(57)【要約】【課題】振動現象が発生しにくいエアバランス装置を得る。【解決手段】被搬送体１を昇降させるシリンダ２の作用室８に接続した給排流路１０の圧力を、被搬送体１の重量に拮抗する圧力に調圧し、シリンダ２の作用力と被搬送体１の重量とを釣り合わせる。その際、支点ピン１８の廻りに揺動可能に支持した梃子部材１２にシリンダ２を取り付けて変位可能に支持した。そして、シリンダ２を変位方向に付勢するばね２２を備えた付勢力機構２０を設ける。また、シリンダ２の変位に応じてパイロット圧を可変する空気マイクロメータ機構５８からのパイロット圧に応じて、給排流路１０の圧力を増減するハイリリーフ減圧弁４２を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搬送体を昇降させるシリンダの作用室に接続した給排流路の圧力を、前記被搬送体の重量に拮抗する圧力に調圧し、前記シリンダの作用力と前記被搬送体の重量とを釣り合わせるエアバランス装置において、
前記シリンダを変位可能に支持すると共に、前記シリンダを前記変位方向に付勢するばねを備えた付勢力機構を有し、
前記シリンダの変位に応じてパイロット圧を可変する空気マイクロメータ機構からの前記パイロット圧に応じて、前記給排流路の圧力を増減する減圧弁を設けたことを特徴とするエアバランス装置。
【請求項２】
支点ピンの廻りに揺動可能に支持した梃子部材に前記シリンダを取り付けて変位可能に支持したことを特徴とする請求項１記載のエアバランス装置。
【請求項３】
前記シリンダを前記被搬送体の昇降方向に摺動可能な摺動軸に前記シリンダを取り付けて変位可能に支持したことを特徴とする請求項１記載のエアバランス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被搬送体の荷重とシリンダへの供給圧力とを拮抗させて、被搬送体を吊下げるエアバランス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特許文献１や特許文献２にあるように、被搬送体の荷重とシリンダへの供給圧力とを拮抗させて、被搬送体を吊下げるエアバランス装置が提案されている。例えば、図７に示すように、支点ピン２００に支持した梃子部材２０２に被搬送体２０４を吊下げたシリンダ２０６を取り付ける。また、梃子部材２０２に被搬送体２０４の荷重と同方向の作用力を付与する復元力機構２０８を設けると共に、被搬送体２０４の荷重と復元力機構２０８の作用力とに対して釣り合う作用力を梃子部材２０２に付与する付勢力機構２１０を設ける。
【０００３】
そして、シリンダ２０６の作用室２１２に給排流路２１４を介して圧力調整弁２１６を接続する。復元力機構２０８の制御室２１８は、給排流路２１４とフィードバック流路２２０を介して接続されている。被搬送体２０４を吊下げた状態で、支点ピン２００の廻りのトルクが釣合うように、付勢力機構２１０に供給される空気圧が減圧弁２２２で調整される。
【０００４】
被搬送体２０４を上昇させる際には、被搬送体２０４、シリンダ２０６等を持ち上げる。これにより、梃子部材２０２が支点ピン２００の廻りに揺動し、ロッド２２４を介して給気弁体２２５が開かれて、圧力源２２６と給排流路２１４とが接続され、作用室２１２に圧縮空気が供給される。よって、被搬送体２０４が上昇する。
【０００５】
一方、被搬送体２０４を下降させると、梃子部材２０２が支点ピン２００の廻りに揺動し、ロッド２２４を介して排気弁体２２７が開かれる。よって、大気中と給排流路２１４とが連通されて、作用室２１２の圧力が低下し、被搬送体２０４が下降する。
【０００６】
【特許文献１】特願２０００−１３００５２
【特許文献２】特願２０００−３１０５７９
【０００７】
【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、被搬送体２０４の重量と、復元力機構２０８の作用力と、付勢力機構２１０の作用力とがバランスしている静止状態で、作業者が手で被搬送体２０４を急激に下降させると、排気弁体２２７が開きすぎて、フィードバック流路２２０により制御室２１８の圧力が大きく下がり、付勢力機構２１０により被搬送体２０４が上昇する。上昇し過ぎると、給気弁体２２５が開き、制御室２１８の圧力が上昇し、被搬送体２０４が下降する。作用力がバランスして収束するまで、被搬送体２０４が振動した状態となる。
【０００８】
即ち、被搬送体２０４に対し、フィードバック機構を有し、その目標値（被搬送体２０４の重量）に振動曲線を画きながら追従していく。この振動曲線は、減衰率によるが、エアバランス装置において、被搬送体２０４を着地させるときは、特に、スムーズな動きが必要であるので、このようなフィードバック機構による振動（脈動）現象の発生は問題となる。
【０００９】
本発明の課題は、安価な方法で、振動現象が発生しにくいエアバランス装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
被搬送体を昇降させるシリンダの作用室に接続した給排流路の圧力を、前記被搬送体の重量に拮抗する圧力に調圧し、前記シリンダの作用力と前記被搬送体の重量とを釣り合わせるエアバランス装置において、
前記シリンダを変位可能に支持すると共に、前記シリンダを前記変位方向に付勢するばねを備えた付勢力機構を有し、
前記シリンダの変位に応じてパイロット圧を可変する空気マイクロメータ機構からの前記パイロット圧に応じて、前記給排流路の圧力を増減する減圧弁を設けたことを特徴とするエアバランス装置がそれである。
【００１１】
支点ピンの廻りに揺動可能に支持した梃子部材に前記シリンダを取り付けて変位可能に支持した構成としてもよい。あるいは、前記シリンダを前記被搬送体の昇降方向に摺動可能な摺動軸に前記シリンダを取り付けて変位可能に支持した構成としてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は被搬送体で、シリンダ２に吊下げ支持されている。シリンダ２のシリンダチューブ４にはピストン６が摺動可能に挿入されている。シリンダチューブ４とピストン６とにより形成された作用室８に圧縮空気が供給されると、ピストン６を上昇させる作用力が働くように構成されている。また、ピストン６と一体のロッド６ａにはフック９が取り付けられており、このフック９に被搬送体１を吊り下げることができるようにされている。作用室８には、給排流路１０の一端が接続されている。
【００１３】
シリンダ２のシリンダチューブ４は、梃子部材１２の一端に、ピン１４を介して揺動可能に取り付けられている。梃子部材１２は天井等に取り付けられた支持部材１６に支点ピン１８を介して揺動可能に取り付けられている。支持部材１６には、支点ピン１８を間にして、シリンダ２と反対側に、付勢力機構２０が設けられている。付勢力機構２０は、支持部材１６と梃子部材１２との間に設けられたばね２２を備えている。ばね２２は被搬送体１やシリンダ２の重量による支点ピン１８廻りのトルクと反対方向のトルクを生じるように配置されている。
【００１４】
また、本実施形態では、付勢力機構２０は、支持部材１６に組み込まれた付勢シリンダ２４を備えている。付勢シリンダ２４は、支持部材１６に形成された摺動孔２６に摺動可能に挿入されたピストン２８を備え、ピストン２８と一体に形成されたロッド３０が梃子部材１２に向かって突出されており、ロッド３０の先端が梃子部材１２に接触されている。
【００１５】
付勢シリンダ２４は、作用室３２に供給される圧縮空気圧の作用により、支点ピン１８の廻りにトルクを発生させ、その方向はばね２２と同方向となるように構成されている。作用室３２には、圧力流路３４が接続されており、圧力流路３４には、設定圧用減圧弁３６が介装されている。作用室３２と設定圧用減圧弁３６との間の圧力流路３４には、大気中と連通した排気流路３８が接続されており、排気流路３８には絞り４０が介装されている。
【００１６】
一方、給排流路１０には、エアパイロット形のハイリリーフ減圧弁４２が介装されており、給排流路１０は、圧力流路３４が接続された後、供給圧用減圧弁４４を介して空気圧源４６に接続されている。
梃子部材１２には、ノズル孔４８が形成されており、ノズル孔４８には、ハイリリーフ減圧弁４２よりも空気圧源４６側の給排流路１０に接続された測定流路５０が連通されている。測定流路５０には絞り５２が介装されると共に、ノズル孔４８と絞り５２との間の測定流路５０にはパイロット流路５４の一端が接続されている。パイロット流路５４の他端はハイリリーフ減圧弁４２のパイロットポートにパイロット圧として導入されように接続されている。
【００１７】
ハイリリーフ減圧弁４２は、パイロット流路５４を介して導入されるパイロット圧に応じて、給排流路１０を介して作用室８に供給される空気圧を減圧するものであり、リリーフ流量が大きく、パイロット圧の変化に応じて、作用室８から急速に排気できる構成のものである。パイロット圧が減少すると、作用室８の圧力が低下し、パイロット圧が増加すると、作用室８の圧力が高くなる。
【００１８】
ノズル孔４８は、支点ピン１８に対して、梃子部材１２にシリンダ２と同じ側に設けられており、しかも、支持部材１６に向かって、圧縮空気を噴出するように形成されている。支持部材１６にはノズル孔４８に対向して、揺動部材５６がピン５８の廻りに揺動可能に支持されている。
【００１９】
揺動部材５６には、ノズル孔４８に対向して、平坦面５６ａが形成されており、梃子部材１２にも、ノズル孔４８の周囲には平坦面１２ａが形成されている。本実施形態では、測定流路５０、絞り５２、ノズル孔４８、揺動部材５６により空気マイクロメータ機構５８が構成されている。
【００２０】
被搬送体１の重量、付勢力機構２０の付勢力の関係が下記（１）式を満たすように設定される。
Ｗ×ａ＝Ｚ×ｂ＋ｐ×Ｂ×ｃ  …  （１）
ここで、Ｗは被搬送体１とシリンダ２との合計重量であり、ａは支点ピン１４と支点ピン１８との距離である。Ｚはばね２２の付勢力であり、ｂは支点ピン１８とばね２２の中心との距離である。ｐは作用室３２内の圧力であり、Ｂはピストン２８の受圧面積であり、ｃは支点ピン１８とロッド３０の中心との距離である。
【００２１】
ばね２２の付勢力Ｚは、ばね定数をｋ、たわみ量をｘとすると、下記（２）式が成立する。尚、ばね定数ｋは、振動し難くするために、大きな値とすることが好ましい。
Ｚ＝ｋ×ｘ  …  （２）
ばね２２のたわみ量ｘのとき、空気マイクロメータ機構５８の両平坦面１２ａ，５６ａの隙間をｌとすると、絞り５２と隙間ｌとに応じて測定流路５０に圧力が発生する。ハイリリーフ減圧弁４２のパイロットポートに入るパイロット圧をＰとすると、ハイリリーフ減圧弁４２の二次側から大容量の圧力Ｐの圧縮空気が作用室８に供給される。ピストン６の受圧面積をＡとし、被搬送体１の重量をｗとすると、下記式（３）が成り立つ。
【００２２】
ｗ＝Ａ×Ｐ  …  （３）
付勢力機構２０の付勢力（Ｚ×ｂ＋ｐ×Ｂ×ｃ）が増加すると、隙間ｌが減少し、パイロット圧Ｐが増大する。付勢力が減少すると隙間ｌが増加し、パイロット圧Ｐが減少する。前記（３）式が成立するように、設定圧用減圧弁３６の圧力ｐを設定する。圧力ｐは、複数の減圧弁を設け、セレクト弁等によったり、電空減圧弁等により複数の値に種々の被搬送体１の重量に対応するようにしてもよい。
【００２３】
ばね２２の位置は、前述した場合に限らず、図１に破線で示すように、支点ピン１８に対して、シリンダ２と同じ側にあってもよい。そのときには、付勢力をＺ’とすると、下記（１’）式が成立する。
Ｗ×ａ＋Ｚ’×ｂ’＝ｐ×Ｂ×ｃ  …  （１’）
次に、前述した本実施形態のエアバランス装置の作動について説明する。
【００２４】
まず、前述した式（１）〜（３）が成立するように、シリンダ２に被搬送体１を吊下げた状態で、設定圧用減圧弁３６を調整して、空気マイクロメータ機構５８の隙間をｌとする。
次に、被搬送体１を手で上方へ力を加えると、空気マイクロメータ機構５８の隙間ｌが小さくなり、ハイリリーフ減圧弁４２のパイロットポートへのパイロット圧Ｐが高くなり、作用室８への供給圧力Ｐが上昇し、被搬送体１が上昇する。手を離せば、前述した式（１）〜（３）が成立する圧力Ｐとなって、被搬送体１は停止する。
【００２５】
そして、被搬送体１を手で下方へ力を加えると、空気マイクロメータ機構５８の隙間ｌが大きくなり、パイロット圧Ｐが低くなり、作用室８への供給圧力Ｐが低下し、被搬送体１は下降する。手を離せば、前述した式（１）〜（３）が成立する圧力Ｐとなって、被搬送体１は停止する。
【００２６】
空気マイクロメータ機構５８を用いることにより、僅かな変位で作用室８の圧力を急速に可変できるので、被搬送体１を上下に急速に移動した際の振動現象の発生を抑制できる。特に、被搬送体１を着地させる際、被搬送体１を容易に着地させることができる。
【００２７】
次に、前述した第１実施形態と異なる第２実施形態のエアバランス装置について図２によって説明する。尚、第１実施形態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。以下同様。
第２実施形態では、第１実施形態と付勢力機構２０が異なり、第２実施形態の付勢力機構７０は、ばね７２のみを用いた構成で、支持部材７４の一端に調整ねじ７６が螺入されている。そして、調整ねじ７６の先端と梃子部材７８との間にばね７２が配置されている。この場合、前述した式（１）〜（３）は下記のようになる。
【００２８】
Ｗ×ａ＝Ｚ×ｂ  …  （１ａ）
Ｚ＝ｋ×ｘ  …  （２）
ｗ＝Ａ×Ｐ  …  （３）
調整ねじ７６を調整して、前記（１ａ）（２）（３）式が成立するように調整すれば、第１実施形態と同様の動作をする。
【００２９】
次に、第３実施形態のエアバランス装置について、図３によって説明する。第３実施形態のエアバランス装置では、シリンダチューブ４と摺動軸８０とをピン８２を介して連結し、摺動軸８０を天井等に取り付けた支持部材８４に上下方向に摺動可能に装着している。
【００３０】
支持部材８４には、摺動孔８６が形成されており、摺動孔８６はダイヤフラム８８により上側の収納室９０と下側の作用室９２とに上下に仕切られている。摺動軸８０は収納室８６内にまで延出されており、更に、摺動軸８０の上端が径方向に、円板状に突出されて、ダイヤフラム８８に載置されている。
【００３１】
作用室９２には、前述した設定圧用減圧弁３６が介装された圧力流路３４が接続されている。収納室９０には、複数個のばね９４が収納されて、摺動軸８０を下方に付勢している。上下方向の力の釣合では、下記（１ｂ）式が成立し、（２）（３）式は第１実施形態と同様である。尚、ｎはばね９４の個数を示す。第２実施形態では、ばね９４、ダイヤフラム８８、作用室９２、圧力流路３４が付勢力機構９５を構成している。
【００３２】
Ｗ＝ｐ×Ｂ−Ｚ  …  （１ｂ）
Ｚ＝ｎ×ｋ×ｘ  …  （２）
ｗ＝Ａ×Ｐ  …  （３）
支持部材８４には測定流路５０に接続されたノズル孔９６が設けられており、ノズル孔９６からの圧縮空気は、摺動軸８０の上端面に噴射されるように構成されて、空気マイクロメータ機構５８が構成されている。第３実施形態の場合でも、前述した第１実施形態と同様に動作する。
【００３３】
次に、第４実施形態のエアバランス装置について図４によって説明する。
第４実施形態では、シリンダチューブ４と摺動軸１００とがピン１０２を介して連結されている。天井等に取り付けられた支持部材１０４には、下方に向かって開口した収納孔１０６が形成されており、収納孔１０６には、キャップ１０８が螺入されている。
【００３４】
摺動軸１００は、キャップ１０８を貫通して、収納孔１０６内に挿入されており、摺動軸１００の上端は、径方向に突出されて鍔部１００ａが形成されている。鍔部１００ａとキャップ１０８との間にはばね１１０が設けられて、摺動軸１００を上方に付勢している。ばね１１０の付勢力が、被搬送体１とシリンダ２との重量に釣合うように、キャップ１０８が調整される。尚、ばね１１０、キャップ１０８が付勢力機構１１１を構成する。
【００３５】
支持部材１０４には、収納孔１０６と連通すると共に、摺動軸１００と同軸上で開口したノズル孔１１２が形成されており、ノズル孔１１２は測定流路５０に接続されている。ノズル孔１１２からの圧縮空気は、摺動軸１００の上端面に噴射されるように構成されて、空気マイクロメータ機構５８が構成されている。
【００３６】
上下方向の力の釣合では、下記（１ｃ）式が成立し、（２）（３）式は第１実施形態と同様である。この第４実施形態の場合でも、前述した第１実施形態と同様に動作する。
Ｗ＝Ｚ  …  （１ｃ）
Ｚ＝ｋ×ｘ  …  （２）
ｗ＝Ａ×Ｐ  …  （３）
次に、第５実施形態のエアバランス装置について図５によって説明する。
【００３７】
第５実施形態では、梃子部材１２０を支持部材１２２に支点ピン１８を介して揺動可能に支持しており、第１実施形態と異なり、支点ピン１８に対して、シリンダ２と付勢シリンダ２４とを同じ側に配置し、ばね２２をこれらに対して支点ピン１８の反対側に配置している。この場合も、ばね２２、付勢シリンダ２４が付勢力機構を構成する。
【００３８】
この場合、前述した第１実施形態の式（１）〜（３）は下記式のようになる。
Ｗ×ａ＝Ｚ×ｂ−ｐ×Ｂ×ｃ  …  （１ｄ）
Ｚ＝ｋ×ｘ  …  （２）
ｗ＝Ａ×Ｐ  …  （３）
設定圧用減圧弁３６を調整して、前記（１ｄ）（２）（３）式が成立するように調整すれば、第１実施形態と同様の動作をする。
【００３９】
次に、第６実施形態のエアバランス装置について図６によって説明する。
第６実施形態では、シリンダチューブ４と摺動軸１３０とがピン１３２を介して連結されている。天井等に取り付けられた支持部材１３４には、収納孔１３６が上下方向に形成されており、収納孔１３６はダイヤフラム１３８により、上側の作用室１４０と下側の収納室１４２とに仕切られている。
【００４０】
摺動軸１３０は、収納孔１３６内にまで挿入されており、収納室１４２内の摺動軸１３０が径方向に突出されて、円板部１３０ａが形成され、円板部１３０ａがダイヤフラム１３８に下側から接触されている。また、収納室１３６には、複数のばね１４４が配置され、円板部１３０ａを上方に向かって付勢している。
【００４１】
作用室１４０には、前述した設定圧用減圧弁３６が介装された圧力流路３４が接続されている。上下方向の力の釣合では、下記（１ｆ）式が成立し、（２）（３）式は第１実施形態と同様である。尚、ｎはばね１４４の個数を示す。第６実施形態では、ばね１４４、ダイヤフラム１３８、作用室１４０、圧力流路３４が付勢力機構１４６を構成している。
【００４２】
Ｗ＝Ｚ−ｐ×Ｂ  …  （１ｆ）
Ｚ＝ｎ×ｋ×ｘ  …  （２）
ｗ＝Ａ×Ｐ  …  （３）
支持部材１３４には測定流路５０に接続されたノズル孔１４８が設けられており、ノズル孔１４８からの圧縮空気は、摺動軸１３０の上端面に噴射されるように構成されて、空気マイクロメータ機構５８が構成されている。第６実施形態の場合でも、前述した第１実施形態と同様に動作する。
【００４３】
以上本発明はこの様な実施形態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。
【００４４】
【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、空気マイクロメータ機構を用いることにより、僅かな変位で作用室の圧力を急速に可変できるので、被搬送体を上下に急速に移動した際の振動現象の発生を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのエアバランス装置の概略構成図である。
【図２】第２実施形態としてのエアバランス装置の概略構成図である。
【図３】第３実施形態としてのエアバランス装置の概略構成図である。
【図４】第４実施形態としてのエアバランス装置の概略構成図である。
【図５】第５実施形態としてのエアバランス装置の概略構成図である。
【図６】第６実施形態としてのエアバランス装置の概略構成図である。
【図７】従来のエアバランス装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１，２０４…被搬送体  ２，２０６…シリンダ
８…作用室            １０…給排流路
１２，７８，１２０，２０２…梃子部材
１８，２００…支点ピン
２０，７０，９５，１１１，１４６…付勢力機構
２４…付勢シリンダ    ３４…圧力流路
３６…設定圧用減圧弁  ４２…ハイリリーフ減圧弁
４４…供給圧用減圧弁  ４６…空気圧源
４８，９６，１１２，１４８…ノズル孔
５０…測定流路        ５２…絞り
５４…パイロット流路
５８…空気マイクロメータ機構
８０，１００，１３０…摺動軸
８８，１３８…ダイヤフラム
２１６…圧力調整弁
【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】
2004189370.tif 000007
【図６】
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【図７】
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