JP6520357B2 - 球体研磨装置及び球体研磨方法 - Google Patents

Description

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。

特許文献１には、対向する固体盤と回転盤とを備える球体研磨装置が記載されている。固定盤及び回転盤には、球体を研磨する部位である環状溝が形成され、環状溝は、回転盤の中心軸線と同軸上に形成される。

特許文献２には、固定盤と、固定盤に対向し同軸回転する第一、第二回転盤とを備え、固定盤及び第一、第二回転盤とにより球体を研磨する装置が記載されている。第一回転盤と第二回転盤の回転速度は異なる。

また、特許文献３には、同軸回転する第一、第二回転盤の外周テーパ面に球体が接触して配置され、球体がローラによって第一、第二回転盤の外周テーパ面に押し付けられる。第一、第二回転盤の回転速度は、相対的に変化される。

特開２００６−４３８８１号公報 特開平１１−１５６６８９号公報 特開２０１２−７１４１３号公報

特許文献３に記載されているように、第一，第二回転盤の相対回転速度を変化させることにより、球体を満遍なく回転させることができるため、球体の真球度が向上する。しかし、特許文献３に記載の装置は、多数の球体を研磨する構成ではなく、大量生産を行うことはできない。

本発明は、大量生産を可能としつつ、研磨対象である多数の球体を満遍なく回転させることにより、球体の真球度を良好とすることが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。

（１．球体研磨装置）
球体研磨装置は、中心軸線回りに回転可能に設けられ、一方の面に前記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、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転方向と前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転方向とを逆方向とし、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度に対して相対的に変動させる制御装置と、を備える。そして、前記制御装置は、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を変動させ、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度の絶対値が、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度の絶対値の最大値と最小値の間に含むように制御する。

（２．球体研磨方法）
また、球体研磨方法は、以下の球体研磨装置により行う方法である。前記球体研磨装置は、中心軸線回りに回転可能に設けられ、一方の面に前記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。前記球体研磨方法は、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転方向と前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転方向とを逆方向とし、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度に対して相対的に変動させて、球体を研磨する。特に、前記球体研磨方法は、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を変動させ、 前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度の絶対値が、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度の絶対値の最大値と最小値の間に含むようにさせて、前記球体を研磨する。

（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、対向する第一，第二研磨盤を回転可能にした上で、第一研磨盤及び第二研磨盤の一方の回転速度を、第一研磨盤及び第二研磨盤の他方の回転速度に対して相対的に変動させる。従って、第一，第二研磨溝に複数の球体を配置して、複数の球体の研磨を同時に加工となる。そして、同時に研磨される複数の球体は、回転速度変動によって、姿勢が変化して、満遍なく第一，第二研磨溝に接触する。その結果、球体の真球度は良好となる。

本実施形態の球体研磨装置の構成を示す図である。 制御装置のブロック構成図を示す。 第一研磨盤と第二研磨盤の回転速度を示す図である。 第一研磨盤と第二研磨盤の回転速度を図３に示す態様とした実施例と、第一研磨盤を固定し第二研磨盤を一定回転とした場合の比較例について、球体の真球度比を示す。 第一研磨盤と第二研磨盤の芯ずれ量と球体の真球度の関係を示すグラフである。 第一研磨盤と第二研磨盤とに芯ずれが存在する状態を示す図である。 図６の芯ずれが存在する状態から変化した状態を示す図である。 第一研磨盤と第二研磨盤とに芯の傾きが存在する状態を示す図である。 図８の芯の傾きが存在する状態から変化した状態を示す図である。

（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、上下駆動機構１５及び制御装置１６（図２に示す）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。

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。

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。

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、ドーナツ状に形成される。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。

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。

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２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に支持され、第一研磨盤支持体２２を回転駆動する。

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。

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に対して上下方向に移動可能である。

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。

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、ドーナツ状に形成される。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。

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。

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。

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。

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。

（２．制御装置１６の構成）
制御装置１６は、図２に示すように、モータ制御部５１と、流体圧調整部５２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。

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。

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。

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。

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。

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。

（３．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。

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の第一環状溝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の第二環状溝３３ａが球体２に接触する状態とする。

続いて、制御装置１６は、第一研磨盤２３の回転速度を図３に示すように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の回転速度を図３に示すように一定値とするように第二モータ３５を駆動する。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。

（４．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。

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。

（５．モータ制御部５１による制御）
モータ制御部５１は、上述したように、第一モータ２５及び第二モータ３５を制御する。ひいては、モータ制御部５１は、第一研磨盤２３の回転及び第二研磨盤３３の回転を制御する。詳細には、モータ制御部５１は、第一研磨盤２３の回転速度を、第二研磨盤３３の回転速度に対して相対的に変動させる。

第一，第二研磨盤２３，３３の回転速度Ｎ１，Ｎ２について、図３の上段を参照して説明する。図３の上段において、回転速度が正の場合を一方方向の回転とした場合に、回転速度比が負の場合を他方方向の回転とする。第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１及び第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２は、式（１）の関係を有する。つまり、第一研磨盤２３の回転方向と第二研磨盤３３の回転方向とは、逆方向となる。

さらに、第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１は、周期的に且つ所定振幅Ｗ１で変動するように制御される。一方、第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２は、一定値に制御される。そして、第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２の絶対値｜Ｎ２｜は、第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１の絶対値の最大値｜Ｎ１ｍａｘ｜及び最小値｜Ｎ１ｍｉｎ｜に対して式（２）の関係を有する。つまり、第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２の絶対値｜Ｎ２｜は、最大値｜Ｎ１ｍａｘ｜と最小値｜Ｎ１ｍｉｎ｜との間に含まれるように制御される。

特に、式（３）に示すように、第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２の絶対値｜Ｎ２｜は、第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１の振幅Ｗ１の中央値Ｎ１ｍｉｄとなるように制御される。ただし、式（３）を満たさなくても、式（２）を満たす範囲であれば十分効果は得られる。

また、モータ制御部５１は、第一研磨盤２３の回転速度を第二研磨盤３３の回転速度に対して相対的に変動させながら、上下駆動機構１５のモータ４１を制御する。つまり、モータ制御部５１は、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３による球体２の研磨中において、第二移動体１４を一時的に上下動させる。

第二移動体１４が一時的に上下動することによって、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３による球体２への押付力Ｆが変化する。球体２への押付力Ｆについて、図３の下段を参照して説明する。図３の下段に示すように、第一研磨盤２３の回転速度を第二研磨盤３３の回転速度に対して相対的に変動させている間における所定の期間は、第二移動体１４を移動させずに、押付力Ｆは一定の規定値Ｆ１とする。

その後、モータ制御部５１は、モータ４１を駆動して、第二移動体１４を上方へ移動させる。そうすると、第二研磨盤３３が、第一研磨盤２３から離れる方向に移動する。従って、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３による球体２への押付力Ｆは小さくなる。図３の下段においては、押付力Ｆがゼロになるまで、第二移動体１４が移動する。押付力Ｆがゼロの状態とは、第二研磨盤３３が球体２から離れる状態と、第二研磨盤３３が球体２に対していわゆるゼロタッチ状態とがあるが、本実施形態においては、前者のように離れる状態である。

その直後に、モータ制御部５１は、モータ４１を駆動して、第二移動体１４を下方へ移動させる。そうすると、第二研磨盤３３が、第一研磨盤２３に近づく方向へ移動する。従って、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３による球体２への押付力Ｆが大きくなり、再び一定の規定値Ｆ１とする。続いて、再び所定の期間経過後に、押付力Ｆを一時的にゼロとする動作を繰り返す。なお、第二移動体１４を上下動させている間も、第一研磨盤２３の回転速度は、図３の上段に示すように、第二研磨盤３３の回転速度に対して相対的に変動している。

ここで、モータ制御部５１は、図３の下段に示すように、球体２の研磨中において押付力Ｆが一時的にゼロとなる状態まで第二移動体１４を移動させた。この他に、モータ制御部５１は、球体２の研磨中において押付力Ｆがゼロにまで至らない範囲で小さくするようにすることもできる。つまり、第二研磨盤３３が球体２から離れる状態に至るまで第二移動体１４を移動させるのではなく、第二研磨盤３３が球体２に接触した状態を維持しつつ、押付力Ｆを一定の規定値Ｆ１から一時的に小さくする。また、モータ制御部５１は、図３の下段に示すように、定期的に押付力Ｆを小さくした。この他に、モータ制御部５１は、不定期に押付力Ｆを小さくするようにしてもよい。

（６．モータ制御部５１による制御動作による効果）
制御装置１６のモータ制御部５１が、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３を図３に示すように制御した場合の実施例と、第一研磨盤２３を固定し第二研磨盤３３のみを回転させた場合の比較例とについて、球体２の真球度を計測した。ある真球度を１とした場合における球体２の真球度比を図４に示す。図４には、実施例及び比較例において、複数の球体２の真球度の範囲が示される。つまり、図４の縦方向の長さは、複数の球体２のばらつきを意味する。

図４から明らかなように、球体２の真球度は非常に良好となる。つまり、制御装置１６のモータ制御部５１が、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の一方の回転速度を、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の他方の回転速度に対して相対的に変動させることによって、同時に研磨される複数の球体２は、回転速度変動によって、姿勢が変化して、満遍なく第一，第二研磨溝２３ａ，３３ａに接触するためと考えられる。特に、図４に示すように、真球度の平均値が向上するだけでなく、真球度のばらつきも抑えられる。

また、制御装置１６のモータ制御部５１は、式（１）に示すように、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の一方の回転方向と第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の他方の回転方向とを逆方向とする。つまり、第一，第二研磨盤２３，３３の一方の回転速度を変動させながら、第一，第二研磨盤２３，３３の回転方向を逆方向とする。これにより、第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１と第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２との差の変動幅が大きくなる。従って、球体２の姿勢の変化を大きくすることができ、結果として球体２の真球度が良好となる。

また、制御装置１６のモータ制御部５１は、式（２）に示すように、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の一方の回転速度を変動させ、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の他方の回転速度の絶対値が、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の一方の回転速度の絶対値の最大値と最小値の間に含むように制御する。

つまり、第二研磨盤３３を固定していると仮定すると、第一研磨盤２３は回転方向を周期的に逆転させている状態となる。つまり、球体２の回転方向が逆転することになる。従って、球体２の姿勢変化が大きくなり、球体２の真球度が向上する。

特に、制御装置１６のモータ制御部５１は、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の一方の回転速度を周期的に且つ所定振幅で変動させ、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の他方の回転速度を一定値とし、式（３）に示すように、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の他方の回転速度の絶対値が、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の一方の回転速度の振幅の絶対値の中央値となるように制御する。これにより、球体２が一方向に移動し続ける状態が最短となる。従って、球体の姿勢変化が良好に行われ、球体２の真球度が向上する。

また、制御装置１６のモータ制御部５１は、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３による球体２の研磨中において、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３による球体２への押付力Ｆを一時的に小さくする。球体２の研磨中に押付力Ｆを小さくすることで、球体２の姿勢変化が発生し、球体２の真球度が向上する。特に、押付力Ｆの瞬間的な変化量（変化速度×時間）が大きいほど、球体２の姿勢変化が大きくなる。

特に、制御装置１６のモータ制御部５１は、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３による球体２の研磨中において、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の少なくとも一方を球体２から離れる状態にして球体２への押付力Ｆを一時的にゼロにするとよい。第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３により球体２を挟み込む状態を解除して、球体２への押付力Ｆがゼロになる。つまり、球体２は、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の両者によって規制されていない。そして、球体２は、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の一方の回転のみによって回転する状態となる。従って、球体２の姿勢変化が大きくなる可能性が高い。その結果、球体２の真球度が向上する。

（７．流体圧可変に対する考察）
流体圧調整部５２による流体圧可変に対して考察する。第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１と第二研磨盤３３の中心軸線Ｌ２とは、組み付け誤差や加工誤差によって、芯ずれが存在する場合がある。この場合に、第一，第二静圧軸受２４，３４の流体圧を高圧にした場合と低圧にした場合について、球体２の真球度を計測した。

計測結果は、図５に示すとおりである。芯ずれ量が所定値以下の場合には、流体圧を低圧とした方が、真球度が良好となった。一方、芯ずれ量が所定値より大きい場合には、球体２の真球度は、流体圧によらず同値となった。このように、流体圧を低くすることによって、芯ずれが存在するとしても、球体２の真球度が良好となることが分かる。

より詳細に考察する。図６に示すように、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１と第二研磨盤３３の中心軸線Ｌ２とに芯ずれが存在する場合とする。この場合、第一静圧軸受２４及び第二静圧軸受３４の少なくとも一方のラジアル方向における流体圧を低くする。そうすると、図７に示すように、球体２の研磨中において、第一，第二静圧軸受２４，３４の流体圧の許容分によって、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３の芯ずれが吸収され、両者は同軸上に位置する状態となり得る。

従って、芯ずれ量に応じて、第一静圧軸受２４及び第二静圧軸受３４の少なくとも一方のラジアル方向の流体圧を低くすることで、球体２の真球度を向上できる。ただし、流体圧を低くすると、研磨時間が長くなるおそれがある。そこで、真球度と研磨時間とに基づいて、所望の流体圧に調整するとよい。また、第一静圧軸受２４及び第二静圧軸受３４の両方のラジアル方向の流体圧を低くすることで、真球度を向上できる芯ずれ量が大きくなる。

なお、ラジアル方向の流体圧を低くすることにより球体２の真球度を向上したが、ラジアル方向に加えてスラスト方向の流体圧を低くしたとしても、芯ずれに対する同様の効果を得ることができる。

次に、図８に示すように、第一研磨盤２３の中心軸線Ｌ１と第二研磨盤３３の中心軸線Ｌ２とに芯の傾きが存在する場合とする。この場合、第一静圧軸受２４及び第二静圧軸受３４の少なくとも一方のラジアル方向及びスラスト方向における流体圧を低くする。そうすると、図９に示すように、球体２の研磨中において、第一，第二静圧軸受２４，３４の流体圧の許容分によって、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３の芯の傾きが吸収され、両者は同軸上に位置する状態となり得る。

従って、芯の傾き量に応じて、第一静圧軸受２４及び第二静圧軸受３４の少なくとも一方のラジアル方向及びスラスト方向の流体圧を低くすることで、球体２の真球度を向上できる。ただし、流体圧を低くすると、研磨時間が長くなるおそれがある。そこで、真球度と研磨時間とに基づいて、所望の流体圧に調整するとよい。また、第一静圧軸受２４及び第二静圧軸受３４の両方のラジアル方向及びスラスト方向の流体圧を低くすることで、真球度を向上できる芯ずれ量が大きくなる。

１：球体研磨装置、 ２：球体、 １１：基台、 １２：コラム、 １６：制御装置、 ２１：第一本体部、 ２２：第一研磨盤支持体、 ２３：第一研磨盤、 ２３ａ：第一研磨溝、 ２４：第一静圧軸受、 ２４ａ：ラジアル軸受、 ２４ｂ，２４ｃ：スラスト軸受、 ２５：第一モータ、 ３１：第二本体部、 ３２：第二研磨盤支持体、 ３３：第二研磨盤、 ３３ａ：第二研磨溝、 ３４：第二静圧軸受、 ３４ａ：ラジアル軸受、 ３４ｂ，３４ｃ：スラスト軸受、 ３５：第二モータ、 ５１：モータ制御部、 ５２：流体圧調整部

Claims (5)

1. 中心軸線回りに回転可能に設けられ、一方の面に前記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、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転方向と前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転方向とを逆方向とし、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度に対して相対的に変動させる制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を変動させ、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度の絶対値が、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度の絶対値の最大値と最小値の間に含むように制御する、球体研磨装置。
2. 前記制御装置は、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を周期的に且つ所定振幅で変動させ、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度を一定値とし、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度の絶対値が、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度の振幅の絶対値の中央値となるように制御する、請求項１に記載の球体研磨装置。
3. 前記制御装置は、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤による球体の研磨中において、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤による前記球体への押付力を一時的に小さくする、請求項１又は２に記載の球体研磨装置。
4. 前記制御装置は、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤による前記球体の研磨中において、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の少なくとも一方を前記球体から離れる状態にして前記球体への押付力を一時的にゼロにする、請求項３に記載の球体研磨装置。
5. 球体研磨装置を用いる球体研磨方法であって、
   前記球体研磨装置は、
   中心軸線回りに回転可能に設けられ、一方の面に前記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、
   前記球体研磨方法は、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転方向と前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転方向とを逆方向とし、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度に対して相対的に変動させ、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度を変動させ、
   前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の他方の回転速度の絶対値が、前記第一研磨盤及び前記第二研磨盤の一方の回転速度の絶対値の最大値と最小値の間に含むようにさせて、球体を研磨する、球体研磨方法。

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