JP3411933B2 - 非磁性体曲面の磁気研磨装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非磁性体曲面の磁気研
磨方法及び装置に係り、特にパイプの閉端部やボンベの
底部等の閉鎖された曲面部を研磨する場合に好適な技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パイプの閉端部やガスボンベの底
部等の内面を研磨する場合には、パイプやボンベの内部
に回転ブラシ等の研磨部材を挿入して機械的に研磨を行
うようにしている。ここで、底部内面の曲面部の研磨は
自動化が困難であり、熟練した作業者が手感覚で研磨部
材の位置を調整しながら行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法では、研磨
部材の内面に対する接触方向及び運動方向は、研磨部材
の挿入方向及び挿入機構により規定され若しくは制約を
受けるので、一様な研磨面を得るための条件設定が難し
いという問題点がある。また、内部に研磨部材を挿入す
る必要があるのでワークや研磨部材の駆動機構等に複雑
な機構が必要であるため、設備・保守コストの増大、ワ
ーク形状の対応性低下、ワークや研磨部材の交換等の作
業性の悪化等の問題があった。さらに、上記研磨方法に
おいては曲面部に対する研磨部材の位置精度を上げるこ
とが難しく、高精度の研磨面を得ることが困難である。
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、磁
気研磨法を用いて曲面部の研磨、特に閉鎖された内曲面
の研磨に適した方法及び装置を得ることを目的とし、さ
らに、簡易な機構で効率性及び均一性の高い研磨装置を
実現することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が講じた手段は、非磁性体の曲面部に供給した
磁性砥粒を回転磁界により駆動して研磨する非磁性体曲
面の磁気研磨方法であって、曲面部を回転させつつ曲面
部の背面側から磁界の回転軸線の延長線が曲面部を通過
するように回転磁界を接近させ、回転軸線を曲面部の曲
率中心の近傍に配向させた状態で維持しつつ、回転磁界
を揺動させるものである。この方法を実現する装置とし
ては、非磁性体を曲面部の背面側を露出した状態で保持
するとともに、保持された前記非磁性体を前記曲面部の
軸線まわりに回転させる回転駆動手段と、曲面部の背面
側から磁界の回転軸線の延長線が曲面部を通過するよう
に回転磁界を印加する回転磁界発生手段と、回転磁界の
回転軸線を曲面部の曲率中心の近傍に配向させた状態で
維持しつつ、回転磁界を揺動させる回転磁界揺動手段と
を設ける。この場合、回転磁界揺動手段に、曲面部を所
定方向に切断した切断線に沿って回転磁界を移動させる
ようにすること、若しくは、回転磁界の回転軸線に対し
て偏心した磁界分布を構成することが望ましい。また、
回転磁界発生手段としては、曲面部の背面に対向する回
転面を備えた回転部材と、回転部材を回転駆動するモー
タと、回転面上に配置された磁極とを設け、その回転面
上には、背面上を接触研磨するための磁極よりも突出し
た背面研磨部材を設けることが好ましい。

【０００５】

【作用】かかる手段によれば、非磁性体の曲面部が回転
するとともに曲面部に回転磁界が印加されて磁性砥粒が
駆動される。ここで、回転磁界を揺動させることにより
曲面部に対する磁界回転の周速度０の点が発生せず、磁
性体の任意の曲面を効率的かつ均一に研磨することがで
き、平滑な研磨面を得ることができる。特に曲面部の所
定面に対する切断線に沿って回転磁界を移動させること
により回転体状曲面に対しては印加磁力を常時一定に保
つことができるので、極めて均一性の高い研磨を行うこ
とができる。また、磁界分布を偏心させることにより、
磁界の回転に伴って磁界の回転中心が揺動するので、簡
易な構造で良好な研磨を行うことができる。回転磁界発
生手段として回転面上の磁極を用いる場合には、この回
転面上に背面研磨部材を設けることにより、曲面の表裏
を同時に研磨することができる。

【０００６】

【実施例】次に、本発明に係る磁気研磨方法及び装置
を、図面に示す研磨装置の実施例に従って説明する。図
１に示すように、本実施例では、被加工物たるガスボン
ベ１が図示しないフレームに回転自在に支持された取付
板２に接着固定され、その閉端部１ａを下方に向けて保
持されている。フレームに固定されたモータ３はその出
力軸３ａを取付板２に接続され、モータ３を駆動すると
取付板２とともにガスボンベ１がその軸線まわりに回転
するようになっている。

【０００７】一方、ガスボンベ１の下方には、取付台５
上にモータ６が固定され、その出力軸６ａに、閉端部１
ａに対向配置された回転板７が接続されている。回転板
７の上面７ａ上には、その回転方向に沿って等角度間隔
で６つの永久磁石８が取付けられており、これらのマグ
ネット８は、その表面磁極が隣接する磁極と逆磁極にな
るように配列されている。各磁極面は、閉端部１ａの内
面に平行な仮想曲面上に配置されるように、回転板７を
凹面とするか、又はマグネット８の厚さ若しくはその取
付けスペーサの高さを調節する。

【０００８】モータ６を担持する取付台５の対向両側面
には各々左右一対の従動ローラ５ａ，５ａが回転自在に
取付けられている。また、図示しないフレーム底面上に
立設された一対のカム板１０，１０に円弧状に延伸する
カム溝１１，１１が穿設され、このカム溝１１，１１に
各々２つの従動ローラ５ａが嵌合している。

【０００９】カム板１０，１０の間には、プーリ１２
ａ，１２ａの取付けられた回転軸１２及びプーリ１３
ａ，１３ａの取付けられた回転軸１３が枢設され、また
フレームにはプーリ１４ａ，１４ａの取付けられた回転
軸１４及びプーリ１５ａ，１５ａの取付けられた回転軸
１５が枢設されている。そして、フレームに固定された
モータ１７の出力軸に回転軸１５が接続され、各プーリ
に一対の揺動ベルト１６，１６が懸架されている。この
揺動ベルト１６に取付台５が取付けられ、モータ１７の
正逆交互回転により、取付台５がカム溝１１に沿って円
弧上を往復移動するようになっている。

【００１０】この場合、図２に示すように、本実施例で
は閉端部１ａの内外面が球面状となっているので、閉端
部１ａの内面と垂直面との交差線は円弧になり、カム溝
１１も同心の円弧状に形成されている。したがって、取
付台５、モータ６及び回転板７が図中ＡとＢとの間を揺
動しても、回転板７の回転軸線は常に内面の曲率中心Ｐ
を通過するように構成されている。この結果、研磨面で
ある閉端部１ａの内面と磁極面とは常時一定の間隔に保
持されており、均一な研磨が行われる。

【００１１】ここで、図３に示すようにガスボンベ２０
の底面形状２０ａが上記実施例とは異なる場合には、そ
の形状に従ってカム溝２１の延伸形状を変えることが好
ましい。ただし、図３に示す場合でも閉端部２０ａの内
面の曲率中心（中心部ではボンベ外部に存在する。）と
回転板７の回転軸線とは常時交差している。もっとも、
これらの位置関係が厳密に保たれていなくても長時間の
研磨により研磨面の均一性を得ることは可能である。本
実施例の基本的効果は、揺動機構により、閉端部１ａ，
２０ａの内曲面に対して磁界の周速度が０となる位置が
発生しないので、効率的かつ均一に研磨できる点にあ
る。

【００１２】上記研磨装置を用いて厚さ３ｍｍ、直径６
３ｍｍ、球面状の閉端部１ａを備えたステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ３０４）製のガスボンベ１を研磨する場合には、先
ず、閉端部１ａの内面上に１〜数μｍの中で選定した磁
性砥粒と３３０μｍ程度の強磁性体粒とを１対１に混合
したものを約２０ｇ供給する。

【００１３】次に、上記マグネット８の磁極面と閉端部
１ａの外面との間隙を１ｍｍに調整する。この調整は、
モータ６の出力軸６ａと回転板７との取付位置やガスボ
ンベ１の固定位置によって上記間隙を取付台５の全移動
区間において維持するように行う。ここでカム溝１１は
研磨する閉端部１ａの内面との間隔を一定にするように
形成されているので、閉端部１ａの壁厚が場所により異
なっている場合には、外面との間隙を一定にする必要は
なく、間隙を確保するだけでよい。

【００１４】研磨時には、モータ３を上方から見て時計
回りに４００ｒｐｍ、モータ６の回転を上方から見て反
時計回りに４００ｒｐｍの回転速度で駆動するととも
に、ータ１７を、カム溝１１の形成区間に対応する揺動
範囲内で取付台５が約１０秒周期で往復動作するように
正逆駆動する。この場合、モータ３，６，１７の回転速
度は適宜変更できる。この場合、非磁性体の材質（アル
ミニウム、ステンレス等）毎に最適条件を実験的に求め
ることが行われるが、特に最適条件下における磁性砥粒
の運動軌跡の交差角を求めておき、同材質で異なる寸法
又は形状のワークを加工する場合には、その交差角に合
わせるように各モータの回転速度を制御することが望ま
しい。

【００１５】図４には上記実施例における回転板７の具
体的構成例としての回転板２７の構造を示す。この回転
板２７は、マグネット２８の取付部以外の上面２７ａに
多数の研磨ワイヤ２９を植設し、閉端部１ａの外面用の
研磨ブラシを構成している。この場合、研磨ワイヤ２９
は閉端部１ａの外面の曲率に対応した長さ分布を備えて
おり、内面の磁気研磨と同時並行して外面研磨を行うこ
とができる。この研磨ワイヤ２９の代わりに、弾性部材
の表面に貼着した研磨布等を用いることもできる。

【００１６】なお、上記マグネット８の代わりに電磁コ
イルを巻回した鉄心を配置してもよく、この場合には、
回転板７を回転させる代わりに複数の電磁コイルにより
電気的に回転磁界を形成してもよいことは明らかであ
る。また揺動機構としては、上記カム板と従動ローラに
よる方法以外にも、揺動アーム、リンク機構、偏心回転
機構等を用いることが可能である。

【００１７】図５はその偏心回転機構の一例であり、回
転板３７の上に中心をずらして一対のマグネット３８，
３８を配置している。回転板３７の回転により回転磁界
の中心位置も回転し、磁界分布ひいては研磨部をボンベ
閉端部に対し半径方向に移動させることができる。した
がって、回転磁界はボンベの軸線に対して揺動すること
となり、上記実施例と同様の効果が得られる。この場
合、回転板３７の半径方向に複数対のマグネットを相互
に偏心配置させることにより、さらに広範囲の曲面部に
対して研磨できる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、非磁性
体の曲面部を回転させつつ曲面部の背面側から磁界の回
転軸線の延長線が曲面部を通過するように回転磁界を接
近させるとともに、該回転軸線を曲面部の曲率中心の近
傍に配向させた状態で維持しつつ、回転磁界を揺動させ
ることに特徴を有するので、以下の効果を奏する。 非磁性体と磁界の回転に加えて回転磁界を揺動させ
るので、磁界回転の周速度が０になる位置を発生させる
ことがなく、曲面部の全体を平均的に走査できるので、
非磁性体の曲面部を効率的かつ均一に研磨することがで
きる。 特に曲面部を所定方向に切断した切断線に沿って回
転磁界を移動させることにより、回転体状曲面に対して
は印加磁力を常時一定に保つことができるので極めて均
一性の高い研磨を行うことができる。 磁界分布を回転軸線に対して偏心させることによ
り、簡易な構造で上記と同様に回転磁界を揺動させるこ
とができ、効率的かつ均一な研磨ができる。 回転磁界発生手段として回転面上の磁極を用いる場
合には、この回転面上に背面研磨部材を設けることによ
り、曲面の表裏を同時並行して研磨することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気研磨装置の全体構成を示す斜
視図である。

【図２】同実施例における揺動動作を説明するための部
分正面図である。

【図３】異なる曲面部に対応したカム溝の形状を示す概
念図である。

【図４】研磨ワイヤを植設した回転板の例を示す拡大断
面図である。

【図５】偏心回転機構を利用した回転磁界揺動手段の例
を示す拡大断面図である。

【符号の説明】 １ ガスボンベ ２ 取付板 ３，６，１７ モータ ５ 取付台 ５ａ 従動ローラ ７，２７，３７ 回転板 ７ａ，２７ａ 上面（回転面） ８，２８，３８ マグネット １０ カム板 １１ カム溝 １６ 揺動ベルト ２９ 研磨ワイヤ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 37/00 B24B 31/112 B24B 5/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体の曲面部に供給した磁性砥粒を
   回転磁界により駆動して研磨する非磁性体曲面の磁気研
   磨装置であって、前記非磁性体を前記曲面部の背面側を露出した状態で保
   持するとともに、保持された前記非磁性体を前記曲面部
   の軸線まわりに回転させる回転駆動手段と、前記曲面部
   の背面側から磁界の回転軸線の延長線が前記曲面部を通
   過するように回転磁界を印加する回転磁界発生手段と、
   該回転磁界の回転軸線を前記曲面部の曲率中心の近傍に
   配向させた状態で維持しつつ、前記回転磁界を揺動させ
   る回転磁界揺動手段とを設け、 前記回転磁界発生手段は、前記曲面部の背面に対向する
   回転面を備えた回転部材と、回転部材を回転駆動するモ
   ータと、回転面上に配置された磁極とを有し、前記回転
   面上には、前記背面上を接触研磨するための前記磁極よ
   りも突出した背面研磨部材を備える ことを特徴とする非
   磁性体曲面の磁気研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記回転磁界揺動手
   段は、前記曲面部を所定方向に切断した切断線に沿って
   前記回転磁界を移動させるようにした非磁性体曲面の磁
   気研磨装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記回転磁界揺動手
   段は、回転磁界の回転軸線に対して偏心した磁界分布で
   構成される非磁性体曲面の磁気研磨装置。