JP6589373B2 - 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、テーパ上の外周研磨面を有し同軸回転する第一、第二研磨盤と、第一、第二研磨盤の外周面に対して径方向に対向する内周研磨面を有する第三研磨盤とを備える球体研磨装置が記載されている。この球体研磨装置は、周方向に隣り合う球体相互の接触を防止するために保持器を備える（特許文献１の図３（ａ）（ｂ）参照）。

特許文献２には、第一回転盤と、第一回転盤とは異なる回転中心となる第二回転盤と、第一回転盤に同軸上に保持され複数の球体を保持する保持器とを備える球体研磨装置が記載されている（特許文献２の図１，２参照）。保持器は、球体を周方向全周に亘って囲むポケットを備える。

特開平１−２７１１６８号公報 特開２０１３−２４８６７８号公報

特許文献１に記載の球体研磨装置では、球体が移動する環状経路に対して、内周側には第一、第二研磨盤が位置し、外周側には第三研磨盤が位置する。そのため、切粉の排出性が良好ではない。一方、特許文献２に記載の球体研磨装置では、対向する第一回転盤と第二回転盤とにより球体が挟まれるため、切粉は、回転盤の径方向に排出可能となる。しかし、保持器が球体の周方向全周に亘って囲むため、やはり切粉の排出性が良好ではない。

仮に切粉が研磨領域に堆積してしまうと、堆積した切粉が球体の真球度に影響を及ぼすおそれがある。そこで、切粉の排出性を良好にすることが望まれる。

本発明は、切粉の排出性を良好とすることにより球体の真球度を向上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、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、環状に形成され、前記第一研磨盤と前記第二研磨盤との対向領域に配置される保持器であり、前記第一研磨溝と前記第二研磨溝との間に配置される複数の球体を保持し且つ外周面又は内周面に開口する複数のポケットを備える前記保持器と、を備え、前記第一研磨盤は、前記第二研磨盤の下方に対向して配置され、前記保持器は、前記複数のポケットを備え且つ前記第一研磨盤における前記第二研磨盤に対向する側の面に載置される本体部と、前記本体部から軸線方向に延在し前記第一研磨盤に対する径方向移動を規制されるつば部と、を備える。

（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であって前記複数のポケットに前記複数の球体を配置し、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複数の球体を研磨する。

（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、球体は、第一研磨盤の第一研磨溝と第二研磨盤の第二研磨溝とにより研磨される。そして、球体は、第一研磨盤と第二研磨盤との対向領域において、環状の保持器によって保持される。従って、球体同士が接触することを回避できる。また、保持器は、外周面又は内周面に開口するポケットを備える。そのため、研磨により発生する切粉は、保持器のポケットの開口から排出され、その後第一研磨盤及び第二研磨盤の径方向外方又は径方向内方に排出される。従って、切粉の排出性が良好となり、結果として球体の真球度が向上する。

本実施形態の球体研磨装置の構成を示す図である。 図１の球体研磨装置を構成する保持器の拡大軸線方向断面図である。図３のII-II断面図である。 図２の保持器のIII方向から見た図である。 第一研磨盤、第二研磨盤、保持器及び球体を含む部分の拡大図である。 制御装置のブロック構成図である。 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６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。 他の実施形態における球体研磨装置の一部分を示す図であって、第一研磨盤、第二研磨盤、保持器、及び、撮像装置を含む部分の拡大図である。

（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、保持器１７、流体供給システム１８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、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。

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。

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、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。

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。

保持器１７は、環状に形成され、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３との対向領域に配置され、研磨対象である複数の球体２を保持する。本実施形態においては、保持器１７は、第一研磨盤２３の上に載置される。なお、保持器１７の詳細は後述する。

流体供給システム１８は、第二研磨盤３３の中心から第一研磨盤２３と第二研磨盤３３との対向領域に流体を供給し、径方向外方へ流体を流通させて、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の径方向外方から排出された流体を回収する。流体供給システム１８は、流体供給装置１８ａ、供給流路１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ、回収流路１８ｅを備える。

流体供給装置１８ａは、基台１１の側方に配置され、流体を供給すると共に、回収される流体を濾過して循環する。また、流体供給装置１８ａは、供給する流体の温度を制御しており、研磨対象である球体２に対する熱影響を小さくする。

供給流路１８ｂは、基台１１に形成され、流体供給装置１８ａの吐出口に接続されると共に、貫通孔１１ａ側に吐出口を有する。供給流路１８ｃは、第一モータ２５に形成され、基台１１に形成される供給流路１８ｂに連通されると共に、第一モータ２５の中心に吐出口を有する。供給流路１８ｄは、第一研磨盤支持体２２の中心に形成され、第一モータ２５に形成される供給流路１８ｃの吐出口に連通され、第一研磨盤支持体２２の中心に吐出口を有する。回収流路１８ｅは、基台１１に形成され、第一本体部２１の外周側に回収口を有し、流体供給装置１８ａに接続される。

（２．保持器１７の詳細構成）
保持器１７の詳細構成について、図２−図４を参照して説明する。保持器１７は、環状に形成され、第一研磨溝２３ａと第二研磨溝３３ａとの間に配置される複数の球体２を保持（収容）する。本実施形態においては、保持器１７は、第一研磨盤２３の上に載置される。保持器１７は、本体部１７ａと、つば部１７ｂとを備える。

本体部１７ａは、環状で、且つ、円盤状に形成される。本体部１７ａの内径は、第一研磨溝２３ａの内径より小さく、本体部１７ａの外径は、第一研磨溝２３ａの外径より大きい。さらに、本体部１７ａの厚み（軸線方向幅）は、球体２の外径より小さい。本体部１７ａは、第一研磨盤２３における第二研磨盤３３に対向する側の面に載置される。本実施形態においては、本体部１７ａは、第一研磨盤２３の上面に載置される。

本体部１７ａは、周方向に複数のポケット１７ａ１を備える。複数のポケット１７ａ１は、軸線方向に貫通している。複数のポケット１７ａ１は、保持器１７の本体部１７ａの面上において球体２を全周に亘って囲んでおらず、径方向に開口する。本実施形態においては、複数のポケット１７ａ１は、保持器１７の本体部１７ａの外周面に開口する。ただし、複数のポケット１７ａ１は、保持器１７の本体部１７ａの内周側に開口するようにしてもよい。

特に、本実施形態においては、流体供給システム１８において、流体が吐出される供給流路１８ｄの吐出口が第一研磨盤支持体２２の中心に形成されるため、流体は、第一研磨盤２３の中心から径方向外方へ流通する。この場合には、ポケット１７ａ１は、保持器１７の本体部１７ａの外周面に開口させるとよい。一方、流体供給システム１８において、流体が第一研磨盤２３の外周面側からから中心に向かって流通する場合には、ポケット１７ａ１は、保持器１７の本体部１７ａの内周面に開口させるとよい。これらの理由については後述する。

また、ポケット１７ａ１の開口幅（ポケット１７ａ１の開口部の周方向長さに相当）は、球体２の直径より小さく形成される。そのため、球体２がポケット１７ａ１に配置された状態において、球体２がポケット１７ａ１の開口部から抜け出すことが規制される。つまり、保持器１７の本体部１７ａは、球体２の径方向移動及び周方向移動を規制する。

つば部１７ｂは、本体部１７ａから軸線方向に延在し、第一研磨盤２３に対する径方向移動を規制する。本実施形態においては、つば部１７ｂは、本体部１７ａの内周縁から軸線方向に延在する。すなわち、つば部１７ｂは、ポケット１７ａ１の開口とは反対側に形成される。つば部１７ｂは、周方向に断続して複数形成されるが、周方向全周に亘って形成してもよい。つば部１７ｂの外径は、第一研磨盤２３の内径と同程度に形成される。

ここで、保持器１７は、第一研磨盤２３に対して相対的に回転可能に配置されるようにしてもよいし、回転不能に配置されるようにしてもよい。保持器１７が第一研磨盤２３に対して相対的に回転可能とする場合には、保持器１７と第一研磨盤２３との接触部位に、すべり軸受や転がり軸受を配置してもよい。

（３．制御装置１６の構成）
制御装置１６は、図５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。

（４．球体研磨装置１を用いる球体２の研磨方法）
球体２の研磨方法について、図１−図６を参照して説明する。制御装置１６の流体圧調整部５２（図５に示す）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のモータ制御部５１は、モータ４１を駆動して、第二移動体１４を上方へ移動させておく。この状態で、図４に示すように、作業者は、保持器１７を第一研磨盤２３の上面に載置する。つまり、保持器１７のつば部１７ｂが第一研磨盤２３の内周側に入り込む状態となるように、且つ、保持器１７の本体部１７ａが第一研磨盤２３の上面に接触する状態となるようにする。

研磨素材である複数の球体２を、保持器１７のそれぞれのポケット１７ａ１に配置し、且つ、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のモータ制御部５１は、モータ４１を駆動して、第二移動体１４を下方へ移動させて、図４に示すように、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。

続いて、流体供給装置１８ａが流体を供給する。つまり、流体が、第一研磨盤２３の中心に位置する供給流路１８ｄの吐出口から吐出され、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３の対向領域を径方向外方へ流通し、第一研磨盤及び第二研磨盤３３の径方向外方へ排出される。排出された流体は、回収流路１８ｅから流体供給装置１８ａに回収される。

続いて、制御装置１６は、第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１を図６に示すように一定値とす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Ｎ２を図６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。図６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及び第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２は、一定値に制御される。そして、本実施形態においては、第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１の絶対値｜Ｎ１｜と第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２の絶対値｜Ｎ２｜は、式（２）示すように、同一である。

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のモータ制御部５１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。

（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。

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。

（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６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７に示す。図７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７の縦方向の長さは、複数の球体２の真球度のばらつきを意味する。

図７より、実施例における球体２の真球度の最小値は、比較例と同程度であるが、実施例における球体２の真球度の最大値は、比較例より小さい。つまり、実施例における球体２の真球度のばらつきは、比較例に比べて小さくなる。このように、制御装置１６のモータ制御部５１が、第一研磨盤２３の回転方向と第二研磨盤３３の回転方向とを逆方向とすることで、球体２の移動速度は、第一研磨盤２３を固定する場合に比べて小さくなる。つまり、球体２に作用する遠心力は、格段に小さくなる。その結果、球体２の真球度が向上すると考えられる。

また、制御装置１６は、実施例に示すように、第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１の絶対値｜Ｎ１｜と第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２の絶対値｜Ｎ２｜とを同一にして、球体２を研磨する。この場合、球体２は、同じ位置にて自転する。つまり、球体２は、公転することなく自転のみする。そのため、球体２に作用する遠心力がゼロになる。その結果、球体２の真球度が確実に向上する。

（７．保持器による効果）
球体２は、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３との対向領域において、環状の保持器１７によって保持される。従って、球体２同士が接触することを回避できる。また、保持器１７は、外周面又は内周面に開口するポケット１７ａ１を備える。そのため、研磨により発生する切粉は、保持器１７のポケット１７ａ１の開口から外部へ排出され、その後第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の径方向外方又は径方向内方に排出される。従って、切粉の排出性が良好となり、切粉が第一研磨盤２３と第二研磨盤３３との対向領域に堆積することを防止できる。その結果、球体２の真球度が向上する。

また、複数のポケット１７ａ１の外周面又は内周面の開口幅は、球体２の直径より小さく形成される。そのため、球体２がポケット１７ａ１に配置された状態において、球体２がポケット１７ａ１の開口部から抜け出すことが規制される。つまり、保持器１７の本体部１７ａは、球体２の径方向移動及び周方向移動を規制する。

また、第一研磨盤２３は、第二研磨盤３３の下方に対向して配置され、保持器１７は、複数のポケット１７ａ１を備え且つ第一研磨盤２３における第二研磨盤３３に対向する側の面に載置される本体部１７ａと、本体部１７ａから軸線方向に延在し第一研磨盤２３に対する径方向移動を規制されるつば部１７ｂとを備える。

つば部１７ｂによって、保持器１７が第一研磨盤２３に対して径方向に移動することが規制される。従って、保持器１７が、球体２に対して、第一研磨盤２３の径方向への力を付与することを抑制できる。その結果、研磨に不要な球体２への力を抑制することにより、球体２の真球度が向上する。

また、つば部１７ｂは、保持器１７の外周側又は内周側のうちポケット１７ａ１の開口とは反対側に形成される。つまり、つば部１７ｂは、切粉の排出に対して邪魔しない位置に設けられる。従って、切粉の排出性を良好としつつ、つば部１７ｂによる機能を発揮することができる。

（８．流体による作用）
流体供給システム１８によって、流体が、保持器１７の内周側から径方向外方へ流通する。従って、流体を流通させることが、切粉と共に、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３との対向領域から外部へ排出する機能を有する。

ここで、保持器１７のポケット１７ａ１は、保持器１７の外周面に開口する。つまり、保持器１７において、ポケット１７ａ１の開口部は、保持器１７が保持する球体２の位置より、保持器１７の径方向外方に位置する。つまり、ポケット１７ａ１の開口部が球体２の位置に対して位置する方向が、流体の流通方向に一致する。従って、流体が、ポケット１７ａ１の内部からポケット１７ａ１の開口に至る方向へ流通しやすくなり、切粉の排出性がさらに良好となる。

（９．他の実施形態）
本発明の他の実施形態について、図８を参照して説明する。図８に示すように、球体研磨装置１は、上記の他に、撮像装置１９を備える。撮像装置１９は、基台１１の側方に設置され、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３との対向領域における径方向外方から、対向領域を撮像する。詳細には、撮像装置１９は、対向領域に位置する球体２の回転状態を撮像する。

ここで、第一研磨盤２３と第二研磨盤３３とは逆方向に回転し、第一研磨盤２３の回転速度Ｎ１の絶対値｜Ｎ１｜と第二研磨盤３３の回転速度Ｎ２の絶対値｜Ｎ２｜とは同一である。そのため、球体２は、公転方向には移動せずに、同じ位置にて自転する。従って、撮像装置１９は、常に同一の球体２の動作を撮像し続けることができる。

このとき、撮像装置１９は、対向領域の径方向外方から、対向領域を撮像する。しかし、対向領域には、保持器１７が配置されている。保持器１７のポケット１７ａ１は、保持器１７の外周面に開口する。従って、撮像装置１９は、ポケット１７ａ１の開口から、ポケット１７ａ１の内部に保持されている球体２を撮像可能となる。撮像装置１９が球体２の動作を撮像することによって、第一研磨盤２３及び第二研磨盤３３の回転速度を変更する等を行うことができる。

１：球体研磨装置、 ２：球体、 １１：基台、 １２：コラム、 １６：制御装置、 １７：保持器、 １７ａ：本体部、 １７ａ１：ポケット、 １７ｂ：つば部、 １８：流体供給システム、 １９：撮像装置、 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

Claims (5)

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、
   環状に形成され、前記第一研磨盤と前記第二研磨盤との対向領域に配置される保持器であり、前記第一研磨溝と前記第二研磨溝との間に配置される複数の球体を保持し且つ外周面又は内周面に開口する複数のポケットを備える前記保持器と、
   を備え、
   前記第一研磨盤は、前記第二研磨盤の下方に対向して配置され、
   前記保持器は、
   前記複数のポケットを備え且つ前記第一研磨盤における前記第二研磨盤に対向する側の面に載置される本体部と、
   前記本体部から軸線方向に延在し前記第一研磨盤に対する径方向移動を規制されるつば部と、
   を備える、球体研磨装置。
2. 前記つば部は、前記保持器の外周側又は内周側のうち前記ポケットの開口とは反対側に形成される、請求項１に記載の球体研磨装置。
3. 前記複数のポケットの外周面又は内周面の開口幅は、前記球体の直径より小さく形成される、請求項１又は２に記載の球体研磨装置。
4. 前記球体研磨装置は、前記第一研磨盤の中心から径方向外方へ流体を流通させる流体供給システムを備え、
   前記複数のポケットは、前記保持器の外周面に開口する、請求項１−３の何れか一項に記載の球体研磨装置。
5. 請求項１−４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であって前記複数のポケットに前記複数の球体を配置し、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複数の球体を研磨する、球体研磨方法。

Images