JP2007278368A - 作業装置におけるケーブル支持案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の移動に伴って発生してケーブル保持部材から移動体に伝達される負荷や振動を可及的に軽減させ、移動体の運動、位置決め精度を向上させる。
【解決手段】ケーブル支持案内装置は、固定側端部（一端部）が固定部材１５ａに支持され可動側端部（他端部）Ｅ１がＸ軸スライダー（移動体）９に支持されており、ケーブル２６を支持してＸ軸スライダー９の移動方向に沿う面内で途中部を屈曲をしながら案内移動させるケーブル保持部材１４を備えると共に、Ｘ軸スライダー９に固定され、その移動方向に対して直交する一対の平面を有する係止体１７ｂを設けた第１の連結部材１７と、ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１に固定され、第１の連結部材１７の係止体１７ｂを挟んでその一対の平面に転動可能に当接された一対の球体２１，２１を有し、第１の連結部材１７に連動して移動する第２の連結部材１８とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子回路基板等のワークに対して所要の作業を施す精密測定機、欠陥補修装置、溶液塗布装置等の作業装置におけるケーブル支持案内装置に関するものである。

電子基板等のワークに対して作業ヘッドを移動させながら前記ワークに所要の作業を施こすようにした作業装置は、前記作業ヘッドに、該作業ヘッド移動用のモータ、移動位置検出用のセンサ、ＣＣＤカメラ付き顕微鏡、該顕微鏡用の照明器等の種々の機器が搭載されており、それらの機器に給電ケーブル、信号ケーブル、光ファイバーケーブル、エアーホース等（ケーブル等）が接続されている。
従来、このケーブル等を前記作業ヘッドの移動に追従させながら支持案内するケーブル支持案内装置として、矩形の開口部を有する多数の矩形枠状のリンクを、前記開口部が一方向に連なるように該一方向に直角に向けたピンにより回動自在に連結して、前記一方向に沿う面内で屈曲自在とした長尺のリンク連接部材からなるケーブル保持部材を備え、該ケーブル保持部材が、その一端部側を固定部に支持され、途中部をＵ字状に折り返えされて他端部を作業ヘッドに支持され、該作業ヘッドの移動方向に沿って配設されると共に、前記リンク連接部材の内部に挿入されたケーブル等を、その途中部をリンク連接部材に倣って屈曲させて支持案内するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００２−１７６２７４号公報 特開２００３−１１０００７号公報

しかし、特許文献１に記載された作業装置におけるケーブル支持案内装置においては、前記リンク連接部材の一端部がブラケットを介して固定部に固定され、他端部がブラケットを介して作業ヘッドに連結されているので、ケーブルの屈曲移動による状態変化に伴ってリンク連接部材に作用する不都合な負荷や振動を該リンク連接部材が十分に軽減させることができずに、前記ブラケットによる連結部を通して前記負荷や振動が作業ヘッドに伝達してしまい、該負荷や振動によって作業ヘッドの移動方向における運動、位置決め精度が低下する問題がある。
このような問題を解消するために、特許文献２に記載された作業装置におけるケーブル支持案内装置においては、前記リンク連接部材の他端部を弾性部材を介して作業ヘッドに連結して、リンク連接部材が発生する負荷や振動が作業ヘッドに対してその移動方向とそれに直交する方向の少なくとも一方向へ伝達するのを抑えるようにしているが、前記リンク連接部材の他端部と作業ヘッドとは弾性部材の弾力を介して連結されており、相互に完全に自由になっているわけではないので、弾性部材の反発力が作業ヘッドに作用するおそれがあり、前記作業ヘッドの移動方向における運動、位置決め精度の低下の問題を十分に解決することができない不満がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、移動体の移動に伴って発生してケーブル保持部材から移動体に伝達される負荷や振動を可及的に軽減させ、移動体の運動、位置決め精度を向上させることができる構造が簡単な作業装置におけるケーブル支持案内装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る作業装置におけるケーブル支持案内装置は、一端部が固定部材に支持され他端部が移動体に支持されており、前記固定部材側と移動体側とを連絡するケーブルを支持して、前記移動体の移動方向に沿う面内で途中部を屈曲をしながら移動体の移動方向に案内移動させるケーブル保持部材を設けた作業装置におけるケーブル支持案内装置であって、前記移動体とケーブル保持部材の他端部のうちの一方に固定され、移動体の移動方向に対して直交する一対の平面を両側に有する係止体を設けた第１の連結部材と、前記移動体とケーブル保持部材の他端部のうちの他方に固定され、前記第１の連結部材のの係止体を挟んでその一対の平面に転動可能に当接されている一対の球体を有し、前記第１の連結部材と一緒に前記移動体の移動方向に移動する第２の連結部材とを備えていることを特徴としている。

請求項２に係る作業装置におけるケーブル支持案内装置は、請求項１に記載のケーブル支持案内装置において、前記ケーブル保持部材の他端部は、案内レールによって前記移動体の移動方向に移動自在に支持されていることを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る作業装置におけるケーブル支持案内装置によれば、移動体とケーブル保持部材の他端部とが、移動体の移動方向に一体的に連結され、かつ移動体の移動方向に対して直交する方向に相対的に移動自在に連結されているので、前記ケーブル保持部材が移動体の移動に伴って屈曲することにより負荷や振動を発生しても、それらがケーブル保持部材の他端部から移動体に伝達されるのを可及的に軽減させることができ、これにより、移動体の運動、位置決め精度を向上させることができる。また、前記移動体とケーブル保持部材の他端部との連結部は、前記第１の連結部材の係止体の一対の平面に第２の連結部材の一対の球体を当接させる構成であるので、装置の構造が簡単となり、実施が容易である。

請求項２に係る作業装置におけるケーブル支持案内装置によれば、ケーブル保持部材の他端部に生じる移動体の移動方向に直交する方向の負荷や振動は、前記案内レールによって支持、緩衝されるので、その移動体側への伝達を効果的に軽減させることができ、移動体の運動、位置決め精度を一層向上させることができるができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る作業装置におけるケーブル支持案内装置について、添付図面を参照して説明する。
図１において、１は本発明の一実施の形態に係るケーブル支持案内装置２を備えた作業装置を示す。この作業装置１は、架台３によって床上に設置され、両端部にＹ軸方向ｙに沿う一対の平行なＹ軸ガイド４，４を水平にして設けた定盤５と、該定盤５の上部に水平に設けられてワークＷを上面に載置する平面視で矩形のテーブル６と、前記定盤５の各Ｙ軸ガイド４，４にＹ軸エアベアリング（図示せず）を介して支持されてＹ軸方向ｙに移動自在に設けられた一対のＹ軸スライダー７，７と、該Ｙ軸スライダー７，７に支持され、前記テーブル６の上方においてＹ軸方向ｙに直角なＸ軸方向ｘに沿って設けられたＸ軸ビーム８と、該Ｘ軸ビーム８にＸ軸エアベアリング（図示せず）を介して支持されてＸ軸方向ｘに移動自在のＸ軸スライダー（移動体）９と、該Ｘ軸スライダー９に支持されてＸ軸方向ｘとＹ軸方向ｙに直角なＺ軸方向ｚに往復移動するサドル１０と、該サドル１０に取り付けられた作業ヘッド１１とを備えている。

前記作業ヘッド１１は、ＣＣＤカメラと顕微鏡を有し電子回路基板等（以下「ワーク」という）Ｗに生じた種々の欠陥部の形状、寸法等を測定する精密測定ヘッド、前記欠陥部の補修をするために該欠陥部に精密な加工を施すレーザ加工ヘッド等の加工ヘッド、該加工ヘッドによって加工された箇所に補修溶液等を塗布する溶液塗布装置等のうちの１つまたは複数を備えており、前記Ｘ軸スライダー９のリニアモータからなるＸ軸駆動手段１２によるＸ軸方向ｘへの移動と、前記サドル１０のリニアモータからなるＺ軸駆動手段（図示せず）によるＺ軸方向ｚへの移動と、前記テーブル６のリニアモータからなるＹ軸駆動手段１３，１３によるＹ軸方向ｙへの移動とによって、前記ワークＷに対して所定位置に高精度に移動、位置決めされるようになっている。前記Ｘ軸駆動手段１２、Ｙ軸駆動手段１３、Ｚ軸駆動手段は、リニアモータに代えて、サーボモータの回転をボールねじ機構によって直線運動に変換して駆動する形式のものとしてもよい。

次に、前記ケーブル支持案内装置２は、ケーブル保持部材１４を備えている。このケーブル保持部材１４は、矩形の開口部を有する多数の矩形枠状のリンク１４ａを、前記開口部が一方向に連なるように該一方向に直角に向けたピン１４ｂにより回動自在に連結して、前記一方向に沿う面内で予め定めた特定側へのみ屈曲自在とした長尺のリンク連接部材からなり、従来よりケーブルベア（登録商標）等として知られているものである。
前記ケーブル保持部材１４の可動側端部（他端部）Ｅ１は可動台１６に固定されている。該可動台１６は、前記Ｘ軸ビーム８の背面（図４、図６で下面）にＸ軸ビーム８に平行にして固定された直線状の案内レール１５によってＸ軸方向ｘに往復移動自在に支持されている。そして、前記ケーブル保持部材１４は、Ｘ軸方向ｘに平行に沿ってＸ軸ビーム８の一端側（図３で右側）から他端側（図３で左側）へ向けて延長された後に、途中部をＸ軸方向ｘに沿う鉛直な面内で下位側（図３で下側）へ屈曲されてＸ軸ビーム８の一端側へ折り返されて、固定側端部（一端部）Ｅ２を前記案内レール１５の背面に固着された固定部材１５ａに固定して支持されている。

前記Ｘ軸スライダー９の背面には、図４、図７に示すように、取付板１７ａに板状の係止体１７ｂを直角に向けて一体に形成してなるＴ字形の第１の連結部材１７が、前記取付板１７ａを介してボルト等によって固定されている。第１の連結部材１７の係止体１７ｂにおけるＸ軸方向ｘの両側（前後）の相互に平行な一対の平面１７ｃ，１７ｃは、Ｘ軸方向ｘに対して直交し、かつＹ軸方向ｙとＺ軸方向ｚに沿う平面とされている。
また、前記可動台１６は、図６に示すように、前記案内レール１５に沿って摺動する被ガイド部１６ａに垂直板１６ｂを固着し、該垂直板１６ｂの上端に水平板１６ｃを固着してなり、該水平板１６ｃの上面に前記ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１が固定されている。そして、前記可動台１６の垂直板１６ｂの下方（図６で右方）に、前記第１の連結部材１７の係止体１７ｂに係合して、前記ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１を第１の連結部材１７（Ｘ軸スライダー９）のＸ軸方向ｘへの移動に連動させる第２の連結部材１８が固定されている。

前記第２の連結部材１８は、図７に示すように、半球状の凹面１９ａを有する球体保持器１９と、前記凹面１９ａ内に該凹面１９ａの全体に沿って配置された多数の小球体２０を介して設けた１つの大球体２１と、該大球体２１の略半分を前記球体保持器１９の凹面１９ａ内に止める環状のリテーナ２２と、前記大球体２１の頂部を球体保持器１９の外側へ突出させた状態として、前記リテーナ２２を環状のフランジ部２３ａによって前記球体保持器１９に係止させるキャップ２３とからなる従来周知のフリーボールベアリング２４を一対備えている。

前記各フリーボールベアリング２４，２４は、それらに一体に設けた雄ねじ部１９ｂを、前記可動台１６の垂直板１６ｂの下部におけるＸ軸方向ｘの両端に固着した一対の支持板２５，２５のねじ穴２５ａ，２５ａに、それらの支持板２５，２５の内側（対向面側）から螺合させることにより、前記可動台１６に固定され、前記大球体２１，２１が、前記第１の連結部材１７における係止体１７ｂを挟むようにして、頂部を該係止体１７ｂの平面１７ｃ，１７ｃに当接されて転動可能とされている。これにより、前記ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１が、前記Ｘ軸スライダー９に対して、Ｘ軸方向ｘに一体的に移動し、Ｘ軸方向ｘに直交する方向に相対的に移動自在となるように支持されている。
なお、図７において、１９ｃは前記球体保持器１９の雄ねじ部１９ｂを支持板２５のねじ穴２５ａに螺合させるために球体保持器１９を回転させるときに使用するスパナ掛けである。

そして、前記作業ヘッド１１をＸ軸方向ｘとＺ軸方向ｚに移動させるＸ軸駆動手段１２とＺ軸駆動手段（図示せず）、作業ヘッド１１に搭載されている機器に電力や照明光を供給する給電ケーブルや光ファイバーケーブル、作業ヘッド１１のＸ軸方向ｘとＺ軸方向ｚの移動位置を検出する各位置検出用センサからの信号を伝送する信号ケーブル、前記Ｘ軸スライダー９のＸ軸エアベアリング（図示せず）にエアーを供給するエアーホース等（以下、これらを「ケーブル」と総称する）２６が、前記ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１からその内部を通して固定側端部Ｅ２へ導かれて、中継ボックス２７から電源、制御装置、圧縮空気源等（いずれも図示せず）に連絡されている。

次に、上記のように構成された作業装置におけるケーブル支持案内装置２の作用について説明する。
先ず、前記Ｘ軸駆動手段１２、Ｙ軸駆動手段１３およびＺ軸駆動手段が作動されて、ワークＷを載置された定盤５上のテーブル６に対して作業ヘッド１１が所定の位置に移動されて、その位置に位置決めされた後に、前記ワークＷの表面に対して作業ヘッド１１により所定の作業が実行される。その際、前記Ｘ軸スライダー９のＸ軸ビーム８に対する移動に伴って、前記ケーブル保持部材１４が、その可動側端部Ｅ１を前記第１の連結部材１７と第２の連結部材１８との係合を介して連動される。これにより、前記ケーブル保持部材１４が、Ｘ軸方向ｘにおける屈曲位置を変えながら移動して、内部に挿通された前記ケーブル２６を屈曲させながら支持して作業ヘッド１１等に常時連絡させる。

前記ケーブル保持部材１４は、内部のケーブル２６の剛性の影響を受けて屈曲時にＸ軸方向ｘに対して直交する方向へ負荷や振動を発生させるので、これらの負荷や振動が前記ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１を通して前記Ｘ軸スライダー９側へ伝達される可能性がある。前記ケーブル保持部材１４側からＸ軸スライダー９側へ伝達される負荷や振動は、該Ｘ軸スライダー９のＸ軸方向ｘへの移動に対して、ピッチング、ヨーイング、ローリング運動を引き起こすので、Ｘ軸スライダー９に搭載された作業ヘッド１１のワークＷに対する移動、位置決め精度を低下させることとなる。

しかしながら、前記ケーブル保持部１４とＸ軸スライダー９との連結部は、該Ｘ軸スライダー９に固定した第１の連結部材１７における係止体１７ｂの一対の平面１７ｃ，１７ｃに、ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１に可動台１６を介して固定された第２の連結部材１８における一対の球体２１，２１が転動自在に当接されて、Ｘ軸方向ｘに直交する方向にケーブル保持部材１４とＸ軸スライダー９とが相対的に移動自在とされ、Ｘ軸方向ｘに前記ケーブル保持部材１４とＸ軸スライダー９とが一体的に移動するようになっているので、前記ケーブル保持部材１４が発生する負荷や振動がＸ軸スライダー９側に強く伝達されることはない。したがって、Ｘ軸スライダー９が移動する際に、前記のようにピッチング、ヨーイング、ローリング運動が生じることはなく、前記作業ヘッド１１のワークＷに対する移動、位置決め精度が低下するおそれはない。

また、前記可動台１６を支持して案内移動させる案内レール１５の、Ｘ軸方向ｘ（Ｘ軸スライダー９の移動を案内する前記Ｘ軸エアーベアリングの案内方向）に対する平行度が正確になっておらず、可動台１６がＸ軸方向ｘに直交する方向に変動しても、その変動の影響が、前記第１の連結部材１７と第２の連結部材１８との連結部を通して前記Ｘ軸スライダー９側に伝達されるおそれはなく、前記案内レール１５のＸ軸ビーム９に対する取付精度を高める必要がなく、その取り付け、調整作業が容易である。

以上説明したように、前記実施の形態に係る作業装置におけるケーブル支持案内装置２は、固定側端部Ｅ２が固定部材１５ａに支持され可動側端部Ｅ１がＸ軸スライダー９に支持されており、前記固定部材１５ａ側とＸ軸スライダー９側とを連絡するケーブル２６を支持して、前記Ｘ軸スライダー９の移動方向に沿う面内で途中部を屈曲しながらＸ軸スライダー９の移動方向に案内移動させるケーブル保持部材１４を設けたケーブル支持案内装置であって、前記Ｘ軸スライダー９に固定され、Ｘ軸スライダー９の移動方向に対して直交する一対の平面１７ｃ，１７ｃを両側に有する係止体１７ｂを設けた第１の連結部材１７と、前記ケーブル保持部材１４に固定され、前記第１の連結部材１７の係止体１７ｂを挟んでその一対の平面１７ｃ，１７ｃに転動可能に当接されている一対の球体２１，２１を有し、前記第１の連結部材１７と一緒に前記Ｘ軸スライダー９の移動方向に移動する第２の連結部材１８とを備えた構成とされている。

したがって、前記実施の形態に係る作業装置におけるケーブル支持案内装置２によれば、Ｘ軸スライダー９とケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１とが、Ｘ軸スライダー９の移動方向に一体的に連結され、かつＸ軸スライダー９の移動方向に対して直交する方向に相対的に移動可能に連結されているので、前記ケーブル保持部材１４がＸ軸スライダー９の移動に伴って屈曲することにより負荷や振動を発生させても、それらがケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１からＸ軸スライダー９に伝達されるのを可及的に軽減させることができ、これにより、Ｘ軸スライダー９（作業ヘッド１１）の運動、位置決め精度を向上させることができる。また、前記Ｘ軸スライダー９とケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１との連結部は、前記第１の連結部材１７の係止体１７ｂの一対の平面１７ｃ，１７ｃに第２の連結部材１８の一対の球体２１，２１を当接させる構成であるので、装置の構造が簡単となり、実施が容易である。

また、前記ケーブル支持案内装置２によれば、前記ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１が、案内レール１５によって前記Ｘ軸スライダー９の移動方向に移動可能に支持された構成とされているので、ケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１に生じるＸ軸スライダー９の移動方向に直交する方向の負荷や振動を、前記案内レール１５によって支持、緩衝させることができ、そのＸ軸スライダー９側への伝達を効果的に軽減させることができ、これにより、Ｘ軸スライダー９（作業ヘッド１１）の運動、位置決め精度を一層向上させることができるができる。

なお、前記実施の形態に係る作業装置におけるケーブル支持案内装置２においては、前記係止体１７ｂを設けた第１の連結部材１７を前記Ｘ軸スライダー９に取り付け、前記球体２１，２１を設けた第２の連結部材１８をケーブル保持部材１４に取り付けたが、これに限らず、前記第１の連結部材１７をケーブル保持部材１４の可動側端部Ｅ１に前記可動台１６を介して取り付け、前記第２の連結部材１８をＸ軸スライダー９に取り付けるようにしてもよく、この場合も前記と同様な作用、効果を奏することができる。
また、前記ケーブル支持案内装置２を、Ｘ軸スライダー９とＸ軸ビーム８に固定されてＸ軸方向ｘに延長された固定部材１５ａとの間に設けた例を示したが、これに限らず、前記Ｙ軸スライダー（移動体）７と定盤５との間に設け、Ｙ軸駆動手段１３，１３やＹ軸エアーベアリングに連絡させるケーブルの支持に適用したり、また、前記テーブル６が可動ステージの場合には、該テーブル（移動体）と定盤との間に設けて、テーブル駆動手段やテーブルのワーク吸着部に連絡させるケーブルの支持に適用するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態に係るケーブル支持案内装置を備えた作業装置を示す平面図である。 同じく一部を断面で示した側面図である。 同じく背面図である。 図３のイ矢視拡大図である。 図４のロ矢視図である。 図４のハ矢視図である。 図４のＸ部の一部を断面で示した拡大図である。

符号の説明

１ 作業装置
２ ケーブル支持案内装置
４ Ｙ軸ガイド
５ 定盤
６ テーブル
７ Ｙ軸スライダー
８ Ｘ軸ビーム
９ Ｘ軸スライダー（移動体）
１０ サドル
１１ 作業ヘッド
１２ Ｘ軸駆動手段
１３ Ｙ軸駆動手段
１４ ケーブル保持部材
１５ 案内レール
１５ａ 固定部材
１６ 可動台
１７ 第１の連結部材
１７ｂ 係止体
１８ 第２の連結部材
１９ 球体保持器
２１ 球体
２４ フリーボールベアリング
２６ ケーブル
Ｅ１ 可動側端部（他端部）
Ｅ２ 固定側端部（一端部）
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 一端部が固定部材に支持され他端部が移動体に支持されており、前記固定部材側と移動体側とを連絡するケーブルを支持して、前記移動体の移動方向に沿う面内で途中部を屈曲しながら移動体の移動方向に案内移動させるケーブル保持部材を設けた作業装置におけるケーブル支持案内装置であって、
   前記移動体とケーブル保持部材の他端部のうちの一方に固定され、移動体の移動方向に対して直交する一対の平面を両側に有する係止体を設けた第１の連結部材と、前記移動体とケーブル保持部材の他端部のうちの他方に固定され、前記第１の連結部材の係止体を挟んでその一対の平面に転動可能に当接されている一対の球体を有し、前記第１の連結部材と一緒に前記移動体の移動方向に移動する第２の連結部材とを備えていることを特徴とする作業装置におけるケーブル支持案内装置。
2. 前記ケーブル保持部材の他端部は、案内レールによって前記移動体の移動方向に移動自在に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の作業装置におけるケーブル支持案内装置。
   

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