JP5563808B2

JP5563808B2 - 工具保持用バランサ装置

Info

Publication number: JP5563808B2
Application number: JP2009261390A
Authority: JP
Inventors: 正義石原
Original assignee: 三和技研株式会社
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2029-11-16
Also published as: JP2011105437A

Description

本発明は、電動ドライバなどの工具を保持するために用いる工具保持用バランサ装置に関する。

製品の生産、組立工程においては、安全性、信頼性、各種規格による品質管理などの要求を満たすために、締付けトルクの大きいエアドライバ、電動ドライバなどが用いられている。エアドライバは圧縮空気を駆動源として用いるものであり、また電動ドライバは電動モータを駆動源として用いるものであり、近年の省エネ、エコなどの観点から、エネルギー効率の高い電動ドライバが主流的になってきている。

また、生産、組立現場では、近年、流れ生産方式からセル生産方式に切り換えるところが多く、このセル生産方式は、作業台上のコンパクトな作業スペースで作業者の手の動く範囲で各種部品の組立作業を行って組立完成するものである。このようなセル生産方式では、電動ドライバなどの作業工具を持った状態で長時間にわたって組立作業を行うことがあり、それ故に、組立作業時の負担を少なくするために、作業工具を保持するための工具保持用バランサ装置が提案され実用に供されている（例えば、非特許文献１）。

従来の工具保持用バランサ装置は、例えば、図１７に示す通りの構成を有している。図１７において、この従来の工具保持用バランサ装置２００は、作業台２０２に取り付けられた基台２０４を備え、この基台２０４に支柱２０６（その軸線を参照番号２０７で示す）が取り付けられている。支柱２０６には基部側リンク金具２０８が取り付けられ、この基部側リンク金具２０８に一対の第１アーム２１０，２１２を介して中間リンク金具２１４が取り付けられ、更にこの中間リンク金具２１４に一対の第２アーム２１６，２１８を介して先端側リンク金具２２０が取り付けられ、かかる先端側リンク金具２２０に作業工具（図示せず）が取り付けられる。

このような工具用保持用バランサ装置２００を用いた場合、作業工具（例えば、電動ドライバ）は先端側リンク金具２２０に取り付けられて保持され、その保持位置（所謂、停止位置）は、作業者の前方であって、作業台２０２の上方の位置となり、この位置から下方に移動させて作業を行うようになり、このような位置に保持されるので、作業者は作業工具を取って所要の作業を容易に行うことができるとともに、その作業を行う際の作業工具の移動量も少なくなり、作業者の作業負担も少なくすることができる。

三和技研株式会社のＷＥＢページで紹介されている商品名「ハンドフリー（型番：ＨＦＳ１−３００−１Ｒ）

この従来の工具保持用バランサ装置においては、一対の第１アーム２１０，２１２の後端側の旋回中心２２２，２２４を通る第１軸線２２６の傾斜角度α１（水平軸に対する角度）が例えば６０度に設定され、また一対の第１アーム２１０，２１２の先端側の旋回中心２３０，２３２を通る第２軸線２３４の傾斜角度α２が例えば６０度に設定されている。また、一対の第２アーム２１６，２１８の後端側の旋回中心２３４，２３６を通る第３軸線２３８の傾斜角度α３（水平軸に対する角度）が例えば６０度に設定され、また一対の第２アーム２１６，２１８の先端側の旋回中心２４０，２４２を通る第２軸線２４４の傾斜角度α４が例えば６０度に設定されている。

このような構成の工具保持用バランサ装置においては、例えば、第１アーム２１０，２１２及び第２アーム２１６，２１８の長さを例えば３００ｍｍに設定した場合、その有効作業範囲は、図１７及び図１８に示す通りとなる。図１７に実線で示す位置が無作用時の停止位置（使用しない時の位置）となり、領域Ｓ１が、作業を行うことができない空領域となり、領域Ｓ２が作業負担を少なくして組立作業などを行うことができる有効作業領域となり、この領域Ｓ２の上方に作業負担が大きくなるが組立作業などが可能である限定作業領域が存在する。この工具保持用バランサ装置２００における工具停止位置の高さＨ１は例えば３７５ｍｍ程度に、その有効作業範囲Ｓ２の高さＨ２は例えば１６０ｍｍ程度となる。また、その空領域Ｓ１の半径Ｒ１が例えば５７０ｍｍ程度に、また有効作業領域Ｓ２の半径Ｒ２が例えば７１０ｍｍ程度となり、例えば奥行きＤ１が７５０ｍｍである作業台２０２にこの工具保持用バランサ装置２００を取り付けて使用した場合に、作業台２０２の上方に、幅Ｗ１が例えば６００ｍｍ程度で奥行きＤ２が例えば２００ｍｍ程度の有効作業領域Ｓ２を確保することができる。

しかしながら、図１８（ａ）及び（ｂ）から理解されるように、作業台２０２におけるバランサ装置２００の取付側に存在する空領域Ｓ１が大きく、作業台２０２の全領域に占める有効作業領域Ｓ２の割合が小さく、作業台２０２の上面を作業用に有効利用しているとはいえない。このことは、所要の組立作業などを行うのに大きな作業台２０２を必要とし、工場などの作業スペースも大きくなる問題がある。

本発明の目的は、従来のものよりも空領域を小さくし、作業台の上面を作業用に有効に利用することができる工具保持用バランサ装置を提供することである。

また、本発明の請求項１に記載の工具保持用バランサ装置は、実質上垂直に延びるように設けられる支柱と、前記支柱に取り付けられた取付部材と、前記取付部材に固定された基部側リンク金具と、前記基部側リンク金具に後端部が第１旋回中心を中心として旋回自在に連結された一対の第１アームと、前記一対の第１アームの先端部が第２旋回中心を中心として旋回自在に連結された中間リンク金具と、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として旋回自在に連結された一対の第２アームと、前記一対の第２アームの先端部が第４旋回中心を中心として旋回自在に連結された先端側リンク金具と、を備え、前記先端側リンク金具に作業工具が取り付けられる工具保持用バランサ装置であって、
前記一対の第１アームの前記第１旋回中心を通る第１軸線及びそれらの前記第２旋回中心を通る第２軸線は、前記支柱の軸線と実質上垂直となるように配置され、前記基部側リンク金具、前記中間リンク金具及び前記一対の第１アームは、第１の平行四辺形リンク構造を構成し、また前記一対の第２アームの前記第３旋回中心を通る第３軸線及びそれらの前記第４旋回中心を通る第４軸線は、前記支柱の軸線と実質上平行となるように配置され、前記中間リンク金具、前記先端側リンク金具及び前記一対の第２アームは、第２の平行四辺形リンク構造を構成し、前記一対の第１アームは、前記第１旋回中心を中心として前記支柱の横側において前後方向へ旋回自在であり、前記一対の第１アームの前記第１旋回中心のうち、一方の第１旋回中心は前記支柱の軸線の前側に位置し、他方の第１旋回中心は前記支柱の軸線の後側に位置することを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の工具保持用バランサ装置は、前記基部側リンク金具は、前記支柱に対して上下方向へ位置調整可能に取り付けられていることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載の工具保持用バランサ装置は、前記支柱は、その下端部が作業台に固定され、前記作業台の上面から上方に延びることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の工具保持用バランサ装置では、前記支柱にその軸線を中心として旋回自在に取付部材が取り付けられ、この取付部材に前記基部側リンク金具が固定され、前記一対の第１アームの前記後端部が前記基部側リンク金具に旋回自在に連結され、前記一対の第１アームの間にばね手段が介在されており、前記ばね手段の一端側の前側第１アームへの装着部位は、前記ばね手段の他端側の後側第１アームへの装着部位よりも前記基部側リンク金具側に配置されていることを特徴とする。

更に、本発明の請求項５に記載の工具保持用バランサ装置では、前記支柱にその軸線を中心として旋回自在に取付部材が取り付けられ、この取付部材に前記基部側リンク金具が固定され、前記一対の第１アームの前記後端部が前記基部側リンク金具に旋回自在に連結され、前記一対の第１アームの間にばね手段が介在されており、前記ばね手段の一端側の前側第１アームへの装着部位は、前記ばね手段の他端側の後側第１アームへの装着部位よりも前記中間リンク金具側に配置されていることを特徴とする。

本発明の工具保持用バランサ装置によれば、基部側リンク金具と中間リンク金具との間に一対の第１アームが介在され、一対の第１アームの後端側の旋回中心である第１旋回中心を通る第１軸線と、一対の第１アームの先端側の旋回中心である第２旋回中心を通る第２軸線とは、支柱の軸線と実質上垂直となるように配置されているので、基部側リンク金具、中間リンク金具及び一対の第１アームは、第１の平行四辺形リンク構造を構成し、中間リンク金具の連結位置関係を保ったまま上下方向に旋回移動させることができる。また、中間リンク金具と先端側リンク金具との間に一対の第２アームが介在され、一対の第２アームの後端側の旋回中心である第３旋回中心を通る第３軸線と、一対の第２アームの先端側の旋回中心である第４旋回中心を通る第４軸線とは、支柱の軸線と実質上平行となるように配置されているので、中間リンク金具、先端側リンク金具及び一対の第２アームは、第２の平行四辺形リンク構造を構成し、先端側リンク金具の連結位置関係を保ったまま上下方向に旋回移動させることができ、従って、先端側リンク金具に取り付けた作業工具、例えば電動ドライバの取付状態を保ったまま上下方向に移動させることができる。また、第１及び第２軸線が支柱の軸線に対して実質上垂直となるように配置されるので、第１アームの前後方向への旋回範囲を広くすることが可能となり、このことにより、バランサ装置の取付側に存在する空領域Ｓ１を非常に小さくすることができ、その結果、作業台の全領域に占める有効作業領域の割合を大幅に大きくすることができ、作業台の上面を作業用に有効利用することができる。

本発明の工具保持用バランサ装置によれば、一対の第１アームの間にばね手段が介在され、ばね手段の一端側の前側第１アームへの装着部位は、ばね手段の他端側の後側第１アームへの装着部位よりも基部側リンク金具側に配置されているので、このばね手段によって、第１アームは第１旋回中心を中心として後側に弾性的に偏倚されるようになり、従って、第１アームが前方側の位置にてバランスする形態のものに好都合適用することができる。

本発明の工具保持用バランサ装置によれば、一対の第１アームの間にばね手段が介在され、ばね手段の一端側の前側第１アームへの装着部位は、ばね手段の他端側の後側第１アームへの装着部位よりも中間リンク金具側に配置されているので、このばね手段によって、第１アームは第１旋回中心を中心として前側に弾性的に偏倚されるようになり、従って、第１アームが後方側の位置にてバランスする形態のものに好都合適用することができる。

本発明に従う工具保持用バランサ装置の第１の実施形態を示す側面図。図１のバランサ装置において第１アームを水平角度位置に旋回した状態を示す側面図。図１のバランサ装置において第１アームを下降角度位置に旋回した状態を示す側面図。図１のバランサ装置における基部側リンク金具及びその近傍を拡大して示す部分拡大断面図。図１のバランサ装置の中間リンク金具における連結状態を示す部分拡大断面図。図１のバランサ装置の先端側リンク金具における連結状態を示す部分拡大断面図。図１のバランサ装置における第１アームに装着されたばね手段及びその近傍を示す平面図。図７に示すばね手段及びその近傍を示す側面図。図１のバランサ装置における実作業領域を示す平面図。図１０（ａ）は、図１のバランサ装置における実効作業領域を示す平面図、図１０（ｂ）は、この実効作業領域を示す側面図。本発明に従う工具保持用バランサ装置の第２の実施形態を示す側面図。本発明に従う工具保持用バランサ装置の第３の実施形態を示す側面図。図１２のバランサ装置を示す平面図。図１２のバランサ装置における第１及び第２アームの旋回動を説明するための簡略側面図。図１２のバランサ装置において他の使用形態で使用したときの第１及び第２アームの旋回動を説明するための簡略側面図。図１６（ａ）は、図１２のバランサ装置における実効作業領域を示す平面図、図１６（ｂ）は、この実効作業領域を示す側面図。従来の工具保持用バランサ装置を示す側面図。図１８（ａ）は、従来のバランサ装置における実効作業領域を示す平面図、図１８（ｂ）は、その実効作業領域を示す側面図。

以下、図１〜図１６を参照して、本発明に従う工具保持用バランサ装置の各種実施形態を説明する。

第１の実施形態
図１〜図１０を参照して、本発明に従う工具保持用バランサ装置の第１の実施形態について説明する。図１において、図示の工具保持用バランサ装置１は、組立作業などを行う作業台２に取り付けられる支柱４を備え、この支柱に基部側リンク金具６が取り付けられている。この形態では、作業台２に取付ねじなどによって矩形状の基台８が取り付けられ、この基台８の中央部に設けられた取付部１０に支柱４の下端部が挿入され、固定ねじ１１によって支柱４が基台８に固定される。

支柱４は作業台２の上面から実質上垂直上方に延び、基部側リンク金具６は、この支柱４に上下方向に位置調整自在に取り付けられている。図４をも参照して、基部側リンク金具６は略コ字状であり、一対の側壁１２，１４と、これら側壁１２，１４を接続する接続壁１６とを有し、この基部側リンク金具６の開放された一端部、具体的には一対の側壁１２，１４間に第１アーム１８，２０の後端部が旋回自在に連結されている。この形態では、両端部に雄ねじ部が設けられた連結軸２２が用いられ、一方の側壁１２，１４間に第１アーム１８，２０を位置付け、これらを通して連結軸２２を挿通し、側壁１２，１４から突出する連結軸２２の両端部に取付ナット２４を螺着することによって、第１アーム１８，２０の後端部が連結軸２２を介して旋回自在に連結され、連結軸２２の軸線が第１アーム１８，２０の後端部の旋回中心となる第１旋回中心Ｐ１として機能する。

この基部側リンク金具６の他端部は、支柱４にその軸線２６を中心として横方向に旋回自在に装着される。この形態では、一対の側壁１２，１４の上端部及び下端部間にはスリーブ軸受２８が装着され、これらスリーブ軸受２８は軸受支持部材３０により支持され、この軸受支持部材３０が基部側リンク金具６に装着され、支柱４は一対のスリーブ軸受２８を介して回動自在に支持されている。

下側の軸受支持部材３０の外側（図４において下側）には、下ストッパ部材３２が装着され、この下ストッパ部材３２が固定用ねじ３３により位置調整自在に取り付けられる。この下ストッパ部材３２と下側の軸受支持部材３０との間に、スラスト荷重を支持するための滑り軸受３４が介在されている。また、上側の軸受支持部材３０の外側（図４において上側）には、上ストッパ部材３６が装着され、この上ストッパ部材３６が固定用ねじ３７により位置調整自在に取り付けられている。このように構成されているので、下ストッパ部材３２及び上ストッパ部材３６の上下方向の位置を調整することによって、基部側リンク金具６の上下方向（支柱４の軸線２６の方向）の装着位置を調整することができる。

図１及び図５を参照して、一対の第１アーム１８，２０の先端部は、中間リンク金具３８に旋回自在に連結される。この中間リンク金具３８は、上記基部側リンク金具６と略同様の構成であり、一対の側壁４０，４２と、これら側壁４０，４２を接続する接続壁４４とを有し、第１アーム１８，２０の基部側リンク金具６への連結と同様に、連結軸４６を介して第１アーム１８，２０の先端部が中間リンク金具３８の後端側に旋回自在に連結され、連結軸４６の軸線が第１アーム１８，２０の先端部の旋回中心となる第２旋回中心Ｐ２として機能する。

この中間リンク金具３８の先端側には、一対の第２アーム４８，５０の後端部が旋回自在に連結される。一対の第２アーム４８、５０の後端部は、一対の第１アーム１８，２０の先端部と同様に、連結軸を介して旋回自在に連結され、かかる連結軸の軸線が第２アーム４８，５０の後端部の旋回中心となる第３旋回中心Ｐ３として機能する。

図１及び図６参照して、一対の第２アーム４８，５０の先端部は、先端側リンク金具５２に旋回自在に連結される。この先端側リンク金具５２は、上記基部側リンク金具６及び中間リンク金具３８と略同様の構成であり、一対の側壁５４，５６と、これら側壁５４，５８を接続する接続壁６０とを有し、第２アーム４８，５０の中間リンク金具３８への連結と同様に、連結軸６２を介して第２アーム４８，５０の先端部が先端側リンク金具５２に旋回自在に連結され、連結軸６２の軸線が第２アーム４８，５０の先端部の旋回中心となる第４旋回中心Ｐ４として機能する。

再び図１に戻って、先端側リンク金具５２には、工具取付部材６６が取り付けられ、この工具取付部材６６に上下方向に延びる軸線６８（この軸線は、支柱４の軸線と実質上平行に伸びる）を中心として横方向に旋回自在に工具保持部材７０が取り付けられ、この工具保持部材７０の前面側に、電動ドライバ７２の如き作業工具７２が取り付けられる。

このように構成されているので、基部側リンク金具６と中間リンク金具３８とは一対の第１アーム１８，２０を介して旋回自在に連結され、一対の第１アーム１８，２０は基部側リンク金具６と中間リンク金具３８との間を上下方向に間隔をおいて実質上平行に延び、基部側リンク金具６、中間リンク金具３８及び一対の第１アーム１８，２０は、第１の平行四辺形リンク機構を構成する。また、中間リンク金具３８と先端側リンク金具５２とは一対の第２アーム４８，５０を介して旋回自在に連結され、一対の第２アーム４８，５０は中間リンク金具３８と先端側リンク金具５２との間を上下方向に間隔をおいて実質上平行に延び、中間リンク金具３８、先端側リンク金具５２及び一対の第２アーム４８，５０は、第２の平行四辺形リンク機構を構成する。

この形態の工具保持用バランサ装置１においては、第１アーム１８，２０に関連して、第１アーム１８，２０の後端部の第１旋回中心Ｐ１を通る第１軸線７４、及び第１アーム１８，２０の先端部の第２旋回中心Ｐ２を通る第２軸線７６は、支柱４の軸線２６に実質上平行となるように構成することが重要であり、また第２アーム４８，５０に関連して、第２アーム４８，５０の後端部の第３旋回中心Ｐ３を通る第３軸線７８、及び第２アーム４８，５０の先端部の第４旋回中心Ｐ４を通る第４軸線８０は、支柱の軸線２６に対して実質上垂直となるように構成することが重要である。このように構成することによって、図１〜図３から理解される如く、中間リンク金具３８に対して第２アーム４８，５０が第３旋回中心Ｐ３を中心として前後方向（図１〜図３において左右方向）に大きな角度範囲にわたって旋回動することが許容される。

例えば、図１においては、第１アーム１８，２０が第１旋回中心Ｐ１を中心として最も上方の上限旋回角度位置に旋回した状態を示しており、かかる旋回状態においては、第２アーム４８，５０は実線で示す前方角度位置（第２アーム４８，５０を実線で示す）と二点鎖線で示す後方角度位置（第２アーム４８，５０を二点鎖線で示す）との間を旋回自在であり、工具保持部材７０に保持された電動ドライバ７２は、番号７２で示す前方位置と番号７２Ａで示す後方位置との間を移動可能となる。尚、第１アーム１８，２０の第１旋回中心Ｐ１と第２旋回中心Ｐ２との間の距離Ｌ１は、第１アーム１８，２０の旋回長さであり、また第２アーム４８，５０の第３旋回中心Ｐ３と第４旋回中心Ｐ４との間の距離Ｌ２は、第２アーム４８，５０の旋回長さとなる。

この形態では、図１及び図２に示すように、上側の第１アーム１８の下面に第１当接片８２が設けられ、かかる第１当接片８２が下側の第１アーム２０の上面に当接することによって、一対の第１アーム１８，２０の上記上限旋回角度位置を越える旋回移動が阻止される。尚、この第１当接片８２は、上側の第１アーム１８に代えて、下側の第１アーム２０の上面に設けるようにしてもよい。また、上側の第２アーム４８の下面に第２当接片８４が設けられ、かかる第２当接片８４が下側の第２アーム５０の上面に当接することによって、一対の第２アーム４８，５０の上記前方角度位置を越える前方への旋回移動が阻止される。尚、この第２当接片８４は、上側の第２アーム４８に代えて、下側の第２アーム５０の上面に設けるようにしてもよい。

第１アーム１８，２０が上限旋回角度位置にある状態において、第２アーム４８，５０が上述したように旋回自在であるので、支柱４側の領域Ｓ１が空領域となり、この空領域Ｓ１の前方側の領域Ｓ２が有効作業領域となり、高さＨ１が前方位置での工具高さとなる。

また、例えば、図２においては、第１アーム１８，２０が第１旋回中心Ｐ１を中心として水平旋回角度位置に旋回した状態を示しており、かかる旋回状態においては、第２アーム４８，５０は実線で示す前方角度位置（第２アーム４８，５０を実線で示す）と二点鎖線で示す後方角度位置（第２アーム４８，５０を二点鎖線で示す）との間を旋回自在であり、工具保持部材７０に保持された電動ドライバ７２は、番号７２で示す前方位置と番号７２Ａで示す後方位置との間を移動可能となる。この水平旋回角度位置にある状態においては、第２アーム４８，５０が上述したように旋回自在であるので、支柱４側の領域Ｓ１が空領域となり、この空領域Ｓ１の前方側の領域Ｓ２が有効作業領域となり、高さＨ１が前方位置での工具高さとなる。

また、例えば、図３においては、第１アーム１８，２０が第１旋回中心Ｐ１を中心として下旋回角度位置に旋回した状態を示しており、かかる旋回状態においては、第２アーム４８，５０は実線で示す前方角度位置（第２アーム４８，５０を実線で示す）と二点鎖線で示す後方角度位置（第２アーム４８，５０を二点鎖線で示す）との間を旋回自在であり、工具保持部材７０に保持された電動ドライバ７２は、番号７２で示す前方位置（実線で示している）と番号７２Ａで示す後方位置（二点鎖線で示している）との間を移動可能となる。この下旋回角度位置にある状態においては、第２アーム４８，５０が上述したように旋回自在であるので、支柱４側の領域Ｓ１が空領域となる。

図３において、一点鎖線１８Ａ，２０Ａ（３８Ａ）で示す角度位置が第１アーム１８，２０（中間リンク金具３８）の上限旋回角度位置（図１で示す旋回角度位置）であり、一点鎖線１８Ｂ，２０Ｂ（３８Ｂ）で示す旋回角度位置が第１アーム１８，２０（中間リンク金具３８）の水平旋回角度位置（図２で示す旋回角度位置）であり、また一点鎖線１８Ｃ，２０Ｃ（３８Ｃ）で示す角度位置が第１アーム１８，２０（中間リンク金具３８）の下限旋回角度位置であり、第１アーム１８，２０及び第２アーム４８，５０がこのように旋回自在である工具保持バランサ装置１では、図３における領域Ｓ０がこのバランサ装置１の有効作業領域、即ち有効作業範囲となる。

図１及び図２とともに図７及び図８を参照して、この工具保持用バランサ装置１においては、第１アーム１８，２０に作用する負荷とバランスをとるために第１ばね手段８６が設けられている。図示の形態では、第１ばね手段８６は一対のコイルばね８８から構成され、かかるコイルばね８８が一対の第１アーム１８，２０間に介在されている。第１アーム１８、２０には貫通孔が設けられ、これら貫通孔を通して支持ピン９０，９２が挿通され、第１アーム１８，２０から両側に突出する支持ピン９０，９２の両端部にメタルスリーブ９４が回動自在に装着され、コイルばね８８の一端側が上側の第１アーム１８に装着された支持ピン９０にメタルスリーブ９４を介して装着され、その他端側が下側の第１アーム２０に装着された支持ピン９２にメタルスリーブ９４を介して装着されている。

この形態では、コイルばね８８の一端側の上側第１アーム１８への装着位置（支持ピン９０の装着位置）とその他端側の下側第１アーム２０への装着位置（支持ピン９２の装着位置）の位置関係は、図８に示すように、コイルばね８８の上側第１アーム１８への装着位置が、その他端側の下側第１アーム２０への装着位置よりも基部側リンク金具６側に配置されるように構成するのが望ましい。このような位置関係に配置することによって、コイルばね８８の戻り弾性力を利用して第１アーム１８，２０を第１旋回中心Ｐ１を中心として上方に偏倚させるようにすることができ、この戻り弾性力は、第１アーム１８，２０を下方に旋回させるほど大きくなる。このようなことから、例えば、第１アーム１８，２０が上限旋回角度位置となる旋回角度位置が待機位置となるような形態のものに適用することができ、この場合、作業者が電動ドライバ７２を離すと、第１アーム１８，２０はコイルばね８８の作用によって上記待機位置に戻るようになる。

第１ばね手段８６によってより大きな戻り弾性力を作用させる場合、第１ばね手段８６を構成するコイルばねの個数を増やせばよく、例えば一対のコイルばね８８に加えて一対のコイルばね９６（図８に二点鎖線で示す）を設けることができ、このコイルばね９６の装着は、例えば、上述のコイルばね８８と同様に行うことができる。

この第１ばね手段８６の戻り弾性力による作用力の調整は、例えば、次のようにして行うことができる。この第１ばね手段８６による作用力（換言すると、第１旋回中心Ｐ１を中心とするモーメント）は、第１旋回中心Ｐ１からの距離が大きくなるほど大きくなり、この距離は、第１ばね手段８６の下側第１アーム２０への装着位置（支持ピン９２の装着位置）までの長さとなる。例えば、コイルばね８８については第１旋回中心Ｐ１から下側第１アーム２０への装着位置までの距離Ｑ１となり、コイルばね９６については第１旋回中心Ｐ１から下側第１アーム２０への装着位置までの距離Ｑ２となり、このことから容易に理解されるように、コイルばね８８、９６の他端側の装着位置（下側第１アーム２０への装着位置）を中間リンク金具３８側に位置させることによって、第１ばね手段８６の作用力を増加側に調整することができる。

この工具保持用バランサ装置１においては、第２アーム４８，５０に作用する負荷とバランスをとるために第２ばね手段９６が設けられている。図示の形態では、第２ばね手段９６は一対のコイルばね９８から構成され、かかるコイルばね９８が一対の第２アーム１４８，５０間に介在されている。このコイルばね９８の装着は、第１ばね手段８６のコイルばね８８と同様に行うことができ、また第２ばね手段９６として必要に応じてコイルばね１００を追加的に設けることができる。

この形態では、コイルばね９８（１００）の一端側の上側第２アーム４８への装着位置とその他端側の下側第２アーム５０への装着位置の位置関係は、図１及び図２に示すように、コイルばね９８（１００）の上側第２アーム４８への装着位置が、その他端側の下側第２アーム５０への装着位置よりも基部側リンク金具６側に配置されるように構成するのが望ましい。このような位置関係に配置することによって、コイルばね９８（１００）の戻り弾性力を利用して第２アーム４８，５０を第３旋回中心Ｐ３を中心として上方に偏倚させるようにすることができ、この戻り弾性力は、第２アーム４８，５０を下方に旋回させるほど大きくなる。このようなことから、例えば、第２アーム４８，５０が上方に旋回した旋回角度位置が待機位置となるような形態のものに適用することができ、この場合、作業者が電動ドライバ７２を離すと、第２アーム４８，５０はコイルばね９８（１００）の作用によって上記待機位置に戻るようになる。

この工具保持用バランサ装置１における動きは、次のようになる。図１、図３及び図９を参照して、工具保持部材７０に保持された電動ドライバ７２（作業工具）を下方（又は上方）に移動すると、一対の第１アーム１８，２０は第１旋回中心Ｐ１を中心として下方（又は上方）に旋回され、またこの電動ドライバ７２を前側（又は後側）に移動すると、一対の第２アーム４８，５０は第３旋回中心Ｐ３を中心として前方（又は後方）に旋回される。また、電動ドライバ７２を大きく矢印１０２で示す方向（又は矢印１０４で示す方向）に移動すると、基部側リンク金具６が支柱４の軸線２６を中心として矢印１０２方向（又は矢印１０４方向）に旋回され、かかる旋回動によって、基部側リンク金具６と一体的に一対の第１アーム１８，２０、中間リンク金具３８、一対の第２アーム４８，５０、先端側リンク金具５２なども一体的に旋回される。更に、電動ドライバ７２を小さく矢印１０６（又は矢印１０８）で示す方向に移動すると、工具保持部材７０が軸線６８（支柱４の軸線２６と平行に上下方向に延びる）を中心として矢印１０６（又は矢印１０８）で示す方向に旋回され、その旋回は、例えば符号θ１で示す角度範囲となる。実際の組付作業においては、電動ドライバ７２は複雑な動きで移動されるために、工具保持用バランサ装置１の動きは、上述した動きの組み合わさったものとなる。

このような構成の工具保持用バランサ装置１において、図１７及び図１８に示す従来のものと同様に、第１アーム１８，２０及び第２アーム４８，５０の長さを例えば３００ｍｍに設定した場合、作業台２における有効作業範囲は、図１０に示す通りとなる。

図１０において、一点鎖線１１０の径方向内側の領域Ｓ１が、作業を行うことができない空領域となり、一点鎖線１１０と外側の一点鎖線１１２との間の領域Ｓ２が作業負担を少なくして組立作業などを行うことができる有効作業領域（有効作業範囲）となる。また、この工具保持用バランサ装置１における有効作業範囲Ｓ２の高さＨ２は例えば３３０ｍｍ程度となる。また、その空領域Ｓ１の半径Ｒ１が例えば２６０ｍｍ程度に、また有効作業領域Ｓ２の半径Ｒ２が例えば６９０ｍｍ程度となり、例えば奥行きＤ１が７５０ｍｍ、幅Ｗ１が１１００ｍｍである作業台２にこの工具保持用バランサ装置２を取り付けて使用した場合に、作業台２の上方に、幅Ｗ２が例えば６１０ｍｍ程度で奥行きＤ２が例えば３６０ｍｍ程度の有効作業領域Ｓ２を確保することができる。この工具保持用バランサ装置１における有効作業範囲Ｓ２は、図１８に示す従来のバランサ装置２００における有効作業範囲Ｓ２と対比することによって容易に理解される如く、その奥行きが大きくなり、支柱により近づいた領域まで有効作業範囲Ｓ２とすることができ、作業台２の表面（全面積）における有効作業範囲Ｓ２の占める割合を大幅に高めることができ、作業台２をより有効に利用することが可能となる。

第２の実施形態
次に、図１１を参照して、本発明に従う工具保持用バランサ装置の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態においては、支柱の取付構造に改良が施されている。尚、以下の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

図１１において、この第２の形態においては、組立工場などの天井１２２に基台８が取り付けられ、支柱４は、この基台８から下方に実質上垂直に延びている。尚、この基台８は、天井１２２に代えて、例えば工場内に設置される設備、構造体などの上部取付部に取り付けるようにしてもよい。そして、この支柱４に基部側リンク金具６が上下方向に位置調整自在に装着され、この基部側リンク金具６の位置調整は、第１の実施形態と同様に、下ストッパ部材３２及び上ストッパ部材３６の上下方向の取付位置を調整することによって行われる。この第２の実施形態のその他の構成、即ち一対の第１アーム１８，２０、中間リンク金具３８、一対の第２アーム４８，５０及び先端側リンク金具５２などの構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一でよい。この第２の実施形態においても、その基本的構成が上述した第１の実施形態と実質上同一であるので、上述したと同様の作用効果が達成される。

第３の実施形態
次に、図１２〜図１６を参照して、本発明に従う工具保持用バランサ装置の第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態では、基部側リンク金具の取付構造、第１アームの連結構造及び第２アームの連結構造に修正が施されている。

図１２〜図１４において、この第３の実施形態では、取付部材１５２が支柱４にその軸線２６に沿って上下方向に移動自在に装着され、かかる取付部材１５２に基部側リンク金具６Ａが固定されている。この取付部材１５２は、上述したと同様に、下ストッパ部材３２及び上ストッパ部材３６の取付位置を変えることによって、この取付部材１５２の上下方向の位置が調整され、かく位置調整することによって、基部側リンク金具６Ａの上下方向の位置が調整される。尚、この第３の実施形態では、支柱４は基台８によって作業台２に取り付けられているが、第２の実施形態と同様に、この支柱４を基台８を介して天井などに取り付けるようにしてもよい。

また、一対の第１アーム１８Ａ，２０Ａの後端部は、基部側リンク金具６Ａに旋回自在に連結され、それらの先端部は中間リンク金具３８Ａに旋回自在自在に連結され、これらの連結は、上述したと同様にして連結軸（図示せず）を介して旋回自在に連結される。即ち、一対の第１アーム１８Ａ，２０Ａの後端部は、連結軸を介して基部側リンク金具６Ａに連結され、連結軸の軸線が第１アーム１８Ａ，２０Ａの後端部の旋回中心となる第１旋回中心Ｐ１として機能する。また、一対の第１アーム１８Ａ，２０Ａの先端部は、連結軸を介して中間リンク金具３８Ａに連結され、連結軸の軸線が第１アーム１８Ａ，２０Ａの先端部の旋回中心となる第２旋回中心Ｐ２として機能する。

また、一対の第２アーム４８Ａ，５０Ａの後端部は、中間リンク金具３８Ａに旋回自在に連結され、それらの先端部は先端側リンク金具５２Ａに旋回自在に連結され、これらの連結は、上述したと同様にして連結軸（図示せず）を介して旋回自在に連結される。即ち、一対の第２アーム４８Ａ，５０Ａの後端部は、連結軸を介して中間リンク金具３８Ａに連結され、連結軸の軸線が第２アーム４８Ａ，５０Ａの後端部の旋回中心となる第３旋回中心Ｐ３として機能する。また、一対の第２アーム４８Ａ，５０Ａの先端部は、連結軸を介して先端側リンク金具５２Ａに連結され、連結軸の軸線が第２アーム４８Ａ，５０Ａの先端部の旋回中心となる第４旋回中心Ｐ４として機能する。

このように構成されているので、基部側リンク金具６Ａと中間リンク金具３８Ａとは相互に平行な一対の第１アーム１８Ａ，２０Ａを介して旋回自在に連結され、基部側リンク金具６Ａ、中間リンク金具３８Ａ及び一対の第１アーム１８Ａ，２０Ａは、第１の平行四辺形リンク機構を構成する。また、中間リンク金具３８Ａと先端側リンク金具５２Ａとは相互に平行な一対の第２アーム４８Ａ，５０Ａを介して旋回自在に連結され、中間リンク金具３８Ａ、先端側リンク金具５２Ａ及び一対の第２アーム４８Ａ，５０Ａは、第２の平行四辺形リンク機構を構成する。

この第３の形態の工具保持用バランサ装置１Ａにおいては、第１アーム１８Ａ，２０Ａに関連して、第１アーム１８Ａ，２０Ａの後端部の第１旋回中心Ｐ１を通る第１軸線７４Ａ、及び第１アーム１８Ａ，２０Ａの先端部の第２旋回中心Ｐ２を通る第２軸線７６Ａは、支柱４の軸線２６に対して実質上垂直となるように構成することが重要であり、また第２アーム４８Ａ，５０Ａに関連して、第２アーム４８Ａ，５０Ａの後端部の第３旋回中心Ｐ３を通る第３軸線７８Ａ、及び第２アーム４８Ａ，５０Ａの先端部の第４旋回中心Ｐ４を通る第４軸線８０Ａは、支柱４の軸線２６に対して実質上平行となるように構成することが重要である。このように構成することによって、図１２、図１４及び図１５から理解される如く、基部側リンク金具６Ａに対して第１アーム１８Ａ，２０Ａが第１旋回中心Ｐ１を中心として前後方向（図１２、図１４及び図１５において左右方向）に大きな角度範囲にわたって旋回動することが許容されるとともに、かかる第１アーム１８Ａ，２０Ａの旋回動を支柱４の横側において行うことが可能となり、このことに関連して、図１６に示すように有効作業領域Ｓ２（有効作業範囲）を更に広くすることが可能となる。

この工具保持用バランサ装置１Ａにおいて、図１７及び図１８に示す従来のものと同様に、第１アーム１８Ａ，２０Ａ及び第２アーム４８Ａ，５０Ａの長さを例えば３００ｍｍに設定した場合、作業台２における有効作業範囲は、図１６に示す通りとなる。

図１６において、一点鎖線１６２の径方向内側の領域Ｓ１が、作業を行うことができない空領域となり、一点鎖線１６２と外側の一点鎖線１６４との間の領域Ｓ２が作業負担を少なくして組立作業などを行うことができる有効作業領域（有効作業範囲）となる。また、この工具保持用バランサ装置１Ａにおける有効作業範囲Ｓ２の高さＨ２は例えば２３０ｍｍ程度となる。また、その空領域Ｓ１の半径Ｒ１が例えば２００ｍｍ程度に、また有効作業領域Ｓ２の半径Ｒ２が例えば６３０ｍｍ程度となり、例えば奥行きＤ１が７５０ｍｍ、幅Ｗ１が１１００ｍｍである作業台２にこの工具保持用バランサ装置１Ａを取り付けて使用した場合に、作業台２の上方に、幅Ｗ２が例えば６００ｍｍ程度で奥行きＤ２が例えば３５０ｍｍ程度の有効作業領域Ｓ２を確保することができ、そして、この有効作業領域Ｓ２は支柱４側により近づいたものとなり、それ故に、作業台２の表面（全面積）における有効作業範囲Ｓ２の占める割合を第１の実施形態と同様に高めることができるともに、作業台２の表面をより有効に利用することが可能となる。

この第３の実施形態では、第２アーム４８Ａ，５０Ａが主に支柱４の前方領域で移動する第１の使用形態（図１２〜図１４に示す使用形態）と、第２アーム４８Ａ，５０Ａが主に支柱４の側方領域で移動する第２の使用形態（図１５で示す使用形態）とで使用することが可能であり、第１の使用形態で使用するときには、第１ばね手段のコイルばね８８は図１４に示すように介在される。即ち、コイルばね８８の一端側は前側第１アーム１８Ａに装着され、またその他端側は後側第１アーム２０Ａに装着され、コイルばね８８の一端側の前側第１アーム１８Ａへの装着部位は、コイルばね８８の他端側の後側第１アーム２０Ａへの装着部位よりも基部側リンク金具６Ａ側に配置される。

このようにコイルばね８８を配設した場合、第１アーム１８Ａ，２０Ａは第１旋回中心Ｐ１を中心として前側に弾性的に偏倚されるようになり、従って、第１アーム１８Ａ，２０Ａが前方側の位置にてバランスするよう使用するときに好都合に適用することができる。

また、第２の使用形態で使用するときには、第１ばね手段のコイルばね８８は図１５に示すように介在される。即ち、コイルばね８８の一端側は前側第１アーム１８Ａに装着され、またその他端側は後側第１アーム２０Ａに装着され、コイルばね８８の一端側の前側第１アーム１８Ａへの装着部位は、コイルばね８８の他端側の後側第１アーム２０Ａへの装着部位よりも中間リンク金具３８Ａ側に配置される。

このようにコイルばね８８を配設した場合、第１アーム１８Ａ，２０Ａは第１旋回中心Ｐ１を中心として後側に弾性的に偏倚されるようになり、従って、第１アーム１８Ａ，２０Ａが後方側の位置にてバランスするよう使用するときに好都合に適用することができる。

この第３の実施形態では、待機状態のときには、図１２及び図１３に示すように、第１アーム１８Ａ，２０Ａが支柱４の軸線２６と略平行となるように構成するのが望ましく、このように構成することによって、第１アーム１８Ａ，２０Ａの前後方向の移動が容易となる。尚、この第３の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と同様でよい。

以上、本発明に従う工具保持用バランサ装置の各種実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されることなく、種々の変更乃至修正が可能である。

１，１Ａ工具保持用バランサ装置
２作業台
６，６Ａ基部側リンク金具
１８，１８Ａ，２０，２０Ａ第１アーム
３８，３８Ａ中間リンク金具
４８，４８Ａ，５０，５０Ａ第２アーム
５２，５２Ａ先端側リンク金具
７２電動ドライバ
８６第１ばね手段
９６第２ばね手段

Claims

実質上垂直に延びるように設けられる支柱と、前記支柱に取り付けられた取付部材と、前記取付部材に固定された基部側リンク金具と、前記基部側リンク金具に後端部が第１旋回中心を中心として旋回自在に連結された一対の第１アームと、前記一対の第１アームの先端部が第２旋回中心を中心として旋回自在に連結された中間リンク金具と、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として旋回自在に連結された一対の第２アームと、前記一対の第２アームの先端部が第４旋回中心を中心として旋回自在に連結された先端側リンク金具と、を備え、前記先端側リンク金具に作業工具が取り付けられる工具保持用バランサ装置であって、
前記一対の第１アームの前記第１旋回中心を通る第１軸線及びそれらの前記第２旋回中心を通る第２軸線は、前記支柱の軸線と実質上垂直となるように配置され、前記基部側リンク金具、前記中間リンク金具及び前記一対の第１アームは、第１の平行四辺形リンク構造を構成し、また前記一対の第２アームの前記第３旋回中心を通る第３軸線及びそれらの前記第４旋回中心を通る第４軸線は、前記支柱の軸線と実質上平行となるように配置され、前記中間リンク金具、前記先端側リンク金具及び前記一対の第２アームは、第２の平行四辺形リンク構造を構成し、
前記一対の第１アームは、前記第１旋回中心を中心として前記支柱の横側において前後方向へ旋回自在であり、
前記一対の第１アームの前記第１旋回中心のうち、一方の第１旋回中心は前記支柱の軸線の前側に位置し、他方の第１旋回中心は前記支柱の軸線の後側に位置することを特徴とする工具保持用バランサ装置。
前記取付部材は、前記支柱に対して上下方向へ位置調整可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の工具保持用バランサ装置。
前記支柱は、その下端部が作業台に固定され、前記作業台の上面から上方に延びることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具保持用バランサ装置。
前記支柱にその軸線を中心として旋回自在に取付部材が取り付けられ、この取付部材に前記基部側リンク金具が固定され、前記一対の第１アームの前記後端部が前記基部側リンク金具に旋回自在に連結され、前記一対の第１アームの間にばね手段が介在されており、前記ばね手段の一端側の後側第１アームへの装着部位は、前記ばね手段の他端側の前側第１アームへの装着部位よりも前記中間リンク金具側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の工具保持用バランサ装置。
前記支柱にその軸線を中心として旋回自在に取付部材が取り付けられ、この取付部材に前記基部側リンク金具が固定され、前記一対の第１アームの前記後端部が前記基部側リンク金具に旋回自在に連結され、前記一対の第１アームの間にばね手段が介在されており、前記ばね手段の一端側の後側第１アームへの装着部位は、前記ばね手段の他端側の前側第１アームへの装着部位よりも前記基部側リンク金具側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の工具保持用バランサ装置。