JPH0657595B2 - 荷重取扱ア−ム機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は吊下げタイプのアームクレーン状をなす荷重取
扱用のアーム機構に関するものである。

〔従来の技術〕

吊下げタイプのアームクレーン状をなす荷重取扱機構と
しては、これまでに種々の構造のものが提案され、これ
らのいくつかは、実際の荷重取扱装置として実用に供さ
れている。

従来の荷重取扱装置に用いられているアーム機構は、、
第７図にスケルトンで示すように、いわゆる仮想定比槓
杆を応用したものが大半で、一点鎖線で表わした仮想槓
杆Ｌの一端側に荷重の支持部となる負荷点Ｗを、同じく
他端側に前記荷重と釣合う力をモータやシリンダ等によ
るアクチエータの出力によって作用させる力点Ｆをそれ
ぞれ形成すると共に、上記負荷点Ｗと力点Ｆの中間に上
記槓杆Ｌを支持する支点Ｓを形成してなり、従来装置の
大半は平行四辺形リンクｌ₁〜ｌ₄を応用したパントグラ
フ状のアーム機構によって上記槓杆Ｌに構成されてい
る。第７図に於て、Ｐ₁〜Ｐ₄は各リンクのピボット点で
ある。

この仮想定比槓杆Ｌを形成する荷重取扱装置は、一旦荷
重とアクチエータによる力とをバランスさせると、アー
ム機構の姿勢を変える際、具体的には、バランス中の荷
重を上下動させるとき当該荷重をいわば無重力状態で人
力によって上下動させることができるという特長があ
り、この点が荷重取扱装置として有用な点である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら、従来の荷重取扱装置では、仮想槓杆Ｌ上に
於て荷物の重量Ｇとアクチエータの出力による力Ｔとが
バランスしているとき、アーム機構の姿勢が変化して
も、負荷点Ｗと力点Ｆの位置は上下、又は左右（前後）
に任意に移動でき、しかも、、これら両点Ｗ，Ｆが移動
しても上記のバランス状態を維持できるようにするた
め、パントグラフ状の平行四辺形リンクによって、この
仮想定比槓杆を形成しなければならないという設計上、
或は、製作上の煩しさがあり、また、少なくとも力点Ｆ
は負荷点Ｗの移動軌跡と相似的な軌跡で移動できる構造
でなければならないため、構造も複雑になるという問題
がある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では、アーム機構に従来の仮想定比槓杆
を形成させなくても、荷重をいわば無重力状態にバラン
スさせることができる荷重取扱機構を提供することを目
的としてなされたもので、その構成は、適宜長さのアー
ムの後端をブラケット等に枢着すると共に、このアーム
の先端側に荷重の支持部を形成し、前記アームの先端側
にアームの後端側から引張力を作用させることにより、
上記アームをその枢着点を中心に上下角運動させるよう
にした荷重取扱アーム機構に於て、上記アームの先端側
に適宜荷重をかけこれに見合う引張力を作用させた状態
での当該アームを任意の角度に傾けた第一の姿勢におけ
る荷重による負荷と当該アームに加わる力と上記これら
の負荷と釣合う引張力との各ベクトルにより形成される
力の三角形の前記引張力の作用線と、前記アームを他の
角度に傾けた第二の姿勢における上記各ベクトルが形成
する力の三角形の引張力の作用線との交点を、上記引張
力を出力するアクチエータの支点としたこと特徴とする
ものである。

〔作 用〕

荷物等による負荷の大きさが一定のとき、アームの姿勢
の如何に拘らず、引張力の大きさはほぼ一定である。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図に拠り説明する。

第１図及び第２図は本発明の原理を説明するための本発
明機構の骨組図、第３図は同じくベクトル図、第４図は
本発明機構を装置化した一例の側面図、第５図はそのＶ
−Ｖ線矢視平断面図、第６図は第４図のVI−VI線矢視断
面図である。

而して、本発明機構が荷重取扱装置として具体化された
一例を示す第４図に於て、１は横向き姿勢のアームで前
端１ａが荷重の負荷部２となると共に、後端１ｂがブラ
ケット３に水平軸によりピボット４されている。尚、負
荷部２は、ここではアーム１の先端１ａにピン止21aさ
れたブラケット２１により形成され、このブラケット
に、側面「状をなす荷重支持アーム２２を垂直軸により
ピン止22aして形成されている。また、上記アーム１は
これと平行な補助アーム１１を有し、この補助アームの
先，後端は、それぞれブラケット２１，３に水平軸でピ
ン止21b，４１されている。

５は、上記アーム１の負荷部２、ここでは、ブラケット
２１に、先端が水平軸によりピン連結５ａ（ピン止21
a）されると共に、先端側がブラケット３に水平軸によ
り連結５ｂされたアクチェータとなるエアシリンダで、
このシリンダ５はそのロッド５１が進退動作されること
により、上記アーム１，１１を、各ピボット４，４１を
中心に上下角運動させ、前記負荷部２と一体に荷重支持
アーム２２を上下角運動させる。尚、エアシリンダ５は
アーム機構の構成部材の自重も支持するが、本発明にお
ける荷重アーム等の自重も含む。

而して、この実施例のアーム１，１１は、第４図の実線
の姿勢が最下方の位置を、また、鎖線の姿勢が最上方の
位置をそれぞれ表わしており、この範囲で上下動する。

また、このように上下動するアーム１，１１等を支持し
ているブラケット３はこれを取付けた支持６の上におい
て平面上で旋回し、更に、荷重支持アーム２２がピン止
22aを中心に平面内で旋回するから、荷重支持アーム２
２は第５図に示す範囲が平面上での可動範囲となる。

尚、上記支柱６は、床Ｆ又は天井Ｓのいずれの側に立設
してもよい。

而して、第４図の装置に於て、エアシリンダ５のロッド
５１を進退させれば、アーム１の負荷部２が上下動し、
荷重支持アーム２２の下端に支持された適宜荷物を上下
させることができる点は、従来装置と変らない。

本発明機構は、アーム１に吊上げ力を作用させるアクチ
ェータたるエアシリンダ５のブラケット３に対するピン
連結５ｂの位置を所定の位置に設定することにより、荷
重が同じであるときアーム１の上下位置の如何に拘ら
ず、当該エアシリンダ５の出力が一定で足りるようにし
たものである。

この原理を第１図〜第３図により説明する。

第１図は、第４図に示した装置のアーム１とエアシリン
ダ５、及び、これらのブラケット３に対する取付点とし
てのピボット４，ピン連結５ｂの点並びに負荷部２の位
置を、アーム１の最上位と最下位におけるスケルトンと
して表わしたものである。

ここで、アーム１はそのピボット４を通る水平線ｇｌに
関して、上方及び下方に夫々高さｈの範囲で上下動を
し、アーム１が最下位に位置付けられているとき、負荷
部２に荷重Ｗが支持されたとすると、この荷重によるベ
クトルabがこの負荷部２に下向きに作用し、この負荷を
支持するエアシリンダ５の出力は、当該シリンダ５の軸
上であって上記負荷部２を通る作用線上において引張力
として作用する。

一方、上記２つの力はアーム１に加わるので、荷重Ｗに
よるベクトルabの下端からアーム１に平行な線分をシリ
ンダ出力の作用線と交叉する側に向けて引くと、第１図
の下方に位置する力の三角形abcが形成される。

一方、上記荷重Ｗを下げたままアーム１を最上位に位置
付けたとき、このアーム１′の負荷部２′からこの荷重
Ｗによるベクトルa′b′を引き、このベクトルa′b′の
下端の点ｂ′から当該アーム１′に平行な線分を引く。
次いで、先に述べたエアシリンダ５の出力を表わすベク
トルacと同じ長さを、上記のアーム１′に平行な線分の
上に負荷部２′を起点としてとると、点c′が得られ、
この点c′と点a′を結び、このアーム姿勢における力の
三角形a′b′c′を形成する。

そこで線分c′a′をアーム１′の後端側、即ち、ピボッ
ト４の側へ延長すると、先の力の三角形abcにおける線
分acの延長線との交点が点５ｂとして得られｘ，ｙの値
が定まる。この交点がエアシリンダ５のピン連結５ｂの
位置、即ち、アクチェータの支点となるのである。

上記の関係を、アーム１の姿勢が最上位から最下位の間
において段階的に示したのが第２図である。

この第２図では、アーム１の各姿勢において同一荷重に
よるベクトル線図が５個の力の三角形a₁b₁c₁〜a₅b₅c₅を
形成している。これらの力の三角形a₁b₁c₁〜a₅b₅c₅の荷
重によるベクトルa₁b₁〜a₅b₅は同じであるから、各力の
三角形は第３図に示すように表わすことができる。

第３図に於て、ａ点を中心に半径acの円弧cgを描くと、
この線上又は極く近くに各点c₁〜c₅がある。このこと
は、各アームの姿勢における各引張力ベクトルac₁〜ac₅
の大きさが略均等であることを意味するから、荷重Ｗ
（ベクトルab）が同一であれば、アーム１の姿勢の如何
に拘らず、エアシリンダ５に作用する引張力（ベクトル
ac₁〜ac₅）は略均等であることを物語っている。

〔発明の効果〕

本発明は以上の通りであるから、横向きのアームの先端
にかかる荷物等による重力に見合う大きさにエアシリン
ダ等によるアクチェータの出力を設定すれば、アームの
姿勢に拘らずアクチェータの出力が一定で足り、従っ
て、本発明機構は吊上げクレーンタイプのアーム機構を
仮想定比槓杆と同等に作用するいわゆるバランサーとし
て作動させることが可能となるから、荷重取扱装置のア
ーム機構の構造を著しく簡略化できる利点がある。

尚、本発明機構におけるアクチェータとしては、実施例
のエアシリンダの支点に設定した点とアームの先端部に
形成される負荷点とを通る作用線上で引張力が作用し、
当該アームを吊上げるように作動するチェーン，ワイ
ヤ、或は、ネジを介したモータ出力を用いることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の原理を説明するための本発
明機構の骨組図、第３図は同じくベクトル図、第４図は
本発明機構を装置化した一例の側面図、第５図はそのＶ
−Ｖ線矢視平断面図、第６図は第４図のVI−VI線矢視断
面図。第７図は従来の荷重取扱装置の骨組図である。 １……アーム、２……負荷点、３……ブラケット、４…
…ピボット（アームの支点）、５……エアシリンダ、5b
……エアシリンダの支点、６……支柱

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】適宜長さのアームの後端をブラケット等に
   枢着すると共に、このアームの先端側に荷重の支持部を
   形成し、前記アームの先端側にアームの後端側から引張
   力を作用させることにより、上記アームをその枢着点を
   中心に上下角運動させるようにした荷重取扱アーム機構
   に於て、上記アームの先端側に適宜荷重をかけこれに見
   合う引張力を作用させた状態での当該アームを任意の角
   度に傾けた第一の姿勢における荷重による負荷と当該ア
   ームに加わる力と上記これらの負荷と釣合う引張力との
   各ベクトルにより形成される力の三角形の前記引張力の
   作用線と、前記アームを他の角度に傾けた第二の姿勢に
   おける上記各ベクトルが形成する力の三角形の引張力の
   作用線との交点を、上記引張力を出力するアクチエータ
   の支点としたことを特徴とする荷重取扱アーム機構。