JP2021042040A

JP2021042040A - 昇降機構

Info

Publication number: JP2021042040A
Application number: JP2019165338A
Authority: JP
Inventors: 聡山中; Satoshi Yamanaka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-03-18
Also published as: CN112479078B; KR20210031370A; CN112479078A; TW202110729A

Abstract

【課題】ベルトが切断された際に移動体が下降することを抑制する。【解決手段】無端ベルトが切断された場合、無端ベルトとローラ４５との接触が解消され、バネ４９の付勢力によって、アーム４１が、矢印Ａに沿う方向に、さらに回転される。これにより、アーム４１の他端側に設けられたストッパ４７が、ギア３９に噛み合わされる。これにより、ストッパ４７は、ギア３９に連結された従動プーリ３１の回転を停止させる。従動プーリ３１の回転が停止されることで、ボールネジの回転が阻止される。したがって、移動体にかかる重力によってボールネジが回転されることが抑制される。このため、移動体が、その重さによって下降してしまうことを、抑制することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、昇降機構に関する。

ボールネジを回転させることによって移動体を昇降させる昇降機構がある。この昇降機構では、ボールネジとモータとが直列に連結されている。モータによってボールネジを回転させることにより、移動体が昇降される。

このように、ボールネジにモータが直結される構成では、部品点数を少なくすることができる。しかし、ボールネジとモータとが直結されているため、昇降機構自体の長さが長くなる。その結果、昇降機構を備える装置が大きくなる。

昇降機構を短くするために、たとえば、特許文献１に記載されているような構造を用いた、以下のような構成が考えられる。すなわち、ボールネジの一端に、従動プーリを配設する。ボールネジに平行に配置したモータの回転軸の一端に、駆動プーリを配設する。ボールネジの従動プーリとモータの駆動プーリとに無端ベルトを係合することにより、モータの動力をボールネジに伝達して、移動体を昇降させる。

特開２０１９−０８９１９０号公報

しかし、このような昇降機構では、無端ベルトが切断された際に、移動体にかかる重力によってボールネジが回転されて、移動体が下降してしまうことがある。

したがって、本発明の目的は、無端ベルトを介してモータの動力をボールネジに伝達してボールネジを回転させることによって移動体を移動させる移動機構において、無端ベルトが切断された際に移動体が下降することを抑制することにある。

本発明の昇降機構（本昇降機構）は、移動体を昇降させる昇降機構であって、互いに離間している従動プーリおよび駆動プーリと、該駆動プーリに回転力を与えるモータと、該従動プーリおよび該駆動プーリに係合され、該駆動プーリの回転力を該従動プーリに伝達する無端ベルトと、該従動プーリが先端に配設され、該移動体に連結されており、該従動プーリとともに回転することによって該移動体を昇降させる昇降回転軸と、該昇降回転軸の軸心上で該従動プーリに連結されるギアと、該無端ベルトにテンションを付与するベルトテンショナーと、を備え、該ベルトテンショナーは、アームと、該アームに配設されたローラと、該アームに配置され該ギアに噛み合わせ可能なストッパと、該昇降回転軸の延在方向に平行に延在し、該アームを回転可能に支持する回転軸と、該回転軸を中心に該アームを回転させて、該アームの位置を、該アームに配設された該ローラが該無端ベルトを押すような所定位置とするように、該アームに付勢力を与えるバネと、を備え、該ストッパは、該ローラが該無端ベルトを押しているときには、該ギアと離間している一方、該無端ベルトが切断されて該無端ベルトと該ローラとの接触が解消され、該バネの付勢力によって該アームがさらに回転されたときに、該ギアに噛み合わされて、該ギアに連結された該従動プーリの回転を停止させるように構成されており、該従動プーリの回転が停止されることで該昇降回転軸の回転が阻止され、該移動体の落下が防止される。

本昇降機構は、アームが所定位置にある状態で、モータの駆動力により、昇降回転軸を介して、移動体を昇降するように構成されている。また、アームが所定位置にあり、ローラが無端ベルトを押している状態において、何らかの原因により、無端ベルトが切断されることがある。この場合、無端ベルトとローラとの接触が解消され、バネの付勢力によって、アームがさらに回転される。このとき、アームのストッパが、ギアに噛み合わされる。これにより、ストッパは、ギアに連結された従動プーリの回転を停止させる。

このように、本昇降機構では、無端ベルトが切断された場合、ストッパによって従動プーリの回転が停止されることで、昇降回転軸の回転が阻止される。したがって、無端ベルトが切断されて、モータからの回転力が昇降回転軸に伝わらない状態でも、移動体にかかる重力によって昇降回転軸が回転されることが、抑制される。これにより、移動体が、その重さによって下降してしまうことを、抑制することができる。

本実施形態にかかる移動装置を示す斜視図である。昇降機構の構成を示す斜視図である。昇降機構におけるベルトテンショナーの構成を示す説明図である。アームが所定位置にある場合のベルトテンショナーの状態を示す上面図である。無端ベルトが切断された場合のベルトテンショナーの状態を示す上面図である。アームが所定位置にある場合の、他のベルトテンショナーの状態を示す上面図である。無端ベルトが切断された場合の、他のベルトテンショナーの状態を示す上面図である。アームが所定位置にある場合の、さらに他のベルトテンショナーの状態を示す上面図である。無端ベルトが切断された場合の、さらに他のベルトテンショナーの状態を示す上面図である。本実施形態にかかる他の移動装置を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる移動装置１は、筐体板１０、Ｚ軸方向に平行な一対のガイドレール１１、および、このガイドレール１１上をスライドする移動テーブル１３を備えている。移動テーブル１３は、移動部材１５を保持している。移動テーブル１３および移動部材１５が、本実施形態にかかる移動体１７を構成している。

さらに、移動装置１は、昇降機構２０を有している。昇降機構２０は、ボールネジ２１、および、ボールネジ２１を駆動する駆動機構２２を備えている。
ボールネジ２１は、筐体板１０に配された取付板１９を貫通するように、ガイドレール１１と平行な方向であるＺ軸方向に延びている。

移動テーブル１３は、ガイドレール１１にスライド可能に設置されている。図示しないナット部が、移動体１７における移動テーブル１３の後面側（裏面側）に固定されている。このナット部には、昇降機構２０のボールネジ２１が螺合されている。すなわち、ボールネジ２１は、移動体１７に連結される昇降回転軸の一例に相当する。本実施形態では、ボールネジ２１は、移動体１７に螺合している。

移動装置１では、駆動機構２２がボールネジ２１を回転させることにより、移動テーブル１３が、ガイドレール１１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、移動テーブル１３を含む移動体１７が、Ｚ軸方向に沿って昇降する。

次に、昇降機構２０の構成について、より詳細に説明する。昇降機構２０は、移動体１７を昇降させるためのものであり、上述したように、ボールネジ２１および駆動機構２２を有している。

図２に示すように、昇降機構２０の駆動機構２２は、互いに離間している従動プーリ３１および駆動プーリ３３、駆動プーリ３３に連結されたモータ３５、および、従動プーリ３１および駆動プーリ３３に係合（張架）されている無端ベルト３７、を備えている。

従動プーリ３１は、ボールネジ２１の先端（上端）に配設されている。駆動プーリ３３およびモータ３５は、モータ取付板３２を介して筐体板１０に固定されている。駆動プーリ３３は、モータ３５の先端（上端）に取り付けられている。モータ３５は、駆動プーリ３３に回転力（駆動力）を与える。無端ベルト３７は、駆動プーリ３３の回転力を、従動プーリ３１に伝達する。

このように、昇降機構２０では、モータ３５の回転力が、駆動プーリ３３および無端ベルト３７を介して従動プーリ３１に伝達される。これにより、従動プーリ３１が回転される。

また、この従動プーリ３１が先端に配設されているボールネジ２１は、上述したように、移動体１７に螺合している。したがって、ボールネジ２１は、従動プーリ３１とともに回転することによって、移動体１７を昇降させる。

また、昇降機構２０の駆動機構２２は、従動プーリ３１上に配されているギア３９、および、無端ベルト３７にテンションを付与するベルトテンショナー４０を、さらに備えている。
ギア３９は、ボールネジ２１の軸心上で、従動プーリ３１に連結（固定）されており、従動プーリ３１とともに回転する。

ベルトテンショナー４０は、無端ベルト３７にテンション（張力）を与えることにより、無端ベルト３７の張り具合を調整する（たとえば、張り具合を一定にする）ものである。これにより、ベルトテンショナー４０は、たとえば、無端ベルト３７が従動プーリ３１および駆動プーリ３３に対して滑ってしまうことを、抑制することができる。

ベルトテンショナー４０は、図３に示すように、無端ベルト３７内に配されているアーム４１、および、アーム４１を回転可能に支持する回転軸４３を有している。
アーム４１は、細長い略三角形状の平板状に形成されている。

回転軸４３は、ボールネジ２１の延在方向であるＺ軸方向に平行に延在しており、その上端部によって、アーム４１を支持するように構成されている。この回転軸４３を介して、アーム４１は、Ｚ軸方向に略直交する面内において回転可能となっている。
なお、回転軸４３の基端部は、たとえば、一方のガイドレール１１に固定されている。あるいは、回転軸４３は、取付板等を介して筐体板１０に固定されていてもよい。

さらに、ベルトテンショナー４０は、アーム４１の一端側に配設されたローラ４５、アーム４１の他端側に配置されたストッパ４７、および、アーム４１に付勢力を与えるバネ４９を備えている。

ローラ４５は、無端ベルト３７の内側から無端ベルト３７を押圧した状態で、無端ベルト３７の動きに応じて回転可能な従動ローラである。図３に示す構成では、ローラ４５は、無端ベルト３７における筐体板１０から離れた側の部分（＋Ｘ方向側の部分）を、筐体板１０から遠ざかる方向（＋Ｘ方向）に押圧している。ストッパ４７は、従動プーリ３１に連結されたギア３９に噛み合わせ可能な形状を有している。

バネ４９は、筐体板１０に取り付けられた第１端部４９１、および、アーム４１におけるストッパ４７の近傍（アーム４１の他端側）に取り付けられた第２端部４９２を有している。

バネ４９は、アーム４１の他端側を、矢印Ａに示すように、筐体板１０に向かう方向（略−Ｘ方向）に付勢している（引っ張っている）。
バネ４９は、このようにアーム４１を付勢することにより、図４に示すように、アーム４１の位置（姿勢）を、ローラ４５が無端ベルト３７の内側を押すとともに、ストッパ４７がギア３９に接触しないような、所定位置（所定姿勢）とする。すなわち、ストッパ４７は、ローラ４５が無端ベルト３７を押しているときには、ギア３９と離間している。

このように、本実施形態にかかる昇降機構２０は、アーム４１が所定位置にある状態で、モータ３５の駆動力により、ボールネジ２１を介して、移動体１７を昇降するように構成されている（図１および図２参照）。

なお、アーム４１が、図４に示すような所定位置にあり、ローラ４５が無端ベルト３７を押している状態において、何らかの原因により、無端ベルト３７が切断されることがある。この場合、無端ベルト３７とローラ４５との接触が解消され、バネ４９の付勢力によって、アーム４１が、矢印Ａに沿う方向に、さらに回転される。このとき、本実施形態では、図５に示すように、アーム４１の他端側に設けられたストッパ４７が、ギア３９に噛み合わされる。これにより、ストッパ４７は、ギア３９に連結された従動プーリ３１の回転を停止させる。

このように、本実施形態では、無端ベルト３７が切断された場合、ストッパ４７によって、従動プーリ３１の回転が停止されることで、図１に示すボールネジ２１の回転が阻止される。したがって、無端ベルト３７が切断されて、モータ３５からの回転力がボールネジ２１に伝わらない状態でも、移動体１７にかかる重力によってボールネジ２１が回転されることが、抑制される。これにより、移動体１７が、その重さによって下降してしまうことを、抑制することができる。

なお、ベルトテンショナー４０の構成は、図４等に示した構成に限られない。
たとえば、ベルトテンショナー４０は、図６に示すように構成されていてもよい。

図６に示す構成では、ベルトテンショナー４０は、略Ｌ字状のアーム４１を有している。図４等に示した構成と同様に、回転軸４３は、Ｚ軸方向に平行に延在しており、その上端部によって、アーム４１を支持している。また、ストッパ４７は、従動プーリ３１に連結されたギア３９に噛み合わせ可能な形状を有している。さらに、ローラ４５は、無端ベルト３７の内側から、無端ベルト３７を押圧している。

また、図６に示す構成では、回転軸４３の基端部は、筐体板１０の上面に固定されている。また、回転軸４３は、アーム４１の他端側（ストッパ４７側）に近い部分を支持するように配置されている。さらに、ローラ４５は、無端ベルト３７における筐体板１０に近い側の部分（−Ｘ方向側の部分）を、内側から、筐体板１０に近づく方向（−Ｘ方向）に押圧している。

さらに、バネ４９の第２端部４９２は、アーム４１におけるローラ４５の近傍（アーム４１の一端側）に取り付けられている。

バネ４９は、アーム４１の一端側を、矢印Ｂに示すように、筐体板１０に向かう方向（略−Ｘ方向）に付勢している（引っ張っている）。バネ４９は、このようにアーム４１を付勢することにより、図６に示すように、アーム４１の位置（姿勢）を、ローラ４５が無端ベルト３７の内側を押すとともに、ストッパ４７がギア３９に接触しないような、所定位置（所定姿勢）とする。

無端ベルト３７が切断された場合、無端ベルト３７とローラ４５との接触が解消され、バネ４９の付勢力によって、アーム４１が、矢印Ｂに沿う方向に、さらに回転される。このとき、図７に示すように、アーム４１の他端側に設けられたストッパ４７が、ギア３９に噛み合わされる。これにより、ストッパ４７は、ギア３９に連結された従動プーリ３１の回転を停止させる。

このように、図６および図７に示す構成においても、無端ベルト３７が切断されたときに、従動プーリ３１およびボールネジ２１（図１参照）の回転が阻止される。これにより、移動体１７が、その重さによって下降してしまうことを、抑制することができる。

また、ベルトテンショナー４０は、図８に示すように構成されていてもよい。
図８に示す構成では、ベルトテンショナー４０は、略くの字状（略ブーメラン状）のアーム４１を有している。図４等に示した構成と同様に、回転軸４３は、Ｚ軸方向に平行に延在しており、その上端部によって、アーム４１を支持している。また、ストッパ４７は、従動プーリ３１に連結されたギア３９に噛み合わせ可能な形状を有している。

また、図８に示す構成では、回転軸４３の基端部は、筐体板１０の上面に固定されている。また、回転軸４３は、アーム４１の略中央部分を支持するように配置されている。また、ローラ４５は、無端ベルト３７における筐体板１０に近い側の部分（−Ｘ方向側の部分）を、外側から、筐体板１０から遠ざかる方向（＋Ｘ方向）に押圧している。

さらに、バネ４９の第１端部４９１は、筐体板１０に設けられた固定板１０ａに取り付けられている。また、バネ４９の第２端部４９２は、アーム４１におけるローラ４５の近傍（アーム４１の一端側）に取り付けられている。

バネ４９は、アーム４１の一端側を、矢印Ｃに示すように、筐体板１０から遠ざかる方向（略＋Ｘ方向）に付勢している（押している）。バネ４９は、このようにアーム４１を付勢することにより、図８に示すように、アーム４１の位置（姿勢）を、ローラ４５が無端ベルト３７の外側を押すとともに、ストッパ４７がギア３９に接触しないような、所定位置（所定姿勢）とする。

無端ベルト３７が切断された場合、無端ベルト３７とローラ４５との接触が解消され、バネ４９の付勢力によって、アーム４１が、矢印Ｃに沿う方向に、さらに回転される。このとき、図９に示すように、アーム４１の他端側に設けられたストッパ４７が、ギア３９に噛み合わされる。これにより、ストッパ４７は、ギア３９に連結された従動プーリ３１の回転を停止させる。

このように、図８および図９に示す構成においても、無端ベルト３７が切断されたときに、従動プーリ３１およびボールネジ２１（図１参照）の回転が阻止される。これにより、移動体１７が、その重さによって下降してしまうことを、抑制することができる。

なお、上述した実施形態に示した移動装置１は、移動体１７に連結される昇降回転軸として、移動体１７に螺合しているボールネジ２１を有している。しかし、本実施形態にかかる移動装置は、このようなボールネジ２１を有する構成に限られない。
たとえば、本実施形態にかかる移動装置は、図１０に示すような移動装置２であってもよい。

移動装置２は、筐体板１００、長方形の移動体１８、および、筐体板１００に保持されている昇降機構２０ａを有している。昇降機構２０ａは、移動体１８を昇降させるものである。昇降機構２０ａは、移動体１８に連結される昇降シャフト２１ａ、および、昇降シャフト２１ａを駆動する駆動機構２２ａを有している。

昇降シャフト２１ａは、筐体板１０に配された取付板１９を貫通するように、Ｘ軸方向に沿って延びている。昇降シャフト２１ａは、昇降回転軸の一例に相当する。

長方形の移動体１８は、その長辺が筐体板１００の板面と略垂直となるように、移動体１８における昇降機構２０ａが設けられている側（−Ｙ方向側）に配置されている。また、移動体１８の筐体板１００に近い側の端部である第１端部１８ａが、昇降シャフト２１ａの一方の端部に連結（固定）されている。これにより、移動体１８は、昇降シャフト２１ａ（昇降機構２０ａ）を介して、筐体板１００に連結されている。

移動装置２では、駆動機構２２ａが昇降シャフト２１ａを回転させることにより、長方形の移動体１８が、その第１端部１８ａを旋回軸として旋回する。これにより、移動体１８の他端部である第２端部１８ｂが、図１０に矢印Ｄおよび矢印Ｅによって示すように、上下方向に移動される。

また、駆動機構２２ａは、図２等に示した駆動機構２２と同様の構成を有する。ただし、駆動機構２２ａは、図２等に示した駆動機構２２ａに対し、９０度回転した姿勢をとるように、筐体板１００に取り付けられている。すなわち、駆動機構２２ａでは、従動プーリ３１が＋Ｚ方向側に配置されているとともに、駆動プーリ３３が、−Ｚ方向側に配置されている。このため、無端ベルト３７が、Ｚ軸方向に沿って延びている。

その他の点に関しては、駆動機構２２ａは、駆動機構２２と同様の構成を有する。すなわち、駆動機構２２ａは、昇降シャフト２１ａの他方の端部に連結される従動プーリ３１、従動プーリ３１に離間して配設される駆動プーリ３３、駆動プーリ３３に連結されたモータ３５、従動プーリ３１と駆動プーリ３３とに係合されている無端ベルト３７を備えている。

さらに、駆動機構２２ａは、従動プーリ３１上に配されているギア３９、および、無端ベルト３７にテンションを付与するベルトテンショナー４０を備えている。駆動機構２２ａでは、ベルトテンショナー４０の回転軸４３の基端部は、取付部材３６を介して筐体板１００に固定されている。

このような構成を有する昇降機構２０ａでは、バネ４９が、ベルトテンショナー４０のアーム４１の他端側を、矢印Ａに示すように、筐体板１０に向かう方向（略＋Ｙ方向）に付勢している。これにより、アーム４１の位置（姿勢）が、アーム４１の一端側のローラ４５が無端ベルト３７の内側を押すとともに、アーム４１の他端側のストッパ４７がギア３９に接触しないような、所定位置（所定姿勢）となる。

また、無端ベルト３７が切断された場合、無端ベルト３７とローラ４５との接触が解消され、バネ４９の付勢力によって、アーム４１が、矢印Ａに沿う方向に、さらに回転される。このとき、アーム４１の他端側のストッパ４７が、ギア３９に噛み合わされる。これにより、ストッパ４７は、ギア３９に連結された従動プーリ３１の回転を停止させる。

このように、移動装置２でも、無端ベルト３７が切断された場合、ストッパ４７によって、従動プーリ３１の回転が停止されることで、昇降シャフト２１ａの回転（旋回）が阻止される。したがって、無端ベルト３７が切断されて、モータ３５からの回転力が昇降シャフト２１ａに伝わらない状態でも、移動体１８にかかる重力によって昇降シャフト２１ａが回転されることが、抑制される。これにより、移動体１８の第２端部１８ｂが、移動体１８の重さによって下降してしまうことを、抑制することができる。

１，２：移動装置、１０，１００：筐体板、
１１：ガイドレール、１３：移動テーブル、
１５：移動部材、１７，１８：移動体、１９：取付板、
２０，２０ａ：昇降機構、２１：ボールネジ、２１ａ；昇降シャフト、
２２，２２ａ：駆動機構、
３３：駆動プーリ、３５：モータ、３２：モータ取付板、３７：無端ベルト、
３１：従動プーリ、３９：ギア、
４０：ベルトテンショナー、４１：アーム、４３：回転軸、
４５：ローラ、４７：ストッパ、４９：バネ

Claims

移動体を昇降させる昇降機構であって、
互いに離間している従動プーリおよび駆動プーリと、
該駆動プーリに回転力を与えるモータと、
該従動プーリおよび該駆動プーリに係合され、該駆動プーリの回転力を該従動プーリに伝達する無端ベルトと、
該従動プーリが先端に配設され、該移動体に連結されており、該従動プーリとともに回転することによって該移動体を昇降させる昇降回転軸と、
該昇降回転軸の軸心上で該従動プーリに連結されるギアと、
該無端ベルトにテンションを付与するベルトテンショナーと、を備え、
該ベルトテンショナーは、
アームと、
該アームに配設されたローラと、
該アームに配置され該ギアに噛み合わせ可能なストッパと、
該昇降回転軸の延在方向に平行に延在し、該アームを回転可能に支持する回転軸と、
該回転軸を中心に該アームを回転させて、該アームの位置を、該アームに配設された該ローラが該無端ベルトを押すような所定位置とするように、該アームに付勢力を与えるバネと、を備え、
該ストッパは、該ローラが該無端ベルトを押しているときには、該ギアと離間している一方、該無端ベルトが切断されて該無端ベルトと該ローラとの接触が解消され、該バネの付勢力によって該アームがさらに回転されたときに、該ギアに噛み合わされて、該ギアに連結された該従動プーリの回転を停止させるように構成されており、
該従動プーリの回転が停止されることで該昇降回転軸の回転が阻止され、該移動体の落下が防止される、昇降機構。