[发明专利]测量机床中位置检测误差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量在机床中提供的位置检测器的位置检测误差的方法，更特别地，涉及一种测量由于俯仰(pitch)、偏转(yaw)和滚动(roll)引起的机床的加工点附近的定位误差的方法，以及还涉及使用由位置检测误差测量方法获得的误差数据的位置检测器的检测数据的补偿。

背景技术

例如，一种用于改善半导体制造设备的X-Y工作台上使用的线性标尺的位置检测精度的现有技术包括：在某时将X-Y工作台的每个轴移动一定距离，使用激光距离测量设备来测量移动的实际距离，计算指令的移动距离和实际的移动距离之间的差值，以及使用获得的差值数据来改善X-Y工作台上使用的线性标尺的位置检测精度(JP03-175319A)。

与激光距离测量设备相比，线性标尺的绝对精度并不好。然而，与激光距离测量设备相比，线性标尺的优点是其测量极少受到周围温度和气压的变化的影响。

例如DVD读取镜头等的精密光学部件模具要求纳米级别的非常高的空间精度。为了将工件加工成精确的形状，具有高的定位精度的计算机数值控制器(CNC)机床是最佳的。然而，生产能够以纳米级别的绝对精度定位的CNC机床是困难的。

此外，由于沿着X轴、Y轴和Z轴中的每一个的俯仰、偏转和滚动，机床中使用的滑块容易倾斜。特别地，由于俯仰和滚动引起的倾斜的影响，与在滑块的低位置相比，在滑块的高位置的距离变换具有高几倍的误差。

在当前的CNC机床中，位置检测器和加工点是彼此分开的。因此，为了最大可能程度地消除在加工点的每个轴的俯仰、偏转和滚动(其不能由前述CNC位置检测器检测)的影响以及获得更精确的加工，期望使用具有极好的测距精度的激光距离测量设备(例如，参见图7)来测量加工点附近的移动。

然而，因为激光震荡波长随着周围环境的改变而波动，例如，随着温度和气压的改变而波动，必须或者在这样的环境改变小的位置，或者通过覆盖激光的光学路径、使用激光测量光学路径的附近的温度和气压、并且将这些测量结果实时地反馈给激光波长来进行这样的测量。然而，在加工点的附近进行激光测距的情况下，提供这样的覆盖是非常困难的。

发明内容

本发明通过使用线性标尺测量加工点附近的移动，并且基于测量的结果进行装配到CNC机床上的位置检测器的补偿以消除加工点附近的各个轴的俯仰、偏转和滚动的影响能够提供更精确的加工，其中各个轴的俯仰、偏转和滚动没有被提供在CNC机床上的位置检测器检测。

本发明的方法用于测量提供在机床的线性轴上的位置检测器的位置检测误差，该方法包括以下步骤：使用激光距离测量设备来补偿定位误差测量线性标尺的定位误差；平行于机床的线性轴装配已经补偿了定位误差的所述定位误差测量线性标尺；以及将当驱动线性轴移动预定量时位置检测器检测的移动量和所述定位误差测量线性标尺测量的移动量之间的差值存储为机床的位置检测器的误差数据。

定位误差测量线性标尺可以被装配在机床的加工点附近。

位置检测器可以包括线性标尺。

该方法进一步包括使用存储的数据来补偿位置检测器的检测数据的步骤。

通过将使用激光距离测量设备补偿的线性标尺用作主标尺，可以使用在加工点(即，在实际进行加工的高度)测得的值通过简单的方法来补偿在CNC机床中使用的滑块中出现的俯仰、偏转和滚动方向上的倾斜的影响，能够获得更精确的CNC机床定位精度。

此外，由于线性标尺是仅使用夹具简单定位在CNC机床的加工点的附近，当使用激光距离测量设备的情况下，不需要调整光轴等，使得本发明的位置检测误差测量方法能够应用在使用CNC机床的制造工厂、实验室或其他位置。

此外，由于不需要调整光轴，可以通过连续将每个轴偏移(offset)预定量来在CNC机床的加工区域的所有点容易地实现本发明的位置检测误差测量方法，因此在使用CNC机床的制造工厂、实验室或其他位置以小块为单元实现加工区域的全部点的位置检测误差测量。

附图说明

图1是其中执行了本发明的一个实施例的的CNC机床的主要部件的透视图；

图2是表示使用激光距离测量设备的误差测量线性标尺误差测量设备的例子；

图3是表示线性标尺误差的例子的图形；

图4是表示使用线性标尺的机床X轴定位误差测量的图表；

图5是表示机床位置检测误差的例子的图形；

图6表示机床存储误差测量线性标尺误差补偿数据的例子；和

图7是表示使用激光距离测量设备的机床X轴定位误差测量的图表。

具体实施方式