JP2014512529A

JP2014512529A - 座標測定機

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Publication number: JP2014512529A
Application number: JP2014501574A
Authority: JP
Inventors: ペッテション，ボー; ジールクス，クヌート; シュプレンゲル，ベルンハルト
Original assignee: Hexagon Technology Center GmbH
Current assignee: Hexagon Technology Center GmbH
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: KR101525864B1; CA2828826C; US9086262B2; CN103477181B; EP2691732A1; EP2691732B1; AU2012234336A1; AU2012234336B2; EP2505956A1; WO2012130832A1; US20140007441A1; CN103477181A; JP5770359B2; BR112013024072A2; KR20140005309A; CA2828826A1

Abstract

本発明は、第一のフレーム要素（１１）と、第二のフレーム要素（４）と、第一のフレーム要素（１１）に対して第二のフレーム要素（４）を移動方向に移動させるためのモータを有する線形駆動ユニット（１２）と、第一のフレーム要素に対する第二のフレーム要素の駆動位置を測るための位置測定機器とを有する、測定される対象上の測定点の少なくとも一つの空間座標を測るための座標測定機に関する。座標測定機内で、駆動ユニットは、移動において規定された剛性および動的振れを有する。機械は、駆動ユニット（１２）から第二のフレーム要素（４）までの機械的カプラ（３）を含み、カプラ（３）が駆動ユニット（１２）に固定されている第一の部品（３Ａ）と、第二のフレーム要素（４）に固定されている第二の部品（３Ｂ）とを含み、部品（３Ａ、３Ｂ）が能動補償アクチュエータ（５）によって互いに対して移動可能である。能動補償アクチュエータ（５）は、駆動ユニット（１２）に対して第二のフレーム要素（４）をシフトさせ、動的振れが少なくとも部分的に補償されるようなカウンター変位を導くように構築される。

Description

本発明は、一般的に、請求項１の前段部分による、測定点の少なくとも一つの空間座標を測るための座標測定機（ＣＭＭ）および請求項１２の前段部分による、座標測定機における誤差を補償する方法に関する。

ワークピースの生産後、座標位置決め器械、例えば、その可動範囲内に移動可能な測定プローブヘッドを有する座標測定機（ＣＭＭ）上でそれらを検査することが慣行になっている。

従来の三次元測定機では、プローブヘッドは、互いに対しておおよそ直交する線形軸を有するデカルト配位とも呼ばれる、相互に垂直な三つの軸に沿って（Ｘ、ＹおよびＺ方向に）移動するように支持されている。

単純な形態の機械では、好適なトランスデューサが各軸と平行に据え付けられ、これを使用して、機械のベースに対するプローブヘッドの位置を測る。プローブのプローブヘッドが近づく対象上の測定点の座標は、トランスデューサの値によって測られる。軸は、多くの場合、測定プログラムによって、またはユーザ入力、例えば、ジョイスティックによって軸を移動させるデジタル計算ユニットを含む専用コントローラによって制御される、推進モータによって駆動される。

そのような技法を採用する場合、起こり得る誤差の原因が幾種かある。単なる数例としては、軸の移動の真直度および軸の直交度の欠如、線形駆動機構における横方向オフセットまたは軸の移動方向と垂直な軸を中心にしたキャリッジの角回転がある。

特に、以下のような誤差要因が発生することができる。
軸上のスケール誤差、
軸上の水平真直度誤差、
軸上の鉛直真直度誤差、
軸上のピッチング誤差、
軸上の偏揺れ誤差、
軸上の動揺誤差、および
軸間の角度誤差。

言及された様々な誤差原因の修正を提供するために、多くの試みがなされてきた。例として、意図的な公知の誤差を様々な手段によってトランスデューサに導くことが公知である。代替技法では、機械を校正し、様々な点に存在する誤差を測定し、これらを保存し、機械が測定に使用される際に誤差を補償することができる。そのような校正プロセスの実行は、殊のほか、大きい機械にとっては長時間に及ぶものである。

校正による方法の欠点は、完全に再現性のある誤差のみを処理することにもあり、機械の可動状態と同じ条件下でプローブを校正することも重要である。これは、例えば、機械が測定の際１００mm/secで動作する場合には校正手順もその速度で実施されるべきであり、何らかの理由により動作速度の変更が必要である場合には、誤差が少なくとも一部分は移動動力によるため、この新規の速度での機械の再校正を要することを意味する。

上述の誤差は、軸の移動、特に、軸が移動する際の位置、速度、加速度およびジャークによる動的要因も含むものの、多くの手法においては静的にのみ分析される。速度による校正においては、この事実は、むしろ単純かつ柔軟性なく、考慮される。

位置校正マトリクスの使用により静的誤差を数値的に低減することができる一方で、動的誤差を補償しようとする際には、状況は、はるかにより複雑になる。誤差が発生している軸に影響を及ぼすのみならず、他の軸に「クロストーク」することもあり、システムの他の部品に誤差を引き起こすことができる動的誤差、例えば、振動、共振、動的な力などを考慮するとき、校正は、さらにより複雑になる。さらに、根本的な効果は、環境条件、例えば、温度、湿度、空気圧などによることもでき、特に、機械の耐用年数にわたり違ってもくる。

また、ワークピースへの異なる測定タスクを果たすために多くの場合に必要であるプローブヘッドの交換は、荷重条件を変化させ、異なる動力および誤差挙動をもたらすことができる。能動または受動のいずれかの、移動可能な部品および／または追加的な軸を含むプローブヘッドの利用は、プローブヘッドの実際の姿勢に応じた、異なる挙動の主駆動軸をもたらすことができる。（互いに対して移動方向に移動可能な機械フレームの二つの要素としての）機械の軸の動的な挙動も、軸の実際の駆動位置によることができる。

例として、（垂直軸およびプローブヘッドをさらに移動することができる）機械の一つの軸の加速が座標測定機のフレーム全体の線形および角度動的振れを引き起こし、次にこれが測定の不確かさおよび誤差を引き起こすことができることを考える必要がある。これらの動的な測定誤差は、低加速度で測定することによって、例えば、所望の移動の結果として最適化された軌道によって低減させることができる。

しかし、生産性を増加させるためには、スループットの増加のみならず検査速度の増加も要求される。故に、機械は、測定中により高い加速度を経験し、システムのより大きい動的構造振れをもたらす。これは、プローブのＸ、Ｙ、Ｚ幾何学的位置の不正確な報告を招き、確度の低下、さらにはワークピースの誤った測定をもたらす。ＣＭＭが、多くの場合、ミクロン、さらにはそれ以下の範囲内で測定確度の達成を要するため、それらの誤差は、さらにより深刻なものである。

特に、座標測定機は、所望の測定確度から勘案して有意となることができる駆動振動を呈することができる。振動を引き起こす誤差の主原因は、機械の機械的駆動システムである。駆動振動は、駆動の動作速度にもよる。これらの振動によって引き起こされる（通常、５Hzを超える周波数で発生する）誤差は、先に述べたように、殊のほか、振動が大いに再現性のない挙動であるため、動的誤差を補償する計算的な方法には好適でなく、したがって、結果として生じる測定誤差を数学的にモデル化および等化することができない。また、非完全なベアリングも摩擦を導き、振動を引き起こすことができる。

可能な限り振動およびジャークを低減するために、機械的システムに機械的ローパスまたはバンドパスフィルタリングを導入する、公知の受動減衰要素がある。それらは、例として、伝送システム内の多少「弾性」かつ「減衰」であるベルトの利用による、または軸と平行な空気もしくは液体ダンパによる、機械の統合された部品であることができる。それらの受動ダンパの欠点は、例として、システムの剛性を低下させ、望ましくない振れ（または変位）によって所望の移動軌道からの導出を導き、さらに、追加的な機械的共振周波数を導くことができるという事実にある。

他の手法、例えば、ニューヨーク州のConvolve Inc.によって広められた手法は、機械の加速によって引き起こされる振れ、振動および／または揺動を入力整形と名付けられた技術によって抑制しようとするものであり、この手法では、駆動アクチュエータ制御へのアウトプットに対する相応に操作した変数によって、機械的共振を避け、共振周波数の励振を回避し、さらには能動的に揺動の反力となるように、制御変数、例えば、推進モータの力または電流を制御する。

また、プラントの電流状態を初期状態として使用し、各サンプリング瞬間において有限時間区間の開ループ最適制御問題を解決することによって電流制御作用が得られる制御の形態としてのモデル化予測制御をＣＭＭに適用することもできる。最適化は最適制御シーケンスを生み、シーケンスにおける第一の制御は、その後、プラントに適用される。

さらに、種々のプローブヘッドおよびプローブは、三次元測定空間を構成するスケール座標システム、例として、軸に沿って配置された参照スケールによるシステム内の測定のために、座標測定機に採用される。改善された測定精度を有する座標測定機を提供するために、そのフレーム構造は、それ故に、高い静的剛性を要する。堅い剛体の機械設計を達成するために、フレーム構造または少なくともその部品は、多くの場合、石、例えば、花崗岩から作られる。熱的安定性および優れた減衰特性のようなすべての肯定的な効果のほかに、花崗岩は、機械および移動可能なフレーム要素を極めて重くもする。他方、高い重量は、適正な加速のために高い力も要する。

望ましいフレーム剛性の高さに加えて、上述のソフトウェアが具現化する空間精度修正技術の導入により、幾何学的誤差を低減し、高い精度の測定結果の達成を助けることができる。

ＣＭＭシステムにおけるもう一つの問題には、異なるプローブが異なる重量および特徴を有し、したがって、機械の機械的共振周波数に影響が及ぶという事実もある。また、機械の空間位置も機械的共振に影響を及ぼし、したがって、単純な線形誤差モデルは、多くの場合、それらの影響を数値的に補償するに十分でない。

例示的には、EP1 559 990は、座標測定システムと、幾何学的誤差を測定する一方で様々な重量を有する部品が据え付けられている座標測定機で測定された座標を修正する方法とを開示している。補償パラメータは、部品の重量ごとに測定された結果から導き出され、保存される。被測定部品の重量に相当する補償パラメータは、適宜に読み出され、被測定部品の測定された座標を修正する。

さらなる例として、EP1 687 589は、表面検出装置を有する関節プローブヘッドを有する座標測定機で誤差を補償する方法を開示している。表面検出装置は、測定中、関節プローブヘッドの少なくとも一つの軸を中心に回転する。方法は、器械全体または一部の剛性を測る工程と、任意の特定の瞬間において関節プローブヘッドによってかけられる荷重に関する一つ以上の要因を測る工程と、荷重によって引き起こされる表面検知装置における測定誤差を測る工程とを含む。

英国特許第２４２５８４０号に、ワークピース測定の誤差修正を座標測定機（ＣＭＭ）によって行うためのもう一つの手法が開示されている。そこでは、加速度を測定する手段が提供されているワークピース検知プローブによって位置測定される。高周波数（再現性のない）誤差、例えば、振動による誤差と、低周波数（再現性のある）誤差、例えば、プローブ上の遠心力による誤差との両方において測定が修正される。修正方法は、ワークピースを測定する工程と、所定の誤差関数、誤差マップまたは誤差ルックアップテーブルから再現性のある測定誤差を測る工程と、加速度を測定し、再現性のない測定誤差を計算する工程と、第一の測定誤差と第二の測定誤差とを組み合わせて全誤差を測る工程と、全誤差を使用してワークピース測定を修正する工程とを含む。所定の誤差マップは、公知の寸法のアーチファクトを使用して計算される。

プローブ内にまたは測定機の他の移動する部品、例えば、Ｚコラムおよび／またはベーステーブル上に取り付けられた加速度計を使用することによって、差動測定および／または外部からかけられた振動の評価が可能になることも公知である。そのような配置では、プローブ位置の変位および誤差を二重積分で測定することができ、この情報に基づいて、二重積分された信号とスケールとの差異で示度を調節することが可能である。

しかし、加速度計を使用する際、特に、被測定周波数が比較的低く、例として、運動が遅くかつ滑らかなケースでは、位置測定には、通例、ノイズが多い。これにより、不適当な信号対ノイズ比がもたらされることができる。

さらに、加速中の差異の測定のみが可能であることができ、これは、概して、スケール位置からの加速度を計算し、それと測定した加速度とを比較し、差異を二重積分することが必要であることができることを意味する。しかし、これは、プローブの精密な位置を正確に計算するための情報としては足りないことができる。加速度計による方法は、静的変化の測定には使用することができない。例として、動的変化と組み合わさった静的摩擦を加速度計によって感知することはできない。

特に、大きいＣＭＭ、ぐらつく環境の場合および／または非常に高い確度を要する場合、測定機の組立のために設計された特別な基礎を構築し、測定機の環境から来る外部からかかる振動の抑制を達成すること、または機械それ自体の荷重もしくは被測定ワークピースの荷重のいずれかから来る、起こり得る機械の沈降の補償を可能にすることが公知である。

特別な基礎に代えてまたはそれに加えて、測定機ベッドの地上からのさらなる分離のための受動または能動コンポーネントを使用してＣＭＭをセットアップし、測定結果に対する外部擾乱からの影響を回避または少なくとも低減することも公知である。

他の関連する文書には、中国特許第１０１５６２４０９号、米国特許第２００８／１００１５６号、独国特許第１９６４２８２７号、米国特許第２００９／１５２９８５号、米国特許第２００７／２６６７８１号、国際公開公報第００／１４４７４号がある。

機械の軸の推進については、多くの異なる種類の伝送または駆動システムおよびメカニクスが公知である。

極めて多くの場合に使用される態様は、伝送ベルト、歯付きベルト、摩擦ベルト、ねじ、ラックアンドピニオンなどを含む。片側における推進ユニットを有する第一のフレーム要素と、第二のフレーム要素、例えば、他の側において移動するプローブヘッドとの間の力を伝送するパス上に継手が必要である。推進ユニットは、電気−機械的トランスデューサ、特に、磁気的、静電的またはピエゾアクティブ原理に基づく電動モータとして具体化することができる。力の継手を達成するための駆動機構は、多くの場合、移動方向以外のいかなる他の方向への望ましくない力を導くことなく他の方向への移動を可能にするように、移動方向に堅く、他の方向に弱くなるように設計される。

例として、歯付きベルトを使用するとき、そのようなベルトが特にベルトに沿った方向以外の方向に柔軟性があるため、「移動方向でない」方向への力を回避することが比較的容易である。より堅い駆動ユニット、例えば、ねじまたはラックアンドピニオンを使用する場合、その後、確度、再現性を低下させ、摩擦、摩耗を増加させ、かつ／または望ましくない変形を導くことができる望ましくない効果を回避するために、不要な力のより高度化された分離を有することが要望される。一つの自由度のみにおいて堅いそのような継手、例えば、カルダン継手またはジンバルを達成するための多くの機械的コンポーネントおよび配置が公知である。

特に、ベルト駆動を使用する際には、いくつかの不都合があり、その一つは、加速中に湾曲または膨張をもたらす、規定された剛性である。さらに、規定された剛性は、特に、弾性的に挙動する歯付きベルトによって具体化される少なくとも一つのばね、および移動可能部材によって具体化される少なくとも一つの集合体によってモデル化されることができる機械的共振回路のように挙動することができる。これにより、駆動機構の振れまたは揺動の励振による深刻な位置変位をすることなく、軸にかかることができる加速または力が規定される。この事実は、多くの場合、実際には移動部材にかかることができ、システムの少なくとも一つの機械的共振ももたらす加速度プロファイルまたは力プロファイルを規定する。

歯付きベルトまたはもう一つの歯付き力伝送原理、例えば、ラックアンドピニオンの第二の不都合は、歯および／または駆動輪による微振動である。同様の微振動は、トルクリップル（例えば、モータコギング、制御ループ内、特に、カスケード制御ループ内の揺動など）のような効果に起因して推進モータ（駆動モータとも呼ばれる）それ自体から、または非完全なベアリングからもたらされることもできる。それらのケースにおけるＣＭＭシステムへの振動および励振周波数は、移動速度による。殊のほか、メカニクスの一部に固有周波数の励振が発生する際、これは、望ましくない移動の軌道を招くことができる。特に、そのような測定機に使用される高確度スケールによって、それらの微振動は、多くの場合、特に、揺動が実際に所望の軌道プロファイルに重なる場合、移動機械の測定した位置または速度プロファイルにおいて観察されることができる。

それ故に、本発明の目的は、改善された座標測定機ＣＭＭと、動的効果により引き起こされる誤差、特に、ＣＭＭが高速で動作する際の弱い機械構造によって引き起こされる動的効果を改善されたやり方で補償または少なくとも低減することができる方法とを提供することである。

本発明の特定の目的は、ＣＭＭの（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向における）各線形駆動機構の変位誤差を低減することである。

さらなる目的は、特に、追加的な専用の能動補償アクチュエータによって、動的変位に能動的にカウンターすることである。

本発明の特別な目的は、それにより、特に、軸の加速中および減速中に、またははね返りの効果によって、規定された剛性を有する駆動機構の効果を補償または少なくとも低減することである。

本発明の特定の目的は、集合体‐ばね‐発振体として解釈することができる、軸の駆動機構の規定された剛性からもたらされる揺動を低減または補償することである。

本発明のさらなる目的は、例として、駆動機構および／またはベアリングから、特に、駆動ユニットの歯付システムおよび／または軸の推進モータから来る、軸の移動において発生する微振動を低減または補償することである。

本発明のなおもさらなるもう一つの目的は、ＣＭＭの駆動機構に統合される、例として、組み込むこともできる能動補償システムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、ＣＭＭの動的変位誤差を補償するための数値ソリューションの根本原理を提供することである。

これらの目的は、独立請求項のフィーチャを理解することによって達成される。代替のまたは有利なやり方で本発明をさらに発展させるフィーチャを従属請求項に記載する。

本発明内の一つの基本的な考え方は、能動補償または能動減衰とさらに呼ばれるシステムおよび方法によって、駆動機構の動力によって生じた変位を能動的に処理することである。用語「減衰」は、このケースでは、衝撃または振動の吸収のみならず、用語「能動減衰」に指し示されるように、より一般的な、望ましくない効果に能動的にカウンターおよび反対することも指す。

本発明は、少なくとも第一のフレーム要素と、第二のフレーム要素と、第一のフレーム要素に対して第二のフレーム要素を移動方向に移動させるためのモータを有する線形駆動ユニットと、第二のフレーム要素に対する第一のフレーム要素の駆動位置を測るための位置測定機器とを有する、測定される対象上の測定点の少なくとも一つの空間座標を測るための座標測定機に言及する。

駆動ユニットは、移動において規定された剛性および動的振れを有し、特に、動的振れが加速／減速時の駆動ユニットにおける動的変形および／または移動によって励振される、駆動ユニットにおける一時的な揺動を含む。

本発明によると、駆動ユニットから第二のフレーム要素までの機械的カプラが含まれ、カプラは、能動補償アクチュエータによって、特に、移動方向に移動可能である。カプラは、例えば、互いに対して移転可能もしくはスライド可能な、または能動補償アクチュエータにより変形させることができる柔軟性のある要素で連結された二つの部品によって移動可能であるように構築されることができる。

能動補償アクチュエータは、駆動ユニットに対して第二のフレーム要素をシフトさせ、動的振れが少なくとも部分的に補償されるようなカウンター変位を導くように構築される。カプラは、能動補償アクチュエータと共に、能動補償要素とも呼ばれる。

本発明によると、補償は、特に、機械の軸および、特に、駆動機構と移動した集合体とに解釈できるような、ばね‐集合体の組み合わせから来る振れおよび／または揺動の動的変位にカウンターすることによって達成される。また、はね返りまたは遊びをある程度低減または補償することもできる。

本出願における用語「補償された」は、必ずしも全面的な解消を指すものではないが、それにもかかわらず依然としていくらかの残留誤差を残すことができる知覚可能な低減を表現するためにも使用される。

上述のように、被測定対象上の測定点の少なくとも一つの空間座標を測るための座標測定機がある。機械は、少なくとも一つの移動軸を有するフレーム構造を含み、フレーム構造が第一のフレーム要素と、第二のフレーム要素と、駆動機構とを含み、駆動機構が推進モータを含み、移動方向に移動できるように第一のフレーム要素と第二のフレーム要素とを連結する。移動方向における駆動位置を測るための位置測定機器も機械に含まれており、測定点の空間座標を測るために使用することができる。

本発明によると、駆動機構は、機械的カプラによってフレーム構造に機械的に連結されており、移動の動的な力および駆動機構の屈曲による望ましくない動的変位を少なくとも部分的に補償するために、特に、移動方向の、またはそれと反対方向のカウンター変位を能動的に導くように構築される。

特に、動的変位の補償または低減であって、動的変位は、例えば、：
駆動機構の加速／減速時の動的変形、例として、移動の力、特に、移動の動的な力によって歪んだ駆動ユニット内の規定された剛性のコンポーネントからもたらされるものであり、静的振れもある程度補償されることができ；
駆動機構の移動によって励振される一時的な揺動、例として、移動によって励振されることができる接触の固有共振周波数を有するばね‐集合体システムを形成する駆動ユニット内の柔軟性による揺動、または駆動モータの制御ループからのオーバーシュートしている揺動；
駆動機構および／または推進モータによって導かれる微振動、例として、歯付きベルトの歯付きシステム、駆動モータのコギング、不完全なベアリングまたは線形ガイドなどによる振動を含む。

本発明の能動補償要素は、それにより、駆動機構および／またはベアリングからもたらされる微振動、特に、理想的でない剛性のコンポーネントも含むことができる歯付き線形駆動機構からの微振動を処理し、カウンターすることができる。

本発明によると、駆動機構および／またはフレーム構造の移動の動力下の動的変形、特に、プローブヘッドで観察可能なものは、少なくとも一部分は動的変形を補償するために、追加的な能動補償アクチュエータでカウンター変位を適用することによって能動的に低減される。それにより、特に、フレームコンポーネントの加速／減速による動的変形および一時的な揺動、ならびに／または駆動機構、推進モータおよび／もしくはベアリング内の要素によって導かれた動的揺動および微振動が補償される。

概して、これは、本発明によると、能動コンポーネントによって反対サインを有するカウンター変位を生じさせ、変位の合計を低減、特に、好ましくは、ゼロまたは少なくともほとんどゼロに補償するために、変位（または、それと緊密な関係にある、それを引き起こすかもたらす値、例えば、力、圧力、曲げ、速度、加速度、ジャークなど）を測定またはモデル化することによって達成することができる。

カウンター変位は、異なる種類のアクチュエータによって導かれることができる。概して、補償する最大変位が比較的低い（例えば、かかる力の約数倍の駆動ユニット剛性範囲内にある）ため、能動補償アクチュエータは、大きいストロークを要さず、例えば、１cm未満、特に、２mm未満の範囲内、またはむしろサブミリ範囲のストロークを要する。他方、微振動の補償については、アクチュエータは、補償に要する変化率を達成するために、比較的高い動力、好ましくは、実際のシステムにおける振動の周波数範囲に至るまでの動力を有することが望ましい。そのようなアクチュエータの特定の例は、磁気的、静電的または圧電原理に基づくことができ、その態様は、例として、ピエゾスタックまたはボイスコイルであることができる。機械のフレームにおける局所的な加熱および温度歪みを回避するために、ＣＭＭの一般的な温度感度に起因して、低い廃熱の、もしくは少なくとも十分な冷却を有するアクチュエータ、および／または能動補償アクチュエータの適切な配置を考えるべきである。

能動補償要素は、概して、被測定対象を保持する機械のベースとプローブヘッドとの間のどこにでも設置されることができる。能動補償アクチュエータの配置の特定の例は、低減される剛性および／または微振動の主原因の近くであり、これにより、例えば、他の軸または要素へのクロストーク効果を引き起こすことができる機械フレーム全体にわたる振動および揺動の拡散の回避にも役立つことができる。

望ましくない変位または動的誤差を補償するために、変位または誤差の量を、何らかの定量化された値によって評価する必要がある。この評価は、変位の測定もしくはモデル化、または変位を引き起こす力の測定もしくはモデル化によって達成することができる。

動的変位誤差の測定は、概して、それらの機械上に存在する高い確度の線形スケールによって、例として、測定した駆動位置と所望の移動軌道による所望の位置との比較によって行うことができる。それらの値の差異を、例えば、能動補償アクチュエータを駆動する制御ループへの入力として使用することができる。制御ループは、単純な比例ゲイン、ＰＩＤループ、またはさらに実際の駆動位置によることもできるオブザーバ構造のようなより複雑な制御ループなどであることができる。そのような能動補償制御ループの帯域幅は、概して、能動補償によって補償される効果のより高い動力に起因して、軸移動のための主コントローラの帯域幅よりも高いように選択される。

動的誤差は、あるいは、加速度計、歪みゲージなどのような専用センサによって検知されることができる、曲げ、力、圧力、速度、加速度、ジャークなどと関連する値に基づいて測ることもできる。

自明であるように、もう一つのオプションは、動的変位を測るために、線形スケール、容量式距離センサなどのような専用変位センサを使用することである。ピエゾまたはボイスコイルのようないくつかのアクチュエータをセンサおよび／またはアクチュエータの両方として使用し、それにより、単一のコンポーネントで発動および検知の両方を成し遂げることができる。

動的誤差は、駆動機構のサブアセンブリにおいて評価することもできる。このサブアセンブリは、誤差の主原因にもなる可能性が高く、そのために補償する必要がある「最も弱い連結」になるように、またはそれと近くなるように選択することができる。そこで測定された誤差値を、駆動機構全体、さらには機械全体の動的誤差に外挿することもできる。外挿する場合、構造物全体の剛性に応じて測ることができる、関係する機械的システムのモデルを使用することができる。特別なケースでは、測定した現実の値によって、かつ／または駆動位置に依存して、モデルをパラメータ化することもできる。

ＣＭＭが実際のプローブヘッド位置を測定するため、特に、能動補償要素によって導かれた変位が位置測定において考慮されないか、または要する確度を持っておよび／またはスケール位置と同調して変位が測定されない場合、プローブヘッド位置を測るための線形測定スケールとプローブヘッドとの間の能動補償要素の配置は、プローブヘッド座標を測るためのスケールの値を無効にすることができる。

変位誤差（または、沿った効果）の測定の代替として、所望の移動に基づく変位のモデル化および予測があり、これは、センサ、配線などの追加的なコストの回避に役立つことができる。これを達成するためには、より高度化された制御手法を要する。そのような手法は、モデルがすべての状況において正確に適合しない場合には、測定中の補償の確実性を適格化するために使用することができない。さらに、制御するシステムの基本的な機械的構造を含む、いわゆるグレーボックスモデルを使用することができ、システム同定か、または歯の距離、ベルトの剛性、移動した集合体の重量等のような特徴を入れるかのいずれかによってパラメータ化することができる。

機械に能動補償を導入する際、両方のアクチュエータである、推進モータおよび能動補償アクチュエータを考慮することにより、軌道のプランニングにおいて、この事実を考慮することもできる。それにより、既に軌道のプランニングの際に駆動モータおよび能動補償アクチュエータに所望の役割を割り当てることができ、それらの両方は、相応に能動的に制御されることができる。

駆動機構において検知した動的変位を補償する、移動プランニングに影響を受けない、単体の制御ループを有する能動補償アクチュエータの「ブラインド」使用は、本発明による可能なソリューションの一つである。本発明によるもう一つの可能なソリューションは、軌道プランニングにおける第二の能動推進要素として見なすことができる能動補償アクチュエータの組み入れである。後者は、例として、制御ループにおいてフィードフォワードパスまたは先読みアルゴリズムを利用して、能動補償要素を作動させることにより、特に、予測可能な誤差に対する利点を獲得することができる。

以下に示すような、先に述べた制御および測定手法の異なる組み合わせ、
所望の能動補償カウンター変位を測る検知のためのスケールと加速度計との組み合わせの利用、
軌道の一致プランニングをさらに含むことができる、補償する変位の測定およびモデル化予測の利用、
検知した動的振れを入力として有する、単体の能動補償制御ループ、
検知した移動の駆動力を入力として有する、単体の能動補償制御ループ、
それによって修正した位置測定値または確度推定を評価するための主コントローラへの検知した動的振れの誤差の追加的な伝送、
上述の手法のより多くの組み合わせを使用することもできる。

本発明の方法、ならびに本発明の装置およびセットアップを、図面に概略的に示す実施例を参照し、単に例として、より詳細に以下に記載または説明する。具体的には、
本発明の第一の軸配置の抽象化した概略図を示す；ＣＭＭ駆動機構のための伝送ベルトのある例示的なサブセットを示す；本発明の第二の軸配置の抽象化した概略図を示す；他の図に示すベルト伝送のための代用品として使用することができる代替伝送システムの例示的なサブセットを示す；本発明の駆動機構に含まれる能動補償要素の第一の例示的な態様の抽象化した図を示す；先行技術の駆動機構の単純化かつ抽象化したモデルを示す；本発明の能動補償要素を有する力伝送パスの単純化かつ抽象化したモデルを示す；本発明の駆動機構に含まれる能動補償要素の第一の例示的な態様の抽象化した図を示す；本発明の駆動機構に含まれる能動補償要素の第二の例示的な態様を示す；本発明の駆動機構に含まれる能動補償要素の第三の例示的な態様を示す；その軸の少なくとも一つに本発明を含む測定機の例示的な態様を例示する；本発明の能動補償要素によるセットアップなしの移動軸の軌道の第一の例を示す；本発明のセットアップなしの移動軸の軌道の第二の例を示す。

図中の図は、縮尺通りに描かれているものとして考えられるべきではない。

図１ａは、本発明を適用することができるＣＭＭ、例えば、図５に示すＣＭＭ例の駆動機構の態様の概略図を例示する。

概略図は、この例では機械のベースである第一のフレーム要素１１と、輪１に接続され、駆動ベルト２を駆動する駆動モータ２１と、ベルト２の他の側上にあるリターン輪とを示す。駆動モータ２１は、さらに位置または速度センサ２２に接続することができる。移動するベルト２と移動する集合体としての第二のフレーム要素４との間に、接続インターフェースとしてカプラ３がある。

明らかなように、三つの自由度に移動可能なプローブヘッドを有するＣＭＭは、少なくとも三つのそのようなまたは同様の軸を含む。実際的な幾何学的配置は、単なる一つの単純かつ例示となる態様を示す図面とは違っていることもできる。

図１ｂは、拡大された断面図における伝送ベルト２の特定の態様のいくつかのセクションを示す。複数個の可能な態様の中からの例示的なものである、それらの態様は、異なる形状の歯付きベルト２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび歯付きでないベルト２Ｄを例示する。明らかなように、駆動輪１と、ベルト２への／からの力を伝送するカプラ３のセクションとは、特に、歯のプロファイルの点で、使用するベルト２Ａ、２Ｂまたは２Ｃの形状と対をなすように形状付けられる。

当業者は、高度に正確な測定においては、歯の間の距離としての歯周期の効果が実際の移動速度に明らかに依存する、測定した位置、速度もしくは加速度、または構造由来の音における可聴音に重なるリップルまたは振動として観察できるという事実を認識する。駆動機構１２の実際の態様に応じて、それらの振動は、低下した測定確度をもたらすことができる。歯が引き起こす振動は、それらの振幅が、概して、移動および他の効果に関して比較的低いため、微振動とも呼ばれる。

歯付きでないベルト２Ｄは、概して、そのような歯の振動を被らないが、ベアリング、特に、非最適に調節されたベアリングの摩擦および／または推進力のモータ２１からのトルクリップルのような微振動の他の原因が依然としてある。明らかなように、微振動のそれらの他の原因は、他の上述の駆動機構１２のすべてにも存在することができる。上述のトルクリップルは、いわゆるモータコギングの結果であること、または駆動エレクトロニクスの励振および／もしくは関係する制御ループから、例として、わずかにオーバーシュートするように調整されたカスケード電流制御ループから来ることができる。他方で、平らなベルト２Ｄは、望ましくないスリップ効果をもたらすことができる。

概して、ベルト材料の剛性が規定されており、極めて長めの形状寸法および小さいプロファイルがベルトの剛性を規定し、多かれ少なかればねのような挙動をもたらすため、すべてのベルト駆動は、屈曲の欠点を被る。

図１ｃは、本発明を適用することができる駆動機構１２のもう一つの公知の態様の例を概略的に例示する。構造部品の大部分は、図１ａのものと同様であり、コンポーネントの配置に主な差異を有し、異なる機械的特徴がもたらされる。この図は、要素３によって連結されるベルト２と輪１とを含む駆動機構１２を手段として推進力のモータ２１によって移動する第二のフレーム要素４の駆動位置を評価するために使用することができる線形スケール７および相当する読取ヘッド８を含む、位置測定機器も示す。

ＣＭＭにおいてはそれらの本質に起因して、高い確度で成し遂げられる必要がある、駆動位置を測ることは、例として、公知の光学、電気光学、磁気制限的、磁気、容量式、または特に、ミクロン、さらにはそれ以下の範囲内で高い確度で位置を測ることができる他の線形測定機器によって行うことができる。

自明であるように、ＣＭＭの軸を駆動するために使用することができる、伝送ベルトと駆動機構１２との多くの代替配置がある。伝送ベルトは、概して、それらの本質によって、一つの方向のみに比較的堅いやり方で力を伝送する一方、他の方向においては比較的弱いことができる。これは、望ましくない横方向荷重の伝送がそれによって抑制され、一方で他のより堅い線形伝送では特別な予防措置および手段を要するため、利点として見なすことができる。

図１ｄは、同じ様に本発明を適用することができる、ベルト駆動に基づかない二つの線形駆動機構１２を示す。フレーム要素４および１１を互いに対して移動するためのラックアンドピニオン（または、ギアラック）２Ｅおよびねじ２Ｆを例示的に示す。それらは、当技術分野において公知のような図１ａまたは図１ｃのベルト配置に代用できる。それにもかかわらず、それらの原理に基づく駆動機構１２は、ベルト駆動を手段として先に説明したような規定された剛性、微振動、はね返りなどのような同様の問題を被ることもできる。特に、それらは、ある程度柔軟性がある、周期的な歯付きの構造としても考えることができる。本文では主としてベルトおよびベルト駆動に言及するが、それらの代替も同じ様にカバーされる。

図２ａは、カプラまたは接続インターフェース３の拡大図であり、本発明の能動補償アクチュエータの利用によって、歯付きベルト２と第二のフレーム要素の移動する集合体４とをいかにして接続するかの一例を表示する。このケースでは、カプラ３は、柔軟性のある要素６（例えば、リーフばねまたは同種のもの）の形態の移動可能な構造で互いに接続される、二つの部品、または、「プレート」３Ａおよび３Ｂ、を含む。一つのプレート３Ａ（長方形の形状）は歯付きベルト２に接続され、他のプレート３Ｂ（Ｕ状）は移動する集合体４に接続される。プレート３Ａとプレート３Ｂとの間には、柔軟性のある要素６を変形させることによって、長方形のプレート３Ａの相対位置をＵ状のプレート３Ｂに向かって移動させ、それにより、移動可能な構造を、特に、駆動ユニット１２の移動方向、またはそれと反対方向にシフトさせることができる、アクチュエータ５がある。これは、歯付きベルト２が加速する際、ベルト２を伸ばす力が歯付きベルト２と移動する集合体４との間にあることを意味する。

ベルト２の張力は、ベルト２が伸びたのと同じ量であるが、反対方向にプレート３Ｂを移動させるアクチュエータ５によって補償できる。これは、第一および第二のフレーム要素から勘案して、ベルト２およびカプラ３が共に事実上無限剛性を有することを意味する。それ故に、能動補償アクチュエータによって導かれる、要するカウンター変位は、かかる力、ベルト剛性およびベルト２の力伝送セクションの有効長さに主によるパラメータである。駆動機構１２の実際の態様に依存して、有効長さは、駆動位置を決定することができ、この事実は要するカウンター変位を測る際に考慮されることができる。

アクチュエータ５によって導かれる、要する能動変位補償は、プレート３Ａとプレート３Ｂとの間またはベルト２Ａとプレート３Ａとの間にかかる力、要素３における加速度、プレート３Ａまたはベースフレーム要素１１に対するプレート３Ｂの変位の測定によって測ることができる。移動した集合体４からの線形スケールによる評価を同じ様に組み入れることができる（図３参照）。また、先の組み合わせを使用することもできる。

アクチュエータは、例として、ピエゾアクチュエータであることができる。Piezo Jenaからの高出力アクチュエータの例には、HP-105-X-YまたはHPA-260-X-YのようなHPシリーズがある。

能動補償アクチュエータは、移動したフレーム要素４にかかる力が滑らかであり、リップルおよび揺動を含まないように稼働するが、これは、いくらかのリップルまたは揺動がある場合、同じ振幅を有してカウンターになる揺動をかけることによってそれらを補償または少なくとも低減するものの、１８０度位相がシフトされ、残留力がほとんど揺動（例えば、上述の一時的な揺動および微振動）を含まないことを意味する。

駆動機構の所望の移動方向以外の方向、例えば、駆動方向に対して直交する方向における力を断つことが要望される場合、これも、能動変位アクチュエータによって同様に行うことができるが、好ましくは、そのようなことは、何らかの平行ばねのように、この方向への柔軟性のある継手を可能にする他の手段によって達成される。

ベルト２の屈曲は、駆動機構１２の加速および減速における曲げをもたらし、結果として生じるばね‐集合体の配位による揺動ももたらすことができる。

換言すると、座標測定機は、互いに対して移動可能な少なくとも二つのフレーム要素４、１１と、フレーム要素４、１１を互いに対して移動させるためのモータ２１を有する線形駆動ユニット１２と、フレーム要素４、１１の一つと線形駆動ユニット１２とを結合させるための機械的連結を提供するカプラ３とを有する。そこでは、フレーム要素４、１１の移動が駆動ユニット１２における動的振れを引き起こし、特に、動的振れが動的な駆動の移動における動的変形、一時的な揺動および／または微振動を含む。

座標測定機における動的振れを能動的に補償するための本発明の方法は、ＣＭＭの少なくとも二つのフレーム要素４、１１の互いに対しての駆動ユニット１２による移動において、能動補償アクチュエータ５によるカウンター力をカプラ３にかけることにより動的振れ４３を少なくとも部分的に補償するために、カプラ３におけるカウンター変位を能動的に導くことを伴う。それにより、フレーム要素４、１１の一つに対する駆動ユニット１２のカウンター変位が達成され、動的振れを（少なくとも部分的に）補償し、特に、カウンター変位は動的振れに相当するが、これに反する方向のものであり、好ましくは、動的振れは、変位または変位力を測定することによって測られる。

図２ｂは、ばね‐集合体の組み合わせとしてのベルト駆動の単純な、抽象化したモデルを示す。矢印３０は推進モータ２１によって導かれた実際の力を表し、ばね３１はベルト２の屈曲を表し、集合体３２は移動される第二のフレーム要素４の集合体を表し、補償３３は摩擦効果をモデル化したもの、固定具３４は第一のフレーム要素１１を表す。実際的なモデルは、より詳細であることができ、例えば、より高度化された要素、例えば、はね返り、（力伝送ベルトセクションの実際の長さによるばね定数の変化をモデル化するための）駆動位置によるパラメータ、または同種のものも含む。

図２ｃは、能動変位修正ユニット１３５の追加的な、単純化されたモデルを有する、図２ｂの抽象化したモデルを示す。能動変位修正ユニット１３５を有するカプラは、移動可能な構造６をモデル化するばね１３２および能動変位アクチュエータ１３０を含む。ある態様では、アクチュエータ１３０は本質的に屈曲１３２を含むこともでき、ばね１３２は移動可能な構造をモデル化する際に（ほとんど）ゼロのばね定数を有することもできる。

メカニクスの当業者に明らかないくつかの副次的な効果を意図的に省いた、基本的な効果のみの例示により、単純化されたやり方で原理を例示する。完全に正しい数学モデルの提供を意図するものではない。

口語的にはより柔らかいばねとしても公知のばね３２の一つよりも低いばね定数をばね１３２が有するものと仮定すると、同じ力をかけることにより、３２よりもより高い伸びが１３２にもたらされる。

能動変位アクチュエータ１３０が駆動力３０と同じ力を導く場合、能動補償要素における力が平衡にあるため、１３２の伸びはゼロになる。

能動変位アクチュエータ１３０が力３０よりも大きい力を導いている場合、ばね１３２は、圧縮され、ばね３１のようには曲がらない。ばね１３２のばね定数が低いため、駆動力３０よりも小さい量だけより大きい、能動補償要素１３５における力１３０は、カウンターする圧縮をばね１３２にもたらし、それがより堅いばね３１における伸び変位と等しい圧縮変位をもたらす。それにより、配置全体は、事実上無限剛性（または、全面的な補償が望ましくないまたは達成されない場合、少なくとも能動的に増加した仮想の剛性）を有するものとして記載されることができる。

拡大縮小が説明を容易にするために選択され、実際的な関連性または任意の限定効果は有さない、説明のための単純な数値例：
ばね定数Ｄ_１３０＝１N/mm、
ばね定数Ｄ_３０＝１０N/mm、
駆動力Ｆ_３０＝１００Ｎ。
これは、補償されていない機械の先行技術のケースである以下の変位Ｌ_３０をもたらす：
Ｌ_３０＝Ｆ_３０／Ｄ_３０＝１００Ｎ／１０N/mm＝１０mm。

Ｄ_１３０（Ｆ_１３０Ａ＝０）にかかる力がない場合、先行技術の変位に追加され、補償を勘案すると有益ではないことが自明である、その変位Ｌ_１３０Ａは以下のとおりである：
Ｌ_１３０Ａ＝Ｆ_３０／Ｄ_１３０＝１００Ｎ／１N/mm＝１００mm。

Ｆ_１３０Ｂ＝１００Ｎとして、Ｄ_１３０と反対方向にかかる１００Ｎの力Ｆ_３０と同じ量がかかり、Ｆ_３０とＦ_１３０とが釣り合い、補償要素ばねＤ_１３０に作用する力がないため、その変位Ｌ_１３０Ｂはゼロとなる。

補償要素において１０mmと同じ変位（ただし、補償が望まれるため、反対方向に）を達成するために、以下のオーダーの追加的な力の量Ｆ_１３０Ｃ＿_ａｄｄをかける必要がある：
Ｆ_１３０Ｃ＿_ａｄｄ＝Ｌ_３０／Ｄ_１３０＝１０mm／１N/mm＝１０Ｎ。
これは、Ｄ_１３０における力の合計Ｆ_１３０Ｃをもたらす：
Ｆ_１３０Ｃ＝Ｆ_１３０Ｂ＋Ｆ_１３０Ｃ＿_ａｄｄ＝１００Ｎ＋１０Ｎ＝１１０Ｎ。

それにより、（能動的に減衰された駆動機構１２のモデル化に使用される）ばね要素の両方の変位は共に、ゼロとして考えることができる。これは、事実上無限剛性としても解釈することができる。

専門家は、先の説明が非常に単純化されており、高度に正確なモデル化を意図していないという事実を認識することができる。ある副次的な効果は無視されるが、いかに本発明の能動補償を達成することができるかという根本的な原理は、明確に例示されている。

例として、屈曲１３２における力／変位によるばね３２にかかる追加的な力は考えられていないが、それからもたらされる追加的な伸びは、補償力のさらなる増加によって同様のやり方で補償することもできる。

このほか、駆動システムそれ自体内の伸びおよび変形をカプラ３によって補償することができるのみならず、運動力または動的な力による、他の部品、例えば、フレーム構造の部品の変形の効果の補償または低減を本発明のカウンターする能動変位補償によって達成することができる。

要する補償の量は、力測定、変位測定、動力測定（速度、加速度）に基づいて測ることができる。前に述べた専用センサの利用のほかに、もう一つの例では、所望のカウンターを測るための根本原理として、推進モータによって導かれた力を測定することができる。特定の例では、多くの場合に、どのようであっても制御ループの用途に使用可能である、所望のまたは測定した推進または駆動モータ電流の値を利用することができる。あるいは、補償の量は、所望の移動軌道に基づく、誘導される変位の予測またはモデル化によって測ることができる。

図２ｄの態様に例示するように、一時的な揺動とも呼ばれる低周波数励振および微振動とも呼ばれる高周波数励振を含有する移動する集合体の移動は、ピエゾそれ自体によって測定されることができ、それにより、ピエゾが測定センサおよびアクチュエータの両方として稼働する。あるいは、測定は、Ｕ状の内側に、アクチュエータと平行に設置することができ、ベルトに対する移動する集合体の相対移動を測定する、（光学、容量式などの）距離センサによって行うこともできる。さらに、一つ以上の加速度計、速度センサまたは「絶対」移動を測定するための同種のものにより、センサを補助することもできる。駆動位置の線形スケール示度は、ＣＭＭの関連第二のフレーム要素に対する絶対移動測定を常に提供する。

力センサおよびアクチュエータとしてピエゾを使用するケースでは、通常、ピエゾアクチュエータとともに現れることができるヒステリシス効果を低減または除去するために、図３に示すように、例えば、歯付きベルトへの接続の他の側に第二のピエゾを追加することもできる。その用途では、各ピエゾが二つの移動方向のうち一つにおいてのみ測定し、作用する一方で、他のピエゾは、二つの移動方向のうちの他の、反対方向においてのみ測定し、作用する。用語「ピエゾ」は、態様において記載するようなタスクを果たすピエゾのセットまたはスタックを意味することもできる。

もう一つの例として、力の測定は、ベルト２とカプラ部分３Ａとの相互接続、特に、それら二つの要素の間に描かれている黒い棒状部において行うこともできる。

ピエゾの利用のほかに、能動補償アクチュエータとして、例えば、磁気アクチュエータ、例えば、ボイスコイル駆動を使用することもできる。また、先に説明したように力または変位を測るためのセンサとして、例えば、要素６上に歪みゲージを使用することもできる。

その後、センサ、例えば、ピエゾ、加速度計、速度センサ、光学または容量式距離センサおよび当然ながら線形スケールによって測定される振れまたは変位（低および高周波数励振）によって能動補償アクチュエータを制御することができる。

図４の態様では、以前の図でカウンター変位を導くための能動変位アクチュエータによって変形された柔軟性のある要素６によって具体化された移動可能な構造は、部品３Ａおよび３Ｂに連結している滑りガイド１３に置き換えられている。滑りガイド１３は、両方向矢印に指し示すように、能動変位アクチュエータによる移動方向に移動可能またはシフト可能である。この態様では、能動補償アクチュエータは、二つのフレーム構造の間に移動の力も介在させる。

図５は、ＣＭＭ１００の例示的な態様を示す。機械のいわゆる剛体フレームは、本発明の駆動機構１２のそばに、門形４ｙによって具体化されたＹ軸１０１に連結され、推進１ｙと、ベルト駆動２ｙと、本発明の能動補償アクチュエータを含むカプラ３ｙとを有するベースまたは機械ベッド１０４を含む。線形スケール７ｙは、位置測定機器の態様の一部である。

ｙ軸と同様に、第一のフレーム要素としての門形１０１と、本発明の能動補償要素を含むこともできるもう一つの駆動機構１２によって互いに対して移動可能な第二のフレーム要素１０２とを有するｘ軸がある。

第三のｚ軸は、その空間座標を７ｘ、７ｙおよび７ｚによって測定された駆動位置によって測ることが可能であり、そこに連結されたコントローラ１０９または外部ＰＣによって評価することができる、プローブヘッド１０５を固定することができる、フレーム要素１０２および１０３を含む。コントローラ１０９は、例えば、既定の測定プログラムまたはジョイスティックによって、軸の座標上の移動にも関与する。

機械は、空間において三つの垂直な方向に移動可能であるプローブヘッド１０５上の、描いた例では触覚状の、プローブ１０６によって、被測定対象１０７上の測定点１０８の少なくとも一つの空間座標を測るように構築される。

能動補償アクチュエータを有するカプラを有する本発明の一般的な利点は、最終のＣＭＭ測定における励振の影響を低減し、現在のところ規定された剛性および微振動によって制限されているＣＭＭ上の異なる部品の移動において、より高い速度および動力（加速度）を可能にすることにある。これにより、特に、機械の全般的な測定確度および／または速度を増加させることができる。

図６は、時間４５にわたる位置４４の図において、そのようなＣＭＭ１００の駆動機構１２の単純な軌道の例を例示する。破線４２は、実際的な所望の軌道が、多くの場合、はるかに滑らかであるように、例えば、ジャークが規定されたＳ字型カーブまたは同種のものであるように選択される、ランプ関数としての単純な所望の移動を例示する。実線４３は、能動補償アクチュエータを持たない、またはその作動を停止した、フレーム要素の測定した移動であり、特に、加速および減速時の駆動機構１２の屈曲によるいくらかの一時的な揺動と、駆動機構制御ループによって完全には補償されない弾性変形によるランプの中間セクションにおけるわずかな追従誤差とを示す。

能動補償アクチュエータの電源を入れると、実際の軌道４３は、所望の軌道４２により近く適合し、変位誤差を低減し、それらを、少なくとも一部分は、補償することができる。図をすっきりと単純に保つために、これには特別な線は示さないが、所望の軌道に近い、またはほとんど完全に重なる実際の軌道が参照される。

図７は、図６と同様であるが、ここで追加される、実際の軌道４３における駆動機構１２の上述の微振動も例示する。実際的な態様では、微振動は、簡潔さに起因してこの図では見せていないが、多くの場合、速度による。本発明の能動補償によって、それらの微振動も、少なくとも一部分は、補償され、所望の軌道４２に非常に近い軌道をもたらすことができる。

能動補償アクチュエータは、所望のおよび実際の駆動位置またはそれら両方の組み合わせ上で、センサのみの測定に基づき、別個の専用の制御ループによって制御することができる。

あるいは、能動補償アクチュエータの制御は、駆動機構１２の主制御ループにネストされることができる。

Claims

測定される対象（１０７）上の測定点（１０８）の少なくとも一つの空間座標を測るための座標測定機（１００）であって、
・第一のフレーム要素（１１、１０４）と、
・第二のフレーム要素（４、１０１）と、
・前記第一のフレーム要素（１１、１０４）に対して一つの移動方向に前記第二のフレーム要素（４、１０１）を移動させるためのモータ（２１）を有する線形駆動ユニット（１２）と、
・前記第一のフレーム要素（１１、１０４）に対する前記第二のフレーム要素（４、１０１）の駆動位置を測るための位置測定機器（７、８、７ｙ）とを有し、
前記駆動ユニット（１２）が移動において規定された剛性および動的振れを有し、
特に、動的振れ（４３）が
・前記フレーム要素の加速／減速時の前記駆動ユニット（１２）における動的変形、および／または
・前記フレーム要素の移動によって励振される、前記駆動ユニット（１２）における一時的な揺動
を含み、
前記駆動ユニット（１２）から前記第二のフレーム要素（４、１０１）までの機械的カプラ（３）であって、そのカプラ（３）が、前記駆動ユニット（１２）に固定されている第一の部品（３Ａ）と、前記第二のフレーム要素（４、１０１）に固定されている第二の部品（３Ｂ）とを含み、各部品（３Ａ、３Ｂ）が、互いに対して移動可能であり、
特に、能動補償アクチュエータ（５）による移動方向に移動可能であり、
前記カプラ（３）および前記能動補償アクチュエータ（５）が、前記動的振れ（４３）が少なくとも部分的に補償されるようなカウンター変位を導くために、前記駆動ユニット（１２）に対抗させて前記第二のフレーム要素（４、１０１）をシフトさせるように構築される
ことを特徴とする、座標測定機。
前記カプラ（３）は、前記カプラ（３）の第一の部品（３Ａ）と第二の部品（３Ｂ）との間に柔軟性のある要素（６）を含み、前記カウンター変位は、前記能動補償アクチュエータ（５）による前記柔軟性のある要素（６）の変形によって導くことが可能である
ことを特徴とする、請求項１記載の座標測定機（１００）。
前記カプラ（３）は、
前記動的振れ（４３）を測るように構築および配置された変位センサ（５、７、８、９、１０）
を含み、
特に、前記動的振れ（４３）は、
・前記駆動ユニット（１２）の一部の形状寸法の測定された変化に従うか、または、
・測定された力または加速度に従って、
前記センサ（５、７、８、９、１０）により測られる
ことを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項記載の座標測定機（１００）。
前記能動補償アクチュエータ（５）は、前記動的振れ（４３）を測るための前記変位センサ（５、７、８、９、１０）として機能するように構築される
ことを特徴とする、請求項３記載の座標測定機（１００）。
能動補償アクチュエータ（５）は、前記変位センサ（５、７、８、９、１０）によって測られた前記動的振れ（４３）に従って、前記動的振れ（４３）が、前記カウンター変位によって少なくとも部分的に前記動的振れ（４３）が補償されるように、制御ループによって駆動され、
好ましくは、用いられる前記制御ループが、前記駆動ユニット（１２）のためのコントローラの帯域幅よりも高い帯域幅を有する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項記載の座標測定機（１００）。
前記能動補償アクチュエータ（５）は、磁気アクチュエータを含み、
特に、ボイスコイルを含む
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項記載の座標測定機（１００）。
前記能動補償アクチュエータ（５）は、ピエゾアクティブ材料に基づく駆動を含む
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項記載の座標測定機（１００）。
前記動的振れ（４３）は、前記移動の所望の軌道と前記位置測定機器（７、８、７ｙ）からの前記測られた駆動位置との差異による計算ユニット（１０９）によって測られる
ことを特徴とする、請求項１、２、５、６または７のいずれか一項記載の座標測定機（１００）。
前記駆動ユニット（１２）は、移動の力の伝送のためのベルト（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）を有する駆動ベルト（２）を含み、
好ましくは、歯付きベルトを有する
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項記載の座標測定機（１００）。
前記カプラ（３）は、前記第二のフレーム要素（４、１０１）と前記ベルト（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）とを結合し、前記移動の力による前記ベルト（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の歪みからもたらされる前記動的振れ（４３）を補償する
ことを特徴とする、請求項８記載の座標測定機（１００）。
前記動的振れ（４３）は、前記駆動ユニット（１２）によって導かれた微振動を含み、
特に、前記微振動が、前記駆動ユニット（１２）内の歯付システム、および／または、前記モータ（２１）からのトルクリップルから結果的にもたらされる
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項記載の座標測定機（１００）。
座標測定機（１００）における動的振れを能動的に補償するための方法であって、
・互いに対して移動可能な少なくとも二つのフレーム要素（４、１０４、１１、１０１）と、
・フレーム要素（４、１０４、１１、１０１）を互いに対して移動させるためのモータ（２１）を有する線形駆動ユニット（１２）と、
・前記フレーム要素（４、１０４、１１、１０１）の一つと、前記線形駆動ユニット（１２）とを結合するための機械的連結を提供するカプラ（３）と
を有し、
前記フレーム要素（４、１０４、１１、１０１）の移動が、前記駆動ユニット（１２）における動的振れ（４３）を引き起こし、
特に、前記動的振れ（４３）が、動的な駆動の移動における動的変形、一時的な揺動および／または微振動を含み、：
前記方法は、
前記少なくとも二つのフレーム要素（４、１０４、１１、１０１）を互いに対して移動させる工程と、
前記カプラ（３）内の能動補償アクチュエータ（５）によりカウンター力をかけることによって前記動的振れ（４３）を少なくとも部分的に補償するために、前記カプラ（３）にカウンター変位を能動的に導き、それにより、前記フレーム要素（４、１０４、１１、１０１）の一つに対抗して前記駆動ユニット（１２）へのカウンター変位させる工程と
を含み、
特に、前記カウンター変位が、前記動的振れ（４３）に相当するが、方向が逆方向であり、
好ましくは、前記動的振れが、変位または変位力を測定することによって測られる
方法。
前記能動補償アクチュエータ（５）を、前記駆動機構（１２）の所望の軌道（４２）に従い制御し、
特に、前記駆動ユニット（１２）も制御している主制御ループによる
ことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
前記測られた動的振れ（４３）に従う専用の制御ループにおいて前記能動補償アクチュエータ（５）を制御し、
特に、制御が、前記駆動ユニット（１２）を制御するための主制御ループとは独立しており、前記主制御ループよりも高い帯域幅を有する
ことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
機械可読媒体に保存されたコンピュータプログラム製品であって、
プログラムコードが、請求項１２〜１４のいずれか一項記載の動的振れ（４３）を能動的に低減する方法を自動的に実行および作動するように構成され、
特に、前記プログラムが、請求項１〜１１のいずれか一項記載の座標測定機（１００）内のコントローラ（１０９）のデジタル計算ユニット上で実施される場合に、前記方法を自動的に実行および作動するように構成された
コンピュータプログラム製品。