DE102022205753A1 - Betriebsgenauigkeit-messverfahren - Google Patents

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Abstract

Ein Betriebsgenauigkeit-Messverfahren zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus umfasst die Schritte eines Platzierens einer Messspanneinrichtung an einem Stütztisch, die eine flache untere Fläche, eine parallele Fläche, die der unteren Fläche gegenüberliegt und parallel zu dieser ist, und eine schräge Fläche aufweist, die über eine gerade Grenzlinie mit der parallelen Fläche verbunden ist, eines Einstellens der Positionen der Messspanneinrichtung, um es dem Weißlichtinterferometer zu ermöglichen, die parallele Fläche und die schräge Fläche gleichzeitig zu beobachten, eines Aufnehmens von Bildern der parallelen Fläche und der schrägen Fläche mit dem Weißlichtinterferometer und eines Beobachtens von Änderungen bei den Interferenzstreifen, die in Bildabschnitten der aufgenommenen Bilder auftreten, welche die parallele Fläche und die schräge Fläche wiedergeben, während der Stütztisch linear bewegt wird, und den Schritt eines Ableitens der Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus auf Grundlage der beobachteten Änderungen der Interferenzstreifen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messspanneinrichtung, ein Betriebsgenauigkeit-Messsystem und ein Betriebsgenauigkeit-Messverfahren zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus der eine Komponente linear bewegt.
  • BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
  • Bauelementchips, die Halbleiterbauelemente beinhalten, werden aus Halbleiterwafern, verpackten Substraten, Keramiksubstraten, Glassubstraten oder ähnlichem hergestellt. Insbesondere ist zum Beispiel ein Gitter sich kreuzender projizierter Trennlinien an der Stirnseite eines Halbleiterwafers ausgebildet, um daran mehrere Bereiche abzugrenzen, und Halbleiterbauelemente sind in den jeweiligen Bereichen ausgebildet. Dann wird der Halbleiterwafer entlang der projizierten Trennlinien in einzelne Bauelementchips geteilt, welche die jeweiligen Halbleiterbauelemente beinhalten. Der Halbleiterwafer wird zum Beispiel unter Verwendung einer Schneidvorrichtung geteilt. Die Schneidvorrichtung beinhaltet einen Spanntisch, das heißt einen Stütztisch, zum daran Halten eines Werkstücks, wie zum Beispiel eines Halbleiterwafers, unter Saugwirkung und eine Schneideinheit zum Schneiden des an dem Spanntisch gehaltenen Werkstücks. Der Spanntisch wird an einer Tischbasis unterstützt. Die Schneideinheit weist eine ringförmige Schneidklinge auf. Zum Schneiden des Werkstücks dreht die Schneidvorrichtung die Schneidklinge in einer Ebene senkrecht zu der Stirnseite des Werkstücks und bewegt die Schneideinheit und den Spanntisch relativ zueinander in einer Bearbeitungsvorschubrichtung, was die Schneidklinge dazu bringt, entlang einer der projizierten Trennlinien in das Werkstück zu schneiden. Um das Werkstück entlang einer weiteren der projizierten Trennlinien zu schneiden, bewegt die Schneidvorrichtung die Schneideinheit und den Spanntisch in einer Anstellrichtung senkrecht zu der Bearbeitungsvorschubrichtung relativ zueinander.
  • Die Schneidvorrichtung beinhaltet verschiedene Bewegungsmechanismen zum Bewegen der Schneideinheit und des Spanntischs relativ zueinander in unterschiedlichen Richtungen. Insbesondere beinhaltet die Schneidvorrichtung Linearbewegungsmechanismen, wie zum Beispiel einen Bearbeitungszuführmechanismus zum Bewegen des Spanntischs in der Bearbeitungsvorschubrichtung und einen Anstellmechanismus zum Bewegen des Spanntischs, etc. in der Anstellrichtung. Die Schneidvorrichtung ist nicht imstande, an Werkstücken einen gewünschten Schneidvorgang auszuführen, es sei denn, diese Linearbewegungsmechanismen arbeiten ordnungsgemäß. Folglich ist es für die Schneidvorrichtung wünschenswert, die Betriebsgenauigkeit der Linearbewegungsmechanismen zu messen, das heißt ein Nicken und ein Gieren von diesem zu messen. Zum Messen der Betriebsgenauigkeit der Linearbewegungsmechanismen verwendet die Schneidvorrichtung eine Messspanneinrichtung zum Messen eines Nickens und eines Gierens in der Umgebung eines Bearbeitungspunkts, wo die Schneidklinge und das Werkstück einander berühren, wenn die Schneidklinge das Werkstück schneidet (siehe JP 2017-199777 A ). Die Messspanneinrichtung wird an der Schneideinheit angebracht und verwendet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Während die Messspanneinrichtung in Verwendung ist, muss die Position, an der sie an der Schneideinheit angebracht ist, jedes Mal verändert werden, wenn zu messende Gegenstände, das heißt ein Nicken, ein Gieren, usw., verändert werden. Da der Bediener die Anbringposition der Messspanneinrichtung manuell ändert, neigt der Änderungsvorgang dazu, die Messung der Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus zeitraubend zu gestalten. Obwohl die zu messenden Gegenstände ein Nicken, ein Gieren und ein Rollen beinhalten, kann die Messspanneinrichtung nicht verwendet werden, um das Rollen zu messen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messspanneinrichtung, ein Betriebsgenauigkeit-Messsystem und ein Betriebsgenauigkeit-Messverfahren zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in einem kurzen Zeitraum mit einer hohen Genauigkeit bereitzustellen.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Messspanneinrichtung bereitgestellt, die eine flache untere Fläche, eine parallele Fläche, die der unteren Fläche gegenüberliegt und parallel dazu ist, und eine schräge Fläche aufweist, die mit der parallelen Fläche über eine gerade Grenzlinie verbunden ist und zu der parallelen Fläche geneigt ist.
  • Vorzugsweise ist eine Neigung der schrägen Fläche in Bezug auf die parallele Fläche der Messspanneinrichtung in einem Bereich von 1/15000 zu ein 1/5000.
  • In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsgenauigkeit-Messsystem zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in einer Vorrichtung bereitgestellt, die einen Stütztisch mit einer Stützfläche zum daran Unterstützen eines Objekts, eine Arbeitseinheit zum Bearbeiten oder Messen des an dem Stütztisch unterstützten Objekts und den Linearbewegungsmechanismus aufweist, der die Arbeitseinheit und den Stütztisch entlang von Zuführrichtungen relativ zueinander linear bewegt, wobei das Betriebsgenauigkeit-Messsystem ein Weißlichtinterferometer zum Beobachten eines Arbeitspunkts an dem Stütztisch, wo die Arbeitseinheit an dem Objekt arbeitet, wobei das Weißlichtinterferometer mit der Arbeitseinheit verbunden ist, um in einer Richtung senkrecht zu den Zuführrichtungen bewegbar zu sein, und eine Messspanneinrichtung mit einer flachen unteren Fläche, einer parallelen Fläche, die der unteren Fläche gegenüberliegt und parallel zu dieser ist, und einer schrägen Fläche, die über eine gerade Grenzlinie mit der parallelen Fläche verbunden ist und zu der parallelen Fläche geneigt ist, aufweist, wobei die Messspanneinrichtung auf dem Stütztisch oder einer Tischbasis zum Unterstützen des Stütztischs platziert ist, wobei die Grenzlinie in einer Richtung parallel zu den Zuführrichtungen ausgerichtet ist und an einer Position positioniert ist, wo die parallele Fläche und die schräge Fläche in einer Beobachtungszone des Weißlichtinterferometers gleichzeitig beobachtet werden können, und während der Linearbewegungsmechanismus betätigt wird, um die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung in einer der Zuführrichtungen relativ zueinander linear zu bewegen, das Weißlichtinterferometer Bilder der parallelen Fläche und der schrägen Fläche der Messspanneinrichtung aufnimmt und Veränderungen bei den Interferenzstreifen, die in Bildabschnitten der aufgenommenen Bilder auftreten, welche die parallele Fläche und die schräge Fläche wiedergeben, beobachtet, wonach die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus danach auf Grundlage der beobachteten Veränderungen bei den Interferenzstreifen abgeleitet wird.
  • Bei dem Betriebsgenauigkeit-Messsystem liegt die Neigung der schrägen Fläche in Bezug auf die parallele Fläche der Messspanneinrichtung vorzugsweise in einem Bereich von 1/15000 bis 1/5000.
  • In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsgenauigkeit-Messverfahren zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in einer Vorrichtung bereitgestellt, die einen Stütztisch mit einer Stützfläche zum daran Unterstützen eines Objekts, eine Arbeitseinheit zum Bearbeiten oder Messen des an dem Stütztisch unterstützten Objekts und den Linearbewegungsmechanismus aufweist, der die Arbeitseinheit und den Stütztisch entlang von Zuführrichtungen linear relativ zueinander bewegt, wobei das Betriebsgenauigkeit-Messverfahren einen Platzierschritt mit einem Platzieren einer Messspanneinrichtung auf dem Stütztisch oder einer Tischbasis zum Unterstützen des Stütztischs, wobei die Messspanneinrichtung eine flache untere Fläche, eine parallele Fläche, die der unteren Fläche gegenüberliegt und zu dieser parallel ist, und eine schräge Fläche aufweist, die über eine gerade Grenzlinie mit der parallelen Fläche verbunden ist und zu der parallelen Fläche geneigt ist, einen Einstellschritt mit einem Einstellen einer Ausrichtung der Messspanneinrichtung, um die Grenzlinie der Messspanneinrichtung parallel zu den Zuführrichtungen auszurichten, und einem Einstellen von Positionen der Messspanneinrichtung und eines Weißlichtinterferometers, das mit der Arbeitseinheit verbunden ist, um es dem Weißlichtinterferometer zu ermöglichen, die parallele Fläche und die schräge Fläche gleichzeitig zu beobachten, einen Interferenzstreifen-Beobachtungsschritt mit einem Aufnehmen von Bildern der parallelen Fläche und der schrägen Fläche der Messspanneinrichtung mit dem Weißlichtinterferometer und einem Beobachten von Veränderungen bei den Interferenzstreifen, die in Bildabschnitten der aufgenommenen Bilder auftreten, welche die parallele und die schräge Fläche wiedergeben, während der Linearbewegungsmechanismus betätigt wird, um die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung in einer der Zuführrichtungen linear relativ zueinander zu bewegen, und einen Betriebsgenauigkeit-Ableitungsschritt mit einem Ableiten der Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus auf Grundlage der beobachteten Veränderungen bei den Interferenzstreifen umfasst.
  • Bei dem Betriebsgenauigkeit-Messverfahren beinhaltet der Betriebsgenauigkeit-Ableitungsschritt vorzugsweise ein Ableiten einer Giergenauigkeit als ein Element der Betriebsgenauigkeit auf Grundlage einer maximalen Änderung, die bei einem Neigungswinkel der Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt, der die schräge Fläche wiedergibt, beobachtet wird, während die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung relativ zueinander bewegt werden, ein Ableiten einer Nickgenauigkeit als ein weiteres Element der Betriebsgenauigkeit auf Grundlage einer maximalen Änderung, die bei der Helligkeit der Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt, der die schräge Fläche wiedergibt, beobachtet wird, während die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung relativ zueinander bewegt werden, und ein Ableiten einer Rollgenauigkeit als ein noch weiteres Element der Betriebsgenauigkeit durch Beobachten, ob Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt, der die parallele Fläche wiedergibt, auftreten oder nicht, oder durch Beobachten von Änderungen bei den Abständen zwischen dem Interferenzstreifen in den Bildabschnitt, der die schräge Fläche wiedergibt, während die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung relativ zueinander bewegt werden.
  • Bei dem Betriebsgenauigkeit-Messverfahren liegt die Neigung der schrägen Fläche in Bezug auf die parallele Fläche der Messspanneinrichtung vorzugsweise in einem Bereich von 1/15000 zu 1/5000.
  • Die Messspanneinrichtung in Übereinstimmung mit dem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die auch bei dem Betriebsgenauigkeit-Messsystem und dem Betriebsgenauigkeit-Messverfahren in Übereinstimmung mit anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung verwendet wird, weist die flache untere Fläche, die parallele Fläche, die der unteren Fläche gegenüberliegt und parallel zu dieser ist, und die schräge Fläche auf, die über die gerade Grenzlinie mit der parallelen Fläche verbunden ist und zu der parallelen Fläche geneigt ist. Zum Ableiten der Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus, der den Stütztisch und die Arbeitseinheit relativ zueinander linear bewegt, wird die Messeinheit auf dem Stütztisch oder einer Tischbasis zum Unterstützen des Stütztischs platziert. Dann wird der Linearbewegungsmechanismus betätigt, während eine obere Fläche, das heißt die parallele Fläche und die schräge Fläche, der Messspanneinrichtung mit einem Weißlichtinterferometer beobachtet wird, das mit der Arbeitseinheit verbunden ist. Die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus kann auf Grundlage von Veränderungen hochgenau gemessen werden, die bei dem Interferenzstreifen beobachtet werden, welche in Bildabschnitten der Bilder auftreten, die durch das Weißlichtinterferometer aufgenommen werden. Unterschiedliche Elemente der Betriebsgenauigkeit, wie zum Beispiel eine Giergenauigkeit, eine Nickgenauigkeit und eine Rollgenauigkeit, können auf Grundlage der Veränderungen bei den Interferenzstreifen bewertet werden. Wenn die Messspanneinrichtung in Verwendung ist, muss sie nicht jedes Mal auf dem Stütztisch ersetzt werden, wenn die Elemente der Betriebsgenauigkeit verändert werden sollen. Die unterschiedlichen Elemente der Betriebsgenauigkeit können einfach bewertet werden, in dem der Linearbewegungsmechanismus nur einmal betätigt wird. Mit anderen Worten kann die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus durch Verwendung der Messspanneinrichtung in Kombination mit dem Weißlichtinterferometer schnell gemessen werden.
  • In Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Erfindung werden somit eine Messspanneinrichtung, ein Betriebsgenauigkeit-Messsystem und ein Betriebsgenauigkeit-Messverfahren zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in einem kurzen Zeitraum mit einer hohen Genauigkeit bereitgestellt.
  • Der obige und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schneidvorrichtung schematisch veranschaulicht;
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Messspanneinrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht;
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schneideinheit, das heißt eine Arbeitseinheit, der Schneidvorrichtung und der Messspanneinrichtung schematisch veranschaulicht;
    • 4 ist eine Seitenansicht, die das optische System eines Weißlichtinterferometers schematisch veranschaulicht;
    • 5A ist ein Schaubild, das eine fotographische Wiedergabe schematisch veranschaulicht, die unter Annahme eines Beispiels von Interferenzstreifen erzeugt worden ist;
    • 5B ist ein Schaubild, das eine fotographische Wiedergabe veranschaulicht, die durch Annahme eines weiteren Beispiels von Interferenzstreifen erzeugt worden ist;
    • 5C ist ein Schaubild, das eine fotographische Wiedergabe veranschaulicht, die unter Annahme eines noch weiteren Beispiels von Interferenzstreifen erzeugt worden ist;
    • 5D ist ein Schaubild, das eine fotographische Wiedergabe veranschaulicht, die wiederum durch noch ein weiteres Beispiel von Interferenzstreifen erzeugt worden ist; und
    • 6 ist ein Flussdiagramm einer Abfolge von Schritten eines Betriebsgenauigkeit-Messverfahrens zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine Messspanneinrichtung, ein Betriebsgenauigkeit-Messsystem und ein Betriebsgenauigkeit-Messverfahren zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen im Detail beschrieben. Nachfolgend wird als Erstes eine Vorrichtung beschrieben, mit welcher die Messspanneinrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, auf die auch als „Zielvorrichtung“ Bezug genommen wird. Die Zielvorrichtung kann eine Bearbeitungsvorrichtung zum Ausführen eines vorgegebenen Bearbeitungsvorgangs an einem Werkstück, eine Messvorrichtung zum Messen einer Eigenschaft einer Probe in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Vorgang oder Ähnliches sein. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird eine Schneidvorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks im Wege eines nachfolgenden Beispiels als Zielvorrichtung beschrieben. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist die Zielvorrichtung jedoch nicht auf eine Schneidvorrichtung beschränkt.
  • 1 veranschaulicht perspektivisch eine Schneidvorrichtung 2 als Zielvorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks, wie zum Beispiel eines Substrats, das als eine im Wesentlichen kreisförmige Platte ausgebildet ist, die aus einem Material, wie zum Beispiel Silizium, Siliziumcarbid (SiC), Galliumarsenid (GaAs) oder anderen Halbleitern oder einem Material, wie zum Beispiel Saphir, Glas oder Quarz, hergestellt ist. Mehrere Bauelemente, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise (ICs) sind in jeweiligen Bereichen ausgebildet, die an der Stirnseite des Werkstücks durch ein daran ausgebildetes Gitter projizierter Trennlinien abgegrenzt sind. Die Schneidvorrichtung 2 schneidet das Werkstück entlang der projizierten Trennlinien, was das Werkstück in einzelne Bauelementchips einschließlich der jeweiligen Bauelemente teilt. Das Werkstück wird durch die Schneidvorrichtung 2 geschnitten, während es an einem Band befestigt ist, das an einem ringförmigen Rahmen angebracht ist und zum Beispiel in der Öffnung des ringförmigen Rahmens positioniert ist.
  • In 1 ist die Schneidvorrichtung 2 in einem senkrechten XYZ-Koordinatensystem mit einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse veranschaulicht. Die X-Achse und die Y-Achse erstrecken sich horizontal senkrecht zueinander, und die Z-Achse erstreckt sich vertikal senkrecht zu der X-Achse und der Y-Achse. Auf Richtungen entlang der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse wird als X-Achsenrichtungen, Y-Achsenrichtungen und Z-Achsenrichtungen Bezug genommen.
  • Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet die Schneidvorrichtung 2 eine Vorrichtungsbasis 4, die daran Komponenten der Schneidvorrichtung 2 unterstützt. Die Schneidvorrichtung 2 weist einen beweglichen X-Achsen-Tisch 6, einen Bearbeitungszuführmechanismus zum Bewegen des beweglichen X-Achsen-Tischs 6 in den X-Achsenrichtungen, das heißt den Bearbeitungsvorschubrichtungen, und einen Entwässerungskanal 20 auf, der den Bearbeitungszuführmechanismus bedeckt, wobei alle an der oberen Fläche eines mittigen Abschnitts der Vorrichtungsbasis 4 angebracht sind. Der Bearbeitungszuführmechanismus beinhaltet ein Paar X-Achsen-Führungsschienen 12, die sich parallel zu den X-Achsenrichtung erstrecken. Der bewegliche X-Achsen-Tisch 6 ist verschiebbar an den X-Achsen-Führungsschienen 12 angebracht. Der bewegliche X-Achsen-Tisch 6 weist eine nicht veranschaulichte Mutter auf, die an einer unteren Fläche von diesem angeordnet ist und mit einer X-Achsen-Kugelspindel 14, die sich parallel zu den X-Achsen-Führungsschienen 12 erstreckt und zwischen diesen angeordnet ist, betriebsfähig im Gewindeeingriff steht. Die X-Achsen-Kugelspindel 14 weist ein mit einem X-Achsen-Schrittmotor 16 gekoppeltes Ende auf, der an der Vorrichtungsbasis 4 angebracht ist. Wenn der X-Achsen-Schrittmotor 16 aktiviert wird, dreht er die X-Achsen-Kugelspindel 14 um ihre Mittelachse, was die Mutter dazu bringt, den beweglichen X-Achsen-Tisch 6 entlang der X-Achsen-Führungsschienen 12 in einer der X-Achsenrichtungen zu bewegen.
  • Eine Tischbasis 8b ist an dem beweglichen X-Achsen-Tisch 6 angeordnet, und ein Spanntisch, das heißt ein Stütztisch 8 zum Anziehen und daran Halten eines Werkstücks unter Saugwirkung ist an einer oberen Fläche der Tischbasis 8b angeordnet. Der Spanntisch 8 kann alternativ direkt an dem beweglichen X-Achsen-Tisch 6 angeordnet sein. Der Spanntisch 8 oder die Tischbasis 8b ist mit einem nicht veranschaulichten Rotationsaktuator, wie zum Beispiel einem elektrischen Motor, gekoppelt, sodass der Spanntisch 8 oder die Tischbasis 8b durch den Rotationsaktuator um eine Achse senkrecht zu einer oberen Fläche des Spanntischs 8 gedreht werden kann. Der Spanntisch 8 oder die Tischbasis 8b ist ebenfalls durch den Bearbeitungszuführmechanismus beweglich, auf den oben Bezug genommen worden ist. Der Spanntisch 8 weist eine obere Fläche, die als Haltefläche dient, oder eine Stützfläche zum daran Halten des Werkstücks unter Saugwirkung auf. Die Haltefläche 8a ist mit einer nicht veranschaulichten Saugquelle über eine nicht veranschaulichten Fluidkanal, der in dem Spanntisch 8 definiert ist, verbunden. Die Haltefläche 8a ist durch mehrere Klammern 10 zum an Ort und Stelle Klammern eines ringförmigen Rahmens umgeben, der das Werkstück in dessen Öffnung über ein Band unterstützt.
  • Die Schneidvorrichtung 2 beinhaltet ferner eine Stützstruktur 22, die an den oberen Flächen von Endabschnitten der Vorrichtungsbasis 4 oberhalb des Bearbeitungszuführmechanismus und über diesen hinweg angebracht. Die Stützstruktur 22 unterstützt daran zwei Schneideinheiten, das heißt Arbeitseinheiten, 18 zum Schneiden des Werkstücks, das an der Haltefläche 8a des Spanntischs 8 gehalten wird. Die zwei Schneideinheiten 18 sind in Y-Achsenrichtungen, das heißt Anstellungsrichtungen, durch einen Anstellungsmechanismus, und durch einen Einschnittzuführmechanismus in Z-Achsenrichtungen, das heißt Einschnittrichtungen, bewegbar. Der Anstellmechanismus und der Einschnittmechanismus, die nachfolgend beschrieben werden, sind an der vorderen Fläche eines oberen Abschnitts der Stützstruktur 22 angebracht, die einer der X-Achsenrichtungen, das heißt der durch den Pfeil X angezeigten Richtung, eines oberen Abschnitts der Stützstruktur 22 zugewandt ist.
  • Ein Paar Y-Achsen-Führungsschienen 24, die sich parallel zu den Y-Achsenrichtungen erstrecken, sind an der vorderen Fläche des oberen Abschnitts der Stützstruktur 22 angebracht. Zwei bewegliche Y-Achsen-Platten 26, die respektive mit den zwei Schneideinheiten 18 kombiniert sind, sind verschiebbar an den Y-Achsen-Führungsschienen 24 angebracht. Die beweglichen Y-Achsen-Platten 26 weisen jeweils nicht veranschaulichte Muttern auf, die jeweils auf Rückseiten, das heißt hinteren Flächen, von diesen angeordnet sind, welche der vorderen Fläche des oberen Abschnitts der Stützstruktur 22 zugewandt sind und mit jeweiligen Y-Achsen-Kugelspindeln 28 im Gewindeeingriff stehen, die sich parallel zu den Y-Achsen-Führungsschienen 24 erstrecken und zwischen diesen angeordnet sind. Die Y-Achsen-Kugelspindeln 28 weisen jeweils Enden auf, die mit Y-Achsen-Schrittmotoren 28a verbunden sind, von denen einer in 1 veranschaulicht ist. Wenn die Y-Achsen-Schrittmotoren 28a aktiviert werden, drehen sie die jeweiligen Y-Achsen-Kugelspindeln 28 um deren Mittelachsen, was die Muttern dazu bringt, die beweglichen Y-Achsen-Platten 26 entlang der Y-Achsen-Führungsschienen 24 in einer der Y-Achsenrichtungen zu bewegen. Die Y-Achsen-Führungsschienen 24, die beweglichen Y-Achsen-Platten 26, die Y-Achsen-Kugelspindeln 28 und die Y-Achsen-Schrittmotoren 28a machen zusammen den Anstellmechanismus aus.
  • Ein Paar Z-Achsen-Führungsschienen 30, die sich parallel zu den Z-Achsenrichtungen erstrecken, sind an der Stirnseite, das heißt der vorderen Fläche, von jeder der beweglichen Y-Achsen-Platten 26 montiert. Eine bewegliche Z-Achsen-Platte 32 ist an jeder der beweglichen Y-Achsen-Platten 26 verschiebbar an den Z-Achsen-Führungsschienen 30 angebracht. Die bewegliche Z-Achsen-Platte 32 weist eine nicht veranschaulichte Mutter auf, die an einer Rückseite, das heißt einer hinteren Fläche, von dieser angeordnet ist, welche der vorderen Fläche der beweglichen Y-Achsen-Platte 26 zugewandt ist und betriebsfähig mit der Z-Achsen-Kugelspindel 34 im Gewindeeingriff ist, die sich parallel zu den Z-Achsen-Führungsschienen 30 erstreckt und zwischen diesen angeordnet ist. Die Z-Achsen-Kugelspindel 34 an jeder der beweglichen Y-Achsen-Platten 26 weist ein Ende auf, das mit einem Z-Achsen-Schrittmotor 36 verbunden ist. Wenn der Z-Achsen-Schrittmotor 36 aktiviert wird, dreht er die Z-Achsen-Kugelspindel 34 um deren Mittelachse, was die Mutter dazu bringt, die bewegliche Z-Achsen-Platte 32 entlang der Z-Achsen-Führungsschienen 30 an jeder der beweglichen Y-Achsen-Platten 26 in einer der Z-Achsenrichtungen zu bewegen. Die Z-Achsen-Führungsschienen 30, die beweglichen Z-Achsen-Platten 32, die Z-Achsen-Kugelspindeln 34 und die Z-Achsen-Schrittmotoren 36 machen zusammen den Einschnittmechanismus aus.
  • Die Schneideinheiten 18 zum Schneiden des an dem Spanntisch 8 gehaltenen Werkstücks und Bildaufnahmeeinheiten 38 zum Aufnehmen eines Bilds des an dem Spanntisch 8 gehaltenen Werkstücks sind fest an jeweiligen unteren Abschnitten der zwei beweglichen Z-Achsen-Platten 32 befestigt. Wenn die beweglichen Y-Achsen-Platten 26 in den Y-Achsen-Richtungen bewegt werden, werden auch die Schneideinheiten 18 und die Bildaufnahmeeinheiten 38 in den gleichen Y-Achsenrichtungen bewegt. Wenn die beweglichen Z-Achsen-Platten 32 in den Z-Achsenrichtungen bewegt werden, werden auch die Schneideinheiten 18 und die Bildaufnahmeeinheiten 38 in den gleichen Z-Achsenrichtungen bewegt.
  • 3 veranschaulicht eine der Schneideinheiten 18 schematisch in Perspektive. Da die zwei Schneideinheiten 18 in ihrer Struktur und in ihrem Betrieb identisch sind, wird eine der Schneideinheiten 18 nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Schneideinheit 18 beinhaltet eine Spindel 18c, die sich entlang der Y-Achsenrichtungen parallel zu der Haltefläche 8a des Spanntischs 8 erstrecken, und eine ringförmige Schneidklinge 18a, die an dem distalen Ende der Spindel 18c angebracht ist. Das andere proximale Ende der Spindel 18c ist drehbar in einem Spindelgehäuse 18b aufgenommen und ist mit einem nicht veranschaulichten Rotationsaktuator, wie zum Beispiel einem elektrischen Motor, verbunden, der ebenfalls in dem Spindelgehäuse 18b aufgenommen ist. Daher dreht sich die Spindel 18c um ihre Mittelachse, wenn der Rotationsaktuator aktiviert wird.
  • Die Schneidklinge 18a weist zum Beispiel eine scheibenförmige Basis auf. Die Basis weist ein im Wesentlichen kreisförmiges Durchgangsloch auf, das darin definiert ist und sich durch diese erstreckt. Wenn die Schneidklinge 18a an der Spindel 18c angebracht wird, erstreckt sich das distale Ende der Spindel 18c durch das Durchgangsloch in der Basis. Die Schneidklinge 18a weist zudem eine ringförmige Schneidkante an dem Außenumfangsabschnitt der Basis zum Schneiden in das an dem Spanntisch 8 gehaltene Werkstück auf. Auf die Schneidkante wird auch als „Schleifsteinteil“ Bezug genommen. Die Schneidkante ist aus Schleifkörnern aus Diamant oder ähnlichem und einem Bindemittel hergestellt, das die darin verteilten Schleifkörner zusammenhält. Das Bindemittel ist zum Beispiel aus Metall oder Harz hergestellt.
  • Die Schneidvorrichtung 2 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 weiter beschrieben. Zum Schneiden des Werkstücks mit der Schneidvorrichtung 2 nehmen die Bildaufnahmeeinheiten 38 ein Bild der Bauelemente, Strukturen oder ähnlichem an der Stirnseite des Werkstücks auf, und die Position von einer der projizierten Trennlinien an der Stirnseite des Werkstücks wird auf Grundlage des aufgenommenen Bilds erkannt. Dann wird der Spanntisch 8 um dessen Mittelachse gedreht, um die projizierte Trennlinie, deren Position erkannt worden ist, an den Bearbeitungszuführrichtungen der Schneidvorrichtung 2 auszurichten. Danach werden der Bearbeitungszuführmechanismus und der Anstellungsmechanismus betätigt, um die Schneidklinge 18a über einer Erstreckung der projizierten Trennlinie des Werkstücks zu positionieren.
  • Die Spindel 18c wird gedreht, um die Schneidklinge 18a zu drehen, und die Höhe der Schneideinheit 18 wird eingestellt, um das untere Ende der Schneidkante der Schneidklinge 18a zu einer vertikalen Position zu bringen, die niedriger ist als die Rückseite, das heißt die untere Fläche, des Werkstücks. Dann wird der Einschnittmechanismus betätigt, um die Schneideinheit 18 bei einer vorbestimmten vertikalen Position zum Schneiden des Werkstücks zu platzieren. Der Bearbeitungszuführmechanismus wird betätigt, um den Spanntisch 8 in einer der Bearbeitungszuführrichtungen zu bewegen, das heißt den Spanntisch 8 für eine Bearbeitung zuzuführen, was die Schneidklinge 18a dazu bringt, entlang der projizierten Trennlinie in das Werkstück zu schneiden. Nachdem das Werkstück entlang der projizierten Trennlinie geschnitten worden ist, wird der Anstellmechanismus betätigt, um die Schneideinheit 18 in einer der Y-Achsenrichtungen anzustellen, bis die Schneidklinge 18a an einer nächsten projizierten Trennlinie ausgerichtet ist. Danach wird der Bearbeitungszuführmechanismus betätigt, um den Spanntisch 8 für eine Bearbeitung zuzuführen, was das Werkstück entlang der nächsten projizierten Trennlinie schneidet. Auf diese Weise schneidet die Schneidvorrichtung 2 das Werkstück nacheinander entlang sämtlicher daran angeordneter projizierter Trennlinien.
  • Die Schneidvorrichtung 2 beinhaltet ferner eine Steuerungseinheit 42. Die Steuerungseinheit 42 weist Funktionen auf, um die Komponenten der Schneidvorrichtung 2 zu steuern, welche die Schneideinheiten 18, den Spanntisch 8, die Bewegungsmechanismen, die Bildaufnahmeeinheiten 38, ein Weißlichtinterferometer 40, das später beschrieben wird, etc. aufweist. Die Funktionen der Steuerungseinheit 42 werden als Softwareressourcen für einen Computer zum Steuern der Schneidvorrichtung 2 umgesetzt. Mit anderen Worten beinhaltet die Steuerungseinheit 42 einen Computer einschließlich eines Prozessors, wie zum Beispiel einer Central Processing Unit (CPU), und einer Speichereinrichtung, wie zum Beispiel einem Flash Memory. Im Betrieb führt der Prozessor die Softwareressourcen aus, die durch Programme repräsentiert werden, welche in der Speichereinrichtung gespeichert sind, um die Funktionen der Steuerungseinheit 42 auszuführen. Mit anderen Worten dient die Steuerungseinheit 42 als spezifisches Mittel, das durch die Softwareressourcen zusammen mit dem Prozessor als eine Hardwareressource implementiert sind.
  • Wie oben beschrieben, beinhaltet die Schneidvorrichtung 2 mehrere Linearbewegungsmechanismen einschließlich des Bearbeitungszuführmechanismus, des Anstellmechanismus und des Einschnittmechanismus. Jeder dieser Linearbewegungsmechanismen bewegt den Spanntisch 8 und die Schneideinheiten 18 entlang spezifischer Zuführrichtungen linear relativ zueinander. Die Schneidvorrichtung 2 kann das Werkstück sorgfältig schneiden oder bearbeiten, wenn die Linearbewegungsmechanismen mit einer hohen Genauigkeit arbeiten.
  • Umgekehrt ist die Schneidvorrichtung 2 nicht imstande, einen gewünschten Schneidvorgang an dem Werkstück auszuführen, es sei denn die Linearbewegungsmechanismen arbeiten ordnungsgemäß. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Betriebsgenauigkeit von jedem der Linearbewegungsmechanismen zu messen. Als Bewertungsgegenstand für die Betriebsgenauigkeit der Linearbewegungsmechanismen wird zum Beispiel ein Betrieb des Bearbeitungszuführmechanismus nachfolgend beschrieben. Der Bearbeitungszuführmechanismus weist als Funktion auf, den Spanntisch 8 linear in den X-Achsenrichtungen, das heißt Vorschubrichtungen, zu bewegen. In einem Fall, in dem die Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus problematisch ist, kann der Spanntisch 8 um eine Achse entlang der Z-Achsenrichtungen, die senkrecht zu den Vorschubrichtungen sind, oszillieren. Auf dieses Phänomen wird als Gieren Bezug genommen. Der Spanntisch 8 kann sich auch um eine Achse parallel zu den Y-Achsenrichtungen senkrecht zu den Vorschubrichtungen drehen. Auf dieses Phänomen wird als Nicken Bezug genommen. Der Spanntisch 8 kann ferner um eine Achse parallel zu den X-Achsenrichtungen, das heißt den Vorschubrichtungen, schwanken. Auf dieses Phänomen wird als Rollen Bezug genommen.
  • Zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus war es üblich, zum Beispiel die in JP 2017-199777 A offenbarte Messspanneinrichtung zu verwenden. Die offenbarte Messspanneinrichtung ist imstande, die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus an einem Bearbeitungspunkt zu messen, wo eine Schneidklinge, zum Beispiel die Schneidklinge 18a, und ein Werkstück miteinander in Kontakt treten. Die Messspanneinrichtung ist an einer Schneideinheit, wie zum Beispiel der Schneideinheit 18 angebracht und wird daran verwendet. Während die Messspanneinrichtung in Verwendung ist, muss die Position, an der sie an der Schneideinheit 18 angebracht ist, jedoch jedes Mal verändert werden, wenn zu messende Gegenstände, das heißt Nicken, Gieren, etc. verändert werden. Da der Bediener die Montageposition der Messspanneinrichtung manuell ändert, neigt der Änderungsvorgang dazu, die Messung der Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus zeitaufwendig zu machen. Darüber hinaus kann die Messspanneinrichtung nicht verwendet werden, um ein Rollen zu messen.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird eine in 2 veranschaulichte Messspanneinrichtung verwendet, um die Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus zu messen. 2 veranschaulicht die Messspanneinrichtung 1 schematisch in Perspektive. Die Messspanneinrichtung 1 wird nachfolgend im Detail beschrieben. Die Messspanneinrichtung 1 wird in Kombination mit einem Weißlichtinterferometer verwendet, das später beschrieben wird, während sie mit dem Linearbewegungsmechanismus in Kontakt gehalten wird, dessen Betriebsgenauigkeit mit dem dazwischen angeordneten Spanntisch 8 oder der Tischbasis 8b gemessen werden soll. Die Messspanneinrichtung ist aus einem harten Metall, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl, hergestellt. Die Messspanneinrichtung 1 weist eine flache untere Fläche 3 und eine obere Fläche einschließlich einer parallelen Fläche 5 gegenüberliegend und parallel zu der unteren Fläche 3 und eine schrägen Fläche 9 auf, die über eine gerade Grenzlinie 7 mit der parallelen Fläche 5 verbunden und leicht zu der parallelen Fläche 5 geneigt ist. In 2 und anderen Figuren ist die Neigung der schrägen Fläche 9 der Messspanneinrichtung 1 in Bezug auf die parallele Fläche 5 zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt.
  • Die Neigung der schrägen Fläche 9 in Bezug auf die parallele Fläche 5 sollte bevorzugt in einem Bereich von 1/15000 bis 1/5000, vorzugsweise in einem Bereich von 1/12500 zu 1/7500 und noch bevorzugter in einem Bereich von 1/11000 zu 1/9000 sein. Am bevorzugtesten sollte die Neigung 1/10000 sein. Die Länge der Messspanneinrichtung 1 entlang der Grenzlinie 7 sollte vorzugsweise größer sein als die Länge eines Bereichs des Spanntischs 8, welcher der Bearbeitungspunkt sein kann. Mit anderen Worten sollte die Länge der Messspanneinrichtung 1 entlang der Grenzlinie 7 vorzugsweise größer als der Durchmesser der Haltefläche 8a sein. Wenn der Durchmesser der Haltefläche 8a zum Beispiel 300 mm ist, dann sollte die Länge der Messspanneinrichtung 1 vorzugsweise in etwa 350 mm sein.
  • Die Höhe der Messspanneinrichtung 1, das heißt deren Dicke zwischen der unteren Fläche 3 und der parallelen Fläche 5 sollte vorzugsweise gleich der Höhe oder Dicke des Spanntischs 8 sein, zum Beispiel sollte sie vorzugsweise in etwa 20 mm sein. Wie später beschrieben, kann die Messspanneinrichtung 1 an der Tischbasis 8b verwendet werden, die daran den Spanntisch 8 unterstützt. Wenn die Dicke der Messspanneinrichtung 1 gleich der Dicke des Spanntischs 8 ist, weist die Messspanneinrichtung 1, während sie auf der Tischbasis 8b platziert wird, eine obere Fläche auf, deren Höhe oder vertikale Position gleich der Höhe oder vertikalen Position des Bearbeitungspunkts ist. Die Breite der Messspanneinrichtung 1, die sich über die Höhe und Länge von dieser erstreckt, sollte vorzugsweisein etwa 80 mm betragen. Die Grenzlinie 7 sollte vorzugsweise in der Umgebung der Mitte der Messspanneinrichtung 1 in deren Breitenrichtungen liegen. Jedoch sind die verschiedenen Abmessungen der Messspanneinrichtung 1, auf die oben Bezug genommen worden ist, nicht auf die angegebenen numerischen Werte beschränkt und können in so einem Bereich festgelegt werden, dass ausreichend breite Bereiche der parallelen Fläche 5 und der schrägen Fläche 9 in einer Beobachtungszone 40a (siehe 3) des Weißlichtinterferometers, das durch 40 gekennzeichnet ist, abgedeckt sein.
  • Damit die Messspanneinrichtung 1 ihre Funktion ausführt, ist es äußerst wichtig, dass die untere Fläche 3, die parallele Fläche 5 und die schräge Fläche 9 jeweils höchst eben sind, die untere Fläche 3 und die parallele Fläche 5 mit einer hohen Genauigkeit parallel zueinander liegen und die Neigung der schrägen Fläche 9 in Bezug auf die parallele Fläche 5 in den obigen Bereich fällt. Nichtsdestotrotz gibt es gewisse Umstände, unter denen die Messspanneinrichtung 1 selbst dann ihre Funktion ordnungsgemäß ausführen kann, wenn die parallele Fläche 5 nicht mit hoher Genauigkeit parallel zu der unteren Fläche 3 liegt. In einigen Situationen muss die parallele Fläche 5 nicht mit einer hohen Genauigkeit parallel zu der unteren Fläche 3 sein, vorausgesetzt, dass die Neigung der parallelen Fläche 5 in Bezug auf die untere Fläche 3 geringer ist als die Neigung der schrägen Fläche 9 in Bezug auf die parallele Fläche 5, und die untere Fläche 3 und die parallele Fläche 5 müssen nicht parallel zueinander sein. Die Funktion der Messspanneinrichtung 1 und die Weise, mit der sie verwendet wird, wird weiter unten im Detail beschrieben.
  • Das Weißlichtinterferometer 40 (siehe 3), das in Kombination mit der Messspanneinrichtung 1 zu verwenden ist, wird nachfolgend beschrieben. Das Weißlichtinterferometer 40 ist mit einer der Schneideinheiten 18 verbunden, während es verwendet wird. 3 veranschaulicht das Weißlichtinterferometer 40 schematisch, das mit der Schneideinheit 18 verbunden ist. Das Weißlichtinterferometer 40 weist als Funktion auf, die Messspanneinrichtung 1 zu überwachen, die auf dem Spanntisch 8 platziert wird. Das Weißlichtinterferometer 40 ist über einen nicht veranschaulichten Hebe- und Senkmechanismus mit der Schneideinheit 18 verbunden, der betriebsfähig dazwischen angeordnet ist. Das Weißlichtinterferometer 40 ist entlang der Z-Achsenrichtungen senkrecht zu den Zuführrichtungen in Bezug auf die Schneideinheit 18 durch den Hebe- und Senkmechanismus bewegbar. Der Hebe- und Senkmechanismus kann vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, einen Kugelspindelaktuator beinhalten. Das Weißlichtinterferometer 40 kann zu jedem Zeitpunkt sicher an der Schneideinheit 18 angebracht sein oder kann entfernbar daran angebracht sein. Der Abstand des Weißlichtinterferometers 40 von der Messspanneinrichtung 1 kann durch den Hebe- und Senkmechanismus eingestellt werden, um die Länge eines optischen Pfads zwischen dem Weißlichtinterferometer 40 und der Messspanneinrichtung 1 einzustellen.
  • Nachfolgend werden strukturelle Details des Weißlichtinterferometers 40 beschrieben. 4 veranschaulicht das einfachste strukturelle Beispiel des optischen Systems des Weißlichtinterferometers 40 schematisch in Seitenansicht. Das optische System des Weißlichtinterferometers 40 kann insofern variiert werden, solange das Weißlichtinterferometer 40 seine Funktion ordnungsgemäß ausführen kann. Wie in 4 veranschaulicht, beinhaltet das Weißlichtinterferometer 40 eine Weißlichtquelle 44, eine erste Linse 46, einen Strahlteiler 48, eine Interferenz-Objektivlinse 50, eine zweite Linse 52 und einen Zeilensensor 54. Die Weißlichtquelle 44 beinhaltet eine Weißlicht emittierende Diode (LED), eine Halogenlampe oder Ähnliches. Die Weißlichtquelle 44 weist als Funktion auf, Weißlicht zu emittieren, dessen Intensität in dem sichtbaren Lichtbereich dominant ist. Von der Weißlichtquelle 44 emittiertes Weißlicht 56 erreicht die erste Linse 46. Die erste Linse 46 weist als Funktion eine Umwandlung des Weißlichts 56 in paralleles Licht auf. Das Weißlicht 56, das durch die erste Linse 46 zu parallelem Licht umgewandelt wurde, wird durch den Strahlteiler 48 reflektiert und bewegt sich in Richtung der Interferenz-Objektivlinse 50.
  • Die Interferenz-Objektivlinse 50 weist als Funktion ein Teilen des Weißlichts 56 in zwei Strahlen, Reflektieren einer der Strahlen zurück zu dem Strahlteiler 48 und Aufbringen des anderen Strahls auf die Messspanneinrichtung 1 auf. Die Interferenz-Objektivlinse 50 beinhaltet darin zum Beispiel einen Referenzspiegel 50a zum Reflektieren von einem Strahl des Weißlichts 56 zurück zu dem Strahlteiler 48. Jedoch ist die Interferenz-Objektivlinse 50 nicht auf die veranschaulichte Struktur beschränkt. Der andere Strahl des Weißlichts 56, der auf die Messspanneinrichtung 1 aufgebracht wird, wird durch die Messspanneinrichtung 1 reflektiert und bewegt sich zu der Interferenz-Objektivlinse 50 zurück und dann zu dem Strahlteiler 48 entlang des gleichen optischen Pfads, der durch den Strahl des Weißlichts 56 geteilt wird, das durch den Referenzspiegel 50a reflektiert wird. Das Weißlicht 56 wird dort, wo die Strahlen, die jeweils durch den Referenzspiegel 50a und die Messspanneinrichtung 1 reflektiert werden, miteinander kombiniert werden, durch den Strahlteiler 48 übertragen und durch die zweite Linse 52 auf den Zeilensensor 54 fokussiert. Der Zeilensensor 54 beinhaltet einen Fotodetektor, wie zum Beispiel einen Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) Sensor oder ein Charge-Coupled Device Sensor (CCD-Sensor) und nimmt ein Bild des darauf einfallenden Weißlichts 56 auf.
  • Das Bild, das durch den Zeilensensor 54 von dem Weißlicht 56 aufgenommen wird, gibt Interferenzstreifen, das heißt ein räumliches Interferenzmuster, wieder, das die Differenz zwischen den optischen Pfaden wiederspiegelt, denen die zwei Strahlen des Weißlichts 56 folgen, die geteilt und dann kombiniert werden. Insbesondere beinhaltet das räumliche Interferenzmuster helle Striche, wo die zwei Strahlen des Weißlichts 56 miteinander in Phase sind, und dunkle Striche, wo die zwei Strahlen des Weißlichts 56 um 180° aus der Phase sind. Folglich geben die durch den Zeilensensor 54 erhaltenen Interferenzlinien eine Information bezüglich der Höhenverteilung der beobachteten Fläche der Messspanneinrichtung 1 wieder, die mit dem Weißlicht 56 bestrahlt wird. Das Weißlicht 56 beinhaltet Licht niedriger Kohärenz, dessen Intensität in einem breiten Wellenlängenbereich ist und das eine sehr kurze Kohärenzlänge aufweist. Daher geben die durch den Zeilensensor 54 beobachteten Interferenzstreifen keine anderen Elemente als die beobachtete Fläche der Messspanneinrichtung 1 wieder, die in der Umgebung der Höhe des Fokus positioniert ist und eine hohe vertikale Auflösung mit niedrigem Rauschen bereitstellt.
  • 5A veranschaulicht eine fotographische Wiedergabe 56a die unter Annahme eines Beispiels von Interferenzstreifen erzeugt worden ist, welche durch Beobachten eines Bereichs der Messspanneinrichtung 1 nahe der Grenzlinie 7 mit dem Weißlichtinterferometer 40 zu erhalten sind. Die fotographische Wiedergabe 56a gibt kein Bild wieder, das durch tatsächliches Beobachten der Messspanneinrichtung 1 mit dem Weißlichtinterferometer 40 erhalten wird, sondern ein Beobachtungsbild, das zu Erklärungszwecken erzeugt wird. Dementsprechend sollte die fotographische Wiedergabe 56a nicht für andere Zwecke als Erklärungszwecke angesehen werden und weist keine anderen Bedeutungen auf.
  • Die fotographische Wiedergabe 56a weist einen linken halben Abschnitt, der eine im Wesentlichen gleichmäßige Helligkeit aufweist, und einen rechten halben Abschnitt auf, wo mehrere vertikale Streifen beobachtet werden, die mit konstanten Abständen beabstandet sind. Diese Abschnitte deuten an, dass die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 in Bezug auf das Weißlichtinterferometer 40 in der linken Hälfte der Beobachtungszone 40a des Weißlichtinterferometers 40 eine einheitliche Höhe aufweist und in der rechten Hälfte der Beobachtungszone 40a des Weißlichtinterferometers 40 mit einer konstanten Neigung geneigt ist. Insbesondere gibt die linke Hälfte der Beobachtungszone 40a die parallele Fläche 5 wieder, und die rechte Hälfte der Beobachtungszone 40a gibt die schräge Fläche 9 mit der dazwischen angeordneten Grenzlinie 7 wieder. Die Abstände und Anzahl der vertikalen Streifen, die auf Grundlage der schrägen Fläche 9 erzeugt werden, werden in Abhängigkeit einer Höhe der Neigung der schrägen Fläche 9 bestimmt. Wenn die Neigung der schrägen Fläche 9 zu klein ist, ist die Anzahl der Streifen, die in dem aufgenommenen Bild auftauchen, vermindert, was es, wie später beschrieben, erschwert, Änderungen bei den Interferenzstreifen zu erfassen. Wenn die Neigung der schrägen Fläche 9 andererseits zu groß ist, sind die Abstände zwischen den Streifen zu klein, was es erschwert, zwischen benachbarten zwei der Interferenzstreifen zu unterscheiden. Es wird folglich bevorzugt, die Neigung der schrägen Fläche 9 in den oben beschriebenen Bereichen zu halten.
  • Die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40 werden im Wesentlichen wie folgt verwendet. Die Messspanneinrichtung 1 wird auf dem Spanntisch 8 oder der Tischbasis 8b platziert, die daran den Spanntisch 8 unterstützen kann. Während die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 unter Verwendung des Weißlichtinterferometers 40 beobachtet wird, wird dann der Bearbeitungszuführmechanismus, das heißt ein Linearbewegungsmechanismus, betätigt. Die Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus wird aus Änderungen bei den Interferenzstreifen abgeleitet, die durch das Weißlichtinterferometer 40 aufgenommen werden. Als Nächstes wird ein Verfahren zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus unter Verwendung der Messspanneinrichtung 1 und des Weißlichtinterferometers 40 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm einer Abfolge von Schritten des Verfahrens zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus, auf das als ein „Betriebsgenauigkeit-Messverfahren“ Bezug genommen wird.
  • In Übereinstimmung mit dem Betriebsgenauigkeit-Messverfahren wird als Erstes ein Platzierschritt S10 ausgeführt, um die Messspanneinrichtung 1 auf dem Spanntisch 8 oder der Tischbasis 8b zu platzieren. Insbesondere wird bei dem Platzierschritt S10 die untere Fläche 3 der Messspanneinrichtung 1 ausgerichtet, um der Haltefläche 8a des Spanntischs 8 zugewandt zu sein, und wird mit dem Spanntisch 8 mit der oberen Fläche, das heißt der parallelen Fläche 5 und der schrägen Fläche 9, der Messspanneinrichtung 1 nach oben exponiert in Kontakt gebracht. Alternativ wird die untere Fläche 3 der Messspanneinrichtung 1 in dem Platzierschritt S10 ausgerichtet, um der oberen Fläche der Tischbasis 8b zugewandt zu sein, von welcher der Spanntisch 8 entfernt worden ist, und um mit dem Spanntisch 8 in Kontakt gebracht zu werden, wobei die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 nach oben exponiert ist. Es wird hiernach angenommen, dass die Messspanneinrichtung 1 auf der Tischbasis 8b platziert wird, von welcher der Spanntisch 8 entfernt worden ist.
  • Dann wird ein Einstellschritt S20 ausgeführt, um die Ausrichtung und Position der Messspanneinrichtung 1 und die Position des Weißlichtinterferometers 40 einzustellen. 3 veranschaulicht die Messspanneinrichtung 1 schematisch, deren Ausrichtung und Position auf der Tischbasis 8b eingestellt worden sind. Bei dem Einstellschritt S20 wird die Ausrichtung der Messspanneinrichtung 1 eingestellt, um die Grenzlinie 7 der Messspanneinrichtung 1 parallel zu den Zuführrichtungen, das heißt den Bearbeitungsvorschubrichtungen oder den X-Achsenrichtungen, auszurichten. Mit anderen Worten werden die Richtungen, in der eine Komponente, das heißt die Tischbasis 8b, durch den Linearbewegungsmechanismus linear bewegt wird, dessen Betriebsgenauigkeit gemessen werden soll, und die Richtungen, in denen sich die Grenzlinie 7 der Messspanneinrichtung 1 erstreckt, aneinander ausgerichtet. Dann werden bei dem Einstellschritt S20 die Positionen der Messspanneinrichtung 1 und des Weißlichtinterferometers 40 eingestellt, um es dem Weißlichtinterferometer 40, das mit der Schneideinheit 18 verbunden ist, zu ermöglichen, die parallele Fläche 5 und die schräge Fläche 9 der Messspanneinrichtung 1 gleichzeitig zu beobachten. Wie in 3 veranschaulicht, wird es besonders bevorzugt, die Beobachtungszone 40a des Weißlichtinterferometers 40 in der Umgebung eines Endes der Grenzlinie 7 zu positionieren.
  • Während die Messspanneinrichtung 1 wie oben beschrieben ausgerichtet gehalten wird, stellt der Bediener zum Beispiel die Position der Messspanneinrichtung 1 auf der Tischbasis 8b manuell ein, um die Grenzlinie 7 dazu zu bringen, in die Beobachtungszone 40a des Weißlichtinterferometers 40 einzutreten. Alternativ bedient der Bediener den Bearbeitungszuführmechanismus und den Anstellungsmechanismus während eines Beobachtens der oberen Fläche der Messspanneinrichtung 1 mit dem Weißlichtinterferometer 40, um die Positionen der Schneideinheit 18 und der Messspanneinrichtung 1 einzustellen, sodass die Grenzlinie 7 in die Beobachtungszone 40a verbracht wird.
  • Nach dem Einstellschritt S20 beobachtet der Bediener die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 in einem durch das Weißlichtinterferometer 40 aufgenommenen Bild, während die Höhe des Weißlichtinterferometers 40 eingestellt wird. Wenn der Bediener zu diesem Zeitpunkt Interferenzstreifen an dem Weißlichtinterferometer 40 beobachtet, wie sie durch die fotographische Wiedergabe 56a angedeutet werden, die in 5A veranschaulicht ist, kann der Bediener bestätigen, dass das Weißlichtinterferometer 40 ordnungsgemäß ausgerichtet worden ist. Wenn insbesondere der Bereich des aufgenommenen Bilds, der mit der parallelen Fläche 5 korrespondiert, frei von Interferenzstreifen ist und im Allgemeinen eine einheitliche Helligkeit aufweist und der Bereich des aufgenommenen Bilds, der mit der schrägen Fläche 9 korrespondiert, mehrere vertikale Streife parallel zu der Grenzlinie 7 aufweist, kann der Bediener dann bestätigen, dass das Weißlichtinterferometer 40 in Bezug auf dessen Ausrichtung kein Problem aufweist. Wenn umgekehrt der Bediener keine Interferenzstreifen beobachtet, die die durch die fotographische Wiedergabe 56a in dem aufgenommenen Bild von dem Weißlichtinterferometer 40 angezeigt sind, muss der Bediener dann die Verbindung des Weißlichtinterferometers 40 mit der Schneideinheit 18 bestätigen und die Ausrichtung des Weißlichtinterferometers 40 einstellen. Zum Beispiel kann das Weißlichtinterferometer 40 durch eine biaxiale Goniometerbühne für eine Ausrichtungseinstellung verbunden sein, und der Bediener kann die Ausrichtung des Weißlichtinterferometers 40 unter Verwendung der biaxialen Goniometerbühne einstellen.
  • Nachdem bestätigt worden ist, dass das Weißlichtinterferometer 40 ordnungsgemäß ausgerichtet ist, wird ein Interferenzstreifen-Beobachtungsschritt S30 ausgeführt, um Änderungen bei den Interferenzstreifen zu beobachten, die in dem aufgenommenen Bild durch das Weißlichtinterferometer 40 erscheinen. Bei dem Interferenzstreifen-Beobachtungsschritt S30 beobachtet der Bediener die parallele Fläche 5 und die schräge Fläche 9 in dem aufgenommenen Bild von dem Weißlichtinterferometer 40 bei einer linearen Bewegung der Schneideinheit 18 und der Messspanneinrichtung 1 relativ zueinander in einer der X-Achsenrichtungen, das heißt den Vorschubrichtungen, mit dem Bearbeitungszuführmechanismus, das heißt dem Linearbewegungsmechanismus, um dadurch Änderungen bei den Interferenzstreifen zu beobachten. Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuerungseinheit 42 den Bearbeitungszuführmechanismus steuern, um die Schneideinheit 18 und die Messspanneinrichtung 1 zeitweise jedes Mal von einer Bewegung abzuhalten, wenn der Bediener die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 mit dem Weißlichtinterferometer 40 beobachtet. Dies ermöglicht es dem Bediener, Interferenzstreifen bei jeder von verschiedenen Stellen an der oberen Fläche der Messspanneinrichtung 1 genau zu beobachten. Alternativ kann der Bediener während des Interferenzstreifen-Beobachtungsschritts S30 das Weißlichtinterferometer 40 wiederholt betätigen, um die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 ohne Unterbrechung des Bearbeitungszuführmechanismus zu beobachten. Im letzten Fall kann der Zeitraum, der benötigt wird, die Interferenzstreifen zu beobachten, verkürzt werden. Das Weißlichtinterferometer 40 ist elektrisch mit der Steuerungseinheit 42 der Schneidvorrichtung 2 verbunden und überträgt ein aufgenommenes Bild zu der Steuerungseinheit 42, das beobachtete Interferenzstreifen wiedergibt. Die Steuerungseinheit 42 bewertet die beobachteten Interferenzbilder, die durch das aufgenommene Bild wiedergegeben werden, das von dem Weißlichtinterferometer 40 übermittelt wird, sammelt die bewerteten Ergebnisse und erzeugt eine Information in Bezug auf Änderungen bei den Interferenzstreifen.
  • Auf den Interferenzstreifen-Beobachtungsschritt S30 folgt ein Betriebsgenauigkeit-Ableitungsschritt S40, um die Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus, das heißt des Linearbewegungsmechanismus, aus den Änderungen bei den beobachteten Interferenzstreifen abzuleiten. Ein Vorgang zum Ableiten der Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus wird nachfolgend beschrieben. Bei dem Betriebsgenauigkeit-Ableitungsschritt S40 werden unterschiedliche Elemente, das heißt eine Giergenauigkeit, eine Nickgenauigkeit und eine Rollgenauigkeit der Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus abgeleitet.
  • Wenn die Giergenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus niedrig ist, tendiert die Tischbasis 8b dazu, um die Achse entlang der Z-Achsenrichtungen senkrecht zu den Zuführrichtungen zu oszillieren, während die Schneideinheit 18 und die Tischbasis 8b in einer der X-Achsenrichtungen, das heißt der Vorschubrichtungen, relativ zueinander bewegt werden. In dem Interferenzstreifen-Beobachtungsschritt S30 ändert sich somit das Bild, das von der oberen Fläche der Messspanneinrichtung 1 durch das Weißlichtinterferometer 40 aufgenommen wird. 5B veranschaulicht eine fotographische Wiedergabe 56b, die unter Annahme eines Beispiels von Interferenzstreifen, das heißt eines räumlichen Interferenzmusters, erzeugt wird und durch Beobachten eines Bereichs der Messspanneinrichtung 1 nahe der Grenzlinie 7 mit dem Weißlichtinterferometer 40 erhalten wird, während der Bearbeitungszuführmechanismus giert. Wie bei der fotographischen Wiedergabe 56a gibt die fotographische Wiedergabe 56b kein Bild wieder, das durch ein tatsächliches Beobachten der Messspanneinrichtung 1 mit dem Weißlichtinterferometer 40 erhalten wird, sondern ein Beobachtungsbild, das zu Erklärungszwecken erzeugt wird.
  • Wenn ein Gieren auftritt, wird das aufgenommene Bild einschließlich der Interferenzstreifen in der fotographischen Wiedergabe 56b als Ganzes geneigt. Insbesondere werden die Grenzlinie 7 der Messspanneinrichtung 1 und die Interferenzstreifen, die in dem Bildabschnitt auftreten, der die schräge Fläche 9 wiedergibt, um den gleichen Winkel von den X-Achsenrichtungen aus geneigt. Die Größe des Winkels korrespondiert mit einer Verminderung der Giergenauigkeit. Während die Schneideinheit 18 und die Messspanneinrichtung 1 linear relativ zueinander bewegt werden, nimmt das Weißlichtinterferometer 40 Bilder der oberen Fläche der Messspanneinrichtung 1 von einem Ende zu dem anderen der Grenzlinie 7 auf, und der Winkel, um den die Interferenzstreifen, die in dem Bildabschnitt auftreten, der die schräge Fläche 9 wiedergibt, geneigt wird, wird aus jedem der aufgenommenen Bilder gemessen. Daher kann die Tendenz eines Gierens über die Tendenz von Änderungen bei dem Neigungswinkel bewertet werden, und die Giergenauigkeit, welche einen Teil der Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus wiedergibt, kann zum Beispiel von einer maximalen Änderung bei dem Neigungswinkel abgeleitet werden. Wenn zum Beispiel beliebige Änderungen bei dem Winkel, um den die Interferenzstreifen geneigt werden, die in dem Bildabschnitt auftreten, der die schräge Fläche 9 wiedergibt, ausreichend klein sind, sodass sich die Grenzlinie 7, etc. im Wesentlichen in den aufgenommenen Bildern jederzeit entlang der X-Achsenrichtungen erstreckt, kann die Giergenauigkeit als gut bezeichnet werden.
  • Wenn die Nickgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus niedrig ist, tendiert die Tischbasis 8b, um die Achse entlang der Y-Achsenrichtungen senkrecht zu den Vorschubrichtungen zu oszillieren, während die Schneideinheit 18 und die Tischbasis 8b in einer der X-Achsenrichtungen, das heißt der Vorschubrichtungen, relativ zueinander bewegt werden. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich das Bild, dass durch das Weißlichtinterferometer 40 von der oberen Fläche der Messspanneinrichtung 1 aufgenommen wird.
  • 5C veranschaulicht eine fotographische Wiedergabe 56c, die unter Annahme eines Beispiels von Interferenzstreifen, das heißt eines räumlichen Interferenzmusters, erzeugt wird, die durch Beobachten eines Bereichs der Messspanneinrichtung 1 nahe der Grenzlinie 7 mit dem Weißlichtinterferometer 40 erhalten wird, während der Bearbeitungszuführmechanismus nickt. Wie bei der fotographischen Wiedergabe 56a gibt die fotographische Wiedergabe 56c kein Bild wieder, das durch ein tatsächliches Beobachten der Messspanneinrichtung 1 mit dem Weißlichtinterferometer 40 erhalten wird, sondern ein Beobachtungsbild, das zu Erklärungszwecken generiert wird. Wenn ein Nicken auftritt, ändert sich der Abstand zwischen der oberen Fläche der Messspanneinrichtung 1 und dem Weißlichtinterferometer 40, was in Phänomenen einschließlich eines Defokussierens aufgenommener Bilder, die Interferenzstreifen aufweisen, einer Änderung der Helligkeit der Interferenzstreifen, einere Bewegung der Interferenzstreifen entlang der Y-Achsenrichtungen, etc. resultiert. Das Ausmaß, zu dem die aufgenommenen Bilder defokussiert werden, das Ausmaß, zu dem sich die Helligkeit der Interferenzstreifen ändert und der Abstand, um den sich Interferenzstreifen entlang der Y-Achsenrichtungen bewegen korrespondiert mit einer Verminderung in der Nickgenauigkeit (Pitching Accuracy). Während die Schneideinheit 18 und die Messspanneinrichtung 1 relativ zueinander linear bewegt werden, werden Änderungen in der Helligkeit der Interferenzstreifen gemessen.
  • Daher kann die Nickneigung über die Änderungstendenz bei der Helligkeit der Interferenzstreifen bewertet werden, und die Nickgenauigkeit, die einen Teil der Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus wiedergibt, kann zum Beispiel aus einer maximalen Änderung bei der Helligkeit der Interferenzstreifen abgeleitet werden. Wenn zum Beispiel Änderungen bei der Helligkeit der Interferenzstreifen ausreichend klein sind und die Helligkeit der Interferenzstreifen in den aufgenommenen Bildern im Wesentlichen konstant bleibt, kann die Nickgenauigkeit als gut bezeichnet werden. In einem Fall, in dem die Tendenz eines Steigens aus einer Defokussierung eines aufgenommenen Bilds bewertet wird, hält der Bediener den Betrieb des Bearbeitungszuführmechanismus an und hebt das Weißlichtinterferometer 40 an oder senkt dieses ab. Zu diesem Zeitpunkt kann der Bediener den Grad des Nickens über den Abstand bewerten, den das Weißlichtinterferometer 40 angehoben oder abgesenkt wird, bis das aufgenommene Bild wieder scharf ist. Der Spanntisch 8 wird bewegt und das Weißlichtinterferometer 40 wird wiederholt angehoben oder abgesenkt, um die Nickneigung zu bewerten, und die Nickgenauigkeit wird über die Differenz zwischen der höchsten vertikalen Position des Weißlichtinterferometers 40 und der niedrigsten vertikalen Position des Weißlichtinterferometers 40 abgeleitet.
  • Wenn die Rollgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus niedrig ist, tendiert die Tischbasis 8b dazu, um die Achse entlang der X-Achsenrichtungen zu oszillieren, während die Schneideinheit 18 und die Tischbasis 8b in einer der X-Achsenrichtungen, das heißt der Vorschubrichtungen, relativ zueinander bewegt werden. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich das Bild, das von der oberen Fläche der Messspanneinrichtung 1 durch das Weißlichtinterferometer 40 aufgenommen wird. 5D veranschaulicht eine fotographische Wiedergabe 56d, die unter Annahme eines Beispiels von Interferenzstreifen, das heißt eines räumlichen Interferenzmusters, erzeugt wird, das durch Beobachten eines Bereichs der Messspanneinrichtung 1 nahe der Grenzlinie 7 mit dem Weißlichtinterferometer 40 erhalten wird, während der Bearbeitungszuführmechanismus rollt. Wie bei der fotographischen Wiedergabe 56a gibt die fotographische Wiedergabe 56d kein Bild wieder, das durch ein tatsächliches Beobachten der Messspanneinrichtung 1 mit dem Weißlichtinterferometer 40 erhalten wird, sondern ein Beobachtungsbild, das zu Erklärungszwecken erzeugt worden ist.
  • Wenn ein Rollen auftritt, wird die parallele Fläche 5 der Messspanneinrichtung 1 geneigt, was verschiedene Bereiche der parallelen Fläche 5 in ihrer Höhe uneinheitlich macht, sodass Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt auftreten, der die parallele Fläche 5 wiedergibt. Da die Höhen der verschiedenen Bereiche der schrägen Fläche 9 ebenfalls verändert werden, werden die Abstände zwischen den Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt, der die schräge Fläche 9 wiedergibt, in Abhängigkeit des Ausmaßes des Rollens verändert. Folglich kann die Neigung zum Rollen durch eine Beobachtung, ob Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt auftreten, der die parallele Fläche 5 wiedergibt, oder nicht, oder durch eine Beobachtung von Änderungen bei den Abständen zwischen den Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt, der die schräge Fläche 9 wiedergibt, während die Schneideinheit 18 und die Messspanneinrichtung 1 relativ zueinander bewegt werden, bewertet werden. Die Rollgenauigkeit, die einen Teil der Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus wiedergibt, kann zum Beispiel aus einer maximalen Änderung bei den Abständen zwischen den Interferenzstreifen abgeleitet werden. Wenn zum Beispiel Änderungen bei den Abständen zwischen den Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt, der die schräge Fläche 9 wiedergibt, ausreichend klein sind und im Wesentlichen keine Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt auftreten, der die parallele Fläche 5 wiedergibt, kann die Rollgenauigkeit dann als gut bezeichnet werden.
  • Vorausgesetzt, dass der Bediener bestätigt hat, dass die Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus, wie unter Verwendung der Messspanneinrichtung 1 und des Weißlichtinterferometers 40 abgeleitet, eine vorgegebene Genauigkeitshöhe nicht erreicht, wartet der Bediener den Bearbeitungszuführmechanismus oder ersetzt diesen. Danach leitet der Bediener wiederum die Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus auf die gleiche, oben beschriebene Weise ab. Vorausgesetzt, dass der Bediener bestätigt hat, dass die Betriebsgenauigkeit des Bearbeitungszuführmechanismus, wie unter Verwendung der Messspanneinrichtung 1 und des Weißlichtinterferometers 40 abgeleitet, die vorgegebene Genauigkeitshöhe erfüllt, kann der Bediener bestätigen, dass eine der Bedingungen für eine ordnungsgemäße Bearbeitung eines Werkstücks mit der Schneidvorrichtung 2 erfüllt worden ist. Die Betriebsgenauigkeit von jedem der Linearbewegungsmechanismen der Schneidvorrichtung 2 kann abgeleitet werden, wenn die Schneidvorrichtung 2 in einer Fabrik oder ähnlichem installiert ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Betriebsgenauigkeit von jedem der Linearbewegungsmechanismen der Schneidvorrichtung 2 abgeleitet werden, wenn die Schneidvorrichtung 2 über einen vorgegebenen Zeitraum in Betrieb gewesen ist. Auf diese Weise wird die Schneidvorrichtung 2 in einem Zustand gehalten, in dem sie imstande ist, Werkstücke sorgfältig zu bearbeiten. Da die Messspanneinrichtung 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform für eine schnelle Ableitung der Betriebsgenauigkeit von jedem der Linearbewegungsmechanismen eingerichtet ist, wird eine höhere Standzeit der Schneidvorrichtung 2 gewährleistet.
  • Insofern die Messspanneinrichtung 1 die parallele Fläche 5 parallel zu der unteren Fläche 3 und die schräge Fläche 9 zu der parallelen Fläche 5 leicht geneigt aufweist, ermöglicht die Messspanneinrichtung 1 in Kombination mit dem Weißlichtinterferometer 40 die Ableitung der Betriebsgenauigkeit der Linearbewegungsmechanismen mit einer hohen Genauigkeit. Wenn die Messspanneinrichtung 1 in Verwendung ist, muss ein Element nicht jedes Mal ersetzt werden, wenn die Betriebsgenauigkeit abgeleitet werden soll. Mit anderen Worten kann die Betriebsgenauigkeit in Bezug auf unterschiedliche Elemente in einem kurzen Zeitraum mit hoher Genauigkeit einfach durch ein nur einmaliges Betätigen von jedem Linearbewegungsmechanismus abgeleitet werden.
  • Der Bearbeitungszuführmechanismus der Schneidvorrichtung 2 wurde als Linearbewegungsmechanismus beschrieben, dessen Betriebsgenauigkeit abzuleiten ist, und die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus wurde als unter Verwendung der Messspanneinrichtung 1 und des Weißlichtinterferometers 40 abgeleitet beschrieben. Allerdings sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch auf eine Messung der Betriebsgenauigkeit anderer Linearbewegungsmechanismen anwendbar. Zum Beispiel kann die Betriebsgenauigkeit des Anstellmechanismus auf ähnliche Weise unter Verwendung der Messspanneinrichtung 1 und des Weißlichtinterferometers 40 abgeleitet werden.
  • Darüber hinaus kann die Betriebsgenauigkeit des Einschnittmechanismus auf ähnliche Weise unter Verwendung der Messspanneinrichtung 1 und des Weißlichtinterferometers 40 abgeleitet werden. Der Einschnittmechanismus ist ein Linearbewegungsmechanismus zum Anheben und Absenken der Schneideinheit 18 in Bezug auf den Spanntisch 8. Um die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40 an dem Einschnittmechanismus zu verwenden, wird die Messspanneinrichtung 1 sicher in eine stehende Stellung auf der Haltefläche 8a des Spanntischs 8 oder der oberen Fläche der Tischbasis 8b gebracht. Zu diesem Zeitpunkt ist die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 ausgerichtet, um der Schneideinheit 18 in einer der Y-Achsenrichtungen zugewandt zu sein. Dann wird das Weißlichtinterferometer 40 sicher an der Schneideinheit 18 angebracht, um der Messspanneinrichtung 1 zugewandt zu sein. Danach wird der Einschnittmechanismus betätigt, um die Schneideinheit 18 anzuheben und abzusenken, während gleichzeitig das Weißlichtinterferometer 40 Bilder der oberen Fläche, das heißt der parallelen Fläche 5 und der schrägen Fläche 9, der Messspanneinrichtung 1 entlang der Grenzlinie 7 aufnimmt. Die Betriebsgenauigkeit des Anstellmechanismus kann dann über die Änderungen bei den Interferenzstreifen abgeleitet werden, die in den aufgenommenen Bildern auftreten.
  • In der veranschaulichten Ausführungsform wird die Messspanneinrichtung 1 auf der Tischbasis 8b oder dem Spanntisch 8 platziert, und das Weißlichtinterferometer 40 wird mit der Schneideinheit 18 verbunden. Jedoch können die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40 vertauscht werden. Insbesondere kann die Messspanneinrichtung 1 mit der Schneideinheit 18 verbunden sein, und das Weißlichtinterferometer 40 kann auf der Tischbasis 8b oder dem Spanntisch 8 platziert sein, sodass das Weißlichtinterferometer 40 Bilder der Messspanneinrichtung 1 an der Schneideinheit 18 aufnehmen kann. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass die Messspanneinrichtung 1 mit einer von zwei Komponenten in Kontakt gehalten wird, die jeweils durch einen Linearbewegungsmechanismus bewegt und nicht bewegt werden, und dass das Weißlichtinterferometer 40 mit der anderen der zwei Komponenten in Kontakt gehalten wird.
  • Darüber hinaus wird bei der veranschaulichten Ausführungsform die Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus, zum Beispiel der Bearbeitungsvorschubeinheit, der Schneidvorrichtung 2, welche die Schneideinheit 18 aufweist, unter Verwendung der Messspanneinrichtung 1 und des Weißlichtinterferometers 40 abgeleitet. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40 jedoch für andere Anwendungen verwendet werden. Zum Beispiel können die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40 in einer Untersuchungsvorrichtung zum Untersuchen einer an einem beweglichen Tisch unterstützten Probe mit einem Mikroskop verwendet werden, während es die Probe abtastet. Insbesondere können die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40 verwendet werden, um die Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus abzuleiten, der den beweglichen Tisch und das Mikroskop relativ zueinander linear bewegt. Darüber hinaus können die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40 verwendet werden, um die Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in sämtlichen Arten von Vorrichtungen abzuleiten, in die der Linearbewegungsmechanismus für eine lineare Bewegung eines Stütztisches und einer Arbeitseinheit relativ zueinander eingebaut ist. Die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40 müssen nicht für eine bestimmte Vorrichtung abgestellt sein und können als Teil eines unabhängigen Systems zum Messen der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus verwendet werden. Mit anderen Worten können die Messspanneinrichtung 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und das Weißlichtinterferometer 40 ein Betriebsgenauigkeit-Messsystem ausmachen.
  • Das Betriebsgenauigkeit-Messsystem misst die Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in einer Vorrichtung, die einen Stütztisch mit einer Stützfläche zum daran Unterstützen eines Objekts, eine Arbeitseinheit zum Bearbeiten oder Messen des an dem Stütztisch unterstützten Objekts und den Linearbewegungsmechanismus aufweist, der die Arbeitseinheit und den Stütztisch relativ zueinander entlang von Zuführrichtungen linear bewegt. Das Betriebsgenauigkeit-Messsystem beinhaltet die Messspanneinrichtung 1 und das Weißlichtinterferometer 40.
  • Das Weißlichtinterferometer 40 ist imstande, einen Arbeitspunkt an dem Stütztisch zu beobachten, wo die Arbeitseinheit an dem Objekt arbeitet, und ist mit der Arbeitseinheit verbunden, sodass es in einer Richtung senkrecht zu den Zuführrichtungen bewegbar ist. Die Messspanneinrichtung 1 weist die flache untere Fläche 3 und die obere Fläche einschließlich der parallelen Fläche 5 gegenüberliegend und parallel zu der unteren Fläche 3 und die schräge Fläche 9 auf, die wie oben beschrieben mit der parallelen Fläche 5 über die gerade Grenzlinie 7 verbunden und leicht zu der parallelen Fläche 5 geneigt ist. Die Messspanneinrichtung 1 mit der Grenzlinie 7 in einer Richtung parallel zu den Zuführrichtungen ausgerichtet, ist an der Stützfläche bei einer Position platziert, wo die parallele Fläche 5 und die schräge Fläche 9 in der Beobachtungszone 40a des Weißlichtinterferometers 40 gleichzeitig beobachtet werden können. Während dann der Linearbewegungsmechanismus betätigt wird, um die Arbeitseinheit und den Stütztisch relativ zueinander in einer der Zuführrichtungen linear zu bewegen, nimmt das Weißlichtinterferometer 40 Bilder der oberen Fläche der Messspanneinrichtung 1 auf und beobachtet Veränderungen bei den Interferenzstreifen, die in Bildabschnitten der aufgenommenen Bilder auftreten, welche die parallele Fläche 5 und die schräge Fläche 9 wiedergeben. Danach wird die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus auf Grundlage der beobachteten Änderungen bei den Interferenzstreifen abgeleitet.
  • Bei der obigen Ausführungsform bestrahlt das Weißlichtinterferometer 40 die Messspanneinrichtung 1 mit Weißlicht, dessen Intensität in einem breiten Wellenlängenbereich zum Beobachten der Interferenzstreifen dominant ist. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann das Weißlichtinterferometer 40 jedoch die Messspanneinrichtung 1 mit anderem Licht als Weißlicht bestrahlen. Zum Beispiel können die Höhen verschiedener Stellen auf der parallelen Fläche 5 und der schrägen Fläche 9, das heißt die Neigungen der parallelen Fläche 5 und der schrägen Fläche 9, durch ein Phasenkreuzverfahren unter Verwendung monochromatischen Lichts erfasst werden. Bei der obigen Ausführungsform wird das Weißlichtinterferometer 40 verwendet, um Interferenzstreifen zu beobachten. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Verwendung des Weißlichtinterferometers 40 beschränkt. Anstelle des Weißlichtinterferometers 40 kann ein Laserinterferometer verwendet werden, um die Interferenzstreifen zu beobachten.
  • Bei der obigen Ausführungsform wird die Ausrichtung des Weißlichtinterferometers 40 in einem Fall eingestellt, in dem Interferenzstreifen nicht nur in dem Bildabschnitt auftreten, der die schräge Fläche 9 wiedergibt, sondern auch in dem Bildabschnitt, der die parallele Fläche 5 wiedergibt, wenn die obere Fläche der auf der Tischbasis 8b platzierten Messspanneinrichtung 1 mit dem Weißlichtinterferometer 40 beobachtet wird. Jedoch muss die Ausrichtung des Weißlichtinterferometers 40 in so einem Fall nicht notwendigerweise eingestellt werden. Ein wichtiger Faktor beim Ableiten der Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus sind Änderungen von Interferenzstreifen, die mit dem Weißlichtinterferometer 40 beobachtet werden, während der Linearbewegungsmechanismus in Betrieb ist. Selbst wenn die Ausrichtung des Weißlichtinterferometers 40 anfänglich nicht eingestellt ist, kann die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus ordnungsgemäß abgeleitet werden, vorausgesetzt, dass Änderungen bei den Interferenzstreifen ordnungsgemäß erfasst werden können, während der Linearbewegungsmechanismus in Betrieb ist. Zum Beispiel kann bestimmt werden, dass die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus hoch ist, solange die Interferenzstreifen, die in dem Bildabschnitt beobachtet werden, der die parallele Fläche 5 wiedergibt, unverändert bleiben, während der Linearbewegungsmechanismus in Betrieb ist.
  • Bei der obigen Ausführungsform liegen die untere Fläche 3 und die parallele Fläche 5 der Messspanneinrichtung 1 darüber hinaus mit einer hohen Genauigkeit parallel zueinander. Jedoch kann die parallele Fläche 5 zu der unteren Fläche 3 geneigt sein. Wenn die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 mit der parallelen Fläche 5, die zu der unteren Fläche 3 geneigt ist, mit dem Weißlichtinterferometer 40 beobachtet wird, weist der Bildabschnitt, der die parallele Fläche 5 wiedergibt, keine einheitliche Helligkeit auf, und Interferenzstreifen treten nicht nur in dem Bildabschnitt auf, der die schräge Fläche 9 wiedergibt, sondern auch in dem Bildabschnitt, der die parallele Fläche 5 wiedergibt. Jedoch kann die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus auf Grundlage von Änderungen bei den Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt abgeleitet werden, der die parallele Fläche 5 wiedergibt, während der Linearbewegungsmechanismus in Bewegung ist. Folglich muss die parallele Fläche 5 nicht mit einer hohen Genauigkeit parallel zu der unteren Fläche sein.
  • Bei der obigen Ausführungsform ist die Messspanneinrichtung 1 auf der Tischbasis 8b platziert und wird auf dieser verwendet, von welcher der Spanntisch 8 entfernt worden ist. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Messspanneinrichtung 1 jedoch auf dem Spanntisch 8 platziert sein und verwendet werden. Bei einer Vorrichtung, die keine Tischbasis 8b aufweist und die den Spanntisch 8 direkt mit einem Linearbewegungsmechanismus verbunden aufweist, kann der Spanntisch 8 nicht auf einfache Weise von dem Linearbewegungsmechanismus entfernt werden. In so einer Vorrichtung wird die Messspanneinrichtung 1 auf der Haltefläche 8a des Spanntischs 8 platziert und verwendet. Bei einer Vorrichtung, welche die Tischbasis 8b aufweist, kann die Messspanneinrichtung 1 ebenfalls auf der Haltefläche 8a des Spanntischs 8 platziert und verwendet werden. Bei so einer Vorrichtung kann die Messspanneinrichtung 1 ohne Entfernen des Spanntischs 8 von der Tischbasis 8b verwendet werden. Nachdem die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus abgeleitet worden ist, kann die Vorrichtung zudem unmittelbar eingesetzt werden, indem die Messspanneinrichtung 1 einfach von dem Spanntisch 8 entfernt wird. Folglich kann die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus mit einer hohen Effizienz gemessen werden, und die Betriebseffizienz der Vorrichtung wird erhöht.
  • Obwohl der Spanntisch 8 nicht so hergestellt ist, um die Haltefläche 8a und eine untere Fläche von diesem parallel zueinander liegend zu halten, tendiert die Genauigkeit einer Neigung der Haltefläche 8a und der unteren Fläche und die Dickenverteilung des Spanntischs 8 dazu, einer gewissen Veränderlichkeit zu unterliegen. Wenn die Messspanneinrichtung 1 auf der Haltefläche 8a des Spanntischs 8 platziert wird, kann somit die obere Fläche der Messspanneinrichtung 1 aufgrund von Einrichtungsunregelmäßigkeiten des Spanntischs 8 geneigt sein. In einem Fall, in dem die Messspanneinrichtung 1 wie oben beschrieben auf der Tischbasis 8b bei der obigen Ausführungsform platziert und verwendet wird, kann die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus unabhängig von Einrichtungsunregelmäßigkeiten des Spanntischs 8 abgeleitet werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind somit durch die Erfindung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017199777 A [0003, 0032]

Claims (7)

  1. Messspanneinrichtung, die aufweist: eine flache untere Fläche; eine parallele Fläche, die der unteren Fläche gegenüberliegt und parallel zu dieser ist; und eine schräge Fläche, die über eine gerade Grenzlinie mit der parallelen Fläche verbunden ist und zu der parallelen Fläche geneigt ist.
  2. Betriebsgenauigkeit-Messsystem zum Messen einer Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in einer Vorrichtung, die einen Stütztisch, der eine Stützfläche zum daran Unterstützen eines Objekts, eine Arbeitseinheit zum Bearbeiten oder Messen des an dem Stütztisch unterstützten Objekts und den Linearbewegungsmechanismus aufweist, der die Arbeitseinheit und den Stütztisch entlang von Zuführrichtungen relativ zueinander linear bewegt, wobei das Betriebsgenauigkeit-Messsystem aufweist: ein Weißlichtinterferometer zum Beobachten eines Arbeitspunkts an dem Stütztisch, wo die Arbeitseinheit an dem Objekt arbeitet, wobei das Weißlichtinterferometer so mit der Arbeitseinheit verbunden ist, dass es in einer Richtung senkrecht zu den Zuführrichtungen bewegbar ist; und eine Messspanneinrichtung, die eine flache untere Fläche, eine parallele Fläche, die der unteren Fläche gegenüberliegt und parallel zu dieser ist, und eine schräge Fläche aufweist, die über eine gerade Grenzlinie mit der parallelen Fläche verbunden ist und zu der parallelen Fläche geneigt ist, wobei die Messspanneinrichtung auf dem Stütztisch oder einer Tischbasis zum Unterstützen des Stütztischs platziert ist, wobei die Grenzlinie in einer Richtung parallel zu den Zuführrichtungen ausgerichtet und bei einer Position positioniert ist, wo die parallele Fläche und die schräge Fläche imstande sind, in einer Beobachtungszone des Weißlichtinterferometers gleichzeitig beobachtet zu werden, und während der Linearbewegungsmechanismus betätigt wird, um die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung in einer der Zuführrichtungen relativ zueinander linear zu bewegen, nimmt das Weißlichtinterferometer Bilder der parallelen Fläche und der schrägen Fläche der Messspanneinrichtung auf und beobachtet Änderungen bei den Interferenzstreifen, die in Bildabschnitten der aufgenommenen Bilder auftreten, welche die parallele Fläche und die schräge Fläche wiedergeben, wonach die Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus auf Grundlage der beobachteten Änderungen bei den Interferenzstreifen abgeleitet wird.
  3. Betriebsgenauigkeit-Messverfahren zum Messen einer Betriebsgenauigkeit eines Linearbewegungsmechanismus in einer Vorrichtung, die einen Stütztisch, der eine Stützfläche zum daran Unterstützen eines Objekts, eine Arbeitseinheit zum Bearbeiten oder Messen des auf dem Stütztisch unterstützten Objekts und den Linearbewegungsmechanismus aufweist, der die Arbeitseinheit und den Stütztisch entlang von Zuführrichtungen relativ zueinander linear bewegt, wobei das Betriebsgenauigkeit-Messverfahren umfasst: einen Platzierschritt mit einem Platzieren einer Messspanneinrichtung auf dem Stütztisch oder einer Tischbasis zum Unterstützen des Stütztischs, wobei die Messspanneinrichtung eine flache untere Fläche, eine parallele Fläche, die der unteren Fläche gegenüberliegt und parallel zu dieser ist, und eine schräge Fläche aufweist, die über eine gerade Grenzlinie mit der parallelen Fläche verbunden ist und zu der parallelen Fläche geneigt ist; einen Einstellschritt mit einem Einstellen einer Ausrichtung der Messspanneinrichtung, um die Grenzlinie der Messspanneinrichtung parallel zu den Zuführrichtungen auszurichten, und einem Einstellen von Positionen der Messspanneinrichtung und einem Weißlichtinterferometer, das mit der Arbeitseinheit verbunden ist, um es dem Weißlichtinterferometer zu ermöglichen, die parallele Fläche und die schräge Fläche gleichzeitig zu beobachten; einen Interferenzstreifen-Beobachtungsschritt mit einem Aufnehmen von Bildern der parallelen Fläche und der schrägen Fläche der Messspanneinrichtung mit dem Weißlichtinterferometer und einem Beobachten von Änderungen bei den Interferenzstreifen, die in Bildabschnitten der aufgenommenen Bilder auftreten, welche die parallele Fläche und die schräge Fläche wiedergeben, während der Linearbewegungsmechanismus betätigt wird, um die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung in einer der Zuführrichtungen relativ zueinander linear zu bewegen; und einen Betriebsgenauigkeit-Ableitungsschritt mit einem Ableiten der Betriebsgenauigkeit des Linearbewegungsmechanismus auf Grundlage der beobachteten Änderungen bei den Interferenzstreifen.
  4. Betriebsgenauigkeit-Messverfahren nach Anspruch 3, bei dem der Betriebsgenauigkeit-Ableitungsschritt umfasst: ein Ableiten einer Giergenauigkeit als ein Element der Betriebsgenauigkeit auf Grundlage einer maximalen Änderung, die bei einem Neigungswinkel der Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt beobachtet wird, der die schräge Fläche wiedergibt, während die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung relativ zueinander bewegt werden, ein Ableiten einer Nickgenauigkeit als ein weiteres Element der Betriebsgenauigkeit auf Grundlage einer maximalen Änderung, die bei einer Helligkeit der Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt beobachtet wird, der die schräge Fläche wiedergibt, während die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung relativ zueinander bewegt werden, und ein Ableiten einer Rollgenauigkeit als ein noch weiteres Element der Betriebsgenauigkeit durch Beobachten, ob Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt auftreten oder nicht, der die parallele Fläche wiedergibt, oder durch Beobachten von Änderungen bei den Abständen zwischen den Interferenzstreifen in dem Bildabschnitt, der die schräge Fläche wiedergibt, während die Arbeitseinheit und die Messspanneinrichtung relativ zueinander bewegt werden.
  5. Betriebsgenauigkeit-Messverfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem eine Neigung der schrägen Fläche in Bezug auf die parallele Fläche der Messspanneinrichtung in einem Bereich von 1/15000 bis zu 1/5000 liegt.
  6. Betriebsgenauigkeit-Messsystem nach Anspruch 2, bei dem eine Neigung der schrägen Fläche in Bezug auf die parallele Fläche der Messspanneinrichtung in einem Bereich von 1/15000 bis 1/5000 liegt.
  7. Messspanneinrichtung nach Anspruch 1 bei dem eine Neigung der schrägen Fläche in Bezug auf die parallele Fläche der Messspanneinrichtung in einem Bereich von 1/15000 bis 1/5000 liegt.
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