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特開2024-9346座標位置決め装置、座標位置決め装置を制御する方法、および方法を実施させるコンピュータプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024009346
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】座標位置決め装置、座標位置決め装置を制御する方法、および方法を実施させるコンピュータプログラム
(51)【国際特許分類】
G01B 5/00 20060101AFI20240112BHJP
【ＦＩ】
G01B5/00 A
【審査請求】有
【請求項の数】26
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023202766
(22)【出願日】2023-11-30
(62)【分割の表示】P 2020520773の分割
【原出願日】2018-10-12
(31)【優先権主張番号】1716793.3
(32)【優先日】2017-10-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(71)【出願人】
【識別番号】391002306
【氏名又は名称】レニショウ パブリック リミテッド カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＩＳＨＡＷ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ステファン マーク アングッド
(57)【要約】
【課題】座標位置決め装置の提供。
【解決手段】作業ボリューム内で移動可能な構造体（２２）と、自由度６未満で作業ボリューム（３４）の周りで構造体（２２）を移動させる駆動アレンジメント（２８）と、駆動アレンジメント（２８）よりも多い自由度で作業ボリューム（３４）内の構造体（２２）の位置を測定する計量アレンジメント（２６）と、を含み、計量および駆動アレンジメント（２６，２８）は、構造体（２２）および装置の固定された構造体（２４，５１）に連結され、構造体（２２）は、計量および駆動アレンジメント（２６，２８）も構造体（２２）に連結された状態で、動作ツール（３０）を携行するのに適合されており、動作ツール（３０）は、装置の動作上の使用の間に、作業ボリューム内に位置するワークピース（２９）と相互作用するためまたはワークピース上で動作するためのツールである座標位置決め装置。
【選択図】図３
【解決手段】作業ボリューム内で移動可能な構造体（２２）と、自由度６未満で作業ボリューム（３４）の周りで構造体（２２）を移動させる駆動アレンジメント（２８）と、駆動アレンジメント（２８）よりも多い自由度で作業ボリューム（３４）内の構造体（２２）の位置を測定する計量アレンジメント（２６）と、を含み、計量および駆動アレンジメント（２６，２８）は、構造体（２２）および装置の固定された構造体（２４，５１）に連結され、構造体（２２）は、計量および駆動アレンジメント（２６，２８）も構造体（２２）に連結された状態で、動作ツール（３０）を携行するのに適合されており、動作ツール（３０）は、装置の動作上の使用の間に、作業ボリューム内に位置するワークピース（２９）と相互作用するためまたはワークピース上で動作するためのツールである座標位置決め装置。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
座標位置決め装置であって、前記装置の作業ボリュームの中で移動可能な構造体（２２）と、６つの自由度よりも少ない自由度で前記作業ボリューム（３４）の周りで前記構造体（２２）を移動させるための駆動アレンジメント（２８）と、前記駆動アレンジメント（２８）よりも多い自由度で前記作業ボリューム（３４）の中の前記構造体（２２）の位置を測定するための計量アレンジメント（２６）と、を含み、前記計量アレンジメント（２６）および駆動アレンジメント（２８）は、前記移動可能な構造体（２２）および前記装置の固定された構造体（２４，５１）にそれぞれ連結され、前記移動可能な構造体（２２）は、前記計量および駆動アレンジメント（２６，２８）もまた前記移動可能な構造体（２２）に連結された状態で、動作ツール（３０）を携行するのに適合されており、前記動作ツール（３０）は、前記装置の動作上の使用の間に、前記作業ボリュームの中に位置するワークピース（２９）と相互作用するためまたは前記ワークピース上で動作するためのツールであることを特徴とする座標位置決め装置。
【請求項2】
前記計量アレンジメント（２６）はヘキサポッド型計量アレンジメントであり、および／または、前記駆動アレンジメント（２８）は非ヘキサポッド型駆動アレンジメントであることを特徴とする請求項１に記載の座標位置決め装置。
【請求項3】
前記駆動アレンジメント（２８）は、ヘキサポッド型アレンジメント、トライグライド型アレンジメント、またはデルタロボット型アレンジメントのような並列キネマティックアレンジメント、または回転ジョイントによって直列に接続されている複数のセグメントまたはリンクを有するもののような直列キネマティック駆動アレンジメントであることを特徴とする請求項１または２に記載の座標位置決め装置。
【請求項4】
前記計量アレンジメント（２６）は６つの自由度で前記構造体（２２）の位置を測定するように適合され、および／または、前記駆動アレンジメント（２８）は３つの自由度で前記作業ボリューム（３４）の周りで前記構造体（２２）を移動させるように適合されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項5】
前記計量アレンジメント（２６）は機械的な計量アレンジメントであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項6】
前記計量アレンジメント（２６）は、対応するそれぞれの複数の距離測定値を提供するための複数の測定トランスデューサを並列配置で含み、前記複数の距離測定値から、前記移動可能な構造体（２２）の前記位置が決定可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項7】
前記計量アレンジメント（２６）は、６つの対応するそれぞれの測定値を提供するための６つの測定トランスデューサを並列配置で含み、前記測定値から、前記移動可能な構造体（２２）の前記位置が決定可能であることを特徴とする請求項６に記載の座標位置決め装置。
【請求項8】
前記計量アレンジメント（２６）は、並列に配置された６つの伸縮可能な脚部を含み、前記６つの測定トランスデューサは、前記６つの伸縮可能な脚部とそれぞれ関連付けられていることを特徴とする請求項７に記載の座標位置決め装置。
【請求項9】
前記駆動アレンジメント（２８）は、複数のアクチュエータを並列配置で含むことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項10】
前記駆動アレンジメント（２８）は、前記計量アレンジメント（２６）のものとは別個に、対応するそれぞれの測定値を提供するための複数の測定トランスデューサを含み、前記測定値から、前記移動可能な構造体（２２）の前記位置が、前記計量アレンジメント（２６）からの前記測定値に基づいて決定される前記位置から独立して決定可能であることを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項11】
前記駆動アレンジメント（２８）は、前記移動可能な構造体（２２）と前記固定された構造体（２４，５１）との間で並列に接続される複数の機械的リンケージ（５０）を含み、各機械的リンケージ（５０）は、駆動機構によって作動され、駆動機構は、前記固定された構造体（２４，５１）と前記機械的リンケージ（５０）との間に作用することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項12】
前記駆動機構は、リニア駆動機構またはロータリー駆動機構であることを特徴とする請求項１１に記載の座標位置決め装置。
【請求項13】
前記駆動アレンジメント（２８）は、カップリングアレンジメント（３８ａ，３８ｂ）を介して前記計量アレンジメント（２６）に連結され、前記カップリングアレンジメント（３８ａ，３８ｂ）は、前記駆動アレンジメント（２８）と関連付けられる少なくともいくらかの歪みが前記計量アレンジメント（２６）に伝達されることを防止することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項14】
前記カップリングアレンジメント（３８ａ，３８ｂ）は、キネマティックカップリングアレンジメント、または疑似キネマティックカップリングアレンジメントであることを特徴とすることを特徴とする請求項１３に記載の座標位置決め装置。
【請求項15】
前記移動可能な構造体（２２）は、前記駆動アレンジメント（２８）に連結される駆動パーツ（２２ｂ）と前記計量アレンジメント（２６）に連結される計量パーツ（２２ａ）とを含み、前記移動可能な構造体（２２）の前記駆動パーツ（２２ｂ）は、前記カップリングアレンジメント（３８ａ）を介して前記移動可能な構造体（２２）の前記計量パーツ（２２ａ）に連結されており、前記カップリングアレンジメント（３８ａ）は、前記移動可能な構造体（２２）の前記駆動パーツ（２２ｂ）と関連付けられる少なくともいくらかの歪みが前記移動可能な構造体（２２）の前記計量パーツ（２２ａ）に伝達されることを防止することを特徴とする請求項１３または１４に記載の座標位置決め装置。
【請求項16】
前記固定された構造体（２４，５１）は、前記駆動アレンジメント（２８）に連結される駆動パーツ（２４ｂ）と前記計量アレンジメント（２６）に連結される計量パーツ（２４ａ）とを含み、前記固定された構造体（２４，５１）の前記駆動パーツ（２４ｂ）は、前記カップリングアレンジメント（３８ｂ）を介して前記固定された構造体（２４，５１）の前記計量パーツ（２４ａ）に連結されており、前記カップリングアレンジメント（３８ｂ）は、前記固定された構造体（２４，５１）の前記駆動パーツ（２４ｂ）と関連付けられる少なくともいくらかの歪みが前記固定された構造体（２４，５１）の前記計量パーツ（２４ａ）に伝達されることを防止することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項17】
前記移動可能な構造体（２２）は、前記動作ツールを携行することを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項18】
前記動作ツール（３０）は、前記移動可能な構造体（２２）の前記計量パーツ（２２ａ）に連結されることを特徴とする、請求項１５に従属するときの、請求項１７に記載の座標位置決め装置。
【請求項19】
前記装置は、座標測定器またはコンパレータであることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項20】
前記動作ツールは、表面感知デバイスまたは測定プローブであることを特徴とする請求項１９に記載の座標位置決め装置。
【請求項21】
前記計量アレンジメント（２６）は、前記動作ツール（３０）を前記移動可能な構造体（２２）に取り付けるために使用されるものとは異なる取り付けを介して、前記移動可能な構造体（２２）に連結されることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
【請求項22】
座標位置決め装置であって、前記装置の作業ボリューム（３４）の中で移動可能な構造体（２２）と、前記作業ボリューム（３４）の中で前記構造体（２２）の位置を測定するための計量アレンジメント（２６）と、前記作業ボリューム（３４）の周りで前記構造体（２２）を移動させるための駆動アレンジメント（２８）とを含み、前記計量アレンジメント（２６）は、対応するそれぞれの複数の測定値を提供するための複数の測定トランスデューサを並列配置で含み、前記複数の測定値から、前記移動可能な構造体（２２）の前記位置が決定可能であり、前記駆動アレンジメント（２８）は、複数のアクチュエータを前記計量アレンジメント（２６）のものとは異なるタイプの並列配置で含むことを特徴とする座標位置決め装置。
【請求項23】
座標位置決め装置であって、前記装置の作業ボリューム（３４）の中で移動可能な構造体（２２）と、前記作業ボリューム（３４）の中で前記構造体（２２）の位置を測定するための計量アレンジメント（２６）と、前記作業ボリューム（３４）の周りで前記構造体（２２）を移動させるための駆動アレンジメント（２８）とを含み、前記計量アレンジメント（２６）および駆動アレンジメント（２８）は、前記移動可能な構造体（２２）と前記装置の固定された構造体（２４，５１）との間にそれぞれ配置され、前記計量アレンジメント（２６）は、複数の測定値を提供するための並列配置の測定トランスデューサを含み、前記複数の測定値から、前記移動可能な構造体（２２）の前記位置が決定可能であり、前記駆動アレンジメント（２８）は、前記移動可能な構造体（２２）と前記固定された構造体（２４，５１）との間に並列に配置された複数の機械的リンケージを含み、各機械的リンケージは、駆動機構によって作動され、前記駆動機構は、前記固定された構造体（２４，５１）と前記機械的リンケージとの間で作用することを特徴とする座標位置決め装置。
【請求項24】
請求項１から２３のいずれか一項に記載の座標位置決め装置を制御する方法であって、前記移動可能な構造体（２２）に動作ツールを連結するステップと、前記計量アレンジメント（２６）もまた前記移動可能な構造体（２２）に連結されている状態で、前記駆動アレンジメント（２８）を使用して、前記作業ボリューム（３４）の周りで前記動作ツールを移動させるステップと、前記動作ツールを用いて動作を実行するステップと、前記計量アレンジメント（２６）を使用して前記作業ボリューム（３４）の中の前記動作ツールの位置を決定するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項25】
座標位置決め装置用のコントローラによって実行されたときに、前記コントローラに、請求項２４に記載の方法を実施させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項26】
請求項２４に記載の方法を実施させるために、座標位置決め装置を制御するためのコンピュータプログラムインストラクションをその中に記憶しているコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、座標位置決め装置に関する。座標位置決め装置は、たとえば、座標測定機（ＣＭＭ）、および工作機械を備える。
【背景技術】
【0002】
非デカルト座標位置決め装置１が、添付の図面の図１に概略的に図示されている。座標位置決め装置１は、一般的に、第１の構造体２と、第２の構造体４とを備え、第１の構造体２、および第２の構造体４は、それらの間に設けられている複数の入れ子式のまたは伸縮可能な脚部６によって支持され、互いに対して移動される。第１の構造体２、および第２の構造体４は、プラットフォーム、またはステージと称される場合もあり、伸縮可能な脚部６は、ストラット、またはラムと称される場合もある。６つのそのような伸縮可能な脚部６（図１に図示されているように）が存在している場合に、装置は、一般に、ヘキサポッドと呼ばれる。
【0003】
伸縮可能な脚部６は、ボールジョイント８を介して、典型的に、構造体２および構造体４の上に装着されており、それぞれの脚部６は、（図１に図示されているように）その一方、もしくは両方の端部において、それ自身のボールジョイント８を有しているか、または、一方もしくは両方の端部において、隣接する脚部６とボールジョイント８を共有しているかのいずれかである。それぞれの伸縮可能な脚部６は、典型的に、１対のチューブとして形成されており、伸縮可能な脚部６の伸長、および縮小を提供すべく、一方のチューブが駆動機構（たとえば、モータ）によって他方の中を入れ子式に移動される。
【0004】
第１の構造体２と第２の構造体４との間のさまざまな相対的な位置が、矢印１３によって図１に図示されているように、異なる量だけ脚部６を伸長させることによって実現されることが可能である。任意の瞬間の相対的な位置は、複数の測長トランスデューサ１０によってモニタリングされ、たとえば、１つのトランスデューサがそれぞれの伸縮可能な脚部６と関連付けられている。それぞれの測長トランスデューサ１０は、読み取りヘッドと対にされたエンコーダスケールを含んでよく、エンコーダスケールが、１対の入れ子式のチューブのうちの一方に適切に装着されており、読み取りヘッドが、他方の上に適切に装着されている。したがって、脚部６の伸長は、読み取りヘッドを過ぎるようにエンコーダスケールを移動させ、それによって、伸縮可能な脚部６の長さが測定されることを可能にする。コンピュータコントローラ５は、それぞれの伸縮可能な脚部６の長さを設定するように動作し、構造体２と構造体４との間の必要とされる相対的な移動を提供する。６つのそのような測長トランスデューサ１０を有することによって、相対的な位置が、６つの対応するそれぞれの自由度（３つの並進自由度および３つの回転自由度）で測定されることが可能である。
【0005】
構造体２と構造体４とのうちの一方は、典型的に、座標位置決め装置１の固定された構造体の一部として提供され、構造体４と構造体２のうちの他方は、固定された構造体に対する移動１２と移動１１とを伴う。ツール（たとえば、測定プローブまたはドリル）が、移動する構造体の上に装着されることが可能であり、ワークピースが、固定された構造体の上に装着されることが可能であり、または、その逆も同様であり、動作がワークピースの上で実施されることを可能にする（たとえば、座標測定機のケースでは、測定、プロービング、もしくはスキャニング、または、工作機械のケースでは、機械加工）。
【0006】
たとえば、図１に図示されているように、下側構造体４は固定されており、上側構造体２は移動可能であり、ワークピース９が下側構造体４の上に装着され、プローブコンポーネント３が上側構造体２の上に装着されている。作業ボリューム１４が、それらの最も間隔を離して配置された位置にあるときに、上側構造体２と下側構造体４との間に画定され、プローブコンポーネント３が、伸縮可能な脚部６の動作によって作業ボリューム１４の中に位置決めされている。矢印１１が並進移動を示すように示されているが、さまざまな脚部６の適当な制御によって、構造体２は、また、傾斜可能であり得る。
【0007】
あるいは、上側構造体２は固定され得、下側構造体４は移動可能であり得、プローブが下側構造体４の下側表面に装着され、ワークピースが、固定された構造体の一部にその下方に装着されており、装置の作業ボリューム（または、動作ボリューム）が下側構造体４の上方というよりもむしろ、下側構造体４の下方にあるようになっている。
【0008】
さまざまなタイプの非デカルト座標位置決め装置が、特許文献１、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、および特許文献１１に、より詳細に説明されている。
【0009】
たとえば、特許文献１は、ヘキサポッド型工作機械を説明しており、そのヘキサポッド型工作機械は、上側の移動可能な構造体を備え、上側の移動可能な構造体は、上記に説明されている図１に図示されているものと原理的に同様に、６つの油圧式の伸縮可能な脚部によってベースに取り付けられている。伸縮可能な脚部は、ボールジョイントを介して、ベース、および移動可能な構造体に取り付けられている。伸縮可能な脚部は、油圧式になっており、シリンダの中を移動可能なピストンロッドを含む。脚部伸長の量は、磁気スケールをシリンダに装着することによって、および、適切な読み取りヘッドをピストンロッドの上に装着することによって測定される。したがって、脚部の伸長は、読み取りヘッドを過ぎるようにスケールを移動させ、それによって、脚部の長さが測定されることを可能にする。コンピュータコントローラは、それぞれの脚部の長さを設定し、必要とされる移動を提供するように動作する。
【0010】
特許文献１２は、エンドエフェクタを移動させるためのデルタロボットの使用、および、エンドエフェクタの少なくとも一部の画像データをキャプチャするための撮像検出器の使用を開示している。キャプチャされた画像データから、そして、詳細には、エンドエフェクタの上の参照ポイントから、エンドエフェクタの位置は、写真測量法によって決定されることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】国際公開第９１／０３１４５号パンフレット
【特許文献2】国際公開第９５／１４９０５号パンフレット
【特許文献3】国際公開第９５／２０７４７号パンフレット
【特許文献4】国際公開第９２／１７３１３号パンフレット
【特許文献5】国際公開第０３／００６８３７号パンフレット
【特許文献6】国際公開第２００４／０６３５７９号パンフレット
【特許文献7】国際公開第２００７／１４４６０３号パンフレット
【特許文献8】国際公開第２００７／１４４５７３号パンフレット
【特許文献9】国際公開第２００７／１４４５８５号パンフレット
【特許文献10】国際公開第２００７／１４４６０２号パンフレット
【特許文献11】国際公開第２００７／１４４５８７号パンフレット
【特許文献12】欧州特許出願公開第３０５４２６５Ａ１号明細書
【特許文献13】米国特許出願公開第２００３／０００５７８６号明細書
【特許文献14】国際公開第２０１７／０２１７３３号パンフレット
【特許文献15】国際出願第ＰＣＴ／ＧＢ２０１７／０５０９０９号
【特許文献16】米国特許第４９７６５８２号明細書
【特許文献17】米国特許出願公開第２００９／００６６１００Ａ１号
【非特許文献】
【0012】
【非特許文献1】Ｈ． Ｊ． Ｊ． Ｂｒａｄｄｉｃｋ， “Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”， Ｃｈａｐｍａｎ ＆ Ｈａｌｌ， Ｌｏｎｄｏｎ， １９６０， ｐａｇｅｓ １１－３０
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の第１の態様によれば、座標位置決め装置であって、装置の作業ボリュームの中で移動可能な構造体と、作業ボリュームの中の構造体の位置を測定するためのヘキサポッド型計量アレンジメントと、作業ボリュームの周りで構造体を移動させるための非ヘキサポッド型駆動アレンジメントとを備える、座標位置決め装置が提供される。
【0014】
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、装置の作業ボリュームの中で移動可能な構造体と、６つの自由度よりも少ない自由度で作業ボリュームの周りで構造体を移動させるための駆動アレンジメントと、駆動アレンジメントよりも多い自由度で作業ボリュームの中の構造体の位置を測定するための計量アレンジメントとを備える、座標位置決め装置が提供される。
【0015】
本発明の第３の態様によれば、座標位置決め装置であって、装置の作業ボリュームの中で移動可能な構造体と、作業ボリュームの中の構造体の位置を測定するための計量アレンジメントと、作業ボリュームの周りで構造体を移動させるための駆動アレンジメントとを備え、計量アレンジメントは、対応するそれぞれの複数の測定値を提供するために、複数の測定トランスデューサを並列配置で含み、複数の測定値から、移動可能な構造体の位置が決定可能であり、駆動アレンジメントは、移動可能な構造体と装置の固定された構造体との間で並列に配置されている複数の機械的なリンケージを含み、それぞれの機械的なリンケージが、駆動機構によって作動され、駆動機構は、固定された構造体と機械的なリンケージとの間に作用する、座標位置決め装置が提供される。
【0016】
本発明の第４の態様によれば、座標位置決め装置であって、装置の作業ボリュームの中で移動可能な構造体と、作業ボリュームの中の構造体の位置を測定するための計量アレンジメントと、作業ボリュームの周りで構造体を移動させるための駆動アレンジメントとを備え、計量アレンジメントは、対応するそれぞれの複数の測定値を提供するために、複数の測定トランスデューサを並列配置で含み、複数の測定値から、移動可能な構造体の位置が決定可能であり、駆動アレンジメントは、計量アレンジメントのものとは異なるタイプの並列配置で複数のアクチュエータを含む、座標位置決め装置が提供される。たとえば、並列のアクチュエータ配置は、トライグライド（ｔｒｉ―ｇｌｉｄｅ）タイプの配置、またはケーブルロボットタイプの配置であってよく、一方、並列の測定トランスデューサ配置は、ヘキサポッド型の配置であってよい。
【0017】
計量アレンジメントは、対応するそれぞれの複数の測定値を提供するために、複数の測定トランスデューサを並列配置で含むことができ、複数の測定値から、移動可能な構造体の位置が決定可能である。
【0018】
測定トランスデューサは、測長トランスデューサであってよい。
【0019】
測定値は、移動可能な構造体と装置の固定された構造体との間の異なるそれぞれの距離に関係することができる。
【0020】
測定トランスデューサは、距離の直接的な測定値を提供するように適合されることができる。
【0021】
測定トランスデューサは、構造体が作業ボリュームの周りで移動するときの距離の変化の直接的な測定値を提供するように適合されることができ、距離の変化の直接的な測定値から、距離が決定可能である。
【0022】
測定トランスデューサのそれぞれは、エンコーダスケール、および関連する読み取りヘッドを含むことができる。
【0023】
計量アレンジメントは、並列に配置されている複数の伸縮可能な脚部を含むことが可能であり、伸縮可能な脚部は、数が測定トランスデューサの数に対応しており、複数の測定トランスデューサのそれぞれは、複数の伸縮可能な脚部のうちの異なるそれぞれ１つと関連付けられている。
【0024】
座標位置決め装置は、６つのそのような測定トランスデューサを備えることができる。
【0025】
複数の測定トランスデューサは、複数の独立した測定トランスデューサであってよい。
【0026】
本明細書で説明されている複数の測定トランスデューサは、画像ベースの、または写真測量法の、計量アレンジメントと対比されることになり、たとえば、画像ベースの、または写真測量法の、計量アレンジメントでは、それぞれの画像キャプチャデバイスは、任意の、長さもしくは距離の、直接的なもしくは独立した、測定を行わず、または、移動可能な構造体の少なくとも一部の位置の、直接的なもしくは独立した、測定を行わず、移動可能な構造体の位置の決定を画像キャプチャデバイスのすべてからの画像の写真測量法の組み合わせに基づいて行うことができるだけである。画像ベースの、または写真測量法の、計量アレンジメントでは、距離が画像データから間接的に推定されることが可能であるだけである。
【0027】
駆動アレンジメントは、移動可能な構造体が作業ボリュームの周りで移動するときに、移動可能な構造体を実質的に一定の方向に維持するように適合されることができる。
【0028】
駆動アレンジメントは、移動可能な構造体と装置の固定された構造体との間で、並列に接続されている複数の機械的なリンケージを含むことができる。
【0029】
それぞれの機械的なリンケージは、固定された構造体と機械的なリンケージとの間で作用する駆動機構によって作動されることができる（または、駆動される）。ここで、そのような駆動機構と、たとえば、機械的なリンケージの２つのパーツ（または、リンク）の間で作用するものとの間で区別が付けられる。たとえば、典型的なヘキサポッド型駆動アレンジメントでは、それぞれの伸縮可能な脚部のためのモータは、伸縮可能な脚部の２つのパーツの間で作用し、脚部を伸長するために２つのパーツを互いに離れるように押し、また、脚部を縮小させるために反対のことを行う。モータは、伸縮可能な脚部（機械的なリンケージ）と固定された構造体との間で作用しない。そうであるので、本発明の実施形態では、それぞれの機械的なリンケージが、固定された構造体と機械的なリンケージとの間で直接的に作用する駆動機構によって作動される（または、駆動される）ことができると考えることが可能である。
【0030】
機械的なリンケージの被駆動パーツの移動は、駆動アレンジメントの他の機械的なリンケージと関連付けられた１つまたは複数の他の駆動機構によってというよりもむしろ、その機械的なリンケージと関連付けられた駆動機構によって引き起こされることができる。
【0031】
機械的なリンケージの被駆動パーツは、キャリッジであることが可能であり、キャリッジは、対応するトラックに沿って線形に移動するように配置されている。複数のそのようなトラックは、互いに実質的に平行に配置され得る。トライグライド駆動アレンジメントのケースでは、３つのそのようなトラックが設けられている。
【0032】
駆動機構は、デルタロボットの中に見出されるものなどのような、ロータリ駆動機構であってよい。
【0033】
そのような駆動機構は、固定された構造体に対して、実質的にロータリ式で、機械的なリンケージの被駆動パーツを駆動するように配置されることができる。
【0034】
ロータリ駆動機構は、直接的なロータリ駆動機構であってよい。
【0035】
駆動機構は、トライグライド構成体、またはケーブルロボットの中に見出されるようなものなど、リニア駆動機構であってよい。
【0036】
そのような駆動機構は、固定された構造体に対して、実質的に線形的に、たとえば、固定された構造体の実質的に線形的な特徴などに沿って、たとえば、固定された構造体の実質的に線形のトラックなどに沿って、機械的なリンケージの被駆動パーツを駆動するように配置されることができる。
【0037】
リニア駆動機構は、直接的なリニア駆動機構であってよい。
【0038】
リニア駆動機構は、実質的には線形的に、機械的なリンケージの端部を並進させるように配置されてよい。
【0039】
リニア駆動機構は、リニアモータを含んでよい。
【0040】
それぞれの機械的なリンケージは、少なくとも２つの実質的に平行なロッドを含むことが可能であり、移動可能な構造体が作業ボリュームの周りで移動するときに、移動可能な構造体を実質的に一定の方向に維持する。
【0041】
駆動アレンジメントは、３つのそのような機械的なリンケージを含むことができる。
【0042】
駆動アレンジメントは、トライグライド構成体であることが可能であってよい。
【0043】
計量アレンジメントは、固定された構造体と移動可能な構造体との間で並列に配置されている複数の機械的なリンケージを含むことができ、対応する複数の測定トランスデューサが、複数の機械的なリンケージとそれぞれ関連付けられている。計量アレンジメントの６つのそのような機械的なリンケージ、および、６つの対応するそれぞれの測定トランスデューサが存在することができる。
【0044】
計量アレンジメントのそれぞれの機械的なリンケージは、固定された構造体の上のポイントと移動可能な構造体との間にそれぞれ接続されることができ、それらのポイント間の距離が変化することを可能にするように適合されることができる。
【0045】
計量アレンジメントの機械的なリンケージと関連付けられる測定トランスデューサは、距離に依存する出力を提供するように適合されることができる。
【0046】
計量アレンジメントのそれぞれの機械的なリンケージは、伸縮可能なまたは伸長する、脚部であってよい。
【0047】
また、機械的なリンケージは、キネマティックチェーン、または機械的なアセンブリと称されるか、または考えられることができる。
【0048】
駆動機構は、駆動アレンジメントのそれぞれの機械的なリンケージに関して別個に設けられることができる。
【0049】
機械的なリンケージと関連付けられる駆動機構は、固定された構造体と機械的なリンケージの端部との間で、作用するように配置されることができる。
【0050】
それぞれの機械的なリンケージは、少なくとも１つのリジッドのロッドを含んでよい。
【0051】
それぞれの機械的なリンケージは、少なくとも２つの実質的に平行なロッドを含むことができ、移動可能な構造体が作業ボリュームの周りで移動するときに、移動可能な構造体を実質的に一定の方向に維持する。
【0052】
機械的なリンケージのそれぞれは、実質的に同じ配置または設計のものであってよい。
【0053】
リニア駆動機構をそれぞれ備える３つの機械的なリンケージを有する駆動アレンジメントが、トライグライド構成体として知られている。
【0054】
駆動アレンジメントは、デルタロボット構成体を含むことができるか、または、デルタロボット構成体の形態になっていることができるか、または、デルタロボット構成体を提供することができる。
【0055】
駆動アレンジメントは、リニアデルタロボット構成体を含むことができるか、または、リニアデルタロボット構成体の形態になっていることができるか、または、リニアデルタロボット構成体を提供することができる。
【0056】
駆動アレンジメントは、６つの自由度よりも少ない自由度で作業ボリュームの周りで構造体を移動させるように適合されることができ、計量アレンジメントは、駆動アレンジメントよりも多い自由度で作業ボリュームの中の構造体の位置を測定するように適合されることができる。
【0057】
計量アレンジメントは、ヘキサポッド型計量アレンジメントであってよい。
【0058】
駆動アレンジメントは、非ヘキサポッド型駆動アレンジメントであってよい。
【0059】
駆動アレンジメントは、３つの自由度で作業ボリュームの周りで構造体を移動させるように適合されることができる。
【0060】
３つの自由度は、３つの並進自由度であることができる。
【0061】
計量アレンジメントは、６つの自由度（３つの並進自由度および３つの回転自由度、すなわち、位置および方向）で構造体の位置を測定するように適合されることができる。
【0062】
計量アレンジメントおよび駆動アレンジメントは、移動可能な構造体と装置の固定された構造体との間に（たとえば、それらに接続されている）それぞれ配置されることができる。
【0063】
計量アレンジメントおよび駆動アレンジメントは、移動可能な構造体および固定された構造体の両方に、それぞれ接続または連結されることができる。
【0064】
駆動アレンジメントは、複数のアクチュエータを並列配置で含むことができる。これは、たとえば、従来の３軸（ｘ，ｙ，ｚ）座標測定機（ＣＭＭ）の中に存在しているアクチュエータの直列の配置と対比される。
【0065】
駆動アレンジメントは、計量アレンジメントのものとは異なるタイプの並列配置で複数のアクチュエータを含んでよい。
【0066】
駆動アレンジメントは、計量アレンジメントのものとは別個に、対応するそれぞれの測定値を提供するための複数の測定トランスデューサを含むことができ、その測定値から、移動可能な構造体の位置が、計量アレンジメントからの測定値に基づいて決定される位置から独立して決定可能である。換言すれば、駆動アレンジメントは、計量アレンジメントから独立してエンコードされることができる。
【0067】
駆動アレンジメントは、カップリングアレンジメントを介して、計量アレンジメントに連結されることができ、カップリングアレンジメントは、駆動アレンジメントと関連付けられる少なくともいくらかの歪みが計量アレンジメントに伝達されることを防止する。
【0068】
カップリングアレンジメントは、キネマティックカップリングアレンジメント、または疑似キネマティックカップリングアレンジメントであってよい。
【0069】
カップリングアレンジメントは、複数のボールを含んでよい。
【0070】
カップリングアレンジメントは、複数の弾性スペーサまたはパッドを含んでよい。
【0071】
移動可能な構造体は、駆動アレンジメントと関連付けられた駆動パーツと、計量アレンジメントと関連付けられた計量パーツとを含むことができ、移動可能な構造体の駆動パーツは、カップリングアレンジメントを介して、移動可能な構造体の計量パーツに連結されている。
【0072】
移動可能な構造体の駆動パーツは、駆動アレンジメントに連結されてよい。
【0073】
移動可能な構造体の計量パーツは、計量アレンジメントに連結されてよい。
【0074】
座標位置決め装置は、駆動アレンジメントと関連付けられた駆動パーツと、計量アレンジメントと関連付けられた計量パーツとを有する、固定された構造体を備えることができ、固定された構造体の駆動パーツは、カップリングアレンジメントを介して、固定された構造体の計量パーツに連結されている。
【0075】
固定された構造体の駆動パーツは、駆動アレンジメントに連結されてよい。
【0076】
固定された構造体の計量パーツは、計量アレンジメントに連結されてよい。
【0077】
移動可能な構造体は、動作ツールを携行することができる。換言すれば、計量アレンジメントが移動可能な構造体に連結されていると同時に、動作ツールは、移動可能な構造体によって動かせることができる。そのような構成の座標測定機は、たとえば、単にキャリブレートされる用意ができているに過ぎないというよりもむしろ（この場合、作業ツールは適切な場所に存在しない）、動作使用の用意ができている（作業ツールが適切な場所にある）。
【0078】
装置は、座標測定機であってよい。
【0079】
装置は、コンパレータであってよい。
【0080】
動作ツールは、表面感知デバイス、または測定プローブであってよい。
【0081】
装置は、工作機械であってよい。
【0082】
動作ツールは、材料を成形または機械加工するための、機械的なツールであってよい。
【0083】
計量アレンジメントは、互いに並列に排他的に配置された、すなわち、任意の測定トランスデューサが互いに直列に配置されていない、測定トランスデューサを含むことができる。
【0084】
計量アレンジメントは、６つの対応するそれぞれの測定値を提供するために、６つの測定トランスデューサを並列配置で含むことができ、その測定値から、移動可能な構造体の位置が決定可能である。６つよりも少ない測定トランスデューサを並列配置で有する計量アレンジメントは、ヘキサポッド型計量アレンジメントではない（たとえば、トライポッドは、ヘキサポッドではない）。
【0085】
計量アレンジメントは、駆動アレンジメントの異なるそれぞれの状態または構成から結果として生じる作業ボリュームの中の、移動可能な構造体の異なる位置を測定するためのものであると考えることが可能である。換言すれば、計量アレンジメントは、駆動アレンジメントの第１の構成において、移動可能な構造体の位置（第１の位置）を測定し、駆動アレンジメントは、次いで、第１のものとは異なる第２の構成へと移動し、計量アレンジメントは、駆動アレンジメントの第２の構成において、移動可能な構造体の位置（第２の位置）を測定する。駆動アレンジメントは、移動可能な構造体を第１の位置から第２の位置へ移動させるために使用される装置のすべてのパーツを含むと考えることが可能である。
【0086】
計量アレンジメントは、並列に配置されている６つの伸縮可能な脚部を含むことができ、６つの測定トランスデューサは、６つの伸縮可能な脚部とそれぞれ関連付けられている。
【0087】
測定トランスデューサは、干渉法測定トランスデューサであってよい。
【0088】
駆動アレンジメントは、６つよりも少ないアクチュエータを並列配置で含むことができる。
【0089】
駆動アレンジメントは、並列のキネマティックアレンジメントであることが可能である。
【0090】
駆動アレンジメントは、非デカルトアレンジメントであってよい。
【0091】
駆動アレンジメントは、６つよりも少ないアクチュエータを含むことができる。
【0092】
駆動アレンジメントと関連付けられたアクチュエータの並列配置は、計量アレンジメントと関連付けられた測定トランスデューサの並列配置とは異なっていてもよい。
【0093】
駆動アレンジメントは、対応するそれぞれの測定値を提供するために、複数の測定トランスデューサを含むことができ、その測定値から移動可能な構造体の位置が決定可能である。
【0094】
測定トランスデューサは、光学的な、または画像ベースの、または写真測量法の、測定トランスデューサとは対照的に、機械的な測定トランスデューサであってよい。
【0095】
測定トランスデューサは、測長トランスデューサであってよい。伸縮可能な脚部などのような、装置の一部の長さを測定することは、伸縮可能な脚部の端部などのような、装置の２つのパーツの間の距離を測定することと同等であると考えることができる。トランスデューサは、絶対的な長さまたは距離を測定しなくてもよく、長さまたは距離の変化を測定することができ、それから、絶対的な長さまたは距離が決定されることが可能である（たとえば、装置の幾何学的モデルに基づいて）。長さを測定するのではなく、たとえば、位置を決定するために、他のセンサデータと組み合わせて使用されることが可能である、センサの例は、加速度計（加速度センサ）、ティルトセンサ、およびジャイロスコープである。
【0096】
測定トランスデューサは、第１のクロックレートでサンプリングされることができ、第１のクロックレートは、駆動アレンジメントを制御するために使用される第２のクロックレートに匹敵している（たとえば、少なくともその半分になっているか、少なくともそれになっているか、または、それと実質的に同じになっている）。
【0097】
測定トランスデューサから受け取られる測定値は、第１のクロックレートよりも低い第３のクロックレートで取得されることができる、他のセンサ、またはトランスデューサデータ（たとえば、画像センサからの写真測量法のデータなど）を参照することなく、構造体の位置が決定されることを可能にすることができる。
【0098】
第１のクロックレートは、１ｋＨｚよりも高く、より好ましくは、１０ｋＨｚよりも高く、より好ましくは、１５ｋＨｚよりも高くなっていてよい。
【0099】
計量アレンジメントは、たとえば、光学的に、この場合、計量アレンジメントは、光学的な計量アレンジメントである、非コンタクトレス式で、移動可能な構造体に連結されることができる。
【0100】
たとえば、計量アレンジメントがヘキサポッド型計量アレンジメントである場合などに、計量アレンジメントは、移動可能な構造体に機械的に連結されることができる。
【0101】
計量アレンジメントは、たとえば、光学的な、または画像ベースの、または写真測量法の、計量アレンジメントとは対照的に、機械的な計量アレンジメントであることができる。
【0102】
計量アレンジメントは、移動可能な構造体に機械的に連結されてよい。
【0103】
伸縮可能な脚部は、固定された構造体の上のポイントと移動可能な構造体の上のポイントとの間の距離が変化することを可能にする、任意の機械的な配置（たとえば、機械的なリンケージ）を含んでよい。
【0104】
移動可能な構造体は、作業ボリュームの周りで移動される物体を支持または携行するように適合されることができる。物体は、作業ボリュームの中でピックアップ、および／または設置されるものであってよい。物体は、作業ボリュームの中に位置付けされている別の物体（たとえば、ワークピースなど）と相互作用するための、または、別の物体の上で動作するための、ツールであってよい。ツールは、表面感知デバイスであってよい。表面感知デバイスは、測定プローブであってよい。測定プローブは、接触プローブであってよい。接触プローブは、スタイラスを含むことができ、スタイラスは、測定値をとるために、使用時にワークピース表面と物理的な接触を行う。測定プローブは、非接触プローブであってよい。非接触プローブは、光学プローブであってよい。ツールは、ワークピースの表面を撮像するためのカメラを含むことができる。ツールは、金属または他の剛体材料を、成形または機械加工するための、工作機械の中に典型的に見出される、機械的なツールであってよい。
【0105】
移動可能な構造体は、計量アレンジメントおよび駆動アレンジメントもまた、移動可能な構造体に連結された状態で、動作ツールを動かせるように適合されることができる。座標位置決め装置は、動作ツールが移動可能な構造体にすでに連結された状態で、且つ、それが意図している動作を実施する用意ができている状態で、セットアップされることができる。換言すれば、座標位置決め装置は、単にキャリブレーションのためだけにというよりもむしろ、動作のためにセットアップされることができる。
【0106】
ヘキサポッド型計量アレンジメントは、動作ツールを移動可能な構造体に取り付けるために使用されるものとは異なる取り付けを介して、移動可能な構造体に連結されることができる。
【0107】
ヘキサポッド型計量アレンジメントは、移動可能な構造体に直接的に連結されることができる。
【0108】
「トランスデューサ」は、物理量の変動を電気信号へと変換するデバイス（「センサ」、たとえば、長さの変化を測定、または感知する、本明細書で説明されている測定トランスデューサなど）であるか、または、その逆もまた同様に、電気信号を物理量へと変換するデバイス（「アクチュエータ」、たとえば、入力または駆動信号に基づいて、構造体に移動を提供する、本明細書で説明されている、モータおよび関連する駆動リンケージなど）のいずれかであると本明細書では考えることが可能である。
【0109】
構造体の「位置」を測定することは、適当な数の自由度まで、構造体の位置、および／または方向を測定することとして理解される。たとえば、位置が６つの自由度で測定される場合に、次いで、構造体の位置および方向の両方が決定される。しかし、位置が単に３つの自由度で測定されるに過ぎない場合には、次いで、これは、構造体の方向の決定を含んでいてもよく、または含んでいなくてもよい。「位置を測定する」という用語は、そのように解釈される。
【0110】
本発明の第５の態様によれば、上記に説明された態様のいずれかに記載の座標位置決め装置を制御する方法であって、移動可能な構造体にツールを連結するステップと、計量アレンジメントもまた、移動可能な構造体に連結されている状態で、駆動アレンジメントを使用し、作業ボリュームの周りでツールを移動させるステップと、ツールを用いて動作を実施するステップとを備える、方法が提供される。
【0111】
方法は、計量アレンジメントを使用し、動作のために作業ボリュームの中のツールの位置を決定するステップを備えることが可能である。
【0112】
方法は、決定された位置を実施される動作と関連付けるステップを備えることができる。
【0113】
動作は、測定動作であってよい。動作は、機械加工動作であってよい。
【0114】
ツールは、測定プローブであることができて、動作は、作業ボリュームの中に位置付けされているワークピースのタッチトリガ測定を行うことなどのような、測定動作であることができる。
【0115】
方法は、ツールというよりもむしろ、構造体の位置、または、それらの組み合わせに基づいて実施されることができる。
【0116】
本発明の第６の態様によれば、座標位置決め装置のためのコントローラであって、本発明の第５の態様による方法を実施するように構成されている、コントローラが提供される。
【0117】
本発明の第７の態様によれば、コンピュータプログラムであって、座標位置決め装置コントローラによって実行されたとき、コントローラに本発明の第５の態様による方法を実施させ、または、座標位置決め装置コントローラの中へロードされているときに、座標位置決め装置コントローラを本発明の第６の態様による座標位置決め装置コントローラにする、コンピュータプログラムが提供される。プログラムは、キャリア媒体の上で実施されることができる。キャリア媒体は、ストレージ媒体であってよい。キャリア媒体は、伝送媒体であってよい。
【0118】
本発明の第８の態様によれば、本発明の第５の態様による方法を実施するために、座標位置決め装置コントローラを制御するためのコンピュータプログラムインストラクションをその中に記憶している、コンピュータ可読媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0119】
ここで、例として、添付の図面が参照される。
【図1】以上に議論されている、６つの伸縮可能な脚部を有する、ヘキサポッド型座標位置決め装置の概略的な説明図である。
【図3】計量アレンジメント、および別個の駆動アレンジメントを有する本発明を具現化する、座標位置決め装置の概略的な側面図である。
【図4】計量アレンジメントが駆動アレンジメントからある程度切り離されている本発明を具現化する、座標位置決め装置の概略的な側面図である。
【図9A】本発明の実施形態の動作の概略的な説明図である。
【図9B】本発明の実施形態の動作の概略的な説明図である。
【図9C】本発明の実施形態の動作の概略的な説明図である。
【図9D】本発明の実施形態の動作の概略的な説明図である。
【図9E】本発明の実施形態の動作の概略的な説明図である。
【図16A】異なるタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを有する実施形態を概略的に図示する図である。
【図16B】異なるタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを有する実施形態を概略的に図示する図である。
【図22】デルタロボットタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを有する実施形態を概略的に図示する図である。
【図25】直列のキネマティックタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを有する実施形態を概略的に図示する図である。
【図26】直列のキネマティックタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを有する別の実施形態を概略的に図示する図である。
【図27】計量アレンジメントよりも少ない自由度を有する駆動アレンジメントを提供する概念を図示する図である。
【図28】ヘキサポッド型駆動アレンジメントが拘束された移動を有するデュアルヘキサポッド型アレンジメントを図示する図である。
【図29】本発明を具現化する座標位置決め装置を制御する方法を表す、フローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【0120】
図１を参照して上記に議論されている座標位置決め装置１の側面図が、図２に概略的に図示されている。座標位置決め装置１は、上側構造体２を備え、上側構造体２は、装置１の作業ボリューム１４の中で移動可能である。６つの伸縮可能な脚部６は、作業ボリューム１４の周りで上側構造体２を移動させるためのヘキサポッド型駆動アレンジメント１８（実線で示されている）と、また、作業ボリューム１４の中の上側構造体２の位置を測定するためのヘキサポッド型計量アレンジメント１６（点線で示されている）の両方を形成している。したがって、座標位置決め装置１は、組み合わせられた、駆動および計量ストラットを有している。
【0121】
比較として、本発明の実施形態による座標位置決め装置２１が、図３に概略的に図示されている。図２の装置と同様に、座標位置決め装置２１は、装置２１の作業ボリューム３４の中で移動可能な上側構造体２２と、作業ボリューム３４の周りで上側構造体２２を移動させるための駆動アレンジメント２８（実線で示されている）と、作業ボリューム３４の中の移動可能な上側構造体２２の位置を測定するための計量アレンジメント２６（点線で示されている）とを備える。
【0122】
図２に図示されている座標位置決め装置１において、ヘキサポッド型計量アレンジメント１６およびヘキサポッド型駆動アレンジメント１８は組み合わせられているが、図３に示されているような本発明を具現化する座標位置決め装置２１において、駆動アレンジメント２８は、計量アレンジメント２６とは異なっており、計量アレンジメント２６から分離している。技術的な利点が、このような方法で計量アレンジメント２６を駆動アレンジメント２８から分離することによって実現される。その理由は、それが、これらの２つの異なる構成体が非常に異なる（さらに、ときには相反する）技術的な考慮事項を念頭に置いて設計されることを可能にするからである。
【0123】
計量アレンジメント２６を駆動アレンジメント２８から分離させること、および区別させることが、駆動アレンジメント２８を相対的に軽量で高速に作製されることを可能にし、構造体２２が、高い加速度、および急速な方向の変化を伴って、迅速に作業ボリューム３４の周りで移動されることが可能である。重量および速度のような要因に焦点を合わせることは、駆動アレンジメント２８の中のある程度の位置精度を犠牲にする可能性があるが、これは、計量アレンジメント２６を提供することによって克服され、計量アレンジメント２６は、その代わりに、位置精度を念頭に置いて設計されている。
【0124】
計量アレンジメント２６はパッシブであり、任意の駆動コンポーネント（それは、重量を追加し、熱を発生させる）の必要性がないので、パーツ（距離を測定するために使用される測定スケールを含む）の慣性、および熱的変形によって、引き起こされる計量誤差が、それによって制御、および低減されることが可能である。
【0125】
駆動アレンジメント２８から分離しており、駆動アレンジメント２８とは異なる計量アレンジメント２６を使用することは、要求の厳しい位置決め用途に求められる精度を依然として保ちながら、移動可能な構造体が作業ボリュームの周りで迅速に駆動されることが可能である、座標位置決め装置２１を提供する。
【0126】
そのような設計によって、駆動アレンジメント２８のための比較的に安価な既製品の駆動機構、詳細には、高い精度を念頭に置いて設計されていない駆動機構を選ぶことも可能になり、それが専用の計量アレンジメント２６によって連結され、必要とされる精度を提供することを知り、したがって、これは、生産コストが削減されることを可能にする。
【0127】
また、機械的な計量アレンジメントは、低摩擦ジョイントを有することから恩恵を得、一方、駆動アレンジメントは、典型的に、よりロバストで、且つ実質的なジョイントを必要とし、それは、詳細には、負荷がかかっているときに、より高い程度の摩擦を必然的に有しており、したがって、計量アレンジメント２６を駆動アレンジメント２８から分離することによって克服される設計相反が存在している。計量アレンジメント２６のジョイントは、より低摩擦のタイプのものであることが可能であり、また、駆動アレンジメント２８と同じ負荷の下にない。ヒステリシス効果は、ワークピースがアプローチされる方向に応じて異なる測定値が記録されることにつながることが可能となり、したがって、ヒステリシス効果は、駆動アレンジメント２８からの計量アレンジメント２６の分離によって低減されることが可能である。
【0128】
図３の座標位置決め装置２１において、計量アレンジメント２６は、ヘキサポッド型アレンジメントであり、一方、駆動アレンジメント２８は、非ヘキサポッド型アレンジメント（すなわち、ヘキサポッド型アレンジメント以外のもの、または、ヘキサポッド型アレンジメントとは異なるもの）である。ヘキサポッドベースの計量アレンジメント２６の使用は、とりわけ有益である。その理由は、ヘキサポッドが、測定トランスデューサの並列配置を有する、ロバストな機械的システムを提供し、それが距離の直接的な測定値を提供し、６つの自由度での非常に正確で信頼性の高い位置の決定がそれから導出されることが可能であるからである。
【0129】
また、ヘキサポッドベースの計量アレンジメント２６は、移動している構造体２２の位置が決定されるか、またはサンプリングされることが可能であるレートの観点から、いくつかの画像ベースの計量アレンジメントを上回る利点を有する。画像ベースの（写真測量法の）計量アレンジメントに関して、サンプリングレートは、本質的に、画像センサのサンプリングレートによって限定され、また、移動している、プラットフォームの位置を導出すべく、大量の画像情報に基づいて、複雑な計算を実施するためにかかる時間によってさらに限定される。たとえば、特許文献１２の画像ベースのシステムによって、「撮像検出器によって供給されるフレームレートは、通常、最大で数百ヘルツまででしかない」と述べられている。これは、有益であるとして説明されている。その理由は、それが振動のような望ましくない高い周波数移動を検出することを回避するからである。
【0130】
しかし、本出願人は、はるかに高い動的な帯域幅が、ヘキサポッド型計量アレンジメントの伸縮可能な脚部と関連付けられた測定トランスデューサからのデータの直接的サンプリングによって実現されることが可能であることを認識した。たとえば、装置コントローラは、典型的に、６５μｓごとに（１５ｋＨｚ）アブソリュートエンコーダから位置データを要求することができるが、より高いサンプリングレートもまた、可能である。インクリメンタルエンコーダシステムは、連続的な正弦波出力を生成し、連続的な正弦波出力は、依然としてより微細な運動制御を可能にし、それは、連続的な出力がサンプリングされることが可能であるレートのみによって限定される。画像ベースのシステムとは異なり、これらの値から移動可能な構造体の位置を決定するために必要とされる計算は、過度に時間のかかるものではない。
【0131】
また、特許文献１２の画像ベースのシステムは、対応するセットの測定値を独立して提供する測定トランスデューサの並列配置の使用を説明しておらず、そのセットのそれぞれの測定値は、移動しているプラットフォームの上の異なるポイントと固定された構造体の上のポイントとの間の、距離または分離を直接的に表しているか、またはそれに関係しており、移動しているプラットフォームの、位置および／または方向がそれから決定されることができると留意される。詳細には、特許文献１２は、ヘキサポッド型計量アレンジメントの使用を説明していない。
【0132】
図１に図示されているものなどのようなヘキサポッド型駆動アレンジメントを用いて、６つのストラットのそれぞれは、モータを必要とし、モータは、関連するストラットの一部を必然的に形成しなければならず、すなわち、モータは、ストラットとともに移動する。したがって、ヘキサポッドが作動され、移動可能な構造体を作業ボリュームの周りで移動させるときには、比較的に重いモータパーツの重量も動き回らせられている。この過剰な質量を動き回らせなければならないことは、駆動アレンジメントの潜在的な速度（または、加速度）を低減させ、装置の中に追加的な熱を生成させ、それは、それが計量アレンジメントに到達するときにマイナスの影響を有する。図３に図示されているものなどのような非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを提供することによって、これらの問題が克服され得る。その理由は、それが、モータパーツが移動しているパーツから取り去られることを可能にするからである。
【0133】
そのうえ、６つの自由度よりも少ない自由度で移動可能な構造体２２に移動を提供する、非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを使用することによって、より少ないアクチュエータが必要とされ（すなわち、ヘキサポッドの中で必要とされる６つのアクチュエータよりも少ない）、コスト、および複雑性を低減させ、また、熱を発生するモータパーツのより少ない数に起因して、発生する熱の量を低減させ、したがって、計量結果を改善する。
【0134】
図３のヘキサポッド型計量アレンジメント２６は、概して、図１および図２の、ヘキサポッド型アレンジメントと同様であるが、駆動を提供するために必要とされる、任意の作動コンポーネントまたはモータコンポーネントがない。この実施形態では、駆動アレンジメント２８は、いわゆる「トライグライド」構成体であり、たとえば、それは、特許文献１３に開示されているようなものであり、実質的に平行に配置されている３つの対応するそれぞれのリニアトラック５１に沿って移動する３つのキャリッジ５６を有している。これらの構成体は、図５から図８を参照して、より詳細に下記で説明される。
【0135】
再び図３を参照すると、座標位置決め装置２１は、下側構造体２４を備え、下側構造体２４は、装置２１の固定された構造体の一部を形成しており、ワークピース２９が下側構造体２４の上に装着された状態になっている。測定プローブ３０は、上側構造体２２の上に支持されており、それが作業ボリューム３４の周りで移動されることが可能であるようになっている。作業ボリューム３４は、それらの最も間隔を離して配置された位置にあるときに、上側構造体２２と下側構造体２４との間に画定されており、プローブコンポーネント３０が駆動アレンジメント２８の動作によって作業ボリューム３４の中に位置決めされた状態になっている。
【0136】
また、図３の中に概略的に図示されているのは、構造体２２の所望の移動を引き起こすために、駆動アレンジメント２８を制御するためのコントローラＣである。コントローラＣは、ハードウェアもしくはソフトウェアに、または、それらの組み合わせに実装されることが可能である。純粋に、明確性および簡潔性のために、コントローラＣは、後続の図面から省略されている。
【0137】
図４に図示されているように、駆動アレンジメント２８と計量アレンジメント２６との間のさらなる分離までも提供するために、駆動アレンジメント２８は、カップリングアレンジメント３８を介して、計量アレンジメント２６に連結され得、カップリングアレンジメント３８は、駆動アレンジメント２８と関連付けられる少なくともいくらかの歪みが計量アレンジメント２６に伝達されることを防止する。カップリングアレンジメント３８は、移動可能な構造体２２と関連付けられた第１のカップリング３８ａと、固定された構造体２４と関連付けられた第２のカップリング３８ｂとを含む。
【0138】
図４に図示されている概略的な実施形態では、移動可能な構造体２２は、計量アレンジメント２６と関連付けられた計量パーツ２２ａと、駆動アレンジメント２８と関連付けられた駆動パーツ２２ｂとを含み、移動可能な構造体２２の計量パーツ２２ａが、第１のカップリング３８ａを介して、移動可能な構造体２２の駆動パーツ２２ｂに連結された状態になっている。移動可能な構造体２２の計量パーツ２２ａは、計量アレンジメント２６に連結されている。移動可能な構造体２２の駆動パーツ２２ｂは、駆動アレンジメント２８に連結されている。
【0139】
同様に、固定された構造体２４は、計量アレンジメント２６と関連付けられた計量パーツ２４ａと、駆動アレンジメント２８と関連付けられた駆動パーツ２４ｂとを含み、固定された構造体２４の計量パーツ２４ａが、第２のカップリング３８ｂを介して、固定された構造体２４の駆動パーツ２４ｂに連結された状態になっている。固定された構造体２４の計量パーツ２４ａは、計量アレンジメント２６に連結されている。固定された構造体２４の駆動パーツ２４ｂは、駆動アレンジメント２８に連結されている。
【0140】
この例では、カップリングアレンジメント３８のそれぞれのカップリング３８ａおよびカップリング３８ｂは、キネマティックカップリング、または疑似キネマティックカップリングの形態になっている。本体部を別のものに対して位置付けする文脈において、キネマティック設計考慮事項は、最小数の拘束を使用して本体部の運動の自由度を拘束することによって満たされ、詳細には、過剰に拘束することを回避することを伴う。過剰に拘束することは、２つの本体部の間に複数の接触のポイントを結果として生じさせることが可能であり、一方の本体部が他方のものに対して、２つ以上の位置に置かれることを可能にする。したがって、本体部の場所は、いくつかの位置のうちのどの位置に本体部が置かれるかが分からないので、繰り返し可能ではない。詳細には、過剰な拘束が存在している場合、適切な場所にある拘束間に相反が存在しており、どの拘束の組み合わせが本体部の実際の位置を決定するかを任意の確実性で決定することが可能でないようになっている。これらの概念は、非特許文献１に説明されている。
【0141】
理想的な拘束を提供するために、最小数の接触ポイント（または、ポイント状の接触）を伴う、そのようなキネマティックカップリングは、また、カップリングの一方の半分に伝達されているカップリングの他方の半分の中の歪みを隔離する際に非常に効果的である。したがって、第１のカップリング３８ａは、移動可能な構造体２２の駆動パーツ２２ｂの歪み（駆動アレンジメント２８からそのパーツに作用する力から結果として生じる）が計量パーツ２２ａに（そして、それによって、計量アレンジメント２６に）伝達されることを防止することを助け、また、固定された構造体２４に関して、第２のカップリング３８ｂについても同様である。これは、駆動アレンジメント２８からの機械的な隔離を良好な程度に有する明確に境界を示された、計量フレーム３６を提供する。
【0142】
詳細には、この実施形態では、それぞれのカップリング３８ａおよびカップリング３８ｂは、３つのボールのセットを含み、キネマティック設計原理にしたがって３つの接触のポイントを提供している（２つだけが、図４の概略的な説明図に示されている）。また、リジッドのボールの代わりに、複数の弾性スペーサまたはパッドを使用することも有益であり、たとえば、３つのそのようなスペーサが三角形の角部に配置されている。これは、接点がポイント状になっているのではなく、その代わりに、弾性スペーサの小さいエリアにわたって広がっている場合にも、ある程度のキネマティックカップリングを提供する。弾性スペーサ（たとえば、ゴムから作製されている）の使用は有益である。その理由は、それらが、駆動アレンジメント２８からのいくらかの振動を吸収するように作用し、それが計量アレンジメント２６に伝達されないようになっているからである。
【0143】
また、そのようなカップリングは、両方の端部において（すなわち、移動可能な構造体２２、および固定された構造体２４と関連して）提供されることが可能であるか、または、一方の端部だけにおいて（すなわち、移動可能な構造体２２、および固定された構造体２４のうちの一方だけと関連して）提供されることが可能であるか、または、全く提供されない（すなわち、移動可能な構造体２２、および固定された構造体２４のいずれにおいても提供されない）ことも可能であることが認識される。
【0144】
【0145】
図５から図８に図示されているヘキサポッド型計量アレンジメント２６は、６つの伸縮可能な脚部６０を含み、６つの伸縮可能な脚部６０は、一般的に同じ構造のものであり、上側構造体２２と下側構造体２４との間に配置されている。図４によれば、上側構造体２２は、計量アレンジメント２６と関連付けられた計量パーツ２２ａと、駆動アレンジメント２８と関連付けられた駆動パーツ２２ｂとを含み、移動可能な構造体２２の計量パーツ２２ａが、第１のカップリング３８ａを介して、移動可能な構造体２２の駆動パーツ２２ｂに連結されている。移動可能な構造体２２の計量パーツ２２ａは、ボールジョイント６８を介して、計量アレンジメント２６に連結されている。移動可能な構造体２２の駆動パーツ２２ｂは、ボールジョイント５８を介して、駆動アレンジメント２８に連結されている。
【0146】
同様に、固定された構造体２４は、計量アレンジメント２６と関連付けられた計量パーツ２４ａと、駆動アレンジメント２８と関連付けられた駆動パーツ２４ｂとを含み、固定された構造体２４の計量パーツ２４ａが、第２のカップリング３８ｂを介して、固定された構造体２４の駆動パーツ２４ｂに連結されている。固定された構造体２４の計量パーツ２４ａは、計量アレンジメント２６に連結されている。固定された構造体２４の駆動パーツ２４ｂは、駆動アレンジメント２８に連結されている。
【0147】
６つの伸縮可能な脚部６０のそれぞれは、上側チューブ６４、および下側チューブ６２を含み、下側チューブ６２が上側チューブ６４の中を入れ子式にスライドする状態になっている。この実施形態では、伸縮可能な脚部が駆動される必要が存在しないこと、したがって、任意のモータ関連するコンポーネントに対する必要性が存在しないことを除いて、伸縮可能な脚部６０は、一般的に、特許文献１４、および特許文献１５に説明されているものと同様の構造のものになっている。しかし、伸縮可能な脚部６０の概略的な構造は、一般的に同様になっている。
【0148】
図５から図８に図示されている例では、下側構造体２４は固定されており、上側構造体２２は、６つの伸縮可能な脚部６０の動作によって、下側構造体２４に対して移動可能になっており、測定プローブ３０が上側構造体２２の下側表面に装着された状態になっている。この構成では、ワークピース（図５から図８に図示されていない）は、下側構造体２４の計量パーツ２４ａの上に装着されることになり、装置２１の作業ボリュームが、上側構造体２２および下側構造体２４のそれぞれの計量パーツ２２ａおよび計量パーツ２４ａの間にあるようになっている。測定プローブ３０は、ワークピース接触式の先端部を有するスタイラスを含み、測定プローブ３０が、クイル３２を介して、移動している構造体２２の計量パーツ２２ａに接続された状態になっている。
【0149】
伸縮可能な脚部６０は、移動可能な構造体２２によって支持されている、コンポーネント（図示されている例では、コンポーネントは、測定プローブ３０である）、または、装置の作業ボリュームの中のコンポーネントの特定のパーツの少なくとも一部（たとえば、測定プローブの先端部など）を位置決めする（すなわち、その位置を決定する）ためのものである。
【0150】
それぞれの伸縮可能な脚部６０の上側端部、および下側端部は、個々のボールジョイント６８を介して、上側構造体２２（具体的には、上側構造体２２の計量パーツ２２ａ）、および下側構造体２４（具体的には、下側構造体２４の計量パーツ２４ａ）にそれぞれ接続されている。それぞれの伸縮可能な脚部６０の上側チューブ６２および下側チューブ６４は、細長い部材６６に貼り付けられたエンコーダスケール１０を用いて、細長い部材６６（図５の伸縮可能な脚部のうちの１つの中に点線の外形で示されている）を囲んでいる。細長い部材６６は、たとえば、入れ子式の構成体によって、それ自身が伸縮可能になっている。それぞれの細長い部材６６は、その上側ジョイント６８からその下側ジョイント６８へ延伸しており、上側構造体２２の計量パーツ２２ａ（さらに、したがって、測定プローブ３０）の精密な位置決め、および方向を決定するのは、細長い部材６６のそれぞれの長さである。したがって、スタイラスの先端部がワークピース表面と接触しているときの精密な場所を決定すべく、ワークピースに対する、測定動作またはスキャニング動作の間に、精密に測定されなければならないのは、細長い部材６６の長さである。
【0151】
この実施形態では、駆動アレンジメント２８は、たとえば、特許文献１３に説明されているような、いわゆる「トライグライド」構成体である。トライグライド構成体は、移動可能な構造体２２と固定された構造体２４との間で並列に接続されている、実質的に同じ設計の３つの機械的なリンケージ５０によって提供される。それぞれの機械的なリンケージ５０は、固定された長さの２つの実質的に平行なリジッドのロッド５２およびリジッドのロッド５４を含み、ロッド５２およびロッド５４は、移動可能な構造体２２が作業ボリューム３４の周りで移動するときに、移動可能な構造体２２を実質的に一定の方向に維持するように作用する。また、それぞれの機械的なリンケージ５０は、キャリッジ５６を含み、ロッド５２およびロッド５４が、それらの下側端部において、ボールジョイント５８を介して、キャリッジ５６に枢動可能に連結され、それらの上側端部において、移動可能な構造体２２の駆動パーツ２２ｂに枢動可能に連結された状態になっている。
【0152】
３つのリニアトラック５１は、固定された構造体２４の駆動パーツ２４ｂの上に実質的に垂直方向に（実質的に、平行に）配置されており、３つのキャリッジ５６がそれぞれ３つのリニアトラック５１に沿って（上下に）移動するように配置された状態になっている。３つのリニアトラック５１は、座標位置決め装置２１の固定された構造体の一部を効果的に形成しており、固定された構造体２４（具体的には、固定された構造体２４の駆動パーツ２４ｂ）の延長として考慮されることが可能である。それぞれのキャリッジ５６は、リニア駆動機構によって、その対応するそれぞれのトラック５１に沿って実質的に線形的に駆動され、リニア駆動機構の位置は、図３の中の参照数字２９によって概略的に印されている。リニア駆動機構は、リニアモータを含んでよい。リニア駆動機構は、ステッパモータを含んでよい。
【0153】
したがって、それぞれの機械的なリンケージ５０は、固定された構造体（リニアトラック）５１と機械的なリンケージ５０との間で作用する駆動機構によって作動される。より具体的には、駆動機構は、固定された構造体（リニアトラック）５１と機械的なリンケージ５０の端部（すなわち、キャリッジ５６）との間で作用する。換言すれば、駆動機構は、機械的なリンケージを固定された構造体（「グランドに連結されている」）に直接的に効果的に連結し、それらの間に力を提供し、その力は、（リニア駆動機構のための）機械的なリンケージを、押すかもしくは引くように作用し、または、（ロータリ駆動機構のための）機械的なリンケージを回転させるように作用する。駆動機構と固定された構造体との間に追加的な移動可能なリンケージは存在しておらず、ここで、そのような追加的なリンケージは、駆動機構自身によって生成されない、機械的なリンケージの被駆動パーツの移動を引き起こすことが可能である。
【0154】
たとえば、図５から図８に（そして、より概略的には、図３および図４に）図示されている「トライグライド」駆動アレンジメントでは、それぞれのキャリッジ５６は、そのキャリッジ５６と関連付けられたモータ（図示せず）の作用によって、および、他のキャリッジ５６と関連付けられた任意の他のモータの作用によってではなく、そのそれぞれのトラック５１の上下に線形に駆動される。（図１に示されているような）典型的なヘキサポッド型駆動アレンジメントのケースでは、特定の伸縮可能な脚部の中のモータは、その長さに沿って線形に脚部を伸長または縮小させることだけができ、さらに使用時には、それぞれの脚部は、同様に横方向に移動している。脚部（そして、その関連するモータ）の横方向の移動は、他の脚部の中の他のモータの作用から結果として生じなければならず、それぞれのモータが、（それらのそれぞれのモータに沿って）他のストラットの重量を実際に移動させているようになっている。
【0155】
したがって、図３から図８に図示されているようなそのような駆動アレンジメントでは、移動するパーツは、比較的に軽量に維持されることが可能であり、この例では、細くて軽量のロッド５２およびロッド５４であり、（図１に示されているものなどのような６つの伸縮可能な脚部を有する、典型的なヘキサポッド型駆動アレンジメントではそうであるように）それぞれのモータが他のモータの重量の周りで移動している場合はそうではない。これは、高い加速度、および急速な方向の変化とともに、迅速に移動することができる軽量の駆動アレンジメントを可能にする。
【0156】
より概略的なフォーマットに戻ると、ここで、トライグライド実施形態の動作が、図９Ａから図９Ｅを参照して説明される。図９Ａから図９Ｅのそれぞれは、図３において使用されるものと同様の表現を使用しており、２つのキャリッジが、それぞれ５６ａおよび５６ｂとラベル付けされており、２つのリニアトラックが、それぞれ５１ａおよび５１ｂとしてラベル付けされている。
【0157】
図５から図８を参照して上記に説明されている、平行なロッド５２および平行なロッド５４によって提供される拘束に起因して、（トライグライド駆動アレンジメント２８の動作による）移動可能な構造体２２の運動は、３つの並進自由度に制限され、移動可能な構造体２２が、それが作業ボリュームの周りで移動するときに、実質的に一定の方向を保つようになっている。３つの自由度での移動へのこの拘束は、図９Ａの中の３ＤＯＦとラベル付けされた矢印によって示されている。
【0158】
他方では、並列配置での６つの対応する測定トランスデューサを含む、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６の６つの伸縮可能な脚部６０では、６つの対応するそれぞれの測定値が提供され、それから、移動可能な構造体の位置が、図９Ａの中の６ＤＯＦとラベル付けされた矢印によって示されているように、すべての６つの自由度で決定可能である。
【0159】
図９Ｂに図示されているように、それらのそれぞれのトラック５１ａおよびトラック５１ｂに沿って、キャリッジ５６ａを低下させ、キャリッジ５６ｂを上昇させることによって、機械的なリンケージ５０のロッド５２およびロッド５４は、固定された長さのものであるので、移動可能な構造体２２（そして、それに沿って、測定プローブ３０）は、作業ボリューム３４の中を、左向き、且つ下向きに移動され、実質的に同じ方向を維持する。これは、キャリッジ５６ａに最も近い伸縮可能な脚部６０を短くし、キャリッジ５６ｂに最も近い伸縮可能な脚部６０を長くし、これらの長さの変化が、伸縮可能な脚部６０の中の測定トランスデューサ（たとえば、エンコーダ）１０によって測定される状態になっている。それらのトランスデューサ測定値から、作業ボリューム３４の中の移動可能な構造体２２の位置が決定されることが可能であり、また、測定プローブ３０が移動可能な構造体２２に対して、既知の固定された空間的関係にあるので、測定プローブ３０（そして、プローブ先端部）の位置も決定されることが可能である。図９Ｃは、図９Ｂと同じであるが、明確化のために移動指示のない状態になっており、それによって、移動動作の後のコンポーネントの最終的な位置を示している。
【0160】
同様に、図９Ｄに図示されているように、それらのそれぞれのトラック５１ａおよびトラック５１ｂに沿って、キャリッジ５６ａを上昇させ、キャリッジ５６ｂを低下させることによって、移動可能な構造体２２（そして、それに沿って、測定プローブ３０）は、作業ボリューム３４の中を右向きに移動されることが可能であり、繰り返しになるが、実質的に同じ方向を維持する。これは、キャリッジ５６ａに最も近い伸縮可能な脚部６０を長くし、キャリッジ５６ｂに最も近い伸縮可能な脚部６０を短くし、これらの長さの変化が、伸縮可能な脚部６０の中の測定トランスデューサ（たとえば、エンコーダ）１０によって測定される状態になっている。それらのトランスデューサ測定値から、作業ボリューム３４の中の移動可能な構造体２２および測定プローブ３０の、位置が決定されることが可能である。図９Ｅは、図９Ｄと同じであるが、明確化のために移動指示のない状態になっており、それによって、移動動作の後のコンポーネントの最終的な位置を示している。
【0161】
上記に説明されたトライグライド実施形態では、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６の伸縮可能な脚部６０、および、駆動アレンジメント２８のロッド５０は、底部から上に延伸しており、したがって、本実施形態は、「ボトムアップ」配置として説明されることが可能である。図１０は、代替的な「トップダウン」配置を示しており、それは、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６の伸縮可能な脚部６０および駆動アレンジメント２８のロッド５０が、上部から下に延伸している（したがって、「トップダウン」配置）であることを除いて、概して「ボトムアップ」配置と同じである。これを可能にするために、フレーム２５ａは、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６を支持するために設けられており、それが上部から効果的に「吊り下がる」ことが可能であるようになっている。フレーム２５ａは、固定された構造体２４（このケースでは、固定された構造体２４のヘキサポッドパーツ２４ａ）に対する、エクステンションとして、座標位置決め装置２１の固定された構造体の一部を効果的に形成している。前の実施形態と同様に、カップリングアレンジメント３８ａおよびカップリングアレンジメント３８ｂは、駆動アレンジメント２８から計量アレンジメント２６を隔離するために設けられている。
【0162】
さらに別の「トップダウン」配置が、図１１に概略的に図示されている。これは、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６が、上部の周りに延伸しているフレーム２５から支持されており、トライグライド駆動アレンジメント２８の内側に設けられているという点において、図１０の実施形態とは異なっている。フレーム２５は、垂直方向のリニアトラック５１を伴う固定された構造体２４に対する、エクステンションとして、座標位置決め装置２１の固定された構造体の一部を効果的に形成しており、垂直方向のリニアトラック５１もまた、フレーム２５の一部になる。そのうえ、図１１の実施形態では、駆動アレンジメント２８から計量アレンジメント２６を隔離するための任意のカップリングアレンジメント３８を設けられていない。
【0163】
図１３から図１５との比較のために、図１２は、実用的なトライグライド実施形態を示すために設けられており、それは、図５から図８を参照して上記に説明されているものと密接に対応しており、閉じたフレームを有する点で主に異なっており、過剰なリジッド性、および安定性が、フレームの上部プレートによって、垂直方向のトラック５１に提供された状態になっている。前の実施形態と同様に、図１２の計量アレンジメントは、上部（すなわち、移動可能な構造体において）、および底部（すなわち、固定された構造体において）の両方において、少なくともある程度、駆動アレンジメントから切り離されている。
【0164】
図１３は、図１１に概略的に図示されている「トップダウン」配置の実用的な実施形態を示しているが、移動可能な構造体において、駆動および計量をある程度切り離すことによって、図１１の実施形態とは異なっている。図１４は、図１３の変形例であり、移動可能な構造体および固定された構造体の両方において、駆動および計量の切り離しを提供している。図１５は、さらなる変形例であり、駆動フレームの中に配置された別個の計量フレームを有しており、移動可能な構造体および固定された構造体の両方において、計量フレームから駆動フレームを切り離すことを伴っている。
【0165】
本発明は、駆動アレンジメント２８がトライグライドの形態になっている実施形態に限定されないことが理解される。図１６Ａは、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６が非ヘキサポッド型駆動アレンジメント２８の異なるタイプと連結されている実施形態を概略的に図示している。固定された長さのロッド５２（その一方の端部は、トライグライド実施形態と同様に、キャリッジ５６によってトラック５１に沿って線形に駆動される）というよりもむしろ、図１６Ａの実施形態では、固定された長さに延伸しているロッドは、その代わりに、ガイド７６の中に設けられた適切なリニア駆動機構によって、枢動ガイド７６を通して駆動され、それによって、図１６Ａの中の矢印によって示されている分離を変化させ、それによって、構造体２２を移動させる。
【0166】
図１６Ａおよび図１６Ｂでは、図１１と同様に、計量アレンジメント２６、および駆動アレンジメント２８は、フレーム２５からトップダウン式で支持されており、フレーム２５が、座標位置決め装置２１の固定された構造体の一部を形成した状態になっている。図１６Ａに図示されているような位置から、両方のロッドがそれらのそれぞれのガイド７６を通して下向きに駆動されるときには、構造体２２は、図１６Ｂに図示されているような位置へ移動されることが可能である。前の通り、構造体２２の位置は、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６によって測定される。
【0167】
トライグライド構成体と同様に、図１６Ａの実施形態の中の駆動アレンジメント２８のそれぞれの機械的なリンケージは、固定された構造体と機械的なリンケージとの間に作用する、駆動機構によって作動され、したがって、この実施形態は、速度および加速度の観点から、同じ利点を共有することが認識される。
【0168】
図１７は、図１６Ａの概略的に図示された配置の実用的な実施形態を図示している。図１７の実施形態は、本出願人Ｒｅｎｉｓｈａｗ ｐｌｃによって商標ＥＱＵＡＴＯＲの下で販売されている非デカルトタイプの座標測定機に密接に基づいている。ヘキサポッド型計量アレンジメント２６は、概して図５のものと同様であり、上側チューブ６４および下側チューブ６２をそれぞれ有する、６つの伸縮可能な脚部を含み、下側チューブ６２が上側チューブ６４の中を入れ子式にスライドする状態になっている。この実施形態では、伸縮可能な脚部は、フレーム２５から計量プラットフォーム２２ａ（移動可能な構造体２２の一部）へトップダウン配置で支持されている。枢動ガイド７６は、フレーム２５の構造体によって図１７では隠されている。３つの固定された長さの駆動ロッド７２が、３つの枢動駆動ガイド７６をそれぞれ通過しており、それらの下側端部において駆動プレート２２ｂ（移動可能な構造体２２の一部）に連結されている。この実施形態では、移動可能な構造体２２の２つのパーツ２２ａおよびパーツ２２ｂは、リジッドのカラム２３によって空間的に分離されている。３セットの平行なロッドの対７２および７４が、図５のロッド５２およびロッド５４と同様に、３つの自由度で運動を拘束するように配置されている。
【0169】
より概略的な表現に戻ると、図１８Ａおよび図１８Ｂは、図１６Ａおよび図１６Ｂの装置の変形例を示しており、そこでは、計量アレンジメント２６が駆動アレンジメント２８からさらに隔離されている。これは、図１０を参照して上記に説明されているトライグライド実施形態と同様であり、したがって、さらなる説明は必要ない。図１９は、図１６Ａの配置に対する代替例を示しており、トップダウン配置の代わりにボトムアップヘキサポッド型計量アレンジメント２６を有している。
【0170】
図２０は、図１６Ａおよび図１６Ｂの実施形態の変形例を概略的に図示しており、そこでは、固定された長さの計量ストラットが、その実施形態の駆動アレンジメント２８の固定された長さのストラットと同様に、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６の中に使用されている。図２０に図示されているような６つの固定された長さに延伸しているストラットは、前の実施形態の６つの伸縮可能なストラットと機能的に同等であると考えられ、ストラットの可変の長さのパーツが、図２０の中の矢印によって示されている状態になっており、そのパーツは、前の実施形態の伸縮可能なストラットと同等になっている。したがって、「伸縮可能な脚部」、および「延伸している脚部」という用語は、同等であるとして本明細書で理解されるべきであり、２つのポイントの間の任意のタイプの、機械的な配置またはリンケージを意味しており、それは、それらのポイントの間の分離が変化することを可能にする。駆動アレンジメント２８は、依然として非ヘキサポッド型駆動アレンジメントである。その理由は、それが、図１７により詳細に示されているように、３つの延伸しているストラットだけを有するからである。図２１は、図２０の実施形態の変形例を概略的に図示しており、そこでは、固定されたサポート（枢動プレート）２５ａが、計量ストラットのために使用されており、それは、駆動ストラットのために使用されている固定されたサポート（枢動プレート）２５ｂから空間的にオフセットされている。
【0171】
２つの異なるタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメント（トライグライドリニア駆動アレンジメント（たとえば、図５）、および枢動リニア駆動アレンジメント（たとえば、図１７））が用いられた実施形態が上記に説明されてきた。駆動アレンジメントに関する多くの他の可能性が存在しており、これらのうちの単にいくつかだけが、ここで簡潔に説明され、他のものは、当業者に明らかとなるであろう。
【0172】
図２２は、デルタロボットタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを有する実施形態を概略的に図示している。デルタロボットは、パラレルロボットのタイプであり、例が、特許文献１６に詳細に説明されている。図２３は、図２２の実施形態の変形例を概略的に図示しており、計量アレンジメントと駆動アレンジメントとの間の増加した量の切り離しを有している。図２４は、図２２の実施形態の変形例を概略的に図示しており、計量アレンジメントと駆動アレンジメントとの間の減少した量の切り離しを有している。トライグライド構成体と同様に、デルタロボット構成体では、それぞれの機械的なリンケージは、固定された構造体と機械的なリンケージとの間に作用する駆動機構によって作動され、したがって、これらのデルタロボット実施形態は、速度および加速度の観点から、同じ利点を共有することが認識される（デルタロボット構成体では、駆動機構は、ロータリ駆動機構であり、一方、トライグライド構成体では、駆動機構は、リニア駆動機構である）。そのうえ、適当な拘束（たとえば、特許文献１６に説明されているものなど）によって、デルタロボット駆動アレンジメント２８は、３つの自由度で（すなわち、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６によって測定されているものよりも少ない自由度で）構造体２２に移動を提供するように適合されることが可能である。
【0173】
ロータリ駆動機構の位置は、図２２の中の参照数字２７によって示されており、一方、リニア駆動機構の位置は、図３の中の参照数字２９によって示されている。それぞれのケースにおいて、駆動機構は、固定された構造体と駆動アレンジメントとの間で直接的に作用する。図３のケースでは、駆動機構は、キャリッジ５６（それは、たとえば、図５に示されているような機械的なリンケージ５０の一部として、駆動アレンジメントの一部を形成している）を駆動するように作用し、一方、図２２のケースでは、駆動機構は、移動可能な構造体と固定された構造体との間に取り付けられている、機械的なリンケージの上側パーツを駆動させる（回転させる）ように作用する。
【0174】
本出願の実施形態の中での使用に適切な非ヘキサポッド型駆動アレンジメントの別の例は、ケーブル駆動式のロボット構成体である（そうでなければ、ケーブル懸架式のロボットとして、または、単にケーブルロボットとして、または、ワイヤ駆動式のロボットとして知られている）。これは、並列のマニピュレータのタイプ（並列のキネマティック構成体）であり、そこでは、複数の可撓性のケーブルがアクチュエータとして使用されている。それぞれのケーブルの一方の端部は、対応するそれぞれのモータによって回転されるロータに巻き付けられており、他方の端部は、エンドエフェクタに接続されている。ケーブルロボットの例は、特許文献１７に開示されている。ケーブルは、典型的に、シリアルロボットまたはパラレルロボットの、リジッドのリンケージよりもはるかに軽いので、ケーブルロボットのエンドエフェクタは、高い、加速度および速度を実現することが可能である。ヘキサポッド型計量アレンジメントを用いて実現可能な高い、測定レートおよび動的な帯域幅、ならびに、高い精度に起因して、ヘキサポッド型計量アレンジメントとケーブル駆動アレンジメントとの組み合わせは、とりわけ有利である。
【0175】
他のタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメントも想定される。たとえば、図２５は、（並列のキネマティックとは対照的に）直列のキネマティックタイプの非ヘキサポッド型駆動アレンジメントを有する実施形態を概略的に図示しており、回転ジョイントによって直列に接続されている、複数のセグメントまたはリンクを有しており、駆動アレンジメントの一方の端部が、グランドに取り付けられており、他方の端部が、計量アレンジメントに取り付けられている。図４に図示されている実施形態と同様に、図２５に図示されている駆動アレンジメントは、駆動関連の歪みが計量アレンジメントに伝達されることを防止することを助けるカップリングを介して、計量アレンジメントに取り付けられている。図２６は、非ヘキサポッド型駆動アレンジメントの直列のキネマティックタイプを有する別の実施形態を概略的に図示しており、（図２６の中に印されているような）直交する軸線ｘ、ｙ、およびｚに沿ってそれぞれ移動可能な直列に接続されている、３つのパーツを有している。したがって、図２６の実施形態は、デカルトタイプの直列の駆動アレンジメントを有しており、一方、図２５の実施形態は、非デカルトタイプの直列の駆動アレンジメントを有している。これらのタイプの駆動アレンジメントは、よく知られており、それらのさらなる説明は、ここでは必要とされない。
【0176】
図９Ａを参照して上記に詳細に説明されているように、駆動アレンジメント２８は、３つの並進自由度を移動可能な構造体２２に提供し、一方、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６は、６つの自由度で測定するように適合される。本発明の１つの態様によれば、装置の作業ボリュームの中で移動可能な構造体と、６つの自由度よりも少ない自由度で作業ボリュームの周りで構造体を移動させるための駆動アレンジメントと、駆動アレンジメントよりも多い自由度で作業ボリュームの中の構造体の位置を測定するための計量アレンジメントとを含む、座標位置決め装置が提案される。これは、図２７に概略的に図示されている。駆動アレンジメント、および計量アレンジメントのうちの一方、または両方は、並列のキネマティック構成体、たとえば、ヘキサポッド型アレンジメント、トライグライド構成体、またはデルタロボット構成体などであることが可能である。詳細には、この態様では、計量アレンジメントがヘキサポッド型計量アレンジメントである必要はないことが留意されるべきである。
【0177】
移動よりも多い自由度で測定（詳細には、直接的な測定）を提供することは通常ではない。典型的に、Ｎ駆動パーツ（ロータリまたはリニア）が存在することになり、それぞれの駆動パーツが、別個にエンコードされ、Ｎ個の対応する測定値を与える。たとえば、３軸ＣＭＭに関して、位置エンコーダをそれぞれ含む３つの駆動される、リニア軸線が存在しており、したがって、３つの対応する測定値が存在している（すなわち、３つの自由度で両方を駆動、および測定する）。ヘキサポッドに関して、位置エンコーダをそれぞれ含む６つの可変の長さのストラット、および、６つの対応する測定値が存在している（すなわち、６つの自由度で両方を駆動、および測定する）。
【0178】
しかし、本出願人は、比較的に不正確であり、限られた数の自由度（たとえば、３つ）で移動するように拘束された、駆動体を提供することができるという、望ましさおよび利点を認識し、その駆動体は、別個の計量アレンジメントによって連結されており、計量アレンジメントは、非常に正確であり、すべての６つの自由度で測定することができ、したがって、機械的に拘束された駆動アレンジメントの中の任意の不正確さを補償することが可能である。たとえば、移動しているプラットフォームが回転なしに作業ボリュームの中を並進するように拘束されている場合、構造体の中の、歪みまたは他のタイプの不正確さによって引き起こされる、プラットフォームのいくらかの意図しない回転が存在する可能性があり、その不正確さの少なくともいくらかは、高速運動と関連付けられた動的な効果によって引き起こされることができる。そのような回転は、駆動することよりも多い自由度で測定することによって検出される。図２８に概略的に図示されているようなデュアルヘキサポッド型アレンジメントに図２７のスキームを適用することも可能であり、そこでは、駆動ヘキサポッドは、適当な機械的な拘束によって６つの自由度よりも少ない自由度での移動に拘束されている。
【0179】
当業者には明らかになるように、多くの他の形態の非ヘキサポッド型駆動アレンジメント、または、６つの自由度よりも少ない自由度に拘束された駆動アレンジメントが存在している。たとえば、示されているトライグライド構成体の多くの可能な変形例が存在している。１つの変形例は、３つよりも多い、駆動および関連する機械的なリンケージを有する、構成体を提供することである。そして、図３に図示されているような垂直方向のトラック５１の代わりに、トラックは、代わりに、あるポイントから水平方向に、たとえば、半径方向外向きに配置されてよく、構造体２２の移動が、また、水平方向のトラックに沿ったキャリッジ５６の移動によって影響を受けるようになっている。多くの他のそのような可能性が存在している。
【0180】
本発明の実施形態は、主に接触プローブの使用に関連して説明されてきており、接触プローブでは、接触プローブのスタイラスが、測定を行うためにワークピース表面と物理的な接触を行うが、本発明は、接触プローブに限定されないことが認識されることになる。同じ概念が、光学プローブなどのような非接触プローブに等しく適用可能であり、非接触プローブでは、物理的な接触を行うことなく、表面が感知される。本発明は、一般的に、接触、または非接触によるかに関わらず、表面を感知するように適合された任意の表面感知デバイスに適用可能である。また、本発明は、たとえば、物品の製造の間に物品のコンポーネントパーツを方向させるために、表面感知デバイス以外のコンポーネントの位置決めにも適用されることが可能である。または、コンポーネントは、ツールまたはそのパーツであり得、たとえば、金属または他の剛体材料を成形または機械加工するための、工作機械の中に典型的に見出されるツールなどであり得る。コンポーネントは、移動可能な構造体自身であり得る。コンポーネントは、ワークピースの表面を撮像するためのカメラを含んでよい。コンポーネントは、ワークピースの表面において、またはその近くにおいて、渦電流を検出、および／または測定するための渦電流プローブを含んでよい。多くの他の可能性が、当業者に明らかになることになる。
【0181】
本発明の実施形態では、ヘキサポッド型計量アレンジメント２６は、純粋にキャリブレーション目的のために提供されておらず、組み合わせられた、駆動アレンジメントおよび計量アレンジメントのキャリブレーションを実施するために、移動可能な構造体に一時的に連結され、次いで、装置の動作使用のために除去されることが留意されるべきである。むしろ、ヘキサポッド型計量アレンジメントは、移動可能な構造体に連結されたままになっており、動作使用の間の移動可能な構造体に関する位置測定値を提供することが意図されている。本発明の実施形態では、キャリブレーションのみの計量アレンジメントとは対照的に、移動可能な構造体は、計量アレンジメントおよび駆動アレンジメントもまた、移動可能な構造体に連結された状態で、動作ツールを携行するように適合される。ヘキサポッド型計量アレンジメントは、動作ツールを移動可能な構造体に取り付けるために使用されるものとは異なる取り付けを介して、移動可能な構造体に連結されることができる。ヘキサポッド型計量アレンジメントは、（たとえば、主に動作ツールを意図した取り付けを介してというよりもむしろ）移動可能な構造体に直接的に連結されることができる。
【0182】
座標位置決め装置を制御する方法が、図２９のフローチャートによって図示されている。ステップＳ１において、計量アレンジメント２６が、移動可能な構造体（または、プラットフォーム）２２に連結される。ステップＳ２において、駆動アレンジメント２８が、移動可能な構造体（または、プラットフォーム）２２に連結される。ステップＳ３において、ツール（たとえば、測定プローブ３０またはカッティングツール）が、移動可能な構造体（または、プラットフォーム）２２に連結される。したがって、この時点において、すべて３つが、移動可能な構造体（または、プラットフォーム）２２に連結されている。ステップＳ４において、駆動アレンジメント２８は、作業ボリューム３４の周りでツールを移動させるために使用される（計量アレンジメント２６もまた、依然として移動可能な構造体に連結された状態になっている）。ステップＳ５において、たとえば、測定プローブ３０を用いてワークピース表面の上でタッチトリガ動作を実施すること、ならびに、カッティングツールまたは機械加工ツールを用いてワークピース表面の上で機械加工動作を実施することなどの動作が、ツールを用いて実施される。ステップＳ６において、計量アレンジメント２６は、（たとえば、測定プローブ３０またはカッティングツールの、先端部の位置が決定されることを可能にするために）動作が起こるときに、作業ボリューム３４の中のツールの位置を決定するために使用される。ステップＳ７において、決定された位置が、実施された動作と関連付けられる（たとえば、タッチトリガイベントがそのイベントのための位置測定と関連付けられることが可能であるようになっている）。
【0183】
座標測定機２１の動作は、装置２１の上で動作するプログラムによって、そして、詳細には、図３に概略的に図示されているコントローラＣなどのような座標測定機コントローラの上で動作する、プログラムによって制御されることが可能であることが認識される。伸縮可能な脚部の制御は、コントローラＣの上で動作するプログラムによって提供されることが可能であることが認識されことになる。そのような動作プログラムは、コンピュータ可読媒体の上に記憶されることが可能であり、または、たとえば、インターネットウェブサイトから提供されるダウンロード可能なデータ信号などのような信号の中に具現化され得る。添付の特許請求の範囲は、それ自身によって動作プログラムをカバーするものとして、または、キャリアの上の記録として、または、信号として、または、任意の他の形態にて理解される。
【0184】
上記の実施形態は、主に座標測定機の文脈において説明されてきたが、本概念は、より一般的に、任意のタイプの座標位置決め装置、たとえば、コンパレータ、スキャニング装置、工作機械、位置決めデバイス（たとえば、光学的なコンポーネントのためのもの）、プロトタイプ製造装置、および、さまざまな他の使用などに適用可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】