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▶ レニショウ パブリック リミテッド カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6348577
(24)【登録日】2018年6月8日
(45)【発行日】2018年6月27日
(54)【発明の名称】座標位置決め機械を制御する方法
(51)【国際特許分類】
G01B 5/012 20060101AFI20180618BHJP
G01B 21/04 20060101ALI20180618BHJP
【ＦＩ】
G01B5/012
G01B21/04
【請求項の数】20
【全頁数】27
(21)【出願番号】特願2016-516236(P2016-516236)
(86)(22)【出願日】2014年5月28日
(65)【公表番号】特表2016-522901(P2016-522901A)
(43)【公表日】2016年8月4日
(86)【国際出願番号】GB2014051612
(87)【国際公開番号】WO2014191729
(87)【国際公開日】20141204
【審査請求日】2017年5月29日
(31)【優先権主張番号】1309506.2
(32)【優先日】2013年5月28日
(33)【優先権主張国】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】391002306
【氏名又は名称】レニショウ パブリック リミテッド カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＩＳＨＡＷ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ティモシー チャールズ フェザーストーン
(72)【発明者】
【氏名】マシュー ヘンリー フリーマン
(72)【発明者】
【氏名】ナディム ボリーニ
【審査官】
櫻井 仁
(56)【参考文献】
【文献】
特表２０１０−５３９４６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−０９５９２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０６７７２５２７（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】
特開２００３−１６５２９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５９１８３７８（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｂ ５／００− ５／３０
Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】国際公開第９３０９３９８号パンフレット
【特許文献2】国際公開第０３０８３４０７号パンフレット
【特許文献3】欧州特許第３６０８５３号明細書
【特許文献4】欧州特許第４０２４４０号明細書
【特許文献5】欧州特許第６９０２８６号明細書
【特許文献6】欧州特許第１９８９５０４号明細書
【非特許文献】
【0014】
【非特許文献1】Ｈ．Ｊ．Ｊ．Ｂｒａｄｄｉｃｋ，“Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”，Ｃｈａｐｍａｎ ＆ Ｈａｌｌ，Ｌｏｎｄｏｎ，１９６０，ｐａｇｅｓ １１ ｔｏ ３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
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。
【課題を解決するための手段】
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
次に例として、添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図4】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。
【図5A】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。
【図5B】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。
【図5C】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。
【図5D】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。
【図5E】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。
【図6A】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。
【図6B】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。
【図7A】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。
【図7B】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。
【図8A】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。
【図8B】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。
【図9A】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。
【図9B】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。
【図10】本発明の別の適用例の斜視図である。
【図13】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。
【図14】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。
【図15】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。
【発明を実施するための形態】
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。