(57)【要約】負荷支承構造を備える座標位置決め装置。負荷支承構造は、負荷支承構造に沿って移動可能なキャリッジのための、コーナの各側に１つずつ、少なくとも２つの支承表面を提供する少なくとも１つの細長いコーナ部片と、少なくとも１つの細長いコーナ部片に沿って延び、少なくとも１つの負荷支承面を提供するシート材料の少なくとも１つの部片とを備える。
2020517941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷支承構造を備える座標位置決め装置であって、前記負荷支承構造は、前記負荷支承構造に沿って移動可能なキャリッジのための、コーナの各側に１つずつ、少なくとも２つの支承表面を提供する少なくとも１つの細長いコーナ部片と、前記少なくとも１つの細長いコーナ部片に沿って延び、少なくとも１つの負荷支承面を提供するシート材料の少なくとも１つの部片とを備える座標位置決め装置。
【請求項２】
前記負荷支承構造は、前記コーナ部片の各側に少なくとも１つの支承面を提供するように配置されたシート材料の少なくとも１つの部片を備える請求項１に記載の座標位置決め装置。
【請求項３】
前記負荷支承構造は、少なくとも２つの細長いコーナ部片であって、それぞれが、そのそれぞれのコーナの両側に２つの支承表面を提供する、細長いコーナ部片を備える請求項１または２に記載の座標位置決め装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの細長いコーナ部片は、実質的に同じ熱慣性を有するように構成される請求項３に記載の座標位置決め装置。
【請求項５】
前記負荷支承構造は、少なくとも２つの支承表面をそれぞれが提供する２つの細長いコーナ部片と、さらなる細長いコーナ部片と、シート材料の第１の部片、第２の部片、および第３の部片であって、前記コーナ部片に沿って、前記コーナ部片の前記第１、第２、および第３の対間をそれぞれ延びてこれらの間に負荷支承面を提供する、シート材料の第１の部片、第２の部片、および第３の部片とを備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項６】
前記負荷支承構造は、少なくとも１つのシート材料のバルクヘッドを備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項７】
シート材料の前記少なくとも１つの部片は、大きくても３ｍｍの厚さである請求項１乃至６のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項８】
前記負荷支承構造に沿って移動可能なキャリッジであって、前記少なくとも１つの細長いコーナ部片の前記支承表面に対して支承する支承部材を備える、キャリッジを備える請求項１乃至７のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項９】
アーチファクトをその上に置くことができるプラットフォームと、工具を担持し、前記プラットフォームに対する前記工具の相対運動をもたらすための移動システムとを備える座標位置決め装置であって、前記移動システムは、
少なくとも１つの支承表面を備える第１の本体と、第２の本体であって、前記少なくとも１つの支承表面と相互作用し、それによって前記第１の本体および第２の本体の相対運動を容易にする少なくとも１つの支承部材を備える、第２の本体とを備え、前記第１の本体および前記第２の本体は、一緒に予負荷がかけられ、前記予負荷は、前記少なくとも１つの第１の支承部材および前記１つまたは複数の支承表面を介して担持され、
前記第１の本体は、前記少なくとも１つの支承表面を提供する少なくとも１つの細長い支承トラック部材と、前記細長い支承トラックに沿って延びるシート材料の少なくとも１つの部片とを備え、
前記座標位置決め装置は、前記予負荷により前記第２の本体の前記少なくとも１つの支承部材によって前記少なくとも１つの細長い支承トラック部材内に付与された結果として生じる力が、シート材料の前記少なくとも１つの部片によって主に担持されるように構成される座標位置決め装置。
【請求項１０】
前記予負荷により前記第２の本体の前記少なくとも１つの支承部材によって前記少なくとも１つの細長い支承トラック部材内に付与された結果として生じる力が、シート材料の前記少なくとも１つの部片のせん断平面内におよび前記せん断平面に沿って直接的に分解可能であるように構成される請求項９に記載の座標位置決め装置。
【請求項１１】
前記第１の本体は、前記細長い支承トラックに沿って延びる少なくとも２つの負荷支承面を提供するように配置されたシート材料の少なくとも１つの部片を備え、
前記座標位置決め装置は、前記少なくとも２つの負荷支承面が、前記少なくとも１つの細長い支承トラック部材内への前記予負荷により前記第２の本体の前記少なくとも１つの支承部材によって前記少なくとも１つの細長い支承トラック部材内に付与された結果として生じる力の大部分を、これらの間で支承するように構成される請求項９または１０に記載の座標位置決め装置。
【請求項１２】
前記細長い支承トラックの長さに沿って、前記第２の本体の前記少なくとも１つの支承部材によって前記少なくとも１つの細長い支承トラック部材内に付与された前記予負荷による前記力が、その２つの間の共働点において、前記細長い支承トラックに平行に延びる細長い目標線と交差するように向けられるように構成され、少なくとも２つの共働点は、前記少なくとも１つの支承部材と細長い支承トラックとの間に存在し、前記少なくとも２つの共働点において前記少なくとも１つの支承部材によって前記細長い支承トラック上に付与された力は、前記細長い目標線と交差するように構成され、前記細長い目標線は、第１の負荷支承面を画定する材料の前部表面および後方表面を含む平面の第１の対と、第２の負荷支承面を画定する材料の前部表面および後方表面を含む平面の第２の対との交差部によって画定された概念上の細長い容積部の近傍に位置する請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項１３】
座標位置決め装置であって、ビームと、前記ビームによって支持され、前記ビームに沿って移動可能なキャリッジとを備え、前記ビームは、一緒になって実質的にモノコック構造を提供する、少なくとも１つの細長い支承トラック部材およびシート材料の少なくとも１つの部片を備える座標位置決め装置。
【請求項１４】
座標位置決め装置用のビームを製造する方法であって、前記座標位置決め装置は前記ビームに沿って移動可能なキャリッジ用の支承表面を備え、前記ビームは、少なくとも１つの細長いコーナ部材と、前記少なくとも１つの細長いコーナ部材に沿って延び、少なくとも１つの負荷支承面を提供するシート材料の少なくとも１つの部片とのモジュラー構造を備え、前記方法は、
前記少なくとも１つのコーナ部材およびシート材料の少なくとも１つの部片を組み立てて前記ビームを提供するステップと、
その後、前記細長いコーナ部材を機械加工して平坦な支承表面を提供するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記ビームは、少なくとも１つのバルクヘッドを備える請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば座標測定機（ＣＭＭ）などの位置決め装置（特にデカルト座標位置決め装置／ＣＭＭ）用のビームなどの負荷支承構造、およびそのような負荷支承箱構造／ビームを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＭなどの位置決め装置は、ビームなどの１つまたは複数の負荷支承構造を備えることができる。別の部材が、負荷支承構造／ビームによって担持され得る。この他の部材は、負荷支承構造／ビームに対して相対的に移動可能であることができる。他の部材は、「キャリッジ」であることができ、別の（相対的に移動可能な）部材をそれ自体が担持することができる。負荷支承構造、たとえばビームはそれ自体、たとえば検査される部分／工作物プラットフォームに対して移動可能であることができる。たとえば、ブリッジ（Ｂｒｉｄｇｅ）、ポータル（Ｐｏｒｔａｌ）、およびガントリ（Ｇａｎｔｒｙ）タイプのＣＭＭは、通常キャリッジを担持する、クロスビームと一般的に呼ばれるものを備えることができる。キャリッジは、クロスビームに沿って、たとえばｘ軸に沿って移動可能である。通常、クロスビームは、少なくとも２つの垂直脚部間に延びている。機械のタイプに応じて、脚部の１つまたは複数（または１もない）は、（検査される部分がその上に置かれる）機械ベッドに対して、たとえばｙ軸に沿って相対的に移動可能であることができる。たとえば、クロスビームは、クロスビームがそれに沿って進行することが可能である２つの固定された隆起したレール部材間を延びることができる。別の例では、ビームの一方側のみに１つの固定されたレール部材が存在し得、ビームに固定されこれと共に移動する脚部が、ビームの他方側に提供され得る。
【０００３】
前述したキャリッジはそれ自体、キャリッジに対して、たとえばｚ軸に沿って移動可能であることができる（検査プローブなどの工具をその上に担持することができる）クイルを担持することができる。そのようなＣＭＭは、３軸デカルトＣＭＭと称され得る。デカルト座標位置決め装置は、直列に配置され、互いに全体的に相互に垂直に配置された（そして一般的にはｘ、ｙ、およびｚ軸として指定される）３本の線形軸を備える移動システムによって、装置上に装着された工具が、検査されるかまたは作業される部分に対して移動可能であるものである。典型的なデカルト座標位置決め装置は、ブリッジ、ポータル、カンチレバー（Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）、水平アーム（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ａｒｍ）およびガントリのタイプの機械を含む。
【０００４】
これもまた知られているように、特許文献１に説明されているように連接式プローブヘッドをクイルの端部上に装着することができ、それにより、工具は、１つまたは複数の回転軸を中心として回転することができる。そのような配置は、一般に、５軸システムとして知られている。
【０００５】
座標位置決め装置、特にデカルトＣＭＭは、グラナイトなどの非常に剛性であり重い材料から作製された構造を有することが一般的である。実際、デカルトＣＭＭの多くの部分をグラナイトから作製することが一般的である。たとえば、（工作物テーブルとしても知られている）工作物プラットフォーム、機械の移動可能な部分および移動可能な部分用の支承表面を主にグラナイトの、鋳造された、または押し出し成形された部材から作製することは、ごく普通の事である。
【０００６】
重い材料および構造の使用の根底にある理論は、ＣＭＭが、ａ）プラットフォーム上に位置する測定される部分の重量、および／またはｂ）ＣＭＭのさまざまな移動可能な部分（たとえば、軸に沿って前後に移動し、通常はプラットフォームを支承するブリッジタイプＣＭＭのブリッジ）の移動する重量下でひずまないことが重要であることである。
【０００７】
また、機械が環境温度の変化の場合に安定していることも一般的に望ましい。したがって、大きな熱慣性を有する高密度材料（たとえばグラナイト）から作製された構造が、従来、そのような安定性を達成するためにＣＭＭを作製する際に使用されてきた。
【０００８】
さらに、移動可能な部分間の支承部が空気支承部であることはごく一般的なことであり、それによって摩擦無しの相対動作を提供する。良好に機能するために、空気支承部は、非常に平坦な、精密に形成された支承表面上で動く必要があり、この支承表面は、これに対して支承する部分の重量下でひずまないものである。したがって、空気支承部の使用は、グラナイトなどの剛性で相対的に重い材料、または厚みのある鋳造されたもしくは押し出し成形された部材を支承表面として使用することになる傾向があり、それによって機械の重量およびコストを増大させる。
【０００９】
より軽量のＣＭＭ、および／または空気支承部ではなく機械的支承部を利用するＣＭＭを製造するためにいくつかの試みがなされてきている。たとえば、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、および特許文献１２は、グラナイトおよび他の重い材料の使用を低減する／回避するように設計されたさまざまな例示的な機械を説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７５３３５７４号明細書
【特許文献２】米国特許第５４０２９８１号明細書
【特許文献３】欧州特許第１５００９０３号明細書
【特許文献４】欧州特許第２０８９５９２号明細書
【特許文献５】米国特許第６２０２３１６号明細書
【特許文献６】米国特許第５１２５１６３号明細書
【特許文献７】米国特許第５１７３６１３号明細書
【特許文献８】欧州特許第０２６８６５９号明細書
【特許文献９】米国特許第５３８８３４３号明細書
【特許文献１０】米国特許第５０６３６８３号明細書
【特許文献１１】国際公開第８９／０９８８７号パンフレット
【特許文献１２】米国特許第８７３９４２０号明細書
【特許文献１３】国際公開第２００７／０９３７８９号パンフレット
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、軽量測定機における改良に関する。たとえば、本発明は、上記で述べた特許文献において説明されるものなどの知られている、いわゆる軽量測定機に勝る利点を提供する軽量測定機に関する特定の設計考慮事項に関する。
【００１２】
本発明は、測定機であって、その構造の少なくとも一部分（これ以後部材と呼ばれる）がシート材料（たとえばシート金属）から作製される、測定機に関する。たとえば、（たとえば計測ループの一部を形成する）少なくとも１つの負荷支承構造が、シート材料から形成され得る。特に、支承部分がその上に提供される少なくとも１つの構造それ自体が、シート材料から形成され得る。たとえば、測定機の少なくとも移動可能な部材は、（主に）シート材料から形成される。
【００１３】
特に、本発明は、ＣＭＭなどの位置決め装置において使用するための改良された負荷支承構造、およびそのような負荷支承構造を製造する、改良された方法に関する。
【００１４】
たとえば、本出願は、座標位置決め装置用のビーム（たとえば移動可能なビーム）などの負荷支承構造を説明する。負荷支承構造（たとえばビーム）は、負荷支承構造に沿って移動可能なキャリッジのための１つまたは複数の支承表面（たとえば空気支承表面）を提供する少なくとも１つの細長い支承トラック部材と、少なくとも１つの負荷支承面を提供するように配置されたシート材料の少なくとも１つの部片とを備える。負荷支承構造（たとえばビーム）は、移動可能な負荷支承構造であることができ、たとえば、これは、座標位置決め装置の別の部材上の１つまたは複数の支承部分（たとえば細長い空気支承表面）と共働し、それによって負荷支承構造の移動を容易にする、１つまたは複数の支承部分（たとえば空気支承パッド）を備えることができる。
【００１５】
本発明の第１の態様によれば、負荷支承構造を備える座標位置決め装置であって、負荷支承構造は、負荷支承構造に沿って移動可能なキャリッジのための、コーナの各側に１つずつ、少なくとも２つの支承表面を提供する少なくとも１つの細長いコーナ部片（たとえば、負荷支承構造のコーナを形成する細長い支承トラック部材）と、少なくとも１つの細長いコーナ部片に沿って延びるシート材料の少なくとも１つの部片とを備える、座標位置決め装置が提供される。シート材料の少なくとも１つの部片は、少なくとも１つの負荷支承面を提供することができる。
【００１６】
本発明のモジュラー設計による負荷支承構造は、重量を最小限にしながら、相当な広さの剛性である負荷支承構造を達成できることが見出されている。特に、本発明によるモジュラー構成（たとえば、支承表面をそれぞれのコーナの両側に提供するように配置された別個のコーナ部片と組み合わされたシート材料）を有する負荷支承構造は、軽量であるが、依然として剛性の負荷支承構造を提供することができる。特に、シート材料は、鋳造されたまたは押し出し成形された構成要素よりも相当な重量削減を提供することができ、一方で別個の支承トラック部材は、キャリッジの支承部材に必要とされる必要な剛性を提供することができる。たとえば、負荷支承箱構造のコーナを形成する細長い支承部材とシート材料の負荷支承面との組み合わせにより、本発明によるビームは、複数の押し出し成形された同一のサブビームから形成された主要ビーム構造を利用する特許文献４に説明される技術を使用して作製された匹敵する寸法のビームより、質量が相対的に小さくなり得る（したがって重量がより軽量になり得る）。
【００１７】
重い材料の使用を最小限にし、ＣＭＭをできるだけ軽量に作製することは、いくつかの利益を提供することができる。たとえば、これは、必要とされる、したがって無駄にされる材料の量を低減することができる。軽量ＣＭＭは、ＣＭＭを作動させるために必要とされるエネルギーが少ないため、ユーザによってより効率的に、安価に動かすことができる。さらに、軽量ＣＭＭの移動可能な部材は低い慣性を有し、それによって加速中に慣性によって引き起こされる曲がりを低減する。これは、より良好な測定処理能力をもたらすことができる。
【００１８】
負荷支承構造は、負荷支承箱構造であることができる。負荷支承構造は、ビームであることができる。たとえば、負荷支承構造は、箱ビームを備えることができる。ビーム（たとえば箱ビーム）は、移動可能な（たとえば、１次元、たとえば１次線形次元で移動可能な）ビームであることができる。ビーム（たとえば箱ビーム）は、クロスビーム、たとえば水平クロスビームであることができる。
【００１９】
理解されるように、面は平坦であることができる。実際は、負荷支承構造の内部にあることができるか、またはその外側表面／シェルの一部を形成することができる。少なくとも１つのシートおよび少なくとも１つの支承トラック部材は、一緒になって、（たとえば実質的に）モノコックまたは半モノコック構造を提供することができる。
【００２０】
負荷支承構造は、コーナ部片の各側／端部上に少なくとも１つの負荷支承面を提供するように配置されたシート材料の少なくとも１つの部片を備えることができる。これは、各側に前記負荷支承面を提供するように折り畳まれた材料の１つのシートによって提供され得る。したがって、シート材料の部片の少なくとも１つは、負荷支承構造の少なくとも２つの（たとえば外部／外側）面を提供するように折り畳まれ得る。任意選択により、コーナ部片の各側／端部上の各負荷支承面は、材料の別個の／異なるシートによって提供される。
【００２１】
任意選択により、シート材料の少なくとも１つの部片は、大きくても５ｍｍの厚さであり、たとえば、大きくても３ｍｍの厚さであり、任意選択により、大きくても１ｍｍの厚さであり、たとえば大きくても０．５ｍｍの厚さである。任意選択により、シート材料は、金属材料（たとえばアルミニウム、またはステンレス鋼）を含む。
【００２２】
負荷支承構造の適切な大まかな断面形状は、矩形、正方形、三角形、多角形、および他の定型または非定型の多面形状を含む。
【００２３】
任意選択により、（細長いコーナ部片によって提供された）支承表面は、シート材料の少なくとも１つの部片から突き出て着座する（すなわち、支承表面に隣接するシート材料の少なくとも１つの部片の表面から突き出て着座する）。換言すれば、任意選択により、（細長いコーナ部片によって提供された）支承表面は、シート材料の少なくとも１つの部片と実質的に同一面にならない。たとえば、シート材料の少なくとも１つの部片の表面と隣接する支承表面との間に大きな段が存在し得る。たとえば、少なくとも５ｍｍ、任意選択により少なくとも１０ｍｍ、たとえば少なくとも１５ｍｍ、例として１８ｍｍまたはそれ以上の段。
【００２４】
少なくとも１つの細長い支承トラック部材の厚さは、シート材料の部片の少なくとも１つのものより少なくとも２倍厚く、たとえば少なくとも３倍厚くなり得る。
【００２５】
少なくとも１つの細長いコーナ部片は、押し出し成形された部材（たとえば、押し出し成形された金属、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼）であることができる。少なくとも１つの細長いコーナ部片は、断面が中空であり得る。中空の場合、１つまたは複数の補強ウエブが提供され得る。任意選択により、支承表面の平面に対して垂直に延びる少なくとも１つのウエブが、配置される。任意選択により、前記少なくとも１つのウエブは、支承部材（たとえば空気支承パッド）が（正に）載置するところに対してほぼ中央に位置するように配置される。したがって、これは、予負荷力が、実質的にウエブの（たとえばせん断）平面を介して／平面内を／平面に沿って担持されることを確実にするのを助けることができる。
【００２６】
負荷支承構造は、少なくとも２つの細長いコーナ部片を備えることができる。各細長い支承トラック部材は、少なくとも１つの支承表面と、任意選択により（そのそれぞれのコーナの両側に１つずつある）少なくとも２つの支承表面を提供することができる。
【００２７】
少なくとも２つの細長いコーナ部片は、実質的に同じ熱慣性を有するように構成され得る。たとえば、これは、形態および材料が実質的に同じであるこれらによって達成され得る。
【００２８】
負荷支承構造は、少なくとも１つのさらなる細長いコーナ部片（たとえば第３の細長い部材）を備えることができる。少なくとも１つのさらなる細長いコーナ部片（たとえば第３の細長い部材）は、（少なくとも１つの支承表面を提供する）他の前述した細長いコーナ部片と実質的に同じ熱慣性を有することができる。
【００２９】
負荷支承構造は、（それぞれが少なくとも１つの支承表面、任意選択により、支承トラック部材の両側に１つずつ２つの支承表面を提供する）２つの細長いコーナ部片を備えることができ、この部片はそれぞれ、負荷支承構造の第１のコーナ部片および第２のコーナ部片を形成する。負荷支承構造は、負荷支承構造の第３のコーナを形成するさらなる細長いコーナ部片を備えることができる。負荷支承構造は、シート材料の第１の部片、第２の部片、および第３の部片であって、コーナ部片に沿って、コーナ部片の第１、第２、および第３の対間をそれぞれ延びてこれらの間に負荷支承面を提供する、シート材料の第１の部片、第２の部片、および第３の部片をさらに備え得る。
【００３０】
負荷支承構造は、少なくとも１つの（たとえばシート材料の）バルクヘッド（または「リブ」）を備えることができる。そのようなバルクヘッドは、箱構造の、その長手方向軸を中心としたねじれに抵抗するのを助けることができる。負荷支承構造は、その端部の各々に位置する少なくとも１つのバルクヘッドを備えることができる。そのような「端部」バルクヘッドは、いずれの「内側バルクヘッド」よりも厚くなり得る。たとえば、端部バルクヘッドの厚さは、少なくとも５ｍｍ（たとえば少なくとも６ｍｍ）であることができ、内側バルクヘッドの厚さは、大きくても５ｍｍ（たとえば、大きくても４ｍｍ、例として大きくても３ｍｍ）であることができる。
【００３１】
少なくとも１つのバルクヘッドは、中実であるか、または中空である（たとえばこれを通って延びる１つまたは複数の穴を有する）ことができる。
【００３２】
少なくとも１つの（たとえばシート材料の）バルクヘッドは、たとえば、シート材料の少なくとも１つの部片に法線方向にかけられた力が、少なくとも１つの（たとえばシート材料の）バルクヘッドの（たとえばせん断）平面内に／平面に沿って直接的に伝達されるように、シート材料の少なくとも１つの部片に「端と端を合わせて」配置され得る。したがって、少なくとも１つの（たとえばシート材料の）バルクヘッドの縁は、１つまたは複数のポップ／ブラインドリベットを受ける領域を備えることができ、それにより、バルクヘッドは、少なくとも１つの細長いコーナ部片に沿って延びるシート材料の少なくとも１つの部片にポップ／ブラインドリベットで留められ得る。
【００３３】
少なくとも１つの細長いコーナ部片およびシート材料の少なくとも１つの部片は、一緒に（たとえば接着剤によって）接着され得る。代替的には、これらは、一緒に溶接され得る。バルクヘッドが提供される実施形態では、バルクヘッドは、少なくとも１つの機械的締結具、たとえば少なくとも１つのリベットによってシート材料の少なくとも１つの部片に締め付けられ得る。追加的に／代替的に、バルクヘッドは、シート材料の少なくとも１つの部片に接着され（または代替的には溶接され）得る。
【００３４】
座標位置決め装置は、負荷支承構造に沿って（たとえば、前述の１次元に対して垂直である２次元に）移動可能なキャリッジを備えることができる。キャリッジは、少なくとも１つの細長い支承トラック部材の支承表面に対して支承する支承部材を備えることができる。支承部材は、空気支承部（たとえば１つまたは複数の空気支承パッド）を備えることができる。キャリッジは、キャリッジに対して（たとえば前述の１次元および／または２次元に対して垂直な３次元に）移動可能な少なくとも１つのさらなる部材を担持することができる。少なくとも１つのさらなる部材は、クイルまたはスピンドルとしてＣＭＭの分野で一般的に呼ばれるものであることができる。
【００３５】
理解されるように、座標位置決め装置は、アーチファクトと相互作用するための工具、たとえば検査デバイスを担持するように構成され得る。たとえば、キャリッジまたはさらなる部材（たとえばクイル）は、工具を担持するように構成され得る。工具は、測定デバイス、たとえば測定プローブを備えることができる。検査デバイスは、接触または非接触の検査デバイスを含むことができる。たとえば、検査デバイスは、（アナログプローブとしても知られている）走査プローブを備えることができる。工具は、連接式ヘッドによって座標位置決め装置に装着され得る。連接式ヘッドは、その上に装着された工具の、少なく１つの軸を中心とした、たとえば少なくとも２つの軸（たとえば少なくとも２つの直交軸）を中心とした回転を提供するように構成され得る。連接式ヘッドは、（割り付けヘッドとは対照的に）走査ヘッドであり得る。
【００３６】
位置決め装置は、座標測定機（ＣＭＭ）、たとえばデカルトＣＭＭを備えることができる。
【００３７】
理解されるように、本発明の第１の態様に関連して上記で説明した特徴は、以下で説明する後続の態様にも同様にあてはめることができ、またその逆も同様である。
【００３８】
本発明の第２の態様によれば、座標位置決め装置であって、アーチファクトをその上に置くことができるプラットフォームと、工具を担持し、プラットフォームに対する工具の相対運動をもたらすための移動システムとを備える、座標位置決め装置が提供される。移動システムは、少なくとも１つの支承表面を備える第１の本体と、第２の本体であって、前記少なくとも１つの支承表面と相互作用し、それによって第１の本体および第２の本体の相対運動を容易にする少なくとも１つの支承部材を備える、第２の本体とを備えることができる。第１の本体および第２の本体は、一緒に予負荷がかけられ得る。予負荷は、少なくとも１つの第１の支承部材および前記１つまたは複数の支承表面を介して担持され得る。第１の本体は、少なくとも１つの支承表面を提供する少なくとも１つの細長い支承トラック部材と、細長い支承トラックに沿って延びる少なくとも１つの負荷支承面を提供するように配置されたシート材料の少なくとも１つの部片とを備えることができる。座標位置決め装置は、予負荷により第２の本体の少なくとも１つの支承部材によって少なくとも１つの細長い支承トラック部材内に付与された結果として生じる力が、シート材料の前記少なくとも１つの部片によって、たとえばその（せん断）平面に沿って主に担持されるように構成され得る。
【００３９】
座標位置決め装置は、予負荷により第２の本体の少なくとも１つの支承部材によって少なくとも１つの細長い支承トラック部材内に付与された結果として生じる力が、シート材料の前記少なくとも１つの部片の（たとえばせん断）平面内におよびこれに沿って直接的に分解可能であるように構成され得る。第１の本体は、細長い支承トラックに沿って延びる少なくとも２つの負荷支承面を提供するように配置されたシート材料の少なくとも１つの部片を備えることができる。
【００４０】
座標位置決め装置は、細長い支承トラックに沿って延びる少なくとも２つの負荷支承面が、少なくとも１つの細長い支承トラック部材内への予負荷により第２の本体の少なくとも１つの支承部材によって少なくとも１つの細長い支承トラック部材内に付与された結果として生じる力の大部分を、これらの間で支承するように構成され得る。
【００４１】
座標位置決め装置は、細長い支承トラックの長さに沿って、第２の本体の少なくとも１つの支承部材によって少なくとも１つの細長い支承トラック部材内に付与された予負荷による力が、その２つの間の共働点において、細長い支承トラックに平行に延びる（たとえば所定の）細長い目標線と交差するように向けられるように構成され得る。
【００４２】
少なくとも２つの共働点が、前記少なくとも１つの支承部材と細長い支承トラックとの間に存在することができる。前記少なくとも２つの共働点において少なくとも１つの支承部材によって細長い支承トラック上に付与された力は、前記細長い目標線と交差するように構成され得る。
【００４３】
少なくとも１つの支承部材は、たとえば、少なくとも２つの横方向に変位した共働点を提供するように前記細長い支承トラックをまたぐことができる。（たとえば、少なくとも１つの支承部材は、２つの、横方向に変位した空気支承パッドを備えることができる）。理解されるように、少なくとも２つの横方向に変位した共働点は、細長いガイドレールの長さに対して垂直に変位され得る。任意選択により、少なくとも２つの横方向に変位した共働点は、（たとえばせん断を回避するために）ガイドレールに対して垂直な平面内に含まれ得る。
【００４４】
細長い目標線は、第１の負荷支承面を画定する材料の前方表面および後方表面を含む平面の第１の対と、第２の負荷支承面を画定する材料の前方表面および後方表面を含む平面の第２の対との交差部によって画定された概念上の細長い容積部の近傍に位置することができる。したがって、換言すれば、装置は、前記少なくとも２つの横方向に離間された共働点において前記細長い支承トラック内に付与された力が、前記概念上の細長い容積部の近傍で互いに交差するように構成され得るように構成され得る。近傍とは、概念上の細長い容積部を中心としたより大きい概念上の容積部内に位置し、すべての側面において大きくても５ｍｍ、任意選択により大きくても３ｍｍ、たとえば大きくても２ｍｍ、例として大きくても１ｍｍだけ、概念上の細長い容積部のものより大きい断面範囲を有することを意味することができる。
【００４５】
少なくとも１つの支承部材は、空気支承部を備えることができる。
【００４６】
任意選択により、シート材料の少なくとも１つの部片の厚さは、大きくても５ｍｍ、任意選択により大きくても４ｍｍ、任意選択により大きくても３ｍｍ、任意選択により大きくても２ｍｍ、任意選択により大きくても１ｍｍ、たとえば大きくても０．５ｍｍである。
【００４７】
理解されるように、本発明のこの第１の態様に関連して上記で説明した詳細は、本発明の他の以下に説明する態様にも同様に適用可能であり、その逆も可能である。
【００４８】
本発明の別の態様によれば、座標位置決め装置であって、ビームと、ビームによって支持され、ビームに沿って移動可能なキャリッジとを備える座標位置決め装置が提供される。ビームは、一緒になって実質的にモノコック構造を提供する、少なくとも１つの細長い支承トラック部材およびシート材料の少なくとも１つの部片を備えることができる。理解されるように、ビームおよびキャリッジは、互いに対して予負荷をかけることができ、実質的なモノコック構造は、予負荷力を主に担持することができる。換言すれば、予負荷力は、ビームの外板を介して主に担持され得る。特に、たとえば、細長い支承トラック部材およびシート材料の少なくとも１つの部片は、予負荷がそこを介して主に担持される構造的外板を画定することができる。このような構造は、半モノコック構造と呼ぶこともできる。
【００４９】
ビームは、たとえば、ビームの長手方向軸を中心としたあらゆるねじり負荷に対して追加の支持を提供するために、少なくとも１つのバルクヘッドを備えることができる。
【００５０】
本発明の別の態様によれば、座標位置決め装置用の負荷支承構造（たとえばビーム）を製造する方法であって、座標位置決め装置は、ビームに沿って移動可能なキャリッジ用の支承表面を備え、ビームは、少なくとも１つの細長いコーナ部材／部片と、少なくとも１つの細長いコーナ部材に沿って延び、少なくとも１つの負荷支承面を提供するシート材料の少なくとも１つの部片とのモジュラー構造を備える、方法が提供される。方法は、少なくとも１つのコーナ部材／部片およびシート材料の少なくとも１つの部片を組み立てて負荷支承構造を提供するステップを含むことができる。方法は、その後、細長いコーナ部材／部片を機械加工して平滑で平坦な支承表面を提供するステップをさらに含むことができる。コーナ部材／部片は、押し出し成形されたコーナ部材／部片であることができる。
【００５１】
少なくとも１つのコーナ部材およびシート材料の少なくとも１つの部片を組み立てるステップは、接着剤を使用して少なくとも１つのコーナ部材およびシート材料の少なくとも１つの部片を一緒に接着することを含むことができる。
【００５２】
負荷支承構造は、少なくとも１つの（たとえばシート材料の）バルクヘッドを備えることができる。負荷支承構造は、そのバルクヘッドの少なくとも１つによって（たとえば、その端部の少なくとも１つに位置するバルヘッドによって）工作機械内に装着され得る。したがって、バルクヘッドは、バルクヘッドを工作機械内に装着するための１つまたは複数の特徴（たとえば穴）を備えることができる。少なくとも１つのバルクヘッドは、シート材料の少なくとも１つの部片にリベットで留められ得る。少なくとも１つのバルクヘッドは、シート材料の少なくとも１つの部片に接着され得る。
【００５３】
したがって、本出願は、座標位置決め装置用の負荷支承箱構造、たとえば箱ビームを説明する。負荷支承箱構造、たとえばビームは、ビームに沿って移動可能なキャリッジのための１つまたは複数の支承表面（たとえば空気支承表面）を提供する少なくとも１つの細長い支承トラック部材と、（箱ビームの負荷支承構造を形成するように構成された）少なくとも１つの負荷支承面を提供するように配置されたシート材料の少なくとも１つの部片とを備えることができる。
【００５４】
特に、本出願は、座標位置決め装置用の負荷支承構造、たとえばビームを説明する。負荷支承構造は、少なくとも１つの細長い支承トラック部材を備えることができる。細長い支承トラック部材は、負荷支承箱構造のコーナを形成することができる。細長い支承トラック部材は、負荷支承構造に沿って移動可能なキャリッジのための、コーナの各側に１つずつ、少なくとも２つの支承表面（たとえば空気支承表面）を提供することができる。負荷支承構造は、少なくとも１つの細長い支承トラック部材に沿って延び、（ビームの負荷支承構造を形成するように構成された）少なくとも１つの負荷支承面を提供する、シート材料の少なくとも１つの部片を備えることができる。
【００５５】
次に、本発明の実施形態は、以下の図を参照して、例としてのみ説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明によるガントリタイプのＣＭＭの正面の概略等角図である。
【図２】図１のＣＭＭの背面の概略等角図である。
【図３】図１のＣＭＭのクロスビームの概略等角図である。
【図４】図３のクロスビームの断面図である。
【図５】図４で特定した領域Ａの詳細図である。
【図６】図４で特定した領域Ａの別の詳細図である。
【図７ａ】図６で特定した領域Ａ’の詳細図である。
【図７ｂ】図６で特定した領域Ａ’の別の詳細図である。
【図８】図３のクロスビームを製造する例示的な方法を示すフローチャートである。
【図９】分離したバルクヘッドを示す図である。
【図１０】図３のクロスビームの箱構造の負荷支承面がどのようにバルクヘッドにリベット留めされるかを示す断面図である。
【図１１ａ】ＣＭＭのｙ軸に対する線形モータ配置を示す図である。
【図１１ｂ】図１１ａ内で特定した領域Ａ”の詳細図である。
【図１２ａ】分離した図１１の線形モータのステータ組立体を示す図である。
【図１２ｂ】分離した図１２ａのステータ組立体のモジュールを示す図である。
【図１３】図１２のステータ組立体の柔軟な装着組立体を示す平面図である。
【図１４】図１２のステータ組立体の柔軟な装着組立体を示す断面図である。
【図１５】図１２のステータ組立体の固定された装着組立体の断面図である。
【図１６】図３の線形モータの電機子組立体の等角図である。
【図１７】保護ハウジングがｙ軸の隆起したレールの１つの上方に位置する、図１のガントリＣＭＭの概略等角図である。
【図１８】分離した図１７の保護ハウジングを示す図である。
【図１９】図１７および図１８のカバーの保護ハウジングの断面図である。
【図２０】図１７〜図１９の保護ハウジングの部分断面図である。
【図２１】図１のＣＭＭのｚ軸のエネルギーチェーン配置を示す図である。
【図２２】クイルが降下位置にある、図２１のエネルギーチェーン配置の側面図である。
【図２３】クイルが隆起位置にある、図２１のエネルギーチェーン配置の側面図である。
【図２４】図１のＣＭＭの背面の概略等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明をどのように実施できるかの実施形態の概要が、以下において説明される。この場合、本発明は、ＣＭＭ１００の一部として実施される。図１は、ＣＭＭ１００を示し、この保護ハウジング／カバー（たとえば「主」カバー／「硬質」カバー）は除去されており、それによってＣＭＭ１００の関連する構成要素を見ることができる。
【００５８】
図示するように、工具、たとえば、工作物を検査するためのプローブ１０２などの検査デバイスが、ＣＭＭ１００上に装着され得る。図示する実施形態では、プローブ１０２は、プローブのスタイラスを工作物に接触させることによって工作物を測定するための、接触プローブ、特に接触アナログ走査プローブである。しかし、理解されるように、ＣＭＭ１００は、タッチトリガプローブ、非接触（たとえば光学）プローブ、または所望の場合別のタイプの器具を含む任意の種類の検査デバイスを担持することができる。
【００５９】
図示する実施形態では、ＣＭＭ１００は、ガントリスタイルのデカルトＣＭＭであり、検査されるアーチファクトを上に置くことができるプラットフォーム１０５と、３つの直交する自由度Ｘ、Ｙ、およびＺにおけるプラットフォーム１０５に対するプローブ１０２の位置の反復可能で正確な制御を提供する移動システムとを備える。
【００６０】
特に、移動システムは、クロスビーム１０６と、キャリッジ１０８と、クイル１１０とを備える。クロスビーム１０６は、第１の隆起したレール部材１１２と第２の隆起したレール部材１１４との間を延び、支承配置（この実施形態では空気支承配置）を介してＹ軸に沿ってレールに沿って移動するように構成される。キャリッジ１０８は、クロスビーム１０６上に着座し、これによって担持され、支承配置（この実施形態では、以下でより詳細に説明する空気支承配置）を介してＸ軸に沿ってクロスビームに沿って移動可能である。クイル１１０は、キャリッジ１０８によって保持され、支承配置を介して（ここでもこの実施形態では、空気支承配置を介して）ｚ軸に沿ってキャリッジ１０８に対して移動可能である。クイル用の空気圧式釣合い機構が、クイルのモータの必要とされる作用を低減するようにクイル１１０の重量の釣合いをとるために提供される。特に、空気圧式釣合い錘は、クイル１１０（および連接式ヘッド１１６およびプローブ１０２）の重量に実質的に等しい対抗力を提供するように構成され、それにより、クイルのモータによって必要とされる、これを固定位置に保つための力は、実質的にゼロとなる。空気圧式釣合い錘は、クイル１１０内にピストン（図示せず）を備える。ピストンは、ケーブル１９６を介してタワー１９４（この場合はカーボンファイバチューブ）にアンカー固定される。タワー１９４は、キャリッジ１０８に装着されてこれと一緒に移動する。
【００６１】
理解されるように、モータ、たとえば線形モータなどの直接駆動モータが、さまざまな部材のこれらの軸に沿った相対運動をもたらすために提供され得る。また、位置エンコーダ（図示せず）もまた、クロスビーム１０６、キャリッジ１０８および／またはクイル１１０の位置を報告するために提供され得る。
【００６２】
図示する特定の例では、連接式ヘッド１１６が、プローブ１０２を担持するためにクイル１１０の下側自由端部上に提供される。この場合、連接式ヘッド１１６は、２つの直交する回転軸を備える。したがって、３つの直交する線形自由度Ｘ、Ｙ、およびＺに加えて、プローブ１０２は、２つの回転軸（たとえばＡ軸およびＢ軸）を中心として移動され得る。そのような連接式ヘッドを備えて構成された機械は、一般に、５軸機械として知られている。
【００６３】
工具および検査デバイス用の連接式ヘッドがよく知られており、たとえば、特許文献１３に説明されている。理解されるように、連接式ヘッドは必ずしも提供される必要はなく、たとえばプローブ１０２は、いかなる回転自由度も提供しない固定されたヘッドを介してクイル組立体１１０に装着され得る。任意選択により、プローブそれ自体が、少なくとも１つの軸を中心とした回転を容易にするための連接式部材を備えることができる。
【００６４】
測定装置で標準であるように、制御装置１１８を提供することができ、この制御装置は、ＣＭＭのモータおよび位置エンコーダ（図示せず）、連接式ヘッド１１６（存在する場合）、ならびにプローブ１０２と通信して、信号をこれらにおよび／またはこれらから送受信して、相対的に移動可能な部材の動作を制御すると共にフィードバックおよび測定データを受信する。制御装置１１８と通信する、コンピュータ１２７、たとえば（制御装置１１８と別個であるか、または一体的であることができる）パーソナルコンピュータが、提供され得る。コンピュータ１２７は、ユーザに優しいインターフェースを提供して、オペレータが、たとえば測定ルーティンをプログラムし、開始できるようにする。適切なコンピュータおよび関連する制御／プログラミングソフトウェアは、広く入手可能であり、よく知られている。さらに、オペレータがプローブ１０２の動作を手動で制御することができるジョイスティック１２５または他の適切な入力デバイスが提供され得る。ここでもそのようなジョイスティックは、よく知られており、広く入手可能である。
【００６５】
クロスビーム１０６の構造が、図３〜１０を参照してより詳細に説明される。図示するように、この実施形態では、クロスビーム１０６は、箱型ビームを備える。箱型ビーム１０６は、モジュール構造を有し、特に、この実施形態では、３つの細長いコーナ部材１２０、１２２、１２４と、シート材料の３つの部片１２６、１２８、１３０とを備え、シート材料の各々は、箱型ビームの負荷支承面を形成し（換言すれば、各々は、平面状の負荷支承部材を形成し）、各々は、３つの細長いコーナ部材の対間に延びる。説明する実施形態では、細長いコーナ部材１２０、１２２、１２４は、押し出し成形され、すなわち押し出しによって形成される。説明する実施形態では、シート材料の３つの部片１２６、１２８、１３０の厚さは、大きくても３ｍｍである。これらは、金属材料、特にこの実施形態では、アルミニウムから作製されるが、理解されるように、ステンレス鋼などの他の金属材料を使用することができ、またはカーボンファイバまたはセラミックなどの非金属材料を使用することができる。嵩および重量を低減するために、箱型ビームの負荷支承面（すなわち平面状の負荷支承部材）は、５ｍｍ（これ以上は、これらは「シート」ではなく「プレート」であると通常説明される）を超えない厚さのシート材料から形成されることが好ましくなり得る。
【００６６】
所望の場合、３つの細長いコーナ部材１２０、１２２、１２４は、実質的に同一であるように作製され得る。これは、３つの細長いコーナ部材が、これらが共通の方法で温度変化に応答するように、実質的に同じ熱慣性（たとえば同じ熱応答特性）を有することを確実にするのを助けることができる。これは、箱型ビーム１０６の変形（たとえばねじれまたは曲がり）を回避するのを助けることができる。同じ理由のために、シート材料の３つの部片１２６、１２８、１３０もまた実質的に同一であるように作製され得る。しかし、理解されるように、コーナ部材（および／またはシート材料の部片）は、これらが実質的に同一でない場合でも、たとえばこれらが同じ形状または断面形態を有さない場合でも、同じ熱慣性を有して同じ効果を達成するように設計され得る。
【００６７】
説明する実施形態では、３つの細長いコーナ部材１２０、１２２、１２４およびシート材料の３つの部片１２６、１２８、１３０は、同じ材料タイプ（たとえばアルミニウム）から形成される。
【００６８】
説明する実施形態では、第１の細長いコーナ部材１２０は、空気支承部がそれに対して支承することができる第１の支承表面１３２および第２の支承表面１３４を提供する。説明する実施形態では、キャリッジ１０８は、第１の空気支承組立体と、第２の空気支承組立体とを備え、これらの各々は、互いにおよび装着ブラケット１３９（図４から図６では省略されている）を介してキャリッジ１０８の主要本体１０９に連結された第１の空気支承パッド１４０および第２の空気支承パッド１４２を備える。第１の空気支承組立体および第２の空気支承組立体は、第１の細長いコーナ部材１２０をまたぎ、それにより、第１の空気支承パッド１４０は、第１の支承表面１３２に対して支承し、第２の空気支承パッド１４２は、第２の支承表面１３４に対して支承する。
【００６９】
その組み立てられた状態で、箱型ビーム１０６およびキャリッジ１０８は、互いに対して予負荷がかけられる。そのような予負荷は、重力によっておよび／またはばね負荷によって提供され得る。たとえば、空気支承パッド１４０、１４２、１４３（図４を参照）は、キャリッジ１０８（図４では図示せず）に剛性に装着することができ、空気支承パッド１４５は、キャリッジ１０８にばね装着されて予負荷を提供することができる。
【００７０】
図５に概略的に示すように、予負荷により、第１の支承パッド１４０および第２の支承パッド１４２は、箱型ビーム１０６に対して、第１のベクトルＦ1および第２のベクトルＦ2によってそれぞれ示す力を及ぼすようになる。図示するように、装置は、力Ｆ1およびＦ2が同じ点において交差するように構成され、この点において、シート材料の第１の部片１２６および第２の部片１２８の平面が交差する。これは、第１の細長いコーナ部材１２０に伝達される力をシート材料の第１の部片１２６および第２の部片１２８の（たとえばせん断）平面内に／沿って直接分解できること（したがって力を伝達できること）を確実にする。したがって、予負荷力は、シート材料の平面に沿って直接担持される。これは、シート材料の屈曲を回避するのを助け、予負荷力をシート材料の平面に沿って直接担持することができない構成と比べて、より薄い（したがってより軽い）シートを使用して所与の予負荷を支持できることを意味することができる。
【００７１】
図示する実施形態では、第１の支承パッド１４０および第２の支承パッド１４２は、第１の細長いコーナ部材１２０をまたぐように配置される。力Ｆ1、Ｆ2は、第１の細長いコーナ部材１２０の第１の支承表面１３２および第２の支承表面１３４内に垂直に伝達されることが知られている。したがって、第１の支承パッド１４０および第２の支承パッド１４２からの力Ｆ1、Ｆ2は、予測可能な点（図６および図７に示す点１５０）において交差することになる。この点は、第１の細長いコーナ部材１２０の長さに沿って予想可能であり、そのために予測可能な交差線として説明することができる。換言すれば、この実施形態では、この２つの間の共働点の各々において第１の空気支承組立体１３６によって第１の細長いコーナ部材１２０内に付与される力は、第１の細長いコーナ部材１２０に対して平行に延びる所定の細長い目標線と交差するように向けられる。交差点１５０（したがって細長い目標線）が知られており、予測可能であるため、シート材料の第１の部片１２６および第２の部片の平面１５２、１５４も、実質的に同じ点において（同じ線に沿って）交差するように箱型ビーム１０６を構成することが可能である。
【００７２】
さらに、図６および７に示すように、予負荷力がシート材料の第１の部片１２６および第２の部片１２８の（たとえばせん断）平面内で／平面に沿って主に担持されることを確実にするために、交差点１５０（すなわち細長い目標線）が概念上の細長い容積部（図７ａおよび図７ｂに示すダイアモンド形状１７０によって強調された断面）の近傍内に入るように箱型ビーム１０６を形成することが可能であり、この概念上の細長い容積部は、（第１の負荷支承面／平面状の負荷支承部材を画定する）シート材料の第１の部片１２６の材料の前部表面および後方表面を含む平面の第１の対１６０と、（第２の負荷支承面／平面状の負荷支承部材を画定する）シート材料の第２の部片１２８の材料の前部表面および後方表面を含む平面の第２の対１６２との交差部によって画定される。この実施形態では、これは、細長い支承トラック（たとえば１２０）の支承表面（たとえば１３２、１３４）を、シート材料の隣接する部片（たとえば１２６、１２８）に対して実質的に突き出て着座させることによって容易にされる。この場合、シート材料の隣接する部片の表面と支承表面との間の段Ｓは、約１８ｍｍである。また、図５に示すように、押し出し成形された支承トラック１２０は実質的に中空であるが、複数の補強ウエブ１２１、１２３を備える。図示するように、コーナの各側に１つのウエブが存在し、このウエブ（すなわちウエブ１２３）は、支承表面１３２、１３４に対して垂直に延び、予負荷がこれを直接通して担持されるように支承パッド１４０、１４２に対して中央に位置する。
【００７３】
交差点１５０が概念上の細長い容積部の内側１７０に入ることが好ましくなり得るが、交差点１５０は、概念上の細長い容積部１７０の近傍に入るだけで十分になり得る。たとえば、図７ｂに示すように、交差点がより大きい概念上の容積部１７２内にあるだけで十分になり得、この容積部は、シート材料の第１の部片１２６の材料の前部表面および後方表面を含む平面の第１の対１６０と、シート材料の第２の部片１２８の材料の前部表面および後方表面を含む平面の第２の対１６２との交差部によって画定された概念上の細長い容積部上で中心揃えされるが、これより最大１００％、たとえば（図示するように）最大４００％、またはそれ以上（たとえば最大９００％）大きい断面積を有する。比例的に測定されるのではなく、より大きい概念上の容積部１７２を、たとえば図７ｂに示すように絶対的に決定することができ、概念上の細長い容積部上に中心揃えされた、より大きい概念上の容積部は、すべての側面上に概念上の細長い容積部のものより大きくても５ｍｍ大きい断面範囲を有することができる。そのような構成は、予負荷力が、シート材料の第１の部片１２６および第２の部片１２８の（たとえばせん断）平面内で／平面に沿って主に担持されることを確実にするのを助けることができる。
【００７４】
同じ支承配置は、キャリッジ１０８上の支承組立体と、図４に概略的に示すような第２の細長いコーナ部材１２２との間に提供され、それにより、第２の細長いコーナ部材１２２に付与された予負荷力は、シート材料の第２の部片１２８および第３の部片１３０の（たとえばせん断）平面内に／平面に沿って主に担持される。
【００７５】
予負荷は、箱型ビーム１０６のシート材料の第１の部片１２６、第２の部片１２８、および第３の部片１３０の（たとえばせん断）平面内で／平面に沿って主に担持されるため、本発明者は、バルクヘッドのような他の支持構造は、予負荷力を支持するために必要でないことを見出した。しかし、図３に示すように、本実施形態の箱型ビーム１０６は、（分離して図９に示す）複数のバルクヘッド１８０を有する。バルクヘッドを提供することで、ビームの製造を助けることができる。バルクヘッドはまた、箱型ビームの異なる部片を、組み立て中にこれらを所定の場所に保持することによって組み立てることを支援することもできる。また、細長いコーナ部材が、その支承表面を改良するように機械加工される必要がある場合、そしてこの機械加工が、箱型ビーム１０６の組み立て後に行われる場合、バルクヘッドは、そのような機械加工中に支持を提供するのを助けることができる。図８は、箱型ビーム１０６を製造するための例示的なプロセス１０を示す。図示するように、箱型ビーム１０６のさまざまな部分の製造後、（たとえばステップ１２において第１から第３の細長いコーナ部材を押し出し成形し、ステップ１４においてシート材料の第１から第３の部片およびバルクヘッドを切断した後）、これらは、ステップ１６において箱型ビームに組み立てられる。（理解されるように、製造ステップ１２および１４は、組み立てステップ１６までの異なる段階において異なる第３者によって実行されてよい。）説明する実施形態では、組み立てステップ１６は、シート材料の第１の部片１２６、第２の部片１２８、および第３の部片１３０をバルクヘッド１８０に接合し、第１の細長いコーナ部材１２０、第２の細長いコーナ部材１２２、および第３の細長いコーナ部材１２４をシート材料の第１の部片１２６、第２の部片１２８、および第３の部片１３０に取り付けることを伴う。
【００７６】
図示するように、バルクヘッド１８０は、説明する実施形態では、（たとえばバルクヘッド上の折り畳まれたフラップに対向する）シート材料の第１の部片１２６、第２の部片１２８、および第３の部片１３０に、「端と端を合わせて」ポップ／ブラインドリベットで留められる。これは、シート材料の第１の部片１２６、第２の部片１２８、および第３の部片１３０内に直交するように向けられた負荷が、バルクヘッド１８０の（たとえばせん断）平面内で／平面に沿って主に担持されて、これらを、材料のより薄いシートから作製することを可能にする（それによって重量を削減する）ことを確実にする。そのような配置は、狭くされた／制限されたネック１８４を有するバルクヘッドの縁内に凹部１８２（図９を参照）を提供することによって可能であり、この凹部を通して、ポップ／ブラインドリベット１８８が受け入れられ得る。リベットが膨張されたとき、これは、凹部１８２の側面を押しつけて（たとえばネック１８４の端部における内側棚１８６を押しつけて）把持して、それによってバルクヘッドを、箱型ビーム１０６の負荷支承面／平面状の負荷支承部材を提供する材料のシート（たとえば図１０に示すようにシート材料の第１の部片１２６）に締め付けることができる。
【００７７】
説明する実施形態では、ビーム１０６のさまざまな部片が、次いで、接着剤を使用して一緒に接着される。たとえば、第１の細長いコーナ部材１２０、第２の細長いコーナ部材１２２、および第３の細長い部材１２４は、シート材料の第１の部片１２６、第２の部片１２８、および第３の部片１３０に、（たとえば適切な接着剤である、一液型、熱硬化型、エポキシ樹脂、たとえばＰｅｒｍａｂｏｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄから入手可能なＰＥＲＭＡＢＯＮＤ（登録商標）ＥＳ５６９を介して）接着される。また、バルクヘッド１８０は、シート材料の第１の部片１２６、第２の部片１２８、および第３の部片１３０にも（たとえば同じ接着剤を使用して）接着され得る。
【００７８】
組み立てられた後、箱型ビーム１０６は、次いで、ステップ１８において工作機械（図示せず）に装填される（図８を参照）。説明する実施形態では、これは、工作機械上の対応する対合部材が係合できる穴１９０の形態の装着特徴を有する端部バルクヘッド１８０を介して行われる。この観点から、端部バルクヘッドは、装着力に耐えるために、内側バルクヘッドより厚くなり得る。たとえば、端部バルクヘッドは、６ｍｍの厚さであることができ、一方で内側バルクヘッドは、内側のバルクヘッドであることから３ｍｍの厚さであることができる。
【００７９】
工作機械に装填された後、第１の細長い部材１２２および第２の細長い部材１２２は、ステップ２０において機械加工されて、空気支承表面（たとえば１３２、１３４）の仕上げを、たとえばこれらをより平たく／より平滑になるように、任意選択により、これらの互いに対する平行性を改良するように改良する。
【００８０】
説明する実施形態では、直接駆動モータ２００、特に線形モータ２００が使用されてクロスビーム１０６をｙ軸に沿って駆動する。線形モータは、これが高いサーボ剛性を有するサーボシステムを容易にするのを助けることができるという点で有利になり得る。ＣＭＭ１００上の線形モータ２００の配置は、図１１ａおよび図１１ｂに示され、図１から図１６に関連してより詳細に説明される。図示するように、線形モータ２００は、ステータ２０２と、電機子２０４とを備える。電機子２０４は、（この実施形態ではアルミニウムから形成された）クロスビーム１０６に装着され、ステータ２０２は、（これもまたアルミニウムから形成された）第２の隆起したレール部材１１４に装着される。理解されるように、電機子２０４は、（たとえば図１６に示すように）本体２０５に装着された複数のコイル２０６を備え、ステータ２０２は、（たとえば図１２から１４に示すように）Ｕ字形本体２０７の対向する内側側面上にその長さに沿って装着された複数の磁石２０８を備え、それによって電機子を内部に受け取ることができるチャネル２０９を画定する。説明する実施形態では、Ｕ字形本体２０７は、鋼材料を含み、鋼材料は、（ステータの磁石２０８の磁場を含み、磁束密度を改良するために）線形モータステータ本体に特に適切になる。また説明する実施形態では、電機子の本体２０５は、アルミニウムなどの非鉄製材料から作製される。線形モータをよく知る人によって理解されるように、電流は制御されながら電機子のコイル２０６を通過でき、電機子２０４（したがってこれが固定されるクロスビーム１０６）をステータ２０２に沿って（したがって第１の隆起したレール部材１１２および第２の隆起したレール部材１１４に沿って）押す。説明する実施形態では、線形モータは、鉄無しコア線形モータである。これは、電機子とステータとの間の、動作方向以外の方向の力を低減し、それによってそのそれぞれの装着体の剛性要求を低減し、また、それによって（電機子およびステータが完全に位置合わせされない場合に軸に沿って変動し得る）計測ループ上の力を低減する。図示するように、電機子のコイルは、重複していない。
【００８１】
この実施形態では、空気支承部は、クロスビーム１０６と、第１の隆起したレール部材１１２および第２の隆起したレール部材１１４との間の低摩擦動作を容易にする。特に、クロスビーム１０６の第１の端部には、第１の隆起したレール部材１１２に対して支承する空気支承パッド２５０を備える第１の空気支承配置が提供される。クロスビーム１０６の対向する第２の端部には、第２の隆起したレール部材１１４に対して支承する複数の空気支承パッド２５２を備える第２の空気支承配置が、提供される。理解されるように、図示するものに追加する空気支承パッドを提供することもでき、たとえば、それによってビーム１０６と、第１の隆起したレール部材１１２および第２の隆起したレール部材１１４との間に予負荷を提供する。理解されるように、機械的支承部などの他のタイプの支承を空気支承部と共に、またはその代わりに使用することができる。
【００８２】
説明する実施形態では、ステータ２０２は、（この実施形態では同一であるが、これは場合によって必ずしも必要ではない）複数のステータモジュール２２０を備え、これらのステータモジュールは、コネクタ部材２２２（この例では隣接するステータモジュールに結合されたプレート２２２）を介して互いに連結され、それによって２つのステータ組立体を提供する。特に、第１のステータ組立体は、プレート２２２を介して直列に連結された第１のステータモジュール２２０ａ、第２のステータモジュール２２０ｂ、および第３のステータモジュール２２０ｃを備え、第２のステータ組立体は、プレートを介して直列に連結された第４のステータモジュール２２０ｄ、第５のステータモジュール２２０ｅ、および第６のステータモジュール２２０ｆを備える。図１２ａは、プレート２２２を介して連結された複数のステータモジュール（たとえば２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ）を備える、分離したステータ組立体を示す。理解されるように、ステータ組立体は、本質的には、１つのステータモジュールと等価である考えることができるため、ステータ組立体に関する以下の説明は、（図１２ｂに分離して示す）単一のステータモジュールを備えるステータ組立体にも同様に適用可能であり、またその逆も同様である。換言すれば、ステータ組立体は、（たとえば、プレート２２２によって一緒に接合された別個の本体ではなく、単一の一体型のＵ字形本体のみを有する）単一のステータモジュールだけを備えることができる。
【００８３】
説明する実施形態では、電機子２０４もまた、ブラケット３００にそれぞれ連結された（この実施形態では同一であるが、これを必ずしもあてはめる必要はない）複数の電機子組立体２２４を備える。簡単にするために、図１６は、１つのみの電機子組立体２２４を示す。理解されるように、説明する実施形態では、複数の電機子組立体２２４を備える電機子２０４が提供されるが、これを必ずしもあてはめる必要はなく、電機子は、１つだけの電機子組立体を備えることができる。（また、説明する実施形態では、各電機子組立体２２４は単一の電機子モジュールだけを備えるが、説明する実施形態のステータ組立体に関して、電機子組立体２２４は、一緒に、たとえばプレートを介して連結された複数の電機子モジュールを備えることができる。１つの複合ステータ組立体ごとに、そのような複合電機子組立体を、電機子モジュールの１つの剛性装着によって第１の端部に向かってブラケットに固定することができ、他の電機モジュールの１つの可撓性の装着によって第２の端部に向かってブラケットに固定することができる。）
ステータおよび／または電機子のそのようなモジュール配置は、ＣＭＭ１００の製造を支援することができる。
【００８４】
以下でより詳細に説明するように、各ステータ組立体および各電機子組立体は、そのそれぞれの部材に対して長手方向の膨張および／または収縮を可能にする方法で、そのそれぞれの部材に装着される。ステータ組立体（たとえば、第１のステータモジュール２２０ａ、第２のステータモジュール２２０ｂ、および第３のステータモジュール２２０ｃを備える第１のステータ組立体）に関して、これは、ステータ組立体に、固定された装着組立体２６０を一方の端部に、および柔軟な装着組立体２７０をその他方の端部に提供することによって説明した特定の実施形態において達成される。図１５を参照すれば、固定された装着組立体２６０が、示される。図示するように、固定された装着組立体２６０は、第２の隆起したレール部材１１４に（たとえば結合および／またはねじ留めによって）剛性に締め付けられたスペーサ部材２６２と、ステータ２０２／ステータモジュール２２０（たとえば図１２を参照）の第１の端部に提供された穴／スロット２６６を通って延びるねじ２６４とを備える。ねじ２６４は、スペーサ部材２６２内のねじ山付き孔内に受け入れられ、ねじ２６４のヘッドがステータ２０２／ステータモジュール２２０の本体２０７と係合するように締められ、それによってステータ２０２／ステータモジュール２２０をスペーサ部材２６２に、したがって第２の隆起したレール部材１１４にクランプする。
【００８５】
図１３および１４を参照すると、柔軟な装着組立体２７０は、ステータ２０２／ステータモジュール２２０の第１の端部（穴／スロット２６６の反対側の端部）において本体２０７内に形成された細長いスロット２６８（図１２も参照）と、摺動装着体とを備える。摺動装着体は、スペーサ部材２７６と、（ステータ組立体／ステータモジュール２２０の横断方向場所を制御するためにスロット内に延びる）ポスト部材２７２と、ステータ組立体／ステータモジュール２２０の鋼本体２０７をスペーサ部材２７６（したがって第２の隆起したレール部材１１４）に引き付け、これに対して保持するように構成された磁石２７４とを備える。説明する実施形態では、磁石２７４は、リング形状にされ、ポスト部材２７２の周りを延びる。細長いスロット２６８およびポスト部材２７２は、ステータ２０２／ステータモジュール２２０およびポスト部材２７２が、細長いステータ組立体／ステータモジュール２２０の長さに沿って（すなわち図１３の矢印Ａの方向に）互いに対して自由に摺動するように構成される。そのような相対摺動により、ステータ組立体／ステータモジュール２２０およびこれが装着された部材（この場合第２の隆起したレール部材１１４）の相対膨張および／または収縮が、容易にされる。理解されるように、そのような相対膨張および／または収縮は、モータからの熱の結果、および／またはその部分の熱膨張係数の相違、すなわちこれらが周囲温度の変化と共に異なる速度で膨張／収縮することを意味する相違によるものになり得る。
【００８６】
これもまた図１４に示すように、ねじ２７８が、ポスト２７２内のねじ山付き孔にねじ込まれ得る。しかし、固定された装着組立体２６０のねじ２６４とは異なり、柔軟な装着組立体２７０のねじ２７８のヘッドは、ステータ２０２／ステータモジュール２２０の本体２０７と係合しないため、ステータ２０２／ステータモジュール２２０をスペーサ部材２７６、したがって第２の隆起したレール部材１１４にクランプするように作用しない。そうではなく、ねじ２７２のヘッドと本体２０７との間には小さい空隙が存在する。したがって、ねじ２７２は、ステータ２０２／ステータモジュール２２０が第２の隆起したレール部材１１４から引き出されることを防止するように安全機構としてのみ作用する。
【００８７】
第１のステータ組立体および第２のステータ組立体の各々は、これらの間に空隙を有してこれらの膨張を容易にして、このように装着することができる。また、理解されるように、ステータ組立体になるようにステータモジュールを連結するのではなく、各ステータモジュールは、個々に、たとえば上記で説明した方法で、これらの各々の間に空隙を有してこれらの膨張を容易にして、連結され得る。代替的には、（ここでも、固定された装着組立体および柔軟な装着組立体によって上記で説明した形で装着された）１つだけの単体のステータモジュールを提供することもできる。これはまた、以下でより詳細に説明するように、電機子の場合にもあてはまる。
【００８８】
理解されるように、そのような膨張／収縮は、他の方法で容易にされ得る。たとえば、特に図１６を参照すれば、電機子２０４の電機子組立体２２４は、一方の端部に固定された装着組立体２９０と、別の端部に柔軟な装着組立体２９２とを備える。固定された装着組立体２９０は、ねじ２９１を備え、このねじは、電機子モジュール２２４の本体２０５内の穴を通って延び、（クロスビーム１０６に剛性にさらに装着された）ブラケット３００のねじ山付き孔と係合し、それによって電機子組立体２２４の本体２０５をブラケット３００に剛性にクランプする。他方の端部では、柔軟な装着組立体２９２は、撓みアーム２９４を備える。撓みアームの第１の端部は、（この場合）２つのねじ２９３を介してブラケット３００に剛性にねじ留めされ、第２の端部では、電機子モジュール２２４の本体２０５に取り付けられる。撓みアーム２９４は、電機子モジュール２２４の長手方向（すなわち矢印Ｂの方向）に撓むように構成され、それによってブラケット３００および電機子モジュール２２４の相対膨張および／または相対収縮を容易にするが、これに垂直な方向（すなわち矢印Ｂに対して垂直な方向）では相対的に剛性である。
【００８９】
そのような配置は、ステータモジュール２２０／ステータ２０２の摺動装着の代わりに使用することができ、またその逆も同様である。
【００９０】
説明する配置は、装置のサーボ剛性を維持しながら、電機子組立体および／またはステータ組立体のそのそれぞれの部材に対する長手方向の膨張および／または収縮に対応するのを助ける。
【００９１】
説明する実施形態では、ステータ組立体および電機子組立体の両方は、そのそれぞれの部材に、そのそれぞれの部材に対して長手方向の拡張および／または収縮を可能にする方法で装着される。しかし、理解されるように、ステータ組立体のみ、または電機子組立体のみを、そのそれぞれの部材に対して長手方向の拡張および／または収縮を可能にするように装着することも可能である。
【００９２】
線形モータ配置が、ＣＭＭのｙ軸に関連して上記で説明されている。理解されるように、同じまたは類似の配置が、ｘ軸および／またはｚ軸の動作をもたらすために使用され得る。同様に、類似の支承配置（たとえば空気支承部）が、ｘ軸および／またはｚ軸に対して使用され得る。
【００９３】
理解されるように、ＣＭＭに１つまたは複数の保護ハウジング（カバー）を提供してＣＭＭのさまざまな部分を外部汚染および物体から保護することが一般的である。次に図１７および１８に移れば、ＣＭＭのｙ軸の線形モータ２００、および（空気支承パッド２５２と、第２の隆起したレール１１４上のそれぞれの支承表面とを備える）上記で述べた第２の空気支承配置も保護するように構成されたそのようなタイプの保護ハウジング（カバー）４００の例が示される。この保護ハウジング（カバー）４００は、図１７から２０に関連してより詳細に説明される。
【００９４】
保護ハウジング４００は、ＣＭＭ１００の構造と一緒になって、特に第２の隆起したレール１１４の構造と一緒になって、内部容積部４０２を画定し、その内部では、第２の空気支承配置の線形モータ２００および空気支承パッド２５２（およびそのそれぞれの支承表面）が、位置し、汚染および外部の作業環境４０４内に位置する物体から保護される。
【００９５】
保護ハウジング４００は、第１の端部プレート４１０および第２の端部プレート４１２と、（この場合図１９に示すように複数の面を提供するように折り畳まれた）前部プレート４１４および後方プレート４１６とを備え、第２の隆起したレール１１４の上方に受け入れられ、これを捕捉するように構成される。第１の端部プレート４１０および第２の端部プレート４１２は、第２の隆起したレール１１４に、締結具（たとえばねじなどの機械的締結具）によって締め付けられてこれを所定場所に保持する。保護ハウジング４００内の細長い開口部４０１が提供され、それによってクロスビーム１０６は保護ハウジング内に延びることができ、また、その支承パッドは、第２の隆起したレール１１４と共働して第２の隆起したレールとの案内された相対動作を容易にすることができる。保護ハウジング４００は、さらに、第１のベローズ４２０および第２のベローズ４２２の形態の後退可能なダストカバーをさらに備える。ベローズフレーム４２４が、ベローズをクロスビーム１０６に取り付けるために提供され、それによってこれらは、ビーム１０６の運動と共に膨張し、収縮する。（チャネルの形態の）上側ベローズトラック４３０および下側ベローズトラック４３２が提供され、この内部にベローズ４２０、４２２の上側側面および下側側面が受け入れられ、それにより、これらは、ビーム１０６の運動と共に膨張および収縮しながら案内される。
【００９６】
第１のベローズ４２０および第２のベローズ４２２は、ｙ軸に沿ったクロスビーム１０６の運動と共に膨張し、崩壊し／折り畳まれる。特に、クロスビーム１０６は、フレーム４２４に連結され、このフレームは、クロスビーム１０６と共に摺動して、クロスビーム１０６がｙ軸に沿って前後して動くときに、第１のベローズ４２０および第２のベローズ４２２を押し引きする。図１９および図２０により詳細に示すように、第１のベローズ４２０および第２のベローズ４２２は、第１のベローズトラック４３０および第２のベローズトラック４３２内に着座し、これらによって案内される。特に、上側ベローズトラック４３０および下側ベローズトラック４３２の各々は、チャネル４３４を備え、その内部に、第１のベローズ４３０および第２のベローズ４３２の上側および下側の側面／縁部が着座し、摺動することができる。
【００９７】
図１９および図２０に示すように、各チャネル４３４は、汚染トラップ４３６を備える。図２０に最も明確に示すように、汚染トラップ４３６は、チャネル４３４の長さに沿って通る溝４３８を備え、この溝内で、ベローズ４２２から離れた汚れを収集することができる。また、細長い磁気ストリップ４４０が溝４３８内に位置することができ、これは、保護ハウジング４００によって画定された内部容積部４０２に入ろうとする強磁性の汚染／汚れを引き付けて保持する。
【００９８】
理解されるように、保護ハウジング４００は、保護ハウジング４００によって画定された内部容積部４０２とＣＭＭの外部作動環境４０４との間に気密シールを提供しない。したがって、内部容積部４０２とＣＭＭの外部作動環境４０４との間にいくらかの空気の流れが存在することになる。特に、第１のベローズ４２０および第２のベローズ４２２のチャネル４３４に沿った移動により、内部容積部４０２とＣＭＭの外部作動環境４０４との間、例としてベローズ４２０、４２２の側面周りに、図２０に点線の矢印４０４によって示す「漏出」が存在し得る。汚れおよび汚染は、そのような空気の流れに同伴し得る。本発明者は、溝４３８などのトラップを提供することで、内部容積部４０２に入るそのような同伴する汚れおよび汚染の量を低減するのを助けることができることを見出した。これは、内部容積部４０２内に位置する空気支承部およびモータなどの、ＣＭＭ１００の性能、信頼性および／または寿命を維持するのに有益になり得る。特に、溝内に磁石４４０を提供することで、空気の流れＡ内に存在する強磁性の汚染または汚れを引き付け、除去し、保持するのを助けることができる。これは、モータが（通常は複数の強い露出した磁石を備える）線形モータ２００を備える実施形態において特に有用であることが見出された。そのような強磁性トラップ４３６は、モータ線形２００に到達する、線形モータ２００の性能および寿命に影響を与える強磁性汚染の量を低減するのを助ける。
【００９９】
理解されるように、他の実施形態では、１つの細長いスリップではなく、複数の（たとえば細長くない）磁石を溝４３８内に置くことができる。さらに、磁石は、溝内に位置する必要はない。たとえば、１つまたは複数の磁石は、チャネル４３４に隣接して（たとえば参照記号４３９によって特定される表面のいずれかに）位置することができ、Ａに沿った空気の流れ内に同伴する強磁性材料の少なくともいくらかを引き付け、保持する。しかし、溝の対策により、あらゆる汚染および汚れを閉じ込めるのを助けることができ、さらに、（そうでなければその摺動がチャネル４３４内の汚染および汚れの収集によって影響される）第１のベローズ４２０および第２のベローズ４２２を含む、ＣＭＭの他の部分からそのような汚染および汚れを離して保つのを助けることもできる。
【０１００】
細長い磁気ストリップ４４０は、取り外し可能になり得る。たとえば、これは、溝４３８内に載置するだけでよく、および／または解放可能な（たとえば機械的）締結具などの解放可能な手段によって保持することができ、端部プレート４１０上に提供された端部キャップ４４２を介して取り外しのためにアクセス可能になり得る。開かれた／取り外されたとき、そのような端部キャップ４２４は、細長い磁気ストリップ４４０の洗浄および／または交換を（これらが摺動して溝から出ることを可能にすることによって）容易にし、および／または溝４３８の洗浄を容易にするのを助けることができる。
【０１０１】
汚染トラップを提供するこの概念は、ＣＭＭのｙ軸に関連して上記で説明されている。理解されるように、同じまたは類似の配置は、ｘ軸および／またはｚ軸にも使用され得る。
【０１０２】
ＣＭＭ１００などの位置決め装置において通常であるように、エネルギー導管（または「エネルギーチェーン」）は、装置の移動可能な部材間に存在し、電力、信号および／または（空気支承部用の空気などの）流体を、移動可能な部材（および／または連接式プローブヘッドおよびプローブなどの下流側の部材、器具など）に送出し、および／またはこれらから送出することができるように必要なワイヤおよび管を備える。
【０１０３】
図２１から図２３を特に参照すれば、本発明の実施形態では、２つのエネルギー導管（第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４）が、クイル１１０とキャリッジ１０８との間に提供され、その各々は、クイル１１０、連接式プローブヘッド１１６、およびプローブ１０２との電力および通信のやりとりを提供するための１つまたは複数の電気ワイヤを備える。第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４はまた、空気をクイルの空気支承部（図示せず）に供給するための１つまたは複数の管を備えることもできる。説明する実施形態では、第１のエネルギーチェーン５０２および第２のエネルギーチェーン５０４の各々は、クイル１１０およびキャリッジ１０８の相対運動と共に撓む支持トラックを備える。支持トラックは、これに関連するワイヤおよび管を整頓して保ち、クイル１１０およびキャリッジ１０８の相対運動と共にこれらが撓む様子を制御するように構成される。第１のエネルギーチェーン５０２および第２のエネルギーチェーン５０４の各支持トラックの第１の端部は、キャリッジ１０８に（この場合は、ブラケット１９５によってキャリッジの釣合いタワー１９４に）連結され、第１のエネルギーチェーン５０２および第２のエネルギーチェーン５０４の各支持トラックの第２の端部は、クイル１１０に（この場合はブラケット１９８を介して）連結される。
【０１０４】
相対的に移動可能な部材間（たとえば、クイル１１０とキャリッジ１０８との間）に２つのエネルギーチェーンを提供することは、相対的に移動可能な部材にこれら各々が付与する負荷が、互いに反比例して変動するようにこれらが構成され得ることを意味する。たとえば、本発明者は、単一のエネルギーチェーン（たとえば第１のエネルギーチェーン５０２）だけを提供することは、クイル１１０に付与された負荷が、キャリッジ１０８に対するクイル１１０の位置に応じて変動することを意味することを見出した。これは、エネルギーチェーン自体が、クイル１１０およびキャリッジ１０８に負荷を付与するためである。たとえば、説明する実施形態では、第１のエネルギーチェーン５０２の重量によって引き起こされた負荷は、クイル１１０が垂直に低い位置（図２１および図２２を参照）にあるときにキャリッジ１０８によって主に担持されていることから、クイル１１０が垂直に高い位置（図２３を参照）にあるときにクイル１１０によって主に担持されていることにシフトする。そのように変動する負荷は、ＣＭＭ１００の計測に悪影響を与え得る。特に、本発明者は、クイルのモータがクイル１１０の高さが増大するにつれてより激しく作用しなければならないことを見出した。特に、この実施形態のモータは直接駆動モータ（特に線形モータ）であるため、大きく変動する熱量が、クイル１１０の位置に応じてモータによって生み出されたことを見出した。理解されるように、装置の構造は、その温度に応じて変化する可能性があり、したがって、モータなどの熱源の変動は、所望の計測性能より劣る結果となり得る。
【０１０５】
本発明者は、補償部材であって、クイル１１０およびキャリッジ１０８の相対位置に応じて変動する負荷をかけるように構成され、それによって（クイル１１０およびキャリッジ１０８の相対位置に応じて）第１のエネルギー導管５０２によってかけられた負荷の変化を少なくとも部分的に打ち消す、補償部材を提供することによって、この影響を低減し、さらに回避できることを見出した。説明する実施形態では、補償部材は、第２のエネルギー導管５０４を備え、このエネルギー導管は、これらがクイル１１０およびキャリッジ１０８に付与する負荷が、実質的に等しく、反対方向に変動する形でクイル１１０およびキャリッジ１０８に連結される。したがって、第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４は、「平衡化される」として説明することができる。説明する実施形態では、これは、第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４が、少なくともこれらが連結された部材間で実質的に同一であることを確実にすることによって達成される。たとえば、第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４の連接式支持トラックは、構成上実質的に同一であり、ワイヤおよび／または導管の質量は、第１のエネルギー導管５０２と第２のエネルギー導管５０４との間で等しく分割される。理解されるように、補償部材によって付与された負荷が実質的に等しく、反対方向に変動しない場合であっても有益性を得ることができるが、これが付与する負荷が実質的に等しく反対方向に変動することの方が好ましくなり得る。
【０１０６】
理解されるように、他の配置が可能である。たとえば、第１のエネルギー導管５０２と第２のエネルギー導管５０４との間でワイヤおよび管を実質的に等しく共有するのではなく、これらを実質的に等しくないように共有することもできる。さらに、第２のエネルギー導管が、これがいかなるワイヤまたは管も担持／案内しないという点で、「ダミー」エネルギー導管である場合もある。したがって、ダミーの第２のエネルギー導管の支持トラックは、補償部材としてのみ提供され得る。この場合、ダミーの第２のエネルギー導管の支持トラックは、ダミーの第２のエネルギー導管の支持トラックが部材に付与する負荷が、（トラックおよびワイヤならびに管を備える）第１のエネルギー導管のものに実質的に等しく、反対であるように、第１のエネルギー導管の支持トラックとは異なるように構成され得る。たとえば、ダミーの第２のエネルギー導管５０４の支持トラックの質量を、第１のエネルギー導管５０２の支持トラックのものより大きくして、第１のエネルギーチェーン５０２のワイヤおよび管の質量（そしてこれらによって提供される抵抗）を補償することができる。
【０１０７】
説明する実施形態では、第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４の各々の支持トラックは、枢動的に連結されたリンクのチェーン様配置を備えるが、これを、必ずしもあてはめる必要はない。たとえば、第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４の支持トラックは、クイル１１０およびキャリッジ１０８の相対運動と共に曲がる材料の連続的なリボン様のバンドを備えることができる。任意選択により、支持トラックは提供されず、ワイヤおよび管は、たとえば、一緒に結び付けられてこれらを整頓して保つことができる。この場合、本発明のこの実施形態により、ワイヤおよび管を第１の束および第２の束に分割し、一緒に結び付けて第１のエネルギーチェーン５０２および第２のエネルギーチェーン５０４を提供することができる。したがって、この場合、第２の束は、たとえば、補償部材であると考えることができる。
【０１０８】
ＣＭＭの移動可能な部材の相対位置に応じて変動する負荷をかけるように構成された補償部材を有し、それによってエネルギー導管によってかけられた負荷の変化を少なくとも部分的に打ち消す概念が、クイル１１０およびキャリッジ１０８に関連して上記で説明されてきた。これは、変動する負荷の影響が、相対的な垂直動作によるクイル１１０とキャリッジ１０８との間に担持される重量のシフトによって、最も顕著になるためである。しかし、エネルギー導管によって相対的に移動可能な部材にかけられる後方駆動力は、軸に沿った移動可能な部材の位置に応じて変動し得るため、そのような補償部材を有する概念は、水平の相対動作を提供する（そしてこの動作の方向の重量負荷の変動を受けない）ＣＭＭの他の軸にも有益であることも見出されている。たとえば、水平に移動可能な部材間の２つの実質的に平衡化されたエネルギー導管のそのような配置は、図２４に見ることができ、ここでは第１のエネルギー導管６０２および第２のエネルギー導管６０４は、ビーム１０６とキャリッジ１０８との間に提供される。キャリッジ１０８とクイル１１０との間の第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４と同様に、ビーム１０６とキャリッジ１０８との間の第１のエネルギー導管６０２および第２のエネルギー導管６０４は、１つまたは複数の電気ワイヤと、１つまたは複数の管とを備える。また、キャリッジ１０８とクイル１１０との間の第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４と同様に、ビーム１０６とキャリッジ１０８との間の第１のエネルギー導管６０２および第２のエネルギー導管６０４は、これらがその部材（たとえばキャリッジ１０８）に付与する負荷が、ビーム１０６に沿ったキャリッジ１０８の相対運動と共に実質的に等しく、反対方向に変動するように構成される。しかし、キャリッジ１０８とクイル１１０との間の第１のエネルギー導管５０２および第２のエネルギー導管５０４とは異なり、第１のエネルギー導管６０２および第２のエネルギー導管６０４は、キャリッジ１０８およびビーム１０６の相対運動と共に曲がる材料の連続的なリボン様のバンドを（枢動的に連結されたリンクのチェーン様の配置を備えるのではなく）備えて、ワイヤおよび管を案内する。
【０１０９】
補償部材を提供することで、後方駆動力によって引き起こされる、結果として生じる負荷におけるあらゆる変化を低減する、または回避するのも助けることができる。これは、直接駆動モータ（線形モータなど）を使用して、直接駆動モータ（たとえば線形モータ）が特に敏感となる、上記で説明した熱消散問題による相対運動をもたらす場合に特に有利である。特に、補償部材が、第１のエネルギーチェーンによってかけられた力を（たとえば、エネルギーチェーンおよび補償部材によって移動可能な部材にかけられた、結果として生じる負荷が、軸に沿ったその移動可能な範囲の少なくとも７５％に沿って、任意選択により少なくとも９０％に沿って、大きくても５ニュートン（Ｎ）であり、任意選択により大きくても４Ｎであり、たとえば大きくても３Ｎであり、例として大きくても２Ｎであり、さらには大きくても１Ｎであるように）実質的に平衡化することを確実にすることで、モータによって消散される熱が過剰にならないことを確実にすることができる。さらに、エネルギーチェーンおよび補償部材によって移動可能な部材にかけられた、結果として生じる負荷の変化が、その移動可能な範囲の少なくとも７５％に沿って、任意選択により少なくとも９０％に沿って、大きくても３ニュートン（Ｎ）であり、任意選択により大きくても２Ｎであり、たとえば大きくても１Ｎであるように、第１のエネルギーチェーンによってかけられたものに反比例して変動する力を移動可能な部材に提供する補償部材を提供することで、軸に沿ってモータによって消散される熱の変動が適当なレベル内に保たれることを確実にすることができる。
【０１１０】
説明する実施形態では、支承組立体は、空気支承を備える。しかし、理解されるように、本発明は、非空気支承組立体にも適用可能である。たとえば、レース支承などの機械的支承を使用することができる。
【０１１１】
理解されるように、本発明およびその設計原理は、ＣＭＭ１００の他の部分（たとえばクイル１１０）およびブリッジ、コラム、水平アーム、およびカンチレバー型のＣＭＭを（非制限的リストとして）含む他のタイプのＣＭＭにも適用可能である。本発明はまた、ＣＭＭに限定されず、工作機械を含む他の位置決め装置にも適用可能である。
【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５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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