JP2017502252A - Ｃｎｃ機械の位置決め精度を検査する方法とシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、機械治具ヘッド及び機械テーブルを有するＣＮＣ機械の位置決め精度を、ｘ、ｙ、ｚ座標系を使用して検査する方法である。ｚ座標は、機械テーブル表面に直交する座標であり、当該方法は、ａ）機械テーブル上に複数の容器を配列するステップであって、当該容器は、互いに流体接続され、液体が充填された連通容器システムを形成するステップと、ｂ）機械治具ヘッドに距離センサを取り付けるステップと、ｃ）容器の一つにおける液体表面上の直交位置に機械治具ヘッドを位置決めするステップと、ｄ）距離センサを液体表面に接近させて当該距離センサが当該液体表面に接触するｚ座標を決定し、又は、液体表面上のｚ方向における機械治具ヘッドの事前に決定された位置に対しては、距離センサ及び液体表面間の距離を決定するステップとを含み、ステップｃ）及びｄ）は、各容器に対して液体表面のｚ座標を決定するべく繰り返される。

Description

本発明は、ＣＮＣ機械、特に、機械治具ヘッド及び機械テーブルを備えたガントリー機械の、位置決め精度を検査する方法及びシステムに関する。ＣＮＣ（コンピューター数値制御）機械において、マシニング又は加工の対象部分が、ＣＮＣ機械の機械テーブル上に取り付けられる。コンピュータプログラムが機械治具ヘッドの動きを、マシニング又は加工の動作が行われる特定箇所に向かう又は特定経路に沿うように制御する。

異なる誤差発生源（例えば製造公差、ミスアラインメント等）ゆえに、機械治具ヘッドは一般に、ＣＮＣのプログラム又は制御に従った理論上の（理想的な）位置から逸脱した位置まで接近し又は動く。この様にして、変位又は位置決めの誤差が生じる。根底にある誤差はときどき、静的及び動的位置決め誤差に分類される。ここで、静的位置決め誤差が、機械の幾何学的形状、構造的な剛性等からもたらされる一方、動的誤差は、サーボパラメータ、加速度等に基づく。

位置決め又は変位の誤差を修正又は補償するべく最初に必要なのは、これらの誤差を測定又は決定することである。先行技術は、レーザ追跡器又は干渉計入れ子式ボールバーを使用した誤差測定の様々な方法を与える。

しかしながら、ＣＮＣ機械の幾何学的形状及び／又はサイズによっては、こうした従来型の方法が常に適切とは限らない。例えば、大型機械の場合、異なる位置において、機械治具ヘッドに取り付けられた反射器がレーザ光源から遠すぎる結果、信頼性のある位置決定を行うことができない。上記に鑑み、特に大型機械の場合にＣＮＣ機械の位置決め精度を決定する改善された方法及びシステムが必要とされている。

米国特許第５，１０５，３６８（Ａ）号明細書

そのため、本発明は、請求項１に記載の方法、請求項１１に記載の装置、及び請求項１５に記載のシステムを与える。

特に、機械治具ヘッド及び機械テーブルを有するＣＮＣ機械の位置決め誤差を、ｘ、ｙ、ｚ（デカルト）座標系を使用して決定する方法が与えられる。ｚ座標は、機械テーブル表面に直交する座標であり、当該方法は、
ａ）機械テーブル上に複数の容器を配列するステップであって、当該容器は互いに流体接続され、液体が充填された連通容器システムを形成するステップと、
ｂ）機械治具ヘッドに距離センサを取り付けるステップと、
ｃ）当該容器の一つにおける液体表面上の直交位置に機械治具ヘッドを位置決めするステップと、
ｄ）距離センサを液体表面に接近させて当該距離センサが当該液体表面に接触するｚ座標を決定し、又は、
機械治具ヘッドの事前に決定されたｚ座標に対し、当該距離センサ及び当該液体表面間の距離を決定するステップと
を含み、ステップｃ）及びｄ）が各容器に対して繰り返されて各液体表面のｚ座標が決定される。

この方法により、多くの異なる機械幾何学的形状及びサイズに対し、ｚ方向の位置決め又は幾何学的形状の精度を決定することができる。機械治具ヘッドは、当該容器の一つに係る位置に対応するｘｙ位置へと動かされる。この様にして、センサは、（ＣＮＣ制御によって与えられた高さ又はｚ座標における）当該容器の液体表面上に位置決めされ、液体表面の高さ又はレベルの決定が許容される。この決定は、非接触の態様で、例えば距離センサ又は機械治具ヘッドと液体表面との間の距離を測定することによって行われる。代替例として、液体表面には、センサが当該液体表面に接触するまで、上方から（すなわちｚ方向に沿って）接近させることもできる。複数容器の配列が連通容器システムを形成するので、液体表面の高さ又はｚ座標は当該容器にわたって同じとなる。したがって、ＣＮＣシステムによって決定されるｚ座標は、理論的又は理想的に、すべての容器に対して同じとなるはずである。その結果、一容器及び他容器間のｚ座標の、任意の偏差又は差異により、ｚ方向の位置決め精度ひいては位置決め誤差の決定が可能となる。

すべてのｘｙ位置において等しいレベルを有する複数の連通容器のよって与えられる「基準システム」により、一般的には低精度のＣＮＣ機械を、それ自体の及び固有の誤差を測定及び決定するべく使用することが可能となる。各容器に対してステップｃ）及びｄ）を繰り返すことにより、異なる容器位置における液体表面のｚ座標のマップを得ることができる。

ＣＮＣ機械はガントリー機械でよい。

異なるタイプの距離センサが可能である。例えば、距離センサは非接触距離センサでよい。特に、レーザ距離センサ、マイクロ波距離センサ又はレーダー距離センサでもよい。これらのセンサにより、センサ及び／又は機械治具ヘッドと液体表面との間の距離の、例えば飛行時間測定を介した高速かつ高精度の決定が可能となる。これらの場合に対し、液体は、使用される電磁波に対して反射性であることが好ましい。例えば、レーザ距離センサを使用する場合、液体は、レーザ光に対して不透明とされる。

代替例として、ステップａ）において、液体は電解質溶液であり、容器電極と称される電極要素が、各容器の電解質溶液に接触するように配置される。ステップｂ）において、距離センサは、機械治具ヘッドに取り付けられた治具ヘッド電極と称される電極要素を含み、当該治具ヘッドの電極の材料は、容器電極の材料とは異なる。ステップｃ）は、容器における電解質溶液の表面を、治具ヘッド電極に接近させることを含む。ステップｄ）は、治具ヘッド電極が当該溶液の表面に接触するｚ座標を、治具ヘッド電極と対応容器電極との電位差の決定によって又は当該決定を介して決定することを含む。

すなわち、本発明は、機械治具ヘッド及び機械テーブルを有するＣＮＣ機械の位置決め誤差を、ｘ、ｙ、ｚ（デカルト）座標系を使用して決定する方法を与える。ｚ座標は、機械テーブル表面に直交する座標であり、当該方法は、
ａ）機械テーブル上の複数の容器を配列するステップであって、当該容器は互いに流体接続されて、電解質溶液が充填された連通容器の連通容器システムを形成し、容器電極と称される電極要素が各容器において電解質溶液に接触するように配置されるステップと、
ｂ）治具ヘッド電極と称される電極要素を機械治具ヘッドに取り付けるステップであって、当該治具ヘッド電極の材料は容器電極の材料と異なるステップと、
ｃ）容器における電解質溶液の表面を治具ヘッド電極に接近させるステップと、
ｄ）治具ヘッド電極が溶液表面に接触するｚ座標を、治具ヘッド電極と対応容器電極との電位差の決定によって又は当該決定を介して決定するステップと
を含み、ステップｃ）及びｄ）が各容器に対して繰り返されて各溶液表面のｚ座標が決定される。

この代替例によれば、治具ヘッド電極は、上部開口容器内の電解質溶液表面に上方から（すなわちｚ方向に沿って）接近する。異なる電極、すなわち異なる材料の電極を使用することにより、治具ヘッド電極が電解質溶液表面に接触するとすぐに、ガルヴァーニ電池の場合と同様に、電位差が生じる。これにより、システムは、電解質溶液表面のｚ座標を高い精度で決定することができる。

電解質溶液は食塩溶液でよい。

各容器電極は、電解質溶液によって濡れるように位置決め及び／又は配列される。例えば、電極要素、容器電極は、各容器の中に配置される。代替例として、各容器電極は、容器壁内に（ただし電解質溶液に接触して）埋め込まれ又は容器外側から容器壁を貫通する。さらなる代替例として、容器電極は、容器の側壁又は底壁の一部として、例えば容器の基部要素として、形成される。

ステップｃ）及びｄ）は、溶液表面に接近している間、事前に決定された電位差しきい値を超えるまで電位差を周期的に及び／又は連続的に決定することを含む。電位差を定期的及び／又は連続的に検査することにより、電解質溶液表面に到達する時の極めて精密な決定が可能となる。溶液表面が容器電極に接触すると、電位差に急な増加が生じる。事前に決定されたしきい値を与えることにより、測定プロセス中のノイズを容易に無視することができる。

上述の方法において、接近は、ステップｄ）において、電位差の増加、特に、事前に決定された電位差しきい値を上回ることが決定されるとすぐに停止される。

簡便のため、「電位差」は、測定された電位差の絶対値を言及することとして符号ゆえのなんらかの複雑化を避ける。

かかる急停止により、時間の消費が低減されて方法全体が加速する。電位差の決定は、電位差測定デバイスを必要とし得る。ＣＮＣ機械の制御は、電位差測定デバイスを周期的に及び／又は連続的にポーリング又はサンプリングし、機械治具ヘッド駆動部への停止信号に引き続いての電位差の増加、特に、事前に決定されたしきい値を上回ることが生じたか否かが決定される。代替的に、電位差測定デバイスは、検出された電位差に関する指示信号をＣＮＣ機械へと自動的に送信するべく構成される。かかる指示信号は、周期的に、又は電位差の増加、特に事前に決定されたしきい値を上回ることが検出される場合にのみ、送信される。指示信号は、決定された電位差の値及び／又は事前に決定されたしきい値を超えたとの指示（のみ）を包含する。

表面の接近は、特に、溶液表面の推定レベルよりも上の事前に決定された距離以降、一定速度となる。例えば、速度は約２ｍｍ／ｍｉｎ〜２０ｍｍ／ｍｉｎとなる。

容器電極は、金属電極、例えばアルミニウム製でよい。治具ヘッド電極は撥水性材料を含む。治具ヘッド電極は、溶液表面に向かう側に先端形態を有する。すなわち、球及び／又は円錐の形状を有する。治具ヘッド電極は、黒鉛電極、銅電極又は銀電極である。

黒鉛電極のような撥水性又は疎水性電極の使用は、測定中の（例えば溶液表面に接近させるときの一定の毛管効果に起因し及び／又は治具ヘッド電極に付着する溶液の小滴に起因する）歪み又は誤差が回避され又は少なくとも低減されるという利点を有する。

各容器電極及び治具ヘッド電極は、電位差測定デバイス、例えば電圧計に電気的に接続される。代替的に、各容器電極は、機械テーブルの電気接地へと接続される。

上述の方法のステップｃ）及びｄ）は、自動的に、特に、ＣＮＣ機械の対応プログラムを介して行うことができる。例えば、容器のｘｙ位置、及び液体、特に電解質溶液の表面の推定高さ又はレベル、並びに、容器間の移動経路を、ＣＮＣ機械へとプログラムすることができる。これにより、上述した位置決め精度検査方法の効率的な実行が可能となる。

上述の方法のステップａ）は、
発光器を機械治具ヘッドに取り付けることと、
容器がＣＮＣ機械の中に配置される箇所のｘｙ座標をプログラムすることと、
機械治具ヘッドを各ｘｙ座標に接近させることと、
発光器の光スポットによって特定された機械テーブル上の当該箇所に容器を取り付けることと
を含む。

この様にして、容器を取り付ける箇所が、単純な態様で特定される。さらに、容器位置のｘｙ座標をプログラムする必要があるのは一回のみであり、その後、当該ｘｙ座標は、複数容器を取り付けることと、当該容器の一つにおける液体表面上に機械治具ヘッドを位置決めし、及び／又は、当該容器の中の電解質溶液表面へと接近する後続ステップとの双方のために使用され、ひいては高効率的手順をもたらす。発光器はレーザ発光器でよい。

一般に、任意数の容器が使用される。すでに２つの容器によって、これらの治具容器箇所間のｚ座標の偏差又は差異を決定することができる。特に２つよりも多い容器が使用される場合、当該複数の容器は、１次元又は２次元アレイの形態に配列される。特に、当該容器は、格子の格子点に位置決めすることができる。例えば、矩形又は正方形の格子を使用することができる。

原理上、当該容器は、連通容器システムを形成するべく任意の態様で流体接続される。例えば、一の容器が各隣接容器に接続される。当該容器が格子点に配列されると、各容器は、隣接格子点の容器に流体接続される。流体接続はチューブを介して達成される。チューブは、可撓性ホース又は剛性パイプである。

記載の方法はさらに、ｚ方向の位置決め誤差を補償するステップを含む。

かかる補償は、異なる方法で得ることができる。例えば、補償は、当該機械の機械的再配列又は再整列を含む。代替的に又は付加的に、ＣＮＣ機械の制御にソフトウェア補償が実装される。ソフトウェア補償のための異なるアルゴリズムが知られている。例えば、隣接容器位置における誤差又は偏差値の線形補間に由来する線形補償が用いられる。

本発明はさらに、ＣＮＣ機械の位置決め精度を検査する装置を与える。この装置は、連通容器システムを形成するべく互いに流体接続された複数の容器を含む。当該連通容器システムは液体が充填される。液体は、電解質溶液であり、容器電極とも称される電極要素が、各容器内の電解質溶液に接触するように配置される。

この装置により、上述の方法を行うことができる。

方法に関する上述の特徴はまた、装置の文脈においても与えられる。例えば、各容器電極は、容器内に配置され、又は容器の一部となる。金属電極であってもよく及び／又は容器がアレイの態様で配列されてもよい。

装置は、容器が取り付けられたサポートを含む。そのようなサポートにより、特に容器配列のようなＣＮＣ機械への装置の取り付け及び取り外しが簡略化かつ加速される。

本発明はまた、位置決め精度を検査するシステムであって、機械治具ヘッド及び機械テーブルを有するＣＮＣ機械と、上述のように位置決め精度を検査する装置とを含み、機械治具ヘッドには距離センサが取り付けられる。

ＣＮＣ機械はガントリー機械でよい。

システムはさらに、上述の方法を行うべく構成される。特に、距離センサは、機械治具ヘッドに取り付けられる治具ヘッド電極と称される電極要素を含む。治具ヘッド電極の材料は、容器電極の材料とは異なり、システムはさらに、容器電極及び治具ヘッド電極間の電位差を測定するべく構成された電位差測定デバイスを含む。治具ヘッド電極は黒鉛電極でよい。

システムにおいて、ＣＮＣ機械は、当該容器の一つにおける液体表面上の直交位置へと機械治具ヘッドを位置決めするべく、及び、距離センサが液体表面に接触するｚ座標を決定し、又は、機械治具ヘッドの事前に決定されたｚ座標に対しては、距離センサ及び液体表面間の距離を決定するべく、プログラムされる。位置決め及び決定のステップは、各容器に対して液体表面のｚ座標を決定するべく繰り返される。

電極要素を使用する場合、ＣＮＣ機械は、容器の電解質溶液表面を治具ヘッド電極へ接近させるべく、及び、治具ヘッド電極及び各容器電極間の電位差を決定することによって治具ヘッド電極が溶液表面に接触するｚ座標を決定するべくプログラムされる。接近及び決定のステップは、各容器に対して溶液表面のｚ座標を決定するべく繰り返される。

電位差を使用することによりシステムは、ＣＮＣ機械の位置決め精度の、迅速かつ信頼性のある検査が可能となる。

ＣＮＣはまた、ｚ方向の位置決め誤差を補償するようにプログラムすることができる。

添付図面を参照してさらなる側面が以下に詳述される。

ガントリー機械の場合に位置決め精度を検査するシステムの模式的な例示である。 位置決め精度を検査する装置の一部を模式的に例示する。 位置決め精度を検査する装置を模式的に例示する。

図１は、機械治具ヘッド２及び機械テーブル３を有するガントリー機械１の模式的な図である。可動クロスビーム４の各側部がレール５上に載置される。当該レールは、理論的又は理想的には平行に配列される。ガントリー機械の構築フェーズの間、すべての機械部品が正確に整列かつ水平にされる。

システムは一般に、デカルト座標系を使用して記載される。ｘ及びｙ座標が機械テーブル３に平行な平面に広がる一方、ｚ座標は当該平面に直交する。この例において、クロスビーム４がｙ方向に動く一方、治具ヘッド２は、クロスビーム４に沿ってｘ方向に動く。機械治具ヘッド２が特定のｚ座標の位置にあるとき、その機械テーブル３上方の高さは、ｘｙ位置にかかわらず常に同じでなければならない。

しかしながら、荷重支承構造部品のミスアラインメント又は非対称性のような異なる誤差発生源ゆえに、機械テーブル３上方の機械治具ヘッド２の実際の高さは、ｘｙ位置が異なることによりばらつく。

偏差又は（静的）誤差を決定するべく、位置決め精度を検査する装置６が機械テーブル３上に設けられる。

装置６は、機械テーブル３上に配列された複数の容器７を含む。例示の実施形態において、容器７は、２次元アレイの形態で、詳しくは矩形格子の格子点上に配列される。

各上部開口容器は円筒形状を有する。例えば、容器は、高さ１５センチメートル、内径１センチメートルである。円筒壁は、透明樹脂又はガラス製である。もちろん、他の幾何学的形状、寸法及び材料も同様に可能である。

図２に詳細が例示されるように、各容器には電解質溶液８が充填される。一例として、ＮａＣｌ濃度が５％〜３０％の食塩溶液が使用される。各容器７は、連通容器システムを形成するべく、（格子軸沿いの）隣接容器に流体接続される。すなわち、各容器において電解質溶液の液面は同じ高さにあり、一つの容器に電解質溶液が追加されると、液面はすべての容器において上昇する。

流体接続はチューブ９を介して達成される。これらのチューブ９は、可撓性ホース又は剛性パイプでよい。

各容器７の中において、電極１０が電解質溶液８に浸漬される。これらの浸漬電極１０は、容器電極と称される。機械治具ヘッド２には、電極１１が取り付けられる。これは、機械治具ヘッド２のスピンドル１２への治具として取り付けることができる。機械治具ヘッドに取り付けられる電極は、治具ヘッド電極と称される。

容器電極１０及び治具ヘッド電極１１は異なる材料から作られる。一例として、容器電極１０はアルミニウム製であり、治具ヘッド電極１１は黒鉛製である。他の材料も同様に可能である。例えば、容器電極１０及び治具ヘッド電極１１は双方とも金属から作られるが、異なる金属から作られてもよい。

治具ヘッド電極１１は、電解質溶液に向かって先細りとされる。一例として、治具ヘッド電極１１は、容器又は機械テーブルに向かう側（すなわち治具ヘッド又はスピンドルに対向する側）に、先端を有する円錐形状にされる。電解質溶液の表面に接近するときに電解質溶液の液滴が治具ヘッド電極１１に付着することを避けるべく及び／又は任意の毛管効果を避けるべく、治具ヘッド電極は、少なくとも先端部分において疎水性又は撥水性の材料を含む。黒鉛電極の場合、その電極材料はすでに疎水性である。金属電極を使用する場合、少なくとも先端部は、所望の撥水性を達成するように処理される。

治具ヘッド電極１１は、ケーブル１４を介して電位差測定デバイス１３（例えば電圧計）に電気的に接続される。容器電極もまた、ケーブルを介して電位差測定デバイスに接続される。例えば、これらのケーブルは、チューブ９の中に配列することができる。例えば、隣接容器における容器電極が互いに電気的に接続される。一定の点において、ケーブルを介し、電圧計へと向かう容器システムの外側に電気的接触が作られる。この様にして、容器電極１０及び治具ヘッド電極１１間の電位差が測定される。

容器電極を各容器の中に配置することの代替例として、容器自体の一部を容器電極として形成することもできる。例えば、容器の基部をアルミニウム製とし、その上にガラス又は樹脂製の（円筒）側壁が取り付けられる。この場合、容器の基部が容器電極として機能し、ケーブルによって外側から電気的に接触されるので、電位差測定デバイスへの電気接続が得られる。容器の基部が容器電極を構成する場合、当該容器は、機械テーブルへと固定され、当該機械テーブルの電気接地への電気的接触が確保される。この場合、容器電極から電位差測定デバイスへの配線を回避することができる。

さらなる代替例として、容器電極が、容器壁内に埋め込まれ又は液密の態様で外側から容器壁を貫通する。

理解すべきことだが、上述の配列及びプロセスは、ガントリー機械のための使用に制限するものではなく、他のＣＮＣ機械にも同様に使用することができる。

図３は、位置決め精度を検査する他の装置を模式的に例示する。この実施例において、容器７は、サポート１５に固定的に取り付けられる。この様にして装置６は、機械テーブル上に容易に配列することができるとともに、測定プロセスの実行後に取り外すこともできる。

図３に例示される例では、容器７は一格子の複数格子点に配列される。もちろん、容器の他の配列も同様に可能である。使用される容器の数は、互いからの距離とともに、測定プロセスの所望の精度に応じて変わる。一例として、容器同士は、約１０センチメートル〜５０センチメートルの距離だけ離間される。

特に容器が機械テーブルに直接取り付けられる場合（さらには別個のサポートに取り付けられる場合）、所望の又は意図されたｘｙ座標位置が、ＣＮＣ機械の制御部にプログラムされる。その後、レーザポインタのような一定の発光器が、光ビームが機械テーブルへとすなわちｚ軸に平行に向けられるように、機械治具ヘッドに取り付けられる。操作者が、ＣＮＣ機械に対し、治具ヘッドを第１容器位置へと移動させるように指令する。

機械治具ヘッドは当該位置に到達すると停止され、機械テーブル上の発光器の光スポットが、第１容器を取り付けるべき位置を指示する。操作者は、容器を手動で指示位置に配列及び固定した後、ＣＮＣ機械に対し、機械治具ヘッドを次の位置へと移動させるように指令する。ここで、第２容器が、光ビームスポットの箇所に取り付けられる。この手順は、すべての容器が機械テーブル上に配列されるまで繰り返される。

複数の容器は、連通容器システムを形成するべく互いに流体接続され、電解質溶液が充填される。原理上、容器における電解質溶液の液面レベルは任意に選択される。一例として、液面レベルは、容器の上端（すなわち開口端）の下方３ｍｍ〜１０ｍｍに存在する。

ＣＮＣ機械はさらに、ｘｙ平面内の移動によって各容器のｘｙ位置へと接近することに引き続き、上側開口を通るｚ方向内の動きを介して電解質溶液の表面へと接近するようにプログラムされる。ｚ方向内の動きは、治具ヘッド電極１１が電解質溶液に接触すると停止するように制御される。これは、電位差測定デバイス１３が電位差を測定する場合に当てはまる。治具ヘッド電極が電解質溶液の表面に接触するとすぐに、ガルヴァーニ電池の場合と同様に、２電極間の電圧又は電位差が生じる。

機械治具ヘッドは、電解質溶液の表面に接近するとき、最初は、治具ヘッド電極の先端が容器の開口レベルになるまで高速（例えば２０ｍｍ／ｍｉｎ）で移動する。その後、ｚ方向の速度が、例えば３ｍｍ／ｓまで低減される。電位差測定デバイス１３は、電位差を連続的に監視又は測定する。電位差が事前に決定されたしきい値、例えば０．１Ｖを超えると、デバイス１３は、そのメモリに指示値を格納する。例えば、指示パラメータは、値１をとり得る。電位差が検出されない場合（又は電位差が事前に決定されたしきい値を下回る場合）、指示パラメータは０に設定される。

ＣＮＣ機械の制御部は、周期的に指示値を読み取る。パラメータが値１をとる場合、制御部は、機械治具ヘッドの移動を停止させて当該位置のｚ座標を記録する。

代替的実装によれば、電位差測定デバイス１３自体が、（測定された電位差が事前に決定されたしきい値を超えることを示す）指示信号を発生させるべく構成される。この指示信号がＣＮＣ機械の制御部へと送信されることにより、機械治具ヘッドの停止の引き金となる。この場合のように、ＣＮＣ機械がデバイス１３を周期的にサンプリングするわけではない場合、機械治具ヘッドの接近速度は、例えば２０ｍｍ／ｓまで増加される。

他の代替例として、指示値は、デバイス１３からＣＮＣ機械の制御部へと、例えば２ｍｓごとに周期的に送信される。第１容器における電解質溶液の液面レベルに対応するｚ座標が決定された後、機械治具ヘッドはｚ方向に引き込まれ、その後、次の容器のｘｙ位置へと動かされる。当該位置で、電解質溶液の表面への同じ接近プロセスが繰り返される。すべての容器において電解質溶液の表面に対応するｚ座標が決定された後、当該複数のｘｙ位置に対して偏差マップが得られる。

この偏差マップはその後、ＣＮＣ機械の構造経路の機械的再整列を介して及び／又はＣＮＣソフトウェアにおける補償を介して、システムを修正するべく使用される。

ソフトウェア補償の一例として、容器位置の一つを基準点として取り上げることができる。この基準点について、ｚ方向の制御が、ＣＮＣ制御に対し、電解質溶液の表面が容器のｘｙ位置すべてにとって同じｚ座標となるように、修正又は補償される。容器同士の間の位置に対しては線形補間を使用される。

上述の電位又は電圧測定を介して容器内の液体の液面レベル又は高さを決定する代わりに、非接触距離センサを使用することもできる。この場合、液体は電解質溶液である必要はないが、水のような任意の液体であり得る。さらには、容器の中に電極を配置する必要もない。

非接触距離センサは、レーザ距離センサ、マイクロ波距離センサ又はレーダー距離センサである。距離センサは機械治具ヘッドに取り付けられる。機械治具ヘッドは、事前に決定された（一定の）ｚ座標高さにおけるｘｙ平面内の動きによって、各容器のｘｙ位置へと移動される。各容器に対し、センサ及び／又は機械治具ヘッドから液体表面までの距離が測定される。これにより、液体表面のｚ座標が決定される。再びであるが、この様にして、複数のｘｙ位置に対して表面レベルのマップが得られる。

位置決め精度が検査される周囲条件及び／又は時間周期に応じて、容器における液体の蒸発が考慮される。これは、（例えば蒸発計を使用する）対応する測定及び／又はコンピュータシミュレーション（例えば分子動力学シミュレーション）によって達成することができる。この場合、測定された液体表面のｚ座標における蒸発の影響は、例えば対応するコンピュータプログラムを介して補償される。

Claims (17)

1. 機械治具ヘッド及び機械テーブルを有するＣＮＣ機械の、特にガントリー機械の位置決め精度を、ｘ、ｙ、ｚ座標系を使用して検査する方法であって、
   ｚ座標は、機械テーブル表面に直交する座標であり、
   前記方法は、
   ａ）前記機械テーブル上に複数の容器を配列するステップであって、前記容器は、互いに流体接続され、液体が充填された連通容器システムを形成するステップと、
   ｂ）前記機械治具ヘッドに距離センサを取り付けるステップと、
   ｃ）前記容器の一つにおける液体表面上の直交位置に前記機械治具ヘッドを位置決めするステップと、
   ｄ）前記距離センサを前記液体表面に接近させて前記距離センサが前記液体表面に接触するｚ座標を決定し、又は、前記機械治具ヘッドの事前に決定されたｚ座標に対し、前記距離センサ及び前記液体表面間の距離を決定するステップと
   を含み、
   ステップｃ）及びｄ）が各容器に対して繰り返されて各液体表面のｚ座標が決定される方法。
2. 前記距離センサは、非接触距離センサ、特にレーザ距離センサ、マイクロ波距離センサ又はレーダー距離センサである請求項１に記載の方法。
3. ステップａ）において、前記液体は電解質溶液であり、容器電極と称される電極要素が各容器において前記電解質溶液に接触するように配置され、
   ステップｂ）において、前記距離センサは、前記機械治具ヘッドに取り付けられる治具ヘッド電極を称される電極要素を含み、前記治具ヘッド電極の材料は前記容器電極の材料と異なり、
   ステップｃ）は、一容器における前記電解質溶液の表面に前記治具ヘッド電極を接近させることを含み、
   ステップｄ）は、前記治具ヘッド電極が前記容器の表面に接触するｚ座標を、前記治具ヘッド電極及び対応容器電極間の電位差を決定することによって決定することを含む請求項１に記載の方法。
4. ステップｃ）及びｄ）は、前記溶液の表面に接近している間、事前に決定された電位差しきい値を超えるまで前記電位差を周期的に及び／又は連続的に決定することを含む請求項３に記載の方法。
5. 前記接近は、ステップｄ）において、前記電位差の増加、特に、事前に決定された電位差しきい値を上回ることが決定されるとすぐに停止される請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記容器電極は金属電極であり及び／又は前記治具ヘッド電極は黒鉛電極である請求項３〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステップｃ）及びｄ）は、自動的に、特に、前記ＣＮＣ機械の対応プログラムを介して行われる請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップａ）は、
   前記機械治具ヘッドに発光器を取り付けることと、
   前記容器が前記ＣＮＣ機械の中に配置される箇所のｘｙ座標をプログラムすることと、
   前記機械治具ヘッドを各ｘｙ座標に接近させることと、
   前記発光器の光スポットによって特定された箇所に容器を取り付けることと
   を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記容器は一アレイの形態に配列される請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. ｚ方向の位置決め誤差を補償するステップをさらに含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. ＣＮＣ機械の位置決め精度を検査する装置であって、
    前記装置は、連通容器システムを形成するべく互いに流体接続された複数の容器を含み、
    前記連通容器システムは液体が充填される装置。
12. 前記液体は電解質溶液であり、
    容器電極と称される電極要素が、各容器において前記電解質溶液に接触するように配置され、
    特に、前記容器電極は金属電極である請求項１１に記載の装置。
13. 前記容器は一アレイの形態に配列される請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 前記容器が取り付けられるサポートを含む請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 位置決め精度を検査するシステムであって、
    機械治具ヘッド及び機械テーブルを有するＣＮＣ機械、特にガントリー機械と、
    請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の装置と
    を含み、
    距離センサが前記機械治具ヘッドに取り付けられるシステム。
16. 前記距離センサは、前記機械治具ヘッドに取り付けられた治具ヘッド電極と称される電極要素を含み、
    前記治具ヘッド電極の材料は、前記容器電極の材料と異なり、
    容器電極及び前記治具ヘッド電極間の電位差を測定するべく構成された電位差測定デバイスをさらに含む請求項１５に記載のシステム。
17. 前記ＣＮＣ機械は、前記容器の一つにおける前記液体表面上の直交位置へと前記機械治具ヘッドを位置決めするべく、前記距離センサを前記液体表面に接近させるべく、及び、前記距離センサが前記液体表面に接触するｚ座標を決定し、又は前記機械治具ヘッドの事前に決定されたｚ座標に対しては前記距離センサ及び前記液体表面間の距離を決定するべく、プログラムされ、
    前記位置決め及び決定のステップが各容器に対して繰り返されて各液体表面のｚ座標が決定される請求項１５又は１６に記載のシステム。
    

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