JP2005305636A - ツール交換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】取り外し自在なツール受(10)と、アダプタ(100)と、ツール受とアダプタとの間に、取り外し自在な平衡接続を実現するツール受とアダプタに配置された位置決定表面と、ツール受の中の第1カップリング手段およびアダプタの中の第2カップリング手段と、第1カップリング手段または第2カップリング手段の一方を駆動するアダプタ内またはツール受内にあって、施錠位置と解錠位置を操作することができるアクチュエータ(50)とから成り、第1および第2カップリング手段が、アクチュエータが施錠位置にあるときに平衡接続によって定義された相対位置内でアダプタに対してツール受を施錠し、第1および第2カップリング手段への施錠が、ツール受の軸と整列している間に力が作用する。
【選択図】 図7
Description
本発明に係る装置は、迅速かつ正確な機械的接続が要求される数多くのさまざまな状況にも応用できる。
特に、本発明の装置は、例えば、ビデオカメラの接続またはその他の既知のセンサに使用できる。
これらの装置は、ネジまたは差込カップリングによるものである。
たいていの場合、これらのカップリングは、高いレベルの反復可能性を有する平衡接続に到るように配置された複数の位置決定表面を提案する。
該中空偏心器の回転は、同じく二つの部分を結合しているアダプタのヘッドを直接駆動する。
特に、本発明の目的は、施錠操作を必要とせずにツールを保持することのできるツール交換装置を提供することである。
少なくとも一つの取り外し自在なツール受と、
座標測定機械に連結されるのに適したアダプタと、
ツール受とアダプタの間に取り外し自在な平衡接続を実現するツール受とアダプタに配置された位置決定表面と、
ツール受の中の第1カップリング手段およびアダプタの中の第2カップリング手段と、
第1カップリング手段または第2カップリング手段の一方を駆動するアダプタ内またはツール受内にあって、施錠位置と解錠位置を操作することができるアクチュエータとから成り、
第1カップリング手段および第2カップリング手段が、アクチュエータが施錠位置にあるときに平衡接続によって定義された相対位置内でアダプタに対してツール受を施錠し、
第1カップリング手段および第2カップリング手段への施錠が、ツール受の軸と整列している間に力が作用することを特徴とする装置によって達成される。
第1に、
少なくとも一つの取り外し自在なツール受(10)と、
座標測定機械に連結されるのに適したアダプタ(100)と、
ツール受とアダプタとの間に、取り外し自在な平衡接続を実現するツール受(10)とアダプタ(100)に配置された位置決定表面(27a、27b、27c、131a、131b、131c)と、
ツール受の中の第1カップリング手段およびアダプタの中の第2カップリング手段(120)と、
第1カップリング手段または第2カップリング手段の一方を駆動するアダプタ(100)内またはツール受(10)内にあって、施錠位置と解錠位置を操作することができるアクチュエータ(50)とから成り、
第1カップリング手段および第2カップリング手段が、アクチュエータが施錠位置にあるときに平衡接続によって定義された相対位置内でアダプタ(100)に対してツール受(10)を施錠し、
第1カップリング手段および第2カップリング手段への施錠が、ツール受の軸と整列している間に力が作用することを特徴とする、ツール交換装置。
第2に、
第1カップリング手段および第2カップリング手段への施錠の間に働く力が、位置決定表面(27a、27b、27c、131a、131b、131c)の間にも分配されることを特徴とする、上記第1に記載のツール交換装置。
第3に、
アクチュエータ(50)が、ツール受の軸と平行な第1方向および第1方向とは異なる第2方向に、第1カップリング手段または第2カップリング手段の一方を駆動することを特徴とする、上記第1に記載のツール交換装置。
第4に、
アクチュエータ(50)が、軸を中心に回ることができる偏心器から成ることを特徴とする、上記第1に記載のツール交換装置。
第5に、
第1カップリング手段が、二本のピン(53a、53b)から成ること、また第2カップリング手段が、二つの側面スリット(127a、127b)を備えたスタッド(120)であることを特徴とする、上記第1に記載のツール交換装置。
第6に、
ツール受(10)の内側の空間と、
第1方向に空の空間の内側で可動内部軸受筒(40)を駆動する偏心器(50)と、
第1方向に対して傾き、軸に向かって収斂する可動内部軸受筒(40)の二つの側面スリット(47)とから成り、
ピン(53a、53b)が、二つのスリット(47)を通って可動内部軸受筒(40)を貫通し、
ピンのそれぞれについて、該ピンの端部が、空の空間に向かって開放している凹部内に嵌合していることを特徴とする、上記第5に記載のツール交換装置。
第7に、
ピンと軸受筒の間に介在する弾性要素(56a、56b)から成ることを特徴とする、上記第6に記載のツール交換装置。
第8に、
第1固定軸受筒である第1ガイド軸受筒(300)と、
第1固定軸受筒内を摺動できる第2軸受筒である第2摺動軸受筒(400)とから成り、
第2摺動軸受筒(400)の側面が、少なくとも二つの側面スリットを有し、該側面スリットの中に少なくとも二つのローラ(450)が嵌合し、
第1ガイド軸受筒の側面が、二つの窓(302)を有し、該窓の中に、第2摺動軸受筒が第1方向に摺動したときに軸の方向に押すために、少なくとも二つのローラ(450)の端部が嵌合することを特徴とする、上記第5に記載のツール交換装置。
第9に、
第1固定軸受筒である第1ガイド軸受筒(300)と、
第1固定軸受筒の内側を摺動することができる第2軸受筒である第2摺動軸受筒(400)とから成り、
第2摺動軸受筒(400)の側面が、少なくとも一つの側面スリットを有し、該側面スリットの中に、少なくとも一つの球が嵌合し、
第1ガイド軸受筒(300)が、第2摺動軸受筒(400)が第1方向に摺動したときに軸の方向に少なくとも一つの球を押すために傾けられた内側表面を有することを特徴とする、上記第1に記載のツール交換装置。
第10に、
第1カップリング手段が、可撓性のフォーク(470)から成り、第2カップリング手段としての第2カップリング要素が、側面スリットを備えたスタッドから成ることを特徴とする、上記第1に記載のツール交換装置。
第11に、
第1カップリング手段が、少なくとも一つのレバー(193)から成り、アクチュエータがレバーに作用する解除リング(171)から成ることを特徴とする、上記第1に記載のツール交換装置。
第12に、
アクチュエータが、ツール受(10)とアダプタ(100)の間の留めおよびツール受(10)の保持を可能にすることによって、挿入位置も許すことを特徴とする、上記第1に記載のツール交換装置。
第13に、
アダプタ(100)とツール受(10)の間の一つまたは複数の電気接続(35)から成ることを特徴とする、上記第1〜上記第12のいずれか一つに記載のツール交換装置。
第14に、
アクチュエータが、ツール受(10)とアダプタ(100)の間の留めを可能にすることによって挿入位置も許し、電気接続の少なくとも一つが、アクチュエータが挿入位置にあるときに開いたままになるように形状決定されることを特徴とする、上記第13に記載のツール交換装置。
第15に、
少なくとも一つの整列要素(19a、19b、19c)から成ることを特徴とする、上記第1〜上記第14のいずれか一つに記載のツール交換装置。
第16に、
アダプタ(100)が出入りできる収納部に収納された複数個のツール受と、ツール受のアクチュエータ(50)に作用するための少なくとも一つの自動作動装置とから成ることを特徴とする、上記第1〜上記第15のいずれか一つに記載のツール交換装置。
第17に、
機械のアダプタ(100)に取り外し自在なツール受(10)を留める過程と、
ツール受(10)とアダプタ(100)の間に平衡接続を決定するように、アダプタ(100)に対してツール受を駆動するアクチュエータ(50)を作動させて、ツール受を施錠する過程とから成ることを特徴とする、機械にツールを連結するためのツール連結方法。
第18に、
駆動が、アダプタのスタッド内に嵌合するツール受の一対のピンによって実施されることを特徴とする、上記第17に記載の方法。
第19に、
駆動が、アダプタのスタッド内に嵌合するツール受の少なくとも一つの球によって実施されることを特徴とする、上記第17に記載の方法。
第20に、
駆動が、アダプタのスタッドに鈎を掛けるツール受の可撓性のフォークによって実施されることを特徴とする、上記第17に記載の方法。
第21に、
駆動がレバーによって実施されることを特徴とする、上記第17に記載の方法。
特に、本発明は、施錠操作を必要とせずにツールを保持することのできるツール交換装置を提供できる。
また、本発明は、位置決定表面の間の力が等しく分配されることを保証し、施錠力が対称軸と対称である装置を提供できる。
19a 整列ピン
19b 整列ピン
19c 整列ピン
20 本体
27 位置決定表面
27a 球
27b 球
27c 球
30 固定軸受筒
30a 部品
30b 部品
32 格納部
35 電気接点
37 開孔部
38 開孔部
40 可動内部軸受筒
40a 部品
40b 部品
47 側面スリット
50 アクチュエータ
51 欠刻
53a ピン
53b ピン
56a 板バネ
56b 板バネ
100 アダプタ
109a 孔
109b 孔
109c 孔
120 スタッド
127a 側面スリット
127b 側面スリット
128 頭部
129 分割鈎
131 位置決定表面
131a 円筒
131b 円筒
131c 円筒
171 解除リング
181 静止リング
182 バネ
193 レバー
194 端部
195 軸
300 第1ガイド軸受筒
302 窓
400 第2摺動軸受筒
430 スリット
450 ローラ
470 フォーク
476 輪郭尖端
513 平坦部分
516 偏心器
517 バネ
該可動内部軸受筒40は、固定軸受筒30内を摺動自在であり、固定軸受筒30と同軸のものである。
以下において、固定軸受筒30および可動内部軸受筒40の軸は、ここで通常の方向を意味し、簡略に表現することを目的として「垂直軸」と表される。
本発明の装置は、空間内の任意の方向に使用できる。
この実施態様において、該アクチュエータ50は、固定軸受筒30の開孔部37および開孔部38によって定義された水平軸を中心に回転自在である。
該アクチュエータ50は、可動内部軸受筒40を、垂直に駆動することができる偏心器として用いられる。
ピン53aおよび53bは、可動内部軸受筒40内にV字形に位置づけられた二つの側面スリット47の中に格納され、側面スリット47の間を摺動することによって、ツール受10の軸に対して多少とも離れるが、固定軸受筒30と可動内部軸受筒40の共通軸と必ず直交する位置を操作することができる。
偏心器としてのアクチュエータ50の回転は、可動内部軸受筒40を軸方向に駆動し、ピン53aおよび53bの互いの方に向かう、あるいは互いに離れる運動、または二本のピンの垂直運動(通常、軸方向)のいずれかを引き起こす。
しかしながら、その他の構成も本発明に含まれる。
このようにして、軸が垂直方向に配向されていないときでも、装置はあらゆる位置で使用できる。
図9〜図11は、偏心器としてのアクチュエータ50の−90°、0°および90°位置に対応する配置におけるコネクタの固定部との接続におけるアダプタ100と、該アダプタ100のスタッド120を示している。
0°から90°に偏心器としてのアクチュエータ50を回すことによって、ピン53a、ピン53bは、可動内部軸受筒40のV字形の側面スリット47によってガイドされ、固定軸受筒30の格納部32によって垂直に固定されることで、水平面内で離隔する。
ピン53a、ピン53bが、完全に離隔したとき、スタッド120は貫通して、固定軸受筒30の格納部32から自由に出ることができる。
しかしながら、外力の作用によって離隔することが可能であり、スタッド120を、二本のピン53a、ピン53bの間の位置に押すことができる。
スタッド120が垂直に押されたとき、円錐形の頭部128は、二つのピン53a、ピン53bがスタッド120の側面スリット127a、側面スリット127b内に嵌合するまでそれらを離して押す。
この位置で、ツール受10は、その位置に保持されるが、施錠されない。
いったん、ピン53a、ピン53bが、側面スリット127内に嵌合し、偏心器としてのアクチュエータ50がこの位置に回されると、可動内部軸受筒40は、接続平面に対して最大距離の位置まで出る。
この配置において、ピン53a、ピン53bは、スタッド120に軸方向の力Fをかけ、ツール受10をアダプタ100に結合させる。
施錠は、ツール受10に対して、正確で反復可能な位置決めを簡単に保証するが、ツール受10を定位置に保持する必要はない。
本発明は、異なる制御位置を有する他の実施態様も採用できる。
偏心器としてのアクチュエータは、カム、ネジ、レバー、電動もしくはエアジャッキまたはその他の既知の作動手段を採用することもできる。
しかしながら、カップリングの他の形態も可能である。
これらの要素は、六つの独立した接触点を定義し、ボイズ接続原理に従って平衡接続を構成する。
以下の例において、本発明のこの実施態様によるコネクタと対照コネクタを比較した。
該コネクタ内では、ツール受のスタッドに直接作用する偏心器によって、施錠が達成され、そこに曲げトルクが発生する。
送りと伝達を保証するために、ツール受10は、アダプタ100と接触するための側に、図8に示した一連の電気接点35を備えている。
接続の間、これらの電気接点35は、アダプタ100の対応する電導要素と接触する。
このピンは、誤作動防止装置の役割を果たし、単一の接続位置を許可するので、それによって位置決めの低い反復性と不正確な電気接続が回避される。
これによって、ツール受10の施錠欠失を検出することができる。
また、例えば、測定装置の制御プログラム内に制御命令を導入することによって、誤差測定の防止が可能になる。
施錠欠失を検出するための他の手段も、場合に応じて使用することができる。
三つの整列ピン19a、整列ピン19b、整列ピン19cは、アダプタ100の対応する三つの孔109a、孔109b、孔109c内に挿入される。
他の整列手段も可能である。
これによって、施錠力を制御し、公差を補正できる。
第2摺動軸受筒400は、二つのスリット430を備え、その中に二つのローラ450が格納される。
他方で、ローラ450から軸までの距離は、第1ガイド軸受筒300の窓302の輪郭によって決定される。
この組み合わされた運動は、ツール受10をアダプタ100上にスタッド120によって保持し、該施錠することを可能にする。
該スタッド120の構造は、先に説明した第1実施態様に類似している。
スタッド120にかかる力は、ほぼ軸方向である。
例えば、ローラ450をボールに代えることができるし、特定の輪郭を持った窓302を省略して、第1ガイド軸受筒300を拡幅することもできる。
この場合、第1ガイド軸受筒300の内面は、第2摺動軸受筒400が軸方向に運動するときにボールを軸の方向に押す。
図示されていない作動機構が、接触面から後退するにつれて内部の輪郭が先細りになっている第1ガイド軸受筒300の内側で、垂直にフォーク470を移動させる。
フォーク470の輪郭尖端476を、スタッド120の側面スリット127a、側面スリット127bを保持するために、そして、スタッド120によってアダプタ100の上にツール受10を施錠するためにフォーク470を垂直に移動するときに、フォーク470の尖端の軸が一緒に近くなるように移動するように選択される。
スタッド120にかかる力は、ほぼ軸方向である。
アダプタ100は、この場合、施錠力を制御し、公差を補正する機能を有する(図示されていない)バネの上に取り付けられた分割鈎129を備えている。
この構成において、ツール受10は自由に出入りできる。
接続を施錠するために、図18に示したごとく、分割鈎129の中に嵌合させ、回転させて、二つの部分を結合する牽引力を働かせるために偏心器516を押す必要がある。
この例において、ツール受10は、軸195を中心に回転する少なくとも一つのレバー193から成る。
静止位置において、レバー193は、バネ182によって押された静止リング181の作用を介して水平位置に保持される。
解除リング171を操作することによって、レバー193が持ち上げられ、スタッド120を挿入したり、引き抜いたりすることができる。
スタッド120にかかる力は、ほぼ軸方向である。
このとき、コネクタのヘッド部分であるアダプタは、機械のアームに締め付けられる。
それぞれツール受を備えた付属装置は、測定機械のアームが出入りできるラック内に保管される。
このようにして、本発明のツール交換装置を備えた座標測定機械は、異なるツールまたは付属装置の使用を含む測定サイクルを自動的に遂行することができる。
Claims (21)
- 取り外し自在なツール受と、
アダプタと、
ツール受とアダプタとの間に取り外し自在な平衡接続を実現する、ツール受とアダプタに配置された位置決定表面と、
ツール受の第1カップリング手段、および、アダプタの第2カップリング手段と、
第1カップリング手段または第2カップリング手段の一方を駆動するアダプタ内、または、ツール受内にあって、施錠位置と解錠位置を操作することができるアクチュエータとから成り、
第1カップリング手段および第2カップリング手段が、アクチュエータが施錠位置にあるときに平衡接続によって定義された相対位置内で、アダプタに対してツール受を施錠し、
第1カップリング手段および第2カップリング手段への施錠が、ツール受の軸と整列している間に力が作用することを特徴とする、ツール交換装置。 - 第1カップリング手段および第2カップリング手段への施錠の間に働く力が、位置決定表面の間にも分配されることを特徴とする、請求項1に記載のツール交換装置。
- アクチュエータが、ツール受の軸と平行な第1方向および第1方向とは異なる第2方向に、第1カップリング手段または第2カップリング手段の一方を駆動することを特徴とする、請求項1に記載のツール交換装置。
- アクチュエータが、軸を中心に回ることができる偏心器から成ることを特徴とする、請求項1に記載のツール交換装置。
- 第1カップリング手段が、二本のピンから成り、また、第2カップリング手段が、二つの側面スリットを備えたスタッドであることを特徴とする、請求項1に記載のツール交換装置。
- ツール受の内側の空間と、
第1方向に空の空間の内側で軸受筒を駆動する偏心器と、
第1方向に対して傾き、軸に向かって収斂する軸受筒の二つの側面スリットとから成り、
ピンが、二つの側面スリットを通って軸受筒を貫通し、
ピンのそれぞれについて、該ピンの端部が、空の空間に向かって開放している凹部内に嵌合していることを特徴とする、請求項5に記載のツール交換装置。 - ピンと軸受筒の間に介在する弾性要素から成ることを特徴とする、請求項6に記載のツール交換装置。
- 第1固定軸受筒と、
第1固定軸受筒内を摺動できる第2摺動軸受筒とから成り、
第2摺動軸受筒の側面が、二つの側面スリットを有し、該側面スリットの中に二つのローラが嵌合し、
第1固定軸受筒の側面が、二つの窓を有し、該窓の中に、第2摺動軸受筒が第1方向に摺動したときに軸の方向に押すために、二つのローラの端部が嵌合することを特徴とする、請求項5に記載のツール交換装置。 - 第1固定軸受筒と、
第1固定軸受筒の内側を摺動することができる第2摺動軸受筒とから成り、
第2摺動軸受筒の側面が、側面スリットを有し、該側面スリットの中に球が嵌合し、
第1固定軸受筒が、第2摺動軸受筒が第1方向に摺動したときに軸の方向に球を押すために傾けられた内側表面を有することを特徴とする、請求項1に記載のツール交換装置。 - 第1カップリング手段が、可撓性のフォークから成り、第2カップリング手段が、側面スリットを備えたスタッドから成ることを特徴とする、請求項1に記載のツール交換装置。
- 第1カップリング手段が、レバーから成り、アクチュエータが、レバーに作用する解除リングから成ることを特徴とする、請求項1に記載のツール交換装置。
- アクチュエータが、ツール受とアダプタの間の留めおよびツール受の保持を可能にすることによって、挿入位置も許すことを特徴とする、請求項1に記載のツール交換装置。
- アダプタとツール受の間の一つまたは複数の電気接続から成ることを特徴とする、請求項1〜請求項12のいずれか一つに記載のツール交換装置。
- アクチュエータが、ツール受とアダプタの間の留めを可能にすることによって挿入位置も許し、電気接続が、アクチュエータが挿入位置にあるときに開いたままになるように形状決定されることを特徴とする、請求項13に記載のツール交換装置。
- 整列要素から成ることを特徴とする、請求項1〜請求項14のいずれか一つに記載のツール交換装置。
- アダプタが出入りできる収納部に収納されたツール受と、ツール受のアクチュエータに作用するための自動作動装置とから成ることを特徴とする、請求項1〜請求項15のいずれか一つに記載のツール交換装置。
- 機械のアダプタに取り外し自在なツール受を留める過程と、
ツール受とアダプタの間に平衡接続を決定するように、アダプタに対してツール受を駆動するアクチュエータを作動させて、ツール受を施錠する過程とから成ることを特徴とする、機械にツールを連結するためのツール連結方法。 - 駆動が、アダプタのスタッド内に嵌合するツール受の一対のピンによって実施されることを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 駆動が、アダプタのスタッド内に嵌合するツール受の球によって実施されることを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 駆動が、アダプタのスタッドに鈎を掛けるツール受の可撓性のフォークによって実施されることを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 駆動が、レバーによって実施されることを特徴とする、請求項17に記載の方法。
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