JPH04110216U - ロツク保持機能付球面継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロック保持機能付球面継手において、保持部
材に対する小さな付勢力により大きな球状部材のロック
保持力を得られるようにする。 【構成】 球状部材１１と、この球状部材１１の凸状球
面１１ａと同じ曲率をもってリング状に形成された凹状
球面１２ａ，１３ａを有し、球状部材１１を挟むように
互いに対向して配置されて、各凹状球面１２ａ，１３ａ
を上記凸状球面１１ａに当接させることにより球状部材
１１を回転自在に保持する２個の保持部材１２，１３と
から構成し、さらに上記凸状球面１１ａにおける上記各
凹状球面１２ａ，１３ａとの当接部に対する接線ＴＬの
方向と、球状部材１１を狭み付けるべく保持部材１３が
付勢される方向ＦＤとがなす角度のうち最大のものθＭ
が、各保持部材１２，１３の付勢力Ｆが拡大されて上記
当接部における法線力Ｎとして顕著に現れる程度に小さ
くなるように、上記各凹状球面１２ａ，１３ａを形成す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、多関節アームの関節部等に用いられる球面継手に関し、さらには、 そのような関節部等をロックできるようにしたロック保持機能付球面継手に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、多関節アームの関節部には、その関節部の先端側の長手部材が基端側 の長手部材に対していずれの方向にも屈伸し、またはその基端側の長手軸を中心 に回転できるように球面継手が用いられることが多い。 ここで、球面継手は、凸状球面を有して形成され、例えば、上記先端側長手部 材側に取り付けられる球状部材と、それぞれ凸状球面と同じ曲率をもってリング 状に形成された凹状球面を有してなり、球状部材を挟むように互いに対向して配 置されて、各凹状球面を凸状球面に当接させることにより球状部材を回転自在に 保持できるように、例えば、上記基端側長手部材側に取り付けられる２個の保持 部材とからなるものが多い。さらに、それら保持部材のうち双方またはいずれか 一方が、球状部材を狭み付ける方向に付勢されることによってその球状部材をロ ック保持して、関節部の動きを規制できるようにしたもの（ロック保持機能付球 面継手）もある。 なお、そのようなロック保持機能付球面継手における球状部材のロック保持力 、つまりは保持部材の付勢力は、例えば、基端側長手部材に内蔵されたスプリン グによって発生される。そして、上記先端側長手部材に作用する荷重が大きい場 合に、その荷重に抗して関節部をロック状態に保持するためには、それ相当の付 勢力が必要となり、その付勢力に合わせて上記スプリングを大型化する必要があ る。さらに、上記球状部材のロック保持を解除すべく、保持部材をスプリングの 付勢力に抗してその逆方向に引っ張るためには、例えば、基端側長手部材に内蔵 され、空圧等の流体圧によって駆動される流体圧シリンダの縮小作動を利用する が、この場合、スプリングの付勢力の増大に伴って流体圧シリンダも大型化する 必要がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、スプリングや流体圧シリンダの大型化は、基端側長手部材、ひ いては多関節アームの全体の大型化につながるおそれがある。特に、多関節アー ムを、図２に示すように、高所作業車の作業台上等において使用される作業補助 アームとして用いる場合、スペース的・重量的な面からもその大型化は好ましく ない。

【０００４】 本考案は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、保持部材に対する 小さな付勢力によって大きな球状部材のロック保持力を得られるようにしたロッ ク保持機能付球面継手を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、本考案のロック保持機能付球面継手は、球状部 材と、この球状部材の凸状球面と同じ曲率をもってリング状に形成された凹状球 面を有し、球状部材を挟むように互いに対向して配置されて、各凹状球面を上記 凸状球面に当接させることにより球状部材を回転自在に保持する２個の保持部材 とから構成されるとともに、上記凸状球面における上記各凹状球面との当接部に 対する接線の方向と、球状部材を狭み付けるべく各保持部材が付勢される方向と がなす角度のうち最大のものが、各保持部材の付勢力が拡大されて上記当接部に おける法線力として顕著に現れる程度に小さくなるように、上記各凹状球面が形 成されてなる。

【０００６】

【作用】

このようなロック保持機能付球面継手では、球状部材を狭み付けるように各保 持部材が付勢されることにより、球状部材の凸状球面と各保持部材の凹状球面と の当接部には、各保持部材の付勢力が拡大されて法線力として作用するため、も との付勢力に比べて大きな摩擦力が生ずる。これにより、小さな保持部材の付勢 力であっても大きな球状部材のロック保持力を得ることができる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。 まず、図２には、本考案に係るロック保持機能付球面継手を用いた作業補助ア ームを示している。 この作業補助アーム２０は、その基端部が高所作業車（図示せず）の作業台２ １に取り付けられており、その先端部に取り付けられた把持具２２により作業者 ２３の代わりに電線等を把持して支え、作業者２３の作業を補助することができ る。 ところで、この作業補助アーム２０のアーム部は、基端側から、第一長手部材 ３１、第二長手部材３２および第三長手部材３３が関節部３５、３５を介して屈 伸等自在に連結されてなり、さらに、第三長手部材３３と把持具２２間も関節部 ３５を介して連結されている。そして、それら関節部３５に上記ロック保持機能 付球面継手が用いられているのである。

【０００８】 このロック保持機能付球面継手１０は、図１に示すように、球状部材１１と、 ２個の保持部材（先端側保持部材１２および基端側保持部材１３）とから構成さ れている。なお、説明の便宜上、ここでは第一長手部材３１と第二長手部材３２ 間を連結する関節部３５に用いられたロック保持機能付球面継手１０について説 明する。また、その説明中における「上」・「下」についての記載は、図面にお ける方向を示す。

【０００９】 球状部材１１は、凸状球面１１ａを有してなり、その上部の一極部にシャフト １６を介して第二長手部材３２の基端部に取り付けられている。

【００１０】 先端側保持部材１２および基端側保持部材１３はそれぞれ、球状部材１１の凸 状球面１１ａと同じ曲率をもってリング状に形成された凹状球面１２ａ，１３ａ を有してなり、上記第一長手部材３１の先端部に（ただし、先端側保持部材１２ は第一長手部材３１の先端部外方に、また、基端側保持部材１３は第一長手部材 ３１の先端部内方に）、互いに凹状球面１２ａ，１３ａを対向させるように配置 されている。 そして、これら両凹状球面１２ａ，１３ａを上記球状部材１１の凸状球面１１ ａにおける上半球および下半球の表面に当接させて、球状部材１１を回転自在に 保持している。 ここで、基端側保持部材１３は、第一長手部材３１に内蔵されたスプリング１ ４によって、球状部材１１を先端側保持部材１２との間で狭み付ける方向に付勢 される。これにより、球状部材１１の凸状球面１１ａと、両保持部材１２，１３ の凹状球面１２ａ，１３ａとの当接部に摩擦力を発生させ、球状部材１１をロッ ク保持して、その回転、つまりは第二長手部材３２の屈伸動等を規制する。また 、そのように付勢された基端側保持部材１３を、同じく第一長手部材３１に内蔵 された空圧シリンダ１５の縮小作動によって上記付勢力に抗して球状部材１１か ら離す方向に移動させることにより、上記ロック保持を解除することもできる。

【００１１】 さらに、各凹状球面１２ａ，１３ａは、凸状球面１１ａにおける各凹状球面１ ２ａ，１３ａとの当接部に対する接線の方向と前記各保持部材の付勢方向ＦＤと がなす角度のうち最大のもの、即ち、先端側保持部材１２の凹状球面１２ａの最 上端との当接点を通る接線ＴＬの方向と上記付勢方向ＦＤとがなす角度θＭ、お よび基端側保持部材１３の凹状球面１３ａの最下端との当接点を通る接線ＴＬの 方向と上記付勢方向ＦＤとがなす角度θＭが、基端側保持部材１３の付勢力Ｆが 拡大されて各当接部における法線力Ｎとして顕著に現れる程度に小さくなるよう に形成されている。 ここで、「付勢力Ｆが拡大されて各当接部における法線力Ｎとして顕著に現れ る程度に小さく」とは、大体３０度以下の角度のことをいい、この程度の角度で は、図３からも分かるように、基端側保持部材１３の付勢力Ｆに対する凸状球面 １１ａと凹状球面１２ａ，１３ａの当接部に生ずる法線力Ｎの大きさ（拡大率） がきわめて大きく、したがって、上記当接部に生じる摩擦力もかなり大きなもの となる。ただし、１０度に足りないような角度では、球状部材１１が両保持部材 １２，１３に食い込むおそれがあるので注意を要する。 このため、逆に言えば、空圧シリンダ１５による基端側保持部材１３の付勢力 がそれほど大きくなくても、両保持部材１２，１３による球状部材１１のロック 保持が確実になされ、第二長手部材３２に大きな荷重が作用したような場合でも 、第二長手部材３２の屈伸動等の規制状態を維持することができる。したがって 、空圧シリンダ１５もそれほど伸長力が大きくない小型のもので足り、第一長手 部材３１自体も小型化することができる。

【００１２】 そして、以上説明したようなロック保持機能付球面継手１０が、前述したすべ ての関節部３５に用いられることにより、作業補助アーム２０を、小型であるに もかかわらず、把持具２２に大きな重量の物を把持させたような場合でも、アー ム部全体の形状を一定に保持することができる。

【００１３】

【考案の効果】

以上のように、本考案のロック保持機能付球面継手を用いれば、球状部材が付 勢された保持部材によって挟み付けられることにより、保持部材の付勢力が拡大 され、球状部材と保持部材との当接部に大きな法線力として作用し、その当接部 には大きな摩擦力が生ずることとなるので、保持部材の付勢力が小さくても、球 状部材の十分なロック保持力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るロック保持機能付球面継手の断面
図である。

【図２】上記ロック保持機能付球面継手を用いた作業補
助アームの側面図である。

【図３】クサビ効果による付勢力の拡大率を示す概念図
である。

【符号の説明】

１１ 球状部材 １２，１３ 保持部材 １４ スプリング １５ 空圧シリンダ ＴＬ 接線 ＦＤ 付勢方向 ２０ 作業補助アーム ３５ 関節部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 凸状球面を有する球状部材と、それぞれ
   前記凸状球面と同じ曲率をもってリング状に形成された
   凹状球面を有してなり、前記球状部材を挟むように互い
   に対向して配置されて前記各凹状球面を前記凸状球面に
   当接させることにより前記球状部材を回転自在に保持す
   る一方、前記球状部材を狭み付ける方向に付勢すること
   により前記球状部材をロック保持できる２個の保持部材
   とからなるロック保持機能付球面継手であって、前記凸
   状球面における前記凹状球面との当接部に対する接線の
   方向と前記各保持部材の付勢方向とがなす角度のうち最
   大のものが、前記各保持部材の付勢力が拡大されて前記
   当接部における法線力として顕著に現れる程度に小さく
   なるように、前記凹状球面を形成したことを特徴とする
   ロック保持機能付球面継手。