JP6214482B2 - 往復移動機構 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブル・チューブ等の長尺体と、該長尺体を支持するために長尺体に沿って配置された支持部材とを有し、例えば、電子部品製造装置等のロボット、工作機械、クレーン、プリンタ等におけるＸ−Ｙの２軸等で往復移動する先端側の移動部と基端側の固定部等との間に配置される往復移動機構に関する。

例えば、チップマウンタ等の半導体製造装置は、ノズルに吸着したチップ型の電子部品をプリント基板・ウエハ等の所定箇所まで移動させ、当該箇所に搭載するために、モータ等で駆動され、Ｘ−Ｙの２軸等で往復移動する機構を備えている。従来、かかる往復移動機構には、電気ケーブルやエアの流路となるチューブ等で構成された長尺体を備えており、この長尺体３０１の構成如何によっては、図６（A）に示すとおり、長尺体３０１の撓みやダレが発生し、長尺体３０１の高さ方向における内周面が接触し、稼働時の安全性を損なうおそれがあった。このような問題を防止するために、図６（B）に示すとおり、少なくとも長尺体３０１の内側に配置された金属板（例えば、SUS板）から成るＵ字状に湾曲可能な支持部材３０２とを備えると共に、これら長尺体３０１と支持部材３０２それぞれの両端部が図示しない固定部及び移動部にそれぞれ接続され、移動部の往復運動により稼働するものがある。

このように、従来は、Ｕ字状に湾曲可能な支持部材を少なくとも長尺体の内側に配置することで、長尺体の撓みやダレを防止するようにしている。しかしながら、かかる従来の構成では、図６（C）に示すとおり、長尺体の湾曲部に生じる復元力（反発力）により湾曲部分において長尺体が支持部材に沿わずに膨らんでしまうことになり、その膨らみ分をも含めて往復移動機構の稼働スペースを確保する必要があるため、往復移動機構全体として高さ等を抑えることができずに、低背化が困難であった。

これに対し、上述した低背化の課題に対し、従来例の構成に加え、湾曲形状における長尺体の外側に新たに支持部材を配置し、湾曲部分において長尺体が膨らんでしまうのを抑え込むことで、膨らみ分のスペースを不要として低背化を図ることも考えられるが、このように構成すると、長尺体を挟持した状態で内側と外側に２つの支持部材が存在していることになるため、本来はそれら２つの支持部材の最小曲げ半径は同じであるのが望ましいが、外側の支持部材については、その内側に長尺体と他の支持部材が内在していることから、その同じ最小曲げ半径を維持することができず、往復移動機構全体としての低背化が図られないという問題があった。

以上のように、近年の半導体製造装置をはじめとした製造機器は、製造される製品の多機能化・高機能化に伴う高密度化・高精度化が求められる一方、製造機器としても小型化・低背化等が益々要求されることが多いので、往往復移動機構にも全体として高さ等を抑えて低背化が可能な技術が切望されている。

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、稼働時の安定性を確保しつつ、湾曲部分において長尺体が支持部材に沿わずに膨らんでしまうのを防止することで、全体として高さ等を抑えて低背化が可能な往復移動機構を提供することにある。

即ち、上記目的達成のため、本発明の往復移動機構は、長手方向の一部分が湾曲された状態で前記長手方向の一端側と他端側がそれぞれ固定部と第１往復移動部間又は第１及び第２往復移動部相互間に配置される自立性を有する長尺体と、多関節部材で構成されるとともに、湾曲された前記長尺体の外側に配置されて該長尺体を前記外側から支持する支持部材とを有し、前記長尺体の内側には開放空間が形成されている往復移動機構であって、前記支持部材は、前記長尺体を前記外側から押圧・支持して該長尺体の曲げに対する復元力方向への移動を規制する第１支持部と、該第１支持部と略直交するように配置される第２支持部とを有することにより、前記第１支持部と第２支持部とにより区画される面以外が開放した収容部が形成され、該収容部に前記長尺体が全体的又は部分的に収容されることを特徴とする。

本発明の一例によれば、あえてコシの強い剛性を有するようにし、長尺体自身に自立性を持たせることで、内側への長尺体の撓みやダレを防止することができるとともに、長尺体に対し、支持部材が外側から支持しているため、湾曲させた際の長尺体自体の膨らみを押さえ込み、長尺体ひいては往復移動機構全体の高さを低減することができるだけでなく、支持部材は長尺体の外側にのみ配置されており、長尺体の内側には開放空間が形成されていることから、支持部材の曲げ半径を最小曲げ半径にまでより近づけることができ、往復移動機構全体としての低背化をさらに図ることができる。更に、前記支持部材は、前記長尺体を前記外側から押圧・支持して該長尺体の曲げに対する復元力方向への移動を規制する第１支持部と、該第１支持部と略直交するように配置される第２支持部とを有することにより、前記第１支持部と第２支持部とにより区画される面以外が開放した収容部が形成され、該収容部に前記長尺体が全体的又は部分的に収容されるので、支持部材を構成する第１支持部と第２支持部により区画される面以外が開放した収容部が形成されることによって、支持部材が、例えば、内向きに凹状の全体形状、Ｌ字を９０度右回転させた全体形状またはこれを反転させた全体形状となり、開放した収容部において、長尺体を収容可能なスペースが形成される。したがって、この収容部に長尺体を全体的または部分的に収容することで、長尺体を湾曲させた際の曲げ半径を、収容部の高さ分、支持部材の最小曲げ半径により近づけることができる。これにより、長尺体は曲げに対する復元力が低減れるとともに、外側の支持部材に対する復元力が低減することによって、支持部材がさらに最小曲げ半径により近い状態で長尺体を支持することができ、往復移動機構全体としての低背化をさらに促進することができる。または、収容部に収容された長尺体は、往復移動の際、曲げ方向に対する復元力方向および幅方向への移動が、第１および第２支持部によってそれぞれ規制されており、往復移動に伴う振動やがたつきによっても支持部材による支持が維持され、安定性が向上する。これにより、製品安定性も向上することができる。

また、前記長尺体の厚みと幅の比率は、幅の方がより大きく形成されているようにしても良い。

この構成によれば、例えば複数本のケーブル等によって長尺体を構成する場合、幅方向に伸びるように配列し、帯状の構成とする事で、高さ方向に対して伸びるように配列するものと比較して、湾曲させた際の曲げに対する復元力が低減する。このため、長尺体の厚みと幅の比率において、幅の方をより大きく形成することにより、長尺体の柔軟性が向上し、ひいては外側の支持部材がより長尺体を支持しやすくなり、支持部材をより最小曲げ半径に近い形で湾曲させることができ、往復移動機構全体としての低背化をより促進することができる。

本発明の第１実施形態の往復移動機構の構成を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態の往復移動機構の主要部の構成を示す図であり、（Ａ）は、Ｕ字状に湾曲した支持部材及びそれに沿って配置された長尺体を示す側面図、（Ｂ−１）はA-A線における断面図、（Ｂ−２）は、B-B線における断面図である。 （Ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る支持部材及びそれに沿って配置された長尺体を、図２（Ｂ−１）に対応するものを抽出して示す断面図であり、（Ｄ）〜（Ｉ）は、その各変形例１〜６を示す。 （Ｊ）は、本発明の第３実施形態に係る支持部材及びそれに沿って配置された長尺体を、図２（Ｂ−１）に対応するものを抽出して示す断面図であり、（Ｋ）及び（Ｌ）は、その各変形例１及び２を示す。 本発明の第４実施形態に係る支持部材及びそれに沿って配置された長尺体を、図２（Ｂ−１）に対応するものを抽出して示す断面図であり、（Ｍ）及び（Ｎ）は、その実施例１及び２を示す。 従来技術を模式的に示した図であり、（A）は往復移動機構における長尺体の課題を説明するための図であり、（B）は（A）の状態に支持部材を内側から設けた図であり、（C）は（B）の状態における課題を説明するための図である。

以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の成立に必須であるとは限らない。以下、図面を用いて説明する。 図１は、本発明の第１実施形態の往復移動機構の構成を模式的に示す図である。図２は、本発明の第１実施形態の往復移動機構の主要部の構成を示す図であり、（Ａ）は、Ｕ字状に湾曲した支持部材及びそれに沿って配置された長尺体を示す側面図、（Ｂ−１）はA-A線における断面図、（Ｂ−２）は、B-B線における断面図である。尚、本実施形態の往復移動機構は、例えば、チップマウンタのモータ等で駆動される可動ユニットとしてのＸ−Ｙの２軸で往復移動する機構の移動部と固定部との間に配置されて使用されるものであり、その長尺体は、電気ケーブルやエアの流路となるチューブ等を組み合わせた全体として弾性を有する帯状体として構成される。但し、以下の説明では、その往復移動機構の要部のみを示し、ステージ、フィーダ、モータ等、実際のチップマウンタが備える他の構成は省略している。また、往復移動機構のＸ軸方向の移動に関してのみ説明している。

本実施形態の往復移動機構１００は、長手方向の一部分が湾曲された状態で全体としてＵ字状の形状を有し、その長手方向の一端側と他端側が、図１に示すように、それぞれ固定部１０２と第１往復移動部１０４間、或いは、図１に括弧書きで示すように、第１及び第２往復移動部１０４及び１０２´相互間に配置された長尺体１０と支持部材２０を有している。また、図２に示すように、往復移動機構１００の長尺体１０は、長手方向の一部分が湾曲された状態でその長手方向の一端側と他端側がそれぞれ上述した固定部１０２と第１往復移動部１０４間等間に配置される複数のケーブル・チューブ等の集合体（組合わせ体）として構成され、集合体（組合わせ体）に対し後述する自立性を有するように構成されている。また、支持部材２０は、複数の駒部材２２が湾曲可能に連続的に連結された多関節部材を有し、長尺体１０に沿って長尺体１０の外側に配置されて長尺体１０をその外側から押圧・支持するように構成されている。更に、長尺体１０が自立性を有することとの関係もあり、湾曲された長尺体１０の内側には、何らの支持部材等は存在せず、開放空間３０が形成されている。

ここで、長尺体１０の「自立性」とは、長尺体１０が湾曲した状態の内側には、何らの支持部材等を有していなくても、長尺体１０の高さ方向における内周部又は内周面同士が互いに接触しない状態を維持できる特性を意味し、例えば、本実施形態においては、図２（A）のLまたはRで示す部分における長尺体１０の内周部１０C、１０Dが、開放空間３０を塞ぐようにして、互いに接触することのない状態を指す。

この「自立性」を長尺体１０に付与する上では、例えば、上下の長尺体１０が複数のケーブル・チューブ等を組み合わせた層構造を構成する場合には、より剛性の高いケーブル・チューブ等をより内側に配置することで長尺体全体の剛性を向上させることによっても実現可能であり、また、長尺体を構成する部材の径や厚みを大きくすることで、同様に剛性させる事によっても実現可能である。さらには、その長尺体（集合体）１０自体の材質によっても実現可能である。

本実施形態では、長尺体１０は、ポリウレタン製のチューブ１２や電気ケーブル１４ａ、１４ｂを複数本、互いに近接させて融着等することにより組み合わされて構成されており、図２に示す例では、４本の比較的径の大きいケーブル及びチューブから成る略矩形状部１０Ａと、多数の比較的径の小さいケーブルから成る帯状部１０Ｂとにより構成されている。ここで、長尺体１０の厚みとは、略矩形状部１０Ａと帯状部１０Ｂの整列方向、即ち、図２（Ｂ）における紙面の上下方向の寸法を意味し、長尺体１０の幅とは、帯状部１０Ｂの複数の電気ケーブル１４の整列方向、即ち、図２（Ｂ）における紙面の左右方向の寸法を有するものとする。この幅方向は、後述する支持部材２０を構成する一対の第２支持部（多関節部材）及びその間の空間により形成される支持部材２０の幅方向に対応している。そして、図２から明らかなように、本実施形態においては、長尺体１０の厚みと幅の比率は幅の方がより大きくなるように形成されている。また、長尺体１０は、複数のチューブ１２とケーブル１４によって多層構造を有しているが、本実施形態ではより剛性が高く径の大きなケーブル１４ｂを長尺体１０の最も内側に配置し、長尺体１０の自立性を担保している。

支持部材２０は、長尺体１０を外側から押圧・支持して長尺体１０の曲げ方向の移動を規制する第１支持部２０１と、第１支持部２０１と略直交して伸びるように配置されることによって、前記長尺体の幅方向への移動を規制する第２支持部２０２とを有することにより、第１支持部２０１と第２支持部２０２とにより区画される面以外が開放した収容部２０５が形成されている。本実施形態では、この収容部２０５に、長尺体１０が部分的に収容されている、即ち、長尺体１０の略矩形状部１０Ａが収容されている。尚、後述するように、収容部２０５に、長尺体１０が全体的に収容されているようにしても良い。

本実施形態では、支持部材２０の第２支持部２０２は、相互に離間して配置される一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂを有し、収容部２０５は、第１支持部２０１と第１支持部２０１により相互に架橋される一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂから形成されている。多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂは、それぞれ複数の駒部材２２が湾曲可能に連続的に連結された構成を有している。一方、支持部材２０の第１支持部２０１は、複数の金属製の棒（ハ゛ー）２０１aから構成され、各金属製の棒（ハ゛ー）２０１aは、図２（Ｂ−１）等に示すように、一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂの外側端部のそれぞれに形成された貫通穴２０２ＡＨ、２０２ＢＨを、収容部２０５を区画するように挿通して固定されている。尚、金属製の棒（ハ゛ー）２０１aは、長手方向の所定の間隔を置いて、多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂの貫通穴２０２ＡＨ、２０２ＢＨを挿通して固定されており、本実施形態では、その箇所を、Ｐで示している。その箇所Ｐは、湾曲の開始する箇所に設けることが望ましいが、長手方向においてＰを設ける間隔は、例えば３〜４ｃｍ間隔で十分である。

これにより、一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂが平行に保持されると共に、収容部２０５の容積を保持し、収容部２０５内に収容された長尺体１０の一部（略矩形状部１０Ａ）が圧迫されて損傷するのを防止できる。また、支持部材２０を含めた往復移動機構全体の幅方向の剛性を保持することもできる。尚、本実施形態では、支持部材２０の第１支持部２０１を一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂのそれぞれに形成された貫通穴２０２ＡＨ、２０２ＢＨに挿通された複数の金属製の棒（ハ゛ー）２０１aから構成したが、多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂには貫通穴２０２ＡＨ、２０２ＢＨを形成せず、単に一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂの外側端部のそれぞれに係止される止め金等により構成しても良い。但し、一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂのそれぞれに貫通穴２０２ＡＨ、２０２ＢＨを形成し、任意の貫通穴２０２ＡＨ、２０２ＢＨに金属製の棒（ハ゛ー）２０１aを挿通する構成であれば、長尺体を外側から押圧・支持する（抑え込む）箇所を、長手方向の任意の箇所に簡単に設けることができるので、往復移動機構が用いられる製造装置のレイアウト構成等に合わせたレイアウト・スペース設計が容易になる。

ここで、支持部材２０の第２支持部２０２の詳細について説明する。上述したように、支持部材２０の第２支持部２０２を構成する多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂは、それぞれ複数の駒部材２２が湾曲可能に連続的に連結されて構成されている。多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂは、それぞれ長尺体１０の長手方向に沿って並べられた断面が略レール形状の複数の駒部材２２と、当該長手方向に並べられた複数の駒部材２２の各内周部に貫通されるバネ性（弾性）を有するコイル状（コイルバネ）の弾性部材２３とを備えている。尚、駒部材２２は、断面略レール形状に限らず、円筒形等であってもよい。また、弾性部材２３は、棒状に構成されていてもよい。

駒部材２２の材料としては、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂材料やアルミ等の金属材料や木製材料等が挙げられる。そして、耐摩耗性を高めるため、樹脂材料にガラスフィラーを混合してもよく、また、低摩擦とするために、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混合してもよい。弾性部材２３の材料としては、ステンレス等の金属材料や硬質のゴム材料等が挙げられ、曲げ応力を高めるためにテンションアニールを施してもよい。

図２（Ｂ）に示すように、駒部材２２には、弾性部材２３が貫装される長尺体１０長手方向に貫通する貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａは中空の円筒形状に限らず、弾性部材２３を挿通して保持できる形状であればC型の筒形状であってもよいし、角形の穴等であってもよく、また、例えば、１つの駒部材２２の中で、円筒形状、Ｃ型の筒形状、円筒形状の順で組み合わされた穴であってもよい。また、図２（Ｂ）に示すように、駒部材２２の内側端部には、それぞれ長尺体１０の長手方向の一方の側に半円状の凸部２２ｂと、他方の側に（隣の駒部材２２の）凸部２２ｂと嵌合する半円状の凹部２２ｃが形成されている。凸部２２ｂと凹部２２ｃは、それぞれ同一径で形成されている。そして、凸部２２ｂおよび凹部２２ｃは、それらの円弧中心が、穴２２ａに貫装される弾性部材２３の中心軸線上に位置するように形成されている。また、図２（Ａ）に示すように、各駒部材２２の主要部（内側端部以外の部分）は、前側が凹んだ円弧状部２２ｊに形成され、後側が凸の円弧状部２２ｋに形成されている。

また、図２（Ａ）では、相互に嵌りこんでいるため見えないが、図２（Ｂ−１）等に示すように、長尺体１０の長手方向にリブ状に突起した突起部２２ｄと、他方の側に（隣の駒部材２２の）突起部２２ｄと嵌合する対応した形状と大きさの縦溝２２ｅが形成されている。図２（Ａ）のＬで示す部分やＲで示す部分のように、複数の駒部材２２が長尺体１０の長手方向に直線状に並んでいる状態では、凸部２２ｂは前隣の駒部材２２の凹部２２ｃに略完全に嵌まり込むようになっている。また、同様に、図２（Ａ）のＬで示す部分やＲで示す部分のように、複数の駒部材２２が長尺体１０の長手方向に直線状に並んでいる状態では、各駒部材２２の前側の凹んだ円弧状部２２ｊは、前隣の駒部材２２の後ろ側の凸の円弧状部２２ｋと隙間なく接合している。更に、図２（Ａ）のＬで示す部分やＲで示す部分のように、複数の駒部材２２が長尺体１０の長手方向に直線状に並んでいる状態では、突起部２２ｄは前隣の駒部材２２の縦溝２２ｅに略完全に嵌まり込むようになっている。

また、図２（Ａ）のＬで示す部分やＲで示す部分のように、複数の駒部材２２が長尺体１０の長手方向に直線状に並んでいる状態では、複数の駒部材２２それぞれの厚さ方向内側端の前側は、前隣の駒部材２２の後ろ側との間に逆Ｖ型の隙間２２ｆが形成されるような形状に形成されている。以上の構成において、図２（Ａ）のＣで示す部分のように、長尺体１０の長手方向で湾曲した部分では、各駒部材２２の凸部２２ｂが前隣の駒部材２２の凹部２２ｃに略完全に嵌まった状態で、これらを回動軸を中心として回動するように位置ずれし、各駒部材２２の前側と前隣の駒部材２２の後ろ側との間が接触して逆Ｖ型の隙間２２ｆが消失し、反対に、各駒部材２２の前側の凹んだ円弧状部２２ｊと前隣の駒部材２２の後ろ側の凸の円弧状部２２ｋとの間に外側ほど大きな隙間が形成されることで、複数の駒部材２２それぞれの厚さ方向外側端から内側に向って大きなＶ型の隙間２２ｇが形成されるようになる。但し、駒部材２２の突起部２２ｄと前隣の駒部材２２の縦溝２２ｅの嵌合状態は減少するが完全には外れないので、駒部材２２同士の幅方向の位置ずれは防止される。また、駒部材２２の各内周部に貫通されるバネ性（弾性）を有するコイル状（コイルバネ）の弾性部材２３によっても、駒部材２２同士の幅方向の位置ずれは防止されるのは勿論である。

以上の構成により、本実施形態の例においては、長尺体１０があえてコシの強い剛性を有するようにし、長尺体１０自身に自立性を持たせているので、内側への長尺体１０の撓みやダレを防止することができるとともに、長尺体１０に対し、支持部材２０が外側から押圧・支持しているため、湾曲させた際の長尺体１０自体の膨らみを押さえ込み、長尺体１０ひいては往復移動機構１００全体の高さを低減することができるだけでなく、支持部材２０は長尺体１０の外側にのみ配置されており、長尺体の内側には開放空間３０が形成されていることから、支持部材２０の曲げ半径を最小曲げ半径にまでより近づけることができ、往復移動機構１００全体としての低背化をさらに図ることができる。

また、長尺体１０の厚みと幅の比率において、幅の方をより大きく形成されていることで、長尺体１０の柔軟性が向上し、ひいては外側の支持部材２０がより長尺体１０を押圧・支持しやすくなり、支持部材をより最小曲げ半径に近い形で湾曲させることができ、往復移動機構全体としての低背化をより促進することができる。

さらに、支持部材２０を構成する第１支持部と第２支持部によって収容部２０５が形成されることによって、開放した収容部２０５において、長尺体１０を収容可能なスペースが形成される。したがって、この収容部２０５に長尺体１０を部分的に収容することで、長尺体１０を湾曲させた際の曲げ半径を、収容部２０５の高さ分、支持部材２０の最小曲げ半径に近づけることができる。これにより、曲げ半径の大きくなった長尺体１０は曲げに対する復元力が低減され、外側の支持部材２０に対する復元力が低減することによって、支持部材２０がさらに最小曲げ半径により近い状態で長尺体１０を押圧・支持することができる。

または、収容部２０５に収容された長尺体１０は、往復移動の際、曲げ方向に対する復元力方向および幅方向への移動が、第１および第２支持部によってそれぞれ規制されており、往復移動に伴う振動やがたつきによっても支持部材２０による支持が維持され、安定性が向上する。これにより、製品安定性も向上することができる。

尚、弾性部材２３は、引張力が作用された状態で駒部材２２に挿通されているので、複数の駒部材２２間には圧縮力が作用した状態となり、長尺体１０の抑え込み力を高めて長尺体１０の膨らみを有効に防止することができる。尚、「最小曲げ半径」は、ケーブル・チューブ等の種類等により相違するのは勿論であるが、チューブでは、キンク（座屈）しない閾値を意味し、ケーブルでは、例えば、ケーブル断面の直径の１０倍程である。また、光ファイバでは、曲率半径の変化により透過光量が減少して光伝送の機能を損なわないような閾値を意味する。また、支持部材についての「最小曲げ半径」は、複数の部材を組み合わせている場合は、各部材を接続した際の各部材の回転角度の最大値が考えられる。これに対し、１つの部材に切れ目を入れて湾曲可能な支持部材を構成している場合は、湾曲した状態における内側の切れ込みが閉じた状態の値が考えられる。

また、両端の弾性部材２３に固定される駒部材２２以外は弾性部材２３に駒部材２２は固定されずに挿通され、圧縮力により駒部材２２間の接合を維持している構成であるので、反対方向の荷重が加わった際にも駒部材２２や弾性部材２３が破損することを防止している。なお、本実施形態は上記したように弾性部材２３に引張力が作用された状態で駒部材２２を固定することが望ましいが、特に引張力がかかっていない状態で駒部材２２が接合するように固定してもよい。

また、本実施形態では、支持部材２０の第２支持部２０２を構成する一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂは、一方向（内側方向）へは曲がるが、該一方向とは反対方向（外側方向）へは曲がらない支持部材として構成されている。即ち、図示しない弾性部材２３は、図２（Ｂ）に示すように、駒部材２２の長軸方向の中心より内側に挿通されている。また、図２（Ａ）のＣで示す部分のように、長尺体１０の長手方向で湾曲した部分では、各駒部材２２の凸部２２ｂが前隣の駒部材２２の凹部２２ｃに略完全に嵌まった状態で、これらの回動軸を中心として回動するように位置ずれし、各駒部材２２の前側と前隣の駒部材２２の後ろ側との間が接触して逆Ｖ型の隙間２２ｆが消失し、反対に、複数の駒部材２２それぞれの厚さ方向外側端から内側に向って大きなＶ型の隙間２２ｇが形成されるようになって湾曲するが、回動中心となる各駒部材２２の凸部２２ｂと前隣の駒部材２２の凹部２２ｃは、図２（Ａ）に示すように、駒部材２２の長軸方向の中心より内側に挿通されている。従って、逆方向に湾曲させようとしても、各駒部材２２の前側の凹んだ円弧状部２２ｊと前隣の駒部材２２の後ろ側の凸の円弧状部２２ｋが衝突してつかえてしまうので、それ以上湾曲できなくなる。このような構成をとることにより、反対方向へは曲がらない支持部材２０を達成できる。また、支持部材２０に反対方向の過度の荷重が掛かった場合でも、複数の駒部材２２を連ねる弾性部材２３が伸縮性を有している為、駒部材２２を破壊することはない。以上の構成により、支持部材２０が長尺体を押圧・支持することで、長尺体１０の膨らみが押さえ込まれ、長尺体１０ひいては往復移動機構１００全体の高さを低減することができることは、前述した第１実施形態と同様である。

図３（Ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る往復移動機構の支持部材及びそれに沿って配置された長尺体を、図２（Ｂ−１）に対応する部分のみを抽出して示す断面図であり、（Ｄ）〜（Ｉ）は、その各変形例１〜６を示す。尚、図３（Ｃ）及び（Ｄ）〜（Ｉ）では、支持部材及び長尺体を、図２（Ｂ）に対応する左側半分のみを抽出して示し、往復移動機構の他の構成は省略している。但し、本実施形態においても、往復移動機構の固定部や移動部、及び支持部材が複数の駒部材から成る多関節構造を有する点等は、図１及び図２（Ａ）に示した基本構成と略同様であるので、その説明は省略し、本実施形態の特徴である支持部材と長尺体との位置関係や支持部材の第１支持部の構成等について説明する。

本発明の第２実施形態（に係る往復移動機構）では、支持部材２０及び長尺体１０を備え、支持部材２０が長尺体１０を外側から押さえつけた構造を有しており、長尺体１０の内側には、何らの支持部材も存在せず、開放空間３０が形成されている。しかしながら、長尺体１０は、自立性を有しているので、長尺体１０の内側に支持部材が存在せず、空間が形成されていても、内側に長尺体の撓みやダレを生じることが無い。即ち、 図３（Ｃ）に示す支持部材２０は、外側の第１支持部２０１Ａ及び内側の第１支持部２０１Ｂから成る２種類の第１支持部を有し、それぞれ一対の第２支持部２０２Ａ、２０２Ｂ間に架橋された止め金により形成されている。一対の第２支持部２０２Ａ、２０２Ｂ間には、長尺体１０の収容部は形成されておらず、長尺体１０は、内側の第１支持部２０１Ｂにより更にその内側に押さえつけられている。このような構成により、支持部材２０が最小曲げ半径を維持した状態で湾曲することが可能であるため、支持部材２０の第１支持部２０１Ｂにより、湾曲部分において長尺体１０が膨らんでしまうのを抑え込むことができる。これにより、長尺体１０の膨らみ分のスペースを不要として往復移動機構全体としての低背化が可能になる。尚、図３（Ｃ）に示す長尺体１０は、チューブ１０aと５本のケーブル１０bを含み、これら合計６本の線状体が２本ずつ３層の層構造を有することで、自立性が付与されている。即ち、図３（Ｃ）に示す長尺体１０は、全体として十分な厚みを有することで、自立性を有しており、内側に長尺体１０の撓みやダレを生じることが無い。

図３（Ｄ）〜（Ｉ）に示す変形例について簡単に説明する。図３（Ｄ）及び（Ｇ）に示す変形例では、長尺体１０は、図３（Ｃ）に示した長尺体１０と同様の構成を有しており、３層の層構造を有することで、自立性を付与されている。しかしながら、図３（Ｄ）に示す変形例では、図３（Ｃ）に示した例とは異なり、内側の第１支持部２０１Ｂは有しておらず、複数の駒部材２２が３列に形成されており、その真ん中の駒部材２２により長尺体１０が内側に押さえつけられている。また、図３（Ｇ）に示す変形例では、複数の駒部材２２が１列だけ形成されており、その駒部材２２により長尺体１０が内側に押さえつけられている。図３（Ｄ）及び（Ｇ）に示す変形例においても、長尺体１０は、支持部材２０によりその内側に押さえつけられる構成により、上述した往復移動機構全体としての低背化が可能になるのは勿論である。

図３（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）及び（Ｉ）に示す変形例では、長尺体１０は、図３（Ｃ）に示した長尺体１０とは異なり、単層構造を有する。即ち、チューブ１０aと５本のケーブル１０bを含むのは同じであるが、これら合計６本の線状体が幅方向に６本並んだ単層構造を有する。従って、図３（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）及び（Ｉ）に示す変形例では、チューブ１０aやケーブル１０bの内部導体等や外被の厚さや材質等により自立性を付与されている。また、図３（Ｅ）に示す変形例では、複数の駒部材２２が３列に形成されており、その３列の駒部材２２により長尺体１０が内側に押さえつけられている。図３（Ｆ）に示す変形例では、複数の駒部材２２が１列のみ形成されており、その１列の駒部材２２により長尺体１０が内側に押さえつけられている。図３（Ｈ）に示す変形例では、複数の駒部材２２が１列のみ形成されているが、その幅方向の両側に、断面略正方形の抑え部材（例えば、ローラー）２２Ｇを有しており、その１列の駒部材２２及び両側の抑え部材２２Ｇにより長尺体１０が内側に押さえつけられている。図３（Ｉ）に示す変形例では、複数の駒部材２２が間隔をおいて２列（一対）形成され、その間隔に断面略正方形の抑え部材（スペーサ部材）２２ｓを有しており、２列の駒部材２２及び中心の抑え部材２２ｓにより長尺体１０が内側に押さえつけられている。図３（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）及び（Ｉ）に示す変形例でも、長尺体１０は、支持部材２０によりその内側に押さえつけられる構成により、上述した往復移動機構全体としての低背化が可能になるのは勿論である。

そして、図３（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）及び（Ｉ）に示す変形例では、長尺体１０の厚みと幅の比率は幅の方がより大きくなるように形成されている。これにより、長尺体１０の厚み方向のみならず、幅方向の剛性も維持されるので、幅方向の撓みやダレ等を有効に防止可能である。また、このように長尺体１０の厚みと幅の比率は幅の方がより大きくなるように形成し、帯状の構成とする事で、長尺体１０を湾曲させた際の曲げに対する復元力が低減する。このため、長尺体の柔軟性が向上し、ひいては外側の支持部材がより長尺体を押圧・支持しやすくなり、支持部材をより最小曲げ半径に近い形で湾曲させることができ、往復移動機構全体としての低背化をより促進することができる。

図４（Ｊ）は、本発明の第３実施形態に係る支持部材及びそれに沿って配置された長尺体を、図２（Ｂ−１）に対応する部分のみを抽出して示す断面図であり、（Ｋ）及び（Ｌ）は、その各変形例１及び２を示す。尚、 図４（Ｊ）〜（Ｌ）では、支持部材及び長尺体を、図２（Ｂ−１）に対応する部分のみを抽出して示し、往復移動機構の他の構成は省略している。但し、本実施形態においても、往復移動機構の固定部や移動部、及び支持部材が複数の駒部材から成る多関節構造を有する点等は、図１及び図２（Ａ）に示した基本構成と略同様であるので、その説明は省略し、本実施形態の特徴である支持部材に形成される収容部と、その収容部に長尺体が収容されることによる作用効果等について説明する。

本発明の第３実施形態（に係る往復移動機構）においても、支持部材２０及び長尺体１０を備え、支持部材２０が長尺体１０を外側から押さえつけた構造を有し、長尺体１０の内側には、何らの支持部材も存在せず、開放空間３０が形成されているのは、上述した第１及び第２の実施形態等と同様である。しかしながら、長尺体１０は、自立性を有しているので、長尺体１０の内側に支持部材が存在せず、空間が形成されていても、内側に長尺体の撓みやダレを生じることが無いのも同様である。

即ち、 図４（Ｊ）に示す例では、支持部材２０の第２支持部２０２は、相互に離間して配置される一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂを有し、収容部２０５は、第１支持部２０１と第１支持部２０１により相互に架橋される一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂから形成されている。この収容部２０５に長尺体１０が収容されると、長尺体１０は支持部材２０の内周面に沿って収容されているので、長尺体１０の曲げ半径が大きくなり、長尺体１０の曲げに対する復元力が低減されることで、支持部材２０がより最小曲げ半径に近い状態で、長尺体１０を押圧・支持することが可能となり、更なる低背化を図ることも可能である。尚、図４（Ｊ）に示す長尺体１０も、チューブ１０aと５本のケーブル１０bを含み、これら合計６本の線状体が２本ずつ３層の層構造を有することで、自立性を付与されているのは、上述した第２の実施形態と同様である。

図４（Ｋ）に示す変形例では、図４（Ｊ）に示した構成に加え、一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂ及び収容部２０５に収容された３層の長尺体の内側に、更に、６本の線状体が幅方向に６本並んだ単層構造を組み合わせて融着等により固定した構成を有している。即ち、合計１２本のチューブ・ケーブルから成る集合体としての長尺体１０の一部が収容部２０５に収容されている。このように、支持部材２０が収容部２０５を有することで、図４（J）に示す第２実施形態からさらにケーブル等の本数が増えた場合であっても、開放空間３０に配置することができるとともに、長尺体１０の厚みと幅の比率は幅の方がより大きくなるように形成することで、往復移動機構全体としての低背化をより促進することができることは、前述した図３（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）及び（Ｉ）の変形例と同様である。

図４（Ｌ）に示す変形例では、図４（Ｊ）に示した例における一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂ及び第１支持部２０１が一体形成されている。そして、この一体形成された支持部材２０の収容部２０５に、図４（Ｊ）に示したのと同様に、６本の線状体が２本ずつ３層の層構造を有する長尺体１０が収容されているので、上述したのと同様の効果が有られる。即ち、長尺体１０の全部が収容部２０５に収容されているので、最小曲げ半径に近い状態で、長尺体１０を押圧・支持することが可能となり、更なる低背化を図れる。尚、図４（Ｌ）に示す変形例でも、一対の多関節部材２０２Ａ、２０２Ｂ及び第１支持部２０１が一体形成されているが、長手方向には複数の駒部材として連結された多関節部材として構成されている。

図５は、本発明の第４実施形態に係る支持部材及びそれに沿って配置された長尺体を、図２（Ｂ−１）に対応する部分のみを抽出して示す断面図であり、（Ｍ）及び（Ｎ）は、その実施例１及び２を示す。本実施形態においても、往復移動機構の固定部や移動部、及び支持部材が複数の駒部材から成る多関節構造を有する点等は、図１及び図２（Ａ）に示した基本構成と略同様であるので、その説明は省略し、本実施形態の特徴である支持部材の第１支持部と第２支持部との２面により区画されて形成される収容部とその作用効果について説明する。

本実施形態では、支持部材２０は、長尺体１０を外側から押圧・支持して長尺体１０の曲げ方向の移動を規制する第１支持部２１と、第１支持部２１と略直交するように配置される第２支持部（駒部材）２２とを有することにより、第１支持部２１と第２支持部２２とにより区画される２面（断面で言う２面）以外が開放した収容部２０５が形成され、この収容部２０５に長尺体１０が収容されている。本実施形態でも、長尺体１０が支持部材２０の区画される２面に沿って収容されることで、長尺体１０の曲げ半径が大きくなり、長尺体１０の曲げに対する復元力が低減され、支持部材２０がより最小曲げ半径に近い状態で、長尺体１０を押圧・支持することが可能となり、更なる低背化を図れるのは同様である。また、１つの第１支持部２１と１つの第２支持部２２とにより区画して収容部２０５を形成できるので、部品点数が減少することでコスト低減が可能になる。尚、図５（Ｍ）に示す例では、比較的短い第１支持部２１を有し、幅方向には２本のケーブル等が収容され、この２本が厚さ方向３層に構成された集合体を収容している。また、図５（Ｎ）に示す例では、比較的長い第１支持部２１を有し、幅方向には６本のケーブル等が収容され、この６本が厚さ方向単層に構成された集合体を収容している。

このように、図５（N）に示す例において、図５（M）に示す例と比較して長尺体１０の厚みと幅の比率は幅の方がより大きくなるように形成する事で、長尺体１０の柔軟性を向上させ、ひいては往復移動機構全体としての低背化をより促進する事ができることは、前述した他の実施形態と同様である。さらには、本実施形態においては、第２支持部２２による長尺体１０の幅方向への移動を一方向のみから規制するものであるため、前述した第３実施形態のように幅方向への移動を両方から規制するものと比較しても、幅方向における長尺体の配列の自由度が向上する。すなわち、図示しないものの、本実施形態の変形例の１つとしては、長尺体１０を支持部材２０の収容部２０５に収容した状態であっても、その収容部２０５の幅方向の長さを超えた幅を有する長尺体を配置することも可能であり、より多くのケーブル等による集合体によって長尺体１０を構成したとしても、前述同様、低背化が図られる。

以上の実施形態等では、ケーブル・チューブ等を融着等により固定した集合体により長尺体１０を構成したが、長尺体を構成するケーブル・チューブ等は相互に固定されていなくても良い。また、長尺体１０は、１本のケーブル又はチューブ等により形成される単線状のものでも良い。また、以上の実施形態においては、支持部材を複数の駒部材によって構成しているが、ここで、「多関節部材」とは、別個の複数の駒部材だけを指すものではなく、湾曲時において、長尺体を押圧・支持可能な構成であればよく、例えば、一体成形された長手方向に伸びる断面が下向きに凹状のものを、外側から切れ目を長手方向に所定の間隔において形成したものでもよい。更に、以上の実施形態等では、支持部材の第２支持部を複数の駒部材から成る多関節部材により形成し、第１支持部は金属製の棒（ピン）或いは止め金等により長手方向に間隔をおいて離散的に設けたが、支持部材の第１支持部と第２支持部を一体成型し、しかも長手方向にも多関節部材としてではなく、一体成型された１つの樋状部材として構成することも可能である。この場合、勿論、樋の第１支持部に相当する面は、湾曲した状態の長尺体を外側から押圧・指示するものであることが必要であるのは言うまでもない。また、長尺体を収容した樋の開放面側は、何も支持部材等は存在しない開放空間３０になる。

本発明は、その長手方向の一端側と他端側がそれぞれ往復移動機構の固定部と移動部間又は移動部相互間に配置され、その一部が湾曲されて使用される長尺体及びその外側に配置される支持部材を有する往復移動機構であれば、その大きさ・材質・用途の如何を問わず広く適用可能である。また、本発明に係る往復移動機構は、例えば機械加工ライン、半導体製造装置、電子部品実装装置等に組み込まれたロボット走行装置等にも適用が可能である。

１０ 長尺体、 ２０ 支持部材、 ２２ 駒部材、 ３０ 開放空間、
１００ 往復移動機構、 １０２ 固定部、 １０２´ 第２往復移動部、
１０４ 第１往復移動部、 ２０２Ａ、２０２Ｂ 多関節部材、 ２０１ 第１支持部、
２０２ 第２支持部、 ２０５ 収容部

Claims (2)

1. 長手方向の一部分が湾曲された状態で前記長手方向の一端側と他端側がそれぞれ固定部と第１往復移動部間又は第１及び第２往復移動部相互間に配置される自立性を有する長尺体と、多関節部材で構成されるとともに、湾曲された前記長尺体の外側に配置されて該長尺体を前記外側から支持する支持部材とを有し、前記長尺体の内側には開放空間が形成されている往復移動機構であって、前記支持部材は、前記長尺体を前記外側から押圧・支持して該長尺体の曲げに対する復元力方向への移動を規制する第１支持部と、該第１支持部と略直交するように配置される第２支持部とを有することにより、前記第１支持部と第２支持部とにより区画される面以外が開放した収容部が形成され、該収容部に前記長尺体が全体的又は部分的に収容されることを特徴とする往復移動機構。
2. 前記長尺体の厚みと幅の比率は、幅の方がより大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の往復移動機構。

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