JP5313618B2 - 物品吊持用バランサ - Google Patents

Description

本発明は、ワークや工具等の物品（吊持対象物）を吊持可能な付勢力を発生するガススプリングを備えた物品吊持用バランサに関する。

従来、大重量のワーク、製品、工具を加工したり、取り扱ったりする工場等において、ワークや工具等の物品を持ち上げて移動させる際に天井クレーン等のフックに連結して物体を吊持する物品吊持用バランサであって、容易に着脱することができ且つ物品を搬送して所定位置に位置決めする際に人手により物品の位置を容易に微調整することができる物品吊持用バランサが種々の文献に提案されている。

ここで、上記のバランサは物品の重量と等しい付勢力を発生させるバランサ本体部と、フック等に連結される上下１対の吊りピース等を備えており、この種のバランサでは、圧縮ガスや加圧エアや油圧により付勢力を発生させるように構成されている。

例えば、特許文献１のバランサ装置においては、外部の装置から供給される流体圧（加圧エア又は油圧）が導入される複動型の伸縮シリンダによりバランス用の付勢力を発生させ、伸縮シリンダの外筒に対するピストンロッドの伸長動作を禁止するロック手段を、伸縮シリンダを覆うテレスコピック形のケース部材に設け、伸長動作を禁止した状態で重量物を安全に搬送移動させ、搬送移動後にロック手段によるロックを解除し、バランサ装置を機能させるように構成してある。

特許文献２に記載の重量自動感知バランス吊上装置においては、物品を吊持可能な複動型のエアシリンダと、このエアシリンダのエア作動室のエア圧を調節する調圧弁を含むエア回路を設け、物品の重量に応じたエア圧となるようにエア作動室のエア圧を調節し、物品の重量にバランスする付勢力を発生させる。特許文献３のエアバランサも、特許文献２のバランス吊上装置とほぼ同様の構成のものである。

特許文献４に記載のガススプリング式バランサにおいては、プル型ガススプリングをケース内に収容し、ガススプリングのロッド部材の外端部と、ケースの端部に吊りピースを設けてある。ガススプリングに、ピストン部と、このピストン部から外部へ延びるロッドと、ピストン部からロッドと反対側へ延びる延長部であってピストン部よりも小径の延長部とを設け、ガススプリング本体内の環状のガス収容室に高圧の圧縮ガスを充填した。

特開平８−１６５１００号公報 特開平７−１０１７００号公報 特開平１１−２２８１００号公報 実用新案登録第３１３３２６７号

特許文献１に記載のバランサ装置においては、外部のエア供給源や油圧供給源から伸縮シリンダにエアや油圧供給用のホース等を接続し、伸縮シリンダに供給される加圧エアや油圧を調節することで付勢力を調節するため装置が大型化する。さらに、ホース等を接続した状態でバランサ装置を使用することになり、ホースを処理するホースハンドリングが面倒になる。特許文献２，３のバランサ装置の場合も、上記の問題が残されている。

特許文献４のガススプリング式バランサの場合、バランサの使用時に外部のガス供給源に接続しないため前記ホースは不要であるが、この種のバランサの場合、ガススプリングによる付勢力が、吊持対象の物品の重量と均衡することが必要であり、圧縮ガスのガス圧が高過ぎるとバランサとしての機能が得られない。圧縮ガスのガス圧が僅かに低い場合には、物品を吊持した際にガス収容室の収縮によりガス圧が増大してバランスすることもあるが、圧縮ガスのガス圧が低すぎる場合にも、バランサとしての機能が得られない。

特許文献４のバランサでは、物品を吊持した状態においては圧縮ガスを充填できない構造になっているため、吊持対象の物品の重量に適した圧力の圧縮ガスを充填することが非常に難しい。しかし、ピストン部の外周部に設けたシール部材が、ガススプリング本体の内面に摺接する構造になっているため、バランサの製作段階において、ガススプリング本体の内面を鏡面に研磨加工する必要があるため、製作費が非常に高価になる。

本発明の目的は、ガススプリングのピストン部を省略し、直径の異なるロッド部の断面積差を介して付勢力を発生させるようにした物品吊持用バランサを提供すること、物品を吊持した状態で圧縮ガスを最適圧力に充填可能な物品吊持用バランサを提供することである。

請求項１の物品吊持用バランサは、ワークや工具等の物品を吊持可能な付勢力を発生するプル型ガススプリングを備えた物品吊持用バランサにおいて、前記プル型ガススプリングは、シリンダ本体とそのロッド側端部を塞ぐロッド側端壁部材とを含むシリンダ部材と、前記シリンダ部材の内部のガス収容室及びこのガス収容室に充填された圧縮ガスと、前記ロッド側端壁部材に形成された第１ロッド孔と、前記シリンダ部材のうちの前記第１ロッド孔に対向する対向壁部に前記第１ロッド孔と同心状に且つ第１ロッド孔よりも大径に形成された第２ロッド孔と、前記第１ロッド孔にガス密に挿通された第１ロッド部と、前記第２ロッド孔にガス密に挿入され且つ第１ロッド部と一体的に連結された第２ロッド部を有するロッド部材と、前記ロッド部材の第１，第２ロッド部の境界部に形成されたフランジ部と、前記ロッド側端壁部材に形成された圧縮ガス充填口と、この圧縮ガス充填口に装着された圧縮ガス充填用バルブであって、ロッド部材が最大進出位置にあるときに前記フランジ部で操作されて開弁し且つロッド部材が最大進出位置よりも退入した状態のときに閉弁するように構成された圧縮ガス充填用バルブとを備え、前記第２ロッド部の断面積と第１ロッド部の断面積との断面積差と圧縮ガスのガス圧によってロッド部材をシリンダ部材に退入する方向へ付勢することを特徴としている。

請求項２の物品吊持用バランサは、請求項１の発明において、前記ロッド側端壁部材に圧縮ガス排出路を形成し、この圧縮ガス排出路に接続され且つガス収容室内の圧縮ガスの一部を外界へ放出させる為のガス放出操作手段を設けたことを特徴としている。

請求項３の物品吊持用バランサは、請求項１又は２の発明において、前記対向壁部は、シリンダ本体内に装着された対向壁部形成部材で構成されたことを特徴としている。
請求項４の物品吊持用バランサは、請求項１〜３の何れかの発明において、前記ロッド部材の第１ロッド部の先端部にアイボルトを連結し、前記シリンダ部材の対向壁部側の端部にシャクルを設けたことを特徴としている。

請求項５の物品吊持用バランサは、請求項１の発明において、前記圧縮ガス充填用バルブとフランジ部を介して、前記ガス収容室に充填される圧縮ガスのガス圧は、前記吊持対象物の重量に等しい付勢力を発生させる大きさに自動的に設定可能であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ロッド側端壁部材に形成された第１ロッド孔と、この第１ロッド孔に対向する対向壁部に形成され第１ロッド孔よりも大径の第２ロッド孔を設け、第１ロッド孔にガス密に挿通された第１ロッド部と、この第１ロッド部に一体的に連結され第２ロッド孔にガス密に挿入された第２ロッド部とを備え、第２ロッド部の断面積と第１ロッド部の断面積との断面積差と圧縮ガスのガス圧によってロッド部材をシリンダ部材に退入する方向へ付勢するように構成したため、ガススプリングのピストン部と、そのピストン部がガス密に摺接するシリンダ孔を省略することができるため、シリンダ孔の研磨加工を省略できるため、ガススプリングの製作費を低減することができる。

そして、ロッド部材の第１，第２ロッド部の境界部に形成されたフランジ部と、ロッド側端壁部材に形成された圧縮ガス充填口と、この圧縮ガス充填口に装着された圧縮ガス充填用バルブとを有し、この圧縮ガス充填用バルブは、ロッド部材が最大進出位置にあるときにフランジ部で操作されて開弁し且つロッド部材が最大進出位置よりも退入した状態のときに閉弁するように構成されているため、次のようにして圧縮ガスを充填することができる。

圧縮ガス充填前からバランサを介して物品を吊持し、ロッド部材が最大限伸長し、フランジ部で圧縮ガス充填用バルブを開弁させた状態において、圧縮ガスをガス収容室に充填していき、圧縮ガスの圧力が物品の重量にバランスする付勢力を発揮する圧力以上に昇圧すると、ロッド部材がシリンダ本体へ退入移動するため、圧縮ガス充填用バルブが閉弁状態となるから、その時点で、圧縮ガスの充填が終了する。このように、物品の重量にバランスする付勢力を発揮する圧力となるように、圧縮ガスを確実に充填することができるため、バランサの使い勝手が良くなり、圧縮ガス充填の作業能率を高めることができる。

請求項２の発明によれば、前記ロッド側端壁部材に圧縮ガス排出路を形成し、この圧縮ガス排出路に接続され且つガス収容室内の圧縮ガスの一部を外界へ放出させる為のガス放出操作手段を設けたため、バランサにより吊持する物品の重量が変更された場合など、ガス放出操作手段を操作してガス収容室内の圧縮ガスの一部を外界へ放出させることができる。

請求項３の発明によれば、前記対向壁部は、シリンダ本体内に装着された対向壁部形成部材で構成されたため、シリンダ部材の構造が簡単化する。
。請求項４の発明によれば、前記ロッド部材の第１ロッド部の先端部にアイボルトを連結し、前記シリンダ部材の対向壁部側の端部にシャクルを設けたため、クレーン等の吊持手段の吊具と、吊持対象の物品との間にバランサを介装するのに便利である。

請求項５の発明によれば、前記ガス収容室に充填される圧縮ガスのガス圧は、前記圧縮ガス充填用バルブとフランジ部を介して、前記吊持対象物の重量に等しい付勢力を発生させる大きさに自動的に設定可能であるため、圧縮ガスの圧力を調整する作業を短時間で行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。

図１に示すように、建物の天井側に設置される天井クレーン１は、運転部２と本体３とトロリ４とワイヤー５とフック６等を有し、トロリ４から下方へ延びるワイヤー５の下端に上側フック６が設けられ、ワークや工具等の大重量の物品９はロープ８で支持され、ロープ８の上端に下側フック７が設けられ、上側フック６と下側フック７の間にプル型ガススプリングを備えた物品吊持用バランサ１０が介装される。天井クレーン１により、物品吊持用バランサ１０を介して、物品９が吊持された状態では、ガススプリングの圧縮ガスにより物品９の重量と等しい付勢力が発生するまで、物品吊持用バランサ１０のロッド部材１３が僅かに進出して圧縮ガスのガス圧が自動的に調整され、上記付勢力と物品９の重量がバランス状態になる。

次に、物品吊持用バランサ１０について詳しく説明する。
図２に示すように、この物品吊持用バランサ１０は、ワークや工具等の物品を吊持可能な付勢力を発生するプル型ガススプリング１１を備えたバランサである。このプル型ガススプリング１１は、シリンダ部材１２と、このシリンダ部材１２の内部のガス収容室１３に充填される高圧（例えば、７〜１０ＭＰａ）の圧縮窒素ガスＧと、ロッド部材１４と、、ポート形成部材１５などを備えている。

シリンダ部材１２は、円筒体からなるシリンダ本体１６と、そのロッド側端部を塞ぐロッド側端壁部材１７と、ロッド側端壁部材１７に対向する対向壁部１８ａを形成する対向壁部形成部材１８と、対向壁部形成部材１８の下端を塞ぐ蓋部材１９とを有する。ロッド側端壁部材１７は、シリンダ本体１６の上端部分に内嵌してストップリング１７ａにより抜け止めされて固定されている。シリンダ本体１６とロッド側端壁部材１７の間はシール部材１７ｂで封止されている。

前記対向壁部形成部材１８は、シリンダ本体１６の下端側部分に内嵌してストップリング１８ｂにより抜け止めされて固定されている。シリンダ本体１６と対向壁部形成部材１８の間はシール部材１８ｃで封止されている。蓋部材１９は、複数のボルトで対向壁部形成部材１８に固定されている。

前記ロッド側端壁部材１７の上端にポート形成部材１５が当接され、このポート形成部材１５は図示外の複数のボルトによりロッド側端壁部材１７に固定されている。ロッド部材１４は、上半部をなす第１ロッド部１４ａと、下半部をなし且つ第１ロッド部１４ａよりも大径の第２ロッド部１４ｂと、第１，第２ロッド部１４ａ，１４ｂの境界部に形成されたフランジ部１４ｃとを有する。

第１ロッド部１４ａは、ロッド側端壁部材１７とポート形成部材１５に形成された第１ロッド孔２０にガス密に挿通されてシリンダ部材１２の外部まで突出している。対向壁部形成部材１８には、第１ロッド孔２０に対向し且つ第１ロッド孔２０と同心状で第１ロッド孔２０よりも大径の第２ロッド孔２１と、この第２ロッド孔２１の下端に連通し且つ第２ロッド孔２１よりも大径の逃し孔２２とが形成されている。第２ロッド部１４ｂが、第２ロッド孔２１にガス密に挿入されている。第１ロッド孔２０の周面部には、シール部材２３とブッシュ２４とスクレーパ２５が装着されている。第２ロッド孔２２の周面部には、シール部材２６とブッシュ２７が装着されている。逃し孔２２は呼吸孔２２ａにより大気開放されている。

ガス収容室１３はシリンダ部材１２の内部にロッド部材１４の外周側に環状に形成され、このガス収容室１３に圧縮ガスＧが後述のようにして充填される。
前記第２ロッド部１４ｂの断面積と第１ロッド部１４ａの断面積との断面積差と圧縮ガスＧのガス圧によってロッド部材１４をシリンダ部材１２に退入させる方向へ付勢する付勢力が発生する。

ロッド側端壁部材１７とポート形成部材１５には、圧縮ガス充填ポート３０と、圧縮ガス充填口３１とが形成されている。この圧縮ガス充填口３１には圧縮ガス充填用バルブ３２が装着されている。この圧縮ガス充填用バルブ３２は、ロッド部材１４が最大進出位置（図２に図示の位置）にあるときにそのピン部材３２ａがフランジ部１４ｃで操作されて開弁し且つロッド部材１４が最大進出位置よりも退入した状態のときに閉弁するように構成されている。

ロッド部材１４にはフランジ部１４ｃの上側に位置する硬質ゴム製の環状ストッパ３４が外嵌され、この環状ストッパ３４によりフランジ部１４ｃを受け止めた状態で最大進出位置となる。圧縮ガス充填ポート３０には、クイックカプラの雄カプラ部材３３が付設され、この雄カプラ部材３３に圧縮ガス供給手段のホースの先端の雌カプラ部材を接続した状態で、圧縮ガス供給手段からガス収容室１３内へ圧縮ガスを供給可能に構成されている。

ロッド側端壁部材１７と、ポート形成部材１５には、圧縮ガス排出ポート３５と圧縮ガス排出路３６が形成され、圧縮ガス排出ポート３５には、ガス放出操作手段としてのガス放出弁３７が装着されている。ガス放出弁３７は内部にニードル弁を有し、操作ノブ３８を回してガス放出弁３７を開弁操作することでガス収容室１３内の圧縮ガスの一部を外界へ微小量ずつ放出することができる。

ロッド部材１４の第１ロッド部１４ａの先端部にアイボルト４０が連結されている。対向壁部形成部材１８に固定された蓋部材１９には下方へ突出する突出片１９ｅが一体形成され、この突出片１８ｅにシャクル４１が連結されている。

次に、以上説明した物品吊持用バランサ１０の作用、効果について説明する。
ガススプリング１１のガス収容室１３に圧縮ガスを充填する場合、まず、図１に示すように、バランサ１０を介して物品９を吊持した状態にする。
次に、圧縮ガス供給手段から圧縮ガス充填ポート３０と圧縮ガス充填口３１と圧縮ガス充填バルブ３２を介してガス収容室１３に圧縮ガスを徐々に充填していく。
当初、ガス収容室１３内のガス圧が低いうちは、ロッド部材１４を退入駆動する付勢力は小さいためフランジ部１４ｃが圧縮ガス充填バルブ３２のピン部材３２ａを押圧して開弁状態に維持するため、圧縮ガスがガス収容室１３内へ充填される。

圧縮ガスの充填が進行し、ガス収容室１３内の圧縮ガスのガス圧が上昇し、ガススプリング１１により物品９の重量と等しい付勢力が発生し始めると、図３に示すように、ロッド部材１４が退入するため、吊持された物品９が無重力状態に近い浮揚状態になる。すると、ロッド部材１４のフランジ部１４ｃがピン部材３２ａから離れるため、圧縮ガス充填バルブ３２が閉弁状態になる。こうして、ガス収容室１３に充填される圧縮ガスのガス圧が、前記吊持対象物の重量に等しい付勢力を発生させる大きさに自動的に設定される。そのため、ガス収容室１３に充填する圧縮ガスの圧力調整の作業を短時間に能率的に行うことができる。

第１ロッド部１４ａと第２ロッド部１４ｂの直径の差を小さく設定することも可能であり、その場合ガススプリング１１による付勢力を小さくすることができるため、比較的小さな重量の物品の吊持にも適用可能になり、汎用性に優れたものとなる。尚、この場合、ガス圧に対する感度が鈍いため、ガス圧を大きくすることも可能である。

一方、物品吊持用バランサ１０を介して吊持する物品９の重量が大きくなる場合には、前記と同様に、当初フランジ部１４ｃにより圧縮ガス充填バルブ３２を開弁状態にして圧縮ガスを充填し、その後、物品９の重量に等しい付勢力を発生する大きさのガス圧になるまで圧縮ガスを充填してから、圧縮ガス充填バルブ３２を閉弁状態に切換えればよい。
他方、物品吊持用バランサ１０を介して吊持する物品９の重量が小さくなる場合には、ガス放出弁３７を操作して圧縮ガスを外界へ放出し、その後、前記と同様にして、物品９の重量に等しい付勢力を発生する大きさの圧力になるまで圧縮ガスを充填すればよい。

このバランサ１０に組み込んだプル型ガススプリング１１にはロッド部材１４に連結されたピストン部が存在しないから、シリンダ本体１６の内面を鏡面状に研磨する必要がなく、第１，第２ロッド部１４ａ，１４ｂの表面のみを鏡面状に研磨すればよい。そのため、バランサ１０の製作費を低減することができ、バランサ１０の耐久性を高めることができる。

対向壁部１８ａを、シリンダ本体１６内に装着した対向壁部形成部材１８で構成したため、シリンダ部材１２の構造が簡単化する。ロッド部材１４の第１ロッド部１４ａの先端部にアイボルト４０を連結し、シリンダ部材１２の対向壁部１８ａ側の端部にシャクル４１を設けたため、クレーン等の吊持手段の吊具と、吊持対象の物品９との間にバランサ１０を介装するのに便利である。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１］本実施例のバランサ１０では昇降ストロークが小さいため、物品の小ストロークの移動に好適である。しかし、昇降ストロークの大きなバランサに構成することも可能である。
２］本実施例のバランサ１０では第１ロッド部１４ａと第２ロッド部１４ｂの直径の差を小さく設定してあるが、第１ロッド部１４ａと第２ロッド部１４ｂの直径の差を大きく設定して、大重量の物品を吊持するのに好適のバランサに構成することもできる。
３］その他、当業者であれば、前記実施例を部分的に変更して実施可能である。

本発明の実施例に係る物品吊持用バランサと天井クレーンの概略正面図である。 物品吊持用バランサ（充填バルブ開弁状態）の断面図である。 物品吊持用バランサ（充填バルブ閉弁状態）の断面図である。

９ 物品
１０ 物品吊持用バランサ
１１ プル型ガススプリング
１２ シリンダ部材
１３ ガス収容室
１４ ロッド部材
１４ａ 第１ロッド部
１４ｂ 第２ロッド部
１４ｃ フランジ部
１６ シリンダ本体
１７ ロッド側端壁部材
１８ 対向壁部形成部材
１８ａ 対向壁部
２０ 第１ロッド孔
２１ 第２ロッド孔
３１ 圧縮ガス充填口
３２ 圧縮ガス充填用バルブ
３６ 圧縮ガス排出路
３７ ガス放出弁（ガス放出手段）

Claims (5)

1. ワークや工具等の物品を吊持可能な付勢力を発生するプル型ガススプリングを備えた物品吊持用バランサにおいて、
   前記プル型ガススプリングは、
   シリンダ本体とそのロッド側端部を塞ぐロッド側端壁部材とを含むシリンダ部材と、 前記シリンダ部材の内部のガス収容室及びこのガス収容室に充填された圧縮ガスと、
   前記ロッド側端壁部材に形成された第１ロッド孔と、
   前記シリンダ部材のうちの前記第１ロッド孔に対向する対向壁部に前記第１ロッド孔と同心状に且つ第１ロッド孔よりも大径に形成された第２ロッド孔と、
   前記第１ロッド孔にガス密に挿通された第１ロッド部と、前記第２ロッド孔にガス密に挿入され且つ第１ロッド部と一体的に連結された第２ロッド部を有するロッド部材と、
   前記ロッド部材の第１，第２ロッド部の境界部に形成されたフランジ部と、
   前記ロッド側端壁部材に形成された圧縮ガス充填口と、
   この圧縮ガス充填口に装着された圧縮ガス充填用バルブであって、ロッド部材が最大進出位置にあるときに前記フランジ部で操作されて開弁し且つロッド部材が最大進出位置よりも退入した状態のときに閉弁するように構成された圧縮ガス充填用バルブとを備え、
   前記第２ロッド部の断面積と第１ロッド部の断面積との断面積差と圧縮ガスのガス圧によってロッド部材をシリンダ部材に退入する方向へ付勢することを特徴とする物品吊持用バランサ。
2. 前記ロッド側端壁部材に圧縮ガス排出路を形成し、この圧縮ガス排出路に接続され且つガス収容室内の圧縮ガスの一部を外界へ放出させる為のガス放出操作手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の物品吊持用バランサ。
3. 前記対向壁部は、シリンダ本体内に装着された対向壁部形成部材で構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の物品吊持用バランサ。
4. 前記ロッド部材の第１ロッド部の先端部にアイボルトを連結し、前記シリンダ部材の対向壁部側の端部にシャクルを設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の物品吊持用バランサ。
5. 前記ガス収容室に充填される圧縮ガスのガス圧は、前記圧縮ガス充填用バルブとフランジ部を介して、前記吊持対象物の重量に等しい付勢力を発生させる大きさに自動的に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の物品吊持用バランサ。