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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024119147
(43)【公開日】2024-09-03
(54)【発明の名称】加工装置、方法、及び、学習済みモデルの生成方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20240827BHJP
B24B 49/16 20060101ALI20240827BHJP
B24B 49/14 20060101ALI20240827BHJP
B24B 49/00 20120101ALI20240827BHJP
G05B 19/4155 20060101ALI20240827BHJP
G01L 1/00 20060101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 N
B24B49/16
B24B49/14
B24B49/00
G05B19/4155 V
G01L1/00 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023025839
(22)【出願日】2023-02-22
(71)【出願人】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】110003535
【氏名又は名称】スプリング弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】津留 太良
【テーマコード（参考）】
3C034
3C269
4M106
【Ｆターム（参考）】
3C034AA20
3C034BB92
3C034CA05
3C034CA15
3C034CA16
3C034CA19
3C034CB20
3C034DD07
3C269AB07
3C269BB03
3C269MN16
3C269MN23
3C269MN28
3C269MN29
3C269MN44
4M106AA01
4M106CB17
4M106DH14
4M106DH25
4M106DH34
4M106DJ06
(57)【要約】
【課題】 処理済みワークにおける残留応力分布を簡便に予測できる、加工装置の提供
【解決手段】 ワークの研削加工のための工具３装着されるスピンドルユニット１と、ワークを保持して回転させるワーク保持装置２と、ワークと工具との相対位置を調整する位置決め機構１０と、研削加工中のワークに生じる加工変質層に影響するパラメータを含む状態データを取得するための測定値を測定する検出器２５、２６と、状態データと、状態データに応じて加工したワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済モデルを有する制御装置２０と、を備え、制御装置は、学習済みモデルにより測定値に基づいて取得した状態データから加工後のワークにおける残留応力分布を予測する、加工装置。
【選択図】 図２３
【解決手段】 ワークの研削加工のための工具３装着されるスピンドルユニット１と、ワークを保持して回転させるワーク保持装置２と、ワークと工具との相対位置を調整する位置決め機構１０と、研削加工中のワークに生じる加工変質層に影響するパラメータを含む状態データを取得するための測定値を測定する検出器２５、２６と、状態データと、状態データに応じて加工したワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済モデルを有する制御装置２０と、を備え、制御装置は、学習済みモデルにより測定値に基づいて取得した状態データから加工後のワークにおける残留応力分布を予測する、加工装置。
【選択図】 図２３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークの研削加工のための工具が装着されるスピンドルユニットと、
前記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、
前記ワークと前記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、
研削加工中の前記ワークに生じる加工変質層に影響するパラメータを含む状態データを取得するための測定値を測定する検出器と、
前記状態データと、前記状態データに応じて加工した前記ワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済みモデルを有する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記学習済みモデルにより前記測定値に基づいて取得した前記状態データから加工後の前記ワークにおける残留応力分布を予測する、加工装置。
前記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、
前記ワークと前記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、
研削加工中の前記ワークに生じる加工変質層に影響するパラメータを含む状態データを取得するための測定値を測定する検出器と、
前記状態データと、前記状態データに応じて加工した前記ワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済みモデルを有する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記学習済みモデルにより前記測定値に基づいて取得した前記状態データから加工後の前記ワークにおける残留応力分布を予測する、加工装置。
【請求項2】
前記制御装置は、前記ワークの回転状態、及び、予め記憶されたワークの結晶方位分布から、前記ワークと前記工具の接点として定義される加工点における前記ワークの結晶方位を計算する結晶方位計算部を備える、請求項１に記載の加工装置。
【請求項3】
前記状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、前記加工点における前記ワークの結晶方位を含む、請求項２に記載の加工装置。
【請求項4】
前記制御装置は、更に、候補作成部を有し、
前記候補作成部は、
前記予測の結果が、予め定められた基準値を満たさない場合、
得られるワークの残留応力の分布が未知である状態データの複数を候補状態データとして生成し、
前記候補状態データごとに計算された残留応力分布の予測結果と、前記候補状態データとを関連付けて予測結果データセットを生成する、請求項３に記載の加工装置。
前記候補作成部は、
前記予測の結果が、予め定められた基準値を満たさない場合、
得られるワークの残留応力の分布が未知である状態データの複数を候補状態データとして生成し、
前記候補状態データごとに計算された残留応力分布の予測結果と、前記候補状態データとを関連付けて予測結果データセットを生成する、請求項３に記載の加工装置。
【請求項5】
前記候補作成部は、
予測結果データセットに含まれる前記予測結果と、前記基準値とを比較し、前記基準値を満たす前記予測結果を特定し、特定した前記予測結果に関連付けられた前記候補状態データを抽出する、請求項４に記載の加工装置。
予測結果データセットに含まれる前記予測結果と、前記基準値とを比較し、前記基準値を満たす前記予測結果を特定し、特定した前記予測結果に関連付けられた前記候補状態データを抽出する、請求項４に記載の加工装置。
【請求項6】
前記制御装置は、条件計算部を更に備え、
前記条件計算部は、
前記状態データと、前記状態データを得るための加工条件とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済みモデルであり、
前記候補作成部により抽出された前記候補状態データから、前記加工条件を算出する、請求項５に記載の加工装置。
前記条件計算部は、
前記状態データと、前記状態データを得るための加工条件とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済みモデルであり、
前記候補作成部により抽出された前記候補状態データから、前記加工条件を算出する、請求項５に記載の加工装置。
【請求項7】
前記制御装置は、
前記条件計算部により計算された前記加工条件に基づき、前記スピンドルユニット、前記ワーク保持装置、及び、前記位置決め機構からなる群より選択される少なくとも１種をフィードバック制御する、請求項６に記載の加工装置。
前記条件計算部により計算された前記加工条件に基づき、前記スピンドルユニット、前記ワーク保持装置、及び、前記位置決め機構からなる群より選択される少なくとも１種をフィードバック制御する、請求項６に記載の加工装置。
【請求項8】
ワークの研削加工のための工具を備えるスピンドルユニットと、
前記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、
前記ワークと前記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、
研削加工中の前記ワークにおける、状態データの取得に必要な値を測定するための検出器と、を備え、
前記状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、前記ワークと前記工具の接点として定義される加工点における結晶方位を含む、加工装置を用いて、
前記検出器により前記値を測定することと、
前記値に基づき、前記状態データを取得することと、
前記状態データに基づき、研削加工後の前記ワークにおける残留応力分布を予測することと、を含む方法。
前記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、
前記ワークと前記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、
研削加工中の前記ワークにおける、状態データの取得に必要な値を測定するための検出器と、を備え、
前記状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、前記ワークと前記工具の接点として定義される加工点における結晶方位を含む、加工装置を用いて、
前記検出器により前記値を測定することと、
前記値に基づき、前記状態データを取得することと、
前記状態データに基づき、研削加工後の前記ワークにおける残留応力分布を予測することと、を含む方法。
【請求項9】
ワークの研削加工のための工具が装着されるスピンドルユニットと、前記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、前記ワークと前記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、研削加工中の前記ワークに生じる加工変質層に影響するパラメータを含む状態データを取得するための測定値を測定する検出器と、を備える加工装置を用いて、
前記状態データと、前記状態データに応じて加工した前記ワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとした機械学習によって、前記測定値に基づいて取得した前記状態データから加工後の前記ワークにおける残留応力分布を予測する学習済みモデルを生成する、学習済みモデルの生成方法。
前記状態データと、前記状態データに応じて加工した前記ワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとした機械学習によって、前記測定値に基づいて取得した前記状態データから加工後の前記ワークにおける残留応力分布を予測する学習済みモデルを生成する、学習済みモデルの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加工装置、方法、及び、学習済みモデルの生成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウエハ（Ｓｉ、Ｇａ２Ｏ３、ＳｉＣ、及び、ＧａＮ等）の研削加工後の状態（特にその表面の状態）は、後工程であるエッチング、テープ研磨、及び、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の効果やその仕上がりに影響を与えることが知られている。
【0003】
近年、研削加工後のワークの状態を学習済みモデルを使って予測するための技術開発が進んでいる。このような技術として、特許文献１には、「研削盤にて砥石車により工作物の研削を行っている際の実測データであって、前記研削盤の構造部材の状態を表す第一実測データ、および、研削部位に関する第二実測データの少なくとも一つである前記実測データを、前記工作物毎に所定期間分取得する実測データ取得部と、複数の前記工作物に関する前記実測データを第一学習用入力データとする機械学習により、前記工作物の研削品質を推定するための第一学習モデルを生成する第一学習モデル生成部と、を備える、研削品質推定モデル生成装置。」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－２３０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者は、半導体ウエハ等のワークの研削加工後の表面と、後工程への影響との関係を様々な測定機器等を用いて、科学的に検証する取り組みを続けてきた。その結果、研削加工後のワークにおける残留応力、特に、その表面の残留応力が、後工程の効果・品質に多大な影響を与えることを突き止めた。
【0006】
ワークが研削加工されるとき、その表面層は、加工による機械的エネルギ、及び／又は、熱エネルギによる変質を受ける。一般にこのような変質部分は加工変質層と呼ばれる。より具体的には、研削加工後のワーク（以下「処理済みワーク」ともいう。）の表面層では、塑性変形に起因して、格子欠陥の発生、結晶粒の変化、表面流動、及び、亀裂等が生じたり、加熱（冷却）によって相変態、組織変化、及び、熱亀裂等が生じたりする。
【0007】
このような表面層における残留応力、特に、そのばらつき（分布）は、後加工、例えば、ケミカルエッチングであれば、エッチングレートの局所的なばらつき等をひきおこし、品質への影響が大きい。
【0008】
処理済みワークにおける残留応力は、ラマン分光法によって評価できる。図１は、処理済みワーク（シリコンウエハ）の端面のラマン分光法による評価方法とその結果の一例を表す図である。図１（Ａ）は、処理済みワークの模式図である。円盤状のワークＷは端面ＷＥが所定の形状となるよう研削加工されたものである。この端面ＷＥに対して、励起光を照射し、ラマン散乱光を用いて残留応力を評価する。
【0009】
図１（Ｂ）は、ラマンスペクトルの模式図である。横軸は励起光からの波数シフト量であるラマンシフト（ｃｍ－１）を表す。一方、縦軸は、散乱光強度を表す。
スペクトルｓｐ１～ｓｐ３は、端面ＷＥの異なる箇所から得られたラマンスペクトルを表し、スペクトルＡｖｅはこれらの平均値である。これらのスペクトルのピーク位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、残留応力の程度を反映する。すなわち、ピーク位置のシフト量、及び、その符号は、残留応力の量、及び、種類（引張／圧縮）に関連付けられる。
従って、標準状態からの波数シフト量・符号を測定することによって、励起光の照射位置における残留応力が評価できる。
スペクトルｓｐ１～ｓｐ３は、端面ＷＥの異なる箇所から得られたラマンスペクトルを表し、スペクトルＡｖｅはこれらの平均値である。これらのスペクトルのピーク位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、残留応力の程度を反映する。すなわち、ピーク位置のシフト量、及び、その符号は、残留応力の量、及び、種類（引張／圧縮）に関連付けられる。
従って、標準状態からの波数シフト量・符号を測定することによって、励起光の照射位置における残留応力が評価できる。
【0010】
図１（Ｃ）は、端面ＷＥの所定領域における残留応力の分布を表すヒートマップである。図面からは判別することはできないが、実際には、シフト量の大きさ、符号を基に色分けされて表示されており、残留応力分布が定量化されている。
【0011】
上述のとおり、残留応力は所定の方法により評価できるものの、そのためには特殊な評価計測機器が必要となり、製造現場において処理済みワークの残留応力分布をリアルタイムで評価することは難しい。一方で、後工程を考慮すると、残留応力分布（ばらつき）を所定の範囲に収めたり、又は、残留応力をワークの位置に応じて、特に結晶方位に応じてコントロールしたいという要求は大きい。そのためには、処理済みワークの残留応力分布を簡便な方法によって取得する必要がある。
【0012】
そこで、本発明は、処理済みワークにおける残留応力分布を簡便に予測できる、加工装置を提供することを課題とする。また、本発明は、方法、及び、学習済みモデルの生成方法を提供することも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決することができることを見出した。
【0014】
［１］ ワークの研削加工のための工具が装着されるスピンドルユニットと、上記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、上記ワークと上記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、研削加工中の上記ワークに生じる加工変質層に影響するパラメータを含む状態データを取得するための測定値を測定する検出器と、上記状態データと、上記状態データに応じて加工した上記ワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済みモデルを有する制御装置と、を備え、上記制御装置は、上記学習済みモデルにより上記測定値に基づいて取得した上記状態データから加工後の上記ワークにおける残留応力分布を予測する、加工装置。
［２］ 上記制御装置は、上記ワークの回転状態、及び、予め記憶されたワークの結晶方位分布から、上記ワークと上記工具の接点として定義される加工点における上記ワークの結晶方位を計算する結晶方位計算部を備える、［１］に記載の加工装置。
［３］ 上記状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、上記加工点における上記ワークの結晶方位を含む、［２］に記載の加工装置。
［４］ 上記制御装置は、更に、候補作成部を有し、上記候補作成部は、上記予測の結果が、予め定められた基準値を満たさない場合、得られるワークの残留応力の分布が未知である状態データの複数を候補状態データとして生成し、上記候補状態データごとに計算された残留応力分布の予測結果と、上記候補状態データとを関連付けて予測結果データセットを生成する、［３］に記載の加工装置。
［５］ 上記候補作成部は、予測結果データセットに含まれる上記予測結果と、上記基準値とを比較し、上記基準値を満たす上記予測結果を特定し、特定した上記予測結果に関連付けられた上記候補状態データを抽出する、［４］に記載の加工装置。
［６］ 上記制御装置は、条件計算部を更に備え、上記条件計算部は、上記状態データと、上記状態データを得るための加工条件とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済みモデルであり、上記候補作成部により抽出された上記候補状態データから、上記加工条件を算出する、［５］に記載の加工装置。
［７］ 上記制御装置は、上記条件計算部により計算された上記加工条件に基づき、上記スピンドルユニット、上記ワーク保持装置、及び、上記位置決め機構からなる群より選択される少なくとも１種をフィードバック制御する、［６］に記載の加工装置。
［８］ ワークの研削加工のための工具を備えるスピンドルユニットと、上記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、上記ワークと上記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、研削加工中の上記ワークにおける、状態データの取得に必要な値を測定するための検出器と、を備え、上記状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、上記ワークと上記工具の接点として定義される加工点における結晶方位を含む、加工装置を用いて、上記検出器により上記値を測定することと、上記値に基づき、上記状態データを取得することと、上記状態データに基づき、研削加工後の上記ワークにおける残留応力分布を予測することと、を含む方法。
［９］ ワークの研削加工のための工具が装着されるスピンドルユニットと、上記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、上記ワークと上記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、研削加工中の上記ワークに生じる加工変質層に影響するパラメータを含む状態データを取得するための測定値を測定する検出器と、を備える加工装置を用いて、上記状態データと、上記状態データに応じて加工した上記ワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとした機械学習によって、上記測定値に基づいて取得した上記状態データから加工後の上記ワークにおける残留応力分布を予測する学習済みモデルを生成する、学習済みモデルの生成方法。
［２］ 上記制御装置は、上記ワークの回転状態、及び、予め記憶されたワークの結晶方位分布から、上記ワークと上記工具の接点として定義される加工点における上記ワークの結晶方位を計算する結晶方位計算部を備える、［１］に記載の加工装置。
［３］ 上記状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、上記加工点における上記ワークの結晶方位を含む、［２］に記載の加工装置。
［４］ 上記制御装置は、更に、候補作成部を有し、上記候補作成部は、上記予測の結果が、予め定められた基準値を満たさない場合、得られるワークの残留応力の分布が未知である状態データの複数を候補状態データとして生成し、上記候補状態データごとに計算された残留応力分布の予測結果と、上記候補状態データとを関連付けて予測結果データセットを生成する、［３］に記載の加工装置。
［５］ 上記候補作成部は、予測結果データセットに含まれる上記予測結果と、上記基準値とを比較し、上記基準値を満たす上記予測結果を特定し、特定した上記予測結果に関連付けられた上記候補状態データを抽出する、［４］に記載の加工装置。
［６］ 上記制御装置は、条件計算部を更に備え、上記条件計算部は、上記状態データと、上記状態データを得るための加工条件とを関連付けた複数の実測データを訓練データとして生成された学習済みモデルであり、上記候補作成部により抽出された上記候補状態データから、上記加工条件を算出する、［５］に記載の加工装置。
［７］ 上記制御装置は、上記条件計算部により計算された上記加工条件に基づき、上記スピンドルユニット、上記ワーク保持装置、及び、上記位置決め機構からなる群より選択される少なくとも１種をフィードバック制御する、［６］に記載の加工装置。
［８］ ワークの研削加工のための工具を備えるスピンドルユニットと、上記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、上記ワークと上記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、研削加工中の上記ワークにおける、状態データの取得に必要な値を測定するための検出器と、を備え、上記状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、上記ワークと上記工具の接点として定義される加工点における結晶方位を含む、加工装置を用いて、上記検出器により上記値を測定することと、上記値に基づき、上記状態データを取得することと、上記状態データに基づき、研削加工後の上記ワークにおける残留応力分布を予測することと、を含む方法。
［９］ ワークの研削加工のための工具が装着されるスピンドルユニットと、上記ワークを保持して回転させるワーク保持装置と、上記ワークと上記工具との相対位置を調整する位置決め機構と、研削加工中の上記ワークに生じる加工変質層に影響するパラメータを含む状態データを取得するための測定値を測定する検出器と、を備える加工装置を用いて、上記状態データと、上記状態データに応じて加工した上記ワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データを訓練データとした機械学習によって、上記測定値に基づいて取得した上記状態データから加工後の上記ワークにおける残留応力分布を予測する学習済みモデルを生成する、学習済みモデルの生成方法。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、処理済みワークにおける残留応力分布を簡便に予測できる、加工装置が提供できる。また、本発明によれば、方法、及び、学習済みモデルの生成方法も提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】処理済みワーク（シリコンウエハ）の端面のラマン分光法による評価方法とその結果の一例を表す図である。（Ａ）は、処理済みワークの模式図である。（Ｂ）は、ラマンスペクトルの模式図である。横軸は励起光からの波数シフト量であるラマンシフト（ｃｍ－１）を表す。（Ｃ）は、端面ＷＥの所定領域における残留応力の分布を表すヒートマップである。
【図2】加工装置の説明に用いる座標系の説明図である。
【図3】加工装置の正面視の模式図である。
【図4】加工装置のハードウェア構成図である。
【図5】スピンドルユニットの構成を表す断面図である。
【図8】径方向応力検知部による応力検知の説明図である。（Ａ）は工具ホルダに取り付けられた工具に矢印のような力が加わったことを示し、（Ｂ）は、そのとき、主軸が変位した様子を示している。
【図9】Ｚ方向における軸方向応力検知部の軸方向永久磁石側を示す斜視図である。
【図10】研削加工時のワーク、及び、工具の位置関係（Ａ）、並びに、単粒切削モデル（Ｂ）である。
【図11】ワーク保持装置の断面模式図である。
【図12】ＸＹ変位センサの構成例を示す模式図である。（Ａ）は、ＸＹ変位センサを模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は、Ｚ（－）方向から観た場合のＸＹ変位センサの斜視図である。
【図13】回転駆動軸の変位、すなわち、永久磁石の変位と、ＸＹ変位センサの応答との関係の説明するための模式図である。（Ａ）は、回転駆動軸の回転軸が基準位置にある場合、すなわち回転駆動軸が基準状態である場合のＸＹ変位センサの応答を示す模式図、（Ｂ）は、回転駆動軸の回転軸が基準位置からＸ（＋）方向に所定量変位した場合の変位センサの応答を示す模式図、回転駆動軸の回転軸（θ軸）が基準位置からＸ（－）方向に所定量変位した場合のＸＹ変位センサの応答を示す模式図である。
【図14】交流電流が印加された抵抗（Ｒ）－コイル（Ｌ）直列回路の説明図である。
【図15】回転駆動軸の変位に伴うコイルの電圧波形の変化の説明図である。（Ａ）は、基準状態におけるＸＹ変位センサの状態と、コイルの電圧波形を示す説明図、（Ｂ）は、回転駆動軸の回転軸（θ軸）が基準位置から、Ｘ（＋）方向に変位した場合、すなわち、永久磁石がＸＹ基準位置よりもＸ（＋）方向にある場合のＸＹ変位センサの状態と、コイルの電圧波形を示す説明図、（Ｃ）は、回転駆動軸が基準位置から、Ｘ（－）方向に変位した場合、すなわち、永久磁石がＸＹ基準位置よりもＸ（－）方向にある場合の、ＸＹ変位センサの状態と、コイルの電圧波形を示す説明図である。
【図16】変位量の計算方法を示す説明図である。（Ａ）は、基準電圧波形であり、（Ｂ）は、回転軸がＸ（＋）方向に変位した場合のコイルの電圧波形を表す図であり、（Ｃ）は、回転軸がＸ（－）方向に変位した場合のコイルの電圧波形を表す図である。
【図17】Ｚ（＋）方向からＸＹ変位検出器を観た場合の永久磁石に対向する複数のＸＹ変位センサの配置を示す平面断面図である。
【図18】永久磁石とＺ変位センサの位置関係を示す模式図である。
【図19】フランジ（回転駆動軸）の変位による、Ｚ変位センサの状態の変化の説明図である。（Ｂ）（Ｃ）は、コイルの電圧波形（電圧－時間波形）を表す図（模式図）である。
【図20】フランジ（回転駆動軸）が、Ｚ方向に変位する場合のＺ変位センサのコイルにかかる電圧波形の説明図である。
【図21】Ｚ（＋）方向から観た永久磁石及びＺ変位センサのコイルの配置の一例を示す模式図である。
【図22】（Ａ）は、回転駆動軸のθ軸周りのトルク検知のためのトルク検出器の構成例を模式的示す平面図である。また、（Ｂ）は、その部分拡大図である。
【図23】加工装置の機能ブロック図である。
【図24】加工装置のフィードバック制御のフローチャートである。
【図25】シリコンウエハであるワークＷにおける結晶方位分布を表す図である。（Ａ）は、主面が（１００）であるワークＷにおける端面の結晶方位の分布を表す図である。（Ｂ）は、ケイ素結晶における面方位（結晶方位）を更に詳細に表す図である。（Ｃ）は、ワークＷの端面の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
【0018】
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化した一例であって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、及び、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる場合があり、また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なることがある。
【0019】
［加工装置］
本実施形態の加工装置は、スピンドルユニット、ワーク保持装置、及び、位置決め機構を含む加工部と、研削加工中のワークにおける状態データの取得に必要な値を測定するための検出器と、を備え、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、ワークと工具の接点として定義される加工点におけるワークの結晶方位を含む状態データから、ワークにおける残留応力分布を予測する点に特徴の１つがある。残留応力の変化は、加工変質層の厚さの変化に対応する。状態データは、例えば、本実施形態に係る加工装置でワークを加工した際にこのワークに生じ得る加工変質層に影響するパラメータを含む。本実施形態において、「結晶方位」という用語は、「ヤング率」及び／又は「降伏応力」という意味を含んでいてもよい。なお、状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、ワークと工具の接点として定義される加工点におけるワークの結晶方位の内の少なくとも１つを含んでいなくともよい。
本実施形態の加工装置は、スピンドルユニット、ワーク保持装置、及び、位置決め機構を含む加工部と、研削加工中のワークにおける状態データの取得に必要な値を測定するための検出器と、を備え、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、ワークと工具の接点として定義される加工点におけるワークの結晶方位を含む状態データから、ワークにおける残留応力分布を予測する点に特徴の１つがある。残留応力の変化は、加工変質層の厚さの変化に対応する。状態データは、例えば、本実施形態に係る加工装置でワークを加工した際にこのワークに生じ得る加工変質層に影響するパラメータを含む。本実施形態において、「結晶方位」という用語は、「ヤング率」及び／又は「降伏応力」という意味を含んでいてもよい。なお、状態データは、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、ワークと工具の接点として定義される加工点におけるワークの結晶方位の内の少なくとも１つを含んでいなくともよい。
【0020】
本発明者は、加工部の設定パラメータ（以下、「加工条件」ともいう。）と、処理済みワークの残留応力分布との関係を科学的な測定手法を駆使して鋭意検討してきた。その結果、ワークＷのある領域における残留応力は、その領域を加工する際の加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度、並びに、その領域の結晶方位を含む状態データの影響を強く受けることを実験的に知見した。言い換えれば、ワークの残留応力分布は、状態データをパラメータとする関数として記述できることを知見した。本発明は上記知見に基づき完成されたものである。
【0021】
本発明の加工装置の第１の実施例（実施例１）について、図面を参照しながら説明する。まず、図２は、加工装置の説明に用いる座標系の説明図である。
【0022】
加工装置１００は、ワークＷの研削加工のための工具３を備えるスピンドルユニット１と、ワークＷを吸着保持して回転させるワーク保持装置２と、これらの相対位置を調整する位置決め機構（図示されない）とを備える。
更に、スピンドルユニット１、及び、ワーク保持装置２は、加工力（研削力）、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、ワークＷと工具３の接点（接触領域）として定義される加工点における結晶方位を含む状態データの取得に必要な値を測定するための各種検出器を備える。
更に、スピンドルユニット１、及び、ワーク保持装置２は、加工力（研削力）、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、ワークＷと工具３の接点（接触領域）として定義される加工点における結晶方位を含む状態データの取得に必要な値を測定するための各種検出器を備える。
【0023】
チャックテーブル４により吸着保持されたワークＷは、Ｚ軸と平行なθ軸６（ヨー軸）を中心に回転される。また、ワークＷは位置決め機構によりＹ軸、Ｘ軸、及び、Ｚ軸方向にそれぞれ独立に移動可能とされ、工具３との接触位置である加工点を通り、Ｘ軸と平行なピッチ軸５を中心に回転可能とされる。
なお、ワークＷは、上記５軸制御（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ軸、及び、ピッチ軸）とされているが、上記５軸に限定されず、このうちの一部の軸に沿って移動（回転）可能な形態とされてもよい。
なお、ワークＷは、上記５軸制御（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ軸、及び、ピッチ軸）とされているが、上記５軸に限定されず、このうちの一部の軸に沿って移動（回転）可能な形態とされてもよい。
【0024】
なお、以下の説明において、図２の座標軸に示されるように、Ｚ軸の＋（プラス）方向を「Ｚ（＋）方向」、－（マイナス）方向を「Ｚ（－）方向」ということがあり、上記は、Ｘ軸、及び、Ｙ軸についても同様である。
【0025】
図３は、加工装置１００の正面視の模式図である。ワークＷは、チャックテーブル４に吸着保持され、θ軸６を中心に回転される。一方、スピンドルユニット１の工具３も加工軸７を中心に回転される。ワークＷと工具３との相対位置は、位置決め機構１０により調整され、それらが接触する部分が加工点８となる。
なお、位置決め機構１０はワーク保持装置２と一体として構成されているが、上記に限定されず、スピンドルユニット１と一体とされていてもよいし、ワーク保持装置２、及び、スピンドルユニット１のそれぞれに位置決め機構が付属していてもよい。
なお、位置決め機構１０はワーク保持装置２と一体として構成されているが、上記に限定されず、スピンドルユニット１と一体とされていてもよいし、ワーク保持装置２、及び、スピンドルユニット１のそれぞれに位置決め機構が付属していてもよい。
【0026】
また、ワーク保持装置２によりワークＷが回転し、また、スピンドルユニット１によって、工具３が回転するが、上記に限定されず、少なくともワーク保持装置２によりワークＷが回転すればよい。その場合、工具３は回転しなくてもよい。
【0027】
次に、加工装置１００のハードウェア構成について詳述する。図４は、加工装置１００のハードウェア構成図である。加工装置１００は、スピンドルユニット１と、ワーク保持装置２と、位置決め機構１０と、制御装置２０とを有し、スピンドルユニット１、ワーク保持装置２、及び、位置決め機構１０は、制御装置２０により制御される。
【0028】
スピンドルユニット１には、ワークＷの研削加工のための工具３が装着される。工具３は、典型的には複数の砥粒の集合体である砥石であり、これを、回転するワークＷに接触させることで、ワークＷ（特にワークＷの端面ＷＥ）が研削される。
また、スピンドルユニット１は、検出器２５を有している。この検出器２５は、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、加工点８におけるワークの結晶方位を含む状態データの取得に必要な値を測定する。
また、スピンドルユニット１は、検出器２５を有している。この検出器２５は、加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、加工点８におけるワークの結晶方位を含む状態データの取得に必要な値を測定する。
【0029】
検出器２５は、例えば、ワークＷと工具３との接触による両者の変位を測定する変位センサ、工具３が受ける応力を測定するひずみセンサ、工具３の回転速度を測定する回転速度センサ、及び、非接触の温度センサ等である。また、加工点８におけるワークＷの結晶方位をリアルタイムで測定するＸ線回折測定器が含まれていてもよい。
【0030】
検出器２５が測定する値は、状態データそのものであってもよいし、状態データの計算のために必要な値であってもよい。例えば、加工力（研削力）は、典型的には、砥石抗力のＸＹ方向、及び、Ｚ方向の分力により定義されるが、砥石抗力そのものを検出器２５によって測定してもよいし、砥石（工具３）、又は、ワークＷの変位を測定し、予め定められた関数によって、それを加工力に換算してもよい。
【0031】
また、加工速度については、ワークＷ、及び、工具３の回転速度、並びに、位置決め機構１０の移動速度等から計算することができる。すなわち、ワークＷ、及び、工具３の回転速度を検出器２５（例えば、ロータリーエンコーダ等）によって測定し、加工条件として設定された位置決め機構１０の移動速度のデータと合わせて、計算によって取得される。
【0032】
また、切り込み深さは、位置決め機構１０の移動速度、加工力（特にＺ方向の分力）、砥粒の種類・大きさ等のデータから、計算される。すなわち、加工力の取得に必要なデータ（変位等）を測定し、加工条件として設定されるその他のデータと合わせて、計算によって取得される。
【0033】
また、温度は非接触の温度計によって、加工点８の温度を直接測定することで、取得してもよい。また、加工点８付近の温度、熱流等を測定して、加工点８の温度を推測（計算）してもよい。
【0034】
また、結晶方位は、予め設定されたワークＷの結晶方位分布（マップ）、ワークのＷの回転状態（回転速度、回転開始位置）等から計算されてもよい。すなわち、ノッチ・オリフラの回転前の位置、回転速度、回転回数、及び、時間等を測定し（本明細書では、これらを「回転状態」という）、これと、結晶方位分布とから加工点８における結晶方位を計算できる。
一方で、Ｘ線回折測定器によって、加工点８における結晶方位をリアルタイムで測定してもよい。
一方で、Ｘ線回折測定器によって、加工点８における結晶方位をリアルタイムで測定してもよい。
【0035】
図２５は、シリコンウエハであるワークＷにおける結晶方位分布を表す図である。図２５（Ａ）は、主面が（１００）であるワークＷにおける端面の結晶方位の分布を表す図である。主面が（１００）であるシリコンウエハであるワークＷの端面では、９０度ごとに（１００）と（１１０）とが繰り返されることがわかる。
【0036】
図２５（Ｂ）は、ケイ素結晶における面方位（結晶方位）を更に詳細に表す図であり、図２５（Ａ）と同様に平面視で（１００）となるよう配置されている。
また、図２５（Ｃ）は、ワークＷの端面の断面模式図である。これによれば、平面方向は（１００）であり、端面方向が（１１０）である場合、斜面方向は（１１１）となることがわかる。上記のとおり、ワークＷの結晶方位の分布は、公知である。ワークＷの形状（位置座標）に関連付けられた結晶方位情報を本明細書では結晶方位分布という。なお、以上はワークＷがシリコンウエハである場合について説明したが、ワークＷの材質が異なる場合についても同様である。
なお、ワークＷが非晶質の場合には、結晶方位はないが、この場合における「結晶方位」は、単に全体が均質なものとして定義する。
また、図２５（Ｃ）は、ワークＷの端面の断面模式図である。これによれば、平面方向は（１００）であり、端面方向が（１１０）である場合、斜面方向は（１１１）となることがわかる。上記のとおり、ワークＷの結晶方位の分布は、公知である。ワークＷの形状（位置座標）に関連付けられた結晶方位情報を本明細書では結晶方位分布という。なお、以上はワークＷがシリコンウエハである場合について説明したが、ワークＷの材質が異なる場合についても同様である。
なお、ワークＷが非晶質の場合には、結晶方位はないが、この場合における「結晶方位」は、単に全体が均質なものとして定義する。
【0037】
（スピンドルユニットの具体例）
以下では、加工力を取得するための検出器２５を備えるスピンドルユニット１の具体例について説明する。図５は、上記スピンドルユニット１の構成を表す断面図である。スピンドルユニット１において、主軸３０の先端部はハウジング３１から所定長さ突出し、先端に工具ホルダ３２が取り付けられている。主軸３０においては、ラジアル軸受３３、３４によって、適切な予圧をもって中心線に対し垂直な径方向に掛かる荷重が支持されている。
以下では、加工力を取得するための検出器２５を備えるスピンドルユニット１の具体例について説明する。図５は、上記スピンドルユニット１の構成を表す断面図である。スピンドルユニット１において、主軸３０の先端部はハウジング３１から所定長さ突出し、先端に工具ホルダ３２が取り付けられている。主軸３０においては、ラジアル軸受３３、３４によって、適切な予圧をもって中心線に対し垂直な径方向に掛かる荷重が支持されている。
【0038】
主軸３０の軸方向に掛かる荷重は、スラスト軸受３５で支持されている。主軸３０の他端部（Ｚ（＋）方向端）はモータ側であり、高速回転するモータの回転軸（図示せず）と結合されている。
【0039】
図５のＡ部は、ＸＹ方向における径方向応力検知部、Ｂ部はＺ方向における軸方向応力検知部である。これら、径方向応力検知部、及び、軸方向応力検知部がそれぞれ検出器２５に該当し、以下に説明するように、状態データのうち、加工力（研削力）の取得に必要な値を測定できる。
【0040】
図６はＡ部の断面図、図７はＢ部の断面図である。Ａ部において、主軸３０の外周は、径方向永久磁石３６が複数（図６では４個）、軸方向を長手方向として円周に等間隔で配置されている。ハウジング３１に取り付けられた円環リング３１－１は、径方向永久磁石３６の外周の周囲に半径方向に所定の隙間を隔てて、かつ径方向永久磁石３６と対向して径方向電磁石３７が複数（図６では４個）設置されている。
【0041】
径方向ひずみセンサ３８は、円環リング３１－１の径方向電磁石３７の外周に面した部分に取り付けられている。なお、円環リング３１－１はハウジング３１の一部として一体化しても良い。また、径方向ひずみセンサ３８は、薄い電気絶縁物のベースの上に格子上の抵抗線又はフォトエッチング加工した抵抗箔が形成された径方向ひずみセンサ、又は、圧電効果を利用したピエゾ素子による圧電センサ等を用いる。
【0042】
径方向永久磁石３６の磁極は、図６では中心から半径方向に向かってＳＮと着磁されている。径方向電磁石３７は、円環リング３１－１に取り付けられ、径方向永久磁石３６と対向して中心から半径方向に向かってＮＳとなるように通電されている。径方向ひずみセンサ３８は、径方向電磁石３７の取り付けられた位置で、その外周の円環リング３１－１に接着して設置されている。
【0043】
なお、径方向ひずみセンサ３８は、径方向永久磁石３６と径方向電磁石３７との同じ極性同士による斥力、つまり反発力による円環リング３１－１、あるいは円環リング３１－１をハウジング３１と一体化した場合は、円環リング３１－１に代わるハウジング３１の一部に加わる応力を検知すればよい。そして、磁極は反対、つまり図６でＮＳをＳＮとして同極同士を対向させればよい。また、径方向電磁石３７は永久磁石と異なり、磁力を調整可能なので、磁力が強すぎて主軸３０の回転を阻害しないように調整することができる。
【0044】
図７は、Ｚ方向の応力を検知する軸方向永久磁石４１－２と軸方向電磁石３９－２との配置を示している。Ｂ部において、主軸３０に、Ｚ方向用の円環状の軸方向永久磁石４１－２が軸と垂直方向に配置されている。軸方向電磁石３９－２はそれぞれ、軸方向永久磁石４１－２と面対向して複数（図６では４個）設置されている。軸方向応力検知部である軸方向ひずみセンサ４０－２は、軸方向電磁石３９－２のそれぞれハウジング３１に取り付けられた円環リング３１－２のつば状部の外周に軸方向電磁石３９－２と対向して接着して設置されている。なお、上記は、軸方向永久磁石４１－１と軸方向電磁石３９－１との関係においても同様である。
【0045】
なお、軸方向電磁石３９－２の取り付けられる部分は、円環リング３１－２と一体化されている。つまり、円環リング３１－２をハウジング３１の一部とした場合は、ハウジング３１につば状部を設ければ良い。
【0046】
図８は、検出器２５である径方向応力検知部による応力検知の説明図である。図８（Ａ）は工具ホルダ３２に取り付けられた工具３に矢印のような力が加わったことを示し、図８（Ｂ）は、そのとき、主軸３０が変位した様子を示している。なお、図８（Ｂ）では、主軸３０が目視で認識できるほどに大きく変位したように記載されているが、これは説明のためで、実際の変位は目視で確認できない程度であってよい。
【0047】
主軸３０は、応力が掛かると変位し、それに取り付けられた径方向永久磁石３６も図８（Ｂ）に示す如く変位する。そして、変位がない状態でバランスしていた径方向永久磁石３６と３７との斥力は、変化して円環リング３１－１に応力が発生し、径方向ひずみセンサ３８によって検知される。
【0048】
径方向ひずみセンサ３８による検知は、ブリッジ回路の二辺にひずみゲージが、他の二辺に固定抵抗が接続される２ゲージ法で行われる。これにより軸方向応力に対応した出力電圧が得られる。主軸３０に掛かる応力の計測は、予め出力電圧と応力の関係を校正しておけばよい。
【0049】
図９は、Ｚ方向における軸方向応力検知部の軸方向永久磁石４１－１側を示す斜視図である。軸方向電磁石３９－１は軸方向永久磁石４１－１と面対向して複数（図９では４個）で円周方向に等分割して設置されている。軸方向ひずみセンサ４０－１は、円環リング３１－２の外周に、軸方向であるＺ方向に抵抗値が変化するように接着されている。軸方向永久磁石４１－２側は同様である。軸方向電磁石３９－１の磁束Ｂの向きが矢印のようにＺ方向の場合は、軸方向電磁石３９－１と軸方向永久磁石４１－１との間で斥力が生じる。
【0050】
主軸３０は、Ｚ方向に応力が掛かると変位し、斥力が変化して円環リング３１－２の応力が軸方向ひずみセンサ４０－１によって検知される。軸方向ひずみセンサ４０－１による検知は、ブリッジ回路の一辺にひずみゲージが、他の三辺に固定抵抗が接続される１ゲージ３線法でｚ方向の応力に対応した出力電圧により行える。上記スピンドルユニットでは、各センサが主軸３０の円周方向に配置されているので、応力の方向（力の方向）も３次元で検出できる。
【0051】
次に、上記スピンドルユニットにより取得される状態データの１つである加工力（研削力）について説明する。図１０は、研削加工時のワークＷ、及び、工具３の位置関係（Ａ）、並びに、単粒切削モデル（Ｂ）である。
図１０（Ａ）は、研削加工時のワークＷとの工具３との位置関係を表す図である。スピンドルユニット１に取り付けられた工具３は、回転するワークＷと加工点８において接触し、ワークＷが研削加工される。
図１０（Ａ）は、研削加工時のワークＷとの工具３との位置関係を表す図である。スピンドルユニット１に取り付けられた工具３は、回転するワークＷと加工点８において接触し、ワークＷが研削加工される。
【0052】
図１０（Ｂ）は砥粒の切れ刃５０とそれに作用する加工力（研削力）を表す力学モデル（単粒切削モデル）である。砥石の砥粒切れ刃を円錐形と仮定し、これがワークＷに対して切削方向５１に移動しながら切削することで、ワークＷの表面が切削され、同時に加工変質層５５が生ずる。
ここで、単位切削断面積当たりの研削力の垂直分力５３は、ｆｎ＝β・ｇ２ｔａｎαと表される。このうち、βは研削力、ｇは切り込み深さ５２、及び、αは、砥粒切れ刃の半頂角を表す。また、砥石抵抗の垂直分力Ｆｎは、このｆｎを工具３（砥石）・ワークＷの加工点８における同時研削砥粒の数だけ積分することで得られる。
ここで、単位切削断面積当たりの研削力の垂直分力５３は、ｆｎ＝β・ｇ２ｔａｎαと表される。このうち、βは研削力、ｇは切り込み深さ５２、及び、αは、砥粒切れ刃の半頂角を表す。また、砥石抵抗の垂直分力Ｆｎは、このｆｎを工具３（砥石）・ワークＷの加工点８における同時研削砥粒の数だけ積分することで得られる。
【0053】
加工力は、典型的には、研削力の垂直分力５３、水平分力５４、砥粒の大きさ、切り込み深さ、及び、砥石（工具３）における砥粒の密度等に関連して決まる。実測値としては、砥石抵抗のＺ方向のＦｎ、及び、ＸＹ方向の分力Ｆｔが使用できる。これらは、上記の径方向応力検知部、軸方向応力検知部によって取得される測定値（値）を基に計算できる。
【0054】
図４のハードウェア構成図に戻り、スピンドルユニット１以外の要素について説明する。
ワーク保持装置２は、ワークＷを吸着保持して回転させるハードウェアである。ワーク保持装置２は、検出器２６を有している。検出器２６による測定項目は、スピンドルユニット１が有する検出器２５と同一であってもよいし、異なってもよい。
ワーク保持装置２は、ワークＷを吸着保持して回転させるハードウェアである。ワーク保持装置２は、検出器２６を有している。検出器２６による測定項目は、スピンドルユニット１が有する検出器２５と同一であってもよいし、異なってもよい。
【0055】
（ワーク保持装置の具体例）
加工力（研削力）を取得するための値を測定可能な検出器２６を備えるワーク保持装置の具体例について説明する。
図１１は、ワーク保持装置２の断面模式図である。ワーク保持装置２は、チャックテーブル４（回転テーブル）と、チャックテーブル４と一体に回転する回転駆動軸１０６と、θ軸６を中心に回転駆動軸１０６を回転可能に保持するベース１０５とを有する。ワーク保持装置２は、チャックテーブル１０４と、ベース１０５と、を有する。
チャックテーブル１０４は、ワークＷを吸着保持する。チャックテーブル１０４は、ワークＷを配置する面に形成された開口に通じる通路内を真空雰囲気に減圧することにより生じる吸引力でワークＷを吸着して保持する。なお、チャックテーブル１０４におけるワークＷの吸着保持方法としては本実施例の方法に限定されない。例えば、チャックテーブル１０４は、多孔体であってもよい。また、例えば、磁石を備えるチャックテーブル１０４が磁性体であるワークＷを磁気的に保持してもよい。
加工力（研削力）を取得するための値を測定可能な検出器２６を備えるワーク保持装置の具体例について説明する。
図１１は、ワーク保持装置２の断面模式図である。ワーク保持装置２は、チャックテーブル４（回転テーブル）と、チャックテーブル４と一体に回転する回転駆動軸１０６と、θ軸６を中心に回転駆動軸１０６を回転可能に保持するベース１０５とを有する。ワーク保持装置２は、チャックテーブル１０４と、ベース１０５と、を有する。
チャックテーブル１０４は、ワークＷを吸着保持する。チャックテーブル１０４は、ワークＷを配置する面に形成された開口に通じる通路内を真空雰囲気に減圧することにより生じる吸引力でワークＷを吸着して保持する。なお、チャックテーブル１０４におけるワークＷの吸着保持方法としては本実施例の方法に限定されない。例えば、チャックテーブル１０４は、多孔体であってもよい。また、例えば、磁石を備えるチャックテーブル１０４が磁性体であるワークＷを磁気的に保持してもよい。
【0056】
チャックテーブル１０４は、θ軸６を中心に回転し得る。チャックテーブル１０４に吸着されたワークＷは、チャックテーブル１０４の回転に応じてθ軸６を中心に回転する。
ベース１０５は、チャックテーブル１０４のＺ（－）方向に配置されている。ベース１０５は、位置決め機構１０上に載置されている。
ベース１０５は、チャックテーブル１０４のＺ（－）方向に配置されている。ベース１０５は、位置決め機構１０上に載置されている。
【0057】
工具は、加工軸７を中心に回転する。加工軸７は、Ｚ方向に平行であってもよいし、Ｚ方向に平行でなくてもよい。工具は、Ｚ軸方向、及びＹ軸方向に移動する。なお、工具は、移動しない構成であってもよい。工具は、回転し、加工点８においてワークＷと接触してこのワークＷ、例えば、このワークＷのエッジを加工（例えば、研削）する。
【0058】
位置決め機構１０は、加工軸７を中心に回転するスピンドルに保持された工具とワークＷとが加工点８で接触するように、ワークＷと工具との相対位置を調整する。位置決め機構１０は、ワーク保持装置２を介してワークＷをＸ軸方向に移動させる。なお、位置決め機構１０は、ワーク保持装置２を介してワークＷをＹ軸、Ｘ軸、及び、Ｚ軸方向にそれぞれ独立に移動させてもよい。
【0059】
ワーク保持装置２は、例えば、略円柱状に形成されている。なお、ワーク保持装置２は、略円柱状以外の形状に形成されていてもよい。ワーク保持装置２は、上部と、上部よりもＺ（－）方向に位置する下部とを有する。ワーク保持装置２は、上部の中心部から下部がＺ（－）方向に延出している。
ワーク保持装置２の上部は、例えば、円柱状に形成されている。なお、ワーク保持装置２の上部は、円柱状以外の形状に形成されていてもよい。
ワーク保持装置２の下部は、例えば、円柱状に形成されている。なお、ワーク保持装置２の下部は、円柱状以外の形状に形成されていてもよい。
例えば、ワーク保持装置２の下部の径は、ワーク保持装置２の上部の径よりも小さい。
ワーク保持装置２の上部は、例えば、円柱状に形成されている。なお、ワーク保持装置２の上部は、円柱状以外の形状に形成されていてもよい。
ワーク保持装置２の下部は、例えば、円柱状に形成されている。なお、ワーク保持装置２の下部は、円柱状以外の形状に形成されていてもよい。
例えば、ワーク保持装置２の下部の径は、ワーク保持装置２の上部の径よりも小さい。
【0060】
ワーク保持装置２は、チャックテーブル（回転テーブル）１０４と、ベース１０５と、チャックテーブル１０４と一体に回転する回転駆動軸１０６と、を有する。
チャックテーブル１０４の表面（Ｚ（＋）方向の面）には、通路１０９に連通する吸着孔１０８が形成されている。チャックテーブル１０４は、吸着孔１０８に通じる通路１０９内を真空雰囲気に減圧することによってチャックテーブル１０４にワークＷを吸着保持する。図２に示した例では、通路１０９は、回転駆動軸１０６、θ軸モータ１０７、及びベース１０５に亘って形成されている。
チャックテーブル１０４の表面（Ｚ（＋）方向の面）には、通路１０９に連通する吸着孔１０８が形成されている。チャックテーブル１０４は、吸着孔１０８に通じる通路１０９内を真空雰囲気に減圧することによってチャックテーブル１０４にワークＷを吸着保持する。図２に示した例では、通路１０９は、回転駆動軸１０６、θ軸モータ１０７、及びベース１０５に亘って形成されている。
【0061】
ベース１０５は、位置決め機構１０上に設けられている。
ベース１０５は、基準軸を有する。基準軸は、例えば、Ｚ軸に平行である。なお、基準軸は、Ｚ軸に平行でなくてもよい。なお、基準軸は、ベース１０５以外の部材に設定されてもよいし、部材に設定された軸ではなく所定の位置に設定された軸であってもよい。
ベース１０５は、例えば、基準軸を中心とする略円柱状に形成されている。なお、ベース１０５は、略円柱状以外の形状に形成されていてもよい。ベース１０５は、上部と、上部よりもＺ（－）方向に位置する下部とを有する。ベース１０５は、上部の中心部から下部がＺ（－）方向に延出している。
ベース１０５は、基準軸を有する。基準軸は、例えば、Ｚ軸に平行である。なお、基準軸は、Ｚ軸に平行でなくてもよい。なお、基準軸は、ベース１０５以外の部材に設定されてもよいし、部材に設定された軸ではなく所定の位置に設定された軸であってもよい。
ベース１０５は、例えば、基準軸を中心とする略円柱状に形成されている。なお、ベース１０５は、略円柱状以外の形状に形成されていてもよい。ベース１０５は、上部と、上部よりもＺ（－）方向に位置する下部とを有する。ベース１０５は、上部の中心部から下部がＺ（－）方向に延出している。
【0062】
ベース１０５の上部は、例えば、基準軸を中心とする円筒状に形成される。なお、ベース１０５の上部は、円筒状以外に形状に形成されていてもよい。
ベース１０５の下部は、例えば、基準軸を中心とする円筒状に形成されている。なお、ベース１０５の下部は、円筒形状以外の形状に形成されていてもよい。例えば、ベース１０５の下部の径は、ベース１０５の上部の径よりも小さい。
ベース１０５は、回転駆動軸１０６を回転可能に保持する。ベース１０５は、回転駆動軸１０６が嵌合する穴部を有している。ベース１０５の穴部の形状は、回転駆動軸１０６の形状に対応している。
ベース１０５の下部は、例えば、基準軸を中心とする円筒状に形成されている。なお、ベース１０５の下部は、円筒形状以外の形状に形成されていてもよい。例えば、ベース１０５の下部の径は、ベース１０５の上部の径よりも小さい。
ベース１０５は、回転駆動軸１０６を回転可能に保持する。ベース１０５は、回転駆動軸１０６が嵌合する穴部を有している。ベース１０５の穴部の形状は、回転駆動軸１０６の形状に対応している。
【0063】
ベース１０５の穴部は、基準軸を中心とする略円柱状である。ベース１０５の穴部は、ベース１０５の上部の内側に形成された孔の中心部からベース１０５の下部の内側に形成された穴がＺ（－）方向に延出している。
ベース１０５の上部の内側に形成された孔は、例えば、基準軸を中心とする円盤状若しくは円柱状である。なお、ベース１０５の上部の内側に形成された孔は、例えば、円盤又は円柱状以外の形状であってもよい。
ベース１０５の上部の内側に形成された孔は、例えば、基準軸を中心とする円盤状若しくは円柱状である。なお、ベース１０５の上部の内側に形成された孔は、例えば、円盤又は円柱状以外の形状であってもよい。
【0064】
ベース１０５の下部の内側に形成された穴は、例えば、基準軸を中心とする円柱状である。なお、ベース１０５の下部の内側に形成された穴は、例えば、円柱状以外の形状であってもよい。ベース１０５の下部の内側に形成された孔の径は、ベース１０５の上部の内側に形成された穴の径よりも小さい。
ベース１０５は、上部の内周部と下部の内周部との間に段差部を有している。図１１に示した例では、ベース１０５は、上部の内周部と下部の内周部との間に少なくとも２つの段差部を有している。以下、２つの段差部の内、Ｚ（＋）方向の段差部を上側段差部と称し、上側段差部よりもＺ（－）方向に設けられた段差部を下側段差部と称する。
ベース１０５は、上部の内周部と下部の内周部との間に段差部を有している。図１１に示した例では、ベース１０５は、上部の内周部と下部の内周部との間に少なくとも２つの段差部を有している。以下、２つの段差部の内、Ｚ（＋）方向の段差部を上側段差部と称し、上側段差部よりもＺ（－）方向に設けられた段差部を下側段差部と称する。
【0065】
ベース１０５は、上側段差部に中空の円盤状のフランジ１２５が配置されている。言い換えると、ベース１０５は、上側段差部にフランジ１２５が嵌合されている。フランジ１２５の内周部は、上側段差部よりも内側に突出している。なお、フランジ１２５は、ベース１０５と一体に形成されていてもよい。
回転駆動軸１０６は、チャックテーブル１０４の表面（Ｚ（＋）方向の面）と反対側の裏面（Ｚ（－）方向の面）に接続されている。また、回転駆動軸１０６は、ベース１０５の穴部に嵌合されて、保持されている。
回転駆動軸１０６は、フランジ１１２（第１フランジ）と、フランジ１１２よりも－Ｚ方向に位置する軸部とを有する。
回転駆動軸１０６は、フランジ１１２の中心部から軸部が－Ｚ方向に延出している。
回転駆動軸１０６は、チャックテーブル１０４の表面（Ｚ（＋）方向の面）と反対側の裏面（Ｚ（－）方向の面）に接続されている。また、回転駆動軸１０６は、ベース１０５の穴部に嵌合されて、保持されている。
回転駆動軸１０６は、フランジ１１２（第１フランジ）と、フランジ１１２よりも－Ｚ方向に位置する軸部とを有する。
回転駆動軸１０６は、フランジ１１２の中心部から軸部が－Ｚ方向に延出している。
【0066】
フランジ１１２は、例えば、θ軸６を中心とする円盤状又は円柱状に形成されている。なお、フランジ１１２は、円盤状又は円柱状以外の形状に形成されていてもよい。フランジ１１２は、チャックテーブル１０４の裏面に接続される。
回転駆動軸１０６の軸部は、θ軸６を中心とする円柱状に形成されている。なお、回転駆動軸１０６の軸部は、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。回転駆動軸１０６の軸部の径は、フランジ１１２の径よりも小さい。
回転駆動軸１０６の軸部は、リング状のフランジ（第２フランジ）１１３が設けられている。回転駆動軸１０６の軸部は、フランジ１１３の中心部の孔に嵌合される。
回転駆動軸１０６の軸部は、θ軸６を中心とする円柱状に形成されている。なお、回転駆動軸１０６の軸部は、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。回転駆動軸１０６の軸部の径は、フランジ１１２の径よりも小さい。
回転駆動軸１０６の軸部は、リング状のフランジ（第２フランジ）１１３が設けられている。回転駆動軸１０６の軸部は、フランジ１１３の中心部の孔に嵌合される。
【0067】
回転駆動軸１０６をベース１０５の穴に嵌合した場合、フランジ１１３は、ベース１０５の内側の上側段差部及び下側段差部の間に配置される。回転駆動軸１０６をベース１０５の穴に嵌合した場合、フランジ１１３は、フランジ１２５の内周部と下側段差部との間に配置される。なお、フランジ１１３の径は、フランジ１１２の径よりも小さい。
【0068】
回転駆動軸１０６は、Ｚ（－）方向に設けられたθ軸モータ１０７によってθ軸６を中心に回転する。回転駆動軸１０６をベース１０５の穴に嵌合した場合、回転駆動軸１０６は、基準軸をθ軸６として回転する。このとき、回転駆動軸１０６は、例えば、全周囲でベース１０５から等しい間隔、若しくは略等しい間隔離れている。なお、回転駆動軸１０６は、基準軸に対して傾いたθ軸６、又は基準軸からずれたθ軸６を中心に回転し得る。
【0069】
典型的には、回転駆動軸１０６は、ワークＷ等に負荷がかからない状態で空転した場合、回転駆動軸１０６のθ軸６の位置が基準軸に従う位置（以下、基準位置と称する場合もある）に対してずれていない状態又は、θ軸６が基準軸と一致した状態で、回転し得る。以下、回転駆動軸１０６のθ軸６の位置が基準位置に対してずれていない状態、又は回転駆動軸１０６のθ軸６が基準軸と一致した状態を基準状態と称する場合もある。
回転駆動軸１０６の中心部には、通路１０９の一部である通路が形成される。例えば、回転駆動軸１０６の中心部において、通路１０９の一部である通路がθ軸６に沿って形成される。
回転駆動軸１０６の中心部には、通路１０９の一部である通路が形成される。例えば、回転駆動軸１０６の中心部において、通路１０９の一部である通路がθ軸６に沿って形成される。
【0070】
θ軸モータ１０７は、回転駆動軸１０６のＺ（－）方向に接続されている。θ軸モータ１０７は、θ軸６を中心に回転する。例えば、θ軸モータ１０７は、基準軸をθ軸６として回転する。なお、θ軸モータ１０７は、基準軸に対して傾いた、又は基準軸からずれた位置に配置されるθ軸６を中心に回転し得る。
θ軸モータ１０７の中心部（回転軸部）には、通路１０９の一部である通路が形成される。例えば、θ軸モータ１０７の中心部において、通路１０９の一部である通路がθ軸６に沿って形成される。
θ軸モータ１０７の中心部（回転軸部）には、通路１０９の一部である通路が形成される。例えば、θ軸モータ１０７の中心部において、通路１０９の一部である通路がθ軸６に沿って形成される。
【0071】
θ軸モータ１０７の回転により回転駆動軸１０６が回転することで、チャックテーブル１０４及びチャックテーブル１０４に吸着されたワークＷも回転する。
チャックテーブル１０４、回転駆動軸１０６、及びθ軸モータ１０７とベース１０５との間には、空隙がある。チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、θ軸モータ１０７の外周部のＺ（＋）方向の上端部に沿って設けられたシールと、チャックテーブル１０４の外周部のＺ（－）方向の裏面側又はベース１０５の外周部のＺ（＋）方向の上端部に設けられたシール１１０とによって封止されている。チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、伝熱、振動特性の最適化のために、流体、例えば、粘弾性流体等が充填されていてもよい。なお、チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、θ軸モータ１０７の外周部のＺ（＋）方向の上端部に沿って設けられたシールとシール１１０とによって完全密閉されていなくてもよい。
チャックテーブル１０４、回転駆動軸１０６、及びθ軸モータ１０７とベース１０５との間には、空隙がある。チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、θ軸モータ１０７の外周部のＺ（＋）方向の上端部に沿って設けられたシールと、チャックテーブル１０４の外周部のＺ（－）方向の裏面側又はベース１０５の外周部のＺ（＋）方向の上端部に設けられたシール１１０とによって封止されている。チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、伝熱、振動特性の最適化のために、流体、例えば、粘弾性流体等が充填されていてもよい。なお、チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、θ軸モータ１０７の外周部のＺ（＋）方向の上端部に沿って設けられたシールとシール１１０とによって完全密閉されていなくてもよい。
【0072】
ワーク保持装置２は、検出器Ｄｃ（図４における検出器２６に対応する具体例のひとつ）を有している。検出器Ｄｃは、磁性体Ｍｇと、センサＳｃとを有している。
検出器Ｄｃは、磁性体の変位（磁場の変化）よる誘導起電力発生回路の出力（自己誘導起電力等）の変化を検出する。言い換えると、検出器Ｄｃは、磁性体との距離の変化による誘導起電力発生回路の出力の変化を検出する。磁性体Ｍｇは、例えば、永久磁石、又は電磁石等である。センサＳｃは、例えば、誘導起電力発生回路を含む。
検出器Ｄｃは、磁性体の変位（磁場の変化）よる誘導起電力発生回路の出力（自己誘導起電力等）の変化を検出する。言い換えると、検出器Ｄｃは、磁性体との距離の変化による誘導起電力発生回路の出力の変化を検出する。磁性体Ｍｇは、例えば、永久磁石、又は電磁石等である。センサＳｃは、例えば、誘導起電力発生回路を含む。
【0073】
図１１に示した例では、検出器Ｄｃは、検出器Ｄｃ１、Ｄｃ２、及びＤｃ３を含む。永久磁石Ｍｇは、永久磁石Ｍｇ１、Ｍｇ２、及びＭｇ３を含む。センサＳｃは、Ｓｃ１、Ｓｃ２、及びＳｃ３を含む。
検出器Ｄｃ１は、ＸＹ軸方向の変位を検出する検出器（以下、ＸＹ変位検出器と称する場合もある）である。検出器Ｄｃ２は、Ｚ軸方向の変位を検出する検出器（以下、Ｚ変位検出器と称する場合もある）である。検出器Ｄｃ３は、トルクを検知する検出器（以下、トルク検出器と称する場合もある）である。
ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、ワーク保持装置２の上部のＺ（＋）方向に配置される。ワーク保持装置２では、θ軸モータ１０７からの発熱が大きいため、θ軸モータ１０７から離れるほど、熱の影響が小さい。また、回転駆動軸１０６は、θ軸モータ１０７側を固定端とする片持ち梁と考えた場合、θ軸モータ１０７側からＺ（－）方向に離れるほどＸ方向及びＹ方向への変位が大きくなる。ワーク保持装置２の上部のＺ（＋）方向にＸＹ変位検出器Ｄｃ１を配置することにより、ＸＹ変位検出器Ｄｃ１への熱の影響を抑制し、且つＸ方向及びＹ方向の変位の検出精度を向上することができる。なお、ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、ワーク保持装置２において図１１に示した例以外の位置に配置されていてもよい。
検出器Ｄｃ１は、ＸＹ軸方向の変位を検出する検出器（以下、ＸＹ変位検出器と称する場合もある）である。検出器Ｄｃ２は、Ｚ軸方向の変位を検出する検出器（以下、Ｚ変位検出器と称する場合もある）である。検出器Ｄｃ３は、トルクを検知する検出器（以下、トルク検出器と称する場合もある）である。
ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、ワーク保持装置２の上部のＺ（＋）方向に配置される。ワーク保持装置２では、θ軸モータ１０７からの発熱が大きいため、θ軸モータ１０７から離れるほど、熱の影響が小さい。また、回転駆動軸１０６は、θ軸モータ１０７側を固定端とする片持ち梁と考えた場合、θ軸モータ１０７側からＺ（－）方向に離れるほどＸ方向及びＹ方向への変位が大きくなる。ワーク保持装置２の上部のＺ（＋）方向にＸＹ変位検出器Ｄｃ１を配置することにより、ＸＹ変位検出器Ｄｃ１への熱の影響を抑制し、且つＸ方向及びＹ方向の変位の検出精度を向上することができる。なお、ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、ワーク保持装置２において図１１に示した例以外の位置に配置されていてもよい。
【0074】
ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、磁性体Ｍｇ１１（Ｍｇ１）と、センサ（以下、ＸＹ変位センサ又は第１変位センサと称する場合もある）Ｓｃ１１（Ｓｃ１）及びＳｃ１２（Ｓｃ１）とを有する。磁性体Ｍｇ１１は、例えば、永久磁石Ｍｇ１１である。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６のフランジ１１２の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ１１は、リング状（ドーナツ状）である。永久磁石Ｍｇ１１は、Ｘ方向において、内側がＳ極であり、外側がＮ極である。なお、永久磁石Ｍｇ１１は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ１１は、半円弧状であってもよい。また、例えば、永久磁石Ｍｇ１１は、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇで構成されていてもよい。
ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、それぞれ、Ｘ方向において、永久磁石Ｍｇ１１に対向している。ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、それぞれ、Ｘ方向において、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１に対向するベース１０５の内周部に配置される。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６のフランジ１１２の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ１１は、リング状（ドーナツ状）である。永久磁石Ｍｇ１１は、Ｘ方向において、内側がＳ極であり、外側がＮ極である。なお、永久磁石Ｍｇ１１は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ１１は、半円弧状であってもよい。また、例えば、永久磁石Ｍｇ１１は、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇで構成されていてもよい。
ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、それぞれ、Ｘ方向において、永久磁石Ｍｇ１１に対向している。ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、それぞれ、Ｘ方向において、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１に対向するベース１０５の内周部に配置される。
【0075】
ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。ＸＹ変位センサＳｃ１１は、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１に対向するＸ（－）方向のベース１０５の内周部に配置される。ＸＹ変位センサＳｃ１２は、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１に対向する＋Ｘ方向のベース１０５の内周部に配置される。
ＸＹ変位センサＳｃ１は、電磁誘導を利用して検出するため、例えば、ベース１０５及びフランジ１１２の間の空隙に伝熱及び振動特性を最適化するために流体等を充填した場合であっても、安定して検出することができる。
ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２により検出された変位データは予め定められた関係式によって加工力に変換できる。
ＸＹ変位センサＳｃ１は、電磁誘導を利用して検出するため、例えば、ベース１０５及びフランジ１１２の間の空隙に伝熱及び振動特性を最適化するために流体等を充填した場合であっても、安定して検出することができる。
ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２により検出された変位データは予め定められた関係式によって加工力に変換できる。
【0076】
Ｚ変位検出器Ｄｃ２は、ワーク保持装置２の上部から下部に亘って配置される。ワーク保持装置２の上部から下部に亘ってのＺ変位検出器Ｄｃ２を配置することにより、Ｚ変位検出器Ｄｃ２への熱の影響を抑制し、Ｚ方向の変位を検出しやすくし、且つＸＹ変位検出器Ｄｃ１の検出に影響を抑制することができる。なお、Ｚ変位検出器Ｄｃ２は、ワーク保持装置２において図１１に示した例以外の位置に配置されていてもよい。
Ｚ変位検出器Ｄｃ２は、磁性体Ｍｇ２１（Ｍｇ２）、Ｍｇ２２（Ｍｇ２）と、センサ（以下、Ｚ変位センサ又は第２変位センサと称する場合もある）Ｓｃ２１（Ｓｃ２）、Ｓｃ２２（Ｓｃ２）、Ｓｃ２３（Ｓｃ２）、及びＳｃ４（Ｓｃ２）とを有する。例えば、磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２である。
Ｚ変位検出器Ｄｃ２は、磁性体Ｍｇ２１（Ｍｇ２）、Ｍｇ２２（Ｍｇ２）と、センサ（以下、Ｚ変位センサ又は第２変位センサと称する場合もある）Ｓｃ２１（Ｓｃ２）、Ｓｃ２２（Ｓｃ２）、Ｓｃ２３（Ｓｃ２）、及びＳｃ４（Ｓｃ２）とを有する。例えば、磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２である。
【0077】
永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、回転駆動軸１０６のフランジ１１３の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ２１は、永久磁石Ｍｇ２２の＋Ｚ方向に配置される。言い換えると、永久磁石Ｍｇ２２は、永久磁石Ｍｇ２１の－Ｚ方向に配置される。
永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、リング状（ドーナツ状）である。永久磁石Ｍｇ２１は、Ｚ（＋）方向がＳ極であり、Ｚ（－）方向がＮ極である。永久磁石Ｍｇ２２は、Ｚ（＋）方向がＮ極であり、Ｚ（－）方向がＳ極である。永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、Ｚ方向において、互いに極性が逆になるように配置されている。なお、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、半円弧状であってもよい。また、例えば、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇ２で構成されていてもよい。
永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、リング状（ドーナツ状）である。永久磁石Ｍｇ２１は、Ｚ（＋）方向がＳ極であり、Ｚ（－）方向がＮ極である。永久磁石Ｍｇ２２は、Ｚ（＋）方向がＮ極であり、Ｚ（－）方向がＳ極である。永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、Ｚ方向において、互いに極性が逆になるように配置されている。なお、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、半円弧状であってもよい。また、例えば、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇ２で構成されていてもよい。
【0078】
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２３は、それぞれ、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１に対向している。Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２３は、それぞれ、Ｚ方向において、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２１に対向するフランジ１２５の内周部に配置される。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２３は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２１は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２１に対向するＸ（－）方向のフランジ１２５の内周部に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２３は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２１に対向するＸ（＋）方向のフランジ１２５の内周部に配置される。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２３は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２１は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２１に対向するＸ（－）方向のフランジ１２５の内周部に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２３は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２１に対向するＸ（＋）方向のフランジ１２５の内周部に配置される。
【0079】
Ｚ変位センサＳｃ２２及びＳｃ２４は、それぞれ、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２２に対向している。Ｚ変位センサＳｃ２２及びＳｃ２４は、それぞれ、Ｚ方向において、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２２に対向するベース１０５の下側段差部の内周部に配置される。
Ｚ変位センサＳｃ２２及びＳｃ２４は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。変位センサＳｃ２２は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２２に対向するＸ（－）方向のベース１０５の下側段差部の内周部に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２４は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２２に対向するＸ（＋）方向のベース１０５の下側段差部の内周部に配置される。
Ｚ変位センサＳｃ２２及びＳｃ２４は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。変位センサＳｃ２２は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２２に対向するＸ（－）方向のベース１０５の下側段差部の内周部に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２４は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２２に対向するＸ（＋）方向のベース１０５の下側段差部の内周部に配置される。
【0080】
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向している。なお、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向していなくともよい。
Ｚ変位センサＳｃ２３及びＳｃ２４は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向している。なお、Ｚ変位センサＳｃ２３及びＳｃ２４は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向していなくともよい。
Ｚ変位センサＳｃ２３及びＳｃ２４は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向している。なお、Ｚ変位センサＳｃ２３及びＳｃ２４は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向していなくともよい。
【0081】
Ｚ変位センサＳｃ２は、電磁誘導を利用して検出するため、例えば、ベース１０５及びフランジ１１３の間の空隙に伝熱及び振動特性を最適化するために流体等（シリコーンオイル等）が充填した場合であっても、安定して検出することができる。
トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置２の下部のＺ（－）方向に配置される。トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置２において回転駆動軸１０６のＸ方向及びＹ方向への変位が小さい位置に配置される。例えば、トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置２の下部（回転駆動軸１０６の－Ｚ方向の根本部分）又はθ軸モータ１０７の近傍に配置される。ワーク保持装置２の下部のＺ（－）方向にトルク検出器Ｄｃ３を配置することにより、トルク検出器Ｄｃ３による回転駆動軸１０６のトルクの検出の精度を向上することができる。なお、トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置２において図１１に示した例以外の位置に配置されていてもよい。
トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置２の下部のＺ（－）方向に配置される。トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置２において回転駆動軸１０６のＸ方向及びＹ方向への変位が小さい位置に配置される。例えば、トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置２の下部（回転駆動軸１０６の－Ｚ方向の根本部分）又はθ軸モータ１０７の近傍に配置される。ワーク保持装置２の下部のＺ（－）方向にトルク検出器Ｄｃ３を配置することにより、トルク検出器Ｄｃ３による回転駆動軸１０６のトルクの検出の精度を向上することができる。なお、トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置２において図１１に示した例以外の位置に配置されていてもよい。
【0082】
トルク検出器Ｄｃ３は、磁性体Ｍｇ３１（Ｍｇ３）と、センサ（以下、トルクセンサ又はθセンサと称する場合もある）Ｓｃ３１（Ｓｃ３）、及びＳｃ３２（Ｓｃ３）とを有する。磁石Ｍｇ３１は、例えば、永久磁石Ｍｇ３１である。
永久磁石Ｍｇ３１は、回転駆動軸１０６の－Ｚ方向の軸部の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ３１は、リング状（ドーナツ状）である。なお、永久磁石Ｍｇ３１は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ３１は、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇで構成されていてもよい。
永久磁石Ｍｇ３１は、回転駆動軸１０６の－Ｚ方向の軸部の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ３１は、リング状（ドーナツ状）である。なお、永久磁石Ｍｇ３１は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ３１は、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇで構成されていてもよい。
【0083】
θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、それぞれ、Ｘ方向において、永久磁石Ｍｇ３１に対向している。θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、それぞれ、Ｘ方向において、回転駆動軸１０６の軸部に配置された永久磁石Ｍｇ３１に対向するベース１０５の内周部に配置される。
θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。θセンサＳｃ３１は、回転駆動軸１０６の軸部に配置された永久磁石Ｍｇ３１に対向するＸ（－）方向のベース１０５の内周部に配置される。θセンサＳｃ３２は、回転駆動軸１０６の軸部に配置された永久磁石Ｍｇ３１に対向する＋Ｘ方向のベース１０５の内周部に配置される。
θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。θセンサＳｃ３１は、回転駆動軸１０６の軸部に配置された永久磁石Ｍｇ３１に対向するＸ（－）方向のベース１０５の内周部に配置される。θセンサＳｃ３２は、回転駆動軸１０６の軸部に配置された永久磁石Ｍｇ３１に対向する＋Ｘ方向のベース１０５の内周部に配置される。
【0084】
θセンサＳｃ３１は、電磁誘導を利用して検出するため、例えば、ベース１０５及び回転駆動軸１０６の軸部との間の空隙に伝熱及び振動特性を最適化するために流体等（シリコーンオイル等）を充填した場合であっても、安定して検出することができる。
【0085】
Ｘ方向及びＹ方向の変位検出について説明する。
図１２は、ＸＹ変位センサＳｃ１２の構成例を示す模式図である。図１２（Ａ）は、ＸＹ変位センサＳｃ１２を模式的に示す断面図であり、図１２（Ｂ）は、Ｚ（－）方向から観た場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の斜視図である。なお、図１２では、ＸＹ変位センサＳｃ１２を用いて説明するが、他のセンサＳｃ、例えば、ＸＹ変位センサＳｃ１及びＺ変位センサＳｃ２も同等の構成である。
ＸＹ変位センサＳｃ１２は、筒状部材２０１、ストッパ２０３、蓋２０４、コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃを有する。
図１２は、ＸＹ変位センサＳｃ１２の構成例を示す模式図である。図１２（Ａ）は、ＸＹ変位センサＳｃ１２を模式的に示す断面図であり、図１２（Ｂ）は、Ｚ（－）方向から観た場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の斜視図である。なお、図１２では、ＸＹ変位センサＳｃ１２を用いて説明するが、他のセンサＳｃ、例えば、ＸＹ変位センサＳｃ１及びＺ変位センサＳｃ２も同等の構成である。
ＸＹ変位センサＳｃ１２は、筒状部材２０１、ストッパ２０３、蓋２０４、コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃを有する。
【0086】
筒状部材２０１は、コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ（付勢部材）２０９Ｃを内部に収容する。
筒状部材２０１のＸ（－）方向の端部の開口には、ストッパ２０３が固定（又は嵌合）される。ストッパ２０３は、中心部に孔２０２が形成されている。筒状部材２０１のＸ（－）方向の端部の開口（ストッパ２０３が固定された端部と反対側の端部の開口）には、蓋２０４が固定される。
コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃは、筒状部材２０１内で同軸に配置される。なお、コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃは、筒状部材２０１内で同軸に配置されていなくともよい。
筒状部材２０１のＸ（－）方向の端部の開口には、ストッパ２０３が固定（又は嵌合）される。ストッパ２０３は、中心部に孔２０２が形成されている。筒状部材２０１のＸ（－）方向の端部の開口（ストッパ２０３が固定された端部と反対側の端部の開口）には、蓋２０４が固定される。
コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃは、筒状部材２０１内で同軸に配置される。なお、コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃは、筒状部材２０１内で同軸に配置されていなくともよい。
【0087】
コイル２００Ｃは、その一方端（Ｆｒ）がストッパ２０３に固定され、一方端（Ｆｒ）と反対側の他方端（Ｂｋ）が仕切り板２０５Ｃに固定される。コイル２００Ｃは、筒状部材２０１内で伸縮自在に設けられる。仕切り板２０５Ｃは、筒状部材２０１内でＸ方向に摺動可能に設けられる。
仕切り板２０５ＣがＸ（－）方向に摺動、移動、若しくは変位する場合、コイル２００Ｃの中間部（Ｍｉｄ）が収縮し、コイルの両端間（Ｆｒ－Ｂｋ間）の長さである「ｌｅｎ」は減少する。仕切り板２０５Ｃが＋Ｘ方向に摺動、移動、又は変位する場合、コイル２００Ｃの中間部（Ｍｉｄ）が伸長し、長さｌｅｎは増大する。
仕切り板２０５ＣがＸ（－）方向に摺動、移動、若しくは変位する場合、コイル２００Ｃの中間部（Ｍｉｄ）が収縮し、コイルの両端間（Ｆｒ－Ｂｋ間）の長さである「ｌｅｎ」は減少する。仕切り板２０５Ｃが＋Ｘ方向に摺動、移動、又は変位する場合、コイル２００Ｃの中間部（Ｍｉｄ）が伸長し、長さｌｅｎは増大する。
【0088】
なお、筒状部材２０１には、側面にスリット２０８が設けられ、このスリットからは、コイル２００Ｃの一方端（Ｆｒ）側の配線２１０、及び、他方端（Ｂｋ）側の配線２１１が引き出される。更に、円柱状である仕切り板２０５Ｃの外周には、突起２０７が設けられ、これがスリット２０８に嵌め合わされて周り止めとして機能する。なお、仕切り板２０５Ｃは、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。
【0089】
永久磁石ＰＭｇ１２は、仕切り板２０５Ｃの中心部に嵌め込まれて固定される。永久磁石ＰＭｇ１２のＸ（－）方向の極性は、Ｓ極であり、永久磁石ＰＭｇ１２の＋方向の極性は、Ｎ極である。永久磁石ＰＭｇ１２は、内周部の極性がＳ極であり、外周部の極性がＮ極である永久磁石Ｍｇ１１との間で引力を生ずる。永久磁石ＰＭｇ１２は、仕切り板２０５Ｃに固定されるため、永久磁石ＰＭｇ１２に与えられる永久磁石Ｍｇ１１からの引力の大きさが変化すると、仕切り板２０５Ｃにかかる力も変化する。
【0090】
上述のとおり、ストッパ２０３の中心には孔２０２が設けられており、ストッパ２０３はリング状である。永久磁石ＰＭｇ１２は、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１からの磁力を受けて仕切り板２０５Ｃを前後に変位させる力を生じる。そのため、ストッパ２０３が孔２０２を有していると、永久磁石ＰＭｇ１２は、永久磁石Ｍｇ１１からの磁力の影響を受けやすく、変位センサとしての感度が向上する。なお、磁力の調整が必要な場合は、ストッパ２０３は、円板状（孔があいていない形態）であってもよい。
【0091】
バネ２０９Ｃは、筒状部材２０１内において、仕切り板２０５Ｃを挟んでコイル２００Ｃが配置された空間と反対側の空間に配置される。バネ２０９Ｃは、仕切り板２０５Ｃと、蓋２０４とに固定される。これらは、仕切り板２０５Ｃをその復元力によって摺動させる摺動機構として機能する。
一形態として、仕切り板２０５Ｃが基準状態から－Ｘ方向に変位すれば、摺動機構は、復元力によりこれをＸ（＋）方向に戻そうとして引張応力を発生する。逆に、仕切り板２０５Ｃが基準状態からＸ（＋）方向に変位すれば、摺動機構は、これを復元力によりこれを－Ｘ方向に戻そうとして圧縮応力を発生する。
また、コイル２００Ｃは、交流電流が印加される電気的な素子である一方、弾性体としての性質も有しており、その長さｌｅｎに応じた復元力を生じ、仕切り板２０５Ｃに対し、これを変位させ得る力を与える。
一形態として、仕切り板２０５Ｃが基準状態から－Ｘ方向に変位すれば、摺動機構は、復元力によりこれをＸ（＋）方向に戻そうとして引張応力を発生する。逆に、仕切り板２０５Ｃが基準状態からＸ（＋）方向に変位すれば、摺動機構は、これを復元力によりこれを－Ｘ方向に戻そうとして圧縮応力を発生する。
また、コイル２００Ｃは、交流電流が印加される電気的な素子である一方、弾性体としての性質も有しており、その長さｌｅｎに応じた復元力を生じ、仕切り板２０５Ｃに対し、これを変位させ得る力を与える。
【0092】
仕切り板２０５Ｃには、上述のとおり、（Ａ）コイル２００Ｃの復元力、（Ｂ）永久磁石Ｍｇ１１から永久磁石ＰＭｇ１２が受ける引力、（Ｃ）バネ２０９Ｃの復元力（又は付勢力）等が働いている。
ＸＹ変位センサＳｃ１２の特徴点の１つとして、回転駆動軸１０６が基準位置で回転するとき（基準状態のとき）、仕切り板２０５Ｃにおいて、上記（Ａ）～（Ｃ）を含む力のつり合いが実現する点が挙げられる。
典型的には、回転駆動軸１０６の回転中心がθ軸であるとき、仕切り板２０５Ｃにおいて、上記（Ａ）～（Ｃ）を含む力の平衡状態（力学的平衡状態）が実現する。
ＸＹ変位センサＳｃ１２の特徴点の１つとして、回転駆動軸１０６が基準位置で回転するとき（基準状態のとき）、仕切り板２０５Ｃにおいて、上記（Ａ）～（Ｃ）を含む力のつり合いが実現する点が挙げられる。
典型的には、回転駆動軸１０６の回転中心がθ軸であるとき、仕切り板２０５Ｃにおいて、上記（Ａ）～（Ｃ）を含む力の平衡状態（力学的平衡状態）が実現する。
【0093】
基準状態における力の釣合いは、コイル２００Ｃのばね定数（材質、太さ、巻数、及び、直径）、コイル２００Ｃの伸長・圧縮の具合、永久磁石Ｍｇ１１・永久磁石ＰＭｇ１２の磁力、ストッパ２０３の形状（孔の有無）・材質・厚み、バネ２０９Ｃのばね定数等を調整することで容易に実現できる。基準状態における永久磁石Ｍｇ１１とＸＹ変位センサＳｃ１２の位置等に応じて上記各要素を適宜調整すればよい。
ＸＹ変位センサＳｃ１２の各部の材質は特に制限されず、ワーク保持装置２の他の部分（例えば、ベース１０５、及び、回転駆動軸１０６）と同様としてもよい。ベース１０５、及び、回転駆動軸１０６等の材質が同じだと、伝熱、及び／又は、振動特性等を揃えることができ、より高感度の測定ができる。
また、θ軸モータ１０７から発生する磁気による影響をより抑制できる観点では、筒状部材２０１は磁気シールド性の材質（例えば、強磁性体、パーマロイ等）であってもよい。また、熱による影響をより抑制できる観点では、低熱膨張性の材質を用いてもよい。
ＸＹ変位センサＳｃ１２の各部の材質は特に制限されず、ワーク保持装置２の他の部分（例えば、ベース１０５、及び、回転駆動軸１０６）と同様としてもよい。ベース１０５、及び、回転駆動軸１０６等の材質が同じだと、伝熱、及び／又は、振動特性等を揃えることができ、より高感度の測定ができる。
また、θ軸モータ１０７から発生する磁気による影響をより抑制できる観点では、筒状部材２０１は磁気シールド性の材質（例えば、強磁性体、パーマロイ等）であってもよい。また、熱による影響をより抑制できる観点では、低熱膨張性の材質を用いてもよい。
【0094】
前述した例に示すように、磁性体Ｍｇ同士の間隔や磁性体Ｍｇ等の材質を適切にすることで、熱による磁束への影響及び自己インダクタンスへの影響を無視できるほど小さくし、検出器Ｄｃによる変位検出への影響を抑制することができる。
次に、上記の構成を有するＸＹ変位センサＳｃ１２によって、Ｘ方向及びＹ方向の変位を検出する機序について説明する。
図１３は、回転駆動軸１０６の変位、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１の変位と、ＸＹ変位センサＳｃ１２の応答との関係の説明するための模式図である。
図１３（Ａ）は、回転駆動軸１０６の回転軸が基準位置にある場合、すなわち回転駆動軸１０６が基準状態である場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の応答を示す模式図である。
次に、上記の構成を有するＸＹ変位センサＳｃ１２によって、Ｘ方向及びＹ方向の変位を検出する機序について説明する。
図１３は、回転駆動軸１０６の変位、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１の変位と、ＸＹ変位センサＳｃ１２の応答との関係の説明するための模式図である。
図１３（Ａ）は、回転駆動軸１０６の回転軸が基準位置にある場合、すなわち回転駆動軸１０６が基準状態である場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の応答を示す模式図である。
【0095】
回転駆動軸１０６が基準状態である場合、永久磁石Ｍｇ１１は、Ｘ方向（又はＹ方向）の位置（ＸＹ基準位置と称する場合もある）２２０にある。このとき、ＸＹ変位センサＳｃ１２の仕切り板２０５Ｃでは力学的平衡状態が実現されている。すなわち、（Ａ）～（Ｃ）を含む力が釣合い、回転駆動軸１０６が回転しても、仕切り板２０５Ｃは摺動しない（その場で留まる）。このときのコイル２００Ｃ長さを、初期値としてｌｅｎ＝１．２とする（説明上の値である）。
コイル２００Ｃには、交流電流が印加される。回転駆動軸１０６が基準位置で回転しても、コイル２００Ｃと永久磁石Ｍｇ１１との距離は不変であり、コイル２００Ｃを貫く磁束に変化はない。そのため、コイル２００Ｃには、交流電源の周波数、及び、回路の各定数等に応じた所定の電圧が生ずる。
コイル２００Ｃには、交流電流が印加される。回転駆動軸１０６が基準位置で回転しても、コイル２００Ｃと永久磁石Ｍｇ１１との距離は不変であり、コイル２００Ｃを貫く磁束に変化はない。そのため、コイル２００Ｃには、交流電源の周波数、及び、回路の各定数等に応じた所定の電圧が生ずる。
【0096】
図１３（Ｂ）は、回転駆動軸１０６の回転軸が基準位置からＸ（＋）方向に所定量変位した場合の変位センサＳｃ１２の応答を示す模式図である。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６の回転軸（θ軸６）の変位によって、ＸＹ基準位置２２０から、＋Ｘ方向へと変位する。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０からＸＹ変位センサＳｃ１２に接近したことにより、永久磁石ＰＭｇ１２が永久磁石Ｍｇ１１から受ける引力が増大し、永久磁石ＰＭｇ１２には、－Ｘ方向へ変位する力が生ずる。すると、仕切り板２０５Ｃの力学的平衡状態が崩れ、仕切り板２０５Ｃは永久磁石Ｍｇ１１に接近する－Ｘ方向に変位する。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６の回転軸（θ軸６）の変位によって、ＸＹ基準位置２２０から、＋Ｘ方向へと変位する。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０からＸＹ変位センサＳｃ１２に接近したことにより、永久磁石ＰＭｇ１２が永久磁石Ｍｇ１１から受ける引力が増大し、永久磁石ＰＭｇ１２には、－Ｘ方向へ変位する力が生ずる。すると、仕切り板２０５Ｃの力学的平衡状態が崩れ、仕切り板２０５Ｃは永久磁石Ｍｇ１１に接近する－Ｘ方向に変位する。
【0097】
この変位により、コイル２００Ｃが圧縮され、バネ２０９Ｃが伸長されるため、それぞれの復元力が変化する。そのため、一定程度、仕切り板２０５Ｃが変位すると、再び力の釣合いが実現し、仕切り板２０５Ｃの摺動は、ある位置で停止する。
この際のコイル２００Ｃの長さをｌｅｎ＝１．０とする。すなわち、圧縮量は、Δｌｅｎ＝０．２となる。
なお、圧縮されたコイル２００Ｃの長さは永久磁石Ｍｇ１１の変位量、すなわち、回転駆動軸１０６の変位量に応じて定まる。この「１．０」の数値は説明のためのもので、圧縮されたコイル２００Ｃの長さは、回転駆動軸１０６の変位量に応じて任意の値を取り得る。
この際のコイル２００Ｃの長さをｌｅｎ＝１．０とする。すなわち、圧縮量は、Δｌｅｎ＝０．２となる。
なお、圧縮されたコイル２００Ｃの長さは永久磁石Ｍｇ１１の変位量、すなわち、回転駆動軸１０６の変位量に応じて定まる。この「１．０」の数値は説明のためのもので、圧縮されたコイル２００Ｃの長さは、回転駆動軸１０６の変位量に応じて任意の値を取り得る。
【0098】
回転駆動軸１０６がこの位置で回転するとき、永久磁石Ｍｇ１１と、永久磁石ＰＭｇ１２との距離は変化しない。すなわち、コイル２００Ｃを貫く磁束は経時的に変化しない。
更に、永久磁石Ｍｇ１１が接近した分、永久磁石ＰＭｇ１２も接近するため、両者の磁束を合成すると、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、回転駆動軸１０６が基準状態である場合と比較して、その絶対量も略同一となる。すなわち、回転駆動軸１０６の変位によってコイル２００Ｃを貫く磁束の変化が抑制される。これにより、誘導起電力がより小さく抑えられるため、ＸＹ変位センサＳｃ１の精度が向上する（後段で詳述する）。
更に、永久磁石Ｍｇ１１が接近した分、永久磁石ＰＭｇ１２も接近するため、両者の磁束を合成すると、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、回転駆動軸１０６が基準状態である場合と比較して、その絶対量も略同一となる。すなわち、回転駆動軸１０６の変位によってコイル２００Ｃを貫く磁束の変化が抑制される。これにより、誘導起電力がより小さく抑えられるため、ＸＹ変位センサＳｃ１の精度が向上する（後段で詳述する）。
【0099】
図１３（Ｃ）は、回転駆動軸１０６の回転軸（θ軸６）が基準位置から－Ｘ方向に所定量変位した場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の応答を示す模式図である。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６の回転軸の変位によって、ＸＹ基準位置２２０から、－Ｘ方向へと変位する。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０からＸ（－）方向に離隔したことにより、永久磁石Ｍｇ１１はＸＹ変位センサＳｃ１２から離れるため、永久磁石ＰＭｇ１２が受ける引力が減少し、永久磁石ＰＭｇ１２に生じていた、Ｘ（－）方向へ変位する力が減少する。すると、仕切り板２０５Ｃの力学的平衡状態が崩れ、バネ２０９Ｃによる復元力、及び、コイル２００Ｃによる復元力によって、仕切り板２０５Ｃは、Ｘ（＋）方向へと変位する。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６の回転軸の変位によって、ＸＹ基準位置２２０から、－Ｘ方向へと変位する。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０からＸ（－）方向に離隔したことにより、永久磁石Ｍｇ１１はＸＹ変位センサＳｃ１２から離れるため、永久磁石ＰＭｇ１２が受ける引力が減少し、永久磁石ＰＭｇ１２に生じていた、Ｘ（－）方向へ変位する力が減少する。すると、仕切り板２０５Ｃの力学的平衡状態が崩れ、バネ２０９Ｃによる復元力、及び、コイル２００Ｃによる復元力によって、仕切り板２０５Ｃは、Ｘ（＋）方向へと変位する。
【0100】
この変位により、コイル２００Ｃが伸長され、バネ２０９Ｃは圧縮されるため、それぞれの復元力が変化する。そのため、一定程度、仕切り板２０５Ｃが変位すると、再び力の釣合いが実現し、仕切り板２０５Ｃの摺動は、ある位置で停止する。
この際のコイル２００Ｃの長さをｌｅｎ＝１．５とする。すなわち、図１３（Ａ）の場合と比較した伸長量は、Δｌｅｎ＝０．５となる。
なお、伸長されたコイル２００Ｃの長さは永久磁石Ｍｇ１１の変位量、すなわち、回転駆動軸１０６の変位量に応じて定まる。この「１．５」の数値は説明のためのもので、伸長されたコイル２００Ｃの長さは、回転駆動軸１０６の変位量に応じて任意の値を取り得る。
この際のコイル２００Ｃの長さをｌｅｎ＝１．５とする。すなわち、図１３（Ａ）の場合と比較した伸長量は、Δｌｅｎ＝０．５となる。
なお、伸長されたコイル２００Ｃの長さは永久磁石Ｍｇ１１の変位量、すなわち、回転駆動軸１０６の変位量に応じて定まる。この「１．５」の数値は説明のためのもので、伸長されたコイル２００Ｃの長さは、回転駆動軸１０６の変位量に応じて任意の値を取り得る。
【0101】
回転駆動軸１０６がこの位置で回転するとき、永久磁石Ｍｇ１１と、永久磁石ＰＭｇ１２との距離は変化しない。すなわち、コイル２００Ｃを貫く磁束は経時的に変化しない。
更に、永久磁石Ｍｇ１１が離隔した分、永久磁石ＰＭｇ１２も離隔するため、両者の磁束を合成すると、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、基準状態と比較して、その絶対量も略同一となる。
更に、永久磁石Ｍｇ１１が離隔した分、永久磁石ＰＭｇ１２も離隔するため、両者の磁束を合成すると、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、基準状態と比較して、その絶対量も略同一となる。
【0102】
また、ＸＹ変位センサＳｃ１２の検知法は、電磁誘導を利用したものであるため、透磁率が水、油、又は空気等であまり変化しないため、周囲の環境が変化しても安定して検知することができる。つまり、ＸＹ変位センサＳｃ１２の検知法は、耐環境性を有する。
【0103】
上述のとおり、ＸＹ変位センサＳｃ１２では、回転駆動軸１０６が変位すると、コイル２００Ｃの長さが変化する。コイル２００Ｃには交流電流が印加されており、このときに起こるコイル２００Ｃの電圧波形の変化について説明する。
まず、交流電流が印加された一般的なコイルの電圧波形について説明する。
図１４は、交流電流が印加された抵抗（Ｒ）－コイル（Ｌ）直列回路の説明図である。回路２５０は、抵抗２５２とコイル２５３とが直列に配置され、交流電源２５１によって交流電流２５４が印加された回路である。この回路２５０は、変位センサ１１６Ｃの等価回路である。
まず、交流電流が印加された一般的なコイルの電圧波形について説明する。
図１４は、交流電流が印加された抵抗（Ｒ）－コイル（Ｌ）直列回路の説明図である。回路２５０は、抵抗２５２とコイル２５３とが直列に配置され、交流電源２５１によって交流電流２５４が印加された回路である。この回路２５０は、変位センサ１１６Ｃの等価回路である。
【0104】
交流電流の角周波数をωとすると、交流電源２５１は図中に記載された式（１）で表される。式（１）において、Ａは定数、ｔは時間を表す。
抵抗２５２の抵抗値をＲ、コイル２５３の自己インダクタンスをＬとすると、交流電流２５４は、式（２）で表される。このとき、φは式（３）で表される。
結局、コイル２５３にかかる電圧ＶＬは、式（４）で表され、Ａ、Ｒ、及び、ωは回路に固有の定数、又は、固定できる定数であることから、電圧ＶＬは、Ｌの関数となる。
抵抗２５２の抵抗値をＲ、コイル２５３の自己インダクタンスをＬとすると、交流電流２５４は、式（２）で表される。このとき、φは式（３）で表される。
結局、コイル２５３にかかる電圧ＶＬは、式（４）で表され、Ａ、Ｒ、及び、ωは回路に固有の定数、又は、固定できる定数であることから、電圧ＶＬは、Ｌの関数となる。
【0105】
コイル２５３の自己インダクタンスＬは、透磁率、コイルの巻き数、断面積、及び、長さ等により決まるが、同一のコイルを基準とすると、長さの関数といえる。
上記のとおりであるから、交流電流が印加されたコイル２００Ｃの長さが変化すると、コイル２００Ｃの自己インダクタンスＬが変化し、その変化は、電圧変化、典型的には、時間－電圧波形（以下単に、電圧波形ともいう。）の振幅の変化として検知できる。
すでに説明したとおり、コイル２００Ｃに永久磁石Ｍｇ１１が接近し、又は、離隔した場合、永久磁石ＰＭｇ１２がそれに応じて接近し、又は、離隔するため、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、回転駆動軸１０６の位置によらず略同一となる。
上記のとおりであるから、交流電流が印加されたコイル２００Ｃの長さが変化すると、コイル２００Ｃの自己インダクタンスＬが変化し、その変化は、電圧変化、典型的には、時間－電圧波形（以下単に、電圧波形ともいう。）の振幅の変化として検知できる。
すでに説明したとおり、コイル２００Ｃに永久磁石Ｍｇ１１が接近し、又は、離隔した場合、永久磁石ＰＭｇ１２がそれに応じて接近し、又は、離隔するため、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、回転駆動軸１０６の位置によらず略同一となる。
【0106】
このため、ＸＹ変位センサＳｃ１２では、コイル内の磁束の変化により生ずる誘導起電力が小さく抑制されおり、コイル２００Ｃの電圧波形の変化は、略自己インダクタンスの変化に帰結できる。すなわち、コイル２００Ｃの電圧波形の変化は、回転駆動軸１０６の変位を表す。
図１５は、回転駆動軸１０６の変位に伴うコイルの電圧波形の変化の説明図である。
図１５は、回転駆動軸１０６の変位に伴うコイルの電圧波形の変化の説明図である。
【0107】
図１５（Ａ）は、基準状態におけるＸＹ変位センサＳｃ１２の状態と、コイル２００Ｃの電圧波形を示す説明図である。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０にあるとき、コイル２００Ｃの長さはすでに説明したとおりｌｅｎ＝１．２（説明のための数値）となる。
この際、コイル２００Ｃにかかる電圧波形は、左図のとおりである。なお、図中、横軸は時間、縦軸は、電圧を表している。
電圧波形２４０は、角周波数ωに応じた位相の波形となっており、その振幅は１．０となっている。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０にあるとき、コイル２００Ｃの長さはすでに説明したとおりｌｅｎ＝１．２（説明のための数値）となる。
この際、コイル２００Ｃにかかる電圧波形は、左図のとおりである。なお、図中、横軸は時間、縦軸は、電圧を表している。
電圧波形２４０は、角周波数ωに応じた位相の波形となっており、その振幅は１．０となっている。
【0108】
次に、図１５（Ｂ）は、回転駆動軸１０６の回転軸（θ軸６）が基準位置から、Ｘ（＋）方向に変位した場合、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０よりもＸ（＋）方向にある場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の状態と、コイル２００Ｃの電圧波形を示す説明図である。
このとき、コイル２００Ｃは圧縮され、長さｌｅｎ＝１．０となり、Δｌｅｎ＝－０．２となる（本図では、便宜的に、圧縮を表す符号「－」を含めてΔｌｅｎを表記する）。
このとき、コイル２００Ｃは圧縮され、長さｌｅｎ＝１．０となり、Δｌｅｎ＝－０．２となる（本図では、便宜的に、圧縮を表す符号「－」を含めてΔｌｅｎを表記する）。
【0109】
この際、コイル２００Ｃにかかる電圧波形は左図のとおりである。電圧波形２４１は、基準電圧波形（基準状態での電圧波形）、すなわち、電圧波形２４０と比較すると、同位相ながら、振幅が１．２倍となる。ここで、コイル２００Ｃの自己インダクタンスＬは、以下の式、
で表される。上記式において、μ０はコイルの芯の透磁率、Ｎはコイルの巻き数、Ｓはコイルの断面積、及び、ｌｅｎはコイルの長さを表す。また、コイル２００Ｃにかかる電圧は、図１４の式（４）すなわちＶ＝ωＬＩで表されるため、基準状態における電圧をＶとし、変位後の電圧をＶ′とすると、これらの関係は、以下の式、
【数1】
【0110】
【数2】
【0111】
で表される。上記式において、Ｌ′、Ｌは、それぞれの場合におけるコイル２００Ｃの自己インダクタンスを表す。すでに説明したとおり、コイル２００Ｃの自己インダクタンスの計算式において、コイル２００Ｃの長さ以外の変数は、コイル２００Ｃに固有の定数とみなせるため、自己インダクタンスＬ′、及び、Ｌの関係は、以下の式、
【0112】
【数3】
【0113】
で表される。なお、このときΔｌｅｎは、圧縮の場合は「－」符号、伸長の場合は「＋」符号とする。そうすると、図１５（Ｂ）における、電圧波形２４１と、電圧波形２４０との関係（Ｖ′／Ｖ）は、以下の式で表される自己インダクタンスの関係から説明できる。
【0114】
【数4】
【0115】
すなわち、永久磁石Ｍｇ１１の変位は、電圧波形（特に振幅）と基準電圧波形との差により検知できる。
図１５（Ｃ）は、回転駆動軸１０６が基準位置から、Ｘ（－）方向に変位した場合、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０よりもＸ（－）方向にある場合の、ＸＹ変位センサＳｃ１２の状態と、コイル２００Ｃの電圧波形を示す説明図である。
図１５（Ｃ）は、回転駆動軸１０６が基準位置から、Ｘ（－）方向に変位した場合、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０よりもＸ（－）方向にある場合の、ＸＹ変位センサＳｃ１２の状態と、コイル２００Ｃの電圧波形を示す説明図である。
【0116】
すでに説明したとおり、このとき、コイル２００Ｃは伸長され、長さｌｅｎ＝１．５となり、Δｌｅｎ＝＋０．３となる（本図では、便宜的に伸長を表す符号「＋」を含めてΔｌｅｎを表記する）。
この際、コイル２００Ｃにかかる電圧波形は左図のとおりである。電圧波形２４２は、基準電圧波形である電圧波形２４０と比較すると、同位相ながら、振幅が０．８倍となる。
このとき、電圧波形２４２（Ｖ″）と、電圧波形２４０（Ｖ）との関係（Ｖ″／Ｖ）は、以下の式で表される自己インダクタンスの関係から説明できる。
この際、コイル２００Ｃにかかる電圧波形は左図のとおりである。電圧波形２４２は、基準電圧波形である電圧波形２４０と比較すると、同位相ながら、振幅が０．８倍となる。
このとき、電圧波形２４２（Ｖ″）と、電圧波形２４０（Ｖ）との関係（Ｖ″／Ｖ）は、以下の式で表される自己インダクタンスの関係から説明できる。
【0117】
【数5】
【0118】
このように、基準電圧波形（Ｖ）と、変位後のコイル２００Ｃの電圧（Ｖ′、Ｖ″）波形を比較することにより、回転駆動軸１０６の変位の有無、及び／又は、方向を検知できる。
更に、自己インダクタンスと、電圧との関係を利用して、変位量を計算することもできる。
更に、自己インダクタンスと、電圧との関係を利用して、変位量を計算することもできる。
【0119】
図１６は変位量の計算方法を示す説明図である。
図１６（Ａ）は、基準電圧波形である。
このとき、電圧Ｖは、図中の式（５）により表され、電圧Ｖは、自己インダクタンスＬに比例し（式（６））、Ｌは、式（７）により表される。コイル２００Ｃの長さｌｅｎは、コイル２００Ｃの長さの初期値（基準状態におけるコイル２００Ｃの長さ）であり、予め測定し、記憶することができる定数である。
図１６（Ａ）は、基準電圧波形である。
このとき、電圧Ｖは、図中の式（５）により表され、電圧Ｖは、自己インダクタンスＬに比例し（式（６））、Ｌは、式（７）により表される。コイル２００Ｃの長さｌｅｎは、コイル２００Ｃの長さの初期値（基準状態におけるコイル２００Ｃの長さ）であり、予め測定し、記憶することができる定数である。
【0120】
図１６（Ｂ）は、回転軸がＸ（＋）方向に変位した場合のコイル２００Ｃの電圧波形を表す図である。
このとき、自己インダクタンスＬ′とＬとの関係は、式（８）で表され、かつ、Ｌ′は、式（９）により計算される。なお、この際のΔｌｅｎは、伸縮量の絶対値を表す。
すると、伸縮量Δｌｅｎと、コイル２００Ｃの長さの初期値との関係は、式（１０）で表され、これにより、仕切り板２０５Ｃの変位量（及びその方向）を定量できる。
仕切り板２０５Ｃの変位量と、回転駆動軸１０６の変位量との関係についての相関（例えば、検量線）を予め得ておけば、Ｖ′の測定値から仕切り板２０５Ｃの変位量を計算し、この変位量から、回転駆動軸１０６の変位量を計算できる。
このとき、自己インダクタンスＬ′とＬとの関係は、式（８）で表され、かつ、Ｌ′は、式（９）により計算される。なお、この際のΔｌｅｎは、伸縮量の絶対値を表す。
すると、伸縮量Δｌｅｎと、コイル２００Ｃの長さの初期値との関係は、式（１０）で表され、これにより、仕切り板２０５Ｃの変位量（及びその方向）を定量できる。
仕切り板２０５Ｃの変位量と、回転駆動軸１０６の変位量との関係についての相関（例えば、検量線）を予め得ておけば、Ｖ′の測定値から仕切り板２０５Ｃの変位量を計算し、この変位量から、回転駆動軸１０６の変位量を計算できる。
【0121】
図１６（Ｃ）は、回転軸がＸ（－）方向に変位した場合のコイル２００Ｃの電圧波形を表す図である。
このとき、自己インダクタンスＬ″とＬとの関係は、式（１１）で表され、かつ、Ｌ″は、式（１２）により計算される。なお、この際のΔｌｅｎは、伸縮量の絶対値を表す。
すると、伸縮量Δｌｅｎと、コイル２００Ｃの長さの初期値との関係は、式（１３）で表され、これにより、仕切り板２０５Ｃの変位量（及びその方向）を定量できる。
このとき、自己インダクタンスＬ″とＬとの関係は、式（１１）で表され、かつ、Ｌ″は、式（１２）により計算される。なお、この際のΔｌｅｎは、伸縮量の絶対値を表す。
すると、伸縮量Δｌｅｎと、コイル２００Ｃの長さの初期値との関係は、式（１３）で表され、これにより、仕切り板２０５Ｃの変位量（及びその方向）を定量できる。
【0122】
以上、ＸＹ変位センサＳｃ１２について説明したが、以上は、ＸＹ変位センサＳｃ１１についても同様であり、更に複数設置されるＸＹ変位センサＳｃ１についても同様である。ワーク保持装置２が有するＸＹ変位センサＳｃ１は、いずれも同一の構造であり、実質的に同一であることが好ましい。「同一の構造」には、コイルの材質、断面積、巻き数、及び、初期長さ等のコイルの特性も含まれる。なお、ワーク保持装置２が有するＸＹ変位センサＳｃ１は、異なる構造であってもよい。
【0123】
図１７は、Ｚ（＋）方向からＸＹ変位検出器Ｄｃ１を観た場合の永久磁石Ｍｇ１１に対向する複数のＸＹ変位センサＳｃ１の配置を示す平面断面図である。
ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、永久磁石Ｍｇ１１と、センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４とを有する。なお、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１１と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１２と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１３と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１４との組み合わせをそれぞれＸＹ変位検出器Ｄｃ１と称してもよい。
ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、永久磁石Ｍｇ１１と、センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４とを有する。なお、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１１と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１２と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１３と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１４との組み合わせをそれぞれＸＹ変位検出器Ｄｃ１と称してもよい。
【0124】
永久磁石Ｍｇ１１は、Ｚ（＋）方向から観た場合に、リング状（ドーナツ状）である。回転駆動軸１０６が基準位置で回転する場合、永久磁石Ｍｇがリング状である方がＸＹ変位センサＳｃ１により得られる電圧波形が簡易なものとなるため、変位の量、及び変位の方向等（以下、「変位量等」と称する場合もある）の計算処理が容易となる点で好ましい。
【0125】
永久磁石Ｍｇ１１の外周部の極性は、全周囲に亘って同一極性である。言い換えると、永久磁石Ｍｇ１１の内周部の極性は、全周囲に亘って同一極性である。なお、永久磁石Ｍｇ１１の外周部の極性は、全周囲に亘って同一極性でなくともよい。例えば、永久磁石Ｍｇ１１の外周部は、所定の間隔を置いて配置された同一極性の複数の永久磁石で構成されていてもよい。言い換えると、永久磁石Ｍｇ１１の内周部の極性は、全周囲に亘って同一極性でなくてもよい。永久磁石Ｍｇ１１の内周部は、所定の間隔を置いて配置された同一極性の複数の永久磁石で構成されていてもよい。
【0126】
永久磁石Ｍｇ１１の外周部の極性は、全周囲に亘ってＮ極であり、永久磁石Ｍｇ１１の内周部の極性は、全周囲に亘ってＳ極である。なお、ＸＹ変位センサＳｃ１との間で力学的平衡状態を実現できれば、永久磁石Ｍｇ１１の極性は、図１７に示した例と逆であってもよい。つまり、永久磁石Ｍｇ１１の外周部の極性は、全周囲に亘ってＳ極であり、永久磁石Ｍｇ１１の内周部の極性は、全周囲に亘ってＮ極であってもよい。
【0127】
ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４は、永久磁石Ｍｇ１１を囲うように配置されている。図１７に示した例では、ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１３、Ｓｃ１２、及びＳｃ１４は、記載の順番で、基準軸を中心として時計周りに角度９０度毎に配置されている。ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、Ｘ方向において基準軸に対して対称に配置されている。ＸＹ変位センサＳｃ１３及びＳｃ１４は、Ｙ方向において基準軸に対して対称に配置されている。
【0128】
回転駆動軸１０６が基準状態である場合、ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４と、永久磁石Ｍｇ１１とのそれぞれの距離は、同じである。なお、回転駆動軸１０６が基準状態である場合、ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４と、永久磁石Ｍｇ１１とのそれぞれの距離は、異なっていてもよい。
【0129】
各ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１３、Ｓｃ１２、及びＳｃ１４がそれぞれ有する永久磁石ＰＭｇ１１、ＰＭｇ１３、ＰＭｇ１２、及びＰＭｇ１４の磁極は、永久磁石Ｍｇ１１の外周部の磁極に対して引力が働くように配置される。すなわち、永久磁石Ｍｇ１１の外周部の磁極がＮ極であるため、永久磁石ＰＭｇ１１、ＰＭｇ１３、ＰＭｇ１２、及びＰＭｇ１４の内周部の磁極は、それぞれ、Ｓ極となるよう配置される。
【0130】
これにより、いずれのＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１３、Ｓｃ１２、及びＳｃ１４の仕切り板に対しても、永久磁石Ｍｇ１１から引力が働く。
なお、コイル２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び、２００Ｄの巻き数、直径、及び、材質等のコイルの特性はいずれも同一が好ましい。
また、コイル２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び、２００Ｄの直径ＤＸ（－）、ＤＹ（＋）、ＤＸ（＋）、及び、ＤＹ（－）は、永久磁石Ｍｇ１１のＺ軸方向の幅（高さ）と比較したとき、より大きいことが好ましい。このように構成することで、永久磁石Ｍｇ１１が熱により膨張、又は、収縮した場合でも、各コイルを貫く磁束がより変化しにくい。
なお、コイル２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び、２００Ｄの巻き数、直径、及び、材質等のコイルの特性はいずれも同一が好ましい。
また、コイル２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び、２００Ｄの直径ＤＸ（－）、ＤＹ（＋）、ＤＸ（＋）、及び、ＤＹ（－）は、永久磁石Ｍｇ１１のＺ軸方向の幅（高さ）と比較したとき、より大きいことが好ましい。このように構成することで、永久磁石Ｍｇ１１が熱により膨張、又は、収縮した場合でも、各コイルを貫く磁束がより変化しにくい。
【0131】
磁束密度＝磁束／面積で定義されるところ、例えば、温度変化により永久磁石Ｍｇが膨張すると、面積が増大する分、磁束密度が減少することがある。このような場合でも、コイルの直径をより大きくしておくと、コイルを貫く磁束自体の変化は抑制できる。磁束の変化により誘導起電力が生じて変位センサの精度が低下することを抑制できる。
本実施形態では、永久磁石Ｍｇ１１の外周に沿ってＸＹ変位センサＳｃ１が４つ配置されており、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれでは、ＸＹ変位センサＳｃ１が永久磁石Ｍｇ１１を挟んで対向している。そのため、対向するＸＹ変位センサＳｃ１の信号を合成することで、増幅し、より感度を向上できる。
なお、本実施形態のワーク保持装置２が有するＸＹ変位センサＳｃ１の数は４個に限定されず、１個以上が好ましく、２個以上がより好ましく、３個以上が更に好ましい。
本実施形態では、永久磁石Ｍｇ１１の外周に沿ってＸＹ変位センサＳｃ１が４つ配置されており、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれでは、ＸＹ変位センサＳｃ１が永久磁石Ｍｇ１１を挟んで対向している。そのため、対向するＸＹ変位センサＳｃ１の信号を合成することで、増幅し、より感度を向上できる。
なお、本実施形態のワーク保持装置２が有するＸＹ変位センサＳｃ１の数は４個に限定されず、１個以上が好ましく、２個以上がより好ましく、３個以上が更に好ましい。
【0132】
ＸＹ変位センサＳｃ１が３個以上であると、回転駆動軸１０６のＸＹ平面内の変位方向をより正確に検知しやすい。このときのＸＹ変位センサＳｃ１の位置は特に限定されないが、永久磁石Ｍｇ１１の外周に沿ってＮ個のＸＹ変位センサＳｃ１を配置する場合、Ｎ個のＸＹ変位センサＳｃ１は、基準軸を中心とする円周方向で角度３６０／Ｎ度毎に配置されることが好ましい。
【0133】
次に、Ｚ方向の変位検出について説明する。
図１８は、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２とＺ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２との位置関係を示す模式図である。
永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、フランジ１１３の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ２１は、永久磁石Ｍｇ２１のＺ（＋）方向の極性が、Ｓ極であり、永久磁石Ｍｇ２１の－Ｚ方向の極性が、Ｎ極であるように配置される。永久磁石Ｍｇ２２は、永久磁石Ｍｇ２２の＋Ｚ方向の極性が、Ｓ極であり、永久磁石Ｍｇ２２の－Ｚ方向の極性が、Ｎ極であるように配置される。
図１８は、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２とＺ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２との位置関係を示す模式図である。
永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、フランジ１１３の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ２１は、永久磁石Ｍｇ２１のＺ（＋）方向の極性が、Ｓ極であり、永久磁石Ｍｇ２１の－Ｚ方向の極性が、Ｎ極であるように配置される。永久磁石Ｍｇ２２は、永久磁石Ｍｇ２２の＋Ｚ方向の極性が、Ｓ極であり、永久磁石Ｍｇ２２の－Ｚ方向の極性が、Ｎ極であるように配置される。
【0134】
図１８では、回転駆動軸１０６が基準状態である場合、フランジ１１３（すなわち回転駆動軸１０６）は、Ｚ方向の位置（以下、Ｚ基準位置と称する場合もある）３２０にある。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、それぞれ、すでに説明したＸＹ変位センサＳｃ１２と実質的に同一の変位センサである。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１と、ストッパ３０３及び３１３と、コイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ（付勢部材）３０９Ａ及び３１９Ａとを有する。
筒状部材３０１及び３１１は、それぞれ、交流電流が印加されたコイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ３０９Ａ及び３１９Ａとを内部に収容する。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、それぞれ、すでに説明したＸＹ変位センサＳｃ１２と実質的に同一の変位センサである。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１と、ストッパ３０３及び３１３と、コイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ（付勢部材）３０９Ａ及び３１９Ａとを有する。
筒状部材３０１及び３１１は、それぞれ、交流電流が印加されたコイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ３０９Ａ及び３１９Ａとを内部に収容する。
【0135】
筒状部材３０１の－Ｚ方向の端部の開口には、ストッパ３０３が固定（又は嵌合）される。ストッパ３０３は、中心部に孔が形成されている。筒状部材３０１の＋Ｚ方向の端部の開口（ストッパ３０３が固定された端部と反対側の端部の開口）には、蓋３０４が固定される。
筒状部材３１１のＺ（＋）方向の端部の開口には、ストッパ３１３が固定（又は嵌合）される。ストッパ３１３は、中心部に孔が形成されている。筒状部材３１１の－Ｚ方向の端部の開口（ストッパ３１３が固定された端部と反対側の端部の開口）には、蓋３１４が固定される。
筒状部材３１１のＺ（＋）方向の端部の開口には、ストッパ３１３が固定（又は嵌合）される。ストッパ３１３は、中心部に孔が形成されている。筒状部材３１１の－Ｚ方向の端部の開口（ストッパ３１３が固定された端部と反対側の端部の開口）には、蓋３１４が固定される。
【0136】
ストッパ３０３及び３１３と、コイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ３０９Ａ及び３１９Ａとは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内で同軸上に配置される。なお、ストッパ３０３及び３１３と、コイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ３０９Ａ及び３１９Ａとは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内で同軸上に配置されていなくてもよい。
【0137】
コイル３００Ａ及び３１０Ａの一方端は、それぞれ、ストッパ３０３及び３１３に固定され、一方端と反対側の他方端は、それぞれ、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａに固定される。コイル３００Ａ及び３１０Ａは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内で伸縮自在に設けられている。仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内でＺ方向に摺動可能に設けられる。
なお、筒状部材３０１及び３１１には、側面にスリットが設けられ、このスリットからは、コイル３００Ａ及び３１０Ａの一方端側の配線、及び、他方端側の配線が引き出される。更に、円柱状である仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａの外周には、突起が設けられ、これがスリットに嵌め合わされて周り止めとして機能する。なお、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａは、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。
なお、筒状部材３０１及び３１１には、側面にスリットが設けられ、このスリットからは、コイル３００Ａ及び３１０Ａの一方端側の配線、及び、他方端側の配線が引き出される。更に、円柱状である仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａの外周には、突起が設けられ、これがスリットに嵌め合わされて周り止めとして機能する。なお、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａは、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。
【0138】
永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２は、それぞれ、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａの中心部に嵌め込まれて固定される。
永久磁石ＰＭｇ２１は、Ｚ（－）方向の極性がＮ極であり、＋Ｚ方向の極性がＳ極である永久磁石Ｍｇ２１との間で引力を生じる。永久磁石ＰＭｇ２１は、仕切り板３０５Ａに固定されるため、永久磁石ＰＭｇ２１に与えられる永久磁石Ｍｇ２１からの引力の大きさが変化すると、仕切り板３０５Ａにかかる力も変化する。
永久磁石ＰＭｇ２１は、Ｚ（－）方向の極性がＮ極であり、＋Ｚ方向の極性がＳ極である永久磁石Ｍｇ２１との間で引力を生じる。永久磁石ＰＭｇ２１は、仕切り板３０５Ａに固定されるため、永久磁石ＰＭｇ２１に与えられる永久磁石Ｍｇ２１からの引力の大きさが変化すると、仕切り板３０５Ａにかかる力も変化する。
【0139】
永久磁石ＰＭｇ２２は、Ｚ（＋）方向の極性がＮ極であり、Ｚ（－）方向の極性がＳ極である永久磁石Ｍｇ２２との間で引力を生じる。永久磁石ＰＭｇ２２は、仕切り板３１５Ａに固定されるため、永久磁石ＰＭｇ２２に与えられる永久磁石Ｍｇ２２からの引力の大きさが変化すると、仕切り板３１５Ａにかかる力も変化する。
バネ３０９Ａ及び３１９Ａは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内において、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａ内を挟んでコイル３００Ａ及び３１０Ａが配置された空間と反対側の空間に配置される。バネ３０９Ａ及び３１９Ａは、それぞれ、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａと、蓋３０４及び３１４とに固定される。これらは、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａをその復元力によって摺動させる摺動機構として機能する。なお、重力による影響を考慮して、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２のバネ３０９Ａ及び３１９Ａの強度は、ＸＹ変位センサＳｃ１２のバネ２０９Ｃの強度よりも高くしてもよい。
バネ３０９Ａ及び３１９Ａは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内において、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａ内を挟んでコイル３００Ａ及び３１０Ａが配置された空間と反対側の空間に配置される。バネ３０９Ａ及び３１９Ａは、それぞれ、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａと、蓋３０４及び３１４とに固定される。これらは、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａをその復元力によって摺動させる摺動機構として機能する。なお、重力による影響を考慮して、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２のバネ３０９Ａ及び３１９Ａの強度は、ＸＹ変位センサＳｃ１２のバネ２０９Ｃの強度よりも高くしてもよい。
【0140】
フランジ１１３（すなわち、回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０にあるとき、仕切り板３０５Ａ（３１５Ａ）にそれぞれかかる以下の（Ａ）～（Ｃ）を含む力の釣合いが実現する。
（Ａ）コイル３００Ａ（３１０Ａ）の復元力、
（Ｂ）永久磁石Ｍｇ２１（Ｍｇ２２）から、永久磁石ＰＭｇ２１（Ｐｍｇ２２）が受ける引力、
（Ｃ）摺動機構であるバネ３０９Ａ（３１９Ａ）の復元力
そのため、回転駆動軸１０６が回転しても、仕切り板３０５Ａ（３１５Ａ）は静止する。
（Ａ）コイル３００Ａ（３１０Ａ）の復元力、
（Ｂ）永久磁石Ｍｇ２１（Ｍｇ２２）から、永久磁石ＰＭｇ２１（Ｐｍｇ２２）が受ける引力、
（Ｃ）摺動機構であるバネ３０９Ａ（３１９Ａ）の復元力
そのため、回転駆動軸１０６が回転しても、仕切り板３０５Ａ（３１５Ａ）は静止する。
【0141】
なお、ＸＹ変位センサＳｃ１２と異なり、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２では、仕切り板３０５Ａ、及び、仕切り板３１５Ａにそれぞれ生ずる重力によって、コイル３００Ａは圧縮され、コイル３１０Ａは伸長される。そのため、Ｚ変位センサＳｃ２１、及び、Ｚ変位センサＳｃ２２に同一のセンサを用いると、第２のフランジがＺ基準位置３２０にあるときのコイル３００Ａ、及び、コイル３１０Ａの長さに差が生ずる。
上記差は、Ｚ基準位置３２０における各コイルの自己インダクタンスの初期値の差として現れる。
上記差は、Ｚ基準位置３２０における各コイルの自己インダクタンスの初期値の差として現れる。
【0142】
すでに説明したとおり、回転駆動軸１０６の変位は、この初期値と、測定値との差として計算される。したがって、上記のようにＺ方向に永久磁石Ｍｇ２１、及びＭｇ２２を挟んで対向する上下のＺ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２の自己インダクタンスの初期値に差があったとしても、結局はキャンセルされ、測定値には実質的な差は生じない。
しかしながら、変位量等の計算をより容易にできる観点では、Ｚ基準位置３２０において、コイル３００Ａの長さと、コイル３１０Ａの長さとが同一となるように調整されることが好ましい。
しかしながら、変位量等の計算をより容易にできる観点では、Ｚ基準位置３２０において、コイル３００Ａの長さと、コイル３１０Ａの長さとが同一となるように調整されることが好ましい。
【0143】
この調整は、典型的には、バネ３０９Ａ、及び、バネ３１９Ａのばね定数を調整したり、仕切り板３０５Ａ、３１５Ａの重さを調整したりすることによって容易に実施できる。
コイル３００Ａ、及び、３１０Ａのばね定数によっても調整は行えるが、それにより自己インダクタンスに変化が生ずる可能性があるため、上述のように、バネ３０９Ａ、及び、バネ３１９Ａ（摺動機構）の復元力の強さを調整することが好ましい。
コイル３００Ａ、及び、３１０Ａのばね定数によっても調整は行えるが、それにより自己インダクタンスに変化が生ずる可能性があるため、上述のように、バネ３０９Ａ、及び、バネ３１９Ａ（摺動機構）の復元力の強さを調整することが好ましい。
【0144】
図１９は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）の変位による、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２の状態の変化の説明図である。
具体的には、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）が、Ｚ基準位置３２０と比較して、Ｚ（＋）方向に変位した場合を表す。
Ｚ変位センサＳｃ２１では、永久磁石Ｍｇ２１からの引力が増加して、仕切り板３０５Ａにおける力の釣合いが崩れ、仕切り板３０５Ａは－Ｚ方向に変位する。その後、バネ３０９Ａの復元力、コイル３００Ａの復元力が増大し、仕切り板３０５Ａが－Ｚ方向に一定程度変位した状態で、再び平衡状態が実現される。
これによって、コイル３００Ａは圧縮された状態となり、その長さｌｅｎ＿ｕｐは、基準状態と比較して、Δｌｅｎ＿ｕｐ（－）だけ減少する。
具体的には、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）が、Ｚ基準位置３２０と比較して、Ｚ（＋）方向に変位した場合を表す。
Ｚ変位センサＳｃ２１では、永久磁石Ｍｇ２１からの引力が増加して、仕切り板３０５Ａにおける力の釣合いが崩れ、仕切り板３０５Ａは－Ｚ方向に変位する。その後、バネ３０９Ａの復元力、コイル３００Ａの復元力が増大し、仕切り板３０５Ａが－Ｚ方向に一定程度変位した状態で、再び平衡状態が実現される。
これによって、コイル３００Ａは圧縮された状態となり、その長さｌｅｎ＿ｕｐは、基準状態と比較して、Δｌｅｎ＿ｕｐ（－）だけ減少する。
【0145】
一方、Ｚ変位センサＳｃ２２では、永久磁石Ｍｇ２１からの引力は減少する。これにより仕切り板３１５Ａにおける力の釣合いが崩れ、コイル３１０Ａの復元力、及び、バネ３１９Ａの復元力により、仕切り板３１５Ａは、－Ｚ方向に変位し、結果として、コイル３１０Ａは伸長する。コイル３１０Ａの長さｌｅｎ＿ｄｎは、基準状態と比較して、Δｌｅｎ＿ｄｎ（＋）だけ増加する。
【0146】
このように各コイルの長さが変化すると、それに応じてコイル３００Ａ（３１０Ａの自己インダクタンスが変化し、それぞれのコイルの電圧波形も変化する。
図１９（Ｂ）は、コイル３００Ａの電圧波形（電圧－時間波形）、図１９（Ｃ）は、コイル３１０Ａの電圧波形を表す図（模式図）である。
図１９（Ｂ）では、基準状態における電圧波形３４０と比較して、電圧波形３４１は、同位相であるものの、振幅がより大きい。これは、コイル３００Ａが圧縮されたことによって自己インダクタンスが増加したことに起因する。
図１９（Ｂ）は、コイル３００Ａの電圧波形（電圧－時間波形）、図１９（Ｃ）は、コイル３１０Ａの電圧波形を表す図（模式図）である。
図１９（Ｂ）では、基準状態における電圧波形３４０と比較して、電圧波形３４１は、同位相であるものの、振幅がより大きい。これは、コイル３００Ａが圧縮されたことによって自己インダクタンスが増加したことに起因する。
【0147】
一方、図１９（Ｃ）では、基準状態における電圧波形３４０と比較して、電圧波形３４２は、同位相であるものの、振幅がより小さい。これは、コイル３１０Ａが伸長され自己インダクタンスが減少したことに起因する。
図１９（Ｂ）と、図１９（Ｃ）の各電流波形は逆位相である。各コイルにおける電圧波形の位相は、印加する交流電流の極性、及び／又は、コイルの巻き方向等を適宜調整することによって容易に調整できる。
以下では、永久磁石Ｍｇ２１、及びＭｇ２２を挟んで対向する変位センサＳｃ２１、及びＳｃ２２におけるコイル３００Ａ、及び３１０Ａの電圧波形の位相を逆転させることの効果について説明する。
図１９（Ｂ）と、図１９（Ｃ）の各電流波形は逆位相である。各コイルにおける電圧波形の位相は、印加する交流電流の極性、及び／又は、コイルの巻き方向等を適宜調整することによって容易に調整できる。
以下では、永久磁石Ｍｇ２１、及びＭｇ２２を挟んで対向する変位センサＳｃ２１、及びＳｃ２２におけるコイル３００Ａ、及び３１０Ａの電圧波形の位相を逆転させることの効果について説明する。
【0148】
図２０は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）が、Ｚ（＋）方向に変位する場合のＺ変位センサＳｃ２１、及び、Ｚ変位センサＳｃ２２のコイル３００Ａ、及び、３１０Ａにかかる電圧波形の説明図である。
このうち、図２０（Ａ）は、Ｚ変位センサＳｃ２１のコイル３００Ａにかかる電圧波形を表す図である。横軸は時間、縦軸は電圧を表している。
このうち、図２０（Ａ）は、Ｚ変位センサＳｃ２１のコイル３００Ａにかかる電圧波形を表す図である。横軸は時間、縦軸は電圧を表している。
【0149】
図２０（Ａ）において、電圧波形３５０は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０にある場合の電圧波形を表す。これに対し、電圧波形３５１は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０から＋Ｚ方向に変位した場合の電圧波形を表す。フランジ１１３が＋Ｚ方向へ変位すると、コイル３００Ａが圧縮され、自己インダクタンスＬが増加するため、電圧波形の振幅が増大する。
【0150】
次に、電圧波形３５２は、温度が変化する場合の電圧波形を表す。電圧波形は、Ｚ変位センサＳｃ２１の温度上昇により変化することがある。本実施例におけるコイル３００Ａは空芯コイルであり、温度変化に伴う透磁率μ０の変化は小さいものの、温度変化によりコイル３００Ａの熱膨張（収縮）によって各定数が変化した結果、自己インダクタンスＬが変化する場合がある。また、温度変化によって抵抗値等も変化する。このような種々の要因により、温度変化に起因して、電圧波形３５１が、電圧波形３５２のようにシフトすることがある。
【0151】
自己インダクタンスの式には、Ｓ（面積）とｌ（コイル長）が含まれているので、原則として、温度が変化し部材形状が変化（膨張／収縮）すれば、自己インダクタンスは変化することがある。しかし、その度合いは、Ｓ／ｌの効果であり、一般的な条件下では、無視できることが多い。
本発明のワーク保持装置は、加工力による変位をインダクタンスの変化でとらえることを計測原理としている。そのため、上記のように、波形自体がシフトするのは、回路の抵抗成分が温度により変化することをとおして電圧の変動がある場合ということができる。
本発明のワーク保持装置は、加工力による変位をインダクタンスの変化でとらえることを計測原理としている。そのため、上記のように、波形自体がシフトするのは、回路の抵抗成分が温度により変化することをとおして電圧の変動がある場合ということができる。
【0152】
次に、図２０（Ｂ）は、Ｚ変位センサＳｃ２２のコイル３１０Ａにかかる電圧波形を表す図である。こちらも横軸は時間、縦軸は電圧を表す。
図２０（Ｂ）において、電圧波形３６０は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０にある場合の電圧波形を表す。これに対し、電圧波形３６１は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０から＋Ｚ方向に変位する場合の電圧波形を表す。フランジ１１３が＋Ｚ方向へ変位すると、コイル３１０Ａが伸長され、自己インダクタンスＬが減少するために、電圧波形の振幅が増大する。
図２０（Ｂ）において、電圧波形３６０は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０にある場合の電圧波形を表す。これに対し、電圧波形３６１は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０から＋Ｚ方向に変位する場合の電圧波形を表す。フランジ１１３が＋Ｚ方向へ変位すると、コイル３１０Ａが伸長され、自己インダクタンスＬが減少するために、電圧波形の振幅が増大する。
【0153】
電圧波形３６２は、温度が上昇した場合の電圧波形を表す。Ｚ変位センサＳｃ２２がＺ変位センサＳｃ２１と同一のセンサである場合、その温度変化への感度は同様であり、結果として電圧波形３６１と比較すると、電圧波形３６２は全体が縦軸＋方向にシフトする。
【0154】
図２０（Ｃ）は電圧波形３５１と電圧波形３６１との差分である電圧波形３７１を表す図である。電圧波形３５１と電圧波形３６１とが逆位相であることにより、その差分である電圧波形３７１は、電圧波形３５１、及び、電圧波形３６１の単独の波形と比較して、振幅が増大する。
すなわち、電圧波形を逆位相とすることにより、変位を検出するための信号をより大きくできる。言い換えれば、ダイナミックレンジをより広くすることができ、感度が向上する。
すなわち、電圧波形を逆位相とすることにより、変位を検出するための信号をより大きくできる。言い換えれば、ダイナミックレンジをより広くすることができ、感度が向上する。
【0155】
図２０（Ｄ）は、温度変化によるドリフト後の電圧波形３５２と電圧波形３６２との差分による出力波形である電圧波形３７２を表す図である。電圧波形３５２と電圧波形３６２とが逆位相とされているため、その差分をとると、温度上昇によるドリフト分がキャンセルされ、結果として得られた電圧波形３７２は、図２０（Ｃ）の電圧波形３７１と同一となる。
【0156】
このように、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を挟んで対向する２つのＺ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２のコイルにかかる電圧波形を逆位相とすることで、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２の感度をより向上し、かつ、温度によるドリフトの影響をより小さくできる。この効果は、ＸＹ変位センサＳｃ１においても同様である。
以上、Ｚ変位センサＳｃ２１、及びＳｃ２２の構成について説明したが、上記の構成は、ワーク保持装置２が有する他のＺ変位センサＳｃ２についても同様である。
以上、Ｚ変位センサＳｃ２１、及びＳｃ２２の構成について説明したが、上記の構成は、ワーク保持装置２が有する他のＺ変位センサＳｃ２についても同様である。
【0157】
また、２つの永久磁石Ｍｇ２を挟んで対向する２つのＺ変位センサＳｃ２が必要であるように記載したが、１つの永久磁石Ｍｇ２に対向する少なくとも１つのＺ変位センサＳｃ２が配置されていればよい。
図２１は、Ｚ（＋）方向から観た永久磁石Ｍｇ２１及びＺ変位センサＳｃ２のコイル３００Ａ～３００Ｄの配置の一例を示す模式図である。
図２１には、Ｚ変位センサＳｃ２１、Ｓｃ２５、Ｓｃ２３、及びＳｃ２７を示している。
図２１は、Ｚ（＋）方向から観た永久磁石Ｍｇ２１及びＺ変位センサＳｃ２のコイル３００Ａ～３００Ｄの配置の一例を示す模式図である。
図２１には、Ｚ変位センサＳｃ２１、Ｓｃ２５、Ｓｃ２３、及びＳｃ２７を示している。
【0158】
Ｚ変位センサＳｃ２１は、コイル３００Ａを有し、Ｚ変位センサＳｃ２３は、コイル３００Ｃを有し、Ｚ変位センサＳｃ２５は、コイル３００Ｂを有し、Ｚ変位センサＳｃ２７は、コイル３００Ｄを有する。図２１には、説明の便宜上、Ｚ変位センサＳｃ２１、Ｓｃ２５、Ｓｃ２３、及びＳｃ２７について、コイル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び３００Ｄのみを示しているが、実際には、それぞれ、図１１に示したＺ変位センサＳｃ２の構成を有する。
コイル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び、３００Ｄの巻き数、直径、及び、材質等のコイルの特性はいずれも同一であることが好ましい。
また、コイル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び、３００Ｄの直径ＤＺ（＋）は、永久磁石Ｍｇ２１のＺ方向の幅と比較したとき、より大きいことが好ましい。
コイル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び、３００Ｄの巻き数、直径、及び、材質等のコイルの特性はいずれも同一であることが好ましい。
また、コイル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び、３００Ｄの直径ＤＺ（＋）は、永久磁石Ｍｇ２１のＺ方向の幅と比較したとき、より大きいことが好ましい。
【0159】
このように構成することで、永久磁石Ｍｇ２１が熱により膨張、又は、収縮した場合でも、各コイルを貫く磁束がより変化しにくい。磁束が変化しにくいことは、温度変化によって誘導起電力が生ずるのをより抑制できることを意味し、結果として、Ｚ変位センサＳｃ２の精度がより向上する。
以上は、永久磁石Ｍｇ２１の外周、＋Ｚ方向側のＺセンサであるが、永久磁石Ｍｇ２２の外周、－Ｚ方向側にも同様に実質的に同一のＺ変位センサＳｃ２が配置されている。各Ｚ変位センサＳｃ２は、永久磁石Ｍｇ２１、Ｍｇ２２を挟んで対向して配置されている。
Ｚ変位センサＳｃ２がこのように配置されることで、各Ｚ変位センサＳｃ２の出力値の差から、チャックテーブル１０４（θ軸６）のチルト方向、チルト角を計算することもできる。
以上は、永久磁石Ｍｇ２１の外周、＋Ｚ方向側のＺセンサであるが、永久磁石Ｍｇ２２の外周、－Ｚ方向側にも同様に実質的に同一のＺ変位センサＳｃ２が配置されている。各Ｚ変位センサＳｃ２は、永久磁石Ｍｇ２１、Ｍｇ２２を挟んで対向して配置されている。
Ｚ変位センサＳｃ２がこのように配置されることで、各Ｚ変位センサＳｃ２の出力値の差から、チャックテーブル１０４（θ軸６）のチルト方向、チルト角を計算することもできる。
【0160】
図２２（Ａ）は、回転駆動軸１０６のθ軸６周りのトルク検知のためのトルク検出器Ｄｃ３の構成例を模式的示す平面図である。また、図２２（Ｂ）は、その部分拡大図である。
トルク検出器Ｄｃ３は、永久磁石Ｍｇ３１と、θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２とを有する。
永久磁石Ｍｇ３１の外周部は、異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）が円周方向に交互に配置されるように構成されている。つまり、永久磁石Ｍｇ３１の内周部も、異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）が円周方向に交互に配置されるように構成されている。
θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、ＸＹ平面において、互いに基準軸を挟んで対向している。なお、θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、ＸＹ平面において、互いに基準軸を挟んで対向していなくてもよい。
θセンサＳｃ３１は、コイル４００Ａと、電圧変化検出装置４０１Ａとを有する。θセンサＳｃ３２は、コイル４００Ｃと、電圧変化検出装置４０１Ｃとを有する。
トルク検出器Ｄｃ３は、永久磁石Ｍｇ３１と、θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２とを有する。
永久磁石Ｍｇ３１の外周部は、異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）が円周方向に交互に配置されるように構成されている。つまり、永久磁石Ｍｇ３１の内周部も、異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）が円周方向に交互に配置されるように構成されている。
θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、ＸＹ平面において、互いに基準軸を挟んで対向している。なお、θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、ＸＹ平面において、互いに基準軸を挟んで対向していなくてもよい。
θセンサＳｃ３１は、コイル４００Ａと、電圧変化検出装置４０１Ａとを有する。θセンサＳｃ３２は、コイル４００Ｃと、電圧変化検出装置４０１Ｃとを有する。
【0161】
電圧変化検出装置４０１Ａは、コイル４００Ａの電圧変化を検出する。電圧変化検出装置４０１Ｃは、コイル４００Ｃの電圧変化を検出する。
回転駆動軸１０６が制止している場合、コイル４００Ｃを貫く磁束をΦとすると、ΔΦ／Δｔがゼロ（０）となるため、電圧変化検出装置４０１Ｃにおいて検出される電圧は０である。
回転駆動軸１０６が制止している場合、コイル４００Ｃを貫く磁束をΦとすると、ΔΦ／Δｔがゼロ（０）となるため、電圧変化検出装置４０１Ｃにおいて検出される電圧は０である。
【0162】
一方、空回転のように、回転駆動軸１０６に負荷がかからず、θ軸６を中心に（基準状態で）回転するときには、コイル４００Ｃ付近の永久磁石Ｍｇ３１の磁性は規則的に変化し、コイル４００Ｃを貫く磁束も規則的に変化する（周波数ｆ０）。このとき、電圧変化検出装置４０１Ｃは、コイル４００Ｃを貫く磁束の変化による誘導起電力を検出する。この誘導起電力は、周波数ｆ０に応じて規則的に変化する。
【0163】
研削加工等により、ワークに対してθ軸周りに負荷が加わると、回転速度が変化することがある。このとき、誘導起電力（－Ｎ×ΔΦ／Δｔ）、及び、誘導起電力の周期（周波数ｆ１）は、空回転のときと比較すると、回転速度の変化に応じて、変化する。なお、Ｎはコイルの巻き数である。
θ軸周りに負荷が加わると、θ軸モータ１０７の出力値（電流値、及び、負荷率等、すなわち消費電力）も変化する。上記誘導起電力の周波数ｆ１と、θ軸モータの出力値から、トルク、及び、周方向の力を計算することができる。
θセンサＳｃ３におけるコイル４００Ａ、４００Ｃの巻き数Ｎは等しいことが好ましい。また、コイルの巻き方向を反対にすると、信号が逆位相となり、差分を取ることで、ＸＹセンサ、Ｚセンサと同様に温度補償できる。
θ軸周りに負荷が加わると、θ軸モータ１０７の出力値（電流値、及び、負荷率等、すなわち消費電力）も変化する。上記誘導起電力の周波数ｆ１と、θ軸モータの出力値から、トルク、及び、周方向の力を計算することができる。
θセンサＳｃ３におけるコイル４００Ａ、４００Ｃの巻き数Ｎは等しいことが好ましい。また、コイルの巻き方向を反対にすると、信号が逆位相となり、差分を取ることで、ＸＹセンサ、Ｚセンサと同様に温度補償できる。
【0164】
また、コイルの直径ＤＴ（＋）、及び、ＤＴ（－）は、磁極の間隔ＷＤより大きいことが好ましい。このようにすることで、温度変化により永久磁石Ｍｇ３１が膨張／収縮した場合でも、より正確に測定できる。
なお、本実施例では、回転駆動軸１０６の回転速度を上記θセンサＳｃ３により検知することとしているが、上記θセンサＳｃ３に代えて、又は、上記θセンサＳｃ３とともに、一般的なロータリーエンコーダを用いて、回転速度を計算する形態であってもよい。
なお、本実施例では、回転駆動軸１０６の回転速度を上記θセンサＳｃ３により検知することとしているが、上記θセンサＳｃ３に代えて、又は、上記θセンサＳｃ３とともに、一般的なロータリーエンコーダを用いて、回転速度を計算する形態であってもよい。
【0165】
回転駆動軸１０６のトルクをθ軸モータ１０７の出力値（電流値及び負荷率等（消費電力））とロータリーエンコーダ（図示せず）により検知した回転速度とによりトルク等を検出する場合、トルク検出器Ｄｃ３は、回転駆動軸１０６に設けられていなくともよい。
以上、ＸＹセンサＳｃ１、ＺセンサＳｃ２、及び、θセンサＳｃ３による変位量等の評価方法について説明したが、上記のセンサの測定結果から他の値を計算することもできる。
以上、ＸＹセンサＳｃ１、ＺセンサＳｃ２、及び、θセンサＳｃ３による変位量等の評価方法について説明したが、上記のセンサの測定結果から他の値を計算することもできる。
【0166】
以上、検出器２５を備えるスピンドルユニット１、及び、検出器２６を備えるワーク保持装置２の具体例について詳述したが、状態データを測定することができれば、スピンドルユニット１、又は、ワーク保持装置２のいずれか一方が検出器を有していて、他方は有していなくてもよい。
【0167】
また、検出器２５と検出器２６とに含まれる個々の検出器は、いずれも同様のものであってもよいし、異なるものであってもよい。例えば、検出器２５が、変位センサ（応力センサ）、ひずみセンサ、回転速度センサ、及び、温度センサを含み、検出器２６が、回転速度センサのみを有する形態であってもよい。一方で、検出器２５、及び、検出器２６に同じ検出器が含まれる（例えば、変位センサと変位センサ）場合、両者の測定値を比較して、測定不具合を検知したり、状態データの取得に、測定データの平均値を使用したりできる点で好ましい。
【0168】
再度、図４のハードウェア構成図に戻り、スピンドルユニット１、ワーク保持装置２、及び、位置決め機構１０以外のハードウェアについて説明する。
【0169】
制御装置２０は、プロセッサ２１と、記憶デバイス２２と、図示しない表示デバイス、及び、入力デバイスを接続するための入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２３とを有し、スピンドルユニット１、ワーク保持装置２、及び、位置決め機構１０とは、相互にデータを送受信できるよう有線、又は、無線で接続されている。
【0170】
プロセッサ２１は、例えば、マイクロプロセッサ、プロセッサコア、マルチプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、及び、ＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ－ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔｓ）等である。
【0171】
記憶デバイス２２は、各種プログラム、及び、データを一時的に、及び／又は、非一時的に記憶する機能を有し、プロセッサ２１の作業エリアを提供する。
記憶デバイス２２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等である。
記憶デバイス２２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等である。
【0172】
入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２３に接続される入力デバイスは、各種情報入力を受け付け、また、加工装置１００への指示の入力を受け付ける。入力デバイスは、キーボード、マウス、スキャナ、及び、タッチパネル等でよい。
【0173】
また、入出力Ｉ／Ｆ２３に接続される表示デバイスは、加工装置１００のステータス、加工条件、及び、処理済みワークの残留応力分布等を表示できる。表示デバイスは、液晶ディスプレイ、及び、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等でよい。
また、表示デバイスは、入力デバイスと一体として構成されていてもよい。この場合、表示デバイスがタッチパネルディスプレイであって、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供する形態が挙げられる。
また、表示デバイスは、入力デバイスと一体として構成されていてもよい。この場合、表示デバイスがタッチパネルディスプレイであって、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供する形態が挙げられる。
【0174】
データバスにより相互にデータを通信可能なプロセッサ２１、記憶デバイス２２、入出力Ｉ／Ｆ２３を備える制御装置２０は、典型的にはコンピュータである。
【0175】
次に、加工装置１００の機能について詳述する。図２３は、加工装置１００の機能ブロック図である。加工装置１００は、測定部６０、状態データ取得部６１、結晶方位計算部６２、予測部６３、比較部６４、候補作成部６５、条件計算部６６、及び、加工部６７を有する。
【0176】
測定部６０は、ハードウェアとして検出器２５、及び、検出器２６を含み、制御装置２０の記憶デバイス２２に記憶されたプログラムをプロセッサ２１が実行し、上記各ハードウェアを制御することで実現される機能である。
測定部６０は、検出器２５、及び／又は、検出器２６を制御して得た測定値を状態データ取得部６１に渡す。
測定部６０は、検出器２５、及び／又は、検出器２６を制御して得た測定値を状態データ取得部６１に渡す。
【0177】
状態データ取得部６１は、制御装置２０の記憶デバイス２２に記憶されたプログラムをプロセッサ２１が実行して実現される機能である。
状態データ取得部６１は、測定部６０から渡される測定値をもとに、加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度を取得する。
検出器２５、及び／又は、検出器２６の測定値は、そのまま状態データである場合と、状態データの取得のために、何らかの計算が必要な場合とがある。計算が必要な場合、記憶デバイス２２に予め定められた関係式等を用いて、状態データを取得する。
状態データ取得部６１により取得された加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度は予測部６３に渡される。
状態データ取得部６１は、測定部６０から渡される測定値をもとに、加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度を取得する。
検出器２５、及び／又は、検出器２６の測定値は、そのまま状態データである場合と、状態データの取得のために、何らかの計算が必要な場合とがある。計算が必要な場合、記憶デバイス２２に予め定められた関係式等を用いて、状態データを取得する。
状態データ取得部６１により取得された加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度は予測部６３に渡される。
【0178】
結晶方位計算部６２は、制御装置２０の記憶デバイス２２に記憶されたプログラムをプロセッサ２１が実行して実現される機能である。
結晶方位計算部６２は、入出力Ｉ／Ｆ２３を介して、外部７０から取得され、予め記憶デバイス２２に記憶された結晶方位分布情報と、ワークＷの回転状態（回転角度、及び、時間等）をもとに、加工点８におけるワークＷの結晶方位を取得する。
結晶方位計算部６２は、入出力Ｉ／Ｆ２３を介して、外部７０から取得され、予め記憶デバイス２２に記憶された結晶方位分布情報と、ワークＷの回転状態（回転角度、及び、時間等）をもとに、加工点８におけるワークＷの結晶方位を取得する。
【0179】
具体的には、結晶方位計算部６２は、オリフラ、及び／又は、ノッチの当初配置、結晶方位分布、並びに、回転状態から、ある時点の加工点８における結晶方位を計算できる。結晶方位計算部６２により計算された加工点８における結晶方位は、予測部６３に渡される。
【0180】
状態データ取得部６１にて取得された加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度と、結晶方位計算部６２にて取得された結晶方位とは、互いに関連付けて整理される。すなわち、ある時点における加工点８における結晶方位と、その際の加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度とが対応するように記憶され、予測部６３にて使用される。
【0181】
なお、加工装置１００は、結晶方位計算部６２を有しているが、本発明の加工装置は結晶方位計算部６２を有していなくてもよい。この場合、測定部６０がＸ線回折測定器等の結晶方位を直接測定可能な機器を含む。Ｘ線回折測定器を含む測定部６０は、加工点８におけるワークＷの結晶方位を測定し、その値は回転状態により、ワークＷの座標位置と関連付けられるとともに、他の状態データとも関連付けられて、予測部６３へと渡される。
【0182】
予測部６３は、制御装置２０の記憶デバイス２２に記憶されたプログラムをプロセッサ２１が実行して実現される機能である。予測部６３は、状態データ取得部６１、及び、結晶方位計算部６２によって取得（測定・計算）された状態データ（互いに関連付けられた加工力、加工速度、切り込み深さ、温度、及び、結晶方位）から、ある時点の加工点８におけるワークＷの残留応力を計算し、その複数をワークＷの位置座標と関連付けて整理した残留応力分布を予測する。
【0183】
予測部６３は、典型的には、状態データと、その結果として得られた処理済みワークにおける残留応力分布とを関連付けた複数の実測データ６８を訓練データとして生成された学習済みモデルであることが好ましい。学習済みモデルは、典型的には、状態データを説明変数とし、残留応力分布を目的変数として学習されたニューラルネットワークであってよい。
この学習済みモデルは、加工装置１００と同様に、スピンドルユニット１、ワーク保持装置２、及び、位置決め機構１０を有する装置を用いて得ることができる。
この学習済みモデルは、加工装置１００と同様に、スピンドルユニット１、ワーク保持装置２、及び、位置決め機構１０を有する装置を用いて得ることができる。
【0184】
上記装置を用いて、種々の装置パラメータ（加工条件）を設定して、予測対象となるワークＷと同種のワークを研削加工し、状態データ、及び、残留応力分布を実測する。そして、状態データと、対応する残留応力分布とを関連付けたデータセットを作成し、これを訓練データとすればよい。
この際、状態データの取得方法はすでに説明したとおりであり、残留応力分布についても、すでに説明したラマン分光法が利用できる。
この際、状態データの取得方法はすでに説明したとおりであり、残留応力分布についても、すでに説明したラマン分光法が利用できる。
【0185】
加工装置１００は予測部６３を有しているため、処理済みワークＷの残留応力分布を実際に測定しなくても、その予測結果を得ることができる。処理済みワークＷの残留応力分布をリアルタイムに測定することが難しくても、本加工装置によれば、リアルタイムに、かつ、容易に測定可能な値をもとに取得できる状態データから、その予測ができる。
残留応力分布は後工程の品質、後工程の方法等に大きな影響を与える。言い換えれば、残留応力分布を把握することで、より優れた品質を有する半導体ウエハ等が製造できる。
残留応力分布は後工程の品質、後工程の方法等に大きな影響を与える。言い換えれば、残留応力分布を把握することで、より優れた品質を有する半導体ウエハ等が製造できる。
【0186】
比較部６４は、制御装置２０の記憶デバイス２２に記憶されたプログラムをプロセッサ２１が実行して実現される機能である。比較部６４は、予測部６３によって得られた残留応力分布の予測結果と、基準値とを比較する。その結果は、候補作成部６５に渡される。
基準値は、入出力Ｉ／Ｆ２３を介して、外部７１から入力され、処理済みワークＷの残留応力分布の目標を定義する情報である。なお、基準値は、予め記憶デバイス２２に記憶されていてもよい。
基準値は、入出力Ｉ／Ｆ２３を介して、外部７１から入力され、処理済みワークＷの残留応力分布の目標を定義する情報である。なお、基準値は、予め記憶デバイス２２に記憶されていてもよい。
【0187】
基準値は、目的に応じて適宜選択されればよく、特に制限されないが、一形態として、ワークＷの全体における残留応力分布のばらつきの許容値としてもよい。また、他の形態として、後工程が結晶異方性エッチングである場合、結晶方位分布と関連付けられた、領域ごとの残留応力の閾値としてもよい。
【0188】
候補作成部６５は、制御装置２０の記憶デバイス２２に記憶されたプログラムをプロセッサ２１が実行して実現される機能である。候補作成部６５は、比較部６４による比較の結果、予測結果が基準値に満たない場合、残留応力分布が未知である状態データの複数を含む候補データセットを生成する。作成された候補データセットは、予測部６３に渡され、候補データセットに含まれる状態データのそれぞれについて、残留応力分布が予測される。
【0189】
候補作成部６５は、この予測結果のうち、基準値を満たすものを特定し、対応する状態データ（「候補状態データ」）を抽出する。抽出された候補状態データは、フィードバック用の状態データとして、条件計算部６６に渡される。
【0190】
候補データセットの生成方法は特に限定されず、任意の方法であってよい。例えば、実測された当初の状態データをもとに、ランダムに数値を変更して準備した複数のデータから構成されていてもよい。これを、「当初候補データセット」と呼ぶこととする。
なお、候補作成部６５によって作成された当初候補データセットに含まれる状態データは、この時点では、残留応力分布とは関連付けられておらず、結果は未知である。
なお、候補作成部６５によって作成された当初候補データセットに含まれる状態データは、この時点では、残留応力分布とは関連付けられておらず、結果は未知である。
【0191】
この当初候補データセットについて、予測部６３によって予測結果を得て、これらを関連付けた予測結果データセットが生成される。これを「当初予測結果データセット」と呼ぶこととする。
【0192】
候補作成部６５は、この当初予測結果データセットに含まれる予測結果と、基準値とを比較する。当初予測結果データセットのもとになった当初候補データセットは、実測の状態データ（基準値を満たさない結果となったもの）からランダムに数値を変更して得られたものであるため、当初予測結果データセットには、基準値を満たす予測結果が含まれていない場合もある。
【0193】
このとき、候補作成部６５は、予測結果と基準値との差をより小さくする（又は、基準値を超える予測結果が得られる）可能性の高い新たな状態データを、公知の局所探索アルゴリズム、及び、遺伝的アルゴリズム等を用いて探索し、これを新たな候補データセットとしてもよい。この候補データセットを「候補データセット（２）」ともいう。
候補作成部６５は、この候補データセット（２）について、再度、予測結果データセットを作成する。これを繰り返すことで、基準値を満たす予測結果を得やすくなる。基準値を満たす予測結果が得られたら、候補作成部６５は、これに対応する状態データを予測結果データセットから抽出し、候補状態データとして、条件計算部６６に渡す。
候補作成部６５は、この候補データセット（２）について、再度、予測結果データセットを作成する。これを繰り返すことで、基準値を満たす予測結果を得やすくなる。基準値を満たす予測結果が得られたら、候補作成部６５は、これに対応する状態データを予測結果データセットから抽出し、候補状態データとして、条件計算部６６に渡す。
【0194】
本加工装置は、候補作成部６５を有しているため、ユーザは、処理済みワークの残留応力分布の予測結果を得られるだけでなく、それが基準値に満たない場合に、状態データをどのように制御すべきかについての情報（示唆）も得ることができる。状態データの制御は、加工装置の設定パラメータである加工条件を調整することで実施できる。この調整は、熟練の作業者であれば容易に実施できる。
【0195】
条件計算部６６は、制御装置２０の記憶デバイス２２に記憶されたプログラムをプロセッサ２１が実行して実現される機能である。条件計算部６６は、候補作成部６５により抽出された状態データから、それに対応する加工条件を算出する。
本明細書において、加工条件とは、加工装置１００の運用の際に、ユーザが入力・設定等する装置パラメータを意味する。
本明細書において、加工条件とは、加工装置１００の運用の際に、ユーザが入力・設定等する装置パラメータを意味する。
【0196】
加工装置１００の運用の際に、ユーザが入力・設定できる装置パラメータは、研削砥石の形状、及び、研削の方法等によって異なる場合がある。例えば、研削砥石の表面形状（例えば溝）をワークＷの外縁に転写して所望の形状を創成する場合、以下のような装置パラメータが挙げられる。
【0197】
・ワークＷ（典型的にはウェハ）外周径（直径）
・砥石形状（２次元断面形状）：砥石形状をワークに転写するため
・砥石の番手（粗さ）：粗研削（番手：小）、精密研削（番手：大）、なお、砥粒サイズ「切れ刃のサイズ」に相当する。
・ウェハ厚さ：ワークＷがウェハであって、その面取りを行う場合、面取りはＸ、Ｙ、Ｚ方向に位置合わせして、エッジ形状を砥石（形状）の転写により創成する。このとき、加工中はＺ方向に、スピンドル、及び、ワークＷは原則として移動しない（固定）。実際はワークやテーブルに「平面度（勾配）」があり加工中にＺ軸も「平面度」を加味して移動させることもある。これは、現実的に、ワーク、テーブルが理想形状（平面度＝０）ではないためである。
・ワーク（加工）軌道：ワークがＸＹ座標系で動く軌道。例えば、外周研削の場合の、ワークと研削砥石との相対位置が切込み深さ、形状創成（ねらった形状）に関わるパラメタとなる。これは、複雑な曲面形状をなすノッチ部研削についても同様である。
・θ軸回転速度（ワーク回転速度）：ワークのθ軸周りの移動速度
・ワーク移動速度（Ｘ，Ｙ方向速度）：ＸＹ軸方向へのワークの移動速度
・スピンドル回転速度：砥石の回転速度、すなわち、砥石半径×スピンドル回転速度（ｒａｄ／ｓ）
・冷却水流量・温度：加工熱に関わるパラメータの一つ（強制対流熱伝達）
なお、以上の装置パラメータは一例であり、研削砥石の形状、及び、研削の方法等によって種々設定され得る。
・砥石形状（２次元断面形状）：砥石形状をワークに転写するため
・砥石の番手（粗さ）：粗研削（番手：小）、精密研削（番手：大）、なお、砥粒サイズ「切れ刃のサイズ」に相当する。
・ウェハ厚さ：ワークＷがウェハであって、その面取りを行う場合、面取りはＸ、Ｙ、Ｚ方向に位置合わせして、エッジ形状を砥石（形状）の転写により創成する。このとき、加工中はＺ方向に、スピンドル、及び、ワークＷは原則として移動しない（固定）。実際はワークやテーブルに「平面度（勾配）」があり加工中にＺ軸も「平面度」を加味して移動させることもある。これは、現実的に、ワーク、テーブルが理想形状（平面度＝０）ではないためである。
・ワーク（加工）軌道：ワークがＸＹ座標系で動く軌道。例えば、外周研削の場合の、ワークと研削砥石との相対位置が切込み深さ、形状創成（ねらった形状）に関わるパラメタとなる。これは、複雑な曲面形状をなすノッチ部研削についても同様である。
・θ軸回転速度（ワーク回転速度）：ワークのθ軸周りの移動速度
・ワーク移動速度（Ｘ，Ｙ方向速度）：ＸＹ軸方向へのワークの移動速度
・スピンドル回転速度：砥石の回転速度、すなわち、砥石半径×スピンドル回転速度（ｒａｄ／ｓ）
・冷却水流量・温度：加工熱に関わるパラメータの一つ（強制対流熱伝達）
なお、以上の装置パラメータは一例であり、研削砥石の形状、及び、研削の方法等によって種々設定され得る。
【0198】
条件計算部６６は、典型的には、状態データと、その状態データが得られた際の加工条件（装置パラメータ）とを関連付けた複数の実測データ６９を訓練データとして生成された学習済みモデルであることが好ましい。学習済みモデルは、典型的には、状態データを説明変数とし、加工条件を目的変数として学習されたニューラルネットワークであってよい。
この学習済みモデルは、加工装置１００と同様に、スピンドルユニット１、ワーク保持装置２、及び、位置決め機構１０を有する装置を用いて得ることができる。
この学習済みモデルは、加工装置１００と同様に、スピンドルユニット１、ワーク保持装置２、及び、位置決め機構１０を有する装置を用いて得ることができる。
【0199】
上記装置を用いて、種々の装置パラメータ（加工条件）を設定して、予測対象となるワークＷと同種のワークを研削加工し、状態データを実測する。そして、加工条件と、対応する状態データとを関連付けたデータセットを作成し、これを訓練データとすればよい。
【0200】
本加工装置は条件計算部６６を有しているため、ユーザにとっては、候補状態データを実現するための加工条件の調整がより容易になる。具体的には、熟練の作業者による加工条件の調整が不要となり、基準値達成のための状態データの調整がより容易に自動化できる。
【0201】
加工部６７は、ハードウェアとしてスピンドルユニット１、ワーク保持装置２、及び、位置決め機構１０を含んで構成され、制御装置２０の記憶デバイス２２に記憶されたプログラムをプロセッサ２１が実行し、上記各ハードウェアを制御することで実現される機能である。
加工部６７は、条件計算部６６により計算された加工条件をもとにフィードバック制御される。
加工部６７は、条件計算部６６により計算された加工条件をもとにフィードバック制御される。
【0202】
図２４は、加工装置のフィードバック制御のフローチャートである。
まず、ステップＳ１として、測定部６０によって状態データの取得のための値が測定される。なお、値の測定方法はすでに説明したとおりである。
まず、ステップＳ１として、測定部６０によって状態データの取得のための値が測定される。なお、値の測定方法はすでに説明したとおりである。
【0203】
次に、ステップＳ２として、結晶方位計算部６２によって、加工点８における結晶方位が取得される。なお、測定部６０が結晶方位の測定装置（例えば、Ｘ線回折測定器）を含む場合、本ステップは省略されてよい。
更に、ステップＳ３として、状態データ取得部６１によって、測定部６０による測定値から、加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度の各状態データが取得される。
加工点における結晶方位、及び、加工力、加工速度、切り込み深さ、並びに、温度は互いに関連付けられた一組のデータとして記憶され、このデータの複数、すなわち、ある時点において加工点に位置するワークＷについての状態データの複数からなるデータセットが生成される。
更に、ステップＳ３として、状態データ取得部６１によって、測定部６０による測定値から、加工力、加工速度、切り込み深さ、及び、温度の各状態データが取得される。
加工点における結晶方位、及び、加工力、加工速度、切り込み深さ、並びに、温度は互いに関連付けられた一組のデータとして記憶され、このデータの複数、すなわち、ある時点において加工点に位置するワークＷについての状態データの複数からなるデータセットが生成される。
【0204】
次に、ステップＳ４として、状態データ取得部６１、及び、結晶方位計算部６２によって取得された状態データ（セット）から、予測部６３が残留応力分布を予測する。典型的には、残留応力分布は、ワークＷの表面の加工点（所定の領域）ごとに計算された残留応力を、ワークＷの表面の位置座標に応じてマッピングされたものであることが好ましい。
【0205】
次に、ステップＳ５として、外部７１から入出力Ｉ／Ｆ２３を介して取得された基準値と、予測部６３によって計算された残留応力分布とが比較される。この比較の結果、基準を満たす場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、フィードバック制御は不要であるから、フローは終了する。
【0206】
一方、残留応力分布が、基準を満たさない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ワークの残留応力分布が未知である状態データの複数を含む候補データセットを候補作成部６５が作成する（ステップＳ７）。この候補データセットに含まれる各状態データは、実測の状態データとはそれぞれ異なる点（異なる値）を含む。
【0207】
作成された候補データセットは、予測部６３に渡され、状態データごとに残留応力分布が予測される。これにより、状態データとそれに対応する残留応力分布とからなるデータの複数を含む予測結果データセットが作成される（ステップＳ８）。
【0208】
候補作成部６５は、上記予測結果データセットに含まれる予測結果と、基準値とを比較し、これを満たす予測結果を特定する。基準を満たす予測結果がある場合、これに対応する状態データ（候補状態データ）を抽出し、条件計算部６６に渡す（ステップＳ９：ＹＥＳ）。
一方、基準値を満たす予測結果がない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、再度、候補データセットを作成する。この場合の候補データセットの作成方法としては特に制限されないが、すでに説明した、局所探索アルゴリズム、及び、遺伝的アルゴリズム等が使用できる。
一方、基準値を満たす予測結果がない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、再度、候補データセットを作成する。この場合の候補データセットの作成方法としては特に制限されないが、すでに説明した、局所探索アルゴリズム、及び、遺伝的アルゴリズム等が使用できる。
【0209】
次に、ステップＳ１０として、候補状態データから、条件計算部６６が加工条件を計算する。更に、ステップＳ１１として、制御装置２０は、条件計算部６６によって計算された加工条件により加工部６７をフィードバック制御する。
【0210】
上記フィードバック制御方法によれば、リアルタイムでの測定が困難な場合が多い処理済みワークの残留応力分布の予測ができるうえ、更に、その結果が基準値を満たさない場合でも、新たな加工条件を機械的に算出し、容易に修正ができる。
【0211】
なお、図２４では、加工装置を用いたフィードバック制御方法について説明したが、加工装置を用いた処理済みワークの残留応力分布の予測方法は、上記フローの一部を構成する。すなわち、本発明の実施形態に係る残留応力分布の予測方法は、ステップＳ１～ステップＳ４を含む。上記残留応力分布の予測方法によれば、リアルタイムでの測定が困難な場合が多い処理済みワークの残留応力分布の予測ができる。
【符号の説明】
【0212】
１ スピンドルユニット、２ 候補データセット、２ ワーク保持装置、３ 工具、４ チャックテーブル、５ ピッチ軸、６ 回転軸、７ 加工軸、８ 加工点、１０ 位置決め機構、２０ 制御装置、２１ プロセッサ、２２ 記憶デバイス、２３ 入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２５ 検出器、２６ 検出器、３０ 主軸、３１ ハウジング、３１－１ 円環リング、３１－２ 円環リング、３２ 工具ホルダ、３３ ラジアル軸受、３４ ラジアル軸受、３５ スラスト軸受、３６ 径方向永久磁石、３７ 径方向電磁石、３８ センサ、３９－１ 軸方向電磁石、３９－２ 軸方向電磁石、４０－１ センサ、４０－２ センサ、４１－１ 軸方向永久磁石、４１－２ 軸方向永久磁石、５０ 切れ刃、５３ 垂直分力、５４ 水平分力、５５ 加工変質層、６０ 測定部、６１ 状態データ取得部、６２ 結晶方位計算部、６３ 予測部、６４ 比較部、６５ 候補作成部、６６ 条件計算部、６７ 加工部、６８ 実測データ、６９ 実測データ、７０ 外部、７１ 外部、９０ 角度、１００ 加工装置、１０４ チャックテーブル（回転テーブル）、１０５ ベース、１０６ 回転駆動軸、１０７ 軸モータ、１０８ 吸着孔、１０９ 通路、１１０ シール、１１２ フランジ、１１３ フランジ、１１６Ｃ 変位センサ、１２５ フランジ、２００Ａ コイル、２００Ｂ コイル、２００Ｃ コイル、２０１ 筒状部材、２０２ 孔、２０３ ストッパ、２０４ 蓋、２０５Ｃ 板、２０７ 突起、２０８ スリット、２０９Ｃ バネ、２１０ 配線、２１１ 配線、２５０ 回路、２５１ 交流電源、２５２ 抵抗、２５３ コイル、２５４ 交流電流、３００Ａ コイル、３００Ｂ コイル、３００Ｃ コイル、３００Ｄ コイル、３０１ 筒状部材、３０３ ストッパ、３０４ 蓋、３０５Ａ 板、３０９Ａ バネ、３１０Ａ コイル、３１１ 筒状部材、３１３ ストッパ、３１４ 蓋、３１５Ａ 板、３１９Ａ バネ（付勢部材）、３１９Ａ バネ、４００Ａ コイル、４００Ｃ コイル、４０１Ａ 電圧変化検出装置、４０１Ｃ 電圧変化検出装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】