JP2011105428A

JP2011105428A - 水圧リフター

Info

Publication number: JP2011105428A
Application number: JP2009261025A
Authority: JP
Inventors: Takao Miura; 孝夫三浦
Original assignee: MIURA KK
Current assignee: MIURA KK
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-11-16
Also published as: JP5841309B2

Abstract

【課題】摺動部からの発塵がなく、クリーンルーム等での使用に適したリフターを提供する。
【解決手段】床面に対して立設された支柱１９と、支柱１９に昇降自在に支持された昇降部材３と、昇降部材３から昇降方向と直交する方向に延びるアーム部材４と、アーム部材４に支持され、保持した容器１２を水圧により駆動されて床面に対して上下反転させる反転機構９と、水圧により駆動されて支柱１９を長手軸周りに回転させる旋回機構８と、一端に設けた球状の受部７ｄがアーム部材４に設けた平板状の受座４ａに当接し、他端が支柱１９に固定された旋回部材６に固定された水圧ラムシリンダ７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体または流体を収容した容器類を、製造装置等の上部まで移動させ、内容物を製造装置等に供給するためのリフターに関する。

薬品製剤工場等において、原料となる粉体または流体を収容した容器を製造装置の薬品投入口まで上昇させてから反転させることにより、容器内の薬品を製造装置に供給するリフターが知られている。例えば特許文献１には、電動モータで駆動するボールねじ及びチェーンを用いて容器を昇降させ、反転用のモータで容器を反転させるリフターが開示されている。

特開２００７−３０２４０８号公報

チェーン駆動及びボールねじ駆動のいずれの場合も、チェーンとスプロケットの接触部やねじとボールの接触部等といった摺動部が露出しているので、衝動部からの発塵を避けられない。

また、チェーンやボールねじといった機構部には潤滑油が付着しているので、潤滑油の飛散による製品の品質低下や、原料である粉体等が機構部分に付着することによるメカトラブルが発生する等といった問題がある。

これらの問題を解決するために機構部分をスクリーン等で仕切る方法がとられる場合もあるが、その構造上、容器を保持する部材が通過する部分は開放しておかなければならないので、根本的な解決は望めない。

そこで、本発明では、上記の発塵等の問題を解消し得るリフターを提供することを目的とする。

本発明の水圧リフターは、床面に対して立設された支柱と、支柱に昇降自在に支持された昇降部材と、昇降部材から昇降方向と直交する方向に延びるアーム部材と、アーム部材に支持され、保持した容器を水圧により駆動されて床面に対して上下反転させる反転機構と、水圧により駆動されて支柱を長手軸周りに回転させる旋回機構と、一端に設けた球状の受部がアーム部材に設けた平板状の受座に当接し、他端が支柱に固定された旋回部材に固定された水圧ラムシリンダとを備える。

本発明によれば、昇降は水圧ラムシリンダにより行い、旋回及び反転は水圧により駆動する機構により行うので、摺動部分はいずれも水中となり、発塵の問題が生じえない。また、潤滑油等を用いないので、上述したような潤滑油飛散の問題も生じえない。

本発明のリフターの一形態を示す図である。旋回・反転用アクチュエータの一例を示す図である。図２のIII−III線に沿った断面図である。本発明のリフターの水配管を模式的に示す図である。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るリフター１の一例を示す図である。なお、図１中の２点鎖線で示した部分は、原料タンク１２をリフトした状態及び反転させた状態を示している。

リフター１は、原料タンク１２を昇降させる昇降機能と、旋回させる旋回機能と、天地を反転させる反転機能を備える。昇降機能は、主に、固定されたポール１９に昇降自在に支持されたオイレススライダ３を昇降させる水圧ラムシリンダ７によって果たされる。旋回機能は、主にポール１９を回転駆動させる旋回用アクチュエータ８によって果たされる。反転機能は、反転用アクチュエータ９によって果される。旋回用アクチュエータ８及び反転用アクチュエータ９も水圧により駆動する。

以下、リフター１の構成について具体的に説明する。

ポール１９は、床面に固定されたベース５に軸受１７を介して回転自在に支持され、その基端部はベース５内に設置された旋回用アクチュエータ８のシャフト２６に接続されている。なお、旋回用アクチュエータ８については後述する。

また、ベース５には旋回ベース６が軸受１６を介して支持されており、この旋回ベース６はポール１９に固定されている。そして、旋回ベース６には、水圧ラムシリンダ７の基端部が固定されている。

水圧ラムシリンダ７は、第１シリンダ７ａ、第２シリンダ７ｂ及び第３シリンダ７ｃを同軸状に内装しており、水圧を制御することによって、これらのシリンダが伸縮する。そして、第１シリンダ７ａの先端部には、球面状のアーム受け７ｄが取り付けられている。図１は第１シリンダ７ａ〜第３シリンダ７ｃの３段階に伸びる構成となっているが、これに限られるわけではなく、より多段に伸縮するような構成であってもかまわない。なお、水圧ラムシリンダ７の水圧調整システムについては後述する。

ポール１９には、昇降可能にオイレススライダ３が支持されており、このオイレススライダ３からは、昇降方向と略直交する方向に昇降アーム４が伸びる。

そして、昇降アーム４の下面には平板状の受座４ａが取り付けられており、この受座４ａにアーム受け７ｄが当接している。つまり、いわゆる滑り支承となっている。これにより、昇降アーム４に取り付けた原料タンク１２の重さ等によってポール１９が撓んだとしても、水圧ラムシリンダ７に曲げ荷重がかかることを防止できる。これにより、水圧ラムシリンダ７には垂直方向の荷重のみがかかることとなり、昇降時におけるフリクションを低減し、摺動部分の耐久性を向上させることができる。

なお、受座４ａ及びアーム受け７ｄのいずれも樹脂製である。

昇降アーム４の、受座４ａより先端側には、旋回用アクチュエータ８と同様の構造を有する反転用アクチュエータ９が設置されており、反転用アクチュエータ９には、反転リング１０及びホッパー１１を介して原料タンク１２が固定されている。

反転用アクチュエータ９を駆動するための水の供給、排出は、オイレススライダ３に接続されたホース１８を介して行う。ホース１８は、一端がオイレススライダ３の供給口に接続された供給用と、同じく排出口に接続された排出用の２本が、一体となってポール１９の周りに螺旋状に所定巻数だけ巻きつけられ、他端側は後述するポンプ４１またはタンク４０につながっている。オイレススライダ３及び昇降アーム４の内部には、供給用のホース１８から供給された水を反転用アクチュエータ９まで導くための流路、及び反転用アクチュエータ９から排出された水を排出用のホース１８まで導くための流路が形成されている。反転用アクチュエータ９の構造については後述する。

原料タンク１２の上端部の形状は、反転リング１０に固定されたホッパー１１の大径側端部の形状と合致しており、上部が開口した原料タンク１２とホッパー１１はクランプリング１３によって締結されている。これにより原料タンク１２は反転リング１０が回転することにより反転する。

なお、図１に示したように、原料タンク１２の下端側にクランププレート１４を配置し、クランププレート１４とクランプリング１３とをクランプロッド１５で接続することで、原料タンク１２とホッパー１１とをより強固に締結するようにしてもよい。

ここで、旋回用アクチュエータ８及び反転用アクチュエータ９の構造について説明する。両者は同様の構造なので、ここでは旋回用アクチュエータ８について説明する。

図２は旋回用アクチュエータ８の上面図、図３は図２のIII−III線に沿った断面図である。

中空円筒状のシリンダ２１の両端にはシリンダエンド２０が固定され、シリンダ２１の略中央部をシャフト２６がシリンダ２１の長手軸に対して直交する向きに貫通している。シャフト２６は両端付近が軸受３５を介して軸受ハウジング３６、３７に回転自在に支持されており、軸受ハウジング３６及び軸受ハウジング３７はボルト３８を介してシリンダ２１に固定されている。

シリンダ２１の内部には、シリンダ２１の内壁面に沿ってシリンダ２１の長手軸方向に摺動する第１ピストン２４及び第２ピストン２５が収められており、第１ピストン２４と第２ピストン２５で歯車ガイド２２及びラック２３を挟持している。なお、第１ピストン２４及び第２ピストン２５とシリンダ２１との間には、パッキン３３及びウエアリング３４が配置されている。

シリンダ２１の内部では、シリンダ２１の内壁とシリンダエンド２０と第１ピストン２４とで囲まれる水圧室３１と、シリンダ２１の内壁とシリンダエンド２０と第２ピストン２５とで囲まれる水圧室３２が形成される。シリンダエンド２０には、シリンダ２１と外部とを連通する供給流路２７、２９、排出流路２８、３０が形成されている。

なお、反転用アクチュエータ９の場合には、供給流路２７、２９及び排出流路２８、３０が昇降アーム４に設けた流路と連通するようにシリンダエンド２０の形状を変えるか、シリンダエンド２０は図２と同様の形状のまま、昇降アーム４に設けた流路と供給流路２７、２９及び排出流路２８、３０を連通するよう配管を設けてもよい。

上記のような構成にすることで、例えば供給流路２７からシリンダ２１内に水を供給すると、供給量が増加するにしたがって水圧室３１の水圧は高まり、第１ピストン２４は水圧室３２側へ移動する。このとき、排出流路３０は開放し、供給流路２９は閉鎖しておく。一方、水圧室３２に水を供給するときは、排出流路２８を開放し、供給流路２７は閉鎖する。

これにより、一方の水圧室に水を供給すれば、他方の水圧室から水を排出しながら第１ピストン２４及び第２ピストン２５はシリンダ２１内を移動する。なお、水の供給システムについては後述する。

歯車ガイド２２及びラック２３は、いずれもシャフト２６に当接し、かつシャフト２６の回転軸を挟んで対向するように配置されている。シャフト２６の外周部には、ラック２３と噛み合うギヤ２６ａが設けられている。したがって、第１ピストン２４及び第２ピストン２５がいずれかの方向に移動すると、シャフト２６は回転する。すなわち、シャフト２６に接続されたポール１９が回転することとなる。

なお、排出流路２８、３０に流量調整弁を介装して水圧室３１、３２からの水の排出速度を調整することで、第１ピストン２４及び第２ピストン２５の進行方向側の水圧室に緩衝機能を持たせることもできる。この場合、ポール１９の回転をより滑らかにすることができる。

上記のような構成のリフター１では、水圧ラムシリンダ７が伸縮することによって原料タンク１２が昇降する。旋回用アクチュエータ８によって旋回ベース６及びポール１９が回転すると、オイレススライダ３も回転し、原料タンク１２がポール１９を軸として旋回する。そして、反転用アクチュエータ９で反転リング１０を回転させると、原料タンク１２が反転する。

したがって、例えば、水圧ラムシリンダ７を最も短い状態にしておき、倉庫等から運搬してきた原料タンク１２をホッパー１１に固定してから、水圧ラムシリンダ７を伸ばし、さらに旋回させて製造装置等の原料投入口の上空まで移動させ、そこで反転用アクチュエータ９で原料タンク１２を反転させて、ホッパー１１から製造装置等に原料を供給することができる。

なお、オイレススライダ３が昇降、回転しても、ホース１８はポール１９に螺旋状に巻きつけられているのでその動きに追従することができる。

次に、水圧ラムシリンダ７、旋回用アクチュエータ８及び反転用アクチュエータ９への水圧供給システムについて説明する。この水圧供給システムは、図示しないコントロールユニットによって制御される。

図４は、水圧供給システムを模式的に示した図である。タンク４０に溜められた水は、モータ４２で駆動されるポンプ４１を介して水圧ラムシリンダ７、旋回用アクチュエータ８及び反転用アクチュエータ９へと送られ、これらから排出された水は再びタンク４０に回収される。

旋回用アクチュエータ８へは、旋回アクチュエータ用供給配管５２を介して水が供給される。旋回アクチュエータ用供給配管５２は２本の配管５２ａ、５２ｂに分岐し、一方の配管５２ａは供給流路２９に接続され、他方の配管５２ｂは供給流路２７に接続される。いずれの配管にも電磁弁４３が介装されている。

旋回用アクチュエータ８から排出された水は、旋回アクチュエータ用排出配管５３を介してタンク４０へ戻される。旋回アクチュエータ用排出配管５３は、排出流路２８に接続された配管５３ａと、排出流路３０に接続された配管５３ｂが合流したもので、それぞれの配管には電磁弁４３に加えて、手動の流量調整弁４４が介装されている。流量調整弁４４を介装したのは、上述した緩衝効果を調整するためである。したがって、旋回アクチュエータ８から旋回アクチュエータ用排出配管５３へ急激に水が流れ出ないように、かつポール１９の回転を妨げない程度の流量となるように流量調整する。

また、第１ピストン２４及び第２ピストン２５の位置を検出するためにポジションセンサ４５が配置されている。例えば、初期状態における第１ピストン２４の位置と、予め設定した分だけ旋回した状態における第２ピストン２５の位置を検出できるように２つのポジションセンサ４５を配置すれば、予め設定した量だけ旋回したか、または初期状態に戻ったかを検知することができるので、これに応じて電磁弁４３の開閉を制御することができる。

反転用アクチュエータ９については、旋回用アクチュエータ８と同様なので、同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

水圧ラムシリンダ７へはリフタ用供給配管５０を介して水が供給され、水圧リフタ７から排出された水はリフタ用排出配管５１を介してタンク４０へ戻される。

リフタ用供給配管５０には、旋回アクチュエータ用供給配管５２と同様の電磁弁４３、流量調整弁４４に加えて、さらに逆流防止のためのチャック弁４６が介装されている。チャック弁４６を介装したことで、仮にリフト動作中にポンプ４１からの水の供給が不十分となった場合でも、オイレススライダ３が落下することを防止できる。

リフタ用排出配管５１には、旋回アクチュエータ用排出配管５３と同様に電磁弁４３及び流量調整弁４４が介装される。

また、水圧ラムシリンダ７付近には、水圧ラムシリンダ７が最も縮んだ状態（初期状態）における昇降アーム４の位置、及び水圧ラムシリンダ７が最も伸びた状態における昇降アーム４の位置を検知するためのポジションセンサ４５が配置されている。これにより、水圧ラムシリンダ７が伸びきったか、または初期状態に戻ったかを検知できるので、これに応じて電磁弁４３の開閉を制御することができる。

次に、上記のような構成にすることによる効果について説明する。

（１）上述した水圧リフター１は、以下に記す理由により、薬品製剤工場や半導体機器製造工場等のようなクリーンルーム内での使用に特に適している。

第１に、水圧ラムシリンダ７、旋回用アクチュエータ８、反転用アクチュエータ９のいずれも摺動部が水中であるため、摺動部分からの発塵がない。したがって、製品への異物混入等を防止できる。

第２に、昇降、旋回、反転のいずれの動作も水圧により行うので、ボールねじやチェーンの場合のように潤滑油が付着した機構部分が露出することがなく、潤滑油の飛散による品質低下や、潤滑油への粉体の付着に起因するメカトラブル発生等の問題が生じえない。

また、薬品工場等において製造が終了したとき、または製造する製品を切り替える場合には、コンタミの発生を防止する等の目的で、一般的に装置を水洗いをするが、チェーンやボールねじのように潤滑油が付着した機構部分が露出している場合や、油圧ラムシリンダのようにシリンダ表面には油膜が残りがちな場合には、洗浄が困難であった。これに対して、本実施形態の水圧リフター１は容易に洗浄することができ、コンタミの発生等を防止できる。

第３に、水圧を供給するためのタンク４０及びポンプ４１は製造現場の外に設置することができるので、製造現場内には電気機器を設置する必要がない。このため、製造現場が防爆指定エリアであっても、水圧リフター１に防爆用の特別な処置を施すことなく、そのまま使用することができる。つまり、コスト増大や装置が大型化することを回避できる。

第４に、リフタ用排出配管５１、旋回アクチュエータ用排出配管５３及び反転用アクチュエータ排出配管５５に流量調整弁４４を介装し、急激に水圧が低下しないように流量調整しているので、昇降、旋回、反転の動作が滑らかになる。

（２）水圧リフター１は、安全面でも優れた効果を発揮する。

まず、リフタ用供給配管５０にはチャック弁４６を介装し、リフタ用排出配管５１には流量調整弁４４を介装しているので、リフト動作中にポンプ４１から供給する水圧が低下した場合や、リフトした状態で電磁弁４３が開放してしまった場合でも、昇降アーム４が急激に降下することはない。つまり原料タンク１２が落下することがない。

さらに、水圧ラムシリンダ７のパッキン３３が劣化して作動用の水が放出されたとしても、油圧シリンダの作動油が放出された場合に比べれば問題が少ない。

（３）水圧リフター１は、ポール１９に沿って昇降するオイレススライダ３から伸びる昇降アーム４を、水圧ラムシリンダ７が押し上げる構造であり、昇降アーム４と水圧ラムシリンダ７を接続せずに、昇降アーム４に取り付けた平板の受座４ａと、水圧ラムシリンダ７の先端に取り付けた球面のアーム受け７ｄが当接する、いわゆる滑り支承となっている。したがって、昇降時、旋回時または反転時等にポール１９が撓んだとしても、水圧ラムシリンダ７には曲げ荷重がかかることを防止でき、第１シリンダ７ａ〜第３シリンダ７ｃの摺動抵抗を低下させて、水圧ラムシリンダ７の耐久性を向上させることができる。

（４）また、クリーンルーム内に限らず、例えば屋外で使用する場合にも優れた効果を得られる。第１に水圧リフター１を駆動するためには水が必要であるが、水は調達しやすいからである。第２に、使用場所までの運搬時には分解しておき、使用現場で組み立て、使用後に再度分解する場合に、分解・組立作業が容易だからである。すなわち、ポンプ４１や配管５０〜５５内を流れるのは水なので、分解時に配管５０〜５５内に残っていた水が外部に垂れても、油圧機器から作動油が垂れる場合に比べて問題が少ない。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１水圧リフター
２ポール
３オイレススライダ（昇降部材）
４昇降アーム
５ベース
６旋回ベース
７水圧ラムシリンダ
８旋回用アクチュエータ（旋回機構）
９反転用アクチュエータ（反転機構）
１０反転リング
１１ホッパー
１２原料タンク
１３クランプリング
１４クランププレート
１５クランプロッド
１６軸受
１７軸受
１８ホース
１９ポール（支柱）
２０シリンダエンド
２１シリンダ
２２歯車ガイド
２３ラック
２４第１ピストン
２５第２ピストン
２６シャフト
２７供給流路
２８排出流路
２９供給流路
３０排出流路
３１水圧室
３２水圧室
３３パッキン
３４ウエアリング
３５軸受
３６軸受ハウジング
３７軸受ハウジング
３８ボルト
４０タンク
４１ポンプ
４２モータ
４３電磁弁
４４流量調整弁
４５ポジションセンサ
４６チャック弁
５０リフタ用供給配管
５１リフタ用排出配管
５２旋回アクチュエータ用供給配管
５３旋回アクチュエータ用排出配管
５４反転アクチュエータ用供給配管
５５反転アクチュエータ用排出配管

Claims

床面に対して立設された支柱と、
前記支柱に昇降自在に支持された昇降部材と、
前記昇降部材から昇降方向と直交する方向に延びるアーム部材と、
前記アーム部材に支持され、保持した容器を水圧により駆動されて床面に対して上下反転させる反転機構と、
水圧により駆動されて前記支柱を長手軸周りに回転させる旋回機構と、
一端に設けた球状の受部が前記アーム部材に設けた平板状の受座に当接し、他端が前記支柱に固定された旋回部材に固定された水圧ラムシリンダと、
を備えることを特徴とする水圧リフター。
前記水圧ラムシリンダ、前記旋回機構及び前記反転機構への水圧供給源として、別体の貯水タンク及びポンプを備えることを特徴とする請求項１に記載の水圧リフター。
前記水圧ラムシリンダへ水を供給する流路に逆止弁を介装することを特徴とする請求項１または２に記載の水圧リフター。
前記水圧ラムシリンダ、前記旋回機構及び前記反転機構から水を排出する流路に流量調整弁を介装することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の水圧リフター。