(57)【要約】【課題】工作機械や測定機の直線軸における幾何学形状誤差の影響を低減するため、スライドの三次元位置を連続的に直接検出する。【解決手段】基準２４に基づき座標軸内でガイド１２に沿って移動可能なスライド１４の三次元位置を検出するための装置において、基準はスライド１４のガイド１２に対して平行に延伸している。基準２４と対向する互いに平行な２つの面２８、３０は、それぞれ二次元リニアスケールを支持している。位置測定システム２０は、スライド１４と固定結合可能な支持本体２２の三次元位置を連続的に決定する。位置測定システムは、３つのインクリメンタル式光学式読取りヘッド３４、３６、３８と、一の距離センサ４０とを有している。支持本体２２はスライド１４に対して、該支持本体が全移動ストロークにわたって同時的検出過程の際に基準２４と接触し得ないように配置される。【選択図】図１
2004286750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライド(14)のガイドに対して平行に延伸しており、望ましくは多角形状断面を有する角柱状基準(24)に基づいて一の座標軸内でガイドに沿って移動可能なスライド(14)の三次元位置を検出するための工作機械または測定機向け装置において、
前記基準(24)は、少なくとも第１の面および第２の面でリニアスケールを支持しており、該リニアスケールのうち少なくとも一は、二次元リニアスケールであり、
前記スライド(14)と固定結合可能な、あるいはスライドに組み込まれた支持本体(22;23)の三次元位置を決定するために位置測定システム(20)が設けられており、
前記基準(24)の第１および第２の面(28、30;28、32)は、二次元リニアスケール(29、31)を支持しており、
前記基準(24)のリニアスケール(29、31)を検出するための位置測定システム(20)は、
第１の読取りヘッド(34)と、これと離間している第２の読取りヘッド(36)であって、前記読取りヘッドは共に、前記支持本体(22;23)に設けられており、かつ二次元リニアスケール(29;31)のうちの第１のリニアスケール(29)に対応する第１の読取りヘッド(34)および第２の読取りヘッド(36)と、
前記支持本体(22;23)に設けられた第３の読取りヘッド(38)であって、前記読取りヘッドは二次元リニアスケール(29、31)のうちの第２のリニアスケール(31)に対応する第３の読取りヘッド(38)と、
前記支持本体(22;23)と、一の二次元リニアスケール(29、31)を備えた面(28、30;28、32)の１つ(28)またはこれに平行な何れかの面との間の距離を検出するための距離センサ(40)と、
を有しており、
前記スライド(14)での支持本体(22;23)の配置は、該支持本体(22;23)が検出過程の際に前記基準(24)と接触し得ないように行われることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１および第２の面(28、30)は、前記基準(24)の対向する互いに平行な２つの側面(28、30)であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１および第２の面(28、32)は、前記基準(24)の側面(28)と、該側面に対して直角に折曲された端面(32)であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記距離センサ(40)は、読取りヘッドを基準にして支持本体(22;23)の規定された位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記基準(24)は、温度に対して不変な材質によって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記支持本体(22;23)は、温度に対して不変な材質によって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記基準(24)は、スライド(14)のガイド(12)を形成している２つの離間した長手ガイド(12'、12'')の間に配置するために形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記基準(24)は、延長された矩形状プレートであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記支持本体(22)は、断面においてＵ字型であり、さらにその両方のＵ字型脚部(22'、22'')で第１と第２、または第３の読取りヘッド(34、36;38）を支持していることを特徴とする請求項２または請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記支持本体(23)は、折曲部であり、さらにその両方の折曲部脚部(23'、23'')で第１と第２、または第３の読取りヘッド(34、36;38)を支持していることを特徴とする請求項３または請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記第３の読取りヘッド(38)は、該読取りヘッドが前記基準(24)の長手延伸を基準にして、第１または第２の読取りヘッド(34、36)と同じ高さで該読取りヘッドと対向するように支持本体(22;23)に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械あるいは測定機向けの装置であって、スライドのガイドに対して平行に延伸している、望ましくは多角形状断面を有する角柱状基準に基づいて、一の座標軸内でガイドに沿って移動可能なスライドの三次元位置を検出するための装置に関する。
【０００２】
ここでスライドの三次元位置の検出とは、所望の座標方向において主要な運動を検出することに限られず、空間内における剛性物体の全部で６つの自由度の方向において、案内誤差に起因するその他すべての比較的小さな運動をも検出することを意味している。
【背景技術】
【０００３】
案内された機械部品の案内誤差を測定し、補正するための方法と装置が、特許文献１で知られている。ここで開示される装置は、上述した装置に相当する。第１の方法においては、測定機の関連する案内誤差が測定され、さらに測定機の演算回路が備える補正機能によって近似される。その後の測定において座標測定機の誤差を含んだ結果は、補正機能によって修正される。第２の方法においては、スライド方向において延伸している基準線に対する距離を測定する追加測定装置が、測定機の様々な部材に実装されている。これらの測定装置によって案内誤差は、測定過程中に連続的に検出される。測定機の演算回路は、座標測定機の誤差の付随した結果を補正するために、追加測定装置の出力信号を利用する。第３の方法においては、機械の既存の案内面が基準線として用いられる。このことはコストが比較的安価で済み、さらに直線性基準に基づいた測定によって求められた偏差が、近似関数の形で記憶され、また追加測定装置の測定値を継続的に補正するのに使用できる。上述した２つの方法の組み合わせである第３の方法において、追加プローブの先端は、ガイド面に沿って摺動する。上述した２つの方法を実施するためには、角柱状基準が使用される。この角柱状基準は、スライドのガイドに対して平行に延伸している。該基準は、第１と第２の面の上にリニアスケールを支持しており、該リニアスケールのうち一方は、二次元リニアスケールである。位置測定システムは、スライドに固定結合された支持本体の三次元位置を決定するのに用いられる。該支持本体には読取りヘッドが取り付けられており、さらに該支持本体は基準で案内されている。このため読取りヘッド、あるいは支持本体は、基準の面に直接装着されている。一の座標内での変位を測定し、すべての案内誤差の影響を検出できる測定システムは、位置決め精度を大幅に改善すべき測定機や加工機への組み込みに好適である。しかしながら第１の方法においては、案内誤差が一定であり、一旦測定されると近似関数として記憶されて、その後の測定の際に考慮されるものと考えられる。また第２の方法においては、案内誤差は連続的に測定されるものの、比較的コストが高いため、関連する案内誤差しか測定されない。さらに第３の方法では、近似関数の導入と追加測定装置の測定値の持続的補正とを必要とする。またすべての場合において、基準は支持本体向けの機械的ガイドとして用いられているため、このことが基本的に不利となる。
【０００４】
一方、特許文献２からは形状測定機が知られている。該形状測定機は、装置のガイド手段とサーボ装置とから切り離された、ガイドで軌道を修正するための基準系統を有する。該基準系統は、正確な縦長の基準を含む。該縦長の基準は、摺動スライドの個別の座標軸に対して平行に配置されており、さらに該基準は、ガイド手段上を移動できる部材によって連続的に走査可能である。基準系統は、大きな力にさらされることがなく、さらにその幾何学形状が長期間にわたり安定しており、かつ温度に殆ど依存しないように作製されている。このような既知の形状測定機の特徴は、摺動スライド向けの案内条件が優れていることである。しかしながら、そのコストは、装置に要するコストも、測定技術に要するコストも相当なものとなる。すなわちこの基準系統は、その断面が矩形状総形レールによって形成されている３つの基準によって構成されており、該基準は、互いに隣接する２つの側面で走査軌道を支持している。第１の基準は、マシンベッドに取り付けられている。第２の基準は、垂直なコラムの端面に固定されており、さらにその一方の端部に折曲部材を備えている。該折曲部材は、第１の基準の走査軌道を包摂しており、その結果、第２の基準は、第１の基準と結合されている。第３の基準は、第２の基準と対応して結合されている。３つの基準間での両方の結合箇所でそれぞれ複数のセンサが設けられており、該センサは２つの基準の間での各相対運動をその結合箇所で位置と方向に関して検出する。各相対運動は、演算回路に送られ、該演算回路はプローブ要素の測定結果、あるいは三次元位置に関する該当する補正値を計算する。この構成によって、極端に剛性の高いマシンベッドを有する既知の形状測定機よりも、より優れた動的挙動とより短い副次タイムと計測タイムを可能にすることが達成されるべきである。この極端に剛性の高いマシンベッドは、しばしば花崗岩から製造されており、さらに該花崗岩上には摺動スライドを介して垂直なコラムが支持されている。該垂直なコラムは、それ自体、再び中実に形成されているか、または重量の大きな鋳鉄構造物、あるいは鋼溶接構造物として形成されている。
【０００５】
特許文献３からは、主要な二次元並進基本運動で２つの物体の相対運動の６つの運動成分を検出するための装置が知られている。これら２つの物体は、光学式二次元格子スケールを備えたプレートと、構成要素とである。該構成要素は、該プレートに対して平行で、平坦な面と、読取りヘッドとしての複数の光学格子とを有している。該構成要素は、反射光の強度変動を評価することによって光学格子が該プレートに対して平行な、Ｘ方向およびＹ方向での相対変位の検出を可能にするように該プレートに接近される。構成要素とプレートとの間の距離を検出するために、少なくとも３つの距離検出装置が設けられている。該距離検出装置は、容量型または誘導型に、あるいはプローブとして形成されている。しかしながら該既知の装置は、一の座標軸においてガイドに沿って移動可能なスライドの三次元位置を検出するために、これに従い主要な一次元運動を検出するにはコストがかかりすぎて適していない。
【０００６】
特許文献４は、特に２つの次元において線形測定を実施するために形成されている装置を開示している。この装置においてはワゴンがガイドレール上でベースを介して２つの次元において移動できる。ワゴン上には一の面があって、該面には、測定すべき物体を取り付けることができる。該面の下面は、互いに直角に配置された平行な線から成る第１の光学格子を支持している。プローブは、該面の上に配置されている。ワゴンの下にあるベース上には、２つの垂直な方向でのワゴンの運動を検出するために、２つの読取りヘッドが配置されている。しかしながらこの既知の装置も、その構成に基づき、工作機械や測定機で一の座標軸においてガイドに沿って移動可能なスライドの三次元位置を検出するのに適していない。
【０００７】
特許文献５は、角柱状基準物体に対して相対的に位置決め本体の位置を決定するために、位置決め本体の６つの自由度を検出する装置を開示している。基準物体は、互いに直角に配置された２つの面の一方の上で２つのスケールを支持し、さらに他方の面の上で１つのスケールを支持している。これら３つのスケールは、ＣＣＤセルの形状の光学式スキャナとして形成されている。位置決め本体は、３つのスケールに対応する３つのプロジェクタを支持している。各プロジェクタは、３つの分散光面を送出し、該３つの分散光面は、１つの投影中心で交差し、さらに測定スケール上にそれぞれ３つのライトマークを投影する。スケール上での個別のライトマークの位置から基準物体に沿っての投影中心の三次元位置と、基準物体の該当する面に対するその距離とを計算することができる。これらの測定値によって位置決め本体の位置が、基準物体に対するその６つの自由度において決定される。
【特許文献１】ＤＥ  ３１  ５０  ９７７  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ  ４３  ４５  ０９４  Ｃ２
【特許文献３】ＷＯ  ９９／１７０７３
【特許文献４】ＧＢ  ２  ０３４  ８８０  Ａ
【特許文献５】ＤＥ  ４３  ０８  ４５６  Ｃ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、該当するスライドの三次元位置を連続的に直接検出することによって、工作機械または測定機の直線軸における幾何学形状誤差の影響を受けないようにした上述の装置であって、工作機械や測定機にも組み込み可能な装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００９】
上記の課題は、本発明の請求項１に記載した特徴を有する装置によって解決される。
【００１０】
本発明に係る装置において、基準の第１および第２の面は、二次元リニアスケールを支持している。該二次元リニアスケールは、離間した３つの読取りヘッドと１つの距離センサとを有する位置決めシステムによって検出できる。移動可能なスライドでの支持本体の配置は、該支持本体が全移動ストロークにわたって、および同時的な検出過程の際に基準と接触し得ないように行われる。これらの特徴に基づいて、該当する座標軸の機械的案内品質および再現性とは無関係に、本発明に係る装置に組み込まれた位置測定システムによって、スライドが例えば１つの測定プローブを支持しているとき、いかなる時点でも座標の原点に対して、および測定物体に対して相対的にその正確な位置を決定することを達成できる。これによって測定機の測定誤差が極小となる。スライドが、一般にスライドから比較的大きな距離をもつツールを有しているとき、ワークに対するツールの目標位置をより正確に設定できる。より正確に設定できる理由は、スライドの運動のたとえ極めて僅かな変動もツールに増幅されて作用するためである。該装置を工作機械または測定機の構成に組み込むことによって、測定結果において静的、あるいは動的な幾何学形状誤差が考慮される。位置決め精度は、特に支持本体が基準と接触し得ないことによっても向上させられる。本発明に係る装置の工作機械または測定機への実装は、ＷＯ  ９９／１７０７３によって知られている装置と比較して、面状基準ではなく、これに平行で、平坦な面が必要であることによって達成される。該平行で平坦な面の相互位置は、三次元的に作動する１つの読取りヘッドと３つの距離センサによって検出されるのではなく、スライドと固定結合可能な、またはスライドに組み込まれた支持本体の三次元位置を決定するために３つの読取りヘッドと１つの距離センサが設けられており、これら３つの読取りヘッドと１つの距離センサは、基準の２つの面で二次元リニアスケール、あるいは基準と支持本体との間の距離を検出する。これによって、座標軸内においてガイドに沿って移動可能なスライドの三次元位置を検出することができる。
【００１１】
本発明に係る装置において基準は、位置測定システム向けのガイドとして用いられず、その結果、測定結果に悪影響を及ぼす可能性のある接触に起因する力を避けることができる。基準は、工作機械や測定機から物理的に完全に分離されており、さらに支持力および案内力から免れている形で保持されている。これによって位置測定システムによって求められた測定結果は、スライドの案内に誤差がないかどうか、あるいはどの程度の誤差があるのかに拘わらず、基準に基づいた支持本体の現在位置を常に再現している。このようにしてスライドの軌道誤差は、測定過程に直接入り込む。
【００１２】
本発明に係る装置において基準は、ＤＥ  ４３  ０８  ４５６  Ｃ２に基づく装置の角柱状基準本体と同様、２つの面上にリニアスケールの形状のスケールを支持している。該スケールは、もちろん二次元的に形成されており、対応する読取りヘッドは、長さ測定値のみを提供し、さらに追加の距離センサは、距離の値を提供する。そして長さ測定値と距離の値に基づいてスライド、あるいは位置決め本体の６つの自由度に関する数値を計算することができる。
【００１３】
本発明に係る装置の好適な実施の形態は、従属請求項の対象を形成している。すなわち、本発明の他の座標軸上を移動可能なスライドの三次元位置検出装置は、第１および第２の面２８、３０は、基準２４の対向する互いに平行な２つの側面２８、３０である。
また本発明の他の装置は、第１および第２の面２８、３２が、基準２４の側面２８と、該側面に対して直角に折曲された端面３２である。
さらに本発明の他の装置は、距離センサ４０が読取りヘッドを基準にして支持本体２２；２３の規定された位置に設けられている。
さらにまた本発明の他の装置は、基準２４が温度に対して不変な材質によって構成されている。
さらにまた本発明の他の装置は、支持本体２２；２３が温度に対して不変な材質によって構成されている。
さらにまた本発明の他の装置は、スライド１４のガイド１２を形成している２つの離間した長手ガイド１２’、１２’’の間に配置するために、基準２４が形成されている。
さらにまた本発明の他の装置は、基準２４が延長された矩形状プレートである。
さらにまた本発明の他の装置は、支持本体２２が断面においてＵ字型であり、さらにその両方のＵ字型脚部２２’、２２’’で第１と第２、または第３の読取りヘッド３４、３６；３８を支持している。
さらにまた本発明の他の装置は、支持本体２３が折曲部であり、さらにその両方の折曲部脚部２３’、２３’’で第１と第２、または第３の読取りヘッド３４、３６；３８を支持している。
さらにまた本発明の他の装置は、該読取りヘッドが基準２４の長手延伸を基準にして、第１または第２の読取りヘッド３４、３６と同じ高さで該読取りヘッドと対向するように、第３の読取りヘッド３８が支持本体２２；２３に設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
本発明に係る装置の一の実施形態において、第１の面と第２の面が、基準の互いに対向する互いに平行な２つの側面である場合、基準は、断面において矩形状の延長されたスケール状物体とすることができる。これによって基準に基づいた支持本体およびこれと結合されたスライドの位置と三次元位置を、極めて簡単な方法で検出することができる。
【００１５】
（実施の形態２）
本発明に係る装置の別の実施形態において、第１の面と第２の面が、基準の側面および、該側面に対して直角に折曲された端面である場合、支持本体は、本発明に係る装置の上記実施形態と同様に、リニアスケールが対向する互いに平行な２つの側面上に配置されているような用途においてよりも特定の用途においてより合理的であり得るような構成とできる。
【００１６】
（実施の形態３）
本発明に係る装置の別の実施形態において、距離センサが、支持本体で読取りヘッドを基準にして規定された位置に設けられている場合、該距離センサは、座標軸に直角な方向においてリニアスケールを支持している面に対するその距離を決定できる。読取りヘッドおよび距離センサを正確に規定された位置で支持本体に配置することによって、支持本体の、およびこれと結合されたスライドの位置と三次元位置を再現できるように決定することができる。
【００１７】
（実施の形態４）
本発明に係る装置の別の実施形態において、前記基準と支持本体が温度に対して不変な材質によって構成されている場合、位置測定システムの測定精度に及ぼす温度の影響を排除することができる。
【００１８】
（実施の形態５）
本発明に係る装置の別の実施形態において、スライドのガイドを形成している２つの離間された長手ガイド間に配置するために基準が形成されている場合、該基準は、コラムの、およびそれによってコラムのガイドの寸法、あるいは位置の変化がここで適用された測定値記録方法に基づいて検出されるように、工作機械や測定機の座標軸に沿って配置されたホルダに取り付けることができる。本発明に係る装置の少なくともこの実施形態を適用するのに好適な既知の測定機としては、クリンゲルンベルク社の歯形計測センタＰ６５／Ｐ１００があり、該歯形計測センタは２００２年カタログ番号１３５３／Ｄ／ＩＯにおいて開示され説明されている。
【００１９】
（実施の形態６）
本発明に係る装置の別の実施形態において、基準が、長く引き伸ばされた矩形状プレートである場合は、該プレートはこれがスライドの離間された長手ガイドの間で長手ガイドと同じ高さに、あるいは長手ガイドに対して手前にずらして配置できるような寸法とすることができる。
【００２０】
（実施の形態７）
本発明に係る装置の別の実施形態において、支持本体はその断面がＵ字型である。その２つのＵ字型脚部で第１の読取りヘッドと第２の読取りヘッド、または第３の読取りヘッドを支持している場合、支持本体は、特に次のようにスライドに固定するのに適している。すなわち、これらの読取りヘッドが基準の対向する互いに平行な２つの面上で二次元リニアスケールを検出することができる。
【００２１】
（実施の形態８）
本発明に係る装置の別の実施形態において、支持本体は折曲部であり、さらにその両方の脚部で第１の読取りヘッドと第２の読取りヘッド、または第３の読取りヘッドを支持している場合は、位置測定システムは、特にリニアスケールを検出するのに適しており、該リニアスケールは、２つの互いに直角に折曲された面上で基準を支持している。
【００２２】
（実施の形態９）
本発明に係る装置の別の実施形態において、第３の読取りヘッドが基準の縦方向延伸をもとにして該読取りヘッドと同じ高さで第１の読取りヘッド、あるいは第２の読取りヘッドと対向するように第３の読取りヘッドが支持本体に設けられている場合、両方の読取りヘッドは、その位置を座標軸の方向において、およびこれに直角な方向において基準のそれぞれ対向して取り付けられた十字格子構造物に対して相対的に検出することができる。これら３つの読取りヘッドは共同で、座標軸を中心にして、および該座標軸に対して直角な別の２つの座標軸を中心にして支持本体の傾倒を検出することができる。
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明する。
【００２４】
図１は、一の座標軸の方向においてガイド（全体として１２と表記）に沿って移動可能なスライド１４の三次元位置を検出するための、工作機械や測定機用装置（全体として１０と表記）を表している。図に示す実施例において、座標軸は図１の上部に示したＸＹＺ直交座標系のＺ軸である。この図は、剛性物体が有する６つの運動自由度、すなわち３つの並進自由度Ｘ、Ｙ、Ｚと３つの回転自由度Ａ、Ｂ、Ｃを分かりやすく示している。物体の三次元位置は、６つの自由度によって完全に表示できる。ここで説明する例において、三次元位置を検出する対象物はスライド１４である。スライド１４は、Ｚ方向において顕著な運動座標を有している。Ｚ方向の運動は、６つの自由度の方向におけるすべての運動成分を含めて検出する必要がある。装置１０を有する工作機械や測定機では、Ｚコラム１６しか示されておらず、該Ｚコラムは、剛性が高く、ねじり剛性が高く、細長く延伸された中空体として形成されている。スライド１４のガイド１２は、Ｚ軸に対して直角に離間した２つの長手ガイド１２’、１２”によって形成されている。スライド１４は、長手ガイド１２’、１２”をスライド可能に収容している平行な２つの長手溝を有し、さらに例えば３Ｄプロービングシステムを支持している。なお該３Ｄプロービングシステムは、ここではＺ軸１６の下に配置されたスライド（該スライドと共にコラムが移動可能）と同様、図を見やすくするため省略している。理由は、３Ｄプロービングシステムの詳細は本発明の理解に不要だからである。同様の理由で、スライド１４の駆動システムも図示していない。
【００２５】
位置測定システム（全体として２０と表記）は、スライド１４の三次元位置を検出するために用いられる。位置測定システムによって、折曲部材１９でスライド１４に固定結合された支持本体２２の三次元位置は、角柱状基準２４に基づいて決定できる。角柱状基準は、スライド１４のガイド１２に対して平行に延伸されており、多角形状断面（図示した実施例においては矩形状断面）としている。基準２４は、Ｚ軸に平行で、かつスライド１４にも平行で、Ｚコラム１６およびスライド１４からそれぞれ一定の距離をおいて配置されている。図に示す実施例において、基準２４は延伸された矩形状プレートであって、この矩形状プレートは上部で折曲部材２５によってＺコラム１６と固定結合されており、さらに下部では２つの折曲片２７ａ、２７ｂによってベースプレート２６とスライドできるように結合されている。ベースプレート２６は、Ｚコラム１６と剛性結合されている。基準２４は、スライド１４の三次元位置の検出に与える温度の影響をできる限り排除するため、温度に対して不変な材質によって構成される。同じくベースプレート２６も、温度に対して不変な材質によって構成される。ここでは固定式継手、あるいはスライド式継手として表示されている折曲部材１９、２５、折曲片２７ａ、２７ｂは、説明を容易にするために用いたに過ぎず、実施に際してはこれらと異なる構成で等価な手段によって実現することもできる。
【００２６】
基準２４は、第１の面（ここでは側面２８）上および第２の面（ここでは側面３０）上で、それぞれ二次元リニアスケール２９、３１を支持している。したがって第１の面と第２の面は、ここでは延伸された矩形状プレートの長手側の対向する互いに平行な２つの外部側面であり、該プレートは基準２４を形成している。
【００２７】
位置測定システム２０は、基準２４のリニアスケール２９、３１を検出するために以下を備える。すなわち、第１の読取りヘッド３４と、その下に垂直に離間して位置する第２の読取りヘッド３６（いずれの読取りヘッドも支持本体２２に設けられており、第１のリニアスケール２９と対応している）と、支持本体２２に設けられた第３の読取りヘッド３８（第２のリニアスケール３１と対応している）と、支持本体２２と第１のリニアスケール２９とを備えた距離センサ４０であって、基準２４の側面２８またはこれに平行な何れかの面との間の距離を検出するための距離センサ４０とを備えている。
【００２８】
スライド１４における支持本体２２の配置は、支持本体も、読取りヘッド３４、３６、３８も、距離センサ４０も、いかなる箇所でも基準２４と接触し得ないように行われる。第３の読取りヘッド３８は、これが基準２４の長手延伸をもとにして第１の読取りヘッド３４と同じ高さで該第１の読取りヘッドと対向するように支持本体２２に設けられているのが望ましい。第２の読取りヘッド３６は、３つの読取りヘッドが基準２４の縦断面の、Ｚ軸を含む一の平面内において直角三角形の角にあるように垂直に離間して読取りヘッド３４の下に配置されている。これに関して距離センサ４０は、規定された位置において支持本体２２に設けられている。すなわち第１の読取りヘッド３４のできる限り近傍に設けられている。支持本体２２は、断面において（すなわちＺ軸に対して直角方向において）Ｕ字型をしており、その両方のＵ字型脚部２２’、２２”で第１の読取りヘッド３４、あるいは第３の読取りヘッド３８を支持している。このときＵ字型脚部２２’は、第２の読取りヘッド３６が第１の読取りヘッド３４から正確な測定向けに十分な程、離間されるように垂直下方に延長されている。３つの読取りヘッド３４、３６、３８は、インクリメンタル式光学式読取りヘッドである。距離センサ４０は、容量型センサとするのが望ましいが、誘導型センサや光学式センサであってもよい。二次元リニアスケール２９、３１は、それぞれ十字格子構造物である。基準２４は、ガラス（Zerodur（登録商標））製物体であるのが望ましいが、アンバー鋼（登録商標）製であってもよい。該アンバー鋼も温度に対して不変であるが、十字構造物を取り付けるにはガラスほどは適していない。
【００２９】
図１に示した実施例において、支持本体２２はスライド１４の正面側に固定されており、さらに温度に対して不変な材質によって構成されているのが望ましい。その代わりに支持本体２２は、スライド１４の統合された構成要素であってもよい。
【００３０】
図１に示した装置１０は、以下のようにして動作する。
【００３１】
読取りヘッド３４、３６、３８と距離センサ４０とを有する支持本体は、スライド１４と共に基準２４に沿って移動される。このとき、該基準に接触することはない。読取りヘッド３４と３８は、Ｚ方向およびＹ方向において基準２４の、それぞれ対向して取り付けられているリニアスケール２９、３１に対して相対的に該ヘッドの位置を検出する。読取りヘッド３６は、基準２４の右側面に取り付けられたリニアスケール２９に対して相対的にＹ方向における該ヘッドの位置を検出する。距離センサ４０は、基準２４の右側で側面２８に対してＸ方向における距離を検出する。読取りヘッドを基準にして３つの読取りヘッド３４、３６、３８と距離センサ４０とを支持本体２２で規定された位置に配置することによって、支持本体２２および該支持本体と結合されているスライド１４の位置と三次元位置を、基準２４に関して決定することができる。すなわち、支持本体２２およびそれによってスライド１４の運動の全体として６つの並進運動成分Ｘ、Ｙ、Ｚと回転運動成分Ａ、Ｂ、Ｃを決定することができる。
【００３２】
図２は、他の例として位置測定システム２１を有する装置（全体として１０と表記）の第２の実施例を示している。この実施例においては、第１の面と第２の面は側面２８または該側面に対して直角に折曲された端面３２であり、その上方で基準２４が二次元リニアスケール２９または３１を支持している。第３の読取りヘッド３８は、端面３２のリニアスケール３１と対応している。第３の読取りヘッド３８に隣接して距離センサ４０は支持本体２３に設けられている。該支持本体は折曲部であり、折曲部はその両方の折曲部脚部２３’、２３”で第１と第２の読取りヘッド３４、３６、および第３の読取りヘッド３８を支持している。位置測定システム２１に配置された装置１０は、上述した位置測定システム２１の位置測定システム２０に対する構成上の相違を除き、図１による装置１０と同じ構成および同じ動作を備えているため、これらについては説明を要しない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る装置の第１の実施例を示す斜視図であって、該装置の位置測定システムは一の基準を有しており、該基準は対向する互いに平行な２つの面上で二次元リニアスケールを支持している状態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る装置の第２の実施例を示す斜視図であって、該装置の位置測定システムは一の基準を有しており、該基準は互いに直角に折曲された２つの面上で二次元リニアスケールを支持している状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…装置
１２…ガイド
１２’、１２”…長手ガイド
１４…スライド
１６…Ｚコラム
１９…折曲部材
２０…位置測定システム
２１…位置測定システム
２２…支持本体
２２’、２２”…Ｕ字型脚部
２３…支持本体
２３’、２３”…折曲部脚部
２４…基準
２５…折曲部材
２６…ベースプレート
２７ａ、２７ｂ…折曲片
２８…側面
２９…二次元リニアスケール
３０…側面
３１…二次元リニアスケール
３２…端面
３４…第１の読取りヘッド
３６…第２の読取りヘッド
３８…第３の読取りヘッド
４０…距離センサ
【図１】
2004286750.tif 000003
【図２】
2004286750.tif 000004