JP2586354B2

JP2586354B2 - 昇降装置

Info

Publication number: JP2586354B2
Application number: JP7012417A
Authority: JP
Inventors: 貴生葛山
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPH08198548A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、昇降される荷台の重量
をバランス機構によって相殺させる昇降装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、荷物を昇降させる昇降装置として
は、昇降に要する動力が少なくて済むように荷台の重量
と同等の重りによって荷台の重量を相殺させるものがあ
る。この種の昇降装置を図２によって説明する。

【０００３】図２は重りを用いて荷台の重量を相殺させ
る従来の昇降装置を示す構成図である。同図において、
１は荷物（図示せず）が載置される荷台で、この荷台１
は、上下方向に延在するリニアガイド２に上下方向のみ
に移動可能な状態で保持されており、駆動装置３によっ
て前記リニアガイド２に沿って上下されるように構成さ
れている。

【０００４】そして、この荷台１の上部にはワイヤ４を
介して重り５が連結されている。前記ワイヤ４は荷台１
から上方へ延ばされ、前記リニアガイド２より上側で支
持された２つの中間プーリ６，６を介して延在方向が下
方へ向けられ、下端に重り５が固着されている。また、
重り５はその重量が前記荷台１と同等になるように形成
され、前記荷台用リニアガイド２に隣接して設けられた
リニアガイド７に上下方向のみに移動可能な状態で釣り
下げられている。

【０００５】このように構成された従来の昇降装置で
は、ワイヤ４、重り５および中間プーリ６により構成さ
れるバランス機構によって荷台１の重量が相殺されるた
め、外力が加わらない限り荷台１は静止することにな
る。このため、荷物が載置された状態で荷台１を昇降さ
せるに当たっては、駆動装置３は荷物の重量に相当する
推力を発生させればよい。

【０００６】ところが、荷台１の重量を相殺させるため
に重り５を用いたのでは、荷台１の重量が重いと重り５
が大型化し、装置全体の重量が重くなってしまうという
不具合があった。このような不具合は重りを使用しない
構成を採れば解消することができる。重りを使用しない
バランス機構としては、例えば特開平１−３０４３０２
号公報に開示されたものがある。この公報に示されたバ
ランス機構を図３によって説明する。

【０００７】図３は重りを使用しない従来のバランス機
構を示す側面図である。同図において、符号８はエアシ
リンダで、このエアシリンダ８は、シリンダ本体の軸方
向一端部から突出するピストンロッド９の先端にラック
１０が連結されている。そして、シリンダヘッド側圧力
室にエアレギュレータ１１を介してエア源１２が連通さ
れている。また、前記ラック１０にはこれに噛合するピ
ニオン１３を介してプーリ１４が連結されている。

【０００８】このプーリ１４は架台１５に回転自在に支
持されており、支持金具１６を介してワイヤ１７が連結
されている。このワイヤ１７がプーリ１４から上方に延
ばされ、前記図２で示した昇降装置の荷台に連結されて
いる。

【０００９】このように構成されたバランス機構では、
エア源１２からエアレギュレータ１１を介して圧縮空気
をエアシリンダ８に供給すると、ピストンロッド９が突
出しラック１０，ピニオン１３により往復動作が回転動
作に変えられてプーリ１４が図において左回りに回転す
る。これによりワイヤ１７が下方へ引っ張られることに
なる。このバランス機構では荷台の重量に相当する張力
をワイヤ１７に加えることにより荷台の重量を相殺する
ことができる。

【００１０】荷台を下降させてワイヤ１７が上方へ引っ
張られると、これがプーリ１４からほどかれるようにプ
ーリ１４が図中右回りに回転し、これとともにラック１
０およびピストンロッド９が図中左側へ移動する。この
ときにはエアシリンダ８のシリンダヘッド側圧力室の圧
力は設定圧力より上昇するが、圧力上昇に応じてエアレ
ギュレータ１１から空気が排出されることにより設定圧
力まで減圧される。このため、ワイヤ１７には上方へ引
っ張られる前と同じ張力が加わる。

【００１１】一方、荷台を上昇させると、ワイヤ１７に
はプーリ１４から張力が加わっているために荷台の上昇
量分だけワイヤ１７がプーリ１４に巻取られる。これに
よりプーリ１４が図中左回りに回転し、これとともにラ
ック１０およびピストンロッド９が図中右側へ移動す
る。このときには、エアシリンダ８のシリンダヘッド側
圧力室にエアレギュレータ１１から圧縮空気が補充され
る。

【００１２】このように構成されたシリンダ式バランス
機構を図２で示した昇降装置に適用することにより、装
置全体の重量を軽くすることが可能になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したシ
リンダ式バランス機構を荷台が高速で昇降される昇降装
置に採用すると、荷台昇降用駆動装置が過負荷になり易
いという問題があった。これは、シリンダ式バランス機
構のピストンロッド９が荷台の昇降に対して受動的に移
動し応答遅れが生じるからである。

【００１４】すなわち、荷台上昇時にはピストンロッド
９が図３において右側へ移動し、これとともに圧縮空気
がシリンダヘッド側圧力室に流入されることによって、
この圧力室の圧力が設定圧力に維持されるが、このと
き、シリンダヘッド側圧力室の圧力が設定圧力に達する
より速く荷台が上昇されると、荷台の重量を相殺させる
ことができなくなってしまい、その結果、荷台昇降用駆
動装置に荷台の重量も加わることになる。

【００１５】また、荷台下降時には、荷台にワイヤ１
７、プーリ１４、ピニオン１３およびラック１０を介し
て連結されたピストンロッド９をシリンダヘッド側圧力
室の圧力に抗して移動させなければならないので、この
抵抗分だけ荷台昇降用駆動装置の負荷が大きくなってし
まう。

【００１６】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、シリンダ装置を用いて荷台の重量を
相殺させる構成を採るに当たり、荷台昇降用駆動装置が
過負荷にならないようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る昇降装置
は、荷台の重量を相殺させるバランス機構を、伸縮方向
を上下方向に向けて荷台と基台との間に介装されかつピ
ストンロッド側圧力室が大気開放状態とされたシリンダ
装置と、このシリンダ装置のシリンダヘッド側圧力室に
連通された流体供給口および流体排出口を介して出入り
する流体の流量を制御するマスフローコントローラと、
前記シリンダ装置が少なくとも荷台の重量に相当する付
勢力をもって伸長する圧力の流体を前記マスフローコン
トローラの流体供給口に供給する流体供給装置と、荷台
昇降用駆動装置およびマスフローコントローラを制御す
る制御装置とによって構成し、この制御装置を、荷台上
昇時にはマスフローコントローラをその流体供給口に流
体が流れるように制御し、荷台下降時にはマスフローコ
ントローラをその流体排出口に流体が流れるように制御
するとともに、荷台の移動速度および移動距離に基づい
て流体が流体供給口あるいは流体排出口を流れる時間お
よび流量を制御する構造としたものである。

【００１８】

【作用】荷台の移動速度および移動距離と、シリンダ装
置の伸縮速度およびストローク量とが等しくなるから、
荷台の昇降に対して能動的に荷台の重量が相殺される。

【００１９】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例を図１によって詳細
に説明する。図１は本発明に係る昇降装置を示す側面図
である。同図において、符号２１はこの実施例による昇
降装置で、この昇降装置２１は、半導体ウエハが複数枚
収納されたウエハキャリア（図示せず）を半導体製造装
置のローダ、アンローダに対して搬送するために用いる
ものである。

【００２０】２２はこの昇降装置２１の荷台で、この荷
台２２は、図示してない基台に支持されて上方へ延びる
一対のリニアガイド２３，２３に上下方向のみに移動可
能な状態で保持されており、後述するエアシリンダ式バ
ランス機構２４のエアシリンダ装置によって支承されて
いる。また、この荷台２２には、前記リニアガイド２３
とともにこの荷台２２を上下方向のみに移動させる駆動
装置を構成するボールねじユニット２５が連結されてい
る。

【００２１】このボールねじユニット２５は、上下方向
に延在するねじ部２５ａの下端部にこれを回転させるモ
ータ２６を結合させるとともに、ねじ部２５ａの途中に
ナット２５ｂを螺合させて構成されており、前記荷台２
２にこのナット２５ｂを固着させて連結されている。な
お、ねじ部２５ａは基台に対して軸受２５ｃを介して回
転自在に支持されている。

【００２２】すなわち、このボールねじユニット２５の
モータ２６を駆動することによりねじ部２５ａが回転
し、これに螺合するナット２５ｂとともに荷台２２がね
じ部２５ａの回転方向に応じて上昇あるいは下降するこ
とになる。なお、このボールねじユニット２５は、モー
タ２６が後述する制御装置に接続されており、この制御
装置によってねじ部２５ａの回転方向および回転速度が
制御されるように構成されている。

【００２３】前記バランス機構２４は、その伸縮方向を
上下方向に向けて荷台２２と基台との間に介装されたエ
アシリンダ装置２７を備え、荷台２２の重量に相当する
付勢力を荷台２２に付与して荷台重量を相殺させる構造
になっている。前記エアシリンダ装置２７は、シリンダ
本体２７ａとピストン付きピストンロッド２７ｂとから
構成され、シリンダ本体２７ａが基台に支持固定される
とともにピストンロッド２７ｂの上端が荷台２２に固着
されている。

【００２４】そして、このエアシリンダ装置２７のシリ
ンダヘッド側圧力室２８には、この圧力室２８に圧縮空
気を流入させる吸気マスフローコントローラ２９と、圧
力室２８から圧縮空気を大気中に排出させる排気マスフ
ローコントローラ３０とが並列に連通されている。本発
明に係るマスフローコントローラは、これら２つのマス
フローコントローラ２９，３０によって構成され、吸気
マスフローコントローラ２９の下流側端部が流体供給口
となり、排気マスフローコントローラ３０の下流側端部
が流体排出口になっている。なお、エアシリンダ装置２
７のピストンロッド側圧力室３１は、シリンダ本体２７
ａに接続された連通管３２を介して大気中に連通されて
いる。

【００２５】前記吸気マスフローコントローラ２９は、
空気圧縮装置などの圧力源３３とともに流体供給装置を
構成する圧力レギュレータ３４が上流側に連通されてお
り、内部の空気通路を開閉する機能と、ここを流れる圧
縮空気の流量を増減させる機能とを備えている。なお、
圧力レギュレータ３４は、一定圧力の圧縮空気が吸気マ
スフローコントローラ２９に供給されるように構成され
ている。この一定の圧力とは、エアシリンダ装置２７が
荷台２２の重量に相当する付勢力をもって伸長する圧力
のことである。

【００２６】また、前記排気マスフローコントローラ３
０は下流側が大気中に連通されて大気開放状態になって
おり、前記吸気マスフローコントローラ２９と同様に内
部の空気通路を開閉する機能と、ここを流れる圧縮空気
の流量を増減させる機能とを備えている。

【００２７】そして、これらの吸気マスフローコントロ
ーラ２９と排気マスフローコントローラ３０の駆動部は
制御装置３５に接続されている。制御装置３５は、上述
した両マスフローコントローラ２９，３０と前記モータ
２６を制御することにより荷台２２の昇降動作に合わせ
てエアシリンダ装置２７を伸縮させるように構成されて
いる。

【００２８】すなわち、荷台２２を制御するに当たって
この制御装置３５は、図示しない昇降設定スイッチなど
に入力された荷台２２の移動方向、移動速度および移動
距離に基づいて荷台２２を上昇あるいは下降させるとき
の移動量を算出し、この移動量だけ荷台２２が移動する
ようモータ２６に制御信号を送出する手法を採ってい
る。また、エアシリンダ装置２７を制御するに当たって
は、前記荷台２２の移動量とエアシリンダ装置２７のス
トローク量とが一致するようなマスフローコントローラ
での空気流量を算出し、それに対応させて吸気マスフロ
ーコントローラ２９、排気マスフローコントローラ３０
での空気流量を制御する手法を採っている。

【００２９】例えば、ピストンの受圧面の面積が２０mm
² であるエアシリンダ装置２７を使用する場合、荷台２
２を１０mm／Sec の速度で１００mm上昇させるときに
は、吸気マスフローコントローラ２９を圧縮空気が２０
０mm³／Secの流量で１０秒間だけ流れるように制御す
る。

【００３０】次に、この昇降装置２１の動作を説明す
る。先ず、排気マスフローコントローラ３０を全閉状態
とし、吸気マスフローコントローラ２９を全開状態とし
て圧縮空気をエアシリンダ装置２７のシリンダヘッド側
圧力室２８に供給する。そして、荷台２２の重量とエア
シリンダ装置２７の付勢力が釣り合うように圧力レギュ
レータ３４を調整する。その後、排気マスフローコント
ローラ３０を全閉状態にする。これによって荷台２２は
静止状態ではその重量がエアシリンダ装置２７の付勢力
により相殺されることになる。

【００３１】荷台２２を上昇させるときには、制御装置
３５が上述したように荷台２２の移動量を算出し、吸気
マスフローコントローラ２９での空気流量を算出する。
その後、制御装置３５は前記移動量だけ荷台２２が移動
されるようにモータ２６に制御信号を送出するととも
に、前記空気流量だけ圧縮空気が流れるように吸気マス
フローコントローラ２９に制御信号を送出する。

【００３２】荷台２２を下降させるときには、制御装置
３５は上昇時と同様に荷台２２の移動量を算出してそれ
に応じた制御信号をモータ２６に送出するとともに、算
出された空気流量だけ圧縮空気が流れるように排気マス
フローコントローラ３０に制御信号を送出する。

【００３３】このようにモータ２６および吸気・排気マ
スフローコントローラ２９，３０を制御することによっ
て、荷台２２の移動速度および移動距離と、エアシリン
ダ装置２７の伸縮速度およびストローク量とが等しくな
るから、荷台２２の昇降に対して能動的に荷台２２の重
量が相殺されることになる。

【００３４】したがって、バランス機構２４が応答遅れ
を起こすことがないから、モータ２６に加わる負荷は、
荷台２２に載置される半導体ウエハ入りウエハキャリア
（図示せず）などの積載物を昇降させるだけの最少負荷
で済む。

【００３５】実施例２．なお、前記実施例１では圧力レ
ギュレータ３４の設定圧力を一定とした例について説明
したが、この圧力は荷台２２に載置させる荷物の重量に
応じて変えることができる。すなわち、荷物重量に応じ
て圧縮空気の圧力を増加させることにより、モータ２６
はより少ない出力で駆動することができる。このように
構成することによって、第２の発明に係る昇降装置が得
られる。

【００３６】また、上述した実施例では空気圧力を利用
した例を示したが、油圧を用いてもよい。油圧を用いる
ことにより大型で重量の嵩む荷台を使用することができ
る。さらに、本実施例ではエアシリンダ装置２７をピス
トンロッド２７ｂが上側に位置するように配設したが、
これとは配置を上下逆としシリンダ本体２７ａを上側に
位置づけてこれを荷台２２に結合させる構成を採ること
もできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る昇降装
置は、荷台の重量を相殺させるバランス機構を、伸縮方
向を上下方向に向けて荷台と基台との間に介装されかつ
ピストンロッド側圧力室が大気開放状態とされたシリン
ダ装置と、このシリンダ装置のシリンダヘッド側圧力室
に連通された流体供給口および流体排出口を介して出入
りする流体の流量を制御するマスフローコントローラ
と、前記シリンダ装置が少なくとも荷台の重量に相当す
る付勢力をもって伸長する圧力の流体を前記マスフロー
コントローラの流体供給口に供給する流体供給装置と、
荷台昇降用駆動装置およびマスフローコントローラを制
御する制御装置とによって構成し、この制御装置を、荷
台上昇時にはマスフローコントローラをその流体供給口
に流体が流れるように制御し、荷台下降時にはマスフロ
ーコントローラをその流体排出口に流体が流れるように
制御するとともに、荷台の移動速度および移動距離に基
づいて流体が流体供給口あるいは流体排出口を流れる時
間および流量を制御する構造としたため、荷台の移動速
度および移動距離と、シリンダ装置の伸縮速度およびス
トローク量とが等しくなるから、荷台の昇降に対して能
動的に荷台の重量が相殺される。

【００３８】したがって、バランス機構が応答遅れとな
ることがないから、荷台を高速で昇降させるに当たって
荷台昇降用駆動装置が過負荷になるのを確実に防ぐこと
ができる。また、マスフローコントローラの流体供給口
に供給する流体の圧力を、シリンダ装置が荷台の重量に
相当する付勢力よりおおきな付勢力をもって伸長するよ
うな圧力に設定することによって、荷台昇降用駆動装置
の負荷をさらに小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る昇降装置を示す側面図である。

【図２】重りを用いて荷台の重量を相殺させる従来の
昇降装置を示す構成図である。

【図３】重りを使用しない従来のバランス機構を示す
側面図である。

【符号の説明】

２１…昇降装置、２２…荷台、２３…リニアガイド、２
４…バランス機構、２５…ボールねじユニット、２６…
モータ、２７…エアシリンダ装置、２８…シリンダヘッ
ド側圧力室、２９…吸気マスフローコントローラ、３０
…排気マスフローコントローラ、３１…ピストンロッド
側圧力室、３３…圧力源、３４…圧力レギュレータ、３
５…制御装置。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６６Ｆ 17/00 Ｂ６６Ｆ 17/00 ＡＪ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】荷台を上下方向のみに移動させる駆動装
置と、前記荷台の重量に相当する付勢力を付与して荷台
重量を相殺させるバランス機構とを備えた昇降装置にお
いて、前記バランス機構を、伸縮方向を上下方向に向け
て荷台と基台との間に介装されかつピストンロッド側圧
力室を大気開放状態として構成されたシリンダ装置と、
このシリンダ装置のシリンダヘッド側圧力室に流体供給
口および流体排出口が連通されてこの圧力室に対して出
入りする流体の流量を制御するマスフローコントローラ
と、前記シリンダ装置が荷台の重量に相当する付勢力を
もって伸長する圧力の流体を前記マスフローコントロー
ラの流体供給口に供給する流体供給装置と、前記駆動装
置およびマスフローコントローラを制御する制御装置と
によって構成し、前記制御装置を、荷台を上昇させると
きにはマスフローコントローラをその流体供給口に流体
が流れるように制御し、荷台を下降させるときにはマス
フローコントローラをその流体排出口に流体が流れるよ
うに制御するとともに、荷台の移動速度および移動距離
に基づいて流体が前記流体供給口あるいは流体排出口を
流れる時間および流量を制御する構造としたことを特徴
とする昇降装置。
【請求項２】荷台を上下方向のみに移動させる駆動装
置と、前記荷台の重量に相当する付勢力を付与して荷台
重量を相殺させるバランス機構とを備えた昇降装置にお
いて、前記バランス機構を、伸縮方向を上下方向に向け
て荷台と基台との間に介装されかつピストンロッド側圧
力室を大気開放状態として構成されたシリンダ装置と、
このシリンダ装置のシリンダヘッド側圧力室に流体供給
口および流体排出口が連通されてこの圧力室に対して出
入りする流体の流量を制御するマスフローコントローラ
と、前記シリンダ装置が荷台の重量に相当する付勢力よ
り大きい付勢力をもって伸長する圧力の流体を前記マス
フローコントローラの流体供給口に供給する流体供給装
置と、前記駆動装置およびマスフローコントローラを制
御する制御装置とによって構成し、前記制御装置を、荷
台を上昇させるときにはマスフローコントローラをその
流体供給口に流体が流れるように制御し、荷台を下降さ
せるときにはマスフローコントローラをその流体排出口
に流体が流れるように制御するとともに、荷台の移動速
度および移動距離に基づいて流体が前記流体供給口ある
いは流体排出口を流れる時間および流量を制御する構造
としたことを特徴とする昇降装置。