(57)【要約】【課題】キャリッジを鉛直方向に移動させる場合でも、バックラッシュを低減することができ、伝達効率が低減することのない縦型駆動機構を提供する。【解決手段】縦型駆動機構１は、鉛直方向に延びるガイドレール３と、ガイドレールに沿って摺動して移動可能なキャリッジ２と、キャリッジ２の可動範囲５と、可動範囲５の上下方向外側に配設されている上側第１プーリー６ａ、上側第２プーリー６ｂ、下側第１プーリー７ａ、及び下側第２プーリー７ｂと、キャリッジ２上にそれぞれ取り付けられている上動プーリー８及び下動プーリー９と、上側第１プーリー６ａ、上側第２プーリー６ｂ、下側第１プーリー７ａ、下側第２プーリー７ｂ、上動プーリー８、及び下動プーリー９のそれぞれに巻き掛けられている環状の帯状体１０とを備え、帯状体１０は下動プーリー９の下端と接して巻き掛けられている。【選択図】        図１
2020153443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びるガイドレールと、
該ガイドレールに沿って摺動して移動可能なキャリッジと、
該キャリッジが前記ガイドレールに沿って鉛直方向に摺動できる範囲として規定されている可動範囲と、
該可動範囲の上下方向外側であってそれぞれ左右両側に配設されている上側第１プーリー、上側第２プーリー、下側第１プーリー、及び下側第２プーリーと、
前記キャリッジの上下側であって前記キャリッジ上にそれぞれ取り付けられている上動プーリー及び下動プーリーと、
前記上側第１プーリー、前記上側第２プーリー、前記下側第１プーリー、前記下側第２プーリー、前記上動プーリー、及び前記下動プーリーのそれぞれに巻き掛けられている環状の帯状体とを備え、
前記帯状体は、前記下動プーリーの下端と接して巻き掛けられていることを特徴とする縦型駆動機構。
【請求項２】
前記下側第１プーリーにはこれと同軸で回転する第１の歯車が取り付けられていて、
前記下側第２プーリーにはこれと同軸で回転する第２の歯車が取り付けられていて、
前記第１の歯車と前記第２の歯車との間にはモータによって回転するピニオンギヤが配設されていて、
該ピニオンギヤは、前記第１の歯車及び前記第２の歯車のそれぞれと噛合していることを特徴とする請求項１に記載の縦型駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジを鉛直方向に移動させるための縦型駆動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動滑車の原理による回転運動を直線運動に変換する装置の変速機構が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、微速度で高精度の位置決めができるような、バックラッシュのない高い減速比が実現できる減速装置を提供することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２２１３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、往復台（キャリッジ）が横方向（水平方向）に移動することを前提とする横型の駆動機構を開示している。これをキャリッジが縦方向（鉛直方向）に移動するように、そのまま縦型の駆動機構とした場合（そのまま縦に起こした場合）、キャリッジの自重が働きキャリッジ上のプーリーとベルトとが離間してしまい、ベルトのテンションが弱まってしまう。これは、モータによる駆動力を全てベルトを介して伝達させることが困難な状態であり、駆動力の伝達効率として好ましくない。特に、高速回転時にはこの現象は顕著になり、種々の用途に耐えられるものではなくなってしまう。
【０００５】
また、特許文献１の段落０００３では、「微速度で高精度の位置決めを必要とする往復台の減速系では、慣性が小さく摩擦が不安定なので、ギヤ伝達のような駆動力があるときのみに接触するような減速系では、バックラッシュを生じて好ましくない。」とあり、歯車のようなギヤ伝達機構では、上述したテンションの弱まりがバックラッシュとしてさらに顕著に表れる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、キャリッジを鉛直方向に移動させる場合でも、バックラッシュを低減することができ、伝達効率が低減することのない縦型駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明では、鉛直方向に延びるガイドレールと、該ガイドレールに沿って摺動して移動可能なキャリッジと、該キャリッジが前記ガイドレールに沿って鉛直方向に摺動できる範囲として規定されている可動範囲と、該可動範囲の上下方向外側であってそれぞれ左右両側に配設されている上側第１プーリー、上側第２プーリー、下側第１プーリー、及び下側第２プーリーと、前記キャリッジの上下側であって前記キャリッジ上にそれぞれ取り付けられている上動プーリー及び下動プーリーと、前記上側第１プーリー、前記上側第２プーリー、前記下側第１プーリー、前記下側第２プーリー、前記上動プーリー、及び前記下動プーリーのそれぞれに巻き掛けられている環状の帯状体とを備え、前記帯状体は、前記下動プーリーの下端と接して巻き掛けられていることを特徴とする縦型駆動機構を提供する。
【０００８】
好ましくは、前記下側第１プーリーにはこれと同軸で回転する第１の歯車が取り付けられていて、前記下側第２プーリーにはこれと同軸で回転する第２の歯車が取り付けられていて、前記第１の歯車と前記第２の歯車との間にはモータによって回転するピニオンギヤが配設されていて、該ピニオンギヤは、前記第１の歯車及び前記第２の歯車のそれぞれと噛合している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、帯状体が下動プーリーの下端と接して巻き掛けられているため、キャリッジの自重を帯状体が常に受けることになる。このため、キャリッジを鉛直方向に移動させるような縦型の駆動機構であっても、帯状体のテンションが低減することはない。すなわち、帯状体によるプーリーへの動力の伝達効率が低減することはない。また、下側第１プーリーと下側第２プーリーとがピニオンギヤを介して歯車で互いに噛合している場合であっても、バックラッシュを低減でき、ギヤ伝達系であってもこれを実現できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る縦型駆動機構の概略斜視図である。
【図２】本発明に係る縦型駆動機構の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２に示すように、本発明に係る縦型駆動機構１は、キャリッジ２を鉛直上下方向に移動させるものである。キャリッジ２を種々の用途に適用させるものに変化させれば、リフトや、縦シリンダや、縦方向に移動する架台等、様々な鉛直方向に移動させる用途に適用できる。キャリッジ２は、鉛直方向に延びているガイドレール３に沿って摺動することにより、上下方向に移動可能である。具体的には、ガイドレール３は一対のガイドレール３として２本備わり、平行となる位置にて延びている。ガイドレール３は略円柱形状であり、キャリッジ２と一体として取り付けられているスライド部４に設けられた貫通孔内を挿通可能となっている。図示したように、例えばキャリッジ２が平面平板形状の場合、キャリッジ２の幅内に収まるように一対のガイドレール３が延びていて、スライド部４はキャリッジ２の裏面にて一対のガイドレール３に対応する位置に取り付けられている。このような位置に一対のガイドレール３を設けることで、１本のガイドレールでキャリジ２を支持するよりも安定して支持することができる。
【００１２】
キャリッジ２には、可動範囲５が予め規定されている。この可動範囲５は、キャリッジ２がガイドレール３に沿って鉛直方向に摺動できる範囲である。可動範囲５を規定しているものは、上側第１プーリー６ａ、上側第２プーリー６ｂ、下側第１プーリー７ａ、及び下側第２プーリー７ｂである。これらの上側第１プーリー６ａ、上側第２プーリー６ｂ、下側第１プーリー７ａ、及び下側第２プーリー７ｂは、可動範囲５の上下方向外側であってそれぞれ左右両側に配設されている。すなわち、上側第１プーリー６ａは可動範囲５の上側であって向かって左側に、上側第２プーリー６ｂは可動範囲５の上側であって向かって右側に、下側第１プーリー７ａは可動範囲５の下側であって向かって左側に、下側第２プーリー７ｂは可動範囲５の下側であって向かって右側にそれぞれ配設されている。以上より、可動範囲５は、上側第１プーリー６ａ又は上側第２プーリー６ｂの最も下端となっている位置が上限となり、下側第１プーリー７ａ又は下側第２プーリー７ｂの最も上端となっている位置が下限となる。「最も下端」や「最も上端」と表現しているのは、例えば上側第１プーリー６ａと上側第２プーリー６ｂとの径が異なる場合は、径の大きい方が「最も下端」を規定することになることを意味する。
【００１３】
一方で、キャリッジ２上には、上動プーリー８及び下動プーリー９がそれぞれ取り付けられている。具体的には、上動プーリー８及び下動プーリー９はキャリッジ２の表面に取り付けられている。なお、上述した上側第１プーリー６ａ、上側第２プーリー６ｂ、下側第１プーリー７ａ、下側第２プーリー７ｂ、及び上動プーリー８、下動プーリー９は全てその回転軸は平行であり、図の例では紙面の前後方向（手前奥方向）に延びて全て平行となっている。上動プーリー８はキャリッジ２の鉛直方向上側に、下動プーリー９はキャリッジ２の鉛直方向下側にそれぞれ配設されている。
【００１４】
上側第１プーリー６ａ、上側第２プーリー６ｂ、下側第１プーリー７ａ、下側第２プーリー７ｂ、及び上動プーリー８、下動プーリー９は、それぞれ無端ベルトである環状の帯状体１０に巻き掛けられている。巻き掛けられている態様を順番に説明すると、下側第１プーリー７ａの下側に巻き掛けられた帯状体１０は、一方が鉛直上方に延びて下側第１プーリー７ａの直上に配されている上側第１プーリー６ａの上側に巻き掛けられる。そしてそのまま鉛直下方に延び上動プーリー８の下側に巻き掛けられ、再び鉛直上方に延びて上側第２プーリー６ｂの上側に巻き掛けられる。その後帯状体１０は上側第２プーリー６ｂの鉛直下方に位置する下側第２プーリー７ｂの下側に巻き掛けられ、そのまま上方に延びて下動プーリー９に巻き掛けられる。その後帯状体１０は下側第１プーリー７ａまで延びてその下側に巻き掛けられる。
【００１５】
下動プーリー９に巻き掛けられる際、帯状体１０は下動プーリー９の下側、すなわち下端と接して巻き掛けられている。具体的には、下動プーリー９の左右両側には中継プーリー１１がそれぞれ備わっていて、下側第２プーリー７ｂから延びる帯状体１０は一旦向かって左側の中継プーリー１１の上側に巻き掛けられ、その後下方に延びて下動プーリー９の下側に巻き掛けられ、さらに上方に延びて向かって右側の中継プーリー１１の上側に巻き掛けられて下方の下側第１プーリー７ａまで延びる。このように、本発明に係る縦型駆動機構１では、あえてこの部分の部品点数（中継プーリー１１）を増やして下動プーリー９の下側に帯状体１０を巻き掛けている。これにより、帯状体１０が下動プーリー９の下端と接して巻き掛けられることになるため、キャリッジ２の自重を帯状体１０が常に受けることになる。縦型にするが故にキャリッジ２には重力が常に働くことになるので、常にこの力を受けるように、下動プーリー９は下側にて帯状体１０に支持されている。このため、キャリッジ２を鉛直方向に移動させるような縦型の駆動機構１であっても、帯状体１０のテンションが低減することはない。すなわち、帯状体１０による下動プーリー９を含む全てのプーリーへの動力の伝達効率が低減することはない。なお、中継プーリー１１も他のプーリー６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、８、９と回転軸は平行となっている。
【００１６】
縦型駆動機構１ではさらに、下側第１プーリー７ａにはこれと同軸で回転する第１の歯車１２が取り付けられていて、下側第２プーリー７ｂにはこれと同軸で回転する第２の歯車１３が取り付けられている。第１の歯車１２と第２の歯車１３との間にはピニオンギヤ１４が配設されている。このピニオンギヤ１４は、第１の歯車１２及び第２の歯車１３のそれぞれと噛合している。ピニオンギヤ１４はモータ１５の回転軸に固定されている。このため、ピニオンギヤ１４はモータ１５によって回転駆動し、その回転は第１の歯車１２及び第２の歯車１３に伝達される。このようなギヤ伝達系では、バックラッシュが問題となるが、上述したように下動プーリー９に巻き掛けられている帯状体１０がキャリッジ２の自重を支持しているので、このようなギヤ伝達系であってもバックラッシュを低減できることになる。詳述すると、下動プーリー９で受けた荷重は、結果として下動プーリー９が帯状体１０を下側に引張ることになる。このため、向かって左側の中継プーリー１１から下側第１プーリー７ａに延びる帯状体１０の部分と、向かって右側の中継プーリー１１から下側第２プーリー７ｂに延びる帯状体１０の部分は、内側に引張られることになる。これにより、第１の歯車１２と第２の歯車１３も内側に噛み合おうとする力が働き、結果として隙間なく両者はピニオンギヤ１４と噛み合おうとするので、バックラッシュを低減することができるのである。
【００１７】
ここで、縦型駆動機構１の駆動機構としての原理を説明する。上述した本発明の効果は、以下の原理を考慮して得られるものである。まず、下側第１プーリー７ａと下側第２プーリー７ｂとの回転速度、方向が同じ場合、上動プーリー８と下動プーリー９とはその場で回転する。これは、キャリッジ２の高さ方向の位置をそのままにして回転による機構を得る際に用いられる。なお、図の場合では、ピニオンギヤ１４を回転させれば両プーリー７ａ、７ｂは同じ方向に回転する。下側第１プーリー７ａ又は下側第２プーリー７ｂのいずれか一方のみを回転させ、他方を固定した場合、上動プーリー８と下動プーリー９とは回転し、キャリッジ２は上下方向に移動する。
【００１８】
キャリッジ２が自重により落下しようとした場合、下動プーリー９が回転しないとキャリッジ２は移動できない機構となっている。これは結論として全てのプーリーが回転しないと落下できない状況であるため、例えばピニオンギヤ１４が第１の歯車１２及び第２の歯車１３を支えることで、このような落下を防止できる。これはすなわち、キャリッジ２の落下を防止するためのブレーキ機構を別途設ける必要がなくなるということである。
【００１９】
また、下側第１プーリー７ａ及び下側第２プーリー７ｂの回転方向を同一とし、第１の歯車１２と第２の歯車１３との歯数を異ならせることで、下動プーリー９の回転に対してキャリッジ２の移動量を少なくすることができ、結果として減速効果を得ることができる。また、第１の歯車１２及び第２の歯車１３の回転比、すなわち径を異ならせることで、減速比が決定されるので、設計が容易である。この回転比の異ならせ方は、下側第１プーリー７ａ及び下側第２プーリー７ｂの径を変えたり、チェーン駆動や摩擦車等を利用して回転比と回転方向を拘束してもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１：縦型駆動機構、２：キャリッジ、３：ガイドレール、４：スライド部、５：可動範囲、６ａ：上側第１プーリー、６ｂ：上側第２プーリー、７ａ：下側第１プーリー、７ｂ：下側第２プーリー、８：上動プーリー、９：下動プーリー、１０：帯状体、１１：中継プーリー、１２：第１の歯車、１３：第２の歯車、１４：ピニオンギヤ、１５：モータ
【図１】
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【図２】
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