(57)【要約】【課題】回転研磨工具の研磨面を被加工物の表面に均一的に押圧でき、砥粒を用いて研磨仕上がりが良好な研磨面を得る回転研磨工具を提供する。【解決手段】ワーク８の被研磨面８ａを回転研磨する回転研磨工具１は、回転軸２と、前記回転軸２の半径方向に突出するように前記回転軸側に装着され、前記回転軸２の周囲に多数配置された弾性を有するワイヤー４と、砥粒７が付着された多数の糸６により形成されるとともに前記ワイヤー４の先端４ｃを被覆することによって前記回転軸２の周囲に円筒状に配置された研磨用不織布５とを備えている。上記回転研磨工具１は、電解砥粒研磨に最適である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク表面を回転研磨する回転研磨工具であって、
回転軸と、
前記回転軸の半径方向の外方に突出するように前記回転軸側に装着され、前記回転軸の周囲に多数配置された弾性を有するワイヤーと、
砥粒が付着された多数の糸により形成されるとともに、前記ワイヤーの先端を被覆することによって前記回転軸の周囲に円筒状に配置された研磨用不織布と、
を備えていることを特徴とする回転研磨工具。
【請求項２】
ワーク表面を回転研磨する回転研磨工具であって、
外周回転部と、
前記外周回転部の半径方向の内方に突出するように前記外周回転部側に装着され、前記外周回転部の内周囲に多数配置された弾性を有するワイヤーと、
砥粒が付着された多数の糸により形成されるとともに、前記ワイヤーの内端を被覆することによって前記外周回転部の中心側に円筒状に配置された研磨用不織布と、
を備えていることを特徴とする回転研磨工具。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２に記載の回転研磨工具であって、
前記ワイヤーは、非導電性材からなることを特徴とする回転研磨工具。
【請求項４】
請求項１乃至請求項２に記載の回転研磨工具であって、
前記ワイヤーは、導電性材からなることを特徴とする回転研磨工具。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の回転研磨工具を用い、
前記回転研磨工具の前記研磨用不織布が金属ワークの被研磨面に弾圧された状態で前記回転研磨工具を回転し、かつ
電解液を介しながら前記金属ワーク側にプラス極を前記回転研磨工具側にマイナス極を接続し電流を流すことによって、
前記金属ワークの前記被研磨面を研磨する
ことを特徴とする回転電解砥粒研磨方法。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電解砥粒研磨方法であって、
前記電解液は、前記回転研磨工具の前記ワイヤー付近に供給されることを特徴とする回転電解砥粒研磨方法。
【請求項７】
請求項５乃至請求項６に記載の回転電解砥粒研磨方法であって、
前記回転軸または外周回転部の回転軸方向またはその直交方向の移動が数値制御されることを特徴とする回転電解砥粒研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属等のワークの表面を研磨する回転研磨工具、およびその回転電解砥粒研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属等のワーク表面を研磨する方法としては、機械研磨としてのバフ研磨やホーニング、電解研磨等が多用されている。
バフ研磨は、布を用い研磨剤により被研磨面を回転研磨するものである。ホーニングは、円筒外周上に保持された数個の回転砥石により被加工物の穴内周面を研磨するものである。
また電解研磨は、機械加工によって表面が凹凸面となっている金属ワークをプラス極に、電極側をマイナス極に接続し直流電流を流すことによって、金属表面の凸部が平滑化されるものである。しかし上記ワークの金属表面には不働態皮膜が形成されやすく、前記プラス極とマイナス極との間に電流が流れにくくなり、電解研磨が良好に行われないことが多い。
【０００３】
このため、電解砥粒研磨と称されている方法が提案されている（特許文献１）。
この電解砥粒研磨は、研磨工具をワークの被研磨表面に擦り当てて回転させ、上記不働態皮膜を除去しながら、ワークと研磨工具との間に電解液を介して直流電流を流し上記被研磨表面を平滑化するものである。
特許文献１は、この電解砥粒研磨の工具として、回転支持体４の外周に、砥粒を支持する通液性の弾性体（例えばナイロン（米国デュポン社登録商標）不織布や合成樹脂発泡体）５を捲回固定して構成し、上記工具を被加工物の円筒内に圧入し、電解液中にて電解研磨を行うとともに、上記工具と被加工物との間に相対的運動を行うことにより、上記砥粒によって被加工物の内面を機械的に研磨すると共に電解研磨を行うものである。
【０００４】
また、特許文献２には、上記とは異なった電解砥粒研磨工具が開示されている。この電解砥粒研磨工具は、金型などの複雑な凹凸表面を自在に研磨できるものであり、円盤状の導電性工具基盤２１に、砥粒を保持させた粘弾性研磨体２２を取付けて電極工具を用意し、この電極工具を回転させて被加工物表面の凸部を機械的に研磨しながら、供給された電解液により電解研磨するものである。
【０００５】
さらに、特許文献３には、電解砥粒研磨用の別の工具が開示されている。この工具は、電極工具回転シャフト１の一方端周囲に研磨砥粒を含有する粘弾性を有し非通液性の研磨体２（合成ゴム、天然ゴム）が取付けられており、この研磨体２には、前記シャフト１長手方向にスリット５が形成され、このスリット５内にマイナス極の電極線３が嵌め込まれたものである。従って、プラス極の被加工物は、機械研磨されるとともに電解研磨されることになる。
【０００６】
一方、非特許文献１には、電解砥粒研磨ではない機械研磨用の工具が開示されている。この工具は、ねじり棒（回転軸）に多数のファイバーフィラメントを埋め込み、ファイバーフィラメントの先に砥粒ボールを取付けたものである。この工具を電気ドリル等に取付けて回転させ、被加工物の筒内等に挿入して機械研磨するものである。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−３４２２７号公報（特許請求の範囲、第１図、第2図参照）
【特許文献２】特公平４−２０７２７号公報（特許請求の範囲、第１図、第３図参照）
【特許文献３】特開２００４−２９９０３０号公報（特許請求の範囲、第１図〜第３図参照）
【非特許文献１】株式会社ユーコ・コーポレーションのフレックスホーン（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｕｋｏ―ｃｏｒｐ．ｃｏ．ｊｐ／ｆｌｅｘｈｏｎｅ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のバフ研磨やホーニング研磨は、機械的研磨であるので、被加工物表面に対する工具の押圧力が変化しやすく、研磨される厚みや仕上げ品質がバラツキやすく、微細な凹部内を研磨しにくいという問題点がある。
また電解研磨は、被加工物が金属に限定され、しかも電解研磨等により被加工物表面に不働態皮膜が形成されやすく、従って電流が流れにくくなって電解研磨が良好に行われ難い。
【０００９】
上記特許文献１、特許文献３の電解砥粒研磨工具は、回転軸の周囲に砥粒を保持した弾性体を取付けている。また特許文献２の電解砥粒研磨工具は、円盤状の導電性工具基盤に砥粒を保持させた粘弾性研磨体を取付けている。
しかし、上記砥粒を保持した弾性体や粘弾性研磨体は、回転軸の外周に捲きつけ、あるいは円盤状工具基盤に取付けているだけであり、上記工具を被加工物の表面に押圧する圧力のバラツキを吸収するには不十分であって、被加工物表面の機械的研磨を安定して良好に行うことは出来ない。
【００１０】
一方、非特許文献１の機械研磨用工具は、回転軸に多数固定されたファイバーフィラメントの先端に砥粒ボールが取付けられて、被加工物の内周面を押圧研磨するものである。従って、ファイバーフィラメントが弾性であると予想されるから被加工物内周面への押圧力は、上記ファイバーフィラメントの弾性により緩衝されてそのバラツキは少なくなり安定した押圧力で研磨されるものと予測される。しかし、上記砥粒ボールは、各ファイバーフィラメントの先端に取付けられているだけであって、上記ファイバーフィラメントの数以上には設けられない。従って、砥粒ボールの全数には限りがあって、きめ細かな砥粒による機械研磨が不可能である。その少数の砥粒ボールでの機械研磨では均一な研磨が困難であり、さらに電解のような細密な研磨はできないものである。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するもので、その目的は、研磨工具の研磨面を被加工物の表面に均一的に押圧でき、砥粒を用いて研磨仕上がりが良好な研磨を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明実施態様１の回転研磨工具は、ワーク表面を回転研磨する回転研磨工具であって、回転軸と、前記回転軸の半径方向の外方に突出するように前記回転軸側に装着され、前記回転軸の周囲に多数配置された弾性を有するワイヤーと、砥粒が付着された多数の糸により形成されるとともに、前記ワイヤーの先端を被覆することによって前記回転軸の周囲に円筒状に配置された研磨用不織布と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明実施態様２の回転研磨工具は、ワーク表面を回転研磨する回転研磨工具であって、外周回転部と、前記外周回転部の半径方向の内方に突出するように前記外周回転部側に装着され、前記外周回転部の内周囲に多数配置された弾性を有するワイヤーと、砥粒が付着された多数の糸により形成されるとともに、前記ワイヤーの内端を被覆することによって前記外周回転部の中心側に円筒状に配置された研磨用不織布と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明実施態様１及び本発明実施態様２の構成によれば、まず、上記ワイヤーは、ワイヤーの太さを自在に変えて回転研磨工具を構成できるので、ワークの材質やその被研磨面の形状に応じて、被研磨面への押圧力を変える事が容易となる。従って、最適な押圧力で研磨を行うことが出来る。
また、上記ワイヤーの長さを自在に変えて回転研磨工具を構成できるので、回転研磨工具の回転軸方向での位置に応じて上記ワイヤーの長さを変える事によって、被研磨面の微細な形状変化に対応できる回転研磨工具の研磨面を作り出すことができる。
また、回転研磨工具の研磨個所は、面（研磨用不織布の表面）であることから、均一な研磨が可能になる。
【００１５】
さらに上記ワイヤーは、弾性を有しその弾性は、回転研磨工具の円周方向に変形可能な向きに付与しやすく、その場合は、研磨時の回転により上記ワイヤーの先端（または内端）は上記回転方向とは逆方向の円周方向に弾性変形することが可能になる。たとえば被研磨面が回転研磨工具に向かって突出した形状の場合には、ワイヤーの先端（または内端）は上記円周方向の弾性変形が大きくなってワイヤーの先端（または内端）は回転中心側（またはその反対側）に変形することになる。また研磨用不織布は厚さ方向に弾性を有している。従って、上記ワイヤーの先端（または内端）の上記弾性変形と上記研磨用不織布の厚さ方向の弾性変形とが合算されるので、被研磨面が平面状ばかりでなく３次元的な曲面形状のワークに対しても回転研磨工具の研磨面（研磨用不織布の表面）が追随可能となり、３次元的な曲面形状の研磨面に上記研磨用不織布５が良好に当接する。例えば被研磨面が局部的に凸形状となっていてもその形状に応じて上記合算された弾性変形により上記研磨用不織布の表面が追随しやすくなる。他方、被研磨面が局部的に凹み形状となっていても上記ワイヤーの先端の上記弾性変形の戻りと上記研磨用不織布の厚さ方向の弾性による膨らみとにより上記凹みに上記研磨用不織布が接しやすくなる。総じて、被研磨面が平面の場合はもとより、凹凸面や３次元的な曲面形状面のワークに対しても回転研磨工具の研磨面（研磨用不織布の表面）が追随可能となり、どのような被研磨面形状でも上記研磨用不織布が当接でき、研磨が良好に行われるものである。
【００１６】
本発明実施態様３の回転研磨工具は、本発明実施態様１乃至本発明実施態様２に記載の回転研磨工具であって、前記ワイヤーは、非導電性材からなることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、前記ワイヤーは、非導電性材であり、すなわち非金属であり、研磨が長期に行われても、金属の場合の様に酸化や腐食が起こりにくく長期にわたって安定した強度を保つことができる。
【００１８】
本発明実施態様４の回転研磨工具は、本発明実施態様１乃至本発明実施態様２に記載の回転研磨工具であって、前記ワイヤーは、導電性材からなることを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、前記ワイヤーが導電性材であり、すなわち金属であるので、非金属特に合成樹脂に比べて機械的強度が大きく、従ってワイヤーを細くすることが可能である。よって回転軸の周囲に配置されるワイヤーをより多数とすることができ、前記研磨用不織布をサポートするワイヤー個所が増加する。この増加によって、前記研磨用不織布が被研磨面に効率よく押圧され、研磨効率を高めることが出来る。
また、電解液を介して電解砥粒研磨を行う場合は、ワイヤーが非導電性料であると回転軸（又は外周回転部）がマイナス極になるので、このマイナス極とプラス極の被研磨面との距離は長くなる。これに対し、ワイヤーを導電性材で構成すると、前記ワイヤー先端もマイナス極となるので、ワイヤー先端と被研磨面との距離は短くなる。上記距離が短いと電気抵抗が低下するから電流が流れやすくなり、よって良好な電解研磨が可能であり、あわせて電流消費量を低下させ省電力化も実現できるものである。
【００２０】
本発明実施態様５の回転電解砥粒研磨方法は、本発明実施態様１乃至本発明実施態様４のいずれかに記載の回転研磨工具を用い、前記回転研磨工具の前記研磨用不織布が金属ワークの被研磨面に弾圧された状態で前記回転研磨工具を回転し、かつ電解液を介しながら前記金属ワーク側にプラス極を前記回転研磨工具側にマイナス極を接続し電流を流すことによって、前記金属ワークの前記被研磨面を研磨することを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、本発明実施態様１および実施態様２の回転電解砥粒研磨工具の効果を有する。
さらに、回転研磨工具の研磨用不織布の表面が、ワークの被研磨面に弾圧しながら回転し、研磨用不織布の砥粒が被研磨面を微細に研磨することになる。上記被研磨面がチタン（やその合金）の場合の様に不働態皮膜が形成されていても不働態皮膜は容易に砥粒により削り取られることになるので、微細な凹凸が平滑化されると共に、電解研磨も行われ、より微細な凹凸も平準化され、所望する研磨面、例えば鏡面が良好に素早く得られるものである。
【００２２】
本発明実施態様６の回転電解砥粒研磨方法は、本発明実施態様５に記載の回転電解砥粒研磨方法であって、前記電解液は、前記回転研磨工具の前記ワイヤー付近に供給されることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、前記電解液は、前記回転研磨工具の前記ワイヤー付近に供給されるから、電解液槽内に回転研磨工具やワークを浸漬して電解研磨を行う場合に比べて、前記電解液を効率よく電解研磨に用いることが出来る。よって、電解液を少量とすることができる。
【００２４】
本発明実施態様７の回転電解砥粒研磨方法は、本発明実施態様５乃至実施態様６に記載の回転電解砥粒研磨方法であって、前記回転軸または外周回転部の回転軸方向またはその直交方向の移動が数値制御されることを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、前記回転軸または外周回転部の回転軸方向またはその直交方向の移動が数値制御されるので、ワークの被研磨面の形状に応じて、また研磨進行状況に応じて、回転研磨工具の回転軸方向またはその直交方向の移動が制御されることになり、予め設定された回転軸方向またはその直交方向の位置に制御できるものである。よって、被研磨面の形状に応じた最適な研磨を可能とすることが出来る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、回転研磨工具の研磨面を被加工物の表面を均一的に押圧できるので、砥粒を用いて研磨仕上がりが良好な研磨面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
本発明の第1実施形態は、回転研磨工具１の構造に特徴を有する。
【００２８】
図１は、第1実施形態の回転研磨工具１の斜視図、図２は図１の回転中心点を通る位置での断面拡大図である。
図１、図２において、２は回転軸、３はワイヤー保持具、４はワイヤー、５は研磨用不織布である。
研磨用不織布５は、図１に図示されているようにその外周面が円柱状に形成されており、上部が径大の径大部５ａ、下部が径小の径小部５ｂを有し、径大部５ａから径小部５ｂに向かってテーパー状となっている。
【００２９】
回転軸２は、金属から構成されることが好ましく、例えば高炭素鋼、ステンレススチール等を用い熱処理が施こされて高剛性・高硬度を有しており、回転駆動装置（図示せず）が回転軸２を保持して回転力を伝達できるように構成されていることが好ましい。なお、回転軸２の材質は、金属以外でもよく、たとえば機械的強度が高い合成樹脂であってもよい。
【００３０】
ワイヤー保持具３は、軟鉄（低炭素鋼）や黄銅、アルミニウム等の塑性加工が可能な金属材料の薄板から構成されていることが好ましい。このワイヤー保持具３は、図１のように回転軸２の周囲に螺旋状に捲きつけられて固定されるものであるが、上記巻きつけられる前の単体において、その平面は図３（ａ）の平面形状に形成され、その側面は図３（ｂ）の側面形状に構成されている。図３（ｂ）の様に上記側面形状は、金属薄板を折り曲げた形状であり、上部に上方開口部３ｃを有している。図３（ａ）及び（ｂ）に図示されているように、ワイヤー保持具３は、上方開口部３ｃにて複数のワイヤー４を長手方向に所定間隔毎に配置し、上記上方開口部３ｃを押し潰すことにより上記ワイヤー４を取付けている。この場合、ワイヤー保持具３に取付けられたワイヤー４の高さは、図３（ａ）に図示されているように、紙面に向かってワイヤー保持具３の左端３ａに保持された左端側ワイヤー４ａは高く、ワイヤー保持具３の右端３ｂに保持された右端側ワイヤー４ｂは低く形成され、左端側ワイヤー４ａから右端側ワイヤー４ｂに向かって徐々に低く形成されている。なお、ワイヤー保持具３の材質は、金属以外でもよく、たとえば機械的強度が高い合成樹脂であってもよい。
【００３１】
ワイヤー４は、合成樹脂の糸状材が好ましく、回転研磨工具１の円周方向に弾性を有している。上記合成樹脂は、太さ０．２〜２ｍｍのナイロン（米国デュポン社の登録商標）が好ましく、上記弾性を有すると共に、被研磨表面を押圧可能な程度の剛性も必要であり、また電解砥粒研磨に用いられるならば電解砥粒研磨液の耐薬品性も要求される。従って、ナイロンに限定されるものではなく、それ相当の弾性と剛性、更には上記耐薬品性を有するならば、他の合成樹脂材であっても、あるいは金属材でも又はそれ以外の材料でも使用可能である。なお、ワイヤー４の断面形状は、円形が好ましいが、非円形でもよく、特に加工しやすい四角形状であってもよい。
【００３２】
図３（ａ）、（ｂ）に図示されている様なワイヤー４付きワイヤー保持具３が準備されると、上記ワイヤー保持具３が回転軸２の外周に取付けられる。この取付けは、上記ワイヤー保持具３の底３ｄが回転軸２に向くように配置しながら、上記ワイヤー保持具３を回転軸２の長手方向にスパイラル状に捲きつけて行く。この捲きつけが完了すると、上記ワイヤー保持具３の上端と下端を各々回転軸２に強力に締め付けることによって、あるいは上記上端と下端を各々回転軸２にカシメることによって固定する。この固定は、接着剤あるいは溶接により固定するようにしても良い。
従って、上記回転軸２の外周には全周に渡って満遍なく多数の前記ワイヤー４が放射状に配置されているものである。このため、各ワイヤー４の先端は、あたかも円柱状の外観を呈することになる。
【００３３】
研磨用不織布５は、図４に図示されるように、多数のナイロン（上記米国デュポン社の登録商標）等からなる糸６を絡ませた布状のもので、厚さ方向に弾力性を有し、通液性に構成されている。糸６の材質は、ナイロン以外の合成樹脂でもよく、あるいは合成樹脂以外の繊維であっても良いが、被研磨表面に押圧され摺動しても摩滅しにくい材質、及び表面状態であることが必要である。各糸６には、微細な砥粒７が多数固定されている。この砥粒７は、例えばアルミナ等の高硬度の粒子である。上記砥粒７は、被研磨面を微細に削り取って研磨できるものならばどのような材質の微粒子であっても良い。上記砥粒７は、各糸６に強力な接着剤（合成樹脂ボンド等）により固定されているが、その固定方法は、接着剤以外であってもよい。上記各位との長手方向βは、糸４の先端に覆われて配置された状態では上記回転軸２の回転方向αとほぼ平行に配置されることが好ましい。
【００３４】
この研磨用不織布５は、回転軸２から放射状に延びて配置されている各ワイヤー４の先端４ｃを外方より覆うように巻き付けられている。上記の各ワイヤー４の先端４ｃの集合は、前記回転軸２を中心とした円柱の外観を呈しているので、研磨用不織布５は上記円柱を覆うように巻き締めていることになる。この巻き締めた研磨用不織布５の境目５ｃは、木綿糸にて縫い合わせられている。この結果、図１の様な回転研磨工具１が完成する。
なお、上記研磨用不織布５は、回転研磨工具１の全周囲に配置されていることが好ましいが、全周囲の２／３以上であれば研磨は可能である。
【００３５】
以上のようにして得られた回転研磨工具１は、被研磨表面を研磨するために次のように使用される。
回転研磨工具１の回転軸２が回転駆動装置（図示せず）に連結され回転研磨工具１が回転し、回転研磨工具１の研磨用不織布５が被研磨面に押し当てられることによって、研磨されることになる。
上記研磨は、研磨装置を用いて自動的に研磨される場合が多い。その場合は、上記研磨装置には上記回転駆動装置と被研磨面を備えたワークを保持するワーク保持台が備えられている。
【００３６】
また、上記研磨は、手動で行う場合もあるが、その場合は、上記回転駆動装置はポータブルなモータであって手動で被研磨面に押し当てて研磨することになる。
なお、研磨方法は、主たるものとして、単なる機械研磨方法（冷却液または洗浄液を用いる場合もある）と、電解液中で或いは電解液を注入しながらワークと研磨工具との間に電流を流して研磨する電解砥粒研磨方法とがある。
【００３７】
本発明の第1実施形態での回転研磨工具を用いれば、次のような効果を有する。
まず、上記ワイヤー４は、ワイヤーの太さを自在に変えて回転研磨工具を構成できるので、ワークの材質やその被研磨面の形状に応じて、被研磨面への押圧力を変える事が容易となる。
また、上記ワイヤー４の長さを自在に変えて回転研磨工具１を構成できるので、回転研磨工具１の回転軸方向における位置に応じて上記ワイヤーの長さを変える事ができる。よって、被研磨面の微細な形状変化に対応できる。
【００３８】
さらに上記ワイヤー４は、回転研磨工具１の円周方向に弾性を有しているので、研磨時の回転により上記ワイヤー４の先端は上記回転方向αとは逆方向の円周方向に弾性変形が可能になる。また研磨用不織布５は厚さ方向に弾性を有しているので、上記ワイヤー４の先端の上記弾性変形と上記研磨用不織布５の厚さ方向の弾性変形とが合算する。そこで、被研磨面が平面状ばかりでなく３次元的な曲面形状のワークに対しても回転研磨工具１の研磨面（研磨用不織布５の表面）が追随可能となり、３次元的な曲面形状の研磨面に上記研磨用不織布５が良好に当接する。
また、被研磨面が特殊な３次元曲面形状を呈している場合でも、上記ワイヤー４の長さをその配置場所に応じて長く又は短く調整することが容易であるので、被研磨面に即した研磨用不織布５の研磨面を用意することができる。
また、回転研磨工具１の研磨個所は、面（研磨用不織布５の表面）であることから、均一な研磨が可能になる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
第２実施形態は、第１実施形態の回転研磨工具１を用いて回転電解砥粒研磨を行う回転電解砥粒研磨装置及び回転電解砥粒研磨方法に関するものである。
【００４０】
図５は、上記第２実施形態における回転電解砥粒研磨装置及び回転電解砥粒研磨方法を示した説明図である。
図５において、回転研磨工具１は、ほとんど第１実施形態で説明したとおりである。なお、回転軸２は金属で構成されている。
８はワークであり、液体を流通させるバルブ装置の一部品であったり、パイプの一部であったりする。ワーク８の材質は、チタンやその合金、高炭素鋼、ステンレススチール、アルミニウム（特にアルマイト処理面）等の表面が比較的高硬度を有するものである。ワークの被研磨面８ａは、全体が円錐内面形状であるが平坦面ではなく３次元的曲面形状を呈している。その被研磨面を鏡面研磨するものである。
ワーク８は、回転電解砥粒研磨装置のワーク支持台９に支持されている。
【００４１】
１０は、回転駆動モータである。回転駆動モータ１０は、回転軸２に連結して回転軸２を所定速度に回転駆動するもので、保持フレーム１１に保持されている。
１２は、上下移動モータであって、回転研磨工具１および保持フレーム１１と回転駆動モータ１０を上下方向（回転軸２の軸線方向γ）に移動するものである。
１３は、制御部であって、上記回転駆動モータ１０及び上下移動モータ１２の動作を予め設定されたプログラムに従って駆動制御するものである。具体的には、上記制御部１３は、回転駆動モータ１０の回転数を、また上下移動モータ１２の上下移動を、各スタート時間からの経過時間に応じて各々制御する。上記制御部１３は、数値制御（ＮＣ）を行うようにしてもよい。
【００４２】
なお、図示は省略するが、ワーク支持台９を平面方向のＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動するようにワーク支持台移動テーブルを用意し、このワーク支持台移動テーブルをＸ軸方向に移動するＸ軸移動モータ、またＹ軸方向に移動するＹ軸移動モータを設け、各Ｘ軸移動モータ及びＹ軸移動モータの駆動量やタイミングを上記制御部１３が予め設定されたプログラムに従って制御するようにしても良い。上記Ｘ軸方向は上記軸線方向γに直交する方向であり、上記Ｙ軸方向は、上記軸線方向γ及び上記Ｘ軸方向に直交する方向となる。
【００４３】
１４は、電解液供給ポンプであり図示しないが電解液貯蔵部から電解液を送り出すものである。１５はこの電解液供給ポンプ１４により電解液１６を外部に排出する電解液供給ノズルである。１７は、電解液供給ポンプ１４を駆動制御するポンプ駆動制御部であり、制御部１３からの各モータ駆動信号を受けて電解液供給ポンプ１４を駆動制御するように設定されている。
１８は、直流電源であり、直流電源１８からワーク８に直流電源１８のプラス極が、回転研磨工具１の回転軸２に直流電源１８のマイナス極が接続されている。また、上述の制御部１３からの各モータ駆動制御信号に同期して直流電源１８からの電流供給を制御するように構成されている。
【００４４】
電解砥粒研磨装置の動作は、次の通りである。
まず、研磨作業が開始されると、制御部１３により設定された高さ位置まで上下移動モータ１２が駆動し、ワーク８の被研磨面８ａ上方に配置された回転研磨工具１および保持フレーム１１と回転駆動モータ１０が降下する。上記設定された高さ位置は、回転研磨工具１の研磨用不織布５が被研磨面８ａに軽く接触する位置である。上記設定された高さ位置に到達すると上下移動モータ１２の駆動は停止し、ポンプ駆動制御部１７が、電解液供給ポンプ１４を駆動し、電解液供給ノズル１５から電解液１６を滴状態、あるいは水道水の如く連続状態で回転研磨工具１のワイヤー４の配置個所に供給し始める。しかる後、制御部１３により設定された回転速度で回転駆動モータ１０が回転し始め、同時に直流電源１８からワーク８と回転軸２とに直流電流が流れる。
【００４５】
よって、回転研磨工具１の研磨用不織布５の表面が、ワーク８の被研磨面８ａに弾圧しながら回転し、研磨用不織布５の砥粒７が被研磨面８ａを微細に研磨することになる。上記被研磨面８ａがチタン（やその合金）の場合は不働態皮膜が形成されていても、不働態皮膜は砥粒７により容易に削り取られるので粗い凹凸が平滑化され、同時に電解研磨により微細な凹凸も平準化され、所望する研磨面、例えば鏡面が素早く得られる。
【００４６】
なお、研磨作業が進行するに従って、制御部１３は、上下移動モータ１２を駆動して下方向（進行方向）に降下させまた上下の往復運動を行うことによって研磨を続行させる。またその際、回転駆動モータ１０の回転数をより高速に又は低速に回転させてもよい。同時に制御部１３は、ポンプ駆動制御部１７を制御して電解液供給ポンプ１４を駆動して電解液供給ノズル１５から電解液１６の供給量を加減制御し、あるいは制御部１３は、直流電源１８からワーク８と回転軸２とに流れる直流電流量を制御するようにしてもよい。
【００４７】
より詳しい実施形態として、ワーク８の材質はチタン合金、回転研磨工具１の回転速度は数百ｒｐｍ、電解液はＮａＮＯ3、又はＫＮＯ3の水溶液、硝酸塩（硝酸ナトリウム等）の水溶液で硝酸ナトリウム３〜３０ｗｔ％等が使用され、直流電源からは数ボルトないし十数ボルトの電圧で数Ａ〜数百ｍｍＡ／ｃｍ3程度が供給され、回転電解砥粒研磨が行われる。その回転電解砥粒研磨の所要時間は、研磨代の厚さや被研磨面の形状等により、適宜決定される。
【００４８】
上記の研磨作業時における回転研磨工具１は、図６の図示状態となっている。図６は、研磨作業時における回転研磨工具１の上方から見た平面図である。
研磨作業開始時には、回転研磨工具１は一方の回転方向αに回転しながら降下するので研磨用不織布５が被研磨面８ａに接しても回転研磨工具１はその位置から更に所定位置まで降下する。すると研磨用不織布５は、被研磨面８ａにより圧迫されるから厚さ方向に圧縮されることになる。この際、ワイヤー４は、回転軸２の回転により、図６に二点鎖線で図示されているように回転方向αとは反対方向に撓む。
【００４９】
従って、回転研磨工具１は、被研磨面８ａが平坦な曲面以外の3次元的な曲面であっても、このワイヤー４の先端４ｃの撓みと研磨用不織布５の厚さ方向の弾性とによって複雑な曲面な被研磨面８ａにも追随でき、研磨用不織布５の表面が被研磨面８ａの隅々まで接触し研磨することができる。
また、ワイヤー４の先端４ｃが上述のように回転方向αとは反対方向に撓むので、その撓みと反対側に反力Ｆ０が生じることになり、その反力Ｆ０における半径方向の外向き反力Ｆ１が外向きに生じる。この外向き反力Ｆ１は、研磨用不織布５を被研磨面８ａに押圧する作用力となるので、研磨用不織布５が圧縮された際の反力と相まって研磨用不織布５を被研磨面８ａに押圧する作用力を増加することになる。よって、研磨用不織布５によって被研磨面８ａを強力に弾圧しながら研磨することになり、研磨が効率よく行われるものである。
【００５０】
なお、電解液は、上記ノズルにより、回転研磨工具１のワイヤー４付近に供給されるが、各ワイヤー４、４間には間隙が生じることから電解液の通液性がよく、よって電解研磨の効率が向上するという効果を有する。また上記通液性が良いことから、電解液が冷却液の効用を呈することになって、砥粒研磨時の摩擦熱が生じても冷却効果が得られる効果を有する。
【００５１】
〔第３実施形態〕
第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態の回転研磨工具１とは構造が異なっており、その回転研磨工具１０１を用いて電解砥粒研磨を行う実施形態である。
図７に第３実施形態の回転研磨工具１０１の断面図を示す。
この回転研磨工具１０１は、外周回転部１０２と、外周回転部１０２の内周壁に固定されたワイヤー保持具１０３と、ワイヤー保持具１０３に装着され外周回転部１０２から半径方向の内方に延びて弾性を有する複数個のワイヤー１０４と、砥粒が付着された多数の糸により形成されるとともに、前記複数個のワイヤー１０４の先端を被覆することによって前記外周回転部１０２の中心側に円筒状に配置された研磨用不織布１０５とを備えている。
【００５２】
上記外周回転部１０２は、第１実施形態及び第２実施形態の回転軸２に相当する機能を有するものであり、上記回転軸２と同様の材質からなる。この外周回転部１０２は、上部にツバ１０２ａと、このツバ１０２ａに開口形成されたスリット１０２ｂと、連結部１０２ｃとを有している。この連結部１０２ｃが、図５の回転駆動モータ１０の回転駆動軸に連結し回転駆動される。
上記外周回転部１０２の内周壁には、第１実施形態及び第２実施形態のワイヤー保持具３に相当するワイヤー保持具１０３が固定されている。ワイヤー保持具１０３の材質は、第１実施形態及び第２実施形態のワイヤー保持具３と同様である。
ワイヤー１０４は、第１実施形態及び第２実施形態のワイヤー４と同様の材質からなる。このワイヤー１０４は、ワイヤー保持具１０３に固定され回転中心軸線Ｏに向かって配置されている。
【００５３】
研磨用不織布１０５は、第１実施形態及び第２実施形態の研磨用不織布５と同様の材質と構造を有している。この研磨用不織布１０５は、ワイヤー１０４の先端（内端）１０４ｃが回転中心軸線Ｏを囲むように全周に集合しており、その先端１０４ｃを内側から覆うように張り付けられている。従って、研磨用不織布１０５の内面は、円錐状の形状を呈している。
【００５４】
図７において、二点鎖線は、ワーク１０８を示しており、その中央には、被研磨面１０８ａを備えている。この被研磨面１０８ａは、略円筒状の外観形状である。ワーク１０８の材質は、第１実施形態及び第２実施形態のワーク８と同様である。
また、図７には図示していないが、第２実施形態の回転駆動モータ１０、保持フレーム１１、上下移動モータ１２、制御部１３、電解液供給ポンプ１４、電解液供給ノズル１５、ポンプ駆動制御部１７、直流電源１８、Ｘ軸移動モータ、Ｙ軸移動モータ等を備えており、第２実施形態と同様の動作を行って、ワーク１０８の被研磨面１０８ａを研磨する。上記のうち、図７には、電解液供給ノズル１５、直流電源１８が図示されている。
なお、電解液供給ノズル１５から供給される電解液１６は、回転研磨工具１０１の上部に設けられたスリット１０２ｂからワイヤー１０４の配置個所付近に供給されることになる。
第３実施形態は、ワーク１０８の被研磨面１０８ａが円柱状の場合に好適である。
第３実施形態によっても、第２実施形態で述べた効果を有する。
【００５５】
〔第４実施形態〕
第４実施形態は、第１実施形態から第３実施形態までの回転研磨工具１、１０１において、ワイヤー４，１０４を導電性材料で形成したものである。
その場合、第１実施形態の回転研磨工具１では回転軸２とワイヤー保持具３、第３実施形態の回転研磨工具１０１では外周回転部１０２とワイヤー保持具１０３は、ともに導電性材料で形成されている。
上記導電性材料で最適なものは金属である。
【００５６】
しかるに、上記回転研磨工具１を用いて図５の装置で回転電解砥粒研磨を、また回転研磨工具１０１を用いて図７の装置で回転電解砥粒研磨をおこなうものである。
しかるに、ワイヤー４、１０４の先端４ｃ、１０４ｃとワーク８、１０８の被研磨面８ａ、１０８ａとの間に電流が流れることになる。
従って、図５や図７の場合に比べて、プラス電極とマイナス電極との距離が短くなるので、その分、電解が効果的に行われる。従って、電解研磨が効率よく行われるものであり、研磨が素早く行われ、また被研磨面８ａ、１０８ａの細部にまで電解研磨が行われることになる。また、高効率な電解砥粒研磨によって、消費電力が少なくなるメリットも有する。
【００５７】
次に、各実施形態に適用できる変形例について説明する。
〔変形例１〕
上記各実施形態における電解砥粒研磨は、電解液をノズルから供給するようにしていたが、電解液が貯蔵された電解容器内にて関係部材を浸漬して回転電解砥粒研磨を行うようにしても良い。上記関係部材は、少なくとも回転研磨工具１、１０１、ワーク８、１０８を含むものである。
【００５８】
〔変形例２〕
回転研磨工具のワイヤーの先端は、折り曲げを施したり、平面面積や断面面積が大きな拡大部を形成するようにしても良い。
図８、図９は、ワイヤーの先端を図示した例を示した平面図である。
図８は、ワイヤー２０４の先端が折り曲げられて湾曲部２０５を形成している。
図９は、ワイヤー３０４の先端が平面積が大きい拡大部３０５を形成している。
上記湾曲部２０５や拡大部３０５の形成によって、ワイヤー先端が研磨用不織布を突き破って直接被研磨面に当たることを防止することができ、研磨用不織布が被研磨面を確実に接触してその砥粒により行われる研磨を確実に行わせることが出来る。
【００５９】
なお、上記の湾曲部２０５や拡大部３０５の形成は、ワイヤーが合成樹脂である場合には、その先端を加熱することにより容易に形成することができ、ワイヤーが金属である場合には、プレス加工等の機械加工により容易に形成することができる。
また、ワイヤーとワークの間に電流を流して電解砥粒研磨を行う場合、電流を流す際の損傷がワイヤーの先端に生じたとしても、上記湾曲部１０５や拡大部３０５は体積が大きいことから全体への影響が軽減される。
【００６０】
〔変形例３〕
回転研磨工具のワイヤーの先端は、その根元に対して剛性を弱くしても良い。
図１０は、回転研磨工具のワイヤーの先端拡大図で、ワイヤー４０４の先端４０４ｃの平面幅を根元より狭く形成している。この場合、厚さは同一である。
或いは、ワイヤーの先端は、その根元に対して厚さを薄く形成してもよい。
このため、回転研磨時には、ワイヤー４０４の先端４０４ｃは二点鎖線のように回転方向αの反対向きに撓むがその撓み量は大きくなり、その反力Ｆ０の傾斜角は図６の場合よりも大きくなるので、その反力Ｆ０における半径方向の外向き反力Ｆ１も大きくなる。よって、この外向き反力Ｆ１は、研磨用不織布が圧縮された際の反力と相まって研磨用不織布を被研磨面に押圧する作用力を増加することになって、研磨用不織布によって被研磨面をより強力に弾圧しながら研磨することになり、研磨がより効率よく行われるようになる。
【００６１】
〔変形例４〕
第1実施形態の回転軸２にワイヤー４を取付ける構造として、図１、図２、図３（ａ）、（ｂ）のようにワイヤー保持具３を用いる他に、回転軸を次のように構成にてワイヤーを取付けてもよい。
すなわち、太目の金属線２本又は３本を互いに螺旋状に巻きつけて回転軸を構成する。この際、互いに螺旋状に巻かれた各金属線の間に各ワイヤーを挟んで半径方向に配置するものである。
このような構造では、第1実施形態のワイヤー保持具３を不要とすることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の回転研磨工具は、上述したような単なる機械研磨に適用でき、また電解液を介しての回転電解砥粒研磨にも適用できる。また研磨対象のワークは、円筒内面や円柱外面の他、平面やどのような面にも適用でき、３次元的曲面にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第1実施形態における回転研磨工具の斜視図。
【図２】図１の回転中心点を通る位置での回転研磨工具の断面拡大図。
【図３−（ａ）】図１のワイヤー保持具を示し、（ａ）はその平面状態図。
【図３−（ｂ）】図１のワイヤー保持具を示し、（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図４】図１の研磨用不織布の断面図。
【図５】本発明の第２実施形態における回転電解砥粒研磨装置及び回転電解砥粒研磨方法を示した説明図。
【図６】図５の研磨作業時における回転研磨工具を上方から見た平面図。
【図７】第３実施形態の回転研磨工具の断面図。
【図８】変形例２におけるワイヤーの先端を図示した平面図。
【図９】変形例２におけるワイヤーの先端を図示した他の平面図。
【図１０】変形例３における回転研磨工具のワイヤーの先端拡大図。
【符号の説明】
【００６４】
１、１０１：回転研磨工具、２：回転軸、３、１０３：ワイヤー保持具、３ａ：左端、３ｂ：右端、３ｃ：上方開口部、３ｄ：底、４、１０４、２０４、３０４、４０４：ワイヤー、４ａ：左端側ワイヤー、４ｂ：右端側ワイヤー、４ｃ、１０４ｃ、４０４ｃ：先端、５、１０５：研磨用不織布、５ａ：径大部、５ｂ：径小部、５ｃ：境目、６：糸、７：砥粒、８、１０８：ワーク、８ａ、１０８ａ：被研磨面、９：ワーク支持台、１０：回転駆動モータ、１１：保持フレーム、１２：上下移動モータ、１３：制御部、１４：電解液供給ポンプ、１５：電解液供給ノズル、１６：電解液、１７：ポンプ駆動制御部、１８：直流電源、１０２：外周回転部、１０２ａ：ツバ、１０２ｂ：スリット、１０２ｃ：連結部、２０５：湾曲部、３０５：拡大部、α：回転方向、β：糸の長手方向、γ：軸線方向、Ｆ０：反力、Ｆ１：外向き反力、０：回転中心軸線
【図１】
2007253253.tif 000003
【図２】
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【図３−（ａ）】
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【図３−（ｂ）】
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【図４】
2007253253.tif 000007
【図５】
2007253253.tif 000008
【図６】
2007253253.tif 000009
【図７】
2007253253.tif 000010
【図８】
2007253253.tif 000011
【図９】
2007253253.tif 000012
【図１０】
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