JPH07126000A - 荷役装置の流れ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 荷役装置の載置されている床面が傾斜してい
る場合でも、可動範囲のすべての領域でバランスさせ荷
役アームが床面の傾斜方向に流れるのを防止しようとす
る。 【構成】 ２本以上のアームで構成される荷役機構の基
部に垂直シリンダを設け該アームの先端に作用する重量
物とバランスするよう流体圧を加えて重量物の手動操作
を容易にした荷役装置で、重力方向となす角度を検出し
て流体圧アクチュエータに適正な圧力を供給し、前記ア
ームと重力方向とのなす角度が変化したことに起因して
発生する該アームの、垂直シリンダの方向への自由な移
動と直角方向への自由な移動とを防止するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アームの下端に吊り下
げた重量物を無重力の状態に置き換えて、この重量物の
移動操作が水平、上下及び旋回操作と同時もしくは単独
にできる３次元動作が可能な荷役装置に係り、特に荷重
を２本のアームを用いて空中にバランスして静止させる
荷役装置の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の荷役装置は、例えば、特公昭５５
−４０５２０号に開示されているように垂直方向は垂直
シリンダ内の圧力を減圧弁によって調整し、水平方向は
荷重状態に合わせてバランスウエイトを取り付けてバラ
ンスさせ先端を手動で操作して重量物を移動させる装置
がよく知られている（図８）。

【０００３】また、図９に示す如く、図８に図示のバラ
ンスウエイトの代わりにバネを用いて水平方向に関し可
動範囲の広い領域で自由移動を拘束、あるいは図１０の
ように流体圧水平シリンダに一定圧力を作用させて同様
の拘束（流れ防止）を行なっている場合も多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
荷役装置にあっては、いずれの荷役装置においても、荷
役装置の載置されている床面が傾斜している場合、荷役
アームが床面の傾斜方向に流れるのをいずれも防止する
ことができない。また、バネあるいは一定圧のシリンダ
を用いる方法は可動範囲のすべての領域でバランスさせ
ることは困難であり、このため回転部摺動部に抵抗を与
えて防止させることが行われるが、このことは、先端を
手動で操作するときに抵抗となり、操作性を阻害すると
いう問題点を有している。

【０００５】本発明の目的とするところは、荷役装置の
載置されている床面が傾斜している場合でも、可動範囲
のすべての領域でバランスさせ荷役アームが床面の傾斜
方向に流れるのを防止しようとすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】荷重を支持するアームの
角度が重力方向に対して変化することに起因しているこ
とから、本発明は、バランスに影響を与える所要の角度
を検出し水平シリンダを上記角度の検出値を利用して制
御しようとするものである。いま、図２を用いて床面の
傾斜の影響を求める。まず、床面の傾斜のないとき水平
シリンダへの圧力は荷重と水平アームの重心Ｇに作用す
る重力Ｗ₀ のＡＢ方向分力ｆ₂₀とＡＤ方向分力ｆ₁₀がリ
ンクＢＤ及びリンクＥＤに作用する力とバランスするよ
うにしたい。

【０００７】すなわち、ＢＤ方向は、 また、ＥＤ方向は となり、水平バランス力は、 となればよい。したがって、水平シリンダには、上記の
力を受圧面積で割った圧力を作用させれば常にバランス
することになる。

【０００８】ところが、床面が図２のように荷役装置が
前屈みに傾斜すると、上記の分力は、それぞれｆ₂₀から
ｆ₂₁と増加し、ｆ₁₀からｆ₁₁へと減少するので、（１）
式の水平バランス力は大きくなる必要が生ずる。これを
水平と同様に制御しているのでは、水平バランス力が不
足し、アームと荷重は前方へ流れることになる。このた
め、床面の傾斜を検出して、その分の補正をすればよ
い。また、（１）式から明らかなように床面が水平であ
っても水平バランス力は、θ₁ 、θ₂ の値により変化す
るので水平シリンダに作用する圧力を一定とする方法で
は完全なバランスは保てない。完全なバランスを保つた
めには、角度θ₁ 、θ₂ を検出して床面の傾斜の補正と
同様の制御をすればよい。

【０００９】このようにして本発明の荷役装置の流れ防
止装置は、２本以上のアームで構成される荷役機構の基
部に垂直シリンダを設け該アームの先端に作用する重量
物とバランスするよう流体圧を加えて重量物の手動操作
を容易にした荷役装置の載置場所によって生じる重力方
向となす角度を検出し、流体圧アクチュエータに適正な
圧力を供給して、アームと重力方向とのなす角度が変化
したことに起因して発生するアームの、垂直シリンダの
直角方向への自由な移動を防止するように構成してい
る。

【００１０】また、流体圧アクチュエータに水平保持回
路を設けて、アームを備えて旋回する部位に、重力方向
に拘らず該旋回する部位の水平を保つようにする。

【００１１】さらに流体圧アクチュエータによる垂直シ
リンダと直角方向への自由な移動の流れ防止を、その設
置された床が水平のときのバランスがとれるよう一端に
バランスウェイトを設置し、床の傾斜角を検出して制御
するようにする。

【００１２】そして、床が水平のときの水平バランス
を、ばねを用いて概略平衡を取り、床の傾斜角を検出し
て制御するようにする。

【００１３】あるいは、床が水平のときの水平バランス
を、流体圧シリンダによって平衡を取り、床の傾斜角を
検出して別の流体圧アクチュエータを制御するようにす
る。

【００１４】

【作用】荷役装置の載置された床面がある傾斜を持って
いた場合、荷役装置の傾斜をアームと重力方向となす角
度を検出すもことにより行う。この検出した傾斜角度に
応じて流体圧アクチュエータに適正な圧力を供給して、
アームと重力方向とのなす角度が変化したことに起因し
て発生するアームの垂直シリンダの方向への自由な移動
と直角方向への自由な移動とを防止する。このようにす
ることにより、荷役装置の載置されている床面が傾斜し
ている場合でも、可動範囲のすべての領域でバランスさ
せ荷役アームが床面の傾斜方向に流れるのを防止するこ
とができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１〜図２には、本発明に係る荷役装置の流れ防止装置の
一実施例が示されている。図１は水平状態では従来のバ
ネ力を用いてほぼ水平バランスさせた図９の荷役装置に
おいて、床を傾斜させたときに有効な本発明の流体圧制
御装置に関する実施例である。

【００１６】図において、１は荷役装置の本体であり、
２は本体１に設けられた水平方向溝で、３は水平方向溝
２を転動するローラである。４は、本体１が傾斜したと
きにも、水平方向バランスを維持するために設けたピス
トンロッドであり、５はピストンロッド４に力を作用さ
せる流体圧シリンダである。６は流体圧シリンダ５のロ
ッド側ポートで、このロッド側ポート６を通してローラ
３の軸に水平バランス力を与える。７は流体圧シリンダ
５のヘッド側のポートでピストンロッド４に作用する力
を調整するための流体圧を作用させる。８はウエイトで
あって、常に垂直方向を向くよう支持点が軸受で支持さ
れている。９は、本発明の流体圧装置に流体圧を供給す
るための流体圧源である。１０は傾斜検出弁である。１
１はウエイト８との間に設けた引張バネである。１２は
傾斜検出弁１０に内蔵されたスプールで一端は引張バネ
１１が取り付けられている。１３は入口ポートで、流体
圧源９に繋がれており、１４は出口ポートであり、１５
はフィードバック流路でスプール１２に引張バネ１１に
釣り合う力を発生するための流体圧を供給する。１６は
圧力室で、出口ポートの流体圧を引張バネ１１と対抗す
る方向に作用させる。１７は排出ポート、１８は出力配
管である。

【００１７】２０は制御圧発生弁であり、流体圧源９の
供給を受けて流体圧シリンダ５への制御圧力を出力す
る。２１は制御圧発生弁２０に内蔵されたスプールで、
２２は設定バネである。２３は検出圧室であり、２４は
出力圧室である。２５は入口ポートで流体圧源９に繋が
れており、２６は出口ポートで流体圧シリンダ５に水平
バランスを行うための圧力を供給する。２７は流体通路
で、２８は排出ポート、２９は出力配管である。３０は
調整圧発生弁で、流体圧シリンダ５へ調整圧を供給す
る。３１は調整圧発生弁３０に内蔵されたスプールで、
３２は設定バネ、３３は出力圧室で、この出力圧室３３
の圧力が設定バネ３２と釣り合う。３４は流通路であ
り、３５は入口ポート、３６は出口ポート、３７は排出
ポート、３８は出力配管である。

【００１８】次に、図１に図示の実施例の動作について
説明する。図１は、荷役装置が図２に示す如く前方に１
５゜傾斜したときの傾斜検出弁１０とウエイト８との幾
何学的配置を示している。この荷重装置の傾斜角は、前
方には最大１５゜まで傾斜しても水平バランスが成立す
るよう構成されている。すなわち、傾斜検出弁１０が図
２の状態では引張バネ１１は自由長となっており、スプ
ール１２には入口ポート１３を開いて出口ポート１４に
圧力を発生させるとフィードバック流路１５によって出
口圧力が圧力室１６に作用し入口ポート１３を閉じて出
口圧力が発生しないようになるまでスプールを引っ張っ
てウエイト８に対抗しようとする。このため、入口ポー
ト１３の位置関係が不正確な場合には、出口圧力は僅か
に発生するが入口ポート１３の位置精度を高めることで
引張バネ１１の力と同様に出口圧力を零にすることがで
きる。

【００１９】この出口圧力は、制御圧発生弁２０の検出
圧室２３に作用する。この検出圧室２３が零であるか
ら、設定バネ２２の設定力と出力圧室２４の圧力による
力とが釣り合うことになる。すなわち、設定バネ２２の
力によりスプール２１が押されて、入口ポート２５が開
くと出口ポート２６の圧力が上昇し、この圧力は流体通
路２７を通って出力圧室２４に入り、設定バネ２２の設
定力と釣り合う。設定バネ２２の設定力をＦ、出力圧室
２４の受圧面積をＡ_ｃ、出力圧をＰ_１とすると、 Ｆ＝Ａ_c Ｐ₁ …………………………………………（２） が成立する。この（２）式のＰ₁ は、流体圧シリンダ５
に最大の圧力を供給するものでなければならない。その
理由は、荷役装置の本体１が前方に最大の傾斜（本実施
例では、１５゜）をしているとき、荷役装置の荷重及び
それを支持しているアームが前方に流れないよう流体圧
シリンダ５に最大の圧力を与えてピストンロッド４を最
大の力で後方に引くようにすべきだからである。この流
体圧シリンダ５のヘッド側には、調整圧力を与えるため
の調整圧発生弁３０を備えている。

【００２０】次に、その作用を説明するため傾斜がない
場合の本実施例の流体圧制御装置について示す。傾斜が
ない場合には、本実施例では、ピストンロッド４に力を
与える必要がない。すなわち、本実施例では、バネ力を
用いて傾斜がないときにはバランスが取られているから
である。

【００２１】しかし、流体圧シリンダ５のロッド側ポー
ト６には制御圧発生弁２０からの圧力が作用して流体圧
シリンダ５を後方に引く力を発生させる。このように傾
斜がないときに流体圧シリンダ５のロッド側に発生する
力をキャンセルするためには、ヘッド側に同じ力を発生
するようにすればよい。すなわち、ヘッド側の受圧面積
をＡ_h 、ロッド側の受圧面積をＡ_r 、傾斜零のときのロ
ッド側圧力をＰ₀ とすると、ヘッド側の調整圧力Ｐ
_h は、 とすればよい。一方、制御圧発生弁２０の設定バネ２２
との釣り合いは検出圧室２３の受圧面積をＡ_d 、その圧
力をＰ_d0とすると、（２）式に対して、 Ｆ＝Ａ_c Ｐ₀ ＋Ａ_d Ｐ_d0 …………………………………………（４） となる。

【００２２】上記ヘッド側の調整圧力Ｐ_h を発生する調
整圧発生弁３０は、設定バネ３２の力ｆとＰ_h が出力圧
室３３に作用して釣り合う。

【００２３】すなわち、出力圧室３３の受圧面積をａと
すると、 ｆ＝ａＰ_h …………………………………………（５） の関係が成り立つ。すなわち、調整圧発生弁３０の設定
バネ３２がｆの力でスプール３１を押し、入口ポート３
５を開くと、出口ポート３６へ流体圧源９の流体が流入
し、流通路３４を通して出力圧室３３の圧力が（５）式
によりＰ_h になったときスプール３１は設定バネ３２を
押し返して入口ポート３５を閉じる。排出ポート３７
は、ピストンロッド４がアームの作用によって動かされ
流体圧シリンダ５内に引き込まれたときにも、ヘッド側
の圧力がＰ_h になるよう出力配管３８の圧力を排出する
ために必要である。

【００２４】次に、この荷重装置の本体１が後方に１５
゜傾斜したときを考える。傾斜検出弁１０は本体１に取
り付けられているから図１の方向と反対に後方に１５゜
傾斜し、ウエイト８は傾斜検出弁１０から図１のときの
ウエイト８の位置を基準にして傾斜零のウエイト８の位
置の２倍分移動する。このために引張バネ１１を傾斜零
のときの２倍の力で引張り、したがって、スプール１２
には、その力が作用するため圧力室１６には傾斜零の圧
力の２倍が発生して始めて引張バネ１１の力と釣り合
う。

【００２５】傾斜零のときの圧力は、圧力室１６の圧力
と制御圧発生弁２０の検出圧室２３とは出力配管１８で
連結されていることからＰ₀ である。したがって、制御
圧発生弁２０は、本体１が後方に１５゜傾斜したとき
（４）式に代って、 Ｆ＝Ａ_c Ｐ₂ ＋２Ａ_d Ｐ_d0 …………………………………………（６） によるＰ₂ の圧力を出力する。ここで、この荷重装置の
後方への傾斜を１５゜に制限して良い場合には、 Ｐ₂ ＝０ …………………………………………（７） にしてよい。こうすることによりピストンロッド４の押
す力は最大となる。この結果（６）式は、 Ｆ＝２Ａ_d Ｐ_d0 …………………………………………（８） となる。

【００２６】また、（８）式と（４）式より Ａ_d Ｐ_d0＝Ａ_c Ｐ₀ …………………………………………（９） となり、（８）式と（２）式から Ａ_c Ｐ₁ ＝２Ａ_d Ｐ_d0 …………………………………………（10） となり、したがって（９）式と（10）式より Ｐ₁ ＝２Ｐ₀ …………………………………………（11） となる。すなわち、制御圧発生弁２０は、本体１が前方
に傾斜しているときの出力圧力Ｐ₁ は、傾斜零のときの
出力の２倍になっている。

【００２７】次に、他の実施例について述べる。図１０
のように流体圧水平シリンダに一定圧を作用させる方法
では実際にはバランスをとることができない。ここで他
の実施例を説明する前に荷役装置の傾斜が零の場合の流
体圧水平シリンダに作用すべき力について述べる図２に
より荷役装置に作用する力について考えると、まず、荷
重によりＡ点に作用するＷ、Ｇ₁ 点により作用する第１
アームの重量ｗ₁ 、第２アームの重心Ｇ₂ に作用する重
量ｗ₂ 、平行四辺形アームの重心Ｇ₃ に作用する重量ｗ
₃ 及びもう１つの平行四辺形アーム（短）の重心Ｇ₄ に
作用する重量ｗ₄ 、支点Ｏの周りで荷重Ｗに釣り合うた
めに垂直シリンダに加えられる力Ｆｖ、流れ防止用の水
平シリンダのロッドの取付点Ｑに加えられる力Ｆ_H が上
げられる。荷役装置が傾斜零である場合には、アームが
どのように動いても荷重Ｗは支点Ｄの周りに力Ｆ_v と釣
り合っているため水平方向のバランスを崩すことはな
い。しかし、ｗ₁ 、ｗ₂ 、ｗ₃ 、ｗ₄ は水平方向のバラ
ンスを崩す。この中でｗ₄ は軽量であるのでほとんど影
響を与えない。

【００２８】次に、ｗ₁ を平行四辺形リンクの軸心への
分力ｆ₁ 、ｆ₂ に分けると、 が成立する。ｆ₁ は第１アームにおいてＣ点の周りでＢ
点に作用するｆ₄ と釣り合う。

【００２９】 ｆ₂ はＣ点で第２アームに作用しＦ点の周りでＥ点に作
用するｆ₅ と釣り合う。 ｆ₄ 、ｆ₅ は、それぞれ平行四辺形アームに反力として
作用しＤ点に水平力ｆ_h1を生ずる。 ｆ_h1＝ｆ₄ ｃｏｓθ₁ −ｆ₅ ｃｏｓθ₂ ………………………（15） ここで（12）式から（15）式を整理すると、ｆ_h1は、 となる。

【００３０】次に、ｗ₂ はＦ点の周りでＥ点の力ｆ₆ と
釣り合い短い平行四辺形アームの軸心に対し力ｆ₇ を与
える。 ｆ₇ はＤ点で水平力ｆ_h2を与える。 さらにｗ₃ はＤ点に対し水平力ｆ_h3を与える。 水平シリンダに作用すべき力Ｆ_H は、（16）式、（18）
式、（19）式より となる。すなわち、 となる。

【００３１】次に、図５により図４の荷役装置が前方に
α゜傾斜した場合を考える。まず荷重Ｗの垂直シリンダ
の方向成分に関してはＤ点の周りに垂直シリンダに加え
られるＦ_v と釣り合うがｗの垂直シリンダと直角をなす
方向成分は、ＷｓｉｎαはＦ点の周りのモーメントを受
けてＤ点を移動させる。Ｗｓｉｎαに対抗するために
は、Ｄ点に の力を反対する方向に作用させなければならない。

【００３２】ｗ₁ 、ｗ₂ 、ｗ₃ の垂直シリンダの方向成
分ｗ₁ ｃｏｓα、ｗ₂ ｃｏｓα、ｗ₃ ｃｏｓαによる垂
直シリンダと直通の方向に対する流れ防止は、（20）式
で求めたＦ_H のｗ₁ 、ｗ₂ 、ｗ₃ をそれぞれｗ₁ ｃｏｓ
α、ｗ₂ ｃｏｓα、ｗ₃ ｃｏｓαとした力で釣り合う。
垂直シリンダに直角方向のｗ₁ 、ｗ₂ 、ｗ₃ の方向成分
ｗ₁ ｃｏｓα、ｗ₂ ｃｏｓα、ｗ₃ ｃｏｓαによるＤ点
で垂直シリンダに直角方向の力ｆ_{h α}は、 であり、ｆ_{h α}に対抗する力を新たに加えなければなら
ない。以上の荷役装置が前方にα゜傾斜したことによ
り、新たに水平シリンダに加えるべき力をＦ_Hhとする
と、 となる。

【００３３】図３は、以上述べたＦ_Hhの力を発生する流
体圧力を発生するための実施例である。５０は図５に述
べた水平シリンダで垂直シリンダの軸心に対してθ₃ の
角度で取り付けられている。５１は傾斜演算弁、５２は
掛算出力弁、５３は流体圧源、５４は平行リンク関係
弁、５５は荷重関係弁、５６は割算弁、５７は割算出力
弁、５８は第１アーム関係弁、５９は第１アーム出力弁
である。６０は流体圧源回路で掛算出力弁５２、平行リ
ンク関係弁５４、荷重関係弁５５、割算弁５６、第１ア
ーム出力弁５９に流体圧を供給する。

【００３４】６１は出力回路で、上記（21）式の結果を
流体圧として水平シリンダに供給する。６２はｓｉｎα
回路で図１の傾斜検出弁５９と同様の機能を持つ弁から
出力される。６３は平行リンク関係弁５４の出力回路、
６４は荷重関係弁５５の出力回路、６５は割算弁５６の
出力回路、６６はｓｉｎθ₂ 回路、６７はｓｉｎθ₁ 回
路、６８は第１アーム出力弁５９の出力回路である。６
９はｓｉｎαポートで、７０はｓｉｎαのための流通路
である。７１は位置決め用のバネであり、７２は指令圧
ポートで、７３は圧力室である。圧力室７３の受圧面積
に指令圧ポート７２の圧力が作用し、位置決め用のバネ
７１と釣り合った位置がレバー７４の位置を決める。７
５は圧力室で流通路７０のｓｉｎαに相当する圧力が作
用する。

【００３５】７６はピストンであり、バネを介して作用
点７７に力を与える。７８は支点であり、レバー７４を
支持する。７９は作用点であり、この点の力は、支点７
８の周りのモーメントを同じにするように作用点７７の
力と釣り合う。８０はバネであり、８１の弁体に作用し
て、流体圧ポート８２を開き、圧力室８３の圧力を上げ
て、その受圧面積に作用する力と釣り合う。８４は流通
路で、流体圧ポート８２から流入した圧力を圧力室８３
に伝える。８５は出力ポートで、出力回路６１に繋がっ
ている。８６はｃｏｓθ₂ 回路、８７はｃｏｓθ₂ ポー
トで、８８は圧力室である。８９は他の圧力室であり、
圧力室８８、８９の力によって、出力ポート９０の圧力
が制御される。

【００３６】９１は流通路で、圧力室９２の圧力を出力
回路６３に伝える圧力室９２の受圧面積をａ_l1、圧力室
８９の受圧面積をａ_l2、圧力Ｐ₀ 、圧力室９２の受圧面
積をａ_l3、圧力Ｐ_l とすると、 Ｐ_l ａ_l3＝ａ_l1ｃｏｓθ₂ ＋ａ_l2Ｐ₀ ………………………………(23) が得られる。９１は流体圧ポートで、圧力室８８、８９
の力によって開き、圧力室９２の力が圧力室８８、８９
の力の和に釣り合うと閉じられる。９４はウェイト回
路、９５はウェイトＷの重量によって変わるウェイト回
路ポートで、９６は圧力室である。９７はスプールで、
９８は他の圧力室であり、圧力室９６、９８の力によっ
て出力ポート９９の出力ポートの圧力が制御される。

【００３７】１００は圧力室で、出力ポートの圧力が作
用して圧力室９６、９８の力の和として釣り合って流体
圧ポート１０１を閉じる。ウェイトポートの圧力Ｐ_w 、
圧力室９６の受圧面積をａ_w1、圧力室９８の受圧面積を
ａ_w2、圧力Ｐ_d 、圧力室１００の受圧面積をａ_w3、圧力
Ｐ₀ とすると、 ａ_w3Ｐ₀ ＝ａ_w1Ｐ_w ＋ａ_w2Ｐ_d ………………………………(24) が得られる。１０２は流通路で、圧力室１００の圧力と
出力回路６４の圧力を連通させている。１０３は連通口
で、流体圧ポート１０１と連通して流体圧源５３の流体
を割算弁５６に供給する。１０４はｓｉｎ（θ₁ ＋
θ₂ ）回路で、図５のθ₁ ＋θ₂ の角度を図１に図示の
傾斜検出弁１０と同じ原理で流体圧として生成した弁の
出力に繋がっている。１０５はｓｉｎ（θ₁ ＋θ₂ ）圧
力室、１０６は出力ポートで出力回路６５と繋がり、さ
らに、ウェイト関係弁５５の圧力室９８に繋がる。

【００３８】１０７はスプールで、１０８はスプール１
０７内に設けられていた流通路で、一端は、出力回路６
５と出力ポート１０６を介して繋がり、他端は、割算出
力弁５６に繋がっている。１０９は流体圧ポート、１１
０はスプール１０７内に設けられた他の流通路で流体圧
ポート１０９を介し流体圧源４と繋がり、１１１は位置
決めバネでスプール１０７を介してｓｉｎ（θ₁ ＋
θ₂ ）圧力室１０５に作用する力に釣り合って圧縮され
割算出力弁５６の先端の位置Ｙを位置決めする。１１２
はレバーで、１１３は支点であり、割算出力弁５６によ
る力と作用点Ｂの力とを支持する。１１４は割算出力弁
５６に流体圧を供給する流体圧ポート、１１５は出力ポ
ートで、割算弁５６のスプール１０７に設けた流通路１
０８を介してウェイト関係弁５５の圧力室９８と繋がっ
ている。

【００３９】１１６はスプール、１１７は圧力室で、１
１８は流通路であり、出力ポート１１５と圧力室１１７
とを繋ぐものである。１１９はバネであり、１２０はロ
ッドである。ロッド１２０の作用点Ｙに掛かる力により
バネ１１９を介し、スプール１１６が動き、流体圧ポー
ト１１４を開き圧力室１１７の圧力を高める。レバー１
１２の作用点Ｂに作用する力Ｆ_B はロッド１２０の作用
点Ｙに以下の関係式で繋がり圧力室１１７の圧力Ｐ_d を
決定する。 １２１は作用点Ｂに作用する力Ｆ_B を与えるバネで、１
２２はピストンであり、１２３は圧力室で、出力回路６
８の圧力をピストン１２２を介しバネ１２１に与える。
１２４はｓｉｎθ₂ ポート、１２５はｃｏｓθ₁ ポート
であり、１２６は位置決めバネで、１２７は圧力室であ
る。ｓｉｎθ₂ ポート１２４の圧力は、流通路１２８
Ａ、１２８Ｂによりスプール１２９で形成されるそれぞ
れの圧力室１２７及び圧力室１３０に繋がっている。位
置決めバネ１２６は圧力室１２７Ａの圧力ｃｏｓθ₂ に
よる力と圧力室１２７Ｂの圧力ｓｉｎθ₂ の圧力室によ
る力と釣り合って圧縮される。１３１はピストンであ
り、１３２はバネで圧力室１３０に作用する圧力ｓｉｎ
θ₂ と釣り合って、ロッド１３３の先端Ｃに力を与え
る。１３４はレバーであり、１３５はロッドで、１３６
はバネであり、１３７はスプールで、１３８は流体圧ポ
ートである。

【００４０】ロッド１３５に作用する力Ｆ₁ は、圧力室
１３０の受圧面積Ａ₁₁と圧力ｓｉｎθ₂ 及び作用点Ｚ及
びＣの位置関係により となる。作用点Ｚの位置は、ｃｏｓθ₁ の圧力室１２７
Ａ及びｓｉｎθ₂ の圧力室１２７Ｂに作用する力と釣り
合う位置決めバネ１２６によって決められる。一方、ロ
ッド１３５に作用する力Ｆ₁ は、バネ１３６を介してス
プール１３７に与えられ流体圧ポート１３８を開く。

【００４１】１３９は圧力室で、１４０は流通路であ
り、流体圧は流通路１４０を通って圧力室１３９に流入
し、圧力室１３９の圧力が高まって（２６）式のＦ₁ と
釣り合って初めて流体圧ポート１３８を閉じる。１４１
は出力ポートで、第１アーム出力回路６８に繋がり圧力
室１２３に第１アーム出力弁５９の出力圧力を供給す
る。

【００４２】ここで、図３の実施例は（２２）式を実現
するものであるから図３の諸元を決定する方法について
説明する。第１アーム関係弁５８のにおいて、バネ１２
６の変位量ｘ₁ 、バネ定数ｋ₁ 、圧力室１２７Ａ、１２
７Ｂの受圧面積をａ₁₁、ａ₁₂とすると、 ｋ₁ ｘ₁ ＝ａ₁₁ｃｏｓθ₂ ＋ａ₁₂ｓｉｎθ₂ ………………………(27) が成立する。（27）式のｘ₁ はロッド１３３の作用点Ｚ
の支点Ｏからの距離に対応する。また、 ９の受圧面積をＡ₁₂、圧力をＰ₁ 、固定バネの力Ｆ_s と
すると、 Ｆ₁ ＝Ａ₁₂・Ｐ₁ ＋Ｆ_s ……………………………………(28) が成立する。（26）式、（27）式、（28）式よりＰ
₁ は、 となる。

【００４３】割算弁５６においては、バネ１１１の変位
量ｘ_d 、バネ定数ｋ_d 、圧力室１０５の受圧面積をａ_d
とすると、 ｋ_d ｘ_d ＝ａ_d ｓｉｎ（θ₁ ＋θ₂ ） ………………………………(30) が成立する。 て圧力室１２３の受圧面積をＡ_d2とすると、 Ｆ_B ＝Ａ_d2Ｐ₁ ………………………………………(31) となる。

【００４４】（25）式、（31）式より、 が得られる。さらに、（24）式と（32）式より、 が得られる。さらに（23）式と（33）式より、 が得られる。

【００４５】傾斜演算弁５１において、バネ７１の変位
量ｘ_i 、バネ定数ｋ_i 、圧力室７３の受圧面積ａ_i 、圧
力Ｐ_l 、圧力室７５の受圧面積Ａ_i 、レバー７４の作用
点Ａの力Ｆ_i 、ＯＡ＝ｘ_i ｍａｘとすると、 ａ_i Ｐ_l ＝Ｒ_i ｘ_i ………………………………………(35) が得られる。さらに、（34）式、（35）式、（36）式よ
り、 となる。

【００４６】Ｆ_HhとＦ_i を比較してＦ_i はＦ_Hhに比例す
ればよいから、 さらに（29）式を考慮して、 となればよい。ここで、Ｃ₂ ＝１／Ｃ₁ である。

【００４７】掛算出力弁５２は、レバー７４の作用点Ａ
に作用する力Ｆ_i を圧力にしたがってシリンダ５０にお
ける力が（２２）式で求めたＦ_Hhになるようにシリンダ
の受圧面積をＡ_m 、レバー７４の作用点Ａの力Ｆ_i の間
で、 Ａ₀ Ｆ_i ＝Ａ_m Ｆ_Hhｓｉｎθ₃ ……………………………………（44） を成立させればよい。ここで、ｓｉｎθ₃ は、シリンダ
５０を荷役装置に設置したときに決定される定数であ
る。

【００４８】図６には、本発明のさらに別な実施例が示
されている。図において、図４で説明した荷重Ｗ、第１
アーム、第２アーム、平行四辺形アーム（長・短）、垂
直シリンダ、水平シリンダの他に、これらを旋回させる
旋回台が台車上に取り付けられている。すなわち、２０
０は荷役アームであり、２１０は旋回台、２２０は傾斜
検出弁で、図１に図示の傾斜検出弁１０と同様の機能を
有するものである。２３０は台車の固定フレーム、２４
０は油圧シリンダ、２５０は台車の履帯付走行体であ
る。台車は荷役アーム２００を載せて傾斜地を走行する
ため荷役アーム２００は傾斜のための自由移動を起こ
す。また、荷役作業のとき作業者が旋回台のまわりに荷
役アーム２００を回すと、アームの傾斜は、その度に変
化することになる。このような装置において、荷役アー
ム２００の旋回台上部に傾斜検出弁２２０を取り付けて
おき、旋回によって生ずる荷役アーム２００の傾斜の変
化をとらえて、固定フレーム２３０の傾斜を油圧シリン
ダ２４０の制御によって補正しようとするものである。

【００４９】図７は、そのための回路図である。図にお
いて、２０１は荷役アーム２００の旋回上部、２１０は
旋回台、２２０は傾斜検出弁、２３０は台車の固定フレ
ーム、２４０は油圧シリンダ、２５０は台車の走行体で
あり、これらは図６のそれぞれに対応するものである。
２６０はサーボ切換弁、２７０は減圧弁、２８０は油圧
源、２９０は油圧タンク、３００は固定絞り、３１０は
リミットスイッチ、３２０は方向切換弁を示す。３３０
は台車の支持部で、固定フレーム２３０の一端を支持
し、他端は、油圧シリンダ２４０で支持されている。こ
の台車は支持部３３０と油圧シリンダ２４０のみによっ
て支持されていて、これらは台車の左右だけでなく、前
後にも互いにずれている。

【００５０】３４０は支持部３３０側に取り付けられた
ドックである。このドック３４０は、油圧シリンダ２４
０を制御するとき荷役アーム２００の方向と油圧シリン
ダ２４０の方向が変わり、台車の傾斜は左右だけでなく
前後にも制御される。傾斜検出弁２２０は、図６に示す
如く、旋回台上部２０１に取り付けられていてアームの
方向のみの傾斜の検出が可能である。図７の傾斜検出弁
２２０は、図１のそれと全く同じである。すなわち、２
２１はウェイトであって、常に垂直方向を向くよう支持
点が軸受２２２で支持されている。２２３はウェイト２
２１との間に設けられた引張バネ、２２４はスプール
で、一端は引張バネ２２３が取り付けられている。

【００５１】２２５は入口ポートで、油圧源２８０に繋
がれており、２２６は出力ポート、２２７は圧力室で、
内部の圧力が引張バネ２２３の力と釣り合っている。２
２８は連通路で、この連通路２２８は、出力ポート２２
６の圧力を圧力室２２７に導く作用を有している。２４
１は油圧シリンダ２４０のロッドであり、固定フレーム
２３０を支持し、２４２はヘッド側ポート、２４３はロ
ッド側ポートである。サーボ切換弁２６０は、傾斜検出
弁２２０が水平のとき油圧シリンダ２４０の動きを静止
させる機能を持っている。２６１は油圧源ポート、２６
２は出力Ａポート、２６３は出力Ｂポート、２６４はス
プール、２６５は圧力室で傾斜検出弁２２０の出力ポー
ト２２６と連通している。

【００５２】２６６は設定ばねで、常に圧力室２６５の
圧力とつり合っている。図の状態では傾斜検出弁２２０
は、荷役アームの荷重の方向に最大に傾斜しているた
め、設定ばね２６６の力が大きくサーボ切換弁２６０の
出力Ｂポート２６３を開き、油圧源ポート２６１と繋が
って傾斜を水平にするための制御を行う。傾斜検出弁２
２０が荷重を良くする方向（図と逆の方向）に傾くとき
には、傾斜検出弁２２０は、引張ばね２２３の力が大き
くなるため検出圧力が高まり設定ばね２６６の力は圧力
室２６５の圧力に押されて出力Ｂポート２６２を開き、
油圧源ポート２６１と繋ぎ、出力Ａポートは排出ポート
に繋がる。２６７、２６８は排出ポートである。減圧弁
２７０は、固定フレーム２３０に作用する力を保持する
ため油圧シリンダ２４０のヘッド側ポートに常に一定の
圧力をかけておくためのものである。

【００５３】２７１は入口ポートで油圧源に繋がれてお
り、２７２は出力ポートで油圧シリンダ２７６のヘッド
側ポートに繋がれている。

【００５４】２７３は排出ポートであり、２７４はスプ
ールで２７５は圧力室、２７６は設定ばね、２７７は連
通路、２７８はドレンポートである。設定ばね２７６
は、常に圧力室２７５の圧力と釣り合っており、圧力室
２７６の圧力が低くなるとスプール２７２を押して入口
ポート２７１を開き連通路２７７を通って圧力室２７５
の圧力を高めて入口ポート２７１を閉じる。逆に圧力室
２７５の圧力が高くなり過ぎると、スプール２７４によ
り設定ばね２７６が押されて排出ポート２７３が開か
れ、圧力室２７５の圧力を低下させる。ここで述べた設
定ばね２７６は、台車の固定フレーム２６０に作用する
力を油圧シリンダ２４０で支持するために必要な圧力が
圧力室２７５に発生するよう定められている。３００は
絞り弁であり、図の状態で、油圧シリンダ２４０のヘッ
ド側のポート２４２の圧力を排出させようとしたとき、
減圧弁２７０から過大な圧力が流入するのを防止する役
割をもつ。

【００５５】３１０はリミットスイッチであり、荷役ア
ーム２００が回転して傾斜検出弁２２０の方向が逆にな
るとき、方向切換弁２２０のソレノイドに指令を発生す
るよう構成されている。３２０は方向切換弁であり、傾
斜検出弁２２０の傾斜方向と固定フレーム２３０の傾斜
方向が同じ場合には、方向切換弁３２０のＡポートは、
Ｈポート（ヘッド側）に繋がりＢポートはＲポート（ロ
ッド側に繋がる）しかし傾斜検出弁２２０を設置した荷
役アーム２００が例えば、１８０゜回転すると、傾斜検
出弁２２０の傾斜方向は逆になる。このため、傾斜検出
弁２２０の出力圧力は、高まりサーボ切換弁２６０の圧
力室２６５の圧力が高まるため、設定ばね２６６は押さ
れて油圧源ポート２６１を出力Ａポート２６２に切換え
る。一方、荷役アーム２００が１８０゜回転すると同時
にドック３４０はリミットスイッチ２９０をたたいて方
向変換弁３２０のソレノイドに電気信号を送り、Ｂポー
トをＲポートに切換える。したがって、荷役アーム２０
０がどちらの方向に向いても、固定フレームの制御は正
しく行われる。

【００５６】以上の実施例は、すべて流体圧を用いた回
路で説明したが、これらは電気的に検出し、電気回路に
よって演算して達成できることはいうまでもない。

【００５７】また、実施例は、すべて荷役装置の床が傾
斜したときについて説明したが図４のように床の傾斜が
ない場合でも（２２）式を解いたと同様の手法で水平シ
リンダを制御することができる。図７の実施例は荷役ア
ームが作業アームであっても旋回体を持つものであれ
ば、同様の効果を生むことができるので荷役アームに替
えて作業アームに本発明を適用することもできるもので
ある。図７の実施例は固定フレーム中央に回転軸を儲
け、この回転軸を流体圧モータによって回転させる装置
に適用しても同様の効果を生むことができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、２本以上のアームで構
成される荷役機構の基部に垂直シリンダを設け該アーム
の先端に作用する重量物とバランスするよう流体圧を加
えて重量物の手動操作を容易にした荷役装置で、重力方
向となす角度を検出して流体圧アクチュエータに適正な
圧力を供給することにより、荷役装置の載置されている
床面が傾斜している場合でも、アームと重力方向とのな
す角度が変化したことによって生じるアームの垂直シリ
ンダと直角方向への自由な移動、すなわち荷役アームが
床面の傾斜方向に流れるのを防止することができる。

【００５９】また、本発明によれば、流体圧アクチュエ
ータに水平保持回路を設け、荷役アームを旋回する部位
に重力方向に拘らず、旋回する部位の水平を保つように
してあるため、荷役装置の載置されている床面が傾斜し
ている場合でも、的確に旋回部位を水平に保することが
できる。

【００６０】さらに、本発明によれば、流体圧アクチュ
エータによる垂直シリンダと直角方向への自由な移動の
流れ防止を、その設置された床が水平のときのバランス
がとれるよう一端にバランスウェイトを設置し、床の傾
斜角を検出して制御するようにしてあるため、的確にア
ームの自由な移動を防ぐことができる。

【００６１】またさらに、本発明によれば、床が水平の
ときの水平バランスを、ばねを用いて概略平衡を取り、
床の傾斜角を検出して制御することによってとっている
ため、的確にアームの自由な移動を防ぐことができる。

【００６２】さらにまた、床が水平のときの水平バラン
スを、流体圧シリンダによって平衡を取り、床の傾斜角
を検出して別の流体圧アクチュエータを制御することに
よってとっているため、的確にアームの自由な移動を防
ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る荷役装置の流れ防止装置の実施例
を示す流体回路図である。

【図２】図１に図示の流れ防止装置を搭載した荷役装置
が前方に傾斜して載置されている状態の作用点における
力のベクトルを示す図である。

【図３】本発明に係る荷役装置の流れ防止装置の他の実
施例を示す流体回路図である。

【図４】図３に図示の流れ防止装置を搭載した荷役装置
が水平な状態に置かれたときの作用点における力のベク
トルを示す図である。

【図５】図３に図示の流れ防止装置を搭載した荷役装置
が前方に傾斜して載置されている状態のときの作用点に
おける力のベクトルを示す図である。

【図６】本発明に係る荷役装置の流れ防止装置の別な実
施例を示すもので、旋回台が台車上に取り付けられてい
る荷役装置を示す図である。

【図７】図６に図示の流れ防止装置の流体回路図であ
る。

【図８】従来のバランスウェイトを付けてバランスを取
った荷役装置を示す図である。

【図９】従来のバネを付けてバランスを取った荷役装置
を示す図である。

【図１０】従来の水平シリンダを付けてバランスを取っ
た荷役装置を示す図である。

【符号の説明】

１………………………………………………………………
荷役装置本体 ４………………………………………………………………
ピストンロッド ５………………………………………………………………
流体圧シリンダ ８………………………………………………………………
ウエイト ９，５３………………………………………………………
流体圧源 １０……………………………………………………………
傾斜検出弁 １１……………………………………………………………
引張バネ １２……………………………………………………………
スプール １３，２５……………………………………………………
入口ポート １４，２６……………………………………………………
出口ポート １６……………………………………………………………
圧力室 １７……………………………………………………………
排出ポート ２０……………………………………………………………
制御圧発生弁 ３０……………………………………………………………
調整圧発生弁 ５１……………………………………………………………
傾斜演算弁 ５２……………………………………………………………
掛算出力弁 ５４……………………………………………………………
平行リンク関係弁 ５５……………………………………………………………
荷重関係弁 ５６……………………………………………………………
割算弁 ５７……………………………………………………………
割算出力弁 ６０……………………………………………………………
流体圧源回路 ６６……………………………………………………………
ｓｉｎθ₂ 回路 ６７……………………………………………………………
ｓｉｎθ₁ 回路 ７６……………………………………………………………
ピストン ８０……………………………………………………………
バネ ８４，９１……………………………………………………
流通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出川 文人 山梨県中巨摩郡甲西町宮沢字西宮沢301番 地 日東工器株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本以上のアームで構成される荷役機構
   の基部に垂直シリンダを設け該アームの先端に作用する
   重量物とバランスするよう流体圧を加えて重量物の手動
   操作を容易にした荷役装置において、重力方向となす角
   度を検出して流体圧アクチュエータに適正な圧力を供給
   し、前記アームと重力方向とのなす角度が変化したこと
   に起因して発生する該アームの、垂直シリンダの直角方
   向への自由な移動を防止するようにしたことを特徴とす
   る荷役装置の流れ防止装置。
2. 【請求項２】 上記流体圧アクチュエータに水平保持回
   路を設け、前記アームを備えて旋回する部位に重力方向
   に拘らず該旋回する部位の水平を保つようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の荷役装置の流れ防止装置。
3. 【請求項３】 上記流体圧アクチュエータによる垂直シ
   リンダと直角方向への自由な移動の流れ防止は、その設
   置された床が水平のときのバランスがとれるよう一端に
   バランスウェイトを設置し、床の傾斜角を検出して制御
   するようにしたものである請求項１記載の荷役装置の流
   れ防止装置。
4. 【請求項４】 上記床が水平のときの水平バランスは、
   ばねを用いて概略平衡を取り、床の傾斜角を検出して制
   御することによって行うものである請求項３記載の荷役
   装置の流れ防止装置。
5. 【請求項５】 上記床が水平のときの水平バランスは、
   流体圧シリンダによって平衡を取り、床の傾斜角を検出
   して別の流体圧アクチュエータを制御することによって
   行うものである請求項３記載の荷役装置の流れ防止装
   置。