JP2003042750A - Three-dimensional shape measuring device with water tank - Google Patents
Three-dimensional shape measuring device with water tankInfo
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- JP2003042750A JP2003042750A JP2001225251A JP2001225251A JP2003042750A JP 2003042750 A JP2003042750 A JP 2003042750A JP 2001225251 A JP2001225251 A JP 2001225251A JP 2001225251 A JP2001225251 A JP 2001225251A JP 2003042750 A JP2003042750 A JP 2003042750A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズや鏡などの
曲面形状を精密に、例えば1マイクロメートル以下の誤
差で、測定する3次元形状測定装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus for precisely measuring a curved surface shape of a lens, a mirror or the like with an error of, for example, 1 micrometer or less.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、被測定物の表面形状を3次元
的に測定する3次元座標測定装置として、接触式プロー
ブが多用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a contact probe has been widely used as a three-dimensional coordinate measuring apparatus for three-dimensionally measuring the surface shape of an object to be measured.
【0003】図10は従来の接触式プローブを用いて被
測定物2の形状を3次元的に測定する3次元形状測定装
置の要部概略図である。FIG. 10 is a schematic view of a main part of a three-dimensional shape measuring apparatus for three-dimensionally measuring the shape of a DUT 2 using a conventional contact type probe.
【0004】同図において被測定物2をベース1に取り
付けている。また、先端に球体15aをもつ接触式プ口
ーブ15をX、Y、Zの3次元に移動可能に設けられた
移動部材51、52、53に取り付ける。そして接触式
プローブ15の球体15aで被測定物2の表面2aをト
レースする。In FIG. 1, the device under test 2 is attached to the base 1. Further, the contact type mouthpiece 15 having a sphere 15a at its tip is attached to moving members 51, 52 and 53 provided so as to be movable in three dimensions of X, Y and Z. Then, the surface 2a of the DUT 2 is traced by the sphere 15a of the contact probe 15.
【0005】また、別の従来例として、特開平10−1
9504号公報で開示されているように、3つのミラー
面を座標位置の測定基準として用いる、精密3次元形状
測定装置などがある。As another conventional example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-1
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 9504, there is a precision three-dimensional shape measuring device that uses three mirror surfaces as a measurement reference of coordinate position.
【0006】また、別の従来例として、特開平5−57
606号公報で開示されているように、研磨加工装置と
一体に構成された形状測定装置がある。この装置では、
形状測定を行った後、その測定結果に応じて、修正研磨
加工を行い、所望の精度に被測定物の形状を修正できる
装置である。As another conventional example, JP-A-5-57
As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 606, there is a shape measuring device configured integrally with a polishing device. With this device,
It is an apparatus that can correct the shape of an object to be measured with a desired accuracy by performing shape correction and then performing a correction polishing process according to the measurement result.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、測定環境に起因した次の問題があり、精密な
測定ができない。However, in the above-mentioned conventional example, there are the following problems caused by the measurement environment, and precise measurement cannot be performed.
【0008】(1) 被測定物の温度が変化しやすい。(1) The temperature of the object to be measured easily changes.
【0009】被測定物の温度はその環境温度によって左
右される。従来例では3次元形状測定装置を設置してい
る部屋の空気温度を一定にするために、室温の高精度な
制御が必要である。これによって特に形状測定中の温度
変化を小さくしなければならない。しかし、空気は比熱
が小さいので液体に対して温度制御が難しい。また、被
測定物の温度が測定環境と異なる場合、被測定物を測定
装置にとりつけてから温度ならしのために、長時間、放
置する必要がある。このような原因により、被測定物の
温度が変化すると、材料の熱膨張係数に従って被測定物
が変形するので測定誤差となる。The temperature of the object to be measured depends on its ambient temperature. In the conventional example, it is necessary to control the room temperature with high accuracy in order to keep the air temperature in the room where the three-dimensional shape measuring apparatus is installed constant. This should reduce temperature changes, especially during shape measurement. However, since the specific heat of air is small, it is difficult to control the temperature of liquid. When the temperature of the object to be measured is different from the measurement environment, it is necessary to attach the object to be measured to the measuring device and then leave it for a long time in order to adjust the temperature. Due to such a cause, when the temperature of the measured object changes, the measured object deforms according to the coefficient of thermal expansion of the material, which causes a measurement error.
【0010】(2) 被測定物表面のゴミの影響を受け
る。(2) It is affected by dust on the surface of the object to be measured.
【0011】被測定物表面にゴミがあると、プローブは
その上をトレースすることになるので、測定誤差とな
る。従来例では空気中で測定しているため、空気中に浮
遊するゴミが時間とともに被測定物表面に降り積もり、
測定誤差となる。また、空気中に含まれるゴミをなくす
ため、形状測定装置をクリーンルームに設置することが
考えられるが、1μm以下のゴミをゼロにすることは非
常に難しい。If there is dust on the surface of the object to be measured, the probe traces the surface of the object, resulting in a measurement error. In the conventional example, since it is measured in the air, dust floating in the air accumulates on the surface of the object to be measured with time,
It causes a measurement error. Further, it is conceivable to install the shape measuring device in a clean room in order to eliminate dust contained in the air, but it is very difficult to reduce dust of 1 μm or less to zero.
【0012】(3) 被測定物が重力によって変形す
る。(3) The object to be measured is deformed by gravity.
【0013】被測定物は、つけはずししても同じ形状を
保つように3点で支持するのが一般的に行われるが、そ
の場合、支持点の数が少ないことにより、自重による被
測定物の変形量が大きい。また、重力は地域によって異
なるため、形状測定装置を設置した場所の違いにより、
自重変形の量が異なる。さらに、月などによる潮汐力も
重力加速度を変化させるので、月の位置によって、自重
変形の量が変化する。このような自重変形は被測定物の
本来の形状とは異なり、測定誤差となる。The object to be measured is generally supported at three points so as to maintain the same shape even if it is detached, but in this case, the number of supporting points is small, so that the object to be measured is caused by its own weight. Has a large amount of deformation. In addition, gravity varies from region to region, so due to the difference in the location where the shape measuring device is installed,
The amount of self-weight deformation is different. Furthermore, since the tidal force due to the moon or the like also changes the gravitational acceleration, the amount of self-weight deformation changes depending on the position of the moon. Such self-weight deformation differs from the original shape of the object to be measured and causes a measurement error.
【0014】(4) 研磨加工後に研磨液をクリーニン
グする必要がある。(4) It is necessary to clean the polishing liquid after polishing.
【0015】形状測定と修正研磨加工を行い、目標精度
に達するまでその測定、加工サイクルを繰り返す加工
は、精密な光学素子を製作する有効な手段である。しか
し、研磨加工中には被測定物を研磨液に浸す必要があ
る。そして、研磨液には研磨砥粒と呼ばれる微細な粒子
が混濁しており、この研磨液がついたまま被測定物を空
気中に放置すると、その粒子が被測定物表面上でかたま
り、除去しようとすると被測定物にキズをつけてしま
う。そこで、研磨加工が終了すると、表面がかわく前に
被測定物表面をクリーニングする必要がある。A process of performing shape measurement and correction polishing and repeating the measurement and processing cycles until the target accuracy is reached is an effective means for producing a precise optical element. However, it is necessary to immerse the object to be measured in the polishing liquid during the polishing process. Then, fine particles called polishing abrasive grains are turbid in the polishing liquid, and if the object to be measured is left in the air with the polishing liquid attached, the particles will agglomerate on the surface of the object to be measured and be removed. Doing so will scratch the object to be measured. Therefore, when the polishing process is completed, it is necessary to clean the surface of the object to be measured before the surface is dried.
【0016】本発明の第1の目的は、被測定物の温度を
一定にすることである。The first object of the present invention is to make the temperature of the object to be measured constant.
【0017】本発明の第2の目的は、被測定物の表面の
ゴミを除去することである。A second object of the present invention is to remove dust on the surface of the object to be measured.
【0018】本発明の第3の目的は、重力によるワーク
の変形の影響を小さくすることである。A third object of the present invention is to reduce the influence of work deformation due to gravity.
【0019】本発明の第4の目的は、研磨加工後の研磨
液のクリーニング工程を省略することである。A fourth object of the present invention is to omit the step of cleaning the polishing liquid after polishing.
【0020】本発明の第5の目的は、上記測定装置を簡
便に構成することである。A fifth object of the present invention is to simply construct the above measuring device.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】(1) 本発明の請求項
1では、被測定物を水槽にいれる。水槽に満たす液体は
空気に較べて比熱が大きいので温度が変化しにくい。従
って被測定物の温度変化を押さえられる。その結果、被
測定物の温度による変形を押さえることができ、高精度
な形状測定が可能となる。Means for Solving the Problems (1) In claim 1 of the present invention, an object to be measured is placed in a water tank. The liquid that fills the water tank has a larger specific heat than air, so the temperature is unlikely to change. Therefore, the temperature change of the measured object can be suppressed. As a result, the deformation of the object to be measured due to the temperature can be suppressed, and highly accurate shape measurement can be performed.
【0022】液体は空気より重いので、ゴミに対し、よ
り強い浮力が働く。その結果ゴミがあったとしても、被
測定物の表面に降り積もる可能性を減らすことができ
る。従って、被測定物のゴミを形状として測定してしま
う危険を減らすことができ、高精度な形状測定が可能と
なる。Since liquid is heavier than air, stronger buoyancy acts on dust. As a result, even if there is dust, it is possible to reduce the possibility that it will accumulate on the surface of the object to be measured. Therefore, it is possible to reduce the risk of measuring the dust of the object to be measured as a shape, and it is possible to measure the shape with high accuracy.
【0023】液体は被測定物に対し、重力に桔抗する浮
力を発生させるので、自重変形を押さえることができ
る。したがって、被測定物本来の形状を測定することが
可能となり、高精度な形状測定が可能となる。Since the liquid generates a buoyancy force against the object to be measured against gravity, the deformation due to its own weight can be suppressed. Therefore, the original shape of the object to be measured can be measured, and highly accurate shape measurement can be performed.
【0024】(2) 本発明の請求項2では、超音波発
生装置を水槽内に設ける。形状を測定する前、あるいは
形状を測定している最中に超音波発生装置を作動させ、
被測定物に付着したゴミをその振動によりはがすことに
より、ゴミの影響を軽減することができる。その結果、
高精度な形状測定が可能である。(2) In the second aspect of the present invention, the ultrasonic wave generator is provided in the water tank. Before measuring the shape, or while measuring the shape, activate the ultrasonic generator,
By peeling off the dust adhering to the object to be measured by the vibration, the influence of the dust can be reduced. as a result,
Highly accurate shape measurement is possible.
【0025】(3) 本発明の請求項3では、液体を温
度制御装置により一定の温度に制御する。被測定物に直
接接触する液体の温度を一定にすることにより、被測定
物の温度変化を押さえることができる。従って、温度に
よる変形を軽減することができ、高精度な形状測定が可
能となる。(3) In claim 3 of the present invention, the temperature of the liquid is controlled to a constant temperature by the temperature control device. By keeping the temperature of the liquid in direct contact with the measured object constant, it is possible to suppress the temperature change of the measured object. Therefore, deformation due to temperature can be reduced, and highly accurate shape measurement can be performed.
【0026】(4) 本発明の請求項4では、液体の比
重を被測定物とほぼ同じにする。比重が同じならば、被
測定物にかかる重量と浮力がつりあう。しかも、重力加
速度の大きさが変化してもつりあう状態に変化はないの
で、自重による変形を軽減することができる。自重によ
る被測定物の変形を軽減できるため、高精度な形状測定
が可能となる。(4) In claim 4 of the present invention, the specific gravity of the liquid is made substantially the same as that of the object to be measured. If the specific gravity is the same, the weight and buoyancy of the object to be measured are balanced. Moreover, since the magnitude of the gravitational acceleration does not change and the entangled state does not change, the deformation due to its own weight can be reduced. Since the deformation of the object to be measured due to its own weight can be reduced, highly accurate shape measurement can be performed.
【0027】(5) 本発明の請求項5では、液体の水
位を一定にする。液体は次第に蒸発していくことが考え
られるが、液体が蒸発すると液体が被測定物にかける圧
力も減ってくる。これは、被測定物にかかる力が変化
し、被測定物の形状が変わることを意味する。形状測定
中に変化する被測定物の形状は形状誤差となってしま
う。また、極端に水位が下がると被測定物が部分的に空
気中に露出することも考えられる。本発明によればたと
え蒸発しても水位は一定にたもたれるため、このような
心配はなく、高精度な形状測定が可能となる。(5) In the fifth aspect of the present invention, the water level of the liquid is kept constant. The liquid may gradually evaporate, but when the liquid evaporates, the pressure exerted by the liquid on the object to be measured also decreases. This means that the force applied to the object to be measured changes and the shape of the object to be measured changes. The shape of the object to be measured that changes during shape measurement causes a shape error. It is also possible that the object to be measured is partially exposed to the air when the water level drops extremely. According to the present invention, even if it evaporates, the water level is kept constant, so there is no such concern, and highly accurate shape measurement can be performed.
【0028】(6) 本発明の請求項6では、液体を満
たす容器を断熱材で構成する。液体は蒸発することが考
えられるが、蒸発によりかならず環境温度より温度が下
がる。また、液体を温度制御する場合でも、その温度が
厳密に環境温度と一致するとは限らない。液体の温度が
形状測定装置、特にベースの温度と異なると、両者に熱
の流入、流出がおこり、形状測定装置の温度が部分的に
変化してしまう。このような温度変化は形状測定装置の
主要部品の熱変形を招き、形状測定精度を低下させる。
そこで、液体と形状測定装置の間に断熱材を設け、両者
の間に熱の流入、流出がおこらないようにする。する
と、形状測定装置の部分的な温度変化を押さえることが
でき、形状測定精度を向上できる。(6) In claim 6 of the present invention, the container filled with the liquid is made of a heat insulating material. The liquid is considered to evaporate, but the evaporation always lowers the temperature below the ambient temperature. Further, even when the temperature of the liquid is controlled, the temperature does not always exactly match the environmental temperature. When the temperature of the liquid is different from the temperature of the shape measuring device, especially the temperature of the base, heat flows in and out of the two, and the temperature of the shape measuring device partially changes. Such a temperature change causes thermal deformation of the main parts of the shape measuring device, and reduces the shape measuring accuracy.
Therefore, a heat insulating material is provided between the liquid and the shape measuring device to prevent heat from flowing in and out between the two. Then, the partial temperature change of the shape measuring device can be suppressed, and the shape measuring accuracy can be improved.
【0029】(7) 本発明の請求項7では、液体を研
磨液とする。修正研磨加工後に形状測定する場合、研磨
液を除去する工程を省略することができるので、研磨液
のクリーニング時に発生するキズ問題を回避できる。ま
た、工程を省略することで、時間を節約できるので、コ
ストを削減できる。(7) In claim 7 of the present invention, the liquid is a polishing liquid. When the shape is measured after the correction polishing process, the step of removing the polishing liquid can be omitted, so that the scratch problem that occurs during cleaning of the polishing liquid can be avoided. Further, by omitting the steps, time can be saved, so that the cost can be reduced.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】(第1の実施例)図1、図2に第
1の実施例を示す。同図において、1は図示しない形状
測定装置本体のベースで通常はこのベースに被測定物を
取り付ける。2は被測定物でスペーサー3を介してベー
ス1にとりつける。この取り付けの方法は、とりつけ、
とりはずし再現性を良くするために3点で行う。例えば
特開平8−66841号公報で開示されているように行
う。ベース1に対し、おけ4を固定して設け、おけ4の
底の部分に断熱材5を設け、おけ4の中を液体6で満た
す。液体6とベース1は断熱材5によって隔てられてお
り、直接、接触しない構造となっている。液体は被測定
物やプローブなどと反応せず、揮発する速度が遅いもの
が好ましい。例えば揮発性の高くない油、炭化水素類、
フッ化炭素類、アルコール類、あるいは水が考えられ
る。また、被測定物とできるだけ同じ比重をもつ液体が
好ましい。液体は分子量を適当に選択することによっ
て、比重をある程度調節できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show a first embodiment. In the figure, reference numeral 1 is a base of a shape measuring apparatus main body (not shown), and an object to be measured is usually attached to this base. Reference numeral 2 is an object to be measured, which is attached to the base 1 via the spacer 3. This mounting method is
Remove 3 points to improve reproducibility. For example, it is performed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-66841. The rake 4 is fixedly provided on the base 1, the heat insulating material 5 is provided on the bottom portion of the rake 4, and the rake 4 is filled with the liquid 6. The liquid 6 and the base 1 are separated by the heat insulating material 5, and have a structure in which they do not come into direct contact with each other. It is preferable that the liquid does not react with the object to be measured, the probe, etc., and has a slow volatilization rate. For example, non-volatile oils, hydrocarbons,
Fluorocarbons, alcohols, or water are possible. A liquid having the same specific gravity as that of the object to be measured is preferable. The specific gravity of the liquid can be adjusted to some extent by appropriately selecting the molecular weight.
【0031】おけ4にはドレイン7を設け、形状測定が
終了した段階で液体を排出するのに用いる。おけ4の内
部に超音波振動子8を設け、ドライブアンプ9により、
超音波を発生させる。また、おけ4の内部には温度計1
0、熱交換機11を設け、それぞれ温度調節器12に接
続し、温度計の指示値が一定になるように液体の温度を
調節する。この時、温度の制御目標は被測定物の形状を
保証する環境条件と一致させる。例えば23度での形状
を保証する必要のある被測定物の場合は、液体の温度を
23度に設定する。ただし、温度の条件がない被測定物
の場合は、平均的な室温とする。この場合、液体は気化
熱により、室温より低い値をとることが多いので、1
0、11、12からなる温度制御系は加熱のみ行えば十
分である。つまり冷凍機つきの温度制御系は必要ない。
さらに、おけ4の中に液体を撹拌する撹拌機13を設
け、電源14に接続する。この状態において、図示しな
い形状測定装置に接続されたプローブ15を用い、被測
定物の表面をトレースする。A drain 7 is provided on the rake 4 and is used for discharging the liquid when the shape measurement is completed. An ultrasonic transducer 8 is provided inside the bucket 4, and a drive amplifier 9
Generate ultrasonic waves. There is a thermometer 1 inside the cage 4.
0 and a heat exchanger 11 are provided and connected to the temperature controllers 12, respectively, and the temperature of the liquid is adjusted so that the indicated value of the thermometer becomes constant. At this time, the temperature control target is made to coincide with the environmental condition that guarantees the shape of the measured object. For example, in the case of an object to be measured for which it is necessary to guarantee the shape at 23 degrees, the liquid temperature is set to 23 degrees. However, in the case of an object to be measured that has no temperature conditions, the average room temperature is used. In this case, the liquid often has a value lower than room temperature due to the heat of vaporization.
It is sufficient for the temperature control system consisting of 0, 11, and 12 to perform only heating. That is, a temperature control system with a refrigerator is not necessary.
Furthermore, an agitator 13 for agitating the liquid is provided in the bowl 4 and connected to the power source 14. In this state, the surface of the object to be measured is traced by using the probe 15 connected to the shape measuring device (not shown).
【0032】以上の構成において、図2に示すフローチ
ャートに従って、被測定物の形状を測定する。まず、被
測定物をスペーサ3を介してベース1に取り付ける(2
01)。次に被測定物が完全に浸るまで液体6をおけ4
に満たす(202)。次に撹拌装置13を作動させ、液
体がおけ4の内部でゆっくり流れるようにする(20
3)。このことにより、おけ内の液体の温度が均一にな
る。次に10、11、12からなる温度制御装置を作動
させ、液体の温度が所定の値になるように制御する(2
04)。液体の温度が一定になるまで待つ(205)。
超音波振動子8を作動させ、被測定物を超音波洗浄する
(206)。このことにより、被測定物に付着したゴミ
が遊離し、液体のなかに浮遊する。超音波は一定時間発
生させた後停止させる。形状測定中に振動させると測定
誤差が大きくなるためである。また、液体中に浮遊する
ゴミは、空気中に浮遊する場合に対し、強い浮力が働く
ので、被測定物の表面に降り積もる可能性が低い。With the above configuration, the shape of the object to be measured is measured according to the flowchart shown in FIG. First, the object to be measured is attached to the base 1 via the spacer 3 (2
01). Next, pour liquid 6 until the object to be measured is completely immersed 4
(202). Next, the stirrer 13 is activated to allow the liquid to slowly flow inside the bowl 4 (20
3). This makes the temperature of the liquid in the rake uniform. Next, the temperature control device consisting of 10, 11 and 12 is operated to control the temperature of the liquid to a predetermined value (2
04). Wait until the liquid temperature is constant (205).
The ultrasonic transducer 8 is operated to ultrasonically clean the object to be measured (206). As a result, the dust attached to the object to be measured is released and floats in the liquid. The ultrasonic waves are generated for a certain period of time and then stopped. This is because the measurement error becomes large when vibrating during shape measurement. Further, the dust floating in the liquid has a strong buoyancy as compared with the case of floating in the air, and thus is unlikely to be deposited on the surface of the object to be measured.
【0033】次に形状を測定する(207)。形状の測
定はプローブ7を被測定物2の表面にトレースさせ、そ
の時のプローブの位置を測定することによって行われ
る。撹拌モーターの振動が大きく、形状測定誤差に影響
する懸念があるが、その場合には撹拌装置を形状測定を
行う直前に停止する。形状測定が終了すると、温度制御
装置を停止させ(208)、撹拌装置を停止させる(2
09)。液体をドレイン7から抜き取り(210)、被
測定物2を取り外す(211)。Next, the shape is measured (207). The shape is measured by tracing the surface of the object to be measured 2 with the probe 7 and measuring the position of the probe at that time. The vibration of the stirring motor is large, which may affect the shape measurement error. In that case, the stirring device is stopped immediately before the shape measurement. When the shape measurement is completed, the temperature control device is stopped (208) and the stirring device is stopped (2
09). The liquid is extracted from the drain 7 (210) and the DUT 2 is removed (211).
【0034】また、液体6を抜き取らずに被測定物を取
り外しすれば、液体を満たす工程(202)と液体を抜
き取る工程(210)を省略できる。さらに、温度制御
装置を停止させる必要がないので、温度制御装置を常に
作動させておくことができる。従って、温度制御装置を
作動させる工程(204)と停止する工程(208)を
省略できる。また、温度が一定になるまで時間待ちする
工程(205)については、液体の温度はすでに一定に
なっているので、被測定物の温度が一定になるまでの時
間を待てばいいだけに短縮される。If the object to be measured is removed without extracting the liquid 6, the step of filling the liquid (202) and the step of extracting the liquid (210) can be omitted. Furthermore, since it is not necessary to stop the temperature control device, the temperature control device can be always operated. Therefore, the step (204) of operating the temperature control device and the step (208) of stopping the temperature control device can be omitted. In the step (205) of waiting until the temperature becomes constant, the temperature of the liquid has already become constant, so it is shortened by waiting for the time until the temperature of the measured object becomes constant. It
【0035】また、超音波振動子8は、液体6と接触し
ていることが肝要である。例えば、超音波振動子をスペ
ーサ3に固定する場合でも、被測定物2に固定する場合
でも、液体6の中に浮かしておく場合でも、あるいはプ
ローブ7に固定する場合でも、超音波振動子を作動させ
るときには必ず液体6と接触していなければならない。It is important that the ultrasonic transducer 8 is in contact with the liquid 6. For example, whether the ultrasonic transducer is fixed to the spacer 3, fixed to the DUT 2, floated in the liquid 6, or fixed to the probe 7, the ultrasonic transducer is It must always be in contact with the liquid 6 when it is activated.
【0036】また、形状測定精度を多少犠牲にして、超
音波振動子は形状測定中にも作動させておくことも考え
られる。プローブが接触式のプローブ(機械式プロー
ブ)の場合、超音波という早い振動にプローブが追従し
ないためである。つまり、超音波振動による形状測定誤
差は小さい。It is also conceivable that the ultrasonic transducer may be operated even during the shape measurement, at the expense of the shape measurement accuracy. This is because when the probe is a contact probe (mechanical probe), the probe does not follow the rapid vibration called ultrasonic waves. That is, the shape measurement error due to ultrasonic vibration is small.
【0037】この実施例で次の効果がある。This embodiment has the following effects.
【0038】1) 被測定物を温度制御した液体の中に
いれて形状測定するので、被測定物の温度が一定に保た
れ、形状測定精度が向上する。1) Since the object to be measured is placed in a temperature-controlled liquid to measure the shape, the temperature of the object to be measured is kept constant, and the accuracy of shape measurement is improved.
【0039】2) 超音波洗浄した直後に形状測定する
ので、洗浄後の清浄な被測定面が得られる。従って表面
に付着したゴミの影響を軽減することが可能であり、形
状測定精度が向上する。また、洗浄によって液体中に浮
遊するゴミは液体から浮力を受けるので被測定物表面に
降り積もる量を軽減できる。2) Since the shape is measured immediately after ultrasonic cleaning, a clean surface to be measured can be obtained after cleaning. Therefore, it is possible to reduce the influence of dust adhering to the surface and improve the accuracy of shape measurement. Further, since the dust floating in the liquid due to the washing receives the buoyancy force from the liquid, the amount of the dust accumulated on the surface of the object to be measured can be reduced.
【0040】3) 液体の比重と被測定物の比重を等し
くすることにより、重力と浮力を釣り合わせることが可
能となる。このとき、自重たわみの影響を軽減すること
が可能であり、形状測定精度が向上する。3) By making the specific gravity of the liquid equal to the specific gravity of the object to be measured, it becomes possible to balance gravity and buoyancy. At this time, it is possible to reduce the influence of the self-weight deflection, and the shape measurement accuracy is improved.
【0041】また、形状測定装置の設置場所や月の潮汐
力などの原因により、重力加速度が変化したとしても、
自重たわみがすでに軽減されているので、その影響を排
除することができる。その結果、形状測定精度が向上す
る。Even if the gravitational acceleration changes due to the location of the shape measuring device or the tidal force of the moon,
Since the self-weight deflection is already reduced, its influence can be eliminated. As a result, the accuracy of shape measurement is improved.
【0042】4) 温度制御された液体6とベース1の
間には断熱材5があるため、両者の温度が厳密に一致し
ていなくても、ベース1の温度変化を押さえられる。ベ
ース1は形状測定装置の一部であり、被測定物を搭載す
る精度基準のひとつでもあるので温度変化による変形を
押さえることができ、形状測定精度が向上する。4) Since there is the heat insulating material 5 between the temperature-controlled liquid 6 and the base 1, the temperature change of the base 1 can be suppressed even if the temperatures of both are not exactly the same. Since the base 1 is a part of the shape measuring device and is one of the accuracy standards for mounting the object to be measured, deformation due to temperature change can be suppressed, and shape measuring accuracy is improved.
【0043】5) 被測定物の温度を一定にすることに
関しては、従来、比熱の小さい空気温度を制御していた
のに対し、比熱の大きい液体温度を制御するので、制御
が簡単であり、比較的小規模な温度制御装置で構成が可
能となる。このため、装置コストを下げることができ
る。5) Regarding the constant temperature of the object to be measured, the air temperature having a small specific heat has been conventionally controlled, while the liquid temperature having a large specific heat is controlled, so that the control is simple. It is possible to configure with a relatively small temperature control device. Therefore, the device cost can be reduced.
【0044】6) 被測定物表面上のゴミを軽減するこ
とに関しては、従来のように、降り積もるゴミを軽減す
る目的で高価なクリーンルームを用意する必要がなく、
装置コストを下げることができる。6) Regarding reducing dust on the surface of the object to be measured, it is not necessary to prepare an expensive clean room for the purpose of reducing accumulated dust, unlike the conventional case.
The device cost can be reduced.
【0045】(第2の実施例)図3、図4に第2の実施例
を示す。同図において、1は図示しない形状測定装置本
体のベースで通常はこのベースに被測定物を取り付け
る。2は被測定物でスペーサー3を介してベース1にと
りつける。この取り付けの方法は、とりつけ、とりはず
し再現性を良くするために3点で行う。ベース1に対
し、おけ4を固定して設け、おけ4の底の部分に断熱材
5を設け、おけ4の中を液体6で満たす。液体6とベー
ス1は断熱材5によって隔てられており、直接、接触し
ない構造となっている。おけ4の内部に超音波振動子8
を設け、ドライブアンプ9により、超音波を発生させ
る。おけ4の中に液体を撹拌する撹拌機13を設け、電
源14に接続する。さらに、おけ4の中に液体6の水位
を測定する水位計16を設ける。(Second Embodiment) FIGS. 3 and 4 show a second embodiment. In the figure, reference numeral 1 is a base of a shape measuring apparatus main body (not shown), and an object to be measured is usually attached to this base. Reference numeral 2 is an object to be measured, which is attached to the base 1 via the spacer 3. This attachment method is performed at three points in order to improve reproducibility of attachment and detachment. The rake 4 is fixedly provided on the base 1, the heat insulating material 5 is provided on the bottom portion of the rake 4, and the rake 4 is filled with the liquid 6. The liquid 6 and the base 1 are separated by the heat insulating material 5, and have a structure in which they do not come into direct contact with each other. Ultrasonic transducer 8 inside the bucket 4
Is provided, and the drive amplifier 9 generates ultrasonic waves. An agitator 13 for agitating the liquid is provided in the bowl 4 and connected to a power source 14. Further, a water level gauge 16 for measuring the water level of the liquid 6 is provided in the cage 4.
【0046】また、第2のおけ17を形状測定装置に併
設して設け、第2のおけにも先ほどと同じ液体6を満た
し、第2のおけ17の内部には温度計10、熱交換機1
1を設け、それぞれ温度調節器12に接続し、温度計の
指示値が一定になるように液体の温度を調節する。この
時、温度の制御目標は被測定物の形状を保証する環境条
件と一致させる。例えば23度での形状を保証する必要
のある被測定物の場合は、液体の温度を23度に設定す
る。ただし、温度の条件がない被測定物の場合は、平均
的な室温とする。この場合、液体は気化熱により、室温
より低い値をとることが多いので、10、11、12か
らなる温度制御系は加熱のみ行えば十分である。つまり
冷凍機つきの温度制御系は必要ない。また第2のおけに
第2の水位計18を設ける。Further, the second rake 17 is provided in parallel with the shape measuring device, and the same liquid 6 as described above is filled in the second rake, and the thermometer 10 and the heat exchanger 1 are provided inside the second rake 17.
1 is provided and is connected to each of the temperature controllers 12, and the temperature of the liquid is adjusted so that the indicated value of the thermometer becomes constant. At this time, the temperature control target is made to coincide with the environmental condition that guarantees the shape of the measured object. For example, in the case of an object to be measured for which it is necessary to guarantee the shape at 23 degrees, the liquid temperature is set to 23 degrees. However, in the case of an object to be measured that has no temperature conditions, the average room temperature is used. In this case, the liquid often has a value lower than room temperature due to the heat of vaporization, so that the temperature control system consisting of 10, 11 and 12 only needs to perform heating. That is, a temperature control system with a refrigerator is not necessary. In addition, a second water level gauge 18 is provided in the second bowl.
【0047】第1のおけ4に、配管19、ポンプ20を
設置し、第1のおけ4から第2のおけ17に液体が流れ
るように構成する。第2のおけ17に、配管21、ポン
プ22、フィルタ23を設置し、第2のおけ17から第
1のおけ4に液体が流れるように構成する。A pipe 19 and a pump 20 are installed in the first bowl 4 so that the liquid flows from the first bowl 4 to the second bowl 17. A pipe 21, a pump 22, and a filter 23 are installed in the second bucket 17, and the liquid is allowed to flow from the second bucket 17 to the first bucket 4.
【0048】水位制御装置24を設け、第1の水位計1
6からの信号と、第2の水位計18からの信号を接続
し、ポンプ20,22を接続する。A water level control device 24 is provided, and the first water level meter 1
The signal from 6 and the signal from the second water gauge 18 are connected, and the pumps 20 and 22 are connected.
【0049】以上の構成において、図4に示すフローチ
ャートに従って、被測定物の形状を測定する。まず、前
準備段階として、第2のおけの10,11,12からな
る温度制御装置を作動させ、第2のおけの液体の温度を
所定の温度に制御しておく(301)。次に、被測定物
をスペーサ3を介してベース1に取り付ける(30
2)。次に被測定物が完全に浸るまで液体6をおけ4に
注水する(303)。この時、水位制御装置24は、第
1の水位計16が所定の値を出力するまでポンプ22を
作動させる。所定の値とは、液体が被測定物を完全にひ
たす水位のことである。ポンプ22は第2のおけ17か
ら液体6を吸い込み、フィルタ23に圧送する。フィル
タ23により、液体に含まれるゴミが除去され、フィル
タを出たゴミのない液体は配管21によって第1のおけ
に導かれる。With the above configuration, the shape of the object to be measured is measured according to the flowchart shown in FIG. First, as a preparatory step, the temperature control device including the second bowls 10, 11 and 12 is operated to control the temperature of the second bowl liquid to a predetermined temperature (301). Next, the object to be measured is attached to the base 1 via the spacer 3 (30
2). Next, the liquid 6 is poured into the bowl 4 until the object to be measured is completely immersed (303). At this time, the water level control device 24 operates the pump 22 until the first water level gauge 16 outputs a predetermined value. The predetermined value is a water level at which the liquid completely sinks the measured object. The pump 22 sucks the liquid 6 from the second bark 17 and pumps it to the filter 23. Dust contained in the liquid is removed by the filter 23, and the dust-free liquid exiting the filter is guided to the first bowl by the pipe 21.
【0050】第1の水位計16が所定の値になると、水
位制御装置はポンプ20を作動させる。ポンプ20は第
1のおけ4から配管19を介して液体6を吸い込み第2
のおけに注水する。液体は第1と第2のおけの間を循環
する。次に撹拌装置13を作動させ、液体がおけ4の内
部でゆっくり流れるようにする(304)。このことに
より、おけ内の液体の温度が均一になる。このまま、被
測定物などの温度が安定するまでしばらく時間待ちする
(305)。超音波振動子8を作動させ、被測定物を超
音波洗浄する(306)。このことにより、被測定物に
付着したゴミが遊離し、液体のなかに浮遊する。超音波
は一定時間発生させた後停止させる。形状測定中に振動
させると測定誤差が大きくなるためである。また、液体
中に浮遊するゴミは、空気中に浮遊する場合に対し、強
い浮力が働くので、被測定物の表面に降り積もる可能性
は低い。さらに、浮遊したゴミは液体が第1と第2のお
けの間を循環している間にフィルタ23によって除去さ
れるので、ゴミの影響が軽減される。When the first water level gauge 16 reaches a predetermined value, the water level control device operates the pump 20. The pump 20 sucks the liquid 6 from the first pail 4 through the pipe 19 and the second
Pour water into the bowl. The liquid circulates between the first and second pail. The stirrer 13 is then activated to allow the liquid to slowly flow inside the jar 4 (304). This makes the temperature of the liquid in the rake uniform. In this state, wait for a while until the temperature of the object to be measured stabilizes (305). The ultrasonic transducer 8 is activated to ultrasonically clean the object to be measured (306). As a result, the dust attached to the object to be measured is released and floats in the liquid. The ultrasonic waves are generated for a certain period of time and then stopped. This is because the measurement error becomes large when vibrating during shape measurement. Further, the dust floating in the liquid has a strong buoyancy as compared with the case of floating in the air, and therefore is unlikely to accumulate on the surface of the object to be measured. Further, the suspended dust is removed by the filter 23 while the liquid circulates between the first and second buckets, so that the influence of the dust is reduced.
【0051】次に形状を測定する(307)。形状の測
定はプローブ7を被測定物2の表面にトレースさせ、そ
の時のプローブの位置を測定することによって行われ
る。撹拌モーターの振動が大きく、形状測定誤差に影響
する懸念があるが、その場合には撹拌装置を形状測定を
行う直前に停止する。形状測定が終了すると、撹拌装置
を停止させる(308)。次におけ4から排水する(3
09)。この時、水位制御装置24は、ポンプ22を停
止し、注水を止めたあと、第1の水位計16が所定の値
を出力するまでポンプ20を作動させ、排水する。ここ
で、所定の値とは、液体が被測定物より下になる水位の
ことである。この動作によって、おけ4の液体はおけ6
に移動する。また、水位制御装置24は第2のおけ17
の水位も第2の水位計18で測定しており、このおけが
あふれる場合には事前に動作を停止する。次に、被測定
物2を取り外す(310)。Next, the shape is measured (307). The shape is measured by tracing the surface of the object to be measured 2 with the probe 7 and measuring the position of the probe at that time. The vibration of the stirring motor is large, which may affect the shape measurement error. In that case, the stirring device is stopped immediately before the shape measurement. When the shape measurement is completed, the stirring device is stopped (308). Then drain from the rake 4 (3
09). At this time, the water level control device 24 stops the pump 22 and stops water injection, and then operates the pump 20 until the first water level gauge 16 outputs a predetermined value to drain the water. Here, the predetermined value is a water level at which the liquid is below the object to be measured. By this action, the liquid in the rake 4 will fall
Move to. In addition, the water level control device 24 has a second
The water level of is also measured by the second water level gauge 18, and the operation is stopped in advance when this rake overflows. Next, the DUT 2 is removed (310).
【0052】また、液体6を抜き取らずに被測定物を取
り外しすれば、液体を注水する工程(303)と液体を
排水する工程(309)を省略できる。この場合、常に
液体がおけ4の内部に残ることになるので、温度計10
の設置位置をおけ4の内部にすることができる。このよ
うに構成すると、温度計を、より被測定物に近づけるこ
とができるので、被測定物の温度の制御精度が向上でき
る。If the object to be measured is removed without extracting the liquid 6, the step of pouring the liquid (303) and the step of draining the liquid (309) can be omitted. In this case, the liquid will always remain inside the bowl 4, so the thermometer 10
The installation position of can be set inside the cage 4. With this configuration, the thermometer can be brought closer to the object to be measured, so that the temperature control accuracy of the object to be measured can be improved.
【0053】また、超音波振動子8は、液体6と接触し
ていることが肝要である。例えば、超音波振動子をスペ
ーサ3に固定する場合でも、被測定物2に固定する場合
でも、液体6の中に浮かしておく場合でも、あるいはプ
ローブ7に固定する場合でも、超音波振動子を作動させ
るときには必ず液体6と接触していなければならない。It is important that the ultrasonic transducer 8 is in contact with the liquid 6. For example, whether the ultrasonic transducer is fixed to the spacer 3, fixed to the DUT 2, floated in the liquid 6, or fixed to the probe 7, the ultrasonic transducer is It must always be in contact with the liquid 6 when it is activated.
【0054】この実施例では第1の実施例の場合に加
え、さらに次の効果がある。In addition to the case of the first embodiment, this embodiment has the following effects.
【0055】1) 液体をあらかじめ温度調節しておく
ことができるため、第1の実施例のように液体の温度が
一定になるまで待つ必要がない。ただし、被測定物の温
度が一定になるまでまつ時間は第1の実施例と同してあ
る。1) Since the temperature of the liquid can be adjusted in advance, it is not necessary to wait until the temperature of the liquid becomes constant as in the first embodiment. However, the waiting time until the temperature of the object to be measured becomes constant is the same as in the first embodiment.
【0056】2) 温度制御装置をおけ4にいれる必要
がないので、おけを小さくできる。このおけが小さくで
きると、これをとりつける形状測定装置も小さくするこ
とができる。2) Since it is not necessary to put the temperature control device in the case 4, the size of the case can be reduced. If this bonnet can be made smaller, the shape measuring device to which it is attached can also be made smaller.
【0057】3) 注水、排水をポンプで行うので人間
の手作業がなく、自動化が可能である。自動化ができれ
ば作業者の負担を軽減し、装置の運用コストを下げるこ
とができる。また、人為的なミスによる注水、排水に伴
う水漏れ事故を防止できる。3) Since water injection and drainage are performed by a pump, there is no human manual work and automation is possible. If it can be automated, the burden on the operator can be reduced and the operating cost of the device can be reduced. Further, it is possible to prevent water leakage accidents caused by water injection and drainage due to human error.
【0058】(第3の実施例)図5、図6に第3の実施例
を示す。第1の実施例に対し、液体の循環系を加え、温
度調節をその循環経路の途中で行う。さらに、循環系に
よって液体の流れがおけの内部にできるので、撹拌装置
を省略できる。(Third Embodiment) FIGS. 5 and 6 show a third embodiment. A liquid circulation system is added to the first embodiment, and temperature control is performed in the middle of the circulation path. Furthermore, the circulation system allows the flow of liquid to be inside the skein, so that the stirring device can be omitted.
【0059】図5に第3の実施例を示す。同図におい
て、1は図示しない形状測定装置本体のベースで通常は
このベースに被測定物を取り付ける。2は被測定物でス
ペーサ3を介してベース1にとりつける。この取り付け
の方法は、とりつけ、とりはずし再現性を良くするため
に3点で行う。ベース1に対し、おけ4を固定して設
け、おけ4の底の部分に断熱材5を設け、おけ4の中を
液体6で満たす。液体6とベース1は断熱材5によって
隔てられており、直接、接触しない構造となっている。
おけ4にはドレイン7を設け、形状測定が終了した段階
で液体を排出するのに用いる。おけ4の内部に超音波振
動子8を設け、ドライブアンプ9により、超音波を発生
させる。またおけ4の内部には温度計10を設置する。FIG. 5 shows a third embodiment. In the figure, reference numeral 1 is a base of a shape measuring apparatus main body (not shown), and an object to be measured is usually attached to this base. Reference numeral 2 is an object to be measured, which is attached to the base 1 via the spacer 3. This attachment method is performed at three points in order to improve reproducibility of attachment and detachment. The rake 4 is fixedly provided on the base 1, the heat insulating material 5 is provided on the bottom portion of the rake 4, and the rake 4 is filled with the liquid 6. The liquid 6 and the base 1 are separated by the heat insulating material 5, and have a structure in which they do not come into direct contact with each other.
A drain 7 is provided on the rake 4 and is used for discharging the liquid when the shape measurement is completed. An ultrasonic oscillator 8 is provided inside the bucket 4, and an ultrasonic wave is generated by the drive amplifier 9. Further, a thermometer 10 is installed inside the cage 4.
【0060】おけ4には配管19を接続し、インライン
で動作可能な熱交換機11、ポンプ22を接続し、フィ
ルタ23に液体を圧送する。フィルタ23を出た液体は
配管21を通り、再びおけ4にもどる。温度時計10、
熱交換機11は温度制御装置12に接続し、温度計の指
示値が一定になるように液体の温度を調節する。この
時、温度の制御目標は被測定物の形状を保証する環境条
件と一致させる。例えば23度での形状を保証する必要
のある被測定物の場合は、液体の温度を23度に設定す
る。ただし、温度の条件がない被測定物の場合は、平均
的な室温とする。この場合、液体は気化熱により、室温
より低い値をとることが多いので、10、11、12か
らなる温度制御系は加熱のみ行えば十分である。つまり
冷凍機つきの温度制御系は必要ない。この状態におい
て、図示しない形状測定装置に接続されたプローブ15
を用い、被測定物の表面をトレースする。A pipe 19 is connected to the cage 4, a heat exchanger 11 and a pump 22 which can be operated in-line are connected, and the liquid is pressure-fed to the filter 23. The liquid that has exited the filter 23 passes through the pipe 21 and returns to the reservoir 4 again. Temperature clock 10,
The heat exchanger 11 is connected to the temperature control device 12 and adjusts the temperature of the liquid so that the indicated value of the thermometer becomes constant. At this time, the temperature control target is made to coincide with the environmental condition that guarantees the shape of the measured object. For example, in the case of an object to be measured for which it is necessary to guarantee the shape at 23 degrees, the temperature of the liquid is set to 23 degrees. However, in the case of an object to be measured that has no temperature conditions, the average room temperature is used. In this case, the liquid often has a value lower than room temperature due to the heat of vaporization, so that the temperature control system consisting of 10, 11 and 12 only needs to perform heating. That is, a temperature control system with a refrigerator is not necessary. In this state, the probe 15 connected to the shape measuring device (not shown)
To trace the surface of the object to be measured.
【0061】以上の構成において、図6に示すフローチ
ャートに従って、被測定物の形状を測定する。まず、被
測定物をスペーサ3を介してベース1に取り付ける(4
01)。次に被測定物が完全に浸るまで液体6をおけ4
に満たす(402)。次にポンプ22を作動させ、おけ
4の内部の液体を、熱交換機11とフィルタ23を通過
して再びおけ4にもどる経路で循環させる(403)。
おけ4の内部では、液体に流れが生じ、温度が均一にな
る。次に10、11、12からなる温度制御装置を作動
させ、液体の温度が所定の値になるように制御する(4
04)。液体の温度が一定になるまで待つ(405)。With the above configuration, the shape of the object to be measured is measured according to the flowchart shown in FIG. First, the object to be measured is attached to the base 1 via the spacer 3 (4
01). Next, pour liquid 6 until the object to be measured is completely immersed 4
(402). Next, the pump 22 is activated to circulate the liquid inside the rake 4 through the heat exchanger 11 and the filter 23 and return to the rake 4 again (403).
Inside the bucket 4, a flow of liquid occurs and the temperature becomes uniform. Next, the temperature control device consisting of 10, 11 and 12 is operated to control the temperature of the liquid to a predetermined value (4
04). Wait until the liquid temperature becomes constant (405).
【0062】超音波振動子8を作動させ、被測定物を超
音波洗浄する(406)。このことにより、被測定物に
付着したゴミが遊離し、液体のなかに浮遊する。超音波
は一定時間発生させた後停止させる。また、液体中に浮
遊するゴミは、空気中に浮遊する場合に対し、強い浮力
が働くので、被測定物の表面に降り積もる可能性が低
い。さらに、循環経路の途中にあるフィルタ23によ
り、ゴミはしだいに除去される。The ultrasonic vibrator 8 is operated to ultrasonically clean the object to be measured (406). As a result, the dust attached to the object to be measured is released and floats in the liquid. The ultrasonic waves are generated for a certain period of time and then stopped. Further, the dust floating in the liquid has a strong buoyancy as compared with the case of floating in the air, and thus is unlikely to be deposited on the surface of the object to be measured. Further, dust is gradually removed by the filter 23 in the middle of the circulation path.
【0063】次に形状を測定する(407)。形状の測
定はプローブ7を被測定物2の表面にトレースさせ、そ
の時のプローブの位置を測定することによって行われ
る。形状測定が終了すると、温度制御装置を停止させ
(408)、循環系を停止させる(409)。液体をド
レイン7から抜き取り(410)、被測定物2を取り外
す(411)。Next, the shape is measured (407). The shape is measured by tracing the surface of the object to be measured 2 with the probe 7 and measuring the position of the probe at that time. When the shape measurement is completed, the temperature control device is stopped (408) and the circulation system is stopped (409). The liquid is extracted from the drain 7 (410), and the DUT 2 is removed (411).
【0064】また、液体6を抜き取らずに被測定物を取
り外しすれば、液体を満たす工程(402)と液体を抜
き取る工程(410)を省略できる。さらに、温度制御
装置を停止させる必要がないので、温度制御装置を作動
させる工程(404)と停止する工程(408)を省略
できる。また、温度が一定になるまで時間待ちする工程
(405)については、液体の温度はすでに一定になっ
ているので、被測定物の温度が一定になるまでの時間を
まてばいいだけに短縮される。If the object to be measured is removed without extracting the liquid 6, the step of filling the liquid (402) and the step of extracting the liquid (410) can be omitted. Furthermore, since it is not necessary to stop the temperature control device, the step (404) of operating the temperature control device and the step (408) of stopping the temperature control device can be omitted. In the step (405) of waiting for the temperature to become constant, the temperature of the liquid has already become constant, so the time until the temperature of the object to be measured becomes constant can be shortened. To be done.
【0065】この実施例では第1の実施例の場合に加
え、さらに次の効果がある。In addition to the case of the first embodiment, this embodiment has the following effects.
【0066】1) おけ4内の温度を均一にするため
に、第1の実施例では撹拌装置を設けていたが、第3の
実施例では循環系による水流を利用しているため、より
静粛に温度を均一にすることができる。これにより、形
状測定中の振動を低減することが可能であり、形状測定
精度が向上する。1) In order to make the temperature in the bowl 4 uniform, a stirring device was provided in the first embodiment, but in the third embodiment the water flow by the circulation system is used, so it is quieter. The temperature can be made uniform. This makes it possible to reduce vibration during shape measurement and improve shape measurement accuracy.
【0067】2) フィルタを有する循環系を設けたの
で、液体中に浮遊するゴミを連続的に除去することが可
能となる。これにより、ゴミによって形状測定結果が悪
化する可能性を軽減できる。2) Since the circulation system having the filter is provided, it is possible to continuously remove dust floating in the liquid. As a result, it is possible to reduce the possibility that the shape measurement result will be deteriorated by dust.
【0068】3) 第2の実施例に対しては、液体をひ
とつのおけの中で循環しているので、水位制御装置、お
よび水位計を廃止し、装置コストを軽減できる。3) In contrast to the second embodiment, since the liquid is circulated in one bowl, the water level control device and the water level gauge can be eliminated, and the device cost can be reduced.
【0069】(第4の実施例)図7に第4の実施例を示
す。第3の実施例に対し、注水ぐちをプローブに固定
し、温度計を循環経路に設置している。(Fourth Embodiment) FIG. 7 shows a fourth embodiment. In contrast to the third embodiment, the water injection mouth is fixed to the probe and the thermometer is installed in the circulation path.
【0070】同図において、1は図示しない形状測定装
置本体のベースで通常はこのベースに被測定物を取り付
ける。2は被測定物でスペーサー3を介してベース1に
とりつける。この取り付けの方法は、とりつけ、とりは
ずし再現性を良くするために3点で行う。ベース1に対
し、おけ4を固定して設け、おけ4の底の部分に断熱材
5を設け、おけ4の中を液体6で満たす。液体6とベー
ス1は断熱材5によって隔てられており、直接、接触し
ない構造となっている。おけ4にはドレイン7を設け、
形状測定が終了した段階で液体を排出するのに用いる。
おけ4の内部に超音波振動子8を設け、ドライブアンプ
9により、超音波を発生させる。In the figure, reference numeral 1 is a base of a shape measuring apparatus main body (not shown), and the object to be measured is usually attached to this base. Reference numeral 2 is an object to be measured, which is attached to the base 1 via the spacer 3. This attachment method is performed at three points in order to improve reproducibility of attachment and detachment. The rake 4 is fixedly provided on the base 1, the heat insulating material 5 is provided on the bottom portion of the rake 4, and the rake 4 is filled with the liquid 6. The liquid 6 and the base 1 are separated by the heat insulating material 5, and have a structure in which they do not come into direct contact with each other. The drain 4 is provided in the bucket 4,
It is used to drain the liquid when the shape measurement is completed.
An ultrasonic oscillator 8 is provided inside the bucket 4, and an ultrasonic wave is generated by the drive amplifier 9.
【0071】おけ4には配管19を接続し、インライン
で動作可能な熱交換機11、ポンプ22を接続し、フィ
ルタ23に液体を圧送する。フィルタ23を出た液体
は、温度計10に導かれ、温度を測定し、配管21を通
り、プローブに固定されたノズル25からおけ4の内部
に注水される。ここで、プローブに接続される配管はフ
レキシブルな例えばチューブで構成する。プローブが上
下左右に動くからである。温度時計10、熱交換機11
は温度制御装置12に接続し、温度計の指示値が一定に
なるように液体の温度を調節する。この状態において、
図示しない形状測定装置に接続されたプローブ15を用
い、被測定物の表面をトレースする。A pipe 19 is connected to the cage 4, a heat exchanger 11 and a pump 22 which can be operated in-line are connected, and the liquid is pressure-fed to the filter 23. The liquid discharged from the filter 23 is guided to the thermometer 10, measures the temperature, passes through the pipe 21, and is poured into the inside of the skein 4 from the nozzle 25 fixed to the probe. Here, the pipe connected to the probe is made of a flexible tube, for example. This is because the probe moves vertically and horizontally. Temperature clock 10, heat exchanger 11
Is connected to the temperature control device 12 and adjusts the temperature of the liquid so that the indicated value of the thermometer becomes constant. In this state,
The surface of the object to be measured is traced using the probe 15 connected to a shape measuring device (not shown).
【0072】動作については第3の実施例の場合と同じ
であるので省略する。The operation is the same as in the case of the third embodiment and will not be repeated.
【0073】この実施例では第3の実施例の場合に加
え、さらに次の効果がある。In addition to the case of the third embodiment, this embodiment has the following effects.
【0074】1) 測定が行われるプローブ近辺に、フ
ィルタ23を介してゴミを除去された清浄な液体が供給
されるので、より効果的に、ゴミの影響を軽減すること
ができる。1) Since the clean liquid from which dust has been removed is supplied to the vicinity of the probe where the measurement is performed, the influence of dust can be reduced more effectively.
【0075】2) 液体の水位が低下してもプローブ部
分には常に液体が供給されるため、乾いた被測定物の表
面をプローブが走ることがない。接触式プローブの場
合、乾いた被測定面を走査するとキズをつける可能性が
あるので、その危険を回避することができる。2) Since the liquid is always supplied to the probe portion even if the water level of the liquid is lowered, the probe does not run on the surface of the dry object to be measured. In the case of the contact type probe, there is a possibility of causing scratches when the dry surface to be measured is scanned, so that the danger can be avoided.
【0076】(第5の実施例)図8に第5の実施例を示
す。第1の実施例が、形状測定装置のベースに直接、お
けや断熱材を固定していたのに対し、これらを着脱可能
なプレート26の上に構成した実施例である。このよう
に、構成すると、形状測定装置の上で被測定物をセット
する必要がなくなるので、第1の実施例の場合に加え、
さらに次の効果がある。(Fifth Embodiment) FIG. 8 shows a fifth embodiment. The first embodiment is an embodiment in which these are arranged on the detachable plate 26, while the case and the heat insulating material are fixed directly to the base of the shape measuring apparatus. With this configuration, since it is not necessary to set the object to be measured on the shape measuring apparatus, in addition to the case of the first embodiment,
Further, it has the following effects.
【0077】1) 被測定物のセットを、形状測定装置
の外で行えるため、形状測定装置を占有する時間が短く
てすむ。すなわち、形状測定装置の稼働率を向上させる
ことができる。1) Since the object to be measured can be set outside the shape measuring apparatus, the time for occupying the shape measuring apparatus can be shortened. That is, the operating rate of the shape measuring device can be improved.
【0078】2) 着脱可能な、プレート26、およ
び、それに固定されるおけなどを複数用意することによ
り、バッチ処理が可能となる。すなわち、あらかじめ、
複数の被測定物をそれぞれのプレート26にセット、温
度調節を行い、温度の安定した順番に形状測定装置にこ
れを搭載し、形状を測定することにより、効率的に被測
定物の形状を測定することができる。2) Batch processing can be performed by preparing a plurality of removable plates 26, and a bail fixed to them. That is, in advance,
Efficiently measure the shape of the object to be measured by setting a plurality of objects to be measured on each plate 26, adjusting the temperature, and mounting this on a shape measuring device in order of stable temperature and measuring the shape. can do.
【0079】(第6の実施例)第6の実施例は、これまで
説明してきた実施例に対し、液体が研磨液である場合で
ある。研磨液の中には研磨砥粒と呼ばれる小さな粒が混
濁しているが、形状測定精度がそれほど要求されない場
合にはその影響を無視できる。(Sixth Embodiment) The sixth embodiment is a case where the liquid is a polishing liquid as compared with the above-described embodiments. Although small particles called polishing abrasive particles are turbid in the polishing liquid, their influence can be ignored if shape measurement accuracy is not so required.
【0080】被測定物の形状測定と、修正研磨を繰り返
して行う加工工程では、次のような手順が必要である。The following procedure is required in the processing step in which the shape measurement of the object to be measured and the correction polishing are repeated.
【0081】
1) 被測定物を形状測定装置にセットする
2) 形状を測定する
3) 被測定物を形状測定装置からはずす
4) 被測定物を研磨装置にセットする
5) 修正研磨加工する
6) 被測定物を研磨装置からはずす
この修正研磨サイクルを、目標の精度に達するまで続け
る。これに対し、第5の実施例で示したように、着脱可
能な方式とし、液体を研磨液とすれば、次のメリットが
ある。1) Set the object to be measured in the shape measuring apparatus 2) Measure the shape 3) Remove the object to be measured from the shape measuring apparatus 4) Set the object to be measured in the polishing apparatus 5) Correct polishing 6 ) The modified polishing cycle of removing the object to be measured from the polishing apparatus is continued until the target accuracy is reached. On the other hand, as shown in the fifth embodiment, if the removable method is used and the liquid is the polishing liquid, the following advantages can be obtained.
【0082】1) 被測定物をセットする工程と、はず
す工程を省略できる。ただし、プレート26の着脱は必
要。1) The steps of setting and removing the object to be measured can be omitted. However, it is necessary to attach and detach the plate 26.
【0083】2) 研磨液のついた被測定物をクリーニ
ングする必要がない。2) It is not necessary to clean the object to be measured with the polishing liquid.
【0084】また、図8に示すように、1995年砥粒
加工学会学術講演会講演論文集、115頁、あるいは特
開平5−57606号公報に開示されているような、研
磨加工装置と形状修正装置が一体になったシステムの場
合、第5の実施例のように着脱するプレートは必要な
く、第1の実施例のように装置に直接おけや断熱材を固
定することが可能である。Further, as shown in FIG. 8, a polishing machine and a shape modifying machine as disclosed in 1995 Proceedings of Academic Conference of Abrasive Grain Processing Society, page 115, or Japanese Patent Laid-Open No. 5-57606. In the case of a system in which the device is integrated, there is no need for a plate to be attached and detached as in the fifth embodiment, and it is possible to directly fix the case and the heat insulating material to the device as in the first embodiment.
【0085】[0085]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項1に関し、被測定物を水槽にいれて形状測定する
ことにより、空気中で測定する場合に較べて被測定物の
温度が変化しにくい。従って、被測定物の温度による変
形を押さえることができ、高精度な形状測定が可能とな
る。As described above, according to the present invention,
According to the first aspect, when the object to be measured is placed in the water tank and the shape is measured, the temperature of the object to be measured is less likely to change as compared with the case of measuring in air. Therefore, the deformation of the object to be measured due to the temperature can be suppressed, and highly accurate shape measurement can be performed.
【0086】液体は空気より重いので、ゴミが降り積も
る可能性を減らすことができる。従って、被測定物のゴ
ミを形状として測定してしまう危険を減らすことがで
き、高精度な形状測定が可能となる。液体は被測定物に
対し、重力に拮抗する浮力を発生させるので、自重変形
を押さえることができる。したがって、被測定物本来の
形状を測定することが可能となり、高精度な形状測定が
可能となる。Since the liquid is heavier than the air, it is possible to reduce the possibility that dust is accumulated. Therefore, it is possible to reduce the risk of measuring the dust of the object to be measured as a shape, and it is possible to measure the shape with high accuracy. The liquid generates buoyancy against the object to be measured, so that the self-weight deformation can be suppressed. Therefore, the original shape of the object to be measured can be measured, and highly accurate shape measurement can be performed.
【0087】空気中の水分と反応し、比較的ゆっくり化
学変化する、すなわちちょうかい性のある材料、たとえ
ば光波長変換にもちいる非線形光学材料第2リン酸カリ
ウムなどでも、シリコンオイルなどに浸した状態で形状
測定するので空気にふれずに測定できる。A material which reacts with moisture in the air and undergoes a chemical change relatively slowly, that is, a material having a stiffening property, for example, a non-linear optical material such as potassium dihydrogen phosphate used for light wavelength conversion, is dipped in silicon oil or the like. Since the shape is measured in the state, it can be measured without touching the air.
【0088】請求項2に関し、形状を測定する前に超音
波発生装置を作動させ、被測定物に付着したゴミをその
振動によりはがすことにより、ゴミの影響を軽減するこ
とができる。従って高精度な形状測定が可能である。According to the second aspect of the present invention, the influence of dust can be reduced by activating the ultrasonic generator before measuring the shape and peeling the dust adhering to the object to be measured by the vibration. Therefore, highly accurate shape measurement is possible.
【0089】請求項3に関し、被測定物に直接接触する
液体の温度を温度制御装置により一定に制御することに
より、被測定物の温度変化を押さえることができる。従
って、温度による変形を軽減することができ、高精度な
形状測定が可能となる。According to the third aspect, the temperature change of the measured object can be suppressed by controlling the temperature of the liquid which is in direct contact with the measured object by the temperature control device. Therefore, deformation due to temperature can be reduced, and highly accurate shape measurement can be performed.
【0090】請求項4に関し、液体の比重を被測定物と
ほぼ同じにし、被測定物にかかる重量と浮力がつりあう
ようにすることにより、自重による変形を軽減すること
ができる。自重による被測定物の変形を軽減できるた
め、高精度な形状測定が可能となる。According to the fourth aspect, by making the specific gravity of the liquid substantially the same as that of the object to be measured so that the weight applied to the object to be measured and the buoyancy force are balanced, the deformation due to its own weight can be reduced. Since the deformation of the object to be measured due to its own weight can be reduced, highly accurate shape measurement can be performed.
【0091】請求項5に関し、液体の水位を一定にする
ことができるため、液体の蒸発などによって、液体の水
面が変化し、被測定物にかかる圧力が変化したり、被測
定物の一部が液面からでる危険を軽減することができ
る。According to the fifth aspect, since the water level of the liquid can be kept constant, the water surface of the liquid changes due to the evaporation of the liquid and the like, the pressure applied to the measured object changes, and a part of the measured object changes. It is possible to reduce the risk of the liquid coming out of the liquid surface.
【0092】請求項6に関し、液体を満たす容器を断熱
材で構成することにより、形状測定装置の温度変化を押
さえることができ、その結果、形状測定精度を向上でき
る。According to the sixth aspect, by configuring the container filled with the liquid with a heat insulating material, the temperature change of the shape measuring apparatus can be suppressed, and as a result, the shape measuring accuracy can be improved.
【0093】請求項7に関し、液体を研磨液とすること
により、研磨液を除去する工程を省略することができ
る。修正研磨加工と形状測定を繰り返す場合、研磨液の
クリーニング時に発生するキズ問題を回避できる。ま
た、研磨液を除去する工程を省略することで、時間を節
約できるので、コストを削減できる。According to the seventh aspect, by using a polishing liquid as the liquid, the step of removing the polishing liquid can be omitted. When the correction polishing process and the shape measurement are repeated, it is possible to avoid the scratching problem that occurs when cleaning the polishing liquid. Further, by omitting the step of removing the polishing liquid, time can be saved, so that the cost can be reduced.
【図1】 本発明における第1の実施例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明における第1の実施例のフローチャー
トを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a flow chart of a first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明における第2の実施例を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】 本発明における第2の実施例のフローチャー
トを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a flowchart of a second embodiment of the present invention.
【図5】 本発明における第3の実施例を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図6】 本発明における第3の実施例のフローチャー
トを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of a third embodiment of the present invention.
【図7】 本発明における第4の実施例を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図8】 本発明における第5の実施例を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図9】 本発明における第6の実施例を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
【図10】 従来の形状測定装置を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a conventional shape measuring device.
1 ベース 2 被測定物 3 スペーサ 4 おけ 5 断熱材 6 液体 7 ドレイン 8 超音波振動子 9 超音波振動子用ドライブアンプ 10 温度計 11 熱交換機 12 温度制御装置 13 撹拌装置 14 撹拌装置用電源 15 プローブ 16 水位計 17 第2のおけ 18 第2の水位計 19 配管 20 ポンプ 21 配管 22 ポンプ 23 フィルタ 24 水位制御装置 25 ノズル 26 プレート 51 Yスライド 52 Xスライド 53 Zスライド 1 base 2 DUT 3 spacers 4 Oke 5 insulation 6 liquid 7 drain 8 Ultrasonic transducer 9 Ultrasonic transducer drive amplifier 10 thermometer 11 heat exchanger 12 Temperature control device 13 Stirrer 14 Power supply for stirring device 15 probes 16 Water gauge 17 Second Oke 18 Second water gauge 19 plumbing 20 pumps 21 piping 22 pumps 23 Filter 24 Water level control device 25 nozzles 26 plates 51 Y slide 52 X slide 53 Z slide
Claims (7)
トし、プローブを有し、プローブを被測定物の表面にト
レースさせるトレース機構を有し、プローブ位置測定手
段からの位置情報を処理して被測定物の形状を測定す
る、いわゆる3次元測定装置において、水槽を有し、被
測定物を水槽内に取り付け、水槽に液体を満たしたまま
測定することを特徴とする3次元形状測定装置。1. A base having a base, an object to be measured set on the base, a probe, and a trace mechanism for tracing the probe on the surface of the object to be measured, and position information from a probe position measuring means is processed. In a so-called three-dimensional measuring device for measuring the shape of an object to be measured, the apparatus has a water tank, the object to be measured is installed in the water tank, and the water tank is measured while being filled with a liquid. apparatus.
装置を有することを特徴とする3次元形状測定装置。2. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising an ultrasonic wave generator inside the water tank.
を有することを特徴とする3次元形状測定装置。3. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising a liquid temperature control device.
物の比重とほぼ等しいことを特徴とする3次元形状測定
装置。4. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the specific gravity of the liquid is substantially equal to the specific gravity of the object to be measured.
け、第2の水槽を設け、2つの水槽の間を、液体を出し
入れするポンプを介して配管し、さきほどの水位計の指
示値が一定になるようにポンプの回転を制御する制御装
置を設けたことを特徴とする3次元形状測定装置。5. The water level gauge as set forth in claim 1, wherein a second water tank is provided, and a pipe between the two water tanks is connected through a pump for taking in and out the liquid, and the indicated value of the water level gauge as described above. A three-dimensional shape measuring apparatus characterized in that a control device for controlling the rotation of the pump is provided so as to keep constant.
断熱材で構成したことを特徴とする3次元形状測定装
置。6. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the container for containing the liquid is made of a heat insulating material.
いる研磨液であることを特徴とする3次元形状測定装
置。7. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the liquid is a polishing liquid used for polishing.
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---|---|---|---|
JP2001225251A JP2003042750A (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Three-dimensional shape measuring device with water tank |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2001-07-26 JP JP2001225251A patent/JP2003042750A/en active Pending
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