(57)【要約】  マルチツール位置決めおよび製造システムは、研削ホイールなどの数多くのツール間で被加工物を移動させ、そのそれぞれが被加工物の製造作業を実施する。このシステムは、いかなる手動の介入もなしに、ツール間で被加工物を自動的に、迅速に、繰り返し可能に、かつ正確に移動させる。このシステムは、テーパローラ軸受コーンの内径、外径、およびリブの研削など、同じほど多くの別個のツールと同じ製造作業を実施することができる。機械工は、異なる作業のために機械と機械との間で被加工物を移動させる必要がないので、別個のツールを使用するよりも、製造プロセス全体的をより速く、かつより高い歩留まりとすることができる。また、システムは、ドレッシングおよび調整するためにツール間で単一のドレッサを移動することもでき、別個のツール用の別個のドレッサの必要性を除去することによって、製造効率をさらに高めることができる。【選択図】図２
2021526980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の製造工程を実施するためのシステムであって、
被加工物を保持するためのワークヘッドと、
前記被加工物に第１の機械加工作業を実施するための第１のツールと、
前記被加工物に第２の機械加工作業を実施する第２のツールと、
前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する平面内で前記ワークヘッドおよび前記被加工物を直線的に移動させ、かつ前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する前記平面と直交する軸を中心として前記ワークヘッドおよび前記被加工物を回転させるために前記ワークヘッドを支持する、位置決めシステムと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記第１のツールが第１の研削ホイールであり、かつ前記第２のツールが第２の研削ホイールである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記位置決めシステム上に据え付けられて、前記第１の研削ホイールおよび前記の研削ホイールをドレッシングする、研削ホイールドレッサ、をさらに備え、かつ
前記位置決めシステムが、前記研削ホイールドレッサを、前記第１の研削ホイールおよび前記第２の研削ホイールと交差する前記平面内で移動させるように構成される、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記位置決めシステムが、前記被加工物が前記ワークヘッド上にある間に、前記被加工物を前記第１のツールから前記第２のツールへと移動させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する前記平面と直交する前記軸が、前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する前記平面と直交する第１の軸であり、前記位置決めシステムが、
前記第１の軸を中心として回転する第１の回転テーブルと、
前記第１の軸と平行で、かつ前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する前記平面と直交する第２の軸を中心として回転するように、前記第１の回転テーブルを支持する、第２の回転テーブルと、
前記第２の回転テーブルを支持し、前記第１の軸および前記第２の軸と平行な第３の軸を中心として回転し、かつ前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する前記平面と直交する第３の回転テーブルと、を備える、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記位置決めシステムが、
前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する前記平面と直交する前記軸を中心として前記ワークヘッドを回転させるための回転テーブルと、  
前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する前記平面内で第１の方向に前記ワークヘッドおよび前記回転テーブルを移動させるために、前記回転テーブルに動作可能に連結された第１のスライドと、
前記第１のスライドに動作可能に連結される、前記第１のツールおよび前記第２のツールと交差する前記平面内の前記第１の方向とは異なる第２の方向へ前記ワークヘッド、前記回転テーブル、および前記第１のスライドを移動させるための、第２のスライドと、
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のツールに動作可能に連結される、前記第１のツールを前記被加工物に対して回転させるためのスピンドルをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記位置決めシステムに動作可能に連結される、前記位置決めシステムに、移動計画に従って、前記被加工物を前記第１のツールと前記第２のツールとの間で移動させるためのコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ワークヘッドが、前記被加工物の対称軸を中心として前記被加工物を回転させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のツールに動作可能に連結される、前記被加工物に対して前記平面内で前記第１のツールを平行移動させるためのスライドをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
被加工物から部品を製造するための方法であって、
前記被加工物をワークヘッドに固定することと、
前記ワークヘッド内の前記被加工物を、偏心位置決めシステムを用いて第１のツールへと移動することと、
前記被加工物が前記ワークヘッド内にある間に、前記第１のツールを用いて前記被加工物に第１の製造作業を実施することと、
前記ワークヘッド内の前記被加工物を、前記偏心位置決めシステムを用いて前記第１のツールから第２のツールへと移動することと、
前記被加工物が前記ワークヘッド内にある間に、前記第２のツールを用いて前記被加工物に第２の製造作業を実施することと、
前記被加工物を前記ワークヘッドから取り外すことと、
を含む、方法。
【請求項１２】
ワークヘッド内の前記被加工物を前記第１のツールから前記第２のツールへと移動することが、１分未満内に生じる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記被加工物に前記第１の製造作業を実施することが、内径または外径のうちの一方を研削することを含み、前記被加工物に前記第２の製造作業を実施することが、前記内径または前記外径のうちのもう一方を研削することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記偏心位置決めシステムに据え付けられたドレッサを用いて前記第１のツールをドレッシングすることと、
前記偏心位置決めシステムを用いて、前記ドレッサを前記第１のツールから前記第２のツールへと移動させることと、
前記ドレッサを用いて前記第２のツールをドレッシングすることと、
をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
マルチツール位置決めおよび製造システムであって、
上部プレートと、
前記上部プレートと平行な平面内で被加工物を支持するためのワークヘッドと、
前記上部プレートによって支持されて、前記上部プレートと平行な前記平面内で第１の研削ホイールを回すための、第１のスピンドルと、
前記上部プレートによって支持されて、前記上部プレートと平行な前記平面内で第２の研削ホイールを回すための、第２のスピンドルと、
前記上部プレートによって支持されて、前記上部プレートと平行な前記平面内で第３の研削ホイールを回すための、第３のスピンドルと、
前記ワークヘッドおよび前記研削ホイールドレッサを支持して、前記ワークヘッドおよび前記被加工物を、平行な前記平面内で、前記第１の研削ホイールから、前記第２の研削ホイールへ、前記第３の研削ホイールへと移動させるための、偏心位置決めシステムと、
を備えるマルチツール位置決めおよび製造システム。
【請求項１６】
前記ワークヘッドが、前記被加工物の対称軸を中心として前記被加工物を回すように構成される、請求項１５に記載のマルチツール位置決めおよび製造システム。
【請求項１７】
前記偏心位置決めシステムが、前記上部プレートと平行な前記平面内で前記ワークヘッドを横方向に移動させ、かつ前記上部プレートと平行な前記平面と直交する軸を中心として前記ワークヘッドを回すように構成される、請求項１５に記載のマルチツール位置決めおよび製造システム。
【請求項１８】
前記上部プレートに据え付けられ、かつ前記第１のスピンドルおよび前記第２のスピンドルを支持する、前記上部プレートと平行な前記平面内で前記第１のスピンドルおよび前記第２のスピンドルを直線的に平行移動するための第１のスライドと、
前記上部プレートに据え付けられ、かつ前記第３のスピンドルを支持する、前記上部プレートと平行な前記平面内で前記第３のスピンドルを直線的に平行移動するための第２のスライドと、
をさらに備える、請求項１５に記載のマルチツール位置決めおよび製造システム。
【請求項１９】
前記偏心位置決めシステム上に据え付けられて、前記第１の研削ホイール、前記第２の研削ホイール、および前記第３の研削ホイールをドレッシングするための、研削ホイールドレッサ、をさらに備え、かつ
前記偏心位置決めシステムが、前記研削ホイールドレッサを前記上部プレートと平行な前記平面内で移動させるように構成される、請求項１５に記載のマルチツール位置決めおよび製造システム。
【請求項２０】
前記偏心位置決めシステムが、
第１の回転軸を有する第１の回転テーブルと、
前記第１の回転テーブル上に据え付けられ、前記第１の回転軸と平行な第２の回転軸を有する、第２の回転テーブルと、
前記第２の回転テーブル上に据え付けられ、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸と平行な第３の回転軸を有する、第３の回転テーブルと、を備える、請求項１５に記載のマルチツール位置決めおよび製造システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、合衆国法典第３５編第１１９条（ｅ）項に基づき、２０１８年６月１２日に出願された、「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  ｆｏｒ  ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ａｎ  ｏｂｊｅｃｔ」と題する米国特許出願第６２／６８３，９２１号の優先権の利益を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
典型的には、軸受などの部品を製造することは、複数の機械加工および／または製造作業を伴う。各作業は異なるツールを用いて実施され、部品は機械から機械へと移動される。機械へと移動されたとき、通常は機械を操作する機械工によって部品は正確に位置付けられ、そのため機械は製造作業を正確に実施することができる。その作業が完了したとき、機械工は、シューまたはチャックなどのツーリングから部品を取り外し、そしてこれを作業場の床を横切って次の機械へと移動し、そこで機械工は、別のツーリングで次の機械に対して部品を位置付ける。この位置決めおよび再位置決めプロセスは、特に複雑な部品の場合、コストと時間がかかる。加えて、各機械には、その独自の精密位置決めシステム、研削ホイールを高速回転させる研削スピンドル、ならびに研削ホイールドレッシングシステムおよびツーリングが必要とされる。
【０００３】
例えば、図１に示すもののような機械加工されたテーパローラ軸受１００を考える。組み立てられたとき、テーパローラ軸受１００は、カップまたは外側レースとも呼ばれる外輪１０２と、コーンまたは内側レースとも呼ばれる内輪１０４との間にケージ１０８によって保持されるテーパ転動要素１０６を有する。このテーパローラ軸受１００のコーン１０４を製造するために必要な精密研削作業を実施するためには、内側／内径（ＩＤ）を研削するものと、外側／外径（ＯＤ）を研削するものと、リブを研削するものとの３つの別個の研削機が必要とされる。同様に、内燃機関用の燃料噴射器の精密研削には、入口ボアを研削するものと、１つは逆止弁の弁座を研削するものと、出口ボアを研削するものとの３つの別個の機械が使用される。
【発明の概要】
【０００４】
発明の精密位置決めおよび製造システムは、作業と作業との間で部品を手動で調整する必要なしに、単一の部品の数多くの製造作業を実施することができる。これはまた、複数の機械用の別個の精密位置決めシステム、ならびに研削ホイールドレッシングシステムおよびツーリングの必要性も除去する。その代わりに、単一の精密位置決めシステムと単一の研削ホイールドレッサを使用して、数多くの異なる研削作業を実行することができる。例えば、発明の精密位置決めおよび製造システムは、３つの研削ホイールと、１つだけの精密位置決めシステムと、１つだけの研削ホイールドレッシングシステム、および１つのツーリングセットのみを用いて、３つの異なる研削作業（例えば、テーパローラ軸受のＩＤ、ＯＤ、およびリブを研削）を実施することができる。これにより、部品の生産に必要な資本設備のコストを大幅に低減する。資本コストの低減に加えて、すべての作業を同一のツーリングで実施することによって品質も向上する。またこれは、３つの異なる研削機械の間で部品を移動させる必要が除去されるため、部品の作製に伴う輸送時間およびコストを低減する。
【０００５】
複数の製造工程を実施するためのシステムは、ワークヘッド、第１のツール、第２のツール、およびワークヘッドを支持する位置決めシステムを含んでもよい。作業中、ワークヘッドは被加工物を保持し、第１のツールは被加工物の第１の機械加工作業を実施し、第２のツールは被加工物の第２の機械加工動作を実施し、そして位置決めシステムは第１のツールおよび第２のツールと交差する平面内でワークヘッドおよび被加工物を直線的に移動させる。位置決めシステムはまた、ワークヘッドおよび被加工物を、第１のツールおよび第２のツールと交差する平面と直交する軸を中心として回転させる。
【０００６】
第１のツールおよび第２のツールは、それぞれ第１の研削ホイールおよび第２の研削ホイールとすることができる。システムはまた、位置決めシステム上に据え付けられた研削ホイールドレッサも含んでもよい。位置決めシステムは、第１の研削ホイールおよび第２の研削ホイールと交差する平面内で研削ホイールドレッサを移動させる。そして、研削ホイールドレッサは、第１の研削ホイールおよび第２の研削ホイールをドレッシングする。
【０００７】
位置決めシステムは、被加工物がワークヘッド上にある間に、被加工物を第１のツールから第２のツールへと移動することができ、これは被加工物を被加工物の対称軸を中心として回転し得る。
【０００８】
第１のツールおよび第２のツールと交差する平面と直交する軸を、第１の軸としてもよい。位置決めシステムは、第１の回転テーブル、第２の回転テーブル、および第３の回転テーブルを含んでもよい。作業中、第１の回転テーブルは、第１の軸を中心として回転する。第２の回転テーブルは、第１の回転テーブルを支持し、また第１の軸と平行で、かつ第１のツールおよび第２のツールと交差する平面と直交する第２の軸を中心として回転する。第２の回転テーブルは、第１の回転テーブルを支持し、また第１の軸と平行で、かつ第１のツールおよび第２のツールと交差する平面と直交する第２の軸を中心として回転する。そして第３の回転テーブルは、第２の回転テーブルを支持し、また第１の軸および第２の軸と平行で、かつ第１のツールおよび第２のツールと交差する平面と直交する第３の軸を中心として回転する。
【０００９】
あるいは、位置決めシステムは、回転テーブル、回転テーブルを支持する第１のスライドと、第１のスライドを支持する第２のスライドとを含んでもよい。回転テーブルはまた、ワークヘッドを、第１のツールおよび第２のツールと交差する平面と直交する軸を中心として回転させる。第１のスライドは、ワークヘッドおよび回転テーブルを、第１のツールおよび第２のツールと交差する平面内の第１の方向に移動させる。そして第２のスライドは、ワークヘッド、回転テーブル、および第１のスライドを、第１のツールと第２のツールとが交差する平面内で第１の方向とは異なる第２の方向に移動させる。
【００１０】
システムは、被加工物に対して第１のツールを回転させるために、第１のツールに動作可能に連結されたスピンドルを含んでもよい。これはまた、位置決めシステムに動作可能に連結されて、位置決めシステムに、移動計画に従って、第１のツールと第２のツールとの間で被加工物を移動させるためのコントローラも含むことができる。そしてこれは、第１のツールに動作可能に連結された、被加工物に対して平面内で第１のツールを平行移動させるためのスライドを含むことができる。
【００１１】
被加工物から部品を製造するための方法は、被加工物をワークヘッドに固定することを含む。被加工物が一旦固定されたら、偏心位置決めシステムはワークヘッド内の被加工物を第１のツールに移動させ、これは被加工物がワークヘッド内にある間に、被加工物に第１の製造作業を実施する。偏心位置決めシステムは、ワークヘッド内の被加工物を第１のツールから第２のツールに移動させ（例えば、１分以内で）、被加工物がワークヘッド内にある間に、被加工物に第２の製造作業を実施する。例えば、第１の製造作業および第２の製造作業は、軸受またはその他の部品の内径および外径の研削を含んでもよい。第２の製造作業が完了した後、被加工物をワークヘッドから取り外すことができる。
【００１２】
一部の事例では、偏心位置決めシステム上に据え付けられたドレッサ（例えば、回転ダイヤモンドドレッサ）は、第１のツールをドレッシングする。偏心位置決めシステムは、ドレッサを第１のツールから第２のツールへと移動させ、そしてドレッサは第２のツールをドレッシングする。
【００１３】
マルチツールの位置決めおよび製造システムはまた、上部プレート、ワークヘッド、第１のスピンドル、第２のスピンドル、第３のスピンドル、および偏心位置決めシステムも含んでもよい。ワークヘッドは、上部プレートと平行な平面内で被加工物を支持する。上部プレートによって支持される第１のスピンドル、第２のスピンドル、および第３のスピンドルは、上部プレートと平行な平面内で、それぞれ、第１の研削ホイール、第２の研削ホイール、および第３の研削ホイールを回す（spin）。また、ワークヘッドおよび研削ホイールドレッサを支持する偏心位置決めシステムは、第１の研削ホイールから第２の研削ホイールへ、そして第３の研削ホイールへと平行に、ワークヘッドおよび平面内のワークヘッドおよび被加工物を移動させる。
【００１４】
ワークヘッドは、被加工物の対称軸を中心として被加工物を回すことができる。
【００１５】
偏心位置決めシステムは、上部プレートと平行な平面内でワークヘッドを横方向に移動させ、かつ上部プレートと平行な平面と直交する軸を中心としてワークヘッドを回すことができる。
【００１６】
マルチツールなどの位置決めおよび製造システムなどは、上部プレートに据え付けられた第１のスライドおよび第２のスライドも含んでもよい。第１のスライドは、第１のスピンドルおよび第２のスピンドルを支持し、かつこれらを上部プレートと平行な平面内で直線的に平行移動させる。そして第２のスライドは、第３のスピンドルを支持し、かつこれを上部プレートと平行な平面内で直線的に移動させる。
【００１７】
マルチツールの位置決めおよび製造システムはまた、偏心位置決めシステム上に据え付けられた研削ホイールドレッサも含むことができる。偏心位置決めシステム、研削ホイールドレッサを上部プレートと平行な平面内で移動させる。そしてドレッサは、第１の研削ホイール、第２の研削ホイール、および第３の研削ホイールをドレッシングする。
【００１８】
偏心位置決めシステムは、第１の回転テーブル（rotary table）、第２の回転テーブル、および第３の回転テーブルを含んでもよい。第１の回転テーブルは、第１の回転軸を有する。第２の回転テーブルは、第１の回転テーブル上に据え付けられ、かつ第１の回転軸と平行な第２の回転軸を有する。また第３の回転テーブルは、第２の回転テーブル上に据え付けられ、かつ第１の回転軸および第２の回転軸と平行な第３の回転軸を有する。
【００１９】
一実施形態では、システムは、平面内での直線移動およびその平面と直交する軸を中心とした品目の回転（rotation）を提供する３自由度で物体を位置付けるために、偏心回転移動を使用する。この実施形態では、すべてのツールは固定された位置にある。
【００２０】
別の実施形態では、システムは、平面内での直線移動およびその平面と直交する軸を中心とした品目の回転を提供する３自由度で物体を位置付けるために偏心回転移動を使用する。この実施形態では、１つ以上のツールを、１つ以上の直線移動軸に沿って対象となる方向（複数可）に移動させることができる。
【００２１】
また別の実施形態では、システムは、平面内での直線移動およびその平面と直交する軸を中心とした品目の回転を提供する３自由度で物体を位置付けるために、互いに直角に位置する２つの直線位置決めシステムおよび回転テーブルを使用する。この実施形態では、すべてのツールは固定された位置にある。
【００２２】
なおさらに別の実施形態では、システムは、平面内での直線移動およびその平面と直交する軸を中心とした物体の回転を提供する３自由度で物体を位置付けるために、互いに直角に位置する２つの直線位置決めシステムおよび回転テーブルを使用する。この実施形態では、１つ以上のツールを、１つ以上の直線移動軸に沿って対象となる方向（複数可）に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の好ましい実施形態の以下の説明および添付の図面から、その他の目的、特徴、および利点が、当業者の頭に浮かぶであろう。
【００２４】
【図１】コーン（内側レース）が、３つの別個の研削作業、（１）内径（ＩＤ）の研削、（２）外径（ＯＤ）の研削、および（３）リブの研削を使用して作製される、テーパローラ軸受の分解組立図を示す。
【図２】固定ツールを含み、かつ偏心回転移動を使用して、固定ツールを含む平面内で３自由度を有する、ワークヘッドによって回転するツーリングによって支持された被加工物などの物体を位置決めする、マルチツール精密位置決めおよび製造システムを示す。
【図３Ａ】図２のマルチツール精密位置決めおよび製造システムにおける物体の移動のために好適な偏心位置決めシステムの斜視図である。
【図３Ｂ】マルチツール精密位置決めおよび製造システムにおいてワークヘッド上の被加工物の位置決めおよび再位置決めを行うために好適な３つの回転偏心位置決めシステムの軸受の単純化された上面図である。
【図３Ｃ−３Ｄ】３つの回転偏心位置決めシステムが、ワークヘッド上の被加工物などの物体を、図３Ｃに示す位置から図３Ｄに示す位置まで概して直線状に約１４インチ移動させることができる方法を図示する。
【図３Ｅ−３Ｆ】３つの回転偏心位置決めシステムが、ワークヘッド上の被加工物などの物体を、図３Ｅに示す位置（これは図３Ｄに示す位置と同じである）から「Ｘ」方向で図３Ｆに示す位置まで、移動させることができる方法を図示する。
【図４】図２のマルチツール精密位置決めおよび製造システムを使用して部品を製造するためのフローチャートを示す。
【図５】ワークヘッドが偏心位置決めシステムに据え付けられ、かつツールがリニアスライドに据え付けられた、マルチツール精密位置決めおよび製造システムを示す。
【図６】固定ツールを含む平面内で３自由度でワークヘッド上の被加工物などの物体を位置決めするための、固定ツールと、リニアＸスライドおよびリニアＺスライドと、回転テーブルとを有する、マルチツール精密位置決めおよび製造システムを示す。
【図７】図６のリニアＸスライドおよびリニアＺスライド、ならびに回転テーブルを示す。
【図８】固定ツールを含む平面内で３自由度でワークヘッド上の被加工物などの物体を位置決めするための、リニアスライドに据え付けられたツールと、リニアＸスライドおよびリニアＺスライドと、回転テーブルとを有する、マルチツール精密位置決めおよび製造システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
マルチツール精密位置決めおよび製造システムは単一の部品の複数の製造作業を行うことができる。例えば、これはボール軸受の内輪および外輪の内径および外径、テーパローラ軸受の内輪の内径、外径、およびリブ、または燃料噴射器を作製するための３つの研削作業を研削することができる。さらに、これは作業と作業との間に部品を手動で整列または位置決めするいかなる必要もなしに、連続的な作業を実施することができる。その精密位置決めシステムは、部品をツールからツールへと、０．０５ミクロンの精度で６０秒未満で（例えば、３０秒未満で、１５秒未満で、１０秒未満で、５秒未満で、１秒未満で、または０．５秒未満でさえ）移動する。各製造作業に約１０秒かかる場合、３回の作業の合計時間は３１秒未満である。対照的に、１つの研削機から別の研削機へと被加工物を単に移送するために数分かかる可能性があり、これは、マルチツール精密位置決めおよび製造システムを用いてすべての研削作業を実施するのにかかることになる時間より長い。
【００２６】
多くのツールを単一のマルチツール精密位置決めおよび製造システムに置き換えることは、その他の利点も提供する。まず、単一のマルチツール精密位置決めおよび製造システムは、ツーリングからツーリングへと、または機械から機械へと部品が移動されないので、２つ以上の別個のツールよりも高い歩留まりを有し、位置ずれの機会が低減する。例えば、３つの研削作業を実施するためにマルチツール精密位置決めおよび製造システムを使用する場合、機械工は部品をシューの中に１回だけ定置し、シューに対する部品の位置ずれの可能性が１回だけある。３つの別個の研削機で３つの研削作業を実施するとき、機械工は、３つの別個のシューに部品を入れる必要があり、シューに対して部品が位置ずれになる可能性が３回ある。これらの機会のいずれかの間に状況で位置ずれが生じると、部品が台無しになる可能性がある。
【００２７】
複数のツールの代わりに、単一のマルチツール精密位置決めおよび製造システムの使用は、またエネルギ消費量も低減する。システムおよびツールはそれぞれほぼ同じ量のベースラインアイドル電流を消費するため、従来のツールをより少ない数のマルチツール精密位置決めおよび製造システムに置き換えることは、ベースライン電流の総消費を低減する。加えて、単一のマルチツール精密位置決めおよび製造システムは、被加工物を移動および位置決めするうえで、被加工物を移動および位置決めするために別個の機械によって消費される総電力より少ない電力しか消費しない。
【００２８】
加えて、単一のマルチツール精密位置決めおよび製造システムは、このシステムが置き換える複数のツールよりもコンパクトである。結果として、このシステムはより小さい機械作業場でも使用することができ、または機械作業場をより小さくすることができる。これは、製造施設のための建設コスト、賃借料、冷暖房コスト等の低下につながる。また、これはより少ない構成要素（例えば、１つのツールにつき１つのコントローラに対して単一のコントローラ、１つのツールにつき１つのドレッシングシステムに対して単一のコントローラドレッシングシステム、など）しか使用せず、そのためこのシステムが置き換える複数のツールより安価である。これはすべて、マルチツール精密位置決めおよび製造システムが、このシステムが置き換える複数のツールよりも購入および操業をより安価にすることができることを意味している。
偏心位置決め付きマルチツール位置決めおよび製造システム
【００２９】
図２は、偏心位置決めシステム２を有するマルチツール位置決めおよび製造システム２００を示す。システム２００は、偏心位置決めシステム２を収容し、かつ保護する基部１を含む。基部１はまた、上部プレート３も支持し、上部プレート３は次に２つ以上のツールを支持する。この実施例では、上部プレート３は、第１の電動研削スピンドル４上に据え付けられた第１のツール５、第２の電動研削スピンドル６上に据え付けられた第２のツール７、第３の電動研削スピンドル８上に据え付けられた第３のツール９、および非回転切削工具（turning tool）１３を支持する。第１のツール５、第２のツール７、第３のツール９、および非回転切削工具１３は、すべて、上部プレート３と平行な平面と交差する。
【００３０】
上部プレート３はまた、偏心位置決めシステム２にアクセスするための穴または開口も画定する。偏心位置決めシステム２または偏心位置決めシステム２の上部に据え付けられたワークヘッド１０は、この穴を通って突出し、偏心位置決めシステム２が、上部プレート３に据え付けられた構成要素に対してワークヘッド１０を移動させることを可能にする。ワークヘッド１０は、第１のツール５、第２のツール７、第３のツール９、および非回転切削工具１３と交差し、かつ上部プレート３と平行である同じ平面上のその対称軸を中心として、硬化鋼で作製されたテーパローラ軸受の内側レースなどの被加工物１１を位置特定し、支持し、かつ回転する。偏心位置決めシステム２はまた、以下に説明するように、図２に示す研削ホイール５、７、および９をドレッシングおよび／または成形するための回転ダイヤモンドドレッサ１２もこの平面内で、支持し、かつ移動させる。
【００３１】
被加工物１１は、シューまたはチャックなどのツーリングを用いてワークヘッド１０に固定されてもよい。作業中に、ワークヘッド１０は、チャックまたは（磁気）裏当てプレートを回転することができ、結果としてこれが被加工物１１を回転させる。ツーリング（例えば、シューおよび裏当てプレート）をワークヘッド１０に据え付けるためには、典型的に３０〜６０分かかる。ツーリングが適切に設置されると、被加工物１１（例えば、研削される部品）を、機械オペレータ、ロボット、または専用の被加工物取り付け取り外し機構によって、ツーリングに固定することができる。また、機械オペレータ、ロボット、または専用の被加工物取り付け取り外し機構は、研削されたばかりの任意の部品も取り外すこともできる。研削された部品を未研削（「ブラック」）部品と交換するのにかかる時間の長さは、部品のサイズ、ツーリングの種類（例えば、３爪チャック、磁気チャック、またはシューツーリング）、および装填システム（例えば、手動、専用電気機械システム、または汎用ロボット）によって異なり、１秒〜２０分かかる。
【００３２】
作業中に、偏心位置決めシステム２は、被加工物１１およびワークヘッド１０を、基部１と平行な平面内で３自由度で位置決めする。すなわち、偏心位置決めシステム２は、その平面内で被加工物１１を直線的に移動させ（二次元平行移動）、かつその平面と直交する軸を中心として被加工物１１を回転させる（一次元回転移動）ことができる。偏心位置決めシステム２は、被加工物１１（およびワークヘッド１０）を特定のツールへと移動させ、ツールが被加工物１１から材料を除去する際に被加工物１１を定位置に保持し、その後被加工物を次のツールに自動的に移動させる。被加工物１１は、ツールによって実施されるすべての作業の間、ワークヘッド１０上に留まり、異なるツールによる作業間のいかなる手動再配置の必要性も排除する。
【００３３】
例えば、図２のマルチツール位置決めおよび製造システム２００を用いるテーパローラ軸受コーンの作製を考える。最初に、機械工は、被加工物１１をワークヘッド１０に固定する。次に、偏心位置決めシステム２は、被加工物１１を第１の研削ホイール５へと移動させる。第１の電動研削スピンドル４は、第１の研削ホイール５を回転させて、テーパローラ軸受コーンのリブ表面を作り出す。第１の研削ホイール５がリブ表面の研削を完了すると、第１の電動研削スピンドル４は回転を停止し、そして偏心位置決めシステム２が被加工物１１を、第２の研削ホイール７へと移動させ、これは、第２の電動研削スピンドル６によって回されて、テーパローラ軸受コーンの外側レースを研削する。そして第２の研削ホイール７が外側レース表面の研削を完了すると、第２の電動研削スピンドル６は回転を停止し、そして偏心位置決めシステム２が被加工物１１を、第３の研削ホイール９へと移動させ、これは、第３の電動研削スピンドル８によって回されて、テーパローラ軸受コーンの内径を研削する。第３の電動研削スピンドル８は、内径が研削されると回転を停止する。次いで、偏心位置決めシステム２は、被加工物１１を非回転切削工具１３へと移動させ、これは被加工物１１のレースウェイの内径および外径の両方から材料を除去する。（非回転切削工具１３によって実施される作業は、超仕上げ作業またはホーニング作業を考慮することができる。）最終的に、機械工はワークヘッド１０から被加工物１１を取り外す。
【００３４】
マルチツール位置決めおよび製造システムは、他のツールを有することができ、また他の作業も同様に行うことができる。例えば、ツールは、回転しなくても、または回らなくてもよく、また電動研削スピンドル上に据え付けられる必要もない。例えば、旋盤によって実施される多くの動作、例えば、穴あけ、皿座ぐり、深座ぐり、または面取りは、ツールを固定チャックに据え付けて実施することが可能である。ツールに対して被加工物を回転することができ、または下記に記載されるようにツールおよびチャックを、上部プレート上に据え付けることができる。これらの旋盤作業のうちの１つ以上を、１つ以上の研削工程の前または後に、複雑な部品に対して実行することができる。その他の好適なツールとしては、穴あけ用レーザ、フライスカッタ、ならびにシングルおよびマルチポイント旋削（旋盤）ツールが挙げられる。極端なことを言えば、マルチツール位置決めおよび製造システムは、研削システムをと組み合わされた３軸の水平型コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）フライス盤の機能を複製する。
【００３５】
偏心位置決めシステム２はまた、図２に示す研削ホイール５、７、および９をドレッシングまたは成形するために回転ダイヤモンドドレッサ１２も、位置決めする。回転ダイヤモンドドレッサ１２は、金属、切れ味の悪くなった砥粒および変形した砥粒、および結合材料を、研削ホイール５、７、および９の研削表面上の研削材料から除去する。これは、研削ホイールを鋭利にする。回転ダイヤモンドドレッサ１２はまた、研削表面をそれらの元の形状に戻す場合もある。また、生じる研削表面がいずれかの他の表面に対して正しく働くように、研削表面から材料を除去することができる。
【００３６】
回転ダイヤモンドドレッサ１２は偏心位置決めシステム２に据え付けられるので、３つのすべての研削ホイール５、７、および９をドレッシングすることができ、各ホイールに対する別個のドレッサの必要性を排除する。したがって、マルチツール位置決めおよび製造システム２００は、遂行されるべき４つの機械加工作業および３つのドレッシング作業を１つの偏心位置決めシステムで実行することができ、コストを低減し、かつ生産性を向上させ、そして製造精度を改善する。
偏心位置決めシステム
【００３７】
図３Ａは、偏心位置決めシステム２をより詳細に示すために構成要素３〜９および１３が省略された、マルチツール位置決めおよび製造システム２００の切り欠き図である。偏心位置決めシステム２は、３つの円形偏心回転テーブル２０、２１、および２２から成る。ワークヘッド１０および回転ダイヤモンドドレッサ１２は、上部偏心回転テーブル２２上に据え付けられ、これは中間偏心回転テーブル２１上に据え付けられ、これは次に下部偏心回転テーブル２０上に据え付けられる。偏心回転テーブル２０〜２２は、上方または下方から見たとき、同心になっていない。その代わりに、偏心回転テーブル２０〜２２は、異なる平行軸を中心として回転する。これは、偏心位置決めシステム２が、ワークヘッド１０、被加工物１１、および回転ダイヤモンドドレッサ１２を、これらの回転軸と直交する平面内で任意の方向に平行移動させることを可能にする。偏心位置決めシステム２はまた、ワークヘッド１０、被加工物１１、および回転ダイヤモンドドレッサ１２を、偏心回転テーブル２０〜２２の回転軸のうちのいずれか１つと平行なまたは一致する軸を中心として回転させることもできる。
【００３８】
偏心位置決めシステム２は、コンピュータ化された制御システム（図示せず）によって制御することができる。この制御システムは、上部回転テーブル２２の位置、回転の角度、ならびに直線および回転の速度および加速度を制御するために使用される。これは、下記により詳細に記述するように、被加工物１１の軌道を設定する移動計画を用いてプログラムされてもよい。
【００３９】
図３Ｂは、偏心位置決めシステム２の３つの入れ子になっている軸受の単純化された上面図である。最も大きい外側軸受３１２は、中間サイズの軸受３１４および最も小さい内側軸受３１６を包含する。軸受は、上述のように異なるが平行な軸を中心として軸受が各々回転することができるように偏心して据え付けられていて、回転が行われると、これらの軸は一時的に一致し得る。軸受は、外側軸受３１２の内側レースが回転するとき、その他の軸受３１４および３１６（およびこうした軸受によって支持されている任意の構造または物体）も外側軸受３１２の回転軸を中心として移動されるように支持される。同様に、中間軸受３１４の内側レースが回転されたとき、内側軸受３１６（および内側軸受３１６によって支持された任意の構造または物体）も同様に移動する。被加工物１１は、ワークヘッド１０を介して内側軸受３１６の内側レースに直接的または間接的に連結され、そして内側軸受３１６の内側レースとともに移動される。
【００４０】
実線の円３１３は、外側軸受３１２が回転するときの中間サイズの軸受３１４の中心の経路を示す。破線の円３１５は、中間サイズの軸受３１４が回転するときの内側軸受３１６の中心の経路を示す。外側軸受３１２および／または中間サイズの軸受３１４は、図の紙面と平行なＸ−Ｚ平面内での被加工物１１の移動を制御する。被加工物１１は、被加工物１１を内側軸受３１６の回転軸を中心として回転させるように、内側軸受３１６に連結される。したがって、内側軸受３１６は、ＸＺ平面内での被加工物１１の角度方向（シータ）を制御する。この図面から明らかであるように、内側軸受３１６は、ＸおよびＺ位置だけでなく、角度方向に影響を有する。
【００４１】
図３Ｃおよび図３Ｄは、「Ｚ」軸に沿って図３Ｃに示す開始位置から図３Ｄに示す終了位置へと、被加工物１１を概して直線状に移動させる、方向および程度の一実施例を、軸受３１２、３１４、および３１６の回転移動の度数で図示する。被加工物１１は、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、この移動の開始および終了において同じ角度方向を有する。移動は、同時または連続的に行うことができ、これはシステムコントローラによって適切に制御される。移動の経路が重要な状況では、例えば、被加工物１１が別の物体にぶつかることを回避するために、直線的な、または他の意図的な方向性のある物体の移動を遂行することができる。
【００４２】
この例では、外側軸受３１２は、４３インチのＯＤおよび３３．７５インチのＩＤを有する。中間サイズの軸受３１４は、２５インチのＯＤおよび２１．２５インチのＩＤを有する。そして、内側軸受３１６は、１２．７５インチのＯＤおよび１０インチのＩＤを有する。移動には、大きい軸受３１２の１３８．７度となる時計回りの移動、中間サイズの軸受３１４の２７７．２度の反時計回りの移動、および最も小さい軸受３１６の１３８．５度の時計回りの移動が含まれる。これらの寸法と回転により、被加工物はＺ寸法に約１３．９３インチ移動する。
【００４３】
図３Ｅおよび図３Ｆは、被加工物１１をＸ方向に移動させる移動を図示する。この場合、被加工物１１は、図３Ｅに示す開始位置（図３Ｄに示すものと同じである）から図３Ｆに示す終了位置へと平行移動する。軸受３１２、３１４、および３１６の内側レースの（絶対的な）総回転移動は、それぞれ、時計回りに１７３．５度、反時計回りに２９４度、および時計回りに１２０．４度である。上記で与えられた軸受寸法については、これは「Ｘ」方向の２．８８インチの直線移動に相当する。
【００４４】
単軸直線移動を維持するために、全体的な位置決めは、２つの工程、例えば、図３Ｃおよび図３Ｄに示すＺ軸移動、次いで図３Ｅおよび図３Ｆに示すＸ軸移動をいずれかの順番で行うことができる。偏心位置決めシステム２は、被加工物１１を単一の軸に沿って、または直線状でさえも移動させることに制約されず、被加工物を湾曲した経路または曲げられた経路に沿って移動させることができ、平面でも同様に移動させることができる。
【００４５】
偏心位置決めシステム２に関するより多くの情報については、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，８０３，０３４号を参照のこと。
被加工物移動制御
【００４６】
図４は、偏心位置決めシステム２のための制御システム７００を図示する。制御システム７００は、適切な移動制御ソフトウェアを実行するＲｏｃｋｗｅｌｌ、ＡＣＳ、Ｓｉｅｍｅｎｓ、またはＦＡＮＵＣコントローラなどのコントローラ７０４を含む。コントローラ７０４は、偏心位置決めシステム２のサーボモータ７０６に連結される。これらのサーボモータ７０６は、次に偏心位置決めシステムの機械的システム７０８に連結される。
【００４７】
制御システム７００は、現在の作業が被加工物１１を修正しているか、または研削ホイール５、７、および９を成形しているかに応じて、被加工物１１または研削ホイールドレッサ１２の移動を制御するために使用することができる。コントローラ７０４は、被加工物１１に対する特定のオペレータによって入力された移動制御パラメータを含む移動計画７０２に従って、被加工物１１または研削ホイールドレッサ１２を移動させる。移動計画７０２における移動制御パラメータは、位置決めシステム２が被加工物１１をツールからツールへと移動させ、そして各機械加工動作に対して被加工物１１を定位置に保持するように選択される。コントローラ７０４は、これらの移動制御パラメータを使用して、適切な制御信号を生成し、そしてサーボモータ７０６へと送信し、サーボモータ７０６は機械システム７０８と相互作用して物体の移動７１０を引き起こす。
移動スライドを有するマルチツール位置決めおよび製造システム
【００４８】
図５は、ツールのための移動スライドを有するマルチツール位置決めおよび製造システム５００を示す。この場合も、偏心位置決めシステム２は、上部プレート３と平行な平面内で、３自由度（２つの直線自由度および１つの回転自由度）で、被加工物１１を位置決めする。第１の電動研削スピンドル４および第２の電動研削スピンドル６は、上部プレート３に据え付けられた第１の基部３４上にある第１のスライドテーブル３３上に据え付けられる。そして、第３の電動研削スピンドル８および非回転切削工具１３は、上部プレート３に据え付けられた第２の基部３２上にある第２のスライドテーブル３１に据え付けられる。
【００４９】
スライド３１および３３は、被加工物１１および回転ダイヤモンドドレッサ１２とは無関係にスピンドルをＸ方向に移動させることができ、また偏心位置決めシステム２を制御する同じコントローラ（例えば、図４のコントローラ７０４）によって制御することができる。（この実施例では、第１のスライド３３は、第１の電動研削スピンドル４および第２の電動研削スピンドル６を一緒に、すなわち、単一ユニットとして移動させる。）スライド３１および３３は、直径が数フィートである場合があるガスタービンエンジンの軸受などの偏心位置決めシステムの範囲を超えるツールを位置付けるために使用することができる。スライドの長さに事実上制限がないため、単一の長いスライドは、いくつかのスピンドルを支持することが可能である。位置決めシステムが研削のために微細な位置決めを実施する前に、スライドは、被加工物をワークヘッドと大まかに整列させるために、これらのスピンドルを前後に移動させることが可能である。
【００５０】
また、スライド３１および３３は、異なる方向に移動するために異なる方法で据え付けることもでき、かつ／または追加的な方向で移動するように修正することもできる。例えば、いずれかのスライドを９０°だけ回転させて、対応するツールをＺ方向に移動させることが可能である。これは単なる一例であり、他のスライドの向き（例えば、３０°、４５°、６０°など）も可能である。同様に、いずれかのスライドは、対応するツール（複数可）をＹ方向に、上部プレート３に向かって、または上部プレート３から離れるように移動させ得る。また、スライドは２次元で横方向（例えば、Ｘ方向およびＺ方向）に移動させるようにも作製されている。Ｙ移動は、被加工物１１が対称軸を有していなかった適用、平面研磨、および異なる直径の歯車に適合するための歯車の歯の研削において特に有用である。
回転移動および直線移動を有するマルチツール位置決めおよび製造システム
【００５１】
図６および図７は、偏心位置決めシステムの代わりに、回転位置決めおよび直線位置決めシステム６０２を有する、マルチツール位置決めおよび製造システム６００を示す。回転位置決めおよび直線位置決めシステム６０２は、基部１の内側にあり、かつ上部プレート３によって覆われた、回転テーブル６２２、Ｚリニアスライド６２１、およびＸリニアスライド６２０を含む。上部プレート３は、スピンドル４、６、および８、ならびに回転ツール１３を支持する。ワークヘッド１０および回転ダイヤモンドドレッサ１２は、回転テーブル６２２上に据え付けられ、かつ上部プレート３の穴を通して突出する（または回転テーブル６２２の少なくとも一部分が、上部プレート３の穴を通して突出する）。
【００５２】
回転テーブル６２２、Ｚリニアスライド６２１、およびＸリニアスライド６２０は一緒に、ワークヘッド１０（およびワークヘッド１０上にある被加工物１１）および回転ダイヤモンドドレッサ１２を、上部プレート３の上部と平行な平面内で移動させる。Ｘリニアスライド６２０およびＺリニアスライド６２１は、ワークヘッド１０、被加工物１１、および回転ダイヤモンドドレッサ１２をそれぞれＸ方向およびＺ方向に移動させる。回転テーブル６２２は、ワークヘッド１０、被加工物１１、および回転ダイヤモンドドレッサ１２を、Ｙ方向に延びる軸を中心として回転させる。この回転軸は、Ｘリニアスライド６２０およびＺリニアスライド６２１を使用して回転テーブル６２２を移動させることによって再配置することができる。
【００５３】
Ｘリニアスライド６２０、Ｚリニアスライド６２１、および回転テーブル６２２は、好適にプログラムされる制御システム（例えば、図４の制御システム７００）によって実行される移動計画に従って、同時に、連続的に、および無関係に移動させることができる。この制御システムは、ワークヘッド１０および回転ダイヤモンドドレッサ１２が据え付けられている回転テーブル６２２の位置、回転の角度、ならびに直線および回転速度および加速度を制御するために使用される。上記で説明したように、回転ダイヤモンドドレッサ１２は、研削ホイール５、７、および９をドレッシングまたは成形するために使用される。またワークヘッド１０は、被加工物１１をその対称軸を中心として位置特定、支持、および回転する。
【００５４】
例えば、被加工物１１が、硬化鋼で作製されたテーパローラ軸受の内側レースである場合を考える。ワークヘッド１０は、その対称軸を中心として内側レースを位置特定、支持、および回転するために使用される。回転および直線位置決めシステム６０２は、内側レースを第１の電動研削スピンドル４へと移動させ、これは第１の研削ホイール５を回転させて、内側レースのリブ表面を研削する。次に、回転および直線位置決めシステム６０２は、内側レースを第２の電動研削スピンドル６へと移動させ、これは第２の研削ホイール７を回転させて内側レースの外径を研削する。次に、回転および直線位置決めシステム６０２は、内側レースを第３の電動研削スピンドル８へと移動させ、これは第３の研削ホイール９を回転させて内側レースの内径を研削する。最終的に、回転および直線位置決めシステム６０２は、内側レースを非回転切削工具１３へと移動させ、これは内側レースの内径および外径の両方から材料を除去する。
【００５５】
図８は、ツール用のスライドを有する回転および直線位置決めシステム６０２を有する、マルチツール位置決めおよび製造システム８００を示す。これは、図６に示す実施形態と同様であるが、ツールは、Ｘ方向でツールの独立した動きを供給する２つのスライドに据え付けられる。図８は、２つのＸ方向スライド（スライドテーブル３１および３３）を示しており、これらは、図５にあるように、それぞれ基部３２および３４に据え付けられ、そして図５に関して上述したのと同じ自由度を提供する。
スピンドルおよびワークヘッドの位置
【００５６】
所望する場合、ツールを位置決めシステムに位置付け、そしてワークヘッドおよび回転ダイヤモンドドレッサを上部プレート上に直接、または上部プレートに据え付けられたスライドに据え付けることができる。次いで、位置決めシステムは、被加工物および／または回転ダイヤモンドドレッサをツールへと移動させる代わりに、ツールを被加工物および／または回転ダイヤモンドドレッサへと移動させることになる。偏心位置決めシステム上の３つの異なるグラインダを用いてテーパローラ軸受コーンを作製するとき、例えば、偏心位置決めシステムは、上述のものと同様のプロセスで、第１のグラインダを被加工物へと、次に第２のグラインダを被加工物へと、等々と移動させることになる。位置決めシステムの上部回転テーブルは、グラインダ、スピンドルなどに適合するためにより大きくてもよい（例えば、直径１メートル）。スピンドルは、ホイールのスポークのように、研削面および切断面を外向きの放射状で回転テーブル上に位置付けられてもよい。
結論
【００５７】
発明に関する様々な実施形態を本明細書に記述しかつ例示してきたが、当業者は、本明細書に記載の機能を実施するための、ならびに／または結果および／もしくは１つ以上の利点を得るための、様々な他の手段および／または構造を容易に想定し、そのような変形および／または修正のそれぞれは、本明細書に記載される発明に関する実施形態の範囲内であるものと見なされる。より一般的には、当業者は、本明細書に記載される全てのパラメータ、寸法、材料、および構成が例示であることを意味すること、ならびに実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成が、本発明の教示が使用される特定の用途（複数可）によるものとなることを、容易に理解するであろう。当業者は、本明細書に記載する特定の発明に関する実施形態の多くの同等物を認識し、またはただ通常の実験を用いて確認することができる。したがって、前述の実施形態は、例としてのみ提示されており、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内では、発明に関する実施形態は、具体的に記述および特許請求される以外の形で実践され得ることが理解される。本開示の発明に関する実施形態は、本明細書に記載する個々の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法を対象とする。加えて、２つ以上のこのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組み合わせは、このような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が相互に矛盾しない場合、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００５８】
また、様々な発明の概念が、１つ以上の方法として具現化されてもよく、その例を提供してきた。方法の一部として行われる行為は、任意の好適なやり方で順序付けられ得る。その結果、行為が例示するものとは異なる順序で実施される実施形態を構築してもよく、それは、例示的実施形態に連続する行為として示されている場合であってさえも、一部の行為を同時に実施することを含んでもよい。
【００５９】
本明細書で定義および使用されるすべての定義は、辞書定義、参照により組み込まれる文書の定義、および／または定義された用語の通常の意味を統制するものと理解されるべきである。
【００６０】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、不定冠詞「ａ（１つの）」および「ａｎ（１つの）」は、明確にそうでないと示されない限り、「少なくとも１つの」を意味すると理解されるべきである。
【００６１】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「および／または」という語句は、結合された要素の「いずれかまたは両方」を意味し、すなわち、一部の場合には接続的に存在し、他の場合には離接的に存在する要素を意味すると理解されるべきである。「および／または」で挙げられる複数の要素は、同じ方式、すなわち、等位接続される要素のうちの「１つ以上」と解釈されるべきである。具体的に識別される要素に関連するかまたは関連しないかにかかわらず、「および／または」節によって具体的に識別される要素以外に、他の要素が随意に存在してもよい。したがって、非限定的な例として、「Ａおよび／またはＢ」への言及は、「備える」などの制限のない語法と連動して使われるときに、一実施形態では、Ａのみ（随意にＢ以外の要素を含む）、別の実施形態では、Ｂのみ（随意にＡ以外の要素を含む）、さらに別の実施形態では、ＡとＢと両方（随意に他の要素を含む）などを指すことができる。
【００６２】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「または」は、上で定義した「および／または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト内の項目を分離するとき、「または」または「および／または」は包括的なもの、すなわち、多数の要素または要素のリスト、および随意にリストに無い追加の項目のうちの少なくとも１つを含むが、２つ以上も含むと解釈されるものとする。それとは反対であると明確に指示される用語のみ、例えば、「のうちの１つのみ」もしくは「のうちのまさに１つ」、または特許請求の範囲において使用するときの「から成る」は、多数のまたは列挙された要素のうちのまさに１つの要素を包含することを指す。概して、本明細書で使用される場合、「または」という用語は、「いずれか」、「のうちの１つ」、「のうちの１つのみ」、または「のうちのまさに１つ」など、排他的な用語が先行するときには、排他的な選択肢（すなわち「両方ではなく一方または他方」）を示すとのみ解釈されるものとする。「から本質的に成る」は、特許請求の範囲で使用される場合、特許法の分野において使用される通常の意味を有するものとする。
【００６３】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、１つ以上の要素のリストに関連する「少なくとも１つ」という語句は、要素のリストの中の要素のいずれか１つ以上から選択される、少なくとも１つの要素を意味するが、要素のリスト内で具体的に列挙されたありとあらゆる要素のうちの、少なくとも１つを必ずしも含むわけではなく、要素のリストのいかなる要素の組み合わせも除外するものではない、と理解されるべきである。この定義はまた、「少なくとも１つ」という語句が指す、要素のリスト内で具体的に識別される以外の要素が、具体的に識別される要素に関連するかまたは関連しないかにかかわらず、随意に存在し得ることを許容する。したがって、非限定的な例として、「ＡおよびＢのうち少なくとも１つ」（または、等価的に、「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」、もしくは、等価的に「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」）は、一実施形態においては、Ｂは存在せず、任意選択的に２つ以上のＡを含む、少なくとも１つのＡ（任意選択的にＢ以外の要素を含む）、別の実施形態においては、Ａは存在せず、任意選択的に２つ以上のＢを含む、少なくとも１つのＢ（任意選択的にＡ以外の要素を含む）、また別の実施形態においては、任意選択的に２つ以上のＡを含む、少なくとも１つのＡ、および任意選択的に２つ以上のＢを含む、少なくとも１つのＢ（任意選択的に他の要素を含む）などを指すことができる。
【００６４】
特許請求の範囲、ならびに上記の明細書で、すべての移行句、例えば、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「持つ（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「包含する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「保つ（ｈｏｌｄｉｎｇ）」、「から構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ）」、および類似のものは制約のないと理解され、すなわち、含むがそれに限定はされないということを意味する。「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」および「から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」という移行句のみが、米国特許局の特許審査手続便覧、セクション２１１１．０３に記載されている、それぞれ閉鎖的または半閉鎖的な移行句であるものとする。
【図１】
2021526980.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2021526980.tif 000014
【図８】
2021526980.tif 000015
【国際調査報告】
2021526980.tif 000016