JP7199375B2 - ベアリング構成部 - Google Patents

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Description

本発明はベアリング構成部に関し、特に座標測定機（ＣＭＭ）などの位置決め装置向けのベアリング構成部に関する。
ＣＭＭなどの位置決め装置は、検査デバイスなどのツールを、ワークピース／加工品に対して位置決めするために互いに移動可能な１つまたは複数の部材を備えることができる。たとえば、ＣＭＭは従来、複数の移動可能部材、たとえば一列に配置された線形に移動可能な部材を備える。一般的に位置決め装置は、少なくとも２つまたは３つの相互に直交する次元、たとえばＸ、Ｙ、およびＺにおける、ツールおよび／または物体の相対運動を容易にするように構成される。こうした位置決め装置は、一般的に「デカルト」位置決め装置（またはデカルトＣＭＭ）として知られている。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、片持ち梁、水平アーム、およびガントリ型機械を含む。
ＣＭＭの移動可能部材同士間の相対運動は、ベアリング構成部、たとえばエアベアリングおよび／または機械ベアリングによって容易になる。通常、ベアリングはトラックまたは案内路を備え、それに沿って、たとえばエアベアリングパッドまたはボールベアリングアセンブリなどのベアリング部材が移動できる。特許文献１に、ＣＭＭ用の例示的なエアベアリング構成部が記載されている。
米国特許第５３８８３４２号明細書 国際公開第２００７／０９３７８９号パンフレット
本出願は、位置決め装置向けの、特に座標測定機（ＣＭＭ）などの座標位置決め装置向けの改善されたベアリング構成に関する。
本明細書では、第１の自由度における（たとえば第１の）ベアリング案内路に沿って移動可能な移動可能部材を備える位置決め装置について説明する。移動可能部材は、ベアリング案内路（たとえば、ベアリング案内路の対応する第１のベアリング表面および第２のベアリング表面）に対して予圧された（言い換えれば、付勢された）少なくとも第１のベアリング部材および第２のベアリング部材を備える。装置は、予圧に対する第１のベアリング部材と第２のベアリング部材の合成反力（たとえばその方向）が収束するように構成される。言い換えれば、装置は、第１の次元に垂直な（概念上の）２次元座標系において（言い換えれば、第１の次元に垂直な２次元座標系に投影されたときに）、第１のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力と、第２のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力とが交差するように構成される。たとえば、装置は、第１のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力と、第２のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力とが、互いに実質的に交差する、または第１の自由度に平行に延在する共通線（「第１のベアリングアセンブリの共通線」または「第１の共通線」と呼ぶことができる）に交差するように構成される。以下でより詳細に説明するように、第１のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力と、第２のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力とは、実質的に３次元座標系において交差してもよい。前述したことのいずれかは、たとえば、ベアリング案内路の内側の（言い換えれば「凹んだ」）角特徴部を形成する実質的に平坦なベアリング表面に当接する第１のエアベアリング部材および第２のエアベアリング部材を提供することによって、達成されてもよい。
本発明の第１の態様によれば、第１の次元の（たとえば第１の）ベアリング案内路に沿って移動可能な移動可能部材を備え、この移動可能部材が、その第１の端部に、ベアリング案内路（たとえば、ベアリング案内路の対応する第１のベアリング表面および第２のベアリング表面）に対して予圧（付勢）された少なくとも第１の（たとえばデータム）ベアリング部材および第２の（たとえばデータム）ベアリング部材を備える、位置決め装置であって、第１の次元に垂直な（概念上の）２次元座標系、たとえば２次元デカルト座標系において（言い換えれば「第１の次元に垂直な第２の次元および第３の次元において」または「第１の次元に垂直な２次元座標系に投影されたときに」）、第１のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力と、第２のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力とが交差するように構成された位置決め装置が提供される。言い換えれば、装置は、第１の次元に垂直な２次元座標系において、第１のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力の線と、第２のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力の線とが交差するように構成される。
ベアリングをこのように構成することにより、位置決め装置の様々な改善を容易にすることができ、たとえば、移動可能部材の耐荷重効率を改善しやすくすることができる。たとえば、以下でより詳細に説明するように、そうした構成により、移動可能部材および／またはベアリングアセンブリの剛性対質量／重量の比の改善を容易にすることができる。また、移動可能部材の計測ループ／構造に、モーメントが付与されるのを回避しやすくすることができる。
理解されるように、第１のベアリング部材／第２のベアリング部材の合成反力（たとえば、その線）は、移動可能部材に付与される第１のベアリング部材／第２のベアリング部材の合成反力（の線）とすることができる。理解されるように、合成反力（の線）は、（対応するベアリング部材が当接している表面から離れる方を指す）方向を有する。したがって、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力の方向は、（たとえば、実質的に互いに、または前記共通線に）収束／交差すると言うことができる。したがって理解されるように、前記２次元座標系において合成反力が交差する（または言い換えれば、実質的に互いに、または前記共通線に交差する）点は、ベアリング案内路の第１のベアリング部材および第２のベアリング部材と同じ側に位置する。
理解されるように、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材は、ベアリングアセンブリの一部分、たとえばデータムベアリングアセンブリの一部分とすることができる。移動可能部材は、移動可能部材の第１の端部に位置付けられた複数の（たとえば、少なくとも第１および第２の）ベアリングアセンブリを備えてもよい。したがって、少なくとも第１のベアリング部材および第２のベアリング部材は、第１の（たとえばデータム）ベアリングアセンブリの一部分であってもよい。第１のベアリングアセンブリおよび第２のベアリングアセンブリは、第１の次元に沿って空間的に分離したロケーションに位置付けられてもよい。たとえば、第１のベアリングアセンブリは、移動可能部材の第１の側（たとえば前方側）の方に位置付けられてもよく、第２のベアリングアセンブリは、移動可能部材の第２の側（たとえば、後方側）の方に位置付けられてもよい。
第１のベアリング部材および第２のベアリング部材は、たとえば第１の次元に垂直な軸の周り、および／または第１の次元に平行な軸の周りで、実質的な曲げモーメントを移動可能部材に付与しないように、移動可能部材に取り付けられてもよい。たとえば、それらは、移動可能部材に実質的な曲げモーメントを付与しないように、第１の次元に沿って実質的に同じ場所に位置付けられてもよい。たとえば、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材は、少なくともそれら両方の一部分／それらすべてが、第１の次元に対して垂直に延在する平面内に含まれるように、第１の次元に沿って位置付けられてもよい。任意選択で、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材は、それぞれ個々のベアリング部材（たとえば、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材）の合成反力（の線）が、実質的に第１の次元に沿って同じ場所に位置付けられるように、たとえばベアリング部材の前記合成反力（の線）が、第１の次元に沿って測定した互いの離間が５０ｍｍ以下で、たとえば２５ｍｍ以下で、たとえば１０ｍｍ以下で、任意選択で５ｍｍ以下で、任意選択で２ｍｍ以下で、前記共通線に交差するように、第１の次元に沿って位置付けられてもよい。
ベアリング部材は、エアベアリングを備えてもよい。この場合、ベアリング部材は、ベアリング案内路のベアリング表面に係合する少なくとも１つのエアベアリングパッドを備えてもよい。任意選択で、エアベアリングパッドは、実質的に平坦なベアリング表面を備える。任意選択で、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材はそれぞれ、少なくとも１つのエアベアリングパッドを備える。任意選択で、第１のベアリング部材および／または第２のベアリング部材の少なくとも１つのエアベアリングパッドは、ベアリング案内路上の対応する第１のエアベアリング表面および／または第２のエアベアリング表面（たとえば、平坦なエアベアリング表面）に対して予圧される。理解されるように、ベアリング部材は、共通の取付け部を介して移動可能部材に取り付けられる複数のベアリング要素（たとえば、複数のエアベアリングパッド）を備えてもよい。
理解されるように、エアベアリングに加えて／その代わりに、他のタイプのベアリング部材が使用されてもよい。機械的ベアリング、たとえば、ローラベアリング、滑りベアリング／ジャーナルベアリング、および／またはボールレースベアリングが使用されてもよい。
理解されるように、第１の次元は線形次元とすることができる。
理解されるように、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材は、ベアリング案内路のうちの異なるベアリング表面（たとえば、第１のベアリング表面および第２のベアリング表面）に合わさる／当接することができる。
任意選択で、装置は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が、（少なくとも２次元座標系において）実質的に互いに直交して延在するように構成される。言い換えれば、ベアリング部材の合成反力の線（たとえば方向／ベクトル）（たとえば、第１のベアリング部材の合成反力の線、および第２のベアリング部材の合成反力の線）は、（少なくとも２次元座標系において）実質的に互いに直交して延在することができる。
任意選択で、装置は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が、実質的に第１の次元に垂直に（たとえば、共通線に垂直に）延在するように構成される。ベアリング部材の合成反力の線（たとえば方向／ベクトル）（たとえば、第１のベアリング部材の合成反力の線、および第２のベアリング部材の合成反力の線）は、実質的に第１の次元に垂直に（たとえば共通線に垂直に）延在することができる。
任意選択で、装置は、予圧（たとえば、予圧を与える予圧力）が、移動可能部材の第１の端部に位置付けられたベアリングアセンブリ（たとえば、第１のベアリングアセンブリおよび／または第２のベアリングアセンブリ）の少なくとも第１のベアリング部材および／または第２のベアリング部材による反作用を主に（および、任意選択で実質的に）受けるように構成される。
理解されるように、装置は、合成予圧力を提供する少なくとも１つの予圧実行部材を備えることができる。予圧実行部材は、ベアリング部材を備えてもよい（言い換えれば、予圧実行部材は「予圧ベアリング部材」であってもよい）。たとえば、予圧実行部材は、エアベアリング部材を備えてもよく、そのエアベアリング部材は少なくとも１つのエアベアリングパッドを備えてもよい。予圧実行部材は、移動可能部材に取り付けられてもよい。予圧実行部材は、位置決め装置の一部分、たとえば（第１の）ベアリング案内路に合わさっても、かつ／または付勢されてもよい。たとえば任意選択で、予圧実行部材は、（第１の）ベアリング案内路の第３の表面に対して付勢されたベアリング部材を備える。
前記ベアリングアセンブリのそれぞれに、少なくとも１つの予圧実行部材が提供されてもよい。たとえば、第１のベアリングアセンブリは、少なくとも１つの予圧実行部材を備えてもよく、第２のベアリングアセンブリは、少なくとも１つの予圧実行部材を備えてもよい。言い換えれば、装置は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材（言い換えれば、第１のベアリングアセンブリの第１のベアリング部材および第２のベアリング部材）を予圧するための合成予圧力を提供する少なくとも１つの第１の予圧実行部材と、第３のベアリング部材および第４のベアリング部材（言い換えれば、第２のベアリングアセンブリの第１のベアリング部材および第２のベアリング部材）を予圧するための合成予圧力を提供する少なくとも１つの第２の予圧実行部材とを備えてもよい。任意選択で、複数のベアリングアセンブリ間で共有される少なくとも１つの予圧実行部材が提供されてもよい。たとえば、少なくとも１つの予圧実行部材は、第１のベアリングアセンブリと第２のベアリングアセンブリの途中に位置付けられてもよい。第１の次元に沿った予圧実行部材のロケーションに関わらず、実質的に第１のベアリング部材および／または第２のベアリング部材が第１の次元に沿って位置付けられる点において、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材に予圧力が加えられ、たとえば、第１の次元に沿って測定した第１のベアリング部材および／または第２のベアリング部材の合成反力のロケーションからの離間が１０ｍｍ以下の点、任意選択で５ｍｍ以下の点、任意選択で２ｍｍ以下の点に加えられることが好ましい場合がある。
任意選択で、合成予圧力は、移動可能部材および／またはベアリング部材にいかなる実質的な曲げモーメントを付与しないように加えられる。
任意選択で、少なくとも前記２次元座標系において、合成予圧力の線は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力に非平行に延在する。言い換えれば、合成予圧力の線は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力に交差することができる。
任意選択で、少なくとも前記２次元座標系において、たとえば、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力の線の中に、かつそれに沿って予圧力が主に直接分解されるように、合成予圧力の線は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が交差する点を実質的に通って延在することができる。これは、予圧力が、移動可能部材および／またはベアリング部材にいかなる実質的な曲げモーメントも付与しないようにということであり得る。言い換えれば、移動可能部材の第１の端部に位置付けられた（第１のベアリングアセンブリの）（少なくとも第１および第２の）ベアリング部材による反作用を、予圧が主に（および、任意選択で実質的に）受けるように、予圧を（移動可能部材に）加えることができる。
任意選択で、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材にかかる予圧力を与える合成予圧力の線は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が交差する点の近くを、もしくはそれを通って延在することができ、かつ／または前記共通線の近くを、もしくはそれを通って延在することができる。第１のベアリング部材および第２のベアリング部材にかかる予圧力を与える合成予圧力の線は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力の線に非平行に延在することができる。合成予圧力の線は、共通線の近くを、またはそれを通って、たとえば、共通線に実質的に垂直に横切ってもよい。任意選択で、第１のベアリング部材と第２のベアリング部材の合成反力が交差する点を中心とする領域であって、前記点と、前記第１のベアリング部材および前記第２のベアリング部材のうちの最も遠いベアリング表面上の最も近い点との間の距離に等しい半径を有する領域を、合成予圧力の線が通って延在する。
第１のベアリング表面、第２のベアリング表面、および／または第３のベアリング表面は、実質的に平坦な表面であってもよい。第１のベアリング表面、第２のベアリング表面、および／または第３のベアリング表面は、実質的に平坦なエアベアリング表面であってもよい。第１のベアリング表面、第２のベアリング表面、および／または第３のベアリング表面は、非平行であってもよい。任意選択で、第１のベアリング表面および第２のベアリング表面は、実質的に互いに垂直に延在する。たとえば、第１のベアリング表面の平面は、実質的に水平に延在することができ、第２のベアリング表面の平面は実質的に垂直に延在することができる。任意選択で、第３のベアリング表面の平面は、第１の表面および第２の表面に対して傾斜して延在する。任意選択で、第３のベアリング表面の平面の傾斜角度は、水平面に対して２５°～８５°、たとえば水平面に対して３５°～６５°である。たとえば任意選択で、第３のベアリング表面の平面の傾斜角度は、水平面に対して少なくとも４５°である。
任意選択で、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の前記合成反力が（たとえば前記２次元座標系において）交差する点は、たとえばその合成反力が移動可能部材の側面内に分解されることが可能になるように、移動可能部材の構造の角特徴部と実質的に一致してもよい。言い換えれば、前記共通線は、たとえばその合成反力が移動可能部材の側面内に分解されることが可能になるように、移動可能部材の構造の角と実質的に一致してもよい。任意選択で、合成予圧力は、前記角に向けて方向付けられるように構成されてもよい。合成予圧力の線は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力に、実質的に前記角において交差するように構成されてもよい。予圧実行部材は、角特徴部の両側に取り付けられるように構成されてもよい。角は、（隣接する）平坦な耐荷重部材によって、たとえばそれらの接合部／交差部において画成されてもよい。
装置は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力、ならびに合成予圧力の線が、共通の領域または点に向かって収束するように、たとえば、実質的に同じ点において互いに交差するように、方向付けられるように構成され得る。任意選択で装置は、３次元において（たとえば（概念上）３次元座標系において）、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力、ならびに合成予圧力の線が、共通の領域または点に向かって収束するように、たとえば、実質的に同じ点において互いに交差するように、方向付けられるように構成され得る。
移動可能部材は、移動可能部材の耐荷重構造部（たとえばシート／プレート材料の耐荷重構造部）を提供するように構成された材料の１つまたは複数のシートもしくはプレートを備えることができる。したがって、耐荷重構造部は、少なくとも第１および第２の（隣接する）平坦な耐荷重部材／面を備えることができる。少なくとも第１の平坦な耐荷重部材／面および第２の平坦な耐荷重部材／面は、非平行、たとえば実質的に直交であってもよい。装置は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の（予圧力に対する）前記合成反力が、（たとえば、それぞれ前記第１および第２の隣接する平坦な耐荷重部材の）材料のシートまたはプレートの（たとえば、せん断）平面に沿って、主に担持されるように構成されることが可能である。第１のベアリング部材および第２のベアリング部材は、前記平坦な耐荷重部材に真横から取り付けることができる。任意選択で、（たとえば第１のベアリング部材および／または第２のベアリング部材のうちの）ベアリング部材の合成反力（のたとえば線）は、（それが取り付けられる）その対応する平坦な耐荷重部材の平面に実質的に平行である。任意選択で、（たとえば第１のベアリング部材および／または第２のベアリング部材のうちの）ベアリング部材の合成反力（のたとえば線）は、それが取り付けられるシート／プレートの平面に実質的に平行である（たとえば、その対応する平坦な耐荷重部材の平面に実質的に平行である）。任意選択で、ベアリング部材の合成反力の線は、（それが取り付けられる）その対応する平坦な耐荷重部材の主平面によって画成される体積内に実質的に含まれる。任意選択で、ベアリング部材の合成反力の線は、それが取り付けられる材料のシートまたはプレートの（たとえば前記平坦な耐荷重部材を画成する）主平面によって画成される体積内に実質的に含まれる。
材料の少なくとも１つのシートまたはプレートは、箱形の耐荷重構造部、たとえば実質的に閉じた箱形の耐荷重構造部を形成するように配置することができる。理解されるように、閉じた箱形の耐荷重構造部の平坦な耐荷重部材は、必ずしも中実のシート／プレートである必要はない。たとえば、それらは開口部／穴を中に含むことができる。たとえば、閉じた箱の側面は、平坦な耐荷重構成を提供するように配置された平坦な格子構造部、および／または材料のシートもしくはプレートの複数のストリップを備えてもよい。したがって、閉じた箱形の耐荷重構造部は、耐荷重構造部の各側面に少なくとも１つの平坦な耐荷重部材が存在するように配置された複数の平坦な耐荷重部材を備える耐荷重構造部を備えることができる。
任意選択で、少なくとも第１の平坦な耐荷重部材および第２の平坦な耐荷重部材は、主に（任意選択で実質的に）中実のシート／プレート材料を備える。任意選択で、閉じた箱形の耐荷重構造部のすべての側面が、主に（任意選択で実質的に）中実のシート／プレート材料を備える。
装置は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が（たとえば前記２次元座標系において）交差する点が、移動可能部材の角、たとえば材料の１つまたは複数のシートもしくはプレートによって画成される角にまたはその中に実質的に位置付けられるように、構成されることが可能である。たとえば、装置は、移動可能部材の角、たとえば材料の１つまたは複数のシートもしくはプレートによって画成される角にまたはその中に、共通線が実質的に位置付けられ得るように、構成されることが可能である。
言い換えれば、装置は、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が、たとえば前記２次元座標系において交差する点（または共通線）が、前記第１の平坦な耐荷重部材と第２の平坦な耐荷重部材の交差部／接合部に、またはその中に（たとえば、前記第１の平坦な耐荷重部材と第２の平坦な耐荷重部材の交差部／接合部を中心として半径５０ｍｍ以内、任意選択で半径２５ｍｍ以内、たとえば半径１０ｍｍ以内、たとえば半径５ｍｍ以内、半径２ｍｍ以内などに）実質的に位置付けられるように、構成されることが可能である。たとえば任意選択で、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が、たとえば前記２次元座標系において交差する点（または共通線）は、第１の平坦な耐荷重部材の前面および背面を含む第１の対の平面と、第２の平坦な耐荷重部材の前面および背面を含む第２の対の平面との交差部によって画成される概念上の区域／細長い体積の実質的に中に実質的に位置付けられる。任意選択で、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が、たとえば前記２次元座標系において交差する点（または共通線）は、前記概念上の区域／細長い体積を中心とした、その高さおよび幅が概念上の区域／細長い体積の最大５倍（好ましくは最大３倍）である（２次元座標系／第１の次元に垂直な第２の次元および第３の次元に取り込まれた）より大きい概念上の区域／細長い体積内に位置付けられる。任意選択で、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力が、たとえば前記２次元座標系において交差する点（または共通線）は、概念上の区域／細長い体積を中心とした、その面積が概念上の区域／細長い体積の面積の最大２５００％（好ましくは最大９００％）であるより大きい概念上の区域／細長い体積内に位置付けられる。
同様に、装置は、合成予圧力の線が、前記第１の平坦な耐荷重部材と第２の平坦な耐荷重部材の交差部／接合部（たとえば、前記第１の平坦な耐荷重部材と第２の平坦な耐荷重部材の交差部／接合部を中心とする、半径５０ｍｍ以内、たとえば２５ｍｍ以内、任意選択で１０ｍｍ以内、たとえば５ｍｍ以内、２ｍｍ以内などの領域内）を実質的に貫通するように、構成されることが可能である。たとえば任意選択で、合成予圧力の線は、概念上の区域／細長い体積を貫通する。任意選択で、合成予圧力の線は、より大きい概念上の区域／細長い体積を貫通する。
予圧実行部材は、（たとえば、アーム／ブラケットなどの取付け部材を介して）第１の平坦な耐荷重部材および／または第２の平坦な耐荷重部材に取り付けることができる。予圧実行部材は、第１の平坦な耐荷重部材と第２の平坦な耐荷重部材の角／交差部／接合部／境界面に近接して、または実質的にそこに取り付けることができる。言い換えれば、予圧ベアリング部材は、第１の平坦な耐荷重部材と第２の平坦な耐荷重部材の両方に固定された荷重スプレッダ部材を介して取り付けることができる。荷重スプレッダ部材は、第１の平坦な耐荷重部材および第２の平坦な耐荷重部材の面（たとえば内側面）に、（たとえば、第１の平坦な耐荷重部材および第２の平坦な耐荷重部材の表面の広がりにわたって、たとえば第１の平坦な耐荷重部材および第２の平坦な耐荷重部材のそれぞれの少なくとも１ｃｍ2にわたって、たとえば少なくとも５ｃｍ2にわたって、少なくとも１０ｃｍ2にわたってなど、任意選択で少なくとも２５ｃｍ2にわたって）固定することができる。
位置決め装置は、予圧力が移動可能部材およびベアリング部材に実質的に曲げモーメントを付与しないように構成されることが可能である。言い換えれば、位置決め装置は、予圧力により移動可能部材およびベアリング部材に付与される主な力が圧縮力であるように構成されることが可能である。
移動可能部材は、梁、たとえば実質的に水平方向に延在する梁を備えることができる。
任意選択で、移動可能部材（たとえば梁）は、（たとえば第１の次元に垂直な）第２の次元に梁に沿って移動可能なキャリッジを担持する。任意選択で、キャリッジは、（たとえば第１の次元および第２の次元に垂直な）第３の次元にキャリッジに対して移動可能なクイル（または柱）を担持する。
位置決め装置は、座標位置決め装置、たとえば座標測定機（ＣＭＭ）を備えことができる。
理解されるように、ベアリング部材は、（たとえば、レール、トラック、案内路の）対応するベアリング表面に合わさるベアリング部分（たとえば、エアベアリングパッド）と、そのベアリング部分を移動可能部材に取り付ける取付け部分とを備えることができる。取付け部分は、ベアリング部分と、それが移動可能部材に取り付けられる点との間の反力の線に沿って（かつそれを中心として）延在する実質的にまっすぐな部材を備えてもよい。
理解されるように、前記少なくとも第１のベアリング部材および第２のベアリング部材を備える第１の（たとえばデータム）ベアリングアセンブリに対して第１の次元に沿って軸方向に変位する少なくとも第２の（たとえばデータム）ベアリングアセンブリが、移動可能部材の第１の端部に提供されてもよい。第２の（たとえばデータム）ベアリングアセンブリは、上述した第１のベアリングアセンブリと実質的に同じであっても、または同様であってもよい。第２の（たとえばデータム）ベアリングアセンブリは、ベアリング案内路に対して（たとえば、第１のベアリングアセンブリの第１のベアリング部材および第２のベアリング部材が合わさるのと同じベアリング表面に対して、たとえば、ベアリング案内路の対応する第１のベアリング表面および第２のベアリング表面に対して）予圧された（「第３のベアリング部材および第４のベアリング部材」と呼ばれてもよい）少なくとも第１のベアリング部材および第２のベアリング部材を備えてもよい。第１の次元に垂直な２次元座標系において、（第２のベアリングアセンブリの）第１のベアリング部材の合成反力と、（第２のベアリングアセンブリの）第２のベアリング部材の合成反力とが交差するように、第２のベアリングアセンブリの少なくとも第１のベアリング部材および第２のベアリング部材はベアリング案内路に対して予圧されてもよい。言い換えれば、装置は、（第２のベアリングアセンブリの）第１のベアリング部材の合成反力と、（第２のベアリングアセンブリの）第２のベアリング部材の合成反力とが収束する、かつ／または実質的に互いに交差する、かつ／またはベアリング案内路の外側で第１の次元に平行に延在する（「第２のベアリングアセンブリの共通線」または「第２の共通線」と呼ばれてもよい）共通線に交差するように構成されることが可能である。理解されるように、２次元座標系において、第１のベアリングアセンブリのベアリング部材の合成反力が交差する点と、２次元座標系において、第２のベアリングアセンブリのベアリング部材の合成反力が交差する点は、同じである必要はないが、いくつかの状況では、（たとえば、第２のベアリングアセンブリのベアリング部材の交差する点が、第１のベアリングアセンブリのベアリング部材の交差する点を中心とする半径５０ｍｍ、たとえば２５ｍｍ、たとえば１０ｍｍ、任意選択で５ｍｍ、２ｍｍなどの概念上の領域内にあるように）それらが実質的に同じであれば好ましい場合がある。したがって、理解されるように、第１の共通線と第２の共通線（すなわち、第１のベアリングアセンブリの共通線と第２のベアリングアセンブリの共通線）は、必ずしも同じ線である必要はなく、たとえばそれらは必ずしも一致する／同軸である必要はない。任意選択で、第１の共通線と第２の共通線は実質的に同じであり、たとえば任意選択で、それらは実質的に一致する／同軸である。
理解されるように移動可能部材は、第１の端部の遠位にある第２の端部に、少なくとも１つのさらなるベアリング部材を備えてもよい。少なくとも１つのさらなるベアリング部材は、さらなる／第２の案内路のベアリング表面に当接するように構成されてもよい。移動可能部材の第２の端部の少なくとも１つのさらなるベアリング部材は、たとえばエアベアリングおよび／または機械的ベアリングを備えてもよい。
第１のベアリングアセンブリの（たとえば第１および第２の）ベアリング部材と、ベアリング案内路とが合わさることによって、第１の次元に垂直な次元における移動可能部材の横方向位置を制限することができる。第２のベアリングアセンブリの（たとえば第１および第２の）ベアリング部材と、ベアリング案内路とが合わさることによって、（たとえば第１の次元に垂直な）少なくとも２つの軸の周りで移動可能部材の回転位置を制限することができる。移動可能部材の第２の端部における少なくとも１つのさらなるベアリング部材と、第２の案内路とが合わさることによって、（たとえば第１の次元に平行な、たとえば共通線周りの）少なくとも１つの軸の周りで移動可能部材の回転位置を制限することができる。
本発明の第２の態様によれば、第１の次元の（たとえば第１の）ベアリング案内路に沿って移動可能な移動可能部材を備える位置決め装置であって、移動可能部材が、その第１の端部に、ベアリング案内路の凹んだ角の対応する第１の側および第２の側に対して予圧された少なくとも第１のベアリング部材および第２のベアリング部材を備える少なくとも第１のベアリングアセンブリを備える、位置決め装置が提供される。
本発明の第３の態様によれば、第１の次元のベアリング案内路に沿って移動可能な移動可能部材を備え、移動可能部材が、その第１の端部に、ベアリング案内路の対応する第１のベアリング表面および第２のベアリング表面に対して予圧された少なくとも第１のベアリング部材および第２のベアリング部材を備える、位置決め装置であって、第１のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力と、第２のベアリング部材にかかる予圧に対する合成反力とが収束するように構成された位置決め装置が提供される。
位置決め装置は、座標位置決め装置、たとえば座標測定機（ＣＭＭ）、たとえばデカルトＣＭＭとすることができる。
ここで本発明の実施形態を、単なる例として、以下の添付図面を参照しながら説明する。
本発明による、ガントリ型ＣＭＭの正面の概略等角図である。 図１のＣＭＭの背面の概略等角図である。 図１のＣＭＭの横梁の概略等角図である。 図１のＣＭＭのブリッジのベアリングアセンブリの概略等角図である。 図１のＣＭＭの端部の概略立面図である。 図５において特定された領域Ａの細部断面図である。 ベアリングにより生じる合成反力と予圧力との相互作用を示す、図６の概略図である。 本発明の代替的な実施形態による、ベアリング構成部の概略図である。 本発明の別の代替的な実施形態による、ベアリング構成部の概略図である。
本発明をどのように実施できるかを示す例示である実施形態の概要を、以下に説明する。この例では、本発明はＣＭＭ１００の一部として実施される。図１は、ＣＭＭ１００の関連構成要素が見えるように、その保護ハウジング／カバー（たとえば、「メイン」カバー／「ハード」カバー）が取り外されたＣＭＭ１００を示す。
図示してあるように、ツール、たとえば、ワークピースを検査するためのプローブ１０２などの検査装置を、ＣＭＭ１００に取り付けることができる。図示してある実施形態では、プローブ１０２は、プローブのスタイラスがワークピースに接触することによってワークピース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、タッチトリガ式プローブ、非接触（たとえば光学）プローブ、または別のタイプの機器を含む任意の種類の検査デバイスを、必要に応じて担持することができる。
図示してある実施形態では、ＣＭＭ１００はガントリ型デカルトＣＭＭであり、検査する加工品を載せることができるプラットフォーム１０１と、プラットフォーム１０１に対するプローブ１０２の位置を、３つの直交する次元Ｘ、Ｙ、およびＺにおいて繰り返し正確に制御することを実現する移動システムとを備える。
特に、移動システムは、横梁１０６と、キャリッジ１０８と、クイル１１０とを備える。横梁１０６は、第１の隆起案内路／レール部材１１２と第２の隆起案内路／レール部材１１４の間に延在し、以下でより詳細に説明するベアリング構成部（この実施形態ではエアベアリング構成部）を介して、案内路／レールに沿って第１の次元に（この場合はＹ軸に沿って）移動するように構成される。キャリッジ１０８は横梁１０６にあり、横梁１０６によって担持され、ベアリング構成部（この実施形態ではエアベアリング構成部）を介して、横梁に沿って第２の次元に（この場合はＸ軸に沿って）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、ベアリング構成部を介して（やはりこの実施形態でもエアベアリング構成部を介して）、キャリッジ１０８に対して第３の次元に（この場合はＺ軸に沿って）移動可能である。
理解されるように、モータ（図示せず）、たとえばリニアモータなどの直接駆動モータを設けて、様々な部材のそれらの軸に沿った相対運動を実行することができる。また、位置エンコーダ（図示せず）を設けて、横梁１０６、キャリッジ１０８、および／またはクイル１１０の位置を報告することができる。
図示してある特定の例では、クイル１１０の下側自由端部に、プローブ１０２を担持するための関節ヘッド１１６が設けられる。この場合、関節ヘッド１１６は２つの直交する回転軸を備える。したがって、３つの直交する線形次元Ｘ、Ｙ、およびＺに加えて、プローブ１０２は、２つの直交する回転軸（たとえばＡ軸およびＢ軸）の周りに動くことができる。こうした関節ヘッドを伴って構成された機械は、一般的に５軸機械として知られている。
ツールおよび検査デバイスの関節ヘッドはよく知られており、たとえば特許文献２に記載されている。理解されるように、関節ヘッドは必ずしも設ける必要はなく、たとえば、いかなる回転自由度も提供しない固定ヘッドを介して、プローブ１０２がクイルアセンブリ１１０に取り付けられてもよい。任意選択で、少なくとも１つの軸周りで回転を容易にするように、プローブ自体が関節部材を備えることができる。
測定装置では標準的なように、コントローラ１１８を設けることができ、このコントローラが、ＣＭＭのモータおよび位置エンコーダ（図示せず）、（存在する場合には）関節ヘッド１１６、ならびにプローブ１０２と通信して、それらにかつ／またはそれらから信号を送信および／または受信して、相対的に移動可能部材の動きを制御するとともに、フィードバックおよび測定データを受信する。コントローラ１１８と通信するコンピュータ１２０、たとえば（コントローラ１１８とは別個の、またはそれと一体の）パーソナルコンピュータを設けることができる。コンピュータ１２０は、たとえば測定ルーチンをプログラムし開始するための、オペレータにとって使いやすいインターフェースを提供することができる。好適なコンピュータ、および関連する制御／プログラミングソフトウェアは、様々な場所で入手可能であり、よく知られている。さらに、プローブ１０２の動きをオペレータが手動で制御できるようにするジョイスティック１２１または他の好適な入力デバイスを設けることができる。この場合も、こうしたジョイスティックはよく知られており、様々な場所で入手可能である。
横梁１０６の構造を、図３を参照しながらより詳細に説明する。図示してあるように、この実施形態では横梁１０６は箱形梁を備える。箱形梁１０６は、モジュール構造を有し、この実施形態では、３つの細長い角部材１２０、１２２、１２４と、それぞれが箱形梁の平坦な耐荷重部材を形成し、３つの細長い角部材の対の間にそれぞれが延在している３片のシート材料１２６、１２８、１３０とを備える。説明する実施形態では、３つの細長い角部材１２０、１２２、１２４は、押出成形される。説明する実施形態では、３片のシート材料１２６、１２８、１３０の厚さは、３ｍｍ以下である。これらは金属材料、この実施形態ではアルミニウムから作られるが、理解されるように、ステンレス鋼などの他の金属材料が使用されてもよく、または炭素繊維もしくはセラミックなどの非金属材料が使用されてもよい。かさおよび重量を低減するために、箱形梁の平坦な耐荷重部材は、５ｍｍ以下の厚さのシート材料から形成されることが好ましい場合がある（それより分厚くなると、通常、かついずれにしてもこの文書の目的のために、それらは「シート」ではなく「プレート」と記載される。）説明する実施形態では、３つの細長い角部材１２０、１２２、１２４、および３片のシート材料１２６、１２８、１３０は、同じタイプの材料（たとえばアルミニウム）から形成される。
説明する実施形態では、第１の細長い角部材１２０および第２の細長い角部材１２２はベアリング表面を提供し、その表面にキャリッジのエアベアリング（たとえば、図１および図２に示してある１４０、１４２）が当接することができる。図示してあるように、説明する実施形態では、横梁１０６の角部材１２０、１２２、１２４と、シート材料片１２６、１２８、１３０との組立てを補助するために、隔壁１８０が提供される。また隔壁８０は、横梁１０６にいくらかの付加的な強度ももたらすことができる。説明する実施形態では、隔壁は、（たとえば隔壁上に折り曲げられたフラップではなく）第１のシート材料片１２６、第２のシート材料片１２８、および第３のシート材料片１３０に「真横から」ポップリベット／ブラインドリベットで留められる。これにより、第１のシート材料片１２６、第２のシート材料片１２８、および第３のシート材料片１３０に直交するように方向付けられた荷重が、主に隔壁１８０のせん断面に沿って確実に担持されて、それらをより薄いシート材料から作ることが可能になる（したがって重量が軽減される）。
（図３にはないが）図１および図２に示してあるように、横梁１０６はまた、第１の端部プレート１０３および第２の端部プレート１０５と、下部プレート１０７とを備え、それぞれが平坦な耐荷重部材を提供する。第１の端部プレート１０３および第２の端部プレート１０５、ならびに下部プレート１０７は、１５ｍｍの厚さを有し、したがって、第１のシート材料片１２６、第２のシート材料片１２８、および第３のシート材料片１３０よりも実質的に分厚い。以下でより詳細に説明するように、本実施形態では、横梁のエアベアリングは、これらのプレート／平坦な耐荷重部材１０３、１０５、１０７に取り付けられる。
説明する実施形態では、梁１０６の様々な片は、接着剤を使用して互いに接着される。たとえば、第１の細長い角部材１２０、第２の細長い角部材１２２、および第３の細長い角部材１２４は、第１のシート材料片１２６、第２のシート材料片１２８、および第３のシート材料片１３０に、（たとえば、一液型の熱硬化性のエポキシ、たとえばＰｅｒｍａｂｏｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ Ｌｉｍｉｔｅｄから入手可能なＰＥＲＭＡＢＯＤ（登録商標）ＥＳ５６９などの適切な接着剤によって）接着される。また、隔壁１８０は、（たとえば同じ接着剤を使用して）第１のシート材料片１２６、第２のシート材料片１２８、および第３のシート材料片１３０に接着することができる。さらに、第１の端部プレート１０３および第２の端部プレート１０５は、第１のシート材料片１２６、第２のシート材料片１２８、および第３のシート材料片１３０、ならびに第１の細長い角部材１２０、第２の細長い角部材１２２、および第３の角部材１２４に（たとえば同じ接着剤を使用して）接着することができる。同様に、下部プレート１０７は、（たとえば同じ接着剤を使用して）第３のシート材料片１３０に接着することができる。理解されるように、接着に加えてまたはその代わりに、たとえば溶接および／または機械的固定具を使用するなど、他の技法を使用して横梁の部品を互いに固定することができる。
横梁１０６のベアリング構成部を、ここでより詳細に説明する。第１の次元（Ｙ）に垂直な２つの次元（Ｘ、Ｚ）で装置の端部および断面図を示す図５から図９を特に参照する。言い換えれば、図５から図９は、第１の次元に垂直な（概念上の）２次元座標系から見た／それに投影されたものとして、装置、およびＹ軸のベアリング構成部の関連する力を表す。
図示してあるように、図１、図２、および図４から図７では、横梁１０６は、横梁１０６の第１の端部に第１のデータムベアリングアセンブリ２１０および第２のデータムベアリングアセンブリ２２０を備える。第１のベアリングアセンブリ２１０および第２のベアリングアセンブリ２２０は、第１の次元に沿って分離したロケーションに位置決めされる。たとえば、第１のベアリングアセンブリ２１０は、横梁１０６の第１の側（たとえば前方側）の方に位置付けられ、第２のベアリングアセンブリ２２０は、横梁の第２の側（たとえば、後方側）の方に位置付けられる。
各データムベアリングアセンブリ２１０、２２０は、第１の案内路／レール１１２に当接している複数のベアリング部材を備える。説明する実施形態では、各ベアリングアセンブリ２１０、２２０は、１対のデータムベアリング部材を備え、それぞれのデータムベアリング部材が、エアベアリングパッドと、横梁１０６にエアベアリングパッドを取り付けるための取付け部とを備える。さらにこの実施形態では、以下でより詳細に説明するように、第１の隆起案内路／レール１１２に対してデータムベアリング部材を予圧する（言い換えれば「付勢する」）ために、少なくとも１つの予圧（付勢）ベアリング部材が提供される。理解されるように、こうした予圧／付勢は、重力への依存および／もしくは磁力を含む付加的な、または他の手段によって提供されてもよい。
図１、図５、および図６を参照すると、第１のベアリングアセンブリ２１０は、第１のデータムエアベアリングパッド２１２、第２のデータムエアベアリングパッド２１４を備える。図６および図７に示してあるように、第１のデータムエアベアリングパッド２１２および第２のデータムエアベアリングパッド２１４は、第１の案内路／レール１１２に設けられた凹んだ角特徴部の、対応する第１の平坦なエアベアリング表面２３２および第２の平坦なエアベアリング表面２３４に当接している。また、図６および図７に示してあるように、第１のベアリングアセンブリ２１０は、それぞれ第１のデータムエアベアリングパッド２１２および第２のデータムエアベアリングパッド２１４のための第１の取付け部材２１３および第２の取付け部材２１５を備える。この実施形態では、各データムベアリングアセンブリ２１０、２２０は、対応する予圧ベアリング部材を備える。したがって図示してあるように、第１のベアリングアセンブリ２１０について、第１の案内路／レール１１２に設けられた第３の平坦なエアベアリング表面２３６に当接する第３のエアベアリングパッド２１６と、対応する第３の取付け部材２１７とが提供される。
本実施形態では、第１の取付け部材２１３、第２の取付け部材２１５、および第３の取付け部材２１７のそれぞれは、それらの対応するエアベアリングパッドとのそれらの境界面に玉継ぎ手を備え、それによりエアベアリングパッドは、取付け部に対して（たとえば、エアベアリング表面のあらゆるずれに対応するように）自由に回転する。
第１のエアベアリングパッド２１２は、その取付け部材２１３を介して、第１の端部プレート／平坦な耐荷重部材１０３に取り付けられ、それにより、それは、第１の端部プレート／平坦な耐荷重部材１０３に対して（すなわち、Ｘ、Ｙ、およびＺ次元において）線形に固定される。第２のエアベアリングパッド２１４は、その取付け部材２１５を介して、底部プレート／平坦な耐荷重部材１０７に取り付けられ、それにより、それは、第１の端部プレート／平坦な耐荷重部材１０７に対して（すなわち、Ｘ、Ｙ、およびＺ次元において）線形に固定される。
第３のエアベアリングパッド２１６は、第１の端部プレート／平坦な耐荷重部材１０３、および下部プレート／平坦な耐荷重部材１０７に、それらの境界面において、アーム／ブラケット２３０を介して取り付けられる。アーム／ブラケット２３０の第１の端部２３１は、第１の端部プレート／平坦な耐荷重部材１０３と、下部プレート／平坦な耐荷重部材１０７との境界面において、横梁１０６に取り付けられ、第２の端部２３３において、第３の取付け部材２１７に取り付けられる。特に、第３のエアベアリングパッド２１６は、第１の端部プレート／平坦な耐荷重部材１０３と下部プレート／平坦な耐荷重部材１０７の両方の内側表面に連結された荷重スプレッダ２２９を介して、横梁１０６に取り付けられる。さらに、第３の取付け部材２１７は、第３のエアベアリングパッド２１６を第３のベアリング表面２３６に押し当てて、第１のデータムエアベアリング２１２および第２のデータムエアベアリング２１４を、それらの対応する第１のエアベアリング表面２３２および第２のエアベアリング表面２３４に、（第１のデータムエアベアリングと第２のデータムエアベアリングとで分配される）おおよそ５００Ｎの力で予圧するように構成されたばね２４０を備える。したがって、第３のエアベアリングパッド２１６は、「予圧」エアベアリングパッドと呼ぶことができる。
（特に図７に）図示してあるように、ベアリング構成部、たとえば第１の表面２３２および第２の表面２３４、ならびに第１のエアベアリング２１２および第２のエアベアリング２１４は、図５から図９に表すように第１の次元に垂直な概念上の２次元座標系において、第１のベアリング部材２１２の合成反力の線Ｒ1と、第２のベアリング部材２１４の合成反力の線Ｒ2とが、第１の案内路／レール１１２の外側（案内路１１２の、第１のエアベアリング２１２および第２のエアベアリング２１４と同じ側）の点２５０に収束し、特にその点２５０で互いに交差するように、構成される。理解されるように、第１のエアベアリング２１２および第２のエアベアリング２１４が、第１の次元に沿ってオフセットした場合、第１のベアリング部材２１２の合成反力の線Ｒ1と、第２のベアリング部材２１４の合成反力の線Ｒ2は、共通線２５０’に交差し、この共通線２５０’は、案内路／レール１１２の外側（案内路１１２の、第１のエアベアリング２１２および第２のエアベアリング２１４と同じ側）に位置し、横梁１０６がそれに沿って移動する方向に平行に（すなわち、Ｙ軸に平行に）延在する。さらに、この実施形態では、第３の表面２３６および第３のエアベアリングパッド２１６は、上記概念上の２次元座標系において、第１のベアリング部材２１２の合成反力の線Ｒ1と、第２のベアリング部材２１４の合成反力の線Ｒ2と、合成反力Ｐの線とが、共通点２５０で収束し、交差するように構成される（この場合、この共通点２５０は、第１の端部プレート／平坦な耐荷重部材１０３と、下部プレート／平坦な耐荷重部材１０７との接合部内にある）。予圧力がＹ軸に沿ってオフセットした場合には、合成予圧力Ｐの線は共通線２５０’に交差する。さらに、アーム２３０は、予圧力の線Ｐ上にある点において横梁１０６に連結される。図示してある構成では、予圧力は、横梁１０６または第１のベアリングアセンブリ２１０のいかなる部分にも、曲げモーメントまたは回転モーメントの力を実質的に付与しない。特に、予圧力Ｐは、合成反力Ｒ1、Ｒ2の線に沿って直接分解されることが可能であり、予圧の結果、圧縮力のみが、第１の端部プレート１０３、下部プレート１０７、ならびに第１の取付け部材２１３および第２の取付け部材２１５に付与される。
上述したように、合成予圧力Ｐは、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材の合成反力Ｒ1、Ｒ2に、共通点２５０で交差する。しかし理解されるように、これは必ずしもこの限りである必要はなく、それらすべてが同じ点で互いに交差しなくても、共通点に向かって収束してもよい。実際、点線Ｐ’によって図７に示してあるように、合成予圧力Ｐ’は、第１のベアリング部材と第２のベアリング部材の合成反力Ｒ1、Ｒ2の両方に非平行に傾斜していてもよい。この場合、第１のベアリング部材と第２のベアリング部材の合成反力Ｒ1、Ｒ2が交差する点２５０を中心とする領域であって、この点２５０と、第１のベアリング部材および第２のベアリング部材のうちの最も遠いベアリング表面上（この場合は、第１のベアリング部材２１２の第１のベアリング表面２３２上）の最も近い点との間の距離に等しい半径を有する領域を、合成予圧力Ｐ’が通って延在すれば十分であるように、このシステムは構成される。こうした領域は、図７の破線の円「Ｂ」によって概略的に特定される。
第２のベアリングアセンブリ２２０は、第１のベアリングアセンブリ２１０と同一であり、たとえば図１、図２、および図４に示してあるように、横梁１０６に取り付けられた第１のエアベアリングパッド２２２、第２のエアベアリングパッド２２４、および第３のエアベアリングパッド２２６を備える。
図２および図５に示してあるように、横梁１０６の他方の端部に、第２の端部プレート１０５に取り付けられた単一のエアベアリングパッド２６０が設けられ、第２の隆起案内路／レール１１４上に設けられた平坦なエアベアリング表面に当接している。
第１のベアリングアセンブリ２１０および第２のベアリングアセンブリ２２０の第１のエアベアリング２１２、２２２および第２のエアベアリング２１４、２２２は、本明細書において概念上「データム」エアベアリングと呼ばれるが、これは、これらのエアベアリングと、第１の案内路とが合わさることによって、横梁１０６の横方向位置が制御されるからである。対照的に、第２の隆起レール１１４に当接しているエアベアリング２６０は、第１の隆起レール１１２の周りの横梁１０６の回転位置を制御／抑制するだけである。したがって、第２の隆起レール１１４に当接しているエアベアリング２６０は、概念上「アウトリガー」ベアリング部材と呼ばれてもよい。
上述した実施形態では、第１のデータムエアベアリングアセンブリ２１０および第２のデータムエアベアリングアセンブリ２２０のそれぞれは、その対応する第１のデータムエアベアリングパッド（２１２、２２２）および第２のデータムエアベアリングパッド（２１４、２２４）に対して、Ｙ軸に沿って同じ場所に位置付けられた対応する単一の予圧ベアリングパッド（２１６、２２６）を備える。しかし理解されるように、これは必ずしもこの限りである必要はない。たとえば、２つ以上の（たとえば、Ｙ軸に沿って離間した）予圧エアベアリングパッドが、アーム／ブラケット２３０に取り付けられてもよい。
任意選択で、第１のデータムエアベアリングアセンブリ２１０と第２のデータムベアリングアセンブリ２２０に共通の（たとえば単一の）予圧エアベアリングパッドだけが提供されてもよい。たとえば、第１のデータムエアベアリングアセンブリ２１０と第２のデータムベアリングアセンブリ２２０との間の、Ｙ軸に沿った点において第３の平坦なエアベアリング表面２３６に当接している単一の予圧エアベアリングパッドが提供されてもよい。横梁１０６に導入される曲げモーメントが最小になる／導入されなくなる場合には、第１のデータムベアリングアセンブリ２１０および第２のデータムベアリングアセンブリ２２０が取り付けられるＹ軸に沿った点において、第１の端部プレート１０３と下部プレート１０７の境界面に、共通の／単一の予圧エアベアリングパッドが取り付けられてもよい。たとえば、図５および図６に示してあるものなどの単一のアーム／ブラケット２３０が提供されてもよく、バーがＹ軸に沿って延在し、第１の端部プレート１０３と下部プレート１０７にそれらの境界面においてＹ軸に沿った点で固定され、それらの点に第１のデータムベアリングアセンブリ２１０および第２のデータムベアリングアセンブリ２２０が取り付けられてもよい。
上記の実施形態では、各データムベアリングアセンブリは、第１の平坦なエアベアリング表面２３２と合わさるエアベアリングパッドを１つだけ備え、第２の平坦なエアベアリング表面２３４と合わさるエアベアリングパッドを１つだけ備える。しかし理解されるように、これは必ずしもこの限りである必要はなく、たとえばデータムベアリングアセンブリは、第１の平坦なエアベアリング表面２１２に係合する２つ以上のエアベアリングパッドを備えてもよく、かつ／または第２の平坦なエアベアリング表面２３４に係合する２つ以上のエアベアリングパッドを備えてもよい。この場合、２つ以上のエアベアリングパッドは、共通の取付け部材を共有して、横梁１０６に取り付けられてもよい。
図８は、ベアリングアセンブリの代替的な実施形態を示し、この実施形態は、図７に関連して上述した実施形態に類似しており、同様のパーツには同様の参照符号が使用される。しかし、この実施形態では、上述した第１のエアベアリングパッド２１２、第２のエアベアリングパッド２１４、第３のエアベアリングパッド２１６に加えて、第４のエアベアリングパッド２１６’が提供される。第３のエアベアリングパッド２１６と第４のエアベアリングパッド２１６’は、アーム２３０を介して第１の端部プレート１０３と下部プレート１０７にそれらの境界面において取り付けられ、アーム２３０は、第１の端部２３１において、横梁１０６に第１の端部プレート１０３の境界面で取り付けられる。図７の実施形態と同様に、第３のエアベアリングパッド２１６は、ばね２４０を備える第３の取付け部材２１７を介してアームに取り付けられる。この実施形態では、第４のエアベアリングパッド２１６’は、同じくばね２４０’を備える第４の取付け部材２１７’を介してアームに取り付けられる。第３の取付け部材２１７および第４の取付け部材２１７’のばね２４０、２４０’は、第３のエアベアリングパッド２１６および第４のエアベアリングパッド２１６’を、第３のベアリング表面２３６および第４のベアリング表面２３６’に押し付けて、第１のエアベアリング２１２および第２のエアベアリング２１４を、案内路１１２の凹んだ角特徴部を形成する、それらの対応する第１のエアベアリング表面２３２および第２のエアベアリング表面２３４に向けて予圧するように構成される。
また図８は、案内路１１２の凹んだ角特徴部を形成する表面２３２、２３４が、合流する必要のないことを示しており、図示してあるように、ステップ２３３などの中間の特徴部が、それらの間に位置付けられてもよい。これは、説明した他の実施形態にも当てはまり、図８の実施形態だけに関することではない。
図８の実施形態では、第３のエアベアリングパッド２１６および第４のエアベアリングパッド２１６’は、共通のアーム／ブラケット２３０を介して横梁１０６に連結される。しかし理解されるように、これは必ずしもこの限りである必要はなく、たとえば、それらは共通のアーム／ブラケット２３０を介して、別々のアームを介して横梁１０６に連結されてもよい。さらに、第１のエアベアリング２１２および第２のエアベアリング２１４は、Ｙ軸に沿って実質的に同じ場所に位置付けられなくてもよい。しかしこの場合、移動可能部材に導入される曲げモーメントを最小限に抑えるために、第１のエアベアリング２１２とその対応する予圧ベアリング（すなわち第４のエアベアリング２１６’）をＹ軸に沿って実質的に同じ場所に位置付け、また第２のエアベアリング２１４とその対応する予圧ベアリング（すなわち第３のエアベアリング２１６）を、Ｙ軸に沿って同じ場所に位置付けることが好ましい場合がある。
説明する実施形態では、ベアリングアセンブリはエアベアリングを備える。しかし理解されるように、本発明は、エアベアリングではないアセンブリにも適用可能である。たとえば、ホイールベアリング、またはボールレースベアリングなどの機械的ベアリングが使用されてもよい。図９は、図１から図８に関連して上述した実施形態と実質的に同じであるが、第１のエアベアリングパッド２１２および第２のエアベアリングパッド２１４が、それぞれホイール２０３、２０５を備える第１のホイールベアリング２１２’および第２のホイールベアリング２１４’に入れ替わっている実施形態を概略的に示す。さらに、第１の円筒形ベアリングロッド２３２’および第２の円筒形ベアリングロッド２３４’が、第１の案内路１１２に取り付けられ、その案内路に対して、第１のホイールベアリング２１２’および第２のホイールベアリング２１４’が予圧力Ｐによって予圧されている（これは、図１から図８に関連して上に開示したのと同じやり方で与えられてもよい）。図示してあるように、各ホイールへの予圧に対する２つの直接的な反力Ｆ1およびＦ2が存在する。しかし図示してあるように、これらの直接的な反力は結果的に、図１から図８の実施形態のものと同じ合成反力Ｒ1およびＲ2になる。
また図９は、第１の平坦な耐荷重部材１０３を画成する材料のプレートの前面および背面を含む第１の対の平面と、第２の平坦な耐荷重部材１０７を画成する材料のシートまたはプレートの前面および背面を含む第２の対の平面との交差部によって画成される概念上の区域／細長い体積３００を、合成反力Ｒ1、Ｒ2、および予圧力Ｐがすべて通過することが好ましい場合がある一方で、第１の平坦な耐荷重部材１０３と第２の平坦な耐荷重部材１０７との交差部／接合部、たとえば概念上の区域／細長い体積３００を中心とした、高さおよび幅が、概念上の区域／細長い体積３００の最大５倍である概念上のより大きい区域／細長い体積３０２を、合成反力Ｒ1、Ｒ2、および予圧力Ｐがすべて実質的に通過すれば十分であり得る様子を示す。図８にも示してあるように、合成反力Ｒ１、Ｒ２、および合成予圧力Ｐは、すべてが共通点で合流または互いに交差するわけではないが、これらはすべてが共通の点／領域、たとえば第１の平坦な耐荷重部材１０３と第２の平坦な耐荷重部材１０７の接合部に向かって、実質的に収束している。これは、説明した他の実施形態にも当てはまり、図９の実施形態だけに関することではない。
理解されるように、本発明およびその設計原理は、ＣＭＭの他のパーツ（たとえばクイル１１０）にも適用可能であり、（非網羅的なリストとして）ブリッジ、カラム、水平アーム、および片持ち梁付きＣＭＭを含む他のタイプのＣＭＭにも適用可能である。また本発明は、ＣＭＭに限定されず、機械ツールを含む他の位置決め装置にも適用可能である。

Claims (15)

  1. 第１の次元のベアリング案内路（１１２）に沿って移動可能な移動可能部材（１０６）を備え、前記移動可能部材は、水平方向に延在する梁を備え、前記梁は、第２の次元に前記梁に沿って移動可能なキャリッジ（１０８）を担持し、前記キャリッジは、第３の次元に前記キャリッジに対して移動可能なクイル（１１０）を担持し、
    前記移動可能部材が、その第１の端部に、前記ベアリング案内路の対応する第１のベアリング表面（２３２）および第２のベアリング表面（２３４）に対して予圧された少なくとも第１のベアリング部材（２１２）および第２のベアリング部材（２１４）を備える、位置決め装置であって、前記第１の次元に垂直な２次元座標系において、前記第１のベアリング部材にかかる前記予圧に対する合成反力と、前記第２のベアリング部材にかかる前記予圧に対する合成反力とが交差するように構成された座標位置決め装置（１００）。
  2. 前記２次元座標系において、前記第１のベアリング部材の前記合成反力に非平行で、前記第２のベアリング部材の前記合成反力に非平行に延在する合成予圧力を与える少なくとも１つの予圧実行部材を備える請求項１に記載の座標位置決め装置。
  3. 前記予圧実行部材は、前記ベアリング案内路の第３の表面に対して付勢されたベアリング部材を備える請求項２に記載の座標位置決め装置。
  4. 前記第１のベアリング部材および前記第２のベアリング部材の前記合成反力、ならびに前記合成予圧力の線は、共通点に向かって実質的に収束するように方向付けられるように構成された請求項２または３に記載の座標位置決め装置。
  5. 前記第１のベアリング部材および前記第２のベアリング部材の合力反力が交差する点は、実質的に前記移動可能部材の構造の角特徴部に、または角特徴部の中に実質的に位置づけられ、前記角特徴部は、隣接する平坦な耐荷重部材によって画定され、前記予圧実行部材は、実質的に前記角特徴部において、第１の平坦な耐荷重部材（１０３）および／または第２の平坦な耐荷重部材（１０７）に取り付けられる請求項２乃至４のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
  6. 前記移動可能部材は、第１の平坦な耐荷重部材と第２の平坦な耐荷重部材を備える耐荷重構造を提供するように構成された材料の１つまたは複数のシートもしくはプレートを備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
  7. 前記第１のベアリング部材の前記合成反力、および前記第２のベアリング部材の前記合成反力は、前記第１の平坦な耐荷重部材の平面、および前記第２の平坦な耐荷重部材の平面に、それぞれ実質的に整合しており、主にそれらに沿って担持されるように構成された請求項６に記載の座標位置決め装置。
  8. 前記第１の平坦な耐荷重部材と前記第２の平坦な耐荷重部材は隣接しており、前記装置は、前記２次元座標系において、前記合成反力の線が、第１の平坦な耐荷重部材と、第２の平坦な耐荷重部材とのに向かって実質的に収束するように方向付けられるように構成された請求項６または７に記載の座標位置決め装置。
  9. 前記合成反力の前記線、および前記合成予圧力の前記線は、前記第１の平坦な耐荷重部材と前記第２の平坦な耐荷重部材との前記接合部に向かって実質的に収束するように方向付けられるように構成された請求項２または８に記載の座標位置決め装置。
  10. 前記予圧実行部材は、前記第１の平坦な耐荷重部材と前記第２の平坦な耐荷重部材の両方に取り付けられる請求項２乃至５のいずれか一項、または請求項６乃至９のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
  11. 前記第１のベアリング部材および／または前記第２のベアリング部材について、その合成反力は、その対応する平坦な耐荷重部材の前記平面に実質的に平行であり、任意選択で、前記平坦な耐荷重部材を画成する材料の前記シートまたはプレートの平坦な主表面によって画成される体積内に含まれる請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
  12. 少なくとも前記２次元座標系において、前記合成反力が交差する点は、実質的に前記移動可能部材の角特徴部に、またはその中に位置付けられる請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
  13. 前記位置決め装置は、座標測定機を備える請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
  14. 前記ベアリング案内路のそれぞれ前記第１のベアリング表面および前記第２のベアリング表面に対して予圧された少なくとも第３のベアリング部材および第４のベアリング部材を備える少なくとも第２のベアリングアセンブリを備える、位置決め装置であって、前記第３のベアリング部材にかかる前記予圧に対する合成反力と、前記第４のベアリング部材にかかる前記予圧に対する合成反力が、少なくとも前記２次元座標系において交差するように構成された請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の座標位置決め装置。
  15. 前記２次元座標系において、前記第１のベアリング部材と前記第２のベアリング部材の前記合成反力が交差する点と、前記第３のベアリング部材と前記第４のベアリング部材の前記合成反力が交差する点とが、実質的に一致する請求項１４に記載の位置決め装置。
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