JP2002516187A - 座標位置決め機械上の作業モジュールを交換する方法と装置 - Google Patents
座標位置決め機械上の作業モジュールを交換する方法と装置Info
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Abstract
(57)【要約】
工作機械の作業領域内に工具を保持するマガジンは、自由度２の回転運動と自由度２の並進運動を可能にする追従型取付け装置を介してベースに取付けられた保管ポートを有する。この取付け装置は、工具交換作業の際の保管ポートとチャックの面同士の相互係合によって、保管ポートを機械のスピンドル上のチャックに一致させることができる。工具は、チャックの油圧チャンバを用いてチャックの空洞の内壁を変形させ、それによって工具の側面を把持することによってチャック内に保持される。この保持機構は、壁が変形していない場合にはチャック内の工具の比較的小さい間隙が必要であり、したがって追従可能に取付けられた保管ポートと整列面とを必要とする。
Description
【０００１】 本発明は、座標計測機械、工作機械、ロボット等の座標位置決め機械上のプロ
ーブ、工具ユニット、エンドエフェクタ（end effectors)等の作業モジュールの
交換に関する。
ーブ、工具ユニット、エンドエフェクタ（end effectors)等の作業モジュールの
交換に関する。
【０００２】 我々の係属中の国際特許出願PCT/GB99/01215において、我々は、工具ユニット
の形の作業モジュールが、工具のシャンクとスピンドルに取付けられたチャック
内の空洞の内壁との間の摩擦係合によって、工作機械のスピンドルに取り外し可
能に装着されるシステムを開示した。この開示において、工具のシャンクと空洞
の壁との間の摩擦係合は、この空洞の壁に隣接しチャック内に設けられた流体チ
ャンバ内の油圧を変えることで制御され、これによって空洞の壁を弾性的に撓ま
せ、必要に応じて工具を把持したり解放したりしている。この開示によれば、空
洞の壁と工具のシャンクとの間の摩擦係合を制御して、工具ユニットをチャック
内に取り外し可能に保持する別の方法、例えば急速且つ一時的にチャックを局部
加熱して工具のシャンクをチャック内に挿入可能となし、次いでチャックを急速
に冷却して空洞の壁が収縮する際に工具のシャンクを把持させる焼ばめ法等が企
図されている。
の形の作業モジュールが、工具のシャンクとスピンドルに取付けられたチャック
内の空洞の内壁との間の摩擦係合によって、工作機械のスピンドルに取り外し可
能に装着されるシステムを開示した。この開示において、工具のシャンクと空洞
の壁との間の摩擦係合は、この空洞の壁に隣接しチャック内に設けられた流体チ
ャンバ内の油圧を変えることで制御され、これによって空洞の壁を弾性的に撓ま
せ、必要に応じて工具を把持したり解放したりしている。この開示によれば、空
洞の壁と工具のシャンクとの間の摩擦係合を制御して、工具ユニットをチャック
内に取り外し可能に保持する別の方法、例えば急速且つ一時的にチャックを局部
加熱して工具のシャンクをチャック内に挿入可能となし、次いでチャックを急速
に冷却して空洞の壁が収縮する際に工具のシャンクを把持させる焼ばめ法等が企
図されている。
【０００３】 PCT/GB99/01215に開示されているタイプの工具交換システムは、工具とチャッ
クが両方とも軽量であり、且つ比較的簡単な構造を持っている利点がある。コレ
ット、テーパーシャンク、プルアップ・スタッド等の従来からの工具ユニットの
部品である全ての比較的重量のあるコネクタ及び／又はその他の機械的インター
フェースが、工具交換の際に工具ユニットをチャック内に後退させ、次いで機械
加工の際にこれらをチャック内に保持する機構と共に不要になる。機械加工の際
にスピンドルに担持される質量のこの減少は、静止しているワークピースに対し
てスピンドルが駆動される工作機械の場合に特に重要である。
クが両方とも軽量であり、且つ比較的簡単な構造を持っている利点がある。コレ
ット、テーパーシャンク、プルアップ・スタッド等の従来からの工具ユニットの
部品である全ての比較的重量のあるコネクタ及び／又はその他の機械的インター
フェースが、工具交換の際に工具ユニットをチャック内に後退させ、次いで機械
加工の際にこれらをチャック内に保持する機構と共に不要になる。機械加工の際
にスピンドルに担持される質量のこの減少は、静止しているワークピースに対し
てスピンドルが駆動される工作機械の場合に特に重要である。
【０００４】 しかし、この改善された工具交換システムにおいては、チャックが「開状態」
にある場合、すなわち（例えば焼きばめチャック・システムにおける瞬間加熱、
又は油圧システムにおいて油圧を低下させることによって）空洞の壁が工具シャ
ンクを受け入れる状態にある場合に、工具シャンクとチャックの空洞との間の間
隙を比較的小さくすることが必要である。或るシステムの場合、この間隙は１０
ミクロン程度に小さい。この必要性のために、工具の交換の際にチャックと工具
とを比較的精密に整列させなければならない。
にある場合、すなわち（例えば焼きばめチャック・システムにおける瞬間加熱、
又は油圧システムにおいて油圧を低下させることによって）空洞の壁が工具シャ
ンクを受け入れる状態にある場合に、工具シャンクとチャックの空洞との間の間
隙を比較的小さくすることが必要である。或るシステムの場合、この間隙は１０
ミクロン程度に小さい。この必要性のために、工具の交換の際にチャックと工具
とを比較的精密に整列させなければならない。
【０００５】 本発明の第１の形態は、一つの作業モジュールを別のモジュールに自動的に交
換することを可能にすべく、作業モジュールを座標位置決め機械上に保管するた
めのマガジンを提供することにあり、このマガジンはベースを具え、これによっ
て工作機械に装着され、そして作業モジュールの入った少なくとも一つの保管ポ
ート(storage port)を有し、この保管ポートはマガジンのベースに対して保管ポ
ートに少なくとも自由度２の回転運動を与える追従型(compliant) 取付け装置に
よってベースに装着され、これによって、作業モジュールの交換の際に保管ポー
ト内で作業モジュールにそれをチャックの空洞に挿入可能とするのに必要な姿勢
をとらせるように構成されている。前記追従型取付け装置は、自由度２の回転運
動と自由度２の並進運動とによって、ベースに対する保管ポートの相対運動を可
能にすることが好ましい。
換することを可能にすべく、作業モジュールを座標位置決め機械上に保管するた
めのマガジンを提供することにあり、このマガジンはベースを具え、これによっ
て工作機械に装着され、そして作業モジュールの入った少なくとも一つの保管ポ
ート(storage port)を有し、この保管ポートはマガジンのベースに対して保管ポ
ートに少なくとも自由度２の回転運動を与える追従型(compliant) 取付け装置に
よってベースに装着され、これによって、作業モジュールの交換の際に保管ポー
ト内で作業モジュールにそれをチャックの空洞に挿入可能とするのに必要な姿勢
をとらせるように構成されている。前記追従型取付け装置は、自由度２の回転運
動と自由度２の並進運動とによって、ベースに対する保管ポートの相対運動を可
能にすることが好ましい。
【０００６】 マガジンの一実施例においては、前記保管ポートは、ボール・ジョイント等の
直列に装着された一対のジンバル（gimbal) によってマガジンのベースに支えら
れている。
直列に装着された一対のジンバル（gimbal) によってマガジンのベースに支えら
れている。
【０００７】 保管ポート内の作業モジュールと座標位置決め機械上のチャックとの必要な整
列を得るために、本発明の別の独立した形態においては、チャックと保管ポート
とに接続され相互に係合可能な整列面が提供され、交換作業の際にチャックと保
管ポートとが接近すると、両者が係合して、追従型取付け装置によって許容され
る保管ポートとマガジンのベースとの間の相対運動の故に、保管ポート内の作業
モジュールとチャックの空洞とが自動的に整列する。
列を得るために、本発明の別の独立した形態においては、チャックと保管ポート
とに接続され相互に係合可能な整列面が提供され、交換作業の際にチャックと保
管ポートとが接近すると、両者が係合して、追従型取付け装置によって許容され
る保管ポートとマガジンのベースとの間の相対運動の故に、保管ポート内の作業
モジュールとチャックの空洞とが自動的に整列する。
【０００８】 好ましくは、相互に係合可能な二対の整列面が設けられ、第１の整列面の対は
相互に係合して作業モジュールとチャック空洞との間に比較的大まかな整列を与
え、第２の整列面の対は、第１の整列面の対の係合に引き続いて相互に係合し、
作業モジュールとチャック空洞との間に比較的精密な整列を与える。一実施例に
おいては、一対の整列面が保管ポートの表面とチャックの外側とによってもたら
され、別の実施例においては、一対の表面が作業モジュールの表面とチャック空
洞の入口の表面とによってもたらされている。更に別の実施例においては、二対
の表面が保管ポートとチャック上に設けられており、更に他の実施例では、単一
の整列面が、第１及び第２の整列面の対の両方の整列面として機能している。
相互に係合して作業モジュールとチャック空洞との間に比較的大まかな整列を与
え、第２の整列面の対は、第１の整列面の対の係合に引き続いて相互に係合し、
作業モジュールとチャック空洞との間に比較的精密な整列を与える。一実施例に
おいては、一対の整列面が保管ポートの表面とチャックの外側とによってもたら
され、別の実施例においては、一対の表面が作業モジュールの表面とチャック空
洞の入口の表面とによってもたらされている。更に別の実施例においては、二対
の表面が保管ポートとチャック上に設けられており、更に他の実施例では、単一
の整列面が、第１及び第２の整列面の対の両方の整列面として機能している。
【０００９】 本発明の別の形態によれば、作業モジュールが取り外し可能に保持された空洞
を有する機械の相対運動可能な一つの部分に支持されたチャックと、作業モジュ
ールが入った少なくとも一つの保管ポートを有する機械の相対運動可能な別の部
分に支持されたマガジンとを有する座標位置決め機械を操作する方法であって、 前記機械を操作してマガジンとチャックを接近させ、この接近の際に相互に係
合可能なチャックと保管ポート上の整列面同士を係合させ、 接近の際に整列面同士の係合によって発生した力によって保管ポートを機械の
一方の相対運動可能な部分に対して動かし、これによって作業モジュールとチャ
ックを所定の整列状態になし、 機械を操作して第１、第２の相対運動可能な部分を動かして、作業モジュール
を空洞内に挿入し、 作業モジュールの空洞内への挿入に続いて、空洞壁によって作業モジュールを
把持し、それによって作業モジュールと空洞壁との間の摩擦係合によって作業モ
ジュールをチャック内に保持し、 チャック内に作業モジュールを保持した状態で、機械を操作して第１、第２の
相対運動可能な部分を動かして保管ポートから作業モジュールを取り外す各ステ
ップを含む方法が提供される。
を有する機械の相対運動可能な一つの部分に支持されたチャックと、作業モジュ
ールが入った少なくとも一つの保管ポートを有する機械の相対運動可能な別の部
分に支持されたマガジンとを有する座標位置決め機械を操作する方法であって、 前記機械を操作してマガジンとチャックを接近させ、この接近の際に相互に係
合可能なチャックと保管ポート上の整列面同士を係合させ、 接近の際に整列面同士の係合によって発生した力によって保管ポートを機械の
一方の相対運動可能な部分に対して動かし、これによって作業モジュールとチャ
ックを所定の整列状態になし、 機械を操作して第１、第２の相対運動可能な部分を動かして、作業モジュール
を空洞内に挿入し、 作業モジュールの空洞内への挿入に続いて、空洞壁によって作業モジュールを
把持し、それによって作業モジュールと空洞壁との間の摩擦係合によって作業モ
ジュールをチャック内に保持し、 チャック内に作業モジュールを保持した状態で、機械を操作して第１、第２の
相対運動可能な部分を動かして保管ポートから作業モジュールを取り外す各ステ
ップを含む方法が提供される。
【００１０】 前述の説明では、すべての形の座標位置決め機械とすべてのタイプの作業モジ
ュールに対する本発明の一般的な利用可能性について述べた。次に述べる本発明
の例示は、工作機械における工具交換の分野に関するその利用可能性についての
ものであるが、これによって本発明の一般的な利用可能性を損なう意図はない。
ュールに対する本発明の一般的な利用可能性について述べた。次に述べる本発明
の例示は、工作機械における工具交換の分野に関するその利用可能性についての
ものであるが、これによって本発明の一般的な利用可能性を損なう意図はない。
【００１１】 添付図面を参照して、例示として本発明の実施例を以下に説明する。
【００１２】 図１Ａと図１Ｂとを参照すると、一つ以上の切削工具用のマガジンは円筒状ハ
ウジング１０によって提供されたベースを具え、その中には、図示の実施例では
チューブ形状を有する一つ以上の工具保管ポート１２が支持されている。保管ポ
ート１２は、ｘ，ｙ方向における保管ポート１２とベース１０との相対的並進運
動と、ｘ，ｙ軸を中心とする相対的角運動とを許容する追従型取付け装置を介し
てベース１０に装着されている。図示の実施例においては、前記運動を与えるこ
の追従型取付け装置の機構は、ここではボール・ジョイントの形状の直列に取付
けられた一対のジンバル１４、１６で構成されている。これら二つのボール・ジ
ョイント１４、１６の第１のものは、保管ポート１２の上部ネックに取付けられ
球状外面２０を有するスリーブ１８を具え、このスリーブは中間構造カラー２４
に支持された軸受カラー２２に対して回転する。前記中間構造カラー２４の下端
に取付けられた第２軸受スリーブ２６は、マガジンのベース１０に固定された凹
面状の軸受スリーブ２８内で回転する。
ウジング１０によって提供されたベースを具え、その中には、図示の実施例では
チューブ形状を有する一つ以上の工具保管ポート１２が支持されている。保管ポ
ート１２は、ｘ，ｙ方向における保管ポート１２とベース１０との相対的並進運
動と、ｘ，ｙ軸を中心とする相対的角運動とを許容する追従型取付け装置を介し
てベース１０に装着されている。図示の実施例においては、前記運動を与えるこ
の追従型取付け装置の機構は、ここではボール・ジョイントの形状の直列に取付
けられた一対のジンバル１４、１６で構成されている。これら二つのボール・ジ
ョイント１４、１６の第１のものは、保管ポート１２の上部ネックに取付けられ
球状外面２０を有するスリーブ１８を具え、このスリーブは中間構造カラー２４
に支持された軸受カラー２２に対して回転する。前記中間構造カラー２４の下端
に取付けられた第２軸受スリーブ２６は、マガジンのベース１０に固定された凹
面状の軸受スリーブ２８内で回転する。
【００１３】 この例では単なる工具４０である工具ユニットが保管ポート内に保持され、こ
の場合には前記工具は、工具シャンクとして公知の円柱状シャフト４４と一体的
に形成されたドリル４２である切削エレメントであって、前記シャンクによって
工具４０は工作機械のスピンドル内に保持されている。この工具は位置決めカラ
ー４６も具え、このカラーの外形は保管ポート１２の内側の下部に形成されこれ
と対応する形状のフランジ４８と補完的に作用し、工具４０を保管ポート１２の
内部に位置決めしている。この保管ポートは弾性的に付勢するリング又はワッシ
ャ５０によって中立の実質的に直立した位置に付勢され、前記ワッシャはコイル
・スピンドル５２によってその外周縁でハウジング１０に固定され、その内周縁
は第２軸受スリーブ２６の下面を押し付けている。
の場合には前記工具は、工具シャンクとして公知の円柱状シャフト４４と一体的
に形成されたドリル４２である切削エレメントであって、前記シャンクによって
工具４０は工作機械のスピンドル内に保持されている。この工具は位置決めカラ
ー４６も具え、このカラーの外形は保管ポート１２の内側の下部に形成されこれ
と対応する形状のフランジ４８と補完的に作用し、工具４０を保管ポート１２の
内部に位置決めしている。この保管ポートは弾性的に付勢するリング又はワッシ
ャ５０によって中立の実質的に直立した位置に付勢され、前記ワッシャはコイル
・スピンドル５２によってその外周縁でハウジング１０に固定され、その内周縁
は第２軸受スリーブ２６の下面を押し付けている。
【００１４】 さらに図２を参照して、図１のマガジンが使用される工作機械のスピンドルに
ついて説明する。このスピンドル１００はハウジング１１０を具え、シャフト１
１２が軸受１１３によってこれに対して回転可能に軸支されている。チャック１
１４はスピンドル・シャフト１１２上に一体的に形成され、内部円筒空洞１１６
を有する実質的に円筒形状をなし、その内部に工具の工具シャンク４４が保持さ
れている。工具シャンク４４とチャック空洞１１６の内壁１１８との間の摩擦係
合は、チャック１１４の本体に設けられた二つの環状油圧チャンバ１２４内の油
圧を変えることによって制御される。油圧の変化は、我々の係属中の国際特許出
願PCT/GB99/01215に開示されたタイプの作動機構等の作動機構によって制御され
る。
ついて説明する。このスピンドル１００はハウジング１１０を具え、シャフト１
１２が軸受１１３によってこれに対して回転可能に軸支されている。チャック１
１４はスピンドル・シャフト１１２上に一体的に形成され、内部円筒空洞１１６
を有する実質的に円筒形状をなし、その内部に工具の工具シャンク４４が保持さ
れている。工具シャンク４４とチャック空洞１１６の内壁１１８との間の摩擦係
合は、チャック１１４の本体に設けられた二つの環状油圧チャンバ１２４内の油
圧を変えることによって制御される。油圧の変化は、我々の係属中の国際特許出
願PCT/GB99/01215に開示されたタイプの作動機構等の作動機構によって制御され
る。
【００１５】 工具の自動交換の際に、チャック１１４は、チャック空洞１１６と工具シャン
ク１１４とが実質的に軸方向に整列された位置からマガジンの方に接近する。接
近の際に、チャック１１４の外側の整列面１２０と保管ポート上の整列面３０、
３２、３４同士が係合して、保管ポート１２をマガジンのハウジング１０に対し
て移動させ、工具シャンク４４をチャック空洞１１６に一致させる。最初の係合
はチャック１１４上の整列面１２０と保管ポート１２の入口における僅かに大き
い直径の開口の内壁との間で生じる。一対の整列面３０と１２０との間の間隙は
比較的大きいので、結果として得られる工具シャンク４４とチャック空洞との間
の整列は比較的大まかなものとなる。チャック１１４は、整列面１２０と連携す
る内側面取り部３２の形の別の整列面によってガイドされて保管ポートに更に深
く挿入され、整列面３４と１２０によって与えられる別の一対の整列面同士をほ
ぼ一致させ、引き続くチャック１１４と保管ポート１２との相対運動によって整
列面３４、１２０同士の相互係合が完成する。壁１１８が変形していない状態の
場合、これらの整列面３４、１２０の間の間隙は、好ましくは工具シャンク４４
とチャック空洞１１６の内壁１１８との間の間隙に等しく、更に好ましくはこれ
よりも小さいので、整列面３４、１２０同士が係合した後にチャックが更に移動
すると工具のシャンク４４は空洞内に挿入される。次に作動機構（図示しない）
が環状チャンバ１２４内の油圧を増大させると、工具シャンク４４と空洞１１６
の壁との間に摩擦係合が生じ、工具４０をチャック１１４の内部に保持する。
ク１１４とが実質的に軸方向に整列された位置からマガジンの方に接近する。接
近の際に、チャック１１４の外側の整列面１２０と保管ポート上の整列面３０、
３２、３４同士が係合して、保管ポート１２をマガジンのハウジング１０に対し
て移動させ、工具シャンク４４をチャック空洞１１６に一致させる。最初の係合
はチャック１１４上の整列面１２０と保管ポート１２の入口における僅かに大き
い直径の開口の内壁との間で生じる。一対の整列面３０と１２０との間の間隙は
比較的大きいので、結果として得られる工具シャンク４４とチャック空洞との間
の整列は比較的大まかなものとなる。チャック１１４は、整列面１２０と連携す
る内側面取り部３２の形の別の整列面によってガイドされて保管ポートに更に深
く挿入され、整列面３４と１２０によって与えられる別の一対の整列面同士をほ
ぼ一致させ、引き続くチャック１１４と保管ポート１２との相対運動によって整
列面３４、１２０同士の相互係合が完成する。壁１１８が変形していない状態の
場合、これらの整列面３４、１２０の間の間隙は、好ましくは工具シャンク４４
とチャック空洞１１６の内壁１１８との間の間隙に等しく、更に好ましくはこれ
よりも小さいので、整列面３４、１２０同士が係合した後にチャックが更に移動
すると工具のシャンク４４は空洞内に挿入される。次に作動機構（図示しない）
が環状チャンバ１２４内の油圧を増大させると、工具シャンク４４と空洞１１６
の壁との間に摩擦係合が生じ、工具４０をチャック１１４の内部に保持する。
【００１６】 保管ポート１２は自由度２の回転運動と並進運動の両方が可能となるようにベ
ース１０上に取付けられているので、ポート１２の入口にスピンドルのノーズ１
１４を挿入し始めると、保管ポート１２は例えば図１Ｂに示されているように保
管ポート１２が−Ｙ方向に移動した適宜な角度姿勢と側方に変位した位置をとる
であろう。これによって、工具交換作業の初期段階においてチャック１１４が不
精確に位置決め又は配向された結果として生じた僅かな不整列が調整される。
ース１０上に取付けられているので、ポート１２の入口にスピンドルのノーズ１
１４を挿入し始めると、保管ポート１２は例えば図１Ｂに示されているように保
管ポート１２が−Ｙ方向に移動した適宜な角度姿勢と側方に変位した位置をとる
であろう。これによって、工具交換作業の初期段階においてチャック１１４が不
精確に位置決め又は配向された結果として生じた僅かな不整列が調整される。
【００１７】 この実施例の好適な態様では、チャック１１４のベースに面取り部１２２の形
の別の整列面が設けられ、この整列面は工具交換の際に、特に前記面３４と連携
して整列面３０と１２０とを係合させる。
の別の整列面が設けられ、この整列面は工具交換の際に、特に前記面３４と連携
して整列面３０と１２０とを係合させる。
【００１８】 この実施例に関連して開示された本発明の更に他の独立の形態は、一体的に形
成されたチャックを有する工作機械のスピンドルであり、このチャックは空洞を
有し、この空洞の中には工具ユニットが挿入され、その本体の内部には前記空洞
の内壁に隣接して一つ以上の流体チャンバが設けられ、前記空洞の前記内壁は前
記一つ以上のチャンバ内の圧力によって弾性的に変形して、工具のシャンクと空
洞の内壁との間の摩擦係合によって工具を保持することが可能である。
成されたチャックを有する工作機械のスピンドルであり、このチャックは空洞を
有し、この空洞の中には工具ユニットが挿入され、その本体の内部には前記空洞
の内壁に隣接して一つ以上の流体チャンバが設けられ、前記空洞の前記内壁は前
記一つ以上のチャンバ内の圧力によって弾性的に変形して、工具のシャンクと空
洞の内壁との間の摩擦係合によって工具を保持することが可能である。
【００１９】 図３を参照して他の実施例を説明する。図３によれば、工具２１０はシャンク
２１４と一体化された切削エレメント２１２を有する。この切削エレメント２１
２はフライカッタ(fly cutter)であり、その直径は工具のシャンク２１４よりも
実質的に大きい。この工具は、保管ポート２２０の一対の保持顎２２４内での工
具シャンク２１４のベースに設けられたフランジ２２２との係合によって、マガ
ジンの保管ポート２２０に位置決めされると同時に保持される。フランジ２２２
と顎２２４の形状は、図３の矢印Ｒによって示された方向の運動によって、工具
が保管ポート２２０から解放されるように構成されている。典型的には、保管ポ
ート２２０はそれぞれが追従型取付け装置を介してベースに装着された複数の保
管ポートを有するマガジンの一つのポートであり、この取付け装置は引き続いて
詳述されるように、マガジンが据え付けられている工作機械の部分に対する少な
くとも自由度２の回転運動と自由度２の並進運動を保管ポート２２０に与える。
２１４と一体化された切削エレメント２１２を有する。この切削エレメント２１
２はフライカッタ(fly cutter)であり、その直径は工具のシャンク２１４よりも
実質的に大きい。この工具は、保管ポート２２０の一対の保持顎２２４内での工
具シャンク２１４のベースに設けられたフランジ２２２との係合によって、マガ
ジンの保管ポート２２０に位置決めされると同時に保持される。フランジ２２２
と顎２２４の形状は、図３の矢印Ｒによって示された方向の運動によって、工具
が保管ポート２２０から解放されるように構成されている。典型的には、保管ポ
ート２２０はそれぞれが追従型取付け装置を介してベースに装着された複数の保
管ポートを有するマガジンの一つのポートであり、この取付け装置は引き続いて
詳述されるように、マガジンが据え付けられている工作機械の部分に対する少な
くとも自由度２の回転運動と自由度２の並進運動を保管ポート２２０に与える。
【００２０】 この保管ポート２２０は、一部が円筒状の孔３３２を形成している内側円筒状
整列面３３０を有する。位置決め顎３２４と整列面３３０の軸Ａとの相対的な並
進移動と角度的整列（又は姿勢）によって、工具が顎３２４内に位置決めされる
と、スピンドル内のチャックは位置決め面３３０の軸に整列して、工具シャンク
２１４に対するチャックの精密な所定の整列が自動的に行われる。工具２１０が
顎２２４に係合した場合に、工具シャンク２１４の軸Ｔは整列面３３０の軸Ａと
同軸になることが好ましいが、これは必須のことではない。整列面３３０の機能
は、工具シャンク２１４をチャック空洞と一致させてその挿入を可能にするよう
に、対応する整列面３５４に係合することにある。
整列面３３０を有する。位置決め顎３２４と整列面３３０の軸Ａとの相対的な並
進移動と角度的整列（又は姿勢）によって、工具が顎３２４内に位置決めされる
と、スピンドル内のチャックは位置決め面３３０の軸に整列して、工具シャンク
２１４に対するチャックの精密な所定の整列が自動的に行われる。工具２１０が
顎２２４に係合した場合に、工具シャンク２１４の軸Ｔは整列面３３０の軸Ａと
同軸になることが好ましいが、これは必須のことではない。整列面３３０の機能
は、工具シャンク２１４をチャック空洞と一致させてその挿入を可能にするよう
に、対応する整列面３５４に係合することにある。
【００２１】 図４をさらに参照するに、工具３１０が使用されべき工作機械のスピンドル３
００に取付けられたチャック３４０は整列カラー３５０を有し、このカラーはチ
ャック３４０の周囲に延在し、この例ではこれと同軸に取付けられているが、こ
れは必須ではない。この整列カラー３５０は注意深く形成された外面形状を有し
、その下端には直径が整列面３３０の内径よりも工具シャンク２１４の直径のほ
ぼ１／１００だけ小さい球状断面の整列面３５２を具え、その上端に、変形しな
い場合の工具シャンク２１４とチャック空洞との間の間隙にほぼ等しい量だけ整
列面３３０の内径よりも小さい直径を有する外側円筒状整列面３５４を具えてい
る。これらの整列面３５２と３５４との間には、その直径が整列面３５４の直径
よりも小さい中間円筒状整列面３５６と、円筒状整列面３５４の直径から下方に
中間円筒状整列面３５６の直径までテーパーの付いた過渡整列面３５８とが存在
している。
００に取付けられたチャック３４０は整列カラー３５０を有し、このカラーはチ
ャック３４０の周囲に延在し、この例ではこれと同軸に取付けられているが、こ
れは必須ではない。この整列カラー３５０は注意深く形成された外面形状を有し
、その下端には直径が整列面３３０の内径よりも工具シャンク２１４の直径のほ
ぼ１／１００だけ小さい球状断面の整列面３５２を具え、その上端に、変形しな
い場合の工具シャンク２１４とチャック空洞との間の間隙にほぼ等しい量だけ整
列面３３０の内径よりも小さい直径を有する外側円筒状整列面３５４を具えてい
る。これらの整列面３５２と３５４との間には、その直径が整列面３５４の直径
よりも小さい中間円筒状整列面３５６と、円筒状整列面３５４の直径から下方に
中間円筒状整列面３５６の直径までテーパーの付いた過渡整列面３５８とが存在
している。
【００２２】 工具３１０をチャック３４０に対して係合させる際には、チャック３４０は実
質的に整列面３３０の軸Ａに沿って保管ポート３２０に接近する。この例の目的
のために、この接近の際に工具シャンク３１２が挿入されるべきチャック空洞は
工具シャンク３１２（及び工具が保持されている保管ポート）に正確には一致し
ていないものと仮定する。先ず、整列面３５２が保管ポート３２０上の内側整列
面３３０に接触する。この接触の際に、整列面３５２と３３０とが接触している
間に保管ポート３２０に対してチャック３４０が引き続いて軸方向に動くことに
よって、整列カラー３５０が保管ポート３２０に力を及ぼす。整列面３５２の形
状は、これらの力が（後述する）追従型取付け装置によって保管ポート３２０を
動かし、カラー３５０上の整列面３５２が保管ポート３２０上に整列面３３０に
よって形成された一部円筒状孔３３２内に入るように構成されている。
質的に整列面３３０の軸Ａに沿って保管ポート３２０に接近する。この例の目的
のために、この接近の際に工具シャンク３１２が挿入されるべきチャック空洞は
工具シャンク３１２（及び工具が保持されている保管ポート）に正確には一致し
ていないものと仮定する。先ず、整列面３５２が保管ポート３２０上の内側整列
面３３０に接触する。この接触の際に、整列面３５２と３３０とが接触している
間に保管ポート３２０に対してチャック３４０が引き続いて軸方向に動くことに
よって、整列カラー３５０が保管ポート３２０に力を及ぼす。整列面３５２の形
状は、これらの力が（後述する）追従型取付け装置によって保管ポート３２０を
動かし、カラー３５０上の整列面３５２が保管ポート３２０上に整列面３３０に
よって形成された一部円筒状孔３３２内に入るように構成されている。
【００２３】 チャック３４０が更に下降し、整列面３５２が孔３３２の内側に入ると、整列
面３５６は相互不整列の程度に応じて孔３３２の入口に接触する。整列カラー３
５０が整列面３３０によって形成された孔３３２を通過するにつれて、中間面３
５６と孔３３２の入口とが接触して、（追従型取付け装置によって）保管ポート
３２０の姿勢が調節され、この例においてはスピンドルの軸と整列面３３０の軸
Ａとがほぼ一致する。このように、整列面３３０と３５２、３５６の機能は、チ
ャック３４０と保管ポート３２０の位置と姿勢をほぼ一致させ、二つの整列面３
３０と３５４の係合の際にこの状態を維持することにある。この比較的大まかな
整列の精度は、（面３５２、３５６、３３０の所与の相対直径の組合せに対して
）中間整列面３５６と過渡整列面３５８との交差点から整列面３５２までの整列
カラーの軸方向長さＬによって決められる。
面３５６は相互不整列の程度に応じて孔３３２の入口に接触する。整列カラー３
５０が整列面３３０によって形成された孔３３２を通過するにつれて、中間面３
５６と孔３３２の入口とが接触して、（追従型取付け装置によって）保管ポート
３２０の姿勢が調節され、この例においてはスピンドルの軸と整列面３３０の軸
Ａとがほぼ一致する。このように、整列面３３０と３５２、３５６の機能は、チ
ャック３４０と保管ポート３２０の位置と姿勢をほぼ一致させ、二つの整列面３
３０と３５４の係合の際にこの状態を維持することにある。この比較的大まかな
整列の精度は、（面３５２、３５６、３３０の所与の相対直径の組合せに対して
）中間整列面３５６と過渡整列面３５８との交差点から整列面３５２までの整列
カラーの軸方向長さＬによって決められる。
【００２４】 二組の整列面３３０、３５４は、チャック３４０が更に下降する際に最終的に
相互に係合し、最初に整列カラー３５０上のテーパー付きの過渡整列面３５８に
よって孔３３２の入り口に加えられる力により、引き続いて整列面３３０と３５
４との間に働く力によって、保管ポート３２０の僅かな移動と姿勢の調節が行わ
れる。整列面３５４の軸方向長さＥはその直径の少なくとも半分であることが望
ましく、これは、比較的小さい間隙を有する二つのスライドする構成部材同士の
動きを阻害しないための認知された条件である。
相互に係合し、最初に整列カラー３５０上のテーパー付きの過渡整列面３５８に
よって孔３３２の入り口に加えられる力により、引き続いて整列面３３０と３５
４との間に働く力によって、保管ポート３２０の僅かな移動と姿勢の調節が行わ
れる。整列面３５４の軸方向長さＥはその直径の少なくとも半分であることが望
ましく、これは、比較的小さい間隙を有する二つのスライドする構成部材同士の
動きを阻害しないための認知された条件である。
【００２５】 整列面３３０と３５４同士が相互に係合し、工具シャンク２１４とチャック空
洞とが充分に一致し、チャック３４０内への工具の挿入が可能になった後に、し
ばらくして工具シャンク２１４はチャック空洞に入り始める。工具シャンク２１
４の先端とチャック空洞の入口の形状によって、このプロセスにおいてチャック
３４０と工具シャンク２１４の相対的整列の最終的な僅かな調節が行われる。チ
ャックが完全に下降し終わり、工具がチャック内に充分に挿入されると、整列面
３５４は、整列面３３０が設けられている顎の入口の孔を通過する。次いで工具
は、スピンドルを矢印Ｒの方向に動かすことによってマガジンから取り外される
が、この動きはチャック３４０の上部が小径部分３６０になっていることによっ
て可能となる。
洞とが充分に一致し、チャック３４０内への工具の挿入が可能になった後に、し
ばらくして工具シャンク２１４はチャック空洞に入り始める。工具シャンク２１
４の先端とチャック空洞の入口の形状によって、このプロセスにおいてチャック
３４０と工具シャンク２１４の相対的整列の最終的な僅かな調節が行われる。チ
ャックが完全に下降し終わり、工具がチャック内に充分に挿入されると、整列面
３５４は、整列面３３０が設けられている顎の入口の孔を通過する。次いで工具
は、スピンドルを矢印Ｒの方向に動かすことによってマガジンから取り外される
が、この動きはチャック３４０の上部が小径部分３６０になっていることによっ
て可能となる。
【００２６】 図５を参照すると、保管ポート３２０が追従型取付け装置３８０上に設けられ
ている。この取付け装置３８０は保管ポートが装着される上部プラットフォーム
３９０を具えている。この上部プラットフォーム３９０は、使用の際に、マガジ
ンが取付けられる工作機械のベースに固定された下部プラットフォーム３９１に
対して自由度２の並進運動と自由度２の回転運動を可能にするように支持されて
いる。これらの自由度を与える懸架システムは、直列に取付けられた実質的に平
行な二対の板ばね３９２、３９４である。所与の一対の板ばね３９２、３９４同
士の間の距離は下端の方が上端の方より大きく、正確に云えばこれらの断面は台
形をなしている。その結果、上部プラットフォーム３９０は直線的に変位すると
同時に姿勢が変わり、上部プラットフォーム３９０の上方の点を中心として二つ
の非平行面内に円弧を描く。上部プラットフォーム３９０、したがってそれに取
付けられた保管ポート３２０は、チャックとマガジンの対応する面同士の係合に
よって工具をチャックに一致させるのに必要な自由度を有する。
ている。この取付け装置３８０は保管ポートが装着される上部プラットフォーム
３９０を具えている。この上部プラットフォーム３９０は、使用の際に、マガジ
ンが取付けられる工作機械のベースに固定された下部プラットフォーム３９１に
対して自由度２の並進運動と自由度２の回転運動を可能にするように支持されて
いる。これらの自由度を与える懸架システムは、直列に取付けられた実質的に平
行な二対の板ばね３９２、３９４である。所与の一対の板ばね３９２、３９４同
士の間の距離は下端の方が上端の方より大きく、正確に云えばこれらの断面は台
形をなしている。その結果、上部プラットフォーム３９０は直線的に変位すると
同時に姿勢が変わり、上部プラットフォーム３９０の上方の点を中心として二つ
の非平行面内に円弧を描く。上部プラットフォーム３９０、したがってそれに取
付けられた保管ポート３２０は、チャックとマガジンの対応する面同士の係合に
よって工具をチャックに一致させるのに必要な自由度を有する。
【００２７】 好ましくは、工具シャンクの上端３１６（図３を参照のこと）は、上部プラッ
トフォームが平たいスピンドル懸架機構の形状をしている結果として、二つの直
交する平面のそれぞれにおいて行う円弧運動の実質的に中心又はその下方に位置
決めされる。このようにして、工具の姿勢を調節しても、工具とチャック空洞と
が最初に接触する工具の上端におけるその直線的変位が著しく変わることはない
。
トフォームが平たいスピンドル懸架機構の形状をしている結果として、二つの直
交する平面のそれぞれにおいて行う円弧運動の実質的に中心又はその下方に位置
決めされる。このようにして、工具の姿勢を調節しても、工具とチャック空洞と
が最初に接触する工具の上端におけるその直線的変位が著しく変わることはない
。
【００２８】 前記実施例においては、工具シャンク３１４の上端３１６は標準的な形をして
おり、すなわち僅かに面取りされ、工具シャンク３１４とチャック３４０との整
列は、チャック３４０の外面と保管ポート３２０との一つ以上の面同士の間の連
携によって得られる。しかし、チャックの外面及び／又は保管ポートの面を特別
のものに形成しなくても、工具シャフトの上端３１６を、それがスピンドルの空
洞の入口に接触し始めると自動的に整列するような形にすれば整列させることが
できる。
おり、すなわち僅かに面取りされ、工具シャンク３１４とチャック３４０との整
列は、チャック３４０の外面と保管ポート３２０との一つ以上の面同士の間の連
携によって得られる。しかし、チャックの外面及び／又は保管ポートの面を特別
のものに形成しなくても、工具シャフトの上端３１６を、それがスピンドルの空
洞の入口に接触し始めると自動的に整列するような形にすれば整列させることが
できる。
【００２９】 図６を参照するに、工具４１０は工作機械上で使用されるように、マガジンの
保管ポート４２０内に入れられている。この保管ポート４２０は追従型取付け装
置４８０を介してベース４８２上に支えられ、取付け装置は保管ポート４２０を
ベース４８２に対して自由度５で動かすことができ、このベースは使用に際して
工作機械の一部に固定される。この取付け装置４８０は三本の細長い弾性支柱４
８４を具え、これらはその長さに沿う引っ張りと圧縮に対して実質的に頑丈であ
るが、他のすべての方向には曲がることができる。したがって、この追従型取付
け装置４８０は、運動の中心Ｃを中心とする保管ポート４２０の円弧状運動を提
供する。工具は、ポート４２０上の栓４２４を工具４１０の切削エレメント４１
２のベースの孔４２２内に係合させることによって、ポート４２０に位置決めさ
れる。工具シャンク４１４の上端４１６はその先端に一部が球形の部分４３０を
有し、そこから比較的小径の円柱状部分４５６が延び、そして過渡的なテーパー
部分４５８が前記小径円柱状部分から標準型の平行側面を有する工具シャンク４
１４まで延びている。
保管ポート４２０内に入れられている。この保管ポート４２０は追従型取付け装
置４８０を介してベース４８２上に支えられ、取付け装置は保管ポート４２０を
ベース４８２に対して自由度５で動かすことができ、このベースは使用に際して
工作機械の一部に固定される。この取付け装置４８０は三本の細長い弾性支柱４
８４を具え、これらはその長さに沿う引っ張りと圧縮に対して実質的に頑丈であ
るが、他のすべての方向には曲がることができる。したがって、この追従型取付
け装置４８０は、運動の中心Ｃを中心とする保管ポート４２０の円弧状運動を提
供する。工具は、ポート４２０上の栓４２４を工具４１０の切削エレメント４１
２のベースの孔４２２内に係合させることによって、ポート４２０に位置決めさ
れる。工具シャンク４１４の上端４１６はその先端に一部が球形の部分４３０を
有し、そこから比較的小径の円柱状部分４５６が延び、そして過渡的なテーパー
部分４５８が前記小径円柱状部分から標準型の平行側面を有する工具シャンク４
１４まで延びている。
【００３０】 図７と図８に、工具がチャックの空洞内に係合する状態が示されている。この
実施例では、チャック５００に対する工具の初期の大まかな位置決めは、工具先
端４１６の上端の一部球形部分４３０とチャックの空洞５０２の入口内部に設け
られた小さな面取り部との相互作用によって行われる。（チャック５００の下降
運動の際に）一部球形面４３０とチャック空洞５０２の入口における面取り部４
５４とが相互係合して、追従型取付け装置４８０の合成運動によって工具の上端
４１６を移動させてチャック空洞５０２に一致させると、一部球形部分４３０が
チャック空洞５０２内に入る。チャック５００が更に下降すると、（相互不整列
の程度が充分に大きい場合には）小径円柱状部分４５６がチャック空洞５０２の
入口に接触し、次いで過渡的テーパー部分４５８が接触する。この接触と引き続
くチャックの下降運動とによって、第１実施例の場合のように、工具４１０はチ
ャック５００とほぼ同じ姿勢をとり同じ直線変位を行う。チャック空洞５０２の
入口がテーパー部分４５８と接触した後の下降運動によって、工具は回転して充
分に正確な整列が得られ、平行側面工具シャンク４１４は詰まることなくチャッ
ク空洞５０２に入ることができる。
実施例では、チャック５００に対する工具の初期の大まかな位置決めは、工具先
端４１６の上端の一部球形部分４３０とチャックの空洞５０２の入口内部に設け
られた小さな面取り部との相互作用によって行われる。（チャック５００の下降
運動の際に）一部球形面４３０とチャック空洞５０２の入口における面取り部４
５４とが相互係合して、追従型取付け装置４８０の合成運動によって工具の上端
４１６を移動させてチャック空洞５０２に一致させると、一部球形部分４３０が
チャック空洞５０２内に入る。チャック５００が更に下降すると、（相互不整列
の程度が充分に大きい場合には）小径円柱状部分４５６がチャック空洞５０２の
入口に接触し、次いで過渡的テーパー部分４５８が接触する。この接触と引き続
くチャックの下降運動とによって、第１実施例の場合のように、工具４１０はチ
ャック５００とほぼ同じ姿勢をとり同じ直線変位を行う。チャック空洞５０２の
入口がテーパー部分４５８と接触した後の下降運動によって、工具は回転して充
分に正確な整列が得られ、平行側面工具シャンク４１４は詰まることなくチャッ
ク空洞５０２に入ることができる。
【００３１】 この実施例は、保管ポート４２０又はチャック４４０の外面のいずれにも整列
面を設ける必要がないので、マガジンとチャックの構造が比較的簡単になる利点
を有する。しかし、この実施例では、各工具シャンク４１４は特別な形状の上端
４１６を要し、したがってこの実施例は、大きな工具セットが必要な場合にはあ
まり適当ではない。
面を設ける必要がないので、マガジンとチャックの構造が比較的簡単になる利点
を有する。しかし、この実施例では、各工具シャンク４１４は特別な形状の上端
４１６を要し、したがってこの実施例は、大きな工具セットが必要な場合にはあ
まり適当ではない。
【００３２】 図９と図１０を参照して、工具シャンクの上端が標準型の面取り部を有する別
の実施例を説明する。前述の実施例のように、工具５１０は図６に示すタイプの
追従型取付け装置（図示しない）に支持されている。工具シャンク５１４の上端
５１６は標準形状を有し、小さな面取り部５３０で終わっている。チャック空洞
６０２の下端は種々の形状の一組の面で終わっており、これには一対の同軸円筒
状整列面５５２と５５４及び一対の隣接する過渡的整列面５５６と５５８が含ま
れ、機械加工の際に工具５１０が保持されるチャックの円筒状内部空洞６０２に
入り込んでいる。チャック空洞内への工具の係合は前述の実施例の場合と同じで
あり、チャック空洞の入口の内側のこれらの表面は工具シャンク５１４の上端５
１６の面取り部と連携して、追従型取付け装置の動きによって可能となる工具の
運動によって、工具とチャック空洞６０２を整列させる。
の実施例を説明する。前述の実施例のように、工具５１０は図６に示すタイプの
追従型取付け装置（図示しない）に支持されている。工具シャンク５１４の上端
５１６は標準形状を有し、小さな面取り部５３０で終わっている。チャック空洞
６０２の下端は種々の形状の一組の面で終わっており、これには一対の同軸円筒
状整列面５５２と５５４及び一対の隣接する過渡的整列面５５６と５５８が含ま
れ、機械加工の際に工具５１０が保持されるチャックの円筒状内部空洞６０２に
入り込んでいる。チャック空洞内への工具の係合は前述の実施例の場合と同じで
あり、チャック空洞の入口の内側のこれらの表面は工具シャンク５１４の上端５
１６の面取り部と連携して、追従型取付け装置の動きによって可能となる工具の
運動によって、工具とチャック空洞６０２を整列させる。
【００３３】 この実施例は標準形状のシャンクを有する工具を用いる利点を有するが、工具
シャンクを作っている材料はチャックの材料よりも実質的に硬いので、好ましく
は工具シャンクの面取り部は混合された縁を有する高品質のものでなければなら
ない。何故ならば、不整列が大きい場合には、鋭い縁がチャックを形成している
材料に食い込んで、チャック内での工具の詰まりを生じるからである。
シャンクを作っている材料はチャックの材料よりも実質的に硬いので、好ましく
は工具シャンクの面取り部は混合された縁を有する高品質のものでなければなら
ない。何故ならば、不整列が大きい場合には、鋭い縁がチャックを形成している
材料に食い込んで、チャック内での工具の詰まりを生じるからである。
【００３４】 前述の各好適実施例において、工具シャンク又は保管ポートの表面はチャック
に連なる一つ以上の面と互いに連携し合って、（工具と保管ポートとの相対運動
によって）工具をチャック空洞に整列させ、それによって引き続いて工具をチャ
ック空洞内に挿入することを可能とする。工具が挿入されると、油圧把持機構が
作動して空洞の内壁を工具のシャンクに係合させ、工具をチャック空洞内に保持
する。
に連なる一つ以上の面と互いに連携し合って、（工具と保管ポートとの相対運動
によって）工具をチャック空洞に整列させ、それによって引き続いて工具をチャ
ック空洞内に挿入することを可能とする。工具が挿入されると、油圧把持機構が
作動して空洞の内壁を工具のシャンクに係合させ、工具をチャック空洞内に保持
する。
【００３５】 工作機械上での工具交換の例を用いて本発明の種々の態様を説明した。しかし
、本発明によって提供される自動交換は、他の利用分野にも更に広く適用可能で
あり、例えば、座標計測機械のプローブやロボットのエンドエフェクタ等の交換
にも応用できる。更に、工具とスピンドルの空洞との間の摩擦係合を行わせる機
構は油圧作動手段に限られず、熱的に作動する焼きばめ機構等の他の適宜な手段
も採用できる。本発明の利用可能性は摩擦把持装置との連携に限定されるもので
はなく、開示された本発明のすべての実施例は、作業モジュールが比較的タイト
な公差(tolerance) を有する孔に挿入されなければならないすべての交換装置と
連携して採用可能である。
、本発明によって提供される自動交換は、他の利用分野にも更に広く適用可能で
あり、例えば、座標計測機械のプローブやロボットのエンドエフェクタ等の交換
にも応用できる。更に、工具とスピンドルの空洞との間の摩擦係合を行わせる機
構は油圧作動手段に限られず、熱的に作動する焼きばめ機構等の他の適宜な手段
も採用できる。本発明の利用可能性は摩擦把持装置との連携に限定されるもので
はなく、開示された本発明のすべての実施例は、作業モジュールが比較的タイト
な公差(tolerance) を有する孔に挿入されなければならないすべての交換装置と
連携して採用可能である。
【００３６】 開示されたすべての実施例は、（工作機械の例においては）工具マガジンを追
従型取付け装置上に支えることによって工具交換の際に工具とスピンドル空洞と
の間の相対運動を与えているが、空洞が設けられているスピンドルの一部を、座
標位置決め機械上に固定されたマガジンに入れられた工具に対して動くことがで
きるようにすることによって、工具交換の際にこのような相対運動を起こさせ、
それによって必要な相対的整列を得ることも可能である。このような構成は、ロ
ボットの手の上のエンドエフェクタの交換に特に適しているが、それに専用のも
のではない。別の例としては、工具とスピンドルの両方を１以上の運動の自由度
で取り付けてもよい。
従型取付け装置上に支えることによって工具交換の際に工具とスピンドル空洞と
の間の相対運動を与えているが、空洞が設けられているスピンドルの一部を、座
標位置決め機械上に固定されたマガジンに入れられた工具に対して動くことがで
きるようにすることによって、工具交換の際にこのような相対運動を起こさせ、
それによって必要な相対的整列を得ることも可能である。このような構成は、ロ
ボットの手の上のエンドエフェクタの交換に特に適しているが、それに専用のも
のではない。別の例としては、工具とスピンドルの両方を１以上の運動の自由度
で取り付けてもよい。
【００３７】 前述の本発明の種々の特徴は、それらが述べられた実施例に関連したものに限
定される必要はない。本発明の多くの態様は、ここに述べられた本発明の実施例
以外にも一般的に適用可能である。
定される必要はない。本発明の多くの態様は、ここに述べられた本発明の実施例
以外にも一般的に適用可能である。
【図１Ａ】 本発明の工具交換装置の一実施例の断面図である。
【図１Ｂ】 本発明の工具交換装置の一実施例の断面図である。
【図２】 図１と図２に示された実施例の工作機械のスピンドルの断面図である。
【図３】 本発明によるマガジンの第２実施例の斜視図である。
【図４】 図３のマガジンの場合の工具交換作業の斜視図である。
【図５】 図３と図４のマガジンの装着の斜視図である。
【図６】 本発明によるマガジンの第３実施例の斜視図である。
【図７Ａ】 工具交換作業の際の図６の工具の断面図である。
【図７Ｂ】 工具交換作業の際の図６の工具の断面図である。
【図８Ａ】 図７Ａの詳細図である。
【図８Ｂ】 図７Ｂの詳細図である。
【図９Ａ】 工具交換作業の際の工具とチャックの空洞の別の形態の断面図である。
【図９Ｂ】 工具交換作業の際の工具とチャックの空洞の別の形態の断面図である。
【図１０Ａ】 図９Ａの詳細図である。
【図１０Ｂ】 図９Ｂの詳細図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ
Claims (10)
- 【請求項１】 座標位置決め機械上に作業モジュールを保管して、一つの作
業モジュールと他の作業モジュールとの自動交換を行うためのマガジンであって
、 該マガジンは、それを機械に取付けるためのベースと、一つの作業モジュール
の入った少なくとも一つの保管ポートとを有し、該保管ポートは追従型取付け装
置によってベースに取付けられ、該取付け装置は保管ポートにマガジンのベース
に対する少なくとも自由度２の回転運動を与え、それによって作業モジュールの
交換の際に保管ポート内の作業モジュールにチャックの空洞に挿入可能な姿勢を
とらせることができるように構成されたマガジン。 - 【請求項２】 前記追従型取付け装置が、自由度２の回転運動及び自由度２
の並進運動を以てベースに対する保管ポートの運動を許容する請求項１に記載の
マガジン。 - 【請求項３】 前記追従型取付け装置が、直列に取付けられた一対のジンバ
ルによってもたらされている請求項１又は２に記載のマガジン。 - 【請求項４】 前記ジンバルがボール・ジョイントである請求項３に記載の
マガジン。 - 【請求項５】 前記請求項のいずれか１項に記載されたマガジンを有する座
標位置決め機械であって、 該機械は、作業モジュールを受け入れ作業モジュールを保持するための空洞を
有するチャックを有し、該チャックと前記保管ポートとは相体的に可動であり、
チャックと保管ポートには相互係合可能な整列面が設けられ、これらの整列面は
交換作業の際にチャックと保管ポートが接近するにつれて係合可能となり、追従
型取付け装置の故に可能になった保管ポートとベースとの間の相対運動によって
、保管ポート内の作業モジュールとチャック空洞とを整合させるように構成され
た座標位置決め機械。 - 【請求項６】 前記整列面が、作業モジュールとチャック空洞の入口とに設
けられている請求項５に記載の座標位置決め機械。 - 【請求項７】 前記整列面が、チャックの外側と保管ポートに設けられてい
る請求項５に記載の座標位置決め機械。 - 【請求項８】 二対の整列面を具え、第１の整列面の対は相互に係合して作
業モジュールとチャック空洞との間に比較的大まかな整列を与え、第２の整列面
の対は、第１の整列面の対の係合に引き続いて相互に係合し、作業モジュールと
チャック空洞との間に比較的精密な整列を与える請求項５〜７のいずれか１項に
記載の座標位置決め機械。 - 【請求項９】 単一の整列面が、第１及び第２の整列面の対の両方の整列面
として機能している請求項８に記載の座標位置決め機械。 - 【請求項１０】作業モジュールが取り外し可能に保持される空洞を有する機
械の相対運動可能な一つの部分に支持されたチャックと、作業モジュールが入っ
た少なくとも一つの保管ポートを有する機械の相対運動可能な別の部分に支持さ
れたマガジンとを有する座標位置決め機械を操作する方法であって、 前記機械を操作してマガジンとチャックを接近させ、この接近の際にチャック
と保管ポート上の相互に係合可能な整列面同士を係合させ、 接近の際に整列面同士の係合によって発生した力によって、保管ポートを機械
の一方の相対運動可能な部分に対して動かし、これによって作業モジュールとチ
ャックを所定の整列状態になし、 機械を操作して第１、第２の相対運動可能な部分を動かして、作業モジュール
を空洞内に挿入し、 作業モジュールの空洞内への挿入に続いて、空洞壁によって作業モジュールを
把持し、それによって作業モジュールと空洞壁との間の摩擦係合によって作業モ
ジュールをチャック内に保持し、 チャック内に作業モジュールを保持した状態で、機械を操作して第１、第２の
相対運動可能な部分を動かして保管ポートから作業モジュールを取り外す各ステ
ップを含む方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9810970.5A GB9810970D0 (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Tool changer |
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| GB9824296.9 | 1998-11-05 | ||
| GB9810970.5 | 1998-11-05 | ||
| PCT/GB1999/001603 WO1999061199A1 (en) | 1998-05-22 | 1999-05-20 | Method and apparatus for changing operating modules on a coordinate positioning machine |
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|---|---|
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ID=26313724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000550639A Pending JP2002516187A (ja) | 1998-05-22 | 1999-05-20 | 座標位置決め機械上の作業モジュールを交換する方法と装置 |
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| EP (1) | EP0998371A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002516187A (ja) |
| WO (1) | WO1999061199A1 (ja) |
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-
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