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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-221587(P2016-221587A)
(43)【公開日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】球体研磨装置及び球体研磨方法
(51)【国際特許分類】
   B24B 11/06 20060101AFI20161205BHJP
   B24B 53/00 20060101ALI20161205BHJP
【FI】
   B24B11/06
   B24B53/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2015-107241(P2015-107241)
(22)【出願日】2015年5月27日
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100089082
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 脩
(74)【代理人】
【識別番号】100130188
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 喜一
(74)【代理人】
【識別番号】100190333
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 群司
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 亮
(72)【発明者】
【氏名】三井 哲弥
(72)【発明者】
【氏名】増田 祐生
(72)【発明者】
【氏名】小野▲崎▼ 徹
(72)【発明者】
【氏名】新美 匡俊
(72)【発明者】
【氏名】若園 賀生
【テーマコード(参考)】
3C047
3C049
【Fターム(参考)】
3C047AA31
3C049AA02
3C049AA09
3C049AA12
3C049AA18
3C049AA19
3C049AB01
3C049AB04
3C049AB08
3C049BA02
3C049BA04
3C049BB02
3C049BB03
3C049BB04
3C049BC02
3C049CA02
3C049CB01
3C049CB03
(57)【要約】
【課題】逃げ溝を設けずに、球体の姿勢を変化させることにより球体の真球度を向上できる球体研磨装置を提供する。
【解決手段】球体研磨装置(1)は、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)の回りに第一研磨盤(23)に対して相対的に回転可能に設けられ、環状に形成される第二研磨溝(33a)を有する第二研磨盤(33)とを備える。第一研磨溝(23a)及び第二研磨溝(33a)の少なくとも一方は、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)の少なくとも一方に押し付けた状態において、球体(2)をすべり移動させるための力が外周側(Ao,Bo)と内周側(Ai,Bi)とで異なるように形成される。
【選択図】図7
【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、
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は、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の少なくとも一方に押し付けた状態において、前記球体をすべり移動させるための力が外周側と内周側とで異なるように形成される、球体研磨装置。
【請求項2】
前記第一研磨溝の外周側が、内周側に比べて、前記すべり移動させるための力が大きくなるように形成され、
前記第二研磨溝の内周側が、外周側に比べて、前記すべり移動させるための力が大きくなるように形成され、請求項1に記載の球体研磨装置。
【請求項3】
前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝の少なくとも一方は、外周側と内周側とでツルーイング条件を異ならせることにより、前記すべり移動させるための力を外周側と内周側とで異ならせる、請求項1又は2に記載の球体研磨装置。
【請求項4】
請求項1−3の何れか一項に記載の球体研磨装置を用いる球体研磨方法であって、
前記第一研磨溝と前記第二研磨溝との間に研磨対象である球体を配置し、前記第一研磨盤と前記第二研磨盤とを相対的に回転させて前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝により前記球体を研磨する、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、回転盤と固定盤とに形成される研磨溝に、球体の通路上に所定間隔をおいた複数の所定位置に逃げ溝が形成されることで、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】
【0003】
【特許文献1】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】
【0004】
しかし、特許文献1においては、球体の通路上において、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。逃げ溝を多数設ければ、その分、球体の姿勢の変化を促すことができるが、逃げ溝では球体が研磨されないため、研磨効率が低下する。
【0005】
本発明は、逃げ溝を設けずに、球体の姿勢を変化させることにより球体の真球度を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】
【0006】
(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を備える。前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝の少なくとも一方は、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の少なくとも一方に押し付けた状態において、前記球体をすべり移動させるための力が外周側と内周側とで異なるように形成される。
【0007】
(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、前記第一研磨溝と前記第二研磨溝との間に研磨対象である球体を配置し、前記第一研磨盤と前記第二研磨盤とを相対的に回転させて前記第一研磨溝及び前記第二研磨溝により前記球体を研磨する。
【0008】
(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、第一研磨溝及び第二研磨溝の少なくとも一方において、球体に対する内周側での研磨抵抗と外周側での研磨抵抗とが異なる。そのため、球体は、第一研磨盤の中心軸線に平行な軸線回りに回転する。つまり、第一研磨盤と第二研磨盤との相対的な回転によって、球体は、第一研磨盤の中心軸線に直交する軸線回りに回転すると共に、中心軸線に平行な軸線回りに回転する。従って、球体は、第一研磨溝と第二研磨溝によって研磨されている最中において、球体の姿勢を変化できる。その結果、球体の真球度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本実施形態の球体研磨装置の構成を示す図である。
図2図1の球体研磨装置の横断面図であり、図3のII-II断面図である。
図3図2のIII-III断面図である。
図4】制御装置のブロック構成図である。
図5】ツルアにより第一研磨溝をツルーイングする際の球体研磨装置の図である。
図6】ツルアにより第二研磨溝をツルーイングする際の球体研磨装置の図である。
図7】第一研磨溝及び第二研磨溝のツルーイング後の表面模式拡大図である。
図8】球体の研磨時において、第一研磨盤、第二研磨盤及び球体の動作を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
(1.球体研磨装置1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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
本実施形態においては、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4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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
本実施形態においては、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2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。
【0024】
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。
【0025】
(2.ツルーイング装置17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2及び図3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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
(3.制御装置16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。
【0030】
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。
【0031】
本実施形態においては、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。
【0032】
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。
【0033】
なお、第一オリフィス絞り24dをラジアル軸受24a、スラスト軸受24b,24cのそれぞれに設けることで、ラジアル軸受24a、スラスト軸受24b,24cのそれぞれの流体圧を独立して調整することも可能である。また、第二オリフィス絞り34dについても同様である。
【0034】
また、上記実施形態においては、第一,第二オリフィス絞り24d,34dの位置を可変とすることにより、第一,第二静圧軸受24,34の流体圧を可変とした。この他に、流体圧調整部52は、第一,第二静圧軸受24,34への流体供給源による供給される流体圧を調整することもできる。
【0035】
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。
【0036】
(4.球体研磨装置1を用いる球体2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。
【0037】
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に接触する状態とする。
【0038】
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。
【0039】
(5.球体研磨装置1の基本構成による効果)
上述したように、球体研磨装置1は、中心軸線L1の回りに回転可能に設けられ、一方の面に中心軸線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の回り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を有する第二研磨盤33とを備える。このように、対向する第一,第二研磨盤23,33を回転可能にすることで、第一,第二研磨溝23a,33aに複数の球体2を配置して、複数の球体2の研磨を同時に加工となる。
【0040】
さらに、第一、第二研磨盤23,33を回転可能にすることで、研削の自由度が高くなる。例えば、第一,第二研磨盤23,33は、後述するように流体圧を高くすることで第一,第二研磨盤23,33の中心軸線L1,L2を高精度に位置決め可能となる。特に、第一,第二研磨盤23,33が静圧軸受により支持されることで、転がり軸受を用いる場合に比べて、初期摩耗及び経年摩耗を生じないことにより高精度に位置決めし続けることができる。また、第一,第二研磨盤23,33は、後述するように流体圧を低くすることで第一,第二研磨盤23,33の中心軸線L1,L2のずれを許容できる。その結果、高精度に球体2を研磨できる。
【0041】
(6.ツルーイング方法)
ツルーイング装置17による第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aのツルーイング方法について、図5及び図6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することも可能である。
【0042】
図5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。
【0043】
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。
【0044】
次に、図6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。
【0045】
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。
【0046】
(7.ツルーイング条件及び第一、第二研磨溝23a,33aの表面性状)
次に、第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aのそれぞれのツルーイング条件について、図7を参照して説明する。第一研磨溝23aのツルーイング条件は、第一研磨溝23aの溝底より外周側(Ao)と内周側(Ai)とで異なる条件とする。詳細には、第一研磨溝23aの外周側(Ao)のツルーイングにおけるツルア65の移動速度は、第一研磨溝23aの内周側(Ai)のツルーイングにおけるツルア65の移動速度より早くする。
【0047】
そうすると、第一研磨溝23aの表面性状は、外周側(Ao)にて粗くなり、内周側(Ai)にて高精度になる。つまり、第一研磨溝23aは、研磨対象である球体2を第一研磨溝23aに押し付けた状態において、球体2をすべり移動させるための力が、外周側(Ao)と内周側(Ai)とで異なるように形成される。当該力は、第一研磨溝23aの外周側(Ao)が内周側(Ai)に比べて大きくなる。
【0048】
次に、第二研磨溝33aのツルーイング条件は、第二研磨溝33aの溝底より外周側(Bo)と内周側(Bi)とで異なる条件とする。詳細には、第二研磨溝33aの外周側(Bo)のツルーイングにおけるツルア65の移動速度は、第二研磨溝33aの内周側(Bi)のツルーイングにおけるツルア65の移動速度より遅くする。
【0049】
そうすると、第二研磨溝33aの表面性状は、外周側(Bo)にて高精度となり、内周側(Bi)にて粗くなる。つまり、第二研磨溝33aは、研磨対象である球体2を第二研磨溝33aに押し付けた状態において、球体2をすべり移動させるための力が、外周側(Bo)と内周側(Bi)とで異なるように形成される。当該力は、第二研磨溝33aの内周側(Bi)が外周側(Bo)に比べて大きくなる。
【0050】
(8.第一、第二研磨溝23a,33aの表面性状による球体2の動作)
次に、第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aの表面性状を上記のようにすることにより、球体2の研磨時における球体2の動作について、図8を参照して説明する。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。
【0051】
球体2が軸線X1の回りに回転することで、球体2には、第一研磨溝23aによる研磨抵抗が発生する。ここで、第一研磨溝23aにおいて、外周側Aoにて球体2をすべり移動させるための力が、内周側Aiにて球体2をすべり移動させるための力より大きい。つまり、外周側Aoでの研磨抵抗が内周側Aiでの研磨抵抗より大きいということになる。その結果、球体2には、中心軸線L1に平行な軸線Y3の回りに回転する成分が発生する。
【0052】
さらに、球体2が軸線X1の回りに回転することで、球体2には、第二研磨溝33aによる研磨抵抗が発生する。ここで、第二研磨溝33aにおいて、内周側Biにて球体2をすべり移動させるための力が、外周側Boにて球体2をすべり移動させるための力より大きい。つまり、内周側Biでの研磨抵抗が外周側Boでの研磨抵抗より大きいということになる。その結果、球体2には、中心軸線L1に平行な軸線Y3の回りに回転する成分が発生する。
【0053】
ここで、第一研磨溝23aにおいては外周側Aoの研磨抵抗が内周側Aiの研磨抵抗より大きく、第二研磨溝33aにおいては内周側Biの研磨抵抗が外周側Boの研磨抵抗より大きい。従って、第一研磨溝23aによって球体2に付与される軸線Y3の回りの回転方向と、第二研磨溝33aによって球体2に付与される軸線Y3の回りの回転方向とは、同一方向となる。従って、第一研磨溝23aと第二研磨溝33aとが軸線Y3の回りの回転を相殺する関係とならず、むしろ相乗する関係となるため、球体2は、確実に軸線Y3の回りに回転する。
【0054】
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共に、中心軸線L1に平行な軸線Y3の回りに回転する。従って、球体2は、第一研磨溝23aと第二研磨溝33aによって研磨されている最中において、球体2の姿勢が変化する。その結果、球体2の真球度が向上する。
【0055】
特に、第一研磨溝23aの外周側Aoが、内周側Aiに比べて、上述した条件で球体2をすべり移動させるための力が大きくなるように形成され、第二研磨溝33aの内周側Biが、外周側Boに比べて、上述した条件で球体2をすべり移動させるための力が大きくなるように形成され。このことにより、第一研磨溝23aと第二研磨溝33aとが相乗的に作用することで、球体2の姿勢が確実に変化する。その結果、球体2の真球度が確実に向上する。
【0056】
ただし、本実施形態においては、第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aのどちらもが、外周側と内周側とで研磨抵抗が異なるようにしたが、第一研磨溝23aと第二研磨溝33aの一方のみであってもよい。
【0057】
また、第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aの少なくとも一方は、外周側と内周側とでツルーイング条件を異ならせることにより、上述した条件で球体2をすべり移動させるための力を外周側と内周側とで異ならせるようにするとよい。これにより、確実に、外周側と内周側とで研磨抵抗を異ならせることができる。
【0058】
(9.機上ツルーイングに関する効果)
球体研磨装置1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、第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aをツルーイングするツルア65を備える。そして、制御装置16によって、第一研磨盤23及び第二研磨盤33を相対回転させて、第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aにより球体2を研磨する。さらに、制御装置16によって、ツルア65を2軸方向(X2,Y2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をツルーイングする。また、制御装置16によって、ツルア65を2軸方向(X2,Y2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をツルーイングする。
【0059】
ここで、第一研磨盤23及び第二研磨盤33は、共に基台11に対して回転可能に設けられる。ツルア65は、第一研磨盤23及び第二研磨盤33に取り付けられるのではなく、第一研磨盤23及び第二研磨盤33に対して相対移動可能に設けられる。従って、ツルア65は、第一研磨盤23に対して相対的に軸方向移動させることにより、第一研磨盤23を回転させている状態で第一研磨溝23aをツルーイングすることが可能となる。同様に、ツルア65は、第二研磨盤33に対して相対移動させることにより、第二研磨盤33を回転させている状態で第二研磨溝33aをツルーイングすることが可能となる。このように、ツルア65による相対的な軸方向移動と、第一研磨盤23及び第二研磨盤33の回転との協働によって、第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aのツルーイングが可能となる。特に、第一研磨盤23及び第二研磨盤33共に回転する構成を採用することで、第一研磨溝23a及び第二研磨溝33aの偏心をなくすことができ、高精度な球体2の研磨が可能となる。
【符号の説明】
【0060】
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、 24:第一静圧軸受、 33:第二研磨盤、 33a:第二研磨溝、 34:第二静圧軸受、 65:ツルア、 Ai:第一研磨溝の内周側、 Ao:第一研磨溝の外周側、 Bi:第二研磨溝の内周側、 Bo:第二研磨溝の外周側
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8