JP7687939B2

JP7687939B2 - polishing tool

Info

Publication number: JP7687939B2
Application number: JP2021199250A
Authority: JP
Inventors: 圭介長藤; 智大小沢; 舜太郎土屋; 博宣高坂
Original assignee: University of Tokyo NUC; Toyota Motor Corp
Current assignee: University of Tokyo NUC; Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-12-08
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2025-06-03
Anticipated expiration: 2041-12-08
Also published as: JP2023084882A

Description

本発明は研磨具に関し、特に管の内壁面を研磨する研磨具に関する。 The present invention relates to a polishing tool, and in particular to a polishing tool for polishing the inner wall surface of a pipe.

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に離散的に固着される。金属パイプの内側に、水に研磨砥粒を分散させた砥粒スラリーを流しながら、研磨具を金属パイプの内側に挿入し芯材を牽引して金属パイプ内径面を研磨する。 Patent Document 1 discloses a polishing tool equipped with an abrasive body. The abrasive body is discretely attached to a thread-like core material made of synthetic resin. While an abrasive grain slurry, in which abrasive grains are dispersed in water, is flowed inside the metal pipe, the polishing tool is inserted into the inside of the metal pipe and the core material is pulled to polish the inner surface of the metal pipe.

特開２０１９－１８８５２３号公報JP 2019-188523 A

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用いて管の内壁面を研磨する場合、管の内側に砥粒スラリーを流しながら、研磨具を管の内側に挿入する。上流側に位置する複数の研磨体が、砥粒スラリーのうち研磨砥粒のみを留めることがある。これによって、砥粒スラリーは、研磨砥粒を取り除かれ、水が残存する。下流側に位置する研磨体は、水が供給されるが、研磨砥粒が殆ど供給されない。その結果、管における研磨砥粒の分布が偏る。管において研磨砥粒が不足した箇所を十分に研磨できないおそれがある。 The present inventors have discovered the following problems.
When such an abrasive tool is used to polish the inner wall surface of a pipe, the abrasive tool is inserted into the inside of the pipe while an abrasive slurry is flowing inside the pipe. The multiple abrasive bodies located on the upstream side may retain only the abrasive grains from the abrasive slurry. This removes the abrasive grains from the abrasive slurry, leaving only water. The abrasive body located downstream is supplied with water, but receives almost no abrasive grains. As a result, the distribution of the abrasive grains in the pipe becomes uneven. There is a risk that parts of the pipe where there is a shortage of abrasive grains may not be polished sufficiently.

本発明は、上述の課題を鑑み、管における研磨剤の分布が偏ることを抑制する研磨具を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a polishing tool that prevents uneven distribution of abrasives in a tube.

本発明に係る研磨具は、
管の内壁面を研磨する研磨具であって、
複数の研磨体と、
研磨剤を内包する水溶性カプセルと、を備え、
前記水溶性カプセルは、前記複数の研磨体同士の間に配置されている。 The polishing tool according to the present invention comprises:
A polishing tool for polishing an inner wall surface of a pipe,
A plurality of abrasive bodies;
A water-soluble capsule containing an abrasive;
The water-soluble capsules are disposed between the plurality of abrasive bodies.

このような構成によれば、管の内側に水を供給すると、水溶性カプセルの少なくとも一部を溶かし、研磨剤を水溶性カプセルの外部へ放出させる。これによって、研磨剤を複数の研磨体同士の間に供給することができる。そのため、管における研磨剤の分布が偏ることを抑制する。 With this configuration, when water is supplied to the inside of the tube, at least a portion of the water-soluble capsule dissolves, releasing the abrasive to the outside of the water-soluble capsule. This allows the abrasive to be supplied between multiple polishing bodies. This prevents the abrasive from being distributed unevenly in the tube.

本発明は、管における研磨剤の分布が偏ることを抑制することができる。 The present invention can prevent uneven distribution of abrasives in the tube.

実施の形態１に係る研磨具を用いた研磨方法の一例の一工程を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing one step of an example of a polishing method using the polishing tool according to embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る研磨具を用いた研磨方法の一例の一工程を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing one step of an example of a polishing method using the polishing tool according to embodiment 1. FIG.

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。 Specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, the following descriptions and drawings have been simplified as appropriate for clarity of explanation.

（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に係る研磨具を用いた研磨方法の一例の一工程を示す模式図である。 (Embodiment 1)
A first embodiment will be described with reference to Fig. 1 and Fig. 2. Fig. 1 and Fig. 2 are schematic diagrams showing one step of an example of a polishing method using a polishing tool according to the first embodiment.

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。 Naturally, the right-handed xyz coordinate system shown in FIG. 1 and other drawings is for the convenience of explaining the positional relationships of the components. Normally, the z-axis is directed vertically upward, and the xy plane is the horizontal plane, which is common between all drawings.

図１に示すように、研磨具１０は、複数の研磨体３と、水溶性カプセル６とを備える。図１に示す研磨具１０の一例は、第１の挟持部１と、第２の挟持部２と、紐４、５とを備えてもよい。研磨具１０を用いて、研磨対象物である管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａを研磨することがきる。 As shown in FIG. 1, the polishing tool 10 includes a plurality of polishing bodies 3 and a water-soluble capsule 6. An example of the polishing tool 10 shown in FIG. 1 may include a first clamping portion 1, a second clamping portion 2, and strings 4 and 5. The polishing tool 10 can be used to polish the inner wall surface W1a of a pipe W1, which is the object to be polished.

第１の挟持部１及び第２の挟持部２は、複数の研磨体３を挟持するとよい。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。 The first clamping portion 1 and the second clamping portion 2 may clamp a plurality of polishing bodies 3. The first clamping portion 1 and the second clamping portion 2 may have a size and mechanical strength required for clamping the polishing bodies 3. The first clamping portion 1 and the second clamping portion 2 may have a variety of shapes. An example of the first clamping portion 1 and the second clamping portion 2 shown in FIG. 1 is two plate-shaped bodies. The first clamping portion 1 may have a hole 1a through which the string 4 can pass. The second clamping portion 2 may have a hole 2a through which the string 5 can pass.

複数の研磨体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とよい。複数の研磨体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とよい。複数の研磨体３は、いずれも管Ｗ１を通過可能な大きさを有するとよい。具体的には、複数の研磨体３の径Ｄ３は、いずれも管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してもよい。研磨体３は、変形能を有する材料からなるとよい。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。研磨体３は、水溶性カプセル６と比較して、高い耐水性を有するとよい。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。 The plurality of polishing bodies 3 may be disposed between the first clamping portion 1 and the second clamping portion 2. The plurality of polishing bodies 3 may be clamped between the first clamping portion 1 and the second clamping portion 2. The plurality of polishing bodies 3 may each have a size that allows them to pass through the tube W1. Specifically, the diameter D3 of the plurality of polishing bodies 3 may each be smaller than the inner diameter D1 of the tube W1. When the polishing body 3 receives a predetermined compressive stress, it may deform so as to protrude in a vertical direction relative to the compressive stress. The polishing body 3 may be made of a material having a deformable property. The polishing body 3 may be made of a material having mechanical strength and hardness required for polishing the object to be polished. The polishing body 3 may have a high water resistance compared to the water-soluble capsule 6. Examples of such materials include elastic materials such as rubber. Such elastic materials may contain an abrasive. When the tube W1 is made of a metal material, the polishing body 3 may be made of an elastic material such as rubber.

研磨体３は孔３ａを有し、孔３ａは研磨体３を貫通するとよい。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。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。 The polishing body 3 has a hole 3a, and the hole 3a may pass through the polishing body 3. The hole 3a may have a cross-sectional area large enough to allow the strings 4 and 5 to pass through at the same time. An example of the polishing body 3 shown in Figures 1 and 2 is three. The polishing body 3 may have a variety of shapes. An example of the polishing body 3 shown in Figures 1 and 2 is spherical. The polishing bodies 3 shown in Figures 1 and 2 are arranged in a row between the first clamping portion 1 and the second clamping portion 2.

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、複数の研磨体３の孔３ａを通過する。図１及び図２に示す紐４の一例は、複数の研磨体３の一例である３つの球状体の全ての孔３ａを通過する。紐４は、複数の研磨体３同士の間において、水溶性カプセル６の側面又はその近傍を通過する。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を複数の研磨体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を複数の研磨体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。 The total length of the string 4 is preferably longer than the length L1 of the tube W1. One end 4a of the string 4 is attached to the second clamping unit 2. The string 4 passes through the holes 3a of the multiple polishing bodies 3. An example of the string 4 shown in Figures 1 and 2 passes through all the holes 3a of the three spherical bodies, which are an example of the multiple polishing bodies 3. The string 4 passes through the side of the water-soluble capsule 6 or its vicinity between the multiple polishing bodies 3. If the first clamping unit 1 has a hole 1a, the string 4 may pass through the hole 1a. The first clamping unit 1 is disposed between the one end 4a and the other end 4b of the string 4. When the other end 4b of the string 4 is pulled so as to be separated from the multiple polishing bodies 3, the one end 4a of the string 4 pulls the second clamping unit 2 toward the multiple polishing bodies 3. This brings the second clamping unit 2 closer to the first clamping unit 1.

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、複数の研磨体３の孔３ａを通過する。図１及び図２に示す紐５の一例は、複数の研磨体３の一例である３つの球状体の全ての孔３ａを通過する。紐５は、複数の研磨体３同士の間において、水溶性カプセル６の側面又はその近傍を通過する。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を複数の研磨体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を複数の研磨体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。 The total length of the string 5 is preferably longer than the length L1 of the tube W1. One end 5a of the string 5 is attached to the first clamping unit 1. The string 5 passes through the holes 3a of the multiple polishing bodies 3. An example of the string 5 shown in Figures 1 and 2 passes through all the holes 3a of the three spherical bodies, which are an example of the multiple polishing bodies 3. The string 5 passes through the side of the water-soluble capsule 6 or its vicinity between the multiple polishing bodies 3. If the second clamping unit 2 has a hole 2a, the string 5 may pass through the hole 2a. The second clamping unit 2 is disposed between the one end 5a and the other end 5b of the string 5. When the other end 5b of the string 5 is pulled so as to be separated from the multiple polishing bodies 3, the one end 5a of the string 5 pulls the first clamping unit 1 toward the multiple polishing bodies 3. This brings the first clamping unit 1 closer to the second clamping unit 2.

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とよい。 The strings 4 and 5 may function as a technical proximity means for bringing the first clamping portion 1 and the second clamping portion 2 closer together.

水溶性カプセル６は、研磨剤７を内包すればよく、多様な形状を採り得る。図１に示す水溶性カプセル６の一例は、球状体、又は円柱状体である。水溶性カプセル６は、複数の研磨体３同士の間に配置されている。水溶性カプセル６は、複数の研磨体３同士の間の全てに配置されているとよい。水溶性カプセル６は、水に溶ける材料からなる部位を少なくとも一部含む。なお、水溶性カプセル６は、水と接触しつつさらに所定の圧縮応力を受けると、水溶性カプセル６が溶けて、又は割れて、研磨剤７は水溶性カプセル６の外部へ放出されやすくなるとよい。研磨剤７は、少なくとも研磨体３よりも小さいとよい。研磨剤７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複数の研磨砥粒であるとよい。 The water-soluble capsule 6 may have a variety of shapes as long as it contains the abrasive 7. An example of the water-soluble capsule 6 shown in FIG. 1 is a spherical or cylindrical body. The water-soluble capsule 6 is disposed between the plurality of polishing bodies 3. The water-soluble capsule 6 may be disposed between all of the plurality of polishing bodies 3. The water-soluble capsule 6 includes at least a portion made of a material that dissolves in water. When the water-soluble capsule 6 is in contact with water and is subjected to a predetermined compressive stress, the water-soluble capsule 6 may dissolve or break, and the abrasive 7 may be easily released to the outside of the water-soluble capsule 6. The abrasive 7 may be at least smaller than the polishing body 3. The abrasive 7 may be a plurality of polishing grains made of a material having the mechanical strength and hardness required for polishing the object to be polished.

（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。 (polishing method)
Next, a polishing method for polishing the inner wall surface W1a of the pipe W1 to be polished using the polishing tool 10 will be described with reference to FIGS.

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。 As shown in FIG. 1, the polishing tool 10 is inserted into the pipe W1, and the polishing body 3 is placed near the inner wall surface W1a of the pipe W1 (step ST1). The polishing tool 10 may be inserted into the pipe W1 while extending in the axial direction of the pipe W1 (here, the X-axis direction) while keeping the polishing body 3 separated from the inner wall surface W1a of the pipe W1. Specifically, the polishing tool 10 is inserted into the pipe W1 while one of the strings 4 and 5 is placed outside the pipe W1. By flowing a fluid, the other of the strings 4 and 5 is passed through the downstream opening of the pipe W1 and is brought out to the outside of the pipe W1. For example, water can be used as the fluid.

続いて、図２に示すように、水を管Ｗ１に供給する（工程ＳＴ２）。具体的には、水、水を含む砥粒スラリーを管Ｗ１の内側に注ぐ。水が水溶性カプセル６と接触し、水溶性カプセル６の少なくとも一部を溶解させる。これによって、研磨剤７を水溶性カプセル６の外へ放出させる。水溶性カプセル６が溶解した部位は、管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａに対向する部位であると、研磨剤７が管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａへ移動しやすいため、好ましい。研磨剤７は、複数の研磨体３同士の間から管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａへ移動する。研磨体３と研磨剤７との少なくとも一方が、管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａとが当接する。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。 Next, as shown in FIG. 2, water is supplied to the tube W1 (step ST2). Specifically, water and abrasive slurry containing water are poured into the inside of the tube W1. The water comes into contact with the water-soluble capsules 6 and dissolves at least a part of the water-soluble capsules 6. This releases the abrasive 7 out of the water-soluble capsules 6. It is preferable that the part where the water-soluble capsules 6 are dissolved faces the inner wall surface W1a of the tube W1, because this makes it easier for the abrasive 7 to move to the inner wall surface W1a of the tube W1. The abrasive 7 moves from between the multiple abrasive bodies 3 to the inner wall surface W1a of the tube W1. At least one of the abrasive bodies 3 and the abrasive 7 comes into contact with the inner wall surface W1a of the tube W1. Furthermore, the inner wall surface W1a of the tube W1 can be polished by moving the polishing tool 10 in the tube W1.

以上より、研磨剤７を複数の研磨体３同士の間に供給することができる。そのため、管Ｗ１における研磨剤７の分布が偏ることを抑制する。これによって、研磨剤７が管Ｗ１において複数の研磨体３全体に均一に分布し得る。そのため、管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａの殆どの領域を均一に研磨し得る。 As a result, the abrasive 7 can be supplied between the multiple polishing bodies 3. This prevents the distribution of the abrasive 7 in the tube W1 from becoming uneven. This allows the abrasive 7 to be distributed uniformly throughout the multiple polishing bodies 3 in the tube W1. As a result, most of the area of the inner wall surface W1a of the tube W1 can be polished uniformly.

なお、上記した研磨方法の工程ＳＴ２において、水を管Ｗ１に供給しつつ、さらに第１の挟持部１、及び第２の挟持部２を近接させてもよい。具体的には、紐４の他端４ｂを複数の研磨体３から離隔するように引っ張り、紐５の他端５ｂを複数の研磨体３から離隔するように引っ張ってもよい。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が複数の研磨体３に圧縮応力を付与し、複数の研磨体３が水溶性カプセル６を押圧する。この押圧によって水溶性カプセル６を割り、又は潰し、研磨剤７の水溶性カプセル６の外への放出を促進させる。 In step ST2 of the polishing method described above, the first clamping portion 1 and the second clamping portion 2 may be brought closer together while supplying water to the tube W1. Specifically, the other end 4b of the string 4 may be pulled so as to move it away from the multiple polishing bodies 3, and the other end 5b of the string 5 may be pulled so as to move it away from the multiple polishing bodies 3. This brings the first clamping portion 1 and the second clamping portion 2 closer to each other. The first clamping portion 1 and the second clamping portion 2 apply compressive stress to the multiple polishing bodies 3, which press against the water-soluble capsules 6. This pressure cracks or crushes the water-soluble capsules 6, facilitating the release of the abrasive 7 out of the water-soluble capsules 6.

（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。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。面荒れは、応力集中を引き起こし、故障の原因となっている。面荒れが管Ｗ１上部に発生した場合、図１及び図２に示す研磨具１０を用いて管Ｗ１の内壁面Ｗ１ａを研磨すると、内壁面Ｗ１ａを平滑化して、当該面荒れを解消することができる。 (Application example)
Although the example of the pipe W1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 extends on a straight line, the pipe W1 may extend on a virtual curve in a three-dimensional space. The virtual curve may have a plurality of bent portions. The pipe W1 is, for example, a cooling circuit or an oil passage. A structure having the pipe W1 extending on a virtual curve in a three-dimensional space can be manufactured using additive manufacturing (AM). When a structure having the pipe W1 extending on a virtual curve in a three-dimensional space is manufactured using additive manufacturing, meltdown may occur and surface roughness may occur on the upper part of the pipe W1. The surface roughness may cause stress concentration and cause a failure. When the surface roughness occurs on the upper part of the pipe W1, the inner wall surface W1a of the pipe W1 may be polished using the polishing tool 10 shown in FIG. 1 and FIG. 2 to smooth the inner wall surface W1a and eliminate the surface roughness.

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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit and scope of the invention. The present invention may also be implemented by combining the above-described embodiment or examples thereof as appropriate.

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
６水溶性カプセル７研磨剤
Ｗ１管Ｗ１ａ内壁面
Ｄ１内径Ｌ１長さ 10 Polishing tool 1 First clamping portion 1a Hole 2 Second clamping portion 2a Holes 3, 13, 13a, 13b, 13c Polishing body 3a Holes 4, 5 String 4a, 5a One end 4b, 5b Other end 6 Water-soluble capsule 7 Polishing agent W1 Tube W1a Inner wall surface D1 Inner diameter L1 Length

Claims

A polishing tool for polishing an inner wall surface of a pipe,
A plurality of abrasive bodies;
A water-soluble capsule containing an abrasive;
The water-soluble capsules are disposed between the plurality of abrasive bodies,
the water-soluble capsule is brought into contact with water, at least a portion of the water-soluble capsule is dissolved , and the abrasive is released to the outside of the water-soluble capsule ;
the water-soluble capsules are pressed by the plurality of abrasive bodies, whereby the water-soluble capsules are broken;
Polishing tools.