JPS63277200A

JPS63277200A - バランス調整装置

Info

Publication number: JPS63277200A
Application number: JP11136587A
Authority: JP
Inventors: 伊津野　仁一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1988-11-15
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH0699119B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、バランス調整装置、特に、荷役運搬装置、ロ
ボット等に適用されるバランス調整装置に関する。

〔従来の技術〕

たとえばエレベータ等において、第３図に示すように、
かごである負荷１２をプーリ２６の回転によって昇降さ
せる際、前記プーリ２６と他のプーリ２７を介して前記
負荷１２をカウンタウェイト２８でバランスさせるもの
がある。

この場合、前記カウンタウェイト２８の重さは前記負荷
１２の変動分２９を考慮し１次のような値に設定される
。

ここで、ｗｂはカウンタウェイ１−２８の重量、Ｗａは
負荷重量、ＷＬは負荷変動重量である。

しかし、前記負荷を図示しない駆動装置によって昇降さ
せる場合、それに費やす最大１ψ動力Ｆは、Ｆ　＝　　
（Ｗ　ａ　＋Ｗし＋Ｗｏ）　　／　ｇ　Ｘ　Ｃ！となっ
て、慣性が増加する分だけ無駄な駆動力を要してしまう
ものであった。なお、ここで、ｇは重力加速度、αは運
動加速度である。

また、他の従来技術として、第４図に示すように、シリ
ンダ内への油圧供給によって上下動するピストンの端部
にプーリ４，５をさらに前記シリンダ下部にプーリ７を
設け、負荷１２を吊るすロープ９を前記プーリ５，６．
４にそれぞれ順次巻回し、他端部を固定させたものがあ
る。そして、前記シリンダには油圧ユニット３０から油
圧が供給され、この油圧ユニット３０はオイルタンク３
１、ストレーナ３２、油圧ポンプ３３、切換弁３４、マ
フラ３５、ドレン配管３６で構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記第４図に示す構成にあっては、負荷１２を
下降させる場合（図中破線矢印の向き）。

前記シリンダ内の作動油をマフラ３５、ドレイン配管３
６を介してオイルタンク３１へ回収させる工程が伴い、
油圧エネルギの損失を生じさせるものであった。

本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、
一度入力したエネルギを蓄えることができ、かつ負荷の
広い動作範囲でバランス機能をもたせることのできるバ
ランス調整装置を提供することを目的とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために１本発明は、圧力値に
応じた力を作動端に出力させる圧力・力変換器と、この
圧力・力変換器の固定端側と前記作動端側にそれぞれ設
けられたプーリと、これら各プーリに巻回され一端は固
定され他端は負荷に接続されて常時緊張されたロープと
、前記圧力・力変換器の圧力供給側に接続された蓄圧タ
ンクとを備え、前記蓄圧タンクは、圧縮性流体が逆止弁
、圧力設定弁を介して供給されるようになっているとと
もに、過圧開放弁が備えられているようにしたものであ
る。

〔作用〕

このように構成したバランス調整装置において、プーリ
を介して負荷の力を支持するように構成された圧力・力
変換装置は、その圧力供給側に蓄圧タンクが接続されて
いることから、前記圧力・力変換装置によって変換され
た力は、実質的には前記負荷の変動に拘わらずほぼ一定
となる。ここに。

前記蓄圧タンクは前記圧力・力変換装置における圧力室
よりも大きな容積を備えたものであり、その容積が大き
ければ大きいほど変動圧力範囲は小さいものとなる。

ここで、第２図を用いて、比較的容積の小さい蓄圧タン
ク１４内の圧力とシリンダ１からなる圧力・力変換装置
の作動端のストロークとの関係について説明する。前記
シリンダ１に供給する元圧、すなわち図中圧縮性流体１
７の圧力をＰＯ１過圧時の開放圧力、すなわち内圧が高
くなると安全のためリリーフさせる圧力値をＰＡ、シリ
ンダ内の最大圧力、すなわち、シリンダのピストン運動
で引込み状態で発生する最大内圧をＰ　ｗａｘとする。

前記シリンダが最も縮んだ位置Ｓと最も伸びた位置Ｓａ
との間における封入圧力は１図中のグラフにおける三角
形１９，２０．２１に囲まれた領域内に存在するように
設定することができる。また、前記シリンダのフルスト
ロークＳｏに対して予裕をもつＳｌのストローク範囲内
を実効ストロークに設定した場合にも封入圧力は図中の
グラフにおける四辺形２２，２３，２４．２５に囲まれ
た領域内に存在し、たとえば曲線２６のような圧力変動
を伴うことは免れない。

なお、圧縮流体１７の供給はシリンダのシール部からの
漏れがない場合、その必要性はないものとなる。

このようなことから、シリンダの容積よりも蓄圧タンク
の容積を充分大きくすることによって、上記圧力ＰＩＩ
ｌａｘはＰｏに近似（Ｐｍａｘ？Ｐｏ）してくるように
なり、この結果シリンダのストロークの変動にも拘わら
ず、常に一定の圧力を生じせしめるようにでき、バラン
ス力の変動をなくすことができる。

さらに、負荷の働く力の反力として働く圧力・力変換器
の力は、前記負荷に接続されたロープを巻回するプーリ
によって、負荷以上の値となり、その分、前記圧力・力
変換器の作動端のストロークは、前記負荷の変位量より
も小さくすることができる。前記圧力・力変換器におけ
る作動端のストロークが制限されている場合は、前記プ
ーリの数を多くし、それにともなって蓄圧タンク内の設
定圧力値を高くすればよいことになる。

〔実施例〕

第１図は１本発明によるバランス調整装置の一実施例を
示す構成図である。同図において負荷１２があり、この
負荷１２は図中点線矢印方向に力が働いており、その力
に抗して図中実線矢印方向へ図示しないたとえばモータ
等の駆動装置で変位させるようになっている。そしてこ
の変位方向にロープ９が接続され、このロープ９はプー
リ５゜６．４にそれぞれ巻回され前記負荷１２側の固定
材１０に接続されている。前記プーリ７は固定状態で回
動自在となっており、またプーリ４，５は互いに同軸と
なって前記プーリ６に対し前記負荷１２の変位方向に変
位できるようになっている。

また前記負荷１２の図中実線矢印方向の移動に伴うロー
プ９の弛緩は前記プーリ４，５の軸に取り付けた圧力・
力変換装置の作動端の力により前記プーリ４，５が前記
負荷１２の変位方向に変位することによって防止され緊
張状態を維持するようになっている。

前記圧力・力変換装置は、シリンダ１とビス！、ン２と
から構成され、前記ピストン２の軸が前記作動端に対応
する。前記シリンダ１は固定されており、その圧力室は
配管工３を介して蓄圧タンク１４に接続されている。こ
の蓄圧タンク１４の容積はシリンダ２の圧力室の容積（
Ｖ）に対して充分大きなもの（ｎＶ）となっている。

前記蓄圧タンク１４には圧縮流体１７が逆止弁１５およ
び圧力設定弁１６を介して供給されるようになって、前
記蓄圧タンク１４内は前記圧力設定弁１６によって設定
される圧力値に維持されている。

この圧力値は、前記シリンダ１のピストン２の軸に作用
する力が、前記負荷１２の図中矢印方向へ変位するに要
する力に前記プーリ４，５．６によって増大（図の場合
にあっては４倍に増大する）する分の力につり合うよう
に設定するのが望ましい。

このように構成したバランス調整装置の作用を以下に説
明する。蓄圧タンク１４の圧力が配管１３を介してその
ままシリンダ１の圧力室内の圧力になる。この圧力はピ
ストン２の軸に図中実線矢印方向へ力（たとえば４Ｗの
力）が作用する。この力は互いに同軸のプーリ４，５を
プーリ６（このプーリ６は固定されている）に対して遠
ざかる方向へすなわち図中実線矢印方向へ作用させ、こ
の結果、負荷１２側に接続されたロープ９にはＷの力が
作用することになる。負荷１２に図中点線矢印方向へＷ
の力の付勢力が常時働いていた場合には、この負荷を図
示しない駆動装置によって図中実線矢印方向へ変位させ
る場合にその駆動装置が要するエネルギは極めて少ない
ものとなる。

この場合、負荷１２の変位にともなって、ピストン２の
軸のストロークが変化するが、シリンダ１の圧力室の圧
力室はその容積よりも極めて大なる蓄圧タンクに接続さ
れていることから、圧力値は大きく変化せず、したがっ
て、前記ピストン２の軸に作用する力Ｗは不変状態を維
持する。

また、負荷１２の変位量に対し、プーリ４，５の軸と連
結されたピストン２の軸の変位量は少ない（図の場合１
７４の変位量に減する）ものとなる。

第５図は本発明によるバランス調整装置の他の実施例を
示す構成図で、特にエレベータ装置に利用した場合を示
している。

同図において、エレベータかごからなる負荷１２があり
、この負荷１２は固定具１１−ａを介してロープ９−ａ
で吊り下げられている。このロープ９−ａはモータから
なる駆動装置４ｏの回転軸３８に取り付けられたドラム
３９によって巻き上げられるよう１こなっている。前記
駆動装置４ｏの回転軸３８にはさらに別のドラム３７が
取り付けられており、このドラム３７には一端を前記ド
ラム３７に固定されたロープ９がさらに前記ドラム３７
に巻回されて他端を第１図に示した機構のプーリ４，５
．６を介して固定部１ｏに接続されている。

前記ロープ９のドラム３７に対する巻回方向は前記ロー
プ９−　ａのドラム３９に対する巻回方向とは異なって
おり、前記負荷方向へ垂下されて前記プーリ５に巻回さ
れている。前記プーリ５，４はシリンダ１のピストン軸
によって図中下方向へ力が作用されており、その力は前
記駆動装置４０によるロープ９−ａの巻き上げ方向へ作
用されるようになっている。

第６図は本発明によるバランス調整装置のさらに他の実
施例を示す構成図である。同図において、ワーク４５を
把持するハンド４４があり、このワーク４４はコラムポ
スト４１が一体的に設けられている。前記コラムポスト
４１の長手方向側面にはラック４２が形成されており、
このラック４２には駆動装置４０の回転軸に取付けられ
たピニオン４３が噛合されている。さらに前記コラムポ
スト４１のハンド４４側の下端にはロープ９の一端が接
続され、さらに前記ロープ９は前記コラムポスト４１に
沿って上方向へ張設され、第１図に示した機構のプーリ
４，５，６に巻回され固定部１０に接続されている。前
記プーリ５，４はプーリ６に対して上部に配置され、前
記コラムポスト４１の上方向の移動の際は、それにとも
なってシリンダ１のピストン軸からの力の作用を受けて
上方に移動するようになっている。

第７図は本発明によるバランス調整装置のさらに他の実
施例を示す構成図で、多関節アーム型ロボットに利用し
た場合を示している。

同図において１節Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅを有する平行四辺形リ
ンクを有し、節Ｃ，Ｅ間のリンクの延在部Ｆにシリンダ
４６．４７の各ピストン軸が枢支されている。前記シリ
ンダ４６．４７はそれぞれ揺動可能に取付けられており
、それらの任意圧力供給によって、前記節Ｃ，Ｂ間のリ
ンクの延長点Ａを所定の位置に移動させることができる
ようになる。

さらに、前記リンクの延在部Ｆにはロープ９が接続され
、プーリ５−１を介して、第１図に示した機構のプーリ
４，５．６に巻回されている。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように１本発明によるバ
ランス調整装置によれば、−変人カしたエネルギを備え
ることができ、かつ負荷の広い動作範囲でバランス機能
をもたせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるバランス調整装置の一実施例を示
す構成図、第２図は本発明によるバランス調整装置の作
用を示す説明図、第３図および第４図はそれぞれ従来の
バランス調整装置の側を示す構成図、第５図ないし第７
図はそれぞれ本発明によるバランス調整装置を各種装置
に応用した場合の構成図である。１・・・シリンダ、　　　４，５，６・・・プーリ。９・・・ロープ、　　　　１２・・・負荷、１４・・・
蓄圧タンク、１５・・・逆止弁。１６・・・圧力設定弁、１７・・・圧縮性流体。

Claims

【特許請求の範囲】

圧力値に応じた力を作動端に出力させる圧力・力変換器
と、この圧力・力変換器の固定端側と前記作動端側にそ
れぞれ設けられたプーリと、これら各プーリに巻回され
一端は固定され他端は負荷に接続されて常時緊張された
ロープと、前記圧力力変換器の圧力供給側に接続された
蓄圧タンクとを備え、前記蓄圧タンクは、圧縮性流体が
逆止弁、圧力設定弁を介して供給されるようになってい
るとともに、過圧開放弁が備えられていることを特徴と
するバランス調整装置。