(57)【要約】  製造作業のための方法および装置が開示される。一実施形態では、工具を加工物の表面に対して支持するための装置が、加工物に装着されるようになっている基部と、この基部に結合された工具支持体と、基部と工具の両方に結合された付勢装置とを具備する。工具支持体は、並進軸に沿って基部に対して移動可能であり、付勢装置は、この並進軸に少なくとも一部が沿っている付勢軸に沿って付勢可能である。付勢装置は、この並進軸に沿って工具支持体に作用する力（例えば、重力）の少なくとも一部を釣り合わせるようになっている。
2007526134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物の表面に対して工具を支持するための装置であって、
前記加工物に装着されるようになっている基部と、
前記基部に結合され、前記加工物に対して並進軸に沿って移動可能である工具支持体と、
前記基部と前記工具支持体の少なくとも一方に作用可能に結合された付勢装置とを含み、前記付勢装置は、前記並進軸に沿って前記工具支持体に作用する力の少なくとも一部を釣り合わせるようになっている装置。
【請求項２】
前記並進軸は、少なくとも、前記加工物の前記表面に対する局所法線に直交する成分を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記工具支持体は、案内レールに沿って前記基部に滑動自在に結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記工具支持体は、前記並進軸に沿って第１および第２の方向に移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記付勢装置は空圧式駆動部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記付勢装置はモータを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記付勢装置は定トルクモータを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記付勢軸は前記並進軸に一致する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記付勢装置は、前記付勢軸に沿った付勢方向に制御自在に付勢可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記基部は、
前記加工物の前記表面に結合可能な少なくとも１本の細長いレール部材と、
前記少なくとも１本のレール部材に可動式に結合された往復台組立体とを具備し、前記工具支持体は前記往復台組立体に結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記並進方向は、少なくとも一部が前記少なくとも１本の細長いレール部材を横切る、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記往復台組立体は、前記少なくとも１本のレールに作用可能に結合する駆動モータを有して、前記往復台組立体を前記少なくとも１本のレール部材に沿って駆動するようになっている駆動組立体を具備する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記基部は、
相互に離間しかつほぼ平行である第１および第２の細長い可撓性のレールと、
それぞれのレールを真空によって前記加工物の前記表面に解放自在に装着するために、それぞれのレールに連結されかつそれに沿って間隔を空けて配置された複数の真空装着装置と、
前記工具支持体に結合され、前記レールに可動式に係合する往復台とを具備し、前記往復台は、前記工具支持体を前記加工物に対して様々な箇所に位置決めするために前記レールに沿って移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
加工物の表面に製造作業を実行するための組立体であって、
前記加工物に装着されるようになっている基部と、
前記基部に結合され、前記加工物に対して並進軸に沿って移動可能な工具支持体と、
前記加工物の前記表面に前記製造作業を実行するために、前記工具支持体に結合され、前記加工物の前記表面と係合可能になっている製造工具と、
前記基部と前記工具支持体の少なくとも一方に作用可能に結合された付勢装置とを含み、前記付勢装置は、前記並進軸に沿って前記工具支持体に作用する力の少なくとも一部を釣り合わせるようになっている組立体。
【請求項１５】
前記並進軸は、少なくとも、前記加工物の前記表面に対する局所法線に直交する成分を有する、請求項１４に記載の組立体。
【請求項１６】
前記工具支持体は、案内レールに沿って前記基部に滑動自在に結合される、請求項１４に記載の組立体。
【請求項１７】
前記工具支持体は、前記並進軸に沿って第１および第２の方向に移動可能である、請求項１４に記載の組立体。
【請求項１８】
前記付勢装置は空圧式駆動部を含む、請求項１４に記載の組立体。
【請求項１９】
前記付勢装置はモータを含む、請求項１４に記載の組立体。
【請求項２０】
前記付勢装置は定トルクモータを含む、請求項１４に記載の組立体。
【請求項２１】
前記付勢軸は前記並進軸に一致する、請求項１４に記載の組立体。
【請求項２２】
前記付勢装置は、前記付勢軸に沿った付勢方向に制御自在に付勢可能である、請求項１４に記載の組立体。
【請求項２３】
前記基部は、
前記加工物の前記表面に結合可能な少なくとも１本の細長いレール部材と、
前記少なくとも１本のレール部材に可動式に結合された往復台組立体とを具備し、前記工具支持体は前記往復台組立体に結合される、請求項１４に記載の組立体。
【請求項２４】
前記並進方向は、少なくとも一部が前記少なくとも１本の細長いレール部材を横切る、請求項２３に記載の組立体。
【請求項２５】
前記往復台組立体は、前記少なくとも１本のレールに作用可能に結合する駆動モータを有して、前記往復台組立体を前記少なくとも１本のレール部材に沿って駆動するようになっている駆動組立体を具備する、請求項２３に記載の組立体。
【請求項２６】
前記基部は、
相互に離間しかつほぼ平行である第１および第２の細長い可撓性のレールと、
それぞれのレールを真空によって前記加工物の前記表面に解放自在に装着するために、それぞれのレールに連結されかつそれに沿って間隔を空けて配置された複数の真空装着装置と、
前記工具支持体に結合され、前記レールに可動式に係合する往復台とを具備し、前記往復台は、前記工具支持体を前記加工物に対して様々な箇所に位置決めするために前記レールに沿って移動可能である、請求項１４に記載の組立体。
【請求項２７】
前記製造工具は穴開け機を含み、前記製造作業は穴開け作業を含む、請求項１４に記載の組立体。
【請求項２８】
加工物の表面に製造作業を実行する方法であって、
前記加工物の表面の上方で並進方向に沿って移動可能である製造工具を前記加工物の前記表面に近接して可動式に支持するステップと、
付勢装置を使用して、前記並進方向に実質的に平行である付勢方向に付勢力を供給するステップとを含む方法。
【請求項２９】
製造工具を前記加工物の表面に近接して可動式に支持するステップは、前記加工物の前記表面に近接して位置決めされた案内レール上に前記製造工具を滑動自在に支持するステップを含み、前記製造工具は、前記案内レールに沿って第１の並進方向に移動可能であり、また前記第１の並進方向に対して反対向きの第２の並進方向にも移動可能である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
付勢装置を使用して付勢力を付勢方向に供給するステップは、前記並進方向に沿って前記製造工具に作用する力を釣り合わせるようになっている付勢力を供給するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記製造工具に作用する力を釣り合わせるようになっている付勢力を供給するステップは、前記製造工具に作用する重力を釣り合わせるようになっている付勢力を供給するステップを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
付勢装置を使用して付勢力を付勢方向に供給するステップは、前記並進方向に対して反対向きの付勢力を供給するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
付勢装置を使用して付勢力を付勢方向に供給するステップは、付勢シリンダを使用して付勢力を付勢方向に供給するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
付勢装置を使用して付勢力を付勢方向に供給するステップは、モータを使用して付勢力を付勢方向に供給するステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
前記方法は、前記製造工具を前記並進方向に沿って移動させるステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
前記方法は、前記製造工具を使って前記加工物の前記表面に前記製造作業を実行するステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
前記製造工具は穴開け機を含み、前記製造作業は穴開け作業を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
加工物の表面に製造作業を実行する方法であって、
支持部材を前記加工物の前記表面に着脱自在に固定するステップと、
前記加工物の前記表面の上方で並進方向に沿って前記支持部材に対して移動可能である製造工具を前記支持部材に可動式に装着するステップと、
前記製造工具を前記加工物の前記表面と固定係合するステップと、
前記製造工具が前記加工物の前記表面と固定係合された状態で、前記支持部材を前記加工物の前記表面から脱着するステップと、
前記製造工具が前記加工物の前記表面と固定係合された状態で、前記支持部材を前記
製造工具に対して移動させるステップとを含む方法。
【請求項３９】
支持部材を前記加工物の前記表面に着脱自在に固定するステップは、１対の細長いレール部材を前記加工物の前記表面に着脱自在に固定するステップを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
支持部材を前記加工物の前記表面に着脱自在に固定するステップは、前記支持部材を前記加工物の前記表面に着脱自在に固定するために真空を真空組立体に供給するステップを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記支持部材を前記製造工具に対して移動させるステップは、前記支持部材を前記製造工具に対してｘ−軸に沿って移動させるステップを含み、前記ｘ−軸は前記並進方向にほぼ直交する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記支持部材を前記製造工具に対して移動させるステップは、前記支持部材を前記製造工具に対してｘ−軸に沿って移動させるステップを含み、前記ｘ−軸は、前記並進方向と前記加工物の前記表面に対する局所法線とにほぼ直交する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
製造工具を加工物に対して支持する装置であって、
前記加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、
前記軌道組立体に可動式に結合され、前記加工物に対して並進軸に沿って移動可能な往復台であって、製造工具を受け止めかつ支持するようになっている工具支持体を具備する往復台と、
前記製造工具によって前記加工物に及ぼされる製造力の少なくとも一部を釣り合わせるために、前記往復台に作用可能に結合され、前記加工物に固定されるようになっている効力支持システムとを含む装置。
【請求項４４】
前記効力支持組立体は、前記加工物中の穴に係合するようになっているクランプアップ・ピンと、前記クランプアップ・ピンに作用可能に結合され、前記クランプアップ・ピンを駆動して前記加工物と固定係合させるようになっているクランプアップ駆動部とを具備する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記効力支持組立体は、前記加工物の表面に固定するようになっている真空カップ組立体を具備する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
前記効力支持組立体は、前記加工物中のねじ山付き穴に螺合するようになっているねじ山付きピンを具備する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４７】
前記効力支持組立体は、
前記往復台に可動式に結合され、第１の軸に沿って移動可能な第１の部材と、
前記第１の部材および前記往復台に結合され、前記第１の部材を前記第１の軸に沿って移動させるようになっている第１の駆動部と、
前記第１の部材に可動式に結合され、前記第１の軸に対して直交するように向く第２の軸に沿って移動可能である第２の部材と、
前記第２の部材および前記第１の部材に結合され、前記第２の部材を前記第２の軸に沿って移動させるようになっている第２の駆動部と、
前記第２の部材に結合され、前記加工物に固定されるようになっている固定装置とを具備する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４８】
前記固定装置は第３の駆動部によって前記第２の部材に結合され、前記第３の駆動部は
、前記第１および第２の軸に直交するように向く第３の軸に沿って前記固定装置を移動させるようになっている、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記第２の軸は前記往復台の前記並進軸とほぼ平行であり、前記第１の軸は前記製造工具の長手軸とほぼ平行であるようになっている、請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記第１の部材は、前記往復台上の１対の細長い部材に可動式に結合され、前記細長い部材は、前記製造工具の長手軸とほぼ平行であるようになっている、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記第２の部材は、前記第１の部材上の１対の細長い部材に可動式に結合され、前記細長い部材は、前記往復台の前記並進軸とほぼ平行であるようになっている、請求項４９に記載の装置。
【請求項５２】
前記軌道組立体は少なくとも１本のレールを具備し、前記往復台は前記レールに回動自在に結合される、請求項４３に記載の装置。
【請求項５３】
前記往復台は、前記軌道組立体に可動式に結合されたｘ−軸部分と、前記ｘ−軸部分に可動式に結合され、前記並進軸を横切るように向くｙ−軸に沿って前記ｘ−軸部分に対して移動可能であるｙ−軸部分とを具備する、請求項４３に記載の装置。
【請求項５４】
前記往復台は、前記軌道組立体に作用可能に結合する駆動モータを有して、前記往復台を前記軌道組立体に沿って駆動するようになっている駆動組立体を具備する、請求項４３に記載の装置。
【請求項５５】
製造工具を加工物に対して支持する組立体であって、
前記加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、
前記軌道組立体に可動式に結合されて前記加工物に対して並進軸に沿って移動可能である往復台であって、製造工具を受け止めかつ支持するようになっている工具支持体を具備する往復台と、
前記加工物に前記製造作業を実行するために、前記工具支持体に結合され、前記加工物と係合可能になっている製造工具と、
前記製造工具によって前記加工物に及ぼされる製造力の少なくとも一部を釣り合わせるために、前記往復台に作用可能に結合され、前記加工物に固定されるようになっている効力支持組立体とを含む組立体。
【請求項５６】
前記効力支持組立体は、前記加工物中の穴と係合するようになっているクランプアップ・ピンと、前記クランプアップ・ピンに作用可能に結合され、前記クランプアップ・ピンを駆動して前記加工物と固定係合させるようになっているクランプアップ駆動部とを具備する、請求項５５に記載の組立体。
【請求項５７】
前記効力支持組立体は、前記加工物の表面に固定するようになっている真空カップ組立体を具備する、請求項５５に記載の組立体。
【請求項５８】
前記効力支持組立体は、前記加工物中のねじ山付き穴に螺合するようになっているねじ山付きピンを具備する、請求項５５に記載の組立体。
【請求項５９】
前記効力支持組立体は、
前記往復台に可動式に結合され、第１の軸に沿って移動可能な第１の部材と、
前記第１の部材および前記往復台に結合され、前記第１の部材を前記第１の軸に沿っ
て移動させるようになっている第１の駆動部と、
前記第１の部材に可動式に結合され、前記第１の軸に対して直交するように向く第２の軸に沿って移動可能である第２の部材と、
前記第２の部材および前記第１の部材に結合され、前記第２の部材を前記第２の軸に沿って移動させるようになっている第２の駆動部と、
前記第２の部材に結合され、前記加工物に固定されるようになっている固定装置とを具備する、請求項５５に記載の組立体。
【請求項６０】
前記固定装置は第３の駆動部によって前記第２の部材に結合され、前記第３の駆動部は、前記第１および第２の軸に直交するように向く第３の軸に沿って前記固定装置を移動させるようになっている、請求項５９に記載の組立体。
【請求項６１】
前記第２の軸は前記往復台の前記並進軸とほぼ平行であり、前記第１の軸は前記製造工具の長手軸とほぼ平行であるようになっている、請求項６０に記載の組立体。
【請求項６２】
前記第１の部材は、前記往復台上の１対の細長い部材に可動式に結合され、前記細長い部材は、前記製造工具の長手軸とほぼ平行であるようになっている、請求項６１に記載の組立体。
【請求項６３】
前記第２の部材は、前記第１の部材上の１対の細長い部材に可動式に結合され、前記細長い部材は、前記往復台の前記並進軸とほぼ平行であるようになっている、請求項６１に記載の組立体。
【請求項６４】
前記軌道組立体は少なくとも１本のレールを具備し、前記往復台は前記レールに回動自在に結合される、請求項５５に記載の組立体。
【請求項６５】
前記往復台は、前記軌道組立体に可動式に結合されたｘ−軸部分と、前記ｘ−軸部分に可動式に結合され、前記並進軸を横切るように向くｙ−軸に沿って前記ｘ−軸部分に対して移動可能であるｙ−軸部分とを具備する、請求項５５に記載の組立体。
【請求項６６】
前記往復台は、前記軌道組立体に作用可能に結合する駆動モータを有して、前記往復台を前記軌道組立体に沿って駆動するようになっている駆動組立体を具備する、請求項５５に記載の組立体。
【請求項６７】
前記製造工具は穴開け機を含み、前記製造作業は穴開け作業を含む、請求項５５に記載の組立体。
【請求項６８】
加工物に製造作業を実行する方法であって、
製造組立体を前記加工物の表面に近接して可動式に支持するステップを含み、前記製造組立体は製造工具および効力支持組立体を具備し、前記製造組立体は前記加工物の表面に対する局所法線に直交する方向に少なくとも一部が沿っている並進方向に沿って移動可能であり、
前記製造工具を使用して、少なくとも一部が前記局所法線に沿っている製造力を前記加工物に対して加えるステップを含み、
前記製造力を前記加工物に対して加えるステップと同時に、前記効力支持組立体を使用して、前記製造力と実質的に平行でありかつそれとは反対の方向にある効力を前記加工物に対して加えるステップを含む方法。
【請求項６９】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して可動式に支持するステップは、前記加工物の前記表面に近接して位置決めされたレール上に前記製造組立体を滑動自在に支持するステ
ップを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
効力を前記加工物に対して加えるステップは、前記加工物中の穴にクランプアップ・ピンを挿入し、前記クランプアップ・ピンに作用可能に結合されたクランプアップ駆動部を駆動するステップを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
効力を前記加工物に対して加えるステップは、真空圧を前記加工物の表面に加えるステップを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
効力を前記加工物に対して加えるステップは、ねじ山付き部材を前記加工物中のねじ山付き穴に挿入し、前記ねじ山付き部材に作用可能に結合された駆動部を駆動するステップを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７３】
効力を前記加工物に対して加えるステップは、前記製造力を少なくともほぼ釣り合わせる効力を加えるステップを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７４】
前記方法は、前記効力支持組立体を使用して前記効力を前記加工物に対して加えるステップと同時に、前記製造工具を前記並進方向に沿って移動させるステップをさらに含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７５】
前記方法は、前記製造工具を使用して前記加工物に前記製造作業を実行するステップをさらに含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７６】
前記製造工具は穴開け機を含み、前記製造作業は穴開け作業を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７７】
製造工具を加工物に対して支持するための装置であって、
前記加工物に装着されるようになされ、少なくとも１本のレールを具備する軌道組立体を含み、前記レールは、長手方向に延びる中立軸と、前記長手方向に延びる中立軸と少なくともほぼ一致するピッチ線に沿って延びるラックとを有する装置。
【請求項７８】
前記ラックは前記レールの中に一体形成される、請求項７７に記載の装置。
【請求項７９】
前記ラックは複数の穴を含む、請求項７７に記載の装置。
【請求項８０】
前記ラックは複数の穴を含み、前記穴の少なくとも幾つかはテーパを付けた楔形状の穴である、請求項７７に記載の装置。
【請求項８１】
前記ラックは複数の穴を含み、前記穴の少なくとも幾つかはテーパを付けた円錐形状の穴である、請求項７７に記載の装置。
【請求項８２】
前記レールは実質的に平坦な部材を含み、前記実質的に平坦な部材の幅がその厚さよりも実質的に大きく、前記実質的に平坦な部材は、前記実質的に平坦な部材の前記厚さの方向に一致する第１の方向に延びる剛性軸についての曲げでは実質的により剛性であり、前記実質的に平坦な部材の前記幅の方向に一致する第２の方向に延びる曲げ軸についての曲げでは実質的により可撓性である、請求項７７に記載の装置。
【請求項８３】
前記レールは第１のレールを含み、前記軌道組立体は前記第１のレールにほぼ平行に向く第２のレールを具備し、前記第１および第２のレールはそれぞれ、長手方向に延びる中立軸とラックとを有し、前記ラックは、前記長手方向に延びる中立軸と少なくともほぼ一
致するピッチ線に沿って延びる、請求項７７に記載の装置。
【請求項８４】
前記軌道組立体は、
相互に離間しかつほぼ平行である第１および第２の細長い可撓性レールと、
それぞれのレールを真空によって前記加工物の前記表面に解放自在に装着するために、それぞれのレールに連結されかつそれに沿って間隔を空けて配置された複数の真空装着装置とを具備し、前記レールの前記幅は前記加工物の前記表面に対して実質的に平行に延び、前記レールは前記加工物の前記表面に実質的に従うように必要に応じて湾曲しかつ捻れる、請求項７７に記載の装置。
【請求項８５】
それぞれのレールは、第１の曲げ軸についての曲げでは相対的に剛性であり、前記第１の曲げ軸に直交する第２の曲げ軸についての曲げでは相対的に可撓性であり、それぞれのレールは、前記第１の曲げ軸が前記加工物表面に対して実質的に垂直であり、前記第２の曲げ軸が前記加工物表面に対して実質的に平行であるように前記加工物上に取り付けられる、請求項８４に記載の装置。
【請求項８６】
前記装置は、前記軌道組立体に可動式に結合され、前記少なくとも１本のレールに沿って前記加工物に対して移動可能である往復台をさらに含み、前記往復台は製造工具を受け止めかつ支持するようになっている工具支持体を具備する、請求項７７に記載の装置。
【請求項８７】
前記往復台は、前記往復台を前記軌道組立体に沿って駆動するようになされて、駆動歯車に結合された駆動モータを有する駆動組立体を具備し、前記駆動歯車は前記ラックと作用可能に噛み合う、請求項８６に記載の装置。
【請求項８８】
前記ラックは複数の穴を具備し、前記往復台は、前記往復台を前記軌道組立体に沿って駆動するようになされて、駆動歯車に結合された駆動モータを有する駆動組立体を具備し、前記歯車は複数の歯を有し、前記歯の少なくとも幾つかは前記ラックの前記穴と作用可能に噛み合い、前記穴は前記歯の断面形状に一致するようになっている、請求項８６に記載の装置。
【請求項８９】
前記装置は、前記製造工具によって前記加工物に及ぼされる製造力の少なくとも一部を釣り合わせるために、前記往復台に作用可能に結合され、前記加工物に固定されるようになっている効力支持組立体をさらに含む、請求項８６に記載の装置。
【請求項９０】
前記往復台は、前記軌道組立体に可動式に結合されたｘ−軸部分と、前記ｘ−軸部分に可動式に結合され、前記軌道組立体を横切るように向くｙ−軸に沿って前記ｘ−軸部分に対して移動可能であるｙ−軸部分とを具備する、請求項８６に記載の装置。
【請求項９１】
加工物に製造作業を実行するための組立体であって、
前記加工物に装着されるようになされ、少なくとも１本のレールを具備する軌道組立体を含み、前記レールは、長手方向に延びる中立軸と、前記長手方向に延びる中立軸に少なくともほぼ一致するピッチ線に沿って延びるラックとを有し、
前記軌道組立体に可動式に結合され、前記軌道組立体に沿って前記加工物に対して移動可能である往復台を含み、前記往復台は、製造工具を受け止めかつ支持するようになっている工具支持体を具備し、
前記加工物に前記製造作業を実行するために、前記工具支持体に結合され、前記加工物と係合可能になっている製造工具を含む組立体。
【請求項９２】
前記ラックは前記レールの中に一体形成される、請求項９１に記載の組立体。
【請求項９３】
前記ラックは複数の穴を含む、請求項９１に記載の組立体。
【請求項９４】
前記ラックは複数の穴を含み、前記穴の少なくとも幾つかはテーパを付けた楔形状の穴である、請求項９１に記載の組立体。
【請求項９５】
前記ラックは複数の穴を含み、前記穴の少なくとも幾つかはテーパを付けた円錐形状の穴である、請求項９１に記載の組立体。
【請求項９６】
前記レールは実質的に平坦な部材を含み、前記実質的に平坦な部材の幅がその厚さよりも実質的に大きく、前記実質的に平坦な部材は、前記実質的に平坦な部材の前記厚さの方向に一致する第１の方向に延びる剛性軸についての曲げでは実質的により剛性であり、前記実質的に平坦な部材の前記幅の方向に一致する第２の方向に延びる曲げ軸についての曲げでは実質的により可撓性である、請求項９１に記載の装置。
【請求項９７】
前記レールは第１のレールを含み、前記軌道組立体は前記第１のレールにほぼ平行に向く第２のレールを具備し、前記第１および第２のレールはそれぞれ、長手方向に延びる中立軸とラックとを有し、前記ラックは、前記長手方向に延びる中立軸と少なくともほぼ一致するピッチ線に沿って延びる、請求項９１に記載の組立体。
【請求項９８】
前記軌道組立体は、
相互に離間しかつほぼ平行である第１および第２の細長い可撓性レールと、
それぞれのレールを真空によって前記加工物の前記表面に解放自在に装着するために、それぞれのレールに連結されかつそれに沿って間隔を空けて配置された複数の真空装着装置とを具備し、前記レールの前記幅は前記加工物の前記表面に対して実質的に平行に延び、前記レールは前記加工物の前記表面に実質的に従うように必要に応じて湾曲しかつ捻れる、請求項９１に記載の組立体。
【請求項９９】
それぞれのレールは、第１の曲げ軸についての曲げでは相対的に剛性であり、前記第１の曲げ軸に直交する第２の曲げ軸についての曲げでは相対的に可撓性であり、それぞれのレールは、前記第１の曲げ軸が前記加工物表面に対して実質的に垂直であり、前記第２の曲げ軸が前記加工物表面に対して実質的に平行であるように前記加工物上に取り付けられる、請求項９８に記載の組立体。
【請求項１００】
前記往復台は、前記往復台を前記軌道組立体に沿って駆動するようになされて、駆動歯車に結合された駆動モータを有する駆動組立体を具備し、前記駆動歯車は前記ラックと作用可能に噛み合う、請求項９１に記載の組立体。
【請求項１０１】
前記ラックは複数の穴を具備し、前記往復台は、前記往復台を前記軌道組立体に沿って駆動するようになされて、駆動歯車に結合された駆動モータを有する駆動組立体を具備し、前記歯車は複数の歯を有し、前記歯の少なくとも幾つかは前記ラックの前記穴と作用可能に噛み合い、前記穴は前記歯の断面形状に一致するようになっている、請求項９１に記載の組立体。
【請求項１０２】
前記装置は、前記製造工具によって前記加工物に及ぼされる製造力の少なくとも一部を釣り合わせるために、前記往復台に作用可能に結合され、前記加工物に固定されるようになっている効力支持組立体をさらに含む、請求項９１に記載の組立体。
【請求項１０３】
前記往復台は、前記軌道組立体に可動式に結合されたｘ−軸部分と、前記ｘ−軸部分に可動式に結合され、前記軌道組立体を横切るように向くｙ−軸に沿って前記ｘ−軸部分に対して移動可能であるｙ−軸部分とを具備する、請求項９１に記載の組立体。
【請求項１０４】
前記製造工具は穴開け機を含み、前記製造作業は穴開け作業を含む、請求項９１に記載の組立体。
【請求項１０５】
加工物に製造作業を実行する方法であって、
軌道組立体を前記加工物に装着するステップを含み、前記軌道組立体は、長手方向に延びる中立軸と、前記長手方向に延びる中立軸と少なくともほぼ一致するピッチ線に沿って延びるラックとを有する少なくとも１本のレールを具備し、
製造工具を前記軌道組立体上で可動式に支持するステップを含み、
駆動装置を前記ラックと噛み合わすステップを含み、
前記駆動装置を使用して前記製造工具を前記軌道組立体に沿って駆動するステップを含む方法。
【請求項１０６】
軌道組立体を前記加工物に装着するステップは、前記軌道組立体によって前記加工物に対して吸引力を加えるステップを含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
軌道組立体を前記加工物に装着するステップは、ラックが中に一体形成された少なくとも１本のレールを有する軌道組立体を装着するステップを含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０８】
軌道組立体を前記加工物に装着するステップは、複数の穴を含むラックを具備する少なくとも１本のレールを有する軌道組立体を装着するステップを含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０９】
軌道組立体を前記加工物に装着するステップは、複数の穴を含むラックを具備する少なくとも１本のレールを有する軌道組立体を装着するステップを含み、前記穴の少なくとも幾つかはテーパを付けた楔形状の穴である、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１０】
軌道組立体を前記加工物に装着するステップは、複数の穴を含むラックを具備する少なくとも１本のレールを有する軌道組立体を装着するステップを含み、前記穴の少なくとも幾つかはテーパを付けた円錐形状の穴である、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１１】
軌道組立体を前記加工物に装着するステップは、少なくとも１本のレールを有する軌道組立体を装着するステップを含み、前記レールは実質的に平坦な部材を含み、前記実質的に平坦な部材の幅がその厚さよりも実質的に大きく、前記実質的に平坦な部材は、前記実質的に平坦な部材の前記厚さの方向に一致する第１の方向に延びる剛性軸についての曲げでは実質的により剛性であり、前記実質的に平坦な部材の前記幅の方向に一致する第２の方向に延びる曲げ軸についての曲げでは実質的により可撓性である、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１２】
製造工具を前記軌道組立体上で可動式に支持するステップは、往復台を前記軌道組立体に可動式に結合するステップを含み、前記往復台は、製造工具を受け止めかつ支持するようになっている工具支持体を具備する、請求項に１０５記載の方法。
【請求項１１３】
製造工具を前記軌道組立体上で可動式に支持するステップは、往復台を前記軌道組立体に可動式に結合するステップを含み、前記往復台は、前記往復台を前記軌道組立体に沿って駆動するようになされて、駆動歯車に結合された駆動モータを有する駆動組立体を具備し、前記駆動歯車は前記ラックと作用可能に噛み合う、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１４】
駆動装置を前記ラックと噛み合すステップは、少なくとも１つの歯を少なくとも１つの
穴と噛み合わすステップを含み、前記穴は前記歯の断面形状に一致するようになっている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１５】
前記方法は、前記製造工具を使用して前記加工物に製造作業を実行するステップをさらに含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１６】
製造作業を実行するステップは穴開け作業を実行するステップを含む、請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記方法は、効力支持組立体を使用して効力を前記加工物に対して加えるステップをさらに含み、前記効力は、製造作業時に前記加工物に対して作用する製造力に実質的に対抗する方向にある、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１８】
前記方法は、効力を加えるステップと同時に、前記製造工具を使用して前記加工物に製造作業を実行するステップをさらに含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１９】
加工物に製造作業を実行するための装置であって、
前記加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、
前記軌道組立体に可動式に結合されて、前記加工物に対して移動可能である往復台組立体と、
前記往復台組立体に作用可能に結合され、前記加工物に対して作用可能に位置決めされるようになっている検出器要素を具備する位置検出器とを含み、前記検出器要素は前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するようになっている装置。
【請求項１２０】
前記検出器要素は光ファイバ検出要素を含む、請求項１１９に記載の装置。
【請求項１２１】
前記検出器要素は、前記検出器要素が前記往復台組立体によって前記加工物の上方を移動されているとき、前記指標構造の前記少なくとも１つの縁部を検出するようになっている、請求項１１９に記載の装置。
【請求項１２２】
前記装置は前記位置検出器に作用可能に結合された制御装置をさらに含み、前記制御装置は、前記指標構造の第１の縁部が前記位置検出器の第１の移動経路に沿って検出されたことを示す、前記位置検出器からの第１の縁部検出信号を受信し、前記指標構造の第２の縁部が前記第１の経路に沿って検出されたことを示す、前記位置検出器からの第２の縁部検出信号を受信して、前記第１および第２の縁部検出信号に基づいて中点位置を算出するようになっている、請求項１１９に記載の装置。
【請求項１２３】
前記制御装置はさらに、前記指標構造の第３および第４の縁部を前記位置検出器の第２の移動経路に沿ってそれぞれ検出されたことを示す、前記位置検出器からの第３および第４の縁部検出信号を受信するようになっており、前記第１、第２、第３、および第４の縁部検出信号に基づいて前記指標構造の推定中心を算出するようにもなっている、請求項１２２に記載の装置。
【請求項１２４】
前記装置は、前記往復台組立体に搭載されて、前記位置検出器に作用可能に結合された制御装置をさらに含む、請求項１１９に記載の装置。
【請求項１２５】
前記往復台組立体は、前記往復台組立体を前記軌道組立体に沿って並進させるように動作可能である駆動組立体を具備し、前記駆動組立体は前記制御装置に作用可能に結合されている、請求項１２４に記載の装置。
【請求項１２６】
前記駆動組立体はさらに、前記軌道組立体を横切る方向に前記位置検出器を並進させるように動作可能である、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１２７】
前記位置検出器は、前記検出要素に結合された第１の部分を有する検出回路を具備し、前記第１の部分はアナログ入力信号を受信しかつ調整アナログ出力信号を第１の出力ノードに供給するようになっており、前記検出回路は、前記第１の部分に結合されて前記調整アナログ出力信号を受信しかつデジタル出力信号を第２の出力ノードに供給するようになっている第２の部分をさらに具備する、請求項１１９に記載の装置。
【請求項１２８】
前記検出回路の前記第１の部分は、前記アナログ入力信号の利得およびレベルシフトを提供するようになっている、請求項１２７に記載の装置。
【請求項１２９】
前記検出回路の前記第２部分は、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出力信号が前記閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するようになっている閾値比較器回路を具備する、請求項１２７に記載の装置。
【請求項１３０】
前記検出回路の前記第１の部分は前記アナログ入力信号の利得およびレベルシフトを提供するようになっており、前記検出回路の前記第２の部分は、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出力信号が前記閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するようになっている閾値比較器回路を具備し、前記利得および閾値水準の少なくとも一方はプログラム可能である、請求項１２７に記載の装置。
【請求項１３１】
前記装置は、前記加工物に前記製造作業を実行するために、前記往復台に結合され、前記加工物と係合可能な工具組立体をさらに含む、請求項１１９に記載の装置。
【請求項１３２】
加工物に製造作業を実行するための装置であって、
前記加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、
前記軌道組立体に可動式に結合され、前記加工物に対して移動可能である往復台組立体と、
前記往復台に作用可能に結合され、前記加工物に対して作用可能に位置決めされるようになっている検出器要素と前記検出要素に結合された第１の部分を有する検出回路とを具備する位置検出器とを含み、前記第１の部分はアナログ入力信号を受信しかつ調整アナログ出力信号を第１の出力ノードに供給するようになっており、前記検出回路は、前記第１の部分に結合されて前記調整アナログ出力信号を受信しかつデジタル出力信号を第２の出力ノードに供給するようになっている第２の部分をさらに具備する装置。
【請求項１３３】
前記検出回路の前記第１の部分は、前記アナログ入力信号の利得およびレベルシフトを提供するようになっている、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１３４】
前記検出回路の前記第２部分は、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出力信号が前記閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するようになっている閾値比較器回路を具備する、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１３５】
前記検出回路の前記第１の部分は前記アナログ入力信号の利得およびレベルシフトを提供するようになっており、前記検出回路の前記第２の部分は、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出
力信号が閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するようになっている閾値比較器回路を具備し、前記利得および閾値水準の少なくとも一方はプログラム可能である、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１３６】
前記検出器要素は、前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するようになっている、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１３７】
前記検出器要素は光ファイバ検出要素を含む、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１３８】
前記検出器要素は、前記検出器要素が前記往復台組立体によって前記加工物の上方を移動されているとき、前記指標構造の前記少なくとも１つの縁部を検出するようになっている、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１３９】
前記装置は前記位置検出器に作用可能に結合された制御装置をさらに含み、前記制御装置は、前記指標構造の第１の縁部が前記位置検出器の第１の移動経路に沿って検出されたことを示す、前記位置検出器からの第１の縁部検出信号を受信し、前記指標構造の第２の縁部が前記第１の経路に沿って検出されたことを示す、前記位置検出器からの第２の縁部検出信号を受信して、前記第１および第２の縁部検出信号に基づいて中点位置を算出するようになっている、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１４０】
前記制御装置はさらに、前記指標構造の第３および第４の縁部を前記位置検出器の第２の移動経路に沿ってそれぞれ検出されたことを示す、前記検出器からの第３および第４の縁部検出信号を受信するようになっており、前記第１、第２、第３、および第４の縁部検出信号に基づいて前記指標構造の推定中心を算出するようにもなっている、請求項１３９に記載の装置。
【請求項１４１】
前記装置は、前記往復台組立体に搭載され、前記位置検出器に作用可能に結合された制御装置をさらに含む、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１４２】
前記往復台組立体は、前記往復台組立体を前記軌道組立体に沿って並進させるように動作可能である駆動組立体を具備し、前記駆動組立体は前記制御装置に作用可能に結合されている、請求項１４１に記載の装置。
【請求項１４３】
前記駆動組立体はさらに、前記軌道組立体を横切る方向に前記位置検出器を並進させるように動作可能である、請求項１４２に記載の装置。
【請求項１４４】
前記装置は、前記往復台組立体に結合され、前記制御装置に作用可能に結合された工具組立体をさらに含み、前記工具組立体は、前記加工物に前記製造作業を実行するために前記加工物と係合可能である、請求項１３２に記載の装置。
【請求項１４５】
加工物に製造作業を実行するための装置であって、
前記加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、
前記軌道組立体に可動式に結合された往復台組立体であって、前記往復台組立体を前記軌道組立体に沿って並進させるように動作可能な駆動組立体を具備する往復台組立体と、
前記往復台組立体に搭載され、前記駆動組立体に作用可能に結合された制御装置とを含み、前記制御装置は、前記往復台組立体が前記加工物の上方で移動するのを制御するために、制御信号を前記駆動組立体に送信する装置。
【請求項１４６】
前記制御装置は、前記往復台組立体が前記加工物の上方で移動するのを自動的に制御す
るために、制御信号を前記駆動組立体に自動的に送信するように動作可能なプログラマブルＣＮＣシステムを具備する、請求項１４５に記載の装置。
【請求項１４７】
前記装置は、前記往復台組立体に結合され、前記制御装置に作用可能に結合された位置検出器をさらに含み、前記位置検出器は、前記加工物に対して作用可能に位置決めされるようになっている検出器要素と前記検出要素に結合された第１の部分を有する検出回路とを具備し、前記第１の部分は、アナログ入力信号を受信しかつ調整アナログ出力信号を第１の出力ノードに供給するようになっており、前記検出回路は、前記第１の部分に結合されて前記調整アナログ出力信号を受信しかつデジタル出力信号を第２の出力ノードに供給するようになっている第２の部分をさらに具備する、請求項１４５に記載の装置。
【請求項１４８】
前記検出回路の前記第１の部分は、前記アナログ入力信号の利得およびレベルシフトを提供するようになっている、請求項１４７に記載の装置。
【請求項１４９】
前記検出回路の前記第２部分は、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出力信号が前記閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するようになっている閾値比較器回路を具備する、請求項１４７に記載の装置。
【請求項１５０】
前記検出回路の前記第１の部分は前記アナログ入力信号の利得およびレベルシフトを提供するようになっており、前記検出回路の前記第２の部分は、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出力信号が前記閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するようになっている閾値比較器回路を具備し、前記利得および閾値水準の少なくとも一方はプログラム可能である、請求項１４７に記載の装置。
【請求項１５１】
前記装置は、前記往復台組立体に結合され、前記制御装置に作用可能に結合された位置検出器をさらに含み、前記位置検出器は、前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するようになっている検出器要素を具備する、請求項１４７に記載の装置。
【請求項１５２】
前記制御装置は、前記指標構造の第１の縁部が前記位置検出器の第１の移動経路に沿って検出されたことを示す、前記位置検出器からの第１の縁部検出信号を受信し、前記指標構造の第２の縁部が前記第１の経路に沿って検出されたことを示す、前記位置検出器からの第２の縁部検出信号を受信して、前記第１および第２の縁部検出信号に基づいて中点位置を算出するようになっている、請求項１５１に記載の装置。
【請求項１５３】
前記制御装置はさらに、前記指標構造の第３および第４の縁部が前記位置検出器の第２の移動経路に沿ってそれぞれ検出されたことを示す、前記位置検出器からの第３および第４の縁部検出信号を受信するようになっており、前記第１、第２、第３、および第４の縁部検出信号に基づいて前記指標構造の推定中心を算出するようにもなっている、請求項１５２に記載の装置。
【請求項１５４】
前記装置は、前記往復台に結合され、前記制御装置に作用可能に結合された工具組立体をさらに具備し、前記工具組立体は、前記加工物に前記製造作業を実行するために前記加工物と係合可能である、請求項１４７に記載の装置。
【請求項１５５】
前記往復台組立体は第１の往復台組立体であり、前記制御装置は第１の制御装置であり、前記装置は、
前記軌道組立体に可動式に結合された第２の往復台組立台であって、前記第２の往復
台組立体を前記軌道組立体に沿って並進させるように動作可能な第２の駆動組立体を具備する第２の往復台組立体と、
前記第２の往復台組立体に搭載され、前記第２の駆動組立体に作用可能に結合されて、前記第２の往復台組立体が前記加工物の上方で移動するのを制御するために、制御信号を前記第２の駆動組立体に送信するようになっている第２の制御装置と、
前記往復台組立体に結合され、前記第２の制御装置に作用可能に結合されて、前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造物から距離を置いて検出するようになっている検出器要素を具備する位置検出器とをさらに含む、請求項１５４に記載の装置。
【請求項１５６】
前記装置は、前記第１および第２の制御装置に作用可能に結合されて、制御信号を前記第１および第２の制御装置に送信するようになされかつ前記第１および第２の制御装置から帰還信号を受信するようになっているマスタ制御装置をさらに含む、請求項１５５に記載の装置。
【請求項１５７】
加工物に製造作業を実行する方法であって、
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップを含み、前記製造組立体は前記加工物に対してかつそれから離間して作用可能に位置決めされる検出要素を具備し、前記検出要素は前記加工物の前記表面に対して移動可能であり、
前記検出要素を前記加工物上の第１の経路に沿って移動させるステップを含み、
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するステップを含む方法。
【請求項１５８】
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するステップは、前記指標構造から反射された反射電磁信号を検出するステップを含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１５９】
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するステップは、前記加工物上の指標構造を横切る第１の経路に沿って前記検出要素を移動させるステップと同時に行われる、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１６０】
指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップは、前記指標構造の第１および第２の縁部を前記第１の経路に沿って検出するステップを含み、前記方法は、前記第１および第２の縁部に基づいて中点位置を算出するステップをさらに含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１６１】
前記方法は、前記指標構造の第３および第４の縁部を前記位置検出器の第２の移動経路に沿って検出するステップと、前記第１、第２、第３、および第４の縁部に基づいて前記指標構造の推定中心を算出するステップとをさらに含む、請求項１６０に記載の方法。
【請求項１６２】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップは、前記検出要素に作用可能に結合された制御装置を有する製造組立体を支持するステップを含み、前記検出要素を第１の経路に沿って移動させるステップは、前記制御装置から少なくとも１つの制御信号を送信するステップを含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１６３】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップは、前記検出要素を前記加工物に対して移動させるように動作可能な駆動組立体を有し、前記往復台組立体に搭載されて前記駆動組立体に作用可能に結合された制御装置をさらに有する製造組立体を支持するステップを含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１６４】
前記方法は、前記指標構造の前記少なくとも１つの縁部の位置を示す少なくとも１つの出力信号を供給するステップをさらに含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１６５】
少なくとも１つの出力信号を供給するステップは、アナログ出力信号を供給するステップを含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１６６】
アナログ出力信号を供給するステップは、調整アナログ出力信号を供給するためにアナログ入力信号の利得およびレベルシフトを適用するステップを含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１６７】
少なくとも１つの出力信号を供給するステップは、デジタル出力信号を供給するステップをさらに含む、請求項１６６に記載の方法。
【請求項１６８】
デジタル信号を供給するステップは、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出力信号が前記閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するステップを含む、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１６９】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップは、前記加工物と係合可能な工具組立体を有する製造組立体を支持するステップを含み、前記方法は、前記工具組立体を前記加工物と作用可能に係合させるステップをさらに含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１７０】
加工物に製造作業を実行する方法であって、
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップであって、前記製造組立体は前記加工物に対してかつそれから離間して作用可能に位置決めされる検出要素を具備し、前記検出要素は前記加工物の前記表面に対して移動可能である、支持するステップと、
前記検出要素を前記加工物上の第１の経路に沿って移動させるステップと、
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップと、
前記指標構造の前記少なくとも１つの縁部の位置を示す調整アナログ出力信号を供給するステップと、
前記指標構造の前記少なくとも１つの縁部の前記位置を示すデジタル出力信号を供給するステップとを含む方法。
【請求項１７１】
アナログ出力信号を供給するステップは、前記調整アナログ出力信号を供給するために、アナログ入力信号の利得およびレベルシフトを適用するステップを含む、請求項１７０に記載の方法。
【請求項１７２】
デジタル信号を供給するステップは、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出力信号が前記閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するステップを含む、請求項１７０に記載の方法。
【請求項１７３】
前記加工物上の指標構造物の少なくとも１つの縁部を検出するステップは、前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するステップを含む、請求項１７０に記載の方法。
【請求項１７４】
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するステップは、前記検出要素を前記第１の経路に沿って移動させるステップと同時に行
われる、請求項１７３に記載の方法。
【請求項１７５】
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するステップは、前記指標構造から反射された反射電磁信号を検出するステップを含む、請求項１７３に記載の方法。
【請求項１７６】
指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップは、前記指標構造の第１および第２の縁部を前記第１の経路に沿って検出するステップを含み、前記方法は、前記第１および第２の縁部に基づいて中点位置を算出するステップをさらに含む、請求項１７０に記載の方法。
【請求項１７７】
前記方法は、前記指標構造の第３および第４の縁部を前記位置検出器の第２の移動経路に沿って検出するステップと、前記第１、第２、第３、および第４の縁部に基づいて前記指標構造の推定中心を算出するステップとをさらに含む、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１７８】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップは、前記検出要素に作用可能に結合された制御装置を有する製造組立体を支持するステップを含み、前記検出要素を第１の経路に沿って移動させるステップは、前記制御装置から少なくとも１つの制御信号を送信するステップを含む、請求項１７０に記載の方法。
【請求項１７９】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップは、前記検出要素を前記加工物に対して移動させるように動作可能な駆動組立体を有し、前記往復台組立体に搭載されて前記駆動組立体に作用可能に結合された制御装置をさらに有する製造組立体を支持するステップを含む、請求項１７０に記載の方法。
【請求項１８０】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップは、前記加工物と係合可能な工具組立体を有する製造組立体を支持するステップを含み、前記方法は、前記工具組立体を前記加工物と作用可能に係合させるステップをさらに含む、請求項１７０に記載の方法。
【請求項１８１】
加工物に製造作業を実行する方法であって、
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップを含み、前記製造組立体は、前記加工物に装着された軌道組立体と前記軌道組立体に可動式に結合された往復台組立体とを具備し、前記往復台組立体は、前記往復台組立体を前記軌道組立体に沿って並進させるように動作可能な駆動組立体を有し、前記製造組立体は、前記往復台組立体に搭載されて前記駆動組立体に作用可能に結合された制御装置をさらに具備し、
前記往復台組立体を前記軌道組立体に沿って駆動するために、制御信号を前記制御装置から前記駆動組立体に供給するステップを含む方法。
【請求項１８２】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップは、前記加工物に対してかつそれから離間して作用可能に位置決めされた検出要素を有する製造組立体を支持するステップを含む、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８３】
前記駆動組立体はさらに、前記検出器要素を前記往復台組立体に対して移動させるようになっている、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８４】
前記方法は、前記検出器要素を前記往復台組立体に対して移動させるために、制御信号を前記制御装置から前記駆動組立体に供給するステップをさらに含む、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８５】
前記方法は、前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップをさらに含む、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８６】
前記加工物上の指標構造物の少なくとも１つの縁部を検出するステップは、前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を前記指標構造から距離を置いて検出するステップを含む、請求項１８５に記載の方法。
【請求項１８７】
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップは、前記検出要素を第１の経路に沿って移動させるステップを含む、請求項１８５に記載の方法。
【請求項１８８】
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップは、前記指標構造から反射された反射電磁信号を検出するステップを含む、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８９】
指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップは、前記指標構造の第１および第２の縁部を第１の経路に沿って検出するステップを含み、前記方法は、前記第１および第２の縁部に基づいて中点位置を算出するステップをさらに含む、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９０】
前記方法は、前記指標構造の第３および第４の縁部を第２の経路に沿って検出するステップと、前記第１、第２、第３、および第４の縁部に基づいて前記指標構造の推定中心を算出するステップとをさらに含む、請求項１８９に記載の方法。
【請求項１９１】
指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップは、
前記検出要素を前記加工物上の第１の経路に沿って移動させるステップと、
前記加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部を検出するステップと、
前記指標構造の前記少なくとも１つの縁部の位置を示す調整アナログ出力信号を供給するステップと、
前記指標構造の前記少なくとも１つの縁部の前記位置を示すデジタル出力信号を供給するステップとを含む、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９２】
アナログ出力信号を供給するステップは、前記調整アナログ出力信号を供給するために、アナログ入力信号の利得およびレベルシフトを適用するステップを含む、請求項１９１に記載の方法。
【請求項１９３】
デジタル信号を供給するステップは、前記調整アナログ出力信号が閾値水準を下回っているときに第１のデジタル出力信号を供給し、前記調整アナログ出力信号が前記閾値水準を上回っているときに第２のデジタル出力信号を供給するステップを含む、請求項１９２に記載の方法。
【請求項１９４】
製造組立体を前記加工物の表面に近接して支持するステップは、前記加工物と係合可能な工具組立体を有する製造組立体を支持するステップを含み、前記方法は、前記工具組立体を前記加工物と作用可能に係合させるステップをさらに含む、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９５】
加工物に製造作業を実行するための装置であって、
基材と、
前記基材から離隔距離だけ離間した駆動台と、
前記駆動台と前記基材との間に延在する複数の案内部材であって、前記駆動台と前記基材の少なくとも一方は、前記離隔距離を減少または増大させるように前記案内部材に沿って移動可能である、案内部材と、
前記駆動台と前記基材との間に作用可能に結合された少なくとも１つの駆動部材と、
サーボモータであって、前記サーボモータが前記駆動部材を駆動すると、前記離隔距離が変化するように前記駆動部材に作用可能に結合されたサーボモータとを含む装置。
【請求項１９６】
前記装置は、前記駆動台に結合された工具組立体をさらに具備する、請求項１９５に記載の装置。
【請求項１９７】
前記駆動台は第１の環状部分を含み、前記基材は第２の環状部分を含んでおり、前記第１および第２の環状部分は軸に沿って位置合せされ、前記複数の案内部材および前記少なくとも１つの駆動部材は前記第１および第２の環状部分の同心円上に間隔を空けて配置され、前記工具組立体は前記軸に沿って前記第１および第２の環状部分を貫通する、請求項１９６に記載の装置。
【請求項１９８】
前記工具組立体は、
前記軸に沿って延び、前記駆動台と前記基材の少なくとも一方に回転自在に結合されたモータ軸と、
前記モータ軸の少なくとも一部の回りに配置された電機子巻線と、
前記駆動台と前記基材の少なくとも一方に結合されかつ前記電機子巻線に近接して位置決めされた界磁組立体とを具備する、請求項１９７に記載の装置。
【請求項１９９】
前記界磁組立体は少なくとも１つの希土類磁石を含む、請求項１９８に記載の装置。
【請求項２００】
前記装置は、
前記サーボモータに作用可能に結合された制御装置と、
前記モータ軸および前記制御装置に作用可能に結合された速度検出器とを具備し、前記制御装置は、帰還信号を前記速度検出器から受信しかつ制御信号を前記サーボモータに送信するようになっている、請求項１９８に記載の装置。
【請求項２０１】
前記モータ軸は、その第１の端部に結合された潤滑油槽と、その内部を貫通して長手方向に延びる潤滑溝とを具備する、請求項１９８に記載の装置。
【請求項２０２】
前記駆動台はそれに貫設された第１の穴を有し、前記基材はそれに貫設された第２の穴を有しており、前記第１および第２の穴は軸に沿って位置合せされ、前記複数の案内部材および前記少なくとも１つの駆動部材は前記第１および第２の穴の回りに配置され、前記装置は、
前記軸に沿って延び、前記駆動台に回転自在に結合されたモータ軸と、
前記モータ軸の少なくとも一部の回りに配置された電機子巻線と、
前記駆動台と前記基材の少なくとも一方に結合されかつ前記電機子巻線に近接して位置決めされた界磁組立体とを具備する工具組立体をさらに含む、請求項１９５に記載の装置。
【請求項２０３】
前記モータ軸は、穴開け機部材を固定するようになっている穴開け機コレットを具備する、請求項２０２に記載の装置。
【請求項２０４】
前記装置は、
前記サーボモータに作用可能に結合された制御装置と、
前記モータ軸および前記制御装置に作用可能に結合された速度検出器とをさらに具備し、前記制御装置は、帰還信号を前記速度検出器から受信しかつ制御信号を前記サーボモータに送信する、請求項２０２に記載の装置。
【請求項２０５】
前記モータ軸は、その第１の端部に結合された潤滑油槽と、その内部を貫通して長手方向に延びる潤滑溝とを具備する、請求項２０２に記載の装置。
【請求項２０６】
前記少なくとも１つの駆動部材はボールねじを含む、請求項１９５に記載の装置。
【請求項２０７】
加工物に製造作業を実行するための装置であって、
前記加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、
前記軌道組立体に可動式に結合され、前記加工物に対して移動可能な往復台組立体と、
前記往復台組立体に結合され、工具組立体に結合されて前記工具組立体を前記加工物に制御自在に係合させるようになっている工具送りユニットとを含み、前記工具送りユニットが、
基材と、
前記基材から離隔距離だけ離間した駆動台と、
前記駆動台と前記基材との間に延在する複数の案内部材であって、前記駆動台と前記案内部材の少なくとも一方は、前記離隔距離を減少または増大させるように前記案内部材に沿って移動可能である、案内部材と、
前記駆動台と前記基材との間に作用可能に結合された少なくとも１つの駆動部材と、
サーボモータであって、前記サーボモータが前記駆動部材を駆動すると、前記離隔距離が変化するように前記駆動部材に作用可能に結合されたサーボモータとを具備する装置。
【請求項２０８】
前記装置は、前記工具送りユニットに結合され、前記加工物と係合するようになっている工具組立体をさらに具備する、請求項２０７に記載の装置。
【請求項２０９】
前記工具組立体は、
前記軸に沿って延び、前記駆動台に回転自在に結合されたモータ軸と、
前記モータ軸の少なくとも一部の回りに配置された電機子巻線と、
前記駆動台と前記基材の少なくとも一方に結合されかつ前記電機子巻線に近接して位置決めされた界磁組立体とを具備する、請求項２０８に記載の装置。
【請求項２１０】
前記装置は、
前記サーボモータに作用可能に結合された制御装置と、
前記モータ軸および前記制御装置に作用可能に結合された速度検出器とをさらに具備し、前記制御装置は、帰還信号を前記速度検出器から受信しかつ制御信号を前記サーボモータに送信する、請求項２０９に記載の装置。
【請求項２１１】
前記駆動台はそれに貫設された第１の穴を有し、前記基材はそれに貫設された第２の穴を有しており、前記第１および第２の穴は軸に沿って位置合せされ、前記複数の案内部材および前記少なくとも１つの駆動部材は前記第１および第２の穴の回りに配置され、前記装置は、
前記軸に沿って延び、前記駆動台に回転自在に結合されたモータ軸と、
前記モータ軸の少なくとも一部の回りに配置された電機子巻線と、
前記駆動台と前記基材の少なくとも一方に結合されかつ前記電機子巻線に近接して位置決めされた界磁組立体とを具備する工具組立体をさらに含む、請求項２０８に記載の装置。
【請求項２１２】
前記装置は、
前記サーボモータに作用可能に結合された制御装置と、
前記モータ軸および前記制御装置に作用可能に結合された速度検出器とをさらに具備し、前記制御装置は、帰還信号を前記速度検出器から受信しかつ制御信号を前記サーボモータに送信する、請求項２１１に記載の装置。
【請求項２１３】
前記装置は、前記往復台組立体に搭載され、前記工具送りユニットの前記サーボモータに作用可能に結合された制御装置をさらに具備する、請求項２０７に記載の装置。
【請求項２１４】
前記往復台組立体は、前記往復台組立体を前記軌道組立体に沿って並進させるように動作可能な駆動組立体を具備し、前記駆動組立体は前記制御装置に作用可能に結合されている、請求項２１３に記載の装置。
【請求項２１５】
前記軌道組立体は、
相互に離間されかつほぼ平行である第１および第２の細長い可撓性レールと、
それぞれのレールを真空によって前記加工物の前記表面に解放自在に装着するために、それぞれのレールに連結されかつそれに沿って間隔を空けて配置された複数の真空装着装置とを具備し、前記レールの幅は前記加工物の前記表面に対して実質的に平行に延びており、前記レールは前記加工物の前記表面に実質的に従うように必要に応じて湾曲しかつ捻れる、請求項２１３に記載の装置。
【請求項２１６】
それぞれのレールは、第１の曲げ軸についての曲げでは相対的に剛性であり、前記第１の曲げ軸に直交する第２の曲げ軸についての曲げでは相対的に可撓性であり、それぞれのレールは、前記第１の曲げ軸が前記加工物表面に対して実質的に垂直であり、前記第２の曲げ軸が前記加工物表面に対して実質的に平行であるように前記加工物上に取り付けられる、請求項２１５に記載の装置。
【請求項２１７】
加工物に製造作業を実行する方法であって、
複数の案内部材によって駆動台に可動式に結合された基材を有する工具送りユニットを設けるステップを含み、前記駆動台と前記基材の少なくとも一方は、これらの間の離隔距離を減少または増大させるように前記案内部材に沿って移動可能であり、前記工具送りユニットは、前記駆動台と前記基材との間に作用可能に結合された少なくとも１つの駆動部材と、前記少なくとも１つの駆動部材に作用可能に結合されたサーボモータとを具備し、
製造工具を前記工具送りユニットに作用可能に結合するステップを含み、
前記駆動台と前記基材との間の離隔距離を変化させ、前記製造工具を前記加工物と係合させるために、前記サーボモータを使用して前記少なくとも１つの駆動部材を制御自在に回転させるステップを含む方法。
【請求項２１８】
前記方法は、前記送りユニットを前記加工物の表面に近接して可動式に支持するステップをさらに含む、請求項２１７に記載の方法。
【請求項２１９】
前記送りユニットを前記加工物の表面に近接して可動式に支持するステップは、
軌道組立体を前記加工物の前記表面に結合するステップと、
往復台組立体を前記軌道組立体に可動式に結合するステップと、
前記工具送りユニットを前記往復台組立体に結合するステップとを含む、請求項２１８に記載の方法。
【請求項２２０】
軌道組立体を前記加工物の前記表面に前記結合するステップは、前記軌道組立体を前記加工物の前記表面に密着させるために真空を使用するステップ含む、請求項２１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本開示は、製造作業を向上させるための方法および装置に関し、さらに詳細には、釣合い補助式製造作業、効力支持システム、中立軸ラックシステム、非接触位置検出システム、およびサーボ制御式製造作業を実行するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
大型構造体の製作には、構造体の構成要素に多数の穴を開けることなど、数多くの製造作業の実行が伴い得る。通常数多くの穴開け作業が必要な通常の構造体には、例えば、航空機、ミサイル、船舶、鉄道車両、板金建造物、および他の同様な構造体が含まれる。特に、通常の航空機製作過程には、航空機の翼部分を固定具（例えば、鋲）によって相互にまた機体に取り付けできるように、一般には、それらの部分に多数の穴を開けることが伴う。構造体を構築する際に伴い得る他の種類の製造作業には、鋲打ち、切断、溶接、研磨、計測、および検査作業が含まれる。
【０００３】
数多くの穴開けを伴う穴開け作業を容易にするために多様な装置が開発されてきた。例えば、ジャック（Ｊａｃｋ）らに付与された米国特許第４８５０７６３号は、航空機の胴体に一時的に装着される１対のレールを含む穴開けシステムを開示する。支持往復台がレールに滑動自在に結合され、穴開け機組立体を支える。航空機の胴体に付着された型板が、航空機の胴体に形成すべき穴の望ましい位置の指標となる。往復台がレールに沿って移動すると、固定機構（またはトリガ）が型板と連係して後続の穴開け作業のために往復台を固定して位置決めする。
【０００４】
従来技術の穴開けシステムを使用して所望の結果が実現されたが、幾つかの欠点も指摘されてきた。このような作業に通常使用される穴開け機組立体は、一般には約９キログラム（約２０ポンド）の重量があり、相対的に大型で扱いにくい可能性がある。これらが原因で作業者の疲労を招く恐れがあり、したがって製造過程の効率が低下する恐れがある。しかも、作業中の胴体部分の向きによっては、穴開け機組立体の重量および大きさがレールおよび往復台の支持組立体を撓ませたり、捩らせたり、または湾曲させたりする恐れがあり、そのために得られる穴の精度不足または位置合せ不良が生じる可能性がある。
【０００５】
さらには、相対的に軽量でより柔軟な構造体に対して作業するとき、従来技術の穴開け機組立体の性能が低下する恐れがある。このような場合では、穴開け機の推力が大きくなり過ぎて加工物に望ましくない湾曲または構造的な歪みを引き起こす可能性があり、それが次には穴の品質低下を招き得る。また、このような相対的に軽量で柔軟な構造体では、過剰な力が構造体に作用するのを回避するために、穴開けシステムが構造体に引加する力には細心の制御が必要である。このために製造作業の速度を低下させて処理能力を低下させる恐れがある。
【０００６】
さらには、構造体にある一定の輪郭が付いているとき、製造工具を加工物上に正確に位置決めする能力が損なわれる恐れがある。これは、構造体が多重曲率面で湾曲している複合的な輪郭構造であるときに特に該当する。位置決め精度が低下する恐れがあるので、このような構造体に対する製造作業は、製造工具の位置の確認および調整頻度を増やす必要があるので益々遅れざるを得ず、さらに製造作業の精度不足のために加工物の追加的な修復および手直しが必要になる場合もあり得る。
【０００７】
従来技術の製造組立体は、確実に製造作業が適切な箇所で実行されるように、一般には製造作業の実行前に加工物上に慎重に配向される必要がある。従来技術の組立体を加工物上に配向するには、この組立体の支持往復台または他の部分と加工物上の１つまたは複数の接触箇所との間に物理的な接触部を必要とし得る。このような物理的接触部は、特に反復使用によって劣化を受ける恐れがあり、したがって幾つかの種類の加工物表面の品質に悪影響を及ぼす恐れもある。
【０００８】
さらには、例えば、バトリック（Ｂｕｔｔｒｉｃｋ）に付与された米国特許第６５５０１２９号（Ｂ１）およびバンクス（Ｂａｎｋｓ）らに付与された米国特許第６０７３３２６号に開示されたように、従来技術の製造組立体は、工具組立体を加工物上に支持する支持往復台から遠隔に配置される制御装置を典型的に具備する。このようなシステムでは、支持往復台の動きを指示し、かつ工具組立体を使用する製造作業を制御するための制御信号が、遠隔配置の制御装置と支持往復台および工具組立体の構成要素との間に延びる制御ケーブル系を介して送信される。このような製造組立体を使用して所望の結果が実現されてきたが、支持往復台の移動範囲および工具組立体の動作は、制御ケーブルの長さによって、または製造環境の領域内における制御装置の移動性によって限定され得る。
【０００９】
さらには、従来技術の製造工具、特に、個別の筐体および支持軸受を有する通常の構成要素から組み立てられた空圧式工具および他の工具は、望ましくない重量が嵩み得る。少なくとも幾つかの通常の空圧式工具には、製造作業の実行に対する厳密な制御可能性が備わっていない。例えば、幾つかの空圧穴開け機組立体は、穴開け機の送り量または回転速度の厳密な制御を行うことができない。
【００１０】
以上の理由のために、製造作業を実行するための改良型の装置および方法に対する要望はまだ満たされていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
発明の概要
本発明は、製造作業を向上させる方法および装置を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施形態では、工具を加工物の表面に対して支持するための装置が、加工物に装着されるようになっている基部と、この基部に結合された工具支持体と、基部と工具支持体の両方に結合された付勢装置とを具備する。工具支持体は並進軸に沿って基部に対して移動可能であり、付勢装置は、少なくとも一部が並進軸に沿った付勢軸に沿って付勢可能である。付勢装置は、並進軸に沿って工具支持体に作用する力（例えば、重力）の少なくとも一部を釣り合わせるようになっている。以下でさらに十分に説明するように、本発明に係る装置および方法は、有利なことに、製造工具の作業者が経験する疲労の量を軽減することが可能であり、かつ製造工具を使って実行される製造作業の効率および精度を向上させ得る。
【００１３】
別の実施形態では、製造工具を加工物に対して支持するための装置が、加工物に装着されるようにした軌道組立体と、この軌道組立体に可動式に結合された往復台とを具備する。往復台は、製造工具を受け止めかつ支持するようになっている工具支持体を具備する。効力支持組立体が、往復台に作用可能に結合され、加工物に固定されるようになっている。効力支持組立体は、製造工具によって加工物に作用する製造力の少なくとも一部を釣り合わせる。製造作業時の加工物の撓みが低減され、それによって製造作業の精度、一貫性、効率、および処理量を向上させ得る。
【００１４】
本発明の他の実施形態では、製造工具を加工物に対して支持するための装置が、加工物に装着されるようになされ、少なくとも１本のレールを含む軌道組立体を具備しており、このレールは、長手方向に延びる中立軸と、この長手方向に延びる中立軸に少なくともほぼ一致するピッチ線に沿って延びるラックとを有する。別法による実施形態では、このラックが複数の楔形状の穴または複数の円錐形状の穴を含む。製造工具の位置制御の向上が実現可能であり、それによって製造作業の精度、一貫性、効率、および処理量を向上させる。
【００１５】
さらに別の実施形態では、加工物に製造作業を実行するための装置が、加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、この軌道組立体に可動式に結合され、加工物に対して移動可能である往復台組立体と、位置検出器とを具備する。この位置検出器は、往復台組立体に作用可能に結合されており、加工物に対して作用可能に位置決めされるようになっている検出器要素を具備する。検出器要素はさらに、加工物上の指標構造の少なくとも１つの縁部をこの指標構造から距離を置いて検出するようになっている。検出器要素が指標構造の縁部を指標構造から距離を置いて検出するので、検出器要素は、有利なことに、指標構造と物理的に接触せず、したがって、従来技術のシステムに比較して確実性および保守性の向上をもたらし得る。
【００１６】
別の実施形態では、加工物に製造作業を実行するための装置が、加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、この軌道組立体に可動式に結合され、加工物に対して移動可能である往復台組立体と、この往復台組立体に作用可能に結合された位置検出器とを具備する。位置検出器は、加工物に対して作用可能に位置決めされるようになっている検出器要素と、この検出器要素に結合された第１の部分を有する検出回路とを具備し、この第１の部分は、アナログ入力信号を受信しかつ調整アナログ出力信号を第１の出力ノードに供給するようになっている。検出回路は、第１の部分に結合されて調整アナログ出力信号を受信しかつデジタル出力信号を第２の出力ノードに供給するようになっている第２の部分をさらに具備する。したがって、検出器要素は、有利なことに、アナログ出力信号とデジタル出力信号の両方を関連制御器装置に供給し、それによって製造システムの汎用性および精度を向上させる。
【００１７】
本発明の他の実施形態では、加工物に製造作業を実行するための装置が、加工物に装着されるようになっている軌道組立体と、この軌道組立体に可動式に結合された往復台組立体であって、この往復台組立体を軌道組立体に沿って並進させるように動作可能な駆動組立体を具備する往復台組立体と、往復台組立体に搭載され、駆動組立体に作用可能に結合された制御装置とを具備する。制御装置は、往復台組立体が加工物の上方を移動するのを制御するために制御信号を駆動組立体に送信するようになっている。制御装置が往復台組立体に搭載されているので、往復台組立体は、加工物に製造作業を実行するように自律的に動作可能であり、しかも支持装備の量を削減し得る。
【００１８】
さらに別の実施形態では、加工物に製造作業を実行するための装置が、基材と、この基材から離隔距離だけ離間した駆動台と、この駆動台と基材との間に延在する複数の案内部材とを具備する。駆動台と基材の少なくとも一方は、この離隔距離を減少または増大させるように案内部材に沿って移動可能である。本装置はまた、駆動台と基材との間に作用可能に結合された駆動部材と、この駆動部材に作用可能に結合されたサーボモータとを具備する。サーボモータが駆動部材を駆動すると離隔距離が変化する。別法による一実施形態では、製造工具が駆動台と基材の少なくとも一方に結合可能であり、モータが駆動部材を駆動すると、製造工具が加工物と係合される。この場合も、以下でさらに十分に説明するように、本発明に係る装置および方法は、有利なことに、加工物に対する製造作業の精度、効率、および処理量を向上させ得る。
【００１９】
以下の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態および別法による実施形態を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
発明の詳細な説明
本発明は、製造作業を向上させるための方法および装置に関し、さらに詳細には、航空機の胴体部分に釣合い式穴開け作業を実行するための方法および装置に関する。本発明の幾つかの実施形態が完全に理解されるように、このような実施形態の数多くの具体的な細部を以下の説明および図１〜３５に提示する。しかし、本発明には追加的な実施形態が存在し得ること、または本発明は以下の説明に記述された幾つかの細部なしで実施可能であることを当業者は理解しよう。
【００２１】
釣合い補助式製造作業
図１は、本発明の一実施形態にしたがって加工物１０２に製造作業を実行するための支持組立体１００を示す等角図である。この実施形態では、支持組立体１００が、加工物１０２に装着可能な細長い軌道組立体１１０、軌道組立体１１０に可動式に結合された往復台組立体１２０、および往復台組立体１２０に結合された釣合い組立体１３０を具備する。以下でさらに十分に説明するように、釣合い組立体１３０を有する支持組立体１００は、有利なことに、作業者１０４（一部が見えている）が製造作業時に支える荷重を軽減できるので、支持組立体１００は、作業者の疲労を軽減し、したがって製造作業の効率および品質を向上させることができる。
【００２２】
図１に示すように、軌道組立体１１０は、複数の真空カップ組立体１１４が装備された梁体１１２を具備する。真空カップ組立体１１４は、真空ポンプまたは同様物などの真空源１１８に繋がる真空配管１１６に流体結合される。真空制御弁１１５が、真空配管１１６と真空カップ組立体１１４との間に結合され、例えば、軌道組立体１１０を加工物１０２に装着しかつそれから脱着する間に、真空を制御自在に真空カップ組立体１１４から除去したり、またはそれに供給したりできる。真空カップ組立体１１４は知られた構造であり、例えば、バトリック（Ｂｕｔｔｒｉｃｋ）らに付与された米国特許第６４６７３８５号（Ｂ１）またはバンクス（Ｂａｎｋｓ）らに付与された米国特許第６２１００８４号（Ｂ１）に開示された種類でもよい。別法による実施形態では、真空カップ組立体１１４は、磁気装着組立体、ボルトもしくはねじ山付き装着部材、または他の任意適切な装着組立体を含めて、他の種類の装着組立体に置き換え可能である。幾つかの実施形態では、軌道組立体１１０の梁体１１２が相対的に剛性かつ不撓性であり得るが、他の実施形態では、梁体１１２が、以下でさらに十分に説明するように、加工物１０２の表面輪郭と共形になるように湾曲しかつ捻れ得る可撓性のまたは一部が可撓性の梁体であり得る。
【００２３】
図１に示した往復台組立体１２０は、梁体１１２の上縁および下縁１１３ａ、１１３ｂに回転自在に係合する複数の往復台軸受１２４を有する基材１２２を具備する。したがって、往復台組立体１２０は、ｘ−軸に沿って梁体１１２の長手方向に往復並進することができる。別法による実施形態では、往復台軸受１２４は、ローラ、歯車、滑動部材、ゴム車輪、または他の適切な結合装置に置き換え可能である。特定の一実施形態では、往復台軸受１２４は、梁体１１２の歯付きラック部分（例えば、上縁１１３ａ上に位置決めされる）と噛み合うピニオン歯車に置き換え可能である。往復台組立体１２０は、基材１２２に取り付けられかつ軌道組立体１１０の梁体１１２と係合可能な１対の固定機構１２６をさらに具備する。この実施形態では、固定機構１２６は、基材１２２に枢動式に結合され、かつ基材１２２を貫通して梁体１１２と固定係合して、往復台組立体１２０を梁体１１２のｘ−軸に沿って自由に移動させておくが、それ以外では往復台組立体１２０が軌道組立体１１０から脱落するのを防止する。往復台固定具１３７（図３）が、基材１２２に結合されており、往復台組立体１２０を軌道組立体１１０上の所望の位置に固定するために
軌道組立体１１０に係合可能である。
【００２４】
続けて図１を参照すると、釣合い組立体１３０が、往復台組立体１２０に可動式に結合された細長いレール１３２を具備するが、このレール１３２はｙ−軸に沿って往復台組立体１２０に対して移動可能である。この実施形態では、レール１３２は、複数のレール軸受１３３によって往復台組立体１２０の基材１２２と可動式に係合している。図１に示した実施形態では、ｙ−軸（すなわち、工具の並進軸）はｘ−軸に直交し、かつｙ−軸とｘ−軸の両方は加工物１０２の表面に対する局所法線に直交する。別法による実施形態では、ｙ−軸（およびｘ−軸）は、加工物１０２が輪郭表面を有するとき、特に、加工物１０２が複合的な輪郭表面（すなわち、多重曲率面で曲率を有する表面）を有するときなど、加工物１０２の表面に対する局所法線に対して異なる角度で配向可能である。しかし、支持組立体１００のｙ−軸は、このｙ−軸の少なくとも一部が局所法線に直交するように、ｙ−軸は、少なくとも、加工物１０２の表面に対する局所法線に直交する成分を有するように位置決め可能であることが理解され得る。換言すれば、ｙ−軸は加工物１０２の表面に対する局所法線と位置合わせされていないことが好ましい。
【００２５】
図１にさらに示すように、工具支持体１３４がレール１３２に結合され、かつそれから外向きに突出する。付勢シリンダ（または釣合い装置）１３６が、往復台組立体１２０に結合された第１部分と、レール１３２（または工具支持体１３４に）結合された第２部分とを有する。付勢シリンダ１３６の第１および第２部分は、相互に対して変位可能である。別法による実施形態では、付勢シリンダ１３６には、空圧シリンダ、油圧シリンダ、１つもしくは複数のばね部材、または他の任意適切な釣合い装置が含まれ得る。釣合い装置１３６は、作業者が釣合い装置１３６によって印加される付勢力を入切し、かつ付勢力の大きさも制御可能にする制御機構によって制御自在に付勢可能であることが好ましい。図１にさらに示すように、圧搾流体（例えば、空気または油圧流体）源に繋がる供給配管１３８が、付勢シリンダ１３６内部の圧力を制御する釣合い制御弁１４０に結合される。一実施形態では、付勢シリンダ１３６は、釣合い制御弁１４０を介して圧力を付勢シリンダ１３６の中に印加することによって単一方向に（例えば、ｙ−軸に沿って上方にまたは下方に）付勢可能である。別法として、付勢シリンダ１３６は、釣合い制御弁１４０によって第１の方向と第２の方向の両方に（例えば、ｙ−軸に沿って上下に）選択的に付勢可能である。好ましい一実施形態では、釣合い制御弁１４０は、付勢方向および付勢シリンダ１３６内部の付勢圧力量を制御し、それによって次に付勢シリンダ１３６が工具支持体１３４に印加する付勢圧力量を制御するように調整可能である。
【００２６】
特定の一実施形態では、本発明の一実施形態に係る支持組立体１００が穴開け作業に使用可能である。例えば、図２および３は、本発明の一実施形態に係る穴開け機組立体１６０と結合された図１の支持組立体１００をそれぞれに示す等角図および側面図である。この実施形態では、穴開け機組立体１６０は、支持体ブラケット１６４に結合された穴開け装置１６２を具備し、この支持体ブラケットは、次に釣合い組立体１３０の工具支持体１３４に結合される。穴開け装置１６２は、加工物１０２中の穴に固定して嵌通可能な固締コレット１６６を具備することができる。穴開け装置１６２は、例えば、米国サウスカロライナ州レキシントン市のクーパー  ツールズ社（Ｃｏｏｐｅｒ  Ｔｏｏｌｓ，Ｉｎｃ．）、ワシントン州シアトル市のウェスト  コースト  インダストリーズ社（Ｗｅｓｔ  Ｃｏａｓｔ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）、仏国オゾワールラフェリエール市（Ｏｚｏｉｒ−ｌａ−Ｆｅｒｒｉｅｒｅ）のルクール，Ｓ．Ａ．社（Ｒｅｃｏｕｌｅｓ，Ｓ．Ａ．）、および米国テキサス州ダラス市のグローバル  インダストリアル  テクノロジーズ社（Ｇｌｏｂａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）から市販されている穴開け装置などを含め、加工物に穴開け作業を実行するのに適切な任意の知られた穴開け装置でよい。
【００２７】
作業に際して、真空制御弁１１５（図１）を駆動して真空源１１８を真空組立体１１４から切り離し可能であり、軌道組立体１１０を加工物１０２上の所望の箇所に位置決めすることができる。次いで、真空制御弁１１５を再び駆動して真空源１１８を真空組立体１１４に繋ぎ、軌道組立体１１０を加工物１０２に固定係合させることができる。次に、往復台組立体１２０を軌道組立体１１０に結合することができる。図４は、往復台組立体１２０が軌道組立体１１０に係合されているところを示す等角図である。図４に示すように、最上部の往復台軸受１２４は、軌道組立体１１０の梁体１１２の上縁１１３ａに接触して、傾けたまたは傾斜を付けた位置で位置決め可能であり、次いで、最下部の往復台軸受１２４が梁体１１２の下縁１１３ｂに係合するまで、往復台組立体１２０を下向きに回転させることができる。
【００２８】
往復台組立体１２０がレール組立体１１０の上に位置決めされると、往復台組立体１２０は、軌道組立体１１０のｘ−軸に沿って往復組立体１２０が往復移動できるように、しかしそれ以外では軌道組立体１１０から分離されることがないように軌道組立体１１０に固定可能である。図５は、作業者１０４が往復台組立体１２０の固定機構１２６を押して軌道組立体１１０の梁体１１２と係合させることによって、往復台組立体１２０が軌道組立体１１０に固定されているところを示す等角図である。
【００２９】
次に、供給配管１３８が釣合い制御弁１４０に結合されると、作業者１０４は、釣合い制御弁１４０を駆動することによって付勢シリンダ１３６内部の付勢圧力を調整し、それによってｙ−軸に沿って望ましい付勢力量を供給することができる。例えば、図６は第１の付勢位置１７０に位置決めされた釣合い組立体１３０を示す等角図であり、図７は第２の付勢位置１７２に位置決めされた釣合い組立体１３０を示す等角図である。第１の付勢位置１７０（図６）では、釣合い制御弁１４０は、付勢シリンダ１３６内部に付勢圧力が存在しないように閉じられ、それによって重力がレール１３６および工具支持体１３４を軌道組立体１１０に対して下向きに駆動し得る。反対に、第２の付勢位置１７２（図７）では、釣合い制御弁１４０が駆動されて、レール１３６および工具支持体１３４を軌道組立体１１０に対して上向きに駆動しようとする付勢圧力を付勢シリンダ１３６内部に供給する。
【００３０】
付勢シリンダ１３６を使用して釣合い組立体１３０に搭載した工具組立体１６０の重量を釣り合わせ得ることが理解されよう。幾つかの実施形態では、釣合い組立体１３０が工具組立体１６０を軌道組立体１１０に向かって引っ張ろうとするように、工具組立体１６０が軌道組立体１１０の下方に搭載可能である。別法による実施形態では、釣合い組立体１３０が工具組立体１６０を軌道組立体１１０から押し離そうとするように、工具組立体１６０は、軌道組立体１１０の上方に搭載可能である。
【００３１】
次いで、加工物１０２に対して製造過程を遂行するために、製造工具を釣合い組立体１３０に結合することができる。例えば、図８は、穴開け機組立体１６０（図３）が釣合い組立体１３０と結合されているところを示す等角図である。特に、穴開け装置１６２に結合された支持体ブラケット１６４は、作業者１０４によって工具支持体１３４に滑動自在に係合可能であり、例えば、１本または複数の固定ねじ１６８（図３）によって定位置に固定可能である。１つの実施形態では、穴開け組立体１６０を使用して、加工物１０２に複数の穴１０７を開けるべき位置の目安となるように、穴型板１０６（図２）が加工物１０２に付着可能である。
【００３２】
穴開け組立体１６０（または他の製造工具）が釣合い組立体１３０に固定されると、工具支持体１３４がｙ−軸（図７）に沿って上向きに付勢されるように、かつ付勢シリンダ１３６内部の圧力が穴開け組立体１６０に掛かる重力を釣り合わせる（打ち消す）ように、作業者は釣合い制御弁１４０を調整することができる。好ましい１つの作業方法では、
付勢シリンダ１３６によって工具支持体１３４に作用する付勢力は、穴開け組立体１６０が支持組立体１００上で「浮動する」ように、かつ作業者１０４が印加する相対的に僅かな量の力によってｙ−軸に沿って移動可能であるように、穴開け組立体１６０の重量をほぼ均衡させる。したがって、作業者１０４は相対的に僅かな力で、往復台組立体１２０を軌道組立体１１０に沿って並進させることによって、穴開け組立体１６０をｘ−軸に沿って所望の位置に位置決めし、かつレール１３６を往復台組立体１２０に対して上方または下方に滑動させることによって、この穴開け組立体をｙ−軸に沿って所望の箇所に位置決めすることができる。当然のことであるが、別法による作業様式では、付勢シリンダ１３６が及ぼす付勢力は、所望に応じて穴開け組立体１６０の重量よりも小さくまたは大きくなるように調整可能である。
【００３３】
別法による１つの作業方法では、支持組立体１００は加工物１０２に固定可能であり、製造工具（例えば、穴開け組立体１６０）は支持組立体１００の往復台組立体１２０に装着可能である。次に、穴開け組立体１６０は、例えば、穴開け組立体１６０の固締コレット１６６を加工物１０２中の穴１０７に嵌通させることなどによって、加工物１０２に固定係合可能である。穴開け組立体１６０が加工物１０２に固定されると、次には支持組立体１００が、加工物１０２に装着された穴開け組立体１６０によって支持されるように、支持組立体１００は加工物１０２から係合解除され得る。次いで、支持組立体１００は、加工物１０２上の異なる箇所に穴開け組立体１６０に対して移動可能になるが、このような過程の一部の間、支持組立体１００は穴開け組立体１６０に可動式に結合された状態に留まる。支持組立体１００が加工物１０２上の新たな箇所に位置決めされると、支持組立体１００は加工物１０２に再び係合可能になり、製造工具による製造作業が加工物１０２の新たな部分に沿って再開され得る。
【００３４】
特定の一実施形態では、穴開け組立体１６０（または他の製造工具）が加工物１０２に固定された後で、かつ穴開け組立体１６０が釣合い組立体１３０に結合された状態で、釣合い組立体１３０の釣合い制御弁１４０が、支持組立体１００に作用する重力を釣り合わせる方向に付勢力を加えるように調整可能である。このようにして、釣合い組立体１３０を使用して、支持組立体１００を加工物１０４上に再び位置決めする際に作業者１０４を補助することができる。好ましい一実施形態では、支持組立体１００が、加工物１０２から切り離されかつ加工物１０２に固定された穴開け組立体１６０によって支持されているときに、支持組立体１００が、比較的旧型のタイプライタ上のキャリッジと同様に、往復台組立体１２０によって容易に並進（転動または滑動）可能であるように、釣合い組立体１３０は、支持組立体１００に作用する重力にほぼ等しくなるように調整される。
【００３５】
支持組立体１００は、加工物１０２に製造作業を実行するための従来技術の装置および方法に対して顕著な優位点を提供し得る。釣合い組立体は製造工具の重量を釣り合わせるように調整可能であるので、作業者は製造作業を実行する間に製造工具の重量を支える必要がない。したがって、作業者は製造作業時に疲労し難くなり、それによって製造作業を実行する間の作業者の満足度および快適度を向上させることができる。作業者の疲労が軽減されると、製造作業を実行する際の効率向上および精度向上にも繋がり得る。さらには、作業者の疲労軽減は、製造工具を使用して加工物に数多くの作業を要するような製造作業には特に利点があり得る。
【００３６】
支持組立体１００は、有利なことに、加工物に対して確実に製造工具を正確にかつ一貫して位置決めすることによって製造作業の品質を向上させることも可能である。支持組立体１００は製造工具を加工物の表面に対して支持しかつその配向を制御するので、製造作業をより正確にかつ一貫して実行することができる。作業者は、製造作業時に製造工具の重量を支える必要がなく、さらに正確に言えば、所望の作業を実行するために、製造工具を所望の箇所に移動させかつ製造工具の制御装置を操作することに専念していられる。し
たがって、加工物の表面に対する製造工具の配向が、作業者の疲労または技能水準によって影響を受ける恐れがない。
【００３７】
さらには、本発明に係る支持組立体は加工物の表面に沿って容易に移動可能であるので、製造作業の実行速度を高めることができる。上で留意したように、製造工具が加工物に固定係合されると、支持組立体１００は、加工物から切り離し可能であり、加工物上の新たな箇所まで製造工具に対して移動自在に並進可能である。新たな箇所で支持組立体を加工物に再び係合可能であり、製造作業を続行することができる。釣合い組立体を使用して支持組立体の重量を釣り合わせる付勢力を供給し、それによって作業者が支持組立体を新たな箇所に並進するのを補助することにより、このような過程を容易にすることができる。したがって、本発明に係る装置および方法は、さらに別様にも製造作業の効率を向上させることができる。
【００３８】
本発明に係る支持組立体は、上述の支持組立体１００の特定の実施形態を含めて、多様な製造工具を釣合い式に支持するために使用可能であること、および本発明の教示は、穴開けを伴う製造作業に限定されるものではないことが理解され得る。例えば、本発明に係る支持組立体を使用して、鋲打ち機、機械式および電磁式圧痕プーラ、溶接機、レンチ、クランプ、研磨機、釘打ち機、ねじ銃、または実質上他の任意所望の種類の製造工具もしくは測定計器を支持することができる。
【００３９】
本発明に係る装置および方法の多様な別法による実施形態が企図され得ること、および本発明は、上で説明しかつ添付の図面に示した特定の装置および方法に限定されるものではないことも理解される。例えば、軌道組立体１１０および往復台組立体１２０を排除できること、および加工物１０２上の単一点でまたはｙ−軸と平行であり得る加工物１０２上の点の単一線に沿って釣合い式製造作業が可能であるように、釣合い組立体１３０を１つまたは複数の装着組立体（例えば、真空カップ組立体１１４）によって加工物１０２に直接固定するだけでもよいことが留意され得る。さらには、釣合い組立体１３０は、工具支持体１３４が軌道組立体１１０の下方ではなく軌道組立体１１０の上方に位置決めされるように、往復台組立体１２０に対して変更または逆置することができる。
【００４０】
さらには、往復台組立体１２０および軌道組立体１１０は多様な別法による実施形態を取り得る。例えば、一実施形態では、釣合い組立体１３０は、ジャック（Ｊａｃｋ）らに付与された米国特許第４８５０７６３号によって教示されたレールおよび往復台組立体に結合可能である。さらに他の実施形態では、釣合い組立体１３０は、同時係属の本出願人の米国特許出願第１０／０１６５２４号（この出願は参照により本明細書に組み込まれる）に開示された往復台組立体および軌道組立体のいずれかと組み合わせて使用可能である。
【００４１】
特に、図９は、米国特許出願第１０／０１６５２４号に開示された、本発明の別の実施形態に係る支持組立体２００で使用するための軌道組立体２１０および往復台組立体２２０の別法による実施形態を示す等角図である。図１０および１１は、図９の軌道組立体２１０および往復台組立体２２０をそれぞれに示す部分等角図および底面図である。
【００４２】
図９〜１１に示すように、軌道組立体２１０は１対のレール２２、２４を具備し、それらに好ましくは真空カップ組立体１１４（図１）の形態にある複数の装着装置が、それぞれのレールの長さに沿って間隔を空けて解放自在に取り付けられている。レール２２、２４は、それらが幅方向に延びる軸回りの曲げにおけるよりも厚さ方向に延びる軸回りの曲げにおいて実質的に剛性であるように、それらの厚さよりも実質的に大きな幅を有することが好ましい。レール２２、２４間の横方向の間隔は、レール２２、２４が複合的な輪郭表面の加工物表面の上に装着されるときに変更可能であるが、レール２２、２４は相互に
ほぼ平行に配向されている。レール２２、２４は、一端のみで連結部材２８ａによって相互に剛性に取り付けられるのが好ましく、その連結部材はその端部におけるレール間の横間隔を固定する。レール２２、２４に沿った別の箇所では、留意したようにレール２２、２４間の間隔が変化し得る。レール２２、２４の対向端に別の連結部材２８ｂが存在し得るが、この連結部材２８ｂは、レール２２、２４間の間隔を加工物１０２の表面の輪郭に応じて必要であれば調整可能にする「浮動」連結部となり得る。
【００４３】
レール２２、２４の幅は、真空カップ組立体１１４が加工物表面１０２に装着されるとき、加工物１０２の表面に対して実質的に平行に延びる。レール２２、２４は、幅方向回りに相対的に容易に湾曲し、かつそれらの長手軸回りに捻れ得るので、レール２２、２４は加工物１０２の表面を実質的に辿るように必要に応じて曲がりかつ捩れることが可能であり、かつ真空カップ組立体１１４はそれぞれのレールを加工物１０２の表面から実質的に一定間隔に維持する。このような様態で、レール２２、２４の主要表面は、それぞれのレールに沿った任意の箇所で加工物１０２の表面法線に実質的に直交し得る。
【００４４】
続けて図９〜１１を参照すると、往復台２２０の第１の基部３０に取り付けられ、かつレール２２、２４に係合するローラ３２によってレール２２、２４に沿って並進可能な往復台組立体２２０が、レール２２、２４上に取り付けられる。例示した実施形態における往復台組立体２２０の第１の基材３０は、平板形状の部材を含む。ローラ３２は、第１の基部部分３０の両側縁のそれぞれに沿って取り付けられる。さらに詳細には、バネ板３４および３６（図１１に最も適切に示されている）が、第１の基材の両側縁のそれぞれに、その下面に隣接して第１の基材３０に取り付けられる。バネ板３４、３６は、それぞれのバネ板が第１の基材３０から張り出す２つの対向端部を有するように、バネ板３４、３６の両端から内側に離間した箇所３７（図１１）で第１基材３０に取り付けられる。ローラ３２はバネ板３４、３６のこれらの一端が張り出した端部分上に装着される。バネ板３４、３６のそれぞれの張出し端部上に取り付けられた２つの対向するローラ３２が存在する。それぞれのレール２２、２４は、これらの対向するローラ３２の間に受け入れられる。レール２２、２４はローラ３２によって係合されるＶ字形縁部を有することが好ましく、ローラ３２は、レール２２、２４のＶ字形縁部を受け入れるＶ字形溝を有するＶ字形溝ローラである。したがって、ローラ３２は、ローラ３２の回転軸に沿った方向においてローラ３２とレール２２、２４との間の相対移動を防止するが、その回転軸は加工物表面１０２に対する実質的な法線である。
【００４５】
ローラ３２が取り付けられるバネ板３４、３６は、第１基材３０とローラ３２との間に限定的な程度の相対変位を許容するように、必要に応じて（すなわち、往復台２２０がレール２２、２４を往復移動するとき加工物表面１０２の輪郭通りに）撓みかつ捻れ得る。これは、バネ板３４、３６がローラ３２の取付け端ではなくほぼ中間部で優先的に湾曲しかつ捻れるように、板３４、３５をそれらの中間部では相対的に狭くかつそれらの端部ではより広くすることによって助長される。したがって、第１基材３０とレール２２、２４との間で限定的な程度の相対変位が生じ得る。その正味効果は、レール２２、２４が相互に対して多少異なる様態で湾曲しかつ捻れている場合であっても、支持組立体２００によって、往復台組立体２２０がＸ−軸（すなわち、レール２２、２４の長手方向に平行な軸）に沿ってレール２２、２４を往復移動できるようにすることである。実質上、レール２２、２４は、加工物表面１０２の輪郭と共形になり、したがってレール２２、２４によって画成される経路に沿った任意の点における表面に対する法線に近似する。その結果として、往復台組立体２２０の基準軸（例示の実施形態では、第１基材３０の平面に対して垂直な軸）が、レール２２、２４に沿った往復台組立体２２０の任意の位置における加工物表面１０２に対して実質的に垂直に維持される。
【００４６】
図９で最も適切に示されているように、ラックアンドピニオン配置のためのラック３８
が、バネ板３６に面するレール２４の表面に沿って取り付けられ、往復台組立体２２０は、第１のモータ４０と、バネ板３６に取り付けられた付随する歯車箱４２とを具備する。歯車箱４２からの出力軸には、その上にピニオン歯車４４が取り付けてあり、バネ板３６は、ラック３８をレール２４に係合させるためにピニオン歯車４４が貫通する窓４６（図１０）を具備する。したがって、第１のモータ４０によってピニオン歯車４４を回転させると、往復台組立体２２０をレール２２、２４に沿って駆動する。ラック３８を有するレール２４は基準レールを含み、それに対して往復台組立体２２０のＸ−軸の位置決めを実行できることが理解され得る。他方のレール２２に対して往復台組立体２２０のＸ−軸の位置決めを決定または制御しようと試みる必要がない。
【００４７】
往復台組立体２２０のＸ−軸位置の精度を高めるために、ピニオン歯車４４は、基準レール２４に沿った任意の点でラック３８に対して一定の高さを有することができる。この高さ制御を実現するために、ピニオン歯車４４の回転軸は、バネ板３６の端部上に取り付けた２つのローラ３２の回転軸によって画成された平面と同平面内に位置することが好ましい。さらに詳細には、ローラ３２の軸は、相互に実質的に平行でありかつ加工物表面１０２に対して実質的に垂直であることが可能であり、さらにピニオン歯車４４の軸は、加工物表面１０２に実質的に平行でありかつローラ軸の平面内に位置し得る。
【００４８】
図９〜１１でさらに示すように、往復台組立体２２０は、第１の基材３０の最上部に滑動自在に取り付けられた第２の基材５０をさらに具備し、この第２の基材５０が、Ｘ−軸方向に直交するＹ−軸方向に沿って往復滑動できるようになっている。さらに詳細には、レール５２、５４が第１の基材３０の両縁に固着され、ローラ５６がレール５２、５４に係合するために第２の基材５０に取り付けられる。ラックアンドピニオン配置のためのラック５８が、第１の基材３０の縁に沿ってレール５４（図１０参照）に隣接して固着される。第２のモータ６０および付随する第２の歯車箱６２が、ラック５８に隣接して第２の基材５０に固着されている板６４に取り付けられる。板６４はそれに貫設された窓を具備し、この窓を貫通して第２の歯車箱６２の出力軸が延在してラック５８と噛み合うピニオン歯車６６を駆動する。したがって、第２のモータ６０によってピニオン歯車６６が回転されると、第２の基材をレール５２、５４に沿ってＹ−軸方向に駆動する。
【００４９】
作業に際して、図１〜８に関連して上で説明した釣合い組立体１３０が、レール１３２をＹ−軸に位置合わせされて、図９に示した往復台組立体２２０の第２の基材５０に結合可能であり、さらに製造工具が釣合い組立体１３０に結合可能である。次いで、実質的に以上に説明した手順および方法にしたがって、釣合い補助式の製造作業を実行することができる。往復台組立体２２０のｘ−軸に沿った移動は、作業者１０４によってかつ／または第１のモータ４０によって印加される力の組合せによって実現可能である。同様に、製造工具のｙ−軸に沿った位置決めは、作業者１０４によってかつ／または第２のモータ６０によって印加される力の組合せによって実現可能である。他の実施形態では、第１および第２のモータ４０、６０によって製造工具の粗い位置調整が実施可能であり、かつ作業者１０４によって細かい位置調整が実施可能であるし、または逆の場合も同様に可能である。したがって、本発明に係る装置および方法の上述の利点は、製造工具の位置決めのために駆動力を供給する１つまたは複数のモータを有する往復台組立体を使用して実現可能である。
【００５０】
図１２および１３は、本発明のさらに別の実施形態にしたがって輪郭加工物３０２に製造作業を実行するための製造組立体３００を示す等角図である。この実施形態では、製造組立体３００が、軌道組立体３１０、軌道組立体３１０に可動式に結合された往復台組立体３２０、および往復台組立体３２０に結合された釣合い組立体３３０を具備する。製造組立体３００の細部の多くは、先に説明した実施形態と同様であるかまたは同一である。したがって、簡潔にするために、製造組立体３００間の顕著な違いのみを論ずる。
【００５１】
図１２に最も適切に示すように、釣合い組立体３３０は、結合部材３３４を駆動するモータ３３２を具備するが、この結合部材は次に軌道組立体３１０に係合する。さらに詳細には、図１２の示した実施形態では、結合部材３３４は、軌道組立体３１０の梁体３１２の中に形成されたラック３１４と噛み合う歯車である。工具組立体３６０は、往復台組立体３２０に結合され、加工物３０２に製造作業を実行するようになっている。別法による実施形態では、モータ３２２は、定トルクモータ、定力モータ、可変トルクモータ、定電流モータ、または他の任意適切なモータでよい。特定の一実施形態では、モータ３２２が電動サーボモータである。
【００５２】
図１３に示すように、作業では、重力が往復台および工具組立体３２０、３６０を軌道組立体３１０の長さに沿って概ね下方向３７０に引っ張ろうとするように、軌道組立体３１０を輪郭加工物３０２に付着させることができる。しかし、釣合い組立体３３０は、重力に対抗して概ね上方向３７２へ釣合い力を働かせ、それによって往復台組立体３２０および工具組立体３６０を加工物３０２上の所望の位置に保持するために、結合部材３３４（歯車）を駆動することによって重力を打ち消すことができる。釣合い組立体３３０は、往復台組立体３２０および工具組立体３６０に働く重力に耐え得るが、製造作業を実行するために工具組立体３６０を所望の位置に位置決めするとき、作業者が製造組立体３００に手で力を印加することによって往復台組立体３２０を移動させ得ることが好ましい。
【００５３】
図１２および１３に示した製造組立体３００は、モータ式釣合い組立体３３０を使用して作業者の疲労を軽減しかつ製造処理量を向上させるという、上で留意した利点を提供することができる。モータ３３２が、下方向３７０に作用する重力を釣り合わせるので、作業者は、位置決め時または製造作業の実行時に往復台組立体３２０が軌道組立体３１０から転動して下降するのを防止するために、製造組立体に人力を働かせる必要がない。また、釣合い組立体３３０はモータ３３２を使用するので、釣合いシリンダならびに付随する空圧配管およびポンプを排除することができる。
【００５４】
図１〜８に関して上で説明した支持組立体１００では、付勢シリンダは、図１２および１３で示した製造組立体３００の実施形態と同様のモータおよび結合装置によって取り換え可能であることが理解されよう。したがって、モータ式釣合い組立体は、軌道組立体（図１２および１３）の長手軸に沿ってまたは軌道組立体（図１〜８）の長手軸に対して横断方向に作用する力を釣り合わすように実施可能である。このように、製造組立体３００は、本発明に係る釣合い組立体が様々な釣合い装置を使用して実施可能であり、軌道組立体の長手軸に沿ってまたはそれに対して横断方向に作用する重力を釣り合わせるために使用可能であることを実証する。実際に、本発明の実施形態は、作業者の製造作業を補助し、かつ実質的に平坦なまたは複合的な輪郭表面を有する加工物に対する多様な異なる製造作業の実行を向上させるために、軌道組立体に対して実質的に任意の方向に作用する力を釣り合わせるように実施可能である。
【００５５】
効力支持システムを使用する製造作業
図１４は、本発明の一実施形態にしたがって加工物４０２に製造作業を実行するための効力支持組立体４６０を有する製造組立体４００を示す等角図である。この実施形態では、製造組立体４００が、加工物４０２に装着可能な軌道組立体４１０と、この軌道組立体４１０に可動式に結合された往復台組立体４２０とを具備する。工具組立体４５０（例えば、穴開け組立体）が加工物４０２と係合可能であるように、工具組立体４５０は往復台組立体４２０に作用可能に結合される。図１４に示したように、効力支持組立体４６０が往復台組立体４２０に結合され、かつ加工物４０２に着脱自在に固定される。効力支持組立体４６０は製造作業時に加工物４０２を支持できるので、以下でさらに十分に説明するように、製造組立体４００は、加工物４０２の反りを有利に低減するかまたは排除するこ
とが可能であり、したがって製造作業の効率および品質を向上させることができる。
【００５６】
図１５および１６は、図１４の製造組立体４００の後部および下部等角図をそれぞれに示す。この実施形態では、軌道組立体４１０は１対の梁体４１２を具備し、それぞれの梁体４１２には複数の真空カップ組立体４１４が装備される。真空カップ組立体４１４は、例えば、軌道組立体４１０を加工物４０２に取り付け、再位置決めし、かつそれから脱着する間、真空を真空カップ組立体４１４に制御自在に供給（かつそれから除去）できるように、真空ポンプまたは同様物などの真空源４１８（図示せず）に繋がる１本または複数の配管４１６に流体結合される。真空カップ組立体４１４は知られた構造であり、例えば、バトリック（Ｂｕｔｔｒｉｃｋ）らに付与された米国特許第６４６７３８５号（Ｂ１）またはバンクス（Ｂａｎｋｓ）らに付与された米国特許第６２１００８４号（Ｂ１）に開示された種類でもよい。別法による実施形態では、真空カップ組立体４１４は、磁気装着組立体、ボルトもしくはねじ山付き装着部材、または他の任意適切な装着組立体を含めて、他の種類の装着組立体に置き換え可能である。
【００５７】
続けて図１４〜１６を参照すると、往復台組立体４２０は、ｘ−軸（または第１の）往復台４２２およびｙ−軸（または第２の）往復台４２４を具備する。ｘ−軸往復台４２２は、梁体４１２の縁に転動自在に係合する複数のローラ４２８を有する基材４２６を具備する。したがって、ｘ−軸往復台４２２は、梁体４１２の長手軸に一致するｘ−軸に沿って梁体４１２の長手方向に往復並進することができる。別法による実施形態では、ローラ４２８は、往復台軸受、歯車、滑動部材、ゴム車輪、または他の適切な結合装置によって置き換え可能である。特定の一実施形態では、ローラ４２８は、梁体４１２の一方または両方の歯付きのまたは鋸状のラック部分と噛み合うピニオン歯車によって置き換え可能である。図１５に示すように、ｘ−軸往復台４２２は、第１の歯車４３２に作用可能に結合される第１の駆動モータ４３０をさらに具備する。この実施形態では、第１の歯車４３２は基材４２６を貫通して突出し、梁体４１２の一方の中に配置された駆動穴４１３と噛み合う。制御装置４３４がｘ−軸往復台４２２に配置され、第１の駆動モータ４３０に作用可能に結合される。
【００５８】
同様に、ｙ−軸往復台４２４は、ｘ−軸往復台４２２（図１４）の基材４２６の中に配置された細溝４３８に滑動自在に結合された支持部材４３６を具備する。第２の駆動モータ４４０がｘ−軸往復台４２２および支持部材４３６に装着され、制御装置４３４にも作用可能に結合されている。図１４に示したように、この実施形態では、第２の駆動モータ４４０は、支持部材４３６に結合されたボールナット４４４に嵌合する軸（またはねじ）４４２を駆動する。したがって、第２の駆動モータ４４０は、ｘ−軸を横切るように配向されたｙ−軸に沿って、ｙ−軸往復台４２４の支持部材４３６を駆動することができる。
【００５９】
図１４に最も適切に示されているように、工具組立体４５０は、ｙ−軸往復台４２４の支持部材４３６に結合され、かつ制御装置４３４に作用可能に結合され得る。この実施形態では、工具組立体４５０は、穴開け機スピンドルモジュール４５２と、穴開け作業時に加工物４０２と制御自在に係合可能な圧力足部４５４（図１６）とを具備する。穴開け機スピンドルモジュール４５２は、加工物４０２に対する局所法線とほぼ一致するｚ−軸に沿って加工物４０２に制御自在に係合可能である。穴開け機スピンドルモジュール４５２は、例えば、米国サウスカロライナ州レキシントン市のクーパー  ツールズ社（Ｃｏｏｐｅｒ  Ｔｏｏｌｓ，Ｉｎｃ．）、ワシントン州シアトル市のウェスト  コースト  インダストリーズ社（Ｗｅｓｔ  Ｃｏａｓｔ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）、仏国オゾワールラフェリエール市（Ｏｚｏｉｒ−ｌａ−Ｆｅｒｒｉｅｒｅ）のルクール，Ｓ．Ａ．社（Ｒｅｃｏｕｌｅｓ，Ｓ．Ａ．）、および米国テキサス州ダラス市のグローバル  インダストリアル  テクノロジーズ社（Ｇｌｏｂａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）から市販されている穴開け装置などを含め、加工物に穴開け作業
を実行するのに適切な任意の知られた穴開け装置でよい。
【００６０】
図１７および１８は、図１４の製造組立体４００の効力支持組立体４６０の前部および後部等角図をそれぞれに示す。この実施形態では、効力支持組立体４６０は、加工物４０２と係合可能なクランプアップ・ピン４６４を有するクランプアップ駆動部４６２を具備する。第１の（またはｙ−軸）駆動部４６６が、クランプアップ駆動部４６２および第１の基板４６８に結合され、ｙ−軸に沿って延在し得る。第１の基板４６８は、第２の基板４７２に取り付けられた１対の第１の補助レール４７０に滑動自在に結合される。同様に、第２の基板４７０はｘ−軸往復台４２２に取り付けられた第２の補助レール４７４に滑動自在に結合される。図１８で最も適切に示されているように、第１の補助レール４７０はｘ−軸にほぼ平行であり、第２の補助レール４７４はｚ−軸にほぼ平行である。第２の（またはｘ−軸）駆動部４７６が第１の基板４６８と第２の基板４７２との間に結合され、ｘ−軸に沿って延在し得る。第３の（またはｚ−軸）駆動部４７８が第２の基板４７２とｘ−軸往復台４２２との間に結合され、ｚ−軸に沿って延在し得る。第１、第２、および第３の駆動部４６６、４７６、４７８は、制御装置４３４に作用可能に結合可能である。したがって、第１、第２、および第３の駆動部４６６、４７６、４７８を使用して、効力支持組立体４６０のクランプアップ・ピン４６４をｙ−軸、ｘ−軸、およびｚ−軸のそれぞれに沿った所望の箇所に制御自在に位置決めすることができる。
【００６１】
クランプアップ駆動部４６２は、油圧式、空圧式、電動式、または任意適切な種類の駆動部でよいことが理解されよう。同様に、第１、第２、および第３の駆動部４６６、４７６、４７８も油圧式、空圧式、または電動式駆動部を含めて任意適切な種類の駆動部でよい。特定の一実施形態では、第１、第２、および第３の駆動部４６６、４７６、４７８が、１本または複数の空圧供給配管４７９（図１７および１８）によって圧搾空気源（図示せず）に結合される、いわゆる「ホーム復帰」空圧式駆動部である。
【００６２】
作業に際して、製造組立体４００は加工物４０２に装着可能であり、真空が真空組立体４１４に供給され、それによって軌道組立体４１０を所望の位置に固定することができる。加工物４０２の作製時などに任意の望ましい様態で、または工具組立体４５０もしくは別の穴開け装置を使用して、加工物４０２の中に穴４０３を形成することができる。次に、この穴４０３にクランプアップ・ピン４６４を位置決めすることができる。穴４０３の中にクランプアップ・ピン４６４を位置決めするのは多様な方法で実現可能である。例えば、ｘ−軸に沿ってクランプアップ・ピン４６４を位置決めするのは、第１の駆動モータ４３０を使用してｘ−軸往復台４２２を制御自在に位置決めすることによって、または第２の駆動部４７６を使用して第１の基板４６８を第１の補助レール４７０に沿って制御自在に位置決めすることによって、またはこれらの両方の方法を組み合わせることによって実現可能である。同様に、クランプアップ・ピン４６４をｙ−軸に沿って位置決めするのは、第２の駆動モータ４４０を使用してｙ−軸往復台４２４を制御自在に位置決めすることによって、または第１の駆動部４６６を制御自在に駆動することによって、または両方によって実現可能である。最後に、クランプアップ・ピン４６４をｚ−軸に沿って位置決めするのは、第３の駆動部４７８を使用して第２の基板４７２を第２の補助レール４７０に沿って制御自在に位置決めすることによって実現可能である。特定の一実施形態では、ｘ−軸およびｙ−軸往復台４２２、４２４を使用して粗い、相対的に大規模な位置決めを実行し、第２および第１の駆動部４７６、４６６を使用して、クランプアップ・ピン４６４をｘ−軸およびｙ−軸に沿ってそれぞれに細かい、相対的に小規模な位置決めを行う。
【００６３】
効力支持組立体４６０の上述の位置決めは、通常のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）方法およびアルゴリズムが装備された制御装置４３４を使用して自動または半自動様態で実現可能である。別法として、この位置決めは、効力支持組立体４６０を手操作で位置決め可能にするために、例えば、往復台およびクランプアップ組立体４２０、４６０の上記モ
ータおよび駆動部を一時的に不能にするかまたは無効にすることなどによって作業者が手操作で実行することができる。
【００６４】
図１４〜１８をさらに参照すると、クランプアップ・ピン４６４が穴４０３の内部に位置決めされてから、クランプアップ駆動部４６２が駆動されてクランプアップ・ピン４６４を穴４０３の内部に固定係合させ、それによって加工物４０２に対する効力支持組立体４６０の位置を固定する。クランプアップ組立体４６０が加工物４０２に固定係合されてから、工具組立体４５０を使用して加工物４０２に製造作業を実行することができる。特に、図１４〜１６に示した実施形態では、穴開け機スピンドルモジュール４５２は、加工物４０２に１つまたは複数の追加的な穴４０３を開けるように動作可能である。例えば、追加的な穴４０３は、制御装置４３４ならびに従来のＣＮＣ方法およびアルゴリズムを用いて自動または半自動様態で往復台組立体４２０を使用して、工具組立体４５０を制御自在に位置決めすることによって作成可能である。効力支持組立体４６０は往復台組立体４２０に可動式に固定されているので、往復台組立体４２０を使用して、効力支持組立体４６０を加工物４０２から脱着することなく工具組立体４５０を再び位置決めすることができる。したがって、効力支持組立体４６０が加工物４０２に固定された状態で、工具組立体４５０は、製造作業を実行するために加工物４０２上の複数の所望の箇所に連続的にかつ反復して再位置決めが可能である。
【００６５】
１回または複数回の製造作業が加工物４０２に実行された後で、クランプアップ駆動部４６２を停止してクランプアップ・ピン４６４を穴４０３から抜き出すことによって、効力支持組立体４６０を加工物４０２から脱着することができる。所望であれば、次に効力支持組立体４６０を新たな箇所に再び位置決めし、クランプアップ・ピン４６４を異なる穴４０３（新たに形成した穴の１つなど）の中に挿入して上述の様態で効力支持組立体４６０を駆動することによって、加工物４０２に再び固定することができる。効力支持組立体４６０が新たな箇所で加工物４０２に固定された状態で、追加的な製造作業が加工物４０２に所望通りに実行可能である。
【００６６】
本発明の教示に係る効力支持体システムを有する製造組立体は、有利なことに、加工物に対する製造作業の品質を向上させることができる。効力支持組立体４６０は、工具組立体４５０によって力が加工物に印加されている間に、それに対抗して加工物を支える（または釣り合わせる）ので、加工物４０２、特に相対的に薄いまたは相対的に柔軟な加工物では、製造過程時に湾曲したりまたは撓んだりする恐れが低下し得る。加工物４０２の撓みを軽減または排除できるので、加工物４０２に対する工具組立体４５０の配向は、往復台組立体４２０によってより容易に維持可能になる。したがって製造組立体４００を使用して製造作業をより正確にかつ一貫して実行することができる。製造作業がより正確でかつ一貫して実行できるので、製造作業時における加工物４０２の検査および再加工に伴う経費を削減することができる。
【００６７】
効力支持組立体４６０を有する製造組立体４００は、製造作業の実行速度も高めることができる。効力支持組立体４６０は製造作業時に加工物４０２に対抗支持を与えるので、工具組立体４５０を加工物４０２に対してより強力に使用することができる。このようにして、製造作業の実行速度を高めることが可能になり、したがって製造作業の効率および処理量が上昇し得る。
【００６８】
本発明の教示に係る抗力支持組立体４６０の多様で適切な実施形態が企図され得ることが理解されよう。例えば、効力支持組立体４６０を加工物４０２に固定するために使用可能な様々なクランプアップ・ピン４６４およびクランプアップ駆動部４６２が知られており、例えば、ジェンセン（Ｊｅｎｓｅｎ）らに付与された米国特許第４３９６３１８号、スレシンスキー（Ｓｌｅｓｉｎｓｋｉ）らに付与された米国特許第５３９５１８７号、お
よびリスラー（Ｒｉｓｓｌｅｒ）に付与された米国特許第６０３６４０９号に一般的に開示された種類のコレット装置、またはマクグラッソン（ＭｃＧｌａｓｓｏｎ）に付与された米国特許５４８２４１１号およびジャービス（Ｊａｒｖｉｓ）に付与された米国特許第６２８３６８４号（Ｂ１）に一般的に開示された種類の固定装置が含まれる。別法による一実施形態では、穴４０３がねじ山付き穴４０３でよく、クランプアップ・ピン４６４は、このねじ山付き穴４０３に螺入するねじ山付き部材であり得る。他の実施形態では、クランプアップ・ピン４６４およびクランプアップ駆動部４６２は、１つまたは複数の上記の真空カップ組立体４１４、磁石、または、例えば、米国ワシントン州エバレット市のエレクトロインパクト社（Ｅｌｅｃｔｒｏｉｍｐａｃｔ，Ｉｎｃ．）から市販されている電磁式圧痕リムーバと類似の様態で加工物に力を作用させる装置などの他の電磁装置を含めて、任意適切な他の固定装置によって置き換え可能である。
【００６９】
上述の製造組立体４００の特定の実施形態を含めて、本発明に係る製造組立体を使用して多様な製造工具に対抗支持を与え得ること、および本発明の教示は穴開けを伴う製造作業にのみ限定されるものではないことも理解され得る。例えば、本発明に係る対抗支持組立体を有する製造組立体を使用して、鋲打ち機、機械式および電磁式圧痕プーラ、溶接機、レンチ、クランプ、研磨機、釘打ち機、ねじ銃、または他の任意所望の種類の製造工具もしくは計測機器を支持することができる。
【００７０】
本発明に係る装置および方法の様々な別法による実施形態も企図され得ること、および本発明は上で説明され、かつ添付の図面に示された特定の装置および方法に限定されないことも理解される。例えば、往復台組立体４２０および軌道組立体４１０は多様な別法による実施形態を取り得ることに留意され得る。例えば、一実施形態では、効力支持組立体４６０は、ジャック（Ｊａｃｋ）らに付与された米国特許第４８５０７６３号によって教示された、レールおよび往復台組立体に結合可能である。さらに別の実施形態では、効力支持組立体４６０は、同時係属の本出願人の米国特許出願第１０／０１６５２４号（この出願は参照により本明細書に組み込まれる）に開示された往復台組立体および軌道組立体のいずれかと組み合わせて使用可能である。
【００７１】
特に、別法による一実施形態では、効力支持システムが、図９〜１１を参照して上で説明した軌道組立体２１０および往復台組立体２２０と組み合わせて使用可能である。さらに詳細には、図９で示したように、クランプリング組立体７０がｙ−軸往復台の最上部に取り付けられている。このクランプリング組立体７０を使用して、上述の穴開け機スピンドルモジュール４５２などの工具組立体４５０を支持しかつ固定することができる。工具組立体４５０は、ｙ−軸往復台５０（図１０に明示）中の窓を貫通し、さらにｙ−軸方向に細長いｘ−軸往復台３０（図１１に明示）中の窓を貫通して延在し得る。工具組立体４５０の軸はｚ−軸にほぼ平行であり、したがって加工物４０２に実質的に垂直である。
【００７２】
作業に際して、図１４〜１８を参照して上で説明した効力支持組立体４６０は、図９〜１１に示した往復台組立体２２０に任意適切な様態で結合可能であり、この往復台組立体２２０に（例えば、クランプリング組立体７０に）製造工具組立体４５０が結合可能である。次いで、実質的に上述の手順および方法にしたがって製造作業を実行することができる。ｘ−軸に沿った往復台組立体２２０の移動は、作業者４０４によってかつ／または第１のモータ４０によって印加される力の組合せによって行われ得る。同様に、ｙ−軸に沿った製造工具の位置決めは、作業者４０４および／または第２のモータ６０によって印加される力の組合せによって行われ得る。他の実施形態では、第１および第２のモータ４０、６０によって製造工具の粗い位置調整が実施可能であり、かつ作業者４０４によって細かい位置調整が実施可能であるし、または逆の場合も同様に可能である。したがって、上述の利点は、本発明の教示に係る製造組立体の追加的な実施形態を創出するように軌道組立体および往復台組立体の別法による実施形態を使用して実現可能である。
【００７３】
中立軸ラックを有する軌道部材を使用する製造作業
再び図１４および１５を参照すると、この実施形態では、軌道組立体４１０が１対の可撓性のある梁体４１２を具備し、それぞれの梁体４１２は一体形成されたラック４８０を有する。以下でさらに十分に説明するように、この一体形成ラック４８０は、往復台組立体４２０の位置制御を向上させ、それによって加工物４０２に対して実行される製造作業の品質を向上させることができる。
【００７４】
さらに図１９〜２１に示すように、ラック４８０は、レール４１２ａの中立軸４８６に沿ってレール４１２ａの中に一体形成された複数の穴４８８を具備する。換言すれば、ラック４８０のピッチ線は、レール４１２の中立軸４８６に沿ってかつそれに少なくともほぼ一致して延びる。ブリッジ４９０が連続穴４８８のそれぞれの対間に形成される。図１９に最も適切に示されているように、第１の駆動歯車４３２の歯４３５は、少なくとも一部が穴４８８の中に嵌合され、かつラック４８０のブリッジ４９０に対接される。
【００７５】
図２２は、図２１の線Ａ−Ａに沿って取ったレール４１２ａの一部を示す拡大した側部断面図である。図２２に示すように、この実施形態では、穴４８８がレール４１２ａの頂面４８７でより広く、レール４１２ａの底面４８９でより狭くなるように、穴４８８は剛性軸４８２に沿ってテーパが付けられている。一態様では、穴４８８は楔形状（すなわち二次元）の様態でテーパが付けられる。別法による一実施形態では、穴４８８は一部が円錐状に（すなわち三次元で）成形される。さらに図２２に示すように、穴４８８は、駆動歯車４３２の歯４３５の断面に厳密に対応するようにテーパを付けることができる。特定の一実施形態では、レール４１２の厚みが駆動歯車４３２の歯４３５の長さに等しい（図２２）。ラック４８０のピッチ線は中立軸４８６と少なくともほぼ一致するので、ラック４８０は、加工物４０２上でレール４１２ａが湾曲しかつ撓む間に中立軸４８６に沿って位置合せされた状態に留まる。したがって、駆動歯車４３２の歯４３５は、レール４１２が輪郭表面上で捻れかつ撓んでいるときであっても、往復台組立体４２０が軌道組立体４１０上で駆動されるときに、ラック４８０とより確実な噛合い状態に留まり得る。
【００７６】
ラック４８０は、任意所望の製造技法を用いてレール４１２に一体形成可能であることが理解されよう。例えば、ラック４８０は、フライス削り、穴開け、切込みによって、または他の任意適切な方法などを使用して、レール４１２を作製した後でレール４１２の中に形成可能である。別法として、ラック４８０は、鋳込み成形、打抜き加工、またはプレス加工などによってレール４１２の作製と同時に形成可能である。
【００７７】
作業に際して、製造組立体４００は加工物４０２上に取り付け可能であり、真空が真空組立体４１４に供給され、それによって軌道組立体４１０を所望の位置に固定することができる。次いで、工具組立体４５０を使用して加工物４０２に製造作業を実行できるように、往復台組立体４２０を軌道組立体４１０に沿って所望の位置まで移動させることができる。制御装置４３４は制御信号を第１の駆動モータ４３０に送信し、レール４１２ａ中に一体形成したラック４８０と噛み合う第１の駆動歯車４３０を回転させることができる。図２２に最も適切に示されているように、第１の駆動歯車４３２の歯４３５の一部または全部が穴４８８に嵌合可能であり、ラック４８０のブリッジ４９０に対して駆動力を作用させ、それによって往復台組立体４２０が所望の位置に達するまで往復台組立体４２０をレール４１２に沿って駆動することができる。
【００７８】
往復台組立体４２０を軌道組立体４１０上に位置決めすること、ならびに効力支持組立体４６０および工具組立体４５０を加工物４０２に対して位置決めしかつ係合させることは、従来のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）方法およびアルゴリズムが装備された制御装置４３４を使用して自動または半自動様態で実現可能であることが理解され得る。別法と
して、位置決めは、例えば、作業者に手動制御入力を制御装置４３４に入力させることによって、または手操作で移動できるように往復台ならびにクランプアップ組立体４２０、４６０の上記モータおよび駆動部を一時的に不能もしくは無効にすることによって、作業者が手操作でまたは一部手操作で実行することができる。
【００７９】
次に、クランプアップ・ピン４６４を穴４０３の中に位置決めしかつクランプアップ駆動部４６２を駆動して、クランプアップ・ピン４６４を穴４０３の内部に固定嵌合し、それによって効力支持組立体４６０の位置を加工物４０２に対して固定することができる。次いで、工具組立体４５０を使用して加工物４０２に製造作業を実行することができる。特に、図１４および１５に示した実施形態では、穴開け機スピンドルモジュール４５２を動作させて加工物４０２に１つまたは複数の追加的な穴４０３を開けることができる。工具組立体４５０も、往復台組立体４２０と同様に、制御装置４３４ならびに従来のＣＮＣ方法およびアルゴリズムを使用して自動または半自動様態で制御しかつ動作させることができる。
【００８０】
本発明の教示に係る一体形成ラックを有する製造組立体は、有利なことに、加工物に対する製造作業の品質を向上させることができる。ラック４８０はレール４１２と一体形成され、かつラック４８０のピッチ線がレール４１２の中立軸４８６と少なくともほぼ一致しているので、駆動歯車４３２の歯４３５は、レール４１２が輪郭表面上で撓みかつ捻れるときであっても、ラック４８０と確実に噛み合い状態に留まる。一体形成したラック４８０は、有利なことに、往復台組立体４２０を軌道組立体４１０上により正確に位置決め可能にし、よって工具組立体４５０を加工物４０２上により正確に位置決め可能にする。したがって、製造組立体４００は、従来の製造組立体に較べて製造作業の精度および安定性を向上させることができる。製造作業がより正確にかつ一貫して実行可能であるので、製造作業時における加工物４０２の検査および再加工に伴う費用を削減することができる。
【００８１】
本発明に係る軌道組立体４１０を有する製造組立体４００は、製造作業の実行可能な速度も高め得る。ラック組立体４１０の一体形成ラック４８０は、製造作業時の工具組立体４５０の位置制御の向上を可能にするので、工具組立体４５０は、位置確認および位置調整のための遅延が相対的により少ない状態で位置決めおよび作業が可能であり、製造作業の修復および再加工（例えば、穴開け再加工など）の必要が減少し得る。このようにして、製造作業の実行速度を高めることが可能になり、製造作業の効率および処理量を向上させることができる。
【００８２】
上述の製造組立体４００の特定の実施形態を含めて、本発明に係る製造組立体を使用して多様な製造工具に対抗支持を与え得ること、および本発明の教示は穴開けを伴う製造作業のみに限定されるものではないことが理解されよう。例えば、本発明に係る対抗支持組立体を有する製造組立体を使用して、鋲打ち機、機械式および電磁式圧痕プーラ、溶接機、レンチ、クランプ、研磨機、釘打ち機、ねじ銃、くり抜き機、脱脂機、洗浄機、エッチング装置、ばり取り工具、レーザ、テープ貼付機、または他の実質上任意所望の種類の製造工具もしくは測定機器を支持することができる。
【００８３】
本発明に係る装置および方法の様々な別法による実施形態も企図され得ること、および本発明は上で説明され、かつ添付の図面に示された特定の装置および方法に限定されないことも理解され得る。例えば、往復台組立体４２０および軌道組立体４１０は多様な別法による実施形態を取り得ることに留意され得る。例えば、別法による実施形態では、本開示に係る一体形成ラック４８０は、同時係属の本出願人の米国特許出願第１０／０１６５２４号（この出願は参照により本明細書に組み込まれる）に開示された往復台組立体および軌道組立体のいずれかと組み合わせて使用可能である。
【００８４】
非接触位置検出を利用する製造作業
図２３は、本発明の一実施形態に係る位置検出器組立体５４０を有する製造組立体５００を示す前部立面図である。この実施形態では、製造組立体５００が、加工物２０に装着可能な軌道組立体５１０と、この軌道組立体５１０に可動式に結合された往復台組立体５２０とを具備する。制御装置５３０が、位置検出器組立体５４０および往復台組立体５２０に作用可能に結合されている。以下でさらに十分に説明するように、位置検出器組立体５４０を有する製造組立体５００は、加工物２４に実行される製造作業の精度および効率を有利に向上させることができる。
【００８５】
図２４は、位置検出器組立体５４０が脱着してある図２３の軌道組立体５１０および往復台組立体５２０を示す上方等角図である。この実施形態では、軌道組立体５１０および往復台組立体５２０は、図９〜１１に関して上で説明した軌道および往復台組立体と実質的に同様である。したがって、簡潔にするために、図２３および２４に示されている顕著な違いのみをここで説明する。
【００８６】
図２５は、図２３の製造組立体５００の位置検出器組立体５４０および制御装置５３０を示す拡大した部分等角図である。図２５に示すように、位置検出器組立体５４０は、往復台組立体５２０（例えば、クランプリング組立体７０）に結合される取付け台５４２と、この取付け台５４２に作用可能に結合される検出器５４４とを具備する。検出器接続路５４６が、信号を送受信するために検出器５４４と制御装置５３０との間に結合されている。
【００８７】
図２６および２７は、図２５の検出器５４４をそれぞれに示す側方および下方等角図である。図２７で最も適切に示されているように、検出器５４４は、以下でさらに十分に説明するが、信号を加工物２０に向かって送信し、かつ加工物２０から反射された信号を受信するための検出要素５４８を具備する。検出器５４４は、例えば、米国アイオワ州デモイン市のサンクス社（Ｓｕｎｘ，Ｉｎｃ．）またはニュージャージー州のキーエンス  オブ  アメリカン社（Ｋｅｙｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ，  Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）から市販されているような検出器を含めて、任意適切なデジタルまたはアナログ式検出要素でもよいことが理解されよう。一実施形態では、検出要素５４８が光ファイバ検出要素であり得る。また特定の一実施形態では、検出要素が同軸光ファイバ逆反射検出要素であり得る。他の別法による実施形態では、例えば、検出器要素５４８が、カメラ（例えば、ＤＶＴカメラ映像システム）、磁気式近接検出器、または他の任意適切な検出器要素を含み得る。検出器５４４から加工物２０に送信され、かつ加工物２０から反射されて検出器５４４に戻る信号は、可視光、赤外線もしくは紫外線信号、音響信号、または他の任意所望の種類の信号でよいことが理解されよう。
【００８８】
図２３から２５までを参照すると、軌道組立体５１０が加工物２０に固定可能であり、往復台組立体５２０を使用して、検出要素５４８が加工物２０に向くように位置検出器組立体５４０を支持することができる。次いで、位置検出器組立体５４０を使用して加工物２０上に位置する１つまたは複数の指標構造（または基準点）の座標を特定することができる。以下でさらに十分に説明するように、位置検出器組立体５４０は、この検出器組立体５４０と加工物２０との間が物理的に接触することなく、１つまたは複数の既知の指標構造（例えば、穴、固定具、ブッシュ、または他の構造）に基づいて、製造組立体５００に製造組立体５００の位置決め配向を測定する能力を与える。
【００８９】
一態様では、検出要素５４８が、入射光または照明光を加工物２０上に合焦するレンズ系を使用する明るいＬＥＤ同軸光ファイバケーブルを具備する。簡単に言えば、入射光は同軸光ファイバケーブルの中心ファイバを経由してレンズを透過し、さらに加工物２０の
表面によって反射され得る。次いで、反射された光は、レンズによって集光され、同軸光ファイバケーブルの外側部分を経由して検出器の増幅器に戻り得る。次いで、増幅された検出器は光の強度をアナログ電気信号に変換することができる。検出器の増幅器からの出力は、白色の標準反射表面からの反射光を読み取ることによって、レンズの焦点に対して較正可能である。走査経路が表面上の様々な構造に遭遇すると、反射光は分析されて、収集されたデータが１組の確定パラメータに一致するとき、既知の指標構造（例えば、固定具、穴など）が認識され得る。この信号を読み取り、かつ位置決めシステムからの帰還を利用することによって信号を表面上の位置に関連付けることができる。次いで、このような位置情報を使用して他の機器を加工物２０の表面上に位置決めすることが可能であり、以下でさらに十分に説明するように、工具または手順のシステムを制御することを可能にする。
【００９０】
図２８は、本発明の一実施形態に係る検出器組立体５４０を使用して位置を測定する方法６００を示すフローチャートである。図２９は、図２８の位置を測定する方法６００を示す模式図である。本方法６００のステップは、知られたプログラマブルまたはセミプログラマブル構成要素およびソフトウェアルーチンを利用して実施可能である。図２８および２９に示すように、本方法６００は、作業者が手操作で往復台組立体５２０を軌道組立体５１０上の適切な箇所に位置決めすることなどによって、最初に検出すべき指標構造２１に近接して位置検出器組立体５４０が位置決めされ、次いで位置検出器組立体５４０が、１つまたは複数の検出信号６０１を加工物２０上に送信しかつ加工物２０から反射して戻ってくる対応信号６０３を受信し始める第１のステップ６０２から開始することができる。次に、ステップ６０４で、検出器５４４を第１の経路６０５に沿って第１の方向（図２９でｙ−方向として示す）に漸進的または連続的に前進させる。
【００９１】
続けて図２８および２９を参照すると、検出器５４４を第１の経路６０５に沿って前進させていくと、本方法６００は、指標構造２１の第１の縁部６０７が検出されたかどうかを測定するために、検出信号６０１を送信し、かつ受信した反射信号６０３を監視し続ける（ステップ６０６）。検出器１４４がデジタル検出器であれば、検出器１４４は、この検出器１４４が加工物２０から反射してくる反射信号６０３を受信していることを示す第１の明確な状態から、検出器１４４が指標構造２１から反射してくる反射信号６０３を受信していることが示されている第２の明確な状態へ移行する検出器出力を供給することによって、縁部に到達したことを示すことができる。別法として、検出器１４４がアナログ検出器であれば、検出器出力は、加工物２０および指標構造２１からの反射信号６０３に比例し、それによって検出器１４４が各構成要素の上方に位置する時点の目安をそれぞれ提供することができる。
【００９２】
最終的には、指標構造２１の第１の縁部６０７（図２９）は、反射信号６０３に基づいて検出可能である（ステップ６０６）。次にステップ６０８で、第１の縁部６０７の座標を測定するために、検出器５４４の位置を再調整し、かつ局部的で低速の（または漸進量が少ない）再走査を実行することが可能であり、次いで第１の縁部６０７の座標が格納される。ステップ６１０では、本方法６００は、検出したばかりの縁部が指標構造２１の第２の縁部６０９（図２９参照）であるかどうかを測定し、そうでなければ、本方法６００は、第２の縁部６０９の座標を測定しかつ格納するためにステップ６０４から６０８までを反復する。
【００９３】
次に、ステップ６１２で、本方法６００は第１および第２の縁部６０７、６０９の座標を使用して、第１の経路６０５に沿った第１の中心６１１を算出し、この第１の中心６１１の値に対応する第１の方向（例えば、ｙ座標）に沿った値を有する指標構造２１から離間した箇所に検出器５４４を再位置決めする。次いでステップ６１４で、検出器５４４を第２の経路６１３（図２９にｘ−方向として示されている）に沿って前進させて、第２の
経路６１３に沿った指標構造２１の第１の縁部６１５が検出されたどうかを測定するために検出器５４４からの出力を監視する（ステップ６１６）。上述のように第２の経路６１３に沿った第１の縁部６１５を検出した後で、第１の縁部６１５の座標を測定するために、検出器５４４の位置を再調整し、かつ第２の経路６１３に沿って局部的で低速の（または漸進量が少ない）再走査を実行することが可能であり、次いで第２の経路６１３に沿った第１の縁部６１５の座標が格納される（ステップ６１８）。この座標の格納後、本方法６００は、次にステップ６２０で、検出したばかりの縁部が第２の経路６１３（図２９参照）に沿った指標構造２１の第２の縁部６１７であるかどうかを測定し、そうでなければ、本方法６００は、第２の経路６１３に沿った第２の縁部６１７の座標を測定しかつ格納するためにステップ６１４から６１８までを反復する。ステップ６２２では、本方法６００は、第２の経路６１３に沿った第１および第２の縁部６１５、６１７の座標を使用して第２の中心６１９（図２９）を算出する。
【００９４】
図２８を参照すると、ステップ６０４から６１２までを全体として検出器６４４の第１の掃引６２４と呼び、ステップ６１４から６１２までを全体として検出器５４４の第２の掃引６２４と呼び得る。第１および第２の掃引６２４、６２６を使用して第１および第２の中心６１１、６１９の座標を測定した後、本方法６００は、指標構造２１の指標中心の座標が第２の中心６１９の座標と同じであると想定し得るにすぎない。ステップ６２８で、この方策が満足すべきものであると考えられる場合には、本方法６００は、ステップ６３０で指標構造２１の中心座標の出力に進む。しかし、追加的な精度または確認が望ましければ、本方法６００は検出器５４４の１つまたは複数の追加的な掃引６３２を含むことができる。
【００９５】
図２８に示すように、追加的な掃引６３２が望ましければ、ステップ６３４で、検出器５４４は、標識構造２１から離間しているが、第２の方向に沿った、第２の中心６１９と同じ値（図２９のｘ座標）を有する箇所に再位置決めされる。次にステップ６３６で、検出器５４４を第３の経路６１３（図２９でｙ方向として示されている）に沿って前進させ、第３の経路６２１に沿った指標構造２１の第１の縁部６２３が検出されたどうかを測定するために検出器５４４からの出力が監視される（ステップ６３６）。第３の経路６１２に沿った第１の縁部６２３が検出された後で、第１の縁部６２３の座標を測定するために検出器５４４の位置を再調整し、かつ第３の経路６２１に沿って局部的で低速の（または漸進量が少ない）再走査を実行することが可能であり、次いで第３の経路６２１に沿った第１の縁部６２３の座標が格納される（ステップ６４０）。この座標を格納した後で、次に本方法６００は、検出したばかり縁部が第３の経路６２１に沿った指標構造２１の第２の縁部６２５であるかどうかを算定する（ステップ６４２）。そうでなければ、本方法６００は、第３の経路６２１に沿った第２の縁部６２５の座標を測定しかつ格納するためにステップ２３６から６４０までを反復する。ステップ６４６で、本方法６００は、第３の経路６２１に沿った第１および第２の縁部６２３、６２５の座標を使用して第３の（または追加的な）中心６２７を算出する。
【００９６】
追加的な掃引６３２が実行された後で、本方法６００は、所望の正確度に達したかどうかをステップ６２８で再び測定することができる。そうでなければ、第３の掃引６３２と同様の追加的な掃引を、例えば、異なる経路に沿って実行することができる。追加的な掃引が所望されなければ、本方法６００はステップ６３０に進み、指標中心の座標が出力される。第３の掃引６３２（またはそれ以上の掃引）の結果は、指標構造２１の指標中心の改善された目安となり得る。例えば、指標中心は、第２および第３の中心６１９、６２７の座標の平均として算定可能である。指標構造２１の指標中心が出力された後で（ステップ６３０）、本方法６００は、ステップ６４８で製造作業の次段階に進むことができる。
【００９７】
本方法６００の第１、第２、および第３の経路６０５、６１３、６２１の特定の位置お
よび方向は、図６９に示した特定の実施形態から変更され得ること、および本発明は、上で説明しかつ添付の図面に示した特定の細部に限定されるものではないことが理解され得る。例えば、第１の経路の第１の方向がｘ軸に沿っていてもよく、第２の経路の第２の方向がｙ軸に沿っていてもよいし、または別法として第１および第２の経路が指標構造２１を横切る任意所望の方向に沿っていてもよい。第１および第２の経路は直交するように配向されることが好ましい。本方法６００は、本発明に係る装置および方法を使用して指標構造の他の形状を利用しかつ検出することも可能であるが、丸い（またはほぼ丸い）形状を有する指標構造の指標中心を特定するのにより適切に適合可能であることも理解され得る。
【００９８】
図３０は、本発明の一実施形態にしたがって指標構造２１の位置を検出するために使用された検出器掃引７０４の代表的な検出器出力信号水準７０２を示すグラフである。この実施形態では、指標構造２１が、周囲の加工物２０の表面の上方に持ち上がっている固定具の頭部である。図３０の信号水準７０２は、アナログ型の検出器６４４によって供給される。図３０に示すように、検出器掃引７０４の第１の部分Ａの間では、反射信号が検出器１４４によって加工物２０の表面から受信されるので、信号水準７０２は概ね一定水準であることを特徴とする。第２の部分Ｂでは、検出信号が固定具の頭部２１の前縁７０６に当たりかつそこから反射し始めるので、検出器５４４によって受信された反射信号の下降水準を特徴とする。
【００９９】
図３０でさらに示すように、検出器掃引７０４が進行すると、信号水準７０２が位置Ｃで第１の最小反射値に達し、次いで、増加水準の反射信号が検出器５４４によって受信されるので、上昇信号水準を特徴とする部分Ｄに突入する。次に、検出器５４４が固定具の頭部２１の最上部から相対的に一定水準の反射信号を受信し始めるので、信号水準は検出器掃引７０４の次の部分Ｅの間では概ね横ばいである。固定具の頭部２１の最上部を横切って固定具の頭部２１の後縁７０８まで検出器掃引７０４を続行すると、信号水準７０２は、最終的に位置Ｆで第２の最小反射値まで相対的に実質的な下降を特徴とし、次いで加工物２０の表面からの反射に特有の周囲反射水準まで再び上昇する。一実施形態では、図２８および２９を参照して上で説明した本方法６００は、第１および第２の最小反射水準の位置（位置ＣおよびＦ）に対応する検出器５４４の座標を経路６０５、６１３、６２１のそれぞれに関する第１および第２の縁部の座標位置であるものとして割り当てることによって、上記の縁部測定（ステップ６０６、６０８、６１６、６１８、６３８、および６４０）を実行する。
【０１００】
さらに詳細には、前縁および後縁７０６、７０８は、検出器水準７０２の移動平均の計算などによって、周囲反射率水準（部分Ａ）を最初に計算することによって信号水準７０２から算出可能である。検出器掃引７０４の間に、検出器水準７０２が周囲反射率水準の所定比率のような所定の閾値よりも降下するときに縁部検出手順を援用することができる。縁部検出手順は、前縁７０６およびその位置座標に対応する最小検出器値（位置Ｃ）を格納することが可能であり、かつ後縁７０８（位置Ｆ）に対応する最小検出器値から同じ情報も格納することが可能である。次いで、これらの２つの最小検出器値の位置（位置ＣおよびＦ）から中心を数学的に算出することができる。
【０１０１】
検出器水準の特徴は変化し得ること、および様々な指標構造が図３０のグラフ７００で示された水準とは異なる形状、傾向、および特徴を有する検出器水準を供給できることが理解されよう。同様に、例えば、検出器水準の導関数（すなわち傾き）など、最小検出器値の位置以外の検出器水準の異なる態様を監視することが望ましい場合もある。別法による一実施形態では、指標構造が凹面の圧延縁を有するブッシュであり得る。このようなブッシュでは、ブッシュの縁は、ブッシュを検出器で掃引する間に検出器水準の導関数（例えば、検出器１４４が移動した距離に対する）を監視することによってより容易に測定可
能である。その場合では、導関数値のピークまたは極大値は、検出器１４４が掃引される表面形状の変化率を表わし、そのパターンを微分定数だけ遅れずに効果的にシフトさせることができる。
【０１０２】
作業に際して、位置検出器組立体５４０を使用して加工物２０上の１つまたは複数の指標構造２１の位置を測定し、それによって加工物２０上の製造組立体５００の位置を正確に確定することができる。次いで、この情報を制御装置５３０のメモリ装置に格納することができる。この目的のために位置検出器組立体５４０が使用された後で、位置検出器組立体５４０を往復台組立体５２０から脱着することが可能であり、次いで工具組立体５５０を往復台組立体５２０に搭載することができる。制御装置５３０は次に、そのメモリ装置に格納された命令および制御情報を使用して、往復台組立体５２０および工具組立体５５０を自律的に制御して加工物２０上の望ましい箇所で所望の製造作業を実行することができる。所望に応じて異なる製造作業を実行するために、往復台組立体５２０に対してまたはそれから異なる工具組立体を相互交換することができる。
【０１０３】
本発明の教示に係る位置検出器組立体を有する製造組立体は、有利なことに、加工物に対する製造作業の品質および効率を向上させることができる。位置検出器組立体は、加工物または構造体の既存の一部であり得る指標構造を使用して加工物上の製造組立体の位置を正確に特定する相対的に迅速で自動的な方法を提供する。それによって、物理的接触式の指標点（その精度は低下する恐れがある）に対する必要が減少するかまたは排除される。製造作業の開始時点で軌道組立体を加工物上に正確に位置決めする必要も減少するかまたは排除される。位置検出器は加工物上の製造組立体の位置を正確に測定し、メモリに格納される製造作業の所望の位置に対応するデータ（例えば、複数回の穴開け作業用の穴図形）は、標準的な変換マトリックスのアルゴリズムを使用して、機械空間内で単に回転または変形させて加工物上の軌道組立体の実際の位置と整合させかつ配向するだけでよい。このようにして、加工物に対する製造作業の精度、一貫性、および効率を向上させることが可能であり、加工物に作業を施し、検査し、かつ再加工することに関連する費用を削減することができる。
【０１０４】
位置検出器組立体５４０を有する製造組立体５００は、往復台組立体５２０上の接触検出器、隙間ゲージ、または他の物理的な接触装置と加工物２０上の対応する接触構造との間の物理的接触を必要としないで、加工物２０上の指標構造を検出する能力をさらに提供する。検出器要素は、指標構造から距離を置いて指標構造を検出し、それによって検出器要素と指標構造との間の物理的接触をいずれも排除することができる。物理的接触がないので、位置検出器組立体は、物理的接触を必要とし、したがって輸送時、保管時にまたは製造作業の実行時に湾曲、損傷、または別様の劣化を受ける恐れがある別法による検出システムに優る性能向上をもたらすことができる。このようにして、位置検出器組立体は製造過程の精度向上を可能にし、かつ加工物上の製造組立体の配向過程に関連する労力を軽減し得る。また、位置検出器組立体は、有利なことに、別様であれば表面との物理的接触によって生じ得る加工物の表面に対する損傷の恐れを減少または排除可能であり、加工物の修理および再加工の必要が減少する。したがって、製造作業の全体的な効率および処理量を向上させることができる。
【０１０５】
本発明係る装置および方法の多様な別法による実施形態が企図され得ること、および本発明は上で説明され、かつ添付の図面に示された特定の装置および方法に限定されないことも理解され得る。例えば、往復台組立体５２０および軌道組立体５１０は、例えば、ジャック（Ｊａｃｋ）らに付与された米国特許第４８５０７６３号によって教示されたレールおよび往復台組立体ならびに同時係属の本出願人の米国特許出願第１０／０１６５２４号（この出願は参照により本明細書に組み込まれる）に開示された往復台組立体および軌道組立体のいずれかを含めて、多様な別法による実施形態を取り得ることに留意され得る
。
【０１０６】
別の態様では、位置検出器組立体５４０のアナログ検出器の出力信号を受信しかつ増強する制御回路８００を使用することができる。例えば、図３１は、本発明の他の別法による実施形態にしたがって位置測定を実行するための検出回路８００を示す図である。この実施形態では、検出回路８００が比較器段を含み、それによってアナログ検出器８０６の出力信号８０４をそのアナログ検出器としての用途と同時にデジタル近接検出器として機能させる。図３１に示すように、出力信号８０４は、利得およびレベルシフト段を設けるように構成された第１の回路部分８０８に入力される。第１の回路部分８０８は、異なる種類の加工物表面に関する最適の応答を供給することができる。第１の回路部分８０８によって出力された調整アナログ信号８１０が、アナログ出力ノード８１２の制御装置５３０に供給される。同様に、第１の回路部分８０８によって出力された調整アナログ信号８１０は、第２の回路部分８１４に入力として供給される。第２の回路部分８１４は、所与の信号電圧を上回ってまたは下回ってトリップする閾値比較器段として構成され、デジタル出力ノード８１８に適切なデジタル信号８１６を供給する。検出回路８００の利得値、オフセット値、および閾値は、所定の定数であるか、または変化する作業条件にしたがって制御装置５３０によってプログラム可能であり得る。
【０１０７】
検出回路８００を具備する製造組立体は、他のシステムに優って位置精度を向上させることができる。検出回路８００は検出要素からアナログ信号を受信し、かつ調整アナログ出力とデジタル出力の両方を供給するので、この検出回路は、制御装置がアナログ出力信号とデジタル出力信号の両方を比較しかつ利用することを可能にすることによって、指標構造の位置検出の結果をクロスチェックする能力を提供することができる。検出回路８００は、位置検出器組立体をアナログ制御装置とデジタル制御装置の両方または他の望ましい電子構成要素と一緒に利用可能にすることによって汎用性を高めることもできる。
【０１０８】
軌道組立体５１０への往復台組立体５２０の位置決め、位置検出器組立体５４０の操作、ならびに加工物２０に対する工具組立体５５０の位置決めおよび係合を含めて、製造組立体５００の様々な作業は制御装置５３０によって制御可能であることが理解され得る。これらの作業は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）方法およびアルゴリズムが装備された制御装置５３４を使用して自動または半自動様態で実現可能である。別法として、位置決めは、例えば、作業者に手動制御入力を制御装置５３４へ入力させることによって、または手操作で移動できるように往復台ならびにクランプアップ組立体５２０、５６０の上記モータおよび駆動部を一時的に不能もしくは無効にすることによって、作業者が手操作でまたは一部手操作で実行することができる。
【０１０９】
典型的には、製造作業を実行するために望ましい位置決め精度が備わるように、上述の方法および装置を使用して２つの指標構造２１の指標中心を測定することができる。指標構造２１の１つまたは複数の指標中心を測定した後で、製造組立体５００によって加工物２０に実行する製造作業を制御するために、製造組立体５００の制御アルゴリズムを使用して制御システムのメモリ（例えば、制御装置５３０中の）に格納されたデータ図形を機械空間の形状に変換することができる。これらの変換は、既存のＣＮＣ機械加工過程で一般に利用される標準的でよく知られた数学的アルゴリズムを使用して実行可能である。
【０１１０】
再び図２３から２５までを参照すると、さらに別の態様では、制御装置５３０がＣＮＣ制御システム全体を具備し得る。例えば、特定の一実施形態では、制御装置５３０が、８軸サーボ制御装置ならびに複数のサーボ増幅器、サーボモータ、および空気ソレノイドを具備する。制御装置５３０は往復台組立体５２０（例えば、ｙ−軸往復台５０）に直接装着されるので、制御装置５３０は、製造作業の実行時に往復台組立体５２０と一緒に移動する。したがって、往復台組立体５２０の駆動モータ４０、６０、位置検出器組立体５４
０、工具組立体５５０、および製造組立体の他の任意の構成要素に制御信号を送信する（かつこれらからの帰還信号を受信する）ための、制御装置５３０と製造組立体５００の他の構成要素との間の接続路もしくはケーブルが大幅に削減されるかまたは排除される。制御装置の導管５３２（図２３）によって、制御空気、電力、および通信用のケーブルを供給ユニット５３４から制御装置５３０まで設けることができる。別法として、工具組立体５５０に動力を供給するために、制御装置の導管５３２（図２３）によって大量の流体（例えば、空気または作動油）を供給することもできる。
【０１１１】
制御装置５３０を往復台組立体５２０に搭載している製造組立体５００は、製造作業の効率および処理量をさらに向上させることができる。制御装置５３０は往復台組立体５２０に搭載されるので、制御装置５３０と往復台組立体の一部（例えば、駆動組立体、位置検出器組立体など）および工具組立体５５０との間に延びるケーブルの量が従来技術の製造組立体に較べて削減可能である。したがって、往復台組立体の移動が、往復台組立体と遠隔配置型制御装置との間に延びる制御ケーブルの長さによって、または製造環境領域内における遠隔配置型制御装置の移動性によって限定されないので、本製造組立体は、軌道組立体全体にわたる往復台組立体の移動性を向上させることができる。往復台組立体５２０と制御装置５３０との組合せは、異なる箇所でまたは異なる加工物に製造作業を実行するために、一人の作業者が様々な箇所の間でこれらの構成要素を移動させることさえも可能にし、それによって製造過程の効率および処理量をさらに向上させる。
【０１１２】
図３２は、本発明のさらに別の実施形態に係る製造組立体９００を示す模式図である。この実施形態では、製造組立体９００が、検出器ユニット９０２と、輪郭加工物９２０に結合されている軌道組立体５１０（図示せず）上で動作する１対の工具ユニット９０４とを具備する。検出器および工具ユニット９０２、９０４は、それぞれに上述の往復台組立体を具備する。検出器ユニット９０２は位置検出器組立体５４０も具備し、他方で工具ユニット９０４は工具組立体５５０を具備する。検出器および工具ユニット９０２、９０４は、無線または固定配線式の通信接続路９０８などによってマスタ制御装置９０６に作用可能に結合される。検出器および工具ユニット９０２、９０４は、上で説明したように、制御装置５３０も具備し得る。
【０１１３】
作業に際して、検出器および工具ユニット９０２、９０４はそれぞれ、それ自体の制御装置５３０の制御下で自律的にもしくは制御装置５３０とマスタ制御装置９０６の両方の制御下で半自律的に動作可能であるか、またはマスタ制御装置９０６によって完全に制御され得る。一実施形態では、検出器ユニット９０２は、上で説明した様態で、加工物９２０上に分布する様々な指標構造の位置を特定する機能を果たし得るが、その情報はマスタ制御装置９０６に送信可能である。次いで、マスタ制御装置９０６は、加工物９２０上に工具ユニット９０４を正確に位置決めし、かつそれに所望の製造作業を実行するように、１つまたは複数の工具ユニット９０４に命令および制御信号を供給することができる。別法として、指標構造の位置は検出器ユニット９０２から直接１つまたは複数の工具ユニット９０４に送信可能であり、したがって工具ユニット９０４は加工物９２０上の適切な箇所で所望の製造作業を自律的に実行することができる。指標構造の位置を加工物９２０の第１の部分上で特定した後で、検出器ユニット９０２は、次の部分に自動的に移動可能であるか、または工具ユニット９０４のために余地を設けたりもしくは追加的な指標構造の位置を特定したりするために、マスタ制御装置９０６によって加工物９２０の次の部分に進むように命令を受けることができる。
【０１１４】
製造組立体９００は、製造作業の効率および処理量をさらに向上させることができる。上で留意したように、それぞれのユニット９０２、９０４の制御装置５３０は往復台組立体５２０に搭載されるので、それぞれのユニット９０２、９０４に付随するケーブルまたは配線の数が削減可能であり、それによって加工物９２０上における各ユニットの移動性
を向上させる。それぞれのユニット９０２、９０４と遠隔配置制御装置との間に延びるケーブルの必要が減少し得るので、単一の軌道組立体上で相対的に密接配置されかつ動作し得る異なるユニット９０２、９０４の数を増やすことができる。したがって、製造作業の効率および処理量を向上させ得る。
【０１１５】
サーボ制御式製造作業
再び図２４を参照すると、特定の一実施形態では、本発明に係る製造組立体５００が、加工物２０に制御自在に装着可能な軌道組立体５１０と、この軌道組立体５１０に可動式に結合された往復台組立体５２０とを具備する。制御装置５３０が、往復台組立体に搭載され、かつサーボ制御式工具組立体５５０および往復組立体５２０に作用可能に結合される。この場合も、軌道組立体５１０および往復台組立体５２０は、図９〜１１に関して上で説明した軌道および往復台組立体の実施形態に実質的に同様であることが理解されよう。以下でさらに十分に説明するように、サーボ制御式工具組立体５５０を有する製造組立体５００は、有利なことに、加工物２０に実行される製造作業の精度および効率を向上させることができる。
【０１１６】
図３３は、図２４の製造組立体５００のサーボ制御式工具組立体５５０を示す前部立面図である。図３４および３５は、図３３のサーボ制御式工具組立体５５０の露出上面図および側部立面図をそれぞれ示す。この実施形態では、工具組立体５５０が、穴開け機スピンドルモジュール５５２および駆動ユニット（または送りユニット）５５４を具備する。穴開け機スピンドルモジュール５５２は、中心に位置決めされたモータ軸５５６を具備し、それに電機子巻線５５８（図３４）が配置されている。モータ軸５５６は、加工物２０に係合可能な穴開け機部材５６０を保持する穴開け機保持コレット５６２を具備する。
【０１１７】
モータ軸５５６は、このモータ軸５５６の上端に位置決めされた潤滑油槽５５５と、軸５５６を貫通して穴開け機部材５６０に潤滑油を給油可能にするために潤滑油槽５５５からモータ軸５５６を長手方向に貫通して穴開け機部材５６０に達する潤滑溝５５７（図３３）とをさらに具備する。パイロットブッシュ５６３が、穴開け機部材５６０回りに下向きに延在し、製造作業時に加工物２０に対して固定係合する。複数の空冷口５６５を有するスピンドルモータ筐体５６４がモータ軸５５６回りに配置され、界磁組立体５６６（図３４）がモータ筐体５６４の内部でモータ軸５５６の電機子巻線５５８に近接して位置決めされる。界磁組立体５６６は、電機子巻線５５８と組み合わせて、軽量のブラシレスモータとなる１つまたは複数の希土類永久磁石を含むことができる。上蓋５６９（図３４の部分露呈図では脱着してある）が、スピンドルモータ筐体５６４の上部を保護する。図３４でさらに示すように、穴開け機速度エンコーダ５６８がモータ軸５５６に取り付けられている。
【０１１８】
続けて図３３〜３５を参照すると、工具組立体５５０の駆動ユニット５５４は、４本の円周方向に離間した案内棒５７４によって駆動台５７２に滑動自在に結合された基材５７０を具備する。この実施形態では、駆動台５７２が穴開け機スピンドルモジュール５５２に結合され、他方で基材５７０が往復台組立体５２０に結合されている。穴開け機スピンドルモジュール５５２のモータ軸５５６は、回転軸受５７１によって基材５７０および駆動台５７２に回転自在に貫装される。モータ筐体５６４（および界磁組立体５６６）が、駆動台５７２に結合された状態で添付図面に示されているが、別法による実施形態では、モータ筐体５６４が基材５７０に結合されるか、または基材と駆動台５７２の両方に結合され得る。
【０１１９】
図３３に最も適切に示されているように、駆動ユニット（または送りユニット）５５４は、基材５７０と駆動台５７２との間に延在する２本のボールねじ５７６を具備する。サーボモータ５７８が駆動台５７２に搭載され、かつ駆動ベルト５８０（図３５）によって
ボールねじ５７６のそれぞれに結合されている。図３４に示すように、駆動ベルト５８０は、この駆動ベルト５８０がボールねじ５７６との確実係合を維持するのを助ける複数のベルトテンショナ５８２上に係合される。サーボモータ５７８および穴開け機スピンドルモジュール５５２は、穴開け機速度エンコーダ５６８を含めて、制御装置５３０に作用可能に結合される。
【０１２０】
作業に際して、往復台組立体５２０が、上で説明した様態で、加工物２０上の所望の箇所に位置決めされる。次いで、工具組立体５５０の駆動ユニット５５４が制御装置５３０によって起動され、サーボモータ５７８にボールねじ５７６を駆動させ、駆動台５７２を基材５７０に向かって推進し、よって穴開け機スピンドルモジュール５５２を加工物２０に向かって駆動してパイロットブッシュ５６３を加工物２０と係合させる。同様に、穴開け機スピンドルモジュール５５２は、穴開け機部材５６０が加工物２０に係合するばかりの状態になるように駆動され得る。駆動ユニット５５４が駆動台５７２を基材５７０に向かって駆動し続けると、駆動部材５６０が加工物２０の中へと駆動され、加工物２０に所望の製造作業を実行する。製造作業を実行した後に、制御装置５３０はサーボモータ５７８に適切な制御信号を送信し、ボールねじ５７６を逆方向に回転させ、それによって駆動台５７２を基材５７０から引き離して穴開け機スピンドルモジュール５５２を加工物２０から引き抜くことができる。次いで、往復台組立体５２０を新たな箇所に再位置決めすることが可能であり、この過程が所望に応じて反復される。
【０１２１】
本発明の教示に係るサーボ制御式工具組立体を有する製造組立体は、有利なことに、加工物に対する製造作業の質および効率を向上させることができる。例えば、本発明に係るサーボ制御式工具組立体５５０は、極端に軽量の製造装置を提供する。特に、工具組立体５５０は、１つまたは複数の希土類磁石を含み得る界磁組立体５６６をモータ軸５５６上の電機子巻線５５８と組み合わせてブラシレスモータを設けるので、工具組立体５５０は、従来技術の空圧駆動式の工具組立体よりもかなり軽量であり得る。穴開け機保持コレット５６２を組み込み、かつ内部潤滑油溝５５７を備えるモータ軸５５６を設けることによって、追加的な重量削減が実現される。しかも、フレームレスモータを含めて、穴開け機スピンドルモジュール５５２の構成要素はすべて１本の軸上に設けられ、かつ１組の回転軸受を共有する。したがって、本発明の開示に係るサーボ制御式工具組立体は、従来技術の工具組立体よりも実質的に軽量であり、製造作業時の制御能力および精度を向上させる。また、工具組立体はより軽量であるために、製造組立体５００の組立および解体の簡素化が可能であり、製造作業の効率および処理量を向上させることができる。
【０１２２】
さらには、駆動ユニット５５４の送り速度がサーボモータ５７８によって厳密に制御可能であるので、サーボ制御式工具組立体５５０は、従来技術の工具組立体に優る高い性能をもたらし得る。例えば、速度エンコーダ５６８を介してモータ軸５５６の回転速度を監視することによって、制御装置５３０は、サーボモータ５７８（または穴開け機スピンドルモジュール５５２）に適切な制御信号を送信して軸の回転速度と穴開け機スピンドルモジュール５５２の送り量との間に望ましい関係をもたらすことができる。一実施形態では、例えば、制御装置５３０は、最大の穴開け速度で加工物に進入するように穴開け機スピンドルモジュール５５２の送り量および／または回転速度を周到に制御することができる。別法として、制御装置５３０は、穴開け機スピンドルモジュール５５２に掛かる望ましい作業負荷を維持するように、または最高品質の穴開け作業をもたらす工具組立体を制御することができる。サーボ制御式工具組立体５５０の高度な制御可能性は、加工物２０の物理的特徴が異なり得る場合、例えば、様々な硬度値を有する異なる材料の複数の層を含む加工物２０などでは特に効果的である。この場合では、制御装置５３０が迅速かつ効率的にサーボモータ５７８によって供給される送り量を調節して、穴開け機スピンドルモジュールの望ましい穴開け速度を維持することができる。したがって、本発明に係るサーボ制御式工具組立体５５２を使用すると、最適の性能をもたらすようにかつ製造処理量を増
大させるように、穴開け機速度と送り量の両方を精密に制御することが可能である。
【０１２３】
本発明に係る装置および方法の多様な別法による実施形態も企図され得ること、および本発明は上で説明され、かつ添付の図面に示された特定の装置および方法に限定されないことも理解され得る。例えば、往復台組立体５２０および軌道組立体５１０は、例えば、ジャック（Ｊａｃｋ）らに付与された米国特許第４８５０７６３号によって教示されたレールおよび往復台組立体ならびに同時係属の本出願人の米国特許出願第１０／０１６５２４号（この出願は参照により本明細書に組み込まれる）に開示された往復台組立体および軌道組立体のいずれかを含めて、多様な別法による実施形態を取り得ることに留意され得る。
【０１２４】
穴開け機スピンドルモジュール５５２は、加工物２０に任意所望の製造作業を実行するために多様な製造工具によって置き換え可能であることにも留意され得る。別法による実施形態では、例えば、穴開け機スピンドルモジュール５５２は、１基または複数の鋲打ち機、機械式および電磁式圧痕プーラ、溶接機、レンチ、クランプ、研磨機、釘打ち機、ねじ銃、くり抜き機、脱脂機、洗浄機、エッチング装置、ばり取り工具、レーザ、テープ貼付機、または他の実質上任意所望の種類の製造工具もしくは測定機器によって置き換え可能である。
【０１２５】
結語
以上で留意したように、本発明の特定の実施形態を本明細書に例示しかつ説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく数多くの変更がなされ得る。したがって、本発明の範囲は、以上に提示された特定の実施形態の開示によって限定されるべきものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲に基づいて完全に画定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の一実施形態にしたがって工作物に製造作業を実行するための支持組立体を示した等角図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る穴開け機組立体と結合された図１の支持組立体を示した等角図である。
【図３】図２の支持組立体および穴開け機組立体を示した側部立面図である。
【図４】往復台組立体が図１の軌道組立体と係合されているところを示した等角図である。
【図５】往復台組立体が図１の軌道組立体に固定されているところ示した等角図である。
【図６】第１の付勢位置にある図１の釣合い組立体を示した等角図である。
【図７】第２の付勢位置にある図１の釣合い組立体を示した等角図である。
【図８】穴開け機組立体が図１の釣合い組立体と結合されているところを示した等角図である。
【図９】本発明の別の実施形態に係る支持組立体で使用するための軌道組立体および往復台組立体を示した別法による実施形態を示した等角図である。
【図１０】図９の軌道組立体および往復台組立体の一部を拡大して示した部分上方等角図である。
【図１１】図９の軌道組立体および往復台組立体の一部を拡大して示した部分下方等角図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態にしたがって加工物に製造作業を実施するための製造組立体を示した等角図である。
【図１３】本発明の別法による一実施形態にしたがって輪郭加工物と係合された図１２の製造組立体を示した図である。
【図１４】本発明の一実施形態にしたがって加工物に製造作業を実行するための効力支持組立体を有する製造組立体を示した図である。
【図１５】図１４の製造組立体を示した後方等角図である。
【図１６】図１４の製造組立体を示した下方等角図である。
【図１７】図１４の製造組立体の効力支持組立体を拡大して示した前方等角図である。
【図１８】図１４の製造組立体の効力支持組立体を拡大して示した後方等角図である。
【図１９】図１４のレールの一体形成ラックと噛み合う第１の駆動歯車を拡大して示した上方等角図である。
【図２０】図１４の軌道組立体のレールを拡大して示した部分等角図である。
【図２１】図１４のレールを拡大して示した上面部分図である。
【図２２】図２１の線Ａ−Ａに沿って取って拡大して示した側部断面図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る位置検出器組立体を有する製造組立体を示した図である。
【図２４】図２３の製造組立体の軌道組立体および往復台組立体を示した上方等角図である。
【図２５】図２３の製造組立体の検出器組立体および制御組立体を拡大して示した部分等角図である。
【図２６】図２５の検出器組立体を示した側方等角図である。
【図２７】図２６の検出器を示した下方等角図である。
【図２８】本発明の一実施形態に係る位置測定の方法を示したフローチャートである。
【図２９】図２８の位置測定の方法を示した模式図である。
【図３０】本発明の一実施形態したがって指標の位置を検出するために使用された検出器掃引の信号水準を示したグラフである。
【図３１】本発明の他の別法による実施形態にしたがって位置測定を実施するための制御回路を示した図である。
【図３２】本発明のさらに別の実施形態に係る製造組立体を示した模式図である。
【図３３】図２４の製造組立体のサーボ制御式工具組立体を拡大して示した前部立面図である。
【図３４】図３３のサーボ制御式工具組立体を示した一部が露呈された上面図である。
【図３５】図３３のサーボ制御式工具組立体を示した側部立面図である。
【図１】
2007526134.tif 000003
【図２】
2007526134.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007526134.tif 000007
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2007526134.tif 000031
【図３０】
2007526134.tif 000032
【図３１】
2007526134.tif 000033
【図３２】
2007526134.tif 000034
【図３３】
2007526134.tif 000035
【図３４】
2007526134.tif 000036
【図３５】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月14日(2007.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物の表面に対して工具を支持するための装置であって、
前記加工物に装着されるようになっている基部と、
前記基部に結合され、前記加工物に対して並進軸に沿って移動可能である工具支持体と、
前記基部と前記工具支持体の少なくとも一方に作用可能に結合された付勢装置とを含み、前記付勢装置は、前記並進軸に沿って前記工具支持体に作用する力の少なくとも一部を釣り合わせるようになっている装置。
【請求項２】
前記並進軸は、少なくとも、前記加工物の前記表面に対する局所法線に直交する成分を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記工具支持体は、案内レールに沿って前記基部に滑動自在に結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記工具支持体は、前記並進軸に沿って第１および第２の方向に移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記付勢装置は空圧式駆動部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
加工物の表面に製造作業を実行する方法であって、
前記加工物の表面の上方で並進方向に沿って移動可能である製造工具を前記加工物の前記表面に近接して可動式に支持するステップと、
付勢装置を使用して、前記並進方向に実質的に平行である付勢方向に付勢力を供給するステップとを含む方法。
【請求項７】
製造工具を前記加工物の表面に近接して可動式に支持するステップは、前記加工物の前記表面に近接して位置決めされた案内レール上に前記製造工具を滑動自在に支持するステップを含み、前記製造工具は、前記案内レールに沿って第１の並進方向に移動可能であり、また前記第１の並進方向に対して反対向きの第２の並進方向にも移動可能である、請求
項６に記載の方法。
【請求項８】
付勢装置を使用して付勢力を付勢方向に供給するステップは、前記並進方向に沿って前記製造工具に作用する力を釣り合わせるようになっている付勢力を供給するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記製造工具に作用する力を釣り合わせるようになっている付勢力を供給するステップは、前記製造工具に作用する重力を釣り合わせるようになっている付勢力を供給するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
付勢装置を使用して付勢力を付勢方向に供給するステップは、前記並進方向に対して反対向きの付勢力を供給するステップを含む、請求項６に記載の方法。