JP6498142B2 - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

Description

本開示は研磨装置及び研磨方法に関する。

金属材料で構成された部材（例えばボイラの伝熱管等）における組織変化や割れの非破壊検査として、検査対象部材のミクロ組織観察（金属組織観察）を行うことがある。ミクロ組織観察においては、検査対象部材の表面を研磨してからフィルムに転写し、フィルムに転写された組織を観察する場合がある。

特許文献１には、金属組織観察の対象となる金属管の表面を研磨するための研磨装置が開示されている。この研磨装置では、砥石を含むグラインダが観察対象の金属管に支持されるとともに、送りねじ機構により研磨面に垂直な方向の押付け力をグラインダに加えることで、研磨深さを調節できるようになっている。

特開２０１５−１１２６６６号公報

ところで、グラインダに加えられる押付け力によってグラインダに曲げ変形が生じる場合がある。例えば、特許文献１に記載される研磨装置では、グラインダの延在方向（すなわち砥石の回転軸方向）が研磨面に対して傾斜しているのに対し、研磨深さの調節のために送りねじ機構によりグラインダに加えられる押付け力は、研磨面に垂直な方向の力である。よって、送りねじ機構の押付け力により、グラインダにたわみが生じることがある。
このようにグラインダに曲げ変形が生じると、該曲げ変形に起因して研磨深さの精度が低下する場合がある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、研磨装置の曲げ変形に起因する研磨深さの精度の低下を抑制可能な研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る研磨装置は、
ホルダと、
前記ホルダに取り付けられ、砥石を回転軸周りに回転させて前記研磨対象物を研磨するように構成された研磨ユニットと、
前記研磨ユニットの前記回転軸に沿って前記ホルダを移動させて、前記研磨対象物の研磨深さを調節するための研磨深さ調節部と、
を備える。

上記（１）の構成では、研磨対象物の研磨深さを調節するために、研磨ユニットの回転軸に沿って研磨ユニットが取り付けられたホルダを移動させる。すなわち、研磨ユニットの回転軸に沿った方向の押付け力を研磨ユニットに対して加えるので、研磨ユニットに加わる曲げ荷重が抑制されて、研磨ユニットにおける曲げ変形が抑制される。よって、研磨ユニット（研磨装置）の曲げ変形に起因した研磨深さの精度の低下を抑制することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記研磨対象物の表面の法線方向に沿って、前記研磨ユニット及び前記研磨深さ調節部が並んで配置される。

上記（２）の構成では、研磨対象物の表面の法線方向に沿って研磨ユニット及び研磨深さ調節部が並んで配置されるので、研磨対象物の表面に沿った面内において研磨装置が占めるスペースを低減することができる。このため、上記（２）の構成によれば、比較的狭い空間（例えば、研磨対象物としての伝熱管の周囲に伝熱管が存在するために狭隘である空間）においても研磨対象物を研磨することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記研磨対象物は管状部材であり、
前記研磨深さ調節部は、前記研磨ユニットの前記回転軸と前記管状部材の軸方向とを含む平面上に設けられる。

上記（３）の構成では、研磨深さ調節部は、研磨ユニットの回転軸と研磨対象物である管状部材の軸方向とを含む平面上に設けられるので、管状部材の軸方向に対する直交面内において研磨装置が占めるスペースを低減することができる。このため、上記（３）の構成によれば、比較的狭い空間においても研磨対象物である管状部材を研磨することができる。
例えば、ボイラの伝熱管等のように、隣接する伝熱管同士の間の距離が比較的小さい場合であっても、上記（３）の構成によれば、研磨対象の伝熱管を研磨する際に、隣接する伝熱管と研磨装置とが干渉せずに研磨できる範囲が、研磨対象の伝熱管の周方向において広くなる。よって、研磨対象の伝熱管において研磨可能な範囲を拡大することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、前記研磨深さ調節部は、前記研磨ユニットと前記研磨対象物との間のスペースに配置される。

上記（４）の構成によれば、研磨深さ調節部は、研磨ユニットと研磨対象物との間のスペースに配置されるので、研磨ユニットの研磨対象物とは反対側のスペースが研磨深さ調節部によって占められることがない。よって、上記（４）の構成によれば、比較的狭い空間においても研磨対象物を研磨しやすくなる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、前記研磨対象物に前記ホルダを支持するための支持部をさらに備える。

上記（５）の構成によれば、支持部によりホルダ及びホルダに取付けられた研磨ユニットを研磨対象物に支持することができる。これにより、研磨ユニットによる研磨作業時に生じる研磨対象物からの反力を支持部によって受けることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記研磨深さ調節部は、
前記ホルダに設けられた送りナットと、
前記送りナットに螺合するとともに、前記支持部に対して回動可能に支持された送りねじと、
を含む。

上記（６）の構成によれば、送りナットに対する送りねじの回転量を調節することにより、研磨対象物の研磨深さを調節することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）の構成において、
前記支持部は、
前記ホルダ及び前記研磨深さ調節部が搭載される可動部と、
第１方向に移動可能に前記可動部を前記研磨対象物に支持するための第１直動ガイドと、
前記第１方向に直交する第２方向に移動可能に前記可動部を前記研磨対象物に支持するための第２直動ガイドと、
を含む。

上記（７）の構成によれば、第１直動ガイド及び第２直動ガイドにより、ホルダ及び研磨深さ調節部が搭載される可動部を研磨対象物に支持しながら、可動部を第１方向及び第１方向に直交する第２方向に移動させることができる。このため、研磨対象物の所望の研磨エリアについて、研磨を行うことができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記ホルダは、前記研磨対象物の表面に対して前記回転軸が研磨角度θをなすように前記研磨ユニットを支持するとともに、
前記研磨角度θ［°］は、１５≦θ≦６０を満たす。

上記（８）の構成によれば、研磨角度θ［°］が１５≦θ≦６０を満たすので、研磨ユニットにより効果的に研磨対象物を研磨することができる。

（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る研磨方法は、
ホルダと、前記ホルダに取り付けられた研磨ユニットと、を含む研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記研磨ユニットの回転軸周りに前記研磨ユニットの砥石を回転させて、前記研磨対象物を研磨するステップと、
前記研磨ユニットの前記回転軸に沿って前記ホルダを移動させて、前記研磨対象物の研磨深さを調節するステップと、
を備える。

上記（９）の方法では、研磨対象物の研磨深さを調節するために、研磨ユニットの回転軸に沿って研磨ユニットが取り付けられたホルダを移動させる。すなわち、研磨ユニットの回転軸に沿った方向の押付け力を研磨ユニットに対して加えるので、研磨ユニットに加わる曲げ荷重が抑制されて、研磨ユニットにおける曲げ変形が抑制される。よって、研磨ユニット（研磨装置）の曲げ変形に起因した研磨深さの精度の低下を抑制することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の方法において、
前記研磨深さを調節するステップでは、前記ホルダに設けられた送りナットに螺合するとともに、前記回転軸に沿って延在する送りねじを回動させて、前記ホルダを前記回転軸に沿って移動させる。

上記（１０）の方法によれば、送りナットに対する送りねじの回転量を調節することにより、研磨対象物の研磨深さを調節することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１０）の方法において、
前記ホルダは、第１直動ガイド及び第２直動ガイドにより前記研磨対象物に対してそれぞれ第１方向及び該第１方向に直交する第２方向に移動可能に支持された可動部に搭載されており、
前記可動部を前記第１方向に移動させて、前記研磨ユニットを前記第１方向に動かすステップと、
前記可動部を前記第２方向に移動させて、前記研磨ユニットを前記第２方向に動かすステップと、
をさらに備える。

上記（１１）の方法によれば、第１直動ガイド及び第２直動ガイドにより、ホルダ及び研磨深さ調節部が搭載される可動部を研磨対象物に支持しながら、可動部を第１方向及び第１方向に直交する第２方向に移動させることができる。このため、研磨対象物の所望の研磨エリアについて、研磨を行うことができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１１）の方法において、
前記研磨対象物を研磨するステップでは、前記研磨対象物の表面に対して前記回転軸が１５≦θ≦６０を満たす研磨角度θ［°］をなすように前記ホルダによって前記研磨ユニットを保持する。

上記（１２）の方法によれば、研磨角度θ［°］が１５≦θ≦６０を満たすので、研磨ユニットにより効果的に研磨対象物を研磨することができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１２）の方法において、
前記研磨対象物を研磨するステップでは、前記研磨対象物の表面に対して前記回転軸が研磨角度θなすように前記研磨ユニットが前記表面に対して斜めに配向されており、
研磨によって前記研磨対象物に形成された凹部の斜面の長さＬを計測するステップと、
前記斜面の長さＬ及び前記研磨角度θに基づいて、前記研磨対象物の研磨深さを求めるステップと、
をさらに備える。

上記（１３）の方法によれば、研磨によって研磨対象物に形成された凹部の斜面の長さＬ及び研磨角度θに基づいて、研磨対象物の実際の研磨深さを精度良く求めることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、研磨装置の曲げ変形に起因する研磨深さの精度の低下を抑制可能な研磨装置及び研磨方法が提供される。

一実施形態に係る研磨装置の構成を示す図である。 一実施形態に係る研磨装置の構成を示す図である。 研磨対象物において研磨装置により研磨可能な範囲を示す図である。 研磨対象物において研磨装置により研磨可能な範囲を示す図である。 研磨対象物（管状部材）の研磨部分における断面を模式的に示した図である。 研磨対象物（管状部材）の研磨部分を平面視した図である。 一実施形態に係る研磨装置の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１及び図２は、一実施形態に係る研磨装置の構成を示す図である。なお、図２は、図１に示す研磨装置を、図１に示すＡ方向から視た図である。図１及び図２に示すように、研磨装置１は、研磨対象物を研磨するための研磨ユニット４と、研磨ユニット４を把持するためのホルダ２と、研磨ユニット４により研磨対象物を研磨するときの研磨深さを調節するための研磨深さ調節部６と、を備える。

幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、研磨装置１の研磨対象物は管状部材５０であってもよい。管状部材５０は、例えば、ボイラの伝熱管であってもよい。
幾つかの実施形態では、研磨装置１の研磨対象物は、平板状の部材であってもよい。この場合、研磨対象物は、例えば、タービンの主蒸気弁や、タービンブレードを支持するためのブレードリングに含まれる平板状の部分であってもよい。

図１及び図２に示す実施形態において、研磨装置１は、ホルダ２を支持するための支持部８をさらに備えている。そして、ホルダ２は、支持部８により研磨対象物としての管状部材５０に支持されている。

支持部８は、研磨対象物（図１及び図２では管状部材５０）に固定される固定部２６を含む。この固定部２６により、研磨ユニット４による研磨作業時に生じる研磨対象物からの反力を受けることができる。
図１及び図２に示す実施形態では、固定部２６は、研磨対象物に設置される基部２７と、基部２７を研磨対象物である管状部材５０に固定するための固定バンド２８（図２において不図示）とを含む。固定バンド２８としては、結束バンド又はゴムバンド等を用いることができる。
他の実施形態では、固定部２６は、研磨対象物（例えば管状部材５０又は平板状部材等）を把持することにより研磨対象物に固定されるように構成されたクランプであってもよい。

研磨ユニット４は、ホルダ２に取付けられており、ホルダ２及び該ホルダ２を支持する支持部８を介して、研磨対象物に支持されている。また、研磨ユニット４は、本体部１１と、本体部１１に取付けられた砥石１２とを含み、砥石１２を回転軸Ｐ周りに回転させて、研磨対象物（図１及び図２では管状部材５０）を研磨するように構成されている。

ここで、研磨ユニット４は、研磨対象物（図１及び図２では管状部材５０）の表面（研磨対象部分における表面；図１及び図２における表面５０ａ）に対する回転軸Ｐの角度が研磨角度θをなすように、ホルダ２によって支持されている。
幾つかの実施形態では、研磨角度θ［°］が１５≦θ≦６０を満たすように、研磨ユニット４がホルダ２に保持される。

砥石１２の形状は特に限定されないが、幾つかの実施形態では、図１に示すように、砥石１２の形状は円筒形状であり、研磨ユニット４の回転軸Ｑを通る平面における断面が矩形となるような形状である。また、幾つかの実施形態では、砥石１２の形状は、砲弾型の形状であってもよい。

研磨深さ調節部６は、研磨ユニット４の回転軸Ｐに沿ってホルダ２を移動させて、研磨対象物の研磨深さを調節するように構成されている。

幾つかの実施形態において、研磨装置１を用いて研磨対象物（図１及び図２では管状部材５０）を研磨する際には、研磨ユニット４の回転軸Ｐ周りに研磨ユニット４の砥石１２を回転させて、研磨対象物を研磨する。また、このように研磨対象物を研磨する際、研磨ユニット４の回転軸Ｐに沿ってホルダ２を移動させて、研磨対象物の研磨深さを調節する。

研磨装置１では、このように、研磨対象物の研磨深さを調節するために、研磨ユニット４の回転軸Ｐに沿って研磨ユニット４が取り付けられたホルダ２を移動させる。すなわち、研磨ユニット４の回転軸Ｐに沿った方向の押付け力を研磨ユニット４に対して加えるので、研磨ユニット４に加わる曲げ荷重が抑制されて、研磨ユニット４における曲げ変形が抑制される。よって、研磨ユニット４（研磨装置１）の曲げ変形に起因した研磨深さの精度の低下を抑制することができる。

図１及び図２に示す研磨装置１において、研磨深さ調節部６は、ホルダ２に設けられた送りナット１４と、送りナット１４に螺合するとともに、支持部８に対して回動可能に支持された送りねじ１６とを含む。
送りねじ１６は、支持部８に回動可能に支持されている。また、送りねじ１６は、位置規制部１７を有しており、該位置規制部１７によって、送りねじ１６の軸方向（回転軸Ｑの方向）において支持部８に対する相対的な位置が規制されるようになっている。

この研磨深さ調節部６では、送りナット１４及び送りねじ１６の軸方向（回転軸Ｑの方向）は、研磨ユニット４の回転軸Ｐと同じ方向である。すなわち、送りねじ１６は、研磨ユニット４の回転軸Ｐに沿って延在する。この送りねじ１６を送りナット１４に対して回動させることにより、送りナット１４を含むホルダ２及びホルダ２に取付けられた研磨ユニット４が送りねじ１６の軸方向に（すなわち回転軸Ｐの方向に）移動する。この際、ホルダ２及び研磨ユニット４の軸方向（すなわち回転軸Ｐの方向）における移動量は、送りナット１４に対する送りねじ１６の回転量に応じて決まった値となる。

上述の研磨深さ調節部６を備える研磨装置１を用いて研磨対象物を研磨する際に、研磨深さを調節するためには、送りナット１４に送りねじを回動させて、ホルダ２を回転軸Ｐに沿って移動させる。そして、送りナット１４に対する送りねじ１６の回動量を調節することにより、研磨対象物の研磨深さを調節することができる。

また、研磨深さ調節部６による回転軸Ｐ方向の研磨ユニット４の移動量（砥石１２が研磨対象物の表面に接する位置からの移動量）がＬであるときの研磨深さｄは、研磨角度θ（０°＜θ＜９０°）を用いて、ｄ＝Ｌ×ｓｉｎθで表される。
これに対し、例えば、上述の実施形態と同様の送りねじと送りナットを用いて研磨対象物の表面に垂直な方向に砥石（グラインダ）を移動させる場合には（すなわち、研磨角度θ＝９０°である）、研磨深さｄ’は、砥石（グラインダ）の垂直方向における移動量Ｌ’に等しい。
このとき、送りナットに対する送りねじの回転量が同一である場合（すなわち、Ｌ’＝Ｌのとき）、垂直方向にグラインダ（研磨深さ調節部）を移動させる場合の研磨深さｄ’（ｄ’＝Ｌ’）よりも、上述の実施形態における研磨深さｄ（ｄ＝Ｌ×ｓｉｎθ）のほうが小さい。
よって、上述の実施形態によれば、研磨角度θが９０°である場合に比べて、研磨深さｄの微細な調整が可能である。

幾つかの実施形態では、研磨深さ調節部６は、上述の送りナット１４及び送りねじ１６を含む研磨深さ調節部６とは異なる構成を有するアクチュエータであってもよい。
例えば、一実施形態では、研磨深さ調節部６はばねを含み、ばねの付勢力により研磨ユニット４の回転軸Ｐに沿ってホルダ２を移動させるように構成されていてもよい。

図１及び図２に示す実施形態において、支持部８は、ホルダ２及び研磨深さ調節部６が搭載される可動部１８と、可動部１８を移動可能に研磨対象物に支持するための第１直動ガイド２０及び第２直動ガイド２２と、を含む。第１直動ガイド２０は、研磨対象物である管状部材５０の中心軸Ｏに沿った方向（第１方向）に移動可能に可動部１８を研磨対象物に指示するように構成されている。また、第２直動ガイド２２は、管状部材５０の接線に沿った方向（第１方向に直交する第２方向）に移動可能に可動部１８を研磨対象物に支持するように構成されている。
図１及び図２に示す実施形態では、第１直動ガイド２０及び第２直動ガイド２２は、第１方向及び第２方向に延在するレール部２０ａ，２２ａと、レール部２０ａ，２２ａに係合し、レール部２０ａ，２２ａに沿ってスライド可能なスライダ部２０ｂ，２２ｂをそれぞれ有する。

第１直動ガイド２０及び第２直動ガイド２２を含む研磨装置１を用いて研磨対象物の研磨を行う際には、スライダ部２０ｂをレール部２０ａに沿ってスライドさせることで可動部１８を第１方向に移動させて、研磨ユニット４を第１方向に動かすことができ、また、スライダ部２２ｂをレール部２２ａに沿ってスライドさせることで可動部１８を第２方向に移動させて、研磨ユニット４を第２方向に動かすことができる。

このように、第１直動ガイド及び第２直動ガイドにより、ホルダ２及び研磨深さ調節部６が搭載される可動部１８を研磨対象物に支持しながら、可動部１８を第１方向及び第１方向に直交する第２方向に移動させることで、研磨対象物の所望の研磨エリアについて、研磨を行うことができる。

なお、研磨ユニット４により研磨を行うときには、スライダ部２０ｂ，２２ｂがレール部２０ａ，２２ａに沿って移動しないようにスライダ部２０ｂ，２２ｂをロックして、可動部１８を含めた支持部８全体の研磨対象物に対する位置が固定されるようになっていてもよい。

幾つかの実施形態では、研磨対象物の表面の法線方向に沿って、研磨ユニット４及び研磨深さ調節部６が並んで配置される。この場合、研磨対象物の表面に沿った面内において研磨装置１が占めるスペースを低減することができる。

例えば、幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、研磨深さ調節部６は、研磨ユニット４の回転軸Ｑと管状部材５０の軸方向（中心軸Ｏの方向）とを含む平面α上に設けられる。この場合、管状部材５０の軸方向に対する直交面（平面α）内において研磨装置が占めるスペースを低減することができる。

また、幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、研磨深さ調節部６は、研磨ユニット４と研磨対象物（図１及び図２では管状部材５０）との間のスペースＳに配置される。この場合、研磨ユニット４の研磨対象物とは反対側のスペースＴが研磨深さ調節部６によって占められることがない。

このように、幾つかの実施形態に係る研磨装置１によれば、該研磨装置１が研磨対象物の近傍において占めるスペースを低減できるので、比較的狭い空間においても研磨対象物を研磨しやすくなる。

ここで、図３及び図４は、研磨対象物である管状部材において、研磨装置により研磨可能な範囲を示す図である。図３は、一実施形態に係る研磨装置１を管状部材５０に適用した場合を、図４は、従来例に係る研磨装置１００を管状部材５０に適用した場合を、それぞれ示している。

図３及び図４において、研磨対象の管状部材５０は、ボイラの伝熱管５１である。伝熱管５１は、隣接する伝熱管５２と所定の間隔をもって配置されている。

図３に模式的に示す研磨装置１は、図１及び図２に示す研磨装置１である。
図４に模式的に示す研磨装置１００は、研磨装置１と同様にホルダ１０２、研磨ユニット１０４、研磨深さ調節部１０６及び支持部１０８を備えるが、研磨ユニット１０４と研磨深さ調節部１０６と位置関係が異なる。
すなわち、図３に示す研磨装置１においては、研磨対象物である伝熱管５１の表面の法線方向に沿って、研磨ユニット４及び研磨深さ調節部６が並んで配置されている、あるいは、研磨深さ調節部６は、研磨ユニット４の回転軸Ｑと伝熱管５１の軸方向とを含む平面α上に設けられている。これに対し、図４に示す研磨装置１００においては、研磨対象物である伝熱管５１の表面の接線方向に沿って、研磨ユニット１０４及び研磨深さ調節部１０６が並んで配置されている、あるいは、研磨深さ調節部６は、伝熱管５１の中心軸Ｏに直交する平面上に設けられている。

図３におけるＷ_１及び図４におけるＷ_２は、それぞれ、図示された位置において研磨装置１，１００が伝熱管５１に取付けられた場合に、ホルダ２、研磨ユニット４及び研磨深さ調節部６が、例えば第１直動ガイド２０及び第２直動ガイド２２等による移動幅を示す。なお、図３および図４に図示される研磨装置１，１００の伝熱管５１への取付位置は、移動幅Ｗ_１，Ｗ_２を考慮した、隣接する伝熱管５２に最も近い取付位置である。
ここで、前述したように、図４に示す研磨装置１００においては、伝熱管５１の表面の接線方向に沿って、研磨ユニット１０４及び研磨深さ調節部１０６が並んで配置されているので、研磨装置１００の移動幅Ｗ_２は、図３に示す研磨装置１（伝熱管５１の表面の法線方向に沿って、研磨ユニット４及び研磨深さ調節部６が並んで配置された研磨装置）の移動幅Ｗ_１よりも大きい。

また、図４におけるＡ_１及び図４におけるＡ_２は、それぞれ、研磨装置１，１００を伝熱管５１に取付け可能な範囲、すなわち、研磨装置１，１００により伝熱管５１を研磨可能な範囲を、伝熱管５１の中心軸Ｏを中心とした角度範囲で示したものである。上述の移動幅Ｗ_１，Ｗ_２はＷ_１＜Ｗ_２を満たすことを考慮すると、研磨装置１，１００によりそれぞれ研磨可能な範囲Ａ_１，Ａ_２は、Ａ_１＞Ａ_２である。

よって、一実施形態に係る研磨装置１によれば、ボイラの伝熱管等のように、研磨対象物としての伝熱管の周囲に伝熱管が存在するために狭隘である空間であっても、研磨対象物を研磨することができる。例えば、研磨対象の伝熱管５１を研磨する際に、隣接する伝熱管５２と研磨装置１とが干渉せずに研磨できる範囲が、研磨対象の伝熱管５１の周方向において広くなる。よって、研磨対象の伝熱管５１において研磨可能な範囲を拡大することができる。これにより、伝熱管５１等において、研磨して金属組織観察可能な部分を拡大させることができる。

ここで、図５及び図６を参照して、一実施形態に係る研磨装置１による研磨深さを求める方法を説明する。図５は、研磨対象物（管状部材）の研磨部分における断面を模式的に示した図であり、図６は、研磨対象物（管状部材）の研磨部分を平面視した図である。
研磨対象物（図５及び図６では管状部材５０）の表面に対して回転軸Ｐが研磨角度θなすように研磨ユニット４が研磨対象物の表面に対して斜めに配向された研磨装置１で研磨対象物を研磨する際には、以下に述べるように、研磨により研磨対象物に形成される凹部２４の形状によって、研磨深さを求めることができる。

まず、研磨によって研磨対象物（図５及び図６では管状部材５０）に形成された凹部２４の斜面の長さＬ（図５参照）を計測する。ここで、斜面の長さＬは、研磨ユニット４による研磨対象物の研磨時に、研磨ユニット４の進行方向において砥石１２が最初に研磨対象物と接する点５３と、研磨深さ調節部６により研磨ユニット４が回転軸Ｐに沿って移動し終わった時点の点５４との間の距離である。
そして、斜面の長さＬ及び研磨角度θに基づいて、研磨対象物の研磨深さｄを求める。ここで、研磨角度はθであるので、研磨深さｄは、凹部２４の斜面の長さＬを用いて、ｄ＝Ｌ×ｓｉｎθで表される。

なお、研磨対象物が管状部材５０である場合、図６に示すように、研磨ユニット４の進行方向において砥石１２が最初に研磨対象物と接する点５３の集合は、弧状の曲線となり、斜面の長さＬは、凹部２４の幅方向において変化する。この場合、凹部２４の幅方向における斜面の長さＬの最大値Ｌｍａｘを用いて、ｄ＝Ｌｍａｘ×ｓｉｎθとして研磨深さｄを求めてもよい。

このように、研磨によって研磨対象物に形成された凹部２４の斜面の長さＬ及び研磨角度θに基づいて、研磨対象物の実際の研磨深さを精度良く求めることができる。

幾つかの実施形態において、研磨装置１は、研磨装置１の幅方向（図２参照）における支持部８（基部２７）の中心位置に取付けられ、研磨対象物に対して光線を照射するように構成された光線照射部（不図示）を含む。
光線照射部により研磨対象物の表面に光線を照射することで、研磨対象物の表面において、砥石１２により研磨を行うための基準位置を精度良く特定することができる。

図７は、一実施形態に係る研磨装置１の構成を示す図である。
幾つかの実施形態では、研磨装置１は、研磨ユニット４と顕微鏡ユニット４０が交換可能に構成される。図７には、研磨ユニット４に換えて顕微鏡ユニット４０がホルダ２に装着された研磨装置１が示されている。
すなわち、研磨装置１において、ホルダ２は、研磨ユニット４の本体部を取外し可能に支持することができるとともに、顕微鏡ユニット４０のアーム部４３を取外し可能に支持することができるように構成されていてもよい。

図７に示す顕微鏡ユニット４０は、レンズ等の光学素子を収容する鏡筒部４２と、ホルダ２に取付けられるアーム部４３と、鏡筒部４２とアーム部４３を接続するための第１接続部４４及び第２接続部４６と、を備えている。鏡筒部４２は、第１接続部４４及び第２接続部４６と、ヒンジ部４５，４７とを介して、アーム部４３に揺動可能に接続されている。

このように、研磨装置１において研磨ユニット４と顕微鏡ユニット４０とを交換可能とすれば、研磨ユニット４によって研磨対象物を研磨の後、該研磨部分を顕微鏡ユニット４０を用いて観察することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

１ 研磨装置
２ ホルダ
４ 研磨ユニット
６ 調節部
８ 支持部
１１ 本体部
１２ 砥石
１４ 送りナット
１６ 送りねじ
１７ 位置規制部
１８ 可動部
２０ 第１直動ガイド
２０ａ レール部
２０ｂ スライダ部
２２ 第２直動ガイド
２２ａ レール部
２２ｂ スライダ部
２４ 凹部
２６ 固定部
２７ 基部
２８ 固定バンド
４０ 顕微鏡ユニット
４２ 鏡筒部
４３ アーム部
４４ 第１接続部
４５ ヒンジ部
４６ 第２接続部
４７ ヒンジ部
５０ 管状部材
５０ａ 表面
５１ 伝熱管
５２ 伝熱管
１００ 研磨装置
１０２ ホルダ
１０４ 研磨ユニット
１０６ 調節部
１０８ 支持部
Ｏ 中心軸
Ｐ 回転軸
Ｑ 回転軸
θ 研磨角度

Claims (12)

1. ホルダと、
   前記ホルダに取り付けられ、砥石を回転軸周りに回転させて研磨対象物を研磨するように構成された研磨ユニットと、
   前記研磨ユニットの前記回転軸に沿って前記ホルダを移動させて、前記研磨対象物の研磨深さを調節するための研磨深さ調節部と、
   を備え、
   前記研磨深さ調節部は、前記研磨ユニットと前記研磨対象物との間のスペースに配置された
   ことを特徴とする研磨装置。
2. 前記研磨対象物の表面の法線方向に沿って、前記研磨ユニット及び前記研磨深さ調節部が並んで配置されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. ホルダと、
   前記ホルダに取り付けられ、砥石を回転軸周りに回転させて研磨対象物を研磨するように構成された研磨ユニットと、
   前記研磨ユニットの前記回転軸に沿って前記ホルダを移動させて、前記研磨対象物の研磨深さを調節するための研磨深さ調節部と、
   を備え、
   前記研磨対象物の表面の法線方向に沿って、前記研磨ユニット及び前記研磨深さ調節部が並んで配置され、
   前記研磨対象物は管状部材であり、
   前記研磨深さ調節部は、
   前記ホルダに設けられた送りナットと、
   前記送りナットに螺合する送りねじと、
   を含み、
   前記研磨深さ調節部は、前記研磨ユニットの前記回転軸と前記管状部材の軸方向とを含む平面上に設けられ、
   前記送りねじは、前記平面内において、前記回転軸の方向に沿って延在する
   ことを特徴とする研磨装置。
4. 前記研磨対象物に前記ホルダを支持するための支持部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の研磨装置。
5. 前記研磨深さ調節部は、
   前記ホルダに設けられた送りナットと、
   前記送りナットに螺合するとともに、前記支持部に対して回動可能に支持された送りねじと、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
6. 前記支持部は、
   前記ホルダ及び前記研磨深さ調節部が搭載される可動部と、
   第１方向に移動可能に前記可動部を前記研磨対象物に支持するための第１直動ガイドと、
   前記第１方向に直交する第２方向に移動可能に前記可動部を前記研磨対象物に支持するための第２直動ガイドと、
   を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の研磨装置。
7. 前記ホルダは、前記研磨対象物の表面に対して前記回転軸が研磨角度θをなすように前記研磨ユニットを支持するとともに、
   前記研磨角度θ［°］は、１５≦θ≦６０を満たすことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の研磨装置。
8. ホルダと、前記ホルダに取り付けられた研磨ユニットと、を含む研磨装置を用いた研磨方法であって、
   前記研磨ユニットの回転軸周りに前記研磨ユニットの砥石を回転させて、研磨対象物を研磨するステップと、
   前記研磨ユニットと前記研磨対象物とのスペースに配置された研磨深さ調節部を操作することにより、前記研磨ユニットの前記回転軸に沿って前記ホルダを移動させて、前記研磨対象物の研磨深さを調節するステップと、
   を備えることを特徴とする研磨方法。
9. 前記研磨深さを調節するステップでは、前記ホルダに設けられた送りナットに螺合するとともに、前記回転軸に沿って延在する送りねじを回動させて、前記ホルダを前記回転軸に沿って移動させることを特徴とする請求項８に記載の研磨方法。
10. 前記ホルダは、第１直動ガイド及び第２直動ガイドにより前記研磨対象物に対してそれぞれ第１方向及び該第１方向に直交する第２方向に移動可能に支持された可動部に搭載されており、
    前記可動部を前記第１方向に移動させて、前記研磨ユニットを前記第１方向に動かすステップと、
    前記可動部を前記第２方向に移動させて、前記研磨ユニットを前記第２方向に動かすステップと、
    をさらに備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の研磨方法。
11. 前記研磨対象物を研磨するステップでは、前記研磨対象物の表面に対して前記回転軸が１５≦θ≦６０を満たす研磨角度θ［°］をなすように前記ホルダによって前記研磨ユニットを保持することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の研磨方法。
12. 前記研磨対象物を研磨するステップでは、前記研磨対象物の表面に対して前記回転軸が研磨角度θなすように前記研磨ユニットが前記表面に対して斜めに配向されており、
    研磨によって前記研磨対象物に形成された凹部の斜面の長さＬを計測するステップと、
    前記斜面の長さＬ及び前記研磨角度θに基づいて、前記研磨対象物の研磨深さを求めるステップと、
    をさらに備えることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか一項に記載の研磨方法。

Images