JPH04256569A

JPH04256569A - 磁気研磨装置

Info

Publication number: JPH04256569A
Application number: JP2413584A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Shinpo; 新保　義憲
Original assignee: KYOEI DENKO KK
Current assignee: KYOEI DENKO KK
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1990-12-07
Publication date: 1992-09-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JP2619740B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パイプのような被加工
物の円形の内面を、前記内面により規定される空間内に
配置された研磨用工具を磁界により前記空間内において
回転させることにより、研磨する磁気研磨装置に関する
。

【０００２】

【従来の枝術】円形の内面すなわち被研磨面を有する被
加工物内に研磨用工具を配置し、この工具を被加工物の
軸線の周りを回転する磁界により被加工物内で回転させ
、それにより前記被研磨面を研磨する磁気研磨装置は、
精密工学会誌第５５巻第１０号１４８〜１５３頁および
特開昭６２−１０２９６９号公報に記載されている。

【０００３】この公知の磁気研磨装置において、被加工
物はほぼ水平方向へ伸びるように支持されており、工具
は被研磨面に接触された状態で被加工物の軸線の周りに
回転される。研磨の間、被加工物または工具は、被加工
物の軸線方向へ少なくとも一回相対的に移動される。こ
れにより、被研磨面は、工具の回転により研磨される。

【０００４】しかし、公知の磁気研磨装置では、工具を
被加工物内で回転させるとともに、被加工物または工具
を被加工物の軸線方向へ移動させるにすぎないから、砥
粒を含む液体すなわち加工液を用いて研磨すると、砥粒
が被加工物の内面に均一に分布されず、したがって被研
磨面を均一に研磨することができなく、研磨効率も低い
。

【０００５】

【解決しようとする課題】本発明は、被研磨面を加工液
を用いて均一にかつ効率良く研磨することができる磁気
研磨方法および装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【解決手段、作用、効果】本発明の研磨方法は、被加工
物の円形の内面により規定される空間内に配置された研
磨用の磁性工具を磁界発生手段により発生される磁界に
より前記内面に接触させた状態で前記被加工物の軸線の
周りに回転させる間、前記被加工物と前記工具との間に
前記被加工物の軸線方向への相対的な往復運動を生じさ
せるとともに前記被加工物をその軸線の周りに回転させ
ることを含む。

【０００７】本発明の研磨装置は、被加工物の円形の内
面により規定される空間内に配置された研磨用の磁性工
具を、前記内面に接触させた状態で、前記被加工物の軸
線の周りに回転させる磁界を発生する磁界発生手段と、
前記被加工物と前記工具との間に前記被加工物の軸線方
向への相対的な往復運動を生じさせるとともに前記被加
工物をその軸線の周りに回転させる駆動手段とを含む。

【０００８】砥粒を含む液体すなわち加工液は研磨に先
立ってまたは研磨時に被加工物の空間内へ供給される。

【０００９】研磨時に被加工物が回転されないと、研磨
すべき内面すなわち被研磨面のうち上方の部位には、工
具に付着した加工液が工具の回転にともなって付着され
るにすぎないから、被研磨面の周方向における各部位へ
の液体付着量は不均一である。

【００１０】しかし、加工液が被加工物とともに回転さ
れない程度の速度で被加工物が回転されると、被加工物
内の加工液は自重により空間の底部に集り、加工液は被
研磨面の周方向全体にわたって均一に付着する。

【００１１】空間内の加工液は、また、被加工物と工具
との間の相対的な往復運動にともなって空間内を被加工
物の軸線方向へ移動されるから、被研磨面の軸線方向全
体にわたって均一に付着する。

【００１２】研磨時、工具が被加工物の軸線の周りに回
転されるとともに、被加工物と工具とが被加工物の軸線
方向へ相対的に往復移動されるから、被加工物と工具と
の間には、工具が被研磨面上において螺旋状の軌跡を描
くような相対的な移動を生じる。被加工物または工具が
被加工物の軸線方向における一方へ移動されるときの工
具の軌跡と他方へ移動されるときの工具の軌跡とは、互
いに交差する。

【００１３】本発明によれば、被加工物がその軸線の周
りに回転されるとともに被加工物と工具とが被加工物の
軸線方向へ相対的に往復移動されるから、被加工物の空
間内に供給された加工液は被研磨面全体にわたって均一
に付着し、その結果砥粒は均一に分布される。したがっ
て、被研磨面を均一に研磨することができる。

【００１４】本発明によれば、また、被加工物または工
具が被加工物の軸線方向における一方へ移動されるとき
の被研磨面上における工具の軌跡と他方へ移動されると
きの被研磨面上における工具の軌跡とが交差するから、
加工液が被研磨面全体に均一に付着することと相まって
単位時間当りの研磨距離が増大するとともに、研磨軌跡
の交差による個々の砥粒の切削効果が増大し、研磨効率
が著しく向上する。

【００１５】前記駆動手段は、前記磁界発生手段に対し
前記被加工物の軸線方向へ移動可能に配置されたスライ
ダと、該スライダに前記軸線の周りに回転可能に支持さ
れ、前記被加工物を把持するチャックと、前記スライダ
を前記被加工物の軸線方向へ移動させる移動機構と、前
記チャックを前記軸線の周りに回転させる回転機構とを
備えることができる。この場合、被加工物と工具との間
の相対的な往復運動は、被加工物が磁界発生手段に対し
て移動されることにより生じる。

【００１６】

【実施例】図１および図２を参照するに、磁気研磨装置
１０は、該磁気研磨装置のための電源装置を収容してい
るボックス状のフレーム１２を含む。フレーム１２は、
その下面に取り付けられた複数のキャスタ１４を利用し
て、床上を任意な位置へ移動させ、その位置に解除可能
に据え付けることができる。

【００１７】フレーム１２の上には、回転磁界を発生す
る磁界発生器１６が取り付けられている。

【００１８】第１図および第２図に示すように、磁界発
生器１６は、磁性体からなる環状のヨーク１８と、ヨー
ク１８に等角度間隔に配置された複数（図示の例では６
つ）の電磁石２０とにより構成されており、ヨーク１８
の中心軸線がほぼ水平方向へ伸びるように複数のブラケ
ット２２によりフレーム１２に取り付けられている。

【００１９】各電磁石２０は、鉄心２４にコイル２６を
巻き付けたものである。各鉄心は、コネクタ２８により
、ヨーク１８の半径方向へ伸びるようにヨーク１８に取
り付けられているとともに、ヨーク１８に磁気的に接続
されている。

【００２０】鉄心２４の先端面すなわち磁極面は、その
内側に被加工物３０を受け入れる空間を互いに共同して
規定する。被加工物３０は、パイプのように円形の内面
すなわち被研磨面を有しており、また、ステンレス鋼の
ような非磁性材料からなる。

【００２１】フレーム１２の上には、また、長尺の被加
工物３０を把持し、被加工物をその軸線方向へ移動させ
、さらに被加工物をその軸線の周りに回転させる駆動機
構３２が配置されている。

【００２２】駆動機構３２は、図３〜図５に示すように
、ヨーク１８の中心軸線と平行な方向へ移動可能のスラ
イダ３４を備える。スライダ３４は、フレーム１２に固
定されたレール組立体３６に支承されている。

【００２３】レール組立体３６は、図示の例では、互い
におよびヨーク１８の中心軸線と平行に伸びる一対のレ
ール３８をフレーム１２に固定された一対のブラケット
４０に支持させており、また、スライダ３４をレール３
８に支持している。

【００２４】被加工物３０を杷持するチャック４２は、
スライダ３４から互いに平行に上方へ伸びる一対の支持
部材４４に配置されており、また、支持部材４４に取り
付けられたベアリング４６（図５参照）により、被加工
物３０の軸線の周りに回転可能に支持されている。

【００２５】図３および図４に示すように、被加工物３
０をその軸線方向へ移動させる移動機構５０は、電動機
および減速機を備える回転源５２と、その回転軸に取り
付けられたカム円板５４と、カム円板５４の回転運動を
被加工物の軸線方向への往復運動に変換するクランクシ
ャフト５６とを備える。

【００２６】クランクシャフト５６の一端部はカム円板
５２の外周縁部に連結されており、他端部はブラケット
５８を介してスライダ３４に連結されている。このため
、スライダ３４は、回転源５２の回転により被加工物３
０の軸線方向へ往復移動され、それによりチャック４２
も同方向へ往復移動される。

【００２７】図３および図５に示すように、被加工物３
０をその軸線の周りに回転させる回転機構６０は、電動
機および減速機を備える回転源６２と、その回転軸に取
り付けられたプーリ６４と、チャック４２の外周面に取
り付けられたプーリ６６と、両プーリ６４，６６に巻き
掛けられた無端ベルト６８とを備えており、回転源６２
の回転によりチャック４２を被加工物３０の軸線の周り
に回転させる。

【００２８】図１に示すように、研磨に先立って、被加
工物３０は、チャック４２と、鉄心２４の磁極面により
規定される空間とを貫通して伸びるとともに水平線に対
しわずかに傾斜するように、チャック４２に把持される
。

【００２９】次いで、研磨用工具７０が被加工物３０内
に配置されるとともに所定量の加工液が注入器７２によ
り被加工物３０内にその長手方向の一端の側から供給さ
れる。

【００３０】工具７０は、磁性材料または永久磁石材料
を含む。工具７０が永久磁石材料を含む場合、その永久
磁石材料を磁化させ、工具７０を永久磁石として作用さ
せる。

【００３１】工具７０の形状は、三角柱状等任意である
が、たとえば、図６に示すように直方体状とすることが
できる。図６に示す工具７０は、弧面とされた４つの部
位７４，７４，７６，７６を有しており、部位７４，７
４または７６，７６が被加工物３０の内面に当接するよ
うに配置される。

【００３２】注入器７２は、加工液の供給量を調節する
バルブ等の調節具を備えることが好ましい。加工液とし
て、砥粒を含むスラリーを用いることができる。

【００３３】被加工物３０は、注入器７２が配置されて
いる側の部位の高さ位置がその反対の側の部位の高さ位
置よりわずかに上方となるように支持されている。この
ため、加工液は、時間の経過とともに被加工物３０内を
移動する。

【００３４】研磨時、電磁石２０の各コイル２６に、鉄
心２４の磁極面から回転磁界を発生させるべく三相交流
が供給される。コイル２６と三相交流電源との接続法は
、たとえば、特開昭６２−１０２９６９号公報に記載さ
れれいる。

【００３５】これにより、電磁石２０の極性が変化する
ことにより回転磁界が発生され、被加工物３０内に配置
された工具７０は回転磁界の移動にともなって、被加工
物３０の内面に接触した状態で内面に沿って周方向に回
転される。工具７０の回転速度は、電磁石に供給する交
流の周波数を変更することにより変えることができる。

【００３６】研磨の間、スライダ３４が移動機構５０に
より工具７０の回転周波数より低い周波数で往復移動さ
れる。これにより、被加工物３０はその軸線方向へ往復
移動される。

【００３７】しかし、被加工物３０内に配置された工具
７０は、電磁石２０により発生される磁束に拘束されて
電磁石２０に対し被加工物３０の軸線方向へ変位されな
い。このため、被加工物３０と工具７０との間に被加工
物３０の軸線方向への相対的な移動が生じる。

【００３８】研磨の間、また、チャック４２が回転機構
６０により工具７０の回転周波数より低い周波数で被加
工物３０の軸線の周りに回転される。これにより、被加
工物３０はその軸線の周りに回転される。被加工物の回
転周波数は、内部の加工液が遠心力により被加工物３０
とともに回転されない値である。

【００３９】工具７０の回転周波数、被加工物３０の往
復運動周波数および被加工物３０の回転数は、たとえば
、それぞれ、３０〜５０Ｈｚ，１〜２Ｈｚおよび０．１
〜１Ｈｚ程度とすることができる。

【００４０】被加工物３０の回転方向は、工具の回転方
向と同じであってもよいし、逆であってもよい。また、
被加工物３０の回転運動および往復運動は、連続的であ
ってもよいし、間欠的であってもよい。

【００４１】被加工物３０内の加工液は、被加工物３０
が回転されても、自重により被研磨面の底部に集まるか
ら、被加工物３０の回転にともなって、被研磨面の周方
向全体に付着する。また、被加工物３０内の加工液は、
被加工物３０と工具７０との相対的な往復運動によりお
よび被加工物３０が水平線に対し傾斜されていることに
より、被加工物３０の長手方向へ移動される。これらの
結果、被加工物３０内の加工液は、被研磨面全体にわた
って均一に付着する。

【００４２】工具７０の回転と、被加工物３０の往復運
動とにより、被加工物３０と工具７０との間には、工具
７０が被研磨面上に螺旋状の軌跡を描くような、相対的
な移動が生じる。被加工物３０がその軸線方向における
一方へ移動されるときの工具の軌跡と他方へ移動される
ときの工具の軌跡とは、互いに交差する。

【００４３】研磨の間、加工液を連続的または間欠的に
被加工物３０内に供給することが好ましい。また、被加
工物から流出する加工液を受けるシュートおよび容器を
注入器７２の側と反対の側に配置することが好ましい。

【００４４】移動機構５０による被加工物３０のストロ
ークの範囲内の研磨が終了すると、チャック４２への被
加工物３０の把持位置が変更されて、次の範囲内の研磨
が行われる。

【００４５】被加工物３０の往復運動の範囲は、たとえ
ば、カム円板５４へのクランクシャフト５６の取り付け
位置を変更可能にすることにより、調節することができ
る。

【００４６】磁気研磨装置１０によれば、被加工物３０
の回転と、被加工物３０の往復移動とにより、被加工物
３０内の加工液は、被研磨面全体にわたって均一に付着
する。また、一方向への被加工物３０の移動時の工具７
０の軌跡と他方への移動時の工具７０の軌跡とが交差す
るから、加工液が被研磨面全体に均一に付着することと
相まって研磨効率が著しく向上する。

【００４７】図示の例では、１つの磁界発生器１６を用
いているが、複数の磁界発生器１６を被加工物に軸線方
向へ順次配置してもよい。この場合、工具７０を磁界発
生器毎に配置してもよいし、１つの工具を複数の磁界発
生器で共同して回転させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気研磨装置の一実施例を示す正面図
である。

【図２】磁界発生器の一実施例を示す拡大図である。

【図３】駆動機構の一実施例を示す斜視図である。

【図４】移動機構の一実施例を示す斜視図である。

【図５】回転機構の一実施例を示す斜視図である。

【図６】研磨用工具の一実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０　　磁気研磨装置１２　　フレーム１６　　磁界発生器１８　　ヨーク２０　　電磁石３０　　被加工物３２　　駆動機構３４　　スライダ３６　　レール組立体４２　　チャック５０　　移動機構６０　　回転機構７０　　研磨用工具７２　　加工液の注入器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　被加工物の円形の内面を研磨する磁気
研磨方法であって、前記内面により規定される空間内に
配置された研磨用の磁性工具を磁界発生手段により発生
される磁界により前記内面に接触させた状態で前記被加
工物の軸線の周りに回転させる間、前記被加工物と前記
工具との間に前記被加工物の軸線方向への相対的な往復
運動を生じさせるとともに前記被加工物をその軸線の周
りに回転させることを含む、磁気研磨方法。
【請求項２】　　さらに、前記工具を前記磁界により回
転させる間、またはこれに先立って、砥粒を含む液体を
前記被加工物の内部に少なくとも一回供給することを含
む、請求項１に記載の磁気研磨方法。
【請求項３】　　被加工物の円形の内面を研磨する磁気
研磨装置であって、前記内面により規定される空間内に
配置された研磨用の磁性工具を、前記内面に接触させた
状態で、前記被加工物の軸線の周りに回転させる磁界を
発生する磁界発生手段と、前記被加工物と前記工具との
間に前記被加工物の軸線方向への相対的な往復運動を生
じさせるとともに前記被加工物をその軸線の周りに回転
させる駆動手段とを含む、磁気研磨装置。
【請求項４】　　前記駆動手段は、フレームに前記被加
工物の軸線方向へ移動可能に支持されたスライダと、該
スライダに前記軸線の周りに回転可能に支持され、前記
被加工物を把持するチャックと、前記スライダを前記被
加工物の軸線方向へ移動させる移動機構と、前記チャッ
クを前記軸線の周りに回転させる回転機構とを備える、
請求項３に記載の磁気研磨装置。
【請求項５】　　さらに、砥粒を含む液体を前記空間内
に供給する手段を含む、請求項３または４に記載の磁気
研磨装置。