JPH04199533A - 非接触式直径計測装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ワークの軸方同各ポイントての直径を連続的
に、且つリアルタイムに計測する非接触式直径計測装置
に関する。

（従来の技術） 例えば、半導体分野において、単結晶引上装置によって
引き上げられた単結晶インゴ・ント（アズグロン結晶）
の軸方向位置における直径はノギスを用いて計測されて
いた。

一方、単結晶引上装置ては、引き上げ中の単結晶の直径
かイメージセンサ−によって光学的に検出されており、
引き上げられた単結晶インゴットの直径実測データ（ノ
ギスによて計測されたデータ）は単結晶引上装置にフィ
ードバックされてイメージセンサ−の調整（電圧の零点
調整等）に供されている。

しかしながら、上記計測方法では、計測する人によって
計測値にバラツキが生じ、信頼し得る高精度なデータか
得られない。このことに加えて計測の能率が悪いために
ワークの軸方向位置における計測ポイント数を多くとる
ことかてきず。

計測データネ足のために直径の実測値（ノギスによって
計測された直径値）と単結晶引上装置てのイメージセン
サ−による直径検出値との誤差を詳細に比較することか
てきず、イメージセンサ−の適切な調整か不可能となっ
て単結晶引上装とての単結晶の直径制御を高精度に行な
うことかできなかった。

そこて、本出願人は第３図に示す測定原理を用いた非接
触式直径計測装置を先に提案した（特願ＥＦＩ−７１６
５９）。この装置は、ワーク受台１０６１にセットされ
た第３図の紙面垂直方向に長いワークＷ　（Ｗ＋　、Ｗ
２．Ｗ３　、Ｗ４　）の上下にイメージセンサ−１２１
、高周波蛍光灯から成る発光部１１０をそれぞれ設置し
、これらのイメージセンサ−１２１と発光部１１０をワ
ークＷの軸方向（第３図の紙面垂直方向）に一体的に移
動させなからワークＷの軸方向の各ポイントての直径を
非接触て連続的に、且つリアルタイムに計測するもので
ある。

（発明か解決しようとする課題） しかしなから、上記直径計測装置においては、発光部１
１０かワークＷの下方に配されるため、ワークＷを透明
なガラス板１００上にセットする必要かあり、ガラス板
１００の破損等を考慮すると直径の大きな重いワークを
セットしてこれの直径を計測することかてきないばかり
か、ガラス板１００の汚れ等に起因して計測値に誤差か
生ずる等の問題かあった。

又、単一のイメージセンサ−１２１を用いていたため、
特に大直径のワークの計測精度か悪という問題もあった
。

更に、イメージセンサ−１２１かワークＷの上方に設置
されているため、イメージセンサ−１２１の焦点距離を
一定に保つために直径の異なるワークｗ、、ｗ２．ｗ、
、ｗ、に対して図示の距＃ｐを一定に保つ必要かあり、
このためにワーク受台１０６を各サイズのワークＷ、、
Ｗ２゜Ｗ、、Ｗ、毎に準備しておかねばならず、ワーク
Ｗの直径か異なる毎にワーク受台１０６を交換しなけれ
ばならず、作業能率か悪いという問題かあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものて、その目的と
する処は、大直径て高重量のワークに対してもその直径
を高精度、且つ能率良く計測することがてきる非接触式
直径計測装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成すべく本発明は、棒状ワークの軸方向に
並行移動する発光部と、該発光部と共に同方向に移動し
、且つ同発光部からの光を受けてワークの直径を非接触
、且つリアルタイムに計測する光学式直径計測部を含ん
で構成される非接触式直径計測装置において、前記光学
式直径計測部を棒状ワークの直径方向に隔設された２個
のイメージセンサ−を含んで構成し、該イメージセンサ
−と前記発光部を、棒状ワークを介して相対向して設置
したことをその特徴とする。

（作用） 本発明によれば、例えば前記イメージセンサ−を上下２
段に設置し、更に前記発光部を水平に相対向して設置す
る場合には、発光部はワークの横方向を走査するため、
従来のようにワークを透明なガラス板上に載置する必要
がなく、従って大直径て高重量のワーつてあっても、そ
の直径を計測することかてき、ガラス板の汚れ等に起因
して発生していた計測誤差の問題も解消する。

又、光学式直径計測部は上下２段のイメージセンサ−を
用いた所謂２眼法によってワークの直径計測を行なうた
め、大直径のワークでもその直径か高精度に計測される
。そして、イメージセンサ−はワークの横を移動するた
め、ワークの直径か変わっても各イメージセンサ−の焦
点距離か常に一定に保たれ、従来のように直径の異なる
各ワークに専用のワーク受台を用意する必要かなく、ワ
ークの直径が異なる毎にワーク受台を交換する必要かな
くなり、能率的に作業を進めることかできる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係る非接触式直径計測装置の全体構成
を示す斜視図、第２図は同装置での直径計測原理を説明
するための図である。

先ず、第１図に基づいて非接触式直径計測装置の構成を
概説すると、図中、１は床上に設置されたベースであり
、このベースｌの上方には左右一対のレール２．３が互
いに平行、且つ水平に設置されている。又、ベース１に
は２本のガイド４．４が前記レール２，３の方向に沿っ
て互いに平行に形成されており、同ベース１上には搬送
台車５がガイド４，４に案内されて両レール２，３の間
に搬入、セットされている。そして、搬送台車５上には
ワーク受台６，６を介して被測定物たる丸棒状の単結晶
インゴット（アズグロン結晶）Ｗか水平に載置されてい
る。尚、単結晶インゴットＷは不図示の単結晶引上装置
によって引き上げられたものである。

一方、前記レール２．３上には門形の計測アーム７か支
持されており、該計測アーム７はスライドブロック８内
に収納された不図示の駆動機構によってレール２，３に
沿って単結晶インゴットＷの軸方向に移動せしめられる
。尚、駆動機構は制御部９によって駆動、制御される。

而して、前記計測アーム７の単結晶インゴットＷを挟む
左右には発光部ｌＯと光学式直径計測部２０が設けられ
ており、発光部１０は発光源としての高周波蛍光灯を含
んで構成されている。又、光学式直径計測部２０は上下
２段に設置されたイメージセンサ−２１，２２を含んで
構成され。

これらイメージセンサ−２１，２２は受光部を発光部１
０側に向かって横方向に向けており、上段のイメージセ
ンサ−２１はその高さ調整か可能に構成されている。

ところて、上記イメージセンサ−２１，２２はこれらの
計測動作を制御する前記制御部９に電気的に接続されて
おり、該制御部９には不図示のインターフェースを介し
てコンピュータ（ＣＰＵ）３０か接続されており、コン
ピュータ３０には計測データを表示するＣＲＴデイスプ
レィ３１と計測データをプリントアウトするプリンタ３
２か接続されている。

次に、木非接触式直径計測装置の作用を説明する。

制御部９の制御動作によってスライドブロック８内に収
納された不図示の駆動機構か駆動されると、第１図の実
線位置、即ち、単結晶インゴットＷの端部から外れた位
置に待機していた計測アーム７かレール２，３に沿って
単結晶インゴットＷの軸方向（第１図の矢印方向）に移
動せしめられる。すると、計測アーム７に一体的に組み
込まれた発光部１０と光学式直径計測部２０のイメージ
センサ−２１，２２も単結晶インゴットＷの左右の横を
矢印方向に水平移動する。

而して、上記の発光部ｌＯとイメージセンサ−２１，２
２の移動中において制御部９は所定のタイミングでイメ
ージセンサ−２１，２２に計測指令信号を送る。すると
、イメージセンサ−２１，２２は第２図に示すように単
結晶インゴットＷを隔てて相対向して位置する発光部１
０の高周波蛍光灯から照射される光りを受け、単結晶イ
ンゴットＷによって光りか遮られた領域を検出し、検出
信号を制御部９及びインターフェースを鮭でコンピュー
タ３０に送る。

コンピュータ３０ては、イメージセンサ−２１，２２か
らの検出信号に基づいて光りが単結晶インゴットＷによ
って遮られた領域の長さを算出してこれを単結晶インゴ
ットＷの直径りとし、これを直径の実測データとして保
管する。

尚、必要ならば、この実測データをＣＲＴデイスプレィ
３１に表示し、或いはプリンタ３２にプリントアウトす
ることもてきる。

以上の動作を単結晶インゴットＷの軸方向における各計
測ポイントに対して繰り返せば、単結晶インゴットＷの
各計測ポイントにおける直径りかリアルタイムに計測さ
れるか、この直径実測データには人による計測誤差か介
入する余地かないため、計測値にバラツキか生じず、正
確な実測データか安定して得られる。

又、単結晶インゴ・ントＷの軸方向における計測ポイン
トの数は必要に応して任意に設定することかてきるため
、必要十分な実測データ量か確保され、コンピュータ３
０に保管された実測データをプリンタ３２に出力し、こ
れを基礎データとじて該実測データと単結晶引上装置の
イメージセンサ−にて得られる直径検出データとの誤差
を細かく比較することかてきる。

以上において、本実施例ては、発光部１０は単結晶イン
ゴットＷを横方向から照射するため。

従来のようにワークを透明なガラス板上に載置する必要
かなく、従って第２図に示す大直径で高重量の単結晶イ
ンゴットＷ１てあっても、その直径Ｄ１を計測すること
かでき、ガラス板の汚れ等に起因する計測誤差の問題も
発生しない。尚、大直径の単結晶インゴットＷ１の直径
計測には、上段のイメージセンサ−２１を１ｇ２図の鎖
線位置に移動させればよい。

又、光学式直径計測部２０は上下２段のイメージセンサ
−２１，２２を用いて所謂２眼法によって単結晶インゴ
ウトＷの直径計測を行なうため、大直径の単結晶インゴ
ットＷ１てあっても、その直径Ｄ１か高精度に計測され
得る。そして、イメージセンサ−２１，２２は単結晶イ
ンゴットＷの横を移動するため、第２図に示すように単
結晶インゴットＷか直径Ｄ　＋　、　Ｄ２　、　Ｄｚ　
、　Ｄイ（Ｄ　＋　＞Ｄ　＞０２　＞　Ｄ　ｚ　＞　Ｄ
ａ　）の単結晶インゴットＷ＋　、Ｗ２　、Ｗ３．Ｗ４
に変わっても、図示の距離交が一定に保たれ、従来のよ
うに直径の異なる各ワークに専用のワーク受台を用意す
る必要かなく、ワーク受台６．６を全ての単結晶インゴ
ットＷ、Ｗ、〜Ｗイに共用することかでき、単結晶イン
ゴットＷ、Ｗ、〜Ｗ４の直径り、Ｄ、〜Ｄ４が異なる毎
にワーク受台６，６を交換する必要かなくなり、能率的
に作業を進めることかてきる。

更に１本実施例においては、単結晶インゴットＷを搬送
台車５に載せたままでこれの直径計測かできるため、こ
のことによっても計測作業の省力化、能率化を図ること
かてきる。

尚、以上は本発明装置を特に単結晶インゴットの直径計
測に適用した実施例を述べたか、本発明装置はその他の
棒状のワークの直径計測に適用し得ることは勿論である
。又、上記実施例では光源として高周波蛍光灯の光を用
いたか、その他レーザー光等を用いることもてきる。

更に、以上の実施例ては棒状ワークの直径計測について
のみ述べたが１本発明の他の実施態様として、水平方向
以外の光学式直径計測部の設計も可能である。

（発明の効果） 以上の説明で明らかな如く、本発明によれば、棒状ワー
クの軸方向に並行移動する発光部と、該発光部と共に同
方向に移動し、且つ同発光部からの光を受けてワークの
直径を非接触、且つリアルタイムに計測する光学式直径
計測部を含んで構成される非接触式直径計測装置におい
て、前記光学式直径計測部を棒状ワークの直径方向に隔
設された２個のイメージセンサ−を含んで構成し、該イ
メージセンサ−と前記発光部を、棒状ワークを介して相
対向して設置したため、大直径で高重量のワークに対し
てもその直径を高精度、且つ能率良く計測することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る非接触式直径計測装置の全体構成
を示す斜視図、第２図は同装置ての直径計量原理を説明
するための図、第３図は従来装置ての直径計測原理を説
明するための図である。 ｉｏ−・・発光部、２０・・・光学式直径計測部。 ２１．２２・・・イメージセンサ−１Ｗ・・・単結晶イ
ンゴット（ワーク）。 特許出願人　　信越半導体株式会社 代　理　人　　　　弁理士　　山　下　亮　−第１図 刀 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 棒状ワークの軸方向に並行移動する発光部と、該発光部
   と共に同方向に移動し、且つ同発光部からの光を受けて
   ワークの直径を非接触、且つリアルタイムに計測する光
   学式直径計測部を含んで構成される非接触式直径計測装
   置において、前記光学式直径計測部を棒状ワークの直径
   方向に隔設された２個のイメージセンサーを含んで構成
   し、該イメージセンサーと前記発光部を、棒状ワークを
   介して相対向して設置したことを特徴とする非接触式直
   径計測装置。