專利名稱：工件基準點檢測方法及使用該方法的加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在機體上利用測量器檢測出工件的基準點的工件基準 點檢測方法，以及使用該方法而在機體上通過檢測器檢測工件的基準點 的加工裝置。
背景技術：
以往，對于觸針式形狀測量機，在專利文獻l中公開有如下觸針式
形狀測量機，即其具備前端的截面形狀具有圓弧形狀的觸針頭、用于 使觸針頭沿被測物的被測量面接觸掃描的掃描機構、對掃描軌跡的坐標 數(shù)據(jù)進行測量的單元、以及數(shù)值數(shù)據(jù)的運算處理單元，其中運算處理單 元根據(jù)上述掃描軌跡的多個坐標數(shù)據(jù)及觸針頭前端半徑來推定接觸點 的坐標，并根據(jù)推定出的接觸點坐標的密度檢測出被測物的端緣位置。
專利文獻1:日本特開2000 - 298014號^S^艮(
段到[0011〗 段，圖2到圖4)
以往，在光學部件的超精密加工中，需要檢測出工件的基準點坐標。 在對球面或者非球面透鏡進行超精密加工時，被預先精密加工的工件的 頂點坐標成為超精密加工的基準點坐標。例如，在對球面凸透鏡進行超 精密加工時，使與支承在工件支承臺上的工件相對置地設置在工具臺上 的接觸式測量器的測頭抵接在工件的頂點附近，并使工具臺沿與工件軸 線垂直的X軸方向移動，檢測出與工具臺的X軸方向的各位置對應的 測頭的Z軸方向位置，并將與該最大值對應的工具臺的位置作為基準點 的X坐標值。此外，使接觸式測量器的測頭抵接在工件的頂點附近，并 沿與工件軸線垂直的Y軸方向移動架設有工件支承臺的滑移臺，檢測出 與滑移臺的Y軸方向的各位置對應的測頭的Z軸方向位置，并將與該 最大值對應的滑移臺的位置作為基準點的Y坐標值。
然而，在對平面形狀或自由曲面形狀的光學部件進行超精密加工 時，因工件表面形狀沒有特征，而無法在工件表面內(nèi)取得基準點的情況 多有發(fā)生。在這種情況下，將被預先精密加工過的工件上相互垂直的兩端緣的交點作為基準點。為了對工件的端緣進行檢測，在上述專利文獻1所記載的基準點檢 測裝置中，根據(jù)觸頭在非測量面上掃描時的掃描軌跡的多個坐標數(shù)據(jù)、 以及觸頭前端半徑來推定接觸點的坐標，并從推定出的接觸點坐標的密 度檢測出被測物的端緣位置，因此端緣部的形狀，例如形成于端緣部的 倒圓形狀、尺寸等會給端緣位置的檢測精度帶來較大影響。另外，為了 提高端緣位置的檢測精度，需要增多掃描軌跡中多個坐標數(shù)據(jù)的數(shù)量， 這樣在坐標數(shù)據(jù)的取得及接觸點坐標的推定運算中會花費較多的時間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種在機體上通過測量器能夠在短時間內(nèi)高精度 地檢測出基準點即工件的端緣的工件基準點檢測方法以及使用該方法的 加工裝置。為了解決上述課題，技術方案1所述的構成上的特征如下 一種工件 基準點檢測方法，使用加工裝置并在上述加工裝置的機體上檢測出工件的 基準點，該加工裝置具備對工件進行支承的工件支承臺；安裝工具的工 具臺；使上述工件支承臺及上述工具臺在相互垂直的X、 Y、 Z軸方向上 相對移動的進給裝置；對上述工件支承臺與上述工具臺的上述X、 Y、 Z 軸方向的各相對位置進行檢測的位置檢測裝置；具有測頭的測量器，該測 頭可沿Z軸方向移動地被支承在與上述工具臺連結成一體的主體上，且由 作用力朝向上述工件施力，而且由位移檢測裝置來檢測測頭相對上述主體 的位移，該工件基準點檢測方法的特征在于，具備第一工序，由上述進 給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺相對移動，使上述測頭抵接于上述 工件并克服作用力而后退；第二工序，由上述進給裝置4吏上述工件支承臺 及上述工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描速度相對移動，并使上述測頭從 上述工件的端緣脫離；第三工序，當上述測頭從上述工件的端緣脫離而在 Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置檢測出上述 工件支承臺與上述工具臺的X軸或Y軸方向的相對位置；第四工序，基于 由上述第三工序檢測出的上述工件支承臺與上述工具臺的X軸或Y軸方向 的相對位置，以及上述工件支承臺與上述工具臺在下述期間內(nèi)沿X軸或Y 軸方向相對移動的修正距離，來將上述工件的X軸或Y軸方向端緣作為基 準點檢測出，所述期間是指通過上述工件支承臺與上述工具臺的相對移 動，從上述測頭與上述工件的端緣一致開始到從上述工件的端緣脫離而在z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度為止的期間。技術方案2所述的發(fā)明的構成上的特征在于，在技術方案1的基礎上， 具備第五工序，由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺相對移 動，使上述測頭抵接于由支承臺支承的已知長度的物塊上，并克服作用力 而后退；第六工序，由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺在X 軸或Y軸方向上以掃描速度朝一個方向相對移動，^使上述測頭從上述物塊 的第一端緣脫離；第七工序，當上述測頭從上述物塊的第一端緣脫離而在 Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置檢測上述工 件支承臺與上述工具臺的X軸或Y軸方向的第一相對位置；第八工序，由 上述進i^裝置使上述工件支承臺及上述工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描 速度朝另一個方向相對移動，使上述測頭從上述物塊的第二端緣脫離；第 九工序，當上述測頭從上述物塊的第二端緣脫離而在Z軸方向上前進的速 度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置檢測上述工件支承臺與上述工具 臺的X軸或Y軸方向的第二相對位置；第十工序，將上述第一相對位置與 第二相對位置間的間隔和上述物塊的已知長度之差的二分之一，作為上述 修正距離來運算。技術方案3所述的發(fā)明的構成上的特征在于，在技術方案2的基礎上， 將上述物塊的第一端緣部及第二端緣部做成與上述工件的端緣部相同形 狀。技術方案4所述的發(fā)明的構成如下 一種加工裝置具備對工件進行 支承的工件支承臺；安裝工具的工具臺；使上述工件支承臺及上述工具臺 在相互垂直的X、 Y、 Z軸方向上相對移動的進給裝置；對上述工件支承 臺與上述工具臺的上述X、 Y、 Z軸方向的各相對位置進行檢測的位置檢 測裝置；具有測頭的測量器，該測頭可沿Z軸方向移動地被支承在與上述 工具臺連結成一體的主體上，且由作用力朝向上述工件施力，而且由位移 檢測裝置來檢測測頭相對上述主體的位移，該加工裝置的特征在于，具備 第一單元，其由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺相對移動， 使上述測頭抵接于上述工件并克服作用力而后退；第二單元，其由上述進 給裝置使上述工件支承臺與上述工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描速度相 對移動，使上述測頭從上述工件的端緣脫離；第三單元，其在上述測頭從 上述工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時，由上述 位置檢測裝置檢測出上述工件支承臺與上述工具臺的X軸或Y軸方向的相對位置；第四單元，其基于由上述第三單元檢測出的上述工件支承臺與上 述工具臺的X軸或Y軸方向的相對位置，以及上述工件支承臺與上述工具 臺在下述期間內(nèi)沿X軸或Y軸方向相對移動的修正距離，來將上述工件的 X軸或Y軸方向端緣作為基準點檢測出，所述期間是指通過上述工件支 承臺與上述工具臺的相對移動，從上述測頭與上述工件的端緣一致開始到 從上述工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度為止的期 間。技術方案5所述的發(fā)明的構成如下 一種加工裝置具備對工件進行 支承的工件支承臺；安裝工具的工具臺；使上述工件支承臺及上述工具臺 在相互垂直的X、 Y、 Z軸方向上相對移動的進給裝置；對上述工件支承 臺與上述工具臺的上述X、 Y、 Z軸方向的各相對位置進行檢測的位置檢 測裝置；具有測頭的測量器，該測頭可沿Z軸方向移動地凈皮支承在與上述 工具臺連結成一體的主體上，且由作用力朝向上述工件施力，而且由位移 檢測裝置來檢測測頭相對上述主體的位移，該加工裝置的特征在于，具備 第一單元，其由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺相對移動， 使上述測頭抵接于上述工件并克服作用力而后退；第二單元，其由上述進 給裝置分別使上述工件支承臺與上述工具臺在X軸及Y軸方向上以掃描速 度相對移動，使上述測頭從上述工件的X軸方向端緣及Y軸方向端緣脫離； 第三單元，其在上述測頭從上述工件的各端緣脫離而在Z軸方向上前進的 速度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置分別檢測上述工件支承臺與上 述工具臺的X軸及Y軸方向的各相對位置；第四單元，基于由上述第三單 元檢測出的上述工件支承臺與上述工具臺的X軸及Y軸方向的各相對位 置，以及上述工件支承臺與上述工具臺在下述期間內(nèi)在X軸及Y軸方向上 相對移動的修正距離，來將上述工件的X軸及Y軸方向端緣的交點作為基 準點檢測出，所述期間是指通過上述工件支承臺與上述工具臺的相對移 動，從上述測頭與上述工件的各端緣一致開始到從上述工件的各端緣脫離 而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度為止的期間。技術方案6中記載的發(fā)明的構成上的特征在于，在技術方案4或5的 基礎上，從上述測頭從上述工件的端緣脫離開始到在Z軸方向上前進的 速度達到規(guī)定速度為止的修正時間存儲在上述控制裝置的存儲裝置中， 上述第四單元將上述修正時間與上述掃描速度相乘來運算上述修正距 離。在如上述構成的技術方案1涉及的發(fā)明中，使工件支承臺及工具臺 相對移動，使測量器的測頭抵接于工件并克服作用力而后退，使工件支承臺及工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描速度相對移動，而使測頭從 工件的端緣脫離，當測頭從工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度 達到規(guī)定速度時，由位置檢測裝置檢測工件支承臺與工具臺的X軸或Y 軸方向的相對位置，并基于檢測出的X軸或Y軸方向的相對位置，以 及工件支承臺與工具臺在下述期間內(nèi)沿X軸或Y軸方向相對移動的修 正距離，來將工件的端緣作為基準點進行檢測，所述期間是指從測頭 與工件的端緣一致開始到從工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速 度達到規(guī)定速度為止的期間。由此，在對工件的端緣進行檢測時，不會受工件的端緣部的形狀的 影響，通過測頭僅在Z軸方向上可移動地支承于主體上的檢測器，能夠 在短時間內(nèi)高精度地檢測工件的端緣。在如上述構成的技術方案2涉及的發(fā)明中，使工件支承臺及工具臺 相對移動，使測量器的測頭抵接于由支承臺支承的已知長度的物塊并克 服作用力而后退，使工件支承臺及工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描 速度朝一個方向相對移動，測頭從物塊的第一端緣脫離，當測頭從物塊 的第一端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時，由位置檢 測裝置檢測工件支承臺與工具臺的X軸或Y軸方向的第一相對位置。 使工件支承臺及工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描速度朝另一個方向 相對移動，與上述相同地當測頭從物塊的第二端緣脫離而在Z軸方向上 前進的速度達到規(guī)定速度時，檢測工件支承臺與工具臺的X軸或Y軸 方向的第二相對位置。將第一相對位置與第二相對位置間的間隔和物塊 的已知長度之差的二分之一作為上述修正距離來運算。由此不受形成在 測頭前端的球狀部的半徑尺寸誤差的影響，能夠以簡單的構成容易且高 精度地求出在測頭從工件的端緣脫離開始到在Z軸方向上前進的速度 達到規(guī)定速度為止的期間內(nèi)，工件支承臺與工具臺相對移動的修正距 離。在如上述構成的技術方案3涉及的發(fā)明中，由于將用于求出修正距 離的物塊的第一端緣部以及第二端緣部做成與工件的端緣部相同形狀， 所以不會受工件的端緣部的形狀的影響，能夠更高精度地求出修正距 離。在如上述構成的技術方案4涉及的發(fā)明中，使工件支承臺及工具臺 相對移動，使測量器的測頭抵接于工件并克服作用力而后退，使工件支 承臺及工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描速度相對移動，測頭從工件 的端緣脫離，當測頭從工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到 規(guī)定速度時，由位置檢測裝置檢測工件支承臺與工具臺的X軸或Y軸 方向的相對位置，并基于該檢測出的X軸或Y軸方向的相對位置，以 及工件支承臺與工具臺在下述期間內(nèi)沿X軸或Y軸方向相對移動的修 正距離，來將工件的端緣作為基準點檢測出，所述期間是指從測頭與 工件的端緣一致開始到從工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度 達到規(guī)定速度為止的期間。由此，在對工件的端緣進行檢測時，不會受工件的端緣部的形狀的 影響，通過使測頭相對主體僅在Z軸方向上能夠移動地將之支承的檢測 器，能夠在短時間內(nèi)高精度地檢測工件的端緣。在如上述構成的技術方案5涉及的發(fā)明中，使工件支承臺及工具臺 相對移動，使測量器的測頭抵接于工件并克服作用力而后退，使工件支 承臺及工具臺在X軸及Y軸方向上以掃描速度分別相對移動，測頭從 工件的X軸方向端緣及Y軸方向端緣脫離，當測頭從工件的各端緣脫 離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時，由位置檢測裝置分別檢 測工件支承臺與工具臺的X軸及Y軸方向的各相對位置，基于該檢測 出的X軸及Y軸方向的各相對位置，以及工件支承臺與工具臺在下述 期間內(nèi)相對移動的修正距離，來將工件的X軸及Y軸方向端緣的位置 作為基準點檢測出，所述期間是指從測頭與工件的各端緣一致開始到 從工件的各端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度為止的 期間。由此能夠提供下述的加工裝置，即在以工件的X軸方向端緣及Y軸 方向端緣的交點為基準點時，不會受工件的兩端緣部的形狀的影響，通 過測頭僅在Z軸方向上可移動地支承于主體上的檢測器，能夠在短時間 內(nèi)高精度地檢測出工件的基準點。在如上述構成的技術方案6涉及的發(fā)明中，由于從測量器的測頭從 工件的端緣脫離開始到在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度為止的 修正時間存儲在存儲裝置中，并將該修正時間與掃描速度相乘來運算修 正距離，所以即便改變掃描速度，仍可以通過將存儲的修正時間與該掃描速度相乘而容易地求出修正距離。


圖l是表示本實施方式涉及的超精密加工裝置的立體圖。圖2是表示超精密加工裝置的控制裝置的框圖。圖3是表示以工件W的X軸及Y軸方向正側端緣的交點為基準點 進行檢測的狀態(tài)的圖。圖4是表示測頭抵接在工件表面而移動的狀態(tài)的圖。圖5是工件基準點檢測程序的流程圖。圖6是表示使用物塊求出修正距離的狀態(tài)的圖。圖7是修正距離運算程序的流程圖。符號說明如下10…超精密加工裝置；11…頭部；12…Y軸滑移臺；13、 17、 21… 引導機構；14、 18、 22…線性馬達；15、 19、 23…線位移傳感器；16…X 軸滑移臺；20…工件支承臺；24...伺服馬達；25...主軸；26…工件夾持 裝置；28…工具臺；30…工具；31…測量器；32…主體；33…測頭；34... 位移檢測裝置；35...控制裝置；36...X軸方向正側端緣；37…Y軸方向 正側端緣；38…基準點；39…物塊；W…工件；Ws…工件表面。
具體實施方式
以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式涉及的工件基準點檢測方法以 及使用該方法的加工裝置進行說明。在圖1中，Y軸滑移臺12可通過 引導機構13沿上下的Y軸方向直線移動地架設在超精密加工裝置10 的頭部ll的前面。Y軸滑移臺12利用直線馬達14(參照圖2)沿Y軸 方向直線移動，并通過線位移傳感器15檢測出移動量，從而獲取反饋 進行位置控制。X軸滑移臺16可通過引導機構17沿左右的X軸方向直線移動地架 設在頭部ll的水平上面。X軸滑移臺16利用直線馬達18沿X軸方向ii直線移動，并通過線位移傳感器19檢測出移動量，從而獲取反饋進行 位置控制。工件支承臺20可通過引導機構21沿前后的Z軸方向直線移 動地架設在X軸滑移臺16上。工件支承臺20利用直線馬達22沿Z軸 方向直線移動，并通過線位移傳感器23檢測出移動量，從而獲取反饋 進行位置控制。通過伺服馬達24而旋轉(zhuǎn)的主軸25可繞與Z軸平行的軸 線旋轉(zhuǎn)地軸支承在工件支承臺20上，在主軸25的前端安裝有對工件W 進行夾持的工件夾持裝置26。由伺服馬達旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)臺27可繞與Y軸平行的軸線旋轉(zhuǎn)地架 設在Y軸滑移臺12上。在旋轉(zhuǎn)臺27的上面固定有工具臺28,由馬達 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的工具軸29可繞與X-Z平面平行的軸線旋轉(zhuǎn)地軸支承在工 具臺28上。將工具30與工件W相對置地安裝在工具軸29的前端。在 Y軸滑移臺12上固定有測量器31的主體32,測頭33以僅可沿Z軸方 向移動地支承于主體32，并受壓縮彈簧的彈簧力(作用力)而朝向工件 被施力。測頭33相對主體32的位移量通過安裝在主體32上的位移檢 測裝置34來檢測出。當根據(jù)來自控制裝置35的指令而驅(qū)動線性馬達14、 18、 22時，Y 軸滑移臺12、 X軸滑移臺16、工件支承臺20將被引導機構13、 17、 21 引導而移動。Y軸滑移臺12、 X軸滑移臺16、工件支承臺20的移動由 線位移傳感器15、 19、 23來檢測出，并反饋到控制裝置35中。控制裝 置35基于反饋信號運算Y軸滑移臺12、 X軸滑移臺16、工件支承臺 20的現(xiàn)在位置以及進給速度，并控制線性馬達14、 18、 22，按照指令 速度使Y軸滑移臺12、X軸滑移臺16、工件支承臺20移動至指令位置。 在控制裝置35中存儲有對Y軸滑移臺12、 X軸滑移臺16、工件支承臺 20的一連串的位置、進給速度等進行記錄的NC數(shù)據(jù)，控制裝置35按 照NC數(shù)據(jù)通過線性馬達14、 18、 22使Y軸滑移臺12、X軸滑移臺16、 工件支承臺20移動，并使工件支承臺20與工具臺28在X、 Y、 Z軸方 向上發(fā)生相對移動?？刂蒲b置35內(nèi)置有數(shù)值控制部及數(shù)據(jù)處理部，其 中數(shù)值控制部按照NC數(shù)據(jù)使Y軸滑移臺12、 X軸滑移臺16、工件支 承臺20移動，數(shù)據(jù)處理部使后述的工件基準點檢測程序、修正距離運 算程序與數(shù)值控制部連動地執(zhí)行。使支承工件W的工件支承臺20及安裝工具30的工具臺28在相互 垂直的X、 Y、 Z軸方向上相對移動的進給裝置，由Y軸滑移臺12、 X軸滑移臺16、工件支承臺20、引導機構13、 17、 21、線性馬達14、 18、 22構成，對工件支承臺20與工具臺28的X、 Y、 Z軸方向的各相對位 置進行檢測的位置檢測裝置由線位移傳感器15、 19、 23等構成。下面，對本發(fā)明涉及的工件基準點檢測方法與上述超精密加工裝置 10的動作一起進行說明。在對工件表面Ws為自由曲面的工件W進行 加工時，在使主軸25停止在原位置的狀態(tài)下，將工件W定位并固定在 工件夾持裝置26上。如圖3所示，為了以工件W的X軸方向正側端緣 36與Y軸方向正側端緣37的交點為基準點進行檢測，而控制裝置35 執(zhí)行圖5所示的工件基準點檢測程序。驅(qū)動線性馬達14、 18、 22，使Y 軸滑移臺12、 X軸滑移臺16、工件支承臺20移動，使測量器31的測 頭33的球狀前端在基準點38附近移動到與工件表面Ws相對置的位置 上(步驟S1)。工件支承臺20通過線性馬達22沿Z軸方向移動，并使 測頭33抵接到工件表面Ws并克服彈簧力而后退(步驟S2，參照附圖 4)。在步驟S3中，判斷X軸、Y軸方向端緣的檢測是否結束，因未結 束而執(zhí)行步驟S4，驅(qū)動線性馬達18使X軸滑移臺16以掃描速度向負 方向移動，測頭33以前端球狀部在工件表面Ws上滑動，并對應工件 表面Ws的凹凸在Z軸方向上進退移動。控制裝置35基于從線位移傳 感器19及位移檢測裝置34輸入的信號，在極短時間At間隔內(nèi)算出X 軸滑移臺16的位置Xs、以及測頭33相對主體32的Z軸方向位置Zp， 并且將測頭33相對主體32的Z軸方向位置Zp的極短時間內(nèi)的變化量 AZp除以極短時間At,來運算測頭33在Z軸方向的移動速度Vz (步 驟S5 )。根據(jù)X軸滑移臺16的移動，當測頭33的前端球狀部的行走方向的 后方側面從工件表面Ws的X軸方向正側端緣完全脫離時，測頭33在 Z軸方向上自由地前進。控制裝置35判斷步驟S5中運算出的測頭33 的Z軸方向的移動速度Vz是否達到規(guī)定速度Vc以上(步驟S6),并存 儲達到規(guī)定速度Vc以上時的X軸滑移臺16的位置Xsl (步驟S7)。接著，轉(zhuǎn)移到步驟Sl，測量器31的測頭33的前端球狀部在基準點 38附近移動到與工件表面Ws相對置的位置，并在步驟S2中通過線性 馬達22使工件支承臺20在Z軸方向上移動，從而使測頭33抵接到工 件表面Ws上，并克服彈簧力而后退。在步驟S3中，判斷X軸、Y軸方向端緣的檢測是否結束，因沒有 進行Y軸方向端緣的檢測而執(zhí)行步驟S8,驅(qū)動線性馬達14使Y軸滑移 臺12以掃描速度向正方向移動，測頭33在工件表面Ws上滑動，并對 應于凹凸而在Z軸方向上進退移動?？刂蒲b置35基于從線位移傳感器 15及位移檢測裝置34輸入的信號，在數(shù)據(jù)處理部中以極短時間At間 隔算出Y軸滑移臺12的位置Ys、以及測頭33的Z軸方向位置Zp,并 且運算測頭33的Z軸方向的移動速度Vz (步驟S9 )。根據(jù)Y軸滑移臺12的移動，當測頭33從工件表面Ws的Y軸方向 正側端緣完全脫離時，測頭33在Z軸方向上自由地前進?？刂蒲b置35 判斷步驟S9中運算出的測頭33的Z軸方向的移動速度Vz是否達到規(guī) 定速度Vc以上(步驟S10 ),并存儲達到規(guī)定速度Vc以上時的Y軸滑 移臺16的位置Ysl (步驟Sll )?？刂蒲b置35基于步驟S7、 Sll中檢測出的X軸滑移臺16的位置 Xsl與Y軸滑移臺12的位置Ysl，以及X軸、Y軸滑移臺16、 12在下 述期間內(nèi)移動的修正距離AL,并按照式(l)、 (2)來運算工件W的X 軸及Y軸方向正側端緣的位置X0、 YO,而作為基準點(X0、 Y0)檢 測出(步驟S12)，所述期間是指通過工件支承臺20與工具臺28間 的相對移動，從測頭33與工件W的各端緣一致開始到從工件W的各 端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度Vz達到規(guī)定速度Vc為止的期間。X0 = Xsl-AL" (1)Y0 = Ysl-AL" (2)從測頭33與工件W的X軸或Y軸方向正側端緣一致開始到從工件 W的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度Vz達到規(guī)定速度Vc為止的 期間內(nèi)，X軸或Y軸滑移臺16、 12以掃描速度移動的修正距離AL， 如后述那樣被另行測量，并存儲到控制裝置35的存儲裝置中。通過進給裝置使工件支承臺20與工具臺28相對移動，并使測頭33 抵接到工件W上而克服彈簧力后退的第一工序、第一單元，由步驟S1 及步驟S2構成，相當于權利要求1、權利要求4中的第一工序、第一 單元。通過進給裝置在X軸或Y軸方向上使工件支承臺20與工具臺28 以掃描速度相對移動，并使測頭33從工件W的端緣脫離的第二工序、第二單元，由步驟S4或步驟S8構成，相當于權利要求l、權利要求4 中的第二工序、第二單元。當測頭33從工件W的端緣脫離而在Z軸方 向上前進的速度達到規(guī)定速度Vc時，由位置檢測裝置檢測工件支承臺 20與工具臺28的X軸或Y軸方向的相對位置的第三工序、第三單元， 由步驟S5 S7或者步驟S9 S11構成，相當于權利要求l、權利要求4 中的第三工序、第三單元?；谟傻谌ば?、第三單元檢測出的工件支 承臺20與工具臺28的X軸或Y軸方向的相對位置，以及工件支承臺 20與工具臺28在下述期間內(nèi)，即通過工件支承臺20與工具臺28間的 相對移動，從測頭33與工件W的端緣一致開始到從工件W的各端緣 脫離而在Z軸方向上前進的速度Vz達到規(guī)定速度Vc為止的期間內(nèi)， 在X軸或Y軸方向上相對移動的修正距離AL，來將工件W的X軸或 Y軸方向端緣36、 37作為基準點38來檢測出的第四工程、第四單元， 由步驟S12構成，相當于權利要求l、權利要求4中的第四工序、第四 單元。另外，通過進給裝置使工件支承臺20與工具臺28在X軸及Y軸方 向上以掃描速度分別相對移動，并使測頭33從工件W的X軸方向端緣 及Y軸方向端緣脫離的第二單元，由步驟S4及步驟S8構成，相當于 權利要求5所述的第二單元。當測頭33從工件W的各端緣脫離而在Z 軸方向上前進的速度Vz達到規(guī)定速度Vc時，由位置檢測裝置分別檢 測出工件支承臺20與工具臺28的X軸及Y軸方向的各相對位置的第 三單元，由步驟S5 S7及步驟S9 S11構成，相當于權利要求5所述 的第三單元?；谟傻谌龁卧獧z測出的工件支承臺20與工具臺28間的 X軸及Y軸方向的各相對位置，以及工件支承臺20與工具臺28在下述 期間內(nèi)，即通過工件支承臺20與工具臺28間的相對移動，從測頭33 與工件W的各端緣一致開始到從工件W的各端緣脫離而在Z軸方向上 前進的速度Vz達到規(guī)定速度Vc為止的期間內(nèi)，在X軸及Y軸方向上 相對移動的修正距離AL，來將工件W的X軸及Y軸方向端緣36、 37 的交點作為基準點38檢測出的第四單元，由步驟S12構成，相當于權 利要求5所述的第四單元。為了求出修正距離AL，在使主軸25停止在原位置的狀態(tài)下，使已 知長度A的物塊39定位并固定在工件夾持裝置26上(參照圖6)?？?制裝置35執(zhí)行圖7所示的修正距離運算程序。驅(qū)動線性馬達14、 18、 22，使Y軸滑移臺12、 X軸滑移臺16、工件支承臺20移動，而使測量器31的測頭33的球狀前端移動到與物塊39的端面中央部相對置的位 置(步驟S21 )。工件支承臺20通過線性馬達22沿Z軸方向移動，使 測頭33抵接到物塊39的端面并克服彈簧力而后退(步驟S22 )。在步驟S23中，判斷X軸方向的正側端緣及負側端緣的檢測是否結 束，因未結束而執(zhí)行步驟S24，驅(qū)動線性馬達18使X軸滑移臺16以掃 描速度向負方向移動，測頭33以前端球狀部在物塊39的端面上滑動。 控制裝置35基于從線位移傳感器19及位移檢測裝置34輸入的信號， 以極短時間At間隔算出X軸滑移臺16的位置Xs、以及測頭33相對主 體32的Z軸方向位置Zp,并且將測頭33相對主體32的Z軸方向位置 Zp的極短時間內(nèi)的變化量AZp除以極短時間At，運算測頭33的Z軸 方向的移動速度Vz (步驟S25)。根據(jù)X軸滑移臺16的負方向移動，當測頭33從物塊39的X軸方 向正側端緣完全脫離時，測頭33在Z軸方向上自由地前進?？刂蒲b置 35判斷步驟S25中運算出的測頭33的Z軸方向的移動速度Vz是否達 到規(guī)定速度Vc以上(步驟S26 ),并存儲達到規(guī)定速度Vc以上時的X 軸滑移臺16的位置Xsl (步驟S27 )。接著，轉(zhuǎn)移到步驟S1，測量器31的測頭33的前端球狀部移動到與 物塊39的端面中央部相對置的位置，并在步驟S22中通過線性馬達22 使工件支承臺20在Z軸方向上移動，而使測頭33抵接到物塊39的端 面并克服彈簧力而后退。在步驟S23中，判斷X軸方向的正側端緣、負側端緣的檢測是否結 束，因沒有進行負側端緣的檢測而執(zhí)行步驟S28,通過線形馬達18使X 軸滑移臺16以掃描速度向正方向移動，測頭33在物塊39的端面上滑 動?？刂蒲b置35基于從線位移傳感器19及位移檢測裝置34輸入的信 號，以極短時間At間隔算出X軸滑移臺16的位置Xs、以及測頭33的 Z軸方向位置Zp，并且運算測頭33的Z軸方向的移動速度Vz (步驟 S29 )o根據(jù)X軸滑移臺16的正方向移動，當測頭33從物塊39的X軸方 向負側端緣完全脫離時，測頭33在Z軸方向上自由地前進?？刂蒲b置 35判斷步驟S29中運算出的測頭33的Z軸方向的移動速度Vz是否達 到規(guī)定速度Vc以上(步驟S30 )，并存儲達到規(guī)定速度Vc以上時的X軸滑移臺16的位置Xs2 (步驟S31 )?？刂蒲b置35按照式(3),將步驟S27、 S31中檢測出的X軸滑移臺 16的第一位置Xsl及第二位置Xs2間的間隔，和物塊39的已知長度A 之差的二分之一，修正距離AL來運算(步驟33)?！鱈= ((Xsl-Xs2) -A}/2 … (3)在上述實施方式中，雖然將測頭從物塊的X軸方向正側端緣、負側 端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時的X軸滑移臺16 的第一、第二位置Xsl、 Xs2的差和物塊的已知長度之間的差的1/2作 為修正距離AL，但也可以正確地檢測出相對于測頭的物塊的端緣位置， 根據(jù)通過工件支承臺與工具臺的相對移動而測頭從物塊的端緣脫離并 在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時的工件支承臺與工具臺的相 對位置、和相對于測頭的物塊的端緣位置之間的差來求出修正距離。另外，在上述實施方式中，雖然將修正距離AL存儲在控制裝置35 的存儲裝置中，但也可以通過將修正距離AL除以掃描速度來算出測量 器31的測頭33從工件W的端緣脫離后在Z軸方向上前進的速度達到 規(guī)定速度為止的修正時間，并將該修正時間存儲到存儲裝置中。由此， 即便改變掃描速度，仍可以通過將存儲的修正時間和該掃描速度相乘而 容易地求出修正距離。在本實施方式中，為了使測頭33向工件W施力，雖然對使用壓縮 彈簧的彈簧力的例子進行表示，但并不局限于此，例如也可以利用汽缸 或油壓等產(chǎn)生的作用力，還可以利用測頭33的自身的自重來壓靠于工 件W上。
權利要求
1.一種工件基準點檢測方法，使用加工裝置并在上述加工裝置的機體上檢測出工件的基準點，該加工裝置具備對工件進行支承的工件支承臺；安裝工具的工具臺；使上述工件支承臺及上述工具臺在相互垂直的X、Y、Z軸方向上相對移動的進給裝置；對上述工件支承臺與上述工具臺的上述X、Y、Z軸方向的各相對位置進行檢測的位置檢測裝置；具有測頭的測量器，該測頭可沿Z軸方向移動地被支承在與上述工具臺連結成一體的主體上，且由作用力朝向上述工件施力，而且由位移檢測裝置來檢測測頭相對上述主體的位移，該工件基準點檢測方法的特征在于，具備第一工序，由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺相對移動，使上述測頭抵接于上述工件并克服作用力而后退；第二工序，由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描速度相對移動，并使上述測頭從上述工件的端緣脫離；第三工序，當上述測頭從上述工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置檢測出上述工件支承臺與上述工具臺的X軸或Y軸方向的相對位置；第四工序，基于由上述第三工序檢測出的上述工件支承臺與上述工具臺的X軸或Y軸方向的相對位置，以及上述工件支承臺與上述工具臺在下述期間內(nèi)沿X軸或Y軸方向相對移動的修正距離，來將上述工件的X軸或Y軸方向端緣作為基準點檢測出，所述期間是指通過上述工件支承臺與上述工具臺的相對移動，從上述測頭與上述工件的端緣一致開始到從上述工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度為止的期間。
2. 根據(jù)權利要求1所述的工件基準點檢測方法，其特征在于，具備第五工序，由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺相對移 動，使上述測頭抵接于由支承臺支承的已知長度的物塊上，并克服作用 力而后退；第六工序，由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺在X軸 或Y軸方向上以掃描速度朝一個方向相對移動，使上述測頭從上述物塊 的第一端緣脫離；第七工序，當上述測頭從上述物塊的第一端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置檢測上述工件支承臺與上述工具臺的X軸或Y軸方向的第一相對位置；第八工序，由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺在X軸 或Y軸方向上以掃描速度朝另一個方向相對移動，使上述測頭從上述物 塊的第二端緣脫離；第九工序，當上述測頭從上述物塊的第二端緣脫離而在Z軸方向上 前進的速度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置檢測上述工件支承臺 與上述工具臺的X軸或Y軸方向的第二相對位置；第十工序，將上述第一相對位置與第二相對位置間的間隔和上述物 塊的已知長度之差的二分之一，作為上述修正距離來運算。
3. 根據(jù)權利要求2所述的工件基準點檢測方法，其特征在于，將 上述物塊的第一端緣部及第二端緣部做成與上述工件的端緣部相同形 狀。
4. 一種加工裝置，具備對工件進行支承的工件支承臺；安裝工 具的工具臺；使上述工件支承臺及上述工具臺在相互垂直的X、 Y、 Z 軸方向上相對移動的進給裝置；對上述工件支承臺與上述工具臺的上述 X、 Y、 Z軸方向的各相對位置進行檢測的位置檢測裝置；具有測頭的 測量器，該測頭可沿Z軸方向移動地被支承在與上述工具臺連結成一體 的主體上，且由作用力朝向上述工件施力，而且由位移檢測裝置來檢測 測頭相對上述主體的位移，該加工裝置的特征在于，具備第一單元，其由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺相對 移動，使上述測頭抵接于上述工件并克服作用力而后退；第二單元，其由上述進給裝置使上述工件支承臺與上述工具臺在x 軸或Y軸方向上以掃描速度相對移動，使上述測頭從上述工件的端緣脫離；第三單元，其在上述測頭從上述工件的端緣脫離而在z軸方向上前 進的速度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置檢測出上述工件支承臺與上述工具臺的X軸或Y軸方向的相對位置；第四單元，其基于由上述第三單元檢測出的上述工件支承臺與上述 工具臺的X軸或Y軸方向的相對位置，以及上述工件支承臺與上述工 具臺在下述期間內(nèi)沿X軸或Y軸方向相對移動的修正距離，來將上述 工件的X軸或Y軸方向端緣作為基準點檢測出，所述期間是指通過 上述工件支承臺與上述工具臺的相對移動，從上述測頭與上述工件的端 緣一致開始到從上述工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度為止的期間。
5. —種加工裝置，具備對工件進行支承的工件支承臺；安裝工 具的工具臺；使上述工件支承臺及上述工具臺在相互垂直的X、 Y、 Z 軸方向上相對移動的進給裝置；對上述工件支承臺與上述工具臺的上述 X、 Y、 Z軸方向的各相對位置進行檢測的位置檢測裝置；具有測頭的 測量器，該測頭可沿Z軸方向移動地被支承在與上述工具臺連結成一體 的主體上，且由作用力朝向上述工件施力，而且由位移檢測裝置來檢測 測頭相對上述主體的位移，該加工裝置的特征在于，具備第一單元，其由上述進給裝置使上述工件支承臺及上述工具臺相對 移動，使上述測頭抵接于上述工件并克服作用力而后退；第二單元，其由上述進給裝置分別使上述工件支承臺與上述工具臺在X軸及Y軸方向上以掃描速度相對移動，使上述測頭從上述工件的X 軸方向端緣及Y軸方向端緣脫離；第三單元，其在上述測頭從上述工件的各端緣脫離而在Z軸方向上 前進的速度達到規(guī)定速度時，由上述位置檢測裝置分別檢測上述工件支 承臺與上述工具臺的X軸及Y軸方向的各相對位置；第四單元，基于由上述第三單元檢測出的上述工件支承臺與上述工 具臺的X軸及Y軸方向的各相對位置，以及上述工件支承臺與上述工 具臺在下述期間內(nèi)在X軸及Y軸方向上相對移動的修正距離，來將上 述工件的X軸及Y軸方向端緣的交點作為基準點檢測出，所述期間是 指通過上述工件支承臺與上述工具臺的相對移動，從上述測頭與上述 工件的各端緣一致開始到從上述工件的各端緣脫離而在Z軸方向上前 進的速度達到規(guī)定速度為止的期間。
6. 根據(jù)權利要求4或5所述的加工裝置，其特征在于，從上述測 頭從上述工件的端緣脫離開始到在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速 度為止的修正時間存儲在上述控制裝置的存儲裝置中，上述第四單元將 上述修正時間與上述掃描速度相乘來運算上述修正距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在機體上利用測量器能夠在短時間內(nèi)高精度地檢測出基準點即工件端緣的工件基準點檢測方法及使用該方法的加工裝置。使工件支承臺及工具臺相對移動，使測量器的測頭抵接于工件并克服彈簧力而后退。使工件支承臺與工具臺在X軸或Y軸方向上以掃描速度相對移動，測頭從工件的端緣脫離。當測頭從工件的端緣脫離而在Z軸方向上前進的速度達到規(guī)定速度時，由位置檢測裝置檢測工件支承臺與工具臺的相對位置。基于檢測出的X軸或Y軸方向的相對位置，以及在從測頭與工件的端緣一致開始到從工件的端緣脫離而前進的速度達到規(guī)定速度為止的期間內(nèi)工件支承臺與工具臺相對移動的修正距離，來將工件的端緣作為基準點檢測出。
文檔編號G01B21/20GK101276217SQ20081008408
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權日2007年3月28日
發(fā)明者沖田俊之, 山本吉二, 松本崇 申請人:株式會社捷太格特