WO2019203049A1

WO2019203049A1 - アーム型助力装置

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Publication number: WO2019203049A1
Application number: PCT/JP2019/015340
Authority: WO
Inventors: 諭若杉; 成隆松本
Original assignee: Ckd株式会社
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2019-10-24
Also published as: TWI776042B; CN112041130A; EP3782777B1; CN112041130B; MX2020010717A; US20210138637A1; EP3782777A4; JP2019181661A; TW201943518A; KR102501775B1; US11248738B2; JP7028702B2; SG11202009362YA; EP3782777A1; KR20200141984A

Abstract

アーム型助力装置は、第１フレーム、第２フレーム、第１アーム部材、第２アーム部材、及びアクチュエータを備える。アクチュエータは、駆動部、作動ロッド、及び、リンク部材を有する。第１アーム部材、第２アーム部材、第１フレーム及び第２フレームによって平行リンクが構成されている。第１アーム部材は中空状であり、第１アーム部材の内部にアクチュエータ、及び第２アーム部材が収容されている。

Description

アーム型助力装置

　本開示は、平行リンクを有するアーム型助力装置に関する。

　比較的重い部品や荷物などの物品を移動するときには、バランサアームを使用することにより、作業者の負荷が軽減される。バランサアームは、重量をバランスするために、関節のように駆動されるアーム型助力装置を備えている。例えば、特許文献１に開示されたアーム型助力装置（関節駆動装置）は、対をなす第１のフレーム及び第２のフレームに回動自在に接続されたアーム部材と、アーム部材を揺動させるアクチュエータと、を備える。また、特許文献１のアーム型助力装置は、アーム部材に対して間隔を隔てて平行に延びる平行アーム部材を備える。平行アーム部材の基端部が第１のフレームに回動自在に接続され、平行アーム部材の先端部が第２のフレームに回動自在に接続されている。第１のフレーム、第２のフレーム、アーム部材、及び平行アーム部材によって、平行リンクが構成されている。そして、荷物等の物品を移動させ、平行リンクによって、第１のフレームに対してアーム部材及び平行アーム部材を揺動させると、第２のフレームが平行移動される。このとき、アクチュエータによって重量がバランスされる。

特開２０１０－７６０８９号公報

　ところで、アーム型助力装置は、アーム部材及び平行アーム部材が揺動するのに伴い平行リンクの形状が変位する。平行リンクの形状によっては、アーム部材及び平行アーム部材と、第１及び第２のフレームとの間に大きな隙間が形成され、その隙間からアーム型助力装置の内部に異物が侵入する虞がある。

　本開示の目的は、内部への異物侵入を抑制できるアーム型助力装置を提供することにある。

　上記目的を達成するアーム型助力装置は、対をなす第１フレーム及び第２フレームと、第１端部及び第２端部を有する第１アーム部材であって、前記第１端部が、前記第１フレームに支持された第１回動軸を回動中心として前記第１フレームに回動自在に支持され、前記第２端部が、前記第２フレームに支持された第２回動軸を中心として前記第２フレームに回動自在に支持された、第１アーム部材と、前記第１フレームに対して前記第１アーム部材を揺動させることによって前記第２フレームを移動させるように構成されたアクチュエータと、第１端部及び第２端部を有しかつ前記第１アーム部材の軸線に対して平行に延びる第２アーム部材であって、前記第２アーム部材の前記第１端部が、前記第１フレームに支持された第３回動軸を中心として第１フレームに回動自在に支持され、前記第２アーム部材の前記第２端部が、前記第２フレームに支持された第４回動軸を中心として第２フレームに回動自在に支持された、第２アーム部材と、を備える。前記アクチュエータが、駆動部と、前記駆動部の作動によって前記第１アーム部材の軸線方向に沿って移動可能な作動ロッドと、先端部及び基端部を有するリンク部材であって、前記基端部が前記第２アーム部材の前記第１端部とともに前記第１フレームに回動自在に接続され、前記先端部が前記作動ロッドに接続されるリンク部材と、を有する。前記第１アーム部材、前記第２アーム部材、前記第１フレーム及び前記第２フレームによって平行リンクが構成されている。前記第１アーム部材は中空状である。当該第１アーム部材の内部に前記アクチュエータ、及び前記第２アーム部材が収容されている。

一実施形態のバランサアームが初期位置にある状態を示す図。図１のバランサアームが変位した状態を示す図。アーム型助力装置を示す斜視図。図３のアーム型助力装置を示す分解斜視図。図３のアーム型助力装置を示す断面図。アーム型助力装置を示す図３の６－６線断面図。アーム型助力装置を第２アーム部材と対向する方向から見た図。バランサアームが変位した状態を示す断面図。

　以下、アーム型助力装置を具体化した一実施形態を図１～図８にしたがって説明する。
　図１に示すように、バランサアーム１０は、複数個（本実施形態では２個）のアーム型助力装置１１を備える。なお、説明の便宜上、２個のアーム型助力装置１１を、基端から先端に向けて順に、それぞれ第１のアーム型助力装置１１及び第２のアーム型助力装置１１という。第１のアーム型助力装置１１は、基端においてベースＢに取り付けられている。第２のアーム型助力装置１１の先端には、ワーク把持部Ｈが取り付けられている。側
　アーム型助力装置１１のそれぞれは、対をなす第１フレーム１２及び第２フレーム１３と、第１フレーム１２と第２フレーム１３とを互いに接続するとともに揺動自在な第１アーム部材２０とを有する。アーム型助力装置１１のそれぞれは、第２フレーム１３が第１フレーム１２に関して円運動可能に構成されている。例えば、作業者がワーク把持部Ｈに把持されたワーク（図示せず）を作業点に向けて移動させると、第１～第２のアーム型助力装置１１のそれぞれは、重量をバランスするために、ワークの高さに合わせて作動する。

　図１においては、第１のアーム型助力装置１１と第２のアーム型助力装置１１のそれぞれが初期位置にある状態を示す。初期位置では第１及び第２のアーム型助力装置１１のそれぞれにおける第１フレーム１２と第２フレーム１３とがほぼ水平位置にある。一方、図２においては、第１のアーム型助力装置１１と第２のアーム型助力装置１１とのそれぞれにおける第２フレーム１３が第１フレーム１２に対して鉛直方向に沿って上方に移動した位置にある。

　アーム型助力装置１１の作動は、圧縮したエアや作動油などの流体の流体圧を用いている。本実施形態では、流体としてエアが用いられている。アーム型助力装置１１のそれぞれには空圧機器１４を介して圧縮エアが供給される。空圧機器１４には、コンプレッサ１５が接続されている。また、空圧機器１４にはコントローラ１６が接続されている。コントローラ１６は、空圧機器１４のオンオフ制御、及び圧縮エアの圧力調整などの制御を行う。コントローラ１６は、重量をバランスするために、第１～第２のアーム型助力装置１１のそれぞれに供給すべき圧縮エアの圧力などのパラメータを算出し、第１～第２のアーム型助力装置１１のそれぞれに圧縮エアを供給する。

　図３に示すように、アーム型助力装置１１は、対をなす第１フレーム１２及び第２フレーム１３と、第１端部及び第２端部を有する第１アーム部材２０とを備える。第１アーム部材２０の第１端部は、第１フレーム１２に回動自在に支持されている。第１アーム部材２０の第２端部は、第２フレーム１３に回動自在に接続されている。

　また、図５に示すように、アーム型助力装置１１は、第１フレーム１２に対して第１アーム部材２０を揺動させることによって第２フレーム１３を移動させるアクチュエータ５０を備える。さらに、アーム型助力装置１１は、第１端部及び第２端部を有しかつ第１アーム部材２０に対して間隔を隔てて平行に延びる第２アーム部材６０を備える。第２アーム部材６０の第１端部は、第１フレーム１２に回動自在に支持されている。第２アーム部材６０の第２端部は、第２フレーム１３に回動自在に支持されている。

　図３又は図４に示すように、第１フレーム１２は、下端部に円盤状の基板１２ａを有するとともに、基板１２ａから上方に向けて立設された一対の第１軸支部１２ｂを有する。一対の第１軸支部１２ｂは間隔を空けて対向している。各第１軸支部１２ｂの上部には、第１貫通孔１２ｃが設けられる。各第１軸支部１２ｂの下部であり、第１貫通孔１２ｃの下方には、第２貫通孔１２ｄが設けられている。第１フレーム１２の基板１２ａは、図示しないベアリングを介して回転ジョイント１７に回転可能に支持されている。

　第２フレーム１３は、上端部に円盤状の支持板１３ａを有するとともに、支持板１３ａから鉛直方向に沿って下方へ立設された板状の第２軸支部１３ｂを有する。第２軸支部１３ｂの上部には第３貫通孔１３ｃが第２軸支部１３ｂを厚さ方向に貫通して設けられている。また、第２軸支部１３ｂの下部であり、第３貫通孔１３ｃの下方には、第４貫通孔１３ｄが第２軸支部１３ｂを厚さ方向に貫通して設けられている。

　図４に示すように、第１アーム部材２０は、中空状のアーム本体２１と、アーム本体２１の軸線方向の一端に連結された第１部材３１と、アーム本体２１の軸線方向の他端に連結された第２部材３６と、を有する。アーム本体２１はアルミニウムの押出材である。

　また、アーム本体２１は、円筒状の筒状部２２と、筒状部２２を外側から挟む一対のカバー２３と、一対のカバー２３の上端縁の間を閉鎖する蓋２４（図５参照）とを備える。筒状部２２の中心軸線Ｌの延びる軸線方向は第１アーム部材２０の軸線方向と一致する。筒状部２２は、軸線方向の一端、即ち第１端にスリット２２ａを有する。筒状部２２の内周面のうち、軸線方向の第１端の上面には、板状のガイド部材２６が固定されている。ガイド部材２６は、筒状部２２の外周面からガイド部材２６に螺入されたねじによって筒状部２２に固定されている。ガイド部材２６は、筒状部２２の中心軸線Ｌに向けた平坦面にガイド面２６ａを有する。

　一対のカバー２３それぞれは、一対の接続部２５によって筒状部２２の外周面に接続されている。なお、各接続部２５には、軸線方向の両端面から軸線方向に凹む雌ねじ孔２５ａが形成されている。各カバー２３の長手方向への長さは、筒状部２２の軸線方向への長さと同じである。カバー２３は、筒状部２２の中心軸線Ｌに直交する断面が円弧状のカバー本体部２３ａを有する。カバー本体部２３ａは、筒状部２２の外周面に対向する。カバー２３は、カバー本体部２３ａの下端縁から鉛直方向に沿って下方へ立設されたガイド片２３ｂを有する。ガイド片２３ｂにおいて、筒状部２２の中心軸線Ｌに直交する断面が直線状である。

　カバー本体部２３ａの円弧の中心は、筒状部２２の円の中心と同じ位置にある。筒状部２２の外周面とカバー本体部２３ａの内面との間には、接続部２５を除いた部分に筒状部２２の軸線方向全体に亘って隙間が形成されている。一対のカバー２３において、カバー本体部２３ａの上端縁同士、及びガイド片２３ｂ同士は、一定の間隔を空けて対向している。

　図３又は図４に示すように、矩形状の蓋２４は、短手方向に沿って湾曲する形状を有する。蓋２４は、筒状部２２の軸線方向に延びる長手軸線を有する板状である。蓋２４は、一対のカバー本体部２３ａの上端縁の間に配置され、そのカバー本体部２３ａ同士の間に形成された隙間を閉塞する。図６に示すように、蓋２４の内面と、筒状部２２の外周面と、上側の一対の接続部２５の側面との間には、配線空間４５が区画されている。

　図４に示すように、第１部材３１は、アーム本体２１の軸線方向の一端、即ち第１端に連結されている。第１部材３１は、逆Ｕ字状の第１フランジ３３と、板状の第１端部３２と、第１ガイド片３５とを有する。第１端部３２は、第１フランジ３３の鉛直方向上端部から突出している。第１ガイド片３５は、第１端部３２の厚さ方向の両端から鉛直下方向に立設されている。第１端部３２には、軸孔３２ａが厚さ方向に貫通している。第１フランジ３３には、第１フランジ３３を厚さ方向に貫通するボルト孔３３ａが形成されている。一対の第１ガイド片３５は、一定の間隔を空けて対向している。そして、第１フランジ３３のボルト孔３３ａに挿通されたボルト３４が、アーム本体２１の接続部２５に形成された雌ねじ孔２５ａに螺合されることにより、アーム本体２１に第１部材３１が連結されている。

　第２部材３６は、アーム本体２１の軸線方向の他端、即ち第２端に連結されている。第２部材３６は、略Ｈ字状の第２フランジ３７と、第２フランジ３７から突出する一対の第２端部３８と、第２端部３８から鉛直下方向に立設された第２ガイド片３９とを有する。一対の第２端部３８それぞれには、軸孔３８ａが厚さ方向に貫通している。第２フランジ３７には、第２フランジ３７を厚さ方向に貫通するボルト孔３７ａが形成されている。一対の第２ガイド片３９は、一定の間隔を空けて対向している。そして、第２フランジ３７のボルト孔３７ａに挿通されたボルト３４が、アーム本体２１の接続部２５に形成された雌ねじ孔２５ａに螺合されることにより、アーム本体２１に第２部材３６が連結されている。

　したがって、図３に示すように、第１アーム部材２０は、軸線方向の第１端に、第１部材３１によって形成された第１端部３２を備えるとともに、軸線方向の第２端に、第２部材３６によって形成された第２端部３８を備える。第１アーム部材２０の軸線方向の第１端には、板状の第１端部３２が設けられ、第１アーム部材２０の軸線方向の第２端には、二股に分岐した第２端部３８が設けられている。

　第１アーム部材２０の第１端部３２は、第１フレーム１２の一対の第１軸支部１２ｂの間に配置されている。第１軸支部１２ｂの第１貫通孔１２ｃ及び第１端部３２の軸孔３２ａには第１回動軸４１が挿通されている。そして、第１軸支部１２ｂに支持された第１回動軸４１により、第１アーム部材２０の第１端部３２が第１フレーム１２に回動自在に支持されている。

　また、第１アーム部材２０の第２端部３８の間に、第２フレーム１３の第２軸支部１３ｂが配置されている。第２軸支部１３ｂの第３貫通孔１３ｃ及び第２端部３８の軸孔３８ａには第２回動軸４２が挿通されている。そして、第２端部３８に支持された第２回動軸４２により、第１アーム部材２０の第２端部３８が第２フレーム１３に回動自在に支持されている。

　また、図７に示すように、第１アーム部材２０の下側には、一対のアームガイド２７が設けられている。アームガイド２７は、第１部材３１の第１ガイド片３５と、アーム本体２１のガイド片２３ｂと、第２部材３６の第２ガイド片３９とが、第１アーム部材２０の軸線方向に繋がることで形成されている。一対のアームガイド２７は間隔を空けて対向しているとともに、第１アーム部材２０の軸線方向全体に亘って延びている。一対のアームガイド２７の対向する内面の間には開口部が区画されている。

　図５に示すように、アクチュエータ５０は、駆動部５１と、作動ロッド５２と、リンク部材５３とを有する。作動ロッド５２は、駆動部５１に連結され、筒状部２２の軸線方向に沿って移動する可能である。リンク部材５３は先端部及び基端部を有する。リンク部材５３の基端部が第１フレーム１２に回動自在に接続されている。リンク部材５３は、作動ロッド５２に対して傾斜して伸びている。さらに、アクチュエータ５０は、作動ロッド５２に連結されたガイドローラ５４を有している。ガイドローラ５４には、リンク部材５３の先端部が回動自在に接続されている。

　アクチュエータ５０について詳述する。筒状部２２の軸線方向のほぼ中央部にはロッドカバー５５が挿入されている。このロッドカバー５５は、筒状部２２の外側からロッドカバー５５に螺入されたねじによって筒状部２２に固定されている。ロッドカバー５５の内周面には、ベアリング５５ｂを介して作動ロッド５２が支持されている。よって、ロッドカバー５５には、作動ロッド５２が貫通している。また、ロッドカバー５５は、作動ロッド５２が第１アーム部材２０の軸線方向に移動可能に作動ロッド５２を支持している。

　筒状部２２の軸線方向に沿った第２部材３６と対向する部分には、ヘッドカバー５６が固定されている。筒状部２２内には、ロッドカバー５５とヘッドカバー５６によってピストン室Ｓが区画されている。そして、ピストン室Ｓには筒状部２２の軸線方向に沿って移動自在にピストン５７が収容されている。このピストン５７に作動ロッド５２の一端、即ち第１端が連結されている。ピストン５７は、作動ロッド５２の移動に伴って筒状部２２の軸線方向に沿って移動する。

　ヘッドカバー５６には、圧縮エアの給排ポート５６ａが形成され、この給排ポート５６ａには、第１エア供給パイプＰ１が接続されている。そして、第１エア供給パイプＰ１を介してコンプレッサ１５からピストン室Ｓに対する圧縮エアの給排が行われ、ピストン室Ｓの圧力調整が行われる。また、給排ポート５６ａには開閉弁５８が接続されている。開閉弁５８にはパイロットエア用パイプＰが接続されている。

　なお、第１エア供給パイプＰ１は、アーム型助力装置１１の外部に設けられたコンプレッサ１５から延び、第１フレーム１２の一対の第１軸支部１２ｂの間の空間、及び第１部材３１の一対の第１ガイド片３５の間の空間を通過し、第１アーム部材２０内に引き込まれている。第１アーム部材２０内では、第１エア供給パイプＰ１は、配線空間４５を通過した後、第２部材３６の第２フランジ３７の間の空間を通過して給排ポート５６ａに接続されている。また、パイロットエア用パイプＰも第１エア供給パイプＰ１と同様にアーム型助力装置１１内に引き込まれ、開閉弁５８に接続されている。

　開閉弁５８には、パイロットエア用パイプＰを介してパイロットエアが供給されている。第１エア供給パイプＰ１にエアが流れ、パイロットエア用パイプＰを介して開閉弁５８にパイロットエアが供給されている状態では、開閉弁５８は開状態にある。一方、コンプレッサ１５が停止し、第１エア供給パイプＰ１及びパイロットエア用パイプＰにエアが流れなくなると、開閉弁５８にパイロットエアが供給されなくなり、開閉弁５８は閉状態に移行する。

　そして、作業者の操作によってバランサアーム１０が操作され、アーム型助力装置１１の高さや動作半径が変更されると、後述の平行リンクが変位し、平行リンクの変位に伴い、リンク部材５３及び作動ロッド５２を介してピストン５７が移動する。ピストン５７の移動に伴い、ピストン室Ｓの容積が変更されると、その容積変更に応じて、コントローラ１６によってピストン室Ｓに供給される圧縮エアの圧力が制御される。

　具体的には、バランサアーム１０が操作されて第２フレーム１３が初期位置から上方へ移動すると、ピストン５７がロッドカバー５５に向けて移動する。すると、ピストン５７よりヘッドカバー５６に隣接するピストン室Ｓの容積が増加し、その容積増加に応じてピストン室Ｓに供給される圧縮エアの圧力が増大される。そして、増大された圧縮エアの圧力によって、ピストン５７がロッドカバー５５に向けて移動する方向に力が増加して作用する。それにより、作動ロッド５２、リンク部材５３、及び平行リンクを介して第２フレーム１３を押し上げる力が補助され、重量がバランスされる。

　一方、バランサアーム１０が操作されて第２フレーム１３が下方へ移動すると、ピストン５７がヘッドカバー５６に向けて移動する。すると、ピストン５７よりヘッドカバー５６に隣接するピストン室Ｓの容積が減少し、その容積減少に応じてピストン室Ｓに供給される圧縮エアの圧力が減少される。そして、減少された圧縮エアの圧力によって、ピストン５７が第１フレーム１２に向けて移動する方向に力が減少して作用する。それにより、作動ロッド５２、リンク部材５３、及び平行リンクを介して第２フレーム１３を押し上げる力が補助され、重量がバランスされる。

　リンク部材５３は、直線のロッド形状である。リンク部材５３の基端部は、第１フレーム１２の第２貫通孔１２ｄに挿通された第３回動軸４３に接続されている。なお、リンク部材５３は、筒状部２２のスリット２２ａを通過して筒状部２２の外部に突出し、第１フレーム１２に向けて延びている。リンク部材５３は、作動ロッド５２が延びる方向に対して傾斜している。リンク部材５３の基端部及び後述の第２アーム部材６０の第１端部６１は、同じ第３回動軸４３を中心にして、第１フレーム１２に回動自在に支持されている。

　ガイドローラ５４は、作動ロッド５２のリンク部材５３と連結される端部に回動軸５９を介して回転自在に接続されている。また、リンク部材５３における作動ロッド５２と連結される先端も、ガイドローラ５４の回転中心に回動軸５９を介して回動自在に接続されている。そして、平行リンクが変位すると、ガイドローラ５４は、筒状部２２の内周面に固定されたガイド部材２６のガイド面２６ａに押付けられながら回転する。

　次に、第２アーム部材６０について説明する。第２アーム部材６０の長手軸線は、第１アーム部材２０の軸線に対し平行に延びている。第２アーム部材６０の第１端部６１は、第１フレーム１２に回動自在に支持され、第２端部６２が第２フレーム１３に回動自在に支持されている。第２アーム部材６０は、角棒形状である。第２アーム部材６０の第１端部６１は、第３回動軸４３を介して第１フレーム１２に回動自在に支持され、第２アーム部材６０の第２端部６２は、第４回動軸４４を介して第２フレーム１３に回動自在に支持されている。なお、第４回動軸４４は、第２フレーム１３の第４貫通孔１３ｄに支持されている。

　そして、第１フレーム１２、第２フレーム１３、第１アーム部材２０、及び第２アーム部材６０によって、平行四辺形を形成する平行リンクが構成されている。この平行リンクによって、第１フレーム１２に対して第１アーム部材２０及び第２アーム部材６０を揺動することにより、第２フレーム１３を平行移動させることができる。第１アーム部材２０及び第２アーム部材６０は、平行四辺形の長辺を構成し、第１フレーム１２及び第２フレーム１３は、平行四辺形の短辺を構成する。

　図３又は図４に示すように、第１フレーム１２は、一対の第１軸支部１２ｂの外面を覆う第１カバー部材１８を備える。第１カバー部材１８は、鉛直方向に延びる長手軸線を有する形状である。そして、第１カバー部材１８によって第１回動軸４１及び第３回動軸４３が覆われている。また、第２フレーム１３は、第２軸支部１３ｂの厚さ方向の両外面を覆う第２カバー部材１９を備える。第２カバー部材１９は、第１アーム部材２０の軸線方向に延びる長手軸線を有する形状である。そして、第２カバー部材１９によって第２回動軸４２が覆われている。

　図７に示すように、第２アーム部材６０は、第１部材３１が備える一対の第１ガイド片３５の間、アーム本体２１が備える一対のガイド片２３ｂの間、及び第２部材３６が備える一対の第２ガイド片３９の間に配置されている。すなわち、第２アーム部材６０は、第１アーム部材２０が備える一対のアームガイド２７の間に配置されている。したがって、第１アーム部材２０は、第２アーム部材６０を挟む状態で対向する一対のアームガイド２７を備えている。そして、第２アーム部材６０は、一対のアームガイド２７の内面によって区画された開口部を閉鎖している。第２アーム部材６０は、第１アーム部材２０の下側を閉じる蓋としても機能している。第１アーム部材２０の初期位置では、第２アーム部材６０は、第２端部６２を除く部分が第１アーム部材２０に収容されている。

　図６又は図７に示すように、第２アーム部材６０の短手方向の各側面６０ａと、第１ガイド片３５の対応する内面との間、第２アーム部材６０の各側面６０ａとガイド片２３ｂの対応する内面との間、及び第２アーム部材６０の各側面６０ａと第２ガイド片３９の対応する内面との間には、第２アーム部材６０の変位を許容する僅かな隙間しか形成されていない。なお、僅かな隙間とは、人の指が挿入不能な隙間である。

　図５に示すように、第１のアーム型助力装置１１の第２フレーム１３の支持板１３ａには回転ジョイント１７が連結されている。この回転ジョイント１７には、第２のアーム型助力装置１１の第１フレーム１２の基板１２ａが図示しないベアリングを介して支持されている。なお、第２のアーム型助力装置１１について、第１のアーム型助力装置１１よりも軸線方向の長さが短く、第１アーム部材２０（筒状部２２）が第１のアーム型助力装置１１よりも小さい直径を有する。

　第２のアーム型助力装置１１にエアを給排する第２エア供給パイプＰ２は、第１のアーム型助力装置１１における第１フレーム１２の一対の第１軸支部１２ｂの間の空間、及び第１部材３１の一対の第１ガイド片３５の間の空間を通過し、第１アーム部材２０内に引き込まれている。第１アーム部材２０内では、第１エア供給パイプＰ１は、配線空間４５を通過した後、第２部材３６の第２フランジ３７の間の空間を通過し、さらに、第２フレーム１３内を通過した後、第２のアーム型助力装置１１における第１フレーム１２内に引き込まれる。そして、第２エア供給パイプＰ２は、第１フレーム１２の一対の第１軸支部１２ｂの間、及び第１部材３１の一対の第１ガイド片３５の間を通過し、第１アーム部材２０内に引き込まれている。第１アーム部材２０内では、第２エア供給パイプＰ２は、配線空間４５を通過した後、第２部材３６の第２フランジ３７の間を通過して給排ポート５６ａに接続されている。パイロットエア用パイプＰは、第１のアーム型助力装置１１から第２のアーム型助力装置１１に引き込まれた後、開閉弁５８に接続されている。

　次に、アーム型助力装置１１の作用を説明する。
　図１に示すように、初期位置においては、アーム型助力装置１１は、ピストン室Ｓに圧縮エアが供給されることにより重量をバランスし、第１フレーム１２と第２フレーム１３をほぼ同じ高さ位置に保持している。

　作業者の操作によってバランサアーム１０が操作され、アーム型助力装置１１の高さや動作半径が変更されると、平行リンクが変位し、リンク部材５３及び作動ロッド５２を介してピストン５７が移動する。すると、ピストン室Ｓの容積が変更され、圧力変化が生じる。このピストン５７の移動に伴う圧力変化に追従して、コントローラ１６がコンプレッサ１５及び空圧機器１４を制御し、圧力制御が行われる。それにより、重量バランスが維持され、作業者に重量負荷が加わることが回避される。

　このとき、図２又は図８に示すように、第１アーム部材２０の第１端部３２は、第１フレーム１２の一対の第１軸支部１２ｂの間で回動する。第１アーム部材２０の第１端部３２と第１フレーム１２について、第１アーム部材２０の軸線方向においては僅かな隙間しか形成されず、第１端部３２の厚さ方向両端面と第１軸支部１２ｂの内面との間においても僅かな隙間しか形成されていない。また、第１アーム部材２０の第２端部３８の間で第２フレーム１３が回動する。第１アーム部材２０の第２端部３８と第２フレーム１３について、第１アーム部材２０の軸線方向においては僅かな隙間しか形成されておらず、第２端部３８の厚さ方向に沿った第２軸支部１３ｂと第２端部３８との対向面の間においても僅かな隙間しか形成されていない。なお、僅かな隙間とは、人の指が入り込むことのできない狭い隙間である。

　また、第２アーム部材６０においては、第１端部６１は第１フレーム１２の一対の第１軸支部１２ｂの間で回動する。第２アーム部材６０の第１端部６１は、第１フレーム１２によって覆われている。また、第２アーム部材６０の第２端部６２は、第１アーム部材２０の第２端部３８の間で変位する。第２アーム部材６０の第２端部６２と第２フレーム１３について、第１アーム部材２０の軸線方向においては、僅かな隙間しか形成されず、第２端部６２の厚さ方向両端面と第２ガイド片３９の内面との間には僅かな隙間しか形成されていない。

　さらに、第２アーム部材６０の第１端部６１及び第２端部６２を除く部分について、各側面６０ａとアームガイド２７の対応する内面との間には、第２アーム部材６０の変位を許容する僅かな隙間しか形成されていない。僅かな隙間とは、人の指が入り込むことのできない狭い隙間である。そして、第２アーム部材６０は、一対のアームガイド２７の内面によって、第１アーム部材２０の軸線方向への変位がガイドされる。

　上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）アーム型助力装置１１において、平行リンクを構成する一対の長辺のうちの一方が第１アーム部材２０によって構成され、その第１アーム部材２０の内部に、他方の長辺を構成する第２アーム部材６０が収容されている。そして、アーム型助力装置１１が作動した際、第２アーム部材６０は、第１アーム部材２０の内部で揺動する。このため、平行リンクが変位し、第１フレーム１２及び第２フレーム１３に対する第２アーム部材６０の角度が変化しても、それら第１フレーム１２及び第２フレーム１３と第２アーム部材６０との間には、第１アーム部材２０の軸線方向に大きな隙間が露出せず、隙間からアーム型助力装置１１内への異物の侵入を抑制できる。

　（２）第１アーム部材２０の内部に平行リンクの長辺を構成する第２アーム部材６０が収容され、第１フレーム１２及び第２フレーム１３と第２アーム部材６０との間に、第１アーム部材２０の軸線方向に大きな隙間が露出しないように構成されている。この構成は、バランサアーム１０を床に設置して使用する場合のように、各アーム型助力装置１１が床に近く、異物が侵入しやすい環境に設置したバランサアーム１０にとっては特に好ましい。

　（３）第１アーム部材２０は一対のアームガイド２７の間に第２アーム部材６０が配置されている。そして、第２アーム部材６０の各側面６０ａとアームガイド２７の対応する内面との間には、第２アーム部材６０の変位を許容するだけの僅かな隙間しか形成されていない。このため、第１アーム部材２０と第２アーム部材６０との間に大きな隙間が形成されず、隙間からアーム型助力装置１１内への異物の侵入を抑制できる。

　（４）第１アーム部材２０の第１端部３２が、第１フレーム１２の一対の第１軸支部１２ｂで挟み込む状態で支持されている。このため、第１端部３２と第１軸支部１２ｂとの間に僅かな隙間しか形成されていない状態で第１端部３２を回動自在に支持できる。また、第２フレーム１３の第２軸支部１３ｂが、第１アーム部材２０の一対の第２端部３８で挟み込む状態で支持されている。このため、第２端部３８と第２軸支部１３ｂとの間に僅かな隙間しか形成されていない状態で第２端部３８を回動自在に支持できる。したがって、第１アーム部材２０と、第１フレーム１２及び第２フレーム１３との間からの異物の侵入を抑制できる。

　（５）アクチュエータ５０のピストン室Ｓ、作動ロッド５２、リンク部材５３、ガイドローラ５４、及びピストン５７が筒状部２２内に設けられている。よって、第１アーム部材２０そのものをアクチュエータ５０を構成するシリンダチューブとして利用することができる。例えば、アクチュエータ５０を構成するシリンダチューブを別体として第１アーム部材２０に設ける場合と比べると、第１アーム部材２０の構成を簡素化できる。

　（６）第１アーム部材２０の筒状部２２の内部にはロッドカバー５５が設けられている。そして、このロッドカバー５５に作動ロッド５２が貫通した状態で支持されている。よって、ロッドカバー５５により、作動ロッド５２が第１アーム部材２０の軸線方向に移動するようにガイドでき、平行リンクを円滑に作動させることができる。

　（７）第１アーム部材２０のヘッドカバー５６には開閉弁５８が設置されている。開閉弁５８には、ピストン室Ｓに供給するための圧縮エアがパイロットエアとして供給されている。そして、圧縮エアの供給が停止され、開閉弁５８へのパイロットエアの供給が停止されると、開閉弁５８が閉状態に移行し、ピストン室Ｓ内の圧力が保持されるようになっている。このため、バランサアーム１０の設置場所の電源が落ちた場合には、開閉弁５８により、バランサアーム１０が降下しようとする動作を防止できる。

　（８）第１アーム部材２０のアーム本体２１と蓋２４によって、第１アーム部材２０内に配線空間４５が区画されている。よって、第１エア供給パイプＰ１、第２エア供給パイプＰ２、及びパイロットエア用パイプＰを第１アーム部材２０内に配設することができ、各パイプがアーム型助力装置１１の外部へ露出することを回避することができる。また、各パイプがアーム型助力装置１１の動作の邪魔にならない。

　なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
　○　第１アーム部材２０において、一対のガイド片２３ｂの下端部同士を別部材で接続し、第１アーム部材２０を筒状として第２アーム部材６０を第１アーム部材２０で包囲した状態で第１アーム部材２０内に収容してもよい。

　○　実施形態では、２つのアーム型助力装置１１を用いてバランサアーム１０を構成したが、アーム型助力装置１１の数は、１つでもよいし、３つ以上でもよい。
　○　第１アーム部材２０の開閉弁５８を省略してもよい。

　○　第１アーム部材２０の第１端部３２を二股に分岐させ、第１フレーム１２の第１軸支部１２ｂを、第１端部３２で挟み込まれる板状としてもよい。また、第１アーム部材２０の第２端部３８を板状にし、第２フレーム１３の第２軸支部１３ｂを、第２端部３８を挟み込むように二股に分岐させてもよい。

　○　アクチュエータ５０において、ピストン室Ｓでのピストン５７の制御方式は、圧縮エアの供給以外の方式でもよい。例えば、筒状部２２内にガススプリング室又はばね室を区画し、ガススプリングやばねによってピストン５７を制御してもよい。又は、例えば、アキュムレータ方式であってもよい。

　○　ピストン室Ｓに供給される流体は、油であってもよい。

Claims

　対をなす第１フレーム及び第２フレームと、
　第１端部及び第２端部を有する第１アーム部材であって、前記第１端部が、前記第１フレームに支持された第１回動軸を中心として前記第１フレームに回動自在に支持され、第２端部が、前記第２フレームに支持された第２回動軸を中心として前記第２フレームに回動自在に支持された、第１アーム部材と、
　前記第１フレームに対して前記第１アーム部材を揺動させることによって前記第２フレームを移動させるように構成されたアクチュエータと、
　第１端部及び第２端部を有しかつ前記第１アーム部材の軸線に対して平行に延びる第２アーム部材であって、前記第２アーム部材の前記第１端部が、前記第１フレームに支持された第３回動軸を中心として第１フレームに回動自在に支持され、前記第２アーム部材の前記第２端部が、前記第２フレームに支持された第４回動軸を中心として第２フレームに回動自在に支持された、第２アーム部材と、を備え、
　前記アクチュエータが、
　駆動部と、
　前記駆動部の作動によって前記第１アーム部材の軸線方向に沿って移動可能な作動ロッドと、
　先端部及び基端部を有するリンク部材であって、前記基端部が前記第２アーム部材の前記第１端部とともに前記第１フレームに回動自在に接続され、前記先端部が前記作動ロッドに接続される、リンク部材と、を有し、
　前記第１アーム部材、前記第２アーム部材、前記第１フレーム及び前記第２フレームによって平行リンクが構成されており、
　前記第１アーム部材は中空状であり、当該第１アーム部材の内部に前記アクチュエータ、及び前記第２アーム部材が収容されている、アーム型助力装置。
　前記第１アーム部材は、前記第１アーム部材の軸線方向に延びかつ間隔を空けて対向する一対のアームガイドを備え、
　前記第２アーム部材は前記一対のアームガイドの間に配置され、
　前記一対のアームガイドの内面に開口部が区画され、前記開口部が前記第２アーム部材によって閉鎖されている、請求項１に記載のアーム型助力装置。
　前記第１アーム部材の前記第１端部は板状であり、前記第１フレームは分岐した２つの第１軸支部を備え、前記第１回動軸が前記第１アーム部材の前記第１端部と当該第１端部を挟む前記第１軸支部とに挿通され、前記第１軸支部に支持された前記第１回動軸によって前記第１端部が回動自在であり、
　前記第１アーム部材の前記第２端部は二股に分岐しており、前記第２フレームは板状の第２軸支部を備え、前記第２回動軸が前記第２フレームの前記第２軸支部と当該第２軸支部を挟む前記第２端部とに挿通され、前記第２軸支部に支持された前記第２回動軸によって前記第２端部が回動自在である、請求項１又は請求項２に記載のアーム型助力装置。
　前記リンク部材の先端部が前記作動ロッドに回動自在に支持され、
　ガイドローラが前記作動ロッドに回転自在に支持され、
　前記第１アーム部材の内部には、前記ガイドローラを前記第１アーム部材の軸線方向に移動させるように構成されたガイド部材が設けられている、請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載のアーム型助力装置。
　前記第１アーム部材の内部には、ロッドカバーが設けられ、前記作動ロッドが前記ロッドカバーを貫通しており、前記作動ロッドは、前記第１アーム部材の軸線方向に当該作動ロッドが移動するように前記ロッドカバーに支持されている、請求項１～請求項４のうちのいずれか一項に記載のアーム型助力装置。
　前記第１アーム部材は円筒状の筒状部を備え、前記筒状部の中心軸線が前記第１アーム部材の軸線方向に延び、前記筒状部内には前記ロッドカバー及びヘッドカバーによってピストン室が区画されており、前記駆動部は、前記ピストン室と、当該ピストン室に収容されたピストンとを備え、前記ピストンに前記作動ロッドが連結され、前記平行リンクの変位に伴い前記リンク部材及び前記作動ロッドを介して前記ピストン室で前記ピストンが移動すると、前記ピストン室の容積変化に応じて流体の圧力調整が行われるようになっており、前記ヘッドカバーには、前記ピストン室への前記流体の供給停止に伴って前記ピストン室を閉鎖する開閉弁が設置されている、請求項５に記載のアーム型助力装置。