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技術 金属管の研磨方法および研磨装置

出願人 三桜工業株式会社
発明者 宇田川浩平
出願日 2008年8月19日 (11年1ヶ月経過) 出願番号 2008-210266
公開日 2010年3月4日 (9年6ヶ月経過) 公開番号 2010-047779
状態 特許登録済
技術分野 化学的方法による金属質材料の清浄、脱脂 エッチングと化学研磨(つや出し)
主要キーワード 往復流 細径金属管 金属管内周面 液温上昇 貯蔵槽内 伸管加工 弾性チューブ 往復動ポンプ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年3月4日)のものです。
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図面 (4)

課題

少量の化学研磨液金属管研磨が可能で、研磨効率を高めることができ、さらに金属管の全長に亘って均一な研磨を行うことができる金属管の研磨方法および研磨装置を提供すること。

解決手段

金属管の研磨方法は、金属管内で、化学研磨液を往復動させることによって、管内周面を研磨することを特徴とし、金属管の研磨装置は、金属管の一端を研磨液貯蔵槽の化学研磨液に連通するとともに、他端をポンプに接続し、該ポンプを作動させることによって金属管内に化学研磨液の往復流を生成することを特徴とする。

概要

背景

金属管、例えば、ディーゼルエンジン用燃料噴射管自動車用油圧配管等に利用される厚肉細径金属管は、マンドレルによって穿孔された素管を数回伸管加工することによって得られる。そして、この厚肉細径金属管は、その製造過程において、内周面に残存した異物を除去、または、加工疵を研磨するために、管内に化学研磨液を流すことによって内周面が研磨される。そして、この厚肉細径金属管は、その後、水洗によって、内面清浄にされる(例えば、特許文献1参照)。

上記特許文献1に開示された厚肉細径金属管の研磨技術では、供給槽貯蔵槽,保護槽真空ポンプを順次接続して構成された装置の供給槽と貯蔵槽との間に、被研磨物である金属管を介在させ、真空ポンプによって、供給槽の化学研磨液を金属管を経て貯蔵槽に吸引させて金属管の内周面を研磨している。

特開平11−226534号公報(図1参照)

概要

少量の化学研磨液で金属管の研磨が可能で、研磨効率を高めることができ、さらに金属管の全長に亘って均一な研磨を行うことができる金属管の研磨方法および研磨装置を提供すること。金属管の研磨方法は、金属管内で、化学研磨液を往復動させることによって、管内周面を研磨することを特徴とし、金属管の研磨装置は、金属管の一端を研磨液貯蔵槽の化学研磨液に連通するとともに、他端をポンプに接続し、該ポンプを作動させることによって金属管内に化学研磨液の往復流を生成することを特徴とする。

目的

そこで、本発明の目的は、少量の化学研磨液で金属管の研磨が可能な金属管の研磨方法および研磨装置を提供することにある。すなわち、研磨液の少量化によって一度の処理で液の研磨能力使い切り廃液するバッチ処理低コストで可能となり、液補充式の連続処理よりも液管理が容易になる。特に、過酸化水素系の化学研磨液においては、過酸化水素の研磨に伴って液中に溶解した金属イオンによる自己分解により液劣化が激しいという問題があり、この自己分解は研磨処理後も液中の金属イオンを触媒として進行するため、処理間隔が一定でないと液劣化量も一定にならないので液濃度管理が困難になる。また金属材料成分のバラツキにより、特に、触媒作用の大きい金属の含有が多い場合に劣化が激しくなることから液濃度管理が困難になる。このようなことから、少量の化学研磨液で金属管の研磨が可能な金属管の研磨方法および研磨装置を提供することの意義は大きい。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

金属管内で、化学研磨液往復動させることによって、管内周面研磨することを特徴とする、金属管の研磨方法

請求項2

化学研磨液の流れ方向を切り替えるタイミングは、化学研磨液が少なくとも管全長を通過する時間以上の時間であることを特徴とする、請求項1に記載の金属管の研磨方法。

請求項3

研磨する金属管毎に化学研磨液の全量を交換することを特徴とする、請求項1または2に記載の金属管の研磨方法。

請求項4

請求項1〜3のいずれかに記載の金属管の研磨方法を実施する研磨装置であって、金属管の一端を研磨液貯蔵槽内の化学研磨液に連通させるとともに、他端をポンプに接続し、該ポンプを作動させることによって、金属管内に往復流を生成させることを特徴とする、金属管の研磨装置。

請求項5

前記ポンプが、往復動ポンプであることを特徴とする、請求項4に記載の金属管の研磨装置。

請求項6

前記ポンプが、チューブポンプであることを特徴とする、請求項4に記載の金属管の研磨装置。

請求項7

前記ポンプを前記金属管の両端にそれぞれ接続したことを特徴とする、請求項4に記載の金属管の研磨装置。

技術分野

0001

本発明は、金属管研磨方法および研磨装置に関するものであり、詳しくは、金属管内に化学研磨液を通過させることによって、金属管内周面研磨する金属管の研磨方法および研磨装置に関するものである。

背景技術

0002

金属管、例えば、ディーゼルエンジン用燃料噴射管自動車用油圧配管等に利用される厚肉細径金属管は、マンドレルによって穿孔された素管を数回伸管加工することによって得られる。そして、この厚肉細径金属管は、その製造過程において、内周面に残存した異物を除去、または、加工疵を研磨するために、管内に化学研磨液を流すことによって内周面が研磨される。そして、この厚肉細径金属管は、その後、水洗によって、内面清浄にされる(例えば、特許文献1参照)。

0003

上記特許文献1に開示された厚肉細径金属管の研磨技術では、供給槽貯蔵槽,保護槽真空ポンプを順次接続して構成された装置の供給槽と貯蔵槽との間に、被研磨物である金属管を介在させ、真空ポンプによって、供給槽の化学研磨液を金属管を経て貯蔵槽に吸引させて金属管の内周面を研磨している。

0004

特開平11−226534号公報(図1参照)

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、上記特許文献1に開示された厚肉細径金属管の研磨技術では、供給槽の化学研磨液が、金属管内を一方向に流れて貯蔵槽に溜められる構成であるため、供給槽に金属管を研磨するに十分な量の化学研磨液を貯留しておく必要がある。

0006

また、金属管に流される化学研磨液の方向が、常に一方向であるため、化学研磨液が層流になり、管内周面を研磨する化学研磨液は境界層内の表層部分に存在する液に限られ、新液との入れ替わりが少ないためにそれだけ研磨効果が少なく、研磨効率が悪い。

0007

さらにまた、金属管に流される化学研磨液の方向が、常に一方向であるため、金属管の片側内周面の研磨率が大きくなり、金属管の全長に亘って研磨率が均一にならないおそれがある。

0008

そこで、本発明の目的は、少量の化学研磨液で金属管の研磨が可能な金属管の研磨方法および研磨装置を提供することにある。すなわち、研磨液の少量化によって一度の処理で液の研磨能力使い切り廃液するバッチ処理低コストで可能となり、液補充式の連続処理よりも液管理が容易になる。特に、過酸化水素系の化学研磨液においては、過酸化水素の研磨に伴って液中に溶解した金属イオンによる自己分解により液劣化が激しいという問題があり、この自己分解は研磨処理後も液中の金属イオンを触媒として進行するため、処理間隔が一定でないと液劣化量も一定にならないので液濃度管理が困難になる。また金属材料成分のバラツキにより、特に、触媒作用の大きい金属の含有が多い場合に劣化が激しくなることから液濃度管理が困難になる。このようなことから、少量の化学研磨液で金属管の研磨が可能な金属管の研磨方法および研磨装置を提供することの意義は大きい。

0009

また、本発明の他の目的は、研磨効率を高めることができる金属管の研磨方法および研磨装置を提供することにある。

0010

さらに、本発明の他の目的は、金属管の全長に亘って均一な研磨を行うことができる金属管の研磨方法および研磨装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明者等は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、以下の構成を備えた金属管の研磨方法および研磨装置とすることによって、上記課題が解決することを見出した。

0012

すなわち、請求項1の金属管の研磨方法は、金属管内で、化学研磨液を往復動させることによって、管内周面を研磨することを特徴とする。

0013

また、請求項2の金属管の研磨方法は、上記請求項1の発明において、上記化学研磨液の流れ方向を切り替えるタイミングは、化学研磨液が少なくとも管全長を通過する時間以上の時間であることを特徴とする。この理由は、管内通過流量や流速を正確に管理するためには、研磨に伴って発生するガスを毎回完全に吐き出す必要があり、新たに液を吸入する際には、管全長が新液に満たされる必要があるためである。
ここで、上記化学研磨液の流れ方向の切り替えタイミングは、管全長の長さ以上の往復動を化学研磨液に生成させることを意味するが、この切り替えタイミングが長過ぎると、大量の化学研磨液を必要とすることとなり、また化学研磨液の流れの方向変換による乱流生成率が少なくなり、研磨効率が低下することから好ましくない。また、現実には、金属管は、接続チューブ等を介してポンプ,貯蔵槽の化学研磨液に接続されるため、接続チューブ等の長さも考慮する必要がある。したがって、切り替えタイミングは、それらを案して、ポンプから貯蔵槽の化学研磨液までの系を通過する最小限の時間に対応する時間に設定することが、最も好ましい。

0014

また、請求項3の金属管の研磨方法は、上記請求項1または2の発明において、研磨する金属管毎に上記化学研磨液の全量を交換することを特徴とする。
ここで、金属管毎に使用する化学研磨液の量は、金属管の研磨に必要な最小限の量とすることが好ましい。これにより、研磨能力を完全に使いきった液のみを廃液として出すことができるため、研磨液使用量を大幅に減らすことが可能となる。また、最小限の量にすることにより、研磨時間が過剰になってしまっても、過剰研磨を防止することができ、時間の管理を容易にすることができる。

0015

また、請求項4の金属管の研磨装置は、上記請求項1〜3のいずれかの金属管の研磨方法を実施する研磨装置であって、金属管の一端を研磨液貯蔵槽内の化学研磨液に連通させるとともに、他端をポンプに接続し、該ポンプを作動させることによって、金属管内に往復流を生成させることを特徴とする。
ここで、上記ポンプとしては、如何なるタイプのものでも使用することができ、例えばシリンジポンププランジャーポンプモーノポンプベローズポンプダイヤフラムポンプ等が挙げられる。

0016

また、請求項5の金属管の研磨装置は、上記請求項4の発明において、上記ポンプが、往復動ポンプであることを特徴とする。

0017

また、請求項6の金属管の研磨装置は、上記請求項4の発明において、上記ポンプが、チューブポンプであることを特徴とする。

0018

また、請求項7の金属管の研磨装置は、上記請求項4の発明において、上記ポンプを上記金属管の両端にそれぞれ接続したことを特徴とする。

発明の効果

0019

上記した請求項1の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、化学研磨液を金属管内で往復動させるので、大量な化学研磨液を必要とせず、必要最低限の液量での化学研磨液で研磨が可能になり、化学研磨液の使用量が削減される。
また、管内における化学研磨液の流方向が逆転する際に、化学研磨液が乱流になって攪拌されるため、管内周面に接触する化学研磨液が管中心部の化学研磨液と交換されるので、研磨効率が維持される。
さらにまた、化学研磨液の流方向が逆転される、すなわち、金属管における化学研磨液の上流と下流との関係が交互に変更されるので、全長に亘って均一な研磨が行われる。
また、攪拌によって反応効率上がり反応熱発生により短時間で温度が上昇するため、また、液量が少ないことで、反応熱による液温上昇作用も高まるため、特に、常温よりも高い温度下で処理される化学研磨液を採用する場合には、その温度の維持管理が容易になる。

0020

また、上記した請求項2の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、上記請求項1の発明の効果に加え、金属管内を流れる化学研磨液は管全長の長さ以上の往復動を行うため、管全長に亘ってより均一な研磨が達成できるとともに、管内を流れる化学研磨液が確実に全量交換され、研磨効率の低下を可及的に防ぐことができる。

0021

また、上記した請求項3の本発明に係る金属管の研磨方法によれば、上記請求項1または2の発明の効果に加え、化学研磨液の使用量を必要最小限とし、その化学研磨液を使いきる操作となり、化学研磨液の効率的な使用ができる。また、金属管毎に全量を交換するため、化学研磨液の調整が容易なものとなる。

0022

また、上記した請求項4の本発明に係る金属管の研磨装置によれば、必要最低限の液量での研磨が可能になり、化学研磨液の使用量が削減される。
また、管内における化学研磨液の流方向が逆転する際に、化学研磨液が乱流になって、攪拌されるため、管内周面に接触する化学研磨液が内部の化学研磨液と交換されるので、研磨効率が向上する。
さらにまた、化学研磨液の流方向が逆転される、すなわち、金属管における化学研磨液の上流と下流との関係が交互に変更されるので、全長に亘って均一な研磨が行われる。
また、攪拌によって温度が上昇するため、特に、常温よりも高い温度下で処理される化学研磨液を採用する場合には、その温度の維持管理が容易になる。

0023

また、上記した請求項5の本発明に係る金属管の研磨装置によれば、上記請求項4の発明の効果に加え、ポンプが単純な構造であるため装置が安価になり、ポンプ自身で化学研磨液を往復動させるので、系を短くでき、装置がコンパクトになる。

0024

また、上記した請求項6の本発明に係る金属管の研磨装置によれば、上記請求項4の発明の効果に加え、ポンプにおける化学研磨液がチューブ内のみを流通する、すなわち、化学研磨液によってポンプのチューブのみが摩耗されるので、部品交換等のメンテナンスが容易で、かつ安価である。

0025

また、上記した請求項7の本発明に係る金属管の研磨装置によれば、上記請求項4の発明の効果に加え、化学研磨液のいずれの流れ方向でも同一研磨状態が実現でき、金属管を全長に亘ってより均一に研磨することができる。

発明を実施するための最良の形態

0026

以下、上記した本発明に係る金属管の研磨方法および研磨装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図1乃至図3は、本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置の種々の実施形態を、概念的に示した模式図である。

0027

本発明に係る金属管の研磨方法は、金属管A内で、化学研磨液Bを往復動させることによって、その化学研磨液Bで金属管Aの内周面を研磨することを特徴とする。
上記化学研磨液Bとしては、過酸化水素系研磨液,硫酸・過酸化水素系研磨液,シュウ酸・過酸化水素系研磨液,フッ素化合物・過酸化水素系研磨液,硝酸−硫酸−塩酸系研磨液,硝酸系研磨液,リン酸系研磨液,硫酸系研磨液,塩化銅系研磨液,塩化鉄系研磨液,過硫酸アンモニア系研磨液,アンモニアアルカリ系研磨液など、公知の種々の化学研磨液を使用することができる。

0028

図1に示した研磨装置10では、往復動ポンプ(シリンジポンプ)11を使用している。この往復動ポンプ11は、シリンダ12内に摺動自在に装填したピストン13のピストンロッド13aにラック14を形成し、該ラック14に、モータ15の駆動軸15aに固設したピニオン16を噛合させたもので、モータ15を正逆転させることによってピストン13を往復動させ、シリンダ12の圧力室12aの容積増減させる。

0029

この研磨装置10では、金属管Aの一端を、接続チューブ17aを介して往復動ポンプ11のシリンダ12のポート12bに接続し、金属管Aの他端を、接続チューブ17bを介して研磨液貯蔵槽18内の化学研磨液Bに連通させている。

0030

そして、この研磨装置10では、往復動ポンプ11が制御装置Cによって作動され、ピストン13が後退すると、それに伴って金属管A内の化学研磨液Bがシリンダ12に吸引され、それに伴って金属管A内に研磨液貯蔵槽18内の化学研磨液Bが導入される。また、ピストン13が前進すると、それに伴ってシリンダ12内の化学研磨液Bが吐出され、それに伴って金属管A内の化学研磨液Bが研磨液貯蔵槽18へ戻される。

0031

このようにして、金属管A内では、化学研磨液Bが流れ方向を変更し、乱流を生成しながら流れ、金属管Aの内周面を研磨する。

0032

なお、この研磨装置10では、ピストン13の一動作(吸引動作吐出動作)毎に、金属管A内の化学研磨液Bが金属管A外の化学研磨液Bと完全に交換されることが好ましく、さらには、シリンダ12のポート12bから接続チューブ17bの自由端までの化学研磨液Bが、研磨液貯蔵槽16内の化学研磨液Bと完全に交換されることが好ましい。また、化学研磨液Bは、上記した往復動操作が可能であり、かつ金属管Aの研磨に必要な最小限の量とされ、また研磨する金属管A毎にその全量が交換されることが好ましい。

0033

図2は、本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置の他の実施形態を概念的に示した模式図である。

0034

この研磨装置20では、ポンプとしてチューブポンプ21が使用されている。チューブポンプ21は、モータ22の駆動軸22aに回転体23が固設され、該回転体23の周縁に配設されたローラ24で、弾性チューブ25を押し潰しながらローラ24を移動させることによって、チューブ25内の液体押出す

0035

この研磨装置20では、弾性チューブ25の両端が、それぞれ接続チューブ26a,26bを介して2本の金属管A1,A2の一端に接続され、それらの金属管A1,A2の他端が、それぞれ接続チューブ26c,26dを介して研磨液貯蔵槽27内の化学研磨液Bに連通されている。そして、モータ22は、制御装置Cによって、所定時間毎に回転方向が変更される。

0036

そして、この研磨装置20では、モータ22が作動され、ローラ24が図2において時計方向に回転されると、それに伴って金属管A1内の化学研磨液Bは、弾性チューブ25に吸引され、金属管A2内の化学研磨液Bは、研磨液貯蔵槽27に押出される。また、ローラ24が反時計方向に反転されると、それに伴って金属管A2内の化学研磨液Bは、弾性チューブ25に吸引され、金属管A1内の化学研磨液Bは、研磨液貯蔵槽27に押出される。

0037

このようにして、金属管A1,A2内では、化学研磨液Bが流れ方向を変更し、乱流を生成しながら流れ、金属管A1,A2の内周面を研磨する。

0038

なお、この研磨装置20では、モータ22の回転毎に、金属管A1,A2内の化学研磨液Bが、金属管A1,A2外の化学研磨液Bと完全に交換されることが好ましく、さらには、接続チューブ26cの自由端から接続チューブ26dの自由端までの化学研磨液Bが、研磨液貯蔵槽27内の化学研磨液Bと完全に交換されることがより好ましい。また、化学研磨液Bは、上記した往復動操作が可能であり、かつ金属管A1,A2の研磨に必要な最小限の量とされ、また研磨する金属管A1,A2毎にその全量が交換されることが好ましい。なお、モータ22の回転変更タイミングは、コントローラCのタイマーによって設定される。

0039

図3は、本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置のさらに他の実施形態を概念的に示した模式図である。

0040

この研磨装置30では、金属管Aの両端に吸引ポンプ31,32を接続させ、それらのポンプ31,32を交互に運転させて、金属管A内に、流れ方向を切り替えながら化学研磨液Bを流通させるようにしている。

0041

この研磨装置30では、金属管Aの一端部を切換弁33を介して吸引ポンプ31または研磨液貯蔵槽34内の化学研磨液Bに連通させ、金属管Aの他端部を切換弁35を介して吸引ポンプ32または研磨液貯蔵槽36内の化学研磨液Bに連通させている。

0042

上記切換弁33,35および吸引ポンプ31,32は、制御装置Cによって制御され、ポンプ31を作動するときには、ポンプ32は停止され、ポンプ32を作動するときには、ポンプ31は停止される。

0043

そして、ポンプ31を作動するときには、金属管Aと研磨液貯蔵槽34の化学研磨液Bとの間が遮断され、金属管Aとポンプ31とが連通され、金属管Aとポンプ32との間が遮断され、金属管Aと研磨液貯蔵槽36の化学研磨液Bとの間が連通される。
したがって、研磨液貯蔵槽36の化学研磨液Bは、ポンプ31の吸引力によって、切換弁35を経て、金属管Aに流入し、金属管A内の化学研磨液Bは切換弁33,ポンプ31を介して研磨液貯蔵槽34に吐出される。

0044

一方、ポンプ32を作動するときには、金属管Aと研磨液貯蔵槽36の化学研磨液Bとの間が遮断され、金属管Aとポンプ32とが連通され、金属管Aとポンプ31との間が遮断され、金属管Aと研磨液貯蔵槽34の化学研磨液Bとの間が連通される。
したがって、研磨液貯蔵槽34の化学研磨液Bは、ポンプ32の吸引力によって、切換弁33を経て、金属管Aに流入し、金属管A内の化学研磨液Bは切換弁35,ポンプ32を介して研磨液貯蔵槽36に吐出される。

0045

ポンプ31(32)の作動は、制御装置Cのタイマーによって、例えば、ポンプ31(32)によって、ポンプ31(32)から研磨液貯蔵槽36(34)内の化学研磨液Bまでの系に在る化学研磨液Bが完全に排除できるまでの間実行される。そして、化学研磨液の方向変換は、数回行われる。また、化学研磨液Bは、上記した操作が可能であり、かつ金属管Aの研磨に必要な最小限の量とされ、また研磨する金属管A毎にその全量が交換される。

0046

以上、本発明に係る金属管の研磨方法および研磨装置の好適な実施形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、さらに種々の変形及び変更を行った実施形態が可能であることは当然である。

図面の簡単な説明

0047

本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置の一実施形態を概念的に示した模式図である。
本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置の他の実施形態を概念的に示した模式図である。
本発明に係る金属管の研磨方法を実施するための研磨装置のさらに他の実施形態を概念的に示した模式図である。

符号の説明

0048

10研磨装置
11往復動ポンプ
12シリンダ
12a圧力室
13ピストン
14 ラック
15モータ
16ピニオン
17a,17b接続チューブ
18研磨液貯蔵槽
20 研磨装置
21チューブポンプ
22 モータ
22a駆動軸
23回転体
24ローラ
25弾性チューブ
26a〜26d 接続チューブ
27 研磨液貯蔵槽
30 研磨装置
31,32吸引ポンプ
33切換弁
34 研磨液貯蔵槽
35 切換弁
36 研磨液貯蔵槽
A金属管
B 化学研磨液

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