(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面上を囲むように据え付けられるよう構成される架台と、
前記研磨面の周方向に旋回自在に前記架台に対して取り付けられるよう構成される支持体と、
前記支持体に懸架され少なくとも１つの方向に走査可能な自動研磨工具と、
前記支持体と前記自動研磨工具の間に介装されて前記自動研磨工具の前記研磨面に対する押圧力を自動調節するよう構成される調節機構と、
を有し、
前記支持体は、
前記研磨面の周方向に旋回自在に前記架台に対して取り付けられるよう構成される旋回台と、
前記旋回台に対して前記研磨面に平行な第１方向にスライド自在に構成される第１スライダユニットと、
前記第１スライダユニットに対して前記研磨面と平行かつ前記第１方向と交差する第２方向にスライド自在に構成される第２スライダユニットと、
前記第２スライダユニットに対して前記研磨面と平行かつ前記第１および第２方向と交差する第３方向にスライド自在に構成される第３スライダユニットと、
前記自動研磨工具を保持しながら前記第３スライダユニットに対して前記第３方向にスライド自在に構成される第４スライダユニットと、
を備え、
前記調節機構は、前記第３および第４スライダユニット間に介装されるよう構成されること、
を特徴とする表面研磨装置。
【請求項２】
前記旋回台は、前記自動研磨工具が前記研磨面を前記１つの方向とは異なる他の方向に走査研磨できるように、前記架台上で周方向に所定角度旋回して位置決めされるよう構成されることを特徴とする請求項１記載の表面研磨装置。
【請求項３】
前記架台は、第１切欠きを備える第１環状部を有し、
前記旋回台は、第２切欠きを備える第２環状部を有し、
前記旋回台は、前記第１および第２切欠きが前記第３方向に重なる初期位置と、前記第１切欠きが第２環状部と重なる旋回位置を有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の表面研磨装置。
【請求項４】
前記第３スライダユニットを前記第３方向にスライドさせて、前記自動研磨工具を前記研磨面に接触または離間させるよう構成される復動シリンダを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の表面研磨装置。
【請求項５】
前記調節機構は、前記第４スライダユニットと前記自動研磨工具の間に介装されて前記自動研磨工具の前記研磨面に対する押圧力を自動調節するよう構成される弾性部材と、前記弾性部材の弾性力を調節する調節部材と、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の表面研磨装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一に記載の表面研磨装置を用いた表面研磨方法であって、
（ｉ）前記研磨面上を囲むように前記架台を据え付ける工程、
（ｉｉ）前記自動研磨工具の前記支持体を前記架台上で前記研磨面に平行な方向にスライドさせて前記自動研磨工具を前記研磨面上に位置決めする工程、
（ｉｉｉ）前記自動研磨工具を前記研磨面に垂直な方向に下降させて前記研磨面に接触させる工程、
（ｉｖ）前記調節機構により前記自動研磨工具の前記研磨面に対する押圧力を自動調節する工程、および
（ｖ）前記自動研磨工具により前記研磨面を前記１つの方向に走査研磨する工程、
を有することを特徴とする表面研磨方法。
【請求項７】
さらに、（ｖｉ）前記支持体を前記研磨面の周方向に所定角度旋回させて位置決めして前記１つの方向とは異なる前記他の方向に前記研磨面を走査研磨する工程を有することを特徴とする請求項６記載の表面研磨方法。
【請求項８】
前記自動研磨工具が前記研磨面に接触または前記研磨面から退避する際、前記自動研磨工具は駆動状態であることを特徴とする請求項６又は７記載の表面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面研磨装置および表面研磨方法に関し、特に、ＳＵＭＰ法（Suzuki’s Universal Micro Printing Method）に供するレプリカを採取するために検査対象の表面の一部を鏡面研磨する表面研磨装置および表面研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
供用中の金属製構造部品の検査方法としてＳＵＭＰ法がある。ＳＵＭＰ法には、検査対象からサンプルを切り出すことなく、検査対象の状態を正確に知ることができるという利点がある。ＳＵＭＰ法では、検査面からレプリカを採取するために検査面を鏡面研磨する工程がある。
【０００３】
特許文献１には、「人手による作業を自動化して容易な作業で熟練者と同等の鏡面研磨面を得ることができる配管開先面研磨装置」が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０８３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は本発明によるものである。特許文献１の自動研磨装置は、直交する２軸の走査機構（ＸＹスキャン）しか有していない。このような自動研磨装置による研磨品質は熟練工による研磨品質に到達せず、品質の高い鏡面を得る手段として実用的ではない。また、特許文献１の自動研磨装置は配管端部の検査に特化している。特許文献１には、配管中間部等の様々な箇所に簡単に据え置くことができる自動研磨装置が開示されていない。
【０００６】
したがって、研磨作業を自動化することができるとともに、優れた研磨品質を容易に得ることができる表面研磨装置および表面研磨方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の視点において、表面研磨装置は下記の要素を備えている：
・研磨面上を囲むように据え付けられる架台；
・研磨面の周方向に旋回自在に架台に対して取り付けられるよう構成される支持体；
・支持体に懸架され少なくとも１つの方向に走査可能な自動研磨工具；
・支持体と自動研磨工具の間に介装されて自動研磨工具の研磨面に対する押圧力を調節する調節機構。
前記第１の視点の変形として、表面研磨装置は、研磨面上を囲むように据え付けられるよう構成される架台と、前記研磨面の周方向に旋回自在に前記架台に対して取り付けられるよう構成される支持体と、前記支持体に懸架され少なくとも１つの方向に走査可能な自動研磨工具と、前記支持体と前記自動研磨工具の間に介装されて前記自動研磨工具の前記研磨面に対する押圧力を自動調節するよう構成される調節機構と、を有し、前記支持体は、前記研磨面の周方向に旋回自在に前記架台に対して取り付けられるよう構成される旋回台と、前記旋回台に対して前記研磨面に平行な第１方向にスライド自在に構成される第１スライダユニットと、前記第１スライダユニットに対して前記研磨面と平行かつ前記第１方向と交差する第２方向にスライド自在に構成される第２スライダユニットと、前記第２スライダユニットに対して前記研磨面と平行かつ前記第１および第２方向と交差する第３方向にスライド自在に構成される第３スライダユニットと、前記自動研磨工具を保持しながら前記第３スライダユニットに対して前記第３方向にスライド自在に構成される第４スライダユニットと、を備え、前記調節機構は、前記第３および第４スライダユニット間に介装されるよう構成される。
【０００８】
第２の視点において、表面研磨方法は実行順序を適宜入れ替え可能な下記の工程を備える：
（ｉ）研磨面上を囲むように架台を据え付ける工程；
（ｉｉ）自動研磨工具の支持体を架台上で研磨面に平行な方向（ＸＹ平面方向）にスライドさせて自動研磨工具を研磨面上に位置決めする工程；
（ｉｉｉ）自動研磨工具を研磨面に垂直な方向（Ｚ方向）に下降させて研磨面に接触させる工程；
（ｉｖ）前記自動研磨工具の前記研磨面に対する押圧力を少なくとも自動調節する工程；および
（ｖ）前記自動研磨工具により前記研磨面を第１走査研磨方向に走査研磨する工程。
前記第２の視点の変形として、前記第１の視点に係る表面研磨装置を用いた表面研磨方法であって、（ｉ）前記研磨面上を囲むように前記架台を据え付ける工程、（ｉｉ）前記自動研磨工具の前記支持体を前記架台上で前記研磨面に平行な方向にスライドさせて前記自動研磨工具を前記研磨面上に位置決めする工程、（ｉｉｉ）前記自動研磨工具を前記研磨面に垂直な方向に下降させて前記研磨面に接触させる工程、（ｉｖ）前記調節機構により前記自動研磨工具の前記研磨面に対する押圧力を自動調節する工程、および（ｖ）前記自動研磨工具により前記研磨面を前記１つの方向に走査研磨する工程、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施例に係る表面研磨装置の構成を模式的に説明する図である。
【図２】一実施例に係る表面研磨方法を説明するフローチャートである。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、一実施例に係る表面研磨装置に組み込まれる旋回台を説明する部分図である。
【図４】一実施例において、自動研磨工具の支持体の一構成例を説明する斜視図である。
【図５】一実施例に係る表面研磨装置に組み込まれる方向要素を詳細に説明するための部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上記各視点において、以下の好ましい形態が可能である。
（形態１）形態１は、第１の視点のとおりである。
形態１の表面研磨装置によれば、研磨面を囲む架台によって、支持体の姿勢がその旋回時でも研磨時でも安定する。この表面研磨装置は、研磨面を囲むよう架台を据え付けることが可能なスペースがあれば、あらゆる箇所の研磨に適用できる。
【００１１】
また自動研磨工具を支持する支持体自体の旋回を通じて、研磨角度方向（研磨面に投影した自動研磨工具の送り方向）を多様に設定できる。これによって、経験的に様々な研磨角度方向で研磨を行う熟練工の技が再現され、熟練工による研磨品質（例えば表面粗さ）と同等以上のものが得られる。
【００１２】
自動研磨工具の研磨角度方向は、支持体全体の旋回を通じて設定されるため、研磨角度設定前後で研磨要因の変化が少ない。この結果、ある研磨角度からの研磨により生じた山部を違う研磨角度からの研磨によって迅速に削り落とすことができる。
【００１３】
さらに調節機構による押圧力調節によって、研磨に影響する要因変化に高度に対応できる。例えば、ＳＵＭＰ法に供するレプリカ採取に適合するレベルの研磨面（特に鏡面）を迅速に得ることが容易になる。
【００１４】
以上より、手作業による表面研磨に代えて、形態１の表面研磨装置を用いて自動研磨を行うことにより、優れた鏡面を短時間で得ることができる。
【００１５】
（形態２）自動研磨工具を支持する支持体は、研磨面の周方向に旋回自在に架台に対して取り付けられる旋回台と、前記旋回台に対して前記研磨面に平行な第１方向にスライド自在な第１スライダユニットと、前記第１スライダユニットに対して前記研磨面と平行かつ前記第１方向と交差する第２方向にスライド自在な第２スライダユニットと、前記第２スライダに対して前記研磨面と平行かつ前記第１および第２方向と交差する第３方向にスライド自在な第３スライダユニットと、前記自動研磨工具を保持しながら前記第３スライダに対して前記第３方向にスライド自在な第４スライダユニットを備える。前記調節機構は、前記第３および第４スライダユニット間に介装されるよう構成される。形態２において、支持体は三次元（ＸＹＺ）方向に案内されるだけでなく、研磨面周りにも案内される。これによって、自動研磨工具の研磨面に対する角度を自在かつ正確に設定することができる。
【００１６】
（形態３）旋回台は、前記自動研磨工具が前記研磨面を異なる角度から研磨できるように、前記架台上で周方向に旋回して位置決めされる。形態３では、三次元（ＸＹＺ）方向のスライダ（スキャナー）だけでなく、旋回台自体が静置された架台に対して研磨面の周方向に旋回する。これによって、支持体は、移動時（周回時）および研磨時（位置決め時）の両方において姿勢が安定する。
【００１７】
（形態４）架台は第１切欠きを備える第１環状部を有する。旋回台は第２切欠きを備える第２環状部を有する。前記旋回台は、前記第１および第２切欠きが第３方向に重なる第１角度（初期位置）と、前記第１切欠きが第２環状部と重なる第２角度（旋回位置）を有する。旋回台が第１角度にあるとき、自動研磨工具は、第１および第２切欠きを通過して架台の内外間を自在に進退できる。旋回台が第１位置にあるときの自動研磨工具の研磨中送り方向（研磨面上の角度）を第１角度と定義すると、旋回台が第２位置にあるとき、自動研磨工具は研磨面に対して第１角度とは異なる第２角度を獲得する。
【００１８】
（形態５）第３スライダを第３方向にスライドさせて、前記自動研磨工具を前記研磨面に接触または離間させるよう構成される往復動シリンダを有する。
【００１９】
（形態６）研磨面に対する押圧力の調節機構は、第４スライダと自動研磨工具の間に介装されて自動研磨工具の研磨面に対する押圧力を自動調節するよう構成される弾性部材と、前記弾性部材の弾性力を調節する調節部材を備える。この調節機構を用いて、鏡面を得るための押圧力の最適化が可能となる。押圧力の調節機構は、さらに好ましくは押圧力の手動調節ないし初期圧設定のための構成を有する。
【００２０】
（形態７）形態７は第２の視点のとおりである。
【００２１】
（形態８）形態８では、支持体を研磨面の周方向に所定角度旋回させて位置決めして第１走査研磨方向とは異なる第２走査研磨方向に研磨面を走査研磨する工程をさらに含むことが好ましい。
【００２２】
（形態９）自動研磨工具は、駆動状態、好ましくは全開状態にあるときにその姿勢が安定する。したがって、自動研磨工具が研磨面に接触または退避する際に、このような状態が維持されることにより、研磨面の損傷が防止される。
【００２３】
ある形態において、本開示による表面研磨装置は、ＸＹスキャナーと、前記ＸＹスキャナーに搭載されるＺ方向スライダと、前記Ｚ方向スライダに懸架される自動研磨工具と、前記ＸＹスキャナーを研磨面の周りに案内しながら旋回させるＣ方向駆動部を有する。この装置によれば、ＸＹスキャナーを旋回させ、研磨面に対して所定角度で位置決めすることにより、自動研磨工具の研磨面に対する角度を複数設定できる。また、本開示による表面研磨装置は、市販のＸＹスキャナーを用いて安価に構成でき、かつ容易に組み立てることができる。
【００２４】
ある形態において、支持体およびそれに保持された研磨工具が三次元（ＸＹＺ）方向に、加えて研磨面の周方向に旋回自在に自動制御できる。ここで、調節工具により研磨工具の押圧力を手動および／または自動調節すれば、後は自動ないしシーケンシャル制御により、実質的に自動的研磨面（特に鏡面）を得ることもできる。
【００２５】
ある形態において、自動研磨工具には、バフを自動的に微動させて研磨面と摺接させるグラインダが用いられる。自動研磨工具として、バフ研磨以外の方式で研磨を行う工具を用いてもよい。また、研磨面の材質または要求される研磨品質に応じて、乾式、湿式、各種バフもしくは砥粒またはそれらの番手が選択される。
【００２６】
ある形態において、自動研磨工具の工具自体の運動は、典型的には回転運動である。他の形態において、自動研磨工具の工具自体の運動に、偏心運動（首振り運動）、直線運動、ジグザク運動などの他の運動形式を適用してもよい。これらの運動形式の駆動源は、自動研磨工具または支持体側、あるいは両者に設けることができる。
【００２７】
ある形態において、自動研磨工具を研磨面上まで移動させる際は（自動研磨工具の初期位置設定）、典型的には一方向（例えばＸ方向）、場合によっては２方向（例えばＸＹ方向）に支持体を直線的に移動させれば十分であるが、場合によって旋回運動（例えばＣ方向）を組み込んでもよい。
【００２８】
ある形態において、自動研磨工具の走査研磨（実際の研磨中の送り）は、一方向の駆動機構だけを用いて実行することができる。なお、二方向以上、あるいは旋回運動を提供する駆動機構を用いて、自動研磨工具の走査研磨を多方向に実行することもできる。
【００２９】
ある好ましい形態において、第１および第２走査研磨方向はそれぞれ基本的に一方向である。支持体自体が旋回することにより、旋回前後の第１および第２走査研磨方向がそれぞれ基本的に一方向であっても、徐々に山部を削り、表面粗さを小さくしていくことができる。他の形態において、第１ないし第２走査研磨方向を複数方向としてもよい。
【００３０】
ある形態において、自動研磨工具は、スキャンの駆動源および／位置決めする力を得るために、流体圧、好ましくはエア、あるいは電力（ないし電磁力）を用いる。
【００３１】
ある形態において研磨面の形状は矩形である。他の形態において、研磨面は研磨対象の形状、配設状態、研磨面へのアクセス空間のスペースの大小ないし難易に応じて矩形以外の任意の形状にでき、例えば、円、楕円、三角、五角以上の多角形または不定形にすることができる。
【００３２】
以下、一実施例をさらに説明する。なお、本発明は以上の形態および以下の実施例に限定されるものではなく、他の形態等でも実施可能であり、又、様々な形態等を組み合わせて実施することもできる。
【実施例】
【００３３】
以下、添付図面を参照して一実施例を説明する。
【００３４】
図１を参照して、一実施例に係る表面研磨装置１の概略を説明する。研磨対象Ｗの研磨面Ｓを研磨する表面研磨装置１は下記の要素を有する：
・研磨面Ｓ上を囲むように据え付けられる架台２；
・研磨面Ｓの周方向Ｃにスライド自在に架台２に対して取り付けられる支持体１０（＝３〜７等）；
・支持体１０に懸架され少なくとも１つの方向に走査可能な自動研磨工具Ｇ；および
・支持体１０と自動研磨工具Ｇの間に介装されて自動研磨工具Ｇの研磨面Ｓに対する押圧力Ｐを少なくとも自動調節するよう構成される調節機構８。
【００３５】
図２のフローチャートを参照しながら、図１の表面研磨装置１を用いた表面研磨方法を説明する。鏡面研磨に適するこの表面研磨方法は下記の工程を有する：
・研磨面Ｓ上を囲むように架台２を研磨対象Ｗまたは治具（不図示）上に据え付ける工程（Ｓ１０１）；
・自動研磨工具Ｇの支持体１０を架台２上で研磨面Ｓに平行な方向（ＸＹ方向）にスライドさせて自動研磨工具Ｇを研磨面Ｓ上に位置決めする工程（Ｓ１０２）；
・自動研磨工具Ｇを研磨面Ｓに垂直な方向に下降させて研磨面Ｓに接触させる工程（Ｓ１０３）；
・自動研磨工具Ｇの研磨面Ｓに対する押圧力Ｐを少なくとも自動調節する工程（Ｓ１０４）；および
・自動研磨工具Ｇにより研磨面Ｓを第１走査研磨方向に研磨する工程（Ｓ１０５）。
【００３６】
上記方法は、さらに好ましくは、支持体１０を研磨面Ｓの周方向に所定角度旋回させて位置決めして第１走査研磨方向先の研磨とは異なる角度から研磨面Ｓを研磨する工程（Ｓ１０６）を有する。
【００３７】
なお、Ｓ１０１〜Ｓ１０６の工程は順番を変えて及び／又は繰り返し実行することができる。例えば、Ｓ１０４の工程を各工程中で実行してもよく、またＳ１０１〜１０２の工程を実行後にＳ１０３以下の工程を繰り返し実行してもよい。さらに、エッチング等の工程が追加されてもよい。この繰り返しは、研磨対象の材質（研磨容易か否か、硬度など）や形状、目的とする最終研磨面の目標精度（鏡面仕上げの程度）などに応じて、適宜の回数選択して行うことができる。
【００３８】
表面研磨装置１を用いた表面研磨方法の利点を例示する。
・研磨対象Ｗを動かせない場合でも、架台を介して表面研磨装置１を研磨対象Ｗ上に設置することにより、研磨を安定して実行することができる。
・自動研磨工具Ｇの支持ベースである支持体１０自体が旋回し、研磨面Ｓに対して複数の所定角度で位置決めできる。したがって、熟練作業者が経験的に実行している作業、例えばバフ研磨の場合にはバフを動かす方向（走査研磨方向）を変えながらの研磨作業を、表面研磨装置１により自動化できる。
【００３９】
図３（Ａ）および（Ｂ）を参照しながら、旋回台３を用いた、自動研磨工具Ｇの研磨面Ｓに対する走査研磨方向の設定例について模式的に説明する。
【００４０】
図３（Ａ）において、旋回台３および支持体１０は、架台２および研磨面Ｓ（図１参照）に対して０度の位置（第１角度、初期位置）にある。この際の自動研磨工具Ｇの工具シャフト（軸）部の軸線の初期位置を軸線Ｓ１で示す。初期位置で自動研磨工具Ｇの工具は基本的に軸線Ｓ１周りに回転できる。この状態で、例えば自動研磨工具ＧをＹ方向（＝第１走査研磨方向、図中左右方向）に研磨面Ｓを走査研磨すると、研磨面Ｓには、図中左右方向に延在する複数の山部が形成される傾向がある。
【００４１】
図３（Ａ）に示す状態から旋回台３を９０度旋回させた様子を図３（Ｂ）に示す。図３(Ｂ)中、旋回台３および支持体１０は、架台２および研磨面Ｓに対して９０度の位置（第２角度位置、旋回位置）にある。この際の自動研磨工具Ｇの工具シャフト（軸）部の軸線の位置（旋回後の位置）を軸線Ｓ２で示す。旋回位置で自動研磨工具Ｇの工具は基本的に軸線Ｓ２周りに回転できる。この９０度の場合も上記０度の場合と同様に（制御の共通化）、自動研磨工具ＧをＹ方向（＝第２走査研磨方向、支持体１０が旋回しているため、このＹ方向は図中上下方向となる）に研磨面Ｓを走査研磨すると、図中上下方向に延在する複数の山部が削り落されて、表面粗さが低下する。
【００４２】
ここで、実施例の効果を一般的な関連技術と対比して説明する。一般的な、ＸＹスキャナーを用いた関連技術によれば、ＸＹスキャナーを旋回させない交互の研削を行うことになるため、自動研磨工具（エアーグラインダ）の回転方向が同じであり、研磨効率および表面きずの削除効率が低い。これに対して、実施例のように、自動研磨工具（好ましくはエアーグラインダ）Ｇを旋回すると回転方向が９０度変わることにより表面の凹凸に対する研磨に有効的な作用が十分活用できる(回転方向が変わることで表面の凹凸の凸部の頂点を効率的に研磨できる)。また、自動研磨工具Ｇが研磨面に対して異なる角度位置にあっても、基本的に同様の制御を行い（制御の単純化）、表面粗さを減少させていくことができる。
【００４３】
ここで、架台２と旋回台３の構造を説明する。図３（Ａ）および（Ｂ）を正面からそれぞれ見た図３（Ｃ）および図３（Ｄ）を参照して、架台２および旋回台３は平面で視てＣ字状（切欠き環状）であり、第１切欠き２０ａと第２切欠き３０ａをそれぞれ有する。初期位置で、第１切欠き２０ａと第２切欠き３０ａを同角度位置にある。したがって、支持体１０をＸ方向（図３（Ａ）中の上下方向）にスライドさせれば、自動研磨工具Ｇは第１および第２切欠き２０ａ，３０ａを通じて架台２の内外間を進退自在である。これによって、自動研磨工具Ｇの支持体１０に対する取り付け、または自動研磨工具Ｇに対する工具（例えば砥石やバフ）の交換が容易化される。工具としては、研削ないし研磨工具を用いることができ、各種異なった粗さ（番手）のもの、例えばサンドペーパないしディスクを必要に応じ交換して用いることができる。一般的手順としては、粗いものから細かいものへ順次交換し、最後にバフを用いる。
【００４４】
第１切欠き２０ａと第２切欠き３０ａの周方向幅は、約９０度±αが好ましい。これによって、自動研磨工具Ｇの進退が容易になるとともに、架台２と旋回台３が旋回方向に重なる範囲が十分に確保され、旋回台３およびその上物の支持が安定する。
【００４５】
図４を参照しながら、自動研磨工具Ｇの支持体１０の一構成例を説明する。この支持体１０は、下記の要素を有する：
・研磨面Ｓの周方向Ｃに旋回（周回）自在に架台２に対して取り付けられる旋回台３；
・旋回台３に対して研磨面Ｓに平行な第１方向Ｘにスライド自在な第１スライダユニット４；
・第１スライダユニット４に対して研磨面Ｓと平行かつ第１方向Ｘと交差する第２方向Ｙにスライド自在な第２スライダユニット５；
・第２スライダユニット５に対して研磨面Ｓと平行かつ第１および第２方向Ｘ，Ｙと交差する第３方向Ｚにスライド自在な第３スライダユニット６（自動研磨工具Ｇを研磨面Ｓに接触または退避させるために、比較的大きなストロークを有する）；
・自動研磨工具Ｇを保持しながら第３スライダユニット６に対して第３方向Ｚにスライド自在な第４スライダユニット７（自動研磨工具Ｇの研磨面Ｓに対する押圧力Ｐを調節するため、微小なストロークを有する）；および
・第３および第４スライダユニット６，７間に介装される自動研磨工具Ｇの押圧力の調節機構８。
【００４６】
旋回台３の研磨面Ｓ周りの旋回によって、自動研磨工具Ｇを搭載するＸＹＺスキャナー全体が旋回し、所定角度で位置決めされて、自動研磨が実行される。旋回台３にはＸ方向ハウジング３１が取り付けられる。Ｘ方向ハウジング３１上にはＸ方向ガイド３２が設置される。
【００４７】
架台２の下には、検査対象Ｗに吸着自在な複数のチャック２２が配置される。チャックは、例えばエアチャック、マグネットチャックである。
【００４８】
第１スライダユニット４は、研磨面Ｓに対してＸ方向に案内される。第１スライダユニット４は、Ｘ方向ガイド３２を介してＸ方向に案内されるＸ方向スライドテーブル４１を有する。Ｘ方向スライドテーブル４１にはＹ方向ハウジング４２が取り付けられる。Ｙ方向ハウジング４２上にはＹ方向ガイド４３が設置される。
【００４９】
第２スライダユニット５は、研磨面Ｓに対してＹ方向に案内される。第２スライダユニット５は、Ｙ方向ガイド４３を介してＹ方向に案内されるＹ方向スライドテーブル５１を有する。Ｙ方向スライドテーブル５１にはＺ方向シリンダ５２が搭載される。
【００５０】
第３スライダユニット６は、研磨面Ｓに対してＺ方向に案内される。第３スライダユニット６は、Ｚ方向シリンダ５２を介してＺ方向に案内されるＺ方向スライダ６１を有する。
【００５１】
自動研磨工具Ｇを保持する第４スライダユニット７も、研磨面Ｓに対してＺ方向に案内され、さらに第３スライダユニット６に対してＺ方向に案内されながら微動する。これにより自動研磨工具Ｇの研磨面Ｓに対する押圧力Ｐを調節可能としている。また、第４スライダユニット７に対して、複数の取付孔または長穴を設けることにより、自動研磨工具Ｇのチルト角度（Ｚ−Ｘ面上の角度）を可変に設定することができる。
【００５２】
図５を参照して、一実施例に係る表面研磨装置１に組み込まれるＺ方向要素、特に押圧力調節機構８について詳細に説明する。第２スライダユニット５に搭載されたＺ方向シリンダ５２の固定部がＺ方向ガイドとなり、Ｚ方向シリンダ５２の可動部がＺ方向スライダ６１に連結される。Ｚ方向シリンダ５２により、自動研磨工具Ｇの昇降、すなわち、自動研磨工具Ｇと研磨面Ｓの接触と接触解除が制御される。Ｚ方向シリンダ５２は、好ましくは復動型シリンダ、さらに好ましくはエアシリンダである。これによって、自動研磨工具Ｇが迅速に昇降動作でき、自動研磨工具Ｇが研磨面Ｓに接触するときと、研磨面Ｓから離れるときの両方で、研磨面Ｓが損傷することが防止される。
【００５３】
次に、押圧力調節機構８について説明する。Ｚ方向スライダ６１にはＺ方向ガイドが内蔵され、これを用いてＺ方向サブスライダ７１をＺ方向に案内する。Ｚ方向スライダ６１の上部には、ばね押さえ軸受８１が設けられる。ばね押さえ軸受８１とＺ方向サブスライダ７１の間に、押圧力Ｐの調節用のばね８２が圧縮介装される。ばね８２の初期圧縮力は、ばね押さえ軸受８１内に支持される調節ねじ８３によって可変に設定される。設定した押圧力Ｐは、調節ねじ８３と係合しかつばね押さえ軸受８１の係止面と当接可能なロックナット８４によって一定に保持される。調節ねじ８３による押圧力Ｐの設定は、研磨開始時ないし研磨中に適宜実行される。
【００５４】
以上説明した表面研磨装置１を用い、エア駆動により、自動研磨工具Ｇによる自動研磨、支持体１０による自動研磨工具ＧのＸＹＺ方向自動送り、支持体１０自体の自動旋回を実行し、４００×４００角のＳＵＭＰ法に供用する鏡面を作製したところ、熟練工のより鏡面と同等の表面粗さを持つ鏡面が、約半分から２／３の工程時間で得られた。またオペレータは、すべての運動方向について初期値を設定する必要はなく、ある一方向に関する初期値を入力すると、後の設定値については予め自動設定された値を用いれば十分であった。なお、表面研磨装置１においては、少なくとも自動研磨工具Ｇの研磨中の送りと、自動研磨工具Ｇによる自動研磨とを自動化すれば十分な効果を享受でき、残りの運動については、表面研磨装置１にガイドされている状態で手動により駆動または位置決めしてもよい。
【００５５】
以上、本発明の実施形態および実施例を説明したが、本発明は、上記した実施形態等に限定されるものではなく、本発明の基本的な技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形、置換又は調整を加えることができる。
【００５６】
なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。さらに、本願に記載の数値範囲及び上限ないし下限数値は、特に明示のない場合も、記載された数値ないし数値範囲に限定されず、任意の小範囲ないし任意の中間値が記載されているものとみなされるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本開示による装置および方法は、小さな表面粗さが要求される表面研磨、例えば鏡面研磨に好適に適用されるが、その他の表面研磨にも適用可能である。本開示による装置および方法は、表面研磨の半自動化または全自動化に寄与する。
【符号の説明】
【００５８】
Ｇ  自動研磨工具
Ｓ１  工具シャフト（軸）部の軸線の初期位置
Ｓ２  工具シャフト（軸）部の軸線の旋回後の位置
Ｂ  バフ
Ｘ  第１方向
Ｙ  第２方向
Ｚ  第３方向
Ｃ  周方向、研磨角度方向
Ｐ  押圧力
Ｗ  研磨対象、検査対象
Ｓ  研磨面
１  表面研磨装置
１０  支持体、ＸＹＺスキャナー
２  架台
２０ａ  第１切欠き
２２  チャック
３  旋回台
３０ａ  第２切欠き
３１  Ｘ方向（第１方向）ハウジング
３２  Ｘ方向ガイド
４  第１スライダユニット
４１  Ｘ方向スライドテーブル
４２  Ｙ方向ハウジング
４３  Ｙ方向（第２方向）ガイド
５  第２スライダユニット
５１  Ｙ方向スライドテーブル
５２  Ｚ方向（第３方向）シリンダ
６  第３スライダユニット
６１  Ｚ方向スライダ
７  第４スライダユニット（押圧力調節用）
７１  Ｚ方向サブスライダ、押圧力調節用スライドテーブル
８  研磨面に対する押圧力調節機構
８１  ばね押さえ軸受
８２  ばね（弾性部材）
８３  調節ねじ
８４  ロックナット
【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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