带有机载测定功能的加工装置的制作方法

本发明涉及一种具有通过仿形动作测定工件形状的功能的加工装置。

背景技术：
以往以来，公知有通过使探针仿照工件的形状移动来高精度地测定该工件的形状。以往的仿形控制采用如下的原理，以仿照事先已取得的工件的设计值的方式主动控制探针的移动轨道，另一方面，通过被动地测定在这种移动控制期间所产生的探针的位移来测定实际上自工件设计值的“偏差”。因此，在原理上需要被动地测定探针的位移的机构。这种机构一般被称为定标器等。例如，在WO00/52419号公报中，公开了一种采用了触针式的探针头的NC加工装置。在该装置中，保持探针头与工件之间的接触地进实施仿形控制，通过持续捕捉探针头的接触件的位移来高精度地限定工件的形状。特别是，在该装置中，通过在接触件位移的测定中采用激光干涉位移计，实现了高精度的工件的仿形测定。但是，从成本及设置空间的观点考虑，在加工装置中搭载用于仿形控制的独自的定标器并不是优选的。

技术实现要素：
本发明是基于以上的见解而提出的。本发明的目的在于提供一种加工装置，不必搭载用于仿形测定控制的独自的定标器，能够低成本地实现仿形控制。本发明的加工装置包括生成相对于马达的移动指令的分配器，和检测上述马达的动作位置的位置检测器，还包括马达控制器，基于上述移动指令，该马达控制器被上述位置检测器的检测结果反馈，并且将对应的马达控制成上述位置检测器的检测结果为规定的动作位置，其特征在于，在仿形测定控制时，取代加工工具而安装有能够测定相对于工件的相对距离的探针传感器，在仿形测定控制时，阻断上述移动指令向上述马达控制器输入，另一方面，上述探针传感器的测定结果也向上述马达控制器反馈，以使上述探针传感器的测定结果为规定的距离，在仿形测定控制时，上述位置检测器的检测结果与上述探针传感器的测定结果重叠后的信息作为工件的形状信息输出。根据本发明，由于在原理上能够使检测马达的动作位置的位置检测器作为仿形测定控制时的定标器发挥功能，所以不必搭载用于仿形测定控制的独自的定标器即能够实施仿形测定控制。因此，从成本及设置空间的观点考虑非常有利。这种结构因仿形测定控制时阻断相对于马达控制器的移动指令这一新的构思而成为可能。具体地说，例如，上述马达为Y轴马达（承担Y轴方向上的相对移动的马达），上述位置检测器检测上述Y轴马达的动作位置，上述马达控制器基于相对于上述Y轴马达的移动指令被上述位置检测器的检测结果反馈，并且将对应的上述Y轴马达控制成上述位置检测器的检测结果为规定的动作位置，在仿形测定控制时，阻断相对于上述Y轴马达的移动指令向上述马达控制器输入，另一方面，上述探针传感器的测定结果也向上述马达控制器反馈，以使上述探针传感器的测定结果为规定的距离。在这种情况下，通过持续朝向X轴方向以及/或者Z轴方向的移动，实施仿形测定控制。本发明在对微型透镜阵列进行加工的加工装置及对用于成形出微型透镜阵列的模具进行加工的加工装置中尤为有效。微型透镜阵列及用于成形出微型透镜阵列的模具由于经常是加工误差增大，所以需要预先增大仿形测定控制的定标器的行程。根据本发明，无需独自设置仿形测定控制的定标器，在能够测定（对应）的加工误差的范围上有没有原理上的限制。作为探针传感器，能够利用以往所公知的各种各样类型的传感器。例如，在对微型透镜阵列进行加工的加工装置及对用于成形出微型透镜阵列的模具进行加工的加工装置中，在测定精度这一点上优选具有He－Ne激光测定机构的类型。而且，本发明的加工装置优选还包括加工补正部，基于输出的上述工件的形状信息对加工数据或者加工程序进行补正。通过将能够高精度得到的工件的形状信息适用于加工数据及加工程序的补正中，能够提高加工精度。或者，本发明的方法使用加工装置进行工件的仿形测定控制，该加工装置包括生成相对于马达的移动指令的分配器，和检测上述马达的动作位置的位置检测器，还包括马达控制器，基于上述移动指令，该马达控制器被上述位置检测器的检测结果反馈，并且将对应的马达控制成上述位置检测器的检测结果为规定的动作位置，其特征在于，包括：取代加工工具而安装能够测定相对于工件的相对距离的探针传感器的工序；阻断上述移动指令向上述马达控制器中输入，另一方面，上述探针传感器的测定结果也向上述马达控制器反馈，以使上述探针传感器的测定结果为规定的距离的工序；以及将上述位置检测器的检测结果与上述探针传感器的测定结果重叠后的信息作为工件的形状信息输出的工序。具体地说，例如，上述马达为Y轴马达，上述位置检测器检测上述Y轴马达的动作位置，上述马达控制器基于相对于上述Y轴马达的移动指令被上述位置检测器的检测结果反馈，并且将对应的上述Y轴马达控制成上述位置检测器的检测结果为规定的动作位置，在上述马达控制器中，被阻断的上述移动指令的输入是相对于上述Y轴马达的移动指令，上述探针传感器的测定结果被反馈，以使在X轴方向以及/或者Z轴方向的相对移动持续的期间，上述探针传感器的测定结果为规定的距离。附图说明图1是本发明的一实施方式的加工装置的示意框图；图2是用于说明探针传感器追随于工件的样子的示意图；图3是表示基于工件形状的测定结果的补正加工结果的曲线图；图4是表示基于工件形状的测定结果的其它补正加工结果的曲线图。附图标记说明：11：位置指令部，12：移动解析加减速处理部，13：分配器，14：马达，15：位置检测器，16：马达控制器，17：放大器，21：探针传感器，22：接触件，23：空气轴承，24：头部，30：加工补正部。具体实施方式以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1（a）以及图1（b）是本发明的一实施方式的加工装置的示意框图。本实施方式的加工装置包括：生成位置指令（例如G01/G00）的位置指令部11，进行移动解析加减速处理的移动解析加减速处理部12，以及生成相对于与X、Y、Z的各轴（各送进轴）相对应的马达的移动指令的分配器（分配处理部）13。各马达在本实施方式中为旋转马达。在各轴的马达14上设有检测该马达14的旋转位置的位置检测器15。本实施方式的位置检测器15由光学线性标度尺构成。被各轴的马达14相对移动的是在加工控制时为了所希望的加工处理而安装的加工工具。并且，设有马达控制器16，基于来自分配器13的移动指令，该马达控制器16被位置检测器15的检测结果反馈，并且将对应的马达14控制成该位置检测器15的检测结果为规定的旋转位置。而且，在本实施方式中，在马达控制器16与马达14之间夹装有放大器17。这种本实施方式的加工装置在加工控制时如图1（a）那样发挥作用。即、基于来自位置指令部11的位置指令，由移动解析加减速处理部12进行移动解析加减速处理，在分配器13中生成相对于与X、Y、Z的各轴相对应的各马达的移动指令。并且，基于来自分配器13的移动指令，位置检测器15的检测结果向马达控制器16反馈，对应的马达14被马达控制器16控制成该位置检测器15的检测结果为规定的旋转位置。这样一来，实现了加工工具进行的工件加工。本实施方式的特征不在于加工控制而在于仿形测定控制。即，本实施方式的加工装置在仿形测定控制时取代加工工具而安装有能够测定相对于工件的相对距离的探针传感器21。本实施方式的探针传感器21具有：维持相对于工件的接触的接触件22，将接触件22支撑在能够位移的状态的空气轴承23，以及能够测定接触件22的位移量的头部24（参照图2）。头部24具有使用了He－Ne激光的光纤式激光干涉位移计，实现了0.038nm这种高精度的分辨率。而且，空气轴承23（也称为空气滑块）实现了大约50mgf这种低测定力。并且，如图1（b）所示，在该仿形测定控制时，移动指令向马达控制器16的输入被阻断（在朝向初期位置移动之前利用移动指令），探针传感器21的测定结果也向马达控制器16反馈，以使探针传感器21的测定结果为规定的距离，位置检测传感器15的检测结果与探针传感器21的测定结果重叠后的信息作为工件的形状信息输出。在此，参照图2，对探针传感器21追随于工件的样子进行说明。图2表示了在探针传感器21相对于工件向X轴方向以及/或者Z轴方向相对移动之际（X轴方向以及/或者Z轴方向的移动基于移动指令进行），测定Y轴方向上的工件形状（凹凸）的样子（Y轴方向的移动指令被阻断）。如图2所示，相对移动之际，若工件凸状隆起（图2（a）→图2（b）），则探针传感器21的前端（在这种情况下是接触件22）的移动轨道被仿形成这种形状。即，探针传感器21的前端向上方位移（图2（b））。这样，该位移信息被立即向马达控制器16反馈，向Y轴对应的马达施加反馈指令。其结果，探针传感器21的整体位置向上方修正，探针传感器21的前端（在这种情况下是接触件22）的位置状态立即返回中立状态。相反，若探针传感器21的前端离开工件（图2（c）），则探针传感器21的整体位置向下方修正，探针传感器21的前端再次与工件抵接（图2（d））。此时，由位置检测器15检测的马达的旋转位置与探针传感器21的前端位置（残存位移量）重叠后的信息作为图2（b）＝图2（c）的地点的工件的形状信息输出。即、由于Y轴方向的移动指令被阻断，所以作为位移测定的定标器能够利用位置检测器15。如上所述，根据本实施方式，由于在原理上能够使检测马达14的旋转位置的位置检测器15作为仿形测定控制时的定标器发挥作用，所以不必搭载用于仿形测定控制的独自的定标器也能够实施仿形测定控制。因此，从成本及设置空间的观点考虑是非常有利的。而且，由于反馈控制成探针传感器21在平时返回中立状态，所以探针传感器21的位移增大是非常罕见的。在以往的方法中，由于持续相对于某一基准（例如设计值）的位移量的测定，所以探针传感器21的位移增大并不罕见，存在由此产生的测定精度不良的问题，而根据本实施方式则消除了这种问题。而且，根据本实施方式，为了在加工装置自身中实现仿形测定控制，与在加工装置之外利用另外的工件形状测定器的情况相比无需取下工件。因此，作业效率明显更优。这在将测定的工件的形状数据用作补正加工数据及补正加工程序的生成的情况下更为显著。例如，加工补正部30基于测定的工件的形状数据（工件的形状信息）对加工数据或加工程序进行补正，生成补正加工数据或补正加工程序。这样一来，能够提高加工精度。具体地说，在通过本实施方式的加工装置对微型透镜阵列或用于成形出微型透镜阵列的模具进行了加工后，通过仿形测定控制取得形状数据，在基于该形状数据对加工程序进行了补正后，再次实施微型透镜阵列或用于成形出微型透镜阵列的模具的加工和仿形测定控制，这一结果示于图3以及图4。如这些图所示，只要能够高精度地测定工件的形状数据，则能够实现显著、有效的加工程序补正。另外，在上述的实施方式中，各马达14为旋转马达，但也可以是线性马达。在这种情况下，位置检测器15构成为检测该线性马达的移动位置。