JP2017052037A - Measuring method of surface shape of grindstone working plane - Google Patents

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友也 高井
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring method which can measure accurately a convex part shape at a grindstone working plane that influences especially largely on the performance of a workpiece ground by a grindstone.SOLUTION: Provided is a measuring method of the surface shape of the working plane of a grindstone for polishing a workpiece. The method includes (1) a step in which light is emitted to various measuring positions on the working plane by using a non-contact laser displacement meter and measuring data is acquired including plural measuring values indicating displacement amounts, and (2) a step in which, regarding each segment included in the working plane, based on the valid measuring data excluding invalid data from measuring data corresponding to the segment, a displacement amount corresponding to the segment is decided. The invalid data include N (N is an integer equal to two or more) measuring values from the small side. However, the magnitude of the measuring value is defined so that the value corresponding to the more convex part side of the working plane becomes larger and the value corresponding to the more concave part side of the working plane becomes smaller.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、砥石の作業面の表面形状の測定方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the surface shape of a work surface of a grindstone.

砥石の作業面の表面形状は、当該作業面で研磨される工作物の性能に大きく影響する。そのため、砥石の作業面の表面形状を正確に測定することが望まれる。特許文献1では、非接触距離センサを用いて、砥石の作業面の表面形状を測定することが開示されている。   The surface shape of the work surface of the grindstone greatly affects the performance of the workpiece polished on the work surface. Therefore, it is desired to accurately measure the surface shape of the work surface of the grindstone. Patent Document 1 discloses that a surface shape of a work surface of a grindstone is measured using a non-contact distance sensor.

特開平8−243905号公報JP-A-8-243905

ところで、砥石には様々な種類のものが存在するが、いずれの砥石も通常、表面に微細な凹凸を有している。そして、砥石で研磨される工作物の性能に特に大きく影響するのは、切れ刃として機能する凸部の形状である。そのため、このような凸部の形状を正確に測定することが重要となる。   By the way, there are various types of grindstones, but any grindstone usually has fine irregularities on the surface. And it is the shape of the convex part which functions as a cutting edge that has a great influence on the performance of a workpiece polished with a grindstone. Therefore, it is important to accurately measure the shape of such a convex portion.

しかしながら、非接触レーザー変位計を用いて作業面の形状を測定しようとしたとき、図1に示されるようにレーザー光は凹部で乱反射する。そのため、この凹部での反射光に基づく測定値がノイズとなり、凸部の形状を正確に評価することが困難になる。なお、図1は、砥石の表面付近の局所領域の断面を示している。   However, when trying to measure the shape of the work surface using a non-contact laser displacement meter, the laser light is irregularly reflected by the recesses as shown in FIG. Therefore, the measurement value based on the reflected light at the concave portion becomes noise, and it is difficult to accurately evaluate the shape of the convex portion. FIG. 1 shows a cross section of a local region near the surface of the grindstone.

本発明は、砥石で研磨される工作物の性能に特に大きく影響する、砥石の作業面における凸部の形状を正確に測定することができる測定方法及び装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the measuring method and apparatus which can measure correctly the shape of the convex part in the working surface of a grindstone which influences the performance of the workpiece | work grind | polished with a grindstone especially greatly.

本発明の第1観点に係る測定方法は、工作物を研磨するための砥石の作業面の表面形状の測定方法であって、以下の(1)及び(2)のステップを含む。
(1)非接触レーザー変位計を用いて前記作業面上の様々な測定位置に向けて投光し、変位量を表す複数の測定値を含む測定データを取得するステップ。
(2)前記作業面に含まれる各セグメントに対し、当該セグメントに対応する前記測定データから無効測定データを排除した有効測定データに基づいて、当該セグメントに対応する前記変位量を決定するステップ。
なお、前記無効測定データには、小さい側からN個(Nは、2以上の整数)の前記測定値が含まれる。ただし、前記測定値の大小は、前記作業面のより凸部側に対応する値程大きく、前記作業面のより凹部側に対応する値程小さいものと定義される。
A measuring method according to a first aspect of the present invention is a measuring method of a surface shape of a work surface of a grindstone for polishing a workpiece, and includes the following steps (1) and (2).
(1) A step of projecting light toward various measurement positions on the work surface using a non-contact laser displacement meter, and obtaining measurement data including a plurality of measurement values representing the amount of displacement.
(2) A step of determining, for each segment included in the work surface, the amount of displacement corresponding to the segment based on valid measurement data obtained by eliminating invalid measurement data from the measurement data corresponding to the segment.
The invalid measurement data includes N measurement values (N is an integer of 2 or more) from the smaller side. However, the magnitude of the measured value is defined to be larger as the value corresponding to the convex side of the work surface and smaller as the value corresponding to the concave side of the work surface.

本発明の第2観点に係る測定方法は、第1観点に係る測定方法であって、前記無効測定データには、大きい側からM個(Mは、2以上の整数)の前記測定値が含まれる。   A measurement method according to a second aspect of the present invention is the measurement method according to the first aspect, wherein the invalid measurement data includes M measurement values (M is an integer of 2 or more) from the larger side. It is.

本発明の第3観点に係る測定方法は、第2観点に係る測定方法であって、N≧10Mである。   The measuring method according to the third aspect of the present invention is the measuring method according to the second aspect, and N ≧ 10M.

本発明の第4観点に係る測定方法は、第1観点から第3観点のいずれかに係る測定方法であって、前記決定するステップは、前記作業面に含まれる各セグメントに対し、当該セグメントに対応する前記有効測定データに含まれる前記測定値を平均化することにより、当該セグメントに対応する前記変位量を決定する。   A measurement method according to a fourth aspect of the present invention is the measurement method according to any one of the first aspect to the third aspect, wherein the determining step is performed for each segment included in the work surface. The displacement corresponding to the segment is determined by averaging the measurement values included in the corresponding effective measurement data.

本発明の第5観点に係る測定装置は、工作物を研磨するための砥石の作業面の表面形状の測定装置であって、取得部と、決定部とを備える。前記取得部は、非接触レーザー変位計を用いて前記作業面上の様々な測定位置に向けて投光した結果得られる、変位量を表す複数の測定値を含む測定データを取得する。前記決定部は、前記作業面に含まれる各セグメントに対し、当該セグメントに対応する前記測定データから無効測定データを排除した有効測定データに基づいて、当該セグメントに対応する前記変位量を決定する。なお、前記無効測定データには、小さい側からN個(Nは、2以上の整数)の前記測定値が含まれる。ただし、前記測定値の大小は、前記作業面のより凸部側に対応する値程大きく、前記作業面のより凹部側に対応する値程小さいものと定義される。   A measuring apparatus according to a fifth aspect of the present invention is a measuring apparatus for the surface shape of a work surface of a grindstone for polishing a workpiece, and includes an acquisition unit and a determination unit. The acquisition unit acquires measurement data including a plurality of measurement values representing a displacement amount obtained as a result of projecting toward various measurement positions on the work surface using a non-contact laser displacement meter. The determination unit determines, for each segment included in the work surface, the displacement corresponding to the segment based on valid measurement data obtained by eliminating invalid measurement data from the measurement data corresponding to the segment. The invalid measurement data includes N measurement values (N is an integer of 2 or more) from the smaller side. However, the magnitude of the measured value is defined to be larger as the value corresponding to the convex side of the work surface and smaller as the value corresponding to the concave side of the work surface.

本発明によれば、非接触レーザー変位計により砥石の作業面の表面形状が測定される。このとき、作業面上に含まれる各セグメントでの変位量は、当該セグメントに対応する全ての測定値に基づいて決定されるのではなく、変位量を決定するに際し、小さい側からN個の測定値は無視される。言い換えると、作業面の凹部に対応する測定値が無視される。従って、砥石で研磨される工作物の性能に特に大きく影響する、砥石の作業面における凸部の形状を正確に測定することができる。   According to the present invention, the surface shape of the work surface of the grindstone is measured by the non-contact laser displacement meter. At this time, the amount of displacement in each segment included on the work surface is not determined based on all measured values corresponding to the segment, but N pieces of measurement are measured from the smaller side when determining the amount of displacement. The value is ignored. In other words, the measurement value corresponding to the recess in the work surface is ignored. Therefore, it is possible to accurately measure the shape of the convex portion on the work surface of the grindstone, which has a great influence on the performance of the workpiece polished by the grindstone.

非接触レーザー変位計から砥石の作業面上に投光されたレーザー光の反射の様子を示す図。The figure which shows the mode of reflection of the laser beam projected on the work surface of the grindstone from the non-contact laser displacement meter. 本発明の一実施形態に係る測定装置の全体構成図。1 is an overall configuration diagram of a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. レーザー変位計及び解析装置のブロック構成図。The block block diagram of a laser displacement meter and an analysis apparatus. 本発明の一実施形態に係る測定方法の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the measuring method which concerns on one Embodiment of this invention. 1回のスキャン処理による測定値をプロットしたグラフ。The graph which plotted the measured value by one scan process. 砥石の作業面の表面形状を表すグラフ。The graph showing the surface shape of the working surface of a grindstone. 砥石の製造方法の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the manufacturing method of a grindstone. 砥石のドレッシングの様子を示す図。The figure which shows the mode of dressing of a grindstone. 砥石による研磨の様子を示す図。The figure which shows the mode of grinding | polishing with a grindstone. 実施例及び比較例1に係る砥石の作業面の表面形状を表すグラフ。The graph showing the surface shape of the working surface of the grindstone concerning an example and comparative example 1. FIG. 比較例2に係る砥石の作業面の表面形状を表すグラフ。The graph showing the surface shape of the working surface of the grindstone concerning comparative example 2.

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る砥石の作業面の表面形状の測定方法及び装置について説明する。また、同測定方法を用いた砥石の製造方法についても説明する。   Hereinafter, a method and apparatus for measuring the surface shape of a work surface of a grindstone according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Moreover, the manufacturing method of the grindstone using the same measuring method is also demonstrated.

<1.測定装置>
図2に、本実施形態に係る砥石1の作業面10の表面形状の測定装置2を示す。測定装置2は、レーザー変位計3と、レーザー変位計3による測定データを解析する解析装置4とを備える。レーザー変位計3は、非接触式の距離センサであり、砥石1の作業面10に向けてレーザー光を照射し、その反射波を受光することにより、作業面10までの距離に応じた変位量を測定する。このような変位量を表す測定データは、有線式又は無線式の通信線を介して、レーザー変位計3から解析装置4に出力される。
<1. Measuring device>
In FIG. 2, the measuring apparatus 2 of the surface shape of the work surface 10 of the grindstone 1 which concerns on this embodiment is shown. The measuring device 2 includes a laser displacement meter 3 and an analysis device 4 that analyzes data measured by the laser displacement meter 3. The laser displacement meter 3 is a non-contact type distance sensor, which irradiates a laser beam toward the work surface 10 of the grindstone 1 and receives a reflected wave thereof, whereby a displacement amount corresponding to the distance to the work surface 10. Measure. Measurement data representing such a displacement amount is output from the laser displacement meter 3 to the analysis device 4 via a wired or wireless communication line.

本実施形態に係る砥石1は、ポーラス形状の砥石である。また、砥石1は、研削加工用の砥石であり、概ね円柱形状である。そして、この概ね円柱形状の砥石1の側面部分が、工作物を研磨するための作業面10となる。砥石1は、砥石1の中心軸A1に沿って延びる回転軸15に連結されている。回転軸15は、駆動モータ16に連結されており、当該駆動モータ16により高速回転させられる。すなわち、駆動モータ16は、砥石1を中心軸A1回りで高速回転させることができる。本実施形態に係る回転軸15及び駆動モータ16は、砥石1を備える工作物の研磨機の一部とすることができる。   The grindstone 1 according to this embodiment is a porous grindstone. Moreover, the grindstone 1 is a grindstone for grinding, and has a generally cylindrical shape. And the side surface part of this substantially cylindrical-shaped grindstone 1 becomes the work surface 10 for grind | polishing a workpiece. The grindstone 1 is connected to a rotary shaft 15 that extends along the central axis A1 of the grindstone 1. The rotary shaft 15 is connected to a drive motor 16 and is rotated at a high speed by the drive motor 16. That is, the drive motor 16 can rotate the grindstone 1 around the central axis A1 at high speed. The rotating shaft 15 and the drive motor 16 according to the present embodiment can be a part of a workpiece polishing machine including the grindstone 1.

測定装置2は、レーザー変位計3を直線移動させる移動機構5をさらに備える。レーザー変位計3は、この移動機構5により、砥石1から一定の間隔を空けた状態で、砥石1の中心軸A1に平行に移動させられる。レーザー変位計3は、この移動中、発光部31及び受光部35が常に砥石1の作業面10の方向を向くように、移動機構5に固定される。発光部31は、レーザー光を照射するユニットであり、受光部35は、その反射光を受光するユニットである。移動機構5は、レーザー変位計3を以上のように直線移動させることができる限り、その具体的構成は問わない。例えば、図2に示すように、ガイドレール50、ボールねじ51及びモータ52等から構成される公知の直線移動機構を用いることができる。   The measuring device 2 further includes a moving mechanism 5 that linearly moves the laser displacement meter 3. The laser displacement meter 3 is moved by the moving mechanism 5 in parallel to the central axis A1 of the grindstone 1 with a certain distance from the grindstone 1. During the movement, the laser displacement meter 3 is fixed to the moving mechanism 5 so that the light emitting unit 31 and the light receiving unit 35 are always directed toward the work surface 10 of the grindstone 1. The light emitting unit 31 is a unit that emits laser light, and the light receiving unit 35 is a unit that receives the reflected light. As long as the moving mechanism 5 can linearly move the laser displacement meter 3 as described above, its specific configuration is not limited. For example, as shown in FIG. 2, a known linear movement mechanism including a guide rail 50, a ball screw 51, a motor 52, and the like can be used.

図3は、レーザー変位計3及び解析装置4のブロック構成図である。レーザー変位計3は、様々に構成することができるが、本実施形態では、発光部31は、半導体レーザー装置32及び投光レンズ33を有する。投光レンズ33は、半導体レーザー装置32の前面に配置され、半導体レーザー装置32からの光を帯状に広げる。また、受光部35は、CMOSイメージセンサ等の受光素子36、及び受光レンズ37を有する。受光レンズ37は、受光素子36の前面に配置され、測定対象物の表面で拡散反射したレーザー光を受光素子36に結像させる。また、レーザー変位計3は、発光部31及び受光部35の動作を制御する制御部38をさらに備える。制御部38は、CPU、ROM及びRAM等が搭載された回路基板からなり、受光素子36での結像位置に応じて変位量を表す測定値を決定し、これを測定データとして外部に出力する。半導体レーザー装置32から照射される光は一定の幅を有するため、1回の照射につき、多数の測定値が取得される。また、レーザー変位計3には、この測定データを格納するメモリ39も搭載されている。   FIG. 3 is a block configuration diagram of the laser displacement meter 3 and the analysis device 4. Although the laser displacement meter 3 can be configured in various ways, in the present embodiment, the light emitting unit 31 includes a semiconductor laser device 32 and a light projecting lens 33. The light projection lens 33 is disposed on the front surface of the semiconductor laser device 32 and spreads light from the semiconductor laser device 32 in a band shape. In addition, the light receiving unit 35 includes a light receiving element 36 such as a CMOS image sensor and a light receiving lens 37. The light receiving lens 37 is disposed in front of the light receiving element 36 and forms an image on the light receiving element 36 of the laser light diffusely reflected by the surface of the measurement object. The laser displacement meter 3 further includes a control unit 38 that controls the operations of the light emitting unit 31 and the light receiving unit 35. The control unit 38 includes a circuit board on which a CPU, a ROM, a RAM, and the like are mounted. The control unit 38 determines a measurement value representing the amount of displacement according to the imaging position on the light receiving element 36 and outputs the measurement value to the outside as measurement data. . Since the light emitted from the semiconductor laser device 32 has a certain width, a large number of measurement values are obtained for each irradiation. The laser displacement meter 3 is also equipped with a memory 39 for storing the measurement data.

本実施形態に係る解析装置4は、ハードウェアとしては単なる汎用のパーソナルコンピュータであり、図3に示すように、解析プログラム6がインストールされている。解析プログラム6は、レーザー変位計3から出力される測定データに基づいて、砥石1の作業面10の形状を特定するためのソフトウェアであり、解析装置4に後述する動作を実行させる。解析プログラム6は、CD−ROM、USBメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体40からインストールすることができる。   The analysis device 4 according to the present embodiment is simply a general-purpose personal computer as hardware, and an analysis program 6 is installed as shown in FIG. The analysis program 6 is software for specifying the shape of the work surface 10 of the grindstone 1 based on the measurement data output from the laser displacement meter 3, and causes the analysis device 4 to perform an operation described later. The analysis program 6 can be installed from a computer-readable recording medium 40 such as a CD-ROM or USB memory.

解析装置4は、表示部41、入力部42、記憶部43、制御部44及び通信部45を備える。これらの部41〜45は、バス線46を介して接続されており、相互に通信可能である。表示部41は、液晶ディスプレイ等で構成することができ、後述する情報をユーザに対し表示する。入力部42は、マウス、キーボード、タッチパネル等で構成することができ、解析装置4に対するユーザからの操作を受け付ける。記憶部43は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置により構成することができる。記憶部43内には、解析プログラム6が格納されている他、レーザー変位計3から送られてくる測定データが保存される。通信部45は、解析装置4と外部装置との通信を可能にする通信インターフェースであり、レーザー変位計3から測定データを受信する。   The analysis device 4 includes a display unit 41, an input unit 42, a storage unit 43, a control unit 44, and a communication unit 45. These units 41 to 45 are connected via a bus line 46 and can communicate with each other. The display unit 41 can be configured with a liquid crystal display or the like, and displays information to be described later to the user. The input unit 42 can be configured with a mouse, a keyboard, a touch panel, and the like, and accepts an operation from the user for the analysis device 4. The storage unit 43 can be configured by a nonvolatile storage device such as a hard disk. In the storage unit 43, the analysis program 6 is stored, and the measurement data sent from the laser displacement meter 3 is stored. The communication unit 45 is a communication interface that enables communication between the analysis device 4 and an external device, and receives measurement data from the laser displacement meter 3.

制御部44は、CPU、ROMおよびRAM等から構成することができる。制御部44は、記憶部43内の解析プログラム6を読み出して実行することにより、仮想的に取得部44A、決定部44B及び表示制御部44Cとして動作する。各部44A〜44Cの動作の詳細については、後述する。   The control unit 44 can be configured by a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The control unit 44 virtually operates as the acquisition unit 44A, the determination unit 44B, and the display control unit 44C by reading and executing the analysis program 6 in the storage unit 43. Details of the operations of the respective units 44A to 44C will be described later.

<2.測定方法>
続いて、図4を参照しつつ、上述の測定装置2を用いて実施される、砥石1の作業面10の表面形状の測定方法について説明する。
<2. Measuring method>
Then, the measuring method of the surface shape of the working surface 10 of the grindstone 1 implemented using the above-mentioned measuring apparatus 2 is demonstrated, referring FIG.

まず、ステップS1として、図2に示すように、砥石1のセットされている研磨機に測定装置2をセットする。続いて、研磨機に含まれる駆動モータ16を駆動し、回転軸15ひいては砥石1を中心軸A1回りで高速回転させる。回転速度は、例えば、1500〜2000rpmとすることができる。   First, as step S1, as shown in FIG. 2, the measuring device 2 is set in a polishing machine on which the grindstone 1 is set. Subsequently, the drive motor 16 included in the polishing machine is driven to rotate the rotating shaft 15 and the grindstone 1 around the central axis A1 at high speed. The rotation speed can be, for example, 1500 to 2000 rpm.

続いて、ステップS2として、砥石1の作業面10の中心軸A1方向の端部の正面にレーザー変位計3を配置し、この状態で、移動機構5及びレーザー変位計3を駆動する。これにより、レーザー変位計3は、移動機構5によりガイドレール50に沿って砥石1の一端から他端まで直線的に移動させられながら、作業面10上の様々な測定位置での変位量を測定する。すなわち、ステップS2では、レーザー変位計3の発光部31が、作業面10上の中心軸A1に平行に並ぶ様々な測定位置に向けて投光し、受光部35が反射光を受光する。そして、制御部38は、各測定位置での変位量を表す測定値を取得する。   Subsequently, as step S2, the laser displacement meter 3 is arranged in front of the end of the work surface 10 of the grindstone 1 in the direction of the central axis A1, and the moving mechanism 5 and the laser displacement meter 3 are driven in this state. Thereby, the laser displacement meter 3 measures displacement amounts at various measurement positions on the work surface 10 while being moved linearly from one end to the other end of the grindstone 1 along the guide rail 50 by the moving mechanism 5. To do. That is, in step S2, the light emitting unit 31 of the laser displacement meter 3 projects light toward various measurement positions arranged in parallel with the central axis A1 on the work surface 10, and the light receiving unit 35 receives the reflected light. And the control part 38 acquires the measured value showing the displacement amount in each measurement position.

ステップS2の各種制御パラメータは、本実施形態では、以下のとおりである。すなわち、発光部31による1回の発光処理では、作業面10上の中心軸A1方向に沿った8mm幅の領域(以下、対象領域という)にレーザー光が照射される。そして、その反射光が受光部35及び制御部38により処理されることで、800点の測定値が取得される。なお、砥石1は高速回転しているため、対象領域は実際には螺旋状の領域となる。さらに、制御部38は、この800点の測定値のうち、対象領域の中央部分の幅0.5mmの領域に対応する50点の測定値を抽出する。そして、この50点の測定値の最大値を、その回の発光処理による変位量の測定値とする。なお、変位量を表す測定値の大小は、作業面10のより凸部側(レーザー変位計3により近い側)に対応する値程大きく、作業面10のより凹部側(レーザー変位計3からより遠い側)に対応する値程小さいものと定義される。   In the present embodiment, the various control parameters in step S2 are as follows. That is, in one light emission process by the light emitting unit 31, a laser beam is irradiated onto an 8 mm wide region (hereinafter referred to as a target region) along the direction of the central axis A 1 on the work surface 10. Then, the reflected light is processed by the light receiving unit 35 and the control unit 38, whereby 800 measured values are acquired. In addition, since the grindstone 1 rotates at high speed, the target area is actually a spiral area. Further, the control unit 38 extracts 50 measurement values corresponding to a region having a width of 0.5 mm in the central portion of the target region from among the 800 measurement values. Then, the maximum value of the 50 measured values is set as a measured value of the displacement amount by the light emission process at that time. In addition, the magnitude of the measured value representing the amount of displacement is larger as the value corresponding to the convex side of the work surface 10 (the side closer to the laser displacement meter 3), and is larger than the concave side of the work surface 10 (from the laser displacement meter 3). The value corresponding to the far side) is defined to be smaller.

また、レーザー変位計3は、中心軸A1方向に160mm/分の速度で移動する。言い換えると、1mm移動するのに、0.375秒を要する。一方、発光部31は1kHzの周期で上記の発光処理を実行する。そのため、レーザー変位計3が中心軸A1方向に沿って1mm移動する度に、375個の変位量を表す測定値が取得される。従って、ステップS2は、375個の測定値を取得する処理(以下、スキャン処理という)を、1mm区間毎に繰り返し実行するステップであると捉えることもできる。ただし、1回のスキャン処理には、375回の発光処理が含まれている。本実施形態では、砥石1の中心軸A1方向の長さが25cmであり、この場合、スキャン処理が250回繰り返される。ここで取得された測定データは、メモリ39に保存される。   The laser displacement meter 3 moves in the direction of the central axis A1 at a speed of 160 mm / min. In other words, it takes 0.375 seconds to move 1 mm. On the other hand, the light emitting unit 31 performs the above light emission processing at a cycle of 1 kHz. For this reason, every time the laser displacement meter 3 moves 1 mm along the direction of the central axis A1, measurement values representing 375 displacement amounts are acquired. Therefore, step S2 can also be regarded as a step of repeatedly executing a process of obtaining 375 measurement values (hereinafter referred to as a scan process) every 1 mm section. However, one scan process includes 375 light emission processes. In this embodiment, the length of the grindstone 1 in the direction of the central axis A1 is 25 cm. In this case, the scanning process is repeated 250 times. The measurement data acquired here is stored in the memory 39.

続くステップS3では、ステップS2で取得された測定データが、通信部45を介してレーザー変位計3から解析装置4に送信される。言い換えると、解析装置4の取得部44Aが、レーザー変位計3からメモリ39内に保存されている測定データを受信し、記憶部43内に保存する。   In subsequent step S <b> 3, the measurement data acquired in step S <b> 2 is transmitted from the laser displacement meter 3 to the analysis device 4 via the communication unit 45. In other words, the acquisition unit 44 </ b> A of the analysis device 4 receives the measurement data stored in the memory 39 from the laser displacement meter 3 and stores it in the storage unit 43.

次に、解析装置4の決定部44Bが、作業面10上において中心軸A1方向に沿って1mm間隔で設定される区間(以下、セグメントという)毎の変位量を決定する。   Next, the determination unit 44B of the analysis device 4 determines a displacement amount for each section (hereinafter referred to as a segment) set on the work surface 10 at intervals of 1 mm along the direction of the central axis A1.

まず、決定部44Bは、ステップS4において、各セグメントに対し以下の処理を実行する。すなわち、現在処理中のセグメントに対応する375個の測定値を含む測定データから無効測定データを排除し、有効測定データを抽出する。より具体的には、375個の測定値のうち、大きい順に11番目から20番目の測定値が、有効測定データとされる。言い換えると、無効測定データとは、375個の測定値のうち、小さい側から355個の測定値と、大きい側から10個の測定値である。   First, the determination unit 44B performs the following process on each segment in step S4. That is, invalid measurement data is excluded from measurement data including 375 measurement values corresponding to the currently processed segment, and valid measurement data is extracted. More specifically, among the 375 measurement values, the 11th to 20th measurement values in the descending order are set as effective measurement data. In other words, the invalid measurement data is 355 measurement values from the smaller side and 10 measurement values from the larger side among the 375 measurement values.

ここで、図5は、ある1つのセグメント(1mmの区間)における375個の変位量を表す測定値のグラフである。砥石1は表面に微細な凹凸を有しているが、砥石1又は砥石1で研磨される工作物の性能に特に大きく影響するのは、凸部の形状である。従って、1回のスキャン処理で375個の測定値が取得されるとしても、これらの375個の測定値のうち注目すべきデータは、変位量の値が比較的大きい凸部のデータである(図5参照)。そのため、ステップS4では、無効測定データとして、砥石1の表面の凹部に対応する下位355個のデータが排除される。   Here, FIG. 5 is a graph of measured values representing 375 displacement amounts in a certain segment (1 mm section). Although the grindstone 1 has fine irregularities on the surface, it is the shape of the convex portions that particularly affects the performance of the grindstone 1 or the workpiece polished by the grindstone 1. Therefore, even if 375 measurement values are acquired in one scanning process, the data that should be noted among these 375 measurement values is data of a convex portion having a relatively large displacement amount ( (See FIG. 5). Therefore, in step S4, the lower 355 data corresponding to the recesses on the surface of the grindstone 1 are excluded as invalid measurement data.

また、375個の測定値のうち、大きい順に上位の測定値であっても、砥石1の表面に付着している削られた砥粒等の夾雑物に対応する等し、砥石1の表面の凸部に対応しないことがある。また、凹部内での乱反射やレーザー変位計3に起因するノイズ等によっても、測定値が大きくなり得る。従って、このような値を避けるために、ステップS4では、375個の測定値のうち大きい側から10個の測定値が、無効測定データとして排除される。   Further, among the 375 measurement values, even the higher order measurement values correspond to the foreign matter such as the sharpened abrasive grains adhering to the surface of the grindstone 1, and so on. It may not correspond to the convex part. Also, the measured value can be increased due to irregular reflection in the recess, noise caused by the laser displacement meter 3, or the like. Therefore, in order to avoid such a value, in step S4, 10 measurement values from the larger side among the 375 measurement values are excluded as invalid measurement data.

なお、本実施形態では、上記のとおり、小さい側から355個の測定値と、大きい側から10個の測定値とが、無効測定データとされる。しかしながら、小さい側及び/又は大きい側のいくつの測定値を無効測定データとすべきかは、測定対象物である砥石の種類やレーザー変位計の種類等の条件に依存するため、これらの諸条件に応じて、適宜設定することができる。ここで、全測定値のうち小さい側からN個(N≧2)の測定値と、大きい側からM個(M≧2)の測定値とを無効測定データとする場合に、N≧10Mとすることが好ましく、N≧20Mとすることがより好ましく、N≧30Mとすることがさらに好ましい。通常、変位量が大きくなるような誤差よりも、凹部の影響の方が大きいからである。   In the present embodiment, as described above, 355 measurement values from the smaller side and 10 measurement values from the larger side are invalid measurement data. However, the number of measurement values on the small side and / or large side that should be used as invalid measurement data depends on conditions such as the type of grindstone that is the object to be measured and the type of laser displacement meter. Accordingly, it can be set as appropriate. Here, when N measurement values from the smaller side (N ≧ 2) and M measurement values from the larger side (M ≧ 2) are set as invalid measurement data, N ≧ 10M. Preferably, N ≧ 20M, more preferably N ≧ 30M. This is because the influence of the recess is usually larger than the error that increases the displacement.

続くステップS5では、決定部44Bは、ステップS4で抽出された有効測定データに基づいて、各セグメントに対応する変位量を決定する。本実施形態では、決定部44Bは、有効測定データに含まれる10個の測定値の平均値を算出し、当該平均値を当該セグメントに対応する変位量とする。   In subsequent step S5, the determination unit 44B determines a displacement amount corresponding to each segment based on the effective measurement data extracted in step S4. In the present embodiment, the determination unit 44B calculates an average value of ten measurement values included in the effective measurement data, and sets the average value as a displacement amount corresponding to the segment.

そして、ステップS4,S5が終了した段階では、砥石1の作業面10の中心軸A1方向に沿った変位量の分布、言い換えると、砥石1の作業面10の表面形状が決定されている。そこで、ステップS6として、表示制御部44Cは、この変位量の分布を示す画面を作成し、表示部41上に表示させる。例えば、表示制御部44Cは、図6に示すように各セグメントでの変位量をプロットしたグラフを作成し、これを表示する。以上より、砥石1の作業面10の形状の測定が終了する。   Then, at the stage where steps S4 and S5 are completed, the distribution of the displacement along the direction of the central axis A1 of the work surface 10 of the grindstone 1, in other words, the surface shape of the work surface 10 of the grindstone 1 is determined. Therefore, as step S6, the display control unit 44C creates a screen showing the distribution of the displacement and displays it on the display unit 41. For example, the display control unit 44C creates a graph in which the displacement amount in each segment is plotted as shown in FIG. 6, and displays it. The measurement of the shape of the work surface 10 of the grindstone 1 is thus completed.

以上の測定方法によれば、砥石1の切れ刃に相当する凸部の形状を正しく測定することができる。その結果、砥石1の形状の管理が容易になる。また、砥石1の形状と、当該砥石1により研磨される工作物の形状とを比較し、両者の相関関係を把握することも可能となる。ひいては、工作物の形状を安定的に成形することができるようになる。   According to the above measuring method, the shape of the convex portion corresponding to the cutting edge of the grindstone 1 can be correctly measured. As a result, management of the shape of the grindstone 1 becomes easy. It is also possible to compare the shape of the grindstone 1 with the shape of the workpiece polished by the grindstone 1 and grasp the correlation between the two. As a result, the shape of the workpiece can be stably formed.

<3.砥石の製造方法>
以下、図7を参照しつつ、上述の測定方法を用いた砥石1の製造方法について説明する。しかしながら、上述の測定方法は、ここでの例に限られず、砥石の作業面の表面形状の測定が必要とされる任意の用途に用いることができる。
<3. Manufacturing method of grinding wheel>
Hereinafter, the manufacturing method of the grindstone 1 using the above-mentioned measuring method is demonstrated, referring FIG. However, the measurement method described above is not limited to the example here, and can be used for any application that requires measurement of the surface shape of the work surface of the grindstone.

まず、砥石1の作業面10のドレッシングが行われる(ステップS21)。本実施形態では、図8に示すように、先端にダイアモンドチップ70が配置されたダイヤモンドドレッサー7により、高速回転中の砥石1の作業面10となる側面の形状の修正が行われる。   First, dressing of the work surface 10 of the grindstone 1 is performed (step S21). In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the shape of the side surface that becomes the work surface 10 of the grindstone 1 during high-speed rotation is corrected by the diamond dresser 7 having the diamond tip 70 disposed at the tip.

続くステップS22では、上述した測定方法により、ステップS21で得られた砥石1の作業面10の表面形状が特定される。すなわち、砥石1の作業面10の中心軸A1方向に沿った変位量の分布が特定される。   In subsequent step S22, the surface shape of the work surface 10 of the grindstone 1 obtained in step S21 is specified by the measurement method described above. That is, the distribution of the displacement amount along the direction of the central axis A1 of the work surface 10 of the grindstone 1 is specified.

続くステップS23では、ステップS21で得られた砥石1を用いて、工作物の研磨を行う。本実施形態では、工作物を、プリンターで使用される現像ローラや転写ローラのようなローラ8とする。ローラ8は、ゴム製である。図9は、砥石1によりローラ8が研削される様子を示している。この例では、ローラ8は、中心軸A1方向に沿って中央に向かうほど半径が僅かに大きく、両端に向かうほど半径が僅かに小さくなるような円柱形状である。この場合、砥石1も、砥石1の中心軸A1方向に沿って中央に向かうほど半径が僅かに小さく、両端に向かうほど半径が僅かに大きくなるような円柱形状となる。   In subsequent step S23, the workpiece is polished using the grindstone 1 obtained in step S21. In this embodiment, the workpiece is a roller 8 such as a developing roller or a transfer roller used in a printer. The roller 8 is made of rubber. FIG. 9 shows a state where the roller 8 is ground by the grindstone 1. In this example, the roller 8 has a cylindrical shape such that the radius is slightly larger toward the center along the direction of the central axis A1 and the radius is slightly smaller toward both ends. In this case, the grindstone 1 also has a cylindrical shape in which the radius is slightly smaller toward the center along the direction of the central axis A1 of the grindstone 1 and the radius is slightly larger toward both ends.

続くステップS24では、ステップS23による研磨後の工作物の研磨面の表面形状を測定する。この測定方法は任意に選択することができる。なお、ここでの工作物は、砥石のように表面に微細な凹凸を有さず、比較的平らな外面形状を有する。そのため、ステップS24では、上述した砥石1の表面形状の測定時のような工夫は必要とされず、公知の様々な測定方法により精度よく表面形状の測定を行うことができる。   In subsequent step S24, the surface shape of the polished surface of the workpiece after polishing in step S23 is measured. This measurement method can be arbitrarily selected. In addition, the workpiece here does not have a fine unevenness | corrugation on the surface like a grindstone, and has a comparatively flat outer surface shape. Therefore, in step S24, a device like the above-described measurement of the surface shape of the grindstone 1 is not required, and the surface shape can be accurately measured by various known measurement methods.

続くステップS25では、ステップS24で測定された工作物の表面形状に基づいて、ステップS23で製造された工作物の合否を判断する。具体的には、ステップS24で測定された工作物の表面形状が、工作物の寸法公差内に収まっている場合に合格とし、収まっていない場合に不合格とする。   In a succeeding step S25, whether or not the workpiece manufactured in step S23 is acceptable is determined based on the surface shape of the workpiece measured in step S24. Specifically, if the surface shape of the workpiece measured in step S24 is within the dimensional tolerance of the workpiece, it is accepted, and if it is not, it is rejected.

ステップS25で工作物が不合格となった場合、再度砥石1の作業面10のドレッシングを行う(ステップS26)。ここでのドレッシングでも、ステップS21と同様に、砥石1を高速回転させながら、ダイヤモンドドレッサー7により、作業面10の形状の修正が行われる。ただし、ステップS26では、ステップS25の合否判定で工作物において問題となった箇所に対応する砥石1の部位や、ステップS23で測定された砥石1の形状等を勘案しながら、砥石1の問題箇所を微調整する。微調整が終わると、再度ステップS22〜S25を繰り返す。   If the workpiece is rejected in step S25, the work surface 10 of the grindstone 1 is dressed again (step S26). Also in the dressing here, the shape of the work surface 10 is corrected by the diamond dresser 7 while rotating the grindstone 1 at a high speed as in step S21. However, in step S26, the problem part of the grindstone 1 is taken into consideration while taking into account the part of the grindstone 1 corresponding to the part that has become a problem in the workpiece in the pass / fail judgment in step S25, the shape of the grindstone 1 measured in step S23, and the like. Tweak the. When the fine adjustment is completed, steps S22 to S25 are repeated again.

一方、ステップS25で工作物が合格となると、併せて、砥石1も合格となり、砥石1の製造が終了する。この意味で、ステップS25は、ステップS21又はステップS26でドレッシングされた砥石1の合否を判断するステップであると言える。従って、ステップS25で工作物が合格となった場合には、直前のステップS22で測定された砥石1の作業面10の表面形状のデータを「正解データ」として記録する。これ以降は、この「正解データ」を参照しながら、砥石1をメンテナンスしてゆくことができる。例えば、合格後の砥石1で多数の工作物を製造した後、砥石1の作業面10の形状を上記測定方法で測定し、これと「正解データ」を比較することにより、砥石1の状態の検査を行うことができる。例えば、ゴム製品の研磨を行う砥石であれば、長期間(例えば、1ヶ月程度)の使用により目詰まりを起こし、切削力が低下し得る。このような場合には、再度ドレッシングを実施し、目詰まりを解消する必要があるが、このときに、「正解データ」が使用される。すなわち、長期間使用された砥石の表面形状を上記測定方法で測定し、これと「正解データ」と比較しながら、砥石の表面形状を「正解データ」に近づけるように再ドレッシングすることができる。   On the other hand, when the workpiece is accepted in step S25, the grindstone 1 is also accepted, and the production of the grindstone 1 is completed. In this sense, it can be said that step S25 is a step of determining whether the grindstone 1 dressed in step S21 or step S26 is acceptable. Therefore, when the workpiece is accepted in step S25, the surface shape data of the work surface 10 of the grindstone 1 measured in the immediately preceding step S22 is recorded as “correct data”. Thereafter, the grindstone 1 can be maintained while referring to the “correct data”. For example, after manufacturing a large number of workpieces with the grindstone 1 after passing, the shape of the work surface 10 of the grindstone 1 is measured by the above-described measurement method, and this is compared with the “correct answer data” to determine the state of the grindstone 1. Inspection can be performed. For example, in the case of a grindstone for polishing rubber products, clogging may occur due to long-term use (for example, about one month), and cutting force may be reduced. In such a case, it is necessary to perform dressing again to eliminate clogging. At this time, “correct data” is used. That is, the surface shape of the grindstone that has been used for a long period of time can be measured by the above measuring method, and compared with this and the “correct data”, the surface shape of the grindstone can be redressed so as to approach the “correct data”.

<4.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
<4. Modification>
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible unless it deviates from the meaning. For example, the following changes can be made. Moreover, the gist of the following modifications can be combined as appropriate.

<4−1>
上記実施形態では、高速回転する略円柱形状の砥石の側面の形状が測定される例が示されたが、同様の測定方法は、様々な砥石に適用することができる。例えば、円盤状やベルト状の、高速回転(移動)する物(研磨材)に対して特に有効に適用することができる。
<4-1>
In the above embodiment, an example in which the shape of the side surface of a substantially cylindrical grindstone rotating at a high speed is shown, but the same measurement method can be applied to various grindstones. For example, the present invention can be applied particularly effectively to a disk-shaped or belt-shaped object (abrasive material) that rotates (moves) at high speed.

<4−2>
上記実施形態では、レーザー変位計3による測定データに基づいて、解析プログラム6により自動的に砥石の形状が決定されたが、解析プログラム6による上記処理の一部又は全部は、手動で行うこともできる。
<4-2>
In the above embodiment, the shape of the grindstone is automatically determined by the analysis program 6 based on the measurement data obtained by the laser displacement meter 3, but part or all of the above processing by the analysis program 6 may be performed manually. it can.

以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。   Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples.

測定対象物として、直径405mm及び高さ50mmの円柱形状の砥石を作成した。この砥石は、ポーラス形状の砥石とした。そして、この砥石を1590rpmの回転速度で回転させながら、上記実施形態で説明した測定方法により、この砥石の作業面(円柱の側面)の表面形状を測定した。具体的には、中心軸A1方向に沿って1mm間隔でスキャン処理を繰り返し、1回のスキャン処理当たり375個の変位量の測定値を取得した。このとき使用されたレーザー変位計は、株式会社キーエンス製の超高速インラインプロファイル測定器LJ−V7020であった。そして、この測定により特定された砥石の作業面の変位量の分布のデータを、実施例とした。   As a measurement object, a cylindrical grindstone having a diameter of 405 mm and a height of 50 mm was created. This grindstone was a porous grindstone. And while rotating this grindstone at the rotational speed of 1590 rpm, the surface shape of the working surface (side surface of a cylinder) of this grindstone was measured by the measuring method demonstrated in the said embodiment. Specifically, the scan process was repeated at 1 mm intervals along the direction of the central axis A1, and 375 displacement measurement values were acquired per scan process. The laser displacement meter used at this time was an ultra-high speed inline profile measuring instrument LJ-V7020 manufactured by Keyence Corporation. And the data of the distribution of the displacement amount of the work surface of the grindstone specified by this measurement were taken as examples.

また、比較例1として、実施例と同じ測定データを異なる方法により解析し、砥石の作業面の変位量の分布のデータを特定した。具体的には、上記実施形態の中で説明したとおり、各発光処理で得られる800点のデータに対し、A1方向にスムージング及びメディアン処理を行うとともに、時間軸(サンプリング周期)方向にアベレージング及びメディアン処理を行った。そして、この800点の測定値のうち、対象領域の中央部分の幅0.5mmの領域に対応する50点の測定値を抽出した。そして、この50点の測定値の最大値に移動平均を掛けた値を、その発光処理に対応する出力値とした。そして、各セグメントに対応する375個の出力値を平均した値を、当該セグメントにおける変位量の測定値とした。   Further, as Comparative Example 1, the same measurement data as in the example was analyzed by a different method, and the distribution data of the displacement amount of the work surface of the grindstone was specified. Specifically, as described in the above embodiment, smoothing and median processing is performed in the A1 direction on the 800 points of data obtained in each light emission processing, and averaging and sampling in the time axis (sampling period) direction. Median processing was performed. Of the 800 measured values, 50 measured values corresponding to the 0.5 mm wide region at the center of the target region were extracted. A value obtained by multiplying the maximum value of the 50 measured values by the moving average was used as an output value corresponding to the light emission processing. And the value which averaged 375 output values corresponding to each segment was made into the measured value of the displacement amount in the said segment.

また、比較例2として、実施例と同じ測定データを異なる方法により解析し、砥石の作業面の変位量の分布のデータを特定した。具体的には、比較例1における各セグメントの375個の出力値の最大値を当該セグメントでの変位量とした。   Further, as Comparative Example 2, the same measurement data as in the example was analyzed by a different method, and the distribution data of the displacement amount of the work surface of the grindstone was specified. Specifically, the maximum value of 375 output values of each segment in Comparative Example 1 was defined as the displacement amount in the segment.

図10は、実施例1及び比較例1に係る砥石の作業面の変位量の分布のデータを示した図である。また、図11は、比較例2に係る砥石の作業面の変位量の分布のデータを示した図である。これらの図からは、実施例では、比較例1,2よりも滑らかな作業面の形状が得られている。従って、実施例は、比較例1,2よりも砥石の凸部の分布をより正確に表しており、工作物の研磨面の形状との比較がより容易となることが確認された。   FIG. 10 is a diagram showing data on the distribution of the amount of displacement of the working surface of the grindstone according to Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 11 is a diagram showing data on the distribution of the amount of displacement of the work surface of the grindstone according to Comparative Example 2. From these figures, in the example, a smoother work surface shape is obtained than in the first and second comparative examples. Therefore, the example more accurately represents the distribution of the convex portions of the grindstone than Comparative Examples 1 and 2, and it was confirmed that the comparison with the shape of the polished surface of the workpiece was easier.

1 砥石
10 作業面
2 測定装置
3 レーザー変位計
4 解析装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Grinding wheel 10 Work surface 2 Measuring device 3 Laser displacement meter 4 Analysis device

Claims (5)

工作物を研磨するための砥石の作業面の表面形状の測定方法であって、
非接触レーザー変位計を用いて前記作業面上の様々な測定位置に向けて投光し、変位量を表す複数の測定値を含む測定データを取得するステップと、
前記作業面に含まれる各セグメントに対し、当該セグメントに対応する前記測定データから無効測定データを排除した有効測定データに基づいて、当該セグメントに対応する前記変位量を決定するステップと
を含み、
前記無効測定データには、小さい側からN個(Nは、2以上の整数)の前記測定値が含まれ、
ただし、前記測定値の大小は、前記作業面のより凸部側に対応する値程大きく、前記作業面のより凹部側に対応する値程小さいものと定義される、
測定方法。
A method for measuring a surface shape of a work surface of a grindstone for polishing a workpiece,
Projecting to various measurement positions on the work surface using a non-contact laser displacement meter, obtaining measurement data including a plurality of measurement values representing the amount of displacement;
Determining, for each segment included in the work surface, the amount of displacement corresponding to the segment based on valid measurement data obtained by eliminating invalid measurement data from the measurement data corresponding to the segment;
The invalid measurement data includes N measurement values (N is an integer of 2 or more) from the smaller side,
However, the magnitude of the measured value is defined as the value corresponding to the convex side of the work surface is larger and the value corresponding to the concave side of the work surface is smaller.
Measuring method.
前記無効測定データには、大きい側からM個(Mは、2以上の整数)の前記測定値が含まれる、
請求項1に記載の測定方法。
The invalid measurement data includes M measurement values (M is an integer of 2 or more) from the larger side.
The measurement method according to claim 1.
N≧10Mである、
請求項2に記載の測定方法。
N ≧ 10M.
The measurement method according to claim 2.
前記決定するステップは、前記作業面に含まれる各セグメントに対し、当該セグメントに対応する前記有効測定データに含まれる前記測定値を平均化することにより、当該セグメントに対応する前記変位量を決定する、
請求項1から3のいずれかに記載の測定方法。
The determining step determines, for each segment included in the work surface, the amount of displacement corresponding to the segment by averaging the measurement values included in the effective measurement data corresponding to the segment. ,
The measurement method according to claim 1.
工作物を研磨するための砥石の作業面の表面形状の測定装置であって、
非接触レーザー変位計を用いて前記作業面上の様々な測定位置に向けて投光した結果得られる、変位量を表す複数の測定値を含む測定データを取得する取得部と、
前記作業面に含まれる各セグメントに対し、当該セグメントに対応する前記測定データから無効測定データを排除した有効測定データに基づいて、当該セグメントに対応する前記変位量を決定する決定部と
を備え、
前記無効測定データには、小さい側からN個(Nは、2以上の整数)の前記測定値が含まれ、
ただし、前記測定値の大小は、前記作業面のより凸部側に対応する値程大きく、前記作業面のより凹部側に対応する値程小さいものと定義される、
測定装置。
A device for measuring the surface shape of a work surface of a grindstone for polishing a workpiece,
An acquisition unit for acquiring measurement data including a plurality of measurement values representing a displacement amount obtained as a result of projecting toward various measurement positions on the work surface using a non-contact laser displacement meter;
For each segment included in the work surface, a determination unit that determines the amount of displacement corresponding to the segment based on effective measurement data obtained by eliminating invalid measurement data from the measurement data corresponding to the segment,
The invalid measurement data includes N measurement values (N is an integer of 2 or more) from the smaller side,
However, the magnitude of the measured value is defined as the value corresponding to the convex side of the work surface is larger and the value corresponding to the concave side of the work surface is smaller.
measuring device.
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