(57)【要約】【課題】円柱状又は円筒状の被研磨物の真円性を確保しつつ、その外周面に研磨傷が残らないように高い精密度で以て研磨する。【解決手段】研磨布６５を展着した回転ディスク６４を含む研磨部６は定盤１上をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向に移動自在である。研磨部６の上方には、Ｘ軸方向に延伸する軸体８２を中心に回転駆動される被研磨物８１が設けられる。回転ディスク６４及び被研磨物８１はそれぞれ回転方向と回転速度が自在に設定可能である。回転ディスク６４及び被研磨物８１はそれぞれ回転駆動され、研磨部６が上昇されて研磨布６５に被研磨物８１の外周面が押し付けられる。Ｘ−Ｙ面内で研磨布６５と被研磨物８１との相対位置を移動させつつ研磨が行われると、両者の接触部位の圧力は均一に保たれ、研磨方向は様々に変化する。これにより、被研磨物８１の真円性を確保しつつ、研磨傷が残らないように高い精密度で以て被研磨物８１の外周面を鏡面研磨することができる。【選択図】図２
2018111162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物の被研磨面を研磨する研磨装置であって、
a)軸を中心に回転自在な円盤状体であり、その平坦である円形状の一面が、研磨時に前記被研磨物と接触する領域よりも大きなサイズの研磨盤面である回転ディスクと、
b)回転方向を反転自在に且つ回転速度を調整可能に前記回転ディスクを回転駆動する第１回転駆動部と、
c)前記回転ディスクの前記研磨盤面に前記被研磨物の被研磨面全体又はその一部が対向するように該被研磨物を保持する被研磨物保持部と、
d)前記回転ディスクの回転軸の軸方向に該回転ディスクと前記被研磨物保持部のいずれか一方又は両方を移動させる、駆動源を含む第１移動部と、
e)前記回転ディスクの前記研磨盤面上の任意の位置に前記被研磨物が移動するように、該回転ディスクと前記被研磨物保持部のいずれか一方又は両方を移動させる、駆動源を含む第２移動部と、
を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨装置であって、
前記第１回転駆動部、前記第１移動部における駆動源、及び前記第２移動部における駆動源それぞれの動作を、予め設定されたプログラムに従って制御する制御部、をさらに備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項３】
請求項２に記載の研磨装置であって、
前記制御部は、前記プログラムに従って、少なくとも前記回転ディスクの研磨盤面上で回転軸に直交する二軸と該回転軸を中心とする円との四つの交点の上に前記被研磨物が移動されるように前記第２移動部における駆動源を制御することを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
請求項２に記載の研磨装置であって、
前記制御部は、前記プログラムに従って、前記回転ディスクの半径上の所定の位置における円周に沿って前記被研磨物が移動されるように前記第２移動部における駆動源を制御することを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨装置であって、
前記被研磨物保持部は、前記回転ディスクの前記研磨盤面に対向して該面と直交する補助軸を中心に回動自在に前記被研磨物を保持するものであり、
前記補助軸を介して前記被研磨物を回転駆動する第２回転駆動部をさらに備え、
前記被研磨物の平面状の被研磨面を前記研磨盤面に押し当てて該被研磨面を研磨することを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨装置であって、
前記被研磨物保持部は、前記回転ディスクの前記研磨盤面に対向して、該面と平行である補助軸を中心に回動自在に円柱形状又は円筒形状である被研磨物を保持するものであり、
前記補助軸を介して前記被研磨物を回転駆動する第２回転駆動部をさらに備え、
前記被研磨物の円筒形状である被研磨面のその軸方向の直線状の領域を研磨盤面に押し当てて該被研磨面を研磨することを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨装置に関し、さらに詳しくは、比較的小形である被研磨物の被研磨面を精密に研磨するのに好適な研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な研磨では、円形状や円筒周面状である研磨パッドが装着された円盤体又は円柱体が回転駆動される構成の研磨装置がしばしば用いられる。研磨作業者は手で又は適宜の治具を用いて被研磨物を保持し、該被研磨物の被研磨面を研磨パッドに押し付けることで研磨を行う。その際に、研磨パッドの同じ位置に被研磨物の姿勢を一定に保ったまま押し付けると、被研磨面に対する研磨パッドの移動方向に沿って細かい筋状の凹凸（研磨筋や研磨傷）が生じてしまう。そのため、通常、手作業による研磨では、被研磨面に対する研磨方向があらゆる方向に満遍なく変わるように、研磨作業者が被研磨面を適宜に回転させたり移動させたりしつつ研磨を行うようにしている。そのため、研磨の仕上がりの良否は研磨作業者の技量に依存するところが大きい。
【０００３】
こうした研磨作業者による作業の負担を軽減するとともに、そうした作業者の技量による仕上がりのばらつきを少なくするための研磨装置も知られている。図９は従来の研磨装置の一例の要部の斜視図である。
この研磨装置では、大径の円盤状のディスク２００の円形平面に研磨パッド２０１を装着し、該ディスク２００を主軸２０２を中心に回転駆動させる。一方、被研磨物３０２は小径の円盤状の補助ディスク３００の下面に装着され、該補助ディスク３００は主軸２０２に平行である補助軸３０１を中心に回転駆動される。その状態で被研磨物３０２の下面を研磨パッド２０１に押し当てると、その押し当てられた面が研磨される。この研磨装置では、被研磨物３０２が自転することで、平面状の被研磨面において様々な方向から研磨が行われ、研磨筋・研磨傷が軽減される。
【０００４】
しかしながら、こうした従来の研磨装置によっても、あらゆる方向から略均等に研磨が行われるとは限らず、研磨の均一性という点では必ずしも十分ではない。そのため、研磨作業者の技量に依存せず、より高い精密度での鏡面研磨が可能な研磨装置が要望されている。
【０００５】
また、次に述べるような用途等のために円柱状や円筒状である被研磨物の円筒状周面を高い精密度で以て研磨したい場合がある。
【０００６】
即ち、自動車等の輸送機器や各種工作機器など様々な分野において、例えば軸体と軸受（ベアリング）、ピストンとシリンダなど、固体である二つの物体が接しながら運動する摺動機構が広く利用されている。このような高速に摺動する二つの物体における摩擦摩耗特性の測定や潤滑油の特性測定などのトライボロジー（Tribology）分野に係る研究、試験、評価を的確に行うには、実際の摺動動作時における摺動面のその場計測（in-situ計測）が重要である。各種の摺動部材の摩擦摩耗特性を測定する手法として、よく知られているのはピンオンディスク方式であるが、本発明者は、特許文献１、２等において、従来のピンオンディスク方式とは全く異なる方式の摩擦摩耗試験装置を提案している。
【０００７】
例えば特許文献２に記載の試験装置では、その外周面が平滑化された摩擦面である円盤体が回転駆動される第１の軸に取り付けられ、その第１の軸と平行に配置された第２の軸に試験対象である円盤状の試料が装着されている。該試料は上記両軸の各中心軸を通り両中心軸に直交する方向に押圧されることで、円盤体の外周面に押し付けられる。試料と円盤体との略直線状である接触部位に、その接触部位の延伸方向と直交する方向から略平行化されたＸ線が照射され、接触部位のごく狭い間隙を通り抜けたＸ線が検出器で検出される。この検出器で得られる検出信号に基づいて、接触部位の間隙のサイズなどが算出される。こうした構成の試験装置では、試料を押圧する荷重が変化しても円盤体や第２の軸の傾きや変形が生じにくいので、接触部位が空間的に移動せず、常に正確な計測が可能となる。
【０００８】
上記試験装置において摺動面の摩擦状態等を精度良く観測するには、試験対象である試料と円盤体との接触圧が回転に伴って一定である必要がある。そのためには、円盤状である試料の軸に直交する面での断面形状が真円にできるだけ近い、つまり真円性が高いことが望ましい。また、試料の外周面が高い精密度で以て鏡面研磨されていることが望ましい。即ち、この場合、被研磨物の円筒状周面が高い精密度で以て研磨されているのみならず、該被研磨物自体の真円性が確保されることが要求される。
【０００９】
大形の円筒状の工作物の外周面を研磨する研磨装置としては、特許文献３に記載のものが知られている。この研磨装置では、その軸を中心に回転駆動される被研磨物（円筒状工作物）の外周面に対して、その面に略直交する方向から、該方向に延伸する軸を中心に回転駆動される研磨用のブラシを押し当てる。被研磨物はその軸の延伸方向に移動可能であり、その移動によって、被研磨物の外周面の長手方向のあらゆる位置にブラシが接触するようになっている。しかしながら、こうした研磨装置では、被研磨物の外周面全体が均一に研磨されにくく研磨むらが生じ易い。また、被研磨物全体の真円性を確保するのも難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１１７９８９号公報
【特許文献２】特開２０１５−３１５１８号公報
【特許文献３】実開平６−３６７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第１の目的は、研磨作業者の技量に依存せず、より高い精密度での鏡面研磨が可能な研磨装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、円柱状又は円筒状である被研磨物の真円性を確保しつつ、その円筒状周面を高い精密度で以て研磨することができる研磨装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた本発明は、被研磨物の被研磨面を研磨する研磨装置であって、
a)軸を中心に回転自在な円盤状体であり、その平坦である円形状の一面が、研磨時に前記被研磨物と接触する領域よりも大きなサイズの研磨盤面である回転ディスクと、
b)回転方向を反転自在に且つ回転速度を調整可能に前記回転ディスクを回転駆動する第１回転駆動部と、
c)前記回転ディスクの前記研磨盤面に前記被研磨物の被研磨面全体又はその一部が対向するように該被研磨物を保持する被研磨物保持部と、
d)前記回転ディスクの回転軸の軸方向に該回転ディスクと前記被研磨物保持部のいずれか一方又は両方を移動させる、駆動源を含む第１移動部と、
e)前記回転ディスクの前記研磨盤面上の任意の位置に前記被研磨物が移動するように、該回転ディスクと前記被研磨物保持部のいずれか一方又は両方を移動させる、駆動源を含む第２移動部と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る研磨装置では、被研磨物を研磨する際に、回転ディスクは第１回転駆動部により所定の方向に所定の速度で回転駆動される。一方、被研磨物保持部により保持されている被研磨物は第２回転駆動部により所定の速度で回転駆動される。第１移動部により例えば回転ディスクが被研磨物保持部に近づく方向に所定距離移動されると、回転ディスクの研磨盤面と被研磨物とが接触し、被研磨物は研磨盤面に対し所定の圧力で押し付けられる。これにより、被研磨物において研磨盤面と接触した領域が研磨される。研磨盤面のサイズは被研磨物が研磨盤面に接触する領域よりも大きいので、被研磨物において研磨すべき領域が研磨盤面からはみ出ることはなく、該領域のうちの一部領域のみが研磨されることはない。
【００１４】
この状態で第２移動部により研磨盤面上での被研磨物の位置が移動されると、その位置によって、研磨盤面との被研磨物の接触領域における研磨方向が変化する。被研磨物は研磨盤面上の任意の位置に移動可能であるから、第２移動部により被研磨物を研磨盤面上で適切に、例えば研磨盤面全体に亘り走査するように移動させることで、被研磨物の被研磨面はあらゆる方向から研磨される。これにより、特定の方向に沿った研磨筋や研磨傷が被研磨面に形成されることを回避することができる。
【００１５】
なお、第１移動部による移動量に応じて研磨布への被研磨物の押し付け圧が変化する。また、回転ディスクの回転方向を変化させると研磨盤面と被研磨物との接触部位における研磨方向が変化するし、回転ディスクの回転速度を変化させると研磨速度が変化する。これらはいずれも被研磨面の研磨の状態、つまりは研磨筋や研磨傷の程度に影響する。そのため、第２移動部による研磨盤面上での該面に沿った方向の被研磨物の移動と、第１移動部による研磨盤面と被研磨物とが近接する方向の移動、回転ディスクの回転方向の反転、さらにはその回転速度の調整、とを適宜組み合わせることで、より一層高い均一性で以て被研磨面を研磨することができる。
【００１６】
本発明に係る研磨装置において、上記第１移動部及び上記第２移動部における駆動源は典型的にはモータである。この駆動源を介した第１移動部及び上記第２移動部による移動動作は、使用者（作業者）が手動で指示や操作を行うようにしても構わないが、より好ましくは、本発明に係る研磨装置では、前記第１回転駆動部、前記第１移動部における駆動源、及び前記第２移動部における駆動源それぞれの動作を、予め設定されたプログラムに従って制御する制御部、をさらに備える構成とするとよい。
【００１７】
また本発明に係る研磨装置において、上述したように制御部がプログラムに従って各部を制御する場合、該制御部は、そのプログラムに従って、少なくとも回転ディスクの研磨盤面上で回転軸に直交する二軸と該回転軸を中心とする円との四つの交点の上に被研磨物が移動されるように第２移動部における駆動源を制御するとよい。
【００１８】
また、制御部は、そのプログラムに従って、回転ディスクの半径上の所定の位置における円周に沿って被研磨物が移動されるように第２移動部における駆動源を制御するようにしてもよい。
【００１９】
この構成によれば、予め作成したプログラムに従って一つの被研磨物についての研磨を自動で、且つ、熟練した研磨作業者が行うのとほぼ同等の仕上がりの研磨を行うことができる。それにより、研磨作業の効率化を図ることができるとともに、作業者の技量の差による研磨仕上がりのばらつきもなく、複数の被研磨物の研磨仕上がりを揃えることが容易になる。
【００２０】
また本発明に係る第１の態様の研磨装置は、
前記被研磨物保持部が、前記回転ディスクの前記研磨盤面に対向して該面と直交する補助軸を中心に回動自在に前記被研磨物を保持するものであり、
前記補助軸を介して前記被研磨物を回転駆動する第２回転駆動部をさらに備え、
前記被研磨物の平面状の被研磨面を前記研磨盤面に押し当てて該被研磨面を研磨することを特徴としている。
【００２１】
上記第１の態様の研磨装置では、回転ディスクが回転駆動されるのみならず、第２回転駆動部により、被研磨物が研磨盤面と直交する、つまりは回転ディスクの回転軸と同方向に延伸する補助軸を中心に回転される。そして、回転ディスクの研磨盤面と被研磨物とがそれぞれ回転しながら接触した状態で、その接触部位が研磨盤面上の適宜の位置に又は適宜の軌道に沿って移動される。これにより、被研磨物の平面状である被研磨面をほぼ満遍なくあらゆる方向から研磨することができ、より一層高い精密度で以て研磨することができる。
【００２２】
また本発明に係る第２の態様の研磨装置は、
前記被研磨物保持部が、前記回転ディスクの前記研磨盤面に対向して、該面と平行である補助軸を中心に回動自在に円柱形状又は円筒形状である被研磨物を保持するものであり、
前記補助軸を介して前記被研磨物を回転駆動する第２回転駆動部をさらに備え、
前記被研磨物の円筒形状である被研磨面のその軸方向の直線状の領域を研磨盤面に押し当てて該被研磨面を研磨することを特徴としている。
【００２３】
上記第２の態様の研磨装置では、回転ディスクが回転駆動されるのみならず、第２回転駆動部により、被研磨物は研磨盤面と平行な補助軸を中心に回転される。この状態で被研磨物を研磨盤面に押し当てると、被研磨物の円筒形状である外周面の軸方向の直線状の領域が研磨盤面に接触する。そして、被研磨物がその回転軸の周りに一周回転されると、その被研磨物の外周面全体が研磨される。被研磨物の回転軸は研磨盤面に平行であり、その外周面の軸方向の直線状の領域全体が研磨盤面から外れることなく接触するので、被研磨物の外周面つまりは被研磨面は均一に研磨され、しかもその円筒状外周面の真円性も確保される。また、被研磨物を研磨盤面上の適宜の位置に又は適宜の軌道に沿って移動させると、円筒形状の外周面を平面に展開したとき、該外周面は様々な方向から研磨されることになり、特定の方向に沿った研磨筋・研磨傷が形成されることを回避することができる。これにより、従来装置では非常に困難であった、円柱形状又は円筒形状である被研磨物の外周面の高い精密度の研磨も容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る研磨装置によれば、研磨作業者の技量に頼らず、経験の乏しい作業者でも容易に、被研磨物の被研磨面を高い精密度で研磨することができる。特に予め作成したプログラムに従って第２移動部の駆動源等の動作を制御する構成とすることで、熟練した研磨作業者とほぼ同等の高精密の仕上がりの研磨を効率良く行うことができる。また、本発明に係る第１の態様の研磨装置によれば、被研磨物の平面状の被研磨面を、従来装置よりもさらに高い精密度で以て研磨することができる。また、本発明に係る第２の態様の研磨装置によれば、従来装置では殆ど不可能であった、円柱状や円筒状である被研磨物について真円性を保ちつつ、その外周面を研磨傷や研磨筋が残らないように高い精密度で以て鏡面研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施例である研磨装置の研磨部の概略斜視図。
【図２】第１実施例の研磨装置の要部の概略正面図。
【図３】第１実施例の研磨装置において回転ディスクと被研磨物との位置関係の説明図。
【図４】第１実施例の研磨装置における被研磨物上の研磨方向の説明図。
【図５】第１実施例の研磨装置の制御系構成図。
【図６】第１実施例の変形例である研磨装置の制御系構成図。
【図７】本発明の第２実施例である研磨装置の研磨部の概略斜視図。
【図８】第２実施例の研磨装置の要部の概略正面図。
【図９】従来の研磨装置の要部の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施例］
以下、本発明に係る研磨装置の第１実施例について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は第１実施例の研磨装置の研磨部の概略斜視図、図２は第１実施例の研磨装置の要部の概略正面図である。なお、ここでは便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸を図１、図２中に示すように定義している。
【００２７】
第１実施例の研磨装置において、定盤１上にはＸ軸方向に延伸する第１リニアガイド２が固定され、該第１リニアガイド２に沿ってＸ軸方向に移動可能な第１可動体３の上にはＹ軸方向に延伸する第２リニアガイド４が固定されている。この第２リニアガイド４に沿ってＹ軸方向に移動可能である第２可動体５は、Ｚ軸方向に延伸自在である支持軸５ａを有し、該支持軸５ａの上には研磨部６が取り付けられている。図１に示すように、研磨部６は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延伸する軸体６３を回転駆動するモータ６２が内装されたモータボックス６１と、軸体６３の上端に固定された円盤状の回転ディスク６４と、を含み、回転ディスク６４の円形である水平な上面には研磨布６５が展着されている。この研磨布６５が展着された面が本発明における研磨盤面に相当する。
【００２８】
第１可動体３は定盤１上をＸ軸方向に移動可能であり、一方、第２可動体５は定盤１上をＹ軸方向に移動可能であるから、研磨部６は定盤１上の所定の二次元範囲内の任意の位置に移動可能である。また、研磨部６は支持軸５ａによりＺ軸方向にも所定の範囲で移動可能である。研磨部６において回転ディスク６４は、モータ６２により鉛直軸を中心に回転駆動される。
【００２９】
定盤１上には支柱部７が立設され、該支柱部７には被研磨物８１を保持する被研磨物保持部８が取り付けられている。被研磨物保持部８は、円盤状（偏平円柱状）である被研磨物８１の中心に挿通された補助軸体８２をＸ軸方向に保持する軸支承部８３と、該補助軸体８２を回転駆動するモータ８５が内装されたモータボックス８４と、を含む。被研磨物８１はモータ８５によって、Ｘ軸方向に延伸する補助軸体８２を中心に回転駆動される。
【００３０】
図５は第１実施例の研磨装置の制御系構成図である。
研磨部６におけるモータ６２を駆動するディスク回転駆動部１０２、及び、被研磨物保持部８におけるモータ８５を駆動する被研磨物回転駆動部１０３はいずれも、制御部１００により制御される。また、第１可動体３をＸ軸方向に移動させるモータ１０７、第２可動体５をＹ軸方向に移動させるモータ１０８、及び支持軸５ａをＺ軸方向に伸縮させるモータ１０９はそれぞれ、Ｘ軸方向移動駆動部１０４、Ｙ軸方向移動駆動部１０５、及びＺ軸方向移動駆動部１０６により駆動され、Ｘ軸方向移動駆動部１０４、Ｙ軸方向移動駆動部１０５、及びＺ軸方向移動駆動部１０６も制御部１００により制御される。制御部１００には、図示しない複数の操作子を備える操作部１０１が接続されている。操作部１０１は、各モータ６２、８５の回転速度及び回転方向、第１可動体３及び第２可動体５の移動量及び移動方向（例えばＸ−Ｙ面内での位置座標）、及び支持軸５ａの伸縮量及び方向などを作業者が指示するものである。
即ち、この研磨装置では、作業者が操作部１０１で行う操作に対応して制御部１００が各駆動部１０２、１０３、１０４、１０５、１０６を制御し、各モータ６２、８５、１０７、１０８、１０９が駆動されるようになっている。
【００３１】
本実施例の研磨装置を用いて被研磨物８１の円筒状である外周面の研磨を行う際の動作を説明する。被研磨物８１は例えば高い精度で以て成形された偏平円柱形状の金属体である。
【００３２】
被研磨物８１の中心には補助軸体８２が挿通され、該補助軸体８２が軸支承部８３に保持されるように、該被研磨物８１は被研磨物保持部８に装着される。図２に示すように被研磨物８１の外周面が研磨部６の研磨布６５から離れた状態において、作業者は操作部１０１で所定の操作を行うことで、各モータ６２、８５の回転方向及び回転速度をそれぞれ指定したうえで作業を開始する。制御部１００は指定に応じて各回転駆動部１０２、１０３を制御し、これによりモータ６２、８５は駆動されて、回転ディスク６４及び被研磨物８１はそれぞれ回転する。
【００３３】
作業者は、上面視略円形状である研磨布６５上の任意の位置の上方に被研磨物８１が来るように、研磨部６をＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ移動させるよう操作部１０１から指示する。そして、研磨部６を所定位置まで移動させた後、研磨布６５が被研磨物８１の外周面に接触する位置まで研磨部６を上昇させるよう操作部１０１から指示する。被研磨物８１が研磨布６５へ押し付けられる圧力は研磨部６の上昇量により調整可能である。研磨布６５は水平面（Ｘ−Ｙ面）内で、一方、被研磨物８１は垂直面（Ｙ−Ｚ面）内でそれぞれ回転しているため、被研磨物８１の外周面が研磨布６５に接触するとその両者の接触部位が研磨される。この接触部位の形状は略一直線状であり、その長さは被研磨物８１の軸方向の長さである。
【００３４】
研磨部６がＸ−Ｙ面内において或る位置にあるとき、被研磨物８１と研磨布６５との接触部位の位置は固定されており、該接触部位において被研磨物８１の外周面が回転する方向と、該接触部位において研磨布６５が移動する方向とはそれぞれ一定である。そのため、被研磨物８１の外周面には決まった方向の研磨跡（研磨傷・研磨筋）がつく。研磨布６５に付ける研磨剤のサイズを小さくすれば研磨跡は小さくなるものの、研磨跡が付くこと自体を完全に避けることは難しい。そこで、作業者は、研磨布６５上において被研磨物８１が接触する接触部位の位置が変化するように、研磨部６自体の位置をＸ−Ｙ面内で変えるように操作を行いながら研磨作業を続行する。研磨布６５上で被研磨物８１が接触する位置が変化すると、被研磨物８１と研磨布６５との接触部位における研磨布６５の移動方向が変わる。
【００３５】
図３は、回転ディスク６４（研磨布６５）と被研磨物８１との位置関係の説明図である。この図３は研磨布６５と被研磨物８１とを上方から見た平面図である。また、図４は被研磨物８１の外周面における研磨方向の説明図である。この図４は研磨布６５側からＺ軸方向に被研磨物８１を見上げた状態の図であり、図４中のＡ部が被研磨物８１と研磨布６５との接触部位である。
【００３６】
いま、被研磨物８１が研磨布６５上で図３中の位置Ｌ0にあるものとする。この場合、被研磨物８１と研磨布６５との接触部位Ａの長手方向（Ｘ軸方向）に略直交する方向（Ｙ軸方向）に研磨布６５が移動し、被研磨物８１自体の回転方向もほぼ同じＹ軸方向（又はＹ軸のマイナス方向）であるので、研磨傷は概ね図４中にＢで示す方向（厳密には被研磨物８１が接触する研磨布６５上の位置における該研磨布６５の回転による円弧に依存する湾曲形状）に付く。同様に、被研磨物８１が研磨布６５上で図３中の位置Ｌ2にあるときには、研磨傷は概ねＢで示す方向とは逆方向に付く。
【００３７】
一方、被研磨物８１が研磨布６５上で図３中の位置Ｌ1又はＬ3にある場合、上記接触部位Ａの長手方向（Ｘ軸方向又はＸ軸のマイナス方向）に研磨布６５が移動する一方、被研磨物８１自体の回転方向はＹ軸方向又はＹ軸のマイナス方向であるので、研磨傷は、回転ディスク６４の回転速度及び回転方向、並びに被研磨物８１の回転速度及び回転方向によって決まる、或る斜め方向（例えば図４中にＣで示す方向）となる。さらに被研磨物８１が研磨布６５上で図３中の位置Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4以外の位置にある場合には、研磨傷は、回転ディスク６４の回転速度及び回転方向、並びに被研磨物８１の回転速度及び回転方向によって決まる、上記Ｂ方向とＣ方向との間の或る斜め方向となる。
【００３８】
即ち、回転ディスク６４の回転速度及び回転方向、並びに被研磨物８１の回転速度及び回転方向を適切に定め、被研磨物８１と研磨布６５との相対的な位置関係をＸ−Ｙ面内で例えば図３中に点線で示した軌道に沿って変化させると、被研磨物８１の外周面に付く研磨跡の方向がほぼ満遍なく全方向になり、特定の方向に大きな研磨跡が形成されることを回避し研磨跡が実質的に残らない精密度の高い研磨を行うことができる。
また、被研磨物８１と研磨布６５との相対的な位置関係をＸ−Ｙ面内で図３中に点線で示した円周全体で移動させるのではなく、そのうちの一部の位置に移動させる場合であっても、回転ディスク６４の回転速度及び回転方向、並びに被研磨物８１の回転速度及び回転方向を適切に変化させることにより、ほぼ満遍なく全方向からの研磨を行うことが可能である。
【００３９】
被研磨物８１を研磨布６５に押し付けると、被研磨物８１は研磨布６５（回転ディスク６４）の上面からの力を受ける。この力は補助軸体８２に掛かるが、その力の掛かる方向は補助軸体８２の延伸方向とほぼ垂直な方向であるため補助軸体８２は傾きにくい。そのため、被研磨物８１の外周面における接触圧は軸方向にほぼ一定となり、研磨量も軸方向でほぼ一定となる。それによって、被研磨物８１の外周面が偏って研磨されることもなく、被研磨物８１の真円性を確保することが容易になる。
【００４０】
また、上述したように研磨部６のＺ軸方向の高さを変えると研磨布６５への被研磨物８１の押し付け圧力が変わる。押し付け圧力が大きいほど研磨速度は上がるが研磨跡が深くなり易い。そこで、例えば研磨作業の初期には押し付け圧力を相対的に高くして研磨速度を上げ、その後、研磨部６のＺ軸方向の高さを調整することで押し付け圧力を下げて、研磨跡が付かないように仕上げ研磨を行うようにしてもよい。
【００４１】
また、モータ６２、８５の回転速度を変えると研磨速度が変化するから、研磨実行中に適宜回転速度を切り替えて研磨の精密度を上げるようにすることもできる。さらにまた、モータ６２、８５の回転方向を変えると研磨方向が反転するから、研磨実行中に適宜回転方向を切り替えて研磨の精密度を上げるようにすることもできる。
【００４２】
なお、上記実施例の研磨装置では、研磨部６をＸ−Ｙ面内及びＺ軸方向に移動可能としていたが、被研磨物８１を保持する被研磨物保持部８をＸ−Ｙ面内及びＺ軸方向に移動可能としても同様の研磨が可能であることは明らかである。
【００４３】
上記実施例の研磨装置では、作業者が操作部１０１で所定の操作を行うことで被研磨物８１の移動等を指示する必要があったが、こうした一連の研磨作業を自動化するようにしてもよい。図６は、研磨作業の自動化を可能とする、第１実施例の変形例の研磨装置の制御系構成図である。
【００４４】
この研磨装置では、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータを中心に構成される制御部１００に内蔵される（又は付設される）フラッシュメモリなどの書き換え可能な記憶部には、自動研磨プログラム１１０が予め格納されている。なお、この自動研磨プログラム１１０は研磨装置を提供するメーカーが提供してもよいし、或いはユーザー（使用者）が適宜に作成したものでもよい。また、パーソナルコンピュータ等にインストール可能な自動研磨プログラム作成支援用のアプリケーションソフトウェアを例えば本研磨装置と併せてユーザに提供し、ユーザがその自動研磨プログラム作成支援用アプリケーションソフトウェア上で作成した自動研磨プログラムを制御部１００に内蔵された又は付設された記憶部に読み込ませるようにしてもよい。
【００４５】
いずれにしても、自動研磨プログラム１１０には、研磨部６のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の移動に関するタイムシーケンス、モータ６２、８５の回転方向及び回転速度のタイムシーケンスなどが含まれており、制御部１００はこの自動研磨プログラム１１０に従って各駆動部１０２、１０３、１０４、１０５、１０６をそれぞれ制御することにより、自動的な研磨を達成する。
【００４６】
具体的に、自動研磨プログラムでは例えば、研磨布６５上での被研磨物８１の位置を図３中に示した位置Ｌ0→位置Ｌ1→位置Ｌ2→位置Ｌ3→位置Ｌ0→…と順に移動させながら研磨を行うことで研磨方向を様々に変化させ、研磨跡の発生を抑えるようにすることができる。また、研磨布６５上での被研磨物８１の位置を図３中に点線で示したように円周に沿って移動させながら研磨を行うことで、研磨方向をより多様に変化させ、研磨傷の発生をより一層抑えるようにすることができる。もちろん、上述したように、研磨部６のＺ軸方向の高さ、回転ディスク６４の回転方向や回転速度、被研磨物８１の回転方向や回転速度なども時間経過に伴って適宜変化させることで、研磨の効率を上げながら研磨の精密度を上げることができる。
なお、本研磨装置とパーソナルコンピュータとを接続し、パーソナルコンピュータからの制御に従って研磨装置が自動的に研磨を実行するようにしてもよい。
【００４７】
［第２実施例］
次に、本発明に係る研磨装置の第２実施例について、添付図面を参照しつつ説明する。
第１実施例の研磨装置は、円柱状や円筒形状である被研磨物の円筒状の外周面を研磨するものであったが、この第２実施例の研磨装置は、被研磨物の平面状の被研磨面を研磨するものである。
図７は第２実施例の研磨装置の研磨部の概略斜視図、図８は第２実施例の研磨装置の要部の概略正面図である。これら図において第１実施例の研磨装置の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。図７、図８から分かるように、第１実施例の研磨装置と実質的に異なるのは、被研磨物保持部９の構成のみである。
【００４８】
即ち、被研磨物９０は被研磨面を下に向けて、円盤状の被研磨物ホルダ９１の下に装着されている。この被研磨物ホルダ９１は軸体６３と同じ方向、つまりはＺ軸方向に延伸する補助軸体９２の下端に取り付けられており、補助軸体９２を介してモータ９４により回転駆動される。支持軸５ａが伸張すると、研磨布６５の上面が被研磨物９０の下面（被研磨面）全体に接触するため、回転ディスク６４及び被研磨物９０がそれぞれ回転駆動されると、被研磨物９０の被研磨面全体が研磨される。そして、第１実施例の研磨装置と同様に、被研磨物９０が回転ディスク６４上で適宜の位置に移動されることで、被研磨面があらゆる方向から研磨され、高い精密度で以て研磨を行うことができる。
なお、この第２実施例の研磨装置においても、制御系の構成は図５、図６のいずれとしてもよいことは当然である。
【００４９】
また、上記実施例はいずれも本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正又は追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。
【符号の説明】
【００５０】
１…定盤
２…第１リニアガイド
３…第１可動体
４…第２リニアガイド
５…第２可動体
５ａ…支持軸
６…研磨部
６１、８４、９３…モータボックス
６２、８４、８５、９４、１０７、１０８、１０９…モータ
６３…軸体
６４…回転ディスク
６５…研磨布
７…支柱部
８…被研磨物保持部
８１、９０…被研磨物
８２、９２…補助軸体
８３…軸支承部
９１…被研磨物ホルダ
１００…制御部
１０１…操作部
１０２…ディスク回転駆動部
１０３…被研磨物回転駆動部
１０４…Ｘ軸方向移動駆動部
１０５…Ｙ軸方向移動駆動部
１０６…Ｚ軸方向移動駆動部
１１０…自動研磨プログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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