JP5053949B2 - 倣い装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1及び図2にしたがって説明する。
なお、以下の説明では、倣い装置11の上下(鉛直)方向をZ軸(第1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(第2軸)方向及びY軸(第3軸)方向とする。
倣い装置11は、例えば、可動ステージ15を基台12よりも下側に配置した状態で用いられる。この状態で排気エアポート及びロック用エアポートは大気開放され、ピストン部24がばね28によって付勢されることで、ピストンロッド13は可動ステージ15側に移動しロック解除位置となる。そして、ピストンロッド13は、その溝部31が鋼球29と係合することで第1軸周りの回動が規制された状態になる。また、同時に、倣い装置11のエアポートから加圧エアが供給されると、エア通路33bを経由して凹状半球面35から加圧エアが噴出される。そして、球面テーブル14及び可動ステージ15は揺動可能な状態になり、基台12と、球面テーブル14との界面に静圧がもたらされ、球面テーブル14は基台12から離間する。それと同時に、球面テーブル14は、磁石49の磁力によって基台12に引き寄せられる。そして、球面テーブル14は、基台12から離れる力と基台12に引き寄せられる力とが釣り合うことにより、凹状半球面35と凸状半球面36とが非接触な状態で回動可能に支持される。
(1)倣い装置11は、ピストンロッド13と、ピストンロッド13のピストン部24に形成された溝部31と、溝部31に係合可能な鋼球29と、ピストンロッド13の第2端部38と可動ステージ15との間に介装された回り止め機構16とを備えている。回り止め機構16は、第2端部38に締結固定された第1受け板42と、可動ステージ15に締結固定された第2受け板43と、第1受け板42を吸着して第2受け板43に近づける磁石モジュール44とを備えている。そして、回り止め機構16は、ガタがない状態でピストンロッド13と可動ステージ15とを間接的に接続できるため、倣い装置11の位置決め精度を上げることができる。
次に、第2実施形態では、回り止め機構の構成が第1実施形態と主に異なっており、第2実施形態では前記第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
倣い装置11を用いてツールの先端面を対象物に倣わせる場合、倣い装置11は、ピストンロッド13をロック解除位置に移行させた状態で対象物に押し付けられる。このとき、対象物がY軸方向に沿って傾斜していれば、可動ステージ15は、対象物の傾斜角度に追従するようにX軸周りに回動し、対象物がY軸方向に傾斜していてもツールの先端面は対象物に対して平行に倣う。一方、対象物がX軸方向に沿って傾斜していれば、可動ステージ15は、対象物の傾斜角度に追従するようにY軸周りに回動し、対象物がX軸方向に傾斜していてもツールの先端面は対象物に対して平行に倣う。なお、可動ステージ15がX軸周りに回動しようとするとき、第2受け板62は第2磁石65及び第2磁性材67に対して摺動する。また、可動ステージ15がY軸周りに回動しようとするとき、第1磁石64及び第1磁性材66が第1受け板61に対して摺動する。そのため、回り止め機構60は、可動ステージ15のX軸周り及びY軸周りの回動を規制することはない。
(7)第1磁石64は第1受け板61を吸着するために設けられ、第2磁石65は第2受け板62を吸着するために設けられている。したがって、第1受け板61及び第2受け板62には、それぞれ別の磁石からの磁力を作用させることができる。
次に、第3実施形態では、回り止め機構の構成が第1実施形態及び第2実施形態と主に異なっており、第3実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態と異なる部分を中心に説明する。
倣い装置11が対象物に押し付けられて対象物から可動ステージ15に対してZ軸周り方向の力が加えられた場合、第1受け板71又は第2受け板72は磁石モジュール73から離間しようとする。しかし、第1受け板71が磁石モジュール73から離間しようとしたときには、第1磁石ホルダ74の第1磁石77の磁力によって第1受け板71は第1磁石ホルダ74に引き寄せられる。また、第2受け板72が磁石モジュール73から離間しようとしたときには、第2磁石ホルダ75の第2磁石80の磁力によって第2受け板72は第2磁石ホルダ75に引き寄せられる。したがって、ツールがZ軸周りに回動することはなく、倣い装置11は、Z軸周り方向においてツールを正確に位置決めして、ツールの先端面を対象物に倣わせることができる。
次に、第4実施形態では、回り止め機構、可動部材、ピストンロッドの第2端部の構成が第1実施形態と主に異なっており、第4実施形態では、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
倣い装置11では、可動ステージ15に対してツールを取り付ける際、例えば、誤って、ピストンロッド13をロック解除位置に位置させた状態で作業が行われることがある。この場合に、可動ステージ15にZ軸周り方向に過大な力がかかると、回り止め機構100を介してピストンロッド13にZ軸周りに過大な力が加えられる。すると、ピストン部24は、溝部31が鋼球29から乗り上げるようにしてカバー18側にずれながらZ軸周りに回転する。そして、鋼球29と溝部31との位置がずれると、ピストン部24に対するZ軸周り方向の回転の規制は解除され、可動ステージ15のZ軸周りの回り止めは解除される。したがって、可動ステージ15に対して過剰な第1軸周りの回転力が作用した場合には、可動ステージ15に対するZ軸周りの回り止めは解除され、回り止め機構100及びピストンロッド13に過剰な負荷がかかることを回避できる。
(8)第1回り止めピン101は、Y軸方向に平行な状態で、かつピストンロッド92の第2端部97、回り止めリング103、及び可動ステージ90に挿通されている。また、第2回り止めピン102は、X軸方向に平行な状態で、ピストンロッド92の第2端部97、回り止めリング103に挿通されている。そして、磁石104によって第1回り止めピン101は回り止めリング103の第1ピン挿入溝部105に押し付けられている。また、第2ピン挿入溝部106は第2回り止めピン102に押し付けられている。したがって、第1回り止めピン101と第2回り止めピン102とをガタがない状態で接続できるため、倣い装置11の位置決め精度を向上させることができる。
次に、第5実施形態では、第1回り止めピン及び第2回り止めピンの構成と、付勢手段としての磁石の配設箇所とが第4実施形態と主に異なっており、第5実施形態では、第4実施形態と異なる部分を中心に説明する。
○ 第4実施形態において、付勢手段の構成を変更してもよい。例えば、第4実施形態において、付勢手段として磁石104の代わりに、第1回り止めピン101を第1軸周り方向に回転させて押し付けるばね部材を用いてもよい。この場合、図10に示すように、収容孔109にコイルスプリング120及び、コイルスプリング120の一端120aと当接するストッパ部材121を設けてもよい。この場合、コイルスプリング120の他端120bが第1回り止めピン101と当接するようにして、第1回り止めピン101を付勢するように構成すればよい。また、ばね部材として、コイルスプリング120の代わりに、板バネを用いて、第1回り止めピン101を付勢するように構成してもよい。
○ 溝部31の形状については、とくに限定されない。溝部31をU溝、半球状、テーパー状に形成してもよい。
○ ピストン部24とボディ17の内周部とのシールをパッキン26以外で行ってもよい。ダイアフラムシール、メタルシール、ラバーシールによって、ピストン部24とボディ17の内周部とのシールを行ってもよい。
Claims (8)
- 凹状半球面及び凸状半球面のいずれか一方を備える固定部材に他方を備える可動部材を揺動可能に設け、前記両部材との間に加圧流体を噴出することによって前記両部材同士を非接触にし、その状態で前記可動部材を対象物に押し付けて平行に倣わせるようにした倣い装置において、
第1端部が前記固定部材内に収容されるとともに第2端部が前記可動部材内に収容されたロッド部材と、
前記可動部材内に収容され、前記可動部材の揺動を許容するとともに前記可動部材の第1軸周りの回動を規制する回り止め機構と、を備え、
前記回り止め機構は、
前記第1軸に直交する第2軸方向に配置されるとともに前記可動部材に一体に装着された可動側部材と、
前記第1軸及び前記第2軸に直交する第3軸方向に配置されるとともに前記ロッド部材の前記第2端部に一体に装着され、前記可動側部材の前記第1軸周りの回動を規制するためのロッド側部材と、
前記可動側部材を前記ロッド側部材に近づけるように付勢する付勢手段と、を備え、
前記可動側部材は、前記付勢手段によって付勢された状態で前記ロッド側部材と接続されていることを特徴とする倣い装置。 - 前記可動側部材及び前記ロッド側部材は、磁性材からなり、
前記付勢手段は、前記ロッド側部材と前記可動側部材との間に介装されるとともに磁力によって前記ロッド側部材と前記可動側部材とを吸着する磁石モジュールである請求項1に記載の倣い装置。 - 前記磁石モジュールは、
磁石と、前記磁石を間に挟み前記磁石から発生する磁束の磁路を構成する磁路形成用の一対の磁性材と、を備え、
前記一対の磁性材は、前記ロッド側部材及び前記可動側部材と接するように設けられている請求項2に記載の倣い装置。 - 前記磁石モジュールは、
前記ロッド側部材を吸着するために設けられた第1磁石と、
前記第1磁石を間に挟んだ状態で前記ロッド側部材と接するとともに前記第1磁石から発生した磁束の磁路を構成する磁路形成用の一対の第1磁性材と、
前記可動側部材を吸着するために設けられた第2磁石と、
前記第2磁石を間に挟んだ状態で前記可動側部材と接するとともに前記第2磁石から発生した磁束の磁路を構成する磁路形成用の一対の第2磁性材と、
前記第1磁石及び前記第1磁性材と前記第2磁石及び前記第2磁性材との間に介在する非磁性材と、を備えた請求項2に記載の倣い装置。 - 前記磁石モジュールは、
前記ロッド部材側に設けられるとともに非磁性体に第1磁石が一対埋設されてなる第1磁石ホルダと、
前記可動部材側に設けられるとともに非磁性体に第2磁石が一対埋設されてなる第2磁石ホルダと、を備え、
前記第1磁石ホルダは、前記第1磁石が前記ロッド側部材と接する状態で前記ロッド側部材と平行に配設され、
前記第2磁石ホルダは、前記第2磁石が前記可動側部材と接する状態で前記可動側部材と平行に配設されている請求項2に記載の倣い装置。 - 前記回り止め機構は、第1係合溝部及び第2係合溝部が設けられるとともに、前記第2端部を包囲するように配置された回り止めリングをさらに備え、
前記可動側部材は、前記可動部材と、前記ロッド部材の前記第2端部と、前記第1係合溝部と、に挿通された第1回り止めピンであり、
前記ロッド側部材は、前記ロッド部材の前記第2端部と、前記第2係合溝部と、に挿通された第2回り止めピンであり、
前記付勢手段は、前記第1回り止めピンを前記第1軸周りに付勢する請求項1に記載の倣い装置。 - 前記ロッド部材の前記第1端部は、前記固定部材内に設けられた圧力作用室に配設されるピストン部であり、
前記ロッド部材は、前記圧力作用室に対する作動流体の給排によって、前記可動部材を前記固定部材に押し付けて前記可動部材を揺動不能にロックするロック位置、及び押し付けずに前記可動部材を揺動可能にするロック解除位置に移行可能に構成され、
前記固定部材内には、前記ロッド部材が前記ロック解除位置となったときに、前記ロッド部材の前記第1軸周りにおける回動を規制するロック機構が設けられている請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の倣い装置。 - 前記ロック機構は、
前記ピストン部の端面に設けられた溝部と、
前記溝部と対向するように前記固定部材内に収容され、前記ロッド部材が前記ロック解除位置となったときに前記溝部と係合する球と、によって構成されている請求項7に記載の倣い装置。
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