(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外側回転軸に内側回転軸を挿通してなる２重軸と、前記外側回転軸の駆動に伴って旋回する旋回体と、該旋回体と一体的に旋回し、且つ、前記２重軸方向に直進移動自在な薬液チューブの先端部を保持する分注ヘッドと、前記分注ヘッドに螺合し、且つ、前記内側回転軸の駆動に伴って前記分注ヘッドを直進動作させる送りネジと、前記２重軸を独立的に正逆駆動可能な一対のモータより成る２重軸モータとを備え、該２重軸モータの駆動パターンによって、前記分注ヘッドの旋回および直進動作を行うよう構成すると共に、
前記旋回体は、下部に前記外側回転軸が一体的に連結される断面凹状の旋回ベース部と、その上部に設けられる分注ヘッド支持部とを備えて前記２重軸モータ上に設けられ、
前記分注ヘッド支持部を、その下方となる前記旋回ベース部内に延出する送りネジの下端部と前記内側回転軸とを連結・分離が自在な継手を介して連結させることで、前記旋回ベース部に対して着脱自在に構成し、
さらに、冂形状のベースフレームに対して、その内部に前記２重軸モータを設け、その上部に前記旋回体を設けて、２重軸モータと旋回体とを直列状に配設させた状態でベースフレームを立設せしめ、前記分注ヘッドを、前記ベースフレーム廻りに配置された容器に分注可能に構成してあることを特徴とする２重軸を用いた旋回・直進動作分注装置。
【請求項２】
請求項１において、前記駆動パターンの１つは、前記外側回転軸を停止し、前記内側回転軸を駆動させる第１駆動パターンであり、該第１駆動パターンでは、前記分注ヘッドが旋回停止状態で直進動作することを特徴とする２重軸を用いた旋回・直進動作分注装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記駆動パターンの１つは、前記外側回転軸を駆動し、前記内側回転軸を停止または非同期駆動させる第２駆動パターンであり、該第２駆動パターンでは、前記分注ヘッドが旋回動作と直進動作を複合的に行うことを特徴とする２重軸を用いた旋回・直進動作分注装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、前記駆動パターンの１つは、前記外側回転軸と内側回転軸を同方向に同期駆動させる第３駆動パターンであり、該第３駆動パターンでは、前記分注ヘッドが直進停止状態で旋回動作することを特徴とする２重軸を用いた旋回・直進動作分注装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、前記２重軸モータは、前記２重軸を独立的に駆動させる一対のモータを備えると共に、該モータが、ステッピングモータ、サーボモータ等の位置決めモータで構成されることを特徴とする２重軸を用いた旋回・直進動作分注装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかにおいて、前記一対のモータは、軸方向に並ぶ一対の回転子を備え、該回転子に連結される一対の出力軸が２重軸を構成する２重軸モータであり、前記ベースフレーム内に設けられると共に、該ベースフレームを下カバーで覆い、前記旋回体を、前記分注ヘッドの先端部側を外方に突出し昇降可能な縦長開口部が形成された上カバーで覆うと共に、該上カバーは、前記旋回体に一体回動すべく設けられていることを特徴とする２重軸を用いた旋回・直進動作分注装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動体を旋回および直進動作させる旋回・直進動作装置に関し、詳しくは、２重軸を用いてコンパクトに構成される旋回・直進動作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、製品の製造プロセス等においては、材料の配分、部品の加工、部品の実装等に際し、精度の高い位置決めを行う必要がある。この位置決め工程においては、位置決め対象物を単純に直進移動させる許りでなく、直進移動および旋回移動を複合的に行うことが要求される場合があり、例えば、このような位置決めを要求するものとしては、流体材料を複数の容器に分配状に注入する分注機や、半導体チップを基板に搭載するチップマウンタが知られている。
【０００３】
しかしながら、旋回動作と直進動作を複合的に行う従来の旋回・直進動作装置は、旋回動作系と直進動作系が独立的に構成されているため、装置が大型になる不都合があり、また、旋回動作系によって旋回動作される旋回体に、直進動作系を搭載したものや、直進動作系によって直進動作される直進体に、旋回動作系を搭載したものでは、各動作系の駆動源（モータ等）が移動されるため、駆動源の配線や配管が複雑になるという不都合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、分注ヘッドを旋回および直進動作させるものでありながら、２重軸機構を用いることによって、２重軸モータと旋回体とが直列に配置され、旋回・直進動作する分注装置を、テーブル上にそのまま配設できるようコンパクトに構成することができ、しかも、分注ヘッド支持部１１を、注入材料や容器の変更に応じて、旋回ベース部１０に対し簡単に交換することができるばかりか、直進動作系と旋回動作系を独立的に構成したものに比べ、遜色の無い複合動作を行うことができると共に、配線も簡略化することができる２重軸を用いた旋回・直進動作分注装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の２重軸を用いた旋回・直進動作装置は、筒状の外側回転軸に内側回転軸を挿通してなる２重軸と、前記外側回転軸の駆動に伴って旋回する旋回体と、該旋回体と一体的に旋回し、且つ、前記２重軸方向に直進移動自在な薬液チューブの先端部を保持する分注ヘッドと、前記分注ヘッドに螺合し、且つ、前記内側回転軸の駆動に伴って前記分注ヘッドを直進動作させる送りネジと、前記２重軸を独立的に正逆駆動可能な一対のモータより成る２重軸モータとを備え、該２重軸モータの駆動パターンによって、前記分注ヘッドの旋回および直進動作を行うよう構成すると共に、前記旋回体は、下部に前記外側回転軸が一体的に連結される断面凹状の旋回ベース部と、その上部に設けられる分注ヘッド支持部とを備えて前記２重軸モータ上に設けられ、前記分注ヘッド支持部を、その下方となる前記旋回ベース部内に延出する送りネジの下端部と前記内側回転軸とを連結・分離が自在な継手を介して連結させることで、前記旋回ベース部に対して着脱自在に構成し、さらに、冂形状のベースフレームに対して、その内部に前記２重軸モータを設け、その上部に前記旋回体を設けて、２重軸モータと旋回体とを直列状に配設させた状態でベースフレームを立設せしめ、前記分注ヘッドを、前記ベースフレーム廻りに配置された容器に分注可能に構成してあることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示する分注機を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、分注機の斜視図である。この図に示すように、分注機１は、薬液チューブ２の先端部を保持する分注ヘッド（作動体）３を備える。分注ヘッド３は、分注機１の周囲に並べられた薬液容器４の開口に、前記薬液チューブ２の先端を精度良く位置決めし、ここに所定量の薬液を分配状に注入すべく旋回および昇降動作（直進動作）される。尚、図１において、符号５は、分注機１の上部を覆う有底筒状の上カバー、符号６は、分注機１の下部を覆う下カバーである。
【０００７】
図２は、分注機の内部構造を示す斜視図である。この図に示すように、分注機１は、正面視または側面視において冂形状のベースフレーム７と、該ベースフレーム７の内部に設けられる２重軸駆動部８と、該２重軸駆動部８上に旋回自在に設けられる旋回体９とを備える。旋回体９は、旋回ベース部１０と、その上部に着脱自在に設けられる分注ヘッド支持部（作動体支持部）１１とを備えて構成されており、注入材料や容器の変更に応じて、分注ヘッド支持部１１の交換が可能である。
【０００８】
図３は、分注機の内部構造を示す断面図である。この図に示すように、２重軸駆動部８は、ステッピングモータ、サーボモータ等の位置決めモータで構成される一対のモータ１２、１３を備え、該一対のモータ１２、１３は、筒状の外側回転軸１４に内側回転軸１５を挿通してなる２重軸１６を独立的に駆動させる。本実施形態では、軸方向に一対の回転子（図示せず）を並設した２重軸モータによって前記一対のモータ１２、１３を構成しており、その結果、各回転子に連結される一対の出力軸が前記２重軸１６を構成することになる。第１モータ１２の出力軸である外側回転軸１４は、前記旋回ベース部１０（旋回体９）に一体的に連結されており、第１モータ１２の駆動に伴って分注ヘッド３が旋回動作される。
【０００９】
前記分注ヘッド支持部１１は、上下一対の支持円盤１７と、該上下一対の支持円盤１７同士を一体的に連結する一対の昇降ガイド１８とを備える。一対の昇降ガイド１８は、分注ヘッド３を摺動自在に貫通することにより、分注ヘッド３を昇降ガイドすると共に、分注ヘッド支持部１１に対する分注ヘッド３の旋回を拘束する。さらに、上下の支持円盤１７間には、送りネジ１９が軸受２０を介して回転自在に支架されている。送りネジ１９の中間部は、分注ヘッド３側に固設される送りナット２１に螺合し、また、送りネジ１９の下端部は、連結・分離が自在な継手２２を介して前記内側回転軸１５に連結されている。従って、第２モータ１３の駆動によって内側回転軸１５が回転すると、送りネジ１９の回転に伴って分注ヘッド３が昇降動作するが、その動作方向は、第１モータ１２に対する第２モータ１３の相対的な駆動方向によって選択されることになる。尚、図３において、符号２３は、旋回ベース部１０の旋回位置を検出する旋回センサ、符号２４は、内側回転軸１５の回転位置を検出するＺ軸センサであり、例えば、ホトインタラプタを用いて構成される。
【００１０】
次に、分注機１の駆動パターンを図４に沿って説明する。図４は、分注機の駆動パターンを示す表図である。この図に示すように、分注機１は、３つの駆動パターンを備える。第１駆動パターンは、第１モータ１２（外側回転軸１４）を停止し、第２モータ１３（内側回転軸１５）を駆動させるものであり、この駆動パターンにおいては、分注ヘッド３が旋回停止状態で昇降動作し、分注ヘッド３のＺ軸方向の位置決めが可能になる。第２駆動パターンは、第１モータ１２（外側回転軸１４）を駆動し、第２モータ１３（内側回転軸１５）を停止または非同期駆動させるものであり、この駆動パターンにおいては、分注ヘッド３が旋回しながら昇降動作し、分注ヘッド３のＺ軸方向およびθ方向の位置決めが可能になる。また、第３駆動パターンは、第１モータ１２（外側回転軸１４）と第２モータ１３（内側回転軸１５）を同方向に同期駆動させるものであり、この駆動パターンにおいては、送りネジ１９が分注ヘッド３と一体的に回転するため、分注ヘッド３が昇降停止状態で旋回動作し、θ方向の位置決めが可能になる。
【００１１】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、筒状の外側回転軸１４に内側回転軸１５を挿通してなる２重軸１６と、前記外側回転軸１４の駆動に伴って旋回する旋回体９と、該旋回体９と一体的に旋回し、且つ、前記２重軸１６方向に昇降自在な分注ヘッド３と、前記分注ヘッド３に螺合し、且つ、前記内側回転軸１５の駆動に伴って前記分注ヘッド３を昇降動作させる送りネジ１９と、前記２重軸１６を独立的に正逆駆動可能な２重軸駆動部８とを備えて構成され、該２重軸駆動部８の駆動パターンによって、前記分注ヘッド３の旋回および昇降動作を行う。つまり、分注ヘッド３を旋回および昇降動作させるものでありながら、２重軸機構を用いることによって分注機１をコンパクトに構成することができ、しかも、直進動作系と旋回動作系を独立的に構成したものに比べ、遜色の無い複合動作を行うことができる許りでなく、配線も簡略化することができる。
【００１２】
また、前記駆動パターンの１つは、前記外側回転軸１４を停止し、前記内側回転軸１５を駆動させる第１駆動パターンであり、該第１駆動パターンでは、前記分注ヘッド３が旋回停止状態で昇降動作するため、Ｚ軸方向の位置決めを精度良く行うことができる。
【００１３】
また、前記駆動パターンの１つは、前記外側回転軸１４を駆動し、前記内側回転軸１５を停止または非同期駆動させる第２駆動パターンであり、該第２駆動パターンでは、前記分注ヘッド３が旋回動作と直進動作を複合的に行うため、Ｚ軸方向およびθ方向のヘッド移動を迅速に行うことができる。
【００１４】
また、前記駆動パターンの１つは、前記外側回転軸１４と内側回転軸１５を同方向に同期駆動させる第３駆動パターンであり、該第３駆動パターンでは、前記分注ヘッド３が昇降停止状態で旋回動作するため、θ方向の位置決めを単独で行うことができる。
【００１５】
また、前記２重軸駆動部８は、前記２重軸１６を独立的に駆動させる一対のモータ１２、１３を備えると共に、該モータ１２、１３が、ステッピングモータ、サーボモータ等の位置決めモータで構成されるため、精度の高い位置決め動作を行うことができる。
【００１６】
また、前記一対のモータ１２、１３は、軸方向に並ぶ一対の回転子を備え、該回転子に連結される一対の出力軸が２重軸１６を構成する２重軸モータであるため、一対のモータ１２、１３の別々に設ける場合に比べ、分注機１をさらにコンパクト化することができる。
【００１７】
また、前記旋回体９は、前記外側回転軸１４に連結される旋回ベース部１０と、前記分注ヘッド３を支持する分注ヘッド支持部１１とを備え、該分注ヘッド支持部１１が前記旋回ベース部１０に対して着脱自在であるため、注入材料や容器の変更に応じて、分注ヘッド支持部１１を簡単に交換することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、筒状の外側回転軸１４に内側回転軸１５を挿通してなる２重軸１６と、前記外側回転軸１４の駆動に伴って旋回する旋回体９と、該旋回体９と一体的に旋回し、且つ、前記２重軸１６方向に直進移動自在な薬液チューブの先端部を保持する分注ヘッド３と、前記分注ヘッド３に螺合し、且つ、前記内側回転軸１５の駆動に伴って前記分注ヘッド３を直進動作させる送りネジ１９と、前記２重軸１６を独立的に正逆駆動可能な一対のモータより成る２重軸モータ８とを備え、該２重軸モータ８の駆動パターンによって、前記分注ヘッド３の旋回および直進動作を行うよう構成すると共に、前記旋回体９は、下部に前記外側回転軸１４が一体的に連結される断面凹状の旋回ベース部１０と、その上部に設けられる分注ヘッド支持部１１とを備えて前記２重軸モータ８上に設けられ、前記分注ヘッド支持部１１を、その下方となる前記旋回ベース部１０内に延出する送りネジ１９の下端部と前記内側回転軸１５とを連結・分離が自在な継手２０を介して連結させることで、前記旋回ベース部１０に対して着脱自在に構成し、さらに、冂形状のベースフレーム７に対して、その内部に前記２重軸モータ８を設け、その上部に前記旋回体９を設けて、２重軸モータ８と旋回体９とを直列状に配設させた状態でベースフレーム７を立設せしめ、前記分注ヘッド３を、前記ベースフレーム７廻りに配置された容器４に分注可能に構成してある。
このため、分注ヘッド３を旋回および直進動作させるものでありながら、２重軸機構を用いることによって、２重軸モータ８と旋回体９とが直列に配置され、旋回・直進動作する分注装置を、テーブル上にそのまま配設できるようコンパクトに構成することができ、しかも、分注ヘッド支持部１１を、注入材料や容器の変更に応じて、旋回ベース部１０に対し簡単に交換することができるばかりか、直進動作系と旋回動作系を独立的に構成したものに比べ、遜色の無い複合動作を行うことができると共に、配線も簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分注機の斜視図である。
【図２】分注機の内部構造を示す斜視図である。
【図３】分注機の内部構造を示す断面図である。
【図４】分注機の駆動パターンを示す表図である。
【符号の説明】
１  分注機
２  薬液チューブ
３  分注ヘッド
４  薬液容器
５  上カバー
６  下カバー
７  ベースフレーム
８  ２重軸駆動部
９  旋回体
１０  旋回ベース部
１１  分注ヘッド支持部
１２  第１モータ
１３  第２モータ
１４  外側回転軸
１５  内側回転軸
１６  ２重軸
１７  支持円盤
１８  昇降ガイド
１９  送りネジ
２０  軸受
２１  送りナット
２２  継手
２３  旋回センサ
２４  Ｚ軸センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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