JPH04372347A - 磁気研磨装置 - Google Patents

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、該内面により規定される空間内に配
置された工具を磁界によって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】

【従来の技術】円形の内面すなわち被研磨面を有する非
磁性の被加工物内に研磨のための磁性工具を配置し、こ
の工具を被加工物の軸線の周りを回転する回転磁界によ
り被加工物内で回転させ、それにより被研磨面を研磨す
る磁気研磨装置は、精密工学会誌第５５巻第１０号１４
８〜１５３頁、特開昭６２−１０２９６９号公報等に記
載されている。しかし、従来の磁気研磨装置では、１つ
の回転磁界を発生させるにすぎないから、短尺の１つの
工具を用いることができるにすぎず、したがって長尺の
被加工物の研磨に長時間を要する。また、被加工物の軸
線方向に長い工具を１つの回転磁界により回転させると
、工具の回転にともなって工具が被加工物の軸線に対し
傾き、その結果工具と被加工物との接触面積が小さくな
り、研磨効率が低下してしまう。

【０００３】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、複数の工具
または長尺の工具により被加工物を効率良く研磨するこ
とができるようにすることにある。

【０００４】

【解決手段、作用および効果】本発明の磁気研磨装置は
、被加工物内に配置された工具を前記被加工物の円形の
内面に接触させた状態で共通の軸線の周りに回転させる
べく前記共通の軸線の周りに回転される複数の磁界を前
記共通の軸線の方向に間隔をおいて発生する磁界発生手
段を含む。被加工物は、これの軸線が共通の軸線と一致
するように、磁界発生手段に配置される。この状態で、
三相交流のような交流が磁界発生手段に供給される、こ
れにより、被加工物の軸線の周りに回転される回転磁界
が磁界発生手段から発生されるから、被加工物内に配置
された各工具は、回転磁界により、被研磨面に押圧され
た状態で、被加工物の軸線の周りに回転される。 本発明によれば、磁界発生手段が複数の回転磁界を発生
するから、複数の工具を共通の軸線方向に順次配置しま
たは長尺の工具をこれが共通の軸線方向に伸びるように
配置し、該工具により被加工物を研磨することができ、
したがって短尺の１つの工具を用いる場合に比べ研磨効
率が高い。

【０００５】前記磁界発生手段は、前記共通の軸線の周
りに角度的に間隔をおいて配置された複数の電磁石を備
える磁石グループを含むことができる。各電磁石は、前
記共通の軸線の側に向けられた少なくとも１つの磁極面
を有する。複数の磁石グループを含む場合、磁石グルー
プは、前記共通の軸線の方向に間隔をおいて配置される
。前記各電磁石は、鉄心と、該鉄心に巻き付けられたコ
イルと、前記鉄心の一方の磁極に磁気的に接続されかつ
前記共通の軸線の方向に伸びるヨークと、該ヨークに前
記共通の軸線の方向に間隔をおいて配置されかつ前記磁
極面を規定する複数の磁極片とを備えることが好ましい
。これにより、１つの磁石グループで複数の回転磁界を
発生するから、１つの磁石グループで１つの回転磁界を
発生する場合に比べ、磁界発生手段が小型になる。前記
磁極片を、前記共通の軸線の方向における位置を変更可
能に配置することが好ましい。これにより、共通の軸線
の方向における回転磁界の間隔を調節することができる
。前記各電磁石に、さらに、他の鉄心と、該他の鉄心に
巻き付けられた他のコイルとを配置し、前記他の鉄心の
一方の磁極を前記ヨークに磁気的に接続することが好ま
しい。これにより、各電磁石のコイルの直径を小さくす
ることができるから、電磁石の配置ピッチを小さくする
ことができる。

【０００６】

【実施例】図１および２を参照するに、磁気研磨装置１
０は該磁気研磨装置のための電源装置を収容しているフ
レーム１２上に取り付けられかつ複数の回転磁界を発生
する磁界発生器１４を含む。磁界発生器１４は、軸線１
６が水平線に対しわずかに傾斜するように、配置されて
いる。

【０００７】磁界発生器１４は、軸線１６の方向に間隔
をおいて順次配置された複数の磁石グループ１８を備え
る。各磁石グループ１８は、図２にその１つを代表して
示すように、軸線１６の周りに等角度間隔に配置された
複数の電磁石２０を有する。各電磁石２０は、図３に示
すように、鉄心２２と、該鉄心に巻かれたコイル２４と
を備えており、また鉄心の一端部を磁極片２６としてい
る。

【０００８】図１に示すように、各電磁石２０は、２つ
の磁石グループ１８毎に配置された支持板２８に、磁極
面２６ａが軸線１６の側となるように、磁極片２６と反
対側の鉄心２２の部位において支持されている。各支持
板２８は、これを対応する磁石グループのヨークとして
作用させるべく磁性材料から製作されており、またパイ
プ状の被加工物３０を通すことができる穴３２を有する
。支持板２８は、フレーム１２に取り付けられており、
また複数の連結体３４により互いに連結されている。

【０００９】被加工物３０は、パイプのように円形の内
面を有しており、またステンレス鋼のような非磁性材料
からなり、さらにその軸線が軸線１６と一致するように
、磁石グループ１８に通される。

【００１０】フレーム１２の上には、また、被加工物３
０をこれの一端部において支持し、被加工物を磁界発生
器１４に対し軸線１６方向へ移動させ、さらに被加工物
３０を軸線１６の周りに回転させる駆動機構３６と、被
加工物３０をこれの他端部において磁界発生器１４に対
し軸線１６方向へ往復移動可能に支持する支持機構３８
とが配置されている。

【００１１】図４に示すように、駆動機構３６は、軸線
１６の方向へ移動可能のスライダ４０を備える。スライ
ダ４０は、フレーム１２に固定されたレール組立体４２
に支承されている。レール組立体４２は、図示の例では
、互いにおよび軸線１６と平行に伸びる一対のレール４
４をフレーム１２に固定された一対のブラケット４６に
支持させており、またスライダ４０をレール４４に支持
している。

【００１２】被加工物３０を軸線１６の周りに回転可能
に支持する一対のローラ４８（図１参照）は、スライダ
４０から上方へ伸びる支持部材５０に軸線１６と平行な
軸線の周りに回転可能に支持されている。

【００１３】図４に示すように、被加工物３０をその軸
線の周りに回転させる回転機構５２は、スライダ４０上
に据え付けられた回転源５４と、該回転源の回転軸に取
り付けられたプーリ５６と、被加工物３０およびプーリ
５６に巻き掛けられた無端ベルト５８とを備える。この
回転機構５２は、被加工物３０を無端ベルト５８により
ローラ４８（図１参照）に押圧した状態で、回転源５４
の回転により被加工物３０を軸線１６の周りに回転させ
る。

【００１４】なお、被加工物３０をローラ４８上に支持
させ、被加工物３０を無端ベルト５８により直接回転さ
せる代りに、被加工物を把持するチャックを支持部材５
０に回転可能に取り付け、該チャックを回転させること
により被加工物を回転させるようにしてもよい。

【００１５】被加工物３０を軸線１６の方向へ移動させ
る移動機構６０は、回転源６２と、その回転軸に取り付
けられたカム円板６４と、カム円板６４の回転運動を軸
線１６の方向への往復運動に変換するクランクシャフト
６６とを備える。クランクシャフト６６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６８を介してスライダ４０に連結されている。スラ
イダ４０は、回転源６２の回転により被加工物３０の軸
線方向へ往復移動され、それにより回転機構５２が同方
向へ往復移動され、被加工物３０が同方向へ往復移動さ
れる。

【００１６】支持機構３８は、これが駆動機構３６の回
転源５２と移動機構６０とを備えていない点を除いて駆
動機構３６と同様に構成されている。このため、支持機
構３８は、スライダ４０、レール組立体４２、一対のロ
ーラ４８（図１参照）、支持部材５０、プリー５６およ
び無端ベルト５８を備える。駆動機構３６および支持機
構３８のローラ４８は、被加工物３０が水平線に対しわ
ずかに傾斜するように、配置されている。

【００１７】研磨に先立って、被加工物３０は、その軸
線が軸線１６と一致するように、磁石グループ１８に通
される。

【００１８】次いで、研磨用の複数の磁性工具７０（図
３参照）が被加工物３０内に配置される。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て、工
具７０を永久磁石として作用させる。

【００１９】工具７０の形状は、三角柱状等任意である
が、たとえば、図３に示すような極性をもつ直方体状と
することができる。図３に示す工具７０は、弧面とされ
た４つの部位を有しており、そのうち２つの部位が被研
磨面に当接するように配置される。軸線１６方向におけ
る工具７０の長さは、図示の例では、磁極面２６ａの配
列ピッチより小さい。

【００２０】工具７０は、磁石グループ１８に個々に対
応され、対応する磁石グループ１８の位置に配置される
。工具７０は、たとえば、隣り合う工具を被磁性材料製
の金属線のような連結部で連結した後、被加工物内に挿
入することにより、上記のように配置することができる
。

【００２１】次いで、砥粒を含むスラリー状の加工液が
所定量被加工物３０内に、高さ位置が上方となる一端の
側から供給される。このため、加工液は、時間の経過と
ともに被加工物３０内をこれの長手方向へ移動する。

【００２２】研磨時、電磁石２０の各コイル２４に、磁
極片２６の端面すなわち磁極片から回転磁界を発生させ
る三相交流が供給される。１つの磁石ユニットを構成す
るコイル２４と三相交流電源とは、たとえば、特開昭６
２−１０２９６９号公報に記載されているように接続さ
れている。しかし、隣り合う磁石グループ１８の電磁石
は、軸線１６の周りの配置位置を同じくする電磁石のコ
イルが並列となるように接続されている。

【００２３】これにより、各磁石ユニット１８の電磁石
２０の磁極面２６ａの極性が順次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７
０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
インバータを利用して変更することにより容易に変える
ことができる。

【００２４】研磨の間、スライダ４０が移動機構６８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は軸線１６方向へ往復
移動される。しかし、被加工物３０内に配置された工具
７０は、磁界発生器１４により発生される磁束に拘束さ
れて磁界発生器１４に対し軸線１６方向へ変位されない
。

【００２５】このため、被加工物３０と工具７０との間
に軸線１６方向への相対的な移動が生じるから、被加工
物の内表面に描かれる工具の研磨軌跡が互いに交差し、
被加工物３０の内表面が効率よく平滑化される。また、
工具７０に対する被加工物３０の往復移動範囲すなわち
ストロークを隣り合う工具間の距離以上とすれば、隣り
合う工具による研磨範囲が部分的に重なり、より平滑に
研磨することができる。被加工物３０のストロークは、
磁石グループ１８または工具７０の配置ピッチ以上とし
てもよい。被加工物３０のストロークは、たとえば、カ
ム円板６４へのクランクシャフト６６の取付け位置を変
更することにより、調節することができる。

【００２６】研磨の間、また、被加工物３０が回転機構
５２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、各磁
石グループ１８における複数の磁束の中心と被加工物３
０の中心がずれてる場合の研磨の偏りが解消され、被加
工物３０の全内表面を均一な仕上げ面とすることができ
る。

【００２７】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の回転周波数は、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。被加工物３０の
回転方向は、工具７０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。

【００２８】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。

【００２９】各工具７０の回転運動と、被加工物３０の
往復運動とにより、被加工物３０と各工具７０との間に
は、各工具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７０の軌跡と他方
へ移動されるときの工具７０の軌跡とは、互いに交差す
る。

【００３０】一回の研磨が終了すると、駆動機構３６お
よび支持機構３８への被加工物３０の装着位置が変更さ
れて、次の研磨が行われる。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３０から流出する加工液を受けるシ
ュートおよび容器を用意することが好ましい。

【００３１】磁極面２６ａの配列ピッチを有する短尺の
１つの工具７０を１つの磁石グループ１８で回転させる
代りに、隣り合う複数の磁極面２６ａに渡って伸びる長
尺の１つの工具を隣り合う複数の磁石グループで共同し
て回転させるようにしてもよい。この場合、軸線１６方
向における工具の長さが大きくなるほど、工具が被加工
物の軸線に対し傾する可能性が高くなるから、研磨効率
をより高める上からは、軸線１６方向における工具の長
さを小さくすることが好ましい。

【００３２】図５を参照するに、電磁石７２は、鉄心７
４と、該鉄心に巻き付けられたコイル７６と、鉄心７４
の一方の磁極に磁気的に接続されかつ鉄心７４と直角の
方向に伸びるヨーク７８と、該ヨークにこれの長手方向
に間隔をおいて配置された複数の磁極片８０とを備える
。各磁極片８０は、ヨーク７６に、固定的に配置しても
よいし、ヨーク７６の長手方向への位置を変更可能にビ
ス等により取り付けてもよい。

【００３３】電磁石７２を磁界発生器に用いる場合、複
数の電磁石７２が１つの磁石グループを形成すべく、前
記した軸線１６の周りに等角度間隔に配置される。また
、各電磁石７２は、ヨーク７６が軸線１６の方向に伸び
かつ磁極面８０ａが軸線１６の側となるように配置され
る。

【００３４】図５に示す電磁石７２を用いた磁界発生器
において、回転磁界は軸線１６方向における同じ位置の
磁極片８０のグループ毎に発生され、同じ磁石グループ
から発生される回転転磁界は互いに同期される。

【００３５】図５に示す電磁石７２を用いた磁界発生器
によれば、１つの磁石グループが複数の回転磁界を発生
するから、１つの磁石グループで１つの回転磁界を発生
する場合に比べ、磁界発生器が小型になる。

【００３６】図６を参照するに、電磁石８２は、複数の
鉄心８４と、該鉄心毎に巻き付けられたコイル８６と、
鉄心８４の一方の磁極に共通に磁気的に接続されさらに
鉄心８４と直角の方向に伸びるヨーク８８と、該ヨーク
にこれの長手方向に間隔をおいて配置された複数の磁極
片９０とを備える。電磁石８２を磁界発生器に用いる場
合も、複数の電磁石８２が１つの磁石グループを形成す
べく、前記した軸線１６の周りに等角度間隔に配置され
る。また、各電磁石８２は、ヨーク８６が軸線１６の方
向に伸びかつ磁極面９０ａが軸線１６の側となるように
配置される。

【００３７】図６に示す電磁石８２を用いた磁界発生器
においても、回転磁界は軸線１６方向における同じ位置
の磁極片９０のグループ毎に発生され、同じ磁石グルー
プから発生される回転転磁界は互いに同期される。

【００３８】図６に示す電磁石８２において、各磁極片
９０は、ヨーク８８に形成された溝９２にヨーク８８の
長手方向へ移動可能に嵌合されており、またヨーク７６
の長手方向における位置を変更可能にビス等によりヨー
ク７６に取り付けられている。これにより、前記した軸
線１６の方向における回転磁界の間隔を調節することが
できる。しかし、各磁極片９０をヨーク８６に固定的に
配置してもよい。また、ヨーク８８への各鉄心８４の取
付位置を変更可能にであるように、各鉄心８４とヨーク
８８とを接続してもよい。

【００３９】図７を参照するに、磁気研磨装９４置にお
ける磁界発生器９６は、図６に示す複数の電磁石８２を
用いている。図７から明らかなように、磁気研磨装置９
４によれば、図１に示す磁気研磨装置１０に比べ、構造
が簡単になる。

【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】図１の２−２線に沿って得た拡大断面図である
。

【図３】電磁石の一実施例を示す斜視図である。

【図４】駆動機構の一実施例を示す斜視図である。

【図５】電磁石の他の実施例を示す斜視図である。

【図６】電磁石のさらに他の実施例を示す斜視図である
。

【図７】図６の電磁石を用いた磁気研磨装置の一実施例
を示す正面図である。

【符号の説明】

１０，９４　　磁気研磨装置 １２　　フレーム １４，９６　　磁界発生器 １６　　共通の軸線 １８　　磁石グループ ２０，７２，８２　　電磁石 ２２，７４，８４　　鉄心 ２４，７６，８６　　コイル ２６，７８，８８　　鉄心 ２８，８０，９０　　磁極片 ２８ａ，８０ａ，９０ａ　　磁極面 ３０　　被加工物 ３６　　駆動機構 ３８　　支持機構 ５０　　回転機構 ６２　　移動機構 ７０　　研磨用の磁性工具

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被加工物の円形の内面を研磨する磁気
   研磨装置において、前記被加工物内に配置された工具を
   前記内面に接触させた状態で共通の軸線の周りに回転さ
   せるべく前記共通の軸線の周りに回転される複数の磁界
   を前記共通の軸線の方向に間隔をおいて発生する磁界発
   生手段を含む、磁気研磨装置。
2. 【請求項２】　　前記磁界発生手段は前記共通の軸線の
   周りに角度的に間隔をおいて配置された複数の電磁石を
   備える磁石グループを含み、各電磁石は前記共通の軸線
   の側に向けられた少なくとも１つの磁極面を有する、請
   求項１に記載の磁気研磨装置。
3. 【請求項３】　　前記磁界発生手段は前記共通の軸線の
   方向に間隔をおいて配置された複数の磁石グループを含
   み、各磁石グループの電磁石は前記共通の軸線の周りに
   角度的に間隔をおいて配置された複数の電磁石を備え、
   各電磁石は前記共通の軸線の側に向けられた磁極面を有
   する、請求項１に記載の磁気研磨装置。
4. 【請求項４】　　前記各電磁石は、鉄心と、該鉄心に巻
   き付けられたコイルと、前記鉄心の一方の磁極に磁気的
   に接続されかつ前記共通の軸線の方向に伸びるヨークと
   、該ヨークに前記共通の軸線の方向に間隔をおいて配置
   されかつ前記磁極面を規定する複数の磁極片とを備える
   、請求項３項に記載の磁気研磨装置。
5. 【請求項５】　　前記磁極片は、前記共通の軸線の方向
   における位置を変更可能に配置されている、請求項４項
   に記載の磁気研磨装置。
6. 【請求項６】　　前記各電磁石は、さらに、他の鉄心と
   、該他の鉄心に巻き付けられた他のコイルとを備え、前
   記他の鉄心の一方の磁極は前記ヨークに磁気的に接続さ
   れている、請求項５に記載の磁気研磨装置。