JPH02152761A - 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１ （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４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ＳＨと回転楕円面ＳＰとからなる。

そして、焦点Ｆ２を物点とし、ここを通る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４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ＸａＣ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Ｘ線Ａ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ＩＯμｍ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、面粗さ及
び形状精度は、ｎ＋ｍオーダの精度が必要となる。たと
えば、形状精度０，０７μｍ５表面粗さ６ｎｍのとき、
分解能は０．１μｍとなることが報告されている。

しかしながら、回転双曲面ＳＨや回転楕円面ＳＰなどの
回転曲面をｎｌｌオーダ以下の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ｎ■オーダ以下の精
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］ （：！１ｍを解決するための手段及び作用）上記：！ｌ
’ＸＪ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の回転曲面とのスラスト方向おおよび水平
方向の位置決めをする非接触型スラスト軸受およびラジ
アル方向と回転軸線を中心とする揺動方向の位置決めを
する非接触型球面軸受と、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図面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。

上記取付体３の通孔２の箇所にはエアスピンドル４が取
付けられている。このエアスピンドル４には図示しない
駆動源によって回転駆動される被駆動軸５が回転自在に
支持されている。

上記被駆動軸５の下部には工具６が形成されている。こ
の工具６の外周面は後述する被加工物３４に形成された
第２の回転曲面３４ａと対応する形状の第１の回転曲面
６ａが形成されている。

この第１の回転曲面６ａには軸方向に所定間隔で段数の
環状溝７が形成されている。各環状溝７には段数の供給
孔８が周方向に所定間隔で開口している。これらの供給
孔８は第２図に示すように上記被駆動軸５の中心部に軸
方向に沿って穿設された供給路９に連通している。この
供給路９は上記被駆動軸５の上部に設けられたカップリ
ング１１の内部空間に連通している。このカップリング
１１には研磨液りの供給ホース１２が接続されている。

そして、このホース１２からカップリング１１を介して
上記供給路９に遊離砥粒を含有する研磨液りが供給され
、それによって研磨液りは各環状溝７に開口した供給孔
８から流出するようになっている。

上記容器１内には支持体１３が設けられている。

この支持体１３の上面には環状部１４が形成されている
。この環状部１４には非接触型のスラスト軸受としての
スラスト空気軸受１５が設けられている。このスラスト
空気軸受１５は上記環状部１４の上端面に一端を開口さ
せた多数のスラストノズル１６からなる。これらのスラ
ストノズル１６は上記環状部１４の周方向に所定間隔で
、かつ径方向には二重に形成されている。径方向内側と
外側との一対のスラストノズル１６の他端は連通路１７
で連通されている。各連通路１７は上記環状部１４の外
周面に開口し、それらの開口端にはそれぞれ高圧空気の
供給ホース１８が接続されている。したがって、上記各
スラストノズル１６からは高圧空気を噴出させることが
できるようになっている。

上記スラスト空気軸受１５には、上記各スラストノズル
１６から噴出する高圧空気によって球面軸受１９を構成
する環状体２１が支持されている。

この環状体２１は内周面が凹状の第１の球面２２に形成
され、この第１の球面２２には周方向に所定間隔で上部
ノズル２３と下部ノズル２４との一端が開口している。

周方向において同じ位置にある上部ノズル２３と下部ノ
ズル２４との他端は連通路２５によって連通している。

各連通路２５は上記環状体２１の上面に開口し、それら
の開口端にはそれぞれ高圧空気の供給ホース２６が接続
されている。したがって、上記環状体２１の上部ノズル
２３と下部ノズル２４とからは高圧空気が噴出されるよ
うになっている。

ｌ配球面軸受１９には上記上下部ノズル２３．２４から
噴出する高圧空気によって支持体２７が非接触状態で支
持されている。つまり、この支持体２７は環状をなして
いて、その外周面は上記第１の球面２２と対応する凸状
の第２の球面２８に形成されている。そして、支持体２
７はその第２の球面２８を上記第１の球面２２にわずか
な間隔を介して対向させ、それによって上記第１の球面
２２に開口した上部ノズル２３と下部ノズル２４とから
噴出する高圧空気によって上記環状体２１に非接触状態
で支持されている。すなわち、球面軸受１９は上下部ノ
ズル２３．２４から噴出する高圧空気によって支持体２
７をスラスト方向、ラジアル方向および回転軸線０を中
心とする揺動方向に支持している。

なお、上記スラスト空気軸受１５が形成された環状部１
４にはＵ字状の第１の係合部２９が設けられている。こ
のｍｌの係合部２９には上記環状体２１に外周面に突設
された第１の鉤部３１が係合し、それによって上記環状
体２１が周方向に回転するのを阻止している。また、上
記環状体２１の上面には第２の係合部３２が設けられて
いる。

この第２の係合部３２には上記支持体２７の上面から径
方向外方に向かって設けられた第２の鉤部３３が係合し
ている。それによって、上記支持体２７が周方向に回転
するのを阻止している。

上記支持体２７の下面側には被加工物３４が図示しない
結合手段によって上端に形成されたフランジ３５を接合
固定して設けられている。この被加工物３４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
らの組合せなどの上述した第２の回転曲面３４ａが形成
されている。

この第２の回転曲面３４ａは予めダイヤモンド切削によ
って表面粗さが数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３４ａ内に上記工具６が挿
通されている。それによりて、上記工具６の第１の回転
曲面６ａは上記被加工物３４の第２の回転曲面３４ａ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
工具６の供給孔８から流出する研磨液りは第２の回転曲
面３４ａを研磨することになる。

なお、上記容器１の底部には上記工具６の供給孔８から
流出した研磨液を排出するための排出孔３５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、スラスト空気軸受１５のスラストノズル１
６から高圧空気を噴出させて環状体２１を支持体１３の
環状部１４に非接触状態で支持する。その際、スラスト
ノズル１６に供給する高圧空気の圧力によって環状体２
１の支持剛性を変えたり、スラスト方向およびこのスラ
スト方向に直角な水平方向の支持位置を調節することが
できる。

つぎに、上記環状体２１の上部ノズル２３と下部ノズル
２４とから高圧空気を噴出させ、それによって支持体２
７を支持する。この支持体２７は外周面に形成された第
２の球面２８が上記環状体２１の第１の球面２２に非接
触状態で支持されることになる。したがって、支持体２
７は上記環状体２１に対してラジアル方向に支持される
だけでなく、回転軸を中心とする揺動方向の支持もなさ
れることになる。

このように、上記支持体１３をスラスト方向、水平方向
、ラジアル方向および揺動方向に非接触状態で支持した
ならば、被駆動軸５の下部に形成された工具６を上記支
持体２１に取付けられた被加工物３４の第２の回転曲面
３４ａ内に挿通し、上記被駆動軸５を回転駆動するとと
もに、供給ホース１２から研磨液りを供給し、上記工具
６の供給孔８から被加工物３４の第２の回転曲面３４ａ
に向けて流出させる。それによって、研磨液りに含まれ
ている砥粒は被加工物３４の第２の回転曲面３４ａに衝
突し、この第２の回転曲面３４ａを入オーダで精密研磨
することになる。

つまり、上記被加工物３４の第２の回転曲面３４ａ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３４ａ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の回転曲面３
４ａに人オーダ（表面粗さ２３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。

上記被加工物３４が取付けられた支持体２１はスラスト
空気軸受１５と球面軸受１９とによってスラスト方向、
ラジアル方向および回転軸線Ｏを中心とする揺動方向に
対して非接触状態で支持されている。そのため、上記各
軸受１５．１９の調芯作用によって工具６の第１の回転
曲面６ａと被加工物３４の第２の回転曲面３４ａとが同
心に保持される。つまり、第１の回転曲面６ａと第２の
回転曲面３４ａとの間隔はスラスト方向とラジアル方向
だけでなく、揺動力向にも均一に保たれる。

それによって、被加工物３４の第２の回転曲面３４ａは
その形状が劣化することなく、表面粗さだけけが向上す
ることになるから、このことによっても、上記第２の回
転曲面３４ａを超精密に研磨加工することができる。さ
らに、研磨加工の最中にスラストノズル１６に供給する
高圧空気の圧力を周期的に変動させ、被加工物５をスラ
スト方向に振動させれば、第２の回転曲面３４ａ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。

なお、この発明は上記一実施例に限定されず、たとえば
工具６は被駆動軸５と別体に形成し、この被駆動軸５の
下端に着脱自在に取着するようにしてもよい。

また、第３図に示すように被駆動軸５の下端に工具６に
代わり外周面に第２の回転曲面５０が形成された被加工
物５１を取着し、支持体２７の下面に内周面に第１の回
転曲面５２が形成された工具５３を取付けるようにすれ
ば、上記被加工物５１の外周面を研磨加工することがで
きる。つまり、研磨加工することができる曲面は内周面
だけでなく、外周面であってもよい。この場合、被加工
物が回転駆動されることになり、また研磨液りの供給孔
５４は工具５３の内周面に開口して設けられることにな
る。

さらに、供給孔を開口させるために工具に形成する溝は
、環状溝に限られず、螺旋溝あるいは軸方向に沿う直線
溝などであってもよく、また非接触型の軸受としては空
気軸受でなく、磁気軸受であってもよい。

［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この第１の回転曲面に近い形状に
形成された第２の回転曲面とを非接触型のスラスト軸受
と球面軸受によって位置決めするとともに、上記第１の
回転曲面に開口して設けられた供給孔から遊離砥粒を含
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
球面軸受とでスラスト方向、ラジアル方向だけでな（揺
動方向にも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存する。

【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全体の構成図、
第２図は被駆動軸の下部の部分の断面図、第３図はこの
発明の他の実施例を示す全体構成の概略的構成図、第４
図は従来技術の説明図である。 ６・・・工具、６ａ・・・第１の回転曲面、８・・・供
給孔、１５・・・スラスト空気軸受、１６・・・スラス
トノズル、１９・・・球面軸受、２３・・・上部ノズル
、２４・・・下部ノズル、３４・・・被加工物、３４ａ
・・・第２の回転曲面。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １１３図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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かつ
   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の回転曲面とのスラスト方向かつ
   このスラスト方向に直角な水平方向の相対的な位置決め
   軸承をする非接触型スラスト軸受と、この非接触型軸受
   に設けられ上記被加工物の第２の回転曲面と上記第１の
   回転曲面とのラジアル方向かつ回転軸線を中心とする揺
   動方向の相対的位置決め軸承をする非接触型球面軸受と
   、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。