WO2009004872A1

WO2009004872A1 - 表面形状測定装置及び表面形状測定方法

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Publication number: WO2009004872A1
Application number: PCT/JP2008/059757
Authority: WO
Inventors: Yasunari Ishikawa
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-01-08
Also published as: JPWO2009004872A1; EP2037211A1; EP2037211B1; JP5312032B2; US20090300930A1; EP2037211A4; US7918036B2

Abstract

試料（Ｗ１、Ｗ２）の表面に測定子（１６、２６）を摺動させたときに表面の凹凸により生じる測定子（１６、２６）の変位量を検出することにより試料（Ｗ１、Ｗ２）の表面形状を測定する表面形状測定において、試料（Ｗ１、Ｗ２）の表面上の測定開始点に接触させたときの測定子（１６、２６）の変位量である初期変位量を検出し、この表面上を摺動する間に検出される測定子（１６、２６）の変位量を初期変位量と比べて、測定子（１６、２６）が測定終了点に至ったか否かを判定する。

Description

明細書表面形状測定装置及び表面形状測定方法技術分野

本発明は、表面粗さ形状測定装置や真円度測定装置などといつた、試料の表面に測定子を摺動させ、表面の凹凸により生じる測定子の変位量を検出して試料の表面形状を測定する表面形状測定装置に関する。より詳しくは、表面形状測定において、試料の表面における測定子の摺動を停止させる測定終了点を決定する技術に関する

背景技術

表面粗さ形状測定装置や真円度測定装置（以下、これらの測定装置を本明細書において「表面形状測定装置」と総称する）は、被測定物（ワーク）の測定面に沿って、測定子が設けられた変位検出器（ピックアップ）を移動させ、測定子の変位量を電気信号に変換してコンピュータ等の計算機に読み取ることで、被測定物の表面の形状を測定する。図 1 Aに、表面粗さ形状測定装置の基本構成を示す（下記特許文献 1参照）。

表面粗さ形状測定装置 1 0は、ワークテーブル 1 7の上に載置されたワーク W 1の表面を、測定子である触針 1 6で X軸方向に走查し、ワーク W 1の表面の凹凸により生じる触針 1 6の Z軸方向の変位量を変位検出器（ピックアップ） 1 5で検出してワーク W 1の表面形状を測定する。

水平に設置された定盤 1 1の上には、支柱 1 2が垂直に立設されている。支柱 1 2には Zテーブル 1 3が摺動自在に支持されており、図示しない zテーブル駆動手段に駆動されて垂直に上下動する。

Zテーブル 1 3には、 Xアーム 1 4が水平に支持されている。 X アーム 1 4は、図示しない Xアーム駆動手段に駆動されて X軸方向に進退移動する。変位検出器 1 5は、この Xアーム 1 4の先端に設けられている。そして、この Xアーム 1 4が X軸方向に進退移動することにより、触針 1 6が X軸に沿って往復動する。

ここで、定盤 1 1の表面を X— Y平面とし、この X _ Y平面において、触針 1 6が移動する直線を X軸とする。そして、この X— Υ 平面において、 X軸に直交する直線を Υ軸とし、この Υ軸と X軸との交点（原点 Ο) を通り、 X— Υ平面に直交する直線を Ζ軸とする。このように設定された空間直交座標系を Ο— Χ Υ Ζ座標系とする触針 1 6 を一定の力でワーク W 1 の表面に押し付けながら X軸に沿って移動させると、ワーク W 1の凹凸によって触針 1 6が Ζ方向に変位する。変位検出器 1 5は、内蔵したセンサ、例えば差動トランスなどにより触針 1 6の変位量を電気信号に変換する。

図 1 Bは変位検出器 1 5により検出される変位量の説明図である。変位検出器 1 5から出力される信号値は、ワーク W 1 との接触による触針 1 6の押し上げ量を示す。触針 1 6を押し上げる量は、触針 1 6を支持する変位検出器 1 5 とワーク W 1 との間の Ζ方向の相対位置開係に応じて異なるので、変位検出器 1 5により検出される触針 1 6の変位量 Z i は、変位検出器 1 5の位置に応じた基準 Z方向位置（ Z 0 ) からのオフセット量となる。

変位検出器 1 5から出力される電気信号は AZD変換器によってディジタル信号に変換され、コンピュータ等のデータ処理装置（図示せず）に入力される。これにより、デ一夕処理装置によってヮークの表面粗さ又は形状を示す測定データが取得される。ワークテーブル 1 7は、図示しないワークテーブル駆動手段に駆動されて Y軸方向に移動する。ワークテーブル 1 7が Y軸方向に移動することによって、触針 1 6によるワーク W 1 の表面の走査位置を変え X— Y平面内におけるワーク W 1 の表面粗さ又は形状を測定することができる。

図 2 Aは、断面の外周の少なくとも一部が円弧形状をなすワーク W 2の断面形状の真円度を測定する真円度測定装置の基本構成を示す図である（下記特許文献 2参照）。

ワーク W 2の断面の外周の円弧部分の真円度を真円度測定装置 2 0によって測定する際には、図示の Z軸に沿った回転軸を有する回転テーブル 2 7の上に、ワーク W 2 を載置する。そして、測定子（プローブ） 2 6をワーク W 2の側面に押し当てた状態で、ワーク W 2の断面の外周がなす円弧の中心を回転中心としてワーク W 2 を回転させることによって、測定子 2 6の先端をワークの外周上で摺動させる。すると測定子 2 6の先端は、ワーク W 2の断面の外周の円弧部分における半径の変化によって変位するので、この変位量の変化を測定することによって、ワーク W 2の断面の外周の円弧部分の真円度を測定することができる。

水平に設置された定盤 2 1 の上には、支柱 2 2が垂直に立設されている。支柱 2 2には Zテーブル 2 3が摺動自在に支持されており、図示しない Zテーブル駆動手段に駆動されて垂直に上下動する。

Zテーブル 2 3には、 Xアーム 2 4が水平に支持されている。 X アーム 2 4は、図示しない Xアーム駆動手段に駆動されて X軸方向に移動する。変位検出器 2 5は、この Xアーム 2 4の先端に設けられている。そして Zテーブル 2 3及び Xアーム 2 4を移動させることによって変位検出器 2 5を位置付け、回転テーブル 2 7 の上に置かれたワーク W 2の側面に、変位検出器 2 5に設けられた触針 2 6 を接触させる。

一定の力でワーク W 2の側面に触針 2 6 を押し付けながらワーク W 2 を回転させると、ワーク W 2の断面の外周がなす円弧の半径の違いによって、かかる円弧の径方向に沿って触針 2 6の先端の位置が変化する。変位検出器 2 5は、差動トランスなどのセンサによつて触針 2 6の変位量を電気信号に変換する。

図 2 Bは変位検出器 2 5により検出される変位量の説明図である。変位検出器 2 5から出力される信号値は、ワーク W 2の側面に押し付けられた触針 2 6がワーク W 2 との接触によってその側面の断面の円弧の半径方向に押し出された押し出し量を示す。触針 2 6の押し出し量は、変位検出器 2 5 とワーク W 2 との間の相対位置関係に応じて異なるので、変位検出器 2 5により検出される触針 2 6の変位量 D R i は、変位検出器 2 5の位置に応じて定まる基準半径（ D R 0 ) からのオフセット量となる。

変位検出器 2 5から出力される電気信号は AZD変換器によってディジタル信号に変換され、コンピュータ等のデータ処理装置（図示せず）に入力される。そして、データ処理装置によって入力した信号に基づきワーク W 2の断面の外周形状を算出して、その円弧部分の真円度を算出する。

〔特許文献 1〕特開 2 0 0 2— 1 0 7 1 4 4号公報

〔特許文献 2〕特開平 5— 2 3 1 8 0 6号公報発明の開示

上記の表面形状測定装置を操作するオペレータは、試料の表面にて測定子を摺動させる範囲、すなわち測定範囲を装置に指示する必要がある。従来、この作業は、図 3 Aに示すようにワーク W 1の表面における測定子 1 6の摺動開始位置 S Pと、摺動長 Lを指定することによって行っていた。その際にオペレータは、所望の測定範囲

R内を漏れなく測定子 1 6で走査するように摺動長 Lを指定する必要があつた。

このため、大きさや形状が異なるワークの表面を繰り返し測定する場合、オペレータはワークに応じて摺動長 Lを指定し直す必要があり、かかる指定動作が測定作業を繁雑なものとしていた。

このような煩雑を避けるために、変位検出器の出力値に対して所定の閾値を設定し、変位検出器の出力値がこの閾値を超えたとき測定子の位置が測定範囲を超えて移動したものと判定して、この時点で測定を終了するように装置を自動制御することも考えられる。例えば図 3 Bに示すように、エッジ E 1及び E 2 を有するワーク W 1 の表面形状を測定する際に、測定子 1 6がエッジ E 2 を超えてヮーク W 1から外れ測定子 1 6の変位が下限 Z t hよりも小さくなつたときに、測定範囲を超えたことを検出する。

しかしこの方法では測定子 1 6がワークの表面から外れてもすぐにそれを検知して測定動作を終了させることができない。このため、例えばビストンリングのような薄いワークの表面の粗さを測定する場合には、測定子 1 6をワークテーブルへ落としてしまい、測定子 1 6の先端を破損したり汚染するおそれがある。

このような、ワークの表面から測定子が外れるような測定終了動作は、真円度測定装置においても問題がある。すなわち図 4に示すような側面に切欠部 Cがあるようなワーク W 2の側面を測定子 2 6 で走査する場合において、測定子 2 6が切欠部 Cへ落ちた状態で図示矢印方向に回転を続けると、測定子 2 6をエッジ Eにぶつけて破損するおそれがある。

本発明はこれらの問題点に鑑みて考案されたものであり、測定範囲が異なるワークの表面形状を測定する際に、測定長の指定を不要にし測定作業の効率を向上することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による表面形状測定では、試料の表面に測定子を摺動させたときに表面の凹凸により生じる測定子の変位量を検出することにより試料の表面形状を測定する際に、試料の表面上の摺動開始点に接触させたときの測定子の変位量である初期変位量を検出し、この表面上を摺動する間に検出される測定子の変位量を初期変位量と比べて、測定子が測定終了点に至ったか否かを判定する。

このように、測定中に検出される測定子の変位量を監視して測定子が測定終了点に至ったか否かを判定することにより、従来必要であった測定長の指定を不要にして測定作業を簡略化することが可能となる。

また、測定開始時点における測定子の変位量である初期変位量を基準にして、測定子が測定終了点に至ったか否かを判定することにより、測定開始時点における変位量と同様の変位量が検出されたときに測定を終了させることができる。これによつて、上記の例のようなエッジを有するワークの表面形状を測定する場合においても、測定子をエッジの外側へ外してしまう前に測定子の摺動を停止することができる。

また摺動を開始してから所定距離まで測定子を摺動させる間は、測定終了点に至ったか否かの判定を無効にしてもよい。このように判定を無効化することにより、測定開始直後において誤って測定終了点に至つたと判定するエラ一を回避することができる。

本発明の第 1形態によれば、試料の表面に測定子を摺動させたときに表面の凹凸により生じる測定子の変位量を検出することにより試料の表面形状を測定する表面形状測定装置が提供される。この表面形状測定装置は、測定子の変位量を検出する変位検出部と、試料の表面上を摺動する間に検出される測定子の変位量を、試料表面上の測定開始点に接触させたときの測定子の変位量である初期変位量と比べて、測定子が測定終了点に至ったか否かを判定する測定終了判定部と、を備える。

本発明の第 2形態によれば、試料の表面に測定子を摺動させたときに表面の凹凸により生じる測定子の変位量を検出することにより試料の表面形状を測定する表面形状測定における、試料の表面で摺動させた測定子が測定終了点に至ったか否かを判定する測定終了判定方法が提供される。本判定方法では、試料の表面上の測定開始点に接触させたときの測定子の変位量である初期変位量を検出し、試料表面上を摺動する間に検出される測定子の変位量を初期変位量と比べて、測定子が測定終了点に至ったか否かを判定する。図面の簡単な説明

図 1 Aは、表面粗さ Z形状測定装置の基本構成を示す図であ図 1 Bは、変位検出器により検出される変位量の説明図である図 2 Aは、真円度測定装置の基本構成を示す図である。

図 2 Bは、変位検出器により検出される変位量の説明図である図 3 Aは、測定終了判定方法の第 1例を説明する図である。

図 3 Bは、測定終了判定方法の第 2例を説明する図である。

図 4は、側面に切欠のあるヮ一クの真円度の測定を説明する図である。

図 5は、本発明の実施例による表面粗さ Z形状測定装置の全体構成を示す図である。

図 6は、図 5に示す制御部の概略構成を示すブロック図である。図 7は、本発明による測定終了判定方法のフローチャートである図 8は、表面粗さ形状測定装置において測定終了を判定する方法の説明図である。

図 9は、本発明の実施例による真円度測定装置の全体構成を示す図である。

図 1 0は、図 9に示す制御部の概略構成を示すブロック図である図 1 1 Aは、真円度測定装置において測定終了を判定する方法の説明図（その 1 ) である。

図 1 1 Bは、真円度測定装置において測定終了を判定する方法の説明図（その 2 ) である。

図 1 1 Cは、真円度測定装置において測定終了を判定する方法の説明図（その 3 ) である。発明を実施するための最良の形態

図 5は、本発明の実施例による表面粗さ形状測定装置の全体構成を示す図である。表面粗さ/形状測定装置 1 0は、図 1 Aを参照して説明した構成と同様に、定盤 1 1 と、定盤 1 1 に垂直に立設された支柱 1 2 と、支柱 1 2に摺動自在に支持される Zテーブル 1 3 と、 Zテーブル 1 3 に水平に支持される Xアーム 1 4と、 Xアーム 1 4の先端に設けられる変位検出器 1 5 と、変位検出器 1 5によつて Z軸方向の変位が検出される測定子である触針 1 6 と、定盤 1 1 の上に設けられワーク W 1が載置されるワークテーブル 1 7 を備えている。

また表面粗さ形状測定装置 1 0は、 Zテーブル 1 3、 Xアーム 1 4及びワークテーブル 1 7 といった各移動機構を駆動する駆動手段へ駆動信号を出力して、表面粗さノ形状測定装置 1 0による測定動作を制御するとともに、変位検出器 1 5からの検出信号に基づいてワーク W lの測定面の表面粗さデ一夕又は形状データを生成する制御部 1 8 を備える。

図 6は、図 5に示す制御部 1 8の概略構成を示すブロック図である。制御部 1 8は、 Zテーブル 1 3 、 Xアーム 1 4及びワークテーブル 1 7 といった各移動機構を駆動する駆動手段への駆動信号を生成する移動機構駆動部 3 1 と、変位検出器 1 5が検出した触針 1 6 の変位信号を所定のサンプリング周期でディジ夕ル形式の信号へ変換するアナログディジタル変換器（A D C ) 3 2 と、ディジタル形式の信号に変換された各時刻における触針 1 6の変位量を、それぞれの時刻における移動機構（ Zテーブル 1 3 、 Xアーム 1 4及びヮークテーブル 1 7 ) の位置情報に対応付けて、ワーク W 1 の測定面における Z軸方向位置を示す測定データを生成する変位信号処理部 3 3 と、移動機構駆動部 3 1及び変位信号処理部 3 3を制御する測定動作制御部 3 4と、を備える。

測定動作制御部 3 4は、触針 1 6の位置を制御する際にその目標位置を決定する。移動機構駆動部 3 1 は、決定された目標位置に触針 1 6を位置付けることができる Zテーブル 1 3及び Xアーム 1 4 のそれぞれの目標位置を決定し、現在位置から目標位置までこれらの移動機構を移動するための駆動信号を出力する。また測定動作制御部 2 4は、オペレータが図示しない位置入力手段によって触針 1 6を測定開始位置に位置付け、. 測定開始を指示したときに、測定の開始を合図する測定開始信号を変位信号処理部 3 3へ出力する。さらに制御部 1 8は、測定動作制御部 3 4が測定開始信号を出力した時に、変位検出器 1 5が検出していた触針 1 6の変位量を初期変位量として記憶するメモリ 3 5 と、測定中に検出される触針 1 6 の変位量を初期変位量と比べて、触針 1 6が測定終了点に至ったか否かを判定する測定終了判定部 3 6 と、測定開始から触針 1 6を所定距離を移動するまでの間、測定終了判定部 3 6による判定を無効にする判定無効化部 3 7 と、を備える。以下、図 7及び図 8 を参照しながら制御部 1 8による測定終了判定方法を説明する。

図 7は、本発明による測定終了判定方法のフローチャートであり、図 8はその説明図である。

ステップ S 1 において、測定作業を行うオペレータは、図示しない位置入力手段によって触針 1 6 をワーク W 1上の測定開始位置に接触させた後、表面粗さ形状測定装置 1 0に測定開始を指示する。図 8は、参照符号 1 6 aの位置に示された触針が、ワーク W 1 のエッジ E 1 の測定開始位置に位置付けられている様子を示す。なお図 8に示す参照符号 Z 0は、図 1 Bを参照して説明した基準 Z方向位置の位置を示す。

オペレータから測定開始が指示されると、測定動作制御部 3 4は測定開始信号を出力する。測定終了判定部 3 6は測定開始信号を受信して、この時点で変位検出器 1 5が検出する触針 1 6の変位量を、初期変位量としてメモリ 3 5へ記憶する（ステップ S 2及びステップ S 3 ) 。初期変位量は図 8において参照符号 Z ( 1 ) にて示された変位量である。

その後、ステップ S 4において、測定動作制御部 3 4及び移動機構駆動部 3 1 により Xアーム 1 4が駆動されることにより触針 1 6 がワーク W 1の測定面上で摺動する。

ステップ S 5では、測定無効化部 3 7は移動機構駆動部 3 1から Xアーム 1 4の移動量を入力して、測定開始から現在に至るまでのワーク W 1 の測定面上における触針 1 6 の移動距離を検出する。そして触針 1 6の移動距離が予め定めた判定無効長 L i 以下であるときは、測定無効化部 3 7は測定終了判定部 3 6へ、以下のステップ S 6による測定終了判定処理の無効を指示する。これによつて処理は、以下のステップ S 6に移行せずにステップ S 4へ戻り、触針 1 6の移動が続行される。

一方で触針 1 6の移動距離が判定無効長 L i を超えるときは、ステツプ S 6 において測定終了判定部 3 6は、現在検出される触針 1 6の変位量 Z ( 1 ) と初期変位量 Z ( 1 ) とを比べて、触針 1 6が測定終了点に至ったか否かを判定する。

このとき測定終了判定部 3 6は、次の条件式（ 1 ) が満たされたとき、現在検出される触針 1 6の変位量 Z ( 1 ) が初期変位量 Z ( 1 ) に至り、したがって触針 1 6が測定終了点に至ったと判定してもよい。

(Z ( i - l ) - Z ( i ) ) X ( Z ( i ) - Z ( l ) ) ≤ 0 … ( 1 )

ここで図 8において、参照符号 1 6 cによって示された現在位置に触針があるときに変位検出器 1 5が検出する変位量を Z ( i ) とし、この現在位置より 1つの前の測定位置（参照符号 1 6 bによつて示す）に触針があるときに変位検出器 1 5が検出する変位量を Z ( i - 1 ) とする。

ステップ S 6 において触針 1 6が測定終了点に至ったと判定したときは、測定終了判定部 3 6が測定動作制御部 3 4へ測定終了を指示することによって測定が終了し（ステップ S 7 ) 、触針 1 6が測定終了点に至っていないと判定したときは、処理がステップ S 4に戻ることによって測定が続行される。

図 9は、本発明の実施例による真円度測定装置の全体構成を示す図である。真円度測定装置 2 0は、図 2 Aを参照して説明した構成と同様に、定盤 2 1 と、定盤 2 1 に垂直に立設された支柱 2 2 と、支柱 2 2に摺動自在に支持される Zテーブル 2 3 と、 Zテーブル 2 3に水平に支持される Xアーム 2 4と、 Xアーム 2 4の先端に設けられる変位検出器 2 5 と、定盤 2 1 の上に設けられワーク W 2が載置される回転テーブル 2 7 と、回転テーブル 2 7 に載置されたヮーク W 2の側面に押し当てられ、ワーク W 2が回転する際に変位が変位検出器 2 5によって検出される測定子 2 6 と、を備えている。

また真円度測定装置 2 0は、 Zテーブル 2 3 、 Xアーム 2 4及び回転テーブル 2 7 といった各移動機構を駆動する駆動手段へ駆動信号を出力して、真円度測定装置 2 0による測定動作を制御するとともに、変位検出器 2 5からの検出信号に基づいてワーク W 2の断面の外周形状を算出して、その円弧部分の真円度を算出する制御部 2 8を備える。

図 1 0は、図 9に示す制御部 2 8の概略構成を示すブロック図である。制御部 2 8は、 Zテーブル 2 3 、 Xアーム 2 4及び回転テーブル 2 7 といった各移動機構を駆動する駆動手段への駆動信号を生成する移動機構駆動部 4 1 と、変位検出器 2 5が検出した測定子 2 6の変位信号を所定のサンプリング周期でディジタル形式の信号へ変換するアナログディジタル変換器（A D C ) 4 2 と、ディジタル形式の信号に変換された各時刻における測定子 2 6の変位量を、それぞれの時刻における回転テーブル 2 7の回転量情報に対応付けてワーク W 2の側面の断面形状を測定し真円度を算出する変位信号処理部 4 3 と、移動機構駆動部 4 1及び変位信号処理部 4 3 を制御する測定動作制御部 4 4と、を備える。

測定動作制御部 4 4は、測定子 2 6の位置を制御する際にその目標位置を決定する。移動機構駆動部 4 1は、決定された目標位置に触針 1 6 を位置付けることができる Zテーブル 2 3及び Xアーム 2 4のそれぞれの目標位置を決定し、現在位置から目標位置までこれらの移動機構を移動するための駆動信号を出力する。測定動作制御部 4 4はまた、ワーク W 2を載せた回転テーブル 2 7の目標回転角度を決定する。移動機構駆動部 4 1 は、回転テーブル 2 7の回転角度が、決定された目標回転角度となるように回転テーブル 2 7 を回転させる駆動信号を出力する。

オペレータが図示しない位置入力手段によって測定子 2 6 を移動させ、かつ回転テーブル 2 7 を回転させることによって、測定子 2 6をワーク W 2の測定開始位置に位置付け、また測定開始を指示したときに、測定動作制御部 4 4は、測定の開始を合図する測定開始信号を変位信号処理部 4 3へ出力する。

さらに制御部 2 8は、測定動作制御部 4 4が測定開始信号を出力した時に、変位検出器 2 5が検出していた測定子 2 6の変位量を初期変位量として記憶するメモリ 4 5 と、測定中に検出される測定子 2 6の変位量を初期変位量と比べて、測定子 2 6が測定終了点に至つたか否かを判定する測定終了判定部 4 6 と、測定開始から回転テ一ブル 2 7 を所定角度だけ回転させるまでの間、測定終了判定部 4 6による判定を無効にする判定無効化部 4 7 と、を備える。以下、図 7及び図 1 1 A〜図 1 1 Cを参照しながら制御部 2 8 による測定終了判定方法を説明する。

図 7 に示すステップ S 1 において、測定作業を行うオペレータは、図示しない位置入力手段によって測定子 2 6をワーク W 2上の測定開始位置に接触させた後、真円度測定装置 2 0に測定開始を指示する。

図 1 1 Aは、断面の外周の一部が円弧をなすワーク W 2を、その円弧の中心 0を回転中心として回転させながら、その円弧部 Aの真円度を測定する様子を示した図である。また、図 1 1 Bは測定開始点があるエッジ部 E 1 を含む図 1 1 Aの B部分の拡大図であり、図 1 1 Cは測定終了点があるエッジ部 E 2を含む図 1 1 Aの C部分の拡大図である。なお図 1 1 B及び図 1 1 Cに示す参照符号 D R 0は、図 2 Bを参照して説明した基準半径の位置を示す。

図 1 1 Bは、参照符号 2 6 aの位置に示された測定子が、ワーク W 2のエッジ E 1の測定開始位置に位置付けられている様子を示すオペレータから測定開始が指示されると、測定動作制御部 4 4は測定開始信号を出力する。測定終了判定部 4 6は測定開始信号を受信して、この時点で変位検出器 2 5が検出する測定子 2 6の変位量を、初期変位量としてメモリ 4 5へ記憶する（ステップ S 2及びステツプ S 3 ) 。初期変位量は図 1 1 Bにおいて参照符号 D R ( 1 ) にて示された変位量である。

その後、ステップ S 4において、測定動作制御部 4 4及び移動機構駆動部 4 1が回転テーブル 2 7 を回転させることによって測定子 2 6がワーク W 2の測定面上で摺動する。

ステップ S 5では、測定無効化部 4 7は移動機構駆動部 4 1から、測定開始から現在に至るまでの回転テーブル 2 7の回転量を入力する。そして回転テーブル 2 7の回転量が予め定めた判定無効角度 Θ i 以下であるときは、測定無効化部 4 7は測定終了判定部 4 6へ、以下のステップ S 6による測定終了判定処理の無効を指示する。これによつて処理は、以下のステップ S 6に移行せずにステップ S 4へ戻り、ワーク W 2の測定面上に対する測定子 2 6の移動が続行される。

一方で回転テーブル 2 7の回転量が判定無効角度 Θ i を超えるときは、ステップ S 6 において測定終了判定部 4 6は、現在検出される測定子 2 6の変位量 D R ( i ) と初期変位量 D R ( 1 ) とを比べて、測定子 2 6が測定終了点に至ったか否かを判定する。

このとき測定終了判定部 4 6は、次の条件式（ 2 ) が満たされたとき、現在検出される測定子 2 6 の変位量 D R ( i ) が初期変位量 D R ( 1 ) に至り、したがって測定子 2 6が測定終了点に至ったと判定してもよい。

( D R ( i - 1 ) 一 D R ( 1 ) ) X ( D R ( i ) 一 D R ( 1 ) ) ≤ 0 … （ 2 )

ここで図 8において、参照符号 2 6 c によって示された現在位置に測定子があるときに変位検出器 2 5が検出する変位量を D R ( i ) とし、この現在位置より 1つの前の測定位置（参照符号 2 6 によって示す）に測定子があるときに変位検出器 2 5が検出する変位量を D R ( i - 1 ) とする。

ステップ S 6において測定子 2 6が測定終了点に至ったと判定したときは、測定終了判定部 4 6が測定動作制御部 4 4へ測定終了を指示することによって測定が終了し（ステップ S 7 ) 、測定子 2 6 が測定終了点に至っていないと判定したときは、処理がステップ S 4に戻ることによって測定が続行される。

本発明によれば、表面形状測定において、測定子を摺動させる測定長の指定を不要になるので、測定範囲が異なる複数のワークの表面形状を測定する際に、測定作業の効率が向上する。

本発明は、表面粗さ/形状測定装置や真円度測定装置といった、試料の表面に測定子を摺動させ、表面の凹凸により生じる測定子の変位量を検出して試料の表面形状を測定する表面形状測定に利用可能である。

以上、本発明の好適な実施態様について詳述したが、当業者が種々の修正及び変更をなし得ること、並びに、特許請求の範囲は本発明の真の精神および趣旨の範囲内にあるこの様な全ての修正及び変更を包含することは、本発明の範囲に含まれることは当業者に理解されるべきものである。

Claims

請求の範囲

1 . 試料の表面に測定子を摺動させたときに前記表面の凹凸により生じる前記測定子の変位量を検出することにより前記試料の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、

前記測定子の変位量を検出する変位検出部と、

前記試料の表面上を摺動する間に検出される前記測定子の変位量を、該表面上の測定開始点に接触させたときの前記測定子の変位量である初期変位量と比べて、前記測定子が測定終了点に至ったか否かを判定する測定終了判定部と、

を備えることを特徴とする表面形状測定装置。

2 . 前記測定終了判定部は、前記表面上を摺動する間に検出される前記測定子の変位量が前記初期変位量へ至ったとき、前記測定子が測定終了点に至ったと判定することを特徴とする請求項 1 に記載の表面形状測定装置。

3 . 前記摺動開始点から所定距離まで前記測定子を摺動させる間、前記測定終了判定部による判定を無効にする判定無効化部を、さらに備えることを特徴とする請求項 1又は 2 に記載の表面形状測定装置。

4 . 前記試料と前記測定子とを所定の方向に相対的に移動させて、該所定の方向と直角方向における前記測定子の変位量を検出することにより、前記試料表面の表面粗さ又は表面形状を測定する表面粗さ/形状測定装置であることを特徴とする請求項 1 〜 3のいずれか一項に記載の表面形状測定装置。

δ . 円状断面を有する前記試料の側面上にて前記試料と前記測定子とを所定の方向に相対的に移動させて、前記試料の径方向における前記測定子の変位量を検出することにより、前記円状断面の真円度を測定する真円度測定装置であることを特徼とする請求項 1 〜 3 のいずれか一項に記載の表面形状測定装置。

6 . 試料の表面に測定子を摺動させたときに前記表面の凹凸により生じる前記測定子の変位量を検出することにより前記試料の表面形状を測定する表面形状測定における、前記試料の表面で摺動させた前記測定子が測定終了点に至ったか否かを判定する測定終了判定方法であつて、

前記試料の表面上の測定開始点に接触させたときの前記測定子の変位量である初期変位量を検出し、

該表面上を摺動する間に検出される前記測定子の変位量を前記初期変位量と比べて、前記測定子が測定終了点に至ったか否かを判定する、

ことを特徴とする測定終了判定方法。

7 . 前記表面上を摺動する間に検出される前記測定子の変位量が前記初期変位量へ至ったとき、前記測定子が測定終了点に至ったと判定することを特徴とする請求項 6に記載の測定終了判定方法。

8 . 前記摺動開始点から所定距離まで前記測定子を摺動させる間は、前記測定終了点に至ったか否かの判定を無効にすることを特徴とする請求項 6又は 7 に記載の測定終了判定方法。

9 . 前記表面形状測定において、前記試料と前記測定子とを所定の方向に相対的に移動させて、該所定の方向と直角方向における前記測定子の変位量を検出することにより、前記試料表面の表面粗さ又は表面形状を測定することを特徴とする請求項 6〜 8のいずれか一項に記載の測定終了判定方法。

1 0 . 前記表面形状測定において、円状断面を有する前記試料の側面上にて前記試料と前記測定子とを所定の方向に相対的に移動させて、前記試料の径方向における前記測定子の変位量を検出することにより、前記円状断面の真円度を測定することを特徴とする請求項 6〜 8のいずれか一項に記載の測定終了判定方法。