JPWO2013031772A1 - ダイヤモンド研磨装置 - Google Patents

Abstract

研磨板とダイヤモンド原石との間の衝撃力の発生を抑制して、ダイヤモンド原石の欠損を防止することができるダイヤモンド研磨装置を提供する。ダイヤモンド研磨装置は、水平に回転する研磨面41を有する研磨板40と、研磨対象であるダイヤモンド原石を研磨板40の研磨面41に接触させた状態で保持するホルダー10と、ホルダー10を支持するネジ台20と、を備える。ホルダー10は、ネジ台20に立設される２本のネジ21A,21Bに支持される２つの支持部11A,11Bと、先端側にダイヤモンド原石を取り付ける取付部12と、を有し、各ネジ21A,21Bを回転させることにより、各支持部11A,11Bの各ネジ21A,21Bに対する軸方向の位置が調節可能である。研磨板40は、研磨面41の表面粗さが1μmRa以下である。

Description

本発明は、ダイヤモンド原石を研磨するダイヤモンド研磨装置に関する。

従来、単結晶のダイヤモンド原石に切刃が設けられ、これを台金やシャンク等にロウ付けされたダイヤモンド工具が知られている。このようなダイヤモンド工具は、例えば非球面レンズ金型等の超精密加工に使用されており、高精度に研磨加工されている。最近では、超精密加工で要求される精度が年々厳しくなっており、それに伴い、ダイヤモンド工具に要求される研磨精度も厳しくなっている。

ダイヤモンド研磨装置に関する技術が、例えば特許文献１、２に開示されている。ダイヤモンド原石の研磨加工には、一般に、スカイフ盤、又はスキーフ盤と呼ばれる装置が用いられている。この装置は、ダイヤモンド遊離砥粒によって機械的研磨を行うことを目的とし、水平に回転する鋳鉄製の研磨板上面の研磨面にダイヤモンド遊離砥粒を塗布すると共に、研磨面に砥粒を押し込む（埋め込む）ことで担持させている。そして、タングと呼ばれるホルダーの先端にダイヤモンド原石（ダイヤモンド工具）を取り付け、ダイヤモンド原石を研磨板の研磨面に押し当てて研磨加工を行っている。このダイヤモンド原石の研磨作業は、ダイヤモンド原石の被研磨面（研磨板に接触して研磨される面）を確認しながらダイヤモンド原石の研磨板（研磨面）に対する角度を調整したり、ダイヤモンド原石を研磨板（研磨面）に押し当てる接触圧を調整したりする必要があり、作業者のスキルによって作業能率や品質が左右される。

特開平５−７７１２７号公報 特公平６−５９６０５号公報

従来のダイヤモンド研磨装置では、研磨板に鋳鉄が用いられているが、鋳鉄には巣や片状黒鉛が存在することから、研磨板の研磨面の表面粗さは通常5μmRa（算術平均粗さ）より粗い。そのため、ダイヤモンド原石の研磨加工を行う際、研磨板と研磨板に接触するダイヤモンド原石との間に発生する衝撃力によって、ダイヤモンド原石の被研磨面（接触面）に加わる応力が破壊強度に達してしまうことがあり、ダイヤモンド原石に欠損が生じ易い。特に、ダイヤモンド工具を作製する場合、ダイヤモンド原石に鋭角な切刃を形成する必要があり、破壊強度が小さい鋭角な切刃の稜線を欠けさせることなく高精度に研磨するには、作業者に高度なスキルが要求される。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、研磨板とダイヤモンド原石との間の衝撃力の発生を抑制して、ダイヤモンド原石の欠損を防止することができるダイヤモンド研磨装置を提供することにある。

本発明のダイヤモンド研磨装置は、水平に回転する研磨面を有する研磨板と、研磨対象であるダイヤモンド原石を研磨板の研磨面に接触させた状態で保持するホルダーと、ホルダーを支持する支持体と、を備える。そして、研磨板は、研磨面の表面粗さが1μmRa（算術平均粗さ）以下であることを特徴とする。

この構成によれば、研磨板の研磨面が表面粗さ1μmRa以下であることで、研磨面の表面の凹凸によって研磨板とダイヤモンド原石との間に発生する衝撃力を減少させることができる。よって、ダイヤモンド原石の欠損を防止することができる。なお、本発明では、表面粗さが1μmRa以下の場合を「鏡面」と呼ぶ。研磨板の研磨面の表面粗さは、0.5μmRa以下が好ましく、0.3μmRa以下がより好ましい。また、研磨板には、炭化物を形成し易い材料、例えば、鋼材、モリブデン材（Mo及びMo合金を含む）、クロム材（Cr及びCr合金を含む）、タングステン材（W及びW合金を含む）などの金属材を用いることが好ましく、鋼材としては、炭素鋼やステンレス鋼が挙げられる。研磨板の研磨面を表面粗さが1μmRa以下の鏡面に仕上げるには、巣などの欠陥の少ない調質された材料を使用することが望まれる。鋼材を用いる場合は、焼入れ・サブゼロ処理により応力除去した鋼材が好適である。一方、モリブデン材、クロム材、タングステン材を用いる場合は、鋼製の基板の上面にモリブデン材などの前述の材料を溶射したものや焼結体を利用することができる。

従来のダイヤモンド研磨装置では、ダイヤモンド遊離砥粒を用いて研磨するのに対し、本発明では、鏡面加工された研磨板の研磨面にダイヤモンド原石を接触させ、摩擦熱によりダイヤモンド原石を高温にすることで、主として化学的な反応による熱損耗を利用して研磨（除去加工）する。よって、本発明では、研磨面の表面粗さが1μmRa以下であることで、研磨によって生じる振動が小さくなり、研磨板とダイヤモンド原石との間に発生する衝撃力を減少させることができる。さらに、研磨対象のダイヤモンド原石と研磨板との接触面積が大きくなることで、摩擦抵抗による発熱が増大し、ダイヤモンド原石の加工速度を向上させることができる。また、従来のダイヤモンド研磨装置と比較して、ダイヤモンド遊離砥粒の使用をなくす、又は使用量を大幅に削減することができる。

本発明のダイヤモンド研磨装置において、最終段階（精密仕上げ）前の初期段階から中間段階（粗・中仕上げ）では、研磨板の研磨面にダイヤモンド遊離砥粒を塗布して介在させることにより機械的な研磨も並行して同時に進行させ、加工速度の向上を図ることができる。この場合、砥粒の粒径が研磨面の表面粗さ以下のサブミクロン径（最大粒径1μm未満）である砥粒を使用し、砥粒をオリーブ油や機械油などでペースト（スラリー）状にして、研磨面に均一に塗布することが好ましい。これにより、砥粒が介在する場合であっても、機械的な研磨作用を得つつも、ダイヤモンド原石に加わる衝撃を最小限に抑えることができる。また、研磨面に一様に塗布したペーストは、研磨面の防錆や機械的な保護に有効な保護膜としても機能する。一方、最終段階の精密仕上げでは、砥粒が介在することで研磨した刃先にチッピングが生じる要因になるため、砥粒の使用を極力避け、研磨面にダイヤモンド原石を接触させることによる熱損耗を利用した研磨プロセスが支配的となる加工が望ましい。なお、研磨面に塗布した砥粒は、例えば無水アルコールを含ませた布や綿などで拭き取ることで容易に除去することが可能である。このダイヤモンドの熱損耗を利用した研磨プロセスにおいては、温度が高くなるほど、加工速度が向上する。本発明では、研磨面の表面粗さが1μmRa以下であり、ダイヤモンド原石と研磨板との真実接触面積が大きいことから、加工時の摩擦熱による界面温度が従来のダイヤモンド研磨装置と比較して高くなり、加工速度を向上させることができる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、上記支持体が２本のガイドピンが立設されるガイドピン台である。また、上記ホルダーが、ガイドピン台に立設される２本のガイドピンに支持される２つの支持部と、先端側にダイヤモンド原石を取り付ける取付部とを有し、支持部のガイドピンに対する軸方向の位置が調節可能であることが挙げられる。

この構成によれば、研磨板に接触するダイヤモンド原石と２つの支持部とにより、ホルダーが３点支持された状態となる。そして、各支持部の各ガイドピンに対する軸方向の位置を独立して調節することで、ダイヤモンド原石の研磨板（研磨面）に対する角度（ピッチ角及びバンク角）を調整することができる。具体的には、ホルダーの取付部に取り付けられたダイヤモンド原石の３次元形状を測定しておき、その形状に基づいて、被研磨面の角度を決定することにより、所定の寸法精度・形状精度で研磨加工を行うことができる。特に、寸法・形状が一定しない天然ダイヤモンドをダイヤモンド原石に用いる場合や、ダイヤモンド原石にファセットを形成する場合に有効である。また、各支持部の各ガイドピンに対する軸方向の位置を独立して調節することで、ダイヤモンド原石の研磨面に対する角度を任意に調整することができる。例えば、ピッチ角及びバンク角のいずれか一方を変えずに、他方を所定の角度に変えることが可能である。ガイドピンとしては、例えばネジを用いることができ、ネジの回転により、支持部のネジに対する軸方向の位置を容易に調節することができる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、上記ホルダーがプラスチック又はセラミックスで形成されていることが挙げられる。

この構成によれば、上記ホルダーがプラスチック又はセラミックスで形成されていることで、軽量である。上記した特許文献１に記載の研磨装置では、接触圧を調整するためにホルダーを支承する手段として、スプリングを備えているが、ホルダーが金属製で、重いため、慣性質量が大きい。そのため、ホルダーを支承する手段を設けたとしても、完全には抑制しきれない原因による衝撃（研磨加工中に研磨板の研磨面に微小な異物が付着する等）が発生した場合、その衝撃力によってダイヤモンド原石に欠損が生じることが考えられる。これに対し、上記した構成では、ホルダーに上記した軽い材料を用いてホルダーを軽量とすることで、ホルダーの慣性質量を小さくすることができるため、上記した衝撃が発生したとしても、ホルダーの取付部が研磨板から離れる方向に変位する（逃げる）ことで、ダイヤモンド原石が受ける衝撃を吸収・緩和することができる。よって、ダイヤモンド原石の欠損を効果的に防止することができる。

また、本発明では、上述したように、主として熱損耗を利用して研磨することから、ホルダーを熱抵抗率の高い（熱伝導率の低い）プラスチックで形成することが好ましい。これにより、ダイヤモンド原石に発生した熱がホルダーを伝って逃げ難くなり、ダイヤモンド原石の温度を高め、熱損耗による研磨を促進することができる。さらに、振動減衰性の高いプラスチックであれば、研磨板とダイヤモンド原石との間に衝撃力が発生してもすばやく減衰させることができ、ダイヤモンド原石の欠損をより効果的に防止することができる。より好ましくは、ホルダーの振動減衰性を高め、ホルダーに強度（剛性）を持たせるために繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成する。これにより、ホルダーの撓みや捩れ、振れなどを抑制することができ、ダイヤモンド原石を安定して保持し易い。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、上記ホルダーの形状が、取付部及び各支持部をそれぞれ頂点とする三角形状であることが挙げられる。

上記ホルダーの形状は、上述したように、研磨板に接触するダイヤモンド原石と２つの支持部とで３点支持状態となるのであれば、特に限定されるものではない。単純な形状としては、例えば、三角形状やＴ字状、Ｖ字状などを挙げることができ、これらの中でも、変形のし難さ（ねじれ剛性の確保）の観点から、三角形状が好ましい。三角形状とする場合、三角板状とする他、中央に開口部を有する三角枠状としてもよく、三角枠状とすることで軽量化を図ることができる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、上記支持体が研磨板の研磨面に対して垂直方向に延びるリニアガイドである。また、上記ホルダーが、研磨板の研磨面に対して平行方向に取り付けられる平行板バネからなり、リニアガイドに沿って移動自在に支持され、先端側にダイヤモンド原石を取り付ける取付部を有することが挙げられる。

寸法・形状が一定した立方体や直方体の人工ダイヤモンドをダイヤモンド原石に用い、その表面を平面研磨する場合や、ダイヤモンド工具の切刃のすくい面を再研磨する場合は、ホルダーとダイヤモンド原石の被研磨面が平行となるように原石がホルダーに保持される。そして、上記した構成の場合、リニアガイドにより平行板バネの高さを調節し、ダイヤモンド原石の被研磨面を研磨板の研磨面に平行に接触させる。平行板バネは、ダイヤモンド原石と研磨板との間の接触圧により撓みが生じても、取付部の研磨板（研磨面）に対する角度を一定に保つ機能を持つため、平行板バネを用いることで、ダイヤモンド原石の被研磨面（接触面）の角度を維持したまま、所定の接触圧で研磨加工を行うことができる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、研磨板に対して半径方向にダイヤモンド原石を揺動させる揺動手段を備えることが挙げられる。

この構成によれば、研磨加工中、ダイヤモンド原石を研磨板の半径方向（研磨板の中心から外周に向かう方向）に揺動させることで、研磨板の研磨面の同じ領域のみが摩滅することがなく、研磨能率を高め、研磨板の寿命を延ばすことができる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、ダイヤモンド原石の研磨板に対する接触圧を調整する加工圧調整手段を備えることが挙げられる。

初期段階の粗仕上げや中間段階の中仕上げでは、ダイヤモンド遊離砥粒を併用して研磨条痕が形成されるような大きな接触圧で加工を行うことで、加工速度の向上を図り、微小なファセットの形成や最終段階の精密仕上げでは、接触圧を小さくし、高精度の加工を行う必要がある。上記した構成によれば、十分な接触圧が得られない場合に、加工圧調整手段により接触圧を調整することで、所定の接触圧を得ることができる。加工圧調整手段は、ダイヤモンド原石と研磨板とが接触しているときに、ホルダーの取付部に取り付けたダイヤモンド原石の接触面にかかる圧力を任意に変化できるように構成されていることが好ましい。さらに、ダイヤモンド原石を介してホルダーが衝撃を受けたときに、その衝撃を減衰させるように構成されていることがより好ましい。加工圧調整手段としては、衝撃減衰性の高い、例えば圧搾空気を用いたエアーシリンダー（ダンパー）を利用することが挙げられるが、より簡易な構成とするには、バネやゴムなどの弾性材の引張力を利用することでも実現可能である。例えば、内部摩擦による衝撃減衰性の高い樹脂からなるつる巻きバネをホルダーに取り付け、ダイヤモンド原石を研磨板に接触させる方向にバネの張力を印加し、所望の接触圧が得られるようにバネの伸びを設定することで接触圧を調整する。さらに、バネの端部を固定する箇所に、例えばゴム、ゲル、エラストマーなどからなる衝撃吸収材を介在させバネを取り付けることで、より高い減衰性を持たせることができる。その際、固有振動数（（1/2π）×（k/M）^1/2、k：バネ定数［N/m］、M：ホルダーの総慣性質量［kg］）を衝撃吸収材の損失係数が高い帯域となるように、バネ定数を設定することにより、衝撃減衰性を高めることができる。また、バネやゴムの引張力を利用する代わりに磁石の反発力を利用することも可能である。ダイヤモンド原石に印加可能な接触圧の下限は、ホルダーに取り付けた上記部材を含むホルダーの総重量（総慣性質量）によって決まるため、加工圧調整手段に用いる上記部材の重量はホルダーよりも軽量であることが好ましい。さらに、軽量であることで、上述したような研磨板とダイヤモンド原石との間に発生する衝撃力をホルダーの変位により逃がす効果を得易い。このような加工圧調整手段による接触圧の調整は、粗・中仕上げにおいては、接触圧が高くなるように調整して加工速度を促進し、一方、精密仕上げにおいては、接触圧が小さくなるように調整して刃先のチッピングを防止し、加工精度を向上させる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、研磨板を上部に支持する研磨板支持台と研磨板支持台及び上記支持体が取り付けられる作業台と、を備え、研磨板の研磨面が作業者の目の高さに合うように作業台の上面よりも高い位置にあることが挙げられる。

従来のダイヤモンド研磨装置（例えば、特許文献１の図１、特許文献２の第７図を参照）では、作業台（テーブル）の上面に研磨板が取り付けられており、研磨作業する際に作業者の目の高さより下に研磨板が配置される。そのため、研磨板に接触するダイヤモンド原石の接触状態を、作業台の側方から目視やルーペで観察することが難しい。上記した構成によれば、研磨板支持台によって研磨板が作業台の上面より高い位置に配置され、研磨板の研磨面が作業者の目の高さに合うように作業台の上面よりも高い位置にあることから、作業台に干渉されることなく、ダイヤモンド原石の研磨板への接触状態を観察することができる。そのため、研磨板の研磨面へのダイヤモンド原石の面合わせ（セッティング）が容易であり、作業効率を向上させることができ、また、セッティング時のダイヤモンド原石（ダイヤモンド工具の刃先）が欠損するリスクを軽減することができる。具体的には、研磨板の研磨面を作業台の上面よりも例えば10cm〜40cm高くすることが挙げられる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、上記支持体が研磨板に対して半径方向にダイヤモンド原石を揺動させる揺動手段を備え、支持体又は研磨板支持台と作業台との間に、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルと研磨板の研磨面とが平行となるように角度調整可能な架設台を備えることが挙げられる。

ダイヤモンド原石を揺動させる上記揺動手段の運動精度に誤差が生じていたり、上記支持体が取り付けられる作業台の上面が撓りなどによって変形していると、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルと研磨面とが平行でなくなる場合がある。このような状態でダイヤモンド原石を揺動させながら研磨作業を行うと、ダイヤモンド原石の揺動運動に研磨面に対して垂直方向の運動成分が生じることになる。そのため、ダイヤモンド原石が研磨板に過度に食い込むことによりダイヤモンド原石に欠けが生じたり、ダイヤモンド原石の研磨板に対する角度設定に誤差が生じる原因となる。

上記した構成によれば、角度調整可能な架設台の上面に揺動手段を備える支持体を取り付けることで、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルと研磨面とが平行でない場合であっても、架設台の角度を調整することで、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルを研磨面に対して平行に保つことが可能である。この架設台は、作業台の上面全体（研磨板支持台の取付箇所を除く）を覆うように設けてもよいし、支持体の取付箇所（即ち、支持体の直下）にのみ設けてもよい。後者の場合、架設台を支持体に一体に設けてもよい。或いは、研磨板支持台の取付箇所に架設台を設け、架設台の角度を調整することで、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルに対して研磨面が平行となるように調整してもよい。

ところで、従来、鋳鉄製の研磨板を用いたダイヤモンド研磨装置において、実機上で研磨板の研磨面を乾式切削加工により修正することが可能な装置が提案されている。例えば上記した特許文献２に記載の研磨装置では、実機上で研磨板の研磨面を修正するための修正手段（バイト等）を備えており、研磨板の研磨面を切削する。本発明のダイヤモンド研磨装置においても同様に、ダイヤモンド原石を保持するホルダーを支持する上記支持体とは別に、研磨板の研磨面を修正するための砥石やバイトを有する研磨面修正手段を設けてもよい。これにより、特に研磨面の修正部分が小さい場合、例えば装置から研磨板を取り外すことなく、実機上で研磨面の修正を行うことができる。なお、研磨面の修正部分が小さい場合とは、目に見えない程度の小さな傷（大凡50μm以下の傷）であり、ダイヤモンド原石の精密仕上げに支障をきたす可能性がある程度の損傷が小さい場合をいう。

研磨面修正手段は、上記した作業台又は架設台の上面に取り付けることが挙げられる。また、研磨面修正手段は、上記支持体と同様に、研磨板に対して半径方向に砥石やバイトなどの切削工具を揺動させる揺動手段を備える構成であってもよい。この場合、研磨面修正手段における上記揺動手段は、ダイヤモンド原石を揺動させる揺動手段の揺動方向と同一ベクトルで揺動することが望ましい。即ち、研磨面の修正作業時の砥石などの切削工具の揺動ベクトルがダイヤモンド原石の研磨作業時のダイヤモンド原石の揺動ベクトルと一致することが望ましい。これにより、ダイヤモンド原石の研磨作業前に支持体の取付位置と同じ位置に研磨面修正手段を取り付け、砥石などの切削工具を揺動させながら研磨面の修正を行うことで、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルに対して平行となるように研磨面が修正される。つまり、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルと研磨面とが平行でない場合であっても、上記した研磨面の修正を行うことで、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルと研磨面との平行を達成することができる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、研磨板支持台が作業台に取り外し自在に取り付けられていることが挙げられる。

本発明では、研磨板の研磨面を表面粗さ1μmRa以下の鏡面に仕上げる必要があるが、研磨面の修正部分が大きい場合、実機上で焼入れ鋼製の研磨板の研磨面を切削加工により鏡面に仕上げるには、作業性・実用性の観点から困難な場合がある。具体的には、例えば上記研磨面修正手段を作業台に取り付け、ダイヤモンド研磨装置に研磨面修正手段を設けて実機上で研磨面の修正を行う場合、作業性の観点から、大きなトルクで研磨板を回転させることが好ましい。しかし、実機上に研磨面修正手段を設けるため、その大きさに対する制限から大きな動力を得ることが難しく、小さなトルクでしか研削（研磨）を行えないことから、研磨面を加工する速度が低く、修正に要する時間が長くなる問題がある。また、実機上に研磨面修正手段を設ける方式では、大型の装置を必要とする湿式加工を行うことができないため、研磨面に削り屑や砥粒が残留し易く、精密仕上げに必要な精度の高い研磨面を得ることが難しい。このような場合、研磨板をダイヤモンド研磨装置から取り外し、研磨板を別途研削装置に取り付け、研磨面の修正を行う必要がある。例えば、従来のダイヤモンド研磨装置では、研磨板のみを取り外し、研磨板を固定した状態で、スコアリングによる研磨面の修正が行われていた。しかし、この研磨面の修正方法では、修正後の研磨板をダイヤモンド研磨装置に再度取り付けた場合、研磨板の回転運動に面振れが生じる虞がある。なお、研磨面の修正部分が大きい場合とは、目に見える程度の大きな傷（大凡50μm超の傷）が多数存在し、例えばダイヤモンド原石の研磨条痕などのダイヤモンド原石の精密仕上げに支障をきたす程度の損傷が認められる場合をいう。

上記した構成によれば、研磨板が装着されるスピンドルを含む研磨板支持台ごと取り外し、これを研削盤に取り付け、ダイヤモンド原石を研磨するときと同様に研磨板を回転させた状態で、研磨面の振れ取り（ツルーイング）を湿式で行うことが可能である。これにより、研磨板の研磨面を鏡面、かつ、面振れのない状態に仕上げることができ、研磨面の振れが動的にもサブミクロン以下となるように修正することで、研磨板の研磨面の面振れに起因する衝撃によりダイヤモンド原石が欠損することを抑制することがきる。

本発明のダイヤモンド研磨装置の一形態としては、作業台に振動を抑制する錘部材が設けられていることが挙げられる。

この構成によれば、作業台に錘部材が設けられていることで、研磨板の回転による振動を抑制することができる。錘部材は、振動減衰性が高く、比重の大きい材料、例えば、グラナイト、コンクリート、鋳鉄等で形成することが好ましい。中でも、コンクリートは安価であるので、コスト面で有利である。

本発明のダイヤモンド研磨装置は、研磨板の研磨面が表面粗さ1μmRa以下であることで、研磨板とダイヤモンド原石との間の衝撃力の発生を抑制することができ、その結果、ダイヤモンド原石の欠損を防止することができる。

実施例１に係るダイヤモンド研磨装置における要部の構成を説明するための概略図であり、（A）は、ホルダー及び支持体の上面図であり、（B）は、ホルダー及び支持体の側面図である。 実施例１に係るダイヤモンド研磨装置における他の要部の構成を説明するための概略図であり、（A）は、研磨板及び研磨板支持台の上面図であり、（B）は、研磨板及び研磨板支持台の正面図である。 実施例１に係るダイヤモンド研磨装置における他の要部の構成を説明するための概略図であり、（A）は、作業台の正面図であり、（B）は、作業台の側面図である。 ダイヤモンド原石の研磨板（研磨面）に対する角度調整方法を説明するための模式上面図である。 ダイヤモンド原石の研磨板（研磨面）に対する角度調整方法を説明するための模式側面図である。 ダイヤモンド原石の研磨板（研磨面）に対する角度調整方法を説明するための模式背面図である。 ダイヤモンド原石の研磨板（研磨面）に対する角度調整方法を説明するための研磨対象面の模式図である。 ホルダーの別の一例を示す概略上面図である。 変形例３に係るダイヤモンド研磨装置に備える研磨面修正手段を説明するための模式正面図である。 実施例２に係るダイヤモンド研磨装置を説明するための模式図であり、(A)は、装置の上面図であり、（B）は、装置の正面図である。 ダイヤモンド研磨装置において、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルと研磨面とが平行でない場合を説明するための模式正面図である。 実施例３に係るダイヤモンド研磨装置を説明するための模式図であり、（A）は、装置の正面図であり、（B）は、装置の上面図である。 変形例４に係るダイヤモンド研磨装置を説明するための模式正面図である。 変形例５に係るダイヤモンド研磨装置を説明するための模式正面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、各図において、同一又は相当の部材には同一の符号を用いる。

＜実施例１＞
（ホルダー及び支持体）
図１は、実施例１に係るダイヤモンド研磨装置の要部であるホルダー10及び支持体を示す図である。ホルダー10は、研磨対象であるダイヤモンド原石を後述する研磨板40の研磨面41に接触させた状態で保持する部材であり、支持体は、このホルダー10を支持する部材である。

この例では、支持体が、２本のネジ（ガイドピン）21A,21Bが立設されるネジ台（ガイドピン台）20である。また、ホルダー10が、ネジ台20に立設される２本のネジ21A,21Bに支持される２つの支持部11A,11Bと、先端側にダイヤモンド原石（図示せず）を取り付ける取付部12と、を有する。ホルダー10は、各ネジ21A,21Bを回転させることにより、各支持部11A,11Bの各ネジ21A,21Bに対する軸方向の位置が調節可能である。

ホルダー10は、取付部12に、ダイヤモンド原石を取り付ける取付具120がネジで固定されており、各支持部11A,11Bに、それぞれ各ネジ21A,21Bが挿通される貫通孔が形成され、各貫通孔には各ネジ21A,21Bに螺合するナットが埋設されている。また、各支持部11A,11Bの上面にはナット22が配置され、このナット22は、各ネジ21A,21Bに螺合し、各ネジ21A,21Bにより各支持部11A,11Bの位置を調整した後、ダブルナットとして作用して緩みを防止する。ダイヤモンド原石は、例えば、台金やシャンクなどの保持具に保持された状態で取付具120に取り付けられ、保持具を取付具120にネジで固定することで取付部12に取り付けられる。

また、ホルダー10は、図１（A）に示すように、取付部12及び各支持部11A,11Bをそれぞれ頂点とする三角形の枠状体であり、具体的には、各支持部11A,11Bを連結するフレームを底辺とする二等辺三角形の枠状に形成されている。ホルダー10は、プラスチック製であり、具体的には、繊維強化したフェノール樹脂で形成されている。

ネジ台20は、ホルダー支持台30の上部に支持されている。ネジ台20は、各ネジ21A,21Bの揺動方向への位置ずれを防止する２つのＶ字状の溝24が設けられており（図１（B）参照）、各溝の頂点に各ネジの先端が接触している。溝24の頂角は、ネジの先端と干渉しないようにネジ先端角の倍以上の角度を有する。ホルダー支持台30は、図１（B）に示すように、基部にマグネットベース31が設けられた架台32と、この架台32上に水平方向にスライド自在に載置されたスライドベース33と、を有し、このスライドベース33上にネジ台20が固定されている。また、ホルダー支持台30は、揺動用モーター35を有し、このモーター35の回転軸にクランク36が取り付けられており、スライドベース33とクランク36とがコネクティングロッド37を介して連結されている。そして、モーター35を駆動してクランク36を回転させることで、コネクティングロッド37を介してスライドベース33を前後方向にスライドさせること可能であり、これにより、ホルダー10を基端側の支持部11から先端側の取付部12の方向に揺動させることができる。ホルダー支持台30は、マグネットベース31の磁力によって後述する作業台60の上面に固定され、取り外し自在に取り付けられる。

ホルダー10には、図１（A）に示すように、取付部12と各支持部11A,11Bを連結する各フレームの側面からそれぞれ外方に突出する２つの第１突起部13を有すると共に、スライドベース33に各第１突起部と平行に２つの第２突起部23が設けられている。この第１突起部13と第２突起部23との間に、振動減衰性の高いゴムや引張バネ（図示せず）などを掛け渡して取り付けることで、ホルダー10に保持されたダイヤモンド原石を研磨板40に接触させる方向に引張力を作用させることができ、ダイヤモンド原石の研磨板40に対する接触圧を調整する加工圧調整手段を構成することができる。この加工圧調整手段に用いるゴムやバネは、ホルダー10よりも軽量のものを用いるとよい。

（研磨板及び研磨板支持台）
図２は、実施例１に係るダイヤモンド研磨装置の要部である研磨板40及び研磨板支持台50を示す図である。

研磨板40は、上面に研磨面41を有し、研磨面41が鏡面加工されている。研磨面41の表面粗さは1μmRa以下、好ましくは0.3μmRa以下であり、研磨板40はS45Cの炭素鋼で形成されている。研磨板40は、研磨板支持台50の上部に支持されている。

研磨板支持台50は、研磨板40の中心に固定されるスピンドル51と、スピンドル51を回転自在に軸支する軸受52と、スピンドル51に連結される駆動プーリー53と、を有し、研磨板40と一体化されている。スピンドル51の上端に研磨板40が固定され、スピンドル51の下端に駆動プーリー53が連結されている。軸受52は、エアー軸受である。駆動プーリー53は、後述する研磨板駆動モーターの回転軸に取り付けられたプーリーとベルトで連結されている。研磨板支持台50は、ボルト55によって後述する作業台60の上面に固定され、取り外し自在に取り付けられる。また、研磨板支持台50には、取手54が設けられており、取り外した研磨板支持台50の持ち運びを容易にする。また、スピンドルと駆動モーターとが一体に構成されたビルトインモータースピンドルを用いることも可能である。

（作業台）
図３は、実施例１に係るダイヤモンド研磨装置の要部である作業台60を示す図であり、この図では、作業台60に研磨板支持台50を取り付けた状態を示す。作業台60は、ネジ台20を上部に支持するホルダー支持台30が取り付けられる（図１参照）と共に、研磨板支持台50が取り付けられる。ホルダー支持台30は、図１に示すように、ホルダー10に保持されたダイヤモンド原石が研磨板40の研磨面41に接触する位置に取り付けられる。そして、ホルダー10は、研磨板40に接触するダイヤモンド原石と、ネジ21A,21Bに支持される２つの支持部11A,11Bとにより、３点支持された状態となる。また、研磨板支持台50の上部に支持された研磨板40の研磨面41が作業者の目の高さに合うように作業台60の上面よりも高い位置にある。具体的には、研磨板40の研磨面41が作業台の上面よりも10cm〜40cmの範囲で高い位置にある。さらに、本例では、作業台60に研磨板支持台50が２つ取り付けられている。

作業台60には、振動を抑制する錘部材（図示せず）が設けられており、この例では、作業台60の内部にコンクリートブロックを配置して、これを錘部材としている。また、作業台60には、上述した研磨板駆動モーター65が取り付けられており、モーター65に連動して研磨板支持台50の駆動プーリー53を回転させることで、スピンドル51を介して研磨板40を水平に回転させる（図２参照）。

以上説明した実施例１に係るダイヤモンド研磨装置は、次の効果を奏する。

（１）研磨板40の研磨面41が表面粗さ1μmRa以下であることで、研磨によって生じる振動が小さくなり、研磨板40とダイヤモンド原石との間に発生する衝撃力を減少させることができる。よって、ダイヤモンド原石の欠損を防止することができる。また、ダイヤモンド原石と研磨板40との接触面積が大きくなり、摩擦抵抗による発熱が増し、ダイヤモンド原石の加工速度を向上させることができる。

（２）ホルダー10が、研磨板40に接触するダイヤモンド原石と２つの支持部11A,11Bとで３点支持状態となる形状であり、各ネジ21A,21Bにより、各支持部11A,11Bの各ネジ21A,21Bに対する軸方向の位置を独立して調節可能であることから、ホルダー10の取付部12に取り付けたダイヤモンド原石の研磨板40（研磨面41）に対する角度（ピッチ角及びバンク角）を任意に調整することができる。

（３）ホルダー10が、プラスチック（繊維強化したフェノール樹脂）で形成され、軽量であるため、ホルダー10の慣性質量が小さい。そのため、完全には抑制しきれない原因による衝撃（研磨加工中に研磨板40の研磨面41に微小な異物が付着する等）が発生した場合、ホルダー10の取付部12が研磨板40から離れる方向（上方）に変位する（逃げる）ことで、ダイヤモンド原石が受ける衝撃を吸収・緩和することができる。また、ホルダー10の熱抵抗率が高い（熱伝導率が低い）ため、ダイヤモンド原石に発生した熱がホルダー10を伝って逃げ難くなり、ダイヤモンド原石の温度を高め、熱損耗による研磨を促進することができる。さらに、ホルダー10の振動減衰性が高く、研磨板40とダイヤモンド原石との間の衝撃力の発生をより抑制することができ、ダイヤモンド原石の欠損をより効果的に防止することができる。

（４）ホルダー10が三角形状であるため、ねじれ剛性が高く、研磨加工中に変形し難い。

（５）ネジ台20が固定されたスライドベース33が前後方向にスライド可能であり、ホルダー10を基端側の支持部11から先端側の取付部12の方向に揺動できるため、ホルダー10の取付部12に取り付けたダイヤモンド原石を研磨板40に対して半径方向に揺動させることができる。これにより、研磨板40の研磨面41の同じ領域のみがダイヤモンド原石に接触し摩滅することを防止することができ、研磨能率を高め、研磨板40の寿命を延ばすことができる。

（６）ダイヤモンド原石の研磨板40に対する接触圧を調整する加工圧調整手段を備えることで、ホルダー10自重のみ（取付具120や、ダイヤモンド原石及びその保持具を含む）では、十分な接触圧が得られない場合に、加工圧調整手段により接触圧を調整することで、所定の接触圧を得ることができる。また、加工圧調整手段が、振動減衰性の高いバネやゴムの引張力を利用することで、所定の接触圧を得られながら、上述したような完全には抑制しきれない原因による衝撃が発生したときに、ダイヤモンド原石が受ける衝撃を吸収・緩和する効果を得ることができる。また、加工圧調整手段に用いられるゴムやバネは、ホルダー10よりも軽量であるので、ホルダー10の総重量（慣性質量）も比較的小さく維持することができる。

（７）研磨板40の研磨面41が作業者の目の高さに合うように作業台60の上面よりも高い位置にあることから、研磨板40とダイヤモンド原石との接触状態を、作業台60に干渉されることなく、側方からルーペで観察することができる。そのため、ダイヤモンド原石の面合わせが容易であり、作業効率を向上させることができ、また、セッティング時にダイヤモンド原石（ダイヤモンド工具の刃先）が欠損するリスクを軽減することができる。

（８）研磨板40を支持する研磨板支持台50が作業台60に取り外し自在に取り付けられていることで、研磨板40の研磨面41を再度鏡面加工するときは、研磨板40が装着されたスピンドル51を含む研磨板支持台50を取り外し、別途研削盤を用いて研磨板40の研磨面41を湿式で研削することが可能である。これにより、研磨面41を表面粗さ1μmRa以下の鏡面に仕上げることができる。

（９）作業台60の内部にコンクリートブロックの錘部材が配置されていることで、研磨板40の回転による振動を抑制することができる。また、コンクリートは、振動減衰性が高く、コスト面でも有利である。

（１０）研磨板支持台50が作業台60に複数（２つ）取り付けられており、各研磨板40に対し、それぞれホルダー支持台30を取り付けることで、各研磨板40でダイヤモンド原石の研磨加工が可能であり、同時に複数のダイヤモンド原石の研磨加工を行うことも可能である。

その他、ホルダー支持台30がマグネットベース31の磁力によって作業台60に容易に取り付け、取り外し可能であるため、研磨板40に対するホルダー10の向きを適宜変更することができる。また、１つの研磨板40（研磨板支持台50）に対し、複数のホルダー10（ホルダー支持台30）を取り付けることで、複数のダイヤモンド原石の研磨加工を同時に行うことも可能である。

次に、研磨板に接触するダイヤモンド原石と２つの支持部とにより３点支持された状態となるホルダーを用いた場合の具体的なダイヤモンド原石の研磨板に対する角度調整方法について、図４〜６を用いて説明する。

図４は、支持部11A,11Bがネジ21A,21Bに支持され、取付部12にダイヤモンド原石100を取り付けたホルダー10を上面から見た模式図である。図５は、図４に示すホルダー10の取付部12に取り付けたダイヤモンド原石100が研磨板40の研磨面41に接触しているときの支持部11B側から支持部11A側に見た模式図である。図６は、同じく図４に示すホルダー10の取付部12に取り付けたダイヤモンド原石100が研磨板40の研磨面41に接触しているときの支持部11A,11B側から取付部12側に向かって見た模式図である。

このときのネジ21A下端からホルダー10下面までの長さをa（図６参照）、ネジ21B下端からホルダー10下面までの長さをb（図６参照）、ダイヤモンド原石100の研磨面41との接触面（接触点）からホルダー10下面までの距離をc（図５参照）、ホルダー10の下面上におけるダイヤモンド原石100の取り付け位置からネジ21A,21Bが挿通される支持部（貫通孔）11A,11Bの中心A,Bを結ぶ線分ABへ下ろした垂線の長さをd（図４参照）、この垂線と線分ABとの交点DからAまでの長さをe、AB間の距離をL、ネジ21A,21Bの下端が当接するネジ台20の面から研磨面41までの距離をg（図５参照）とする。

また、ホルダー10の下面が研磨板40の研磨面41と平行であるとき、BからAに向かうベクトルB→Aの方向をＸ軸、ホルダー10の下面上の線分ABに垂直なベクトルに平行であって、ダイヤモンド原石100側に向かう方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に垂直で、且つ、ダイヤモンド原石100から研磨板40に向かう方向をＺ軸とする。

ホルダー10の下面の角度は、ホルダー10下面に対して下向きに鉛直な方向の単位ベクトルの方向余弦で定義することができる。その方向余弦はホルダー10の下面と研磨面41とが平行にあるときを初期状態（001）として、これを先にＹ軸に関して角度φ回転させ、後にＸ軸に関して角度θ回転させる一連の操作を前提とする（θ,φ）によって表現される。角度θがピッチ角、角度φがバンク角である。

図５及び図６に示されるように、ネジ21A,21Bの下端がネジ台20に当接し、且つ、ダイヤモンド原石100が研磨板40に接触しているとき、バンク角φは、下記数１のように表すことができる。

一方、ホルダー10の下面上におけるダイヤモンド原石100の取り付け位置から線分ABへ下ろした垂線と線分ABとの交点Dの高さを、ネジ台20の面からの場合と、研磨面41からの場合とでそれぞれ表し、両者を等号で結ぶことで下記数２の方程式が得られる。

上記数２の両辺を2乗してtanθでまとめると、下記数３が得られる。

上記数３の方程式をtanθについて解き、下記数４のように定義すれば、ピッチ角θは下記数５となる。

上記数１及び数２により、予め測定しておいたホルダー10の寸法、ダイヤモンド原石の位置と、現状におけるネジ21A,21Bのホルダー10の下面から突出する下端までの長さ（即ち、支持部11A,11Bの調節位置）から、ホルダー10下面の角度を定義する（θ,φ）の値を求めることができる。

実際のホルダー10の角度は、ホルダー10の取付部12に取り付けられたダイヤモンド原石100に対して調整する必要がある。実際には、ホルダー10に対するダイヤモンド原石100の角度は微妙に異なるため、ある程度目視によってダイヤモンド原石100の角度調整を行った後、試行的な研磨を行い、ダイヤモンド原石100の研磨対象面に対する試行研磨面の位置や角度を評価しながら、最適な角度となるように微調整する必要がある。その際、研磨面41に対して任意の角度で回転させるためのa、bの調節量が分かれば、ダイヤモンド原石100の角度調整が容易となる。

図７に示すように、研磨対象面の中心をO’、試行研磨によって研磨された部分をPとし、O'Pの方向を、Ｘ軸を基準としてΘで表すとき、O'を通りO'Pに垂直な軸を中心にP点が研磨板から遠ざかる（離れる）方向にΔΨ回転させることでダイヤモンド原石の研磨する面（被研磨面）を調整することを考える。このΘ、ΔΨの変化をa、bの変化量Δa、Δbで表すために、まず、Θ、ΔΨによる角度変化を受けた後のピッチ角θ’、バンク角φ’を、変化させる前のθ、φ及びΘ、ΔΨによって表す。

O'P方向のあおり角の回転軸の単位ベクトルは、ベクトルO'Pを、Z軸を回転軸としてπ/2ラジアン回転させたベクトルであり、Θで表すと、（cos(Θ+π/2),sin(Θ+π/2),0）となる。任意の軸に対する回転行列を求めるロドリゲスの公式により回転行列R_Θ(ΔΨ)で表せば、下記数６のように表せる。

また、Ｙ軸周りにφ回転させた後に、Ｘ軸周りにθ回転させる操作を表す回転行列R_x(θ)R_y(φ)は、下記数７のように表せる。

（θ,φ）の角度にあるホルダー下面の向きを更にΘ方向に角度ΔΨ回転させたときのホルダー下面のピッチ角、バンク角（θ',φ'）は、下記数８で表すことができる。

上記数８より、（θ',φ’）は下記数９と表せる。

この（θ',φ’）により、このときのネジ21A,21Bのホルダー10の下面から突出する下端までの長さa’、b’を求めると、下記数１０となる。

このようにして求めたa’、b’と、角度調整前におけるネジの21A,21Bのホルダー10の下面から突出する下端までの長さa、bとの差から、R_Θ(ΔΨ)の回転に対応するa、bの変化量Δa＝a'−a、Δb＝b'−bを求めることができる。

以上のアルゴリズムを基に、例えば非接触光学式の３次元測定機などを用いて計測したホルダーの下面に対するダイヤモンド原石の形状に基づいて、被研磨面の角度を決定し、それに応じてa、bの長さ、或いはΔa、Δbの変化量を調節することで、所定の角度の研磨面を得ることができる。特に、寸法・形状が一定しない天然ダイヤモンドをダイヤモンド原石に用いる場合や、ダイヤモンド原石にファセットを形成する場合に有効である。

また、以上のアルゴリズムを基に計算手順をプログラムに組んでおけば、計算を自動的に実行することができ、ダイヤモンド原石の角度調整を容易に行うことができる。

＜変形例１＞
上記した実施例１では、図１（A）に示すように、三角形状のホルダー10を用いる場合を説明したが、ホルダー10の形状は、例えば図８に示すように、Ｔ字状とすることができる。

図８に示すホルダー10は、２本のネジ21A,21Bに支持される２つの支持部11A,11Bと、先端側にダイヤモンド原石（図示せず）を取り付ける取付部12と、を有する点は、実施例１と同様であり、研磨板に接触するダイヤモンド原石と２つの支持部とで３点支持状態となる形状である。このホルダー10は、各支持部11A,11Bを連結するフレームの中央部から直交方向に延びるフレームを有し、その先端が取付部12になっている。

＜変形例２＞
上記した実施例１では、ダイヤモンド原石の研磨板に対する接触圧を調整する加工圧調整手段に振動減衰性の高いゴムやバネの引張力を利用する場合を説明したが、加工圧調整手段には、磁石の反発力を利用することができる。

例えば、ホルダーの上面に衝撃吸収材（例、ゴム、ゲル、エラストマー等）を介して磁石を取り付けると共に、その上方にこの磁石に反発する別の磁石を適宜な台に固定して配置し、ダイヤモンド原石を研磨板に接触させる方向に反発力を作用させることで、加工圧調整手段を構成する。ホルダーに取り付ける磁石は、ホルダーよりも軽量のものを用いるとよい。

＜変形例３＞
上記した実施例１では、図２（B）に示すように、研磨板40を支持する研磨板支持台50が作業台60の上面に取り外し自在に取り付けられ、研磨板40の研磨面41を修正するときは、装置（作業台60）から研磨板支持台50を取り外し、別途研削盤を用いて研磨面41の修正を行う場合を説明した。研磨面の損傷が小さい（例、研磨面に存在する傷が50μm以下）場合には、これに代えて、例えば図９に示すように、研磨板40の研磨面41を修正する研磨面修正手段90を装置に設け、実機上で簡易的に研磨面41の修正を行ってもよい。

この例では、研磨面修正手段90は、研磨板40の研磨面41を研削する砥石91と、この砥石91を研磨面41上に保持する砥石保持部92と、この砥石保持部92を上部に支持する砥石支持台93と、を有する。砥石支持台93は、図１に示す実施例１のホルダー支持台30と同様に、基部にマグネットベース931が設けられた架台932と、この架台932上に水平方向にスライド自在に載置されたスライドベース933と、を有し、このスライドベース933上に砥石保持部92が固定されている。砥石保持部92は、研磨面41上に向かって水平方向に延びるアーム921を有し、その先端側に砥石91を取り付けるための砥石取付具922が設けられており、この砥石取付具922を介して砥石91が研磨面41上に保持されている。砥石91は、カップ型砥石であるが、カップ型砥石以外にも平型砥石を用いることも可能である。また、砥石支持台93は、実施例１のホルダー支持台30と同様に、揺動用モータなどの揺動手段（図示せず）によって、スライドベース933を前後方向にスライドさせることが可能であり、これにより、砥石保持部92をアーム921の長手方向に揺動させることができる。即ち、砥石保持部92（アーム921）の砥石取付具922に取り付けられた砥石91を研磨板40に対して半径方向に揺動させる（図９中の白抜き矢印で示す）ことができる。さらに、砥石取付具922には、研磨板40の研磨面41に接触する砥石91の研削面を回転させる回転用モータなどの回転手段（図示せず）を備え、この回転手段によって、砥石91を回転させる（図９中の黒塗り矢印で示す）ことが可能である。砥石支持台93は、実施例１のホルダー支持台30と同様に、マグネットベース931の磁力によって作業台60の上面に固定され、取り外し自在に取り付けられる。

そして、ダイヤモンド研磨装置において、研磨板40の研磨面41の修正が必要なときは、研磨面修正手段90を作業台60に取り付け、研磨板40を回転させた状態で、砥石91を回転させると共に揺動させながら、研磨面41の修正を行う。これにより、研磨板40や研磨板支持台50を作業台60から取り外すことなく、実機上で研磨面41の修正を行うことができ、面振れの少ない高精度の修正が可能となる。

＜実施例２＞
図１０に示す実施例２に係るダイヤモンド研磨装置は、ダイヤモンド原石を保持するホルダーとこれを保持する支持体の構成が図１に示した実施例１に係るダイヤモンド研磨装置の構成と相違し、以下ではその相違点を中心に説明する。

この例では、支持体が、研磨板40の研磨面41に対して垂直方向に延びるリニアガイド80である。また、ホルダーが、研磨板40の研磨面41に対して平行方向に取り付けられる平行板バネ70からなり、リニアガイド80に沿って移動自在に支持され、先端側にダイヤモンド原石100を取り付ける取付部12を有する。取付部12には、ダイヤモンド原石100を取り付ける取付具120が固定されている。ここでは、ダイヤモンド原石100をシャンク111に固着したダイヤモンド工具110のシャンク111を取付具120にネジで固定することで、ダイヤモンド原石100を取付部12に取り付けている。

平行板バネ70は、所定の間隔をあけて互いに平行に配置された一対の板バネ71からなり、両端部において両板バネ71がスペーサ72によって所定の間隔を保って連結されている。各板バネ71には、ばね鋼が用いられている。リニアガイド80は、図１０（B）に示すように、基部にマグネットベース31が設けられており、マグネットベース31の磁力によって作業台60の上面に固定され、取り外し自在に取り付けられている。

研磨板40は、実施例１と同様に、上面の研磨面41の表面粗さが1μmRa以下である。また、研磨板40は、作業台60に取り外し自在に取り付けられ研磨板支持台50に支持されており、研磨板40の研磨面41が作業者の目の高さに合うように作業台60の上面よりも高い位置にある。

このダイヤモンド研磨装置を用いて研磨作業を行う場合、リニアガイド80により平行板バネ70の高さを調節して、平行板バネ70に保持されたダイヤモンド工具110のダイヤモンド原石100の被研磨面が研磨板40の研磨面41に接触する位置で固定する。平行板バネ70は、ダイヤモンド原石100と研磨板40との間の接触圧により撓みが生じても、取付部12の研磨板40（研磨面41）に対する角度を一定に保つ機能を持つため、平行板バネ70を用いることで、ダイヤモンド原石100の被研磨面（接触面）の角度を維持したまま、所定の接触圧で研磨加工を行うことができる。

上記した実施例２に係るダイヤモンド研磨装置は、ダイヤモンド原石が寸法・形状が一定した人工ダイヤモンドである場合や、ダイヤモンド工具（特に、すくい面）を再研磨する場合に有効である。また、上記した実施例２に係るダイヤモンド研磨装置において、十分な接触圧が得られない場合は、例えば、平行板バネに錘を載せたり、或いは、実施例１や変形例２で説明したゴムやバネの引張力や磁石の反発力を利用したりすることで加工圧調整手段により接触圧を調整してもよい。

＜実施例３＞
上記した実施例１（特に図１参照）では、例えば、スライドベース33によりホルダー10（ダイヤモンド原石）を研磨板40に対して半径方向に揺動させることが可能なホルダー支持台30（揺動手段）を備えるダイヤモンド研磨装置について説明した。実施例３では、図１２を参照して、ダイヤモンド原石の揺動ベクトル（図１２中の白抜き矢印で示す）と研磨面41とが平行でない場合に、両者が平行となるように調整する手段を備えるダイヤモンド研磨装置について説明する。まず、実施例３に係るダイヤモンド研磨装置の説明に先立ち、図１１を参照して、ダイヤモンド原石の揺動ベクトルと研磨面とが平行でない場合の具体例とその問題点について説明する。

図１１は、研磨板支持台50が取り付けられた作業台60に、研磨板40に対してホルダー支持台30を取り付けた状態を示している。図１１において、ホルダー10及びホルダー支持台30、研磨板40及び研磨板支持台50、並びに作業台60などの各部材は、実施例１で図１〜図３を用いて説明したものと同様であり、簡略的に図示している（この点は後述する図１２〜図１４においても同じ）。ダイヤモンド研磨装置において、図１１に示すように、ホルダー支持台30が取り付けられる作業台60の上面が変形などにより傾いていると、これが原因で、ダイヤモンド原石100の揺動ベクトル（図１１中の白抜き矢印で示す）が研磨面41に対して平行でなくなる場合がある。また、ホルダー支持台30の設計誤差や組立誤差が原因で、ダイヤモンド原石100の揺動ベクトルが研磨面41に対して平行でなくなる場合もある。このように、ダイヤモンド原石100の揺動ベクトルが研磨面41に対して平行に保たれていない場合、ダイヤモンド原石100を揺動させると、その運動によってダイヤモンド原石100の研磨面41に対する角度が変動することになる。ダイヤモンド原石100の切刃形成時に、このような変動が生じると、切刃が研磨板40に対して過度に切り込み、ダイヤモンド原石100及び研磨板40の一方又は双方が損傷する虞がある。

実施例３のダイヤモンド研磨装置では、例えば図１２に示すように、ホルダー10を支持する支持体（ホルダー支持台30）と作業台60と間に角度調整可能な架設台66を設け、この架設台66の上面にホルダー支持台30を取り付けている。

この例では、架設台66は、研磨板40の外周を取り囲む大きさであり、その中央に研磨板支持台50が挿入される貫通孔66oが形成されている。また、架設台66は、３つの脚部67を有し、各脚部67が高さ調整可能である。そして、架設台66を作業台60の上面に設置し、各脚部67の高さを調整することで、ホルダー支持台30が支持される架設台66の上面の角度を調整することが可能である。これにより、ダイヤモンド原石100の揺動ベクトル（図１２中の白抜き矢印で示す）を研磨面41に対して平行となるように調整することが可能である。

具体的な使用様態について述べる。ホルダー10のダイヤモンド原石100が取り付けられる取付部12に変位計（図示略）を取り付け、ホルダー10を揺動させたときの研磨面41との距離dを測定し、その変動値Δdを求める。そして、揺動ベクトルの長さ（ダイヤモンド原石100の揺動距離）をLとするとき、研磨面41に対する揺動ベクトルの傾き、即ちΔd／Lが所定の範囲内（例えば0.005以下）となるように、各脚部67の高さを調整して、架設台66の上面の角度を調整する。この操作をダイヤモンド原石の研磨作業前に行うことで、作業台60に変形やホルダー支持台30に設計・組立誤差があっても、ダイヤモンド原石100の揺動ベクトルを研磨面41に対して平行に調整することが可能である。よって、ダイヤモンド原石100を揺動させたときに、ダイヤモンド原石100及び研磨板40の一方又は双方が損傷することを回避できる。

さらに、ホルダー10に変位計を取り付けた上記ホルダー支持台30の研磨板40に対する取付位置を変更して（図１２（B）中、二点鎖線で示す）、上記操作を２回以上行うことで、ダイヤモンド原石100の揺動ベクトルを研磨面41に対してより正確に平行に調整することができる。なお、この例では、架設台66の脚部67の数が３つであるが、ホルダー支持台30が取り付けられる架設台66の上面の角度調整を達成できるのであれば、脚部67の数は特に問わず、例えば４つであってもよい。

＜変形例４＞
上記した実施例３では、架設台66の大きさが研磨板40の外周を取り囲む大きさである場合を説明したが、架設台66の大きさは、取り付けられるホルダー支持台30の大きさに合わせた大きさであってもよい。具体的には、図１３に示すように、ホルダー支持台30の取付位置にのみ、ホルダー支持台30の大きさに応じた架設台66を作業台60の上面に設置する。このような構成であっても、各脚部67の高さを調整して、架設台66の上面の角度を調整することで、ダイヤモンド原石100の揺動ベクトルを研磨面41に対して平行となるように調整することが可能である。この場合、架設台66をホルダー支持台30に一体に設けてもよい。

＜変形例５＞
上記した実施例３や変形例４では、図１２や図１３に示すように、ホルダー支持台30と作業台60との間に角度調整可能な架設台66を設け、ダイヤモンド原石100の揺動ベクトルが研磨面41に対して平行となるように各脚部67の高さを調整して、架設台66の上面の角度を調整する場合を説明した。これに代えて、例えば図１４に示すように、研磨面41がダイヤモンド原石100の揺動ベクトルに対して平行となるように、研磨面41の傾きを調整してもよい。

この例では、ダイヤモンド原石の研磨作業前に、ホルダー支持台の取付位置と同じ位置に変形例３で説明した研磨面修正手段90を作業台60に取り付け、研磨板40を回転させた状態で、砥石91を回転させると共に揺動させながら、実機上で研磨面41の修正を行う。この例では、研磨面修正手段90を作業台60に取り付けているが、例えば実施例３で図１２を用いて説明した架設台66の上面に研磨面修正手段90を取り付けてもよい。また、例えば変形例４で図１３を用いて説明したのと同様、研磨面修正手段90の取付位置にのみ、架設台66を作業台60の上面に設置し、この架設台66に研磨面修正手段90を取り付けてもよい。このとき、研磨面修正手段90における砥石91の揺動ベクトルを、ダイヤモンド原石の研磨作業時のダイヤモンド原石の揺動ベクトルと一致させる。具体的には、砥石91の揺動距離及び揺動方向（揺動させたときの研磨板40に対する水平方向の向き）を、ダイヤモンド原石の揺動距離及び揺動方向と一致させる。これにより、ダイヤモンド原石の研磨作業時のダイヤモンド原石の揺動ベクトルに対して平行となるように研磨面41が修正されることになるから、ダイヤモンド原石の研磨作業時にダイヤモンド原石の揺動ベクトルが研磨面41に対して平行に保たれることになる。この場合、上記架設台66を省略することが可能である。

その他、研磨面がダイヤモンド原石の揺動ベクトルに対して平行となるように、研磨板支持台を作業台に取り付けてもよい。例えば、上記した実施例３や変形例４で説明した架設台を研磨板支持台と作業台との間に設け、作業台に設置した架設台の上面に研磨板支持台を取り付ける。このような構成であっても、研磨板支持台が取り付けられた架設台の上面の角度を調整することで、研磨面がダイヤモンド原石の揺動ベクトルに対して平行となるように調整することが可能である。

なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、本発明の範囲は上述した構成に限定されるものではない。例えば、研磨板の材質を適宜変更してもよい。

本発明のダイヤモンド研磨装置は、例えばダイヤモンド工具の製造に好適に利用することができる。

10 ホルダー
11A,11B 支持部 12 取付部 120 取付具
13 第１突起部
20 ネジ台（ガイドピン台）
21A,21B ネジ（ガイドピン） 22 ナット
23 第２突起部 24 溝
30 ホルダー支持台
31 マグネットベース 32 架台 33 スライドベース
35 揺動用モーター 36 クランク 37 コネクティングロッド
40 研磨板
41 研磨面
50 研磨板支持台
51 スピンドル 52 軸受 53 駆動プーリー
54 取手 55 ボルト
60 作業台
65 研磨板駆動モーター
66 架設台 66o 貫通孔 67 脚部
70 平行板バネ
71 板バネ 72 スペーサ
80 リニアガイド
90 研磨面修正手段
91 砥石
92 砥石保持部
921 アーム 922 砥石取付具
93 砥石支持台
931 マグネットベース 932 架台 933 スライドベース
100 ダイヤモンド原石
110 ダイヤモンド工具 111 シャンク

Claims (11)

1. 水平に回転する研磨面を有する研磨板と、研磨対象であるダイヤモンド原石を前記研磨板の研磨面に接触させた状態で保持するホルダーと、前記ホルダーを支持する支持体と、を備えるダイヤモンド研磨装置であって、
   前記研磨板は、前記研磨面の表面粗さが1μmRa以下であることを特徴とするダイヤモンド研磨装置。
2. 前記支持体は、２本のガイドピンが立設されるガイドピン台であり、
   前記ホルダーは、前記ガイドピン台に立設される２本の前記ガイドピンに支持される２つの支持部と、先端側に前記ダイヤモンド原石を取り付ける取付部と、を有し、
   前記支持部の前記ガイドピンに対する軸方向の位置が調節可能であることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド研磨装置。
3. 前記ホルダーが、プラスチック又はセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンド研磨装置。
4. 前記ホルダーの形状が、前記取付部及び前記各支持部をそれぞれ頂点とする三角形状であることを特徴とする請求項２又は３に記載のダイヤモンド研磨装置。
5. 前記支持体は、前記研磨板の研磨面に対して垂直方向に延びるリニアガイドであり、
   前記ホルダーは、前記研磨板の研磨面に対して平行方向に取り付けられる平行板バネからなり、前記リニアガイドに沿って移動自在に支持され、先端側に前記ダイヤモンド原石を取り付ける取付部を有することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド研磨装置。
6. 前記研磨板に対して半径方向に前記ダイヤモンド原石を揺動させる揺動手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のダイヤモンド研磨装置。
7. 前記ダイヤモンド原石の前記研磨板に対する接触圧を調整する加工圧調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のダイヤモンド研磨装置。
8. 前記研磨板を上部に支持する研磨板支持台と、
   前記研磨板支持台及び前記支持体が取り付けられる作業台と、を備え、
   前記研磨板の研磨面が作業者の目の高さに合うように前記作業台の上面よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のダイヤモンド研磨装置。
9. 前記研磨板支持台が、前記作業台に取り外し自在に取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載のダイヤモンド研磨装置。
10. 前記作業台には、振動を抑制する錘部材が設けられていることを特徴とする請求項８又は９に記載のダイヤモンド研磨装置。
11. 前記支持体が前記研磨板に対して半径方向に前記ダイヤモンド原石を揺動させる揺動手段を備え、
    前記支持体又は前記研磨板支持台と前記作業台との間に、前記ダイヤモンド原石の揺動ベクトルと前記研磨板の研磨面とが平行となるように角度調整可能な架設台を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のダイヤモンド研磨装置。

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