(57)【要約】【課題】空洞管の溶接部の内面を物理研磨する。【解決手段】  回転軸の空洞管の熔接部に対応する位置に単翼を少なくとも１枚、複数枚の場合は周方向に等間隔に配置し、各単翼の先端に研磨材が固着された回転翼を構成する。更に、前記回転軸と同心に、前記各単翼が回転軸に巻回された状態で、回転翼を収納するように収納筒が配置される。更に、当該収納筒の各単翼に対応する位置に、軸方向のスリットが設けられ、当該スリットに各単翼を挿通した状態で、回転軸と収納筒とを相対的に回転することによって、各単翼を径方向に拡縮可能な径調整手段を構成する。このように構成した研磨ロータを、初期の段階で、収納筒に回転翼を収納した状態とし、研磨時には、研磨材が空洞管の熔接部の内面と接するまで収納筒から押し出して、（前記回転翼を空洞管に対して）回転させる。【選択図】図１
2015112677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に、空洞管の熔接部の径に対応する径を供えた単翼を少なくとも１枚、周方向に等間隔に配置され、その先端に研磨材が固着された回転翼と、
前記各単翼が回転軸に巻回された状態で、回転翼を収納する回転軸と同心に配置された収納筒と、
前記収納筒の各単翼に対応する位置に、軸方向のスリットを設け、当該スリットに各単翼を挿通した状態で、回転軸と収納筒とを相対的に回転することによって、各単翼を径方向に拡縮可能な径調整手段と、
を備えた、空洞管の研磨ロータ。
【請求項２】
第１項記載の空洞管の研磨ロータの摩擦布に研磨剤を塗るとともに、収納筒に回転翼を収納した状態として、空洞管に挿入するステップ、
収納筒に対して回転軸を回転させて、各単翼の周縁に固着した摩擦布が空洞管の内周面を軽く押す状態になるまで収納筒から押し出すステップ、
前記空洞管に対して回転翼を研磨に適した速度で回転させるステップ、
を備えた空洞管の物理研磨方法。
【請求項３】
更に、研磨を終了した後に、収納筒に対して回転軸を前記とは逆に回転させて、回転翼の各単翼を収納筒に収納するステップ
回転翼を研磨対象の空洞管から引き抜くステップ
を備えた請求項２に記載の空洞管の物理研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空洞管の内面を研磨するための研磨ロータと、その研磨ロータを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子と電子を衝突させ、ビッグバン状態を形成する装置としてリニアコライダが建設されようとしている（ILC計画）。リニアコライダには図１０に示すように、両端にフランジ１０１ａ、１０１ｂを有し、軸方向に周期的に径が変化するニオブの空洞管１００が使用される。この実験で所定の効果を得るための要素の１つとして、このニオブの空洞管１００の内面が平滑になっているか否かがある。
【０００３】
図１１は前記の空洞管の製造手順を示すものである。
【０００４】
中心に所定の大きさの穴１１１が空いた円板１１０（図１１(a)）をプレスして、前記穴１１１の周辺を台状に一方に突起させ、周縁に至るに従って他方に湾曲させて、全体としてカップ形状を有する空洞管のふくらみの小径部１１０ｓから大径部１１０ｗに至る半分の部分（以下カップ体１２０（図１１(b)）という）を成型する。このカップ体１２０を複数、前記中心の小径部を相互に付き合わせるとともに、周縁の大径部１１０ｗを相互に突き合わせて溶接する（図１１(d)）。これによって、図１１に示す空洞管が完成することになる。
【０００５】
前記のように、溶接する前には当然、各カップ体１２０の内面はバフ研磨あるいはバレル研磨で等の方法で研磨されることになる（図１１(c)）が、各カップ体１２０が何等かの方法で研磨されたとしても、前記大径部１１０ｗと小径部１１０ｓにできる溶接部には熔接ビードが生じ、あるいはスパッタボールが付着することもあり、空洞管として仕上がったときに当該溶接部の表面状態が他の部分との均一性を欠くことになる。
【０００６】
従って、空洞管１００として仕上がった後にも物理的に、表面を平滑化してから、更に、電解研磨や化学研磨をする必要があるが、空洞管１００として仕上がった後に、空洞管１００の内面を物理研磨の一種であるバレル研磨やバフ研磨することは不可能である。
【０００７】
そこで、特開２０００-７１１６４に、空洞管１００の内部に砥粒をいれて空洞管を自転させながら公転させる研磨方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００-７１１６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特開２０００-７１１６４に開示のように、自転と公転を併用する構成であって、研磨対象物の管径が軸方向に変化する場合は、研磨の仕上がり状態が径の変化に対応できずに部分によって異なった仕上がりになる。特に、上記リニアコライダに用いられる空洞管では、径の大きくなる膨らみ部分の研磨状態が充分ではなくなる。本願出願人は、空洞管１００として仕上げる前に、小径部を研磨する方法と治具を特願２０１３-１９８０７３で提案しているが、この技術を用いても、空洞管として組み上がった後の大径部の内面の研磨をする作業が残されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は内径が位置によって変化する空洞管の内面を研磨する研磨ロータにおいて、以下の構成を採っている。
【００１１】
回転軸の空洞管の熔接部に対応する位置に単翼を少なくとも１枚、複数枚の場合は周方向に等間隔に配置し、各単翼の先端に研磨材が固着された回転翼を構成する。更に、前記回転軸と同心に、前記各単翼が回転軸に巻回された状態で、回転翼を収納するように収納筒が配置される。更に、当該収納筒の各単翼に対応する位置に、軸方向のスリットが設けられ、当該スリットに各単翼を挿通した状態で、回転軸と収納筒とを相対的に回転することによって、各単翼を径方向に拡縮可能な径調整手段を構成する。
【００１２】
このように構成した研磨ロータを、初期の段階で、収納筒に回転翼を収納した状態として、空洞管に挿入する。ついで、収納筒に対して回転軸を回転させて、各単翼の先端に固着された研磨材が空洞管の熔接部の内面と接するまで収納筒から押し出す。更に、前記空洞管を回転翼に対して（前記回転翼を空洞管に対して）回転させる。これによって、空洞管の熔接部の内面と回転翼の各単翼の先端に固着された研磨材が空洞管の熔接部の内面と接した状態で、回転するので、空洞管の熔接部の内面が短時間で均一に研磨ができることになる。
【００１３】
更に、研磨を終了した後に、収納筒に対して回転軸を前記とは逆に回転させて、回転翼の各単翼を収納筒に収納し、研磨ロータを空洞管から引き抜くことができる。
【発明の効果】
【００１４】
これによって、空洞管の溶接部の内面に対して回転翼は研磨材を押圧しながら回転しているので、空洞管の溶接部の全域に渡って短時間で研磨ができることになる。特に、前記熔接部は通常の物理研磨では研磨が不足がちになる空洞管の膨らみ部分であってもこの構成が特に有効になる。尚、上記構成は出願人が特願２０１２-１５５４９０で開示している空洞管の内面の電解研磨の前段階に適用される物理研磨に適用される。
【００１５】
当該空洞管が電子や陽子の加速器として用いられる場合には、より質の高い加速ができることになる。この発明は、内面形状が均一でない空洞管の研磨に利用でき、空洞管の用途は加速器に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の研磨ロータの使用状態を示す側面図。
【図２】図２は、本発明の単位の研磨ロータの使用前の状態を示す平面図。
【図３】図３は、図２の側面図。
【図４】図４は、本発明の単位の研磨ロータの使用時を示す平面図。
【図５】図５は、図４の側面図。
【図６】図６は、本発明の研磨ロータの別に実施形態を示す斜視図。
【図７】図７は、図６の分解斜視図。
【図８】図８は、回転翼が複数の場合の実施の形態を示す斜視図。
【図９】図９は、図８の分解斜視図。
【図１０】図１０は、空洞管の側面図。
【図１１】図１１は、空洞管の製造手順を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明に係る研磨ロータを用いて、空洞管の内面を研磨している状態を示す図であり、図２〜図５は本発明に使用する研磨ロータの１単位（空洞管の１つの膨らみに対応）を示す基本的な概念図であり、以下、まず、単位の研磨ロータについて、説明する。
【００１８】
図２は、研磨ロータを空洞管に装着した状態であって、使用状態に至る前の状態を示す平面図、図３はその側面図、図４は空洞管に装着しかつ、使用状態を示す平面図、図５はその側面図である。
【００１９】
回転軸２１には、回転翼２２が形成されている。当該回転翼２２は、先端が、研磨対象物の空洞管１００のふくらみ部（＝熔接部）に対応する位置に、弾性もしくは可撓性を持った材質よりなる単翼２２a、２２ｂ・・が、１枚もしくは複数枚（図示では４枚）、周方向に等間隔に配置された構成となっている。各単翼２２a、２２ｂ・・の先端には、研磨材２５が固着されている。
【００２０】
回転翼２２を構成する各単翼２２a、２２ｂ・・は、弾性もしくは可撓性を有しており、回転軸２１に巻回された状態で、最小径となり、この状態で、回転軸２１と同心に配置された収納筒２９に収納されるようになっている。前記収納筒２９に収納された状態の各単翼２２a、２２ｂ・・の先端に対応する位置に、軸方向のスリット群２３（２３ａ、２３ｂ・・）が設けられ、当該スリット群を構成する各スリット２３ａ、２３ｂ・・に、各単翼２２a、２２ｂ・・の先端部が、収納筒２９の外部に僅かに出る程度に挿通しておく。これによって、回転軸２１と収納筒２９とを相対的に回転することによって、各単翼２２a、２２ｂ・・の先端を径方向に挿抜することができ、各単翼２２a、２２ｂ・・の先端の径を調整できる構成（径調整手段：回転軸２１＋回転翼２２＋収納筒２９＋スリット群２３）とする。
【００２１】
各単翼２２a、２２ｂ・・の先端に固着された研磨材２５としては、それ自体で研磨機能を持つサンドペーパ、あるいは別途研磨剤を塗布して使用するバフ等が使用される。
【００２２】
尚、前記回転軸２１に収納筒２９を同心に配置する構成として、例えば、回転軸２１に当該回転軸２１より径が大きく、収納筒２９の径に符合するスペーサ３０を嵌める構成とすることが考えられる。
【００２３】
上記のように回転翼２２は、収納状態と、稼動状態の２つの態様を採る。すなわち、図２、図３に示すように、各単翼２２a、２２ｂ・・の先端が、収納筒２９の各スリット２３ａ、２３ｂ・・から僅かに出た状態が収納状態であり、また、図４、図５に示すように、回転軸２１と収納筒２９を相対的に回転させ、各単翼２２a、２２ｂ・・の先端に設けた研磨材２５が、空洞管１００の膨らみ部（熔接部）の内面を軽く押圧する程度に押し出された状態が稼動状態である。
【００２４】
図６は、前記図２〜図５に示した回転翼２２のより具体的な実施形態を示す斜視図であり、図７はその分解図である。
【００２５】
前記のように回転軸２１には空洞管１００の膨らみ位置に対応して単翼２２ａ、２２ｂ・・が周方向に少なくとも１枚取り付けられて回転翼２２を構成する。当該回転翼２２を構成する各単翼２２ａ、２２ｂ・・は弾性あるいは可撓性を持つ素材で構成され、その先端には空洞管１００の膨らみ部を研磨するための研磨材２５が取り付けられる。
【００２６】
このように回転軸２１に各単翼２２ａ、２２ｂ・・・を取り付けた状態で、当該回転軸２１より径の大きいスペーサ３０を回転軸２１の前記回転翼２２の左右の位置に固定しておく。
【００２７】
上記のように回転翼２２を構成する一方、前記収納筒２９を、その径を前記スペーサ３０に符合し、前記スリット２３ａ、２３ｂ・・・が左右いずれかの側に解放された状態で構成しておく。
【００２８】
更に、上記のように構成した収納筒２９を、スペーサ３０を介して回転軸２１の周囲にはめ込むことになるが、このとき、前記各単翼２２ａ、２２ｂ・・・が各スリット２３ａ、２３ｂ・・・に差し込まれるようにする。これによって、研磨ロータ２０（回転軸２１＋回転翼２２＋収納筒２９）が構成されたことになる。
【００２９】
上記のように構成された研磨ロータ２０を、空洞管１００に装着して、空洞管の内面を物理研磨する手順を以下に説明する。
【００３０】
研磨ロータ２０の初期の状態は収納状態であり、この状態で空洞管１００に挿入する。ついで、収納筒２９が回らないように手で押さえて回転軸２１のみを回して（あるいは、回転軸２１が回らないように手で押さえて収納筒２９のみを回して）、各単翼２２ａ、２２ｂ・・・の先端の研磨材２５が空洞管１００の膨らみ部（熔接部）の内面を軽く押圧する程度に、各単翼２２ａ、２２ｂ・・を径方向に延伸させて稼動状態にする。次いで、駆動手段１２０（図１、参照符号１２０）で研磨ロータ２０を所定の回転速度で回転（このとき収納筒２９もともに回転）すると、空洞管１００の内面は研磨材２５で研磨されることになる。
【００３１】
研磨が終わると、収納筒２９が回らないように手で押さえて（あるいは回転軸２１回らないように手で押さえて）前記稼動状態を形成するのとは逆の方向に回転軸２１（収納筒２９）のみを回して、収納状態に戻して、空洞管１００から引き抜くことになる。
【００３２】
尚、収納筒２９のスリット２３ａ、２３ｂ・・・と各単翼２２ａ、２２ｂ・・は、通常は摩擦力で相互に滑らないようになっており、稼動状態から収納状態（またはその逆）を形成するためには、前記摩擦力を超える力を必要とし、物理研磨時に回転軸２１を回転させるときは、前記摩擦力で回転軸２１と収納筒２９は共に回転する構成となっている。
【００３３】
以上のように単位の研磨ロータ２０を構成するが、空洞管１００の内周面のふくらみの数は１つではなく、図１１に示すように軸方向に周期的に複数個ある。従って、実際の研磨ロータ２０は、図８、図９に示すように、回転軸２１の長さを空洞管１００の軸の長さに対応させ、回転翼２２の数は、空洞管１００の内面の膨らみ部の数に対応させて設けられる。更に、図８、図９に示すように、収納筒２９も、回転軸２１と略同じ長さとし、１組のスリット群２３（２３ａ、２３ｂ、・・）が設けられるとともに、当該スリット群が軸方向の複数の単翼に共通に設けられる。
【００３４】
図１は、本発明の研磨ロータ２０を横向きに使用する場合の図である。
【００３５】
空洞管１００のフランジ１０１ａ、１０１ｂまたはフランジ１０１ａ、１０１ｂの内側の小径部を回転自在に受け止める回転空洞受け１０２ａ、１０２ｂが基台１０上の架台１１に設けられる。「回転自在」に空洞管１００を受け止める構成は種々あり、ここでの本質ではないので詳しい説明は省略する。
【００３６】
更に、回転軸２１を回転させるための駆動手段１２０が設けられ、必要に応じた速度で伝達手段１１０を介して回転軸２１を回転できるようになっている。
【００３７】
空洞管１００には、前記研磨ロータ２０が挿入され、各単翼２２ａ、２２ｂ・・の径が拡大されて、稼動状態が形成される。
【００３８】
このように研磨装置を構成しておいて、研磨ロータ２０の回転軸２１に駆動手段１２０により所定の速さで回転させると、各単翼２２ａ、２２ｂ・・の先端に固着された前記研磨材２５が、空洞管１００の内面を研磨することになる。
【００３９】
上記構成において、研磨ロータ２０を回転するようにしたが、空洞管１００を回転する構成としてもよいことはもちろんである。
【００４０】
以上、回転翼２２の単翼が複数である場合について述べたが、単翼の数は少なくとも１枚で足りる。
【００４１】
また、本願発明に使用する研磨ロータは、ニオブの空洞管だけでなく、種々の金属管の内面を電解研磨の前工程としての物理研磨をするときに使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明は、内径が部分によって変化する空洞管であっても、その内径に合わせたて径を拡縮できる構成の研磨翼を備えることによって、その内面（特に熔接位置）を短時間に研磨することができる。高速加速器をはじめ、より高い精度を必要とする内面を電解研磨するための前処理に適用することができる。電解研磨と併用すると、より精密な製品の仕上がりが期待でき、産業上の利用可能性は極めて高い。
【符号の説明】
【００４３】
１０  基台
１１  架台
２１  回転軸
２０  研磨ロータ
２１  回転軸
２２  回転翼
２２a、２２ｂ・・  単翼
２３  スリット群
２３ａ、２３ｂ・・  スリット
２５  研磨材
２９  収納筒
１００  空洞管
【図１】
2015112677.tif 000003
【図２】
2015112677.tif 000004
【図３】
2015112677.tif 000005
【図４】
2015112677.tif 000006
【図５】
2015112677.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015112677.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015112677.tif 000011
【図１０】
2015112677.tif 000012
【図１１】
2015112677.tif 000013