(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動ステージを駆動し、加工工具と被加工物とを相対移動させて前記被加工物を加工する加工方法において、
前記複数の移動ステージのそれぞれの姿勢誤差を検出し、
移動する加工点について、各時点におけるステージの目標位置データと被加工物の加工点の座標データから求めた前記各移動ステージの基準点に対する被加工物上の加工点の相対位置と、前記姿勢誤差とから、前記加工点の変位量を求め、
前記ステージの目標位置データを前記加工点の変位量に基づいて補正し、前記補正したステージの目標位置データに基づいて前記複数の移動ステージを駆動して前記被加工物を加工することを特徴とする加工方法。
【請求項２】
前記ステージの目標位置データと前記加工点の座標データは、加工前に作成しておくことを特徴とする請求項１記載の加工方法。
【請求項３】
前記補正したステージの目標位置データは予め求めておくことを特徴とする請求項２記載の加工方法。
【請求項４】
前記各移動ステージの基準点は、前記各移動ステージの重心位置であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の加工方法。
【請求項５】
前記各移動ステージの重心位置の移動量をさらに検出し、前記移動量に基づいて前記ステージの目標位置データをさらに補正することを特徴とする請求項４記載の加工方法。
【請求項６】
前記加工工具は、前記被加工物と当接する外形が所定の曲率を有し、前記加工点に応じて、前記外形の前記被加工物との接触点が移動可能に形成されたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか一項記載の加工方法。
【請求項７】
前記加工工具は、円盤形状であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか一項記載の加工方法。
【請求項８】
前記複数のステージは、第１方向に移動可能な第１移動ステージ、前記第１方向に直交する第２方向に移動可能な第２移動ステージ及び前記第１及び第２方向に直交する第３方向に移動可能な第３移動ステージを備え、
前記加工点の変位量は、前記第１乃至第３移動ステージの前記第１乃至第３方向ごとに演算された変位量を合成して各方向ごとに求められる、ことを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項記載の加工方法。
【請求項９】
複数の移動ステージにより、加工工具と被加工物とを相対移動させて加工する加工装置において、
前記複数の移動ステージをそれぞれ駆動するステージ駆動手段と、
前記複数の移動ステージのそれぞれの姿勢誤差を検出するステージ姿勢誤差検出手段と、
ステージの目標位置データと被加工物の加工点の座標データから、前記各移動ステージの基準点に対する被加工物上の加工点の相対位置を求め、前記求めた相対位置と前記姿勢誤差とから前記加工点の変位量を演算する手段と、を有し、
前記ステージ駆動手段は、前記加工点の変位量に基づいて補正された前記移動ステージの目標位置データに基づいて前記複数の移動ステージを駆動することを特徴とする加工装置。
【請求項１０】
前記各移動ステージの基準点は前記各移動ステージの重心位置であることを特徴とする請求項９記載の加工装置。
【請求項１１】
前記各移動ステージの重心位置の移動量を検出する平行並進誤差検出手段をさらに有することを特徴とする請求項１０記載の加工装置。
【請求項１２】
前記加工工具は、前記被加工物と当接する外形が所定の曲率を有し、前記加工点に応じて、前記外形の前記被加工物との接触点が移動可能に形成されたことを特徴とする請求項９乃至１１いずれか一項記載の加工装置。
【請求項１３】
前記加工工具は、円盤形状であることを特徴とする請求項９乃至１２いずれか一項記載の加工装置。
【請求項１４】
前記複数のステージは、第１方向に移動可能な第１移動ステージ、前記第１方向に直交する第２方向に移動可能な第２移動ステージ及び前記第１及び第２方向に直交する第３方向に移動可能な第３移動ステージを備え、
前記変位量を演算する手段は、前記加工点の変位量を、前記第１乃至第３移動ステージの前記第１乃至第３方向ごとに演算された変位量を合成して各方向ごとに求める、ことを特徴とする請求項９乃至１３いずれか一項記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い加工精度で形状加工等を行う加工方法及び加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削や研削のように機械的な加工を行う加工装置においては、加工データとして加工装置の移動ステージの目標位置及び移動速度等の時間軸のデータを用いている。加工データは、加工面の形状や、加工工具等に関する設定値から予め算出して加工装置の数値演算装置に記憶されている。被加工物の加工面を曲面に加工する際には、曲面の法線に追従して加工工具を移動させる。法線を追従する方法として、加工工具を旋回させることでできる旋回Ｒ（半径）や工具先端形状の工具Ｒ（半径）を用いる。この場合、加工工具と被加工物の相対位置を制御し、旋回する工具の軌跡や工具先端形状が持つ曲面の法線と加工面の法線とを一致させて加工する。この方法でも、加工装置に与えられる加工データは移動ステージの目標位置及び移動速度等の時間軸のデータであった。
【０００３】
このような加工装置では、複数の移動ステージが加工データの目標位置に正確に追従することが前提であり、移動ステージの軸受け機構で剛性不足やガイド歪みにより、姿勢誤差が発生する場合にも誤差となる。すなわち、加工工具や被加工物を搭載する移動ステージで姿勢変化による傾きが生じると、加工工具や被加工物も傾き、相対位置関係が変化して、加工工具は所定の加工点に接触せずに加工誤差となる。旋回Ｒや工具Ｒを用いて法線追従し加工を行う場合は、ステージの目標位置からはステージ上での姿勢変化で発生する傾きの回転中心から加工点までの距離が推定できず、姿勢変化量を計測しても加工誤差量を補正することができなかった。
【０００４】
従来は、移動ステージの軸受け機構を静圧軸受け機構とするなど、高精度化と高剛性化により姿勢変化の影響を低減していた。しかし、軸受け機構の高精度化や高剛性化には限界があった。そこで、姿勢変化による誤差を補正する手法として、幾つかの方法が提案されている。
【０００５】
一つ目は、移動ステージの姿勢誤差を軸受けの精度以上に高める手法である。図５は、一従来例を示すもので、ガイド１０２は静圧ガイドであって、空気の流体隙間を介してＹステージ１０５を支持し、Ｙ方向へ可動とする。Ｙステージ１０５は、リニアモータ１１５ａ、１１５ｂの２本で駆動される。このようなステージ機構において、レーザ光１１０ａ、１１０ｃを用いたレーザ測長器１１１ａ、１１１ｃによりＹ方向の位置及びＺ方向回りの傾斜であるヨーイングを検出する。２本のリニアモータ１１５ａ、１１５ｂの推力を調整することによって、前述した流体隙間の範囲ではあるが、Ｙステージ１０５のヨーイング方向の姿勢を制御可能である。
【０００６】
二つ目の方法は、特許文献１に開示されたように、移動ステージの姿勢変化を他のアクチュエータを用いて補正する方法である。これは、移動ステージの軸受けにおいてガイド面が傾いた場合に、ガイド面の傾きを補正する機構を軸受け機構に組み込み、ガイド面の影響で発生する移動ステージのピッチングやヨーイング成分を補正する。しかし、この構成は、機構上補正できる範囲が小さい。また、移動ステージの直交方向での姿勢補正も可能であるが、機構上ストロークが小さく、直交方向への補正も微小範囲内でしか行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１５４０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光学部品用の金型を加工する加工装置では、複雑な形状の金型を非常に高精度（数十ｎｍのオーダ）に加工を行うことが要求されるため、従来問題とならなかった微小なステージの姿勢誤差による加工精度の悪化も問題視されるようになっている。
【０００９】
このような課題を解決する手段として、図５の従来例のように移動ステージの姿勢変化を補正するための、移動ステージの回転方向を制御する制御軸を設けている。しかし、高精度化のための軸受け剛性を大きくしているため、アクチュエータで移動ステージの姿勢を制御できる範囲が限られていた。
【００１０】
また、姿勢変化のうちの回転方向の制御を行うための機構を設けているので、制御する軸が多くなり、移動ステージ機構が複雑化し、逆に装置全体の剛性が落ちて、共振の発生などで加工精度を落とすことがある。
【００１１】
本発明は、光学部品の金型等を精密に形状加工することのできる加工方法及び加工装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の加工方法は、複数の移動ステージを駆動し、加工工具と被加工物とを相対移動させて前記被加工物を加工する加工方法において、前記複数の移動ステージのそれぞれの姿勢誤差を検出し、移動する加工点について、各時点におけるステージの目標位置データと被加工物の加工点の座標データから求めた前記各移動ステージの基準点に対する被加工物上の加工点の相対位置と、前記姿勢誤差とから、前記加工点の変位量を求め、前記ステージの目標位置データを前記加工点の変位量に基づいて補正し、前記補正したステージの目標位置データに基づいて前記複数の移動ステージを駆動して前記被加工物を加工することを特徴とする。
本発明の加工装置は、複数の移動ステージにより、加工工具と被加工物とを相対移動させて加工する加工装置において、前記複数の移動ステージをそれぞれ駆動するステージ駆動手段と、前記複数の移動ステージのそれぞれの姿勢誤差を検出するステージ姿勢誤差検出手段と、ステージの目標位置データと被加工物の加工点の座標データから、前記各移動ステージの基準点に対する被加工物上の加工点の相対位置を求め、前記求めた相対位置と前記姿勢誤差とから前記加工点の変位量を演算する手段と、を有し、前記ステージ駆動手段は、前記加工点の変位量に基づいて補正された前記移動ステージの目標位置データに基づいて前記複数の移動ステージを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
加工装置の加工データとして移動ステージの目標位置とともに加工点の座標を予め数値演算装置に与えて、移動ステージの移動時の姿勢誤差と加工点の座標とから姿勢誤差に対する変位量を求める。この際、予め登録されている加工点の座標に対し、移動ステージの姿勢変化で発生する直交３軸方向の変位だけを演算することで、計算負荷を小さくして、数値演算装置上でリアルタイムに計算することが可能となる。移動ステージの姿勢変化による加工点の変位量を直交３軸の位置ずれ成分のみで算出し、算出した加工点の変位量に基づいて補正された移動ステージの目標位置データに基づいて複数の移動ステージを駆動することで、加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１による加工装置及び加工工程を示す図である。
【図２】加工点の法線と加工工具の法線を一致させる方法を説明する図である。
【図３】実施例２による加工装置及び加工工程を示す図である。
【図４】ステージ誤差を検出する測定部を説明する図である。
【図５】一従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例１）
図１は、実施例１による加工装置を示すもので、複数の移動ステージは、ガイド１、２、３によってそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を可動とするＸステージ４、Ｙステージ５、Ｚステージ６である。各ガイド１、２、３は静圧軸受けを用いたリニアガイドであり、各ステージ４、５、６の駆動源（ステージ駆動手段）は、リニアモータを有する。ステージ姿勢誤差検出手段を構成するＸステージ検出器７、Ｙステージ検出器８、Ｚステージ検出器９は、それぞれＸ、Ｙ、Ｚステージ４、５、６の姿勢を測定するもので、複数のレーザ１０を用いて各ステージの姿勢誤差を検出する。
【００１６】
数値演算装置１２は、加工データ１３を持ち、加工データ１３は、各ステージの目標位置であるところのステージ目標位置データ１４と、加工点の位置を示す座標であるところの加工点座標データ１５から構成される。ステージ目標位置データ１４と加工点座標データ１５はそれぞれ、加工開始時点からの経過時間における位置及び座標を１ブロックとするデータの羅列で形成される。ある時刻でのステージ目標位置は、Ｘステージ４、Ｙステージ５、Ｚステージ６のそれぞれに対する駆動方向の目標位置を１ブロックとする。この目標値は例えば、一般的なＧコードで表すとＧ０１Ｘ０．０Ｙ０．１Ｚ０．２Ｆ１．０のように目標位置と目標位置までの移動速度（時間）を定める。また、この時の加工点座標データ１５は、加工装置上の任意の点を原点とした装置座標系の座標（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）のような座標で１ブロックとなる。ある加工を行う際のステージ目標値と加工点の座標が有するブロック数は等しく、加工中のある時点でのステージ目標位置のブロックとその時点での加工点の座標を示すブロックは１対１で対応する。
【００１７】
読み込み工程Ｓ１は、加工時に加工開始からの経過時間に対応したデータとして、加工データ１３からステージ目標位置データ１４と加工点座標データ１５の１ブロック分のデータをそれぞれ読み込む工程である。ステージ姿勢誤差検出工程Ｓ２は、各ステージの姿勢を検出し、数値演算装置１２が各ステージの姿勢誤差を読み込む工程である。すなわち、Ｘステージ検出器７、Ｙステージ検出器８、Ｚステージ検出器９で姿勢を検出し、各ステージの姿勢を読み込む。Ｙステージ４は、被加工物Ｗを搭載し、Ｙステージ５は、支持体２１を介してスピンドルモータ２２を支持し、加工工具２３を回転させながら、被加工物Ｗに対してＹ方向に走査させる。
【００１８】
ここでは、Ｙステージ５を例にとって姿勢誤差検出の方法を説明する。Ｙステージ検出器８は、複数のレーザ光１０を用いてＹステージ５の姿勢を検出する。レーザ光１０は、例えば２本の平均と差でＹステージの可動方向の位置とピッチングを検出することが可能である。ステージ上の位置の異なる複数ポイントにおいて可動方向の位置変位を検出し、姿勢誤差は、ステージ上の測定ポイントを測定するＹステージ検出器８により、可動方向の移動距離、ピッチング、ヨーイング、ローリングを検出する。Ｙステージ５のピッチング、ヨーイング、ローリングは、それぞれＸ方向回りの傾き、Ｚ方向回り、Ｙ方向回りの傾きに相当する。Ｙステージ５以外のＸステージ４、Ｚステージ６についても同様な構成のＸステージ検出器７、Ｚステージ検出器９で測定する。
【００１９】
高精度な加工装置では、ステージの移動精度を落とさないように重心位置をガイド機構で支持し、駆動する。また、ガイド機構が静圧軸受けであれば、ステージの重心位置を回転中心とほぼ一致させることができる。そこで、各ステージの重心位置は基準点である回転中心と一致しているものとして姿勢誤差を検出している。
【００２０】
第１の演算工程Ｓ３は、各ステージの基準点から被加工物上の加工点Ｗ１までの相対位置を求める工程である。加工点Ｗ１までの相対位置を算出するためには、ステージ上のどの位置を相対位置の基準とするかを定める必要がある。ここでは、各ステージの重心位置を基準点として相対位置を算出する。
【００２１】
図１において、Ｙステージ５がピッチング誤差であるＸ方向回りに傾いている。ガイド２で支持及び案内されるＹステージ５は通常は可動方向であるＹ方向にのみ可動する。Ｙステージ５の目標位置がｙ０、ｙ１、ｙ２・・・と変化する場合のＹステージ５の座標について説明する。Ｙステージ５の基準点であるステージ重心位置のＸ方向及びＺ方向の座標がＹＧｙ、ＹＧｚとする。Ｙステージ５の目標位置は（ＹＧｘ、ｙ０、ＹＧｚ）、（ＹＧｘ、ｙ１、ＹＧｚ）、（ＹＧｘ、ｙ２、ＹＧｚ）、・・・と変化する。同様に加工点位置は（Ｋｘ０、Ｋｙ０、Ｋｚ０）、（Ｋｘ１、Ｋｙ１、Ｋｚ１）、（Ｋｘ２、Ｋｙ２、Ｋｚ２）・・・と変化して行く。Ｙステージ５のステージ重心位置から加工点までの相対位置は直交３軸方向の位置の差分で算出できる。よって、（ＹＧｘ−Ｋｘ０、ｙ０−Ｋｙ０、ＹＧｚ−Ｋｚ０）、（ＹＧｘ−Ｋｘ１、ｙ１−Ｋｙ１、ＹＧｚ−Ｋｚ１）、（ＹＧｘ−Ｋｘ２、ｙ２−Ｋｙ２、ＹＧｚ−Ｋｚ２）、・・・の要領で演算を行う。他のＸステージ４、Ｚステージ６でも同様に算出する。
【００２２】
第２の演算工程Ｓ４は、第１の演算工程Ｓ３で算出した各ステージの重心位置からの相対位置と、ステージ姿勢誤差検出工程Ｓ２で算出した姿勢誤差から、姿勢誤差による加工点Ｗ１の変位量をステージ毎に算出する工程である。ここで、各ステージのピッチング、ヨーイング、ローリングの角度から座標変換にて算出する。これは時間毎の加工データ１３の１ブロック毎に一度ずつの簡単な座標変換で、直交３軸方向の変位量を算出するものである。これを、第２の演算工程Ｓ４において、ステージ毎に算出する。
【００２３】
算出方法は、以下の（式１）、（式２）のような一般式で簡単に算出できる。本実施例の演算では、加工点の変位量のみを考えればよいが、各ステージ毎にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向回りの回転をそれぞれα、φ、θとして算出する。計算の基準は座標系の原点を基準点であるステージ重心位置として算出する。ここで、（式２）のＵＶＷは第１の演算工程Ｓ３で算出した相対位置を代入する。
【００２４】
【数１】
0005693086.tif 000002
【００２５】
【数２】
0005693086.tif 000003
【００２６】
このような一般式を用いて算出した座標と、姿勢誤差がない場合における元の座標との差から直交３軸方向への変位量を求める。図１では、Ｙステージ５が姿勢変化しＸ方向回りの傾斜であるωｘ方向に傾斜している。この影響で、本来は被加工物Ｗ上の加工点Ｗ１に接触しているべき加工工具２３が加工点Ｗ１から位置がずれた座標に移動している。この位置のズレ量はＹステージ５の姿勢変化の回転中心であるステージ重心位置から加工点Ｗ１までの相対距離から得られる。この相対距離を半径として姿勢変化でＸ方向回りに傾いた角度をαとすれば（式２）から算出できる。重心位置の座標と加工点Ｗ１の座標及びその相対距離は第１の演算工程Ｓ３でステージ目標位置１４と加工点座標１５から得られている。
【００２７】
第３の演算工程Ｓ５では、第２の演算工程Ｓ４において各ステージ毎に算出した直交３軸方向の変位量を合成する工程である。第２の演算工程Ｓ４までで、各ステージ毎に直行３軸方向への変位量として算出しており、補正を行う方向は直交３軸ステージがそれぞれ、加工工具側を搭載しているかワーク側かにより正負の方向を決定する。正負の方向の決定に方法について説明すると、Ｙステージ５はＸ方向回りに姿勢変化し、加工工具２３は加工点Ｗ１から位置がずれる。位置がずれる距離と方向は第２の演算工程Ｓ４において得ている。位置がずれる距離と方向は、ステージ重心位置と加工点Ｗ１との２つの座標とＸ方向回りの傾斜角の方向から得た。図１では、Ｙステージ５は加工工具２３を搭載しているため、加工工具２３が本来の座標から位置ずれを生じる。位置ずれの方向は加工工具２３上で本来加工点Ｗ１に接触しているべき点が正のＹ方向と負のＺ方向へ加工点Ｗ１に対してずれている。加工工具２３を搭載するＹステージ５への目標位置の修正は、位置のずれた加工工具２３を元の位置に戻すので、ずれた方向と逆への補正値となる。つまり、Ｙ方向で負の方向へＹステージ５の目標位置を修正する。被加工物Ｗを搭載するＺステージ６では、加工工具２３上の接触点がＺ方向で負の方向に移動している。加工点Ｗ１がこの点と接触するようにするには、動いた加工工具２３を追うように被加工物ＷをＺ方向で負の方向へＺステージの目標位置を補正する。Ｘステージ４やＺステージ６に姿勢変化がある場合も同様に補正する方向が決定される。その後、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の方向別に単純な四則演算により変位量の合成値を算出する。
【００２８】
補正制御工程Ｓ６は、読み込み工程Ｓ１で与えられた各ステージの目標位置に補正値を入れて、各ステージを駆動するステージ駆動手段を制御する工程である。ステージ目標位置データ１４にはＸステージ４、Ｙステージ５、Ｚステージ６の直交３軸方向へのステージの目標値が含まれる。このステージ目標位置データ１４に対し、第３の演算工程Ｓ５で算出した結果を補正値として付加し、補正した目標位置でステージ位置を制御する。
【００２９】
図２は、加工点Ｗ１対して加工工具２３を追従させる動作について説明するもので、加工工具２３は円盤状の形状でスピンドルモータ２２に設置される。スピンドルモータ２２は加工時に一定の回転数で加工工具２３を回転させる。スピンドルモータ２２の回転中心Ｔ０はＹ方向と平行となるよう設置する。加工工具２３は円盤状であるがＹ方向に厚みを有しており、外周部２４の形状は一定の半径Ｒ１を有する。半径Ｒ１は工具Ｒと呼ばれるものである。工具形状は、円盤状の加工工具２３を中心軸と直交するＸ方向から見た場合に、加工工具２３の外周部２４がＸ方向回りで一定半径の形状である。また、加工工具２３がスピンドルモータ２２により回転するときの回転中心Ｔ０からの距離Ｒ２が旋回Ｒである。
【００３０】
加工対象である被加工物Ｗは、Ｘ方向にも曲率を持つ形状を有する。このような曲率を持つ形状は、加工点Ｗ１に対して加工工具２３の外周部２４の１点を接触させて加工する。この際には、被加工物Ｗの加工点Ｗ１での被加工物側の法線Ａ１に加工工具側の法線Ａ２を一致させて加工する。この加工装置にはＸ方向回りの回転方向に加工工具２３を追従させるための割り出し軸を持たない。加工工具２３で被加工物Ｗ全面を法線追従で加工する場合には、加工工具２３の外周部２４で加工工具側の法線Ａ２が一致する点を加工点Ｗ１と接触させる。
【００３１】
このときの加工工具２３の工具Ｒや旋回Ｒなどのパラメータを用いて各ステージ間の相対位置からそれぞれのステージの目標位置を算出する。加工データの算出工程ではさらに、複数のステージの相対移動における加速度や速度などの、加工点Ｗ１の位置を被加工物Ｗの表面を走査させるためのパラメータも用いて算出している。加工形状を滑らかにし、かつ精度を高めるためには加工点Ｗ１を計算する距離間隔を短くする必要がある。この計算は計算負荷が大きく加工を行う際にリアルタイムでの計算は困難である。そこで、加工データの算出ではステージの目標位置と加工点の座標を加工の開始前に加工データとして作成している。
【００３２】
（実施例２）
図３は実施例２を示す。実施例１においては、ステージの姿勢変化であるピッチング、ヨーイング、ローリング成分についての補正を行った。しかし、ステージ誤差には姿勢変化である回転成分以外にも、直交３軸方向のうちの可動方向以外の方向へステージが移動する場合があり、この平行並進成分によりステージが位置誤差を生じる場合にも、当然加工誤差となる。そこで、本実施例では、ステージ誤差検出手段を構成するステージ検出器７、８、９によって、各ステージの姿勢誤差を検出するステージ姿勢誤差検出工程Ｓ１２の後に、さらに各ステージの平行並進誤差も検出するものである。その他の点は実施例１と同様である。
【００３３】
平行並進について詳しく説明すると、Ｙ方向に移動するＹステージ５では、ピッチングとヨーイングωｘ、ωｙがある。ピッチングであるＸ軸回りの回転誤差を生じている時、Ｙステージ５の重心位置がこの姿勢変化によりＹ方向の可動方向以外の方向であるＸ方向やＺ方向に移動することがある。その移動量を、ステージ並行並進誤差検出工程Ｓ１３において、ステージ誤差の平行並進成分として検出する。Ｙステージ５では、Ｘ方向とＹ方向へＹステージ５の重心が移動した量を平行並進成分として検出し、この誤差分も補正する。
【００３４】
ステージ姿勢誤差検出工程Ｓ１２とステージ平行並進誤差検出工程Ｓ１３とで検出された各ステージ毎のステージ誤差となる姿勢誤差と平行並進誤差により発生する加工点の変位量を、演算工程Ｓ１４で算出する。演算工程Ｓ１４においては、ステージ姿勢誤差検出工程Ｓ１３で検出した姿勢誤差に対する演算は実施例１の第２の演算工程Ｓ４と同様であるが、ステージ平行並進誤差検出工程Ｓ１３で検出した平行並進成分についての処理を追加している。そして、各ステージ毎に算出した姿勢誤差の影響による変位量に対し、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の直交３軸方向毎に平行並進で発生する変位量を合成する。この工程では、各ステージ毎の姿勢誤差による影響と平行並進誤差による影響の両方を合成した演算結果を得る。
【００３５】
演算工程Ｓ１５における演算は、演算工程Ｓ１４で算出した各ステージ毎の変位量を補正値として合成する工程である。合成は各ステージ毎の変位量をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の直交３軸方向毎に合成する。合成した結果をＸステージ４、Ｙステージ５、Ｚステージ６に対する補正値として各移動ステージの目標位置を補正する。
【００３６】
図４は、実施例１のステージ姿勢誤差検出手段及び実施例２のステージ誤差検出手段を構成する測定部を示すもので、Ｙステージ５を例にとりステージ位置、姿勢誤差、平行並進誤差を検出するＹステージ検出器８を説明する。それぞれレーザ光１０ａ〜１０ｆを用いた６つのレーザ測長器１１ａ〜１１ｆにより、Ｙステージ５の位置及び姿勢を検出する。レーザ測長器１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、Ｙステージ５のＹ方向の位置を検出する。この３本のレーザ測長器で検出する値の平均と差からＹステージ５のＹ方向の位置と姿勢変化のピッチングとヨーイング成分であるＸ方向回りの回転及びＺ方向回りの回転を計測する。また、レーザ測長器１１ｄはＸ方向への平行並進を、レーザ測長器１１ｅ、１１ｆはＺ方向の平行並進とＹステージ５のローリングを検出する。Ｘステージ４、Ｚステージ６に搭載するＸステージ検出器７、Ｚステージ検出器９も同様である。
【００３７】
（実施例３）
実施例１においては、Ｘ、ＹＺステージのすべての姿勢誤差を検出し補正している。また実施例２においては各ステージの位置及び姿勢検出で、６軸方向、ピッチング、ヨーイング、ローリング及び可動方向を含むＸＹＺ方向への位置変化の全てを検出し補正している。しかし、Ｘ、Ｙ、Ｚステージすべての姿勢や平行並進をリアルタイムで検出することが必須ではない。ステージの移動精度が高い場合や、その姿勢誤差による影響度が必要な加工精度に対し小さい場合には、影響の小さい姿勢誤差は無視し、影響がある姿勢誤差のみを算出し補正することも可能である。また、再現性が高い場合には、予めステージの目標位置に対する姿勢誤差及び平行並進誤差をデータベース化して置くことも可能である。
【００３８】
例えば、ステージの構成により、可動方向の位置に対してヨーイング方向の姿勢誤差の再現性が非常に高い場合は、予め可動方向の位置に対するヨーイング方向の姿勢誤差を検出し、この検出結果をデータベース化しておく。
【００３９】
加工時には実施例１や実施例２で示した誤差検出の際に、データベース化した姿勢誤差を参照する。データベースの参照はステージの目標位置に対応した姿勢誤差をデータベースから参照するものである。それ以外は、実施例１及び実施例２と同様である。
【００４０】
（実施例４）
本実施例では、各ステージの目標位置に対する再現性が高い場合に、予め姿勢誤差及び平行並進誤差を検出し、データベース化しておき、リアルタイムで補正せず事前に加工データの生成工程で補正値を含む加工データを生成する。この場合には、数値演算装置の加工データを生成するＣＡＭにおいて、データベース化した各ステージ毎の可動方向の位置に対する姿勢誤差を参照し、姿勢誤差を得る。データベースから得た姿勢誤差及び平行並進誤差からその影響で生じる加工点の位置変位を算出する。
【００４１】
ここで、姿勢変化と平行並進は、ステージ上の任意の一点を回転中心及び移動点として各ステージ毎に検出する。この任意の一点が可動方向に移動するものとしてステージの目標座標も算出する。この際には、加工装置における空間上の任意の点を原点とする座標系で各ステージの目標位置を定義し目標座標を算出する。
【００４２】
次に、加工装置の数値演算装置において加工時に使用する加工データを算出する。加工点は被加工物の目標形状から求める。この際には、目標値と同一の座標系で加工点を定義し、加工点間の走査パターンと移動速度とから加工点の座標を算出する。加工点は加工開始からの経過時間間隔毎又は距離毎に算出し、加工点から各ステージの目標座標を算出する。この際に各ステージの目標座標から加工点までの相対位置を各ステージ毎に算出する。算出した目標座標においてデータベースを参照する。各ステージの姿勢変化と前述の相対距離とから姿勢変化に伴う加工点座標の位置変位を算出し、これに平行並進による変位量も合成する。合成した変位量をさらにステージ全ての変位量として合成し、補正値を求める。補正値は直交３軸方向の変位量として算出し、直交３軸方向のステージに対する目標位置に補正値として付加する。
【符号の説明】
【００４３】
１、２、３    ガイド
４    Ｘステージ
５    Ｙステージ
６    Ｚステージ
７    Ｘステージ検出器
８    Ｙステージ検出器
９    Ｚステージ検出器
１１ａ〜１１ｆ    レーザ測長器
１２    数値演算装置
２２    スピンドルモータ
２３    加工工具
【図１】
0005693086.tif 000004
【図２】
0005693086.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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