JPH04193468A - 磁気研磨方法及び磁気研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、貴金属装身具などの研磨に際して微細部分を
も光輝研磨することができる磁気研磨方法及び磁気研磨
装置に関する。

〈従来の技術〉 貴金属装身具の製造工程において、研磨は極めて重要な
最終段階での加工技術である。

貴金属製の金属枠並びにパーツは、その殆どが鍛造か鋳
造で行われている。これらは、その工程上、金属表面が
不均一な粗さをもち、例えば、鋳造法で作られた鋳肌は
、表面アラサ１０〜３５μｍ。

硬度７０〜１７０ＨＶである。従って、審美的に研磨が
必要なことは言うまでもな（、例えば宝石を取り付ける
部分の研磨が不充分では、光の反射屈折が十分でな（、
その輝きは減殺されて著しく商品価値を損なうことにな
る。

従来より、上記した研磨は、終始人手によるものであっ
たが、近年、それを助成するために電解研磨法やバレル
研磨法が併用されている。

上記した電解研磨法では、貴金属製の金属枠並びにパー
ツが金（Ａｕ）合金或いは銀ｆＡｇ）合金の場合、人手
による研磨では不可能に近いアンダーカット部や網目模
様、カゴ状の部分をも光輝研磨することが可能であるが
、その一方、白金ｆＰｔ１合金では未だ電解研磨法が開
発されていない実情にある。

また、上記したｐｔ金合金、その鋳造後の鋳肌面が、高
温の為に鋳型材と爆着を起して、不輝の白色化構造とな
り、人手による研磨を行うに際して、表面に著しい粘性
をもった金属であるために極めて研磨効率が悪く、アン
ダーカット部や、他の部位の研磨においても極めて多く
の困難を伴い、未研磨のままで製品化せざるを得ないこ
とがしばしばある。

一方、上記したような人手による研磨作業を軽減し、被
研磨体の化学的性質に影響されないベレル研磨が普及し
てきた。このバレル研磨は、容器の中に研磨材（針、球
、皮、セラミックなど）と被研磨体（指輪など）とを入
れ、この容器を振動したり、遠心力で回転したり、反転
したりして研磨材に運動を与え、被研磨体を研磨する方
法であるが、被研磨体の表層部は研磨されるものの、前
記アンダーカット部、その他の微細部分については大き
な期待がもてないのが実情である。これは、研磨材と被
研磨体との相対運動が比較的小さいので、特に微細部分
では研磨効果が低いし、また、研磨材自体が凝集して動
かなくなるためである。その為に、研磨材が一定の運動
量をもつと、停止したり、反転させたり、回転方向を変
えたりする工夫がなされているが、十分な成果は得られ
ていない。

このように、従来の電解研磨方法やバレル研磨方法では
、特にｐｔ合金製の装身具のアンダーカット部、その他
の微細部分を研磨することができず、人手に頼らざるを
得なかった。

そこで、本発明者らは特願平２−１５９９９２号におい
て簡易で、極めて効率良く光輝研磨を行うことができる
磁気研磨方法を提案した。

上記した磁気研磨方法は、被研磨体を入れた容器中に強
磁性材と非磁性材とを混合して高速の回転磁場を作用す
ることにより、強磁性材及び非磁性材を高速でランダム
運動させるものであり、実質的には汎用のマグネットミ
キサーの上に、被研磨体と強磁性材と非磁性材とを混合
した容器を載置して回転するだけの極めて簡単な方法で
あり、研磨時間や人件費を著しく軽減することができる
ものであった。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した磁気研磨方法は、回転磁場の回
転速度が大きいほど強磁性材及び非磁性材を高速でラン
ダム運動させて高い研磨力を被研磨体に作用することが
できるものであるが、その一方、回転磁場の回転速度が
大きいほど遠心力が大きくなるので、強磁性材及び非磁
性材が容器の側壁近傍に偏在する状態でランダム運動を
行うので、容器の側壁に添ってリング状の研磨ゾーンを
形成し、容器の中央部には非研磨ゾーンが形成されるこ
とになる。

したがって、このような磁気研磨方法は、被研磨体が指
輪類のような比較的小さな物品である場合には、被研磨
体が上記した研磨ゾーン内に位置するので複雑な細部ま
で光輝研磨することができるものの、被研磨体が長尺或
いは広面積の比較的大きな物品である場合には、被研磨
体の一部が上記した非研磨ゾーンに位置することになる
ので部分的な研磨しか行えないことになる。

また、上記した比較的大きな被研磨体の研磨に関しては
、大型のマグネットミキサー及び容器を使用することに
より成る程度までは解決することができるものの、基本
的な解決にはならず、しかもこの場合、非研磨ゾーンの
面積を拡大することになるので、研磨効率を著しく減少
することになる。

本発明は、上記した課題を解決することを目的とし、比
較的大きな被研磨体をも容易に研磨することができる磁
気研磨方法及び磁気研磨装置を提案するものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、被研磨体を入れた容器中に強磁性材と非磁性
材とを混合し、該容器の底面には高速回転可能な回転面
の中心及び外周に磁石を配置してなる磁力発生装置を臨
ませることにより、強磁性材と非磁性材とを全容器内部
に亙って高速でランダム運動させることを特徴とする磁
気研磨方法に関するものである。

また、本発明は、ｖ７ｉ磁性材と非磁性材とを内在する
容器と、高速回転可能な回転面の中心及び外周に磁石を
配置してなる磁力発生装置とからなり、該磁力発生装置
の回転面に容器の底部を臨ませることにより、強磁性材
と非磁性材とを全容器内部に互って高速でランダム運動
させるようにしたことを特徴とする磁気研磨装置をも提
案するものである。

上記した本発明に使用する磁力発生装置は、汎用のマグ
ネットミキサーのように回転面の中心近傍に磁石を配置
したものではなく、回転面の中心及び外周に磁石を配置
してなるものである。

上記したマグネットミキサーは、Ｏ〜１５００回転の任
意の回転数を得ることができる直流のモーターの軸に、
基板を直角になるように取り付け、その両端に２０００
ガウス程度のＳ、Ｎ極の磁石を取り付けてなる。このマ
グネットミキサーと棒状強磁性体をテフロン等により被
覆してなるマグネット回転子とは、常に一対で使用され
る。即ち、マグネットミキサーの回転面の上にマグネッ
ト回転子と液体とを入れた容器を載せると、マグネット
回転子は、回転面の中心に引き付けられ、モーターによ
るマグネットミキサー中の磁石の回転に常に感応して急
速に回転するので、液体に遠心力を与えて撹拌すること
ができるのである。

上記したようなマグネットミキサーを使用した特願平２
−１５９９９２号の磁気研磨方法は、前記したように容
器の中央部に非研磨ゾーンが形成されるので研磨効率は
減少する。

本発明は、マグネットミキサーに代えて回転面の中心及
び外周に磁石を配置してなる磁力発生装置を使用するも
のであり、この回転面の外周とは、回転面における中心
以外の任意の位置を示すものである。

上記した磁力発生装置としては、例えば磁石をその中心
及び外周に固着した回転盤と、該回転盤を高速回転させ
る駆動機構とからなるものでも良い。

また、複数の板状磁石を収納することができる収納部を
その中心及び外周に設けた回転盤と、該回転盤を高速回
転させる駆動機構とからなるものでも良い。この場合、
各収納部に積層・収納させる板状磁石の枚数を変えるこ
とにより容易に磁束密度を変更・設定することができる
。

上記した収納部は、回転に歪みを生じないように、通常
、回転盤の中心に対して対称の位置に設けられる。また
、収納部の数は適宜に設定することができる。さらに、
用途に応じて板状磁石の枚数を増減したり、収納しない
ようにすると、磁束密度を容易に変更することができる
。

また、本発明に使用する容器は、例えば汎用のビーカー
等を使用することができる。

さらに、本発明に使用する強磁性材及び非磁性材は、い
ずれか一方或いは両方が研磨材として作用するものであ
る。この研磨材としては、硬度が少なくとも被研磨体の
２倍以上であり、被研磨体の微細部分にまで入り込み、
出入りすることができる大きさ・形状であることが必要
となる。

材質的には、強磁性材は、例えばＳＵＳ　３０４の切断
物を針状、７字状、Ｕ字状など種々に変形して使用する
ことができ、或いはプラスチックで表面を被覆された小
型フェライト磁石を応用しても良い。一方、非磁性材は
、例えばＣｏをベースとしたＣｒ−Ｍｏ−Ｗ合金のワイ
ヤーを例示することができ、この場合、ＨＶ硬度が５０
０で被研磨体の３〜４倍となり、また、脱磁したステン
レス球、或いはセラミック（例えばアルミナ）の小球を
使用することができ、この場合、すべり効果、光輝現象
を助成することができ、さらにその他の不定形物を使用
しても良い。

上記した強磁性材として直径的１ｍｍψ、長さ５〜１　
［）ｍ１Ｍの針状のものを使用し、非磁性材として直径
的０４〜０．５ｎ＋＋＋＋φ、長さ３〜６ｍｍの針状の
ものを使用し、これらの混合重量比を５０対５０とした
場合、非磁性材は強磁性材に対し、直径が１７２、長さ
では１／２以下、表面積は４倍以上となり、本数はＩｇ
当り３０〜４０倍となって研磨効果に貢献する。

尚、本発明に使用する強磁性材は、前記したように高速
の回転磁場に感応して挙動する性質のものであれば特に
材質を限定するものでないので、高い加工率や切断等に
よって相変化して磁化したものも使用することが可能で
あり、以下、強磁性という語句も上記した内容を示すも
のとして使用する。

本発明は、上記したような強磁性材と非磁性材とを併用
するものであるが、仮りに非磁性材を使用することな（
強磁性材だけを容器中に入れて前記した磁力発生装置に
臨ませても、被研磨体を研磨することはできない。

即ち、この場合、強磁性材は、前記した研磨材の必要条
件を満たす必要があるので、磁石の影響を受は易く、質
量が大きいものについては、ある一定量（本数）までは
自由度が大きいので中心若しくは外周の磁石に引き付け
られて高速の回転運動をする。続いて、磁力発生装置の
回転数を高くすると、中心で回転運動していた一部の強
磁性材も遠心力により容器側壁に飛ばされて外周の磁石
に引き付けられて外周で高速の回転運動をする。

しかし、容器に入れる強磁性材の量が一定以上の量にな
ると、自由度を互いに制限して小さくしているので、し
かも近接する強磁性材はそれぞれ互いに磁力で引き合い
、あたかも１個の磁石を形成するような塊状になるため
、独自に回転運動することができなくなる。

上記したように、強磁性材だけを入れた容器を前記した
磁力発生装置に臨ませても、被研磨体を研磨することは
できない。

また、言うまでもなく非磁性材だけでは、磁場の影響を
全く受けないので、いかなる挙動も示さない。

次に、参考のため、強磁性材と非磁性材とを併用し、マ
グネットミキサーを使用した場合の研磨状態を説明する
。

容器中に被研磨体と強磁性材と非磁性材とを入れ、回転
面の中心近傍に磁石を投雪したマグネットミキサーによ
り回転磁場を作用すると、強磁性材は、遠心力により中
心の磁場から容器側壁に飛ばされる挙動と、また中心の
磁場に引き寄せられる挙動とを繰り返すランダム運動を
する。

一方、非磁性材は磁場には影響を受けないが、自重が軽
く、量（本数）が強磁性材よりも多いので、強磁性材の
多大な運動力に弾き飛ばされ、或いはからんで同調し、
上下縦横と乱舞して恰も沸騰状態のように加速される。

この時、強磁性材も非磁性材も、容器内に多量に存在す
るが、各強磁性材はその周囲を非磁性材に包囲された状
態となるので、近接する強磁性材と引き合って一体化し
ようとする動きを非磁性体に防止される状態となり、動
きを停止することなくランダム運動を続ける。

上記したような環境下におかれた被研磨体は、体積も重
量も強磁性材及び非磁性材よりも大きいので、極めて大
きな抵抗体となり、被研磨体のアンダーカット部、その
他の微細部分にも不特定に強磁性材及び非磁性材が出入
りを繰り返すことにより研磨される。

ところがさらに回転力を上げて１０００ｒ、ｐ、ｍ以上
になると、遠心力が太き（なり、容器側壁においては磁
石の影響が小さくなるので容器側壁に添うリング状の研
磨ゾーンを形成し、容器の中央部には非研磨ゾーンが形
成されるのである。

これに対して本発明は、前記したように回転面の中心及
び外周に磁石を配置してなる磁力発生装置を使用するの
で、外周に配置した磁石により、強磁性材は少なくとも
マグネットミキサーを使用した場合に比べて高速の回転
運動をする。

また、さらに回転力を上げて１５００ｒ、ｐ、ｍ、程度
にしても、回転面の中心だけでなく外周にも磁石が配置
しであるので、容器側壁においても強く磁石の影響を受
けて下方へ引き寄せられるので、容器の中央部に非研磨
ゾーンを形成することなく、磁性材と非磁性材とを全容
器内部に亙って高速でランダム運動させるのである。

したがって、本発明の磁気研磨方法はマグネットミキサ
ーを使用する特願平２−１５９９９２号の方法に比べて
、より回転力を上げても非研磨ゾーンを形成することが
な（、例えば容器の半径よりも長尺な被研磨体もその全
表面を均一に且つ容易に研磨することができる。

また、本発明の磁気研磨方法における研磨能率は、種々
の因子に依存するものであり、例えば使用する強磁性材
や非磁性材の材質（硬度〕、大きさ、それらの混合割合
や使用量、使用する容器の大きさ、回転面に設ける磁石
の磁束密度、回転面の回転数などによっても変化するも
のであり、用途に応じて適宜に設定すればよい。

例えば、後述する実施例に示したように、強磁性材と非
磁性材との混合割合を重量比で２５ニア５〜７５　：　
２５としてもよいし、強磁性の大きい金属、Ｆｅｓｗ−
Ｃｏｇいの二元合金を強磁性材としてを使用すると、重
量比で１０−１５％まで強磁性材の量を減じても研磨効
果に有効性があることが見い出され、この範囲において
混合割合を設定すればよい。

また、最近、被研磨体（宝飾品）の組成が従来の組成か
ら、硬度、色沢を加味するように変化し、その配合によ
っていは弱磁性の白金合金、金合金が出現している。例
えば、ｐｔにＣｏ、　Ｎｉを添加して５０〜３００ＧＳ
の磁性をもつもの、金合金にＣＯを添加する例がある。

これらは、強い磁場の影響を受ける強磁性材とからみあ
って研磨効率を悪くする。

このような場合には、非磁性材の混合割合を強磁性材よ
りも高くすると、非磁性材は被研磨体と引き合うことも
ないので研磨効率は著しく向上することができる。

或いは、前記した収納部に板状磁石を積層して収納させ
る磁力発生装置において、板状磁石を少なくして磁束密
度を低減し、研磨効率を向上することもできる。

尚、この磁力発生装置における磁束密度の変更は、少な
くとも非磁性材と強磁性材との混合割合を変更するより
も容易に行うことができ、極めて利用価値が高いもので
ある。

上記したように、本発明は、被研磨体の磁性や大きさ、
形状に応じて各研磨条件を設定すればよく、各研磨条件
は、極めて容易に変更することができるので、種々の被
研磨体に対応することができ、多種の分野に利用するこ
とができる。

さらに、実際の研磨においては、被研磨体の仕上がり状
態を確認しながら研磨時間などを設定すればよい。この
場合、磁気発生装置を停止して被研磨体を取り出すのは
極めて容易な操作であるから何等支障がなく、研磨処理
中は、適宜な蓋材で処理容器を覆って強磁性材及び非磁
性材の飛び出しを防止するようにするだけで、その他の
操作は全く必要としない。

尚、本発明は、容器中に被研磨体、強磁性材、非磁性材
以外には何も入れない乾式法で行ってもよいし、水或い
は有機溶媒を入れて湿式法で行うようにしてもよ（、界
面活性剤や防錆剤などの添加剤を入れるようにしてもよ
い。

〈実施例〉 以下に示す実施例では、容器中に水と界面活性剤を添加
した状態における研磨について示した。

実施例１〜８ 以下に記す磁気発生装置を使用し、第１表に示す各種の
処理条件において研磨を行った。

その結果は、第１表にまとめた。

［磁気発生装Ｍ］ ４０Ｗの直流モーターの軸に直径１００ｍｍφ、厚さ３
ｍｍの鉄製回転盤を設ける。

次に、上記した回転盤上には、磁石を設置するための収
納部として丸棒（直径９　ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を外周
に対して等間隔で４カ所、さらに中心に１カ所、合計５
カ所に設ける。

さらに、上記した回転盤の各丸棒には、直径３０ｍｍ、
穴径１０■、厚さ５ｍｍで磁束密度が１０００〜２００
０ＧＳの板状磁石なＮ−Ｓ、またはＳ−Ｎという順序で
積み重ねるように中心に２枚、外周に１枚ずつそれぞれ
嵌入する。

そして、上記のように磁石を設置した回転盤に対して、
回転盤より僅かに大きい穴を有する鉄板と、更にその上
に樹脂盤を重ねて置く。

尚、研磨処理中は、強磁性材及び非Ｍｉ性材の激しいラ
ンダム運動が観察され、これらの容器外への飛び出しを
防ぐため容器の上方を蓋材で覆って放置した。

第１表より明らかなように、本発明は、被研磨体も形状
や大きさに拘わらず容易に光輝研磨を行うことができる
。

また、その貴金属損耗率を測定したところ、いずれも僅
か０５％前後であった。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明の磁気研磨方法によれば、複
雑な形状で微細部分を有する被研磨体についても極めて
簡単な操作で優れた研磨を行うことができ、しかも被研
磨体の形状や大きさに拘わらず容易に光輝研磨すること
ができる。

また、本発明における研磨は、形状破壊をもたらすこと
がなく、その貴金属損耗率も少なく、経済性にも優れて
いるものである。

さらに、本発明による研磨処理中は、全く人手による操
作を必要としないので、経済的費用を極めて軽減するこ
とができるし、研磨時間も従来に比較して短縮すること
ができるし、人手による研磨に比較して研磨品質を安定
化することもできる。

また、本発明の磁気研磨装置は、簡易な構成の磁気発生
装置を使用するものであり、安価で極めて実用性価値が
高いものである。

特に、磁気発生装置の回転盤に複数の板状磁石を収納す
ることができる収納部をその中心及び外周に設けたもの
は、容易に磁束密度を変更することができるので、種々
の被研磨体に応じた研磨条件を容易に設定することがで
きる。

特許出願人　　吉田キャスト工業株式会社゛τ・とブ ｘ５−ノ′

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被研磨体を入れた容器中に強磁性材と非磁性材と
   を混合し、該容器の底面には高速回転可能な回転面の中
   心及び外周に磁石を配置してなる磁力発生装置を臨ませ
   ることにより、強磁性材と非磁性材とを全容器内部に亙
   って高速でランダム運動させることを特徴とする磁気研
   磨方法。
2. （２）強磁性材と非磁性材とを内在する容器と、高速回
   転可能な回転面の中心及び外周に磁石を配置してなる磁
   力発生装置とからなり、該磁力発生装置の回転面に容器
   の底部を臨ませることにより、強磁性材と非磁性材とを
   全容器内部に亙って高速でランダム運動させるようにし
   たことを特徴とする磁気研磨装置。
3. （３）請求項（２）に記載の磁力発生装置は、複数の板
   状磁石を装脱可能に収納することができる収納部をその
   中心及び外周に設けた回転盤と、該回転盤を高速回転さ
   せる駆動機構とからなり、磁束密度を可変とするもので
   あることを特徴とする磁気研磨装置。