JP4148869B2 - コンプライアンス装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンプライアンス装置に関するものである。

一般に、自動組立機等においては、その組立時に必要なワークの搬送のための搬送装置が設けられている。そして、搬送装置には、近年、ワークの搬送時に必然的に生じる位置ずれを補正するコンプライアンス装置が設けられている。

コンプライアンス装置は、例えば本体に対して二次元平面上を可動状態となるように構成されたスライダを備えており、このスライダに設けられたワーク保持部によってワークが保持される。そして、搬送時に生じた位置ずれのため組立時にワーク等に外力が作用した場合、この外力にならってスライダが変位し、それによりワークの位置ずれが補正されるようになっている。

ところで、従来のコンプライアンス装置では、前述したスライダはボールベアリングを用いることで二次元平面上を可動するように構成されている。このため、スライダが変位する際には、ボールベアリングの摺動により塵や埃が発生してしまうという問題がある。そして、このような問題を有するため、従来のボールベアリングを用いたコンプライアンス装置は、塵埃を嫌う近年の精密機器用の自動組立機には不向きである。中には、塵埃を吸引するための構成を付加した技術も開示されているが、このような構成では装置が大型化してしまうという別の問題が新たに生じる（特許文献１参照）。

また、一般にコンプライアンス装置は、外力の作用によって変位したスライダをその外力の作用がなくなったときにスライダをもとの初期位置に復帰させるための構成を備えている。従来のコンプライアンス装置ではそのための構成として、バネによって付勢されたボールが元の位置に戻る際の力を利用するものが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、かかる構成でもボールが元の位置に戻る際に周囲と接触するため、塵埃の発生が避けられない。しかも、ボールやバネを設けるスペースが必要となる等、装置が大型化する原因にもなるという問題もある。
特開２００２−３０７３６６号公報

本発明は、塵埃の発生をなくして小型化が可能なコンプライアンス装置を提供することを目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

手段１．外力の作用によって相対的に変位する固定部（ベース２）及び可動部（スライダ１５）を有するコンプライアンス装置において、
加圧気体の噴出により前記固定部と前記可動部とを相対的に非接触支持する静圧発生部（多孔質体８，球面多孔質体３８）を設けるとともに、前記固定部と前記可動部との両者を磁気によって引き寄せるように構成したコンプライアンス装置。

手段１によれば、静圧発生部から噴出される加圧気体によって固定部と可動部との間に静圧が生成される。その結果、固定部と可動部とを相対的に非接触の状態で支持することができる。さらに、磁気によって固定部と可動部との両者が引き寄せられることにより、固定部と可動部との間では静圧の発生と引き寄せとが同時に行われる。これにより、両者の相対的な非接触支持を安定した状態で行うことができる。すなわち、加圧気体の噴出による静圧力と磁気力との関係で決められる所定の浮上量を維持しながら、固定部と可動部とを相対的に非接触支持することができる。そして、このように固定部と可動部とを相対的に非接触支持する構成としたことにより、外力の作用によって固定部と可動部とが相対的に変位した場合でも、その変位時に塵埃が発生するのを防止できる。このため、従来のように塵埃を取り除くための構成は不要であり、その分装置を小型化することができる。

手段２．前記静圧発生部による静圧発生と、前記磁気による引き寄せとを、固定部及び可動部の相対向する平面間で行うように構成した手段１に記載のコンプライアンス装置。

手段２によれば、固定部及び可動部の相対向する平面間で静圧発生部により静圧が生成され、磁気による両者の引き寄せが行われ、これにより固定部及び可動部はその相対向する平面で相対的に非接触支持されることになる。かかる構成によれば、静圧や磁気による吸引力の作用する領域を確保することができ、安定した非接触支持を確実に行うことができる。

手段３．磁石を利用して磁気による引き寄せを行うように構成した手段１又は２に記載のコンプライアンス装置。

手段３によれば、非接触支持を安定化すべく固定部と可動部との両者を引き寄せるための構成が磁石を設けることで可能となる。磁石自体は小型化することが十分可能であるから、前述したように塵埃を除去する構成が不要となるという点に加えて、小型化された部材を用いることができるという点で、コンプライアンス装置全体を一層小型化することができる。

手段４．外力の作用により相対的に変位する固定部（ベース２）及び可動部（スライダ１５）を有し、外力が除かれることで相対変位した固定部及び可動部を自動的に初期状態に復帰させる復帰手段を設けたコンプライアンス装置であって、
加圧気体の噴出により前記固定部と前記可動部とを相対的に非接触支持する静圧発生部（多孔質体８，球面多孔質体３８）を設けるとともに、前記固定部と前記可動部との両者を磁石によって引き寄せるように構成し、その磁石を利用して前記復帰手段を構成したコンプライアンス装置。

手段４によれば、静圧発生部から噴出される加圧気体によって固定部と可動部との間に静圧が生成される。その結果、固定部と可動部とを相対的に非接触の状態で支持することができる。さらに、磁石の磁気によって固定部と可動部とが引き寄せられることにより、固定部と可動部との間では静圧の発生と引き寄せとが同時に行われる。これにより、両者の相対的な非接触支持を安定した状態で行うことができる。すなわち、加圧気体の噴出による静圧力と磁石の磁気力との関係で決められる所定の浮上量を維持しながら、固定部と可動部とを相対的に非接触支持することができる。そして、このように固定部と可動部とを相対的に非接触支持する構成としたことにより、外力の作用によって固定部と可動部とが相対的に変位した場合でも、その変位時に塵埃が発生するのを防止できる。このため、従来のように塵埃を取り除くための構成は不要であり、その分装置を小型化することができる。

また、手段４では安定した非接触支持のために用いられる前記磁石を利用して復帰手段が構成されていることから、固定部及び可動部が相対変位した位置から初期状態に復帰させる手段において従来のように部材同士が接触することがない。このため、初期状態への復帰時に塵埃が発生することを防止できる。しかも、固定部と可動部とを相対変位可能とするための構成とは別に初期状態へ復帰させる構成を設けることも不要となるから装置の小型化にも大きく寄与する。

手段５．前記固定部及び前記可動部の一方を非磁性体によって形成してその非接触支持面に前記磁石を設け、他方の非接触支持面には、磁性体によって形成され、前記磁石と相対向する面の形状がその磁石の対向面と同一形状をなす着磁部を設け、その着磁部の周囲には環状溝を備え、これにより前記復帰手段を構成した手段４に記載のコンプライアンス装置。

手段５によれば、固定部及び可動部の一方に設けられた単体の磁石によって、他方に形成された着磁部は着磁される。これにより、固定部及び可動部の両者は引き寄せられ、両者の相対的な非接触支持が安定化される。そして、外力の作用しない状態では、固定部及び可動部は、磁石と着磁部の相対向する面が、二次元平面上又は球面上における位置において位置ずれなくほぼ一致した状態の位置で非接触支持されることになる。それというのも、磁石と着磁部の相対向する面が同一形状となるように構成されているため、そのような位置ずれのない状態は互いに引き合う磁石と着磁部とが安定した状態にあるからである。このような状態が手段５における初期状態となる。そして、外力の作用により固定部及び可動部が相対変位するも、その外力が除かれると、固定部及び可動部は磁石の作用により非接触状態のまま前記初期状態に自動的に復帰する。このように、自動的に復帰させるための構成としては磁石を設けるだけでよく、しかもその磁石はそもそも非接触支持を安定化させるためにも利用していることから、余分な構成が不要となり装置の大幅な小型化が実現できる。さらに、磁石は固定部及び可動部の一方だけに設ければよいから、製造コストの削減にもつながる。

手段６．前記固定部及び前記可動部を非磁性体によって形成し、その両非接触支持面（支持面２ａ，被支持面１５ａ）に前記磁石をそれぞれ設け、両磁石を、互いに相対向する面の形状が同一形状となるように構成し、これによって前記復帰手段を構成した手段４に記載のコンプライアンス装置。

手段６によれば、固定部及び可動部の両非接触支持面に設けられた磁石によって両者は引き寄せられ、両者の相対的な非接触支持が安定化される。そして、外力の作用しない状態では、固定部及び可動部は、それぞれに設けられた磁石の相対向する面が、二次元平面上又は球面上における位置において位置ずれなくほぼ一致した状態の位置で非接触支持されることになる。それというのも、両磁石の相対向する面が同一形状となるように構成されているため、そのような位置ずれのない状態が互いに引き合う磁石として安定した状態にあるからである。このような状態が手段６における初期状態となる。そして、外力の作用により固定部及び可動部が相対変位するも、その外力が除かれると、固定部及び可動部は磁石の作用により非接触状態のまま前記初期状態に自動的に復帰する。このように、自動的に復帰させるための構成としては磁石を設けるだけでよく、しかもその磁石はそもそも非接触支持を安定化させるためにも利用していることから、余分な構成が不要となり装置の大幅な小型化が実現できる。さらに、両非接触支持面に磁石を設けた構成としたことにより、例えば複数の磁石を設けたような場合には手段５の構成よりも製造が容易でコスト削減も可能となる。複数の磁石に対応する着磁部ごとにその周囲に環状溝を備える必要がないからである。

手段７．前記磁石を前記固定部及び前記可動部の両非接触支持面ごとに複数設け、各磁石をそれぞれ離間して配置するとともに、各非接触支持面における複数の磁石の配置を同一とした手段６に記載のコンプライアンス装置。

手段７によれば、外力の作用しない状態では、固定部及び可動部は、それぞれに設けられた複数の磁石の相対向する面、及び各磁石の配置が、二次元平面上又は球面上における位置において位置ずれなくほぼ一致した状態の位置で非接触支持されることになる。しかも、複数の磁石はそれぞれが離間した状態で配置されるため、各非接触支持面に円形状の磁石を一つだけ設けた場合と異なり、二次元平面上又は球面上においてどの方向を向いているかという方向性まで特定される。このような状態が手段７における初期状態となる。このため、固定部及び可動部の初期状態に特定の方向性をもたせる必要がある場合にきわめて有益となる。加えて、複数の磁石が離間して配置される構成により、一つの磁石を設けただけの場合に比べて磁石の配置を様々に工夫することができる。このため、磁石の周辺に別部材を設ける必要があったり、静圧発生部の形状が特定されたりした場合など、磁石の設置状況に制約がある場合にも幅広く対応することができる。

手段８．前記複数の磁石を、その各磁石を順に直線で結んでできる形状の中心と、非接触支持面の中心とが略一致するように配置した手段７に記載のコンプライアンス装置。

手段８によれば、固定部と可動部とが引き寄せられる場合の中心が、非接触支持面の中心となるから、その両者の引き寄せを非接触支持面上で偏りなく行うことができる。

手段９．手段５においては磁石及び着磁部を、手段６においては両磁石をそれぞれ非接触支持面上に一つ設け、その両者が相対向する面の形状を非円形状としたコンプライアンス装置。

手段９によれば、磁石等の各形状を非円形状とすることで、それが円形状である場合と異なり、固定部及び可動部の非接触支持が二次元平面上又は球面上における位置において位置ずれなくほぼ一致した状態の位置で行われるだけでなく、その二次元平面上又は球面上においてどの方向を向いているかという方向性まで特定された状態で行われる。そして、この状態が初期状態となる。このため、外力の作用により固定部及び可動部が相対的に変位した後、その外力が除かれると、その方向性まで特定された初期状態に自動的に復帰することになる。従って、固定部及び可動部の初期状態に特定の方向性をもたせる必要がある場合にきわめて有益となる。もっとも、非円形状とはいえ角の多い多角形状となると円形状に近くなるため、角が多くなる程方向性を特定することが困難となり得る。このため、多角形状とする場合であれば、三角形状、四角形状、５角形状、６角形状など、比較的角の少ない形状である方が方向性を特定する点では好ましい。

手段１０．前記磁気によって固定部と可動部との両者を引き寄せる構成又は前記磁石の外側に前記静圧発生部を配置し、その静圧発生部を可動部の非接触支持面の周方向に沿って環状に設けた手段１乃至８のいずれかに記載のコンプライアンス装置。

手段１０によれば、前記磁気によって固定部と可動部との両者を引き寄せる構成又は前記磁石の外側で非接触支持面の周方向に沿って環状に設けられた静圧発生部によって固定部と可動部との間に静圧が生成される。そして、静圧発生部の内側で磁気又は磁石によって固定部と可動部とが引き寄せられる。これにより、静圧の発生が一部の領域に限られず可動部の非接触支持面に沿った広い領域で行われることになって、安定した非接触支持が可能となる。

手段１１．手段１乃至１０のいずれかにおいて、前記磁気によって固定部と可動部との両者を引き寄せる構成又は前記磁石を固定部及び可動部の非接触支持面の略中央部に設けたコンプライアンス装置。

手段１１によれば、非接触支持面の略中央部で固定部と可動部との両者が引き寄せられることになるから、その両者の引き寄せを非接触支持面上で偏りなく行うことができる。

手段１２．前記静圧発生部を多孔質体によって構成した手段１乃至１１のいずれかに記載のコンプライアンス装置。

手段１２によれば、静圧発生部が多孔質体により構成されているため、多孔質体を通過する際に気体が絞られることで好適に静圧を発生させることができ、しかも単なる絞り通路よりも均等に静圧を発生させることができる。その結果、固定部と可動部とを安定した状態で非接触支持することができる。

以下、コンプライアンス装置の一実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１はコンプライアンス装置の断面図、図２はその平面図、図３はベースをスライダ側からみた平面図、図４はスライダをベース側からみた平面図である。なお、図１は図２におけるA−A線断面図である。

図１，２に示すように、コンプライアンス装置１は平面視において略四角形状をなすベース２を備えている。ベース２はステンレス鋼などの非磁性体によって形成され、その外面には任意の位置にポート３が設けられている。ポート３は、例えば配管が接続されるための雌ネジが形成された雌ネジ孔として形成したり、ワンタッチ継手を設けたりする等、各種形態が考えられる。コンプライアンス装置１の使用時においてこのポート３には図示しない圧力供給装置からの配管が接続される。なお、ベース２の形状は略円形状とするなど図示の形状に限られるものではない。

ベース２の前記ポート３の設けられた面とは異なる一平面は支持面２ａとされ、この支持面２ａは平坦面として高精度な仕上げ処理がなされている。支持面２ａには円環状に形成された収容溝５が形成されている。収容溝５の底面にはさらに、収容溝５と同様に円環状に流通溝６が形成されている。そして、ベース２の内部にはこの流通溝６内に開口する気体通路７が形成されており、かかる気体通路７を介して流通溝６内は前記ポート３に連通されている。

収容溝５には円環状に形成された多孔質体８がベース２の支持面２ａから突出した状態で密に収容され、その状態で固定されている。この多孔質体８はその突出した平面８ａ（以下、突出面８ａという。）が高精度に仕上げ処理されており、平坦度の高められたものである。図示しない圧力供給装置から前記ポート３に供給された加圧気体は、気体通路７、流通溝６を経てこの多孔質体８に供給されることになる。そして、ベース２の支持面２ａから突出した多孔質体８の外周部にはシールが施されているため（図示略）、多孔質体８に供給された加圧気体はその突出面８ａから噴出する。なお、多孔質体８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によって構成することができるが、それ以外にも、焼結三フッ化樹脂、焼結四フッ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等の合成樹脂材料や、焼結カーボン、焼結セラミックスなどによって構成することもできる。

ベース２には多孔質体８の内側において支持面２ａの略中央部に、平面視において四角形状をなす収容凹部９が形成されている。図３にも示すように、収容凹部９には、同収容凹部９と同一外形をなす磁石１０（永久磁石）が収容され、その状態で固定されている。そして、この磁石１０の表面がベース２の支持面２ａの一部を構成している。ベース２においては、支持面２ａの略中央部、すなわち磁石１０の露出面の略中央部を通る線（図３において支持面２ａの略中央部を通り、紙面と直交する線）をベース中心線とする。ベース２及び磁石１０にはベース中心線を中心として、支持面２ａからその反対側の面２ｂにかけて貫通するベース貫通孔１１が形成されている。

また、ベース２の前記支持面２ａとは反対側の面２ｂに、その面２ｂから突出する取付用突部１２が設けられている。取付用突部１２はその中心がベース中心線と一致するように設けられ、この取付用突部１２にも前記ベース貫通孔１１が延設されている。そして、取付用突部１２の外周部には雄ネジ部１２ａが形成されており、この取付用突部１２を介してベース２が他の部材に取り付けられるよう構成されている。なお、ベース２と他の部材との取付構成は、この取付用突部１２の外周部に雄ネジ部１２ａを形成するものに限定されず、例えばビス等の固定具を用いて取り付けるよう構成してもよい。

ベース２の支持面２ａ側には、スライダ１５が設けられている。スライダ１５は、例えば磁性ステンレス鋼のような磁性体によって形成され、平面視において略円形状に形成されている。そして、その径はベース２の支持面２ａに円環状に設けられた多孔質体８の外径よりも大きくなるように形成されている。このため、スライダ１５はそのベース２側の面１５ａ（以下、被支持面１５ａという。）で多孔質体８の突出面８ａから噴出する加圧気体によって非接触支持されることになる。すなわち、多孔質体８の突出面８ａとスライダ１５の被支持面１５ａとの間に圧力エア層が形成され、静圧がもたらされる。これにより、スライダ１５はベース２の支持面２ａ（より詳しくは、多孔質体８の突出面８ａ）において非接触支持される。

なお、スライダ１５の被支持面１５ａは平坦面として高精度な仕上げ処理がなされている。また、後述するようにスライダ１５はその中心軸線がベース中心線と略一致した状態で非接触支持されるが、外力の作用によりスライダ１５がその状態からずれたような場合であっても、想定範囲の位置ずれであれば多孔質体８の露出が避けられるように構成されている。

ここで、スライダ１５が単に静圧によって非接触支持されているだけであると、ベース２によるスライダ１５の支持は不安定なものとなる。このため、コンプライアンス装置１は前記磁石１０を設けたことに加えて、以下のような構成を採用することによって、スライダ１５を安定した状態で非接触支持している。

図４に示すように、スライダ１５の被支持面１５ａには、その平面視において、中心軸線を中心として略四角形状をなす環状に形成された環状溝１６が設けられている。これにより、環状溝１６の内側には環状溝１６の底部を基準として凸となる着磁部１７が形成されている。なお、厳密に考えれば、スライダ１５が磁性体によって形成されている以上、スライダ１５全体が着磁部であると考えられなくはない。ただ、本実施形態では被支持面１５ａに形成された環状溝１６によってその内側と外側とが区分されている。このため、環状溝１６の内側では磁石１０による着磁が外側よりも強められているという意味で、環状溝１６の内側を着磁部１７と呼称することにする。着磁部１７を平面視した場合の形状、すなわちスライダ１５の被支持面１５ａを平面視した場合に環状溝１６の内側辺によって形成される形状は、前記ベース２の支持面２ａに設けられた磁石１０を平面視した形状と同一の形状となるように形成されている。そして、スライダ１５の着磁部１７とベース２側の磁石１０とは相対向し、しかも前述した通りスライダ１５は磁性体によって形成されているから、磁石１０の作用によってスライダ１５にはベース２側に引き寄せられる吸引力が作用することになる。

ここで、磁石の一般的な性質について図５に従って説明する。なお、図５では磁石Ｍは固定された状態にあるものと仮定する。また、磁性部材Ｊが磁石Ｍに引き寄せられることにより本来なら両者は接触した状態となるはずであるが、説明の便宜上、両者が離れた状態が維持されているものと仮定する。磁石Ｍの極は図示の場合と逆であってもよい。

磁石Ｍと磁性部材Ｊが同一の平面形状をなす平行な対向平面Ｍａ，Ｊａをそれぞれ有する場合、両者は、図５（ａ）に示したように、その対向平面Ｍａ，Ｊａ同士が平面視した場合に重なり合う状態で保持されることになる。それというのも、磁性部材Ｊに作用する磁石Ｍの磁力が最も安定しているのがこの状態だからである。このため、図５（ｂ）に示したように、磁石Ｍに対して磁性部材Ｊの位置がずれた状態にあると、磁石Ｍの磁力によって磁性部材Ｊは図５（ａ）に示した安定状態に自然と復帰しようとする。そして、その磁力が復帰を妨げる力（例えば、磁性部材Ｊに作用する外力など）に勝れば、磁性部材Ｊは図５（ａ）の状態に復帰する。

本実施形態ではこのような磁石の性質を利用している。すなわち、ベース２の支持面２ａに設けられた磁石１０の形状に合わせて、スライダ１５の被支持面１５ａに着磁部１７が形成されていることから、両者が互いに位置ずれすることなく相対向した状態でスライダ１５はベース２側へ引き寄せられる。静圧によって非接触支持された状態にあるスライダ１５は、この引き寄せとあいまって、磁石１０と着磁部１７とが位置ずれなく対向した位置で安定した状態で非接触支持されることになる。そして、着磁部１７の中心はスライダ１５の中心軸線が通り、磁石１０の略中央部にもベース２のベース中心線が通っていることから、スライダ１５はその中心軸線がベース中心線と略一致した状態で非接触支持されることになる。スライダ１５にはその中心軸線を中心とするスライダ貫通孔１８が形成されていることから、このスライダ貫通孔１８はベース貫通孔１１につながる。なお、多孔質体８の突出面８ａとスライダ１５の被支持面１５ａとの間にできる微小な隙間は、磁石１０の磁力と加圧気体の噴出量によって決定されることになる。従って、これら磁力や噴出量の調整を行えば所望の隙間を得ることが可能である。また、コンプライアンス装置１はスライダ１５を下にして配置される場合もあるから、そのような場合はスライダ１５がベース２から落下しないだけの吸引力をスライダ１５に作用させる磁石１０が必要となる。

また、磁石１０と着磁部１７の形状を略四角形状としていることから、非接触支持されたスライダ１５のベース２に対する位置は特定された位置となる。すなわち、略四角形状をなす磁石１０と着磁部１７とが位置ずれなく相対向する位置、より詳しくは、スライダ１５を平面視した場合の上下・左右の位置と、その位置における向き（方向性）が特定された位置がスライダ１５の初期状態として特定される。このため、仮にスライダ１５に対して何らかの外力が作用してスライダ１５の位置が前記初期状態からずれてしまったとしても、その外力の作用がなくなれば、スライダ１５はもとの初期状態に復帰する。これに対して、磁石１０と着磁部１７の形状が円形状であると、両者が位置ずれなく対向する位置でスライダ１５は非接触支持されるものの、その位置は上下・左右の位置が特定されるだけで向きを特定することはできない。このため、外力の作用によりスライダ１５の位置ずれが生じた後、外力の作用がなくなって復帰しても、外力が作用する前の初期状態と向きまで同じ状態には復帰しない。

なお、スライダ１５にはその被支持面１５ａとは逆側の平面の略中央部において、同平面から中心軸線方向に突出する突出部１９が設けられている。そして、この突出部１９には図示しない取り付け部が形成されており、この取り付け部を介して突出部１９の先端部に吸着パッドその他の各種部品が取り付けられるようになっている。突出部１９にも前記スライダ貫通孔１８が形成されている。

ここで、以上のように構成されたコンプライアンス装置１の具体的な寸法の一例を示すことにする。図２に示すような平面視において、ベース２はその一辺が１１ｍｍとされ、スライダ１５はその径が１０．２ｍｍとされている。そして、スライダ１５が二次元平面上で可動し、ベース２に対する位置ずれが生じる場合の最大ずれ量は、０．５ｍｍとして想定されている。ベース２の支持面２ａとスライダ１５の突出部１９の平面との間の高さは１１ｍｍとされ、ベース２とスライダ１５との間の隙間は０．４ｍｍとされている。また、多孔質体８はその外径が９ｍｍ、内径が６．８ｍｍとされている。磁石１０は支持面２ａに現れた部分の一辺が４ｍｍとされ、環状溝１６はその幅が０．６ｍｍとされている。このように、コンプライアンス装置１は装置自体非常に小型化されたものであり、想定されるスライダ１５の位置ずれも０．５ｍｍ以内という微小な範囲となっている。

次に、以上のように構成されたコンプライアンス装置１をワークの吸着搬送装置に適用した場合を、コンプライアンス装置の一用途例として説明する。

図６に示すように、吸着搬送装置２１は装置本体２２を備えている。装置本体２２は図示しないアクチュエータ等の搬送装置と連結され、同搬送装置によって所定位置に移動するように構成されている。装置本体２２にはロッド挿通孔２３が形成され、そのロッド挿通孔２３にはロッド２４が挿通されている。ロッド２４の内部にはその長手方向に沿って吸引用孔２５が形成されている。そして、ロッド２４の先端部にはコンプライアンス装置１が取り付けられている。具体的には、ロッド２４の先端部に形成された雌ネジ部２４ａにベース２の取付用突部１２に形成された雄ネジ部１２ａをねじ込むことで取り付けられる。この取り付けにより、ロッド２４の吸引用孔２５とコンプライアンス装置１のベース貫通孔１１及びスライダ貫通孔１８とが連通される。さらに、コンプライアンス装置１のスライダ１５の突出部１９には、図示しない取り付け部を介して吸着パッド２６が取り付けられている。なお、ロッド２４と装置本体２２との間には図示しない緩衝機能が設けられている。

他方、ロッド２４の基端部には図示しない吸引装置からの配管が接続される。そして、この吸引装置の吸引力がロッド２４の基端部に作用することにより、この吸引力がロッド２４の吸引用孔２５、コンプライアンス装置１のベース貫通孔１１及びスライダ貫通孔１８を介して吸着パッド２６内部に作用する。これにより、吸着パッド２６にはワークが吸着されることになる。

次に、以上のように構成された吸着搬送装置２１の動作について図７を参照しながら説明する。なお、図７では、理解を容易にするために、ワークＷの位置ずれやベース２に対するスライダ１５の変位が強調されている。

まず、図７（ａ）に示すように、吸着搬送装置２１はワーク収容部２７に置かれているワークＷ（例えば、レンズや半導体チップなど）を吸着パッド２６に吸着させる動作を行う。この場合、図示しない搬送装置は吸着搬送装置２１をワークＷの上方に配置し、その後、ワークＷに向けて下降させる。すると、吸着パッド２６がワークＷに当接する。このとき、吸着装置に設けられた図示しない緩衝装置の機能により、吸着パッド２６がワークＷに当接した際の衝撃が緩和される。そして、図示しない吸引装置を駆動して吸着パッド２６に吸引力を作用させると、ワークＷは吸着パッド２６に吸着される。

次いで、吸着したワークＷを次の工程へ移動させるべく搬送装置が駆動される。搬送装置は別のワーク収容部２８（図７（ｂ）参照）の上方に吸着搬送装置２１を配置し、さらにワーク収容部２８に向けて下降させる。この途中でワークＷに対して何らかの外力が作用すると、スライダ１５のベース２に対する位置は当初の初期状態からずれるが、外力の作用がなくなれば、ベース２に設けられた磁石１０とスライダ１５の着磁部１７との関係から、初期状態に自動的に復帰する。

ここで、搬送装置がワーク収容部２８の上方に吸着搬送装置２１を配置する際、吸着搬送装置２１の位置とワーク収容部２８との位置を完全に一致させることは困難であり、両者の間に微妙な位置ずれが生じることを避けられない。このため、図７（ｂ）に示したように、吸着搬送装置２１をワーク収容部２８に向けて下降させると、ワーク収容部２８の周縁に形成されたテーパー部（倣い面）２９にワークＷが当接することになる。そして、その当接後もさらに吸着搬送装置２１を下降させると、コンプライアンス装置１のスライダ１５がテーパー部２９に倣って自動的に変位する。それというのも、前述したようにスライダ１５はベース２に設けられた磁石１０によって引き寄せられながら静圧によって非接触支持された状態にあるため、ベース２に対して二次元平面上を移動可能な状態となっているからである。そして、テーパー部２９に当接しながら下降することでワークＷに作用する外力がスライダ１５に作用し、その外力によってスライダ１５が自動的に変位し、位置ずれが吸収される。その結果、吸着搬送装置２１の下降を継続すると、図７（ｃ）に示すように、最終的にワークＷはワーク収容部２８に配置されることになる。

なお、ワークＷがテーパー部２９に当接した時も、その後に下降を継続する時も、その際に生じる衝撃は吸着搬送装置２１に設けられた緩衝装置により緩和されて、ワークＷの破損が防止される。また、コンプライアンス装置１が想定しているスライダ１５の位置ずれ量（前述した具体的寸法においては０．５ｍｍ以内）は、吸着搬送装置２１によるワークＷの搬送時に生じる位置ずれが考慮されている。従って、ワークＷの搬送時における位置ずれ量も微小なものが想定されている。

その後、吸着パッド２６への吸引力の作用を停止し、搬送装置によって吸着搬送装置２１を上昇させると、吸着パッド２６とワークＷとが離れ、ワークＷがワーク収容部２８に置かれたまま、吸着搬送装置２１だけが上昇することになる。このとき、スライダ１５に作用していた外力がなくなるため、ベース２に設けられた磁石１０とスライダ１５の着磁部１７との関係から、スライダ１５は初期状態に自動的に復帰する。

以上詳述した本実施の形態のコンプライアンス装置１によれば、多孔質体８による静圧発生と、磁石１０と着磁部１７との作用により、ベース２とスライダ１５との間では静圧の発生と引き寄せとが同時に行われる。これにより、両者の相対的な非接触支持を安定した状態で行うことができる。そして、このような構成により、外力の作用によってベース２とスライダ１５とが相対的に変位した場合でも、その変位時に塵埃が発生するのを防止できる。このため、従来のように塵埃を取り除くための構成は不要であり、その分装置を小型化することができる。しかも、非接触支持であるためにベース２とスライダ１５との間の磨耗がなく、装置１は半永久的な使用が可能となる。さらに、非接触支持のため、スティックスリップ等による振動をなくすこともでき、かかる振動がワークに与える影響を考慮する必要もなくなる。

また、外力の作用によりスライダ１５がベース２に対して変位した場合に、その変位した位置から初期状態への復帰は前記磁石１０と前記着磁部１７の作用により行われるため、その復帰のための手段において従来の構成のように部材同士が接触することがない。このため、スライダ１５が初期状態への復帰する時にも塵埃が発生することを防止できる。しかも、磁石１０及び着磁部１７は非接触支持かつ変位可能とするための構成を兼ねていることから、コンプライアンス装置１の小型化にも大きく寄与できる。

さらに、スライダ１５の被支持面１５ａを円形状とし、多孔質体８を円環状に形成し、いずれも円形状という同一形状となっているため、多孔質体８はスライダ１５の被支持面１５ａの周方向に沿って設けられている。このため、スライダ１５の被支持面１５ａにおいて静圧の発生が一部の領域に限定されず、被支持面１５ａの周方向に沿った広い領域で行われることになる。このため、スライダ１５の非接触支持を安定した状態で行うことができる。

さらにまた、ベース２とスライダ１５とを引き寄せるとともに、スライダ１５の初期状態を決める磁石１０及び着磁部１７はそれぞれベース２の支持面２ａ、スライダ１５の被支持面１５ａの略中央部に設けられている。このため、ベース２及びスライダ１５の略中央部でその両者が引き寄せられることになり、その両者の引き寄せを偏りなく行うことができる。

なお、実施の形態は上記した内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

（ａ）上記実施の形態では、ベース２の支持面２ａに現れる形状が略四角形状となる磁石１０を設けたが、磁石１０の形状はこの形状に限られない。例えば、円形状や三角形状などの多角形状であってもよい。この場合、スライダ１５の被支持面１５ａに形成される着磁部１７の形状も、磁石１０の形状に合わせて形成されることになる。ただ、前述したように円形状の場合は位置ずれしたスライダ１５が位置ずれのない位置に自動的に復帰するという作用は得られるものの、向きまで特定された位置に復帰することが困難である。このため、方向性が特定されるワークＷには不向きであるという欠点がある。その意味では、非円形状であることが円形状であるよりも好ましい。

（ｂ）上記実施の形態では、ベース２の支持面２ａに略四角形状の磁石１０を一つだけ設けたが、複数の磁石をそれぞれが離間した状態で配置した構成としてもよい。例えば、図８に示すように複数の磁石３２を順に直線で結んだ形状が略正方形となるように配置した構成が考えられる。この場合、スライダ１５には磁石３２ごとに対応する着磁部１７を形成してもよいが、スライダ１５を非磁性体によって構成し、スライダ１５の被支持面１５ａのベース２側磁石３２と対応する位置に磁石を新たに設けた構成としてもよい。このような構成によれば、一つの磁石を設けただけの場合に比べて磁石の配置を様々に工夫することができるため、磁石３２の周辺に別部材を設ける必要があったり、多孔質体８の形状が特定されたりした場合など、磁石３２の設置状況に制約がある場合にも幅広く対応することができるというメリットがある。

なお、ベース２の支持面２ａ及びスライダ１５の被支持面１５ａにおける前記各複数の磁石３２は、その各磁石３２を順に直線で結んでできる形状の中心と、支持面２ａ及び被支持面１５ａの中心とが略一致するように配置することが好ましい。これにより、ベース２とスライダ１５とが引き寄せられる場合の中心が、支持面２ａ及び被支持面１５ａの中心となるから、その両者の引き寄せを支持面２ａ及び被支持面１５ａ上で偏りなく行うことができる。

（ｃ）上記実施の形態では、スライダ１５が二次元平面上を移動する、いわゆる平面倣いを行う構成において、磁石１０の作用を利用してスライダ１５をベース２に対して非接触支持しているが、球面倣いを行う構成においても同様に磁石を利用してスライダを非接触支持する構成を採用することができる。この場合、例えば、図９に示すような構成が一例として考えられる。図９において、球面倣い装置３３の本体３４はポート３５から通路３６、流通溝３７を介して加圧気体が供給される球面多孔質体３８を備え、その加圧気体が球面多孔質体３８の表面から噴出することによって、スライダ３９が非接触支持されるものである。球面多孔質体３８とスライダ３９のそれぞれの対向面に磁石４０ａ，４０ｂ
を設けることで、かかる磁石４０ａ，４０ｂの作用により、スライダ３９に作用した外力がなくなると、スライダ３９は、同スライダ３９側の磁石４０ａと本体３４側の磁石４０ｂとが位置ずれなく対向する位置に復帰する。このため、本実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

（ｄ）上記実施の形態では、ベース２を非磁性体によって構成し磁石１０を設けるとともに、スライダ１５を磁性体によって構成し着磁部１７を形成したが、これと逆の構成であってもよい。すなわち、スライダ１５を非磁性体によって構成し着磁部１７が形成されていた箇所に磁石１０を設け、ベース２を磁性体によって構成し磁石１０が設けられていた箇所に着磁部１７を形成する構成とすることも可能である。

（ｅ）上記実施の形態では、スライダ１５自体を磁性体によって構成し、磁石１０の形状と合わせて着磁部１７を形成する構成としたが、スライダ１５を非磁性体によって構成し、その被支持面１５ａに着磁部１７の代わりとして磁石１０の形状とあわせた磁石を設けた構成とすることも可能である。また、磁石を設けるのではなく、着磁部１７の部分だけを磁性体によって構成することも可能である。

（ｆ）上記実施の形態では、スライダ１５の被支持面１５ａに環状溝１６を形成して着磁部１７を設けたが、被支持面１５ａから突出するように着磁部１７を設けることも可能である。

（ｇ）上記実施の形態では、多孔質体８に加圧気体を供給してスライダ１５を非接触支持する構成のみを示したが、スライダ１５を吸引して保持することも可能である。すなわち、ポート３に吸引装置からの配管を接続して、気体通路７、流通溝６を介して多孔質体８に負圧を作用させると、多孔質体８の突出面８ａ周辺に存在する気体が吸引されることになる。これに伴い、スライダ１５の被支持面１５ａがベース２の支持面２ａ（より詳しくは、多孔質体８の突出面８ａ）に吸着され、その位置で固定されることになる。このため、スライダを初期状態で固定することはもとより、外力の作用により初期状態からずれた位置でも固定することが可能であり、任意の位置で固定可能という点で吸着装置としての利用の幅を広げることができる。

（ｈ）上記実施の形態では、多孔質体８を円環状に形成したが、略四角形状をなす環状に形成したり、複数の独立した多孔質体８を設けたりする構成としてもよい。ただ、製造の容易性やコストの面を考慮すると、円環状に形成することが最も好ましい。

（ｉ）上記実施の形態では、コンプライアンス装置１の一用途例として説明した吸着搬送装置２１はワークＷを吸着した際の状態をそのまま維持しながら搬送するものであったが、ワークＷを吸着させた後にワークＷを所定の方向へ旋回させて向きを変える旋回機能をもたせてもよい。また、コンプライアンス装置１の用途は吸着搬送装置２１に限定されるものではなく、例えば、スライダ１５側にワークＷを吸着させた状態で当該ワークＷに各種作業を行うステージとして利用することも可能である。

（ｊ）上記実施の形態では、磁石１０の磁気を利用してベース２とスライダ１５とを引き寄せるように構成したが、磁気を発生させる手段としては磁石１０以外に電磁石等を用いることも可能である。もっとも、装置の小型化という要請や操作性の点からみて、磁石を用いることが好ましいといえる。

本実施の形態のコンプライアンス装置を示す断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）。 図１の平面図。 ベースをスライダ側からみた状態を示す平面図。 スライダをベース側からみた状態を示す平面図。 磁石の性質を説明するための説明図。 コンプライアンス装置を用いたワークの吸着搬送装置を示す一部断面図。 吸着搬送装置によるワークの搬送過程を示す概略図。 本実施形態の別例として、ベースをスライダ側からみた状態を示す平面図。 本実施形態の別例として、球面倣い装置を示す一部断面図。

符号の説明

１…コンプライアンス装置、２…ベース、８…多孔質体、１０…磁石、１５…スライダ、１７…着磁部。

Claims (4)

1. 外力の作用により相対的に変位する固定部及び可動部を有し、外力が除かれることで相対変位した固定部及び可動部を自動的に初期状態に復帰させる復帰手段を設けたコンプライアンス装置であって、
   加圧気体の噴出により前記固定部と前記可動部とを相対的に非接触支持する静圧発生部を設けるとともに、前記固定部と前記可動部との両者を磁石によって引き寄せるように構成し、
   前記固定部及び前記可動部の一方を非磁性体によって形成してその非接触支持面に前記磁石を設け、
   前記固定部及び前記可動部の他方を磁性体によって形成してその非接触支持面に環状溝を設け、その環状溝の内側に、該環状溝の底部を基準として凸となり、前記磁石と相対向するとともに、その相対向する面の形状が前記磁石の対向面と同一形状をなす着磁部を設け、
   これにより前記復帰手段を構成したコンプライアンス装置。
2. 前記磁石の外側に前記静圧発生部を配置し、その静圧発生部を可動部の非接触支持面の周方向に沿って環状に設けた請求項１に記載のコンプライアンス装置。
3. 請求項１又は２において、前記磁石を固定部及び可動部の非接触支持面の中央部に設けたコンプライアンス装置。
4. 前記静圧発生部を多孔質体によって構成した請求項１乃至３のいずれかに記載のコンプライアンス装置。

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