JP2002359263A - 倣い装置及び倣い装置における倣い状態保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アクチュエータをロック位置に移動させること
により、装置基台に対し倣い部材を強力かつ高精度にロ
ックすること。 【解決手段】装置基台１０に設けられた環状多孔質材１
２に倣い部材２０を押し付けて回動不能にロックするロ
ック位置、及び押し付けずにロック解除するロック解除
位置をとり得るロッド５３が設けられている。このロッ
ド５３は、ダイヤフラムシリンダ４０によって２位置間
を移動するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、倣い装置及び倣い
装置における倣い状態保持方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、倣い装置は、凹状半球面を有する
装置基台と、凸状半球面を有する倣い部材としての揺動
体を備えている。装置基台の凹状半球面と揺動体の凸状
半球面とは同じ曲率半径に設定されている。そして、揺
動体は、両半球面が重なり合うように装置基台に組み付
けられ、凹状半球面に沿って回動するようになってい
る。

【０００３】この種の倣い装置は、基準ステージの上面
に対し揺動体の当接面を当てると、基準ステージの上面
に沿って揺動体が回動し、その当接面は基準ステージの
上面と平行になる。すなわち、揺動体が基準ステージに
対して倣うこととなる。次いで、装置基台の凹状半球面
と揺動体の凸状半球面との界面にエアによる吸引力を生
じさせ、装置基台に揺動体を吸着させている。この吸着
により揺動体をロックさせることで、その倣い状態を保
持している。そして、その状態を保持しながら揺動体を
基準ステージから一旦離間させる。基準ステージ上にワ
ークを載置した後、倣わせた状態にある揺動体を基準ス
テージ上にあるワークに接近させ、そのワークを揺動体
によって押さえ付けている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の倣い
装置においては、エアによる吸引では揺動体を倣わせた
状態にロックする保持力に限界がある。具体的に言う
と、エア圧の上限が約−１００ｋＰａである。そのた
め、基準ステージから倣い装置を離間させた後の移動経
路上で慣性力もしくは外力により揺動体が位置ずれする
おそれがある。又、揺動体のロック保持力を上げるため
に、揺動体及び基台の外寸を大きくし、凸状半球面及び
凹状半球面の面積を大きくすることが考えられる。しか
し、倣い装置全体が大型化することとなり、その設置ス
ペースを確保するのに困難をきたす。

【０００５】本発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的は、
アクチュエータによる強いロック保持力でもって倣い部
材を倣わせた状態にロックすることが可能な倣い装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、互いに対峙して設け
られる倣い部材及びそれを支持する装置基台のうちいず
れか一方に凹状半球面を設けるとともに、他方に前記凹
状半球面に係合する凸状半球面を設け、前記倣い部材を
半球面に沿って回動させながら対象物に当接させ、その
当接面を対象物の特定面に対し平行となるように倣わせ
る倣い装置において、前記装置基台に倣い部材を押し付
けて回動不能にロックするロック位置、及び押し付けず
にロック解除するロック解除位置をとり得るアクチュエ
ータと、前記アクチュエータがロック位置にあるとき
に、前記装置基台に倣い部材を押し付けるための保持部
材とを備えたことを要旨とする。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の倣い装置において、前記アクチュエータは、流体の
圧力を受けて変位可能であり、前記保持部材の一端は、
前記倣い部材と前記アクチュエータとのうちいずれか一
方の部材に固定されているとともに、保持部材の他端
は、アクチュエータがロック解除位置に移動したときに
他方の部材に対して離間可能であることを要旨とする。

【０００８】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２に記載の倣い装置において、前記アクチュエータがロ
ック位置にあるとき、同保持部材及び他方の部材は、そ
れらのうちいずれか１つに設けられた球面軸受けを介し
て係合可能であることを要旨とする。

【０００９】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の倣い装置において、前記球面軸受けの中心は、同球
面軸受けと、前記アクチュエータ又は倣い部材との係合
面を含む面上に存在することを要旨とする。

【００１０】請求項５に記載の発明では、前記アクチュ
エータは流体の圧力を受けて変位する可撓性部材を備
え、その可撓性部材の変位に伴いアクチュエータが移動
することを要旨とする。

【００１１】請求項６に記載の発明では、互いに対峙し
て設けられる倣い部材及びそれを支持する装置基台のう
ちいずれか一方に凹状半球面を設けるとともに、他方に
前記凹状半球面に係合する凸状半球面を設け、前記倣い
部材を半球面に沿って回動させながら対象物に当接さ
せ、その当接面を対象物の特定面に対し平行となるよう
に倣わせる倣い装置において、前記倣い部材に、流体の
圧力を受けて変形する可撓性部材を、連結部材を介して
駆動連結し、可撓性部材を変形させるのに伴わせて倣い
部材を装置基台に押し付けて回動不能にロックすること
を要旨とする。

【００１２】請求項７に記載の発明では、請求項６に記
載の倣い装置において、前記可撓性部材は、伸縮自在な
ベローズであることを要旨とする。請求項８に記載の発
明では、互いに対峙して設けられる倣い部材及びそれを
支持する装置基台のうちいずれか一方に凹状半球面を設
けるとともに、他方に前記凹状半球面に係合する凸状半
球面を設けた倣い装置であって、前記倣い部材を半球面
に沿って回動させながら対象物に当接させ、その当接面
を対象物の特定面に対し平行となるように倣わせた後、
前記倣い部材を回動不能にロックするようにした倣い状
態保持方法において、前記対象物に対して倣い部材を倣
わせた状態で、装置基台に倣い部材を所定の押圧力で押
し付けて仮ロックし、その後、仮ロックするときの押圧
力よりも強い押圧力で倣い部材を本ロックするようにし
たことを要旨とする。

【００１３】請求項９に記載の発明では、請求項７に記
載の倣い装置における倣い状態保持方法において、前記
装置基台と倣い部材との界面に流体圧による静圧を生じ
させることにより、対象物に対して倣い部材を倣わせ、
その倣い部材を仮ロックするときに前記静圧を徐々に小
さくすることを要旨とする。

【００１４】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、アクチュエータが
ロック解除位置に移動すると、装置基台に対して倣い部
材は回動可能となる。そして、倣い部材を対象物に当接
すると、倣い部材の当接面は対象物の特定面に沿って平
行となるように倣う。この状態で、アクチュエータがロ
ック位置に移動されると、保持部材によって装置基台に
倣い部材が押し付けられ、倣い部材は回動不能にロック
される。この結果、倣い部材はその当接面が対象物の特
定面と平行な状態で強力にロックされる。

【００１５】請求項２に記載の発明によると、アクチュ
エータがロック位置からロック解除位置に移動すると、
保持部材の一端は他方の部材から離間する。つまり、保
持部材の他端と他方の部材とは接触していないことか
ら、倣い部材は滑らかに回動することとなる。この結
果、倣い部材の倣い精度が向上する。

【００１６】請求項３に記載の発明によると、倣い部材
が対象物に対し倣う場合に、保持部材の中心線と他方の
部材の中心線とがずれていても、その中心線がずれてい
る分だけ、球面軸受けは傾動した状態でアクチュエータ
又は他方の部材に当たる。従って、他方の部材に対する
球面軸受けの片当たりがなくなり、倣い部材を安定した
状態でロックすることが可能となる。

【００１７】請求項４に記載の発明によると、前記球面
軸受けの中心は、同球面軸受けと、アクチュエータ又は
倣い部材との係合面を含む面上に存在している。このこ
とから、球面軸受けは、その片当たりが確実に防止さ
れ、倣い部材を安定した状態で保持することができる。

【００１８】請求項５に記載の発明によると、流体の圧
力によって可撓性部材が変形すると、その変形によって
アクチュエータがロック位置とロック解除位置との間を
移動する。従って、アクチュエータをリジッドなピスト
ン等とした場合と比較すると、厚みが薄いことからアク
チュエータの小型化を図ることができる。しかも、可撓
性部材はシリンダチューブに対し摺動部分がないことか
ら作動音が静かである。

【００１９】請求項６に記載の発明によると、流体の圧
力を受けて可撓性部材が変形すると、倣い部材が装置基
台に対し押し付けられる。この結果、倣い部材は回動不
能にロックされる。このロック時において、連結部材の
中心線と倣い部材の中心線とがずれていても、その中心
線がずれている分だけ可撓性部材が変形することで、倣
い部材を安定した状態でロックすることが可能となる。

【００２０】請求項７に記載の発明によると、可撓性部
材はベローズであって、その伸縮動作によって倣い部材
がロック又はロック解除される。例えば、可撓性部材を
非可撓性であるピストン等とした場合と比較して、ベロ
ーズ内に供給した流体の漏れがほとんどなく、又摺動部
分もないことから作動音が静かである。

【００２１】請求項８に記載の発明によると、倣い部材
を対象物に当接すると、その当接面は対象物の特定面に
対し平行となるように倣う。この倣い状態で、装置基台
に対し倣い部材を弱い押圧力で押し付け、倣い部材が回
動不能となるように仮ロックする。その後、仮ロックす
るときの押圧力よりも強い押圧力で倣い部材を本ロック
する。こうした方法を採用することにより、倣い部材は
急激にロックされなくなるので、倣った状態にある倣い
部材を位置ずれさせることなく確実にロックすることが
可能になる。この結果、高精度な倣いを実現することが
できる。

【００２２】請求項９に記載の発明によれば、装置基台
と倣い部材との界面の静圧によって、装置基台に対する
倣い部材の摩擦力が極めて低くなり、その状態で倣い部
材が対象物に対して倣う。その後、倣い部材を仮ロック
するとき、静圧を徐々に小さくすると、倣い部材は装置
基台に対しゆっくり接近する。そのため、倣い部材はほ
とんど位置ずれすることなく仮ロックされることとな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した第１実施形態を図面に基づき詳細に説明す
る。なお、倣い装置Ｆの上下（鉛直）方向をＺ軸方向と
し、このＺ軸方向に対して直交し、かつ同一水平面上に
おいて互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とす
る。

【００２４】図１〜図３に示すように、倣い装置Ｆは、
装置基台１０を備えている。この装置基台１０は、固定
ブロック１１と、その下面に設けられた凹状半球面１２
ａを有する環状多孔質材１２とから構成されている。な
お、倣い装置Ｆは、図示しない搬送機構によってＺ軸方
向に沿って往復移動可能になっている。

【００２５】環状多孔質材１２の形成材料としては、例
えば焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金
属材料を使用することができる。その他にも、焼結三ふ
っ化樹脂、焼結四ふっ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結
ポリアセタール樹脂等のような合成樹脂材料や、焼結カ
ーボン、焼結セラミックス等が使用可能である。

【００２６】固定ブロック１１の下面には、環状多孔質
材１２の裏面において開口された環状のエア給排溝１４
が形成されている。このエア給排溝１４は、エア通路１
５を介して固定ブロック１１に設けられたエア給排ポー
トＢ（図１参照）に連通されている。そして、図示しな
い圧力供給源から加圧流体としての加圧エアがエア給排
ポートＢに供給されると、エア給排溝１４を介して環状
多孔質材１２の凹状半球面１２ａ全体から噴出される。
反対に、エア給排ポートＢからエアが吸引されると、環
状多孔質材１２の凹状半球面１２ａ全体からエアが吸引
される。

【００２７】環状多孔質材１２の凹状半球面１２ａから
噴出したエアは、環状多孔質材１２の外周縁及び中央部
から排出される。特に、環状多孔質材１２の中央部から
排出されるエアについては、固定ブロック１１の外部へ
排出されにくい。エアの排出をスムーズに行うために、
固定ブロック１１には、その内部に通じる排気ポートＥ
がエア排気通路１６を介して設けられている。よって、
環状多孔質材１２の中央部から排出されるエアは、エア
排気通路１６を介して固定ブロック１１に設けられた排
気ポートＥから外部に排出される。

【００２８】環状多孔質材１２において凹状半球面１２
ａの外周縁に位置する箇所には、環状のエア吸引溝１７
が形成されている。エア吸引溝１７は、エア吸引通路１
７ａを介して固定ブロック１１に設けられた真空引きポ
ートＶ（図１参照）に連通されている。そして、図示し
ない吸引ポンプにより真空引きポートＶからエアが吸引
されると、エア吸引溝１７の開口部からエアが吸引され
る。

【００２９】装置基台１０において環状多孔質材１２の
凹状半球面１２ａと対峙する箇所には、金属製の揺動体
２０が設けられている。揺動体２０の上面には、凸状半
球面２０ａが形成され、この凸状半球面２０ａの曲率半
径は、前記凹状半球面１２ａの曲率半径と同じになって
いる。よって、揺動体２０の凸状半球面２０ａが環状多
孔質材１２の凹状半球面１２ａに重なり合うように係合
され、揺動体２０は凹状半球面１２ａに沿って回動す
る。

【００３０】揺動体２０の中央部下面には、対象物であ
る基準ステージＳの上面（特定面）に倣わせるためのツ
ール２１が突設されている。本実施形態では、揺動体２
０とツール２１から倣い部材が構成されている。

【００３１】図３に示す符号ｒは、凸状半球面２０ａ及
び凹状半球面１２ａの曲率半径を示し、その曲率中心は
ツール２１の先端面２１ａにある。本実施形態では、ツ
ール２１の先端面（当接面）２１ａに揺動体２０の回転
中心Ｃが存在している。ちなみに、Ｘ軸又はＹ軸周りに
揺動体２０が振れる最大角度（最大倣い角度）θは、図
５（ａ），（ｂ）に示す平常時のバランス状態を０゜と
した場合に、±０．５゜の範囲に設定されている。ここ
でいうバランス状態とは、保持部材としてのロッド５３
（又は環状多孔質材１２）の中心線Ｌ２に対し、揺動体
２０の中心線Ｌ１が一致していることをいう。よって、
ロッド５３の中心線Ｌ２に対して揺動体２０の中心線Ｌ
１がずれている角度θが倣い角度となる。

【００３２】固定ブロック１１の中央部には、ネジ２４
によってホルダ２３が取り付けられ、その下端部には揺
動体２０の落下防止手段としてのマグネット２２が取り
付けられている。マグネット２２は、その磁力によって
金属製の揺動体２０が微妙に位置ずれするのを防止する
役割を果たす。従って、極めて小さい荷重を受けて動作
する揺動体２０であっても、倣わせた状態に確実に保持
することが可能である。

【００３３】図３に示すように、固定ブロック１１の上
部には、ダイヤフラムシリンダ４０が設けられている。
このダイヤフラムシリンダ４０は、下面が開口している
シリンダチューブ４１を備えており、そのシリンダチュ
ーブ４１はその下部開口部を塞ぐようにして固定ブロッ
ク１１の上面に取り付けられている。シリンダチューブ
４１の内部空間には、固定ブロック１１とシリンダチュ
ーブ４１とによって挟持された可撓性部材としてのダイ
ヤフラム４３が収容されている。ダイヤフラム４３は、
円形状に形成され、ゴム製であって可撓性を有してい
る。ダイヤフラム４３の形成材料としては、合成樹脂や
ステンレス等の金属に変更することが可能である。

【００３４】ダイヤフラム４３の存在により、シリンダ
チューブ４１の内部空間は２つの圧力作用室４４，４５
に区画されている。上部圧力作用室４４には、図１に示
す上部エア給排ポートＮを介してエアが給排される。一
方、下部圧力作用室４５には、図１に示す下部エア給排
ポートＲを介してエアが給排される。

【００３５】ダイヤフラム４３の中央部上面には、それ
が必要以上に変形するのを規制するストッパ５０が設け
られている。このストッパ５０の下面に突設されたロッ
ド取付突部５０ａはダイヤフラム４３に貫通され、その
ロッド取付突部５０ａにはワッシャ４９がはめ込まれて
いる。これにより、ダイヤフラム４３の中央部には、ス
トッパ５０とワッシャ４９とが固定されている。本実施
形態では、ダイヤフラム４３、ワッシャ４９及びストッ
パ５０からアクチュエータが構成されている。

【００３６】ストッパ５０に形成されたロッド取付突部
５０ａには、ロッド５３の上端部（基端部）が螺合して
取り付けられている。つまり、ロッド５３の上端部はス
トッパ５０及びワッシャ４９を介してダイヤフラム４３
に固定されている。そして、それぞれの圧力作用室４
４，４５に供給されるエアの圧力によりダイヤフラム４
３が変形することに伴い、ロッド５３はＺ軸方向に沿っ
て移動するようになっている。具体的に言うと、図４に
示すように、上部圧力作用室４４にエアが供給される
と、ダイヤフラム４３は下側に曲げられ、ロッド５３は
下降して図３に示すロック解除位置に移動する。これに
対して、下部圧力作用室４５にエアが供給されると、ダ
イヤフラム４３は上側に曲げられ、ロッド５３は上昇し
て図４に示すロック位置に移動する。ちなみに、ロッド
５３のストロークは、約１ｍｍに設定されている。

【００３７】前記ロッド５３の上端部外周において、ホ
ルダ２３に形成されたバネ収容凹部２３ａには、弾性力
付与部材としての圧縮バネ５１が設けられている。圧縮
バネ５１は複数個設けられ、それらは同一円周上に等間
隔をおいて配置されている。そして、圧縮バネ５１の上
端は、前記ワッシャ４９の下面に当接されており、圧縮
バネ５１の弾性力によってロッド５３は常に上方へ押圧
されている。

【００３８】ロッド５３は、ベアリング５４を介して前
記ホルダ２３に摺動可能に支持されている。ロッド５３
の下端部（先端部）は、ホルダ２３の下端面から突出さ
れており、揺動体２０の中央部に形成された貫通孔５６
に遊挿されている。貫通孔５６の径は、その上端部から
下端部側へ向かって段階的（３段階）に大きくなってい
る。

【００３９】ロッド５３の下端部には、３次元方向に自
由に動く球面軸受け５７０が設けられている。この球面
軸受け５７０は、ロッド５３の下端部に固定され外周面
が半球状に形成されたボール５５と、そのボール５５の
外周面に沿って摺動可能な揺動リング５７と、揺動リン
グ５７に一体的に設けられた係合ブロック５８とから構
成されている。球面軸受け５７０の役割により、その係
合ブロック５８はボール５５の中心を基点として３６０
゜の方向に傾動可能となっている。そして、球面軸受け
５７０は、ロッド５３の上下移動に伴ってそれと一体的
に移動する。

【００４０】係合ブロック５８の外周面下部には、環状
の張出し部５８ａが突設されている。そして、ロッド５
３が上昇することにより、張出し部５８ａの外周縁上面
は、揺動体２０における貫通孔５６の内周に形成された
座ぐり面５６ａに対し押圧される。座ぐり面５６ａに張
出し部５８ａの外周縁上面が押圧された状態では、揺動
体２０は、環状多孔質材１２の凹状半球面１２ａに押し
付けられ、回動不能にロックされる。これに対して、ロ
ッド５３が下降することにより、係合ブロック５８の係
合面５８ｂは、座ぐり面５６ａから離れる。従って、座
ぐり面５６ａから張出し部５８ａの外周縁上面が離れた
状態では、揺動体２０はロック解除される。

【００４１】以上のことから、本実施形態では張出し部
５８ａの外周縁上面が、係合ブロック５８の係合面５８
ｂとなっている。これより以下の説明では、係合ブロッ
ク５８における張出し部５８ａの外周縁上面を単に係合
面５８ｂと言う。係合ブロック５８の係合面５８ｂは、
同係合ブロック５８の傾動中心を含む面上に存在してい
る。

【００４２】次に、上記のように構成された倣い装置Ｆ
でワークＷを基準ステージＳに押し付ける動作を図６
（ａ）〜（ｄ）に示す説明図と、図７に示すタイムチャ
ートとに基づいて説明する。

【００４３】図６（ａ）に示すように、倣いを開始する
前において、基準ステージＳの上方に倣い装置Ｆが配置
され、基準ステージＳの上面とツール２１の先端面２１
ａとが接触されていない。この状態において、ロッド５
３は圧縮バネ５１の弾性力でロック位置に配置されてお
り、揺動体２０は係合ブロック５８の張出し部５８ａに
支持されることとなる。そして、倣い装置Ｆが基準ステ
ージＳに接近されると、タイミングＴ１において、エア
給排ポートＢに加圧エアが供給され、環状多孔質材１２
の凹状半球面１２ａ全体から揺動体２０の凸状半球面２
０ａに向けて加圧エアが噴出される。これにより、揺動
体２０と環状多孔質材１２との界面に静圧がもたらさ
れ、揺動体２０は環状多孔質材１２から僅かに離間す
る。ちなみに、環状多孔質材１２と揺動体２０との間の
距離は、わずか数μｍとなっている。

【００４４】又、タイミングＴ１において、上部エア給
排ポートＮに加圧エアが供給されると、その加圧エアは
ダイヤフラムシリンダ４０の上部圧力作用室４４内に供
給される。すると、ダイヤフラム４３が下側に曲げら
れ、ロッド５３が図３に示すロック解除位置に移動す
る。このとき、揺動体２０は、磁力と静圧のバランスに
より非接触な状態にある。

【００４５】図６（ｂ）に示すように、倣い装置Ｆが基
準ステージＳに接近すると、ツール２１の先端面２１ａ
は基準ステージＳの上面に当接する。そして、タイミン
グＴ２において、倣い装置Ｆに所定の荷重（ｆ１）を加
えて、基準ステージＳの上面にツール２１の先端面２１
ａを押圧させる。この押圧力は、環状多孔質材１２と揺
動体２０との間に生じている静圧がなくならない程度で
ある。従って、タイミングＴ２において、揺動体２０の
凸状半球面２０ａと環状多孔質材１２の凹状半球面１２
ａとが非接触状態に維持される。

【００４６】そのため、揺動体２０は基準ステージＳの
上面の傾斜に合わせて回動する。これによりツール２１
の先端面２１ａは、基準ステージＳの上面に対して平行
となるように倣う。具体的にいうと、基準ステージＳの
上面がＹ軸方向に沿って傾斜していれば、揺動体２０は
Ｘ軸周りに回動して倣う。これに対して、基準ステージ
ＳがＸ軸方向に沿って傾斜していれば、揺動体２０はＹ
軸周りに回動して倣う。なお、図６（ａ）〜（ｄ）に示
す基準ステージＳの上面の傾斜角度は、説明を分かり易
くするために誇張して描いてある。

【００４７】倣いが完了した後、タイミングＴ３におい
て、エア給排ポートＢに供給される加圧エアが徐々に減
圧され最終的にゼロとなる。減圧を完了するまでの時間
は数秒である。そして、タイミングＴ４において、加圧
エアの供給が停止されると、環状多孔質材１２の表面か
ら加圧エアが噴出されなくなり、環状多孔質材１２の凹
状半球面１２ａに揺動体２０の凸状半球面２０ａが接触
する。エア給排ポートＢに供給される加圧エアを徐々に
減圧する理由としては、環状多孔質材１２と揺動体２０
との間の静圧が急激になくなると、揺動体２０が環状多
孔質材１２に急接近して位置ずれすることがあるからで
ある。

【００４８】その後、タイミングＴ５において、エア給
排ポートＢからエアが吸引されるとともに、真空引きポ
ートＶからもエアが吸引される。すると、環状多孔質材
１２の凹状半球面１２ａの表面にエアによる吸引力が働
く。つまり、揺動体２０を環状多孔質材１２に引き寄せ
ようとする力が働く。これにより、ロッド５３が図４に
示すロック位置に移動され、装置基台１０に対して揺動
体２０は回動不能となり仮ロックされる。従って、ツー
ル２１は、揺動体２０と環状多孔質材１２との間に生じ
る摩擦力により、基準ステージＳの上面に倣った状態に
一時的に保持される。ちなみに、このとき環状多孔質材
１２に揺動体２０をエア圧によって吸着する力は、０．
０８Ｎ／ｍｍ²（８Ｎ／ｃｍ²）となっている。

【００４９】揺動体２０の仮ロックが終了したら、タイ
ミングＴ６において、上部エア給排ポートＮに供給され
る加圧エアが徐々に減圧され最終的にゼロとなる。減圧
を完了するまでの時間は数秒である。すると、係合ブロ
ック５８の張出し部５８ａが揺動体２０に形成された貫
通孔５６の座ぐり面５６ａに当接する。エア給排ポート
Ｎに供給される加圧エアを徐々に減圧する理由として
は、加圧エアを急激に減圧すると、係合ブロック５８が
揺動体２０に勢いよく当たるため、その衝撃により揺動
体２０が位置ずれするおそれがあるからである。

【００５０】又、タイミングＴ６において、下部エア給
排ポートＲに加圧エアが供給されると、ダイヤフラム４
３が上側に曲げられるのに伴い、エア圧によって既にロ
ック位置にあるロッド５３を上方へ押圧する力が更に加
わる。これにより、揺動体２０に既に当接している係合
ブロック５８が、揺動体２０に対して押圧されて本ロッ
クされる。この結果、装置基台１０に対して揺動体２０
は強力にロックされる。ちなみに、係合ブロック５８が
揺動体２０に押圧することによって環状多孔質材１２に
対し揺動体２０が押圧される力は、０．２４Ｎ／ｍｍ²
（２４Ｎ／ｃｍ²）となる。

【００５１】従って、揺動体２０と環状多孔質材１２と
の間に生じる摩擦抵抗力により、揺動体２０は、位置ず
れすることなく基準ステージＳの上面に倣った状態に本
ロックされる。

【００５２】タイミングＴ７において、揺動体２０を倣
わせた状態に維持し、倣い装置Ｆを上昇させる。そし
て、ツール２１の先端面２１ａが基準ステージＳの上面
から離れた位置で、倣い装置Ｆを待機させる。続いて、
図６（ｃ）に示すように、基準ステージＳにワークＷを
載置する。その後、図６（ｄ）に示すように、倣い装置
Ｆを再び下降させ、ツール２１の先端面２１ａをワーク
Ｗの上面に所定の荷重（ｆ２）で押さえ付ける。押圧す
るときに、ツール２１が下側に強く押され、揺動体２０
に集中的に外力がかかっても揺動体２０は位置ずれしな
い。これは、揺動体２０が強力にロックされているから
である。ツール２１の先端面２１ａと、基準ステージＳ
の上面は平行状態であることから、ワークＷ全体に均等
に押圧力を付与することができる。従って、ワークＷと
して例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用い
れば、それらをボンディングすることに倣い装置Ｆが使
用される。もちろん、フレキシブルプリント基板のボン
ディング以外に他の分野に適用することも可能である。

【００５３】なお、タイミングＴ７以降の工程におい
て、揺動体２０がロックされた状態で何らかの原因によ
り倣い装置Ｆの電源が突然遮断され、エア給排ポートＢ
及び真空引きポートＶに対するエアの吸引、又は下部エ
ア給排ポートＲに対するエアの加圧が停止したとする。
この場合には、マグネット２２の磁力及び圧縮バネ５１
の弾性力で揺動体２０を倣わせた状態にロックすること
が可能である。

【００５４】ツール２１でワークＷを押圧するとき、揺
動体２０が本ロックされた状態で、図８（ａ）に示す外
力ｆが揺動体２０にかかれば、揺動体２０は凸状半球面
２０ａを有していることから、揺動体２０の位置がずれ
易くなる。ここで、揺動体２０が位置ずれしないように
保持する保持力とは、外力ｆによって揺動体２０の位置
がずれないことをいい、つまり外力ｆの最大値（最大外
力ｆ）である。その保持力（＝最大外力ｆ）と、揺動体
２０の回転中心Ｃから外力ｆが作用する間の偏心距離ａ
との関係は、図８（ｂ）に示すような保持力曲線で表す
ことができる。揺動体２０の保持力曲線を境界にして下
側は、揺動体２０が位置ずれしない領域（斜線部分）で
あり、上側は揺動体２０が位置ずれする領域（斜線以外
の部分）である。つまり、偏心距離ａが図８（ｂ）に示
す「ａ１」以下の位置においては、外力ｆにほとんど影
響されることなく、揺動体２０の保持力を確実に確保す
ることができるといえる。又、揺動体２０が位置ずれし
ないとは、図８（ａ）に示される荷重ｆをかける前後の
Ａ点のＺ軸方向の変位変動が０．０２μｍ以下をいう。

【００５５】揺動体２０の凸状半球面２０ａと環状多孔
質材１２の凹状半球面１２ａとの界面に生じる摩擦力Ｆ
は、Ｆ＝μｆcos（sin^-1ａ／ｒ）となる。この摩擦力Ｆ
と外力ｆとが次式（１）から導き出される式（２）に示
す関係を満たせば、揺動体２０は倣い方向（Ｘ軸周り及
びＹ軸周り）に位置ずれしなくなる。

【００５６】ａｆ＜ｒＦ……（１） ｆ＜（ａ／ｒ）・Ｆ……（２） いま、仮ロック時において、揺動体２０と環状多孔質材
１２との間に生じる摩擦力をＦ１、外力ｆにより揺動体
２０が環状多孔質材１２に押し付けられる力をＮ、揺動
体２０が環状多孔質材１２に真空吸着される力をＮ１、
揺動体２０と環状多孔質材１２との摩擦係数をμとす
る。これらの関係は、次式（３）のようになる。

【００５７】Ｆ１＝μ（Ｎ＋Ｎ１）……（３） 従って、摩擦力Ｆ１は前記式（１）に示す摩擦力Ｆより
も大きくなることから、揺動体２０の保持力ｆ１も大き
くなる。

【００５８】又、本ロック時においては、揺動体２０と
環状多孔質材１２との間に生じる摩擦力をＦ２、ダイヤ
フラムシリンダ４０によって揺動体２０が環状多孔質材
１２に押し付けられる力をＮ２とする。これらの関係
は、次式（４）のようになる。

【００５９】Ｆ２＝μ（Ｎ＋Ｎ１＋Ｎ２）……（４） 従って、摩擦力Ｆ２は、前記式（２）に示す摩擦力Ｆ１
よりも大きくなることから、揺動体２０の保持力ｆ２も
大きくなる。この結果、図８（ｂ）に示すように、仮ロ
ック時における保持力ｆ１よりも本ロック時における保
持力ｆ２の方が大きい。なお、保持力が増大するのに伴
い、揺動体２０がＺ軸周りに回動するのを規制する保持
力も増大することとなる。

【００６０】従って、本実施形態によれば以下のような
特徴がある。 （１） ダイヤフラムシリンダ４０によりロッド５３が
ロック位置に移動されることにより、装置基台１０に設
けられた環状多孔質材１２に対し揺動体２０を強力にロ
ックすることができる。このため、基準ステージＳの上
面に揺動体２０を倣わせた後、その揺動体２０が位置ず
れするのを確実に防止することができる。

【００６１】（２）環状多孔質材１２の面積を大きくし
て揺動体２０のロック保持力を大きくする必要がない。
この結果、倣い装置Ｆが水平方向に大型化するのを防止
することができ、設置する面積が小さい箇所でも倣い装
置Ｆを配置することができる。

【００６２】（３） ロッド５３がロック解除位置に配
置されているとき、つまり倣いを行うときには、係合ブ
ロック５８は揺動体２０から離間している。そのため、
揺動体２０を滑らかに回動させることができ、倣い精度
を向上することができる。

【００６３】（４） ロッド５３に係合ブロック５８が
傾動可能に取り付けられているため、座ぐり面５６ａの
傾きに合わせて係合面５８ｂを常に平行にすることがで
きる。よって、揺動体２０が基準ステージＳに倣う場合
に、揺動体２０の中心線Ｌ１とロッド５３の中心線Ｌ２
とがずれていても、係合ブロック５８はそれら中心線Ｌ
１，Ｌ２がずれている分だけ傾動して揺動体２０に平行
に当たる。従って、揺動体２０に対する係合ブロック５
８の片当たりがなくなり、揺動体２０を安定した状態で
ロックできる。

【００６４】（５） 係合ブロック５８は傾動可能であ
るため、揺動体２０と係合ブロック５８とが互いに接す
る面５６ａ，５８ｂをフラットな形状にすることができ
る。これは、例えば両面５６ａ，５８ｂ同士が傾動可能
でなく互いに重なり合うようにそれぞれを半球状に形成
する場合に比べて、倣い装置Ｆを製造し易いメリットが
あり、更には製造コストの上昇を抑えることができる。

【００６５】（６） 本ロック時において、球面軸受け
５７０が吊り上げられ、係合ブロック５８の係合面５８
ｂが揺動体２０の座ぐり面５６ａに当接し、倣い角度θ
だけ傾動するときに、その係合ブロック５８は滑りを生
じる。その滑り時に発生する摩擦力により、係合ブロッ
ク５８の位置ずれ量が大きいほど、揺動体２０は倣う方
向へと位置ずれることとなる。すなわち、基準ステージ
Ｓに倣ったツール２１の先端面２１ａが本ロックすると
きに位置ずれすることとなる。

【００６６】本実施形態では、係合ブロック５８の傾動
中心は、その係合面５８ｂと同じ面上に位置している。
図９に示すように、係合ブロック５８が倣い角度θをも
って傾動した状態で揺動体２０と係合ブロックとが傾い
ても、揺動体２０の中心部に対する位置ずれ量ｘ１は、
ほとんど無きに等しい。従って、上述した理由から、図
９に示す本実施形態では、基準ステージＳに対するツー
ル２１の先端面２１ａの平行を高精度に確保することが
でき、揺動体２０をより高精度に保持することができ
る。

【００６７】これに対して、係合ブロック５８の傾動中
心が、その係合面５８ｂと同じ面上にない場合に次のよ
うになる。すなわち、図１０に示すように、係合ブロッ
ク５８が倣い角度θをもって傾動すれば、揺動体２０の
中心部に対する位置ずれ量ｘ２は、前記位置ずれ量ｘ１
よりもかなり大きくなる。位置ずれ量が大きいほど、ダ
イヤフラムシリンダ４０によって係合ブロック５８が吊
り上げられたときに、揺動体２０は位置ずれし易くな
る。従って、図１０に示す比較例では、揺動体２０を高
精度に保持することができず、基準ステージＳに対する
ツール２１の先端面２１ａの平行が狂うことになる。

【００６８】（７） 例えば、球面軸受け５７０がない
構造、つまりロッド５３と係合ブロック５８とが単に連
結されているだけの構造を想定した場合、もしくは球面
軸受け５７０があっても係合ブロック５８の係合面５８
ｂが倣い角度θだけ傾動する際に係合ブロック５８が滑
らない場合は、係合面５８ｂは座ぐり面５６ａに対し片
当たりした状態となる。つまり、装置基台１０に偏心荷
重がかかり、圧縮歪み（極めて微小な弾性変形）が生じ
ることにより、基準ステージＳに対するツール２１の先
端面２１ａの平行が狂うこととなる。本実施形態では、
偏心荷重がかかる位置に球面軸受け５７０が存在するの
で、係合面５８ｂは座ぐり面５６ａに対し片当たりした
状態とならない。つまり、装置基台１０に偏心荷重がか
かって前記圧縮ひずみを生じさせないので、基準ステー
ジＳに対するツール２１の先端面２１ａの平行を高精度
に確保することができる。ちなみに、ツール２１の先端
面２１ａの直径φが１００ｍｍであれば、平行度のずれ
を０．３μｍ以下にすることができる。

【００６９】（８） シリンダチューブ４１内に収容さ
れたダイヤフラム４３を変形させることにより、ロッド
５３をロック位置又はロック解除位置に移動させてい
る。ダイヤフラム４３は厚みが薄いことから、ダイヤフ
ラムシリンダ４０にはそのＺ軸方向の寸法を短くするこ
とができるという特徴がある。従って、ピストンを設け
たエアシリンダを用いる場合に比べて、倣い装置ＦのＺ
軸方向の寸法を小さくすることができる。

【００７０】（９） ダイヤフラム４３はシリンダチュ
ーブ４１の内周面と摺動する箇所がないことから作動音
を小さくすることができる。更に、ダイヤフラム４３に
摺動抵抗がないことから、摺動抵抗を低減するための潤
滑剤を使用せずに済む。従って、衛生管理の高い環境下
で倣い装置Ｆを使用することができる。

【００７１】（１０） ダイヤフラムシリンダ４０に設
けられたダイヤフラム４３は、ゴム製であって可撓性を
有している。そして、ダイヤフラム４３の外周縁は、固
定ブロック１１とシリンダチューブ４１とによって挟持
されている。このことから、固定ブロック１１とシリン
ダチューブ４１との間からエアが漏れることがない。従
って、ロッド５３の応答性を向上することができる。そ
れとともに、揺動体２０を瞬時にロック解除することが
できる。更に、微圧でロッド５３をロック位置に移動さ
せることができ、ロック位置への移動が完了したときの
衝撃を小さくすることができる。

【００７２】（１１） ホルダ２３には複数の圧縮バネ
５１が設けられ、この圧縮バネ５１の端部がダイヤフラ
ム４３を把持するワッシャ４９に当接されている。その
ため、揺動体２０を環状多孔質材１２に押し付けるとき
に、シリンダチューブ４１の下部圧力作用室４５内に供
給されるエアの圧力に加え、圧縮バネ５１の弾性力によ
っても装置基台１０に揺動体２０を押し付けている。従
って、揺動体２０をよりいっそう強い力でもってロック
することができる。

【００７３】（１２） 環状多孔質材１２の凹状半球面
１２ａに揺動体２０の凸状半球面２０ａをエアの吸引力
により吸着させ、揺動体２０を仮ロックする。その後、
ダイヤフラムシリンダ４０によりロッド５３をロック位
置に移動させ、環状多孔質材１２の凹状半球面１２ａに
揺動体２０の凸状半球面２０ａを強く押し付け、揺動体
２０を本ロックしている。よって、最初に弱い押し付け
力で揺動体２０を仮ロックした後、強い押し付け力で揺
動体２０を本ロックしている。これにより、揺動体２０
の位置ずれがほとんどなく、極めて高い倣い精度を確保
することができる。

【００７４】（１３） ツール２１の倣いが完了した後
において、エア給排ポートＢに供給される加圧エアを徐
々に減圧している。そのため、環状多孔質材１２と揺動
体２０との間の静圧が次第に小さくなり、環状多孔質材
１２に対し揺動体２０が急激に接触することがない。こ
の結果、仮ロック時において、揺動体２０が位置ずれす
るのを確実に防止できる。

【００７５】（１３） 揺動体２０が仮ロックし終えた
後、上部エア給排ポートＮに供給される加圧エアを徐々
に減圧している。そのため、係合ブロック５８が揺動体
２０にソフトに当たるので、揺動体２０に対する衝撃を
低減することができる。従って、揺動体２０が位置ずれ
するのを確実に防止できる。

【００７６】（第２実施形態）次に、この発明の第２実
施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明
する。

【００７７】図１１に示すように、本実施形態の倣い装
置Ｆは、基本的に前記第１実施形態と同じ構成である。
異なる構成としては、エアシリンダ６５が用いられてい
ることである。すなわち、このエアシリンダ６５のシリ
ンダチューブ４１内には、その内部空間を２つの圧力作
用室４４，４５に区画するアクチュエータとしてのピス
トン６６が設けられている。

【００７８】ピストン６６の外周面に形成されたパッキ
ン装着溝６７内には環状のパッキン６８が装着されてい
る。そして、このパッキン６８によって、ピストン６６
の外周面とシリンダチューブ４１の内周面との間のシー
ルが図られている。そして、上部エア給排ポートＮから
上部圧力作用室４４内にエアが供給されることにより、
ロッド５３はロック解除位置に移動する。一方、下部エ
ア給排ポートＲから下部圧力作用室４５内にエアが供給
されることにより、ロッド５３はロック位置に移動す
る。ロッド５３の上下ストロークは、前記第１実施形態
と同じとなっている。従って、この第２実施形態におい
ても、前述した第１実施形態とほぼ同様の効果を発揮さ
せることができる。

【００７９】（第３実施形態）図１２，図１３に示すよ
うに、前記実施形態で説明したシリンダチューブ４１は
固定ブロック１１と一体化されている。従って、本実施
形態では、固定ブロック１１がシリンダチューブの役割
を果たしている。固定ブロック１１に形成されたポート
Ｂ，Ｎ，Ｒ，Ｖ，Ｅのうち、エア給排ポートＢのみが他
のポートＮ，Ｒ，Ｖ，Ｅが設けられている面とは反対側
の面に配置されている。

【００８０】固定ブロック１１の上部開口部には、それ
を塞ぐように蓋体７０がＣリング７１によって取付固定
されている。そして、装置基台１０の内部に形成された
ピストン収容空間には、ピストン６６が往復動可能に収
容されている。ピストン６６の上端面に形成された複数
のバネ収容凹部７２には、圧縮バネ５１がそれぞれ収容
されている。そして、圧縮バネ５１の上端は蓋体７０の
内端面に当接されており、圧縮バネ５１の弾性力によっ
てピストン６６は、係合ブロック５８から離間する方向
に押圧されている。ピストン６６の外周面には、固定ブ
ロック１１の内周面と摺接するウェアリング７５が設け
られている。

【００８１】マグネット２２を保持するホルダ２３の上
面中央部には嵌合突部２３ｂが形成され、その嵌合突部
２３ｂは、ピストン６６の中央部に形成された貫通孔７
３にパッキン７４を介して嵌入されている。このパッキ
ン７４によってホルダ２３に形成された嵌合突部２３ｂ
の外周面と、ピストン６６に形成された貫通孔７３の内
周面との間からエアが漏れないようになっている。

【００８２】ホルダ２３の中央部に遊挿されたロッド５
３の上下両端部は、同ホルダ２３の外部にそれぞれ突出
されている。その下側の突出部分であるロッド５３の下
端部は、ナット７６により揺動体２０に対し締め付け固
定されている。一方、上側の突出部分であるロッド５３
の上端部は、ピストン６６の貫通孔７３内に位置されて
いる。そして、ロッド５３の上端部には球面軸受け５７
０設けられている。

【００８３】そして、図１２に示すように、ピストン６
６が下部ストロークエンドに移動すると、ロッド５３が
ロック解除位置に移動する。すると、係合ブロック５８
の係合面５８ｂは貫通孔７３の座ぐり面７３ａから離
れ、揺動体２０はロック解除される。

【００８４】これに対して、図１３に示すように、ピス
トン６６が上部ストロークエンドに移動すると、ロッド
５３がロック位置に移動する。この移動により、係合ブ
ロック５８の周縁に形成された張出し部５８ａは、ピス
トン６６における貫通孔７３の内周に形成された座ぐり
面７３ａに対し押圧される。座ぐり面７３ａに張出し部
５８ａの外周縁下面が押圧されると、揺動体２０は、環
状多孔質材１２の表面に押し付けられ、回動不能に本ロ
ックされる。従って、本実施形態の倣い装置Ｆについて
も前記実施形態と同様の効果を奏する。

【００８５】図１４に示すように、揺動体２０を本ロッ
クするときに、ロッド５３にピストン６６による流体圧
力にて与えられる力をＷ１とする。ここで、揺動体２０
が倣い角度θだけ傾いた状態で環状多孔質材１２による
真空吸着により仮ロックさせる。その状態で、ピストン
６６の移動によって、偏心距離ａ２の位置で上述した力
Ｗ１を加える。このとき、偏心距離ａ２は、ワークＷを
押圧するとき外力ｆに影響されることがない偏心距離ａ
１よりも小さくなるように設定されている。そのため、
揺動体２０が位置ずれするのが防止される。

【００８６】又、仮ロック時における揺動体２０の摩擦
力Ｆ１より、本ロック時における摩擦力Ｆ２の方が大き
くなる。このことから、図１５に示すように、揺動体２
０のロック保持力についても、偏心距離ａ３における仮
ロック時の許容外力ｆ１よりも本ロック時の許容外力ｆ
２の方を大きくすることができる。それとともに、Ｚ軸
周りにおける揺動体２０のロック保持力も増大すること
となる。

【００８７】（第４実施形態）図１６，図１７に示すよ
うに、固定ブロック１１には、上部開口部が蓋体８０に
よって塞がれたベローズ収容室８１が形成されている。
このベローズ収容室８１には伸縮自在なる可撓性部材
（伸縮部材）としてのベローズ８２が設けられており、
その下端はベローズ収容室８１の底面に固定されてい
る。このベローズ８２は、金属によって蛇腹状に形成さ
れ、全体がフレキシブルに折り曲げ可能である。

【００８８】揺動体２０の頂部に下端部が固定されたロ
ッド５３は、固定ブロック１１に形成された挿通孔８３
を介して前記ベローズ８２内に遊挿されている。ロッド
５３の上端部には、連結ブロック８４を介して前記ベロ
ーズ８２の上端に固定されている。ベローズ８２の上端
開口部は、連結ブロック８４により塞がれている。そし
て、固定ブロック１１においてエア給排ポートＢとは反
対側の面に形成されたエア加圧ポートＰに供給されるエ
アは、エア通路８５を介してベローズ８２内に供給され
る。本実施形態において、連結ロッド５３１と連結ブロ
ック８４とから連結部材が構成されている。

【００８９】本実施形態の倣い装置Ｆでは、ツール２１
を基準ステージＳに倣わせるあたり、エア給排ポートＢ
のみからエアを供給し、環状多孔質材１２と揺動体２０
との間に静圧を発生される。それとともに、真空引きポ
ートＶからエアを吸引し、揺動体２０を環状多孔質材１
２側に引きつける。この引きつける力と静圧とが釣り合
うことにより、揺動体２０は非接触状態で回動可能とな
る。そして、基準ステージＳの上面に対してツール２１
の先端面２１ａを当接させて倣わせる。その後、エア給
排ポートＢに供給しているエアのみを止めると、真空引
きポートＶから吸引されているのエアの吸引力により、
環状多孔質材１２に揺動体２０を吸着させて仮ロックす
る。その後、エア加圧ポートＰにエアを供給するとベロ
ーズ８２が伸張し、連結ロッド５３１を介して揺動体２
０は環状多孔質材１２に対して押し付けられて本ロック
される。

【００９０】従って、本実施形態においても、前述した
第１実施形態とほぼ同様の効果を発揮させることができ
る。特に、揺動体２０をロック保持するのにベローズ８
２を用いている。このことから、上述した第１〜第３実
施形態と異なり、連結ロッド５３１の端部に球面軸受け
５７０を設けなくて済むので、構造の簡素化を図ること
ができる。この結果、組み付け工数や部品点数を低減で
きるので、低コスト化を図ることができる。又、ベロー
ズ８２が設けられていることにより、倣い状態において
揺動体２０がＺ軸周りに回動するのを防止する回り止め
としての役割を果たす。

【００９１】（第５実施形態）図１８に示すように、本
実施形態の倣い装置Ｆは基本的に前記第４実施形態と同
じ構成である。異なる構成としては、ベローズ８２に代
えて、可撓性部材（変形部材）としてのベローフラム８
８が用いられていることである。すなわち、固定ブロッ
ク１１内に形成されたベローフラム収容空間８９には、
それを２つの圧力作用室４４，４５に区画するベローフ
ラム８８が設けられている。ベローフラム８８の中央部
には連結ブロック８４が固定されている。連結ブロック
８４の周囲におけるベローフラム８８には、その上面側
に撓んでいる湾曲部８８ａが形成されている。湾曲部８
８ａは、連結ロッド５３１の中心線Ｌ２を中心として環
状に形成されている。湾曲部８８ａの存在により、連結
ロッド５３１が傾動するのに応じてベローフラム８８全
体を柔軟に変形される。このことから、連結ロッド５３
１に大きな抵抗を与えることなく、揺動体２０を回動さ
せることが可能になる。

【００９２】本実施形態における倣い装置Ｆにおいて、
ツール２１を基準ステージＳに倣わせた後に第４実施形
態と同様にして揺動体２０を仮ロックする。その後、エ
ア加圧ポートＰにエアが供給されると、ベローフラム８
８が上側に曲げられ、連結ロッド５３１を介して揺動体
２０は環状多孔質材１２に対して押し付けられて本ロッ
クされる。

【００９３】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 前記実施形態では、揺動体２０に凸状半球面２０ａ
が形成され、環状多孔質材１２に凹状半球面１２ａが形
成されている。これ以外にも、凸状半球面２０ａと凹状
半球面１２ａとの関係を逆にしてもよい。すなわち、揺
動体２０に凹状半球面を形成し、環状多孔質材１２に凸
状半球面を形成してもよい。

【００９４】・前記実施形態では、揺動体２０を仮ロッ
クすることと、本ロックすることとを分けたが、分けな
くてもよい。すなわち、揺動体２０をロックするときに
は、環状多孔質材１２に対する押し付け力を、時間の経
過とともに本ロックするのと同じ押し付け力まで次第に
強めてもよい。

【００９５】・前記実施形態では、揺動体２０の回動を
ロックするのにアクチュエータとしてダイヤフラムシリ
ンダ４０やエアシリンダ６５等を使用した。これ以外に
も、油圧シリンダや、電動モータ又はソレノイド等の電
動アクチュエータに変更してもよい。

【００９６】・前記第１、第２及び第３実施形態におい
て、係合ブロック５８の係合面５８ｂ、又は貫通孔５６
の座ぐり面５６ａのうち少なくともいずれか一方を粗面
加工してもよい。この構成にすれば、両面５６ａ，５８
ｂの摩擦係数を大きくすることができるので、係合面５
８ｂが座ぐり面５６ａに押し付けられたときに、両面５
６ａ，５８ｂが位置ずれするのを確実に防止できる。

【００９７】・前記第１〜第３実施形態では、ロッド５
３の端部に揺動リング５７を介して係合ブロック５８を
設けているが、この揺動リング５７を省略してもよい。
すなわち、ロッド５３と係合ブロック５８とを一体的に
形成する。但し、この場合には、係合ブロック５８の係
合面５８ｂに凸状半球面を形成する。それとともに、貫
通孔５６の座ぐり面５６ａに前記凸状半球面に係合する
凹状半球面を形成する。そして、それぞれの半球面は同
じ曲率半径とし、かつその曲率半径の中心は揺動体２０
の凸状半球面２０ａ又は凹状半球面１２ａと同じにす
る。

【００９８】・前記第１実施形態では、ダイヤフラム４
３の形成材料をゴムとしたが、これ以外にステンレス等
の金属に変更してもよい。 ・前記４実施形態では、ベローズ８２の形成材料を金属
としたが、他の材料として例えば合成樹脂等に変更して
もよい。

【００９９】・第５実施形態ではベローフラム８８を用
いたが、それに代えて第１実施形態に示すダイヤフラム
４３としてもよい。 ・第２実施形態の別例として、エアシリンダ６５と係合
ブロック５８とをワイヤ等の線状部材を介して連結して
もよい。ワイヤの材料としては任意の材料にできるが、
耐久性を持たせる上で金属製とすることが好ましい。そ
して、ピストン６６を上部ストロークエンドに位置させ
たときにワイヤが緊張し、下部ストロークエンドに位置
させたときにワイヤが緩むように、ワイヤの長さを設定
する。この構成にすれば、ロッド５３及び球面軸受け５
７０を省略することができるため、構造の簡素化、軽量
化及び低コスト化を図ることができ、製造コストを低減
することができる。又、線状部材として、ワイヤ以外に
も、可撓性のチューブ内にワイヤを収容したケーブルレ
リーズ等に変更することも許容される。更に、第１、第
４及び第５実施形態に示す連結ロッド５３１及び係合ブ
ロック５８に代わる線状部材を使用することも許容され
る。

【０１００】・揺動体２０と環状多孔質材１２との間に
静圧を作用させないようにし、揺動体２０と環状多孔質
材１２とを摺動可能に当接してもよい。但し、この構成
を採用する場合には、揺動体２０と環状多孔質材１２と
の材料を低摩擦なものを選定することが好ましい。

【０１０１】・ 前記実施形態では、環状多孔質材１２
の凹状半球面１２ａの表面にエアによる吸引力を働かせ
ることにより、揺動体２０を回動不能に仮ロックしてい
る。これ以外に、エアによる吸引力により仮ロックする
のではなく、ロッド５３によって仮ロックしてもよい。
すなわち、シリンダチューブ４１内に供給するエアの流
量を少なくし、本ロックするときよりもロッド５３を上
昇させる距離を小さくすれば、本ロックするときよりも
小さい押圧力で揺動体２０を環状多孔質材１２に対して
押圧することが可能になる。

【０１０２】・ 前記第２実施形態では、ロッド５３の
下端部に球面軸受け５７０を設けた。これに対して、図
１９に示すように、揺動体２０の中央部に形成された貫
通孔５６に球面軸受け５７０を設けてもよい。そして、
ロッド５３がロック位置に移動したときに、そのロッド
５３の先端部に形成されたフランジ部が球面軸受け５７
０に係合するようにしてもよい。又、前記第３実施形態
の別例として、図示しないが、ピストン６６の中央部に
形成された貫通孔７３に球面軸受け５７０を設け、ロッ
ド５３がロック位置に移動したときに、そのロッド５３
が球面軸受け５７０に係合するようにしてもよい。

【０１０３】・ 第１実施形態の別例として、図２０に
示す球面軸受け５７０としてもよい。すなわち、ロッド
５３の下端部に半球５５１を一体的に形成し、その半球
５５１に係合ブロック５８を回動可能に支持する。又、
図示しないが半球５５１でなく球状のボールであっても
よい。

【０１０４】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想を以下に示す。 （１）請求項２〜４のうちいずれかに記載の倣い装置に
おいて、前記アクチュエータは、シリンダチューブの内
部を２つの空間に区画するピストンであって、そのピス
トンは、両空間のうち少なくとも１つの空間に供給され
る流体の圧力によって移動することを特徴とする倣い装
置。

【０１０５】（２） 請求項１〜６のいずれかにおい
て、装置基台と倣い部材との界面には、表面全体から流
体を吹き出すことが可能な多孔質材が設けられている倣
い装置。この構成にすれば、多孔質材から流体を吹き出
させることにより、装置基台と倣い部材との界面に静圧
を発生させることができる。従って、装置基台に対する
倣い部材の摩擦をゼロにすることができ、高精度な倣い
を行うことができる。

【０１０６】（３） 請求項１〜６のうちいずれかにお
いて、前記アクチュエータがロック位置に移動する方向
に弾性力を付与する弾性力付与部材が設けられている。
この構成にすれば、倣い部材のロック保持力を高めるこ
とができる。

【０１０７】（４） 互いに対峙して設けられる倣い部
材及びそれを支持する装置基台のうちいずれか一方に凹
状半球面を設けるとともに、他方に前記凹状半球面に係
合する凸状半球面を設け、前記倣い部材を半球面に沿っ
て回動させながら対象物に当接させ、その当接面を対象
物の特定面に対し平行となるように倣わせる倣い装置に
おいて、前記倣い部材を装置基台に押し付けるアクチュ
エータを設け、その倣い部材とアクチュエータとを線状
部材を介して作動連結したことを特徴とする倣い装置。
この構成にすれば、倣い装置の構造を簡素化でき、製造
コストの低減を図ることができる。

【０１０８】（５） 前記技術的思想（４）において、
前記線状部材は、倣い部材がロックされるときに緊張
し、ロック解除されるときに緩むワイヤであることを特
徴とする倣い装置。

【０１０９】（６） 互いに対峙して設けられる倣い部
材及びそれを支持する装置基台のうちいずれか一方に凹
状半球面を設けるとともに、他方に前記凹状半球面に係
合する凸状半球面を設けた倣い装置であって、前記倣い
部材を半球面に沿って回動させながら対象物に当接さ
せ、その当接面を対象物の特定面に対し平行となるよう
に倣わせた後、前記倣い部材を回動不能にロックするよ
うにした倣い状態保持方法において、前記対象物に対し
て倣い部材を倣わせた状態で、装置基台に対し倣い部材
を時間経過とともに次第に強い押し付け力でロックする
倣い装置における倣い状態保持方法。

【０１１０】（７） 互いに対峙して設けられる倣い部
材及びそれを支持する装置基台のうちいずれか一方に凹
状半球面を設けるとともに、他方に前記凹状半球面に係
合する凸状半球面を設け、前記倣い部材を半球面に沿っ
て回動させながら対象物に当接させ、その当接面を対象
物の特定面に対し平行となるように倣わせる倣い装置に
おいて、前記対象物に対して倣い部材を倣わせた状態
で、装置基台に倣い部材を所定の押圧力で押し付けて仮
ロックする仮ロック手段（環状多孔質材１２）と、仮ロ
ックするときの押圧力よりも強い押圧力で倣い部材を本
ロックするアクチュエータとを備えたことを特徴とする
倣い装置における倣い装置。

【０１１１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アクチュエータをロック位置に移動させることにより、
倣い部材を強力、かつ高精度にロックすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態における倣い装置の正面図。

【図２】同じく、倣い装置の底面図。

【図３】同じく、倣い角度０．５゜で揺動体を本ロック
した状態を示す倣い装置の断面図。

【図４】同じく、倣い角度０．５゜で揺動体を対象物に
倣わせた状態を示す倣い装置の断面図。

【図５】同じく、（ａ）は倣い角度０゜で揺動体を本ロ
ックした状態を示す倣い装置の断面図であり、（ｂ）は
倣い角度０゜で倣わせた状態を示す断面図。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、倣い装置を用いてワークを
押し付ける工程を示す動作説明図。

【図７】各ポートに供給されるエア等のタイムチャー
ト。

【図８】（ａ）は、揺動体が位置ずれしないために必要
なパラメータを説明するための説明図、（ｂ）は揺動体
２０にかかる外力と、その外力がかかる偏心距離との関
係を示す図。

【図９】球面軸受けの中心が、球面軸受けと揺動体との
係合面を含む面上にある場合を示す概略説明図。

【図１０】球面軸受けの中心が、球面軸受けと揺動体と
の係合面を含む面上にない場合を示す概略説明図。

【図１１】第２実施形態における倣い装置の断面図。

【図１２】第３実施形態において非ロック状態を示す倣
い装置の断面図。

【図１３】同じく、ロック状態を示す倣い装置の断面
図。

【図１４】揺動体が位置ずれしないために必要なパラメ
ータを説明するための説明図。

【図１５】揺動体２０にかかる外力と、その外力の偏心
距離との関係を示す図。

【図１６】第４実施形態においてベローズを用いた倣い
装置の断面図。

【図１７】同じく、倣い装置の底面図。

【図１８】第５実施形態においてベローフラムを用いた
倣い装置の断面図。

【図１９】第２実施形態とは別の構成示す倣い装置の断
面図。

【図２０】第１実施形態とは別の構成示す倣い装置の断
面図。

【符号の説明】

１０…装置基台、１２ａ…凹状半球面、２０…揺動体
（倣い部材）、２０ａ…凸状半球面、２１…ツール（倣
い部材）、２１ａ…ツールの先端面（倣い部材の当接
面）、４３…ダイヤフラム（アクチュエータ）、４９…
ワッシャ（アクチュエータ）、５０…ストッパ（アクチ
ュエータ）、５３…ロッド（保持部材）、５７０…球面
軸受け、５３１…連結ロッド（連結部材）、６６…ピス
トン（アクチュエータ）、８２…ベローズ（可撓性部
材）、８４…連結ブロック（連結部材）、８８…ベロー
フラム（可撓性部材）、Ｓ…基準ステージ（対象物）、
Ｆ…倣い装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 孝二 愛知県小牧市応時二丁目250番地 シーケ ーディ 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 PP04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対峙して設けられる倣い部材及び
   それを支持する装置基台のうちいずれか一方に凹状半球
   面を設けるとともに、他方に前記凹状半球面に係合する
   凸状半球面を設け、前記倣い部材を半球面に沿って回動
   させながら対象物に当接させ、その当接面を対象物の特
   定面に対し平行となるように倣わせる倣い装置におい
   て、 前記装置基台に倣い部材を押し付けて回動不能にロック
   するロック位置、及び押し付けずにロック解除するロッ
   ク解除位置をとり得るアクチュエータと、 前記アクチュエータがロック位置にあるときに、前記装
   置基台に倣い部材を押し付けるための保持部材とを備え
   たことを特徴とする倣い装置。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータは、流体の圧力を受
   けて変位可能であり、前記保持部材の一端は、前記倣い
   部材と前記アクチュエータとのうちいずれか一方の部材
   に固定されているとともに、保持部材の他端は、アクチ
   ュエータがロック解除位置に移動したときに他方の部材
   に対して離間可能であることを特徴とする請求項１に記
   載の倣い装置。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータがロック位置にある
   とき、同保持部材及び他方の部材は、それらのうちいず
   れか１つに設けられた球面軸受けを介して係合可能であ
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の倣い装置。
4. 【請求項４】 前記球面軸受けの中心は、同球面軸受け
   と、前記アクチュエータ又は倣い部材との係合面を含む
   面上に存在することを特徴とする請求項３に記載の倣い
   装置。
5. 【請求項５】 前記アクチュエータは流体の圧力を受け
   て変位する可撓性部材を備え、その可撓性部材の変位に
   伴いアクチュエータが移動することを特徴とする倣い装
   置。
6. 【請求項６】 互いに対峙して設けられる倣い部材及び
   それを支持する装置基台のうちいずれか一方に凹状半球
   面を設けるとともに、他方に前記凹状半球面に係合する
   凸状半球面を設け、前記倣い部材を半球面に沿って回動
   させながら対象物に当接させ、その当接面を対象物の特
   定面に対し平行となるように倣わせる倣い装置におい
   て、 前記倣い部材に、流体の圧力を受けて変形する可撓性部
   材を、連結部材を介して駆動連結し、可撓性部材を変形
   させるのに伴わせて倣い部材を装置基台に押し付けて回
   動不能にロックすることを特徴とする倣い装置。
7. 【請求項７】 前記可撓性部材は、伸縮自在なベローズ
   であることを特徴とする請求項６に記載の倣い装置。
8. 【請求項８】 互いに対峙して設けられる倣い部材及び
   それを支持する装置基台のうちいずれか一方に凹状半球
   面を設けるとともに、他方に前記凹状半球面に係合する
   凸状半球面を設けた倣い装置であって、前記倣い部材を
   半球面に沿って回動させながら対象物に当接させ、その
   当接面を対象物の特定面に対し平行となるように倣わせ
   た後、前記倣い部材を回動不能にロックするようにした
   倣い状態保持方法において、 前記対象物に対して倣い部材を倣わせた状態で、装置基
   台に倣い部材を所定の押圧力で押し付けて仮ロックし、
   その後、仮ロックするときの押圧力よりも強い押圧力で
   倣い部材を本ロックするようにしたことを特徴とする倣
   い装置における倣い状態保持方法。
9. 【請求項９】 前記装置基台と倣い部材との界面に流体
   圧による静圧を生じさせることにより、対象物に対して
   倣い部材を倣わせ、その倣い部材を仮ロックするときに
   前記静圧を徐々に小さくすることを特徴とする請求項７
   に記載の倣い装置における倣い状態保持方法。