(57)【要約】  【課題】  パンタグラフ型且つハイブリッド型のクレーン装置においてモータの小型化と可搬重量の大型化とを両立する。  【解決手段】  クレーン装置１０が、入力点６ｂの水平方向移動を許容しつつ入力点６ｂに鉛直方向の推力を発生して入力点６ｂに作用する鉛直負荷を支える鉛直負荷支持装置３０と、第１アーム１又は第１リンク２に固定された第１支軸４２を回転駆動することで第１アーム１及び前記第１リンク３の回転角を変化させる第１モータ４１と、第２アーム２又は第２リンク４に固定された第２支軸５２を回転駆動することで第２アーム２及び第２リンク４の回転角を変化させる第２モータ５１と、第１モータ４１及び第２モータ５１の動作を協調制御する制御装置６０と、を備える。【選択図】図２
2015124022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、前記基台に設けられたブームと、前記ブームの先端に設けられたハンドと、を備え、
前記ブームが、第１アームと、前記第１アームの先端部に基端部が枢支された第２アームと、前記第１及び前記第２アームと共にパンタグラフ機構を構成する第１及び第２リンクとを含み、前記第１リンクが前記第１アームと平行で且つ当該第１リンクの一方の端部が前記第２アームに回動自在に連結され、前記第２リンクが前記第２アームと平行で且つ当該第２リンクの一方の端部が前記第１アームに回動自在に連結され、前記第１リンクの他方の端部と前記第２リンクの他方の端部とが互いに回動自在に連結され、前記第１アームの基端部における第１点、前記第１リンクと前記第２リンクとの連結点、及び前記第２アームの先端部における第２点のうち、前記第１点及び前記連結点の一方が支点として前記基台に枢支されるとともに前記第１点及び前記連結点の他方と前記第２点とがそれぞれ前記パンタグラフ機構の入力点と出力点とを構成する、クレーン装置であって、
前記入力点の水平方向移動を許容しつつ、前記入力点に作用する鉛直方向の負荷に抗する推力を発生する鉛直負荷支持装置と、
前記第１アーム又は前記第１リンクに固定された第１支軸を回転駆動することで、前記第１アーム及び前記第１リンクの回転角を変化させる第１モータと、
前記第２アーム又は前記第２リンクに固定された第２支軸を回転駆動することで、前記第２アーム及び前記第２リンクの回転角を変化させる第２モータと、
前記第１モータ及び前記第２モータの動作を協調制御する制御装置と、を更に備える、クレーン装置。
【請求項２】
前記第１点が支点として前記基台に枢支されるとともに前記連結点と前記第２点とがそれぞれ前記パンタグラフ機構の入力点と出力点とを構成する、請求項１に記載のクレーン装置。
【請求項３】
前記第１モータと前記第１支軸との間に介在する第１クラッチと、
前記第２モータと前記第２支軸との間に介在する第２クラッチと、
前記第１及び第２クラッチを解放する指令を与える解除スイッチと、を更に備え、
前記第１及び第２クラッチの出力要素はそれぞれ変速機を介さず前記第１及び第２支軸と接続される、請求項１又は２に記載のクレーン装置。
【請求項４】
前記第１支軸と同軸に取り付けられた出力回転可能な第１減速機と、
前記第２支軸と同軸に取り付けられた出力回転可能な第２減速機と、
前記第１及び第２モータのサーボを停止する指令を与える解除スイッチと、を更に備える、請求項１又は２に記載のクレーン装置。
【請求項５】
前記第２アームに設けられ、前記第１及び第２アームの前記基台に対する姿勢に関わらず、前記ハンドの姿勢を変えるための１以上の手首関節を有する手首部と、
前記１以上の手首関節それぞれを駆動する１以上の手首モータと、を備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のクレーン装置。
【請求項６】
前記第１支軸と平行な第１検出軸と、
前記第１支軸の回転を前記第１検出軸に伝達する第１伝動機構と、
前記第１検出軸の回転角を検出する第１エンコーダと、を更に備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のクレーン装置。
【請求項７】
前記鉛直負荷支持装置は、鉛直方向に伸縮自在のロッドを有するシリンダであり、前記ロッドは、前記シリンダが発生する前記推力を前記入力点に伝達しつつ前記入力点の水平方向の移動を許容するよう構成された連結部材を介して前記入力点に連結されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のクレーン装置。
【請求項８】
前記シリンダが発生する推力を検出する推力センサと、
前記第１支軸及び前記第２支軸の回転角をそれぞれ検出するエンコーダと、を更に備え、
前記制御装置は、前記推力センサにより検出される推力と前記エンコーダにより検出される回転角とから荷物重量を検知するように構成されている、請求項７に記載のクレーン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブームにパンタグラフ機構を採用した、所謂パンタグラフ型クレーン装置に関し、特に、ブームを駆動するモータを備え、それによりハンドクレーン機能だけでなく助力機能又は自動機能も有した、所謂ハイブリッド型クレーン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、パンタグラフ型且つハイブリッド型のクレーン装置の一例としての平衡荷役装置を開示している。この装置では、パンタグラフ機構の支点がブームを基台に枢支するための第１支軸にあり、入力点が２つのリンクを相互連結する連結ピンにあり、且つ出力点が搬送ヘッドをブームの先端に枢着するための第３支軸にある。連結ピン及び第３支軸は各々の軸線に直交する平面内で移動可能である。
【０００３】
この装置は、連結ピンを昇降させるサーボモータと、連結ピンを水平移動させる第２モータとを備える。サーボモータは鉛直方向の推力を連結ピンに直接的に付与し、第２モータは水平方向の推力を連結ピンに直接的に付与する。モータが動作すると、入力点及び出力点が互いに相似の移動軌跡を描いて上記平面内で移動するように駆動され、ひいてはブームが駆動される。この装置は、第２モータに駆動指令を与えるための操作体を備えている。また、第２モータと連結ピンの間にはクラッチが介在する。
【０００４】
作業員が操作体に駆動指令を与えると、クラッチが接続されて第２モータが駆動され、搬送ヘッド及びこれに吊るされた荷物は人力に頼らずに水平移動する。操作体が操作されていないときには、クラッチが遮断され、作業員は搬送ヘッド及び荷物を手動で水平移動させることができる。作業員が荷物を手動で昇降させようとすると、これが感知されてサーボモータが動作し、荷物の手動昇降が助力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２６８７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の装置では、サーボモータが、連結ピンを移動させるための推力だけでなく、荷物の重量負荷に基づき連結ピンに作用する鉛直負荷を支持するための制動力を発生しなくてはならない。このため、サーボモータの容量ひいてはサイズを大きくせざるを得ず、サーボモータを小さくすることと可搬重量を大きくすることとの両立が困難である。しかも、支点から出力点までの距離が支点から入力点までの距離よりも長いので、搬送ヘッドの可動域は大きくなる反面、連結ピンには、荷物の重量負荷を距離比だけ倍加した鉛直負荷が作用する。このため、上記した両立が一層困難となる。
【０００７】
更に、どちらのモータも連結ピンに直線的な推力を付与するので、モータの駆動伝達機構は、回転を並進に変換する運動変換機構（特許文献１ではラック・ピニオンを例示）を必須とする。その分、駆動伝達機構の構造が複雑化する。
【０００８】
そこで本発明は、モータを小さくすることと可搬重量を大きくすることとを両立した、パンタグラフ型且つハイブリッド型のクレーン装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るクレーン装置は、基台と、前記基台に設けられたブームと、前記ブームの先端に設けられたハンドと、を備え、前記ブームが、第１アームと、前記第１アームの先端部に基端部が枢支された第２アームと、前記第１及び前記第２アームと共にパンタグラフ機構を構成する第１及び第２リンクとを含み、前記第１リンクが前記第１アームと平行で且つ当該第１リンクの一方の端部が前記第２アームに回動自在に連結され、前記第２リンクが前記第２アームと平行で且つ当該第２リンクの一方の端部が前記第１アームに回動自在に連結され、前記第１リンクの他方の端部と前記第２リンクの他方の端部とが互いに回動自在に連結され、前記第１アームの基端部における第１点、前記第１リンクと前記第２リンクとの連結点、及び前記第２アームの先端部における第２点のうち、前記第１点及び前記連結点の一方が支点として前記基台に枢支されるとともに前記第１点及び前記連結点の他方と前記第２点とがそれぞれ前記パンタグラフ機構の入力点と出力点とを構成する、クレーン装置であって、前記入力点の水平方向移動を許容しつつ、前記入力点に作用する鉛直方向の負荷に抗する推力を発生する鉛直負荷支持装置と、前記第１アーム又は前記第１リンクに固定された第１支軸を回転駆動することで、前記第１アーム及び前記第１リンクの回転角を変化させる第１モータと、前記第２アーム又は前記第２リンクに固定された第２支軸を回転駆動することで、前記第２アーム及び前記第２リンクの回転角を変化させる第２モータと、前記第１モータ及び前記第２モータの動作を協調制御する制御装置と、を更に備える。
【００１０】
前記構成によれば、第１及び第２モータが動作すると、第１及び第２アーム並びに第１及び第２リンクの姿勢が変わり、それにより入力点が移動する。第１及び第２モータが協調制御されることで入力点の位置を制御することができ、助力機能又は自動機能を発揮することができる。一方、第１及び第２モータの電源を切ることにより、ハンドクレーン機能を発揮することができる。従って、ハンドクレーン機能に加えて助力機能又は自動機能を有するクレーン装置を提供することができる。
【００１１】
第１及び第２モータは支軸を回転駆動するので、モータから支軸までの間にラック及びピニオンのような運動変換機構を介在させる必要がない。助力機能又は自動機能をクレーン装置に付加するに際し、モータの駆動力を入力点に伝達する機構が簡素になる。
【００１２】
入力点に作用する鉛直負荷は鉛直負荷支持装置によって支えられる。ここで、ブームにパンタグラフ機構を採用しているので、ハンドの重量負荷が一定である限り、第１及び第２アームの基台に対する姿勢に関わらず入力点に作用する鉛直負荷は一定である。よって、仮に鉛直負荷支持装置の推力が一定であったとしても、第１及び第２モータは入力点に作用する鉛直負荷を負担する必要がない。鉛直負荷支持装置が大きな推力を発生することができれば、可搬重量もその分大きくすることができる。このことから、可搬重量に関わらず第１及び第２モータを小さくすることができる。鉛直負荷支持装置の推力が可変設定されなくても、すなわち、鉛直負荷支持装置の構成を簡略に保ちながらも、第１及び第２モータを小さくすることができる。
【００１３】
前記第１点が支点として前記基台に枢支されるとともに前記連結点と前記第２点とがそれぞれ前記パンタグラフ機構の入力点と出力点とを構成してもよい。
【００１４】
前記第１モータと前記第１支軸との間に介在する第１クラッチと、前記第２モータと前記第２支軸との間に介在する第２クラッチと、記第１及び第２クラッチを解放する指令を与える解除スイッチと、を更に備え、前記第１及び第２クラッチの出力要素はそれぞれ変速機を介さず前記第１及び第２支軸と接続されてもよい。
【００１５】
前記構成によれば、第１クラッチを解放することで、作業員が自力でブームを動作させることができる。第１モータは第１支軸を回転駆動するので、前述の従来例とは異なり、第１クラッチと第１支軸との間に運動変換機構を介在させる必要がない。第１クラッチと第１支軸との間には減速機も介在しない。このため、作業者はかかる機構の摩擦抵抗を補償しなくてよく、ブームを軽快に手動操作することができる。
【００１６】
前記第１支軸と同軸に取り付けられた出力回転可能な第１減速機と、前記第２支軸と同軸に取り付けられた出力回転可能な第２減速機と、前記第１及び第２モータのサーボを停止する指令を与える解除スイッチと、を更に備えてもよい。
【００１７】
前記構成によれば、第１モータのサーボを停止することで、作業員が自力でブームを動作させることができる。減速機が出力回転可能であるので、クラッチがなくてもクレーン操作の軽快性を保つことができる。
【００１８】
前記第２アームに設けられ、前記第１及び第２アームの前記基台に対する姿勢に関わらず、前記ハンドの姿勢を変えるための１以上の手首関節を有する手首部と、前記１以上の手首関節それぞれを駆動する１以上の手首モータと、を備えてもよい。
【００１９】
前記構成によれば、ハンドに微細な動きを行わせることができる。
【００２０】
前記第１支軸と平行な第１検出軸と、前記第１支軸の回転を前記第１検出軸に伝達する第１伝動機構と、前記第１検出軸の回転角を検出する第１エンコーダと、を更に備えてもよい。
【００２１】
前記構成によれば、支軸及びモータの周辺に部品が密集するのを避けることができる。
【００２２】
前記鉛直負荷支持装置は、鉛直方向に伸縮自在のロッドを有するシリンダであり、前記ロッドは、前記シリンダが発生する前記推力を前記入力点に伝達しつつ前記入力点の水平方向の移動を許容するよう構成された連結部材を介して前記入力点に連結されていてもよい。
【００２３】
前記構成によれば、推力を発生しながら入力点の移動を許容するという構成を容易に実現することができる。また、一定推力を発生することも容易に実現することができる。
前記シリンダが発生する推力を検出する推力センサと、
前記第１支軸及び前記第２支軸の回転角をそれぞれ検出するエンコーダと、を更に備え、前記制御装置は、前記推力センサにより検出される推力と前記エンコーダにより検出される回転角とから荷物重量を検知するように構成されていてもよい。
【００２４】
前記構成によれば、様々な重量の荷物を取り扱うことができ、クレーン装置の利便性が向上する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、モータを小さくすることと可搬重量を大きくすることとを両立した、パンタグラフ型且つハイブリッド型のクレーン装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係るパンタグラフ機構の模式図である。
【図２】第１実施形態に係るクレーン装置を示す側面図である。
【図３】図２に示す第１モータ及びその周辺構成を示す断面図である。
【図４】図２に示すクレーン装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態に係るクレーン装置を示す側面図である。
【図６】図５に示すクレーン装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。同一又は対応の要素には全図を通じて同一符号を付して重複する詳細説明を省略する。
【００２８】
（第１実施形態）
［構成］
図１は第１実施形態に係るパンタグラフ機構の模式図である。図１に示すように、パンタグラフ機構は、第１アーム１、第２アーム２、第１リンク３及び第２リンク４を含む。
【００２９】
第１アーム１の基端部は枢着部５ａで基台に枢支される。第２アーム２の基端部は枢着部５ｂで第１アーム１の先端部に枢支される。第１アーム１は、枢着部５ａの軸線回りに回転することでその姿勢を変えることができ、第２アーム２は、枢着部５ｂの軸線回りに回転することでその姿勢を変えることができる。
【００３０】
リンク３，４は、アーム１，２と共にパンタグラフ機構を構成する。第１リンク３は第１アーム１と平行であり、第２リンク４は第２アーム２と平行である。第１リンク３の一端部は枢着部５ｃで第２アーム２に回動自在に連結される。第２リンク４の一端部は枢着部５ｅで第１アーム１に回動自在に連結される。第１リンク３の他端部と第２リンク４の他端部とは枢着部５ｄで互いに回動自在に連結される。第１リンク３は、第２リンク４よりも長い長尺リンクであり、第２リンク４は、第１リンク３よりも短い短尺リンクである。
【００３１】
枢着部５ａ〜ｅの軸線は互いに平行である。各枢着部５ａ〜ｅは支軸及び軸受を有している。支軸は連結対象の２部材のうち一方に固定され、軸受は他方に設けられて支軸を回転可能に支持する。４部材１〜４を辺とし４枢着部５ｂ〜ｅを頂点とする四角形は、アーム１，２の姿勢の変化に応じて変形するものの平行四辺形を維持し、アーム１，２の姿勢に関わらず第１リンク３は第１アーム１と平行に保たれ且つ第２リンク４は第２アーム２と平行に保たれる。
【００３２】
パンタグラフ機構は支点６ａ、入力点６ｂ及び出力点６ｃを有する。３点６ａ〜ｃは、枢着部５ａ〜ｅの軸線と直交する平面内で延在する１本の仮想直線７上に位置する。第１アーム１の基端部における第１点（例えば、枢着部５ａの軸線）が、支点６ａとして基台に枢支される。第１リンク３と第２リンク４との連結点（例えば、枢着部５ｄの軸線）が入力点６ｂを構成する。第２アーム２の先端部における第２点が出力点６ｃを構成する。入力点６ｂは、仮想直線７上で支点６ａと出力点６ｃとの間に位置する。
【００３３】
入力点６ｂは枢着部５ａ〜ｅの軸線と直交する平面内で移動可能であり、その移動に応じてアーム１，２の姿勢が変わる。アーム１，２の姿勢が変われば、入力点６ｂがこれに追従して上記平面内で移動する。入力点６ｂが移動すれば出力点６ｃも移動する。出力点６ｃの移動軌跡は入力点６ｂの移動軌跡と相似である（図１中の点線三角形を参照）。支点６ａから入力点６ｂまでの距離Ｌ１は、支点６ａから出力点６ｃまでの距離Ｌ２よりも短い。このため、出力点６ｃの移動軌跡は、２距離Ｌ１，Ｌ２の比Ｌ２／Ｌ１（以下「リンク比」）だけ、入力点６ｂの移動軌跡を拡大したものに相当する。入力点６ｂ及び出力点６ｃは支点６ａから見て同方向に移動する。
【００３４】
ここで、枢着部５ａ〜ｅの軸線を水平とする。重量物が出力点６ｃに吊るされるなどして出力点６ｃが下向きの重量負荷Ｗを受けると、回転モーメントが当該重量負荷Ｗに基づき生じる。入力点６ｂは、重量負荷Ｗを上記リンク比だけ倍加した下向きの鉛直負荷を受けることとなり、出力点６ｃと共に下へ移動しようとする。このとき、出力点６ｃに作用する重量負荷Ｗとバランスする上向きの推力が入力点６ｂに付与され、入力点６ｂに作用する鉛直負荷が当該推力でもって支えられれば、入力点６ｂ及び出力点６ｃの移動を阻止して４部材１〜４の姿勢を保つことができる。
【００３５】
図２は第１実施形態に係るクレーン装置１０を示す側面図である。図２に示すように、クレーン装置１０は、基台１１、基台１１に設けられたブーム１２、及びブーム１２の先端に設けられたハンド１３を備える。基台１１は、荷役作業場に設置され、例えば柱状である。ハンド１３は、荷物を把持し、また、把持している荷物を放すことができる。ハンド１３は、ハンド本体１３ａと、ハンド本体１３ａに荷物の把持及び解放の動作を行わせるためのハンドアクチュエータ１３ｂとを備える。把持の手法は特に限定されない。例えば、ハンド本体１３ａが離接可能な複数の指体を有してその指体で荷物を抱え込んでもよく、その場合、ハンドアクチュエータ１３ｂは指体の離接に必要な動力を発生するよう構成される。ハンド本体１３ａは荷物を吸着してもよく、その場合、ハンドアクチュエータ１３ｂは吸着に必要な負圧を発生するよう構成される。
【００３６】
クレーン装置１０はパンタグラフ型であり、前述のパンタグラフ機構がブーム１２に採用されている。ブーム１２は、前述のアーム１，２及びリンク３，４を含む。枢着部５ａ〜５ｅの軸線は水平である。第１アーム１の基端部は基台１１に枢支され、枢着部５ａ及び支点６ａが基台１１上に設けられる。本実施形態では、支点６ａが基台１１に対して移動不能である。本実施形態では、ハンド１３が枢着部５ｆにて第２アーム２の先端部に枢支され、枢着部５ｆの軸線が、出力点６ｃを構成する第２点を成している。
【００３７】
ブーム１２は、第１サイドリンク１４、中間板１５及び第２サイドリンク１６を含む。枢着部５ｂは中間板１５に設けられ、第１アーム１の先端及び第２アーム２の基端が中間板１５に枢支される。第１サイドリンク１４は、第１アーム１、基台１１及び中間板１５と共に平行リンク機構を構成する。第２サイドリンク１６は、第２アーム２、中間板１５及びハンド１３と共に平行リンク機構を構成する。これら平行リンク機構をブーム１２に採用することで、アーム１，２の姿勢に関わらず、ハンド１３の基台１１に対する姿勢が保たれる。
【００３８】
第１アーム１は、支点６ａを形成する枢着部５ａから見て枢着点５ｂと反対側に延在する延長部１ａを有する。この延長部１ａには、第１アーム１に下向きの負荷を付与するブーム自重負荷支持装置１７が設けられ、これによりブーム１２の自重負荷が支えらえる。本実施形態に係るブーム自重負荷支持装置１７は、カウンタウェイトである。
【００３９】
ハンド１３が荷物を把持し、その荷物が地面から持ち上げられると、出力点６ｃはその荷物の重量に基づく重量負荷を受け、入力点６ｂはその重量負荷に基づく鉛直負荷を受ける。クレーン装置１０は、このように入力点６ｂに作用する鉛直負荷を支える鉛直負荷支持装置３０を備える。鉛直負荷支持装置３０は基台１１に固定されている。鉛直負荷支持装置３０は、入力点６ｂの鉛直方向の移動を許容しつつ、入力点６ｂに鉛直方向の推力を付与する。鉛直負荷はこの推力でもって支えられ、推力は出力点６ｃに作用する重量負荷とバランスする。
【００４０】
パンタグラフ型のクレーン装置１０では、スカラ型とは違い、ある荷物を持ち上げてから当該荷物が地面に付いて垂直抗力が作用し始める又は当該荷物が空中で放されるまでの期間（以下、「荷物把持期間」）において、出力点６ｃに作用する重量負荷は、アーム１，２の姿勢に関わらず一定である。そこで、鉛直負荷支持装置３０は、荷物把持期間と、ある荷物を放してから次の荷物を持ち上げるまでの期間（以下、「空把持期間」）において、入力点６ｂに一定の推力を付与するように構成される。
【００４１】
例えば、鉛直負荷支持装置３０は、流体シリンダ機構で構成される。流体シリンダ機構は、鉛直方向に伸縮自在のロッド３２を有するシリンダ３１を備える。シリンダ３１はエアシリンダでも油圧シリンダ（油圧循環式シリンダを含む）でもよい。入力点６ｂはロッド３２に取り付けられる。ロッド３２が伸縮することで、入力点６ｂは鉛直移動を許容され且つ案内される。鉛直負荷支持装置３０は、入力点６ｂの水平移動を許容し且つ案内する案内部材３３を有する。案内部材３３はロッド３２に設けられ、入力点６ｂは案内部材３３を介してロッド３２に水平移動自在に取り付けられる。
【００４２】
本実施形態では、入力点６ｂに作用する鉛直負荷が下向きであるので、鉛直負荷支持装置３０は上向きの推力を入力点６ｂに付与する。鉛直負荷支持装置３０は、入力点６ｂの下に配置されている。推力の向きはロッド３２の伸長方向と同じである。
【００４３】
クレーン装置１０はハイブリッド型であり、ブーム１２を駆動する第１及び第２モータ４１，５１を備える。モータ４１，５１は例えばサーボモータである。第１モータ４１は、第１アーム１又は第１リンク３に固定された第１支軸４２を回転駆動し、それにより第１アーム１及び第１リンク３の回転角を変化させる。第２モータ５１は、第２アーム２又は第２リンク４に固定された第２支軸５２を回転駆動し、それにより第２アーム２及び第２リンク４の回転角を変化させる。
【００４４】
一例として、第１支軸４２は、枢着部５ａを構成する支軸であり、第１アーム１に固定され、同じく枢着部５ａを構成する基台１１に設けられた第１軸受４３（図３及び図４参照）に回転可能に支持される。第１支軸４２が回転すると、第１アーム１の姿勢が変わると共に、第１リンク３の姿勢が第１アーム１と平行を保つようにして変わる。第２支軸５２は、例えば枢着部５ｅを構成する支軸であり、第２リンク４に固定され、同じく枢着部５ｅを構成する第１アーム１に設けられた第２軸受５３（図４参照）に回転可能に支持される。第２支軸５２が回転すると、第２リンク４の姿勢が変わると共に、第２アーム２の姿勢が第２リンク４と平行を保つようにして変わる。
【００４５】
第２支軸５２の候補は他にもあるが、ここでは支点６ａに近いものを第２支軸５２として選択している。これにより第２モータ５１が第２支軸５２を回転駆動するためにブーム１２（例えば、第１アーム１）に取り付けられても、ブーム１２の重心位置が支点６ａから離れるのを抑えることができる。よって、ブーム自重負荷支持装置１７が支えるべき自重負荷を小さくすることができ、ブーム自重負荷支持装置１７（本実施形態ではカウンタウェイト）の小型化及び／又は延長部１ａの短縮化が図られ、クレーン装置１０全体が小型化される。第１支軸４２は、支点６ａを形成する枢着部５ａを構成しており、第１モータ４１がブーム１２の重量に加味されるのを避けることができる。
【００４６】
図３は図２に示す第１モータ４１及びその周辺構成を示す断面図である。図３に示すように、クレーン装置１０は、第１モータ４１により発生された駆動力を第１支軸４２に伝達する第１駆動力伝達部４４を有する。第１駆動力伝達部４４は、第１減速機４５及び第１クラッチ４６を有する。第１減速機４５は、第１モータ４１と第１クラッチ４６との間に介在する。第１クラッチ４６は電磁式であり、繋合状態及び解放状態の間での切換えは電子的に制御される。第１クラッチ４６の出力要素は変速機を介さず第１支軸４１と接続される。ただし、第１駆動力伝達部４４は、第１クラッチ４６と第１支軸４２との間に介在する継手を有してもよい。
【００４７】
第１減速機４５の入力軸及び出力軸は互いに同軸状に配置される。第１減速機４５は、例えば遊星歯車又は波動歯車で構成される。第１支軸４２は、第１クラッチ４６、第１減速機４５及び第１モータ４１と同軸状に配置される。
【００４８】
クレーン装置１０は、第１支軸４１と平行の第１検出軸４７、第１支軸４１の回転を第１検出軸４７に伝達する第１伝達機構４８、及び第１検出軸４７の回転角を検出する第１エンコーダ４９を備える。第１伝達機構４８は、第１支軸４１（又はこれと一体になって回転する継手部）に固定された駆動要素４８ａと、第１検出軸４７に固定された従動要素４８ｂとを有する。第１伝達機構４８は、第１駆動力伝達部４４に規定される伝達経路において第１クラッチ４６よりも下流で動力を取り出す。第１伝達機構４８は、ベルト伝動機構又はチェーン伝動機構で構成される場合に、駆動要素４８ａの回転を従動要素４８ｂに伝達する伝達要素４８ｃを更に含む。第１伝達機構４８は平行軸式歯車列で構成されてもよい。第１エンコーダ４９は第１モータ４１及び第１駆動力伝達部４４から半径方向に離れて配置される。よって、第１モータ４１及び第１支軸４２の周辺に部品が密集するのを避けることができる。
【００４９】
第１伝達機構４８は、第１支軸４１の回転を増速して第１検出軸４７に伝達する。一例として、第１伝達機構４８の変速比は第１減速機６２の変速比の逆数であり、第１クラッチ４６が繋合状態にあれば、第１検出軸４７は第１モータ４１と同速で回転する。
【００５０】
第１モータ４１及び第１減速機４６はモータホルダ１８に保持される。モータホルダ１８は突出部１８ａを有し、第１エンコーダ４９は突出部１８ａに取り付けられている。第１モータ４１、第１駆動力伝達部４４、第１検出軸４７、第１伝動機構４８及び第１エンコーダ４９はモータホルダ１８を仲介してユニット化される。
【００５１】
図４は図２に示すクレーン装置１０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、第２モータ５１及びその周辺構成は、第１モータ４１と同様である。第２駆動力伝達部５４、第２減速機５５、第２クラッチ５６、第２検出軸５７、第２伝達機構５８及び第２エンコーダ５９は、前述の要素４４〜４９と同様にして構成され、これら要素４４〜４９は第２モータ５１と共にモータホルダ（図示せず）を介してユニット化される。
【００５２】
クレーン装置１０は、鉛直負荷支持装置３０が発生する推力を調整する推力調整装置３５を備える。推力調整装置３５は、前述した荷物把持期間及び空把持期間において、入力点６ｂの鉛直方向の移動を許容しつつ入力点６ｂに付与する推力を一定に維持する。
【００５３】
鉛直負荷支持装置３０がシリンダ３１である場合、推力調整装置３５は、シリンダ３１の作動流体を圧送するポンプ３６と、シリンダ３１に供給される作動流体の圧力及びシリンダ３１に対する作動流体の給排を制御するサーボ弁３７とを含む。サーボ弁３７は電磁式である。鉛直負荷支持装置３０が発生する推力は、推力センサ３９によって検出される。例えば、推力センサ３９は、推力と比例するシリンダ３１の内圧を検出する圧力センサで構成される。
【００５４】
クレーン装置１０は、制御装置６０を備える。制御装置６０は、前述の第１エンコーダ４９、第２エンコーダ５９及び推力センサ３９と接続され、第１検出軸４７の回転角、第２検出軸５７の回転角及びシリンダ３１の内圧の検出値を入力する。制御装置６０は、前述の第１モータ４１及び第２モータ５１と接続されており、モータ４１，５１に駆動指令を与えてモータ４１，５１の動作を制御する。それにより、アーム１，２の回転角並びに入力点６ｂ及び出力点６ｃ（すなわち、ハンド１３及びこれに把持された荷物）の位置が制御される。
【００５５】
制御装置６０は、ハンドアクチュエータ１３ｂと接続されており、ハンド１３の動作を制御する。制御装置６０は、前述の第１及び第２クラッチ４６，５６と接続されており、クラッチ４６，５６の動作又は状態を制御する。制御装置６０は、サーボ弁３７と接続されており、サーボ弁３７の動作を制御することにより鉛直負荷支持装置３０から入力点６ｂに付与される推力を制御する。
【００５６】
制御装置６０は、操作装置７０と接続されており、作業者によって操作装置７０に入力された指令を入力する。操作装置７０は、一例として、切換スイッチ７１、操縦レバー７２、荷物解放ボタン７３、重量計測ボタン７４及び連続搬送ボタン７５を含む。これら操作用の部材７１〜７５は、単一部材に纏まって取り付けられていてもよいし、複数の部材（例えば、基台１１、ハンド１３、専用の操作体など）に分散して配置されていてもよい。
【００５７】
切換スイッチ７１は、クレーン装置１０の動作モードを切り換えて指定する操作を行うための部材であり、作業者は切換スイッチ７１を操作することで所望の動作モードを選択することができる。切換スイッチ７１は例えばハンド本体１３ａに設置される（図２参照）。制御装置６０は、切換スイッチ７１で指定された動作モードに応じて、第１モータ４１、第２モータ５１、第１クラッチ４６及び第２クラッチ５６等の動作を制御する。
【００５８】
動作モードには、例えば、作業者がブーム１２を手動で動かすことでハンド１３に把持された荷物を手動で移動させるハンドクレーンモード、作業者がブーム１２を遠隔操作してハンド１３に把持された荷物を自力によらず移動させる操縦モードが含まれる。動作モードには、予め教示されたプログラムに従ってブーム１２及びハンド１３を動作させることで荷役作業を自動的に行う自動モードや、そのプログラムの作成のためブーム１２及びハンド１３を動作させる教示モードが含まれてもよい。
【００５９】
操縦レバー７２は、操縦モードや教示モードにおいて、作業者がブーム１２の動作指令を与えるための部材である。動作指令は、アーム１，２に対する回転指令でもよいし、出力点６ｃ（すなわちハンド１３及びこれに把持された荷物）に対する鉛直移動指令及び水平移動指令でもよい。制御装置６０は、作業者からの動作指令に応じて、モータ４１，５１の動作目標値を求め、モータ４１，５１を協調制御する。その他の操作部材７３〜７５については後述する。
【００６０】
制御装置６０は、人感センサ６５及び警報装置６６と接続されている。人感センサ６５は、赤外線及び／又は超音波を用いて当該センサの付近に人間が存在するか否かを検知する。例えば、人感センサ６５はハンド本体１３ａに設置される（図２参照）。人感センサ６５は、ハンド本体１３ａ又は第２アーム２の先端部が人間に近づくと、その旨示す検出信号を制御装置６０に出力する。制御装置６０は、操縦モード、自動モード及び教示モードの実行中に人感センサ６５からの検出信号を入力すると、警報装置６６を作動させる。
【００６１】
警報装置６６には、回転灯６６ａやスピーカ６６ｂが含まれる。回転等６６ａは例えば基台１１に設置され、スピーカ６６ｂは例えばハンド本体１３ａに設置される（図２参照）。これにより、自動的に移動するブーム１２、ハンド１３又は荷物から作業者を保護することができる。なお、警報装置６６の作動と併せて、ブーム１２の動作速度が通常よりも遅くなるようにモータ４１，５１の動作目標値を補正し、又はブーム１２を停止させるようにモータ４１，５１を制御してもよい。
【００６２】
［作用］
以下、上記のように構成されるクレーン装置１０の動作及び作用について説明する。クレーン装置１０を用いると、ブーム１２の可動域内において複数の荷物を一つずつ搬送するという荷役作業を行うことができる。
【００６３】
先ず、クレーン装置１０の自動機能について説明する。切換スイッチ７１での操作により操縦モードが選択されると、クラッチ４６，５６が繋合状態になり且つ操縦レバー７２からの動作指令が有効となり、作業者はブーム１２の遠隔操作を許容される。操縦レバー７２が操作されると、モータ４１，５１が協調制御されて動作する。モータ４１，５１により発生された駆動力は、繋合状態にあるクラッチ４６，５６を介して支軸４２，５２に伝達される。これによりアーム１，２の姿勢及びハンド１３の位置が、作業者からの動作指令に応じて制御される。出力点６ｃの移動方向が水平成分を含む場合、入力点６ｂは案内部材３３によって水平移動を案内され、円滑に水平方向に移動する。
【００６４】
出力点６ｃの移動方向が鉛直成分を含む場合、モータ４１，５１により発生される駆動力に基づく鉛直方向の負荷が、入力点６ｂを介してロッド３２に作用し、シリンダ３１の内圧が変動しようとする。制御装置６０は、このような負荷の作用に関わらず、シリンダ３１の推力（内圧）が一定の値に維持されるように推力調整装置３５のサーボ弁３７を制御する。より具体的には、制御装置６０は、推力センサ３９の検出値を監視し、シリンダ３１の内圧が当該推力に対応した値に維持されるようにサーボ弁３７を制御する。これにより、シリンダ３１が必要な推力を入力点６ｂに付与し続ける一方、ロッド３２はシリンダ３１の抵抗を受けずに円滑に伸縮可能となる。よって、入力点６ｂは円滑に鉛直方向に移動する。
【００６５】
ハンド１３が荷物を把持していないときには、制御装置６０は、予め記憶された最低推力値（又はこれに対応する最低内圧値）を読み出し、シリンダ３１の推力がこの最低推力値に維持されるようにサーボ弁３７を制御する。最低推力値は、ハンド１３及びこれに設置される各種部品（例えば、人感センサ６５及びスピーカ６６ｂ）の重量のみに基づいて出力点６ｃに作用する重量負荷を支えるために必要な推力値であり、ハンド１３の設計段階で把握可能である。
【００６６】
ハンド１３が次に搬送対象とされる荷物に十分に近付いた後、重量計測ボタン７３が操作される。重量計測ボタン７３が操作されると、制御装置６０は、推力センサ３９により検出される推力とエンコーダ４９，５９により検出される回転角とから、当該荷物の重量を検出する検出動作を行う。重量計測ボタン７３は当該検出動作を開始させるよう指令を与えるための部材である。
【００６７】
検出動作の一例として、制御装置６０は、ハンドアクチュエータ１３ｂを駆動してハンド本体１３ａに当該荷物を把持させる。次に、サーボ弁３７を駆動してシリンダ３１の推力を増大させるべくシリンダ３１の内圧を変化させていくと共に、エンコーダ４９，５９からの入力を監視する。エンコーダ４９，５９の検出値が変化すると、制御装置６０は、その時点での推力センサ３９の検出値を記憶する。入力点６ｂ及び出力点６ｃが上に移動し荷物が持ち上がると、第１支軸４２及び第２支軸５２が回転し、エンコーダ４９，５９の検出値が変化する。よって、その時点における推力センサ３９の検出値は、当該荷物を把持したハンド１３の総重量に基づいて出力点６ｃに作用する重量負荷とバランスする推力値に相当する。このように、検出動作では、当該荷物の重量そのものではなく、当該重量に応じて必要とされる推力値又はこれに対応する内圧値を検出してもよい。
【００６８】
検出動作を行うときに、制御装置６０はクラッチ４６，５６を解放状態にしてもよい。これにより、シリンダ３１は駆動力伝達部４４，５４の摩擦やモータ４１，５１の制動力を補償しなくて済むので、重量検出精度が向上する。また、伝達機構４８，５８はクラッチ４６，５６と支軸４２，５２との間から動力を取り出して検出軸４７，５７を回転駆動するので、エンコーダ４９，５９はクラッチ４６，５６が解放状態となっていても支軸４２，５２が回転したときにこれを検出することができる。
【００６９】
検出動作が終了すると、操縦レバー７２を用いてブーム１２を遠隔操作することで、荷物を人力によらずに搬送することができる。荷物を把持しているとき、制御装置６０は、シリンダ３１の推力が、検出動作において記憶された推力値に維持されるようにサーボ弁３７を制御する。
【００７０】
荷物を所望位置まで搬送した後、荷物解放ボタン７４が操作される。荷物解放ボタン７４は、作業者が荷物を放す指令を与えるための部材である。荷物解放ボタン７４が操作されると、制御装置６０は、ハンド１３に把持されている荷物が放されるように、ハンドアクチュエータ１３ｂを制御する。制御装置６０は、エンコーダ４９，５９からの入力を監視する。エンコーダ４９，５９の検出値が変化すると、制御装置６０は、シリンダ３１の推力の目標値を最低推力値に切り換え、シリンダ３１の推力が最低推力値で維持されるようにサーボ弁３７を制御する。シリンダ３１の推力が検出値に維持されている状態で荷物１３がハンド１３から離れると、シリンダ３１の推力が出力点６ｃに作用する重量負荷に対して過剰になり、入力点６ｂが上に移動して支軸４２，５２が回転する。よって、この時点にて推力の目標値を最低推力値に切り換えることで、出力点６ｃの重量負荷が急激に小さくなってもブーム１２の不要な挙動を抑えることができる。
【００７１】
次の荷物を搬送するにあたっては、上記同様の操作を繰り返せばよい。荷物の重量にバラつきがある場合、検出動作を都度行う。検出動作を行うたび、制御装置６０は検出された荷物の重量、当該重量に応じて必要とされる推力値又はこれに対応する内圧値を更新して記憶する。検出動作を行うことで、様々な重量の荷物を搬送することができ、クレーン装置１０の利便性が高くなる。検出動作では、モータを動作させてブーム１２を駆動するときに必要なセンサを流用している。このため、クレーン装置１０の制御系の構成を簡略に保つことができる。
【００７２】
荷物の重量が均一であれば、検出動作は最初の荷物を搬送する前に行えば足りる。２つ目以降の荷物の搬送を開始する際には、重量検出ボタン７３に替えて、連続搬送ボタン７５が操作される。連続搬送ボタン７５が操作されると、制御装置６０は、ハンドアクチュエータ１３ｂを駆動してハンド本体１３ａに当該荷物を把持させる。次に、シリンダ３１の推力の目標値を記憶している検出値に切り換え、シリンダ３１の推力が検出値で維持されるようにサーボ弁３７を制御する。これにより、荷物がパレット等から垂直抗力を受けなくなるまで上昇する。
【００７３】
教示モードでは、教示点を適宜設定しつつ、操縦モードと同様にしてブーム１２及びハンド１３を操作すればよい。切換スイッチ７１で自動モードが選択されると、制御装置６０は、教示モードで作成されたプログラムに従ってブーム１２及びハンド１３を制御し、それにより荷役作業が自動的に行われる。
【００７４】
本実施形態によれば、入力点６ｂに作用する鉛直負荷が鉛直負荷支持装置３０によって支えられる。そのため、第１及び第２モータ４１，５１は、出力点６ｃに作用する重量負荷を補償する必要がない。なお、ブーム１２の自重負荷はブーム自重負荷支持装置１７で支えられるので、第１及び第２モータ４１，５１は、ブーム１２の自重負荷を補償する必要もない。第１及び第２モータ４１，５１は、第１及び第２アーム１，２を加速又は減速させるため、駆動力伝達部４４，５４及び枢着部で生じる摩擦力（例えば、軸受の転がり摩擦など）を補償するために必要なトルクを負担する。可搬重量を大きくしたい場合には、鉛直負荷支持装置３０がその分大きな推力を発生可能に構成すればよく、第１及び第２モータ４１，５１の容量を大きくしなくてもよい。したがって、第１及び第２モータ４１，５１の容量を小さくすることと、可搬重量を大きくすることとを両立することができる。
【００７５】
ブーム１２にパンタグラフ機構を採用しているので、鉛直負荷支持装置３０の推力が一定であっても、第１及び第２モータ４１，５１は入力点６ｂに作用する鉛直負荷を負担しなくて済む。このため、鉛直負荷支持装置３０の推力を第１及び第２アーム１，２の姿勢に応じて変えるような複雑な制御を行わなくても、第１及び第２モータ１，２を小型化することができる。したがって、推力制御を簡略化することと、第１及び第２モータ１，２を小さくすることとを両立することができる。
【００７６】
第１及び第２モータ４１，５１は第１及び第２支軸４２，５２を回転駆動するので、駆動力伝達部４４，５４に、ラック及びピニオンのような運動変換機構は不要である。したがって、ハイブリッド型のクレーン装置を提供するに際し、駆動力伝達部４４，５４の構造を簡素化することができる。
【００７７】
次に、クレーン装置１０のハンドクレーン機能について説明する。切換スイッチ７１での操作によりハンドクレーンモードが選択されると、第１及び第２クラッチ４６，５６が解放状態になり且つ操縦レバー７２からの動作指令が無効となる。このように、切換スイッチ７１は、第１クラッチ４６及び第２クラッチ５６を解放する指令を与える解除スイッチとして機能する。
【００７８】
クラッチ４６，５６が解放されることで、第１及び第２支軸４２，５２はモータ４１，５１からの制動力を受けなくなる。このため、作業者は、アーム１，２を自力で揺動させることができ、それによりハンド１３及びこれに把持された荷物を移動させることができるようになる。クラッチ４６，５６の出力要素は変速機を介さず支軸４２，５２と接続されている。このため、作業者は、駆動力伝達部４４，５４の摩擦抵抗を補償しなくてよく、ブーム１２を軽快に手動操作することができる。
【００７９】
ハンド１３に荷物を把持させる際には、上記同様に重量検出ボタン７３又は連続搬送ボタン７５が操作される。ハンド１３から荷物を放す際には、上記同様に荷物解放ボタン７４が操作される。作業者が鉛直成分を含む方向に出力点６ｃを移動させようとすると、制御装置６０は、上記同様に、シリンダ３１の推力が一定の値（空把持期間においては最小推力値、荷物把持期間においては記憶されている検出値）に維持されるように推力調整装置３５のサーボ弁３７を制御する。これにより、ハンドクレーンモードにおいても、鉛直負荷支持装置３０が出力点６ｃに作用する重量負荷とバランスする推力を発生し、それにより入力点６ｂの鉛直負荷が支えられる。
【００８０】
［第２実施形態］
図５は第２実施形態に係るクレーン装置１１０の側面図である。第１実施形態と同様の構成については詳細説明を省略し、第１実施形態との相違を中心に説明する。
【００８１】
第２実施形態に係るクレーン装置１１０は、二つ溝式のパンタグラフ型である。基台１１１は、鉛直ガイド溝１１１ａ及び水平ガイド溝１１１ｂの２つのガイド溝を有する。第１アーム１の基端は基台１１１に直接枢支されていない。替わりに、第１アーム１の基端は枢着部１０５ａで下リンク１１９の一端と枢支され、下リンク１１９の他端は枢着部１０５ｇで第１サイドリンク１４の下端と枢支される。枢着部１０５ａ，１０５ｇは鉛直ガイド溝１１１ａに受容され、そのため下リンク１１９は鉛直に延在した状態で保持される。下リンク１１９は、第１アーム１、第１サイドリンク１４及び中間板１５と平行リンク機構を構成する。枢着部５ｅは、水平ガイド溝１１１ｂに受容されている。
【００８２】
本実施形態に係るブーム自重負荷支持装置１１７は、シリンダ１１７ａである。シリンダ１１７ａは、第１アーム１の枢着部１０５ａからの延長部１ａに下向きの推力を付与し、その推力でブーム１１２の自重負荷とバランスをとる。自重負荷は一定であるので、シリンダ１１７ａは、第１アーム１の姿勢に応じてロッド１１７ｂを伸縮させつつ、自重負荷とバランスするために必要な一定の推力を発生する。このように、カウンタウェイトでなくともブーム１２の自重負荷を支えることは可能である。
【００８３】
枢着部１０５ａは鉛直ガイド溝１１１ａにより鉛直方向の移動を許容且つ案内される。枢着部５ｄは水平ガイド溝１１１ｂにより水平移動を許容且つ案内される。出力点６ｃに鉛直下向きの重量負荷が作用すると、枢着部１０５ａ並びにこれに連結された下リンク１１９及び枢着部１０５ｇが上向きに移動しようとする。鉛直負荷支持装置１３０は枢着部１０５ａに下向きの推力を付与し、その推力で出力点６ｃに作用する重量負荷とバランスをとる。本実施形態でも鉛直負荷支持装置１３０はシリンダ１３１で構成され、シリンダ１３１は枢着部１０５ａの上に配置されており、推力の向きはシリンダ１３１のロッド１３２の伸長方向と同じである。本実施形態でも、ブーム１１２を駆動するモータ１４１，１５１が出力点６ｃに作用する重量負荷を負担しなくてもよいので、モータ１４１，１５１を小型化することとクレーン装置１１０の可搬重量を大きくすることとを両立することができる。
【００８４】
第１支軸１４２は枢着部１０５ａを構成し、第１アーム１に固定され、同じく枢着部１０５ａを構成する下リンクに設けられた第１軸受１４３（図６参照）に回転可能に支持される。第１モータ１４１が動作すると第１支軸１４２が回転駆動され、それにより第１アーム１及び第１リンク３の姿勢が変わる。第２支軸１５２は枢着部５ｄを構成し、第２リンク４に固定され、同じく枢着部５ｄを構成する第１リンク３の基端に設けられた第２軸受１５３（図６参照）に回転可能に支持される。第２モータ１５１が動作すると第２支軸１５２が回転し、それにより第２リンク４及び第２アーム２の姿勢が変わる。
【００８５】
基台１１１は、荷役作業場に設置される土台部１２１と、土台部１２１に対して鉛直の軸線周りに回転可能な旋回部１２２とを有する。前述のガイド溝１１１ａ，１１１ｂ、ブーム自重負荷支持装置１１８及び鉛直負荷支持装置１３０は旋回部１２２に設けられる。
【００８６】
ブーム１１２は、第２アーム２の先端に設けられてブーム１１２の先端部を形成する手首部１８０を有し、ハンド１３は手首部１８０に設けられる。第２アーム２の先端は枢着部１０５ｆで第１手首部材１８１に枢支される。この枢着部１０５ｆの軸線が、パンタグラフ機構の出力点６ｃを構成する第２点を成している。第２サイドリンク１６の下端は第１手首部材１８１に枢支されており、第１手首部材１８１は、第２アーム２、第２サイドリンク１６及びクランク板１５と共に平行リンク機構を構成する。第２手首部材１８２は第１手首関節１８４を介して第１手首部材１８１に対して第１手首軸線Ｓ周りに回転可能に連結される。第３手首部材１８３は第２手首関節１８５を介して第２手首部材１８２に対して第２手首軸線Ｂ周りに回転可能に連結される。ハンド１３は、第３手首関節１８６を介して第３手首部材１８２に対して第３手首軸線Ｔ周りに回転可能に連結される。第１手首軸線Ｓは平行リンク機構の作用によりアーム１，２の姿勢に関わらず鉛直に保たれる。第２手首軸線Ｂは、第１手首軸線Ｓと直交しておりアーム１，２の姿勢に関わらず水平に保たれる。第３手首軸線Ｔは第２手首軸線Ｂと直交する。
【００８７】
クレーン装置１１０は、ブーム旋回モータ１９１と、手首関節１８４〜１８６それぞれに対応する手首モータ１９２〜１９４とを備える。ブーム旋回モータ１９１は、旋回部１２２を土台部１２１に対して回転駆動する。手首旋回モータ１９２は、第２手首部材１８２を第１手首部材１８１に対して第１手首軸線Ｓ周りに旋回駆動する。手首屈曲モータ１９３は、第３手首部材１８３を第２手首部材１８２に対して第２手首軸線Ｂ周りに屈曲駆動する。手首捻転モータ１９４は、ハンド１３を第３手首部材１８３に対して第３手首軸線Ｔ周りに捻転駆動する。本実施形態では、手首部１８０が３つの手首関節１８４〜１８６を有するが、手首関節の個数は特に限定されない。
【００８８】
旋回部１２２が回転すると、ブーム１２２全体及びハンド１３が水平旋回する。よって、ハンド１３の可動域が大きく拡がり、荷役作業の利便性が向上する。また、ハンド１３が３つの手首関節１８４〜１８６を有する手首部１８０に設けられるので、ハンド１３の位置及び姿勢を微細に調整することができ、荷役作業の利便性が向上する。
【００８９】
クレーン装置１１０は、手首部１８０の自重負荷を支えるための手首負荷支持装置１８７を備える。手首負荷支持装置１８７は、手首部１８０のうちモータ１４１，１５１，１９１〜１９４の動作に関わらず水平姿勢に保たれる水平部１８８に設けられる。ここで「水平姿勢に保たれる」は、水平面を成す直交２軸周りの姿勢が一定であることをいう。本実施形態では、第１及び第２手首部材１８１，１８２が水平部１８８を構成する。
【００９０】
本実施形態に係る手首負荷支持装置１８７は、シリンダ１８７ａである。シリンダ１８７ａは、水平部１８８に下向きの推力を付与し、その推力で手首部１８０の自重負荷とバランスをとる。自重負荷は一定であり水平部１８８は水平姿勢に保たれるので、シリンダ１８７ａは自重負荷とバランスするために必要な一定の推力を発生する。手首負荷支持装置１８７を設けることで、手首部１８０を駆動するモータ１９２〜１９４が手首部１８０の自重負荷を負担しなくてもよくなり、これらモータ１９２〜１９４を小さくすることができる。
【００９１】
図６は図５に示すクレーン装置１１０の構成を示すブロック図である。図６に示すように、制御装置１６０はモータ１９１〜１９４の動作を制御する。操縦レバー１７２は、これらモータ１９１〜１９４の動作指令を与えることができるように構成される。推力調整装置１３５は、鉛直負荷支持装置１３０のシリンダ１３１、ブーム自重負荷支持装置１１７のシリンダ１１７ａ及び手首負荷支持装置１８７のシリンダ１８７ａの推力を調整するように構成され、制御装置１６０はこれら支持部１１７，１３０，１８７の推力が一定に維持されるように推力調整装置１３５を制御する。なお、図６には図示省略するが、各シリンダ１１７ａ，１３１，１８７ａに対応して推力センサが設けられている。
【００９２】
第１駆動力伝達部１４４は第１クラッチ４６（図１参照）を有しない。第１駆動力伝達部１４４は第１減速機１４５を備え、第１減速機１４５の出力はクラッチを介さず第１支軸１４２に入力される。第１減速機１４５は第１実施形態と同様に第１支軸１４２と同軸状に配置されている。第１減速機１４５は出力回転可能である。なお、第１伝達機構４８は、第１減速機１４５よりも下流で動力を取り出す。第２駆動力伝達部１５４及び第２減速機１５５も第１駆動力伝達部１４４及び第１減速機１４５と同様である。ブーム旋回モータ１９１の動力を伝達する駆動力伝達部についても同様に構成される。
【００９３】
切換スイッチ７１が操作されてハンドクレーンモードが選択されると、制御装置１６０は、第１モータ１４１、第２モータ１５１及びブーム旋回モータ１９１のサーボを停止する。このように切換スイッチ７１は、モータ１４１，１５１，１９１のサーボを停止する指令を与える解除スイッチとして機能する。このサーボの停止により、作業者は軽快にブーム１１２を操作することができる。
【００９４】
［変形例］
上記実施形態は一例であり、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、第１及び第２実施形態では、入力点６ｂが支点６ｂと出力点６ｃの間に位置するパンタグラフ機構をブームに採用したが、支点６ｂが入力点６ｂと出力点６ｃとの間に位置して入力点６ｂの移動方向と出力点６ｃの移動方向とが基台２から見て反対方向となる、所謂逆パンタグラフ機構をブームに採用してもよい。詳細図示を省略するが、この場合、第１リンクと第２リンクとの連結点が支点として基台に枢軸され、第１アームの基端部における第１点が入力点を構成し、第２アームの先端部における第２点が出力点を構成する。
【００９５】
第２アーム２は、枢着部５ｃ，５ｆ間に関節を有していてもよい。このとき、関節の軸線が枢着部５ｃ，５ｆを結ぶ直線上に位置させれば、パンタグラフ機構は崩されない。
【００９６】
鉛直負荷支持装置３０，１３０が流体シリンダ機構で構成されるとしたが、ボールねじを回転駆動する負荷支持モータで構成されてもよい。この場合、ボールねじに螺合するナット又はこれを入力点６ｂに連結する連結部材に鉛直方向の負荷を検出するロードセルを設け、このロードセルの入力を利用することで、上記実施形態と同様にして検出動作及び推力調整の制御を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、パンタグラフ型且つハイブリッド型のクレーン装置に用いると有益である。
【符号の説明】
【００９８】
１  第１アーム
２  第２アーム
３  第１リンク
４  第２リンク
５ａ〜ｆ，１０５ａ，１０５ｆ，１０５ｇ  枢着部
６ａ  支点    ６ｂ  入力点    ６ｃ  出力点
１０，１１０  クレーン装置
１１，１１１  基台
１２，１１２  ブーム
１３  ハンド
１８，１１８  ブーム自重負荷支持装置
３０，１３０  鉛直負荷支持装置
３１，１３１  シリンダ
３２，１３２  ロッド
３９  推力センサ
４１，１４１  第１モータ        ５１，１５１  第２モータ
４２，１４２  第１支軸          ５２，１５２  第２支軸
４４，１４４  第１駆動力伝達部  ５４，１５４  第２駆動力伝達部
４５，１４５  第１減速機        ５５，１４５  第２減速機
４６  第１クラッチ              ５６  第２クラッチ
４７  第１検出軸                ５７  第２検出軸
４８  第１伝達機構              ５８  第２伝達機構
４９  第１エンコーダ            ５９  第２エンコーダ
６０，１６０  制御装置
６５  警報装置
７０，１７０  操作装置
７１  切換スイッチ（解除スイッチ）
１８０  手首部
１８４〜１８６  手首関節
１８７  手首負荷支持装置
１８８  水平部
１９２〜１９４  手首モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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