CN1230663C - 移动式表面形状测定装置 - Google Patents

Abstract

一种移动式表面形状测定装置，具有直线状导轨、可沿导轨移动地与导轨结合的工作台、可在导轨的垂直于长轴的横轴方向上移动地与工作台结合的载物台、固定在载物台上的非接触变位传感器、驱动工作台的第1驱动装置、检测非接触变位传感器的长轴坐标的第1坐标检测装置、驱动载物台的第2驱动装置、检测非接触变位传感器的横轴坐标的第2坐标检测装置、支持导轨的支持部件、和相对被测定表面定位支持部件的支持部件定位装置，其特征为，该移动式表面形状测定装置具有使用导轨的横轴方向挠曲来修正非接触变位传感器的横轴坐标的坐标修正装置，支持部件具有长度可调整的多个支持腿。

Description

移动式表面形状测定装置

技术领域

本发明涉及一种对扁平对象物的表面形状、特别是研磨平板的加工表面形状加以测定的移动式测定装置。

现有技术

使用于脆性材料的精密加工、GMR头的高精度曲面加工等中的研磨平板具有形成细微的螺旋槽的平坦或挠曲的加工表面。为了维持高的加工精度，需要将加工表面的整体形状、细微形状维持于适宜状态。为了将加工表面的整体形状、细微形状维持于适宜状态，需要正确测定加工表面的整体形状、细微形状。

以往，研磨平板的加工表面形状的测定通过以下的装置实现。

A、平面度、圆球度等加工表面的整体形状的测定

a、间距规

b、三维测定器

c、比较仪、刻盘规

B、槽形状等的加工表面的细微形状的测定

a、表面粗糙度计

b、扫描型电子显微镜

以往的测定装置具有以下的问题。

间距规：由于为点的测定，漏过局部性变形的可能性较大。

三维测定器、比较仪、刻盘规：能够测定从研磨机上取下的研磨平板的加工表面形状，但不能测定安装于研磨机上的研磨平板的加工表面形状。

表面粗糙度计：不适用于Z方向(扁平对象物的厚度方向)的可测定范围未满1mm的球面的测定。

扫描型电子显微镜：由于测定的时间较长，不适于宽大表面的测定。

间距规、三维测定器、表面粗糙度计、比较仪等的接触测定装置在研磨平板为锡等软质金属制的情况下，不能得到加工表面的正确测定、伤及加工表面的可能性较高。

发明内容

本发明的目的为提供一种能够容易并正确地测定安装在研磨机上的研磨平板的加工表面的整体形状和细微形状的移动式测定装置。

本发明的另一目的为提供一种能够容易并正确地测定搭载于装置上的扁平对象物的表面的整体形状和细微形状的移动式测定装置。

本发明提供的移动式表面形状测定装置具有：直线状导轨，可沿导轨移动地与导轨结合的工作台，可在导轨的垂直于长轴的横轴方向上移动地与工作台结合的载物台，固定在载物台上的非接触变位传感器，驱动工作台的第1驱动装置，检测非接触变位传感器的长轴坐标的第1坐标检测装置，驱动载物台的第2驱动装置，检测非接触变位传感器的横轴坐标的第2坐标检测装置，支持导轨的支持部件，和相对被测定表面定位支持部件的支持部件定位装置；其特征为，该移动式表面形状测定装置具有使用导轨的横轴方向挠曲来修正非接触变位传感器的横轴坐标的坐标修正装置，支持部件具有长度可调整的多个支持腿。

通过独立地调整支持部件具有的多个支持腿的长度，使用支持部件定位装置将支持部件相对于被测定表面定位，将直线状导轨连接在支持部件上，将可沿直线状导轨移动的非接触式变位传感器向导轨的长轴方向的第1位置移动，测定非接触变位传感器与被测定表面之间的横轴方向距离，检测非接触变位传感器的第1位置的长轴坐标，检测非接触变位传感器的第2位置的横轴坐标，使用非接触变位传感器与被测定表面之间的横轴方向的距离、非接触变位传感器的第2位置的横轴坐标、根据导轨的横轴方向的挠曲来修正非接触变位传感器的第2位置的横轴坐标的修正值来算出被测定表面的测定点的横轴坐标，并算出在非接触变位传感器的各种不同的第1位置上的被测定表面的测定点横轴坐标，可以容易并正确地测定被测定表面的整体形状与细微形状。

通过独立地调整支持部件具有的多个支持腿的长度，能够使支持部件稳定地载置在载置被测定表面的面上。

通过使用支持部件定位装置，能够容易地使支持部件相对于被测定表面定位。

通过将支持部件相对于被测定表面定位，将直线状导轨连接于支持部件上，能够在较小的重量负担下容易地使移动式表面形状测定装置相对于被测定表面定位。

附图简述

图1为本发明实施例的移动式表面形状测定装置的俯视图。

图2为本发明实施例的移动式表面形状测定装置的侧视图。

图3为本发明实施例的移动式表面形状测定装置具有的定位夹具的立体图。

图4为本发明实施例的移动式表面形状测定装置具有的支持腿部的侧视图。

图5为本发明实施例的移动式表面形状测定装置的数据处理部的框图。

图6为本发明实施例的移动式表面形状测定装置的侧视图。

图7为Z轴坐标Zn的计算程序的说明图。

图8为本发明实施例的移动式表面形状测定装置的数据处理的流程图。

图9为特异点除去处理的说明图。

图10为筛选处理的说明图。

图11为顶点数据生成处理的说明图。

图12为槽形状数据生成处理的说明图。

图13为R数据生成处理的说明图。

图14为ΔR数据生成处理的说明图。

图15为倾斜修正处理的说明图。

图16为示出测定数据的图表表示一例的视图。

图17为示出测定数据的图表表示一例的视图。

图18为示出测定数据的图表表示一例的视图。

图19为示出测定数据的数值表示一例的视图。

图20为研磨平板的剖面图。

图21为检查支持腿的材料与导轨的直线度的关系用的测定装置的侧视图。

图22为图21的局部放大图。

图23为示出由测定得到的支持腿的材料与导轨的直线度的关系的视图。

图24为比较各种支持腿用材料的物理特性的视图。

实施发明的较佳实施例

如图1～图4所示，本发明实施例的移动式表面形状测定装置20由氧化铝陶瓷、碳化硅等每单位质量的纵弹性系数大的材料构成的、具有中空断面的直线状导轨1。导轨1的两端由一对支柱10支持。导轨1与一对支柱10装配成一体。

X轴工作台4可沿导轨1在导轨1的长轴X方向上移动地与导轨1结合。X轴工作台4通过空气轴承41由导轨1支持。X轴工作台4由X轴电机42驱动。在移动式表面形状测定装置20非工作时，X轴工作台4在导轨1的一端附近的原点位置。

Z轴载物台3可在垂直于X轴的Z轴方向移动地与X轴工作台4结合。Z轴载物台3由Z轴电机5驱动。在移动式表面形状测定装置20非工作时，Z轴载物台3在X轴附近的原点位置。

静电容量传感器、涡电流传感器、纤维(金属丝)传感器、激光传感器等非接触式变位传感器9固定于Z轴载物台3上。最好为测定点直径小、测定精度高的激光传感器。

检测非接触式变位传感器9的X轴坐标的X轴线性标尺2安装在导轨1上。检测非接触式变位传感器9的Z轴坐标的Z轴线性标尺32安装在X轴工作台4上。

一对支柱10由一对装卸用夹具15可装卸地固定在一对支持台11上。多个支持腿12与支持台11螺纹连接。手柄17固定在支持腿12上。螺母18与支持腿12螺纹连接。

在一对支持台11之间设置有与导轨1平行延伸的标尺14。一对支持台11与标尺14组装成一体。一对定位夹具13可在标尺14的长轴方向移动地与标尺14固定结合。定位夹具13具有与标尺14的结合部13a、可与被测定物的圆周侧面接触的位置配合部13b、可与被测定物的测定表面周缘部接触的位置配合面13c。位置配合面13c与位于原点位置的非接触式变位传感器9之间的Z轴方向距离被设定在非接触式变位传感器9的测定有效距离的范围内。

如图5所示，本发明实施例的移动式表面形状测定装置20具有带计算回路51、变位数据输入回路52、数据计算处理部53、挠曲修正数据记忆部54、表面形状数据记忆部55、伺服控制器56、显示装置57的数据处理部。

以下对使用移动式表面形状测定装置20、沿研磨平板的直径线测定安装在研磨机上的研磨平板的加工表面形状时、移动式表面形状测定装置20的设置程序进行说明。

如图2所示，在研磨机100的水平并平坦的上面100a上，固定载置有圆环板状的研磨平板7。研磨平板7具有球面状的加工表面7a。

操作装卸用夹具15，将移动式表面形状测定装置20分离成包含导轨1的第1部分与包含支持台11的第2部分。

根据研磨平板7的外直径、以及非接触式变位传感器9与定位夹具13的位置配合部13b之间的与导轨1垂直方向的水平距离，一面观察标尺14的刻度，一面调整一对定位夹具13之间的距离，以使非接触式变位传感器9在研磨平板7的直径线上移动。

回转手柄17，调整支持腿12的有效长度L，使定位夹具13的位置配合面13c的高度与研磨平板7的周缘部7b的高度相同。拧紧螺母18，固定支持腿12的有效长度L为调整值。

使一对位置配合部13b与研磨平板7的圆周侧面接触、一对位置配合面13c与研磨平板7的周缘部7b接触，以将移动式表面形状测定装置20的第2部分载置于研磨机100的上面100a上。

将移动式表面形状测定装置20的第1部分载置在移动式表面形状测定装置20的第2部分上，操作装卸用夹具15，将第1部分固定在第2部分上。

在移动式表面形状测定装置20的设置结束后，导轨1平行于研磨机100的上面100a地延伸，非接触式变位传感器9位于研磨平板7的直径线上，非接触式变位传感器9与研磨平板7的加工表面7a之间的Z方向的距离在非接触式变位传感器9的测定有效距离的范围内。

关于移动式表面形状测定装置20的设置，移动式表面形状测定装置20具有以下优点。

(1)通过使用定位夹具13，能够容易地将移动式表面形状测定装置20相对于研磨平板7定位，以使非接触式变位传感器9在研磨平板7的直径线上移动。定位夹具13可广泛地使用于各种形状、尺寸的测定对象物上。

(2)通过调整支持腿12的有效长度L，能够将非接触式变位传感器9与研磨平板7的加工表面7a之间的Z方向距离容易设定在非接触式变位传感器9的测定有效距离内。

(3)通过调整支持腿12的有效长度L，能够在将移动式表面形状测定装置20的第1部分载置于第2部分上时，防止位于原点位置的非接触式变位传感器9与研磨平板7的加工表面7a的干涉，防止因干涉引起的加工表面7a的损伤。

(4)通过独立调整多个支持腿12的有效长度L，即使在图6所示的在研磨机100的上面100a上存在台阶的情况下，或者在研磨机100的上面100a倾斜的情况下，也可将移动式表面形状测定装置20稳定地载置于研磨机100的上面100a上。

(5)通过将移动式表面形状测定装置20的第2部分相对于研磨平板7定位并载置于研磨机100上，然后将移动式表面形状测定装置20的第1部分载置固定于第2部分上，能够在较小的重量负担下将移动式表面形状测定装置20容易地载置于研磨机100上。如果准备多个第2部分，可以在多个研磨平板7的每个上预先定位第2部分，将单一的第1部分依次载置于各第2部分上，能够依次测定多个研磨平板7的加工表面形状。通过多个低价的第2部分共享高价的第1部分，以降低表面形状的测定费用。

以下参照图5对由移动式表面形状测定装置20对研磨平板7的加工表面形状的测定程序进行说明。

使用者起动控制软件，输入测定开始位置、测定结束位置、测定间距等测定条件。

X轴电机42动作，X轴工作台4从原点位置向测定开始位置移动。非接触式变位传感器9的X轴坐标数据Xn从X轴线性标尺2输入到计算回路51中。X轴工作台4到达测定开始位置时，测定触发脉冲被从计算回路51向变位数据输入回路52输入，以开始测定。

非接触式变位传感器9测定与研磨平板7的加工表面7a之间Z轴方向的距离，根据测定值，伺服控制器56反馈控制Z轴电机5，Z轴载物台3向使非接触式变位传感器9与研磨平板7的加工表面7a之间的Z轴方向距离成为非接触式变位传感器9的最适测定距离(在测定有效距离为5±0.3mm的激光传感器的情况下约为5mm)的位置移动。非接触式变位传感器9测定与研磨平板7的加工表面7a之间Z轴方向的距离Zi。测定的数据Zi从非接触式变位传感器9向变位数据输入回路52输入。非接触式变位传感器9的Z轴坐标Zs从Z轴线性标尺32输入到数据输入回路52中。

非接触式变位传感器9的测定数据Zi和非接触式变位传感器9的Z轴坐标数据Zs从变位数据输入回路52输入到计算处理部53中。非接触式变位传感器9的X轴坐标数据Xn从计算回路51输入到数据计算处理部53中。

根据因导轨1的自重与X轴工作台4的重量引起的导轨1在Z轴方向的挠曲，来修正非接触式变位传感器9的Z轴坐标数据Zs的挠曲修正数据Δz被预先记忆在挠曲修正数据记忆部54中，挠曲修正数据Δz从挠曲修正数据记忆部54输入到数据计算处理部53中。

在数据计算部53中，如图7所示，使用测定数据Zi、非接触式变位传感器9的Z轴坐标数据Zs、挠曲修正数据Δz，算出加工表面7a的测定点的Z轴坐标Zn。

加工表面7a的测定点的Z轴坐标数据Zn和X轴坐标数据Xn被从数据计算处理部53输入、记忆到表面形状数据记忆部55中。

X轴工作台4向研磨机7的直径线上的下一个测定位置移动，进行加工表面7a的测定，数据计算处理部53算出测定点的Z轴坐标数据Zn，表面形状数据记忆部55记忆Z轴坐标数据Zn和X轴坐标数据Xn。

重复进行X轴工作台4的移动和加工表面7a的测定、由数据计算处理部53进行的测定点的Z轴坐标Zn的计算、由表面形状数据记忆部55进行的测定点的Z轴坐标数据Zn和X轴坐标数据Xn的记忆，将研磨平板7的一条直径线上的加工表面7a的形状数据储存在表面形状数据记忆部55中。

回转研磨平板7，在研磨平板7的多个直径线上进行加工表面7a的测定，研磨平板7的多个直径线上的加工表面7a的形状数据储存在表面形状数据记忆部55中。例如，研磨平板7每次转45度，在4个直径线上进行加工表面7a的测定，将研磨平板7的4个直径线上的加工表面7a的形状数据储存在表面形状数据记忆部55中。

有关加工表面7a的形状测定，移动式表面形状测定装置20具有以下优点。

(1)由于由氧化铝陶瓷、碳化硅等每单位重量的纵弹性系数大的材料形成的中空断面的导轨1在Z轴方向的挠曲微小，移动式表面形状测定装置20的测定精度高。

(2)由于氧化铝陶瓷、碳化硅等线膨胀系数小，即使环境温度变化，也能较高地维持移动式表面形状测定装置20的测定精度。

(3)由于X轴工作台4通过空气轴承41由导轨1支持着，在X轴工作台4移动时，不会发生滚动轴承产生的转动、粘着滑动所引起的振动。从而，移动式表面形状测定装置20的测定精度高。

(4)由于X轴工作台4通过空气轴承41由导轨1支持着，X轴工作台4与导轨1的滑动阻抗小，X轴电机42的发热量少，导轨1的热变形量小。从而，移动式表面形状测定装置20的测定精度高。

(5)由于X轴工作台4通过空气轴承41由导轨1支持着，X轴工作台4与导轨1的滑动面很难劣化。从而，移动式表面形状测定装置20的测定精度可以在长时间内较高地维持。

(6)由于非接触式变位传感器9与研磨平板7的加工表面7a之间的在Z轴方向的距离维持于非接触式变位传感器9的最适测定距离，能够正确地测定非接触式变位传感器9与研磨平板7的加工表面7a之间在Z轴方向的距离，由于修正导轨1在Z轴方向的挠曲，能够正确地测定研磨平板7的加工表面7a的细微形状。

(7)由于能够在研磨平板7的多个直径线上的多个位置上正确地测定加工表面7a的形状，能够正确地测定研磨平板7的加工表面7a的全体形状。

(8)由于研磨平板7的一个直径线上的加工表面7a的形状测定为根据控制软件自动地进行的，能够容易并正确地测定研磨机7的加工表面7a的整体形状和细微形状。

以下对记忆在表面形状数据记忆部55中的加工表面7a的形状数据的处理程序进行说明。

数据计算处理部53从表面形状记忆部55取得加工表面7a的表面形状数据，并处理这些数据。表面形状数据的处理以图8所示的程序进行。以下详述形状数据的处理程序。

(1)除去特异点

如图9所示，在与周边点的Z轴坐标数据Zn的平均值相比较存在突出的Z轴坐标Zn的情况下，将该突出的Z轴坐标Zn视为特异点而平滑化。结果，能够除去因非接触式变位传感器9的激光光线的漫反射、附着于加工表面7a上的灰尘或脏物等引起的测定误差。周边测定点的数量、突出量的阈值能够由使用者设定。

(2)过滤处理

如图10所示，使特异点平滑化后的Z轴坐标数据Zn通过FIR型低通滤波器，将高频杂波除去，截止频率能够由使用者设定。

(3)顶点数据生成

如图11所示，检测出除去高频杂波后的Z轴坐标数据Zn的周期性波的波顶与波底，作为波顶数据、波底数据记忆在表面形状数据记忆部55中。

通过算出波顶的包络线，能够把握研磨平板7的与加工对象物的接触面的形状。

通过算出波底的包络线，能够把握成形加工表面7a的机床的加工精度。

(4)槽形状数据的生成

如图12所示，算出除去高频杂波后的Z轴坐标数据Zn的各波的峰宽、槽深、槽面积，以作为槽形状数据记忆在表面形状数据记忆部55中。

由于随着研磨平板7的使用，形成于加工表面7a上的螺旋槽的峰宽增加，槽深减少，能够根据槽形状数据，把握研磨平板7的磨损度，在研磨平板7的加工表面7a的再加工期间，能够把握研磨平板7的更换时间等。

(5)R数据的生成

使用波顶数据，算出加工表面7a的半径R，作为R数据记忆在表面形状数据记忆部55中。

如图13所示，将波顶数据沿X轴3等分为领域I、领域II、领域III。从各领域取得1个波顶数据，检测3个波顶数据的关系(凹、凸、平坦)。从各领域取得1个新的波顶数据，检测3个波顶数据的关系。将上述程序反复N次(N为各领域内的波顶数据数)，将最多的形状判断为波顶数据的形状。

在波顶数据的形状为凹或凸的情况下，从各领域取得1个波顶数据，计算通过3个波顶数据的圆。从各领域取得1个新的波顶数据，计算通过3个波顶数据的圆。n次重复上述程序。在计算的圆的半径比预定值f大的情况下，可视为波顶数据的形状平坦，中止重复计算圆。将n个圆的半径的平均值、中心坐标的平均值判断为形成加工表面7a的圆弧的半径R、中心坐标。反复数n、预定值r能够由使用者设定。

在波顶数据的形状平坦的场合，将根据全波顶数据计算的最小平方近似直线认定为加工表面7a的表面形状。

由于在加工表面7a的成形加工时，以实现预先设定的半径R来成形加工该加工表面7a，通过加工结束后测定加工表面7a的形状，算出半径R，能够把握形成加工该加工表面7a的机床的加工精度。

在加工表面7a的形状管理中，R数据能够起到作用。

(6)ΔR数据的生成

如图14所示，算出使用波顶数据算出的加工表面7a的半径R的圆弧与顶点数据在Z轴方向的偏差ΔR，作为ΔR数据记忆在表面形状数据记忆部55中。

通过ΔR能够把握加工表面7a的凹凸。

如果设定ΔR的允许范围，根据ΔR数据，能够进行加工表面7a的形状管理。

根据ΔR在X轴方向的分布，能够把握因研磨平板7的径向位置而导致的加工精度的波动。

(7)倾斜修正

如图15所示，除去高频杂波的Z轴坐标数据Zn被整体回转，除去数据整体的倾斜，容易地得到Z轴坐标数据Zn。通过倾斜修正，不需要研磨平板7与移动式表面形状测定装置20的严密的平行调整，缩短了平行调整所需的时间。

(8)图表表示

如图16至图18所示，通过将上述的各种数据图表显示在显示装置57的画面上，能够直观地把握研磨平板7a的状态。

图16以图表显示了一直径线上的加工表面7a的形状。上图示出了除去高频杂波后的Z轴坐标数据Zn在X轴方向的分布，下图示出了ΔR的X轴方向分布。在画面的右侧示出了测定条件(测定开始点、测定结束点、测定间距、测定点数、测定速度)、半径R、最大ΔR、最小ΔR、最大ΔR与最小ΔR的差ΔH等。通过图表示出了半径R、最大ΔR、最小ΔR、最大ΔR与最小ΔR的差ΔH等，能够容易地把握研磨平板的加工表面7a被要求的形状与实际形状的差。

图17的上图为图16的局部放大图。

图18表示结合多个直径线上的测定结果得到的加工表面7a的三维形状。

图19以数值表示各种数据。通过数值表示各种数据，能够容易地把握这些数据是否在允许范围内。

特别是R、ΔR、最大ΔR与最小ΔR的差ΔH在管理研磨平板7的加工精度上最为重要。

在显示出根据遍布直径整体的数据算出的R的同时，希望也显示出仅根据遍布半径的数据算出的R。由于切削加工加工表面7的机床是在研磨平板回转的同时在半径方向驱动切削刃以对加工表面进行切削加工的，通过将根据遍布直径的数据算出的R与根据遍布半径的数据算出的R相比较，能够把握机床的加工精度。例如图20所示，由于机床的加工精度低，会有加工表面7a不是单一球面而成为环状的情况。此时，根据遍布直径整体的数据算出的R1与根据遍布半径的数据算出的R2不一致。如果两者一致，机床的加工精度高。

将加工表面7a的开始使用前的形状数据作为形状数据的初期值预先记忆在表面形状数据记忆部55中，将加工表面7a的开始使用后的形状数据与形状数据的初期值相比较，将两者的差作为加工表面7a的劣化数据记忆在表面形状数据记忆部55中，也可在显示装置57上显示。使研磨平板7的加工表面7a的再加工时间、研磨平板7的更换时间等正常化。

在超过了加工表面7a的劣化允许程度的情况下，可在显示装置57上显示警报。使研磨平板7的加工表面7a的再加工时间、研磨平板7的更换时间正常化。

在定期地进行加工表面7a的形状测定，最新劣化数据的由前次测定时劣化数据的增加值超过允许程度的情况下，可在显示装置57上显示警报，以使研磨平板的更换期限正常化。

在将移动式表面形状测定装置20设置在研磨机100的上面100a上的状态下，可将原点位置的非接触变位传感器9的Z轴坐标Zs标记在支持台11上。通过以该标记位于比加工表面7a上方的状态调整支持腿12的有效长度L，在将移动式表面形状测定装置20的第1部分载置于第2部分上时，能够防止非接触变位传感器9干涉加工表面7a。

在将移动式表面形状测定装置20设置在研磨机100的上面100a上的状态下，可将原点位置的非接触变位传感器的Z轴坐标Zs标记在定位夹具13上。通过以该标记位于比加工表面7a上方的状态调整支持腿12的有效长度L，在将移动式表面形状测定装置20的第1部分载置于第2部分上时，能够防止非接触变位传感器9干涉加工表面7a。

以上对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不限于上述实施例。

支持腿12也可由非氧化物系陶瓷制成。支持腿12也可由非氧化物系陶瓷覆盖。也可在研磨机100的上面100a上敷设非氧化物系陶瓷制的薄板，并在该薄板上设置支持腿12。

由于陶瓷耐热性、强度、耐腐蚀性、耐磨耗性、耐冲击性好，热膨胀率小，适合于作为支持腿12的材料。特别是由于非氧化物系陶瓷与氧化物系陶瓷相比磨擦系数小，通过支持腿12由非氧化物系陶瓷制成、或支脚12由非氧化物系陶瓷覆盖、或在研磨机100的上面100a上敷设非氧化物系陶瓷制的薄板并在该薄板上设置支持腿12，在将移动式表面形状测定装置20设置于研磨机100的上面100a上时，抑制因作用在支持腿12上的磨擦力引起的支持腿12的变形，抑制因支持腿12的变形而引起的导轨1的直线度的降低，提高移动式表面形状测定装置20的精度。即使在非氧化物系陶瓷中，从通用性的观点上看，也以碳化硅、氮化硅为好，作为覆盖支持腿12的非氧化物系陶瓷，除上述以外碳化钛也有效。

通过实验，对支持腿12的材料对导轨1的直线度产生的影响进行了检查，以下说明实验的程序与结果。

如图21、22所示，将前述实施例的移动式表面形状测定装置20载置于氧化铝陶瓷制的研磨平板200上，使用推拉计21向1点支持侧的支持腿部12的前端部施加24.5N的X轴向的载荷，接着将该载荷卸载。使用电测千分尺22测定导轨1的中央部B、两端部A、C的施加载荷前和卸载载荷后的Z轴坐标的变化量。使用淬火处理过的不锈钢、作为非氧化物系陶瓷的碳化硅、氮化硅、作为氧化物系陶瓷的氧化铝陶瓷、氧化铝作为支持腿12的材料，对支持腿12的材料和前述Z轴坐标的变化量的关系进行研究。

如图23中测定结果所示。从图23可知，作为支持腿12的材料使用碳化硅、氮化硅时，Z轴坐标的变化量最小。考虑到由于碳化硅、氮化硅与氧化铝陶瓷之间的磨擦小，通过X轴方向载荷的卸载，支持腿12在研磨平板200上滑动，释放了支持腿12的变形，从而导轨1的Z轴方向的残留变位微小。使用不锈钢制的支持腿12，在研磨平板200的支持腿设置部上粘贴聚四氟乙烯带再进行上述测定的场合，与不粘贴该带的情况相比，Z轴坐标的变化量降低。由于设置于带上的支持腿12具有随着时间而沉降的可能性，最好在研磨平板200上敷设非氧化物系陶瓷制的薄板，在该薄板上设置支持腿12。

碳化硅、氮化硅、氧化铝陶瓷、氧化锆、聚四氟乙烯(PTFE)、不锈钢的低磨擦性、硬度、弯曲强度、轻量性、耐热性、耐腐蚀性、耐磨耗性的评价如图24所示。由图24可知，在低磨耗性上，为氟系树脂的聚四氟乙烯优，而从耐热性、硬度、耐腐蚀性、耐磨耗性、耐冲击性、低热膨胀性等考虑，作为支持腿12的材料以陶瓷为好，再者，从耐磨性、低磨擦性的观点看，作为支持腿12的材料以作为非氧化物系的碳化硅、氮化硅等为好。碳化钛也为非氧化物系陶瓷，由于低磨擦性优，适于作为支持腿12的覆盖材料。

在为了使移动式表面形状测定装置20轻型化，在将导轨1尺寸减小的情况下，为了维持导轨1的直线度，需要降低支持腿12与研磨机100的上面100a之间的磨擦。在移动式表面形状测定装置20的第2部分上载置第1部分时，如果两者的接触面不平行，第2部分的接触面作为第1部分的接触面的仿形在支持腿12发生变形，有使导轨1的直线度降低的可能。从抑制这种事态的发生的观点看，也需要降低支持腿12与研磨机100的上面100a之间的磨擦。

使用氧化铝陶瓷制的研磨平板200的测定结果在图23中示出，即使使用铁制研磨平板测定，尽管Z轴坐标的变化量的绝对值不同，但也能得到与图23同样的结果。

发明在产业上的可利用性

本发明的移动式表面形状测定装置不仅利用于研磨平板的测定，也可利用于模具、反光镜、透镜、陶瓷板等各种扁平对象的表面形状的测定。

Claims (21)

1.一种移动式表面形状测定装置，其具有直线状导轨，可沿导轨移动地与导轨结合的工作台，可在导轨的垂直于长轴的横轴方向上移动地与工作台结合的载物台，固定在载物台上的非接触变位传感器，驱动工作台的第1驱动装置，检测非接触变位传感器的长轴坐标的第1坐标检测装置，驱动载物台的第2驱动装置，检测非接触变位传感器的横轴坐标的第2坐标检测装置，支持导轨的支持部件，和相对被测定表面定位支持部件的支持部件定位装置；其特征为，该移动式表面形状测定装置具有使用导轨的横轴方向挠曲来修正非接触变位传感器的横轴坐标的坐标修正装置，支持部件具有长度可调整的多个支持腿。

2.按照权利要求1所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，导轨可装卸地连接在导轨支持部件上。

3.按照权利要求1所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，位于原点位置的非接触变位传感器的横轴坐标被标记于支持部件上。

4.按照权利要求1所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，位于原点位置的非接触变位传感器的横轴坐标被标记于支持部件定位装置上。

5.按照权利要求1所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，支持腿由非氧化物陶瓷制成。

6.按照权利要求1至5任一项所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，具有将非接触式变位传感器与被测定表面之间的距离维持非接触式变位传感器的最适测定距离的定距离维持装置。

7.按照权利要求1至5任一项所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，非接触变位传感器为激光变位传感器。

8.按照权利要求1至5任一项所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，具有支持工作台的空气轴承。

9.按照权利要求1至5任一项所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，导轨由陶瓷制成。

10.按照权利要求1至5任一项所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，具有测定数据记忆装置与测定数据分析装置。

11.按照权利要求10所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，具有记忆被测定表面的初期形状数据的表面形状数据记忆装置，根据初期数据与测定数据检测被测定表面的劣化。

12.按照权利要求11所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，具有被测定表面的劣化超过允许程度时显示警报的显示装置。

13.按照权利要求11所述的移动式表面形状测定装置，其特征为，被测定表面的劣化的比前次测定时的增加值超过允许程度时显示警报。

14.一种扁平对象物的表面形状测定方法，其特征为，独立地调整支持部件具有的多个支持腿的长度，将支持部件相对于被测定表面定位，将直线状导轨连接在支持部件上，将可沿直线状导轨移动的非接触式变位传感器向导轨的长轴方向的第1位置移动，将非接触式变位传感器向与导轨的长轴垂直的横轴方向的第2位置移动，测定非接触变位传感器与被测定表面之间的横轴方向距离，检测非接触变位传感器的第1位置的长轴坐标，检测非接触变位传感器的第2位置的横轴坐标，使用非接触变位传感器与被测定表面之间的横轴方向的距离、非接触变位传感器的第2位置的横轴坐标、根据导轨的横轴方向的挠曲来修正非接触变位传感器的第2位置的横轴坐标的修正值来算出被测定表面的测定点的横轴坐标，并算出在非接触变位传感器的各种不同的第1位置上的被测定表面的测定点横轴坐标。

15.按照权利要求14所述的扁平对象物的表面形状测定方法，其特征为，将支持部件具有的多个支持腿设置于非氧化物系陶瓷制的设置面上。

16.按照权利要求14所述的扁平对象物的表面形状测定方法，其特征为，将非接触变位传感器与被测定表面之间的距离维持非接触式变位传感器的最适测定距离。

17.按照权利要求14至16任一项所述的扁平对象物的表面形状测定方法，其特征为，根据多个测定点的长轴坐标与横轴坐标的测定值，计算形成被测定表面的圆弧，并显示该圆弧的半径R。

18.按照权利要求14至16任一项所述的扁平对象物的表面形状测定方法，其特征为，根据多个测定点的长轴坐标与横轴坐标的测定值，计算形成被测定表面的圆弧，计算并显示该圆弧与各测定点之间的横轴方向的偏差ΔR。

19.按照权利要求14至16任一项所述的扁平对象物的表面形状测定方法，其特征为，根据多个测定点的长轴坐标与横轴坐标的测定值，计算形成被测定表面的圆弧，计算该圆弧与各测定点之间的横轴方向的偏差ΔR，显示最大ΔR与最小ΔR的差ΔH。

20.按照权利要求14至16任一项所述的扁平对象物的表面形状测定方法，其特征为，被测定表面为回转对称形状，根据遍布被测定表面的直径的多个测定点的长轴坐标与横轴坐标的测定值计算形成被测定表面的圆弧，根据遍布被测定表面的半径的多个测定点的长轴坐标与横轴坐标的测定值计算形成被测定表面的圆弧，显示根据遍布直径的多个测定点所计算的圆弧半径R和根据遍布半径的多个测定点所计算的圆弧半径R。

21.按照权利要求20所述的扁平对象物的表面形状测定方法，其特征为，显示根据遍布直径的多个测定点所计算的圆弧半径R和根据遍布半径的多个测定点所计算的圆弧半径R的差。

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