JPH0899224A - パイプ内面の電解磁気研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺パイプであっても、高い平滑度の内面に
研磨仕上げする。 【構成】 弾性及び浸透性を有する研磨不織布２，バ
フ，スポンジ等の絶縁物を付着させた強磁性体２をパイ
プ１の内部に挿入し、パイプ１の外側に配置した磁石８
による磁力で強磁性体３を介して絶縁物をパイプ内面に
押し付ける。パイプ１の内部に電解液６を供給し、強磁
性体３を陰極，パイプ１を陽極として強磁性体３とパイ
プ１との間に電流を供給し、パイプ内面を電解研磨する
と同時に、パイプと強磁性体とを相対移動させる。電解
液６には、研磨砥粒を混入させてもよい。 【効果】 強磁性体は、磁力によってパイプ内面に押し
付けられ、半径方向や軸方向に沿って移動できる。その
ため、強磁性体３を支持する部材が不要になり、長尺パ
イプの内面研磨も容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁場を利用して機械研
磨及び化学研磨を組み合わせることにより、パイプ内面
を極めて高い平滑度に仕上げる研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品，薬品，精密化学品の製造装置等に
使用されるパイプは、雑菌，不純物，通過する物質等が
付着しないように、また雑菌や異物を容易に洗浄除去す
るため、鏡面に近い状態まで内面を研磨仕上げすること
が要求される。この種のパイプとしては、ステンレス鋼
製のサニタリーパイプが一般に使用されている。サニタ
リーパイプの内面は、もっとも良好な表面状態のもので
表面粗さがＲ_max ０．４μｍ以下になっている。パイプ
内面に対する仕上げ研磨には、従来からバフ研磨，電解
研磨等が採用されている。

【０００３】バフ研磨では、研磨砥粒を表面に付着させ
たバフや研磨砥粒とバフを一緒にパイプ内に挿入し、棒
状又はロープ状等の移動機器によりパイプ内面を研磨し
ながら通過させている。しかし、被研磨材であるパイプ
の全長に渡ってバフを移動させることが必要であるた
め、装置自体が大きくなる。特にサニタリーパイプのよ
うに全長が４ｍ以上にもなる長尺パイプにあっては、バ
フの移動が困難となり、研磨に長時間を要する。また、
パイプの内側にバフを通過させる形式であることから、
パイプ内面に凹凸がある場合、パイプ内面にバフを一定
圧力で押し付けることができず、全長に渡ってパイプ内
面を均一な表面状態に仕上げることが困難になる。

【０００４】電解研磨では、内面がバフ研磨仕上げした
表面に相当するステンレス鋼パイプを電解液中に浸漬
し、パイプ全長に渡る陰極をパイプ内部に挿入・固定
し、パイプを陽極として電解することによってパイプ内
面を研磨する。この場合にも、パイプの全長に渡って陰
極を挿入・固定する必要があるため、バフ研磨と同様な
問題が生じる。また、バフ研磨仕上げしたパイプを対象
とすることから、全体の工数が増加する。更に、バフ研
磨と同様に、パイプ内面に凹凸がある場合、凸部分が優
先的に除去されるため、パイプ内面を均一な表面状態に
仕上げることが困難である。このようにバフ研磨や電解
研磨は、工数及び作業時間の増加や研磨設備の大型化が
避けられない。そこで、これらの欠点を解消する方法と
して、機械研磨及び電解研磨を組み合わせた電解複合研
磨法が採用されるようになってきている。

【０００５】たとえば、特開平３−１４９１３２号公報
では、ナイロン不織布，ウレタン等を巻き付けた棒状の
電極工具を使用した電解複合研磨方法が紹介されてい
る。この方法では、電極工具を陰極としてパイプ内に圧
入し、電解液中で電極工具とパイプとの間に電流を供給
して電解すると同時に、電極工具に回転，往復運動を与
えパイプ内面を研磨している。また、特開平２−２７９
２１５号公報では、電解液が送られる内部流路を備えた
棒状の研磨工具を使用する方法が紹介されている。この
方法では、パイプ内に挿入した研磨工具内に電解液を流
し、円筒状バフ部分から電解液をパイプ内面に向けて流
出させる。この状態で研磨工具を陰極，パイプを陽極と
して両極に電流を供給して電解すると同時に、パイプを
回転させながら研磨工具を軸方向に移動させパイプ内面
を研磨する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の電解複合研磨で
は、パイプ内に挿入する電極又は研磨工具の一端を保持
している。そのため、全長が４ｍ以上にもなる長尺のパ
イプでは、パイプの長さ以上の電極又は研磨工具が必要
とされ、装置自体が大型化する欠点がある。しかも、片
持ち状態の電極又は研磨工具をパイプ内面に対して正確
な位置に確保するために、設備構成も複雑化する。パイ
プと電極又は研磨工具との間には、相対的な移動が生じ
る。この状態で両者を正確な位置関係に確保することは
困難になる。ナイロン不織布，ウレタン等の研磨工具を
パイプ内に圧入するだけで研磨するとき、パイプ内面に
対する押圧力が研磨工具の摩耗や変形によって変動し、
パイプ全長にわたって一定した研磨圧力が得られ難い。
その結果、パイプ内面を均一な研磨面状態に調整するこ
とが困難になる。本発明は、このような問題を解消すべ
く案出されたものであり、パイプ外側に配置した磁石の
磁力でパイプ内の研磨電極を保持することにより、設備
の大型化を招くことなくパイプ内面に対する研磨電極の
位置関係を高精度に維持し、高い内面平滑度でパイプ内
面を研磨仕上げすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電解磁気研磨方
法は、その目的を達成するため、弾性及び浸透性を有す
る絶縁物を付着させた導電性の強磁性体をパイプの内部
に挿入し、パイプの外側に配置した磁石による磁力で強
磁性体を介して絶縁物をパイプ内面に押し付け、パイプ
の内部に電解液を供給し、強磁性体を陰極，パイプを陽
極として強磁性体とパイプとの間に電流を供給し、パイ
プ内面を電解研磨すると同時に、パイプと強磁性体とを
相対移動させることを特徴とする。弾性及び浸透性をも
つ絶縁物としては、研磨不織布，バフ，スポンジ等が使
用され、接着，固着等の適宜の方法で強磁性体に付着さ
れる。パイプ内に送り込まれる電解液には、研磨砥粒を
懸濁させた電解液を使用することもできる。本発明の対
象となるパイプは、導電性がある非磁性材料であれば材
質に特段の制約が加わるものではなく、オーステナイト
系ステンレス鋼，チタン，チタン合金，アルミニウム，
アルミニウム合金製等のパイプが研磨される。強磁性体
は、強磁性及び導電性を呈する限り、材質に特段の制約
を受けない。具体的には、フェライト系ステンレス鋼，
普通鋼，特殊鋼，ニッケル，コバルト，それらの合金又
は化合物等の各種材料が使用される。

【０００８】

【作用】本発明に従った研磨では、パイプ（陽極）と強
磁性体（陰極）との間に電流が供給され、電解作用によ
ってパイプ内面が電解研磨される。また、強磁性体を介
してパイプ内面に絶縁物が押し付けられているので、パ
イプの回転や相対移動によって磁気研磨も同時に行われ
る。このとき、絶縁物を押し付ける磁力をパイプ外側に
配置した磁石から得ているため、強磁性体を保持する工
具を必要とせず設備構成が簡略化されると共に、磁場強
度の制御や磁力線分布の変更も容易になる。また、外部
配置の磁石を介して強磁性体を移動できることから、長
尺のパイプであっても容易に内面研磨される。研磨砥粒
を混入した電解液を使用するとき、研磨砥粒も強磁性体
によってパイプ内面に押し付けられる。そのため、研磨
砥粒による研磨も期待できる。

【０００９】

【実施例】

実施例１：被研磨材として、外径２８．５８ｍｍ，長さ
５００ｍｍ及び肉厚１２ｍｍで、表面粗さＲ_max １４μ
ｍの内面をもつステンレス鋼ＳＵＳ３０４製ＴＩＧ溶接
丸パイプの芯引き管を使用した。強磁性体には、高さ１
９ｍｍ，幅１０ｍｍ及び長さ８ｍｍの直方体形状をもつ
フェライト系ステンレス鋼ブロックを使用した。図１に
示すように、パイプ１の内部に研磨不織布２を巻き付け
た強磁性体３を挿入した。ビニール被覆した導線４を強
磁性体３に取り付け、強磁性体３を陰極とした。他方、
パイプ１は、カーボンブラシ５に接触させて陽極とし
た。常温のＮａＮＯ₃ ２０％水溶液を電解液６として使
用し、ノズル７からパイプ１の内部に噴射させた。

【００１０】パイプ１の外側には、パイプの軸方向に移
動可能な電磁石８を配置した。電磁石８としては、直径
３０ｍｍの鉄芯に銅線を１２０００巻し、先端幅が１０
ｍｍの台形状断面及び長さ４０ｍｍのものを使用した。
電磁石８を旋盤のテーブル上に置き、テーブル上でパイ
プ１の長手方向に沿って移動させた。パイプ１を旋盤の
チャックに取り付け、パイプ１の内部に研磨不織布２を
巻き付けた強磁性体３を挿入した。電解液６を流量３０
０ｍｌ／分でパイプ１の内部に送り込んだ。パイプ１の
回転速度を７５ｍ／分、電磁石８の移動速度を２００ｍ
ｍ／分、電磁石８に供給する電流を３Ａ，パイプ１（陽
極）と強磁性体３（陰極）との間に供給する電流を４Ａ
に設定し、粒度＃６０，１２０，３２０の砥粒を付着さ
せた研磨不織布２を使用し、各１パスづつ、合計３パス
の研磨を施した。研磨後、パイプ内面を観察すると、表
面粗さがＲ_max ０．４μｍの極めて平滑な表面になって
いた。また、粗さ分布も変動幅が小さく、パイプ内面に
渡って均一に研磨されていた。

【００１１】比較例１：図２に示すように、表面をビニ
ル樹脂で絶縁した直径６ｍｍ及び長さ３００ｍｍのステ
ンレス鋼ＳＵＳ３０４製支持棒９の先端に、直径３２ｍ
ｍ及び厚み２０ｍｍの研磨不織布２で覆った直径２２ｍ
ｍ及び厚み５ｍｍの銅製陰極１０を取り付けた。ホルダ
１１で固定したパイプ１を電解液６に浸漬させ、パイプ
１に陰極１０を圧入した。陰極１０の回転速度を６４ｍ
／分，陰極１０の移動速度を１００ｍｍ／分，陰極１０
とパイプ１（陽極）との間に供給する電流を４Ａに設定
し、粒度＃６０，１２０，３２０の砥粒を付着させた研
磨不織布を使用して、各１パスづつ、合計３パスの研磨
を施した。研磨されたパイプ内面は、表面粗さがＲ_max
９μｍであった。研磨後のパイプ内面がこのように低い
平滑度を示すことは、研磨不織布２をパイプ１に圧入す
るだけの比較例１では、圧入された研磨不織布２がパイ
プ１の内径に合わせて変形するため、十分な研磨圧力が
得られていないことを示す。

【００１２】実施例２：実施例１で研磨されたパイプ１
内に、図３に示すようにバフ１２を巻き付けた強磁性体
３を挿入した。粒度＃３０００のホワイトアランダム３
０ｇ／ｌを研磨砥粒１３として分散させた電解液６をパ
イプ１の内部に送り込み、１パスの研磨を施した。な
お、その他の研磨条件は、実施例１と同様にした。研磨
されたパイプ１は、表面粗さがＲ_max ０．２μｍの極め
て平滑度の高い内面を持っていた。すなわち、実施例１
でＲ_max ０．４μｍに研磨されたパイプ内面が、研磨砥
粒１３を併用することにより、更にＲ_max ０．２μｍま
で平滑化された。

【００１３】比較例２：直径２２ｍｍ及び厚さ５ｍｍの
銅製陰極１０を、全体として直径３２ｍｍ及び厚み２０
ｍｍにバフ１２で覆った。実施例１で研磨した表面粗さ
Ｒ_max ０．４μｍのパイプを、図２と同様にホルダー１
１で固定し、粒度＃３０００のホワイトアランダム３０
ｇ／ｌを研磨砥粒１３として分散させた電解液６を使用
する外は実施例１と同じ条件下で研磨した。研磨された
パイプ１の内面は、表面粗さがＲ_max ０．４μｍとなっ
ており、研磨前とほとんど変わらない値であった。この
ことから、バフ１２をパイプ１に圧入しただけでは、研
磨砥粒１３をパイプ内面に押し付ける力が小さく、実効
的な研磨作用が発現されなかったものと推察される。

【００１４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、被研磨材であるパイプの外側に磁石を配置し、研磨
不織布，バフ，スポンジ等を巻き付けた強磁性体をパイ
プ内面に押し付けている。この状態でパイプと磁石とを
相対移動させ、或いはパイプを相対的に回転させること
により、磁気研磨と電解研磨とを同時に行っている。そ
のため、電極として働く強磁性体自体を保持する工具が
必要とされず、長尺パイプに対しても容易に適用でき、
設備の小型化が図られる。また、パイプ外側の磁場強度
を変化させることにより、強磁性体をパイプ内面に押し
付ける研磨圧力が調整され、効率的にパイプ内面を均一
で且つ高い平滑度に研磨仕上げすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施例１における研磨状態をパイプ軸
方向（ａ）及び半径方向（ｂ）からみた断面図

【図２】 比較例１で使用した研磨工具（ａ）及び研磨
状態（ｂ）

【図３】 本発明実施例２における研磨状態をパイプ軸
方向（ａ）及び半径方向（ｂ）からみた断面図

【符号の説明】

１：パイプ ２：研磨不織布 ３：強磁性体
４：導線 ５：カーボンブラシ ６：電解液
７：ノズル ８：電磁石 ９：支持棒 １０：銅
製の陰極 １１：ホルダ １２：バフ １３：研
磨砥粒

フロントページの続き (72)発明者 中本 一成 兵庫県尼崎市鶴町１番地 日新製鋼株式会 社加工技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性及び浸透性を有する絶縁物を付着さ
   せた導電性の強磁性体をパイプの内部に挿入し、パイプ
   の外側に配置した磁石による磁力で強磁性体を介して絶
   縁物をパイプ内面に押し付け、パイプの内部に電解液を
   供給し、強磁性体を陰極，パイプを陽極として強磁性体
   とパイプとの間に電流を供給し、パイプ内面を電解研磨
   すると同時に、パイプと強磁性体とを相対移動させるパ
   イプ内面の電解磁気研磨方法。
2. 【請求項２】 研磨砥粒を混入した電解液をパイプの内
   部に供給する請求項１記載の電解磁気研磨方法。