(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うための仕上げ装置を提供する。【解決手段】仕上げ装置は、磁性材料から作製されプラテン表面を有するプラテン、及びプラテン表面に配置され仕上げ工程エンドエフェクタを有する仕上げモジュールを含む。仕上げモジュールは、仕上げモジュールをプラテンの方へ付勢する磁界を発生し、且つ、プラテン表面上での仕上げモジュールの移動を制御するための磁束を発生してワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うように動作可能である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース（１３２、１６２）の表面（１３４、１６４）に自動仕上げ工程を行うための仕上げ装置（１０、１００）であって、
磁性材料から作製され、プラテン表面（２２、１０８）を有するプラテン（１２、１０２）、及び
前記プラテン表面に配置され、仕上げ工程エンドエフェクタ（３６、８２）を有する仕上げモジュール（１８、２０）を備え、前記仕上げモジュールは、前記仕上げモジュールを前記プラテンの方へ付勢する磁界を発生し、且つ、前記プラテン表面上での前記仕上げモジュールの移動を制御するための磁束を発生して前記ワークピースの前記表面に前記自動仕上げ工程を行うように動作可能である、仕上げ装置（１０、１００）。
【請求項２】
前記プラテンは、平らなプラテン（１２）及び湾曲プラテン（１０２）のうちの一つである、請求項１に記載の仕上げ装置（１０、１００）。
【請求項３】
前記プラテン（１２、１０２）が結合される装着ブラケット（１４、１０４）であって、前記ワークピース（１３２、１６２）の前記表面（１３４、１６４）の近傍に前記仕上げ装置を位置決めする位置決め装置（１３６、１６６）に前記プラテンを結合させる装着ブラケットを備える、請求項１又は２に記載の仕上げ装置（１０、１００）。
【請求項４】
ワークピース（１３２、１６２）の表面（１３４、１６４）に自動仕上げ工程を行うための仕上げステーション（１３０、１６０）であって、
請求項１から３の何れか一項に記載の仕上げ装置（１０、１００）、及び
前記仕上げモジュール（１８、２０）と通信するように結合された仕上げモジュールコントローラ（６０）を備え、前記仕上げモジュールコントローラは、前記仕上げモジュールにより発生した前記磁束を制御して、前記仕上げモジュールを前記プラテン表面（２２、１０８）上で移動させ前記自動仕上げ工程を行わせるように構成された、仕上げステーション（１３０、１６０）。
【請求項５】
前記プラテン（１２、１０２）に結合された位置決め装置（１３６、１６６）であって、前記仕上げモジュール（１８、２０）が前記ワークピースの前記表面に前記自動仕上げ工程を行う間、前記ワークピース（１３２、１６２）の前記表面（１３４、１６４）に隣接する前記プラテンを支持する位置決め装置を備える、請求項４に記載の仕上げステーション（１３０、１６０）。
【請求項６】
磁性材料から作製され、プラテン表面（２２、１０８）を有するプラテン（１２、１０２）、及び仕上げ工程エンドエフェクタ（３６、８２）を有し、前記プラテン表面に配置された仕上げモジュール（１８、２０）を有する仕上げ装置（１０、１００）を用いて実行される、ワークピース（１３２、１６２）の表面（１３４、１６４）に自動仕上げ工程を行うための方法（２００）であって、前記仕上げモジュールは、前記プラテン表面の方へ前記仕上げモジュールを付勢する磁界を発生し、前記方法が、
前記仕上げモジュールにより生成される磁束を用いて前記仕上げモジュールを前記プラテン表面上に展開すること（２０４）、及び
前記仕上げ工程エンドエフェクタを用いて前記自動仕上げ工程を行うこと（２０６）を含む、方法（２００）。
【請求項７】
前記仕上げ装置（１０、１００）を前記ワークピース（１３２、１６２）の前記表面（１３４、１６４）の近傍に位置決めすること（２０２）、及び
前記ワークピースの前記表面に前記自動仕上げ工程を行うこと（２０６）を更に含む、請求項６に記載の方法（２００）。
【請求項８】
前記プラテン（１２、１０２）が、位置決め装置（１３６、１６６）に前記プラテンを結合する装着ブラケット（１４、１０４）に結合され、前記位置決め装置（１３６、１６６）が移動可能なカート（１４０）を備え、前記方法が、
前記ワークピース（１３２、１６２）の前記表面（１３４、１６４）に前記自動仕上げ工程を行う（２０６）間、前記位置決め装置の動作を制御すること（２０２）、及び
前記ワークピース（１３２、１６２）の前記表面（１３４、１６４）に前記自動仕上げ工程を行う（２０６）間、前記移動可能なカートの動作を制御すること（２０６）を更に含む、請求項６又は７に記載の方法（２００）。
【請求項９】
前記自動仕上げ工程を行うこと（２０６）が、前記仕上げ工程エンドエフェクタ（３６、８２）を用いて、塗料及び印刷用インクのうちの一つを前記ワークピース（１３２、１６２）の前記表面（１３４、１６４）に塗布すること（２３８）を更に含む、請求項６から８の何れか一項に記載の方法（２００）。
【請求項１０】
前記仕上げモジュール（１８、２０）が、ベース（２４）、及び前記仕上げ工程エンドエフェクタ（３６、８２）を前記ベースに接続するエンドエフェクタ位置決めデバイス（３４、８０）を備え、前記仕上げ装置を位置決めすること（２０２）が、前記ワークピース（１３２、１６２）の前記表面（１３４、１６４）に対して前記仕上げ工程エンドエフェクタの位置及び向きを変更するように前記エンドエフェクタ位置決めデバイスを動作させることを含む、請求項６から９の何れか一項に記載の方法（２００）。
【請求項１１】
前記プラテン（１２、１０２）が複数の穴（１２４）を含み、前記方法が、前記プラテン表面（２２、１０８）と前記仕上げモジュール（１８、２０）との間に空隙を生じるために前記複数の穴を通じて空気を排出させること（２０４）を更に含む、請求項６から１０の何れか一項に記載の方法（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、ワークピースに仕上げ工程を行うことに関し、より具体的には、ワークピースの表面を横断して仕上げ工程を行うためにリニアモーターに装着された仕上げ工程エンドエフェクタを用いて、仕上げ工程を自動化する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの構造体、例えば、限定されないが、航空機のコンポーネントは、少なくとも一部が手作業のプロセスとして行われる、塗装、印刷、及び品質検査などの仕上げ工程を有する。塗装工、レタラー、及び検査官などの熟練の作業者は、比較的高い品質及び精度でこれらの工程を行うことができる。しかしながら、こうした手作業の処理では、各工程が完了するまでの時間、塗装及び印刷においてワークピースの表面にマルチカラーのデザインを適用する精度、及び表面に複雑なデザインを適用する際の品質維持などのパフォーマンス基準の観点において、固有の制限がある。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の一態様では、ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うための仕上げ装置が開示される。仕上げ装置は、磁性材料から作製されプラテン表面を有するプラテン、及びプラテン表面に配置され仕上げ工程エンドエフェクタを有する仕上げモジュールを含む。仕上げモジュールは、仕上げモジュールをプラテンの方へ付勢する磁界を発生し、且つ、プラテン表面上での仕上げモジュールの移動を制御するための磁束を発生してワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うように動作可能である。
【０００４】
本開示の別の態様では、ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うための方法が開示される。方法は、仕上げ工程エンドエフェクタを有し、磁性材料から作製されたプラテンのプラテン表面に配置された仕上げモジュールを用いて実施され、仕上げモジュールは、仕上げモジュールをプラテン表面の方へ付勢する磁界を発生する。方法は、仕上げモジュールにより発生した磁束を用いて仕上げモジュールの移動を制御すること、及び仕上げ工程エンドエフェクタを用いて自動仕上げ工程を行うことを含む。
【０００５】
本開示の更なる態様では、ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うためのシステムが開示される。システムは、磁性材料から作製されプラテン表面を有するプラテン、プラテン表面に配置され仕上げ工程エンドエフェクタを有する仕上げモジュール、及び仕上げモジュールと通信するように結合された仕上げモジュールコントローラを含む。仕上げモジュールは、仕上げモジュールをプラテンの方へ付勢する磁界を発生し、且つ、プラテン表面上での少なくとも一つの仕上げモジュールの移動を制御するための磁束を発生してワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うように動作可能である。仕上げモジュールコントローラは、仕上げモジュールにより発生した磁束を制御して、プラテン表面上で仕上げモジュールを移動させ自動仕上げ工程を行わせるように構成される。
【０００６】
さらなる態様は、本特許の請求の範囲により規定される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ワークピースの表面に仕上げ工程を行うための、本開示による仕上げ装置の一実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示す仕上げ装置の、本開示による仕上げモジュールの一実施形態の側面図である。
【図３】図１に示す仕上げ装置の、本開示による仕上げモジュールの代替的な実施形態の側面図である。
【図４】ワークピースの表面に仕上げ工程を行うための、本開示による仕上げ装置の代替的な実施形態の斜視図である。
【図５】図１に示す仕上げ装置を複数実装した、本開示による仕上げステーションの一実施形態の斜視図である。
【図６】図４に示す仕上げ装置を複数実装した、本開示による仕上げステーションの代替的な実施形態の斜視図である。
【図７】図５及び図６に示す仕上げステーションの制御要素の概略的な説明図である。
【図８】図１及び図４に示す仕上げ装置により行われうる、本開示による自動仕上げ工程ルーチンの流れ図である。
【図９】図８に示すルーチン内で行われうる、本開示による仕上げ装置位置決めルーチンの流れ図である。
【図１０】図８に示すルーチン内で行われうる、本開示による仕上げ装置パフォーマンスルーチンの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示による装置、システム、及び方法では、以前は部分的又は全体的に手作業で行われていたワークピースに対する仕上げ工程が自動化される。本明細書で更に記載するように、仕上げ工程エンドエフェクタは、エンドエフェクタが仕上げ工程を行うときにワークピースの表面を横切る経路に沿って導かれることが可能なリニアモーターに装着される。仕上げ工程エンドエフェクタ及びリニアモーターは、リニアモーターがその上を進むプラテン又はプレートを有する仕上げ装置のコンポーネントである。仕上げ装置は、仕上げステーションで位置決め装置によって、ワークピースの表面の近傍に位置決めされうる。仕上げ装置１０がひとたびワークピースの近傍に位置すると、仕上げ工程エンドエフェクタがワークピースに対し仕上げ工程を行うことができるように、リニアモーターが、プレートの上を、表面を横切って移動するように制御される。
【０００９】
図１は、本開示による仕上げ装置１０の一実施例を示す。図に示す仕上げ装置１０は、磁性材料から作製され装着ブラケット１４に装着された平らなプラテン１２を含む。装着ブラケット１４は、図４に示され、同図を参照して下記で更に記載する位置決め装置１３６（図５）のコンポーネントでありうる。仕上げ装置１０は、プラテン１２の平坦なプラテン表面２２に配置された、少なくとも１つの仕上げモジュール１８、及び／又は少なくとも１つの仕上げモジュール２０を更に含む。仕上げモジュール１８、２０は、プラテン表面２２の上をＸ方向及びＹ方向に移動するように制御され、仕上げ装置１０が近傍に配置されたワークピースの表面に対し仕上げ工程を行うことができるように、リニアモーターを備えて構成される。
【００１０】
仕上げモジュール１８の一実施形態を、図２に更に詳細に示す。プラテン表面２２の上を移動するのに加え、仕上げモジュール１８は、ワークピースの表面に仕上げ工程を行うように構成される。図に示すように、仕上げモジュール１８は、仕上げモジュール１８がプラテン１２に配置されたときにプラテン表面２２に面する平坦な底面２６を有するモジュールベース２４を含む。モジュールベース２４は、永久磁石３０及び相巻線３２を含むソーヤモーターの形態のリニアモーター２８を収容する。永久磁石３０は、仕上げモジュール１８をプラテン１２の方へ付勢する磁力を生じ、相巻線３２は、電流が巻線３２の線を通って流れるときに磁束を生じる。下記に更に記載するように、この磁束により、仕上げモジュール１８がプラテン表面２２の上を移動することとなる。代替的な実施形態では、永久磁石３０は省略してもよく、プラテン１２が、各モジュールベース２４で巻線３２により生じた磁束と相互作用する永久磁石を担持して、仕上げモジュール１８をプラテン表面２２上で移動させてもよい。本明細書ではソーヤモーターを図示し記載するが、プラテン表面２２上での仕上げモジュール１８の二次元の動きをもたらすように制御可能な任意の適切なリニアモーターが、本開示による仕上げ装置１０で使用されるものとして企図される。
【００１１】
仕上げモジュール１８は、モジュールベース２４に装着されたエンドエフェクタ位置決めデバイス３４を更に含み、エンドエフェクタ位置決めデバイス３４は、仕上げモジュール１８の仕上げ工程エンドエフェクタ３６をモジュールベース２４及びワークピースの表面に対して位置決めするためのデバイスである。図示の実施形態におけるエンドエフェクタ位置決めデバイス３４は、モジュールベース２４に装着され、モジュールベース２４から延伸する伸縮アーム３８を含む。伸縮アーム３８は、下部管状部分４０及び上部管状部分４２を含み、上部管状部分４２は、下部管状部分４０の中へ摺動することにより伸縮アーム３８を短縮し、下部管状部分４０の外へ摺動することにより伸縮アーム３８を伸張することができるように、下部管状部分４０内部に摺動可能に配置される。伸縮アーム３８は、上部管状部分４２と、下部管状部分４０又はモジュールベース２４との間に動作可能に接続され、下部管状部分４０に対する上部管状部分４２の位置を制御するリニアアクチュエータ４４を更に含みうる。リニアアクチュエータ４４は、ネジ又はカムを用いた機械的アクチュエータ、上部管状部分４２を伸張及び短縮させるために液体又は空気中の圧力変化を用いた液圧式又は空気圧式アクチュエータ、圧電式アクチュエータ、ソレノイドアクチュエータ、電気機械式アクチュエータなどの、上部管状部分４２に直線的な移動をさせる任意の適切な種類のリニアアクチュエータでありうる。
【００１２】
エンドエフェクタ位置決めデバイス３４は、仕上げ工程エンドエフェクタ３６の回転の向きを制御するための２つの回転アクチュエータ４６、４８を更に含みうる。第１の回転アクチュエータ４６は、下部管状部分４０及びモジュールベース２４と反対側の、上部管状部分４２の端部に取り付けられ、第２の回転アクチュエータ４８は、第１の回転アクチュエータ４６の出力軸（図示しない）に装着されうる。仕上げ工程エンドエフェクタ３６は、第２の回転アクチュエータ４８の出力軸（図示しない）に動作可能に接続されうる。第１の回転アクチュエータ４６は、第２の回転アクチュエータ４８及び仕上げ工程エンドエフェクタ３６を第１の回転軸５０を中心に回転させるように動作することができ、第２の回転アクチュエータ４８は、仕上げ工程エンドエフェクタ３６を第２の回転軸５２を中心として回転させるように動作することができる。
【００１３】
一実施形態では、第１の回転軸５０は、モジュールベース２４の平坦な底部２６とほぼ平行であってよく、伸縮アーム３８のアーム長手方向軸５４とほぼ垂直であってよい。第２の回転軸５２は、第１の回転軸５０に対してほぼ垂直でありうる。この配置により、仕上げ工程エンドエフェクタ３６をワークピースの表面に対して位置決めするための３自由度が可能となる。リニアアクチュエータ４４を作動させて伸縮アーム３８を伸張及び短縮させることで、仕上げ工程エンドエフェクタ３６を、アーム長手方向軸５４と平行なワークピースの方へ向かって又はワークピースから離すように移動させること、また、プラテン１２（図１）に対してＺ方向に移動させることができる。回転アクチュエータ４６、４８を作動させることで、仕上げ工程エンドエフェクタ３６の向きが、ワークピースの表面の輪郭に一致するように調節される。当然ながら、アーム長手方向軸５４及び回転軸５０、５２は、仕上げ装置１０を特定の実装とするために必要な仕上げ工程エンドエフェクタ３６の位置決めのための３自由度の移動を依然として提供するものであれば、様々な相対的向きを有していてもよい。
【００１４】
上述のように、仕上げ工程エンドエフェクタ３６は、第２の回転アクチュエータ４８の出力軸に動作可能に接続されうる。図示の実施形態では、仕上げ工程エンドエフェクタ３６は、印刷用媒体又は着色用媒体をワークピースの表面に堆積するように動作する、媒体吐出エンドエフェクタである。仕上げ工程エンドエフェクタ３６は、図示の仕上げモジュール１８上の独立した要素であるので、仕上げモジュール１８には、適切な導管により仕上げ工程エンドエフェクタ３６と流体連通するように置かれうる媒体リザーバ５６も装着されている。一実施例では、ワークピースの表面に塗装を施すため、仕上げ工程エンドエフェクタ３６は塗料ノズルであってよく、媒体リザーバ５６は塗料リザーバであってよい。他の実施形態では、仕上げ工程エンドエフェクタ３６はインクジェットプリンターヘッドであってよく、媒体リザーバ５６は、表面に文字及び／又はデザインを印刷するのに使用できる、一又は複数のインクカートリッジであってよい。他の種類の媒体吐出エンドエフェクタが仕上げモジュール１８に設置されていてもよい。更なる代替的な実施形態では、仕上げ工程エンドエフェクタ３６は、検知デバイス、サンダー、ドリル、若しくは研削盤などの機械ツール、又はワークピースに仕上げ工程を行うための任意の他の適切なエンドエフェクタでありうる。
【００１５】
図示の仕上げモジュール１８は、仕上げ装置１０の独立的・自律的なコンポーネントであり、電力及び制御能力を要する。したがって、仕上げ装置１０には、電池パックなどの電源５８が更に装着されうる。電源５８は、必要時、部分的又は完全に消耗した電源５８を充電済みの電源５８と取り替えることができるように、交換可能でありうる。代替的な実装形態では、電源５８を永続的に仕上げモジュール１８に装着し、必要な時に再充電してもよい。再充電可能な電源５８は、電力を供給して電源５８を再充電する再充電用コードを取り付けるための適切なコネクタ（図示しない）を有しうる。再充電可能な電源５８は、代替的には、誘導結合などの技術を介した無線電力伝達用に構成されうる。電源５８からの電力は、適切な電力伝達ハードウェア及び配線を介して、巻線３２、仕上げ工程エンドエフェクタ３６、及びアクチュエータ４４、４６、４８に送ることが可能でありうる。
【００１６】
仕上げモジュール１８には、仕上げモジュール１８の種々のコンポーネントの動作を制御するように構成された仕上げモジュールコントローラ６０が更に装着されうる。仕上げモジュールコントローラ６０は、仕上げモジュール１８に関わる種々の機能、例えば、リニアモーター２８を操作して仕上げモジュール１８を移動させること、アクチュエータ４４、４６、４８を作動させて仕上げ工程エンドエフェクタ３６を位置決めすることなどを制御し監視する一又は複数の指定のプログラムを実行するためのプロセッサ６２を含みうる。ここではプロセッサ６２を示すが、他の電子コンポーネント、例えば、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）チップ、又は任意の他の集積回路デバイスを使用することも可能であり、企図される。仕上げモジュールコントローラ６０は、プログラムを保存するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、及びＲＯＭに保存されたプログラムの実行に使用される作業メモリ領域として働くランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含みうるメモリ６４を更に含む。仕上げモジュールコントローラ６０は、他の仕上げモジュール１８の仕上げモジュールコントローラ６０、及び仕上げ装置１０の仕上げ装置コントローラ７０（図１）のような仕上げ装置１０の他の制御要素と無線通信することができる送受信機などの通信モジュール６６も含んでいてよい。仕上げ装置コントローラ７０は、プロセッサ７２、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するメモリ７４、及び上述のような通信モジュール７６を含みうる。仕上げ装置コントローラ７０については、下記で更に詳細に記述する。本明細書では単一の存在として言及されているが、仕上げモジュールコントローラ６０及び仕上げ装置コントローラ７０は、仕上げモジュール１８及び仕上げ装置１０の機能が全体に分配されうる複数の制御処理デバイスを集合的に指してもよい。
【００１７】
図３は、仕上げモジュール２０の第２の実施形態を示し、仕上げモジュール１８について前述したのと同様のコンポーネントは、同一の参照番号によって特定される。仕上げモジュール２０は、仕上げモジュール１８と概ね同様の構成を有し、リニアモーター２８を有するモジュールベース２４、エンドエフェクタ位置決めデバイス８０、及び検知エンドエフェクタの形態の仕上げ工程エンドエフェクタ８２を含む。エンドエフェクタ位置決めデバイス８０は、装着ブラケット８６によりモジュールベース２４に装着されたロボットアーム８４でありうる。下部アーム８８は、下部アーム８８を第１のアーム回転軸９２を中心に回転させるための第１のアーム回転アクチュエータ９０により、装着ブラケット８６に枢動可能に接続されうる。上部アーム９４は、第１のアーム回転軸９２と平行でありうる第２のアーム回転軸９８を中心に上部アーム９４を下部アーム８８に対して回転させるための第２のアーム回転アクチュエータ９６により、第１のアーム回転アクチュエータ９０とは反対側で下部アーム８８に枢動可能に接続されうる。
【００１８】
回転アクチュエータ４６、４８は、上述のエンドエフェクタ位置決めデバイス３４における接続と同様に、上部アーム９４に接続され、且つ互いに接続されうる。回転アクチュエータ９０、９６の作動を仕上げモジュールコントローラ６０により調整して、アーム８８、９４を伸張及び短縮させ、回転アクチュエータ４６、４８及び仕上げ工程エンドエフェクタ８２をＺ方向に移動させることができる。エンドエフェクタ位置決めデバイス８０では、仕上げモジュール２０の向きに応じて、仕上げ工程エンドエフェクタ８２の位置をＸ方向又はＹ方向のいずれかに調節することも可能である。上述と同様に、回転アクチュエータ４６、４８は、仕上げ工程エンドエフェクタ８２の向きをワークピースの表面に対して方向付けるための、仕上げ工程エンドエフェクタ８２の回転の２自由度を提供する。
【００１９】
図示の実施形態の仕上げ工程エンドエフェクタ８２は、表面の一又は複数の特性を検知することができる検知エンドエフェクタでありうる。例えば、検知エンドエフェクタは、ワークピースの表面までの距離を検知するように位置決めされた距離センサであってよい。検知された距離を使用して、仕上げモジュールコントローラ６０又は仕上げ装置コントローラ７０が、適切な媒体吐出エンドエフェクタが塗装又は印刷などの必要な仕上げ工程を行うのにプラテン１２が表面から近すぎないか、又は遠すぎないか否かを決定することができる。検知された距離を他の仕上げモジュール１８、２０に伝達して、それらの仕上げ工程エンドエフェクタ３６、８２を、仕上げ工程を行うのに表面から適切な距離に調節することもできる。検知エンドエフェクタは、表面に対して行われる仕上げ工程の品質に悪影響を及ぼしうる、表面上の油、ごみ、又はその他の汚染物質の存在を検知する清浄プローブのような他の種類のセンサでありうる。検知エンドエフェクタは、代替的に、表面に対して行われた仕上げ工程の品質又は精度を評価できるビジョン検査プローブであってよく、例えば、印刷工程後の画素の場所を評価したり、画素が正しい場所に印刷されたかどうかを判定したりする。仕上げ工程エンドエフェクタ８２は、当技術分野で知られた、他の適切な種類の検知エンドエフェクタでありうる。このような検知エンドエフェクタは、上記の媒体リザーバ５６を要さない場合もあり、媒体リザーバ５６は省略してもよい。
【００２０】
図１に示す仕上げ装置１０の平坦なプラテン１２は、仕上げ工程の多くを、工程が行われるワークピースの多くの対して行うのに適切でありうる。いくつかの状況においては、ワークピースの表面の幾何学形状に起因して、平坦なプラテン１２を用いて仕上げ工程を効率的に行うのが困難な場合がある。例えば、航空機の胴体が湾曲していることにより、平坦なプラテン１２の一部分のみしか、塗装などの仕上げ工程を行うのに十分に胴体の表面に近接して配置できないことがある。このような状況では、プラテンの幾何学形状を、ワークピースの形状により相補的に変更することが望ましい場合がある。
【００２１】
図４は、仕上げ装置１００の代替的な一実施形態を示し、仕上げ装置１００は、仕上げ工程を行う対象のワークピースの形状により適合する、装着ブラケット１０４に装着された湾曲プラテン１０２を有する。図示の実施形態では、湾曲プラテン１０２は、プラテン長手方向軸１０６からの一定曲率半径Ｒを有する中空水平円柱のセグメントである。湾曲プラテン１０２のプラテン表面１０８上の場所は、円柱座標系を用いて特定されうる。半径方向距離ρは、プラテン長手方向軸１０６からプラテン表面１０８上の点までの垂直距離である。半径方向距離ρは、湾曲プラテン１０２上の全ての点について、曲率半径Ｒに等しい。方位角φは、湾曲プラテン１０２の角などの基準位置とプラテン表面１０８上の点との間の、プラテン長手方向軸１０６周りの角度である。高さｚは、基準位置からプラテン表面１０８上の点までの、プラテン長手方向軸１０６に沿った距離である。この規定は、仕上げ装置コントローラ７０及び／又は仕上げモジュールコントローラ６０がプラテン表面１０８上での仕上げモジュール１８、２０の移動を制御するのに使用されうる。
【００２２】
仕上げモジュール１８、２０は、上記したのと概ね同一の構成を有しているが、湾曲プラテン１０２に適合するようにいくつかの変更点を有している。仕上げモジュール１８、２０のモジュールベース２４の底面２６は、プラテン表面１０８の曲率に対応するように、平坦ではなく湾曲していてもよい。また、必要ではないが、仕上げモジュール１８、２０を、仕上げ装置コントローラ７０によってより直接的に制御してもよい。仕上げモジュール１８、２０は、テザー１１０によって、より直接的に仕上げ装置１００に対して接続されていてもよい。テザー１１０は、電力及び制御信号の送信用に、仕上げ装置コントローラ７０を、巻線３２及び仕上げ工程エンドエフェクタ３６、８２を含む仕上げモジュール１８、２０の種々の電気コンポーネントに動作可能に接続するための配線を含みうる。媒体吐出エンドエフェクタについて、テザー１１０が、その中を通り、媒体リザーバを媒体吐出エンドエフェクタに流体接続する流体導管も有していてよい。この配置により、仕上げモジュール１８、２０は、媒体リザーバ５６、電源５８、及び仕上げモジュールコントローラ６０の一部又は全てを必要としない場合があり、このような構成要素は省略してもよい。テザー１１０の使用により、仕上げモジュール１８、２０のコンポーネントを簡略化し減らすことができるが、テザー１１０は、プラテン表面２２、１０８上を移動する仕上げモジュール１８、２０がテザー１１０と係合して巻き込むことを回避するため、仕上げモジュール１８、２０に対して制約を加えることがある。
【００２３】
図１に戻ると、モジュールベース２４のリニアモーター２８を作動させることにより、仕上げモジュール１８、２０の一又は複数がプラテン表面２２上を移動することができる。摩擦による抵抗を最小限にして仕上げモジュール１８、２０がプラテン表面２２上を滑動することを可能にするため、仕上げ装置１０の軸受システムが、プラテン表面２２とモジュールベース２４の底面２６との間に空隙を提供しうる。一実施形態では、軸受システムは、ポンプなどの加圧空気源１２０が導管１２２を通じてプラテン１２に加圧空気を提供する空気軸受でありうる。加圧空気は、プラテン表面２２にわたり均一に離間されうる、プラテン１２を貫通する複数の穴１２４を通じて排出される。排出された空気は、仕上げモジュール１８、２０をプラテン表面２２の方へ付勢する永久磁石３０の引力に関わらず、プラテン表面２２と仕上げモジュール１８、２０の底面２６との間に空気の層を生じる。しかしながら、この引力は、プラテン１２が３６０度回転したとしても仕上げモジュール１８、２０をプラテン表面２２の近傍に維持するのに十分である。排出された空気により生じた空隙により、仕上げモジュール１８、２０は、プラテン表面２２上をＸ方向、Ｙ方向又はその組み合わせの方向に、仕上げモジュール１８、２０の移動に対して作用する摩擦がない状態で滑動することが可能となる。空気軸受システムは、図３に示す湾曲仕上げ装置１００においても同様に実装されうる。
【００２４】
代替的な一実施形態では、軸受システムは、仕上げモジュールがプラテン表面２２上を転がることを可能にするローラー軸受システムであってよい。ローラー軸受システムでは、ローラー軸受（図示しない）がモジュールベース２４の底面２６に設置されうる。ローラー軸受は、部分的に底面２６の下に延在し、プラテン表面２２に係合して、プラテン表面２２と底面２６との間に一定の空隙を生じる。ローラー軸受は、仕上げモジュール１８、２０の移動に抵抗する若干の摩擦が存在する状態でプラテン表面２２上を転がるが、この摩擦は、プラテン表面２２と底面２６との面−面接触で生じる摩擦よりも少ない。
【００２５】
プラテン表面２２と底面２６との間に空隙が設けられた状態で、リニアモーター２８の巻線３２が励磁され、仕上げモジュール１８、２０を移動させることができる。巻線３２により生成された磁束が、永久磁石３０及びプラテン１２と相互作用し、仕上げモジュール１８、２０をプラテン表面２２上でＸ方向、Ｙ方向又はその組み合わせの方向に滑動させる。仕上げモジュール１８、２０を所定の経路に沿って移動させるため、巻線３２を通る電流の流れは仕上げモジュールコントローラ６０及び／又は仕上げ装置コントローラ７０によって制御されうる。仕上げモジュール１８、２０が経路に沿って移動するときに、必要に応じてワークピースの表面の輪郭に従うように仕上げ工程エンドエフェクタ３６、８２の位置及び向きを変更するように、エンドエフェクタ位置決めデバイス３４、８０及び回転アクチュエータ４６、４８を動作させてもよい。同時に、仕上げ工程エンドエフェクタ３６、８２を、ワークピースの表面に対応する仕上げ工程を行うように動作させてもよい。
【００２６】
図５は、複数の仕上げ装置１０が航空機の翼の形態のワークピース１３２に同時に仕上げ工程を行うことができる仕上げステーション１３０の一実施例を示す。平坦なプラテン１２のプラテン表面２２の大部分が、仕上げモジュール１８、２０が仕上げ工程を行うのに十分ワークピース１３２に近接して位置決めされうるように、概ね平らな表面１３４又は比較的大きい曲率半径を有する表面を有するワークピース１３２に仕上げ工程を行うのに、仕上げステーション１３０は特に適用可能でありうる。仕上げ装置１０は、仕上げ装置１０をワークピース１３２の近傍の位置に、且つ仕上げステーション１３０の周囲で移動させることが可能であってよい対応する位置決め装置１３６に装着され、担持されうる。
【００２７】
図示の実施形態では、各位置決め装置１３６は移動可能なガントリーシステムであり、プラテン装着ブラケット１４の端部を、移動可能なカート、例えば（全方位カート１４０としても知られる）第１の全方向型カート１４０に接続する第１のリフトアーム１３８、及びプラテン装着ブラケット１４の反対側の端部を第２の全方向型カート１４４に接続する第２のリフトアーム１４２を有する。リフトアーム１３８、１４２はそれぞれ、互いに独立して上昇、下降、伸張、又は短縮できるように多関節構成でありうる。リフトアーム１３８、１４２をプラテン装着ブラケット１４に接続する接続部１４６は、仕上げ装置１０の向きを任意の所望の位置に合わせることを容易にするための多自由度を提供しうる。仕上げ装置１０は、適切な回転アクチュエータ（図示しない）により、接続部１４６を通りリフトアーム１３８、１４２まで延びる軸を中心に３６０度にわたって回転可能でありうる。この回転により、プラテン表面２２がワークピース１３２の表面１３４の対応する部分に面した状態で、仕上げ装置１０をワークピース１３２の上方もしくは下方に、又はワークピース１３２に隣接して配置することが可能になりうる。
【００２８】
接続部１４６により、仕上げ装置１０がリフトアーム１３８、１４２に対して枢動できるようにする一又は複数の追加の回転自由度が可能になりうる。追加の回転自由度により、仕上げ装置１０の向きをワークピース１３２の表面１３４の輪郭に一致するように更に調節することができる。例えば、図５に示す航空機の翼の表面１３４の上面は、表面１３４が前縁部１４８から後縁部１５０に向かい後方へ延在するに従い、下方向に傾斜している。図５に示す表面１３４の上方に配置された仕上げ装置１０は、表面１３４の中間部の近傍よりも後縁部１５０の近傍において、表面１３４から遠くなっている。接続部１４６は、第１のリフトアーム１３８が仕上げ装置１０の対応する端部を後縁部１５０の方へと下降させるのを可能にし、一方で、第２のリフトアーム１４２の位置は、仕上げ装置１０が下方に回転するときに維持される。接続部１４６は更に、ワークピースの側部に面する仕上げ装置１０を方向付けるための、図５の最も右に位置する位置決め装置１３６により示すように、仕上げ装置１０の方向付けを容易にする。
【００２９】
全方位カート１４０、１４４は、位置決め装置１３６全体及び仕上げ装置１０がワークピース１３２に対して仕上げステーション１３０の周囲で移動することを容易にする。図５に示すように、全方位カート１４０、１４４のホイール１５２の向きは、全方位カート１４０、１４４がワークピース１３２に近づくこと及びワークピース１３２から離れることができるように、変更される。仕上げステーション１３０内でワークピース１３２を適切な位置に移動させたり位置から外したりする場合には、特に仕上げ装置１０の上方又は下方において、この限られた範囲の移動で十分なこともある。他の実施形態では、全方位カート１４０、１４４の４つのホイール１５２すべてを図示の位置から垂直軸を中心に９０度回転するように構成することにより、位置決め装置１３６が広範囲の運動を行うようにしてもよい。ひとたび回転すると、全方位カート１４０、１４４は位置決め装置１３６及び仕上げ装置１０を、図５に示す移動方向に対して垂直な方向に移動させることができる。これにより、ワークピース１３２に沿った複数の場所で仕上げ工程を行うために位置決め装置１３６がワークピース１３２の長さに沿って仕上げ装置１０を再位置決めするときに、ワークピース１３２の位置を保つことが可能になりうる。仕上げ工程が完了すると、位置決め装置１３６は、翼の先端１５４を通過して、仕上げ装置１０をワークピース１３２の近傍から離すこともできる。
【００３０】
記載したような位置決め装置１３６により可動性が高くなるので、仕上げステーション１３０を施設内部の規定場所に制限する必要がない。特に、ワークピース１３２のサイズが大きく施設で移動させることが非実用的である場合においては、仕上げステーション１３０をワークピース１３２まで運び、その場所で仕上げ工程を行うことが可能である。当然ながら、代替的な実装形態では、仕上げステーション１３０は施設内部の定位置に設けられてもよい。リフトアーム１３８、１４２が、全方位カート１４０、１４４により追加される可動性がない状態で仕上げ装置１０を適切に位置決めできうることも企図される。そのような実装形態では、全方位カート１４０、１４４を省略してもよく、仕上げ工程が行われるときに仕上げ装置１０及びリフトアーム１３８、１４２を支持できるように、リフトアーム１３８、１４２をフロア、プラットフォーム、又は他の永久構造物に装着してもよい。
【００３１】
図６は、図４に示す湾曲プラテン１０２を有する仕上げ装置１００を用いて仕上げ工程が行われる仕上げステーション１６０の代替的な一実施形態を示す。仕上げステーション１６０は、図に示す飛行機の胴体のような、曲率の大きい表面１６４を有するワークピース１６２のための特定の用途を有しうる。仕上げステーション１６０は、実質的に図５の仕上げステーション１３０を参照して上記した通りのリフトアーム１３８、１４２及び全方位カート１４０、１４４を有する、仕上げ装置１００のための位置決め装置１６６を有しうる。しかしながら、位置決め装置１６６は、位置決め装置１３６とは異なる態様で仕上げ装置１００の装着ブラケット１０４に接続されている。
【００３２】
装着ブラケット１０４は、第１の位置決めレール１６８及び第２の位置決めレール１７０を含みうる。位置決めレール１６８、１７０は、湾曲プラテン１０２の凹形の外面と相補的なアーチ形状を有し、プラテン長手方向軸１０６（図４）を中心とした曲率半径を有する。第１の位置決めレール１６８は、第１のガイドブラケット１７４によって第１のリフトアーム１３８の第１の接続部１７２で受けられ、第２の位置決めレール１７０は、第２のガイドブラケット１７８によって第２のリフトアーム１４２の第２の接続部１７６で受けられる。適切なアクチュエータ（図示しない）が位置決めレール１６８、１７０をガイドブラケット１７４、１７８内で摺動させるように動作して、ワークピース１６２に対する仕上げ装置１００の周方向の位置を調節することができる。図６に示すように、ガイドブラケット１７４、１７８は、図の左側の仕上げ装置１００の位置決めレール１６８、１７０を、位置決めレール１６８、１７０及び湾曲プラテン１０２の周方向の長さに沿ったほぼ中間点で保持する。右側の仕上げ装置１００については、ガイドブラケット１７４、１７８が、位置決めレール１６８、１７０を湾曲プラテン１０２の下縁部の近傍で保持する。したがって、リフトアーム１３８、１４２及び全方位カート１４０、１４４がワークピース１６２に対して同様の位置に配置される一方で、右側の仕上げ装置１００は表面１６４において左側の仕上げ装置１００よりも高い位置に配置される。
【００３３】
接続部１７２、１７６はそれぞれ、プラテン長手方向軸１０６に平行な回転軸を有するピボットシャフト１８０を有しうる。ガイドブラケット１７４、１７８、したがって仕上げ装置１００は、適切なアクチュエータ（図示しない）によってピボットシャフト１８０を中心に回転されうる。この追加の移動自由度を仕上げ装置１００が有することにより、ワークピース１６２の表面１６４に対して仕上げ装置１００を方向付けるのを更に容易にできる。仕上げステーション１３０と同様に、リフトアーム１３８、１４２は、全方位カート１４０、１４４による追加の可動性がない状態で仕上げ装置１００を適切に位置決めできうるので、全方位カート１４０、１４４は省略してもよく、リフトアーム１３８、１４２を永久構造物に装着してもよい。仕上げステーション１３０、１６０を組み合わせて単一の仕上げステーションを作り、仕上げ装置１０、１００の両方を提供し、その結果、組み合わせた仕上げステーションが多様な表面輪郭を有するワークピースに対して効率的に仕上げ工程を行うことができることも企図される。
【００３４】
一実施形態では、仕上げステーション１３０、１６０の工程全体が仕上げ装置コントローラ７０で集中的に制御され調整されうる。図７に示すように、仕上げ装置コントローラ７０は通信モジュール７６によって直接的に又は無線で仕上げステーション１３０、１６０の他の機能的コンポーネントに通信可能にリンクされうる。例えば、仕上げ装置コントローラ７０は、プラテン表面２２、１０８を横断するのに使用する経路、並びに仕上げ工程を行うために仕上げ工程エンドエフェクタ３６、８２を配置する場所及び作動させるタイミングに関する指示を用いて、仕上げモジュール１８、２０と通信しうる。仕上げモジュール１８、２０は検知エンドエフェクタからの情報を含むセンサ信号、媒体リザーバ５６における媒体レベル、及び電源５８における電力レベルなどの情報を仕上げ装置コントローラ７０に通信しうる。仕上げ装置コントローラ７０は、プラテン１２、１０２への加圧空気の出力を開始及び終了するタイミングに関して加圧空気源１２０とも通信することができる。
【００３５】
位置決め装置１３６、１６６の工程が自動化される限りにおいて、仕上げ装置コントローラ７０は位置決め装置１３６、１６６の制御コンポーネントに制御信号を送信して、仕上げ装置１０、１００をワークピース１３２、１６２のうちの１つの近傍の位置に移動させることができる。位置決め装置１３６、１６６は、コマンドを実行し、仕上げ装置１０、１００が適切な位置にあるか否かを示すメッセージを送信することにより応答しうる。仕上げプロセスが完了すると、仕上げ装置コントローラ７０は、ワークピース１３２、１６２を次の処理ステーションに移動することができるように、又は仕上げステーション１３０、１６０を仕上げ工程が行われる次のワークピース１３２、１６２まで動かすことができるように、更なる制御信号を位置決め装置１３６、１６６に送信して、仕上げ装置１０、１００をワークピース１３２、１６２から引き揚げうる。
【００３６】
仕上げステーション１３０、１６０は、仕上げステーション１３０、１６０にいる操作者が仕上げ装置コントローラ７０と通信することを可能にできうるユーザーインターフェイスデバイス１９０を更に含んでいてもよい。操作者は、ユーザーインターフェイスデバイス１９０で情報を入力することができ、その情報は仕上げ装置コントローラ７０に送信され保存される。そのような情報は、マルチ仕上げモジュールワークピース仕上げルーチン、仕上げモジュール１８、２０が仕上げ工程を行いながら横断するための走行経路、仕上げ工程を行うために仕上げ工程エンドエフェクタ３６、８２が作動される走行経路の部分、ワークピース１３２、１６２の表面１３４、１６４についての幾何学的情報、位置決め装置１３６、１６６が仕上げ装置１０、１００をワークピース１３２、１６２の表面１３４、１６４の近傍に位置決め及び方向付けするのに使用される仕上げ装置位置決め情報などを含みうる。この情報は、操作者が手動で入力してもよく、又は、ユーザーインターフェイスデバイス１９０が、記憶デバイス又はポータブルコンピューティングデバイスなどの周辺デバイスを接続するための、又は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、又は情報をダウンロードすることができる他の遠隔ネットワークへのネットワーク接続を確立するための入力ポートを有していてもよい。
【００３７】
送信された情報は、仕上げ装置コントローラ７０で保存され、仕上げ工程が行われているときに、仕上げモジュール１８、２０、加圧空気源１２０、及び位置決め装置１３６、１６６にリアルタイムで送信されうる。代替的に、情報は、受信されると仕上げ装置コントローラ７０からその他の制御コンポーネントへ配信されてもよい。このような情報の配信により、デバイスが独立的に且つ仕上げ装置コントローラ７０又は別の集中制御デバイスに依存することなく機能を行い、仕上げステーション１３０、１６０で行われている工程を調整することが可能となりうる。
【００３８】
ユーザーインターフェイスデバイス１９０は、仕上げ装置コントローラ７０から、仕上げステーション１３０、１６０での仕上げ工程の実行に関するデータを受信することもできる。この実行データは、仕上げ工程中に種々のコンポーネントにより生成され、且つ仕上げ工程が発生しているときの仕上げ工程の進捗を示す仕上げ工程ステータス情報、仕上げ工程を行う際のエラー、検出された品質例外などのイベントの発生を示す仕上げ工程エラー又は欠陥情報などの情報を含みうる。ユーザーインターフェイスデバイス１９０は、ステータス情報を表示デバイスで表示し、情報を保存し、情報を他のデバイスもしくはシステムに送信し、又はそのデータを仕上げ工程の評価及び任意の他の適切な処理に使用しうる。
【００３９】
図７に関して記載したコンポーネントの配置、及び情報のやりとりは、あくまで例示的なものである。仕上げ工程を効率的に行うために、仕上げステーション１３０、１６０で行われる仕上げ工程の実行及び制御は、本明細書で記述した制御要素と他の制御要素とのハイブリッド制御構造内で必要に応じて集中化されるか、分配されるか、又は組み合わせられてもよい。このような代替的な制御ストラテジーが、本開示による方法及び装置で使用できることが企図される。
【００４０】
上記のコンポーネントの動作は、ワークピースの表面に一又は複数の仕上げ工程を行うための例示的な自動仕上げ工程ルーチン２００を提示する図８に示される。ルーチン２００の以下の記述では、仕上げ装置１０がワークピース１３２の表面１３４に仕上げ工程を行う仕上げステーション１３０に言及するが、ルーチン２００は、仕上げ装置１００を有する仕上げステーション１６０、又は両方の種類の仕上げ装置１０、１００を有するハイブリッド仕上げステーションで実行されてもよい。このような変形例及び実装形態が、本明細書において企図される。
【００４１】
自動仕上げ工程ルーチン２００は、仕上げ装置１０がワークピース１３２の表面１３４の近傍に位置決めされるブロック２０２で開始しうる。上述のように、仕上げ装置コントローラ７０又は位置決め装置１３６のコントローラは、ワークピース１３２の幾何学的情報、及び仕上げ装置１０をワークピース１３２の表面１３４の所定の場所に位置決めするように位置決め装置１３６を動作させるための他の適切な情報を保存しうる。ブロック２０２では、情報は、仕上げ装置１０を、必要であればワークピース１３２まで移動させ、プラテン表面２２が表面１３４に面した状態で表面１３４上の場所の近傍に位置決めし方向付けるために、位置決め装置１３６により取得され、使用される。更に後述するように、仕上げ装置１０の位置決めは、仕上げモジュール１８、２０がそれぞれの仕上げ工程を行うことが可能か否かを判定するために仕上げ装置１０の位置が評価される反復プロセスでありうる。仕上げ装置１０が正しい位置にない場合、表面１３４に仕上げ工程を行うことが可能になるまで、評価から得られた情報に基づいて位置及び／又は向きが調節される。
【００４２】
ひとたび仕上げ装置１０が正しく位置決めされると、制御は、少なくとも一つの仕上げモジュール１８、２０がプラテン表面２２上に展開されるブロック２０４に進みうる。その展開は、図１に示す実施形態について上述したように複数の穴１２４を通じて空気を排出してプラテン表面２２と仕上げモジュール１８、２０との間に空隙を生じること、及び更に上記したように仕上げモジュール１８、２０により生じた磁束を制御して仕上げモジュール１８、２０をプラテン表面２２上で所定の経路を通って移動させることを含みうる。仕上げ装置コントローラ７０及び／又は仕上げモジュールコントローラ６０で保存された経路情報は、仕上げモジュール１８、２０がプラテン表面２２上を横断し表面１３４を通過するルートを画定しうる。経路情報は、電流をリニアモーター２８の巻線３２に送り、経路に沿った仕上げモジュール１８、２０の移動を開始するためにコントローラ６０、７０のうちの一つによって使用される。
【００４３】
例示的な一実装形態では、媒体吐出エンドエフェクタである仕上げ工程エンドエフェクタ３６を有する仕上げモジュール１８の一つがワークピース１３２の表面１３４を塗装するものであり、仕上げモジュール１８は、蛇行経路を辿ってもよく、プラテン１２の角部に展開されてその経路の横断を開始しうる。他の実施形態では、各々が異なる経路に沿って走行する複数の仕上げモジュール１８が、表面１３４を塗装してもよい。仕上げモジュール１８がそれぞれの経路の端部に到達したときに表面１３４全体が塗装されるように、経路を統合してもよい。更なる実施形態では、検知エンドエフェクタの形態の仕上げ工程エンドエフェクタ８２を有する仕上げモジュール２０が組み込まれていてもよい。第１の仕上げモジュール２０は、仕上げモジュール１８により行われる塗装作業に影響を与えうる汚染物質の有無を検出するように構成された仕上げ工程エンドエフェクタ８２を有しうる。第１の仕上げモジュール２０は、仕上げモジュール１８よりも先に、仕上げモジュール１８の経路上、又は代替的な表面状態検査経路上に展開されうる。第２の仕上げモジュール２０は、仕上げモジュール１８により表面１３４に塗布された塗装作業の品質を評価するビジョンシステムを有する仕上げ工程エンドエフェクタ８２を有しうる。仕上げモジュール１８、２０及び仕上げ工程の他の組み合わせが企図され、各々の場合において、仕上げモジュール１８、２０はそれぞれの経路の開始位置に展開される。
【００４４】
仕上げモジュール１８、２０がそれぞれの走行経路に沿って展開されると、制御は、仕上げモジュール１８、２０がそれぞれの仕上げ工程を行うブロック２０６に進みうる。制御信号が仕上げ工程エンドエフェクタ３６に送信され、仕上げモジュール１８がそれぞれの経路に沿って走行しているときに仕上げ工程エンドエフェクタ３６に媒体、すなわち塗料、印刷用インクなどを表面１３４上へと塗布させうる。仕上げ工程エンドエフェクタ８２に送信された制御信号は、仕上げモジュール２０がそれぞれの経路に沿って走行しているときに仕上げ工程エンドエフェクタ８２に検知工程を行わせる。移動可能な全方位カート１４０、１４４の動作は、仕上げ工程エンドエフェクタ８２が自動仕上げ工程を行なっている間、制御されうる。仕上げ工程は、仕上げモジュール１８、２０が経路の端部に到達するまで、制御信号の指示に従って継続して行われる。
【００４５】
仕上げ工程の全てが表面１３４上の場所で仕上げモジュール１８、２０により行われたとき、制御は、仕上げ装置１０がワークピース１３２の表面１３４の別の場所で仕上げ工程を行うように命令されているか否かを仕上げ装置コントローラ７０又は仕上げモジュールコントローラ６０が判定するブロック２０８へ進みうる。仕上げ装置１０が別の場所へと指示されている場合、制御は、仕上げ装置１０がワークピース１３２の表面１３４の次の場所の近傍に再位置決めされるブロック２１０に進みうる。仕上げ装置１０を再位置決めするプロセスは、表面１３４の第１の場所に仕上げ装置１０を配置するブロック２０２に関して上記したプロセスと同様でありうる。仕上げ装置コントローラ７０又は仕上げモジュールコントローラ６０が、仕上げ装置１０が表面１３４の仕上げ工程を完了したとブロック２０８で判定した場合、ルーチン２００は終了し、その後ルーチン２００は、別のワークピース１３２を仕上げステーション１３０で仕上げるべきときに再度実行を開始しうる。
【００４６】
上述のように、ルーチン２００のブロック２０２及びブロック２１０で行われる、仕上げ装置１０を位置決めするプロセスは、反復プロセスでありうる。仕上げ装置位置決めルーチン２２０の一実施形態が図９に示される。ルーチン２２０は、図８に示す自動仕上げ工程ルーチン２００のブロック２０２内で実行されうる。ルーチン２２０は、仕上げ装置１０がワークピース１３２の表面１３４の近傍の初期位置に移動されるブロック２２２で開始しうる。仕上げ装置コントローラ７０又は位置決め装置１３６のコントローラで保存される幾何学情報及び他の位置決め情報を用いて、プラテン表面２２が表面１３４に面した状態で仕上げ装置１０をワークピース１３２の表面１３４上の場所の近傍にある所定の初期位置に配置することができる。
【００４７】
仕上げ装置１０が初期位置に移動された後、制御は、仕上げ装置１０が表面１３４から許容可能な範囲の距離に位置決めされているか否かを仕上げ装置コントローラ７０又は仕上げモジュールコントローラ６０が判定するブロック２２４に進みうる。仕上げ装置１０が表面１３４に近すぎる場合、仕上げモジュール１８、２０が表面１３４に接触し、ワークピース１３２に損傷を与えるか、又は表面１３４に塗布されている仕上げを損なうかもしくは意図せずして変更してしまう可能性がある。仕上げ装置１０が表面１３４から遠すぎる場合、仕上げモジュール１８、２０が、必要とされる品質で仕上げ工程を行うのに十分表面１３４の近くにない可能性がある。表面１３４までの距離は、距離センサの形態の仕上げ工程エンドエフェクタ８２を有する仕上げモジュール２０の一又は複数を展開することにより測定されうる。仕上げモジュール２０は、所定の距離検査経路を横断し、経路に沿った複数の箇所で表面１３４までの距離を検知させられうる。距離センサは、距離検査経路に沿った様々な箇所での表面１３４までの距離に対応する値を含む距離センサ信号をコントローラ６０、７０に送信しうる。
【００４８】
距離センサ信号からの値が所定の最小表面距離より小さいか、又は最大表面距離より大きい場合、仕上げ装置１０の全て又は一部が表面１３４から許容可能な距離に配置されていない。この状態において、制御は、仕上げ装置１０が距離センサ信号に含まれる値に基づき表面１３４に対して再位置決めされるブロック２２６に進みうる。仕上げ装置１０全体が表面１３４に近すぎる又は遠すぎる場合、位置決め装置１３６は、仕上げ装置１０を、許容可能な表面距離の範囲内に置けるであろう距離分だけ、距離センサ信号値によって指示されるように表面１３４へと近づけるように又は表面１３４から離すように移動させる。仕上げ装置１０の一部が表面１３４に近すぎており、他の部分は表面距離範囲内にある場合、位置決め装置１３６は、その近い部分を最大表面距離と最小表面距離との間の許容可能な距離範囲内に移動できるであろう量だけ回転させて表面１３４から離すように、制御されうる。反対に、表面１３４から遠すぎる仕上げ装置１０の部分は、位置決め装置１３６によって、最大表面距離と最小表面距離との間の許容可能な距離範囲内に移動できるであろう量だけ表面１３４の方へ回転されうる。仕上げ装置１０の位置が調節された後、制御はブロック２２４に戻り、再調節された位置にある仕上げ装置１０が許容可能な距離の範囲内にあるか否かを評価しうる。
【００４９】
距離センサ信号からの値が所定の最小表面距離より大きい場合及び最大表面距離より小さい場合、仕上げ装置１０は表面１３４から許容可能な距離に配置されている。この状態では、仕上げ装置１０が表面１３４に対し正しく位置決めされている。仕上げ装置１０が正しく位置決めされると、ルーチン２２０は、仕上げ装置１０がワークピース１３２の表面１３４の近傍に再度位置決めされるまで終了しうる。
【００５０】
図１０は、ルーチン２００のブロック２０６内で実行されうる仕上げ工程パフォーマンスルーチン２３０を示す。本実施例では、ルーチン２３０は、印刷ヘッドエンドエフェクタの形態の仕上げ工程エンドエフェクタ３６を有する一又は複数の仕上げモジュール１８を用いて文字又はマルチカラーデザインをワークピース１３２の表面１３４に印刷することを企図する。ルーチン２３０は、表面１３４に印刷工程が行われる前及び後の表面品質チェックを含みうる。ルーチン２３０は、表面１３４に塗布される仕上げの品質に影響しうる汚染物質又は他の状態が存在するか否かを判定するために表面１３４の表面状態が検知されるブロック２３２で開始しうる。上述と同様に、清浄プローブの形態の仕上げ工程エンドエフェクタ８２を有する一又は複数の仕上げモジュール２０が、所定の表面状態検査経路に沿って展開されうる。検査経路を横断中、清浄プローブは、検査経路に沿った表面１３４の複数の箇所で、ごみ、油、又は接着剤などの汚染物質の有無を検出しうる。
【００５１】
清浄プローブは、仕上げモジュール２０が経路を横断しているとき、又は仕上げモジュール２０が検査経路を横断し終えた後にまとめて、清浄センサ信号をコントローラ６０、７０に送信しうる。制御は、コントローラ６０、７０が清浄センサ信号を評価して表面１３４に汚染物質が存在するか否かを判定するブロック２３４に進みうる。汚染物質が検出された場合、制御はブロック２３６に進み、汚染状態に関する情報を報告しうる。汚染状態情報は、ユーザーインターフェイスデバイス１９０又は他の適切なデバイスもしくはシステムに送信され、メンテナンス、又は表面１３４を印刷に適した状態にするために必要とされうる他の準備工程のパフォーマンスの契機となりうる。報告が行われた後、ルーチン２３０は汚染状態が修正されるまで終了しうる。
【００５２】
ルーチン２３０及び仕上げ装置１０の代替的な実施形態では、仕上げモジュール１８、２０の一又は複数が、表面１３４上でサンディング、掻き取り、研削、ブラッシング、掃き取り、又はそれ以外の動作を行って汚染物質を除去することが可能な仕上げ工程エンドエフェクタ３６、８２を備えていてもよい。このような実施形態では、コントローラ６０、７０は、汚染物質の検出に応答して、汚染物質除去可能な仕上げモジュール１８、２０を汚染された場所に展開するように構成されうる。仕上げモジュール１８、２０により汚染物質が除去された後、制御はブロック２３２に戻り、表面１３４を再検査して汚染物質が除去されたことを確認しうる。
【００５３】
ブロック２３４で表面１３４の汚染物質が検出されない場合、制御はブロック２３８に進み、表面１３４に対する仕上げ工程を進行しうる。ルーチン２００の仕上げ工程に関して前述したように、印刷は、印刷されるべき表面１３４の全体的な部分にわたる経路を横断する単一の仕上げモジュール１８によって行われうる。例えば、仕上げ工程エンドエフェクタ３６、８２は、ワークピース１３２、１６２の表面１３４、１６４に塗料及び印刷用インクのうちの一つを適用する。他の実施形態では、複数の仕上げモジュール１８が、各々異なる経路に沿って走行して表面１３４に印刷してもよい。仕上げモジュール１８がそれぞれの経路の端部に到達すると表面１３４の全部が印刷されるように、経路を統合してもよい。
【００５４】
仕上げ工程が行われた後、制御は、表面１３４に塗布された印刷の品質が検査されうるブロック２４０に進みうる。ビジョンセンサの形態の仕上げ工程エンドエフェクタ８２を有する一又は複数の仕上げモジュール２０が、所定の品質検査経路に沿って展開されうる。品質検査経路を横断中、ビジョンセンサは、経路に沿った表面１３４上の場所でインク画素の位置を検知しうる。表面１３４上の実際の画素の位置を指定の位置と比較することができるように、仕上げモジュールコントローラ６０には文字やデザインにおける画素の位置がプログラムされうる。実際の画素の位置が指定の位置と一致しない場合、印刷品質基準が満たされなかった可能性がある。位置エラーは、表面１３４に対する仕上げの品質標準を満たしていないと判定されるためには、定められた印刷許容誤差を超えている必要がありうる。
【００５５】
ビジョンセンサは、仕上げモジュール２０が品質検査経路を横断しているとき、又は仕上げモジュール２０が検査経路を横断し終わった後にまとめて、ビジョンセンサ信号をコントローラ６０、７０に送信しうる。制御は、コントローラ６０、７０がビジョンセンサ信号を評価して表面上の印刷が品質基準を満たしているか否かを判定するブロック２４２に進みうる。位置エラーが定められた印刷許容誤差を超えている場合、制御は、仕上げ装置１０が印刷エラーを修正できるか否かをコントローラ６０、７０が評価しうるブロック２４４に進みうる。印刷エラーの中には、仕上げプローブ１８を再展開して印刷エラーがある場所を再印刷することにより修正可能なものもある。その場所が再印刷される前に印刷が除去されることを必要としうる印刷エラーもある。仕上げ装置１０が、サンディングなどの必要な準備を行うことが可能な仕上げモジュール１８、２０を有する場合、準備が行われ、その場所を再印刷することが可能である。印刷エラーが修正可能であることがブロック２４４で判明すると、制御は、コントローラ６０、７０が適切な仕上げモジュール１８、２０をその場所に展開させ、表面１３４への修正動作を行わせるブロック２４６に進みうる。
【００５６】
仕上げ装置が修正動作を行うことができない場合、制御はブロック２４８に進み、印刷品質エラーに関する情報を報告しうる。印刷品質エラー情報は、ユーザーインターフェイスデバイス１９０又は他の適切なデバイスもしくはシステムに送信され、表面１３４を再印刷に適した状態にするのに必要とされうる必要修正動作のパフォーマンスの契機となりうる。報告が行われた後、表面が再印刷用に準備されるまで、ルーチン２３０は終了しうる。
【００５７】
さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【００５８】
条項１  ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うための仕上げ装置であって、磁性材料から作製されプラテン表面を有するプラテン、及びプラテン表面に配置され仕上げ工程エンドエフェクタを有する仕上げモジュールを備え、仕上げモジュールは、仕上げモジュールをプラテンの方へ付勢する磁界を発生し、且つ、プラテン表面上での仕上げモジュールの移動を制御するための磁束を発生してワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うように動作可能である、仕上げ装置。
【００５９】
条項２  プラテンは、平らなプラテン及び湾曲プラテンのうちの一つである、条項１に記載の仕上げ装置。
【００６０】
条項３  プラテンが結合される装着ブラケットであって、ワークピースの表面の近傍に仕上げ装置を位置決めする位置決め装置にプラテンを結合させる装着ブラケットを備える、条項１又は２に記載の仕上げ装置。
【００６１】
条項４  仕上げモジュールが、ベース、及び仕上げ工程エンドエフェクタをベースに接続するエンドエフェクタ位置決めデバイスを備え、エンドエフェクタ位置決めデバイスは、ワークピースの表面に対して仕上げ工程エンドエフェクタの位置及び向きを変更するように動作可能である、条項１から３の何れか一項に記載の仕上げ装置。
【００６２】
条項５  仕上げ工程エンドエフェクタは、塗料及び印刷用インクのうちの一つをワークピースの表面に適用する、条項１から４の何れか一項に記載の仕上げ装置。
【００６３】
条項６  プラテンと流体連結する加圧空気源であって、加圧空気源からの加圧空気がプラテン表面を貫通する複数の穴を通じて排出され、プラテン表面と仕上げモジュールとの間に空隙を生じる加圧空気源を備える、条項１から５の何れか一項に記載の仕上げ装置。
【００６４】
条項７  仕上げモジュールが、磁束を制御して仕上げモジュールをプラテン表面上で所定の経路を通って移動させるように構成された仕上げモジュールコントローラを備える、条項１から６の何れか一項に記載の仕上げ装置。
【００６５】
条項８  ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うためのシステムであって、条項１から７の何れか一項に記載の仕上げ装置、及び仕上げモジュールと通信するように結合された仕上げモジュールコントローラを備え、仕上げモジュールコントローラは、仕上げモジュールにより発生した磁束を制御して、仕上げモジュールをプラテン表面上で移動させ自動仕上げ工程を行わせる、システム。
【００６６】
条項９  ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うためのシステムであって、磁性材料から作製されプラテン表面を有するプラテン；プラテン表面に配置され仕上げ工程エンドエフェクタを有する仕上げモジュールであって、仕上げモジュールをプラテンの方へ付勢する磁界を発生し、且つ、プラテン表面上での少なくとも一つの仕上げモジュールの移動を制御するための磁束を発生してワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うように動作可能な仕上げモジュール；及び仕上げモジュールと通信するように結合され、仕上げモジュールによって発生した磁束を制御して、仕上げモジュールをプラテン表面上で移動させ自動仕上げ工程を行わせる仕上げモジュールコントローラを備える、システム。
【００６７】
条項１０  プラテンに結合された位置決め装置であって、仕上げモジュールがワークピースの表面に自動仕上げ工程を行っている間、ワークピースの表面に隣接するプラテンを支持する位置決め装置を備える、条項８又は９に記載のシステム。
【００６８】
条項１１  位置決め装置は、自動仕上げ工程中にワークピースの少なくとも一部に沿って横断するように構成された全方位カートを備える、条項１０に記載のシステム。
【００６９】
条項１２  仕上げモジュールコントローラは更に、仕上げモジュールにより発生した磁束を制御して、仕上げモジュールをプラテン表面上で所定の経路を通って移動させるように構成されている、条項８から１１の何れか一項に記載のシステム。
【００７０】
条項１３  仕上げモジュールコントローラは更に、自動仕上げ工程を行うために仕上げ工程エンドエフェクタと通信するように結合されている、条項８から１２の何れか一項に記載のシステム。
【００７１】
条項１４  条項１から１３の何れか一項に記載の仕上げモジュールを用いて実行される、ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うための方法であって、仕上げモジュールにより発生した磁束を用いて仕上げモジュールの移動を制御すること、及び仕上げ工程エンドエフェクタを用いて自動仕上げ工程を行うことを含む方法。
【００７２】
条項１５  磁性材料から作製されるプラテンのプラテン表面に配置され、仕上げ工程エンドエフェクタを有する仕上げモジュールを用いて実行される、ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うための方法であって、仕上げモジュールは、仕上げモジュールをプラテン表面の方へ付勢する磁界を発生し、方法が、仕上げモジュールにより発生した磁束を用いて仕上げモジュールの移動を制御すること、及び仕上げ工程エンドエフェクタを用いて自動仕上げ工程を行うことを含む、方法。
【００７３】
条項１６  プラテンをワークピースの表面に隣接して位置決めすること、及びワークピースの表面に自動仕上げ工程を行うことを含む、条項１４又は１５に記載の方法。
【００７４】
条項１７  プラテンは、プラテンを位置決め装置に結合する装着ブラケットに結合され、方法は、ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行う間、位置決め装置の動作を制御することを更に含む、条項１６に記載の方法。
【００７５】
条項１８  位置決め装置は移動可能なカートを含み、方法は、ワークピースの表面に自動仕上げ工程を行う間、移動可能なカートの動作を制御することを更に含む、条項１７に記載の方法。
【００７６】
条項１９  自動仕上げ工程を行うことが、仕上げ工程エンドエフェクタを用いて、塗料及び印刷用インクのうちの一つをワークピースの表面に塗布することを更に含む、条項１４から１８の何れか一項に記載の方法。
【００７７】
条項２０  仕上げモジュールが、ベース、及び仕上げ工程エンドエフェクタをベースに接続するエンドエフェクタ位置決めデバイスを備え、プラテンを位置決めすることは、ワークピースの表面に対して仕上げ工程エンドエフェクタの位置及び向きを変更するようにエンドエフェクタ位置決めデバイスを動作させることを含む、条項１４から１９の何れか一項に記載の方法。
【００７８】
条項２１  プラテンが複数の穴を含み、方法が、プラテン表面と仕上げモジュールとの間に空隙を生じるために複数の穴を通じて空気を排出させることを更に含む、条項１４から２０の何れか一項に記載の方法。
【００７９】
条項２２  方法が、仕上げモジュールの仕上げモジュールコントローラを用いて更に実行され、仕上げモジュールコントローラを用いて磁束を制御して仕上げモジュールをプラテン表面上で所定の経路を通って移動させることを更に含む、条項１４から２１の何れか一項に記載の方法。
【００８０】
前述のテキストには、多くの様々な実施形態の詳細な説明が記載されているが、保護の法的な範囲は、本特許の最後に記載された請求項の言葉によって規定されることを理解されたい。可能な実施形態を全て記載することは不可能ではないとしても非実用的であるため、詳細な説明は、あくまで例示的なものであると解釈されるべきであり、可能な実施形態を全て記載するものではない。現在の技術又は本特許の出願日以降に開発された技術のいずれかを使用して、保護の範囲を規定する請求項の範囲に含まれる多くの代替的な実施形態を実装することができる。
【００８１】
用語が本明細書で明確に定義されていない限り、その用語の意味を、明示的又は黙示的に、その明白な又は通常の意味を超えて制限する意図はないことも理解されるべきであり、またそのような用語は、（請求項の文言以外の）本特許のいかなる部分におけるいかなる陳述に基づいても範囲が限定されると解釈されるべきではない。本特許の最後の請求項に記載した任意の用語が本明細書において単一の意味と一致するように言及される場合、これは読者を混乱させないための明確性のみを目的とするものであり、そのような請求項の用語が、黙示的に又は他の方法で、その単一の意味に限定されることを意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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