JP2016522901A - 座標位置決め機械を制御する方法 - Google Patents

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Abstract

座標位置決め機械の可動部分に設けられている保持モジュール(16)を、解放可能に連結されたタスクモジュール(18)から分離するために、座標位置決め機械を制御する方法が提供される。この方法は、タスクモジュール(18)を保持するための格納ポート(20)にタスクモジュール(18)を係合させて配置するように、保持モジュール(16)を移動させるステップと、保持モジュール(16)の傾斜動作により保持モジュール(16)をタスクモジュール(18)から分離するように、保持モジュール(16)を移動させ同時に回転させるステップと、を含む。

Description

本発明は、座標位置決め機械を制御する方法に関し、詳細には、解放可能に連結されたモジュールを互いに分離するように座標位置決め機械を制御する方法と、そのような方法を行うよう適合された機械または機械コントローラとに関する。座標位置決め機械は、例えば、座標測定機械、工作機械、および手動座標測定アームを含む。
添付図面の図1は、公知の座標測定機械(CMM)2を示し、キャリッジ8に実装されたクイル(またはアーム)10がCMM2上のモータ(図示せず)によって直交線形方向x、y、およびzに移動可能である。スタイラスモジュールの形をとる、この例でのタスクモジュール18は、保持モジュール16に解放可能に実装され、この保持モジュール16はクイル10に取着される。この例において、保持モジュール16および図示されたタスクモジュール18は、一緒にプローブ17を構成すると見なすことができる。保持モジュール16は、プローブ17の感知機構を収容する感知モジュールを含んでいてもよい。
保持モジュール16でのタスクモジュール18の位置は、タスクモジュール18の上面における運動学的(kinematic)要素の組と、保持モジュール16の下面での運動学的要素の組との間の係合によって、典型的には画定される。これらの運動学的要素は、例えば、モジュールの1つにおいて、プローブ17の縦軸の周りに120°の間隔を空けて配置された3個の円筒状ローラを含んでいてもよく、この1つのモジュールは、モジュールのその他のものにおいて同様に間隔を空けて配置された3対のボールに係合可能なものである。それぞれの素子は、保持およびタスクモジュール16、18の両方に設けられた磁石の間の引力によって係合状態で保持される。
プローブ17のモジュラ構造は、スタイラスおよびその他のタスクモジュールの自動交換を可能にする。真に柔軟な測定システムを提供するために、複数のタスクモジュールを機械2の作業領域内に保持することにより、1つのタスクモジュールを別のモジュールに自動交換可能になるようにしてもよい。
この目的のため、格納ポートをCMM2上に設けて、タスクモジュールを収容してもよい。いくつかの格納ポートは、マガジン内に一緒に収納されてもよい。格納ポートに収容されたタスクモジュールは保持モジュールにより拾い上げられてもよく、またはタスクモジュールは、保持モジュールによって空の格納ポート内に置かれてもよい。このようにプローブは、タスクを制御下に置くのに最も適切なものを使用するように、タスクモジュールを交換してもよい。
特許文献1は、交換可能なタスクモジュールを収容するための複数の格納ポートを収納する、そのようなマガジンの使用を開示する。各格納ポートは、ジョーの対を備えたベース部を含み、このジョーは平行なドッキングインサートを有している。これを添付図面の図1に関連付けると、プローブ17(保持モジュール16はクイル10に取着されており、タスクモジュール18は保持モジュール16に解放可能に実装されている)は、CMM2によって格納ポートに移送され、タスクモジュール18は、CMM2のさらなる動作によって格納ポート内に挿入される。タスクモジュール18は、格納ポートのドッキングインサートとインターフェースをとる円形リップを有する。次いでタスクモジュール18は、タスクモジュール18が格納ポートにより保持されるとそれらの間の接触を解除(break)するクイル10の上向き移動によって、保持モジュール16から分離される。
特許文献1で開示されたそのようなマガジンおよびタスクモジュールは、単一連続移動でかつ任意の追加の機械装置(専用モータまたは電磁石など)なしで、保持モジュール16によるタスクモジュール18の係合と、格納ポートからのタスクモジュール18の係合解除とを可能にする。しかし、特許文献1の配置構成は、保持モジュール16とタスクモジュール18との間の磁力が大きくなる可能性があり、したがってそれらを分離するのに必要とされる力も大きくなるという欠点を有する。これは特に、大きく重いタスクモジュール18を支持するために大きい磁力が必要とされる、大きいプローブの場合に言えることである。
その欠点は、機械的利点を使用して保持モジュール16からタスクモジュール18を分離するために格納ポート内に機構が設けられている配置構成について記述する、特許文献2によって対処された。そのような配置構成では、格納ポートに対する保持モジュール16の線形移動は、格納ポートにおける機構によりタスクモジュール18および保持モジュール16が梃子の原理により引き離される。
特許文献2で開示された配置構成は、添付図面の図2Aおよび2Bに図示される。ハウジング22を含む格納ポート20であって、ピボットアーム24がこのハウジング22内に位置付けられかつ一端がハウジング22から外に延びている、格納ポート20が図示されている。ピボットアーム24は、ハウジング22内に位置付けられたピボット26の周りで限られた量を回転可能である。
ハウジング22から延びるピボットアーム24の部分は、特許文献2の図6に示されるように、対辺を画定する2本のフィンガを備えた略U字形の切り欠きを有する。ピボットアーム24のこれらフィンガは、プローブ17のタスクモジュール18を受容するように設計される。タスクモジュール18には、その外面に、フィンガが挿入される凹部の対が設けられる。あるいは、例えばフィンガを受容する環状凹部を有していてもよい。
タスクモジュール18は、クイル10およびそこに固定される保持モジュール16の水平移動によって、格納ポート20に挿入される。タスクモジュール18が、図2Aに示されるように格納ポート20内に挿入されると、タスクモジュール18は、クイル10および取着された保持モジュール16を上向きに移動させることによって、保持モジュール16から分離される。タスクモジュール18が保持モジュール16と共に上向きに移動するにつれ、タスクモジュール18により受容されたピボットアーム24の端部も上向きに引っ張られ、そのピボット26の周りを回転する。そのようにすることで、タスクモジュール18は、図2Bに示されるように、1つの縁部に沿って保持モジュール16との接触を解除させる。
ピボットアーム24の回転移動によって保持モジュール16がタスクモジュール18の1つの縁部との接触を解除するとき、プローブ17の縦軸に沿って2つのモジュールを引き離すよりも、2つのモジュール16、18を分離するのに少しの力しか必要としない。
国際公開第9309398号パンフレット 国際公開第03083407号パンフレット 欧州特許第360853号明細書 欧州特許第402440号明細書 欧州特許第690286号明細書 欧州特許第1989504号明細書
H.J.J.Braddick,"Mechanical Design of Laboratory Apparatus",Chapman & Hall,London,1960,pages 11 to 30
本出願人は、保持モジュールからのタスクモジュールの直進分離を可能にしたままで、そのような格納ポートの設計を単純化する望ましさを理解した。本出願人は、多数のタスクモジュールを磁気により一緒に連結して積層配置構成にする場合、特に磁気連結が類似する強度のものである場合、上述の技法を使用して分離がどこに生ずるかを予測することが難しいことも理解した。したがって本出願人は、解放可能に連結されたタスクモジュールのスタックにより確実に作用する技法を提供する望ましさを理解した。
本発明の第1の態様によれば、座標位置決め機械の可動部分に設けられている保持モジュールを、解放可能に連結されたタスクモジュールから分離するために、座標位置決め機械を制御する方法であって、タスクモジュールを保持するための格納ポートにタスクモジュールを係合させて配置するように、保持モジュールを移動させるステップと、保持モジュールの傾斜動作により保持モジュールをタスクモジュールから分離するように、保持モジュールを移動させ同時に回転させるステップとを含む方法が提供される。
保持モジュールは、互いに解放可能に連結された複数の個々のモジュールを含んでいてもよい。複数の個々のモジュールは、直列に、互いに解放可能に連結されていてもよい。
タスクモジュールは、互いに解放可能に連結された複数の個々のモジュールを含んでいてもよい。複数の個々のモジュールは、直列に、互いに解放可能に連結されていてもよい。
方法は、保持モジュールとタスクモジュールとの間の連結界面の十分近くに(または連結界面が存在する平面の十分近くに)、保持モジュールに関して得られる回転の軸を維持することにより、その連結界面で、保持モジュールまたはタスクモジュール内のいずれか2つのその他の解放可能に連結されたモジュールの間の連結界面に優先して分離が生ずるのが確実になるように、同時移動および回転を制御するステップを含んでいてもよい。
方法は、保持モジュールに関して得られる回転の軸が、保持モジュールまたはタスクモジュール内の任意の2つのその他の解放可能に連結されたモジュールの間の連結界面(または連結界面が存在する平面)に対してよりも、保持モジュールとタスクモジュールとの間の連結界面(または連結界面が存在する平面)に近いままになるように、同時移動および回転を制御するステップを含んでいてもよい。
方法は、保持モジュールに関して得られる回転の軸が、実質的に、保持モジュールとタスクモジュールとの間の連結界面にまたはこの連結界面に沿った(または連結界面が存在する平面にもしくはこの平面に沿ってもしくはこの平面からちょうどオフセットされた)ままになるように、同時移動および回転を制御するステップを含んでいてもよい。
回転の軸は、保持モジュールとタスクモジュールとの間の連結界面の縁部にまたはこの縁部付近に実質的に維持されるように制御されてもよい。あるいは回転の軸は、連結界面の縁部からオフセットされた位置に実質的に維持されるように制御されてもよい。
保持モジュールとタスクモジュールとの間の連結界面は、解放可能に連結された場合に保持モジュールに対してタスクモジュールを位置合わせ(alignment)するための、複数の位置合わせ特徴部(alignment feature)を含んでいてもよい。
方法は、保持モジュールに関して得られる回転の軸が、位置合わせ特徴部の第1のものを実質的に通過し、それによって第1の位置合わせ特徴部の周りで保持モジュールが旋回するように、同時移動および回転を制御するステップを含んでいてもよい。
方法は、回転の軸が位置合わせ特徴部の第1および第2のものを実質的に通過し、それによって第1および第2の位置合わせ特徴部の周りで保持モジュールが旋回するように、保持モジュールの同時移動および回転を制御するステップを含んでいてもよい。
位置合わせ特徴部の少なくとも1つは、運動学的特徴部であってもよい。位置合わせ特徴部の全てが運動学的特徴部であってもよい。位置合わせ特徴部は、保持モジュールとタスクモジュールとの間に運動学的連結を形成してもよい。
保持モジュールの同時移動および回転の間に、移動は、平面内に実質的に存在する経路に沿ってもよく、一方、同時回転は、平面に実質的に直交する軸の周りであってもよい。平面は、タスクモジュールと保持モジュールとの間の連結界面に実質的に直交していてもよい。
タスクモジュールは、保持モジュールの同時移動および回転の間に、格納ポートに実質的に固定されて保持されていてもよい。
保持モジュールの同時移動および回転の間に、移動は、一部円形経路に沿っていてもよい。
本発明の第2の態様によれば、本発明の第1の態様による方法を行うように構成された、座標位置決め機械コントローラが提供される。言い換えれば、座標位置決め機械コントローラは、座標位置決め機械の可動部分に設けられている保持モジュールを、解放可能に連結されたタスクモジュールから分離するために、座標位置決め機械を制御する方法であって、タスクモジュールを保持するための格納ポートにタスクモジュールを係合させて配置するように、保持モジュールを移動させるステップと、保持モジュールの傾斜動作により保持モジュールをタスクモジュールから分離するように、保持モジュールを移動させ同時に回転させるステップとを含む方法を行うように構成される。
本発明の第3の態様によれば、本発明の第2の態様によるコントローラを含む、座標位置決め機械が提供される。言い換えれば、座標位置決め機械は、座標位置決め機械の可動部分に設けられている保持モジュールを、解放可能に連結されたタスクモジュールから分離するために、座標位置決め機械を制御する方法であって、タスクモジュールを保持するための格納ポートにタスクモジュールを係合させて配置するように、保持モジュールを移動させるステップと、保持モジュールの傾斜動作により保持モジュールをタスクモジュールから分離するように、保持モジュールを移動させ同時に回転させるステップとを含む方法を、行うように構成された座標位置決め機械コントローラを含む。
本発明の第3の態様によれば、座標位置決め機械コントローラにより実行された場合、コントローラに本発明の第1の態様による方法を行わせる、または座標位置決め機械コントローラにロードされた場合、座標位置決め機械コントローラが本発明の第2の態様による座標位置決め機械コントローラになる、コンピュータプログラムが提供される。プログラムは、キャリア媒体に保持されてもよい。キャリア媒体は、記憶媒体であってもよい。キャリア媒体は、伝送媒体であってもよい。
本発明の第4の態様によれば、本発明の第1の態様による方法を行うように座標位置決め機械コントローラを制御するための、コンピュータプログラム命令を内部に記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。
コンピュータプログラム(またはコンピュータプログラム命令)は、座標位置決め機械の可動部分に設けられている保持モジュールを、解放可能に連結されたタスクモジュールから分離するために、座標位置決め機械を制御するように構成され、このコンピュータプログラム(またはコンピュータプログラム命令)は、タスクモジュールを保持するための格納ポートにタスクモジュールを係合させて配置するように保持モジュールを移動させ、かつ保持モジュールの傾斜動作により保持モジュールをタスクモジュールから分離するように保持モジュールを移動させ同時に回転させるよう構成されている。
本発明の別の態様によれば、座標位置決め機械の可動部分に設けられている保持モジュールを、解放可能に連結されたタスクモジュールから分離するために、座標位置決め機械を制御する方法であって、タスクモジュールを保持するための格納ポートにタスクモジュールを係合させて配置するように、保持モジュールを移動させるステップと、タスクモジュールの傾斜動作により保持モジュールをタスクモジュールから分離するように、タスクモジュールを移動させ同時に回転させるステップとを含む方法が提供される。
座標位置決め機械は、工作機械、検査ロボット、コンピュータ数値制御(CNC)機械、または座標測定機械であってもよい。
次に例として、添付図面を参照する。
上記で論じた図1は、プローブを運ぶ座標測定機械の斜視図である。 上記で論じた図2Aも、先に開示された格納ポートに位置決めされたプローブの概略図である。 上記で論じた図2Bも、先に開示された格納ポートに位置決めされたプローブの概略図である。 プローブを運ぶための関節ヘッドを含む、図1に示されたものに対応する座標測定機械の斜視図である。 本発明の実施形態による座標測定機械の概略側面図である。 本発明の実施形態による座標測定機械を制御する方法の、ステップを示す図である。 本発明の実施形態による座標測定機械を制御する方法の、ステップを示す図である。 本発明の実施形態による座標測定機械を制御する方法の、ステップを示す図である。 本発明の実施形態による座標測定機械を制御する方法の、ステップを示す図である。 本発明の実施形態による座標測定機械を制御する方法の、ステップを示す図である。 保持モジュールおよびタスクモジュールの1つの可能性ある配置構成を示す図である。 保持モジュールおよびタスクモジュールの1つの可能性ある配置構成を示す図である。 保持モジュールおよびタスクモジュールの別の可能性ある配置構成を示す図である。 保持モジュールおよびタスクモジュールの別の可能性ある配置構成を示す図である。 保持モジュールおよびタスクモジュールの別の可能性ある配置構成を示す図である。 保持モジュールおよびタスクモジュールの別の可能性ある配置構成を示す図である。 保持モジュールおよびタスクモジュールの別の可能性ある配置構成を示す図である。 保持モジュールおよびタスクモジュールの別の可能性ある配置構成を示す図である。 本発明の別の適用例の斜視図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による別の方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による別の方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による別の方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による別の方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による別の方法のステップを示す図である。 図10の装置を制御する、本発明の実施形態による別の方法のステップを示す図である。 タスクモジュールが、タスクモジュールを構成する最上モジュール以外のモジュールで格納ポートに保持される状況を示す図である。 モジュールのスタックが、回転の軸の位置決めに基づいて意図された通りになぜ分離するかの、機械分析を示す図である。 モジュールのスタックが、回転の軸の位置決めに基づいて意図された通りになぜ分離するかの、機械分析を示す図である。
次に本発明の実施形態について記述する。本発明のこの実施形態は、座標測定機械(CMM)および同様のものなどの座標位置決め機械で使用された関節ヘッドを使用する。
関節プローブヘッドは、公知であり例えば特許文献3、4、5、および6に既に記載されている。典型的な関節プローブヘッドは、工作機械または座標測定機械(CMM)などの座標位置決め機械の可動アームまたはクイルに取着可能なベース部を含む。関節プローブヘッドは、座標位置決め機械の可動アームまたはクイルに対して1以上の回転自由度で測定プローブを支持するように配置構成される。そのような配置構成は、いくつかの利点を有する。例えば、異なるように向きが定められた面は測定プローブにより検査することが可能であり、それによって、通常なら到達できないと考えられる部品上の特徴部の、プロービングが可能になる。
そのような関節ヘッド11を組み込むCMM2が、図3に示される。関節ヘッド11はプローブ17を支持し、この関節ヘッド11は、以下により詳細に記述されるように第1および第2の回転軸42および40を提供するものである。CMM2の動作を制御するための機械コントローラ36も示されている。図1および2を参照しながら記述されたタイプのモジュラシステムにより、関節ヘッドは当然ながら、測定プローブ以外のタスクモジュールを支持するのに使用することができる。
関節ヘッドを有する座標測定機械(CMM)2の部品が、図4に、より詳細に示されている。CMM2は、キャリッジ8も保持する枠6を支持するベース部4を含み、ここでクイル10は、z方向でキャリッジ8に対して移動可能なものである。図1の機械の場合のように、モータ(図示せず)が、3つの相互に直交する軸x、y、およびzに沿ってクイル8を移動させるよう設けられている。
クイル10は、関節プローブヘッド11を保持する。関節プローブヘッド11は、クイル10に取着されたベース部分12と、中間部分14と、保持モジュール16とを有する。ベース部分12は、第1の回転軸40の周りに中間部分14を回転させるための第1のモータ(図示せず)を含む。中間部分14は、第1の回転軸40に実質的に直交する第2の回転軸42の周りに保持モジュール16を回転させるための、第2のモータ(図示せず)を含む。図示しないが、関節プローブヘッド11の可動部品の間に軸受が設けられていてもよい。格納ポート20は、CMM2の作業領域内に設けられる。
この実施例では測定プローブの形をとるタスクモジュール18は、保持モジュール16に解放可能に連結される(例えば、上述の磁気引力を使用して)。タスクモジュール18(測定プローブ)は、タッチトリガープローブでもスタイラスを含むアナログプローブでもよい。タスクモジュール18(測定プローブ)は、光センサを含んでいてもよい。あるいは、タスクモジュール18(測定プローブ)は、光プローブなどの非接触プローブであってもよい。
CMM2の動作を制御するための機械コントローラ36も設けられる。機械コントローラ36は、専用電子制御システムであってもよく、および/またはコンピュータプログラムの制御下で動作するコンピュータを含んでいてもよい。例えば機械コントローラ36は、CMM2に低水準命令を提供するための実時間コントローラと、実時間コントローラを作動させるPCとを含んでいてもよい。
関節プローブヘッド11は、いわゆる「アクティブヘッド(active head)」であり、使用中にプローブヘッド11は、タスクモジュール18(測定プローブ)を、クイル10に対して回転自由度2で移動させる。プローブヘッド11により提供された回転自由度2と、クイル10の3本の線形(x、y、z)並進軸との組合せは、タスクモジュール18(測定プローブ)を5本の軸の周りで移動させるのを可能にする。これは、CMM2のベース部分4に実装された関連部分44の、いわゆる「5軸」測定を可能にする。機械コントローラ36は、プローブヘッド11の第1および第2のモータに、かつ3本の直交線形軸x、y、zに沿ったクイル10の線形移動を制御するモータに、適切な駆動電流を供給するよう配置構成される。
図4およびそれに関する上述の簡単な記述は、アクティブヘッドを含むCMMおよびアクティブヘッドそのものの概観を単に提供することに留意すべきである。そのような装置のより完全な記述は、他の箇所に見出すことができ、例えば特許文献4または上述のその他の類似文書のいずれかを参照されたい。
図5Aから図5Eは、保持モジュール16を、そこに解放可能に連結されたタスクモジュール18から分離するようCMM2を制御する本発明の実施形態による方法の、一連の段階を概略的に示す。保持モジュール16は、CMM2の可動部分(クイル10)に設けられる(連結される)。この実施例では、保持モジュール16が関節ヘッドの回転可能な接合部の形をとり、この保持モジュール16は、軸40(図4参照)の周りで回転可能な連結部を介してクイル10に連結されているが、そうである必要はなく、保持モジュール16とクイル10との間の連結部は、別の実施例では固定された連結部であってもよい。
図5Aは、CMM2の作業領域内で、格納ポート20と並んで配置された保持モジュール16および解放可能に連結されたタスクモジュール10を示す。タスクモジュール18と保持モジュール16との間の界面は、本明細書では連結界面と呼ばれる。タスクモジュール18および保持モジュール16のそれぞれのハウジングが実質的に円筒状である場合、連結界面はその形状が略円形になる。以下にさらに記述されるように、連結界面には、保持モジュール16に対して正確にかつ繰返し可能にタスクモジュール18が位置合わせされるよう位置合わせ特徴部(運動学的特徴部など)が設けられてもよいが、必ずしもそのようである必要はない。
次の段階では、図5Bに示されるように、機械コントローラ36がCMM2を制御して、保持モジュール16をx、y、z内の経路に沿って移動させ、それがタスクモジュール18を格納ポート20に係合させる。上述のように、格納ポート20はタスクモジュール18を保持するよう適合される。この実施例では、格納ポート20の本体から延びるアームを含んで格納ポート20が示され、延びるアームは、略U字形の切り欠きまたは対辺を画定する2本のフィンガを持ったフォークを有していてもよい。アームのフィンガは、フィンガが挿入されるその外面に凹部の対が設けられているタスクモジュール18を、受容し保持するように設計される。格納ポート20内にタスクモジュール18を保持するその他の方法は、当業者に容易に理解されよう。
図5Aおよび図5Bには、タスクモジュール18を格納ポート20に係合させて配置するように、完全に水平な経路に沿って保持モジュール16が移動することが示されるが、一般に機械コントローラ36は、タスクモジュール18を格納ポート20に係合させて配置させるのに必要な、x、y、zにおける経路の任意のタイプに沿って保持モジュール16を移動させるよう配置構成できることが理解されよう。事実、必要に応じて、移動は、タスクモジュール18を格納ポート20内に挿入するため正確に向きを定めるように、CMM2の関節ヘッド11の、1または複数の回転軸(図4を参照した上記記述を参照)を中心とした保持モジュール16および解放可能に連結されたタスクモジュール18の回転を含んでいてもよい。
図5Cに示されるように、タスクモジュール18は格納ポート20によって実質的に固定状態に保持されており、次いで機械コントローラ36は、x、y、zにおいて保持モジュール16を移動させるように、同時に軸42の周りで保持モジュール16を回転させるように、CMM2(関節ヘッド11を含む)を制御する。保持モジュール16のこの同時移動および回転は、保持モジュール16とタスクモジュール18との間の連結界面の縁部の周りを、保持モジュール16が旋回するように協働される。保持モジュール16の同時移動および回転は、連結界面の縁部で実質的に固定状態で保たれるように制御される、保持モジュール16の回転軸46を画定する。
この実施例では、x、y、zにおける移動が実質的に平面内にあり、その平面に実質的に直交する軸の周りで同時回転が行われる。平面は、タスクモジュール18と保持モジュール16との間の連結界面に実質的に直交する。平面は、例えばy,z平面とすることができ、またはx,z平面とすることができるが、平面の向きは、格納ポート20の特定の位置および向きと、回転軸46の所望の向きとによって決められることが理解されよう。図5Cに示されるように、x、y、zにおける経路は一部円形であり、回転軸46の軸に中心を置く円48の弧であり、その半径は、軸42と軸46との間の離隔距離によって画定される。
次いで図5Dに示されるように、機械コントローラ36は、保持モジュール16を格納ポート20から離して上向きに移動するように、CMM2を制御する。次いで図5Eに示されるように、機械コントローラ36は、図5Cにおける回転とは反対の方向に、軸42の周りで保持モジュール16を回転させるようにCMM2を制御して、保持モジュール16がその当初の向きに戻るようにする。
これらのステップによって、保持モジュール16は、保持モジュール16の傾斜動作によりタスクモジュール18から分離される。これは、本発明と、図2に開示された既に考えられた技法とを差別化し、その技法に勝るいくつかの利点を有する。
第1に、本発明を具体化する技法を使用して、格納ポート20は非常に単純化される(かつコストが少ない)。格納ポート20は、任意の複雑な旋回配置構成、または格納ポートそのものの一部を傾斜させる任意のその他のタイプの機構を必要としない。本発明の実施形態によれば、格納ポート20は、例えば全体が固定された部品で形成された単純な設計のものとすることができ、特別に設計された、傾斜機構を持つラックポートを必要としない。
第2に、既に広く使用されている関節ヘッドは、保持モジュール16の傾斜動作により保持モジュール16をタスクモジュール18から分離するための、保持モジュール16を回転させ得る都合の良い手段を提供するので、この関節ヘッドを使用して本発明を実施することができる。必要とされる全ては、サーボ軸における利用可能な移動の範囲のみ使用して必要な動作を行うよう、機械コントローラ36を適切に構成するためのものである。
図5Cに示された段階での保持モジュール16の移動および回転が同時であることは、上記にて記述される。これは、移動および回転が交互になされる手法で生じる、保持モジュール16の制御を包含すると理解され、その場合、保持モジュール16の小さい回転が、非常に素早く連続して、保持モジュール16の小さい移動と交互になされ、全体的な結果として、保持モジュール16の効果的に同時になされる移動および回転がもたらされる。あるいはこれは、保持モジュール16の移動および回転を組み合わせたものと表すことができる。
図5Cに示された段階の文脈において、保持モジュール16の同時移動および回転があると記述される場合、この「移動」要素は、保持モジュール16の並進であると見なしかつ記述することができることも理解されよう。したがって、あるいは、これは保持モジュール16の同時(または組合せ)並進および回転と表すことができる。
図5Cを参照して記述された実施例では、保持モジュール16の同時移動および回転は、連結界面の縁部で実質的に固定されたままの回転軸46を、画定するように制御される。しかし回転軸46は、連結界面の縁部にまたは連結界面の境界内にも配置される必要がなく、代わりに、連結界面の縁部からオフセットされ、連結界面の境界の外側であるがそれでも連結界面が存在する平面の上または付近にあってもよい(例えば、その平面から短い距離だけオフセットされる)ことが理解されよう。
図4および図5Aから図5Eを参照しながらこれまで記述された実施例において、保持モジュール16およびタスクモジュール18は、それら自体は分離可能なモジュール(またはサブモジュール)で形成されない。本発明は、保持モジュール16が、互いに直列に解放可能に連結された複数の個々のモジュールを含む状況(scenario)にも、適用可能である。本発明は、タスクモジュール18が、互いに直列に解放可能に連結された複数の個々のモジュールを含む状況にも、適用可能である。保持モジュール16およびタスクモジュール18の両方が、複数の解放可能に連結されたモジュールで形成される場合、これらの組合せも可能である。これは、図6から9を参照しながらより詳細に記述される。
図6Aおよび図6Bは、同様に、図5を参照しながら既に記述された状況を示し、保持モジュール16は単一モジュール(関節ヘッド11の回転可能な接合部)のみを含み、タスクモジュール18も、単一モジュール(測定プローブ)のみを含む。機械コントローラ36は、2つのモジュール16、18の間の連結を解除(または分離)することができる、ただ1つの連結界面があることがわかっており、この連結界面は、図6Aの矢印によって示される。機械コントローラ36は、保持モジュール16に関する回転軸46が連結界面の縁部にまたはこの縁部の付近にあり、したがって図6Bに示すように保持モジュール16の同時移動および回転を制御して、保持モジュール16の傾斜動作により保持モジュール16をタスクモジュール18から分離できることもわかっている。図6Bは、図5Cおよび5Dに示される移動を、図5Cおよび5Dに示されたような2つの全く異なる別々の段階を必要とせずに、単一の連続移動に組み合わせることができることも示す。事実、1または複数のその他の段階(例えば、全ての段階)は、それらの間にいかなる明確な区別もなしに、流動的な連続手法で行うことができ、例えば、図5Dおよび5Eに示された別々の段階は、保持モジュール16の単一の流動的移動に容易に組み合わせることができる。
代替の状況は、図7Aおよび7Bに示される。この状況において、保持モジュール16は、単一モジュール(回転可能な接合部)をさらに含む。しかし、タスクモジュール18はここで、互いに解放可能に連結された2つのモジュール、測定プローブ、および測定プローブ上の追加のモジュール(加工モジュールなど、タスクモジュールの何等かの形であってもよい)を含む。タスクモジュール18はここで、追加のモジュールと保持モジュール16との間に解放可能な連結を用いて、保持モジュール16に解放可能に連結される。保持モジュール16とタスクモジュール18との間の連結が解除されることになる連結界面は、図7Aの矢印によって示され、保持モジュールに関する回転軸もマークされる。前述のように機械コントローラ36は、図7Bに示されるように、保持モジュール16の傾斜動作により保持モジュール16をタスクモジュール18から分離するように、保持モジュール16の同時移動および回転を制御する。
図7で導入された追加のモジュールは、タスクモジュール18ではなく保持モジュール16の部分と見なすことができることも理解されよう。モジュールが保持モジュール16またはタスクモジュール18の部分と見なされるか否かは、保持モジュール16とタスクモジュール18との間の連結が解除されることになる連結界面の位置に依存する。
例えば図8は、図7と同じ数および順序のモジュールを示すが、図8では、連結が解除されることになる連結界面が図7とは異なる。図7のように、図8では、3つのモジュールが互いに直列に解放可能に連結される。これらが、上方モジュール(回転可能な接合部)から始まって下方モジュール(測定プローブ)で終わる、第1から第3のモジュールとして標識される場合、図7では、連結が解除されることになる連結界面が第1および第2のモジュールの間にあり、一方、図8では、第2および第3のモジュールの間にある(同様に矢印で示されるように)。したがって図7では、第2および第3のモジュールがタスクモジュール18を形成し、保持モジュール16は第1のモジュール単独であるが、図8では、第1および第2のモジュールが保持モジュール16を形成し、タスクモジュール18が第3のモジュールのみである。
別の状況が図9に示され、今度は、第1から第4のモジュールを持ち、連結が解除されることになる連結界面は、第2および第3のモジュールの間にある。したがって、第1および第2のモジュールは保持モジュール16を形成し、第2および第3のモジュールはタスクモジュール18を形成する。当然ながら、異なる割当てか可能であり、この割当ては、モジュールのスタックが解除される場所に応じて使用中に決定することができる。図9は、本発明が、測定プローブを組み込んだタスクモジュールを有することに限定されないことも示し、図9では、第4のモジュールがレンズモジュールである。
動作の原理は、図6から図9にそれぞれ示された4つの状況の全てで同じであり、機械コントローラ36は、保持モジュール16(どのように構成されていようとも)の同時移動および回転を制御して、保持モジュール16の傾斜動作により保持モジュール16をタスクモジュール18(どのように構成されていようとも)から分離する。
上述のように、様々なモジュールは、好ましくは、運動学的連結を使用して互いに連結される。当業者に理解されるように、かつ例えば非特許文献1に記載されるように、運動学的設計では、最小限の数の制約部(constraint)を使用して本体または特徴部の運動の自由度を制約し、特に、制約を超えることを回避する。運動学的連結の使用は、1つのモジュールの、別のモジュールに対する高度に繰返し可能な位置決めを確実にし、モジュールは、予測可能な公知の手法で連結されることを意味する。したがって、対の1つのモジュールに設けられた運動学的特徴部は、対のもう一方のモジュールの、対応する運動学的特徴部に係合する。いかなる程度の過剰制約も回避するために、運動学的連結は理論上、連結された部分の間に点接触を必要とすることを理解されたい。しかし、運動学的連結の、一般に受け入れられた意味は、たとえ小さい面積の接触が点接触の代わりに使用されたとしても、運動学的設計原理にほぼ準拠するものである。そのような運動学的連結は、擬似または準運動部と呼ばれてもよい。運動学的制約は、完全制約とも時々呼ばれる。
図4から図9に例示された実施例は運動学的連結特徴部を組み込むことができるが、これらは明確に示されていない。ここで実施例は、運動学的連結特徴部を明確に含む図10(および関連する図11および図12)を参照して記述される。また、図4から図9は本質的にかなり概略的であるが、図10は、本発明のより現実的な適用例を示す。
同様の符号は同様の部分を示すので、かつ図10の実施例は図4から図9の実施例に密接に関係するので、図10における部品の詳細な説明は必要とされない。手短に言うと、図10は、タスクモジュール18が配置されることになる格納ポート20に並べて保持モジュール16により保持された、タスクモジュール18の斜視図であり、図10に示された格納ポート20は、2ポート交換ラックである。
図10の側面図は図11Aに示され、様々な部分がより明瞭に示されている。図11Aは、図11Aから図11Eにそれぞれ示される一連の段階の第1の段階でもあり、上述の図5Aから図5Eで示された段階に密接に対応する。図11Aから、互いに直列に解放可能に連結された3つのモジュールA、B、およびCがあることがわかる。
図11Aから図11Eに示される例示的な順序は、モジュールBおよびCの間の連結を解除しようとするものであり、したがってモジュールAおよびBは保持モジュール16を形成し、それに対してモジュールCはタスクモジュールであると見なすことができる。実際に、当然ながらモジュールBは、ある有用なタスクを行うように適合して設けられ、その下に別のモジュールを保持しまたは支持するよう作用するだけではないという意味で、「タスクモジュール」でもある。
図11Aに示される特定の実施例において、モジュールBはカメラモジュールであり、モジュールCはレンズモジュールであり、モジュールAは、この場合も、関節ヘッドの単なる回転(または回転可能な)旋回接合部である。図11Aからわかるように、カメラモジュールBは、回転するモジュールAの周りに延びる部品を有し、モジュールB(釣合い錘として作用する)の延長部分の上端は、図12Fを参照することにより以下に明らかにされるように、固定状態で取着されていない。
図11Aには、運動学的連結特徴部19も示されている。これらは、2つの連結されたモジュールの他方の連結面に設けられたスロットまたは溝の内部に据えられた、2つの連結されたモジュールの一方に設けられたボールの形をとる。当業者なら、そのような運動学的連結をどのように実施するのか容易に理解されよう。
上述のように、図11Aは、図11Aから図11Eにそれぞれ示された一連の段階の第1の段階であり、これらの段階は、図5Aから図5Eにそれぞれ示された段階に密接に対応する。関係する特定の適用例において、図11Aは、レンズモジュール交換サイクルの開始時を示し、レンズモジュールC上のスロットは、交換ポート20のフォークの平面内に並べられる。
図11Bでは、機械コントローラ36は、レンズモジュールCのスロットが交換ポート20のフォークに完全に係合するようにCMM2を制御する。
図11Cにおいて、機械コントローラ36は、レンズモジュールCの運動学的マウントの1つに一致する回転軸46の周りの回転に分解される、5軸運動を行うように(または少なくとも5軸のうち3本、クイル10の少なくとも2本のデカルト軸および関節ヘッドの1本の回転軸を使用して)、CMM2(関節ヘッドを含む。)を制御し、この軸46は、運動部の平面に名目上平行な平面内にあり、最も都合の良い場合には、関節ヘッドの底部回転軸42に平行である。小さい回転でその他の運動学的マウントを解除することが可能になる部品の間に十分なクリアランスがある限り、レンズモジュールCとカメラモジュールBとの間の連結界面に設けられた運動学的マウントのどれが、軸46を画定するのに使用されるのかは問題ではない。したがってこの実施例は、回転軸46が、解除される連結界面の縁部に直角である必要はなく、連結界面の境界内に、例えば運動学的特徴部などの連結界面の特徴部に置くことができることを示す。上述のように、回転軸46は、連結界面の境界の外にあることが、さらに可能である。回転軸46の位置決めを、図14および図15を参照しながら以下に、より詳細に考察する。図11Cは、左側面を中心に旋回する関節ヘッドの反時計回りの回転を示すが、このステップでは、対向する側面を中心に旋回するよう時計回りの回転を行うことも可能であり、例えばこの回転軸46は、レンズモジュールCの2つの運動学的マウントに一致することにも留意されたい。
図11Dにおいて、機械コントローラ36は、残りの(1または複数の)運動学的台座を解除するため実質的に垂直移動を行うようにCMM2を制御し、図11Eでは、関節ヘッドは、カメラモジュールBを真っ直ぐ下降する位置まで戻すよう回転運動を行う。
当然ながら、図6から図9を参照して説明されたように、モジュールAからCは、異なる連結界面で解除されまたは分離されることができる。図12Aから図12Eは、図11Aから図11Eの代替の段階の順序を示し、モジュールは、回転モジュールAとカメラモジュールBとの間の連結界面で分離され、したがってタスクモジュール18は、カメラモジュールBおよびレンズモジュールCで構成され、保持モジュール18は単なる回転モジュールAである。
したがって手短に言うと、図12Aは、カメラモジュール交換サイクルの開始時を示し、カメラモジュールB上のスロットは、交換ポート20のフォークの平面内に並べられる。図12Bでは、カメラモジュールBのスロットは、交換ポート20のフォークに係合するよう作製される。図12Cでは、カメラモジュールBの運動学的マウント19の1つに一致した軸46の周りに有効な回転がなされ、この場合も、小さい回転でその他の運動学的マウントを解除するのに十分なクリアランスが部分間にある限り、軸46を位置決めするのに、レンズモジュールCとカメラモジュールBとの間の運動学的マウントのどれが選択されるかは問題ではない。図12Dでは、残りの運動学的台座を解除するように、実質的に垂直な移動がなされる。図12Eでは、マウントを、真っ直ぐ下降する位置に戻すよう、回転運動がなされる。追加の段階が図12Fに示され、機械コントローラ36は、関節ヘッドをカメラモジュールBの釣合い錘から離すために実質的に水平な移動を行うようCMM2を制御する。
タスクモジュール18が複数のモジュールで構成される場合、典型的にはそれらのモジュールの最上部が格納ポート20に保持されその一方で保持モジュール16が回転される場合にも言えることであるが、これは必ずしもそのようである必要はない。確かに、これはいくつかの状況で不可能と考えられる。例えば図13は、図7に対応する概略図であり、タスクモジュール18を構成する2つのモジュールがある。図13では、ベース部4の上にある格納ポート20のアームの高さに対する、2つのモジュールの下の部分(測定プローブ)の長さにより、格納ポート20内に2つのモジュールの上の部分を保持することが不可能である。2つのモジュールの上の部分は、格納ポート20によって保持されるように適切に適合されないことも考えられる。しかし、保持モジュール16の回転軸46が、保持モジュール16とタスクモジュール18の上のモジュールとの間の連結界面に対して適切に位置決めされるのを確実にしながら(例えば、上述のように、連結界面の縁部でもしくは付近で、または連結界面の縁部からオフセットされるがそれでも、連結界面が存在する平面上もしくは付近で、または任意のその他の連結界面よりも、解除されることになる連結界面の近くで)、格納ポート20にこれら2つのモジュールの下の部分を保持することがさらに可能である。これは、モジュールのスタックが正しい連結界面で分離されるのを確実にする。
保持モジュール16に関して得られる回転軸が、保持モジュール16とタスクモジュール18との間の連結界面の縁部にまたは縁部付近に残るように、保持モジュール16の同時移動および回転が制御されることは、上記にて記述される。これは、互いに解放可能に連結されてスタックになった多数のモジュールが存在する場合であっても、有効であることが記述され、例えば回転軸46が、このスタックを解除しまたは分離することが望まれる連結界面にまたは付近に配置された場合、そのスタックは確かに、隣接する界面ではなくその界面で分離されることになる。要するに、モジュールのスタックは、回転軸46の位置決めに基づいて分離される。これがなぜ作用するか、即ちモジュールのスタックが回転軸46の位置決めに基づいてなぜ分離するかに関する1つの可能性ある機械分析を、図14および15を参照しながら次に説明する。
それぞれの連結界面に同一の磁気連結力および同一の連結特徴部(この例示では、運動学的特徴部)を持つ、互いにかつ下の固定された支持モジュールCに解放可能に連結された2つの同一のモジュールAおよびBについて考える。図14は、回転軸46が、連結界面(即ち、モジュールBおよびCの間)の下の部分の運動学的特徴部の1つに配置された状況の分析を提示する。これは、図8を参照しながら上記にて記述された状況に似ている。
2つの代替の状況に対応している2つのグラフが図14の下部にプロットされる。第1は、モジュールのスタックがそれによって上方の連結界面(即ち、モジュールAおよびBの間)で分離を引き起こし、第2は、モジュールのスタックがそれによって下方の連結界面(即ち、モジュールBおよびCの間)で分離を引き起こす。第1の状況は図14の左上の部分に示され、一方、第2の状況は図14の右上の部分に示される。
これらの状況のそれぞれに関し、剥離角(即ち、2つのモジュールの間で開放された角)に対する磁気分離の全体的な変化を示すように、図14の下部には線がプロットされる。所与の剥離角では、第1の状況で必要とされた磁気分離が、第2の状況の場合よりも大きいことがわかる(上方運動部を分割するための勾配は、より急峻である)。これは、上方運動部を分割するのにより多くの作用が必要とされることを意味し、したがって底部運動部が代わりに分割されることになり(少ない作用しか必要としない)、即ち、第2の状況が実際に生ずることになる。
図15は、上方連結界面(即ち、モジュールAおよびBの間)の運動学的特徴部の1つの上に配置されるように、回転軸46が代わりに制御される状況の分析を提示する。これは図13を参照しながら上記にて記述された状況に似ている。
2つの代替の状況に対応している2つのグラフが図15の下部にプロットされる。第1は、モジュールのスタックがそれによって上方の連結界面(即ち、モジュールAおよびBの間)で分離を引き起こし、第2は、モジュールのスタックがそれによって下方の連結界面(即ち、モジュールBおよびCの間)で分離を引き起こす。第1の状況は図15の左上の部分に示され、一方、第2の状況は図15の右上の部分に示される。
これらの状況のそれぞれに関し、剥離角(即ち、2つのモジュールの間で開放された角)に対する磁気分離の全体的な変化を示すように、図15の下部には線がプロットされる。所与の剥離角では、第2の状況で必要とされた磁気分離が、第1の状況の場合よりも大きいことがわかる(上方運動部を分割するための勾配は、より急峻である)。これは、下方運動部を分割するのにより多くの作用が必要とされることを意味し、したがって上方運動部が代わりに分割されることになり(少ない作用しか必要としない)、即ち、第1の状況が実際に生ずることになる。
少なくとも同一のモジュールのスタックに関し、解除が、選択された旋回点(回転軸46)の最も近くにある連結界面で生ずるのを示すように、上記推論を拡げることができる。したがって、選択された連結界面で回転軸46を厳密に維持する要件はなく、むしろ、任意のその他のものよりもその連結界面の近くに維持されるべきである。言い換えれば、機械コントローラ36は、保持モジュール16に関して得られる回転軸46が、保持モジュール16またはタスクモジュール18内の任意の2つのその他の解放可能に連結されたモジュールの間の連結界面に対してではなく、保持モジュール16とタスクモジュール18との間の連結界面の近くに維持されるように、保持モジュール16の同時移動および回転を制御するよう設定することができる。
この指針は、モジュール間に種々の連結力および/または種々の連結特徴部がある場合、適切に修正することができる。より一般には、保持モジュール16の同時移動および回転は、保持モジュール16またはタスクモジュール18内の任意の2つのその他の解放可能に連結されたモジュール間の連結界面に優先してその連結界面で分離が生ずるのを確実にするため、保持モジュール16とタスクモジュール18との間の連結界面の十分近くに、保持モジュール16に関して得られる回転軸を維持するよう制御されると言うことができる。
絶対的精度で保持モジュール16の移動および回転を制御することが不可能となる可能性があり、したがって例えば回転軸46が固定されたままであることを意図する場合であっても、実際にはそうならない可能性があることも理解されよう。上記の説明から、技法はそのような不完全さに対して適切に耐え得るので、これは問題ではないことが明らかにされよう。ある場合には、同時移動および回転は、回転軸46が固定されたままにならないように意図的に制御することができ、例えば所定の経路に従うよう作製される。
図14および図15を参照しながら提示された分析は、精密でも完全なものでもなく、1つの可能性ある説明を提供するためのものでありかつ指針としての働きをすることを意図するにすぎないことが理解されよう。その他の要因も、配置される特定の装置に応じて、同様に効果を表す。例えば、どの接合部が最初に解除されるかを決定するために磁気分離(したがって、行われた動作)と比較することに加え、軸(持ち上げ)方向ではなく横(滑動)方向での運動部を解除するのにより大きな力が必要になる可能性がある。例えば、図14の左上部分の線図を参照すると、上方接合部(モジュールAおよびBの間)での解除は、滑り(持ち上げるのではなく)落とすのに左捩れ運動部(left-hand kinematic)が必要と考えられ、これを実現するのは、連結の性質により機械的に難しいことである。
保持モジュール16の傾斜動作により保持モジュール16をタスクモジュール18から分離するのに、上述のように保持モジュール16を移動させ同時に回転させる代わりに、タスクモジュール18で行うことなく同様の能動傾斜動作を可能にする能動格納ポート20を設けることができることが理解されよう。したがって、保持モジュール16を、解放可能に連結されたタスクモジュール18から分離するための、座標位置決め機械を制御する方法であって、保持モジュールは、タスクモジュール18を保持する目的でタスクモジュール18を格納ポート20に係合させて配置するよう移動され、タスクモジュール18は、保持モジュール16を実質的に固定状態で保持しながら、格納ポート20によって移動され同時に回転されて、タスクモジュール18の傾斜動作により保持モジュール16をタスクモジュール18から分離する方法も提案される。そのような実施例における能動格納ポート20は、機械コントローラ36によって制御され得る。これは、受動格納ポート20が使用されさらにタスクモジュール18の傾斜動作を引き起こすのに保持モジュール16を上向き移動させる必要がある、図2を参照しながら上記にて説明された、以前より考えられてきた技法とは区別されるものである。このようにタスクモジュール18を能動的に移動/回転させることは、保持モジュール16および/またはタスクモジュール18を構成する複数のモジュールが存在する状況において、以前より考えられてきた技法にも勝る特別な利点を有するが、それは正しい連結が解除されるのが確実になるように、タスクモジュール18の移動/回転を制御された手法で行うことができるからである。保持モジュール16を、タスクモジュール18および保持モジュール16の両方の傾斜動作でタスクモジュール18から分離するのに、保持モジュール16を能動的に移動/回転させること、およびタスクモジュール18を能動的に移動/回転させることを、組み合わせることも可能である。
本発明により実現された利点は、例えば特許文献1による場合のように、一度に力全体を解除しなければならないのではなく、保持モジュールをタスクモジュールに連結する力の逐次または段階的な解除があることである。例えば、連結界面が3つの運動学的位置合わせ特徴部を有する場合、および保持モジュールが3つの運動部のうち2つを中心に旋回するよう作製された場合、連結は、まず残された運動部で解除され(回転段階中)、次いで2つの旋回運動部で解除される(持ち上げ段階中)。保持モジュールが、3つの運動部のうち1つを中心に旋回するよう構成された場合、連結は、まず残りの2つの運動部で最初に解除され(回転段階中)、次いでその旋回運動部で解除される(持ち上げ段階中)。これは、1つの層を別の層から剥離するのに似ており、層間の連結力が一度に全領域にわたって解除されるのではなく領域の端から端まで逐次解除される。2つの理論的に剛性な平坦面が互いに対して旋回しまたは傾斜する場合、理論上は全表面領域が同時に互いから離れるように移動することになるが(おそらくは回転軸以外)、実際は、剥離のように、ある程度の逐次連結解除がなされるよう、表面および/または連結構造にいくらかの柔軟性があってもよく、この連結は、回転軸からさらに離れた場所から始まりこの回転軸に向かって移動するように逐次解除されるものである。さらに、傾斜動作により、表面の異なる部分はどの時点においても異なる分離状態にあり、したがって、連結力および/または連結構造の性質により、典型的には異なる連結力を経験することになり(例えば、磁力は分離に依存する。)、そのため1つのモジュールの、他のモジュールからの段階的なまたは逐次連結解除がなされることになる。これは、モジュールを分離するのに必要とされる力のいかなる大きいピークも回避するのを助け、本発明の実施形態におけるこの連結力は、同時にではなく逐次または段階的な手法で解除され、それにより、特許文献1の場合にあるように、機械のモータに歪みが加えられるのを回避するのを助けかつあらゆる突然の極端な分離も回避するのを助ける。
座標測定機械2の動作は、機械2におけるプログラム動作によって、特に、図4に概略的に示されたコントローラ36のような座標測定機械コントローラのプログラム動作によって制御できることが理解されよう。そのようなプログラムは、コンピュータ読み取りが可能な媒体に記憶させることができ、または例えば、インターネットウェブサイトから得られたダウンロード可能なデータ信号などの信号に、具体化することができる。添付される特許請求の範囲は、プログラムそのものを包含すると解釈され、またはキャリア上の記録として、または信号として、または任意のその他の形で解釈される。
本発明の実施形態を、座標測定機械の文脈において主に記述してきたが、本発明は、より一般的に、座標位置決め機械の任意のタイプに適用可能である。座標位置決め機械は、例えば、工作機械、検査ロボット、コンピュータ数値制御(CNC)機械、または座標測定機械とすることができる。したがって座標測定機械は、座標位置決め機械の単に一実施例である。座標位置決め機械は、典型的には、機械を動作させる対象を支持するためのテーブルと、このテーブルに対して移動可能なアームであって、典型的には3つの線形自由度を備え、例えば切削工具、検査プローブ、または溶接アームなどのタスクモジュールを保持するアームとを含む。従来の座標位置決め機械は、可動アームを、ロボットの場合には複数の直列に実装された回転可能な接合部により、または工作機械および座標測定機械の場合には複数の直列に実装された線形案内路上に支持する。

Claims (20)

  1. 座標位置決め機械の可動部分に設けられている保持モジュール(16)を、解放可能に連結されたタスクモジュール(18)から分離するために、座標位置決め機械を制御する方法であって、
    前記タスクモジュール(18)を保持するための格納ポート(20)に前記タスクモジュール(18)を係合させて配置するように、前記保持モジュール(16)を移動させるステップと、
    前記保持モジュール(16)の傾斜動作により前記保持モジュール(16)を前記タスクモジュール(18)から分離するように、前記保持モジュール(16)を移動させ同時に回転させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記保持モジュール(16)は、互いに直列に解放可能に連結された複数の個々のモジュールを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記タスクモジュール(18)は、互いに直列に解放可能に連結された複数の個々のモジュールを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記保持モジュール(16)と前記タスクモジュール(18)との間の連結界面の十分近くに、前記保持モジュール(16)に関して得られる回転の軸を維持することにより、その連結界面で、前記保持モジュール(16)または前記タスクモジュール(18)内のいずれか2つのその他の解放可能に連結されたモジュールの間の連結界面に優先して分離が生ずるのが確実になるように、前記同時の移動および回転を制御するステップを含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  5. 方法は、前記保持モジュール(16)に関して得られる回転の軸が、前記保持モジュール(16)または前記タスクモジュール(18)内の任意の2つのその他の解放可能に連結されたモジュールの間の連結界面に対してよりも、前記保持モジュール(16)と前記タスクモジュール(18)との間の連結界面に近いままになるように、前記同時の移動および回転を制御するステップを含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の方法。
  6. 前記保持モジュール(16)に関して得られる回転の軸が、実質的に、前記保持モジュール(16)と前記タスクモジュール(18)との間の連結界面にとどまる、もしくはこの連結界面に沿ったままになるように、または、前記連結界面が存在する平面にとどまる、もしくはこの平面に沿ったままとなる、もしくはこの平面からちょうどオフセットされたままとなるように、前記同時の移動および回転を制御するステップを含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の方法。
  7. 前記回転の軸は、前記保持モジュール(16)と前記タスクモジュール(18)との間の連結界面の縁部に、もしくはその近傍に実質的に維持されるように制御されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記回転の軸は、前記保持モジュール(16)と前記タスクモジュール(18)との間の前記連結界面の縁部からオフセットされた位置に実質的に維持されるように制御されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  9. 前記保持モジュール(16)と前記タスクモジュール(18)との間の前記連結界面は、解放可能に連結された場合に前記保持モジュール(16)に対して前記タスクモジュール(18)を位置合わせするための複数の位置合わせ特徴部を含むことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の方法。
  10. 前記保持モジュール(16)に関して得られる回転の軸が、前記位置合わせ特徴部の第1のものを実質的に通過し、それによって前記第1の位置合わせ特徴部の周りで前記保持モジュール(16)が旋回するように、前記同時の移動および回転を制御するステップを含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 前記回転の軸が前記位置合わせ特徴部の第1および第2のものを実質的に通過し、それによって前記第1および第2の位置合わせ特徴部の周りで前記保持モジュール(16)が旋回するように、前記保持モジュール(16)の前記同時の移動および回転を制御するステップ含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記位置合わせ特徴部は、前記保持モジュール(16)と前記タスクモジュール(18)との間に運動学的連結を形成することを特徴とする請求項9ないし11のいずれかに記載の方法。
  13. 前記保持モジュール(16)の前記同時の移動および回転の間、前記移動は、平面内に実質的に存在する経路に沿ったものであり、前記同時の回転は、前記平面に実質的に直交する軸の周りのものであることを特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載の方法。
  14. 前記平面は、前記タスクモジュール(18)と前記保持モジュール(16)との間の連結界面に実質的に直交することを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 前記タスクモジュール(18)は、前記保持モジュール(16)の前記同時の移動および回転の間に、前記格納ポート(20)に実質的に固定されて保持されることを特徴とする請求項1ないし14のいずれかに記載の方法。
  16. 前記保持モジュール(16)の前記同時の移動および回転の間に、前記移動は、一部円形の経路に沿うことを特徴とする請求項1ないし15のいずれかに記載の方法。
  17. 請求項1ないし16のいずれかに記載の方法を実行するように構成された、座標位置決め機械のコントローラ。
  18. 請求項17に記載のコントローラを含む、座標位置決め機械。
  19. 座標位置決め機械のコントローラにより実行されると、前記コントローラが請求項1ないし16のいずれかに記載の方法を実行するようにするコンピュータプログラム。
  20. 請求項1ないし16のいずれかに記載の方法を実行するように座標位置決め機械のコントローラを制御するための、コンピュータプログラム命令を内部に記憶したコンピュータ読み取り可能な媒体。
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