JP2013136147A - 多軸位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理領域を洗浄可能な多軸位置決め装置を提供する。
【解決手段】処理対象物を支持するテーブル（５）と、処理対象物に対して所定の処理を施す処理機構とを、互いに相対的に移動させる多軸駆動機構を有し、該多軸駆動機構は、少なくとも１つの直動機構（２）（３）を有し、該直動機構（２）（３）の移動範囲と前記支持テーブル（５）の移動範囲とを分離する隔壁（２２）（２３）を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、多軸の駆動機構を用いる位置決め装置に関し、特に、装置を頻繁に洗浄することが要求される食品や薬品等を製造するために多軸の駆動機構を用いて高精度の位置決めを達成する位置決め装置に関する。
また、Ｘ軸部材が下部に位置し、Ｙ軸部材が上部に位置する構成も提案されていた。

従来から、処理対象物の位置決めを行うための多軸位置決め装置が種々の用途で利用されていた。

具体的には、図２に示すように、Ｘ軸方向に往復駆動されるＸ軸部材１０１により支持され、かつＹ軸方向（Ｘ軸と直交する方向）に往復駆動されるＹ軸部材１０２の上面に、回転駆動されるθ軸部材１０３を設け、このθ軸部材１０３により、位置決め対象である処理対象物１０４を支持する支持テーブル１０５を支持し、さらに、θ軸部材１０３よりも上方に、Ｚ軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向と直交する方向）に往復駆動されるＺ軸部材１０６により支持され、かつ処理対象物１０４に対して所定の処理を施す処理部材１０７を設けている。そして、Ｘ軸部材１０１、Ｙ軸部材１０２、θ軸部材１０３を制御することによって、処理対象物１０４の位置決めを達成するようにしていた。（特許文献１参照）。

特開２００１−３０８５９７号公報

特許文献１に記載されたような多軸位置決め装置が食品や医薬品等の製造装置に適用される場合は、安全衛生上の問題から支持テーブル１０５や食品や医薬品等の付着する可能性のある部分等の洗浄が必須要件とされている。そして、洗浄には、主に「水道水」、必要に応じ「洗剤入の水道水」、除菌をねらいとした「無水アルコール」等を使用する。
しかし、支持テーブル１０５などを洗浄すると、例えば、図２に示す構成では、Ｘ軸部材１０１、Ｙ軸部材１０２の駆動機構部分が支持テーブル１０５の下方に位置する関係上、上記した洗浄のための液体の飛沫が駆動部や摺動案内部などの異種部材の当接部位に付着するなどによって金属表面に腐食などを引き起こし摩擦が増加するなどして、これらの駆動機構に故障を生じさせてしまうという不都合がある。

このような不都合の発生を防止する為、極端な場合には、例えば、支持テーブル、多軸駆動機構を取り外して、多軸駆動機構以外の部分を洗浄し、洗浄後に再び支持テーブル、多軸駆動機構を取り付けることが考えられる。
しかし、この場合には、洗浄自体に時間を要するとともに、高精度の位置決めを必要とされることから再度の取り付けに際し、多大なる労力と時間が必要となる。また、再度の取り付けに際し、パーティクル（例えば、主に金属摩擦により部材から剥離し移動或いは浮遊するなどの金属粉や、装置の設置環境にもよるが、空気中にある浮遊する繊維や無機物、或いは金属などの浮遊塵）が発生し、十分な洗浄効果を達成することができない。さらに、そのときに発生したパーティクルが食品、医薬品等の製造時において製品に混入してしまう不都合がある。
したがって、食品や医薬品等の製造装置などのように洗浄を行うことが必須とされる用途には、特許文献１に記載されたような多軸位置決め装置を適用することができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、多軸位置決め機構に洗浄液による影響を及ぼすことなく、位置決め対象である処理対象物を支持するテーブルなどの洗浄を達成することができるとともに駆動摺動部で発生するパーティクルの食品や医薬品等への付着を防止することができる多軸位置決め装置を提供することを目的としている。

本発明の多軸位置決め装置は、処理対象物を支持する支持テーブルと、処理対象物に対して所定の処理を施す処理機構とを、互いに相対的に移動させる多軸駆動機構を有するものであって、
前記多軸駆動機構は、少なくとも１つの直動機構を有し、該直動機構の移動範囲と前記支持テーブルの移動範囲とが、隔壁により分離され、少なくとも前記直動機構と前記支持テーブルとを動作させて前記所定の処理を行う間は、前記隔壁で分離された領域のうち、前記直動機構の移動範囲を有する側の気圧は、前記支持テーブルの移動範囲を有する側の気圧に対して負圧になっていることを特徴とするものである。

この多軸位置決め装置であれば、該直動機構の移動範囲と前記支持テーブルの移動範囲とが、隔壁により分離されているので、前記支持テーブルの移動範囲において上方から洗浄液を供給した場合に、洗浄液が直動機構に浸入してしまうという不都合の発生を未然に防止し、処理対象物を保持する支持テーブルを洗浄することができる。また、支持テーブルの移動範囲、即ち支持テーブルを収容している空間の内壁も洗浄することができる。

さらに、少なくとも直動機構と支持テーブルとを動作させて所定の処理を行う間は、隔壁で分離された領域のうち、直動機構の移動範囲を有する側の気圧は、支持テーブルの移動範囲を有する側の気圧に対して負圧になっているので、直動機構の駆動摺動部で摺動により発生するパーティクルが処理対象物に付着すること防止することができる。
ここで、前記直動機構の少なくとも１つは、前記支持テーブルよりも上方に配置されていることが好ましく、簡単に、かつコンパクトに直動機構を配置することが可能となる。

また、前記多軸駆動機構は、少なくとも１つの回転軸機構を有し、該回転軸機構の上部は前記支持テーブルにより覆われていることが好ましく、回転軸機構のために専用のカバー部材を設ける必要がなく、構成を簡単化することができる。

さらに、前記処理機構は、凹凸の少ない平面を主体としたカバーを有し、直動機構により移動される移動部材に対して、ブロックとして（カバーと共に一体として）取り外し可能に装着されていることが好ましく、支持テーブルの移動範囲および支持テーブルを収容している空間の内壁の洗浄時において、処理機構が洗浄液の影響を受けない状態にして、残余の部分を簡単に洗浄することができる。また、ブロックとして取り外し可能に装着されているので、処理の切り替え時において予め用意された処理機構部と取り替えることにより、処理の切り替えのための所要時間を短縮することができる。さらに、処理機構部自身を洗浄する必要のある時には、処理機構をブロックとして取り外し、別の洗浄環境で容易に洗浄することができる。

本発明の多軸位置決め装置は、上方から洗浄液を供給した場合に、洗浄液が直動機構に浸入してしまうという不都合の発生を未然に防止し、処理対象物を保持する支持テーブルを洗浄することができるという特有の効果を奏する。

本発明の多軸位置決め装置の一実施形態を示す概略斜視図である。 従来の多軸位置決め装置を示す図である。 移動を許容する開口部のカバーの一例を示す概略図である。 ユニットの取り付け、取り外し機構を示す概略図である。 本発明の多軸位置決め装置の他の実施形態を示す概略斜視図である。 本発明の多軸位置決め装置のさらに他の実施形態を示す概略斜視図である。 本発明の多軸位置決め装置のさらに他の実施形態を示す概略斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の多軸位置決め装置の実施の形態を詳細に説明する。
実施形態１
図１は本発明の多軸位置決め装置の一実施形態を示す概略斜視図である。

本多軸位置決め装置は、基台１の奥部においてＸ軸方向（図中において左右方向）に延びるＸ軸直動機構２と、基台１の左右の端縁部の上方においてＹ軸方向（Ｘ軸と直交する水平方向）に延びる１対のＹ軸直動機構３と、前記Ｘ軸直動機構２によりＸ軸方向に移動される片持ち式のＸ軸支持部材２１と、該Ｘ軸支持部材２１の先端部上部に設けられた回転軸機構４と、該回転軸機構４を覆うようにその上部に設けられた支持テーブル５と、前記１対のＹ軸直動機構３によりＹ軸方向に移動されるＹ軸支持部材３１と、該Ｙ軸支持部材３１の一方の側面の所定位置に設けられたアライメントユニット３２、検査ユニット３３、および３つの塗布ユニット３４、３５、３６と、前記Ｘ軸支持部材２１の移動を許容するための領域を除いて前記Ｘ軸直動機構２の上方および側方を覆うＸ軸用カバー部材８と、前記Ｙ軸支持部材３１の移動を許容するための領域を除いて各Ｙ軸直動機構３の上方および側方を覆うＹ軸用カバー部材９と、前記Ｘ軸支持部材２１、前記Ｙ軸支持部材３１の移動可能領域を覆う領域カバー部材６とを有している。また前記アライメントユニット３２、検査ユニット３３、塗布ユニット３４、３５、３６のそれぞれは凹凸が少ない平面を主体としたカバーを有していることが好ましい。それによって、洗浄及び拭き取りなどが一層容易となる。

前記直動機構２、３の移動範囲と前記支持テーブル５の移動範囲とを分離・隔離する隔壁２２、２３は、Ｘ軸、Ｙ軸の各々に対応して設けられており、各々の隔壁が互いに連結されている。

前記隔壁２２．２３は凹凸が少ない平面を主体とするものであることが好ましい。それによって、洗浄及び拭き取りなどが容易となる。

前記Ｘ軸直動機構２の移動範囲と前記支持テーブル５の移動範囲とを分離・隔離するＸ軸隔壁２２はＸ軸用カバー部材８の側面部であり、Ｘ軸隔壁２２には前記Ｘ軸支持部材２１の移動を許容するためのＸ軸開口部２８が設けられている。

同様に、Ｙ軸直動機構３の移動範囲と前記支持テーブル５の移動範囲とを分離・隔離するＹ軸隔壁２３はＹ軸用カバー部材９の互いに対向する側面部であり、Ｙ軸隔壁２３には前記Ｙ軸支持部材３１の移動を許容するためのＹ軸開口部２９が設けられている。

また、前記領域カバー部材６は、上扉および前扉を有することが好ましい。
前記アライメントユニット３２は、前記支持テーブル５に支持されている処理対象物のアライメントを達成するためのカメラ（図示せず）を有している。もちろん、このカメラからの画像信号を受け取ってアライメントのための所定の画像処理を行う第１画像処理装置（図示せず）を設けている。

前記検査ユニット３３は、前記支持テーブル５に支持されている処理対象物の検査を達成するためのカメラ（図示せず）を有している。もちろん、このカメラからの画像信号を受け取って検査のための所定の画像処理を行う第２画像処理装置（図示せず）を設けている。
前記第１画像処理装置と第２画像処理装置は、それぞれ別個に設けられていてもよいが、１つの画像処理装置により対応する処理を行うように構成されていてもよい。

前記３つの塗布ユニット３４、３５、３６は、処理対象物上に液滴を供給するための液滴供給機構（図示せず）を有している。ここで、液滴供給機構としては、インクジェットヘッドが例示できる。もちろん、前記３つの塗布ユニット３４、３５、３６を制御するための制御装置（図示せず）を設けている。
前記支持テーブル５は、処理対象物を吸着保持するための多数の吸着用孔を有しているものであることが好ましい。

そして、必要に応じて、前記Ｘ軸隔壁２２、Ｘ軸用カバー部材８の内部、前記Ｙ軸隔壁２３、Ｙ軸用カバー部材９の内部を負圧にする負圧設定部材（図示せず）を設けることが好ましい。
また、図示していないが、処理対象物の位置決めを達成するために前記Ｘ軸直動機構２、前記Ｙ軸直動機構３および前記回転軸機構４を制御する駆動機構制御装置を設けている。

以上において、また以下において、直動機構、回転軸機構、画像処理装置、駆動機構制御装置の構成は従来公知であるから、詳細な説明を省略する。
上記の構成の多軸位置決め装置の作用は次のとおりである。

先ず、領域カバー部材６を開いて、処理対象物を支持テーブル５上に支持させ、領域カバー部材６を閉じて、処理対象物を収容した空間を外部空間から隔離する。
次いで、駆動機構制御装置によって前記Ｘ軸直動機構２、前記Ｙ軸直動機構３および前記回転軸機構４を制御し、前記アライメントユニット３２によって、前記支持テーブル５に支持されている処理対象物のアライメントを達成する。
その後、駆動機構制御装置によって前記Ｘ軸直動機構２および前記Ｙ軸直動機構３を制御し、処理対象物の位置決めを達成する。

この状態において、制御装置によって、前記３つの塗布ユニット３４、３５、３６を制御し、処理対象物の所定位置に、第１液滴層、第２液滴層、第３液滴層を積層状態で形成することができる。ここで、第１液滴層、第２液滴層、第３液滴層としては、任意のものを採用することができるが、医療用途に適用する場合には、例えば、腸で溶解する材料を含む液滴層、薬剤を含む液滴層、薬剤の漏出を阻止するブロック材料を含む液滴層が例示できる。なお、第１液滴層、第２液滴層、第３液滴層は乾燥される。

各液滴層を形成した後、駆動機構制御装置によって前記Ｘ軸直動機構２および前記Ｙ軸直動機構３を制御し、前記検査ユニット３３によって、処理対象物上に積層状態で形成された第１液滴層、第２液滴層、第３液滴層を検査することができる。
そして、処理対象物の位置決め、前記３つの塗布ユニット３４、３５、３６の制御、前記検査ユニット３３による検査を反復することによって、処理対象物上に、積層状態の第１液滴層、第２液滴層、第３液滴層を複数個形成することができる。

そして、これらの一連の処理を行う間、負圧設定部材によって前記Ｘ軸隔壁２２の内部、前記Ｙ軸隔壁２３の内部、Ｘ軸用カバー部材８及びＹ軸用カバー部材９の内部を負圧に設定しているので、前記Ｘ軸直動機構２、各Ｙ軸直動機構３においてパーティクルが発生しても、処理対象物を収容する空間にパーティクルが侵入するおそれは著しく少ない。

その後、領域カバー部材６を開いて積層状態の第１液滴層、第２液滴層、第３液滴層が複数個形成された処理対象物を搬出し、新たな処理対象物を支持テーブル５に吸着保持させ、上記の一連の処理を行うことによって、新たな処理対象物上に、積層状態の第１液滴層、第２液滴層、第３液滴層を複数個形成することができる。

上記の一連の処理を所定回数だけ行うことによって、負圧設定部材が動作しない期間が存在することなどに起因して、処理対象物を収容する空間にパーティクルが発生し、新たな処理対象物に付着するおそれが生じてしまう。
処理対象物に対する処理の種類によっては、このようなパーティクルの発生はさほど問題にならないかもしれないが、処理対象物に対する処理が医療用途、食品用途などの処理である場合には、このようなパーティクルの発生が致命的な問題になってしまう。

しかし、本多軸位置決め装置においては、Ｘ軸直動機構２の移動範囲と前記支持テーブル５の移動範囲とを分離・隔離するＸ軸隔壁２２を有するＸ軸用カバー部材８と、Ｙ軸直動機構３の移動範囲と前記支持テーブル５の移動範囲とを分離・隔離するＹ軸隔壁２３を有するＹ軸用カバー部材９と、回転軸機構４の上部に設けられた支持テーブル５を有しているので、領域カバー部材６を開き、この状態において、支持テーブル５の上部から水などの洗浄液を供給すればよく、処理対象物を収容し、かつ支持テーブル５により移動される範囲の空間の全範囲を簡単に洗浄することができる。

また、前記Ｘ軸隔壁２２およびＹ軸隔壁２３で分離された前記支持テーブル５の移動範囲の下部には、何も配置せず、支持テーブル５の下部を集水パンとしたことで、洗浄廃液を効率よく集液できる。
したがって、洗浄後は、パーティクルが存在しない状態で処理対象物に対する処理を達成することができる。

また、Ｘ軸隔壁２２、Ｙ軸隔壁２３に設けられた、Ｘ軸支持部材２１、Ｙ軸支持部材３１の移動を許容するためのＸ軸開口部２８、Ｙ軸開口部２９には、図３に示す如く支持部材にステンレス薄板等の屈曲性のある部材により、Ｘ軸支持部材２１、Ｙ軸支持部材３１の移動時にＸ軸開口部２８、Ｙ軸開口部２９を塞ぐ機構４１（Ｙ軸開口部は図示せず）を設け、Ｘ軸支持部材２１、Ｙ軸支持部材３１の移動範囲空間を準密閉状態にすることが好ましい。前記機構４１は、例えば、支持部２１、３１の間に挟みこんで開口部を塞ぐものであればよい。
さらに、駆動摺動部を前記開口部より上部に配置する方が洗浄液のつたいを防止できるので、なお好ましい。
また、本多軸位置決め装置において負圧設定部材を省略することが可能であり、この場合には、簡単に洗浄できることの利点を最大限に享受することができる。

また、前記アライメントユニット３２、検査ユニット３３、および３つの塗布ユニット３４、３５、３６をカバーと共に取り外し可能なように装着しておくことが好ましく、これらのユニットを取り外した状態での洗浄を達成することができる。各ユニットは図４のように、ユニット位置決めピン３８及びユニット固定フック３９によって固定されており、着脱の際にはユニット固定フック３９を外すことで各ユニットをカバーと共に容易に取り外すことができる。また、ユニットへの電源供給及び制御信号は、集約されたコネクタ４０にて容易に着脱することができる。
実施形態２
図５は本発明の多軸位置決め装置の他の実施形態の主要部のみを示す概略斜視図である。なお、図５は、軸構成を分かり易く説明するものであるため、各軸直動機構を覆うためのカバー部材、および領域カバー部材の図示を省略している。

この多軸位置決め装置は、基台１の奥部の上方においてＸ軸方向（図中において左右方向）に延びるＸ軸直動機構２と、基台１の左右の端縁部の上方においてＹ軸方向（Ｘ軸と直交する水平方向）に延びる１対のＹ軸直動機構３と、前記Ｘ軸直動機構２によりＸ軸方向に移動される片持ち式のＸ軸支持部材２１と、前記１対のＹ軸直動機構３によりＹ軸方向に移動されるＹ軸支持部材３１と、該Ｙ軸支持部材３１の中央部上部に設けられた回転軸機構４と、該回転軸機構４を覆うようにその上部に設けられた支持テーブル５と、前記Ｘ軸支持部材２１の一方の側面の所定位置に設けられたアライメントユニット３２、検査ユニット３３、および３つの塗布ユニット３４、３５、３６を有している。

したがって、本多軸位置決め装置においても、Ｘ軸直動機構２、Ｙ軸直動機構３の移動範囲と前記支持テーブル５の移動範囲とが、Ｘ軸隔壁２２、Ｙ軸隔壁２３により分離されているので、領域カバー部材（図示せず）を開き、この状態において、支持テーブル５の上部から水などの洗浄液を供給することによって、処理対象物を収容する空間の全範囲を簡単に洗浄することができる。
実施形態３
図６は本発明の多軸位置決め装置のさらに他の実施形態の主要部のみを示す概略斜視図である。なお、図６は、軸構成を分かり易く説明するものであるため、各軸直動機構を覆うためのカバー部材、および領域カバー部材の図示を省略している。

この多軸位置決め装置は、基台（図示せず）の奥部の両側に設けられ、かつＺ軸方向（図中において上下方向）に延びるＺ軸直動機構７上に設けられ、かつＸ軸方向（図中において左右方向）に延びるＸ軸直動機構２と、該Ｘ軸直動機構２によりＸ軸方向に移動される片持ち式のＸ軸支持部材２１と、該Ｘ軸支持部材２１の上部においてＹ軸方向（Ｘ軸、Ｚ軸と直交する水平方向）に延びるＹ軸直動機構３と、該Ｙ軸直動機構３によりＹ軸方向に移動されるＹ軸支持部材３１と、該Ｙ軸支持部材３１の所定位置の上部に設けられた回転軸機構４と、該回転軸機構４を覆うようにその上部に設けられた支持テーブル５と、該支持テーブル５より上方の所定の固定部位７０に設けられたアライメントユニット３２、検査ユニット３３、および３つの塗布ユニット３４，３５，３６を有している。
なお、この場合は、Ｘ軸直動機構２、Ｙ軸直動機構３の駆動摺動部の移動範囲と前記支持テーブル５の移動範囲とがＸ軸隔壁２２により分離されおり、かつ、Ｚ軸直動機構７上に構成されているＸ軸直動機構２に連結されている。

したがって、本多軸位置決め装置においても、領域カバー部材（図示せず）を開き、この状態において、Ｘ軸直動機構２、Ｙ軸直動機構３、Ｚ軸直動機構の駆動摺動部の移動範囲と前記支持テーブル５の移動範囲とが、Ｘ軸隔壁２２により分離されているので、支持テーブル５の上部から水などの洗浄液を供給することによって、処理対象物を収容する空間の全範囲を簡単に洗浄することができる。
実施形態４
図７は本発明の多軸位置決め装置のさらに他の実施形態を示す概略斜視図である。
この多軸位置決め装置は、基台１の奥部の上方においてＸ軸方向（図中において左右方向）に延びるＸ軸直動機構（図示せず）と、該Ｘ軸直動機構によりＸ軸方向に移動される片持ち式のＸ軸支持部材２１と、該Ｘ軸支持部材２１の先端部上部に設けられた回転軸機構４と、該回転軸機構４を覆うようにその上部に設けられた支持テーブル５と、基台１の所定位置の上方においてＹ軸方向（Ｘ軸と直交する水平方向）に延びる複数のＹ軸直動機構３と、前記各Ｙ軸直動機構３によりＹ軸方向に移動されるＹ軸支持部材３１と、該Ｙ軸支持部材３１に設けられたアライメントユニット３２、検査ユニット３３、および３つの塗布ユニット３４、３５、３６を有している。なお、図７においては、アライメントユニット３２、および検査ユニット３３が一体化した状態で示されている。

なお、２２はＸ軸隔壁、２３はＹ軸隔壁、６は領域カバー部材である。したがって、本多軸位置決め装置においても、領域カバー部材６を開き、この状態において、支持テーブル５上部から水などの洗浄液を供給することによって、処理対象物を収容する空間の全範囲を簡単に洗浄することができる。

本発明の多軸位置決め装置の軸構成は、上記の軸構成に限定されるものではなく、他の種々の軸構成を採用することが可能である。

１ 基台
２ Ｘ軸直動機構
３ Ｙ軸直動機構
４ 回転軸機構
５ 支持テーブル
６ 領域カバー部材
７ Ｚ軸直動機構
８ Ｘ軸用カバー部材
９ Ｙ軸用カバー部材
２１、３１、７１ 支持部材
２２ Ｘ軸隔壁
２３ Ｙ軸隔壁
２８ Ｘ軸開口部
２９ Ｙ軸開口部
３２ アライメントユニット
３３ 検査ユニット
３４、３５、３６ 塗布ユニット
３８ ユニット位置決めピン
３９ ユニット固定フック
４０ コネクタ
４１ 開口部を塞ぐ機構
７０ 固定部位

Claims (4)

1. 処理対象物を支持する支持テーブル（５）と、処理対象物に対して所定の処理を施す処理機構とを、互いに相対的に移動させる多軸駆動機構を有するものであって、
   前記多軸駆動機構は、少なくとも１つの直動機構（２）（３）を有し、該直動機構（２）（３）の移動範囲と前記支持テーブル（５）の移動範囲とを分離する隔壁（２２）（２３）を備え、
   少なくとも前記直動機構（２）（３）と前記支持テーブル（５）とを動作させて前記所定の処理を行う間は、前記隔壁（２２）（２３）で分離された領域のうち、前記直動機構（２）（３）の移動範囲を有する側の気圧は、前記支持テーブル（５）の移動範囲を有する側の気圧に対して負圧になっていることを特徴とする多軸位置決め装置。
2. 前記直動機構（２）（３）の少なくとも１つは、前記支持テーブル（５）よりも上方に配置されている請求項１に記載の多軸位置決め装置。
3. 前記多軸駆動機構は、少なくとも１つの回転軸機構（４）を有し、該回転軸機構（４）の上部は前記支持テーブル（５）により覆われている請求項１または２のいずれかに記載の多軸位置決め装置。
4. 前記処理機構は、平面を主体としたカバーを有し、前記直動機構（２）（３）により移動される移動部材に対して、カバーと共に一体として取り外し可能に装着されている請求項１から３のいずれかに記載の多軸位置決め装置。

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