JPH0661900U - 重量バランス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体を下からも支持することができ、広い範
囲を移動しながらバランス状態を保持することができる
重量バランス装置を提供することにある。 【構成】 架台１３に取付けた揺動台１５を支点として
揺動できるようにし、この揺動台１３に取付けたピニオ
ン１６，１７と上下で噛み合うラック１８，２１を備え
た左右に伸縮されるアーム１９，２２，２０，２３を２
組配置して上下の連結リンク２４，２７でアーム同志を
連結し、これらアームの一端に被支持物体２９を載せて
支持し、他端にカウンタウエイト２６を取付けてバラン
スさせる。左右に伸縮されるアーム１９，２２，２０，
２３を上下に連結することで物体２９を下から支持する
ことができ、ピニオン１６，１７を介してアームを同一
長さ伸縮させてアームの長さＬ1,Ｌ2 によらず常にバラ
ンス状態を確保して移動範囲を拡大する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、被支持物体を支持しつつ移動範囲の広い重量バランス装置に関し 、宇宙用のマニュピレータ等の地上試験における無重量状態の再現に好適なもの である。

【０００２】

【従来の技術】

宇宙空間での諸作業に用いられるマニュピレータなどの機器の開発には、地上 での実験が必要不可欠であり、地上での実験のためには、操作対象となる物体を 宇宙空間の場合と同じように無重量状態にする必要がある。

【０００３】 このため、従来から重量バランス装置が用いられ、たとえば図３に示すように 、吊り上げアーム１の先端部に物体Ｍを吊り下げ、この物体Ｍの重量に釣り合わ せたカウンタウエイト２を吊り上げアーム１の支点Ｏの反対側に取付けるように して重量をバランスさせ、模擬無重量状態を作り出すようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

このような重量バランス装置では、無重量状態にする物体Ｍを吊り上げアーム １で吊り下げて上方から支持するようにしなければならず、実験すべきマニュピ レータで物体Ｍの上方からハンドリングすることができないなどその操作範囲が 狭くなってしまうという問題がある。

【０００５】 この考案はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、物体を下からも 支持することができる等広い範囲を移動しながらバランス状態を保持することが できる重量バランス装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記問題点を解決するためこの考案の重量バランス装置は、架台に揺動可能に 取付けられた揺動台に固定されて水平軸回りに回転可能なピニオンと上下で噛み 合うラックを有してこのピニオンの両側で伸縮される左右１組のアームを２組配 置して両端部を上下で連結して配置し、これらアームの一端部に被支持物体を載 置して下から支持する一方、アームの他端部に被支持物体の重量とバランスする カウンタウエイトを取付けて構成したことを特徴とするものである。

【０００７】 また、この考案の重量バランス装置は、上記第１の考案の前記揺動台を架台に 垂直軸回りに回転可能に構成したことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】

この重量バランス装置によれば、架台に取付けた揺動台を支点として揺動でき るようにし、この揺動台に取付けたピニオンと上下で噛み合うラックを備えた左 右に伸縮されるアームを２組配置して上下のアーム同志を連結し、これらアーム の一端に被支持物体を載せて支持し、他端にカウンタウエイトを取付けてバラン スさせるようにしており、左右に伸縮されるアームを上下に連結することで物体 を下から支持することができ、ピニオンを介して左右のアームを同一長さ伸縮さ せてアームの長さによらず常にバランス状態を確保するようにして移動範囲を拡 大している。

【０００９】 また、この重量バランス装置によれば、ピニオンが支持される揺動台を架台に 対して垂直軸回りに回転するようにしており、アームの向きを変えることで一層 の移動範囲の拡大を図るようにする。

【００１０】 したがって、被支持物体を上下いずれからも操作することが可能となり、模擬 無重量状態の実験範囲を拡大できる。

【００１１】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。 図１および図２はこの考案の重量バランス装置の一実施例にかかる一部分を切 り欠いて示す斜視図および動作説明図である。

【００１２】 この重量バランス装置１０では、床面などに設置される基板を備えた支柱１１ にベアリング１２を介して垂直軸周りに回転可能な架台１３が設置されており、 この架台１３の上端部に水平な揺動軸１４が設けられて揺動台１５が水平軸回り に揺動可能に支持されている。

【００１３】 この揺動台１５には、その上端部に２つのピニオン１６，１７が水平軸回りに 回転可能に支持されており、一方のピニオン１６と噛み合うラック１８を備えた 上アーム１９と下アーム２０とがピニオン１６の上下に噛み合って左右に突き出 して配置されて並進機構を構成するようになっている。同様に、もう一方のピニ オン１７にも、これと噛み合うラック２１を備えた上アーム２２と下アーム２３ がピニオン１７の上下に噛み合って左右に突き出すように配置されて並進機構を 構成するようになっている。

【００１４】 これら上アーム１９，２２の両端部がそれぞれ上アーム連結リンク２４で連結 されてその外側端の上アーム連結リンク２４にカウンタウエイト取付部２５が形 成されており、カウンタウエイト２６の孔を利用して取付けることができるよう になっている。

【００１５】 また、下アーム２０，２３の両端部もそれぞれ下アーム連結リンク２７で連結 されてその外側端の下アーム連結リンク２７に被支持物体用搭載台２８が設けて あり、被支持物体２９を下から支えて支持するようになっている。

【００１６】 したがって、上下のアーム同志が連結された上アーム１９，２２と下アーム２ ０，２３は、一方を伸縮すると、ラック１８，２１およびピニオン１６，１７を 介して他方も同一距離伸縮され、並進運動が可能となっている。

【００１７】 この並進運動を円滑に行うため、上アーム１９の上面と揺動台１５との間およ び下アーム２３の下面と揺動台１５との間にそれぞれローラベアリング３０が介 挿してある。

【００１８】 さらに、ピニオン１６，１７が取付けられた揺動台１５が揺動軸１４を支点と して水平軸回りに揺動することで上下のアーム同志を連結した上アーム１９，２ ２と下アーム２０，２３ごと水平軸回りに揺動することもできる。

【００１９】 また、上アーム１９，２２および下アーム２０，２３は伸縮および水平軸回り の回動のほか、基板の支柱１１に対して架台１３を回転することで、垂直軸回り の回転もでき、被支持物体用搭載台２８の被支持物体２９を広範囲に移動するこ とができる。

【００２０】 次に、このような重量バランス装置１０の動作とともに、模擬無重量状態の保 持について説明する。 まず、下アーム２０，２３先端の被支持物体用搭載台２８上に被支持物体２９ として宇宙空間で使用する実験装置（ペイロード）等を搭載し、下から支持する ようにする。

【００２１】 そして、カウンタウエイト２６の重量Ｗ1 をこの被支持物体２９の重量Ｗ2 と 釣り合う重量としてカウンタウエイト取付部２５に取付ける。

【００２２】 このとき、上アーム１９，２２と下アーム２０，２３の長さＬ1,Ｌ2 を同一（ Ｌ1 ＝Ｌ2 ）とし、同一量伸縮されるようにした場合には、カウンタウエイト２ ６の重量Ｗ1 は被支持物体２９の重量Ｗ2 と同一にする。

【００２３】 なお、上アーム１９，２２と下アーム２０，２３の伸縮量を変える場合には、 揺動台１５の揺動軸１４を支点とする右回りおよび左回りのモーメントＭ1,Ｍ2 を等しく（Ｍ1 ＝Ｗ1 ・Ｌ1 ，Ｍ2 ＝Ｗ2 ・Ｌ2 ）するようにすれば良い。

【００２４】 こうして被支持物体２９であるペイロードとカウンタウエイト２６とで重量の バランスをとった状態で被支持物体２９を図示しないマニュピレータなどで操作 するなどしてマニピュレータの模擬無重量状態での実験を行う。

【００２５】 そして、マニピュレータで被支持物体２９であるペイロードを移動し、たとえ ば下アーム２０，２３を引き出すようにしても、下アーム２０，２３の伸長量と 同一量だけ上アーム１９，２２が引き出され、揺動軸１４を支点とするモーメン トＭ1,Ｍ2 が常に等しくなるので、無重量状態が保持される。

【００２６】 なお、上下アーム１９，２２、２０，２３を最も伸した状態と最も縮めた状態 との差が伸縮方向の移動範囲となる（図２参照）。

【００２７】 また、下アーム２０，２３を水平軸回りに回動させて傾けるように被支持物体 ２９であるペイロードを移動した場合にも、モーメントＭ1,Ｍ2 が等しくなって 無重量状態が保持される。

【００２８】 さらに、架台１３を支柱１１を中心に回転させて下アーム２０，２３を垂直軸 回りに回転するように被支持物体２９であるペイロードを移動する場合にも、同 様にモーメントＭ1,Ｍ2 が等しくなって無重量状態が保持される。

【００２９】 したがって、この重量バランス装置１０によれば、たとえばペイロードなどの 被支持物体２９を被支持物体用搭載台２８に載せるようにして下から支持するこ とができるので、マニュピレータなどで操作する場合に、上からも広範囲に操作 することができる。

【００３０】 また、上下アーム１９，２２、２０，２３の長さや角度が変化しても常に無常 量状態を保持することができ、広範囲にペイロード等の被支持物体２９を動かし て実験を行うことができる。

【００３１】 なお、この考案は、上記実施例に限定するものでなく、この考案の要旨を変更 しない範囲で各構成要素に変更を加えるようにしても良い。

【００３２】

【考案の効果】

以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの考案の重量バランス装置 によれば、架台に取付けた揺動台を支点として揺動できるようにし、この揺動台 に取付けたピニオンと上下で噛み合うラックを備えた左右に伸縮されるアームを ２組配置して上下のアーム同志を連結し、これらアームの一端に被支持物体を載 せて支持し、他端にカウンタウエイトを取付けてバランスさせるようにしたので 、左右に伸縮されるアームを上下に連結することで物体を下から支持することが でき、ピニオンを介して左右のアームを同一長さ伸縮させてアームの長さによら ず常にバランス状態を確保するようにして移動範囲を拡大することができる。

【００３３】 また、この重量バランス装置によれば、ピニオンが支持される揺動台を架台に 対して垂直軸回りに回転するようにしたので、アームの向きを変えることで一層 の移動範囲の拡大を図ることができる。

【００３４】 したがって、被支持物体を上下いずれからも操作することが可能となり、模擬 無重量状態の実験範囲を拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の重量バランス装置の一実施例にかか
る一部分を切り欠いて示す斜視図である。

【図２】この考案の重量バランス装置の一実施例にかか
る動作説明図である。

【図３】従来の重量バランス装置の斜視図である。

【符号の説明】

１０ 重量バランス装置 １１ 支柱 １２ ベアリング １３ 架台 １４ 揺動軸 １５ 揺動台 １６ ピニオン １７ ピニオン １８ ラック １９ 上アーム ２０ 下アーム ２１ ラック ２２ 上アーム ２３ 下アーム ２４ 上アーム連結リンク ２５ カウンタウエイト取付部 ２６ カウンタウエイト ２７ 下アーム連結リンク ２８ 被支持物体用搭載台 ２９ 被支持物体 ３０ ローラベアリング Ｗ1 カウンタウエイトの重量 Ｗ2 被支持物体の重量 Ｌ1 下アームの長さ Ｌ2 上アームの長さ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 架台に揺動可能に取付けられた揺動台に
   固定されて水平軸回りに回転可能なピニオンと上下で噛
   み合うラックを有してこのピニオンの両側で伸縮される
   左右１組のアームを２組配置して両端部を上下で連結し
   て配置し、これらアームの一端部に被支持物体を載置し
   て支持する一方、アームの他端部に被支持物体の重量と
   バランスするカウンタウエイトを取付けて構成したこと
   を特徴とする重量バランス装置。
2. 【請求項２】 前記揺動台を架台に垂直軸回りに回転可
   能に構成したことを特徴とする請求項１記載の重量バラ
   ンス装置。