(57)【要約】【課題】【解決手段】上研磨盤と下研磨盤との間に裁置された被加工物を研磨する研磨機であって、上研磨盤に対して固定され、上方に開口部を有する窪部と、窪部に少なくとも一部が挿入された挿入部材と、窪部の一部を充填する下層流体と、下層流体に浮かんで、挿入部材の側面と、窪部の内壁面との隙間を充填する充填材とを備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を吸収する緩衝ユニットであって、
第１部材と、
前記第１部材に対して固定され、上方に開口部を有する窪部と、
前記窪部に少なくとも一部が挿入された第２部材と、
前記窪部の一部を充填する下層流体と、
前記下層流体に浮かんで、前記第２部材の側面と、前記窪部の内壁面との隙間を充填する充填材と
を備えることを特徴とする緩衝ユニット。
【請求項２】
前記第２部材は、前記窪部の底面と非接触であることを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項３】
前記第２部材と、前記窪部の底面との間は、前記下層流体により充填されたことを特徴とする請求項２に記載の緩衝ユニット。
【請求項４】
前記窪部の内壁面は、前記第１部材の上面から上方に延伸して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項５】
前記第２部材の先端部は、
表面が略鉛直な第１板状体と、
前記第１板状体と十字形に交差し、表面が略鉛直な第２板状体と
を含み、
前記窪部は、前記第１板状体及び前記第２板状体の少なくとも一部を収容する十字形状の溝であり、
前記充填材は、前記第１板状体及び前記第２板状体の少なくとも一部の表面と、前記十字形状の溝の壁面との隙間を充填することを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項６】
前記第２部材の先端部は、表面が略鉛直な第１板状体を含み、
前記窪部は、前記窪部の底面から上方に延伸して形成され、少なくとも一部が前記第１板状体の表面と対向する対向壁面を有し、
前記充填材は、前記第１板状体の表面と、前記対向壁面との隙間を充填することを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項７】
前記第１部材の上面に形成され、上方に突出して前記窪部を囲む枠部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項８】
前記第１部材の上面に、前記窪部を略囲む周状に延伸して形成された溝部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項９】
前記充填材は、前記第１部材を前記第２部材に対して水平方向に移動させる力を緩衝することを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項１０】
前記充填材は粉粒体であることを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項１１】
前記粉粒体は、ポリウレタンパウダーであることを特徴とする請求項１０に記載の緩衝ユニット。
【請求項１２】
前記充填材は、前記下層流体より粘性の大きな流体であることを特徴とする請求項１に記載の緩衝ユニット。
【請求項１３】
上研磨盤と下研磨盤との間に裁置された被加工物を研磨する研磨機であって、
前記上研磨盤に対して固定され、上方に開口部を有する窪部と、
前記窪部に少なくとも一部が挿入された挿入部材と、
前記窪部の一部を充填する下層流体と、
前記下層流体に浮かんで、前記挿入部材の側面と、前記窪部の内壁面との隙間を充填する充填材と
を備えることを特徴とする研磨機。
【請求項１４】
前記下研磨盤は、上面に円周状に延伸するＶ溝を有し、
前記上研磨盤は、前記被加工物を挟んで前記Ｖ溝と対向することを特徴とする請求項１３に記載の研磨機。
【請求項１５】
前記下研磨盤を上面に裁置するターンテーブルを更に備え、
前記挿入部材は、周囲に対して固定され、
前記下研磨盤は前記ターンテーブルの回転に伴って、前記上研磨盤に対して回転することを特徴とする請求項１３に記載の研磨機。
【請求項１６】
振動を吸収する緩衝方法であって、
第１部材に対して固定され、上方に開口部を有する窪部の一部に流体を充填する流体充填段階と、
前記窪部に、第２部材の少なくとも一部を挿入する挿入段階と、
前記流体に充填材を浮かべて、前記第２部材の側面と、前記窪部の内壁面との隙間を充填する隙間充填段階と
を備えることを特徴とする緩衝方法。
【請求項１７】
上研磨盤と下研磨盤との間に裁置された被加工物を研磨する研磨方法であって、
上研磨盤に対して固定され、上方に開口部を有する窪部の一部に流体を充填する流体充填段階と、
前記窪部に、挿入部材の少なくとも一部を挿入する挿入段階と、
前記流体に充填材を浮かべて、前記挿入部材の側面と、前記窪部の内壁面との隙間を充填する隙間充填段階と
を備えることを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緩衝ユニット、研磨機、緩衝方法、及び研磨方法に関する。特に本発明は、上研磨盤と下研磨盤との間に裁置された被加工物を研磨する研磨機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上研磨盤と下研磨盤との間に裁置された被加工物を研磨して球形に加工する研磨機が知られている。この場合、下研磨盤は、例えばターンテーブル等により上研磨盤に対して回転する。また、上研磨盤は、自重により被加工物を押圧する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の研磨機においては、上研磨盤の位置が、下研磨盤の回転に伴う力を受けて水平方向にずれる場合があった。そのため、従来、被加工物を精度よく研磨し、真球度の高い球形に加工するのは困難であった。
【０００４】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる緩衝ユニット、研磨機、緩衝方法、及び研磨方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、振動を吸収する緩衝ユニットであって、第１部材と、第１部材に対して固定され、上方に開口部を有する窪部と、窪部に少なくとも一部が挿入された第２部材と、窪部の一部を充填する下層流体と、下層流体に浮かんで、第２部材の側面と、窪部の内壁面との隙間を充填する充填材とを備える。
【０００６】
第２部材は、窪部の底面と非接触であってよい。第２部材と、窪部の底面との間は、下層流体により充填されてよい。窪部の内壁面は、第１部材の上面から上方に延伸して形成されてよい。
【０００７】
第２部材の先端部は、表面が略鉛直な第１板状体と、第１板状体と十字形に交差し、表面が略鉛直な第２板状体とを含み、窪部は、第１板状体及び第２板状体の少なくとも一部を収容する十字形状の溝であり、充填材は、第１板状体及び第２板状体の少なくとも一部の表面と、十字形状の溝の壁面との隙間を充填してよい。また、第２部材の先端部は、表面が略鉛直な第１板状体を含み、窪部は、窪部の底面から上方に延伸して形成され、少なくとも一部が第１板状体の表面と対向する対向壁面を有し、充填材は、第１板状体の表面と、対向壁面との隙間を充填してもよい。
【０００８】
第１部材の上面に形成され、上方に突出して窪部を囲む枠部を更に備えてよい。また、第１部材の上面に、窪部を略囲む周状に延伸して形成された溝部を更に備えてもよい。
【０００９】
充填材は、第１部材を第２部材に対して水平方向に移動させる力を緩衝してよい。充填材は粉粒体であってよい。粉粒体は、ポリウレタンパウダーであってよい。充填材は、下層流体より粘性の大きな流体であってよい。
【００１０】
本発明の第２の形態によると、上研磨盤と下研磨盤との間に裁置された被加工物を研磨する研磨機であって、上研磨盤に対して固定され、上方に開口部を有する窪部と、窪部に少なくとも一部が挿入された挿入部材と、窪部の一部を充填する下層流体と、下層流体に浮かんで、挿入部材の側面と、窪部の内壁面との隙間を充填する充填材とを備える。
【００１１】
下研磨盤は、上面に円周状に延伸するＶ溝を有し、上研磨盤は、被加工物を挟んでＶ溝と対向してよい。下研磨盤を上面に裁置するターンテーブルを更に備え、挿入部材は、周囲に対して固定され、下研磨盤はターンテーブルの回転に伴って、上研磨盤に対して回転してよい。
【００１２】
本発明の第３の形態によると、振動を吸収する緩衝方法であって、第１部材に対して固定され、上方に開口部を有する窪部の一部に流体を充填する流体充填段階と、窪部に、第２部材の少なくとも一部を挿入する挿入段階と、流体に充填材を浮かべて、第２部材の側面と、窪部の内壁面との隙間を充填する隙間充填段階とを備える。
【００１３】
本発明の第４の形態によると、上研磨盤と下研磨盤との間に裁置された被加工物を研磨する研磨方法であって、上研磨盤に対して固定され、上方に開口部を有する窪部の一部に流体を充填する流体充填段階と、窪部に、挿入部材の少なくとも一部を挿入する挿入段階と、流体に充填材を浮かべて、挿入部材の側面と、窪部の内壁面との隙間を充填する隙間充填段階とを備える。
【００１４】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る研磨機１０の構成の一例を示す図である。研磨機１０は、上研磨盤１０６を水平方向に固定して支持することにより、被加工物１１８―１、２を精度よく研磨して、真球度の高い球形に加工する。ここで、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面に対応する研磨機１０の垂直断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面に対応する研磨機１０の水平断面図である。研磨機１０は、下研磨盤１０４、上研磨盤１０６、ガイドリング１１０、囲部１１６、窪部１１２、枠部１１４、ターンテーブル１０２、及び挿入部材１０８を備える。上研磨盤１０６及び挿入部材１０８は、振動を吸収する緩衝ユニットにおける第１部材及び第２部材の一例である。
【００１７】
下研磨盤１０４はターンテーブル１０２の上面に裁置された円盤状体であり、上研磨盤１０６は下研磨盤１０４の上面に裁置された円盤状体である。下研磨盤１０４及び上研磨盤１０６は、ターンテーブル１０２の回転軸５０２上に中心を有する。
【００１８】
下研磨盤１０４は、上面に円周状に延伸するＶ溝１２２を有し、Ｖ溝１２２上に被加工物１１８―１、２を保持する。また、上研磨盤１０６は、被加工物１１８―１，２を挟んで下研磨盤１０４のＶ溝１２２と対向する。これにより、研磨機１０は、被加工物１１８―１、２を下研磨盤１０４と上研磨盤１０６との間に保持する。
【００１９】
ガイドリング１１０は、下研磨盤１０４の上面から上方に延伸して、下研磨盤１０４と一体に形成された円筒状体である。ガイドリング１１０は、上研磨盤１０６を内部に収容し、上研磨盤１０６の側面を水平方向に係止する。これにより、ガイドリング１１０は、上研磨盤１０６を、下研磨盤１０４に対して相対的に回転可能に保持する。
【００２０】
囲部１１６は、上研磨盤１０６の上面から上方に突出して周状に延伸し、窪部１１２の内壁面を形成する。そのため、窪部１１２は、上研磨盤１０６に対して固定して形成され、上方に開口部を有する。また、枠部１１４は、上研磨盤１０６の上面に上方に突出して形成され、窪部１１２を囲む壁面である。
【００２１】
挿入部材１０８は、周囲に対して固定された棒状体であり、挿入部材１０８の先端部は窪部１１２に挿入される。そして、挿入部材１０８の先端部と、窪部１１２の内壁面との隙間は、下層流体１２４に浮かんだ充填材１２０により充填される。これにより、上研磨盤１０６を水平方向に固定して支持する。
【００２２】
ターンテーブル１０２は、上面に下研磨盤１０４を裁置し、下研磨盤１０４を回転軸５０２に対して回転させる。そのため、下研磨盤１０４は、ターンテーブル１０２の回転に伴って、上研磨盤１０６に対して回転する。
【００２３】
ここで、下研磨盤１０４の回転に伴って上研磨盤１０６が受ける力により、上研磨盤１０６の位置が水平方向にずれが生じるとすると、研磨機１０の加工に誤差が生じる。しかし、本実施形態においては、上研磨盤１０６は水平方向に固定される。そのため、本実施形態によれば、研磨機１０は、被加工物１１８―１、２を高い精度で研磨することができる。
【００２４】
尚、別の実施例において、下研磨盤１０４の中心は、ターンテーブル１０２の回転軸５０２の外にあってもよい。この場合、ターンテーブル１０２は、ターンテーブル１０２の外周部と内周部との周速差によって下研磨盤１０４を回転させる。また、本実施形態において、研磨機１０は２個の被加工物１１８―１、２を研磨するが、別の実施例において、被加工物は１個又は３個以上であってもよい。
【００２５】
図２は、挿入部材１０８の一例を詳細に示す図である。挿入部材１０８は、少なくとも一部が窪部１１２（図１参照）に挿入される先端部２０２と、先端部２０２から上方に延伸して形成される延伸部２０４とを有する。
【００２６】
先端部２０２は、鉛直方向の中心軸５０４から外側に、十字形に突出する形状を有する。そして、先端部２０２は、中心軸５０４をターンテーブル１０２の回転軸５０２（図１参照）と一致させて窪部１１２に挿入され、当該十字形の突出は、窪部１１２の内壁面と係合する。これにより、先端部２０２は、上研磨盤１０６（図１参照）を、回転軸５０２に対する回転方向に対して係止する。そのため、本実施形態によれば、挿入部材１０８は、上研磨盤１０６が下研磨盤１０４の回転に伴って回転するのを防ぎ、上研磨盤１０６を安定して支持することができる。
【００２７】
ここで、本実施形態において、先端部２０２は、水平断面が十字形であり、それぞれの表面が略鉛直な第１板状体３０２及び第２板状体３０４を有する。第２板状体３０４は第１板状体３０２と十字形に交差する。
【００２８】
尚、別の実施例において、先端部２０２の水平断面は長方形であってもよく、更に多くの板状体が交差する形状の断面であってもよい。また、先端部２０２は、例えば複数の円筒体を有してもよく、先端部２０２の側面は曲面であってもよい。
【００２９】
図３は、研磨機１０における、枠部１１４以内の部分を詳細に示す図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）のＤ−Ｄ断面に対応する研磨機１０の水平断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面に対応する研磨機１０の垂直断面図である。以下、窪部１１２、下層流体１２４、及び充填材１２０について詳細に説明する。
【００３０】
窪部１１２は、先端部２０２より大きな水平断面を有する十字形の溝である。これにより、窪部１１２は、第１板状体３０２及び第２板状体３０４の少なくとも一部を収容し、窪部１１２の内壁面は、隙間を挟んで第１板状体３０２又は第２板状体３０４の表面と対向する。
【００３１】
尚、別の実施例において、例えば、先端部２０２の水平断面が長方形の場合には、窪部１１２の水平断面は、先端部２０２の水平断面より大きな長方形であってよい。窪部１１２の水平断面は、先端部２０２の水平断面より相似形に大きいのが好ましい。
【００３２】
下層流体１２４は、窪部１１２に注入された、例えば水等の流体であり、窪部１１２において、挿入部材１０８と、窪部１１２の底面との間を充填する。そのため、挿入部材１０８は、窪部１１２の底面と非接触であり、下研磨盤１０４は、鉛直上方又は下方の力に応じて、挿入部材１０８に対して移動する。これにより、上研磨盤１０６は、被加工物１１８―１、２（図１参照）を自重により押圧する。
【００３３】
充填材１２０は、下層流体１２４より比重が軽く、下層流体１２４に浮かぶ粉粒体であり、第１板状体３０２及び第２板状体３０４の表面と、窪部１１２の内壁面との隙間を充填する。これにより、充填材１２０は、例えば、機械公差によって生じる遊びを埋める。そのため、充填材１２０は、上研磨盤１０６を挿入部材１０８に対して水平方向に移動させる力、及び上研磨盤１０６を回転軸５０２に対して回転させる力を緩衝する。
【００３４】
本実施形態において、挿入部材１０８は、上研磨盤１０６を鉛直方向に移動可能に支持しつつ、水平方向に固定する。そのため、本実施形態によれば、被加工物１１８―１、２に適切な荷重を加えることができる。また、これにより、研磨機１０は、高い精度で被加工物１１８―１、２を研磨することができる。
【００３５】
ここで、本実施形態において、粉粒体である充填材１２０は、例えば、直径が１００μｍ程度のポリウレタンパウダーである。別の実施例において、充填材１２０は、下層流体１２４より粘性が大きな、例えば油等の流体であってもよい。この場合、充填材１２０は、下層流体１２４と２層に分離する流体であるのが好ましい。
【００３６】
また、本実施形態において、研磨機１０は、トラップ４０２を更に備える。トラップ４０２は、囲部１１６の外壁と枠部１１４の内壁とに囲まれ、上研磨盤１０６の上面を底面に有する溝である。トラップ４０２は、窪部１１２から溢れた下層流体１２４又は充填材１２０を捕捉して、これらが被加工物１１８―１、２と接触するのを防止する。これにより、下層流体１２４又は充填材１２０が研磨の精度に影響を及ぼすのを防ぐことができる。
【００３７】
図４は、研磨機１０に係る研磨方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態においては、最初に、ターンテーブル１０２の上に下研磨盤１０４を裁置し、下研磨盤１０４の上に更に上研磨盤１０６を裁置する（Ｓ１０２）。次に、窪部１１２の一部に下層流体１２４を充填し（Ｓ１０４）、窪部１１２に挿入部材１０８の少なくとも一部を挿入する（Ｓ１０６）。
【００３８】
そして、次に、下層流体１２４の上に充填材１２０を浮かべて、挿入部材１０８の側面と、窪部１１２の内壁面との隙間を充填して、挿入部材１０８に上研磨盤１０６を支持させる（Ｓ１０８）。そして、次に、下研磨盤１０４を上研磨盤１０６に対して回転させ、被加工物１１８―１、２を研磨する（Ｓ１１０）。本実施形態によれば、被加工物１１８―１、２を精度よく研磨し、真球度の高い球形に加工することができる。尚、別の実施例においては、下層流体１２４の上に充填材１２０を浮かべた後に、挿入部材１０８を窪部１１２に挿入してもよい。
【００３９】
図５は、本実施形態の別の実施例に係る研磨機１０のガイドリング１１０以内の部分を示す図である。図５において、図１と同じ符号を付した構成は、図１における構成と同一又は同様の機能を有するため説明を省略する。図５（ａ）は、図５（ｂ）のＦ−Ｆ断面に対応する、研磨機１０の水平断面図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥ−Ｅ断面に対応する研磨機１０の垂直断面図である。
【００４０】
本例において、窪部１１２は、窪部１１２の底面から上方に延伸して形成された対向壁面４０８を有する。対向壁面４０８は、窪部１１２の底面から上方に突出する複数の突起部４０６の側面である。また、対向壁面４０８を側面に有する溝は、十字形の形状を有し、第１板状体３０２及び第２板状体３０４の少なくとも一部を収容する。
【００４１】
これにより、対向壁面４０８の少なくとも一部は、第１板状体３０２及び第２板状体３０４の表面と対向する。そして、充填材１２０は、第１板状体３０２及び第２板状体３０４の表面と、対向壁面４０８との隙間を充填する。
【００４２】
そのため、本例においても、下研磨盤１０４の回転に伴って上研磨盤１０６が受ける力により、上研磨盤１０６の位置が水平方向にずれるのを防止することができる。また、これにより、研磨機１０は、被加工物１１８―１、２を高い精度で研磨することができる。尚、別の実施例において、対向壁面４０８は窪部１１２の内壁面の全体又は一部であってもよい。
【００４３】
また、研磨機１０は、上研磨盤１０６の上面に窪部１１２を略囲む周状に延伸して形成された溝部４０４を更に備える。溝部４０４は、図３に関連して説明したトラップ４０２と同一又は同様の機能を有し、窪部１１２から溢れた下層流体１２４又は充填材１２０を捕捉する。この場合も、溢れた下層流体１２４又は充填材１２０が被加工物１１８―１、２と接触するのを防止して、これらが研磨の精度に影響を及ぼすのを防ぐことができる。
【００４４】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４５】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば被加工物を精度よく研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨機１０の構成の一例を示す図である。
図１（ａ）は、研磨機１０の垂直断面図である。
図１（ｂ）は、研磨機１０の水平断面図である。
【図２】挿入部材１０８の一例を詳細に示す図である。
【図３】研磨機１０における、枠部１１４以内の部分を詳細に示す図である。
図３（ａ）は、研磨機１０の水平断面図である。
図３（ｂ）は、研磨機１０の垂直断面図である。
【図４】研磨機１０に係る研磨方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の別の実施例に係る研磨機１０のガイドリング１１０以内の部分を示す図である。
図５（ａ）は、研磨機１０の水平断面図である。
図５（ｂ）は、研磨機１０の垂直断面図である。
【符号の説明】
１０・・・研磨機、１０２・・・ターンテーブル、１０４・・・下研磨盤、１０６・・・上研磨盤、１０８・・・挿入部材、１１０・・・ガイドリング、１１２・・・窪部、１１４・・・枠部、１１６・・・囲部、１１８・・・被加工物、１２０・・・充填材、１２２・・・Ｖ溝、１２４・・・下層流体、２０２・・・先端部、２０４・・・延伸部、３０２・・・第１板状体、３０４・・・第２板状体、３０６・・・内壁面、４０２・・・トラップ、４０４・・・溝部、４０６・・・突起部、４０８・・・対向壁面、５０２・・・回転軸、５０４・・・中心軸
【図１】
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【図２】
2004017175.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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