(57)【要約】【課題】数ｍｇ・ｃｍ以下といった高精度なバランス調整を容易に且つ短時間で実現可能なバランス調整機構及びバランス調整方法並びにこれを用いたスピンドル、回折光学素子金型の加工方法及び回折光学素子金型の加工装置を提供する。【解決手段】空気静圧スピンドルの端面、又は、該端面に設置されたリブ部材１５が備えるおもり取り付け面に、該空気静圧スピンドル１２の回転バランスの不釣り合いを是正するためのおもり部材１３が配置されるバランス調整機構であって、おもり部材１３は、磁力又は接着力の少なくともいずれかによって、おもり取り付け面に配置される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱状の回転体の端面、又は、該端面に設置された略円板状部材が備えるおもり取り付け面に、該回転体の回転バランスの不釣り合いを是正するためのおもり部材が配置されるバランス調整機構であって、
前記おもり部材は、磁力又は接着力の少なくともいずれかによって、前記おもり取り付け面に配置されることを特徴とするバランス調整機構。
【請求項２】
前記おもり取り付け面の周縁にリング状の円環部を備え、前記おもり部材は前記円環部と接触した状態で前記おもり取り付け面に配置されることを特徴とする請求項１記載のバランス調整機構。
【請求項３】
前記円環部には、内周に内歯歯車状の一様な凹みが設けられ、該凹みは、位相角が周方向で均等となるように分割された位置に少なくとも八つが形成されることを特徴とする請求項２記載のバランス調整機構。
【請求項４】
前記凹みの断面形状は、Ｖ字状又は円弧状であることを特徴とする請求項３記載のバランス調整機構。
【請求項５】
前記おもり部材は前記凹みと対応する形状の板状部材であり、前記回転体の回転バランス不釣り合いを是正するための前記おもり部材の質量の調整は、該おもり部材の断面積を変更することによって為されることを特徴とする請求項３又は４記載のバランス調整機構。
【請求項６】
前記おもり取り付け面に放射状の溝が形成され、前記おもり部材は該溝に嵌め合わされて位置決めが為されることを特徴とする請求項１又は２記載のバランス調整機構。
【請求項７】
前記おもり部材は前記溝の断面形状に対応した柱状であり、前記回転体の回転バランス不釣り合いを是正するための前記おもり部材の質量の調整は、該おもり部材の長さを調整することで為されることを特徴とする請求項６記載のバランス調整機構。
【請求項８】
前記おもり部材は、粘着力を有する粘土状材料、又は、該粘土状材料と強磁性粉体との混合物であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のバランス調整機構。
【請求項９】
前記おもり部材及び前記おもり取り付け面は強磁性体であり、少なくとも一方が永久磁石で形成されたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のバランス調整機構。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のバランス調整機構を調整対象部材の一部でスラスト方向の位置が異なる二箇所にそれぞれ設け、前記調整対象部材の回転バランスを二面修正法によって修正することを特徴とするバランス調整方法。
【請求項１１】
常用の回転域が１〜１０万ｒｐｍであり、工具装着状態での回転バランス不釣り合いが請求項１０記載のバランス調整方法によって１０ｍｇ・ｃｍ以下に設定されたことを特徴とするスピンドル。
【請求項１２】
請求項１１記載のスピンドルに装着された単結晶ダイヤモンドバイト工具によるフライカット加工法によってＶ字溝を形成することを特徴とする回折光学素子金型の加工方法。
【請求項１３】
請求項１１記載のスピンドルに装着された単結晶ダイヤモンドバイト工具を備え、フライカット加工法によってＶ字溝加工を行うことを特徴とする回折光学素子金型の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密加工用工作機械などの回転機構部のバランス調整機構、バランス調整方法、スピンドル、回折光学素子金型の加工方法及び回折光学素子金型の加工装置に関し、特に、５０００ｒｐｍ以上の回転域で使用される高速スピンドルの高精度なバランス修正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズやミラー、導光板といった光学素子の金型加工において、表面粗さやうねりを低減することは光学性能を確保する上で重要な品質項目である。自由曲面や軌跡が曲線となるようなＶ溝の光学面を加工する方法として、加工面の表面品位に優れるフライカット工法が多用されている。
【０００３】
この工法は、一枚の単結晶ダイヤモンドチップを回転軸周りに高速回転させて、被加工面に接触、走査し、所望の曲面を削り出す加工法である。切れ刃が一枚刃であるため、加工能率を稼ぐために工具は２０００ｒｐｍ以上の高速回転駆動されることが一般的である。特に、近年では、工具回転を高めることで実切り込み深さをできることを活用し、単結晶ダイヤモンドバイトに１万〜１０万ｒｐｍといった極めて高い回転を与え、無電解Ｎｉ、Ａｌ、無酸素銅といった延性金属に加え、ガラスやＳｉ単結晶等の硬脆材料の鏡面加工にもフライカット工法が用いられつつある。
【０００４】
フライカット工法において表面粗さやうねりを確保するためには、加工中の振動をできる限り小さくすることが必要である。特に工具が１〜１０万ｒｐｍとなる高回転域では、回転機構部のアンバランスによる振動が顕著となるため、このバランス調整が第一に必要となる。アンバランスによる振動の大きさは、スピンドルやハウジングの剛性によっても影響を受けるが、上記回転域においてのアンバランス量は、十数ｍｇ・ｃｍ（１ｍｇ・ｃｍ＝１．０×１０−８ｋｇ・ｍ）〜数ｍｇ・ｃｍ、好ましくは１０ｍｇ・ｃｍ以下に抑えることが望ましい。
【０００５】
さらに高品位な加工面を追求するためには、スピンドルの前端と後端とが異なる角度でふれ回るような運動（いわゆる、すりこぎ運動）を抑制することが必要であり、スピンドルの前端と後端との二箇所においてバランス修正を行う「二面修正法」によって、上記のアンバランス量以下に押さえ込むことが要求されている。
【０００６】
図９を用いて、従来のバランス調整方法について説明する。
回転スピンドル６６は、中央穴６７に外周刃回転工具のシャンク（軸）１０が挿入されており、これは不図示のクランプ機構によって固定されている。この状態にて回転駆動用空気圧を回転駆動機構６３に供給し、スピンドル６６を約２万ｒｐｍで回転させる。
【０００７】
ラジアル軸受部６２の直上に位置するハウジング表面に加速度ピックアップを取り付け、スピンドル６６のアンバランスに伴う振動を回転状態において計測する。ここでは、工具側のスピンドル前端と反対のスピンドル後端との２箇所の軸受部で振動を計測し、二面修正法（二面釣り合わせ）によるバランス調整を行う。
【０００８】
すなわち、振動強度のデータから、おもり取り付け用ネジ穴６４の回転半径におけるアンバランス重量及び位相角を算出し、これに相当する質量のおもり用のネジ部材６５を指定の位相角のねじ穴６４にネジ止めすることによって、スピンドル６６のバランス調整を行っていた。
【０００９】
しかし、この方法では、アンバランス重量に一致するネジ部材を準備しなければならなかったり、指定の位相角とねじ穴の位置とが一致しない場合があり、バランス調整に多大な時間を要する原因となっていた。
【００１０】
このような問題を解決するための発明としては、特許文献１に開示される「回転体のバランス調整装置」や、特許文献２に開示される「切削装置の回転バランス調整機構」がある。
【００１１】
特許文献１に開示される発明は、円板に回転中心軸を中心とし放射状に複数のねじ穴を加工し、これらのねじ穴にバランスウエイトとしての止めネジを任意の位置で停止保持可能にネジ止めする。この時、止めネジの重心初期位置を円板の中心よりｒとし、回転中心軸４を中心に円板を回転させてバランス状態を測定し、この測定結果に基づいて止めネジの位置を半径方向に±Δｒ変えることにより円板のバランスを調整するものである。
【００１２】
特許文献２に開示される発明は、回転スピンドルと、該回転スピンドルの先端に装着され外周に工具装着部を有する固定フランジと、該固定フランジの工具装着部に嵌合する装着穴を有する環状の切削工具と、該切削工具を固定フランジとで挟んで支持する挟持フランジとを有するスピンドルユニットを備えた切削装置の回転バランス調整機構であって、挟持フランジ又は固定フランジの外周には少なくとも２個のネジ孔が半径方向に形成されており、該ネジ孔にバランスウェイト用ネジが進退可能にネジ止めされるものである。
【００１３】
上記各特許文献に開示される技術をフライカット用スピンドルに適用した状態を図１０に示す。スピンドル６６及び端面刃回転工具のフランジ部７１ａには、おもり取り付け用ネジ穴７４が回転半径方向に形成されており、おもり７５の回転半径位置を自在に調整することで、多大な種類のおもりを保有していなくとも正確なバランス修正量が得られるとともに、複数個のおもりを併用することで、取り付け位相角のずれをも解消できるようにしたものである。
【００１４】
しかし、このような構成とした場合には、おもり７５の回転半径位置の調整が難しいことに加え、おもりの量を変化させる場合に前回の状態を残しておくことができないという問題が生じる。
バランス調整の際には、特許文献３に開示される「高速回転体のバランス修正方法」のように、前回の付加したおもりに対してさらにおもりを追加したり軽減したりを繰り返したりという作業を繰り返す必要がある。しかし、特許文献１や特許文献２に開示される発明を適用した空気静圧スピンドルでは、前回付加したおもりに対して修正分のみを付加、又は除去することができないため、バランス修正作業が収束しにくいとういう不具合が生じる。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−２３８５９４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２９７４３号公報
【特許文献３】
特開２００１−０５４２６７号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
このため、数ｍｇ・ｃｍ以下といった高精度なバランス調整を行う際には、精度を高めること自体が困難であるとともに、バランス調整には依然として多大な時間を要していた。
【００１７】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、数ｍｇ・ｃｍ以下といった高精度なバランス調整を容易に且つ短時間で実現可能なバランス調整機構及びバランス調整方法並びにこれを用いたスピンドル、回折光学素子金型の加工方法及び回折光学素子金型の加工装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、略円柱状の回転体の端面、又は、該端面に設置された略円板状部材が備えるおもり取り付け面に、該回転体の回転バランスの不釣り合いを是正するためのおもり部材が配置されるバランス調整機構であって、おもり部材は、磁力又は接着力の少なくともいずれかによって、おもり取り付け面に配置されることを特徴とするバランス調整機構を提供するものである。以上の構成においては、おもり取り付け面の周縁にリング状の円環部を備え、おもり部材は円環部と接触した状態でおもり取り付け面に配置されることが好ましい。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様の円環部を備えた構成に加えて、円環部には、内周に内歯歯車状の一様な凹みが設けられ、該凹みは、位相角が周方向で均等となるように分割された位置に少なくとも八つが形成されたバランス調整機構を提供するものである。以上の構成においては、凹みの断面形状は、Ｖ字状又は円弧状であることが好ましい。
【００２０】
上記本発明の第２の態様のいずれの構成においても、おもり部材は凹みと対応する形状の板状部材であり、回転体の回転バランス不釣り合いを是正するためのおもり部材の質量の調整は、該おもり部材の断面積を変更することによって為されることが好ましい。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、上記本発明の第１の態様のに加えて、おもり取り付け面に放射状の溝が形成され、おもり部材は該溝に嵌め合わされて位置決めが為されることことを特徴とするバランス調整機構を提供するものである。
以上の構成においては、おもり部材は溝の断面形状に対応した柱状であり、回転体の回転バランス不釣り合いを是正するためのおもり部材の質量の調整は、該おもり部材の長さを調整することで為されることが好ましい。
【００２２】
また、上記本発明の第１の態様、第２の態様、又は第３の態様のいずれの構成においても、おもり部材は、粘着力を有する粘土状材料、又は、該粘土状材料と強磁性粉体との混合物であることが好ましい。また、おもり部材及びおもり取り付け面は強磁性体であり、少なくとも一方が永久磁石で形成されることが好ましい。
【００２３】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、上記本発明の第１から第３の態様のいずれかのバランス調整機構を調整対象部材の一部でスラスト方向の位置が異なる二箇所にそれぞれ設け、調整対象部材の回転バランスを二面修正法によって修正することを特徴とするバランス調整方法を提供するものである。
【００２４】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第５の態様として、常用の回転域が１〜１０万ｒｐｍであり、工具装着状態での回転バランス不釣り合いが上記本発明の第５の態様のバランス調整方法によって１０ｍｇ・ｃｍ以下に設定されたことを特徴とするスピンドルを提供するものである。
このような精度にバランス調整し、指定の回転域において使用することで、ラジアル剛性が１〜８Ｎ／μｍの比較的剛性の低い軽切削用静圧スピンドルによってもアンバランスに起因した振動を十分小さくすることができ、無電解Ｎｉめっき面を被削材とした場合でも高品位な切削鏡面を得ることが可能となる。
【００２５】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第６の態様として、上記本発明の第６の態様のスピンドルに装着された単結晶ダイヤモンドバイト工具によるフライカット加工法によってＶ字溝を形成することを特徴とする回折光学素子金型の加工方法を提供するものである。
【００２６】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第７の態様として、上記本発明の第６の態様のスピンドルに装着された単結晶ダイヤモンドバイト工具を備え、フライカット加工法によってＶ字溝加工を行うことを特徴とする回折光学素子金型の加工装置を提供するものである。
上記本発明の第６の態様又は第７の態様によれば、単結晶ダイヤモンドバイトを用いたフライカット加工が５万ｒｐｍといった高速回転時においても可能となる。よって、従来困難とされてきた無電解Ｎｉめっきやガラスなどの一部の硬脆材に対しても鏡面切削が可能なる。
【００２７】
本発明は、回転体の少なくとも一端面、又はこの端面に配置される略円板状部材におもりの取り付け面を設け、磁力及び粘着力の少なくともいずれかによってこのおもり取り付け面におもり部材を配置する構成を採用している。磁力や粘着力を用いておもりを配置するため、従来のタップ穴が不要となり、おもりを取り付ける位相角の自由度をより高めることができる。なお、おもり取り付け面の周縁部に略リング状の円環部を設けたり、おもり取り付け面にバランス調整用おもりが嵌り合う凹みや溝を設けたり、このおもり部材及びおもり取り付け面の両者を強磁性体とし、さらに少なくとも一方を永久磁石とする構成を採用することで、おもり部材をおもり取り付け面に確実に取り付けることが可能となる。
また、おもりとしての微小ネジが不要となるため、重量を変えたおもりの準備が容易となる。おもりの最小重量については、ネジ部材に比べ１／１０以下とすることができるため、調整精度である残留アンバランスを効率よく飛躍的に低減できる。
【００２８】
従来法においては、バランス調整用のおもりはネジ部品であり、人手による作業上、呼び径でＭ２のねじが使用可能なもののうち最小であった。このネジの場合、市販品で長さを変更した場合の重量の変化は５ｍｇ刻みとなっていた。本発明は、ネジ止めを行うことなくおもり部材を取り付けるため、おもり自体がネジ部を備えている必要がない。このため、質量変化が１〜２ｍｇ刻みのおもりを容易に製作でき、ドライバーやピンセットなどを用いてネジ止め作業を行う必要もない。このため作業自体が従来法よりも容易であり、作業に要する時間を大幅に短縮できるとともに、より高精度なバランス調整が可能となる。
【００２９】
磁力によっておもりを配置する場合はネジ止めと比較して接合力が劣るため、高速回転によって生じる慣性力によるおもりのずれを防止する手段を設けている。まず、おもり取り付け面に凹みを設けこれにおもりを嵌め込むようにすることで回転位相角方向へのズレを防止している。つぎに、おもり取り付け面の外周に円形リング状のリブを設けこれにおもりを突き当てることでラジアル方向へのおもりのずれを防止している。さらに、リブの開口口径よりも小さい穴を持つ円盤状のフタを設けることでスラスト方向へのおもりのズレ又は飛び出しを防止している。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
図１に、本発明を好適に実施した第１の実施形態に係るバランス調整機構の構成を示す。
空気静圧スピンドル１２には、中央穴６７に外周刃回転工具のシャンク１０が挿入されており、これは不図示のクランプ機構によって固定されている。この状態にて回転駆動用空気圧を回転駆動機構６３に供給し、空気静圧スピンドル１２を回転させる。
【００３１】
ラジアル軸受部６２の直上に位置するハウジング表面に加速度ピックアップを取り付け、空気静圧スピンドル１２のアンバランスに伴う振動を回転状態において計測する。ここでは、工具側のスピンドル前端と反対のスピンドル後端との２箇所の軸受部で振動を計測し、二面修正法によるバランス修正を行う。
【００３２】
まず、空気静圧スピンドル１２に適用されたバランス調整機構について説明する。このバランス調整機構は、空気静圧スピンドル本体１２の回転バランスを調整するための機構であり、強磁性体矩形おもり１３、リング状リブ１５ａ、おもり用カバー１４を有する。
空気静圧スピンドル１２の両端には、それぞれおもり取り付け面が形成されており、強磁性体矩形おもり１３はこの面に配置される。おもり取り付け面の周縁部には、リング状リブ１５が配置されており。強磁性体矩形おもり１３の位置ずれを防止している。おもり用カバー１４は、リング状リブ１５を介しておもり取り付け面を覆うように配置される。
【００３３】
図２に、おもり用カバー１４を取り除いた状態を示す。リング状リブ１５ので囲まれた領域は空気静圧スピンドル１２の端面であり、中央に工具取り付け用中心穴６７を有している。強磁性体矩形おもり１３は、永久磁石で形成されており、炭素鋼で形成された空気静圧スピンドルの端面１２ａに直接取り付けられている。なお、強磁性体矩形おもり１３は、バランスの調整量に応じて質量が異なる数種類（１３ａ（質量大）、１３ｂ（質量中）及び１３ｃ（質量小））が用いられる。リング状リブ１５は、その内周に内歯歯車状に直角のＶ字パターンが形成されており、ここへ強磁性体矩形おもり１３が嵌め合わされて位置決めがなされ、ズレのない確実な取り付けが実現される。リング状リブ１５に凹みを形成することによって、強磁性体矩形おもり１３を特定の位置に確実に固定できるため、数万ｒｐｍの慣性力によっても外れることのない構造が実現できる。
【００３４】
強磁性体矩形おもり１３としては、その質量を変化させた３種類（１３ａ、１３ｂ及び１３ｃ）を図示しているが、おもりの質量をより細かく変化させることで、さらに正確なバランス調整が可能となる。
【００３５】
バランス調整の際には、既に強磁性体矩形おもり１３を配置した箇所にさらに微少量のおもりを追加する必要が生じることが多々あるが、強磁性体矩形おもり１３を薄板状に形成することで、重ね取り付けが可能となるため、同一箇所に容易におもりを追加できる。
このように、質量の大小に関わらずおもりを薄板状にすることで、おもり同士を重ね合わせて装着できるようになるため、結果としておもりのバリエーションが増える。よって、従来のネジを用いたおもりで問題となっていた、既におもりを装着した箇所に対するおもりの微調整を自由に行うことができる。
【００３６】
また、図３に示すように、本実施形態においては、空気静圧スピンドル本体１２が備える工具取り付け用中心穴６７に挿入された外周刃回転工具にもバランス調整機構が適用されている。
このバランス調整機構は、外周刃回転工具のシャンク１０、強磁性体矩形おもり１３、おもり用カバー２０、リング状リブ２１を有する。
外周刃回転工具のシャンク１０のダイヤモンドチップ（剣先バイト）側の端には、おもり取り付け面が形成されており、強磁性体矩形おもり１３はこの面に配置される。おもり取り付け面の周縁部には、リング状リブ２１が配置されており。強磁性体矩形おもり１３の位置ずれを防止している。おもり用カバー２０は、リング状リブ２１を介しておもり取り付け面を覆うように配置される。
【００３７】
このような構成とすることにより、空気静圧スピンドル１２単体でのバランス調整を二面修正法で予め実施しておき、外周刃回転工具を取り付けた後は、工具先端での一面修正を行うことで、工具を取り付けるたびに空気静圧スピンドル１２の回転バランスを二面修正する必要がなくなる。よって、バランス調整に要する手間を軽減することが可能となる。
【００３８】
このように、工具を装着した状態であっても、二面修正法による空気静圧スピンドル１２の回転バランス調整を短時間で且つ高精度に行うことができるため、アンバランスによるスピンドル振動を極めて静粛に抑制でき、うねりなどの乱れのない高品位なダイヤモンド切削面を得ることが可能となる。
【００３９】
なお、リング状リブ１５は、空気静圧スピンドルの端面１２ａに直接形成して、一体型とするようにしてもよい。
【００４０】
〔第２の実施形態〕
図４に、本発明を好適に実施した第２の実施形態に係るバランス調整機構を示す。
本実施形態に係るバランス調整機構は、第１の実施形態とほぼ同様であるが、本実施形態においては、リング状リブ１５の内周面には円弧状の凹みパターンが形成されている。
また、空気静圧スピンドル１２の回転バランス調整には、強磁性体円盤状おもり３３が適用される。なお、第１の実施形態と同様に、強磁性体円盤状おもり３３にはバランスの調整量に応じて質量が異なるものが数種類（３３ａ（質量大）、３３ｂ（質量中）、３３ｃ（質量小））適用される。
【００４１】
本実施形態においては、リング状リブ１５の内周面に円弧状の凹みパターンを形成したため、Ｖ字状のパターンを形成した場合よりも回転時の風切り音を低減できるとともに、パターンの形成を容易に行えるようになる。
【００４２】
〔第３の実施形態〕
図５に、本発明を好適に実施した第３の実施形態に係るバランス調整機構を示す。本実施形態に係るバランス調整機構は、第１の実施形態とほぼ同様の構成であるが、空気静圧スピンドル１２は、強磁性体ではない材料で形成されている。また、リング状リブ１８には貫通穴ではなく止まり穴が設けられているため、リング状リブ１８は円環状ではなく凹みを有する円盤状となっている。
【００４３】
本実施形態においては、リング状リブ１８を永久磁石で形成し、おもりは鉄鋼系の強磁性体材料で形成している。この場合には、おもりを一般的な炭素鋼で形成できるため、その形状や重量についてより多様なものを準備可能となる。
【００４４】
また、図５に示すように、フランジ３１を有するような端面刃回転工具を空気静圧スピンドル１２に装着した場合、軸方向にネジ穴を立てた従来例では、工具装着状態でのバランスを調整できないという問題があったが、本発明では、おもり装着にネジ締め動作を行う必要がないため、工具を装着した状態であっても、空気静圧スピンドル１２の回転バランス調整を自在に行うことができる。
【００４５】
なお、本実施形態の構成において、軸径φ２０の空気静圧スピンドル２０に対して、５万ｒｐｍ時の回転バランスを修正するのに要した時間は１時間であり、残留アンバランスが８ｍｇ・ｃｍの高精度のバランス修正を行うことができた。
【００４６】
〔第４の実施形態〕
図６に、本発明を好適に実施した第４の実施形態に係るバランス調整機構を示。本実施形態に係るバランス調整機構は、第３の実施形態とほぼ同様の構成であるが、バランス調整用のおもりとして、粘土状の材料を用いている。
【００４７】
粘土状強磁性粉体４３は、粘土状材料と鉄粉とを混合したものである。粘土状強磁性粉体４３は、粘土自体の粘着力と鉄粉に作用する磁力とによって、リング状リブ１８に張り付いている。
【００４８】
バランス調整用のおもりを粘土状とすることにより、おもり部材それぞれの質量を任意の大きさ（例えば、４３ａ（質量大）、４３ｂ（質量中））とできるため、おもりの質量の微調整が非常に簡単に行えるようになる。また、おもりの質量調整の分解能を高く（換言すると、おもり質量の最小調整量を小さく）することができる。
【００４９】
本実施形態に係るバランス調整機構では、おもりの重量を無段階に変化させることができるため、スピンドルの回転バランス調整をより高精度に行うことが可能となる。
【００５０】
〔第５の実施形態〕
図７に、本発明を好適に実施した第５の実施形態に係るバランス調整機構を示す。本実施形態に係るバランス調整機構は、第３の実施形態とほぼ同様の構成であるが、リング状リブ１８の凹みの底面部分には、放射状に溝を形成している。なお、（Ａ）、（Ｂ）は直角のＶ溝、（Ｃ）は丸溝を形成した例である。おもりは溝と対応する形状のものを適用し、その長さを変更することで質量を調整している。例えば、Ｖ溝の場合は多角形柱（（Ａ）の符号８３ａ）又は角柱（（Ｂ）の符号８２ａ及び８２ｂ）、丸溝の場合は円柱（（Ｃ）の符号８６ａ）である。
【００５１】
このように、本実施形態に係るバランス調整機構は、多角形柱、角柱又は円柱形状の部材をおもりとして使用することができ、質量の変更は柱の長さを調整するだけで行える。このため、針金などの棒状の部材を任意の長さに切断しておもりとすることができ、質量が異なる多種のおもりを予め容易しておく必要がなくなる。さらに、おもりの一部をヤスリなどで研削することで、おもりの質量の微調整も可能となり、バランス調整作業が容易になる。
【００５２】
本実施形態に係るバランス調整機構では、おもりの質量を無段階に変化させることができるため、スピンドルの回転バランス調整をより高精度に行うことが可能となる。
【００５３】
〔第６の実施形態〕
図８に、本発明を好適に実施した第６の実施形態に係るバランス調整機構を示す。本実施形態に係るバランス調整機構は、空気静圧スピンドル本体９１の回転バランスを調整するための機構である。
【００５４】
空気静圧スピンドル９１の端面には、おもり取り付け面が形成されている。この面にリベット型強磁性体おもり９３を取り付けることにより、空気静圧スピンドルの回転バランス調整を行う。なお、空気静圧スピンドル９１は強磁性体材料で形成されており、リベット型強磁性体おもり９３の頭は永久磁石で形成している。
【００５５】
本実施形態の構成では、リベット型強磁性体おもり９３を固定するためにリング状リブを用いる必要がないため、機構全体の構成を簡略化できる。また、リベット型強磁性体おもり９３を配置する際には、ネジ止め作業を行う必要がないため、バランス調整を容易に行うことができる。
従来のネジ穴に比べると、リベット穴はおもり取り付け面に容易に形成できることに加え、小さい穴を加工することが可能である。よって、おもりを取り付ける位相角の自由度をより高めることができるとともに、残留アンバランスを低くすることが可能となる。
【００５６】
また、空気静圧スピンドルの工具取り付け用中心穴６７に端面刃回転工具が装着されている場合でも、回転バランスの調整の際にネジ止め作業を必要としないため、フランジ部３１ａがバランス調整作業の妨げとなってしまうことはない。
【００５７】
なお、上記各実施形態は、本発明の好適な実施の一例であり本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、バランス調整に用いるおもりの質量は、３段階よりも細かく変化させるようにしてもよい。
また、上記各実施形態では工作機械のスピンドルの回転バランス調整を例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザビームプリンタ用のポリゴンスキャナ、ハードディスクドライブの回転体の回転バランス調整などに適用することができる。
また、粘土状強磁性粉体を柱状やリベット状や板状に形成するようにして実施することも可能であることは明らかであり、このようにすることで、おもりの質量調整をさらに容易かつ厳密に行うことが可能となる。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、数ｍｇ・ｃｍ以下といった高精度なバランス調整を容易に且つ短時間で実現可能なバランス調整機構及びバランス調整方法並びにこれを用いたスピンドル、回折光学素子金型の加工方法及び回折光学素子金型の加工装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態に係るバランス調整機構の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るバランス調整機構の内部構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係るバランス調整機構を工具自体に適用した状態を示す図である。
【図４】本発明を好適に実施した第２の実施形態に係るバランス調整機構の構成を示す図である。
【図５】本発明を好適に実施した第３の実施形態に係るバランス調整機構の構成を示す図である。
【図６】本発明を好適に実施した第４の実施形態に係るバランス調整機構の構成を示す図である。
【図７】本発明を好適に実施した第５の実施形態に係るバランス調整機構の構成を示す図である。
【図８】本発明を好適に実施した第６の実施形態に係るバランス調整機構の構成を示す図である。
【図９】従来のバランス調整機構の構成を示す図である。
【図１０】従来のバランス調整機構の別の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  外周刃回転工具のシャンク部
１１  外周刃回転工具のダイヤモンドチップ（剣先バイト）
１２  空気静圧スピンドル本体
１３  強磁性体矩形おもり
１３ａ  強磁性体矩形おもり（大）
１３ｂ  強磁性体矩形おもり（中）
１３ｃ  強磁性体矩形おもり（小）
１４  おもり用カバー（スピンドル用）
１５  リング状リブ（貫通穴：スピンドル用）
１８  リング状リブ（止まり穴：スピンドル用）
２０  おもり用カバー（工具用）
２１  リング状リブ（工具用）
３１ａ  端面刃回転工具のフランジ部
３１ｂ  端面刃回転工具のシャンク部
３２  端面刃回転工具のダイヤモンドチップ（Ｒバイト）
３３ａ  強磁性体円盤おもり（大）
３３ｂ  強磁性体円盤おもり（中）
３３ｃ  強磁性体円盤おもり（小）
３５  リング状リブ（凹み形状円弧：スピンドル用）
４３ａ  粘土状強磁性粉体（大）
４３ｂ  粘土状強磁性粉体（中）
６２  空気静圧スピンドルのラジアル軸受部
６３  空気静圧スピンドルのスラスト軸受部及び回転駆動機構
６４  従来のバランス調整用おもりの取り付け穴用ネジ
６５、７４  従来のバランス調整用おもりとしてのネジ部材
６６  従来のバランス調整機構を備える空気静圧スピンドル本体
６７  工具取り付け用中心穴
７１ａ  従来のバランス調整機構を備える端面刃回転工具のフランジ部
７１ｂ  従来のバランス調整機構を備える端面刃回転工具のシャンク部
７３  スピンドル端部用の従来のバランス調整機構
８１  底面に放射状Ｖ溝を有するリング状リブ
８１ａ  おもり固定用溝を有する底面
８２ａ  Ｖ溝用角柱おもり（大）
８２ｂ  Ｖ溝用角柱おもり（中）
８３ａ  Ｖ溝用多角形おもり
８５  底面に放射状丸溝を有するリング状リブ
８６ａ  丸溝用円柱おもり（大）
８６ｂ  丸溝用円柱おもり（中）
９１  おもり差し込み用穴が配置された空気静圧スピンドル本体
９２  おもり差し込み用穴
９３ａ  リベット型強磁性体おもり
【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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【図１０】
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