JPH0310643Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は磁極用鉄心に係り、さらに詳しくは
不均一磁場を作るために用いられる磁極用鉄心に
関するものである。

金属その他の製品を研削するための手段とし
て、磁界の下で磁性と粒を被研削物に作用させる
磁界を利用した研削法が近時注目を集めている。
本出願人は、磁性流体にと粒を加えた混合液を加
工液としてこれを磁界の下で加工物に作用させる
表面研摩法について、本願と同日付で特許出願を
行なつた。磁性と粒あるいは前記の磁性液体と粒
加工液のいづれを用いるにせよ、これらは磁界内
で加工物に作用せしめられ、磁界に沿つて磁性を
有する物体が引きつけられる性質を利用し、と粒
自身あるいは磁性流体の磁性分散質と共にと粒を
磁界に沿つて移動させ、磁場エネルギーを運動エ
ネルギーへと変換しエネルギー化されたと粒を加
工物表面に衝突させ表面仕上又は研摩を行なうこ
とを意図している。

ところで磁場をかける場合、均一磁場をかけた
ときは、均一磁場内に置かれた強磁性又は常磁性
粒子は、その両端に磁極つまりＮ極及びＳ極を生
じて磁界から力を受けるが、均一磁場では磁束密
度がどの場所でも一様であるため、粒子の両端に
作用する力が釣合つて粒子は運動しない。つま
り、粒子は磁力線に沿い分布した状態で磁束内に
拘束されるだけである。そのため、従来技術で
は、粒子を運動させるためには電磁石の磁極間に
交番磁界を発生させ、これにより粒子を振動させ
るようになつている。このように均一磁場で交番
磁界を用いるとしても磁性と粒あるいは磁性流体
の磁性分散質は周期的に交互にその運動方向が変
えられるだけである。そこでと粒を特別に意図せ
るある方向にのみ積極的に誘引し、加工を制御し
ようとするためには、磁界を始めから不均一に形
成せしめる、即ち不均一磁場を与えうる磁極面を
構成することが、磁界制御の極めて容易且つ簡単
な方法である。不均一磁場内に強磁性又は常磁性
粒子が置かれると、磁束密度が不均一なために粒
子の両端に作用する力の大きさに差が生じて釣合
いが破れ、この差に相当する磁気力が粒子に働
き、粒子は高磁場側つまり磁束密度の大なる方向
へ引つ張られ運動する。そこで磁性流体にと粒を
混合した加工液を使用して表面研摩する場合、加
工液に、撹拌、回転その他の運動を加える一方、
不均一磁場を印加することにより、と粒を高磁場
側に加速させたり、或は従来提案の技術に従い磁
性と粒を磁界を利用して保持した上で磁性と粒に
接触する加工物を回転、振動その他の運動をさせ
て乾式により表面研摩する場合、磁性と粒に不均
一磁場を印加することにより、と粒を磁束密度が
不均一となつている磁場勾配に沿つて特定方向に
動かしたりして、と粒の動き又は位置を制御する
ことができる。従つてこの考案の目的は、と粒を
磁性流体に混合した加工液による表面研摩又は磁
性と粒を使用した磁界利用の表面研摩の場合に使
用して好適な不均一磁場印加用の磁極用鉄心を得
ることである。

以下この考案を図面にもとづいて説明する。

磁極面を添付図第１図イに示すように球面とし
て調べると、第２図イに示すようその磁力線は極
面ラジアル方向へ均等に分布された均一磁場を形
成した。もし磁極面が凹凸状に波状に構成されて
いるときは、その磁力線はその極面から対向する
他の極面へと磁束密度が変化するだけでなく、磁
力線を横切る水平面方向に於ても極面の突出部を
応じ磁束密度の変化があると考えた。そこでこの
極面と平行な水平方向についての磁束密度の変化
を最も集約的に強化具現することができれば、不
均一磁場による磁界下で影響を受けると粒の運動
制御が可能となる筈である。かかる観点の下で
種々の形態を有する磁極面の磁力線分布、磁極面
に対向する平面が存するときの磁力線方向、密度
に及ぼす影響、ならびに磁束密度分布について研
究を重ね、第１図ロ，ハ及びニに示すように円柱
状本体部と凸状あるいは凹状のテーパー面を有す
る先端部とからなる磁極用鉄心が不均一磁場を付
与する上で最も有利なものであることが分つた。

第１図において、ロは角度αが水平面と30゜の
傾斜のテーパー面を有する截頭円錐型先端部を有
する磁極用鉄心の極面〔Ｃ（30゜）型〕、ハは角度
βが水平面と60゜の傾斜のテーパー面を有する截
頭円錐型先端部を有する磁極用鉄心の極面〔Ｃ
（60゜）型〕、ニは角度γが水平面と30゜の傾斜のテ
ーパー面を有するくぼんだ凹状円錐型先端部を有
する磁極用鉄心の極面〔Ｍ（φd）型〕の各形状を
示しており、第２図は各型の極面にそれぞれ平坦
な対向面を間隔配置し、各鉄心本体部に巻きつけ
た電磁石コイルに通電してフエライト粉を散布し
たときの磁力線分布ならびに磁束密度を示すもの
である。図からみられる通り、Ｃ型、Ｍ型と鉄心
の先端形状の変化に従つて磁力線は不均一の度合
が大きくなり、極面と水平方向に対し偏在せる磁
束密度分布を有することが明らかである。すなわ
ち、第２図において、同ロ及びハに示すように、
鉄心の磁極面がＣ（30゜）型、Ｃ（60゜）型と変化す
るにつれ磁力線は鉄心先端中央部に集中して中央
部の磁束密度が大きくなり、また同ニに示すＭ
（φd）型の場合は、磁力線が鉄心先端周辺部に集
中して周辺部の磁束密度が大きくなつている。特
にＭ（φd）型鉄心における磁束密度の偏在は不均
一磁場の付与に極めて有効である。Ｃ型鉄心とＭ
（φd）型鉄心の場合を比較すると、前者は中央部
の磁束密度が大きいのに対し、後者では中央部の
磁束密度が小さくて周辺部の磁束密度が大きい。
従つてＣ型鉄心とＭ（φd）型鉄心とでは、磁極面
と平行な水平方向の磁場勾配に差異があり、磁場
の影響を受けると粒の運動にも差異が生ずる。Ｍ
（φd）型鉄心の場合は、磁束密度の偏在が存在す
るだけ加工面に対し磁束の集中を図ることがで
き、これにより磁界利用の表面研摩において安定
した研摩を得ることができる。またと粒が鉄心の
周辺部へ向け引き寄せられるから、鉄心の径を大
きくする程、と粒の運動距離が大きくなつて、Ｃ
型鉄心の場合よりも加工量つまりと粒が加工物表
面から削り取る量が増大するという利点がある。
かかる不均一磁場を形成する磁極を用いて、磁性
と粒あるいは磁性流体にと粒を加えた加工液に不
均一磁場を印加すれば、この不均一磁場に応じて
と粒の運動を生じ、対応する表面仕上又は研摩効
果が得られるものである。すなわち、第２図ニに
おいて、下方の磁極面と上方の対向面間にと粒を
磁性流体に混合した加工液と該加工液に接触した
加工物表面を介在させて図示の如き磁場を加工液
に印加し、上方の対向面を加工液に浸漬すると共
に工具面として回転させると、と粒が高磁場側つ
まり下方の磁極面の周辺部へ向けて加速させら
れ、この加速したと粒が加工物表面に衝突又は擦
過して表面みがきを行う。特にと粒を、不均一磁
場の磁束密度の大なる部位に集中させて、意図的
に加工物の特定部位に作用せしめるという加工制
御を得ることができる。

この考案の理解のためにこの考案の磁極用鉄心
を乾式の表面研摩に使用した使用例を第３図及び
第４図に例示する。第３図及び第４図において、
１は加工物、２は加工物の研摩すべき表面、３は
この考案の磁極用鉄心であつて加工物１の一側で
被研摩面２に対しすきま４を置いて配置されかつ
先端水平面５に対し角度γだけ傾斜したテーパー
面６を有するくぼんだ先端部を磁極面７とした磁
極用鉄心、８は加工物１の他側で磁極用鉄心３に
相対して加工物の一部を囲むように配置した他側
磁極、９及び１０は電磁コイル、１１はヨークで
ある。ここにおいて、加工物１は外径20mm、内径
10mmのSK4（焼入鋼）からなる円筒体、磁極用鉄
心３は直径35mmのSS41（軟鋼）からなる円柱体、
すきま４は0.5mm、直流磁界（静磁場）でNS対
極、加工物の回転は2000r.p.m、磁性と粒は粒度
100ミクロンの鉄とアルミナからなる磁性研摩材
を使用した。

第３図及び第４図において、通電して他側磁極
８をＮ極に磁極用鉄心３をＳ極とする直流磁界を
印加すると、鉄心３の磁極面７には周辺部に磁極
密度の大きくなつた不均一磁場が形成され、第４
図に示すようにくぼんだ先端部の周辺に磁束の集
中１２が起る。研摩のためすきま４に磁性と粒を
投入し、加工物１を回転すると、すきま４に投入
した磁性と粒は、くぼんだ先端部の周辺に引きよ
せられる。このため磁性と粒は加工物の回転によ
り分散流動することなく磁束集中により磁極面に
強く捕捉されて強力な磁気研摩ブラシとなり、加
工物１の被研摩面２を精密に研摩した。かくて本
願考案の磁極用鉄心によれば、磁極面と平行な水
平方向において磁束密度が大きく偏在し、そのた
め加工面に対し磁束の集中を図ることができ、こ
れにより磁界利用の表面研摩において静磁場で安
定した研摩を得ることができた。

この考案に於てテーパー面とは、片面側だけの
傾斜面、両側面に均等に傾斜した円錐面あるいは
截頭円錐面を包含する。またかかるテーパー面を
有する先端部と円柱状本体部とからなる磁極用鉄
心は、永久磁石の磁性鉄心であつてもあるいは一
時磁石として電磁石コイルを用いた鉄心であつて
もよい。

以上説明したように、この考案は、先端水平面
に対し角度γだけ傾斜したテーパー面を有するく
ぼんだ先端部を磁極面としているので、磁極面と
平行な水平方向に磁場勾配のあるつまり中央部よ
りも周辺部の磁束密度の大きな不均一磁場を形成
し、磁界利用の表面研摩において、加工面に対し
磁束の集中を図つて安定した研摩を得ることがで
きる。またと粒を周辺部の方向にのみ積極的に誘
引して加工制御することができ、と粒制御手段と
して実用性大なる磁極用鉄心を提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は各型の磁極用鉄心の先端部形状を示す
部分側面図であつて、同イ図はＲ型、同ロ図は角
度∽ぱ30゜のＣ（30゜）型、同ハ図は角度βが60゜の
Ｃ（60゜）型、同ニ図は角度γが30゜のＭ（φd）型を
示し、第２図は第１図に示す各型の鉄心に平担面
を対面させ磁界においた場合の磁極面からの磁力
線分布並びに磁束密度分布を示す図、第３図はこ
の考案の磁極用鉄心を使用した表面研摩装置の概
略を一部断面にして示す側面図、第４図は第３図
の一部分を拡大して示す部分側面図である。 １……加工物、３……磁極用鉄心、４……すき
ま。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 磁極面と平行な水平方向に磁場勾配のある不均
   一磁場を形成するため、先端水平面に対し角度γ
   だけ傾斜したテーパー面を有するくぼんだ先端部
   を磁極面としたことを特徴とする表面研摩用の磁
   極用鉄心。