JP2006170643A

JP2006170643A - 砥石検査装置

Info

Publication number: JP2006170643A
Application number: JP2004359669A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Domoto; 隆裕道本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】砥石の表面を簡易かつ高精度に評価できる砥石検査装置を提供する。
【解決手段】砥石５の表面の異なる高さ位置における輝度データ及び高さデータを画像入力装置１０で取得する。画像解析装置２０では画像入力装置１０で取得されたデータに基いて、砥石５の表面の異なる高さ位置における砥粒占有率や砥粒数量を演算する。この砥粒占有率や砥粒数量に基づいて砥石５の評価を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は金属、セラミックス、ガラス等を研削するＣＢＮ砥石やダイヤモンド砥石の表面の評価を行う砥石検査装置に関する。

セラミックス、ガラス等の被加工物の研削には、一般にダイヤモンドや硬質セラミックス等の砥粒と金属や合成樹脂等のバインダとで形成された砥石が用いられる。被加工物はバインダの表面に突出する砥粒によって研削加工される。

従来、砥石の表面の三次元形状を計測し、その結果に基づいて砥石の研削性能を判定する方法がある。この方法では、まず、砥石を液体中に浸漬する。その後、その液体の表面を順次低下させ、それに伴う砥粒の露出状態を連続的に撮影して、砥石の表面形状を三次元的に計測する（特開平４−１１８５０６号公報参照）。
特開平４−１１８５０６号公報

しかし、円筒形砥石等のように高さ方向の寸法が大きな砥石を液体中に浸漬するためには、大きな浴槽を必要とする等、砥石検査装置が大掛かりなものとなる。

また、サブミクロン単位の精度で砥石の表面の三次元形状を計測する場合、その計測は振動による液面の揺れや表面張力の影響を受ける。その結果、砥石の表面の三次元形状を高精度に計測することができなかった。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は砥石の表面を簡易かつ高精度に評価できる砥石検査装置を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、砥石表面の異なる高さ位置における輝度データ及び高さデータを取得する画像データ取得手段と、この手段によって取得されたデータに基いて、前記砥石表面の異なる高さ位置における砥粒占有率及び砥粒数量の少なくとも１つを演算する演算手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の砥石検査装置において、砥石加工の前後において前記画像データ取得手段によって取得された輝度データ及び高さデータをそれぞれ記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の砥石検査装置において、前記砥石表面の任意の高さ位置に対応する演算結果を出力する出力手段を備えていることを特徴とする。

この発明の砥石検査装置によれば、砥石の表面を簡易かつ高精度に評価できる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図２は砥石表面の断面を示す概念図である。

砥石５は、母材（図示せず）と、この母材の表面に形成された砥粒層５ａとからなる。

砥粒層５ａは砥粒７（ダイヤモンド、ＣＢＮ（キュービックボロンナイトライド）等）とニッケル合金等のバインダ層とを含む複合層である。この複合層は、例えば無電解めっきによって形成されている。砥粒７の径は数μｍ〜数十μｍ程度である。

この砥石を被加工物に接触させた状態で回転運動や往復運動させ、砥石の表面にある砥粒によって被加工物を所望の形状に研削する。

図１はこの発明の一実施形態に係る砥石検査装置の構成を示すブロック図である。

この砥石検査装置は画像入力装置（画像データ取得手段）１０と画像解析装置（演算手段）２０と画像出力モニタ（出力手段）３０とを備えている。

画像入力装置１０としては光学顕微鏡、例えば共焦点顕微鏡が用いられ、これには５〜１００倍までの倍率を有する対物レンズ１１が装着されている。

画像入力装置１０はＣＣＤカメラ（図示せず）を備え、対物レンズ１１等の光学系を介して砥石５の表面を撮像し、輝度データと高さデータとを取得することができる。

ＣＣＤカメラでは輝度データと高さデータとがそれぞれ１ピクセルに対して８〜１６ビットの階調で取得される。

画像入力装置１０は対物レンズ１１又は砥石５を上下方向へ移動させることによって異なる高さ位置における砥石５の表面の輝度データ及び高さデータを取得することができる。

画像解析装置２０では、画像入力装置１０で被加工物の加工前後においてそれぞれ取得された、異なる高さ位置における砥石５の表面の輝度データと高さデータとがアナログディジタル変換回路でアナログ信号からディジタル信号に変換され、これがディジタルメモリ（記憶手段）２５に記憶される。画像解析装置２０としては例えばパーソナルコンピュータが用いられる。

また、画像解析装置２０ではディジタルメモリ２５に記憶された、被加工物の加工前後における砥石５の表面の輝度データと高さデータとに基づいて砥石５の表面の異なる位置における砥粒占有率（単位面積に占める砥粒７と面積の割合）や砥粒数量（単位面積当りの砥粒７の数量）が図示しないＣＰＵによって演算される。

画像出力モニタ３０は画像解析装置２０のディジタルアナログ変換回路でディジタル信号からアナログ信号に戻された輝度データと高さデータとを入力し、これらを画像表示する。また、画像出力モニタ３０には演算結果に基いて作成されたグラフ（図３、４参照）が画像として表示される。

この実施形態では、被加工物の加工前後において、砥石５の基準面６ａから高さ方向（図２の上下方向）へ砥石５を所定のピッチ（０．１〜１μｍ）で移動させて、輝度データと高さデータとを画像入力装置１０で取得する。例えば、図２に示す面６ｂ、面６ｃ、面６ｄの順序で輝度データと高さデータとをそれぞれ取得し、面毎に輪切りにされる砥粒７の面積率（砥粒占有率）と有効砥粒数（砥粒数量）とを演算する。

次に、上記方法によって得られたデータに基づいて砥石５の表面の評価が行われる。

図３、図４はデータ例を示す図である。

図３、図４において、左縦軸、右縦軸及び横軸はそれぞれ有効砥粒数、面積率（％）及び基準面６ａからの高さ（μｍ）を示す。また、図３、図４において、実線及び鎖腺はそれぞれ加工前及び加工後であることを示し、四角及び三角はそれぞれ有効砥粒数及び面積率のデータであることを示す。

なお、図３の砥石と図４の砥石とを区別するため、図３の砥石をα砥石、図４の砥石をβ砥石ということにする。

図３では、基準面６ａからの高さが４μｍ以上で加工後の有効砥粒数が加工前の有効砥粒数より減少している。そのため、α砥石では砥粒７の先端が４μｍ以上の部分で摩耗することがわかる。

図４では、基準面６ａから加工後の有効砥粒数、面積率が加工前の有効砥粒数、面積率より減少している。そのため、β砥石では加工によって砥粒７が脱落したことがわかる。

この実施形態によれば、計測に液体を用いないので、大きな砥石５を計測する場合であっても砥石検査装置が大掛かりなものにならないとともに、液面の揺れや表面張力の影響という問題もなく、砥石５の表面の三次元形状を高精度に計測を行うことができる。したがって、被加工物の加工前後における砥石の表面を計測することによって砥石５の研削性能を高精度に評価できる。

なお、上記実施形態では、加工前後の有効砥粒数と面積率とを演算したが、これに限るものではなく、一方（有効砥粒数又は面積率）だけを演算するようにしてもよい。

図１はこの発明の一実施形態に係る砥石検査装置の構成を示すブロック図である。図２は砥石表面の断面を示す概念図である。図３はデータ例を示す図である。図４はデータ例を示す図である。

符号の説明

５砥石
７砥粒
１０画像入力装置（画像データ取得手段）
２０画像解析装置（演算手段）
２５ディジタルメモリ（記憶手段）
３０画像出力モニタ（出力手段）

Claims

砥石表面の異なる高さ位置における輝度データ及び高さデータを取得する画像データ取得手段と、
この手段によって取得されたデータに基いて、前記砥石表面の異なる高さ位置における砥粒占有率及び砥粒数量の少なくとも１つを演算する演算手段と
を備えていることを特徴とする砥石検査装置。
砥石加工の前後において前記画像データ取得手段によって取得された輝度データ及び高さデータをそれぞれ記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の砥石検査装置。
前記砥石表面の任意の高さ位置に対応する演算結果を出力する出力手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の砥石検査装置。