專利名稱：機械裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械裝置，特別是涉及對其減振機構(gòu)的改進。
背景技術(shù)：
在諸如三維測量機等精密機械裝置中，具有移動體。人們對這種精密機械裝置，提出了高速化、高精度化的要求，而隨著向高速化、高精度化發(fā)展，很容易產(chǎn)生振動。特別是精密機械裝置，要求其性能的離散性得到改善。作為精密機械裝置性能離散的原因，振動的問題受到重視。如果能夠抑制這種振動，可使機械裝置進一步實現(xiàn)高速化、高精度化。
過去，為實現(xiàn)精密機械裝置的高速化、高精度化，曾考慮利用彈性橡膠或彈簧來使振動衰減。
此外，過去有一種抵消驅(qū)動工作臺時的反力的技術(shù)，有人設(shè)想利用該技術(shù)來實現(xiàn)精密機械裝置的高速化、高精度化(例如特開2002-170765號公報、特開2002-175963號公報、特開2001-230178號公報、特開2001-118773號公報特開2000-243811號公報、特開2000-216082號公報等)。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，具有與工作臺相當(dāng)?shù)膲K體。該現(xiàn)有技術(shù)，是利用驅(qū)動工作臺時的反力使塊體向工作臺驅(qū)動方向的反方向作直線運動，從而抵消驅(qū)動工作臺時的反力的。
但是，要實現(xiàn)精密機械裝置的高速化、高精度化，即便采用上述利用彈性橡膠等或上述專利文獻1～6所記載的現(xiàn)有的方法，也不能夠得到令人滿意的減振效果。
在如上所述進一步謀求精密機械裝置的高速化、高精度化時，振動更容易發(fā)生，因此，該高速化、高精度化也是有限度的。作為精密機械裝置，盡管就因振動而引起的性能的離散性而言還有可改善的余地，但過去還沒有能夠解決該問題的合適的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提出的，其目的是，提供一種因振動而引起的性能的離散性可得到改善的機械裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的機械裝置，其特征是，具有移動體以及快速減振器。所說主動減振器，具有傳感器、執(zhí)行器、以及控制器。
在這里，所說移動體相對于主體作直線運動。
此外，所說主動減振器，對在所說移動體的運動方向上產(chǎn)生的、該移動體所具有的固有振動進行控制。
所說傳感器，設(shè)在所說移動體上。所說傳感器，對該移動體所具有的一種或兩種以上固有振動之中的、在該移動體的運動方向上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動進行檢測。
所說執(zhí)行器，設(shè)在所說移動體上。所說執(zhí)行器，在該移動體的運動方向上產(chǎn)生振動。
所說控制器，使所說執(zhí)行器產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
作為本發(fā)明的移動體所具有的固有振動的一個例子，可列舉出，在不使移動體運動的狀態(tài)下所預(yù)先得到的、移動體相對于移動體上的基準(zhǔn)點所具有的固有振動。
這里所說的反相振動，就相位而言，是指相對于移動體所具有的固有振動的相位具有相反相位的振動。就頻率而言，是指具有與移動體所具有的固有振動的頻率相同的頻率的振動。就振幅而言，是指其符號與移動體所具有的固有振動的振幅正負(fù)顛倒、其大小(絕對值)與移動體所具有的固有振動的振幅同樣大小的振動。
這里所說的移動體所具有的固有振動，包括具有固有的單一(共振)頻率的振動、或者具有多個不同的(共振)頻率的振動。
作為本發(fā)明機械裝置的性能的例子，例如可列舉出測量精度、重復(fù)精度、運動精度等。
另外，在本發(fā)明中，所說主動減振器始終工作。所說傳感器，始終對在所說移動體的運動方向上現(xiàn)在所產(chǎn)生的移動體的固有振動進行檢測。所說執(zhí)行器，始終在所說移動體的運動方向上產(chǎn)生振動。最好是，所說控制器，使所說執(zhí)行器始終產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
此外，在本發(fā)明中，所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器，設(shè)在所說移動體上。此外，在本發(fā)明中，具有存儲器。所說控制器，從所說存儲器獲取對于減振所說傳感器所檢測到的固有振動來說是最佳的、向所說執(zhí)行器發(fā)出的控制信息。最好是，所說控制器，依據(jù)該獲取的控制信息，使該執(zhí)行器產(chǎn)生振動。
在這里，所說存儲器儲存的是，在不使該移動體運動的狀態(tài)下所預(yù)先得到的、與該移動體所具有的一種或兩種以上的固有振動有關(guān)的信息、與對于相對于該移動體所具有的固有振動產(chǎn)生具有反相關(guān)系的振動來說是最佳的、向執(zhí)行器發(fā)出的控制信息的關(guān)系。
此外，在本發(fā)明中，最好是具有接合器。
在這里，所說接合器，自由拆裝地設(shè)在所說移動體上。所說接合器，對所說主動戰(zhàn)振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器進行保持。
此外，在本發(fā)明中，所說執(zhí)行器，具有一對慣性輪以及馬達。最好是，所說控制器，通過所說馬達對所說慣性輪的轉(zhuǎn)速進行控制，以使得該慣性輪產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
在這里，所說慣性輪，彼此向相反方向以相同速度作旋轉(zhuǎn)運動，在該移動體的運動方向上產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
此外，所說馬達，使所說慣性輪以依據(jù)所說傳感器所檢測到的固有振動的頻率而決定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
此外，在本發(fā)明中，所說移動體是三維測量機的探頭。最好是，所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器，設(shè)在所說三維測量機的探頭上。
這里所說的“所說傳感器及所說執(zhí)行器設(shè)在所說三維測量機的探頭上”，包括在探頭上直接設(shè)置所說傳感器及所說執(zhí)行器、以及在用來安裝探頭的主軸上設(shè)置所說傳感器及所說執(zhí)行器的情況。
本發(fā)明的三維測量機，也稱作三維坐標(biāo)測量機。三維坐標(biāo)測量機，具有相互正交的導(dǎo)向裝置、求出導(dǎo)向裝置的移動量的標(biāo)尺、以及探頭。這樣，在三維測量機上，可依據(jù)所求出的移動量求出探頭的三維坐標(biāo)值。
本發(fā)明的三維測量機的探頭，是用來對被測物上的點的三維坐標(biāo)進行檢測的檢測器。作為探頭的種類，有接觸式的和非接觸式的。


圖1是本發(fā)明一實施形式的機械裝置的大體構(gòu)成的說明圖。
圖2是本發(fā)明一實施形式的主動減振器安裝在三維測量機上的具體例。
圖3是本發(fā)明一實施形式的主動減振器的具體的說明圖。
圖4是構(gòu)成圖3所示主動減振器的慣性輪的姿態(tài)特性的說明圖。
圖5是以本發(fā)明一實施形式的主動減振器減振的原理的說明圖。
發(fā)明的最佳實施形式下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明一優(yōu)選實施形式進行說明。
圖1示出本發(fā)明一實施形式的機械裝置的大體構(gòu)成。
在本實施形式中，將三維測量機的、在設(shè)有探頭的狀態(tài)下在X軸方向上運動的Z軸主軸設(shè)為作為減振對象的移動體。在本實施形式中，對探頭的X軸方向的固有振動進行減振的例子進行說明。
該圖中所示的三維測量機(機械裝置)10，具有三維測量機主體(主體)12、Z軸主軸(移動體)14、以及主動減振器16。
其中，所說Z軸主軸14，相對于三維測量機主體12在X軸方向(運動方向)上作直線運動。
所說主動減振器16，具有傳感器18、執(zhí)行器20、以及控制器22。在Z軸主軸14的前端設(shè)置著傳感器18及執(zhí)行器20。
所說主動減振器16，對在作為Z軸主軸14之運動方向的X軸方向上產(chǎn)生的Z軸主軸14所具有的固有振動進行控制。
所說傳感器18，包括例如振動加速度傳感器等。所說傳感器18，設(shè)在安裝了探頭(圖中省略)的Z軸主軸14的前端。所說傳感器18，始終對Z軸主軸14所具有的一種或兩種以上固有振動之中的、在Z軸主軸14的X軸方向上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動成分(振動頻率、相位或振幅等)的振動性進行檢測。所說傳感器18所輸出的信號，依次輸入給控制器22。
所說執(zhí)行器20，設(shè)在Z軸主軸14上。所說執(zhí)行器20，始終在Z軸主軸14的X軸方向上產(chǎn)生振動。由此，執(zhí)行器20將始終對Z軸主軸14施加振動。
所說控制器22，具有存儲器26以及CPU28。所說CPU28，具有振動成分獲取器30、控制信息獲取器32、以及指示器34。所說控制器22，通過驅(qū)動電路24對執(zhí)行器20的動作進行控制。即，所說控制器22，使執(zhí)行器20始終產(chǎn)生相對于傳感器18所測得的、Z軸主軸14上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
在這里，所說存儲器26儲存的是，在不使Z軸主軸14運動的狀態(tài)下所預(yù)先獲得的、Z軸主軸14所具有的一種或兩種以上的固有振動、與對于相對于該Z軸主軸14的前端所具有的固有振動產(chǎn)生具有反相關(guān)系的振動來說是最佳的向執(zhí)行器20發(fā)出的控制信息的關(guān)系。
在本實施形式中，是在不使Z軸主軸14運動的狀態(tài)下，通過執(zhí)行器20產(chǎn)生振動的。邊改變由執(zhí)行器20產(chǎn)生的振動頻率，邊以傳感器18對其振動幅度進行監(jiān)視。控制器22，在傳感器18所監(jiān)視的振動幅度的峰值超過閾值時，將此刻的頻率，作為Z軸主軸14的固有頻率儲存在存儲器26中。
所說振動成分獲取器30，依據(jù)來自傳感器18的信號，始終獲取Z軸主軸14上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動的成分(頻率、振幅或相位)。
所說控制信息獲取器32，從存儲器26獲取通過傳感器18所得到的、對于抑制Z軸主軸14上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動來說是最佳的、向執(zhí)行器20發(fā)出的控制信息。
所說指示器34，按照由控制信息獲取器32獲取的控制信息，使執(zhí)行器20始終產(chǎn)生振動。
另外，在本實施形式中，具有CMM用控制器36以及數(shù)據(jù)處理器38。
所說CMM用控制器36，由例如計算機等構(gòu)成。所說CMM用控制器36，是通過該計算機以數(shù)字控制方式，進行三維測量機主體12的各軸移動和測量的操作的。
所說數(shù)據(jù)處理器38，依據(jù)通過三維測量機主體12進行測量動作而得到的XYZ坐標(biāo)值，求取所需要的被測物的孔徑和孔的位置·臺階差等尺寸。
本實施形式的三維測量機10大體如上構(gòu)成，下面對其作用進行說明。
在本實施形式中，以改善三維測量機10的測量精度的離散性為目的，在Z軸主軸14的前端設(shè)置了主動減振器16。并且，在本實施形式中，對Z軸主軸14的前端，施加相對于三維測量機主體12所具有的固有振動具有反相關(guān)系的振動。由此，作為本實施形式，能夠大幅度減小三維測量機主體12所具有的固有振動，因而能夠更為切實地實現(xiàn)三維測量機10的高精度化。
即，在三維測量機主體12的Z軸主軸14的前端，安裝了探頭。通過獲取探頭前端的測頭與被測物進行接觸的瞬間的XYZ坐標(biāo)，進行坐標(biāo)值的測量。
在這種三維測量機10中，特別成問題的是Z軸主軸14高速移動后的余振、和測量時等中的低速移動時的振動。
即，若要使探頭在被測物的測量部位附近高速定位，探頭在高速定位開始的加速那一刻將要承受加速G。而且，探頭在進行減速那一刻要承受減速G。這樣的外力，是導(dǎo)致高速移動時Z軸前端產(chǎn)生振動的原因。
之后，在使探頭的測頭以低速與被測物進行接觸時，在進行該接觸那一刻該取XYZ軸坐標(biāo)值，并立即停止探頭的相對運動。即使在以這樣微小的動作進行測量時，也有微小的振動產(chǎn)生，因此，測量值多產(chǎn)生離散性誤差。
為此，在本實施形式中，在Z軸主軸14的前端設(shè)置了傳感器18及執(zhí)行器20。在本實施形式中，最好是，至少在Z軸主軸14的減速開始時刻以及低速移動時刻，相對于Z軸主軸14的前端上所產(chǎn)生的微小振動，施加具有反相關(guān)系的振動，從而對Z軸主軸14進行主動減振。
即，作為控制器22，為了抑制Z軸主軸14高速移動后的余振，在高速移動后進行減速時，對Z軸主軸14進行主動控制。
此外，在進行定位之后，Z軸主軸14以測量速度向被測物接近，因此，此刻存在著尚有余振的可能性。為了消除測量時Z軸主軸14上可能產(chǎn)生的低速振動，在以測量速度進行移動時，控制器22也對Z軸主軸14進行主動減振。
通過這樣對Z軸主軸14進行主動減振，Z軸主軸14的前端上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動、與通過執(zhí)行器20施加的振動，相互抵消。由此，從理論上說，Z軸主軸14上所產(chǎn)生的振動為零。
其結(jié)果，在本實施形式中，即使在Z軸主軸14高速移動后的余振成為特別突出問題的點(POINT)測量時、以及Z軸主軸14的低速測量時的振動成為特別突出問題的掃描(SCANNINC)測量時，也能夠大幅度減小Z軸主軸14上產(chǎn)生的振動。
因此，本實施形式能夠改善因Z軸主軸14的振動而產(chǎn)生的三維測量機10的測量精度的離散性，因而能夠?qū)崿F(xiàn)三維測量機10的高精度化。
始終工作本發(fā)明人對使所說主動減振器工作的時序進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然說，僅在至少Z軸主軸14上檢測出振動性時，使執(zhí)行器20工作(例如在Z軸主軸14減速開始時刻和低速移動時刻，立即進行減振)也是非常重要的，但是，在本實施形式中，使主動減振器16始終工作則更為重要。其理由可列舉出如下，即，要對執(zhí)行器20的、從正在進行減振控制的狀態(tài)(執(zhí)行器20正在工作的狀態(tài))過渡到不進行減振控制的狀態(tài)(執(zhí)行器20不工作的狀態(tài))的過渡狀態(tài)，進行控制是非常困難的。
為此，本實施形式的特征在于，使傳感器18始終工作，始終對執(zhí)行器20所產(chǎn)生的振動進行控制。此外，經(jīng)本發(fā)明人確認(rèn)，Z軸主軸14上始終產(chǎn)生固有振動，從這一點來說，在本實施形式中，尤其以使主動減振器16始終工作為佳。
為此，在本實施形式中，傳感器18，始終對三維測量機10的Z軸主軸14的X軸方向上的現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動進行檢測。
所說執(zhí)行器20，始終在X軸方向上產(chǎn)生振動。
所說控制器22，使執(zhí)行器20上始終產(chǎn)生相對于傳感器18所時刻進行檢測的、Z軸主軸14上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動，具有反相關(guān)系的振動。
其結(jié)果，作為本實施形式，與僅在檢測到振動性時使執(zhí)行器20工作的情況相比，能夠更為切實并更為容易地通過執(zhí)行器20對Z軸主軸14進行主動減振。
振動性本發(fā)明人就如何更好地進行主動減振進行了研究，結(jié)果獲悉，正確區(qū)分傳感器18所輸出信號的波形的變化，是起因于Z軸主軸14承受的加速度G或減速G、還是起因于振動性，是非常重要的。并且獲悉，尤其以在進行減振控制之前進行這種區(qū)分為佳。作為本實施形式，通過進行這種區(qū)分，可依據(jù)傳感器18所輸出的信號，更好地進行主動減振。
下面，就依據(jù)傳感器18所輸出的信號的振動性進行主動減振的例子，進行具體的說明。
即，在Z軸主軸14的剛性非常大，Z軸主軸14上幾乎不產(chǎn)生振動的場合，傳感器18只輸出加速度G或減速G。但是，這并不是振動性，因而尤其以，使控制器22在檢測到振動性之后向執(zhí)行器20發(fā)出進行新的減振控制的指示為佳。
為此，控制器22始終對傳感器18輸出信號的波形有無變化進行監(jiān)視。在本實施形式中，當(dāng)傳感器18輸出信號的波形發(fā)生了變化時，便對其變化是起因于振動還是起因于加速度進行判定。
在本實施形式中，控制器22，是依據(jù)與Z軸主軸14的固有振動的頻率相對應(yīng)的振動頻率是否儲存在存儲器26中，來判定傳感器18輸出信號的波形的變化是否起因于振動的。
即，就傳感器18所輸出的信號而言，若存儲器26中存在有與該信號波形相對應(yīng)的振動頻率信息，控制器22便判定該情況起因于振動性。另一方面，就傳感器18所輸出的信號而言，若存儲器26中不存在與該信號波形相對應(yīng)的振動頻率，控制器22便判定該情況并非起因于振動性。
并且，就傳感器18所輸出的信號波形而言，若未檢測出振動性，則控制器22不改變向執(zhí)行器20所發(fā)出的控制信息，仍沿用之前的控制信息。另一方面，就傳感器18發(fā)出的信號波形而言，若檢測出與之前不同的振動性，則控制器22從存儲器26獲取對于對與之前不同的固有振動減振來說是最佳的控制信息。并且，控制器22按照新取得的控制信息，使執(zhí)行器20產(chǎn)生振動。
如上所述，控制器22，依據(jù)傳感器18輸出信號的波形，始終對現(xiàn)在所產(chǎn)生的Z軸主軸14的固有振動的變化進行監(jiān)視。并且，在檢測出不同的振動性時，控制器22立即對執(zhí)行器20的動作進行與該固有振動相對應(yīng)的最佳控制。由此，本實施形式，與在振動性的判定方面未采取措施的情況相比，能夠更為切實地對Z軸主軸14進行主動減振。
接合器本發(fā)明人，就主動減振器在三維測量機主體上的安裝方式進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，尤其以至少將傳感器及執(zhí)行器設(shè)成接合器為佳。其結(jié)果，本實施形式，從主動減振器的裝設(shè)方式而言，可提高其在三維測量機主體上進行安裝的通用性。
下面，就傳感器及執(zhí)行器接合器化，進行具體的說明。
圖2示出，本實施形式的主動減振器在三維測量機主體12上的最佳安裝方式的例子。
該圖中，所說主動減振器之中的傳感器及執(zhí)行器，在被保持在接合器40上的狀態(tài)下可自由拆裝地設(shè)在Z軸主軸14的前端上。
在本實施形式中，接合器40的上部，以可相對于Z軸主軸14的下部自由拆裝地構(gòu)成。接合器40的下部，以可相對于探頭接合器44自由拆裝地構(gòu)成。
如上所述，在本實施形式中，使對主動減振器進行保持的接合器40，相對于Z軸主軸14自由拆裝。由此，作為本實施形式，不僅對于專用的三維測量機，就是對于現(xiàn)有的三維測量機，也能夠很容易地附加上本實施形式的主動減振器16。
因此，本實施形式與主動減振器16為固定式的相比，還能夠提高相對于現(xiàn)有三維測量機的通用性。由此，作為本實施形式，能夠?qū)Ω嗟娜S測量機改善測量精度離散性。
三維測量機主體12，具有主體底座46、測量臺48、以及固定在主體底座46上的門柱50。
測量臺48，設(shè)置在主體底座46上而在Y方向上自由移動。測量臺48使被測物在Y方向上移動。
Z軸主軸14，設(shè)置在門柱50上而在X方向、Z方向上自由移動。Z軸主軸14使探頭42在X方向、Z方向上移動。
在這里，在本實施形式中，使探頭42向X方向移動，探頭42的固有振動在X方向上產(chǎn)生。因此，在本實施形式中，對X方向的固有振動進行減振。
如上所述，探頭42的固有振動是在X方向上產(chǎn)生的，因而使執(zhí)行器也在X方向上振動。
在本實施形式中，為了至少將Z軸主軸14的高速移動后(使探頭42向X方向高速移動時)的余振消除，是在高速移動后減速時進行主動控制的。
此外，在本實施形式中，為了至少將Z軸主軸14的低速測量時(探頭42向X方向低速移動時)的低速振動消除，是在以測量速度移動時進行主動減振的。
執(zhí)行器本發(fā)明人對執(zhí)行器進行研究后得知，尤其以使用慣性輪為佳。
即，在本實施形式中，作為執(zhí)行器，也可以使用直接動作式氣壓缸或液壓缸。
但是，在本實施形式中，若使用慣性輪等旋轉(zhuǎn)體作為執(zhí)行器，則從容易設(shè)計和容易制造等方面來說具有優(yōu)越性，因而尤為適宜。
此外，在本實施形式中，作為執(zhí)行器，與直接動作體相比，采用可對諸如馬達等的旋轉(zhuǎn)直接加以利用的旋轉(zhuǎn)體，可使設(shè)計、制造變得容易。此外，作為執(zhí)行器，雖說也可以考慮使用以線性馬達驅(qū)動的直接動作體，但需要有直線導(dǎo)向裝置，因而結(jié)構(gòu)將變得復(fù)雜，而且有時會使減振變得困難。
為此，在本實施形式中，作為執(zhí)行器，尤其以使用慣性輪為佳。
其結(jié)果，作為本實施形式，對于單一方向的振動，能夠高效率且以簡單的結(jié)構(gòu)進行抑制，故設(shè)計、制造起來很容易。
圖3示出，適用于本實施形式的、使用慣性輪的主動減振器。
該圖所示的接合器40，具有基礎(chǔ)框架51、執(zhí)行器20、以及傳感器18。執(zhí)行器20與傳感器18被保持在基礎(chǔ)框架51上。
傳感器18對基礎(chǔ)框架(基準(zhǔn)點)51的振動性進行檢測。
執(zhí)行器20具有在Z軸方向上具有旋轉(zhuǎn)軸的馬達52，在Z軸方向上具有旋轉(zhuǎn)軸的一對齒輪54、56，以及在Z軸方向上具有旋轉(zhuǎn)軸的一對慣性輪58、60。
在該執(zhí)行器20中，在馬達52的旋轉(zhuǎn)軸上，設(shè)有齒輪54以及慣性輪58。
所說馬達52的旋轉(zhuǎn)，在傳遞給慣性輪58的同時，還經(jīng)由齒輪54、56傳遞給慣性輪60。
因此，慣性輪58、60，是彼此向相反方向以相同速度作旋轉(zhuǎn)運動的。由此，慣性輪58、60，能夠相對于傳感器18所測得的固有振動(Z軸主軸上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動)，在X軸方向上產(chǎn)生具有反相關(guān)系的振動。
在這里，作為控制器，對在馬達52的驅(qū)動下而產(chǎn)生的慣性輪58、60的旋轉(zhuǎn)進行控制，使得慣性輪58、60以依據(jù)傳感器18獲得的固有振動的頻率(Z軸主軸上現(xiàn)在所產(chǎn)生的Z軸主軸的固有振動的頻率)而決定的頻率，進行旋轉(zhuǎn)。
振動方向的限定本實施形式的三維測量機10，采用的是工作臺移動型測量機，固此，Z軸主軸14主要產(chǎn)生X軸方向的振動。因此，在本實施形式中，將慣性輪58、60如圖4所示地配置。由此，本實施形式能夠使執(zhí)行器20的振動與作為Z軸主軸振動方向的X軸方向相對應(yīng)。
即，慣性輪58、60，以軸進行支承而呈相同的偏心狀態(tài)，分別以旋轉(zhuǎn)軸55、57為中心向相反方向作旋轉(zhuǎn)運動。此時，當(dāng)慣性輪58、60為圖4(A)所示的姿態(tài)1時，在X方向的負(fù)方向產(chǎn)生力矩59、61。因此，在執(zhí)行器上，將在X方向的負(fù)方向上產(chǎn)生兩倍的力矩。
而當(dāng)慣性輪58、60為圖4(B)所示的姿態(tài)2時，Y方向的力矩59、61相互抵消。因此，圖4(B)中的力矩為零。
當(dāng)慣性輪58、60為圖4(C)所示的姿態(tài)3時，在X方向的正方向上產(chǎn)生力矩59、61。因此，在圖4(C)中，在執(zhí)行器上，在X方向的正方向上產(chǎn)生兩倍的力矩。
而當(dāng)慣性輪58、60為圖4(D)所示的姿態(tài)4時，Y方向的力矩59、61相互抵消。因此，在圖4(D)中，力矩為零。
通過使所說慣性輪58、60旋轉(zhuǎn)，在X方向的正方向上周期性地產(chǎn)生力矩，從而在執(zhí)行器上產(chǎn)生振動。因此，作為本實施形式，通過采用圖4所示的慣性輪58、60的配置方式，可使執(zhí)行器僅在X方向的正負(fù)方向上產(chǎn)生振動。
為此，在本實施形式中，是利用如上述那樣得到的、執(zhí)行器僅在X方向的正負(fù)方向上的振動進行如下所述的減振的。
即，在本實施形式中，當(dāng)傳感器檢測到圖5(A)所示的固有振動的信號62時，在執(zhí)行器上產(chǎn)生相對于圖5(B)所示的固有振動的信號62具有反相關(guān)系的振動信號64。
于是，一個振動成分的波峰部分位于另一個振動成分的波谷部分的位置上。由此，現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動與執(zhí)行器的振動相互抵消。
其結(jié)果，Z軸主軸上現(xiàn)在所產(chǎn)生的振動，在理論上如圖5(C)所示，其振幅為零而被抵消。
作為控制器，為了進行如上所述的主動減振控制，需要使傳感器所輸出的固有振動信號62與馬達的角速度同步。由此，控制器可使執(zhí)行器產(chǎn)生相對于圖5(B)所示的、傳感器所輸出的固有振動信號62，具有反相關(guān)系的振動信號64。
Z軸主軸的前端上所產(chǎn)生的振動，是該結(jié)構(gòu)體所固有的。因此，在本實施形式中，對于Z軸主軸的前端上所要產(chǎn)生的振動，預(yù)先以傳感器進行了檢測。并且，計算出該Z軸主軸的前端上所要產(chǎn)生的振動的頻率成分和大小。在本實施形式中，最好是根據(jù)所求得的振動的大小，選擇大小合適的慣性輪。
在本實施形式中，最好是以馬達的轉(zhuǎn)速對慣性輪的頻率進行調(diào)節(jié)。即，在本實施形式中，可依據(jù)Z軸主軸振動時的固有振動頻率調(diào)節(jié)馬達的轉(zhuǎn)速，從而對慣性輪的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。因此，在本實施形式中，可依據(jù)所說轉(zhuǎn)速下的慣性矩來決定慣性輪的質(zhì)量以及不平衡量。
在本實施形式中，慣性輪的形狀可使用任意形狀。但是，在本實施形式中，慣性輪的形狀尤其以半圓形為佳，因為這種形狀在加工的容易性方面具有優(yōu)越性。
特別是在使用慣性輪的場合，要對從正在進行減振控制的狀態(tài)(慣性輪正在旋轉(zhuǎn)的狀態(tài))到不進行減振控制的狀態(tài)(慣性輪未旋轉(zhuǎn)的狀態(tài))的過渡狀態(tài)，進行控制是困難的。
為此，特別是對于使用慣性輪的執(zhí)行器，最好是，使傳感器始終工作，始終對慣性輪的轉(zhuǎn)速進行控制。
如上所述，根據(jù)本實施形式的三維測量機，將主動減振器之中的至少傳感器及執(zhí)行器設(shè)在Z軸主軸的前端上。并且，在本實施形式中，對Z軸主軸前端施加相對于三維測量機的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
其結(jié)果，在本實施形式中，能夠大幅度減小機械裝置所具有的固有振動。因此，作為本實施形式，能夠改善因所說振動而可能產(chǎn)生的、三維測量機測量精度的離散性，因而能夠?qū)崿F(xiàn)三維測量機的高精度化。
而且，在本實施形式中，僅通過附加如前所述的主動減振器，便能夠做到，在不增加結(jié)構(gòu)體的剛性的情況下改善三維測量機的測量精度的離散性。由此，本實施形式能夠以低成本提高三維測量機的性能。
另外，本發(fā)明并不限定于前述結(jié)構(gòu)，可以在發(fā)明要旨的范圍內(nèi)實施各種變形。
例如，對于前述結(jié)構(gòu)，就在三維測量機上設(shè)置主動減振器的例子進行了說明。但，本發(fā)明并不限定于此，只要是具有移動體的機械裝置，任何一種機械裝置均可應(yīng)用本發(fā)明。本發(fā)明，例如在以前述三維測量機為代表的坐標(biāo)測量機、工作機械、一般加工機械、定位裝置中，也能夠適當(dāng)?shù)氐玫綉?yīng)用。
此外，在本實施形式中，作為執(zhí)行器，就通過使慣性輪旋轉(zhuǎn)而進行減振的執(zhí)行器的例子進行了說明。但是，本實施形式的執(zhí)行器，并不限定于這種結(jié)構(gòu)，也可以是這樣一種結(jié)構(gòu)，即通過將與移動體的固有振動具有反相關(guān)系的振動，施加在具有既定質(zhì)量的重物上，從而進行減振的結(jié)構(gòu)。此時，對于重物，可以通過壓電單元等壓電元件、氣壓或液壓活塞、或者音圈等電磁驅(qū)動源施加振動。
再有，就移動體的固有振動僅在單軸方向上產(chǎn)生、用來減振的振動也在相同方向上產(chǎn)生的例子進行了說明。但是，本發(fā)明并不限定于此，振動的方向也可以是雙軸方向(在平面內(nèi)振動)或三軸方向(立體振動)。即，在本發(fā)明中，只要使執(zhí)行器產(chǎn)生，相對于固有振動具有相反的相位、相同的振幅以及相同的周期的振動，從而將具有傳感器所檢測到的振動方向、振幅以及周期的該固有振動抵消即可。
如以上所說明的根據(jù)本發(fā)明的機械裝置，具有對在移動體的運動方向上現(xiàn)在所產(chǎn)生的該移動體所具有的固有振動進行控制的主動減振器。其結(jié)果，作為本發(fā)明，能夠改善機械裝置的性能的離散性。
此外，在本發(fā)明中，所說主動戰(zhàn)振器始終工作。因此，本發(fā)明能夠進一步改善所說機械裝置的性能的離散性。
此外，在本發(fā)明中，具有存儲器，為了產(chǎn)生相對于預(yù)先已獲得的移動體的固有振動具有反相關(guān)系的振動，該存儲器中儲存了最佳的、向執(zhí)行器發(fā)出的控制信息。因此，作為本發(fā)明，能夠更為容易并且更為切實地改善所說機械裝置的性能的離散性。
此外，在本發(fā)明中，所說傳感器及執(zhí)行器被保持在接合器上。因此，作為本發(fā)明，能夠使更多的機械裝置實現(xiàn)其性能離散性的改善。
此外，在本發(fā)明中，作為執(zhí)行器使用的是慣性輪。因此，作為本發(fā)明，能夠以更低廉的成本改善所說機械裝置的性能的離散性。
再有，在本發(fā)明中，將所說主動減振器設(shè)在了三維測量機的探頭上。因此，作為本發(fā)明，能夠改善三維測量機的性能的離散性。
權(quán)利要求
1.一種機械裝置，其特征是，具有相對于主體作直線運動的移動體、以及對在所說移動體的運動方向上產(chǎn)生的、移動體所具有的固有振動進行控制的主動減振器；所說主動減振器，具有傳感器、執(zhí)行器、以及控制器，所說傳感器，設(shè)在所說移動體上，對該移動體所具有的一種或兩種以上固有振動之中的、在該移動體的運動方向上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動進行檢測，所說執(zhí)行器，設(shè)在所說移動體上，在該移動體的運動方向上產(chǎn)生振動，所說控制器，使所說執(zhí)行器產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
2.如權(quán)利要求1所說的機械裝置，其特征是，所說主動減振器始終工作；所說傳感器，始終對在所說移動體的運動方向上現(xiàn)在所產(chǎn)生的移動體的固有振動進行檢測；所說執(zhí)行器，始終在所說移動體的運動方向上產(chǎn)生振動；所說控制器，使所說執(zhí)行器始終產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
3.如權(quán)利要求1所說的機械裝置，其特征是，所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器，設(shè)在所說移動體上；并具有存儲器，該存儲器中儲存有，在不使該移動體運動的狀態(tài)下所預(yù)先得到的、與該移動體所具有的一種或兩種以上的固有振動有關(guān)的信息、以及對于相對于該移動體所具有的固有振動產(chǎn)生具有反相關(guān)系的振動來說是最佳的向執(zhí)行器發(fā)出的控制信息的關(guān)系；所說控制器，從所說存儲器獲取，對于對所說傳感器所檢測到的固有振動減振來說是最佳的、向所說執(zhí)行器發(fā)出的控制信息，依據(jù)該獲取的控制信息，使該執(zhí)行器產(chǎn)生振動。
4.如權(quán)利要求1所說的機械裝置，其特征是，具有接合器，該接合器自由拆裝地設(shè)在所說移動體上，對所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器進行保持。
5.如權(quán)利要求1所說的機械裝置，其特征是，所說執(zhí)行器，具有至少一對慣性輪以及馬達，所說至少一對慣性輪，彼此向相反方向以相同速度作旋轉(zhuǎn)運動，在該移動體的運動方向上產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動，所說馬達，使所說慣性輪以依據(jù)所說傳感器所檢測到的固有振動的頻率而決定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；所說控制器，通過所說馬達對該慣性輪的轉(zhuǎn)速進行控制，以使得所述慣性輪產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
6.如權(quán)利要求2所說的機械裝置，其特征是，所說執(zhí)行器，具有至少一對慣性輪以及馬達，所說至少一對慣性輪，彼此向相反方向以相同速度作旋轉(zhuǎn)運動，在該移動體的運動方向上產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動，所說馬達，使所說慣性輪以依據(jù)所說傳感器所檢測到的固有振動的頻率而決定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；所說控制器，通過所說馬達對該慣性輪的轉(zhuǎn)速進行控制，以使得所說慣性輪產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
7.如權(quán)利要求3所說的機械裝置，其特征是，所說執(zhí)行器，具有至少一對慣性輪以及馬達，所說至少一對慣性輪，彼此向相反方向以相同速度作旋轉(zhuǎn)運動，在該移動體的運動方向上產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動，所說馬達，使所說慣性輪以依據(jù)所說傳感器所檢測到的固有振動的頻率而決定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；所說控制器，通過所說馬達對該慣性輪的轉(zhuǎn)速進行控制，以使得所說慣性輪產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
8.如權(quán)利要求4所說的機械裝置，其特征是，所說執(zhí)行器，具有至少一對慣性輪以及馬達，所說至少一對慣性輪，彼此向相反方向以相同速度作旋轉(zhuǎn)運動，在該移動體的運動方向上產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動，所說馬達，使所說慣性輪以依據(jù)所說傳感器所檢測到的固有振動的頻率而決定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；所說控制器，通過所說馬達對該慣性輪的轉(zhuǎn)速進行控制，以使得所說慣性輪產(chǎn)生相對于所說傳感器所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動。
9.一種機械裝置，其特征是，具有權(quán)利要求1所說的機械裝置，所說移動體是三維測量機的探頭，所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器，設(shè)在所說三維測量機的探頭上。
10.一種機械裝置，其特征是，具有權(quán)利要求2所說的機械裝置，所說移動體是三維測量機的探頭，所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器，設(shè)在所說三維測量機的探頭上。
11.一種機械裝置，其特征是，具有權(quán)利要求3所說的機械裝置，所說移動體是三維測量機的探頭，所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器，設(shè)在所說三維測量機的探頭上。
12.一種機械裝置，其特征是，具有權(quán)利要求4所說的機械裝置，所說移動體是三維測量機的探頭，所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器，設(shè)在所說三維測量機的探頭上。
13.一種機械裝置，其特征是，具有權(quán)利要求5所說的機械裝置，所說移動體是三維測量機的探頭，所說主動減振器之中的、至少所說傳感器及所說執(zhí)行器，設(shè)在所說三維測量機的探頭上。
全文摘要
一種機械裝置(10)，其特征是，具有相對于主體(12)作直線運動的移動體(14)、以及對在該移動體的運動方向上產(chǎn)生的移動體所具有的固有振動進行控制的主動減振器(16)；該主動減振器具有設(shè)在該移動體上的、對該移動體所具有的一種或兩種以上的固有振動之中的、在該移動體的運動方向上現(xiàn)在所產(chǎn)生的固有振動進行檢測的傳感器(18)；設(shè)在該移動體上的、在該移動體的運動方向上產(chǎn)生振動的執(zhí)行器(20)；以及使該執(zhí)行器產(chǎn)生相對于該傳感器(18)所檢測到的固有振動具有反相關(guān)系的振動的控制器(22)。
文檔編號G05D19/02GK1573159SQ20041004459
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者小倉勝行, 安西博忠 申請人:株式會社三豐