(57)【要約】機械の作業容積内に測定プローブなどの構成要素を位置決めするための伸長可能な脚アセンブリを含む非デカルト座標位置決め機械が提供されている。伸長可能な脚アセンブリは、伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるときに互いに対して移動する第１の部材（６３）および第２の部材を備える。第１の部材（６３）は、伸長可能な脚アセンブリを伸縮させるリニアモータ（７０）の一部分を形成する軸方向の磁石配列（７２）、および使用中の磁石（７２）の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収する少なくとも１つの弾性部材を備えている。
2019513990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備える非デカルト座標位置決め機械であって、
伸長可能な脚アセンブリは、伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、
第１の部材は、
伸長可能な脚アセンブリを伸縮させるリニアモータの部分を形成する磁石の軸方向の配列、および
使用中の磁石の軸方向の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収する少なくとも１つの弾性部材、
を備えることを特徴とする非デカルト座標位置決め機械。
【請求項２】
前記磁石および前記少なくとも１つの弾性部材は、前記第１の部材の第１および第２の停止部の間に軸方向に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記第１および第２の停止部のうちの少なくとも１つは、前記第１の部材の端部であり、または前記第１の部材の端部にあり、または前記第１の部材の端部の近傍にあり、または前記第１の部材の端部を形成していることを特徴とする請求項２に記載の機械。
【請求項４】
前記少なくとも１つの弾性部材は、弾性材料からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の機械。
【請求項５】
前記弾性材料は、シリコーン材料からなることを特徴とする請求項４に記載の機械。
【請求項６】
前記弾性材料は、低粘度のシリコーン材料からなることを特徴とする請求項５に記載の機械。
【請求項７】
前記少なくとも１つの弾性部材は、ばねからなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の機械。
【請求項８】
前記リニアモータの前記磁石の間に軸方向に配列された少なくとも１つの非磁性スペーサを備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の機械。
【請求項９】
前記第１および第２の部材は、細長いことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１０】
前記リニアモータによって支持されるであろう重量の少なくともいくらかを支持する、釣合わせ配列を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１１】
前記第１の部材および／または第２の部材は、複合材料から形成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１２】
前記複合材料は、グラファイト複合材料からなることを特徴とする請求項１１に記載の機械。
【請求項１３】
前記複合材料は、炭素繊維材料からなることを特徴とする請求項１２に記載の機械。
【請求項１４】
前記伸長可能な脚アセンブリに関連する長さを測定する計測要素を備えていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１５】
前記伸長可能な脚アセンブリに関連する前記長さは、前記伸長可能な脚アセンブリの端部間の離間に関することを特徴とする請求項１４に記載の機械。
【請求項１６】
前記計測要素は、エンコーダスケールからなることを特徴とする請求項１４または１５に記載の機械。
【請求項１７】
前記計測要素は、前記第１の部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１４、１５または１６に記載の機械。
【請求項１８】
前記計測要素は、前記磁石の軸方向の配列が前記第１の部材内に配置されている状態で、前記第１の部材の外側に取り付けられていることを特徴とする請求項１７に記載の機械。
【請求項１９】
前記第１の部材は、チューブの形態であることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の機械。
【請求項２０】
前記構成要素は、測定プローブからなることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の機械。
【請求項２１】
前記伸長可能な脚アセンブリの複数を備えることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか一項に記載の機械。
【請求項２２】
座標測定機であることを特徴とする請求項１ないし２１のいずれか一項に記載の機械。
【請求項２３】
比較器であることを特徴とする請求項１ないし２１のいずれか一項に記載の機械。
【請求項２４】
機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備える非デカルト座標位置決め機械であって、
伸長可能な脚アセンブリは、伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、
第１および／または第２の部材は、少なくとも部分的に複合材料から形成されることを特徴とする非デカルト座標位置決め機械。
【請求項２５】
前記複合材料は、グラファイト複合材料からなることを特徴とする請求項２４に記載の機械。
【請求項２６】
前記複合材料は、炭素繊維材料からなることを特徴とする請求項２５に記載の機械。
【請求項２７】
機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備える非デカルト座標位置決め機械であって、
伸長可能な脚アセンブリは、
伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材、
伸長可能な脚アセンブリを伸縮させるリニアモータ配列、および
リニアモータ配列によって支持されるであろう重量の少なくともいくらかを支持する釣合わせ配列
を備えていることを特徴とする非デカルト座標位置決め機械。
【請求項２８】
非デカルト座標位置決め機械の伸長可能な脚アセンブリであって、当該伸長可能な脚アセンブリは、
当該伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、
当該第１の部材は、
前記伸長可能な脚アセンブリを伸縮させるリニアモータの部分を形成する磁石の軸方向の配列、および
使用中の磁石の軸方向の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収する少なくとも１つの弾性部材、
を備えることを特徴とする伸長可能な脚アセンブリ。
【請求項２９】
非デカルト座標位置決め機械の伸長可能な脚アセンブリであって、当該伸長可能な脚アセンブリは、
当該伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、
当該第１および／または第２の部材は、少なくとも部分的に複合材料から形成されていることを特徴とする非デカルト座標位置決め機械の伸長可能な脚アセンブリ。
【請求項３０】
リニアアクチュエータであって、
当該リニアアクチュエータが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、
当該第１の部材は、
前記リニアアクチュエータを伸縮させるリニアモータの部分を形成する磁石の軸方向の配列、および
使用中の磁石の軸方向の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収する少なくとも１つの弾性部材、
を備えることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項３１】
非デカルト座標位置決め機械の作業空間内で構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備える座標位置決め機械であって、
当該伸長可能な脚アセンブリを伸縮させる、請求項３０に記載のリニアアクチュエータを備えることを特徴とする座標位置決め機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標位置決め機械に関し、特に、六脚座標位置決め機械のような非デカルト座標位置決め機械に関する。座標位置決め機械には、例えば、座標測定機（ＣＭＭ）および工作機械が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
添付の図面の図１に概略的に示されるように、非デカルト座標位置決め機械１は、一般に、第１および第２のステージまたはプラットフォーム２、４を備え、これらのプラットフォームは、それらの間に設けられている複数の伸縮自在すなわち伸長可能な脚部６によって支持され、互いに対して移動される。伸長可能な脚部６は、ストラットまたはラムとも呼ばれ、そのような伸長可能な脚部６が（図１に示されるように）６つある場合、機械は一般に、六脚（ヘキサポッド）と呼ばれる。
【０００３】
伸長可能な脚部６は、典型的には、ボールジョイント８を介してプラットフォーム２、４に取り付けられ、各脚部６が、その一端部または両端部に（図１に示されるように）独自のボールジョイント８を有しているか、または隣接する脚部６が一方または両方の端部でボールジョイント８を共有している。
【０００４】
第１および第２のプラットフォーム２、４間の様々な相対位置および向きを、図１に矢印７で示されるように、脚部６を異なる量だけ伸ばすことによって、達成させることができる。任意の瞬間における相対的な位置および向きは、例えば、１つのトランスデューサが各伸長可能な脚部６に関連付けられている、複数の長さ測定トランスデューサ１０によって監視されている。長さ測定トランスデューサは、読取りヘッドと対になったエンコーダスケールからなってもよい。
【０００５】
プラットフォーム２、４のうちの１つは、典型的には、位置決め機械１の固定構造体の一部として設けられ、プラットフォーム４、２の他方は、固定構造体に対して移動５、３する。ワークピースで遂行される操作（例えば、座標測定機の場合の測定、探査、または走査、または、工作機械の場合の機械加工）を可能にするために、構成要素（例えば、プローブまたは工具）が移動プラットフォームに取り付けられ、そしてワークピースが固定構造体に取り付けられるか、またはその逆でもよい。
【０００６】
例えば、図１に示されるように、下側プラットフォーム４は固定され、上側プラットフォーム２が移動可能であり、ワークピース１２は下側プラットフォーム４に取り付けられ、そして、プローブ構成要素１４が上側プラットフォーム２に取り付けられる。作業容積９は、プローブ構成要素１４が、伸張可能な脚部６の操作によって作業容積９内に位置決めされる状態で、上側プラットフォーム２と下側プラットフォーム４との間に画定されている。動きを指示するのに垂直方向の矢印３が示されているが、種々の脚部６を適切に制御することでもって、プラットフォーム２はまた、もちろん、水平方向にも移動可能であり、傾動可能でもある。
【０００７】
代わりに、機械の作業容積（または作動容積）が、上側および下側のプラットフォーム２、４の間ではなく、下側プラットフォーム４の下方にあるように、プローブが下側プラットフォーム４の下側の面に取り付けられ、そして、ワークピースがその下で固定構造体の一部に取り付けられる状態で、上側プラットフォーム２が固定され、そして下側プラットフォーム４が移動可能であってもよいかもしれない。
【０００８】
様々なタイプの非デカルト座標位置決め機械は、特許文献１（ＷＯ９１／０３１４５）、特許文献２（ＷＯ９５／１４９０５）、特許文献３（ＷＯ９５／２０７４７）、特許文献４（ＷＯ９２／１７３１３）、特許文献５（ＷＯ０３／００６８３７）、特許文献６（ＷＯ２００４／０６３５７９）、特許文献７（ＷＯ２００７／１４４６０３）、特許文献８（ＷＯ２００７／１４４５７３）、特許文献９（ＷＯ２００７／１４４５８５）、特許文献１０（ＷＯ２００７／１４４６０２）および特許文献１１（ＷＯ２００７／１４４５８７）に、より詳細に記載されている。
【０００９】
例えば、特許文献１（ＷＯ９１／０３１４５）は、上に述べられた図１に示されたのと原理的に同様な、６つの油圧伸長可能な脚部によってベースに取り付けられた上側の可動プラットフォームを備えたヘキサポッド工作機械を記載している。伸長可能な脚部は、ボールジョイントを介してベースおよび可動プラットフォームに取り付けられている。伸長可能な脚部は油圧式であり、シリンダ内を移動可能なピストンロッドを備えている。脚の伸び量は、シリンダに磁気スケールを取り付け、そしてピストンロッドに適切な読み取りヘッドを取り付けることによって測定される。したがって、脚部の伸長により、スケールが読取ヘッドを通過して移動するのを生じさせ、それによって脚部の長さが測定されるのを可能にしている。コンピュータコントローラは、必要なプラットフォームの動きを提供するべく、各脚部の長さを設定するように作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第９１／０３１４５号
【特許文献２】国際公開第９５／１４９０５号
【特許文献３】国際公開第９５／２０７４７号
【特許文献４】国際公開第９２／１７３１３号
【特許文献５】国際公開第０３／００６８３７号
【特許文献６】国際公開第２００４／０６３５７９号
【特許文献７】国際公開第２００７／１４４６０３号
【特許文献８】国際公開第２００７／１４４５７３号
【特許文献９】国際公開第２００７／１４４５８５号
【特許文献１０】国際公開第２００７／１４４６０２号
【特許文献１１】国際公開第２００７／１４４５８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
任意の計測装置と同様に、位置精度および再現性が重要であり、非デカルト座標位置決め機械における位置精度および再現性を改善するために、以前から様々な方式が提案されている。
【００１２】
例えば、特許文献８（ＷＯ２００７／１４４５７３）は、使用中に装置に生じる負荷力が装置の計測要素に歪みを導入し、それによって位置の不正確さをもたらすことがあることを認識している。それ故、特許文献８（ＷＯ２００７／１４４５７３）は、位置測定装置に推力（すなわち、重量支持）フレームとは別体の計測フレームが設けられている特許文献１（ＷＯ９１／０３１４５）の改良を記載している。重量支持構造体内で発生する可能性がある負荷力はいずれも、それによって計測構造体に伝達されず、かくて、計測フレームの実質的な歪みを防止し、それによって測定精度が低下されないことを保証している。計測構造体からの重量支持構造体の分離は、各脚部に重量支持の外側構造体と計測の内側構造体が設けられ、脚部の計測構造体が重量支持構造体から機械的に隔離された状態で、６つの伸縮可能な脚部のそれぞれに適用されている。これは、特に、特許文献８（ＷＯ２００７／１４４５７３）の図３から明らかである。
【００１３】
特許文献２（ＷＯ９５／１４９０５）は、各伸長可能な脚部の長さが干渉法によって測定される上述のヘキサポッドの変形例を記載している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備える非デカルト座標位置決め機械が提供され、伸長可能な脚アセンブリは、伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、第１の部材は、伸長可能な脚アセンブリを伸縮させるリニアモータの部分を形成する磁石の軸方向の配列を備え、および使用中の磁石の軸方向の熱的な膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収する（吸収するべく配置されている）少なくとも１つの弾性部材を備えている。
【００１５】
伸長可能な脚部を伸縮させるべく、非デカルト座標位置決め機械で使用されている駆動モータは、使用時に、熱を発生させる。このように発生された熱が適切に処理されないと、それは計測構造体の熱膨張（およびその後の収縮）を引き起こし、計測結果に悪影響を及ぼすというリスクが存する。これは、特に、駆動モータが計測構造体の近くにあるか、または計測構造体の一部を形成する場合である。
【００１６】
例えば、本発明の実施形態では、伸長可能な脚アセンブリが計測構造体の一部を形成し、
伸長可能な脚アセンブリを伸縮させるためにリニアモータの一部を形成する磁石の配列が、伸長可能な脚アセンブリ自体内に設けられている。リニアモータは、可動部品が略直線状（すなわち、リニア）に移動するモータと見なされてもよい。磁石の配列に関連して、またはその一部として弾性部材を使用することは、磁石の全ての熱膨張または収縮の少なくともいくらかが、伸長可能な脚アセンブリの長さに影響を及ぼすことなく、弾性部材によって吸収されることを可能にする。これは、非デカルト座標位置決め機械からの計測結果を改善する効果を有している。
【００１７】
磁石および少なくとも１つの弾性部材は、第１の部材の第１および第２の停止部の間に軸方向に配置されてもよい。第１および第２の停止部のうちの少なくとも１つは、第１の部材の端部であり、または第１の部材の端部にあり、または第１の部材の端部の近傍にあり、または第１の部材の端部を形成していてもよい。磁石は、第１の部材の長さの少なくともいくらかに沿って内部に配列されてもよい。少なくとも１つの弾性部材は、軸方向の配列であると見なされるか、または軸方向の配列の一部として提供されてもよい。軸方向の配列は、それにより、要素が磁石と少なくとも１つの弾性部材とからなる、要素の軸方向配列である。
【００１８】
少なくとも１つの弾性部材は、ばねからなってもよい。少なくとも１つの弾性部材は、弾性材料からなってもよい。弾性材料は、シリコーン材料からなってもよい。弾性材料は、非磁性であってもよい。弾性材料は、非導電性であってもよい。弾性材料は、低粘度のシリコーン材料からなってもよい。弾性材料は、磁石の少なくともいくつかの間に、および／または磁石の少なくとも１つと、第１の部材の内壁との間に設けられてもよい。
【００１９】
機械は、磁石の配列の一部として、有効に、リニアモータの少なくとも一対の磁石の間に軸方向に配置された少なくとも１つの非磁性スペーサを備えてもよい。少なくとも１つの非磁性スペーサは、軸方向配列であると見なされるか、またはその一部として提供されてもよい。軸方向配列は、それにより、要素が磁石と少なくとも１つの非磁性スペーサとからなる要素の軸方向配列である。
【００２０】
第１の部材および／または第２の部材（例えば、第１の部材および／または第２の部材のチューブ）は、複合材料から形成されてもよい。複合材料は、グラファイト複合材料からなってもよい。複合材料は、炭素繊維材料からなってもよい。
【００２１】
第１および第２の部材は、本質的に細長いものであってもよい。機械は、複数、例えば、６本のこのような伸長可能な脚アセンブリを備えてもよい。
【００２２】
機械は、座標測定機であってもよい。機械は比較器であってもよい。
【００２３】
座標位置決め機械は、例えば、伸長可能な脚アセンブリ自体の一部として、伸長可能な脚アセンブリの端部間の離間、または伸長可能な脚アセンブリに関連するその他の長さを測定するための計測構成要素を備えてもよい。このような計測要素の１つの例は、エンコーダスケールである。
【００２４】
機械は、伸長可能な脚アセンブリに関連する長さを測定するための計測要素を備えてもよい。伸長可能な脚アセンブリに関連する長さは、伸長可能な脚アセンブリの端部間の離間、またはそれに関連してもよい。計測要素は、エンコーダスケールから成ってもよい。計測要素は、第１の部材に取り付けられてもよい。計測要素は、磁石の軸方向の配列が第１の部材内に配置されている状態で、第１の部材の外側に取り付けられていてもよい。
【００２５】
第１の部材は、チューブの形態で提供されてもよい。
【００２６】
リニアモータは、リニアシャフトモータであってもよい。磁石は永久磁石であってもよい。
【００２７】
第１および第２の部材は、伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して直線的に移動することができる。例えば、第１および第２の部材は、例えば入れ子式に、互いにスライドするか、または互いを通過することができる。第１および第２の部材は、伸長可能な脚アセンブリの細長い部材を一緒に形成することができる。
【００２８】
伸長可能な脚アセンブリは、伸長可能な脚アセンブリの端部（または、ジョイント）などの少なくとも１つの支持体によって、機械内に支持（または保持）されてもよい。伸長可能な脚アセンブリは、第１および第２のプラットフォームが、伸長可能な脚アセンブリによって互いに対して位置決めされる状態で、機械の第１のプラットフォームと第２のプラットフォームとの間に設けられてもよい。構成要素が、第１および第２のプラットフォームのうちの１つに取り付けられてもよい。第１および第２のプラットフォームのうちの一方は、構成要素が第１および第２のプラットフォームの他方に取り付けられた状態で、固定（静止）されてもよい。プラットフォームという用語は、あらゆるタイプの構造体を記述するための広範な用語であり、形態や形状に関する限定を意味することは意図されていない。
【００２９】
機械は、そうでなければリニアモータによって支持されるであろう重量の少なくともいくらかを支持する、釣合わせ（counterbalance）配列を備えていてもよい。釣合わせ配列は、上述の第１または第２のプラットフォーム、例えば、非静止プラットフォームの重量の少なくともいくらかを支持してもよい。
【００３０】
‘
本明細書において、構成要素が作業容積内の特定の位置に移動されると記載される場合、これは、例えば、伸長可能な脚アセンブリそれ自体の部分、または少なくともそれに関連付けられた部分として座標位置決め機械によって提供される駆動手段によるもの、または、これは、例えば、オペレータによる構成要素の手動での位置決めのような何らかの外的な影響によるものであると理解されるべきである。
【００３１】
また、伸長可能な脚アセンブリは、作業容積内に構成要素を位置決めするためのものであると記載されている場合、これは、作業容積内の構成要素の位置を（構成要素をその位置に積極的に動かすことによって）設定するか、作業容積内の構成要素の位置を測定する（構成要素は何らかの手段によってその位置に移動されている）か、またはこれらの組み合わせを意味することとして理解されるべきである。いずれの場合でも、作業容積内に構成要素を位置決めすることは、作業容積の周りに構成要素を移動させることに関連しており、作業容積内に置かれている静的構成要素（例えば、ワークピース）の位置を、単に、測定することを包含することだけが意図されているわけではない。
【００３２】
構成要素は、伸長可能な脚アセンブリの操作によって作業容積の周りに構成要素が移動され得るように、伸長可能な脚アセンブリの端部に直接的または間接的に取り付けられ、および／または伸長可能な脚アセンブリの端部と共に移動することができる。構成要素は、測定プローブまたはその一部分（スタイラスまたはスタイラスチップなど）であってもよい。構成要素は、金属または他の剛性材料を成形または機械加工するための工作機械に、通常、見られる工具のような、工具またはその一部分であってもよい。構成要素は、例えば、その端部のボールジョイントによって画定される、伸長可能な脚アセンブリ自体の一部分、例えば、可動端部と見なすこともできる。
【００３３】
さらに、用語「作業容積」は、本発明が作用する作業容積の部分のみを意味することが意図されている。「作業容積」という用語はそれに応じて解釈されるべきであり、適切な場合には、「作業容積の少なくともいくらか」と読み替えるべきである。
【００３４】
機械の作業容積内に位置決めされる構成要素は、測定プローブなどの計測構成要素または計測器具を備えることができる。
【００３５】
本発明の第２の態様によれば、リニアアクチュエータが提供され、リニアアクチュエータが長さを変えたときに互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、第１の部材は、リニアアクチュエータを伸縮させるリニアモータの部分を形成する磁石の軸方向の配列および使用中の磁石の軸方向の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収する（吸収するように配列されている）弾性部材を備えている。リニアアクチュエータは、非デカルト座標位置決め機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリとして、またはその一部分として使用することができる。
【００３６】
本発明の第３の態様によれば、機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備える非デカルト座標位置決め機械が提供され、伸長可能な脚アセンブリは、伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、第１および／または第２の部材は複合材料から形成されている。複合材料は、グラファイト複合材料からなってもよい。複合材料は、炭素繊維材料からなってもよい。第１の部材は、伸長可能な脚アセンブリを伸縮させるリニアモータの一部分を形成する軸方向の磁石配列を備えてもよい。弾性部材は、使用中の磁石の軸方向の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収するために設けられてもよい。
【００３７】
本発明の第４の態様によれば、機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備える非デカルト座標位置決め機械が提供され、伸長可能な脚アセンブリは、伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材、伸長可能な脚アセンブリを伸縮させるリニアモータ配列、およびリニアモータ配列によって支持されるであろう重量の少なくともいくらかを支持する釣合わせ配列を備えている。第１の部材は、リニアモータ配列の一部分を形成する磁石の軸方向配列を備えてもよい。弾性部材は、使用中の磁石の軸方向の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収するために設けられてもよい。
【００３８】
本発明の更なる態様によれば、機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備えた非デカルト座標位置決め機械が提供され、伸長可能な脚アセンブリは、少なくとも１つの支持体によって機械内に支持され、そして保持要素が伸長可能な脚アセンブリを支持体に係合させるように付勢している。保持要素は、ばね部材からなってもよい。
【００３９】
本発明のさらなる態様によれば、機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを備えた非デカルト座標位置決め機械が提供され、伸長可能な脚アセンブリは、少なくとも１つ支持体によって機械内に支持され、支持体は、実質的に半径方向（すなわち、非軸方向すなわち横方向）の動きに引き継がれる小さな軸方向の移動によって、伸長可能な脚アセンブリを支持体から取り外すことを許容する一方、伸長可能な脚アセンブリが支持体から完全に軸方向に外れるのを防止するために、伸長可能な脚アセンブリの保持要素と協働する保持要素を備えている。
【００４０】
本発明のさらなる態様によれば、機械の作業容積内の構成要素を位置決めする伸長可能な脚アセンブリを含む非デカルト座標位置決め機械が提供され、伸長可能な脚アセンブリは、伸長可能な脚アセンブリが長さを変えるとき、互いに対して移動する第１および第２の部材を備え、第１の部材は、伸長可能な脚アセンブリを伸縮するリニアモータの一部分を形成する磁石の配列および使用中の磁石の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収する（吸収するべく配列される）少なくとも１つの弾性部材を備えている。磁石は、軸方向に配列されてもよく、そして少なくとも１つの弾性部材は、使用中の磁石の軸方向の熱的膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収するように配列されてもよい。
【００４１】
本発明のさらなる態様によれば、本発明の上述の各態様について、座標位置決め機械で使用するための関連する態様による伸長可能な脚アセンブリが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
ここで、一例として添付の図面を参照する。
【図１】図１は、６つの伸長可能な脚部を有するヘキサポッド非デカルト座標位置決め機械の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による伸長可能な脚アセンブリを含む非デカルト座標位置決め機械の全体図である。
【図３】図３は、図２の機械の一部の拡大図であり、伸長可能な脚アセンブリと機械の下側プラットフォームとの間の接続をより詳細に示している。
【図４】図４は、図２の機械の一部の拡大図であり、伸長可能な脚アセンブリと機械の上側プラットフォームとの間の接続を示し、特に２つの伸長可能な脚アセンブリに関連する拘束部材を示している。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態による伸長可能な脚アセンブリの細長い部材の概略図であり、リニアモータ（またはリニアアクチュエータ）の配列を示している。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施形態による伸長可能な脚アセンブリの細長い部材の概略図であり、リニアモータ（またはリニアアクチュエータ）の配列を示している。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施形態による伸長可能な脚アセンブリの細長い部材の概略図であり、リニアモータ（またはリニアアクチュエータ）の配列を示している。
【図６】図６は、図５Ａ〜図５Ｃに示される伸長可能な脚アセンブリの第１の部材の概略図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態による、弾性部材を備えていないリニアシャフトモータの部材内部での磁石の配列を概略的に示している。
【図８Ａ】図８Ａは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｄ】図８Ｄは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｅ】図８Ｅは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｆ】図８Ｆは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｇ】図８Ｇは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｈ】図８Ｈは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｉ】図８Ｉは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｊ】図８Ｊは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｋ】図８Ｋは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図８Ｌ】図８Ｌは、図５Ａないし図５Ｃおよび図６に示される第１の部材の（様々な）代替の実施形態を示している。
【図９】図９は、本発明の実際の実施において、磁石がどのように配置されるかをより明確に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態による非デカルト座標位置決め機械の全体図であり、ストラットを駆動するためのリニアモータと釣合わせ配列とを含んでいる。
【図１１】図１１は、図１０の非デカルト座標位置決め機械のさらなる図を示している。
【図１２】図１２は、図１０の非デカルト座標位置決め機械のさらなる図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図２は、本発明を具体化している非デカルト座標位置決め機械１００の全体図を提供する。非デカルト座標位置決め機械１００は、原理上、図１を参照して上述したものと同様である。図２に示される非デカルト座標位置決め機械１００は、上側プラットフォーム２０と下側プラットフォーム４０との間に配置された、概して同じ構造の６本の伸長可能な脚アセンブリ６０を備えている。６つの伸長可能な脚アセンブリ６０の各々は、上側チューブ６２と下側チューブ６４とを備え、上側チューブ６２が下側チューブ６４内で入れ子式に摺動する。
【００４４】
図２に示された特定の例では、上側プラットフォーム２０は固定され、下側プラットフォーム４０が６つの伸長可能な脚アセンブリ６０の動作により上側プラットフォームに対して移動可能であり、プローブ１４が下側プラットフォーム４０の下側面に取り付けられている。この構成では、ワークピース（図示せず）が、下側プラットフォーム４０の下方の機械１００の固定構造体の一部に取り付けられ、その結果、機械１００の作業容積は、上側および下側のプラットフォーム２０、４０の間でなく、下側プラットフォーム４０の下方にある。
【００４５】
図１の機械と同様に、伸長可能な脚アセンブリ６０は、機械の作業容積内に構成要素
（図２に示す例では、この構成要素はプローブ１４であるか、またはプローブ１４の先端部のようなプローブ１４の特定の部分の少なくとも部分）を位置決めするためのものである。伸長可能な脚アセンブリ６０にそれぞれに関連する拘束部材５０は、伸長可能な脚アセンブリ６０のそれぞれの長手方向軸の回りの望ましくない回転を防止（または、少なくとも低減）する。
【００４６】
伸長可能な脚アセンブリ６０の各々の上端部および下端部は、個々のボールジョイント８０を介して、上側プラットフォーム２０および下側プラットフォーム４０にそれぞれ接続されている。伸長可能な脚アセンブリ６０の最前面の２つのための下側ボールジョイント８０は、図２においてちょうど見ることができ、図３により詳細に示されている。下側ボールジョイント８０は、下側プラットフォーム４０の支持ブロック４２によって支持され、一方、上側プラットフォーム２０は上側プラットフォーム２０の支持ブロック２２を介して、上側ボールジョイント８０に支持され、上側プラットフォーム２０と伸長可能な脚アセンブリ６０との間の接続が、図４により詳細に図示されている。
【００４７】
伸長可能な脚アセンブリ６０の各々の上側および下側のチューブ６２、６４は、図２の伸長可能な脚アセンブリの１つに点線の輪郭で示されている、細長い部材６６を取り囲み、エンコーダスケール１０が細長い部材６６に固定されている。細長い部材６６は、例えば、入れ子式の配列によって、それ自体伸長可能である。各細長い部材６６は、その上側ジョイント８０から下側ジョイント８０まで延在し、そして、下側プラットフォーム４０（且つ、したがって、プローブ１４）の正確な位置決めおよび向きを決定するのは、細長い部材６６のそれぞれの長さである。したがって、スタイラスがワークピース表面に接触しているときのスタイラスの先端部の正確な位置を測定するために、ワークピース上の測定または走査操作中に、正確に測定されねばならないのは、細長い部材６６の長さである。伸長可能な細長い部材６６の動作は、図５を参照して、以下でより詳細に説明される。
【００４８】
図３は、伸長可能な脚アセンブリ６０と下側プラットフォーム４０との間の接続をより詳細に示す拡大図である。図３の底部の拡大図に特に示されているように、３つのボール８４が、細長い部材６６の下端部に三角形の配列で設けられており、この三角形の配列の平面は、細長い部材６６の長手方向の軸と実質的に直交している。支持ブロック４２には、細長い部材６６の端部の３つのボール８４を支持するように作用するより大きな固定ボール８２が、より大きなボール８２がより小さなボール８４の中に蹲る状態で、設けられている。
【００４９】
各伸長可能な脚アセンブリ６０には、上端部において、拘束部材５０が設けられ（または関連つけられ）、拘束部材５０は、伸長可能な脚アセンブリ６０の細長い部材６６および上側プラットフォーム２０に設けられているさらなる部材（支持ブロック２２）に取り付けられる。拘束部材５０は、細長い部材６６のその長手方向軸の回りでの望ましくない回転を防止する（または、少なくとも低減する）ために、細長い部材６６を上側プラットフォーム２０に効果的に結びつける。
【００５０】
図４は、伸長可能な脚アセンブリ６０と機械１００の上側プラットフォーム２０との間の接続をより詳細に示す拡大図であり、特に、図２の伸長可能な脚アセンブリ６０の２つに関連する拘束部材５０をより詳細に示している。拘束部材５０は、概略的に、複数部品または複数区分のヒンジとして説明することができる。図示された例は、実質的に平行な回転軸を有する回転ジョイントまたはナックル５３、５５および５７によって接続された４つの部品または区分５２、５４、５６および５８を備えている。ジョイント５３、５５および５７は、標準的なピンおよびベアリング構造であってもよく、摩擦の影響を低減するためにボールベアリングを使用してもよい。拘束部材５０の目的、構成および動作は、同時係属中の英国特許出願第１５１３８５０．６号に更に詳細に記載されている。
【００５１】
さて、伸長可能な脚アセンブリ６０を伸縮させるために使用されるリニアモータ（またはリニアアクチュエータ）が、図５、６および８を参照して、より詳細に説明される。
【００５２】
図５は、伸長可能な脚アセンブリ６０のうちの１つの細長い部材６６を示す概略図である。細長い部材６６は、伸長可能な脚アセンブリ６０が長さを変えるときに、互いに対して移動する第１および第２の細長い部材６３および６５を備えている。第１および第２の細長い部材６３、６５は、それぞれの長手方向軸が実質的に一直線上に配置され、伸長可能な脚アセンブリ６０が伸長および収縮するときに、互いの上を摺動または通過する。図５に示される例では、第１の細長い部材６３が、第２の部材６５の内部で入れ子式に摺動する。簡潔化のために、第１および第２の細長い部材６３、６５を第１および第２の部材６３、６５とそれぞれ称する。
【００５３】
第１の部材６３は、その長さの少なくともいくらかに沿って内部に配列された複数の磁石７２を備え、この複数の磁石７２は、伸長可能な脚アセンブリ６０を伸縮させるためのリニアモータ７０の一部を形成する。この種のリニアモータは、時には、リニアシャフトモータと呼ばれる。図示された例では、他の配列も可能であるが、一つの磁石のＮ‐Ｓ方向が、一連の磁石７２のＮまたはＳ極が直列に隣接する磁石７２のＮまたはＳ極にそれぞれ対向する状態で、一連の磁石７２に沿って交互に配列されている。
【００５４】
リニアモータの他の部分を形成するために、コイル７４が第２の部材６５に設けられている。コイル７４は、フォーサ（ｆｏｒｃｅｒ）と呼ばれることもあり、この例では、Ｕ、Ｖ、Ｗで表されている３つの相の３相コイルとして示されている。この種のリニアシャフトモータは周知であり、３相Ｕ、Ｖ、Ｗのコイルが磁石７２のＮ極とＳ極に位置的にどのように関連しているか、および３相Ｕ、Ｖ、Ｗがどのようにモータを駆動するように制御されるかの詳細は、ここでは必要とされないであろう。
【００５５】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、作業容積中のプローブ構成要素１４の３つの対応する位置について、３つの異なるそれぞれの延伸Ｌ１、Ｌ２およびＬ３状態にある伸長可能な脚アセンブリ６０を示している。
【００５６】
図５Ａにおいて、伸長可能な脚アセンブリ６０は完全に伸長され、すなわち、リニアモータ７０が許容する限り、少なくとも完全に伸長されている。図５Ｂでは、コイル７４が磁石７２と相互作用して、第１の部材６３を第２の部材６５に対して動かす力を生成する磁界を生成するように制御された伸長可能な脚アセンブリ６０が、幾分収縮され、その結果、第１の部材６３は、第２の部材６５の内部でさらに後退し、伸長可能な脚アセンブリ６０の全長を短くしている。図５Ｃでは、伸長可能な脚アセンブリ６０がさらに後退されている。
【００５７】
図６は、第２の部材６５からの干渉なしに、第１の部材６３を隔離して示しているので、第１の部材６３の内側の磁石７２の配置をより明確に示している。第１の部材６３は、任意の適切な断面（例えば、正方形または円形）の中空チューブ７８の形態である。図に示すように、磁石７２は、第１の部材６３の第１の端部７７から他方の（第２の）端部７９まで実質的に延在しており、これは、第１の部材６３と第２の部材６５との間の相対運動の範囲、ひいては伸長可能な脚アセンブリ６０の伸縮の範囲を最大限にする点で有利である。
【００５８】
本発明の重要な利点を提供するために、この実施形態では、弾性材料７６が、磁石７２の周り、すなわち、磁石７２の間、およびまた、磁石７２の列と第１の部材６３の端部７７、７９との間にも設けられている。通常、そのような弾力性のある（すなわち、可撓性のあるまたは従順な）材料７６の存在は、リニアアクチュエータの当業者によっては要求されず、または考えられることさえもなかったであろう。例えば、図７は、リニアシャフトモータの部材６３０（本発明の第１の態様を具現化していない）が、磁石７２０が端部から端部まで如何なる隙間、すなわち、「無駄な」空間なく延在している状態で、通常どのように構成されていたかを模式的に示している。
【００５９】
しかしながら、ながら、非デカルト座標位置決め機械との関連で、図７に示されるようなリニアアクチュエータ部材６３０を使用する場合、非常に小さい測定の不正確さ（これは小さいが、高精度の計測関連では重大である）が、アクチュエータ部材の設計、特にその中の磁石の配列に起因する可能性があるということを本出願人は見出した。本出願人は、これらの計測誤差が、アクチュエータ部材内の磁石の熱的な膨張および収縮によって引き起こされ、その結果、アクチュエータ部材の長さにおける小さな変化、ひいては結果としての計測誤差を引き起こすことを究明した。通常、このような影響は、リニアモータの機能に影響を与えないため、リニアモータでは重要ではないが、計測関連では、その影響は重要である。この問題は、磁石に近接されているリニアモータコイルで発生される熱のために悪化される。
【００６０】
本出願人は、使用中の磁石の熱的な膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収するために、（図５および図６に図示されているような）弾性材料を使用することによって、計測関連に非常に特有のこの問題を克服している。これは、計測結果において大幅な改善をもたらすことが判明している。図６に示される実施形態では、弾性材料７６には十分な機械的剛性が存在するが、コイル７４の作用に起因して磁石７２に作用する電磁力が第１の部材６３のハウジングに伝達され、（磁石７２だけでなく）ハウジングを第２の部材６５に対して移動させるように、磁石は効果的に第１の部材６３の内側で「浮遊する」。
【００６１】
本発明は、リニアモータの磁石７２が弾性材料７６内に効果的に埋め込まれ又は浮遊されている、図６に示された配列に限定されないことが理解されよう。図６に示されたものと同様の技術的利点を達成する様々な代替の実施形態が、これから、図８に示される概略図を参照して説明される。
【００６２】
比較を容易にするために、図６が図８Ａとして繰り返されている。図８Ｂに示される実施形態では、スペーサ７１が磁石７２の間に軸方向に配列され、各スペーサ７１が各側の磁石７２に接触している。スペーサ７１と磁石７２との間には隙間がなく、したがって、磁石７２の間に弾性材料７６は存在しない。しかしながら、列（または、群）として考慮されるときは、列の各端部（磁石７２と第１の部材６３の第１および第２の端部７７、７９との間）には、弾性材料７６で充填された隙間が存する。各端部の弾性材料７６は、磁石７２の熱膨張を吸収するのに十分である。
【００６３】
磁石７２の列の各端部における弾性材料７６は必要でさえない。図８Ｃは、弾性材料７６が一端部にのみ設けられ、各磁石７２の間にスペーサが設けられ、また、第１の磁石７２と第１の部材６３の第１の端部７７との間にスペーサが設けられている実施形態を示している。第２の端部７９における弾性材料７６は、磁石７２の熱膨張を吸収するのに十分である。
【００６４】
弾性材料７６について、本出願人は、低粘度のシリコーンが良好な結果をもたらすことを究明した。シリコーンは、炭素原子および／または水素原子と高い頻度で結合される、珪素原子と酸素原子とが交互になった鎖である、シロキサンの反復単位からなる不活性合成化合物を含むポリマーである。図８Ｂおよび８Ｃのスペーサ７１は、非磁性であり、例えばアルミニウムで形成され、機械的に剛性である。一実施形態では、スペーサ７１は、磁石７２の（軸方向の）長さの半分である。
【００６５】
図８Ｃに示される実施形態は、新しい磁石７２またはスペーサの各々が第２の端部７９に挿入されつつ、磁石７２およびスペーサ７１の終わることのない列が、チューブ７８に第１の端部７７に向かって、さらにさらに押し込まれる状態で、第１の部材６３の開口した第２の端部７９に磁石７２およびスペーサ７１を交互に挿入することによって構成されてもよい。チューブ７８は、磁石７２とスペーサ７１とが挿入されるのを許容すべく、最初に、両端部で開かれていてもよいし、または、一端部で閉じられていて、他端で開いていてもよい。
【００６６】
磁石およびスペーサは、それらが第２の端部７９から第１の端部７７に、（特に、隣接する磁石７２が及ぼす反発磁力を考慮して）フリッピングすることなく移動することを許容するべく、典型的には、半径方向に小さな隙間を持つがそれらが自由に移動することを許容するように、第１の部材６３の内側の輪郭とほぼ同じであるが、わずかに小さい断面を有するであろう。
【００６７】
全ての磁石およびスペーサは、第２の端部７９に小さな隙間を残しても、チューブ７８の長さの大部分に延在する列を形成するべく。軸方向に互いに接触するように一緒に押し込まれる。シリコーンが、次に、チューブ７８の中に注入され、列とチューブ７８の内壁との間の上記半径方向の隙間、ならびに、第２端部７９における軸方向の隙間を充填する。
【００６８】
小さな半径方向の隙間、および、それ故のその半径方向の隙間における弾性材料７６の存在は、磁石７２（従って、チューブ７８）の半径方向への熱膨張が、典型的には、計測結果に影響を与えない、計測の関連においては、特に有利ではない。しかしながら、半径方向の隙間に弾性材料７６が存在することは、磁石７２のガタツキを防止する上で少なくとも有益であり、そうすることで機械的に有益である。このようなガタガタした音は騒々しいだけでなく、（高精度の計測器では邪魔になるだけでなく）、関連する振動も計測に悪影響を与える可能性がある。したがって、このような半径方向の移動を防止することはまた、軸方向の熱的膨張および収縮を吸収するように配列された弾性材料を有することから得られる利益ほどは重要ではなく、直接的ではないが、計測結果にも有益であり得る。
【００６９】
図８Ｄは、弾性部材が、ばね部材７３の形態で、最端部の磁石７２と第１の部材６３の第２の端部７９との間に設けられた実施形態を概略的に示している。図８Ａから図８Ｃの弾性材料７６と同様に、図８Ｄのばね部材７３は、磁石７２の軸方向の熱的膨張および収縮の少なくともいくらかを吸収するように作用する。
【００７０】
図８Ｄはまた、図８Ｄの実施形態がその特徴を有さないので、弾性材料７６が磁石７２を半径方向において取り囲むことは、不可欠ではないことを示している。空気隙間は、理想的には、磁石７２の著しい半径方向の移動を防止するためには十分に小さくなければならないが、半径方向への磁石７２の熱膨張によって、磁石がチューブ７８内に膨張するほどには小さくはない。半径方向におけるチューブ７８の熱膨張は、第１の部材６３の長さに変化をもたらさないので、計測に直接には影響しないが、磁石７２がチューブ７８の内壁に抗して半径方向に押すと、磁石７２の更なる熱膨張と組み合わされた機能的接触が、第１の部材６３の軸方向の拡張をもたらす（これは、計測に直接影響を与える）かもしれない。しかしながら、磁石７２とチューブ７８との間の摩擦が十分に小さい場合、磁石７２が軸方向に自由に膨張するのを許容するために、半径方向の隙間は全く必要ではなく、これは、図８に示されているすべての実施形態に当てはまる。
【００７１】
図８Ｅに概略的に示される実施形態は、図８Ｄのものと同様であり、磁石７２の半径方向の移動（例えば、ガタツキ）の問題を防止するために、弾性材料７６が半径方向の隙間に注入されているという唯一の相違点を有している。
【００７２】
図８Ｆに概略的に示される実施形態は、図８Ｄの実施形態と同様であり、ばね部材７３が、任意の適切な形態をとることができる、普通名称化された弾性部材７５で置き換えられている。例えば、弾性部材７５は、ゴムスペーサまたはブロックの形態を取ることができる。
【００７３】
図８Ｇは、弾性部材７５が、磁石７２の列のいずれかの端部に配置される必要はなく、中間のどこかに配置されればよいことを示している。図８Ｈは、ばね部材７３が、図８Ｂにおいて導入されている非弾性のスペーサ７１と共に使用され得ることを示している。図８１は、弾性スペーサ７５と非弾性スペーサ７１との組み合わせを使用することができることを示しているが、一方、図８Ｊは、弾性スペーサ７５が列の各端部、並びに、隣接する磁石７２の対の間に設けられてもよいことを示している。図８Ｋは、図８Ｊの変形例であり、弾性材料７６が半径方向の隙間を充填している。
【００７４】
最後に、図８Ｌは、列がチューブ７８の端部から端部まで延在する必要はないことを示している。磁石７２およびスペーサ７１の軸方向の配列は、チューブ７８の端部から任意の適切な距離だけずらすことができる２つの停止部６９によって、チューブ７８内の定位置に保持されている。図８Ｌの図解では、両方の停止部６９がチューブ７８のそれぞれの端部７７、７９からオフセットされているが、停止部６９の一方または両方が端部７７、７９と一致していてもよい。停止部６９は、チューブ７８の端部７７、７９を、例えばキャップとして形成してもよい。図８Ａ〜図８Ｋに示される実施形態では、停止部６９が、チューブ７８のそれぞれの端部７７、７９に設けられている。
【００７５】
本発明の実施形態を実施することができる多種多様な方法があることは、図８から明らかである。共通の特徴は、第１の部材６３が、伸長可能な脚アセンブリ６０を伸縮するリニアモータ７０の一部を形成する磁石７２の軸方向の配列と、使用中の磁石７２の軸方向の熱的な膨張または収縮の少なくともいくらかを吸収すべく配列された弾性部材７３、７５、７６とを備えることである。一般に、軸方向配列の要素が、少なくとも磁石７２および弾性部材７５（弾性部材７５は、ばね７３または弾性材料７６を含む任意の適切な弾性部材を表す）および選択肢として非磁性スペーサ７１のような要素を備えた状態で、要素の軸方向の配列であると考えることができる。要素の軸方向配列の一部としての弾性部材の存在は、使用時に、磁石の熱的膨張および収縮の少なくともいくらかが吸収される結果となる。要素の軸方向配列は、部材のそれぞれの端部であってもよい、上述の２つの停止部の間に設けられてもよい。
【００７６】
磁石は、図示のように、ＮＳ−ＳＮ−ＮＳ−ＳＮ−ＮＳの順序で配列される必要はなく、他の配列も可能であることが理解されよう。
【００７７】
図５、図６および図８は、第１の部材６３をかなり概略的に示しているが、図９は、本発明の実際の実施において、磁石７２がどのように配列されているかをより明確に示すために、より現実的な（より概略的ではない）図を提供している。図９において、第１の部材６３の中空チューブ７８は、例えば、図８Ｃに概略的に示されているように、交互に配列された磁石７２およびスペーサ７１を明らかにするべく、部分的に切り取られている。中空チューブ７８の断面はほぼ正方形である。同様に、磁石７２は、上述のように小さい半径方向の隙間を許容するべくより小さいけれども、中空チューブ７８の内側のそれと一致するべくほぼ正方形の断面である。磁石７２は、この例では、第１の部材６３が一緒にされるときにチューブ７８を通過するのを容易にするべく、面取りされた角部および縁部を少なくとも部分的に備えている。スペーサ７１は、この例ではほぼ円形の断面を有している。チューブ７８の外側に固定されたエンコーダスケール１０もまた示されている。
【００７８】
磁石は、互いに分離された、すなわち別個の要素として形成されているように、図面には示されているが、磁性材料の単一のブロックが、同じ材料のブロック内に複数の磁石を形成するような方法で、磁化されることも可能である。したがって、複数の磁石とは、複数の個別で分離された磁石要素に限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００７９】
磁石７２の熱膨張が第１の部材６３の長さの増加につながるのと同様に、本出願人はまた、第１の部材６３自体のチューブ７８を形成している材料の熱膨張、および実際には、第２の部材６５の熱膨張があり得ることも理解している。したがって、本出願人は、第１および／または第２の部材６３、６５を、非常に低い熱膨張係数を有するのみならず、高い比剛性（剛性を密度で除したもの）および高い比強度（強度を密度で除したもの）を有する、炭素繊維のような複合材料から形成することが有益であることを見出したのである。
【００８０】
本出願人は、上述したようなリニアモータ（またはリニアアクチュエータ）７０の使用が、非デカルト座標位置決め機械の伸長可能な脚アセンブリ６０を伸縮させるのに非常に便利で効果的であることを見出した。図２から明らかなように、下側プラットフォーム４０およびプローブ１４の重量は、第１および第２の伸縮部材６３および６５からそれぞれ形成されている伸長可能な脚アセンブリ６０によって支持されている。上述したように、リニアモータ７０は、部材６３、６５を互いに対して移動させるために設けられている。それだけでなく、リニアモータ７０は、例えば、下側プラットフォーム４０およびプローブ１４に作用する重力の作用の下で、２つの第１および第２の部材６３、６５が引き離されるのを防止する必要がある。したがって、このような状況では、リニアモータ７０はまた、システムが「休止している」ときにプラットフォーム４０を静止状態に保つために、典型的には、一種のブレーキとして働き、重力と等しい力を反対方向に加える。
【００８１】
本出願人は、これが、リニアモータ７０からの熱発生である上述の問題に関係する、計測関連においての問題を提示することを認識した。この熱は、計測ループにおける構成要素の熱的膨張と収縮を招き、不正確な測定結果になるので、計測に悪影響を及ぼす。本出願人は、非デカルト座標位置決め機械と脚伸展用のリニアモータの使用との組み合わせに特有なこの問題を、図１０から図１２に示されるような、釣合わせ配列９０を導入することによって、解決した。
【００８２】
釣合わせ配列９０は、下側の（移動）プラットフォーム４０およびそれに取り付けられた任意の構成要素の重量の少なくともいくらかを支持するように作用し、それによって、リニアモータ７０の負担を軽減する（歪を取除く）。重量がもはやリニアモータ７０によっては支持されないので、コイル７４への電流を大幅に減少させることができ、コイル内で発生される熱もまた減少される。非デカルト座標位置決め機械と、脚の伸長のためのリニアモータと、リニアモータの歪みを低減するための、釣合わせ配列との組み合わせは、これまでには提案されていない。
【００８３】
釣合わせ配列９０は、リニアモータによって運ばれる重量と正確に等しい支持体を提供する必要がないことは、理解されよう。これは理想的な状況ではあるが、実際には、コイル７４への電流が低減されるので、その重量の少なくともいくらかを釣合わせることによって、達成される利益が存する。このことから、機械１００の全作業容積に亘って達成させることが特に困難である、正確な釣り合いを提供する必要がないので、釣合わせ配列９０の設計は決定的には重大ではない。従って、当業者であれば、公知の、かかる釣合わせ配列に基づいて適切な釣合わせ配列を提供することに、困難性を有さないであろう。
【００８４】
例として、釣合わせ配列９０の一設計例が図１０〜図１２に示されるが、これは決して本発明の範囲を限定するものではない。この例の、釣合わせ配列９０は、ジョイント９３を介して互いに接続された第１および第２のアーム９２、９４を備えている。第１のアーム９２は、ジョイント９１を介して下側プラットフォーム４０の頂部（ｔｏｐ）に接続され、第２のアーム９４は、ジョイント９５（図１１に最も明確に示されている）を介して機械１００の固定部品（図示せず）に接続されている。ジョイント９３の詳細は、図１２に示されている。
【００８５】
図１０にも示されている（最も詳細には拡大された部分図に示されている）のは、釣合わせ配列９０とは独立して使用され得る、この実施形態の２つの追加の有益な特徴である。第１に、一方の側で下側プラットフォーム４０の支持ブロック４２に接続され、そして、他方の側で伸長可能な脚アセンブリ６０の下側端部に接続される保持ばね８８が、各ボールジョイント８０のために設けられている。保持ばね８８は、細長い部材６６の端部の３つのボール８４（図３の拡大図を参照）を付勢して支持ブロック４２上のボール８２に接触させ、そして、伸長可能な脚アセンブリ６０が使用中に支持ブロック４２から持ち上がり、取り外されること（これは、下側プラットフォーム４０の極端で意図しない動きによって偶然に起こる可能性がある）を防ぐのを助ける。したがって、この保持要素は、伸長可能な脚アセンブリ６０を付勢して伸長可能な脚アセンブリ６０の支持体に係合させるように作用する。
【００８６】
第２に、伸長可能な脚アセンブリ６０の下側端部に設けられる保持フランジ８７を少なくとも部分的に囲む（閉じ込める）、保持フード８６が支持ブロック４２に設けられている。伸長可能な脚アセンブリ６０を支持ブロック４２から直接に離して持ち上げようとするとき、保持フランジ８７がフード８６内に閉じ込められているので、伸張可能な脚アセンブリ６０の支持ブロック４２からの完全な離脱が防止される。このことは、伸長可能な脚アセンブリ６０が、動作中に不注意に支持ブロック４２から持ち上がり、支持ブロック４２から取り外されることを回避するのに役立つ。しかしながら、保持フード８６は一方の側に開いており、係合されたときに保持フランジ８７の上方にわずかな隙間が存しており、かくて、わずかに持ち上げた後の横方向への動きによって、保持フランジ８７（したがって、伸長可能な脚アセンブリ６０）が、取外されるのを許容している。より一般的には、この保持機構は、実質的な半径方向の移動に引続く小さな軸方向の分離による取外しを許容する一方、完全な軸方向の取外しを防ぐべく、伸長可能な脚アセンブリの保持特徴部と協働する保持特徴部を支持体に備えている。
【００８７】
上述の２つの保持特徴部の組み合わせは特に有益である。何故なら、保持ばね８８が、ボール８２、８４を付勢して係合させることによってフランジ８７の保持フード８６からの不用意な分離を防止し、それによって、フランジ８７をフード８６から取り外すのに必要な半径方向の移動を防止するのを助ける間、保持フードおよびフランジ８６、８７が、全体的に取外されるのを防止するからである。
【００８８】
少なくとも図２および図１０に示される機械１００の別の有益な特徴は、上側プラットフォーム２０は「頂部フレーム」とも称されるが、機械１００から除去可能（取り外し可能）であることである。公知の非デカルト式機械では、頂部フレームは、通常、機械の一体的な部分を形成し、取り外し可能ではない。図示された実施形態では、上側プラットフォーム２０は、図３に８２としてマークされたものと同等の６つのボールを含み、そして、上側プラットフォーム２０が取り外し可能な状態で、これは、プラットフォーム２０（ボールを含む）が較正目的のためにＣＭＭで測定されること、例えば、ボールの位置および／または分離を測定し、次いで機械１００に戻して置くことを許容する。
【００８９】
添付の図面に示された非デカルト座標位置決め機械は、６つの伸長可能な脚アセンブリを有しているが、本発明を具体化する非デカルト座標位置決め機械は、勿論、６本の伸長可能な脚アセンブリを有することに限定されず、伸長可能な脚アセンブリの本数および形態は、関連する用途によって決定される。
【００９０】
本発明の一実施形態は、主に座標測定機および比較器に関して説明されたが、本発明は、走査機械、工作機械、ロボット、位置決め装置（例えば、光学部品用）、プロトタイプ製造装置などの任意のタイプの座標位置決め機械、および様々な他の用途に、より広く適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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【図８Ｋ】
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【図８Ｌ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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