(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に中心軸線回りに環状に形成される第一研磨溝を有する第一研磨盤と、
前記第一研磨盤の中心軸線と同軸上の中心軸線回りに前記第一研磨盤に対して相対的に回転可能に設けられ、前記第一研磨盤の前記一方の面に対向する面に、前記中心軸線回りに環状に形成される第二研磨溝を有する第二研磨盤と、
研磨対象である球体を前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝で挟圧して、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤を相対的に回転させることで、前記球体を研磨加工する制御装置と、
を備える球体研磨装置であって、
前記第一研磨溝の内面には、前記球体の自転軸の傾きを変動するための自転軸変動溝としての第一自転軸変動溝が前記第一研磨溝の溝方向に沿って形成され、
前記第二研磨溝の内面には、前記自転軸変動溝としての第二自転軸変動溝が前記第二研磨溝の溝方向に沿って形成される、球体研磨装置。
【請求項２】
前記第一自転軸変動溝と前記第二自転軸変動溝とが異なる溝種類である、請求項１に記載の球体研磨装置。
【請求項３】
一方の面に中心軸線回りに環状に形成される第一研磨溝を有する第一研磨盤と、
前記第一研磨盤の中心軸線と同軸上の中心軸線回りに前記第一研磨盤に対して相対的に回転可能に設けられ、前記第一研磨盤の前記一方の面に対向する面に、前記中心軸線回りに環状に形成される第二研磨溝を有する第二研磨盤と、
研磨対象である球体を前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝で挟圧して、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤を相対的に回転させることで、前記球体を研磨加工する制御装置と、
を備える球体研磨装置であって、
前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝の少なくとも一方の内面には、前記球体の自転軸の傾きを変動するための自転軸変動溝が、前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝の少なくとも一方の溝方向に沿って、前記中心軸線回りに螺旋状に形成される、球体研磨装置。
【請求項４】
前記自転軸変動溝は、前記中心軸線回りに螺旋状に形成される、請求項１又は２に記載の球体研磨装置。
【請求項５】
前記第一自転軸変動溝と前記第二自転軸変動溝は、前記第一研磨溝と前記第二研磨溝とが対向する状態で前記中心軸線の一方から見た場合に、互いに重ならないようにそれぞれ形成される、請求項１又は２に記載の球体研磨装置。
【請求項６】
前記第一自転軸変動溝は、前記第一研磨溝に向かって見た場合に、前記中心軸線回りに一方に向かう螺旋状に形成され、
前記第二自転軸変動溝は、前記第二研磨溝に向かって見た場合に、前記中心軸線回りに他方に向かう螺旋状に形成される、請求項５に記載の球体研磨装置。
【請求項７】
前記自転軸変動溝は、前記中心軸線方向の断面の内周縁がＵ字状に形成される、請求項１−６の何れか一項に記載の球体研磨装置。
【請求項８】
前記自転軸変動溝は、研磨時の前記球体の圧力により研磨部分が弾性変形したとき、前記球体と前記自転軸変動溝の溝底が接触しない溝深さに形成される、請求項７に記載の球体研磨装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第一研磨盤と前記第二研磨盤の相対的な回転速度を一定にして、前記球体を研磨する、請求項１−８の何れか一項に記載の球体研磨装置。
【請求項１０】
前記球体研磨装置は、
前記第一研磨盤が設けられる基台と、
前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤に対して前記第一研磨盤の中心軸線方向及び中心軸線と直角な方向の少なくとも２軸方向に相対的に移動可能に前記基台に設けられ、前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝をツルーイングするツルアと、を備え、
前記制御装置は、前記ツルアを前記２軸方向に相対的に移動させ且つ前記第一研磨盤を回転させながら前記ツルアにより前記第一研磨溝をツルーイングし、前記ツルアを前記２軸方向に移動させ且つ前記第二研磨盤を回転させながら前記ツルアにより前記第二研磨溝をツルーイングし、且つ、前記ツルアを前記２軸方向に移動させ且つ前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の少なくとも一方を回転させながら前記ツルアにより前記自転軸変動溝を形成する、請求項１−９の何れか一項に記載の球体研磨装置。
【請求項１１】
球体研磨装置による球体研磨方法であって、
前記球体研磨装置は、
一方の面に中心軸線回りに環状に且つ前記中心軸線と直角な方向の断面の内周縁が円弧状に形成される第一研磨溝を有する第一研磨盤と、
前記第一研磨盤の中心軸線と同軸上の中心軸線回りに前記第一研磨盤に対して相対的に回転可能に設けられ、前記第一研磨盤の前記一方の面に対向する面に、前記中心軸線回りに環状に且つ前記中心軸線と直角な方向の断面の内周縁が円弧状に形成される第二研磨溝を有する第二研磨盤と、
を備え、
前記第一研磨溝の内面には、前記球体の自転軸の傾きを変動するための自転軸変動溝としての第一自転軸変動溝が前記第一研磨溝の溝方向に沿って形成され、
前記第二研磨溝の内面には、前記自転軸変動溝としての第二自転軸変動溝が前記第二研磨溝の溝方向に沿って形成され、
前記球体研磨方法は、前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝で研磨対象である球体を挟圧して、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤を相対的に回転させることで、前記球体を研磨加工する、球体研磨方法。
【請求項１２】
球体研磨装置による球体研磨方法であって、
前記球体研磨装置は、
一方の面に中心軸線回りに環状に且つ前記中心軸線と直角な方向の断面の内周縁が円弧状に形成される第一研磨溝を有する第一研磨盤と、
前記第一研磨盤の中心軸線と同軸上の中心軸線回りに前記第一研磨盤に対して相対的に回転可能に設けられ、前記第一研磨盤の前記一方の面に対向する面に、前記中心軸線回りに環状に且つ前記中心軸線と直角な方向の断面の内周縁が円弧状に形成される第二研磨溝を有する第二研磨盤と、
を備え、
前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝の少なくとも一方の内面には、前記球体の自転軸の傾きを変動するための自転軸変動溝が、前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝の少なくとも一方の溝方向に沿って、前記中心軸線回りに螺旋状に形成され、
前記球体研磨方法は、前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝で研磨対象である球体を挟圧して、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤を相対的に回転させることで、前記球体を研磨加工する、球体研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球体研磨装置及び球体研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、相対的に回転可能な対向する２つの砥石板を備え、２つの砥石板の一方の研磨加工面に形成される螺旋状の研磨溝に、連続的に複数の球体を通すことにより、球体の詰まりを防止して球体を研磨する球体研磨装置が記載されている。しかし、この球体研磨装置では、球体の自転軸は研磨加工面に略平行な状態に維持されるので、球体の真球度の向上に限界がある。
【０００３】
特許文献２には、研磨溝が形成される対向する回転盤と固定盤とを備え、両研磨溝間の球体の通路上の所定間隔をおいた複数の所定位置に逃げ溝を形成することで、球体の自転軸の傾きを変更させる球体研磨装置が記載されている。このように球体の姿勢が変化することで、球体の真球度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９２９６号公報
【特許文献２】特開平１０−１８０６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２においては、球体の通路上における逃げ溝が形成されていない位置においては、球体の姿勢は変化しないので、球体の真球度の向上に限界がある。
【０００６】
本発明は、球体の真球度を大幅に向上できる球体研磨装置及び球体研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１．球体研磨装置）
球体研磨装置は、一方の面に中心軸線回りに環状に形成される第一研磨溝を有する第一研磨盤と、前記第一研磨盤の中心軸線と同軸上の中心軸線回りに前記第一研磨盤に対して相対的に回転可能に設けられ、前記第一研磨盤の前記一方の面に対向する面に、前記中心軸線回りに環状に形成される第二研磨溝を有する第二研磨盤と、研磨対象である球体を前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝で挟圧して、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤を相対的に回転させることで、前記球体を研磨加工する制御装置と、を備える球体研磨装置であって、前記第一研磨溝の内面には、前記球体の自転軸の傾きを変動するための自転軸変動溝としての第一自転軸変動溝が前記第一研磨溝の溝方向に沿って形成され、前記第二研磨溝の内面には、前記自転軸変動溝としての第二自転軸変動溝が前記第二研磨溝の溝方向に沿って形成される。
【０００８】
（２．球体研磨方法）
また、球体研磨方法は、上述した球体研磨装置を用いる球体研磨方法であって、前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝で研磨対象である球体を挟圧して、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤を相対的に回転させることで、前記球体を研磨加工する。
【０００９】
（３．球体研磨装置及び方法による効果）
上述した球体研磨装置及び球体研磨方法によれば、第一研磨盤と第二研磨盤とは、相対的に回転しているため、球体は、第一、第二研磨溝の間で第一研磨盤の中心軸線に直交する軸線の回りに回転する。そして、第一研磨溝の内面には、球体の自転軸の傾きを変動するための自転軸変動溝としての第一自転軸変動溝が第一研磨溝の溝方向に沿って形成され、第二研磨溝の内面には、自転軸変動溝としての第二自転軸変動溝が第二研磨溝の溝方向に沿って溝方向に沿って形成されているため、球体の自転軸の傾きは常に変動する。よって、球体は、第一、第二研磨溝によって研磨されている最中において、球体の姿勢が常に変化するので、真球度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の球体研磨装置の構成を示す図であり、図６のI-I断面図である。
【図２】図１の球体研磨装置の第一研磨盤の平面図である。
【図３】図１の球体研磨装置の第二研磨盤の平面図である。
【図４】図２のIV-IV断面図である。
【図５】図３のV-V断面図である。
【図６】図１の球体研磨装置の横断面図であり、図７のVI-VI断面図である。
【図７】図６のVII-VII断面図である。
【図８】制御装置のブロック構成図である。
【図９】球体を挟圧して球体の研磨を開始する時の第一研磨盤及び第二研磨盤の状態を示す平面図である。
【図１０】図９のX-X断面図である。
【図１１】図１０の状態から第一研磨盤及び第二研磨盤がそれぞれ半回転したときの断面図である。
【図１２】ツルアにより第一研磨溝及び第一自転軸変動溝をツルーイングする際の球体研磨装置の図である。
【図１３】ツルアにより第二研磨溝及び第二自転軸変動溝をツルーイングする際の球体研磨装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１．球体研磨装置の構成）
本実施形態の球体研磨装置１について図１を参照して説明する。球体研磨装置１は、基台１１、コラム１２、第一移動体１３、第二移動体１４及び上下駆動機構１５を備える。基台１１は、床面に設置され、中央に上下方向への貫通孔１１ａを備える。コラム１２は、基台１１の上面に固定される。コラム１２の側面には、上下方向に延びるガイドレール１２ａ，１２ｂが設けられる。
【００１２】
第一移動体１３は、基台１１の上面及び貫通孔１１ａに配置される。第一移動体１３は、第一本体部２１、第一研磨盤支持体２２、第一研磨盤２３、第一静圧軸受２４及び第一モータ２５を備える。
【００１３】
第一本体部２１は、中央孔２１ａを有する円盤状に形成される。第一本体部２１は、中央孔２１ａが基台１１の貫通孔１１ａと同軸上に位置するように、基台１１の上面に固定される。中央孔２１ａの中心軸線は、Ｌ１であり、鉛直軸方向に一致する。第一本体部２１は、基台１１に対して中心軸線Ｌ１の方向及び中心軸線Ｌ１の直交方向に移動規制される。
【００１４】
第一研磨盤支持体２２は、第一本体部２１に対して、中心軸線Ｌ１の回りに回転可能に設けられる。第一研磨盤支持体２２は、第一本体部２１の中央孔２１ａを貫通する軸部２２ａ、第一本体部２１の上面及び下面に対向する円盤状のフランジ部２２ｂ，２２ｃを備える。
【００１５】
第一研磨盤２３は、第一研磨盤支持体２２の上側のフランジ部２２ｂの上面に一体的に固定される。つまり、第一研磨盤２３は、第一本体部２１に対して中心軸線Ｌ１の回りに回転可能に設けられる。第一研磨盤２３は、環状に形成される。さらに、第一研磨盤２３は、一方の面（上面）に中心軸線Ｌ１の回りに環状に形成される第一研磨溝２３ａを有する。第一研磨溝２３ａの断面形状は、円弧凹状に形成される。第一研磨溝２３ａは、研磨対象である球体２を研磨する。
【００１６】
そして、図２に示すように、第一研磨溝２３ａの内面には、詳細は後述するが、球体２の自転軸の傾きを変動するための第一自転軸変動溝２３１が、第一研磨溝２３ａに沿って形成される。具体的には、第一自転軸変動溝２３１は、第一研磨盤２３を中心軸線Ｌ１方向から見たとき、螺旋状に形成される。
【００１７】
詳細には、第一自転軸変動溝２３１は、第一研磨盤２３が図示矢印で示す時計回りに回転するとした場合、図示一点鎖線で示す球体２に対して、第一研磨溝２３ａの内周側から外周側に向かって変化するように形成される。本例では、第一自転軸変動溝２３１は、第一研磨溝２３ａの内周側の周縁上の溝位置Ｐ１ｉから１８０度隔てた外周側の周縁上の溝位置Ｐ１ｏまで、ピッチｐで反時計回りに周回数２回転半で形成される。
【００１８】
図４に示すように、第一自転軸変動溝２３１は、中心軸線Ｌ１方向の断面の内周縁がＵ字状に形成される。これにより、後述するツルーイング装置１７のツルア６５により、第一自転軸変動溝２３１を容易に形成できる。そして、第一自転軸変動溝２３１は、球体２の研磨時に掛かる圧力により第一研磨溝２３ａの研磨部分が弾性変形したとき、球体２と第一自転軸変動溝２３１の溝底とが接触しない溝深さｄとなるように形成される。これにより、球体２の部分的な研磨過多を防止して真球度を向上できる。
【００１９】
第一静圧軸受２４は、第一本体部２１に保持され、第一研磨盤２３に一体的に固定される第一研磨盤支持体２２を、第一本体部２１に対してラジアル方向及びスラスト方向に支持する。詳細には、第一静圧軸受２４は、第一本体部２１の中央孔２１ａに保持され、軸部２２ａの外周面に対して流体圧により支持するラジアル軸受２４ａを備える。さらに、第一静圧軸受２４は、第一本体部２１の上面及び下面に保持され、フランジ部２２ｂ，２２ｃに対して流体圧により支持するスラスト軸受２４ｂ，２４ｃを備える。
【００２０】
第一静圧軸受２４に供給される流体は、共通の流体供給源から供給され、ラジアル軸受２４ａ、スラスト軸受２４ｂ，２４ｃに分岐される。第一静圧軸受２４は、さらにオリフィス絞り２４ｄ（図８に示す）を備える。オリフィス絞り２４ｄは、ラジアル軸受２４ａ、スラスト軸受２４ｂ，２４ｃのそれぞれに設けられる。ここで、第一静圧軸受２４を構成するオリフィス絞り２４ｄの位置は可変であるため、流体圧は可変とされる。第一モータ２５は、第一本体部２１又は基台１１に支持され、第一研磨盤支持体２２を回転駆動する。
【００２１】
第二移動体１４は、コラム１２に対して上下方向に移動可能に配置される。第二移動体１４は、第二本体部３１、第二研磨盤支持体３２、第二研磨盤３３、第二静圧軸受３４及び第二モータ３５を備える。
【００２２】
第二本体部３１は、円筒状に形成され、下円盤部及び上円盤部には中央孔３１ａ，３１ｂを有する。第二本体部３１の中央孔３１ａ，３１ｂの中心軸線は、Ｌ２であり、第一本体部２１の中央孔２１ａの中心軸線Ｌ１に一致する。第二本体部３１の円筒部は、コラム１２の側面のガイドレール１２ａ，１２ｂに摺動可能に設けられる。つまり、第二本体部３１は、コラム１２に対して上下方向（Ｙ１方向）に移動可能である。そして、第二本体部３１は、基台１１及びコラム１２に対して中心軸線Ｌ２の直交方向に移動規制される。
【００２３】
第二研磨盤支持体３２は、第二本体部３１に対して、中心軸線Ｌ２の回りに回転可能に設けられる。第二研磨盤支持体３２は、第二本体部３１の下円盤部の中央孔３１ａを貫通する軸部３２ａ、第二本体部３１の下円盤部の下面及び上面に対向する円盤状のフランジ部３２ｂ，３２ｃを備える。
【００２４】
第二研磨盤３３は、第二研磨盤支持体３２の下側のフランジ部３２ｂの下面に一体的に固定される。つまり、第二研磨盤３３は、第二本体部３１に対して中心軸線Ｌ２の回りに回転可能に設けられる。第二研磨盤３３は、環状に形成される。さらに、第二研磨盤３３は、一方の面（下面）に中心軸線Ｌ２の回りに環状に形成される第二研磨溝３３ａを有する。第二研磨溝３３ａの断面形状は、円弧凹状に形成される。第二研磨溝３３ａは、研磨対象である球体２を研磨する。
【００２５】
第二研磨盤３３の第二研磨溝３３ａ側の面は、第一研磨盤２３の第一研磨溝２３ａ側の面に対向する。第二研磨溝３３ａの環状径は、第一研磨溝２３ａの環状径と同径に形成される。さらに、第二研磨溝３３ａの断面円弧径は、第一研磨溝２３ａの断面円弧径と同径に形成される。
【００２６】
そして、図３に示すように、第二研磨溝３３ａの内面には、詳細は後述するが、球体２の自転軸の傾きを変動するための第二自転軸変動溝３３１が、第二研磨溝３３ａに沿って形成される。具体的には、第二自転軸変動溝３３１は、第二研磨盤３３を中心軸線Ｌ２方向から見たとき、螺旋状に形成される。
【００２７】
詳細には、第二自転軸変動溝３３１は、第二研磨盤３３が図示矢印で示す反時計回りに回転するとした場合、図示一点鎖線で示す球体２に対して、第二研磨溝３３ａの外周側から内周側に向かって変化するように形成される。本例では、第二自転軸変動溝３３１は、第二研磨溝３３ａの外周側の周縁上の溝位置Ｐ２ｏから１８０度隔てた内周側の周縁上の溝位置Ｐ２ｉまで、ピッチｐで時計回りに周回数２回転半で形成される。
【００２８】
図５に示すように、第二自転軸変動溝３３１は、中心軸線Ｌ２方向の断面の内周縁が第一自転軸変動溝２３１と同形状のＵ字状に形成される。これにより、後述するツルーイング装置１７のツルア６５により、第二自転軸変動溝３３１を容易に形成できる。そして、第二自転軸変動溝３３１は、球体２の研磨時に掛かる圧力により第二研磨溝３３ａの研磨部分が弾性変形したとき、球体２と第二自転軸変動溝３３１の溝底とが接触しない溝深さｄとなるように形成される。これにより、球体２の部分的な研磨過多を防止して真球度を向上できる。
【００２９】
図２及び図３に示すように、第二自転軸変動溝３３１は、第一自転軸変動溝２３１とは異なる溝種類となっている。すなわち、第二自転軸変動溝３３１は、第一自転軸変動溝２３１に対し、ピッチｐ、内周側の径ｄ（第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａの内径）、外周側の径Ｄ（第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａの外径）及び周回数（２回転半）は同一であるが、旋回方向が異なる。
【００３０】
つまり、第二自転軸変動溝３３１は、第二研磨盤３３の第二研磨溝３３ａを有する面（下面）を中心軸線Ｌ２方向から見たとき、第二研磨溝３３ａの外周側から内周側に向かって反時計回りの旋回方向であるのに対し、第一自転軸変動溝２３１は、第一研磨盤２３の第一研磨溝２３ａを有する面（上面）を中心軸線Ｌ１方向から見たとき、第一研磨溝２３ａの外周側から内周側に向かって時計回りの旋回方向である。
【００３１】
第二静圧軸受３４は、第二本体部３１の下円盤部に保持され、第二研磨盤３３に一体的に固定される第二研磨盤支持体３２を、第二本体部３１に対してラジアル方向及びスラスト方向に支持する。詳細には、第二静圧軸受３４は、第二本体部３１の下円盤部の中央孔３１ａに保持され、軸部３２ａの外周面に対して流体圧により支持するラジアル軸受３４ａを備える。さらに、第二静圧軸受３４は、第二本体部３１の下円盤部の上面及び下面に保持され、フランジ部３２ｂ，３２ｃに対して流体圧により支持するスラスト軸受３４ｂ，３４ｃを備える。
【００３２】
第二静圧軸受３４に供給される流体は、共通の流体供給源から供給され、ラジアル軸受３４ａ、スラスト軸受３４ｂ，３４ｃに分岐される。第二静圧軸受３４は、さらにオリフィス絞り３４ｄ（図８に示す）を備える。オリフィス絞り３４ｄは、ラジアル軸受３４ａ、スラスト軸受３４ｂ，３４ｃのそれぞれに設けられる。ここで、第二静圧軸受３４を構成するオリフィス絞り３４ｄの位置は可変であるため、流体圧は可変とされる。また、第二静圧軸受３４に流体を供給する流体供給源は、第一静圧軸受２４に流体を供給する流体供給源と共通して設けられる。第二モータ３５は、第二本体部３１に支持され、第二研磨盤支持体３２を回転駆動する。
【００３３】
上下駆動機構１５は、コラム１２に対して第二本体部３１を上下移動させる。上下駆動機構１５は、コラム１２の上端に固定されるモータ４１と、モータ４１の出力軸に連結されるボールねじ４２と、ボールねじ４２に螺合する第二本体部３１の上円盤部の中央孔３１ｂに固定されるボールねじナット４３とを備える。
【００３４】
（２．ツルーイング装置の構成）
球体研磨装置１は、さらにツルーイング装置１７を備える。ツルーイング装置１７について、図６及び図７を参照して説明する。ツルーイング装置１７は、ガイド部材６１、第一移動体６２、第二移動体６３、回転軸部材６４及びツルア６５を備える。
【００３５】
ガイド部材６１は、基台１１の上面に配置される。ガイド部材６１は、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１に直交する軸線Ｌ３方向に沿って形成される。第一移動体６２は、ガイド部材６１の上に配置され、ガイド部材６１の軸線Ｌ３方向に移動可能に設けられる。第一移動体６２は、図示しないモータによって、ガイド部材６１上を、軸線Ｌ３方向に移動する。第一移動体６２の側面には、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１方向に沿ってガイドが形成される。
【００３６】
第二移動体６３は、第一移動体６２の側面ガイドに係止され、第一移動体６２の側面ガイドの軸線Ｌ１方向に移動可能に設けられる。第二移動体６３は、図示しないモータによって、第一移動体６２の側面ガイドに沿って、軸線Ｌ１方向に移動する。
【００３７】
回転軸部材６４は、第二移動体６３に軸線Ｌ３の回りに回転可能に設けられる。回転軸部材６４は、図示しないモータによって、第二移動体６３に対して回転可能とされる。ツルア６５は、回転軸部材６４の先端に取り付けられる。つまり、ツルア６５は、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３に対して、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１方向及び中心軸線Ｌ１の直交方向の少なくとも２軸方向に相対的に移動可能に基台１１に設けられる。このツルア６５は、回転軸部材６４の回転に伴って回転するロータリツルアである。１個のツルア６５は、第一研磨溝２３ａ及び第二研磨溝３３ａをツルーイングする。さらに、１個のツルア６５は、第一自転軸変動溝２３１及び第二自転軸変動溝３３１をツルーイングする。
【００３８】
（３．制御装置の構成）
球体研磨装置１は、さらに制御装置１６を備える。制御装置１６は、図４に示すように、モータ制御部５１と、流体圧調整部５２と、ツルーイング制御部５３とを備える。モータ制御部５１は、各モータ２５，３５，４１を制御する。つまり、モータ制御部５１が第一モータ２５を回転駆動することにより、第一研磨盤２３が回転する。また、モータ制御部５１が第二モータ３５を回転駆動することにより、第二研磨盤３３が回転する。また、モータ制御部５１がモータ４１を回転駆動することにより、第二移動体１４が上下動する。
【００３９】
流体圧調整部５２は、各オリフィス絞り２４ｄ，３４ｄの絞り量を調整する。流体圧調整部５２が第一オリフィス絞り２４ｄの位置を移動させることにより、第一静圧軸受２４の剛性が変化する。また、流体圧調整部５２が第二オリフィス絞り３４ｄの位置を移動させることにより、第二静圧軸受３４の剛性が変化する。
【００４０】
第一オリフィス絞り２４ｄは、ラジアル軸受２４ａ、スラスト軸受２４ｂ，２４ｃの流体圧全てを同時に調整する。つまり、第一オリフィス絞り２４ｄが調整されることで、ラジアル軸受２４ａによる剛性、及び、スラスト軸受２４ｂ，２４ｃによる剛性が調整される。同時に、第一静圧軸受２４によるモーメント剛性が調整される。
【００４１】
また、第二オリフィス絞り３４ｄは、ラジアル軸受３４ａ、スラスト軸受３４ｂ，３４ｃの流体圧全てを同時に調整する。つまり、第二オリフィス絞り３４ｄが調整されることで、ラジアル軸受３４ａによる剛性、及び、スラスト軸受３４ｂ，３４ｃによる剛性が調整される。同時に、第二静圧軸受３４によるモーメント剛性が調整される。
【００４２】
ツルーイング制御部５３は、ツルーイング装置１７を制御する。詳細には、ツルーイング制御部５３は、第一移動体６２を移動するモータ、第二移動体６３を移動するモータ、及び、回転軸部材６４を回転するモータをそれぞれ制御する。
【００４３】
（４．球体研磨装置を用いる球体の研磨方法）
制御装置１６の流体圧調整部５２は、第一，第二静圧軸受２４，３４の流体圧が球体２の研磨を行うときに使用する流体圧となるように、オリフィス絞り２４ｄ，３４ｄを設定しておく。そして、制御装置１６は、モータ４１を駆動して、第二移動体１４を上方へ移動させておく。この状態で、研磨素材である複数の球体２を、第一研磨盤２３の第一研磨溝２３ａに配置する。続いて、制御装置１６は、モータ４１を駆動して、第二移動体１４を下方へ移動させて、第二研磨盤３３の第二研磨溝３３ａが球体２に接触させて挟圧する状態とする。
【００４４】
続いて、制御装置１６は、第一研磨盤２３の回転速度を一定値とするように又は周期的に変動させるように第一モータ２５を駆動し、且つ、第二研磨盤３３の回転速度を一定値とするように第二モータ３５を駆動する。このとき、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３とは逆方向に回転される。このようにして、球体２は、第一，第二研磨盤２３，３３によって研磨される。この状態を設定した時間を経過したところで、制御装置１６は、第一モータ２５及び第二モータ３５を停止して、モータ４１を駆動して第二移動体１４を上方へ移動させる。なお、球体２の研磨中において、ツルア６５は、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の径方向外側に位置している。
【００４５】
（５．第一、第二自転軸変動溝を有する第一、第二研磨溝による球体の動作）
次に、第一、第二自転軸変動溝２３１，３３１を有する第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａに挟圧される球体２の研磨時における球体２の動作について、図を参照して説明する。なお、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３とは、逆方向に絶対値が同一回転速度となるように回転されるものとする。
【００４６】
ここで、図９に示すように、球体２を挟圧した当初の第一、第二研磨盤２３，３３を中心軸線Ｌ２（Ｌ１）方向の上方から見たとき、第一自転軸変動溝２３１の溝位置Ｐ１ｉと第二自転軸変動溝３３１の溝位置Ｐ２ｉは、１８０度ずれた位置にあり、第一自転軸変動溝２３１の溝位置Ｐ１ｏと第二自転軸変動溝３３１の溝位置Ｐ２ｏは、１８０度ずれた位置にある。そして、第一自転軸変動溝２３１と第二自転軸変動溝３３１は、互いに重ならず、第一、第二研磨盤２３，３３の径方向にずれた位置にある。
【００４７】
以下の説明では、第一自転軸変動溝２３１の溝位置Ｐ１ｉと第二自転軸変動溝３３１の溝位置Ｐ２ｏとの間に位置する球体２に着目して説明する。第一研磨盤２３と第二研磨盤３３とは、相対的に回転するため、球体２は、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１に直交する軸線Ｘ１の回りに回転する。そして、第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａには、第一、第二自転軸変動溝２３１，３３１がそれぞれ形成されているため、球体２の自転軸の傾きは以下で説明するように変動する。
【００４８】
図１０に示すように、球体２に接する第一研磨溝２３ａの周縁には、第一自転軸変動溝２３１が溝位置Ｐ１ｉ、溝位置Ｐ１ｉから第一研磨溝２３ａの径方向外側にピッチｐ隔てた溝位置Ｐ１２、及び溝位置Ｐ１ｉから第一研磨溝２３ａの径方向外側に２倍のピッチｐ隔てた溝位置Ｐ１３に存在する。なお、溝位置Ｐ１３と第一研磨溝２３ａの最外周の溝位置Ｐ１４との間の距離は、ピッチｐより小さいとする。
【００４９】
一方、球体２に接する第二研磨溝３３ａの周縁には、第二自転軸変動溝３３１が溝位置Ｐ２ｏ、溝位置Ｐ２ｏから第二研磨溝３３ａの径方向内側にピッチｐ隔てた溝位置Ｐ２２、及び溝位置Ｐ２ｏから第二研磨溝３３ａの径方向内側に２倍のピッチｐ隔てた溝位置Ｐ２３に存在する。なお、溝位置Ｐ２３と第二研磨溝３３ａの最内周の溝位置Ｐ２４との間の距離は、ピッチｐより小さいとする。
【００５０】
球体２が第一研磨溝２３ａと第二研磨溝３３ａとの間で回転することで、球体２には、第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａによる研磨抵抗が発生する。すなわち、図１０においては、球体２の下半分の部分には、第一研磨溝２３ａにおける溝位置Ｐ１ｉと溝位置Ｐ１２との間の円弧部分Ａ１、溝位置Ｐ１２と溝位置Ｐ１３との間の円弧部分Ａ２、及び溝位置Ｐ１３と溝位置Ｐ１４との間の円弧部分Ａ３で研磨抵抗が発生する。
【００５１】
一方、球体２の上半分の部分には、第二研磨溝３３ａにおける溝位置Ｐ２ｏと溝位置Ｐ２２との間の円弧部分Ｂ１、溝位置Ｐ２２と溝位置Ｐ２３との間の円弧部分Ｂ２、及び溝位置Ｐ２３と溝位置Ｐ２４との間の円弧部分Ｂ３で研磨抵抗が発生する。
【００５２】
そして、第一、第二研磨盤２３，３３が半回転すると、図１１に示すように、各円弧部分Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、時計回りにずれることになる。つまり、各円弧部分Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２で発生する研磨抵抗は、第一、第二研磨盤２３，３３の回転に伴って時計回りにずれることになるので、球体２には、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１及び軸線Ｘ１に直交する軸線Ｘ３の回りに回転する成分が発生する。なお、円弧部分Ａ３，Ｂ３は、時計回りのずれによりなくなり、円弧部分Ａ１より内周側及び円弧部分Ｂ１より外周側に新たな円弧部分Ａ０，Ｂ０が出現する。
【００５３】
つまり、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３との相対的な回転によって、球体２は、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１に直交する軸線Ｘ１の回りに回転するとともに、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１及び軸線Ｘ１に直交する軸線Ｘ３の回りに回転する。従って、球体２は、第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａによって研磨されている最中において、球体２の姿勢が常に変化する。その結果、球体２の真球度が向上する。
【００５４】
（６．ツルーイング方法）
ツルーイング装置１７による第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａ及び第一、第二自転軸変動溝２３１，３３１のツルーイング方法について、図１２及び図１３を参照して説明する。本実施形態においては、ツルア６５によって第一研磨溝２３ａと第二研磨溝３３ａとを別々にツルーイングする方法、及び、第一自転軸変動溝２３１と第二自転軸変動溝３３１とを別々にツルーイングする方法を採用するが、ツルア６５によって第一研磨溝２３ａと第二研磨溝３３ａとを同時にツルーイングし、第一自転軸変動溝２３１と第二自転軸変動溝３３１とを同時にツルーイングすることも可能である。
【００５５】
図１２を参照して、ツルア６５による第一研磨溝２３ａのツルーイング方法について説明する。まず、モータ制御部５１は、モータ４１を駆動して、第二研磨盤３３を上方へ移動させる。続いて、ツルーイング制御部５３は、ツルーイング装置１７の第二移動体６３を上方（Ｙ２方向）へ移動させた後に、ツルア６５が第一研磨溝２３ａの上方に対向する位置に至るまで第一移動体６２を第一研磨盤２３側（Ｘ２方向）へ移動させる。
【００５６】
続いて、ツルーイング制御部５３がツルア６５を軸線Ｌ３の回りに回転させると共に、モータ制御部５１が第一研磨盤２３を軸線Ｌ１の回りに回転させる。続いて、ツルーイング制御部５３が、第一移動体６２のＸ２方向へ移動と第二移動体６３のＹ２方向への移動を同期制御しながら、ツルア６５を第一研磨溝２３ａの成形形状に沿って移動させる。このとき、ツルア６５は、第一研磨溝２３ａの外周縁から溝底を通過して内周縁へ移動することによって、第一研磨溝２３ａを成形する。
【００５７】
続いて、ツルーイング制御部５３が、第一研磨溝２３ａ内において、第一移動体６２のＸ２方向へ移動と第二移動体６３のＹ２方向への移動を同期制御しながら、ツルア６５を第一自転軸変動溝２３１の成形形状に沿って移動させる。このとき、ツルア６５は、第一研磨溝２３ａの内周縁から溝底を通過して外周縁へ移動することによって、第一自転軸変動溝２３１を成形する。
【００５８】
次に、図１３を参照して、ツルア６５による第二研磨溝３３ａのツルーイング方法について説明する。まず、モータ制御部５１は、モータ４１を駆動して、第二研磨盤３３を上方へ移動させて位置決めする。続いて、ツルーイング制御部５３は、ツルーイング装置１７の第二移動体６３を上方（Ｙ２方向）へ移動させた後に、ツルア６５が第二研磨溝３３ａの下方に対向する位置に至るまで第一移動体６２を第二研磨盤３３側（Ｘ２方向）へ移動させる。
【００５９】
続いて、ツルーイング制御部５３がツルア６５を軸線Ｌ３の回りに回転させると共に、モータ制御部５１が第二研磨盤３３を軸線Ｌ２の回りに回転させる。続いて、ツルーイング制御部５３が、第一移動体６２のＸ２方向へ移動と第二移動体６３のＹ２方向への移動を同期制御しながら、ツルア６５を第二研磨溝３３ａの成形形状に沿って移動させる。このとき、ツルア６５は、第二研磨溝３３ａの外周縁から溝底を通過して内周縁へ移動することによって、第二研磨溝３３ａを成形する。
【００６０】
続いて、ツルーイング制御部５３が、第二研磨溝３３ａ内において、第一移動体６２のＸ２方向へ移動と第二移動体６３のＹ２方向への移動を同期制御しながら、ツルア６５を第二自転軸変動溝３３１の成形形状に沿って移動させる。このとき、ツルア６５は、第二研磨溝３３ａの内周縁から溝底を通過して外周縁へ移動することによって、第二自転軸変動溝３３１を成形する。
【００６１】
（７．その他）
上述の実施形態では、第一自転軸変動溝２３１は、ピッチｐで反時計回りに２回転半形成され、第二自転軸変動溝３３１は、ピッチｐで時計回りに２回転半形成される構成としたが、第一、第二自転軸変動溝２３１，３３１は、異なる溝種類、すなわち、ピッチ、回転方向、周回数等の少なくとも１つが異なる構成としてもよい。また、第一、第二自転軸変動溝２３１，３３１は、中心軸線Ｌ１，Ｌ２方向の断面の内周縁がＵ字状に形成される構成としたが、溝断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、Ｖ字状、半円状等の形状に形成される構成としてもよい。
【００６２】
また、第一、第二自転軸変動溝２３１，３３１は、螺旋状に形成したが、球体２の自転軸の変動が可能な溝形状であれば螺旋状に限定されるものではない。また、第一、第二自転軸変動溝２３１，３３１は、第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａに形成する構成としたが、少なくとも一方の研磨溝に形成する構成としてもよい。
【００６３】
（８．実施形態の効果）
本実施形態の球体研磨装置１は、一方の面に中心軸線Ｌ１回りに環状に形成される第一研磨溝２３ａを有する第一研磨盤２３と、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１と同軸上の中心軸線Ｌ２回りに第一研磨盤２３に対して相対的に回転可能に設けられ、第一研磨盤２３の一方の面に対向する面に、中心軸線Ｌ２回りに環状に形成される第二研磨溝３３ａを有する第二研磨盤３３と、研磨対象である球体２を第一研磨溝２３ａ及び第二研磨溝３３ａで挟圧して、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３を相対的に回転させることで、球体２を研磨加工する制御装置１６と、を備える。そして、第一研磨溝２３ａ及び第二研磨溝３３ａの少なくとも一方の内面には、球体２の自転軸の傾きを変動するための第一自転軸変動溝２３１（第二自転軸変動溝３３１）が、第一研磨溝２３ａ及び第二研磨溝３３ａの少なくとも一方の溝方向に沿って形成される。
【００６４】
第一研磨盤２３と第二研磨盤３３とは、相対的に回転しているため、球体２は、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１に直交する軸線Ｘ１の回りに回転する。そして、第一研磨溝２３ａ（第二研磨溝３３ａ）には、球体２の自転軸の傾きを変動するための第一自転軸変動溝２３１（第二自転軸変動溝３３１）が、第一研磨溝２３ａ及び第二研磨溝３３ａの少なくとも一方の溝方向に沿って形成されているため、球体２の自転軸の傾きは常に変動する。よって、球体２は、第一、第二研磨溝２３ａ，３３ａによって研磨されている最中において、球体の姿勢が常に変化するので、真球度が向上する。
【００６５】
また、第一研磨溝２３ａの内面には、自転軸変動溝としての第一自転軸変動溝２３１が形成され、第二研磨溝３３ａの内面には、第一自転軸変動溝２３１と異なる溝種類の自転軸変動溝としての第二自転軸変動溝３３１が形成されるので、球体２の自転軸の傾きの変動は大きくなり、球体２は、真球度がさらに向上する。
また、第一自転軸変動溝２３１（第二自転軸変動溝３３１）は、中心軸線Ｌ１（Ｌ２）回りに螺旋状に形成されるので、球体２の姿勢変化を促すことができる。
【００６６】
また、第一研磨溝２３ａ及び第二研磨溝３３ａは、第一研磨溝２３ａと第二研磨溝３３ａとが対向する状態で中心軸線Ｌ１，Ｌ２の一方から見た場合に、互いに重ならないようにそれぞれ形成されるので、球体２の姿勢変化をさらに促すことができる。
また、第一自転軸変動溝２３１は、第一研磨溝２３ａに向かって見た場合に、中心軸線Ｌ１回りに一方に向かう螺旋状に形成され、第二自転軸変動溝３３１は、第二研磨溝３３ａに向かって見た場合に、中心軸線Ｌ２回りに他方に向かう螺旋状に形成されるので、球体２の姿勢変化を最も促すことができる。
【００６７】
また、第一自転軸変動溝２３１と第二自転軸変動溝３３１は、中心軸線Ｌ１（Ｌ２）方向の断面の内周縁がＵ字状に形成されるので、溝形成が容易となる。
また、第一自転軸変動溝２３１（第二自転軸変動溝３３１）は、研磨時の球体２の圧力により研磨部分が弾性変形したとき、球体２と第一自転軸変動溝２３１（第二自転軸変動溝３３１）の溝底が接触しない溝深さに形成されるので、球体２の部分的な研磨過多を防止して真球度を向上できる。
また、制御装置１６は、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３の相対的な回転速度を一定にして、球体２を研磨するので、制御を容易に行うことができる。
【００６８】
また、球体研磨装置１は、第一研磨盤２３が設けられる基台１１と、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３に対して第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１方向及び中心軸線Ｌ１と直角な方向の少なくとも２軸方向に相対的に移動可能に基台１１に設けられ、第一研磨溝２３及び第二研磨溝３３ａの少なくとも一方をツルーイングするツルア６５と、を備える。そして、制御装置１６は、ツルア６５を２軸方向に相対的に移動させ且つ第一研磨盤２３を回転させながらツルア６５により第一研磨溝２３ａをツルーイングし、ツルア６５を２軸方向に移動させ且つ第二研磨盤３３を回転させながらツルア６５により第二研磨溝３３ａをツルーイングし、且つ、ツルア６５を２軸方向に移動させ且つ第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の少なくとも一方を回転させながらツルア６５により第一自転軸変動溝２３１及び第二自転軸変動溝３３１の少なくとも一方を形成する。これにより、第一自転軸変動溝２３１（第二自転軸変動溝３３１）を容易にツルーイングできる。
【００６９】
球体研磨装置１による球体研磨方法は、第一研磨溝２３ａ及び第二研磨溝３３ａで研磨対象である球体２を挟圧して、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３を相対的に回転させることで、球体２を研磨加工する。これにより、上述の球体研磨装置１の効果と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７０】
１：球体研磨装置、  ２：球体、  １１：基台、  １２：コラム、  １６：制御装置、  １７：ツルーイング装置、  ２３：第一研磨盤、  ２３ａ：第一研磨溝、  ２３１：第一自転軸変動溝、  ３３：第二研磨盤、  ３３ａ：第二研磨溝、  ３３１：第二自転軸変動溝、  ６５：ツルア
【図１】
0006753154.tif 000002
【図２】
0006753154.tif 000003
【図３】
0006753154.tif 000004
【図４】
0006753154.tif 000005
【図５】
0006753154.tif 000006
【図６】
0006753154.tif 000007
【図７】
0006753154.tif 000008
【図８】
0006753154.tif 000009
【図９】
0006753154.tif 000010
【図１０】
0006753154.tif 000011
【図１１】
0006753154.tif 000012
【図１２】
0006753154.tif 000013
【図１３】
0006753154.tif 000014