JP2021003748A - 金属パイプの内面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内面が鏡面仕上げされた金属パイプを形成することができる金属パイプの内面研磨装置、およびこれを用いて内面を研磨された金属パイプを提供する。【解決手段】回転体２１が、軸２３と直交する径方向に突出し且つ径方向外側に設けられた弾性を有するブラシ４４と、ブラシ４４より径方向内側に設けられた内側弾性体４６とを有し、軸２３とブラシ４４の先端との間の寸法が、金属パイプ１の内径の半分以上であり、回転体２１が金属パイプ１の内部に設置された状態で、内側弾性体４６がブラシ４４を径方向外方に押圧し、ブラシ４４の先端部が起立したまま金属パイプ１内面に当接して内圧を負荷することで、供給手段１２から供給されて金属パイプ１の内面に付着した研磨剤が金属パイプ１の内面に押し当てられ、内面を研磨する。【選択図】図１１

Description

本発明は、金属パイプの内面研磨装置、およびこれを用いて内面を研磨された金属パイプに関する。

従来、金属パイプの内面を研磨する場合、番手の小さな研磨材で下地処理をしてから番手の大きな研磨材で内面を仕上げ研磨する方法が知られている。このような研磨方法は、金属パイプの内面に研磨ベルトを押し付け、この研磨ベルトを金属パイプの長手方向に移動させることで金属パイプの内面を研磨する、いわゆる縦研磨（特許文献１参照）で採用されている。

特開平１１―１８８５９４号公報

しかし特許文献１に記載の縦研磨では、研磨後の金属パイプ内面の表面が粗いという問題がある。したがって、例えば薬品や食品の製造設備で使用されるパイプには好ましくなく、より一層、表面粗さが小さい内面の金属パイプが望まれる。

また特許文献１に記載の縦研磨では、金属パイプ内面を研磨するときに生じる粉塵が大気中に飛散したり、摩耗した研磨ベルトを新たな研磨ベルトに交換するために研磨時間が長くなる問題がある。

そこで、この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、内面が鏡面仕上げされた金属パイプを形成することができる金属パイプの内面研磨装置、およびこれを用いて内面を研磨された金属パイプを提供することを目的とする。

この発明は更に、研磨するときに生じる粉塵が大気中に飛散するのを防止し、従来の縦研磨と比べて研磨時間を短縮できる金属パイプの内面研磨装置、およびこれを用いて内面を研磨された金属パイプを提供することを目的とする。

本発明に係る金属パイプの内面研磨装置は、被研磨材である金属パイプの内面を研磨する金属パイプの内面研磨装置であって、軸方向に延びる回転体と、前記回転体を前記軸回りに回転させる駆動手段と、粒状の研磨剤と液体とが混合された研磨液を前記金属パイプの内部に供給する供給手段と、を備え、前記回転体が、前記軸と直交する径方向に突出し且つ径方向外側に設けられた弾性を有するブラシと、前記ブラシより径方向内側に設けられた内側弾性体とを有し、前記軸と前記ブラシの先端との間の寸法が、前記金属パイプの内径の半分以上であり、前記回転体が前記金属パイプの内部に設置された状態で、前記内側弾性体が前記ブラシを径方向外方に押圧し、前記ブラシの先端部が起立したまま前記金属パイプ内面に当接して内圧を負荷することで、前記供給手段から供給されて前記金属パイプの内面に付着した研磨剤が前記金属パイプの内面に押し当てられ、前記内面を研磨する。

本発明に係る金属パイプの内面研磨装置では、前記回転体が、前記軸方向に延びる本体と、前記軸と直交する径方向の外方に前記本体から突出し、且つ径方向に移動可能に設けられた前記ブラシと、前記軸と前記ブラシとの間に設けられ、前記ブラシを径方向外方に向かって弾性的に押圧する前記内側弾性体と、を有することが好ましい。

上記構成により、内側弾性体がブラシを径方向外方に向かって弾性的に押圧する。これにより、回転体を金属パイプ内に挿入すると、径方向内方に弾性変位した内側弾性体がブラシを径方向外方に押圧し、ブラシの先端部が起立したまま金属パイプ内面に当接して内圧を負荷することができる。また、内側弾性体がブラシを径方向外方に向かって弾性的に押圧することで、金属パイプ内で回転体を回転させたときにブラシが撓むのを防止し、ブラシ先端部の起立状態を維持したまま金属パイプの内面を研磨できる。

本発明に係る金属パイプの内面研磨装置は、前記ブラシと前記内側弾性体とが接触し、前記内側弾性体が前記ブラシを直接的に径方向外方に向かって押圧してもよい。

上記構成では、ブラシと内側弾性体とが接触し、内側弾性体がブラシを直接的に径方向外方に向かって押圧するので、内側弾性体がブラシを確実に押圧することができる。

本発明に係る金属パイプの内面研磨装置では、複数の前記ブラシが、前記本体の周方向に等間隔に設けられることが好ましい。

複数のブラシが本体の周方向に等間隔に設けられたので、複数のブラシの先端部が金属パイプ内面に当接して負荷する内圧を均一にすることができる。

本発明に係る金属パイプの内面研磨装置は、前記回転体が前記金属パイプの内部に設置された状態で、前記ブラシの先端部が前記金属パイプの内面と垂直に当接することが好ましい。

回転体が金属パイプの内部に設置された状態で、ブラシの先端部が金属パイプの内面と垂直に当接することは、ブラシの先端部が起立したまま、金属パイプ内面に当接して内圧を負荷することを意味する。この状態で、ブラシが研磨剤を介して金属パイプに内圧を負荷しつつ、回転体が軸回りに回転することで、金属パイプの内面に付着した研磨剤が金属パイプの内面を周方向に研磨する。したがって、内面が鏡面仕上げされた金属パイプを形成することができる。

本発明に係る金属パイプの内面研磨装置では、前記回転体が前記金属パイプの内部に設置された状態で、前記金属パイプの内面と前記回転体の表面との間に空間が形成されることが好ましい。

金属パイプの内部に回転体が設置された状態で、金属パイプの一端から他端に向かって研磨液を注入する。金属パイプの内面と回転体の表面との間に空間が形成されたので、金属パイプ内に注入された研磨液が空間を通って金属パイプの一端から他端まで行き渡ることができる。

本発明に係る金属パイプの内面研磨装置では、前記駆動手段は、前記軸回りに前記回転体を回転させつつ、前記軸に沿って前記回転体を移動させることが好ましい。

駆動手段が、軸回りに回転体を回転させつつ、軸に沿って回転体を移動させることで、回転体より長い金属パイプであっても、その内面を研磨することができる。

本発明に係る金属パイプの内面研磨装置では、複数の前記回転体が、その軸方向にシャフトを介して連結されることが好ましい。

上記構成により、金属パイプの長さに応じて複数の回転体を連結することで、長さが例えば４ｍ以上の長尺状金属パイプであったとしても、複数の回転体が研磨剤を金属パイプの内面に押し当てて研磨することができる。

本発明に係る金属パイプは、上記の内面研磨装置によって研磨された内面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ未満である。これにより、内面が鏡面仕上げされた金属パイプを得ることができる。

本発明に係る金属パイプは、上記の内面研磨装置によって内面が研磨され、長さが４ｍ以上である。これにより、内面が鏡面仕上げされた長尺状の金属パイプを得ることができる。

本発明では、回転体の軸とブラシの先端との間の寸法が、金属パイプの内径の半分以上であり、内側弾性体が弾性変位する。これにより、金属パイプの内部に回転体を挿入すると、ブラシが内方に移動することによって弾性変位した内側弾性体が、ブラシを径方向外方に向かって弾性的に押圧する。これにより、径方向外方に押圧されたブラシの先端部が起立したまま、金属パイプ内面に当接して内圧を負荷する。そして、研磨液が供給された状態で金属パイプの内部に設置された回転体を回転させると、ブラシの先端部が起立状態を維持しつつ研磨液を金属パイプの内面に押し当て、金属パイプの内面に研磨剤を付着する。ブラシが研磨剤を介して金属パイプに内圧を負荷しつつ、回転体が軸回りに回転することで、金属パイプの内面に付着した研磨剤が金属パイプの内面を周方向に研磨する。これにより、内面が鏡面仕上げされた金属パイプを形成することができる。また、金属パイプ内面を研磨するときに生じる粉塵が研磨液に混入するので、粉塵が大気中に飛散するのを防止できる。更に、研磨剤が金属パイプ内面を研磨することにより生じる摩擦熱を液体が吸収し、冷却できる。一方、仮にやすりを用いて金属パイプの内面を研磨すると、摩耗したやすりを新たなやすりに交換する手間が生じる。しかし研磨剤が金属パイプ内面を研磨するので、回転体自体が摩耗することはない。したがって、新たな回転体に交換する手間が省けるので、やすりを用いる場合と比べて研磨時間を短縮できる。

本発明の実施形態に係る金属パイプの内面研磨装置の概略断面図である。 シャフトを介して連結された複数の治具を示す部分拡大上面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った治具の断面図である。 金属パイプの断面図である。 金属パイプを設置する途中の内面研磨装置を示す概略断面図である。 金属パイプを設置し固定した内面研磨装置を示す概略断面図である。 治具ユニットの他端部から一端部に向かって金属パイプを移動させる途中の部分拡大上面図である。 金属パイプを位置決めした状態を示す治具ユニット他端部の部分拡大上面図である。 金属パイプの内部に挿入された治具の一部を示す拡大断面図である。 図９のブラシ先端部を示す部分拡大断面図である。 金属パイプの内部に研磨液を供給して治具を回転させた状態における図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図１１の治具の部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

図１に示す本実施形態の内面研磨装置１０は、４ｍの長さの長尺状ステンレスパイプ（被研磨材である金属パイプ）の内面を研磨する。内面研磨装置１０によって内面を研磨されたステンレスパイプは、食品や薬品の製造装置に使用されるが、用途は特に限定されない。内面研磨装置１０によって研磨されたステンレスパイプの内面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．１μｍ未満となる。

なお、この内面研磨装置１０はステンレスパイプに限定されず、チタン、真鍮などステンレス以外の金属製パイプの内面を研磨できる。また本実施形態では４ｍの長さの長尺状ステンレスパイプを研磨するが、研磨する金属パイプの長さは特に限定されない。４ｍより短い金属パイプの内面を研磨しても良く、他方、例えば６ｍなど４ｍより長い金属パイプの内面を研磨しても良い。

内面研磨装置１０は後述する通り、液体に混入される湿式の研磨剤を用いてステンレスパイプの内面を研磨する。したがって、外部に液体が漏出するのを防止するため、内面研磨装置１０は箱型のカバー（不図示）で覆われているが、説明の便宜上、ここではカバーを省略する。

図６を併せて参照すると、内面研磨装置１０は、ステンレスパイプ１が設置して固定された状態で、ステンレスパイプ１の内部に研磨液を供給する供給手段であるポンプ１２と、ステンレスパイプ１の内部で回転する回転体である治具２１と、治具２１を軸２３回りに回転駆動する駆動手段であるモータ３０とを備えている。

ポンプ１２は、研磨液を貯留するタンク１３に連通し、先端１４からタンク１３内の研磨液を吐出する。内面研磨装置１０にステンレスパイプ１が設置された状態で、ポンプ１２の先端１４は、パイプ（不図示）を介してステンレスパイプ１のモータ３０と反対側の端部開口に接続する。内面研磨装置１０にステンレスパイプ１を設置し運転している間、ポンプ１２はステンレスパイプ１の内部に研磨液を吐出して供給する。ステンレスパイプ１に供給された研磨液は、ステンレスパイプ１のモータ３０側端部開口から排出される。排出された研磨液は、ステンレスパイプ１（治具２１）の下方に設置された回収器１６に案内され、ドレンバン１７に貯められる。なお、この回収器１６は、図示しないカバーと一体に形成されている。

研磨液は、液体と粒状研磨剤との混合液である。液体は本実施形態では水を採用するが、これに限定されない。液体は酸性水または有機溶剤であっても良く、具体的にはアルコール、オイル、エタノールまたは硝酸が考えられる。ただし液体は、研磨剤を混合して金属の研磨に用いられるものであれば、その素材は特に限定されない。

研磨剤は本実施形態では酸化アルミニウムを採用するが、これに限定されない。研磨剤として湿式研磨剤が用いられ、水より比重が大きく、研磨対象となる金属より硬度が高いものであれば良い。このような研磨剤として例えば、炭化物または酸化物が採用され、具体的にはカーボンやダイヤモンドが考えられる。ただし研磨剤は、液体に混合して金属の研磨に用いられるものであれば、その素材は特に限定されない。

研磨剤は治具２１によってステンレスパイプ１の内面に押し当てられ、ステンレスパイプ１の内面を研磨する。本実施形態の内面研磨装置１０は８本の治具２１を有し、これらの治具２１が軸２３方向にシャフト２２を介して連結されている。すなわち、４ｍのステンレスパイプ１の内面を８本の治具２１を用いて研磨する。なお説明の便宜上、以下の説明では８本の治具２１とシャフト２２を総称して治具ユニット２０と呼ぶ。

図１に示すように、治具ユニット２０のモータ３０側の一端部（シャフト２２の一端部）はモータ３０に回転可能に支持されている。治具ユニット２０のモータ３０と反対側の他端部（シャフト２２の他端部）は、地面に立設する支持脚３３ｃに支持されている。治具ユニット２０は、モータ３０と支持脚３３ｃの間に所定の間隔で配置された図示しない複数の支持脚によってシャフト２２の部分が支持されている。支持脚３３ｃの先端部はシャフト２２を挟持することで支持しており、この先端部を開閉することで、治具ユニット２０の支持および支持の解除をできる。治具ユニット２０を覆いつつ、治具ユニット２０の他端部から一端部に向かってステンレスパイプ１を移動させる際には、支持脚３３ｃは治具ユニット２０の支持を解除する。

図２は治具ユニット２０の中で、モータ３０から離れて配置された他端部側の３本の治具２１を示す部分拡大上面図である。治具ユニット２０は８本の治具２１を有するが、ここでは代表して３本の治具２１のみを示している。８本の治具２１はそれぞれ、全て同一形状であり、治具２１の長さ寸法はＬ１である。隣り合う治具２１は、Ｌ２の間隔で等間隔に配置されている。治具２１と治具２１との間隔Ｌ２は、治具２１の長さＬ１より短い。

図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、軸２３に直交する方向の治具２１の拡大断面図である。治具２１はシャフト２２に固定されており、シャフト２２と共に回転する。治具２１は、軸２３方向に延びる本体４１と、軸２３と直交する径方向の外方に本体４１から突出し、且つ径方向に移動可能に設けられたブラシ４４と、軸２３とブラシ４４との間に設けられ、ブラシ４４を径方向外方に向かって弾性的に押圧する内側弾性体であるチューブ４５とを有する。

本体４１は、軸２３と直交する断面が円筒形状であり、本体４１の周方向に等間隔に３つの断面凹状のブラシ受け４８が本体４１と一体に形成されている。このブラシ受け４８にブラシ４４とチューブ４５とが設けられている。

ブラシ４４は、線状に伸びる無数の樹脂からなり、弾性を有する。ここでブラシ４４とは、無数の樹脂が植え込まれた基部４４ａを含む概念である。本実施形態のブラシ４４を構成する個々の樹脂は、伸びる方向と直交する方向の断面が円形であり、その直径（以下、線径と称する）は０．２ｍｍから０．６ｍｍである。なおステンレスパイプ１の内部に挿入された治具２１が回転したときに、ブラシ４４が起立状態を維持できる限り、ブラシ４４の線径は特に限定されない。

ブラシ４４は、ブラシ受け４８の側壁４８ａに径方向に移動可能に支持されている。ブラシ４４はチューブ４５よりも径方向外側に配置され、軸２３に平行に真っ直ぐに延びている。本実施形態では、３本のブラシ４４が、本体４１の周方向に等間隔に設けられている。なお、ブラシ４４の本数は３本に限定されない。ブラシ受け４８に支持されたブラシ４４は軸２３と直交する方向（径方向）に本体４１から突出し、径方向に沿って起立している。ブラシ４４は、チューブ４５によって径方向外方に向かって弾性的に押圧されつつ、ブラシ受け４８に設けられたストッパ（図示せず）に係止することで、ブラシ受け４８による支持状態が維持される。ブラシ４４の先端と軸２３との間の寸法Ｌ３は、ステンレスパイプ１内径の半分の寸法Ｌ４（図４参照）より大きい。なお、ブラシ４４およびその先端部が起立するとは、ブラシ４４およびその先端部が立ち上がることを意味し、ブラシ４４およびその先端部が撓むことや折れ曲がることを含まない。

内側弾性部材は樹脂製のチューブ４５であり、弾性を有する。チューブ４５は、ブラシ受け４８の内部に軸２３とブラシ４４との間、すなわちブラシ４４より径方向内側に配置されている。ブラシ受け４８の内部に設けられたチューブ４５は、ブラシ受け４８の底壁４８ｂとブラシ４４との間に配置されて、弾性変位する。チューブ４５はブラシ４４と接触し、ブラシ４４を直接的に径方向外方に向かって押圧する。

図１に戻って、モータ３０は、軸２３回りに治具２１を回転させつつ、軸２３に沿って治具２１を移動させる。モータ３０は、一対のレール３１の上を軸２３方向に移動可能に設置された基板３２の上に固定されている。一対のレール３１は水平方向に並設されており、地面に立設された支持脚３３ａと支持脚３３ｂに取付けられた支持板３４に固定されている。

また基板３２は、ラックアンドピニオンにより軸２３に沿って駆動される。基板３２には図示しないモータが載置されており、このモータがシャフト３６を介してピニオンギヤ３７を回転させる。支持脚３３ａと支持脚３３ｂに取付けられたラックギヤ３８と噛み合うピニオンギヤ３７が回転することで、基板３２と共にモータ３０が軸２３に沿って移動する。

以下、内面研磨装置１０にステンレスパイプ１を設置し、ステンレスパイプ１の内面を研磨する方法について説明する。

図５は、ステンレスパイプ１を設置する途中の内面研磨装置１０を示す概略断面図である。図５中、治具ユニット２０の他端部から一端部に向かって治具２１を覆うようにステンレスパイプ１を軸２３方向に移動させ（図７参照）、位置決めする。図８は、ステンレスパイプ１を位置決めした状態を示す治具ユニット２０の他端部の部分拡大上面図である。ステンレスパイプ１が位置決めして固定されると、ステンレスパイプ１の内部に全ての治具２１が設置される。ステンレスパイプ１が位置決めされると、ステンレスパイプ１のモータ３０と反対側の端部開口がパイプ（不図示）を介してポンプ１２の先端１４に接続し、タンク１３内の研磨液をステンレスパイプ１の内部に供給可能になる。

ブラシ４４の先端と軸２３との間の寸法Ｌ３が、ステンレスパイプ１内径の半分の寸法Ｌ４より大きい。したがって図９に示すように、ステンレスパイプ１の内部に治具２１が挿入されると、ブラシ４４が径方向の内方に移動し、チューブ４５は圧縮される。これにより、チューブ４５がブラシ４４を径方向外方に弾性的に押圧するので、ブラシ４４が起立したまま、その先端部がステンレスパイプ１の内面に当接して一定の内圧を負荷する。このとき、図１０に示すように、ブラシ４４の少なくとも一部の先端部がステンレスパイプ１の内面と垂直に当接している。本実施形態では、ブラシ４４の先端部がステンレスパイプ１の内面に負荷する内圧を８０Ｎから３００Ｎに設定する。内圧が８０Ｎよりも小さいと、ブラシ４４の先端部がステンレスパイプ１の内面に研磨剤を押し当てる力が弱くなり、研磨できなくなる。一方、内圧が３００Ｎよりも大きいと、ブラシ４４が撓んで起立しなくなる。

タンク１３から研磨液をステンレスパイプ１の内部に供給すると、ステンレスパイプ１の内面と治具２１の表面との間に形成された空間Ｓ（図１１参照）を研磨液が通り、ステンレスパイプ１の一端から他端に行き渡る。この状態で、モータ３０が治具２１を軸２３回りに回転させると、遠心力により研磨液がブラシ４４の先端部に移動して集まる。そして、ブラシ４４の先端部が研磨液をステンレスパイプ１の内面に押し当て、ステンレスパイプ１の内面に研磨剤２を付着する。また、チューブ４５がブラシ４４を径方向外方に弾性的に押圧するので、治具２１が回転している間、ブラシ４４およびその先端部は起立状態を維持する（図１２参照）。このように、ブラシ４４が研磨剤２を介してステンレスパイプ１に内圧を負荷しつつ軸２３回りに回転することで、ステンレスパイプ１の内面に付着した研磨剤２がステンレスパイプ１の内面を周方向に研磨する。

以上のように本実施形態では、ステンレスパイプ１の内部に治具２１を挿入すると、内方に弾性変位したチューブ４５がブラシ４４を径方向外方に向かって弾性的に押圧する。これにより、径方向外方に押圧されたブラシの先端部が起立したまま、金属パイプ内面に当接して内圧を負荷する。そして、ステンレスパイプ１内に研磨液を供給して治具２１を回転させると、ブラシ４４の先端部が起立状態を維持したまま回転する。このとき、ブラシ４４の先端部が、付着した研磨剤をステンレスパイプ１の内面に押し当てることで、研磨剤が前記内面を周方向に研磨する。すなわち本発明は、物理研磨だけを用いて金属パイプの内面を研磨する装置に関する。

モータ３０は、治具２１を軸回りに回転させつつ、軸２３に沿って治具２１を移動させる。隣り合う治具２１が等間隔に配置されているので、治具２１と治具２１の間の間隔Ｌ２分だけモータ３０が治具２１を軸２３方向に移動させる。これにより、ステンレスパイプ１の内面全体が治具２１および研磨剤２によって研磨される。このように、隣り合う治具２１と治具２１を間隔Ｌ２を空けて配置することで、ステンレスパイプ１の長手方向全体に延びる１本の治具を設ける場合と比べて、治具２１を軸２３回りに回転させる駆動力を抑制し、モータ３０の小型化や消費電力を低減できる。また、ステンレスパイプ１の内面から受ける反作用の力を抑制し、治具ユニット２０の破損を防止できる。

[本実施形態の内面研磨装置の特徴]
本実施形態のステンレスパイプ１の内面研磨装置１０には以下の特徴がある。

本実施形態の内面研磨装置１０では、治具２１の軸２３とブラシ４４の先端との間の寸法が、ステンレスパイプ１の内径の半分寸法Ｌ４以上であり、チューブ４５自体が弾性変位する。これにより、ステンレスパイプ１の内部に治具２１を挿入すると、内方に弾性変位したチューブ４５がブラシ４４を径方向外方に向かって押圧する。そして、径方向外方に押圧されたブラシ４４の先端部が起立したまま、ステンレスパイプ１内面に当接して内圧を負荷する。したがって、研磨液が供給された状態でステンレスパイプ１の内部に設置された治具２１を回転させると、ブラシ４４の先端部が研磨液をステンレスパイプ１の内面に押し当て、ステンレスパイプ１の内面に研磨剤を付着できる。ブラシ４４が研磨剤を介してステンレスパイプ１に内圧を負荷しつつ、治具２１が軸２３回りに回転することで、ステンレスパイプ１の内面に付着した研磨剤２がステンレスパイプ１の内面を周方向に研磨する。これにより、内面が鏡面仕上げされたステンレスパイプ１を形成することができる。

本実施形態の内面研磨装置１０では、ステンレスパイプ１内面を研磨するときに生じる粉塵が研磨液に混入するので、粉塵が大気中に飛散するのを防止できる。また、研磨剤２がステンレスパイプ１内面を研磨することにより生じる摩擦熱を液体が吸収し、冷却できる。一方、仮にやすりを用いてステンレスパイプの内面を研磨すると、摩耗したやすりを新たなやすりに交換する手間が生じる。しかし、本発明では研磨剤２がステンレスパイプ１内面を研磨するので、治具２１自体が摩耗することはない。したがって、新たな治具２１に交換する手間が省けるので研磨時間を短縮できる。

本実施形態の内面研磨装置１０では、チューブ４５がブラシ４４を径方向外方に向かって弾性的に押圧する。これにより、治具２１をステンレスパイプ１内に挿入すると、径方向内方に弾性変位したチューブ４５がブラシ４４を径方向外方に押圧し、ブラシ４４の先端部が起立したままステンレスパイプ１内面に当接して内圧を負荷することができる。また、チューブ４５がブラシ４４を径方向外方に向かって弾性的に押圧することで、ステンレスパイプ１内で治具２１を回転させたときにブラシ４４が撓むのを防止し、ブラシ４４先端部の起立状態を維持したままステンレスパイプ１の内面を研磨できる。

本実施形態の内面研磨装置１０では、ブラシ４４とチューブ４５とが接触し、チューブ４５がブラシ４４を直接的に径方向外方に向かって押圧するので、チューブ４５がブラシ４４を確実に押圧することができる。

本実施形態の内面研磨装置１０では、複数のブラシ４４が本体の周方向に等間隔に設けられたので、複数のブラシ４４の先端部がステンレスパイプ１内面に当接して負荷する内圧を均一にすることができる。

本実施形態の内面研磨装置１０では、治具２１がステンレスパイプ１の内部に設置された状態で、ブラシ４４の先端部がステンレスパイプ１の内面と垂直に当接することは、ブラシ４４の先端部が起立したまま、ステンレスパイプ１内面に当接して内圧を負荷することを意味する。この状態で、ブラシ４４が研磨剤２を介してステンレスパイプ１に内圧を負荷しつつ、治具２１が軸２３回りに回転することで、ステンレスパイプ１の内面に付着した研磨剤２がステンレスパイプ１の内面を周方向に研磨する。したがって、内面が鏡面仕上げされたステンレスパイプ１を形成することができる。

本実施形態の内面研磨装置１０では、ステンレスパイプ１の内部に治具２１が設置された状態で、ステンレスパイプ１の一端から他端に向かって研磨液を注入する。ステンレスパイプ１の内面と治具２１の表面との間に空間Ｓが形成されたので、ステンレスパイプ１内に注入された研磨液が空間Ｓを通ってステンレスパイプ１の一端から他端まで行き渡ることができる。

本実施形態の内面研磨装置１０では、モータ３０が軸２３回りに治具２１を回転させつつ、軸２３に沿って治具２１を移動させる。これにより、治具２１より長いステンレスパイプ１であっても、その内面全体を研磨することができる。

本実施形態の内面研磨装置１０では、治具２１が、その軸２３方向にシャフト２２を介して連結された。金属パイプの長さに応じて複数の治具２１を連結することで、長さが例えば４ｍ以上の長尺状金属パイプであったとしても、複数の治具２１が研磨剤２を金属パイプの内面に押し当てて研磨することができる。

＜実施例＞
本願発明者らは、上記内面研磨装置１０によって研磨されたステンレスパイプ１の内面の算術平均粗さ（Ｒａ）を測定し、従来のステンレスパイプの内面の算術平均粗さ（Ｒａ）と比較した。

＜表１＞

表１は比較例として、従来の縦研磨によって研磨されたステンレスパイプ内面の周方向の算術平均粗さ（Ｒａ）を示すグラフである。この縦研磨では、第１工程で９０番、第２工程で１２０番、第３工程で１４０番、第４工程で２４０番、第５工程で４００番の粒度のやすりを用い、合計５つの工程でステンレスパイプの内面を研磨した。なお、やすりの粒度はＪＩＳ規格の「ＪＩＳ Ｒ ６０１０ 研磨布紙用研磨材の粒度による規定」に基づく。このような縦研磨によって研磨された複数本のステンレスパイプの中で、任意の２本について周方向の算術平均粗さ（Ｒａ）を測定すると、１本目は０．７５７６μｍであり、２本目は０．６１０３μｍであった。

＜表２＞

表２は、本発明に係る内面研磨装置１０によって研磨されたステンレスパイプ１内面の周方向の算術平均粗さ（Ｒａ）を測定したグラフである。この研磨では、液体としての水と、研磨剤としての酸化アルミニウムとを混合した研磨液を用いた。最初の第１工程では、線径が０．５ｍｍのブラシ４４を用い、治具２１を３００ｒｐｍで３０分間、回転させた。任意の時期に第１工程において、ステンレスパイプ１の内面をブラシ４４が押圧する内圧を計測すると１２０Ｎから１６０Ｎであった。続く第２工程では、線径が０．４ｍｍのブラシ４４を用い、治具２１を３００ｒｐｍで３０分間、回転させた。任意の時期に第２工程において、ステンレスパイプ１の内面をブラシ４４が押圧する内圧を計測すると１６０Ｎから２７０Ｎであった。これら２つの工程によって研磨された複数本のステンレスパイプの中で、任意の２本について周方向の算術平均粗さ（Ｒａ）を測定すると、１本目は０．０９３μｍであり、２本目は０．０９６μｍであった。以上から、本発明に係るステンレスパイプ１の内面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．１μｍ未満であることが分かった。なお、この算術平均粗さ（Ｒａ）はＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４）での規定に基づく。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

前記実施形態では、４ｍ長さのステンレスパイプ１の内面を８本の治具２１で研磨したが、これに限定されない。ステンレスパイプの長さと同じ長さの１本の治具を用いても良い。このとき、モータ３０および治具２１を軸２３方向に移動させなくても良い。治具の本数は８本に限定されず、２本、３本など複数本の治具を用いても良い。

また前記実施形態では、隣り合う治具２１の間に間隔Ｌ２を設け、この間隔Ｌ２は治具２１の長さＬ１より短いがこれに限定されない。モータ３０を軸方向に移動させてステンレスパイプの内面全体を研磨できる限り、間隔Ｌ２は治具の長さＬ１と同じであっても良く、治具の長さＬ１より長くても良い。

前記実施形態では、ブラシ４４の先端と軸２３との間の寸法Ｌ３はステンレスパイプ１内径の半分の寸法Ｌ４より大きいがこれに限定されず、寸法Ｌ３と寸法Ｌ４が等しくても良い。

前記実施形態では、弾性を有するチューブ４５が内側弾性体を構成したがこれに限定されず、例えばバネやゴムが内側弾性体を構成しても良い。

１ ステンレスパイプ（被研磨材）
２ 研磨剤
１０ 内面研磨装置
１２ ポンプ（供給手段）
２１ 治具（回転体）
２２ シャフト
２３ 軸
３０ モータ（駆動手段）
４１ 本体
４４ ブラシ
４５ チューブ（内側弾性体）
Ｓ 空間

本発明は、金属パイプの内面研磨装置に関する。

そこで、この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、内面が鏡面仕上げされた金属パイプを形成することができる金属パイプの内面研磨装置を提供することを目的とする。

この発明は更に、研磨するときに生じる粉塵が大気中に飛散するのを防止し、従来の縦研磨と比べて研磨時間を短縮できる金属パイプの内面研磨装置を提供することを目的とする。

Claims (10)

1. 被研磨材である金属パイプの内面を研磨する金属パイプの内面研磨装置であって、
   軸方向に延びる回転体と、
   前記回転体を前記軸回りに回転させる駆動手段と、
   粒状の研磨剤と液体とが混合された研磨液を前記金属パイプの内部に供給する供給手段と、
   を備え、
   前記回転体が、
   前記軸と直交する径方向に突出し且つ径方向外側に設けられた弾性を有するブラシと、前記ブラシより径方向内側に設けられた内側弾性体とを有し、前記軸と前記ブラシの先端との間の寸法が、前記金属パイプの内径の半分以上であり、
   前記回転体が前記金属パイプの内部に設置された状態で、前記内側弾性体が前記ブラシを径方向外方に押圧し、前記ブラシの先端部が起立したまま前記金属パイプ内面に当接して内圧を負荷することで、前記供給手段から供給されて前記金属パイプの内面に付着した研磨剤が前記金属パイプの内面に押し当てられ、前記内面を研磨することを特徴とする金属パイプの内面研磨装置。
2. 前記回転体が、
   前記軸方向に延びる本体と、
   前記軸と直交する径方向の外方に前記本体から突出し、且つ径方向に移動可能に設けられた前記ブラシと、
   前記軸と前記ブラシとの間に設けられ、前記ブラシを径方向外方に向かって弾性的に押圧する前記内側弾性体と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の金属パイプの内面研磨装置。
3. 前記ブラシと前記内側弾性体とが接触し、前記内側弾性体が前記ブラシを直接的に径方向外方に向かって押圧することを特徴とする請求項１又は２に記載の金属パイプの内面研磨装置。
4. 複数の前記ブラシが、前記本体の周方向に等間隔に設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の金属パイプの内面研磨装置。
5. 前記回転体が前記金属パイプの内部に設置された状態で、
   前記ブラシの先端部が前記金属パイプの内面と垂直に当接することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の金属パイプの内面研磨装置。
6. 前記回転体が前記金属パイプの内部に設置された状態で、
   前記金属パイプの内面と前記回転体の表面との間に空間が形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の金属パイプの内面研磨装置。
7. 前記駆動手段は、前記軸回りに前記回転体を回転させつつ、前記軸に沿って前記回転体を移動させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の金属パイプの内面研磨装置。
8. 複数の前記回転体が、その軸方向にシャフトを介して連結されたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の金属パイプの内面研磨装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載された内面研磨装置によって研磨された内面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ未満であることを特徴とする金属パイプ。
10. 請求項１から８のいずれか１項に記載された内面研磨装置によって内面が研磨され、長さが４ｍ以上であることを特徴とする金属パイプ。