JP5394024B2 - 金属管の研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属管の研磨方法に関するものであり、詳しくは、金属管内に化学研磨液を通過させることによって、金属管内周面を研磨する金属管の研磨方法に関するものである。

金属管、例えば、ディーゼルエンジン用燃料噴射管，自動車用油圧配管等に利用される厚肉細径金属管は、マンドレルによって穿孔された素管を数回伸管加工することによって得られる。そして、この厚肉細径金属管は、その製造過程において、内周面に残存した異物を除去、または、加工疵を研磨するために、管内に化学研磨液を流すことによって内周面が研磨される。そして、この厚肉細径金属管は、その後、水洗によって、内面が清浄にされる（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された厚肉細径金属管の研磨技術では、供給槽，貯蔵槽，保護槽，真空ポンプを順次接続して構成された装置の供給槽と貯蔵槽との間に、被研磨物である金属管を介在させ、真空ポンプによって、供給槽の化学研磨液を金属管を経て貯蔵槽に吸引させて金属管の内周面を研磨している。

特開平１１−２２６５３４号公報（図１参照）

ところで、上記特許文献１に開示された厚肉細径金属管の研磨技術では、供給槽の化学研磨液が、金属管内を一方向に流れて貯蔵槽に溜められる構成であるため、供給槽に金属管を研磨するに十分な量の化学研磨液を貯留しておく必要がある。

また、金属管に流される化学研磨液の方向が、常に一方向であるため、化学研磨液が層流になり、管内周面を研磨する化学研磨液は境界層内の表層部分に存在する液に限られ、新液との入れ替わりが少ないためにそれだけ研磨効果が少なく、研磨効率が悪い。

さらにまた、金属管に流される化学研磨液の方向が、常に一方向であるため、金属管の片側内周面の研磨率が大きくなり、金属管の全長に亘って研磨率が均一にならないおそれがある。

そこで、本発明の目的は、少量の化学研磨液で金属管の研磨が可能な金属管の研磨方法を提供することにある。すなわち、研磨液の少量化によって一度の処理で液の研磨能力を使い切り、廃液するバッチ処理が低コストで可能となり、液補充式の連続処理よりも液管理が容易になる。特に、過酸化水素系の化学研磨液においては、過酸化水素の研磨に伴って液中に溶解した金属イオンによる自己分解により液劣化が激しいという問題があり、この自己分解は研磨処理後も液中の金属イオンを触媒として進行するため、処理間隔が一定でないと液劣化量も一定にならないので液濃度管理が困難になる。また金属材料成分のバラツキにより、特に、触媒作用の大きい金属の含有が多い場合に劣化が激しくなることから液濃度管理が困難になる。このようなことから、少量の化学研磨液で金属管の研磨が可能な金属管の研磨方法を提供することの意義は大きい。

また、本発明の他の目的は、研磨効率を高めることができる金属管の研磨方法を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、金属管の全長に亘って均一な研磨を行うことができる金属管の研磨方法を提供することにある。

本発明者等は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、以下の構成を備えた金属管の研磨方法とすることによって、上記課題が解決することを見出した。

すなわち、請求項１の金属管の研磨方法は、金属管内で、過酸化水素を含有した化学研磨液を往復動させることによって、金属管内周面を研磨する金属管の研磨方法であって、金属管の一端を化学研磨液貯蔵槽内の化学研磨液に連通させるとともに、他端をポンプに接続し、該ポンプを作動させることによって、金属管内に化学研磨液の往復流を生成させることとし、前記化学研磨液の流れ方向を切り替えるタイミングは、化学研磨液が金属管全長を含む上記ポンプから上記化学研磨液貯蔵槽までの化学研磨液の流れ系を通過する時間に対応する時間とし、研磨する金属管毎に使用する化学研磨液の全量を交換することを特徴とする。

上記のように、化学研磨液の流れ方向を切り替えるタイミングは、化学研磨液が金属管全長を通過する時間以上の時間である金属管全長を含むポンプから研磨液貯蔵槽までの化学研磨液の流れ系を通過する時間に対応する時間とした理由は、管内通過流量や流速を正確に管理するためには、研磨に伴って発生するガスを毎回完全に吐き出す必要があり、新たに液を吸入する際には、管全長が新液に満たされる必要があるためである。
ここで、上記化学研磨液の流れ方向の切り替えタイミングは、金属管全長の長さ以上の往復動を化学研磨液に生成させることを意味するが、この切り替えタイミングが長過ぎると、大量の化学研磨液を必要とすることとなり、また化学研磨液の流れの方向変換による乱流の生成率が少なくなり、研磨効率が低下することから好ましくない。また、現実には、金属管は、接続チューブ等を介してポンプ，貯蔵槽の化学研磨液に接続されるため、接続チューブ等の長さも考慮する必要がある。したがって、切り替えタイミングは、それらを勘案して、ポンプから貯蔵槽の化学研磨液までの系を通過する最小限の時間に対応する時間に設定することが、最も好ましい。

また、請求項１の金属管の研磨方法は、上記したように、研磨する金属管毎に上記化学研磨液の全量を交換することを特徴とする。
ここで、金属管毎に使用する化学研磨液の量は、金属管の研磨に必要な最小限の量とすることが好ましい。これにより、研磨能力を完全に使いきった液のみを廃液として出すことができるため、研磨液使用量を大幅に減らすことが可能となる。また、最小限の量にすることにより、研磨時間が過剰になってしまっても、過剰研磨を防止することができ、時間の管理を容易にすることができる。

また、請求項１の金属管の研磨方法は、上記したように、金属管の一端を研磨液貯蔵槽内の化学研磨液に連通させるとともに、他端をポンプに接続し、該ポンプを作動させることによって、金属管内に往復流を生成させることを特徴とする。
ここで、上記ポンプとしては、如何なるタイプのものでも使用することができ、例えばシリンジポンプ、プランジャーポンプ、モーノポンプ、ベローズポンプ、ダイヤフラムポンプ等が挙げられる。

また、請求項２の金属管の研磨方法は、上記請求項１の発明において、上記ポンプが、往復動ポンプであることを特徴とする。

また、請求項３の金属管の研磨方法は、上記請求項１の発明において、上記ポンプが、チューブポンプであることを特徴とする。

また、請求項４の金属管の研磨装置は、上記請求項１の発明において、上記ポンプ及び上記研磨液貯蔵槽が、切換弁を介して上記金属管の両端にそれぞれ接続されていることを特徴とする。

上記した請求項１の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、化学研磨液を金属管内で往復動させるので、大量な化学研磨液を必要とせず、必要最低限の液量での化学研磨液で研磨が可能になり、化学研磨液の使用量が削減される。
また、管内における化学研磨液の流方向が逆転する際に、化学研磨液が乱流になって攪拌されるため、管内周面に接触する化学研磨液が管中心部の化学研磨液と交換されるので、研磨効率が維持される。
さらにまた、化学研磨液の流方向が逆転される、すなわち、金属管における化学研磨液の上流と下流との関係が交互に変更されるので、全長に亘って均一な研磨が行われる。
また、攪拌によって反応効率が上がり、反応熱発生により短時間で温度が上昇するため、また、液量が少ないことで、反応熱による液温上昇作用も高まるため、特に、常温よりも高い温度下で処理される化学研磨液を採用する場合には、その温度の維持管理が容易になる。

また、上記した請求項１の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、金属管内を流れる化学研磨液は管全長の長さ以上の往復動を行うため、管全長に亘ってより均一な研磨が達成できるとともに、管内を流れる化学研磨液が確実に全量交換され、研磨効率の低下を可及的に防ぐことができる。

更に、上記した請求項１の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、化学研磨液の使用量を必要最小限とし、その化学研磨液を使いきる操作となり、化学研磨液の効率的な使用ができる。また、金属管毎に全量を交換するため、化学研磨液の調整が容易なものとなる。

また、上記した請求項２の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、上記請求項１の発明の効果に加え、ポンプが単純な構造であるため装置が安価になり、ポンプ自身で化学研磨液を往復動させるので、系を短くでき、装置がコンパクトになる。

また、上記した請求項３の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、上記請求項１の発明の効果に加え、ポンプにおける化学研磨液がチューブ内のみを流通する、すなわち、化学研磨液によってポンプのチューブのみが摩耗されるので、部品交換等のメンテナンスが容易で、かつ安価である。

また、上記した請求項４の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、上記請求項１の発明の効果に加え、化学研磨液のいずれの流れ方向でも同一研磨状態が実現でき、金属管を全長に亘ってより均一に研磨することができる。

以下、上記した本発明に係る金属管の研磨方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図１乃至図３は、本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置の種々の実施形態を、概念的に示した模式図である。

本発明に係る金属管の研磨方法は、金属管Ａ内で、化学研磨液Ｂを往復動させることによって、その化学研磨液Ｂで金属管Ａの内周面を研磨することを特徴とする。
上記化学研磨液Ｂとしては、過酸化水素系研磨液，硫酸・過酸化水素系研磨液，シュウ酸・過酸化水素系研磨液，フッ素化合物・過酸化水素系研磨液，硝酸−硫酸−塩酸系研磨液，硝酸系研磨液，リン酸系研磨液，硫酸系研磨液，塩化銅系研磨液，塩化鉄系研磨液，過硫酸アンモニア系研磨液，アンモニア・アルカリ系研磨液など、種々の化学研磨液が存在するが、本発明においては、特に過酸化水素系研磨液，硫酸・過酸化水素系研磨液，シュウ酸・過酸化水素系研磨液などの過酸化水素を含有した研磨液を使用する。

図１に示した研磨装置１０では、往復動ポンプ（シリンジポンプ）１１を使用している。この往復動ポンプ１１は、シリンダ１２内に摺動自在に装填したピストン１３のピストンロッド１３ａにラック１４を形成し、該ラック１４に、モータ１５の駆動軸１５ａに固設したピニオン１６を噛合させたもので、モータ１５を正逆転させることによってピストン１３を往復動させ、シリンダ１２の圧力室１２ａの容積を増減させる。

この研磨装置１０では、金属管Ａの一端を、接続チューブ１７ａを介して往復動ポンプ１１のシリンダ１２のポート１２ｂに接続し、金属管Ａの他端を、接続チューブ１７ｂを介して研磨液貯蔵槽１８内の化学研磨液Ｂに連通させている。

そして、この研磨装置１０では、往復動ポンプ１１が制御装置Ｃによって作動され、ピストン１３が後退すると、それに伴って金属管Ａ内の化学研磨液Ｂがシリンダ１２に吸引され、それに伴って金属管Ａ内に研磨液貯蔵槽１８内の化学研磨液Ｂが導入される。また、ピストン１３が前進すると、それに伴ってシリンダ１２内の化学研磨液Ｂが吐出され、それに伴って金属管Ａ内の化学研磨液Ｂが研磨液貯蔵槽１８へ戻される。

このようにして、金属管Ａ内では、化学研磨液Ｂが流れ方向を変更し、乱流を生成しながら流れ、金属管Ａの内周面を研磨する。

なお、この研磨装置１０では、ピストン１３の一動作（吸引動作、吐出動作）毎に、金属管Ａ内の化学研磨液Ｂが金属管Ａ外の化学研磨液Ｂと完全に交換されることが好ましく、さらには、シリンダ１２のポート１２ｂから接続チューブ１７ｂの自由端までの化学研磨液Ｂが、研磨液貯蔵槽１６内の化学研磨液Ｂと完全に交換されることが好ましい。また、化学研磨液Ｂは、上記した往復動操作が可能であり、かつ金属管Ａの研磨に必要な最小限の量とされ、また研磨する金属管Ａ毎にその全量が交換されることが好ましい。

図２は、本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置の他の実施形態を概念的に示した模式図である。

この研磨装置２０では、ポンプとしてチューブポンプ２１が使用されている。チューブポンプ２１は、モータ２２の駆動軸２２ａに回転体２３が固設され、該回転体２３の周縁に配設されたローラ２４で、弾性チューブ２５を押し潰しながらローラ２４を移動させることによって、チューブ２５内の液体を押出す。

この研磨装置２０では、弾性チューブ２５の両端が、それぞれ接続チューブ２６ａ，２６ｂを介して２本の金属管Ａ１，Ａ２の一端に接続され、それらの金属管Ａ１，Ａ２の他端が、それぞれ接続チューブ２６ｃ，２６ｄを介して研磨液貯蔵槽２７内の化学研磨液Ｂに連通されている。そして、モータ２２は、制御装置Ｃによって、所定時間毎に回転方向が変更される。

そして、この研磨装置２０では、モータ２２が作動され、ローラ２４が図２において時計方向に回転されると、それに伴って金属管Ａ１内の化学研磨液Ｂは、弾性チューブ２５に吸引され、金属管Ａ２内の化学研磨液Ｂは、研磨液貯蔵槽２７に押出される。また、ローラ２４が反時計方向に反転されると、それに伴って金属管Ａ２内の化学研磨液Ｂは、弾性チューブ２５に吸引され、金属管Ａ１内の化学研磨液Ｂは、研磨液貯蔵槽２７に押出される。

このようにして、金属管Ａ１，Ａ２内では、化学研磨液Ｂが流れ方向を変更し、乱流を生成しながら流れ、金属管Ａ１，Ａ２の内周面を研磨する。

なお、この研磨装置２０では、モータ２２の回転毎に、金属管Ａ１，Ａ２内の化学研磨液Ｂが、金属管Ａ１，Ａ２外の化学研磨液Ｂと完全に交換されることが好ましく、さらには、接続チューブ２６ｃの自由端から接続チューブ２６ｄの自由端までの化学研磨液Ｂが、研磨液貯蔵槽２７内の化学研磨液Ｂと完全に交換されることがより好ましい。また、化学研磨液Ｂは、上記した往復動操作が可能であり、かつ金属管Ａ１，Ａ２の研磨に必要な最小限の量とされ、また研磨する金属管Ａ１，Ａ２毎にその全量が交換されることが好ましい。なお、モータ２２の回転変更タイミングは、コントローラＣのタイマーによって設定される。

図３は、本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置のさらに他の実施形態を概念的に示した模式図である。

この研磨装置３０では、金属管Ａの両端に吸引ポンプ３１，３２を接続させ、それらのポンプ３１，３２を交互に運転させて、金属管Ａ内に、流れ方向を切り替えながら化学研磨液Ｂを流通させるようにしている。

この研磨装置３０では、金属管Ａの一端部を切換弁３３を介して吸引ポンプ３１または研磨液貯蔵槽３４内の化学研磨液Ｂに連通させ、金属管Ａの他端部を切換弁３５を介して吸引ポンプ３２または研磨液貯蔵槽３６内の化学研磨液Ｂに連通させている。

上記切換弁３３，３５および吸引ポンプ３１，３２は、制御装置Ｃによって制御され、ポンプ３１を作動するときには、ポンプ３２は停止され、ポンプ３２を作動するときには、ポンプ３１は停止される。

そして、ポンプ３１を作動するときには、金属管Ａと研磨液貯蔵槽３４の化学研磨液Ｂとの間が遮断され、金属管Ａとポンプ３１とが連通され、金属管Ａとポンプ３２との間が遮断され、金属管Ａと研磨液貯蔵槽３６の化学研磨液Ｂとの間が連通される。
したがって、研磨液貯蔵槽３６の化学研磨液Ｂは、ポンプ３１の吸引力によって、切換弁３５を経て、金属管Ａに流入し、金属管Ａ内の化学研磨液Ｂは切換弁３３，ポンプ３１を介して研磨液貯蔵槽３４に吐出される。

一方、ポンプ３２を作動するときには、金属管Ａと研磨液貯蔵槽３６の化学研磨液Ｂとの間が遮断され、金属管Ａとポンプ３２とが連通され、金属管Ａとポンプ３１との間が遮断され、金属管Ａと研磨液貯蔵槽３４の化学研磨液Ｂとの間が連通される。
したがって、研磨液貯蔵槽３４の化学研磨液Ｂは、ポンプ３２の吸引力によって、切換弁３３を経て、金属管Ａに流入し、金属管Ａ内の化学研磨液Ｂは切換弁３５，ポンプ３２を介して研磨液貯蔵槽３６に吐出される。

ポンプ３１（３２）の作動は、制御装置Ｃのタイマーによって、例えば、ポンプ３１（３２）によって、ポンプ３１（３２）から研磨液貯蔵槽３６（３４）内の化学研磨液Ｂまでの系に在る化学研磨液Ｂが完全に排除できるまでの間実行される。そして、化学研磨液の方向変換は、数回行われる。また、化学研磨液Ｂは、上記した操作が可能であり、かつ金属管Ａの研磨に必要な最小限の量とされ、また研磨する金属管Ａ毎にその全量が交換される。

以上、本発明に係る金属管の研磨方法の好適な実施形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、さらに種々の変形及び変更を行った実施形態が可能であることは当然である。

本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置の一実施形態を概念的に示した模式図である。 本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置の他の実施形態を概念的に示した模式図である。 本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置のさらに他の実施形態を概念的に示した模式図である。

符号の説明

１０ 研磨装置
１１ 往復動ポンプ
１２ シリンダ
１２ａ 圧力室
１３ ピストン
１４ ラック
１５ モータ
１６ ピニオン
１７ａ，１７ｂ 接続チューブ
１８ 研磨液貯蔵槽
２０ 研磨装置
２１ チューブポンプ
２２ モータ
２２ａ 駆動軸
２３ 回転体
２４ ローラ
２５ 弾性チューブ
２６ａ〜２６ｄ 接続チューブ
２７ 研磨液貯蔵槽
３０ 研磨装置
３１，３２ 吸引ポンプ
３３ 切換弁
３４ 研磨液貯蔵槽
３５ 切換弁
３６ 研磨液貯蔵槽
Ａ 金属管
Ｂ 化学研磨液

Claims (4)

1. 金属管内で、過酸化水素を含有した化学研磨液を往復動させることによって、金属管内周面を研磨する金属管の研磨方法であって、金属管の一端を化学研磨液貯蔵槽内の化学研磨液に連通させるとともに、他端をポンプに接続し、該ポンプを作動させることによって、金属管内に化学研磨液の往復流を生成させることとし、前記化学研磨液の流れ方向を切り替えるタイミングは、化学研磨液が金属管全長を含む上記ポンプから上記化学研磨液貯蔵槽までの化学研磨液の流れ系を通過する時間に対応する時間とし、研磨する金属管毎に使用する化学研磨液の全量を交換することを特徴とする、金属管の研磨方法。
2. 上記ポンプが、往復動ポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の金属管の研磨方法。
3. 上記ポンプが、チューブポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の金属管の研磨方法。
4. 上記ポンプ及び上記研磨液貯蔵槽が、切換弁を介して上記金属管の両端にそれぞれ接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の金属管の研磨方法。

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