JP6422622B1

JP6422622B1 - レーザ加工装置

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Publication number: JP6422622B1
Application number: JP2018535066A
Authority: JP
Inventors: 浩之竹田; 剛義堀口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2038-02-22
Also published as: JPWO2018216281A1

Abstract

被加工物上でのレーザビーム（３）の照射位置を変更するレーザ走査装置（５）およびレーザ走査装置（５）と被加工物との相対位置を変更する並進ステージをレーザ走査装置（５）の目標位置および並進ステージの目標位置に基づいて制御するレーザ加工装置（１ａ）において、並進ステージの少なくとも１つの駆動軸に対して当該駆動軸方向の位置を検出するために異なる位置に設けられた２個以上の制御用位置センサと、制御用位置センサが検出した並進ステージの検出位置に基づいてヨーイング角度を求めるヨーイング角度演算処理部と、を備える。

Description

本発明は、レーザビームの照射位置を変更するレーザ走査装置およびレーザ走査装置とワークとの相対位置を変更する並進ステージを備えたレーザ加工装置に関するものである。

従来のレーザ加工装置においては、並進ステージの軸線と平行な基準面を設け、並進ステージの軸線と直交する方向の距離を計測する１対のセンサを並進ステージの互いに離れた位置に取り付け、基準面と並進ステージとの距離を計測し、並進ステージが本来の姿勢から逸脱することで生じる位置決め誤差であるアッベ誤差を推定することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００１／０５２００４号

特許文献１に記載のようなレーザ加工装置にあっては、基準面の真直および基準面と軸線との平行に幾何的なずれがあった場合に、センサによる計測結果に基準面の幾何的なずれが付加されてしまい並進ステージの上下軸回りの回転角度であるヨーイング角度を正確に検出することができない。検出されたヨーイング角度がずれることで加工点のアッベ誤差の推定も不正確となり、補正を行っても十分な補正効果が得られないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、並進ステージがヨーイングを起こしても良好な加工精度を得ることが可能なレーザ加工装置を得ることを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物上でのレーザビームの照射位置を変更するレーザ走査装置と、少なくとも２以上の駆動軸を有しレーザ走査装置と被加工物との相対位置を変更する並進ステージとを備え、レーザ走査装置の駆動軸毎の目標位置および並進ステージの駆動軸毎の目標位置に基づいてレーザ走査装置および並進ステージを制御するレーザ加工装置において、駆動軸それぞれの方向の並進ステージの位置を検出するために、駆動軸毎に異なる位置に２個以上ずつ設けられた制御用位置センサを備える。さらに本発明は、制御用位置センサが検出した並進ステージの検出位置に基づいて並進ステージの駆動軸毎のヨーイング角度を求めるヨーイング角度演算処理部と、制御用位置センサが検出した並進ステージの駆動軸毎の検出位置、加工点の駆動軸毎の位置、制御用位置センサの配置およびヨーイング角度に基づいて、加工点における照射位置の駆動軸毎の誤差を推定し、レーザ走査装置の駆動軸毎の目標位置を駆動軸毎の誤差で補正するヨーイング加工誤差補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、並進ステージがヨーイングを起こしても良好な加工精度を得ることが可能なレーザ加工装置を実現できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の斜視図実施の形態１にかかるＸＹテーブルの正面図実施の形態１にかかるＸＹテーブルの側面図実施の形態１にかかるＸ軸ヨーイングを表現したＸＹテーブルの平面図実施の形態１にかかるＹ軸ヨーイングを表現したＸＹテーブルの平面図実施の形態１にかかるトップテーブルが中央にある場合のＸＹテーブルの平面図実施の形態１にかかる加工点を加工できるようにトップテーブルを移動したときのＸＹテーブルの平面図実施の形態１にかかるＸ軸ヨーイングが発生したときのＸＹテーブルの平面図実施の形態１にかかるＸ軸ヨーイングとＹ軸ヨーイングとが発生したときのＸＹテーブルの平面図実施の形態１にかかるレーザ加工装置において制御部をブロック図で示した図本発明の実施の形態２にかかるＸ軸メインエンコーダ上でのレーザ測長を表現したＸＹテーブルの平面図実施の形態２にかかるＸ軸サブエンコーダ上でのレーザ測長を表現したＸＹテーブルの平面図実施の形態２にかかるレーザ加工装置において制御部をブロック図で示した図本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置の斜視図実施の形態３にかかるワーク特性把握試験におけるレーザ加工装置のブロック図実施の形態３にかかるレーザ加工装置において制御部をブロック図で示した図本発明の実施の形態４にかかる光学系歪特性把握試験におけるレーザ加工装置のブロック図実施の形態４にかかるレーザ加工装置において制御部をブロック図で示した図本発明の実施の形態５にかかるレーザ加工装置の斜視図実施の形態５にかかるステージ特性把握試験におけるレーザ加工装置のブロック図実施の形態５にかかるレーザ加工装置において制御部をブロック図で示した図本発明の実施の形態６にかかるレーザ加工装置の斜視図実施の形態６にかかる複数個のワーク保持台を載置したＸＹテーブルの平面図

以下に、本発明の実施の形態にかかるレーザ加工装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置１ａの斜視図である。レーザ加工装置１ａは、レーザ発振器２と、加工ヘッド４と、並進ステージであるＸＹテーブル９と、図１では省いてある制御部と、を備える。図１において示したＸ軸方向がレーザ加工装置１ａの前後方向であり、Ｙ軸方向がレーザ加工装置１ａの左右方向であり、Ｚ軸方向がレーザ加工装置１ａの上下方向であるとする。レーザ発振器２からレーザビーム３が射出され、図示を省いた各種光学系を経由して加工ヘッド４に入射する。

加工ヘッド４内にはレーザビーム３の被加工物上での照射位置を変更するレーザ走査装置５が取り付けられている。図１では、レーザ走査装置５の具体例としてモータの先端にミラーが付いたガルバノスキャナ５ａ，５ｂが図示されている。加工ヘッド４にはガルバノスキャナ５ａ，５ｂの他にｆθレンズ６が取り付けられている。ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの回転角度を制御することでレーザビーム３の被加工物上での照射位置を制御することができる。ガルバノスキャナ５ａ，５ｂがそれぞれレーザビーム３のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置決めを担っており、レーザビーム３の２次元の位置決めが可能である。ｆθレンズ６は、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂで反射したレーザビーム３の向きを被加工物であるワーク７に対して垂直にしながらワーク７上に集光するものである。

ワーク７上にレーザビーム３を集光させることで加工穴８を形成する。ガルバノスキャナ５ａ，５ｂでレーザビーム３を走査できる範囲をスキャンエリア２９と呼ぶ。スキャンエリア２９はワーク７のサイズに比べて小さいことから、ワーク７の全面を加工するためには並進ステージにより加工ヘッド４とワーク７との相対位置を変更する必要がある。図１では、並進ステージの具体例としてＸ軸方向およびＹ軸方向の２次元方向にワーク７を駆動するＸＹテーブル９が示されている。ＸＹテーブル９がワーク７を移動することにより、レーザ走査装置５とワーク７との相対位置を変更し、ワーク７上のレーザビーム３による加工範囲を変更することでワーク７の全面を加工する。

図２は、実施の形態１にかかるＸＹテーブル９の正面図である。図３は、実施の形態１にかかるＸＹテーブル９の側面図である。図２および図３を用いて、ＸＹテーブル９について説明する。

ＸＹテーブル９は、ベッド１０と、Ｘ軸サーボモータ１１と、Ｘ軸ボールねじ１２と、Ｘ軸ナット１４を含んだＸ軸可動部１５と、を備える。Ｘ軸可動部１５は、Ｘ軸ナット１４と、Ｙ軸サドル１３と、Ｙ軸サーボモータ１８と、Ｙ軸ボールねじ１９と、Ｙ軸ナット２１を含んだＹ軸可動部２２と、を備える。Ｙ軸可動部２２は、トップテーブル２０と、トップテーブル２０に取り付けられたＹ軸ナット２１と、を備える。なお、トップテーブル２０を並進ステージと捉えても構わない。

ベッド１０の上にＸ軸サーボモータ１１が取り付けられており、Ｘ軸サーボモータ１１の回転運動をＸ軸ボールねじ１２によってＸ軸ナット１４の直線運動に変換する。Ｙ軸サドル１３の下部に取り付けられているＸ軸ナット１４がＸ軸ボールねじ１２から力を受けることにより、Ｘ軸ナット１４より上のＸ軸可動部１５がＸ軸方向に駆動される。また、ベッド１０上に取り付けられているＸ軸リニアガイド１６がＸ軸可動部１５の移動時の摩擦を低減すると共にＸ軸可動部１５の運動方向を拘束する。Ｘ軸可動部１５の運動を拘束するためにＹ軸サドル１３の下部に付けられたＸ軸ガイドブロック１７がＸ軸リニアガイド１６に沿って動くようになっている。

Ｙ軸サドル１３の上にはＹ軸サーボモータ１８が搭載されており、Ｙ軸サーボモータ１８の回転運動をＹ軸ボールねじ１９によってＹ軸ナット２１の直線運動に変換する。トップテーブル２０の下部に付けられたＹ軸ナット２１がＹ軸ボールねじ１９から力を受けることにより、Ｙ軸ナット２１より上のＹ軸可動部２２であるトップテーブル２０がＹ軸方向に駆動される。また、Ｙ軸サドル１３上に取り付けられているＹ軸リニアガイド２３がＹ軸可動部２２の移動時の摩擦を低減すると共にＹ軸可動部２２の運動方向を拘束する。Ｙ軸可動部２２の運動を拘束するためにトップテーブル２０の下部に付けられたＹ軸ガイドブロック２４がＹ軸リニアガイド２３に沿って動くようになっている。

実施の形態１にかかるＸＹテーブル９の位置決めのために、制御用位置センサとしてリニアエンコーダを用いる。ＸＹテーブル９では１駆動軸毎に当該駆動軸方向の位置を計測する制御用位置センサとして２個のリニアエンコーダを用いる。

Ｘ軸方向に関しては、図２および図３に示すようにＸＹテーブル９においては、ベッド１０上のＸ軸可動部１５を挟んで互いに離れた異なる位置に、制御用位置センサとしてＸ軸リニアエンコーダ２５を２個配置する。ＸＹテーブル９の左側にＸ軸リニアエンコーダ２５ａが、ＸＹテーブル９の右側にＸ軸リニアエンコーダ２５ｂがそれぞれ取り付けられている。Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂを区別しないときはＸ軸リニアエンコーダ２５と呼ぶ。そして、Ｘ軸方向の位置検出を行うＸ軸エンコーダヘッド２６がＹ軸サドル１３の左右にそれぞれＸ軸エンコーダヘッド２６ａおよびＸ軸エンコーダヘッド２６ｂとして設けられている。Ｘ軸可動部１５の移動に伴ってＸ軸リニアエンコーダ２５とＸ軸エンコーダヘッド２６との相対位置が変化することで、ＸＹテーブル９のＸ軸方向の検出位置が変化する。Ｘ軸方向の位置決めはＸ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂのうちのいずれか一方を用いる。Ｘ軸方向の位置決めに用いる方のエンコーダをＸ軸メインエンコーダ、他方のエンコーダをＸ軸サブエンコーダと呼ぶ。

Ｙ軸方向に関しては、図３に示すようにＸＹテーブル９においては、Ｙ軸サドル１３の前後方向の手前および奥の異なる位置に、制御用位置センサとしてＹ軸リニアエンコーダ２７を２個配置する。Ｙ軸サドル１３の手前側にＹ軸リニアエンコーダ２７ａが、Ｙ軸サドル１３の奥側にＹ軸リニアエンコーダ２７ｂがそれぞれ取り付けられている。Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂを区別しないときはＹ軸リニアエンコーダ２７と呼ぶ。そして、Ｙ軸方向の位置検出を行うＹ軸エンコーダヘッド２８がトップテーブル２０の前後にそれぞれＹ軸エンコーダヘッド２８ａおよびＹ軸エンコーダヘッド２８ｂとして設けられている。Ｙ軸可動部２２の移動に伴ってＹ軸リニアエンコーダ２７とＹ軸エンコーダヘッド２８との相対位置が変化することで、ＸＹテーブル９のＹ軸方向の検出位置が変化する。Ｙ軸方向の位置決めはＹ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂのうちのいずれか一方を用いる。Ｙ軸方向の位置決めに用いる方のエンコーダをＹ軸メインエンコーダ、他方のエンコーダをＹ軸サブエンコーダと呼ぶ。

Ｘ軸メインエンコーダおよびＹ軸メインエンコーダから送られる信号は適切な回路等を介して位置データとして検出できるような信号に変換されて、後述する制御部で使用される。

ＸＹテーブル９のＸ軸可動部１５は、Ｘ軸ガイドブロック１７を介してＸ軸リニアガイド１６に沿って直線運動をする。しかしながら、Ｘ軸リニアガイド１６を全くの歪みなく、真直かつ軸線に平行に組み付けることは困難である。Ｘ軸リニアガイド１６が僅かに歪んで取り付けられていると、ＸＹテーブル９はＸ軸リニアガイド１６に沿って移動するため、移動とともに予期せぬＺ軸回りの回転であるヨーイングが生じることになる。

図４は、実施の形態１にかかるＸ軸ヨーイングを表現したＸＹテーブル９の平面図である。ＸＹテーブル９の任意の位置を初期位置として定めて、そのときのＸ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂの検出位置をＸ_０とする。その初期位置からＸ軸方向に移動量Ｘ_１だけＸ軸可動部１５を移動させる。図４は、初期位置からＸ軸方向に移動量Ｘ_１だけ移動したときにＸ軸リニアガイド１６の歪によってＸ軸起因のヨーイングであるＸ軸ヨーイングが発生した状態を示したＸＹテーブル９の平面図である。ここでは左側のＸ軸リニアエンコーダ２５ａをＸ軸メインエンコーダとし、ＸＹテーブル９のＸ軸方向の検出位置をフィードバックしてＸＹテーブル９のＸ軸の位置決めをしているものとする。Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａを基準に位置決めしているので、Ｘ軸方向の検出位置は目標位置Ｘ_０＋Ｘ_１になっている。しかし、Ｘ軸ヨーイングが発生している場合、Ｘ軸サブエンコーダであるＸ軸リニアエンコーダ２５ｂでは目標位置からΔ_Ｘだけずれてしまい、検出位置はＸ_０＋Ｘ_１＋Δ_Ｘとなる。ここで、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａとＸ軸リニアエンコーダ２５ｂとの間のＹ軸方向の距離をＬ_ＳＸとすると、初期位置であるＸ_０でのヨーイング角度を０とした場合のＸ軸ヨーイング角度θは、以下の数式（１）のように表される。

数式（１）に示すように、２個のＸ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂによるＸＹテーブル９の検出位置の差Δ_Ｘを求めて、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂ間のＹ軸方向の距離Ｌ_ＳＸで除することでＸ軸ヨーイング角度θを求めることが可能となる。

以上ではＸ軸方向について説明してきたが、同様の方法でＹ軸方向においても２個のＹ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂを用いることでＹ軸起因のヨーイング角度であるＹ軸ヨーイング角度を求めることが可能である。

図５は、実施の形態１にかかるＹ軸ヨーイングを表現したＸＹテーブル９の平面図である。ＸＹテーブル９の任意の位置を初期位置として定めて、そのときのＹ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂによるＸＹテーブル９の検出位置をＹ_０とする。その初期位置からＹ軸方向に移動量Ｙ_１だけＹ軸可動部２２を移動させる。図５は、初期位置からＹ軸方向に移動量Ｙ_１だけ移動したときにＹ軸リニアガイド２３の歪によってＹ軸ヨーイングが発生した状態を示したＸＹテーブル９の平面図である。Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａをＹ軸メインエンコーダとして、初期位置Ｙ_０から移動量Ｙ_１だけＹ軸可動部２２をＹ軸方向に移動させたとき、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置はＹ_０＋Ｙ_１となる。しかし、Ｙ軸ヨーイングが発生している場合、Ｙ軸サブエンコーダであるＹ軸リニアエンコーダ２７ｂでは目標位置からΔ_Ｙだけずれてしまい、検出位置はＹ_０＋Ｙ_１＋Δ_Ｙとなる。ここで、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａとＹ軸リニアエンコーダ２７ｂとの間のＸ軸方向の距離をＬ_ＳＹとすると、初期位置Ｙ_０でのヨーイング角度を０とした場合のＹ軸ヨーイング角度φは、以下の数式（２）のように表される。

数式（２）に示すように、２個のＹ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂによるＸＹテーブル９の検出位置の差Δ_Ｙを求めて、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂ間のＸ軸方向の距離Ｌ_ＳＹで除することでＹ軸ヨーイング角度φを求めることが可能となる。

以上説明したように、ワーク７を載せて移動するＸＹテーブル９においてヨーイングが生じる場合、ＸＹテーブル９の１駆動軸毎に当該駆動軸方向の位置を計測する制御用位置センサであるリニアエンコーダを互いに離れた位置に２個以上設けることで、ＸＹテーブル９のヨーイング角度の検出が可能となる。

上記方法によりＸＹテーブル９のヨーイング角度を求めることができるので、次に、ＸＹテーブル９のヨーイングによる加工点での誤差を見積もる。図６は、実施の形態１にかかるトップテーブル２０が中央にある場合のＸＹテーブル９の平面図である。誤差を見積もる上で簡単のために図６のようにレーザ加工装置１ａを正面にして右方向をＵ軸方向、前後方向の奥側方向をＶ軸方向としたＵＶ座標系を考える。Ｕ軸方向はＹ軸方向の逆向きの方向になっており、Ｖ軸方向はＸ軸方向と同じ方向になっている。図６において、一点鎖線はレーザ加工装置１ａの中心軸を示しており、２つの中心軸同士が垂直に交わる点を原点として、原点から見たＵＶ座標系における絶対座標で各点の位置を示す。図６においては、簡単のためサーボモータ等の記載は省略してある。レーザ照射位置５３を×で示し、加工点５１を○で示し、トップテーブル中央５２を△で示す。そして、トップテーブル中央５２（△）の座標を（Ｕ_△，Ｖ_△）で示し、加工点５１（○）の座標を（Ｕ_○，Ｖ_○）で示し、レーザ照射位置５３（×）の座標を（Ｕ_×，Ｖ_×）で示す。図６において、トップテーブル中央５２の座標は（０，０）である。図６におけるレーザ照射位置５３の座標を（ｐ，ｑ）とし、図６における加工点５１の座標を（ａ，ｂ）とする。したがって、図６の状態においては、以下の数式（３）〜数式（５）のようになっている。

図６の状態からトップテーブル２０を移動させて、レーザ照射位置５３の直下に加工点５１がくる状況を考える。図７は、実施の形態１にかかる加工点５１を加工できるようにトップテーブル２０を移動したときのＸＹテーブル９の平面図である。図７は、加工点５１とレーザ照射位置５３とを一致させたときの各位置関係を図示する。図６の状態からトップテーブル２０をＵ軸方向にｐ−ａ、Ｖ軸方向にｑ−ｂだけ移動させると、図７に示すように加工点５１とレーザ照射位置５３とが一致する。図７の状態における加工点５１、トップテーブル中央５２およびレーザ照射位置５３の座標は以下の数式（６）〜数式（８）のようになる。

ここで、図８のようにＸ軸ヨーイングが生じた状況を考える。図８は、実施の形態１にかかるＸ軸ヨーイングが発生したときのＸＹテーブル９の平面図である。ＸＹテーブル９のＸ軸ヨーイング角度をθとし、Ｘ軸駆動軸からＸ軸メインエンコーダであるＸ軸リニアエンコーダ２５ａまでの距離をＬ_Ｕとする。図８の□は、Ｘ軸エンコーダヘッド２６ａの位置であり、この点での検出位置を基準にＸＹテーブル９のＸ軸方向の位置決めをしている。Ｘ軸ヨーイングが発生する前のＸ軸エンコーダヘッド２６ａの座標（Ｕ_□,Ｖ_□）は、以下の数式（９）のように表される。

Ｘ軸ヨーイングが発生すると、ＸＹテーブル９のＸ軸ヨーイングによってＸ軸エンコーダヘッド２６ａの位置（□）を中心にトップテーブル中央５２（△）および加工点５１（○）がＸ軸ヨーイング角度θだけ回転するので各座標は以下のように求められる。ただし、Ｘ軸ヨーイング角度θは微小角であるため、cosθ≒１、sinθ≒θと線形近似してトップテーブル中央５２および加工点５１の座標を、以下の数式（１０）および数式（１１）のように求める。

さらに、図９のようにＸ軸ヨーイングに加えてＹ軸ヨーイングが生じた場合を考える。図９は、実施の形態１にかかるＸ軸ヨーイングとＹ軸ヨーイングとが発生したときのＸＹテーブル９の平面図である。Ｙ軸ヨーイング角度をφとし、Ｙ軸駆動軸とＹ軸メインエンコーダであるＹ軸リニアエンコーダ２７ａとの距離をＬ_Ｖとする。図９の▽は、Ｙ軸エンコーダヘッド２８ａの位置であり、この点での検出位置を基準にＸＹテーブル９のＹ軸の位置決めをしている。Ｙ軸ヨーイングが発生する前のＹ軸エンコーダヘッド２８ａの座標（Ｕ_▽,Ｖ_▽）は、以下の数式（１２）のように表される。

Ｙ軸ヨーイングが発生すると、Ｙ軸エンコーダヘッド２８ａの位置（▽）を中心に加工点５１（○）はＹ軸ヨーイング角度φだけ回転するので、加工点５１の座標は以下の数式（１３）のようになる。

数式（１３）で示される加工点５１（○）の座標と、数式（８）で示されるレーザ照射位置５３（×）の座標との差は、ＸＹテーブル９が本来の姿勢から逸脱することで生じる位置決め誤差、すなわちアッベ誤差となり、Ｕ軸アッベ誤差Ｅ_ＵおよびＶ軸アッベ誤差Ｅ_Ｖは、以下の数式（１４）のように表される。

ＵＶ座標系をＸＹ座標系に変換して得られるＸ軸アッベ誤差Ｅ_ＸおよびＹ軸アッベ誤差Ｅ_Ｙは、以下の数式（１５）のように表される。

数式（１５）からＸＹテーブル９のヨーイングによるアッベ誤差は、トップテーブル２０の位置、加工点５１の位置、ＸＹテーブル９のヨーイング角度、Ｘ軸メインエンコーダであるＸ軸リニアエンコーダ２５ａの配置およびＹ軸メインエンコーダであるＹ軸リニアエンコーダ２７ａの配置に基づいて決定される。ここで、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの配置およびＹ軸リニアエンコーダ２７ａの配置から得られるＬ_Ｕ、Ｌ_Ｖは既知の定数であるので、オンラインでアッベ誤差を求めるときは、トップテーブル２０の位置、加工点５１の位置およびＸＹテーブル９のヨーイング角度がオンラインで分かればよい。したがって、１駆動軸毎に２本以上のリニアエンコーダを用いてヨーイング角度を検出することができれば、トップテーブル２０を移動させて加工する段階で各駆動軸のアッベ誤差を推定可能である。

以上のようにして推定したアッベ誤差を補正量として用いて、レーザ加工装置１ａが加工位置を補正する方法について説明する。図１０は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１ａにおいて制御部２０１をブロック図で示した図である。制御部２０１によりアッベ誤差を用いた加工位置の補正が実行される。

制御部２０１は、加工計画処理部６１と、Ｘ軸テーブル位置指令生成部６５と、Ｘ軸テーブル制御部６６と、Ｙ軸テーブル位置指令生成部６７と、Ｙ軸テーブル制御部６８と、ヨーイング加工誤差補正手段７９と、ヨーイング角度演算処理部８０と、Ｘ軸ガルバノスキャナ位置指令生成部６９と、Ｘ軸回転角指令生成部７０と、Ｘ軸回転角制御部７１と、Ｙ軸ガルバノスキャナ位置指令生成部７２と、Ｙ軸回転角指令生成部７３と、Ｙ軸回転角制御部７４と、を備える。ヨーイング角度演算処理部８０は、Ｘ軸ヨーイング角度演算処理部７５と、Ｙ軸ヨーイング角度演算処理部７６と、を備える。ヨーイング加工誤差補正手段７９は、アッベ誤差推定部７７と、加算器７８と、を備える。

加工計画処理部６１は、穴データから加工計画を立て、ＸＹテーブル９の目標位置とガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置とを生成する。

加工計画処理部６１で生成されたトップテーブル２０のＸ軸目標位置はＸ軸テーブル位置指令生成部６５に入力され、Ｘ軸目標位置に基づいてＸ軸テーブル位置指令生成部６５はトップテーブル２０に対するＸ軸位置指令を生成する。Ｘ軸テーブル位置指令生成部６５が生成したＸ軸位置指令と、フィードバックされたＸ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置に基づいて、Ｘ軸テーブル制御部６６は、Ｘ軸サーボモータ１１を制御する信号を生成して、Ｘ軸サーボモータ１１を制御する。

同様に、加工計画処理部６１で生成されたトップテーブル２０のＹ軸目標位置はＹ軸テーブル位置指令生成部６７に入力され、Ｙ軸目標位置に基づいてＹ軸テーブル位置指令生成部６７はトップテーブル２０に対するＹ軸位置指令を生成する。Ｙ軸テーブル位置指令生成部６７が生成したＹ軸位置指令と、フィードバックされたＹ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置に基づいて、Ｙ軸テーブル制御部６８は、Ｙ軸サーボモータ１８を制御する信号を生成して、Ｙ軸サーボモータ１８を制御する。

Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａおよびＸ軸リニアエンコーダ２５ｂそれぞれが検出した検出位置はヨーイング角度演算処理部８０のＸ軸ヨーイング角度演算処理部７５に送られ、オンラインでＸ軸ヨーイング角度θの計算が数式（１）に基づいて行われる。同様に、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａおよびＹ軸リニアエンコーダ２７ｂそれぞれが検出した検出位置はヨーイング角度演算処理部８０のＹ軸ヨーイング角度演算処理部７６に送られ、オンラインでＹ軸ヨーイング角度φの計算が数式（２）に基づいて行われる。

Ｘ軸ヨーイング角度演算処理部７５で計算されたＸ軸ヨーイング角度θおよびＹ軸ヨーイング角度演算処理部７６で計算されたＹ軸ヨーイング角度φはアッベ誤差推定部７７に送られる。アッベ誤差推定部７７は、加工計画処理部６１で生成されたガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置（Ｘ_ｇ，Ｙ_ｇ）、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａおよびＹ軸リニアエンコーダ２７ａで検出されるトップテーブル２０の位置、Ｘ軸ヨーイング角θおよびＹ軸ヨーイング角φから、数式（１５）に基づいてアッベ誤差（Ｅ_Ｘ，Ｅ_Ｙ）を推定する。なお、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置は、加工点５１の位置に対応しており、加工点５１の位置からトップテーブル２０の位置を差し引いた残距離がガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置となる。

加算器７８は、加工計画処理部６１で生成されたガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置（Ｘ_ｇ，Ｙ_ｇ）を、アッベ誤差推定部７７で推定した各駆動軸のアッベ誤差（Ｅ_Ｘ，Ｅ_Ｙ）を加算することにより補正し、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの補正後の目標位置（Ｘ_ｇ＋Ｅ_Ｘ，Ｙ_ｇ＋Ｅ_Ｙ）を出力する。

加算器７８から出力されたＸ軸用のガルバノスキャナ５ａの補正後の目標位置（Ｘ_ｇ＋Ｅ_Ｘ）は、Ｘ軸ガルバノスキャナ位置指令生成部６９に入力され、Ｘ軸ガルバノスキャナ位置指令生成部６９は、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５ａへの位置指令を生成する。Ｘ軸回転角指令生成部７０は、Ｘ軸用のガルバノスキャナ５ａへの位置指令を回転角度指令に変換する。Ｘ軸回転角指令生成部７０が生成した回転角度指令と、ガルバノスキャナ５ａからフィードバックされたエンコーダ信号とに基づいて、Ｘ軸回転角制御部７１は制御信号を生成してガルバノスキャナ５ａに送ることにより、ガルバノスキャナ５ａを制御する。

同様に、加算器７８から出力されたＹ軸用のガルバノスキャナ５ｂの補正後の目標位置（Ｙ_ｇ＋Ｅ_Ｙ）は、Ｙ軸ガルバノスキャナ位置指令生成部７２に入力され、Ｙ軸ガルバノスキャナ位置指令生成部７２は、Ｙ軸用のガルバノスキャナ５ｂへの位置指令を生成する。Ｙ軸回転角指令生成部７３は、Ｙ軸用のガルバノスキャナ５ｂへの位置指令を回転角度指令に変換する。Ｙ軸回転角指令生成部７３が生成した回転角度指令と、ガルバノスキャナ５ｂからフィードバックされたエンコーダ信号とに基づいて、Ｙ軸回転角制御部７４は制御信号を生成してガルバノスキャナ５ｂに送ることにより、ガルバノスキャナ５ｂを制御する。

以上説明したように、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１ａは、レーザの照射位置を変更するレーザ走査装置５であるガルバノスキャナ５ａ，５ｂと、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂとワーク７との相対位置を変える並進ステージであるＸＹテーブル９とを備えた上、ＸＹテーブル９の１駆動軸毎に当該駆動軸方向の位置を計測する制御用位置センサであるリニアエンコーダを互いに離れた位置に２個以上備える。さらに、レーザ加工装置１ａは、ヨーイング角度演算処理部８０を有する。ヨーイング角度演算処理部８０は、リニアエンコーダの検出位置に基づいて、ＸＹテーブル９のヨーイング角度を求める。そして、ヨーイング加工誤差補正手段７９は、トップテーブル２０の位置、加工点５１の位置およびＸＹテーブル９のヨーイング角度からＸＹテーブル９のヨーイングに伴う加工点５１におけるレーザビーム３の照射位置の誤差であるアッベ誤差を推定して、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置に推定したアッベ誤差を加えて補正する。これにより、レーザ加工装置１ａは、ＸＹテーブル９のヨーイングにおる誤差をガルバノスキャナ５ａ，５ｂでオンラインに補正しながらレーザ加工を行うことが可能となる。

すなわち、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１ａは、１駆動軸毎に２個以上の制御用位置センサを設けて、ヨーイング角度演算処理部８０において並進ステージのヨーイング角度を検出し、ヨーイング加工誤差補正手段７９においてヨーイングによる加工点５１での誤差を推定する。すなわち、並進ステージの軸線と平行な基準面を必要とせずに並進ステージのヨーイング角度を検出して、加工点５１でのアッベ誤差を正確に推定することができる。したがって、並進ステージがヨーイングを起こした場合でも、ヨーイングに伴う誤差を高い精度で推定できるので、良好な加工精度を得ることが可能となる。

実施の形態１においては、並進ステージとしてＸＹテーブル９を用いてワーク７を移動させて、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂとワーク７との相対位置を変更するとして説明したが、並進ステージの構成としては他の構成も考えられる。例えば、ワーク７を固定して、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂが備えられた加工ヘッド４をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる構成の並進ステージも考えられる。また、ワーク７をＸ軸方向に移動させる並進ステージと、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂをＹ軸方向に移動させる並進ステージとの組み合わせも考えられる。この場合、ワーク７の移動方向とガルバノスキャナ５ａ，５ｂの移動方向とを入れ替えることも可能である。

また、実施の形態１においては、ＸＹテーブル９のアクチュエータとしてサーボモータとボールねじとの組み合わせを一例として示したが、ＸＹテーブル９においてトップテーブル２０に直線運動をさせることができるのであれば他の手段を用いてもよい。したがって、アクチュエータとして、サーボモータとラックアンドピニオン、リニアモータといったものを用いてもよい。

また、実施の形態１のＸＹテーブル９においては１駆動軸につき１個のアクチュエータで駆動していたが、タンデム駆動などの２個以上のアクチュエータで駆動するようにしてもかまわない。

また、実施の形態１においては、レーザ走査装置５としてはガルバノスキャナ５ａ，５ｂを例として説明したが、レーザビーム３の照射位置を変更できるものであれば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーアクチュエータ、音響学素子、ポリゴンミラースキャナなどでもかまわない。また、実施の形態１においては、リアルタイムに補正するためＸＹテーブル９は静止している状態または移動している状態のいずれでもかまわない。

また、実施の形態１においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両軸方向それぞれに２個ずつのリニアエンコーダを用いているが、ヨーイングの影響が大きいＸ軸方向またはＹ軸方向のいずれか一方向だけ２個以上のリニアエンコーダを用いる方法も考えられる。すなわち、ＸＹテーブル９の少なくとも１つの駆動軸に対して、２個以上のリニアエンコーダを異なる位置に設けてもかまわない。また、メインエンコーダとサブエンコーダとはレーザ加工装置１ａの駆動軸に対して、左右対称に配置されていなくてもかまわない。

実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２にかかるＸ軸メインエンコーダ上でのレーザ測長を表現したＸＹテーブル９の平面図である。図１２は、実施の形態２にかかるＸ軸サブエンコーダ上でのレーザ測長を表現したＸＹテーブル９の平面図である。図１３は、実施の形態２にかかるレーザ加工装置１ｂにおいて制御部２０２をブロック図で示した図である。

リニアエンコーダの組付けに幾何的なずれがある場合、トップテーブル２０の位置が目標からずれること、またはアッベ誤差の推定がずれることなどが考えられる。リニアエンコーダの組付けの幾何的なずれとは、リニアエンコーダの真直性のずれ、リニアエンコーダと並進ステージの駆動軸との平行性のずれといったずれである。

実施の形態２では、上記のようなリニアエンコーダの組付けに幾何的なずれが生ずる場合を考慮して、校正用位置センサであるレーザ干渉計３１による測定結果に基づいたリニアエンコーダの校正を行い、リニアエンコーダの組付けに幾何的なずれがある場合でも良好な加工精度での加工を実現する方法について説明する。すなわち、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂのレーザ干渉計３１による校正方法を説明する。

図１１は、Ｘ軸メインエンコーダであるＸ軸リニアエンコーダ２５ａのレーザ干渉計３１を用いた校正方法を説明するためのＸＹテーブル９の平面図になっている。図１１に示すように、レーザ干渉計３１をＸＹテーブル９の前に設置して、位置決め制御用センサであるＸ軸リニアエンコーダ２５ａの真上を計測する。トップテーブル２０上にビームスプリッタ３３および可動側ミラー３４を配置し、前後方向の後側に固定側ミラー３５を配置する。レーザ干渉計３１から射出されたレーザ光３２はビームスプリッタ３３で２方向に分割され、分割された２方向のレーザ光３２は可動側ミラー３４および固定側ミラー３５でそれぞれ反射され、ビームスプリッタ３３を再び経てレーザ干渉計３１の受光部に戻るように調整されている。レーザ干渉計３１、ビームスプリッタ３３および固定側ミラー３５の関係が真直であればレーザ干渉計３１の受光部に十分な光量のレーザ光３２が戻ってくるので、受光部が受けた光量に基づいて真直であるか否かを判断することが可能である。

そして、トップテーブル２０がＸ軸方向に移動したときに、分割されたレーザ光３２の光路差により干渉縞のパターンが変わることを利用して、レーザ干渉計３１はＸ軸可動部１５の移動距離を計測することができる。レーザ光３２の波長を基準にして計測しているため、レーザ干渉計３１は高精度な計測が可能である。したがって、レーザ干渉計３１を校正用位置センサとして用いることができる。

初期位置から設定した任意の値のＸ軸移動量だけトップテーブル２０をＸ軸方向に移動させ、移動後にトップテーブル２０の移動距離をレーザ干渉計３１で計測する。位置決めはＸ軸リニアエンコーダ２５ａによる検出位置を基準にして行うので、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの組付けに幾何的なずれがあれば、レーザ干渉計３１で計測した移動距離が示すＸ軸移動量とＸ軸リニアエンコーダ２５ａのＸ軸移動量とは一致しない。

そこで、レーザ干渉計３１で計測した移動距離と、それに対応するＸ軸リニアエンコーダ２５ａのＸ軸移動量との差をトップテーブル２０のＸ軸方向の位置に対応づけたＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０を作成する。具体的には、Ｘ軸移動量を５ｍｍと設定してＸ軸方向のフルストロークが１０００ｍｍであれば、Ｘ軸方向に５ｍｍ毎に移動と停止を繰り返して、停止したときのレーザ干渉計３１で計測した移動距離とＸ軸リニアエンコーダ２５ａのＸ軸移動量との差を取得してＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０を作成する。

Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの計測で、初期位置Ｘ_０からＸ軸方向に移動量Ｘ_１だけトップテーブル２０を移動させた場合に、レーザ干渉計３１で計測したＸ軸方向の位置がＸ_０＋Ｘ_１＋δ_Ｘａであるとすると、Ｘ軸メインセンサ校正テーブル８２０において、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａによるＸ軸方向の検出位置Ｘ_０＋Ｘ_１に対して補正量δ_Ｘａが対応づけられる。

そして、レーザ加工装置１ｂがレーザ加工を実施する場合は、補正量δ_Ｘａを考慮してトップテーブル２０をＸ_０＋Ｘ_１に位置決めする。具体的には、加工計画処理部６１から与えられたＸ軸目標位置Ｘ_０＋Ｘ_１と、目標位置Ｘ_０＋Ｘ_１に対応してＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０に保存されている補正量δ_Ｘａとを用いて、Ｘ軸メインセンサ補正処理部８３が、Ｘ軸目標位置をＸ_０＋Ｘ_１−δ_Ｘａに補正する。このとき、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置Ｘ_Ｓａ、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの真上の位置でのレーザ干渉計３１による計測位置Ｘ_Ｌａ、Ｘ軸メインセンサ校正テーブル８２０により与えられる補正量Ｘ_Ｐａは、それぞれ、以下の数式（１６）〜数式（１８）のように表される。

このとき、以下の数式（１９）に示す関係が成り立つ。

図１２は、Ｘ軸サブエンコーダであるＸ軸リニアエンコーダ２５ｂのレーザ干渉計３１を用いた校正方法を説明するためのＸＹテーブル９の平面図になっている。図１２に示すように、レーザ干渉計３１を制御用位置センサであるＸ軸リニアエンコーダ２５ｂの真上を計測できるように設置する。トップテーブル２０上にビームスプリッタ３３および可動側ミラー３４を配置し、前後方向の後側に固定側ミラー３５を配置する。レーザ干渉計３１から射出されたレーザ光３２はビームスプリッタ３３で２方向に分割され、分割された２方向のレーザ光３２は可動側ミラー３４および固定側ミラー３５でそれぞれ反射され、ビームスプリッタ３３を再び経てレーザ干渉計３１の受光部に戻るように調整されている。

そして、トップテーブル２０を設定した移動量だけＸ軸方向に移動させて、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ｂの真上においてレーザ干渉計３１で計測した移動量とＸ軸リニアエンコーダ２５ｂで計測した移動量との差を取得し、当該差をトップテーブル２０のＸ軸リニアエンコーダ２５ａによるＸ軸方向の検出位置に対応させた補正量を示すＸ軸サブセンサ校正テーブル８５０を作成する。

Ｘ軸メインセンサ補正処理部８３によるＸ軸目標位置の補正処理を実行している状態で、トップテーブル２０を初期位置Ｘ_０からＸ軸移動量Ｘ_１だけ移動させた場合、レーザ干渉計３１による計測位置はヨーイングの影響によってＸ_０＋Ｘ_１＋Δ_Ｘとなる。このときＸ軸リニアエンコーダ２５ｂの検出位置は、幾何的なずれによりＸ_０＋Ｘ_１＋δ_Ｘｂとなる。したがって、Ｘ軸サブセンサ校正テーブル８５０において、トップテーブル２０のＸ軸方向の検出位置Ｘ_０＋Ｘ_１に対して、補正量Δ_Ｘ−δ_Ｘｂが対応づけられる。

Ｘ軸メインセンサ補正処理部８３によるＸ軸目標位置の補正処理後のＸ軸リニアエンコーダ２５ｂの検出位置Ｘ_Ｓｂ、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ｂの真上の位置でのレーザ測長による計測位置Ｘ_Ｌｂ、Ｘ軸サブセンサ校正テーブル８５０により与えられるピッチ補正量Ｘ_Ｐｂは、以下の数式（２０）〜数式（２２）のように表される。

このとき、以下の数式（２３）に示す関係が成り立つ。

ここで、数式（１）、数式（１７）、数式（１９）、数式（２１）および数式（２３）を用いると、Ｘ軸ヨーイング角度θは以下の数式（２４）のように表される。

Ｘ_ＳａはＸ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置であり、Ｘ_ＳｂはＸ軸リニアエンコーダ２５ｂの検出位置であり、Ｘ_ＰａはＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０から求められる値であり、Ｘ_ＰｂはＸ軸サブセンサ校正テーブル８５０から求められる値である。

したがって、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂの取り付けに幾何的なずれがあった場合でも、予めレーザ干渉計３１といった校正用位置センサを用いた試験によりＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０およびＸ軸サブセンサ校正テーブル８５０を予め取得しておく。予め取得されたＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０およびＸ軸サブセンサ校正テーブル８５０を用いて、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂの校正を行えば、Ｘ軸ヨーイング角度θを正確に求めることができる。

Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂのレーザ干渉計３１による校正方法も上記したＸ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂの校正方法と同様である。レーザ干渉計３１をＹ軸方向の計測ができるように配置を変え、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａの真上で計測を行い、レーザ干渉計３１で計測したＹ軸方向の位置とＹ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置との差からＹ軸メインセンサ校正テーブル９００を求める。Ｙ軸メインセンサ校正テーブル９００を用いて、レーザ干渉計３１の位置が目標位置に一致するようにＹ軸メインセンサ補正処理部８８がＹ軸目標位置に対する補正を実施する。また、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ｂの真上でレーザ干渉計３１による計測を行い、レーザ干渉計３１で計測したＹ軸方向の位置とＹ軸リニアエンコーダ２７ｂの検出位置との差からＹ軸サブセンサ校正テーブル８７０を求める。Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂの取り付けに幾何的なずれがあった場合でも、レーザ干渉計３１といった校正用位置センサを用いた試験により、Ｙ軸メインセンサ校正テーブル９００およびＹ軸サブセンサ校正テーブル８７０を予め取得しておく。Ｘ軸ヨーイング角度θについて上で説明したのと同様に、予め取得されたＹ軸メインセンサ校正テーブル９００およびＹ軸サブセンサ校正テーブル８７０を用いて、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂの校正を行えば、Ｙ軸ヨーイング角度φを正確に求めることができる。

図１３では、レーザ加工装置１ｂの制御部２０２をブロック図で示している。レーザ加工装置１ｂと実施の形態１にかかるレーザ加工装置１ａとは制御部の構成に差異がある。以下、制御部２０２と制御部２０１との差異を説明する。

制御部２０２のヨーイング角度演算処理部８１には、制御部２０１のヨーイング角度演算処理部８０の構成に加えて、センサ校正テーブルであるＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０を有するＸ軸メインセンサ校正部８２と、センサ校正テーブルであるＸ軸サブセンサ校正テーブル８５０を有するＸ軸サブセンサ校正部８５と、センサ校正テーブルであるＹ軸メインセンサ校正テーブル９００を有するＹ軸メインセンサ校正部９０と、センサ校正テーブルであるＹ軸サブセンサ校正テーブル８７０を有するＹ軸サブセンサ校正部８７と、加算器９１〜９４と、が追加されている。制御部２０２には、制御部２０１に加えて、Ｘ軸メインセンサ補正処理部８３と、Ｙ軸メインセンサ補正処理部８８と、がさらに追加されている。なお、センサ校正テーブルは、制御部２０２内のＸ軸メインセンサ校正部８２、Ｘ軸サブセンサ校正部８５、Ｙ軸メインセンサ校正部９０およびＹ軸サブセンサ校正部８７以外の箇所に備えられていてもかまわない。

加工計画処理部６１で生成されたトップテーブル２０のＸ軸目標位置は、上述したようにＸ軸メインセンサ補正処理部８３によりＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０を用いて補正されてからＸ軸テーブル位置指令生成部６５に入力される。同様に、加工計画処理部６１で生成されたトップテーブル２０のＹ軸目標位置はＹ軸メインセンサ補正処理部８８によりＹ軸メインセンサ校正テーブル９００を用いて補正されてからＹ軸テーブル位置指令生成部６７に入力される。これにより、トップテーブル２０をレーザ干渉計３１で計測した位置に位置決めすることが可能となる。

Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置Ｘ_Ｓａは、Ｘ軸メインセンサ校正部８２が出力するＸ軸メインセンサ校正テーブル８２０が示す補正量Ｘ_Ｐａが加算器９１で加算されて校正され、加算器９１の出力がＸ軸ヨーイング角度演算処理部７５に入力される。すなわち、数式（１９）で得られたＸ_ＬａがＸ軸ヨーイング角度演算処理部７５に入力される。Ｘ軸リニアエンコーダ２５ｂの検出位置Ｘ_Ｓｂは、Ｘ軸サブセンサ校正部８５が出力するＸ軸サブセンサ校正テーブル８５０が示す補正量Ｘ_Ｐｂが加算器９２で加算されて校正され、加算器９２の出力がＸ軸ヨーイング角度演算処理部７５に入力される。すなわち、数式（２３）で得られたＸ_ＬｂがＸ軸ヨーイング角度演算処理部７５に入力される。これにより、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂの検出位置を校正して、Ｘ軸ヨーイング角度θを正確に求めることが可能となる。

同様に、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置は、Ｙ軸メインセンサ校正部９０が出力するＹ軸メインセンサ校正テーブル９００が示す補正量が加算器９４で加算されて校正され、加算器９４の出力がＹ軸ヨーイング角度演算処理部７６に入力される。Ｙ軸リニアエンコーダ２７ｂの検出位置は、Ｙ軸サブセンサ校正部８７が出力するＹ軸サブセンサ校正テーブル８７０が示す補正量が加算器９３で加算されて校正され、加算器９３の出力がＹ軸ヨーイング角度演算処理部７６に入力される。これにより、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂの検出位置を校正して、Ｙ軸ヨーイング角度φを正確に求めることが可能となる。

以上説明したように、実施の形態２にかかるレーザ加工装置１ｂにおいては、制御用位置センサであるリニアエンコーダの真上の位置にレーザ干渉計３１といった校正用位置センサを設置して、校正用位置センサを用いて計測したＸＹテーブル９といった並進ステージの位置と、リニアエンコーダが検出した並進ステージの検出位置との差を計算してセンサ校正テーブルを予めリニアエンコーダ毎に求めておく。リニアエンコーダ毎に備えらえたセンサ校正テーブルを用いて、リニアエンコーダを校正することでリニアエンコーダの真直性の幾何的なずれまたはリニアエンコーダの並進ステージの軸線との平行性の幾何的なずれといった幾何的なずれがある場合においても、並進ステージのヨーイング角度を正確に検出することができ、良好な加工精度を得ることが可能となる。

本実施の形態２で示したレーザ干渉計３１、ビームスプリッタ３３、可動側ミラー３４および固定側ミラー３５のセッティングは一例であり、レーザ干渉計３１とトップテーブル２０といった可動部との間にビームスプリッタ３３および固定側ミラー３５を配置して、可動側ミラー３４を可動部に設置するようなセッティングでも良い。また、計測用の治具を可動部に設け、レーザ干渉計３１を複数台用意して、各駆動軸に対して２本のリニアエンコーダを同時にレーザ干渉計で計測できるようにしても良い。また、本実施の形態２においては、Ｘ軸メインセンサ校正テーブル８２０およびＸ軸サブセンサ校正テーブル８５０を作成するために、トップテーブル２０をＸ軸方向に移動させる移動量を５ｍｍ間隔に設定したが、設定間隔は任意である。また、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂの検出位置が設定間隔の間の位置になった場合は、Ｘ軸メインセンサ校正テーブル８２０およびＸ軸サブセンサ校正テーブル８５０のデータから補間して補正量Ｘ_Ｐａ、Ｘ_Ｐｂが求められる。Ｙ軸方向についても同様である。

また、校正用位置センサとしてレーザ干渉計３１を用いるとして説明したが、リニアエンコーダの校正を行うことができる基準となるものであれば良いので、ミツトヨ社製高精度チェックマスタ５１５シリーズといった検査マスタなどを用いても代用可能である。

実施の形態３．
図１４は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工装置１ｃの斜視図である。図１５は、実施の形態３にかかるワーク特性把握試験におけるレーザ加工装置１ｃのブロック図である。図１６は、実施の形態３にかかるレーザ加工装置１ｃにおいて制御部２０３をブロック図で示した図である。図１５は、ワーク特性把握試験のために必要なブロックが示されており、図１０にワーク補正計画部１０１、ビジョン計測処理部１０２、ワーク補正パラメータ算出部１０３および減算器１０４が追加されているが、ワーク特性把握試験で不要なブロックの記載は省いてある。図１５においては、Ｘ軸ヨーイング角度演算処理部７５およびＹ軸ヨーイング角度演算処理部７６がヨーイング角度演算処理部８０を構成し、アッベ誤差推定部７７、ワーク補正パラメータ算出部１０３および減算器１０４がヨーイング計測誤差補正手段１０５を構成する。図１６は、実施の形態１で説明した図１０にワーク補正処理部６２が追加されているが、ワーク特性把握試験のために追加されたブロックは省いてある。図１５および図１６において、図１０と同一符号のブロックは同じ機能を有している。

実施の形態３にかかるレーザ加工装置１ｃには加工穴８の加工誤差または真円度を計測するためにビジョンセンサとしてカメラ４１が取り付けられている。加工時のＸＹテーブル９の位置のままカメラ４１で加工穴８を撮影することが望ましいが、レーザビーム３がｆθレンズ６を通ってワーク７上に照射される状況においては、ＸＹテーブル９の位置を変えずにカメラ４１で加工穴８を見るにはｆθレンズ６とワーク７との間の光路上にカメラ４１を配置する必要があり現実的には困難である。したがって、ｆθレンズ６とワーク７との間の光路から離れた位置にカメラ４１を設置せざるを得ない。図１４において、カメラ４１は加工ヘッド４の前方に取り付けられている。

加工穴８をカメラ４１で撮影するためには、加工時のＸＹテーブル９の位置から加工穴８がカメラ４１の直下になる位置までの距離だけＸＹテーブル９を移動させる必要がある。したがって、加工を行うときのＸＹテーブル９の位置とカメラ４１で加工穴８を撮影するときのＸＹテーブル９の位置とが異なり、それぞれの位置でのＸＹテーブル９のヨーイング角度も異なる。したがって、加工時のＸＹテーブル９の位置におけるＸ軸ヨーイング角度をθpとし、Ｙ軸ヨーイング角度をφpとする。また、カメラ４１で計測するときのＸＹテーブル９の位置におけるＸ軸ヨーイング角度をθcとし、Ｙ軸ヨーイング角度をφcとする。加工時は、実施の形態１で示した数式（１５）に基づいて、ＸＹテーブル９の位置、加工点の位置、ＸＹテーブル９のＸ軸ヨーイング角度θpおよびＹ軸ヨーイング角度φpから加工点のアッベ誤差を推定して、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置を補正する。

そして、カメラ４１で加工穴８を計測するときもＸ軸ヨーイング角度θcおよびＹ軸ヨーイング角度φcの影響を排除する必要がある。ヨーイングによる計測時の誤差（Ｅ_ｃｘ，Ｅ_ｃｙ）は、数式（１５）における実施の形態１のレーザ照射位置（ｐ，ｑ）をカメラ計測位置（ｐ’，ｑ’）と置き換えて、以下の数式（２５）のようになる。

図示していないが、カメラ４１はビジョン計測処理部１０２に接続されている。カメラ４１で撮影した加工穴８の画像をビジョン計測処理部１０２で解析して得られた位置誤差（Ｅ_ｍｘ，Ｅ_ｍｙ）としたときに、アッベ誤差推定部７７は、数式（２５）で求められるようにヨーイングによる誤差（Ｅ_ｃｘ，Ｅ_ｃｙ）を求めて出力する。減算器１０４において、ビジョン計測処理部１０２が出力した位置誤差（Ｅ_ｍｘ，Ｅ_ｍｙ）からヨーイングによる誤差（Ｅ_ｃｘ，Ｅ_ｃｙ）が除かれて、実際の加工誤差である（Ｅ_ｍｘ−Ｅ_ｃｘ，Ｅ_ｍｙ−Ｅ_ｃｙ）が出力される。このように、ヨーイング計測誤差補正手段１０５により、計測時のヨーイングによる誤差を取り除くことが可能となる。

すなわち、ヨーイング計測誤差補正手段１０５は、ＸＹテーブル９の検出位置、計測点の位置およびＸＹテーブル９のヨーイング角度からＸＹテーブル９のヨーイングに伴う計測点の位置の計測誤差（Ｅ_ｃｘ，Ｅ_ｃｙ）を推定することができる。したがって、計測点を撮影するビジョンセンサとしてのカメラ４１および計測点の位置を求めるビジョン計測処理部１０２を備えたレーザ加工装置１ｃが、ビジョン計測処理部１０２で求めた計測点の位置を推定した計測誤差（Ｅ_ｃｘ，Ｅ_ｃｙ）で補正するヨーイング計測誤差補正手段１０５を有することで、ＸＹテーブル９のヨーイングの影響を排除して位置計測をすることが可能となる。この機能を以下に説明するワーク補正処理で利用することができる。

カメラ４１による撮影が必要となる処理のひとつとして、ワーク補正処理がある。ワーク７をトップテーブル２０上に置いたときの、ワーク７の置かれた角度またはワーク７自体の伸縮はワーク７毎に異なる。そのため、ワーク補正処理によるワーク７の回転および伸縮の補正が必要となる。ワーク７の姿勢および形状を認識するために、図１４に一例として示すようにワーク７には、カメラ４１の計測点としてアライメントマーク４２が予め設けられている。図１４のように、ワーク７の四隅にアライメントマーク４２が設けられている場合、ＸＹテーブル９を移動させてカメラ４１でワーク７の四隅のアライメントマーク４２およびその周辺を撮影し、各アライメントマーク４２の相対位置関係をビジョン計測処理部１０２が把握する。しかし、カメラ４１で計測した計測点の位置にはＸＹテーブル９のヨーイングによる誤差も含まれているため、四隅の各計測点でヨーイング計測誤差補正手段１０５を用いて計測位置を補正する必要がある。ヨーイング計測誤差補正手段１０５でヨーイングに伴う計測誤差を用いて補正した後の各アライメントマーク４２の計測位置からワーク７の回転角度および伸縮倍率を求め、ワーク形状に応じて加工穴８の位置を再配置する。このときＸＹテーブル９の移動方向および移動量についてもワーク７の回転および伸縮に応じて変更する。補正後の各アライメントマーク４２の計測位置から求めたワーク７のＸ軸方向の伸縮倍率Ｒ_ＸおよびＹ軸方向の伸縮倍率Ｒ_Ｙ、ワーク７の回転角度Ψを用いると、加工点の位置またはＸＹテーブル９の目標位置（Ｘ，Ｙ）は座標変換により以下の数式（２６）のように新しい目標位置（Ｘ’，Ｙ’）として表される。

したがって、ワーク７上の定められた位置に設けられているアライメントマーク４２をカメラ４１が撮影してビジョン計測処理部１０２が取得した各アライメントマーク４２の計測位置を、ヨーイング計測誤差補正手段１０５がヨーイングに伴う計測誤差を用いて補正する。補正後の各アライメントマーク４２の計測位置から得られたワーク７の回転および伸縮を考慮して加工点の位置およびＸＹテーブル９の目標位置を座標変換によって求めるワーク補正処理によって、ＸＹテーブル９のヨーイングによる計測誤差を除去することができる。ヨーイングによる計測誤差を除去することで、ワーク７の状態を正しく把握できるので、加工誤差を低減することが可能となる。そして、このようなワーク補正処理を実行することにより、以下に説明するように、実施の形態１および２の説明では省いた初期ヨーイング角度θ_０の影響を排除することが可能である。

実施の形態１および２で説明したヨーイング角度は、初期位置でのヨーイング角度を０であるとしたときの相対角度になっている。実際には、初期位置でヨーイング角度θ_０が０以外の値を有しており、可動部の移動後のヨーイング角度はθ_０＋θとなる。したがって実施の形態１、２ではヨーイング角度θによる誤差は補正されるが初期ヨーイング角度θ_０に関しては考慮していない。実施の形態３にかかるレーザ加工装置１ｃにおいては、上記したワーク補正処理によって初期ヨーイング角度θ_０の影響を除去することが可能である。ワーク７のアライメントマーク４２を計測したときに各アライメントマーク４２の計測位置に初期ヨーイング角度θ_０の影響が残っている。したがって、アライメントマーク４２の計測位置の誤差から求められるワーク７の回転角度Ψは、ワーク７の本来の回転角度と初期ヨーイング角度θ_０とを足し合わせた角度になっている。したがって、初期ヨーイング角度θ_０が０以外の値を有していたとしても、上記したワーク補正処理を行うことで初期ヨーイング角度θ_０の影響を含めて加工点の位置およびＸＹテーブル９の目標位置を補正することができる。

図１５を用いて、ワーク補正処理のパラメータを算出するワーク特性把握試験の詳細を説明する。ワーク補正計画部１０１は、アライメントマーク４２をカメラ４１で撮影するためのＸＹテーブル９の目標位置を生成し、ＸＹテーブル９を駆動制御する。ワーク補正計画部１０１は、Ｘ軸リニアエンコーダ２５およびＹ軸リニアエンコーダ２７の検出位置に基づいて、目標位置にＸＹテーブル９が到達したことを検知すると、ビジョン計測処理部１０２に撮影を実施するように指示する。指示を受けたビジョン計測処理部１０２は、撮影を実施するようにカメラ４１に信号を送り、カメラ４１による撮影とアライメントマーク４２の位置の計測を実施する。そして、ヨーイング角度演算処理部８０において、Ｘ軸ヨーイング角度演算処理部７５はＸＹテーブル９のＸ軸ヨーイング角度を計算し、Ｙ軸ヨーイング角度演算処理部７６はＸＹテーブル９のＹ軸ヨーイング角度を計算する。そして、アッベ誤差推定部７７は、ＸＹテーブル９のＸ軸リニアエンコーダ２５およびＹ軸リニアエンコーダ２７による検出位置、アライメントマーク４２の位置およびＸＹテーブル９のヨーイング角度から、アライメントマーク４２の計測誤差を求めて、アッベ誤差を計算する。減算器１０４は、ビジョン計測処理部１０２から得られたアライメントマーク４２の計測位置とアッベ誤差推定部７７で得られたアッベ誤差との差を求めることにより、ヨーイングの影響を排除したアライメントマーク４２の位置を求めて補正後の各アライメントマーク４２の計測位置として、ワーク補正パラメータ算出部１０３に出力する。ワーク補正パラメータ算出部１０３は、補正後の各アライメントマーク４２の計測位置に基づいて、ワーク７の回転および伸縮を表現するパラメータであるワーク７のＸ軸方向の伸縮倍率Ｒ_ＸおよびＹ軸方向の伸縮倍率Ｒ_Ｙ、ワーク７の回転角度Ψの算出を行う。

図１６は、加工時のレーザ加工装置１ｃの制御ブロック図を示している。加工計画処理部６１はガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置およびＸＹテーブル９の目標位置を生成する。そして、ワーク補正パラメータ算出部１０３が上記のように求めたワーク補正処理のパラメータを用いて、ワーク補正処理部６２はガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置およびＸＹテーブル９の目標位置を補正する。ワーク補正処理後のＸＹテーブル９の目標位置にＸＹテーブル９を位置決めし、そのときのＸＹテーブル９のヨーイング角度をヨーイング角度演算処理部８０のＸ軸ヨーイング角度演算処理部７５およびＹ軸ヨーイング角度演算処理部７６で求める。ＸＹテーブル９の位置、ワーク補正処理後の加工点の位置およびＸＹテーブル９のヨーイング角度からアッベ誤差推定部７７はヨーイングによるアッベ誤差を推定し、加算器７８がワーク補正処理後のガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置とアッベ誤差とを加算することで、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置をさらに補正する。加算器７８が求めた目標位置でガルバノスキャナ５ａ，５ｂを位置決めすることで高精度な加工を実現することができる。

以上説明したように、実施の形態３にかかるレーザ加工装置１ｃは、ビジョン計測処理部１０２で求めたワーク７上のアライメントマーク４２の計測位置をヨーイング計測誤差補正手段１０５によって補正し、ワーク補正処理のパラメータを決定するワーク補正パラメータ算出部１０３を設けることにより、アライメントマーク４２の計測時の並進ステージのヨーイングによる計測誤差を除去することが可能になる。さらに、実施の形態３にかかるレーザ加工装置１ｃは、ワーク７の回転および伸縮による誤差を補正するワーク補正処理部６２を備えることにより、ワーク補正処理の効果を向上させることができる。

なお、図１５および図１６は、実施の形態１の図１０に実施の形態３で必要となる機能を追加しているが、実施の形態２の図１３にも同じようにワーク補正処理部６２を追加することにより実施の形態３の機能を実現することが可能である。また、ヨーイング角度演算処理部８０の代わりに、実施の形態２のヨーイング角度演算処理部８１を用いても実施の形態３の機能を実現することが可能である。

実施の形態３において、ワーク７の回転角度Ψの概念を表現するために数式（２６）のような表記による補正を実行したが、一般的なワーク補正処理は以下の数式（２７）のように表される。

数式（２７）において、ａ_１１，ａ_１２，ａ_１３，ａ_２１，ａ_２２，ａ_２３は定数であり、数式（２７）は基板の歪みおよびオフセットも考慮している。数式（２７）を用いてワーク補正処理をしても上記と同様の効果が得られる。

実施の形態３においてビジョンセンサとして使用したカメラ４１は、エリアセンサが付いたＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラでもよいし、ラインセンサカメラのようなカメラでもかまわない。また、ビジョンセンサを設ける位置は、加工ヘッド４でなくてもかまわない。また、ワーク７上のアライメントマーク４２を４点設けた例で説明したが、数式（２７）の係数を求めるためにアライメントマークは３点以上あればよく、補正精度の向上に繋がるので４点以上であってもかまわない。

実施の形態４．
図１７は、本発明の実施の形態４にかかる光学系歪特性把握試験におけるレーザ加工装置１ｄのブロック図である。図１８は、実施の形態４にかかるレーザ加工装置１ｄにおいて制御部２０４をブロック図で示した図である。図１７は、光学系歪特性把握試験のために必要なブロックが示されており、実施の形態３で説明した図１５に光学系歪補正計画部１１１、光学系歪補正パラメータ算出部１１２および減算器１０６が追加されているが、光学系歪特性把握試験で不要なブロックの記載は省いてある。図１７においては、図１５のヨーイング計測誤差補正手段１０５に減算器１０６が追加されている。図１８は、実施の形態３で説明した図１６に光学系歪補正処理部６４がさらに追加されているが、光学系歪特性把握試験のために追加されたブロックは省いてある。図１７および図１８において、図１０と同一符号のブロックは同じ機能を有している。

ｆθレンズ６など光学系の歪の影響でレーザ照射位置が目標位置からずれ、加工誤差が生じる場合がある。光学系の歪から生じる加工誤差を推定し、推定した加工誤差を補正量としてガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置を補正することで加工誤差を低減する。この補正を光学系歪補正と呼ぶ。

光学系の歪から加工誤差を推定するために、予め定めた方法で光学系歪特性把握試験を行う。図１７は、光学系歪特性把握試験の一例を説明するための図である。光学系歪補正計画部１１１は、ＸＹテーブル９の目標位置とスキャンエリア２９内のガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置を決定する。ＸＹテーブル９を目標位置に位置決めさせた状態で、ＸＹテーブル９のヨーイング角度をヨーイング角度演算処理部８０のＸ軸ヨーイング角度演算処理部７５およびＹ軸ヨーイング角度演算処理部７６が計算し、アッベ誤差推定部７７でＸＹテーブル９のヨーイングに伴う加工点での加工誤差を算出し、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置に足し合わせることでガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置を補正する。補正後の目標位置にガルバノスキャナ５ａ，５ｂを位置決めして加工を実行する。ここでは、ＸＹテーブル９を停止させた状態でガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置を変えて複数の加工穴８を形成する。このとき加工誤差からガルバノスキャナ５ａ，５ｂは位置決め後の振動などに起因する誤差を除去するため、位置決めしてから十分時間が経過した後にレーザビーム３をワーク７に照射して加工する。加工完了後、各加工穴８の真上にカメラ４１が位置するようにＸＹテーブル９を移動し、光学系歪補正計画部１１１からビジョン計測処理部１０２に撮影のトリガを出力し、カメラ４１による撮影および各加工穴８の位置のビジョン計測処理部１０２による計測を行い、加工誤差を抽出する。すなわち、カメラ４１が撮影する計測点は各加工穴８となる。減算器１０６は、ビジョン計測処理部１０２で計測した誤差からアッベ誤差推定部７７で計算されたヨーイングによる誤差を減ずることにより、ビジョン計測処理部１０２で計測した誤差を補正する。減算器１０６が出力した各加工穴８のヨーイング計測誤差による補正後の誤差に基づいて、光学系歪補正パラメータ算出部１１２は、光学系歪補正パラメータを以下の方法で算出する。光学系の歪の特性を表現するひとつの方法として、レーザ照射目標位置と実際の加工位置の多項式近似で表現する方法がある。

ここで、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの本来の目標位置を（ｘ_ｃｉ，ｙ_ｃｉ）、計測した加工穴８の位置を（ｘ_ｍｉ，ｙ_ｍｉ）として、加工穴８の位置に基づいて目標位置を近似する補正式を考える。補正式によって求められる推定目標位置（ｘ_ｃｉ’，ｙ_ｃｉ’）は、以下の数式（２８）および数式（２９）のように与える。ここで、ｉは加工点すなわち加工穴８の番号である。数式（２８）および数式（２９）は、補正式の一例であり、多項式の次数および形式は、以下に限定されない。

最小二乗法を使って、数式（２８）および数式（２９）の係数ａ_ｘ０〜ａ_ｘ９、ａ_ｙ０〜ａ_ｙ９を決定する。目標位置（ｘ_ｃｉ，ｙ_ｃｉ）と推定目標位置（ｘ_ｃｉ’，ｙ_ｃｉ’）の差の二乗和は以下の数式（３０）および数式（３１）で表される。ここで、Ｎは、光学系歪特性把握試験における加工点の数である。

そして、数式（３０）および数式（３１）が最小になるように光学系歪補正パラメータである係数ａ_ｘ０〜ａ_ｘ９、ａ_ｙ０〜ａ_ｙ９を光学系歪補正パラメータ算出部１１２が決定する。したがって以下の数式（３２）および数式（３３）が成り立つ。ここでｎは係数の番号でｎ＝０〜９である。

ここで行列Ｘ、Ｘ_ｃ、Ｙ_ｃ、Ａ_ｘ、Ａ_ｙを以下の数式（３４）〜数式（３８）のように定義する。

そして、数式（３２）および数式（３３）を数式（３４）〜数式（３８）を用いて整理すると以下の数式（３９）および数式（４０）が得られる。

したがって、数式（３７）および数式（３８）に示した補正式の係数ベクトルＡ_ｘ、Ａ_ｙは、以下の数式（４１）および数式（４２）のように与えられる。

加工試験の結果をもとに上記の方法で多項式近似の係数ベクトルＡ_ｘ、Ａ_ｙを決定する。係数ベクトルＡ_ｘ、Ａ_ｙが求められたので加工穴８の位置（ｘ_ｍｉ，ｙ_ｍｉ）から推定目標位置（ｘ_ｃｉ’，ｙ_ｃｉ’）を求めることが可能となる。上記したように最小二乗法を用いて近似しているので、推定目標位置（ｘ_ｃｉ’，ｙ_ｃｉ’）は目標位置（ｘ_ｃｉ，ｙ_ｃｉ）とほぼ同じ位置になっている。したがって、推定目標位置（ｘ_ｃｉ’，ｙ_ｃｉ’）をガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置にしてレーザビーム３を照射すれば加工位置は（ｘ_ｍｉ，ｙ_ｍｉ）に近い位置になるはずである。そこで、数式（２８）および数式（２９）の加工穴８の位置（ｘ_ｍｉ，ｙ_ｍｉ）に、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの本来の目標位置（ｘ_ｃｉ，ｙ_ｃｉ）を代入して、以下の数式（４３）および数式（４４）のように新しい目標位置（ｘ_ｃｉ”，ｙ_ｃｉ”）を求める。

数式（４３）および数式（４４）により得られた新しい目標位置（ｘ_ｃｉ”，ｙ_ｃｉ”）をガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置として加工を行うことで、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの本来の目標位置（ｘ_ｃｉ，ｙ_ｃｉ）付近を加工することができる。

光学系歪特性把握試験における計測時にヨーイング計測誤差補正手段１０５を用いてＸＹテーブル９のヨーイングの影響を排除することで、光学系の歪を補正する多項式の係数が正確に求められ、求めた係数を用いて加工時に光学系歪補正処理部６４がガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置を補正することにより加工精度の改善ができる。

図１８の実施の形態４にかかるレーザ加工装置１ｄと実施の形態３にかかるレーザ加工装置１ｃとの差異は、加算器７８の出力を光学系歪補正処理部６４に入力し、光学系歪補正パラメータ算出部１１２が求めた光学系歪補正パラメータである係数ａ_ｘ０〜ａ_ｘ９、ａ_ｙ０〜ａ_ｙ９と数式（４３）および数式（４４）を使ってガルバノスキャナ５ａ，５ｂの本来の目標位置（ｘ_ｃｉ，ｙ_ｃｉ）を補正して、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの新しい目標位置を生成する点である。このような仕組みにすることで、ワーク７の回転および伸縮、ＸＹテーブル９のヨーイング、ｆθレンズ６などの光学系に歪がある場合において、これらをオンラインで補正しながら加工を行うことが可能である。

以上説明したように実施の形態４にかかるレーザ加工装置１ｄによれば、ｆθレンズ６といった光学系の歪による誤差を補正する光学系歪補正処理部６４を備えることにより、光学系歪特性把握試験の加工時にヨーイング加工誤差補正手段７９によるガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置の補正を行い、加工穴８の計測時にヨーイング計測誤差補正手段１０５によるカメラ４１の計測誤差の補正を行い、光学系歪補正パラメータ算出部１１２で光学系歪補正パラメータを決定することで、加工穴８の計測誤差からヨーイングによる誤差を除去して、レーザ加工装置１ｄの光学系の歪特性を正確に把握して補正することができ、加工誤差の低減が可能となる。

また、ヨーイング角度演算処理部８０の代わりに、実施の形態２のヨーイング角度演算処理部８１を用いても実施の形態４にかかるレーザ加工装置１ｄと同様の機能を実現することが可能である。

実施の形態５．
図１９は、本発明の実施の形態５にかかるレーザ加工装置１ｎの斜視図である。図２０は、実施の形態５にかかるステージ特性把握試験におけるレーザ加工装置１ｎのブロック図である。図２１は、実施の形態５にかかるレーザ加工装置１ｎにおいて制御部２０５をブロック図で示した図である。

実施の形態５にかかるレーザ加工装置１ｎは、図１５および図１６に示した実施の形態３のレーザ加工装置１ｃにステージ補正計画部３０１、ステージ補正テーブル算出部３０２およびステージ補正処理部３０３が追加されている。図２０に示すレーザ加工装置１ｎでは、ステージ特性把握試験のために必要なブロックが示されている。図２０では、図１５のレーザ加工装置１ｃにステージ補正計画部３０１およびステージ補正テーブル算出部３０２が追加されているが、ステージ補正処理部３０３、アッベ誤差推定部３０５といったステージ特性把握試験で不要なブロックの記載は省かれている。図２１に示すレーザ加工装置１ｎでは、制御部２０５に実施の形態４で説明した光学系歪補正処理部６４も追加して示しているが、ステージ特性把握試験のために追加されたステージ補正計画部３０１、ステージ補正テーブル算出部３０２といったブロックは省いてある。したがって、図２１に示す制御部２０５は、実施の形態４で説明した図１８の制御部２０４にステージ補正処理部３０３がさらに追加されている。ここで、図２１のステージ補正処理部３０３、アッベ誤差推定部３０５および加算器７８は、残存アッベ誤差推定部３０８を構成する。図２０において、図１５と同一符号のブロックは同じ機能を有している。図２１において、図１８と同一符号のブロックは同じ機能を有している。また、アッベ誤差推定部３０５は図１８のアッベ誤差推定部７７と同じ機能を有している。

実施の形態５においては、ＸＹテーブル９の位置とＸ軸方向およびＹ軸方向における誤差との関係を予め把握するステージ特性把握試験を実施する。予め定められた位置に計測点であるアライメントマーク３０６が設けられた基準平板３０７をトップテーブル２０上に配置する。基準平板３０７のサイズは補正したいエリアのサイズとする。基準平板３０７には、温度変化に対する膨張伸縮がほぼ無いものとするために、材料として低膨張ガラスなどを使用する。そして、基準平板３０７のアライメントマーク３０６は、それぞれが１μｍ以下といった位置決め精度であり、高精度に位置決めされて設けられているものとする。

ステージ特性把握試験では、ステージ補正計画部３０１で生成されたトップテーブル２０のＸ軸目標位置およびＹ軸目標位置に従って、基準平板３０７上の各アライメントマーク３０６をビジョンセンサであるカメラ４１で撮影できるようにＸＹテーブル９を移動させる。撮影可能な位置にトップテーブル２０が移動したら、ビジョン計測処理部１０２がカメラ４１に各アライメントマーク３０６を撮影させて各アライメントマーク３０６の位置誤差の計測を実施する。図示していないが、カメラ４１はビジョン計測処理部１０２に接続されている。

各アライメントマーク３０６を撮影したときの、ビジョン計測処理部１０２によって求められた位置誤差であるＸ軸誤差およびＹ軸誤差、Ｘ軸ヨーイング角度演算処理部７５により計算されるＸ軸ヨーイング角度、Ｙ軸ヨーイング角度演算処理部７６により計算されるＹ軸ヨーイング角度、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置およびＹ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置といったデータがステージ補正テーブル算出部３０２に送られる。ここでは、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａをＸ軸メインエンコーダとし、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ｂをＸ軸サブエンコーダとし、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａをＹ軸メインエンコーダとし、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ｂをＹ軸サブエンコーダとする。ステージ補正テーブル算出部３０２は、受け取った上記データに基づいて、ステージ補正テーブル３０４を作成する。ステージ補正テーブル３０４においては、Ｘ軸誤差およびＹ軸誤差がそれぞれ位置に対するＸ軸補正量Ｅ_ｇＸおよびＹ軸補正量Ｅ_ｇＹとして設定されている。そして、ステージ補正テーブル３０４においては、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置およびＹ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置に、ステージ特性把握試験で得たＸ軸補正量Ｅ_ｇＸ、Ｙ軸補正量Ｅ_ｇＹ、Ｘ軸ヨーイング角度θ_ｇおよびＹ軸ヨーイング角度Φ_ｇが対応付けられている。ステージ補正テーブル算出部３０２によって作成されたステージ補正テーブル３０４は、図２１のステージ補正処理部３０３内に保持される。ステージ特性把握試験が完了したら基準平板３０７はトップテーブル２０上から取り除かれる。

レーザ加工装置１ｎがワーク７を加工する際は、トップテーブル２０を目標位置まで移動させ、そのときのＸ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置およびＹ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置に応じて、ステージ補正処理部３０３は自らが保持しているステージ補正テーブル３０４からＸ軸補正量Ｅ_ｇＸ、Ｙ軸補正量Ｅ_ｇＹ、Ｘ軸ヨーイング角度θ_ｇおよびＹ軸ヨーイング角度Φ_ｇを抽出する。ここで、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置およびＹ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置がステージ補正テーブル３０４に記載されている位置と完全に一致しない場合は、ステージ補正処理部３０３は補間処理を行っても良い。

さらに、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂおよびＹ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂの現在の検出位置に基づいて、ヨーイング角度演算処理部８０のＸ軸ヨーイング角度演算処理部７５およびＹ軸ヨーイング角度演算処理部７６がＸ軸ヨーイング角度θおよびＹ軸ヨーイング角度φを算出する。そして、ステージ補正処理部３０３は、上記Ｘ軸ヨーイング角度θおよびＹ軸ヨーイング角度φと、ステージ特性把握試験で得たＸ軸ヨーイング角度θ_ｇおよびＹ軸ヨーイング角度Φ_ｇとを比較してヨーイング角度のずれΔθおよびΔΦを以下の数式（４５）および数式（４６）のように計算する。

ヨーイング角度のずれΔθおよびΔΦを求める必要があるのは、加工毎にＸ軸、Ｙ軸サブエンコーダの検出位置が異なる可能性があるからである。トップテーブル２０が目標位置に止まっている場合を想定すると、Ｘ軸、Ｙ軸メインエンコーダの検出位置は必ず目標位置に一致しているが、Ｘ軸、Ｙ軸サブエンコーダの検出位置は力がつりあう位置で止まっているだけで、検出位置が加工毎に異なる可能性がある。このことが原因となって、ステージ特性把握試験をしたときとワーク７を加工するときとでヨーイング角度に差が生じる場合がある。加工毎にヨーイング角度がずれることで加工毎にアッベ誤差が異なることになる。そこで、ステージ補正処理部３０３は、Ｘ軸補正量Ｅ_ｇＸ、Ｙ軸補正量Ｅ_ｇＹ、ヨーイング角度のずれΔθおよびΔΦをアッベ誤差推定部３０５に送る。アッベ誤差推定部３０５には、さらにＸ軸、Ｙ軸メインエンコーダの検出位置が与えられ、ワーク補正処理部６２からワーク補正処理後のガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置の情報が送られている。アッベ誤差推定部３０５は、与えられた以上の情報に基づいてさらに補正を加えたＸ軸補正量Ｅ_ＸおよびＹ軸補正量Ｅ_Ｙを以下の数式（４７）および数式（４８）のように計算する。

そして、アッベ誤差推定部３０５が求めたＸ軸補正量Ｅ_ＸおよびＹ軸補正量Ｅ_Ｙとワーク補正処理後のガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置とが加算器７８で加算されることにより、ワーク補正処理後のガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置に対してヨーイング角度のずれによる補正が行われる。

以上説明したように、実施の形態５にかかるレーザ加工装置１ｎは、基準平板３０７上のアライメントマーク３０６をカメラ４１で計測したときのＸ軸誤差、Ｙ軸誤差およびヨーイング角度をＸ軸、Ｙ軸メインエンコーダの検出位置に対応付けたステージ補正テーブル３０４を求めるステージ補正テーブル算出部３０２を備える。そして、レーザ加工装置１ｎは、ステージ補正テーブル３０４、Ｘ軸、Ｙ軸メインエンコーダの検出位置、加工点の位置に基づいて、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置を補正する残存アッベ誤差推定部３０８をさらに備える。これにより、レーザ加工装置１ｎは、加工毎にずれが発生した場合においても、ステージ特性把握試験から得た補正量をさらに修正することで高精度な加工を実現することが可能となる。

上記説明において、ステージ補正テーブル３０４は、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａの検出位置およびＹ軸リニアエンコーダ２７ａの検出位置に、アライメントマーク３０６をカメラ４１で計測したときの誤差、Ｘ軸ヨーイング角度θ_ｇおよびＹ軸ヨーイング角度Φ_ｇを対応させた構成であるとした。しかし、Ｘ軸ヨーイング角度θ_ｇおよびＹ軸ヨーイング角度Φ_ｇの代わりにＸ軸リニアエンコーダ２５ｂの検出位置およびＹ軸リニアエンコーダ２７ｂの検出位置を用いても良い。この場合、ステージ補正処理部３０３は、加工毎のヨーイング角度のずれを、数式（１）または数式（２）のように求める。すなわち、ステージ補正処理部３０３は、加工毎のヨーイング角度のずれを、Ｘ軸リニアエンコーダ２５ａ，２５ｂによる検出位置の差およびＹ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂによる検出位置の差をそれぞれエンコーダ間の距離で除することで求める。また、図２０および図２１のヨーイング角度演算処理部８０の代わりに、実施の形態２で説明した図１３のヨーイング角度演算処理部８１を用いても上記で説明した機能を実現することが可能である。

実施の形態６．
図２２は、実施の形態６にかかるレーザ加工装置１ｅの斜視図である。実施の形態１から実施の形態５までは、ワーク７が１個、加工ヘッド４が１個の場合を考えていたが、ワーク７が複数個、加工ヘッド４が複数個ある場合においてもＸＹテーブル９のヨーイングの影響を補正することが可能である。図２２のレーザ加工装置１ｅは、２個のワークであるワーク７ａ，７ｂと、２個の加工ヘッドである加工ヘッド４ａ，４ｂを備える。加工ヘッド４ａは、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂを備え、加工ヘッド４ｂは、ガルバノスキャナ５ｃ，５ｄを備える。

さらに、ワーク７ａの保持台であるワーク保持台Ｌ１２１およびワーク７ｂの保持台であるワーク保持台Ｒ１２２がトップテーブル２０上に設けられている。ワーク保持台Ｌ１２１上にワーク７ａが載置され、ワーク保持台Ｒ１２２上にワーク７ｂが載置されている。２個の加工ヘッド４ａ，４ｂは、それぞれ各ワーク７ａ，７ｂの加工を行う。ワーク保持台Ｌ１２１およびワーク保持台Ｒ１２２を設けるのはワーク毎に固定処理などが行えるようにするためである。

レーザ加工装置１ｅにおいては、ワーク７ａ，７ｂをそれぞれ加工するため、トップテーブル２０の中央を原点としたときに加工点である加工穴８ａ，８ｂの座標が異なる。ヨーイングの補正量は、Ｘ軸ヨーイング角度、Ｙ軸ヨーイング角度、ＸＹテーブル９の位置、加工点の位置で決まるため加工点の座標が異なると補正量が異なる。したがって、複数の加工ヘッド４ａ，４ｂを有して、同時に複数の加工穴８ａ，８ｂを形成するレーザ加工装置１ｅにおいては、加工点に応じてヨーイングに起因する加工誤差を補正するための補正量を変化させる必要がある。

同様にカメラ４１a，４１ｂで加工穴８ａ，８ｂ、アライメントマークといった計測対象を計測する際には、計測対象に応じて、ヨーイングに起因する計測誤差を補正するための補正量を変化させる必要がある。

さらに、ワーク保持台Ｌ１２１およびワーク保持台Ｒ１２２におけるワーク７ａおよびワーク７ｂの支持状態の違いなどによりワーク保持台Ｌ１２１およびワーク保持台Ｒ１２２それぞれの移動量および姿勢がμｍオーダで異なる。すなわち、実施の形態２で説明したように校正用位置センサとしてレーザ干渉計３１を用いてＹ軸方向の移動距離を計測するとき、ワーク保持台Ｌ１２１にビームスプリッタ３３および可動側ミラー３４を載せて計測した場合と、ワーク保持台Ｒ１２２にビームスプリッタ３３および可動側ミラー３４を載せて計測した場合とでは定性的に同じような結果になるが定量的には計測結果が数μｍだけ異なる。そのため、実施の形態２のＹ軸メインセンサ校正テーブル９００およびＹ軸サブセンサ校正テーブル８７０をワーク保持台Ｌ１２１およびワーク保持台Ｒ１２２のそれぞれに対して備える必要がある。ワーク保持台Ｌ１２１およびワーク保持台Ｒ１２２でセンサ校正テーブルが異なるので、Ｙ軸リニアエンコーダ２７ａ，２７ｂで検出する検出位置は同じでも算出されるＹ軸ヨーイング角度が左右に配置されたワーク保持台Ｌ１２１およびワーク保持台Ｒ１２２で異なることになる。

図２３は、実施の形態６にかかる複数個のワーク保持台を載置したＸＹテーブル９の平面図である。図２３は、２個のワーク７ａ，７ｂに対して、それぞれ加工ヘッド４ａ，４ｂで加工および計測する状況を示す。ワーク７ａの加工点５１ａの座標を（ａ_１，ｂ_１）、ワーク７ｂの加工点５１ｂの座標を（ａ_２，ｂ_２）、ワーク７ａのレーザ照射位置５３ａの座標を（ｐ_１，ｑ_１）、ワーク７ｂのレーザ照射位置５３ｂの座標を（ｐ_２，ｑ_２）とする。図２３は、レーザ照射位置５３ａ，５３ｂの真下に加工点５１ａ，５１ｂがくるようにＸＹテーブル９を移動させた場合を示しており、Ｘ軸のヨーイング角θ、ワーク保持台Ｌ１２１のＹ軸ヨーイング角度φ_１およびワーク保持台Ｒ１２２のＹ軸ヨーイング角度φ_２が生じた場合、ワーク７ａのヨーイングによる加工誤差（Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｙ１）、ワーク７ｂのヨーイングによる加工誤差（Ｅ_Ｘ２，Ｅ_Ｙ２）は以下の数式（４９）および数式（５０）のようになる。

このように、加工点５１ａ，５１ｂ、レーザ照射位置５３ａ，５３ｂ、ワーク７ａを載置するワーク保持台Ｌ１２１およびワーク７ｂを載置するワーク保持台Ｒ１２２それぞれのヨーイング角度に応じてアッベ誤差の値が変化する。したがって、ヨーイング角度演算処理部８１は、ワーク保持台毎にヨーイング角度を求めて、ヨーイング加工誤差補正手段７９は、ワーク保持台毎に加工点におけるレーザ照射位置の誤差を加工誤差（Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｙ１）および加工誤差（Ｅ_Ｘ２，Ｅ_Ｙ２）のように推定する。そして、ガルバノスキャナ５ａ，５ｂの目標位置は加工誤差（Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｙ１）で補正し、ガルバノスキャナ５ｃ，５ｄの目標位置は加工誤差（Ｅ_Ｘ２，Ｅ_Ｙ２）で補正する。

加工穴８ａ，８ｂを計測する際には、カメラ４１ａ，４１ｂで加工穴を計測できるようにＸＹテーブル９を移動して、計測を行う。その際に、加工時と同様にヨーイング角度演算処理部８１は、ワーク保持台毎にヨーイング角度を求めて、ヨーイング計測誤差補正手段１０５は、ワーク保持台毎に加工穴８ａ，８ｂの計測誤差を推定する。この方法は、ヨーイング角度演算処理部８０，８１を含む実施の形態１〜５のいずれの場合においても応用が可能である。

以上説明したように、ＸＹテーブル９上にワーク保持台Ｌ１２１およびワーク保持台Ｒ１２２を備えた実施の形態６にかかるレーザ加工装置１ｅにおいては、ワーク保持台Ｌ１２１およびワーク保持台Ｒ１２２のそれぞれにおいてリニアエンコーダのメインセンサ校正テーブルおよびサブセンサ校正テーブルを求める。そして、加工および計測の各状況において、ヨーイング角度演算処理部８１はワーク保持台毎にヨーイング角度を求める。加工時はＸＹテーブル９の位置、加工点５１ａ，５１ｂの位置および各ワーク保持台のヨーイング角度に応じてヨーイング加工誤差補正手段７９による加工点５１ａ，５１ｂでの誤差の補正を行う。計測時はＸＹテーブル９の位置、計測点の位置および各ワーク保持台のヨーイング角度に応じてヨーイング計測誤差補正手段１０５による計測点での計測誤差の補正とが実行されることで、レーザ加工装置１ｅは良好な加工精度で加工と計測を行うことが可能となる。これにより、ワーク保持台毎にヨーイングの特性が異なる場合においてもヨーイングによる誤差を除去することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｎレーザ加工装置、２レーザ発振器、３レーザビーム、４，４ａ，４ｂ加工ヘッド、５レーザ走査装置、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄガルバノスキャナ、６，６ａ，６ｂｆθレンズ、７，７ａ，７ｂワーク、８，８ａ，８ｂ加工穴、９ＸＹテーブル、１０ベッド、１１Ｘ軸サーボモータ、１２Ｘ軸ボールねじ、１３Ｙ軸サドル、１４Ｘ軸ナット、１５Ｘ軸可動部、１６Ｘ軸リニアガイド、１７Ｘ軸ガイドブロック、１８Ｙ軸サーボモータ、１９Ｙ軸ボールねじ、２０トップテーブル、２１Ｙ軸ナット、２２Ｙ軸可動部、２３Ｙ軸リニアガイド、２４Ｙ軸ガイドブロック、２５，２５ａ，２５ｂＸ軸リニアエンコーダ、２６，２６ａ，２６ｂＸ軸エンコーダヘッド、２７，２７ａ，２７ｂＹ軸リニアエンコーダ、２８，２８ａ，２８ｂＹ軸エンコーダヘッド、２９スキャンエリア、３１レーザ干渉計、３２レーザ光、３３ビームスプリッタ、３４可動側ミラー、３５固定側ミラー、４１，４１ａ，４１ｂカメラ、４２，３０６アライメントマーク、５１，５１ａ，５１ｂ加工点、５２トップテーブル中央、５３，５３ａ，５３ｂレーザ照射位置、６１加工計画処理部、６２ワーク補正処理部、６４光学系歪補正処理部、６５Ｘ軸テーブル位置指令生成部、６６Ｘ軸テーブル制御部、６７Ｙ軸テーブル位置指令生成部、６８Ｙ軸テーブル制御部、６９Ｘ軸ガルバノスキャナ位置指令生成部、７０Ｘ軸回転角指令生成部、７１Ｘ軸回転角制御部、７２Ｙ軸ガルバノスキャナ位置指令生成部、７３Ｙ軸回転角指令生成部、７４Ｙ軸回転角制御部、７５Ｘ軸ヨーイング角度演算処理部、７６Ｙ軸ヨーイング角度演算処理部、７７，３０５アッベ誤差推定部、７８，９１〜９４加算器、７９ヨーイング加工誤差補正手段、８０，８１ヨーイング角度演算処理部、８２Ｘ軸メインセンサ校正部、８３Ｘ軸メインセンサ補正処理部、８５Ｘ軸サブセンサ校正部、８７Ｙ軸サブセンサ校正部、８８Ｙ軸メインセンサ補正処理部、９０Ｙ軸メインセンサ校正部、１０１ワーク補正計画部、１０２ビジョン計測処理部、１０３ワーク補正パラメータ算出部、１０４，１０６減算器、１０５ヨーイング計測誤差補正手段、１１１光学系歪補正計画部、１１２光学系歪補正パラメータ算出部、１２１ワーク保持台Ｌ、１２２ワーク保持台Ｒ、２０１〜２０５制御部、３０１ステージ補正計画部、３０２ステージ補正テーブル算出部、３０３ステージ補正処理部、３０４ステージ補正テーブル、３０７基準平板、３０８残存アッベ誤差推定部、８２０Ｘ軸メインセンサ校正テーブル、８５０Ｘ軸サブセンサ校正テーブル、８７０Ｙ軸サブセンサ校正テーブル、９００Ｙ軸メインセンサ校正テーブル。

Claims

被加工物上でのレーザビームの照射位置を変更するレーザ走査装置と、少なくとも２以上の駆動軸を有し前記レーザ走査装置と前記被加工物との相対位置を変更する並進ステージとを備え、前記レーザ走査装置の前記駆動軸毎の目標位置および前記並進ステージの前記駆動軸毎の目標位置に基づいて前記レーザ走査装置および前記並進ステージを制御するレーザ加工装置において、
前記駆動軸それぞれの方向の前記並進ステージの位置を検出するために、前記駆動軸毎に異なる位置に２個以上ずつ設けられた制御用位置センサと、
前記制御用位置センサが検出した前記並進ステージの検出位置に基づいて前記並進ステージの前記駆動軸毎のヨーイング角度を求めるヨーイング角度演算処理部と、
前記制御用位置センサが検出した前記並進ステージの前記駆動軸毎の検出位置、加工点の前記駆動軸毎の位置、前記制御用位置センサの配置および前記ヨーイング角度に基づいて、前記加工点における前記照射位置の前記駆動軸毎の誤差を推定し、前記レーザ走査装置の前記駆動軸毎の目標位置を前記駆動軸毎の前記誤差で補正するヨーイング加工誤差補正手段と、
を備える
ことを特徴とするレーザ加工装置。
前記ヨーイング角度演算処理部は、前記検出位置に対応する補正量を示すセンサ校正テーブルを前記制御用位置センサ毎に備え、前記センサ校正テーブルを用いて前記検出位置を校正し、校正した前記検出位置に基づいて前記駆動軸毎の前記ヨーイング角度を求める
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
計測点を撮影するビジョンセンサと、
前記計測点の位置を求めるビジョン計測処理部と、
前記検出位置および前記ヨーイング角度から前記計測点の計測誤差を推定し、前記計測点の位置を前記計測誤差で補正するヨーイング計測誤差補正手段と、
をさらに備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
前記計測点は前記被加工物に設けられたアライメントマークであり、
前記ヨーイング計測誤差補正手段が補正した前記計測点の位置に基づいて求めたパラメータを用いて前記レーザ走査装置の前記駆動軸毎の目標位置および前記並進ステージの前記駆動軸毎の目標位置を補正するワーク補正処理部をさらに備える
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
前記計測点を複数の加工点としたときの前記ヨーイング計測誤差補正手段が補正した前記計測点の位置に基づいて光学系歪補正パラメータを決定する光学系歪補正パラメータ算出部と、
前記光学系歪補正パラメータに基づいて、前記レーザ走査装置の前記駆動軸毎の目標位置を補正する光学系歪補正処理部をさらに備える
ことを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ加工装置。
前記並進ステージは、前記被加工物の保持台を複数備え、
前記ヨーイング角度演算処理部は、前記保持台毎に前記ヨーイング角度を求める
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
被加工物上でのレーザビームの照射位置を変更するレーザ走査装置および前記レーザ走査装置と前記被加工物との相対位置を変更する並進ステージを前記レーザ走査装置の目標位置および前記並進ステージの目標位置に基づいて制御するレーザ加工装置において、
前記並進ステージの少なくとも１つの駆動軸に対して当該駆動軸方向の位置を検出するために異なる位置に設けられた２個以上の制御用位置センサと、
前記制御用位置センサが検出した前記並進ステージの検出位置に基づいてヨーイング角度を求めるヨーイング角度演算処理部と、
計測点を撮影するビジョンセンサと、
前記計測点の位置を求めるビジョン計測処理部と、
前記検出位置および前記ヨーイング角度から前記計測点の計測誤差を推定し、前記計測点の位置を前記計測誤差で補正するヨーイング計測誤差補正手段と、
前記制御用位置センサが検出した前記検出位置に、基準平板の前記計測点を前記ビジョンセンサで撮影して得られた位置誤差および前記ヨーイング角度が対応付けられたステージ補正テーブルを作成するステージ補正テーブル算出部と、
前記ステージ補正テーブル、前記制御用位置センサの検出位置、加工点の位置に基づいて、前記レーザ走査装置の目標位置を補正する残存アッベ誤差推定部と、
を備える
ことを特徴とするレーザ加工装置。
前記並進ステージは、互いに直交する２つの前記駆動軸としてＸ軸およびＹ軸を有し、
前記Ｘ軸に配置された前記制御用位置センサとしてＸ軸メインエンコーダおよびＸ軸サブエンコーダを備え、
前記Ｙ軸に配置された前記制御用位置センサとしてＹ軸メインエンコーダおよびＹ軸サブエンコーダを備え、
前記ヨーイング角度演算処理部は、
前記Ｘ軸メインエンコーダの検出位置および前記Ｘ軸サブエンコーダの検出位置からＸ軸ヨーイング角度を求めるＸ軸ヨーイング角度演算処理部と、
前記Ｙ軸メインエンコーダの検出位置および前記Ｙ軸サブエンコーダの検出位置からＹ軸ヨーイング角度を求めるＹ軸ヨーイング角度演算処理部と、
を有し、
前記ヨーイング加工誤差補正手段は、
前記加工点における前記照射位置の前記Ｘ軸の方向の前記誤差であるＸ軸誤差を、前記Ｙ軸メインエンコーダが検出した前記並進ステージの前記Ｙ軸の方向の位置、前記加工点の前記Ｙ軸の方向の位置、前記Ｘ軸メインエンコーダの配置、前記Ｘ軸ヨーイング角度および前記Ｙ軸ヨーイング角度から求め、
前記加工点における前記照射位置の前記Ｙ軸の方向の前記誤差であるＹ軸誤差を、前記加工点の前記Ｘ軸の方向の位置、前記Ｙ軸メインエンコーダの配置、前記Ｘ軸ヨーイング角度および前記Ｙ軸ヨーイング角度から求め、
前記レーザ走査装置の前記Ｘ軸の前記目標位置および前記Ｙ軸の前記目標位置を、それぞれ前記Ｘ軸誤差および前記Ｙ軸誤差で補正する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。