JP2006103860A - スプリングバランサー - Google Patents

Abstract

【課題】工具の操作時に上方向及び横方向に工具の重量より強い力で引っ張られることがない張力可変型のスプリングバランサーを得ること。
【解決手段】本発明のスプリングバランサー１Ａは、バランサーケース１０Ａと、そのバランサーケースＡに内蔵され、かつ工具吊り下げワイヤロープ４０が巻き付けられる、直径が大きい第１部分円錐形ドラム３１Ａと直径が小さい第２部分円錐形ドラム３２Ａとからなり、両者間に平面段部３３が形成されている回転自在な円錐体形のドラム３０Ａと、そのドラム３０Ａの前記円錐面の表面に螺旋状に巻き付けられた工具吊り下げワイヤロープ４０と、ドラム３０Ａをワイヤロープ４０の巻き戻し方向に弾発不勢する渦巻きばね２０とを備えて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、製品組立ラインなどにおいて、作業用機器や工具（以下、単に「工具」と記す）を吊り下げるために使用されるスプリングバランサーに関するものである。

スプリングバランサーは、周知のように、電動ドライバーなどの工具を吊り下げたワイヤロープを巻回したドラムに、渦巻きばねでバランス用回転力を与え、前記工具の操作性を良くして作業者の負担を少なくし、作業能率を向上させるために用いられているものである。そのスプリングバランサーの従来技術の一例を図５及び図６を用いて説明する。

図５は従来技術のスプリングバランサーを示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図、そして図６は図５に示したスプリングバランサーの一動作を説明するための概念図である。

図５において、符号１００は従来技術のスプリングバランサーを指す。このようなスプリングバランサー１００は下記の［特許文献１］に開示されている。

このスプリングバランサー１００は、バランサーケース１０Ａ１と、このバランサーケース１０Ａ１の内部に収納されている渦巻きばね１０２と、この渦巻きばね１０２に接続され、工具Ｔを吊り下げるワイヤロープ１０４と、このワイヤロープ１０４を巻取る円錐体の一部をなすドラム１０３とを備えて構成されている。

ドラム１０３は、一円錐面で形成されており、その円錐面の表面にはワイヤロープ１０４が巻装される溝１０３ａが螺旋状に形成され、ワイヤロープ１０４が繰り出されるにしたがって、溝１０３ａのドラム１０３中心からの距離が大きくなるように形成されている。これによって、渦巻きばね１０２の張力変化を相殺して吊り下げられた工具Ｔの重量と渦巻きばね１０２の張力とのバランスを保っている。従って、ワイヤロープ１０４が繰り出される長さに関係なく、一定の吊り上げ力が作用する。

なお、渦巻きばね１０２の張力はドラム１０３の回転で回転する回転軸１０５に装著されたウォームギア１０６に歯合するウォーム１０７を回転することによって調整可能に構成されている。

ワイヤロープ１０４の先端には掛止部材１０８が装着されて、工具Ｔの上端部を吊り下げるフック１０９が連結されている。

作業者が工具Ｔで作業を行おうとする場合は、使用者がその工具Ｔを掴んで引き出すことができ、その工具Ｔが一杯に引き出された場合は、ワイヤロープ１０４はドラム１０３の溝１０３ａから解かれてドラム１０３の拡径部で支持されていることになる。この時には、渦巻きばね１０２はドラム１０３の回転とともに回転して、渦巻きばね１０２のばねの張力を吊り下げられた重量との釣合をとって重量バランスをとることとなる。

また、吊った工具Ｔを使用しない作業時には、吊ってある工具Ｔが邪魔になるため、スプリングバランサー１００の吊り上げ力を工具Ｔの重量より大きく設定し、作業者が手を離せば、スプリングバランサー１００がワイヤロープ１０４に付けられたストッパーの位置まで巻き上げるようになる。吊った工具Ｔを使用する時は、作業者が工具Ｔを下側に手で引っ張るが、工具Ｔの重量より大きい張力のため、常に上側に工具Ｔが引っ張られる力が作用する。
特開２００２−８０１９１号（第７〜８頁、図１４、図１５）

しかし、スプリングバランサー１００が横方向に自由に移動できない状態では、図６に示したように、工具Ｔを斜め下方に引っ張る場合があり、横方向にも工具Ｔが引っ張られる力が作用してしまう。その作用により、工具Ｔの位置を真っ直ぐにする力が必要で、作業性が非常に悪い。また、工具Ｔが電動ドライバーの場合は、電動ドライバーが斜めの姿勢のままであると、ビスを斜めに締めてしまうことになり、作業不良を発生させる原因になるなどという課題がある。

本発明は、これらの課題を解決しようとするものであって、工具の操作時に上方向及び横方向に工具の重量より強い力で引っ張られることがない張力可変型のスプリングバランサーを得ることを目的とする。

それ故、請求項１に記載の本発明のスプリングバランサーは、表面が複数の異なる円錐面で形成されている回転自在な円錐体形のドラムと、そのドラムの前記円錐面の表面に螺旋状に巻き付けられた工具吊り下げワイヤロープと、前記部分円錐体形ドラムをワイヤロープの巻き戻し方向に弾発不勢する渦巻きばねとを備えて構成されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の本発明のスプリングバランサーは、バランサーケースと、そのバランサーケースに内蔵され、かつ工具吊り下げワイヤロープが巻き付けられる、直径が大きい第１部分円錐形ドラムと直径が小さい第２部分円錐形ドラムとからなり、両者間に段差が形成されている回転自在な円錐体形のドラムと、そのドラムの前記円錐面の表面に螺旋状に巻き付けられた工具吊り下げワイヤロープと、前記ドラムをワイヤロープの巻き戻し方向に弾発不勢する渦巻きばねとを備えて構成されていることを特徴とする。

そしてまた、請求項３に記載の本発明のスプリングバランサー、バランサーケースと、そのバランサーケースに内蔵され、かつ工具吊り下げワイヤロープが巻き付けられる、円錐角が小さいが円錐面の直径が大きい第１部分円錐体形ドラムと該第１部分円錐形ドラムの円錐角よりも大きい円錐角の直径が小さい第２部分円錐体形ドラムとからなり、第１部分円錐形ドラムと第２部分円錐体形ドラムとの円錐面が連続して合体、形成されている円錐体形のドラムと、そのドラムの前記円錐面の表面に螺旋状に巻き付けられた工具吊り下げワイヤロープと、前記ドラムをワイヤロープの巻き戻し方向に弾発不勢する渦巻きばねとを備えて構成されていることを特徴とする。

前記ドラムの前記円錐面に、前記工具吊り下げワイヤロープが案内される１本の螺旋状の溝が形成されていることが好ましく、また、前記ドラムの前記円錐面に前記工具吊り下げワイヤロープが案内される１本の螺旋状の溝が形成されていて、前記バランサーケースの表面ケース内面と前記ドラムの表面との間隔が前記工具吊り下げワイヤロープの直径より狭い間隔で前記バランサーケースの表面ケース内面が前記部分円錐体形ドラムの表面に沿って覆っていることが望ましい。

従って、請求項１に記載の本発明のスプリングバランサーによれば、前記ドラムの表面を同一の円錐面でなく異なった複数の円錐面で形成したことにより、工具吊り下げワイヤロープの繰り出される長さによリスプリングバランサーの張力を変化させることができる。

また、請求項２に記載の本発明のスプリングバランサーによれば、前記の張力の変化が得られる他、前記ドラムの前記円錐面の径が不連続であっても、工具吊り下げワイヤロープを繰り出す力を内蔵の渦巻きばねの力以上にすれば、前記ドラムが回転しながら前記工具吊り下げワイヤロープを円滑に繰り出すことができる。前記工具吊り下げワイヤロープを繰り出す力を内蔵の渦巻きばねの力未満にすれば、前記ドラムを回転させながら工具吊り下げワイヤロープを円滑に巻き取り、元の巻き取り状態に収納することができる。

更に、請求項３に記載の本発明のスプリングバランサーによれば、前記張力の変化が得られる他、工具吊り下げワイヤロープをバランサーケース内の前記ドラムからより一層円滑に繰り出すことができ、また、逆に工具吊り下げワイヤロープをバランサーケース内の前記ドラムにより一層円滑に巻き取り、収納することができる。

それ故、本発明のスプリングバランサーによれば、
１．電動ドライバーなどの工具の操作時に上方向及び横方向に工具の重量より強い力で引 っ張られることがなくなり、作業性の向上になる
２．工具の操作時に上方向及び横方向に工具の重量より強い力で引っ張られることがなく なり、工具の斜めによる作業不良を防止することができる
など、数々の優れた効果が得られる。

本発明のスプリングバランサーは、ワイヤロープを巻装する部分円錐体形ドラムの円錐面を同一面ではなく、異なった円錐面で構成し、ワイヤロープの繰り出される長さによリスプリングバランサーの張力を変化させる構造で構成されている。

スプリングバランサーをこのように構成することにより、部分円錐体形ドラムの前記円錐面の径が不連続な部分があっても、工具吊り下げワイヤロープ（以下、単に「ワイヤロープ」と記す）を繰り出す力を内蔵の渦巻きばねの力以上にすれば、部分円錐体形ドラムが回転しながら前記ワイヤロープが円滑に繰り出される。前記ワイヤロープを繰り出す力を内蔵の渦巻きばねの力未満にすれば、前記部分円錐体形ドラムが回転しながら前記ワイヤロープを円滑に収納し、元の巻き取り状態に戻すことができる。

以下、図を用いて、本発明のスプリングバランサーを説明する。

図１は本発明の一実施例のスプリングバランサーを示していて、同図Ａはその不使用状態における正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図、図２は図１に示したスプリングバランサーのバランサーケースとドラムとの構造を示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図、同図Ｃは同図ＡのＢ−Ｂ線上における断面図、図３は本発明のスプリングバランサーの動作説明図、そして図４は本発明の第２実施例のスプリングバランサーのドラムを示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図、同図Ｃは同図ＡのＢ−Ｂ線上における断面図である。

先ず、図１乃至図３を用いて、本発明の第１実施例のスプリングバランサーを説明する。

図１において、符号１は本発明のスプリングバランサーを指す。このスプリングバランサー１Ａは張力可変型のもので、その構成、構造は、バランサーケース１０Ａ、渦巻きばね２０、ドラム３０Ａ、ワイヤロープ４０、回転軸５０、回転止め６０、ストッパ７０、掛止部材８０固定部材９０などから構成されている。このスプリングバランサー１Ａは固定部材９０によリスプリングバランサー１Ａ全体を吊るす構造となっている。

バランサーケース１０Ａは後記のドラム３０Ａの表面形状に沿った表面ケース１１Ａと平面板の裏板１２とからなる。両者は結合部１３でビス止めされる。そして表面ケース１１Ａには、符号１４で示した扇形の開口部が形成されており、ワイヤロープ４０がドラム３０Ａの中央部から引き出されていても、またドラム３０Ａの外周部から引き出されていても、そのワイヤロープ４０がバランサーケース１０に触れることがないようになされている。

このバランサーケース１０Ａの内部には、渦巻きばね２０とドラム３０Ａとこのドラム３０Ａに巻き付けられているワイヤロープ４０とが収納されている。

ドラム３０Ａの構造は、図２にも示したように、大径の第１部分円錐体形ドラム３１Ａとこの第１部分円錐体形ドラム３１Ａの円錐面とは異なる円錐面で形成された小径の第２部分円錐体形ドラム３２Ａとが同心円的にあたかも積み重ねられたような一体構造で形成されているもので、それらの間には平面段部３３が形成されている。

そして第１部分円錐形ドラム３１の円錐面の表面にワイヤロープ４０をガイドする螺旋状の溝３０ａが、第２部分円錐形ドラム３２の円錐面の表面には前記螺旋状の溝３０ａの直径と同一のワイヤロープ４０をガイドする螺旋状の溝３０ｂが形成されていて、ワイヤロープ４０は平面段部３３を跨ぐようにして前記溝３０ａと前記溝３０ｂにわたって収納される。

また、ドラム３０Ａの裏面の中央部には渦巻きばね２０を収容できる円形凹部３４が形成されている。

これら溝３０ａ及び溝３０ｂの直径は第２部分円錐体形ドラム３２Ａから第１部分円錐体形ドラム３１Ａに移行するにしたがって大きくなり、それらのドラムの中心からの距離が大きくなるように形成されていることから、このドラム３０Ａの円錐面に巻装されているワイヤロープ４０は第２部分円錐体形ドラム３２Ａから第１部分円錐体形ドラム３１Ａへ繰り出されるにしたがって、渦巻きばね２０の張力変化を相殺して吊り下げられた重量と渦巻きばね２０の張力とを保つことになるが、第２部分円錐体形ドラム３２Ａの円錐面から第１部分円錐体形ドラム３１Ａの円錐面へワイヤロープ４０が一定長さ繰り出されたとき、溝３０ｂから溝３０ａへのドラム中心からの距離の変化が大きくなり、以後の繰り出し時の張力が弱くなる。

渦巻きばね２０は前記のようにドラム３０Ａの円形凹部３４内に収納されていて、ドラム３０Ａと回転軸５０にそれぞれ両端が固定され、常時、ワイヤロープ４０をドラム３０Ａに巻き取る方向にばね力が働くように組み込まれていて、使用時にワイヤロープ４０を引き出す場合は、そのばね力に逆らって引き出すことによりドラム３０を回転させ、張力が発生するようになされている。ワイヤロープ４０にはストッパ７０が付けられ、ワイヤロープ４０を繰り出されたままの状態でも静止位置に留めおくことができる。

回転軸５０の端面外周部には複数の係合凹部５１が形成されており、その回転軸５０は回転止め６０が係合凹部５１に係合することにより回転が止められる。

ワイヤロープ４０の先端には掛止部材８０が装着され、ここに工具Ｔを吊す。

次に、図３を用いて、本発明のスプリングバランサー１Ａの動作を説明する。

図３は工具Ｔとして電動ドライバーを本発明のスプリングバランサー１Ａで吊って使用する場合の状態を示す。

工具Ｔを使用しない時は、図３Ａに示したように、スプリングバランサー１Ａの張力により工具Ｔは最上端にある。ワイヤロープ４０は第２部分円錐体形ドラム３２Ａと第１部分円錐体形ドラム３１Ａとに形成されている溝３０ａを全て埋めるように渦巻きばね１０２により巻き取られている。スプリングバランサー１Ａの張力、即ち、渦巻きばね１０２のばね力は、工具Ｔの重量より強い力になっている。

工具Ｔを使用する時は、同図Ａの状態において、作業者が手で工具Ｔを持って下方向に下げて使用する。同図Ｂに示したように、工具Ｔが被加工物Ｗに到達する前の寸法Ａだけワイヤロープ４０が繰り出された時、即ち、ワイヤロープ４０が第２部分円錐体形ドラム３２Ａから第１部分円錐体形ドラム３１Ａに移動する時、スプリングバランサー１Ａの張力が変化し、工具Ｔの重量と同じ、または工具Ｔの重量より弱くなる。

これにより、スプリングバランサー１Ａの張力によりワイヤロープ４０が上方向に工具Ｔの重量より強い力で引っ張られることがなくなり、従って、作業性が向上し、そして工具Ｔの傾斜による作業不良を防止することができる（同図Ｃ）。

同図Ｄに示したワイヤロープ４０の状態は、スプリングバランサー１Ａから最大限に引き出されている（その最大長さＢ）状態であって、この長さＢは同図Ｃに示した、引き出されたワイヤロープ４０の長さよりも長い。従って、前記のように同図Ｃに示した作業状態ではワイヤロープ４０の長さにゆとりができており、容易に作業ができることになる。

次に、図４を用いて、本発明の第２実施例のスプリングバランサーを説明する。図４において符号１Ｂは本発明の第２実施例のスプリングバランサーを指すが、この図においては、スプリングバランサー１Ｂにおけるバランサーケース１０Ｂとドラム３０Ｂのみを示した。しかし、その他のスプリングバランサーの構成としては実施例１のスプリングバランサー１Ａの構成と同一であることを付言しておく。

バランサーケース１０Ｂは後記のドラム３０Ｂの表面形状に沿った表面ケース１１Ｂと平面板の裏板１２とからなる。両者は結合部１３でビス止めされる。そして表面ケース１１Ｂには、符号１４で示した扇形の開口部が形成されており、ワイヤロープ４０がドラム３０Ｂの中央部から引き出されていても、またドラム３０Ｂの外周部から引き出されていても、そのワイヤロープ４０がバランサーケース１０に触れることがないようになされている。

前記の第１実施例のドラム３０Ａにおいては、第１部分円錐体形ドラム３１Ａと第２部分円錐体形ドラム３２Ａとの間に平面段部３３を形成したが、第２実施例のスプリングバランサー１Ｂにおいては、この平面段部３３を無くし、円錐角が小さいが円錐面の直径が大きい第１部分円錐体形ドラム３１Ｂと、この第１部分円錐形ドラム３１Ｂの円錐角よりも大きい円錐角の直径が小さい第２部分円錐体形ドラム３２Ｂとからなり、第１部分円錐形ドラム３１Ｂと第２部分円錐体形ドラム３２Ｂとの円錐面が連続して形成された構造のドラム３０Ｂを備え、そしてそのドラム３０Ｂの表面にワイヤロープ４０をガイドし、納める１本の螺旋状の溝３０ｃが形成されている。

このようにドラム３０Ｂを形成することにより、第１実施例のスプリングバランサー１Ａの表面ケース１１Ａと比較して、このドラム３０Ｂの表面を覆うバランサーケース１０Ｂの表面ケース１１Ｂをドラム３０Ｂの表面に沿った形状で形成することができるので、その製作が比較的容易に行え、そしてそのドラム３０Ｂの表面と表面ケース１１Ｂの内面との間隔をワイヤロープ４０の直径よりも狭くして覆った場合、この表面ケース１１Ｂはドラム３０Ｂの溝３０ｃからワイヤロープ４０が脱落しないようにでき、第１実施例のスプリングバランサー１Ａよりも、ワイヤロープ４０をドラム３０Ｂからより円滑に引き出すことができ、またワイヤロープ４０をドラム３０Ｂにより一層円滑に収納することができる。

以上のようにスプリングバランサー１Ｂを構成することにより、このスプリングバランサー１Ｂの最初の繰り出し時の張力変化は一定でなく、繰り出す距離に比例して弱くなり、ワイヤロープ４０の繰り出しが大径円錐面の第１部分円錐形ドラム３１から繰り出されるようになった時、一定の張力になる。

本発明のスプリングバランサー１Ａ、１Ｂは、電気メーカ、自動車メーカ、機械メーカなどの製造ラインなどで広く用いることができる。

本発明の第１実施例のスプリングバランサーを示していて、同図Ａはその不使用状態における正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図である。 図１に示したスプリングバランサーのバランサーケースとドラムとの構造を示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図、同図Ｃは同図ＡのＢ−Ｂ線上における断面図である。 本発明のスプリングバランサーの動作説明図である。 本発明の第２実施例のスプリングバランサーのドラムを示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図、同図Ｃは同図ＡのＢ−Ｂ線上における断面図である。 従来技術のスプリングバランサーを示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図である。 図５に示したスプリングバランサーの一動作を説明するための概念図である。

符号の説明

１Ａ…本発明の第１実施例のスプリングバランサー、１Ｂ…本発明の第２実施例のスプリングバランサー、１０Ａ，１０Ｂ…バランサーケース、１１Ａ，１１Ｂ…表面ケース、１２…裏板、１４…扇形開口部、２０…渦巻きばね、３０Ａ，３０Ｂ…ドラム、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…螺旋状の溝、３１Ａ，３１Ｂ…第１部分円錐体形ドラム、３２Ａ，３２Ｂ…第２部分円錐体形ドラム、３３…平面段部、４０…工具吊り下げワイヤロープ（ワイヤロープ）、５０…回転軸、５１…係合凹部、６０…回転止め、７０…ストッパ、８０…掛止部材、９０…固定部材、Ｔ…工具、Ｗ…被加工物

Claims (5)

1. 表面が複数の異なる円錐面で形成されている回転自在な円錐体形のドラムと、
   該ドラムの前記円錐面の表面に螺旋状に巻き付けられた工具吊り下げワイヤロープと、
   前記部分円錐体形ドラムをワイヤロープの巻き戻し方向に弾発不勢する渦巻きばねと
   を備えて構成されていることを特徴とするスプリングバランサー。
2. バランサーケースと、
   該バランサーケースに内蔵され、かつ工具吊り下げワイヤロープが巻き付けられる、直径が大きい第１部分円錐形ドラムと直径が小さい第２部分円錐形ドラムとからなり、両者間に段差が形成されている回転自在な円錐体形のドラムと、
   該ドラムの前記円錐面の表面に螺旋状に巻き付けられた工具吊り下げワイヤロープと、
   前記ドラムをワイヤロープの巻き戻し方向に弾発不勢する渦巻きばねと
   を備えて構成されていることを特徴とするスプリングバランサー。
3. バランサーケースと、
   該バランサーケースに内蔵され、かつ工具吊り下げワイヤロープが巻き付けられる、円錐角が小さいが円錐面の直径が大きい第１部分円錐体形ドラムと該第１部分円錐形ドラムの円錐角よりも大きい円錐角の直径が小さい第２部分円錐体形ドラムとからなり、第１部分円錐形ドラムと第２部分円錐体形ドラムとの円錐面が連続して合体、形成されている円錐体形のドラムと、
   該ドラムの前記円錐面の表面に螺旋状に巻き付けられた工具吊り下げワイヤロープと、
   前記ドラムをワイヤロープの巻き戻し方向に弾発不勢する渦巻きばねと
   を備えて構成されていることを特徴とするスプリングバランサー。
4. 前記ドラムの前記円錐面には、前記工具吊り下げワイヤロープが案内される１本の螺旋状の溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のスプリングバランサー。
5. 前記ドラムの前記円錐面に前記工具吊り下げワイヤロープが案内される１本の螺旋状の溝が形成されていて、前記バランサーケースの表面ケース内面と前記ドラムの表面との間隔が前記工具吊り下げワイヤロープの直径より狭い間隔で前記バランサーケースの表面ケース内面が前記部分円錐体形ドラムの表面に沿って覆っていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のスプリングバランサー。
   

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