特許 7658886 研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-31

(45)【発行日】2025-04-08

(54)【発明の名称】研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 5/40 20060101AFI20250401BHJP

   B24D 15/04 20060101ALI20250401BHJP

【ＦＩ】

B24B5/40 E

B24D15/04 Z

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021199249

(22)【出願日】2021-12-08

(65)【公開番号】P2023084881

(43)【公開日】2023-06-20

【審査請求日】2024-04-02

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】長藤 圭介

(72)【発明者】

【氏名】土屋 舜太郎

(72)【発明者】

【氏名】小沢 智大

(72)【発明者】

【氏名】高坂 博宣

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２００７－００９２８４８（ＫＲ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１９９３１７７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８８５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－０２１６８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－２６６２０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ５／４０、２９／００、３７／００

Ｂ２４Ｄ １１／００、１５／０４、９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨具を用いて、管の内壁面を研磨する研磨方法であって、
前記研磨具は、
第１の挟持部と、
第２の挟持部と、
前記第１の挟持部と前記第２の挟持部との間に配置され、かつ、前記第１の挟持部と前記第２の挟持部とに挟持された研磨体と、
前記第１及び前記第２の挟持部を近接させる近接手段と、を備え、
前記研磨体は球状体であり、
前記研磨具を前記管に挿入し、前記研磨体を前記管の内壁面近傍に配置する工程と、
前記第１及び前記第２の挟持部を近接させて、前記研磨体を変形させることによって、前記研磨体と前記管の前記内壁面とを当接させる工程と、を備える、
研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は研磨方法に関し、特に研磨体を用いて管の内壁面を研磨する研磨方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、研磨体を備えた研磨具が開示されている。研磨体は、合成樹脂製糸状の芯材上に吐出されて硬化されることにより芯材に離散的に固着される。研磨具を金属パイプの内側に挿入して、研磨体を金属パイプ内面の寸法および形状に合わせて変形しながら接触させる。そして、研磨体の弾力によって金属パイプ内面を加圧しながら擦ることにより金属パイプ内面を研磨する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１８８５２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明者等は、以下の課題を発見した。
このような研磨具を金属パイプの内側に挿入すると、研磨体を金属パイプ内面の寸法および形状に合わせて変形しながら接触させる。そのため、研磨体が金属パイプ内面に引っ掛かるおそれがある。研磨体が金属パイプ内面に引っ掛かると、金属パイプ内面を十分に研磨することができない。

【0005】

本発明は、上述の課題を鑑み、研磨体が管の内壁面に引っ掛かることを抑制する研磨方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る研磨方法は、
研磨具を用いて、管の内壁面を研磨する研磨方法であって、
前記研磨具は、
第１の挟持部と、
第２の挟持部と、
前記第１の挟持部と前記第２の挟持部との間に配置され、かつ、前記第１の挟持部と前記第２の挟持部とに挟持された研磨体と、
前記第１及び前記第２の挟持部を近接させる近接手段（例えば、紐４、５等）と、を備え、
前記研磨具を前記管に挿入し、前記研磨体を前記管の内壁面近傍に配置する工程と、
前記第１及び前記第２の挟持部を近接させて、前記研磨体を変形させることによって、前記研磨体と前記管の前記内壁面とを当接させる工程と、を備える。

【0007】

このような構成によれば、管の内壁面近傍に配置した研磨体を変形させることによって、研磨体と管の内壁面とを当接させる。そのため、研磨具を管に挿入したとき、研磨体が管の内壁面と当接する必要が無いため、研磨体が管の内壁面に引っ掛かることを抑制することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、研磨体が管の内壁面に引っ掛かることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る研磨方法の一例の一工程を示す模式図である。

【図2】実施の形態１に係る研磨方法の一例の一工程を示す模式図である。

【図3】実施の形態１に係る研磨方法の研磨対象物の管の一例を示す断面図である。

【図4】研磨時間に対する面粗さＳａを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

【0011】

（実施の形態１）
図１及び図２を参照して実施の形態１について説明する。図１及び図２は、実施の形態１に係る研磨方法の一例の一工程を示す模式図である。

【0012】

なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。

【0013】

図１に示すように、実施の形態１に係る研磨方法の一例は、研磨具１０を用いて、研磨対象物である管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａを研磨する。

【0014】

研磨具１０は、第１の挟持部１と、第２の挟持部２と、研磨体３と、紐４、５とを備える。

【0015】

第１の挟持部１及び第２の挟持部２は、研磨体３を挟持する。第１の挟持部１及び第２の挟持部２は、研磨体３を挟持するのに必要なサイズや機械的強度を有するとよい。第１の挟持部１及び第２の挟持部２は、多様な形状を採り得る。図１に示す第１の挟持部１及び第２の挟持部２の一例は、２枚の板状体である。第１の挟持部１は、紐４が通過可能な孔１ａを有するとよい。第２の挟持部２は、紐５が通過可能な孔２ａを有するとよい。

【0016】

研磨体３は、第１の挟持部１と第２の挟持部２との間に配置されている。研磨体３は、第１の挟持部１と第２の挟持部２とに挟持されている。研磨体３は、管Ｗ１を通過可能な大きさを有するとよい。具体的には、研磨体３の径Ｄ３は、管Ｗ１の内径Ｄ１よりも小さいとよい。研磨体３は、所定の圧縮応力を受けると、当該圧縮応力に関して垂直方向に張り出るように変形する。研磨体３は、変形能を有する材料からなる。研磨体３は、研磨対象物を研磨するために必要な機械的強度や硬度を有する材料からなるとよい。このような材料として、例えば、ゴムなどの弾性材料が挙げられる。このような弾性材料には、研磨剤が添加されていてもよい。管Ｗ１が金属材料からなる場合、研磨体３がゴムなどの弾性材料からなるとよい。

【0017】

研磨体３は孔３ａを有し、孔３ａは研磨体３を貫通する。孔３ａは、紐４、５が同時に通過可能な大きさの断面積を有するとよい。研磨体３は、１つ又は複数でもよい。図１及び図２に示す研磨体３の一例は、３つである。研磨体３は、多様な形状を採り得る。図１及び図２に示す研磨体３の一例は、球状である。図１及び図２に示す研磨体３は、第１の挟持部１及び第２の挟持部２の間において、一列に並んで配置されている。

【0018】

紐４の全長は、管Ｗ１の長さＬ１よりも長いとよい。紐４の一端４ａは、第２の挟持部２に取り付けられている。紐４は、研磨体３の孔３ａを通過する。図１及び図２に示す紐４の一例は、研磨体３の一例である３つの球状体の全ての孔３ａを通過する。第１の挟持部１が孔１ａを有する場合、紐４は、孔１ａを通過してもよい。紐４の一端４ａ及び他端４ｂの間には、第１の挟持部１が配置される。紐４の他端４ｂを研磨体３から離隔するように引っ張ると、紐４の一端４ａが第２の挟持部２を研磨体３側に引っ張る。これによって、第２の挟持部２を第１の挟持部１側に接近させる。

【0019】

紐５の全長は、管Ｗ１の長さＬ１よりも長いとよい。紐５の一端５ａは、第１の挟持部１に取り付けられている。紐５は、研磨体３の孔３ａを通過する。図１及び図２に示す紐５の一例は、研磨体３の一例である３つの球状体の全ての孔３ａを通過する。第２の挟持部２が孔２ａを有する場合、紐５は、孔２ａを通過してもよい。紐５の一端５ａ及び他端５ｂの間には、第２の挟持部２が配置される。紐５の他端５ｂを研磨体３から離隔するように引っ張ると、紐５の一端５ａが第１の挟持部１を研磨体３側に引っ張る。これによって、第１の挟持部１を第２の挟持部２側に接近させる。

【0020】

紐４、及び紐５は、第１の挟持部１及び第２の挟持部２を近接させる技術的な近接手段として機能する。

【0021】

（研磨方法）
次に、図１及び図２を参照して、研磨具１０を用いて研磨対象物の管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａを研磨する研磨方法について説明する。

【0022】

図１に示すように、研磨具１０を管Ｗ１に挿入し、研磨体３を管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａ近傍に配置する（工程ＳＴ１）。研磨具１０を管Ｗ１の軸方向（ここでは、Ｘ軸方向）に延ばしつつ、研磨体３を管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａから離隔したまま、研磨具１０を管Ｗ１に挿入するとよい。具体的には、紐４、及び紐５の一方を管Ｗ１の外側に配置したまま、研磨具１０を管Ｗ１に挿入する。流体を流すことによって、紐４、及び紐５の他方を管Ｗ１における下流側の開口部を通過させて、管Ｗ１の外側に出す。流体として、例えば、水を利用することができる。

【0023】

続いて、第１の挟持部１、及び第２の挟持部２を近接させて、研磨体３を変形させることによって、研磨体３と管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａとを当接させる（工程ＳＴ２）。具体的には、紐４の他端４ｂを研磨体３から離隔するように引っ張り、紐５の他端５ｂを研磨体３から離隔するように引っ張る。これらによって、第１の挟持部１、及び第２の挟持部２を相互に近接させる。第１の挟持部１、及び第２の挟持部２が研磨体３に圧縮応力を付与し、研磨体３は、圧縮応力に関して垂直な方向に張り出るように変形する。つまり、研磨体３の径Ｄ３が増加する。研磨体３の径Ｄ３が、管Ｗ１の内径Ｄ１と同じ大きさになるまで、増加すると、研磨体３と管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａとが当接する。なお、紐４の他端４ｂ及び紐５の他端５ｂをさらに引っ張り、研磨体３を管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａに押し当ててもよい。さらに、研磨具１０を管Ｗ１において移動させることによって、管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａを研磨することができる。

【0024】

以上より、管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａ近傍に配置した研磨体３を変形させることによって、研磨体３と管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａとを当接させる。そのため、工程ＳＴ１において、研磨具１０を管Ｗ１に挿入したとき、研磨体３が管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａと当接する必要が無いことから、研磨体３が管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａに引っ掛かることを抑制することができる。言い換えると、研磨体３を管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａの殆どの領域へ移動させることができる。さらに、その移動後において研磨体３を管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａに当接させつつ移動させることによって、管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａの殆どの領域を研磨することができる。

【0025】

また、工程ＳＴ１において、研磨体３と管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａとを離隔させたまま、研磨具１０を管Ｗ１に挿入する場合がある。このような場合、研磨具１０を管Ｗ１に挿入しても、研磨体３は、管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａと全く当接しない。よって、研磨体３が管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａに引っ掛かることをさらに抑制することができる。

【0026】

（適用例）
図１及び図２に示す管Ｗ１の一例は、直線上に延びているが、管Ｗ１は、三次元空間において仮想曲線上に延びてもよい。当該仮想曲線は、屈曲部を複数備えてもよい。管Ｗ１は、例えば、冷却回路やオイル通路等である。三次元空間において仮想曲線上に延びた管Ｗ１を有する構造物は、金属積層造形（ＡＭ：Additive Manufacturing））を用いて製造することができる。

【0027】

図１及び図２に示す研磨方法を適用すると、研磨体３が管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａと当接する必要が無いことから、管Ｗ１が三次元空間において仮想曲線上に延びても、研磨体３が管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａに引っ掛かることを抑制することができる。研磨体３を管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａの殆どの領域へ移動させることができる。さらに、その移動後において研磨体３を管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａに当接させつつ移動させることによって、管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａの殆どの領域を研磨することができる。よって、図１及び図２に示す研磨方法は、特に、三次元空間において仮想曲線上に延びる管Ｗ１について好適である。

【0028】

一方、三次元空間において仮想曲線上に延びた管Ｗ１を有する構造物を金属積層造形を用いて製造した場合、メルトダウンが生じて、面荒れが管Ｗ１上部に発生することがある。図３に示す管Ｗ２は、管Ｗ１の一例である。図３は、実施の形態１に係る研磨方法の研磨対象物の管の一例を示す断面図である。管Ｗ２の内壁面Ｗ２ａには、面荒れＷ２ｂが生じている。面荒れＷ２ｂは、応力集中を引き起こし、故障の原因となっている。図１及び図２に示す研磨方法を用いて管Ｗ２の内壁面Ｗ２ａを研磨すると、内壁面Ｗ２ａを平滑化して、面荒れＷ２ｂを解消することができる。

【0029】

（実験）
次に、図４を参照して、上記した実施の形態１に係る研磨方法の一例を用いて管の内壁面を研磨した実験について説明する。図４は、研磨時間に対する算術平均高さＳａの変化を示すグラフである。

【0030】

上記した実施の形態１に係る研磨方法の一例を用いて管の内壁面を研磨した。研磨時間Ｔは、０～１０［min］とした。各実施例に係る管の内壁面の算術平均高さＳａを計測した。また、図４は、管Ｗ１の一例である管Ｗ３、研磨体３の実施例である研磨体１３、研磨体１３ａ、研磨体１３ｂ、研磨体１３ｃを合わせて示す。

【0031】

図４に示すように、研磨時間Ｔが増加すると、算術平均高さＳａが減じる傾向にある。研磨を行うと、算術平均高さＳａは、例えば、8.9％減少した。算術平均高さＳａが減じたことから、管Ｗ３の内壁面が平滑化されており、面荒れも減少したと推測される。研磨体１３、研磨体１３ａ、研磨体１３ｂ、及び研磨体１３ｃのうち、研磨体１３ｃが最も変形している。研磨体１３ｃの研磨時間Ｔが最も長いから、研磨体１３ｃが最も変形したと推測される。

【0032】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本発明は、上記実施の形態やその一例を適宜組み合わせて実施してもよい。

【符号の説明】

【0033】

１０ 研磨具
１ 第１の挟持部 １ａ 孔
２ 第２の挟持部 ２ａ 孔
３、１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 研磨体 ３ａ 孔
４、５ 紐
４ａ、５ａ 一端 ４ｂ、５ｂ 他端
ＳＴ１、ＳＴ２ 工程
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 管 Ｗ１ａ、Ｗ２ａ 内壁面
Ｗ２ｂ 面荒れ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】