JP4081247B2 - 倣い装置及び倣い装置における倣い状態保持方法 - Google Patents
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Description
【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、前記倣い部材と係合する保持部材と、前記保持部材と係合するとともに、該保持部材を介して前記倣い部材を前記装置基台方向へ押圧するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、前記保持部材又は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ものであって、前記保持部材は、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と球面軸受けを介して係合するとともに、前記アクチュエータがロック解除位置からロック位置に移動するとき、前記球面軸受けは、該記球面軸受けと係合する前記保持部材、前記倣い部材又は前記アクチュエータの係合面の傾きに合わせて前記球面軸受けの係合面が平行となるように傾動しつつ、前記保持部材、前記倣い部材又は前記アクチュエータに当接して係合することを要旨とする。
【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前記球面軸受けを介して係合していない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は、前記対象物に対して前記倣い部材を倣わせた状態で、前記装置基台に対して前記倣い部材を次第に強い押し付け力でロックす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１〜３のいずれか一項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、前記保持部材又は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、請求項１〜４のいずれか一項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。
【００１２】
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力で押し付けて仮ロックし、その後、仮ロックするときの力よりも強い力で倣い部材を本ロックするようにし、前記仮ロック又は本ロックするときの力を、球面軸受けを介して前記倣い部材に伝達し、前記球面軸受けは、前記仮ロック又は本ロックのとき、前記倣い部材の回動に応じて傾動することを要旨とする。
【００１３】
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。
また、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倣い部材又はアクチュエータ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前記保持部材又は倣い部材又はアクチュエータに当たる。従って、前記保持部材又は倣い部材又はアクチュエータ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。
【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、ロック時において、倣い部材が装置基板にソフトに当たるので、倣い部材に対する衝撃を低減することができる。従って、位置ずれするのを防止できる。
【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。
【００２１】
請求項６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力よりも強い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７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１２ａ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１５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１２ａ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１７ａ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２０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Ｌ１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４４，４５に供給されるエアの圧力によりダイヤフラム４３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５３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５８ｂ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２１ａとが接触されていない。この状態において、ロッド５３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２０ａ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２１ａ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１２ａ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、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、圧縮バネ５１の弾性力により、ロッド５３が図４に示すロック位置に移動され、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４３が上側に曲げられるのに伴い、圧縮バネ５１の弾性力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Ｌ１，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５８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５８ｂ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５８ｂ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７３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５３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５７０設けられている。
【００８３】
そして、図１２に示すように、ピストン６６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ａ１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２０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ｆ２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１２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。
【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８２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８８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８８ａ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５３１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８８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，５８ｂの摩擦係数を大きくすることができるので、係合面５８ｂが座ぐり面５６ａに押し付けられたときに、両面５６ａ，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５３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４３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５７０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５７０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１〜５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１〜５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。
【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、前記倣い部材と係合する保持部材と、前記保持部材と係合するとともに、該保持部材を介して前記倣い部材を前記装置基台方向へ押圧するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、前記保持部材又は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ものであって、前記保持部材は、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と球面軸受けを介して係合するとともに、前記アクチュエータがロック解除位置からロック位置に移動するとき、前記球面軸受けは、該記球面軸受けと係合する前記保持部材、前記倣い部材又は前記アクチュエータの係合面の傾きに合わせて前記球面軸受けの係合面が平行となるように傾動しつつ、前記保持部材、前記倣い部材又は前記アクチュエータに当接して係合することを要旨とする。
【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前記球面軸受けを介して係合していない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は、前記対象物に対して前記倣い部材を倣わせた状態で、前記装置基台に対して前記倣い部材を次第に強い押し付け力でロックす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１〜３のいずれか一項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、前記保持部材又は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、請求項１〜４のいずれか一項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。
【００１２】
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力で押し付けて仮ロックし、その後、仮ロックするときの力よりも強い力で倣い部材を本ロックするようにし、前記仮ロック又は本ロックするときの力を、球面軸受けを介して前記倣い部材に伝達し、前記球面軸受けは、前記仮ロック又は本ロックのとき、前記倣い部材の回動に応じて傾動することを要旨とする。
【００１３】
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。
また、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倣い部材又はアクチュエータ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前記保持部材又は倣い部材又はアクチュエータに当たる。従って、前記保持部材又は倣い部材又はアクチュエータ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。
【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、ロック時において、倣い部材が装置基板にソフトに当たるので、倣い部材に対する衝撃を低減することができる。従って、位置ずれするのを防止できる。
【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。
【００２１】
請求項６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力よりも強い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７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１２ａ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１５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１２ａ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１７ａ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２０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Ｌ１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４４，４５に供給されるエアの圧力によりダイヤフラム４３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５３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５８ｂ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２１ａとが接触されていない。この状態において、ロッド５３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２０ａ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２１ａ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１２ａ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、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、圧縮バネ５１の弾性力により、ロッド５３が図４に示すロック位置に移動され、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４３が上側に曲げられるのに伴い、圧縮バネ５１の弾性力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Ｌ１，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５８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５８ｂ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５８ｂ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７３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５３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５７０設けられている。
【００８３】
そして、図１２に示すように、ピストン６６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ａ１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２０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ｆ２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１２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。
【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８２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８８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８８ａ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５３１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８８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，５８ｂの摩擦係数を大きくすることができるので、係合面５８ｂが座ぐり面５６ａに押し付けられたときに、両面５６ａ，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５３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４３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５７０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５７０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１〜５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１〜５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。
Claims (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、
前記倣い部材と係合する保持部材と、
前記保持部材と係合するとともに、該保持部材を介して前記倣い部材を前記装置基台方向へ押圧するアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータは、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ものであって、
前記保持部材は、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と球面軸受けを介して係合するとともに、
前記アクチュエータがロック解除位置からロック位置に移動するとき、前記球面軸受けは、該球面軸受けと係合する前記保持部材、前記倣い部材又は前記アクチュエータの係合面の傾きに合わせて前記球面軸受けの係合面が平行となるように傾動しつつ、前記保持部材、前記倣い部材又は前記アクチュエータに当接して係合することを特徴とする倣い装置。 - 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前記球面軸受けを介して係合していない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。
- 前記アクチュエータは、前記対象物に対して前記倣い部材を倣わせた状態で、前記装置基台に対して前記倣い部材を次第に強い押し付け力でロックすることを特徴とする請求項１又は２に記載の倣い装置。
- 前記球面軸受けの中心は、同球面軸受けと、前記保持部材又は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１〜３のいずれか一項に記載の倣い装置。
- 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請求項１〜４のいずれか一項に記載の倣い装置。
- 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力で押し付けて仮ロックし、その後、仮ロックするときの力よりも強い力で倣い部材を本ロックするようにし、
前記仮ロック又は本ロックするときの力を、球面軸受けを介して前記倣い部材に伝達し、前記球面軸受けは、前記仮ロック又は本ロックのとき、前記倣い部材の回動に応じて傾動することを特徴とする倣い装置における倣い状態保持方法。 - 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６に記載の倣い装置における倣い状態保持方法。
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