JP2002361546A

JP2002361546A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2002361546A
Application number: JP2001172421A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Mori; 正春森; Shigeru Yamada; 茂山田; Akihiro Fuchigami; 明弘渕上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は自由曲面を有する光学素子等のプラス
チック成形金型等を高精度に研磨加工する研磨装置を提
供する。【解決手段】研磨装置１は、加重軸７の先端部に取り付
けられた弾性球体工具３を被加工物Ｐに押し付ける加重
機構部４を、少なくとも１つの空気圧シリンダ８を有し
たものとし、加重軸７を、静圧軸受６で加重軸７の軸方
向に案内しつつ軸方向に移動させ、回転スピンドル５で
弾性球体工具３を回転させて、スラリー中に分散された
研磨砥粒を介して研磨加工する。したがって、駆動系の
摩擦を大幅に低減することができ、研磨ヘッド２の応答
特性を向上させて、研磨精度を向上させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置に関し、
詳細には、自由曲面を有する光学素子等のプラスチック
成形金型等を高精度に研磨加工する研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザープリンタやデジタル複写
装置等の光書込系には、ビームの走査スピードやビーム
の焦点位置を直線化するｆθレンズに代表される自由曲
面レンズが使用されている。

【０００３】この自由曲面レンズの加工技術としては、
例えば、特開平１０−２９６６１７号公報に記載されて
いる研磨装置及び研磨方法がある。この技術は、ウエハ
研磨において、研磨力を検知してサーボモータ・ボール
ねじにより研磨工具高さを調整することで、研磨圧を均
一にして、研磨面の均一性を向上させようとしている。

【０００４】また、従来、特開平５−９２３６２号公報
記載の研磨ヘッド及び研磨装置がある。この技術は、工
具変位を駆動部で間接検知して演算し、サーボ弁から空
気圧シリンダ（またはボイスコイルモータ）の間で必要
な研磨圧を取得して、ＥＥＭ加工を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな公報記載の従来技術にあっては、駆動系、伝動系、
重力補償系の摩擦を低減させて、応答特性を向上させ、
加工精度を向上させるとともに、低圧領域での研磨加工
を可能のとする上で、改良の必要があった。

【０００６】すなわち、上記特開平１０−２９６６１７
公報記載の技術にあっては、工具や駆動系、支持構造の
自重をカウンターウエイトで重力補償しているため、応
答速度が遅く、また、摩擦による不感帯が存在し、応答
特性を向上させて、加工精度を向上させる上で改良の必
要があった。

【０００７】また、特開平５−９２３６２号公報記載の
技術にあっては、低摩擦なエアベリングシリンダで駆動
しているにも拘わらず、自重をばねでキャンセルしてい
るため、粘性要素が存在せず、常に発振しやすく、工具
位置が安定しない。その結果、サーボ系の調整が困難で
あり、作業性が悪いとともに、研磨加工に不均一性が発
生するという問題があった。

【０００８】そこで、請求項１記載の発明は、弾性球体
工具を加重手段で被加工物に押し付けつつ、回転手段で
弾性球体工具を回転させて、スラリー中に分散された研
磨砥粒を介して研磨加工する研磨装置の加重手段を、少
なくとも１つの空気圧シリンダを有したものとし、当該
空気圧シリンダの先端部に弾性球体工具の取り付けられ
た加重軸を、静圧軸受で当該加重軸の軸方向に案内しつ
つ当該軸方向に移動させることにより、駆動系の摩擦を
大幅に低減し、研磨ヘッドの応答特性を向上させて、研
磨精度の良好な研磨装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、空気圧シリンダの
静圧軸受を、加重軸を当該加重軸と直交する方向にも移
動可能に支持するものとすることにより、自重の影響を
なくして、慣性による研磨ヘッドの応答特性の低下を抑
止し、簡単な構成でサーボ系の微妙な調整を行うことな
く、研磨精度を向上させることのできる研磨装置を提供
することを目的としている。

【００１０】請求項３記載の発明は、加重手段を、当該
加重手段に平行に配設された少なくとも１つの静圧案内
で支持することにより、加重手段の案内精度、モーメン
ト剛性及びシステム固有振動数を向上させ、発振を低減
して、加工限界を大幅に向上させることのできる研磨装
置を提供することを目的としている。

【００１１】請求項４記載の発明は、静圧案内を、加重
手段を挟んで一対配設し、弾性球体工具の回転軸を、当
該一対の静圧案内の間であって、同一平面内で支持する
ことにより、静圧案内へのモーメント負荷を大幅に低減
して、比較的安価で低剛性な静圧案内で良好な性能を確
保するとともに、加重手段の案内精度、モーメント剛性
及びシステム固有振動数をより一層向上させ、発振を低
減して、加工限界を大幅に向上させることのできる研磨
装置を提供することを目的としている。

【００１２】請求項５記載の発明は、空気圧シリンダ
を、少なくともその受圧面積の異なる２つの受圧部を有
し、一方の受圧部が、前記加重手段の可動部の自重を補
償し、他方の受圧部が、前記弾性球体工具の前記被加工
物に対する加工に必要な工具押し付け力を発生するもの
とすることにより、１つの空気圧シリンダで可動部の自
重のキャンセルと工具押し付け力の発生を行うことがで
き、極低摩擦での研磨ヘッドの応答特性を向上させて、
小型化かつ簡単な構成で、保守調整の容易な研磨装置を
提供することを目的としている。

【００１３】請求項６記載の発明は、加重手段を、ピス
トン径の異なる２つの空気圧シリンダを有し、当該２つ
の空気圧シリンダのうち、一方が加重手段の可動部の自
重を補償し、他方が弾性球体工具の被加工物に対する加
工に必要な工具押し付け力を発生するものとすることに
より、ばねやカウンタ錘を用いた方法と比較して、低摩
擦化して、研磨ヘッドの応答特性を向上させるととも
に、工具押し付け力の調整を容易なものとすることので
きる研磨装置を提供することを目的としている。

【００１４】請求項７記載の発明は、空気圧シリンダ
を、空気圧ポートを有したものとし、当該空気圧ポート
を精密レギュレータで定圧制御することにより、工具押
し付け力を精密に制御し、研磨精度を向上させることの
できる研磨装置を提供することを目的としている。

【００１５】請求項８記載の発明は、空気圧シリンダ
を、空気圧ポートを有したものとし、当該空気圧ポート
を電気−空気変換型サーボ弁で定圧制御することによ
り、被加工面形状に応じて工具押し付け力をリアルタイ
ムに精密制御し、より一層研磨精度を向上させることの
できる研磨装置を提供することを目的としている。

【００１６】請求項９記載の発明は、精密レギュレータ
または電気−空気変換型サーボ弁の排気ポート系の排気
ポートの径を大きく形成することにより、精密レギュレ
ータまたは電気−空気変換型サーボ弁の排気流量を増や
して、背圧特性を向上させ、排気の遅れによる研磨ヘッ
ドの応答特性の低下を低減して、より一層研磨精度を向
上させることのできる研磨装置を提供することを目的と
している。

【００１７】請求項１０記載の発明は、精密レギュレー
タまたは電気−空気変換型サーボ弁の排気ポートに、複
数の排気絞り弁を並列に配設し、かつ、２位置２方電磁
弁を各列に配設することにより、加工中においても意図
する排気特性に迅速に切り換え、研磨ヘッドの応答特性
をより一層向上させて、より一層研磨精度を向上させる
ことのできる研磨装置を提供することを目的としてい
る。

【００１８】請求項１１記載の発明は、精密レギュレー
タまたは電気−空気変換型サーボ弁の排気ポートに、少
なくとも１つの流量サーボ制御弁を配設することによ
り、加工中においても排気特性を任意の状態に連続的に
設定し、研磨ヘッドの応答特性をより一層向上させて、
より一層研磨精度を向上させることのできる研磨装置を
提供することを目的としている。

【００１９】請求項１２記載の発明は、加重手段に、加
重軸と弾性球体工具との間に配設され当該加重軸の軸方
向の力を検出する力検出手段を設け、当該力検出手段の
検出結果に基づいて、空気圧シリンダの動作を制御する
ことにより、空気圧シリンダの発生力変動と工具押し付
け力を迅速にフィードバックし、研磨ヘッドの応答特性
をより一層向上させて、より一層研磨精度を向上させる
ことのできる研磨装置を提供することを目的としてい
る。

【００２０】請求項１３記載の発明は、被加工物の形
状、うねり等に基づいて弾性球体工具に発生する振動を
抑制する制振手段を設けることにより、弾性球体工具の
被加工物に対する工具押し付け力を適切に制御し、加工
精度を向上させることのできる研磨装置を提供すること
を目的としている。

【００２１】請求項１４記載の発明は、制振手段とし
て、流体間隙ダンパまたは電気粘性流体ダンパを用い、
空気圧シリンダと並列に配設することにより、制振手段
と空気圧シリンダで構成される静圧システムの減衰特性
を簡単かつ容易に設定することができ、安価に加工精度
を向上させることのできる研磨装置を提供することを目
的としている。

【００２２】請求項１５記載の発明は、加重軸の軸方向
の変位を検出する変位検出手段を設け、当該変位検出手
段の検出結果に基づいて、空気圧シリンダと制振手段の
少なくとも一方の動作を制御することにより、被加工物
の加工面形状の変動を速やかに工具押し付け力や減衰特
性等の加工データとして反映し、より一層加工精度を向
上させることのできる研磨装置を提供することを目的と
している。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の研
磨装置は、弾性球体工具を被加工物に押し付ける加重手
段と、前記弾性球体工具を回転させる回転手段と、有す
る研磨ヘッドを備え、前記弾性球体工具を被加工物に押
し付けつつ回転して、スラリー中に分散された研磨砥粒
を介して研磨加工する研磨装置であって、前記加重手段
は、少なくとも１つの空気圧シリンダを有し、当該空気
圧シリンダは、その先端部に前記弾性球体工具の取り付
けられた加重軸を静圧軸受で当該加重軸の軸方向に案内
しつつ当該軸方向に移動させることにより、上記目的を
達成している。

【００２４】上記構成によれば、弾性球体工具を加重手
段で被加工物に押し付けつつ、回転手段で弾性球体工具
を回転させて、スラリー中に分散された研磨砥粒を介し
て研磨加工する研磨装置の加重手段を、少なくとも１つ
の空気圧シリンダを有したものとし、当該空気圧シリン
ダの先端部に弾性球体工具の取り付けられた加重軸を、
静圧軸受で当該加重軸の軸方向に案内しつつ当該軸方向
に移動させるので、駆動系の摩擦を大幅に低減すること
ができ、研磨ヘッドの応答特性を向上させて、研磨精度
を向上させることができる。

【００２５】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記空気圧シリンダの静圧軸受は、前記加重軸を
当該加重軸と直交する方向にも移動可能に支持していて
もよい。

【００２６】上記構成によれば、空気圧シリンダの静圧
軸受を、加重軸を当該加重軸と直交する方向にも移動可
能に支持するものとしているので、自重の影響をなくし
て、慣性による研磨ヘッドの応答特性の低下を抑止する
ことができ、簡単な構成でサーボ系の微妙な調整を行う
ことなく、研磨精度を向上させることができる。

【００２７】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記加重手段は、当該加重手段に平行に配設された
少なくとも１つの静圧案内で支持されていてもよい。

【００２８】上記構成によれば、加重手段を、当該加重
手段に平行に配設された少なくとも１つの静圧案内で支
持しているので、加重手段の案内精度、モーメント剛性
及びシステム固有振動数を向上させることができ、発振
を低減して、加工限界を大幅に向上させることができ
る。

【００２９】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記静圧案内は、前記加重手段を挟んで一対配設さ
れ、前記弾性球体工具は、その回転軸が、当該一対の静
圧案内の間であって、同一平面内で支持されていてもよ
い。

【００３０】上記構成によれば、静圧案内を、加重手段
を挟んで一対配設し、弾性球体工具の回転軸を、当該一
対の静圧案内の間であって、同一平面内で支持している
ので、静圧案内へのモーメント負荷を大幅に低減して、
比較的安価で低剛性な静圧案内で良好な性能を確保する
ことができるとともに、加重手段の案内精度、モーメン
ト剛性及びシステム固有振動数をより一層向上させるこ
とができ、発振を低減して、加工限界を大幅に向上させ
ることができる。

【００３１】また、例えば、請求項５に記載するよう
に、前記空気圧シリンダは、少なくともその受圧面積の
異なる２つの受圧部を有し、一方の受圧部が、前記加重
手段の可動部の自重を補償し、他方の受圧部が、前記弾
性球体工具の前記被加工物に対する加工に必要な工具押
し付け力を発生するものであってもよい。

【００３２】上記構成によれば、空気圧シリンダを、少
なくともその受圧面積の異なる２つの受圧部を有し、一
方の受圧部が、前記加重手段の可動部の自重を補償し、
他方の受圧部が、前記弾性球体工具の前記被加工物に対
する加工に必要な工具押し付け力を発生するものとして
いるので、１つの空気圧シリンダで可動部の自重のキャ
ンセルと工具押し付け力の発生を行うことができ、極低
摩擦での研磨ヘッドの応答特性を向上させて、研磨装置
を小型化かつ簡単な構成で、保守調整の容易なものとす
ることができる。

【００３３】さらに、例えば、請求項６に記載するよう
に、前記加重手段は、ピストン径の異なる２つの空気圧
シリンダを有し、当該２つの空気圧シリンダのうち、一
方が前記加重手段の可動部の自重を補償し、他方が前記
弾性球体工具の前記被加工物に対する加工に必要な工具
押し付け力を発生するものであってもよい。

【００３４】上記構成によれば、加重手段を、ピストン
径の異なる２つの空気圧シリンダを有し、当該２つの空
気圧シリンダのうち、一方が加重手段の可動部の自重を
補償し、他方が弾性球体工具の被加工物に対する加工に
必要な工具押し付け力を発生するものとしているので、
ばねやカウンタ錘を用いた方法と比較して、低摩擦化し
て、研磨ヘッドの応答特性を向上させることができると
ともに、工具押し付け力の調整を容易なものとすること
ができる。

【００３５】また、例えば、請求項７に記載するよう
に、前記空気圧シリンダは、空気圧ポートを有し、前記
研磨装置は、当該空気圧ポートを精密レギュレータで定
圧制御してもよい。

【００３６】上記構成によれば、空気圧シリンダを、空
気圧ポートを有したものとし、当該空気圧ポートを精密
レギュレータで定圧制御しているので、工具押し付け力
を精密に制御することができ、研磨精度を向上させるこ
とができる。

【００３７】さらに、例えば、請求項８に記載するよう
に、前記空気圧シリンダは、空気圧ポートを有し、前記
研磨装置は、当該空気圧ポートを電気−空気変換型サー
ボ弁で定圧制御してもよい。

【００３８】上記構成によれば、空気圧シリンダを、空
気圧ポートを有したものとし、当該空気圧ポートを電気
−空気変換型サーボ弁で定圧制御しているので、被加工
面形状に応じて工具押し付け力をリアルタイムに精密制
御することができ、より一層研磨精度を向上させること
ができる。

【００３９】また、例えば、請求項９に記載するよう
に、前記精密レギュレータまたは前記電気−空気変換型
サーボ弁の排気ポート系は、その排気ポートの径が大き
く形成されていてもよい。

【００４０】上記構成によれば、精密レギュレータまた
は電気−空気変換型サーボ弁の排気ポート系の排気ポー
トの径を大きく形成しているので、精密レギュレータま
たは電気−空気変換型サーボ弁の排気流量を増やして、
背圧特性を向上させることができ、排気の遅れによる研
磨ヘッドの応答特性の低下を低減して、より一層研磨精
度を向上させることができる。

【００４１】さらに、例えば、請求項１０に記載するよ
うに、前記精密レギュレータまたは前記電気−空気変換
型サーボ弁は、その排気ポートに、複数の排気絞り弁が
並列に配設され、かつ、２位置２方電磁弁が各列に配設
されていてもよい。

【００４２】上記構成によれば、精密レギュレータまた
は電気−空気変換型サーボ弁の排気ポートに、複数の排
気絞り弁を並列に配設し、かつ、２位置２方電磁弁を各
列に配設しているので、加工中においても意図する排気
特性に迅速に切り換えることができ、研磨ヘッドの応答
特性をより一層向上させて、より一層研磨精度を向上さ
せることができる。

【００４３】また、例えば、請求項１１に記載するよう
に、前記精密レギュレータまたは前記電気−空気変換型
サーボ弁は、その排気ポートに、少なくとも１つの流量
サーボ制御弁が配設されていてもよい。

【００４４】上記構成によれば、精密レギュレータまた
は電気−空気変換型サーボ弁の排気ポートに、少なくと
も１つの流量サーボ制御弁を配設しているので、加工中
においても排気特性を任意の状態に連続的に設定するこ
とができ、研磨ヘッドの応答特性をより一層向上させ
て、より一層研磨精度を向上させることができる。

【００４５】さらに、例えば、請求項１２に記載するよ
うに、前記加重手段は、前記加重軸と前記弾性球体工具
との間に配設され当該加重軸の軸方向の力を検出する力
検出手段を有し、前記研磨装置は、当該力検出手段の検
出結果に基づいて、前記空気圧シリンダの動作を制御し
てもよい。

【００４６】上記構成によれば、加重手段に、加重軸と
弾性球体工具との間に配設され当該加重軸の軸方向の力
を検出する力検出手段を設け、当該力検出手段の検出結
果に基づいて、空気圧シリンダの動作を制御しているの
で、空気圧シリンダの発生力変動と工具押し付け力を迅
速にフィードバックすることができ、研磨ヘッドの応答
特性をより一層向上させて、より一層研磨精度を向上さ
せることができる。

【００４７】また、例えば、請求項１３に記載するよう
に、前記研磨装置は、前記被加工物の形状、うねり等に
基づいて前記弾性球体工具に発生する振動を抑制する制
振手段をさらに備えていてもよい。

【００４８】上記構成によれば、被加工物の形状、うね
り等に基づいて弾性球体工具に発生する振動を抑制する
制振手段を設けているので、弾性球体工具の被加工物に
対する工具押し付け力を適切に制御することができ、加
工精度を向上させることができる。

【００４９】さらに、例えば、請求項１４に記載するよ
うに、前記制振手段は、流体間隙ダンパまたは電気粘性
流体ダンパであり、前記空気圧シリンダと並列に配設さ
れていてもよい。

【００５０】上記構成によれば、制振手段として、流体
間隙ダンパまたは電気粘性流体ダンパを用い、空気圧シ
リンダと並列に配設しているので、制振手段と空気圧シ
リンダで構成される静圧システムの減衰特性を簡単かつ
容易に設定することができ、安価に加工精度を向上させ
ることができる。

【００５１】また、例えば、請求項１５に記載するよう
に、前記研磨装置は、前記加重軸の軸方向の変位を検出
する変位検出手段を有し、当該変位検出手段の検出結果
に基づいて、前記空気圧シリンダと前記制振手段の少な
くとも一方の動作を制御するものであってもよい。

【００５２】上記構成によれば、加重軸の軸方向の変位
を検出する変位検出手段を設け、当該変位検出手段の検
出結果に基づいて、空気圧シリンダと制振手段の少なく
とも一方の動作を制御しているので、被加工物の加工面
形状の変動を速やかに工具押し付け力や減衰特性等の加
工データとして反映することができ、より一層加工精度
を向上させることができる。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００５４】図１〜図１０は、本発明の研磨装置の一実
施の形態を示す図であり、図１は、本発明の研磨装置の
一実施の形態を適用した研磨装置１の正面図、図２は、
図１の研磨装置１の側面図である。

【００５５】図１及び図２において、研磨装置１は、レ
ーザプリンタやデジタル複写装置等の書込系に用いられ
る自由曲面レンズやミラー用金型等の研磨に用いられ、
静圧支持空気圧シリンダを駆動源として、研磨ヘッド２
を静圧スライダで鉛直方向に移動可能に支持している。

【００５６】研磨装置１は、研磨ヘッド２に、その先端
部に取り付けられた弾性球体工具３を被加工物Ｐに押し
付ける加重機構部（加重手段）４と、弾性球体工具３を
回転させる回転スピンドル（回転手段）５と、が設けら
れている。

【００５７】加重機構部４は、鉛直方向に配設された静
圧軸受６に支持されて当該静圧軸受６に沿って移動する
加重軸７と、空気圧シリンダ８と、空気圧シリンダ８と
は離れて空気圧シリンダ８に平行に配設された２つの静
圧案内９と、図示しない電気−空気変換型サーボ弁と、
図示しない精密レギュレータと、空気圧シリンダ８と回
転スピンドル５との間に配設されて加重軸７の軸方向の
力を検知する力センサ（力検出手段）１０と、空気圧シ
リンダ８と並列に配設された空気間隙ダンパ（制振手
段）１１と、２つの静圧案内９を連結する連結板１２
と、を備えている。

【００５８】そして、弾性球体工具３を回転させる回転
スピンドル５は、平行に配設された２つの静圧案内９を
連結する連結板１２にねじ接合されており、連結板１２
と加重軸７の間に上記力センサ１０が配設されている。

【００５９】上記被加工物Ｐは、取り付け台１３に取り
付けられており、取り付け台１３は、ＸＹ軸方向の移動
テーブル１４上に取り付けられている。

【００６０】そして、上記加重機構部４の空気圧シリン
ダ８は、図３に示すように、１つの空気圧シリンダ８の
みを有していてもよいし、図４に示すように、自重補償
シリンダ８ａと工具押し付けシリンダ８ｂのピストン径
の異なる２つの空気圧シリンダで構成されていてもよ
い。

【００６１】図３の空気圧シリンダ８の内部構造は、図
５に示すように、ピストン軸である加重軸７の上下２カ
所に上記静圧軸受６が配設されており、事実上摩擦レス
のシリンダとなっている。空気圧シリンダ８は、加重軸
７と下側の静圧軸受６との間に、下側受圧部２１が形成
されており、加重軸７と上側の静圧軸受６との間に、上
側受圧部２２が形成されている。下側受圧部２１は、図
示しない精密レギュレータで設定された２次圧が負荷さ
れて、加重機構部４の可動部の自重を補償し、上側受圧
部２１は、図示しない電気−空気変換型サーボ弁で設定
される２次圧が負荷されて、弾性球体工具３の被加工物
Ｐに対する重圧面積で必要な工具押し付け力を発生させ
る。

【００６２】この下側受圧部２１に２次圧を負荷する精
密レギュレータ及び上側受圧部２２に２次圧を負荷する
電気−空気変換型サーボ弁の排気ポートには、少なくと
も１つの排気絞り弁が配設されている。

【００６３】例えば、図６に示すように、空気圧シリン
ダ８の上側受圧部２１に２次圧を負荷する電気−空気変
換型サーボ弁３０の排気孔（排気ポート）３０ａに、複
数の排気絞り弁３１が接続されている。この複数の排気
絞り弁３１は、並列にメータアウト配管されており、少
なくとも１つの２位置２方向電磁弁が各列に配管されて
いる。

【００６４】なお、下側受圧部２１に２次圧を負荷する
精密レギュレータ及び上側受圧部２２に２次圧を負荷す
る電気−空気変換型サーボ弁の排気ポートには、排気絞
り弁の代わりに、少なくとも１つの流量サーボ制御弁が
配設されていてもよい。

【００６５】そして、研磨装置１は、加重機構部４のこ
れら排気絞り弁または流量サーボ制御弁の動作を制御し
て、加重機構部４の可動部の自重補償を高精度で制御す
る。

【００６６】そして、研磨加工においては、Ｆ．Ｗ．Ｐ
ＲＥＳＴＯＮの経験則が知られており、この経験則は、
研磨量をＨ、比例定数をＫ、研磨圧をＰ、研磨速度を
Ｖ、研磨時間をｔとすると、次式（１）で表される。

【００６７】Ｈ＝Ｋ・Ｐ・Ｖ・ｔ・・・（１）ここで、Ｐ＝Ｆ／Ａであり、Ｆは、研磨力（工具押し付
け力）、Ａは、接触面積である。

【００６８】上記式（１）から分かるように、研磨力Ｆ
を定圧制御することで、静的には、研磨加工することが
できる。

【００６９】そして、本実施の形態の研磨装置１の空気
圧シリンダ８の受圧面積は、例えば、図７に示すような
設定に基づいて、設計されている。

【００７０】なお、図７において、工具押し付け力の分
解能は、サーボ弁分解能を１．５ｇｆ、力センサ分解能
を１ｇｆとすると、１．５ｇｆの分解能であり、低圧研
磨することができる。

【００７１】また、上記図４の場合には、自重補償シリ
ンダ８ａが、加重機構部４の可動部の自重を補償し、工
具押し付けシリンダ８ｂが、弾性球体工具３の被加工物
Ｐに対する重圧面積で必要な工具押し付け力を発生させ
る。

【００７２】また、加重機構部４には、図示しないが、
加重軸７の軸方向の変位量を検出する変位検知センサ
（変位検出手段）が設けられており、変位検知センサ
は、検出結果を研磨装置１の図示しない制御部に出力す
る。制御部は、この変位検知センサの検出結果と上記力
センサ１０の検出結果に基づいて、空気圧シリンダ８で
発生する押圧力と空気間隙ダンパ１１の減衰特性の少な
くとも一方を制御して、弾性球体工具３の被加工物Ｐに
対する工具押し付け力を適切に制御し、加工精度を向上
させる。

【００７３】次に、本実施の形態の作用を説明する。研
磨装置１は、ＸＹ軸方向の移動テーブル１４上の取り付
け台１３に取り付けられた被加工物Ｐに、加重軸７の先
端に配設された回転スピンドル５に取り付けられた弾性
球体工具３を押し付けつつ回転させて、被加工物Ｐの長
手方向に走査し、スラリー中に分散された研磨砥粒を介
して被加工物Ｐを研磨加工する。

【００７４】このとき、研磨装置１は、例えば、弾性球
体工具３を被加工物Ｐに２００ｇｆで押し付け、移動テ
ーブル１４の取り付け台１３に取り付けられた被加工物
Ｐを長手方向に走査して、研磨加工する。

【００７５】そして、被加工物Ｐ表面のうねり振幅は、
弾性球体工具３を通じて研磨ヘッドに上下方向の強制振
動を与える。

【００７６】この場合の強制振動モデルは、例えば、図
８のように示すことができ、図８において、ｋ１は、弾
性球体工具３の剛性、ｋ２は、機構の剛性、すなわち、
加重機構部４の剛性、ｃは、機構のダンパである空気間
隙ダンパ１１の粘性、ｍは、加重機構部４の質量であ
る。この強制振動モデルから、強制振動は、その変位
Ｙ、位相ｔａｎｄ及び円振動数ｗを、次式で表すことが
できる。Ｙ＝（ｋ１）Ａ／ＳＱＲＴ（（ｋ２−ｋ１−ｍｗ²）²＋
（ｃｗ）²） ×ｓｉｎ（ｗｔ−ｄ）ｔａｎｄ＝ｃｗ／（ｋ２−ｋ１−ｍｗ²）ｗ＝２πｖ／Ｌ上記式を用いて、強制振動による質点振幅（変位）の数
値シミュレーションを行ったところ、図９に示すような
結果を得た。この数値シミュレーションにおいては、う
ねり形状を、図１０に示すようなものとして設定した。
また、位相遅れについては、省略するが、振幅比（強制
振動による振幅／うねり振幅）が、０．９９５以上で追
随動作すると判断すると、図１０のような仮定を行った
うねりでは、図９に示したように、以下のことが判明し
た。

【００７７】すなわち、高周波では、追随不可能であ
り、弾性球体工具３が倣わず、必ず研磨されてしまう。
低周波では、必ず追随し、弾性球体工具３が倣ってしま
い、研磨効果が薄い。そして、中周波では、粘性係数へ
の依存性が大きく、選択的研磨を行うことができる。

【００７８】そして、研磨措置１で除去したいうねり形
状は中周波であるから、以上の結果から必要な減衰係数
は、２,０００Ｎｓ／ｍ以上であることが分かる。

【００７９】そこで、研磨装置１では、空気間隙ダンパ
１１の設計を、次式に基づいて、空気間隙ダンパ１１の
粘性係数を算出して、設計している。

【００８０】ｃ＝（６ｕＡ２／π）×（Ｌ／ＲＥ３）ここで、ｃは、粘性係数、ｕは、空気の粘度、Ａは、空
気間隙ダンパ１１の断面積、Ｌは、空気間隙ダンパ１１
のピストンの長さ、Ｒは、ピストンの半径、Ｅは、空気
間隙ダンパ１１のすきまである。

【００８１】上記計算式で設計した空気間隙ダンパ１１
の粘性係数ｃは、２６００Ｎｓ／ｍである。

【００８２】そして、研磨装置１の加重機構部４は、空
気間隙ダンパ１１と空気圧シリンダ８が並列に接続され
ており、空気圧シリンダ８は、図５に示したように、加
重軸７と下側の静圧軸受６との間に、下側受圧部２１が
形成されており、加重軸７と上側の静圧軸受６との間
に、上側受圧部２２が形成されている。下側受圧部２１
は、図示しない精密レギュレータで設定された２次圧が
負荷されて、加重機構部４の可動部の自重を補償し、上
側受圧部２１は、図示しない電気−空気変換型サーボ弁
で設定される２次圧が負荷されて、弾性球体工具３の被
加工物Ｐに対する重圧面積で必要な工具押し付け力を発
生させる。

【００８３】また、この下側受圧部２１に２次圧を負荷
する精密レギュレータ及び上側受圧部２２に２次圧を負
荷する電気−空気変換型サーボ弁の排気ポートには、例
えば、図６に示したように、空気圧シリンダ８の上側受
圧部２１に２次圧を負荷する電気−空気変換型サーボ弁
３０の排気孔（排気ポート）３０ａに、複数の排気絞り
弁３１が接続されており、この複数の排気絞り弁３１
は、並列にメータアウト配管されており、少なくとも１
つの２位置２方向電磁弁が各列に配管されている。な
お、下側受圧部２１に２次圧を負荷する精密レギュレー
タ及び上側受圧部２２に２次圧を負荷する電気−空気変
換型サーボ弁の排気ポートには、排気絞り弁の代わり
に、少なくとも１つの流量サーボ制御弁が配設されてい
てもよい。

【００８４】そして、研磨装置１は、加重機構部４のこ
れら排気絞り弁または流量サーボ制御弁の動作を制御し
て、加重機構部４の可動部の自重補償を高精度で制御す
る。

【００８５】また、空気圧シリンダ８は、例えば、図４
のように構成されている場合、自重補償シリンダ８ａ
が、加重機構部４の可動部の自重を補償し、工具押し付
けシリンダ８ｂが、弾性球体工具３の被加工物Ｐに対す
る重圧面積で必要な工具押し付け力を発生させる。

【００８６】さらに、加重機構部４には、加重軸７の軸
方向の変位量を検出する変位検知センサが設けられてお
り、変位検知センサは、検出結果を研磨装置１の図示し
ない制御部に出力する。制御部は、この変位検知センサ
の検出結果と上記力センサ１０の検出結果に基づいて、
空気圧シリンダ８で発生する押圧力と空気間隙ダンパ１
１の減衰特性の少なくとも一方を制御して、弾性球体工
具３の被加工物Ｐに対する工具押し付け力を適切に制御
し、加工精度を向上させる。

【００８７】このように、本実施の形態の研磨装置１
は、弾性球体工具３を加重機構部４で被加工物Ｐに押し
付けつつ、回転スピンドル５で弾性球体工具３を回転さ
せて、スラリー中に分散された研磨砥粒を介して研磨加
工する加重機構部４を、少なくとも１つの空気圧シリン
ダ８を有したものとし、当該空気圧シリンダ８の先端部
に弾性球体工具３の取り付けられた加重軸７を、静圧軸
受６で加重軸７の軸方向に案内しつつ軸方向に移動させ
ている。

【００８８】したがって、駆動系の摩擦を大幅に低減す
ることができ、研磨ヘッド２の応答特性を向上させて、
研磨精度を向上させることができる。

【００８９】また、本実施の形態の研磨装置１は、空気
圧シリンダ８の静圧軸受８を、加重軸７を加重軸７と直
交する方向にも移動可能に支持している。

【００９０】したがって、自重の影響をなくして、慣性
による研磨ヘッド２の応答特性の低下を抑止することが
でき、簡単な構成でサーボ系の微妙な調整を行うことな
く、研磨精度を向上させることができる。

【００９１】さらに、本実施の形態の研磨装置１は、加
重機構部４の空気圧シリンダ８を、平行に配設された少
なくとも１つの静圧案内９で支持している。

【００９２】したがって、加重機構部４の案内精度、モ
ーメント剛性及びシステム固有振動数を向上させること
ができ、発振を低減して、加工限界を大幅に向上させる
ことができる。

【００９３】また、本実施の形態の研磨装置１は、静圧
案内９を、空気圧シリンダ８を挟んで一対配設し、弾性
球体工具３の回転軸を、一対の静圧案内９の間であっ
て、同一平面内で支持している。

【００９４】したがって、静圧案内９へのモーメント負
荷を大幅に低減して、比較的安価で低剛性な静圧案内９
で良好な性能を確保することができるとともに、加重機
構部４の空気圧シリンダ８の案内精度、モーメント剛性
及びシステム固有振動数をより一層向上させることがで
き、発振を低減して、加工限界を大幅に向上させること
ができる。

【００９５】さらに、本実施の形態の研磨装置１は、空
気圧シリンダ８を、少なくともその受圧面積の異なる２
つの受圧部２１、２２を有し、一方の受圧部２１が、加
重機構部４の可動部の自重を補償し、他方の受圧部２２
が、弾性球体工具３の被加工物Ｐに対する加工に必要な
工具押し付け力を発生するものとしている。

【００９６】したがって、１つの空気圧シリンダ８で可
動部の自重のキャンセルと工具押し付け力の発生を行う
ことができ、極低摩擦での研磨ヘッド２の応答特性を向
上させて、研磨装置１を小型化かつ簡単な構成で、保守
調整の容易なものとすることができる。

【００９７】また、本実施の形態の研磨装置１は、加重
機構部４を、ピストン径の異なる２つの空気圧シリンダ
８ａ、８ｂを有し、当該２つの空気圧シリンダ８ａ、８
ｂのうち、一方の自重補償シリンダ８ａが加重機構部４
の可動部の自重を補償し、他方の工具押し付けシリンダ
８ｂが弾性球体工具３の被加工物Ｐに対する加工に必要
な工具押し付け力を発生するものとしている。

【００９８】したがって、ばねやカウンタ錘を用いた方
法と比較して、低摩擦化して、研磨ヘッド２の応答特性
を向上させることができるとともに、工具押し付け力の
調整を容易なものとすることができる。

【００９９】さらに、本実施の形態の研磨装置１は、空
気圧シリンダ８を、空気圧ポートを有したものとし、当
該空気圧ポートを精密レギュレータで定圧制御してい
る。

【０１００】したがって、工具押し付け力を精密に制御
することができ、研磨精度を向上させることができる。

【０１０１】また、本実施の形態の研磨装置１は、空気
圧シリンダ８を、空気圧ポートを有したものとし、当該
空気圧ポートを電気−空気変換型サーボ弁で定圧制御し
ている。

【０１０２】したがって、被加工面形状に応じて工具押
し付け力をリアルタイムに精密制御することができ、よ
り一層研磨精度を向上させることができる。

【０１０３】さらに、本実施の形態の研磨装置１は、精
密レギュレータまたは電気−空気変換型サーボ弁の排気
ポート系の排気ポートの径を大きく形成している。

【０１０４】したがって、精密レギュレータまたは電気
−空気変換型サーボ弁の排気流量を増やして、背圧特性
を向上させることができ、排気の遅れによる研磨ヘッド
２の応答特性の低下を低減して、より一層研磨精度を向
上させることができる。

【０１０５】また、本実施の形態の研磨装置１は、精密
レギュレータまたは電気−空気変換型サーボ弁の排気ポ
ート３０ａに、複数の排気絞り弁３１を並列に配設し、
かつ、２位置２方電磁弁を各列に配設している。

【０１０６】したがって、加工中においても意図する排
気特性に迅速に切り換えることができ、研磨ヘッド２の
応答特性をより一層向上させて、より一層研磨精度を向
上させることができる。

【０１０７】さらに、本実施の形態の研磨装置１は、精
密レギュレータまたは電気−空気変換型サーボ弁の排気
ポートに、少なくとも１つの流量サーボ制御弁を配設し
ている。

【０１０８】したがって、加工中においても排気特性を
任意の状態に連続的に設定することができ、研磨ヘッド
２の応答特性をより一層向上させて、より一層研磨精度
を向上させることができる。

【０１０９】また、本実施の形態の研磨装置１は、加重
機構部４に、加重軸７と弾性球体工具３との間に配設さ
れ加重軸７の軸方向の力を検出する力センサ１０を設
け、力センサ１０の検出結果に基づいて、空気圧シリン
ダ８の動作を制御している。

【０１１０】したがって、空気圧シリンダ８の発生力変
動と工具押し付け力を迅速にフィードバックすることが
でき、研磨ヘッド２の応答特性をより一層向上させて、
より一層研磨精度を向上させることができる。

【０１１１】さらに、本実施の形態の研磨装置１は、被
加工物Ｐの形状、うねり等に基づいて弾性球体工具３に
発生する振動を抑制する空気間隙ダンパ１１を設けてい
る。

【０１１２】したがって、弾性球体工具３の被加工物Ｐ
に対する工具押し付け力を適切に制御することができ、
加工精度を向上させることができる。

【０１１３】また、本実施の形態の研磨装置１は、制振
手段として空気間隙ダンパ１１を用い、空気圧シリンダ
８と並列に配設している。

【０１１４】したがって、静圧システムの減衰特性を簡
単かつ容易に設定することができ、安価に加工精度を向
上させることができる。なお、この場合、制振手段とし
て、電気粘性流体ダンパを用いてもよい。

【０１１５】さらに、本実施の形態の研磨装置１は、加
重軸７の軸方向の変位を検出する変位検知センサを設
け、当該変位検知センサの検出結果に基づいて、空気圧
シリンダ８と空気間隙ダンパ１１の少なくとも一方の動
作を制御している。

【０１１６】したがって、被加工物Ｐの加工面形状の変
動を速やかに工具押し付け力や減衰特性等の加工データ
として反映することができ、より一層加工精度を向上さ
せることができる。

【０１１７】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【０１１８】

【発明の効果】請求項１記載の発明の研磨装置によれ
ば、弾性球体工具を加重手段で被加工物に押し付けつ
つ、回転手段で弾性球体工具を回転させて、スラリー中
に分散された研磨砥粒を介して研磨加工する研磨装置の
加重手段を、少なくとも１つの空気圧シリンダを有した
ものとし、当該空気圧シリンダの先端部に弾性球体工具
の取り付けられた加重軸を、静圧軸受で当該加重軸の軸
方向に案内しつつ当該軸方向に移動させるので、駆動系
の摩擦を大幅に低減することができ、研磨ヘッドの応答
特性を向上させて、研磨精度を向上させることができ
る。

【０１１９】請求項２記載の発明の研磨装置によれば、
空気圧シリンダの静圧軸受を、加重軸を当該加重軸と直
交する方向にも移動可能に支持するものとしているの
で、自重の影響をなくして、慣性による研磨ヘッドの応
答特性の低下を抑止することができ、簡単な構成でサー
ボ系の微妙な調整を行うことなく、研磨精度を向上させ
ることができる。

【０１２０】請求項３記載の発明の研磨装置によれば、
加重手段を、当該加重手段に平行に配設された少なくと
も１つの静圧案内で支持しているので、加重手段の案内
精度、モーメント剛性及びシステム固有振動数を向上さ
せることができ、発振を低減して、加工限界を大幅に向
上させることができる。

【０１２１】請求項４記載の発明の研磨装置によれば、
静圧案内を、加重手段を挟んで一対配設し、弾性球体工
具の回転軸を、当該一対の静圧案内の間であって、同一
平面内で支持しているので、静圧案内へのモーメント負
荷を大幅に低減して、比較的安価で低剛性な静圧案内で
良好な性能を確保することができるとともに、加重手段
の案内精度、モーメント剛性及びシステム固有振動数を
より一層向上させることができ、発振を低減して、加工
限界を大幅に向上させることができる。

【０１２２】請求項５記載の発明の研磨装置によれば、
空気圧シリンダを、少なくともその受圧面積の異なる２
つの受圧部を有し、一方の受圧部が、前記加重手段の可
動部の自重を補償し、他方の受圧部が、前記弾性球体工
具の前記被加工物に対する加工に必要な工具押し付け力
を発生するものとしているので、１つの空気圧シリンダ
で可動部の自重のキャンセルと工具押し付け力の発生を
行うことができ、極低摩擦での研磨ヘッドの応答特性を
向上させて、研磨装置を小型化かつ簡単な構成で、保守
調整の容易なものとすることができる。

【０１２３】請求項６記載の発明の研磨装置によれば、
加重手段を、ピストン径の異なる２つの空気圧シリンダ
を有し、当該２つの空気圧シリンダのうち、一方が加重
手段の可動部の自重を補償し、他方が弾性球体工具の被
加工物に対する加工に必要な工具押し付け力を発生する
ものとしているので、ばねやカウンタ錘を用いた方法と
比較して、低摩擦化して、研磨ヘッドの応答特性を向上
させることができるとともに、工具押し付け力の調整を
容易なものとすることができる。

【０１２４】請求項７記載の発明の研磨装置によれば、
空気圧シリンダを、空気圧ポートを有したものとし、当
該空気圧ポートを精密レギュレータで定圧制御している
ので、工具押し付け力を精密に制御することができ、研
磨精度を向上させることができる。

【０１２５】請求項８記載の発明の研磨装置によれば、
空気圧シリンダを、空気圧ポートを有したものとし、当
該空気圧ポートを電気−空気変換型サーボ弁で定圧制御
しているので、被加工面形状に応じて工具押し付け力を
リアルタイムに精密制御することができ、より一層研磨
精度を向上させることができる。

【０１２６】請求項９記載の発明の研磨装置によれば、
精密レギュレータまたは電気−空気変換型サーボ弁の排
気ポート系の排気ポートの径を大きく形成しているの
で、精密レギュレータまたは電気−空気変換型サーボ弁
の排気流量を増やして、背圧特性を向上させることがで
き、排気の遅れによる研磨ヘッドの応答特性の低下を低
減して、より一層研磨精度を向上させることができる。

【０１２７】請求項１０記載の発明の研磨装置によれ
ば、精密レギュレータまたは電気−空気変換型サーボ弁
の排気ポートに、複数の排気絞り弁を並列に配設し、か
つ、２位置２方電磁弁を各列に配設しているので、加工
中においても意図する排気特性に迅速に切り換えること
ができ、研磨ヘッドの応答特性をより一層向上させて、
より一層研磨精度を向上させることができる。

【０１２８】請求項１１記載の発明の研磨装置によれ
ば、精密レギュレータまたは電気−空気変換型サーボ弁
の排気ポートに、少なくとも１つの流量サーボ制御弁を
配設しているので、加工中においても排気特性を任意の
状態に連続的に設定することができ、研磨ヘッドの応答
特性をより一層向上させて、より一層研磨精度を向上さ
せることができる。

【０１２９】請求項１２記載の発明の研磨装置によれ
ば、加重手段に、加重軸と弾性球体工具との間に配設さ
れ当該加重軸の軸方向の力を検出する力検出手段を設
け、当該力検出手段の検出結果に基づいて、空気圧シリ
ンダの動作を制御しているので、空気圧シリンダの発生
力変動と工具押し付け力を迅速にフィードバックするこ
とができ、研磨ヘッドの応答特性をより一層向上させ
て、より一層研磨精度を向上させることができる。

【０１３０】請求項１３記載の発明の研磨装置によれ
ば、被加工物の形状、うねり等に基づいて弾性球体工具
に発生する振動を抑制する制振手段を設けているので、
弾性球体工具の被加工物に対する工具押し付け力を適切
に制御することができ、加工精度を向上させることがで
きる。

【０１３１】請求項１４記載の発明の研磨装置によれ
ば、制振手段として、流体間隙ダンパまたは電気粘性流
体ダンパを用い、空気圧シリンダと並列に配設している
ので、制振手段と空気圧シリンダで構成される静圧シス
テムの減衰特性を簡単かつ容易に設定することができ、
安価に加工精度を向上させることができる。

【０１３２】請求項１５記載の発明の研磨装置によれ
ば、加重軸の軸方向の変位を検出する変位検出手段を設
け、当該変位検出手段の検出結果に基づいて、空気圧シ
リンダと制振手段の少なくとも一方の動作を制御してい
るので、被加工物の加工面形状の変動を速やかに工具押
し付け力や減衰特性等の加工データとして反映すること
ができ、より一層加工精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の一実施の形態を適用した研
磨装置の正面概略構成図。

【図２】図１の研磨装置の側面概略構成図。

【図３】図１の空気圧シリンダ、弾性球体工具及び被加
工物の概略配置図。

【図４】図１の空気圧シリンダ、弾性球体工具及び被加
工物の他の概略配置図。

【図５】図３の空気圧シリンダの内部概略構成図。

【図６】図１の空気圧シリンダに取り付けられているサ
ーボ弁及び排気絞り弁の概略構成図。

【図７】図５の空気圧シリンダの各種設定条件を示す
図。

【図８】図１の研磨装置における被加工物の表面うねり
振幅の強制振動モデルを示す図。

【図９】図８の強制振動モデルでの質点振幅の数値シミ
ュレーションの結果を示す図。

【図１０】図９の質点振幅の数値シミュレーションにお
けるうねり形状の波長と振幅を示す図。

【符号の説明】

Ｐ被加工物１研磨装置２研磨ヘッド３弾性球体工具４加重機構部５回転スピンドル６静圧軸受７加重軸８空気圧シリンダ８ａ自重補償シリンダ８ｂ工具押し付けシリンダ９静圧案内１０力センサ１１空気間隙ダンパ１２連結板１３取り付け台１４移動テーブル２１下側受圧部２２上側受圧部３０電気−空気変換型サーボ弁３０ａ排気ポート３１排気絞り弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２４Ｂ 49/10 Ｂ２４Ｂ 49/10 Ｆターム(参考） 3C034 AA13 AA19 BB01 BB14 BB32 3C049 AA09 AC04 BA05 CA01 CA03 3C058 AA07 AA12 BA01 BA05 BA07 BB04 BC02 CB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性球体工具を被加工物に押し付ける加重
手段と、前記弾性球体工具を回転させる回転手段と、有
する研磨ヘッドを備え、前記弾性球体工具を被加工物に
押し付けつつ回転して、スラリー中に分散された研磨砥
粒を介して研磨加工する研磨装置であって、前記加重手
段は、少なくとも１つの空気圧シリンダを有し、当該空
気圧シリンダは、その先端部に前記弾性球体工具の取り
付けられた加重軸を静圧軸受で当該加重軸の軸方向に案
内しつつ当該軸方向に移動させることを特徴とする研磨
装置。
【請求項２】前記空気圧シリンダの静圧軸受は、前記加
重軸を当該加重軸と直交する方向にも移動可能に支持し
ていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】前記加重手段は、当該加重手段に平行に配
設された少なくとも１つの静圧案内で支持されているこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載の研磨装
置。
【請求項４】前記静圧案内は、前記加重手段を挟んで一
対配設され、前記弾性球体工具は、その回転軸が、当該
一対の静圧案内の間であって、同一平面内で支持されて
いることを特徴とする請求項３記載の研磨装置。
【請求項５】前記空気圧シリンダは、少なくともその受
圧面積の異なる２つの受圧部を有し、一方の受圧部が、
前記加重手段の可動部の自重を補償し、他方の受圧部
が、前記弾性球体工具の前記被加工物に対する加工に必
要な工具押し付け力を発生することを特徴とする請求項
１から請求項４のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項６】前記加重手段は、ピストン径の異なる２つ
の空気圧シリンダを有し、当該２つの空気圧シリンダの
うち、一方が前記加重手段の可動部の自重を補償し、他
方が前記弾性球体工具の前記被加工物に対する加工に必
要な工具押し付け力を発生することを特徴とする請求項
１から請求項４のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項７】前記空気圧シリンダは、空気圧ポートを有
し、前記研磨装置は、当該空気圧ポートを精密レギュレ
ータで定圧制御することを特徴とする請求項１から請求
項６のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項８】前記空気圧シリンダは、空気圧ポートを有
し、前記研磨装置は、当該空気圧ポートを電気−空気変
換型サーボ弁で定圧制御することを特徴とする請求項１
から請求項６のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項９】前記精密レギュレータまたは前記電気−空
気変換型サーボ弁の排気ポート系は、その排気ポートの
径が大きく形成されていることを特徴とする請求項７ま
たは請求項８記載の研磨装置。
【請求項１０】前記精密レギュレータまたは前記電気−
空気変換型サーボ弁は、その排気ポートに、複数の排気
絞り弁が並列に配設され、かつ、２位置２方電磁弁が各
列に配設されていることを特徴とする請求項７から請求
項９のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項１１】前記精密レギュレータまたは前記電気−
空気変換型サーボ弁は、その排気ポートに、少なくとも
１つの流量サーボ制御弁が配設されていることを特徴と
する請求項７から請求項９のいずれかに記載の研磨装
置。
【請求項１２】前記加重手段は、前記加重軸と前記弾性
球体工具との間に配設され当該加重軸の軸方向の力を検
出する力検出手段を有し、前記研磨装置は、当該力検出
手段の検出結果に基づいて、前記空気圧シリンダの動作
を制御することを特徴とする請求項１から請求項１１の
いずれかに記載の研磨装置。
【請求項１３】前記研磨装置は、前記被加工物の形状、
うねり等に基づいて前記弾性球体工具に発生する振動を
抑制する制振手段をさらに備えていることを特徴とする
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項１４】前記制振手段は、流体間隙ダンパまたは
電気粘性流体ダンパであり、前記空気圧シリンダと並列
に配設されていることを特徴とする請求項１３記載の研
磨装置。
【請求項１５】前記研磨装置は、前記加重軸の軸方向の
変位を検出する変位検出手段を有し、当該変位検出手段
の検出結果に基づいて、前記空気圧シリンダと前記制振
手段の少なくとも一方の動作を制御することを特徴とす
る請求項１３または請求項１４記載の研磨装置。