JPH11108005A - バランス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バランス装置において、ワークの自重落下を
防止すること 【解決手段】 配管Ｚが破損するとブレーキ機構１０１
の圧力が低下するので、ブレーキ機構１０１が作動して
ピストンロッド３をグリップする。配管Ｘが破損した場
合には、ブレーキリリーフ弁１０３の感圧室３９の圧力
が低下するので、ブレーキリリーフ弁１０３が開弁し、
ブレーキ機構１０１から加圧空気が放出されるから、ブ
レーキ機構１０１が作動してピストンロッド３をグリッ
プする。配管Ｙが破損した場合にも反力室３８の圧力が
低下するので、配管Ｘが破損したときと同様にブレーキ
リリーフ弁１０３が開弁し、ブレーキ機構１０１から加
圧空気が放出されるから、ブレーキ機構１０１が作動し
てピストンロッド３をグリップする。いずれの場合も、
ピストンロッド３は昇降を阻止され、ワークＷの自重落
下は防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バランス装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に例示されるバランス装置は、ピ
ストンを内蔵するシリンダ装置６０１、シリンダ装置６
０１のピストンロッド６０３に連結されてワークＷを保
持し、空気供給源Ｒから導入した加圧空気をピストンに
及ぼされる総荷重に応じた荷重対応圧力まで減圧する重
量感知部６０５（この例では、総荷重はピストン、ピス
トンロッド６０３、重量感知部６０５およびワークＷ重
量）、重量感知部６０５にて減圧された空気を導入し、
この導入した空気の圧力に応じて空気供給源Ｒからの加
圧空気を減圧してシリンダ装置６０１に供給することに
より、ピストンに及ぼされる総荷重に拮抗させてピスト
ンを停止状態にする圧力をシリンダ装置６０１に発生さ
せる調圧機構６０７を備えている。

【０００３】また、このバランス装置には、調圧機構６
０７よりも上流から空気供給源Ｒの加圧空気を導入し、
導入した加圧空気の圧力が設定以上のときにはピストン
ロッド６０３を拘束せず、導入した加圧空気の圧力が設
定未満になると作動してピストンロッド６０３を拘束す
るブレーキ機構６０９を追加することにより、例えば空
気供給源Ｒからの配管Ｚが破断した場合などに、ワーク
Ｗの自重落下を防止することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
バランス装置では、ワークＷと共に重量感知部６０５も
昇降するので、それに伴って重量感知部６０５と調圧機
構６０７とを結ぶ配管Ｘや空気供給源Ｒとを結ぶ配管Ｙ
も伸縮することになるから、これら配管Ｘ、Ｙが疲労し
て破損するおそれがあった。

【０００５】しかし、従来のバランス装置においては、
配管Ｘ、Ｙが破損した場合にブレーキ機構６０９を作動
させる構成を欠いていたために、配管Ｘ、Ｙの破損によ
るワークＷの自重落下を防止することができなかった。
本発明は、バランス装置において、重量感知部６０５に
接続されている配管Ｘ、Ｙが破損した際にもワークＷの
自重落下を防止することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記課
題を解決するための請求項１記載のバランス装置は、シ
リンダと該シリンダ内を摺動するピストンと該ピストン
に連結されたピストンロッドとを有するシリンダ装置
と、前記ピストンロッドとワークとの間に介在し、加圧
気体源から導入した加圧気体を前記ワークの荷重に応じ
た荷重対応圧力まで減圧する重量感知部と、前記重量感
知部にて減圧された気体を導入し、該導入した気体の圧
力に応じて加圧気体源からの加圧気体を減圧して前記シ
リンダ装置に供給することにより、前記ピストンに及ぼ
される総荷重に拮抗させて前記ピストンを停止状態にす
る圧力を前記シリンダ装置に発生させる調圧機構と、前
記調圧機構よりも上流から前記加圧気体源の加圧気体を
導入し、該導入した加圧気体の圧力が設定以上のときに
は前記ピストンロッドを拘束せず、該導入した加圧気体
の圧力が設定未満になると作動して前記ピストンロッド
を拘束するブレーキ機構と、前記重量感知部から前記調
圧機構に導入される気体の圧力が前記ワークの荷重がな
いときの前記荷重対応圧力よりも低く設定されるブレー
キ設定圧以下になると前記ブレーキ機構から加圧気体を
放出させて該ブレーキ機構を作動させるブレーキリリー
フ弁とを備えている。

【０００７】このバランス装置では、シリンダ装置のシ
リンダ内を摺動するピストンに連結されたピストンロッ
ドに重量感知部が連結され、その重量感知部にワークが
懸架される。なお、重量感知部は、直接ピストンに連結
されてもよいし、滑車、ギヤ、梃子等を用いた増速機構
を介して連結されてもよい。

【０００８】重量感知部が、加圧気体源から導入した加
圧気体をワークの荷重に応じた荷重対応圧力まで減圧
し、調圧機構は、重量感知部にて減圧された気体を導入
し、該導入した気体の圧力に応じて加圧気体源からの加
圧気体を減圧してシリンダ装置に供給することにより、
ピストンに及ぼされる総荷重に拮抗させてピストンを停
止状態にする圧力をシリンダ装置に発生させるので、重
量感知部にワークを懸架するだけで特に調節をしなくて
もワークを無重力状態にできる。

【０００９】ブレーキ機構は、調圧機構よりも上流から
加圧気体源の加圧気体を導入し、該導入した加圧気体の
圧力が設定以上のときにはピストンロッドを拘束せず、
該導入した加圧気体の圧力が設定未満になると作動して
ピストンロッドを拘束するので、例えば加圧気体源から
調圧機構に通じる配管が破損して調圧機構に加圧気体が
供給されなくなったときには、ピストンロッドが拘束さ
れてワークの自重落下が防止される。

【００１０】しかも、重量感知部から調圧機構に導入さ
れる気体の圧力がワークの荷重がないときの荷重対応圧
力よりも低く設定されるブレーキ設定圧以下になると、
ブレーキリリーフ弁がブレーキ機構から加圧気体を放出
させてブレーキ機構を作動させるから、例えば重量感知
部から調圧機構に通じる配管が破損したときや、加圧気
体源から重量感知部に通じる配管が破損して重量感知部
が正常に作動しないとき等、正しい荷重対応圧力が調圧
機構に入力されないときにも、ブレーキ機構が作動して
ピストンロッドを拘束するので、この場合にもワークの
自重落下が防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の具体例や変形例を
図面を参照して説明することにより発明の実施の形態を
説明する。

【００１２】

【具体例】まず、この具体例のバランス装置１の概略構
成を説明する。図１に示すように、バランス装置１は、
シリンダ装置２、シリンダ装置２と一体的に構成されて
いるブレーキ機構１０１、重量感知部としてのワーク保
持体７、ブレーキリリーフ弁１０３および調圧機構１０
２により構成されている。なお、図１においてはブレー
キ機構１０１および調圧機構１０２の詳細は示しておら
ず、ブレーキ機構１０１の詳細は図２に、調圧機構１０
２の詳細は図３に示す。また、シリンダ装置２は図示し
ない天井レールに懸架されていて、天井レールに沿って
移動可能とされている。

【００１３】次に、図１を参照してシリンダ装置２およ
びワーク保持体７の構造を説明する。図１に示すよう
に、シリンダ装置２のシリンダ２ａにはピストンＰが摺
動自在に収容され、ピストンＰにはピストンロッド３が
連結されている。ピストンロッド３は、シリンダ２ａと
ブレーキ機構１０１とを区画すると共にシリンダ２ａを
閉鎖してピストンＰとの間に作用室４を形成する隔壁４
ａを貫通し、さらにブレーキ機構１０１を貫通してシリ
ンダ装置２の外部に突出している。作用室４は、図１お
よび図３に接続子Ａ（円内にＡで示す、各図において円
内にアルファベットの大文字を記した記号は配管の接続
を示す接続子であり、アルファベットにより区別して接
続子Ａ、接続子Ｂのように呼ぶ。）によって示されるよ
うに、調圧機構１０２の主弁６の調圧室８に接続されて
いる。また、ピストンＰを挟んで作用室４と反対側に形
成されるヘッド室４ｂは大気に開放されている。

【００１４】シリンダ装置２のピストンロッド３には、
作業者がピストンＰに直接的に力を加えて昇降させる際
に用いるピストン駆動機構としての取っ手５が取り付け
られ、ピストンロッド３の先端には、重量感知部に該当
するワーク保持体７が連結されている。

【００１５】このワーク保持体７は、ピストンロッド３
側に連結される減圧弁部２９と縣架部１５とからなって
いる。縣架部１５は、摺動軸９、コの字状の迂回部材１
３およびフック１１からなり、迂回部材１３の上側端部
には摺動軸９が固着され、下側端部にはフック１１が取
り付けられている。

【００１６】減圧弁部２９の上部側の内部は、中央に受
板３２を有するダイヤフラム３４により上下に分割され
ており、上側がばね室３６、下側が反力室３８になって
いる。なお、ばね室３６は外部に開放されており、ダイ
ヤフラム３４（受板３２を含む）の反力室３８側の面積
（受圧面積Ｂ）はピストンＰのピストンロッド３側の面
積（受圧面積Ａ）とほぼ等しい。

【００１７】ダイヤフラム３４の受板３２には、縣架部
１５の摺動軸９の先端が当接していて、摺動軸９に貫通
されているばね受板４０と受板３２との間には圧縮状態
にある補正ばね４２が保持されている。また、ばね受板
４０の上面には減圧弁部２９の頭部に螺合する調整ステ
ム４４が当接しており、調整ステム４４を回動して昇降
させることによって補正ばね４２の付勢力を強弱調整で
きる。なお、摺動軸９は、ばね受板４０および減圧弁部
２９の頭部を、自身の軸方向に摺動変位可能に貫通して
いる。

【００１８】減圧弁部２９の下部側には、通気室４６及
び導気室４８が設けられており、通気室４６は短絡路５
０により反力室３８に連通され、導気室４８は、図１お
よび図３に接続子Ｂによって示されるように、チェック
弁ＣＶ１を介して加圧気体源としての空気供給源Ｒに接
続されている。また、通気室４６の制御ポート４６ａ
は、図１および図３に接続子Ｃによって示されるよう
に、オリフィス６１を介して調圧機構１０２の連通配管
ＣＯＭに接続されている。

【００１９】さらに、減圧弁部２９内には、導気室４８
から反力室３８にかけて貫通するシャフトを有する導入
用弁体５２が収容されている。導入用弁体５２の下側に
は導入用弁体５２を閉鎖位置側に付勢する付勢ばね５４
が装着され、導入用弁体５２の上端は反力室３８内に突
出して、ダイヤフラム３４の受板３２に当接している。
導入用弁体５２の重量と付勢ばね５４による上向きの力
とはほぼ釣合っており、導入用弁体５２は、ダイヤフラ
ム３４の受板３２の下降、上昇に応じて開閉される。

【００２０】ここで図２を参照してブレーキ機構１０１
の詳細を説明する。図２に示すように、ブレーキ機構１
０１は、外殻となるブレーキシリンダ７０によりシリン
ダ装置２の隔壁４ａに連結され、ブレーキシリンダ７０
の他端はヘッド部材７１によって閉じられている。ヘッ
ド部材７１の中心部にはピストンロッド３を摺動させる
摺動穴７２が穿設され、その摺動穴７２に沿ってメタル
保持部材７３が延出されている。このメタル保持部材７
３と隔壁４ａとの間には、ピストンロッド３を取り巻く
ブレーキメタル７４およびブレーキメタル７４を取り巻
く押さえ用の割ブッシュ７５が配されている。これらブ
レーキメタル７４と割ブッシュ７５は筒状であるが、そ
の外周の一部に軸方向に沿ってスリットが設けられてい
るために、径を伸縮する方向に弾性変形可能である。な
お、通常の状態ではブレーキメタル７４の内径は摺動穴
７２とほぼ等しくピストンロッド３の昇降を阻害しな
い。

【００２１】割ブッシュ７５にはボールリテーナ７６が
外嵌されており、ボールリテーナ７６によって保持され
る多数の鋼球７７が割ブッシュ７５の外周に配されてい
る。ボールリテーナ７６は割ブッシュ７５の外周を摺動
可能で、通常はブレーキピストン７８とボールリテーナ
７６との間に挿入されたばね７９により隔壁４ａに押し
付けられている。

【００２２】ブレーキピストン７８はブレーキシリンダ
７０の内面を摺動する摺動部７９と筒状の内筒部８０と
からなり、内筒部８０に遊嵌された圧縮コイルばね８１
によりヘッド部材７１側に付勢されている。ただし、通
常はヘッド部材７１に設けられたブレーキポート８２か
らブレーキピストン室８３に供給される加圧空気の圧力
によって、圧縮コイルばね８１の付勢力に抗して上昇さ
せられている。本実施例の場合、図１〜図３に接続子Ｄ
によって示されるように、ブレーキポート８２は、ニー
ドル弁ＮＶ１およびニードル弁ＮＶ１をバイパスするチ
ェック弁ＣＶ２を介して、チェック弁ＣＶ１の上流側で
空気供給源Ｒに接続されており、空気供給源Ｒからの加
圧空気がブレーキピストン室８３に供給される。なお、
ニードル弁ＮＶ１は、空気供給源Ｒからブレーキピスト
ン室８３流入する加圧空気の流入速度を制限する（急速
な流入を防止する）ものである。また、ヘッド部材７１
にはブレーキピストン室８３に連通するリリーフポート
８４も設けられ、図１に示されるように、リリーフポー
ト８４にはブレーキリリーフ弁１０３が接続されてい
る。

【００２３】ブレーキピストン７８の内筒部８０には緩
衝筒８５が内嵌され、その緩衝筒８５の内周側に複数の
テーパリング８６が配されている。これらテーパリング
８６は、それぞれ鋼球７７を取り囲む位置にあり、ブレ
ーキピストン７８が下降した際には内周のテーパ面８７
で鋼球７７をピストンロッド３側に押圧するが、ブレー
キピストン７８が図示のように上昇しているときには鋼
球７７を押圧することはない。

【００２４】詳しくは、ブレーキピストン室８３の圧力
が圧縮コイルばね８１による付勢力に勝っているときに
は、ブレーキピストン７８が図示のように上昇させられ
てテーパリング８６と鋼球７７とは互いに離れている
が、ブレーキピストン室８３の圧力が低下して圧縮コイ
ルばね８１の付勢力が勝ると、ブレーキピストン７８が
下降してテーパリング８６が鋼球７７を押圧する。テー
パリング８６による押圧力は、鋼球７７を介して割ブッ
シュ７５を押圧してその径を縮小させ、さらにブレーキ
メタル７４の径を縮小させることによってピストンロッ
ド３をグリップするので、ピストンロッド３は昇降を阻
止される。

【００２５】次に、図１を参照してブレーキリリーフ弁
１０３の構造を説明する。図１に示すように、ブレーキ
リリーフ弁１０３は、大気開放されるダイヤフラム室３
３を備えている。このダイヤフラム室３３の下端は、中
央に受板３５を有するダイヤフラム３７により閉じられ
ており、ダイヤフラム３７の反対側には、感圧室３９が
形成されている。この感圧室３９は、図１および図３に
接続子Ｅによって示されるように、調圧機構１０２の連
通配管ＣＯＭに接続されている。

【００２６】ダイヤフラム３７の受板３５は、ブレーキ
リリーフ弁１０３の頭部に螺合する調整ステム４１との
間で補正ばね４５を保持しており、この補正ばね４５に
より感圧室３９側に付勢されている。ただし、この補正
ばね４５の付勢力は、調整ステム４１を回動して昇降さ
せることによって強弱調整される。

【００２７】また、ブレーキリリーフ弁１０３には、ダ
イヤフラム室３３と感圧室３９の他に、大気開放される
通気室４９及びブレーキ機構１０１のリリーフポート８
４に接続される導気室５１が設けられている。さらに、
ブレーキリリーフ弁１０３内には、導気室５１から感圧
室３９にかけて貫通するシャフトを有する弁体５３が収
容されている。弁体５３の下側には弁体５３を閉鎖位置
側に付勢する付勢ばね５５が装着され、弁体５３の上端
は感圧室３９内に突出して、ダイヤフラム３７の受板３
５に当接している。

【００２８】弁体５３に作用する力としては、自身の重
量と付勢ばね５５による上向きの力とがほぼ釣り合って
おり、補正ばね４５による下向きの力に相当する分だけ
下向きの力が勝っている。このため、弁体５３は、ダイ
ヤフラム３７の受板３５を介して開弁方向に作用する補
正ばね４５の力が感圧室３９の圧力に優れば開放され、
導気室５１と通気室４９とを連通させ、逆に感圧室３９
の圧力に優れば閉弁位置になって導気室５１と通気室４
９とを遮断することになる。なお、補正ばね４５の付勢
力の強弱調整については後述する。

【００２９】次に、図３を参照して調圧機構１０２の構
成を説明する。ただし、この調圧機構１０２に含まれる
減圧弁１０５および調圧リリーフ弁１０７の構造はブレ
ーキリリーフ弁１０３と同じであるので、減圧弁１０５
および調圧リリーフ弁１０７各部については、ブレーキ
リリーフ弁１０３と同じ品番（ただし区別のためにそれ
ぞれ添え字ｂ、ｃを付記する）を使用して、それらの構
造の説明は省略する。

【００３０】図３に示すように、主弁６は空気供給源Ｒ
に接続される給気室１０、給気室１０と連通して設けら
れた調圧室８、調圧室８と連通して設けられた排気室１
４、これらとは独立に設けられたピストン室１８を備え
ている。なお、ピストン室１８は、ピストン室１８内を
摺動変位する調圧ピストン２０により制御室２２と調圧
ピストン室２４とに区分される。

【００３１】調圧ピストン２０には、調圧室８を貫通す
るステム２６が連結されており、ステム２６の上側に
は、調圧室８と排気室１４との連通を通断するための排
気弁体１６が配され、ステム２６の下側には、調圧室８
と給気室１０との連通を通断するための給気弁体１２が
配されている。なお、排気弁体１６は圧縮コイルばねに
より調圧室８側（調圧室８と排気室１４との連通を遮断
する位置側）に付勢され、給気弁体１２は圧縮コイルば
ねにより調圧室８側（調圧室８と給気室１０との連通を
遮断する位置側）に付勢されている。

【００３２】このような構造であるので、図示するよう
に調圧ピストン２０が中立位置にあるときには、排気弁
体１６および給気弁体１２は遮断位置になり、調圧室８
と排気室１４との連通並びに調圧室８と給気室１０との
連通は遮断される。しかし、調圧ピストン２０が下降す
ればステム２６が下降して給気弁体１２が押し下げら
れ、調圧室８と給気室１０とが連通される。一方、調圧
ピストン２０が上昇した際にはステム２６が上昇して排
気弁体１６が引き上げられて調圧室８と排気室１４とが
連通される。

【００３３】この主弁６の排気室１４は大気開放され、
調圧室８は、前述したようにシリンダ装置２の作用室４
に接続されている（図１および図３の接続子Ａ参照）。
また、調圧室８はバイパス２８を介して制御室２２とも
連通され、共に調整弁１０９に接続されている。

【００３４】調整弁１０９は、ダイヤフラム１１１によ
って区画されたダイヤフラム室１１３と副制御室１１
５、弁体１１７によって連通を通断される副調圧室１１
９と副給気室１２１および弁体１１７を閉鎖位置側（上
向き）に付勢する付勢ばね１２３を備えており、上述し
た主弁６の調圧室８および制御室２２は副制御室１１５
に接続されている。なお、付勢ばね１２３の付勢力は、
弁体１１７の荷重にわずかに優る力に調整されており、
ダイヤフラム室１１３の圧力が副制御室１１５の圧力を
上回ると弁体１１７が開放位置側（下向き）に変位さ
れ、副調圧室１１９と副給気室１２１とが連通する。

【００３５】調整弁１０９のダイヤフラム室１１３は、
２方弁５８を介して連通配管ＣＯＭに接続されている。
なお、２方弁５８とダイヤフラム室１１３との間には、
エアタンク５６が配置されている。また、副調圧室１１
９は、主弁６の給排ポート３０に接続され、ニードル弁
１２９を介して調圧リリーフ弁１０７のダイヤフラム室
３３ｃおよび導気室５１ｃとも接続されている。

【００３６】この調圧リリーフ弁１０７の感圧室３９ｃ
は連通配管ＣＯＭに接続され、通気室４９ｃは大気開放
されている。また、連通配管ＣＯＭはニードル弁１２７
を介して外気に連通されている。一方、調整弁１０９の
副給気室１２１は、減圧弁１０５の通気室４９ｂに接続
されている。

【００３７】前述したように、この減圧弁１０５の構造
はブレーキリリーフ弁１０３および調圧リリーフ弁１０
７とほとんど同じであるが、感圧室３９ｂと通気室４９
ｂとがバイパス４７ｂによって連通されている点のみ異
なっている。この減圧弁１０５の導気室５１ｂはチェッ
ク弁ＣＶ１を介して空気供給源Ｒに接続され、ダイヤフ
ラム室３３ｂは連通配管ＣＯＭに接続されている。

【００３８】バランス装置１の構成は以上の通りであ
る。次にこのバランス装置１の動作を説明する。まずワ
ークＷを取り付けない状態で行われる初期調整について
説明する。空気供給源Ｒからの加圧空気が供給されてい
ない初期状態では反力室３８のゲージ圧は０だから、受
板３２は補正ばね４２の付勢力および縣架部１５の荷重
によって下方に変位し、導入用弁体５２が開放位置に変
位している。この状態で空気供給源Ｒから加圧空気が供
給されると、導入用弁体５２が開放位置にあるので、加
圧空気が制御ポート４６ａ側に導かれる。制御ポート４
６ａからの加圧空気は、反力室３８に流入し、また連通
配管ＣＯＭにより減圧弁１０５のダイヤフラム室３３
ｂ、調整弁１０９のダイヤフラム室１１３、調圧リリー
フ弁１０７の感圧室３９ｃおよびブレーキリリーフ弁１
０３の感圧室３９に流入する。

【００３９】ブレーキリリーフ弁１０３は、感圧室３９
の昇圧によって閉弁状態とされるので、空気供給源Ｒか
らブレーキ機構１０１のブレーキピストン室８３に流入
した加圧空気によって、ブレーキピストン室８３の圧力
が上昇する。すると、ブレーキピストン室８３の圧力が
圧縮コイルばね８１による付勢力に勝ってブレーキピス
トン７８を上昇させるので、テーパリング８６が鋼球７
７を押圧しなくなり、ピストンロッド３は昇降自在とな
る。

【００４０】減圧弁１０５では、ダイヤフラム室３３ｂ
の昇圧によって弁体５３ｂが下降させられて、導気室５
１ｂと通気室４９ｂとが連通する。これにより、空気供
給源Ｒからの加圧空気が、減圧弁１０５を通過して、調
整弁１０９の副給気室１２１に流入する。

【００４１】図示の構成から明らかなように、減圧弁１
０５では感圧室３９ｂの圧力が、補正ばね４５ｂの付勢
力に相当する分だけ、ダイヤフラム室３３ｂの圧力より
も高くなれば受板３５ｂが中立位置とされ、閉弁され
る。また感圧室３９ｂの圧力が、ダイヤフラム室３３ｂ
の圧力に補正ばね４５ｂの付勢力を加算した分に劣って
いれば減圧弁１０５は開弁される。つまり、減圧弁１０
５の二次圧は、ダイヤフラム室３３ｂに導入されている
減圧弁部２９（制御ポート４６ａ）の二次圧よりも補正
ばね４５ｂの付勢力に見合った圧力だけ高い圧力とされ
ている。従って、この減圧弁１０５の二次圧が供給され
る調整弁１０９の副給気室１２１の圧力も、減圧弁部２
９（制御ポート４６ａ）の二次圧よりも補正ばね４５ｂ
の付勢力に見合った圧力だけ高い圧力とされている。

【００４２】調整弁１０９では、ダイヤフラム室１１３
に流入した加圧空気によって弁体１１７が下降させられ
て副給気室１２１と副調圧室１１９とが連通されるの
で、副給気室１２１に流入した加圧空気は、副調圧室１
１９を通過して、主弁６の調圧ピストン室２４側に流出
する。この空気は、ニードル弁１２９によってその下流
側への流出を阻害される。この結果ニードル弁１２９の
上流側の圧力が上昇するので、調圧ピストン室２４の圧
力が上昇する。この調圧ピストン室２４の圧力上昇によ
り調圧ピストン２０が下降するので、ステム２６も下降
する。これにより給気弁体１２が下降し、給気室１０と
調圧室８が連通される。すると、空気供給源Ｒからの加
圧空気が、給気室１０から調圧室８を経て、シリンダ装
置２の作用室４に流入する。作用室４の圧力は、ピスト
ンＰを上昇させる力として作用する。

【００４３】作用室４の圧力が上昇すると、これに連通
している制御室２２の圧力も上昇する。この制御室２２
の圧力は、調圧ピストン２０を押し上げる力として作用
する。また、制御室２２と連通している調整弁１０９の
副制御室１１５の圧力が上昇すれば、ダイヤフラム１１
１がダイヤフラム室１１３側に変位し、弁体１１７が副
調圧室１１９と副給気室１２１との連通を遮断する。こ
の結果、調圧ピストン室２４への加圧空気の供給は停止
する。

【００４４】制御室２２の圧力が調圧ピストン室２４の
圧力に優れば、調圧ピストン２０は上昇させられ、給気
弁体１２は閉鎖位置とされ、調圧室８および作用室４へ
の加圧空気の供給は停止する。また、制御室２２の圧力
がより高ければ、調圧ピストン２０は中立位置を越えて
上昇させられ、排気弁体１６が開放位置とされ、調圧室
８および作用室４の加圧空気が排出されるので、制御室
２２の圧力は低下する。そして、制御室２２の圧力と調
圧ピストン室２４の圧力とがバランスすれば、調圧ピス
トン２０は中立位置とされ、調圧室８および作用室４に
は給気されず、また調圧室８および作用室４からの排気
もされない。

【００４５】一方、調圧リリーフ弁１０７では、ニード
ル弁１２９の下流側の圧力が導入されるダイヤフラム室
３３ｃの圧力と補正ばね４５ｃの付勢力とによってダイ
ヤフラム３７ｃを押し下げる力が、感圧室３９ｃの圧力
によるダイヤフラム３７ｃを押し上げる力よりも大きけ
れば、弁体５３ｃが開放位置とされ、ニードル弁１２９
の下流側の空気を大気に排出する。また、前述のダイヤ
フラム３７ｃを押し上げる力が押し下げる力に優れば、
弁体５３ｃは閉鎖位置とされる。つまり、ダイヤフラム
室３３ｃの圧力が、ちょうど補正ばね４５ｃの付勢力に
見合った分だけ、感圧室３９ｃの圧力よりも低い状態を
基準にして、それよりもダイヤフラム室３３ｃの圧力が
高ければ弁体５３ｃが開放位置とされる。そして、ダイ
ヤフラム室３３ｃの圧力がそれ以下であれば弁体５３ｃ
は閉鎖位置とされる。

【００４６】このため、ニードル弁１２９の下流側の圧
力は、感圧室３９ｃの圧力よりも、補正ばね４５ｃの付
勢力に見合った分だけ低い圧力とされる。ところで、感
圧室３９ｃの圧力は減圧弁部２９（制御ポート４６ａ）
の二次圧とされているから、ニードル弁１２９の下流側
の圧力は、減圧弁部２９（制御ポート４６ａ）の二次圧
よりも、補正ばね４５ｃの付勢力に見合った分だけ低い
圧力とされる。そして、上述のように、ニードル弁１２
９の上流側の圧力（＝調圧ピストン室２４の圧力）は、
減圧弁部２９（制御ポート４６ａ）の二次圧とほぼ等し
くされるから、上述の調圧ピストン室２４の圧力と制御
室２２の圧力がバランスするまでの過程およびその後に
おいても、ニードル弁１２９からの除放（調圧リリーフ
弁１０７側への流出）は継続される。

【００４７】このように、ニードル弁１２９を通過して
ニードル弁１２９の下流側に流出する空気があるので、
調圧ピストン室２４の圧力は徐々に低下することにな
る。すると、調圧ピストン室２４と制御室２２との圧力
バランスが崩れて、調圧ピストン２０が上昇する。これ
により排気弁体１６が開放位置とされ、調圧室８の加圧
空気が排出されるので、制御室２２の圧力は低下し、副
制御室１１５の圧力も低下する。すると、再び弁体１１
７が副調圧室１１９と副給気室１２１とを連通させるの
で、調圧ピストン室２４の圧力が回復する。

【００４８】このように、調圧ピストン室２４の圧力
は、弁体１１７の開閉によって、ほぼ一定とされ、制御
室２２の圧力と調圧ピストン室２４の圧力とがバランス
する。作用室４への加圧空気の給排が停止しているとき
には、ピストンＰは、（１）ワーク保持体７の荷重が大
きすぎて上昇できない、（２）ワーク保持体７の荷重に
抗して上昇端にある、（３）上昇も下降もしない釣合状
態にあるのいずれかであるが、通常（３）は期待できな
い。しかし、調整ステム４４を回動して補正ばね４２の
付勢力を強弱調節すれば、作用室４への加圧空気の給排
が停止しているときの反力室３８の圧力（すなわち調圧
ピストン室２４の圧力）を調節することができるから、
ピストンＰがワーク保持体７と共に上昇した位置で上昇
も下降もしない釣合状態となるように、調整ステム４４
の位置つまり補正ばね４２の付勢力を調節できる。

【００４９】このように補正ばね４２が調節された際に
は、調圧ピストン２０の調圧ピストン室２４側と制御室
２２側の受圧面積が等しいものとすれば、調圧ピストン
室２４の圧力＝制御室２２の圧力＝作用室４の圧力であ
る。また、反力室３８の圧力はダイヤフラム室１１３の
圧力と同じで、副制御室１１５の圧力とダイヤフラム室
１１３の圧力とが吊り合っているから、作用室４の圧力
は反力室３８の圧力と等しいと言える。

【００５０】なお、このバランス装置１では、ニードル
弁１２７により連通配管ＣＯＭから排気されているので
あるが、この排気によって連通配管ＣＯＭに連通してい
る反力室３８の圧力が低下すれば、導入用弁体５２が開
放位置になる。すなわち、加圧空気の排出と供給が継続
的になされながら、調圧ピストン室２４の圧力を維持し
ていることになる。このようにすると、後述するワーク
Ｗの昇降に際して主弁６のステム２６を変位させる（給
気弁体１２および排気弁体１６を開放位置にする）に当
たってヒステリシスが発生しないからワークＷの昇降は
きわめて滑らかになる。

【００５１】また、この補正ばね４２の初期調整と合わ
せてブレーキリリーフ弁１０３の補正ばね４５の調整も
行われる。具体的には、補正ばね４２の初期調整の開始
時点で調整ステム４１を上昇させて補正ばね４５の付勢
力をほとんど０にして、弁体５３が閉弁側になるように
しておく。そして、上述のように補正ばね４２の付勢力
の調節ができてから、調整ステム４１の位置を徐々に変
化させることにより補正ばね４５の付勢力を徐々に強め
たり弱めたりして、補正ばね４５の付勢力とワークＷを
懸架しない状態でピストンＰが釣合状態となっていると
きの感圧室３９の圧力とが釣り合うように（実際には、
感圧室３９の圧力がわずかに勝る程度に）する。これに
より、ブレーキリリーフ弁１０３は、ワークＷを懸架し
ないときの感圧室３９の圧力では開弁しないが、感圧室
３９の圧力がこれよりも低下すると開弁する設定にな
る。

【００５２】こうして補正ばね４２と補正ばね４５の初
期調整がなされた後、ワーク保持体７のフック１１にワ
ークＷを取り付けると、ワークＷの荷重を受けた受板３
２が反力室３８側に変位して導入用弁体５２が開放位置
になる。すると上述のように加圧空気の流入で作用室４
の圧力が上昇する。そして、導入用弁体５２が開放位置
にあれば作用室４の圧力上昇が続く。また、導入用弁体
５２の開放により制御ポート４６ａの圧力も上昇する。
すると制御ポート４６ａに連通している反力室３８の圧
力も上昇するので、やがて受板３２（ダイヤフラム３
４）が中立位置とされ、導入用弁体５２は閉鎖位置にな
る。これにより調圧ピストン室２４の圧力上昇も停止す
るので、作用室４の圧力上昇に伴って制御室２２の圧力
が高まり、調圧ピストン室２４の圧力と釣合えば作用室
４への加圧気体の給排は停止される。すなわち、作用室
４の圧力はワークＷの荷重に対応する分だけ昇圧され
て、ピストンＰはワークＷをワーク保持体７と共に無重
力状態とする釣合状態になるので、ワークＷに合わせて
特別な調節操作をしなくとも、制御室２２と調圧ピスト
ン室２４の圧力をバランスさせて、シリンダ装置２のピ
ストンＰを釣合状態とすることができる。

【００５３】このようにしてピストンＰが釣合状態とさ
れた後、取っ手５に外力を及ぼしてワークＷと共にピス
トンＰを上昇させれて作用室４の圧力をわずかでも低下
させると、作用室４の圧力低下にともなって副制御室１
１５および制御室２２の圧力も低下するので、調整弁１
０９が開弁して副給気室１２１側の空気が調圧ピストン
室２４に流入して、調圧ピストン２０を押し下げる。こ
の際、副給気室１２１に供給される空気は、ほぼ減圧弁
部２９（制御ポート４６ａ）の二次圧と等しくされてい
る調圧ピストン室２４側の圧力よりも補正ばね４５ｂの
付勢力に見合った圧力だけ高い圧力とされているので、
調圧ピストン室２４側と副給気室１２１側との圧力差は
小さくなっている。このため、調整弁１０９の開弁に伴
って副給気室１２１側の空気が調圧ピストン室２４に一
気に流入することはなく、調圧ピストン２０が一気に押
し下げられることはない。したがって、空気供給源Ｒか
らの高圧空気が作用室４へ急激に流入することもない。
よって、高圧空気が作用室４へ急激に流入することによ
るピストンＰおよびワークＷの急上昇は回避される。

【００５４】しかし、調圧ピストン室２４への空気の流
入自体が妨げられるわけではないので、ピストンＰおよ
びワークＷの円滑な上昇は確保される。また、釣合状態
から外力によりピストンＰを下降させると、作用室４の
圧力上昇にともなって副制御室１１５および制御室２２
の圧力も上昇するので、調整弁１０９が閉弁される。併
せて、調圧ピストン２０は押し上げられ、調圧ピストン
２０の変位量に応じて調圧ピストン室２４の圧力が上昇
する。調圧ピストン室２４側の圧力が上昇すると、ニー
ドル弁１２９からの空気の流出が促される。

【００５５】ところが、上述したように、調圧リリーフ
弁１０７によって、ニードル弁１２９の下流側の圧力
は、補正ばね４５ｃの付勢力に見合った分だけ、ニード
ル弁１２９の上流側の圧力よりも低い圧力とされている
ので、ニードル弁１２９から急激に空気が流出すること
はなく、調圧ピストン室２４の空気が過剰に排出される
ことはない。これにより、調圧ピストン２０の急上昇、
すなわちステム２６の急上昇により排気弁体１６が一気
に引き上げられることは回避される。したがって、調圧
室８の空気が急激に排出されることはなく、作用室４の
圧力の急降下によりピストンＰおよびワークＷが急降下
することもない。

【００５６】しかし、調圧ピストン室２４からの排気が
妨げられるわけではないので、ピストンＰおよびワーク
Ｗの円滑な下降は確保される。この具体例のバランス装
置１では、取っ手５を介してピストンロッド３に外力を
及ぼせば、わずかな力でワークＷを昇降させることがで
きるが、ワークＷ自体に外力を及ぼして、下降させよう
とした場合には、その外力により導入用弁体５２が開放
位置とされて調圧ピストン室２４の圧力が上昇し、かえ
ってピストンＰが上昇することになるので、これはうま
く行かない。しかし、２方弁５８を閉じておけば調圧ピ
ストン室２４の圧力が変化することはないから、ワーク
Ｗに外力を及ぼして昇降させることができる。

【００５７】さらに、このバランス装置１では、回路中
に減圧弁１０５および調圧リリーフ弁１０７を備えてい
るので、空気供給源Ｒの供給圧の大小、ワークの重量の
大小に関わらず、調整弁１０９の一次圧と二次圧との差
圧が一定となり、ニードル弁１２９の上流側と下流側と
の差圧も一定となる。したがって、釣合状態にあるピス
トンＰに外力を及ぼした際のピストンＰおよびワークＷ
の円滑な昇降は確保され、しかもピストンＰおよびワー
クＷの急激な昇降は防止される。

【００５８】また、調圧ピストン室２４では、加圧空気
の漏出と供給が継続されながら圧力を維持しているの
で、ヒステリシスは発生しない。そして、ニードル弁１
２７からの除放により、ワークＷを取り去った際のピス
トンＰの急上昇も防止される。

【００５９】なお、エアタンク５６は、たとえば外力に
よってワークＷが振動させられた場合などに調圧ピスト
ン室２４の圧力が急変するのを防止するための緩衝手段
として機能している。このように、本具体例のバランス
装置１によれば、釣合状態にあるピストンＰに外力を及
ぼした際のピストンＰおよびワークＷの円滑な昇降は確
保され、しかもピストンＰおよびワークＷの急激な昇降
は防止される。

【００６０】さて、このバランス装置１においては、調
圧機構１０２はユニット化されていてその内部の配管が
伸縮変動することはないのであるが、調圧機構１０２と
ワーク保持体７とを接続する配管Ｘ（通気室４６の制御
ポート４６ａからオリフィス６１に至る配管Ｘ）、チェ
ック弁ＣＶ１の下流側からワーク保持体７に接続されて
いる配管Ｙ、チェック弁ＣＶ１の上流側の配管Ｚは、ワ
ークＷの昇降（ワーク保持体７の昇降）やシリンダ装置
２の移動に伴って伸縮変動するので、経年の疲労等で破
損するおそれもないとは言えない。しかし、このバラン
ス装置１ではそのような破損に対処できるので、次にそ
れを説明する。

【００６１】まず、配管Ｚが破損した場合には、チェッ
ク弁ＣＶ１の働きにより、配管Ｙの圧力や調圧機構１０
２内の圧力が急激に低下するのは防止される。また、こ
の場合には、チェック弁ＣＶ１の上流側で配管Ｚに接続
されている、ブレーキ機構１０１のブレーキピストン室
８３の圧力が低下する（チェック弁ＣＶ２はブレーキピ
ストン室８３から配管Ｚ側への圧抜けを阻止しない）。
すると、圧縮コイルばね８１の付勢力がブレーキピスト
ン室８３の圧力に勝るので、ブレーキピストン７８が下
降してテーパリング８６が鋼球７７を押圧する。テーパ
リング８６による押圧力は、鋼球７７を介して割ブッシ
ュ７５を押圧してその径を縮小させ、さらにブレーキメ
タル７４の径を縮小させることによってピストンロッド
３をグリップするので、ピストンロッド３は昇降を阻止
される。これにより、ワークＷ（ワーク保持体７）の自
重落下は防止される。

【００６２】次に、配管Ｘが破損した場合には、連通配
管ＣＯＭの圧力が低下する。すると、ブレーキリリーフ
弁１０３の感圧室３９の圧力が低下するので、補正ばね
４５の付勢力によって弁体５３が開弁位置とされる。こ
の結果、ブレーキ機構１０１のブレーキピストン室８３
の加圧空気が導気室５１から通気室４９を通って大気放
出される。一方配管Ｚからブレーキピストン室８３に供
給される加圧空気は、ニードル弁ＮＶ１によって制限さ
れているので、ブレーキピストン室８３からの排気分を
補うことができない。このためブレーキピストン室８３
の圧力が低下するから、上述の配管Ｚが破損したときと
同様にブレーキ機構１０１が作動し、ピストンロッド３
がグリップされワークＷ（ワーク保持体７）の自重落下
は防止される。

【００６３】また、配管Ｙが破損した場合には、ニード
ル弁１２７による連通配管ＣＯＭからの排気によって反
力室３８の圧力が低下して導入用弁体５２が開放位置に
なっても、配管Ｙからの加圧空気の供給がなされないの
で連通配管ＣＯＭの圧力が回復することはなく低下を続
ける。すると、上述の配管Ｘの破損の場合と同様にブレ
ーキリリーフ弁１０３が開弁してブレーキ機構１０１が
作動するので、ピストンロッド３がグリップされワーク
Ｗ（ワーク保持体７）の自重落下は防止される。 （調圧機構の変形例）次に、調圧機構の変形例を示す。

【００６４】この調圧機構３０２の構成は具体例１の調
圧機構１０２と類似しているが、調圧ピストン室２４の
排気側に調整弁を設けている点で具体例１の調圧機構１
０２とは異なっている。なお、この変形例に使用してい
るシリンダ装置、減圧弁および調圧リリーフ弁は具体例
１と同様であるので、これらについては具体例１と同じ
品番を使用して各部の説明は省略する。また、シリンダ
装置２、ワーク保持体７およびブレーキリリーフ弁１０
３との接続関係も具体例１と同様であるので、接続子Ａ
〜Ｅを図示することで、それらの説明は省略する。図４
に示すように、この調圧機構３０２は、具体例１と同様
の減圧弁１０５および調圧リリーフ弁１０７の他に、調
整弁３０９を備えている。調整弁３０９は、ダイヤフラ
ム３１１によって区画されたダイヤフラム室３１３と副
制御室３１５、弁体３１７によって連通を通断される副
排気室３１９と副調圧室３２１および弁体３１７を閉鎖
位置側（上向き）に付勢する付勢ばね３２３を備えてい
る。付勢ばね３２３の付勢力は、弁体３１７の荷重をわ
ずかに優る力に調整されており、ダイヤフラム室３１３
の圧力が副制御室３１５の圧力を上回ると弁体３１７が
開放位置側（下向き）に変位され、副排気室３１９と副
調圧室３２１とが連通する。

【００６５】調整弁３０９のダイヤフラム室３１３は、
主弁６の制御室２２および調圧室８に接続されている。
副制御室３１５は、２方弁５８を介して減圧弁部２９の
制御ポート４６ａ、減圧弁１０５のダイヤフラム室３３
ｂおよび調圧リリーフ弁１０７の感圧室３９ｃに接続さ
れ、ニードル弁３２７を介して大気に連通されている。
このニードル弁３２７は、具体例１のニードル弁１２７
に相当している。

【００６６】調整弁３０９の副調圧室３２１は、主弁６
の調圧ピストン室２４に接続され、ニードル弁３２９を
介して減圧弁１０５の通気室４９ｂに接続されている。
調整弁３０９の副排気室３１９は、調圧リリーフ弁１０
７のダイヤフラム室３３ｃおよび導気室５１ｃに接続さ
れている。

【００６７】次に、この具体例の調圧機構３０２を含む
バランス装置の動作について説明する。まず、ワークＷ
を保持しない状態で補正ばね４２と補正ばね４５の初期
調節を行うのは具体例１と同様である。

【００６８】そして、補正ばね４２の調整によりピスト
ンＰが釣合状態となった際には、作用室４と連通してい
る調圧室８、制御室２２、ダイヤフラム室３１３の圧力
は互いに等しくなる。また、反力室３８の圧力は副制御
室３１５の圧力と同じである。そして副制御室３１５の
圧力とダイヤフラム室３１３の圧力とが吊り合っている
から、作用室４の圧力は反力室３８の圧力と等しいと言
える。

【００６９】初期調整が済んだ後にワークＷをフック１
１に懸けると、導入用弁体５２が開放位置になり、空気
供給源Ｒからの加圧空気が制御ポート４６ａ側に導かれ
る。制御ポート４６ａからの加圧空気は、反力室３８、
減圧弁１０５のダイヤフラム室３３ｂ、調整弁１０９の
ダイヤフラム室１１３および調圧リリーフ弁１０７の感
圧室３９ｃに流入する。

【００７０】減圧弁１０５では、減圧弁部２９（制御ポ
ート４６ａ）からの加圧空気の供給によってダイヤフラ
ム室３３ｂが昇圧すると、弁体５３ｂが下降させられ
て、導気室５１ｂと通気室４９ｂとが連通する。これに
より、空気供給源Ｒからの加圧空気が、減圧弁１０５を
通過して、ニードル弁３２９側に流入する。この空気
は、ニードル弁３２９によってその下流側への流出を阻
害される。この結果ニードル弁３２９の上流側の圧力が
上昇するので、感圧室３９ｂの圧力も上昇する。感圧室
３９ｂの圧力が、補正ばね４５ｂの付勢力に相当する分
だけ、ダイヤフラム室３３ｂの圧力よりも高くなれば受
板３５ｂが中立位置とされ、閉弁される。また感圧室３
９ｂの圧力が、ダイヤフラム室３３ｂの圧力に補正ばね
４５ｂの付勢力を加算した分に劣っていれば減圧弁１０
５は開弁される。

【００７１】この減圧弁１０５の二次圧は、具体例１で
述べたように、ダイヤフラム室３３ｂに導入されている
減圧弁部２９（制御ポート４６ａ）の二次圧よりも補正
ばね４５ｂの付勢力に見合った圧力だけ高い圧力とされ
ている。従って、ニードル弁３２９の上流側の圧力も、
減圧弁部２９（制御ポート４６ａ）の二次圧よりも補正
ばね４５ｂの付勢力に見合った圧力だけ高い圧力とされ
ている。

【００７２】ニードル弁３２９を通過した空気は、調整
弁３０９の副調圧室３２１および主弁６の調圧ピストン
室２４に流入し、これらの圧力を上昇させる。減圧弁１
０５からの加圧空気の流入により調圧ピストン室２４の
圧力が上昇して制御室２２の圧力に優れば、調圧ピスト
ン２０が押し下げられるので、給気弁体１２が下降さ
れ、調圧室８、作用室４および制御室２２に加圧空気が
流入する。この作用室４の圧力は、ピストンＰを上昇さ
せる力となる。

【００７３】他方、調圧室８および制御室２２の圧力が
上昇すると、これらと連通している調整弁３０９のダイ
ヤフラム室３１３の圧力も上昇する。そして、ダイヤフ
ラム室３１３の圧力が、副制御室３１５の圧力に優れ
ば、弁体３１７が下降させられて調整弁３０９は開弁す
る。

【００７４】調整弁３０９の副調圧室３２１から排気さ
れれば、調圧ピストン室２４の圧力は低下し、調圧ピス
トン２０が上昇駆動される。この結果、排気弁体１６が
開放位置とされ、作用室４、調圧室８および制御室２２
の圧力が低下する。これに伴い調整弁３０９のダイヤフ
ラム室３１３の圧力も低下するので、調整弁３０９は閉
じられ、副調圧室３２１からの排気も停止する。

【００７５】このように、制御室２２側の圧力が調圧ピ
ストン室２４側の圧力に劣れば制御室２２側に加圧空気
が供給され、制御室２２側の圧力が調圧ピストン室２４
側の圧力に優れば制御室２２側から加圧空気が排気され
て、制御室２２側の圧力は調圧ピストン室２４側の圧力
とバランスする。

【００７６】ところで、副制御室３１５の圧力は反力室
３８の圧力となっているから、調整弁３０９は、ダイヤ
フラム室３１３の圧力が反力室３８の圧力に優れば開弁
し、ダイヤフラム室３１３の圧力が反力室３８の圧力以
下であれば閉弁することになる。そして、ダイヤフラム
室３１３の圧力は制御室２２の圧力と等しいから、制御
室２２の圧力と調圧ピストン室２４の圧力とがバランス
するときには、制御室２２の圧力は反力室３８の圧力と
なっている。

【００７７】調圧ピストン２０の調圧ピストン室２４側
と制御室２２側の受圧面積が等しいものとすれば、制御
室２２の圧力と調圧ピストン室２４の圧力とがバランス
するときには、調圧ピストン室２４の圧力と制御室２２
の圧力は等しいと言える。したがって、調圧ピストン室
２４の圧力は反力室３８の圧力と等しくなっている。

【００７８】このように制御室２２側の圧力と調圧ピス
トン室２４側の圧力とがバランスすれば、作用室４の加
圧空気の給排はなされず、ピストンＰは上昇も下降もし
ない釣合状態とされる。このとき、調圧ピストン２０の
調圧ピストン室２４側と制御室２２側の受圧面積が等し
いものとすれば、調圧ピストン室２４の圧力は、制御室
２２の圧力と等しく、その制御室２２の圧力は反力室３
８の圧力と等しい。そして、反力室３８の圧力はワーク
Ｗの荷重に応じたものであるから、調圧ピストン室２４
の圧力はワークＷの荷重によって発生する圧力に対応す
る圧力となっている。したがって、ワークＷに合わせて
特別な調節操作をしなくとも、シリンダ装置２のピスト
ンＰを釣合状態とすることができる。

【００７９】一方、調圧リリーフ弁１０７では、ダイヤ
フラム室３３ｃが調整弁３０９の副排気室３１９に連通
しているので、調整弁３０９の開放によって調圧ピスト
ン室２４側と副排気室３１９とが連通し、副排気室３１
９の圧力が上昇すれば、ダイヤフラム室３３ｃの圧力も
上昇する。

【００８０】ダイヤフラム室３３ｃの圧力と補正ばね４
５ｃの付勢力とによってダイヤフラム３７ｃを押し下げ
る力が、感圧室３９ｃの圧力によるダイヤフラム３７ｃ
を押し上げる力よりも大きければ、弁体５３ｃが開放位
置とされ、調整弁３０９の二次側の空気を大気に排出す
る。また、前述のダイヤフラム３７ｃを押し上げる力が
押し下げる力に優れば、弁体５３ｃは閉鎖位置とされ
る。つまり、ダイヤフラム室３３ｃの圧力が、ちょうど
補正ばね４５ｃの付勢力に見合った分だけ、感圧室３９
ｃの圧力よりも低い状態を基準にして、それよりもダイ
ヤフラム室３３ｃの圧力が高ければ弁体５３ｃが開放位
置とされる。そして、ダイヤフラム室３３ｃの圧力がそ
れ以下であれば弁体５３ｃは閉鎖位置とされる。

【００８１】このため、調整弁３０９の二次圧は、感圧
室３９ｃの圧力すなわち減圧弁部２９（制御ポート４６
ａ）の二次圧よりも、補正ばね４５ｃの付勢力に見合っ
た分だけ低い圧力とされる。そして、上述のように調整
弁３０９が開弁されて調圧ピストン室２４側と副排気室
３１９側とが連通すると、おおむね調整弁３０９の二次
圧とされている調圧ピストン室２４側の空気が調圧リリ
ーフ弁１０７側に排出されるのである。

【００８２】上述のようにピストンＰが釣合状態にある
ときに、取っ手５を介して外力を及ぼしてピストンＰお
よびワークＷを上昇させると、作用室４の圧力低下にと
もなってダイヤフラム室３１３および制御室２２の圧力
も低下する。ダイヤフラム室３１３の圧力低下により調
整弁３０９は開放されない。また、制御室２２の圧力低
下により調圧ピストン２０は押し下げられ、ステム２６
が降下するので、空気供給源Ｒからの高圧空気が作用室
４へ流入する。

【００８３】この調圧ピストン２０の下降変位により調
圧ピストン室２４の圧力が低下すると、ニードル弁３２
９の上流側から下流側に加圧空気が流入する。ただし、
この加圧空気は、減圧弁１０５により減圧弁部２９（制
御ポート４６ａ）の二次圧よりも補正ばね４５ｂの付勢
力に見合った圧力だけ高い圧力に減圧されているので、
加圧空気が急激にニードル弁３２９を経て調圧ピストン
室２４側へと流入することはない。したがって、調圧ピ
ストン室２４へ過剰な空気が供給されて調圧ピストン室
２４の圧力が一気に上昇することはない。これにより、
調圧ピストン２０が一気に押し下げられてステム２６が
急降下することは防止されるので、空気供給源Ｒからの
高圧空気が作用室４へ急激に流入することもない。よっ
て、高圧空気が作用室４へ急激に流入することによるピ
ストンＰおよびワークＷの急上昇は回避される。

【００８４】しかし、調圧ピストン室２４への空気の流
入自体が妨げられるわけではないので、ピストンＰおよ
びワークＷの円滑な上昇は確保される。また、釣合状態
から取っ手５を介してピストンＰに外力を及ぼしてピス
トンＰおよびワークＷを下降させると、作用室４の圧力
上昇にともなってダイヤフラム室３１３および制御室２
２の圧力も上昇する。ダイヤフラム室３１３の圧力上昇
により調整弁３０９は開弁される。

【００８５】調整弁３０９が開弁すると、調圧ピストン
室２４側の空気が調圧リリーフ弁１０７側に排出される
が、前述のように調整弁３０９の二次圧は、減圧弁部２
９（制御ポート４６ａ）の二次圧よりも、補正ばね４５
ｃの付勢力に見合った分だけ低い圧力とされているの
で、調圧ピストン室２４側の空気が調圧リリーフ弁１０
７側に一気に排出されることはない。

【００８６】このため調圧ピストン室２４の圧力が急減
することはないから、調圧ピストン２０の急上昇、すな
わちステム２６の急上昇により排気弁体１６が一気に引
き上げられることは回避される。したがって、調圧室８
の空気が急激に排出されることはなく、作用室４の圧力
の急降下によりピストンＰおよびワークＷが急降下する
こともない。

【００８７】しかし、調圧ピストン室２４からの排気が
妨げられるわけではないので、ピストンＰおよびワーク
Ｗの円滑な下降は確保される。このように、本具体例の
調圧機構３０２によれば、釣合状態にあるピストンＰに
外力を及ぼした際のピストンＰおよびワークＷの円滑な
昇降は確保され、しかもピストンＰおよびワークＷの急
激な昇降は防止される。

【００８８】この具体例の調圧機構３０２では、具体例
１と同様に、取っ手５を介してピストンロッド３に外力
を及ぼせば、わずかな力でワークＷを昇降させることが
できる。また、釣合状態となった後に２方弁５８を閉じ
れば、具体例１と同様に、ワークＷ自体に外力を及ぼし
て昇降させることができる。

【００８９】さらに、この調圧機構３０２では、上述の
回路構成として減圧弁１０５および調圧リリーフ弁１０
７を備えているので、空気供給源Ｒの供給圧の大小、ワ
ークの重量の大小に関わらず、ニードル弁３２９の上流
側と下流側との差圧および調整弁３０９の一次圧と二次
圧との差圧が一定となり、ピストンおよびワークＷの円
滑な昇降は確保しながらピストンＰおよびワークＷの急
激な昇降を防止することができる。

【００９０】また、具体例１と同様に調圧ピストン室２
４では、加圧空気の漏出と供給が継続されながら圧力を
維持しているので、具体例１と同様にヒステリシスは発
生しない。そして、ニードル弁３２７からの除放によ
り、ワークＷを取り去った際のピストンＰの急上昇も防
止される。

【００９１】さらに、この調圧機構３０２を用いた場合
も、具体例１と同様に、配管Ｘ、Ｙ、Ｚのいずれが破損
した場合でもブレーキ機構１０１を作動させてピストン
ロッド３をグリップさせることで、ワークＷ（ワーク保
持体７）の自重落下を防止できる。

【００９２】以上、具体例と変形例に従って、本発明の
実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲でさまざまに実施できることは言うまでもない。例え
ば、ブレーキ機構として図５に示されるものを採用でき
る。

【００９３】この図５に示されるブレーキ機構２０１
は、ブレーキシリンダ２０２の内壁に漏斗状の球受２０
３を設け、この球受２０３上に多数の鋼球２０４を配す
る。鋼球２０４はブレーキピストン２０５の中心部に立
設された筒状の球ホルダ２０６によって保持される。ま
た、球ホルダ２０６の上端と隔壁４ａとの間にはブレー
キピストン２０５を下降付勢するばね２０７が介装され
る。このブレーキ機構２０１では、ブレーキピストン室
２０９の圧力が設定以上でブレーキピストン２０５が上
昇していれば、鋼球２０４は自由に回転できるからピス
トンロッド３も自由に昇降できる。しかし、ブレーキピ
ストン室２０９の圧力が低下してブレーキピストン２０
５が下降したときには、鋼球２０４は球受２０３とピス
トンロッド３の間で噛み込み状態になるのでピストンロ
ッド３がグリップされる。

【００９４】また、ブレーキ機構としては、例えば空気
圧技術マニュアル（オーム社、１９８５、省力と自動化
１２月号別冊）の１１３ページ第２図に示されるような
各種の構造のものを採用できる。同様に、重量感知部の
構造も上述の例に限らず、例えば特開平５−１７８５９
８号に荷重検出器として開示される構造などを採用でき
る。

【００９５】さらに、次にいくつか例示するような増速
機構をシリンダ装置と重量感知部との間に介装してもよ
い。 （増速機構１）図６に示すように、この例の増速機構５
０１は、固定部材５０３に軸支される梃子部材５０５を
中心にして構成されている。梃子部材５３５の一方の端
は、支点ピン５０７によって固定部材５０３に連結さ
れ、他方の端には力点ピン５０９を介してワーク保持体
７が連結されている。また、梃子部材５０５の固定部材
５０３よりの位置には、作用点ピン５１１を介してピス
トンロッド３が連結されている。

【００９６】なお、この増速機構５０１が組み込まれる
バランス装置の調圧機構の構成は図３に示される具体例
１と同じであり、シリンダ装置２および減圧弁部２９と
調圧機構の接続関係も具体例１と同じである。この増速
機構５０１を採用する構成にあっては、ピストンＰの作
用室４側の受圧面積をＡ、ダイヤフラム３４（受板３２
を含む）の反力室３８側の受圧面積をＢ、梃子部材５０
５の支点ピン５０７から作用点ピン５１１の距離をＸ、
支点ピン５０７から力点ピン５０９の距離をＹとすると
きに、ほぼＡ：Ｂ＝Ｙ：Ｘとなるように設定されてい
る。

【００９７】この梃子部材５０５の働きにより、ワーク
保持体７の昇降移動量はピストンＰの軸方向移動量のほ
ぼＹ／Ｘ倍＝Ａ／Ｂ倍になり、ピストンＰの移動量に比
べてワーク保持体７すなわちワークＷの昇降量を大きく
することができる。つまり、ピストンＰの移動量が小さ
くてもワークＷの昇降量を十分大きくできるから、装
置、特にシリンダ装置２をコンパクトにできる。また、
ピストンＰの摺動量が少なくて済むから抵抗を小さくす
る効果もある。

【００９８】なお、受圧面積Ａ、Ｂと梃子部材５０５に
おける距離Ｘ、Ｙの比が上述の関係になっているので、
この増速機構５０１を組み込んだ圧力調整回路の動作は
具体例１と同様になり、同様の効果を発揮する。 （増速機構２）図７に示すように、この例の増速機構５
２１は、ピストンロッド３に連結された動滑車５２３と
固定部材５２５によって支持される定滑車５２７によっ
て構成され、一端をシリンダ装置２に連結され他端をワ
ーク保持体７に連結されたワイヤ５２９が、図示のよう
に動滑車５２３および定滑車５２７に掛け渡されてい
る。

【００９９】なお、この増速機構５２１が組み込まれる
バランス装置の調圧機構の構成は図３に示される具体例
１と同じであり、シリンダ装置２および減圧弁部２９と
調圧機構の接続関係も具体例１と同じである。ただし、
この例では、シリンダ装置２のヘッド室（ピストンロッ
ド３と反対側の室）が作用室４’となり主弁６の調圧室
８に接続されていて、ピストンロッド側の室は大気に連
通されている。また、この増速機構５２１を採用する構
成に際して、ピストンＰの作用室４’側の受圧面積を
Ａ、ダイヤフラム３４（受板３２を含む）の反力室３８
側の受圧面積をＢとすると、ほぼＡ：Ｂ＝２：１となる
ように設定してある。

【０１００】こうした構成（動滑車５２３と定滑車５２
７との組合せ）により、ワーク保持体７の昇降移動量は
ピストンＰの軸方向移動量のほぼ２倍になり、ピストン
Ｐの移動量に比べてワーク保持体７すなわちワークＷの
昇降量を大きくすることができる。つまり、ピストンＰ
の移動量に比べてワークＷの昇降量を大きくできるか
ら、装置、特にシリンダ装置２をコンパクトにできる。
また、ピストンＰの摺動量が少なくて済むから抵抗を小
さくする効果もある。

【０１０１】なお、受圧面積Ａ、Ｂの比が上述の関係に
なっているので、この増速機構５２１を組み込んだ圧力
調整回路の動作は具体例１と同様になり、同様の効果を
発揮する。 （増速機構３）この増速機構５４１は、輪軸と定滑車を
用いる例である。図８に示すように、シリンダ装置５４
３は横向きに固定され、そのヘッド側に連接された滑車
保持部５４５には、大小の定滑車５４７、５４９が取り
付けられている。また、ピストンロッド３には輪軸５５
１が連結されており、一端を固定され他端をワーク保持
体７に連結されたワイヤ５５３が、図示のように輪軸５
５１および定滑車５４７、５４９に掛け渡されている。

【０１０２】この増速機構５４１が組み込まれるバラン
ス装置の調圧機構の構成は図３に示される具体例１と同
じであり、シリンダ装置２および減圧弁部２９と調圧機
構の接続関係も具体例１と同じである。ただし、この例
では、シリンダ装置２のヘッド室（ピストンロッド３と
反対側の室）が作用室４’となり主弁６の調圧室８に接
続されていて、ピストンロッド側の室は大気に連通され
ている。また、この増速機構５４１を採用する構成に際
して、ピストンＰの作用室４’側の受圧面積をＡ、ダイ
ヤフラム３４（受板３２を含む）の反力室３８側の受圧
面積をＢとすると、ほぼＡ：Ｂ＝４：１となるように設
定してある。

【０１０３】こうした構成（輪軸５５１と定滑車５４
７、５４９との組合せ）により、ワーク保持体７の昇降
移動量はピストンＰの軸方向移動量のほぼ４倍になり、
ピストンＰの移動量に比べてワーク保持体７すなわちワ
ークＷの昇降量を大きくすることができる。つまり、ピ
ストンＰの移動量に比べてワークＷの昇降量を大きくで
きるから、装置、特にシリンダ装置２をコンパクトにで
きる。また、ピストンＰの摺動量が少なくて済むから抵
抗を小さくする効果もある。

【０１０４】なお、受圧面積Ａ、Ｂの比が上述の関係に
なっているので、この増速機構５４１を組み込んだ圧力
調整回路の動作は具体例１と同様になり、同様の効果を
発揮する。 （増速機構３の変形例）なお、この図８に示される輪軸
と定滑車との組合せを、図９に示されるような動滑車と
定滑車の組合せによる増速機構５７１に置き換えること
もできる。

【０１０５】図９に示すように、この増速機構５７１で
は、ピストンロッド３にはコの字状の滑車保持部材５７
３が連結され、その滑車保持部材５７３に一対の動滑車
５７５、５７７が保持されている。またシリンダ装置２
の外壁に立設された定滑車軸５７９には定滑車５８１が
取り付けられ、シリンダ装置２に固定された定滑車保持
部材５８３には定滑車５８５が取り付けられている。こ
れら、動滑車５７５、５７７および定滑車５８１、５８
５の軸方向は、図９（ｂ）に示される関係にある。そし
て、シリンダ装置２の中央付近に固定されているワイヤ
保持部材５８７に一端を保持されるワイヤ５８９が、図
示のようにたすき掛け状に、各滑車５７５、５７７、５
８１、５８５に掛けられ、ワイヤ５８９の他端は、図８
に示されるワイヤ５５３と同様にワーク保持体７に連結
される。

【０１０６】また、この増速機構５７１を採用する構成
に際して、ピストンＰの作用室４’側の受圧面積をＡ、
ダイヤフラム３４（受板３２を含む）の反力室３８側の
受圧面積をＢとすると、ほぼＡ：Ｂ＝４：１となるよう
に設定してある。この増速機構５７１は、図８に示され
る増速機構５４１と同様に動作し、それと同様の効果を
発揮する。しかも、図９に示されるように各滑車５７
５、５７７、５８１、５８５を配置することで、増速機
構５７１の全長（シリンダ装置２の軸方向に沿った長
さ）を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 具体例のバランス装置の全体構成の説明図で
ある。

【図２】 具体例のバランス装置のブレーキ機構の構造
を示すシリンダ装置の断面図である。

【図３】 具体例のバランス装置の調圧機構の構成の説
明図である。

【図４】 調圧機構の変形例の説明図である。

【図５】 ブレーキ機構の変形例の説明図である。

【図６】 増速機構１の説明図である。

【図７】 増速機構２の説明図である。

【図８】 増速機構３の説明図である。

【図９】 増速機構３の変形例の説明図である。

【図１０】 従来のバランス装置の構成の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…バランス装置 ２…シリンダ装置 ２ａ…
シリンダ ３…ピストンロッド ４…作用室 ４ａ…隔壁
４ｂ…ヘッド室 ５…取っ手 ６…主弁 ７…ワーク保持体（重
量感知部） １０１…ブレーキ機構 １０２…調圧機構 １０３
…ブレーキリリーフ弁 １０５…減圧弁 １０７…調圧リリーフ弁 １０９
…調整弁 １２７…ニードル弁 １２９…ニードル弁 ２０１
…ブレーキ機構 ３０２…調圧機構 ３０９…調整弁 ３２７…ニー
ドル弁 ３２９…ニードル弁 ５０１…増速機構 ５２１…
増速機構 ５４１…増速機構 ５４３…シリンダ装置 ５７１
…増速機構 ＣＶ１…チェック弁 ＣＶ２…チェック弁 ＮＶ１
…ニードル弁 Ｐ…ピストン Ｒ…空気供給源（加圧気体源） Ｗ
…ワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと該シリンダ内を摺動するピス
   トンと該ピストンに連結されたピストンロッドとを有す
   るシリンダ装置と、 前記ピストンロッドとワークとの間に介在し、加圧気体
   源から導入した加圧気体を前記ワークの荷重に応じた荷
   重対応圧力まで減圧する重量感知部と、 前記重量感知部にて減圧された気体を導入し、該導入し
   た気体の圧力に応じて加圧気体源からの加圧気体を減圧
   して前記シリンダ装置に供給することにより、前記ピス
   トンに及ぼされる総荷重に拮抗させて前記ピストンを停
   止状態にする圧力を前記シリンダ装置に発生させる調圧
   機構と、 前記調圧機構よりも上流から前記加圧気体源の加圧気体
   を導入し、該導入した加圧気体の圧力が設定以上のとき
   には前記ピストンロッドを拘束せず、該導入した加圧気
   体の圧力が設定未満になると作動して前記ピストンロッ
   ドを拘束するブレーキ機構と、 前記重量感知部から前記調圧機構に導入される気体の圧
   力が前記ワークの荷重がないときの前記荷重対応圧力よ
   りも低く設定されるブレーキ設定圧以下になると前記ブ
   レーキ機構から加圧気体を放出させて該ブレーキ機構を
   作動させるブレーキリリーフ弁とを備えることを特徴と
   するバランス装置。