(57)【要約】      （修正有）【課題】被測定物の幾何学量の測定をより高効率に実行可能な幾何学量測定装置を提供する。【解決手段】ワークの平面度を測定する幾何学量測定装置は、Ｘ軸方向に距離Ｄｂずつ隔てて配置される３つの距離センサ９ａ〜９ｃとＹ軸方向に距離Ｄａずつ隔てて配置される３つの距離センサ９ｃ〜９ｅとを有するセンサヘッド９と、センサヘッド９をワークに対してＸ軸方向に相対移動させるテーブル移動用アクチュエータと、センサヘッド９をワークに対してＹ軸方向に相対移動させる砥石ヘッド左右送り用アクチュエータとを備える。【選択図】図３
2013217912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の、基準となる幾何学的形状からの逸脱の大きさである幾何学量を測定する幾何学量測定装置であって、
第１方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサと前記第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサとを有するセンサヘッドと、
前記センサヘッドを前記被測定物に対して前記第１方向に相対移動させる第１移動機構と、
前記センサヘッドを前記被測定物に対して前記第２方向に相対移動させる第２移動機構と、
を含む幾何学量測定装置。
【請求項２】
前記第１方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサは、第１距離ずつ隔てて配置され、
前記第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサは、第２距離ずつ隔てて配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の幾何学量測定装置。
【請求項３】
前記第１移動機構は、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第１方向に前記第１距離の自然数倍又は所定の走査距離だけ相対移動するように、前記被測定物及び前記センサヘッドのうちの少なくとも一方を移動させ、
前記第２移動機構は、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第２方向に所定の走査距離又は前記第２距離の自然数倍だけ相対移動するように、前記被測定物及び前記センサヘッドのうちの少なくとも一方を移動させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の幾何学量測定装置。
【請求項４】
前記第１移動機構は、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第１方向に前記第１距離の自然数倍だけ相対移動するように、前記被測定物及び前記センサヘッドのうちの少なくとも一方を移動させ、
前記第２移動機構は、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第２方向に所定の走査距離だけ相対移動するように、前記被測定物及び前記センサヘッドのうちの少なくとも一方を移動させる、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の幾何学量測定装置。
【請求項５】
前記距離センサは、非接触式のレーザ変位計であり、
前記レーザ変位計の投光ビームは、ラインビーム形状であり、
前記ラインビーム形状の延在方向は、前記第１方向及び前記第２方向に対して傾斜する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の幾何学量測定装置。
【請求項６】
前記第1方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサのうちの１つであり、且つ、前記第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサのうちの１つでもある第1距離センサと、
前記第1方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサのうちの別の１つとしての第２距離センサと、
前記第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサのうちの別の１つとしての第３距離センサと、
第４距離センサと、を含み、
前記第1距離センサ、前記第２距離センサ、前記第３距離センサ、及び前記第４距離センサは、長方形の４つの頂点のそれぞれに配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の幾何学量測定装置。
【請求項７】
前記距離センサが取得する距離データに基づいて前記被測定物の幾何学量を測定する幾何学量測定制御部をさらに含み、
前記幾何学量測定制御部は、前記センサヘッドを前記被測定物に対して前記第１方向又は前記第２方向に相対移動させる際に前記距離センサが取得する距離データが描く形状線のうちの隣り合う２つの形状線が平行になるように該隣り合う２つの形状線の傾きを合わせる、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の幾何学量測定装置。
【請求項８】
被測定物の、基準となる幾何学的形状からの逸脱の大きさである幾何学量を測定する幾何学量測定方法であって、
第１方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサと前記第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサとを有するセンサヘッド、及び、前記被測定物のうちの少なくとも一方を、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第１方向に相対的に移動するように移動させる第１移動ステップと、
前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第２方向に相対的に移動するように前記センサヘッド及び前記被測定物のうちの少なくとも一方を移動させる第２移動ステップと、
を含む幾何学量測定方法。
【請求項９】
前記第１方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサは、第１距離ずつ隔てて配置され、
前記第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサは、第２距離ずつ隔てて配置される、
ことを特徴とする請求項８に記載の幾何学量測定方法。
【請求項１０】
前記第１移動ステップにおいて、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第１方向に前記第１距離の自然数倍又は所定の走査距離だけ相対移動するように、前記被測定物及び前記センサヘッドのうちの少なくとも一方が移動させられ、
前記第２移動ステップにおいて、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第２方向に所定の走査距離又は前記第２距離の自然数倍だけ相対移動するように、前記被測定物及び前記センサヘッドのうちの少なくとも一方が移動させられる、
ことを特徴とする請求項９に記載の幾何学量測定方法。
【請求項１１】
前記第１移動ステップにおいて、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第１方向に前記第１距離の自然数倍だけ相対移動するように、前記被測定物及び前記センサヘッドのうちの少なくとも一方が移動させられ、
前記第２移動ステップにおいて、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第２方向に所定の走査距離だけ相対移動するように、前記被測定物及び前記センサヘッドのうちの少なくとも一方が移動させられる、
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の幾何学量測定方法。
【請求項１２】
前記センサヘッドは、
前記第1方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサのうちの１つであり、且つ、前記第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサのうちの１つでもある第1距離センサと、
前記第1方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサのうちの別の１つとしての第２距離センサと、
前記第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサのうちの別の１つとしての第３距離センサと、
第４距離センサと、を含み、
前記第1距離センサ、前記第２距離センサ、前記第３距離センサ、及び前記第４距離センサは、長方形の４つの頂点のそれぞれに配置され、
当該幾何学量測定方法は、
前記第１距離センサの測定値と前記第２距離センサの測定値との差、及び、前記第３距離センサの測定値と前記第４距離センサの測定値との差に基づいて、前記センサヘッドのロール角、又は、該ロール角による各距離センサのローリング誤差の大きさを算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項８乃至１１の何れか一項に記載の幾何学量測定方法。
【請求項１３】
前記距離センサが取得する距離データに基づいて前記被測定物の幾何学量を測定する幾何学量測定ステップをさらに含み、
前記幾何学量測定ステップにおいて、前記センサヘッドを前記被測定物に対して前記第１方向又は前記第２方向に相対移動させる際に前記距離センサが取得する距離データが描く形状線のうちの隣り合う２つの形状線が平行になるように該隣り合う２つの形状線の傾きが合わせられる、
ことを特徴とする請求項８乃至１２の何れか一項に記載の幾何学量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の真直度、平面度等、基準となる幾何学的形状からの逸脱の大きさである幾何学量を測定する幾何学量測定装置及び幾何学量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに直交する方向の傾斜を検知する傾斜計と、傾斜計が取り付けられた本体と、本体の下面から突出した３つの測定子と、傾斜計により検知した傾斜を記憶しその傾斜と測定子間の距離から被測定物の表面の変位を求める演算手段とを備える平面度測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
測定者は、この平面度測定装置の３つの測定子を被測定物の表面上の３点に接触させて変位を演算した後、３点のうちの１点を既に接触させた１点に合わせ、他の２点を未接触の位置に接触させるように装置を手動で移動させる。測定者は、この変位の演算と装置の移動を繰り返すことにより、面状に変位を演算し、被測定物の平面度を測定する。
【０００４】
したがって、この平面度測定装置は、装置の逐次移動という煩雑な作業を測定者に強いることになるという問題がある。また、工作機械等の移動機構を用いて逐次移動を行う場合であっても、この平面度測定装置は、次の測定位置への移動のために鉛直上方への移動、水平方向への移動、及び鉛直下方への移動といった複雑な動きを必要とするため、測定効率が悪いという問題がある。
【０００５】
これに対し、被測定物の平面度を自動的に測定する幾何学量計測装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この装置は、ガイドの延在方向に沿って一直線上に並置される３個のレーザ変位計を備えたセンサヘッドのそのガイドに沿った移動と、被測定物を支持するテーブルの、センサヘッドの移動方向に直交する方向への移動とを組み合わせ、レーザ変位計の測定点のそれぞれが被測定物の表面における仮想的な格子の交点となるようにする。このように、特許文献２の幾何学量計測装置は、装置の逐次移動という煩雑な作業を測定者に強いることはなく、センサヘッドの複雑な動きを要求することもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３４４２７号公報
【特許文献２】特開２００９−６３５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の幾何学量計測装置は、センサヘッドの移動方向に沿って並ぶ測定点については、３つのレーザ変位計を用いて３点を同時に測定するが、センサヘッドの移動方向に直交する方向に沿って並ぶ測定点については、３点を同時に測定することはない。すなわち、センサヘッドの移動方向に直交する方向に沿って並ぶ測定点についても３点を同時に測定するためには、被測定物の向きをテーブル上で９０度回転させるか、或いは、センサヘッドを９０度回転させる必要がある。そのため、特許文献２に記載の幾何学量計測装置は、センサヘッドの移動方向に直交する方向については、逐次３点法による真直度の測定を効率的に実行することができず、その結果、被測定物の平面度の測定を高精度且つ高効率に実行することができない。
【０００８】
上述の点に鑑み、本発明は、被測定物の幾何学量の測定をより高効率に実行可能な幾何学量測定装置及び幾何学量測定方法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】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る幾何学量測定装置は、被測定物の、基準となる幾何学的形状に対する幾何学量を測定する幾何学量測定装置であって、第１方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサと前記第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサとを有するセンサヘッドと、前記センサヘッドを前記被測定物に対して前記第１方向に相対移動させる第１移動機構と、前記センサヘッドを前記被測定物に対して前記第２方向に相対移動させる第２移動機構と、を含む。
【００１０】
また、本発明の実施例に係る幾何学量測定方法は、被測定物の、基準となる幾何学的形状に対する幾何学量を測定する幾何学量測定方法であって、第１方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサと前記第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて配置される少なくとも３つの距離センサとを有するセンサヘッド、及び、前記被測定物のうちの少なくとも一方を、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第１方向に相対的に移動するように移動させるステップと、前記センサヘッドが前記被測定物に対して前記第２方向に相対的に移動するように前記センサヘッド及び前記被測定物のうちの少なくとも一方を移動させるステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
上述の手段により、本発明は、被測定物の幾何学量の測定をより高効率に実行可能な幾何学量測定装置及び幾何学量測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る幾何学量測定装置が搭載される平面研削盤の正面図である。
【図２】図１の平面研削盤の右側面図である。
【図３】センサヘッドの底面図（その１）である。
【図４】センサヘッドの底面図（その２）である。
【図５】センサヘッドの底面図（その３）である。
【図６】本発明の実施例に係る幾何学量測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】第１幾何学量測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】第１幾何学量測定処理を実行する際のセンサヘッドのワークに対する相対位置の推移を示す図である。
【図９】第２幾何学量測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】第２幾何学量測定処理を実行する際のセンサヘッドのワークに対する相対位置の推移を示す図である。
【図１１】３誤差除去用センサヘッドの底面図（その１）である。
【図１２】３誤差除去用センサヘッドの底面図（その２）である。
【図１３】３誤差除去用センサヘッドの底面図（その３）である。
【図１４】３誤差除去用センサヘッドの側面図である。
【図１５】Ｙ軸方向にスキャン移動する３誤差除去用センサヘッドの上面図である。
【図１６】Ｘ方向形状線とＹ方向形状線の関係を示す上面図である。
【図１７】Ｘ方向形状線とＹ方向形状線の関係を示す斜視図である。
【図１８】平面導出処理の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図１９】平面導出処理の流れを示すフローチャート（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る幾何学量測定装置が搭載される平面研削盤１００の正面図であり、図２は、その右側面図である。平面研削盤１００は、主に、本体ベッド１、Ｘ軸テーブル２、立軸砥石用コラム３、立軸砥石ヘッド４、砥石ヘッド回転用モータ５、砥石ヘッド上下送り用アクチュエータ６、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７、テーブル移動用アクチュエータ８、センサヘッド９、表示装置１０、入力装置１１、及び制御装置１２を含む。
【００１５】
本体ベッド１は、Ｘ軸テーブル２をＸ軸方向に移動可能に支持する台座である。具体的には、本体ベッド１は、Ｘ軸テーブル２の下面に取り付けられるラック（図示せず。）とかみ合うピニオン（図示せず。）をその上面に有する。
【００１６】
Ｘ軸テーブル２は、図示しない駆動機構によって、本体ベッド１上をＸ軸方向に摺動させられるテーブルであり、その上面で被研削物であり且つ被測定物であるワークＷ（例えば、定盤である。）を支持する。本実施例では、Ｘ軸テーブル２は、ラックアンドピニオン機構により駆動されるが、ボールねじ機構等の他の駆動機構により駆動されてもよい。
【００１７】
立軸砥石用コラム３は、立軸砥石ヘッド４を上下方向（Ｚ軸方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する装置である。
【００１８】
立軸砥石ヘッド４は、垂直方向（Ｚ軸方向）に平行に延びる砥石軸４０を有する砥石ヘッドである。なお、砥石軸４０の先端には、砥石車４１が取り付けられる。
【００１９】
砥石ヘッド回転用モータ５は、立軸砥石ヘッド４の砥石軸４０を回転させるモータであり、例えば、ＡＣサーボモータが用いられる。
【００２０】
砥石ヘッド上下送り用アクチュエータ６は、立軸砥石ヘッド４をＺ軸方向に移動させるための上下移動機構を駆動するアクチュエータである。本実施例では、砥石ヘッド上下送り用アクチュエータ６は、図１の矢印ＡＲ１で示すように、立軸砥石ヘッド４をＺ軸方向に移動させるボールねじ機構におけるボールねじ軸又はボールねじナットを回転させるためのＡＣサーボモータである。
【００２１】
砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７は、立軸砥石ヘッド４をＹ軸方向に移動させるための左右移動機構を駆動するアクチュエータである。本実施例では、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７は、図２の矢印ＡＲ２で示すように、立軸砥石ヘッド４をＹ軸方向に移動させるボールねじ機構におけるボールねじ軸又はボールねじナットを回転させるためのＡＣサーボモータである。
【００２２】
テーブル移動用アクチュエータ８は、Ｘ軸テーブル２をＸ軸方向に移動させるためのテーブル移動機構を駆動するアクチュエータである。本実施例では、テーブル移動用アクチュエータ８は、図１の矢印ＡＲ３で示すように、Ｘ軸テーブル２をＸ軸方向に移動させるボールねじ機構におけるボールねじ軸又はボールねじナットを回転させるためのＡＣサーボモータである。
【００２３】
なお、上下移動機構、左右移動機構、及びテーブル移動機構は、ラックアンドピニオン機構等の他の機構であってもよい。
【００２４】
センサヘッド９は、被測定物としての研削加工後のワークＷの表面の真直度又は平面度を測定するための装置であり、立軸砥石ヘッド４に取り付けられる。また、センサヘッド９は、Ｘ軸に平行な方向に等間隔に配置される少なくとも３つの距離センサと、Ｙ軸に平行な方向に等間隔に配置される少なくとも３つの距離センサとを含む。本実施例では、センサヘッド９は、永久磁石等を用いて立軸砥石ヘッド４に脱着可能に取り付けられる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。センサヘッド９は、例えば、立軸砥石ヘッド４に脱着不能に取り付けられてもよい。この場合、センサヘッド９は、平面研削盤１００による研削加工が行われる際に専用のカバーが被せられ、外部環境から隔離される。
【００２５】
図３は、センサヘッド９を鉛直下方（−Ｚ方向）から見たセンサヘッド９の底面図であり、距離センサの配置例を示す。
【００２６】
図３に示すように、センサヘッド９は、三角柱形状の本体部９ｓと、Ｘ軸に平行な方向に距離Ｄｂずつ間隔を空けて本体部９ｓ上に配置される３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃと、Ｙ軸に平行な方向に距離Ｄａずつ間隔を空けて本体部９ｓ上に配置される３つの距離センサ９ｃ、９ｄ、９ｅとを含む。なお、距離センサ９ｃは、２つのセンサ列の双方に含まれる。そのため、センサヘッド９は、５つの距離センサ９ａ〜９ｅを含む。なお、距離Ｄａと距離Ｄｂとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。また、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。同様に、Ｙ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ｃ、９ｄ、９ｅの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。
【００２７】
また、本実施例では、距離センサは、非接触式のレーザ変位計であり、レーザ変位計の投光ビームは、ラインビーム形状を採用する。また、ラインビーム形状の延在方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに対して傾斜する。本実施例では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに対して４５度の角度を形成する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ラインビーム形状の延在方向は、Ｘ軸又はＹ軸に平行であってもよい。また、レーザ変位計の投光ビームは、スポット形状であってもよい。
【００２８】
図４及び図５は、センサヘッドの別の構成例を示す図であり、図３に対応する。
【００２９】
図４のセンサヘッド９Ａは、底面が十字形状の多角柱である本体部９Ａｓと、Ｘ軸に平行な方向に距離Ｄｂずつ間隔を空けて本体部９Ａｓ上に配置される３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃと、Ｙ軸に平行な方向に距離Ｄａずつ間隔を空けて本体部９Ａｓ上に配置される３つの距離センサ９ｄ、９ｂ、９ｅとを含む。なお、距離センサ９ｂは、２つのセンサ列の双方に含まれる。そのため、センサヘッド９Ａは、センサヘッド９と同様、５つの距離センサ９ａ〜９ｅを含む。なお、距離Ｄａと距離Ｄｂとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。また、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。同様に、Ｙ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ｄ、９ｂ、９ｅの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。
【００３０】
図５のセンサヘッド９Ｂは、底面がＴ字形状の多角柱である本体部９Ｂｓと、Ｘ軸に平行な方向に距離Ｄｂずつ間隔を空けて本体部９Ｂｓ上に配置される３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃと、Ｙ軸に平行な方向に距離Ｄａずつ間隔を空けて本体部９Ｂｓ上に配置される３つの距離センサ９ｄ、９ｅ、９ｂとを含む。なお、距離センサ９ｂは、２つのセンサ列の双方に含まれる。そのため、センサヘッド９Ｂは、センサヘッド９、９Ａと同様、５つの距離センサ９ａ〜９ｅを含む。なお、距離Ｄａと距離Ｄｂとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。また、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。同様に、Ｙ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ｄ、９ｅ、９ｂの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。
【００３１】
なお、上述の実施例では、センサヘッド９、９Ａ、９Ｂは、何れも２つのセンサ列の双方に含まれる距離センサを１つ有し、距離センサの数を減らすようにするが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、センサヘッド９は、個々に独立したセンサ列を形成する６つの距離センサを含むようにしてもよい。
【００３２】
ここで、再び図１及び図２を参照して、平面研削盤１００の構成要素の説明を継続する。
【００３３】
表示装置１０は、各種情報を表示するための装置であり、例えば、液晶ディスプレイ等である。
【００３４】
入力装置１１は、平面研削盤１００に各種情報を入力するための装置であり、例えば、キーボード、タッチパネル、ジョイスティック、リモートコントローラ、エスカッションボタン等である。
【００３５】
制御装置１２は、平面研削盤１００の動きを制御するための装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）等を備えたコンピュータである。
【００３６】
図６は、平面研削盤１００に搭載される幾何学量測定装置５０の構成例を示すブロック図である。幾何学量測定装置５０は、主に、砥石ヘッド回転用モータ５、砥石ヘッド上下送り用アクチュエータ６、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７、テーブル移動用アクチュエータ８、センサヘッド９、表示装置１０、入力装置１１、及び制御装置１２で構成される。
【００３７】
制御装置１２は、例えば、研削制御部１２０及び幾何学量測定制御部１２１を機能要素として有し、各機能要素に対応するプログラムをＲＯＭ又はＲＡＭから読み出しながら、各機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００３８】
研削制御部１２０は、平面研削盤１００によるワークＷの研削加工を制御する機能要素である。具体的には、研削制御部１２０は、入力装置１１を通じて入力される研削深さ、研削幅等の各種情報に基づいて、ワークＷに対する立軸砥石ヘッド４の動作内容を決定する。そして、研削制御部１２０は、決定した動作内容に応じた制御信号を適切なタイミングで砥石ヘッド回転用モータ５、砥石ヘッド上下送り用アクチュエータ６、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７、及びテーブル移動用アクチュエータ８のそれぞれに対して出力しながら、平面研削盤１００によるワークＷの研削加工を制御する。
【００３９】
幾何学量測定制御部１２１は、幾何学量測定装置５０によるワークＷの幾何学量の測定を制御する機能要素である。具体的には、研削制御部１２０は、入力装置１１を通じて入力される測定範囲、サンプリング間隔、走査ライン間隔、目標測定繰り返し回数等の各種情報に基づいて、ワークＷに対するセンサヘッド９の動作内容を決定する。なお、目標測定繰り返し回数は、被測定物を測定するために同じ走査ラインを何回走査するかを示す自然数である。繰り返し回数が多いほど、累積の偶然誤差が小さくなり、測定値に対する信頼度が高くなる。そして、幾何学量測定制御部１２１は、決定した動作内容に応じた制御信号を適切なタイミングで砥石ヘッド上下送り用アクチュエータ６、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７、及びテーブル移動用アクチュエータ８のそれぞれに出力しながら、センサヘッド９をワークＷに対して相対移動させる。また、幾何学量測定制御部１２１は、その相対移動の際に、センサヘッド９を用いて距離データを取得し、取得した距離データを制御装置１２のＲＡＭに記録する。その後、幾何学量測定制御部１２１は、ＲＡＭに記録した距離データに基づいてワークＷの幾何学量を測定する。
【００４０】
ここで、図７及び図８を参照しながら、幾何学量測定装置５０がワークＷの幾何学量を測定する処理（以下、「第１幾何学量測定処理」とする。）について説明する。なお、図７は、第１幾何学量測定処理の流れを示すフローチャートであり、幾何学量測定装置５０は、例えば、入力装置１１を通じた第１幾何学量測定処理の開始命令に応じてこの第１幾何学量測定処理を実行する。また、図８は、センサヘッド９のワークＷに対する相対位置の推移を示す図である。なお、図８において、白丸から黒丸に延びる破線矢印は、センサヘッド９のワークＷに対する相対移動の経路を示し、実線矢印は、Ｘ軸テーブル２によるワークＷの＋Ｘ方向への移動量を示す。また、白丸及び黒丸は、基準位置Ｐｔを表す白丸を除き、センサヘッド９による測定点を表す。また、図８は、図８（Ａ）〜図８（Ｅ）の順に、センサヘッド９のワークＷに対する相対位置が移動することを示す。
【００４１】
最初に、制御装置１２の幾何学量測定制御部１２１は、入力装置１１を通じて入力される測定範囲、サンプリング間隔ＳＤ、走査ライン間隔ＬＤ、及び目標測定繰り返し回数を取得する（ステップＳ１）。
【００４２】
測定範囲は、第１幾何学量測定処理の対象となるワークＷ上の範囲であり、例えば、開始座標Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ）、終了座標Ｐｅ（Ｘｅ、Ｙｅ）で指定される。また、測定範囲は、測定長さＸ１及び測定幅Ｙ１で指定されてもよい。
【００４３】
サンプリング間隔ＳＤは、センサヘッド９によるサンプリングの間隔である。本実施例では、センサヘッド９がＹ軸方向に走査されるため、例えば、Ｙ軸に平行な方向のセンサ間隔Ｄａがサンプリング間隔ＳＤとして採用される。
【００４４】
走査ライン間隔ＬＤは、センサヘッド９の走査ライン間の距離である。本実施例では、センサヘッド９がＹ軸方向に走査されるため、走査ライン間隔ＬＤは、走査ライン間のＸ軸方向における距離を意味し、例えば、Ｘ軸に平行な方向のセンサ間隔Ｄｂが走査ライン間隔ＬＤとして採用される。
【００４５】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてセンサヘッド９の基準位置Ｐｔの座標（Ｘｔ、Ｙｔ）を決定し（図８（Ａ）参照。）、センサヘッド９を基準位置Ｐｔに移動させる（ステップＳ２）。具体的には、幾何学量測定制御部１２１は、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７及びテーブル移動用アクチュエータ８のうちの少なくとも１つに制御信号を出力し、センサヘッド９及びＸ軸テーブル２の少なくとも１つを駆動させ、センサヘッド９を基準位置Ｐｔに移動させる。
【００４６】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてＹ軸方向に沿う走査距離を決定した上で、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７及びセンサヘッド９に制御信号を出力し、図８（Ａ）に示すように、センサヘッド９を基準位置Ｐｔから−Ｙ方向に走査距離だけ移動させる。この移動中、センサヘッド９における５つの距離センサ９ａ〜９ｅのそれぞれは、サンプリング間隔ＳＤ毎に距離を測定し、測定結果としての距離データを制御装置１２のＲＡＭ上に記録する（ステップＳ３）。以下、距離の測定を伴うセンサヘッド９の相対移動を「スキャン移動」と称する。
【００４７】
センサヘッド９が−Ｙ方向に走査距離だけスキャン移動した後、幾何学量測定制御部１２１は、テーブル移動用アクチュエータ８に対して制御信号を出力し、図８（Ｂ）に示すように、Ｘ軸テーブル２を走査ライン間隔ＬＤだけ＋Ｘ方向に移動させる（ステップＳ４）。その結果、センサヘッド９は、ワークＷに対して、走査ライン間隔ＬＤだけ−Ｘ方向に相対的に移動する。以下、距離の測定を伴わないセンサヘッド９の相対移動を「ステップ移動」と称する。
【００４８】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達したか否かを判定する（ステップＳ５）。幾何学量測定制御部１２１は、例えば、Ｘ軸テーブル２を更に走査ライン間隔ＬＤだけ＋Ｘ方向に移動させた場合にセンサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部からはみ出ると判断した場合に、センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達したと判定する。
【００４９】
センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達していないと判定した場合（ステップＳ５のＮＯ）、幾何学量測定制御部１２１は、ステップＳ３及びステップＳ４の処理を再び実行する。
【００５０】
具体的には、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてＹ軸方向に沿う走査距離を決定した上で、図８（Ｃ）に示すように、センサヘッド９を＋Ｙ方向に走査距離だけスキャン移動させる。このスキャン移動中、センサヘッド９における５つの距離センサ９ａ〜９ｅのそれぞれは、サンプリング間隔ＳＤ毎に距離を測定し、測定結果としての距離データを制御装置１２のＲＡＭ上に記録する（ステップＳ３）。
【００５１】
センサヘッド９が＋Ｙ方向に走査距離だけスキャン移動した後、幾何学量測定制御部１２１は、図８（Ｄ）に示すように、Ｘ軸テーブル２を走査ライン間隔ＬＤだけ＋Ｘ方向に移動させる（ステップＳ４）。その結果、センサヘッド９は、ワークＷに対して、走査ライン間隔ＬＤだけ−Ｘ方向に相対的にステップ移動する。
【００５２】
幾何学量測定制御部１２１は、センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達したと判定するまでこれらの処理を繰り返す。
【００５３】
一方、センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達したと判定した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、幾何学量測定制御部１２１は、ステップＳ２〜ステップＳ５までの処理の繰り返し回数が目標測定繰り返し回数になったか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００５４】
繰り返し回数が目標測定繰り返し回数になっていないと判定した場合（ステップＳ６のＮＯ）、幾何学量測定制御部１２１は、ステップＳ２〜ステップＳ５の処理を繰り返す。
【００５５】
繰り返し回数が目標測定繰り返し回数になったと判定した場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、幾何学量測定制御部１２１は、ＲＡＭに記録された距離データに基づいて、逐次３点法により、ワークＷの平面度を算出する（ステップＳ７）。
【００５６】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、表示装置１０に対して制御信号を出力し、算出したワークＷの平面度を表示装置１０上に表示させる。
【００５７】
これにより、幾何学量測定装置５０は、Ｘ軸方向におけるスキャン移動を実行することなく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方におけるセンサヘッド９の運動誤差を取り除いた状態で、ワークＷの平面度を算出することができる。
【００５８】
なお、第１幾何学量測定処理では、Ｙ軸に平行な方向のセンサ間隔Ｄａがサンプリング間隔ＳＤとして採用され、Ｘ軸に平行な方向のセンサ間隔Ｄｂが走査ライン間隔ＬＤとして採用される。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、センサ間隔Ｄａの自然数倍の距離がサンプリング間隔ＳＤとして採用されてもよく、センサ間隔Ｄｂの自然数倍の距離が走査ライン間隔ＬＤとして採用されてもよい。
【００５９】
また、第１幾何学量測定処理では、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７によりボールねじ機構を用いてスキャン移動を実行し、テーブル移動用アクチュエータ８によりボールねじ機構を用いてステップ移動を実行する。しかしながら、油圧シリンダ機構のような、ボールねじ機構よりも位置決め精度が低い機構を用いてテーブル移動用アクチュエータ８がＸ軸テーブル２を移動させる構成では、ステップ移動は、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７によりボールねじ機構を用いて実行されてもよい。この場合、スキャン移動は、テーブル移動用アクチュエータ８により油圧シリンダ機構を用いて実行される。位置決め精度が高いほうの機構を用いてステップ移動を実行することで、ステップ間隔のばらつきを抑えるためである。なお、センサヘッド９は、スキャン移動の際に継続的に距離を測定する構成であれば、サンプリング間隔毎の測定点の位置決めに高い精度を要求することはない。
【００６０】
このように、位置決め精度が高いほうの機構を用いてステップ移動を実行することにより、幾何学量測定装置５０は、Ｘ軸方向（ステップ移動の方向）に並ぶ３つ１組の測定点の距離データを繋ぎ合わせて算出される真直度の信頼性を向上させることができる。また、幾何学量測定装置５０は、１つの測定点を複数回のステップ移動を挟んで測定し、その測定結果を合成して真直度を算出する場合のその真直度の信頼性を向上させることができる。また、幾何学量測定装置５０は、Ｘ軸方向（ステップ移動の方向）に関する真直度とＹ軸方向（スキャン移動の方向）に関する真直度とを組み合わせて算出される平面度の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
なお、油圧シリンダ機構は、等速性に関しては、ボールねじ機構と同等であるため、スキャン移動に悪影響を及ぼすことはない。
【００６２】
また、スキャン移動が砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７ではなくテーブル移動用アクチュエータ８により実行される場合、立軸砥石ヘッド４及びセンサヘッド９は、スキャン移動の際に静止したままの状態となる。そのため、センサヘッド９は、距離測定の際に、センサヘッド９と制御装置１２とを繋ぐケーブルのケーブルテンションの変動や環境振動の影響を受けにくい。その結果、センサヘッド９は、ノイズのより少ない距離データを出力することができる。
【００６３】
次に、図９及び図１０を参照しながら、幾何学量測定装置５０がワークＷの幾何学量を測定する処理の別の例（以下、「第２幾何学量測定処理」とする。）について説明する。なお、図９は、第２幾何学量測定処理の流れを示すフローチャートであり、図７に対応する。幾何学量測定装置５０は、例えば、入力装置１１を通じた第２幾何学量測定処理の開始命令に応じてこの第２幾何学量測定処理を実行する。また、図１０は、センサヘッド９のワークＷに対する相対位置の推移を示す図であり、図８に対応する。図１０は、図１０（Ａ）〜図１０（Ｅ）の順に、また、図１０（Ｆ）〜図１０（Ｊ）の順に、センサヘッド９のワークＷに対する相対位置が移動することを示す。
【００６４】
最初に、幾何学量測定制御部１２１は、入力装置１１を通じて入力される測定範囲、Ｘ方向サンプリング間隔ＳＤｘ、Ｙ方向サンプリング間隔ＳＤｙ、Ｘ方向走査ライン間隔ＬＤｘ、Ｙ方向走査ライン間隔ＬＤｙ、及び目標測定繰り返し回数を取得する（ステップＳ１１）。
【００６５】
測定範囲は、第２幾何学量測定処理の対象となるワークＷ上の範囲であり、例えば、開始座標Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ）、終了座標Ｐｅ（Ｘｅ、Ｙｅ）で指定される。また、測定範囲は、測定長さＸ１及び測定幅Ｙ１で指定されてもよい。
【００６６】
Ｘ方向サンプリング間隔ＳＤｘは、センサヘッド９がワークＷに対してＸ軸に平行な方向に相対移動する際のセンサヘッド９によるサンプリングの間隔である。本実施例では、Ｘ軸テーブル２がＸ軸に平行な方向に移動することによって、静止中のセンサヘッド９がワークＷに対してＸ軸に平行な方向に相対移動するため、例えば、Ｘ軸に平行な方向のセンサ間隔ＤｂがＸ方向サンプリング間隔ＳＤｘとして採用される。
【００６７】
Ｙ方向サンプリング間隔ＳＤｙは、センサヘッド９がワークＷに対してＹ軸に平行な方向に相対移動する際のセンサヘッド９によるサンプリングの間隔である。本実施例では、センサヘッド９がＹ軸に平行な方向に走査されることによって、センサヘッド９がワークＷに対してＹ軸に平行な方向に相対移動するため、例えば、Ｙ軸に平行な方向のセンサ間隔ＤａがＹ方向サンプリング間隔ＳＤｙとして採用される。
【００６８】
Ｘ方向走査ライン間隔ＬＤｘは、センサヘッド９のＸ軸に平行な走査ライン間のＹ軸方向における距離である。本実施例では、例えば、Ｘ軸に平行な方向のセンサ間隔ＤｂがＸ方向走査ライン間隔ＬＤｘとして採用される。
【００６９】
Ｙ方向走査ライン間隔ＬＤｙは、センサヘッド９のＹ軸に平行な走査ライン間のＸ軸方向における距離である。本実施例では、例えば、Ｙ軸に平行な方向のセンサ間隔ＤａがＹ方向走査ライン間隔ＬＤｙとして採用される。
【００７０】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてセンサヘッド９の基準位置Ｐｔの座標（Ｘｔ、Ｙｔ）を決定し（図１０（Ａ）参照。）、センサヘッド９を基準位置Ｐｔに移動させる（ステップＳ１２）。具体的には、幾何学量測定制御部１２１は、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７及びテーブル移動用アクチュエータ８のうちの少なくとも１つに制御信号を出力し、センサヘッド９及びＸ軸テーブル２の少なくとも１つを駆動させ、センサヘッド９を基準位置Ｐｔに移動させる。
【００７１】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてＹ軸方向に沿う走査距離を決定した上で、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７及びセンサヘッド９に制御信号を出力し、図１０（Ａ）に示すように、センサヘッド９を基準位置Ｐｔから−Ｙ方向に走査距離だけスキャン移動させる。このスキャン移動中、センサヘッド９における５つの距離センサ９ａ〜９ｅのそれぞれは、Ｙ方向サンプリング間隔ＳＤｙ毎に距離を測定し、測定結果としての距離データを制御装置１２のＲＡＭ上に記録する（ステップＳ１３）。
【００７２】
センサヘッド９が−Ｙ方向に走査距離だけスキャン移動した後、幾何学量測定制御部１２１は、テーブル移動用アクチュエータ８に対して制御信号を出力し、図１０（Ｂ）に示すように、Ｘ軸テーブル２をＸ方向走査ライン間隔ＬＤｘだけ＋Ｘ方向に移動させる（ステップＳ１４）。その結果、センサヘッド９は、ワークＷに対して、Ｘ方向走査ライン間隔ＬＤｘだけ−Ｘ方向に相対的にステップ移動する。
【００７３】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００７４】
センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達していないと判定した場合（ステップＳ１５のＮＯ）、幾何学量測定制御部１２１は、ステップＳ１３及びステップＳ１４の処理を再び実行する。
【００７５】
具体的には、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてＹ軸方向に沿う走査距離を決定した上で、図１０（Ｃ）に示すように、センサヘッド９を＋Ｙ方向に走査距離だけスキャン移動させる。このスキャン移動中、センサヘッド９における５つの距離センサ９ａ〜９ｅのそれぞれは、Ｙ方向サンプリング間隔ＳＤｙ毎に距離を測定し、測定結果としての距離データを制御装置１２のＲＡＭ上に記録する（ステップＳ１３）。
【００７６】
センサヘッド９が＋Ｙ方向に走査距離だけスキャン移動した後、幾何学量測定制御部１２１は、図１０（Ｄ）に示すように、Ｘ軸テーブル２をＸ方向走査ライン間隔ＬＤｘだけ＋Ｘ方向に移動させる（ステップＳ１４）。その結果、センサヘッド９は、ワークＷに対して、Ｘ方向走査ライン間隔ＬＤｘだけ−Ｘ方向に相対的にステップ移動する。
【００７７】
幾何学量測定制御部１２１は、センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達したと判定するまでこれらの処理を繰り返す。
【００７８】
一方、センサヘッド９が測定範囲のＸ軸方向の端部に達したと判定した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてＹ軸方向に沿う走査距離を決定した上で、図１０（Ｆ）に示すように、センサヘッド９を−Ｙ方向に走査距離だけスキャン移動させる。このスキャン移動中、センサヘッド９における５つの距離センサ９ａ〜９ｅのそれぞれは、Ｙ方向サンプリング間隔ＳＤｙ毎に距離を測定し、測定結果としての距離データを制御装置１２のＲＡＭ上に記録する。
【００７９】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてＸ軸方向に沿う走査距離を決定した上で、テーブル移動用アクチュエータ８及びセンサヘッド９に制御信号を出力し、図１０（Ｇ）に示すように、センサヘッド９を＋Ｘ方向に走査距離だけスキャン移動させる。このスキャン移動中、センサヘッド９における５つの距離センサ９ａ〜９ｅのそれぞれは、Ｘ方向サンプリング間隔ＳＤｘ毎に距離を測定し、測定結果としての距離データを制御装置１２のＲＡＭ上に記録する（ステップＳ１６）。
【００８０】
センサヘッド９が＋Ｘ方向に走査距離だけスキャン移動した後、幾何学量測定制御部１２１は、砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ７に対して制御信号を出力し、図１０（Ｈ）に示すように、センサヘッド９をＹ方向走査ライン間隔ＬＤｙだけ−Ｙ方向にステップ移動させる（ステップＳ１７）。
【００８１】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、センサヘッド９が測定範囲のＹ軸方向の端部に達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。幾何学量測定制御部１２１は、例えば、センサヘッド９を更にＹ方向走査ライン間隔ＬＤｙだけ−Ｙ方向にステップ移動させた場合にセンサヘッド９が測定範囲のＹ軸方向の端部からはみ出ると判断した場合に、センサヘッド９が測定範囲のＹ軸方向の端部に達したと判定する。
【００８２】
センサヘッド９が測定範囲のＹ軸方向の端部に達していないと判定した場合（ステップＳ１８のＮＯ）、幾何学量測定制御部１２１は、ステップＳ１６及びステップＳ１７の処理を再び実行する。
【００８３】
具体的には、幾何学量測定制御部１２１は、測定範囲に基づいてＸ軸方向に沿う走査距離を決定した上で、図１０（Ｉ）に示すように、センサヘッド９を−Ｘ方向に走査距離だけスキャン移動させる。このスキャン移動中、センサヘッド９における５つの距離センサ９ａ〜９ｅのそれぞれは、Ｘ方向サンプリング間隔ＳＤｘ毎に距離を測定し、測定結果としての距離データを制御装置１２のＲＡＭ上に記録する（ステップＳ１６）。
【００８４】
センサヘッド９が−Ｘ方向に走査距離だけスキャン移動した後、幾何学量測定制御部１２１は、図１０（Ｊ）に示すように、センサヘッド９をＹ方向走査ライン間隔ＬＤｙだけ−Ｙ方向にステップ移動させる（ステップＳ１７）。
【００８５】
幾何学量測定制御部１２１は、センサヘッド９が測定範囲のＹ軸方向の端部に達したと判定するまでこれらの処理を繰り返す。
【００８６】
一方、センサヘッド９が測定範囲のＹ軸方向の端部に達したと判定した場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、幾何学量測定制御部１２１は、ステップＳ１２〜ステップＳ１８までの処理の繰り返し回数が目標測定繰り返し回数になったか否かを判定する（ステップＳ１９）。
【００８７】
繰り返し回数が目標測定繰り返し回数になっていないと判定した場合（ステップＳ１９のＮＯ）、幾何学量測定制御部１２１は、ステップＳ１２〜ステップＳ１８の処理を繰り返す。
【００８８】
繰り返し回数が目標測定繰り返し回数になったと判定した場合（ステップＳ１９のＹＥＳ）、幾何学量測定制御部１２１は、ＲＡＭに記録された距離データに基づいて、逐次３点法により、ワークＷの平面度を算出する（ステップＳ２０）。
【００８９】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、表示装置１０に対して制御信号を出力し、算出したワークＷの平面度を表示装置１０上に表示させる。
【００９０】
なお、第２幾何学量測定処理では、Ｙ軸に平行な方向のセンサ間隔ＤａがＹ方向サンプリング間隔ＳＤｙ及びＹ方向走査ライン間隔ＬＤｙとして採用され、Ｘ軸に平行な方向のセンサ間隔ＤｂがＸ方向サンプリング間隔ＳＤｘ及びＸ方向走査ライン間隔ＬＤｘとして採用される。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、センサ間隔Ｄａの自然数倍の距離がＹ方向サンプリング間隔ＳＤｙ又はＹ方向走査ライン間隔ＬＤｙとして採用されてもよく、センサ間隔Ｄｂの自然数倍の距離がＸ方向サンプリング間隔ＳＤｘ又はＸ方向走査ライン間隔ＬＤｘとして採用されてもよい。
【００９１】
また、第２幾何学量測定処理では、ステップ移動がＸ軸方向及びＹ軸方向の双方で行われ、スキャン移動もＸ軸方向及びＹ軸方向の双方で行われる。そのため、ステップ移動の方向に並ぶ３つ１組の測定点の距離データを繋ぎ合わせて真直度を算出する必要はない。その結果、ステップ間隔毎の測定点の位置決め精度に対する要求を緩和させることができる。
【００９２】
次に、幾何学量測定装置５０がワークＷの幾何学量を測定する処理の別の例（以下、「第３幾何学量測定処理」とする。）について説明する。
【００９３】
第３幾何学量測定処理では、第１幾何学量測定処理の場合と同様に、幾何学量測定装置５０は、センサヘッド９をＹ軸方向にスキャン移動させ、且つ、センサヘッド９をＸ軸方向にステップ移動させながら、測定点が格子状に並ぶように、各測定点で距離を測定する。
【００９４】
これにより、幾何学量測定装置５０は、１回目のスキャン移動の際に３つ１組の距離センサ９ｃ〜９ｅのそれぞれが取得した距離データより、逐次３点法に基づいてセンサヘッド９の運動誤差を取り除いた状態で、第１の走査ラインに関するワークＷの真直度を算出できる。これは、幾何学量測定装置５０が、第１の走査ライン上の各測定点におけるピッチング誤差及びＺ並進誤差の大きさを把握していることを意味する。
【００９５】
そこで、幾何学量測定装置５０は、第２及び第３の走査ライン上の各測定点におけるピッチング誤差及びＺ並進誤差の大きさが、第１の走査ライン上の対応する測定点におけるピッチング誤差及びＺ並進誤差の大きさと同じであると仮定する。
【００９６】
そして、幾何学量測定装置５０は、１回目のスキャン移動の際に距離センサ９ｂが取得した距離データ、すなわち、第２の走査ライン上の各測定点における距離データから、第１の走査ライン上の対応する測定点におけるピッチング誤差及びＺ並進誤差を取り除いた値を、真直度の算出に用いる距離データとする。
【００９７】
同様に、幾何学量測定装置５０は、１回目のスキャン移動の際に距離センサ９ａが取得した距離データ、すなわち、第３の走査ライン上の各測定点における距離データから、第１の走査ライン上の対応する測定点におけるピッチング誤差及びＺ並進誤差を取り除いた値を、真直度の算出に用いる距離データとする。
【００９８】
その結果、幾何学量測定装置５０は、センサヘッド９の１回のスキャン移動により、３本の走査ラインに関するワークＷの真直度を算出できる。したがって、幾何学量測定装置５０は、１回のステップ移動によるステップ間隔をセンサ間隔の３倍とすることができ、ワークＷの平面度をより短時間で効率的に算出できる。すなわち、距離センサ９ｃ〜９ｅのそれぞれは、２回目のスキャン移動では、第２の走査ラインではなく、第４の走査ライン上の各測定点における距離データを取得する。
【００９９】
なお、幾何学量測定装置５０は、Ｘ軸方向（ステップ移動の方向）に等間隔に並ぶ距離センサの数を４つ以上にすることによって、ステップ間隔をさらに大きくし、ワークＷの平面度の算出に要する時間をさらに短縮させてもよい。
【０１００】
以上の構成により、幾何学量測定装置５０は、ワークＷの表面上の測定範囲に対し、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサとＹ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサとを備えたセンサヘッド９を所定の走査ライン間隔で自動的に走査させながら、距離データを取得する。すなわち、幾何学量測定装置５０は、一連の走査により、Ｘ軸に平行な複数のＸ方向測定ラインのそれぞれの上に並ぶ測定点の距離データ、及び、Ｙ軸に平行な複数のＹ方向測定ラインのそれぞれの上に並ぶ測定点の距離データを取得する。そのため、幾何学量測定装置５０は、複数のＸ方向測定ライン及び複数のＹ方向測定ラインのそれぞれに対して、逐次３点法による真直度測定を実行することができ、ひいては、ワークＷの表面上に格子状に並ぶ測定ラインに基づいて逐次３点法による平面度測定を実行することができる。その結果、幾何学量測定装置５０は、ワークＷの真直度や平面度の測定効率を高めることができる。また、幾何学量測定装置５０は、逐次３点法を利用するため、センサヘッド９の運動真直度（運動誤差）を取り除いた状態で、ワークＷの真直度や平面度を算出することができる。
【０１０１】
また、上述の実施例では、幾何学量測定装置５０は、典型的には、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサの間隔を均一とし、また、Ｙ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサの間隔を均一として、逐次３点法により真直度及び平面度を算出する。しかしながら、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、幾何学量測定装置５０は、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサの間隔が不均一な場合、或いは、Ｙ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサの間隔が不均一な場合には、３点法により真直度及び平面度を算出してもよい。また、幾何学量測定装置５０は、逐次２点法、逐次３点法、３点法、合成法等を含む一般的な多点法により真直度及び平面度を算出してもよい。
【０１０２】
また、距離センサを直交する２方向に並べること、及び、距離センサの間隔を任意に設定できることは、縦横で間隔の異なる加工跡を有するワークの幾何学量を算出する場合に好適である。１方向に並ぶ距離センサのみを有するセンサヘッドを９０度回転させる構成では、縦横で間隔が等しい加工跡を有するワークに対応できても、縦横で間隔が異なる加工跡を有するワークに対応できないためである。なお、加工跡は、工作機械による加工によってワーク表面に形成される跡であり、例えば平面研削盤による研削によってワーク表面に形成される筋を含む。また、加工跡を有するワークへの対応は、加工跡がある部分を測定対象から除外することを含む。
【０１０３】
また、一連の走査において、幾何学量測定装置５０は、センサヘッド９の向きの変更を要求することなく、逐次３点法による真直度や平面度の測定に必要な距離データを取得することができる。その結果、幾何学量測定装置５０は、機器剛性を高めることができる。
【０１０４】
また、幾何学量測定装置５０は、ラインビーム形状の投光ビームを発するレーザ変位計を距離センサとして採用することによって、測定値に対するノイズの影響を低減させることができる。所定幅のラインビーム内の変位量を平均化した値をラインビームの中心にある測定点の測定値として出力するためである。
【０１０５】
また、幾何学量測定装置５０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに対して４５度傾斜するラインビーム形状を採用することによって、測定値に対するノイズの影響がＸ方向測定ライン及びＹ方向測定ラインの何れか一方に偏るのを防止することができる。ノイズの原因の１つである研削痕は、被測定物の延在方向又はその直交方向、すなわち、Ｘ軸又はＹ軸に平行な方向に形成され易いためである。
【０１０６】
次に、図１１を参照しながら、距離センサの測定値からピッチング誤差及びＺ並進誤差を取り除くことに加え、ローリング誤差をも取り除くことができるセンサヘッド（以下、「３誤差除去用センサヘッド」とする。）について説明する。なお、図１１は、３誤差除去用センサヘッドの４つの構成例９１〜９４の底面図であり、図３に対応する。
【０１０７】
３誤差除去用センサヘッド９１〜９４は、５つの距離センサ９ａ〜９ｅを有するセンサヘッド９（図３参照。）に距離センサ９ｆを追加した構成を採用する。そのため、図１１は、図３のセンサヘッド９の底面図を比較のために表示する。
【０１０８】
図１１に示すように、３誤差除去用センサヘッド９１〜９４はそれぞれ、四角柱形状の本体部９ｓ１と、Ｘ軸に平行な方向に距離Ｄｂずつ間隔を空けて本体部９ｓ１上に配置される３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃと、Ｙ軸に平行な方向に距離Ｄａずつ間隔を空けて本体部９ｓ１上に配置される３つの距離センサ９ｃ、９ｄ、９ｅと、追加の距離センサ９ｆとを含む。なお、距離センサ９ｆは、例えば、距離センサ９ａ〜９ｅと同じタイプの距離センサである。また、距離センサ９ｃは、２つのセンサ列の双方に含まれる。そのため、センサヘッド９１〜９４はそれぞれ、同じタイプの６つの距離センサを含む。また、距離Ｄａと距離Ｄｂとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。また、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。また、Ｙ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ｃ、９ｄ、９ｅの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。
【０１０９】
また、センサヘッド９１では、距離センサ９ａ、９ｃ、９ｅ、９ｆが長方形を形成するように配置される。具体的には、距離センサ９ａ、９ｃ、９ｅ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置されるようにする。なお、長方形は、正方形を含む。同様に、センサヘッド９２では、距離センサ９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置され、センサヘッド９３では、距離センサ９ｂ、９ｃ、９ｅ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置され、センサヘッド９４では、距離センサ９ａ、９ｃ、９ｄ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置されるようにする。このような配置により、センサヘッド９１〜９４はそれぞれ、Ｘ軸方向に並んで配置される２つの距離センサを１組とする２組の距離センサを用いて、各組を構成する２つの距離センサのそれぞれの測定値の差を逐次比較することにより、Ｘ軸方向の傾斜の変化量を近似的に検出することができる。そして、センサヘッド９１〜９４はそれぞれ、幾何学量測定制御部１２１がその変化量に基づき角度２点法を用いて各距離センサのローリング誤差の大きさを算出できるようにする。ローリング誤差の大きさの算出については、その詳細を後述する。
【０１１０】
次に、図１２を参照しながら、３誤差除去用センサヘッドの別の構成例９Ａ１〜９Ａ４について説明する。なお、図１２は、３誤差除去用センサヘッド９Ａ１〜９Ａ４の底面図である。３誤差除去用センサヘッド９Ａ１〜９Ａ４は、５つの距離センサ９ａ〜９ｅを有するセンサヘッド９Ａ（図４参照。）に距離センサ９ｆを追加した構成を採用する。そのため、図１２は、図４のセンサヘッド９Ａの底面図を比較のために表示する。
【０１１１】
図１２に示すように、３誤差除去用センサヘッド９Ａ１〜９Ａ４はそれぞれ、四角柱形状の本体部９ｓ１と、Ｘ軸に平行な方向に距離Ｄｂずつ間隔を空けて本体部９ｓ１上に配置される３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃと、Ｙ軸に平行な方向に距離Ｄａずつ間隔を空けて本体部９ｓ１上に配置される３つの距離センサ９ｄ、９ｂ、９ｅと、追加の距離センサ９ｆとを含む。なお、距離センサ９ｆは、例えば、距離センサ９ａ〜９ｅと同じタイプの距離センサである。また、距離センサ９ｂは、２つのセンサ列の双方に含まれる。そのため、センサヘッド９Ａ１〜９Ａ４はそれぞれ、同じタイプの６つの距離センサを含む。また、距離Ｄａと距離Ｄｂとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。また、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。また、Ｙ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ｄ、９ｂ、９ｅの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。
【０１１２】
また、センサヘッド９Ａ１では、距離センサ９ａ、９ｂ、９ｄ、９ｆが長方形を形成するように配置される。具体的には、距離センサ９ａ、９ｂ、９ｄ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置されるようにする。同様に、センサヘッド９Ａ２では、距離センサ９ｂ、９ｃ、９ｅ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置され、センサヘッド９Ａ３では、距離センサ９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置され、センサヘッド９Ａ４では、距離センサ９ａ、９ｂ、９ｅ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置されるようにする。このような配置により、センサヘッド９Ａ１〜９Ａ４はそれぞれ、Ｘ軸方向に並んで配置される２つの距離センサを１組とする２組の距離センサを用いて、各組を構成する２つの距離センサのそれぞれの測定値の差を逐次比較することにより、Ｘ軸方向の傾斜角の変化量を近似的に検出することができる。そして、センサヘッド９Ａ１〜９Ａ４はそれぞれ、幾何学量測定制御部１２１がその変化量に基づき角度２点法を用いて各距離センサのローリング誤差の大きさを算出できるようにする。ローリング誤差の大きさの算出については、その詳細を後述する。
【０１１３】
次に、図１３を参照しながら、３誤差除去用センサヘッドのさらに別の構成例９Ｂ１〜９Ｂ４について説明する。なお、図１３は、３誤差除去用センサヘッド９Ｂ１〜９Ｂ４の底面図である。３誤差除去用センサヘッド９Ｂ１〜９Ｂ４は、５つの距離センサ９ａ〜９ｅを有するセンサヘッド９Ｂ（図５参照。）に距離センサ９ｆを追加した構成を採用する。そのため、図１３は、図５のセンサヘッド９Ｂの底面図を比較のために表示する。
【０１１４】
図１３に示すように、３誤差除去用センサヘッド９Ｂ１〜９Ｂ４はそれぞれ、四角柱形状の本体部９ｓ１と、Ｘ軸に平行な方向に距離Ｄｂずつ間隔を空けて本体部９ｓ１上に配置される３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃと、Ｙ軸に平行な方向に距離Ｄａずつ間隔を空けて本体部９ｓ１上に配置される３つの距離センサ９ｄ、９ｅ、９ｂと、追加の距離センサ９ｆとを含む。なお、距離センサ９ｆは、例えば、距離センサ９ａ〜９ｅと同じタイプの距離センサである。また、距離センサ９ｂは、２つのセンサ列の双方に含まれる。そのため、センサヘッド９Ｂ１〜９Ｂ４はそれぞれ、同じタイプの６つの距離センサを含む。また、距離Ｄａと距離Ｄｂとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。また、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ａ、９ｂ、９ｃの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。また、Ｙ軸に平行な方向に並ぶ３つの距離センサ９ｄ、９ｂ、９ｅの間隔は、それぞれ異なる値であってもよい。
【０１１５】
また、センサヘッド９Ｂ１では、距離センサ９ａ、９ｂ、９ｄ、９ｆが長方形を形成するように配置される。具体的には、距離センサ９ａ、９ｂ、９ｄ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置されるようにする。同様に、センサヘッド９Ｂ２では、距離センサ９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置され、センサヘッド９Ｂ３では、距離センサ９ｂ、９ｃ、９ｅ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置され、センサヘッド９Ｂ４では、距離センサ９ａ、９ｂ、９ｅ、９ｆが長方形の４つの頂点のそれぞれに配置されるようにする。このような配置により、センサヘッド９Ｂ１〜９Ｂ４はそれぞれ、Ｘ軸方向に並んで配置される２つの距離センサを１組とする２組の距離センサを用いて、各組を構成する２つの距離センサのそれぞれの測定値の差を逐次比較することにより、Ｘ軸方向の傾斜角の変化量を近似的に検出することができる。そして、センサヘッド９Ｂ１〜９Ｂ４はそれぞれ、幾何学量測定制御部１２１がその変化量に基づき角度２点法を用いて各距離センサのローリング誤差の大きさを算出できるようにする。ローリング誤差の大きさの算出については、その詳細を後述する。
【０１１６】
次に、図１４及び図１５を参照して、幾何学量測定制御部１２１がローリング誤差の大きさを算出する処理について説明する。図１４は、センサヘッド９１を＋Ｙ方向から見た側面図であり、センサヘッド９１が＋Ｙ方向にスキャン移動する際に、距離センサ９ｃの中心を通るロール軸ＲＣの周りでロール角θだけ傾斜している状態を示す。なお、図１４は、明瞭化のため、ロール角θが大きい状態を示すが、実際には、ロール角θは極めて微小な角度である。また、図１５は、センサヘッド９１を＋Ｚ方向から見た上面図である。具体的には、図１５上図は、Ｘ軸方向におけるｊ−１回目のステップ移動が行われた後でワークＷ上を＋Ｙ方向にスキャン移動するセンサヘッド９１の状態を示す。また、図１５下図は、Ｘ軸方向におけるｊ回目のステップ移動が行われた後でワークＷ上を−Ｙ方向にスキャン移動するセンサヘッド９１の状態を示す。また、図１５上図は、センサヘッド９１がｉ−１番目の測定位置からｉ番目の測定位置にサンプリング間隔ＳＤだけスキャン移動する状態を示す。なお、図１５上図の破線で示す矩形は、ｉ―１番目の測定位置におけるセンサヘッド９１を表し、ｉ―１番目の測定位置におけるセンサヘッド９１の距離センサ９ａ、９ｃの位置（図示せず。）が、実線で示すｉ番目の測定位置におけるセンサヘッド９１の距離センサ９ｆ、９ｅの位置と一致することを表す。なお、ｉ、ｊは１以上の自然数を表す。
【０１１７】
図１４に示すように、距離センサ９ａとロール軸ＲＣとの間の距離が距離Ｄｒであれば、距離センサ９ａのローリング誤差Ｅｒは、Ｅｒ＝Ｄｒ×ｔａｎθで表される。また、θは極めて微小な角度であるため、ローリング誤差Ｅｒは、Ｅｒ＝Ｄｒ×θで近似的に表される。また、距離センサ９ａがロール軸ＲＣの真下（鉛直下方）にあったとしても、ロール軸ＲＣと測定対象であるワークＷの表面との間の距離Ａが大きければ、Ａ×（ｓｉｎθ）２のローリング誤差Ｅｒが生じる。このようにして、ローリング誤差Ｅｒは、幾何学的寸法及びロール角θから導出され得る。
【０１１８】
また、図１５上図に示すようにセンサヘッド９１がｉ番目の測定位置にある場合のロール角θ（ｉ）は、θ（ｉ）＝θ（ｉ−１）＋［｛ｍｃ（ｉ）−ｍａ（ｉ）｝−｛ｍｅ（ｉ）−ｍｆ（ｉ）｝］／ＳＤで表される。なお、ｍａ（ｉ）、ｍｃ（ｉ）、ｍｅ（ｉ）、ｍｆ（ｉ）はそれぞれ、センサヘッド９１がｉ番目の測定位置にある場合の距離センサ９ａ、９ｃ、９ｅ、９ｆの測定値を表す。具体的には、センサヘッド９１がワークＷに対して＋Ｙ方向にスキャン移動する場合、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ軸方向の傾斜として、距離センサ９ｃの測定値と距離センサ９ａの測定値の差を算出する。同様に、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ軸方向の傾斜として、距離センサ９ｅの測定値と距離センサ９ｆの測定値の差を算出する。そして、幾何学量測定制御部１２１は、それら傾斜同士の差をサンプリング間隔ＳＤで除した値を傾斜変動として算出する。そして、幾何学量測定制御部１２１は、既に算出した前回のロール角θ（ｉ−１）にこの傾斜変動を加算することによってセンサヘッド９１がｉ番目の測定位置にある場合のロール角θ（ｉ）を算出する。
【０１１９】
このようにして、幾何学量測定装置５０は、センサヘッド９１のロール角θを算出し、そのロール角θに基づいて距離センサ９ａ〜９ｅのそれぞれのローリング誤差の大きさを算出する。その結果、幾何学量測定装置５０は、角度２点法を用いて求められるローリング誤差の大きさと、逐次３点法を用いて求められるピッチング誤差及びＺ並進誤差の大きさとに基づいてワークＷの表面形状ｆ（ｉ、ｊ）を求めることができる。なお、ワークＷの表面形状ｆ（ｉ、ｊ）は、ｆ（ｉ、ｊ）＝ｍ（ｉ、ｊ）−｛Ｅｚ（ｉ、ｊ）＋Ｅｐ（ｉ、ｊ）＋Ｅｒ（ｉ、ｊ）｝で表される。また、ｍ（ｉ、ｊ）は距離センサの測定値を表し、Ｅｚ（ｉ、ｊ）はＺ並進誤差の大きさを表し、Ｅｐ（ｉ、ｊ）はピッチング誤差の大きさを表し、Ｅｒ（ｉ、ｊ）はローリング誤差の大きさを表す。
【０１２０】
以上の構成により、幾何学量測定装置５０は、平面研削盤１００をＺ軸周りに回転させる機構、又は、センサヘッド９１をＺ軸周りに回転させる機構を備えることなく、必要最小限の数の距離センサにより、ローリング誤差、ピッチング誤差、及びＺ並進誤差を除去した状態でワークＷの真直度及び平面度を算出することができる。すなわち、幾何学量測定装置５０は、製造コストを抑え、且つ、装置剛性を高めながらも、ローリング誤差、ピッチング誤差、及びＺ並進誤差を除去した状態でワークＷの真直度及び平面度を算出することができる。
【０１２１】
なお、上述の説明は、センサヘッド９１がＹ軸方向にスキャン移動する場合に適用されるが、Ｘ軸方向にスキャン移動する場合にも同様に適用される。但し、この場合には、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ軸方向の傾斜を算出する代わりに、Ｙ軸方向の傾斜として、距離センサ９ｃの測定値と距離センサ９ｅの測定値の差、及び、距離センサ９ａの測定値と距離センサ９ｆの測定値の差を算出する。その上で、幾何学量測定制御部１２１は、角度２点法を用い、傾斜同士の差に基づいてロール角θ及びローリング誤差Ｅｒを算出する。
【０１２２】
また、上述の実施例は、センサヘッド９１を用いてローリング誤差の大きさが算出され、さらには、ローリング誤差、ピッチング誤差、及びＺ並進誤差を除去したワークＷの真直度及び平面度が算出される流れを説明する。しかしながら、上述の説明は、センサヘッド９２〜９４、９Ａ１〜９Ａ４、及び９Ｂ１〜９Ｂ４のそれぞれに対しても同様に適用される。
【０１２３】
また、上述の実施例では、ロール軸ＲＣが距離センサ９ｃの中心を通るが、ロール軸ＲＣは、立軸砥石ヘッド４のＹ軸方向の移動軸等、距離センサ９ｃの中心以外を通る場合もある。但し、このような場合においても、ローリング誤差の大きさは、ロール軸と各距離センサとの間の距離にロール角を乗算することによって算出され得る。
【０１２４】
次に、幾何学量測定制御部１２１が、距離センサの出力に基づいて、平面度の算出対象となる平面（ワークＷの表面形状）を導き出す処理（以下、「平面導出処理」とする。）について説明する。
【０１２５】
図１５上図に示すように、センサヘッド９１は、ｊ−１回目のステップ移動が行われた後で、第１走査ラインＳＣ１ｊ−１に沿って距離センサ９ｃ、９ｄ、９ｅを＋Ｙ方向に移動させ、第２走査ラインＳＣ２ｊ−１に沿って距離センサ９ａ、９ｆを＋Ｙ方向に移動させる。また、図１５下図に示すように、センサヘッド９１は、ｊ回目のステップ移動が行われた後で、第１走査ラインＳＣ１ｊに沿って距離センサ９ｃ、９ｄ、９ｅを−Ｙ方向に移動させ、第２走査ラインＳＣ２ｊに沿って距離センサ９ａ、９ｆを−Ｙ方向に移動させる。なお、ｊ−１回目のステップ移動が行われた後の第１走査ラインＳＣ１ｊ−１と、ｊ回目のステップ移動が行われた後の第２走査ラインＳＣ２ｊは、ワークＷの表面上の同じ領域を通る。
【０１２６】
そのため、幾何学量測定制御部１２１は、ｊ−１回目のステップ移動が行われた後の第１走査ラインＳＣ１ｊ−１におけるワークＷの表面形状と、ｊ回目のステップ移動が行われた後の第２走査ラインＳＣ２ｊにおけるワークＷの表面形状とを別々に導き出し、それら２つの表面形状を重ね合わせることができる。例えば、ワークＷの表面上の同じ領域の形状を表す２つのＹ方向形状線の傾きを合わせることによって、隣り合うＹ方向形状線同士を平行にすることができる。なお、「Ｙ方向形状線」は、センサヘッド９１がＹ軸方向にスキャン移動する際に距離センサが出力する測定値をｚ値とする３次元座標点（ｘ、ｙ、ｚ）のそれぞれを結ぶ線分である。また、Ｙ方向形状線の傾きは、例えば、その近似直線の傾きであり、Ｙ方向形状線は、高さ及び傾きの少なくとも一方が変更された場合であっても、その形状、すなわち、３次元座標点間の相対位置関係を維持する。また、距離センサが出力する測定値は、Ｚ並進誤差、ピッチング誤差、及びローリング誤差を除去した値である。また、幾何学量測定制御部１２１は、センサヘッド９１がＸ軸方向にスキャン移動する際にも同様に、隣り合うＸ方向形状線同士を平行にすることができる。なお、「Ｘ方向形状線」は、センサヘッド９１がＸ軸方向にスキャン移動する際に距離センサが出力する測定値をｚ値とする３次元座標点（ｘ、ｙ、ｚ）のそれぞれを結ぶ線分である。また、Ｘ方向形状線の傾きは、例えば、その近似直線の傾きであり、Ｘ方向形状線は、高さ及び傾きの少なくとも一方が変更された場合であっても、その形状、すなわち、３次元座標点間の相対位置関係を維持する。また、距離センサが出力する測定値は、Ｚ並進誤差、ピッチング誤差、及びローリング誤差を除去した値である。その結果、幾何学量測定装置５０は、個々のＸ方向形状線にずれがない状態で、すなわち、個々のＸ方向形状線を平行にした状態で、ワークＷの真直度及び平面度を算出することができる。Ｙ方向形状線についても同様である。
【０１２７】
ここで、図１６〜図１８を参照しながら、平面導出処理の詳細について説明する。なお、図１６は、Ｘ方向形状線とＹ方向形状線の関係を真上から見た上面図であり、図１７は、Ｘ方向形状線とＹ方向形状線の関係を斜め上方から見た斜視図である。
【０１２８】
図１６及び図１７において、太線ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４、・・・は、Ｘ方向形状線を表し、細線ｆｙ１、ｆｙ２、ｆｙ３、ｆｙ４、・・・は、Ｙ方向形状線を表す。なお、Ｙ方向形状線ｆｙ１、ｆｙ２、ｆｙ３、ｆｙ４、・・・に対しては、隣り合うＹ方向形状線同士が平行になるように上述の重ね合わせが既に実行されている。但し、Ｙ方向形状線ｆｙ１、ｆｙ２、ｆｙ３、ｆｙ４、・・・に対する重ね合わせの代わりに、Ｘ方向形状線同士が平行になるようにＸ方向形状線ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４、・・・に対する重ね合わせが実行されてもよい。すなわち、Ｘ方向形状線又はＹ方向形状線の何れか一方に対する重ね合わせが実行されていればよい。
【０１２９】
また、黒丸は、Ｘ方向形状線及びＹ方向形状線を共通のＸＹ平面に投影したときの交点（格子点）のそれぞれに対応するＸ方向形状線上の３次元座標点であり、例えば、３次元座標点Ｇｘ（１、１）は、Ｘ方向形状線ｆｘ１及びＹ方向形状線ｆｙ１を共通のＸＹ平面に投影したときの交点（格子点）に対応するＸ方向形状線上の３次元座標点である。また、白丸は、Ｘ方向形状線及びＹ方向形状線を共通のＸＹ平面に投影したときの交点（格子点）のそれぞれに対応するＹ方向形状線上の３次元座標点であり、例えば、３次元座標点Ｇｙ（１、１）は、Ｘ方向形状線ｆｘ１及びＹ方向形状線ｆｙ１を共通のＸＹ平面に投影したときの交点（格子点）に対応するＹ方向形状線上の３次元座標点である。
【０１３０】
本実施例では、Ｘ方向形状線ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４、・・・は何れも、Ｙ方向形状線ｆｙ１、ｆｙ２、ｆｙ３、ｆｙ４、・・・よりも鉛直下方にある。そのため、図１６では、白丸が不可視となっている。
【０１３１】
また、Ｘ方向形状線及びＹ方向形状線はそれぞれ、各格子点に対応する３次元座標点を含む。例えば、図１７の破線円は、Ｘ方向形状線ｆｘ４上の３次元座標点Ｇｘ（４、２）とＹ方向形状線ｆｙ２上の３次元座標点Ｇｙ（４、２）とが対応することを示す。また、対応する２つの３次元座標点は、Ｚ軸方向にずれを有する場合がある。例えば、３次元座標点Ｇｘ（４、２）と３次元座標点Ｇｙ（４、２）とは、Ｚ軸方向に距離Ｄｇ（４，２）のずれを有する。
【０１３２】
そこで、幾何学量測定制御部１２１は、平面導出処理により、各格子点に対応する２つの３次元座標点間のずれが全体として十分に小さくなるように、平面（ワークＷの表面形状）を導き出す。例えば、幾何学量測定制御部１２１は、各格子点に対応する２つの３次元座標点間のＺ軸方向の距離の合計が所定値以下となるように、形状線の高さ及び傾きの少なくとも一方を調整する。
【０１３３】
ここで、図１８を参照しながら、平面導出処理の流れについて説明する。なお、図１８は、平面導出処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３４】
最初に、幾何学量測定制御部１２１は、複数のＹ方向形状線のそれぞれが平行になるよう、上述の重ね合わせにより、各Ｙ方向形状線の傾きを調節する（ステップＳ２１）。なお、Ｙ方向形状線のそれぞれは、センサヘッド９１がＹ軸方向にスキャン移動する際に距離センサが出力する測定値を用いて導出される。本実施例では、幾何学量測定制御部１２１は、Ｙ方向形状線ｆｙ２がＹ方向形状線ｆｙ１に平行になるようにＹ方向形状線ｆｙ２の傾きを調節する。その後、幾何学量測定制御部１２１は、調節済みのＹ方向形状線ｆｙ２とＹ方向形状線ｆｙ３とが平行になるようにＹ方向形状線ｆｙ３の傾きを調節する。以降同様に、幾何学量測定制御部１２１は、隣り合うＹ方向形状線が平行になるように隣り合うＹ方向形状線のうちの一方の傾きを他方のＹ方向形状線の傾きに合わせるように調節する。このように、幾何学量測定制御部１２１は、Ｙ方向形状線ｆｙ１、ｆｙ２、ｆｙ３、ｆｙ４、・・・の全てが平行になるように各Ｙ方向形状線の傾きを調節する。
【０１３５】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線上の３次元座標点とＹ方向形状線上の３次元座標点とを対応づける（ステップＳ２２）。本実施例では、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線ｆｘ１上の３次元座標点のｘ値及びｙ値と等しいｘ値及びｙ値を有するＹ方向形状線ｆｙ１上の３次元座標点を、そのＸ方向形状線ｆｘ１上の３次元座標点に対応づける。例えば、幾何学量測定制御部１２１は、図１７に示すように、Ｘ方向形状線ｆｘ１上の３次元座標点Ｇｘ（１、１）とＹ方向形状線ｆｙ１上の３次元座標点Ｇｙ（１、１）とを対応づける。以降同様に、幾何学量測定制御部１２１は、各格子点について、Ｘ方向形状線上の３次元座標点とＹ方向形状線上の３次元座標点とを対応づける。
【０１３６】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、対応づけられた２つの３次元座標点の間の距離を導出する（ステップＳ２３）。本実施例では、幾何学量測定制御部１２１は、例えば図１７に示すように、対応づけられた３次元座標点Ｇｘ（４、２）のｚ値と３次元座標点Ｇｙ（４、２）のｚ値との間の差である距離Ｄｇ（４、２）を導出する。その他の格子点についても同様に、幾何学量測定制御部１２１は、対応づけられたＸ方向形状線上の３次元座標点のｚ値とＹ方向形状線上の３次元座標点のｚ値との間の差である距離を導出する。
【０１３７】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、各格子点における２つの３次元座標点間の距離が小さくなるように、Ｘ方向形状線の高さ及び傾きとＹ方向形状線の高さを調節する（ステップＳ２４）。本実施例では、幾何学量測定制御部１２１は、例えば、各格子点における２つの３次元座標点が互いに引き合うように作用する一定の引力の概念を導入し、それらの引力がバランスする方向にＸ方向形状線の高さ及び傾きとＹ方向形状線の高さを調節する。但し、隣り合うＸ方向形状線同士が平行になるように上述の重ね合わせが既に実行されている場合には、Ｘ方向形状線の高さとＹ方向形状線の高さのみを調節してもよい。
【０１３８】
また、本実施例では、Ｙ方向形状線ｆｙ１、ｆｙ２、ｆｙ３、ｆｙ４、・・・の全てが平行になるように各Ｙ方向形状線が既に調節されているため、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線のそれぞれの高さ及び傾きを個別に調節する。この場合、幾何学量測定制御部１２１は、Ｙ方向形状線のそれぞれの傾きを拘束する。すなわち、Ｙ方向形状線のそれぞれの傾きを個別に調節することはない。調節した場合にはＹ方向形状線のそれぞれの平行関係が損なわれるためである。但し、幾何学量測定制御部１２１は、全てのＹ方向形状線の高さ及び傾きの少なくとも一方を纏めて一体的に調節してもよい。調節したとしてもＹ方向形状線のそれぞれの平行関係が損なわれることがないためである。
【０１３９】
また、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線のそれぞれの高さ及び傾きの少なくとも一方を個別に調節する際の調節量を制限してもよい。具体的には、幾何学量測定制御部１２１は、高さを調節する際の移動量、及び、傾きを調節する際の角度変化量を所定値に制限してもよい。
【０１４０】
その後、幾何学量測定制御部１２１は、複数のＸ方向形状線によって定められる平面（以下、「Ｘ方向形状面」とする。）と複数のＹ方向形状線によって定められる平面（以下、「Ｙ方向形状面」とする。）との差異を十分に小さくすることができたか否かを判定する（ステップＳ２５）。本実施例では、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４、・・・によって定められる１つのＸ方向形状面と、Ｙ方向形状線ｆｙ１、ｆｙ２、ｆｙ３、ｆｙ４、・・・によって定められる１つのＹ方向形状面との差が所定値未満であるか否かを判定する。例えば、幾何学量測定制御部１２１は、各格子点における２つの３次元座標点間の距離の合計が所定値未満であるか否かを判定する。
【０１４１】
Ｘ方向形状面とＹ方向形状面との差異を十分に小さくすることができていないと判定した場合（ステップＳ２５のＮＯ）、幾何学量測定制御部１２１は、処理をステップＳ２３に戻す。本実施例では、例えば、各格子点における２つの３次元座標点間の距離の合計が所定値以上であると判定した場合に、幾何学量測定制御部１２１は、処理をステップＳ２３に戻す。
【０１４２】
一方、Ｘ方向形状面とＹ方向形状面との差異を十分に小さくすることができたと判定した場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線のそれぞれとＹ方向形状線のそれぞれとで定められる平面を、平面度の算出対象となる平面として導き出す（ステップＳ２６）。
【０１４３】
なお、上述の実施例では、幾何学量測定制御部１２１は、Ｙ方向形状線のそれぞれが平行になるよう各Ｙ方向形状線の傾きを調節した後で各Ｙ方向形状線の傾きを拘束する。その上で、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線のそれぞれの高さ及び傾きを個別に調節し、Ｘ方向形状線のそれぞれをＹ方向形状線のそれぞれに適合させる。しかしながら、本発明は、この構成に限定されるものではない。幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線のそれぞれが平行になるよう各Ｘ方向形状線の傾きを調節した後で各Ｘ方向形状線の傾きを拘束する。その上で、幾何学量測定制御部１２１は、Ｙ方向形状線のそれぞれの高さ及び傾きを個別に調節し、Ｙ方向形状線のそれぞれをＸ方向形状線のそれぞれに適合させてもよい。
【０１４４】
或いは、幾何学量測定制御部１２１は、図１９に示すように、Ｘ方向形状線のそれぞれを平行にし、且つ、Ｙ方向形状線のそれぞれを平行にした上で、平面度の算出対象となる平面を導き出してもよい。なお、図１９は、平面導出処理の別の流れを示すフローチャートである。また、図１９のステップＳ３３、Ｓ３４、Ｓ３６、及びＳ３７はそれぞれ、図１８のステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２５、及びＳ２６に対応するため、その説明を省略する。
【０１４５】
具体的には、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ方向形状線のそれぞれが平行になるよう各Ｘ方向形状線の傾きを調節した後で各Ｘ方向形状線の傾きを拘束する（ステップＳ３１）。そして、幾何学量測定制御部１２１は、Ｙ方向形状線のそれぞれが平行になるよう各Ｙ方向形状線の傾きを調節した後で各Ｙ方向形状線の傾きを拘束する（ステップＳ３２）。その上で、幾何学量測定制御部１２１は、Ｙ方向形状線のそれぞれの高さを纏めて調節し、且つ、Ｘ方向形状線のそれぞれの高さを纏めて調節して、Ｙ方向形状線のそれぞれとＸ方向形状線のそれぞれとを適合させる（ステップＳ３５）。なお、幾何学量測定制御部１２１は、Ｙ方向形状線のそれぞれの高さを纏めて調節し、Ｙ方向形状線のそれぞれをＸ方向形状線のそれぞれに適合させてもよく、Ｘ方向形状線のそれぞれの高さを纏めて調節し、Ｘ方向形状線のそれぞれをＹ方向形状線のそれぞれに適合させてもよい。
【０１４６】
以上の構成により、幾何学量測定制御部１２１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに対して傾斜する方向（例えば対角線方向である。）へのスキャン移動を行うことなく、平面度の算出対象となる平面を導き出すことができる。
【０１４７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１４８】
例えば、上述の実施例では、Ｙ軸に平行な方向のセンサ間隔Ｄａ及びＸ軸に平行な方向のセンサ間隔Ｄｂが何れも固定されているが、センサ間隔Ｄａ及びセンサ間隔Ｄｂのうちの少なくとも一方は調整可能あってもよい。
【０１４９】
また、上述の実施例では、センサヘッド９をＸ軸方向に移動できない構成が採用されているが、センサヘッド９をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能な構成が採用されてもよい。
【０１５０】
同様に、上述の実施例では、Ｘ軸テーブル２（ワークＷ）をＹ軸方向に移動できない構成が採用されているが、Ｘ軸テーブル２（ワークＷ）をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能な構成が採用されてもよい。
【０１５１】
また、上述の実施例では、平面研削盤１００による研削加工、及び、幾何学量測定装置５０による幾何学量測定が何れも制御装置１２によって制御されるが、別々の制御装置によって制御されてもよい。すなわち、幾何学量測定装置５０は、平面研削盤１００の制御装置から独立した専用の制御装置を備えるようにしてもよい。
【０１５２】
また、上述の実施例において、センサヘッド９に搭載される距離センサのそれぞれは、所定のサンプリング間隔で距離を測定し、その測定値を出力する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。距離センサのそれぞれは、例えば、継続的に距離を測定しながら、ローパスフィルタ（逐次平均）等を適用して複数の測定値を一纏めにし、所定のサンプリング間隔毎にその一纏めにした測定値を出力するようにしてもよい。
【０１５３】
また、上述の実施例では、幾何学量測定装置５０は、立軸砥石ヘッド４を備えた平面研削盤１００に搭載されるが、横軸砥石ヘッドを備えた平面研削盤に搭載されてもよい。また、幾何学量測定装置５０は、被測定物に対してセンサヘッド９をＸ軸方向及びＹ軸方向に相対移動させる機構を備える他の工作機械に搭載されてもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
１・・・本体ベッド  ２・・・Ｘ軸テーブル  ３・・・立軸砥石用コラム  ４・・・立軸砥石ヘッド  ５・・・砥石ヘッド回転用モータ  ６・・・砥石ヘッド上下送り用アクチュエータ  ７・・・砥石ヘッド左右送り用アクチュエータ  ８・・・テーブル移動用アクチュエータ  ９、９Ａ、９Ｂ、９１〜９４、９Ａ１〜９Ａ４、９Ｂ１〜９Ｂ４・・・センサヘッド  ９ａ〜９ｆ・・・距離センサ  ９ｓ、９Ａｓ、９Ｂｓ・・・本体部  １０・・・表示装置  １１・・・入力装置  １２・・・制御装置  １２０・・・研削制御部  １２１・・・幾何学量測定制御部  ４０・・・砥石軸  ４１・・・砥石車  ５０・・・幾何学量測定装置  １００・・・平面研削盤  Ｗ・・・ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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