(57)【要約】  従来よりも簡単に輪郭精度の高い研磨を行なうことができるダイヤモンド切削工具の加工装置を提供する。台座部αと、台座部α上に設けられ、ダイヤモンド原石を有する研磨対象保持アームによって保持すると共に、Ｙ軸周りに往復回転させる保持機構βと、台座部α上に設けられ、Ｚ軸周りに回転する研磨面５ｓによりダイヤモンド原石を研磨する研磨機構γと、を備えるダイヤモンド切削工具の加工装置１００である。この加工装置１００の研磨機構γは、研磨面５ｓを有する回転研磨体５と、ダイヤモンド原石に対して研磨面５ｓをＺ軸方向に昇降させる研磨面側の昇降機構部と、を備える。
2013047604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座部と、
前記台座部上に設けられ、ダイヤモンド原石を有する研磨対象を保持する保持機構と、
前記台座部上に設けられ、研磨面をその中心軸周りに回転させ、その回転する研磨面により前記ダイヤモンド原石を研磨する研磨機構と、
を備えるダイヤモンド切削工具の加工装置であって、
互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を規定し、前記研磨面の中心軸を前記Ｚ軸としたときに、
前記研磨機構は、
前記研磨面を有する回転研磨体と、
前記回転研磨体を回転可能に軸支する研磨面側の軸受部を有する研磨面側の回転機構部と、
前記ダイヤモンド原石に対して前記研磨面を前記Ｚ軸方向に昇降させる研磨面側の昇降機構部と、
を備えることを特徴とするダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項２】
前記研磨面側の昇降機構部は、前記回転研磨体を軸支する研磨面側の軸受部の内底部を前記Ｚ軸方向に進退させることで、前記ダイヤモンド原石に対して前記研磨面を前記Ｚ軸方向に昇降させる構成であり、
前記回転研磨体は、前記研磨面側の軸受部に着脱自在に軸支されていることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項３】
前記研磨面側の昇降機構部は、前記研磨面側の軸受部全体を前記Ｚ軸方向に進退させることで、前記ダイヤモンド原石に対して前記研磨面を前記Ｚ軸方向に昇降させる構成であり、
前記研磨面側の軸受部は、前記研磨面側の昇降機構部に着脱自在に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項４】
前記保持機構は、
前記Ｙ軸方向に沿って伸び、その先端で前記研磨対象を片持ち状に保持する保持アームを有する保持部材と、
前記Ｙ軸周りの円弧に沿って前記保持部材を往復回転させる保持側回転機構部と、を備え、
前記研磨機構は、
前記研磨面側の回転機構部を、前記Ｘ軸に平行に近い方向に、直線状あるいは円弧状に往復させる研磨面側の往復機構部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項５】
前記保持機構は、
前記台座部上に載置される基部と、
前記Ｙ軸方向に沿って伸び、その先端で前記研磨対象を片持ち状に保持する保持アームと、
前記保持アームの先端が前記Ｘ軸周りの円弧に沿って回転可能となるように前記保持アームの根元側を支持するゴニオステージと、
前記ゴニオステージを前記Ｙ軸周りに回転可能に軸支する回転ステージと、
前記保持アーム、前記ゴニオステージおよび前記回転ステージを前記基部に対して一体的に前記Ｚ軸方向に移動させる保持側昇降機構部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項６】
前記回転ステージにおける前記ゴニオステージが設けられる側とは反対側に取り付けられる棒状体と、
前記棒状体にスライド自在に取り付けられる錘部材と、を有し、
前記棒状体の長手方向における錘部材の位置を変えることで、前記保持側昇降機構部により一体的に動く部材の荷重と前記錘部材側の荷重とのバランスを調整し、そのバランス調整によって前記研磨対象が前記研磨面に接触する圧力を調整する接触圧調整機構部を備えることを特徴とする請求項５に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンド原石を研磨してダイヤモンド切削工具を得るためのダイヤモンド切削工具の加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単結晶のダイヤモンド原石に切刃が設けられ、これを台金やシャンク等に鑞付け法やクランプ、カシメなどの機械的な方法により固定されたダイヤモンド切削工具が知られている。このようなダイヤモンド切削工具は、例えば非球面レンズ金型等の超精密加工などに使用されるため、その切れ刃は極めて高精度の輪郭形状（円弧形状）を備えている。当該円弧形状は通常、研磨により形成される。【０００３】
ダイヤモンド原石を研削および研磨してダイヤモンド切削工具を得るための加工装置として、例えば特許文献１には、ダイヤモンド原石を有するダイヤモンドバイトを保持する保持アーム（保持アーム）と、水平に回転する研磨皿（研磨面）と、を備える加工装置が開示されている。この従来の加工装置を用いてダイヤモンド原石を研磨する際は、まず、第１の工程として、回転する研磨皿にダイヤモンド原石を押し付けてダイヤモンド原石を研磨することと、ダイヤモンド原石の被研磨面を計測器で測定し、被研磨面の研磨状態を確認することと、を繰り返すことで円弧に近似した多角形状を作製する。その後、第２の工程として、仕上研磨加工でダイヤモンド切削工具を保持アームの軸線周りに連続揺動させることで円弧形状の切刃をもつダイヤモンド切削工具を製作する方法が採られている。（特許文献１の実施形態参照）。【０００４】
また、別の方法として、ダイヤモンド切削工具の刃先を高エネルギー加工機によって形成する方法も開示されている。例えば、特許文献２では、レーザー加工によってダイヤモンドの工具の刃先を形成する方法が、また、特許文献３では、収束イオンビーム（ＦＩＢ）加工により形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平８−３５２号公報
【特許文献２】特開平７−１５６００３号公報
【特許文献３】特開２００７−３００９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、非球面加工を行うための数十ナノメートルオーダーの輪郭精度を有するダイヤモンド切削工具が求められているが、上記特許文献の方法では輪郭精度の高いダイヤモンド切削工具を得ることが難しかった。【０００７】
ダイヤモンドはその硬さに異方性があるため、輪郭精度の高い工具作製を行なう場合、特許文献１に示すようなスカイフ盤（スキーフ盤ともいう）を用いた研磨加工による成形では、硬さの異方性がそのまま輪郭精度に影響を与える。定圧研磨加工では、機械系の弾性変形による担ぎ量により、加工し易い結晶方位が優先的に加工されることで、輪郭精度が損なわれ、ダイヤモンド原石を所望の輪郭精度を有するダイヤモンド切削工具に加工することが困難となるからである。【０００８】
ところで、従来の加工装置に備わるダイヤモンド原石の保持機構では、研磨面が偏磨耗しないように、また、ダイヤモンド原石に研磨条痕が生じないように研磨面への接触点を研磨面上で往復運動させている。この往復方向は、通常、研磨面の径方向（保持アームの軸方向に沿った方向）であるため、ダイヤモンド原石の被研磨面に対して、加工方向が一定のままでほとんど変化しない。このため、刃先を円弧形状に成形するために、保持アームを往復回転させて、研磨面に対してダイヤモンド原石の被研磨面の角度を連続的に変化させていくときに、研磨面の加工方向がダイヤモンド原石の結晶面方位に対して難加工方向で固定される場合があり、そのとき、その面方位での加工が進まなくなる。【０００９】
また、特許文献１の第１の工程に属するような一般的なダイヤモンド工具の成形加工は、仕上加工に比べて必要とされる加工量がはるかに大きい。そのためダイヤモンド原石の被研磨面が粗くなるが、仕上加工に比べて使用するダイヤモンド砥粒の径を大きくすることで、加工速度の向上が図られている。しかし、単一のスカイフ盤を用いて成形から仕上までを行う加工では、成形加工時の粗い砥粒によって生じる研磨面の表面粗さの増大が、仕上加工時のより細かい砥粒とダイヤモンド原石の被研磨面との接触を阻害するため、仕上加工に多大な時間を要すると同時に加工精度を悪化させる問題がある。【００１０】
一方、高エネルギー加工によってダイヤモンド切削工具の成形加工を行う場合、ダイヤモンドの硬さの異方性は問題とならないが、不可避的に加工表面にダメージ層が形成される。このダメージ層は、ダイヤモンド切削工具の被切削材料に対するぬれ性を高め、ダイヤモンド切削工具を用いた切削加工を行う際に、刃先に対して被切削材の固着を起し易くし、刃先の欠けを生じさせたり、工作精度を劣化させる構成刃先を形成させる原因となる。そのため、結局はそのダメージ層を除去するために、上述した問題を有する機械式研磨による仕上加工が必要となる。【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、従来よりも速く、簡単に輪郭精度の高い切削および研磨加工を行なうことができるダイヤモンド切削工具の加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明ダイヤモンド切削工具の加工装置は、台座部と、台座部上に設けられ、ダイヤモンド原石を有する研磨対象を保持する保持機構と、台座部上に設けられ、研磨面をその中心軸周りに回転させ、その回転する研磨面によりダイヤモンド原石の輪郭を円弧形状に研磨する研磨機構と、を備えるダイヤモンド切削工具の加工装置である。この本発明研磨装置に対して、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を規定し、上記研磨面の中心軸をＺ軸としたとき、本発明加工装置は、加工装置に備わる研磨機構が、研磨面を有する回転研磨体と、研磨面側の回転機構部と、研磨面側の昇降機構部と、を備えることを特徴とする。ここで、上記研磨面側の回転機構部は、回転研磨体を回転可能に軸支する研磨面側の軸受部を有する。また、上記研磨面側の昇降機構部は、ダイヤモンド原石に対して研磨面をＺ軸方向に昇降させる。【００１３】
上記構成を備えるダイヤモンド切削工具の研磨装置では、ダイヤモンド原石に対して研磨面をアプローチさせる定寸切込を行うことができるので、ダイヤモンド原石を高い輪郭精度で加工することができる。これに対して、従来のスカイフ盤による加工方法では、研磨面に対してダイヤモンド原石をアプローチさせ、研磨面にダイヤモンド原石を押し付ける定圧加工を行っている。既に述べたように、ダイヤモンドには硬さに異方性があるため、同じ圧力で研磨面にダイヤモンド原石を押し付けても、ダイヤモンド原石の結晶方位によって加工の進み方に差異が生じる。そのため、ダイヤモンド原石を高い輪郭精度で加工するには熟練の技を要する。【００１４】
上記本発明加工装置の一形態として、上記研磨面側の昇降機構部は、回転研磨体を軸支する研磨面側の軸受部の内底部をＺ軸方向に進退させることで、ダイヤモンド原石に対して研磨面をＺ軸方向に昇降させる構成であり、かつ回転研磨体は、研磨面側の軸受部に着脱自在に軸支されている研磨体昇降形態を挙げることができる。【００１５】
研磨体昇降形態の具体的な構成として、図４を参照する後述する実施形態に示すように、研磨面側の昇降機構部７は、研磨面側の軸受部６０の内底部６０ｃに一体化される内側部材７ｉと、内側部材７ｉの外周に配置される環状の外側部材７ｏと、を備え、内側部材７ｉの外周面と外側部材７ｏの内周面とはネジ嵌合される構成を挙げることができる。その場合、外側部材７ｏを回転させたときに、ネジの送り出しによって内側部材７ｉと一体になった内底部６０ｃがＺ軸方向に昇降する。【００１６】
研磨体昇降形態とすることで、剛性の高い保持アーム（および保持側回転機構）に固定されるダイヤモンド原石に対して、定寸切込量を回転研磨体のネジによる送り出し量で設定することができるため、ダイヤモンドの硬さの異方性に起因する輪郭精度の悪化を抑制することができる。このような定寸切込を行うことで、装置系の弾性変形によって切込まれる定圧加工と異なり、回転研磨体の回転精度に基づく形状精度で工具刃先を形成することができる。【００１７】
また、回転研磨体を研磨面側の軸受部から着脱自在にすることで、回転研磨体ごと研磨面の面修正を行なうことができる。さらに研磨面の表面状態の異なる複数の回転研磨体があれば、加工精度を左右する研磨面の表面状態を、常に最良の状態にした研磨面に容易に取り替えることができるので、上記面修正を行う間も作業を遅滞させることなく、安定して高精度な加工を行える。その他、回転研磨体を着脱可能な構成とすることで、例えば、ダイヤモンド原石の粗加工時には、回転研磨体をダイヤモンドホイール、精密仕上加工時には、ダイヤモンド遊離砥粒が付着された金属製の研磨面を選択する、といった対応が可能になる。このように、各加工工程に適切な研磨面を選択することで、より迅速で輪郭精度の高い加工が可能となる。なお、回転研磨体の脱着は、ダイヤモンド原石を保持アームに固定したままで行うことが出来るので、工程に合わせて回転研磨体を交換する際にも、逃げ角や、円弧形状の半径の寸法を正確に出すことができる。【００１８】
上記本発明加工装置の一形態として、上記研磨面側の昇降機構部は、研磨面側の軸受部全体を前記Ｚ軸方向に進退させることで、ダイヤモンド原石に対して研磨面をＺ軸方向に昇降させる構成であり、かつ研磨面側の軸受部は、研磨面側の昇降機構部に着脱自在に固定されている軸受部昇降形態を挙げることができる。【００１９】
軸受部昇降形態の具体的な構成として、図８を参照する後述する実施形態に示すように、研磨面側の昇降機構部７’は、台座部α上に固定される基台７０’と、基台上でＺ軸方向に昇降自在に支持される天板７１’と、を備え、その天板７１’上に研磨面側の軸受部６０’を取り付ける構成を挙げることができる。その場合、研磨対象を保持する保持機構は、台座部α上の天板７１’以外の部分に固定すれば、研磨対象のダイヤモンド原石に対して研磨面をアプローチさせる定寸切込を行なうことができる。【００２０】
上記軸受部昇降形態とすることでも、研磨体昇降形態と同様にダイヤモンド原石の定寸切込を行うことができる。また、軸受部昇降形態において研磨面側の昇降機構部から研磨面側の軸受部を着脱自在にすることで、研磨体昇降形態において研磨面側の軸受部から回転研磨体を着脱自在にした構成と同様に、用途に応じた研磨面の交換が容易になる。【００２１】
また、上記本発明加工装置の一形態して、保持機構が、Ｙ軸方向に沿って伸び、その先端で研磨対象を片持ち状に保持する保持アームを有する保持部材と、保持部材を、Ｙ軸周りの円弧に沿って往復回転させる保持側回転機構部と、を備え、研磨機構が、研磨面側の回転機構部を、前記Ｘ軸に平行に近い方向に、直線状あるいは円弧状に往復させる研磨面側の往復機構部を備える形態とすることが挙げられる。【００２２】
上記構成を備える本発明ダイヤモンド切削工具の加工装置では、研磨面側の回転機構部を、保持アームの往復回転軸（Ｙ軸）に対して直交するＸ軸に近い方向に、直線状あるいは円弧状に往復させる。即ち、研磨面側の回転機構部に軸支される回転研磨体の研磨面も、Ｘ軸に近い方向に直線状あるいは円弧状に往復する。このような構成をとることで、ダイヤモンド原石の結晶方位に対する研磨面のアプローチ方向が逐次変化し、ダイヤモンド原石の被加工面に対して加工方向が難加工方向のみになることを防止し、輪郭精度の高い円弧形状の仕上加工を行うことが出来る。これに対して、従来のように、保持アームを研磨面の回転中心軸に向かう方向（径方向＝Ｙ軸方向）に往復させる方法では、ダイヤモンド原石の結晶方位に対する研磨面のアプローチ方向が一定のままとなる。このため、仕上研磨加工において、ダイヤモンド原石に円弧形状をつくるために保持アームを往復回転させるとき、ダイヤモンド原石の研磨面に対する角度によっては、加工が全く進まないことがありうる。【００２３】
研磨面側の回転機構部をＸ軸に平行に近い方向に往復させる場合、即ち、研磨面をＸ軸に平行に近い方向に往復させる場合、例えば、ダイヤモンド原石と研磨面の接触点を頂点とし、往復運動によって回転研磨体の研磨面上の回転中心点が造る軌跡を底辺とする三角形について、ダイヤモンド原石と研磨面の接触点が作る角度θを５°〜１８０°の範囲とすることが好ましい。そうすることで、ダイヤモンド原石の加工方向の角度変化は５°〜１８０°となり、円錐加工により生じてくる高次の結晶面についても、５°〜１８０°の範囲で加工方向が変化することで、その変化過程で加工方向が加工可能な条件に合致する頻度が高くなる。なお、角度θが１８０°の場合は、往復運動によって回転研磨体の研磨面上の回転中心点が造る軌跡上にダイヤモンド原石と研磨面の接触点が位置する。【００２４】
上記本発明加工装置の一形態として、保持機構は、台座部上に載置される基部と、保持アームと、ゴニオステージと、回転ステージと、保持側昇降機構部と、を備える形態とすることができる。保持アームは、Ｙ軸方向に沿って伸び、その先端で研磨対象を片持ち状に保持する。ゴニオステージは、保持アームの先端がＸ軸周りの円弧に沿って回転可能となるように保持アームの根元側を支持する。回転ステージは、ゴニオステージをＹ軸周りに回転可能に軸支する。そして、保持側昇降機構部は、保持アーム、ゴニオステージおよび前記回転ステージを基部に対して一体的にＺ軸方向に移動させる。【００２５】
この構成によれば、保持側昇降機構部を有することで、加工時には、Ｚ軸上の適正な位置にダイヤモンド原石を位置させることができ、加工終了時にはダイヤモンド原石を、Ｚ軸の上方に容易に逃がすことができるため、保持アームより安全にダイヤモンド原石を取り外すことができる。また、ゴニオステージと回転ステージとを備えることで、ダイヤモンド原石を平面研磨する際、ダイヤモンド原石の研磨面に対する角度（ピッチ角及びバンク角）を高精度に調整することができる。具体的には、保持アームに取り付けられたダイヤモンド原石の３次元形状を測定しておき、その形状に基づいて、被研磨面の角度を決定することにより、所定の寸法精度・形状精度で研磨加工を行うことができる。特に、寸法・形状が一定しない天然ダイヤモンドをダイヤモンド原石に用いる場合や、ダイヤモンド原石にファセットを形成する場合に有効である。【００２６】
上記保持側昇降機構部を有する本発明加工装置の一形態として、棒状体と、錘部材と、を有する接触圧調整機構部を備える形態とすることができる。棒状体は、回転ステージにおけるゴニオステージが設けられる側とは反対側に取り付けられる。錘部材は、棒状体にスライド自在に取り付けられる。そして、接触圧調整機構部は、棒状体の長手方向における錘部材の位置を変えることで、保持側昇降機構部により一体的に動く部材の荷重と錘部材側の荷重とのバランスを調整し、そのバランス調整によって研磨対象が研磨面に接触する圧力を調整する。【００２７】
この構成によれば、棒状体に取り付けられる錘部材の位置を変えることにより、研磨面に対する研磨対象の角度を一定にしたまま、研磨面に対するダイヤモンド原石の接触圧力を容易に調節することができる。【００２８】
なお、ダイヤモンド原石の粗加工を、本発明の加工装置によらず、高エネルギー加工機によって行い、ダイヤモンド原石を連続的に往復回転させる仕上加工のみを本発明の加工装置によって行っても良い。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のダイヤモンド切削工具の加工装置によれば、スキルレスで輪郭精度の高いダイヤモンド切削工具を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態１に記載されるダイヤモンド切削工具の加工装置の概略を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。
【図２】ダイヤモンド切削工具の加工装置に備わる保持機構の概略を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）右側面図である。
【図３】ダイヤモンド切削工具の加工装置に備わる研磨機構の概略を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。
【図４】研磨機構に備わる回転研磨体と研磨面側の軸受部の拡大部分断面図である。
【図５】ダイヤモンド原石を研磨する際の加工装置の要部の動きを説明する説明図であって、（Ａ）は回転研磨体を側面から見た図、（Ｂ）は回転研磨体を上面から見た図である。
【図６】図５（Ａ）の状態からダイヤモンド原石を保持する保持機構の支端側を旋回させた状態を示す説明図である。
【図７】実施形態２に記載されるダイヤモンド切削工具の加工装置に備わる保持機構の正面図である。
【図８】実施形態３に記載されるダイヤモンド切削工具の加工装置に備わる研磨機構の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。各図面には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示す（ＸＹ平面は水平面、Ｚ軸は垂直軸）。なお、各図において、同一又は相当の部材には同一の符号を用いる。
【００３２】
［実施形態１］
＜全体構成＞
図１に示すダイヤモンド切削工具の加工装置１００は、台座部α（図面上は台座部αの天板のみを示す）と、台座部αの上面に設置され、ダイヤモンド原石を含む研磨対象を保持する保持機構βと、同じく台座部αの上面に設置され、保持機構βに保持されたダイヤモンド原石を研磨する研磨機構γと、を備える。なお、本実施形態では研磨面５ｓは水平面（ＸＹ平面）に平行に設けられる。以下、各構成を詳細に説明する。
【００３３】
＜台座部α＞
台座部αはボックス状の筐体（図面上は天板のみを図示する）で、その内部に各機構β，γを駆動するための電源部や、各機構β，γを制御するための制御部などが設けられている。台座部αの天板には、加工装置１００の電源ボタンや、研磨条件を入力する入力ボタン（タッチパネルなどとしても良い）を有する制御パネルを設けても良い。もちろん、有線や無線にて加工装置１００をパソコンに接続し、パソコンから加工装置１００を操作しても構わない。
【００３４】
＜保持機構β＞
保持機構βは、研磨対象を片持ち状に保持する保持部材１と、保持部材１をＹ軸周りに回転させる保持側回転機構部２と、保持部材１の支端側（後述する保持側軸受部２０）をＸ軸周りの円弧軌道に沿って旋回させる保持側旋回機構部３と、を備える。
【００３５】
≪保持部材１≫
図２に示すように、保持部材１は、研磨対象９を把持する保持アーム１０と、保持アーム１０が取り付けられる回転ベース１１と、を備える。なお、回転ベース１１は、保持アーム１０を支持する部材であるが、後述する保持側回転機構部２の構成部材でもある。
【００３６】
上記保持アーム１０は、先端側が『［』状に形成された把持部（図１（Ａ）の形状を参照）を備える腕状の部材である。把持部に配置された研磨対象９は直接ネジ止めによって固定しても良いし、把持部に対して研磨対象９が均等な圧力で押し付けられるようにスペーサ（図示略）を介して固定しても良い。ここで、把持される研磨対象９は、図示するようにシャンク９１の先端にダイヤモンド原石９０を鑞付法、あるいはカシメ、クランプ等の機械的方法により固定したものであっても良いし、ダイヤモンド原石９０そのものであっても良い。
【００３７】
本実施形態では、保持アーム１０の把持部近傍に音響センサ１０ａが取り付けられている。音響センサ１０ａは、保持アーム１０の振動を検知するセンサである。保持アーム１０の振動を検知できるということは、保持アーム１０に把持される研磨対象９に研磨面５ｓ（図１参照）が接触したか否か、接触した場合はどの程度の接触度合いであるかを正確に把握することができる。
【００３８】
保持アーム１０が取り付けられる回転ベース１１は、軸部１１ａと、軸部１１ａの一端側に形成される円盤部１１ｂとを備える。円盤部１１ｂには周方向に均等な間隔で配置される複数のネジ穴１１ｈ（図２（Ａ）参照）が形成されている。これらネジ穴１１ｈのいずれかに保持アーム１０が取り付けられている。つまり、保持アーム１０は、回転ベース１１の円盤部１１ｂの中心から外れた位置である外周縁部寄りに取り付けられる。
【００３９】
上記回転ベース１１に設けられるネジ穴１１ｈのうち、保持アーム１０が取り付けられるネジ穴１１ｈに対向する位置にあるネジ穴１１ｈには錘部材１０ｂ（図２，５，６を参照）を取り付けることが好ましい。上述したように、保持アーム１０が円盤部１１ｂの中心から外れた位置にあるため、回転ベース１１を回転させるときや、ダイヤモンド原石９０を研磨するときに、回転ベース１１を往復回転させるサーボモータに大きな負荷がかかる。このため、回転ベース１１の反対側に錘部材１０ｂを取り付けてバランスを取ることにより、サーボモータに対する負荷を軽減すると同時に、保持アーム１０のブレを抑制することができる。なお、保持アーム１０と二つの錘部材１０ｂをそれぞれ正三角形の頂点の位置に配置する三角配置としても良い。
【００４０】
≪保持側回転機構部２≫
保持側回転機構部２は、上記回転ベース１１と、この回転ベース１１の軸部１１ａを回転自在に軸支する保持側軸受部２０と、を備える。保持側軸受部２０の内部には、気体を用いた静圧軸受２０ａと、軸部１１ａに回転力を与えるモータなどの駆動源２０ｂが設けられている。このような構成により、回転ベース１１の円盤部１１ａに設けられる保持アーム１０を、Ｙ軸周りの円弧軌道に沿って往復回転させることができる（図２（Ａ）の白抜き矢印参照）。保持アーム１０の往復回転範囲は、円弧に対して輪郭精度を求められる角度範囲に対して両端で１０°程度ずつ大きくすると良い。例えば、１２０°の範囲で輪郭精度が求められる場合、その角度範囲に対して両端で１０°ずつ、合計２０°大きくして、１４０°の範囲で保持アーム１０を往復回転させればよい。
【００４１】
保持アーム１０を回転させる保持側回転機構部２を備えることで、後述する研磨方法の項目に記載のように、ダイヤモンド原石９０に円弧形状のすくい面を形成することができる。
【００４２】
≪保持側旋回機構部３≫
保持側旋回機構部３は、ボックス状のスタンド部３０を備える。スタンド部３０は、保持機構β全体の土台となる部分であって、台座部α（図１参照）の天板上に立設される。スタンド部３０の側面（ＹＺ平面に平行な面）には円弧状のスリット３０ｓが設けられており、そのスリット３０ｓに沿って往復自在に配置される支持軸３０ｒが配置されている。そして、この支持軸３０ｒによって保持側軸受部２０がスタンド部３０の側面に支持されている。そのため、保持部材１の支端である保持側軸受部２０は、Ｘ軸周りの円弧軌道に沿って旋回自在となっている（図２（Ｂ）の白抜き矢印参照）。
【００４３】
保持側軸受部２０の旋回度合いは、手動で調整すれば良い。本実施形態では、保持側軸受部２０を支持する支持軸３０ｒがボルトであるため、そのボルトを弛め、保持側軸受部２０をスリット３０ｓに沿って移動させた後、ボルトを締めなおすと良い。手動調整の場合、旋回度合いの指標となる目盛りを設けておくと良い。もちろん、保持側軸受部２０の旋回を加工装置１００が自動で調整できるようにしても構わない。その場合、スタンド部３０の内部に支持軸３０ｒを動かす駆動源などを配置する。
【００４４】
保持側軸受部２０を旋回させる保持側旋回機構部３を備えることで、後述する研磨方法の項目に記載のように、研磨面５ｓに対する保持アーム１０の傾きを変更することができるので、保持アーム１０に保持されるダイヤモンド原石９０の円弧形状の形成に際して、連続して、逃げ角の形成を行なうことができる。また、この保持側旋回機構部３によれば、保持アーム１０の高さ方向の位置（研磨面５ｓに直交する方向の位置）を殆ど変化させることなく保持アーム１０の研磨面５ｓに対する傾きを変更できるので、後述する研磨面側の昇降機構部７（図４参照）をコンパクトにすることができる。仮に保持アーム１０の高さが大きく変わってしまう場合、その高さの変化に対応できるように研磨面側の昇降機構部７を大きくする必要がある。
【００４５】
＜研磨機構γ＞
図３に示すように、研磨機構γは、台座部αの天板上に立設される脚片４を備える。脚片４の上面には、Ｘ軸方向に向かって平行に伸びる二本のレール４ｒが備わっている。レール４ｒ上にはガイド４ｇを備えるスライド台４Ｂが載置されている。そのため、スライド台４Ｂは、レール４ｒ上をレール４ｒの延伸方向（Ｘ軸方向）に沿って移動できるようになっている。
【００４６】
上記スライド台４Ｂ上には、研磨面５ｓを有する回転研磨体５と、回転研磨体５を、Ｚ軸を回転軸として回転させる研磨面側の回転機構部６と、回転研磨体５をＺ軸方向に昇降させる研磨面側の昇降機構部７（図４を参照して後述する）と、回転研磨体５をＸＹ平面（研磨面５ｓに平行な面）上でＸ軸方向に往復動させる研磨面側の往復機構部８と、が設けられている。以下、これらの構成を説明する。
【００４７】
≪回転研磨体５≫
回転研磨体５は、図４に示すように、円柱状の軸部５ａと、軸部５ａの先端に設けられる円盤部５ｂと、を備える。円盤部５ｂの上面には研磨面５ｓが形成される。
【００４８】
研磨面５ｓを含む円盤部５ｂの一部は、残りの部分から着脱自在に構成することができる。研磨面５ｓを含む部分は、例えばダイヤモンド砥粒が付着されたダイヤモンドホイールとすることもできるし、鋳鉄製の研磨板とすることもできる。ダイヤモンドホイールはダイヤモンド原石９０を粗研磨する際に利用し、鋳鉄製の研磨板はダイヤモンド原石９０を精密研磨する際に利用すると良い。なお、円盤部５ｂ全体が軸部５ａから取り外せるようにしても良い。
【００４９】
回転研磨体５の下端部（円盤部５ｂと反対側の端部）には、スラスト球５ｃが取り付けられている。そのため、回転研磨体５を後述する研磨面側の軸受部６０の内部に挿入すれば、そのスラスト球５ｃを介して、回転研磨体５が研磨面側の軸受部６０の内底部６０ｃに支持される。
【００５０】
円盤部５ｂの根元部分には、従動プーリ６２ｂが一体に設けられている。この従動プーリ６２ｂは、次に説明する研磨面側の回転機構部６の伝達部６２の一部を構成する部材であって、従動プーリ６２ｂが回転すれば、それに合わせて回転研磨体５も回転する。
【００５１】
≪研磨面側の回転機構部６≫
図３に示すように、研磨面側の回転機構部６は、研磨面５ｓを露出させた状態で上記回転研磨体５を内部に収納する研磨面側の軸受部６０と、回転研磨体５を回転させる動力源となるモータを内蔵する動力源部６１と、モータの回転力を回転研磨体５に伝達する伝達部６２と、を備える。
【００５２】
｛研磨面側の軸受部６０｝
研磨面側の軸受部６０は、図４に示すように、その内部に回転研磨体５を収納することができる筒状体である。研磨面側の軸受部６０の長手方向中間部の外周面にはフランジ部６０ｆが設けられており、そのフランジ部６０ｆによって研磨面側の軸受部６０はスライド台４Ｂ（図３参照）に固定される。
【００５３】
また、研磨面側の軸受部６０の内部には、流体軸受の一種である気体を用いた静圧軸受６０ａ，６０ｂが形成されている。本実施形態の静圧軸受６０ａ，６０ｂは多孔質タイプのもので、吸気口６０１から導入した気体を研磨面側の軸受部６０の内部に導入し、その気体によって研磨面側の軸受部６０の内部で回転研磨体５を回転自在に軸支する。なお、余剰の気体は、排気口６０２から排出される。
【００５４】
静圧軸受６０ａ，６０ｂの合計長さ（回転研磨体５の軸方向長さ）は、回転研磨体５の軸部５ａの径の２倍以上とすることが好ましい。そうすることで、回転研磨体５の回転を安定させることができる。
【００５５】
研磨面側の軸受部６０の内底部６０ｃには、回転研磨体５のスラスト球５ｃを配置する窪みが形成されている。そのため、研磨面側の軸受部６０に収納させた回転研磨体５を回転させれば、ジャイロ効果により回転研磨体５の回転が安定する。なお、スラスト球を内底部６０ｃに設け、回転研磨体５にそのスラスト球を受け入れる窪みを設けても構わない。
【００５６】
研磨面側の軸受部６０の内周面（静圧軸受６０ａ，６０ｂが形成されていない部分）と、回転研磨体５の外周面とのクリアランスは、５／１００〜１／１０ｍｍとすることが好ましい。クリアランスをこの範囲とすることで、研磨面側の軸受部６０から回転研磨体５を取り外し易くすることができる。なお、この範囲のクリアランスは、通常の静圧軸受におけるクリアランスよりも大きめであるが、ジャイロ効果により回転研磨体５はその回転軸がブレることなく安定して回転する。
【００５７】
｛動力源部６１｝
動力源部６１は、図３に示すように、研磨面側の軸受部６０と同様にスライド台４Ｂ上に固定されている。動力源部６１に備わるモータの先端には主動プーリ６２ａが設けられている。
【００５８】
｛伝達部６２｝
伝達部６２は、動力源部６１のモータに取り付けられる主動プーリ６２ａと、回転研磨体５に設けられる従動プーリ６２ｂと、両プーリ６２ａ，６２ｂに掛け渡されるベルト６２ｃと、を備える。モータにより主動プーリ６２ａを回転させれば、ベルト６２ｃを介して従動プーリ６２ｂを備える回転研磨体５が回転する。
【００５９】
≪研磨面側の昇降機構部７≫
本実施形態の研磨面側の昇降機構部７は、図４に示すように、研磨面側の軸受部６０の内底部６０ｃを昇降させることで、内底部６０ｃにスラスト球５ｃを介して支持される回転研磨体５を昇降させる。具体的には、研磨面側の昇降機構部７は、内底部６０ｃの外周に設けられる内側部材７ｉと、その内側部材７ｉのさらに外周に設けられる外側部材７ｏとを備える。
【００６０】
内側部材７ｉの内周面は、内底部６０ｃに嵌合しており、両者７ｉ，６０ｃは一体となっている。また、内側部材７ｉの外周面と外側部材７ｏの内周面にはネジ山が形成されており、外側部材７ｏを回転させることで、内側部材７ｉが昇降するようになっている。そのため、外側部材７ｏを回転させることで、内底部６０ｃに支持される回転研磨体５（即ち、研磨面５ｓ）も垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降する。
【００６１】
回転研磨体５の昇降割合は、環状部材７ｉ，７ｏのネジ山のピッチに依存する。ピッチを狭くすれば、回転研磨体５の昇降量を微調整し易い。例えば、外側部材７ｏを一回転させるごとに、研磨面５ｓが１ｍｍ昇降するようにすれば、ダイヤモンド原石９０を高精度に研磨することができる。
【００６２】
≪研磨面側の往復機構部≫
研磨面側の往復機構部８は、図３に示すように、保持機構βのスタンド部３０（図１（Ｂ）を合わせて参照）の正面側に設けられる動力源部８０を備える。動力源部８０の内部にはモータとクランク機構が内蔵されている。クランク機構のクランクロッド８０ｒの一端は、スライド台４Ｂに接続されている。既に述べたように、スライド台４Ｂは、レール４ｒ上にスライド自在に取り付けられているので、動力源部８０のモータを動作させれば、スライド台４Ｂは、水平面（研磨面）上をＸ軸方向に往復動作する。即ち、スライド台４Ｂに固定される研磨面側の回転機構部６と、研磨面側の回転機構部６により回転させられる回転研磨体５もＸ軸方向に往復動する。上述のように、動力源部８０に加えて、ガイド４ｇを備えるスライド台４Ｂとレール４ｒも含めて研磨面側の往復機構部８と見做すことができる。
【００６３】
＜研磨手順＞
上述したダイヤモンド切削工具の加工装置１００を用いたダイヤモンド切削工具の研磨手順を図５，６に基づいて説明する（必要に応じて図１〜４を参照のこと）。
【００６４】
まず、図５（Ａ）に示すように、シャンク９１にダイヤモンド原石９０を固定した研磨対象９０を保持アーム１０の先端に固定し、保持アーム１０を水平状態に保つ。そして、回転研磨体５を研磨面側の回転機構部６で回転させつつ、研磨面側の昇降機構部７を手動で操作して回転研磨体５を上昇させ、研磨面５ｓをダイヤモンド原石９０に向かってアプローチさせる強制切り込みを行なう。このとき、保持アーム１０が固定される回転ベース１１は保持側軸受部２０で確りと固定され、保持アーム１０が上下方向にブレないため、精密な研磨を行なうことができる。
【００６５】
研磨の際は、保持機構βの保持側回転機構部２（図２を参照）と、研磨機構γの研磨面側の往復機構部８（図３を参照）も動作させる。保持側回転機構部２を動作させることで、図５（Ａ）に示すように、ダイヤモンド原石９０を把持する保持アーム１０がＹ軸周りの円弧軌道に沿って往復するので（白抜き矢印を参照）、ダイヤモンド原石９０に円弧形状を形成することができる。
【００６６】
また、研磨面側の往復機構部８を動作させることで、図５（Ｂ）に示すように、研磨面５ｓがＸＹ平面（水平面）上でＸ軸方向に伸びる直線軌道に沿って往復する（白抜き矢印を参照）。ここで、研磨面５ｓを水平面上で往復させることで、図５（Ｂ）に実線矢印と点線矢印で示すように、ダイヤモンド原石９０に対する研磨面５ｓの加工方向が変化することが分かる。周知のようにダイヤモンドの硬さには異方性があるため、加工し易い方向と加工し難い方向とが存在する。しかし、上記のように加工方向を常に変化させる構成であれば、ダイヤモンド原石９０を効率良く研磨することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、研磨面５ｓの往復範囲は次のようになっている。まず、ダイヤモンド原石９０と研磨面５ｓの接触点を頂点とし、往復運動によって回転研磨体の研磨面５ｓ上の回転中心点が造る軌跡を底辺とする三角形（図面上、二点鎖線で示す）を考える。そして、ダイヤモンド原石９０と研磨面５ｓの接触点が作る角度θを１４０°となるように、研磨面５ｓの往復範囲を規定した。
【００６８】
上記のように研磨面５ｓを上昇させて、研磨面５ｓがダイヤモンド原石９０に接触することで定寸切込加工が開始される。このとき発生する振動を、保持アーム１０に設けられる音響センサ１０ａにより計測することで、加工状態を判断することができる。
【００６９】
例えば、定寸切込加工の加工初期ではダイヤモンド原石９０における円弧状輪郭の凸部から研磨が始まるため、加工音は断続的となるが、加工が進むことで円弧状輪郭が円滑に加工され、加工音が連続的となる。さらに加工が進むと加工音は減少していく。この現象を利用して、加工音が、ある一定の音量以下となったとき加工が終了したと判断すればよい。このように加工状態を音響センサ１０ａにより判断することで、高精度な加工を効率よく行うことが可能となる。
【００７０】
ダイヤモンド原石９０に円弧形状を形成し終わったら、今度はダイヤモンド原石９０に逃げ角を形成する。具体的には、一旦研磨面５ｓを下降させ、図６に示すように、保持側旋回機構部３を動作させて、保持アーム１０を保持する保持側軸受部２０をＹ軸周りの円弧軌道に沿って移動させる。そうすることで、研磨面５ｓに対するダイヤモンド原石９０の傾きを変えることができる。以降は、円弧形状の形成と同様に、回転研磨体５を回転させつつ上昇させ、必要に応じて保持具側回転機構部２による往復回転を実施することでダイヤモンド原石９０を研磨する。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態のダイヤモンド切削工具の加工装置１００によれば、ダイヤモンド原石９０の硬さの異方性の影響を受けることなく、スキルレスで高精度の輪郭形状にダイヤモンド原石９０を研磨できる。また、加工装置１００によれば、ダイヤモンド原石９０の円弧形状加工を、粗加工から仕上加工まで、研磨工程に合わせて回転研磨体５を最適なものに交換しながら、加工装置１００からダイヤモンド原石９０を取り外すことなく行うことができる。
【００７２】
［実施形態２］
実施形態２では、研磨対象９を保持する実施形態１の保持機構βを、図７に示す保持機構β’に入れ換えた構成を説明する。保持機構β’以外の構成は、実施形態１と同様であるため、以降は図７を参照して保持機構β’の構成を中心に説明する。なお、言うまでもないが、本実施形態の構成も、ダイヤモンド原石９０に対して研磨面５ｓ（図１などを参照）がアプローチする構成である。
【００７３】
図７は、保持機構β’の正面図である。保持機構β’は、基部２’と、保持アーム１０’と、ゴニオステージ１１と、回転ステージ１２’と、保持側昇降機構部１５’と、接触圧調整機構部１６’と、を備える。保持側昇降機構部１５’は、マイクロヘッド１５２’およびリニアガイド１５４’を有する。また、接触圧調整機構部１６’は、棒状体１３’、錘部材１４’およびクロスヘッド機構１６２’を有する。
【００７４】
基部２’は、台座部αに立設されるマグネットベース２０’と、マグネットベース２０’上に設けられるレール２２’と、レール２２’上をＹ−Ｙ方向にスライド自在に支持されるスライド台２１’と、を備える。スライド台２１’の上にはさらに保持台２３’が形成されている。
【００７５】
保持アーム１０’は、Ｙ軸方向に沿って伸び、その先端で研磨対象９を片持ち状に保持する部材である。保持アーム１０’の根元側は、次に説明するゴニオステージ１１’に固定される。
【００７６】
ゴニオステージ１１’は、保持アーム１０’の先端がＸ軸周りの円弧に沿って回転可能となるように保持アーム１０’の根元側を支持する（図面中の白抜き矢印参照）。ゴニオステージ１１’には、保持アーム１０’の先端側の傾きを調節するためのマイクロヘッド１１１’が取り付けられている。例えば、マイクロヘッド１１１’を一目盛り回すと、保持アーム１０’がＸ軸周りに０．００６°回転するようになっている。このゴニオステージ１１’により、研磨面５ｓ（図１などを参照）に対する研磨対象９の角度（ピッチ角）を調整することができ、保持アーム１０’に対する研磨対象９の取り付け誤差を補正することができる。
【００７７】
回転ステージ１２’は、ゴニオステージ１１’をＹ軸周りに回転可能に軸支する。この回転ステージ１２’も例えば、図示しないマイクロヘッドを一目盛り回すと、保持アーム１０’がＹ軸周りに０．０１３°回転するようになっている。この回転ステージ１２’により、研磨面５ｓ（図１などを参照）に対する研磨対象９の角度（バンク角）を調節することができ、保持アーム１０’に対する研磨対象９の取り付け誤差を補正することができる。なお、回転ステージ１２’を回転させた後は、ネジ止めなどにより回転ステージ１２’を固定する。
【００７８】
保持側昇降機構部１５’は、基部２’の保持台２３’に対して、回転ステージ１２’、ゴニオステージ１１’および保持アーム１０’を一体的にＺ軸方向に移動できるように支持する機構である。具体的には、リニアガイド１５４’を介して回転ステージ１２’を保持台２３’に対してスライド自在に支持している。つまり保持側昇降機構部１５’によって、回転ステージ１２’、ゴニオステージ１１’および保持アーム１０’全体が回転研磨体５（図１などを参照）に対する角度を保ったまま、Ｚ軸方向に移動できる。
【００７９】
また、保持側昇降機構部１５’は、回転ステージ１２’の最下点の位置を規定するマイクロヘッド１５２’を備える。リニアガイド１５４’により回転ステージ１２’を降下させた際、マイクロヘッド１５２’のスピンドルの先端が保持台２３’側の当て止め対象に当接することで、回転ステージ１２’の最下点を位置決めする。この最下点の位置は、マイクロヘッド１５２’のスピンドルの突出量を調整することで微調整できる。これにより、マイクロヘッド１５２’で規定される位置より上方に対しては、回転ステージ１２’と一体の保持アーム１０’およびゴニオステージ１１’は保持側昇降機構部１５’によってスライドが許容されるが、上記の規定位置より下方へのスライドは規制される。それに伴い、過度に研磨対象９が研磨されることを抑制できる。
【００８０】
一方、接触圧調整機構部１６’は、ダイヤモンド原石９０の研磨面５ｓに対する接触圧を調整する機構である。この調整には、棒状体１３’、錘部材１４’およびクロスヘッド機構１６２’が利用される。
【００８１】
棒状体１３’は、回転ステージ１２’におけるゴニオステージ１１’が設けられる側とは反対側に向かって伸びる部材である。この棒状体１３’には錘部材１４’がスライド自在に取り付けられている。さらに、棒状体１３’はクロスヘッド機構１６２’を介して、回転ステージ１２’、ゴニオステージ１１’および保持アーム１０’と連結されている。これにより、支点１５６’を中心とする棒状体１３’の揺動が、クロスヘッド機構１６２’により保持アーム１０’、ゴニオステージ１１’および回転ステージ１２’に加わるＺ軸上の往復運動に変換される。このため、上記錘部材１４’の棒状体１３’における長手方向の位置を調節すれば、回転ステージ１２’、それと一体化しているゴニオステージ１１’、および保持アーム１０’を上に持ち上げようとする力を変化させられる。つまり、棒状体１３’の長手方向における錘部材１４’の位置を変えることで、保持側昇降機構部１５’により一体的に動く回転ステージ１２’、ゴニオステージ１１’および保持アーム１０’（研磨対象９を含む）の荷重と錘部材１４’側の荷重とのバランスを調整し、そのバランス調整によって研磨対象９が研磨面５ｓ（図１などを参照）に接触する圧力を調整することができる。より具体的には、錘部材１４’を回転ステージ１２’側に移動させれば、研磨面５ｓに対する研磨対象９の角度を一定にしたまま、両ステージ１２’、１１’を上方に持ち上げようとする力が減少し、研磨面５ｓに対する研磨対象９の接触圧力が大きくなり、錘部材１４’を回転ステージ１２’から遠ざかる側に移動させれば、両ステージ１２’、１１’を上方に持ち上げようとする力が増加し、研磨面５ｓに対する研磨対象９の接触圧力が小さくなる。研磨対象９を加工する際、錘部材１４’側の荷重と保持側昇降機構部１５’により一体的に動く部材の荷重との適切なバランスにより、マイクロヘッド１５２’のスピンドルの先端を当て止め対象とは非接触の状態として、研磨対象９が研磨面５ｓに適切な接触圧で接触される。
【００８２】
以上説明した構成を備えるダイヤモンド切削工具の加工装置によれば、保持アーム１０’に取り付けられた研磨対象９のダイヤモンド原石９０を平面研磨することができる。また、ゴニオステージ１１’と回転ステージ１２’とによって、保持アーム１０’に対する研磨対象９の取り付け誤差を精密に補正することができる。
【００８３】
本実施形態の加工装置はさらに、研磨対象９をＹ−Ｙ方向に往復移動させる保持側往復機構部３’を備える。保持側往復機構部３’は、マグネットベース２１’に取り付けられる動力源部３０’（揺動モータ）と、クランク機構３１’とを備える。クランク機構３１’に備わるクランクロッド３１０’の一端側は動力源部３０’に、他端側はスライド台２１’の上面に取り付けられており、クランク機構３１’を動作させることで、スライド台２１’がＹ−Ｙ方向に往復する。その結果、スライド台２１’上に設けられる保持台２３’もＹ−Ｙ方向に往復し、保持台２３’に取り付けられる研磨対象９を保持する保持アーム１０’もＹ−Ｙ方向に往復する。
【００８４】
保持側往復機構部３’は、ダイヤモンド原石９０の平面研磨時に動作させると良い。そうすることで、回転研磨体５（図１などを参照）の研磨面５sの偏磨耗を抑制し、かつダイヤモンド原石９０に研磨条痕が生じないようにすることができる。また、マグネットベース２１’を用いることで、台座部α上でマグネットベース２１’の取付位置を容易に変えることができる。これにより、回転研磨体５の研磨面５sの運動方向が、ダイヤモンド原石９０の結晶方位に対して難加工方向となり加工が進み難い状態となった場合でも、保持アーム１０’の回転研磨体５sに対する角度を変化させることで、加工方向を難加工方向から容易にずらすことが可能となる。
【００８５】
なお、本実施形態の加工装置も、ダイヤモンド原石９０に対して研磨面５ｓがアプローチする構成ではあるが、ダイヤモンド原石９０の研磨加工の終了時には、保持側昇降機構部１５’を動作させて、研磨面５ｓからダイヤモンド原石を離すことが好ましい。その方が、ダイヤモンド原石９０の離隔時にダイヤモンド原石９０が損傷する可能性が低い。
【００８６】
[実施形態３]
実施形態３では、研磨対象９を研磨する実施形態１，２の研磨機構γを、図８に示す研磨機構γ’に入れ替えた構成を説明する。研磨機構γ’以外の構成は、実施形態１，２と同様であるため、以降は図８を参照して研磨機構γ’の構成を中心に説明し、保持機構については図示、説明共に省略する。なお、この実施形態３では、研磨面５ｓ’の修正を行うことができる研磨面修正機構９００についても合わせて説明する。
【００８７】
実施形態１で説明した研磨機構γでは、図４に示すように、研磨面側の軸受部６０に対して回転研磨体５が着脱自在に構成されており、そのため回転研磨体５を交換するだけで研磨面５ｓを新しくすることができる。しかし、この構成では、ダイヤモンド原石の研磨の際、研磨面側の軸受部６０内で回転研磨体５を支えるスラスト球５ｃとその受け部（窪み）に定寸切込の反力が集中する。そのため、長時間の研磨を行った場合などに、スラスト球５ｃやその受け部が変形して、回転研磨体５を回転させたときに研磨面５ｓがブレる面振れが生じたり、回転研磨体５の昇降精度が低下する恐れがある。そこで、実施形態３ではそのような問題点を解消することができる研磨機構γ’を採用した。
【００８８】
図８に示すように、研磨機構γ’の回転研磨体５’は、研磨面５ｓ’を有する円盤部５ｂ’と、この円盤部５ｂ’を後述するエアベアリング（研磨面側の軸受部６０ａ’）の回転部６０ｂ’に接続・固定するためのスペーサ５ｃ’と、を備える。なお、スペーサ５ｃ’は、円盤部５ｂ’と別に用意し、後から円盤部５ｂ’に接続しても良い。
【００８９】
一方、研磨面側の回転機構部６’は、回転研磨体５’を回転可能に支持する研磨面側の軸受部６０’を備え、その軸受部６０’の内部には、回転部６０ｂ’とエア供給部６０ｃ’とを有するエアベアリング（静圧軸受６０ａ’）が収納されている。エアベアリング６０ａ’の回転部６０ｂ’は、エア供給部６０ｃ’に対して空気層を介して回転軸方向および回転径方向に固定される。そのため、このエアベアリング６０ａ’の回転部６０ｂ’に固定される回転研磨体５’は、その回転時にブレ難くなっている。さらに、軸受部６０’の内部には動力源部６１’が固定され、その動力源部６１’にエアベアリング６０ａ’の回転部６０ｂ’が直接繋がっており、動力源部６１’によって回転研磨体５’を直接回転させる構成となっている。このような構成を備える本実施形態の研磨機構γ’では、エアベアリング６０ａ’が空気層を介して、定寸切込の反力を分散して受け止めるため、反力が集中する部分がなく、図８に示す本実施形態の研磨機構γ’は、図４に示すスラスト球５ｃで回転研磨体５を一点支持する構成のように、構成要素が変形することで回転精度が劣化する恐れがない。そのため、長時間にわたってダイヤモンド原石の研磨を行なっても回転研磨体５’の回転精度が損なわれるような変形が回転研磨体５’に生じ難い。なお、図８では動力源部６１’が軸受部６０’に内蔵されているが、これの代わりに、図３、図４のように外部に設置された動力源部からの動力をベルトとプーリによって伝達させることで回転研磨体５’を回転させる方式をとってもよい。外部の動力源部の駆動力をプーリとベルトによって伝達させることで研磨回転体５’の駆動力を得る場合には、ベルトを容易に着脱可能なように外部の動力源部をわずかにスライドできる機構を設けておくとよい。
【００９０】
上述したように、本実施形態では回転研磨体５’と研磨面側の回転機構部６’とを一体化した回転体ユニットを採用しており、この回転体ユニットには研磨面５ｓ’を昇降させる機構は含まれていない。そこで、本実施形態では、上記回転体ユニット全体を昇降させる研磨面側の昇降機構部７’を採用している。
【００９１】
研磨面側の昇降機構部７’は、台座部α上に固定される基台７０’と、基台７０’上で基台７０’に対してＺ軸方向に昇降自在に支持される天板７１’と、を備える。天板７１’を昇降自在に支持する基台７０’の構成は特に限定されず、例えば油圧などを利用した流体式ジャッキシステムや、機械式ジャッキシステムなどの公知の構成を利用することができる。図８に例示される基台７０’は、機械式ジャッキシステムであって、面接触する二つの支持体７０１’，７０２’と、ネジ軸７０３’とを有する。下方の支持体７０１’は、ネジ軸７０３’によって紙面左右方向にスライド可能に構成され、上方の支持体７０２’は、図示しないスライド機構に沿って紙面上下方向（Ｚ軸方向）に移動できるが、紙面左右方向には移動できないように構成されている。そのため、ネジ軸７０３’を回転させて下方の支持体７０１’を紙面右側に移動させれば、上方の支持体７０２’は上昇し、下方の支持体７０１’を紙面左側に移動させれば、上方の支持体７０２’は下降する。このような構成を備える基台７０’は、重量物を高い精度で昇降させることに向いている。
【００９２】
上記研磨面側の昇降機構部７’の天板７１’上には、研磨面側の軸受部６０’（即ち、回転体ユニット）がボルト留めされている。一方、研磨面５ｓ’に研磨されるダイヤモンド原石を保持する保持機構（図８では図示せず）は、天板７１’以外の部分（代表的には台座部α上）に取り付けられている。このような構成を採用することで、図示しない保持機構に保持される研磨対象のダイヤモンド原石に対して研磨面５ｓ’をアプローチさせて、ダイヤモンド原石に定寸切込を行うことができる。また、回転体ユニットは天板７１’上にボルト留めされているだけであるので、研磨面５ｓ’の交換・面修正を行う場合は、ボルトを緩めて回転体ユニットを本発明の加工装置から取り外せば良い。
【００９３】
回転体ユニットを本発明の加工装置から外して研磨面５ｓ’の面修正を行なう他、加工装置に研磨面修正機構９００を取付け、加工装置上で簡易的に研磨面５ｓ’の修正を行っても良い。
【００９４】
研磨面修正機構９００は、研磨面５ｓ’を研削する砥石９１０と、この砥石９１０を研磨面５ｓ’上に保持する砥石保持部９２０と、この砥石保持部９２０を上部に支持する砥石支持台９３０と、を有する。砥石支持台９３０は、マグネットベース９３１と、マグネットベース９３１上に固定される架台９３２と、架台９３２上で水平方向にスライド自在に載置されたスライドベース９３３と、を有し、このスライドベース９３３上に砥石保持部９２０が固定されている。砥石保持部９２０は、研磨面５ｓ’上に向かって水平方向に延びるアーム９２１を有し、その先端側に砥石９１０を取り付けるための砥石取付具９２２が設けられており、この砥石取付具９２２を介して砥石９１０が研磨面５ｓ’上に保持されている。砥石９１０は、カップ型砥石であるが、カップ型砥石以外にも平型砥石を用いることも可能である。また、砥石支持台９３０は、揺動用モータなどの揺動手段（図示せず）によって、スライドベース９３３を紙面左右方向に往復させることが可能であり、これにより、砥石保持部９２０をアーム９２１の長手方向に揺動させることができる。即ち、砥石保持部９２０（アーム９２１）の砥石取付具９２２に取り付けられた砥石９１０を研磨面５ｓ’の半径方向に揺動させる（白抜き矢印を参照）ことができる。さらに、砥石取付具９２２には、研磨面５ｓに接触する砥石９１０の研削面を回転させる回転用モータなどの回転手段（図示せず）を備え、この回転手段によって、砥石９１を回転させる（黒塗り矢印で参照）ことが可能である。砥石支持台９３０は、マグネットベース９３１の磁力によって天板７１’の上面に取り外し自在に取り付けられる。砥石支持台９３０は、砥石９１０の高さが研磨面５ｓの位置に一致するのであれば、台座部αに取り付けても良い。
【００９５】
本発明のダイヤモンド切削工具の加工装置において、研磨面５ｓ’の修正が必要なときには、研磨面修正機構９００を天板７１’に取り付け、回転研磨体５’を回転させた状態で、砥石９１０を回転させると共に揺動させながら、研磨面５ｓ’の修正を行う。そして、研磨面５ｓ’の修正が終了したら、研磨面修正機構９００を天板７１’から取り外す。以上説明した研磨面修正機構９００によれば、研磨面側の回転機構部６’を天板７１’から取り外すことなく、研磨面５ｓ’の修正を行うことができ、面振れの少ない高精度の修正が可能となる。なお、言うまでもないが、研磨面修正機構９００は実施形態１，２の加工装置における面修正に利用することもできる。
【００９６】
［実施形態４］
ダイヤモンド切削工具の加工装置として、実施形態１〜３の構成から研磨面側の往復機構部８（図１，３を参照）を抜いた構成としても良い。研磨面側の往復機構部８は、本発明の特徴であるダイヤモンド原石を定寸切込することができる構成と直接関係がないからである。
【００９７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。例えば、研磨面側の往復機構部８による往復軌道が円弧軌道となるように同機構部８を構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明のダイヤモンド切削工具の加工装置は、例えばダイヤモンド切削工具の製造に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００  ダイヤモンド切削工具の加工装置
α  台座部
β  保持機構
１  保持部材
１０  保持アーム    １０ａ  音響センサ  １０ｂ  錘部材
１１  回転ベース  １１ａ  軸部  １１ｂ  円盤部  １１ｈ  ネジ穴
２  保持側回転機構部
２０  保持側軸受部  ２０ａ  静圧軸受  ２０ｂ  駆動源
３  保持側旋回機構部
３０  スタンド部    ３０ｓ  スリット  ３０ｒ  支持軸
γ  研磨機構
４  脚片  ４Ｂ  スライド台  ４ｒ  レール  ４ｇ  ガイド
５  回転研磨体
５ｓ  研磨面  ５ａ  軸部  ５ｂ  円盤部  ５ｃ  スラスト球
６  研磨面側の回転機構部
６０  研磨面側の軸受部  ６０ａ，６０ｂ  静圧軸受  ６０ｃ  内底部
６０ｆ  フランジ  ６０１  吸気口  ６０２  排気口
６１  動力源部
６２  伝達部    ６２ａ  主動プーリ  ６２ｂ  従動プーリ  ６２ｃ  ベルト
７  研磨面側の昇降機構部
７ｉ  内側部材  ７ｏ  外側部材
８  研磨面側の往復機構部
８０  動力源部  ８０ｒ  クランクロッド
β’  保持機構
１０’  保持アーム
１１’  ゴニオステージ  １１１’  マイクロヘッド
１２’  回転スージ
１３’  棒状体  １４’  錘部材
１５’  保持側昇降機構部
１５２’  マイクロヘッド  １５４’  リニアガイド  １５６’  支点
１６’  接触圧調整機構部
１６２’  クロスヘッド機構
２’  基部
２０’  マグネットベース  ２１’  スライド台  ２２’  レール
２３’  保持台
３’  保持側往復機構部
３０’  動力源部    ３１’  クランク機構  ３１０’  クランクロッド
γ’  研磨機構
５’  回転研磨体
５ｓ’  研磨面  ５ｂ’  円盤部  ５ｃ’  スペーサ
６’  研磨面側の回転機構部
６０’  研磨面側の軸受部  ６１’  動力源部
６０ａ’  エアベアリング（静圧軸受）  ６０ｂ’  回転部  ６０ｃ’  エア供給部
７’  研磨面側の昇降機構部
７０’  基台  ７１’  天板
７０１’，７０２’  支持体  ７０３’  ネジ軸
９  研磨対象
９０  ダイヤモンド原石  ９１  シャンク
９００  研磨面修正機構
９１０  砥石
９２０  砥石保持部
９２１  アーム  ９２２  砥石取付具
９３０  砥石支持台
９３１  マグネットベース  ９３２  架台  ９３３  スライドベース
【図１】
2013047604.tif 000003
【図２】
2013047604.tif 000004
【図３】
2013047604.tif 000005
【図４】
2013047604.tif 000006
【図５】
2013047604.tif 000007
【図６】
2013047604.tif 000008
【図７】
2013047604.tif 000009
【図８】
2013047604.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月23日(2013.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座部と、
前記台座部上に設けられ、ダイヤモンド原石を有する研磨対象を保持する保持機構と、
前記台座部上に設けられ、研磨面をその中心軸周りに回転させ、その回転する研磨面により前記ダイヤモンド原石を研磨する研磨機構と、
を備えるダイヤモンド切削工具の加工装置であって、
互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を規定し、前記研磨面の中心軸を前記Ｚ軸としたときに、
前記保持機構は、
前記Ｙ軸方向に沿って伸び、その先端で前記研磨対象を片持ち状に保持する保持アームと、
前記Ｙ軸周りの円弧に沿って前記保持アームを往復回転させる保持側回転機構部と、
を備え、
前記研磨機構は、
前記研磨面を有する回転研磨体と、
前記回転研磨体を回転可能に軸支する研磨面側の軸受部を有する研磨面側の回転機構部と、
前記ダイヤモンド原石に対して前記研磨面を前記Ｚ軸方向に昇降させる研磨面側の昇降機構部と、
前記研磨面側の回転機構部を、前記Ｘ軸に平行に近い方向に、直線状あるいは円弧状に往復させる研磨面側の往復機構部と、
を備えることを特徴とするダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項２】
前記研磨面側の昇降機構部は、前記回転研磨体を軸支する研磨面側の軸受部の内底部を前記Ｚ軸方向に進退させることで、前記ダイヤモンド原石に対して前記研磨面を前記Ｚ軸方向に昇降させる構成であり、
前記回転研磨体は、前記研磨面側の軸受部に着脱自在に軸支されていることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項３】
前記研磨面側の昇降機構部は、前記研磨面側の軸受部全体を前記Ｚ軸方向に進退させることで、前記ダイヤモンド原石に対して前記研磨面を前記Ｚ軸方向に昇降させる構成であり、
前記研磨面側の軸受部は、前記研磨面側の昇降機構部に着脱自在に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記保持機構は、
前記台座部上に載置される基部と、
前記保持アームと、
前記保持アームの先端が前記Ｘ軸周りの円弧に沿って回転可能となるように前記保持アームの根元側を支持するゴニオステージと、
前記ゴニオステージを前記Ｙ軸周りに回転可能に軸支することで、前記保持側回転機構部の一部を構成する回転ステージと、
前記保持アーム、前記ゴニオステージおよび前記回転ステージを前記基部に対して一体的に前記Ｚ軸方向に移動させる保持側昇降機構部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【請求項６】
前記回転ステージにおける前記ゴニオステージが設けられる側とは反対側に取り付けられる棒状体と、
前記棒状体にスライド自在に取り付けられる錘部材と、を有し、
前記棒状体の長手方向における錘部材の位置を変えることで、前記保持側昇降機構部により一体的に動く部材の荷重と前記錘部材側の荷重とのバランスを調整し、そのバランス調整によって前記研磨対象が前記研磨面に接触する圧力を調整する接触圧調整機構部を備えることを特徴とする請求項５に記載のダイヤモンド切削工具の加工装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を規定し、上記研磨面の中心軸をＺ軸としたとき、本発明加工装置は、加工装置に備わる保持機構が、保持アームと、保持側回転機構部と、を備え、加工装置に備わる研磨機構が、研磨面を有する回転研磨体と、研磨面側の回転機構部と、研磨面側の昇降機構部と、研磨面側の往復機構部と、を備えることを特徴とする。上記保持アームは、Ｙ軸方向に沿って伸び、その先端で研磨対象を片持ち状に保持する。上記保持側回転機構部は、Ｙ軸周りの円弧に沿って保持アームを往復回転させる。上記研磨面側の回転機構部は、回転研磨体を回転可能に軸支する研磨面側の軸受部を有する。また、上記研磨面側の昇降機構部は、ダイヤモンド原石に対して研磨面をＺ軸方向に昇降させる。上記研磨面側の往復機構部は、研磨面側の回転機構部を、Ｘ軸に平行に近い方向に、直線状あるいは円弧状に往復させる。
［００１３］
上記構成を備えるダイヤモンド切削工具の研磨装置では、ダイヤモンド原石に対して研磨面をアプローチさせる定寸切込を行うことができるので、ダイヤモンド原石を高い輪郭精度で加工することができる。これに対して、従来のスカイフ盤による加工方法では、研磨面に対してダイヤモンド原石をアプローチさせ、研磨面にダイヤモンド原石を押し付ける定圧加工を行っている。既に述べたように、ダイヤモンドには硬さに異方性があるため、同じ圧力で研磨面にダイヤモンド原石を押し付けても、ダイヤモンド原石の結晶方位によって加工の進み方に差異が生じる。そのため、ダイヤモンド原石を高い輪郭精度で加工するには熟練の技を要する。
また、上記構成を備える本発明ダイヤモンド切削工具の加工装置では、研磨面側の回転機構部を、保持アームの往復回転軸（Ｙ軸）に対して直交するＸ軸に近い方向に、直線状あるいは円弧状に往復させる。即ち、研磨面側の回転機構部に軸支される回転研磨体の研磨面も、Ｘ軸に近い方向に直線状あるいは円弧状に往復する。このような構成をとることで、ダイヤモンド原石の結晶方位に対する研磨面のアプローチ方向が逐次変化し、ダイヤモンド原石の被加工面に対して加工方向が難加工方向のみになることを防止し、輪郭精度の高い円弧形状の仕上加工を行うことが出来る。これに対して、従来のように、保持アームを研磨面の回転中心軸に向かう方向（径方向＝Ｙ軸方向）に往復させる方法では、ダイヤモンド原石の結晶方位に対する研磨面のアプローチ方向が一定のままとなる。このため、仕上研磨加工において、ダイヤモンド原石に円弧形状をつくるために保持アームを往復回転させるとき、ダイヤモンド原石の研磨面に対する角度によっては、加工が全く進まないことがありうる。
ここで、研磨面側の回転機構部をＸ軸に平行に近い方向に往復させる場合、即ち、研磨面をＸ軸に平行に近い方向に往復させる場合、例えば、ダイヤモンド原石と研磨面の接触点を頂点とし、往復運動によって回転研磨体の研磨面上の回転中心点が造る軌跡を底辺とする三角形について、ダイヤモンド原石と研磨面の接触点が作る角度θを５°〜１８０°の範囲とすることが好ましい。そうすることで、ダイヤモンド原石の加工方向の角度変化は５°〜１８０°となり、円錐加工により生じてくる高次の結晶面についても、５°〜１８０°の範囲で加工方向が変化することで、その変化過程で加工方向が加工可能な条件に合致する頻度が高くなる。なお、角度θが１８０°の場合は、往復運動によって回転研磨体の研磨面上の回転中心点が造る軌跡上にダイヤモンド原石と研磨面の接触点が位置する。
［００１４］
上記本発明加工装置の一形態として、上記研磨面側の昇降機構部は、回転研磨体を軸支する研磨面側の軸受部の内底部をＺ軸方向に進退させることで、ダイヤモンド原石に対して研磨面をＺ軸方向に昇降させる構成であり、かつ回転研磨体は、研磨面側の軸受部に着脱自在に軸支されている研磨体昇降形態を挙げることができる。
［００１５］
研磨体昇降形態の具体的な構成として、図４を参照する後述する実施形態に示すように、研磨面側の昇降機構部７は、研磨面側の軸受部６０の内底部６０ｃに一体化される内側部材７ｉと、内側部材７ｉの外周に配置される環状の外側部材７ｏと、を備え、内側部材７ｉの外周面と外側部材７ｏの内周面とはネジ嵌合される構成を挙げることができる。その場合、外側部材７ｏを回転させたときに、ネジの送り出しによって内側部材７ｉと一体になった内底部６０ｃがＺ軸方向に昇降する。
［００１６］
研磨体昇降形態とすることで、剛性の高い保持アーム（および保持側回転
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
とができる。その場合、研磨対象を保持する保持機構は、台座部α上の天板７１’以外の部分に固定すれば、研磨対象のダイヤモンド原石に対して研磨面をアプローチさせる定寸切込を行なうことができる。
［００２０］
上記軸受部昇降形態とすることでも、研磨体昇降形態と同様にダイヤモンド原石の定寸切込を行うことができる。また、軸受部昇降形態において研磨面側の昇降機構部から研磨面側の軸受部を着脱自在にすることで、研磨体昇降形態において研磨面側の軸受部から回転研磨体を着脱自在にした構成と同様に、用途に応じた研磨面の交換が容易になる。
［００２１］
［００２２］
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［００２３］
［００２４］
上記本発明加工装置の一形態として、保持機構は、台座部上に載置される基部と、保持アームと、ゴニオステージと、回転ステージと、保持側昇降機構部と、を備える形態とすることができる。保持アームは、Ｙ軸方向に沿って伸び、その先端で研磨対象を片持ち状に保持する。ゴニオステージは、保持アームの先端がＸ軸周りの円弧に沿って回転可能となるように保持アームの根元側を支持する。回転ステージは、保持アームをＹ軸回りの円弧に沿って往復させる保持側回転機構部の一部を構成する部材であって、ゴニオステージをＹ軸周りに回転可能に軸支する。そして、保持側昇降機構部は、保持アーム、ゴニオステージおよび前記回転ステージを基部に対して一体的にＺ軸方向に移動させる。
［００２５］
この構成によれば、保持側昇降機構部を有することで、加工時には、Ｚ軸上の適正な位置にダイヤモンド原石を位置させることができ、加工終了時にはダイヤモンド原石を、Ｚ軸の上方に容易に逃がすことができるため、保持アームより安全にダイヤモンド原石を取り外すことができる。また、ゴニオステージと回転ステージとを備えることで、ダイヤモンド原石を平面研磨する際、ダイヤモンド原石の研磨面に対する角度（ピッチ角及びバンク角）を高精度に調整することができる。具体的には、保持アームに取り付けられたダイヤモンド原石の３次元形状を測定しておき、その形状に基づいて、被研磨面の角度を決定することにより、所定の寸法精度・形状精度で研磨加工を
【国際調査報告】
2013047604.tif 000011
2013047604.tif 000012
2013047604.tif 000013
2013047604.tif 000014