JPH08239200A - エアバランス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型で、簡単なエアバランス装置を得る。 【構成】被吊下げ物１４に締結されたロープ１６が巻回
されるドラム８を装置本体１に回転可能に支持すると共
に、装置本体１にダイヤフラム２８によりシールされ摺
動可能に支持されたピストン２２に作用する空気圧によ
りピストン２２を回転を規制して直線移動させてドラム
８に駆動力を付与する駆動機構４３を設ける。そして、
ドラム８に形成したロケート孔４４に向かって摺動可能
なロケートピン５２を装置本体１に支持する。また、ロ
ケートピン５２をロケート孔４４方向に付勢する付勢部
材６６と、絞り弁７５を介して導入される空気圧の作用
により付勢部材６６に抗してロケートピン５２をロケー
ト孔４４から退避する方向に摺動付勢する作用室４６と
を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被吊下げ物を吊り下げ
た吊下げ索が巻回されたドラムに駆動力を付与して、被
吊下げ物の平衡を図るようにしたエアバランス装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ワークやドリル等の工具など
を作業がしやすいように空気圧と平衡させて吊り下げる
エアバランス装置が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のものでは、直接エアシリンダによりワーク等を
吊下げたり、落下防止のためにブレーキ付きエアシリン
ダによりワーク等を吊下げているので、シリンダ径が大
きく、装置が複雑になるという問題があった。

【０００４】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、小型で、簡単なエアバランス装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するための手段として次の構成
を取った。即ち、被吊下げ物を吊り下げた吊下げ索が巻
回されるドラムを備え、前記ドラムを装置本体に回転可
能に支持すると共に、前記装置本体に回転を規制されて
直線移動可能に支持されたピストンに作用する空気圧に
より前記ピストンを摺動させて前記ドラムを減速回転す
る減速駆動機構を形成し、前記ドラムに形成したロケー
ト孔に向かって摺動可能なロケートピンを前記装置本体
に支持し、かつ、前記ロケートピンを前記ロケート孔方
向に付勢する付勢部材と、導入される空気圧の作用によ
り該付勢部材に抗して前記ロケートピンを前記ロケート
孔から退避する方向に摺動付勢する作用室とを形成した
ことを特徴とするエアバランス装置の構成がそれであ
る。

【０００６】

【作用】前記構成を有するエアバランス装置は、空気圧
が作用室に導入されると、ロケートピンが付勢部材の付
勢力に抗して摺動されてロケート孔から引き抜かれ、ピ
ストンに空気圧が作用すると、ピストンが直線移動して
ドラムを減速回転し、吊下げ索に吊り下げられた被吊下
げ物との平衡が保たれる。

【０００７】何等かの原因で空気圧の導入が絶たれる
と、ロケートピンが付勢部材の付勢力によりロケート孔
に向かって摺動して、ロケート孔に挿入される。これに
より、被吊下げ物の自重による回転力がドラムに作用し
ても、ドラムの回転は規制され、被吊下げ物は落下しな
い。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１に示すように、１は装置本体で、天井２
に固定されており、装置本体１に嵌着された１組のベア
リング４，６にドラム８の軸部１０が挿入されて、ドラ
ム８が装置本体１に回転可能に支持されている。ドラム
８の外周には、螺旋状に溝１２が形成されており、先端
が被吊下げ物１４に締結された吊下げ索としてのロープ
１６がこの溝１２に沿ってドラム８に巻回され、ロープ
１６の他端は、ドラム８に螺着されたロープ止めボルト
１８に締結されている。吊下げ索はロープ１６に限ら
ず、チェーンでもよい。

【０００９】一方、装置本体１には、ドラム８の軸部１
０と同軸上に大径孔２０が形成されており、この大径孔
２０内にはピストン２２が挿入されている。そして、大
径孔２０を塞ぐ蓋部材２４が、複数のボルト２６により
装置本体１にダイヤフラム２８の外周側を挟んで固定さ
れており、蓋部材２４とダイヤフラム２８との間に圧力
室３０が形成されている。尚、蓋部材２４には、圧力室
３０に連通した供給孔３２が穿設されており、更に、蓋
部材２４には、ピストン２２のストローク端での衝撃を
緩和するクッション３４が取り付けられている。

【００１０】また、ピストン２２には、ドラム８の軸部
１０と同軸上にねじ軸３６が立設されており、ねじ軸３
６は、軸部１０にボルト３７により取り付けられたボー
ルナット３８に螺入されている。更に、ピストン２２に
は、ねじ軸３６と平行にガイド軸４０が立設されてお
り、このガイド軸４０は、装置本体１に装着されたベア
リング４２に挿入されて、ピストン２２を摺動可能に支
持すると共に、ねじ軸３６の廻りに回転しないようにさ
れている。尚、本実施例では、ピストン２２、蓋部材２
４、ダイヤフラム２８、ねじ軸３６、ボールナット３
８、ガイド軸４０、ベアリング４２により駆動機構４３
が構成されている。

【００１１】ドラム８には、同一円周上に複数のロケー
ト孔４４が穿設されており、この円周と同じ円周上の装
置本体１には、小摺動孔４６が形成されている。また、
小摺動孔４６に連接して大摺動孔４８が形成されてお
り、小摺動孔４６には、Ｏリング５０により漏れ止めさ
れてロケートピン５２が摺動可能に挿入されている。

【００１２】大摺動孔４８には、ロケートピン５２と一
体のピストン部５４がＯリング５６により漏れ止めされ
て摺動可能に挿入されて、ピストン部５４と大摺動孔４
８とにより作用室５８が形成されている。この作用室５
８には、装置本体１に形成された接続孔６０が連通形成
されている。

【００１３】また、大摺動孔４８には、キャップ６４が
螺入されて閉塞されており、キャップ６４とピストン部
５４との間には、コイルスプリングを用いた付勢部材６
６が介装され、付勢部材６６の付勢力によりロケートピ
ン５２をロケート孔４４に挿入できるように形成されて
いる。

【００１４】一方、供給孔３２は、空気圧源７０と主減
圧弁７２、チェック弁７４（必ずしも設けなくてもよ
い。）、圧力調整機構７６を介して接続されており、接
続孔６０は、空気圧源７０と絞り弁７５を介して接続さ
れている。尚、絞り弁７５と並列に接続孔６０側から空
気圧源７０側への流入を許容するようにチェック弁７７
が配設されている。

【００１５】圧力調整機構７６は、図２に示すように、
チェック弁７４に接続された導入流路７８と、供給孔３
２に接続された供給流路８０とが接続された主弁８２を
備え、主弁８２は、導入流路７８と供給流路８０とを連
通・遮断する給気弁体８４及び供給流路８０と大気に連
通した排気流路８６とを連通・遮断する排気弁体８８を
備えている。

【００１６】また、主弁８２に摺動可能に支持されたピ
ストン８９には、供給流路８０に連通した検出流路９２
と、調圧流路９０とからそれぞれ導入される空気圧が対
向して作用し、調圧流路９０から導入される空気圧の方
が高いときには、給気弁体８４を摺動させて導入流路７
８と供給流路８０とを連通させる。検出流路９２から導
入される空気圧の方が高いときには、排気弁体８８を摺
動させて供給流路８０と排気流路８６とを連通するよう
に主弁８２が構成されている。

【００１７】更に、導入流路７８には、電圧制御減圧弁
９４を介してパイロット流路９６が接続されており、電
圧制御減圧弁９４は入力電圧に比例して空気圧を所定の
圧力に減圧する構成のものである。このパイロット流路
９６は、導入流路７８が一次側に接続された減圧弁１０
０に接続されており、減圧弁１００はパイロット流路９
６を介して導入される空気圧とスプリング１０２との合
成力と、二次側に接続された減圧流路１０４から導入さ
れる空気圧の作用力とに応じて弁体１０６を摺動させ、
導入流路７８から導入される空気圧を減圧して減圧流路
１０４に供給する構成のものである。これにより、減圧
流路１０４に供給される空気圧は、パイロット流路９６
からの空気圧にスプリング１０２の付勢力に応じた空気
圧分を加えた圧力に減圧調整される。

【００１８】減圧流路１０４は、調整弁１０８の一次側
に接続されており、調整弁１０８は、パイロット流路９
６から導入される空気圧と、検出流路９２から導入され
る空気圧との作用により、弁体１１０を摺動させて、減
圧流路１０４と調圧流路９０とを連通・遮断する構成の
ものである。パイロット流路９６の空気圧が検出流路９
２の空気圧よりも高いときには、減圧流路１０４と調圧
流路９０とを連通し、検出流路９２の空気圧の方が高い
ときには、遮断する。

【００１９】また、調圧流路９０は、リリーフ弁１１２
の一次側にも絞り弁１２０を介して接続されており、リ
リーフ弁１１２は、検出流路９２から導入される空気圧
（又は図２に二点鎖線で示すように調圧流路９０から導
入される空気圧でもよい。）と調整ねじ１１３により付
勢力が調整できるスプリング１１４の付勢力との合成力
と、パイロット流路９６から導入される空気圧の作用力
とに応じて弁体１１６を摺動させ、調圧流路９０と排気
流路１１８とを連通・遮断する構成のものである。

【００２０】検出流路９２の空気圧とスプリング１１４
の付勢力との合成力が、パイロット流路９６の空気圧に
よる作用力を上回ると、調圧流路９０と排気流路１１８
とを連通し、検出流路９２の空気圧とスプリング１１４
の付勢力との合成力が、パイロット流路９６の空気圧に
よる作用力を下回ると、調圧流路９０と排気流路１１８
との連通を遮断する。

【００２１】次に、前述した本実施例のエアバランス装
置の作動について説明する。まず、ロープ１６の先端に
被吊下げ物１４を締結してから、電圧制御減圧弁９４へ
の入力電圧を調整する。これにより、パイロット流路９
６の空気圧が変化し、例えば、入力電圧を徐々に増加さ
せ、減圧弁１００は、パイロット流路９６から導入され
る空気圧により導入流路７８と減圧流路１０４とが連通
され、また、調整弁１０８はパイロット流路９６の空気
圧の方が当初は検出流路９２よりも高いことから、減圧
流路１０４と調圧流路９０とが連通される。

【００２２】よって、主弁８２に調圧流路９０から空気
圧が導入され、この空気圧がピストン８９に作用して給
気弁体８４が摺動され、導入流路７８と供給流路８０と
が連通されて、圧力室３０に空気圧が導入される。この
空気圧の作用をピストン２２がダイヤフラム２８を介し
て受けると、ねじ軸３６を介してボールナット３８を回
転させ、ドラム８に駆動力が付与される。

【００２３】圧力室３０の空気圧の上昇により、検出流
路９２の空気圧も上昇すると、リリーフ弁１１２は、検
出流路９２の空気圧とスプリング１１４の付勢力との合
成力が、パイロット流路９６の空気圧の作用力を上回る
と、弁体１１６を摺動させて調圧流路９０と排気流路１
１８とを連通する。よって、調圧流路９０の空気圧が徐
々に低下し、主弁８２は、この空気圧を受けて給気弁体
８４を徐々に摺動させ、導入流路７８と供給流路８０と
の連通を絞るので、圧力室３０の空気圧の上昇が緩やか
になる。

【００２４】圧力室３０の空気圧が更に上昇すると、検
出流路９２の空気圧も上昇し、検出流路９２の空気圧が
パイロット流路９６の空気圧を上回ると、調整弁１０８
が減圧流路１０４と調圧流路９０との連通を遮断する。
主弁８２では、ピストン８９に作用する検出流路９２の
空気圧が調圧流路９０の空気圧を上回り、給気弁体８４
により導入流路７８と供給流路８０とを遮断すると共
に、排気弁体８８により供給流路８０と排気流路８６と
を連通して、圧力室３０内の圧縮空気を大気中に排出す
る。これにより、圧力室３０内の圧力が減少し、ドラム
８に付与される駆動力が減少する。

【００２５】一方、圧力室３０内の空気圧が減少する
と、検出流路９２の空気圧も減少し、パイロット流路９
６の空気圧の方が、検出流路９２の空気圧よりも上回る
と、調整弁１０８が、減圧流路１０４と調圧流路９０と
を連通する。減圧流路１０４の空気圧が低下して、パイ
ロット流路９６の空気圧とスプリング１０２の付勢力に
よる合成力が減圧流路１０４の空気圧による作用力を上
回ると、減圧弁１００が、導入流路７８と減圧流路１０
４とを連通する。

【００２６】また、リリーフ弁１１２では、検出流路９
２の空気圧とスプリング１１４の付勢力との合成力が、
パイロット流路９６の空気圧の作用力を下回ると、調圧
流路９０と排気流路１１８との連通が遮断される。これ
により、減圧流路１０４、調圧流路９０の空気圧が上昇
し、調圧流路９０からの空気圧の導入により、調圧流路
９０の空気圧が検出流路９２の空気圧を上回り、主弁８
２が、排気弁体８８により供給流路８０と排気流路８６
との連通を遮断すると共に、導入流路７８と供給流路８
０とを連通し、圧力室３０に圧縮空気が供給されて、ド
ラム８の駆動力が増加する。

【００２７】このように、パイロット流路９６の空気圧
に応じて設定された空気圧となるように、圧力室３０内
の空気圧が調整され、ドラム８の駆動力と被吊下げ物１
４の自重との平衡が保たれる。そして、電圧制御減圧弁
９４の入力電圧を調整することにより、ドラム８の駆動
力を調整することができ、被吊下げ物１４の自重の大小
に応じた平衡を図ることができる。

【００２８】そして、例えば、被吊下げ物１４が作業者
により持ち上げられたときには、自重による負荷が減少
するので、ピストン２２によるドラム８の駆動力により
ドラム８が回転してロープ１６を巻き上げる。ピストン
２２はダイヤフラム２８によりシールされているので、
その摺動抵抗は極めて小さく、Ｏリングやリップパッキ
ンによるシールに比べて、ピストン２２は極めて滑らか
に摺動するので応答性が向上する。

【００２９】また、ピストン２２の摺動により、圧力室
３０の空気圧が低下するので、パイロット流路９６の空
気圧が検出流路９２の空気圧を上回り、調整弁１０８
が、減圧流路１０４と調圧流路９０とを連通する。検出
流路９２の空気圧とスプリング１１４の付勢力との合成
力が、パイロット流路９６の空気圧による作用力を下回
ると、リリーフ弁１１２が、調圧流路９０と排気流路１
１８とを遮断し、減圧流路１０４の空気圧の低下によ
り、減圧弁１００が、導入流路７８と減圧流路１０４と
を連通する。これにより、調圧流路９０の空気圧が上昇
し、主弁８２が、導入流路７８と供給流路８０とを連通
し、圧力室３０に圧縮空気が供給され、圧力室３０内の
空気圧を電圧制御減圧弁９４により設定される空気圧と
なるように調整する。

【００３０】一方、被吊下げ物１４が引き下げられたと
きには、ロープ１６を介してドラム８が回転され、ボー
ルナット３８及びねじ軸３６を介してピストン２２が摺
動される。このとき、ピストン２２はダイヤフラム２８
によりシールされているので、摺動抵抗が極めて小さ
く、極めて滑らかに摺動するので、摺動抵抗が大きな負
担となることはない。

【００３１】ピストン２２の摺動で圧力室３０の空気圧
が上昇し、これにより、検出流路９２の空気圧が上昇す
る。検出流路９２の空気圧とスプリング１１４の付勢力
による合成力が、パイロット流路９６の空気圧を上回る
と、リリーフ弁１１２が、調圧流路９０と排気流路１１
８とを連通して排気される。検出流路９２の空気圧がパ
イロット流路９６の空気圧を上回ると、調整弁１０８
が、減圧流路１０４と調圧流路９０とを遮断する。

【００３２】これにより、調圧流路９０の空気圧が低下
し、検出流路９２の空気圧が調圧流路９０の空気圧を上
回り、主弁８２が、供給流路８０と排気流路８６とを連
通して、圧力室３０内の空気圧を低下させ、電圧制御減
圧弁９４により設定される空気圧となるように調整す
る。

【００３３】一方、何等かの原因で空気圧源７０からの
圧縮空気の供給が絶たれたときには、チェック弁７４に
より、導入流路７８、パイロット流路９６内の空気圧が
直ちに低下することはない。従って、圧力室３０の空気
圧は直ちに低下することはないので、ドラム８の駆動力
は一時的に維持され、被吊下げ物１４の自重により落下
が防止される。

【００３４】時間の経過と共に、主弁８２、減圧弁１０
０、調整弁１０８、リリーフ弁１１２等からのリークに
より、圧力室３０内の空気圧は徐々に低下する。また、
作用室５８内の圧縮空気はチェック弁７７を介して流出
し、ロケートピン５２が付勢部材６６の付勢力により、
ドラム８のロケート孔４４に向かって突き出される。

【００３５】圧力室３０内の空気圧の低下により、ドラ
ム８の駆動力が低下し、ドラム８が被吊下げ物１４の自
重により回転され、ロケートピン５２と複数のロケート
孔４４のうちのいずれかが、同一軸上になると、ロケー
トピン５２がロケート孔４４に侵入する。これにより、
ドラム８の回転が規制され、被吊下げ物１４の落下が防
止される。

【００３６】また、空気圧源７０からの圧縮空気の供給
が再開されたときには、主減圧弁７２、チェック弁７４
を介して導入流路７８に圧縮空気が供給される。そし
て、電圧制御減圧弁９４により減圧された空気圧が、パ
イロット流路９６を介して減圧弁１００、調整弁１０
８、リリーフ弁１１２に導入され、前述したように主弁
８２を介して圧力室３０に空気圧が導入される。

【００３７】一方、空気圧源７０からの圧縮空気は、絞
り弁７５を介して作用室５８に供給されるが、絞り弁７
５により絞られるので、作用室５８に導入される空気圧
の作用により、付勢部材６６の付勢力に抗してロケート
ピン５２を摺動させるまでには、遅延時間がある。遅延
時間が経過すると作用室５８内の空気圧が十分に上昇
し、付勢部材６６の付勢力に抗してロケートピン５２を
ロケート孔４４から引き抜き、ドラム８を回転できるよ
うにする。

【００３８】この遅延時間が経過するまでの間に、パイ
ロット流路９６内の空気圧が電圧制御減圧弁９４により
設定された空気圧にまで上昇し、減圧弁１００、調整弁
１０８、リリーフ弁１１２が制御されると共に、主弁８
２を介して圧力室に空気圧が導入されて、圧力室３０内
の空気圧がドラム８の駆動力による被吊下げ物１４の平
衡を図るのに十分な圧力に維持されるようになる。よっ
て、ロケートピン５２をロケート孔４４から引き抜いて
も、ドラム８が被吊下げ物１４の自重により回転して被
吊下げ物１４が落下しない。

【００３９】被吊下げ物１４を外力により昇降させる
と、ドラム８が回転し、ねじ軸３６、ボールナット３８
によりピストン２２を減速直進する。 減速率１／Ｎ＝（ねじ有効径／ドラム径）×（ねじリー
ド／（ねじ有効径×π）） ピストンストロークは少なくなるが、外力と被吊下げ物
１４の力は倍加される（ねじの摩擦抵抗を無視すればＮ
倍となる）。リップパッキンのリップの張りによる抵抗
と、発生する推力との関係は、概略円周と面積の関係に
あり、力すなわち面積がＮ倍となれぱ、リップ張りの抵
抗は円周の増加すなわち√Ｎ倍となる。故にドラム８上
での抵抗は√（１／Ｎ）となり減速率を大きくすればリ
ップの張りの抵抗率は少なくなる。また、リップパッキ
ンではなく本実施例のようにダイヤフラムを使用すれば
抵抗は更に小さくなる。

【００４０】次に、前述した駆動機構４３とは異なる第
２実施例の駆動機構について図３によって説明する。
尚、前述した駆動機構４３と同じ部材については同一番
号を付して詳細な説明を省略する。この駆動機構１５０
は、ピストン２２にラック軸１５２が立設されており、
ラック軸１５２はドラム８に固着されたピニオン歯車１
５４と噛合されている。これにより、ピストン２２を摺
動させるとドラム８が回転駆動され、ドラム８の駆動力
と被吊下げ物１４の自重との平衡を図ることができる。
この場合も、前述したと同様に、装置本体１にロケート
ピン５２を摺動可能に支承し、ドラム８に形成したロケ
ート孔４４にロケートピン５２を挿入して落下防止を図
ることができる。尚、ピニオン歯車１５４とラック軸１
５２との間に減速歯車を設けて、多段減速を図る構成と
しても実施可能である。

【００４１】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のエアバラン
ス装置は、吊下げ力が倍加されるので、小型で、簡単な
構造であっても重い吊下げ物を吊下げることができ、ピ
ストンは回転しないので、シール類の抵抗が小さくな
り、ドラムの回転が軽くなると共に、シール類の摩耗を
低減させることができる。また、空気圧源からの供給が
絶たれたときには、付勢部材によりロケートピンをロケ
ート孔に挿入して、ドラムの回転を規制し、被吊下げ物
の落下を防止することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのエアバランス装置の
駆動機構を断面で示す構成図である。

【図２】本実施例の圧力調整機構の構成図である。

【図３】第２実施例としての駆動機構の構成図である。

【符号の説明】

１，２００…装置本体 ８，２０２…ドラム １４，２１２…被吊下げ物 １６，２１４…ロープ ２２…ピストン ２８…ダイヤフラム ３０，２０４…圧力室 ３６…ねじ軸 ３８…ボールナット ４３，１５０…駆動機構 ４４…ロケート孔 ５２…ロケートピン ５８…作用室 ６６…付勢部材 ７０…空気圧源 ７５…絞り弁 ７６…圧力調整機構 ８２…主弁 ９４…電圧制御減圧弁 ９６…パイロット流路 １００…減圧弁 １０８…調整弁 １１２…リリーフ弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被吊下げ物を吊り下げた吊下げ索が巻回
   されるドラムを備え、 前記ドラムを装置本体に回転可能に支持すると共に、前
   記装置本体に回転を規制されて直線移動可能に支持され
   たピストンに作用する空気圧により前記ピストンを摺動
   させて前記ドラムを減速回転する減速駆動機構を形成
   し、 前記ドラムに形成したロケート孔に向かって摺動可能な
   ロケートピンを前記装置本体に支持し、 かつ、前記ロケートピンを前記ロケート孔方向に付勢す
   る付勢部材と、導入される空気圧の作用により該付勢部
   材に抗して前記ロケートピンを前記ロケート孔から退避
   する方向に摺動付勢する作用室とを形成したことを特徴
   とするエアバランス装置。