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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】P2024049140
(43)【公開日】2024-04-09
(54)【発明の名称】金属表面模様加工装置、金属表面模様加工方法
(51)【国際特許分類】
B24B 27/00 20060101AFI20240402BHJP
B25J 9/06 20060101ALI20240402BHJP
B24B 41/04 20060101ALI20240402BHJP
【ＦＩ】
B24B27/00 A
B25J9/06 A
B24B41/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】26
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022155423
(22)【出願日】2022-09-28
(71)【出願人】
【識別番号】594185477
【氏名又は名称】株式会社新光ステンレス研磨
(74)【代理人】
【識別番号】100112689
【弁理士】
【氏名又は名称】佐原 雅史
(74)【代理人】
【識別番号】100128934
【弁理士】
【氏名又は名称】横田 一樹
(72)【発明者】
【氏名】堀山 竜紀
(72)【発明者】
【氏名】佐久間 秀雄
(72)【発明者】
【氏名】小用 孝一
【テーマコード（参考）】
3C034
3C158
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C034AA13
3C034AA19
3C034BB01
3C034BB12
3C034BB15
3C034BB92
3C034CA17
3C034CB01
3C034CB06
3C034CB14
3C158AA02
3C158AA05
3C158AA06
3C158AA09
3C158AA11
3C158AA14
3C158AA16
3C158AB04
3C158AC02
3C158BA01
3C158BA07
3C158BB02
3C158BB06
3C158BC02
3C158CA04
3C158CB01
3C158CB10
3C707AS12
3C707BS11
3C707BS12
3C707KS21
3C707LV05
(57)【要約】
【課題】金属表面に対して、意匠性の高いヘアライン加工を実現する。
【解決手段】金属表面模様加工装置は、研磨具８０と主軸用モータ７２を備える研磨ヘッド６０と、研磨ヘッド６０と金属部材Ｗの表面ＷＨを相対移動自在に保持する移動装置と、移動装置を制御する制御装置を備える。表面ＷＨの加工対象となる平面をＸ－Ｙ平面とする相対座標系において、制御装置は、Ｚ軸を基準として主軸７４を相対傾斜させる主軸傾斜処理部と、研磨具８０と表面ＷＨをＺ軸方向に相対移動させて接触させるＺ軸移動処理部と、主軸が相対傾斜する研磨具８０と表面ＷＨが接触した状態で、表面ＷＨと研磨ヘッド６０をＸ－Ｙ平面に沿って相対移動させるＸ－Ｙ平面移動処理部とを有する。これにより表面ＷＨに形成される帯状の被研磨領域Ｇ内に、研磨具８０の回転による扇状のヘアライン模様Ｈが形成される。
【選択図】図５
【解決手段】金属表面模様加工装置は、研磨具８０と主軸用モータ７２を備える研磨ヘッド６０と、研磨ヘッド６０と金属部材Ｗの表面ＷＨを相対移動自在に保持する移動装置と、移動装置を制御する制御装置を備える。表面ＷＨの加工対象となる平面をＸ－Ｙ平面とする相対座標系において、制御装置は、Ｚ軸を基準として主軸７４を相対傾斜させる主軸傾斜処理部と、研磨具８０と表面ＷＨをＺ軸方向に相対移動させて接触させるＺ軸移動処理部と、主軸が相対傾斜する研磨具８０と表面ＷＨが接触した状態で、表面ＷＨと研磨ヘッド６０をＸ－Ｙ平面に沿って相対移動させるＸ－Ｙ平面移動処理部とを有する。これにより表面ＷＨに形成される帯状の被研磨領域Ｇ内に、研磨具８０の回転による扇状のヘアライン模様Ｈが形成される。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属の表面を加工して模様を形成する金属表面模様加工装置であって、
前記表面を研磨してヘアライン状の模様を形成する研磨具、該研磨具を回転自在に保持する主軸及び該主軸を回転させる主軸用モータを備える研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドと前記表面を相対移動自在に保持する移動装置と、
前記移動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記表面の平面に沿う特定方向をＸ軸、前記平面に沿い前記Ｘ軸と直行する方向をＹ軸、前記平面と同一平面をＸ－Ｙ平面、前記Ｘ軸及びＹ軸に垂直となる方向をＺ軸と定義する際に、
前記移動装置を制御する制御装置は、
前記Ｚ軸を基準として前記主軸を相対傾斜させる主軸傾斜処理部と、
前記研磨具と前記表面を前記Ｚ軸方向に相対移動させて、前記研磨具と前記表面を接触させるＺ軸移動処理部と、
前記主軸が相対傾斜する記研磨具と前記表面が接触した状態で、前記表面と前記研磨ヘッドを前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動させるＸ－Ｙ平面移動処理部と、を有し、前記研磨具が前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動することで前記表面に形成される帯状の被研磨領域内に、該研磨具の回転による扇状のヘアライン模様が形成されることを特徴とする金属表面模様加工装置。
前記表面を研磨してヘアライン状の模様を形成する研磨具、該研磨具を回転自在に保持する主軸及び該主軸を回転させる主軸用モータを備える研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドと前記表面を相対移動自在に保持する移動装置と、
前記移動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記表面の平面に沿う特定方向をＸ軸、前記平面に沿い前記Ｘ軸と直行する方向をＹ軸、前記平面と同一平面をＸ－Ｙ平面、前記Ｘ軸及びＹ軸に垂直となる方向をＺ軸と定義する際に、
前記移動装置を制御する制御装置は、
前記Ｚ軸を基準として前記主軸を相対傾斜させる主軸傾斜処理部と、
前記研磨具と前記表面を前記Ｚ軸方向に相対移動させて、前記研磨具と前記表面を接触させるＺ軸移動処理部と、
前記主軸が相対傾斜する記研磨具と前記表面が接触した状態で、前記表面と前記研磨ヘッドを前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動させるＸ－Ｙ平面移動処理部と、を有し、前記研磨具が前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動することで前記表面に形成される帯状の被研磨領域内に、該研磨具の回転による扇状のヘアライン模様が形成されることを特徴とする金属表面模様加工装置。
【請求項2】
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部による前記研磨ヘッドの前記Ｘ－Ｙ平面の相対移動方向をＸ－Ｙ平面移動方向と定義し、且つ、前記主軸における前記表面に近い側を近位端、該近位端と反対側を遠位端と定義する際に、
前記主軸傾斜処理部は、前記Ｘ－Ｙ平面における前記近位端に対する前記遠位端の変位方向（以下、主軸チルト方向と称する）が、前記Ｘ－Ｙ平面移動方向と反対方向（以下、Ｘ－Ｙ平面反移動方向と称する）の成分を内在するように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
前記主軸傾斜処理部は、前記Ｘ－Ｙ平面における前記近位端に対する前記遠位端の変位方向（以下、主軸チルト方向と称する）が、前記Ｘ－Ｙ平面移動方向と反対方向（以下、Ｘ－Ｙ平面反移動方向と称する）の成分を内在するように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項3】
前記主軸傾斜処理部は、前記主軸チルト方向が前記Ｘ－Ｙ平面反移動方向と一致するように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴とする、
請求項２に記載の金属表面模様加工装置。
請求項２に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項4】
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部による前記研磨ヘッドの前記Ｘ－Ｙ平面の相対移動方向をＸ－Ｙ平面移動方向と定義し、且つ、前記主軸における前記表面に近い側を近位端、該近位端と反対側を遠位端と定義する際に、
前記主軸傾斜処理部は、前記Ｘ－Ｙ平面における前記近位端に対する前記遠位端の変位方向（以下、主軸チルト方向と称する）が、前記Ｘ－Ｙ平面移動方向の成分を内在するように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
前記主軸傾斜処理部は、前記Ｘ－Ｙ平面における前記近位端に対する前記遠位端の変位方向（以下、主軸チルト方向と称する）が、前記Ｘ－Ｙ平面移動方向の成分を内在するように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項5】
前記主軸傾斜処理部が前記主軸を相対傾斜させた状態で、
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部が、前記研磨具と前記表面を前記Ｘ－Ｙ平面移動方向に相対移動させつつ、前記Ｚ軸移動処理部が、前記研磨具と前記表面を徐々に接近させるか、または、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部が、前記研磨具と前記表面を前記Ｘ－Ｙ平面移動方向に相対移動させつつ、前記主軸傾斜処理部が前記主軸の傾斜量を徐々に増大させることで、前記表面に形成される前記被研磨領域の帯幅を徐々に増加させることを特徴とする、
請求項４に記載の金属表面模様加工装置。
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部が、前記研磨具と前記表面を前記Ｘ－Ｙ平面移動方向に相対移動させつつ、前記Ｚ軸移動処理部が、前記研磨具と前記表面を徐々に接近させるか、または、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部が、前記研磨具と前記表面を前記Ｘ－Ｙ平面移動方向に相対移動させつつ、前記主軸傾斜処理部が前記主軸の傾斜量を徐々に増大させることで、前記表面に形成される前記被研磨領域の帯幅を徐々に増加させることを特徴とする、
請求項４に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項6】
前記主軸傾斜処理部は、前記Ｚ軸に対する前記主軸の傾斜角度が０度より大きく且つ４５度以下となるように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項7】
前記主軸傾斜処理部は、前記Ｚ軸に対する前記主軸の傾斜角度が０度より大きく且つ１５度以下となるように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項8】
前記研磨具における前記表面と接触可能な領域を研磨面と定義し、且つ、
前記主軸により前記研磨面が回転することで構成される円状又は環状の回転軌跡を研磨面回転軌跡と定義する際に、
前記制御装置における前記主軸傾斜処理部及び前記Ｚ軸移動処理部は、研磨中において、前記表面に対して前記研磨面回転軌跡の一部が離反するように、前記研磨ヘッドと前記表面の相対姿勢を維持することを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
前記主軸により前記研磨面が回転することで構成される円状又は環状の回転軌跡を研磨面回転軌跡と定義する際に、
前記制御装置における前記主軸傾斜処理部及び前記Ｚ軸移動処理部は、研磨中において、前記表面に対して前記研磨面回転軌跡の一部が離反するように、前記研磨ヘッドと前記表面の相対姿勢を維持することを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項9】
前記研磨面回転軌跡の前記主軸の中心軸を基準とした最外縁の直径を研磨外径と定義する際に、
前記Ｘ－Ｙ平面と平行方向、且つ、前記主軸チルト方向に直交する方向から前記研磨面回転軌跡を視た場合における前記研磨面回転軌跡と前記表面と接触している当たり幅が、前記研磨外径の４分の１以上に設定されることを特徴とする、
請求項８に記載の金属表面模様加工装置。
前記Ｘ－Ｙ平面と平行方向、且つ、前記主軸チルト方向に直交する方向から前記研磨面回転軌跡を視た場合における前記研磨面回転軌跡と前記表面と接触している当たり幅が、前記研磨外径の４分の１以上に設定されることを特徴とする、
請求項８に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項10】
前記当たり幅が、前記研磨外径の３分の１以上に設定されることを特徴とする、
請求項９に記載の金属表面模様加工装置。
請求項９に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項11】
前記当たり幅が、前記研磨外径の２分の１以上に設定されることを特徴とする、
請求項９に記載の金属表面模様加工装置。
請求項９に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項12】
前記当たり幅が、前記研磨外径の１０分の９以下に設定されることを特徴とする、
請求項１０に記載の金属表面模様加工装置。
請求項１０に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項13】
前記当たり幅が、前記研磨外径の６分の５以下に設定されることを特徴とする、
請求項９に記載の金属表面模様加工装置。
請求項９に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項14】
前記当たり幅が、前記研磨外径の４分の３以下に設定されることを特徴とする、
請求項９に記載の金属表面模様加工装置。
請求項９に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項15】
（※重畳研磨）
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、第一の前記被研磨領域の一部に対して、第二の前記被研磨領域の一部を重畳させるように、前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させることで、前記表面に、第一の前記被研磨領域内の前記ヘアライン模様と、第二の前記被研磨領域内の前記ヘアライン模様が接することを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、第一の前記被研磨領域の一部に対して、第二の前記被研磨領域の一部を重畳させるように、前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させることで、前記表面に、第一の前記被研磨領域内の前記ヘアライン模様と、第二の前記被研磨領域内の前記ヘアライン模様が接することを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項16】
（※反転往復研磨）
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、
前記Ｘ－Ｙ平面における所定方向（以下、基準方向と称する）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記表面に帯状の基準方向被研磨領域を形成する基準方向移動処理部と、
前記基準方向移動処理部の処理後において、前記Ｘ－Ｙ平面における前記基準方向と反対方向（以下、反基準方向）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記基準被研磨領域と一部が重畳する帯状の反基準方向被研磨領域を形成する反基準方向移動処理部と、を有し、
前記表面に、前記基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様、及び、前記反基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様の双方を残存させることを特徴とする、
請求項１５に記載の金属表面模様加工装置。
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、
前記Ｘ－Ｙ平面における所定方向（以下、基準方向と称する）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記表面に帯状の基準方向被研磨領域を形成する基準方向移動処理部と、
前記基準方向移動処理部の処理後において、前記Ｘ－Ｙ平面における前記基準方向と反対方向（以下、反基準方向）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記基準被研磨領域と一部が重畳する帯状の反基準方向被研磨領域を形成する反基準方向移動処理部と、を有し、
前記表面に、前記基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様、及び、前記反基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様の双方を残存させることを特徴とする、
請求項１５に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項17】
（※同一方向繰り返し研磨）
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、
前記Ｘ－Ｙ平面における所定方向（以下、基準方向と称する）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記表面に帯状の第一基準方向被研磨領域を形成する第一基準方向移動処理部と、
前記第一基準方向移動処理部の処理後において、前記Ｘ－Ｙ平面における前記基準方向の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記第一基準被研磨領域と一部が重畳する帯状の第二基準方向被研磨領域を形成する第二基準方向移動処理部と、を有し、
前記表面に、前記第一基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様、及び、前記第二基準方向被研磨領域の前記ヘアライン模様の双方を残存させることを特徴とする、
請求項１５に記載の金属表面模様加工装置。
前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、
前記Ｘ－Ｙ平面における所定方向（以下、基準方向と称する）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記表面に帯状の第一基準方向被研磨領域を形成する第一基準方向移動処理部と、
前記第一基準方向移動処理部の処理後において、前記Ｘ－Ｙ平面における前記基準方向の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記第一基準被研磨領域と一部が重畳する帯状の第二基準方向被研磨領域を形成する第二基準方向移動処理部と、を有し、
前記表面に、前記第一基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様、及び、前記第二基準方向被研磨領域の前記ヘアライン模様の双方を残存させることを特徴とする、
請求項１５に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項18】
前記研磨具は、
前記表面と接触する研磨材で構成される研磨部と、
前記研磨部を後方から支持する可撓性を有する可撓部と、を備えており、
前記研磨部が前記表面と接触する際に前記可撓部が変形することを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
前記表面と接触する研磨材で構成される研磨部と、
前記研磨部を後方から支持する可撓性を有する可撓部と、を備えており、
前記研磨部が前記表面と接触する際に前記可撓部が変形することを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項19】
前記研磨ヘッドは、
前記移動装置に支持されるベースと、
前記ベースに対して、少なくとも前記主軸及び前記研磨具を該主軸の軸方向に変位させる主軸変位機構と、
を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
前記移動装置に支持されるベースと、
前記ベースに対して、少なくとも前記主軸及び前記研磨具を該主軸の軸方向に変位させる主軸変位機構と、
を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項20】
前記主軸変位機構は、前記研磨具を、前記表面に向かって付勢する付勢機構を有することを特徴とする、
請求項１９に記載の金属表面模様加工装置。
請求項１９に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項21】
前記移動装置は、多関節ロボットであることを特徴とする、
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
請求項１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項22】
前記多関節ロボットは、少なくとも５軸の関節を有することを特徴とする、
請求項２１に記載の金属表面模様加工装置。
請求項２１に記載の金属表面模様加工装置。
【請求項23】
金属表面模様加工装置によって金属の表面を加工して模様を形成する金属表面模様加工方法であって、
前記金属表面模様加工装置は、
前記表面を研磨してヘアライン状の模様を形成する研磨具、該研磨具を回転自在に保持する主軸及び該主軸を回転させる主軸用モータを備える研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドと前記表面を相対移動自在に保持する移動装置と、を有してなり、
前記表面の平面に沿う特定方向をＸ軸、前記平面に沿い前記Ｘ軸と直行する方向をＹ軸、前記平面と同一平面をＸ－Ｙ平面、前記Ｘ軸及びＹ軸に垂直となる方向をＺ軸と定義する際に、
前記Ｚ軸を基準として相対傾斜する前記主軸及び前記研磨具と、前記表面を前記Ｚ軸方向に相対移動させて、前記研磨具と前記表面を接触させるステップと、
前記主軸が相対傾斜する記研磨具と前記表面が接触した状態で、前記表面と前記研磨ヘッドを前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動させるステップと、を備え、
前記研磨具が前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動することで前記表面に形成される帯状の被研磨領域内に、該研磨具の回転による扇状のヘアライン模様が形成することを特徴とする金属表面模様加工方法。
前記金属表面模様加工装置は、
前記表面を研磨してヘアライン状の模様を形成する研磨具、該研磨具を回転自在に保持する主軸及び該主軸を回転させる主軸用モータを備える研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドと前記表面を相対移動自在に保持する移動装置と、を有してなり、
前記表面の平面に沿う特定方向をＸ軸、前記平面に沿い前記Ｘ軸と直行する方向をＹ軸、前記平面と同一平面をＸ－Ｙ平面、前記Ｘ軸及びＹ軸に垂直となる方向をＺ軸と定義する際に、
前記Ｚ軸を基準として相対傾斜する前記主軸及び前記研磨具と、前記表面を前記Ｚ軸方向に相対移動させて、前記研磨具と前記表面を接触させるステップと、
前記主軸が相対傾斜する記研磨具と前記表面が接触した状態で、前記表面と前記研磨ヘッドを前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動させるステップと、を備え、
前記研磨具が前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動することで前記表面に形成される帯状の被研磨領域内に、該研磨具の回転による扇状のヘアライン模様が形成することを特徴とする金属表面模様加工方法。
【請求項24】
前記ヘアライン模様が形成された前記表面に、塗膜を形成することを特徴とする、
請求項２３に記載の金属表面模様加工方法。
請求項２３に記載の金属表面模様加工方法。
【請求項25】
前記ヘアライン模様と、前記塗膜に形成する模様の相対位置を調整することを特徴とする、
請求項２４に記載の金属表面模様加工方法。
請求項２４に記載の金属表面模様加工方法。
【請求項26】
前記塗膜は、木目模様を有することを特徴とする、
請求項２４に記載の金属表面模様加工方法。
請求項２４に記載の金属表面模様加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属表面に模様加工を施す金属表面模様加工装置等に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、金属部品（ワーク）の表面の美観を高めるために、表面に対してヘアライン状の模様を形成することが行われている。例えば、特許文献１のヘアライン加工機では、コンベアで搬送されるワークに対して、サンディングベルトを接触させ、ワークの表面を研磨することで、ヘアライン状の模様を形成する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平８－３９４１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来のヘアライン加工機は、ワーク表面の全体に対して、同方向に延びる直線上のヘアライン状の模様を形成することに限られるので、金属表面の意匠性を高めることが難しいという問題が合った。
【0005】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、金属表面に対して、意匠性の高いヘアライン加工を実現可能な金属表面模様加工装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者の鋭意研究により、上記課題の一部又は全部は、以下の手段によって達成される。
【0007】
即ち、課題を解決する本発明は、金属の表面を加工して模様を形成する金属表面模様加工装置であって、前記表面を研磨してヘアライン状の模様を形成する研磨具、該研磨具を回転自在に保持する主軸及び該主軸を回転させる主軸用モータを備える研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドと前記表面を相対移動自在に保持する移動装置と、前記移動装置を制御する制御装置と、を備え、前記表面の平面に沿う特定方向をＸ軸、前記平面に沿い前記Ｘ軸と直行する方向をＹ軸、前記平面と同一平面をＸ－Ｙ平面、前記Ｘ軸及びＹ軸に垂直となる方向をＺ軸と定義する際に、前記移動装置を制御する制御装置は、前記Ｚ軸を基準として前記主軸を相対傾斜させる主軸傾斜処理部と、前記研磨具と前記表面を前記Ｚ軸方向に相対移動させて、前記研磨具と前記表面を接触させるＺ軸移動処理部と、前記主軸が相対傾斜する記研磨具と前記表面が接触した状態で、前記表面と前記研磨ヘッドを前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動させるＸ－Ｙ平面移動処理部と、を有し、前記研磨具が前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動することで前記表面に形成される帯状の被研磨領域内に、該研磨具の回転による扇状のヘアライン模様が形成されることを特徴とする金属表面模様加工装置である。
【0008】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部による前記研磨ヘッドの前記Ｘ－Ｙ平面の相対移動方向をＸ－Ｙ平面移動方向と定義し、且つ、前記主軸における前記表面に近い側を近位端、該近位端と反対側を遠位端と定義する際に、前記主軸傾斜処理部は、前記Ｘ－Ｙ平面における前記近位端に対する前記遠位端の変位方向（以下、主軸チルト方向と称する）が、前記Ｘ－Ｙ平面移動方向と反対方向（以下、Ｘ－Ｙ平面反移動方向と称する）の成分を内在するように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴としても良い。
【0009】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記主軸傾斜処理部は、前記主軸チルト方向が前記Ｘ－Ｙ平面反移動方向と一致するように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴としても良い。
【0010】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部による前記研磨ヘッドの前記Ｘ－Ｙ平面の相対移動方向をＸ－Ｙ平面移動方向と定義し、且つ、前記主軸における前記表面に近い側を近位端、該近位端と反対側を遠位端と定義する際に、前記主軸傾斜処理部は、前記Ｘ－Ｙ平面における前記近位端に対する前記遠位端の変位方向（以下、主軸チルト方向と称する）が、前記Ｘ－Ｙ平面移動方向の成分を内在するように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴としても良い。
【0011】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記主軸傾斜処理部が前記主軸を相対傾斜させた状態で、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部が、前記研磨具と前記表面を前記Ｘ－Ｙ平面移動方向に相対移動させつつ、前記Ｚ軸移動処理部が、前記研磨具と前記表面を徐々に接近させるか、または、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部が、前記研磨具と前記表面を前記Ｘ－Ｙ平面移動方向に相対移動させつつ、前記主軸傾斜処理部が前記主軸の傾斜量を徐々に増大させることで、前記表面に形成される前記被研磨領域の帯幅を徐々に増加させることを特徴としても良い。
【0012】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記主軸傾斜処理部は、前記Ｚ軸に対する前記主軸の傾斜角度が０度より大きく且つ４５度以下となるように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴としても良い。
【0013】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記主軸傾斜処理部は、前記Ｚ軸に対する前記主軸の傾斜角度が０度より大きく且つ１５度以下となるように、前記主軸を相対傾斜させることを特徴としても良い。
【0014】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記研磨具における前記表面と接触可能な領域を研磨面と定義し、且つ、前記主軸により前記研磨面が回転することで構成される円状又は環状の回転軌跡を研磨面回転軌跡と定義する際に、前記制御装置における前記主軸傾斜処理部及び前記Ｚ軸移動処理部は、研磨中において、前記表面に対して前記研磨面回転軌跡の一部が離反するように、前記研磨ヘッドと前記表面の相対姿勢を維持することを特徴としても良い。
【0015】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記研磨面回転軌跡の前記主軸の中心軸を基準とした最外縁の直径を研磨外径と定義する際に、前記Ｘ－Ｙ平面と平行方向、且つ、前記主軸チルト方向に直交する方向から前記研磨面回転軌跡を視た場合における前記研磨面回転軌跡と前記表面と接触している当たり幅が、前記研磨外径の４分の１以上に設定されることを特徴としても良い。
【0016】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記当たり幅が、前記研磨外径の３分の１以上に設定されることを特徴としても良い。
【0017】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記当たり幅が、前記研磨外径の２分の１以上に設定されることを特徴としても良い。
【0018】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記当たり幅が、前記研磨外径の１０分の９以下に設定されることを特徴としても良い。
【0019】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記当たり幅が、前記研磨外径の６分の５以下に設定されることを特徴としても良い。
【0020】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記当たり幅が、前記研磨外径の４分の３以下に設定されることを特徴としても良い。
【0021】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、第一の前記被研磨領域の一部に対して、第二の前記被研磨領域の一部を重畳させるように、前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させることで、前記表面に、第一の前記被研磨領域内の前記ヘアライン模様と、第二の前記被研磨領域内の前記ヘアライン模様が接することを特徴としても良い。
【0022】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、前記Ｘ－Ｙ平面における所定方向（以下、基準方向と称する）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記表面に帯状の基準方向被研磨領域を形成する基準方向移動処理部と、前記基準方向移動処理部の処理後において、前記Ｘ－Ｙ平面における前記基準方向と反対方向（以下、反基準方向）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記基準被研磨領域と一部が重畳する帯状の反基準方向被研磨領域を形成する反基準方向移動処理部と、を有し、前記表面に、前記基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様、及び、前記反基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様の双方を残存させることを特徴としても良い。
【0023】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記Ｘ－Ｙ平面移動処理部は、前記Ｘ－Ｙ平面における所定方向（以下、基準方向と称する）の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記表面に帯状の第一基準方向被研磨領域を形成する第一基準方向移動処理部と、前記第一基準方向移動処理部の処理後において、前記Ｘ－Ｙ平面における前記基準方向の成分を含むように前記表面と前記研磨ヘッドを相対移動させて、前記第一基準被研磨領域と一部が重畳する帯状の第二基準方向被研磨領域を形成する第二基準方向移動処理部と、を有し、前記表面に、前記第一基準方向被研磨領域内の前記ヘアライン模様、及び、前記第二基準方向被研磨領域の前記ヘアライン模様の双方を残存させることを特徴としても良い。
【0024】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記研磨具は、前記表面と接触する研磨材で構成される研磨部と、前記研磨部を後方から支持する可撓性を有する可撓部と、を備えており、前記研磨部が前記表面と接触する際に前記可撓部が変形することを特徴としても良い。
【0025】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記研磨ヘッドは、前記移動装置に支持されるベースと、前記ベースに対して、少なくとも前記主軸及び前記研磨具を該主軸の軸方向に変位させる主軸変位機構と、を備えることを特徴としても良い。
【0026】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記主軸変位機構は、前記研磨具を、前記表面に向かって付勢する付勢機構を有することを特徴としても良い。
【0027】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記移動装置は、多関節ロボットであることを特徴としても良い。
【0028】
上記金属表面模様加工装置に関連して、前記多関節ロボットは、少なくとも５軸の関節を有することを特徴としても良い。
【0029】
上記課題を解決する本発明は、金属表面模様加工装置によって金属の表面を加工して模様を形成する金属表面模様加工方法であって、前記金属表面模様加工装置は、前記表面を研磨してヘアライン状の模様を形成する研磨具、該研磨具を回転自在に保持する主軸及び該主軸を回転させる主軸用モータを備える研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドと前記表面を相対移動自在に保持する移動装置と、を有してなり、前記表面の平面に沿う特定方向をＸ軸、前記平面に沿い前記Ｘ軸と直行する方向をＹ軸、前記平面と同一平面をＸ－Ｙ平面、前記Ｘ軸及びＹ軸に垂直となる方向をＺ軸と定義する際に、前記Ｚ軸を基準として相対傾斜する前記主軸及び前記研磨具と、前記表面を前記Ｚ軸方向に相対移動させて、前記研磨具と前記表面を接触させるステップと、前記主軸が相対傾斜する記研磨具と前記表面が接触した状態で、前記表面と前記研磨ヘッドを前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動させるステップと、を備え、前記研磨具が前記Ｘ－Ｙ平面に沿って相対移動することで前記表面に形成される帯状の被研磨領域内に、該研磨具の回転による扇状のヘアライン模様が形成することを特徴とする金属表面模様加工方法である。
【0030】
上記金属表面模様加工方法に関連して、前記ヘアライン模様が形成された前記表面に、塗膜を形成することを特徴としても良い。
【0031】
上記金属表面模様加工方法に関連して、前記ヘアライン模様と、前記塗膜に形成する模様の相対位置を調整することを特徴としても良い。
【0032】
上記金属表面模様加工方法に関連して、前記塗膜は、木目模様を有することを特徴としても良い。
【発明の効果】
【0033】
本発明によれば、金属表面に対して、意匠性の高いヘアライン加工を実現するという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】（Ａ）は、本発明の実施形態にかかる金属表面模様加工装置の全体構造を示す正面図であり、（Ｂ）は金属表面模様加工装置の動作方向の定義を示す座標系を示す図であり、（Ｃ）は絶対座標系と相対座標系を示す図である。
【図2】（Ａ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドを拡大して示す正面図であり、（Ｂ）は同研磨ヘッドを拡大して示す側面図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は同研磨ヘッドの研磨具の変形例を示す正面図である。
【図3】同金属表面模様加工装置の制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図4】同金属表面模様加工装置の制御装置の機能構成（プログラム構成）を示すブロック図である。
【図5】（Ａ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドによる金属部材の加工態様を示す側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）と同じ加工態様において研磨ヘッドを省略した平面図である。
【図6】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドによる金属部材の加工態様において研磨ヘッドを省略した平面図である。
【図7】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドによる金属部材の加工態様において研磨ヘッドを省略した平面図である。
【図8】（Ａ）及び（Ｂ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドによる金属部材の加工態様において研磨ヘッドを省略した平面図である。
【図9】（Ａ）及び（Ｂ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドによる金属部材の加工態様の変形例において研磨ヘッドを省略した平面図である。
【図10】（Ａ）及び（Ｂ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドによる金属部材の加工態様の変形例において研磨ヘッドを省略した平面図である。
【図11】（Ａ）及び（Ｂ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドによる金属部材の加工態様の変形例において研磨ヘッドを省略した平面図である。
【図12】（Ａ）は、同金属表面模様加工装置の研磨ヘッドを拡大して示す側面図であり、（Ｂ）は変形例となる研磨ヘッドを拡大して示す側面図である。
【図13】同金属表面模様加工装置によって加工された金属部材を示す平面図である。
【図14】（Ａ）は、変形例にかかる金属表面模様加工装置の全体構造を示す正面図であり、（Ｂ）は同金属表面模様加工装置のベッド及び金属部材を示す平面図図である。
【図15】変形例にかかる金属表面模様加工装置の全体構造を示す正面図である。
【図16】変形例にかかる金属表面模様加工装置の研磨ヘッドを拡大して示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１（Ａ）に、本実施形態の金属表面模様加工装置１の全体構成を示す。金属表面模様加工装置１は、ワークとなる金属部材Ｗの表面（被加工面）ＷＨを研磨加工して、ヘアライン状の模様を形成する。金属部材Ｗは、例えば厚みが１ｍｍ～５０ｍｍの板材としているが、本発明はこれに限定されず、様々な形状の金属部材Ｗの表面ＷＨに模様を形成できる。
【0036】
金属表面模様加工装置１は、金属部材Ｗを載置するベッド１０と、移動装置２０と、移動装置２０によって移動される研磨ヘッド６０と、移動装置２０及び研磨ヘッド６０を制御する制御装置１００を有する。
【0037】
（座標軸）
【0038】
説明の便宜上、ここでは、絶対座標系Ｑａと相対座標系Ｑｓを用いる。絶対座標系Ｑａは、固定されるベッド１０の天面１２をＸ－Ｙ平面とする座標系となる。相対座標系Ｑｓは、金属部材Ｗにおける表面ＷＨにおける、現在加工中の領域（加工対象領域Ｒ）の垂線に直交する仮想平面ＫをＸ－Ｙ平面とする座標系となる。
【0039】
図１（Ｂ）に示すように、相対座標系Ｑｓにおける仮想平面Ｋ内の所定方向をＸ軸、同仮想平面Ｋ内におけるＸ軸と直交する方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸と称する。また、相対座標系ＱｓにおけるＸ軸周りの回転方向をＸ軸チルトＭｘ、Ｙ軸周りの回転方向をＹ軸チルトＭｙ、Ｚ軸周りの回転方向をＺ軸チルトＭｚと称する。図１（Ｃ）に示すように、被加工面ＷＨは、全体視すると三次元曲面の場合もある。絶対座標系Ｑａから視た場合、相対座標系Ｑｓは、被加工面ＷＨにおいて、研磨加工中の加工対象領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の仮想平面Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の変化に伴って変位する。つまり、相対座標系Ｑｓは、絶対座標系Ｑａに対して三次元的に変化する座標系となる。絶対座標系Ｑａと相対座標系Ｑｓの差分に関するデータ（具体的には、被加工面ＷＨの表面形状データ）を保持することで、相対座標系Ｑｓは、絶対座標系Ｑａに座標変換できる。なお、図１（Ａ）のように、表面ＷＨと天面１２が平行平面となる場合は、金属部材Ｗの板厚（Ｚ方向差分値）のデータのみで、相対座標系Ｑｓを絶対座標系Ｑａに座標変換できる。
【0040】
（ベッド）
【0041】
図１（Ａ）に戻って、ベッド１０は、いわゆる載置台であり、その天面１２に金属部材Ｗが載置される。なお、金属部材Ｗの周囲は、略同一厚となる治具プレート１４で取り囲まれており、この治具プレート１４が天面１２に固定されている。結果、金属部材Ｗにおける天面１２の面方向移動が、治具プレート１４によって規制される。なお、治具プレート１４に加えて又は代えて、ベッド１０の天面１２に負圧を付与することで、金属部材Ｗを吸引固定することもできる。同様に、ベッド１０の天面１２に磁力を付与することで、金属部材Ｗを磁気固定することもできる。更に、ベッド１０の天面１２にチャックを設け、金属部材Ｗを挟持固定することもできる。
【0042】
移動装置２０は、少なくとも５軸の関節を有する多関節ロボットとなり、ここでは６軸の多関節ロボットとなる。多関節ロボットの説明では絶対座標系Ｑａを用いる。詳細に、移動装置２０は、台座部２２と、第一アーム２４と、第二アーム２６と、第三アーム２８と、第四アーム３０と、ハンド部３２と、チャック部３４を有する。床面等に固定される台座部２２と第一アーム２４は、Ｚ軸方向と平行な回転軸を有する第一関節２３によって連結される。この第一関節２３は、第一アーム２４がＸ－Ｙ平面方向に沿って旋回するＺ軸方向の旋回軸となる。第一アーム２４と第二アーム２６は、Ｘ－Ｙ平面と平行な回転軸（ここでは水平回転軸）を有する第二関節２５によって連結される。第二関節２５により、第二アーム２６は、前後方向に揺動する下腕部として機能する。第二アーム２６と第三アーム２８は、Ｘ－Ｙ平面と平行な回転軸（ここでは水平回転軸）を有する第三関節２７によって連結される。第三関節２７により、第三アーム２８は、主として、上下方向に揺動する上腕部として機能する。第三アーム２８と第四アーム３０は、両アームが延びる方向Ｃ１と平行な回転軸を有する第四関節２９によって連結される。第四関節２９により、第四アーム３０は、主として、第三アーム２８に対して捻れるように旋回する手首旋回部として機能する。第四アーム３０とハンド部３２は、第四アーム３０が延びる方向Ｃ１と直交する回転軸を有する第五関節３１によって連結される。第五関節３１により、ハンド部３２は、第四アーム３０に対して上下方向に屈曲するように揺動する手首曲げ部として機能する。ハンド部３２とチャック部３４は、両者が延びる方向Ｃ２と平行な回転軸を有する第六関節３３によって連結される。第六関節３３により、チャック部３４は、ハンド部３２（手首曲げ部）に対して回転する手首回転部として機能する。なお、チャック部３４は、研磨ヘッド６０を把持する把持部を兼ねている。
【0043】
この移動装置２０は、第一関節２３、第二関節２５、第三関節２７、第四関節２９、第五関節３１、第六関節３３を絶対座標系Ｑａ上で制御することで、図１（Ｂ）に示すように、研磨ヘッド６０と金属部材Ｗを、相対座標系ＱｓのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に相対移動させることができる。更に移動装置２０は、研磨ヘッド６０と金属部材Ｗを、相対座標系ＱｓのＸ軸チルトＭｘ方向、Ｙ軸チルトＭｙ方向、Ｚ軸チルトＭｚ方向に相対変位させることができる。なお、本実施形態では、研磨ヘッド６０を、Ｘ軸チルトＭｘ方向、Ｙ軸チルトＭｙ方向、Ｚ軸チルトＭｚ方向の全てに相対変位させる場合を例示しているが、研磨ヘッド６０が主軸７４を内蔵しているので、Ｚ軸チルトＭｚ方向の相対変位を省略することもできる。更に本実施形態では、移動装置２０となる多関節ロボットが、全ての相対移動を実現する場合を例示したが、ベッド１０側に、移動装置２０の一部又は全部の機能を組み込むこともできる。
【0044】
（研磨ヘッド）
【0045】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に拡大して示すように、研磨ヘッド６０は、被チャック部６２、ベース６４、研磨具側変位機構６６、付勢機構８６、研磨具側台座７０、主軸用モータ７２、主軸７４、研磨具８０を有する。
【0046】
ベース６４は、側面視するとＬ字形状となる部材を含んで構成される。詳細に、ベース６４は、被チャック部６２が固定される基部６４Ａと、基部６４Ａから連続して、研磨具側変位機構６６が設置される案内部６４Ｂを有する。案内部６４Ｂは、基部６４Ａと一体化されており、基部６４Ａを起点として被チャック部６２の軸方向（着脱方向）且つ被チャック部６２から離れる方向に延びている。
【0047】
被チャック部６２は、移動装置２０のチャック部３４に着脱自在に把持される。チャック部３４を電動式またはエア駆動式にすることで、後述する制御装置１００によって、研磨ヘッド６０を自動的に着脱（交換）しても良い。なお、本実施形態では、被チャック部６２の着脱方向Ｐと、主軸７４の軸方向Ｊが同一となる場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば図１６に示すように、被チャック部６２の着脱方向Ｐと、主軸７４の軸方向Ｊを直交させても良い。
【0048】
研磨具側変位機構６６は、ここでは直動ガイドを採用しており、ベース６４の案内部６４Ｂに固定されるレール６６Ａと、レール６６Ａに滑動するキャリッジ６６Ｂを備える。キャリッジ６６Ｂは研磨具側台座７０の背面に固定される。この研磨具側変位機構６６によって、ベース６４と主軸７４が、直動ガイドの案内方向（ここでは主軸７４の軸方向Ｊと一致）に相対案内される。研磨具側変位機構６６には、研磨具側台座７０と係合可能なストッパ６７が設けられており、ベース６４に対して、研磨具８０が最も突出する姿勢（以下、研磨具最大突出姿勢）で、研磨具側台座７０とストッパ６７が係合する（図２（Ｂ）参照）。
【0049】
なお、ここでは直動ガイドを利用する場合を例示しているが、変位機構はこれに限定されず、例えば、ラック・ピニオン機構や、ボールスプライン機構、ピストン・クランク機構、シリンダ機構など、往復運動自在の各種直動機構を採用できる。
【0050】
主軸７４は、研磨具側台座７０の軸受台７０Ａに固定される軸受（図示省略）を介して、回転自在に保持される。主軸７４において、研磨中の金属部材Ｗの表面ＷＨに近い側を近位端７４Ａと称し、この近位端７４Ａと反対側を遠位端７４Ｂと称すると、主軸７４の近位端７４Ａには研磨具８０が同軸状に固定される。主軸用モータ７２は、研磨具側台座７０に固定されており、主軸７４を回転駆動する。ここでは主軸用モータ７２が、特に図示しないカップリング等を介して主軸７４を直接的に結合されて、回転駆動する場合を例示しているが、歯車やベルトを介して間接的に接続されてもよい。
【0051】
付勢機構８６は、本実施形態ではコイルばね８６Ａによって構成されており、ベース６４を起点として、研磨具８０を、直動軸方向（主軸７４の軸方向Ｊ）且つその突出側（主軸７４の近位端７４Ａ方向）に向かって付勢する。詳細に、付勢機構８６（コイルばね８６Ａ）は、ベース６４の基部６４Ａと、研磨具側台座７０の受け部７０Ｂの間に、圧縮状態（コイルばね８６Ａにおいて復元力が生じている状態）で設置される。結果、研磨具８０に対して、金属部材Ｗからの外力が作用していない状態であっても、研磨具側台座７０の受け部７０Ｂの間に付勢力が生じていることから、研磨具８０が最も突出する研磨具最大突出姿勢が維持される。換言すると、図２（Ｂ）の研磨具最大突出姿勢において、研磨具８０には、付勢機構８６による付勢力を含む直動軸方向（主軸７４の軸方向Ｊ）の先端方向（主軸７４の近位端方向）に向かう力（以下、基準軸力）が印加される。なお、この基準軸力には、付勢機構８６による付勢力の他に、主軸７４、研磨具８０、研磨具側台座７０、主軸用モータ７２の自重の軸方向Ｊ成分も含んでいる。
【0052】
一方、移動装置２０によって研磨ヘッド６０を金属部材Ｗに押し当てると、この金属部材Ｗから研磨具８０に対して、基準軸力よりも大きい軸方向Ｊの外力（軸方向反力）が作用する。この場合、研磨具側変位機構６６によって、主軸７４が研磨具最大突出姿勢から退避するように変位する（図５（Ａ）参照）。この退避量Ｌは、その退避量Ｌの分だけ付勢機構８６（コイルばね８６Ａ）の付勢力が増加した主軸７４の突出方向に作用する軸力と、金属部材Ｗからの軸方向反力と釣り合う場所に自ずと調整される。加工中は、退避量Ｌが０より大きくなるように制御することが好ましい。
【0053】
図２（Ａ）に戻って、付勢機構８６は、更に、付勢力を可変に調整する力調整部８６Ｂを有する。本実施形態では、力調整部８６Ｂは、ベース６４（基部６４Ａ）と螺合するネジ状の変位部材となる。ネジを回転させることで、ベース６４（基部６４Ａ）に対する変位部材の突出量を調整することで、コイルばね８６Ａの圧縮量を変更できる。結果、基準軸力を調節できる。なお、本実施形態では、付勢機構８６として、圧縮側のコイルばねを採用する場合を例示するが、本発明はこれに限定されず、引張コイルばね、ねじりコイルばね、板ばね、皿ばね、トーションバー等、様々なばね機構を採用できる。また、ばね機構以外にも、弾性体であるゴム等を用いて付勢することもできる。
【0054】
研磨具８０は、金属部材Ｗの表面ＷＨと接触する研磨材で行為される研磨部８２と、研磨部８２を、軸方向Ｊの後方から支持する可撓性を有する可撓部８４を備える。研磨部８２は、金属部材Ｗと接触する研磨面８２Ａを有しており、研磨面８２Ａが金属部材Ｗの表面ＷＨと相対移動することで、ヘアライン加工を行う。研磨具８０による金属部材Ｗの表面ＷＨのヘアライン加工は、乾式・湿式のいずれでも構わないが、本実施形態では乾式を採用している。研磨部８２は、例えば、研磨紙、研磨布（不織布含む）、研磨ディスク（研磨板）、研磨ベルト、研磨ブラシ等を選択できるが、表面ＷＨに対してヘアライン加工できるものであれば、その他の研磨材を用いることができる。
【0055】
可撓部８４は、弾性変形可能な樹脂製パッドである。樹脂製パッドとしては、例えばゴム製パッド、ウレタン製パッド、スポンジ製パッド等を採用できる。なお、ここでは特に図示しないが、この可撓部８４の後方側に、剛性の異なる可撓性パッド及び／又は非可撓性のパッド（例えば金属パッド）を設けて多層構造にしても良い。可撓部８４による研磨部８２の保持は、例えば、面ファスナ（ベルクロ（登録商標）ファスナ）、両面テープ、固定治具等を利用できる（図示省略）。
【0056】
図５（Ａ）に示すように、可撓部８４に対して、金属部材Ｗからの外力（軸方向反力）が作用すると、可撓部８４の一部又は全部が変形する。可撓部８４の変形（変位）は、研磨具８０が主軸７４によって回転している最中において動的に生じる。結果として、研磨部８２の研磨面８２Ａも同様に動的に変形（変位）する。本実施形態では、研磨面８２Ａが回転して動的に変位する際の回転移動軌跡を「研磨面回転軌跡Ｅ」と定義する。
【0057】
また、ここでは特に図示しないが、研磨部８２自体が、軸方向に変形性或いは伸縮性（可撓部）を有する素材で一体的に構成され場合がある。その場合は、研磨部８２が、可撓部８４の一部又は全部を兼ねることになる。
【0058】
なお、図２（Ｃ）に示す研磨具８０のように、研磨部８２が研磨ブラシ（例えばワイヤーブラシ）の場合、研磨面８２Ａは、ブラシ先端を連ねて構成される仮想面となる。同時に、研磨ブラシ自体が可撓性を有するので、研磨部８２が可撓部８４の一部又は全部を兼ねることになる。その場合、研磨ブラシの後方を、非可撓性のパッド８５（例えば金属パッド）で支持すれば良い。また、図２（Ｄ）に示す研磨具８０のように、一対のローラによって支持されてモータ等で回転駆動される研磨ベルトを研磨部８２とする場合、研磨面８２Ａは、湾曲面となる場合もある。ローラに可撓性をもたせることで、研磨面８２Ａを変形させることもできる。更に、ここでは研磨具８０が可撓部８４を有する場合を例示しているが、本発明はこれに限定されず、研磨面８２Ａに可撓性をもたせないこともできる。
【0059】
（制御装置）
【0060】
図３に、制御装置１００の構成例を示す。制御装置１００は、移動装置２０及び研磨ヘッド６０と電気通信経路によって接続される。詳細に、制御装置１００は、第一関節２３を駆動する第一関節駆動部２３Ａ、第一関節２３の駆動量を検知する第一関節センサ２３Ｂ、第二関節２５を駆動する第二関節駆動部２５Ａ、第二関節２５の駆動量を検知する第二関節センサ２５Ｂ、第三関節２７を駆動する第三関節駆動部２７Ａ、第三関節２７の駆動量を検知する第三関節センサ２７Ｂ、第四関節２９を駆動する第四関節駆動部２９Ａ、第四関節２９の駆動量を検知する第四関節センサ２９Ｂ、第五関節３１を駆動する第五関節駆動部３１Ａ、第五関節３１の駆動量を検知する第五関節センサ３１Ｂ、第六関節３３を駆動する第六関節駆動部３３Ａ、第六関節３３の駆動量を検知する第六関節センサ３３Ｂ、第五関節３１を駆動する第五関節駆動部３１Ａ、第五関節３１の駆動量を検知する第五関節センサ３１Ｂ、主軸７４を駆動する主軸用モータ７２、主軸７４の回転量を検知する主軸センサ７２Ｂに接続されて、これらを制御する。なお、関節駆動部はモータ及びモータドライバであり、関節センサ及び主軸センサはモータの回転量を検知するエンコーダとなる。
【0061】
制御装置１００は、いわゆる計算機であり、ＣＰＵ１４１と、ＲＡＭ１４２と、ＲＯＭ１４３と、入力装置１４４と、表示装置１４５と、メモリ１４６と、電源１４７と、入出力インターフェース１４８と、バス１４９とを備える。
【0062】
ＣＰＵ１４１は、いわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて各種機能を実現する。ＲＡＭ１４２は、いわゆるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）であり、ＣＰＵ１４１の作業領域として使用される。ＲＯＭ１４３は、いわゆるＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）であり、ＣＰＵ１４１で実行される基本ＯＳや各種プログラム（例えば、測定プログラム）を記憶する。
【0063】
入力装置１４４は、ボタンやタッチパネル式の入力キーやキーボード、マウスであり、各種情報を入力する。表示装置１４５は、ディスプレイであり、プログラムを表示したり、作業工程の進捗を表示したりする。メモリ１４６は、必要に応じて各種データを記憶する。電源１４７は、各部品が動作するための電力を供給する。入出力インターフェース１４８は、移動装置２０及び研磨ヘッド６０と電気通信経路に接続されて、制御信号を出力したり、各センサから送信される検出信号が入力されたりする。バス１４９は、ＣＰＵ１４１、ＲＡＭ１４２、ＲＯＭ１４３、入力装置１４４、表示装置１４５、メモリ１４６と、電源１４７、入出力インターフェース１４８などを一体的に接続して通信を行う配線である。
【0064】
（制御プログラム及び加工方法）
【0065】
ＲＯＭ１４３に記憶された基本ＯＳや各種プログラム（制御プログラム）が、ＣＰＵ１４１によって実行されることで、制御装置１００には、図４に示す機能ブロックが実装され、金属表面加工が実行される。
【0066】
具体的に、制御装置１００は、主軸傾斜処理部２６０、Ｚ軸移動処理部２６２、Ｘ－Ｙ平面移動処理部２６４、主軸回転処理部２６６を有する。
【0067】
主軸回転処理部２６６は、主軸７４を回転させる。主軸傾斜処理部２６０は、相対座標系Ｑｓにおいて、主軸７４を、Ｚ軸を基準として相対角度αで、相対傾斜させる（図５（Ａ）参照）。また、Ｚ軸移動処理部２６２は、研磨具８０と、金属部材Ｗの表面ＷＨとを、相対座標系ＱｓのＺ軸方向成分を含む方向に相対移動させて、研磨具８０と表面ＷＨを接触させる。なお、Ｚ軸移動処理部２６２による研磨具８０と表面ＷＨの接触前に、主軸傾斜処理部２６０によって主軸７４を傾斜させておき、更に、主軸回転処理部２６６によって主軸７４を回転させておくことが好ましい。
【0068】
Ｘ－Ｙ平面移動処理部２６４は、主軸７４が相対角度αで相対傾斜する研磨具８０と表面ＷＨを、相対座標系ＱｓのＸ－Ｙ平面方向に沿う移動方向（以下、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆ）に相対移動させる。この移動速度は、３０ｍｍ／秒以上が好ましく、さらに望ましくは５０ｍｍ／秒とする。一方で移動速度、３００ｍｍ／秒以下が好ましく、さらに望ましくは１５０ｍｍ／秒以下とする。また、移動速度は定速制御とすることが好ましい。
【0069】
以上の機能ブロックにより、図５（Ｂ）に示すように、Ｘ－Ｙ平面に沿う研磨面８２Ａと金属部材Ｗの表面ＷＨにおける帯状の相対移動軌跡（被研磨領域Ｇ）が形成される。この被研磨領域Ｇ内には、研磨具８０の回転による扇状（部分円弧状）のヘアライン模様Ｈが連続形成される。
【0070】
機能ブロックについて更に詳細に説明する。主軸傾斜処理部２６０は、反移動方向傾斜処理部２６０Ａと移動方向傾斜処理部２６０Ｂを有する。反移動方向傾斜処理部２６０Ａは、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、相対座標系ＱｓのＸ－Ｙ平面において、主軸７４の近位端７４Ａに対する遠位端７４Ｂの変位方向（以下、主軸チルト方向Ｔと称する）が、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆと反対方向（以下、Ｘ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂと称する）の成分を内在するように、主軸７４を角度αで相対傾斜させる。特に本実施形態では、主軸チルト方向Ｔが、Ｘ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂと完全一致するように、主軸７４を相対傾斜させる。図６（Ａ）に示すように、相対座標系Ｑｓを基準とすると、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆは、移動軌跡に沿って変化し得ることから、Ｘ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂも連動して変化する。その結果、Ｘ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂに完全一致させる主軸チルト方向Ｔも、移動軌跡に沿って動的に変化する。このように傾斜制御すると、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆが変化しても、被研磨領域Ｇの帯幅Ｇｗ１を常に均一にできる。
【0071】
なお、本発明は図６（Ａ）に限定されない。例えば図６（Ｂ）に示すように、主軸チルト方向Ｔが、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆと反対方向（以下、Ｘ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂと称する）の成分を内在するものの、被研磨領域Ｇの一部又は全部において、主軸チルト方向ＴとＸ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂと不一致となるように傾斜制御しても良い。具体的には、主軸チルト方向Ｔが、Ｘ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂに対する直交方向（帯幅方向）の成分を含むようにする。Ｚ軸を基準とした総合傾斜角度が、図６（Ａ）と図６（Ｂ）で同じと仮定すると、図６（Ｂ）の場合、総合傾斜角度におけるＸ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂの傾斜成分が減少し、帯幅方向の傾斜成分を増えることになる。これに伴い、研磨具８０における馬蹄形状・弓形状となる実当たり面Ｂ（詳細は後述）が、主軸チルト方向Ｔに回転する。結果、被研磨領域Ｇの帯幅Ｇｗ２を、帯幅Ｇｗ１よりも積極的に減少させつつ、この帯幅Ｇｗ２を、帯幅方向の一方側に偏らせることが可能となる。更に図６（Ｃ）に示すように、総合傾斜角度に含まれる帯幅方向の傾斜成分を増やせば増やすほど、この帯幅Ｇｗ２を小さくすることができる。つまり、主軸傾斜処理部２６０が、総合傾斜角度と、Ｘ－Ｙ平面反移動方向Ｋｂの傾斜成分と帯幅方向の傾斜成分の比率を適宜制御することで、被研磨領域の帯幅を自在に制御できる。
【0072】
図７（Ａ）に示すように、移動方向傾斜処理部２６０Ｂは、相対座標系ＱｓのＸ－Ｙ平面において、主軸７４の近位端７４Ａに対する遠位端７４Ｂの変位方向（以下、主軸チルト方向Ｔと称する）が、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆと同一方向の成分を内在するように、主軸７４を角度αで相対傾斜させる。特に本実施形態では、主軸チルト方向Ｔが、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆ完全一致するように、主軸７４を相対傾斜させる。
【0073】
図７（Ｂ）に示すように、主軸７４の相対傾斜量が大きい場合、被研磨領域Ｇの帯幅Ｇｗ１が小さくなり、主軸７４の相対傾斜量が中程度の場合、被研磨領域Ｇの帯幅Ｇｗ２が中程度となり、主軸７４の相対傾斜量が小さい場合、被研磨領域Ｇの帯幅Ｇｗ３が大きくなる。従って、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、Ｘ－Ｙ平面移動処理部２６４によって、主軸７４がＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆに移動する際、これと同時に、移動方向傾斜処理部２６０Ｂが、徐々に主軸の傾斜量を減少させると、被研磨領域Ｇの帯幅を徐々に大きくすることができる。更にここでは特に図示しないが、主軸７４がＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆに移動する際、これと同時に、移動方向傾斜処理部２６０Ｂが、徐々に主軸の傾斜量を増大させると、被研磨領域Ｇの帯幅を徐々に小さくすることができる。なお、ここでは主軸の傾斜量を徐々に減少・増大させる場合を例示しているが、本発明はこれに限定されず、Ｚ軸移動処理部２６２が、表面ＷＨと研磨面８２Ａの距離を徐々に接近させて実当たり面Ｂの面積を徐々に大きくしたり、表面ＷＨと研磨面８２Ａの距離を徐々に離反させて実当たり面Ｂの面積を徐々に小さくしたりすることで、被研磨領域Ｇの帯幅を増減させても良い。更にまた、反移動方向傾斜処理部２６０Ａにおいても、主軸７４がＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆに移動する際、これと同時に傾斜量を徐々に減少・増大させたり、表面ＷＨと研磨面８２Ａの距離を徐々に接近・離反させたりすることで、被研磨領域Ｇの帯幅を変化させることができる。
【0074】
図５（Ａ）に戻って、主軸傾斜処理部２６０は、Ｚ軸に対する主軸７４の傾斜角度αが、０度より大きく且つ４５度以下となるように設定する。望ましくは、同傾斜角度αが１５度以下となるように設定し、更に好ましくは、同傾斜角度αが５度以下とに設定する。一方、同傾斜角度αが１度より大きくなるように設定することが好ましい。このようにすることで、美観に優れた扇状のヘアライン模様Ｈを形成できる。
【0075】
更に、主軸傾斜処理部２６０とＺ軸移動処理部２６２の協働により、研磨中において、金属部材Ｗの表面ＷＨに対して、研磨面回転軌跡Ｅの一部が離反するように、研磨ヘッド６０と表面ＷＨの相対姿勢を維持する。具体的には、研磨面回転軌跡ＥにおけるＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆの縁Ｅ１が、金属部材Ｗの表面ＷＨから離れるようにする。同時に、研磨面回転軌跡Ｅにおける縁Ｅ１と反対方向の縁Ｅ２が、表面ＷＨに最も強く押し付けられる。
【0076】
この際、 図５（Ａ）及び（Ｂ）の通り、制御装置１００は、相対座標系ＱｓのＸ－Ｙ平面と平行方向、且つ、主軸チルト方向Ｔに直交する方向（以下、チルト直交方向）から研磨面回転軌跡Ｅを視た場合、研磨面回転軌跡Ｅの一部が、表面ＷＨと接触している範囲を実当たり面Ｂと定義できる。この実当たり面Ｂは、円の一部が欠けた形状（馬蹄形状）に近似する。そして、研磨面回転軌跡Ｅを、相対座標系ＱｓのＸ－Ｙ平面に投影した場合における、主軸チルト方向Ｔの最大直径を研磨外径Ｖと定義すると、実当たり面Ｂをチルト直交方向から視た当たり幅Ｂｗを、研磨外径Ｖの４分の１以上に設定する。望ましくは、当たり幅Ｂｗを研磨外径Ｖの３分の１以上に設定し、更に望ましくは、当たり幅Ｂｗを研磨外径Ｖの２分の１以上に設定する。一方、制御装置１００は、当たり幅Ｂｗを研磨外径Ｖの１０分の９以下に設定し、望ましくは、当たり幅Ｂｗを研磨外径の６分の５以下に設定すし、更に望ましくは当たり幅Ｂｗを研磨外径Ｖの４分の３以下に設定する。
【0077】
以上の通り、本実施形態では、相対角度αを０度より大きく設定したり、当たり幅Ｂｗを研磨外径Ｖの１０分の９以下に設定したりすることで、主として、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆに沿って凹状となる部分円弧状のヘアライン模様を美しく形成できる。具体的には、図５（Ｂ）に示すように、実当たり面Ｂに作用する面圧は、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆ側の縁Ｂ１が最も弱く、反対側の縁Ｂ２が最も強い。研磨面回転軌跡Ｅは、表面ＷＨに対してＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆに移動していくので、表面ＷＨに対して、通過する実当たり面Ｂによって、縁Ｂ１側の浅い凹凸のヘアライン模様から次第に深い凹凸のヘアライン模様が重畳形成されていき、最終的には、最終研磨接点となる縁Ｂ２によって鮮やかなヘアライン模様が形成される。
【0078】
なお、相対角度αを０度又はそれ以下に設定したり、研磨面回転軌跡Ｅの全体を実当たり面Ｂに設定したりすると、正円となる実当たり面ＢにおけるＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆの縁Ｇ１が接触してしまい、Ｘ－Ｙ平面移動方向Ｋｆに沿って凸側の扇状のヘアライン模様と、反対側の縁Ｇ２による凹側の扇状のヘアライン模様の双方が重畳形成されるので、これらが互いに混在して模様として成立しなくなる。また、相対角度αが４５度を超えたり、当たり幅Ｂｗが研磨外径Ｖの４分の１未満になったりすると、金属部材Ｗの表面ＷＨに対して、縁Ｇ２が局所的に接触する結果、被研磨領域Ｇの帯幅Ｇｗが極端に小さくなって研磨効率が低下すると同時に、ヘアライン模様が不安定となって美観が低下しやすくなる。
【0079】
図４の機能ブロックに戻って、Ｘ－Ｙ平面移動処理部２６４は、表面ＷＨに形成される第一の被研磨領域の一部に対して、その後に形成される第二の被研磨領域の一部を重畳させるように、研磨ヘッド６０を相対移動させる。この結果、金属部材Ｗの表面ＷＨにおいて、第一の被研磨領域内のヘアライン模様と、第二の被研磨領域内のヘアライン模様が接するようにする。この部分重畳研磨は、Ｘ－Ｙ平面移動処理部２６４による研磨具８０の移動経路によって設定される。
【0080】
具体的にこれを定義すると、Ｘ－Ｙ平面移動処理部２６４は、第一基準方向移動処理部２６４Ａ、第二基準方向移動処理部２６４Ｂ、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃ、第二反基準方向移動処理部２６４Ｄを有する。図８（Ａ）に示すように、相対座標系ＱｓのＸ－Ｙ平面における所定方向を基準方向Ｎｆと定義し、基準方向Ｎｆと正反対の方向を反基準方向Ｎｂと定義した場合に、第一基準方向移動処理部２６４Ａ、及び、第二基準方向移動処理部２６４Ｂは、基準方向Ｎｆ成分を含むＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆａ、Ｋｆｂに沿って、表面ＷＨと研磨ヘッド６０を相対移動させて、表面ＷＨに帯状の第一及び第二基準方向被研磨領域Ｇｆａ、Ｇｆｂを形成する。
【0081】
また、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃ、及び、第二反基準方向移動処理部２６４Ｄは、反基準方向Ｎｂ成分を含むＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆｃ、Ｋｆｄに、表面ＷＨと研磨ヘッド６０を相対移動させて、表面ＷＨに帯状の第一及び第二反基準方向被研磨領域Ｇｂｃ、Ｇｂｄを形成する。
【0082】
この際、プログラムの時系列上の実行手順は、例えば、第一基準方向移動処理部２６４Ａ、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃ、第二基準方向移動処理部２６４Ｂ、第二反基準方向移動処理部２６４Ｄの順となる。第一反基準方向移動処理部２６４Ｃでは、第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃを、既に形成されている第一基準方向被研磨領域Ｇｆａの一部領域Ｍ１と重畳させる。本実施形態では、第一基準方向被研磨領域Ｇｆａの帯形状の他方（図中の下側）の側縁と、第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃの一方（図中の上側）の側縁を重畳させる。結果、金属部材Ｗの表面ＷＨには、第一基準方向被研磨領域Ｇｆａ内の扇形状のヘアライン模様Ｈと、第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃ内の扇状のヘアライン模様Ｈの双方が残存しており、互いに接触してＳ字状のヘアライン模様が形成される。
【0083】
更に、第二基準方向移動処理部２６４Ｂでは、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂを、既に形成されている第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃの一部領域Ｍ２と重畳させる。本実施形態では、第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃの帯形状の他方（図中の下側）の側縁と、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂの一方（図中の上側）の側縁を重畳させる。結果、金属部材Ｗの表面ＷＨには、第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃ内の扇形状のヘアライン模様Ｈと、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂ内の扇状のヘアライン模様Ｈの双方を残存させることで、Ｓ字状のヘアライン模様を形成することが可能となる。
【0084】
また更に、第二反基準方向移動処理部２６４Ｄでは、第二反基準方向被研磨領域Ｇｂｄを、既に形成されている第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂの一部領域Ｍ３と重畳させる。本実施形態では、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂの帯形状の他方（図中の下側）の側縁と、第二反基準方向被研磨領域Ｇｂｄの一方（図中の上側）の側縁を重畳させる。結果、金属部材Ｗの表面ＷＨには、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂ内の扇形状のヘアライン模様Ｈと、第二反基準方向被研磨領域Ｇｂｄ内の扇状のヘアライン模様Ｈの双方を残存させることで、Ｓ字状のヘアライン模様を形成することが可能となる。
【0085】
なお、上記制御例では、第一基準方向移動処理部２６４Ａ、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃ、第二基準方向移動処理部２６４Ｂ、第二反基準方向移動処理部２６４Ｄの順に重畳させる場合を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば図８（Ｂ）に示すように、先に、第一基準方向移動処理部２６４Ａ及び第二基準方向移動処理部２６４Ｂを実行して、互いに間隔を開けた状態の第一及び第二基準方向被研磨領域Ｇｆａ、Ｇｆｂを形成しておき、その後に、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃ及び第二反基準方向移動処理部２６４Ｄを実行して、これらに重畳する第一及び第二反基準方向被研磨領域Ｇｂｃ、Ｇｂｄを形成しても良い。
【0086】
第一基準方向移動処理部２６４Ａ、及び、第二基準方向移動処理部２６４Ｂの制御の変形例を図９（Ａ）に示す。ここでは、第一基準方向移動処理部２６４Ａの後に実行される第二基準方向移動処理部２６４Ｂにおいて、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂを、既に形成されている第一基準方向被研磨領域Ｇｆａの一部領域Ｍ１と重畳させる。本実施形態では、第一基準方向被研磨領域Ｇｆａの帯形状の他方（図中の下側）の側縁と、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂの一方（図中の上側）の側縁を重畳させる。結果、金属部材Ｗの表面ＷＨには、第一基準方向被研磨領域Ｇｆａ内の扇形状のヘアライン模様Ｈと、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂ内の扇状のヘアライン模様Ｈの双方を残存させることが可能となる。第一基準方向移動処理部２６４Ａ、及び、第二基準方向移動処理部２６４Ｂを、帯幅方向に移動させながら更に繰り返すようにしても良い。
【0087】
更に図９（Ｂ）に示す変形例のように、第二基準方向移動処理部２６４Ｂにおいて、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂの研磨スタート点を、第一基準方向被研磨領域Ｇｆａの研磨スタート点から基準方向Ｎｆに所定量Ｎｗずらすことも好ましい。第一及び第二基準方向移動処理部２６４Ａ、２６４Ｂの重畳工程を繰り返すことで、鱗状のヘアライン模様を形成することができる。なお、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃ、及び、第二反基準方向移動処理部２６４Ｄにおいても図９（Ａ）（Ｂ）と同様の制御を実現できる。
【0088】
また図８及び図９では、第一基準方向移動処理部２６４Ａ、第二基準方向移動処理部２６４Ｂ、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃ、第二反基準方向移動処理部２６４Ｄが、互いに平行となる方向、即ち、基準方向Ｎｆ又は反基準方向Ｎｂと一致する方向に研磨ヘッド６０を相対移動させることで、帯状の被研磨領域の側縁を重畳させる場合を例示したが、本発明はこれに限定さなれない。
【0089】
例えば図１０（Ａ）では、第一基準方向移動処理部２６４Ａは、基準方向Ｎｆと一致する方向となるＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆａに沿って、表面ＷＨと研磨ヘッド６０を相対移動させて、表面ＷＨに帯状の第一基準方向被研磨領域Ｇｆａを形成する一方、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃは、反基準方向Ｎｂ成分を含むがこれとは非平行となるＸ－Ｙ平面移動方向Ｋｆｃに、表面ＷＨと研磨ヘッド６０を相対移動させて、表面ＷＨに帯状の第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃを形成する。結果、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃでは、第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃを、既に形成されている第一基準方向被研磨領域Ｇｆａと非平行に形成すことで、その一部領域Ｍ１と交差させることができる。
【0090】
同様に、例えば図１０（Ｂ）では、第一基準方向移動処理部２６４Ａの後に実行される第二基準方向移動処理部２６４Ｂにおいて、第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂを、基準方向Ｎｆの成分を含めつつ、既に形成されている第一基準方向被研磨領域Ｇｆａと非平行に延ばすことで、その一部領域Ｍ１と交差させることができる。
【0091】
また、図８～図１０の制御例では、第一基準方向移動処理部２６４Ａ、第二基準方向移動処理部２６４Ｂ、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃ、第二反基準方向移動処理部２６４Ｄが、直線状に研磨ヘッド６０を相対移動させる場合を例示するが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１１（Ａ）では、第一基準方向移動処理部２６４Ａが、基準方向Ｎｆの成分を含む方向Ｋｆａに、研磨ヘッド６０を蛇行状又は鋸刃状に相対移動させて、表面ＷＨに帯状の第一基準方向被研磨領域Ｇｆａを形成する。また、第一反基準方向移動処理部２６４Ｃは、反基準方向Ｎｂの成分を含む方向Ｋｂｃに、研磨ヘッド６０を蛇行状又は鋸刃状に相対移動させて、表面ＷＨに帯状の第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃを形成する。蛇行又は鋸刃状の位相を互いにずらすことで、第一基準方向被研磨領域Ｇｆａと第一反基準方向被研磨領域Ｇｂｃを周期的に交差させることができる。
【0092】
同様に、例えば、図１１（Ｂ）では、第一基準方向移動処理部２６４Ａが、基準方向Ｎｆの成分を含む方向Ｋｆａに、研磨ヘッド６０を蛇行状又は鋸刃状に相対移動させて、表面ＷＨに帯状の第一基準方向被研磨領域Ｇｆａを形成する。また、第二基準方向移動処理部２６４Ｂも、基準方向Ｎｆの成分を含む方向Ｋｆｂに、研磨ヘッド６０を蛇行状又は鋸刃状に相対移動させて、表面ＷＨに帯状の第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂを形成する。蛇行又は鋸刃状の位相を互いにずらすことで、第一基準方向被研磨領域Ｇｆａと第二基準方向被研磨領域Ｇｆｂを周期的に交差させることができる。このように、周期的に交差させた扇状のヘアライン模様に対して、例えば、光源（例えば点光源）からの光を照射すると、基準方向Ｎｆに間隔を有して並ぶドット状の反射ドットが表面ＷＨに視覚的に形成され、視る角度によって、この反射ドットが移動する。結果、極めて優れた美観を創出できる。
【0093】
ところで、既に図１（Ｃ）においても説明の通り、金属部材Ｗの表面ＷＨは平坦とは限らない。例えば、金属部材Ｗとして金属板を用いたとしても、その板厚が全体で均一でない場合や、金属板が湾曲していることもあり得る。本実施形態では、図１２（Ａ）に示すように、絶対座標系Ｑａを基準として、金属部材Ｗの表面ＷＨがＺ軸方向に変動する場合であっても、研磨ヘッド６０における研磨具側変位機構６６及び付勢機構８６によって、研磨具８０を、金属部材Ｗの表面ＷＨに追従するようにＺ軸方向に変位させることができる。結果、移動装置２０側における追従制御を省略しつつ、安定したヘアライン模様Ｈを形成可能となり、美観を高めることができる。
【0094】
なお、本実施形態では、付勢機構８６として、コイルばね等を採用する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば図１２（Ｂ）は、付勢機構８６として、エア圧又は液圧で動作するシリンダ機構を採用する場合を示す。シリンダ機構を用いる場合、エア圧又は液圧の調整装置を、制御装置１００で制御することで、ヘアライン加工中において、付勢力を動的に変化させることもできる。また、付勢機構８６として、電磁ソレノイドや、直動モータ等のように電力で動作する機構を採用し、電力制御によって付勢力を発生・調整させることもできる。
【0095】
以上の通り、本実施形態の金属表面模様加工装置１によれば、金属部材Ｗの表面ＷＨに対して、主軸７４を所定方向い相対傾斜させながら研磨加工するので、扇状のヘアライン模様を安定して形成することができる。特に本実施形態では、制御装置１００のＸ－Ｙ平面移動処理部２６４により、表面ＷＨに形成される帯状の被研磨領域Ｇを、互いに重畳させることができる。その結果、例えば、図１３（Ａ）に示すように、プレート状の金属部材Ｗの表面ＷＨの全体に対して、余すところなく、扇状のヘアライン模様を形成することで、極めて美観に優れた表面装飾を施すことが可能となり、金属部材Ｗを、壁面、床、天井等の装飾用建材として利用することができる。
【0096】
更に、図１３（Ｂ）に示すように、プレート状の金属部材Ｗの表面ＷＨのヘアライン模様に対して、更に、インクジェットプリンタ等の印刷装置よって塗膜ＴＭを形成することが好ましい。塗膜ＴＭは、非透過性カラーインクや、光透明性カラーインクを利用したデザイン（模様）を含むことが好ましい。この際、印刷装置において、ヘアライン模様と、塗膜ＴＭ側のデザイン（模様）の位置調整（位置決め）を行うことが更に好ましい。本実施形態では、金属部材Ｗの全体に塗膜ＴＭを形成することが望ましい。これにより、表面ＷＨのヘアライン模様による視る角度によって変化する光沢と、塗膜ＴＭに自在に描かれるデザインが、適切な位置調整に基づいて重畳することになり、高い意匠性を創出することができる。更に、表面ＷＨのヘアライン模様によって、塗膜ＴＭの密着性が向上するので、塗膜ＴＭが剥がれにくいという利点も得られる。
【0097】
とりわけ、塗膜ＴＭには、例えば、光透明性カラーインクを少なくとも一部に含むような木目デザインを含めることが好ましい。実際の木材（無垢材）は、その切断面に微細繊維による凸凹が形成されており、その繊維方向に平行に光を当てた場合と、繊維方向と直角に光を当てた場合で変化する。この木材の繊維方向の凹凸の役割を、表面ＷＨのヘアライン模様が代替できる。木材の年輪等の装飾は、塗膜ＴＭのデザイン（模様）によって描くことができる。しかも、塗膜ＴＭによって、金属部材のヘアライン模様の強すぎる光沢感を低減（吸収）させることができるので、木材に近い独特の光沢感を創出できる。なお、塗膜は上記事例に限定されず、例えば、ほうろう等のように、ガラス質の釉薬を高温で焼き付けた塗膜を採用してもよい。
【0098】
なお、本実施形態の金属表面模様加工装置１の応用例として、図１４（Ａ）に示すように、絶対座標系Ｑａを基準として、金属部材Ｗの表面ＷＨのＺ軸方向の位置や、表面ＷＨの傾斜角度を測定する表面形状測定装置３００を設けるようにしても良い。表面形状測定装置３００は、例えば、表面ＷＨに対してレーザーを照射して、その散乱光を測定して表面ＷＨの距離を非接触で多点測定するLIDAR等のレーザー距離計であってもよい。また、研磨ヘッド６０に代えて、移動装置２０にタッチプローブ４００を装着することで、移動装置２０自体を表面形状測定装置３００として代用できる。この場合、タッチプローブ４００を、図１４（Ｂ）に示すような複数の測定点Ｄに接触させることで、金属部材Ｗの表面ＷＨのＺ軸方向の位置を測定する。表面形状測定装置３００によって測定された表面形状データは、制御装置１００のメモリ１４６に記憶させることで、制御装置１００における主軸傾斜処理部２６０、Ｚ軸移動処理部２６２、Ｘ－Ｙ平面移動処理部２６４の座標変換処理部（即ち、絶対座標系Ｑａを基準にした相対座標系Ｑｓの座標変換処理）に反映させる。表面形状測定装置３００が存在しない場合であっても、金属部材Ｗの表面ＷＨの三次元形状データが既知である場合は、その三次元形状データをメモリ１４６に記憶させることで、同様の座標変換処理を実現できる。
【0099】
なお、金属部材Ｗがプレート部材等であって、その表面ＷＨが、絶対座標系ＱａのＸ－Ｙ平面と平行になることが約束されている場合は、絶対座標系ＱａのＸ－Ｙ平面と相対座標系ＱｓのＸ－Ｙ平面が常に平行となり、Ｚ軸の相対差は板厚相当になるので、板厚データのみメモリ１４６に記憶させるか、プログラムに反映させることで、表面形状測定装置３００を省略できる。
【0100】
また、本実施形態では、単一の研磨ヘッド６０（単一の研磨具８０）で、金属部材Ｗの表面ＷＨをヘアライン加工する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば図１５に示すように、研磨具８０の種類が異なる複数の研磨ヘッド６０を、ツールチェンジャー５００に設置しておき、移動装置２０が、自ら研磨ヘッド６０を交換しながら、金属部材Ｗの表面ＷＨをヘアライン加工することもできる。
【0101】
更に、本実施形態では、移動装置２０として、垂直多関節型ロボットを採用する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ロボットとしては、スカラ型ロボット、直角座標型ロボット、円筒座標型ロボット、極座標型ロボット等、様々に利用できる。また、いわゆるロボットに限られず、Ｘ－Ｙ－Ｚ移動アーム装置（直角座標型ロボットの一種と考えることもできる）等を用いても良い。また、Ｘ－Ｙ平面方向に移動させる平面移動テーブル、Ｚ方向に昇降させる昇降テーブルによって、ベッド１０側を移動させることもできる。
【0102】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【0103】
１ 金属表面模様加工装置
１０ ベッド
１２ 天面
１４ 治具プレート
２０ 移動装置
２２ 台座部
２３ 第一関節
２３Ａ 第一関節駆動部
２３Ｂ 第一関節センサ
２４ 第一アーム
２５ 第二関節
２５Ａ 第二関節駆動部
２５Ｂ 第二関節センサ
２６ 第二アーム
２７ 第三関節
２７Ａ 第三関節駆動部
２７Ｂ 第三関節センサ
２８ 第三アーム
２９ 第四関節
２９Ａ 第四関節駆動部
２９Ｂ 第四関節センサ
３０ 第四アーム
３１ 第五関節
３１Ａ 第五関節駆動部
３１Ｂ 第五関節センサ
３２ ハンド部
３３ 第六関節
３３Ａ 第六関節駆動部
３３Ｂ 第六関節センサ
３４ チャック部
６０ 研磨ヘッド
６２ 被チャック部
６４ ベース
６４Ａ 基部
６４Ｂ 案内部
６６ 研磨具側変位機構
６６Ａ レール
６６Ｂ キャリッジ
６７ ストッパ
７０ 研磨具側台座
７０Ａ 軸受台
７０Ｂ 受け部
７２ 主軸用モータ
７２Ｂ 主軸センサ
７４ 主軸
７４Ａ 近位端
７４Ｂ 遠位端
８０ 研磨具
８２ 研磨部
８２Ａ 研磨面
８４ 可撓部
８５ パッド
８６ 付勢機構
８６Ｂ 力調整部
１００ 制御装置
２６０ 主軸傾斜処理部
２６２ Ｚ軸移動処理部
２６４ Ｘ－Ｙ平面移動処理部
２６６ 主軸回転処理部
Ｂ 実当たり面
Ｂｗ 当たり幅
Ｅ 研磨面回転軌跡
Ｇ 被研磨領域
Ｇｗ 帯幅
Ｈ ヘアライン模様
Ｑａ 絶対座標系
Ｑｓ 相対座標系
Ｒ 加工対象領域
Ｔ 主軸チルト方向
Ｖ 研磨外径
Ｗ 金属部材
ＷＨ 表面
１０ ベッド
１２ 天面
１４ 治具プレート
２０ 移動装置
２２ 台座部
２３ 第一関節
２３Ａ 第一関節駆動部
２３Ｂ 第一関節センサ
２４ 第一アーム
２５ 第二関節
２５Ａ 第二関節駆動部
２５Ｂ 第二関節センサ
２６ 第二アーム
２７ 第三関節
２７Ａ 第三関節駆動部
２７Ｂ 第三関節センサ
２８ 第三アーム
２９ 第四関節
２９Ａ 第四関節駆動部
２９Ｂ 第四関節センサ
３０ 第四アーム
３１ 第五関節
３１Ａ 第五関節駆動部
３１Ｂ 第五関節センサ
３２ ハンド部
３３ 第六関節
３３Ａ 第六関節駆動部
３３Ｂ 第六関節センサ
３４ チャック部
６０ 研磨ヘッド
６２ 被チャック部
６４ ベース
６４Ａ 基部
６４Ｂ 案内部
６６ 研磨具側変位機構
６６Ａ レール
６６Ｂ キャリッジ
６７ ストッパ
７０ 研磨具側台座
７０Ａ 軸受台
７０Ｂ 受け部
７２ 主軸用モータ
７２Ｂ 主軸センサ
７４ 主軸
７４Ａ 近位端
７４Ｂ 遠位端
８０ 研磨具
８２ 研磨部
８２Ａ 研磨面
８４ 可撓部
８５ パッド
８６ 付勢機構
８６Ｂ 力調整部
１００ 制御装置
２６０ 主軸傾斜処理部
２６２ Ｚ軸移動処理部
２６４ Ｘ－Ｙ平面移動処理部
２６６ 主軸回転処理部
Ｂ 実当たり面
Ｂｗ 当たり幅
Ｅ 研磨面回転軌跡
Ｇ 被研磨領域
Ｇｗ 帯幅
Ｈ ヘアライン模様
Ｑａ 絶対座標系
Ｑｓ 相対座標系
Ｒ 加工対象領域
Ｔ 主軸チルト方向
Ｖ 研磨外径
Ｗ 金属部材
ＷＨ 表面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】