JP6157301B2 - 昇降装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ機構を利用した昇降装置に関し、一般産業用の製造工程、特に、半導体や薬品の製造工程、或いは厨房機器、物流機器に使用される片持式の昇降装置（以下、単に「昇降装置」という。）に関する。

昇降装置においては、支柱と、ねじ機構によって進退動する昇降部材を有し、その進退動を、昇降部材と支柱の間に設けられたガイド機構によって案内するものが知られている。その例として、特許文献１〜３に示すものがある。

特開２００８−５６３７２号公報 特開平８−１６５０９２号公報 特開平２−４８１８７号公報

特許文献１には、横断面が矩形の平形鋼が、互いに向き合うように、その長手方向の両端部が固定されて支柱を形成し、支柱内部にモータで駆動されるねじ軸及びねじ軸の回転により進退動する昇降部材を具え、それぞれの平形鋼の内側面に長手方向に設けられるガイドレールと、昇降部材に設けられるガイド部材によって昇降部材の進退動を案内する昇降装置が開示されている。なお、ねじ軸とガイドレールの中心線は、平形鋼の中央と一致している。
特許文献２は、ウェブとウェブの両端から延びるフランジ部を具えた横断面コ字状の溝形鋼を、その開口部が内向きに向き合うように一対設け、溝形鋼のそれぞれ一方のフランジ部を平形鋼で連結して支柱を形成し、支柱内部にモータで駆動されるねじ軸及びねじ軸の回転により進退動する昇降部材を具え、平形鋼の内側面に長手方向に設けられるガイドレールと、昇降部材に設けられるガイド部材によって昇降部材の進退動を案内する昇降装置が開示されている。なお、ガイドレールは、平形鋼の内側面上に設けられているもののみであり、荷受部は、ねじ軸に対してガイドレールの反対側に位置している。
特許文献３は、ウェブとウェブの両端から延びるフランジ部を具えた横断面コ字状の溝形鋼を、その開口部が互いに外向きになるように一対設け、その長手方向の両端部を固定して支柱を形成し、支柱内部にモータで駆動されるねじ軸及びねじ軸の回転により進退動する昇降部材を具え、溝形鋼のそれぞれ一方のフランジ部の外側面に長手方向に設けられるガイドレールと、昇降部材に設けられるガイド部材によって昇降部材の進退動を案内する昇降装置が開示されている。

昇降装置には、荷重、偏荷重に耐え得る高い剛性、そして、設置スペースという観点からのコンパクト化が求められている。
特許文献１の昇降装置は、コンパクト性に優れているが、一対の平形鋼で形成される支柱であるから、剛性の面で優れているとはいえない。
特許文献２の昇降装置の場合、ガイドレール、ねじ軸、荷受部の中心が直線状に並んでいるという構成であり、１本のガイドレールを用いて昇降部材の進退動を案内するので、昇降部材の進退動の案内をスムーズに行う程の荷重を許容し得る比較的大きめのガイドレールとガイド部材を使用する必要がある。また、向かい合う溝形鋼によって想定される範囲外にねじ機構が配置され、昇降部材の一部もその範囲外に出ているので、コンパクト性に欠ける。
特許文献３の昇降装置は、一対の溝形鋼が、その開口部が外向きになるように配設されており、また、ガイドレールが、溝形鋼のそれぞれ一方のフランジの外側面に長手方向に設けられているので、コンパクト性に欠ける。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、昇降装置の荷重、偏荷重に対する剛性が高く、コンパクトな昇降装置を提供することをその目的とする。

本発明は、支柱と、モータにより駆動されるねじ軸、及び該ねじ軸に螺合し、該ねじ軸の回転によりその軸方向に進退動する昇降部材と、前記昇降部材に連結され、荷受部を具えた荷受部材と、前記昇降部材の進退動を案内する案内手段とを具える昇降装置であって、
前記支柱がウェブと該ウェブの両端から延びるフランジ部によって横断面がコ字状に形成された一対の鋼材の開口部が向き合うように配設されて構成され、
前記荷受部が前記一対の鋼材の一方の側のフランジ部の外側に配設され、
前記ねじ軸が前記支柱内の前記荷受部寄りに配設され、
前記案内手段が前記昇降部材と前記一対の鋼材のそれぞれの前記荷受部寄りのウェブの内側面との間に設けられているものを含むことを特徴とする昇降装置、
又は、
支柱と、モータにより駆動されるねじ軸、及び該ねじ軸に螺合し、該ねじ軸の回転によりその軸方向に進退動する昇降部材と、前記昇降部材に連結され、荷受部を具えた荷受部材と、前記昇降部材の進退動を案内する案内手段とを具える昇降装置であって、
前記支柱がウェブと該ウェブの両端から延びるフランジ部によって横断面がコ字状に形成された一対の鋼材の開口部が向き合うように配設されて構成され、
前記荷受部が前記一対の鋼材の一方の側のフランジ部の外側に配設され、
前記ねじ軸が前記支柱内の前記荷受部寄りに配設され、
前記案内手段が前記昇降部材と前記一対の鋼材のそれぞれの前記荷受部側のフランジ部の内側面との間に設けられているものを含むことを特徴とする昇降装置、
又は、
支柱と、モータにより駆動されるねじ軸、及び該ねじ軸に螺合し、該ねじ軸の回転によりその軸方向に進退動する昇降部材と、前記昇降部材に連結され、荷受部を具えた荷受部材と、前記昇降部材の進退動を案内する案内手段とを具える昇降装置であって、
前記支柱がウェブと該ウェブの両端から延びるフランジ部によって横断面がコ字状に形成された一対の鋼材の開口部が向き合うように配設されて構成され、
前記荷受部が前記一対の鋼材の一方の側のフランジ部の外側に配設され、
前記ねじ軸が前記支柱内の前記荷受部寄りに配設され、
前記案内手段が前記昇降部材と前記一対の鋼材のそれぞれの内側面との間に設けられ、前記ウェブの内側面との間に設けられているものと、前記フランジ部の内側面との間に設けられているものとの組合せであって、前記案内手段のいずれかが前記荷受部側に位置していることを特徴とする昇降装置によって前記課題を解決した。

本発明によれば、支柱が、横断面コ字状の一対の鋼材の開口部が向き合うように配設されており、ねじ軸が支柱内に配設され、案内手段が昇降部材と一対の鋼材のそれぞれの内側面との間に設けられているので、全体としてコンパクトで、特に、鋼材のウェブの短手方向にコンパクト化を図ることができる。また、ねじ軸に螺合する昇降部材の両側に案内手段が位置することになるから、案内手段に掛かる荷重・偏荷重を分担できるので、剛性に優れている。また、支柱を構成する鋼材が、横断面コ字状であり、荷受部が、一対の鋼材の一方の側のフランジ部の外側に配設されているので、一対の平形鋼で構成された支柱に比べて、荷受部に掛かる荷重に対する、支柱の剛性、安定性に優れている。

また、案内手段が昇降部材と荷受部寄りのウェブ又はフランジ部の内側面との間に設けられていれば、案内手段と荷受部との距離が近くなるので、案内手段に掛かる曲げモーメントを低減することができる。一方、ねじ軸を荷受部寄りに配設することによっても、案内手段に掛かる曲げモーメントを低減することができ、案内手段とねじ軸の両方を荷受部寄りに配設すれば、最大の効果を奏することができる。

また、昇降部材とウェブの内側面との間に設けられている案内手段と、昇降部材とフランジ部の内側面との間に設けられている案内手段とを組合わせ、そのいずれかが荷受部寄りに位置しているという構成とすれば、剛性を一層高めることができるので、好適である。

また、支柱と案内手段の配設位置が、ねじ軸を中心として平面視左右対称の構成とすれば、案内手段に掛かる荷重・偏荷重を均等に分担することができるので、案内手段の寿命を延ばすことができ、さらに、部品の共通化を図ることができるので、生産コストを下げることができる

また、本発明の鋼材として溝形鋼を適用することは、勿論、可能であるが、比較的安価な平形鋼を曲げ加工したものを適用すれば、生産コストを下げることができ、また、支柱の肉厚を薄くすることができるので、支柱内部の空間を最大化させることができ、昇降装置全体の軽量化にも資することができる。

（ａ）は、本発明の第一実施形態の側面図。（ｂ）は、その一部断面正面図。 本発明の第一実施形態の横断面図。 本発明の第二実施形態の横断面図。 本発明の第三実施形態の横断面図。 本発明の第四実施形態の横断面図。 本発明の第五実施形態の横断面図。 本発明の参考例の横断面図。

本発明の実施例を図１〜７を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１（ａ）は、本発明の第一実施形態の側面図を示し、図１（ｂ）は、その一部断面正面図を示している。図１（ａ），（ｂ）に示されているように、昇降装置１０は、支柱１１、モータＭにより駆動されるねじ軸１８、ねじ軸１８に螺合している昇降部材２２を具える。

支柱１１は、ウェブ１２ａとウェブ１２ａの両端から延びるフランジ部１２ｂ，１２ｃによって横断面がコ字状に形成された鋼材１２（図２参照。）が、その開口部が向き合うように配設され、鋼材１２の長手方向（ねじ軸１８の軸方向）の端部がトッププレート１４とベースブラケット１６によって固定されることにより構成されている。鋼材１２としては、溝形鋼を使用することができるが、平形鋼を曲げ加工してフランジ部１２ｂ，１２ｃを設けたものとすれば、製造コストを抑えることができ、また、肉厚を薄くすることができるので、支柱１１内部の空間を最大化させることができ、昇降装置１０全体の軽量化にも資することができる。なお、支柱内部への粉塵等の浸入防止のために、背面板１５（図２参照。）を一対の鋼材１２，１２のフランジ部１２ｃ，１２ｃに取付けてもよい。ねじ軸１８は、一対の鋼材１２，１２で構成される支柱１１の内部に回転可能に配設されている。なお、ねじ軸１８の配設位置は、ねじ軸１８を駆動するモータＭと荷受部材２６との位置関係等を考慮して決定される。昇降部材２２は、ねじ軸１８の回転によりねじ軸１８の軸方向に進退動し、荷受部２６ａを有する荷受部材２６と連結部材２４を介して連結されている。荷受部２６ａは、一対の鋼材１２，１２の一方の側のフランジ部１２ｂ，１２ｂの外側に位置するようにされている。なお、昇降部材２２としては、図示しているように、別体のナット２２ａがねじ軸１８と螺合するものの他、昇降部材２２自体がねじ軸１８と螺合するものでもよい。また、昇降部材２２の進退動は、昇降部材２２と一対の鋼材１２，１２のそれぞれの内側面との間に設けられた案内手段３０によって案内される。昇降装置１０は、上記の構成であるから、全体としてコンパクトで、特に、鋼材１２のウェブ１２ａの短手方向にコンパクトである。

次に、本発明の昇降装置の案内手段３０の態様について、具体的に説明する。なお、いずれの実施形態においても、昇降装置の作動は、昇降装置１０と基本的に同様であるから、その説明は省略する。

昇降装置１０の案内手段３０は、図２に示すものは、周知の直線運動軸受であり、一対の鋼材１２，１２のウェブ１２ａ，１２ａの内側面上に設けられたガイドレール３２と、昇降部材２２に取付けられ、図示しない転動体を介してガイドレール３２上を移動する、ねじ軸１８の軸方向にそれぞれ２箇所ずつ設けられた、ガイド部材３４とで構成されている。案内手段３０は、昇降部材２２と一対の鋼材１２，１２のそれぞれの内側面との間に設けられていればよいが、図示しているように、ガイドレール３２を荷受部２６ａ寄りに設ければ、案内手段３０と荷受部２６ａとの距離が近くなるので、案内手段３０に掛かる曲げモーメントを低減することができる。

また、ガイドレールを鋼材のフランジ部に設けることもでき、特に、図３に示すように、ガイドレール３２を鋼材１２，１２の荷受部２６ａ側のフランジ部１２ｂ，１２ｂの内側面上に設ければ、本発明において、案内手段３０と荷受部２６ａとの距離が最も近くなるので好適である。なお、図示している昇降部材２２ａのように、案内手段３０の位置に応じて、昇降部材の形状を適宜変更することができる。

図４は、案内手段３０として、ローラ３６を適用したものを示している。昇降装置１０ｂでは、ローラ３６が昇降部材２２ｂに平面視で４箇所に取付けられ、それぞれが鋼材１２，１２のフランジ部１２ｂ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｃの内側面上を転動することによって、昇降部材２２ｂの進退動を案内する。ここで、ローラ３６は、昇降装置の剛性を高めるために、昇降装置１０のガイド部材３４と同様に、ねじ軸１８の軸方向にそれぞれ２箇所ずつ設けるのがよい。また、図５に示すように、ローラ３６ａが鋼材１２，１２のウェブ１２ａ，１２ａの内側面上を転動するものであってもよく、図６に示すように、フランジ部１２ｂ，１２ｂの内側面上を転動するローラ３６とウェブ１２ａ，１２ａの内側面上を転動するローラ３６ａとを組合わせたものとしてもよい。なお、昇降装置１０ｂ，１０ｄのように、少なくとも一対のローラ３６の転動面の方向に荷受部２６ａが位置しているという構成の方が、昇降装置１０ｃのようにローラ３６の転動面の方向と荷受部２６ａの位置が直交しているタイプのものに比べて、荷重による負荷をより許容することができる。

以上に説明した実施形態において、ガイドレール３２及びガイド部材３４による案内手段３０とローラ３６，３６ａによる案内手段３０ａとを相互に置換えることができることは当然である。また、昇降装置１０〜１０ｄにおけるガイド部材３４又はローラ３６，３６ａは、ねじ軸１８の軸方向に２つ以上設けることができ、スペースがある場合は、支柱１１の内側面上にさらに案内手段３０，３０ａを設けてもよい。また、図示しているように、ねじ軸１８を支柱１１の中心から荷受部２６ａ寄りに配設すれば、案内手段３０，３０ａに掛かる曲げモーメントを低減することができるので、昇降装置の荷重、偏荷重に対する剛性をさらに高めることができ、案内手段３０，３０ａとねじ軸１８の両方を荷受部２６ａ寄りに配設すれば、最大の効果を奏することができる。

また、図７に示すように、鋼材１２，１２のそれぞれの両フランジ部１２ｂ，１２ｃの内側面上を転動するそれぞれ単体のローラ３６ｂ，３６ｂで構成された案内手段３０ｂとしてもよい。この場合、ローラの外径を最大限にすることができるので、昇降部材２２ｅの進退動の円滑な案内が可能になり、大きな荷重・偏荷重に対応することが可能になる。なお、昇降装置１０ｅの剛性を高めるために、ローラ３６ｂ，３６ｂをねじ軸１８の軸方向に複数設け、また、ねじ軸１８を支柱１１の中心から荷受部２６ａ寄りに配設することができることは、他の実施形態と同様である。

また、図２〜７に示されているように、支柱１１を構成する鋼材１２，１２の形状、及び案内手段３０，３０ａ，３０ｂの位置がねじ軸１８を中心として平面視左右対称とするのがよい。こうすることで、案内手段３０，３０ａ，３０ｂに掛かる荷重・偏荷重を均等に分担させることができるので、案内手段の寿命を延ばすことができ、さらに、部品の共通化を図ることができるので、生産コストを下げることができる。また、鋼材１２，１２同士の配置間隔を離間させることにより、昇降装置の剛性をさらに高めることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、昇降装置の支柱を、横断面コ字状の一対の鋼材の開口部を向き合わせて構成し、ねじ軸を支柱内部に配設し、案内手段を昇降部材と一対の鋼材のそれぞれの内側面との間に設けているので、全体としてコンパクトで、大きな荷重・偏荷重に対する剛性を有する昇降装置を提供することができる。

１０〜１０ｅ 昇降装置
１１ 支柱
１２ 鋼材
１２ａ ウェブ
１２ｂ，１２ｃ フランジ部
１８ ねじ軸
２２ 昇降部材
２６ 荷受部材
２６ａ 荷受部
３０，３０ａ，３０ｂ 案内手段
３２ ガイドレール
３４ ガイド部材
３６，３６ａ，３６ｂ ローラ
Ｍ モータ

Claims (7)

1. 支柱と、モータにより駆動されるねじ軸、及び該ねじ軸に螺合し、該ねじ軸の回転によりその軸方向に進退動する昇降部材と、前記昇降部材に連結され、荷受部を具えた荷受部材と、前記昇降部材の進退動を案内する案内手段とを具える昇降装置であって、
   前記支柱がウェブと該ウェブの両端から延びるフランジ部によって横断面がコ字状に形成された一対の鋼材の開口部が向き合うように配設されて構成され、
   前記荷受部が前記一対の鋼材の一方の側のフランジ部の外側に配設され、
   前記ねじ軸が前記支柱内の前記荷受部寄りに配設され、
   前記案内手段が前記昇降部材と前記一対の鋼材のそれぞれの前記荷受部寄りのウェブの内側面との間に設けられているものを含むことを特徴とする、
   昇降装置。
2. 支柱と、モータにより駆動されるねじ軸、及び該ねじ軸に螺合し、該ねじ軸の回転によりその軸方向に進退動する昇降部材と、前記昇降部材に連結され、荷受部を具えた荷受部材と、前記昇降部材の進退動を案内する案内手段とを具える昇降装置であって、
   前記支柱がウェブと該ウェブの両端から延びるフランジ部によって横断面がコ字状に形成された一対の鋼材の開口部が向き合うように配設されて構成され、
   前記荷受部が前記一対の鋼材の一方の側のフランジ部の外側に配設され、
   前記ねじ軸が前記支柱内の前記荷受部寄りに配設され、
   前記案内手段が前記昇降部材と前記一対の鋼材のそれぞれの前記荷受部側のフランジ部の内側面との間に設けられているものを含むことを特徴とする、
   昇降装置。
3. 支柱と、モータにより駆動されるねじ軸、及び該ねじ軸に螺合し、該ねじ軸の回転によりその軸方向に進退動する昇降部材と、前記昇降部材に連結され、荷受部を具えた荷受部材と、前記昇降部材の進退動を案内する案内手段とを具える昇降装置であって、
   前記支柱がウェブと該ウェブの両端から延びるフランジ部によって横断面がコ字状に形成された一対の鋼材の開口部が向き合うように配設されて構成され、
   前記荷受部が前記一対の鋼材の一方の側のフランジ部の外側に配設され、
   前記ねじ軸が前記支柱内の前記荷受部寄りに配設され、
   前記案内手段が前記昇降部材と前記一対の鋼材のそれぞれの内側面との間に設けられ、前記ウェブの内側面との間に設けられているものと、前記フランジ部の内側面との間に設けられているものとの組合せであって、前記案内手段のいずれかが前記荷受部側に位置していることを特徴とする、
   昇降装置。
4. 前記案内手段が前記一対の鋼材のそれぞれの内側面上に設けられたガイドレールと該ガイドレール上を転動する、前記昇降部材に設けられたガイド部材からなる、請求項１から３のいずれかの昇降装置。
5. 前記案内手段が前記一対の鋼材のそれぞれの内側面上を転動する、前記昇降部材に設けられたローラである、請求項１から３のいずれかの昇降装置。
6. 前記支柱及び案内手段の配設位置が、前記ねじ軸を中心として平面視左右対称である、請求項１から５のいずれかの昇降装置。
7. 前記鋼材が平形鋼を曲げ加工することによって形成されたものである、請求項１から６のいずれかの昇降装置。

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