(57)【要約】【課題】狭いあるいは複雑な形状をした空間が形成されたワークの内壁をも十分に研摩可能な方法および装置の提供。【解決手段】本発明の研磨方法は、化学研磨に用いられる研磨液Ｌを貯留する液槽１Ａ内において、研磨対象であるワーク１０を研磨液Ｌに、所定の浸漬時間ｔ０に亘り浸漬する浸漬ステップＳ１と、ワーク１０を研磨液Ｌから引き上げて、ワーク１０に形成されている空間１０１，１０２に液槽１Ａ内で入り込んだ研磨液Ｌを空間１０１，１０２から排出させる排出ステップＳ２とを含み、浸漬ステップＳ１と、排出ステップＳ２とを交互に繰り返して行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学研磨に用いられる研磨液を貯留する液槽内において、研磨対象であるワークを前記研磨液に、所定の浸漬時間に亘り浸漬する浸漬ステップと、
前記ワークを前記研磨液から引き上げて、前記ワークに形成されている空間に前記液槽内で入り込んだ前記研磨液を前記空間から排出させる排出ステップと、を含み、
前記浸漬ステップと、前記排出ステップとを交互に繰り返して行う、
ことを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記排出ステップでは、
前記ワークの姿勢を変化させることで前記空間から前記研磨液を排出させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記排出ステップでは、
前記空間から排出された前記研磨液を前記液槽内に受け入れる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記浸漬ステップでは、
前記研磨液に浸漬されている前記ワークを回転させる、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記浸漬ステップでは、
前記研磨液に浸漬されている前記ワークを振動させる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項６】
前記空間は、前記ワークに設定された軸線から径方向に延在するように袋状に形成され、
前記浸漬ステップでは、
前記ワークを鉛直方向に対して傾斜させた状態で軸周りに回転させる、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の研磨方法。
【請求項７】
熱溶解積層造形による成形品を前記ワークとして研磨する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項８】
化学研磨に用いられる研磨液にワークが浸漬される浸漬時間を計時する計時部と、
前記ワークを前記研磨液から引き上げ、前記ワークに形成されている空間に入り込んだ前記研磨液を前記空間から排出させる動作と、前記ワークを前記研磨液へと浸漬する動作とが可能な駆動部と、
前記計時部により計時される前記浸漬時間に亘る前記ワークの浸漬と、前記研磨液からの前記ワークの引き上げおよび前記空間からの前記研磨液の排出とが交互に繰り返されるように前記駆動部を制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする研磨用駆動装置。
【請求項９】
前記駆動部は、
前記ワークを回転させる回転機構を有する、
ことを特徴とする請求項８に記載の研磨用駆動装置。
【請求項１０】
前記駆動部は、
前記ワークを振動させる振動機構を有する、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の研磨用駆動装置。
【請求項１１】
前記駆動部は、
前記ワークの浸漬と、前記ワークの引き上げおよび前記研磨液の排出とが交互に繰り返されるように、所定の支点を中心に前記ワークを揺動させる揺動機構を有する、
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の研磨用駆動装置。
【請求項１２】
前記空間は、前記ワークに設定された軸線から径方向に延在するように袋状に形成され、
前記駆動部は、
前記揺動機構により前記ワークを鉛直方向に対して傾斜した角度にまで揺動させた状態で、
前記ワークを回転させる回転機構により前記ワークを軸周りに回転させる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の研磨用駆動装置。
【請求項１３】
前記揺動機構は、
前記ワークを支持し、前記支点を中心に回転可能なアームと、
前記アームに連結される上下動可能なリンクと、を有する、
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の研磨用駆動装置。
【請求項１４】
前記ワークは、熱溶解積層造形による成形品である、
ことを特徴とする請求項８から１３のいずれか一項に記載の研磨用駆動装置。
【請求項１５】
請求項８から１３のいずれか一項に記載の研磨用駆動装置と、
前記研磨液を貯留する液槽と、を備える、
ことを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨液を用いて種々の部材（ワーク）を研磨する方法、研磨用駆動装置、および研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの表面を研磨するため、ワークを研磨液に浸漬し、研磨液の成分との化学反応によりワークの表面部を溶解させる化学研磨が行われている（例えば、特許文献１）。
特許文献１では、マスキングが施された円筒状のワークを吊り下げた状態で槽内の研磨液（エッチング液）に浸漬し、槽の底部に設けられた撹拌子により研磨液を撹拌する。さらに、撹拌子による研磨液の流動の向きと同じ向きにワークを回転させることで、ワークの外周部に形成される溝の深さの均一化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−８０５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワークに形成されている狭隘な部分や、ワークの複雑な形状をした部分は、工具によりアクセスすることが難しいため、工具を用いて機械的に研磨することが難しい。砥粒を吹き付けるブラスト処理も、ワークの狭隘な部分や複雑な形状をした部分には砥粒により荷重を均等に作用させることが難しいため、均一に研磨することが難しい。
その点、研磨液を用いる化学研磨は、ワークの狭隘な部分や、複雑に入り組んだ部分にも研磨液が満たされることで、均一に研磨可能であるため、狭隘な部分や複雑な形状をした部分への化学研磨の適用が期待される。
しかし、狭隘な部分や複雑な形状をした部分に入り込んだ研磨液の容積は、狭隘部分や複雑形状部分の表面積に対して少ないため、ワークの表面部と研磨液の成分との反応が短時間で終了してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、狭いあるいは複雑な形状をした空間が形成されたワークの内壁をも十分に研磨可能な方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の研磨方法は、化学研磨に用いられる研磨液を貯留する液槽内において、研磨対象であるワークを研磨液に、所定の浸漬時間に亘り浸漬する浸漬ステップと、ワークを研磨液から引き上げて、ワークに形成されている空間に液槽内で入り込んだ研磨液を空間から排出させる排出ステップと、を含み、浸漬ステップと、排出ステップとを交互に繰り返して行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明の研磨方法において、排出ステップでは、ワークの姿勢を変化させることで空間から研磨液を排出させることが好ましい。
【０００８】
本発明の研磨方法において、排出ステップでは、空間から排出された研磨液を液槽内に受け入れることができる。
【０００９】
本発明の研磨方法において、浸漬ステップでは、研磨液に浸漬されているワークを回転させることが好ましい。
【００１０】
本発明の研磨方法において、浸漬ステップでは、研磨液に浸漬されているワークを振動させることが好ましい。
【００１１】
本発明の研磨方法において、空間は、ワークに設定された軸線から径方向に延在するように袋状に形成され、浸漬ステップでは、ワークを鉛直方向に対して傾斜させた状態で軸周りに回転させることが好ましい。
【００１２】
本発明の研磨方法において、熱溶解積層造形による成形品をワークとして研磨することが好ましい。
【００１３】
本発明の研磨用駆動装置は、化学研磨に用いられる研磨液にワークが浸漬される浸漬時間を計時する計時部と、ワークを研磨液から引き上げ、ワークに形成されている空間に入り込んだ研磨液を空間から排出させる動作と、ワークを研磨液へと浸漬する動作とが可能な駆動部と、計時部により計時される浸漬時間に亘るワークの浸漬と、研磨液からのワークの引き上げおよび空間からの研磨液の排出とが交互に繰り返されるように駆動部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の研磨用駆動装置において、駆動部は、ワークを回転させる回転機構を有することが好ましい。
【００１５】
本発明の研磨用駆動装置において、駆動部は、ワークを振動させる振動機構を有することが好ましい。
【００１６】
本発明の研磨用駆動装置において、駆動部は、ワークの浸漬と、ワークの引き上げおよび研磨液の排出とが交互に繰り返されるように、所定の支点を中心にワークを揺動させる揺動機構を有することが好ましい。
【００１７】
本発明の研磨用駆動装置において、空間は、ワークに設定された軸線から径方向に延在するように袋状に形成され、駆動部は、揺動機構によりワークを鉛直方向に対して傾斜した角度にまで揺動させた状態で、ワークを回転させる回転機構によりワークを軸周りに回転させることが好ましい。
【００１８】
本発明の研磨用駆動装置において、揺動機構は、ワークを支持し、支点を中心に回転可能なアームと、アームに連結される上下動可能なリンクと、を有することが好ましい。
【００１９】
本発明の研磨用駆動装置において、ワークは、熱溶解積層造形による成形品であることが好ましい。
【００２０】
本発明の研磨装置は、上述の研磨用駆動装置と、研磨液を貯留する液槽と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、所定の浸漬時間だけワークを浸漬した後、ワークを引き上げてワークの空間内の研磨液を排出させることを繰り返し、空間内の研磨液を交換しながら研磨を進めることで、短い処理時間でも所望の表面粗さにまで研磨することができる。
また、本発明の研磨用駆動装置を用いることにより、研磨液の交換作業を自動的に周期的に繰り返すことができる。そのため、浸漬する時間を計り、ワークを適切なタイミングで引き上げて研磨液を排出した後、再び浸漬する一連の作業を何度も繰り返す労力が解消する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係るワークを模式的に示す図である。（ｂ）は、（ａ）のIｂ−Iｂ線断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のIｃ−Iｃ線断面図である、
【図２】第１実施形態に係る研磨装置を示す模式図である（浸漬時）。
【図３】第１実施形態に係る研磨装置を示す模式図である（排出時）。
【図４】本発明の実施形態に係る研磨方法の手順を示す図である。
【図５】浸漬時間に対するワークの重量変化を示すグラフである。
【図６】研磨液に浸漬されている状態でワークを回転させることによる作用を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る研磨装置を示す模式図である（浸漬時）。
【図８】第２実施形態に係る研磨装置を示す模式図である（排出時）。
【図９】第３実施形態に係る研磨装置を示す模式図である（浸漬時）。
【図１０】第３実施形態に係る研磨装置を示す模式図である（排出時）。
【図１１】第４実施形態に係る研磨装置を示す模式図である（浸漬時）。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る研磨方法および研磨装置について説明する。
以下で説明する各実施形態の研磨方法および研磨装置は、研磨液の成分との化学反応によりワークの内側の表面部を溶解させる化学研磨に適用される。
【００２４】
図１（ａ）〜（ｃ）に、各実施形態の研磨方法および研磨装置により研磨可能なワーク１０を示している。
なお、ワーク１０は、研磨対象のあくまで一例であり、各実施形態の研磨方法および研磨装置により、他の形状のワークも研磨することができる。
ワーク１０は、適宜な金属材料から形成することができる。
【００２５】
（ワークの構成）
図１（ａ）に、ワーク１０を灰色で示し、ワーク１０の内側に形成された狭くて複雑な形状をした中空部の輪郭を破線で示している。
ワーク１０の中空部は、空間１０１，１０２を含んで構成されている。これらの空間１０１，１０２は、流体が流れる流路として用いることができる。
第１の空間１０１は、ワーク１０の軸線Ａ上を延びている。第１の空間１０１は、ワーク１０の一端に開放されている開放端１０１ＯＰと、ワーク１０の他端側で閉塞されている閉塞端１０１Ｃｌとを有している。
【００２６】
第２の空間１０２は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、第１の空間１０１の周りに、軸線Ａと同心の円環状に形成された空間１０２Ａと、図１（ａ）および（ｃ）に示すように、ワーク１０に備えられた薄い板状の部分１１，１１の内部にそれぞれ形成されている空間１０２Ｂとから構成されている。板状部１１は、１つでもよく、３つ以上あってもよい。
第２の空間１０２の空間１０２Ａは、ワーク１０の一端に開放されている開放端１０２ＯＰと、ワーク１０の他端側で閉塞されている閉塞端１０２Ｃｌとを有している。空間１０２Ａは、第１の空間１０１を区画する壁に形成された突起１３の位置で狭められている。
【００２７】
２つの板状部１１，１１は、ワーク１０の軸線Ａに沿っている部分１２からそれぞれ、軸線Ａと直交する方向に突出している。各板状部１１の外形を形成する壁１４の内側に、空間１０２Ｂが形成されている。空間１０２Ｂは、径方向内側に位置する内端で、空間１０２Ａと連通している。
【００２８】
上記のように内部構造が複雑な形状をしているワーク１０は、金属粉体を用いる熱溶解積層造形により成形することができる。かかる熱溶解積層造形は、成形品の断面形状を示すスライスデータにより配置した金属粉体を高出力レーザー等を用いて溶解させ、固化した層を順次積層することで、成形品を得る。積層造形は、削り出しや放電加工とは異なり、切削工具や電極が必要ないので、工具や電極を挿入することが難しい狭くて複雑な形状の部材の成形に好適である。
【００２９】
以下に示す第１〜第３実施形態では、研磨液にワーク１０を浸漬することで、ワーク１０の表面部を溶解させる化学研磨を行う。
ここで、ワーク１０を研磨液に浸漬している間、研磨液の成分と、研磨液に接触しているワーク１０の表面部との化学的な反応が持続することで研磨が進行するが、ワーク１０の空間１０１，１０２のいずれにおいても、内壁Ｗの表面積に対して容積が小さいので、内壁Ｗと研磨液との反応が短時間で鈍化して研磨能力が低下してしまう。空間が狭い程、研磨液の流動が起こり難いため、内壁Ｗに接触した研磨液がその場に滞留すると、反応速度が低下してしまう。
そこで、以下に示す各実施形態の研磨装置を用いて、空間１０１，１０２内で研磨能力を十分に得られなくなるよりも前に、空間１０１，１０２内の研磨液を十分な研磨能力を有する研磨液に交換する。空間１０１，１０２内の研磨液の交換を複数回繰り返すことにより、空間１０１，１０２の内壁Ｗを所望の表面粗さにまで研磨することができる。
【００３０】
以下、狭い空間１０１，１０２内の研磨液を交換する作業に用いることのできる研磨方法および研磨装置を開示する。
【００３１】
〔第１実施形態〕
図２は、第１実施形態に係る研磨装置１である。
研磨装置１は、ワーク１０を浸漬する研磨液Ｌが貯留された液槽１Ａと、ワーク１０を移動させる研磨用駆動装置２とを備えている。
液槽１Ａは、ワーク１０の材料に適合する成分の研磨液Ｌを貯留している。反応促進のため、研磨液Ｌは適切な温度に加温されることが好ましい。液槽１Ａ内に貯留されている研磨液Ｌに、ワーク１０の全体が浸漬される。
ワーク１０は、空間１０１および空間１０２のそれぞれの開放端１０１ＯＰ，１０２ＯＰを上側に向けて研磨液Ｌに浸漬される。このとき、ワーク１０は、上下方向（鉛直方向）に対して傾斜していることが好ましい。これについては後述する。
【００３２】
研磨用駆動装置２は、駆動部２０と、制御部２５とを備えている。
駆動部２０は、研磨液Ｌに浸漬されているワーク１０を研磨液Ｌから引き上げ、ワーク１０の内部から研磨液を排出させたり、ワーク１０を降ろして研磨液Ｌに浸漬させる。
制御部２５は、ワーク１０の浸漬と、ワーク１０の引き上げおよび研磨液の排出とが交互に繰り返されるように駆動部２０を制御する。
【００３３】
駆動部２０は、支点Ｆを中心にワーク１０を揺動させる揺動機構２１と、ワーク１０を軸周りに回転させる回転機構を構成するモーター２６（電動機）とを備えている。
揺動機構２１は、支点Ｆを中心に回転可能なリンクアーム２２と、リンクアーム２２を上下方向に移動させる上下動装置２３とを有している。
【００３４】
リンクアーム２２が支点Ｆを中心に回転すると、リンクアーム２２に支持されているワーク１０も支点Ｆを中心に揺動する。支点Ｆの位置は固定されており、支点Ｆを中心にリンクアーム２２を矢印Ｒ１の向きに回転させると、図３に示すようにワーク１０が研磨液Ｌから引き上げられて空間１０１，１０２から研磨液が排出される。リンクアーム２２を矢印Ｒ２の向きに回転させると、図２に示すようにワーク１０が液槽１Ａ内へと復帰し、研磨液Ｌに浸漬される。本実施形態の支点Ｆの軸は、水平方向に設定されている。
【００３５】
また、本実施形態の支点Ｆは、液槽１Ａの開口の周縁部に設けられているが、支点Ｆを中心に回転するリンクアーム２２によりワーク１０を研磨液Ｌから引き上げ、再び研磨液Ｌに浸漬させることのできる限り、適宜な位置に支点Ｆを定めることができる。
ワーク１０は、研磨液Ｌの中に全体が浸漬されているときの角度から、全体が研磨液Ｌから引き上げられているときの角度までの範囲で支点Ｆを中心に揺動する。
【００３６】
リンクアーム２２は、支点Ｆに設けられるアーム２２１と、アーム２２１を上下動装置２３に連結するリンク要素２２２とを備えている。
アーム２２１は、ワーク１０に備えられた枠体１５が設けられる先端部２２１Ａと、モーター２６が設けられる基端部２２１Ｂとを有している。
モーター２６から出力される回転駆動力は、先端部２２１Ａに設けられた枠体１５に伝達される。モーター２６の回転駆動力により枠体１５が回転すると、枠体１５に支持されているワーク１０も回転する。
ワーク１０は、必ずしも枠体１５に保持されている必要はなく、ブラケット等を用いてアーム２２１の先端部２２１Ａにワーク１０を設けることもできる。また、枠体１５やブラケット等を用いずに、アーム２２１の先端部２２１Ａにワーク１０の一部が直接設けられていてもよい。
【００３７】
リンク要素２２２は、アーム２２１に対して回転可能にジョイントされるとともに、上下動装置２３に対して回転可能にジョイントされている。
アーム２２１とリンク要素２２２とのジョイント部２２２Ａ、および上下動装置２３とリンク要素２２２とのジョイント部２２２Ｂは、ピンを用いたジョイントから構成することができる。ジョイント部２２２Ａとジョイント部２２２Ｂとのそれぞれのピン（回転軸）は、互いに平行に配置され、支点Ｆの軸とも平行に配置されている。
リンク要素２２２のジョイント部２２２Ｂは、上下動装置２３にスライド可能に接続されている。
【００３８】
上下動装置２３は、リンク要素２２２を上下方向にガイドしつつ駆動する。
上下動装置２３に備えられた動力装置（図示しない）は、上下方向への直線的な駆動力をリンク要素２２２に伝達可能である限り、モーター、ラックおよびピニオン、原動機、圧縮空気等を適宜に組み合わせて構成することができる。
【００３９】
上下動装置２３による上昇および下降の動作は、制御部２５により周期的に繰り返される。
制御部２５は、タイマー２４を含んで構成されている。
【００４０】
以上で説明した研磨装置１を用いてワーク１０を研磨する方法を説明する。
かかる研磨方法の手順としては、図４に示すように、ワーク１０の浸漬（ステップＳ１）と、ワーク１０の空間１０１，１０２からの研磨液Ｌの排出（ステップＳ２）とを交互に繰り返す。
【００４１】
ここで、空間１０１，１０２の内壁Ｗと研磨液Ｌとの反応が持続しており研磨能力を十分に確保することが可能な時間ｔ０だけワーク１０を研磨液Ｌに浸漬すれば足り、それ以上にワーク１０を浸漬したままにすると、研磨を終えるまでの処理時間が余分に掛かる。
しかし、ワーク１０を浸漬する時間が極端に短いと、研磨を終えるまでにワーク１０の浸漬および引き上げを過剰に頻回に繰り返す必要があり、繰り返す回数の分だけ、ワーク１０の移動、および研磨液Ｌの排出に時間が掛かるので、研磨を終えるまでの処理時間の短縮に繋がらない。
したがって、適切な浸漬時間ｔ０を設定する必要がある。
【００４２】
実際にワーク１０を用いて、研磨液Ｌに浸漬した時間とワークの重量変化量との関係から適切な浸漬時間ｔ０を得ることもできるし、ワーク１０と同じ材料の試料を同じ研磨液Ｌに浸漬する試験を行い、その試験結果を利用してワーク１０に適用する浸漬時間ｔ０を得ることもできる。
ワーク１０や試料を研磨液に浸漬すると、図５のグラフの如く、浸漬した時間が長いほど、反応速度が低下する傾向を示す。図５の縦軸は、ワーク１０や試料の重量変化量、すなわち研磨液により溶解したワークの重量減少分を示している。
【００４３】
図５に示す例では、時間ｔを経過すると、反応速度の低下が認められる。この時間ｔは、反応が持続しており研磨能力を十分に確保することが可能な時間の上限に相当する。
ワーク１０に対して試験を行った場合は、時間ｔを浸漬時間ｔ０として定めることができる。試料に対して試験を行った場合は、時間ｔ、そして試料およびワーク１０のそれぞれの表面積と容積との比に基づいてワーク１０の適切な浸漬時間ｔ０を求めることができる。
【００４４】
ここで、試料の表面積をＳｆ、試料の容積をＶとすると、試料の単位表面積あたりの研磨液量（以下、比液量）Ｒｔは、Ｖ／Ｓｆである。
また、ワーク１０の空間１０１の内壁Ｗの表面積をＳｆ１、空間１０１の容積をＶ１とすると、空間１０１の比液量Ｒｔ１は、Ｖ１／Ｓｆ１であり、同様に、空間１０２の内壁Ｗの表面積をＳｆ２、空間１０２の容積をＶ２とすると、空間１０２の比液量Ｒｔ２は、Ｖ２／Ｓｆ２である。
比液量が少ないほど、反応速度が低下し易いので、例えば、空間１０１の比液量Ｒｔ１が空間１０２の比液量Ｒｔ２よりも小さいとすると、下記の式（１）により、適切な浸漬時間ｔ０を求めることができる。
ｔ０＝ｔ（Ｒｔ１／Ｒｔ）        ・・・（１）
ワーク１０を浸漬するステップＳ１では、この浸漬時間ｔ０に亘りワーク１０を研磨液Ｌに浸漬するとよい。
【００４５】
以下、ステップＳ１，Ｓ２（図４）を繰り返すことにより空間１０１，１０２内の研磨液を交換しながらワーク１０を研磨する方法について、研磨装置１の動作と共に説明する。
まず、浸漬ステップＳ１では、図２に示すように、リンクアーム２２に支持されているワーク１０を液槽１Ａ内の研磨液Ｌに浸漬する。このとき、枠体１５の内側に流入した研磨液Ｌが開放端１０１ＯＰ，１０２ＯＰから空間１０１，１０２にそれぞれ入り込み、内壁Ｗに研磨液Ｌが接触する。
ワーク１０が浸漬されている間、制御部２５は、タイマー２４により浸漬時間ｔ０を計時しており、浸漬時間ｔ０に亘りワーク１０が研磨液Ｌに浸漬される。
【００４６】
浸漬ステップＳ１および排出ステップＳ２を通じて、モーター２６によりワーク１０が軸周りに回転される。
浸漬ステップＳ１において、ワーク１０を鉛直方向に対して傾斜させた状態で研磨液Ｌに浸漬したまま、モーター２６によりワーク１０を回転させることで、研磨液Ｌとワーク１０との反応により発生したガスが外部に抜けて行き難い袋状の空間１０２Ｂの内壁Ｗをも均一に研磨できる。これについては後で詳述する。
【００４７】
浸漬を開始してから浸漬時間ｔ０が経過すると、研磨液Ｌを排出するステップＳ２に移行するため、制御部２５は、上下動装置２３によりリンク要素２２２を矢印Ｄの向きに下降させる。すると、リンク要素２２２が矢印Ｒ１´の向きに回転し、リンク要素２２２の下降および回転に伴い、支点Ｆを中心にアーム２２１は矢印Ｒ１の向きに回転する。それに伴ってワーク１０も支点Ｆを中心に揺動し、図３に示すように、研磨液Ｌよりも上方にまで引き上げられる。このとき、ワーク１０は、図２に示す姿勢から図３に示す姿勢へと変化する。このようなワーク１０の姿勢の変化のことを、以下では、「反転」と称する。
【００４８】
排出ステップＳ２では、図３に示す姿勢へとワーク１０を反転させることで、空間１０１，１０２内の研磨液Ｌを自重により開放端１０１ＯＰ，１０２ＯＰからワーク１０の外側へと排出させる。このとき、鉛直方向に対して傾斜した状態のワーク１０をモーター２６により回転させているので、研磨液Ｌが開放端１０１ＯＰ，１０２ＯＰへと流れ落ち易くなり、液の排出が促進される。
【００４９】
ワーク１０の外側に排出された研磨液Ｌは、液槽１Ａ内の研磨液Ｌへと流入する。ワーク１０の狭小な空間１０１，１０２から排出された研磨液Ｌの量は、液槽１Ａ内に貯留されている研磨液Ｌの量に対して少ないので、液槽１Ａ内の研磨液Ｌによる研磨能力は十分に維持されている。
ワーク１０の開放端１０１ＯＰ，１０２ＯＰから排出された研磨液Ｌは、枠体１５に備えられたガイド部１５１によって一旦受け止められ、ガイド部１５１から液槽１Ａ内に向けて流れ落ちるので、液槽１Ａの外に研磨液Ｌが飛び出すのを防ぐことができる。
【００５０】
制御部２５は、排出ステップＳ２への移行後、研磨液Ｌの排出に要する時間として予め定められた時間が経過すると、浸漬ステップＳ１に移行するため、上下動装置２３によりリンク要素２２２を矢印Ｕの向きに上昇させる。
すると、リンク要素２２２が矢印Ｒ２´の向きに回転し、リンク要素２２２の上昇および回転に伴い、支点Ｆを中心にアーム２２１は矢印Ｒ２の向きに回転する。それに伴ってワーク１０も支点Ｆを中心に揺動し、図２に示すように液槽１Ａ内で研磨液Ｌに浸漬される。
そうすると、ワーク１０の空間１０１，１０２に、開放端１０１ＯＰ，１０２ＯＰから研磨液Ｌが入り込む。このとき入り込んだ研磨液Ｌには、十分な研磨能力が残されているので、内壁Ｗの研磨が進行する。また、ワーク１０を研磨液Ｌに入れ、研磨液Ｌ中を下降させることで、空間１０１，１０２内で研磨液Ｌの流動が起こるため、内壁Ｗに研磨液Ｌが滞留し難く、空間１０１，１０２内に流動がない場合と比べて反応の速度を上げることができる。
【００５１】
制御部２５は、ワーク１０の浸漬を開始してから浸漬時間ｔ０が経過すると、上下動装置２３を動作させて排出ステップＳ２（図３）へと移行する。リンクアーム２２に支持されているワーク１０が矢印Ｒ１の向きへと揺動し、姿勢が反転されることで、空間１０１，１０２内の研磨液Ｌが排出される。
以上のように、浸漬ステップＳ１と排出ステップＳ２とを交互に、予め定められた回数ｎだけ繰り返したならば（ステップＳ３でＹｅｓ）、ワーク１０の研磨を終了する。
【００５２】
以上で説明したように、適切な浸漬時間ｔ０だけワーク１０を浸漬し、空間１０１，１０２内の研磨液Ｌを交換しながら研磨を進めることで、短い処理時間でも所望の表面粗さにまで内壁Ｗを研磨することができる。
本実施形態によれば、放電加工等と比べると成形面の平滑性に劣る積層造形によりワーク１０が成形されていたとしても、ワーク１０の空間１０１，１０２の内壁Ｗを流路に適合する表面粗さにまで研磨することが可能である。
【００５３】
本実施形態によれば、研磨装置１により、浸漬時間ｔ０と、液の排出に要する時間とを含む時間サイクルで、研磨液Ｌの交換作業を自動的に繰り返すことができる。そのため、浸漬する時間を計り、ワーク１０を適切なタイミングで引き上げて研磨液Ｌを排出させた後、再び浸漬する一連の作業を何度も繰り返す労力が解消する。
【００５４】
上述の浸漬ステップＳ１では、ワーク１０を鉛直方向に対して傾斜させた状態で、モーター２６によりワーク１０を軸周りに回転させることが好ましい。
こうすることで、第２の空間１０２の空間１０２Ｂ内に、研磨液Ｌと内壁Ｗとの反応に伴って生成されたガスが滞留したガス溜まりが形成されたとしても、ガス溜まりによって反応が阻害されることによる研磨のムラを防止できる。以下、説明する。
【００５５】
図６は、ワーク１０の第２の空間１０２を構成する空間１０２Ｂを示している。
空間１０２Ｂ内に入った研磨液Ｌと、研磨液Ｌに接触する内壁Ｗとが化学的に反応することで発生したガスは、内壁Ｗから離脱すると研磨液Ｌ中を浮上するが、空間１０２Ｂは、軸線Ａからワーク１０の径方向に延在するように袋状に形成されており、空間１０２Ｂの上端部にまで浮上したガスが、空間１０２Ｂの上端部に臨む壁１４によりそれ以上に浮上できない。
そのため、空間１０２Ｂ内で発生したガスの少なくとも一部は、壁１４の下側に溜まってガス溜まりＧを形成する。すると、壁１４の内壁Ｗと研磨液Ｌとの接触がガス溜まりＧにより妨げられるので、ガス溜まりＧの位置では反応が進行しない。この状態がそのまま続くと、ガス溜まりＧが存在する箇所と他の箇所との研磨液Ｌへの接触時間の違いによって研磨の不均一が生じてしまう。
【００５６】
それを避けるため、揺動機構２１によりワーク１０を鉛直方向（図６の矢印方向）に対して傾斜する角度にまで揺動させるとともに、モーター２６によりワーク１０を軸周りに回転させている。
ワーク１０の軸線Ａが鉛直方向に対して傾斜しているため、軸線Ａとは直交する方向に延びている空間１０２Ｂも鉛直方向に対して傾斜している。
仮に、ワーク１０の軸線Ａが鉛直方向に沿っており、空間１０２Ｂが水平に配置されていると、軸線Ａの両側に位置する空間１０２Ｂ，１０２Ｂのいずれの上端部にもガス溜まりが形成されるが、図６に示すように空間１０２Ｂ，１０２Ｂが鉛直方向に対して傾斜していると、空間１０２Ａを介して互いに連通する空間１０２Ｂ，１０２Ｂ全体としての上端部が、軸線Ａよりも上方に位置する空間１０２Ｂの上端部に定まり、この位置にガス溜まりＧが形成される。
【００５７】
ワーク１０を鉛直方向に対して傾斜させた状態で軸周りに回転させると、ガス溜まりＧに対して壁１４が移動する。ガス溜まりＧは、壁１４の形状に倣って形状を変化させつつ、空間１０２Ｂ，１０２Ｂの全体としての上端部に留まるので、壁１４の特定の位置でガス溜まりＧにより反応が妨げられることを防ぐことができる。そのため、袋状の空間１０２Ｂであっても、内壁Ｗを均一に研磨することができる。
しかも、ワーク１０を回転させると、それに伴って上方から軸線Ａよりも下方へと移動した空間１０２Ｂの開口が上を向くので、袋状の空間１０２Ｂ内からガスを浮上させて排出させることができるとともに、上方に位置する空間１０２Ｂから下方に位置する空間１０２Ｂへと研磨液Ｌが流れ落ちたり、遠心力により、空間１０２Ｂ，１０２Ｂの間での研磨液Ｌの行き来を含め、研磨液Ｌの流動が起こる。研磨液Ｌの流動は、空間１０２Ａ内や空間１０１内でも起こるので、ワーク１０の内部空間の全体に亘り、反応速度を上げることができる。
【００５８】
本実施形態では、浸漬ステップＳ１および排出ステップＳ２を通じて、モーター２６によりワーク１０を常時回転させているため、モーター２６の回転および停止を切り替える制御が必要ない。上述したように、浸漬時にワーク１０を回転させることで、ムラなく研磨することができ、液の排出時にワーク１０を回転させることで、ワーク１０の内部からの研磨液の排出を促し、液の排出に要する時間を短縮することができる。
【００５９】
ワーク１０の空間の形状や、液の排出に許容される時間等を考慮して、浸漬ステップＳ１におけるワーク１０の回転、および排出ステップＳ２におけるワーク１０の回転のいずれか一方あるいは両方を省略することができる。ステップＳ１およびステップＳ２の両方においてワーク１０を回転させない場合は、モーター２６を設ける必要がない。ワーク１０が、袋状の空間１０２Ｂを備えておらず、第１の空間１０１や第２の空間１０２の空間１０２Ａのような直線的な形状の空間のみを備えている場合には、浸漬中にワーク１０を回転させなくてもよい。
浸漬時あるいは排出時のいずれかにワーク１０をモーター２６により回転させる場合は、上下動装置２３の動作にモーター２６の起動および停止を同期させるように、制御部２５によりモーター２６を制御するとよい。
【００６０】
〔第２実施形態〕
第２実施形態は、ワーク１０の研磨に用いる研磨装置の構成が第１実施形態とは相違する。
以下では、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。
図７および図８に示す研磨装置は、液槽１Ａと、ワーク１０を移動させる研磨用駆動装置３とを備えている。
研磨用駆動装置３は、駆動部３０と、制御部３５とを備えている。
【００６１】
駆動部３０は、支点Ｆを中心にワーク１０を揺動させる揺動機構３１と、ワーク１０を軸周りに回転させる回転機構を構成するモーター２６とを備えている。
制御部３５は、ワーク１０の浸漬と、ワーク１０の引き上げおよび研磨液Ｌの排出とが交互に繰り返されるように駆動部３０を制御する。
【００６２】
第２実施形態は、揺動機構３１の構成が第１実施形態とは相違している。
揺動機構３１は、支点Ｆを中心に回転可能なアーム３２と、支点Ｆに回転駆動力を出力する揺動モーター３６とを有している。
揺動モーター３６は、正方向（Ｒ１）への回転駆動力と、逆方向（Ｒ２）への回転駆動力の両方を出力可能に構成されている。揺動モーター３６は、制御部３５によりタイマー制御される。
【００６３】
第２実施形態でも、研磨用駆動装置３を用いて、ワーク１０の浸漬（図４のステップＳ１）と、ワーク１０の内部からの研磨液Ｌの排出（図４のステップＳ２）とを交互に繰り返す。
浸漬ステップＳ１では、図７に示すように、アーム３２に支持されているワーク１０を液槽１Ａ内の研磨液Ｌに浸漬する。
ワーク１０が浸漬されている間、制御部３５は、タイマー２４により浸漬時間ｔ０を計時しており、浸漬時間ｔ０に亘りワーク１０が研磨液Ｌに浸漬される。
【００６４】
浸漬時間ｔ０が経過すると、排出ステップＳ２に移行するため、制御部３５は、アーム３２が所定の角度にまで回転するまで、揺動モーター３６を正方向（Ｒ１）へと回転させる。すると、ワーク１０が支点Ｆを中心に揺動し、図８に示すように、研磨液Ｌから引き上げられる。
排出ステップＳ２では、図８に示すようにワーク１０の姿勢を反転させることで、空間１０１，１０２内の研磨液Ｌをワーク１０の外側へと排出させる。
【００６５】
制御部３５は、排出ステップＳ２への移行後、研磨液Ｌの排出に要する時間として予め定められた時間が経過すると、浸漬ステップＳ１に移行するため、揺動モーター３６を逆方向（Ｒ２）へと回転させる。すると、アーム３２により支持されているワーク１０が下向きに揺動し、図７に示すように液槽１Ａ内で研磨液Ｌに浸漬される。
【００６６】
第２実施形態に係る研磨用駆動装置３を用いることによっても、第１実施形態と同様に、適切な浸漬時間ｔ０だけワーク１０を浸漬し、空間１０１，１０２内の研磨液Ｌの交換作業を自動的に繰り返すことができる。
そうすることで、研磨液Ｌを何度も交換するのに多大な労力を必要とすることなく、短い処理時間でも所望の表面粗さにまで内壁Ｗを研磨することができる。
【００６７】
第２実施形態の研磨用駆動装置３も、ワーク１０を軸周りに回転させるモーター２６を備えているため、鉛直方向に対してワーク１０が傾斜した状態でモーター２６によりワーク１０を回転させることができる。上述したように、鉛直方向に対して傾斜したワーク１０を浸漬時に回転させると、ガス溜まりＧに起因して研磨のムラが生じるのを防ぐことができる。また、同じく傾斜したワーク１０を液の排出時に回転させると、ワーク１０の内部からの研磨液Ｌの排出を促すことができる。
【００６８】
〔第３実施形態〕
以下、第１実施形態および第２実施形態とは相違する事項を中心に説明する。
図９および図１０に示す第３実施形態の研磨装置は、液槽１Ａと、ワーク１０を移動させる研磨用駆動装置４とを備えている。
研磨用駆動装置４は、駆動部４０と、制御部４５とを備えている。駆動部４０は、支点Ｆを中心にワーク１０を揺動させる揺動機構４１から構成されている。
【００６９】
揺動機構４１は、ワーク１０を収容するカゴ１６を支点Ｆに係留する係留ワイヤ４２と、支点Ｆとは離間する位置でカゴ１６に繋がれた巻上ワイヤ４３と、巻上ワイヤ４３を巻き上げる巻上機４４とを備えている。巻上機４４は、巻上ワイヤ４３を巻き上げる回転駆動力を出力するモーター４４１を有している。
なお、カゴ１６がなく、係留ワイヤ４２によりワーク１０が直接係留されることも許容される。
【００７０】
第３実施形態でも、研磨用駆動装置４を用いて、ワーク１０の浸漬（図４のステップＳ１）と、ワーク１０の内部からの研磨液Ｌの排出（図４のステップＳ２）とを交互に繰り返す。
浸漬開始から、制御部４５のタイマー２４により計時される浸漬時間ｔ０が経過すると、排出ステップＳ２に移行するため、制御部４５は、支点Ｆを中心にワーク１０が所定の角度にまで揺動して反転するまで、巻上機４４のモーター４４１を正方向（Ｒ１）へと回転させてワイヤ４３を巻き上げる。すると、図１０に示すように、カゴ１６ごとワーク１０が研磨液Ｌから引き上げられ、空間１０１，１０２内の研磨液Ｌがワーク１０の外側へと排出される。
【００７１】
排出ステップＳ２への移行後、研磨液Ｌの排出に要する時間として予め定められた時間が経過すると、制御部４５は、浸漬ステップＳ１に移行するため、巻上機４４のモーター３６を逆方向（Ｒ２）へと回転させる。すると、ワイヤ４３が繰り出されてワーク１０が降下し、図９に示すように液槽１Ａ内で研磨液Ｌに浸漬される。
【００７２】
第３実施形態に係る研磨用駆動装置４を用いることによっても、研磨液Ｌを何度も交換するのに多大な労力を必要とすることなく、短い処理時間でも所望の表面粗さにまで内壁Ｗを研磨することができる。
【００７３】
〔第４実施形態〕
次に、図１１を参照し、ワークを振動させる機構を有する研磨装置を用いる研磨方法について説明する。
第４実施形態は、研磨液Ｌに浸漬されているワーク１０を振動させることを特徴とする。
第４実施形態の研磨装置は、第２実施形態の研磨装置に、ワーク１０を振動させる振動機構を付加したものに相当する。第２実施形態以外の実施形態が振動機構を備えるように構成することもできる。
【００７４】
以下、第２実施形態とは相違する事項を中心に説明する。
図１１に示す第４実施形態の研磨用駆動装置５に備えられた駆動部５０は、揺動機構３１、および回転機構としてのモーター２６に加えて、ワーク１０を振動させる振動機構を構成する加振器５１を有している。
【００７５】
加振器５１は、アーム３２に設けられており、加振器５１により発せられた振動は、アーム３２に取り付けられたワーク１０に伝達される。ワーク１０は、アーム３２に設けられているモーター２６により回転しつつ、振動する。
加振器５１は、少なくとも、ワーク１０が研磨液Ｌに浸漬されている間、ワーク１０を振動させる。加振器５１が、ワーク１０の浸漬と、研磨液Ｌの排出とを通じて常時作動するように構成されていてもよい。
【００７６】
第４実施形態でも、研磨用駆動装置５を用いて、ワーク１０を研磨液Ｌに浸漬するステップ（図１１）と、ワーク１０の内部から研磨液Ｌを排出させるステップ（図示省略）とを交互に繰り返す。
図１１に示すように液槽１Ａ内でワーク１０が研磨液Ｌに浸漬されている間、加振器５１によりワーク１０を振動させる。ワーク１０が振動していると、研磨液Ｌとの反応により生成されたガスがワーク１０の内壁Ｗの表面から離脱するのが促進されるとともに、空間１０１，１０２内の研磨液Ｌに流動が与えられるので、内壁Ｗと研磨液Ｌとの反応を促進させることができる。
その上、モーター２６によるワーク１０の回転に伴って空間１０１，１０２内で回転するように生じる研磨液Ｌの流動に、加振器５１によるワーク１０の振動に伴う振動が与えられることにより、内部空間の場所によって流速の違いが生じることを緩和することができるので、研磨のムラの解消に寄与することができる。
【００７７】
浸漬時間ｔ０が経過し、研磨液Ｌを排出させる排出ステップに移行する際には、第２実施形態と同様に、揺動モーター３６を矢印Ｒ１の方向に回転させる。すると、アーム３２が支点Ｆを中心に揺動し、それに伴ってワーク１０が研磨液から引き上げられる（図８参照）。それによって空間１０１，１０２から研磨液Ｌが排出される。
【００７８】
第４実施形態に係る研磨用駆動装置５を用いることによっても、研磨液Ｌを何度も交換するのに多大な労力を必要とすることなく、短い処理時間でも所望の表面粗さにまで内壁Ｗを研磨することができる。
【００７９】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
上述した第１〜第３実施形態の研磨用駆動装置２〜４は、本発明の研磨用駆動装置の一例に過ぎず、ワークの浸漬、および研磨液から引き上げて研磨液の排出が可能な研磨用駆動装置を適宜に構成することができる。
【００８０】
空間１０１，１０２から排出された研磨液を第１〜第３実施形態では液槽１Ａへと戻しているが、空間１０１，１０２から排出された研磨液を液槽１Ａの外部に回収し、液槽１Ａ内に研磨液を補充するようにしてもよい。
【００８１】
第１〜第３実施形態では、ワーク１０の内部の研磨液を排出させるために、ワーク１０の姿勢を変化させているが、ワークの形状によっては、姿勢を変化させる必要がない。例えば、ワークの内部空間が、両端の開放された直線的な管路である場合は、研磨液からワークを引き上げるだけで、研磨液をワークの空間から排出させることができる。
【００８２】
また、第１〜第３実施形態では、鉛直方向に対してワークを傾斜させた状態でワークを軸周りに回転させているが、ワークの形状によっては、ワークを傾斜させる必要がない。例えば、ワークがインペラである場合は、袋状の空間はないので、軸線が鉛直方向に沿うようにワークが配置されている状態でワークを軸周りに回転させることにより内部の空間（流路）における研磨液の流動を発生させて反応速度を上げることができる。
【００８３】
ワークの形状等によっては、研磨液に浸漬されているワークを回転させることなく、研磨液中でワークを振動させることによって、ワークの空間の内壁の研磨に必要な流動を確保することもできる。したがって、本発明の研磨用駆動装置の駆動部が回転機構を有していなくてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
Ａ        軸線
Ｄ        矢印
Ｆ        支点
Ｌ        研磨液
Ｒ１      矢印
Ｒ２      矢印
Ｓ１      浸漬ステップ
Ｓ２      排出ステップ
Ｓ３      ステップ
Ｕ        矢印
Ｗ        内壁
ｔ        時間
１        研磨装置
１Ａ      液槽
２〜４    研磨用駆動装置
１０      ワーク
１１      板状部
１２      部分
１３      突起
１４      壁
１５      枠体
１６      カゴ
２０      駆動部
２１      揺動機構
２２      リンクアーム
２３      上下動装置
２４      タイマー（計時部）
２５      制御部
２６      モーター（回転機構）
３０      駆動部
３１      揺動機構
３２      アーム
３６      揺動モーター
３５      制御部
４０      駆動部
４１      揺動機構
４２      係留ワイヤ
４３      巻上ワイヤ
４４      巻上機
４５      制御部
１０１    第１の空間
１０１ＯＰ  開放端
１０１Ｃｌ  閉塞端
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ    第２の空間
１０２ＯＰ  開放端
１０２Ｃｌ  閉塞端
１５１    ガイド部
２２１    アーム
２２１Ａ  先端部
２２１Ｂ  基端部
２２２    リンク要素
２２２Ａ  ジョイント部
２２２Ｂ  ジョイント部
４４１    モーター
【図１】
2018009235.tif 000003
【図２】
2018009235.tif 000004
【図３】
2018009235.tif 000005
【図４】
2018009235.tif 000006
【図５】
2018009235.tif 000007
【図６】
2018009235.tif 000008
【図７】
2018009235.tif 000009
【図８】
2018009235.tif 000010
【図９】
2018009235.tif 000011
【図１０】
2018009235.tif 000012
【図１１】
2018009235.tif 000013