(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
2次元または3次元的な変形を有する板状材料を均一な厚みに加工する際の加工代を最少にする板状材料の加工面の決定方法であって、
測定装置の定盤面を座標(X,Y)とし、座標(X,Y)に垂直なZ座標とからなる直交座標(X,Y,Z)を該定盤上に設定し、該定盤上に被測定物である板状材料を載置し、コンピュータ上で該定盤からの距離がZの、XY平面に平行な平面ABCDを仮想的に構成し、
その仮想平面ABCDの座標(Xm,Yn)から被測定物である板状材料上面の座標(Xm,Yn)までの距離Z(Xm,Yn)を、座標(X,Y)を変更しながらX方向にm個およびY方向にn個について、被測定板状材料の全域を測定して、この測定データをコンピュータの記憶装置に保存し、
その全座標点について距離Z(Xm,Yn)の最大値と最小値を捜し出してその差を計算し、その値を測定値に何も操作を加えないときの差Ｈ(0.0,0.0)とし、
次に、仮想平面ABCDの端Aを固定して端B及び端Cをそれぞれ、Z軸方向に予め決めた最大振れ幅とピッチに基づき、所定の振れ幅Vb及び振れ幅Vcで上下に移動させることにより、仮想平面ABCDをコンピュータ上で定盤に対し傾斜させ、
その傾斜を変える毎に、仮想平面ABCD上の全座標点(Xm,Yn)から板状材料上面の対応する座標点までの距離Z(Xm,Yn)(Vb,Vc)を計算し、該距離Z(Xm,Yn)(Vb,Vc)の最大値と最小値を捜し出してその差Ｈ(Vb,Vc)を計算するとともに、
これを予め設定した全ての振れ幅Vb及び振れ幅Vcの組合せについて繰り返し、全ての振れ幅Vb及び振れ幅Vcの組合せで計算した差Ｈ(Vb,Vc)の最も小さい値である差Ｈ(Vb,Vc)minを持つ仮想平面ABCDを最少加工代の平面と平行な平面であると決定することを特徴とする板状材料の加工面の決定方法。
【請求項２】
前記板状材料を反転させ加工機械の定盤に載せる際に、予め請求項１で決定された仮想平面ABCDから前記板状材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minの測定点を捜し出し、これを定盤に接する点としてセットすることを特徴とする請求項１記載の表面加工面の決定方法。
【請求項３】
前記板状材料を反転させ加工機械の定盤にセットする際に、予め請求項１で決定された仮想平面ABCDから前記板状材料の四隅の測定点までの距離Z(X0,Y0)、距離Z(Xx,Y0)、距離Z(X0,Yy)及び距離Z(Xx,Yy)から、予め請求項１で決定された仮想平面ABCDから前記板状材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minを減算し、これによって得られた値を、加工機械に前記板状材料をセットする際の四隅に入れるスペーサの厚さとすることを特徴とする請求項１又は２記載の表面加工面の決定方法。
【請求項４】
前記板状材料厚さにばらつきがある場合には、その分だけスペーサの厚さを補正することを特徴とする請求項３記載の表面加工面の決定方法。
【請求項５】
前記板状材料の座標軸X方向及びY方向のいずれに対しても20mm以下のピッチの位置で距離Z(Xm,Yn)を測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の板状材料の加工面の決定方法。
【請求項６】
前記板状材料との距離Z(Xm,Yn)をレーザー式距離センサー又は接触式距離センサーで測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の板状材料の加工面の決定方法。
【請求項７】
上記データに基づいて、前記板状材料の四隅に手動でスペーサを挿入する代わりに、NC制御可能な加工機械の2軸傾転式加工テーブルの傾きを調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の板状材料の加工面の決定方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法によって板状材料の加工面を決定し、これに基づいて、2次元または3次元的な変形を有する板状材料を均一な厚みに加工する際に切削加工、研削加工又は放電加工による機械加工を行なうことを特徴とする加工方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法によって板状材料の加工面を決定し、これに基づいて、板状材料の片面を平面研削し、その後さらにこれを反転させて定盤に載せ、裏面を加工することを特徴とする加工方法。
【請求項１０】
板状材料を当該機械の定盤に接着または電磁吸着等により、がたつきが無いように固定し、請求項１〜７の方法で測定を行って最適傾斜条件を決定後、材料を反転することなく、加工機械の定盤の2軸傾斜機構を使用し定盤を最適傾斜条件で得られた平面に平行に傾斜させ、その状態で加工する加工方法。
【請求項１１】
2次元または3次元的な変形を有する板状材料を均一な厚みに加工する際の加工代を最少にする
板状材料の加工面を決定するための装置であって、
測定装置の定盤面を座標(X,Y)とし、座標(X,Y)に垂直なZ座標とからなる直交座標(X,Y,Z)を該定盤上に設定し、該定盤上に被測定物である板状材料を載置し、コンピュータ上で該定盤からの距離がZの、XY平面に平行な平面ABCDを仮想的に構成するためのシステム、
その仮想平面ABCDの座標(Xm,Yn)から被測定物である板状材料上面の座標(Xm,Yn)までの距離Z(Xm,Yn)を、座標(X,Y)を変更しながらX方向にm個およびY方向にn個について、被測定板状材料の全域を測定して、この測定データをコンピュータの記憶装置に保存し、その全座標点について距離Z(Xm,Yn)の最大値と最小値を捜し出してその差を計算し、その値を測定値に何も操作を加えないときの差Ｈ(0.0,0.0)とする同システム、
次に、仮想平面ABCDの端Aを固定して端B及び端Cをそれぞれ、Z軸方向に予め決めた最大振れ幅とピッチに基づき、所定の振れ幅Vb及び振れ幅Vcで上下に移動させることにより、仮想平面ABCDをコンピュータ上で定盤に対し傾斜させる同システム、
その傾斜を変える毎に、仮想平面ABCDの全座標(Xm,Yn)から板状材料上面の対応する座標点までの距離Z(Xm,Yn)(Vb,Vc)を計算し、該距離Z(Xm,Yn)(Vb,Vc)の最大値と最小値を捜し出してその差Ｈ(Vb,Vc)を計算するとともに、これを予め設定した全ての振れ幅Vb及び振れ幅Vcの組合せについて繰り返す同システムを備え、
全ての振れ幅Vb及び振れ幅Vcの組合せで計算した差Ｈ(Vb,Vc)の中で最も小さい値である差Ｈ(Vb,Vc)minを持つ仮想平面ABCDの傾斜条件により最少加工代の平面と平行な平面を決定することを特徴とする板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項１２】
前記板状材料を反転させ加工機械の定盤に載せる際に、予め請求項１１で決定された仮想平面ABCDから前記板状材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minの測定点を捜し出し、これを定盤に接する点としてセットすることを特徴とする請求項１１記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項１３】
前記板状材料を反転させ加工機械の定盤にセットする際に、予め請求項１１で決定された仮想平面ABCDから前記板状材料の四隅の測定点までの距離Z(X0,Y0)、距離Z(Xx,Y0)、距離Z(X0,Yy)及び距離Z(Xx,Yy)から、予め請求項１１で決定された仮想平面ABCDから前記板状材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minを減算し、これによって得られた値を、加工機械に前記板状材料をセットする際の四隅に入れるスペーサの厚さとすることを特徴とする請求項１１又は１２記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項１４】
前記板状材料厚さにばらつきがある場合には、その分だけスペーサの厚さを補正する装置を備えていることを特徴とする請求項１３記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項１５】
2次元または3次元的な変形を有する前記板状材料を均一な厚みに加工する際に切削加工、研削加工又は放電加工による機械加工装置を備えていることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項１６】
前記板状材料の片面を平面研削した後、さらに反転させて定盤に載せ、裏面を加工する装置を備えていることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項１７】
前記板状材料の座標軸X方向及びY方向のいずれに対しても20mm以下のピッチの位置で距離Z(Xm,Yn)を測定する装置を備えていることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項１８】
前記板状材料との距離Z(Xm,Yn)をレーザー式距離センサー又は接触式距離センサーで測定する装置を備えていることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項１９】
上記データに基づいて、前記板状材料の四隅に手動でスペーサを挿入する代わりに、NC制御可能な加工機械の２軸傾転式加工テーブルの傾きを調整する装置を備えていることを特徴とする請求項１１又は１２のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
【請求項２０】
請求項１１〜１９に記載した装置を備えていることを特徴とする平面研削盤、フライス盤又は放電加工機を備えた平面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元または３次元的な変形を有する板状材料から、最も加工代が少なく、平坦かつ均一な厚みの板状材料を得るための表面加工における板状材料の加工面の決定方法、加工方法及びこれらの装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングターゲット等のセラミックス製焼結板や圧延又は鍛造した金属板は、製造工程中に熱的又は加工による歪みを受けて２次元または３次元的変形を伴うことが殆どである。このように３次元的に変形を有する板状材料から平坦かつ均一な厚みの板状材料を得るためには、切削加工、研削加工、放電加工などの機械加工が行なわれている。
従来、このような変形を有する材料は、作業者がそのまま加工機にセットして上記の加工を行なうか、又は作業者が個々の板状材料の変形を事前にストレートエッヂ等で概略測定し、加工機にそれをセットする段階でスペーサを入れ平坦性を出していた。しかし、このような場合、作業者が勘にたよって行なわれているのが現状である。
【０００３】
作業者が勘にたよって、例えば研削加工する場合には、たとえ熟練したものでも平面を出すために、必要以上に研削をする必要がある。そうしなければ、平坦性や均一厚さの精度を維持できないからである。したがって、材料自体の加工代を大きめに設定する必要があり、これが歩留まり低下の原因となっていた。また、当然ながら加工機械の稼動時間の増加につながっていた。
【０００４】
従来の技術としては、反りを含む板状ワークそれぞれの有する厚みを精密に測定することができる装置（例えば、特許文献１参照）、反りを有する測定装置であり、測定基準部、測定部、電気信号に変換する変位測定器、反り量表示部、制御部からなる基板の反り測定装置（例えば、特許文献２参照）、セラミックス材料粉末を加圧して成形し、その表面に光線を照射し、反射光を受けて表面状態を測定するセラミックス製品の製造方法（例えば、特許文献３参照）、階段状部を設けた寸法測定セラミックスゲージ（例えば、特許文献４参照）、平坦度を測定する下向き測定器、プレート支持ピン、上下動アクチュエーター、圧力調整部からなるプレート平坦度測定装置（例えば、特許文献５参照）、赤外線サーモグラフィーによってセラミックス基板の形状不整を測定する方法（例えば、特許文献６参照）がある。
しかし、これらは平坦性測定、変位測定あるいは形状不整を測定するための方法又は装置であって、切削加工、研削加工、放電加工などの機械加工等の表面加工を行なう際の、歩留まり向上を狙うという発想は存在しない。
【特許文献１】特開平６−６６５４９号公報
【特許文献２】特公昭５９−３６２０２号公報
【特許文献３】特開昭６３−１７３６０７号公報
【特許文献４】特開平７−１２８００２号公報
【特許文献５】特許第３４１８８１９号公報
【特許文献６】特許第３１８３９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、スパッタリングターゲット等のセラミックス製焼結板や圧延又は鍛造した金属板は、製造工程中に熱的又は加工による歪みを受けて多くは２次元または３次元的変形を伴うが、このように２次元または３次元的に変形を有する板状材料から、平坦かつ均一な厚みの板状材料を得ようとするものであり、最も加工代が少なく、平坦かつ均一な厚みの板状材料を得るための、切削加工、研削加工、放電加工などによる表面加工の際の、板状材料の加工面の決定方法及びそのための装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、任意の平面位置における規準平面からの距離Z(X,Y)を測定し、これによって得られた距離Z(X,Y)データの最大値である距離Z(X,Y)maxと最小値である距離Z(X,Y)minとの差異の絶対値を測定すると共に、加工代が最少になるように台盤上の板状材料の傾きを調整して表面加工することにより、歩留り良く、平坦かつ均一な厚みの板状材料を得るができるとの知見を得た。
【０００７】
本発明は、この知見に基づき、
１)２次元または３次元的な変形を有する板状材料を均一な厚みに加工する際の加工代を最少にする板状材料の加工面の決定方法であって、測定装置の定盤面を座標(X,Y)とし、座標(X,Y)に垂直なZ座標とからなる直交座標(X,Y,Z)を該定盤上に設定し、該定盤上に被測定物である板状材料を載置し、コンピュータ上で該定盤からの距離がZの、XY平面に平行な平面ABCDを仮想的に構成し、その仮想平面ABCDの座標(Xm,Yn)から被測定物である板状材料の上面の座標(Xm,Yn)までの距離Z(Xm,Yn)を、座標（X,Y）を変更しながらX方向にm個およびY方向にn個について、被測定板状材料の全域を測定して、この測定データをコンピュータの記憶装置に保存し、その全座標点について距離Z(Xm,Yn)の最大値と最小値を捜し出してその差を計算し、その値を測定値に何も操作を加えないときの差Ｈ(0.0,0.0)とし、次に、仮想平面ABCDの端Aを固定して端B及び端Cをそれぞれ、Z軸方向に予め決めた最大振れ幅とピッチに基づき、所定の振れ幅Vb及び振れ幅Vcで上下に移動させることにより、仮想平面ABCDをコンピュータ上で定盤に対し傾斜させ、その傾斜を変える毎に、仮想平面ABCD上の全座標点（Xm,Yn）から板状材料上面の対応する座標点までの距離Z(Xm,Yn)(Vb,Vc)を計算し、該距離Z(Xm,Yn)(Vb,Vc)の最大値と最小値を捜し出してその差Ｈ(Vb,Vc)を計算するとともに、これを予め設定した全ての振れ幅Vb及び振れ幅Vcの組合せについて繰り返し、全ての振れ幅Vb及び振れ幅Vcの組合せで計算した差Ｈ(Vb,Vc)の最も小さい値である差Ｈ(Vb,Vc)minを持つ仮想平面ABCDを最少加工代の平面と平行な平面であると決定することを特徴とする板状材料の加工面の決定方法。
２)上記板状材料を反転させ加工機械の定盤に載せる際に、予め上記１で決定された仮想平面ABCDから上記板状材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minの測定点を捜し出し、これを定盤に接する点としてセットすることを特徴とする上記１記載の表面加工面の決定方法。
３）上記板状材料を反転させ加工機械の定盤にセットする際に、予め上記１で決定された仮想平面ABCDから上記板状材料の四隅の測定点までの距離Z(X0,Y0)、距離Z(Xx,Y0)、距離Z(X0,Yy)及び距離Z(Xx,Yy)から、予め上記１で決定された仮想平面ABCDから上記板状材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minを減算し、これによって得られた値を、加工機械に上記板状材料をセットする際の四隅に入れるスペーサの厚さとすることを特徴とする上記１又は２記載の表面加工面の決定方法。
４）上記板状材料厚さにばらつきがある場合には、その分だけスペーサの厚さを補正することを特徴とする上記３記載の表面加工面の決定方法。
５）上記板状材料の座標軸X方向及びY方向のいずれに対しても２０ｍｍ以下のピッチの位置で距離Z(Xm,Yn)を測定することを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の板状材料の加工面の決定方法。
６）上記板状材料との距離Z(Xm,Yn)をレーザー式距離センサー又は接触式距離センサーで測定することを特徴とする上記１〜５のいずれかに記載の板状材料の加工面の決定方法。
７）上記データに基づいて、上記板状材料の四隅に手動でスペーサを挿入する代わりに、ＮＣ制御可能な加工機械の２軸傾転式加工テーブルの傾きを調整することを特徴とする上記１〜６のいずれかに記載の板状材料の加工面の決定方法。
８）上記１〜７のいずれかに記載の方法によって板状材料の加工面を決定し、これに基づいて、２次元または３次元的な変形を有する板状材料を均一な厚みに加工する際に切削加工、研削加工又は放電加工による機械加工を行なうことを特徴とする加工方法。
９）上記１〜７のいずれかに記載の方法によって板状材料の加工面を決定し、これに基づいて、板状材料の片面を平面研削し、その後さらにこれを反転させて定盤に載せ、裏面を加工することを特徴とする加工方法。
１０）板状材料を当該機械の定盤に接着または電磁吸着等により、がたつきが無いように固定し、上記１〜７の方法で測定を行って最適傾斜条件を決定後、材料を反転することなく、加工機械の定盤の２軸傾斜機構を使用し定盤を最適傾斜条件で得られた平面に平行に傾斜させ、その状態で加工する加工方法。
を提供する。
【０００８】
また、本発明は、
１１）２次元または３次元的な変形を有する板状材料を均一な厚みに加工する際の加工代を最少にする板状材料の加工面を決定するための装置であって、測定装置の定盤面を座標(X,Y)とし、座標(X,Y)に垂直なZ座標とからなる直交座標(X,Y,Z)を該定盤上に設定し、該定盤上に被測定物である板状材料を載置し、コンピュータ上で該定盤からの距離がZの、XY平面に平行な平面ABCDを仮想的に構成するためのシステム、その仮想平面ABCDの座標(Xm,Yn)から被測定物である板状材料上面の座標(Xm,Yn)までの距離Z(Xm,Yn)を、座標(X,Y)を変更しながらX方向にm個およびY方向にn個について、被測定板状材料の全域を測定して、この測定データをコンピュータの記憶装置に保存し、その全座標点について距離Z(Xm,Yn)の最大値と最小値を捜し出してその差を計算し、その値を測定値に何も操作を加えないときの差Ｈ(0.0,0.0)とする同システム、次に仮想平面ABCDの端Aを固定して端B及び端Cをそれぞれ、Z軸方向に予め決めた最大振れ幅とピッチに基づき、所定の振れ幅Vb及び振れ幅Vcで上下に移動させることにより、仮想平面ABCDをコンピュータ上で定盤に対し傾斜させる同システム、その傾斜を変える毎に、仮想平面ABCDの全座標(Xm,Yn)から板状材料上面の対応する座標点までの距離Z(Xm,Yn)(Vb,Vc)を計算し、該距離Z(Xm,Yn)(Vb,Vc)の最大値と最小値を捜し出してその差Ｈ(Vb,Vc)を計算するとともに、これを予め設定した全ての振れ幅Vb及び振れ幅Vcの組合せについて繰り返す同システムを備え、全ての振れ幅Vb及び振れ幅Vcの組合せで計算した差Ｈ(Vb,Vc)の中で最も小さい値である差Ｈ(Vb,Vc)minを持つ仮想平面ABCDの傾斜条件により最少加工代の平面と平行な平面を決定することを特徴とする板状材料の加工面を決定するための装置。
１２）上記板状材料を反転させ加工機械の定盤に載せる際に、予め上記１１で決定された仮想平面ABCDから上記板状材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minの測定点を捜し出し、これを定盤に接する点としてセットすることを特徴とする上記１１記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
１３）上記板状材料を反転させ加工機械の定盤にセットする際に、予め上記１１で決定された仮想平面ABCDから上記板状材料の四隅の測定点までの距離Z(X0,Y0)、距離Z(Xx,Y0)、距離Z(X0,Yy)及び距離Z(Xx,Yy)から、予め上記１１で決定された仮想平面ＡＢＣＤから上記板状材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minを減算し、これによって得られた値を、加工機械に板状材料をセットする際の四隅に入れるスペーサの厚さとすることを特徴とする上記１１又は１２記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
１４）上記板状材料厚さにばらつきがある場合には、その分だけスペーサの厚さを補正する装置を備えていることを特徴とする上記１３記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
１５）２次元または３次元的な変形を有する板状材料を均一な厚みに加工する際に切削加工、研削加工又は放電加工による機械加工装置を備えていることを特徴とする上記１１〜１４のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
１６）上記板状材料の片面を平面研削した後、さらに反転させて定盤に載せ、裏面を加工する装置を備えていることを特徴とする上記１１〜１５のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
１７）上記板状材料の座標軸X方向及びY方向のいずれに対しても20mm以下のピッチの位置で距離Z(Xm,Yn)を測定する装置を備えていることを特徴とする上記１１〜１６のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
１８）上記板状材料との距離Z(Xm,Yn)をレーザー式距離センサー又は接触式距離センサーで測定する装置を備えていることを特徴とする上記１１〜１７のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
１９）上記データに基づいて、上記板状材料の四隅に手動でスペーサを挿入する代わりに、ＮＣ制御可能な加工機械の２軸傾転式加工テーブルの傾きを調整する装置を備えていることを特徴とする上記１１又は１２のいずれかに記載の板状材料の加工面を決定するための装置。
２０）上記１１〜１９に記載した装置を備えていることを特徴とする平面研削盤、フライス盤又は放電加工機を備えた平面加工装置、を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、２次元または３次元の複雑な変形を有する板状材料から、最少の加工代で製品を切削加工、研削加工、放電加工などの機械加工による表面加工によって、平坦で均一厚みの板状材料を得ることができるという優れた効果を有する。
すなわち、より具体的には、決められた厚みの製品を製造する場合、材料の加工前厚みに持たせる余裕を小さくすることが可能で、従来の方法よりも機械加工代を小さく設定することができ、歩留まり向上と加工時間の短縮が可能となる。
また、変形のある材料から、厚み指定のない材料を機械加工により製造する場合、従来技術製品の厚さを厚くすることができる。
さらに、加工機械のテーブルに材料をセットする際の試行錯誤が不要となり、熟練者でなくとも容易に最少加工代で加工が可能である。
以上の通り、本発明は著しい効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】測定装置のセンサーの位置を高さ方向の原点とし、材料Ｓの任意の平面位置（Xm,Yn）までの距離Z（Xm,Yn）（即ち、図１のZm,n）を測定する場合の説明図である。
【図２】材料Ｓと同じ大きさの平面ABCDをコンピュータ内に仮想的に構成し、仮想平面ABCDの端Aを固定し、端Cのみを所定の振れ幅に移動した場合の説明図である。
【図３】材料Ｓと同じ大きさの平面ABCDをコンピュータ内に仮想的に構成し、仮想平面ABCDの端Aを固定し、端B及びCを所定の振れ幅に移動した場合の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明を、必要に応じ図面を参照して具体的に説明する。但し、以下の説明はあくまで、本発明が理解し易いように説明するための一例を示すもので、本発明はこれらに制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に立脚する変形、他の構造又は構成は、当然本発明に含まれるものである。
セラミックスの焼結板や圧延又は鍛造した金属板のように、２次元または３次元の複雑な変形を有する板状材料を、がたつきがないように一定の平坦度を有する定盤の上に置く。
説明のために、この材料の平面方向の座標軸をX，Yとし、高さ方向の座標軸をZと置く。定盤上には、定盤から一定の高さを保ち、定盤のXY方向に平行に移動が可能なレーザー距離測定装置等の測定装置を設置する。このセンサーのZ軸原点が動く定盤に平行な面を平面Ｐとする。
図１に示すように、この測定装置のセンサーの位置を高さ方向の原点とし、材料Ｓの任意の平面位置（Xm,Yn）までの距離Z(Xm,Yn)を測定する。測定のX、Y座標点は製品の変形の状況により変更する必要があるが、例えばX方向、Y方向とも20mmピッチとする。
【００１２】
距離測定方法は、レーザー式距離センサー、接触式距離センサー等適当な方法を用いることができる。なお、ここで言う距離（Z座標）は、測定装置のセンサーが移動する平面Pの座標（X,Y）からの垂線が材料S表面に達するまでの距離である。
X,Y座標の位置決め精度、Z座標の測定精度は、材料Sの機械加工代の削減要求度によって決定する。例えば貴金属のように高価な材料では、本装置の測定精度を上げることで、材料から製品板を削り出す際の歩留まり向上を図ることが有効であるが、鉄鋼のような安価な材料では精度は低くて良い。
また、セラミックスのように加工時間が掛かる場合は、本装置の精度を上げて加工代を削減し、加工時間を短縮することが有効であるが、切削性のよい金属材料のように加工時間が問題となら無い場合には測定精度が低くてもよい。
【００１３】
材料の大きさに応じ、（X0,Y0）〜（Xx,Yy：最終の座標）までの距離Z(X0,Y0)〜距離Z(Xx,Yy)を全て測定する。全測定結果を表形式などデータ整理しやすい形でコンピュータの記録装置に一旦保存することができる。
まず、測定装置のZ方向の原点、即ち距離Zの平面Sを仮想する。各測定点の距離はこの仮想面からの距離と言うことができる。
距離データの最大値距離Z(Xm,Yn)maxと最小値距離Z(Xm,Yn)minの差が、現在の加工代である。なぜなら、現在の状態で材料Ｓを加工機のテーブルにセットすると、加工機の刀具は高さの最少点である距離Z(Xm,Yn)minから接し始め、加工の進行と共に最高点距離Z(Xm,Yn)maxに達したところで、材料Ｓが平面となるからである。従って、材料を最も少ない加工代で加工できるようにするためには、距離Z(Xm,Yn)minと距離Z(Xm,Yn)maxの差の絶対値が最少になるように、材料Ｓを傾ければよいと言うことになる。
【００１４】
しかし、材料にはもともと変形があるため、これを傾けたときの距離の変化を計算することはやや煩雑である。そこで、材料Ｓを傾ける代わりに、平面Ｐを傾け距離を再計算させることができる。
コンピュータで平面Ｐを傾ける方法には色々あるが、実際に則し、かつ計算が容易で計算結果を直接スペーサの厚さに反映することができるので、次の方法を採用した。平面Ｐ上にあり、材料Ｓと同じ大きさの平面ABCDをコンピュータ内に仮想的に構成する。このとき、仮想平面ABCD内の座標（Xm,Yn）から、材料の座標(Xm,Yｎ)までの距離Z(Xm,Yn)は、最初に測定した距離である。
【００１５】
仮想平面ABCDの座標(Xm,Yn)の距離Z(Xm,Yn)を距離Z(Xm,Yn)(0.0,0.0)と表現する。(0.0,0.0)は測定値に何も操作を加えていないこと、即ち仮想平面ABCDが傾いていないことを示す。 
測定した全座標点について距離Z(Xm,Yn)(0.0,0.0)の最大値距離Z(Xm,Yn)(0.0,0.0)maxと最小値距離Z(Xm,Yn)(0.0,0.0)minを捜し出し、その差H(0.0,0.0)を次式のようにして計算する。
H(0.0,0.0)= 距離Z(Xm,Yn)(0.0,0.0)max − 距離Z(Xm,Yn)(0.0,0.0)min
次に、図２及び図３に示すように、仮想平面ABCDの端Aを固定し、端B,Cを所定の高さ（例えば0.1mmピッチ）でZ軸方法に所定の範囲で、順次上下（例えば±3.0mm）する。図２は、仮想平面ABCDの端Aを固定し、端Cのみを所定の高さに移動した場合、図３は、仮想平面ABCDの端Aを固定し、端B,Cを所定の高さに移動した場合である。端B及び端CのZ軸方向の移動量を示す振れ幅Vb及び振れ幅Vcを（Vb,Vc）で表す。
端Dは、端A、端B及び端Cが決まると自動的に決定される。例えば、まず振れ幅Vbを-3.0mm及び振れ幅Vcを-3.0mmとした場合の、仮想平面ABCDの各座標から、材料の対応する座標点までの距離を計算し、距離Z(Xm,Yn)(-3.0,-3.0)とする。(-3.0,-3.0)は、平面ABCDが傾いていないときを高さの原点としたとき、端Bが原点より３.0ｍｍ下がり、端Cも原点より３.0ｍｍ下がっていることを表す。
【００１６】
この操作を全測定点について実施し、距離Z(Xm,Yn)(-3.0,-3.0)の最大値距離Z(Xm,Yn)(-3.0,-3.0)maxと最小値距離Z(Xm,Yn)(-3.0,-3.0)minを捜しだし、その差H(-3.0,-3.0)を次式に基づいて計算する。
差H(-3.0,-3.0)= 距離Z(Xm,Yn)(-3.0,-3.0)max−距離Z(Xm,Yn)(-3.0,-3.0)min
次に、振れ幅Vcを-2.9mmとして、同じ操作を繰り返し、差H(-3.0,-2.9)を求める。同様に振れ幅Vcを0.1mmずつ増やし、対応する差H(-3.0,Vc)（Vc＝-2.9、-2.8、-2.7・・・・・・0・・・・+3.0）を全て求める。
この操作が終了したら、振れ幅Vbを-2.9とし、振れ幅Vcを-3.0〜+3.0まで増やしながら同じ操作を繰り返し、差H(-2.9,Vc)を全て求める。さらに、振れ幅Vbを-2.8,-2.7,-2.6・・・・0・・・・+3.0とし、それらに対応する差H(Vb,Vc)を全て求める。この例では、振れ幅Vbが６０通り、振れ幅Vcが６０通りなので、差H(Vb,Vc)は、６０×６０＝３，６００通りある。
【００１７】
この３，６００通りの、差H(Vb,Vc)の中で最も小さい値を示す差H(Vb,Vc)minの組み合わせが、この材料に対する最少加工代の平面と平行な平面となる。
なお、仮想平面ABCDから材料表面までの距離は、平面の傾斜により座標がずれるため、正確を期すためには角度分の補正が必要であるが、材料の長さに対し、傾斜量が小さいので実行面では無視してもかまわない。
次に、この差H(Vb,Vc)minの中の測定点中で、仮想平面ABCDから材料までの距離Z(Xm,Yn)が最も小さい値の測定点である距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minを探しだす。実際に加工する場合は、材料を上下反転して加工機械の定盤にセットするので、この点が定盤に接する唯一の点である。但し、距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minとなる点が複数有る場合は、全ての点が定盤に接することになる。
【００１８】
次に、材料の四隅の測定点の差H(Vb,Vc)minにおける距離Z(X0,Y0)、Z(Xx,Y0)、Z(X0,Yy)及びZ(Xx,Yy)から、距離Z(Xm,Yn)(差H(Vb,Vc)min)minを減算する。これによって得られた値が、材料を加工機械にセットする際に、四隅の下に入れるスペーサの厚さになる。    
実際には、センサーが上部にあることから、材料を加工機械に載せる場合に上下が反転する。その際、材料の厚みが場所によってばらついていると、上述の方法で決められたスペーサの厚さが、必ずしも最適表面を実現できるとは言えないが、本例のごとく材料の厚さのばらつきが無視しうるほど小さい場合には、補正は不要である。
材料の厚さばらつきが問題になるような場合には、あらかじめ４隅の厚さを測定しておき、その平均値Ave.（X0Y0,XZY0,X0YZ、XZYZ）を計算し、この平均値と各隅の厚みの差をスペーサの厚さに加減することにより、実用上の最適表面を簡易的に決定することができる。
【００１９】
平面研削盤、正面フライス盤等の平面加工機のテーブルに、材料を測定時と表裏反転し、かつスペーサを所定の四隅の下に敷いた状態で固定する。この状態で、加工を行えば、最も加工代が少ない状態で削り残しのない平面を得ることが可能である。    
さらに、加工機にXY２軸が可動で、可動による平面の傾斜を設定できる装置を設け、この装置で計算した最適表面をXY平面でZ軸方向に対称にした表面を実現する傾斜を設けることにより、スペーサ無しで最適表面を実現することが可能である。但し、この場合、４隅にはがたつきを防止するために、平面ABCDが水平であるとき、即ち最初の測定時の状態での材料の４隅の距離の差を補正するためのスペーサを入れることが望ましい。
このスペーサの厚さは、最初の測定時の平面ABCDから材料の四隅の測定点までの距離から、最も距離の小さい場所の測定点の距離を減算した値に等しい。
【００２０】
コンピュータで測定のZ方向の原点を含む面を仮想すると共に、距離Z(X,Y)データの最大値である距離Z(X,Y) maxと最小値である距離Z(X,Y) minとの差異の絶対値を求める。
仮想平面の高さは、以下の式により算出することができる。但し、焼結体を傾けることによるX、Y方向への位置ずれは、ワークの大きさから無視できるものとし、仮想平面の格子点は、Z座標軸は下記により求める。
Z＝Z１／（ｎ−１）＊ｉ＋Z２／（ｍ−１）＊ｊ
但し、ｎはX方向測定点数、ｍはY方向測定点数、ｉ、ｊは、それぞれ０点からの測定順番を示す。
【００２１】
以上により、コンピュータ上で板状材料を傾斜させると共に、このデータに基づいて定盤と板状材料との間にスペーサを入れ、板状材料の傾きを調整することができる。また、このデータに基づいて、ＮＣ制御可能な加工機械の２軸傾転式加工テーブルの傾きを調整することが可能である。
このようにして、２次元または３次元の複雑な変形を有する板状材料から、最少の加工代で製品を切削加工、研削加工、放電加工などの表面加工を行なうことができる。さらに、このようにして、板状材料の片面を平面研削した後、ひっくり返して定盤に載せ、裏面を加工することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の板状材料の表面加工方法は、２次元または３次元の複雑な変形を有する板状材料から、最少の加工代で製品を切削加工、研削加工、放電加工などの機械加工による表面加工によって、平坦で均一厚みの板状材料を得ることができる。
すなわち、決められた厚みの製品を製造する場合、材料の加工前厚みに持たせる余裕を小さくすることが可能で、従来の方法よりも機械加工代を小さく設定することができ、歩留まり向上と加工時間の短縮が可能となる。
また、変形のある材料から、厚み指定のない材料を機械加工により製造する場合、従来技術製品の厚さを厚くすることができる。
さらに、加工機械のテーブルに材料をセットする際の試行錯誤が不要となり、熟練者でなくとも容易に最少加工代で加工が可能である。
以上から、切削加工、研削加工、放電加工などの機械加工による表面加工によって、最少の加工代で、平坦かつ均一厚みの板状材料を得ることができので、比較的高価なスパッタリングターゲット等の製造に好適である。
【図１】
0004527120.tif 000002
【図２】
0004527120.tif 000003
【図３】
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