TWI465384B - 升降裝置 - Google Patents

Description

升降裝置

本發明是關於一種使用在堆高式起重機(stacker crane)等而使物品升降的升降裝置。本申請案是對於2010年6月30日提出申請的日本國發明專利申請案第2010-149278號主張優先權，在此援用其內容。

就堆高式起重機等所使用的升降裝置而言，已知有一種在分開配置的一對支柱(mast)之間配置升降台，並使該升降台懸吊在支柱而使其升降的裝置。該升降裝置是利用鋼索或鏈條使升降台的兩端部支撐在兩側的支柱，並利用電動機牽引鋼索或鏈條來使升降台上下升降。這種升降裝置大多是在升降台的兩端部設有會在各支柱之側面轉動的複數個引導滾輪，並藉由這些引導滾輪的引導功能來限制升降台的振動。

並且，以往提案了一種具備可吸收兩支柱分開距離之參差不齊的功能的升降裝置(參照例如日本國發明專利第2571013號公報、日本國發明專利第3982562號公報、以及日本國發明專利第4013991號公報)。該升降裝置是在升降台的引導滾輪保持部與升降台的主體部之間設有容許兩者的支柱間方向之滑動位移的滑動機構。藉此，即使兩支柱的分開距離有些許的不均一，引導滾輪保持部仍可透過滑動機構相對於主體部位移而實現升降台順暢的升降動作。

而這種升降裝置有時會搭載於堆高式起重機等，並且在清淨室等用以進行物品的搬運。在這種用途中，會有伴隨動作產生粉塵的問題，因此期盼一種在升降裝置的各部分更不容易產生塵埃的構造。

對於這種需求，目前正在檢討於升降台的引導手段採用發塵或振動噪音更少的直線運動導件。直線運動導件是在支架(block)內收容有複數個滾輪或球等的轉動構件，這些複數個轉動構件是恆常緊密地與導軌的複數個引導面接觸。因此，直線運動導件是藉由導軌，使與該導軌之延伸方向正交的所有方向之位移受到限制，並且沿著導軌的延伸方向順暢動作。

然而，直線運動導件可藉由導軌來限制與該導軌正交的所有方向之位移。因此，在升降裝置的引導手段採用直線運動導件的情況，當兩導軌(兩支柱)的平行度或真直度等有誤差時，因為這些誤差所產生的應力會集中在直線運動導件及導軌。尤其，在兩導軌的平行度或真直度等有誤差的狀態下使升降台進行升降動作時，升降台本身會因為導軌側的彎曲或傾斜而產生彈性變形。問題是，該升降台之彈性變形復原時產生的大反動將會劇烈作用在直線運動導件及導軌。而且，大型的升降裝置不可能完全消除兩支柱之平行度或真直度等的誤差，因此實際上要採用直線運動導件是不容易的。

本發明是鑒於這種情況而研創者，其目的在於提供一種可採用直線運動導件作為升降台的引導手段，且發塵及振動噪音少的升降裝置。

為了解決上述課題而達成上述目的，本發明採用以下的手段。本發明之升降裝置係具備：具有朝鉛直方向延伸的導軌的一對支柱；配置在前述一對支柱間而升降的升降台；安裝在前述升降台，並且可轉動地卡合在前述各支柱之對應的導軌的引導手段；以及賦予前述升降台升降驅動力的升降驅動手段。前述升降台具備：朝前述支柱間方向延伸而將物品放置在上部的底座支架；以及配置在該底座支架的前述支柱間之延伸方向之兩端部的一對側部支架，該各側部支架的下端是轉動自如地連結於前述底座支架的前述支柱間之延伸方向之端部。前述各引導手段是與複數個轉動構件所對應的導軌之複數個引導面接觸，而限制與前述導軌之延伸方向正交的所有方向之位移的直線運動導件，該直線運動導件是透過球面軸承連結於前述各側部支架。

根據上述本發明之升降裝置，當升降台從升降驅動手段接收驅動力時，與升降台的兩側部支架連結的各直線運動導件會沿著各支柱的導軌轉動，使升降台升降。此時，因為兩側導軌的平行度或真直度等的誤差而在兩導軌間產生局部的彎曲或傾斜的情況，受到導軌限制而位移的各直線運動導件相對於升降台之對應的側部支架會透過球面軸承相對的搖擺。同時，升降台之相對於底座支架之兩側的側部支架的連結角度得以自動調整。

根據上述本發明之升降裝置，卡合在各支柱之導軌的直線運動導件是透過球面軸承連結於升降台之對應的側部支架，升降台的各側部支架的下端與底座支架的端部是可轉動地連結。亦即，即使兩導軌的姿勢或形狀因為兩側導軌的平行度或真直度等的誤差而產生變化，也會由於球面軸承容許直線運動導件的搖擺，也容許側部支架與底座支架的相對轉動。結果，可預防大的應力作用在直線運動導件與導軌之間。

尤其，升降台中，側部支架的下端是轉動自如地連結於底座支架的兩端部。即使在因為兩導軌的平行度或真直度等的誤差而在導軌間有局部的彎曲或傾斜的狀況使升降台升降時，側部支架也會在底座支架的兩端部轉動，因此可防止升降台本身產生彈性變形。因此，可預防升降台之彈性變形的反動所產生的大的荷重劇烈作用在直線運動導件及導軌。因此，可適當地採用直線運動導件作為升降台的引導手段，且可藉由直線運動導件來抑制發塵及振動噪音的產生。

在上述本發明之升降裝置中，前述各側部支架的下端亦可透過球面軸承轉動自如地連結於前述底座支架的前述支柱間之延伸方向的端部。

在該情況，藉由球面軸承，可容許側部支架之下端相對於底座支架的三次元轉動。

在上述本發明之升降裝置中，前述各側部支架的下端亦可透過支軸插銷轉動自如地連結於前述底座支架的前述支柱間之延伸方向的端部。

在該情況，藉由支軸插銷，可容許側部支架之下端相對於底座支架的二次元轉動。

在上述本發明之升降裝置中，連結前述一方支柱側的直線運動導件與前述側部支架的前述球面軸承亦可具備容許前述升降台與前述一方支柱的支柱間方向之相對位移的滑動機構。

在該情況，當直線運動導件沿著各支柱的導軌升降時，即使兩導軌的支柱間方向之距離改變，導軌間之距離的變動也會由滑動機構吸收。而且，支柱間方向之升降台的位置會以具有滑動機構的直線運動導件及相反側的支柱為基準而維持一定。

在上述本發明之升降裝置中，亦可在前述各側部支架之上下分開的兩個部位分別透過前述球面軸承設有前述直線運動導件。

在該情況，升降台的各側部支架可透過上下的直線運動導件追隨導軌，且可自動地調整各側部支架與底座支架的連結角度。

以下，根據圖式來說明本發明之一實施形態。本實施形態是將本發明的升降裝置應用在堆高式起重機SC。堆高式起重機SC是使用在例如無塵室(Clean Room)，並且在鋪設於地面上的軌道上行走。以下的說明是以沿著堆高式起重機SC之軌道的移動方向為X軸方向，以與水平方向之X軸方向正交的方向為Y軸方向，以與X-Y面正交的鉛直方向為Z軸方向來做說明。

第1圖是堆高式起重機SC的立體圖，第2圖、第3圖是堆高式起重機SC的剖面圖。如這些圖所示，堆高式起重機SC具備沿著Z軸方向延伸的一對方柱狀支柱20A、20B，各支柱20A、20B的下端部是安裝在矩形框狀的底部框架10，各支柱20A、20B的上端部彼此是藉由沿著X方向延伸的上部框架30而連結。在底部框架10設有旋轉自如地支撐軌道行走用之車輪的車輪安裝部11。在朝X軸方向分開的支柱20A、20B之間配置有升降自如的升降台40(cage)，在升降台40上設置有移載裝置100(例如叉架(fork)裝置)。

在各支柱20A、20B的下端各設有一組驅動鏈輪21(升降驅動手段)，在各支柱20A、20B的上端各設有一組從動鏈輪22(升降驅動手段)。在對應於各支柱20A、20B之上下方向的驅動鏈輪21及從動鏈輪22懸掛有用來支承升降台40的鏈條23(升降驅動手段)。並且，在各支柱20A、20B的下端設有與減速機25(參照第3圖)一體化的電動機24(升降驅動手段)，在減速機25的輸出側分別連接有兩個(一組)驅動鏈輪21。此外，本實施形態是由設置在各支柱20A、20B的電動機24、驅動鏈輪21、從動鏈輪22及鏈條23等構成可賦予升降台40(cage)升降驅動力的升降驅動手段。又，本實施形態中，設置在各支柱20A、20B的兩個電動機24可由未圖示的控制器控制以同步動作。

又，在兩支柱20A、20B之彼此相對向的側面固定設置有朝Z軸方向(鉛直方向)延伸的導軌26A、26B。在這些各導軌26A、26B可供配置在後述升降台40側的引導手段卡合。

第4圖是顯示升降台40及導軌26A、26B的立體圖，第5圖、第6圖是升降台40與各導軌26A、26B之卡合部的剖面圖，第7圖是升降台40之一部分的剖面圖。升降台40具備：可將移載裝置100設定在上部的底座支架27；以及與底座支架27之X軸方向之兩端部連結的一對側部支架28A、28B。

底座支架27具備朝X軸方向延伸的一對剖面I字狀的主框架27a，在這些主框架27a的上部固定設置有移載裝置100。因此，一對主框架27a是形成剛性的一體支架。此外，一對主框架27a亦可藉由交叉框架而非移載裝置100來互相結合使強度提升。又，在主框架27a之X軸方向的各端部設有與側部支架28A、28B的連結部。

側部支架28A、28B是將矩形剖面的框材組裝成大致三角形狀而構成。這些側部支架28A、28B是使大致三角形狀的一邊(以下稱為「下邊31」)水平地延伸，並且使該邊的對角部分形成頂部邊(以下稱為「頂部邊32」的方式連結於底座支架27。在各側部支架28A、28B之下邊31的兩端部設有朝下方延伸的托架33，支承在該各托架33的軸部34是透過後述球面軸承35轉動自如地連結於底座支架27的主框架27a之各端部。

在各側部支架28A、28B的下邊31及頂部邊32分別設有朝向與各導軌26A、26B相對向之方向突出的支軸插銷41。在該各支軸插銷41透過球面軸承43(參照第5圖、第6圖)連結有直線運動導件42(引導手段)。支承在各支軸插銷41的球面軸承43除了配置在支柱20B側的下邊31的軸承之外，其餘球面軸承43皆具備同樣的構造。配置在支柱20B側之下邊31的球面軸承43是附上43S的符號以便與其他球面軸承43區別。

如第5圖、第6圖所示，在各導軌26A、26B設有一對沿著Z軸方向的引導凹槽45，在各引導凹槽45內設有一對具有彼此交叉之傾斜角度的引導面46a、46b。相對於此，各直線運動導件42是在大致方形的支架48內設有可循環移動的複數個滾輪(未圖示)，並且使該支架48卡合在對應的導軌26A、26B的外面。支架48內的複數個滾輪是可轉動地抵接在導軌26A、26B之傾斜角度不同的各引導面46a、46b。直線運動導件42是藉由導軌26A、26B來限制與Z軸方向正交的所有方向之位移，並且朝向沿著導軌26A、26B的方向(Z軸方向)順暢動作。

又，如第5圖所示，在球面軸承43是在以螺栓結合於直線運動導件42之支架48的外殼50設有圓筒狀的保持部51，在該保持部51內安裝有具有凹陷成球面狀之內周面的外輪52。藉此，球面套筒53得以滑動自如地保持在外輪52的內周面。球面套筒53是固定在支軸插銷41的外面。然而，如第6圖所示，配置於支柱20B側之下邊31的球面軸承43S是在球面套筒53的內周面安裝有大致圓筒狀的滑動套筒54。藉此，滑動套筒54可在支軸插銷41上朝軸方向滑動。本實施形態中，該滑動套筒54及支軸插銷41是容許升降台40(側部支架28B)與支柱20B之X軸方向之相對位移的滑動機構。

前述升降台40的主框架27a與側部支架28A、28B之連結部所採用的球面軸承35是與安裝在直線運動導件42的球面軸承43大致相同的構造。第7圖是將主框架27a與側部支架28A之連結部放大後所示的剖面圖。如該圖面所示，在延伸設於側部支架28A(參照第3圖)的托架33安裝有軸部34，在該軸部34的外面安裝有球面套筒57。在主框架27a(參照第3圖)的端部設有朝上方延伸的突緣部58，在該突緣部58透過定位環(retainer)60安裝有具有球面狀之內周面的外輪59。在外輪59的內周面有軸部34上的球面套筒57滑動自如地保持。

又，如第1圖及第2圖所示，懸掛在各支柱20A、20B之驅動鏈輪21與從動鏈輪22的鏈條23的兩端部是分別連結在與各側部支架28A、28B之上端部及下端部連接的直線運動導件42。

第8A圖是上述升降台40的示意性立體圖，第8B圖是升降台40升降時之動作的示意性側面圖。以下，參照這些圖面針對升降台40的升降動作加以說明。例如，要使位於最下降位置的升降台40上升時是驅動兩支柱20A、20B之下端的電動機24朝一方向旋轉，並藉由鏈條23將連接於兩側部支架28A、28B之上端部的直線運動導件42朝上方拉起。藉此，升降台40就會因為直線運動導件42沿著兩導軌26A、26B受到引導而上升至預定的高度。

又，要使升降台40下降時是驅動電動機24逆向旋轉。藉此，升降台40就會因為直線運動導件42沿著兩導軌26A、26B受到引導而下降至預定的高度。

此時，升降台40之X軸方向中兩側的各直線運動導件42之與導軌26A、26B之延伸方向正交的所有方向之位移會受到限制而沿著導軌26A、26B位移。然而，兩導軌26A、26B之平行度或真直度等有誤差的情況，藉由介設存在於各直線運動導件42與升降台40(側部支架28A、28B)之間的球面軸承43、43S，各直線運動導件42與升降台40之間會適當彎曲，並容許各直線運動導件42相對於升降台40的相對搖擺。再者，在升降台40側，側部支架28A、28B相對於底座支架27的連結角度可依兩導軌26A、26B的姿勢或形狀的變化而藉由球面軸承35自動調整。此外，分開配置在X軸方向之隨著兩導軌26A、26B的分開距離之變動所產生的直線運動導件42的相對移動，可藉由球面軸承43S內之滑動套筒54之相對於支軸插銷41的軸方向之滑動而得到容許。

如以上所述，在該堆高式起重機SC中，卡合在各導軌26A、26B的直線運動導件42是透過球面軸承43、43S連結於升降台40之對應的側部支架28A、28B。再者，各側部支架28A、28B的下端與底座支架27的端部是透過球面軸承35可轉動地連結。因此，即使因為兩導軌26A、26B之平行度或真直度等的誤差而在兩導軌26A、26B產生彎曲或傾斜等的姿勢變化或形狀變化，也可實現藉由球面軸承43、43S而容許直線運動導件42的搖擺，以及在側部支架28A、28B的下端之與底座支架27的轉動。藉此，可預防大的應力作用在直線運動導件42與導軌26A、26B之間。

又，在該堆高式起重機SC中，在升降台42之下端的球面軸承43S內設有滑動套筒54(滑動機構)。因此，在兩導軌26A、26B之分開距離有變動的情況，滑動機構會吸收該距離的變動，且可防止不必要的應力作用在直線運動導件42。

而且，在該堆高式起重機SC中，整體升降台40並非剛性的一體支架。該升降台40是由可供移載裝置100放置的底座支架27、以及透過鏈條23可藉由電動機24驅動升降的兩側的側部支架28A、28B的不同構件所構成，各側部支架28A、28B的下端與底座支架27的端部是透過球面軸承35而連結。因此，由於兩導軌26A、26B之平行度或真直度等的誤差，以致在導軌26A、26B間有局部的彎曲或傾斜的狀況下使升降台40進行升降動作的情況，也可預防不必要的應力作用在升降台40。

參照第9圖來說明具體例。第9圖是兩側的導軌26A、26B是以在上下方向的中央區域最為分開的形態彎曲成弧狀(彎曲)時之，升降台40及直線運動導件42之動作的示意圖。如該圖面中的實線所示，升降台40位在比導軌26A、26B的中央區域為下方的情況，連接於側部支架28A、28B之上部的直線運動導件42會隨著導軌26A、26B的向外撓曲而朝外側方向位移。結果，各側部支架28A、28B就會相對於底座支架27以球面軸承35為中心向外傾斜。又，如該圖面中的假想線所示，升降台40位在比導軌26A、26B的中央區域為上方的情況，連接於側部支架28A、28B之上部的直線運動導件42會隨著導軌26A、26B的向內撓曲而朝內側方向位移。結果，各側部支架28A、28B就會相對於底座支架27以球面軸承35為中心向內傾斜。因此，升降台40沿著導軌26A、26B升降的情況，側部支架28A、28B會柔軟地傾動以吸收導軌26A、26B的撓曲成分，因此在升降台40的各部不會產生不必要的應力。亦即，該堆高式起重機SC並不會隨著升降台40的升降動作而在升降台40產生由於應力導致的彈性變形，因此可預防由於彈性變形之反動所產生的大的荷重劇烈作用在直線運動導件42及導軌26A、26B。此外，本實施形態的情況，當側部支架28A、28B在升降台40之升降動作時隨著導軌26A、26B的彎曲或傾斜而傾動時，連接於升降台40之下端部的球面軸承43的滑動套筒54(滑動機構)會自動調整兩側部支架28A、28B的分開寬度。該功能也有助於獲得順暢的升降台40之升降動作。

因此，根據該堆高式起重機SC，可抑制不必要的應力作用在直線運動導件42。因此，可採用發塵或振動噪音少的直線運動導件42而不會導致壽命降低等的不良結果。

又，在該堆高式起重機SC是僅於升降台40之X軸方向的一端側的球面軸承43S設有滑動機構(滑動套筒54)。因此，可使升降台40上之移載裝置100的位置恆常地與沒有滑動機構之側的支柱20A(導軌26A)維持在一定的距離。亦即，可恆常正確地管理升降台40上所設置的移載裝置100的位置。

而且，在該堆高式起重機SC中，升降台40之側部支架28A、28B的上端部及下端部是分別透過直線運動導件42卡合在對應的導軌26A、26B。因此，可使兩側的側部支架28A、28B恆常靈活地追隨導軌26A、26B，且可將升降台40的底座支架27穩定地保持在導軌26A、26B。

又，在該堆高式起重機SC的情況，升降台40與各直線運動導件42之間是藉由球面軸承43、43S可彎曲地連結。因此，在堆高式起重機SC之移動開始時及移動停止時、以及移載裝置100之動作時等，可容易並且正確地算出會作用在直線運動導件42的負荷。這是因為堆高式起重機SC之移動開始時及移動停止時所產生的X軸方向的荷重、以及移載裝置100之動作時產生的Y軸方向的荷重並不會伴隨力矩而作用在球面軸承43、43S部分。因此，可適當設定直線運動導件42及導軌26A、26B的強度等。

此外，本發明並不限定於上述實施形態，而可在不脫離其主旨的範圍進行各種設計變更。例如，上述實施形態是將本發明之升降裝置應用於在行走軌道上移動的堆高式起重機SC，但是升降裝置亦可固定設置在地板上。又，上述實施形態是在底座支架27之X軸方向的兩端部透過球面軸承35連結有側部支架28A、28B的下端，但是該連結部並不一定要球面軸承35。例如，亦可藉由沿著Y軸方向的支軸插銷來連結底座支架27與側部支架28A、28B。

10．．．底部框架

11．．．車輪安裝部

20A,20B．．．支柱

21．．．驅動鏈輪

22．．．從動鏈輪

23．．．鏈條

24．．．電動機

25．．．減速機

26A,26B．．．導軌

27．．．底座支架

27a．．．主框架

28A,28B．．．側部支架

30．．．上部框架

31．．．下邊

32．．．頂部邊

33．．．托架

34．．．軸部

35．．．球面軸承

40．．．升降台

41．．．支軸插銷

42．．．直線運動導件

43．．．球面軸承

43S．．．球面軸承

45．．．引導凹槽

46a,46b．．．引導面

48．．．支架

50．．．外殼

51．．．保持部

52．．．外輪

53．．．球面套筒

54．．．滑動套筒

57．．．球面套筒

58．．．突緣部

59．．．外輪

60．．．定位環

100．．．移載裝置

SC．．．堆高式起重機

第1圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機的立體圖。

第2圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機之沿著第1圖的A-A剖面的剖面圖。

第3圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機之沿著第2圖的B-B剖面的剖面圖。

第4圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機的升降台(cage)的立體圖。

第5圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機之沿著第2圖的C-C剖面的放大剖面圖。

第6圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機之沿著第2圖的D-D剖面的放大剖面圖。

第7圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機之第3圖的E部的放大圖。

第8A圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機的升降台(cage)的示意性立體圖。

第8B圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機的升降台(cage)的示意性側面圖。

第9圖是採用本發明之一實施形態的升降裝置的堆高式起重機的示意性側面圖。

20A,20B．．．支柱

21．．．驅動鏈輪

22．．．從動鏈輪

23．．．鏈條

24．．．電動機

26A,26B．．．導軌

27．．．底座支架

27a．．．主框架

28A,28B．．．側部支架

30．．．上部框架

31．．．下邊

32．．．頂部邊

33．．．托架

35．．．球面軸承

40．．．升降台

41．．．支軸插銷

42．．．直線運動導件

43．．．球面軸承

43S．．．球面軸承

SC．．．堆高式起重機

Claims (4)

1. 一種升降裝置，係具備：一對支柱，具有朝鉛直方向延伸的導軌；升降台，配置在前述一對支柱間而升降；引導手段，安裝在前述升降台，並且可轉動地卡合在前述各支柱之對應的導軌；以及升降驅動手段，賦予前述升降台升降驅動力，其中，前述升降台具備：底座支架，朝前述支柱間方向延伸而將物品放置在上部；以及一對側部支架，配置在該底座支架的前述支柱間之延伸方向之兩端部，該各側部支架的下端是轉動自如地連結於前述底座支架的前述支柱間之延伸方向之端部，前述各引導手段是與複數個轉動構件所對應的導軌之複數個引導面接觸，而限制與前述導軌之延伸方向正交的所有方向之位移的直線運動導件，該直線運動導件是分別透過球面軸承連結於前述各側部支架之上下分開的兩個部位，且，僅在一方之側部支架之下方部位的前述球面軸承設有滑動機構，該滑動機構容許前述升降台與前述一方之支柱之間的支柱間方向之相對位移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之升降裝置，其中，前述各 側部支架的下端是透過球面軸承轉動自如地連結於前述底座支架的前述支柱間之延伸方向的端部。
3. 如申請專利範圍第1項所述之升降裝置，其中，前述各側部支架的下端是透過支軸插銷轉動自如地連結於前述底座支架的前述支柱間之延伸方向的端部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之升降裝置，其中，前述滑動機構具備：被設成從前述側部支架朝向與前述導軌相對向之方向突出的支軸插銷；以及在前述球面軸承中被設置成可在前述支軸插銷上滑動的滑動套筒。