特開 2024-168717 表面測定装置、加工装置及び表面測定方法

(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】P2024168717

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】表面測定装置、加工装置及び表面測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 13/16 20060101AFI20241128BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01B13/16

B23Q17/22 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085617

(22)【出願日】2023-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000144038

【氏名又は名称】株式会社三井ハイテック

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100153969

【弁理士】

【氏名又は名称】松澤 寿昭

(72)【発明者】

【氏名】本田 敏文

(72)【発明者】

【氏名】徳永 大介

【テーマコード（参考）】

2F066

3C029

【Ｆターム（参考）】

2F066AA31

2F066DD13

2F066DD20

2F066FF08

2F066HH16

2F066KK01

3C029AA01

(57)【要約】

【課題】本開示は、測定対象物の表面形状をより高速に測定することが可能な表面測定装置、加工装置及び表面測定方法を説明する。
【解決手段】表面測定装置は、ステージと、センサユニットと、供給部と、制御部とを備える。制御部は、内部流路を通じて流れてきた気体が、第１～第Ｎのノズルの吹出孔から下方に向けて吹き出されるように、供給部を動作させる第１の処理と、第１の処理による供給部の動作中に、センサユニットが測定対象物の表面上を走査するように、ステージ及びセンサユニットの少なくとも一方を動作させる第２の処理と、第２の処理によるセンサユニットの走査中に、第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された気体の流量に基づいて、第１～第Ｎのノズルと測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出する第３の処理とを実行するように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物を載置可能なステージと、
前記ステージの上方に配置され且つ前記ステージに対して相対移動可能に構成されたセンサユニットと、
前記センサユニットに気体を供給するように構成された供給部と、
制御部とを備え、
前記センサユニットは、
前記供給部から供給された前記気体が内部流路を流通する際の前記気体の流量をそれぞれ測定するように構成された第１～第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のエアセンサと、
水平方向に沿った第１の方向に一列に並ぶように配置された前記第１～第Ｎのエアセンサを保持するように構成されたベース部と、
前記第１～第Ｎのエアセンサの前記内部流路とそれぞれ連通し且つ前記ステージに向けて開口された吹出孔が設けられた第１～第Ｎのノズルとを含み、
前記制御部は、
前記内部流路を通じて流れてきた前記気体が、前記第１～第Ｎのノズルの前記吹出孔から下方に向けて吹き出されるように、前記供給部を動作させる第１の処理と、
前記第１の処理による前記供給部の動作中に、前記センサユニットが前記測定対象物の表面上を走査するように、前記ステージ及び前記センサユニットの少なくとも一方を動作させる第２の処理と、
前記第２の処理による前記センサユニットの走査中に、前記第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された前記気体の流量に基づいて、前記第１～第Ｎのノズルと前記測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出する第３の処理とを実行するように構成されている、表面測定装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１～第Ｎのエアセンサのうち一つのエアセンサの前記内部流路を流通した前記気体が、前記第１～第Ｎのノズルのうち前記一つのエアセンサに対応する一つのノズルから、前記ステージに載置された基準ブロックの表面に吹き出されるときの、前記一つのエアセンサが測定した前記気体の流量と、前記一つのノズルと前記基準ブロックの表面との離隔距離との関係を表すモデルを予め取得する第４の処理をさらに実行するように構成されており、
前記第３の処理は、前記第２の処理による前記センサユニットの走査中に、前記モデルと、前記第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された前記気体の流量とに基づいて、前記第１～第Ｎのエアセンサと前記測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出することを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１～第Ｎのエアセンサの前記内部流路を流通した前記気体が、前記第１～第Ｎのノズルから、前記ステージに載置された基準ブロックの表面に吹き出されるときの、第ｎ（ｎは１～Ｎのいずれかの自然数）のエアセンサが測定した前記気体の流量と、第ｎのノズルと前記基準ブロックの表面との離隔距離との関係を表すモデルを、前記第１～第Ｎのエアセンサについて予め取得する第４の処理をさらに実行するように構成されており、
前記第３の処理は、前記第２の処理による前記センサユニットの走査中に、前記モデルと、前記第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された前記気体の流量とに基づいて、前記第１～第Ｎのエアセンサと前記測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出することを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記第１～第Ｎのエアセンサはそれぞれ、前記内部流路に連通する入口部及び出口部を含み、
前記第１～第Ｎのノズルは、前記吹出孔が前記第１～第Ｎのエアセンサのうち対応するエアセンサの前記出口部とそれぞれ連通するように、前記ベース部の底面に設けられており、
前記ベース部は、前記第１～第Ｎのエアセンサの前記入口部及び前記供給部と連通する内部空間を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記第２の処理は、
水平方向に沿い且つ前記第１の方向に交差する第２の方向において、前記センサユニットが前記測定対象物の表面上を所定回数走査しつつ、前記第２の方向における走査ごとに、前記第１の方向において前記第１～第Ｎのエアセンサが隣り合う間隔よりも小さい送りピッチで前記センサユニットが移動するように、前記ステージ及び前記センサユニットの少なくとも一方を動作させることと、
前記測定対象物の表面のうち前記センサユニットによって走査されていない領域に至るまで、前記第２の方向において前記センサユニットが移動するように、前記ステージ及び前記センサユニットの少なくとも一方を動作させることとを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記センサユニットは、前記第１～第Ｎのノズルの前記吹出孔よりも小さい別の吹出孔が設けられ、且つ、前記第１～第Ｎのノズルに装着された状態で前記別の吹出孔が前記吹出孔と連通するように、前記第１～第Ｎのノズルのそれぞれに着脱可能に構成された複数のアタッチメントノズルをさらに含む、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記第３の処理によって算出された離隔距離に基づく前記測定対象物の表面形状を、前記第１～第Ｎのエアセンサの位置に応じて二次元的又は三次元的に前記表示部に表示させる第４の処理をさらに実行するように構成されている、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の表面測定装置と、
前記測定対象物を加工するように構成された工具と、
前記工具及び前記表面測定装置を保持するように構成された保持部とを備える、加工装置。

【請求項9】

ステージ上に載置された測定対象物の表面をセンサユニットによって測定する表面測定方法であって、
前記センサユニットは、
供給部から供給された気体が内部流路を流通する際の前記気体の流量をそれぞれ測定するように構成された第１～第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のエアセンサと、
水平方向に沿った第１の方向に一列に並ぶように配置された前記第１～第Ｎのエアセンサを保持するように構成されたベース部と、
前記第１～第Ｎのエアセンサの前記内部流路とそれぞれ連通し且つ前記ステージに向けて開口された吹出孔が設けられた第１～第Ｎのノズルとを含み、
前記気体を、前記内部流路を通じて前記第１～第Ｎのノズルの前記吹出孔から下方に向けて吹き出す第１の工程と、
前記第１の工程における前記測定対象物の表面への前記気体の吹き出し中に、前記センサユニットが前記測定対象物の表面上を走査する第２の工程と、
前記第２の工程における前記センサユニットの走査中に、前記第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された前記気体の流量に基づいて、前記第１～第Ｎのノズルと前記測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出する第３の工程とを含む、表面測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表面測定装置、加工装置及び表面測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、接触式又は非接触式のプローブで測定対象物の表面を走査して、当該表面の形状を測定する方法を開示している。当該方法では、まず、クロマティックポイントセンサ（ＣＰＳ）が、当該表面上を、水平方向に沿った所定の第１の方向に沿って走査するように、測定対象物がＣＰＳに対して変位される。次に、水平方向に沿い且つ第１の方向に交差する第２の方向に沿った所定の送りピッチにて測定対象物がＣＰＳに対して変位される。その後は、これらが繰り返される。こうして、ＣＰＳが当該表面を全体的に蛇行しながら走査することで、当該表面の全体の表面形状が取得される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－０４５３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、測定対象物の表面形状をより高速に測定することが可能な表面測定装置、加工装置及び表面測定方法を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

表面測定装置の一例は、測定対象物を載置可能なステージと、ステージの上方に配置され且つステージに対して相対移動可能に構成されたセンサユニットと、センサユニットに気体を供給するように構成された供給部と、制御部とを備える。センサユニットは、供給部から供給された気体が内部流路を流通する際の気体の流量をそれぞれ測定するように構成された第１～第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のエアセンサと、水平方向に沿った第１の方向に一列に並ぶように配置された第１～第Ｎのエアセンサを保持するように構成されたベース部と、第１～第Ｎのエアセンサの内部流路とそれぞれ連通し且つステージに向けて開口された吹出孔が設けられた第１～第Ｎのノズルとを含む。制御部は、内部流路を通じて流れてきた気体が、第１～第Ｎのノズルの吹出孔から下方に向けて吹き出されるように、供給部を動作させる第１の処理と、第１の処理による供給部の動作中に、センサユニットが測定対象物の表面上を走査するように、ステージ及びセンサユニットの少なくとも一方を動作させる第２の処理と、第２の処理によるセンサユニットの走査中に、第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された気体の流量に基づいて、第１～第Ｎのノズルと測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出する第３の処理とを実行するように構成されている。

【発明の効果】

【0006】

本開示に係る表面測定装置、加工装置及び表面測定方法によれば、測定対象物の表面形状をより高速に測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、加工装置の一例を概略的に示す側面図である。

【図2】図２は、センサユニットの一例を下方から見た様子を概略的に示す斜視図である。

【図3】図３は、センサユニットの一例を上方から見た様子を概略的に示す分解斜視図である。

【図4】図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】図５は、加工装置の主要部を示すブロック図である。

【図6】図６は、コントローラのハードウェア構成の一例を示す概略図である。

【図7】図７（ａ）は、エアセンサのモデルの生成手順を説明するための、表面測定装置の断面図であり、図７（ｂ）は、所定時間経過ごとにエアセンサのノズルと基準ブロックの表面との離隔距離を変更したときの気体の流量の変化の例を、エアセンサごとに示すグラフである。

【図8】図８は、エアセンサのモデル（特性）の一例を示すグラフである。

【図9】図９は、測定対象物に対する表面測定装置の移動の様子の一例を示す上面図である。

【図10】図１０（ａ）は、一つのエアセンサが測定対象物の表面を一方の側縁から他方の側縁まで１回走査したときに測定された当該測定対象物の表面形状の様子を、横軸をエアセンサのＺ方向における位置とし、縦軸を当該表面の基準位置における高さに対する相対位置として示すデータの一例であり、図１０（ｂ）は、表面測定装置によって測定対象物の表面全体が走査されたときの当該測定対象物の表面形状の様子を、濃淡によって二次的に示したデータの一例である。

【図11】図１１は、アタッチメントノズルが取り付けられた表面測定装置の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、本明細書において、図の上、下、右、左というときは、図中の符号の向きを基準とすることとする。

【0009】

図面には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸により規定される直交座標系が例示されている場合がある。当該直交座標系において、Ｙ軸は鉛直上向きに延びており、Ｘ軸はＹ軸に直交するように水平方向に延びており、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸の双方に直交するように水平方向に延びている。

【0010】

［加工装置の構成］
図１～図４を参照して、加工装置１について説明する。加工装置１は、図１に示されるように、測定対象物Ｗを加工する機能を有する。測定対象物Ｗは、例えば、金属部材であってもよいし、非金属部材であってもよい。

【0011】

加工装置１は、図１に例示されるように、ステージ１０と、加工ユニット２０と、センサユニット１００と、供給部３０と、ディスプレイ４０（表示部）と、コントローラＣｔｒ（制御部）とを備える。加工装置１は、測定対象物Ｗの加工に伴い発生する塵埃の飛散抑制のために、これらの一部又は全部を収容可能に構成された筐体（図示せず）をさらに備えていてもよい。なお、加工装置１のうち、少なくとも、ステージ１０と、センサユニット１００と、供給部３０と、コントローラＣｔｒとによって、表面測定装置２が構成されていてもよい。

【0012】

ステージ１０は、上面（載置面）に載置される測定対象物Ｗを吸着保持するように構成されている。ステージ１０は、例えば、マグネットチャックであってもよいし、真空チャックであってもよい。ステージ１０がマグネットチャックの場合、ステージ１０の表面には、複数の磁性体が露出していてもよい。当該複数の磁性体は、ステージ１０の表面において、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように配置されていてもよい。ステージ１０は、少なくとも一つの測定対象物Ｗを保持してもよいし、複数の測定対象物Ｗを保持してもよい。

【0013】

ステージ１０には、アクチュエータ１１が接続されている。アクチュエータ１１は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づいて、Ｘ軸及びＺ軸に沿った水平面内においてステージ１０を変位させるように構成されていてもよい。アクチュエータ１１は、例えば、電動モータに直動機構（ボールねじ、直動ガイドベアリングなど）が組み合わされたものであってもよい。

【0014】

加工ユニット２０は、測定対象物Ｗが所定形状となるように測定対象物Ｗを加工する機能を有する。加工ユニット２０は、ステージ１０の上方に配置されていてもよい。加工ユニット２０は、保持部２１と、工具２２と、アクチュエータ２３，２４とを含む。

【0015】

保持部２１は、工具２２を回転可能に保持している。保持部２１は、センサユニット１００を保持している。保持部２１は、図１に例示されるように、工具２２及び／又はセンサユニット１００が保持部２１の下部から下方に向けて突出するように、工具２２及び／又はセンサユニット１００を保持していてもよい。

【0016】

工具２２は、測定対象物Ｗに接触した状態で測定対象物Ｗを加工するように構成されている。例えば、加工装置１が研削装置である場合には、工具２２は、測定対象物Ｗを研削加工する砥石であってもよい。工具２２は、例えば、円柱状又は円板状を呈していてもよい。この場合、工具２２の周面が測定対象物Ｗと接触することにより測定対象物Ｗの加工が行われてもよいし、工具２２の端面が測定対象物Ｗと接触することにより測定対象物Ｗの加工が行われてもよい。

【0017】

アクチュエータ２３は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づいて、Ｙ軸に沿った上下方向において加工ユニット２０を変位させるように構成されていてもよい。アクチュエータ２３は、例えば、電動モータに直動機構（ボールねじ、直動ガイドベアリングなど）が組み合わされたものであってもよい。

【0018】

アクチュエータ２４は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づいて、工具２２を回転駆動させるように構成されていてもよい。アクチュエータ２４は、例えば、電動モータであってもよい。

【0019】

センサユニット１００は、ステージ１０上に載置されている測定対象物Ｗの表面状態を測定するように構成されている。上述のように、センサユニット１００は、加工ユニット２０の保持部２１の下部に取り付けられている。そのため、アクチュエータ１１によってステージ１０が動作することにより、センサユニット１００も、加工ユニット２０と共に、ステージ１０に対して相対移動する。

【0020】

センサユニット１００は、図１～図４に例示されるように、ベース部１１０と、複数のエアセンサ１２０と、複数のノズル１３０とを含む。

【0021】

ベース部１１０は、複数のエアセンサ１２０及び複数のノズル１３０を保持するように構成されている。ベース部１１０は、図１～図４の例では、Ｘ方向に延びる略直方体形状を呈している。図４に例示されるように、ベース部１１０は、内部に設けられた内部空間Ｖ１を含んでいる。ベース部１１０は、図２～図４に例示されるように、一対の上面Ｓ１及び下面Ｓ２と、一対の側面Ｓ３，Ｓ４とを含んでいる。

【0022】

一対の上面Ｓ１及び下面Ｓ２は、水平方向に沿って延びている。上面Ｓ１は、加工ユニット２０の保持部２１の下部に接続されている。下面Ｓ２は、ステージ１０の上面及びステージ１０に載置されている測定対象物Ｗの表面Ｗａと対面している。下面Ｓ２には、複数のノズル１３０が取り付けられている。

【0023】

一対の側面Ｓ３，Ｓ４は、鉛直方向に沿って延びている。側面Ｓ３，Ｓ４はそれぞれ、上面Ｓ１及び下面Ｓ２を接続している。側面Ｓ３には、供給部３０と流体的に接続される流入孔１１１が設けられている。流入孔１１１は、内部空間Ｖ１と連通している。流入孔１１１は、図２に例示されるように、側面Ｓ３の中央近傍に配置されていてもよい。

【0024】

側面Ｓ４には、図１～図４に例示されるように、複数のエアセンサ１２０が取り付けられている。側面Ｓ４には、複数のエアセンサ１２０に対応する位置にそれぞれ、一対の接続孔１１２，１１３が設けられている。図４に例示されるように、複数の接続孔１１３はそれぞれ、側面Ｓ４から下面Ｓ２に至るまで、ベース部１１０の内部を延びている。

【0025】

複数のエアセンサ１２０は、図２及び図３に例示されるように、水平方向に沿った第１の方向（Ｘ軸に沿った方向）に沿って並ぶように、側面Ｓ４に配置されている。複数のエアセンサ１２０の数は、２つ以上であればよい。すなわち、センサユニット１００は、第１～第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のエアセンサ１２０を含んでいるともいえる。図１～図４の例では、センサユニット１００は、第１のエアセンサ１２０Ａ、第２のエアセンサ１２０Ｂ、・・・、第１１のエアセンサ１２０Ｋを含んでいる（図２参照）。

【0026】

複数のエアセンサ１２０は、図４に例示されるように、筐体１２１と、センサ本体１２２とを含む。筐体１２１は、内部に設けられた内部流路Ｖ２を含んでいる。筐体１２１のうちベース部１１０と対面する側面には、入口部１２３及び出口部１２４が開口されている。入口部１２３及び出口部１２４は、内部流路Ｖ２と連通している。エアセンサ１２０がベース部１１０に取り付けられている状態において、入口部１２３は、対応する接続孔１１２と流体的に接続され、出口部１２４は、対応する接続孔１１３と流体的に接続される。

【0027】

センサ本体１２２は、筐体１２１の内部流路Ｖ２に位置するように、筐体１２１内に取り付けられている。センサ本体１２２は、内部流路Ｖ２を流通する気体の流量を測定するように構成されている。センサ本体１２２は、測定した気体の流量のデータをコントローラＣｔｒに送信するように構成されている。

【0028】

複数のノズル１３０はそれぞれ、図２及び図３に例示されるように、複数のエアセンサ１２０に対応して位置するように、水平方向に沿った第１の方向（Ｘ軸に沿った方向）に沿って並んでいる。すなわち、複数のノズル１３０の数は、複数のエアセンサ１２０の数と同じである。図１～図４の例では、センサユニット１００は、第１のノズル１３０Ａ、第２のノズル１３０Ｂ、・・・、第１１のノズル１３０Ｋを含んでいる（図２参照）。

【0029】

複数のノズル１３０はそれぞれ、図３及び図４に例示されるように、ステージ１０の上面に向けて開口された吹出孔１３１を含む。隣り合うノズル１３０の吹出孔１３１同士の距離は、測定対象物Ｗの測定において求められる精度に応じて設定されうるが、例えば１０ｍｍ程度であってもよい。

【0030】

吹出孔１３１は、図４に例示されるように接続孔１１３のうちベース部１１０の下面Ｓ２に設けられた開口と連通している。したがって、流入孔１１１、内部空間Ｖ１、複数の接続孔１１２、複数の内部流路Ｖ２、複数の接続孔１１３及び吹出孔１３１は、この順に連通している。

【0031】

供給部３０は、センサユニット１００に気体を供給するように構成されている。具体的には、供給部３０は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づき、流入孔１１１を通じてベース部１１０の内部空間Ｖ１に、所定流量の気体を供給するように構成されている。供給部３０は、例えば、ブロワ、ポンプなどであってもよい。供給部３０によってセンサユニット１００に供給される気体は、例えば、空気、不活性ガスなどであってもよい。

【0032】

ディスプレイ４０は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づき、種々の情報を画面上に表示する機能を有する。ディスプレイ４０に表示される情報は、センサユニット１００によって測定された測定対象物Ｗの表面形状であってもよいし、測定対象物Ｗのサイズであってもよいし、測定対象物Ｗの位置（原点座標）であってもよいし、測定対象物Ｗの加工条件であってもよい。

【0033】

［コントローラの詳細］
コントローラＣｔｒは、図５に例示されるように、機能モジュールとして、読取部Ｍ１と、記憶部Ｍ２と、処理部Ｍ３と、指示部Ｍ４とを有する。これらの機能モジュールは、コントローラＣｔｒの機能を便宜上複数のモジュールに区切ったものに過ぎず、コントローラＣｔｒを構成するハードウェアがこのようなモジュールに分かれていることを必ずしも意味するものではない。各機能モジュールは、プログラムの実行により実現されるものに限られない。例えば、専用の電気回路（例えば論理回路）、又は、これを集積した集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）によって各機能モジュールが実現されてもよい。

【0034】

読取部Ｍ１は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体ＲＭからプログラムを読み取るように構成されている。記録媒体ＲＭは、加工装置１の各部を動作させるためのプログラムを記録している。記録媒体ＲＭは、例えば、半導体メモリ、光記録ディスク、磁気記録ディスク、光磁気記録ディスクなどであってもよい。なお、以下では、加工装置１の各部は、アクチュエータ１１，２３，２４、供給部３０及びディスプレイ４０を含みうる。

【0035】

記憶部Ｍ２は、種々のデータを記憶するように構成されている。記憶部Ｍ２は、例えば、読取部Ｍ１において記録媒体ＲＭから読み出したプログラム、外部入力装置（図示せず）を介してオペレータから入力された設定データなどを記憶していてもよい。記憶部Ｍ２は、例えば、エアセンサ１２０によって測定された気体の流量のデータを記憶していてもよい。詳しくは後述するが、記憶部Ｍ２は、エアセンサ１２０が測定した気体の流量と、ノズル１３０と基準ブロック１４０の表面１４１（後述する）との離隔距離との関係を表すモデルを記憶していてもよい。

【0036】

処理部Ｍ３は、各種データを処理するように構成されている。処理部Ｍ３は、例えば、記憶部Ｍ２に記憶されている各種データに基づいて、加工装置１の各部を動作させるための信号を生成してもよい。処理部Ｍ３は、エアセンサ１２０によって測定された気体の流量のデータに基づいて、各ノズル１３０と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの離隔距離を算出してもよい。

【0037】

ところで、図４に例示されるように、ノズル１３０の吹出孔１３１から気体が測定対象物Ｗの表面Ｗａに向けて吹き出されると、当該離隔距離に応じて気体の流れにくさ（インピーダンス）が変化する。すなわち、当該離隔距離が小さい場合には、ノズル１３０の吹出孔１３１と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの間の空間が狭く、吹出孔１３１から吹き出された気体が直ちに表面Ｗａに衝突するので、気体が流れにくくなる。一方、当該離隔距離が大きい場合には、ノズル１３０の吹出孔１３１と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの間の空間が広く、吹出孔１３１から吹き出された気体が表面Ｗａに衝突するまでに気体が周囲の空間に拡がる傾向にあるので、気体が流れやすくなる。そのため、エアセンサ１２０によって、内部流路Ｖ２を流れる気体の流量を測定することで、当該離隔距離の大きさを算出することができる。なお、センサ本体１２２において、測定される気体の流量が電圧値として出力され、電圧値のデータがコントローラＣｔｒに送信されてもよい。すなわち、コントローラＣｔｒは、センサ本体１２２から電圧値のデータを受信後、当該電圧値を流量に変換する処理を実行してもよい。

【0038】

指示部Ｍ４は、処理部Ｍ３において生成された動作信号を、加工装置１の各部に送信するように構成されている。

【0039】

コントローラＣｔｒのハードウェアは、例えば一つ又は複数の制御用のコンピュータにより構成されていてもよい。コントローラＣｔｒは、図６に示されるように、ハードウェア上の構成として回路Ｃ１を含んでいてもよい。回路Ｃ１は、電気回路要素（circuitry）で構成されていてもよい。回路Ｃ１は、例えば、プロセッサＣ２と、メモリＣ３と、ストレージＣ４と、ドライバＣ５と、入出力ポートＣ６とを含んでいてもよい。

【0040】

プロセッサＣ２は、メモリＣ３及びストレージＣ４の少なくとも一方と協働してプログラムを実行し、入出力ポートＣ６を介した信号の入出力を実行することで、上述した各機能モジュールを実現するように構成されていてもよい。メモリＣ３及びストレージＣ４は、記憶部Ｍ２として機能してもよい。ドライバＣ５は、加工装置１の各部をそれぞれ駆動するように構成された回路であってもよい。入出力ポートＣ６は、ドライバＣ５と加工装置１の各部との間で、信号の入出力を仲介するように構成されていてもよい。

【0041】

加工装置１は、一つのコントローラＣｔｒを備えていてもよいし、複数のコントローラＣｔｒで構成されるコントローラ群（制御部）を備えていてもよい。加工装置１がコントローラ群を備えている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコントローラＣｔｒによって実現されていてもよいし、２個以上のコントローラＣｔｒの組み合わせによって実現されていてもよい。コントローラＣｔｒが複数のコンピュータ（回路Ｃ１）で構成されている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコンピュータ（回路Ｃ１）によって実現されていてもよい。あるいは、上記の機能モジュールがそれぞれ、２つ以上のコンピュータ（回路Ｃ１）の組み合わせによって実現されていてもよい。コントローラＣｔｒは、複数のプロセッサＣ２を有していてもよい。この場合、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのプロセッサＣ２によって実現されていてもよいし、２つ以上のプロセッサＣ２の組み合わせによって実現されていてもよい。

【0042】

［モデルの生成方法］
次に、図７及び図８を参照して、エアセンサ１２０のモデル（特性）の生成方法について説明する。まず、図７（ａ）に例示されるように、ステージ１０に基準ブロック１４０を載置する。次に、コントローラＣｔｒがアクチュエータ２３を制御して、ノズル１３０が基準ブロック１４０の表面１４１に接触するまで、センサユニット１００を保持部２１と共に降下させる。

【0043】

次に、コントローラＣｔｒがアクチュエータ２３を制御して、ノズル１３０が基準ブロック１４０の表面１４１から１０μｍ上方に位置するように、センサユニット１００を保持部２１と共に上昇させる。この状態で、コントローラＣｔｒが供給部３０を制御して、センサユニット１００に気体を供給させる。これにより、ノズル１３０の吹出孔１３１から基準ブロック１４０の表面１４１に気体が吹き付けられる。このとき、エアセンサ１２０において、気体の流量の測定を所定時間継続する。

【0044】

次に、当該所定時間が経過すると、供給部３０からのセンサユニット１００への気体の供給を継続させたまま、コントローラＣｔｒがアクチュエータ２３を制御する。すなわち、ノズル１３０がさらに１０μｍ上方に位置するように（ノズル１３０が基準ブロック１４０の表面１４１から２０μｍ上方に位置するように）、センサユニット１００を保持部２１と共に上昇させる。そして、上記と同様に、エアセンサ１２０において、気体の流量の測定を所定時間継続する。以降も同様に、ノズル１３０を１０μｍずつ上昇させながら、エアセンサ１２０において、気体の流量の測定を所定回数繰り返す。なお、上記したノズル１３０の上昇量である１０μｍは一例であり、モデルに求められる精度に応じて当該上昇量を増減させてもよい。

【0045】

こうして得られた測定結果を、図７（ｂ）に示す。上述したようにノズル１３０が所定時間経過ごとに上昇していくので、図７（ｂ）に例示されるように、エアセンサ１２０において測定される気体の流量は、時間経過に応じて階段状に大きくなっている。なお、図７（ｂ）では、一例として、３つのエアセンサ１２０Ａ～エアセンサ１２０Ｃの測定結果の例を示している。

【0046】

次に、ノズル１３０が１０μｍに位置していたときの気体の流量のデータの平均値を算出する。ノズル１３０の高さ位置が２０μｍ以降においても同様に、ノズル１３０の高さ位置ごとに流量のデータの平均値を算出する。こうして算出された複数の平均値を、図８に例示されるように、横軸を基準ブロック１４０の表面１４１からのノズル１３０の高さ位置とし、縦軸を気体の流量としたグラフにプロットする。次に、プロットされたデータに基づいて、近似線を算出する。これにより、ノズル１３０の高さ位置に対する気体の流量の関数が近似線によって表され、当該近似線がモデルとして得られる。ここで、当該近似線は、例えば、プロットされたデータ同士を直線で結んだ折れ線であってもよいし、線形近似であってもよいし、多項式近似であってもよい。

【0047】

こうして得られた１つのモデルを、全てのエアセンサ１２０に適用してもよい。あるいは、図７（ｂ）において例示されるエアセンサ１２０Ａ～１２０Ｃのようにエアセンサ１２０ごとの測定結果のばらつきが大きい場合には、上述の手順にて各エアセンサ１２０ごとに個別のモデルを生成してもよい（図８参照）。

【0048】

［測定対象部の表面測定方法］
次に、図９及び図１０を参照して、測定対象物Ｗの表面Ｗａを測定する方法について説明する。

【0049】

まず、測定対象物Ｗの表面Ｗａが上方を向くように、ステージ１０に測定対象物Ｗを載置する。次に、コントローラＣｔｒがアクチュエータ２３に指示して、ノズル１３０が測定対象物Ｗの表面Ｗａの基準位置から所定の高さとなるように、センサユニット１００の高さ位置を調節する。ここで、当該基準位置は、例えば、事前の測定などにより表面Ｗａの高さ位置が既知の任意の位置であってもよい。

【0050】

次に、コントローラＣｔｒが供給部３０を制御して、センサユニット１００に気体を供給させる。これにより、各ノズル１３０の吹出孔１３１から気体が下方に向けて吹き出される（第１の処理、第１の工程）。

【0051】

次に、各ノズル１３０の吹出孔１３１から気体が吹き出ている状態で、コントローラＣｔｒがアクチュエータ１１に指示して、センサユニット１００が測定対象物Ｗの表面Ｗａを走査するように、ステージ１０を動作させる（第２の処理、第２の工程）。具体的には、まず、図９に例示されるように、ノズル１３０が、測定対象物Ｗの一方の側縁から他方の側縁を超えるまで、水平方向に沿い且つ第１の方向に交差する第２の方向（Ｚ軸に沿った方向）において、センサユニット１００を走査させる。すなわち、吹出孔１３１から吹き出している気体が、測定対象物Ｗの一方の側縁から他方の側縁を超えるまで、測定対象物Ｗの表面Ｗａに対して吹き付けられる。

【0052】

このとき、センサユニット１００の走査に伴い、ノズル１３０と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの離隔距離に応じた気体の流量がエアセンサ１２０において測定される。コントローラＣｔｒは、エアセンサ１２０において測定された気体の流量のデータに基づいて、ノズル１３０と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの離隔距離を算出する（第３の処理、第３の工程）。コントローラＣｔｒは、各エアセンサ１２０において測定された気体の流量のデータを、予め取得したモデルに代入することで、当該離隔距離を算出してもよい。各エアセンサ１２０ごとにモデルを取得している場合には、コントローラＣｔｒは、各エアセンサ１２０において測定された気体の流量のデータを、対応するモデルに代入することで、各ノズル１３０と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの離隔距離をそれぞれ算出してもよい。なお、図１０（ａ）に、センサユニット１００が測定対象物Ｗの一方の側縁から他方の側縁を超えるまで移動したときに、一つのエアセンサ１２０において測定された気体の流量のデータに基づく当該離隔距離の算出結果の一例を示す。

【0053】

続いて、コントローラＣｔｒがアクチュエータ１１に指示して、第１の方向（Ｘ軸に沿った方向）において所定の送りピッチで、ステージ１０を動作させる。当該送りピッチは、例えば、隣り合うノズル１３０の吹出孔１３１同士の距離（隣り合うエアセンサ１２０の同士の間隔）よりも小さく設定されていてもよい。当該送りピッチは、例えば、隣り合うノズル１３０の吹出孔１３１同士の距離の１／２～１／１０程度に設定されていてもよい。なお、センサユニット１００が測定対象物Ｗの一方の側縁から他方の側縁へ、あるいはその逆へと、第２の方向（Ｚ軸に沿った方向）において移動する回数は、当該送りピッチに応じて設定されてもよい。例えば、当該送りピッチが、隣り合うノズル１３０の吹出孔１３１同士の距離の１／２に設定されている場合には、第２の方向（Ｚ軸に沿った方向）において移動する回数が２回に設定されていてもよい。当該送りピッチが、隣り合うノズル１３０の吹出孔１３１同士の距離の１／１０に設定されている場合には、第２の方向（Ｚ軸に沿った方向）において移動する回数が１０回に設定されていてもよい。

【0054】

続いて、ノズル１３０の吹出孔１３１が、測定対象物Ｗの他方の側縁から一方の側縁を超えるまで、第２の方向（Ｚ軸に沿った方向）において、センサユニット１００を走査させる。以上の動作を繰り返すことにより、センサユニット１００が第２の方向（Ｚ軸に沿った方向）において測定対象物Ｗの表面Ｗａ上を所定回数走査しつつ、第２の方向（Ｚ軸に沿った方向）における走査ごとに当該送りピッチで移動する。換言すれば、センサユニット１００は、測定対象物Ｗの表面Ｗａ上において、測定対象物Ｗに対して蛇行しながら（左右に曲折しながら）移動する。このセンサユニット１００による、測定対象物Ｗに対する相対的な蛇行移動を、センサユニット１００のスキャン動作と称することがある。

【0055】

以上により、測定対象物Ｗの表面Ｗａのうち測定対象となる領域（例えば、当該表面Ｗａの一部又は全部）の全てが測定されると、測定対象物Ｗの表面Ｗａの測定処理が完了する。なお、以上の処理によって、測定対象物Ｗの表面Ｗａのうち測定対象となる領域の全てが測定されない場合には、次の処理が行われてもよい。すなわち、コントローラＣｔｒがアクチュエータ１１に指示して、測定対象物Ｗの表面Ｗａのうちセンサユニット１００によって走査されていない領域（走査未了領域）にセンサユニット１００が至るまで、ステージ１０を動作させてもよい（図９の矢印Ａｒ参照）。このステージ１０の動作を、センサユニット１００の相対位置を走査未了領域にシフトさせるという意味で、センサユニット１００のシフト動作と称することがある。

【0056】

当該シフト動作後、コントローラＣｔｒが、アクチュエータ１１及び供給部３０に指示する。これにより、各ノズル１３０の吹出孔１３１から気体が下方に向けて吹き出されている状態で、センサユニット１００が測定対象物Ｗの表面Ｗａのうち走査未了領域を走査するように、ステージ１０が再び動作する。その後も、測定対象物Ｗの表面Ｗａに走査未了領域が存在する場合には、上記のスキャン動作及びシフト動作が繰り返し実行されてもよい。

【0057】

測定対象物Ｗの表面Ｗａの測定処理が完了すると、コントローラＣｔｒは、上記の処理の過程で得られた離隔距離に基づいて測定対象物Ｗの表面形状を算出して、当該表面形状をディスプレイ４０に表示させてもよい（第４の処理、第４の工程）。具体的には、コントローラＣｔｒは、コントローラＣｔｒにおいて算出された離隔距離をそれぞれ、測定対象物Ｗの表面Ｗａの高さ位置に変換してもよい。次に、コントローラＣｔｒは、各エアセンサ１２０の位置に応じて当該高さ位置の大きさを二次元的又は三次元的にディスプレイ４０に表示させてもよい。図１０（ｂ）に、離隔距離が小さい位置（測定対象物Ｗの表面Ｗａの高さ位置が相対的に高い位置）をグレーの濃色で表示し、離隔距離が大きい位置（測定対象物Ｗの表面Ｗａの高さ位置が相対的に低い位置）をグレーの淡色で表示した二次元画像の一例を示す。

【0058】

［作用］
以上の例によれば、各ノズル１３０の吹出孔１３１からそれぞれ測定対象物Ｗの表面Ｗａに向けて気体を吹き付けながら、センサユニット１００を表面Ｗａ上において走査させている。そして、各エアセンサ１２０によって測定される気体の流量に基づいて、各ノズル１３０と表面Ｗａとの離隔距離（ギャップ）をそれぞれ算出している。そのため、センサユニット１００が表面Ｗａ上を走査するたびに、測定対象物Ｗの表面形状に関する複数のデータが一度に取得される。そのため、一つのエアセンサ１２０が測定対象物Ｗの表面全体を走査する場合と比較して、測定対象物Ｗの表面全体の表面形状をより高速に測定することが可能となる。また、以上の例によれば、エアセンサ１２０がノズル１３０の吹出孔１３１よりも上流側に位置している。そのため、ノズル１３０と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの離隔距離が変化することに伴い、吹出孔１３１から吹き出される気体の流量が変化すると、当該吹出孔１３１と同一の流路で且つ上流側にあるエアセンサにおいても気体の流量が直ちに変化する。すなわち、極めて高速な応答速度が得られる。したがって、以上の例によれば、測定対象物Ｗの表面形状を極めて高速に測定することが可能となる。

【0059】

以上の例によれば、モデルを予め取得しておくことで、各エアセンサ１２０において測定される気体の流量から直ちに、各エアセンサ１２０と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの離隔距離が推定されうる。そのため、センサユニット１００による測定対象物Ｗの表面形状の測定中に時々刻々と変化する各エアセンサ１２０における気体の流量に応じて、各離隔距離を精度よく且つ即時に推定することが可能となる。

【0060】

以上の例によれば、各エアセンサ１２０についてモデルが予め取得されうる。そのため、製造誤差などによりエアセンサ１２０の機体ごとに特性が僅かずつ異なるような場合であっても、各エアセンサ１２０に応じたモデルを用いて、各エアセンサ１２０と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの離隔距離をより正確に算出することが可能となる。

【0061】

以上の例によれば、ベース部１１０内の内部空間Ｖ１がベース部１１０の接続孔１１２を介して各エアセンサ１２０の入口部１２３と連通している。また、以上の例によれば、各エアセンサ１２０の出口部１２４がそれぞれ、ベース部１１０の接続孔１１３を介して、対応するノズル１３０の吹出孔１３１と連通している。そのため、ベース部１１０から各ノズル１３０の吹出孔１３１までの流路の全長がより短くなりうる。したがって、ノズル１３０と測定対象物Ｗの表面Ｗａとの離隔距離の変化に対するエアセンサ１２０における気体の流量の応答速度が、より高速となる。その結果、測定対象物Ｗの表面形状をさらに高速に測定することが可能となる。

【0062】

以上の例によれば、センサユニット１００のシフト動作が行われうる。そのため、測定対象物Ｗの表面Ｗａのうち隣り合うノズル１３０同士の間に対応する領域については、細かな送りピッチでセンサユニット１００を走査する。一方、測定対象物Ｗの表面Ｗａのうち走査未了領域については、センサユニット１００が第２の方向に大きく移動した後に、センサユニット１００によるスキャン動作が行われうる。したがって、測定対象物Ｗの表面全体を一つのセンサユニット１００によって効率的に測定することが可能となる。

【0063】

以上の例によれば、コントローラＣｔｒによって算出された離隔距離に基づく測定対象物Ｗの表面形状が、各エアセンサ１２０の位置に応じて、二次元的又は三次元的にディスプレイ４０に表示される。そのため、測定対象物Ｗの表面形状を、作業者が視覚を通じて容易に把握することが可能となる。

【0064】

以上の例によれば、加工装置１が表面測定装置２を含んでおり、加工ユニット２０に工具２２及びセンサユニット１００が取り付けられている。そのため、測定対象物Ｗの表面形状がセンサユニット１００によって測定された後に、その測定データに基づいて直ちに測定対象物Ｗを工具２２で加工しうる。そのため、測定対象物Ｗの表面形状の測定処理と測定対象物Ｗの加工処理との間で測定対象物の移動が不要となり、これに伴い、測定対象物Ｗの移動後の位置調整なども不要となる。したがって、測定処理から加工処理への時間が短縮化されるので、生産性を高めることが可能となる。

【0065】

［変形例］
本明細書における開示はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特許請求の範囲及びその要旨を逸脱しない範囲において、以上の例に対して種々の省略、置換、変更などが行われてもよい。

【0066】

（１）以上の例では、ノズル１３０と基準ブロック１４０の表面１４１との離隔距離と、ノズル１３０の吹出孔１３１から当該表面１４１に吹き付けられた気体の流量との関係性を示す近似線を、モデルとして得ていた。しかしながら、例えば、供給部３０からセンサユニット１００への気体の流量、ノズル１３０の吹出孔１３１の開口面積なども、モデルを構成する一つの要素として含まれていてもよい。

【0067】

（２）図１１に例示されるように、表面測定装置２は、各ノズル１３０に対して着脱可能に構成された複数のアタッチメントノズル１５０をさらに含んでいてもよい。アタッチメントノズル１５０は、ノズル１３０の下面及び周面の一部の外形と適合する凹形状を呈していてもよい。アタッチメントノズル１５０は、ノズル１３０に対して密着するように、例えば接着剤、雄ネジ及び雌ネジによる螺合構造などによってノズル１３０に接合されていてもよい。接着剤を用いてアタッチメントノズル１５０をノズル１３０に接合した場合には、接着剤の除去液などを用いてノズル１３０からアタッチメントノズル１５０を取り外してもよい。アタッチメントノズル１５０は、自身を貫通する吹出孔１５１（別の吹出孔）を含む。吹出孔１５１の開口面積は、吹出孔１３１の開口面積よりも小さく設定されている。

【0068】

図１１の例によれば、アタッチメントノズル１５０がノズル１３０に取り付けられることにより、測定対象物Ｗの表面Ｗａに気体が衝突したときの面積が小さくなる。そのため、測定対象物Ｗの表面Ｗａのうちより狭い範囲に応答して、エアセンサ１２０における気体の流量が変化する。したがって、測定対象物Ｗの表面状態をより精密に測定することが可能となる。また、図１１の例によれば、アタッチメントノズル１５０がノズル１３０に対して着脱可能とされている。そのため、アタッチメントノズル１５０を着脱するだけで、センサユニット１００において、次の２つの用途の使い分けが可能となる。すなわち、一つの用途は、比較的大径の吹出孔１３１を備えるノズルを用いて測定対象物Ｗの表面全体を迅速に測定する用途である。一方、もう一つの用途は、比較的小径の吹出孔１５１を備えるアタッチメントノズル１５０を用いて測定対象物Ｗの表面状態を精密に測定する用途である。

【0069】

（３）エアセンサ１２０がステージ１０及び測定対象物Ｗに対して相対移動可能に構成されていれば、エアセンサ１２０及びステージのうち一方が移動してもよいし、双方が移動してもよい。

【0070】

（４）加工装置１は、ステージ１０に載置されている測定対象物Ｗの高さ、位置などを識別するためのカメラをさらに備えていてもよい。

【0071】

（５）測定対象物Ｗの形状は、特に限定されない。すなわち、測定対象物Ｗの形状は、直方体形状、円柱状、多角柱状、環状、筒状、歯車状などであってもよい。加工装置１は、測定対象物Ｗの形状及び加工目的に応じて、工具２２により、円筒研削、内面研削、心なし研削、ねじ研削、歯車研削、ならい研削、及び切断を行ってもよい。

【0072】

（６）加工装置１は、工具２２を測定対象物Ｗに接触して測定対象物Ｗを加工する加工装置であれば、どのような加工を行う装置であってもよい。例えば、加工装置１は、研削装置であってもよいし、切削装置であってもよいし、研磨装置であってもよい。加工装置１が切削装置である場合、工具２２は切削工具（例えば、バイト、フライス工具など）であってもよい。加工装置１が研磨装置である場合、工具２２は測定対象物Ｗに対して定圧で押し付けられる遊離砥粒又は固定砥粒であってもよい。

【0073】

［他の例］
例１．表面測定装置の一例は、測定対象物を載置可能なステージと、ステージの上方に配置され且つステージに対して相対移動可能に構成されたセンサユニットと、センサユニットに気体を供給するように構成された供給部と、制御部とを備える。センサユニットは、供給部から供給された気体が内部流路を流通する際の気体の流量をそれぞれ測定するように構成された第１～第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のエアセンサと、水平方向に沿った第１の方向に一列に並ぶように配置された第１～第Ｎのエアセンサを保持するように構成されたベース部と、第１～第Ｎのエアセンサの内部流路とそれぞれ連通し且つステージに向けて開口された吹出孔が設けられた第１～第Ｎのノズルとを含む。制御部は、内部流路を通じて流れてきた気体が、第１～第Ｎのノズルの吹出孔から下方に向けて吹き出されるように、供給部を動作させる第１の処理と、第１の処理による供給部の動作中に、センサユニットが測定対象物の表面上を走査するように、ステージ及びセンサユニットの少なくとも一方を動作させる第２の処理と、第２の処理によるセンサユニットの走査中に、第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された気体の流量に基づいて、第１～第Ｎのノズルと測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出する第３の処理とを実行するように構成されている。この場合、第１～第Ｎのノズルの吹出孔からそれぞれ測定対象物の表面に向けて気体を吹き付けながら、センサユニットを当該表面上において走査させている。そして、第１～第Ｎのエアセンサによって測定される気体の流量に基づいて、各ノズルと当該表面との離隔距離（ギャップ）をそれぞれ算出している。そのため、センサユニットが当該表面上を走査するたびに、測定対象物の表面形状に関するＮ個のデータが一度に取得される。そのため、一つのエアセンサが測定対象物の表面全体を走査する場合と比較して、測定対象物の表面全体の表面形状をより高速に測定することが可能となる。また、例１の装置の場合、エアセンサがノズルの吹出孔よりも上流側に位置している。そのため、ノズルと測定対象物の表面との離隔距離が変化することに伴い、吹出孔から吹き出される気体の流量が変化すると、当該吹出孔と同一の流路で且つ上流側にあるエアセンサにおいても気体の流量が直ちに変化する。すなわち、極めて高速な応答速度が得られる。したがって、例１の装置によれば、測定対象物の表面形状を極めて高速に測定することが可能となる。

【0074】

例２．例１の装置において、制御部は、第１～第Ｎのエアセンサのうち一つのエアセンサの内部流路を流通した気体が、第１～第Ｎのノズルのうち一つのエアセンサに対応する一つのノズルから、ステージに載置された基準ブロックの表面に吹き出されるときの、一つのエアセンサが測定した気体の流量と、一つのノズルと基準ブロックの表面との離隔距離との関係を表すモデルを予め取得する第４の処理をさらに実行するように構成されており、第３の処理は、第２の処理によるセンサユニットの走査中に、モデルと、第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された気体の流量とに基づいて、第１～第Ｎのエアセンサと測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出することを含んでいてもよい。この場合、モデルを予め取得しておくことで、各エアセンサにおいて測定される気体の流量から直ちに、各エアセンサと測定対象物の表面との離隔距離が推定される。そのため、センサユニットによる測定対象物の表面形状の測定中に時々刻々と変化する各エアセンサにおける気体の流量に応じて、各離隔距離を精度よく且つ即時に推定することが可能となる。

【0075】

例３．例１の装置において、制御部は、第１～第Ｎのエアセンサの内部流路を流通した気体が、第１～第Ｎのノズルから、ステージに載置された基準ブロックの表面に吹き出されるときの、第ｎ（ｎは１～Ｎのいずれかの自然数）のエアセンサが測定した気体の流量と、第ｎのノズルと基準ブロックの表面との離隔距離との関係を表すモデルを、第１～第Ｎのエアセンサについて予め取得する第４の処理をさらに実行するように構成されており、第３の処理は、第２の処理によるセンサユニットの走査中に、モデルと、第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された気体の流量とに基づいて、第１～第Ｎのエアセンサと測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出することを含んでいてもよい。この場合、例２の装置と同様の作用効果が得られる。また、例３の装置の場合、各エアセンサについてモデルが予め取得される。そのため、製造誤差などによりエアセンサの機体ごとに特性が僅かずつ異なるような場合であっても、各エアセンサに応じたモデルを用いて、各エアセンサと測定対象物の表面との離隔距離をより正確に算出することが可能となる。

【0076】

例４．例１～例３のいずれかの装置において、第１～第Ｎのエアセンサはそれぞれ、内部流路に連通する入口部及び出口部を含み、第１～第Ｎのノズルは、吹出孔が第１～第Ｎのエアセンサのうち対応するエアセンサの出口部とそれぞれ連通するように、ベース部の底面に設けられており、ベース部は、第１～第Ｎのエアセンサの入口部及び供給部と連通する内部空間を含んでいてもよい。この場合、ベース部から各ノズルの吹出孔までの流路の全長がより短くなる。そのため、ノズルと測定対象物の表面との離隔距離の変化に対するエアセンサにおける気体の流量の応答速度が、より高速となる。したがって、測定対象物の表面形状をさらに高速に測定することが可能となる。

【0077】

例５．例１～例４のいずれかの装置において、第２の処理は、水平方向に沿い且つ第１の方向に交差する第２の方向において、センサユニットが測定対象物の表面上を所定回数走査しつつ、第２の方向における走査ごとに、第１の方向において第１～第Ｎのエアセンサが隣り合う間隔よりも小さい送りピッチでセンサユニットが移動するように、ステージ及びセンサユニットの少なくとも一方を動作させることと、測定対象物の表面のうちセンサユニットによって走査されていない領域に至るまで、第２の方向においてセンサユニットが移動するように、ステージ及びセンサユニットの少なくとも一方を動作させることとを含んでいてもよい。この場合、測定対象物の表面のうち隣り合うノズル同士の間に対応する領域については、細かな送りピッチでセンサユニットを走査し、測定対象物の表面のうち当該領域以外については、センサユニットが第２の方向に大きく移動した後に、センサユニットによる走査が行われる。そのため、測定対象物の表面全体を一つのセンサユニットによって効率的に測定することが可能となる。

【0078】

例６．例１～例５のいずれかの装置において、センサユニットは、第１～第Ｎのノズルの吹出孔よりも小さい別の吹出孔が設けられ、且つ、第１～第Ｎのノズルに装着された状態で別の吹出孔が吹出孔と連通するように、第１～第Ｎのノズルのそれぞれに着脱可能に構成された複数のアタッチメントノズルをさらに含んでいてもよい。この場合、アタッチメントノズルがノズルに取り付けられることにより、測定対象物の表面に気体が衝突したときの面積が小さくなる。そのため、測定対象物の表面のうちより狭い範囲に応答して、エアセンサにおける気体の流量が変化する。したがって、測定対象物の表面状態をより精密に測定することが可能となる。また、例６の装置の場合、アタッチメントノズルがノズルに対して着脱可能とされている。そのため、アタッチメントノズルを着脱するだけで、センサユニットにおいて、次の２つの用途の使い分けが可能となる。すなわち、一つの用途は、比較的大径の吹出孔を備えるノズルを用いて測定対象物の表面全体を迅速に測定する用途である。一方、もう一つの用途は、比較的小径の別の吹出孔を備えるアタッチメントノズルを用いて測定対象物の表面状態を精密に測定する用途である。

【0079】

例７．例１～例６のいずれかの装置は、表示部をさらに備え、制御部は、第３の処理によって算出された離隔距離に基づく前記測定対象物の表面形状を、第１～第Ｎのエアセンサの位置に応じて二次元的又は三次元的に表示部に表示させる第４の処理をさらに実行するように構成されていてもよい。この場合、測定対象物の表面形状を、作業者が視覚を通じて容易に把握することが可能となる。

【0080】

例８．加工装置の一例は、例１～例７のいずれかの表面測定装置と、測定対象物を加工するように構成された工具と、工具及び表面測定装置を保持するように構成された保持部とを備える。この場合、例１の装置と同様の作用効果が得られる。また、表面測定装置が、保持部によって工具と共に保持されているので、測定対象物の表面形状がセンサユニットによって測定された後に、その測定データに基づいて直ちに測定対象物を工具で加工しうる。そのため、測定対象物の表面形状の測定処理と測定対象物の加工処理との間で測定対象物の移動が不要となり、これに伴い、測定対象物の移動後の位置調整なども不要となる。したがって、測定処理から加工処理への時間が短縮化されるので、生産性を高めることが可能となる。

【0081】

例９．表面測定方法の一例は、ステージ上に載置された測定対象物の表面をセンサユニットによって測定する方法である。センサユニットは、供給部から供給された気体が内部流路を流通する際の気体の流量をそれぞれ測定するように構成された第１～第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のエアセンサと、水平方向に沿った第１の方向に一列に並ぶように配置された第１～第Ｎのエアセンサを保持するように構成されたベース部と、第１～第Ｎのエアセンサの内部流路とそれぞれ連通し且つステージに向けて開口された吹出孔が設けられた第１～第Ｎのノズルとを含む。表面測定方法の一例は、気体を、内部流路を通じて第１～第Ｎのノズルの吹出孔から下方に向けて吹き出す第１の工程と、第１の工程における測定対象物の表面への気体の吹き出し中に、センサユニットが測定対象物の表面上を走査する第２の工程と、第２の工程におけるセンサユニットの走査中に、第１～第Ｎのエアセンサにおいてそれぞれ測定された気体の流量に基づいて、第１～第Ｎのノズルと測定対象物の表面との離隔距離をそれぞれ算出する第３の工程とを含む。この場合、例１の装置と同様の作用効果が得られる。

【符号の説明】

【0082】

１…加工装置、２…表面測定装置、１０…ステージ、２０…加工ユニット、２１…保持部、２２…工具、３０…供給部、４０…ディスプレイ（表示部）、１００…センサユニット、１１０…ベース部、１２０…エアセンサ、１２３…入口部、１２４…出口部、１３０…ノズル、１３１…吹出孔、１４０…基準ブロック、１４１…表面、１５０…アタッチメントノズル、１５１…吹出孔（別の吹出孔）、Ｃｔｒ…コントローラ（制御部）、Ｗ…測定対象物、Ｗａ…表面、Ｖ１…内部空間、Ｖ２…内部流路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】