JP6076891B2 - 金属組織観察用研磨装置および金属組織観察用研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属組織観察用研磨装置および金属組織観察用研磨方法に関し、特に、管を研磨することにより金属組織を観察する観察面を形成する金属組織観察用研磨装置および金属組織観察用研磨方法に関する。

陸用ボイラの過熱器管、再熱熱器管に組織変化や割れの発生が懸念される個所が発見された場合に、その個所のミクロ組織観察が実施される。ミクロ組織観察では、研磨により形成された観察面をフィルムに転写した組織が観察される。研磨は、作業者の技量により作業時間や観察面の平滑性が異なるため、熟練した検査員により実施されている。研磨に要するコストを低減することが望まれ、機械により簡易に研磨する手法が望まれている。

特開平８−２５１９７号公報には、弁に生成付着した酸化スケールを現地で除去するため、持ち運びが容易で、砥石の取り付けや心出しが容易にでき、熟練技能は不要で、高精度の円筒面にブシュ内径面を研磨する内径研磨装置が開示されている。

特開平８−２５１９７号公報

金属組織観察対象管を高精度に研磨する金属組織観察用研磨装置が望まれている。

本発明の課題は、金属組織観察対象管を高精度に研磨する金属組織観察用研磨装置および金属組織観察用研磨方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、金属組織観察対象管を高精度に所定の深さ研磨する金属組織観察用研磨装置および金属組織観察用研磨方法を提供することにある。

本発明による金属組織観察用研磨装置は、流路を形成する金属組織観察対象管に支持される支持部材と、第１回転軸を中心に回転可能に前記支持部材に支持される螺子と、前記第１回転軸と非平行である第２回転軸を中心に砥石を回転させることにより前記金属組織観察対象管の外側表面を研磨するグラインダと、前記螺子が回転することにより、前記第１回転軸に平行に前記グラインダを平行移動させる送りねじ機構とを備えている。

このような金属組織観察用研磨装置は、螺子を回転させることにより金属組織観察対象管の半径方向にグラインダを高精度に移動させることができ、回転する砥石を用いて金属組織観察対象管を所定の研磨深さだけ高精度に研磨することができる。

本発明による金属組織観察用研磨装置は、前記金属組織観察対象管の長手方向に垂直である接線方向に前記支持部材を平行移動させる接線方向ガイドをさらに備えている。

このような金属組織観察用研磨装置は、支持部材を接線方向に平行移動させながら砥石を用いて金属組織観察対象管を研磨することにより、金属組織観察対象管に接線方向に平行である平面に沿う観察面を形成することができる。

本発明による金属組織観察用研磨装置は、前記金属組織観察対象管の長手方向に前記支持部材を平行移動させる長手方向ガイドをさらに備えている。

このような金属組織観察用研磨装置は、長手方向に並ぶ複数の位置を研磨することにより、金属組織観察対象管に長手方向に平行である観察面を形成することができる。

本発明による金属組織観察用研磨装置は、前記螺子が所定の位置に配置されたときに、前記螺子が回転しないように前記螺子を前記支持部材に固定する回転ストッパをさらに備えている。

このような金属組織観察用研磨装置は、螺子を所定の角度以上に回転することが防止され、管を過剰に研磨することを防止することができる。

本発明による金属組織観察用研磨装置は、第１直線に沿う第１縁が形成された第１板と、第２直線に沿う第２縁が形成された第２板と、前記第１直線が前記第２直線と平行になるように前記第１板を前記第２板に固定する支持治具とをさらに備えている。前記第１板と前記第２板とは、前記第１縁と前記第２縁とが前記金属組織観察対象管に接触するように、配置される。

このような金属組織観察用研磨装置は、第１板と第２板との間のみを研磨することにより、所定深さ以上に金属組織観察対象管が研磨することを防止することができる。

本発明による金属組織観察用研磨方法は、本発明による金属組織観察用研磨装置を用いて実行される。本発明による金属組織観察用研磨方法は、前記砥石を前記金属組織観察対象管に接触させること、前記砥石が前記金属組織観察対象管に接触した後に、前記砥石が前記金属組織観察対象管から離れるように、前記砥石を前記接線方向に移動させること、前記第１回転軸を中心に前記螺子を所定の角度だけ回転させることにより前記砥石を所定の距離だけ前記半径方向に移動させること、前記砥石が前記半径方向に移動した後に、前記第２回転軸を中心に前記砥石を回転させながら前記グラインダを前記接線方向に平行移動させることにより、前記管の外側表面を研磨することを備えている。

このような金属組織観察用研磨方法によれば、ユーザは、金属組織観察対象管が所定深さだけ研磨されるように、金属組織観察用研磨装置を用いて金属組織観察対象管を適切に研磨することができる。

本発明による金属組織観察用研磨方法は、前記金属組織観察対象管が前記砥石により研磨されることにより前記金属組織観察対象管に形成された観察面の前記接線方向の幅に基づいて研磨深さを算出することをさらに備えている。

このような金属組織観察用研磨方法は、螺子が回転した角度から研磨深さを算出することに比較して、金属組織観察対象管が研磨された研磨深さを適切に測定することができ、金属組織観察対象管を適切に研磨することができる。

本発明による金属組織観察用研磨装置および金属組織観察用研磨方法は、螺子を回転させることにより金属組織観察対象管の半径方向にグラインダを高精度に移動させることができ、回転する砥石を用いて金属組織観察対象管を所定の研磨深さだけ高精度に研磨することができる。

金属組織観察用研磨装置を示す正面図である。 金属組織観察用研磨装置を示す側面図である。 金属組織観察用研磨方法を示す図である。 観察面を示す平面図である。 研磨深さを示す断面図である。 回転ストッパを示す平面図である。 回転ストッパを示す側面図である。 研磨範囲制限治具を示す斜視図である。 研磨範囲制限治具を示す側面図である。 研磨範囲制限治具を示す断面図である。

図面を参照して、金属組織観察用研磨装置の実施の形態が以下に記載される。その金属組織観察用研磨装置１は、図１に示されているように、管固定具２と長手方向ガイド３と第１支持部材５と接線方向ガイド６と第２支持部材７とを備えている。管固定具２は、金属組織観察用研磨装置１により研磨される対象である金属組織観察対象管８に固定される。金属組織観察対象管８は、内部に流路が形成される直管に形成され、基礎に固定されている。長手方向ガイド３は、金属組織観察対象管８の長手方向１０に平行移動可能に第１支持部材５を管固定具２に支持している。接線方向ガイド６は、図２に示されるように、金属組織観察対象管８の接線方向１１に平行移動可能に第２支持部材７を第１支持部材５に支持している。接線方向１１は、長手方向１０に概ね垂直である。

金属組織観察用研磨装置１は、さらに、図１に示されるように、螺子１４と送りねじ機構１５とグラインダ固定具１６とグラインダ１７と砥石１８とを備えている。グラインダ１７は、回転軸２０を中心に砥石１８を回転させる。グラインダ固定具１６は、グラインダ１７に固定されている。グラインダ固定具１６は、さらに、管の半径方向１２に平行移動可能に第２支持部材７に支持されている。

螺子１４は、管の半径方向１２に平行である回転軸１９を中心に回転可能に第２支持部材７に支持されている。半径方向１２は、長手方向１０に概ね垂直であり、接線方向１１に概ね垂直である。送りねじ機構１５は、螺子１４の回転運動をグラインダ固定具１６の並進運動に転換する機械エレメントであり、螺子１４が第２支持部材７に対して回転軸１９を中心に回転されることにより、グラインダ固定具１６を半径方向１２に平行に移動させる。このとき、螺子１４が第２支持部材７に対して回転軸１９を中心に回転される角度は、グラインダ固定具１６が半径方向１２に移動する移動量に対応している。

金属組織観察用研磨方法の実施の形態は、金属組織観察用研磨装置１を用いて実行される。金属組織観察用研磨装置１は、まず、図１に示されるように、金属組織観察対象管８のうちの金属組織観察が必要である領域の近傍に砥石１８が配置されるように、金属組織観察対象管８に管固定具２が固定される。金属組織観察用研磨装置１は、金属組織観察対象管８に管固定具２が固定された後に、図３に示されるように、金属組織観察対象管８のうちの金属組織観察が必要である領域に砥石１８が接触するように、長手方向ガイド３を介して管固定具２に対して第１支持部材５が平行移動され、接線方向ガイド６を介して第１支持部材５に対して第２支持部材７が平行移動され、送りねじ機構１５を介して第２支持部材７に対してグラインダ固定具１６が平行移動される。

金属組織観察用研磨装置１は、砥石１８が金属組織観察対象管８に接触した後に、金属組織観察対象管８から十分に離れるように、接線方向ガイド６を介して接線方向１１に第２支持部材７が平行移動される（ステップＳ１）。

金属組織観察用研磨装置１は、砥石１８が金属組織観察対象管８から十分に離された後に、砥石１８が半径方向１２に所定の研磨深さだけ移動するように、回転軸１９を中心に螺子１４が所定の角度だけ回転される（ステップＳ２）。

金属組織観察用研磨装置１は、砥石１８が半径方向１２に所定の研磨深さだけ移動した後に、グラインダ１７を介して砥石１８が回転される。金属組織観察用研磨装置１は、砥石１８が回転している最中に、接線方向ガイド６を介して接線方向１１に第２支持部材７が平行移動される（ステップＳ３）。金属組織観察対象管８は、砥石１８が回転しているときに第２支持部材７が接線方向１１に平行移動することにより、砥石１８により研磨される。

金属組織観察用研磨装置１は、第２支持部材７が接線方向１１に平行移動されることにより金属組織観察対象管８が研磨された後に、長手方向ガイド３を介して第１支持部材５が所定の距離だけ長手方向１０に移動される。金属組織観察用研磨装置１は、第２支持部材７が接線方向１１に平行移動された後に、再度、接線方向ガイド６を介して接線方向１１に第２支持部材７が平行移動され、砥石１８を用いて金属組織観察対象管８を研磨する。金属組織観察用研磨装置１は、このような研磨を所定の回数繰り返し実行する（ステップＳ４）。金属組織観察対象管８は、砥石１８によりこのように繰り返し研磨されることにより、観察面２１が形成される。

このような金属組織観察用研磨方法によれば、ユーザは、金属組織観察用研磨装置１を用いて金属組織観察対象管８を研磨することにより、長手方向１０に平行であり、かつ、接線方向１１に平行である平坦で滑らかな観察面２１を容易に形成することができる。ユーザは、さらに、ステップＳ２で所定の研磨深さに対応した角度だけ螺子１４を回転することにより、金属組織観察対象管８を所定の研磨深さだけ高精度に研磨することができ、観察面２１を適切に形成することができる。

観察面２１は、このように研磨されることにより、図４に示されるように、長手方向１０の長さがｈであり、接線方向１１の幅がＸである長方形状に形成される。このとき、金属組織観察対象管８が研磨された研磨深さＹは、図５に示されるように、金属組織観察対象管８の半径ｒを用いて、次式：
ｒ^２＝（ｒ−Ｙ）^２＋（Ｘ／２）^２
が成立する。観察面２１が形成された後に、この式を用いて金属組織観察対象管８の半径ｒと観察面２１の接線方向１１の幅Ｘとに基づいて研磨深さＹが算出される。

砥石１８は、使用されることにより摩耗し、小さくなることがある。さらに、砥石１８は、研磨時の振動により、移動することがある。このため、金属組織観察対象管８は、ステップＳ２で所定の研磨深さに対応した角度だけ螺子１４が回転された場合でも、所定の研磨深さだけ研磨されないことがある。よって、観察面２１の幅Ｘから算出される研磨深さＹは、ステップＳ２で螺子１４が回転された角度から算出された研磨深さに比較して、より正確である。

ユーザは、観察面２１の幅Ｘから研磨深さＹを算出することにより、金属組織観察対象管８が研磨された研磨深さを容易に正確に知ることができる。ユーザは、金属組織観察対象管８が研磨された研磨深さを正確に知ることにより、観察面２１を適切に形成することができる。たとえば、ユーザは、研磨深さＹが所定の研磨深さより小さいときに、再度ステップＳ２〜Ｓ４を実行し、研磨深さが適切な観察面を新たに形成することができる。

金属組織観察用研磨装置の実施の他の形態は、図６に示されるように、螺子１４に回転ストッパ３１が設けられている。回転ストッパ３１は、回転防止軸３２と軸支持具３３とを備えている。回転防止軸３２は、棒状に形成されている。軸支持具３３は、螺子１４に固定され、回転軸１９と平行に平行移動可能に回転防止軸３２を支持している。このとき、第２支持部材７は、螺子１４が配置される領域に面する表面に複数の嵌合穴３５が形成されている。複数の嵌合穴３５の径は、回転防止軸３２の径より大きい。複数の嵌合穴３５は、螺子１４が回転軸１９を中心に回転するときに、回転防止軸３２の下端が辿る回転軸１９を中心とする円上に形成されている。複数の嵌合穴３５は、さらに、その円を等分する複数の点にそれぞれ重なるように、形成されている。

螺子１４は、回転防止軸３２が複数の嵌合穴３５のいずれにも嵌まっていないときに、回転軸１９を中心に自由に回転することができる。螺子１４は、回転防止軸３２が複数の嵌合穴３５のいずれかに嵌まっているときに、回転軸１９を中心に回転しないように固定される。すなわち、回転ストッパ３１は、ユーザにより螺子１４が回転軸１９を中心に回転されるときに、螺子１４が所定角度回転するごとに、図７に示されるように、回転防止軸３２が複数の嵌合穴３５のいずれかに落ちて嵌まることにより、回転しないように螺子１４を固定する。

回転ストッパ３１が設けられた金属組織観察用研磨装置は、螺子１４が所定角度回転するごとに固定されることにより、螺子１４が所定角度以上に回転することを防止することができる。このため、このような金属組織観察用研磨装置は、過剰に研磨することが防止され、観察面２１を適切に形成することができる。さらに、このような金属組織観察用研磨装置は、研磨中に螺子１４が回転することにより砥石１８の半径方向１２の位置が変化することが防止される。このため、このような金属組織観察用研磨装置は、観察面２１をより確実に平坦に形成することができる。

金属組織観察用研磨装置の実施のさらに他の形態は、研磨範囲制限治具をさらに備えている。その研磨範囲制限治具４１は、図８に示されるように、第１板４２と第２板４３と複数の支持治具４４とを備えている。第１板４２と第２板４３とは、金属組織観察対象管８に比較して削れにくい材料から形成されている。その材料としては、セラミックが例示される。第１板４２は、帯状の板に形成され、平坦な表面４５と直線に沿う縁４６とが形成されている。第２板４３は、帯状の板に形成され、平坦な表面４７と直線に沿う縁４８とが形成されている。複数の支持治具４４は、表面４５と表面４７とが１つの平面に沿うように、かつ、縁４６と縁４８とが向き合うように、かつ、縁４６と縁４８とが所定の距離だけ離れた平行線にそれぞれ沿うように、第１板４２を第２板４３に固定している。

研磨範囲制限治具４１は、図９に示されるように、第１板４２の長手方向が金属組織観察対象管８の長手方向に平行になるように、かつ、図１０に示されるように、縁４６と縁４８とが金属組織観察対象管８に接触するように、かつ、金属組織観察対象管８のうちの金属組織観察が必要である領域が縁４６と縁４８との間に配置されるように、金属組織観察対象管８に乗せられて使用される。このとき、既述の金属組織観察用研磨方法のステップＳ２では、砥石１８が第１板４２の表面４５に接触するように、回転軸１９を中心に螺子１４が所定の角度だけ回転され、砥石１８が半径方向１２に移動される。砥石１８が第１板４２の表面４５に接触した後に、既述の金属組織観察用研磨方法のステップＳ３〜Ｓ４が同様にして、実行され、金属組織観察対象管８に観察面２１が形成される。

研磨範囲制限治具４１は、縁４６と縁４８との距離が適切になるように作製されることにより、表面４５または表面４７が沿う表面が所定の研磨深さだけ金属組織観察対象管８が研磨されたときに形成される観察面２１に沿うように形成されることができる。このような金属組織観察用研磨装置は、研磨範囲制限治具４１を用いることにより、金属組織観察対象管８が研磨される前に砥石１８を金属組織観察対象管８に接触させる必要がなく、また、所定の研磨深さに対応する角度だけ正確に螺子１４を回転させる必要がなく、研磨直前に砥石１８を表面４５または表面４７に接触させることにより、所定の研磨深さまで金属組織観察対象管８を容易に研磨することができ、観察面２１を容易に形成することができる。

１ ：金属組織観察用研磨装置
２ ：管固定具
３ ：長手方向ガイド
５ ：第１支持部材
６ ：接線方向ガイド
７ ：第２支持部材
８ ：金属組織観察対象管
１０：長手方向
１１：接線方向
１２：半径方向
１４：螺子
１５：送りねじ機構
１６：グラインダ固定具
１７：グラインダ
１８：砥石
１９：回転軸
２０：回転軸
２１：観察面
３１：回転ストッパ
３２：回転防止軸
３３：軸支持具
３５：複数の嵌合穴
４１：研磨範囲制限治具
４２：第１板
４３：第２板
４４：複数の支持治具
４５：表面
４６：縁
４７：表面
４８：縁

Claims (6)

1. 流路を形成する金属組織観察対象管に支持される支持部材と、
   第１回転軸を中心に回転可能に前記支持部材に支持される螺子と、
   前記第１回転軸と非平行である第２回転軸を中心に砥石を回転させることにより前記金属組織観察対象管の外側表面を研磨するグラインダと、
   前記螺子が回転することにより、前記第１回転軸に平行に前記グラインダを平行移動させる送りねじ機構と、
   前記金属組織観察対象管の長手方向に垂直である接線方向に前記支持部材を平行移動させる接線方向ガイドと、
   を備える金属組織観察用研磨装置。
2. 前記金属組織観察対象管の長手方向に前記支持部材を平行移動させる長手方向ガイドをさらに備える請求項１に記載される金属組織観察用研磨装置。
3. 前記螺子が所定の位置に配置されたときに、前記螺子が回転しないように前記螺子を前記支持部材に固定する回転ストッパをさらに備える請求項１または請求項２に記載される金属組織観察用研磨装置。
4. 第１直線に沿う第１縁が形成された第１板と、
   第２直線に沿う第２縁が形成された第２板と、
   前記第１直線が前記第２直線と平行になるように前記第１板を前記第２板に固定する支持治具とをさらに備え、
   前記第１板と前記第２板とは、前記第１縁と前記第２縁とが前記金属組織観察対象管に接触するように、配置される請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載される金属組織観察用研磨装置。
5. 請求項１に記載される金属組織観察用研磨装置を用いて実行される金属組織観察用研磨方法であり、
   前記砥石を前記金属組織観察対象管に接触させること、
   前記砥石が前記金属組織観察対象管に接触した後に、前記砥石が前記金属組織観察対象管から離れるように、前記砥石を前記接線方向に移動させること、
   前記第１回転軸を中心に前記螺子を所定の角度だけ回転させることにより前記砥石を所定の距離だけ前記半径方向に移動させること、
   前記砥石が前記半径方向に移動した後に、前記第２回転軸を中心に前記砥石を回転させながら前記グラインダを前記接線方向に平行移動させることにより、前記管の外側表面を研磨すること
   とを備える金属組織観察用研磨方法。
6. 前記金属組織観察対象管が前記砥石により研磨されることにより前記金属組織観察対象管に形成された観察面の前記接線方向の幅に基づいて研磨深さを算出することをさらに備える請求項５に記載される金属組織観察用研磨方法。

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