(57)【要約】【課題】  重量の大きな荷重が負荷部に支持されていても水平旋回を駆動力によって行うようにすると共に、アーム流れが生じることのない負荷部を有する水平旋回アームを備えたアーム機構により構成される荷重取扱装置を提供すること。【解決手段】  平行リンク機構などによる関節形アーム機構AMの先端側に、負荷部６を設けた水平旋回するアームを有する荷重取扱装置において、前記負荷部６を有する水平旋回アームHAの回転軸に回転駆動力を与えるモータなどの駆動源10を当該回転軸の近傍に設け、前記負荷部６を前記駆動源10の出力を利用して水平面内で直線移動させるようにしたこと。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行リンク機構などによる関節形アーム機構の先端側に、負荷部を設けた水平旋回するアームを有する荷重取扱装置において、前記負荷部を有する水平旋回アームの回転軸に回転駆動力を与えるモータなどの駆動源を当該回転軸の近傍に設け、前記負荷部を前記駆動源の出力を利用して水平面内で直線移動させるようにしたことを特徴とする負荷部を水平面内で直線移動可能にした荷重取扱装置。
【請求項２】
アーム機構は、その根元側を床側支柱や天井側コラムなどに旋回可能に設けたブラケットに支持させると共に当該アーム機構をブラケットごとモータ等の駆動力によって水平旋回可能に設け、負荷部を有する水平旋回アームの旋回方向と前記アーム機構の水平旋回方向を互に逆方向回転するように制御することにより、前記負荷部を直線的に水平移動させる請求項１の荷重取扱装置。
【請求項３】
水平旋回アームの水平旋回、又は、アーム機構の水平旋回と水平旋回アームの水平旋回とを制御する旋回操作部は、前記アーム機構を昇降させるための昇降操作部の操作ハンドルに併設した請求項１又は２の荷重取扱装置。
【請求項４】
１つの旋回操作部を、ポテンシオメータなどによる２つの機械−電気変換体に機械的に連繋させて設け、前記両機械−電気変換体からの出力を同時に、又は、選択して駆動源の制御部に供給するようにした請求項３のの荷重取扱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端側に水平旋回するアームを備えた関節形のアーム機構を、伸縮，昇降，回転などの運動をさせることにより、前記水平旋回するアーム先端（下端）に設けた負荷部に支持させた荷重（荷物）を、前記負荷部が届く三次元空間の任意の位置に移動させることができると共に、駆動力によって水平面内で直線移動させることを可能に形成した荷重取扱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パントグラフ形の平行なアームや他の形態のアームなどを伸縮自在に接続してなるクレーン状をなす関節形アーム機構を主体に構成した荷重取扱装置は、今や多方面で利用され、簡易な構造のクレーン状関節型補力装置として広く知られている。
【０００３】
上記の荷重取扱装置には、アーム機構の先端側に側面から見て逆Ｌ字状をなすアームを水平旋回可能に設け、該水平旋回アームの下端に負荷部を設けたものがある（特許文献１参照）。負荷部を備えた水平旋回アームは、アーム機構の側面から見た姿勢を変更して負荷部の高さを所望高さに位置付けたところで、当該負荷部を当該アームの水平面内での旋回によって水平移動させ易いように設けたものであるが、問題もある。
【０００４】
即ち、前記負荷部を有する水平旋回アームの旋回は、従来装置では当該装置のオペレータが人力によって行っていたので、負荷部に支持された荷重の重量が大きい場合には相当の労力を必要とし、また、その水平旋回が荷重の慣性によって所望位置で止められない、或は、止めるためにも大きな労力を要するといった問題がある。
【０００５】
更には、アーム機構の姿勢によっては、負荷部に支持した荷重の作用で水平旋回アームが勝手に回り出すという、いわゆるアーム流れ現象も生じて、荷重の取扱い（位置決め）上においても、安全上においても問題となっていた。
【特許文献１】実公平４−１８７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明では、重量の大きな荷重が負荷部に支持されていても水平旋回を駆動力によって行うようにすると共に、アーム流れが生じることのない負荷部を有する水平旋回アームを備えたアーム機構により構成される荷重取扱装置を提供することを、その課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明荷重取扱装置の構成は、平行リンク機構などによる関節形アーム機構の先端側に、負荷部を設けた水平旋回するアームを有する荷重取扱装置において、前記負荷部を有する水平旋回アームの回転軸に回転駆動力を与えるモータなどの駆動源を当該回転軸の近傍に設け、前記負荷部を前記駆動源の出力を利用して水平面内で直線移動させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明は、上記構成において、アーム機構は、その根元側を床側支柱や天井側コラムなどに旋回可能に設けたブラケットに支持させると共に当該アーム機構をブラケットごとモータ等の駆動力によって水平旋回可能に設け、負荷部を有する水平旋回アームの旋回方向と前記アーム機構の水平旋回方向を互に逆方向回転するように制御することにより、前記負荷部を直線的に水平移動させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、平行リンク機構などによる関節形のアーム機構の先端側に、負荷部を設けた水平旋回するアームを有する荷重取扱装置において、前記負荷部を有する水平旋回アームの回転軸に回転駆動力を与えるモータなどの駆動源を、当該水平旋回軸の近傍に設けて荷重取扱装置を構成したので、負荷部を有する水平旋回アームにアーム流れが生じないのみならず、前記負荷部を水平面内で直線的に移動させることができ、従って、関節型の補力装置としてきわめて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明装置の実施の形態例について図により説明する。図１は本発明荷重取扱装置の概要を示す正面図、図２はその平面図、図３は負荷部を有する水平旋回アームの回転機構を説明するための要部の平面図、図４は操作部を説明するための要部の斜視図、図５は負荷部が直線軌跡を描いて移動することを説明するための平面図である。
【００１１】
図１〜図４において、１と２は水平方向において平行な第１アームと第２アーム、３は、前記第１，第２アーム１，２の先端に枢着した垂直向きの連結リンクで、この連結リンク３には水平な向きの第３アーム４が、当該リンク３と平行な垂直軸4aの回りに回転自在に設けられており、この第３アーム４の先端に、下端に負荷部６を有する垂直向きの第４アーム５が設けられている。
【００１２】
第４アーム５の下端部に形成される負荷点には、フックや掴み具などによる荷重の負荷部６が設けられると共に、アーム機構を昇降動作させるためボックス状の操作部７が設けられている。一方、上記の第１，第２アーム１，２の後端側は、地上Ｇなどに立設された支柱Ｐの上端や天井側か吊下したポスト（図示せず）の下端に設けたアーム機構の昇降のためのモータを始めとする駆動機構８を具備したブラケット９に、垂直面内で上，下揺動できるように取付けられ、かつ、前記駆動機構８の出力端に連繋されている。
【００１３】
上記構成によって、第１，第２アーム１，２と連結リンク３によりアーム機構AMの一例に形成され、このアーム機構AMの先端側、ここでは連結リンク３に、負荷部６及び操作部７を具備したアーム４，５による逆Ｌ字状の水平旋回アームHAが垂直軸4aの回りに回転自在に取付けられ、前記アーム機構AMの根元側が支柱Ｐに旋回自在に設けたブラケット９に装着されて、本発明を適用する荷重取扱装置の一例が形成されする。
【００１４】
本発明を適用するアーム機構AMは、一例として第１，第２アーム１，２が平面から見て図３に示すように平面内で平行なダブルアームで用いられ、従って、連結リンク３は図３のように左右幅を有する部材で形成されている。そして、第３アーム４の後端は、連結リンク３の前面（図３の左側）に設けた軸受ブラケット3aに垂直軸4aにより結合され、この軸4aの回りに水平回転する。前記水平回転は連結リンク３の後面に設けたモータブラケット3bにモータなどの駆動部10を設け、前記軸4aと駆動部10の出力軸を、一例として歯車4bと10aにより結合することにより、第３アーム４の水平面内の旋回を駆動部10の駆動力によって行うようにしている。また、アーム機構AMを支柱Ｐの上で水平面内旋回させるために、ブラケット９と支柱Ｐの連結部に回転駆動源11を設けている。なお、負荷部６は、図１と図２に１点鎖線で示す範囲がその可動範囲である。
【００１５】
上記の荷重取扱装置における操作部７は、図４に例示するように、ボックス状の操作部本体71の側面に、平面から見てほぼ逆Ｔ字状、或は、略Ｉ字状などをなすレバー状の操作ハンドル72が設けられ、このハンドル72の軸72aに関して図４における正，逆方向の角回転運動、或は、図示しない上，下方向への揺動運動を、一例として前記本体71の内部に設けたポテンシオメータなどによる機械−電気変換手段（図に表われず）によって電気信号に変換し、形成された電気信号に基づいて、前記第１，第２アーム１，２を昇降方向（又は上，下方向）に揺動させる駆動機構８の出力の方向と大きさを制御するようになっている。
【００１６】
本発明の荷重取扱装置では、水平な第３アーム４と垂直なアーム５による水平旋回アームHAとアーム機構AMに互に逆方向の水平旋回をさせると共に、この水平旋回による負荷部６の平面内での直線移動のため、第３アーム４の根元部とアーム機構AM先端の連結部（図３の連結リンク３におけるモータブラケット3b）にモータなどの駆動源10を設けると共に、アーム機構AMの水平旋回のためにブラケット９を水平旋回させるモータなどの駆動源11を設けているので、この駆動源10と11の駆動を、前記操作部７のハンドル72に設けた操作部12により行うようにした。以下この点について説明する。
【００１７】
本発明荷重取扱装置は、負荷部６を上下動させるため、アーム機構AMを駆動機構８により昇降させる点は、従来装置と変わるところがない。しかし、上記の昇降動作によって所望の高さに位置付けられた負荷部６を水平面内で直線軌跡を描くように駆動力によって移動させることができる点が従来装置を大きく異なっている。
因みに、従来装置における負荷部６の水平面内での移動は、操作者が負荷部６を手で支え人力により、アーム機構AMの先端部において、下端に負荷部６を備えた第４アーム５と一体の第３アーム４を水平面内で旋回させていたので、基本的に直線運動するものではなかった。
【００１８】
本発明では、負荷部６を水平面内で直線運動させるため、アーム機構AMを支柱Ｐに関して駆動源11により旋回可能にしてブラケット９に設けると共に、第３アーム４を前記アーム機構AMの先端部において連結軸たる垂直軸4aの回りに駆動源10により旋回可能にし、かつ、アーム機構AMの水平旋回の方向と第３アーム４の水平旋回の方向とを互に逆方向（時計回り方向と反時計回り方向）とすることにより、当該負荷部６の水平面内での直線移動を実現した。
【００１９】
垂直な第４アーム５の下部に設けた負荷部６が任意の垂直面内（可動範囲内で）にあるとき、その負荷部６を支柱６の中心に対し直線的に接近したり離反するように移動させるには、一例として次の構成を採れば良い。即ち、アーム機構AMにおける支柱Ｐの旋回中心から水平旋回アームHAの旋回中心（垂直軸4aの中心）までの距離と、前記軸4aの中心から負荷部６の中心までの距離を等しく形成することにより、アーム機構AMと、水平旋回アームHAと、負荷部６の中心と前記支柱Ｐの中心を結ぶ直線とは２等辺三角形を形成し、かつ、例えばアーム機構AMが支柱Ｐを中心に時計回り方向に旋回する角速度と、このアーム機構AMの上で水平旋回アームHAが軸4aを中心に反時計回り方向へ旋回する角速度とを等しく設定しておけば、第４アーム５下端の負荷部６は元の位置（スタート点）と支柱Ｐの中心を結ぶ直線上を移動することになる。
【００２０】
上記は、負荷部６がスタート点から支柱Ｐに向って直線的に水平面内を移動する例であるが、アーム機構AMを反時計方向に旋回し、水平旋回アームHAを時計方向に旋回させると、負荷部６は支柱Ｐから離れる方向へ直線移動する。
【００２１】
上記の例は負荷部６の水平面内での直線移動を理解し易くするための典型例であるので、本発明装置のアーム機構AMと水平旋回アームHAの長さ並びに旋回速度は、上記例に限られるものではない。また、負荷部６の直線移動もスタート点と支柱Ｐを結ぶ直線上に限られるものではない。スタート点から支柱Ｐとは異なる点に対して直線移動するようにしてもよいのである。いずれにしても、負荷部６に水平面内で直線軌跡を描く移動をさせるには、アーム機構AMと水平旋回アームHAとの旋回方向と旋回速度によって制御される。
【００２２】
次に、上記アーム機構AMの駆動源11と水平旋回アームHAの駆動源10の操作制御の形態例について説明する。
図４において、操作部７のボックス状本体71に設けられた操作ハンドル72は、例えば直径が約30mmφ程度、長さ150mmくらいのパイプ材の中間部を、ボックス状本体71の側面から水平に突出させた回転軸72aに結合して設けられている。そして、このハンドル72をその支持軸72aを中心にして例えば反時計方向に回すと、第１，第２アーム１，２が降下側に揺動し、時計方向に回すと上昇側に揺動するように、軸72aの先端側（本体71の内部）に、ポテンシオメータなどによる機械−電気変換体（図に表れず）が設けられている。
【００２３】
本発明では、図４に示すように上記ハンドル72の先端（図４の左方）に、第３アーム４の水平旋回用の駆動源10を制御するため、水平旋回操作用にダイアル状の操作部12を設けた。この操作部12は、ハンドル72の内部に設けたハンドル72の中心と平行な軸（図示せず）により支持されて正，逆方向に回転自在であり、この支持軸に、駆動源10用のポテンシオメータと駆動源11用のポテンシオメータなどによる２つの機械−電気変換手段（図示せず）を連結している。この２つの変換手段は、夫々が関連する駆動源10と11を、一つの操作部12のどちらか一方への回転によって逆方向に回転させることができるように、前記操作部12の軸に連結されている。
【００２４】
上記構成による水平旋回用操作部12の作用は次の通りである。まず、アーム機構全体の操作部７のハンドル72を手で握ってそのハンドル72を軸72aを中心に時計方向又は反時計方向へ角回転させることによって、アーム機構AMの第１，第２アーム１，２を上方又は下方へ向けて揺動させ、水平旋回アームHAにおける第４アーム５下端の負荷部７を上下動させる。このとき、このハンドル72を握っている手の親指の腹などで、ダイヤル状の操作部12を時計方向又は反時計方向に角回転させる。この正又は逆方向の回転は、ハンドル72の内部に組込まれた２つの機械-電気変換体によって夫々の電気信号に変換され、２つの電気信号に基づいて水平旋回アームHAにおける第３アーム４の水平旋回の駆動源10を正転又は逆転させると同時に、アーム機構AMの水平旋回の駆動源11を逆転又は正転させるので、昇降している水平旋回アームHAを水平面内で時計方向又はその逆方向に旋回させると同時にアーム機構AMを反時計方向又はその逆方向に旋回させ、両運動の合成によって水平旋回アームHAの負荷部６を水平面内で直線移動することになる（図５参照）。
【００２５】
アーム機構AMを上，下動させないときであっても、ダイアル状の上記操作部12を指の腹などで操作し正転側又は逆転側に角回転させれば、上，下方向で静止しているアーム機構AMにおける水平旋回アームHAの第３アーム４とアーム機構AMとを水平面内で、時計方向とその逆方向、又は、反時計方向とその逆方向に回転させることができる。なお、ハンドル72の内部に組込まれた操作部12の操作で作動する２つの機械−電気変換体の出力は、当該ハンドル72に設けた切換スイッチ（図示せず）によって、上記例の同時に出力させる場合のほか、いずれか一方の出力のみをモータ10又は11の制御部に供給するように切換えることができる。この構成を採ると、水平旋回アームHAのみ、又は、アーム機構AMのみいずれか一方の水平旋回をさせることが可能である。
【００２６】
上記例におけるアーム機構AMは、平行リンクをなす第１アーム１と第２アームを備えたものであるが、本発明が適用されるアーム機構は、上記例のものに限られず、非平行なリンクによるアームをブラケットに昇降（上下揺動）自在に設け、当該アームの先端に水平旋回アームHAを回転可能に具備したアーム機構であってもよい。また、アーム機構AMの昇降機構も、モータと歯車列による昇降を始め、モータとチェーンや索体の組合せ、モータと送りネジやラック・ピニオンの組合せ、その他流体圧シリンダやモータシリンダを利用した昇降機構など、どのような昇降機構であっても、本発明の適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は以上の通りであって、アーム機構とその先端部に直結された水平旋回アームを主体とする荷重取扱装置において、前記水平旋回アームとアーム機構とを互に逆方向に同時に水平面内で旋回させるように形成したことにより、水平旋回アームの下端部に設けた負荷部を直線軌跡を描いて移動させることができるようにしたので、この種の補力装置における負荷部の水平移動、特に負荷部の現在位置と支柱の間を、最短距離で直線移動させることが可能になる。また、アーム機構，水平旋回アームとも、水平面内での旋回を駆動力によって行わせるので、駆動源にサーボモータを使用すると、アーム機構と水平旋回アームにサーボロックをかけて静止させることができ、従って、アーム流れが生じないという利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明荷重取扱装置の概要を示す正面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】負荷部を有する水平旋回アームの回転機構を説明するための要部の平面図。
【図４】操作部を説明するための要部の斜視図。
【図５】負荷部が直線軌跡を描いて移動することを説明するための平面図。
【符号の説明】
【００２９】
AM   アーム機構
１    第１アーム
２    第２アーム
３    連結リンク
４    第３アーム
５    第４アーム
HA   水平旋回アーム
６    荷重の負荷部
７    操作部
72    ハンドル
８    駆動機構
９    ブラケット
10    水平旋回アームの旋回駆動源
11    アーム機構の水平旋回駆動源
12    水平旋回用の操作部
【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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