JP6041351B2

JP6041351B2 - 機具類保持用バランサ装置

Info

Publication number: JP6041351B2
Application number: JP2013075740A
Authority: JP
Inventors: 正義石原; 信博石原
Original assignee: 三和技研株式会社
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-04-01
Also published as: JP2013233642A

Description

本発明は、工具や撮影機器等の機具類を保持するために用いる機具類保持用バランサ装置に関する。

製品の生産、組立工程においては、安全性、信頼性、各種規格による品質管理などの要求を満たすために、締付けトルクの大きいエアドライバ、電動ドライバなどが用いられている。エアドライバは圧縮空気を駆動源として用いるものであり、また電動ドライバは電動モータを駆動源として用いるものであり、近年の省エネ、エコなどの観点から、エネルギー効率の高い電動ドライバが主流的になってきている。

また、生産、組立現場では、近年、流れ生産方式からセル生産方式に切り換えるところが多く、このセル生産方式は、作業台上のコンパクトな作業スペースで作業者の手の動く範囲で各種部品の組立作業を行って組立完成するものである。このようなセル生産方式では、電動ドライバなどの作業工具を持った状態で長時間にわたって組立作業を行うことがあり、それ故に、組立作業時の負担を少なくするために、作業工具を保持するための工具保持用バランサ装置が提案され実用に供されている。

例えば、特許文献１には、図１４に示す工具保持用バランサ装置１００が開示されている。この工具用保持用バランサ装置１００は、支柱１０３と、第１平行四辺形リンク機構Ｍ１０と、第２平行四辺形リンク機構Ｍ１１と、工具保持部材１２５とを備え、工具保持部材１２５によって作業工具Ｔが保持される。第１平行四辺形リンク機構Ｍ１０は支柱１０３に対して水平方向へ旋回自在に連結された基部側リンク金具１０６と、基部側リンク金具１０６に対して上下方向に旋回自在に連結された一対の第１アーム１０８，１０９と、第１アーム１０８，１０９が上下方向に旋回自在に連結された中間リンク金具１１６から構成されている。また、第２平行四辺形リンク部材Ｍ１１は、中間リンク金具１１６と、中間リンク金具１１６に対して前後方向（図１４における左右方向）へ旋回自在に連結された一対の第２アーム１１８，１１９と、第２アーム１１８，１１９が前後方向に旋回自在に連結された先端側リンク金具１２６から構成されている。更に、工具保持部材１２５は旋回中心Ｐ１３を中心に水平方向へ旋回自在とされている。

このような構成を有する工具保持用バランサ装置１００では、作業者は作業工具Ｔを把持した状態で基部側リンク金具１０６、第１アーム１０８，１０９、第２アーム１１８，１１９、及び／又は工具保持部材１２５を旋回させることにより、作業工具Ｔを移動させながら所要の作業を行う。しかしながら、作業工具Ｔの移動は、基部側リンク金具１０６や第１アーム１０８，１０９等の旋回の複雑な組み合わせにより行われ、作業工具Ｔをスムーズに移動させるには熟練が必要であり、工具保持用バランサ装置の操作に不慣れな者にとっては使いこなすのが困難であった。

また、工具保持用バランサ装置１００は２つの平行四辺形リンク機構、即ち第１平行四辺形リンク機構Ｍ１１及び第２平行四辺形リンク機構Ｍ１２を備えることから、装置自体が大型化してしまうと共に、生産コストが高いという問題があった。

一方、非特許文献１には、図１５に示す様に、平行四辺形リンク機構の数を減らした工具保持用バランサ装置２００が開示されている。この工具保持用バランサ装置２００は、工具保持用バランサ装置１００と比較して構成がシンプルであるため、製造コストを抑えることができると共に、作業工具Ｔの移動も比較的スムーズに行うことができ、工具保持用バランサ装置の操作に不慣れな者であっても比較的容易に操作できる。

より具体的に、工具保持用バランサ装置２００は、支柱２０３に対して水平方向に旋回自在に連結された基部側リンク金具２０６と、基部側リンク金具２０６に対して水平方向に旋回自在に連結された第１アーム２０８と、第１アーム２０８に対して水平方向へ旋回自在に連結された平行四辺形リンク機構Ｍ２０と、平行四辺形リンク機構Ｍ２０に対して水平方向へ旋回自在に連結された工具保持部材２２５とを備え、工具保持部材２２５により作業工具が保持される。平行四辺形リンク機構Ｍ２０は、中間リンク金具２１６と、先端側リンク金具２２６と、これら中間リンク金具２１６及び先端側リンク金具２２６に対して上下方向へ旋回自在に連結された一対の第２アーム２１８，２１９により構成され、一対の第２アーム２１８，２１９は図１５（ｂ）に実線で示す待機位置から点線で示す作業位置との間で揺動可能とされている。

また、一対の第２アーム２１８，２１９は付勢手段により付勢されており、作業者が作業工具を離すと、一対の第２アーム２１８，２１９は付勢手段の作用によって待機位置に戻るように構成されている。第２アーム２１８，２１９の長手方向長さＬ２１は３００ｍｍ、第１アーム２０８の旋回長さＲ２１は３００ｍｍ、平行四辺形リンク機構Ｍ２０の旋回長さＲ２２は３８２ｍｍ、工具保持部材２２５の旋回長さＲ２３は９５ｍｍである。

特開２０１１−１０５４３７号公報

三和技研株式会社のＷＥＢページで紹介されている商品名「ハンドフリー（型番：ＨＦＡＣー３−１ＤＲ）

工具保持用バランサ装置２００には次のような問題があった。即ち、実際の組立作業は、工具先端部を被組立物の目標点に当接させて行うが、工具先端部の目標点への当接は次のように行われる。まず、一対の第２アーム２１８，２１９を下方へ揺動させることで作業工具を予備位置（例えば、目標点の上方２０ｍｍの位置）まで下降させ、この予備位置において目標点を定める。次に、作業工具を作業位置まで更に下降させて、工具先端部を目標点に当接させる。

しかしながら、作業工具を予備位置から作業位置まで下降させると、これに伴い作業工具は水平方向へも大きく移動してしまう。従って、作業者は、この作業工具の水平方向への移動量を見越した上で目標点を定める必要があり、作業工具を正確に目標点へ移動させるのが難しかった。

また、作業工具を例えば図１５（ａ）に示す位置Ｅ２１から位置Ｅ２２へ移動させる際には、作業者は次のようにして工具保持用バランサ装置２００を操作する必要があった。即ち、作業者はまず、作業工具を把持して、これを手前に引く。すると、工具保持部材２２５が旋回中心Ｐ２４を中心に図中時計周りに旋回する。次に、作業工具を更に手前に引くと、平行四辺形リンク機構Ｍ２０が旋回中心Ｐ２３を中心に図中時計周りに旋回する。その後、作業工具を位置Ｅ２２へ向けて押すと、第１アーム２０８は旋回中心Ｐ２５を中心に図中反時計回りに旋回し、これにより作業工具を位置Ｅ２２へ位置づけることができる。ここで、平行四辺形リンク機構Ｍ２０の旋回角度（旋回量）が足りないと、作業工具を位置Ｅ２２へ向けて押した際に、第１アーム２０８は逆に図中時計回りに旋回してしまい、作業工具を目的の位置Ｅ２２へ移動させることができない。このように、平行四辺形リンク機構Ｍ２０を大きく旋回させる必要があることから、工具保持用バランサ装置２００では作業工具の移動に要する作業者の動作量が大きくなり、その分だけ無駄な動作が多くなり、スムーズな作業が行えなかった。

また、従来より、例えばテーブル等に並べられた多数の物品の記録写真を撮影することが行われており、このような撮影の際における負担を軽減できるバランサ装置に対する要望があった。更に、工具や撮影機材に限らず、調理具や大工道具等、種々の機具類を用いた作業においても同様の要望が存在していた。

本発明の目的は、構成がシンプルで、目標点を容易に定めることができる機具類保持用バランサ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、よりスムーズな作業を実現できる機具類保持用バランサ装置を提供することである。

本発明の請求項１に記載の機具類保持用バランサ装置は、作業者が把持する機具類の先端を目標点に当接させて行う作業において用いられる機具類保持用バランサ装置であって、
実質上垂直に延びるように設けられる支柱と、前記支柱に取り付けられた基部側リンク金具と、前記基部側リンク金具に後端部が第１旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在に連結された一対の第１アームと、前記一対の第１アームの先端部が第２旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在に連結された中間リンク金具と、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結され、作業者が把持する機具類を支持するための機具類支持手段と、を備え、前記基部側リンク金具、前記一対の第１アーム、及び前記中間リンク金具は、平行四辺形リンク機構を構成し、前記一対の第１アームは待機位置と作業位置との間を前記第１旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在であり、前記待機位置は前記作業位置の上方に位置し、前記待機位置において、前記第１アームの先端部は前記第１アームの後端部よりも上方に位置し、前記作業位置において、前記機具類の先端は目標点に当接され、前記一対の第１アームは実質上水平方向に延びることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の機具類保持用バランサ装置は、前記機具類支持手段は、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された第２アームから構成され、前記第２アームの先端部に機具類が取り付けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の機具類保持用バランサ装置は、前記機具類支持手段は、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された第２アームと、前記第２アームの先端部が第４旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された先端側リンク金具と、前記先端側リンク金具に取り付けられた機具類保持部材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の機具類保持用バランサ装置は、前記基部側リンク金具は、前記支柱に対して第５旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結され、前記第３旋回中心から前記第４旋回中心までの距離により規定される前記第２アームの旋回長さは、前記第５旋回中心から前記第３旋回中心までの距離により規定される前記平行四辺形リンク機構の旋回長さよりも短く、前記第４旋回中心から前記機具類保持部材に保持された機具類の中心軸までの距離により規定される前記機具類保持部材の旋回長さは、前記第２アームの旋回長さよりも短いことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の機具類保持用バランサ装置は、前記第１旋回中心から前記第２旋回中心までの距離により規定される前記一対の第１アームの長さは３００ｍｍであり、前記第２アームの旋回長さ及び前記機具類保持部材の旋回長さは、好ましくはそれぞれ１００ｍｍ〜１５０ｍｍ及び５０ｍｍ〜７０ｍｍであり、更に好ましくはそれぞれ１４０ｍｍ及び６０ｍｍであることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の機具類保持用バランサ装置は、作業者が把持する機具類の先端を目標点に当接させて行う作業において用いられる機具類保持用バランサ装置であって、実質上垂直に延びるように設けられる支柱と、前記支柱に取り付けられた基部側リンク金具と、前記基部側リンク金具に後端部が第１旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在に連結された一対の第１アームと、前記一対の第１アームの先端部が第２旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在に連結された中間リンク金具と、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された第２アームと、前記第２アームの先端部が第４旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された先端側リンク金具と、前記先端側リンク金具に取り付けられ、前記機具類を保持するための機具類保持部材と、を備え、前記基部側リンク金具、前記一対の第１アーム、及び前記中間リンク金具は、平行四辺形リンク機構を構成し、前記基部側リンク金具は、前記支柱に対して第５旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結され、前記第３旋回中心から前記第４旋回中心までの距離により規定される前記第２アームの旋回長さは、前記第５旋回中心から前記第３旋回中心までの距離により規定される前記平行四辺形リンク機構の旋回長さよりも短く、前記第４旋回中心から前記機具類保持部材に保持された前記機具類の中心軸までの距離により規定される前記機具類保持部材の旋回長さは、前記第２アームの旋回長さよりも短いことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載の機具類保持用バランサ装置は、前記第１旋回中心から前記第２旋回中心までの距離により規定される前記一対の第１アームの長さは３００ｍｍであり、前記第２アームの旋回長さ及び前記機具類保持部材の旋回長さは、好ましくはそれぞれ１００ｍｍ〜１５０ｍｍ及び５０ｍｍ〜７０ｍｍであり、更に好ましくはそれぞれ１４０ｍｍ及び６０ｍｍであることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の機具類保持用バランサ装置によれば、第１アームの第１旋回中心を通る第１軸線及び一対の第１アームの第２旋回中心を通る第２軸線は、支柱の軸線と実質上平行となるように構成され、作業位置において、一対の第１アームは実質上水平方向に延びるため、一対の第１アームを作業位置へ向けて下方へ旋回させる際における機具類の水平方向移動量を少なくでき、目標点を容易に定めることができる。

また、本発明の請求項２に記載の機具類保持用バランサ装置によれば、第２アームの先端部に機具類が取り付けられるので、機具類保持用バランサ装置全体の構成をシンプルにできる。また、本発明の請求項３に記載の機具類保持用バランサ装置によれば、機具類支持手段は第４旋回中心を有するので、より細かい作業動作に対応できる。

また、本発明の請求項４に記載の機具類保持用バランサ装置によれば、第２アームの旋回長さは平行四辺形リンク機構の旋回長さより短いため、機具類保持部材により保持された機具類を移動させる際に、第２アームを大きく旋回させることなく平行四辺形リンク機構を所望の方向へ旋回させることができ、機具類の移動に要する作業者の動作量を減らすことができる。

また、本発明の請求項５に記載の機具類保持用バランサ装置によれば、作業領域を過度に制限することなく装置全体をコンパクト化できると共に、空動作を減らして作業性を向上できる。

また、本発明の請求項６に記載の機具類保持用バランサ装置によれば、第２アームの旋回長さは平行四辺形リンク機構の旋回長さより短いため、機具類保持部材により保持された機具類を移動させる際に、第２アームを大きく旋回させることなく平行四辺形リンク機構を所望の方向へ旋回させることができ、機具類の移動に要する作業者の動作量を減らすことができる。

また、本発明の請求項７に記載の機具類保持用バランサ装置によれば、作業領域を過度に制限することなく装置全体をコンパクト化できると共に、空動作を減らして作業性を向上できる。

本発明の第１実施形態に係る機具類保持用バランサ装置を示す側面図。図１の機具類保持用バランサ装置における基部側リンク金具及びその近傍を示す部分拡大断面図。図２の基部側リンク金具における連結状態を先端側から見た拡大断面図。図１の機具類保持用バランサ装置における一対の第１アーム及びその近傍を示す部分拡大側面図。図１の機具類保持用バランサ装置の中間リンク金具における連結状態を上側から見た部分拡大断面図。図１の機具類保持用バランサ装置の先端側リンク金具における連結状態を示す部分拡大側面図。図１の機具類保持用バランサ装置を示す平面図。図１の機具類保持用バランサ装置を示す平面図であって、機具類保持部材及び第２アームを図７の状態から図中時計回りに旋回させた状態を示す図。本発明の第２実施形態に係る機具類保持用バランサ装置を示す側面図。図９の機具類保持用バランサ装置を示す平面図。図９の機具類保持用バランサ装置の中間リンク金具及びその近傍を示す部分拡大部側面図。機具類としての撮影機材を示す正面図。図１に示す機具類保持用バランサ装置の変形例を示す側面図。従来の工具保持用バランサ装置を示す側面図。（ａ）は従来の他の工具保持用バランサ装置を示す側面図、（ｂ）はその平面図。図１５に示す従来の他の工具保持用バランサ装置における工具移動量を説明する部分拡大図側面。

［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る機具類保持用バランサ装置について説明する。なお、本発明に従う機具類保持用バランサ装置は、機具類を保持するものであって、この機具類としては、大工道具、農具、漁具、電動工具、ハンダ、こて、測定具、調理具（刃物、加工具、加熱具など）、撮影機器（カメラ、ビデオカメラ、光学機器）、スタンプ、ペーパー加工具、プロジェクタ等、種々の道具や機器、機材等が挙げられる。ここでは機具類として電動ドリルなどの作業工具Ｔを用いた場合を例に説明する。

図１において、図示の機具類保持用バランサ装置１は、矩形状の基台２と、基台２から実質上垂直上方に延びる支柱３と、支柱３に対して水平方向に旋回自在に連結された平行四辺形リンク機構Ｍと、平行四辺形リンク機構Ｍに対して水平方向に旋回自在に連結された機具類支持手段Ｎと、を備える。機具類支持手段Ｎは、平行四辺形リンク機構Ｍに対して水平方向に旋回自在に連結された第２アーム１８と、第２アーム１８に対して水平方向へ旋回自在に連結された先端側リンク金具２６と、先端側リンク金具２６に連結された機具類保持部材２５とを備え、機具類保持部材２５に作業工具Ｔが取り付けられて保持される。以下、これら各部材について詳述する。

基台２は、組立作業などを行う作業台Ｄに取付ねじ（図示せず）などによって取り付けられる。支柱３は、その下端部が基台２により固定され、実質上垂直上方に延びる。平行四辺形リンク機構Ｍは、基部側リンク金具６と、一対の第１アーム８，９と、中間リンク金具１６と、を備える。基部側リンク金具６は、支柱３に上下方向に位置調整自在、且つ旋回中心Ｐ６（第５旋回中心）を中心として水平方向に旋回自在に装着されている。旋回中心Ｐ６は支柱３の軸線Ｃ１と一致する。

図２及び図３をも参照して、基部側リンク金具６は略コ字状であり、一対の側壁６ａ，６ｂと、これら側壁６ａ，６ｂを接続する接続壁６ｃとを有し、この基部側リンク金具６の開放された一端部（具体的には一対の側壁６ａ，６ｂ間）に第１アーム８，９の後端部が旋回自在に連結されている。本実施形態では、両端部に雄ねじ部が設けられた連結軸１９が用いられ、側壁６ａ，６ｂ間に第１アーム８，９を位置付け、これらを通して連結軸１９を挿通し、側壁６ａ，６ｂから突出する連結軸１９の両端部に取付ナット２０を螺着することによって、第１アーム８，９の後端部が連結軸１９を介して旋回自在に連結される。

一対の側壁６ａ，６ｂの上端部及び下端部間にはスリーブ軸受１０が装着され、これらスリーブ軸受１０は軸受支持部材１１より支持され、この軸受支持部材１１が基部側リンク金具６に装着されている。当該構成により、基部側リンク金具６は支柱３に対して一対のスリーブ軸受１０及び一対の軸受支持部材１１を介して回動自在（即ち水平方向へ旋回自在）に支持される。

下側の軸受支持部材１１の下側には、下ストッパ部材１２が装着され、この下ストッパ部材１２は固定用ねじ１２１により支柱３に対して上下位置調整自在に取り付けられている。また、上側の軸受支持部材１１の上側には、上ストッパ部材１３が装着され、この上ストッパ部材１３が固定用ねじ１３１により支柱３に対して上下位置調整自在に取り付けられている。このような構成により、下ストッパ部材１２及び上ストッパ部材１３の上下方向位置を調整することによって、基部側リンク金具６の上下方向（支柱３の軸線Ｃ１方向）の装着位置を調整することができる。

図４及び図５を参照して、一対の第１アーム８，９の先端部は、中間リンク金具１６に旋回自在に連結されている。中間リンク金具１６は、一対の側壁１６ａ，１６ｂと、側壁１６ａ，１６ｂを接続する接続壁１６ｃとを有し、第１アーム８，９の基部側リンク金具６への連結と同様に、連結軸２２を介して第１アーム８，９の先端部が中間リンク金具１６の後端側に旋回自在に連結され、連結軸２２の軸線が第１アーム８，９の先端部の旋回中心Ｐ２（第２旋回中心）となる。

中間リンク金具１６の先端部は、連結軸３０を介して第２アーム１８の後端部に対し水平方向に旋回自在に連結されている。より具体的に、連結軸３０は、中間リンク金具１６の先端部と、中間リンク金具１６の先端部下方に位置する第２アーム１８の後端部に挿通され、取付ナット３１に螺着されて保持される。かかる構成により、連結軸３０の軸線が第２アーム１８の後端部の旋回中心Ｐ３（第３旋回中心）となり、第２アーム１８は旋回中心Ｐ３を中心に水平方向に旋回自在とされる。

図１及び図６を参照して、第２アーム１８の先端部は、先端側リンク金具２６に対して水平方向に旋回自在に連結されている。より具体的に、先端側リンク金具２６は、下壁２６ａと、上壁２６ｂと、これら下壁２６ａと上壁２６ｂとを接続する接続壁２６ｃとを有する。第２アーム１８の先端部は、連結軸４０を介して先端側リンク金具２６の下壁２６ａ及び上壁２６ｂに旋回自在に連結される。かかる構成により、連結軸４０の軸線が第２アーム１８の先端部の旋回中心Ｐ４（第４旋回中心）となり、先端側リンク金具２６は旋回中心Ｐ４を中心に水平方向に旋回自在とされる。

図６及び図７を参照して、先端側リンク金具２６には機具類保持部材２５が取り付けられる。機具類保持部材２５は、機具類取付本体２５ａと、機具類取付キャップ２５ｂとを有し、機具類取付本体２５ａは、一対のボルト４２により先端側リンク金具２６の接続壁２６ｃに着脱可能に取り付けられ、機具類取付キャップ２５ｂは、複数個（本実施形態では４個）のボルト４３により機具類取付本体２５ａに取付られる。本実施形態において、作業工具Ｔは、機具類取付本体２５ａ及び機具類取付キャップ２５ｂにより規定された保持空間Ｈに挿通された状態で保持される。なお、以下の説明において、機具類保持部材２５により保持された作業工具Ｔの中心軸（保持空間Ｈの中心軸）を特に機具類中心軸Ｐ５と称する。

このような構成により、基部側リンク金具６と中間リンク金具１６とは一対の第１アーム８，９を介して旋回自在に連結され、一対の第１アーム８，９は基部側リンク金具６と中間リンク金具１６との間を上下方向に間隔をおいて実質上平行に延びる。中間リンク金具１６と先端側リンク金具２６とは第２アーム１８を介して旋回自在に連結される。そして、図１に示す様に、第２アーム１８の水平姿勢を維持した状態で、基部側リンク金具６に対して一対の第１アーム８，９が旋回中心Ｐ１（第１旋回中心）を中心として上下方向に旋回動することが許容される。

この機具類保持用バランサ装置１における動きは、次の通りである。図１を参照して、機具類保持部材２５に保持された作業工具Ｔを下方（又は上方）に移動すると、一対の第１アーム８，９は第１旋回中心Ｐ１を中心として下方（又は上方）に旋回され、またこの作業工具Ｔを前側（又は後側）（図１における左右方向）に移動すると、第２アーム１８は第３旋回中心Ｐ３を中心として前方（又は後方）に旋回される。また、作業工具Ｔを大きく前側（又は後側）に移動すると、基部側リンク金具６が旋回中心Ｐ６を中心として前側（又は後側）に旋回され、かかる旋回動によって、基部側リンク金具６と一体的に一対の第１アーム８，９、中間リンク金具１６、第２アーム１８、先端側リンク金具２６、及び機具類保持部材２５も一体的に前側（又は後側）に旋回される。更に、作業工具Ｔを小さく前側（又は後側）に移動すると、機具類保持部材２５が先端側リンク金具２６と共に旋回中心Ｐ４を中心として前側（又は後側）に旋回される。実際の組付作業においては、作業工具Ｔは複雑な動きで移動されるために、機具類保持用バランサ装置１の動きは、上述した動きの組み合わさったものとなる。

ここで、第１アーム８，９の後端部の旋回中心Ｐ１，Ｐ１を通る軸線Ｃ２（第１軸線）、及び第１アーム８，９の先端部の旋回中心Ｐ２，Ｐ２を通る軸線Ｃ３（第２軸線）は、支柱３の軸線Ｃ１に実質上平行となるように構成されている。また、軸線Ｃ２と軸線Ｃ３間の距離Ｌ１が第１アーム８，９の長さであり、Ｌ１＝３００ｍｍであるのが好ましい。更に、旋回中心Ｐ６とＰ３との間の距離Ｒ１は平行四辺形リンク機構Ｍの旋回長さであり、旋回中心Ｐ３とＰ４との間の距離Ｒ２は第２アーム１８の旋回長さであり、旋回中心Ｐ４と機具類中心軸Ｐ５との間の距離Ｒ３は機具類保持部材２５の旋回長さである。本実施形態においては、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となるように設定され、例えばＲ１＝３８２ｍｍである。また、Ｒ２＝１００ｍｍ〜１５０ｍｍ、Ｒ３＝５０〜７０ｍｍであるのが好ましく、Ｒ２＝１４０ｍｍ、Ｒ３＝６０ｍｍであるのが更に好ましい。このように各値を設定することにより、作業領域を過度に制限することなく装置全体のコンパクト化が図られると共に、無駄な動作（空動作）を減らして作業性を向上できる。

図１及び図４を参照して、上側の第１アーム８の下面には規制手段としての当接片８１が設けられ、この当接片８１が下側の第１アーム９の上面に当接することによって、一対の第１アーム８，９の上限位置を越える旋回移動が阻止される。尚、この当接片８１は、上側の第１アーム８に代えて、下側の第１アーム９の上面に設けるようにしてもよい。また、当接片８１を上下方向に位置調整可能とすることにより、一対の第１アーム８，９の上限位置を調節可能とすることもできる。

図４及び図７を参照して、この機具類保持用バランサ装置１には、第１アーム８，９に作用する負荷とバランスをとるための付勢手段８６が更に設けられている。図示の形態では、付勢手段８６は一対の第１アーム８，９間に介在された４本のコイルばね８６ａ〜８６ｄから構成されている。これらコイルばね８６ａ〜８６ｄは、第１アーム８，９に設けられた貫通孔（図示せず）に挿入された支持ピン８７ａ〜８７ｄによって第１アーム８，９に対して回動可能に支持されている。そして、図４に示すように、支持ピン８７ａの装着位置（即ちコイルばね８６ａ，８６ｂの一端側の上側第１アーム８への装着位置）が支持ピン８７ｂの装着位置（即ちコイルばね８６ａ，８６ｂの他端側の下側第１アーム９への装着位置）よりも基部側リンク金具６側に配置され、支持ピン８７ｃの装着位置（即ちコイルばね８６ｃ，８６ｄの一端側の上側第１アーム８への装着位置）が支持ピン８７ｄの装着位置（即ちコイルばね８６ｃ，８６ｄの他端側の下側第１アーム９への装着位置）よりも基部側リンク金具６側に配置されている。

このような位置関係に配置することによって、コイルばね８６ａ〜８６ｄの戻り弾性力を利用して第１アーム８，９を第１旋回中心Ｐ１を中心として上方に偏倚させることができ、この戻り弾性力は、第１アーム８，９を下方に旋回させるほど大きくなる。このようなことから、第１アーム８，９が上記上限位置となる旋回角度位置を待機位置とすることができ、作業者が作業工具Ｔを離すと、第１アーム８，９はコイルばね８６ａ〜８６ｄの作用によって待機位置に戻る。

そして、第１アーム８，９の後端部の旋回中心Ｐ１，Ｐ１を通る軸線Ｃ２、及び第１アーム８，９の先端部の旋回中心Ｐ２，Ｐ２を通る軸線Ｃ３は、支柱３の軸線Ｃ１に実質上平行即ち実質上垂直方向に延びるように構成されていることから、図１に実線で示す位置が第１アーム８，９の待機位置となる。即ち、第１アーム８，９が待機位置にあるとき、その先端部は後端部よりも上方に位置する（中間リンク金具１６が基部側リンク金具６よりも上方に位置する）。そして、第１アーム８，９を待機位置から下方に旋回させ、第１アーム８，９が実質上水平方向に延びる水平位置（図１に二点鎖線で示す位置）が、実際に作業を行う作業位置とされる。

ここで、機具類保持用バランサ装置１を用いた組立作業等においては、作業工具Ｔの工具先端部を被組立物Ｗ（図１）の目標点Ｇに当接させるが、工具先端部の目標点Ｇへの当接は上述した従来技術の場合と同様に、次のように行われる。まず、作業工具Ｔを予備位置（例えば、目標点の上方２０ｍｍの位置）まで下降させ、目標点Ｇを定める。次に、作業工具Ｔを作業位置まで更に下降させ、工具先端部を目標点Ｇに当接させる。このとき、本実施形態においては、上述したように第１アーム８，９が実質上水平に延びる状態を作業位置としているため、作業工具Ｔを予備位置から作業位置へ移動させても、作業工具Ｔの水平方向における移動量を、図１５に示す従来の構造におけるものと比較して小さくできる。

従って、作業者は、工具先端部と目標点Ｇとを容易に当接させることができ、作業性が向上すると共に、機具類保持用バランサ装置に不慣れな者であっても、比較的容易に所望の作業を行うことができる。

また、第２アーム１８の旋回長さＲ２は、平行四辺形リンク機構Ｍの旋回長さＲ１より短いので、作業工具Ｔを保持した状態で作業工具Ｔを水平方向へ移動させる際の作業性を向上できる。より具体的に、例えば機具類保持用バランサ装置１に保持された作業工具Ｔを、図７に示す位置Ｅ１から位置Ｅ２へ移動させるためには、作業者は作業工具Ｔを把持して、これを手前に引く。すると、先端側リンク金具２６は機具類保持部材２５と共に旋回中心Ｐ４を中心に図中時計周りに旋回する。この状態で作業者が作業工具Ｔを更に手前に引くと、第２アーム１８は旋回中心Ｐ３を中心に図中時計周りに旋回し、例えば図８に示す状態となる。次に、作業工具Ｔを位置Ｅ２へ向けて矢印Ａ方向へ押すと、平行四辺形リンク機構Ｍが旋回中心Ｐ６を中心に図中反時計回りに旋回し、これにより作業工具Ｔを位置Ｅ２へ位置づけることができる。

ここで、図１５に示す従来の構造では、第１アーム２０８の旋回長さＲ２１よりも平行四辺形リンク機構Ｍ２０の旋回長さＲ２２の方が長いため、第１アーム２０８を例えば図１５（ａ）において反時計回りに確実に旋回させるためには、平行四辺形リンク機構Ｍ２０を図１５（ａ）に示す状態から図中時計回りに大きく旋回させる必要があった。これに対し、本実施形態においては、第２アーム１８の旋回長さＲ２は平行四辺形リンク機構Ｍの旋回長さＲ１より短いので、図８において第２アーム１８の旋回角度θ１が比較的小さくても、平行四辺形リンク機構Ｍを確実に図中反時計回りに旋回させることができる。

このように、本実施形態によれば、第２アーム１８を大きく旋回させなくても平行四辺形リンク機構Ｍを確実に所望の通りに旋回させることができ、従って少ない動作量で作業工具Ｔを所望の位置へ移動させることができ、無駄な動作を減らしたスムーズな移動を実現できる。また、平行四辺形リンク機構Ｍを旋回させる際に要する力の大きさも小さくできる。

以上、詳述したように、本実施形態における機具類保持用バランサ装置１では、目標点を容易に定めることができると共に、作業工具Ｔの水平方向への移動をスムーズに行うことができるため、微細／精密な作業を行うに際して好適に用いられ、また機具類保持用バランサ装置の扱いに不慣れな者であっても、比較的容易に使いこなすことができる。更に、構成がシンプルなため、製造コストを抑えることができる。

なお、本実施形態においては、第１アーム８，９が実質上水平方向に延びる位置を作業位置としたが、「実質上水平方向」は厳密に水平方向である必要はなく、例えば水平方向に対して±５°の範囲であれば、水平方向を作業位置とした場合と同様の効果を問題なく得ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る機具類保持用バランサ装置について、図９〜図１２を参照して説明する。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態に係る機具類保持用バランサ装置１と実質同一の部材には同一の参照番号を付し、詳細な説明は省略する。

図９〜図１１を参照して、図示の機具類保持用バランサ装置１Ａは、平行四辺形リンク機構Ｍ１と、平行四辺形リンク機構Ｍ１に対して水平方向に旋回自在に連結された機具類支持手段Ｎ１とを備える。平行四辺形リンク機構Ｍ１には、コイルばね８６ｃ，８６ｄに代えてブレーキユニット９０が設けられている。このブレーキユニット９０の作用により、作業者が機具保持用バランサ装置１Ａから手を離しても、第１アーム８，９はコイルばね８６ａ，８６ｂの作用によって待機位置に戻ることはなく、第１アーム８，９は作業者が手を離した状態（位置）で維持される。

機具類支持手段Ｎ１は、平行四辺形リンク機構Ｍ１に対して水平方向に旋回自在に連結された第２アーム１８Ａから構成されている。この第２アーム１８Ａは側面視略コ字型に構成され、連結軸３０を介して平行四辺形リンク機構Ｍ１の中間リンク金具１６に連結されている。また、この連結軸３０にはブレーキ機構９１が設けられている。このブレーキ機構９１は、旋回ブレーキハンド９１ａ、ブレーキ板９１ｂ、及び皿スプリング９１ｃを備え、旋回ブレーキハンド９１ａを所定方向へ旋回させることにより、第２アーム１８Ａの中間リンク金具１６に対する水平方向における角度位置が固定され、反対方向へ旋回させることにより、第２アーム１８Ａが中間リンク金具１６に対して旋回できるように構成されている。

第２アーム１８Ａの先端には、図示しない連結部材を介して機具類が連結されて保持される。本実施形態においては、機器類として撮影機材Ｓを用いた。図１２をも参照して、この撮影機材Ｓは、第２アーム１８Ａの先端に固定された雲台７１と、雲台７１に固定支持されたガイドバー７２と、ガイドバー７２に対してスライド自在に支持された複数個（図１２の例では３個）の連結金具７３と、連結金具７３の各々に固定されたカメラ７４及び一対の照明機材７５とを備える。カメラ７４は、レンズ７４ａを下に向けて取り付けられ、作業者はカメラモニタ７４ｂで被写体Ｏを確認しながら撮影できるようにされている。なお、図１２に示す例では、第２アーム１８Ａの上部にＴＶモニタ７６を固定し、作業者はカメラモニタ７４ｂだけでなく、ＴＶモニタ７６をも用いて被写体Ｏを確認できるようにしている。

この機具類保持用バランサ装置１Ａにおける動きは、次の通りである。図９を参照して、第２アーム１８Ａに固定された撮影機材Ｓを下方（又は上方）に移動すると、一対の第１アーム８，９は第１旋回中心Ｐ１を中心として下方（又は上方）に旋回され、またこの撮影機材Ｓを前側（又は後側）（図９における左右方向）に移動すると、第２アーム１８Ａは第３旋回中心Ｐ３を中心として前方（又は後方）に旋回される。また、撮影機材Ｓを大きく前側（又は後側）に移動すると、基部側リンク金具６が旋回中心Ｐ６を中心として前側（又は後側）に旋回され、かかる旋回動によって、基部側リンク金具６と一体的に一対の第１アーム８，９、中間リンク金具１６、第２アーム１８Ａも一体的に前側（又は後側）に旋回される。

本実施形態においても、図９に示す位置が第１アーム８，９の待機位置となり、第１アーム８，９が実質上水平方向に延びる水平位置が、実際に作業（撮影等）を行う作業位置とされるので、上述した第１実施形態の場合と同様に、機具類を予備位置から作業位置へ移動させても、機具類の水平方向における移動量を、図１５に示す従来の構造におけるものと比較して小さくでき、これにより目標点を容易に定めることができる。

また、本実施形態における機具類保持用バランサ装置１Ａは、旋回中心Ｐ４を有しない機具類支持手段Ｎ１を備えるため、旋回中心Ｐ４を有する機具類支持手段Ｎを備えた第１実施形態の機具類保持用バランサ装置１と比較して、構成を簡単にできる。
［実施例と比較例］
本発明の効果を確認するために、実施例として図１に示す機具類保持用バランサ装置を用いると共に、比較例として図１５に示す従来の工具保持用バランサ装置を用い、仮に設定した予備位置から仮に設定した作業位置への作業工具の移動に伴う作業工具の水平方向への移動量の例を、次の条件で算出した。

予備位置から作業位置までの上下方向における距離：２０ｍｍ
第１アーム８，９の長さＬ１：３００ｍｍ
作業位置における第１アーム８，９の水平方向に対する傾き角度：０°
第２アーム２１８，２１９の長さＬ２１：３００ｍｍ
作業位置における第２アーム２１８，２１９の水平方向に対する傾き角度θ２：７０°
上記条件より、実施例における作業工具の水平方向への移動量Ｘ１は式１より求められる。

一方、比較例における作業工具の水平方向への移動量Ｘ２５は式２より求められる。

このように、実施例では作業工具の水平方向への移動量Ｘ１は約０．７ｍｍ、比較例では作業工具の水平方向への移動量Ｘ２５は約４３．７ｍｍであり、実施例の方が水平方向への移動量が大幅に少ないことが確認できた。

なお、比較例における水平方向の移動量Ｘ２５は、第２アーム２１８，２１９の先端側旋回中心の中間点が図１６に示す位置Ｐ３７から位置Ｐ３８へ移動した際の移動量と等しいが、当該中間点が位置Ｐ３１から位置Ｐ３２へ上下方向へ２０ｍｍ移動した際における水平方向の移動量Ｘ２１、位置Ｐ３２から位置Ｐ３３へ上下方向へ２０ｍｍ移動した際における水平方向の移動量Ｘ２２、位置Ｐ３４から位置Ｐ３５へ上下方向へ２０ｍｍ移動した際における水平方向の移動量Ｘ２３、及び位置Ｐ３５から位置Ｐ３６へ上下方向へ２０ｍｍ移動した際における水平方向の移動量Ｘ２４についても同様に算出したところ、結果は次の通りであった。
Ｘ２１≒２．４ｍｍ
Ｘ２２≒３．８ｍｍ
Ｘ２３≒１２．５ｍｍ
Ｘ２４≒１４．９ｍｍ
実施例における移動量Ｘ１は何れの値（Ｘ２１〜Ｘ２４）もよりも小さく、本発明の効果が確認できた。

以上、本発明の実施形態に係る機具類保持用バランサ装置について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、図１３に示す様に、組立工場の天井Ｃ等に基台２を取り付け、支柱３がこの基台２から実質上垂直下方に延びるように構成することもできる。

また、上記実施形態においては、軸線Ｃ２及び軸線Ｃ３が実質上垂直方向に延びるように構成したが、機具類（作業工具Ｔ等）の待機位置が作業位置の上方に位置し、作業位置において一対の第１アーム８,９が実質上水平方向に延びる構成であれば、軸線Ｃ２及び軸線Ｃ３は必ずしも実質上垂直方向に延びる必要はない。

更に、上述した第１及び第２実施形態からも理解されるように、第２アーム（１８、１８Ａ）の形状に制限はなく、例えば、上述した第１実施形態において、第２アーム１８に代えて側面視略コ字型の第２アームを用いることもできる。

１、１Ａ機具類保持用バランサ装置
３支柱
６基部側リンク金具
８、９第１アーム
１６中間リンク金具
１８、１８Ａ第２アーム
２５機具類保持部材
２６先端側リンク金具
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３軸線
Ｍ、Ｍ１平行四辺形リンク機構
Ｎ、Ｎ１機具類支持手段
Ｐ１第１旋回中心
Ｐ２第２旋回中心
Ｐ３第３旋回中心
Ｐ４第４旋回中心
Ｐ５機具類中心軸
Ｐ６第５旋回中心
Ｌ１第１アームの長さ
Ｒ１平行四辺形リンク機構の旋回長さ
Ｒ２第２アームの旋回長さ
Ｒ３機具類保持部材の旋回長さ
Ｔ作業工具
Ｓ撮影機材

Claims

作業者が把持する機具類の先端を目標点に当接させて行う作業において用いられる機具類保持用バランサ装置であって、
実質上垂直に延びるように設けられる支柱と、前記支柱に取り付けられた基部側リンク金具と、前記基部側リンク金具に後端部が第１旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在に連結された一対の第１アームと、前記一対の第１アームの先端部が第２旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在に連結された中間リンク金具と、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結され、作業者が把持する機具類を支持するための機具類支持手段と、を備え、
前記基部側リンク金具、前記一対の第１アーム、及び前記中間リンク金具は、平行四辺形リンク機構を構成し、
前記一対の第１アームは待機位置と作業位置との間を前記第１旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在であり、
前記待機位置は前記作業位置の上方に位置し、前記待機位置において、前記第１アームの先端部は前記第１アームの後端部よりも上方に位置し、
前記作業位置において、前記機具類の先端は目標点に当接され、前記一対の第１アームは実質上水平方向に延びることを特徴とする機具類保持用バランサ装置。
前記機具類支持手段は、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された第２アームから構成され、前記第２アームの先端部に機具類が取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の機具類保持用バランサ装置。
前記機具類支持手段は、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された第２アームと、前記第２アームの先端部が第４旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された先端側リンク金具と、前記先端側リンク金具に取り付けられた機具類保持部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の機具類保持用バランサ装置。
前記基部側リンク金具は、前記支柱に対して第５旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結され、
前記第３旋回中心から前記第４旋回中心までの距離により規定される前記第２アームの旋回長さは、前記第５旋回中心から前記第３旋回中心までの距離により規定される前記平行四辺形リンク機構の旋回長さよりも短く、前記第４旋回中心から前記機具類保持部材に保持された機具の中心軸までの距離により規定される前記機具類保持部材の旋回長さは、前記第２アームの旋回長さよりも短いことを特徴とする請求項３に記載の機具類保持用バランサ装置。
前記第１旋回中心から前記第２旋回中心までの距離により規定される前記一対の第１アームの長さは３００ｍｍであり、前記第２アームの旋回長さ及び前記機具類保持部材の旋回長さは、好ましくはそれぞれ１００ｍｍ〜１５０ｍｍ及び５０ｍｍ〜７０ｍｍであり、更に好ましくはそれぞれ１４０ｍｍ及び６０ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の機具類保持用バランサ装置。
作業者が把持する機具類の先端を目標点に当接させて行う作業において用いられる機具類保持用バランサ装置であって、
実質上垂直に延びるように設けられる支柱と、前記支柱に取り付けられた基部側リンク金具と、前記基部側リンク金具に後端部が第１旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在に連結された一対の第１アームと、前記一対の第１アームの先端部が第２旋回中心を中心として上下方向へ旋回自在に連結された中間リンク金具と、前記中間リンク金具に後端部が第３旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された第２アームと、前記第２アームの先端部が第４旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結された先端側リンク金具と、前記先端側リンク金具に取り付けられ、前記機具類を保持するための機具類保持部材と、を備え、
前記基部側リンク金具、前記一対の第１アーム、及び前記中間リンク金具は、平行四辺形リンク機構を構成し、
前記基部側リンク金具は、前記支柱に対して第５旋回中心を中心として水平方向へ旋回自在に連結され、
前記第３旋回中心から前記第４旋回中心までの距離により規定される前記第２アームの旋回長さは、前記第５旋回中心から前記第３旋回中心までの距離により規定される前記平行四辺形リンク機構の旋回長さよりも短く、前記第４旋回中心から前記機具類保持部材に保持された前記機具類の中心軸までの距離により規定される前記機具類保持部材の旋回長さは、前記第２アームの旋回長さよりも短いことを特徴とする機具類保持用バランサ装置。
前記第１旋回中心から前記第２旋回中心までの距離により規定される前記一対の第１アームの長さは３００ｍｍであり、前記第２アームの旋回長さ及び前記機具類保持部材の旋回長さは、好ましくはそれぞれ１００ｍｍ〜１５０ｍｍ及び５０ｍｍ〜７０ｍｍであり、更に好ましくはそれぞれ１４０ｍｍ及び６０ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載の機具類保持用バランサ装置。