JP6191537B2 - 調芯装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップ等のワークを装着対象部位に平行に倣わせて配置するための調芯装置に関するものである。

半導体チップ等のワークをプリント基板などの装着対象部位に平行に倣わせて配置するための調芯装置（倣い装置）は、例えば特許文献１に開示されているように公知である。この特許文献１に開示された調芯装置は、凹状半球面を備えた固定部材と、前記凹状半球面に揺動自在に嵌合する凸状半球面を備えた可動部材とを有していて、該可動部材は、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に設けられたピンにより、Ｘ軸及びＹ軸を中心に回動自在なるように支持されている。そして、前記凹状半球面と凸状半球面との間にエアを供給することにより前記固定部材と可動部材とを非接触状態にし、その状態で前記可動部材を前記Ｘ軸及びＹ軸を中心に揺動させることにより、該可動部材でワークを対象部位に平行に倣わせて押し付けるものである。

前記調芯装置は、前記可動部材が前記Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ軸の回りに回転することによる位置決め精度の低下を防止するため、該可動部材の回転を規制するための回り止め装置を有している。この回り止め装置は、前記ピンと、該ピンが嵌合するピン挿入溝とにより形成されていて、該ピン挿入溝によって前記ピンのＺ軸回りの変位を規制することにより、前記可動部材のＺ軸回りの回転を規制するようにしたものである。

この場合、前記ピンの外面と前記ピン挿入溝の内面との間の隙間を、前記ピンの回動が可能な範囲内でできるだけ小さくすれば、前記可動部材のＺ軸回りの変位を最小限にして位置決め精度を高めることができる。しかし、前記ピンを前記固定部材や可動部材にＸ軸方向及びＹ軸方向に取り付ける際の取り付け精度の維持には限界があり、加工公差や組立公差等によるピンとピン挿入溝との位置関係の誤差等が必ず発生する。このため、前記ピンとピン挿入溝との隙間を小さくすると、倣い動作時に両者の間でこじりが発生し、前記可動部材の揺動が円滑に行われなくなるなどの問題が発生する。

そこで、前記特許文献１に開示された前記調芯装置においては、前記ピンを樽形に形成したり、あるいは、前記ピンは一定直径の円筒形に形成して、前記ピン挿入溝の側壁の中間位置に、溝幅を局部的に狭めるための細く且つ一定の厚みを持ったリブ状の突条部を形成するなどの工夫を施すことにより、加工公差や組立公差等によるピンとピン挿入溝との位置関係の誤差等がある場合でも、倣い動作時に前記ピンの先端部がピン挿入孔の孔壁に接触するのを防止して、こじりの問題を解消するようにしている。

しかし、前記従来の調芯装置が採用しているこじり解消のための構成は、ピン又はピン挿入溝が特殊で複雑な形状あるいは構造を有しているため、それらの加工が面倒で加工及び製造コストも高くなる。このため、より構成が簡単で低コストの回り止め装置の提供が要求されている。

特許第４７１３９６６号公報

本発明の目的は、従来装置に比べてより簡単で合理的な設計構造を有する回り止め装置を備えた調芯装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明によれば、凹球面を有する装置本体と、前記凹球面に嵌合する凸球面を有する調芯部材とを備え、前記凹球面と凸球面との間にエアを供給することにより該凹球面と凸球面とを非接触状態にし、その状態で前記調芯部材を揺動させてワークを対象部位に平行に押し付けるようにした調芯装置が提供される。
前記調芯装置は、前記凹球面の中心を通るＺ軸の回りの前記調芯部材の回転を規制する回転規制機構を有していて、該回転規制機構は、前記調芯部材の回りを取り囲むジョイントフレームと、該ジョイントフレームに、前記Ｚ軸を挟んで該Ｚ軸と直交するＸ軸方向の相対する位置を占めるように形成された孔状又は溝状をなす一対の第１嵌合部と、前記ジョイントフレームに、前記Ｚ軸を挟んで該Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の相対する位置を占めるように形成された孔状又は溝状をなす一対の第２嵌合部と、前記装置本体の前記Ｚ軸を挟んで相対する位置に前記Ｘ軸方向に形成され、前記一対の第１嵌合部に個別に嵌合する一対のＸ軸ピンと、前記調芯部材の前記Ｚ軸を挟んで相対する位置に前記Ｙ軸方向に形成され、前記一対の第２嵌合部に個別に嵌合する一対のＹ軸ピンとを有し、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンは、均一直径を有する円柱状のピンであり、前記第１嵌合部及び第２嵌合部の内壁は、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンの先端部側に向けて次第に横幅が拡大する方向に傾斜する傾斜面を有すると共に、該傾斜面の端部に、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンが当接する当接部を有する。

本発明において好ましくは、前記Ｘ軸ピンが、前記第１嵌合部に前記ジョイントフレームの外側から嵌合し、前記Ｙ軸ピンは、前記第２嵌合部に前記ジョイントフレームの内側から嵌合し、前記第１嵌合部の前記傾斜面は、前記ジョイントフレームの外側から内側に向けて該第１嵌合部の横幅が次第に拡大する方向に傾斜し、前記第２嵌合部の前記傾斜面は、前記ジョイントフレームの内側から外側に向けて該第２嵌合部の横幅が次第に拡大する方向に傾斜していることである。

本発明においては、前記Ｘ軸ピンが、前記第１嵌合部のＺ軸方向の端部に接触することによって前記ジョイントフレームを支持しており、前記Ｙ軸ピンは、前記第２嵌合部のＺ軸方向の端部と非接触であっても良い。
また、本発明において、前記第１嵌合部及び第２嵌合部の前記傾斜面は、前記横幅が拡大する方向に直線状に傾斜していることが望ましい。
本発明の好ましい具体的な構成態様によれば、前記第１嵌合部及び第２嵌合部はＺ軸方向に延びる溝であり、前記第２嵌合部は、前記ジョイントフレームの前記装置本体側を向く後端面に開口し、前記第１嵌合部は、前記ジョイントフレームの前記後端面と反対側の前端面に開口している。

本発明によれば、回転規制機構におけるＸ軸ピン及びＹ軸ピンを均一直径を有する円柱状に形成すると共に、前記第１嵌合部及び第２嵌合部の内壁を、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンの先端部側に向けて次第に横幅が拡大する方向に傾斜する傾斜面に形成して、該傾斜面の端部に、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンが当接する当接部を形成したので、従来装置の回転規制機構に比べ、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンと前記第１嵌合部及び第２嵌合部との構成が非常に簡単且つ合理的なものとなり、この結果、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンと前記第１嵌合部及び第２嵌合部の加工及び製造が容易になって低コスト化を図ることができる。

本発明に係る調芯装置を斜め下方から見た斜視図である。 図１の分解斜視図である。 図１の下面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線での断面図である。 図３のＶ−Ｖ線での要部断面図である。 図３の要部拡大断面図である。 図３の要部拡大断面図である。 回転規制機構の変形例を示す要部断面図である。

図は本発明に係る調芯装置の一実施形態を示すもので、この調芯装置は、図１−図５に示すように、凹球面３を有する装置本体１と、前記凹球面３に揺動自在に嵌合する凸球面４を有する調芯部材２とを備えていて、前記凹球面３と凸球面４との間にエアを供給することにより該凹球面３と凸球面４とを非接触状態にし、その状態で、前記調芯部材２の下面（前面）に取り付けた不図示のボンダーヘッドを介して半導体チップ等のワークを、プリント基板などの装着対象部位に押し付けることにより、前記装着対象部位に平行に倣わせて配置するものである。
前記凹球面３の曲率半径と凸球面４の曲率半径とは互いに等しく、前記凸球面４の曲率中心は、前記ボンダーヘッドのワーク押圧面の中心に設定されている。

また、前記調芯部材２は、回転規制機構５の互いに直交するＸ軸ピン６及びＹ軸ピン７を中心にしたＸ軸回り及びＹ軸回りの回転を複合することにより、任意の方向に揺動することができるように構成されたもので、前記回転規制機構５の構成については後で詳細に説明する。

前記装置本体１は、ロボットアーム等の作業機器に取り付けるための部材で、第１部材１ａと第２部材１ｂとをボルト１ｃで連結することにより矩形のブロック形に形成され、該装置本体１の上面が前記作業機器に取り付けるための取付面とされ、該装置本体１の下面に、Ｚ軸を中心軸線とする前記凹球面３が形成されている。該凹球面３は、前記装置本体１に固定された多孔質のエア軸受８の下面に形成されたもので、該エア軸受８は、ステンレス等の非磁性材によってリング状に形成され、前記装置本体１に形成された環状の軸受取付溝８ａ内に、前記Ｚ軸を取り囲むように固定されている。

また、前記装置本体１の内部の、前記エア軸受８の背後の位置には、環状の磁石取付溝９ａが形成され、該磁石取付溝９ａ内に、リング状をした永久磁石９が取り付けられている。
前記磁石取付溝９ａの内周と前記永久磁石９の外周との間、及び、前記永久磁石９の前端面と前記エア軸受８の後端面との間には、互いに連通するエア通路１０ｂ，１０ｃが形成され、このエア通路１０ｂ，１０ｃが、前記装置本体１の側面に形成されたエア供給ポート１１にエア供給路１０ａを通じて連通している。

そして、前記エア供給ポート１１から圧縮エアが、前記エア供給路１０ａ及びエア通路１０ｂ，１０ｃを通じて前記エア軸受８に供給され、前記凹球面３から噴出されると、該凹球面３から前記凸球面４が離間し、エア圧力により前記凸球面４が前記凹球面３から離間する力と、前記永久磁石９によって磁性材製の前記調芯部材２が装置本体１側に吸引される力とが釣り合うことで、前記凹球面３と凸球面４とが、微少な隙間を介して非接触状態を維持するように構成されている。

前記凹球面３と凸球面４との間に供給されたエアが調芯装置の前方に向けて噴出されないようにする場合は、前記装置本体１の側面にエア回収ポートを設けて、このエア回収ポートを、前記装置本体１と調芯部材２との間に形成さる隙間を通じて前記凹球面３と凸球面４との間の空隙部に連通させ、前記隙間からこのエア回収ポートを通じて前記エアを回収するように構成すれば良い。

前記調芯部材２は、鉄等の磁性材で形成されていて、前記ボンダーヘッドを取り付けるための本体部２ａと、前記凸球面４を有する球面形成部２ｂとからなっている。
前記本体部２ａは、下面視外形状が略正方形をなす部材で、外周面の４つの角部は円弧状に面取りされ、該本体部２ａの中心に、後述するロック機構１３のロッド１４が挿通するロッド挿通孔１５が形成され、該本体部２ａの上面に前記球面形成部２ｂが連結され、該本体部２ａの下面即ち前面に、前記ボンダーヘッドを取り付けるための螺子孔１６が形成されている。
一方、前記球面形成部２ｂは、平面視形状が円形の部材で、前記本体部２ａに連結された面とは反対側の面即ち上面に、前記凸球面４が形成されている。該球面形成部２ｂの直径は前記本体部２ａの対角方向の寸法より大きい。

また、前記装置本体１の内部には、前記調芯部材２を調芯位置にロックするための前記ロック機構１３が設けられている。このロック機構１３は、図４から明らかなように、前記装置本体１の第１部材１ａと第２部材１ｂとの間に形成されたピストン室１９と、該ピストン室１９内にピストンパッキン２０ａを介して気密状態でＺ軸方向に変位自在に収容されたピストン２０と、該ピストン２０に螺子１７で基端部を連結されて前記Ｚ軸に沿って延びる前記ロッド１４とを有している。

図中の符号１ｄは、前記装置本体１の第１部材１ａと第２部材１ｂとの間をシールするＯリング、符号１４ａは、前記ロッド１４の外周と装置本体１の内周との間をシールするＯリング、符号１７ａは、前記螺子１７の頭部の外周をシールするＯリングである。

前記ロッド１４の先端部分は、前記調芯部材２の中心に形成された前記ロッド挿通孔１５に遊動状態に挿通されていて、その先端に大径化されたロック用頭部２１を有し、該ロック用頭部２１が、前記ロッド挿通孔１５の端部の大径化された拡大孔部２２内に、該拡大孔部２２から外部に突出しないように嵌合している。
前記拡大孔部２２の頂面２２ａは凹球面状に形成され、該凹球面の曲率中心は、前記凸球面４の曲率中心と同じ位置にある。これに対し、前記ロッド１４の前記ロック用頭部２１の上端面２１ａは、平面状に形成されているが、前記拡大孔部２２の頂面２２ａに合わせて凸球面状に形成しても良い。

また、前記ピストン２０の両側には、第１圧力室２３ａと第２圧力室２３ｂとが形成され、該第１圧力室２３ａ及び第２圧力室２３ｂが、前記装置本体１の側面に形成された第１エアポート２４ａ及び第２エアポート２４ｂに、エア通孔２５ａ，２５ｂを通じて個別に連通している。
そして、調芯動作時に、前記エア供給ポート１１から前記凹球面３と凸球面４との間にエアを供給している状態で、前記第１エアポート２４ａから前記第１圧力室２３ａ内に圧力エアを供給すると共に、前記第２圧力室２３ｂ内のエアを第２エアポート２４ｂから排出すると、前記ロッド１４が図４において下降するため、前記調芯部材２のロックが解除され、該調芯部材２によるワークの調芯動作が可能になる。このとき、前記第１圧力室２３ａ内に圧力エアを供給することなく、該第１圧力室２３ａと前記第２圧力室２３ｂとを共に大気に開放した状態にしても良い。

前記調芯部材２によるワークの調芯が行われた後に、前記第１圧力室２３ａ内のエアを第１エアポート２４ａから排出すると共に、前記第２圧力室２３ｂ内に前記第２エアポート２４ｂから圧力エアを供給すると、前記ロッド１４が上昇し、該ロッド１４のロック用頭部２１が前記調芯部材２の拡大孔部２２の頂面２２ａに当接して該調芯部材２を上昇させ、該調芯部材２の凸球面４を装置本体１の凹球面３に圧接させて該調芯部材２と装置本体１とを一体化させるので、該調芯部材２は調芯位置にロックされる。

前記調芯装置は、前記調芯部材２がＺ軸回りに回転するのを規制するための前記回転規制機構５を有している。この回転規制機構５は、特に図１−図３から明らかなように、前記調芯部材２の外周を取り囲むジョイントフレーム２８と、該ジョイントフレーム２８に、前記Ｚ軸を挟んで該Ｚ軸と直交するＸ軸方向の相対する位置を占めるように形成された一対の第１嵌合部２９と、前記ジョイントフレーム２８に、前記Ｚ軸を挟んで該Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の相対する位置を占めるように形成された一対の第２嵌合部３０と、前記装置本体１の前記Ｚ軸を挟んで相対する位置に前記Ｘ軸方向に形成され、前記一対の第１嵌合部２９に個別に嵌合する一対の前記Ｘ軸ピン６と、前記調芯部材２の前記Ｚ軸を挟んで相対する位置に前記Ｙ軸方向に形成され、前記一対の第２嵌合部３０に個別に嵌合する一対の前記Ｙ軸ピン７とを有している。前記Ｘ軸とＹ軸とは、前記Ｚ軸方向の同じ高さにあることが望ましいが、若干高さが異なっていても良い。

前記ジョイントフレーム２８は、平面視形状が略正方形をなす部材で、外周面の４つの角部は直線状に面取りされ、内周面の４つの角部は円弧状に形成されている。
該ジョイントフレーム２８の４つの枠辺のうち、前記Ｘ軸と交差する２つの相対する枠辺２８ａの各々の中央位置には、Ｚ軸方向の前端面２８ｃに開口する溝状をした前記第１嵌合部２９が、前記Ｚ軸と平行に形成され、前記Ｙ軸と交差する２つの相対する枠辺２８ｂの各々の中央位置には、Ｚ軸方向の後端面２８ｄに開口する溝状をした前記第２嵌合部３０が、前記Ｚ軸と平行に形成されている。前記後端面２８ｄは、前記ジョイントフレーム２８の前記装置本体１側を向く端面であり、前記前端面２８ｃは、該後端面２８ｄの反対側の端面で、調芯装置の前方を向く面である。

前記Ｘ軸ピン６は、前記装置本体１に固定された一対のピン取付ブロック３１にそれぞれ取り付けられている。このピン取付ブロック３１は、正面視形状が凸字形をした部材であって、前記ジョイントフレーム２８の外側の位置で、前記装置本体１に形成されたブロック取付部１ｅに螺子３２で固定され、各ピン取付ブロック３１にそれぞれ１つの前記Ｘ軸ピン６が、前記Ｘ軸に沿うように取り付けられ、該Ｘ軸ピン６が、前記第１嵌合部２９内に、前記ジョイントフレーム２８の外側から嵌合している。図中の符号３２ａは、前記ブロック取付部１ｅに形成された螺子孔である。

また、前記Ｙ軸ピン７は、前記調芯部材２の４つの側辺のうち、前記Ｙ軸と交差する２つの相対する側辺２ｃの中央位置に、Ｙ軸に沿うように取り付けられ、前記第２嵌合部３０内に、前記ジョイントフレーム２８の内側から嵌合している。

前記回転規制機構５を調芯装置に組み付けるときは、前記一対のピン取付ブロック３１を前記装置本体１から取り外した状態で、前記ジョイントフレーム２８を、前記第２嵌合部３０に前記調芯部材２のＹ軸ピン７を嵌合させた状態で該調芯部材２の外周を取り囲むように配置し、続いて、前記一対のピン取付ブロック３１を、前記Ｘ軸ピン６を第１嵌合部２９に嵌合させた状態で装置本体１に固定する。

これにより、前記装置本体１に固定されたＸ軸ピン６が、前記ジョイントフレーム２８の前記第１嵌合部２９に嵌合、係止することによって、該ジョイントフレーム２８のＺ軸回りの回転が規制され、また、該ジョイントフレーム２８の前記第２嵌合部３０に、前記調芯部材２に固定されたＹ軸ピン７が嵌合、係止することによって、該調芯部材２のＺ軸回りの回転が規制されるため、該調芯部材２の前記装置本体１に対するＺ軸回りの回転が規制されることになる。その一方で該調芯部材２は、前記Ｘ軸回り及びＹ軸回りの揺動が可能である。

このとき、前記ジョイントフレーム２８は、前記Ｘ軸ピン６が前記第１嵌合部２９のＺ軸方向の端部（溝の上端部）に接触することにより、該Ｘ軸ピン６によって吊り下げられた状態に支持されており、これに対して前記Ｙ軸ピン７は、前記第２嵌合部３０のＺ軸方向の端部（溝の下端部）と非接触の状態になる。

従って、前記ジョイントフレーム２８は、前記Ｙ軸ピン７と第２嵌合部３０の内壁との間に介在する隙間分だけＸ軸方向に可動であるが、前記Ｘ軸ピン６が前記第１嵌合部２９のＺ軸方向の端部に接触しているため、Ｙ軸回りに揺動することはできない。一方、前記調芯部材２は、前記Ｙ軸ピン７が第２嵌合部３０のＺ軸方向の端部と非接触の状態にあるため、Ｘ軸回りに揺動しても前記ジョイントフレーム２８に接触しない。

前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７は、全長にわたって均一直径を有する円柱状のピンである。前記Ｘ軸ピン６とＹ軸ピン７の直径は、互いに等しくても異なっていても良く、互いに異なる場合には、それに合わせて前記第１嵌合部と第２嵌合部の横幅も互いに異なることになる。

また、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の溝幅即ち横幅は、該第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の深さ方向（Ｚ軸方向）には一定であるが、奥行き方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）には一定ではなく、図６に一対の第１嵌合部２９のうち一方の第１嵌合部２９について示し、また、図７に一対の第２嵌合部３０のうち一方の第２嵌合部３０について示すように、前記横幅は、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７の先端部６ａ，７ａ側（自由端側）に向けて次第に拡大し、該Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７の基端部６ｂ，７ｂ側（固定端側）の部分で最小になっており、この横幅が最小の部分で、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の内壁３３に前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７が当接することにより、前記調芯部材２の回転が規制されるように構成されている。

即ち、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の内壁３３は、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７の先端部６ａ，７ａ側に向けて次第に横幅が拡大する方向に直線的に傾斜する傾斜面３３ａを有すると共に、該傾斜面３３ａの端部の前記横幅が最小の部分に、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７が当接する当接部３３ｂを有している。そして、前記第１嵌合部２９の傾斜面３３ａは、図６に示すように、前記ジョイントフレーム２８の外側から内側に向けて次第に横幅が拡大する方向に傾斜していて、該ジョイントフレーム２８の外側端に前記当接部３３ｂを有し、また、前記第２嵌合部３０の傾斜面３３ａは、図７に示すように、前記ジョイントフレーム２８の内側から外側に向けて次第に横幅が拡大する方向に傾斜していて、該ジョイントフレーム２８の内側端に前記当接部３３ｂを有している。

この構成により、図６及び図７に鎖線で示すように、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７に、加工公差や組立公差等に基づく微少な位置ずれや傾き等があったとしても、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の、前記傾斜面３３ａによって横幅の拡大した部分が逃げとなり、調芯動作時に、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７の先端部６ａ，７ａと前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の内壁３３との接触によるこじりが防止される。

前記傾斜面３３ａは、前記内壁３３全体に形成されていても良いが、その場合に前記当接部３３ｂは、前記ジョイントフレーム２８の外周端又は内周端の位置に形成されて先端が尖った形になる。そこで、このように当接部３３ｂの先端が尖った形になるのを避けたい場合には、図６及び図７に示すように、前記当接部３３ｂの突端の当接面３３ｃを、Ｘ軸及びＹ軸と平行をなす平面に形成するか、あるいは円弧状の凸曲面に形成すれば良い。前記当接面３３ｃを平面に形成する場合に、この当接面３３ｃの幅Ｈは、できるだけ小さいことが望ましく、例えば０．５−２ｍｍ程度であることが望ましい。しかし、Ｚ軸回りの位置決め精度やＸ軸ピン６及びＹ軸ピン７の取付精度等に応じてそれより大きくすることも可能であり、例えば、前記当接面３３ｃの幅Ｈを、前記枠辺２８ａ，２８ｂの厚さＴの１／４以下や１／２以下というような範囲まで広げることも可能である。このとき、前記当接面３３ｃのＸ軸方向及びＹ軸方向の両端部、特に前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７の基端部６ｂ，７ｂ側の端部は、直線状または円弧状に面取りしても良い。

前記構成を有する調芯装置でワークを装着対象部位に装着するときは、前記ロック装置による前記調芯部材２のロックは解除される。そして、前記装置本体１のエア供給ポート１１から前記凹球面３と凸球面４との間に圧縮エアが供給されると、前記凹球面３と凸球面４即ち前記装置本体１と調芯装置とが非接触状態になり、その状態で、前記調芯部材２に取り付けられた不図示のボンダーヘッドを介して半導体チップ等のワークが、プリント基板などの装着対象部位に押し付けられることにより、該ワークが、前記装着対象部位に対して平行に倣った状態に配置される。このとき、前記装着対象部位とワークとが相対的に傾斜している場合には、前記調芯部材２が、その傾斜に応じて前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７を中心にしてＸ軸回り及びＹ軸回りに複合的に揺動し、前記ワークを前記装着対象部位に対して平行に倣わせるように調芯動作する。

前記調芯動作終了後に、前記ロック装置の第２圧力室２３ｂ内に前記第２エアポート２４ｂから圧力エアを供給すると共に、前記第１圧力室２３ａ内のエアを第１エアポート２４ａから排出することにより、前記ロッド１４を上昇させて前記調芯部材２の凸球面４を装置本体１の凹球面３に圧接させることで、該調芯部材２を調芯位置にロックすることができる。

一方、前記回転規制機構５においては、前記装置本体１に固定されたＸ軸ピン６が、前記ジョイントフレーム２８の前記第１嵌合部２９の当接部３３ｂに当接して係止することにより、該ジョイントフレーム２８のＺ軸回りの回転が規制され、また、該ジョイントフレーム２８の前記第２嵌合部３０の当接部３３ｂに、前記調芯部材２に固定されたＹ軸ピン７が当接して係止することにより、該調芯部材２のＺ軸回りの回転が規制されるため、該調芯部材２の前記装置本体１に対するＺ軸回りの回転は規制される。

このとき、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の内壁３３は、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７の先端部６ａ，７ａ側に向けて次第に横幅が拡大する方向に傾斜する傾斜面３３ａを有しているため、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７に、加工公差や組立公差等による微少な位置ずれや傾き等があったとしても、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の横幅の拡大した部分が逃げとなり、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７の先端部６ａ，７ａと前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の内壁３３との接触によるこじりが防止される。

かくして、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７を全長にわたって均一直径を有する円柱状に形成し、また、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０は、その内壁３３に前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７の先端側に向けて次第に横幅が拡大する方向に傾斜する傾斜面３３ａを形成して、該傾斜面３３ａの端部の横幅が最小になる部分に、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７に当接して回転を規制する当接部３３ｂを形成したことにより、従来装置の回転規制機構５に比べ、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７と前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０との構成が非常に簡単且つ合理的なものとなり、この結果、前記Ｘ軸ピン６及びＹ軸ピン７と前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の加工及び製造が容易になって、低コスト化を図ることができる。

なお、図示した実施形態では、前記傾斜面３３ａが直線状をしているが、該傾斜面３３ａは、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の内部に向けて凸曲面状に湾曲していても良い。この場合、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の内壁３３には、凸曲面状をした前記傾斜面３３ａの端部に、Ｘ軸及びＹ軸と平行な平面状の前記当接面３３ｃが形成されていても、あるいは、前記傾斜面３３ａの凸曲面の延長をなすように凸曲面状をした前記当接面３３ｃが形成されていても良い。

また、図示した実施形態では、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０が、Ｚ軸方向に深さを有する溝の形をしているが、この第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０は、円形の孔であっても良く、あるいはＺ軸方向に長い楕円形あるいは長円形の孔であっても良い。この場合、該孔の内壁にも、前記溝の場合ような傾斜面３３ａや当接面３３ｃ等が形成されることは言うまでもない。
更に、前記ジョイントフレーム２８の平面視形状は、図示したような正方形に限定されず、長方形であっても、円形であっても構わない。

また、前記実施形態では、前記第１嵌合部２９及び第２嵌合部３０の前記当接部３３ｂが、前記ジョイントフレーム２８の外周端及び内周端に形成されているが、図８に示す変形例のように、前記当接部３３ｂを、内壁３３のＸ軸方向及びＹ軸方向の中間位置に形成し、該内壁３３の前記当接部３３ｂを挟んで前記傾斜面３３ａと反対側の部分に、該傾斜面３３ａと逆方向に傾斜する第２傾斜面３３ｄを形成することもできる。この場合、前記当接部３３ｂは、前記内壁３３の中央に対してＸ軸ピン６及びＹ軸ピン７の基端部６ｂ，７ｂ側に寄った位置に形成することが望ましい。

１ 装置本体
２ 調芯部材
３ 凹球面
４ 凸球面
５ 回転規制機構
６ Ｘ軸ピン
６ａ 先端部
７ Ｙ軸ピン
７ａ 先端部
２８ ジョイントフレーム
２８ｃ 前端面
２８ｄ 後端面
２９ 第１嵌合部
３０ 第２嵌合部
３３ 内壁
３３ａ 傾斜面
３３ｂ 当接部

Claims (5)

1. 凹球面を有する装置本体と、前記凹球面に嵌合する凸球面を有する調芯部材とを備え、前記凹球面と凸球面との間にエアを供給することにより該凹球面と凸球面とを非接触状態にし、その状態で前記調芯部材を揺動させてワークを対象部位に平行に押し付けるようにした調芯装置において、
   前記調芯装置が、前記凹球面の中心を通るＺ軸の回りの前記調芯部材の回転を規制する回転規制機構を有し、
   前記回転規制機構は、前記調芯部材の回りを取り囲むジョイントフレームと、該ジョイントフレームに、前記Ｚ軸を挟んで該Ｚ軸と直交するＸ軸方向の相対する位置を占めるように形成された孔状又は溝状をなす一対の第１嵌合部と、前記ジョイントフレームに、前記Ｚ軸を挟んで該Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の相対する位置を占めるように形成された孔状又は溝状をなす一対の第２嵌合部と、前記装置本体の前記Ｚ軸を挟んで相対する位置に前記Ｘ軸方向に形成され、前記一対の第１嵌合部に個別に嵌合する一対のＸ軸ピンと、前記調芯部材の前記Ｚ軸を挟んで相対する位置に前記Ｙ軸方向に形成され、前記一対の第２嵌合部に個別に嵌合する一対のＹ軸ピンとを有し、
   前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンは、均一直径を有する円柱状のピンであり、
   前記第１嵌合部及び第２嵌合部の内壁は、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンの先端部側に向けて次第に横幅が拡大する方向に傾斜する傾斜面を有すると共に、該傾斜面の端部に、前記Ｘ軸ピン及びＹ軸ピンが当接する当接部を有する、
   ことを特徴とする調芯装置。
2. 前記Ｘ軸ピンは、前記第１嵌合部に前記ジョイントフレームの外側から嵌合し、前記Ｙ軸ピンは、前記第２嵌合部に前記ジョイントフレームの内側から嵌合し、前記第１嵌合部の前記傾斜面は、前記ジョイントフレームの外側から内側に向けて該第１嵌合部の横幅が次第に拡大する方向に傾斜し、前記第２嵌合部の前記傾斜面は、前記ジョイントフレームの内側から外側に向けて該第２嵌合部の横幅が次第に拡大する方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の調芯装置。
3. 前記Ｘ軸ピンは、前記第１嵌合部のＺ軸方向の端部に接触することによって前記ジョイントフレームを支持しており、前記Ｙ軸ピンは、前記第２嵌合部のＺ軸方向の端部と非接触であることを特徴する請求項１又は２に記載の調芯装置。
4. 前記第１嵌合部及び第２嵌合部の前記傾斜面は、前記横幅が拡大する方向に直線状に傾斜していることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の調芯装置。
5. 前記第１嵌合部及び第２嵌合部はＺ軸方向に延びる溝であり、前記第２嵌合部は、前記ジョイントフレームの前記装置本体側を向く後端面に開口し、前記第１嵌合部は、前記ジョイントフレームの前記後端面と反対側の前端面に開口していることを特徴する請求項１から４の何れかに記載の調芯装置。

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