその他端部において磁界発生器１４に対し軸線１６
方向へ往復移動可能に支持する支持機構３８とが配置さ
れている。

【００１６】図４に示すように、駆動機構３６は、軸線
１６の方向へ移動可能のスライダ４０を備える。スライ
ダ４０は、フレーム１２に固定されたレール組立体４２
に支承されている。レール組立体４２は、図示の実施例
では、互いにおよび軸線１６と平行に伸びる一対のレー
ル４４をフレーム１２に固定された一対のブラケット４
６に支持させており、またスライダ４０をレール４４に
支持させている。

【００１７】被加工物３０を軸線１６の周りに回転可能
に支持する一対のローラ４８（図１参照）は、スライダ
４０から上方へ伸びる支持部材５０に軸線１６と平行な
軸線の周りに回転可能に支持されている。

【００１８】図４に示すように、被加工物３０をその軸
線の周りに回転させる回転機構５２は、スライダ４０上
に据え付けられた回転源５４と、該回転源の回転軸に取
り付けられたプーリ５６と、被加工物３０およびプーリ
５６に巻き掛けられた無端ベルト５８とを備える。この
回転機構５２は、被加工物３０を無端ベルト５８により
ローラ４８（図１参照）に押圧した状態で、回転源５４
の回転により被加工物３０を軸線１６の周りに回転させ
る。

【００１９】なお、被加工物３０をローラ４８上に支持
させ、被加工物３０を無端ベルト５８により直接回転さ
せる代りに、被加工物を把持するチャックを支持部材５
０に回転可能に取り付け、該チャックを回転させること
により被加工物を回転させるようにしてもよい。

【００２０】被加工物３０を軸線１６の方向へ移動させ
る移動機構６０は、回転源６２と、その回転軸に取り付
けられたカム円板６４と、カム円板６４の回転運動を軸
線１６の方向への往復運動に変換するクランクシャフト
６６とを備える。クランクシャフト６６の一端部はカム
円板５２の外周縁部に連結されており、他端部はブラケ
ット６８を介してスライダ４０に連結されている。スラ
イダ４０は、回転源６２の回転により被加工物３０の軸
線方向へ往復移動され、それにより回転機構５２が同方
向へ往復移動され、被加工物３０が同方向へ往復移動さ
れる。

【００２１】支持機構３８は、これが駆動機構３６の回
転源５２と移動機構６０とを備えていない点を除いて駆
動機構３６と同様に構成されている。このため、支持機
構３８は、スライダ４０、レール組立体４２、一対のロ
ーラ４８（図１参照）、支持部材５０、プリー５６およ
び無端ベルト５８を備える。駆動機構３６および支持機
構３８のローラ４８は、被加工物３０が水平線に対しわ
ずかに傾斜するように、配置されている。

【００２２】研磨に先立って、被加工物３０は、その軸
線が軸線１６と一致するように、磁石グループ１８に通
される。

【００２３】次いで、研磨用の複数の磁性工具７０（図
３参照）が被加工物３０内に配置される。工具７０は、
磁性材料または永久磁石材料を含む。工具７０が永久磁
石材料を含む場合、その永久磁石材料を磁化させて、工
具７０を永久磁石として作用させる。

【００２４】工具７０の形状は、三角柱状等任意である
が、たとえば、図３に示すような極性をもつ直方体状と
することができる。図３に示す工具７０は、弧面とされ
た４つの部位を有しており、そのうち２つの部位が被研
磨面に当接するように配置される。軸線１６方向におけ
る工具７０の長さは、図示の例では、磁極面２６ａの配
列ピッチより小さい。

【００２５】工具７０は、磁石グループ１８に個々に対
応され、対応する磁石グループ１８の位置に配置され
る。工具７０は、たとえば、隣り合う工具を被磁性材料
製の金属線のような連結部で連結した後、被加工物内に
挿入することにより、上記のように配置することができ
る。

【００２６】次いで、砥粒を含むスラリー状の加工液が
所定量被加工物３０内に、高さ位置が上方となる一端の
側から供給される。このため、加工液は、時間の経過と
ともに被加工物３０内をこれの長手方向へ移動する。

【００２７】研磨時、電磁石２０の各コイル２４に、磁
極片２６の端面すなわち磁極面から回転磁界を発生させ
る三相交流が供給される。１つの磁石ユニットを構成す
るコイル２４と三相交流電源とは、たとえば、特開昭６
２−１０２９６９号公報に記載されているように接続さ
れている。しかし、隣り合う磁石グループ１８の電磁石
は、軸線１６の周りの配置位置を同じくする電磁石のコ
イルが並列となるように接続されている。

【００２８】これにより、各磁石ユニット１８の電磁石
２０の磁極面２６ａの極性が順次変化することにより回
転磁界が発生され、被加工物３０内に配置された工具７
０は回転磁界の移動にともなって、被加工物３０の内面
に接触した状態で内面に沿って周方向に回転される。工
具７０の回転速度は、電磁石に供給する交流の周波数を
インバータを利用して変更することにより容易に変える
ことができる。

【００２９】研磨の間、スライダ４０が移動機構６８に
より工具７０の回転周波数より低い周波数で往復移動さ
れる。これにより、被加工物３０は軸線１６方向へ往復
移動される。しかし、被加工物３０内に配置された工具
７０は、磁界発生器１４により発生される磁束に拘束さ
れて磁界発生器１４に対し軸線１６方向へ変位されな
い。

【００３０】このため、被加工物３０と工具７０との間
に軸線１６方向への相対的な移動が生じるから、被加工
物の内表面に描かれる工具の研磨軌跡が互いに交差し、
被加工物３０の内表面が効率よく平滑化される。また、
工具７０に対する被加工物３０の往復移動範囲すなわち
ストロークを隣り合う工具間の距離以上とすれば、隣り
合う工具による研磨範囲が部分的に重なり、より平滑に
研磨することができる。被加工物３０のストロークは、
磁石グループ１８または工具７０の配置ピッチ以上とし
てもよい。被加工物３０のストロークは、たとえば、カ
ム円板６４へのクランクシャフト６６の取付け位置を変
更することにより、調節することができる。

【００３１】研磨の間、被加工物３０が回転機構５２に
より工具７０の回転周波数より低い周波数で被加工物３
０の軸線の周りに回転される。これにより、各磁石グル
ープ１８における複数の磁束の中心と被加工物３０の中
心とがずれている場合の研磨の偏りが解消され、被加工
物３０の全内表面を均一な仕上げ面とすることができ
る。

【００３２】工具７０の回転周波数、被加工物３０の往
復運動周波数および被加工物３０の回転周波数は、たと
えば、それぞれ、３０〜５０Ｈｚ、１〜２Ｈｚおよび
０．１〜１Ｈｚ程度とすることができる。被加工物３０
の回転方向は、工具７０の回転方向と同じであってもよ
いし、逆であってもよい。また、被加工物３０の回転運
動および往復運動は、連続的であってもよいし、間欠的
であってもよい。

【００３３】被加工物３０内の加工液は、被加工物３０
が回転されても、自重により被研磨面の底部に集まるか
ら、被加工物３０の回転にともなって、被研磨面の周方
向全体に付着する。また、被加工物３０内の加工液は、
被加工物３０と工具７０との相対的な往復運動によりお
よび被加工物３０が水平線に対し傾斜されていることに
より、被加工物３０の長手方向へ移動される。その結
果、被加工物３０内の加工液は、被研磨面全体にわたっ
て均一に付着する。

【００３４】各工具７０の回転運動と、被加工物３０の
往復運動とにより、被加工物３０と各工具７０との間に
は、各工具７０が被研磨面上に螺旋状の軌跡を描くよう
な相対的な移動が生じる。被加工物３０がその軸線方向
における一方へ移動されるときの工具７０の軌跡と他方
へ移動されるときの工具７０の軌跡とは、互いに交差す
る。

【００３５】一回の研磨が終了すると、駆動機構３６お
よび支持機構３８への被加工物３０の装着位置が変更さ
れて、次の研磨が行われる。研磨の間、加工液を連続的
または間欠的に被加工物３０内に供給することが好まし
い。また、被加工物３０から流出する加工液を受けるシ
ュートおよび容器を用意することが好ましい。

【００３６】磁極面２６ａの配列ピッチを有する短尺の
１つの工具７０を１つの磁石グループ１８で回転させる
代りに、隣り合う複数の磁極面２６ａに渡って伸びる長
尺の１つの工具を隣り合う複数の磁石グループで共同し
て回転させるようにしてもよい。この場合、軸線１６方
向における工具の長さが大きくなるほど、工具が被加工
物の軸線に対し傾斜する可能性が高くなるから、研磨効
率をより高める上からは、軸線１６方向における工具の
長さを小さくすることが好ましい。

【００３７】図５を参照するに、電磁石７２は、鉄心７
４と、該鉄心に巻き付けられたコイル７６と、鉄心７４
の一方の磁極に磁気的に接続されかつ鉄心７４と直角の
方向に伸びるヨーク７８と、該ヨークにこれの長手方向
に間隔をおいて配置された複数の磁極片８０とを備え
る。各磁極片８０は、ヨーク７８に、固定的に配置して
もよいし、ヨーク７８の長手方向への位置を変更可能に
ビス等により取り付けてもよい。

【００３８】電磁石７２を磁界発生器に用いる場合、複
数の電磁石７２が１つの磁石グループを形成すべく、前
記した軸線１６の周りに等角度間隔に配置される。ま
た、各電磁石７２は、ヨーク７８が軸線１６の方向に伸
びかつ磁極面８０ａが軸線１６の側となるように配置さ
れる。

【００３９】図５に示す電磁石７２を用いた磁界発生器
において、回転磁界は軸線１６方向における同じ位置の
磁極片８０のグループ毎に発生され、同じ磁石グループ
から発生される回転磁界は互いに同期される。

【００４０】図５に示す電磁石７２を用いた磁界発生器
によれば、１つの磁石グループが複数の回転磁界を発生
するから、１つの磁石グループで１つの回転磁界を発生
する場合に比べ、磁界発生器が小型になる。

【００４１】図６を参照するに、電磁石８２は、複数の
鉄心８４と、該鉄心毎に巻き付けられたコイル８６と、
鉄心８４の一方の磁極に共通に磁気的に接続され、鉄心
８４と直角の方向に伸びるヨーク８８と、該ヨークにそ
の長手方向に間隔をおいて配置された複数の磁極片９０
とを備える。電磁石８２を磁界発生器に用いる場合も、
複数の電磁石８２が１つの磁石グループを形成すべく、
前記した軸線１６の周りに等角度間隔に配置される。ま
た、各電磁石８２は、ヨーク８８が軸線１６の方向に伸
びかつ磁極面９０ａが軸線１６の側となるように配置さ
れる。

【００４２】図６に示す電磁石８２を用いた磁界発生器
においても、回転磁界は軸線１６方向における同じ位置
の磁極片９０のグループ毎に発生され、同じ磁石グルー
プから発生される回転転磁界は互いに同期される。

【００４３】図６に示す電磁石８２において、各磁極片
９０は、ヨーク８８に形成された溝９２にヨーク８８の
長手方向へ移動可能に嵌合されており、またヨーク８８
の長手方向における位置を変更可能にビス等によりヨー
ク８８に取り付けられている。これにより、前記した軸
線１６の方向における回転磁界の間隔を調節することが
できる。しかし、各磁極片９０をヨーク８８に固定的に
配置してもよい。また、ヨーク８８への各鉄心８４の取
付位置を変更可能にであるように、各鉄心８４とヨーク
８８とを接続してもよい。

【００４４】図７を参照するに、磁気研磨装置９４にお
ける磁界発生器９６は、図６に示す複数の電磁石８２を
用いている。図７から明らかなように、磁気研磨装置９
４によれば、図１に示す磁気研磨装置１０に比べ、構造
が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気研磨装置の一実施例を示す正面図
である。

【図２】図１の２−２線に沿って得た拡大断面図であ
る。

【図３】電磁石の一実施例を示す斜視図である。

【図４】駆動機構の一実施例を示す斜視図である。

【図５】電磁石の他の実施例を示す斜視図である。

【図６】電磁石のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図７】図６の電磁石を用いた磁気研磨装置の一実施例
を示す正面図である。

【符号の説明】 １０、９４ 磁気研磨装置 １２ フレーム １４、９６ 磁界発生器 １６ 共通の軸線 １８ 磁石グループ ２０、７２、８２ 電磁石 ２２、７４、８４ 鉄心 ２４、７６、８６ コイル ２６、７８、８８ 鉄心 ２８、８０、９０ 磁極片 ２６ａ、８０ａ、９０ａ 磁極面 ３０ 被加工物 ３６ 駆動機構 ３８ 支持機構 ５０ 回転機構 ６２ 移動機構 ７０ 研磨用の磁性工具

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の円形の内面を研磨する磁気研
   磨装置であって、 前記被加工物内に配置された工具を前記内面に接触させ
   た状態で共通の軸線の周りに回転させるべく前記共通の
   軸線の周りに回転される複数の磁界を前記共通の軸線の
   方向に間隔をおいて発生する磁界発生手段を含み、該磁
   界発生手段は、前記共通の軸線の方向に間隔をおいて配
   置された複数の磁石グループを含み、各磁石グループ
   は、前記共通の軸線の周りに角度的に間隔をおいて配置
   された複数の電磁石を備え、各電磁石は前記共通の軸線
   の側に向けられた磁極面を有し、前記各電磁石は、さら
   に、鉄心と、該鉄心に巻き付けられたコイルと、前記鉄
   心の一方の磁極に磁気的に接続され、かつ、前記共通の
   軸線の方向に伸びるヨークと、該ヨークに前記共通の軸
   線の方向に間隔をおいて配置され、かつ、前記磁極面を
   規定する複数の磁極片とを有する、磁気研磨装置。
2. 【請求項２】 前記磁極片は、前記共通の軸線の方向に
   おける位置を変更可能に配置されている、請求項１に記
   載の磁気研磨装置。
3. 【請求項３】 前記各電磁石は、さらに、他の鉄心と、
   該他の鉄心に巻き付けられた他のコイルとを有し、前記
   他の鉄心の一方の磁極は前記ヨークに磁気的に接続され
   ている、請求項２に記載の磁気研磨装置。