JPH07251369A - 非磁性管の内面処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非磁性管の内面を移動磁界により処理する場
合において、効率的且つ低コストに内面を処理する新規
の方法及び装置を実現する。 【構成】 非磁性管１を大径の支持管２に挿通させ、支
持管２の内面に複数の磁石３を取付ける。磁石３の配列
方法は、相互に逆磁極を非磁性管１に向けた磁石３１と
磁石３２とを、非磁性管１の軸線方法に交互に配置する
ものである。非磁性管１の軸線方向に配列された磁石３
の列は、非磁性管１の周囲に４列形成されている。非磁
性管１の内部には磁性体粉末と砥粒を混合したスラリー
が供給される。非磁性管１を回転させながら支持管２を
非磁性管１の軸線方向に振動させると、非磁性管１の内
部のスラリーは、外部磁界の回転速度並びに振動周期及
び振幅により決定される所定の交差角で非磁性管１の内
面上を移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非磁性管の内面処理方法
及び装置に係り、特に、移動磁界を利用して非磁性管の
内面を迅速に処理するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、非磁性管の内面の研磨や洗浄を行
う場合には、管内に研磨部材、洗浄ブラシ等を導入した
状態で処理を行う方法が一般的である。しかし、これら
の方法では長い管を処理する場合には狭い管内に長尺の
工具を挿入しなければならず、工具の取付精度や駆動精
度を充分に高めることができないため、加工精度や加工
若しくは処理の均一性を確保することは困難であり、ま
た、処理する非磁性管の長さや径に応じて設備を変更し
なければならないため、処理コストが高くなるという問
題点があった。これに対して、非磁性管の内部に磁性
材、即ち磁石又は磁性体からなる研磨工具、研磨砥粒そ
の他の表面処理用部材を収容し、管の周囲に回動自在に
取付けられた磁石板や電磁コイルを配置し、移動磁界に
より管内部に収容された表面処理用部材を駆動する方法
がある。この方法では長尺の管を外部から処理できるた
めに加工精度や処理の均一性が得られ易いとともに、処
理する非磁性管の長さや径が変わっても処理設備の変更
は殆ど不要である。この方法は、特に先端産業において
使用される配管、バルブ、ガスボンベ等の内面を研磨又
は清浄化処理する場合に、高品位の処理を低コストで行
うことができる点で有効である。通常、非磁性管の外部
に回転磁界を形成するための磁気発生部として、複数の
磁石や電磁石を非磁性管の周囲にリング状に配設したも
のを用い、これらの磁石や電磁石を回転させたり、或い
は電磁石に異なる位相の交流電圧を付与して回転磁界を
発生させたりすることにより、非磁性管の内部に収容し
た磁性砥粒等を駆動する。そして、この磁気発生部を非
磁性管の軸線方向に送ることにより、処理位置を徐々に
変えて管全体を処理するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記磁力による処理方
法では、リング状に配設された磁石又は電磁石の処理ポ
イントが狭いため、処理位置を非磁性管の軸線方向に移
動させるようにしているが、本来、処理速度の増大が困
難であるため処理時間がかかり、処理コストの低減が難
しいという問題がある。また、処理ポイントが狭いた
め、非磁性管の内面を均一に処理するためには磁石又は
電磁石の送り速度と磁界の回転速度等を調節する必要が
あり、さらに均一性を増すために非磁性管の軸線方向に
往復移動させながら送るなど、複雑な駆動方法及び機構
を採用する必要がある。そこで本発明は上記問題点に鑑
みてなされたものであり、その課題は、処理速度を増大
させるとともに処理方法及び装置構造を簡易化すること
により、磁界による処理方法及び装置において、その処
理コストの低減を図ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に非磁性管の内面を外部から付与される移動磁界により
処理する非磁性管の内面処理方法において本発明が講じ
た第１の手段は、非磁性管の内部に磁性材を収容し、非
磁性管の外周面に沿って、その軸線方向に複数の磁石若
しくは電磁石を配列させ、複数の磁石若しくは電磁石に
より発生する磁界を非磁性管に対し、その軸線周りに相
対的に回転させながら、磁石若しくは電磁石により発生
する磁界を前記非磁性管に対し、その軸線方向に相対的
に振動させるものである。

【０００５】この場合に、非磁性管の外周面に磁性部材
を部分的に取付ける場合がある。

【０００６】また、非磁性管の内面処理装置としては、
非磁性管の内部に収容された磁性材と、非磁性管の外周
面に沿って、その軸線方向に配列された複数の磁石若し
くは電磁石と、複数の磁石若しくは電磁石により発生す
る磁界を非磁性管に対し、その軸線周りに相対的に回転
させる磁界回転手段と、磁石若しくは電磁石により発生
する磁界を非磁性管に対し、その軸線方向に相対的に振
動させる磁界振動手段とを設けるものである。

【０００７】この場合に、磁石若しくは電磁石における
非磁性管に向いた磁極面を、配列順に交互に若しくは所
定周期で逆極性となるように配置することが好ましい。

【０００８】また、本発明の第２の手段としては、非磁
性管の内部に収容された磁性材と、非磁性管の外周面に
沿って、その軸線方向に配列された複数の磁石若しくは
電磁石と、複数の磁石若しくは電磁石により発生する磁
界を非磁性管に対し、その軸線方向に相対的に移動させ
る磁界移動手段とを設け、複数の磁石若しくは電磁石
を、非磁性管を中心として、その軸線方向に螺旋状に配
列させる場合がある。

【０００９】上記第１の手段若しくは第２の手段におい
ては、複数の磁石若しくは電磁石の磁極を、非磁性管の
外面から異なる距離に配置させる場合がある。

【００１０】

【作用】請求項１又は請求項３によれば、非磁性管の軸
線方向に複数の磁石若しくは電磁石を配列させたので、
非磁性管における軸線方向の広範囲に亘り一時に処理を
行うことができるとともに、非磁性管と磁石若しくは電
磁石とを相対的に軸線方向へ送る必要がないため、処理
装置の構成を簡略化することができる。

【００１１】請求項２によれば、非磁性間の外周面上に
磁性部材を部分的に取付けることにより、非磁性間の内
面処理程度を部分的に低減させることが可能である。

【００１２】請求項４によれば、非磁性管に向いた磁極
を交互に或いは所定周期で逆極性になるように配置する
ことにより、隣接する磁石若しくは電磁石間に磁束が形
成され、効率的に非磁性管の内面上に磁性材を接触させ
ることができるから処理効率を高めることができる。

【００１３】この場合特に、非磁性管と磁石若しくは電
磁石との間の相対的な振動ストロークを、磁石若しくは
電磁石の極性周期とほぼ同等若しくはそれ以上とするこ
とにより、軸線方向にみた処理の均一性をさらに向上で
きる。

【００１４】請求項５によれば、螺旋状に配列された磁
石若しくは電磁石により、非磁性管を磁石若しくは電磁
石に対して相対的に軸線方向に移動させると、非磁性管
に対して磁界が回転した場合と同様になるため、磁界を
回転させる機構若しくは回転磁界を得る手段が不要にな
り、装置を簡素化することができる。

【００１５】請求項６によれば、磁極面と非磁性管との
間隙が軸線方向に沿って変化するため、処理効率を非磁
性管の軸線方向に変化させることができる。

【００１６】これらの手段においては、磁界振動手段と
して、非磁性管又は磁石若しくは電磁石を固定した振動
テーブルを用いることが、装置構成を簡略化し、処理コ
ストを低減させる上で好ましい。また、非磁性管の軸線
方向及び磁石若しくは電磁石の配列方向を垂直に或いは
傾斜させるとともに、処理中に表面処理用の磁性材を非
磁性管の上端から供給するようにすることが、磁性材供
給の安定性及び装置構成の簡略化を図る上で望ましい。

【００１７】

【実施例】次に、図面を参照して本発明に係る非磁性管
の表面処理方法及び装置の実施例を説明する。図１は、
本発明の実施例１を示すものである。非磁性管１を大径
の支持管２に挿通させた状態で、支持管２の内面に複数
の磁石３が取付けられている。図１（ａ）に示すよう
に、磁石３の配列方法は、逆磁極を非磁性管１に向けた
磁石３１と３２とを、非磁性管１の軸線方向に交互に位
置させるものである。図１において、磁石の断面を示す
斜線の方向は、同時に磁石の磁極方向をも示している。
非磁性管１の軸線方向に配列された磁石３の列は、図１
（ｂ）に示すように、非磁性管１の周囲４か所に等間隔
で設けられている。この場合、非磁性管１を挟んで対向
する列の磁極面は、相互に逆極性になっている。

【００１８】非磁性管１の内部には磁性体研磨材が収容
されている。磁性体研磨材は、例えば、磁性体粒子と砥
粒と研磨油又は磁性体砥粒と研磨油を混合したスラリー
を用いる。スラリーを用いる場合には、研磨時において
非磁性管１を上下方向に垂直に若しくは傾斜させて支持
し、スラリーを非磁性管の上端部から定量ずつ供給す
る。ここで、非磁性管１を水平方向に支持する場合には
予め所定量のスラリーを収容してもよい。また、磁性体
研磨材として、磁性体部材又は磁石の表面に、研磨布或
いは研磨剤を含有させた樹脂コーティング層を被着させ
たものを使用してもよい。

【００１９】上記のような構成において、非磁性管１を
回転させながら支持管２を非磁性管１の軸線方向に振動
させると、非磁性管１の内部に収容されたスラリーは、
外部磁界の回転速度並びに振動周期及び振幅により決定
される所定の交差角（スラリーの移動する螺旋状の軌跡
と、非磁性管１の軸線に対して直交する面との間の角
度）で、非磁性管１の内面上を移動し、非磁性管１の内
面を研磨する。ここで、異なる磁極を内側に向けた複数
の磁石３を非磁性管１の軸線方向に交互に配列し、この
配列周期と同等のストロークをもつ振動を加えることに
より、非磁性管１の軸線方向についても研磨の均一性が
充分に担保される。なお、非磁性管の回転速度並びに支
持管２の振動周期及び振幅は、磁石３の配列周期の他
に、非磁性管１の管径やスラリーの砥粒径等により適宜
設定される。

【００２０】上記磁気研磨方法の効果を確認するため
に、外径６ｍｍ、管厚０．５ｍｍのステンレス鋼製の非
磁性管１を図４（ａ）に示す研磨装置にて研磨した。こ
こで、垂直方向に並列した複数の磁石３は支持部材４に
取付けられ、支持部材４は、図示しない振動発生機を備
えた振動テーブル５の上に固定されている。非磁性管１
は、図示しないフレームに回転自在に取付けられたチャ
ック部材６に取付けられ、磁石３の配列方向に沿った垂
直姿勢で支持されている。チャック部材６は伝動ベルト
７を介して駆動モータ８に連結され、非磁性管１を垂直
姿勢のまま軸線周りに回転させるようになっている。

【００２１】ここで、支持部材４に１０ｍｍ幅の磁石３
を非磁性管１の軸線方向に２個取付けた場合と、１０ｍ
ｍ幅の磁石３を同軸線方向に４個取付けた場合（図中点
線）とについて実験を行った。いずれの場合にも非磁性
管１の回転速度を９６０ｒｐｍ、軸線方向の振動の周期
を１０Ｈｚ、振動ストロークを１０ｍｍとした。スラリ
ーは鉄粉と砥粒とを研磨油に混合したものを使用し、非
磁性管１の上端から一定の流量で供給した。加工時間は
１０分である。磁石３を２個取付けた場合には非磁性管
１の加工長が１８ｍｍ、４個取付けた場合には加工長が
３９ｍｍとなり、両者とも、その加工長の範囲内では
４．７〜５．０Ｓ程度の表面粗さであった非磁性管を
０．８〜０．９Ｓ程度の表面に仕上げることができた。

【００２２】このように、本実施例においては、非磁性
管１の軸線方向に複数の磁石３を配列し、この配列周期
と同等のストロークをもつ振動を軸線方向に加えること
により、従来の研磨方法と同等の均一性をもつ研磨が可
能であることが確認されている。この場合、従来のリン
グ状に磁石を配置して非磁性管の内面研磨を行っていた
場合と較べると、非磁性管１の軸線方向に配列した磁石
により広範囲の内面を一時に研磨できるので、研磨時間
が短縮され、加工コストを低減することができるととも
に、非磁性管の軸線方向への研磨部位の送りが不要であ
り、振動を与えるだけで均一性の高い研磨が可能なた
め、非磁性管１又は磁石の送り機構を設けることなく、
簡易な装置で研磨を行うことができる。

【００２３】本実施例においては、軸線方向に配列され
た磁石３の磁極を交互に逆極性にすることにより、隣接
した磁石３１と３２との間にも磁束が発生し、非磁性管
１の内面により多くの砥粒が接触するように構成されて
いるため、研磨効率を高めることができる。この場合、
振動ストロークを磁石３１，３２により形成された磁極
周期よりも大きくとることが、研磨の均一性を高める上
で好ましい。ただし、振動ストロークが極性周期よりも
短い場合でも、非磁性管１を磁石３に対して相対的に軸
線方向に送り、この送り量を最終的に極性周期よりも大
きくすることにより、充分に研磨の均一性を得ることが
できる。

【００２４】なお、本実施例においては、非磁性管１を
回転させるとともに磁石３に振動を与えるようにしてい
るが、非磁性管１と磁石３のいずれを回転させてもよ
く、いずれに振動を与えてもよいことは明らかである。
また、磁石３の代わりに電磁石を用いてもよく、さら
に、電磁石を用いた場合には、非磁性管の軸線周りに複
数の電磁石を配置し、これらの電磁石に位相の異なる交
流を印加して、回転磁界を発生させることにより、機械
的な回転駆動を不要にしてもよい。ただし、回転磁界を
発生させる場合以外には、必ずしも図１に示すように非
磁性管１の周りに複数列の磁石を配置する必要はなく、
図４に示すように単一列の磁石でも充分に研磨できる。

【００２５】次に、本発明に係る実施例２を説明する。
この実施例２は、図２に示すように非磁性管１を挿通さ
せた支持管２を配置し、この支持管２の内面上に複数の
磁石３を非磁性管１の軸線方向に螺旋状に配列させたも
のである。隣接する磁石３の非磁性管１に向いた磁極は
相互に逆極性となっている。この実施例では、上記実施
例１と同様に非磁性管１と磁石３との間に相対的な回転
と振動を与えても研磨できるが、非磁性管１と磁石３と
を相対的に軸線方向に移動させるだけで、上記実施例１
に回転と振動を与えた場合と同等に研磨できる。例え
ば、非磁性管１を軸線方向に移動させると、非磁性管１
内に収容されたスラリーは、磁石３が管の周りに回転す
る場合とほぼ同様の磁界を受けることになるため、非磁
性管１又は磁石３を回転駆動することなく研磨を行うこ
とができる。

【００２６】ここで、螺旋状に配列された複数の磁石３
は、交互に逆磁極を非磁性管１に向けているが、同一の
磁極を内側に向けて配列させてもよい。磁石３が全て同
一の磁極を非磁性管１に向けている場合には、非磁性管
１の軸線方向に均一な研磨を行うために軸線方向への移
動は磁石３の螺旋配列の１周期以上であることが好まし
い。磁石３の磁極が交互に、若しくは所定間隔で逆極性
になるように配列されている場合には、１周期未満の移
動距離でも充分に研磨できる。

【００２７】この実施例では、通常、磁石３の螺旋周期
よりも大きなストロークで非磁性管１又は支持管２を往
復移動させることにより研磨が行われるが、図４（ｂ）
に示す装置を用いてもよい。この場合、支持管４’の内
面に螺旋状に磁石３を複数取付け、この支持管４’を振
動テーブル５に固定するとともに、その上方に配置され
たチャック部材６’により非磁性管１を垂直姿勢で支持
する。非磁性管１の寸法は図４（ａ）に示すものと同様
であり、磁石３の螺旋周期は５０ｍｍである。この装置
では振動テーブル５を振動させることにより、図４
（ａ）に示す装置と同等の加工ができる。振動テーブル
５の振動ストロークは、研磨の均一性の観点から上記螺
旋周期以上にすることが望ましいが、螺旋周期以下の振
動ストロークしか得られない場合には、非磁性管１を軸
線方向に送り、最終的に送り量が螺旋周期以上になるよ
うにすることで、充分な均一性が得られる。なお、支持
管２，４’の内面上には磁石３を２重以上の螺旋配列で
取付けてもよく、この場合には加工速度をさらに増大さ
せることができる。

【００２８】この実施例２によれば、非磁性管１の軸線
方向に複数の磁石を配列していることから、実施例１と
同様に一時に広範囲を研磨できるとともに、螺旋状に配
列された磁石により、非磁性管１又は支持管２を回転駆
動する必要がなく、きわめて簡易な装置構成で均一な研
磨ができる。

【００２９】次に、上記実施例１及び実施例２に適用す
ることの可能な変形例について説明する。この変形例
は、図３（ａ）に示すように、非磁性管１の内面１ａを
凹凸状に加工する場合を示すものである。この場合、図
３（ｂ）に示すように、非磁性管１の軸線方向に磁極面
を凹凸状に形成した磁石３’を配列することにより、非
磁性管１と磁石３’の磁極面との間隙が軸線方向に変化
し、磁界強度が軸線方向に変化するので、非磁性管１の
内面１ａの加工量を変動させることができる。この場
合、非磁性管１と磁石３’との間の軸線方向における相
対的な振動若しくは移動ストロークは、磁石３’の凹凸
周期よりも小さくする必要がある。

【００３０】また、同様の加工を行う場合、図３（ｃ）
に示すように、非磁性管１の表面に磁性体ワイヤ１０を
巻回させることによって、巻回部分の磁束透過量を低減
させて加工量を低減させ、同様に凹凸状に加工すること
ができる。この場合、磁性体ワイヤ１０の巻回数を変え
ることにより、加工量の制御が可能である。なお、非磁
性管１の外周面には、磁性体ワイヤではなく、磁性体の
シートを巻付けてもよい。

【００３１】なお、上記各実施例においては、非磁性管
の内面を研磨する場合について説明したが、本発明は研
磨に限らず、非磁性管の内部に磁性体とともに洗浄液を
供給して内面の清浄化処理を行う場合をも含むものであ
る。また、図３に示す処理方法は、Ｔ字管の分岐部や開
口部のバリ取り、面取り加工等にも適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
磁性管の軸線方向に複数の磁石若しくは電磁石を配列
し、これらを相対的に非磁性管の周りに回転させるとと
もに軸線方向に振動させることにより、非磁性管の内面
を広範囲に亘り一時に処理することが可能になり、処理
効率を向上させることができるとともに、簡易な装置構
成で処理ができるため、従来よりも処理コストを低減す
ることができる。また、非磁性管の軸線方向に複数の磁
石若しくは電磁石を螺旋状に配列し、これらを相対的に
非磁性管の軸線方向に移動させることにより、同様に広
範囲の処理が可能になり、処理効率が向上するととも
に、非磁性管と磁石若しくは電磁石とを相対的に回転さ
せる必要がなくなるため、非磁性管の内面処理をきわめ
て容易に行うことができ、処理コストの大幅な削減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る非磁性管の内面処理方法及び装置
の実施例１の構成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る非磁性管の内面処理方法及び装置
の実施例２の構成を示す断面図である。

【図３】内面を凹凸状に加工した場合の非磁性管の形状
を示す断面図（ａ）、同形状に非磁性管を加工する場合
の構成を示す断面図（ｂ）及び（ｃ）である。

【図４】上記実施例１の効果を確認するために構成した
実験装置の構造を示す概略構成図（ａ）及び実施例２の
効果を確認するために構成した実験装置の構造を示す概
略構成図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 非磁性管 ２，４’ 支持管 ３，３１，３２ 磁石 ４ 支持部材 ５ 振動テーブル ６，６’ チャック部材 ８ 駆動モータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性管の内面を外部から付与される移
   動磁界により処理する非磁性管の内面処理方法におい
   て、 前記非磁性管の内部に磁性材を収容し、前記非磁性管の
   外周面に沿って、その軸線方向に複数の磁石若しくは電
   磁石を配列させ、該複数の磁石若しくは電磁石により発
   生する磁界を前記非磁性管に対し、その軸線周りに相対
   的に回転させながら、前記磁石若しくは電磁石により発
   生する磁界を前記非磁性管に対し、その軸線方向に相対
   的に振動させることを特徴とする非磁性管の内面処理方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記非磁性管の外周
   面に磁性部材を部分的に取付けることを特徴とする非磁
   性管の内面処理方法。
3. 【請求項３】 非磁性管の内面を外部から付与される移
   動磁界により処理する非磁性管の内面処理装置におい
   て、 前記非磁性管の内部に収容された磁性材と、前記非磁性
   管の外周面に沿って、その軸線方向に配列された複数の
   磁石若しくは電磁石と、該複数の磁石若しくは電磁石に
   より発生する磁界を前記非磁性管に対し、その軸線周り
   に相対的に回転させる磁界回転手段と、前記磁石若しく
   は電磁石により発生する磁界を前記非磁性管に対し、そ
   の軸線方向に相対的に振動させる磁界振動手段とを有す
   ることを特徴とする非磁性管の内面処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記磁石若しくは電
   磁石における非磁性管に向いた磁極面は、配列順に交互
   に若しくは所定周期で逆極性となるように配置されてい
   ることを特徴とする非磁性管の内面処理装置。
5. 【請求項５】 非磁性管の内面を外部から付与される移
   動磁界により処理する非磁性管の内面処理装置におい
   て、 前記非磁性管の内部に収容された磁性材と、前記非磁性
   管の外周面に沿って、その軸線方向に配列された複数の
   磁石若しくは電磁石と、該複数の磁石若しくは電磁石に
   より発生する磁界を前記非磁性管に対し、その軸線方向
   に相対的に移動させる磁界移動手段とを有し、前記複数
   の磁石若しくは電磁石は、前記非磁性管を中心として、
   その軸線方向に螺旋状に配列されていることを特徴とす
   る非磁性管の内面処理装置。
6. 【請求項６】 請求項３又は請求項５において、前記複
   数の磁石若しくは電磁石の磁極は、前記非磁性管の外面
   から異なる距離に配置されていることを特徴とする非磁
   性管の内面処理装置。