JPH1144514A

JPH1144514A - 光干渉式測定装置、その測定装置を備えた加工装置、その加工装置に適用される加工工具、および光干渉式測定方法

Info

Publication number: JPH1144514A
Application number: JP21931297A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Handa; 博久半田
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】加工途中のワークは表面が粗いため光干渉測
定ができない。【解決手段】ワーク５０はＸＹテーブル４に支持され
ている。まず、Ｚ軸スピンドル８にフライス加工工具１
６が取り付けられ、フライス加工が行われる。加工途中
でＺ軸スピンドル８に測定治具１２が取り付けられる。
測定治具１２が回転し、治具底面の塗布部材２０が、ワ
ーク上に測定液を塗り広げ均一な皮膜を形成する。干渉
計２４は、測定治具１２の測定窓を通して上記の皮膜に
光を照射し、皮膜表面の光干渉測定を行う。加工面が粗
い状態でも皮膜表面が滑らかなので干渉縞が生成され、
加工面の表面形状が分かる。測定結果に応じて加工条件
を調整した後、フライス加工が続行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光干渉式測定装置
および測定方法に関し、特に、ワークの加工途中であっ
て、そのワークの表面粗さが大きい状態でも、光干渉測
定ができる装置および方法に関する。また、本発明は、
上記の測定装置を備えた加工装置、およびその加工装置
に適用される加工工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物であるワークの表面形状を光干
渉方式によって測定することが周知である。この測定に
より、ワークの加工精度を求めることができる。従来の
光干渉測定では、加工終了後のワークが、加工機とは別
の測定装置にセットされる。測定装置には、フィゾー式
やマイケルソン式等の干渉計が備えられている。測定
は、加工によって十分に滑らかになった加工面を対象と
して行われる。加工面に対して測定光が照射され、反射
した測定光を基に干渉縞が検出される。干渉縞は、加工
面の表面形状（段差の輪郭やうねりなど）を表現する。
このような光干渉測定は、切削、研削、研磨などの各種
の加工が施されたワークを対象として行うことができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】各種の加工において、
加工精度をより一層向上することが求められている。そ
のためには、加工終了後のみでなく加工途中の加工面の
表面形状を測定し、測定結果を加工精度の向上に役立て
ることが効果的であると考えられる。

【０００４】しかし、従来の光干渉測定では、表面形状
が分かるのは加工終了後である。干渉縞を生成するため
には、加工面が十分に滑らかになっていることが必要で
あるからである。加工面の表面粗さが大きい加工途中の
状態では、干渉縞が生成されないので光干渉測定もでき
ない。例えば、切削や研削加工の途中でまだ表面が粗い
状態である。また例えば、ラップ加工において、表面が
梨地仕上げであり、ポリッシングにより鏡面仕上げがま
だ行われていない状態である。このように加工面が粗い
状態でも干渉縞を生成可能とし、測定結果を利用した加
工精度の向上に寄与することが望まれる。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、加工途中の表面が粗い状態でも表面
形状を測定できる光干渉式測定装置および測定方法を提
供することにある。

【０００６】また本発明の他の目的は、上記の測定装置
を備え、測定結果を利用して加工精度を向上できる加工
装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、
加工中のインプロセス表面測定が可能な加工装置を提供
することにある。また本発明のさらに他の目的は、上記
の加工装置に適用できる加工工具を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の光干渉測定装置は、光干渉測定によって
ワークの表面形状を求める装置であって、測定用の補助
液体を供給する補助液供給手段と、補助液体をワークに
塗布し、ワーク表面に均一な厚さの皮膜を形成する補助
液塗布手段とを有し、前記皮膜の表面の光干渉測定を行
うことにより、ワークの表面形状を間接的に求める。こ
の測定装置は、好適には、加工装置に一体に備えられ
る。

【０００８】本発明によれば、補助液体がワークに塗布
され、図１に示すような皮膜がワーク表面に形成され
る。皮膜は表面粗さに対する一種の平均化効果をもち、
ワーク表面が粗い場合でも皮膜表面は滑らかである。皮
膜表面を対象として光干渉測定が行われ、干渉縞の像が
得られる。皮膜の干渉縞は、ワークの表面形状を間接的
に表している。例えば、ワーク表面のうねりや平面度、
ワーク表面にある段差の輪郭が分かる。このような測定
を加工途中のワークに対して行えば、測定結果を利用し
て加工精度の向上を図ることができる。

【０００９】（２）好ましくは、前記補助液塗布手段
は、ワークに対して相対的に移動する本体部材と、本体
部材に取り付けられ、補助液体をワーク表面に塗り広げ
る塗布部材と、本体部材に設けられ、光干渉測定のため
にワークを照射する光を通過させる光透過窓とを有す
る。

【００１０】本発明によれば、本体部材が移動すると、
塗布部材により補助液体が塗り広げられ、図１の皮膜が
形成される。皮膜で覆われたワークに光透過窓から光が
照射され、皮膜表面の干渉測定が行われる。従って、補
助液体を塗り広げながら干渉測定ができるので高精度な
測定ができる。そして、この高精度な測定が、塗布部材
と光透過窓を有する本体部材を含んだ簡素な構成により
実現される。

【００１１】（３）また、本発明の加工装置は、ワーク
を支持するワーク支持部と、ワークを加工する加工工具
と、測定用の補助液体を供給する補助液供給手段と、補
助液体をワークに塗布し、ワーク表面に均一な厚さの皮
膜を形成する補助液塗布手段と、前記皮膜の表面の光干
渉測定を行うことにより、ワークの表面形状を間接的に
求める光干渉式測定手段とを含み、前記ワーク支持部に
ワークを支持したままで表面形状測定ができる。

【００１２】この態様では、上記の光干渉式測定装置が
加工装置に設けられている。従って、ワーク表面が粗い
加工途中状態での光干渉測定が、加工装置にワークを支
持したままできるようになる。ワークを加工機械から取
り外して他の測定装置へセットする段取り替えは不要で
ある。加工途中で測定結果を基に加工条件が適切か否か
を判断できる。そして、加工条件の調整などにより、加
工精度の向上ができ、また、加工不良の発生を未然に防
止できる。加工条件は、加工の種類によって異なるが、
例えば、一般加工での工具の切込み深さや送り速度であ
る。また、上記の測定により、ワークのクランプ状態が
異常であるか否かが分かる。クランプ力が強すぎたり、
アンバランスであると、ワークの歪となって表面形状に
現れる。クランプ異常の検出により、加工精度を向上
し、加工不良を未然に防止できる。さらに、ワークの段
取り替えが不要であるので、加工時間の短縮ができる。

【００１３】好ましくは、加工装置は、前記光干渉式測
定手段による測定結果に基づき、ワークの加工条件を調
整する加工制御部を含む。測定結果を加工条件に帰還し
て加工条件の自動調整を行うことにより、機械オペレー
タの熟練度のばらつきや環境条件の変動の影響分を修正
して高精度加工を行うことができる。

【００１４】（４）本発明の一態様において、好ましく
は、上記の加工装置は、加工工具による加工と、光干渉
式測定装置による測定とを切り換える加工・測定切換手
段を有する。切削加工、研削加工などの一般機械加工で
は、加工中に大量の加工液が使われ、切粉も多い。その
ため、加工工具がワークを加工している最中に図１のよ
うな測定用の皮膜を形成することは難しい。このような
状況では、本態様の加工・測定切換手段を設けることが
好適である。これにより、加工装置にワークを支持した
ままで、加工と測定を交互に行うことができ、上述した
加工精度向上や加工不良防止の効果が得られる。加工・
測定切換手段には、例えば、ＮＣマシンによく備えられ
ているツールチェンジャ（工具交換装置）を適用でき
る。

【００１５】（５）一方、本発明の一態様の加工装置に
おいて、好ましくは、前記補助液塗布手段は、前記加工
工具に設けられ補助液体をワーク表面に塗り広げる塗布
部材を含み、前記加工工具は、光干渉測定のためにワー
クを照射する光を通過させる光透過窓を有し、前記光干
渉式測定手段は、加工中に前記光透過窓を通して光干渉
測定を行う。

【００１６】この態様では、加工工具に塗布部材が設け
られているので、加工工具がワークを加工すると自動的
に補助液体がワークに塗り広げられ、補助液体の皮膜が
形成される。そして、補助液体の皮膜で覆われたワーク
に対し、加工工具に設けられた光透過窓を通して測定光
が照射される。従って、加工工具による加工の最中に表
面形状の測定ができる。これにより、前述のような加工
と測定の切換作業が不要となる。また、加工しながら表
面形状をモニタして、適宜、加工条件などを変えられ
る。従って、さらなる加工精度の向上が可能となる。

【００１７】この態様は、例えば、ラッピングやポリッ
シングを行う砥粒加工装置に好適に適用される。これら
の装置では、ワークと加工工具が擦り合わされ、両者の
間に、砥粒の混ざった加工液が介在される。砥粒加工で
は、加工中にできる切粉が細かい。また、加工液はそれ
ほど多く用いられず、砥粒も細かい。従って、加工に使
用中の加工液を測定補助液としても利用でき、加工最中
でも図１に示した皮膜が良好に形成される。

【００１８】上記の態様において、さらに好ましくは、
加工工具に設けられワークと接触し加工する加工用部材
が、前記塗布部材に兼用される。例えば、ポリッシング
加工用の加工工具には、ワークとの接触面に比較的柔ら
かいパット部材が貼り付けられている。このパット部材
が、補助液体を塗り広げる塗布部材に兼用される。加工
部材を塗布部材に兼用することにより、新たな部材を塗
布部材として加工工具に設ける必要がない。従って、簡
易な構成にて本発明の加工装置を実現できる。

【００１９】さらに、加工液を補助液体に兼用するとよ
い。加工工具を移動させながら加工液を供給すると、自
動的に補助液体（すなわち加工液）により測定用の皮膜
が形成される。従って、加工最中の測定が好適に行われ
る。

【００２０】（６）また、本発明の加工工具は、補助液
体をワークに塗布してワーク表面に均一な厚さの皮膜を
形成し、皮膜表面の光干渉測定によりワークの表面形状
を検出できるようにする補助液塗布手段を有する。好ま
しくは、前記補助液塗布手段は、前記加工工具に設けら
れ補助液体をワーク表面に塗り広げる塗布部材を含み、
この塗布部材には、ワークと接触し加工する加工用部材
が兼用される。また、好ましくは、加工工具は、光干渉
測定のために光干渉式測定手段が発した光が通過してワ
ークに達するための光透過窓を有する。このような加工
工具を加工装置に装着することにより、上記の加工装置
の態様で説明した効果が得られる。

【００２１】（７）また、本発明の光干渉式測定方法
は、光干渉測定によってワークの表面形状を求める方法
であって、測定用の補助液体をワークに塗布してワーク
表面に均一な厚さの皮膜を形成し、前記皮膜の表面の光
干渉測定を行うことによりワークの表面形状を間接的に
求める。この構成では、本発明の効果が方法の態様にて
実現される。

【００２２】（８）また、好ましくは、上記の測定用の
補助液体は、ワークの材質に応じ、水、アルコール、油
のいずれか、または、これらのうちの少なくとも２種類
の液体の混合物である。好ましくは、補助液体には、界
面活性剤が混ぜられている。補助液体は、加工液と同じ
ものでもよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】

「実施形態１」以下、本発明の好適な実施の形態（以
下、実施形態という）について、図面を参照し説明す
る。本実施形態では、本発明の加工装置が、切削や研削
等を行う一般的な加工装置に適用される。ここでは、フ
ライス加工装置に適用する場合を取り上げる。

【００２４】図２は、フライス加工を行う加工装置を示
している。装置ベース２には、ＸＹテーブル４が載って
いる。ＸＹテーブル４は、アクチュエータ機構（図示せ
ず）により平面方向に移動可能に設けられている（本実
施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸が互いに直交して平面方向に設
定され、Ｚ軸は鉛直方向に設定されている）。ＸＹテー
ブル４には、ワーク５０が、図示しないクランプ装置に
よってクランプ固定されている。

【００２５】また、装置ベース２には、ＸＹテーブル４
の上方にＺ軸ヘッド６が固定されている。Ｚ軸ヘッド６
は、Ｚ軸スピンドル８を支持している。Ｚ軸ヘッド６
は、モータやアクチュエータ機構を内蔵しており、Ｚ軸
スピンドル８を回転させ、またＺ軸方向に移動させる。
後述する加工や測定の際は、Ｚ軸スピンドル８が回転し
ながら、下方に送り駆動される。

【００２６】さらに、Ｚ軸ヘッド６には、ツールチェン
ジャ１０が装備されている。ツールチェンジャ１０は、
Ｚ軸スピンドル８の先端のツールの交換を行う装置であ
る。本実施形態では、ツールチェンジャ１０により、測
定治具１２とフライス加工工具１６の付け替えが行われ
る。図２に示す状態では、Ｚ軸スピンドル８の先端に測
定治具１２が取り付けられ、ツールチェンジャ１０には
フライス加工工具１６が保持されている。ツールチェン
ジャ１０は、測定治具１２を取り外してフライス加工工
具１６を取り付ける作業や、その逆の作業を行う。

【００２７】図３は、測定治具１２の底面図である。測
定治具１２は、円板形の測定治具本体１８を有する。測
定治具１２をＺ軸スピンドル８に取り付けた状態では、
Ｚ軸スピンドル８の回転軸が測定治具本体１８の中心を
通るように、測定治具１２が配置される。図３に示すよ
うに、測定治具本体１８の下面には、６個の扇型の塗布
部材２０が、周方向に等間隔に取り付けられている。塗
布部材２０は、ワーク５０に測定液（本発明の補助液体
に相当）を塗り広げるための部材である。そこで、塗布
部材２０は、塗布性およびワイプ性に優れた材料ででき
ている。すなわち、塗布部材２０は、ワーク５０に測定
液を塗りつけ、かつ、均一に広げられる材料でできてい
る。従って、塗布部材２０により、ワーク５０の表面が
粗い場合でも、表面粗さ曲線の谷の部分に測定液が押し
込まれ、図１に示すような均一な皮膜がワーク５０上に
形成される。塗布部材２０の材料は、好適には、例え
ば、発泡ゴム、ウレタンスポンジ、ウレタン樹脂、羅紗
布などである。本実施形態では、発泡ゴムが採用されて
いる。

【００２８】また、図３に示すように、測定治具本体１
８には、周方向に等間隔に６個の測定窓２２が設けられ
ている。６個の測定窓２２は、それぞれ塗布部材２０の
隙間に設けられており、かつ、測定治具本体１８の中心
から等距離に設けられている。測定窓２２は、測定治具
本体１８を貫通する円形の穴である。

【００２９】図２に戻り、装置ベース２には、測定液タ
ンク３０が取り付けられている。測定液タンク３０に
は、測定液が溜められている。測定液としては、ワーク
５０に適したものが使われる。通常は、油が最も適して
いる。ワーク表面でのはじきが少なく、また、塗布状態
での膜厚を薄くできるからである。

【００３０】しかし、油の使用があまり適さない材料も
ある。例えば、セラミックスのような多孔質の材料は、
油が染み込むと測定後の洗浄に手間がかかる。この場
合、水やアルコールを用いることが好適である。水とア
ルコールの混合物でもよい。ただし、ワークの材料が樹
脂の場合、アルコールが使用できないこともある。ワー
ク表面が変質するからである。

【００３１】また、上記の測定液には、適宜、界面活性
剤を混ぜることが好適である。特に、水単独であるとワ
ーク表面ではじかれやすく、薄い皮膜を形成しにくいの
で、水に界面活性剤を混ぜることが好ましい。その他、
測定液としては、任意の液体が単独でまたは組み合わせ
て用いられる。測定液は、フライス加工用の加工液との
相性も考慮して選ばれる。

【００３２】測定液タンク３０には、測定液供給ホース
３２が取り付けられている。また、測定液タンク３０に
は、開閉弁（図示せず）が設けられている。開閉弁が開
かれると、測定液が測定液供給ホース３２を通って測定
治具１２へ供給される。このとき、測定治具本体１８は
Ｚ軸スピンドル８とともに回転しており、塗布部材２０
はワーク５０に接触している。測定液供給ホース３２の
先端部の下方を測定窓２２が通過するときに、測定液が
測定窓２２を通ってワーク５０に達する。測定液は、塗
布部材２０によって塗り広げられ、図１に示すような均
一な皮膜が形成される。例えば、皮膜の厚さは、０．３
μｍ程度またはそれ以下が好適である。

【００３３】さらに、装置ベース２には、干渉計２４が
取り付けられている。干渉計２４は、フィゾー式等の周
知のものでよい。干渉計２４は下方へ平行光線を照射す
る。この平行光線は、ミラー２６ａ、２６ｂで反射さ
れ、測定治具１２へ達する。光線が測定治具１２の測定
窓２２を通過してワーク５０に当たるように、ミラー２
６ａ、２６ｂが配置されている。干渉測定は、測定治具
１２が回転しているときに行われる。干渉計２４が光線
を発すると、光軸２８と測定窓２２が重なったときに、
光線がワーク５０に達する。そして、ワーク５０表面の
測定液の皮膜で光が反射して干渉計２４に戻る。干渉計
２４は、反射光を用いて干渉縞の像を生成する。

【００３４】図４は、本実施形態の全体構成を示すブロ
ック図である。図示のように、加工装置を制御するコン
トローラ３４が設けられている。コントローラ３４は、
ＸＹテーブル４を移動させるアクチュエータを制御し
て、ＸＹテーブル４をワーク５０とともに移動させる。
また、コントローラ３４は、Ｚ軸ヘッド６に制御信号を
出し、Ｚ軸スピンドル８の回転駆動と送り駆動を制御す
る（駆動、停止、駆動速度等）。これにより、測定治具
１２のフライス加工工具１６が回転し、ワーク５０へ押
しつけられ、回転速度や押しつけ量（押しつけ力）が調
整される。また、コントローラ３４はツールチェンジャ
１０を制御し、測定治具１２とフライス加工工具１６の
交換を行わせる。さらに、コントローラ３４は、加工液
供給装置１６ａを制御し、加工時には、加工液をフライ
ス加工工具１６およびワーク５０へ供給させる。

【００３５】また、コントローラ３４は、測定液タンク
３０の開閉弁の切替えを行い、測定治具１２への測定液
の供給時期と供給量を制御している。また、コントロー
ラ３４は干渉計２４を制御する。干渉計２４にはカメラ
装置が内蔵されており、干渉縞の像を撮影した画像がコ
ントローラ３４へ送られる。この干渉縞画像がワークの
表面形状を表している。コントローラ３４には測定部３
６が設けられている。測定部３６は干渉縞画像生成部３
８と判定部４０を有する。干渉縞画像生成部３８では、
干渉計２４の出力を基に、干渉縞の画像のデジタルデー
タが生成される。判定部４０は、干渉縞の画像データを
基に、表面形状（うねりなど）に関する判定を行う。こ
こで、画像データは、実際には、図１の皮膜の表面形状
を示している。しかし、皮膜が均一に形成されているの
で、皮膜を対象とした測定により、間接的に加工面の表
面形状が分かる。

【００３６】また、コントローラ３４には、出力装置と
してのディスプレイ４２と、キーボード等の入力装置４
４が接続されている。ディスプレイ４２には、干渉縞画
像生成部３８で生成された画像が表示される。入力装置
４４は、作業者が、装置の運転、停止やその他の指示を
入力するための装置である。ディスプレイ４２には、作
業者の操作に必要な画面表示も適宜行われる。

【００３７】次に、本実施形態の加工装置の動作を説明
する。まず、作業者により、ワーク５０がクランプ装置
を用いてＸＹテーブル４に固定される。また、作業者に
より、加工に関する各種の指示が入力され、加工の開始
が指示される。この指示には、ワーク５０をどれだけ加
工するかの加工量（Ｚ軸スピンドル８の全送り量に相
当）が含まれる。コントローラ３４は、ＸＹテーブル４
を制御して、ワーク５０をＺ軸スピンドル８の下方に位
置させる。また、ツールチェンジャ１０により、Ｚ軸ス
ピンドル８にフライス加工工具１６が取り付けられる。
コントローラ３４の制御により、Ｚ軸スピンドル８が回
転しながら下方へ送られる。回転速度や切込み深さは、
所定の初期値に設定される。

【００３８】切込み深さは、フライス加工工具１６をワ
ーク５０に押しつける量のことである。フライス加工工
具１６の先端とワーク５０が単に丁度接触している状態
では、フライス加工工具１６がワーク５０に食い込まな
いために加工が行われない。フライス加工工具１６をワ
ーク５０へある程度押しつけ、食い込ませることによ
り、ワーク５０の表面が削りとられる。このときの押し
つけ量が、切込み深さである。切込み深さが深いと、加
工時の振動発生等に起因して加工面のうねりが大きくな
り、表面形状が悪化する。一方、切込み深さが小さい
と、その分だけ加工時間が長くなる。切込み深さの初期
値は、標準的な条件の下で表面形状が悪化しない範囲で
大きな値に設定されている。

【００３９】加工開始後しばらくして、コントローラ３
４は、一旦、加工を停止する。Ｚ軸スピンドル８は、回
転を止めて上方に移動する。加工停止は、所定時間の経
過時点、あるいは、所定量だけ加工された時点（所定の
送り量だけＺ軸スピンドル８が移動した時点）で自動的
に行われてもよい。また、作業者が停止指示を入力した
ときに加工を停止してもよい。

【００４０】加工停止後、コントローラ３４は、ツール
チェンジャ１０を制御して、Ｚ軸スピンドル８に測定治
具１２を取り付ける。コントローラ３４は、再び、Ｚ軸
スピンドル８を回転および送り駆動する。測定治具１２
は回転しながら下方へ移動し、塗布部材２０がワーク５
０に軽く接触した地点で下降を停止し、軽接触状態を維
持しながら回転する。また、コントローラ３４は、測定
液タンク３０の開閉弁を開かせる。所定量の測定液が、
測定液供給ホース３２を通って測定治具１２へ供給さ
れ、測定窓２２を通ってワーク５０に達し、塗布部材２
０により塗り広げられる。これにより、測定液の皮膜が
形成される。なお、上記の測定液の供給は、作業者によ
り手動で行われてもよい。

【００４１】さらに、コントローラ３４は、干渉計２４
を制御して、干渉縞の像を撮影させる。撮影は、測定液
の供給後に一定時間が経過してから行われる。測定液の
皮膜の膜厚が一定になるのを待つためである。撮影画像
は測定部３６に入力され、干渉縞画像生成部３８にて干
渉縞の像のデジタル画像データが生成される。

【００４２】この画像データに基づいて、判定部４０は
うねりを求め、うねりが異常に大きいか否かを、適当な
基準値との比較により判定する。また、判定部４０は、
加工面が異常に歪んでいないかを調べる。クランプ装置
がワーク５０をクランプする力が強すぎたり、この力が
複数の箇所にてアンバランスであると、ワーク５０が異
常に歪むことがある。さらに、判定部４０は、ワーク５
０の表面に存在する段差を検出し、段差の輪郭を求め
る。

【００４３】異常なうねりや歪み、段差が検出されない
ときは、コントローラ３４は、ツールチェンジャ１０を
制御して、再び、Ｚ軸スピンドル８にフライス加工工具
１６を取り付けさせる。一方、大きなうねりや歪み、段
差が検出されたときは、コントローラ３４は、検出結果
を干渉縞の像とともにディスプレイ４２に表示する。作
業者は、ディスプレイ４２を見て加工を続行して問題な
いかを判断し、続行の指示を入力装置４４に入力する。
続行指示があると、コントローラ３４は、Ｚ軸スピンド
ル８にフライス加工工具１６を取り付ける。なお、異常
が検出されない場合でも、適宜、作業者の指示に応じ
て、干渉縞の像や、うねり等の検出値がディスプレイ４
２に表示される。作業者は、干渉縞を見ての目視判定な
どができる。

【００４４】次に、コントローラ３４の制御により、フ
ライス加工が再開される。このとき、コントローラ３４
は、判定部４０で検出されたうねりに基づいて、切込み
深さの調整を行う。うねりが比較的大きいときは、切込
み深さが、初期値から浅い側へシフトされる。うねりが
小さいときは、切込み深さが深い側へシフトされ、加工
速度が加速される。うねりの大小の判断は、加工途中の
うねりの標準的な値との比較により行えばよい。コント
ローラ３４は、作業者が最初に入力した加工量の加工を
行った時点で、加工を終了する。Ｚ軸スピンドル８は引
き上げられ、停止される。

【００４５】以上、加工装置の加工時の動作を説明し
た。なお、加工を停止しての測定は、複数回に渡って行
われてもよい。１回の加工停止時に、複数回の測定を行
って測定精度の向上を図ることも好適である。また、上
記では、測定結果に基づいて切込み深さが調整された。
変形例として、回転速度を調整したり、送り速度を調整
したり、これらのパラメータのうちの複数を調整しても
よい。

【００４６】本実施形態によれば、ワーク５０が加工途
中の状態にあり、まだ加工面が粗いにもかかわらず、加
工面の表面形状の光干渉測定ができる。このことを利用
して、ワーク５０をクランプしたまま、加工途中で加工
面の測定が行われる。そして、測定結果を加工条件に反
映することにより、加工精度の向上が可能となる。ま
た、加工途中での表面形状の確認により、不良加工の発
生が未然に防止される。ワーク５０をクランプしたまま
なので、短時間で測定を済ませられる。さらに、加工条
件を自動調整しているので、作業者の熟練度に起因する
ばらつきや環境条件の影響を減らすことができる、とい
う点でも加工精度が向上する。

【００４７】「実施形態２」本実施形態では、本発明の
測定装置が砥粒加工装置に適用される。図５は、ラッピ
ングやポリッシングに用いることができるラッピング加
工機の斜視図であり、理解を容易にするために装置の一
部については断面が示されている。ラップマスター方式
といわれる一般的な加工機との相違点として、加工工具
たるラップ盤と、被加工物たるワークとの配置が上下に
逆である。本実施形態の測定装置は、加工面の平面度測
定用であり、図５の加工機に一体に備えられている。

【００４８】装置ベース１の上には円柱形の加工機構ベ
ース３が搭載されている。加工機構ベース３の構造は、
一般的に使用される上皿式のラップ加工装置のものとほ
ぼ同様である。加工機構ベース３の上側には、円板形の
ラップ盤５が設けられており、ラップ盤５の中央には回
転軸７が固定されている。この回転軸７が、加工機構ベ
ース３の中心部に設けられた垂直方向の穴に嵌められて
おり、回転軸７は、図示しない軸受により、加工機構ベ
ース３に対して回転自在に軸支されている。さらに加工
機構ベース３内部にはモータが備えられており、このモ
ータにより回転軸７が反時計方向（矢印Ｘ）に回転駆動
される。ラップ盤５の下面（加工基準面）は、加工機構
ベース３の上面と平行である。本実施形態の特徴とし
て、図示のように、ラップ盤５には多数の測定窓９が設
けられている。各測定窓９は、ラップ盤５を厚さ方向に
貫通する円形の開口である。

【００４９】加工機構ベース３とラップ盤５との間に
は、被加工物たる円板形状のワーク１１が３個、配置さ
れている。ワーク１１は、ラップ盤５の回転軸７を中心
にして１２０度おきに等間隔に位置し、かつ、回転軸７
から等距離に位置している。各ワーク１１は、同一外径
のワーク台１３に載せられている。ワーク台１３は、加
工機構ベース３に埋め込まれたリング形状のベアリング
Ａ１４によって、加工機構ベース３に対して回転自在に
支持されている。また、各ワーク１１は、側方から２個
のベアリングＢ１５によって支持されている。２個のベ
アリングＢ１５の配置は、ワーク１１をワーク台１３と
同軸の位置に保持できるように設定されている。回転す
るラップ盤５とともにワーク１１が移動しようとする
と、この移動を２つのベアリングＢ１５が阻止する。こ
のようにして、ワーク１１は、両ベアリングにより、加
工機構ベース３上の決まった位置で回転自在に支持され
ている。なお、本実施形態では、３個のワーク１１が同
時に加工されるが、加工個数はこれに限られない。実際
の加工に差し支えない範囲で、ワーク１１の配置も自由
である。

【００５０】ラップ盤５は、ワーク１１の上に載せられ
ており、自重によってワーク１１に押しつけられてい
る。必要に応じ、ラップ盤５の中央に重りを載せるなど
して、加工加重を付加してもよい。ラップ盤５が反時計
方向に回転するとき、これにつれて、ワーク１１は、加
工機構ベース３上の同一位置で回転する。ラップ盤５を
基準にすると、ワーク１１は、回転軸７を中心にした公
転と、ワーク１１自身の中心軸を中心にした自転とを行
う。

【００５１】本実施形態では、遊離砥粒方式が採用され
ている。ラップ盤５が回転している状態で、図示しない
ラップ液供給装置が、所定位置で、加工液たるラップ液
をラップ盤５に滴下する。ラップ液供給装置は、適当な
周期毎に自動的に所定量のラップ液を供給する。なお、
ラップ液供給装置は、作業者が操作する手動式のもので
もよい。ラップ液は、液中に砥粒を混ぜたものである。
干渉測定への影響を極力抑えるために砥粒サイズは小さ
いほうがよい。粒径１μｍ以下の砥粒を使うことが好ま
しく、本実施形態では、粒径０．２５μｍのダイヤモン
ド砥粒を使用している。この砥粒を混ぜた適度な粘度を
もつラップ液が、測定窓９を伝わり、ラップ盤５とワー
ク１１の境界面に侵入する。ラップ盤５とワーク１１の
間に砥粒が介在した状態で、両者が擦り合わされる。こ
のようにして、ワーク１１の上面がラッピング加工ある
いはポリッシング加工される。

【００５２】また、ラップ盤５の下面には、塗布部材
（図示せず）が取り付けられている。塗布部材は、ラッ
プ盤５とともに回転しつつ、ワーク１１と接触し、ラッ
プ液をワーク１１の加工面に塗り広げて、図１に示した
ような均一なラップ面の皮膜を形成する。ここで、ラッ
ピングとポリッシングの相違点は、主として、ラップ盤
５におけるワーク１１との接触面の固さにある。通常、
ラッピング用のラップ盤５の接触面は固く、加工により
ワーク表面のうねりが小さくなる。一方、ポリッシング
用のラップ盤５の接触面は柔らかく、加工によりワーク
表面の鏡面仕上げが行われる。

【００５３】本実施形態では、ラッピング用のラップ盤
５に対しては、接触面に塗布部材が取り付けられる。例
えば、図３に示したのと同様に、複数個の扇型の塗布部
材が、周方向に等間隔に取り付けられる。ラップ盤５の
測定窓９は、塗布部材の取り付けられた部分にも、塗布
部材を貫通して設けられる。塗布部材の表面と、ラップ
盤５の下面とは、ほぼ同一高さにある。塗布部材を、ラ
ップ盤５の下側に設けられた凹部にはめ込むように取り
付けることが好適である。塗布部材は、塗布性およびワ
イプ性に優れた材料、すなわち、ワーク１１にラップ液
を塗りつけ、かつ、均一に広げられる材料でできてい
る。これにより、ワーク１１の表面が粗い場合でも、表
面粗さ曲線の谷の部分に測定液が押し込まれ、図１に示
すような均一な皮膜がワーク１１上に形成される。塗布
部材２０の材料は、好適には、例えば、発砲ゴム、ウレ
タンスポンジ、ウレタン樹脂、羅紗布などである。

【００５４】ポリッシング用のラップ盤５に対しては、
通常、塗布部材の取付は不要である。上記のように、ポ
リッシング用のラップ盤５の接触面は、元から柔らか
い。この柔らかさを得るために、ラップ盤５の表面に
は、ウレタン樹脂等の柔らかいパット部材が貼り付けら
れている。このパット部材が塗布性およびワイプ性に優
れている限り、そのまま図１の皮膜を形成する本発明の
塗布部材として利用できる。従って、ラップ液の塗布用
に新たな塗布部材を取り付ける必要がない。ラップ盤５
の測定窓９は、パット部材を貫通して設けられる。この
ように、ポリッシング用のラップ盤５については、通常
のラップ盤の構造を利用して測定用の皮膜が形成できる
ので、簡易な構成ですむ。

【００５５】一方、装置ベース１上には、加工機構ベー
ス３の横に、円柱形状の支持柱１７が設けられ、支持柱
１７の上には干渉計本体１９が取り付けられている。干
渉計本体１９は、加工機構ベース３の上方へはり出して
おり、先端部分はワーク１１の上方に位置している。こ
の先端部分に干渉計が収納されており、干渉計が下方の
ワーク１１の加工面を対象として干渉縞検出を行う。干
渉計は、フィゾー式等の周知のものでよい。本実施形態
の場合、干渉計は下方へ平行光線を照射し、この光線が
測定窓９を通り、ワーク１１上のラップ液の皮膜で反射
する。反射光を基に干渉計では干渉縞を表す像が生成さ
れる。干渉計の検出範囲はワーク１１の大きさにほぼ等
しく、これに合わせて干渉計本体１９の下側の開口の大
きさも設定されている。従って、干渉計は一度に一つの
ワーク１１の全範囲についての干渉縞の像を生成する。

【００５６】干渉計本体１９は、図示しないアクチュエ
ータにより、支持柱１７に対して回転され（矢印Ｙ）、
かつ、水平長手方向（図示の矢印Ｚ）に伸縮される。従
って、干渉計は、２次元方向に移動可能であり、３つの
ワーク１１の上方に位置して、各ワーク１１を計測可能
である。

【００５７】干渉計による干渉縞の検出を正確に行うた
めには、測定窓９がワーク１１と対面している部分にお
いて、加工面上にラップ液の均一な皮膜が形成されてい
る必要がある。このような均一な皮膜が得られるよう
に、ラップ盤５の回転数が適度に制御される。これによ
り、加工中において干渉計を用いて加工面の平面精度を
計測することができる。

【００５８】図６〜図８を用いて、上記の干渉計を用い
て得られる干渉縞の像について説明する。図６〜図８
は、ＣＣＤカメラ等を用いて干渉縞の像を画像化したも
のである。

【００５９】図６は、ラップ盤５が回転している最中で
あって、盤上にラップ液を滴下した直後に撮影されたも
のである。条件としては、ワーク１１はゲージ用のステ
ンレス部材であり、ワーク１１の直径は約５０ｍｍ、各
測定窓９の直径は８ｍｍであり、ラップ盤５は、同図の
領域において、図中の左下方向に約３０ｍｍ／ｓｅｃの
速度で移動の最中である。ラップ液は、水とアルコール
の混合液に砥粒を混ぜたものである。ラップ液の皮膜の
厚さは、約０．３μｍ程度またはそれ以下の好ましい厚
さとなっている。

【００６０】図６の状態では、ラップ液供給直後である
ために、まだ、ラップ液の膜厚が安定していない。図６
の中央部に丸印をつけた窓部ではラップ液が多少余分で
あり、表面張力が作用して窓部周辺にラップ液が集まっ
ており、そのために干渉縞が乱れている。また、図６の
右上に丸印をつけた窓部では、ラップ盤の移動に伴い、
移動方向と反対側（移動方向に沿った後ろ側）の縁部に
て余分なラップ液がかき寄せられ、ここでも干渉縞が乱
れている。しかし、ラップ液が適量になっている他の窓
部分では、ラップ液がワーク１１の表面上に薄く塗り広
げられるように均一の液膜を形成しており、良好な干渉
像が得られている。ラップ液の供給から適当な時間をお
けば全体に膜厚が均一化するので、これを待ってから実
際の測定をするとよい。

【００６１】図７は、好適な条件のもとで撮影された干
渉縞の画像を示している。ラップ液の膜厚が均一になる
回転速度でラップ盤５が回転駆動され、かつ、ラップ液
の供給後に膜厚が安定した後に撮影された画像である。
図７は、加工開始からかなり早い時期に撮影された画像
である。また、図８は、比較用の画像であり、図７に示
されるワークそのものを、加工前に別の従来の干渉計を
用いて計測することにより得られた干渉像である。

【００６２】図７と図８を比較すると、干渉縞の全体的
な形状はかなり近似していることがわかる。従って、本
実施形態の測定装置には、加工中における加工面の平面
形状の測定を十分な精度で実現する能力があることがわ
かる。

【００６３】図７の画像の利用法の例を説明する。干渉
像は、例えば、加工機に備えられた表示装置に表示され
る。作業者は、表示を見て平面度を目視判定する。そし
て、平面度が要求値に達していると判断したとき、加工
機を止めてワーク１１を取り出す。従って、要求精度が
得られたか否かを確認するために、加工途中でいちいち
ワーク１１を加工機から取り出して測定を行う必要がな
い。

【００６４】ただし、この手法では、図７の画像をその
まま利用している。図７の画像では、測定窓以外の部分
であって干渉縞が見えない部分がかなり広い。見えない
部分については、窓部分の像を基にした作業者の推量に
頼らなくてはならない。この点に鑑みて、適当な補間処
理などの画像処理によって隣合う窓同士の縞模様をつな
いでしまう手もある。また、好ましくは、下記のような
手法を用いて、ワーク１１全体の実際の干渉像を得るの
がよい。

【００６５】図９は、ワーク全体の干渉像を得るための
手法を示しており、この手法では、複数画像を合成する
ことにより、ラップ盤５に遮られて見えない部分がなく
なる。図９の画像Ａは、一つの測定窓９の部分の干渉縞
の画像である。画像Ｂは、画像Ａを撮影してから、ラッ
プ盤５が少し回転した後に撮影された画像である。画像
Ａと画像Ｂとでは、撮影時のラップ盤５の位置が異な
り、ワーク１１の位置は同じである。従って、両画像で
は、ワーク１１上で干渉縞のできる位置は同じであり、
また、ワーク１１の異なる部分が測定窓９から見えてい
る。２つの画像から測定窓部分（すなわちラップ盤５以
外の部分）を抽出して合成すれば、画像Ａのみのときよ
り広い範囲の干渉像が得られる。このような処理をさら
に複数の画像について行うことにより、ワーク全体の干
渉像が得られる。

【００６６】本実施形態では、合成処理として、具体的
には下記のような手法が用いられる。図９の下側には、
画像Ａ、画像Ｂについて、図中のラインＬに沿った明る
さ強度の分布が示されている。横軸はラインＬ上の位
置、縦軸は明るさ強度であり、図示のごとく画像Ａ、画
像Ｂは２５６階調の画像である。明るさ強度は、画像デ
ータ中の画素ごとのデータに含まれている。

【００６７】図９において、縦軸上のＩRは、ラップ盤
部分の平均的な明るさ強度である。ラップ盤は、どの部
分もほぼ一定の明るさ強度に映るようにその表面が仕上
げられている。また、ラップ盤５の干渉像が生成されな
いように、ラップ盤表面は適当な粗さに仕上げられてい
る。本実施形態では、ラップ盤の材質や仕上げ、干渉計
の調整や画像の適当な前処理により、ＩRが約１９２
（２５６階調の中間）になるように設定されている。Ｉ
Rの値は、光学系ノイズや性能でも多少変化するので、
使用前に予め測定を繰り返して適切な値を調べておくこ
とが好ましい。

【００６８】図９に示されるように、画像Ａ、画像Ｂの
双方において、ラップ盤がないところでは、干渉縞の明
暗に応じて周期的に明るさ強度が変化し、ラップ盤のあ
るところでは明るさ強度がほぼ一定になる。

【００６９】ここでは、画像Ａをベースとして、この画
像Ａに画像Ｂを合成する。両画像で同位置（ｍ，ｎ）
（ｍ、ｎは画像中の座標）の画素ｐに着目する。画像
Ａ、画像Ｂにおける画素ｐ（ｍ，ｎ）の明るさ強度を、
それぞれ、ＩA（ｍ，ｎ）、ＩB（ｍ，ｎ）とする。この
ＩA（ｍ，ｎ）、ＩB（ｍ，ｎ）とＩRの差の絶対値ａ
ｐ、ｂｐを、下式に従って求める。

【００７０】

【数１】ａｐ＝｜ＩR−ＩA(m,n)｜ｂｐ＝｜ＩR−ＩB(m,n)｜ａｐ＜ｂｐであれば、画像Ｂのデータ中の画素ｐの明る
さ強度をもって、画像Ａのデータ中の画素ｐの明るさ強
度を置き換える。すなわち、画像Ａのデータ中のＩA
（ｍ，ｎ）を、ＩB（ｍ，ｎ）に置き換える。ａｐ≧ｂ
ｐであれば、置き換えは行わず、当該画素ｐに関し、画
像Ａのデータをそのままとする。

【００７１】画素ｐが図示の位置にあるとき、画像Ａに
ついては画素ｐがラップ盤部分にあり、ａｐがほぼ０で
ある。画像Ｂでは画素ｐが干渉縞の暗い部分にある。ｂ
ｐがａｐよりも大きいので、ＩA（ｍ，ｎ）がＩB（ｍ，
ｎ）に置き換えられる。一方、画素ｑ（ｍ１，ｎ１）に
ついてみると、画像Ａでは画素ｑが干渉縞の明るい部分
にある。画像Ｂでは画素ｐがラップ盤部分にあり、ｂｑ
はほぼ０である。従って、ＩA（ｍ１，ｎ１）は、ＩB
（ｍ１，ｎ１）には置き換えられず、そのままとされ
る。

【００７２】同様の処理が、画像全体について行われ
る。図９の上部においては、画像Ｂにしか表されない三
日月型の干渉像部分があるが、この三日月型の部分が上
記の処理結果として画像Ａに加わる。さらに複数の画像
Ｃ、Ｄ・・を用いて、Ａ＋Ｃ、Ａ＋Ｄという調子で同様
の処理を行うことにより、さらに広い範囲の干渉像が画
像Ａに加わる。このようにして、ワーク１１の全体を網
羅する干渉像が得られる。原理的には、例えば、少なく
とも図１０のように測定窓を配置しておけば、どの位置
にどの大きさのワークが配置されたときでも、ワーク全
体の干渉像を得ることができる。なお、ここでは、各画
素の明るさ強度を処理対象としたが、その他のデータで
あって干渉縞を表すもの（例えば、色値や輝度値）を処
理対象としても、同様の処理が可能である。

【００７３】次に、本実施形態の加工装置による自動加
工について説明する。図１１は、ラップ加工装置の全体
構成を示すブロック図である。前述のように、ワーク１
１の上にラップ盤５が配置され、その上方の干渉計本体
１９内に干渉計２１が配置されている。干渉計２１には
カメラ装置が内蔵されており、干渉縞の像を撮影した画
像はコントローラ２３へ送られる。コントローラ２３に
は、測定部２５、アクチュエータ制御部２７、ラップ液
供給制御部２９、モータ制御部３１が設けられている。

【００７４】測定部２５において、干渉縞画像生成部２
５ａは、干渉計２１の出力を基に、干渉縞の画像のデジ
タルデータを生成する。この画像生成部２５ａには、図
９を用いて説明した画像合成を行う画像合成部２５ｂが
含まれる。測定部２５は、干渉計２１を制御して、ラッ
プ盤５の角度位置が少しずつ異なるときの複数の干渉像
を取得する。そして、干渉縞画像生成部２５ａでは、前
述の画像合成により、複数の干渉像から、ワーク全体に
渡って連続する干渉縞を表す画像が生成される。平面度
判定部２５ｃは、画像合成部２５ｂにて生成された画像
を用いて、加工面の平面度を判定する。干渉縞の像から
平面度を得るための構成自体は周知であり、ここでの説
明は省略する。

【００７５】アクチュエータ制御部２７は、アクチュエ
ータ３３を制御している。アクチュエータ３３は、前述
のように、干渉計本体１９を支持柱に対して回転させ、
また干渉計本体１９を伸縮させる。これにより、干渉計
２１は３つのワーク１１のそれぞれの上方に移動する。
ラップ液供給制御部２９は、ラップ液供給装置３５を制
御対象として、ラップ液の供給位置、供給時期、供給量
を制御している。ラップ液供給装置３５は、前述のよう
に、ラップ盤５にラップ液を滴下する。モータ制御部３
１は、ラップ盤５を回転させるモータ３７の回転、停止
および回転速度を制御する。

【００７６】コントローラ２３は、さらに、ラップ盤５
の高さ方向の位置を検出する位置センサ３９と接続され
ている。位置センサ３９の出力を基に、ラップ盤の移動
量が分かり、また、ワーク１１の厚さや、ラップ加工に
よって削られた量が分かる。

【００７７】また、コントローラ２３には、出力装置と
してのディスプレイ４１とキーボード等の入力装置４３
が接続されている。ディスプレイ４１には、干渉縞画像
生成部２５ａで生成された画像が表示される。入力装置
４３は、作業者が、装置の運転、停止やその他の指示を
入力するための装置である。ディスプレイ４１は、作業
者の操作に必要な画面表示も適宜行う。

【００７８】次に、図１１の装置の動作を説明する。加
工開始時、モータ制御部３１がモータ３７を回転させ
る。ラップ盤５が回転しはじめ、ラップ盤５に対しワー
ク１１が公転および自転を行う。これとともに、ラップ
液供給制御部２９がラップ液供給装置３５にラップ液を
供給させ、ラップ液は測定窓を通ってラップ盤５とワー
ク１１の隙間に入る。このようにしてラップ加工（ラッ
ピングやポリッシング）が行われる。

【００７９】アクチュエータ制御部２７は、アクチュエ
ータ３３を制御して、干渉計２１を、３つのワーク１１
の上方へ順番に移動させる。各ワーク１１の上方では、
干渉計２１が、測定部２５の指示に従い、ワーク１１の
干渉縞の像を検出してカメラ装置にて撮影し、コントロ
ーラ２３に送る。アクチュエータ３３および干渉計本体
１９は、この動作を所定周期で繰り返し行う。

【００８０】ラップ液供給制御部２９は、所定時間おき
にラップ液を供給させる。この供給から一定の時間が経
過するまでは、干渉縞の検出は行われない。図６のよう
にラップ液が不均一な状態では、正確な平面度判断が難
しいからである。この処理では、例えば干渉計２１での
撮影処理が禁止され、あるいは、測定部２５でのデータ
処理が禁止される。

【００８１】測定部２５では、干渉計２１の出力を基
に、加工中のワーク１１の加工面の平面度を求める。平
面度が得られるたびに、その平面度が要求精度に達して
いるか否かが判断される。コントローラ２３では、ま
た、位置センサ３９の出力より、ワーク１１の厚さが加
工要求値に達したか否かが判断される。ワーク１１の厚
さが加工要求値に達し、かつ、平面度が要求精度に達し
ていると判断されたとき、モータ制御部３１はモータ３
７を停止させる。

【００８２】このように、本実施形態によれば、ワーク
１１が加工途中の状態にあり、まだ加工面が粗いにもか
かわらず、加工面の表面形状が分かる。これは、加工面
上に形成された皮膜の表面を光干渉測定するという間接
的な測定により実現される。そして、ラップ盤５を回転
させてのラップ加工を行いながら、ワークの平面度など
の表面形態が分かる。要求精度が得られた時点で、モー
タを停止してラップ加工を終了させることができる。従
って、表面形状の測定結果を基にした、高精度な自動加
工が可能となる。

【００８３】・本実施形態の変形例を説明する。本実施
形態の加工機は、ワーク１１がラップ盤５の回転につら
れて自転するタイプであり、ワーク１１には特に積極的
な回転は与えられない。これに対し、遊星歯車機構等を
用いてワーク１１の自転を決まった回転数で行わせるタ
イプの加工機にも、当然、本実施形態を同様に適用可能
である。

【００８４】・また、本実施形態の加工機は、遊離砥粒
方式の加工機である。遊離砥粒方式では、液体と砥粒を
混合した加工液が用いられる。これに対し、固定砥粒方
式の加工機にも本発明を適用できる。固定砥粒方式で
は、ラップ盤側の擦り合わせ面に砥粒が埋め込まれる。

【００８５】・また、本実施形態では、一般的な砥粒加
工機の方式と異なり、ラップ盤が上に、ワークが下に配
置されている。これにより、干渉計の配置等が容易で本
発明が簡便に実現されている。変形例としては、一般的
な方式の砥粒加工機、すなわち、ラップ盤の上にワーク
を配置する加工機に本発明が適用されてもよい。干渉計
はラップ盤の下側に配置され、上方に位置するワークの
干渉縞検出を行う。この変形例では、測定精度の確保の
ため、ラップ液が干渉計にたれ落ちるのを効果的に防止
する構成を付加することが好ましい。例えば、ラップ液
供給装置として、ローラ式供給装置を採用する。この供
給装置は、いわゆるペンキ塗り用のローラの要領で、ラ
ップ盤の接触面に最小限に必要なラップ液を供給する。
これにより、ラップ液のたれ落ち量が最小限になる。さ
らに、ラップ盤の下方には、たれ落ちそうなラップ液を
回収する真空吸引式回収装置を設けることが好ましい。
この回収装置は、ラップ盤の底面や測定窓に降りてきた
ラップ液を空気とともに吸い込む。回収装置の代わり
に、加圧流体を吹き付ける吹付装置を設けてもよい。加
圧流体としては、空気や窒素等、加工や測定に影響のな
いものがよい。この場合、上記とは逆に、ラップ液が、
干渉計にかかる前に吹き飛ばされる。

【００８６】・また、本実施形態では、加工機がワーク
の片面を加工する。これに対し、ワークの両面を加工す
る加工機にも、本発明を同様に適用可能である。また、
両面加工タイプの加工機において、ワークの上下に干渉
計を配置し、両側加工面の平面度の同時計測を行うこと
もできる。また、本実施形態では、ラップ盤およびワー
クは平面に置かれている。これに対し、ラップ盤やワー
クを縦に配置しても、また、その他の適当な角度に配置
してもよい。

【００８７】・また、上記２つの実施形態に共通する変
形例として、測定対象の加工面は、平面に限られず、レ
ンズ製造時のような曲面でもよい。例えば、真球と実際
の加工面の形状とのずれというかたちで表面形状が特定
される。

【００８８】・また、加工中と、加工後にワークを加工
機から取り外したときとで、ワークの表面形状が異なる
場合もある。この理由は、ワークの性質や加工機の仕様
や、加工中と加工後の温度差や、加工中の押圧力や、そ
の他の要因にある。このときは、例えば、加工中と加工
後の表面形状の変化を予め求めておき、この変化を見込
んだ加工を行えばよい。

【００８９】・また、本発明の一態様の加工工具が備え
る測定窓によって、加工中に、干渉縞検出用の干渉計が
発した光を通過させて被加工物表面の干渉縞測定を行う
のみでなく、光変位計等の光測定器を使用して、より広
範囲の変位検出を行うことも可能である。

【００９０】以上、本発明の２つの実施形態について説
明した。なお、一般的な加工機（実施形態ではフライス
加工）では、かなり大量の加工液（切削液、研削液等）
が使用されるため、加工最中はワークが加工液に浸され
ている。また、切削、研削等によりワークから削り取ら
れた切粉が散在している。そのため、測定に適した均一
で薄い皮膜をつくることができない。そこで、加工途中
でツールチェンジャを用いて加工工具が一旦待避され
る。加工液または測定液により切粉が洗い流され、測定
治具により測定液の均一な皮膜が形成され、それから測
定が行われる。

【００９１】これに対し、砥粒加工の場合、それほど大
量の加工液（ラップ液）は用いられず、加工液中の砥粒
も微小である。また、ワークから出る切粉も微小であ
り、切粉が加工液とともに存在しても光干渉測定に支障
をきたさない。従って、加工液を測定液にも兼用でき
る。また、ラップ盤を、測定液を塗り広げて皮膜を作る
手段としても利用できる。そこで、加工のために加工液
を供給しながらラップ盤とワークを擦り合わせる工程に
て、測定用の皮膜形成も同時に行われる。特に、前述の
ように、ポリッシング用のラップ盤については、接触面
のパット部材（ウレタン樹脂等）が、そのまま、皮膜形
成のために加工液を塗り広げる塗布部材となる。このよ
うに、砥粒加工装置に本発明を適用することは、加工機
内での加工工具と測定治具の交換をせずに真のインプロ
セス測定ができ、構成も簡単ですむので好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定装置によりワーク表面に形成さ
れる測定補助液体の皮膜を示す図である。

【図２】本発明の実施形態１の測定装置付きの加工装
置の正面図である。

【図３】図１の装置に設けられた測定治具の底面図で
ある。

【図４】図１の加工装置の全体構成のブロック図であ
る。

【図５】本発明の実施形態２の測定装置付きのラップ
加工装置の斜視図である。

【図６】図５の装置の干渉計を用いて得られた干渉像
の一例を示す中間調画像の説明写真である。

【図７】図５の装置の干渉計を用いて得られた干渉像
の一例を示す中間調画像の説明写真である。

【図８】図７と比較用のための干渉像であって、加工
前のワークを用いて得られた干渉像を示す中間調画像の
説明写真である。

【図９】ワーク全体の干渉像を得るための、複数の干
渉像の合成処理を示す図である。

【図１０】図９の処理を用いてワーク全体の干渉像を
得るために必要な測定窓の配置例であって、窓数を少な
くしたときの配置を示す、ラップ盤の平面図である。

【図１１】図５のラッピング加工機の全体構成のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０ツールチェンジャ、１２測定治具、１６フラ
イス加工工具、１８測定治具本体、２０塗布部材、２
２測定窓、２４干渉計、３０測定液タンク、３２
測定液供給ホース、３４コントローラ、３６測定
部、３８干渉縞画像生成部、４０判定部、５０ワ
ーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光干渉測定によってワークの表面形状を
求める光干渉式測定装置であって、測定用の補助液体を供給する補助液供給手段と、補助液体をワークに塗布し、ワーク表面に均一な厚さの
皮膜を形成する補助液塗布手段と、を有し、前記皮膜の表面の光干渉測定を行うことによ
り、ワークの表面形状を間接的に求めることを特徴とす
る光干渉式測定装置。
【請求項２】請求項１に記載の測定装置において、前記補助液塗布手段は、ワークに対して相対的に移動する本体部材と、本体部材に取り付けられ、補助液体をワーク表面に塗り
広げる塗布部材と、本体部材に設けられ、光干渉測定のためにワークを照射
する光を通過させる光透過窓と、を有することを特徴とする光干渉式測定装置。
【請求項３】ワークを支持するワーク支持部と、ワークを加工する加工工具と、測定用の補助液体を供給する補助液供給手段と、補助液体をワークに塗布し、ワーク表面に均一な厚さの
皮膜を形成する補助液塗布手段と、前記皮膜の表面の光干渉測定を行うことにより、ワーク
の表面形状を間接的に求める光干渉式測定手段と、を含み、前記ワーク支持部にワークを支持したままで表
面形状測定ができることを特徴とする加工装置。
【請求項４】請求項３に記載の加工装置において、前記光干渉式測定手段による測定結果に基づき、ワーク
の加工条件を調整する加工制御部を含むことを特徴とす
る加工装置。
【請求項５】請求項３または４のいずれかに記載の加
工装置において、加工工具による加工と、光干渉式測定装置による測定と
を切り換える加工・測定切換手段を有することを特徴と
する加工装置。
【請求項６】請求項３または４のいずれかに記載の加
工装置において、前記補助液塗布手段は、前記加工工具に設けられ補助液
体をワーク表面に塗り広げる塗布部材を含み、前記加工工具は、光干渉測定のためにワークを照射する
光を通過させる光透過窓を有し、前記光干渉式測定手段は、加工中に前記光透過窓を通し
て光干渉測定を行うことを特徴とする加工装置。
【請求項７】請求項６に記載の加工装置において、加工工具に設けられワークと接触し加工する加工用部材
が、前記塗布部材に兼用されることを特徴とする加工装
置。
【請求項８】請求項６または７のいずれかに記載の加
工装置において、前記補助液体が、加工のために用いる加工液に兼用され
ることを特徴とする加工装置。
【請求項９】ワークの加工に用いられる加工工具であ
って、補助液体をワークに塗布してワーク表面に均一な厚さの
皮膜を形成し、皮膜表面の光干渉測定によりワークの表
面形状を検出できるようにする補助液塗布手段を有する
ことを特徴とする加工工具。
【請求項１０】請求項９に記載の加工工具において、前記補助液塗布手段は、前記加工工具に設けられ補助液
体をワーク表面に塗り広げる塗布部材を含み、この塗布
部材には、ワークと接触し加工する加工用部材が兼用さ
れることを特徴とする加工工具。
【請求項１１】請求項９または１０のいずれかに記載
の加工工具において、光干渉測定のために光干渉式測定手段が発した光が通過
してワークに達するための光透過窓を有することを特徴
とする加工工具。
【請求項１２】光干渉測定によってワークの表面形状
を求める光干渉式測定方法であって、測定用の補助液体をワークに塗布してワーク表面に均一
な厚さの皮膜を形成し、前記皮膜の表面の光干渉測定を
行うことによりワークの表面形状を間接的に求めること
を特徴とする光干渉式測定方法。
【請求項１３】前記補助液体は、ワークの材質に応
じ、水、アルコール、油のいずれか、または、これらの
うちの少なくとも２種類の液体の混合物であることを特
徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の光干渉
式測定装置、または請求項３〜８のいずれかに記載の加
工装置、または請求項９〜１１のいずれかに記載の加工
工具、または請求項１２に記載の光干渉式測定方法。
【請求項１４】前記補助液体には、界面活性剤が混ぜ
られていることを特徴とする請求項１３に記載の光干渉
式測定装置、加工装置、加工工具、または光干渉式測定
方法。