JPH1029175A - 手操作工具用バランサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気圧工具、油圧工具または電動工具等の手
操作による工具を用いて作業する際に、前記工具の有す
る重量を軽減して、工具取り扱いを軽便にし、かつ作業
能率の向上と疲労軽減をはかる手操作工具用バランサ装
置を提供する。 【解決手段】 手操作工具とほぼ等しい重量を有するバ
ランスウェイトにより手操作工具の重量を相殺し、さら
に緩衝スプリングとオイルダンパにてバランスウェイト
の滑らかな動作を保証し、回転機構と長さ調整機構とで
作業領域を拡大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空圧工具、油圧
工具または電動工具等の手操作による工具を用いて作業
する際に、前記工具の重量を軽減して作業時の工具の取
り扱いを軽便にし、かつ作業能率を向上させて作業時の
疲労を軽減する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】機械装置の部品組み立て作業等におい
て、ねじ止めあるいはリベット止めは効率的に作業を遂
行させる有効な手段として多く採用されている。さらに
前記の締結には空気圧あるいは油圧あるいは電気による
動力を補助とした工具を使用して作業を行うことによ
り、作業能率の向上あるいは個々の作業品質を均質化さ
せることが可能となる。

【０００３】前記のごとく手操作工具に動力による補助
を付加すると該当する作業における動作は軽くなるが、
その駆動部分を含めて当該手操作工具の重量は重くな
る。したがって単独の作業では作業能率は向上するが、
重くなった工具および当該工具に接続された電源ケーブ
ルまたは油圧あるいは空気圧ホース等を引きずることに
よって作業者の疲労が蓄積されるという新たな問題に直
面することになる。

【０００４】前述のような問題を解決するため、従来は
工具の重量を軽減するための施策として該当する工具を
上から吊り下げるという方法が取られてきた。

【０００５】図４に従来の技術による手操作工具用バラ
ンサ装置の外観を示す。

【０００６】手操作工具２１は、ワイヤ２２によって上
方より吊り下げられ、前記ワイヤ２２はプーリ２３およ
び２３ａを介してその引っ張り方向を変換してバランス
ウェイト２４と連結している。

【０００７】前記バランスウェイト２４は、前記の手操
作工具２１の重量とほぼ同等の重量を有しており、当該
手操作工具２１を使用して作業する際の手操作工具２１
の重量は前記バランスウェイト２４の重量によって相殺
されて、軽い力で工具を操作することができる。

【０００８】図５により作業中の手操作工具２１とバラ
ンスウェイト２４との挙動について説明する。

【０００９】図５（ａ）において作業者が手操作工具２
１を高さｈ３１から高さｈ３３まで上方に移動すると、
図５（ｂ）においてバランスウェイト２４は高さｈ４１
から高さｈ４３まで下方に移動する。その際に手操作工
具２１の移動速度を早くするとバランスウェイト２４は
自由落下に近くなり、Ｑ２において急激に停止する。そ
の結果、手操作工具２１はＱ１においてバランスウェイ
ト２４の急激に停止した時の衝撃が作業者の手元にはシ
ョックとして伝わる。

【００１０】また図５（ａ）において作業者が手操作工
具２１を高さｈ３３から高さｈ３２まで下方に移動する
と、図５（ｂ）においてバランスウェイト２４は高さｈ
４３から高さｈ４２まで上方に移動する。その際に手操
作工具２１の移動速度を早くしようとすると、慣性によ
ってその場に留まろうとする力は手操作工具２１とバラ
ンスウェイト２４との両者の質量を合計したものとな
り、結果として手操作工具２１単独の場合に比べて２倍
の大きさで機敏な動作を阻害する力となって作用する。

【００１１】次に手操作工具２１の動作領域について説
明する。図４に示したように、手操作工具２１を水平に
移動させる場合、Ｘ方向すなわちプーリ２３に巻きつき
方向には大きく移動させてもワイヤ２２がプーリ２３よ
り外れることなく追随する。しかし手操作工具２１を水
平にＹ方向すなわちプーリ２３の軸方向に移動させる場
合、ワイヤ２２がプーリ２３より外れる方向となるの
で、移動量を制限しなければならない。したがって手操
作工具２１を水平方向に移動できる領域は、通常は図６
に示すごとくＬ１＞Ｌ２なる楕円形をなす領域に限定さ
れる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、従来の
技術による手操作工具用バランサ装置には次に示すよう
な問題点がある。

【００１３】１）バランスウェイトの設定重量が一定な
ので、重量の異なる手操作工具を使用する場合はバラン
スが崩れて使いずらくなる。特に当初設定した手操作工
具より軽量の手操作工具に付け替えた場合はバランスウ
ェイトにより常に上に浮き上がろうとする力が働き、作
業効率の低下を招く。

【００１４】２）手操作工具を速い速度で上方に移動さ
せようとすると、バランスウェイトの慣性により停止時
に衝撃が発生する。したがって作業者の機敏な動作が阻
害される。

【００１５】３）手操作工具を速い速度で下方に移動さ
せようとすると、手操作工具とバランスウェイトとの合
計した質量による慣性が発生するので作業者には前記の
手操作工具の２倍の慣性抵抗に抗して動かさなければな
らない。したがって作業者の機敏な動作が阻害される。

【００１６】４）適用する手操作工具の動作領域は、特
にプーリの回転軸方向に制限が生じる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、この発明では次に示す手段を取った。

【００１８】１）バランスウェイトの重量を調整可能な
構造とする。この手段により、手操作工具はバランスウ
ェイトと均衡を保つので、前記の手操作工具の重量は常
にバランスウェイトによって相殺されるという作用を得
る。

【００１９】２）手操作工具とバランスウェイトとを接
続したワイヤをひとつの振動系とみなし、系の中にオイ
ルダンパとスプリングを組み込んで粘性減衰系とするこ
とにより安定化させる。この手段により、手操作工具取
り扱い時のバランスウェイトによる衝撃あるいはバラン
スウェイトの慣性力による動作開始時の抵抗を軽減する
という作用を得る。

【００２０】３）コラムおよびアームを回転自在な構造
とする。この手段により、手操作工具は作業者の動きに
追随するという作用を得る。

【００２１】４）コラムおよびアームの長さを調整可能
な構造とする。この手段により、作業者は作業の対象と
する工作物の形状に合わせて作業環境を設定するという
作用を得る。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明は、図１に示すごとく次
に示すような形態を取る。

【００２３】１）バランスウェイト５に追加のバランス
ウェイト５ａを持ち、その全体重量を調整可能な構造と
する。この手段により、適用する手操作工具１の重量に
合わせてバランスウェイト５の重量を適正な値に設定で
きるという作用を得る。

【００２４】２）手操作工具１を吊り下げるワイヤ２に
緩衝スプリング３を接続させる。この手段により、作業
者が急激に手操作工具１を下降させてもバランスウェイ
ト５による慣性力による抵抗を吸収するという作用を得
る。

【００２５】３）バランスウェイト５にオイルダンパを
接続する。この手段により、作業者が急激に手操作工具
１を上昇させても停止時のバランスウェイト５による衝
撃を吸収するという作用を得る。

【００２６】４）サブアーム１２を回転自在に係止す
る。この手段により、手操作工具１を吊り下げるワイヤ
２はプーリ４の軸方向移動に対応して回転するという作
用を得る。

【００２７】５）サブコラム１０を回転自在に係止す
る。この手段により、アーム１１はコラム１０を中心に
旋回するという作用を得る。

【００２８】６）アーム１１の長さを調整可能な構造と
する。この手段により、手操作工具１はアームの長さ方
向にその作業領域を移動して設定するという作用を得
る。

【００２９】７）サブコラム１０の高さを調整可能な構
造とする。この手段により、手操作工具１は高さの方向
にその作業領域を移動して設定するという作用を得る。

【００３０】

【実施例】この発明による代表的な実施例を図１ないし
図３によって説明する。

【００３１】図１により、この発明による手操作工具用
バランサ装置の概要を説明する。装置全体を支持するコ
ラム９は台座９ａをもって床に据え付けられている。な
お、前記の台座９ａを適当な台車に固定することにより
装置全体を可搬式にすることができ、その作業応用範囲
は拡大する。

【００３２】バランスウェイト５にはワイヤ２が接続さ
れる。また前記ワイヤ２はプーリ４ａおよびプーリ４を
経由して、手操作工具１のフック１ａに接続される。な
おワイヤ２の中間には緩衝スプリング３が接続される。

【００３３】コラム９の内部にはオイルポット８が設け
られ、オイルポット８の中にはオイル８ａが入ってい
る。また前記のオイル８ａの中に沈められたピストン７
は連結棒６によってバランスウェイト５に固定され、バ
ランスウェイト５の上下運動に伴ってピストン７はオイ
ル８ａの中で上下する。

【００３４】なお、ピストン７には貫通した穴がオイル
パス７ａを形成し、前記オイルパス７ａの下側には弁７
ｂが設けられ、前記ピストン７が上向きに移動する際は
弁７ｂが開いてオイル８ａはオイルパス７ａの中を通る
ことができるが、下向きに移動する際は弁７ｂが閉じて
オイル８ａはオイルパス７ａの中を通ることができな
い。

【００３５】コラム９にはサブコラム１０が挿入され、
適当な固定手段によって固定されている。またサブコラ
ム１０の上端には回転継手１０ａを介してエルボ１０ｂ
が回転自在に係止されている。

【００３６】エルボ１０ｂにはアーム１１が挿入され、
適当な固定手段によって固定されている。またアーム１
１の先端には回転継手１１ａを介してサブアーム１２が
回転自在に係止されている。

【００３７】請求項１に記載の発明の代表的な実施例に
ついて、図１によって説明する。バランスウェイト５お
よび連結棒６およびピストン７の各々の重量の合計が最
低重量である。必要に応じて前記の最低重量に積載およ
び取り外し自在のバランスウェイト５ａを追加する。ま
た前記のバランスウェイト５ａの積載および取り外しは
コラム９に開けた窓（図示せず）を介して行う。

【００３８】前述のごとく、バランスウェイト５および
連結棒６およびピストン７に加えてバランスウェイト５
ａを合計した重量は、適用する手操作工具１の重量と常
に等しくして使用する。

【００３９】請求項２に記載の発明の代表的な実施例に
ついて、図１および図２によって説明する。図１に示す
ように手操作工具１はフック１ａによってワイヤ２に接
続され、前記ワイヤの中間には緩衝スプリング３が接続
される。

【００４０】図２に示すように作業者が手操作工具１を
ｈ３３なる高さよりｈ３２なる高さまで下降させた場
合、対応するバランスウェイト５はｈ４３なる高さより
ｈ４２なる高さまで上昇する。その際、手操作工具１の
下降動作開始であるタイミングｔ２に対してバランスウ
ェイト５の上昇動作開始であるタイミングｔ７は緩衝ス
プリング３の作用によって時間遅れを生じるのでｔ２＜
ｔ７なる関係式が成立し、さらに緩衝スプリング３の作
用によってバランスウェイト５の上昇は滑らかに開始す
る。なお滑らかな動作を行う場合は慣性力も小さくなる
ので、作業者の手元に伝わる抵抗感も少なくなる。

【００４１】請求項３に記載の発明の代表的な実施例に
ついて、図１および図２によって説明する。図１に示す
ようにオイルポット８の中に入ったオイル８ａの中に沈
められたピストン７の外径はオイルポット８の内径より
小さいのでオイル８ａは前記ピストン７とオイルポット
８の内壁の隙間を自由に移動できる。

【００４２】図２に示すように作業者が手操作工具１を
ｈ３１なる高さよりｈ３３なる高さまで上昇させた場
合、対応するバランスウェイト５はｈ４１なる高さより
ｈ４３なる高さまで下降する。その際、オイル８ａの中
にあるピストン７は移動に際してオイル８ａの粘性抵抗
により減速される。したがって手操作工具１をＡ１から
Ｂ１へと急激に移動させても対応するバランスウェイト
５はＡ２からＢ２へと緩やかに移動するので停止時の衝
撃もない。

【００４３】なお、ピストン７が上向きに移動する際は
オイル８ａがオイルパス７ａをも通り、下向きに移動す
る際はオイル８ａが弁８ｂによって邪魔されてオイルパ
ス７ａを通れないので、オイル８ａの粘性による抵抗は
ピストン７が上向きに移動する際には下向きに移動する
際に比べて小さくなる。

【００４４】したがってピストン７が上向きに移動する
際は早く移動し、下向きに移動する際はゆっくり移動す
るので、作業者が急激に手操作工具を下降させたときで
もバランスウェイトが迅速に対応して作業者に与える衝
撃や抵抗感は軽減される。

【００４５】請求項４に記載の発明の代表的な実施例に
ついて、図１および図３によって説明する。図１に示す
ようにアーム１１の先端には回転継手１１ａによってサ
ブアーム１２が回転自在に係止されている。またサブア
ーム１２にはプーリ４が軸を中心に回転自在に係止され
ている。

【００４６】図３に示すように作業者が手操作工具１を
Ｘ座標軸方向に移動させる場合はワイヤ２はプーリ４を
中心として動作し、Ｙ座標軸方向に移動させる場合は回
転継手１１ａを中心として動作する。したがってアーム
１１の先端において手操作工具１を移動できる動作領域
はＬ１なる直径を持った円となる。

【００４７】請求項５に記載の発明の代表的な実施例に
ついて、図１および図３によって説明する。図１に示す
ようにコラム９に挿入固定されたサブコラム１０上端に
は回転継手１０ａを介してエルボ１０ｂが回転自在に係
止されている。したがってアーム１１はコラム９を中心
として回転自在となる。

【００４８】図３に示すように作業者が手操作工具１を
移動できる領域は直径がＬ１の円形であり、さらにアー
ム１１はコラム９を中心として回転できるので作業者が
手操作工具１を移動できる領域は幅がＬ１であるドーナ
ッツ状の領域となる。

【００４９】請求項６に記載の発明の代表的な実施例に
ついて、図１および図３によって説明する。図１に示す
ようにエルボ１０ｂに挿入されたアーム１１は挿入の方
向に移動可能とし、固定ねじ１０ｃによって固定され
る。したがってアーム１１の位置を調整することにより
手操作工具１を吊り下げたワイヤ２とコラム９との間隔
は調整可能となる。

【００５０】図３に示すように作業者が手操作工具１を
移動できる領域は直径がＬ１の円形であり、さらにアー
ム１１全体の長さを調整することにより、前述のドーナ
ッツ状をなした手操作工具１を移動できる領域を変更す
ることができる。

【００５１】請求項７に記載の発明の代表的な実施例に
ついて、図１によって説明する。図１に示すようにコラ
ム９に挿入されたサブコラム１０は上下方向に移動可能
とし、固定ねじ９ｂによって固定される。したがってサ
ブコラム１０の高さを調整することにより旋回するアー
ム１１の高さを調整する。

【００５２】ところで前述の請求項６および請求項７に
記載の発明の代表的な実施例の説明におけるコラム９の
高さ調整および旋回による動作領域の調整はそれぞれ手
作業で調整した後に固定ねじ１０ｃおよび９ｂで固定す
ると述べたが、たとえばこれらの調整に適当な駆動源を
付与して自動的に操作領域の設定を行わしめるなどの方
法をとることにより、さらに段取り作業を自動化するこ
とも可能である。

【００５３】

【発明の効果】この発明により、以下に示すような効果
が期待できる。

【００５４】１）バランスウェイトに追加のバランスウ
ェイトを持ち、その全体重量を調整可能な構造とする。

【００５５】この手段により、適用する手操作工具の重
量に合わせてバランスウェイトの重量を適正な値に設定
できるので、手操作工具の重量を考慮せずに業を遂行で
きるという効果を得る。

【００５６】２）手操作工具を吊り下げるワイヤに緩衝
スプリングを接続させる。

【００５７】この手段により、作業者が急激に手操作工
具を下降させても緩衝スプリングがバランスウェイトの
慣性力による動作開始時の抵抗を吸収するので、作業者
の疲労を軽減するという効果を得る。

【００５８】３）バランスウェイトにオイルダンパを接
続する。

【００５９】この手段により、作業者が急激に手操作工
具を上昇させても停止時のバランスウェイトの慣性力に
よる衝撃を吸収するので、作業者の疲労を軽減するとい
う効果を得る。

【００６０】４）サブアームを回転自在に係止する。

【００６１】この手段により、手操作工具を吊り下げる
ワイヤはプーリの軸方向移動に対応して回転するので、
手操作工具は常に作業者の動きに対応するという効果を
得る。

【００６２】５）サブコラムを回転自在に係止する。

【００６３】この手段により、アームはコラムを中心に
旋回するので、手操作工具は常に作業者の動きに対応す
るという効果を得る。

【００６４】６）アームの長さを調整可能な構造とす
る。

【００６５】この手段により、手操作工具はアームの長
さ方向にその作業領域を移動できるので、作業の種類に
応じてその作業領域を設定できるという効果を得る。

【００６６】７）コラムの高さを調整可能な構造とす
る。

【００６７】この手段により、手操作工具は高さの方向
にその作業領域を移動できるので、作業の種類に応じて
その作業領域を設定できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるバランサ装置の原理図。

【図２】この発明によるバランサ装置におけるタイミン
グチャート。

【図３】この発明によるバランサ装置における動作領域
図。

【図４】従来の技術によるバランサ装置の原理図。

【図５】従来の技術によるバランサ装置におけるタイミ
ングチャート。

【図６】従来の技術によるバランサ装置における動作領
域図。

【符号の説明】

１…………手操作工具 ２…………ワイヤ ３…………緩衝スプリング ４、４ａ…プーリ ５、５ａ…バランスウェイト ６…………連結棒 ７…………ピストン ８…………オイルポット ８ａ………オイル ９…………コラム １０………サブコラム １０ａ……回転継手 １０ｂ……エルボ １１………アーム １１ａ……回転継手 １２………サブアーム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワイヤ（２）の一端にバランスウェイト
   （５）を連結し、他端に手操作工具（１）を連結し、プ
   ーリ（４、４ａ）によって前記のバランスウェイト
   （５）および手操作工具（１）のおのおのを吊り下げ状
   態にした手操作工具用バランサ装置において、手操作工
   具（１）の重量に合わせてバランスウェイト（５）の重
   量を調整する追加用のバランスウェイト（５ａ）を有す
   ることを特徴とする手操作工具用バランサ装置。
2. 【請求項２】前記の手操作工具用バランサ装置におい
   て、手操作工具（１）を連結したワイヤ（２）に緩衝ス
   プリング（３）を前記の手操作工具（１）と直列に接続
   することを特徴とする、請求項１に記載の手操作工具用
   バランサ装置。
3. 【請求項３】前記の手操作工具用バランサ装置におい
   て、バランスウェイト（５）下部より突き出した連結棒
   （６）の先端に係止したピストン（７）をオイルポット
   （８）に収めたオイル（８ａ）の中に沈め、前記のバラ
   ンスウェイト（５）の上下方向の動きに合わせてピスト
   ン（７）を前記のオイル（８ａ）の中で上下動を行わせ
   ることを特徴とする、請求項１に記載の手操作工具用バ
   ランサ装置。
4. 【請求項４】前記の手操作工具用バランサ装置におい
   て、プーリ（４）を保持するサブアーム（１２）を回転
   自在に係止する回転継手（１１ａ）をアーム（１１）に
   持つことを特徴とする、請求項１に記載の手操作工具用
   バランサ装置。
5. 【請求項５】前記の手操作工具用バランサ装置におい
   て、エルボ（１０ｂ）を回転自在に係止する回転継手
   （１０ａ）をサブコラム（１０）に持つことを特徴とす
   る、請求項１に記載の手操作工具用バランサ装置。
6. 【請求項６】前記の手操作工具用バランサ装置におい
   て、エルボ（１０ｂ）に挿入したアーム（１１）を水平
   に移動させる伸縮機構によって、手操作工具（１）を水
   平に移動させる領域を調整することを特徴とする、請求
   項１に記載の手操作工具用バランサ装置。
7. 【請求項７】前記の手操作工具用バランサ装置におい
   て、コラム（９）に挿入したサブコラム（１０）を上下
   に移動する伸縮機構によって、手操作工具（１）を上下
   に移動させる領域を調整することを特徴とする、請求項
   １に記載の手操作工具用バランサ装置。