TWI667090B - 雷射加工裝置 - Google Patents

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TWI667090B
TWI667090B TW107117057A TW107117057A TWI667090B TW I667090 B TWI667090 B TW I667090B TW 107117057 A TW107117057 A TW 107117057A TW 107117057 A TW107117057 A TW 107117057A TW I667090 B TWI667090 B TW I667090B
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竹田浩之
堀口剛義
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日商三菱電機股份有限公司
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Abstract

一種雷射加工裝置(1a)，係依據雷射掃描裝置(5)的目標位置及平行移動台的目標位置來控制雷射掃描裝置(5)及平行移動台者，該雷射掃描裝置(5)係變更在被加工物上之雷射射束(3)的照射位置，該平行移動台係變更雷射掃描裝置(5)與被加工物之相對位置，該雷射加工裝置(1a)係具備：二個以上之控制用位置感測器，係相對於平行移動台的至少一個驅動軸，為了檢測該驅動軸方向之位置而設於不同位置；以及擺動角度演算處理部，係依據控制用位置感測器所檢測出之平行移動台的檢測位置來求出擺動角度。

Description

雷射加工裝置
本發明係關於一種雷射加工裝置，係具備雷射掃描裝置及平行移動台，該雷射掃描裝置係變更雷射射束之照射位置，該平行移動台係變更雷射掃描裝置與工件之相對位置。
在習知雷射加工裝置中，設置與平行移動台的軸線平行之基準面，並將測量與平行移動台的軸線正交之方向的距離之一對感測器裝設於平行移動台的彼此離開之位置，並進行測量基準面與平行移動台之距離，從而推測因平行移動台偏離原本的姿勢而產生之屬於定位誤差之阿貝(Abbe)誤差(例如參考專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2001/052004號
在專利文獻1所記載之雷射加工裝置中， 當基準面的真直度及基準面與軸線之平行方面存在有幾何性的偏差時，感測器所得之測量結果就會附帶基準面的幾何性的偏差，導致無法正確地檢測屬於平行移動台的以上下軸為中心的旋轉角度之擺動角度。由於檢測出之擺動角度之偏差而導致加工點的阿貝誤差之推測亦變得不正確，而有即便進行修正也無法獲得充分的修正效果之問題。
本發明係有鑑於上述問題所研創者，目的在於獲得一種雷射加工裝置，係即便平行移動台發生擺動也能夠獲得良好的加工精確度。
為了解決上述課題以達成目的，本發明係一種雷射加工裝置，係依據雷射掃描裝置的目標位置及平行移動台的目標位置來控制雷射掃描裝置及平行移動台者，該雷射掃描裝置係變更在被加工物上之雷射射束的照射位置，該平行移動台係變更雷射掃描裝置與被加工物之相對位置，該雷射加工裝置係具備：二個以上之控制用位置感測器，係相對於平行移動台的至少一個驅動軸，為了檢測該驅動軸方向之位置而設於不同位置。再者，本發明係具備擺動角度演算處理部，係依據控制用位置感測器所檢測出之平行移動台的檢測位置來求出擺動角度。
依據本發明能實現一種雷射加工裝置，即便平行移動台有產生擺動亦能夠獲得良好的加工精確度。
1a、1b、1c、1d、1e、1n‧‧‧雷射加工裝置
2‧‧‧雷射振盪器
3‧‧‧雷射射束
4、4a、4b‧‧‧加工頭
5‧‧‧雷射掃描裝置
5a、5b、5c、5d‧‧‧電流鏡掃描器
6、6a、6bfθ‧‧‧透鏡
7、7a、7b‧‧‧工件
8、8a、8b‧‧‧加工孔
9‧‧‧XY載台
10‧‧‧載床
11‧‧‧X軸伺服馬達
12‧‧‧X軸滾珠螺桿
13‧‧‧Y軸鞍
14‧‧‧X軸螺帽
15‧‧‧X軸可動部
16‧‧‧X軸線性導件
17‧‧‧X軸導塊
18‧‧‧Y軸伺服馬達
19‧‧‧Y軸滾珠螺桿
20‧‧‧頂台
21‧‧‧Y軸螺帽
22‧‧‧Y軸可動部
23‧‧‧Y軸線性導件
24‧‧‧Y軸導塊
25、25a、25b‧‧‧X軸線性編碼器
26、26a、26b‧‧‧X軸編碼器頭
27、27a、27b‧‧‧Y軸線性編碼器
28、28a、28b‧‧‧Y軸編碼器頭
29‧‧‧掃描區域
31‧‧‧雷射干涉計
32‧‧‧雷射光
33‧‧‧分光器
34‧‧‧可動側鏡
35‧‧‧固定側鏡
41、41a、41b‧‧‧攝影機
42、306‧‧‧對位標記
51、51a、51b‧‧‧加工點
52‧‧‧頂台中央
53、53a、53b‧‧‧雷射照射位置
61‧‧‧加工計畫處理部
62‧‧‧工件修正處理部
64‧‧‧光學系統歪曲修正處理部
65‧‧‧X軸台位置指令產生部
66‧‧‧X軸台控制部
67‧‧‧Y軸台位置指令產生部
68‧‧‧Y軸台控制部
69‧‧‧X軸電流鏡掃描器位置指令產生部
70‧‧‧X軸轉動角指令產生部
71‧‧‧X軸轉動角控制部
72‧‧‧Y軸電流鏡掃描器位置指令產生部
73‧‧‧Y軸轉動角指令產生部
74‧‧‧Y軸轉動角控制部
75‧‧‧X軸擺動角度演算處理部
76‧‧‧Y軸擺動角度演算處理部
77、305‧‧‧阿貝誤差推測部
78、91至94‧‧‧加算器
79‧‧‧擺動加工誤差修正手段
80、81‧‧‧擺動角度演算處理部
82‧‧‧X軸主感測器校正部
83‧‧‧X軸主感測器修正處理部
85‧‧‧X軸副感測器校正部
87‧‧‧Y軸副感測器校正部
88‧‧‧Y軸主感測器修正處理部
90‧‧‧Y軸主感測器校正部
101‧‧‧工件修正計畫部
102‧‧‧影像測量處理部
103‧‧‧工件修正參數算出部
104、106‧‧‧減算部
105‧‧‧擺動測量誤差修正手段
111‧‧‧光學系統歪曲修正計畫部
112‧‧‧光學系統歪曲修正參數算出部
121‧‧‧工件保持台L
122‧‧‧工件保持台R
201至205‧‧‧控制部
301‧‧‧台修正計畫部
302‧‧‧台修正表算出部
303‧‧‧台修正處理部
304‧‧‧台修正表
307‧‧‧基準平板
308‧‧‧殘存阿貝誤差推測部
820‧‧‧X軸主感測器校正表
850‧‧‧X軸副感測器校正表
870‧‧‧Y軸副感測器校正表
900‧‧‧Y軸主感測器校正表
第1圖係本發明實施形態1之雷射加工裝置之立體圖。
第2圖係實施形態1之XY載台之正面圖。
第3圖係實施形態1之XY載台之側面圖。
第4圖係實施形態1之表現出X軸擺動之XY載台之俯視圖。
第5圖係實施形態1之表現出Y軸擺動之XY載台之俯視圖。
第6圖係實施形態1之頂台位於中央之情形之XY載台之俯視圖。
第7圖係實施形態1之以能夠對加工點加工之方式移動頂台時之XY載台之俯視圖。
第8圖係實施形態1之發生了X軸擺動時之XY載台之俯視圖。
第9圖係實施形態1之發生了X軸擺動與Y軸擺動時之XY載台之俯視圖。
第10圖係在實施形態1之雷射加工裝置中以方塊圖顯示控制部之圖。
第11圖係表現本發明實施形態2之在X軸主編碼器上之雷射測量長之XY載台之俯視圖。
第12圖係表現實施形態2之在X軸副編碼器上之雷射測量長之XY載台之俯視圖。
第13圖係在實施形態2之雷射加工裝置中以方塊圖顯 示控制部之圖。
第14圖係本發明實施形態3之雷射加工裝置之立體圖。
第15圖係實施形態3之工件特性掌握試驗之雷射加工裝置之方塊圖。
第16圖係在實施形態3之雷射加工裝置中以方塊圖顯示控制部之圖。
第17圖係本發明實施形態4之光學系統扭曲特性掌握試驗之雷射加工裝置之方塊圖。
第18圖係在實施形態4之雷射加工裝置中以方塊圖顯示控制部之圖。
第19圖係本發明實施形態5之雷射加工裝置之立體圖。
第20圖係實施形態5之台特性掌握試驗之雷射加工裝置之方塊圖。
第21圖係在實施形態5之雷射加工裝置中以方塊圖顯示控制部之圖。
第22圖係本發明實施形態6之雷射加工裝置之立體圖。
第23圖係實施形態6之乘載有複數個工件保持台之XY載台之俯視圖。
以下，依據圖式詳細說明本發明實施形態之雷射加工裝置。另外，本發明並不被本實施形態所限制。
實施形態1
第1圖係本發明實施形態1之雷射加工裝置1a之立體圖。雷射加工裝置1a係具備雷射振盪器2、加工頭4、屬於平行移動台之XY載台9、以及在第1圖中省略之控制部。在第1圖中顯示之X軸方向為雷射加工裝置1a的前後方向，Y軸方向為雷射加工裝置1a的左右方向，Z軸為雷射加工裝置1a的上下方向。雷射射束3從雷射加工裝置2射出，並經由省略了圖示之各種光學系統而射入至加工頭4。
加工頭4內裝設有雷射掃描裝置5，係變更雷射射束3在被加工物上之照射位置。在第1圖中，係顯示在馬達的前端裝設有鏡之電流鏡掃描器5a、5b作為雷射掃描裝置5之具體例。除了電流鏡掃描器5a、5b以外，加工頭4亦裝設有fθ透鏡6。藉由控制電流鏡掃描器5a、5b的旋轉角度而可控制雷射射束3在被加工物上之照射位置。電流鏡掃描器5a、5b分別處理雷射射束3的X軸方向、Y軸方向之定位，而可進行雷射射束3之二維定位。fθ透鏡6係將在電流鏡掃描器5a、5b反射之雷射射束3的方向相對於屬於被加工物之工件7垂直並聚焦至工件7上。
藉由使雷射射束3聚焦至工件7上而形成加工孔8。能夠藉由電流鏡掃描器5a、5b掃描雷射射束3之範圍稱為掃描區域29。掃描區域29係比工件7的尺寸更小，因此為了對工件7的整面加工需藉由平行移動台變更加工頭4與工件7之相對位置。在第1圖中，顯示將工 件7往X軸方向及Y軸方向之二維方向驅動之XY載台9。藉由XY載台9移動工件7而變更雷射掃描裝置5與工件7之相對位置，而變更工件7上之雷射射束3之加工範圍，藉此，對工件7的整面加工。
第2圖係實施形態1之XY載台9的正面圖。第3圖係實施形態1之XY載台9的側面圖。使用第2圖及第3圖針對XY載台9進行說明。
XY載台9係具有載床10、X軸伺服馬達11、X軸滾珠螺桿12、以及包含X軸螺帽14之X軸可動部15。X軸可動部15係具備X軸螺帽14、Y軸鞍13、Y軸伺服馬達18、Y軸滾珠螺桿19、以及包含Y軸螺帽21之Y軸可動部22。Y軸可動部係具備頂台20及裝設於頂台20之Y軸螺帽21。另外，亦可將頂台20視為平行移動台。
載床10上係裝設有X軸伺服馬達11，並將X軸伺服馬達11的轉動運動藉由X軸滾珠螺桿轉換成X軸螺帽14之直線運動。裝設於Y軸鞍13的下部之X軸螺帽14藉由從X軸滾珠螺桿12受力，而使比X軸螺帽14更上方之X軸可動部15被往X軸方向驅動。再者，裝設於載床10上之X軸線性導件16係減低X軸可動部15移動時的摩擦並且限制X軸可動部15的運動方向。為了X軸可動部15的運動方向而裝設於Y軸鞍13的下部之X軸導塊17係沿著X軸線性導件16移動。
Y軸鞍13上係搭載有Y軸伺服馬達18，將Y軸伺服馬達18的轉動運動藉由Y軸滾珠螺桿19轉換成 Y軸螺帽21的直線運動。藉由裝設於頂台20的下部之Y軸螺帽21而從Y軸滾珠螺桿19受力，而使比Y軸螺帽21更上方之屬於Y軸可動部22之頂台20往Y軸方向驅動。再者，裝設於Y軸鞍13上之Y軸線性導件23係減低Y軸可動部22移動時的摩擦並且限制Y軸可動部之運動方向。為了限制Y軸可動部22的運動而裝設於頂台20的下部之Y軸導塊24係沿著Y軸線性導件23移動。
為了實施形態1之XY載台9的定位，使用線性編碼器做為控制用位置感測器。於XY載台9係使用二個線性編碼器作為在每一次驅動測量該驅動軸方向之位置之控制用位置感測器。
關於X軸方向，如第2圖及第3圖所示，在XY載台9，係在隔著載床10上的X軸可動部15之互相離開之不同位置，配置二個X軸線性編碼器25作為控制用位置感測器。XY載台9的左側裝設X軸線性編碼器25a，在XY載台9的右側裝設X軸線性編碼器25b。當不區分X軸線性編碼器25a、25b時則稱為X軸線性編碼器25。並且，進行X軸方向之位置檢測之X軸編碼器頭26係在Y軸13之左右分別設成X軸編碼器頭26a及X軸編碼器頭26b。隨著X軸可動部15的移動而使X軸線性編碼器25與X軸編碼器頭26之相對位置產生變化，而導致XY載台9的X軸方向的檢測位置變化。X軸方向之定位係使用X軸線性編碼器25a、25b之其中一者。將用於X軸方向之定位之編碼器稱為X軸主編碼器，而將另一方之 編碼器稱為X軸副編碼器。
關於Y軸方向，如第3圖所示，在XY載台9，係在Y軸鞍13的前後方向之前方及後方之不同位置，配置二個Y軸線性編碼器27作為控制用位置感測器。在Y軸鞍13的前側裝設Y軸線性編碼器27a，在Y軸鞍13的後側裝設Y軸線性編碼器27b。當不區分Y軸線性編碼器27a、27b時則稱為Y軸線性編碼器27。並且，進行Y軸方向之位置檢測之Y軸編碼器頭28係在頂台20之前後分別設成Y軸編碼器頭28a及Y軸編碼器頭28b。隨著Y軸可動部22的移動而使Y軸線性編碼器27與Y軸編碼器頭28之相對位置產生變化，而導致XY載台9的Y軸方向的檢測位置變化。Y軸方向之定位係使用Y軸線性編碼器27a、27b之其中一者。將用於Y軸方向之定位之編碼器稱為Y軸主編碼器，而將另一方之編碼器稱為Y軸副編碼器。
從X軸主編碼器及Y軸主編碼器傳送來之訊號係經由適當的電路等而轉換成能夠作為位置資料來檢測之訊號，並在後述之控制部被使用。
XY載台9的X軸可動部15係經由X軸導塊17而沿著X軸線性導件16進行直線運動。然而，難以將X軸線性導件16裝設成完全無歪曲、真直且平行於軸線。當X軸線性導件16裝設成稍有歪曲時，由於XY載台9係沿著X軸線性導件16移動，因此會隨著移動而產生非預期之屬於以Z軸為中心之轉動的擺動。
第4圖係表現出實施形態1之X軸擺動之 XY載台9的俯視圖。將XY載台9的任意的位置設定為初始位置，並將該時刻之X軸線性編碼器25a、25b的檢測位置設為X0。從該初始位置使X軸可動部15往X軸方向移動移動量X1。第4圖係顯示從初始位置往X軸方向移動移動量X1時因X軸線性導件16的歪曲而由X軸造成之屬於擺動之X軸擺動發生之狀態之XY載台9的俯視圖。於此，將左側X軸線性編碼器25a作為X軸主編碼器，並將XY載台9的X軸方向之檢測位置回饋而進行XY載台9的X軸定位。由於係以X軸線性編碼器25a為基準而進行定位，因此X軸方向之檢測位置係成為目標位置X0+X1。然而，在發生X軸擺動時，屬於X軸副編碼器之X軸線性編碼器25b係從目標位置偏離△X，檢測位置變成X0+X1+△X。因此，在將X軸線性編碼器25a與X軸線性編碼器25b之間之Y軸方向之距離設為LSX時，將在屬於初始位置之X0之擺動角度設為0時的X軸擺動角度θ係以下述數式(1)表示。
如數式1所示，求出二個X軸線性編碼器25a、25b之XY載台9的檢測位置之差△X，除以X軸線性編碼器25a、25b之間之Y軸方向之距離LSX，藉此，可求出X軸擺動角度θ。
以上雖針對X軸方向進行了說明，惟藉由 相同之方法在Y軸方向亦可使用二個Y軸方向線性編碼器27a、27b來求出屬於Y軸所導致之擺動角度的Y軸擺動角度。
第5圖係表現實施形態1之Y軸擺動之XY載台9的俯視圖。將XY載台9的任意的位置設定為初始位置，並將該時刻之Y軸線性編碼器27a、27b的XY載台9的檢測位置設為Y0。從該初始位置使Y軸可動部22往Y軸方向移動移動量Y1。第5圖係顯示從初始位置往Y軸方向移動移動量Y1時因Y軸線性導件23的歪曲而發生Y軸擺動發生之狀態之XY載台9的俯視圖。在將Y軸線性編碼器27a作為Y軸主編碼器，並使Y軸可動部22從初始位置Y0往Y軸方向移動移動量Y1時，Y軸線性編碼器27a的檢測位置係成為目標位置Y0+Y1。然而，在發生Y軸擺動時，屬於Y軸副編碼器之Y軸線性編碼器27b係從目標位置偏離△Y，檢測位置變成Y0+Y1+△Y。因此，在將Y軸線性編碼器27a與Y軸線性編碼器27b之間之X軸方向之距離設為LSY時，將在屬於初始位置之Y0之擺動角度設為0時的Y軸擺動角度係以下述數式(2)表示。
如數式(2)所示，求出二個Y軸線性編碼器27a、27b之XY載台9的檢測位置之差△Y，除以Y軸線性編碼器27a、27b之間之X軸方向之距離LSY，藉此，可 求出Y軸擺動角度。
如以上說明，於置放有工件7並移動之XY載台9發生有擺動時，藉由在互相離開之二個以上的位置設置測量XY載台9的每一驅動之該驅動軸方向之位置之屬於控制用感測器的線性編碼器，則可檢測出XY載台9的擺動角度。
依據上述方法係可求出XY載台9的擺動角度，據此接著估算XY載台9的擺動所導致之在加工點之誤差。第6圖係實施形態1之頂台20位於中央時之XY載台9的俯視圖。為了便於估算誤差，考慮如第6圖所示將雷射加工裝置1a的正面之左右方向設為U軸方向，並將前後方向之後側方向設為V軸方向之UV座標系統。U軸方向係Y軸方向的反向方向，V軸方向係與X軸方向為相同方向。於第6圖中，一點鏈線係顯示雷射加工裝置1a的中心軸，將二個中心軸彼此垂直相交之點設為原點，並藉由從原點觀看UV座標系統之絕對座標來顯示各點之位置。於第6圖中，為便於顯示而省略伺服馬達之記載。以×顯示雷射照射位置53，以○顯示加工點51，並以△顯示頂台中央52。並且，以(U△,V△)顯示頂台中央52(△)的座標，以(U○,V○)顯示加工點51(○)之座標，以(U×,V×)顯示雷射照射位置53(×)之座標。於第6圖中，頂台中央52之座標係(0,0)。將第6圖之雷射照射位置53之座標設為(p,q)，將第6圖之加工點51之座標設為(a,b)。據此，在第6圖之狀態中，成為如下述數式(3)至(5)所示。
[數式3](U△,V△)=(0,0)…(3)
[數式4](U○,V○)=(a,b)…(4)
[數式5](U×,V×)=(p,q)…(5)
考慮從第6圖之狀態使頂台20移動，而使加工點51移動至雷射照射位置53的正下方之情形。第7圖係實施形態1之將頂台20移動至能夠對加工點51進行加工時之XY載台9的俯視圖。第7圖係圖示出加工點51與雷射加工位置53一致時之各位置關係。在從第6圖之狀態使頂台20往U軸方向移動達p-a，並往V軸方向移動達q-b時，如第7圖所示，加工點51與雷射照射位置53係一致。在第7圖之狀態中之加工點51、頂台中央52、以及雷射照射位置53之座標係成為以下數式(6)至數式(8)所示。
[數式6](U△,V△)=(p-a,q-b)…(6)
[數式7](U○,V○)=(p,q)…(7)
[數式8](U×,V×)=(p,q)…(8)
於此，考慮如第8圖所示發生X軸擺動之 狀況。第8圖係實施形態1之發生X軸擺動時的XY載台9之俯視圖。將XY載台9的X軸擺動角度設為θ，將從X軸驅動軸至屬於X軸編碼器之X軸線性編碼器25a為止之距離設為LU。第8圖之□係X軸編碼器頭26a之位置，以該點之檢測位置為基準進行XY載台9之X軸方向之定位。在X軸擺動發生前之X軸編碼器頭26a的座標(U□,V□)係成為以下之數式(9)所示。
[數式9](U□,V□)=(-LU,q-b)…(9)
X軸擺動發生時，會因XY載台9的X軸擺動導致以X軸編碼器頭26a的位置(□)為中心頂台中央52(△)及加工點51(○)會轉動X軸擺動角度θ，因此各座標可以下述方式求出。其中，由於X軸擺動角度θ為微小角，因此線性逼近成cosθ≒0、sinθ≒θ，而以下述數式(10)及數式(11)之方式求出頂台中央52及加工點51之座標。
再者，考慮除了第9圖所示之X軸擺動以 外更發生Y軸擺動之情形。第9圖係實施形態1之X軸擺動與Y軸擺動發生時之XY載台9之俯視圖。將Y軸擺動角度設為，並將Y軸驅動軸與屬於Y軸主編碼器之Y軸線性編碼器27a之距離設為LV。第9圖之▽係Y軸編碼器頭28a之位置，以在該點之檢測位置為基準進行XY載台9之Y軸的定位。Y軸擺動發生前的Y軸編碼器頭28a之座標(U▽,V▽)係可以下述數式(12)來表示。
[數式12](U▽,V▽)=(p-a,q-b-LV+(p-a+LU)θ)…(12)
在發生Y軸擺動時，加工點51會以Y軸編碼器頭28a的位置(▽)為中心轉動Y軸擺動角度，因此加工點51之座標會成為下述之數式(13)所示。
以數式(13)所示之加工點51(○)的座標與以數式(8)所示之雷射照射位置53(×)之座標之差，係成為因XY載台9從本來的姿勢偏離而造成之定位誤差，亦即阿貝誤差，U軸阿貝誤差EU及V軸阿貝誤差EV係表示成下述之數式(14)。
將UV座標系統轉換成XY座標系統而得到之X軸阿貝誤差EX及Y軸阿貝誤差EY係可表示成下述之數式(15)。
由數式(15)，XY載台9之擺動所造成之阿貝誤差係依據頂台20之位置、加工點51之位置、XY載台9之擺動角度、屬於X軸主編碼器之X軸線性編碼器25a之配置、以及屬於Y軸編碼器之Y軸線性編碼器27a之配置而決定。於此，由於從X軸線性編碼器25a之配置及Y軸線性編碼器27a之配置得到之LU、LV係已知之常數，因此在線上(online)要求出阿貝誤差時，只需在線上知道頂台20之位置、加工點51之位置、以及XY載台9的擺動角度即可。因此，只要能夠在每一驅動軸使用2個以上之線性編碼器來檢測出擺動角度，即可在使頂台20移動而進行加工之階段推測出各驅動軸之阿貝誤差。
針對使用以上之方式推測出之阿貝誤差作為修正量，而由雷射加工裝置1a修正加工位置之方法來進行說明。第10圖係於實施形態1之雷射加工裝置1a中以方塊圖顯示控制部201之圖。由控制部201執行使用阿貝誤差之加工位置之修正。
控制部201係具備加工計畫處理部61、X軸台位置指令產生部65、X軸台控制部66、Y軸台位置指 令產生部67、Y軸台控制部68、擺動加工誤差修正手段79、擺動角度演算處理部80、X軸電流鏡掃描器位置指令產生部69、X軸轉動角指令產生部70、X軸轉動角控制部71、Y軸電流鏡掃描器位置指令產生部72、Y軸轉動角指令產生部73、以及Y軸轉動角控制部74。擺動角度演算處理部80係具備X軸擺動角度演算處理部75及Y軸擺動角度演算處理部76。擺動加工誤差修正手段79係具備阿貝誤差推測部77及加算器78。
加工計畫處理部61係依據孔資料建立加工計畫，並產生XY載台9的目標位置及電流鏡掃描器5a、5b的目標位置。
在加工計畫處理部61產生之頂台20的X軸目標位置係被輸入至X軸台位置指令產生部65，X軸台位置指令產生部65係依據X軸目標位置產生相對於頂台2之X軸位置指令。X軸台控制部66係依據X軸台位置指令產生部65所產生之X軸位置指令與所回饋之X軸線性編碼器25a的檢測位置，來產生控制X軸伺服馬達11之訊號而控制X軸伺服馬達11。
同樣地，在加工計畫處理部61產生之頂台20的Y軸目標位置係被輸入至Y軸台位置指令產生部67，Y軸台位置指令產生部67係依據Y軸目標位置產生相對於頂台2之Y軸位置指令。Y軸台控制部68係依據Y軸台位置指令產生部67所產生之Y軸位置指令與回饋來之Y軸線性編碼器27a的檢測位置，來產生控制Y軸伺服馬達 18之訊號而控制Y軸伺服馬達18。
X軸線性編碼器25a及X軸線性編碼器25b各自檢測出之檢測位置係傳送至擺動角度演算處理部80的X軸擺動角度演算處理部75，並在線上依據數式(1)進行X軸擺動角度θ之計算。同樣地，Y軸線性編碼器27a及Y軸線性編碼器27b各自檢測出之檢測位置係傳送至擺動角度演算處理部80的Y軸擺動角度演算處理部76，並在線上依據數式(2)進行Y軸擺動角度之計算。
X軸擺動角度演算處理部75所計算而得之X軸擺動角度θ及Y軸擺動角度演算處理部76所計算而得之Y軸擺動角度係傳送至阿貝誤差推測部77。阿貝誤差推測部77係從加工計畫處理部61所產生之電流鏡掃描器5a、5b的目標位置(Xg,Yg)、X軸線性編碼器25a、以及Y軸線性編碼器27a所檢測出之頂台25的位置、X軸擺動角θ、以及Y軸擺動角，來依據數式(15)推測阿貝誤差(EX,EY)。另外，電流鏡掃描器5a、5b的目標位置係對應於加工點51之位置，從加工點51的位置減去頂台20的位置而得之剩餘距離成為電流鏡掃描器5a、5b之目標位置。
加算器78係藉由加上阿貝誤差推測部77所推測之各驅動軸的阿貝誤差(EX,EY)來修正在加工計畫處理部61產生之電流鏡掃描器5a、5b的目標位置(Xg,Yg)，並輸出電流鏡掃描器5a、5b的修正後之目標位置(Xg+EX,Yg+EY)。
從加算器78輸出之X軸用電流鏡掃描器5a 的修正後之目標位置(Xg+EX)係被輸入至X軸電流鏡掃描器位置指令產生部69，X軸電流鏡掃描器位置指令產生部69係產生要給予X軸用之電流鏡掃描器5a之位置指令。X軸轉動角指令產生部70係將要給予X軸用之電流鏡掃描器5a之位置指令轉換成轉動角度指令。依據X軸轉動角指令產生部70所產生之轉動角指令與從電流鏡掃描器5a回饋來之編碼訊號，X軸轉動角控制部71係產生控制訊號並傳送至電流鏡掃描器5a，藉此，控制電流鏡掃描器5a。
同樣地，從加算器78輸出之Y軸用電流鏡掃描器5b的修正後之目標位置(Yg+EY)係被輸入至Y軸電流鏡掃描器位置指令產生部72，Y軸電流鏡掃描器位置指令產生部72係產生要給予Y軸用之電流鏡掃描器5b之位置指令。Y軸轉動角指令產生部73係將要給予Y軸用之電流鏡掃描器5b之位置指令轉換成轉動角度指令。依據Y軸轉動角指令產生部73所產生之轉動角指令與從電流鏡掃描器5b回饋來之編碼訊號，Y軸轉動角控制部74係產生控制訊號並傳送至電流鏡掃描器5b，藉此，控制電流鏡掃描器5b。
如以上所說明，實施形態1之雷射加工裝置1a係具備變更雷射照射位置之屬於雷射掃描裝置5之電流鏡掃描器5a、5b，以及變更電流鏡掃描器5a、5b與工件7之相對位置之屬於平行移動台之XY載台9，並且更具備按XY載台9的每一個驅動軸在互相分離之位置具備 二個以上之測量該驅動軸方向的位置之屬於控制用位置感測器之線性編碼器。再者，擺動角度演算處理部80係依據線性編碼器的檢測位置，求出XY載台9的擺動角度。並且，擺動加工誤差修正手段79係從頂台20的位置、加工點51的位置、以及XY載台9的擺動角度來推測屬於伴隨著XY載台9的擺動而產生之雷射射束3的照射位置之誤差之阿貝誤差，並對電流鏡掃描器5a、5b的目標位置加上所推測之阿貝誤差而進行修正。藉此，雷射加工裝置a係能夠一面藉由電流鏡掃描器5a、5b在線上修正XY載台9之擺動之誤差並一面進行雷射加工。
亦即，實施形態1之雷射加工裝置1a係按每一個驅動軸設置二個以上之控制用位置感測器，並於擺動角度演算處理部80檢測平行移動台之擺動角度，再於擺動加工誤差修正手段79退測因擺動所造成之再加工點51之誤差。亦即，無需與平行移動台的軸線平行之基準面而檢測平行移動台之擺動角度，從而可正確的推測在加工點51之阿貝誤差。因此，即便在平行移動台發生擺動，亦能夠高精確度地推測隨著擺動而來之誤差，因此可獲得良好的加工精確度。
在實施形態1中，雖說明了使用XY載台9作為平行移動台來使工件7移動，並變更電流鏡掃描器5a、5b與工件7之相對位置之情形，惟就平行移動台之構成而言亦可考慮其他構成。例如，亦可考慮固定工件7，而使具備有電流鏡掃描器5a、5b之加工頭4往X軸方向及Y 軸方向移動之構成之平行移動台。再者，亦可考慮使工件7往X軸方向移動之平行移動台與使電流鏡掃描器5a、5b往Y軸方向移動之平行移動台之組合。在該情形中，亦可將工件7之移動方向與電流鏡掃描器5a、5b之移動方向交換。
再者，在實施形態1中雖就XY載台9的致動器而言顯示了伺服馬達與滾珠螺桿之組合之一例，惟於XY載台9中只要可使頂台20進行直線運動者則可採用其他手段。因此，就致動器而言，亦可使用如伺服馬達與齒輪齒條機構、線性馬達。
再者，實施形態1之XY載台9中雖針對一個驅動軸以一個致動器來驅動，惟亦可藉由如串列驅動等二個以上之致動器來驅動。
再者，在實施形態1中，雖舉例說明了電流鏡掃描器5a、5b作為雷射掃描裝置5，惟只要是能夠改變雷射射束3的照射位置者，則亦可使用MEMS(Micro electro mechanical system，微電機系統)鏡致動器、音響學元件、多邊形鏡掃描器等。再者，於實施形態1中，為了即時進行修正，XY載台9可為靜止狀態或移動中之狀態之任一狀態。
再者，在實施形態1之中，雖對X軸方向及Y軸方向之兩軸方向分別使用二個線性編碼器，惟亦可考量僅在擺動之影響較大之X軸方向或Y軸方向之任一方向使用二個以上之線性編碼器之方法。亦即，亦可對於XY 載台9之至少一個驅動軸在不同位置設置二個以上之線性編碼器。再者，主編碼器與副編碼器亦可相對於雷射加工裝置1a的驅動軸不配置成左右對稱。
實施形態2
第11圖係表現出實施形態2之X軸主編碼器上之雷射測量長度之XY載台9的俯視圖。第12圖係表現出實施形態2之X軸副編碼器上之雷射測量長度之XY載台9的俯視圖。第13圖係實施形態2之雷射加工裝置1b中以方塊圖顯示控制部202之圖。
在線性編碼器之組裝存在有幾何偏差時，考量有頂台20的位置從目標偏離或阿貝誤差之推測會有偏差之情形。線性編碼器之組裝之幾何偏差係如線性編碼器之真直性之偏差、線性編碼器與平行移動台的驅動軸之平行性之偏差。
在實施形態2中，係說明關於考慮如上述之線性編碼器之組裝產生有幾何性的偏差之情形，並依據屬於校正用位置感測器之雷射干涉計31之測量結果進行線性編碼器之校正，從而即便在線性編碼器之組裝存在有幾何性的偏差時亦可實現以良好精確度進行之加工。亦即，說明X軸線性編碼器25a、25b的雷射干涉計31所進行之校正方法。
第11圖係用以說明使用屬於X軸主編碼器之X軸線性編碼器25a的雷射干涉計31之校正方法之XY載台9的俯視圖。如第11圖所示，將雷射干涉計31設置 於XY載台9之前，並測量屬於定位控制用感測器之X軸線性編碼器25a的正上方。在頂台20上配置分光器33及可動側鏡34，並在前後方向之後側配置固定側鏡35。係調整成：從雷射干涉計31射出之雷射光32係在分光器33被分割往二方向，分割出之二方向之雷射光32係分別在可動側鏡34及固定側鏡35被反射，並再度經由分光器33回到雷射干涉計31的受光部。雷射干涉計31、分光器33、以及固定側鏡35之關係只要為真直則會有充分光量之雷射光32返回至雷射干涉計31的受光部，因此依據受光部所接受之光量即可判斷是否為真直。
並且，在頂台20往X軸方向移動時，利用因被分割之雷射光32的光路差造成干涉紋的圖案變化，雷射干涉計31可測量X軸可動部15的移動距離。由於以雷射光32的波長為基準進行測量，故雷射干涉計31可進行高精確度之測量。因此，可使用雷射干涉計31作為校正用位置感測器。
使頂台20從初始位置往X軸方向移動達所設定之任意值之X軸移動量，並在移動後以雷射干涉計31測量頂台20的移動距離。定位係以X軸線性編碼器25a之檢測結果為基準而進行，因此若X軸線性編碼器25a之組裝存在有幾何性的偏差，則雷射干涉計31所測量到的移動距離所示之X軸移動量與X軸線性編碼器25a的X軸移動量會不一致。
因此，製作使雷射干涉計31所測量到的移 動距離與對應於該移動距離之X軸線性編碼器25a之X軸移動量之差，與頂台20的X軸方向之位置產生對應關係之X軸主感測器校正表820。具體而言，將X軸移動量設為5mm而若X軸方向之全行程為1000mm，則往X軸方向每5mm反覆進行移動與停止，並取得停止時之雷射干涉計31所測量到的移動距離與X軸線性編碼器25a的X軸移動量之差，來製作X軸主感測器校正表820。
X軸線性編碼器25a之測量中，假設在使頂台20從初始位置X0往X軸方向移動達移動量X1之情形中，雷射干涉計31所測量到的X軸方向之位置為X0+X1+δXa時，X軸主感測器校正表820中，對於X軸線性編碼器25a之X軸方向之檢測位置X0+X1係對應有修正量δXa。
然後，在雷射加工裝置1b實施雷射加工時，考慮修正量δXa而將頂台20定位於置X0+X1。具體而言，使用從加工計畫處理裝置60給予之X軸目標位置X0+X1與對應於X軸目標位置X0+X1而保存於X軸主感測器校正表820之修正量δXa，由X軸主感測器修正處理部83將X軸目標位置修正為X0+X1-δXa。此時，X軸線性編碼器25a之檢測位置XSa、在X軸線性編碼器25a的正上方位置之雷射干涉計31所測量到的位置XLa及X軸主感測器校正表820所給予之修正量XPa係分別可以下述數式(16)至(18)表示。
[數式16] XSa=X0+X1-δXa…(16)
[數式17]XLa=X0+X1…(17)
[數式18]XPa=δXa…(18)
此時，下述之數式(19)所示之關係會成立。
[數式19]XLa=XSa+XPa…(19)
第12圖係用以說明使用屬於X軸副編碼器之X軸線性編碼器25b的雷射干涉計31之校正方法之XY載台9的俯視圖。如第12圖所示，將雷射干涉計31設置成可測量屬於控制用位置感測器之X軸線性編碼器25b的正上方。在頂台20上配置分光器33及可動側鏡34，並在前後方向之後側配置固定側鏡35。係調整成從雷射干涉計31射出之雷射光32係在分光器33被分割往二方向，分割出之二方向之雷射光32係分別在可動側鏡34及固定側鏡35被反射，並再度經由分光器33回到雷射干涉計31的受光部。
然後，使頂台20往X軸方向移動達所設定之移動量，並取得在X軸線性編碼器25b的正上方由雷射干涉計31測量之移動量與X軸線性編碼器25b所測量到 的移動量之差，並製作使該差與頂台20的X軸線性編碼器25a之X軸方向之檢測位置對應顯示修正量之X軸副感測器校正表850。
在執行X軸住感測器修正處理部83所進行之X軸目標位置之修正處理之狀態下，使頂台20從初始位置X0移動達X軸移動量X1時，雷射干涉計31之測量位置係因擺動之影響而成為X0+X1+△X。此時X軸線性編碼器25b的檢測位置係因幾何性的偏差而成為X0+X1+δXb。因此，於X軸副感測器校正台850，對於頂台20的X軸方向之檢測位置X0+X1係與△X-δXb建立對應關係。
可以下述數式(20)至數式(22)表示X軸感測器修正處理部83之X軸目標位置之修正處理後之X軸線性編碼器25b的檢測位置XSb，在X軸線性編碼器25b的正上方之位置之雷射測量長度之測量位置XLb，以及以X軸副感測器校正表850所給予之間隔修正量XPb。
[數式20]XSb=X0+X1+δXb…(20)
[數式21]XLb=X0+X1+△X…(21)
[數式22]XPb=△X-δXb…(22)
此時，下述之數式(23)所示之關係會成立。
[數式23] XLb=XSb+XPb…(23)
於此，若使用數式(1)、數式(17)、數式(19)、數式(21)及數式(23)時，X軸擺動角度θ可以下述之數式(24)表示。
XSa係X軸線性編碼器25a的檢測位置，XSb係X軸線性編碼器25b的檢測位置，XPa係從X軸主感測器校正表820求出之值，XPb係從X軸副感測器校正表850求出之值。
因此，即便在X軸線性編碼器25a、25b之組裝存在有幾何性的偏差時，亦可藉由預先使用如雷射干涉計31之校正用位置感測器之試驗，來預先取得X軸主感測器校正表820及X軸副感測器校正表850。只要使用預先取得之X軸主感測器校正表820及X軸副感測器校正表850，來進行X軸線性編碼器25a、25b之校正，即可正確地求出X軸擺動角度θ。
Y軸線性編碼器27a、27b之雷射干涉計31之校正方法亦與上述之X軸線性編碼器25a、25b之校正方法相同。將雷射干涉計31改變配置成能夠進行Y軸方向之測量，在Y軸線性編碼器27a的正上方進行測量，並 從雷射干涉計31所測量到的Y軸方向的位置與Y軸線性編碼器27a的檢測位置之差來求出Y軸主感測器校正表900。使用Y軸主感測器校正表900，以使雷射干涉計31的位置與目標位置一致之方式，由Y軸主感測器修正處理部88實施對於Y軸目標位置之修正。再者，在Y軸線性編碼器27b的正上方進行雷射干涉計31之測量，並從雷射干涉計31所測量到的Y軸方向的位置與Y軸線性編碼器27a的檢測位置之差來求出Y軸副感測器校正表870。即便在Y軸線性編碼器27a、27b之組裝存在有幾何性的偏差時，亦可藉由使用如雷射干涉計31之校正用位置感測器之試驗，來預先取得Y軸主感測器校正表900及Y軸副感測器校正表870。關於X軸擺動角度θ已與上述所說明者相同，只要使用預先取得之Y軸主感測器校正表900及Y軸副感測器校正表870，來進行Y軸線性編碼器27a、27b之校正，即可正確地求出Y軸擺動角度。
在第13圖係以方塊圖顯示雷射加工裝置1b的控制部202。雷射加工裝置1b與實施形態1之雷射加工裝置1a之差異在於控制部之構成。以下說明控制部202與控制部201之差異。
控制部202之擺動角度演算處理部81係於控制部201的擺動角度演算處理部80之構成再加上具有屬於感測器校正表之X軸主感測器校正表820之X軸主感測器校正部82，具有屬於感測器校正表之X軸副感測器校正表850之X軸副感測器校正部85，具有屬於感測器校正表 之Y軸主感測器校正表900之Y軸主感測器校正部90，具有屬於感測器校正表之Y軸副感測器校正表870之Y軸副感測器校正部87、以及加算器91至94。控制部202係除了控制部201以外還追加有X軸主感測器修正處理部83及Y軸主感測器修正處理部88。另外，感測器校正表亦可由控制部202內的X軸主感測器校正部82、X軸副感測器校正部85、Y軸主感測器校正部90、以及Y軸副感測器校正部87以外之部分所具備。
加工計畫處理部61所產生之頂台20的X軸目標位置，係如上述由X軸主感測器修正處理部83使用X軸主感測器校正表820進行過修正再輸入X軸台位置指令產生部65。同樣地，加工計畫處理部61所產生之頂台20的Y軸目標位置，係Y軸主感測器修正處理部88使用Y軸主感測器校正表900進行過修正再輸入Y軸台位置指令產生部67。藉此，可將頂台20定位於雷射干涉計31所測量到的位置。
X軸線性編碼器25a之檢測位置XSa係在加算器91加上X軸主感測器校正部82所輸出之X軸主感測器校正表820所示之修正量XPa而被修正，加算器91之輸出係輸入至X軸擺動角度演算處理部75。亦即，以數式(19)求得之XLa被輸入至X軸擺動角度演算處理部75。X軸線性編碼器25b之檢測位置XSb係在加算器92加上X軸副感測器校正部85所輸出之X軸副感測器校正表850所示之修正量XPb而被修正，加算器92之輸出係輸入至X軸 擺動角度演算處理部75。亦即，以數式(23)求得之XLb被輸入至X軸擺動角度演算處理部75。藉此，校正X軸線性編碼器25a、25b之檢測位置，而可正確地求出X軸擺動角度θ。
同樣地，Y軸線性編碼器27a之檢測位置係在加算器94加上Y軸主感測器校正部90所輸出之Y軸主感測器校正表900所示之修正量而被修正，加算器94之輸出係輸入至Y軸擺動角度演算處理部76。Y軸線性編碼器27b之檢測位置係在加算器93加上Y軸副感測器校正部87所輸出之Y軸副感測器校正表870所示之修正量而被修正，加算器93之輸出係輸入至Y軸擺動角度演算處理部76。藉此，校正Y軸線性編碼器27a、27b之檢測位置，而可正確地求出Y軸擺動角度。
如以上所述，於實施形態2之雷射加工裝置1b，係在屬於控制用位置感測器之線性編碼器的正上方之位置設置如雷射干涉計31之校正用位置感測器，並計算使用校正用位置感測器所測量到的如XY載台9之平行移動台的位置與線性編碼器所檢測出之平行移動台的檢測位置之差，而預先針對每個線性編碼器求出感測器校正表。使用每個線性編碼器具備之感測器校正表來校正線性編碼器，藉此，即便在線性編碼器之真直性存在有幾何性的偏差，或存在有如線性編碼器的與平行移動台的軸線之平行性的幾何性的偏差之幾何性的偏差之情形，亦能夠正確地檢測出平行移動台的擺動角度，而可獲得良好的加工精確 度。
本實施形態2所示之雷射干涉計31、分光器33、可動側鏡34、以及固定側鏡35之安裝方式僅為一例，亦可為在雷射干涉計31與如可動台20之可動部之間設置分光器33及固定側鏡35，並將可動側鏡設置於可動部之安裝方式。再者，亦可將測量用的輔助具設於可動部，並準備複數台雷射干涉計31，而對各驅動軸同時以雷射干涉計測量二個線性編碼器。再者，本實施形態2中，為了製作X軸主感測器校正表820及X軸副感測器校正表850，雖將使頂台20往X軸方向移動之移動量設定為5mm間隔，惟設定間隔可任意設定。再者，當X軸線性編碼器25a、25b之檢測位置成為在設定間隔之間之位置時，可從X軸主感測器校正表820及X軸副感測器校正表850的資料進行內插而求出修正量XPa、XPb。關於Y軸方向亦相同。
再者，就校正用位置感測器而言雖說明了使用雷射干涉計31，惟只要是能夠進行線性編碼器之校正之基準者即可，亦可採用如MITSUTOYO公司製造之高精確度CheckMaster515系列之檢查Master等來代用。
實施形態3
第14圖係本發明實施形態3之雷射加工裝置1c之立體圖。第15圖係實施形態3之工件特性掌握試驗之雷射加工裝置1c之方塊圖。第16圖係以方塊圖顯示實施形態3之雷射加工裝置1c之控制部203之圖。第15圖係顯示為了進行工件掌握試驗所需之方塊，於第10圖追加工件修正 計畫部101、影像測量處理部102、工件修正參數算出部103、以及減算器104，惟省略記載在工件特性掌握試驗中無須之方塊。於第15圖中，X軸擺動角度演算處理部75及Y軸擺動角度演算處理部76係構成擺動角度演算處理部80，阿貝誤差推測部77、工件修正參數算出部103、以及減算器104構成擺動測量誤差修正手段105。第16圖係於實施形態1中所說明之第10圖追加工件修正處理部62，惟省略為了工件特性掌握試驗而追加之方塊。第15圖及第16圖中，與第10圖相同之符號之方塊係具有相同功能。
實施形態3之雷射加工裝置1c中係為了測量加工孔8的加工誤差或真圓度而裝設有攝影機41作為影像感測器。雖期望直接在加工時的XY載台9的位置以攝影機41攝影家工孔8，惟在雷射射束3通過fθ透鏡6而照射在工件7上之情況下，為了不改變XY載台9的位置而由攝影機41觀看加工孔8，需在fθ透鏡6與工件7之間的光路上配置攝影機41，而現實上為困難。因此，必須在從fθ透鏡6與工件7之間的光路離開之位置設置攝影機41。第14圖中，攝影機41係裝設於加工頭4的前方。
為使攝影機41攝影加工孔8，須使XY載台9移動從加工時的XY載台9的位置到加工孔8成為攝影機41的正下方之位置之距離。因此，進行加工時之XY載台9的位置與以攝影機41攝影加工孔8時之XY載台9的位置不同，在各個位置之XY載台的擺動角度亦不同。因此，將加工時的XY載台9的位置之X軸擺動角度設為 θp，並將Y軸擺動角度設為 p。再者，將以攝影機41測量時之XY載台9的位置之X軸擺動角度設為θc，並將Y軸擺動角度設為 c。加工時係依據實施形態1所示之數式(15)，從XY載台9的位置、加工點的位置、XY載台9的X軸擺動角度θp、以及Y軸擺動角度 p來推測阿貝誤差，而修正電流鏡掃描器5a、5b的目標位置。
並且，在以攝影機41測量加工孔8時亦須要消除X軸擺動角度θcY軸擺動角度 c之影響。擺動所造成之測量時之誤差(Ecx,Ecy)係將數式(15)中之實施形態1的雷射照射位置(p,q)替換成攝影機測量位置(p’,q’)，而成為下述數式(25)。
雖未圖示，惟攝影機係連接於影像測量處理部102。在將由攝影機41所攝影之加工孔8的圖像以影像測量處理部102解析而得到之位置誤差設為(Emx,Emy)時，阿貝誤差推測部77係如數式(25)所求得之方式來求出擺動之誤差(Ecx,Ecy)並予以輸出。於減算器104中，從影像測量處理部102所輸出之位置誤差(Emx,Emy)去除擺動之誤差(Ecx,Ecy)，而輸出屬於實際的加工誤差之(Emx-Ecx,Emy-Ecy)。如此，藉由擺動測量誤差修正手段105，可將測量時之擺動所造成之誤差去除。
亦即，擺動測量誤差修正手段105係可從XY載台9的檢測位置、測量點的位置、以及XY載台9的擺動角度來推測伴隨著XY載台9之擺動之測量點的位置之測量誤差(Ecx,Ecy)。因此，具備有作為攝影測量點之影像感測器之攝影機41及求取測量點的位置之影像測量處理部102之雷射加工裝置1c，係具有以所推測之測量誤差(Ecx,Ecy)來修正影像測量處理部102所求出之測量點的位置之擺動測量誤差修正手段105，藉此，可排除XY載台9之擺動影響而進行位置測量。本功能可在以下說明之工件修正處理中利用。
就攝影機41進行攝影所需之處理之其中一項而言，有工件修正處理。在將工件7擺置於頂台20上時之工件7的擺放角度或工件7本身的伸縮係依每個工件7而有不同。因此，需要工件修正處理之工件7的轉動及伸縮之修正。為了辨識工件7的姿勢及形狀，如在第14圖舉例所示之工件7係預先設有對位標記42作為攝影機41之測量點。如第14圖所示，在工件7的四個角落設有對位標記42時，使XY載台9移動來藉由攝影機拍攝工件7的四個角落之對位標記42及其周圍，而由影像測量處理部102掌握各對位標記42的相對位置關係。然而，以攝影機41所測量到的測量點的位置亦包含有XY載台9的擺動所造成之誤差，因此需要在四個角落的各測量點使用擺動測量誤差修正手段105來修正測量位置。從以擺動測量誤差修正手段105使用伴隨擺動之測量誤差而修正後之各對位標 記42的測量位置，來求出工件7的轉動角度及伸縮倍率，並因應工件形狀再度配置加工孔8的位置。此時XY載台9的移動方向及移動量亦因應工件7的轉動及伸縮而變更。當使用從修正後的各對位標記42的測量位置求出之工件7的X軸方向的伸縮倍率RX及Y軸方向的伸縮倍率RY、工件7的轉動角度時，加工點的位置或XY載台9的目標位置(X,Y)係藉由座標轉換而表示成如下述述式(26)之心的目標位置(X’,Y’)。
因此，對於由攝影機41攝影設在工件7上的定位置之定位標記42並由影像測量處理部102取得之各對位標記42之測量位置，由擺動測量誤差修正手段105使用伴隨擺動誤差之測量誤差進行修正。考慮從修正後之各對位標記42之測量位置得到之工件7的轉動及伸縮而藉由座標轉換求得將加工點的位置及XY載台9的目標位置之工件修正處理，藉此，可去除XY載台9的擺動之測量誤差。藉由去除擺動所造成之測量誤差，可正確地掌握工件7的狀態，因此可減低加工誤差。並且，藉由執行如此之工件修正處理，可如以下所說明，排除實施形態1及2的說明中省略的初始擺動角度θ0之影響。
實施形態1及2所說明之擺動角度係在初 始位置之擺動角度為0時之相對角度。實際上，在初始位置之擺動角度θ0係有0以外之值，可動部的移動後之擺動角度會成為θ0+θ。因此在實施形態1、2中雖會修正擺動角度θ所造成之誤差，惟並未考慮關於初始擺動角度θ0。實施形態3之雷射加工裝置1c中，可藉由上述工件修正處理將初始擺動角度θ0之影響予以去除。測量工件7的對位標記42時，於各對位標記42之測量位置係留有初始擺動角度θ0之影響。因此，從對位標記42的測量位置之誤差求出之工件7的轉動角度係成為工件7本來的轉動角度加上初始擺動角度θ0而得之角度。因此，即便在初始擺動角度θ0為0以外之值，亦可藉由進行上述之工件修正處理來一併修正包含初始擺動角度θ0之影響之加工點的位置及XY載台9的目標位置。
使用第15圖說明算出工件修正處理的參數之工件特性掌握試驗之詳細內容。工件修正計畫部101係產生為使攝影機41攝影對位標記42之XY載台9的目標位置，並驅動控制XY載台9。工件修正計畫部101係依據X軸線性編碼器25及Y軸線性編碼器27的檢測位置，而在檢測到XY載台9到達目標位置時，指示影像測量處理部102實施攝影。接收到指示之影像測量處理部102係對攝影機41傳送信號以實施攝影，從而實施攝影機41之攝影及對位標記42的位置之測量。然後，於擺動角度演算處理部80，X軸擺動角度演算處理部75係計算XY載台9的X軸擺動角度，Y軸擺動角度演算處理部76係計算XY 載台9的Y軸擺動角度。並且，阿貝誤差推測部77係從XY載台9的X軸線性編碼器25及Y軸線性編碼器27之檢測位置、對位標記42的位置、以及XY載台9的擺動角度，來求出對位標記42之測量誤差而計算阿貝誤差。減算器104係藉由求出對位標記42的測量位置與由阿貝誤差推測部77求得之阿貝誤差之差，求出已排除擺動影響之對位標記42的位置並設為修正後之各對位標記42之測量位置，而輸出至工件修正參數算出部103。工件修正參數算出部103係依據修正後之各對位標記42的測量位置，進行算出屬於表現工件7的轉動及伸縮之參數之工件7的X軸方向之伸縮倍率RX及Y方向之伸縮倍率RY、工件7的轉動角度。
第16圖係顯示加工時之雷射加工裝置1c的控制方塊圖。加工計畫處理部61係產生電流鏡掃描器5a、5b的目標位置及XY載台9的目標位置。並且，工件修正參數算出部103係使用以上述方式求出之工件修正處理的參數，由工件修正處理部62修正電流鏡掃描器5a、5b的目標位置、以及XY載台9的目標位置。將XY載台9定位於工件修正處理後之XY載台9的目標位置，並由擺動角度演算處理部80的X軸擺動角度演算處理部75及Y軸擺動角度演算處理部76來求出該定位時之XY載台9的擺動角度。從XY載台9的位置、工件修正處理後之加工點的位置、以及XY載台9的擺動角度，由阿貝誤差演推測部77推測擺動造成之阿貝誤差，並由加算器78將工 件修正處理後之電流鏡掃描器5a、5b的目標位置與阿貝誤差了以加算，藉此，進一步修正電流鏡掃描器5a、5b的目標位置。藉由加算器78所求出之目標位置來定位電流鏡掃描器5a、5b，如此一來，可實現高精確度之加工。
如以上所說明，實施形態3之雷射加工裝置1c係藉由擺動測量誤差修正手段105修正在影像測量處理部102所求出之工件7上的對位標記42的測量位置，並藉由設置決定工件修正處理的參數之工件修正參數算出部103，而可去除對位標記42之測量時的平行移動台的擺動所造成的測量誤差。再者，實施形態3之雷射加工裝置1c係藉由具備修正工件7的轉動及伸縮所造成之誤差的工件修正處理部62，而可提升工件修正處理的效果。
另外，第15圖及第16圖係於實施形態1之第10圖追加實施形態3所需之功能，惟於實施形態2之第13圖亦同樣可藉由追加工件修正處理部62而實現實施形態3的功能。再者，替代擺動角度演算處理裝置80，而使用實施形態2之擺動角度演算處理部81亦可實現實施形態3的功能。
於實施形態3中，雖為了表現工件7的轉動角度的概念而執行如數式(26)之表述的修正，惟一般的工件修正處理係表示成如下述數式(27)。
[數式27]
數式(27)中，a11、a12、a13、a21、a22、a23係常數，數式(27)係也考慮有基板的歪曲及偏移。使用數式(27)進行工件修正處理亦可得到與上述相同之功效。
作為實施形態3之影像感測器而使用之攝影機41可為附有區域感測器之CCD(Charge Couple Device，電耦合元件)攝影機或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)攝影機，亦可為如線感測器攝影機之攝影機。再者，設置影像感測器之位置亦可不位於加工頭4。再者，雖舉例說明了設置四個工件7上之對位標記42，惟為了求出數式(27)的係數，對位標記係只要有三個以上即可，而由於可提升修正精確度，所以亦可為四個以上。
實施形態4
第17圖係本發明實施形態4之光學系統歪曲特性掌握試驗之雷射加工裝置1d的方塊圖。第18圖係在實施形態4之雷射加工裝置1d中以方塊圖顯示控制部204之圖。第17圖係光學系統歪曲特性掌握試驗所需之方塊，雖於實施形態3所說明之第15圖追加光學系統歪曲修正計畫部111、光學系統歪曲修正參數算出部112、以及減算部106，惟省略光學系統歪曲特性掌握試驗所不必要之方塊之記載。第17圖中，於第15圖之擺動測量誤差修正手段105 追加減算器106。第18圖係於實施形態3所說明之第16圖再追加光學系統歪曲修正處理部64，惟省略為了光學系統歪曲特性掌握試驗而追加之方塊。第17圖及第18圖中，與第10圖相同符號之方塊係具有相同之功能。
由於fθ透鏡6等光學系統之歪曲之影響使雷射照射位置從目標位置偏離，而有產生加工誤差之情形。從光學系統的歪曲來推測產生之加工誤差，並以所推測之加工誤差為修正量而修正電流鏡掃描器5a、5b的目標位置，藉此，減低加工誤差。此修正稱為光學系統歪曲修正。
為了從光學系統之歪曲推測加工誤差，以預先決定之方法進行光學系統歪曲特性掌握試驗。第17圖係用以舉例說明光學系統歪曲特性掌握試驗之圖。光學系統歪曲特性修正計畫部111係決定XY載台9的目標位置及掃描區域29內的電流鏡掃描器5a、5b的目標位置。在將XY載台9定位於目標位置之狀態下，由擺動角度演算處理部80的X軸擺動角度演算處理部75及Y軸擺動角度演算處理部76計算XY載台9的擺動角度，並加入至電流鏡掃描器5a、5b的目標位置，藉此，修正電流鏡掃描器5a、5b的目標位置。將電流鏡掃描器5a、5b定位於修正後的目標位置並執行加工。於此，在使XY載台9停止之狀態下改變電流鏡掃描器5a、5b的目標位置而形成複數個加工孔8。此時為了從加工誤差去除因在電流鏡掃描器5a、5b定位後之振動造成之誤差，在定位後經過充分時間後將 雷射射束3照射至工件7而進行加工。在加工完成後，移動XY載台9使攝影機41位於各加工孔8的正上方，從光學系統歪曲修正計畫部111對影像測量處理部102輸出攝影之觸發，而進行攝影機41之攝影及影像測量處理部102進行之加工孔8的位置之測量，並抽出加工誤差。亦即，攝影機41所攝影之測量點為各加工孔8。減算器106係藉由從影像測量處理部102所測量到的誤差減去阿貝誤差推測部77所計算而得之擺動之誤差，而修正影像測量處理部102所測量到的誤差。依據減算器106所輸出之各加工孔8的依據擺動測量誤差而得之修正後之誤差，光學系統歪曲參數算出部112係以下述之方法算出光學系統歪曲修正參數。就表現光學系統的歪曲的特性之一種方法而言，有以多項式逼近表現雷射照射目標位置與實際的加工位置之方法。
於此，將電流鏡掃描器5a、5b原來的目標位置設為(xci,yci)，將所測量到的加工孔8的位置設為(xmi,ymi)，考慮依據加工孔8的位置而逼近目標位置之修正式。由修正式求出之推測目標位置(xci’,yci’)係由下述數式(28)及(29)給出。於此，i係加工點亦即加工孔8的編號。數式(28)及數式(29)係修正式之一例，多項式之次數及形式並不限定於下述形式。
使用最小平方法決定數式(28)及數式(29)的係數ax0至ax9、ay0至ay9。目標位置(xci,yci)與推測目標位置(xci’,yci’)之差的平方和表示成以下述數式(30)及數式(31)。其中，N係光學系統特性掌握試驗中之加工點的數量。
並且，以數式(30)及數式(31)會成為最小之方式，由光學系統歪曲修正參數算出部112決定屬於光學系統歪曲修正參數之係數ax0至ax9、ay0至ay9。因此，下述數式(32)及數式(33)會成立。其中，n為係數的編號且n=0至9。
[數式33]
其中，行列式X、Xc、Yc、Ax、Ay定義成下述數式(34)至數式(38)。
[數式35]Xc=[xc1 xc2 xc3…xcN]T…(35)
[數式36]Yc=[yc1 yc2 yc3…ycN]T…(36)
[數式37]Ax=[ax0 ax1 ax2…axN]T…(37)
[數式38]Ay=[ay0 ay1 ay2…ayN]T…(38)
然後，使用數式(34)至數式(38)整理數式(32)及數式(33)，則可得到下述數式(39)及數式(40)。
[數式39] XTX-1Ax=XTXc…(39)
[數式40]XTX-1Ay=XTYc…(40)
據此，數式(37)及數式(38)所示之修正式的係數向量Ax、Ay係可以下述數式(41)、數式(42)給出。
[數式41]Ax=(XTX-1)-1XTXc…(41)
[數式42]Ay=(XTX-1)-1XTYc…(42)
依據加工試驗之結果藉由上述之方法決定多項式逼近的係數向量Ax、Ay。由於已求出係數向量Ax、Ay，故可從加工孔8的位置(xmi,ymi)求出推測目標位置(xci’,yci’)。由於以上述方式使用最小平方法進行逼近，因此推測目標位置(xci’,yci’)與目標位置(xci,yci)大致為相同位置。據此，只要將推測目標位置(xci’,yci’)設為電流鏡掃描器5a、5b的目標位置而照射雷射射束3，則加工位置應會成為接近(xmi,ymi)之位置。因此，將電流鏡掃描器5a、5b本來的目標位置(xci,yci)代入數式(28)及數式(29)的加工孔8的位置(xmi,ymi)，而如下述數式(43)及數式(44)求出新的目標位置(xci”,yci”)。
[數式43]
藉由以數式(43)及數式(44)得到之新的目標位置(xci”,yci”)作為電流鏡掃描器5a、5b的目標位置而進行加工，則可對電流鏡掃描器5a、5b的原來的目標位置(xci,yci)附近進行加工。
於光學系統歪曲特性掌握試驗之測量時使用擺動測量誤差修正手段105來去除XY載台9的擺動影響，藉此，可正確地求出修正光學系統歪曲之多項式的係數，藉由使用所求出的係數於加工時由光學系統歪曲修正處理部64修正電流鏡掃描器5a、5b的目標位置，可改善加工精確度。
第18圖之實施形態4之雷射加工裝置1d與實施形態3之雷射加工裝置1c之差異點在於：將加算器78的輸出輸入光學系統歪曲修正處理部64，並使用光學系統歪曲修正參數算出部112所求出之屬於光學系統歪曲修正參數之係數ax0至ax9、ay0至ay9與數式(43)及數式(44)來修正電流鏡掃描器5a、5b原來的目標位置(xci,yci)，而產生電流鏡掃描器5a、5b的新的目標位置。藉由如此之架構，即便在工件7的轉動及伸縮、XY載台9的擺動、fθ透鏡6等之光學系統有歪曲之情形，亦可一面在線上修正 該等情形一面進行加工。
如上述說明，依據實施形態4之雷射加工裝置1d，藉由具備修正如fθ透鏡6之光學系統的歪曲而造成之誤差之光學系統歪曲修正處理部64，在光學系統歪曲特性掌握試驗之加工時進行加工誤差修正手段79之電流鏡掃描器5a、5b的目標位置之修正，在加工孔8之測量時進行擺動測量誤差修正手段105之攝影機41的測量誤差之修正，並由光學系統修正參數算出部決定光學系統歪曲修正參數，藉此，可從加工孔8的測量誤差去除擺動造成之誤差，而可正確的掌握並修正雷射加工裝置1d的光學系統的歪曲特性並進行修正，從而可減低加工誤差。
再者，替代擺動角度演算處理部80而使用實施形態2之擺動角度演算處理部81亦可實現與實施形態4之雷射加工裝置1d同樣之功能。
實施形態5
第19圖係本發明實施形態5之雷射加工裝置1n的立體圖。第20圖係實施形態5之台特性掌握試驗之雷射加工裝置1n的方塊圖。第21圖係在實施形態5之雷射加工裝置1n中以方塊圖顯示控制部205之圖。
實施形態5之雷射加工裝置1n係於第15圖及第16圖所示之實施形態3之雷射加工裝置1c追加台修正計畫部301、台修正表算出部302、以及台修正處理部303。於第20圖所示之雷射加工裝置1n中，係顯示台特性掌握試驗所需之方塊。第20圖中係於第15圖之雷射加工 裝置1c追加台修正計畫部301及台修正表算出部302，惟如台修正處理部303、阿貝誤差推測部305之台特性掌握試驗所無須之方塊之記載係省略。第21圖所示之雷射加工裝置1n中係顯示於控制部205追加實施形態4所說明之光學系統歪曲修正處理部64，惟省略為了台特性掌握試驗而追加之如台修正計畫部301、台修正表算出部302之方塊。因此，第21圖所示之控制部205係於實施形態4所說明之第18圖的控制部204再追加有台修正處理部303。於此，第21圖之台修正處理部303、阿貝誤差推測部305、以及加算器78係構成殘存阿貝誤差推測部308。於第20圖中，與第15圖相同符號之方塊具有相同之功能。於第21圖中，與第18圖相同符號之方塊具有相同之功能。再者，阿貝誤差推測部305係具有與第18圖的阿貝誤差推測部77相同之功能。
於實施形態5中，實施預先掌握XY載台9的位置與X軸方向及Y軸方向之誤差之關係之台特性掌握試驗。將在預先決定之位置設有屬於測量點之對位標記306之基準平板307配置於頂台20上。基準平板307的尺寸設為所欲修正之區域之尺寸。對於基準平板307，為使其為相對於溫度變化大致無膨脹伸縮，係使用低膨脹玻璃等作為材料。並且，基準平板307的對位標記306係分別為以如1μm以下之定位精確度而以高精確度進行定位者。
在台特性掌握試驗中，依據台修正計畫部301所產生頂台20的X軸目標位置及Y軸目標位置，使 XY載台9移動以使屬於影像感測器之攝影機41能夠攝影基準平板307上的各對位標記306。在頂台20移動至能夠進行攝影之位置後，影像測量處理部102使攝影機41攝影各對位標記306而實施各對位標記306的位置誤差之測量。雖未圖示，惟攝影機41係連接於影像測量處理部102。
攝影各對位標記306時之如由影像測量處理部102求出之屬於位置誤差之X軸誤差及Y軸誤差，由X軸擺動角度演算處理部75所計算而得之X軸擺動角度，由Y軸擺動角度演算處理部76所計算而得之Y軸擺動角度，X軸線性編碼器25a的檢測位置及Y軸線性編碼器27a的檢測位置之資料係被送至台修正表算出部302。於此，將X軸線性編碼器25a作為X軸主編碼器，將X軸線性編碼器25b作為X軸副編碼器，將Y軸線性編碼器27a作為Y軸主編碼器，將Y軸線性編碼器27b作為Y軸副編碼器。台修正表算出部302係依據所接收之上述資料來製作台修正表304。於台修正表304中，X軸誤差及Y軸誤差分別設定為對於位置之X軸修正量Egx及Y軸修正量Egy。並且，於台修正表304中，於X軸線性編碼器25ba的檢測位置及Y軸線性編碼器27a的檢測位置係與台特性掌握試驗所得之X軸修正量Egx、Y軸修正量Egy、X軸擺動角度θg及Y軸擺動角度具對應關係。台修正表算出部302所製作出之台修正表304係保持於第21圖之台修正處理部303內。台特性掌握試驗完成後，基準平板307係從台20上去除。
在雷射加工裝置1n對工件7加工時，使頂台20移動至目標位置，並對應於該移動時之X軸線性編碼器25a的檢測位置及Y軸線性編碼器27a的檢測位置，而從台修正處理部303自己保持之台修正表304抽出X軸修正量Egx、Y軸修正量Egy、X軸擺動角度θg及Y軸擺動角度。於此，X軸線性編碼器25a的檢測位置及Y軸線性編碼器27a的檢測位置與台修正表304所記載之位置未完全一致時，台修正處理部303可進行內插處理。
再者，依據X軸線性編碼器25a、25b及Y軸線性編碼器27a、27b之現在的檢測位置，擺動角度演算處理部80的X軸擺動角度演算處理部75及Y軸擺動角度演算處理部76係算出X軸擺動角度θ及Y軸擺動角度。然後，台修正處理部303係將上述X軸擺動角度θ及Y軸擺動角度，與在台特性掌握試驗得到之X軸擺動角度θg及Y軸擺動角度予以比較，而以下述數式(45)及數式(46)來計算擺動角度的偏差之△θ及△。
[數式45]△θ=θ-θg…(45)
[數式46]△Φ=Φ-Φg…(46)
由於每次加工中X軸、Y軸副編碼器的檢測位置有可能不同，故有需要求出擺動角度之偏差△θ及 △。設想頂台20停止於目標位置之情形，X軸、Y軸主編碼器的檢測位置雖必定與目標位置一致，惟X軸、Y軸副編碼器的檢測位置僅是停止於受力會呈平衡之位置，因此檢測位置會於每次加工時不同。由於該情形，造成當進行台特性掌握試驗時與對工件7進行加工時會於擺動角度產生差異。由於每次加工擺動角度會有偏差而造成於每次加工阿貝誤差會不同。因此，台修正處理部303係將X軸修正量Egx、Y軸修正量Egy、擺動角度之偏差△θ、以及△送至阿貝誤差推測部305。阿貝誤差推測部305係在被給予X軸、Y軸主編碼器的檢測位置，並從工件修正處理部62送來工件修正處理後之電流鏡掃描器5a、5b的目標位置之資訊。阿貝誤差推測部305係依據被給予之上述資訊以下述數式(47)及數式(48)來計算X軸修正量EX及Y軸修正量EY。
[數式47]EX=EgX+a△Φ+(p+LU)△θ…(47)
[數式48]EY=EgX+b△θ+(p+LV)△Φ…(48)
然後，在加算器78將阿貝誤差推測部305所求出之X軸修正量EX及Y軸修正量EY與工件修正處理後之電流鏡掃描器5a、5b的目標位置相加，藉此，對工件修正處理後之電流鏡掃描器5a、5b的目標位置進行依據擺 動角度的偏差之修正。
如以上說明，實施形態5之雷射加工裝置1n係具備台修正表算出部302，該台修正表算出部302係求出台修正表304，該台修正表304係使以攝影機41測量基準平板307上的對位標記306時的X軸誤差、Y軸誤差及擺動角度與X軸、Y軸主編碼器的檢測位置產生對應關係而得者。然後，雷射加工裝置1n係還具備殘存阿貝誤差推測部308，該殘存阿貝誤差推測部308係依據台修正表304、X軸、Y軸主編碼器的檢測位置、加工點的位置，修正電流鏡掃描器5a、5b的目標位置。藉此，雷射加工裝置1n即便在每次加工發生有偏差時，亦可藉由對從台特性掌握試驗得到之修正量更進一步修正而實現高精確度之加工。
於上述說明中，台修正表304係設為使以攝影機41測量對位標記306時之誤差、X軸擺動角度θg、以及Y軸擺動角度對應於X軸線性編碼器25a的檢測位置及Y軸線性編碼器27a的檢測位置之構成。然而，亦可使用X軸線性編碼器25b的檢測位置及Y軸線性編碼器27b的檢測位置來替代X軸擺動角度θg及Y軸擺動角度。此時，台修正處理部303係以數式(1)或數式(2)之方式求出每次加工的擺動角度之偏差。亦即，台修正處理部303係可藉由將X軸線性編碼器25a、25b之檢測位置的差及Y軸線性編碼器27a、27b之檢測位置的差分別除以編碼器間的距離，求出每次加工之擺動角度的偏差。再者， 除了第20圖及第21圖之擺動角度演算處理部80以外，使用實施形態2所說明之第13圖的擺動角度演算處理部81亦可實現上述所說明之功能。
實施形態6
第22圖係實施形態6之雷射加工裝置1e之立體圖。從實施形態1至實施形態5雖考慮了工件7為一個，加工頭4為一個之情形，惟在工件7有複數個、加工頭4有複數個之情形亦可修正XY載台9的擺動之影響。第22圖之雷射加工裝置1e係具備二個屬於工件之工件7a、7b及二個屬於加工頭之加工頭4a、4b。加工頭4a係具備電流鏡掃描器5a、5b，加工頭4b係具備電流鏡掃描器5c、5d。
再者，屬於工件7a的保持台之工件保持台L121及屬於工件7b的保持台之工件保持台R122被設於頂台20上。工件保持台L121上乘載有工件7a，工件保持台R122上乘載有工件7b。二個加工頭4a、4b係分別進行對工件7a、7b之加工。設置工件保持台L121及工件保持台R122係為了能夠按每個工件進行固定處理。
雷射加工裝置1e中，為了分別加工工件7a、7b，在以頂台20的中央為原點時，屬於加工點之加工孔8a、8b之座標係不同。由於擺動的修正量係以X軸擺動角度、Y軸擺動角度、XY載台9的位置、加工點的位置來決定，所以當加工點的座標不同則修正量會不同。因此，在具有複數個加工頭4a、4b而同時形成複數個加工孔8a、8b之雷射加工裝置1e中，需要因應加工點而令用以修正 因擺動而造成之加工誤差之修正量變化。
同樣地，在以攝影機41a、41b來測量如加工孔8a、8b、對位標記之測量對象時，需因應測量對象而令用以修正因擺動而造成之加工誤差修正之修正量變化。
再者，會因工件保持台L121及於工件保持台R122之工件7a及7b的支撐狀態之差異等，而使工件保持台L121及工件保持台R122各自的移動量及姿勢會以μm級距不同。亦即，在以實施形態2所說明之使用雷射干涉計31作為校正用位置感測器來測量Y軸方向的移動距離時，在將分光器33及可動側鏡34承載於工件保持台L121之情形與在將分光器33及可動側鏡34承載於工件保持台R122之情形中，雖在定性上會成為相同結果，惟在定量上則測量結果會有數μm之差異。因此，需在工件保持台L121與工件保持台R122分別具備實施形態2之Y軸主感測器校正表900及Y軸副感測器校正表870。由於在工件保持台L121及工件保持台R122，感測器校正表並不同，故Y軸線性編碼器27a、27b所檢測出之檢測位置即便相同，所算出之Y軸擺動角度亦會在配置於左右之工件保持台L121及工件保持台R122有不同。
第23圖係實施形態6之置放有複數個工件保持台之XY載台9的俯視圖。第23圖係顯示對於二個工件7a、7b分別以加工頭4a、4b進行加工及測量之狀況。將工件7a的加工點51a的座標設為(a1,b1)，將工件7b的加工點51b的座標設為(a2,b2)，將工件7a的雷射照射位置 53a的座標設為(p1,q1)，將工件7b的雷射照射位置53b的座標設為(p2,q2)。第23圖係使XY載台9移動至使加工點51a、51b到達雷射照射位置53a、53b的正下方之情形，在產生X軸的擺動角θ、工件保持台L121的Y軸擺動角度及工件保持台R122的Y軸擺動角度時，工件7a的擺動所造成之加工誤差(EX1,EY1)、工件7b的擺動之所造成之加工誤差(EX2,EY2)可表示成下述數式(49)及數式(50)。
如此，因應加工點51a、51b、雷射照射位置53a、53b、置放工件7a之工件保持台L121及置放工件7b之工件保持台R122各自的擺動角度而使阿貝誤差之值產生變化。因此，擺動角度演算處理部81係按每個工件保持台求出擺動角度，擺動加工誤差修正手段79係按每個工件保持台以加工誤差(EX1,EY1)及加工誤差(EX2,EY2)之方式推測加工點之雷射照射位置之誤差。然後，以加工誤差(EX1,EY1)修正電流鏡掃描器5a、5b的目標位置，以加工 誤差(EX2,EY2)修正電流鏡掃描器5c、5d的目標位置。
在測量加工孔8a、8b時，將XY載台9移動至能以攝影機41a、41b測量加工孔，並進行測量。此時，與加工時同樣地，擺動角度演算處理部81係按每個工件保持台求出擺動角度，擺動測量誤差修正手段105係按每個工件保持台來推測加工孔8a、8b的測量誤差。此方法係在包含擺動角度演算處理部80、81之實施形態1至5之任一者中皆能應用。
如上述說明，在於XY載台9上具備工件保持台L121及工件保持台R122之實施形態6之雷射加工裝置1e中，於工件保持台L121及工件保持台R122之各者求出線性編碼器的主感測器校正表及副感測器校正表。並且，在加工及測量之各狀況中，擺動角度演算處理部81係按每個工件保持台求出擺動角度。加工時係因應XY載台9的位置、加工點51a、51b的位置及各工件保持台的擺動角度，進行擺動加工誤差修正手段79之在加工點51a、51b之誤差之修正。測量時係因應XY載台9的位置、測量點的位置、以及各工件保持台的擺動角度，執行擺動測量誤差修正手段105之在測量點之測量誤差之修正，藉此，雷射加工裝置1e能夠以良好的加工精確度進行加工與測量。藉此，即便在每個工件保持台之擺動的特性不同之情形，亦可去除擺動所造成的誤差。
以上實施形態所示之構成係本發明之內容的一例，可與別的習知技術組合，在不脫離本發明之主旨 的範圍內，亦可將構成的一部分省略或變形。

Claims (8)

  1. 一種雷射加工裝置，係具備：雷射掃描裝置，係變更在被加工物上之雷射射束的照射位置；以及平行移動台，係至少具有二個以上的驅動軸且變更前述雷射掃描裝置與前述被加工物之相對位置，該雷射加工裝置依據前述雷射掃描裝置的各個前述驅動軸的目標位置及前述平行移動台的各個前述驅動軸的目標位置來控制前述雷射掃描裝置及前述平行移動台者，該雷射加工裝置並具備：控制用位置感測器，係為了檢測前述驅動軸個別的方向之前述平行移動台的位置，而對於各個前述驅動軸，於不同位置各設置二個以上；擺動角度演算處理部，係依據前述控制用位置感測器所檢測出之前述平行移動台的檢測位置，求出前述平行移動台的各個前述驅動軸的擺動角度；以及擺動加工誤差修正手段，係依據前述控制用位置感測器所檢測出之前述平行移動台的各個前述驅動軸的檢測位置、加工點的各個前述驅動軸的位置、前述控制用位置感測器的配置及前述擺動角度，推測前述加工點中之前述照射位置之各個前述驅動軸的誤差，並以各個前述驅動軸的前述誤差，修正前述雷射掃描裝置的各個前述驅動軸的目標位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工裝置，其中，前述擺動角度演算處理部係按每個前述控制用位置感測器而具備有顯示與前述檢測位置對應之修正量的感測器校正表，並使用前述感測器校正表校正前述檢測位置，依據經校正之前述檢測位置，求出各個前述驅動軸的前述擺動角度。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之雷射加工裝置，更具備：影像感測器，係攝影測量點；影像測量處理部，係求出前述測量點的位置；以及擺動測量誤差修正手段，係從前述檢測位置及前述擺動角度推測前述測量點的測量誤差，並以前述測量誤差來修正前述測量點的位置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之雷射加工裝置，其中，前述測量點係設於前述被加工物之對位標記，前述雷射加工裝置更具備工件修正處理部，該工件修正處理部係使用依據前述擺動測量誤差修正手段所修正之前述測量點的位置所求出之參數，來修正前述雷射掃描裝置的各個前述驅動軸的目標位置及前述平行移動台的各個前述驅動軸的目標位置。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之雷射加工裝置，更具備：光學系統歪曲修正參數算出部，係依據將前述測量點設為複數個加工點時之前述擺動測量誤差修正手段所修正之前述測量點的位置，決定光學系統歪曲修正參數；以及光學系統歪曲修正處理部，係依據前述光學系統歪曲修正參數，修正前述雷射掃描裝置的各個前述驅動軸的目標位置。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之雷射加工裝置，其中，前述平行移動台係具備複數個前述被加工物的保持台；前述擺動角度演算處理部係按每個前述保持台來求出前述擺動角度。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之雷射加工裝置，其中，前述平行移動台係具有X軸及Y軸之互相垂直的二個前述驅動軸；配置於前述X軸的前述控制用位置感測器係具備X軸主編碼器及X軸副編碼器；配置於前述Y軸的前述控制用位置感測器係具備Y軸主編碼器及Y軸副編碼器；前述擺動角度演算處理部係具有：X軸擺動角度演算處理部，由前述X軸主編碼器的檢測位置及前述X軸副編碼器的檢測位置，求出X軸擺動角度；以及Y軸擺動角度演算處理部，由前述Y軸主編碼器的檢測位置及前述Y軸副編碼器的檢測位置，求出Y軸擺動角度；前述擺動加工誤差修正手段係由前述Y軸主編碼器所檢測出的前述平行移動台的前述Y軸的方向的位置、前述加工點的前述Y軸的方向的位置、前述X軸主編碼器的配置、前述X軸擺動角度及Y軸擺動角度，求出前述加工點中之前述照射位置之前述X軸的方向的前述誤差即X軸誤差；並且由前述加工點的前述X軸的方向的位置、前述Y軸主編碼器的配置、前述X軸擺動角度及Y軸擺動角度，求出前述加工點中之前述照射位置之前述Y軸的方向的前述誤差即Y軸誤差；並分別以前述X軸誤差及前述Y軸誤差，修正前述雷射掃描裝置的前述X軸的前述目標位置及前述Y軸的前述目標位置。
  8. 一種雷射加工裝置，係依據雷射掃描裝置的目標位置及平行移動台的目標位置來控制前述雷射掃描裝置及前述平行移動台者，該雷射掃描裝置係變更在被加工物上之雷射射束的照射位置，該平行移動台係變更前述雷射掃描裝置與前述被加工物之相對位置，該雷射加工裝置係具備：二個以上之控制用位置感測器，係相對於前述平行移動台的至少一個驅動軸，為了檢測該驅動軸方向之位置而設於不同位置；擺動角度演算處理部，係依據前述控制用位置感測器所檢測出之前述平行移動台的檢測位置來求出擺動角度；影像感測器，係攝影測量點；影像測量處理部，係求出前述測量點的位置；擺動測量誤差修正手段，係從前述檢測位置及前述擺動角度推測前述測量點的測量誤差，並以前述測量誤差來修正前述測量點的位置；台修正表算出部，係製作台修正表，該台修正表係使前述控制用位置感測器所檢測出之前述檢測位置與前述影像感測器攝影基準平板的前述測量點所得之位置誤差及前述擺動角度產生對應關係而成者；以及殘存阿貝誤差推測部，係依據前述台修正表、前述控制用位置感測器的檢測位置、加工點的位置，來修正前述雷射掃描裝置的目標位置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI848656B (zh) * 2023-04-11 2024-07-11 鈦昇科技股份有限公司 高效率雷射加工設備及其加工方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7059968B2 (ja) * 2019-03-01 2022-04-26 オムロン株式会社 制御装置および位置合わせ装置
CN113711143A (zh) * 2019-04-11 2021-11-26 三菱电机株式会社 数控装置
EP3970899B1 (en) * 2020-09-18 2023-11-22 Laser Systems & Solutions of Europe Method of and system for uniformly irradiating a frame of a processed substrate having a plurality of frames
KR102390050B1 (ko) 2020-11-23 2022-04-25 충남대학교산학협력단 레이저 가공장비용 워크피스 회전 얼라인먼트 시스템
CN113359606B (zh) * 2021-06-25 2022-06-14 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种回转体的动摆角行切数控加工方法
KR102669556B1 (ko) * 2022-04-19 2024-05-27 에프에프지디엠씨 주식회사 컬럼부의 회동에 의한 보정이 가능한 머시닝센터

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6459913A (en) * 1987-08-31 1989-03-07 Nikon Corp Position detecting device
JP2006263763A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置
JP2016068133A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社片岡製作所 レーザ加工機、レーザ加工機のワーク歪補正方法
JP2016194708A (ja) * 2006-01-19 2016-11-17 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3448733B2 (ja) * 1999-06-04 2003-09-22 住友重機械工業株式会社 真空内リニアアクチュエータ機構
CN100437407C (zh) 2000-01-11 2008-11-26 电子科学工业公司 阿贝误差校正系统及方法
JP5288987B2 (ja) * 2008-10-21 2013-09-11 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JP5089827B1 (ja) * 2012-02-01 2012-12-05 三菱電機株式会社 レーザ加工方法およびレーザ加工装置
WO2013140993A1 (ja) * 2012-03-23 2013-09-26 三菱電機株式会社 レーザ加工装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6459913A (en) * 1987-08-31 1989-03-07 Nikon Corp Position detecting device
JP2006263763A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置
JP2016194708A (ja) * 2006-01-19 2016-11-17 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
JP2016068133A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社片岡製作所 レーザ加工機、レーザ加工機のワーク歪補正方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI848656B (zh) * 2023-04-11 2024-07-11 鈦昇科技股份有限公司 高效率雷射加工設備及其加工方法

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