JP6371645B2 - 磁石工具を用いた磁気研磨方法及び磁気研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁石工具を用いた磁気研磨方法及び磁気研磨装置に関し、更に詳しくは、磁石工具を用いて管の内面を精密に研磨することができる磁気研磨方法及び磁気研磨装置に関する。

半導体関連産業や航空宇宙関連産業等の分野では、高精度の精密部品が要求されている。精密部品の一例として、高純度ガスや高純度流体を輸送するクリーンパイプがある。このクリーンパイプは、その内面が鏡面仕上げされていることが要求されており、仮に配管内面に微小な凹凸が存在した場合、応力集中による破壊やキャビテーションの発生、汚染物付着による腐食破壊等の問題が発生するおそれがある。そうした要求に応えるため、磁性砥粒を利用した管内面磁気研磨法が提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。

特許文献１には、粒径４ｍｍの鋼球を磁性砥粒として管内に入れ、管と、管の外周側に配置した２つの磁石とを相対運動させることにより、その磁性砥粒で管内面を研磨する磁気研磨方法が提案されている。また、特許文献２には、磁気研磨装置を動作させて被研磨管の内面を研磨スラリーで精密に研磨する磁気研磨方法が提案されている。このときの研磨スラリーは、球状の磁性粒子と、その磁性粒子の平均粒径の１／４〜１／１０００の範囲の平均粒径からなる研磨粒子と、その磁性粒子と研磨粒子をスラリー状にする媒体とで構成されている。

特開２００２−２１０６４８号公報 特開２０１０−５２１２３号公報

上記特許文献１，２では、管の内面加工法として、磁性粒子を用いた磁気研磨方法について提案されている。この技術では、管の外側に配置した外部磁石を固定し、管を回転させているが、大径曲がり管や厚肉曲がり管等の曲がり管では管を回転させることが難しい。そのため、管の外側に配置した外部磁石を回転させ、その回転によって磁性砥粒と管とを相対運動させて管内面を研磨する必要がある。

しかしながら、例えば図１０に示すように、曲がり管１に対して外部磁石１２（１２ａ，１２ｂ）を回転させて磁気研磨を行った場合、十分な内面加工ができないことがあった。また、そうした曲がり管１は、管の製造時点で曲がり部位内面の表面粗さに差が生じているため、磁気研磨を行うことにより、曲がり部位内面の表面粗さの差が小さくなることが要求されている。これらの解決のため、外部磁石１２（１２ａ，１２ｂ）による磁気吸引力を強力にすることも考えられるが、装置が大型となり、研磨時間もかかるという難点もある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、磁石工具を用いて管の内面を精密に研磨することができる磁気研磨方法及び磁気研磨装置を提供することにある。

（１）上記課題を解決するための本発明に係る磁気研磨方法は、磁石工具を管内に配置し、前記磁石工具を磁力で吸引する外部磁石を管外に配置し、前記外部磁石の回転により前記磁石工具と前記管とを相対運動させて前記磁石工具で前記管の内面を研磨する磁気研磨方法であって、前記磁石工具が、先端に磁石を備えた２つのアーム部材と、前記２つのアーム部材を回動可能に接続する接続部とを有し、前記磁石工具の前記磁石には磁性砥粒が着磁し、該磁性砥粒が前記管の内面を研磨する、ことを特徴とする。

この発明によれば、磁石工具が、先端に磁石を備えた２つのアーム部材とその２つのアーム部材を回動可能に接続する接続部とを有するので、磁石工具は、管の内面形状に追従し、接続部で接続された２つのアーム部材の角度が変化可能な状態で研磨する。その結果、２つのアーム部材の動作自由度が高いので、２つのアーム部材の先端の磁石に着磁した磁性砥粒が、管の内面を高い加工力で研磨することができるとともに、曲がり部位の内面の表面粗さの場所による差を製造時よりも大幅に低減することができる。

本発明に係る磁気研磨方法において、前記管が、曲がり管であることが好ましい。

この発明によれば、大径曲がり管又は厚肉曲がり管等の曲がり管に特に好ましく適用できる。

本発明に係る磁気研磨方法において、前記磁性砥粒は、磁性粒子と研磨粒子とを有し、前記磁性粒子が電解鉄粉であり、前記研磨粒子がＷＡ砥粒又はＧＣ砥粒であるように構成できる。

この発明によれば、磁性粒子と研磨粒子とを有する磁性砥粒を用いるので、管の内面を効果的に精密研磨することができる。

（２）上記課題を解決するための本発明に係る磁気研磨装置は、管の内部に配置するための磁石工具と、前記磁石工具を前記管の外側から磁力で吸引する外部磁石と、前記外部磁石を回転させて前記管と前記磁石工具とを相対運動させる回転機構とを有し、前記磁石工具が、磁性砥粒を着磁可能な磁石を先端に備えた２つのアーム部材と、前記２つのアーム部材を回動可能に接続する接続部とを有する、ことを特徴とする。

本発明に係る磁気研磨装置において、前記磁石工具は、前記管の内面形状に追従し、前記接続部で接続された前記２つのアーム部材の角度が変化可能な状態で研磨するように構成できる。

本発明に係る磁気研磨装置において、前記管が、曲がり管であることが好ましい。

本発明に係る磁気研磨方法及び磁気研磨装置によれば、磁石工具を用いて管の内面を精密に研磨することができる。詳しくは、先端に磁石を備えた２つのアーム部材が回動可能に構成された動作自由度の高い磁石工具を備えるので、管の内面形状に応じて２つのアーム部材が回動する。その結果、２つのアーム部材の先端の磁石に着磁した磁性砥粒が、管の内面を高い加工力で研磨することができるとともに、曲がり部位の内面の表面粗さの場所による差を製造時よりも大幅に低減することができる。特に、曲がり管の内面の精密仕上げ加工に好ましい。

本発明に係る磁気研磨方法の加工原理を示す模式図であり、（Ａ）は全体構成図であり、（Ｂ）は磁石工具と管内面の構成図である。 実験に用いた本発明に係る磁気研磨装置であり、（Ａ）は全体写真であり、（Ｂ）は磁石工具を内部に備えた管の拡大写真である。 磁石工具の写真である。 管内での磁石工具の動作自由度を説明する模式図であり、（Ａ）は磁石工具を構成する２つのアーム部材の角度が９０°以下の形態例であり、（Ｂ）は磁石工具を構成する２つのアーム部材の角度が９０°以上の形態例である。 実施例１の磁気研磨方法で得られた管内面の表面粗さと研磨量とを処理時間に対してプロットしたグラフである。 実施例１の磁気研磨方法で得られた管内面の各部位における研磨前後の表面粗さを示す説明図である。 実施例２の磁気研磨方法で得られた管内面の表面粗さと研磨量とを処理時間に対してプロットしたグラフである。 実施例２の磁気研磨方法で得られた管内面の各部位における研磨前後の表面粗さを示す説明図である。 研磨加工前後の管内面の写真と拡大写真であり、（Ａ）は研磨加工前の写真、（Ｂ）はその拡大写真、（Ｃ）は研磨加工後の写真、（Ｄ）はその拡大写真である。 磁石工具を用いない磁気研磨方法の一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る磁気研磨方法及び磁気研磨装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、その技術的特徴を有する範囲を包含し、以下に示す説明及び図面等に限定されない。

［磁気研磨方法及び装置］
本発明に係る磁気研磨方法は、図１に示すように、磁石工具３を管１内に配置し、その磁石工具３を磁力で吸引する外部磁石１２を管１外に配置し、その外部磁石１２の回転により磁石工具３と管１とを相対運動させて磁石工具３で管１の内面を研磨する磁気研磨方法である。そして、磁石工具３が、先端に磁石５（５ａ，５ｂ）を備えた２つのアーム部材４（４ａ，４ｂ）と、その２つのアーム部材４（４ａ，４ｂ）を回動可能に接続する接続部６とを有し、磁石工具３の磁石５（５ａ，５ｂ）には磁性砥粒２が着磁し、その磁性砥粒２が管１の内面を研磨する、ことに特徴がある。

本発明に係る磁気研磨装置１０は、図１及び図２に示すように、管１の内部に配置するための磁石工具３と、磁石工具３を管１の外側から磁力で吸引する外部磁石１２と、その外部磁石１２を回転させて管１と磁石工具３とを相対運動させる回転機構１３とを有している。そして、磁石工具３が、磁性砥粒２を着磁可能な磁石５（５ａ，５ｂ）を先端に備えた２つのアーム部材４（４ａ，４ｂ）と、その２つのアーム部材４（４ａ，４ｂ）を回動可能に接続する接続部６とを有する、ことに特徴がある。この磁石工具３は、管１の内面形状に追従し、接続部６で接続された２つのアーム部材４（４ａ，４ｂ）の角度が変化可能な状態で研磨する。

こうした磁気研磨方法及び装置は、磁石工具３が、先端に磁石５を備えた２つのアーム部材４とその２つのアーム部材４を回動可能に接続する接続部６とを有するので、磁石工具３は、管１の内面形状に追従し、接続部６で接続された２つのアーム部材４の角度θが変化可能な状態で研磨する。その結果、２つのアーム部材４の動作自由度が高いので、２つのアーム部材４の先端の磁石５に着磁した磁性砥粒２が、管１の内面を高い加工力で研磨することができるとともに、曲がり部位の内面の表面粗さの場所による差を製造時よりも大幅に低減することができる。

以下、本発明を構成する各構成要素について詳しく説明する。

（外部磁石）
磁気研磨装置１０は、図１及び図２に示すように、管１の外側に配置された外部磁石１２（１２ａ，１２ｂ）を有し、その外部磁石１２は、磁性砥粒２に磁場を与える。こうした磁場は、磁性砥粒２を磁気吸引して磁性砥粒２を管１の内面に強く押し付けるように作用する。外部磁石１２を備えた磁気研磨装置１０としては各種の形態のものを挙げることができるが、図１及び図２の例では、外部管１１を管１の外側に設け、その外部管１１に外部磁石１２を装着している。外部管１１は、鋼材等であることが好ましく、例えば一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）等を挙げることができる。この外部管１１は、外部磁石１２と外部管１１とで閉磁路１４を形成するヨークとして機能する。

外部磁石１２は、Ｓ極１２ａとＮ極１２ｂとで構成されている。Ｓ極１２ａは、管１内に配置される磁石工具３のＮ極５ａを磁気吸引し、Ｎ極１２ｂは、管１内に配置される磁石工具３のＳ極５ｂを磁気吸引する。Ｓ極１２ａとＮ極１２ｂは、通常、９０°で配置されているが、必ずしも９０°である必要はなく、任意である。

外部磁石１２の強さ（磁力）は、磁石の種類に依存するが、その強さは特に制限はなく、永久磁石でも電磁石でもよい。永久磁石としては、例えば希土類磁石、フェライト磁石、アルニコマグネット、ＭＡ磁石等を挙げることができる。希土類磁石は強力な磁界を得られる点で好ましい。希土類磁石としては、具体的には、ネオジウム磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）やサマリウムコバルト磁石（Ｓｍ−Ｃｏ）が好ましく用いられる。

Ｎ極とＳ極の形状にも特に制限はない。通常は、円柱や多角柱等の柱状の磁石をＮ極及びＳ極として用いる。また、磁束密度を高める観点から、Ｎ極及び／又はＳ極の先端を錘台形、例えば円錐台形や角錘台形としてもよい。また、磁石は角部の磁場強度が大きくなることから、Ｎ極やＳ極の先端を切り欠きが入った形状とすることもできる。

（回転機構）
回転機構１３は、外部磁石１２が装着された外部管１１を回転させる装置である。そうした装置であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、図２（Ａ）に示すように、ベルト（例えばタイミングベルト）とプーリと駆動源（モータ）等で構成することができる。この回転機構１３で外部管１１を回転させることにより、外部管１１に装着された外部磁石１２が回転し、回転した外部磁石１２に追従して管１内の磁石工具３が回転する。回転する磁石工具３と回転しない管１とは、相対運動となり、磁石工具３の先端に着磁した磁性砥粒２が管１の内面を研磨する。こうして、管１の内面が高い加工力で研磨される。

この装置１０は、管１は回転せずに、外部磁石１２を回転させているので、曲がり管を研磨することができる。曲がり管を研磨するための本発明に係る磁気研磨装置１０は、外部磁石１２の幅（すなわち、管１の長手方向の外部磁石幅）は短い長さであることが好ましく、管１の直径や曲がりの程度にも関係するが、曲がり管の内面を研磨しながら外部管１１内を通過させることができる長さであることが好ましく、例示としては、５ｍｍ以上、１００ｍｍ以下の範囲内を挙げることができる。

（磁石工具）
磁石工具３は、図１及び図２に示すように、管１内に配置され、外部磁石１２によって磁気吸引されて、管１の内面に押し付けられる。磁石工具３は、管１の内面形状に追従し、接続部６で接続された２つのアーム部材４ａ，４ｂの角度θが変化可能な状態になっている。そして、回転機構１３による外部磁石１２の回転によって、磁石工具３と管１とが相対運動し、磁石工具３の先端に着磁した磁性砥粒２が管１の内面を研磨する。磁石工具３は、図３及び図４に示すように、先端に磁石５（５ａ，５ｂ）を備えた２つのアーム部材４（４ａ，４ｂ）と、その２つのアーム部材４（４ａ，４ｂ）を回動可能に接続する接続部６とを有している。

アーム部材４（４ａ，４ｂ）は、２つの部材で構成され、接続部６でそれぞれの一端が接続されている。アーム部材４は、接続部６で自在に角度θが変化可能になっている。アーム部材４の材質は、金属であれば特に限定されず、通常、鋼材等のような磁化率高いものが好ましい。また、磁性材ワイヤの束で形成されたものであってもよい。

磁石５（５ａ，５ｂ）は、永久磁石であり、アーム部材４の先端に接合されている。接合手段は特に限定されないが、接着剤での接合でも機械的な接合であってもよい。磁石５の強さ（磁力）は、磁石の種類に依存するが、その強さは特に制限はなく、例えば希土類磁石、フェライト磁石、アルニコマグネット、ＭＡ磁石等を挙げることができる。希土類磁石は強力な磁界を得られる点で好ましい。希土類磁石としては、具体的には、ネオジウム磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）やサマリウムコバルト磁石（Ｓｍ−Ｃｏ）が好ましく用いられる。磁石５は、Ｎ極５ａとＳ極５ｂで構成されている。Ｎ極５ａは、Ｓ極からなる外部磁石１２ａに対向して配置され、Ｓ極５ｂは、Ｎ極からなる外部磁石１２ｂに対向して配置されている。

接続部６は、先端に磁石を備えた２つのアーム部材が回動可能に接続する部位である。接続部６の接続手段は特に限定されないが、屈曲可能な機械的な接続手段を適用することができる。こうした接続部６を備えた磁石工具３は、動作自由度が高く、管１の内面形状に応じて２つのアーム部材４ａ，４ｂを回動させることができる。

この接続部６は、２つのアーム部材４ａ，４ｂ間の角度θを変えることができるように回動し、その角度θは９０°であってもよいし、図４（Ａ）に示すように９０°以下であってもよいし、９０°以上であってもよい。その角度θは、特に曲がり部分を研磨しているときに、管の内面形状に応じて微調整され、磁石工具３で管内面を効果的に研磨することができる。可動する接続部６は、図１等では１つであるが、２つでもよいし３つ以上であってもよい。特に３つの場合は、２つのアーム部材４ａ，４ｂの角度を任意に変化させることができる。

なお、先端の磁石５ａ，５ｂは、フェルト、不織布等で覆われていてもよい。

こうした磁石工具３は、管１の内面形状に応じ、図４（Ａ）に示すように、アーム部材４ａ，４ｂが９０°以下の角度θになっていてもよいし、図４（Ｂ）に示すように、アーム部材４ａ，４ｂが９０°以上の角度θになっていてもよい。もちろん、９０°であってもよい。磁石工具３は、外部磁石１２が回転することによって追従して回転するが、回転中のアーム部材４ａ，４ｂの角度θは、回転中、一定であってもよいし、管１の内面形状に応じて角度θが変化してもよい。

（被加工物）
管１は、被加工物として本発明の磁気研磨方法で適用される管である。管１の形状は、直線状のストレート管であってもよいし、曲がり管であってもよい。本発明では、曲がり管が好ましく適用でき、特に大径曲がり管や厚肉曲がり管等が好ましい。管１の大きさも特に限定されず、例えば直径０．５ｍｍ以上、８０ｍｍ以下の範囲内で、内径０．４ｍｍ以上、８０ｍｍ以下の範囲内であればよい。管１の長さも特に限定されないが、１０ｍｍ以上、５０００ｍｍ以下の範囲内であればよい。また、管１の内径は、長手方向に一定でも途中で変化するものであってもよい。

管１の材質は、金属管であっても樹脂管であってもよく、特に限定されない。金属管の材質としては、例えば、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼等を挙げることができる。樹脂管の材質としては、例えば、ポリカーボネート、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン、アクリル、ＭＣナイロン（登録商標）、ポリアセタール、ＡＢＳ樹脂、等を挙げることができる。

特に曲がり管は、製造時点で曲がり部位の内面の表面粗さに差が生じているが、本発明に係る磁気研磨方法で磁気研磨を行うことにより、曲がり部位内面の表面粗さの差を小さくすることができる。

（磁性砥粒）
磁性砥粒２は、磁性粒子２ａと研磨粒子２ｂとを有している。磁性砥粒２には、さらにスラリー媒体（図示しない）を含んだスラリー状の磁性砥粒２であることが好ましい。こうして構成された磁性砥粒２により、管１の内面を効果的に精密研磨することができる。磁性砥粒２ａと研磨粒子２ｂを含む磁性砥粒２（スラリー状の磁性砥粒を含む。以下同じ。）は、外部磁石１２が回転することにより、磁石工具３とともに回転し、管１の内面に対して相対移動する。

磁性砥粒２ａとしては、鉄、コバルト、ニッケル、クロムやこれらの酸化物、合金、化合物等、一般に磁性体と呼ばれる元素を全部又は一部に含む粒子が用いられる。具体例としては、電解鉄粉、カルボニル鉄粉、ニッケル粉、Ｎｉ−Ｐ合金粉又はＮｉ−Ｂ合金粉等のニッケル合金粉等を使用することができる。また、高温高圧下の不活性ガス中で鉄と焼結させた球状の酸化アルミニウム粉や、不活性ガス雰囲気中でのアルミニウムと酸化鉄とのテルミット反応の生成物粉等を用いることも可能である。なお、市販されている磁性砥粒（東洋研磨材工業株式会社；ＫＭＸ−８０）や、その他の未市販の磁性砥粒等も用いることができる。また、磁性粒子の表面に、他の材料を被覆してなる粒子であってもよい。

なお、これらの磁性砥粒２は、磁気粒子２ｂとして用いてもよく、その場合には、磁性砥粒２が下記の磁気粒子２ｂを含んでいなくてもよい。

磁性砥粒２ａの大きさは、平均粒径Ｄが２μｍ以上、１５００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。なお、上記範囲内の磁性砥粒２ａについて、その粒度分布は特に限定されず、磁性砥粒２ａの形状についても特に限定されない。平均粒径Ｄは、磁性砥粒２ａの電子顕微鏡写真から測定した平均値であり、表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）に基づいて測定した最大高さである。

研磨粒子２ｂとしては、ダイヤモンド粒子、酸化アルミニウム粒子、酸化セリウム粒子、炭化ケイ素粒子、二酸化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、又はそれらの複合体等が挙げられる。また、ＪＩＳ表示でＡ、ＷＡ、ＧＣ、ＳＡ、ＭＡ、Ｃ、ＭＤ、ＣＢＮとして表されているものを含む、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＺｒＯ_２、Ｂ_４Ｃ、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ＭｇＯ、ＣｅＯ_２又はヒュームドシリカ等の研磨粒子であってもよい。中でも、ＷＡ砥粒又はＧＣ砥粒が好ましい。なお、ＧＣ砥粒は、ケイ砂ＳｉＯ_２とコークスＣとの混合物を電気抵抗炉で加熱し、高温（２０００℃）で反応させて製造した緑色炭化ケイ素研磨材である。

研磨粒子２ｂの大きさや形状は特に制限されず、各種の形態ものを用いることができる。例えば、研磨粒子２ｂの平均粒径としては、０．１μｍ以上、好ましくは２μｍ以上であり、８０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下である。平均粒径Ｄは、磁性砥粒２ａの電子顕微鏡写真から測定した平均値である。

スラリー媒体は、磁性砥粒２ａと研磨粒子２ｂをスラリー状にする媒体である。スラリー状とする際の好ましい媒体としては、軽油、水の他、一般的に研磨液として用いられる水溶性や油溶性の液体等が挙げられる。なお、スラリー媒体は、研磨粒子２ｂを磁性砥粒２内に分散させるための添加剤を含まないようにしてもよい。スラリー媒体が添加剤を含まないようにしても、磁性砥粒２ａが自生攪拌現象するようにでき、研磨粒子２ｂを均一分散させることができるので、そうした添加剤は不要にすることができる。

磁性砥粒２においては、磁性砥粒２中に含まれる磁性砥粒２ａの含有量は３０重量％〜７０重量％の範囲であり、研磨粒子２ｂの含有量は１０重量％〜６０重量％の範囲であり、これら磁性砥粒２ａと研磨粒子２ｂとをあわせた総含有量は７０重量％〜９０重量％の範囲であるように構成される。なお、磁性砥粒２ａの含有量は、磁気研磨装置３や磁性砥粒２ａの粒径等の条件とも関係し、例えば自生攪拌現象を生じやすいように設定してもよいし、また、研磨粒子２ｂの含有量は、樹脂パイプの内面の研磨の程度（粗研磨、通常研磨、仕上研磨等）や研磨効率を考慮して設定してもよい。また、スラリー媒体の含有量は、調製された磁性砥粒２が管１と磁石との間の相対運動によっても磁石の対向位置に流体物として留まっているように、ある程度の粘度を有するように設定してもよい。

（その他）
本発明に係る磁気研磨方法では、粗研磨、通常研磨、仕上研磨等のように研磨精度の段階毎に適した複数種の磁性砥粒２を準備することにより、段階毎の研磨を行うことができる。具体的には、磁性砥粒２ａの平均粒径と研磨粒子２ｂの平均粒径とを変化させた複数の磁性砥粒２を準備し、平均粒径Ｄ及び平均粒径ｄの大きい粒子（磁性砥粒２ａ及び／又は研磨粒子２ｂ）を含む磁性砥粒２から段階的に管１内に入れ替えて研磨する。例えば、実施例１では、２段階の磁性砥粒２を準備し、段階的に管内に入れて研磨している。また、実施例２では、３段階の磁性砥粒２を準備し、段階的に管内に入れて研磨している。このように、例えば粗研磨、中間研磨又は仕上研磨のいずれで行うかによって、磁性砥粒２ａと研磨粒子２ｂとを適した平均粒径Ｄと平均粒径ｄとした複数の磁性砥粒２を準備し、平均粒径Ｄと平均粒径ｄの大きい粒子を含む磁性砥粒２から段階的に管１内に入れ替えて研磨すれば、粗研磨、中間研磨、仕上研磨を順次行うことができる。その結果、研磨段階毎に最も適した磁性砥粒２を用いることにより、研磨効率を向上させることができる。

実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は以下の実験例に限定されるものではない。

［実施例１］
図２に示す磁気研磨装置１０を用いた。この磁気研磨装置１０は、内部に磁石工具３とスラリー状の磁性砥粒２を入れた管１を固定し、外部磁石１２を装着した外部管１１を回転させることができる装置である。外部磁石１２は、９０°で外部管１１の内周面に配置した。磁石工具３が備えるアーム部材４ａ，４ｂの角度も９０°に折り曲げた状態で管内に挿入した。実験条件は以下のとおりとし、管１の内面研磨を行った。

［実施例２］
実施例１において、以下の条件に変更した以外は、実施例１と同じにして管１の内面研磨を行った。

［比較例１］
実施例１において、磁石工具３を用いないで磁性砥粒２だけを管内に入れた。それ以外は、実施例１と同じにして管１の内面研磨を行った。

［測定及び結果］
表１及び表２に示すように、曲がり管１と外部磁石１２との間隙を５ｍｍとし、ある程度余裕をもたせた。また、加工１０分毎に曲がり管の洗浄を行い、接触式の表面粗さ測定器により加工面の表面粗さ測定を行うと共に、併せて混合磁性砥粒及び不織布の交換をした。ここでの加工実験では、６０分の加工毎に磁性粒子や研磨粒子の粒径を細かくしていく多段階研磨を行った。その実験条件を表１及び表２に示す。また、図６及び図８に示した曲がり管内面の各部Ａ〜Ｃでの表面粗さについては、同一の製造条件で同時に製造された曲がり管を用い、研磨前の曲がり管と、所定の研磨時間研磨した後の曲がり管をそれぞれ切断して、各部の表面粗さを測定した。

図５は、実施例１の実験結果である。加工前に１７７８ｎｍＲａであった曲がり管の加工面の表面粗さは、１段階目の第１研磨工程で５３ｎｍＲａまで小さくなり、２段階目の第２研磨工程で４８ｎｍＲａまで小さくなった。

図６は、実施例１の磁気研磨方法で得られた管内面の各部位における研磨加工前後の表面粗さを示している。曲がり部の内側部位Ａでは、研磨前の２０８５ｎｍＲａから研磨後の９０ｎｍＲａになり、曲がり部の外側部位Ｂでは、研磨前の１４１７ｎｍＲａから研磨後の８６ｎｍＲａになり、ストレート部位Ｃでは、研磨前の１７７８ｎｍＲａから研磨後の４８ｎｍＲａになり、いずれの箇所でも表面粗さが顕著に小さくなった。また、各部での表面粗さの差は、加工前は６６８ｎｍであったが、加工後は４２ｎｍとなり、その差は著しく小さくなった。

図７は、実施例２の実験結果である。加工前に１６３８ｎｍＲａであった曲がり管の加工面の表面粗さは、１段階目の第１研磨工程で６９ｎｍＲａまで小さくなり、２段階目の第２研磨工程で３３ｎｍＲａまで小さくなり、３段階目の第３研磨工程で１１ｎｍＲａまで小さくなった。

図８は、実施例２の磁気研磨方法で得られた管内面の各部位における研磨前後の表面粗さを示している。曲がり部の内側部位Ａでは、研磨前の２０８５ｎｍＲａから研磨後の１３ｎｍＲａになり、曲がり部の外側部位Ｂでは、研磨前の１４１７ｎｍＲａから研磨後の１１ｎｍＲａになり、ストレート部位Ｃでは、研磨前の１６３８ｎｍＲａから研磨後の１１ｎｍＲａになり、いずれの箇所でも表面粗さが顕著に小さくなった。また、各部での表面粗さの差は、加工前は６６８ｎｍであったが、加工後は２ｎｍとなり、その差は著しく小さくなった。

図５〜図８の結果より、磁石工具３が、２つのアーム部材４ａ，４ｂの動作自由度を高める接続部６としてユニバーサルジョイントを用いたことで、曲がり管の曲がり部でも磁石工具３が安定に動作したためと考えられる。なお、１０分間刻みで研磨したときの表面粗さＲａは、所定の時間が経過したとき回転を止め、曲がり管をエタノールで超音波洗浄し、切断した後に表面粗さＲａを測定した。表面粗さＲａの測定は、表面粗さ測定機（株式会社ミツトヨ、型番：ＳＶ−６２４−３Ｄ）を用い、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）に基づき、曲がり管の内面のＡ〜Ｃの３箇所測定した。

図５及び図７示す研磨量に着目すると、加工が進行し表面粗さが小さくなる毎に研磨時間毎の研磨量の変化が少なくなっている。また、磁性砥粒を用いた２段階までの研磨時間毎の研磨量の変化が、ＷＡ砥粒を用いた３段階からのものよりも大きいことから、磁性砥粒を用いた場合の方が、加工力は大きいことがわかる。

以上の結果より、磁石工具３を用いて曲がり管の内部からの加工圧力を強化した本発明に係る磁気研磨方法は、管の内面を精密に研磨する上で有効であった。特に、実施例２では、初期の表面粗さが１６３８ｎｍＲａであった加工面を、研磨後には１１ｎｍＲａまで小さくなった。また、研磨加工前は６００ｎｍＲａ程度あった曲がり部の加工面の内側と外側における表面粗さの差を、研磨後には２ｎｍＲａまで減少させることができた。

図９は、実施例２における樹脂パイプの内面の加工前後の比較写真である。加工前の図９（Ａ）（Ｂ）の写真は、表面粗さ１６３８ｎｍＲａで鏡面ではないが、図９（Ｃ）（Ｄ）の写真は、表面粗さ１１ｎｍＲａで鏡面であった。

１ 管
２ 磁性砥粒
２ａ 磁性粒子
２ｂ 研磨粒子
３ 磁石工具
４（４ａ、４ｂ） ２つのアーム部材
５（５ａ、５ｂ） 磁石
６ 接続部
１０ 磁気研磨装置
１１ 外部管
１２（１２ａ、１２ｂ） 外部磁石
１３ 回転機構
１４ 閉磁路
θ ２つのアーム部材間の角度

Claims (6)

1. 磁石工具を管内に配置し、前記磁石工具を磁力で吸引する外部磁石を管外に配置し、前記外部磁石の回転により前記磁石工具と前記管とを相対運動させて前記磁石工具で前記管の内面を研磨する磁気研磨方法であって、
   前記磁石工具が、先端に磁石を備えた２つのアーム部材と、前記２つのアーム部材を回動可能に接続する接続部とを有し、前記磁石工具の前記磁石には磁性砥粒が着磁し、該磁性砥粒が前記管の内面を研磨する、ことを特徴とする磁気研磨方法。
2. 前記管が、大径曲がり管又は厚肉曲がり管である、請求項１に記載の磁気研磨方法。
3. 前記磁性砥粒は、磁性粒子と研磨粒子とを有し、前記磁性粒子が電解鉄粉であり、前記研磨粒子がＷＡ砥粒又はＧＣ砥粒である、請求項１又は２に記載の磁気研磨方法。
4. 管の内部に配置するための磁石工具と、前記磁石工具を前記管の外側から磁力で吸引する外部磁石と、前記外部磁石を回転させて前記管と前記磁石工具とを相対運動させる回転機構とを有し、
   前記磁石工具が、磁性砥粒を着磁可能な磁石を先端に備えた２つのアーム部材と、前記２つのアーム部材を回動可能に接続する接続部とを有する、ことを特徴とする磁気研磨装置。
5. 前記磁石工具は、前記管の内面形状に追従し、前記接続部で接続された前記２つのアーム部材の角度が変化可能な状態で研磨する、請求項４に記載の磁気研磨装置。
6. 前記管が、大径曲がり管又は厚肉曲がり管である、請求項４又は５に記載の磁気研磨装置。