昇降装置
【課題】簡単な装置構成で且つ低消費電力で昇降対象物を安定して且つ滑らかに昇降制御するコンパクトで低価格な昇降装置を提供する。
【解決手段】所定方向に昇降自在に構成された昇降対象物１０と、所定方向に回転自在に構成された回転体１２と、回転体に直結されたダイレクトドライブモータ１４と、ダイレクトドライブモータで回転体を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物に伝達する運動伝達機構とを備えており、運動伝達機構には、回転体に設けられ且つ所定の傾斜角度の傾斜面３０が形成されたクサビ部材２８と、昇降対象物に設けられ且つクサビ部材の傾斜面に沿って摺動する摺動部材３２と、昇降対象物を所定方向に沿って平行移動させるガイド部材とが設けられている。
【解決手段】所定方向に昇降自在に構成された昇降対象物１０と、所定方向に回転自在に構成された回転体１２と、回転体に直結されたダイレクトドライブモータ１４と、ダイレクトドライブモータで回転体を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物に伝達する運動伝達機構とを備えており、運動伝達機構には、回転体に設けられ且つ所定の傾斜角度の傾斜面３０が形成されたクサビ部材２８と、昇降対象物に設けられ且つクサビ部材の傾斜面に沿って摺動する摺動部材３２と、昇降対象物を所定方向に沿って平行移動させるガイド部材とが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば移動台やステージなどの昇降対象物を所定方向に昇降する昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から例えば移動台やステージなどの昇降対象物を所定方向に昇降する種々の昇降装置が知られており、例えば図５に示す昇降装置は、矢印Ｈ１方向に可動する可動テーブル２と、可動テーブル２の周囲に等間隔で直立配置された複数本のボールネジ(図５では、２つのボールネジ4a.4bを示す)と、可動テーブル２の外周に沿って設けられたガイドリング(昇降対象物)６とを備えており、ガイドリング６は各ボールネジ4a.4bに螺合されている。この場合、各ボールネジ4a.4bを回転させてガイドリング６を矢印Ｈ２方向に昇降することにより、可動テーブル２に対するガイドリング６の高さ位置を調節することができる(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
ところで、上述したような従来の昇降装置において、各ボールネジ4a.4bはモータ8a.8bにより個別独立して駆動制御されている。この場合、例えば各モータ8a.8bの単位時間当たりの回転速度や出力が異なると、その分だけ各ボールネジ4a.4bの回転速度や回転量に差が生じ、その結果、ガイドリング６を平行に維持した状態で昇降させることが困難になってしまう虞がある。具体的には、ボールネジ４ａの回転速度や回転量がボールネジ４ｂよりも大きい場合、ガイドリング６の一端側部６ａの昇降速度や昇降量が他端側部６ｂよりも大きくなる。このような状態でガイドリング６を昇降すると、ガイドリング６は、その一端側部６ａが他端側部６ｂよりも常に先行した傾斜状態で昇降することになる。
【０００４】
この場合、ガイドリング６と各ボールネジ4a.4bとの間の摩擦力が増加し、各ボールネジ4a.4bが磨耗したり、各ボールネジ4a.4bに螺合しているガイドリング６の螺合部分が磨耗して、昇降装置を長期に亘って連続的に使用することが困難になってしまう。また、ガイドリング６が傾斜すると、可動テーブル２と干渉することも想定され、その場合、可動テーブル２を安定して且つ滑らかに可動させることも困難になる。
【０００５】
更に、従来の昇降装置にはボールネジ4a.4bの個数分だけモータ8a.8bを用意しなければならないため、装置の部品点数が増加し、その結果、装置構成が複雑になると共に、製造コストも上昇してしまう。
更にまた、複数のモータ8a.8bを同時に駆動する際には、比較的多くの電力を消費するため、昇降動作が頻繁に繰り返される場合、その分だけ消費電力も増加してしまう。特にガイドリング６の昇降速度を変化させる場合には、それに合わせて各モータ8a.8bの回転速度や回転量を制御させなければならないが、かかる制御に要する消費電力は、各モータ8a.8bを一定の回転速度や回転量で制御する場合に比べて大きなものとなる。
【０００６】
比較的低い消費電力でガイドリング６を滑らかに平行移動させるためには、各モータ8a.8bの単位時間当たりの回転速度や出力を等しくすれば良いが、そのためには各モータ8a.8bを高精度に制御する必要がある。このような要求に応えるためには、モータ制御用の回路構成を別途構築しなければならず、手間もかかり面倒であると共に、部品点数が増加して製造コストも上昇してしまう。
【０００７】
また、ボールネジ4a.4bを用いた昇降装置では、ボールネジ4a.4bの占有領域を高さ方向に確保しなければならず、その分だけ昇降装置の高さ寸法が拡大し装置が大型化してしまう。高さ方向の小型化を図るためには、ボールネジ4a.4bを横方向に配列する仕様も考えられるが、そうすると横方向の占有領域が拡大し、結果的に装置が大型化してしまう。
【特許文献１】特開２００１−３００８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、簡単な装置構成で且つ低消費電力で昇降対象物を安定して且つ滑らかに昇降制御するコンパクトで低価格な昇降装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明は、所定方向に昇降自在に構成された昇降対象物と、所定方向に回転自在に構成された回転体と、回転体に直結されたダイレクトドライブモータと、ダイレクトドライブモータで回転体を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物に伝達する運動伝達機構とを備えており、運動伝達機構には、回転体に設けられ且つ所定の傾斜角度の傾斜面が形成されたクサビ部材と、昇降対象物に設けられ且つクサビ部材の傾斜面に沿って摺動する摺動部材と、昇降対象物を所定方向に沿って平行移動させるガイド部材とが設けられている。
このような発明において、クサビ部材は、回転体と同心円状に設けられており、回転体が回転した際に摺動部材が当該クサビ部材の傾斜面に沿って摺動することにより昇降対象物を平行移動させる。
この場合、クサビ部材の傾斜面は、同一の傾斜角度を成す１つの傾斜面で構成しても良いし、異なる傾斜角度を成す複数の傾斜面で構成しても良い。また、摺動部材は、クサビ部材の傾斜面に沿って回転すること無く摺動させたり、クサビ部材の傾斜面に沿って回転しながら摺動させても良い。
また、ガイド部材は、昇降方向に沿って延出したガイドレールと、ガイドレールに沿って摺動するスライダと、スライダの摺動範囲を設定するストッパとを備えており、昇降対象物はスライダに接続されている。
また、運動伝達機構には、摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付ける押付手段が設けられている。この場合、押付手段として、昇降対象物に付勢力を与えて摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付ける付勢バネを備えても良いし、昇降対象物の自重を利用して摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付けても良い。
また、クサビ部材は、回転体と同心円状に分割して所定間隔で複数個設けても良いし、回転体と同心円状に連続して設けても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ダイレクトドライブモータで回転体を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物に伝達する運動伝達機構を備えたことにより、簡単な装置構成で且つ低消費電力で昇降対象物を安定して且つ滑らかに昇降制御するコンパクトで低価格な昇降装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態に係る昇降装置について添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、本実施の形態の昇降装置は、所定方向(例えば垂直方向)S1,S2に昇降自在に構成された昇降対象物１０と、所定方向R1,R2に回転自在に構成された回転体１２と、回転体１２に直結されたダイレクトドライブモータ１４と、ダイレクトドライブモータ１４で回転体１２を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物１０に伝達する運動伝達機構とを備えている。
【００１２】
昇降対象物１０としては、例えば各種物品を移動させて位置決めする移動台やステージなどを想定することができるが、ここでは特に限定しない。また、回転体１２は、平坦な円板状を成しており、昇降対象物１０の下方に対向して設けられている。回転体１２の裏面には回転軸１２ａが装着されており、この回転軸１２ａを介して回転体１２はダイレクトドライブモータ１４に直結されている。
【００１３】
ダイレクトドライブモータ１４は、例えば図４に示すように、円筒状の固定部１６と、固定部１６の外周に沿って同心円状に設けられた回転部１８と、固定部１６に対して回転部１８を回転自在に支持する複数のクロスローラベアリング２０と、固定部１６と回転部１８との間に介挿された永久磁石２２及び電機子(アーマチュア)２４とを備えており、電機子２４に通電して当該電機子２４と永久磁石２２との間の磁気作用を生じさせることにより、回転部１８を所望の方向R1,R2に回転させることができる。
【００１４】
回転体１２の回転軸１２ａは、ダイレクトドライブモータ１４の回転部１８に直結させることができるため、回転部１８の回転運動はダイレクトに回転軸１２ａを介して回転体１２に伝達され、回転体１２を所望の方向R1,R2に回転させることができる。このとき、固定部１６と回転部１８との間に介挿されたレゾルバ(角度検出器)２６により回転部１８の回転角度を検出することにより、回転体１２を所望の方向R1,R2に所望の角度だけ正確に回転させることができる。
【００１５】
ダイレクトドライブモータ１４は、その直径に比べて積厚が薄く、回転体１２の回転軸１２ａに直接取り付けることができるため、当該モータ１４を昇降装置にセットするために必要なスペースを小さくすることができ、その結果、昇降装置のコンパクト化を図ることができる。また、取付けの自由度が大きく、適応性に優れ、回転軸１２ａとの結合度も良好であるため、回転体１２を安定して且つ滑らかに回転させることができる。
【００１６】
運動伝達機構には、回転体１２に設けられ且つ所定の傾斜角度の傾斜面３０が形成されたクサビ部材２８と、昇降対象物１０に設けられ且つクサビ部材２８の傾斜面３０に沿って摺動する摺動部材３２と、昇降対象物１０を所定方向に沿って平行移動させるガイド部材とが設けられている。
クサビ部材２８は、回転体１２上に同心円状に設けられており、回転体１２が回転した際に摺動部材３２が当該クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って摺動することにより昇降対象物１０を矢印S1,S2方向に平行移動(昇降)させる。
【００１７】
この場合、クサビ部材２８は、回転体１２と同心円状に１個、或いは、同心円状に分割して所定間隔で複数個設けても良いし、回転体１２と同心円状に連続して設けても良い。本実施の形態では、その一例として、複数のクサビ部材２８は回転体１２と同心円状に連続して等間隔に３つ設けられている。具体的には、３つのクサビ部材２８の間には、底面部３４が同心円状に配置されており、これにより３つのクサビ部材２８が底面部３４を介して互いに連続して設けられる。この構成において、底面部３４は平坦面を成し、そこから上り勾配の傾斜面３０が形成されたクサビ部材２８が所定間隔で繰り返される。
【００１８】
本実施の形態では、その一例として図１及び図２(ｄ)並びに図３に示すように、３つのクサビ部材２８が回転体１２と同心円状に等間隔で連続して設けられており、各クサビ部材２８の相互間に底面部３４が構成される。なお、３つのクサビ部材２８の形状(傾斜面３０の形状や傾斜角度及び傾斜面の長さなど)は互いに同一形状(相似)している。また、底面部３４の形状(特に長さ)も互いに互いに同一形状(相似)している。
かかる構成において、ダイレクトドライブモータ１４で回転体１２を矢印Ｒ１方向に回転させると、３つの底面部３４にそれぞれ位置付けられた各摺動部材３２は、各底面部３４に沿って同一速度で移動した後、各クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って同一速度で上昇する。
【００１９】
この場合、摺動部材３２は、クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って回転すること無く摺動(非回転摺動)させても良いし、クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って回転しながら摺動(回転摺動)させても良い。
非回転摺動に適用する摺動部材３２は、傾斜面３０に対する摩擦抵抗を軽減するため、その接触面積が小さな形状を成すことが好ましい。例えば球面形状や楕円形状などの摺動部材３２であれば、傾斜面３０に対する接触面積を小さくすることができる。なお、これ以外の形状であっても摩擦抵抗が軽減できれば特に制限されることは無い。また、接触面積が大きな摺動部材３２を適用した場合でも、摺動部材３２と傾斜面３０との間に例えば潤滑剤を塗布すれば摺動性を向上させることができる。
【００２０】
回転摺動に適用する摺動部材３２としては、例えば回転ローラやボールなどを想定することができるが、本実施の形態では一例として、摺動部材３２として例えば図２(ｂ)に示すようなカムフォロアを適用する。
カムフォロアは、棒状のスタッド３６と、スタッド３６の先端外周に設けられた外輪３８と、スタッド３６と外輪３８との間に転動自在に配列された複数のころ４０とを備えており、カムフォロア(摺動部材３２)がクサビ部材２８の傾斜面３０に沿って摺動する際、外輪３８が傾斜面３０上を転動することにより、カムフォロア(摺動部材３２)を滑らかに摺動させることができる。なお、スタッド３６の基端にはナット４２を螺合させるネジ部３６ａが形成されている。
【００２１】
このような各摺動部材３２は、取付板４４を介して昇降対象物１０に位置決めして取り付けられており、これにより各底面部３４及び各クサビ部材２８の傾斜面３０に対向した位置に正確に位置決めされている。なお、各摺動部材３２を取付板４４に固定する方法としては、例えば図２(ｂ)に示すように、取付板４４から垂直下方に延出した固定枠４６にネジ孔４８を形成し、スタッド３６のネジ部３６ａをネジ孔４８に挿通した状態でナット４２を螺合することにより、各摺動部材３２を取付板４４に固定することができる。
【００２２】
また、取付板４４を介して昇降対象物１０に取り付けられた各摺動部材３２を、各底面部３４及び各クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って高精度に摺動させるためには、各摺動部材３２毎に高さ調整を行う必要がある。その方法としては、例えば図２(ｂ)に示すように、固定枠４６に対して回転可能なブッシュ５０を構成し、このブッシュ５０の回転中心からずれた位置(偏心した位置)にネジ孔４８を形成する。そして、ブッシュ５０を回転するとネジ孔４８が偏心して回転(楕円状に回転)することにより、かかるネジ孔４８に締結された摺動部材３２を上下動させることができ、このときの移動量を制御することで高さ調整を行うことができる。
【００２３】
このような構成によれば、例えば図１(ｂ)に示すような昇降対象物１０が最も低い位置(初期位置)に位置付けられた状態において、各摺動部材３２は各底面部３４に位置付けられており、その状態でダイレクトドライブモータ１４により回転体１２を矢印Ｒ１方向に回転させると、各摺動部材(カムフォロア)３２が各底面部３４からクサビ部材２８の傾斜面３０に沿って回転しながら摺動する。このとき、各摺動部材(カムフォロア)３２が傾斜面３０を登ることで、かかる摺動部材３２が取り付けられた昇降対象物１０を最も高い位置(上限位置)まで矢印Ｓ１方向に上昇(平行移動)させる(図１(ｃ))。
【００２４】
逆に、図１(ｃ)に示すように、昇降対象物１０が上限位置に位置付けられた状態において、各摺動部材３２は傾斜面３０の上部に位置付けられており、その状態でダイレクトドライブモータ１４により回転体１２を矢印Ｒ２方向に回転させると、各摺動部材(カムフォロア)３２がクサビ部材２８の傾斜面３０に沿って回転しながら摺動する。このとき、各摺動部材(カムフォロア)３２が傾斜面３０から底面部３４まで降りることで、かかる摺動部材３２が取り付けられた昇降対象物１０を初期位置まで矢印Ｓ２方向に下降(平行移動)させる(図１(ｂ))。
【００２５】
ところで、昇降対象物１０を平行移動(昇降)する際に、当該昇降対象物１０が例えばふら付いたり偏心する場合も想定されるため、昇降装置にはガイド部材が設けられている。
ガイド部材は、昇降装置のベースＢｓから垂直方向に立ち上げられた一対のフレーム５２にそれぞれ設けられており、昇降対象物１０を両側からガイドする。
ガイド部材は、昇降方向S1,S2に沿って延出したガイドレール５４と、ガイドレール５４に沿って摺動するスライダ５６と、スライダ５６の摺動範囲を設定するストッパ５８とを備えており、昇降対象物１０は支持プレートＳｐを介してスライダ５６に接続されている。なお、支持プレートＳｐは、昇降対象物１０の両側に装着されている。また、ガイドレール５４及びスライダ５６は、市販のものをそのまま利用すれば良い。
【００２６】
このようなガイド部材によれば、昇降動作時にスライダ５６がガイドレール５４に沿って安定して摺動することにより、かかるスライダ５６に接続された昇降対象物１０を例えばふら付いたり偏心すること無く平行移動(昇降)させることができる。
この場合、昇降対象物１０の昇降動作中に、例えばダイレクトドライブモータ１４による回転体１２の回転速度や、外部振動(外部から昇降装置に作用した振動)が要因となり、各摺動部材(カムフォロア)３２がクサビ部材２８の各傾斜面３０から離間したり跳ね上がってしまう場合が想定される。このような場合、かかる摺動部材３２が取り付けられた昇降対象物１０も浮き上がったり振動してしまうことになる。
【００２７】
そこで、このような事態を回避するため、昇降装置の運動伝達機構には、摺動部材３２をクサビ部材２８の傾斜面３０に押し付ける押付手段が設けられている。
押付手段は、昇降対象物１０の両側に装着された支持プレートＳｐとベースＢｓとの間に架設されており、昇降対象物１０を常時ベースＢｓ方向に付勢することにより、摺動部材３２を傾斜面３０に押し付ける。
【００２８】
押付手段としては、付勢バネ(例えば、引張りバネ)６０を適用することが可能であり、この付勢バネ６０の一端を支持プレートＳｐに固定し、他端をベースＢｓに固定する。これにより、昇降対象物１０に付勢力(引張力)が与えられるため、昇降対象物１０に取り付けられた摺動部材３２をクサビ部材２８の傾斜面３０に常時押し付けることができる。この結果、昇降対象物１０の昇降動作中、各摺動部材(カムフォロア)３２がクサビ部材２８の各傾斜面３０から離間したり跳ね上がってしまうような事態を回避することができるため、昇降対象物１０を浮き上がったり振動させること無く、常時安定して昇降させることができる。
【００２９】
なお、押付手段としては、昇降対象物１０を比較的高重量に構成し、当該昇降対象物１０の自重を利用して摺動部材３２をクサビ部材２８の傾斜面３０に押し付けるような構成でも良い。この場合、昇降対象物１０を高重量に構成する方法としては、昇降対象物１０自体を高重量の材料(例えば、鉄、鉛)で形成する方法、材料は問わずに昇降対象物１０の厚みを大きくする(昇降対象物１０の体積を大きくする)ことで高重量化させる方法などが考えられる。
また、付勢バネ６０として圧縮バネを適用しても良く、この場合、圧縮バネの押圧力が昇降対象物１０に作用するように当該圧縮バネの配置構成を設計すれば良い。
【００３０】
このように昇降対象物１０を昇降する際には、その昇降領域を設定する必要がある。例えば回転体１２の回転範囲が大きいと、昇降対象物１０を矢印Ｓ１方向(図１(ｂ))に上昇させる際、各底面部３４から各傾斜面３０を登った各摺動部材３２が当該傾斜面３０を超えて次の底面部３４に落下してしまう。このとき、各摺動部材３２の落下と共に昇降対象物１０も急激に下方に落下することになり、昇降対象物１０や各摺動部材３２が損傷したり破損する虞がある。
【００３１】
また、昇降対象物１０を矢印Ｓ２(図１(ｃ))に下降させる際、各傾斜面３０を降った各摺動部材３２が各底面部３４を超えて次の傾斜面３０の側壁３０ｃに衝突してしまう。このとき、摺動部材３２が側壁３０ｃに衝突した際の衝撃は、当該摺動部材３２から固定枠４６及び取付板４４を介して昇降対象物１０に伝達されるため、その衝撃の強さによっては昇降対象物１０や各摺動部材３２が損傷したり破損する虞がある。
【００３２】
そこで、このような事態を回避するため、昇降装置のガイド部材には、スライダ５６の摺動範囲を設定するストッパ５８が設けられている。ストッパ５８は、ガイドレール５４の上端側に配置されており、フレーム５２に取り付けられている。また、ガイドレール５４の下端側には、衝撃吸収機能を有するダンパ６２が配置されており、フレーム５２に取り付けられている。これにより、スライダ５６は、ストッパ５８とダンパ６２との間で摺動することになる。
【００３３】
ストッパ５８は、昇降方向S1,S2に沿って上下動して高さ位置を調節することができるように構成されている。図２(ｃ)に示すように、ストッパ５８は棒状のスタッド６４の先端に固定されており、スタット６４の基端側にはナット６６を螺合させるネジ部６４ａが形成されている。また、フレーム５２には、回転可能なブッシュ６８が構成されており、このブッシュ６８の回転中心からずれた位置(偏心した位置)にネジ孔７０が形成されている。そして、スタッド６４のネジ部６４ａをネジ孔７０に挿通した状態でナット６６を螺合することにより、ストッパ５８をブッシュ６８を介してフレーム５２に取り付けることができる。この構成において、ブッシュ６８を回転するとネジ孔７０が偏心して回転(楕円状に回転)することにより、かかるネジ孔７０に締結されたストッパ５８を上下動させることができ、このときの移動量を制御することで高さ位置を調整することができる。
【００３４】
この場合、ストッパ５８を上下動させる際に、ストッパ５８とスライダ５６との間にブロックゲージＧ(図２(ａ))が一時的に介挿される。ブロックゲージＧの高さ寸法Ｔは、スライダ５６の摺動範囲に一致しているため、かかるブロックゲージＧを挟むようにストッパ５８の高さ位置を調節すれば良い。その後、ブロックゲージＧを取り外すことにより、ストッパ５８とスライダ５６との間にスライダ５６の摺動範囲が設定される。
【００３５】
このようにスライダ５６の摺動範囲を設定することにより、各摺動部材３２が傾斜面３０から落下したり側壁３０ｃに衝突するといった事態を回避することが可能となり、その結果、昇降対象物１０や各摺動部材３２を安全に動作させることができる。なお、このような昇降動作中、ダイレクトドライブモータ１４の回転角度がレゾルバ(角度検出器)２６により常時検出されており、それにより回転体１２の回転角度が制御される。例えば昇降対象物１０を上昇させる場合には、各摺動部材３２が各底面部３４から傾斜面３０を登ってその上部で停止(傾斜面３０を超える前に停止)するように回転体１２の回転角度が制御される。一方、昇降対象物１０を下降させる場合には、各摺動部材３２が傾斜面３０を降って各底面部３４で停止(傾斜面３０の側壁３０ｃに衝突すること無く停止)するように回転体１２の回転角度が制御される。
【００３６】
ところで、昇降対象物１０の昇降動作において、昇降開始時では昇降対象物１０を早く昇降させ、上限位置(図１(ｃ))で昇降対象物１０を停止させる際は、その直前から徐々に昇降速度を落とすことが好ましい。一定の昇降速度のまま停止位置(例えば、傾斜面３０の上部)まで昇降対象物１０を昇降させて、そこで制動をかけると急停止状態となり、ダイレクトドライブモータ１４に対する負荷(消費電力)が大きくなり、モータの焼き付きの原因となる。また、急停止すると昇降対象物１０に載置或いはセットされた部材などがズレたり落下するといった不具合も想定される。
【００３７】
上述した実施の形態において、クサビ部材２８の傾斜面３０は、同一の傾斜角度を成す１つの傾斜面を想定しているが、その場合、昇降対象物１０の昇降速度は一定となる。この場合、傾斜面３０の傾斜角度が大きいと、それに応じて昇降速度が上がって停止時には急停止状態となる。このような問題を解消するためには、傾斜面３０の傾斜角度を小さくすれば良いが、そうすると、クサビ部材２８の全長を長く確保しなければならず、その結果、３つのクサビ部材２８で構成される同心円の直径が大きくなってしまうため、昇降装置が大型化してしまう。
【００３８】
そこで、図３に示すように、各傾斜面３０を異なる傾斜角度θ1,θ2(θ1＞θ2)を成す複数の傾斜面30a,30bで構成することが好ましい。このように傾斜面３０の上部辺り(傾斜面３０ｂ)の傾斜角度を小さくすることにより、昇降対象物１０を停止させる際の上昇速度を落とすことができる。例えば昇降対象物１０を矢印Ｓ１方向(図１(ｂ))に上昇させる際、各摺動部材３２が各底面部３４から各傾斜面３０ａを登る間は、比較的大きな傾斜角度θ１に応じて昇降対象物１０の上昇速度は高速状態に維持される。そして、各摺動部材３２が各傾斜面３０ｂを登って上限位置(図１(ｃ))に至る間は、比較的小さな傾斜角度θ２に応じて昇降対象物１０の上昇速度は低速状態に維持される。
【００３９】
このように各傾斜面３０を異なる傾斜角度θ1,θ2を成す複数の傾斜面30a,30bで構成することにより、徐々に昇降速度を落として昇降対象物１０を停止させることができる。この結果、制動時のダイレクトドライブモータ１４に対する負荷(消費電力)を小さくすることが可能となり、モータの焼き付きも生じない。また、昇降対象物１０に載置或いはセットされた部材などがズレたり落下するといった不具合も生じない。
【００４０】
なお、昇降対象物１０を下降させて停止する場合には、各摺動部材３２は平坦面の底面部３４上を転動するため、制動時のダイレクトドライブモータ１４に対する負荷(消費電力)の問題は生じない。
また、図３では、各傾斜面３０を異なる傾斜角度θ1,θ2を成す２つの傾斜面30a,30bで構成したが、これに限定されることは無く、異なる傾斜角度を成す３つ以上の傾斜面で構成しても良い。かかる傾斜面の数や傾斜角度は昇降対象物１０の種類や大きさ及び重量、或いは、昇降装置の使用目的や使用環境に応じて任意に設定することができることは言うまでも無い。
【００４１】
以上、本実施の形態によれば、ダイレクトドライブモータ１４で回転体１２を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物１０に伝達する運動伝達機構を備えたことにより、簡単な装置構成で且つ低消費電力で昇降対象物１０を安定して且つ滑らかに昇降制御するコンパクトで低価格な昇降装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る昇降装置の平面図、(ｂ)は、昇降対象物が初期位置に位置付けられた状態を示す昇降装置の側面図、(ｃ)は、昇降対象物が上限位置に位置付けられた状態を示す昇降装置の側面図。
【図２】(ａ)は、昇降範囲を設定している状態を示す昇降装置の側面図、(ｂ)は、摺動部材の構成を断面して示す斜視図、(ｃ)は、ストッパの取付構成を示す部分断面斜視図、(ｄ)は、同心円状に連続して等間隔に３つ設けられたクサビ部材の構成を示す斜視図。
【図３】クサビ部材の傾斜面の構成を示す側面図。
【図４】ダイレクトドライブモータの構成を断面して示す斜視図。
【図５】従来の昇降装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 昇降対象物
１２ 回転体
１４ ダイレクトドライブモータ
２８ クサビ部材
３０ 傾斜面
３２ 摺動部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば移動台やステージなどの昇降対象物を所定方向に昇降する昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から例えば移動台やステージなどの昇降対象物を所定方向に昇降する種々の昇降装置が知られており、例えば図５に示す昇降装置は、矢印Ｈ１方向に可動する可動テーブル２と、可動テーブル２の周囲に等間隔で直立配置された複数本のボールネジ(図５では、２つのボールネジ4a.4bを示す)と、可動テーブル２の外周に沿って設けられたガイドリング(昇降対象物)６とを備えており、ガイドリング６は各ボールネジ4a.4bに螺合されている。この場合、各ボールネジ4a.4bを回転させてガイドリング６を矢印Ｈ２方向に昇降することにより、可動テーブル２に対するガイドリング６の高さ位置を調節することができる(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
ところで、上述したような従来の昇降装置において、各ボールネジ4a.4bはモータ8a.8bにより個別独立して駆動制御されている。この場合、例えば各モータ8a.8bの単位時間当たりの回転速度や出力が異なると、その分だけ各ボールネジ4a.4bの回転速度や回転量に差が生じ、その結果、ガイドリング６を平行に維持した状態で昇降させることが困難になってしまう虞がある。具体的には、ボールネジ４ａの回転速度や回転量がボールネジ４ｂよりも大きい場合、ガイドリング６の一端側部６ａの昇降速度や昇降量が他端側部６ｂよりも大きくなる。このような状態でガイドリング６を昇降すると、ガイドリング６は、その一端側部６ａが他端側部６ｂよりも常に先行した傾斜状態で昇降することになる。
【０００４】
この場合、ガイドリング６と各ボールネジ4a.4bとの間の摩擦力が増加し、各ボールネジ4a.4bが磨耗したり、各ボールネジ4a.4bに螺合しているガイドリング６の螺合部分が磨耗して、昇降装置を長期に亘って連続的に使用することが困難になってしまう。また、ガイドリング６が傾斜すると、可動テーブル２と干渉することも想定され、その場合、可動テーブル２を安定して且つ滑らかに可動させることも困難になる。
【０００５】
更に、従来の昇降装置にはボールネジ4a.4bの個数分だけモータ8a.8bを用意しなければならないため、装置の部品点数が増加し、その結果、装置構成が複雑になると共に、製造コストも上昇してしまう。
更にまた、複数のモータ8a.8bを同時に駆動する際には、比較的多くの電力を消費するため、昇降動作が頻繁に繰り返される場合、その分だけ消費電力も増加してしまう。特にガイドリング６の昇降速度を変化させる場合には、それに合わせて各モータ8a.8bの回転速度や回転量を制御させなければならないが、かかる制御に要する消費電力は、各モータ8a.8bを一定の回転速度や回転量で制御する場合に比べて大きなものとなる。
【０００６】
比較的低い消費電力でガイドリング６を滑らかに平行移動させるためには、各モータ8a.8bの単位時間当たりの回転速度や出力を等しくすれば良いが、そのためには各モータ8a.8bを高精度に制御する必要がある。このような要求に応えるためには、モータ制御用の回路構成を別途構築しなければならず、手間もかかり面倒であると共に、部品点数が増加して製造コストも上昇してしまう。
【０００７】
また、ボールネジ4a.4bを用いた昇降装置では、ボールネジ4a.4bの占有領域を高さ方向に確保しなければならず、その分だけ昇降装置の高さ寸法が拡大し装置が大型化してしまう。高さ方向の小型化を図るためには、ボールネジ4a.4bを横方向に配列する仕様も考えられるが、そうすると横方向の占有領域が拡大し、結果的に装置が大型化してしまう。
【特許文献１】特開２００１−３００８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、簡単な装置構成で且つ低消費電力で昇降対象物を安定して且つ滑らかに昇降制御するコンパクトで低価格な昇降装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明は、所定方向に昇降自在に構成された昇降対象物と、所定方向に回転自在に構成された回転体と、回転体に直結されたダイレクトドライブモータと、ダイレクトドライブモータで回転体を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物に伝達する運動伝達機構とを備えており、運動伝達機構には、回転体に設けられ且つ所定の傾斜角度の傾斜面が形成されたクサビ部材と、昇降対象物に設けられ且つクサビ部材の傾斜面に沿って摺動する摺動部材と、昇降対象物を所定方向に沿って平行移動させるガイド部材とが設けられている。
このような発明において、クサビ部材は、回転体と同心円状に設けられており、回転体が回転した際に摺動部材が当該クサビ部材の傾斜面に沿って摺動することにより昇降対象物を平行移動させる。
この場合、クサビ部材の傾斜面は、同一の傾斜角度を成す１つの傾斜面で構成しても良いし、異なる傾斜角度を成す複数の傾斜面で構成しても良い。また、摺動部材は、クサビ部材の傾斜面に沿って回転すること無く摺動させたり、クサビ部材の傾斜面に沿って回転しながら摺動させても良い。
また、ガイド部材は、昇降方向に沿って延出したガイドレールと、ガイドレールに沿って摺動するスライダと、スライダの摺動範囲を設定するストッパとを備えており、昇降対象物はスライダに接続されている。
また、運動伝達機構には、摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付ける押付手段が設けられている。この場合、押付手段として、昇降対象物に付勢力を与えて摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付ける付勢バネを備えても良いし、昇降対象物の自重を利用して摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付けても良い。
また、クサビ部材は、回転体と同心円状に分割して所定間隔で複数個設けても良いし、回転体と同心円状に連続して設けても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ダイレクトドライブモータで回転体を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物に伝達する運動伝達機構を備えたことにより、簡単な装置構成で且つ低消費電力で昇降対象物を安定して且つ滑らかに昇降制御するコンパクトで低価格な昇降装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態に係る昇降装置について添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、本実施の形態の昇降装置は、所定方向(例えば垂直方向)S1,S2に昇降自在に構成された昇降対象物１０と、所定方向R1,R2に回転自在に構成された回転体１２と、回転体１２に直結されたダイレクトドライブモータ１４と、ダイレクトドライブモータ１４で回転体１２を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物１０に伝達する運動伝達機構とを備えている。
【００１２】
昇降対象物１０としては、例えば各種物品を移動させて位置決めする移動台やステージなどを想定することができるが、ここでは特に限定しない。また、回転体１２は、平坦な円板状を成しており、昇降対象物１０の下方に対向して設けられている。回転体１２の裏面には回転軸１２ａが装着されており、この回転軸１２ａを介して回転体１２はダイレクトドライブモータ１４に直結されている。
【００１３】
ダイレクトドライブモータ１４は、例えば図４に示すように、円筒状の固定部１６と、固定部１６の外周に沿って同心円状に設けられた回転部１８と、固定部１６に対して回転部１８を回転自在に支持する複数のクロスローラベアリング２０と、固定部１６と回転部１８との間に介挿された永久磁石２２及び電機子(アーマチュア)２４とを備えており、電機子２４に通電して当該電機子２４と永久磁石２２との間の磁気作用を生じさせることにより、回転部１８を所望の方向R1,R2に回転させることができる。
【００１４】
回転体１２の回転軸１２ａは、ダイレクトドライブモータ１４の回転部１８に直結させることができるため、回転部１８の回転運動はダイレクトに回転軸１２ａを介して回転体１２に伝達され、回転体１２を所望の方向R1,R2に回転させることができる。このとき、固定部１６と回転部１８との間に介挿されたレゾルバ(角度検出器)２６により回転部１８の回転角度を検出することにより、回転体１２を所望の方向R1,R2に所望の角度だけ正確に回転させることができる。
【００１５】
ダイレクトドライブモータ１４は、その直径に比べて積厚が薄く、回転体１２の回転軸１２ａに直接取り付けることができるため、当該モータ１４を昇降装置にセットするために必要なスペースを小さくすることができ、その結果、昇降装置のコンパクト化を図ることができる。また、取付けの自由度が大きく、適応性に優れ、回転軸１２ａとの結合度も良好であるため、回転体１２を安定して且つ滑らかに回転させることができる。
【００１６】
運動伝達機構には、回転体１２に設けられ且つ所定の傾斜角度の傾斜面３０が形成されたクサビ部材２８と、昇降対象物１０に設けられ且つクサビ部材２８の傾斜面３０に沿って摺動する摺動部材３２と、昇降対象物１０を所定方向に沿って平行移動させるガイド部材とが設けられている。
クサビ部材２８は、回転体１２上に同心円状に設けられており、回転体１２が回転した際に摺動部材３２が当該クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って摺動することにより昇降対象物１０を矢印S1,S2方向に平行移動(昇降)させる。
【００１７】
この場合、クサビ部材２８は、回転体１２と同心円状に１個、或いは、同心円状に分割して所定間隔で複数個設けても良いし、回転体１２と同心円状に連続して設けても良い。本実施の形態では、その一例として、複数のクサビ部材２８は回転体１２と同心円状に連続して等間隔に３つ設けられている。具体的には、３つのクサビ部材２８の間には、底面部３４が同心円状に配置されており、これにより３つのクサビ部材２８が底面部３４を介して互いに連続して設けられる。この構成において、底面部３４は平坦面を成し、そこから上り勾配の傾斜面３０が形成されたクサビ部材２８が所定間隔で繰り返される。
【００１８】
本実施の形態では、その一例として図１及び図２(ｄ)並びに図３に示すように、３つのクサビ部材２８が回転体１２と同心円状に等間隔で連続して設けられており、各クサビ部材２８の相互間に底面部３４が構成される。なお、３つのクサビ部材２８の形状(傾斜面３０の形状や傾斜角度及び傾斜面の長さなど)は互いに同一形状(相似)している。また、底面部３４の形状(特に長さ)も互いに互いに同一形状(相似)している。
かかる構成において、ダイレクトドライブモータ１４で回転体１２を矢印Ｒ１方向に回転させると、３つの底面部３４にそれぞれ位置付けられた各摺動部材３２は、各底面部３４に沿って同一速度で移動した後、各クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って同一速度で上昇する。
【００１９】
この場合、摺動部材３２は、クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って回転すること無く摺動(非回転摺動)させても良いし、クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って回転しながら摺動(回転摺動)させても良い。
非回転摺動に適用する摺動部材３２は、傾斜面３０に対する摩擦抵抗を軽減するため、その接触面積が小さな形状を成すことが好ましい。例えば球面形状や楕円形状などの摺動部材３２であれば、傾斜面３０に対する接触面積を小さくすることができる。なお、これ以外の形状であっても摩擦抵抗が軽減できれば特に制限されることは無い。また、接触面積が大きな摺動部材３２を適用した場合でも、摺動部材３２と傾斜面３０との間に例えば潤滑剤を塗布すれば摺動性を向上させることができる。
【００２０】
回転摺動に適用する摺動部材３２としては、例えば回転ローラやボールなどを想定することができるが、本実施の形態では一例として、摺動部材３２として例えば図２(ｂ)に示すようなカムフォロアを適用する。
カムフォロアは、棒状のスタッド３６と、スタッド３６の先端外周に設けられた外輪３８と、スタッド３６と外輪３８との間に転動自在に配列された複数のころ４０とを備えており、カムフォロア(摺動部材３２)がクサビ部材２８の傾斜面３０に沿って摺動する際、外輪３８が傾斜面３０上を転動することにより、カムフォロア(摺動部材３２)を滑らかに摺動させることができる。なお、スタッド３６の基端にはナット４２を螺合させるネジ部３６ａが形成されている。
【００２１】
このような各摺動部材３２は、取付板４４を介して昇降対象物１０に位置決めして取り付けられており、これにより各底面部３４及び各クサビ部材２８の傾斜面３０に対向した位置に正確に位置決めされている。なお、各摺動部材３２を取付板４４に固定する方法としては、例えば図２(ｂ)に示すように、取付板４４から垂直下方に延出した固定枠４６にネジ孔４８を形成し、スタッド３６のネジ部３６ａをネジ孔４８に挿通した状態でナット４２を螺合することにより、各摺動部材３２を取付板４４に固定することができる。
【００２２】
また、取付板４４を介して昇降対象物１０に取り付けられた各摺動部材３２を、各底面部３４及び各クサビ部材２８の傾斜面３０に沿って高精度に摺動させるためには、各摺動部材３２毎に高さ調整を行う必要がある。その方法としては、例えば図２(ｂ)に示すように、固定枠４６に対して回転可能なブッシュ５０を構成し、このブッシュ５０の回転中心からずれた位置(偏心した位置)にネジ孔４８を形成する。そして、ブッシュ５０を回転するとネジ孔４８が偏心して回転(楕円状に回転)することにより、かかるネジ孔４８に締結された摺動部材３２を上下動させることができ、このときの移動量を制御することで高さ調整を行うことができる。
【００２３】
このような構成によれば、例えば図１(ｂ)に示すような昇降対象物１０が最も低い位置(初期位置)に位置付けられた状態において、各摺動部材３２は各底面部３４に位置付けられており、その状態でダイレクトドライブモータ１４により回転体１２を矢印Ｒ１方向に回転させると、各摺動部材(カムフォロア)３２が各底面部３４からクサビ部材２８の傾斜面３０に沿って回転しながら摺動する。このとき、各摺動部材(カムフォロア)３２が傾斜面３０を登ることで、かかる摺動部材３２が取り付けられた昇降対象物１０を最も高い位置(上限位置)まで矢印Ｓ１方向に上昇(平行移動)させる(図１(ｃ))。
【００２４】
逆に、図１(ｃ)に示すように、昇降対象物１０が上限位置に位置付けられた状態において、各摺動部材３２は傾斜面３０の上部に位置付けられており、その状態でダイレクトドライブモータ１４により回転体１２を矢印Ｒ２方向に回転させると、各摺動部材(カムフォロア)３２がクサビ部材２８の傾斜面３０に沿って回転しながら摺動する。このとき、各摺動部材(カムフォロア)３２が傾斜面３０から底面部３４まで降りることで、かかる摺動部材３２が取り付けられた昇降対象物１０を初期位置まで矢印Ｓ２方向に下降(平行移動)させる(図１(ｂ))。
【００２５】
ところで、昇降対象物１０を平行移動(昇降)する際に、当該昇降対象物１０が例えばふら付いたり偏心する場合も想定されるため、昇降装置にはガイド部材が設けられている。
ガイド部材は、昇降装置のベースＢｓから垂直方向に立ち上げられた一対のフレーム５２にそれぞれ設けられており、昇降対象物１０を両側からガイドする。
ガイド部材は、昇降方向S1,S2に沿って延出したガイドレール５４と、ガイドレール５４に沿って摺動するスライダ５６と、スライダ５６の摺動範囲を設定するストッパ５８とを備えており、昇降対象物１０は支持プレートＳｐを介してスライダ５６に接続されている。なお、支持プレートＳｐは、昇降対象物１０の両側に装着されている。また、ガイドレール５４及びスライダ５６は、市販のものをそのまま利用すれば良い。
【００２６】
このようなガイド部材によれば、昇降動作時にスライダ５６がガイドレール５４に沿って安定して摺動することにより、かかるスライダ５６に接続された昇降対象物１０を例えばふら付いたり偏心すること無く平行移動(昇降)させることができる。
この場合、昇降対象物１０の昇降動作中に、例えばダイレクトドライブモータ１４による回転体１２の回転速度や、外部振動(外部から昇降装置に作用した振動)が要因となり、各摺動部材(カムフォロア)３２がクサビ部材２８の各傾斜面３０から離間したり跳ね上がってしまう場合が想定される。このような場合、かかる摺動部材３２が取り付けられた昇降対象物１０も浮き上がったり振動してしまうことになる。
【００２７】
そこで、このような事態を回避するため、昇降装置の運動伝達機構には、摺動部材３２をクサビ部材２８の傾斜面３０に押し付ける押付手段が設けられている。
押付手段は、昇降対象物１０の両側に装着された支持プレートＳｐとベースＢｓとの間に架設されており、昇降対象物１０を常時ベースＢｓ方向に付勢することにより、摺動部材３２を傾斜面３０に押し付ける。
【００２８】
押付手段としては、付勢バネ(例えば、引張りバネ)６０を適用することが可能であり、この付勢バネ６０の一端を支持プレートＳｐに固定し、他端をベースＢｓに固定する。これにより、昇降対象物１０に付勢力(引張力)が与えられるため、昇降対象物１０に取り付けられた摺動部材３２をクサビ部材２８の傾斜面３０に常時押し付けることができる。この結果、昇降対象物１０の昇降動作中、各摺動部材(カムフォロア)３２がクサビ部材２８の各傾斜面３０から離間したり跳ね上がってしまうような事態を回避することができるため、昇降対象物１０を浮き上がったり振動させること無く、常時安定して昇降させることができる。
【００２９】
なお、押付手段としては、昇降対象物１０を比較的高重量に構成し、当該昇降対象物１０の自重を利用して摺動部材３２をクサビ部材２８の傾斜面３０に押し付けるような構成でも良い。この場合、昇降対象物１０を高重量に構成する方法としては、昇降対象物１０自体を高重量の材料(例えば、鉄、鉛)で形成する方法、材料は問わずに昇降対象物１０の厚みを大きくする(昇降対象物１０の体積を大きくする)ことで高重量化させる方法などが考えられる。
また、付勢バネ６０として圧縮バネを適用しても良く、この場合、圧縮バネの押圧力が昇降対象物１０に作用するように当該圧縮バネの配置構成を設計すれば良い。
【００３０】
このように昇降対象物１０を昇降する際には、その昇降領域を設定する必要がある。例えば回転体１２の回転範囲が大きいと、昇降対象物１０を矢印Ｓ１方向(図１(ｂ))に上昇させる際、各底面部３４から各傾斜面３０を登った各摺動部材３２が当該傾斜面３０を超えて次の底面部３４に落下してしまう。このとき、各摺動部材３２の落下と共に昇降対象物１０も急激に下方に落下することになり、昇降対象物１０や各摺動部材３２が損傷したり破損する虞がある。
【００３１】
また、昇降対象物１０を矢印Ｓ２(図１(ｃ))に下降させる際、各傾斜面３０を降った各摺動部材３２が各底面部３４を超えて次の傾斜面３０の側壁３０ｃに衝突してしまう。このとき、摺動部材３２が側壁３０ｃに衝突した際の衝撃は、当該摺動部材３２から固定枠４６及び取付板４４を介して昇降対象物１０に伝達されるため、その衝撃の強さによっては昇降対象物１０や各摺動部材３２が損傷したり破損する虞がある。
【００３２】
そこで、このような事態を回避するため、昇降装置のガイド部材には、スライダ５６の摺動範囲を設定するストッパ５８が設けられている。ストッパ５８は、ガイドレール５４の上端側に配置されており、フレーム５２に取り付けられている。また、ガイドレール５４の下端側には、衝撃吸収機能を有するダンパ６２が配置されており、フレーム５２に取り付けられている。これにより、スライダ５６は、ストッパ５８とダンパ６２との間で摺動することになる。
【００３３】
ストッパ５８は、昇降方向S1,S2に沿って上下動して高さ位置を調節することができるように構成されている。図２(ｃ)に示すように、ストッパ５８は棒状のスタッド６４の先端に固定されており、スタット６４の基端側にはナット６６を螺合させるネジ部６４ａが形成されている。また、フレーム５２には、回転可能なブッシュ６８が構成されており、このブッシュ６８の回転中心からずれた位置(偏心した位置)にネジ孔７０が形成されている。そして、スタッド６４のネジ部６４ａをネジ孔７０に挿通した状態でナット６６を螺合することにより、ストッパ５８をブッシュ６８を介してフレーム５２に取り付けることができる。この構成において、ブッシュ６８を回転するとネジ孔７０が偏心して回転(楕円状に回転)することにより、かかるネジ孔７０に締結されたストッパ５８を上下動させることができ、このときの移動量を制御することで高さ位置を調整することができる。
【００３４】
この場合、ストッパ５８を上下動させる際に、ストッパ５８とスライダ５６との間にブロックゲージＧ(図２(ａ))が一時的に介挿される。ブロックゲージＧの高さ寸法Ｔは、スライダ５６の摺動範囲に一致しているため、かかるブロックゲージＧを挟むようにストッパ５８の高さ位置を調節すれば良い。その後、ブロックゲージＧを取り外すことにより、ストッパ５８とスライダ５６との間にスライダ５６の摺動範囲が設定される。
【００３５】
このようにスライダ５６の摺動範囲を設定することにより、各摺動部材３２が傾斜面３０から落下したり側壁３０ｃに衝突するといった事態を回避することが可能となり、その結果、昇降対象物１０や各摺動部材３２を安全に動作させることができる。なお、このような昇降動作中、ダイレクトドライブモータ１４の回転角度がレゾルバ(角度検出器)２６により常時検出されており、それにより回転体１２の回転角度が制御される。例えば昇降対象物１０を上昇させる場合には、各摺動部材３２が各底面部３４から傾斜面３０を登ってその上部で停止(傾斜面３０を超える前に停止)するように回転体１２の回転角度が制御される。一方、昇降対象物１０を下降させる場合には、各摺動部材３２が傾斜面３０を降って各底面部３４で停止(傾斜面３０の側壁３０ｃに衝突すること無く停止)するように回転体１２の回転角度が制御される。
【００３６】
ところで、昇降対象物１０の昇降動作において、昇降開始時では昇降対象物１０を早く昇降させ、上限位置(図１(ｃ))で昇降対象物１０を停止させる際は、その直前から徐々に昇降速度を落とすことが好ましい。一定の昇降速度のまま停止位置(例えば、傾斜面３０の上部)まで昇降対象物１０を昇降させて、そこで制動をかけると急停止状態となり、ダイレクトドライブモータ１４に対する負荷(消費電力)が大きくなり、モータの焼き付きの原因となる。また、急停止すると昇降対象物１０に載置或いはセットされた部材などがズレたり落下するといった不具合も想定される。
【００３７】
上述した実施の形態において、クサビ部材２８の傾斜面３０は、同一の傾斜角度を成す１つの傾斜面を想定しているが、その場合、昇降対象物１０の昇降速度は一定となる。この場合、傾斜面３０の傾斜角度が大きいと、それに応じて昇降速度が上がって停止時には急停止状態となる。このような問題を解消するためには、傾斜面３０の傾斜角度を小さくすれば良いが、そうすると、クサビ部材２８の全長を長く確保しなければならず、その結果、３つのクサビ部材２８で構成される同心円の直径が大きくなってしまうため、昇降装置が大型化してしまう。
【００３８】
そこで、図３に示すように、各傾斜面３０を異なる傾斜角度θ1,θ2(θ1＞θ2)を成す複数の傾斜面30a,30bで構成することが好ましい。このように傾斜面３０の上部辺り(傾斜面３０ｂ)の傾斜角度を小さくすることにより、昇降対象物１０を停止させる際の上昇速度を落とすことができる。例えば昇降対象物１０を矢印Ｓ１方向(図１(ｂ))に上昇させる際、各摺動部材３２が各底面部３４から各傾斜面３０ａを登る間は、比較的大きな傾斜角度θ１に応じて昇降対象物１０の上昇速度は高速状態に維持される。そして、各摺動部材３２が各傾斜面３０ｂを登って上限位置(図１(ｃ))に至る間は、比較的小さな傾斜角度θ２に応じて昇降対象物１０の上昇速度は低速状態に維持される。
【００３９】
このように各傾斜面３０を異なる傾斜角度θ1,θ2を成す複数の傾斜面30a,30bで構成することにより、徐々に昇降速度を落として昇降対象物１０を停止させることができる。この結果、制動時のダイレクトドライブモータ１４に対する負荷(消費電力)を小さくすることが可能となり、モータの焼き付きも生じない。また、昇降対象物１０に載置或いはセットされた部材などがズレたり落下するといった不具合も生じない。
【００４０】
なお、昇降対象物１０を下降させて停止する場合には、各摺動部材３２は平坦面の底面部３４上を転動するため、制動時のダイレクトドライブモータ１４に対する負荷(消費電力)の問題は生じない。
また、図３では、各傾斜面３０を異なる傾斜角度θ1,θ2を成す２つの傾斜面30a,30bで構成したが、これに限定されることは無く、異なる傾斜角度を成す３つ以上の傾斜面で構成しても良い。かかる傾斜面の数や傾斜角度は昇降対象物１０の種類や大きさ及び重量、或いは、昇降装置の使用目的や使用環境に応じて任意に設定することができることは言うまでも無い。
【００４１】
以上、本実施の形態によれば、ダイレクトドライブモータ１４で回転体１２を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物１０に伝達する運動伝達機構を備えたことにより、簡単な装置構成で且つ低消費電力で昇降対象物１０を安定して且つ滑らかに昇降制御するコンパクトで低価格な昇降装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る昇降装置の平面図、(ｂ)は、昇降対象物が初期位置に位置付けられた状態を示す昇降装置の側面図、(ｃ)は、昇降対象物が上限位置に位置付けられた状態を示す昇降装置の側面図。
【図２】(ａ)は、昇降範囲を設定している状態を示す昇降装置の側面図、(ｂ)は、摺動部材の構成を断面して示す斜視図、(ｃ)は、ストッパの取付構成を示す部分断面斜視図、(ｄ)は、同心円状に連続して等間隔に３つ設けられたクサビ部材の構成を示す斜視図。
【図３】クサビ部材の傾斜面の構成を示す側面図。
【図４】ダイレクトドライブモータの構成を断面して示す斜視図。
【図５】従来の昇降装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 昇降対象物
１２ 回転体
１４ ダイレクトドライブモータ
２８ クサビ部材
３０ 傾斜面
３２ 摺動部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に昇降自在に構成された昇降対象物と、
所定方向に回転自在に構成された回転体と、
回転体に直結されたダイレクトドライブモータと、
ダイレクトドライブモータで回転体を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物に伝達する運動伝達機構とを備えており、
運動伝達機構には、回転体に設けられ且つ所定の傾斜角度の傾斜面が形成されたクサビ部材と、昇降対象物に設けられ且つクサビ部材の傾斜面に沿って摺動する摺動部材と、昇降対象物を所定方向に沿って平行移動させるガイド部材とが設けられていることを特徴とする昇降装置。
【請求項２】
クサビ部材は、回転体と同心円状に設けられており、回転体が回転した際に摺動部材が当該クサビ部材の傾斜面に沿って摺動することにより昇降対象物を平行移動させることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
【請求項３】
クサビ部材の傾斜面は、同一の傾斜角度を成す１つの傾斜面で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の昇降装置。
【請求項４】
クサビ部材の傾斜面は、異なる傾斜角度を成す複数の傾斜面で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の昇降装置。
【請求項５】
摺動部材は、クサビ部材の傾斜面に沿って回転すること無く摺動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項６】
摺動部材は、クサビ部材の傾斜面に沿って回転しながら摺動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項７】
ガイド部材は、昇降方向に沿って延出したガイドレールと、ガイドレールに沿って摺動するスライダと、スライダの摺動範囲を設定するストッパとを備えており、昇降対象物はスライダに接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項８】
運動伝達機構には、摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付ける押付手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項９】
押付手段は、昇降対象物に付勢力を与えて摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付ける付勢バネを備えていることを特徴とする請求項８に記載の昇降装置。
【請求項１０】
押付手段は、昇降対象物の自重を利用して摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付けることを特徴とする請求項８に記載の昇降装置。
【請求項１１】
クサビ部材は、回転体と同心円状に分割して所定間隔で複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項１２】
クサビ部材は、回転体と同心円状に連続して設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項１】
所定方向に昇降自在に構成された昇降対象物と、
所定方向に回転自在に構成された回転体と、
回転体に直結されたダイレクトドライブモータと、
ダイレクトドライブモータで回転体を回転させた際の回転運動を直線運動に変換して昇降対象物に伝達する運動伝達機構とを備えており、
運動伝達機構には、回転体に設けられ且つ所定の傾斜角度の傾斜面が形成されたクサビ部材と、昇降対象物に設けられ且つクサビ部材の傾斜面に沿って摺動する摺動部材と、昇降対象物を所定方向に沿って平行移動させるガイド部材とが設けられていることを特徴とする昇降装置。
【請求項２】
クサビ部材は、回転体と同心円状に設けられており、回転体が回転した際に摺動部材が当該クサビ部材の傾斜面に沿って摺動することにより昇降対象物を平行移動させることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
【請求項３】
クサビ部材の傾斜面は、同一の傾斜角度を成す１つの傾斜面で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の昇降装置。
【請求項４】
クサビ部材の傾斜面は、異なる傾斜角度を成す複数の傾斜面で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の昇降装置。
【請求項５】
摺動部材は、クサビ部材の傾斜面に沿って回転すること無く摺動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項６】
摺動部材は、クサビ部材の傾斜面に沿って回転しながら摺動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項７】
ガイド部材は、昇降方向に沿って延出したガイドレールと、ガイドレールに沿って摺動するスライダと、スライダの摺動範囲を設定するストッパとを備えており、昇降対象物はスライダに接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項８】
運動伝達機構には、摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付ける押付手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項９】
押付手段は、昇降対象物に付勢力を与えて摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付ける付勢バネを備えていることを特徴とする請求項８に記載の昇降装置。
【請求項１０】
押付手段は、昇降対象物の自重を利用して摺動部材をクサビ部材の傾斜面に押し付けることを特徴とする請求項８に記載の昇降装置。
【請求項１１】
クサビ部材は、回転体と同心円状に分割して所定間隔で複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の昇降装置。
【請求項１２】
クサビ部材は、回転体と同心円状に連続して設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の昇降装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１３７５８３（Ｐ２００６−１３７５８３Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３００４８（Ｐ２００４−３３００４８）
【出願日】平成１６年１１月１５日（２００４．１１．１５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１５日（２００４．１１．１５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
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