JPH02145251A - 回転曲面の仕上げ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、たとえばＸ線顕微鏡に用いられるＸ線ミラ
ーなどに形成された回転曲面を仕上げ加工するための加
工装置に関する。

（従来の技術） Ｘ線は可視光に比べて波長が短く、電子線に比べて透過
力が大きいという特徴を持つとともに、元素固有の吸収
端や蛍光Ｘ線を利用した特定元素の識別も行なえ、物体
の原子レベルでの情報を得る重要な手段となっている。

ところが、Ｘ線領域では、物質の屈折率が１に極めて近
く、可視域のような屈折型のレンズや直入射反射鏡の製
作が困難である。

そこで、現在実用化されつつあるＸ線顕微鏡は、Ｘ線が
鏡面すれすれに入射すると全反射することを利用してい
る。このときの鏡面を形成するのが第３図に示すような
Ｗｏｌｔｅｒ型光学系である。これは一つの焦点Ｆ１を
共有する回転双曲面Ｓ）ｌと回転楕円面ＳＰとからなる
。そして、焦点Ｆ２を物点とし、この点から発するＸ線
は上記二つの曲面で反射して焦点Ｆ３に結像する。

このように反射面を２回使うのは光軸から離れた物点の
像のゆがみを少なくするためである。さらに、このよう
なＸ線顕微鏡用のＸ線ミラーにおいては、第３図に示す
ように、反射Ｘ線Ａの焦点Ｆ３に置かれている検出器Ｂ
への結像を用いるため、直射Ｘ線ＣのＸ線検出器Ｂへの
入射を遮蔽するための遮光板り、Ｅをミラ一体りの前後
に設けている。そして、これら遮光板り、Ｅと円筒状の
ミラ一体りとの間のスリットＧから反射ＸｉＡを出入れ
するようにしている。なお、このスリットＧは、ミラ一
体りと数μｍ乃至ＩＱｕｍの精度で同軸であることを条
件としている。

ところで、Ｘ線顕微鏡の分解能は、上記回転双曲面ＳＨ
と回転楕円面ＳＰの加工精度により決定される。一般に
、鏡面精度は、Ｘ線の波長に近い面粗さと比較的周期の
大きな形状精度とに分けられる。

そして、理想的なＸ線顕微鏡を実現するには、面粗さは
数人、形状精度はサブμｍオーダの精度が必要となる。

しかしながら、回転双曲面ＳＨや回転楕円面ＳＰな、Ｓ
−イ どの回転曲面をサブ船申＊苓；−ダの形状精度、入オー
ダの表面粗さ精度で加工することは、すこぶる困難であ
り、従来の加工技術では十分に対応することができなか
った。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来においてはＸ線ミラーの回転双曲面や
回転楕円面などのような回転曲面をサブμｍオーダの形
状精度と人オーダの表面粗さ精度で加工することが困難
であった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、高精度の回転曲面を加工することが
できる仕上げ加工装置を提供することにある。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、第１の回転曲面が形成されこの
第１の回転曲面を被加工物に形成され上記第１の回転曲
面が転写される第２の回転曲面に非接触状態で対向させ
て設けられた工具と、この工具あるいは上記被加工物を
回転駆動する駆動機構と、上記被加工物の第２の回転曲
面と上記工具の第１の回転曲面とのラジアル方向の位置
決めをする非接触型ラジアル軸受およびスラスト方向の
位置決めをする非接触型スラスト軸受と、上記工具の第
１の回転曲面に開口して設けられ上記被加工物の第２の
回転曲面に遊離砥粒を含有する研磨液を供給する供給孔
とを具備する。このような構成とすることによって上記
被加工物の第２の回転曲面を上記研磨液によって高精度
に仕上げ加工できるようにした。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図を参照して説明する
。第１図に示す回転曲面の仕上げ加工装置は上面が開口
した箱形の容器１を備えている。

この容器１の開口端には通孔２が穿設された取付体３が
周辺部を上記容器１の上端に固定して設けられている。

上記通孔２には円柱状の支持ブロック４が挿通されてい
る。この支持ブロック４の上端にはフランジ５が径方向
外方に向かって延出され、このフランジ５は上記取付体
３に図示しないねじなどによって接合固定されている。

上記支持ブロック４には断面円形状の挿通孔６が軸方向
に沿って穿設されている。この挿通孔６には外径寸法が
上記挿通孔６よりもわずかに小さく形成された軸体７が
回転自在に挿通されている。

この軸体７の上端には円盤状のスラスト体８が取着され
、下端には工具９が取着されている。

上記軸体７は、非接触型のラジアル軸受とスラスト軸受
としてのたとえばラジアル空気軸受１１とスラスト空気
軸受１２とによって上記支持ブロック４に支持されてい
る。すなわち、上記ラジアル空気軸受１１は上記支持ブ
ロック４の軸方向上部に穿設された複数の上部ラジアル
ノズル１３と、下部に穿設された複数の下部ラジアルノ
ズル１４とからなる。複数の各ノズル１３．１４は一端
を上記挿通孔６の内周面に開口させ、他端を外周面に開
口させているとともに、周方向に一定間隔で穿設されて
いる。

上記支持ブロック４の上記上部ラジアルノズル１３と下
部ラジアルノズル１４との間の箇所には複数の上部排出
孔１５が周方向に所定間隔で、しかも一端を挿通孔６の
内周面に開口させるとともに他端を外周面に開口させて
穿設されている。さらに、上記支持ブロック４には、下
部ラジアルノズル１４よりも軸方向下方の部位に下部排
出孔１６が穿設されている。この下部排出孔１６は、上
記挿通孔６の下端部に形成された大径部６ａに一端を連
通させている。

上記各ラジアルノズル１３．１４には図示しない空気源
から圧縮空気が供給されるようになっている。各ラジア
ルノズル１３．１４に供給された圧縮空気は挿通孔６の
内周面と軸体７の外周面との間を通り、上部排出孔１５
と下部排出孔１６とから流出するようになっている。そ
の空気流によって上記軸体７は、上記支持ブロック４に
非接触状態でラジアル方向の支持位置決めがなされてい
る。

上記フランジ５の掻刃、同周辺部には周方向に所定間隔
で上記スラスト空気軸受１２を形成する複数のスラスト
ノズル１７が厚さ方向に穿設されている。これらのスラ
ストノズル１７はフランジ５の上面に開口した上端を上
記スラスト体８の下端面に対向させ、下端は図示しない
空気源に接続されている。そして、上記スラストノズル
１７の上端から噴出される圧縮空気がスラスト体８の上
端面とフランジ５の上端面との間を流れることにより、
上記軸体７が上記支持ブロック４にスラスト方向の支持
位置決めがなされるようになっている。

この軸体７のスラスト方向の位置決めは、上記スラスト
ノズル１７に供給される圧縮空気の圧力によって変える
ことができ、またその圧力を周期的に変動させれば、軸
体７をスラスト方向に振動させることができる。

上記軸体７と工具９との中心には互いに連通する流入路
１８が穿設されている。この流入路１８には遊離砥粒を
含有する研磨液りが図示しないポンプから供給されるよ
うになっている。上記流入路１８に供給された研磨液り
は上記工具９に穿設された複数の供給孔１９から流出す
る。これらの供給孔１９は一端を上記流入路１８に連通
させ、他端を上記工具９の外周面に形成された、たとえ
ば螺旋溝２１に開口させている。この工具９の外周面は
後述する被加工物２２に設けられた第２の回転曲面２２
ａと対応する形状の第１の回転曲面９ａに形成されてい
る。

上記支持ブロック４の下端面には被加工物２２がたとえ
ばインローなどの手段で上記支持ブロック４と同心に取
着されている。この被加工物２２には非球面である、た
とえば回転放物面や回転楕円面あるいはそれらの組合わ
せなどの上述した第２の回転曲面２２ａが形成されてい
る。二の第２の回転曲面２２ａは予めダイヤモンド切削
により形状精度サブμｍ１表面粗さが数ｎｍ程度までに
精密切削されている。そして、この第２の回転曲面２２
ａ内に上記工具９が挿通されている。それによって、上
記工具９の第１の回転曲面９ａは上記被加工物２２の第
２の回転曲面２２ａにわずかな間隔を介して離間対向し
、ているとともに、上記供給孔１９から流出する研磨液
りは上記第２の回転曲面２２ａを研磨することになる。

上記スラスト体８の外周面には第１のマグネットカップ
リング２３が設けられ、この第１のマグネットカップリ
ング２３の外周面には、これと磁気的に結合するリング
状の第２のマグネットカップリング２４が離間対向して
設けられている。この第２のマグネットカップリング２
４はモータ２５によって回転駆動される。それによって
、上記第１のマグネットカップリング２３、スラスト体
８および軸体７を介して上記工具９が連動するようにな
っている。

なお、上記工具９の下端にはこの外周面に形成された第
１の回転曲面９ａと回心に円盤２６が形成されている。

この円盤２６はその外周面を利用して上記第１の回転曲
面９ａが上記被加工物２２の第２の回転曲面２２ａと同
心であることをチエツクするためのものである。さらに
、上記容器１の側壁の高さ方向中途部には、容器１内に
研磨液りが所定レベル以上溜まったときに排出する流出
口２７が穿設されている。

つぎに、上記構成の仕上げ加工装置の作用について説明
する。まず、支持ブロック４に被加工物２２を精密に同
心となるように組立てたなら、この支持ブロック４を容
器１の取付体３に取付ける。

つぎに、軸体７に工具９を精密に同心に取付けたなら、
上下のラジアルノズル１３．１４およびスラストノズル
１７から圧縮空気を噴出させながら上記軸体７と工具９
を挿通孔６に落し込む。

上記各ノズル１３．１４．１７から噴出する圧縮空気の
圧力は、最初は強く設定しておき、徐々に低下させてゆ
く。それによって、被加工物２２の第２の回転曲面２２
ａと工具９の第１の回転曲面９ａの間隔を所定の状態に
設定する。つまり、上記工具９を上記軸体７を介してラ
ジアル空気軸受１１とスラスト空気軸受１２とによって
支持ブロック４に非接触状態で位置決め支持する。

このようにして工具９の位置決めをし、たならば、モー
タ２５を作動させて工具９を回転させるとともに、流入
路１８へ研磨液りを供給し、上記工具９の供給孔１９か
ら流出させる。それによって、研磨液りに含まれている
砥粒は被加工物２２の第２の回転面２２ａに衝突し、こ
のｉ２の回転面２２ａを入オーダで超精密研磨すること
になる。

つまり、上記被加工物２２の第２の回転面面２２ａには
、主として砥粒の衝突による微小弾性破壊と、砥粒と第
２の回転曲面２２ａとの原子オーダでの相互作用との二
つの加工作用が生じ、その結果、上記第２の回転面１２
２ａに入オーダ（表面粗さ２〜３人が可能）での加工が
行われることになり、たとえばＸ線顕微鏡などの超精密
な表面粗さや形状精度を得ることができる。

また、上記工具９はラジアル方向とスラスト方向とがそ
れぞれ空気軸受１１．１２によって支持ブロック４に非
接触状態で支持されている。そのため、上記工具９は上
記ラジアル空気軸受１１により、上記被加工物２２に対
して高精度に同心に保持され、しかも上記スラスト空気
軸受１２によって第１の回転曲面９ａと第２の回転曲面
２２ａとの間隔も高精度に設定することができる。した
がって、これらのことによっても、上記被加工物２２の
第２の回転曲面２２ａを超精密に研磨加工することがで
きる。さらに、上述した研磨加工の最中に上記スラスト
空気軸受１２のスラストノズル１７に供給する圧縮空気
の圧力を周期的に変動させ、工具９をスラスト方向に振
動させれば、第２の回転曲面２２ａに対する砥粒の研磨
作用が増大し、大きな研磨効果を得ることができる。

また、工具９の供給孔１９から流出した研磨液りは螺旋
溝２１に沿って上昇し、軸体７と挿通孔６との間に流入
して上昇し、支持ブロック４の上端面へ流れ出る恐れが
ある。しかしながら、上記挿通孔６の下端部には大径部
６ａが形成されていることおよび下部ラジアルノズル１
４へ供給された圧縮空気がそれよりも下側の下部排出孔
１６から流出する流れとによって上記研磨液りが上昇す
るのが阻止される。

なお、この発明は上記一実施例に限定されず、たとえば
第２図に示すように軸体７に被加工物３１が取着され、
支持ブロック４の下端面に工具３２が取着されていて、
上記被加工物３１の外周面に形成された第２の回転曲面
３１ａを研磨加工する場合には、上記工具３２の内周面
の第１の回転曲面３２ａに螺旋溝３３およびその螺旋溝
３３に一端を開口させた供給孔３４を穿設するようにす
ればよい。つまり、研磨加工する回転曲面３１ａは内周
面だけでなく、外周面であってもよい。

また、非接触型軸受としては空気軸受に限定されず、磁
気軸受であってもよく、さらには工具または被加工物を
回転駆動する駆動手段もマグネットカップリングを用い
たものだけに限定されるものでなく、他の手段で行なう
ようにしてもよいこと無論である。

また、工具の外周面あるいは内周面に形成する溝は螺旋
だけでなく、環状あるいは軸方向に沿う直線溝などであ
ってもよい。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、工具に形成された第１の
回転曲面と被加工物に形成された第２の回転曲面とを非
接触型のラジアル軸受とスラスト軸受によって位置決め
するとともに、上記工具の第１の回転曲面に開口して設
けられた供給孔から上記被加工物の第２の回転曲面に遊
離砥粒を含有する研磨液を供給するようにした。したが
って、上記遊離砥粒の作用によって上記被加工物の第２
の回転曲面を入オーダで超精密に研磨加工することがで
きる。しかも、上記工具と被加工物とは非接触型のスラ
スト軸受とラジアル軸受とで高精度に同心に位置決めす
ることができるから、それによっても研磨精度を向上さ
せることができ、さらには工具あるいは被加工物をスラ
スト方向に振動させることができるから、それによって
研磨作用を増大させることができるなどの利点を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す装置の全体構成の縦
断面図、第２図はこの発明の他の実施例を示す工具と被
加工物の部分の断面図、第３図は従来技術の説明図でる
。 ９・・・工具、１１・・・ラジアル空気軸受、１２・・
・スラスト空気軸受、１３・・・上部ラジアルノズル、
１４・・・下部ラジアルノズル、１７・・・スラストノ
ズル、１９・・・供給孔、２２・・・被加工物、２３．
２４・・・第１、第２のマグネットカップリング。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 Ｕ。 匡゛−１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の回転曲面が形成されこの第１の回転曲面を
   被加工物に予め上記第１の回転曲面に近い形状に形成さ
   れ上記第１の回転曲面と同等の曲面が遊離砥粒による加
   工により形成される第２の回転曲面に非接触状態で対向
   させて設けられた工具と、この工具あるいは上記被加工
   物を回転駆動する駆動機構と、上記被加工物の第２の回
   転曲面と上記工具の第１の回転曲面とのラジアル方向に
   位置決め軸承する非接触型ラジアル軸受およびスラスト
   方向に位置決め軸承する非接触型スラスト軸受と、上記
   工具の第１の回転曲面に開口して設けられ上記被加工物
   の第２の回転曲面に上記遊離砥粒を含有する研磨液を供
   給する供給孔とを具備したことを特徴とする回転曲面の
   仕上げ加工装置。
2. （２）工具はスラスト軸受によりスラスト方向に加振さ
   れることを特徴とする請求項（１）記載の回転曲面の仕
   上げ加工装置。