JP2000071164A - 中空体の内面研磨方法 - Google Patents
中空体の内面研磨方法Info
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- JP2000071164A JP2000071164A JP24582798A JP24582798A JP2000071164A JP 2000071164 A JP2000071164 A JP 2000071164A JP 24582798 A JP24582798 A JP 24582798A JP 24582798 A JP24582798 A JP 24582798A JP 2000071164 A JP2000071164 A JP 2000071164A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】金属製中空体の内面を物理的に研磨する場合
に、部品段階でのバフ研磨工程並びに溶接後の局部研磨
工程を無くし、通常の物理的研磨加工が不可能な形状の
金属製中空体に対しても有効な金属製中空体の内面研磨
方法を提供する。 【解決手段】少なくとも１箇所の溶接部分を有する金属
製中空体の内部空間に研磨メディアを部分的に充填し、
金属製中空体を自転させつつ、金属製中空体の自転軸か
ら離れた公転軸を中心に金属製中空体を自転方向とは逆
方向に公転させることで、金属製中空体の内面を物理的
に研磨する。
に、部品段階でのバフ研磨工程並びに溶接後の局部研磨
工程を無くし、通常の物理的研磨加工が不可能な形状の
金属製中空体に対しても有効な金属製中空体の内面研磨
方法を提供する。 【解決手段】少なくとも１箇所の溶接部分を有する金属
製中空体の内部空間に研磨メディアを部分的に充填し、
金属製中空体を自転させつつ、金属製中空体の自転軸か
ら離れた公転軸を中心に金属製中空体を自転方向とは逆
方向に公転させることで、金属製中空体の内面を物理的
に研磨する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は中空体の内面のみを
物理的に研磨する方法に関するものであり、単純な円筒
状中空体にも適用できるが、超伝導加速空洞のように円
筒形の中央部が膨らんだ異形の金属製中空体の内面研磨
に特に有用である。
物理的に研磨する方法に関するものであり、単純な円筒
状中空体にも適用できるが、超伝導加速空洞のように円
筒形の中央部が膨らんだ異形の金属製中空体の内面研磨
に特に有用である。
【０００２】
【従来の技術】従来から一品一品をバフ研磨できないよ
うな小物部品の場合には、バレルと呼ばれる６角筒ない
し８角筒形状をした中空の容器内に研磨メディアと多数
個の小物部品を入れて、バレルに回転力や振動さらには
遠心力を作用させ、小物部品を研磨メディアと共擦りす
ることによって研磨する方法がある。しかるにこの方法
は、バレルに収容できる部品のサイズが、バレルの内容
積サイズに拘束されることや必然的に部品の内外面を含
めた全表面を研磨加工してしまい、本来、研磨してはな
らない部分の研磨ダレ発生という問題を呈することがあ
った。
うな小物部品の場合には、バレルと呼ばれる６角筒ない
し８角筒形状をした中空の容器内に研磨メディアと多数
個の小物部品を入れて、バレルに回転力や振動さらには
遠心力を作用させ、小物部品を研磨メディアと共擦りす
ることによって研磨する方法がある。しかるにこの方法
は、バレルに収容できる部品のサイズが、バレルの内容
積サイズに拘束されることや必然的に部品の内外面を含
めた全表面を研磨加工してしまい、本来、研磨してはな
らない部分の研磨ダレ発生という問題を呈することがあ
った。
【０００３】ところで、素粒子の加速に利用するニオブ
製超伝導加速空洞を製作する場合には、板状ニオブ材を
基本として、これに曲げ加工、プレス加工、旋盤加工な
どを施して、図６に示すように、パイプや半円状の皿状
物を部品として成形しておく。部品がパイプの場合に
は、突き合わせ部を一旦先に電子ビーム溶接しておく。
その後、これらの部品を合わせて電子ビーム溶接する前
に、従来は部品の段階で一旦バフ研磨して、表面の傷、
成形シワ、表面クラックなどを除去すると共に平滑化
し、最後に電子ビーム溶接して一体化し、空洞となして
いる。そして、空洞となした後は、接合部の溶接ビード
を除去すると共に溶接時に飛散し付着したスパッターボ
ールを除去するために、グラインダによる内面局部研磨
を行っている。つまり、部品の段階で幾らバフ研磨して
おいても、その後、部品を一体化する工程で再度電子ビ
ーム溶接するので、溶接ビード等を除去するための何ら
かの研磨除去工程が必須となっている。ところが、空洞
によっては赤道部が異常に偏平な形状をしたものもある
ので、グラインダ等では内面研磨することさえ不可能な
場合もある。特に、シングルセル空洞が多連結化し、５
セル空洞ないし９セル空洞のようになると、事実上、溶
接ビードとスパッターボールの除去が不可能になってい
た。
製超伝導加速空洞を製作する場合には、板状ニオブ材を
基本として、これに曲げ加工、プレス加工、旋盤加工な
どを施して、図６に示すように、パイプや半円状の皿状
物を部品として成形しておく。部品がパイプの場合に
は、突き合わせ部を一旦先に電子ビーム溶接しておく。
その後、これらの部品を合わせて電子ビーム溶接する前
に、従来は部品の段階で一旦バフ研磨して、表面の傷、
成形シワ、表面クラックなどを除去すると共に平滑化
し、最後に電子ビーム溶接して一体化し、空洞となして
いる。そして、空洞となした後は、接合部の溶接ビード
を除去すると共に溶接時に飛散し付着したスパッターボ
ールを除去するために、グラインダによる内面局部研磨
を行っている。つまり、部品の段階で幾らバフ研磨して
おいても、その後、部品を一体化する工程で再度電子ビ
ーム溶接するので、溶接ビード等を除去するための何ら
かの研磨除去工程が必須となっている。ところが、空洞
によっては赤道部が異常に偏平な形状をしたものもある
ので、グラインダ等では内面研磨することさえ不可能な
場合もある。特に、シングルセル空洞が多連結化し、５
セル空洞ないし９セル空洞のようになると、事実上、溶
接ビードとスパッターボールの除去が不可能になってい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、何点かの部
品を事前にバフ研磨やその他の手段により研磨すること
なく無研磨のままで溶接接合して一体化し金属製中空体
とした後でも、中空体の内面のみを選択的に物理研磨し
て溶接ビードの除去や溶接に伴って付着したスパッター
ボールを除去し得るだけでなく、金属スケールや成形時
に生じた金属表面のシワやクラック等をも除去して平滑
化する効果的な手段を提供しようとするもので、部品段
階でのバフ研磨工程並びに電子ビーム溶接後の局部研磨
工程を無くし、通常の物理的研磨加工が不可能な形状の
金属製中空体に対しても著しく有効な中空体の内面研磨
方法を提供することを目的とするものである。
品を事前にバフ研磨やその他の手段により研磨すること
なく無研磨のままで溶接接合して一体化し金属製中空体
とした後でも、中空体の内面のみを選択的に物理研磨し
て溶接ビードの除去や溶接に伴って付着したスパッター
ボールを除去し得るだけでなく、金属スケールや成形時
に生じた金属表面のシワやクラック等をも除去して平滑
化する効果的な手段を提供しようとするもので、部品段
階でのバフ研磨工程並びに電子ビーム溶接後の局部研磨
工程を無くし、通常の物理的研磨加工が不可能な形状の
金属製中空体に対しても著しく有効な中空体の内面研磨
方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の技
術として記述した小物部品の表面の大量研磨方法として
知られているバレルと称される６角筒ないし８角筒形状
をした筒状容器内に研磨メディアと共に同時に研磨すべ
き物品を多数個投入して、回転や振動などを付与するこ
とによって研磨するバレル研磨法に着目したが、金属製
中空体、例えばニオブ材からなる超伝導加速空洞に利用
する金属製中空体の場合には、全く適用できないことが
判明した。つまり、この場合には、ニオブの板材を出発
材料として、曲げ加工、プレス加工、切削加工、電子ビ
ーム溶接加工からなる極めて複雑な工程を経て製作され
ているのであるが、物理的研磨によって平滑化すべき対
象箇所は、その性能に影響を及ぼす内面に限定されてお
り、外面を研磨加工することは無意味であり、また、無
駄でもある。さらに、加速空洞の場合には、使用する加
速周波数帯と設計上の諸問題などで、一般にそのサイズ
が全長で少なくとも１ｍ以上となることの方が多く、従
来のバレル研磨と称する研磨手法が適用できるような状
態ではない。
術として記述した小物部品の表面の大量研磨方法として
知られているバレルと称される６角筒ないし８角筒形状
をした筒状容器内に研磨メディアと共に同時に研磨すべ
き物品を多数個投入して、回転や振動などを付与するこ
とによって研磨するバレル研磨法に着目したが、金属製
中空体、例えばニオブ材からなる超伝導加速空洞に利用
する金属製中空体の場合には、全く適用できないことが
判明した。つまり、この場合には、ニオブの板材を出発
材料として、曲げ加工、プレス加工、切削加工、電子ビ
ーム溶接加工からなる極めて複雑な工程を経て製作され
ているのであるが、物理的研磨によって平滑化すべき対
象箇所は、その性能に影響を及ぼす内面に限定されてお
り、外面を研磨加工することは無意味であり、また、無
駄でもある。さらに、加速空洞の場合には、使用する加
速周波数帯と設計上の諸問題などで、一般にそのサイズ
が全長で少なくとも１ｍ以上となることの方が多く、従
来のバレル研磨と称する研磨手法が適用できるような状
態ではない。
【０００６】そこで、本発明者らは、その両端に開口部
を有する加速空洞の如き金属製中空体を物理的に研磨す
る方法として、空洞自体をバレルとして研磨メディアを
その空間部分に部分充填し、該中空体の軸芯を中心に回
転させる方法の効果を詳細に検討し、空洞の内容積に対
する研磨メディアの占有容積、回転速度（回転数）、一
定周期ごとの反転の有無、研磨メディアの種類とそのサ
イズ、研磨助剤（水、界面活性剤）の有無等が研磨除去
量を左右するものの、従来までの加速空洞の製作工程と
して必須であった部品毎のバフ研磨を削除でき、いきな
り電子ビーム溶接して空洞とすることができる見通しが
得られた。しかしながら、従来、バフ研磨で除去してい
たニオブ厚や電子ビーム溶接後のビードの必要除去厚か
ら勘案すると必然的に必要研磨除去厚は、５０μｍ以上
と見積もられ、これを達成するには少なくとも９日以上
に及ぶ長時間の連続研磨作業となることが予想された。
したがって、金属製中空体の内部に、研磨メディアを投
入して物理的に研磨する手法は、その可能性はあっても
短期間で効率良く実施するという工業的な目的に対して
は、コスト的に許容できるものではない。
を有する加速空洞の如き金属製中空体を物理的に研磨す
る方法として、空洞自体をバレルとして研磨メディアを
その空間部分に部分充填し、該中空体の軸芯を中心に回
転させる方法の効果を詳細に検討し、空洞の内容積に対
する研磨メディアの占有容積、回転速度（回転数）、一
定周期ごとの反転の有無、研磨メディアの種類とそのサ
イズ、研磨助剤（水、界面活性剤）の有無等が研磨除去
量を左右するものの、従来までの加速空洞の製作工程と
して必須であった部品毎のバフ研磨を削除でき、いきな
り電子ビーム溶接して空洞とすることができる見通しが
得られた。しかしながら、従来、バフ研磨で除去してい
たニオブ厚や電子ビーム溶接後のビードの必要除去厚か
ら勘案すると必然的に必要研磨除去厚は、５０μｍ以上
と見積もられ、これを達成するには少なくとも９日以上
に及ぶ長時間の連続研磨作業となることが予想された。
したがって、金属製中空体の内部に、研磨メディアを投
入して物理的に研磨する手法は、その可能性はあっても
短期間で効率良く実施するという工業的な目的に対して
は、コスト的に許容できるものではない。
【０００７】上述の内面物理研磨に関係する諸要因の中
で影響の大きい因子について、図８に示すような単純な
円筒形状で設計・製作した研磨検証用ニオブ製チューブ
を利用し、中空体の内部に投入する研磨メディアの容量
を一定として、連続２４時間の内面研磨を実施した結果
は、表１のようになる。
で影響の大きい因子について、図８に示すような単純な
円筒形状で設計・製作した研磨検証用ニオブ製チューブ
を利用し、中空体の内部に投入する研磨メディアの容量
を一定として、連続２４時間の内面研磨を実施した結果
は、表１のようになる。
【０００８】
【表１】 表１において、Ｎｏ．Ｊの“反転を加えた周期的回転”
とは、ニオブ製チューブを１０分ごとに正逆転させたも
のである。また、Ｎｏ．ＫとＮｏ．Ｌの“揺動”とは、
ニオブ製チューブの軸方向に対して、両端の開口部を上
下方向にスイングさせ、２分間周期で上下動させたもの
である。研磨メディアの詳細は表２に記載のとおりであ
る。なお、研磨助剤アリの場合、水、界面活性剤を研磨
メディアと同一容積加えた。
とは、ニオブ製チューブを１０分ごとに正逆転させたも
のである。また、Ｎｏ．ＫとＮｏ．Ｌの“揺動”とは、
ニオブ製チューブの軸方向に対して、両端の開口部を上
下方向にスイングさせ、２分間周期で上下動させたもの
である。研磨メディアの詳細は表２に記載のとおりであ
る。なお、研磨助剤アリの場合、水、界面活性剤を研磨
メディアと同一容積加えた。
【０００９】
【表２】 表１の２４時間の連続研磨で得られた結果を分析する
と、次のような知見が得られる。まず、中空体の回転数
のみが異なるＮｏ．Ａ，Ｂ，Ｄを比較すると、中空体の
回転数は高い方が研磨除去量は多くなることが分かる。
ただし、回転数を９０ｒｐｍより高くしても研磨除去量
の改善効果は飽和するので、実用上は９０ｒｐｍ程度が
上限であると言える。次に、回転数９０ｒｐｍの場合に
ついて、Ｎｏ．Ｂ，Ｃを比較すると、研磨助剤は無いよ
りは有る方が研磨量が２０〜３０％多くなるが、この程
度では操業日数の劇的な短縮にはつながらない。次に、
回転数９０ｒｐｍ、研磨助剤アリのＮｏ．Ｂの条件で、
研磨メディアのみを変えたＮｏ．Ｅ〜Ｉを見ると、ＧＲ
Ｔが最も良好な結果を示すことが分かった。さらに、Ｎ
ｏ．ＣとＮｏ．Ｊ〜Ｌを比較すると、中空体に反転を加
えた周期的回転又は揺動を付与することにより、研磨除
去量は約２倍程度増えることが分かった。
と、次のような知見が得られる。まず、中空体の回転数
のみが異なるＮｏ．Ａ，Ｂ，Ｄを比較すると、中空体の
回転数は高い方が研磨除去量は多くなることが分かる。
ただし、回転数を９０ｒｐｍより高くしても研磨除去量
の改善効果は飽和するので、実用上は９０ｒｐｍ程度が
上限であると言える。次に、回転数９０ｒｐｍの場合に
ついて、Ｎｏ．Ｂ，Ｃを比較すると、研磨助剤は無いよ
りは有る方が研磨量が２０〜３０％多くなるが、この程
度では操業日数の劇的な短縮にはつながらない。次に、
回転数９０ｒｐｍ、研磨助剤アリのＮｏ．Ｂの条件で、
研磨メディアのみを変えたＮｏ．Ｅ〜Ｉを見ると、ＧＲ
Ｔが最も良好な結果を示すことが分かった。さらに、Ｎ
ｏ．ＣとＮｏ．Ｊ〜Ｌを比較すると、中空体に反転を加
えた周期的回転又は揺動を付与することにより、研磨除
去量は約２倍程度増えることが分かった。
【００１０】以上のことから、回転数９０ｒｐｍ、研磨
助剤アリ、研磨メディアＧＲＴの条件で、さらに、中空
体に反転を加えた周期的回転又は揺動を付与すれば、２
４時間で１２μｍ程度の研磨除去量が見込めることが分
かったが、それでも必要研磨除去厚の５０μｍを研磨す
るのに要する時間を求めると４日以上ということにな
り、コスト的に現実的ではない。また、長時間に及ぶ連
続研磨を実際に行うと、投入した研磨メディアのへたり
（損耗，消耗）もあり、単純に計算通りとはならないこ
とも判明した。いずれにしても金属製中空体を回転させ
たり、揺動させたり、あるいは研磨メディアの種類を変
えたりしても、飛躍的な研磨除去量の改善にはつながら
ないことは明らかである。
助剤アリ、研磨メディアＧＲＴの条件で、さらに、中空
体に反転を加えた周期的回転又は揺動を付与すれば、２
４時間で１２μｍ程度の研磨除去量が見込めることが分
かったが、それでも必要研磨除去厚の５０μｍを研磨す
るのに要する時間を求めると４日以上ということにな
り、コスト的に現実的ではない。また、長時間に及ぶ連
続研磨を実際に行うと、投入した研磨メディアのへたり
（損耗，消耗）もあり、単純に計算通りとはならないこ
とも判明した。いずれにしても金属製中空体を回転させ
たり、揺動させたり、あるいは研磨メディアの種類を変
えたりしても、飛躍的な研磨除去量の改善にはつながら
ないことは明らかである。
【００１１】そこで、研磨除去量を劇的に増加し得る研
磨方法を種々検討した結果、金属製中空体に軸芯を中心
に回転を付与しつつ、該中空体の軸芯から平行に離れた
ポイントを基準軸として中空体自体の回転方向とは逆方
向に大きく円運動させて遠心力を作用させると、中空体
の内壁面に研磨メディアが押し付けられると同時に、そ
の摩擦作用で、著しく研磨除去量の増大が計れることを
発見した。
磨方法を種々検討した結果、金属製中空体に軸芯を中心
に回転を付与しつつ、該中空体の軸芯から平行に離れた
ポイントを基準軸として中空体自体の回転方向とは逆方
向に大きく円運動させて遠心力を作用させると、中空体
の内壁面に研磨メディアが押し付けられると同時に、そ
の摩擦作用で、著しく研磨除去量の増大が計れることを
発見した。
【００１２】表３は図８に示すニオブ製検証用チューブ
を再び内面研磨用供試体として利用し、研磨メディアと
して表１で最も良好な結果を示すＧＲＴとその比較用と
してＰＫ−１０の２種類を選定し、同じくニオブ製チュ
ーブの内部に投入する研磨メディアの容量を一定にして
２４時間の連続内面研磨を試みた結果を示すもので、表
１で得た最大研磨除去量の約４．５倍もの研磨除去量を
示している。
を再び内面研磨用供試体として利用し、研磨メディアと
して表１で最も良好な結果を示すＧＲＴとその比較用と
してＰＫ−１０の２種類を選定し、同じくニオブ製チュ
ーブの内部に投入する研磨メディアの容量を一定にして
２４時間の連続内面研磨を試みた結果を示すもので、表
１で得た最大研磨除去量の約４．５倍もの研磨除去量を
示している。
【００１３】
【表３】 表３の結果を表１のＮｏ．Ｃ及びＩと比較すると、１桁
以上の劇的な改善がなされ、研磨メディアとしてＧＲＴ
を用いた場合には、研磨に要する時間を１日未満に短縮
できることが分かった。
以上の劇的な改善がなされ、研磨メディアとしてＧＲＴ
を用いた場合には、研磨に要する時間を１日未満に短縮
できることが分かった。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の研磨方法を実施す
るための装置の全体構成を示す正面図であり、図２はそ
の右側面図である。図中、１は公転軸であり、長手方向
の両端付近を一対の架台２により回転自在に支持されて
固定テーブル３の上方にて水平方向に架設されている。
公転軸１の長手方向一端には、歯車４が装着されてお
り、モータ５に装着された歯車６から回転力を受けてい
る。公転軸１には回転テーブル７が装着されている。モ
ータ５の回転により公転軸１が回転すると、回転テーブ
ル７は公転軸１を中心として図２の矢印Ａに示すように
大きく回転する。矢印Ｂは中空体の自転方向であり、公
転方向とは逆方向に設定されている。ｃは中空体の自転
軸である。
るための装置の全体構成を示す正面図であり、図２はそ
の右側面図である。図中、１は公転軸であり、長手方向
の両端付近を一対の架台２により回転自在に支持されて
固定テーブル３の上方にて水平方向に架設されている。
公転軸１の長手方向一端には、歯車４が装着されてお
り、モータ５に装着された歯車６から回転力を受けてい
る。公転軸１には回転テーブル７が装着されている。モ
ータ５の回転により公転軸１が回転すると、回転テーブ
ル７は公転軸１を中心として図２の矢印Ａに示すように
大きく回転する。矢印Ｂは中空体の自転方向であり、公
転方向とは逆方向に設定されている。ｃは中空体の自転
軸である。
【００１５】図３は回転テーブル７の上に搭載される中
空体の自転機構の詳細な構成を示す正面図であり、図４
はその右側面図である。図中、８はニオブ製中空体より
なる超伝導加速空洞であり、ここでは５連構造のものを
装着している。中空体８の内部には研磨メディア９が充
填されている。中空体８は長手方向の両端をスリーブ１
５を介してベアリング１０により軸支されており、動力
伝達用の歯車１１，１２，１３を介してモータ１４から
回転力を付与されることにより自転軸ｃの回りで回転す
る。なお、１６は異形の中空体を支持するための治具で
ある。
空体の自転機構の詳細な構成を示す正面図であり、図４
はその右側面図である。図中、８はニオブ製中空体より
なる超伝導加速空洞であり、ここでは５連構造のものを
装着している。中空体８の内部には研磨メディア９が充
填されている。中空体８は長手方向の両端をスリーブ１
５を介してベアリング１０により軸支されており、動力
伝達用の歯車１１，１２，１３を介してモータ１４から
回転力を付与されることにより自転軸ｃの回りで回転す
る。なお、１６は異形の中空体を支持するための治具で
ある。
【００１６】この図１〜図４に示す装置を用いれば、図
５に示すように、中空体の内部空間に研磨メディアを部
分的に充填し、中空体を自転させつつ、中空体の自転軸
から離れた公転軸を中心に中空体を自転方向とは逆方向
に公転させることで、中空体の内面を物理的に研磨する
ことができる。
５に示すように、中空体の内部空間に研磨メディアを部
分的に充填し、中空体を自転させつつ、中空体の自転軸
から離れた公転軸を中心に中空体を自転方向とは逆方向
に公転させることで、中空体の内面を物理的に研磨する
ことができる。
【００１７】（実施例）図７に示す１．３ＧＨｚ周波数
帯で利用する性能検証用ニオブ製超伝導加速空洞の内面
に、＃２２０の炭化ケイ素を砥粒として含有する製品名
“ＧＲＴ”なる研磨メディアを８００ｃｍ3 、水３００
ｍｌと少量の界面活性剤を投入し、両の開口部に蓋をし
た後、加速空洞の軸芯を中心に回転させながら、且つ空
洞の回転方向とは逆方向に大きく回転させることのでき
る装置に装着し、空洞の回転数を１００ｒｐｍとし、遠
心力を作用させるために空洞全体を逆方向に１００ｒｐ
ｍで回転させ、２４時間継続した。その後、装置より空
洞を取り外し、研磨メディア、削れた金属粉等を取り出
して、洗浄、乾燥して秤量すると８５．２ｇの重量減が
あった。これを除去した膜厚に換算すると、６１．０μ
ｍである。また、ビームパイプ部、アイリス部、赤道近
傍と細かく分けて、超音波厚計で残存肉厚から部分的な
研磨除去厚を求めると、それぞれ２１μｍ、４９μｍ、
１１４μｍであり、加速空洞として、その性能を左右す
るアイリス部や赤道部は、満足し得る研磨除去厚となっ
ていた。また、ビームパイプ部について表面粗さを測定
すると、１．８μＲｙで、ほぼ満足できる平滑性も得ら
れた。さらに、内視鏡でアイリス部、赤道部の電子ビー
ム溶接部を詳細に観察したが、溶接部と非溶接部との判
別が全くつかず、スパッターボールの付着も見られず、
良好な研磨仕上がり面となっていた。
帯で利用する性能検証用ニオブ製超伝導加速空洞の内面
に、＃２２０の炭化ケイ素を砥粒として含有する製品名
“ＧＲＴ”なる研磨メディアを８００ｃｍ3 、水３００
ｍｌと少量の界面活性剤を投入し、両の開口部に蓋をし
た後、加速空洞の軸芯を中心に回転させながら、且つ空
洞の回転方向とは逆方向に大きく回転させることのでき
る装置に装着し、空洞の回転数を１００ｒｐｍとし、遠
心力を作用させるために空洞全体を逆方向に１００ｒｐ
ｍで回転させ、２４時間継続した。その後、装置より空
洞を取り外し、研磨メディア、削れた金属粉等を取り出
して、洗浄、乾燥して秤量すると８５．２ｇの重量減が
あった。これを除去した膜厚に換算すると、６１．０μ
ｍである。また、ビームパイプ部、アイリス部、赤道近
傍と細かく分けて、超音波厚計で残存肉厚から部分的な
研磨除去厚を求めると、それぞれ２１μｍ、４９μｍ、
１１４μｍであり、加速空洞として、その性能を左右す
るアイリス部や赤道部は、満足し得る研磨除去厚となっ
ていた。また、ビームパイプ部について表面粗さを測定
すると、１．８μＲｙで、ほぼ満足できる平滑性も得ら
れた。さらに、内視鏡でアイリス部、赤道部の電子ビー
ム溶接部を詳細に観察したが、溶接部と非溶接部との判
別が全くつかず、スパッターボールの付着も見られず、
良好な研磨仕上がり面となっていた。
【００１８】このようにして内面を物理研磨されたニオ
ブ製超伝導加速空洞は、続いて化学研磨あるいは電解研
磨されるが、この段階での空洞内面の仕上げ状態の如何
が、その性能の善し悪しを左右する。本発明の物理研磨
方法によれば、赤道部の溶接ビードが選択的に除去でき
るという利点があり、したがって、加速空洞を経済的
に、また、性能的にも安定して製作することが可能とな
る。
ブ製超伝導加速空洞は、続いて化学研磨あるいは電解研
磨されるが、この段階での空洞内面の仕上げ状態の如何
が、その性能の善し悪しを左右する。本発明の物理研磨
方法によれば、赤道部の溶接ビードが選択的に除去でき
るという利点があり、したがって、加速空洞を経済的
に、また、性能的にも安定して製作することが可能とな
る。
【００１９】また、本発明による内面研磨法は、金属製
中空体がアルミニウム、ステンレス、銅、チタンであっ
ても研磨メディアや研磨条件を選定すれば全て適用でき
る。そのほか、内面を金属めっきされた非金属空洞の内
面研磨などにも応用できる。
中空体がアルミニウム、ステンレス、銅、チタンであっ
ても研磨メディアや研磨条件を選定すれば全て適用でき
る。そのほか、内面を金属めっきされた非金属空洞の内
面研磨などにも応用できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、中空体の内部空間に研
磨メディアを部分的に充填し、中空体に回転を付与する
ことにより、中空体の内面を物理的に研磨するようにし
たので、外面の研磨が不要で内面のみを選択的に研磨し
たい場合に適用すれば、特に素材が高価である場合には
経済的であるという利点があり、さらに、作業環境から
見ても、部品ごとのバフ研磨が粉塵公害という問題点を
抱えているのに対して、本発明では、物理的に実施する
研磨作業を中空体の内部のみに限定してしまうので、作
業環境としても安全且つクリーンであるという大きな利
点がある。
磨メディアを部分的に充填し、中空体に回転を付与する
ことにより、中空体の内面を物理的に研磨するようにし
たので、外面の研磨が不要で内面のみを選択的に研磨し
たい場合に適用すれば、特に素材が高価である場合には
経済的であるという利点があり、さらに、作業環境から
見ても、部品ごとのバフ研磨が粉塵公害という問題点を
抱えているのに対して、本発明では、物理的に実施する
研磨作業を中空体の内部のみに限定してしまうので、作
業環境としても安全且つクリーンであるという大きな利
点がある。
【００２１】特に、請求項１の発明によれば、中空体そ
のものを自転させつつ、中空体の自転軸から離れた公転
軸を中心に中空体を自転方向とは逆方向に公転させるよ
うにしたので、研磨メディアを遠心力により中空体の内
面に押し付ける作用が働き、これにより研磨除去量が飛
躍的に増加し、短時間に研磨することができるという効
果がある。また、請求項２又は３の発明によれば、重力
の作用と遠心力の作用が相俟って、中空体の内面に研磨
メディアを強弱をつけながら押し付けることができ、研
磨効率を高めると共に研磨むらを少なくできるという効
果がある。
のものを自転させつつ、中空体の自転軸から離れた公転
軸を中心に中空体を自転方向とは逆方向に公転させるよ
うにしたので、研磨メディアを遠心力により中空体の内
面に押し付ける作用が働き、これにより研磨除去量が飛
躍的に増加し、短時間に研磨することができるという効
果がある。また、請求項２又は３の発明によれば、重力
の作用と遠心力の作用が相俟って、中空体の内面に研磨
メディアを強弱をつけながら押し付けることができ、研
磨効率を高めると共に研磨むらを少なくできるという効
果がある。
【００２２】さらに、請求項４の発明によれば、金属製
中空体を溶接接合によって形成した場合に不可避な溶接
ビードの盛り上がりや溶接部近傍に飛散して金属素材の
表面に付着した溶接のスパッターボールを除去すると同
時に、中空体内面の金属スケールや汚れ、さらには表面
クラックや成型加工時に生じた表面シワ等を物理的に除
去して内面を平滑に仕上げることができ、溶接接合部を
有する金属製中空体の製作に要する工数を大幅に削減で
きるものである。すなわち、従来のように、部品ごとの
単体バフ研磨が不要となり、一体化した後のグラインダ
研磨加工による溶接ビードやスパッターボールの除去工
程も削除され、著しく工程の短縮が可能となる。さら
に、従来の工法の最大の難点であった溶接ビード、溶接
のスパッターボールの局部グラインダによる除去方法
は、形状によっては適用することが困難ないし不可能で
あるという問題も同時に解決される。
中空体を溶接接合によって形成した場合に不可避な溶接
ビードの盛り上がりや溶接部近傍に飛散して金属素材の
表面に付着した溶接のスパッターボールを除去すると同
時に、中空体内面の金属スケールや汚れ、さらには表面
クラックや成型加工時に生じた表面シワ等を物理的に除
去して内面を平滑に仕上げることができ、溶接接合部を
有する金属製中空体の製作に要する工数を大幅に削減で
きるものである。すなわち、従来のように、部品ごとの
単体バフ研磨が不要となり、一体化した後のグラインダ
研磨加工による溶接ビードやスパッターボールの除去工
程も削除され、著しく工程の短縮が可能となる。さら
に、従来の工法の最大の難点であった溶接ビード、溶接
のスパッターボールの局部グラインダによる除去方法
は、形状によっては適用することが困難ないし不可能で
あるという問題も同時に解決される。
【図１】本発明の研磨方法を実施するための装置の全体
構成を示す正面図である。
構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す装置の右側面図である。
【図３】図１に示す装置の要部構成を示す正面図であ
る。
る。
【図４】図１に示す装置の要部構成を示す右側面図であ
る。
る。
【図５】本発明の研磨方法の概要を説明するための説明
図である。
図である。
【図６】代表的な超伝導加速空洞の製作工程を示す説明
図である。
図である。
【図７】図６の工程により製作される空洞の断面図であ
る。
る。
【図８】本発明の研磨試験に用いた空洞の断面図であ
る。
る。
１ 公転軸 ５ 公転用モータ １４ 自転用モータ ８ 中空体（超伝導加速空洞） ９ 研磨メディア
Claims (8)
- 【請求項１】 中空体の内部空間に研磨メディアを部
分的に充填し、中空体を自転させつつ、中空体の自転軸
から離れた公転軸を中心に中空体を自転方向とは逆方向
に公転させることで、中空体の内面を物理的に研磨する
ことを特徴とする中空体の内面研磨方法。 - 【請求項２】 中空体は少なくとも両端に開口部を有
する管状体であり、該管状体の中心軸を中空体の自転軸
としたことを特徴とする請求項１に記載の中空体の内面
研磨方法。 - 【請求項３】 中空体の公転軸は略水平方向に設定さ
れ、中空体の自転軸は略水平方向に設定又は水平方向に
対して周期的に往復傾動されることを特徴とする請求項
１又は２に記載の中空体の内面研磨方法。 - 【請求項４】 少なくとも１箇所の溶接部分を有する
金属製中空体の内部空間に研磨メディアを部分的に充填
し、金属製中空体に回転力又は振動又は遠心力を作用さ
せることで、金属製中空体の内面を物理的に研磨するこ
とを特徴とする金属製中空体の内面研磨方法。 - 【請求項５】 中空体は、ステンレス、チタン、ニオ
ブ、アルミニウム、銅のいずれかで構成されることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の中空体の内
面研磨方法。 - 【請求項６】 研磨メディアは、少なくともダイアモ
ンド、炭化ケイ素、アルミナ、ボーキサイトの一種ない
しそれ以上からなる砥粒と、ビトリファイド又は樹脂の
一種以上からなる結合剤とからなることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれかに記載の中空体の内面研磨方
法。 - 【請求項７】 研磨メディアは、円筒形状、円錐形
状、三角形状、ダイア形状の中から選ばれた研磨石の小
片の一種ないしそれ以上よりなることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載の中空体の内面研磨方法。 - 【請求項８】 研磨メディアと共に、研磨助剤として
少なくとも水、界面活性剤、アルカリの一種以上を中空
体の内部空間に部分的に充填することを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載の中空体の内面研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24582798A JP4144078B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 超伝導加速空洞の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24582798A JP4144078B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 超伝導加速空洞の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000071164A true JP2000071164A (ja) | 2000-03-07 |
| JP2000071164A5 JP2000071164A5 (ja) | 2005-07-14 |
| JP4144078B2 JP4144078B2 (ja) | 2008-09-03 |
Family
ID=17139453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24582798A Expired - Lifetime JP4144078B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 超伝導加速空洞の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4144078B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1563952A1 (en) * | 2002-11-06 | 2005-08-17 | Nomura Plating Co., Ltd | Surface treatment method for vacuum member |
| CN101874668B (zh) * | 2009-04-30 | 2012-06-13 | 李永南 | 小珠排列机 |
| JP2015112677A (ja) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | マルイ鍍金工業株式会社 | 空洞管の研磨ロータとそれを用いた研磨方法 |
| WO2016129700A1 (ja) * | 2015-02-15 | 2016-08-18 | 弘明 城戸 | 硬質研磨対象物における凹面の研磨方法 |
| US10246792B2 (en) | 2014-10-10 | 2019-04-02 | Marui Galvanizing Co., Ltd. | Rotor for polishing hollow tubes |
| KR102041077B1 (ko) * | 2019-07-26 | 2019-11-05 | 김원박 | 실린더용기 내면 연마장치 |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP24582798A patent/JP4144078B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1563952A1 (en) * | 2002-11-06 | 2005-08-17 | Nomura Plating Co., Ltd | Surface treatment method for vacuum member |
| JPWO2004041477A1 (ja) * | 2002-11-06 | 2006-03-02 | 株式会社野村鍍金 | 真空用部材の表面処理方法 |
| EP1563952A4 (en) * | 2002-11-06 | 2007-10-24 | Nomura Plating Co Ltd | SURFACE TREATMENT METHOD FOR A VACUUM ELEMENT |
| US8517795B2 (en) * | 2002-11-06 | 2013-08-27 | Nomura Plating Co., Ltd. | Surface treatment method for vacuum member |
| CN101874668B (zh) * | 2009-04-30 | 2012-06-13 | 李永南 | 小珠排列机 |
| JP2015112677A (ja) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | マルイ鍍金工業株式会社 | 空洞管の研磨ロータとそれを用いた研磨方法 |
| US10246792B2 (en) | 2014-10-10 | 2019-04-02 | Marui Galvanizing Co., Ltd. | Rotor for polishing hollow tubes |
| WO2016129700A1 (ja) * | 2015-02-15 | 2016-08-18 | 弘明 城戸 | 硬質研磨対象物における凹面の研磨方法 |
| JPWO2016129700A1 (ja) * | 2015-02-15 | 2017-06-08 | 城戸 弘明 | 硬質研磨対象物における凹面の研磨方法 |
| KR102041077B1 (ko) * | 2019-07-26 | 2019-11-05 | 김원박 | 실린더용기 내면 연마장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4144078B2 (ja) | 2008-09-03 |
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