移动装置的位置误差评价方法和改善移动精度的方法制造方法及图纸

在相互垂直的二轴或三轴方向上移动可移动物体的移动装置中，由连续二点法，利用关于与上述二或三轴中的确定二轴方向相垂直的一个方向的移动物体的位置误差来确定表示可移动物体在沿预定二轴线方向中的单轴方向的位置误差变化状态的直线误差曲线；对该二轴方向中的另一单轴方向重复直线误差曲线确定。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及评价移动物体如测头或刀具的位置误差的方法和利用评价方法改善位置精度的方法，它被用于在三个相互垂直的轴线方向移动测头的三维坐标测量装置或在相互垂直的二轴或三轴线方向移动刀具的移动装置如机床内。
技术介绍
随着自动高精度机械加工的发展，三维坐标测量装置必须具有评价尺寸精度和形状精度的功能，这在生产线和生产系统中是不可缺少的。其间借助于作为硬件的三维测量装置使测量精度高于现有水平除了在制造技术上增加难度之外还增加制造成本。因此，近几年，已尝试通过在其装运方面保持装置的精度及测头的修正移动，改善作为装置基本性能的测量精度。然而，测头移动的传统修正是在测头移动某一间隔时获得确定的累积误差，而随后与间隔成比例地分配该误差。因此，传统修正不是通过在间隔内控制测头的移动误差来执行修正的。用随后所述的事实表示上述内容。即，在目前的状况下，移动误差的自我评价方法是处在以如图12所示的球板的方式评价和比较测量装置误差的阶段，作为精度标准并由世界主要组织(World′s leading organizations)普通采用的球板如图13所示通过由研究标准方法的世界主要组织所具有的三维测量装置所测量。顺便地说，该球板十分昂贵且相当重。因此，不易操纵。此外，在采用球板的测试中，其结果未能达到如可以规定三维测量装置误差特性那样获取系统结果的那样。注意图14(a)和14(b)是展示球板误差测量结果的例子。图14(a)利用线条表示误差的方向和大小；图14(b)用网格的变形表示测量平面内的误差。为了通过将球板固定于空间规定的位置获得测头在三个轴线方向的位置误差，必须重复难于操纵的球板高精度定位调节，上述操作实际上很难实现，并且极难获得前述的误差空间。尽管未获得空间误差，可用于实际应用的标准误差校验方法列举如下采用图15所示的标准块的光步规方法；利用普通块规的方法；利用图16所示的测试棒方法；利用图17所示的自动准直仪方法和利用图18所示的激光测量装置的方法。然而，在常用的方法中，如上述的分别利用测试棒的方法、利用准直仪、激光测量装置、球板及采用标准块的光步规的方法，或如图19(a)和图19(b)所示的反相的方法，都存在其调节花费时间长，自动评价难以执行及测量装置的精度难以维持的问题。同时，就机床而言，除了自动准直仪和直尺外，激光测量装置被用于评价刀尖的移动精度。然而，实际上，由于下述原因和类似的理由，利用上述方法难以获得误差空间。具体地，装置的配置和调节需要时间，即使该装置适于评价工件的精度也不会用作刀具移动的评价，而且装置识别在空间预定位置三个轴线方向的误差，需要太多的工作和时间。前文所采用的各种方法其中预定的条件根据评价精度被给出。然而，从适用性、生产率、价格和类似的相关测量结果来看，上述装置未必适用于各种功能或适于标准装置。因此，以误差空间由传统方法来评价并作为基本误差特性设定修正的目标这样的方式，实际上借助于修正测头的移动难以实现在装置精度方面的改进，并且硬件的功能被固定于某一水平。顺便地说，本申请的专利技术人已在文章“Trend of StraightnessMeasuring Method and Development of Sequential Two-point Method(直线测量方法的趋势和连续两点法的发展)”中提出一种利用连续两点法测量直线误差的方法，它在东京大学工业科学院1982年6月出版的“产品研究”第34卷第6期25-34页中提出过。连续二点法是用于获取要彼此同时及独立地测量的刀具台直线移动误差和一个物体表面的直线误差的方法。具体地连续二点法以下列方式被进行以一个间隙排列在刀具台上的二个位移传感器在间隙的方向上以等于间隙的间距被移动，而同时，关于要被测量的物体表面测量每个位移传感器的位移量，并因此由二个位移传感器位移量的数据列获得上述直线误差。本申请的专利技术人通过连续二点法的申请对上述误差的评价，已实现各项目的，即与传统的方法如利用测试棒的方法，利用自动准直仪、激光测量装置，球板和采用标准块的光步规的方法或如图19(a)和19(b)所示的反相法相比，调节花费的时间更少，自动评价可以方便地执行并且测量装置的精度易于保持。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种考虑上述连续二点法的特性，有益地解决传统方法中问题的误差测量方法。根据本专利技术一个移动装置的位置误差评价方法特征在于包括下列步骤。具体地，根据权利要求1规定的方法，在彼此垂直的二轴或三轴方向上移动可移动物体的移动装置中，由连续二点法获得在沿预定的二轴线方向中的一个轴方向表示可移动物体位置误差的变化状态的直线误差曲线，它被重复用于预定二轴方向以外的其它单轴方向，该位置误差涉及与二轴或三轴方向中预定的二轴方向正交的一个方向。随后，根据多个已获取的直线误差曲线两端的坐标位置，获得表示可移动物体的位置误差沿其它单轴方向变化状态的直线误差曲线，该位置误差与垂直于预定二轴方向的方向有关。在两端坐标位置上的直线误差曲线被设置为边界直线误差曲线。此后，根据边界直线误差曲线，修正该组直线误差曲线的排列，由此获得误差表面。最后，根据误差表面，在包括预定二轴的平面上可移动物体的二维位置误差被评价，该二维位置误差与垂直于该平面的一个方向有关。根据本专利技术移动装置的位置误差评价方法，对于三维坐标测量装置和带有测量半导体基片，用于液晶显示装置及类似装置的玻璃基片的类似结构装置的误差评价，测头移动的直线误差曲线和平面误差表面可以被测量。此外，除了上述内容外，连续二点法具有能同时测量要被测量的基片和类似物体误差形状的特性。根据本专利技术的方法，除了测量装置，就移动装置如机床而言，可以测量用于可移动物体如刀具台移动误差评价的直线误差曲线和平面误差表面。应注意到，根据本专利技术如权利要求2所规定的移动装置位置误差评价方法，在三个轴线方向的每个方向上的预定坐标范围内，关于与包括预定二轴垂直的平面垂直的单轴方向，以重复权利要求1所规定的方法获得误差表面这样的方式可以获得误差空间。此外，可以根据误差空间，评价在预定坐标范围的空间内可移动物体的三维位置误差。根据本专利技术的移动装置位置误差评价方法，在作为基础将测头直线移动误差曲线看作可移动物体的时，如上所述，由连续二点法获得误差空间。因此关于测量误差的性质可以更详细地被评价。根据本专利技术的方法，带有由作为基础的连续二点法所获得的直线误差曲线的误差空间的识别，在下列各项中是最好的。具体地，误差空间的识别作为空间是全面的，用于测量的测试仪或类似仪器的调节花费的时间更少，并且可以获得对应于坐标轴的系统误差。此外，根据本专利技术如权利要求3所规定的移动装置位置误差评价方法，在已由连续二点法获得的位置误差的各个点中的一个中间点上，根据位置误差的特性，一个位置误差可以由一维或多维插入法获得。在上述方式中，在已由连续二点法获得的位置误差的多个点中的一个中间点上，由插入法获得位置误差。因此，即使由连续二点法获得位置误差的那些点在一定程度上被分隔，仍可以在那些点之间的某点上获得位置误差。因此，借助连续二点法可以增加测量的速度，并且可以在更短的时间内获取直线误差曲线和误差表面。根据权利要求4，本专利技术一种改进移动装置三维位置精度的方法，特征在于包括以下步骤在用于控制移动装置操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动装置的位置误差评价方法，包括以下步骤 在相互垂直的二轴或三轴方向上移动可移动物体的移动装置中，由连续二点法获得表示所述可移动物体在沿所述二轴或三轴方向中预定的单轴方向上位置误差变化状态的直线误差曲线，对于所述二轴方向中的另一单轴方向重复上述步骤，所述的位置误差与垂直于所述预定二轴方向的一个方向有关； 根据一组已获得的所述直线误差曲线二端的坐标位置，获得表示在可移动物体沿另一单轴方向的位置误差中的变化状态的直线误差曲线，所述位置误差与垂直于所述预定二轴方向的那个方向有关，并在作为边界直线误差曲线的二端的坐标位置上设置直线误差曲线； 根据所述的边界直线误差曲线，通过修正所述直线误差曲线组的排列来获取误差表面；以及 在包括所述预定二个轴线的平面上，根据所述误差表面评价所述移动物体的二维位置误差，所述的二维位置误差与垂直于平面的一个方向有关。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤壽芳，梅田和昇，
申请(专利权)人：学校法人中央大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]