(57)【要約】【課題】加工対象物の加工を長時間行っても、磁場発生部の発熱を抑制して、加工対象物の加工を長時間にわたって安定的に行えることを可能とする表面処理装置を提供する。【解決手段】表面処理装置１は収容槽９と電磁コイル８と冷却部１１を備えている。収容槽９は円筒状に形成されており磁性砥粒６５と加工対象物２との双方を収容する。電磁コイル８は収容槽９内に回転磁場を発生させて磁性砥粒６５を公転及び自転させて加工対象物２の外表面に衝突させる。電磁コイル８の内周面と収容槽９の外周面との間には空間が設けられている。冷却部１１は加圧気体供給源６７からの加圧された気体をノズル６９で空間に導いて電磁コイル８を冷却する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物及び磁性砥粒を収容する収容槽と、
前記収容槽内に前記磁性砥粒を移動させる回転磁場を発生させて、該回転磁場により前記磁性砥粒を前記加工対象物に衝突させる磁場発生部とを備えた表面処理装置において、
前記磁場発生部を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記加工対象物を前記収容槽の中心に保持する保持手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記磁場発生部が、前記磁性砥粒を前記加工対象物の外周で移動させることを特徴とする請求項２記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記加工対象物を前記収容槽の長手方向と平行な軸芯回りに回転させる回転手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記冷却手段が、加圧気体供給源と、前記加圧気体供給源からの加圧された気体を前記磁場発生部に吹き付けるノズルと、を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記磁場発生部と前記収容槽との間に空間を設けて、前記冷却手段が、前記空間内に気体を導くようにしたことを特徴とする請求項５記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記磁場発生部が、円筒状に形成された本体部と、該本体部の内周面から内側に突出した放熱フィンと、を備えたことを特徴とする請求項５記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記磁場発生部が、円筒状に形成された本体部と、該本体部の外周面から外側に突出した放熱フィンと、を備えたことを特徴とする請求項５記載の表面処理装置。
【請求項９】
前記冷却手段が、前記放熱フィンに加圧された気体を吹き付けるようにしたことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、円筒状、円柱状、または板状に形成された加工対象物の外表面に磁性砥粒を衝突させることで、該加工対象物の表面を粗面化する表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒状、円柱状、または板状に形成された加工対象物の外表面を粗面化するために、磁性砥粒と加工対象物を収容槽内に封入し、磁場発生部としての電磁コイルを用いて磁性砥粒を移動させる回転磁場を発生させて、回転磁場と磁性砥粒との間に働く電磁力によって、磁性砥粒をランダムに励磁させて、加工対象物に衝突させることによって、その外表面を粗面化する表面処理装置（例えば、特許文献１ないし４参照）が知られている。
【０００３】
この種の表面処理装置は、砥粒を空気圧又は水圧で噴出させて、該砥粒を加工対象物に衝突させるサンドブラスト装置やショットブラスト装置に比べ、加工効率が良いことが知られている。
【特許文献１】特開２００３−３０５６３４号公報
【特許文献２】特開２００１−１３８２０７号公報
【特許文献３】特許第３４８６２２１号
【特許文献４】特開昭６１−３８８６２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、前述した特許文献１ないし４に記載された表面処理装置は、未だ開発段階であり、大量の加工対象物の表面処理を可能とするものは実用化されていない。
【０００５】
前述した特許文献１ないし４に記載された表面処理装置は、電磁コイルを用いて収容槽内に回転磁場を発生させるため、長時間、加工対象物の加工を行うと、電磁コイル自身の電気的な抵抗により該電磁コイルが発熱してしまう。このように、加工対象物の加工を長時間行うと、従来の表面処理装置では、電磁コイルの温度が上昇して、該電磁コイルの電気的な抵抗値が変化して、前述した回転磁場の強さなどを一定に保つことが困難になる。即ち、前述した従来の表面処理装置は、加工対象物の加工を長時間行うと、加工対象物の外表面を所望の粗さに粗面化することが困難であった。
【０００６】
前述した表面処理装置は、未だ開発段階であるため、長時間連続して動作させることを考慮されていなく、加工対象物の加工の間隔が長いため、前述した電磁コイルの加熱が大きな問題となることがなかった。
【０００７】
しかしながら、前述した表面処理装置は、加工対象物の量産装置として、長時間にわたって加工対象物の連続加工を行う際には、前述した問題を無視できない。そして、前述した表面処理装置には、長時間にわたって加工対象物の連続加工を行っても、電磁コイルの発熱を抑制できることが望まれている。
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、加工対象物の加工を長時間行っても、磁場発生部の発熱を抑制して、加工対象物の加工を長時間にわたって安定的に行えることを可能とする表面処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の表面処理装置は、加工対象物及び磁性砥粒を収容する収容槽と、前記収容槽内に前記磁性砥粒を移動させる回転磁場を発生させて、該回転磁場により前記磁性砥粒を前記加工対象物に衝突させる磁場発生部とを備えた表面処理装置において、前記磁場発生部を冷却する冷却手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の表面処理装置は、請求項１に記載の表面処理装置において、前記加工対象物を前記収容槽の中心に保持する保持手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の表面処理装置は、請求項２に記載の表面処理装置において、前記磁場発生部が、前記磁性砥粒を前記加工対象物の外周で移動させることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の表面処理装置は、請求項３に記載の表面処理装置において、前記加工対象物を前記収容槽の長手方向と平行な軸芯回りに回転させる回転手段を備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載の表面処理装置は、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載の表面処理装置において、前記冷却手段が、加圧気体供給源と、前記加圧気体供給源からの加圧された気体を前記磁場発生部に吹き付けるノズルと、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載の表面処理装置は、請求項５に記載の表面処理装置において、前記磁場発生部と前記収容槽との間に空間を設け、前記冷却手段が、前記空間内に気体を導くようにしたことを特徴としている。
【００１５】
請求項７に記載の表面処理装置は、請求項５に記載の表面処理装置において、前記磁場発生部が、円筒状に形成された本体部と、該本体部の内周面から内側に突出した放熱フィンと、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
請求項８に記載の表面処理装置は、請求項５に記載の表面処理装置において、前記磁場発生部が、円筒状に形成された本体部と、該本体部の外周面から外側に突出した放熱フィンと、を備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項９に記載の表面処理装置は、請求項７又は請求項８に記載の表面処理装置において、前記冷却手段が、前記放熱フィンに加圧された気体を吹き付けるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
従来の表面処理装置では、磁場発生部としての電磁コイルと、加工対象物を収容する収容槽とが密着しているので、電磁コイルに生じた熱を放熱し難く、連続して加工すると、電磁コイルの温度が許容温度を超えてしまう。しかしながら、請求項１に記載の表面処理装置によれば、冷却手段が磁場発生部を冷却するので、長時間に亘って、加工対象物の加工を行っても、磁場発生部が発熱すること即ち磁場発生部の温度上昇を抑制できる。このため、加工対象物の加工を長時間行っても、磁場発生部の電気的な抵抗値が変化することを抑制でき、加工対象物の加工を長時間に亘って安定的に行うことができる。即ち、請求項１に記載の表面処理装置は、長時間に亘って、一定の粗面化を行うことができる。
【００１９】
請求項２に記載の表面処理装置によれば、加工対象物を収容槽の中心に保持するので、該加工対象物の外表面に略一様に磁性砥粒を衝突させることができる。したがって、加工対象物の外表面を一様に加工することができる。
【００２０】
請求項３に記載の表面処理装置によれば、磁性砥粒が加工対象物の外周で移動することで、該磁性砥粒を確実に加工対象物の外表面に衝突させることができ、該加工対象物の加工を確実に行うことができる。
【００２１】
請求項４に記載の表面処理装置によれば、加工対象物を回転させるので、該加工対象物の外表面により一様に磁性砥粒を衝突させることができる。したがって、加工対象物の外表面をより一様に加工することができる。
【００２２】
請求項５に記載の表面処理装置によれば、冷却手段が加圧気体供給源とノズルとを備えているので、効率的に磁場発生部を冷却できる。
【００２３】
請求項６に記載の表面処理装置によれば、磁場発生部と収容槽との間に空間を設け、該空間内に気体を導くので、該空間内を通る気体が磁場発生部の熱を奪うこととなる。このため、より効率的に磁場発生部を冷却できる。
【００２４】
請求項７に記載の表面処理装置によれば、放熱フィンを備えているので、放熱フィンを通して磁場発生部の熱が外部に放熱される。このため、より効率的に磁場発生部を冷却できる。
【００２５】
請求項８に記載の表面処理装置によれば、放熱フィンを備えているので、放熱フィンを通して磁場発生部の熱が外部に放熱される。このため、より効率的に磁場発生部を冷却できる。
【００２６】
請求項９に記載の表面処理装置によれば、放熱フィンに気体を吹き付けるので、放熱フィンを通して磁場発生部の熱が外部により放熱される。このため、より一層効率的に磁場発生部を冷却できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の第１の実施形態を、図１ないし図３に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表面処理装置の構成を一部断面で示す側面図である。図２は、図１に示された表面処理装置の動作中の状態を示す側面図である。
【００２８】
表面処理装置１は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像ローラや帯電ローラなどの円筒状の加工対象物２（図１に示す）の外表面を粗面化する装置である。加工対象物２の外径は、１７ｍｍ〜１８ｍｍ程度であるのが望ましい。加工対象物２の軸芯Ｐ方向の長さは、３００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度であるのが望ましい。
【００２９】
表面処理装置１は、図１に示すように、ベース３と、固定保持部４と、電磁コイル支持部５と、移動保持部６と、磁場発生部としての電磁コイル８と、収容槽９と、冷却手段としての冷却部１１とを備えている。
【００３０】
ベース３は、平板状に形成されて、工場のフロアやテーブル上等に設置される。ベース３の上面は、水平方向と平行に保たれる。ベース３の平面形状は、矩形状に形成されている。
【００３１】
固定保持部４は、ベース３の長手方向（以下、矢印Ｘで示す）の一端部から立設した複数の支柱１２と、保持ベース１３と、円筒保持部材１５と、従動軸１４とを備えている。
【００３２】
支柱１２は、ベース３からの突出量が変更自在である。支柱１２は、ベース３からの突出量が変更されることで、保持ベース１３の高さを変更する。
【００３３】
保持ベース１３は、平板状に形成され、支柱１２の上端に取り付けられている。円筒保持部材１５は、円筒状に形成され、保持ベース１３上に設置されている。円筒保持部材１５は、その軸芯が水平方向と平行な状態に配置されている。円筒保持部材１５は、その軸芯が矢印Ｘと平行に配されている。円筒保持部材１５は、内側に収容槽９の一端部９ａを収容する。
【００３４】
従動軸１４は、円柱状に形成されている。従動軸１４は、その軸芯が水平方向と矢印Ｘとの双方と平行に配されている。従動軸１４は、軸受１６により円筒保持部材１５にその軸芯回りに回転自在に設けられている。従動軸１４のベース３の中央部寄りの端部には、該ベース３の中央部に向かうにしたがって徐々に従動軸１４を先細とする先細部１７が設けられている。また、従動軸１４は、円筒保持部材１５と同軸に配される。
【００３５】
固定保持部４は、従動軸１４と円筒保持部材１５とが収容槽９と後述する中空保持部材３２と同軸となるように、支柱１２により保持ベース１３の高さが調整される。そして、固定保持部４は、従動軸１４の先細部１７が中空保持部材３２の一端部３２ａ内に侵入して、該中空保持部材３２の一端部３２ａを支持するとともに、円筒保持部材１５内に収容槽９の一端部９ａを収容して該収容槽９の一端部９ａを支持する。こうして、前述した構成の固定保持部４は、収容槽９の一端部９ａと中空保持部材３２の一端部３２ａを保持する。
【００３６】
電磁コイル支持部５は、固定保持部４と矢印Ｘに沿って並設されているとともに、固定保持部４よりベース３の中央部寄りに配されている。電磁コイル支持部５は、一対の支持脚１８を備えている。支持脚１８は、それぞれ、一対の支柱１９を備えている。支柱１９は、一端部が互いに連結している。支柱１９は、ベース３から立設している。支持脚１８は、一対の支柱１９を備えてＶ字状をなしている。一対の支持脚１８は、矢印Ｘに沿って、互いに間隔をあけて配されている。電磁コイル支持部５は、支持脚１８それぞれの支柱１９の上端に電磁コイル８を支持する。
【００３７】
移動保持部６は、電磁コイル支持部５と矢印Ｘに沿って並設されているとともに、電磁コイル支持部５よりベース３の他端部寄りに配されている。移動保持部６は、図示しないリニアガイドと、保持ベース２３と、アクチュエータ２４と、軸受け回転部２７とを備えている。
【００３８】
リニアガイドは、レールと、スライダとを備えている。レールは、ベース３上に設置されている。レールは、直線状に形成されているとともに、その長手方向が矢印Ｘ即ちベース３の長手方向と平行に配されている。スライダは、レールに該レールの長手方向即ち矢印Ｘに沿って移動自在に支持されている。
【００３９】
保持ベース２３は、平板状に形成され、前述した図示しないリニアガイドのスライダ上に取り付けられている。保持ベース２３の上面は、水平方向と平行に配されている。アクチュエータ２４は、ベース３に取り付けられているとともに、前述した保持ベース２３を矢印Ｘに沿って、スライド移動させる。
【００４０】
軸受け回転部２７は、複数の支柱２８と、円筒保持部材２９と、中空保持部材３２と、回転手段としての駆動用モータ３３と、図示しないチャック用シリンダとを備えている。
【００４１】
複数の支柱２８は、保持ベース２３から立設している。円筒保持部材２９は、円筒状に形成され、支柱２８の上端に取り付けられている。円筒保持部材２９は、その軸芯が水平方向と矢印Ｘとの双方と平行な状態で配置されている。円筒保持部材２９は、従動軸１４と円筒保持部材１５との双方と同軸に配置されている。
【００４２】
中空保持部材３２は、円筒状に形成されているとともに、軸受３１により円筒保持部材２９に軸芯回りに回転自在に支持されている。中空保持部材３２は、その軸芯が前述した矢印Ｘ即ち固定保持部４の円筒保持部材１５の軸芯と同軸に配置されている。中空保持部材３２は、一端部３２ａが収容槽９内に位置するように保持ベース２３上から固定保持部４に向かって突出した格好で、かつ、他端部３２ｃが保持ベース２３上に位置した状態に配されている。また、中空保持部材３２は、従動軸１４と同軸に配される。中空保持部材３２は、図２に示すように、円筒状の加工対象物２内に通される。また、中空保持部材３２の保持ベース２３上に位置付けられた他端部３２ｃには、プーリ３５が固定されている。プーリ３５は、中空保持部材３２と同軸に配置されている。
【００４３】
また、中空保持部材３２の収容槽９内に位置付けられる中央部３２ｂには、該中空保持部材３２の外径を前記他端部３２ｃから一端部３２ａに向かって段階的に小さくする段差３４が設けられている。
【００４４】
駆動用モータ３３は、保持ベース２３に設置されているとともに、その出力軸にプーリ３６が取り付けられている。駆動用モータ３３の出力軸の軸芯は、矢印Ｘと平行である。前述したプーリ３５，３６には、無端状のタイミングベルト３７が掛け渡されている。駆動用モータ３３は、中空保持部材３２を軸芯回りに回転させる。駆動用モータ３３は、中空保持部材３２を軸芯回りに回転させることで、加工対象物２を収容槽９の長手方向と平行な軸芯Ｐ回りに回転させる。
【００４５】
チャック用シリンダは、保持ベース２３に設置されたシリンダ本体と、該シリンダ本体にスライド自在に設けられたチャック軸とを備えている。チャック軸は、円柱状に形成されその長手方向が矢印Ｘと平行に配されている。チャック軸は、中空保持部材３２内に収容されているとともに、該中空保持部材３２と同軸に配置されている。チャック軸には、一対のチャック爪４０が取り付けられている。
【００４６】
一対のチャック爪４０は、チャック軸の外周面から該チャック軸の外周方向に突出する格好で、該チャック軸に取り付けられている。また、チャック爪４０は、中空保持部材３２の外周面から該中空保持部材３２の外周に向かって突出している。チャック爪４０は、チャック軸及び中空保持部材３２からの突出量が変更自在に設けられている。一対のチャック爪４０は、チャック用シリンダのチャック軸がシリンダ本体に近づく方向に縮小すると、前述したチャック軸及び中空保持部材３２からの突出量が増加する。
【００４７】
前述したチャック用シリンダは、チャック軸がシリンダ本体に縮小することで、チャック爪４０をよりチャック軸の外周方向に突出させて、該チャック爪４０を中空保持部材３２の外周面より突出させる。そして、チャック用シリンダは、加工対象物２を段差３４とチャック爪４０との間に挟んで、チャック軸と中空保持部材３２と加工対象物２とを固定する。このとき、勿論、チャック軸と中空保持部材３２と加工対象物２と後述の円筒部材５０即ち収容槽９は、同軸になる。
【００４８】
前述したチャック用シリンダとチャック爪４０は、中空保持部材３２と収容槽９と同軸となるように加工対象物２を保持する。即ち、チャック用シリンダとチャック爪４０は、加工対象物２を収容槽９の中心に保持する。前述したチャック用シリンダとチャック爪４０は、特許請求の範囲に記載された保持手段をなしている。
【００４９】
前述した構成の移動保持部６は、中空保持部材３２などをアクチュエータ２４により矢印Ｘに沿って移動させるとともに、チャック用シリンダとチャック爪４０が中空保持部材３２に加工対象物２を保持する。
【００５０】
電磁コイル８は、図１に示すように、円筒状に形成された外皮４６と該外皮４６内に配された複数のコイル部４７とを備えて、全体として円環状に形成されている。外皮４６と複数のコイル部４７とは、特許請求の範囲に記載された磁場発生部としての電磁コイル８の本体部４５をなしている。
【００５１】
電磁コイル８の内径は、収容槽９の外径より大きい。即ち、電磁コイル８の内周面と収容槽９の外周面との間には、空間が形成されている。本発明では、電磁コイル８の内周面と収容槽９の外周面との間には、これらの径方向に沿って、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度の隙間が設けられいているのが望ましい。また、電磁コイル８の軸芯方向の全長は、収容槽９の軸芯方向の全長より若干短い。
【００５２】
外皮４６は、アルミニウム合金などの導電性を有し非磁性体の金属で構成されている。その軸芯即ち電磁コイル８自身の軸芯が矢印Ｘと平行な状態で前述した電磁コイル支持部５の支持脚１８の支柱１９の上端に支持されている。また、外皮４６即ち電磁コイル８は、前述した中空保持部材３２、従動軸１４及びチャック軸などと同軸に配置されている。
【００５３】
複数のコイル部４７は、外皮４６即ち電磁コイル８の周方向に沿って互いに並設されている。コイル部４７は、図示例では、２４個設けられている。コイル部４７は、図示しないヨークと、該ヨークの外周に巻かれたコイルとを備えている。ヨークは、磁性体で構成され、焼ばめにより外皮４６の内周面に固定されている。コイル部４７は、互いの間に合成樹脂などが充填されている。各コイル部４７のコイルには、図１に示す三相交流電源４８により印加される。複数のコイル部４７のコイルには互いに移送のずれた電力が印加されて、これらの複数のコイル部４７のコイルが互いに位相のずれた磁場を発生する。そして、電磁コイル８は、これらの磁場を合成して形成される該電磁コイル８の軸芯回りの回転方向の磁場（回転磁場）を内側に生じさせる。
【００５４】
前述した電磁コイル８は、三相交流電源４８から印加されて、回転磁場を発生する。そして、電磁コイル８は、前述した回転磁場により、後述の磁性砥粒６５を加工対象物２の外周に位置付け、該磁性砥粒６５を収容槽９及び加工対象物２の軸芯Ｐ（図１中に一点鎖線で示す）回りに回転（移動）させる。なお、軸芯Ｐは、円筒部材５０の軸芯と該収容槽９の長手方向もなしている。そして、電磁コイル８は、前述した回転磁場により磁性砥粒６５を加工対象物２の外表面に衝突させる。
【００５５】
また、三相交流電源４８と電磁コイル８との間には、磁場変更手段としてのインバータ４９が設けられている。インバータ４９は、三相交流電源４８が電磁コイル８に印加する電力の周波数、電流値、電圧値を変更自在である。インバータ４９は、電磁コイル８に印加する電力の周波数、電流値、電圧値を変更することで、三相交流電源４８が電磁コイル８に印加する電力を増減させて、該電磁コイル８が発生する回転磁場の強さを変更する。
【００５６】
収容槽９は、図２に示すように、外壁が一重構造（外壁が一枚の壁からなること）の円筒部材５０と、一対の封止板５６とを備えている。
【００５７】
円筒部材５０は、円筒状に形成されており、収容槽９の外殻を構成している。このため、収容槽９は、円筒部材５０が一重構造に形成されていることで、外壁が一重構造に形成されているとともに、円筒状に形成されている。円筒部材５０即ち収容槽９の外径は、電磁コイル８の内径より小さく、円筒部材５０即ち収容槽９の外径は、中空保持部材３２の外径より大きい。円筒部材５０は、非磁性体で構成されている。
【００５８】
一対の封止板５６は、円環状に形成されている。一方の封止板５６は、円筒部材５０の一端部９ａの内周に嵌合するなどして該円筒部材５０に取り付けられている。一方の封止板５６は、内側に従動軸１４を通す。他方の封止板５６は、円筒部材５０の他端部９ｂの内周に嵌合するなどして該円筒部材５０に取り付けられている。他方の封止板５６は、内側に中空保持部材３２を通す。封止板５６は、磁性砥粒６５の円筒部材５０即ち収容槽９の外部への流出を規制する。なお、一端部９ａは円筒部材５０の一端部をなしており、他端部９ｂは円筒部材５０の他端部をなしている。
【００５９】
前述した構成の収容槽９は、円筒部材５０内に磁性体で構成される砥粒（以下、磁性砥粒と呼ぶ）６５を収容するとともに、中空保持部材３２に取り付けられた加工対象物２を円筒部材５０内に収容する。即ち、収容槽９は、加工対象物２と磁性砥粒６５との双方を収容する。また、磁性砥粒６５は、前述した回転磁場により加工対象物２の外周を回転（移動）するなどして、加工対象物２の外表面に衝突する。磁性砥粒６５は、加工対象物２の外表面に衝突して、加工対象物２の外表面から該加工対象物２の一部を削り取り、該加工対象物２の外表面を粗面化する。なお、図示例では、磁性砥粒６５は、外径が１．０ｍｍでかつ長さが５．０ｍｍの円柱状に形成されている。
【００６０】
また、前述した収容槽９は、一端部９ａが円筒保持部材１５内に収容されて該固定保持部４に支持され、他端部９ｂがベース３から立設した支柱６６により支持されている。収容槽９即ち円筒部材５０は、固定保持部４と支柱６６により、従動軸１４と中空保持部材３２と電磁コイル８などと同軸に配されている。
【００６１】
冷却部１１は、図１に示すように、加圧気体供給源６７と、可撓性を有するフレキシブルダクト６８と、ノズル６９とを備えている。加圧気体供給源６７は、加圧された気体をフレキシブルダクト６８に供給する。加圧気体供給源６７として、圧縮空気などの加圧された気体を収容したボンベなどの容器や、加圧された空気などの気体をフレキシブルダクト６８に向かって送り出すシロッコファンや軸流送風機などの送風機などを用いても良い。
【００６２】
また、冷却部１１のノズル６９からの電磁コイル８に吹き付けられる加圧された気体の流速を４ｍ／ｓｅｃ以上とするのが望ましい。さらに、冷却部１１のノズル６９からの電磁コイル８に吹き付けられる加圧された気体の流速を４ｍ／ｓｅｃ以上でかつ１１ｍ／ｓｅｃ以下とするのが望ましい。冷却部１１のノズル６９からの電磁コイル８に吹き付けられる加圧された気体の流速を８ｍ／ｓｅｃとするのが最も望ましい。
【００６３】
ノズル６９は、フレキシブルダクト６８の加圧気体供給源６７から離れた側の先端に取り付けられている。図示例では、ノズル６９は、一対設けられ、これら一対のノズル６９は、鉛直方向に沿って互いに間隔をあけて配されている。ノズル６９は、電磁コイル８の端部の近傍に配置され、かつ電磁コイル８の内周面と収容槽９の外周面との間に設けられた空間に相対している。
【００６４】
ノズル６９は、加圧気体供給源６７から供給された加圧された気体を電磁コイル８の内周面と収容槽９の外周面との間に導く。このように、冷却部１１は、ノズル６９を前述の空間に相対させることで、該空間内に気体を導くようにしている。また、ノズル６９を前述の空間に相対させて、電磁コイル８の端部の近傍に配置することで、冷却部１１の少なくとも一部を電磁コイル８の周辺に配置している。なお、本発明でいう電磁コイル８の周辺とは、該電磁コイル８の両端部、内外周面及びこれら近傍を示している。ノズル６９は、加圧気体供給源６７から供給された加圧された気体を、電磁コイル８の内周面と収容槽９の外周面との間の空間に導いて、該電磁コイル８に吹き付ける。冷却部１１は、加圧気体供給源６７からの加圧された気体を電磁コイル８に吹き付けて、該電磁コイル８を冷却する。
【００６５】
次に、前述した構成の表面処理装置１を用いて加工対象物２の外表面を処理（粗面化）する工程を、以下説明する。
【００６６】
まず、支柱１２を調整して、中空保持部材３２と同軸になるように、固定保持部４の従動軸１４を位置決めする。そして、アクチュエータ２４で収容槽９の円筒部材５０の外部に中空保持部材３２を位置付ける。そして、中空保持部材３２の一端部３２ａ側から中空保持部材３２内に加工対象物２を挿入する。そして、加工対象物２を段差３４に当接させる。
【００６７】
その後、チャックシリンダを動作させてチャック軸を該チャックシリンダのシリンダ本体に向けてスライドさせる。すると、チャック爪４０が中空保持部材３２の外周面より突出する。そして、段差３４とチャック爪４０との間に加工対象物２を挟んで、該加工対象物２を中空保持部材３２に位置決めする（固定する）。すると、中空保持部材３２と加工対象物２と電磁コイル８とが、同軸になる。
【００６８】
その後、アクチュエータ２４で収容槽９の円筒部材５０内に加工対象物２を取り付けた中空保持部材３２を挿入する。そして、先細部１７が中空保持部材３２の一端部３２ａに侵入して、該中空保持部材３２の一端部３２ａが位置決めされる。即ち、中空保持部材３２の一端部３２ａが固定保持部４に保持される。そして、アクチュエータ２４を停止する。
【００６９】
そして、冷却部１１に加圧された気体を前述した空間即ち電磁コイル８に吹き付けさせる。そして、駆動用モータ３３で中空保持部材３２とともに加工対象物２を軸芯Ｐ回りに回転させる。その後、電磁コイル８に三相交流電源４８からの電力を印加して、電磁コイル８に回転磁場を発生させる。すると、図２に示すように、電磁コイル８の内側に位置する磁性砥粒６５が自転しながら軸芯Ｐ回りに公転（回転即ち移動）して、該磁性砥粒６５が加工対象物２の外表面に衝突して、該加工対象物２の外表面を粗面化する。
【００７０】
さらに、電磁コイル８に予め定められた所定の時間電力を印加すると、加工対象物２の外表面の粗面化が終了する。
【００７１】
前述した加工対象物２の外表面の粗面化が終了すると、電磁コイル８への電力の印加を停止するとともに、駆動用モータ３３を停止する。さらに、冷却部１１とを停止する。そして、アクチュエータ２４により中空保持部材３２と加工対象物２を収容槽９の円筒部材５０の外部まで移動して、前記チャック爪４０の加工対象物２の保持を解除する。中空保持部材３２から外表面の粗面化が終了した加工対象物２を取り外して、新たな加工対象物２を中空保持部材３２に取り付ける。こうして、加工対象物２の外表面の粗面化を行う。
【００７２】
本実施形態によれば、冷却部１１が電磁コイル８を冷却するので、長時間に亘って、加工対象物２の加工を行っても、電磁コイル８が発熱すること即ち電磁コイル８の温度上昇を抑制できる。このため、加工対象物２の加工を長時間行っても、電磁コイル８の電気的な抵抗値が変化することを抑制でき、加工対象物２の加工を長時間に亘って、安定的に行うことができる。即ち、表面処理装置１は、長時間に亘って、一定の粗面化を行うことができる。
【００７３】
冷却部１１が加圧気体供給源６７とノズル６９とを備えているので、効率的に電磁コイル８を冷却できる。
【００７４】
電磁コイル８と収容槽９との間に空間を設け、該空間内に気体を導くので、該空間内を通る気体が電磁コイル８の熱を奪うこととなる。このため、より効率的に電磁コイル８を冷却できる。
【００７５】
また、冷却部１１のノズル６９からの気体の流速を４ｍ／ｓｅｃ以上とすると、電磁コイル８のコイル部４７を確実に許容温度内に保つことができる。さらに、冷却部１１のノズル６９からの電磁コイル８に吹き付けられる加圧された気体の流速を４ｍ／ｓｅｃ以上でかつ１１ｍ／ｓｅｃ以下とすると、効率よく電磁コイル８を冷却できる。さらに、冷却部１１のノズル６９からの電磁コイル８に吹き付けられる加圧された気体の流速を８ｍ／ｓｅｃとすると、最も効率よく電磁コイル８を冷却できる。
【００７６】
加工対象物２を収容槽９の中心に保持するので、該加工対象物２の外表面に略一様に磁性砥粒６５を衝突させることができる。したがって、加工対象物２の外表面を一様に加工することができる。
【００７７】
磁性砥粒６５が加工対象物２の外周で移動（公転）することで、該磁性砥粒６５を確実に加工対象物の外表面に衝突させることができ、該加工対象物２の加工を確実に行うことができる。
【００７８】
加工対象物２を回転させるので、該加工対象物２の外表面により一様に磁性砥粒６５を衝突させることができ、加工対象物２の外表面をより一様に加工することができる。
【００７９】
インバータ４９が回転磁場の強さを任意に可変すること（例えば、回転磁場を徐々に強くしたり徐々に弱くしたりすること）により加工対象物２の外表面が円周方向及び長手方向により一様になるように、加工することができる。
【００８０】
収容槽９が円筒状であるので、磁性砥粒６５に回転磁場を作用させた時の該磁性砥粒６５の円周方向の挙動を収容槽９が妨げることがない。したがって、安定した加工が可能となる。
【００８１】
収容槽９の円筒部材５０の外壁が一重構造であるため、電磁コイル８から加工対象物２までの距離を短くすることが可能となり、電磁コイル８が発生する回転磁場をより効率的に加工に使用することが可能となる。
【００８２】
封止板５６により磁性砥粒６５の収容槽９外への流出を防ぐことが可能となり加工時の作業性、生産性の向上が可能となり、連続加工することでその効果はさらに高くなり、表面処理装置１は、大量生産を前提とした量産装置として、加工対象物２の生産（処理）が可能となる。
【００８３】
次に、本発明の発明者らは、前述した第１の実施形態の表面処理装置１の効果を確認した、結果を図３に示す。
【００８４】
図３では、ノズル６９からの気体の流速を変化させた時の電磁コイル８の各部位と収容槽９の温度を測定した。測定にあたっては、各流速でノズル６９から加圧された気体を前記空間内に導き、電磁コイル８の各コイル部４７のコイルに所望の周波数で印加して所定時間経過した時の温度を測定した。また、図３中の最も左端に示す場合には、勿論、ノズル６９から電磁コイル８への気体の吹き付けを行っていない。
【００８５】
図３中の黒丸は、前述したコイル部４７の移動保持部６寄りの端部の温度を示し、図３中の白四角は、前述したコイル部４７の中央部の温度を示し、図３中の白菱形は、前述した外皮４６の外表面の温度を示し、図３中の白丸は、前述したコイル部４７の固定保持部４寄りの端部の温度を示し、図３中の白三角は、前述した収容槽９の温度を示している。図３に結果が示された実験では、電磁コイル８の許容温度が８０℃の場合を示している。即ち、図３に結果が示された実験では、電磁コイル８の温度が８０℃を越えないように動作させなければならない表面処理装置１を用いている。
【００８６】
図３によれは、加圧された気体を電磁コイル８に吹き付けないと、コイル部４７の少なくとも移動保持部６寄りの端部の温度が、許容温度としての８０℃を越えてしまう。これに対し、図３によれば、ノズル６９から電磁コイル８に気体を吹き付けることで、吹き付けない場合より電磁コイル８の温度を抑制できることが明らかとなった。即ち、ノズル６９から電磁コイル８に気体を吹き付けることで、電磁コイル８を冷却できることが明らかとなった。
【００８７】
また、図３によれば、ノズル６９から電磁コイル８に吹き付ける気体の流速を４ｍ／ｓｅｃ以上とすると、電磁コイル８の各部位の温度を許容温度としての８０℃未満に保つことができることが明らかとなった。即ち、前記気体の４ｍ／ｓｅｃ以上とすることで、電磁コイル８のコイル部４７を確実に許容温度内に保つことができることが明らかとなった。
【００８８】
さらに、図３によれば、前記気体の流速を１１ｍ／ｓｅｃより早くしても、電磁コイル８の各部位の温度を著しく低下できないことが明らかとなった。このため、図３によれば、前記気体の流速を４ｍ／ｓｅｃ以上でかつ１１ｍ／ｓｅｃ以下とすると、加圧気体供給源６７からの加圧された気体を無駄にすることなく、電磁コイル８を冷却でき、電磁コイル８の各部位の温度を確実に許容温度としての８０℃未満に保つことができることが明らかとなった。即ち、前記気体流速を４ｍ／ｓｅｃ以上でかつ１１ｍ／ｓｅｃ以下とすることで、効率よく電磁コイル８を冷却できることが明らかとなった。
【００８９】
さらに、図３によれば、前記気体の流速が８ｍ／ｓｅｃとすると、気体の流速が最小でも電磁コイル８の温度を略最小にできる即ち電磁コイル８を略最も冷却できることが明らかとなった。このため、図３によれば、前記気体の流速を８ｍ／ｓｅｃとすると、加圧気体供給源６７からの加圧された気体を無駄にすることなく、電磁コイル８を冷却でき、電磁コイル８の各部位の温度を確実に許容温度としての８０℃未満に保つことができることが明らかとなった。即ち、前記気体の流速を８ｍ／ｓｅｃとすることで、最も効率よく電磁コイル８を冷却できることが明らかとなった。
【００９０】
次に、本発明の第２の実施形態を、図４ないし図７を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００９１】
本実施形態では、表面処理装置１の電磁コイル８は、図４ないし図６に示すように、放熱フィン７０を複数備えている。放熱フィン７０は、板状に形成されて、前記コイル部４７のヨークから電磁コイル８の内周側に向かって延在しているとともに、前記軸芯Ｐに沿って直線状に延在している。即ち、放熱フィン７０は、本体部の内周面から電磁コイル８の内側に突出している。
【００９２】
放熱フィン７０の全長は、コイル部４７の全長に等しい。放熱フィン７０は、アルミニウム合金などの非磁性体でかつ熱導体の材料（金属）で構成されている。図示例では、放熱フィン７０の厚さは、１．０ｍｍ程度である。放熱フィン７０は、図示例では、全てのコイル部４７のヨークに一つ取り付けられている。放熱フィン７０は、各コイル部４７のヨークに焼ばめなどにより取り付けられている。放熱フィン７０には、コイル部４７即ち電磁コイル８が発生する熱が伝わってくる。
【００９３】
また、本実施形態では、ノズル６９は、放熱フィン７０の端部の近傍に相対して設けられ、勿論、前述した電磁コイル８の内周面と収容槽９の外周面との間に空間に加圧された気体を導く。そして、冷却部１１のノズル６９は、前述した加圧された気体を放熱フィン７０即ち電磁コイル８に吹き付ける。冷却部１１は、ノズル６９を放熱フィン７０の端部に相対させることで、該放熱フィン７０に加圧された気体を吹き付けるようにしている。冷却部１１は、放熱フィン７０を冷却することで、電磁コイル８を冷却する。
【００９４】
本実施形態の表面処理装置１も前述した第１の実施形態と同様に、収容槽９内に加工対象物２を収容し、電磁コイル８に三相交流電源４８からの電力を印加するとともに、冷却部１１で放熱フィン７０即ち電磁コイル８を冷却しながら、加工対象物２の表面を粗面化する。
【００９５】
本実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様に、冷却部１１が電磁コイル８を冷却するので、加工対象物２の加工を長時間に亘って、安定的に行うことができる。即ち、表面処理装置１は、長時間に亘って、一定の粗面化を行うことができる。
【００９６】
また、本実施形態の表面処理装置１は、放熱フィン７０を備えているので、電磁コイル８の表面積が大きくなり、放熱フィン７０を通して電磁コイル８の熱が外部に放熱される。このため、より効率的に電磁コイル８を冷却できる。
【００９７】
さらに、本実施形態の表面処理装置１は、放熱フィン７０に気体を吹き付けるので、放熱フィン７０が冷却されるとともに電磁コイル８の気体が吹き付けられる部分の表面積が大きくなり、放熱フィン７０を通して電磁コイル８の熱が外部により放熱される。このため、より一層効率的に電磁コイル８を冷却できる。
【００９８】
次に、本発明の発明者らは、前述した第２の実施形態の表面処理装置１の効果を確認した、結果を図７に示す。
【００９９】
図７では、放熱フィン７０が設けられていない表面処理装置１（第１の実施形態に示された表面処理装置１）と、前述した第２の実施形態に示された表面処理装置１とのそれぞれにおいて、冷却部１１のノズル６９から加圧された気体を電磁コイル８に吹き付けた時の電磁コイル８の各部位と収容槽９の温度を測定した。
【０１００】
測定にあたっては、ノズル６９から加圧された気体を前記空間内に導き、電磁コイル８の各コイル部４７のコイルに所望の周波数で印加して所定時間経過した時の温度を測定した。また、第２の実施形態に示された表面処理装置１では、ノズル６９から放熱フィン７０即ち電磁コイル８に吹き付ける気体の流速を３ｍ／ｓｅｃと６ｍ／ｓｅｃとの場合で測定した。
【０１０１】
図７中の黒丸は、前述したコイル部４７の移動保持部６寄りの端部の温度を示し、図７中の白四角は、前述したコイル部４７の中央部の温度を示し、図７中の白菱形は、前述した外皮４６の外表面の温度を示し、図７中の白丸は、前述したコイル部４７の固定保持部４寄りの端部の温度を示し、図７中の白三角は、前述した収容槽９の温度を示している。図７に結果が示された実験では、電磁コイル８の許容温度が８０℃の場合を示している。即ち、図７に結果が示された実験では、電磁コイル８の温度が８０℃を越えないように動作させなければならない表面処理装置１を用いている。
【０１０２】
図７によれは、放熱フィン７０を設けると、放熱フィン７０を設けない場合より電磁コイル８の温度を抑制できることが明らかとなった。即ち、放熱フィン７０を設けると、放熱フィン７０を設けない場合より電磁コイル８を確実に冷却できることが明らかとなった。
【０１０３】
前述した第２の実施形態では、放熱フィン７０をコイル部４７即ち電磁コイル８の内周面から該電磁コイル８の内側に突出させている。しかしながら、本発明では、図８及び図９に示すように、放熱フィン７０を電磁コイル８の外周面から該電磁コイル８の外側に向かって突出させて、該放熱フィン７０の端部にノズル６９を相対させて、該ノズル６９からの加圧された気体を該放熱フィン７０に吹き付けるようにしても良い。なお、図８及び図９において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
図８及び図９に示す場合では、放熱フィン７０は、焼ばめなどにより外皮４６に取り付けられている。放熱フィン７０は、板状に形成され、軸芯Ｐに沿って直線状に延在している。
【０１０５】
この図８及び図９に示す表面処理装置１は、放熱フィン７０を備えているので、電磁コイル８の表面積が大きくなり、放熱フィン７０を通して電磁コイル８の熱が外部に放熱される。このため、より効率的に電磁コイル８を冷却できる。さらに、表面処理装置１は、放熱フィン７０に気体を吹き付けるので、より一層効率的に電磁コイル８を冷却できる。
【０１０６】
また、本発明では、放熱フィン７０を収容槽９の外周面に取り付け、電磁コイル８の内周面と収容槽９の外周面との間にノズル６９からの加圧された気体を吹き付けても良い。さらに、本発明では、ノズル６９を任意の数設け、該ノズル６９を任意の位置に配置しても良い。
【０１０７】
また、前述した実施形態では、加圧された気体を電磁コイル８に吹き付けて、該電磁コイル８を冷却している。しかしながら、本発明の表面処理装置１は、冷却手段として図１０に示す冷却装置７１を備えても良い。冷却装置７１は、図１０に示すように、配管７２と、冷媒タンク７３と、膨張弁７４と、圧縮機７５と、熱交換器７６とを備えても良い。なお、図１０において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０８】
配管７２は、一部が電磁コイル８の外皮４６即ち外周面に取り付けられている。即ち、冷却装置７１は電磁コイル８の周辺に配置されている。配管７２は、前述した冷媒タンク７３と、膨張弁７４と、圧縮機７５と、熱交換器７６とを直列に連結している。冷媒タンク７３は、熱交換器７６により冷却された冷媒を収容する。膨張弁７４は、冷媒タンク７３内の冷媒を膨張させて冷却して電磁コイル８に取り付けられた配管７２を通して圧縮機７５に送り出す。
【０１０９】
配管７２内の冷媒は、膨張弁７４から圧縮機７５に向かって流れて、電磁コイル８の熱を奪い、加熱される。則ち、配管７２内の冷媒は、電磁コイル８を冷却する。圧縮機７５は、電磁コイル８によって加熱された冷媒を圧縮して液化して熱交換器７６に送り出す。熱交換器７６は、圧縮機７５により液化された冷媒を冷却して冷媒タンク７３に送り出す。
【０１１０】
前述した冷却装置７１は、配管７２内に冷媒を通して、該冷媒を冷媒タンク７３、膨張弁７４、圧縮機７５及び熱交換器７６と順に循環させて、電磁コイル８を冷却することで、該電磁コイル８の温度上昇を抑制し、該電磁コイル８の温度を許容温度以下に保つ。そして、冷却装置７１は、表面処理装置１の連続した加工対象物２の加工を可能にする。
【０１１１】
また、この図１０に示す冷却装置７１を用いる際には、該冷却装置７１の配管７２を電磁コイル８の内周面に取り付けても良い。
【０１１２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。即ち、保持手段と回転手段とは、実施形態に記載された構成及び配置に限定されることなく、種々の構成及び配置にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる表面処理装置の概略の構成を一部断面で示す側面図である。
【図２】図１に示された表面処理装置の動作中の状態を示す側面図である。
【図３】図１に示された表面処理装置の効果を説明する説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる表面処理装置の動作中の状態を一部断面で示す側面図である。
【図５】図４に示された表面処理装置の電磁コイルの側断面図である。
【図６】図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図４に示された表面処理装置の効果を説明する説明図である。
【図８】図５に示された電磁コイルの変形例を示す側断面図である。
【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の表面処理装置の冷却手段としての冷却装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  表面処理装置
２  加工対象物
８  電磁コイル（磁場発生部）
９  収容槽
１１  冷却部（冷却手段）
３３  駆動用モータ（回転手段）
４０  チャック爪（保持手段）
４５  本体部
６５  磁性砥粒
６７  加圧気体供給源
６９  ノズル
７０  放熱フィン
７１  冷却装置（冷却手段）
Ｐ  軸芯（収容槽の長手方向）
【図１】
2006255840.tif 000003
【図２】
2006255840.tif 000004
【図３】
2006255840.tif 000005
【図４】
2006255840.tif 000006
【図５】
2006255840.tif 000007
【図６】
2006255840.tif 000008
【図７】
2006255840.tif 000009
【図８】
2006255840.tif 000010
【図９】
2006255840.tif 000011
【図１０】
2006255840.tif 000012