(57)【要約】【課題】非磁性管の内面の汚れがひどい場合でも好適に用いることができ、長時間に亘って研磨作業を継続する場合でも研磨作業の効率が低下しない上、非磁性管の種類に応じて磁界の強度を容易に調整することが可能な非磁性管内面研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置１は、横長な長方形状の支持台２の上面に、非磁性管Ｐを固定するための固定手段３、非磁性管Ｐの外部から外周方向に回転する磁界を発生させる回転磁界発生手段４等が設けられている。また、回転磁界発生手段４の後方には、研磨によって生ずる研磨屑を除去するために非磁性管Ｐ内を吸引する吸引手段８が設けられており、回転磁界発生手段４の側方には、回転磁界発生手段４を冷却するための冷却手段９が設けられている。一方、固定された非磁性管Ｐの内部には、長尺な円柱状の磁性体からなる研磨手段１０，１０・・が収容されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性管の外部から外周方向に回転する磁界を発生させる回転磁界発生手段と、磁性を有する研磨手段とを備えており、非磁性管内に配置された研磨手段を、前記回転磁界発生手段により非磁性管内で内面に沿って周方向に回転させることによって、非磁性管の内面を研磨する研磨装置であって、
研磨によって生ずる研磨屑を除去するために非磁性管内を吸引する吸引手段が設けられていることを特徴とする非磁性管内面研磨装置。
【請求項２】
前記回転磁界発生手段が、電磁誘導により磁界を生じさせるコイルに三相電源を接続し、前記コイルに冷却手段を設けたものであることを特徴とする請求項１に記載の非磁性管内面研磨装置。
【請求項３】
前記回転磁界発生手段が、前記非磁性管内で磁束密度５０ｍＴ以上２５０ｍＴ以下の磁界を生じさせるものであるとともに、
前記研磨手段が、長さが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下で直径０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の円柱状の磁性体であることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の非磁性管内面研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非磁性管の内面を研磨するための研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非磁性管（すなわち、ステンレス、アルミニウム、黄銅等の非磁性体からなる円筒管）の内面に付着した残留物、汚れ等を落とすための研磨方法としては、磁性体からなる研磨手段（研磨工具）を非磁性管内に収容し、当該非磁性管に外部から磁場を印加することにより収容された磁性体を回転させ、回転した磁性体との衝突によって非磁性管の内面の付着物を掻き落とす方法が知られている。そして、そのように外部から磁場を印可して非磁性管の内面を研磨するための研磨装置として、特許文献１の如く、マグネットを非磁性管の外周方向に回転させることによって回転磁界を発生させる回転磁界発生手段と、非磁性管を回転させる回転駆動手段とを有するものが知られている。このような研磨装置によれば、溶剤等を用いることなく容易に非磁性管の内面を研磨することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３７８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の研磨装置は、研磨作業にかかる時間に応じて研磨屑が堆積して研磨作業の効率が低下するため、非磁性管の内面の汚れがひどい場合には、研磨作業を途中で中断して非磁性管の内部の研磨屑を除去しなければならない、という不具合があった。また、回転磁界発生手段がマグネットにより回転磁界を発生させるものであるため、磁束密度の高い磁界を非磁性管の内部に発生させることができないので、汚れ度合いの大きな非磁性管を十分に研磨することができない、という不具合もあった。また、発生させる磁界の強さを調整することができないため、剛性の小さな非磁性管に使用した場合には、高い磁束密度に起因して高研磨手段が非磁性管の内面を傷付けてしまうこともあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の研磨装置の問題点を解消し、非磁性管の内面の汚れがひどい場合でも好適に用いることができ、長時間に亘って研磨作業を継続する場合でも、研磨作業の効率が低下しない上、非磁性管の種類に応じて磁界の強度を容易に調整することが可能で実用的な非磁性管内面研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内、請求項１に記載された発明は、非磁性管の外部から外周方向に回転する磁界を発生させる回転磁界発生手段と、磁性を有する研磨手段とを備えており、非磁性管内に配置された研磨手段を、前記回転磁界発生手段により非磁性管内で内面に沿って周方向に回転させることによって、非磁性管の内面を研磨する研磨装置であって、研磨によって生ずる研磨屑を除去するために非磁性管内を吸引する吸引手段が設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記回転磁界発生手段が、電磁誘導により磁界を生じさせるコイルに三相電源を接続し、前記コイルに冷却手段を設けたものであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載された発明は、請求項１、または請求項２に記載された発明において、前記回転磁界発生手段が、前記非磁性管内で磁束密度５０ｍＴ以上２５０ｍＴ以下の磁界を生じさせるものであるとともに、前記研磨手段が、長さが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下で直径０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の円柱状の磁性体であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載された非磁性管内面研磨装置は、研磨屑を除去するための吸引手段が設けられているため、研磨屑が研磨手段の回転を阻害しないので、非磁性管の内面の汚れがひどい場合でも、長時間に亘って研磨の効率を低下させることなく容易に研磨作業を継続することができる。
【００１０】
請求項２に記載された非磁性管内面研磨装置は、回転磁界発生手段が、電磁誘導により磁界を生じさせるコイルに三相電源を接続したものであるため、非磁性管の内面の汚れがひどい場合でも好適に用いることができる上、非磁性管の種類に応じて発生させる磁界の強度を容易に調整することができる。また、コイルに冷却手段が設けられているため、長期間に亘って使用し続けた場合でも、コイルの発熱に起因して回転磁界発生手段内で絶縁破壊が発生して回転磁界を発生し続けることができなくなる、という不具合が生じない。
【００１１】
請求項３に記載された非磁性管内面研磨装置は、回転磁界発生手段が非磁性管の内部において適度な強さで研磨手段を引き寄せるため、非磁性管の内面を非常に効率的に研磨することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る非磁性管内面研磨装置（以下、単に研磨装置という）の一実施形態について、図面に基いて詳細に説明する。
【００１３】
［非磁性管内面研磨装置の構成］
図１は、本発明に係る研磨装置の概略を示したものであり、研磨装置１は、横長な長方形状の支持台２を有しており、当該支持台２の上面に、非磁性管Ｐを所定の高さで支持台２と平行に保持するための固定手段３、非磁性管Ｐの外部から外周方向に回転する磁界を発生させる回転磁界発生手段４、非磁性管Ｐの長手方向に沿って回転磁界発生手段４を移動させるための移動手段５等が設けられている。また、回転磁界発生手段４の後方には、研磨によって生ずる研磨屑を除去するために非磁性管Ｐ内を吸引する吸引手段８が設けられており、回転磁界発生手段４の側方には、回転磁界発生手段４を冷却するための冷却手段９が設けられている。一方、支持台２に固定された非磁性管Ｐの内部には、非磁性管Ｐの内面に沿って周方向に回転することにより非磁性管Ｐの内面に付着した残留物、汚れ等を掻き取るための研磨手段１０，１０・・が収容されている（図５参照）。
【００１４】
図２、図３は、回転磁界発生手段４の設置部分の鉛直断面図（支持体の長手方向に沿って切断した鉛直断面図）であり、回転磁界発生手段４は、コア１１とコイル１２とからなる磁界発生体１３を、当接板１４ａ，１４ｂを平行に立設させた支持体１５によって固着させたものである。図４は、コア１１を示したものであり、コア１１は扁平な四角柱状に形成されており、非磁性管Ｐを挿通させるための円形の挿通孔１６が中央に穿設されている。さらに、当該挿通孔１６の周囲には、長尺な扇状を有する３６個のスロット１７，１７・・が、挿通孔１６を中心として放射状に設けられている。そして、所定の径（直径＝約０．４５ｍｍ）の導線が、２本束ねられて、各スロット１７，１７・・間に、相を重ねるように巻き付けられることによって、コイル１２が形成された状態になっている（図２、図３参照）。かかる磁界発生体１３は、支持体１５の当接板１４ａ，１４ｂにコア１１を挟み込んだ状態で固定されている。そして、当該支持体１５が、移動手段５のガイドレール１８，１８にスライド可能に係合された状態になっている。また、当該磁界発生体１３は、図５の如く、可変電圧・可変周波数電源部を構成する三相インバータ、開閉器、および三相電圧調整器を介して、三相３線式の電源と接続された状態になっている。なお、三相インバータ、開閉器、および三相電圧調整器は、三相電源３１として機能するものである。
【００１５】
また、図３の如く、磁界発生体１３の前側には、合成樹脂によって扁平な円柱状に形成された前カバー１９が設置されており、所定の間隔を隔ててコイル１２の前側を覆った状態になっている。当該前カバー１９の前面の中央には、非磁性管Ｐを挿通させるための挿通孔２０が設けられており、当該挿通孔２０には、扁平な円柱状のガイドパイプ２１が設置されている。さらに、前カバー１９の側方には、前カバー１９内へ冷却風を送り込むための送風口２２が穿設されている。一方、磁界発生体１３の後側には、合成樹脂によって扁平な直方体状に形成された後カバー２３が設置されており、所定の間隔を隔ててコイル１２の後側を覆った状態になっている。当該後カバー２３の後面の中央には、円形の排風口２４が穿設されている
【００１６】
また、図１の如く、吸引手段８は、所定形状に折り曲げられた長尺な円筒状の吸引ダクト２５と集塵機２６とによって構成されている。吸引ダクト２５の先端は、支持台２に固着された固定部材７によって、磁界発生体１３の後側に固定されており、同様に固定部材７に固定される非磁性管Ｐの基端と容易に接続することができるようになっている。また、集塵機２６には、吸引ダクト２５を介して吸引を行うための駆動装置（図示せず）と、吸引した研磨屑を収容するための屑収容部（図示せず）とが内蔵されている。
【００１７】
さらに、冷却手段９は、所定形状に折り曲げられた断面矩形の筒状の送風ダクト２７と送風機２８とによって構成されている。なお、図１においては記載が省略されているが、送風ダクト２７の中間部分は、柔軟性を有する材料によって形成されており、自在に屈曲させることができるようになっている。また、送風ダクト２７の先端は、一部が前カバー１９の送風口２２と連通しており、一部が回転磁界発生手段４の当接板１４ａ，１４ｂの側面に当接した状態になっている（図３参照）。
【００１８】
また、固定手段は、非磁性管Ｐを支持台と平行に配置させるための所定の高さを有する台座６および固定部材７と、台座６の内端縁際のクランプ部３０によって係止された非磁性管Ｐの先端を固定するための電動アクチュエータ３２とによって構成されている。
【００１９】
一方、移動手段５は、支持台２の長手方向と平行になるように配置された左右一対のガイドレール１８，１８と、回転磁界発生手段４の支持体１５を当該ガイドレール１８，１８に沿って移動させるための駆動装置２９（たとえば、ボールネジ機構を利用した駆動装置）とを有している。そして、当該駆動装置２９が、固定手段３の台座６の下側の空洞部内に配置された状態になっている。
【００２０】
そして、上記の如く構成された研磨装置１においては、非磁性管Ｐ（たとえば、ステンレスによって形成された円筒管）を、回転磁界発生手段４のコイル１２の挿通孔１６に挿通させた状態で、当該非磁性管Ｐの先端および基端を、それぞれ、台座６のクランプ部３０と固定部材７とで係止することによって、当該非磁性管Ｐが所定の高さで水平に保持された状態になっている。また、そのように水平に保持された非磁性管Ｐの内部（コア１１およびコイル１２の内側に相当する部分）において、図６の如く、研磨手段１０，１０・・が収容された状態になっている。
【００２１】
研磨手段１０，１０・・は、弁バネ用のシリコンクロム鋼によって形成された円柱状のオイルテンパー線であり、直径が約１．２ｍｍであり、約２０ｍｍの長さを有している。当該研磨手段１０，１０・・は、回転磁界発生手段４により生じた磁界において、磁性を帯びた磁性体として機能する。
【００２２】
かかる研磨装置１は、回転磁界発生手段４に電源を投入すると、コイル１２に６０Ｈｚの三相電流が印可され、管挿通孔Ｐ内において誘導電流による磁界が発生する。当該磁界は、１／６０秒毎に管挿通孔Ｐの軸心を中心として鉛直断面内を一回りするように方向が変化し、その磁界の方向の変化に伴って磁束の位置が変化する。そのように磁束が所定の周期で変位すると、その磁束の変位に伴って、磁性を帯びた研磨手段１０，１０・・が、非磁性管Ｐの内部で変位する（すなわち、磁束の変位に追従するように高速で回転する）。そして、そのように高速回転する研磨手段１０，１０・・が、非磁性管Ｐ内の付着物と衝突し、当該付着物を掻き落とすことによって、非磁性管Ｐの内面を研磨する。
【００２３】
なお、回転磁界発生手段４により発生する磁界は、磁束の変位する方向がＮ極となり、その反対側の方向がＳ極となるため、高速回転する各研磨手段１０，１０・・は、軸の両端をＮ極およびＳ極の方向へ向けた状態を保とうとする。しかしながら、付着物と衝突によって研磨手段１０の向きが変わると、そのように向きの変わった研磨手段１０と軸の両端をＮ極およびＳ極の方向へ向けた研磨手段１０とは、帯びた磁性によって互いに反発し合うので、それらの研磨手段１０，１０は、ランダムに自転しながら、非磁性管Ｐの内面に沿って高速回転することとなる。そのような研磨手段１０，１０・・の回転挙動によって、非磁性管Ｐの内面を均一に研磨することが可能となる。
【００２４】
また、上記の如く、研磨手段１０，１０・・が研磨を実行する際には、吸引手段８によって、非磁性管Ｐの内部を吸引することにより、掻き落とされた研磨屑を瞬時に回収する。それゆえ、掻き落とされた研磨屑によって研磨手段１０，１０・・が動きにくくなる等の障害が生じない。なお、吸引手段８の吸引力は所定の範囲内に調整されるため、研磨手段１０，１０・・が吸引されてしまう、という事態は生じない。
【００２５】
加えて、上記の如く、回転磁界発生手段４が作動する際には、回転磁界発生手段４が高温になるが、回転磁界発生手段４の側方に設けられた冷却手段９の送風機２８が、回転磁界発生手段４のコア１１およびコイル１２を効率的に冷却するため、不必要な箇所で絶縁破壊が生じない。
【００２６】
さらに、コア１１の内部に位置した非磁性管Ｐの内面を研磨した後には、回転磁界発生手段４を載置した支持体１５を、移動手段５によってガイドレール１８，１８に沿って移動させることにより、研磨作業部位を変更する。かかる回転磁界発生手段４の移動によって、非磁性管Ｐを全長に亘って研磨することができる。
【００２７】
［研磨実験１］
上記の如く構成された研磨装置１を用いて、ステンレス（ＳＵＳ３０４）によって形成された非磁性管Ｐ（直径＝約６０．５ｍｍで厚さ＝約２．８ｍｍの円筒管）の内面の研磨を行った。なお、上記研磨においては、非磁性管Ｐの内面に、アクリル塗料を刷毛塗りして乾燥させ(肉厚＝約１．０ｍｍ）、当該塗膜を付着物の代替とした。また、非磁性管Ｐの内部には、上記した研磨手段１０，１０・・を２００本収容した。そして、回転磁界発生手段４に２００Ｖ，６０Ｈｚの三相電源を印可することにより、非磁性管Ｐの内面（表面）の磁束密度が約８５ｍＴとなるように調整し、吸引手段８を作動させながら（吸引速度＝４．０ｍ／ｓ）、非磁性管Ｐの内部で研磨手段１０，１０・・を回転させて、約３分間に亘って、非磁性管Ｐの内面の研磨を行い、研磨後の非磁性管Ｐの内面の状態を調べた（なお、上記研磨においては、移動手段５は作動させなかった）。図７は、研磨後の非磁性管Ｐの内面を示す写真であり、研磨後の非磁性管Ｐの内面は、塗膜が綺麗に掻き落とされており、金属光沢を放っていることが分かる。
【００２８】
［研磨実験２］
上記した非磁性管Ｐと同じ非磁性管Ｐを用い、アクリル塗料を塗装しなかった以外は同様な条件で非磁性管Ｐの内面の研磨を行い、研磨中において吸引手段８によって吸引回収した研磨屑（すなわち、ステンレス粉）の重量を測定した。さらに、吸引手段８による研磨効率の変化を確認するために、吸引手段８を作動させることなく同様の研磨を行い、非磁性管Ｐの内面に堆積した研磨屑の重量を測定した。それらの研磨屑の重量の測定結果を表１に示す。表１より、吸引手段８を作動させた場合の研磨屑の重量が、吸引手段８を作動させなかった場合の研磨屑の重量よりも大きく、吸引手段８を作動させた方が効率良く研磨できることが分かる。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
［研磨装置の効果］
研磨装置１は、上記の如く、研磨屑を除去するために非磁性管Ｐ内を吸引する吸引手段８が設けられているため、非磁性管Ｐの内面の汚れがひどい場合でも、研磨屑が研磨手段の回転を阻害しないので、長時間に亘って研磨の効率を低下させることなく容易に研磨作業を継続することができる。
【００３１】
また、研磨装置１は、回転磁界発生手段４が、電磁誘導により磁界を生じさせるコイル１２に三相電源３１を接続したものであるため、非磁性管Ｐの内面の汚れがひどい場合でも好適に用いることができる上、非磁性管Ｐの種類に応じて発生させる磁界の強度を容易に調整することができる。さらに、コイル１２に冷却手段９が設けられているため、長期間に亘って使用し続けた場合でも、コイル１２の発熱に起因して回転磁界発生手段４内で絶縁破壊が発生して回転磁界を発生し続けることができなくなる、という事態が生じない。
【００３２】
さらに、研磨装置１は、回転磁界発生手段４が非磁性管Ｐ内で所定の磁束密度の磁界を発生するように調整されているとともに、当該回転磁界発生手段４によって引きつけられる研磨手段１０，１０・・が所定の大きさおよび形状に調整されているので、回転磁界発生手段４が非磁性管Ｐの内部において適度な強さで研磨手段１０，１０・・を引き寄せるため、非磁性管Ｐの内面を非常に効率的に研磨することができる。
【００３３】
なお、本発明の研磨装置の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、回転磁界発生手段、研磨手段、移動手段、吸引手段、冷却手段等の形状、構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。たとえば、冷却手段は、上記実施形態の如く、空気を送風するものに限定されず、空気以外の冷却媒体を用いたもの等に変更することも可能である。また、研磨手段は、上記実施形態の如き円柱状のものに限定されず、先端を尖らせたピン状のもの等に変更することも可能である。さらに、研磨手段として円柱状の磁性体を用いる場合であっても、その大きさ、重量等は、上記実施形態の態様に何ら限定されず、非磁性管内に生じる磁界の磁束密度に応じて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】研磨装置の概略を示す説明図である。
【図２】回転磁界発生手段の鉛直断面（支持台の長手方向に沿った鉛直断面）を示す説明図である。
【図３】回転磁界発生手段の鉛直断面（支持台の長手方向に沿った鉛直断面）を示す説明図（斜視説明図）である。
【図４】コアの正面を示す説明図である。
【図５】三相電源を示す説明図である。
【図６】回転磁界発生手段の内側で非磁性管内に研磨手段が配置されている状態を示す説明図である。
【図７】研磨装置により研磨した後の非磁性管の内面を示す写真である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・研磨装置（非磁性管内面研磨装置）
４・・回転磁界発生手段
８・・吸引手段
９・・冷却手段
１０・・研磨手段
１２・・コイル
３１・・三相電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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