JP7169099B2

JP7169099B2 - 昇降装置

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Publication number: JP7169099B2
Application number: JP2018119209A
Authority: JP
Inventors: 祥史深草
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: JP2019217747A

Description

本発明は、一つの駆動モータから出力された回転運動をタイミングベルトによって複数のボールネジ機構に伝達して昇降テーブルを昇降させる昇降装置に関する。

こうした構造の昇降装置としては、例えば下記特許文献１に記載のスクリーン印刷機に組み込まれたものであって、マスクに対して基板を昇降させる基板保持装置の一部を構成するものがある。その基板保持装置（昇降装置）は、装置本体側に回転可能であって、軸方向には移動しないように４つのナットが設けられ、全ナットにはプーリが取り付けられている。そして、プーリにタイミングベルトが掛け渡され、一つの駆動モータから出力された回転がタイミングベルトを介して４つのナットに伝達されるよう構成されている。

また、中央部に鉛直方向の移動を案内するガイドロッドが固定された昇降テーブルを有し、その四隅には各々のナットに対応したネジ軸が設けられ、４つのボールネジ機構が構成されている。そして、駆動モータの出力によりタイミングベルトを介して４つのナットに回転が与えられると、そのナットと螺合する４本のネジ軸が同期して軸方向に移動する。それにより昇降テーブル上に保持された基板が水平な状態を保って上昇し、マスクに対して基板が位置決めされることとなる。

特開２０１１－２３５５８６号公報

前述した昇降装置は、昇降テーブルを水平な状態を保って上下に移動させるので、複数のボールネジ機構の動作を同期させる必要があるが、そのための構成としてタイミングベルトが重要な部品のひとつとなっている。従って、タイミングベルトの劣化によってナットの回転にズレが生じないように定期的に交換が行われる。しかし、その昇降装置は、昇降テーブルの下に隠れるようにしてタイミングベルトがプーリに掛け渡されているため、交換作業は簡単ではなかった。つまり、タイミングベルトを交換するためには、昇降テーブルやその他の部品を取り外して分解しなければならなかった。しかも、一旦昇降テーブルを取り外してしまうと、組み付け後に水平出しを行う必要があり、その調整作業にも手間がかかってしまっていた。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、タイミングベルトの交換が簡単な昇降装置を提供することを目的とする。

本発明に係る昇降装置は、板状の基台と、前記基台に形成された複数の貫通孔に取り付けられた複数の回転軸受部材と、前記回転軸受部材の内側に配置され、回転体に対してそれぞれ一体的に構成された複数のボールナットと、前記基台の上方に位置するように、前記ボールナットに対してそれぞれ一体的に構成された複数のナット用プーリと、前記基台の複数の貫通孔を貫いて前記ボールナットに螺合した複数のネジ軸と、回転軸に固定されたモータ用プーリを介して回転を与える駆動モータと、複数の前記ナット用プーリおよび前記モータ用プーリに内周面側が掛け渡されたエンドレスタイプのタイミングベルトと、前記基台の上方に突き出した複数の前記ネジ軸に連結された昇降台と、前記タイミングベルトは前記昇降台の外周寸法より長いものであり、そのタイミングベルトにテンションを与えるために前記基台に軸支され、前記タイミングベルトの外周面側が掛けられ、前記昇降台との間に前記タイミングベルトを通すことが可能な隙間が設けられた一又は二以上のアイドラプーリと、を有する。

前記構成によれば、ナット用プーリに掛け渡されたタイミングベルトにはアイドラプーリによってテンションがかけられ、そのタイミングベルトに対して駆動モータの回転出力がモータ用プーリを介して伝達される。そして、同時に回転するボールナットにより各々のネジ軸が軸方向に移動するため、そのネジ軸に連結された昇降台が基台に対して上下方向に移動することとなる。そうした昇降装置におけるタイミングベルトの交換は、昇降台をネジ軸に連結させたまま、アイドラプーリなどから外したタイミングベルトを昇降台の外側から取り外すことができる。

搬送装置が一体の昇降装置を示した斜視図である。昇降装置の一実施形態を示した斜視図である。昇降装置からタイミングベルトが取り外される状態を示した図である。駆動モータの取り付け部分周辺を示した斜視図である。搬送装置が一体の昇降装置を簡略化して示した側面図である。駆動伝達機構の断面図である。

次に、本発明に係る昇降装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、前記従来例と同様に、スクリーン印刷機の一部を構成する昇降装置について説明する。図１は、本実施形態の昇降装置を示した斜視図である。この昇降装置１は、基板搬送装置２によって搬送された基板１０をクランプ位置まで上昇させるためのものである。そこで、図面には昇降装置１の他に基板搬送装置２およびクランプ部の構成が含まれている。

スクリーン印刷機では、機体幅方向の両側面に搬送口が形成され、基板１０はその搬送口を通って搬入および搬出が行われる。基板搬送装置２では、矢印Ｘで示す方向に基板１０の搬送が行われ、昇降装置１を構成する昇降テーブル２１の位置に合わせて停止し、そこで基板１０のクランプ位置までの上昇および保持が行われる。基板搬送装置２は、基板１０の幅方向両端部を支持して搬送するものであり、昇降テーブル２１の外側には左右両側にサイドフレーム１３が設けられ、それぞれにコンベアベルト１１がプーリを介して回転可能な状態で取り付けられている。基板搬送装置２は、左右両側のサイドフレーム１３において、それぞれ搬入側と搬出側の２本ずつのコンベアベルト１１がＸ方向に連続するように取り付けられ、各々のコンベアベルト１１に搬送用モータ１２が設けられている。

左右両側のサイドフレーム１３には、搬入された基板１０を幅方向から挟み込む一対のクランプレール１５が固定されている。一方のサイドフレーム１３は、不図示の可動機構によって移動可能な構成を有し、他方のサイドフレーム１３との距離の調整が可能になっている。よって、搬送された基板１０は、昇降装置１の上昇動作によってコンベアベルト１１から持ち上げられ、距離の近づいた一対のクランプレール１５によって保持されることとなる。本実施形態の昇降装置１は、こうして基板１０をクランプレール１５によって保持させるため、コンベアベルト１１上の基板１０をクランプ位置まで上昇させるためのものである。なお、本来であれば矩形形状の昇降テーブル２１には、その上面に基板１０を支持するピン部材が突設されているが、図面上では省略されている。

次に、昇降テーブル２１を上下動させる昇降装置１について具体的に説明する。図２は、昇降テーブル２１を取り外した状態の昇降装置１を示した斜視図である。また、図５は、昇降装置１を簡略化して示した側面図であって、特に図１に示すＹ軸方向から見た図である。更に、図６は、図５において枠Ａで囲った駆動伝達機構の断面を簡略化して示した図である。

昇降装置１は、ベースプレート２２に対して昇降テーブル２１を上下動させるものであり、ベースプレート２２の４箇所にはボールネジによる同じ構成の駆動伝達機構が構成されている。図６は、その駆動伝達機構の断面図である。昇降装置１の駆動伝達機構は、ベースプレート２２に貫通孔が形成され、そこにラジアル軸受２３が嵌め込まれている。ラジアル軸受２３は、外輪２３１が円筒形状の受け部材３１と一体的に形成され、その受け部材３１がベースプレート２２に固定されている。

ラジアル軸受２３は、外輪２３１が非回転状態であるのに対して内輪２３２が回転可能であり、その内輪２３２には円筒形状の保持部材３２を介してボールナット２５が一体的に形成されている。保持部材３２は、ベースプレート２２の上方側に突き出した肉厚部分にナット用プーリ２６が固定され、その保持部材３２とナット用プーリ２６と間にフランジ部が挟み込まれたボールナット２５が一体的に構成されている。すなわち、保持部材３２、ナット用プーリ２６およびボールナット２５は、ラジアル軸受２３によって回転支持されている。

４箇所に位置する駆動伝達機構のナット用プーリ２６は、全てベースプレート２２の上面から同じ高さに揃えられている。そして、ナット用プーリ２６と一体のボールナット２５には、ネジ軸２７が螺合してボールネジが構成されている。４箇所のネジ軸２７は、ベースプレート２２を直行するように貫通し、先端部分に昇降テーブル２１が連結される。ネジ軸２７は、先端部に取付け台３３が嵌め込まれ、その先端部に螺合した締め付けナット３４によって取付け台３３が固定されている。

矩形形状の昇降テーブル２１は、４箇所のネジ軸２７に対応した作業孔２１１が形成され、下面側には取付け台３３が嵌め込まれ、上面側が蓋部材２８によって塞がれるようになっている。ネジ軸２７は、取付け台３３が昇降テーブル２１に固定されることによって非回転となり、ボールナット２５の回転によってネジ軸２７が上下方向に直線的に移動するようになっている。ところで、昇降装置１は、昇降テーブル２１に対する水平出しが必要である。そのため、昇降テーブル２１の蓋部材２８を外すことにより、作業孔２１１から工具などを入れて、ベースプレート２２に対するネジ軸２７の高さ調節が行えるようになっている。

昇降装置１は、昇降テーブル２１を昇降させるため、すなわちボールナット２５に回転を与えるために、４つのナット用プーリ２６にはエンドレスタイプのタイミングベルト３５が掛け渡されている。そして、そのタイミングベルト３５に回転を与えるための駆動モータ３６がベースプレート２２の下側に取り付けられ、上方に突き出した回転軸にモータ用プーリ３７が固定されている。更に、モータ用プーリ３７の回転を確実に４つのナット用プーリ２６へと伝達させるため、タイミングベルト３５にテンションを与えるための３つのアイドラプーリ３８がベースプレート２２に軸支されている。

従って、モータ用プーリ３７と４つのナット用プーリ２６に対して、タイミングベルト３５は、その回転が直接伝達されるように歯の形成された内周面側が掛けられている。一方、３つのアイドラプーリ３８にはタイミングベルト３５の外周面側が当てられ、テンションの与えられたタイミングベルト３５とモータ用プーリ３７および４つのナット用プーリ２６との歯の噛み合わせを確実にしている。また、４つのナット用プーリ２６は、取付け孔２１１に対応して四角形を描くように配置されているが、モータ用プーリ３７と３つのアイドラプーリ３８が四角形の内側に位置することで、タイミングベルト３５が内側に巻き込まれてナット用プーリ２６に対する噛み合い範囲が長くなっている。

ここで、図４は、ベースプレート２２の上面側における駆動モータ３６の取り付け部分周辺を示した斜視図である。２つのアイドラプーリ３８は、Ｙ軸方向に見て同じ位置に配置され、その間にモータ用プーリ３７が位置することによりに、タイミングベルト３５がＭ字状に掛け渡されている。そして、図２に示すように、モータ用プーリ３７の位置とは反対側に１つのアイドラプーリ３８が配置され、その両側に位置するナット用プーリ２６との間にもタイミングベルト３５がＭ字状に掛け渡されている。

昇降装置１のタイミングベルト３５は、昇降テーブル２１の外周寸法よりも長いものが使用される。従って、図２に示すモータ用プーリ３７、４つのナット用プーリ２６、そして３つのアイドラプーリ３８に関するベースプレート２２上の配置は、タイミングベルト３５の長さも考慮した設計となっている。そして、そのタイミングベルト３５は、図３に一点鎖線で示すように昇降テーブル２１の下に取り付けられるが、モータ用プーリ３７などの各プーリから取り外した場合には、昇降テーブル２１を通すことが可能な状態に広げられる。なお、図３は、昇降テーブル２１が固定されたままの昇降装置１において、タイミングベルト３５を取り外す状態を示した図である。

タイミングベルト３５は、モータ用プーリ３７と４つのナット用プーリ２６に対して内周面側が掛けられている。そのため、タイミングベルト３５は、そのまま外側に広げることによって、モータ用プーリ３７と４つのナット用プーリ２６から取り外すことが可能になっている。一方、タイミングベルト３５は、３つのアイドラプーリ３８に対して外周面側が掛けられている。この点、アイドラプーリ３８と昇降テーブル２１との間には隙間が設けられており、タイミングベルト３５は、その隙間を通して取り外すことが可能になっている。

昇降装置１は、タイミングベルト３５の交換作業が行い易いように、駆動モータ３６の移動によってテンションの調整が可能な構成となっている。具体的には、図４に示すように、ベースプレート２２に切欠き部２２１が形成され、その部分をまたぐように板状の支持ブロック４１がベースプレート２２にネジ止めされている。そして、切欠き部２２１には、支持ブロック４１を上下に挟み込むように立体的に形成された調整用スライド４２が設けられている。

調整用スライド４２は、支持ブロック４１に重ねられた上面部分にＹ軸方向に沿った長孔４２１が４箇所に形成され、各々の長孔４２１を位置決めボルト４３が貫通し、支持ブロック４１のねじ穴に螺合している。また、調整用スライド４２の左右両側にはＹ軸方向に突き出すようにした折り曲げ部４２１が形成され、そこにＹ軸方向に貫通した調整用操作ネジ４４が螺合している。調整用操作ネジ４４は、先端が支持ブロック４１の側面に突き当てられ、締め付け方向の回転により調整用スライド４２が摺動し、モータ用プーリ３７が２つのアイドラプーリ３８からＹ軸方向に遠ざかる方向に移動するようになっている。

調整用スライド４２は、支持ブロック４１の下面側に回り込むように延びており、そこに駆動モータ３６が固定されている。駆動モータ３６は、その回転軸が支持ブロック４１を貫くようにして取り付けられ、調整用スライド４２の上面側にモータ用プーリ３７が固定されている。調整用スライド４２と一体の駆動モータ３６は、支持ブロック４１に対してＹ軸方向に移動可能であるため、支持ブロック４１は、回転軸の移動範囲に応じて長円形の貫通孔が形成されている。よって、前述したようにモータ用プーリ３７が２つのアイドラプーリ３８からＹ軸方向に遠ざかることにより、タイミングベルト３５にテンションが与えられようになっている。

このように構成された昇降装置１は、駆動モータ３６の回転出力がモータ用プーリ３７の回転となり、テンションのかかったタイミングベルト３５に伝達される。タイミングベルト３５が回転することにより、４箇所のナット用プーリ２６に対して回転が与えられる。そのため、４つのボールナット２５が回転するのに応じて、非回転のネジ軸２７が軸方向つまり上下方向に直線移動することとなる。４箇所のボールネジは同期しているため、４本のネジ軸２７に連結された昇降テーブル２１は、水平な状態を保って昇降することとなる。前述したスクリーン印刷機においては、搬送された基板１０が昇降テーブル２１の上昇に従って持ち上げられ、下降によりコンベアベルト１１に戻される。

スクリーン印刷機の場合、印刷精度を確保するためにも基板１０を正確に位置決めする必要がある。そのため、タイミングベルトの劣化によってボルトナット２５の回転にズレが生じないように、定期的に交換が行われる。その際、図１に示す状態からサイドフレーム１３が取り外されることにより、昇降装置１が図３に示す状態となる。従来は、タイミングベルト３５を交換するために、この状態から更に昇降テーブル２１を取り外さなければならなかった。しかし、本実施形態では、昇降テーブル２１を組み付けたままタイミングベルト３５を取り外すことが可能となっている。

タイミングベルト３５の交換には、先ず昇降テーブル２１の蓋部材４６が取り外されて不図示の切欠き部があけられ、作業者はそこから位置決めボルト４３を緩めるなどの作業が行われる。一方で、調整用操作ネジ４４は、締め付けとは逆方向に回され、先端が支持ブロック４１の側面から離される。そこで、調整用スライド４２の摺動が可能になり、モータ用プーリ３７が２つのアイドラプーリ３８に近づけられる。こうしてテンションの解かれたタイミングベルト３５は、アイドラプーリ３８から外されることによって図３に示すように広げられ、昇降テーブル２１の外側を通すことが可能になる。

一方、新しいタイミングベルト３５を装着する場合には、同じく図３に示すように昇降テーブル２１の外側を通してベースプレート２２との間に入れられる。そのタイミングベルト３５は、モータ用プーリ３７と４つのナット用プーリ２６に内周面側が掛けられ、３つのアイドラプーリ３８には、それを乗り越えるようにして外周面側が引掛けられる。なお、ベースプレート２２は、３つのアイドラプーリ３８の近くに軽量化のための肉抜き孔が形成されている。そのため、作業者は、そうした肉抜き孔の一部を作業孔４８として使用し、裏側から手を入れてタイミングベルト３５の取り外しや取り付けを行うことができる。

よって、本実施形態では、エンドレスタイプのタイミングベルト３５は、昇降テーブル２１の外周寸法よりも長くなるように構成されているため、昇降テーブル２１を取り外すことなく、そのタイミングベルト３５の交換が可能になる。そして、昇降テーブル２１における水平出しの必要がなくなるため、タイミングベルト３５の交換に手間がかからないだけではなく作業時間の短縮にもなる。なお、タイミングベルト３５は、アイドラプーリ３８を設けることによって長くなるように設計されているが、そのアイドラプーリ３８によってテンションのかけられた状態では交換作業がし難くなる。

この点、本実施形態では、調整用スライド４２や調整用操作ネジ４４などによってモータ用プーリ３７の位置の調整が可能な構成を有しているため、テンションから解放したタイミングベルト３５の交換を簡単に行うことができる。しかも、２つのアイドラプーリ３８が、モータ用プーリ３７を近傍で挟むように配置されているため、モータ用プーリ３７を移動させてタイミングベルト３５をテンションから解放した場合、取り外しを行わなければならない２つのアイドラプーリ３８の部分が直接緩むことにより、取り外し作業が行い易くなっている。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、スクリーン印刷機に使用される昇降装置１について説明したが、その他の機器への使用であってもよい。
例えば、前記実施形態では、４箇所のボールネジによって昇降テーブル２１を昇降可能に支持する構成としたが、３個所のボールネジによって構成するようなものであってもよい。

１…昇降装置２…基板搬送装置１０…基板１１…コンベアベルト１２…搬送用モータ１５…クランプレール２１…昇降テーブル２２…ベースプレート２３…ラジアル軸受２５…ボールナット２６…ナット用プーリ２７…ネジ軸３５…タイミングベルト３６…駆動モータ３７…モータ用プーリ３８…アイドラプーリ４１…支持ブロック４２…調整用スライド４４…調整用操作ネジ

Claims

板状の基台と、
前記基台に形成された複数の貫通孔に取り付けられた複数の回転軸受部材と、
前記回転軸受部材の内側に配置され、回転体に対してそれぞれ一体的に構成された複数のボールナットと、
前記基台の上方に位置するように、前記ボールナットに対してそれぞれ一体的に構成された複数のナット用プーリと、
前記基台の複数の貫通孔を貫いて前記ボールナットに螺合した複数のネジ軸と、
回転軸に固定されたモータ用プーリを介して回転を与える駆動モータと、
複数の前記ナット用プーリおよび前記モータ用プーリに内周面側が掛け渡されたエンドレスタイプのタイミングベルトと、
前記基台の上方に突き出した複数の前記ネジ軸に連結された昇降台と、
前記タイミングベルトは前記昇降台の外周寸法より長いものであり、そのタイミングベルトにテンションを与えるために前記基台に軸支され、前記タイミングベルトの外周面側が掛けられ、前記昇降台との間に前記タイミングベルトを通すことが可能な隙間が設けられた一又は二以上のアイドラプーリと、
を有する昇降装置。
４つの前記ナット用プーリが四角形を形成するように配置され、前記モータ用プーリおよび一又は二以上の前記アイドラプーリが前記四角形の内側に配置された請求項１に記載の昇降装置。
前記モータ用プーリは、２つの前記アイドラプーリの間に配置され、前記２つのアイドラプーリとの距離を調整する位置決め機構に組み付けられた請求項２に記載の昇降装置。