工具昇降装置
【課題】吊り下げ状態の工具を押し下げる際に要する力を低減するとともに、所望の高さ位置に工具を吊り下げ保持する。
【解決手段】本発明は、固定フレーム２と、ワイヤ６を介して工具９を吊り下げ支持した状態で固定フレーム２に沿って昇降する可動フレーム３と、固定フレーム２に固定され、上下方向に摺動可能な第１のピストンによって第１の上室と第１の下室とに区画される第１のシリンダ７と、可動フレーム３に固定され、第１のピストンに一体的に連結される第２のピストンによって第２の上室と大気に連通された第２の下室とに区画される第２のシリンダ８と、第１の上室又は第１の下室に選択的にエア圧を供給する第１のエア圧供給手段と、第２の上室に一定のエア圧を供給する第２のエア圧供給手段と、第２の上室の圧力が一定のエア圧より高くなるのに応じて第２の上室のエア圧を排気させるエア圧排気手段とを備える。
【解決手段】本発明は、固定フレーム２と、ワイヤ６を介して工具９を吊り下げ支持した状態で固定フレーム２に沿って昇降する可動フレーム３と、固定フレーム２に固定され、上下方向に摺動可能な第１のピストンによって第１の上室と第１の下室とに区画される第１のシリンダ７と、可動フレーム３に固定され、第１のピストンに一体的に連結される第２のピストンによって第２の上室と大気に連通された第２の下室とに区画される第２のシリンダ８と、第１の上室又は第１の下室に選択的にエア圧を供給する第１のエア圧供給手段と、第２の上室に一定のエア圧を供給する第２のエア圧供給手段と、第２の上室の圧力が一定のエア圧より高くなるのに応じて第２の上室のエア圧を排気させるエア圧排気手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を吊り下げ状態に保持するとともに吊り下げ位置を昇降可能な工具昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパクトレンチなどの工具類を吊り下げ状態に保持するためのスプリングバランサが工場内の製造ラインなどにおいて従来から使用されている。スプリングバランサは、工具に接続されているワイヤロープを巻き取るためのドラムを有し、工具を使用するときにはワイヤロープを繰り出しつつ工具を手元に引き寄せることができ、使用しないときにはドラムに装着されるぜんまいばねによってワイヤを巻きとりつつ工具を上昇させる。
【０００３】
しかし、作業者が工具を使用するたびに工具を上方から手元に引き寄せるのは煩雑である。そこで、特許文献１には、ドラムにストッパを設け、作業者が当該ストッパに噛合するレバーを解除するまでドラムによるワイヤの巻き取りを規制する機構を設けたスプリングバランサが記載されている。これにより、ワイヤをある程度繰り出した状態で工具を所定の低位置に保持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−１２５２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし上記従来の技術では、ドラムがぜんまいばねによってワイヤを巻き取る方向に常に付勢されているので、所定の低位置に吊り下げられた工具を作業者がさらに押し下げる際に余分な力を必要とする。また、ドラムとストッパとが噛合する位置は決まっているので、作業者が工具から手を離しても工具はその位置には停止せず、ある程度ワイヤが巻きとられて上昇した位置に保持される。よって、工具を所望の位置に保持することができない。
【０００６】
本発明は、吊り下げ状態の工具を押し下げる際に要する力を低減するとともに、所望の高さ位置に工具を吊り下げ保持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、吊り下げられた工具を昇降可能な工具昇降装置において、固定フレームと、ワイヤを介して工具を吊り下げ支持した状態で固定フレームに沿って昇降する可動フレームと、固定フレームに固定され、上下方向に摺動可能な第１のピストンによって第１の上室と第１の下室とに区画される第１のシリンダと、可動フレームに固定され、第１のピストンに一体的に連結される第２のピストンによって第２の上室と大気に連通された第２の下室とに区画される第２のシリンダと、第１の上室又は第１の下室に選択的にエア圧を供給することで、圧力差によって第１のピストンを上下方向に摺動させる第１のエア圧供給手段と、第２の上室に一定のエア圧を供給する第２のエア圧供給手段と、第２の上室の圧力が一定のエア圧より高くなるのに応じて第２の上室のエア圧を排気させるエア圧排気手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１のエア圧供給手段によって第１の上室又は第１の下室に選択的にエア圧を供給することで圧力差によって第１のピストンを上下方向に摺動させるので、エア圧によって工具を昇降させることができるとともに、作業者が工具を押し下げた場合には第２の上室の圧力の上昇に伴ってエア圧が排気され、これに伴って第２のシリンダが下降するので、工具を押し下げる際に要する力を低減することができる。
【０００９】
また、第２のエア圧供給手段によって第２の上室には一定のエア圧が供給されているので、作業者が工具を押し下げるのをやめて手を離したときには、その時点における高さ位置に工具を保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態における工具昇降装置の構成を示す構成図である。
【図２】空圧回路の構成を示す回路図である。
【図３】工具昇降装置の動作を示す概略図である。
【図４】工具昇降装置の動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１２】
図１は本実施形態における工具昇降装置の構成を示す構成図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。図２は本実施形態における工具昇降装置に接続される空圧回路の構成を示す回路図である。なお、本実施形態では工具をインパクトレンチとして例示するが、これに限らずその他の工具であってもよい。
【００１３】
工具昇降装置１は、矩形の固定フレーム２と、固定フレーム２の左右の支柱２１の間にわたって配置される可動フレーム３と、固定フレーム２に回転自在に設けられる定滑車４と、可動フレーム３に回転自在に設けられる動滑車５と、定滑車４及び動滑車５に巻き掛けられるワイヤ６と、固定フレーム２に固定される第１のシリンダ７と、可動フレーム３に固定される第２のシリンダ８とから構成される。
【００１４】
固定フレーム２は、垂直方向に延設される一対の支柱２１と、支柱２１の上端を水平方向に接続する上部水平部材２２と、支柱２１の下端を水平方向に接続する下部水平部材２３とから構成される。なお、支柱２１は必ずしも垂直方向でなくてもよく、上部水平部材２２及び下部水平部材２３は水平に限らずその他の角度であってもよい。
【００１５】
上部水平部材２２は工場内の所定の高さに配置される梁などに固定される。なお、上部水平部材２２は水平方向には必ずしも固定されている必要はなく、例えばフックなどによって梁から吊り下げられていてもよい。
【００１６】
可動フレーム３は、固定フレーム２の両側の支柱２１に設けられる図示しないガイドに沿って上下方向に移動可能である。
【００１７】
定滑車４は、固定フレーム２の下部水平部材２３の図面右側及び左側に互いに水平方向に離間するようにそれぞれ４つずつ設けられる。動滑車５は、可動フレーム３の図面右側及び左側に互いに水平方向に離間するようにそれぞれ４つずつ設けられる。なお、定滑車４及び動滑車５はそれぞれ４つずつ設けているが、左右の数が同一であればその他の個数であってもよい。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように可動フレーム３の両側であって動滑車５より外側には、それぞれワイヤ６の一端を固定するワイヤ固定部３１が設けられる。また、図１（ｃ）に示すように下部水平部材２３の両側であって定滑車４より内側には、それぞれワイヤ６を上下方向に貫通させる貫通孔２４が設けられる。なお、ワイヤ固定部３１は可動フレーム３の代わりに固定フレーム２の下部水平部材２３に設けられていてもよい。
【００１９】
ワイヤ６は、図面右側及び左側にそれぞれ１本ずつ巻き掛けられ、定滑車４及び動滑車５に交互にジグザグ状に巻き掛けられる。各ワイヤ６の一端はそれぞれワイヤ固定部３１に固定され、他端は下部水平部材２３の貫通孔２４に挿通されて工具９に接続される。これにより、工具９は工具昇降装置１の下方において２本のワイヤによって吊り下げ状態で保持される。
【００２０】
第１のシリンダ７はエアシリンダであり、固定フレーム２の下部水平部材２３に固定される。第１のシリンダ７の内部は第１のピストン７１によって第１の上室７２と第１の下室７３とに区画され、ピストンロッド７４は第１のシリンダ７の上方へ向けて延設される。第１のシリンダ７の側面には、第１の上室７２と連通する上部連通孔７５及び第１の下室７３と連通する下部連通孔７６が設けられ、各連通孔７５、７６は空圧回路１００に接続される。
【００２１】
第２のシリンダ８はエアシリンダであり、可動フレーム３とともに上下方向に移動可能なように可動フレーム３に一体的に固定される。第２のシリンダ８の内部は第２のピストン８１によって第２の上室８２と第２の下室８３とに区画され、ピストンロッド８４は第２のシリンダ８の下方へ向けて延設される。第２のシリンダ８の側面には、第２の上室８２と連通する上部連通孔８５及び第２の下室８３と連通する下部連通孔８６が設けられ、各連通孔８５、８６は空圧回路１００に接続される。
【００２２】
第２のシリンダ８のピストンロッド８４と第１のシリンダ７のピストンロッド７４とは連結部１０によって連結され、これにより第１のピストン７１及び第２のピストン８１は一体的に上下方向に摺動する。
【００２３】
ここで、図２を参照しながら空圧回路１００について詳細に説明する。
【００２４】
空圧回路１００は、第１のシリンダ７、第２のシリンダ８、エア圧発生源１０１、方向制御弁１０２、上昇側操作弁１０３、下降側操作弁１０４、減圧弁１０５、及び急速排気弁１０６から構成される。
【００２５】
上昇側操作弁１０３及び下降側操作弁１０４は作業者の切り替え操作によって流路が切り替えられ、エア圧発生源１０１から供給されるエア圧をパイロット圧として方向制御弁１０２に供給する。上昇側操作弁１０３は工具９を上昇させるときに作業者によって操作され、下降側操作弁１０４は工具９を下降させるときに作業者によって操作される。
【００２６】
なお、各操作弁１０３、１０４は作業者による切り替え操作に代えて、例えば、組み立てライン上にワークが流れてきたことを検知して自動的に下降側操作弁１０４を切り替え、作業者が工具９を使用したことを検知して自動的に上昇側操作弁１０３を切り替えるように設定してもよい。
【００２７】
方向制御弁１０２は、エア圧発生源１０１から供給されるエア圧を第１の上室７２又は第１の下室７３に選択的に供給する制御弁であり、流路は上昇側操作弁１０３又は下降側操作弁１０４から供給されるパイロット圧によって切り替えられる。すなわち、上昇側操作弁１０３からパイロット圧が供給されたときはエア圧を第１の下室７３に供給し、下降側操作弁１０４からパイロット圧が供給されたときはエア圧を第１の上室７２に供給する。
【００２８】
方向制御弁１０２と第１の上室７２及び第１の下室７３との間にはそれぞれ速度制御弁１０７が設けられ、第１の上室７２及び第１の下室７３からエア圧が排気されるときは予め設定された速度でエア圧が排気される。
【００２９】
また、第１のシリンダ７はロック付きシリンダであり、第１の上室７２よりもさらに上部には常にエア圧発生源１０１からのエアが供給されている。エア圧発生源１０１からのエアが供給されなくなると、再度エアが供給されるまで第１のピストン７１はロックされる。これにより、工具昇降装置１が用いられる工場内において、操業停止時に電源オフによってエア圧の供給が停止されても、第１のピストン７は下降せず、工具９は上方位置において保持される。
【００３０】
減圧弁１０５は、エア圧発生源１０１から供給されるエア圧を減圧して第２の上室８２に供給する。第２の上室８２に供給されるエアの圧力は減圧弁１０５のスプリング力を調整することで調節される。
【００３１】
急速排気弁１０６は、減圧弁１０５と第２の上室８２との間に設けられ、減圧弁１０５と第２の上室８２との間を連通状態にするとともに、第２の上室側の圧力が減圧弁側の圧力を上回るのに応じて、第２の上室８２を大気と連通させる。すなわち、第２の上室側の圧力が減圧弁側の圧力を上回ったとき、第２の上室８２の圧力が減圧弁１０５から供給される圧力に戻るまでエア圧を排気させる。また、急速排気弁１０６の排気側にはサイレンサ１０８が設けられ、急速排気弁１０６からのエアの排気時の騒音が低減される。
【００３２】
第２の下室８３はサイレンサ１０９を介して常に大気に開放されており、第２の下室８３の体積の変化に応じてエア圧の吸排気が行われる。
【００３３】
空圧回路１００は以上のように構成され、第１のシリンダ７に供給されるエア圧の流路を切り替えることで第１のピストン７１を上下方向に摺動させるとともに、第２のシリンダ８に作用する力に応じて第２のシリンダ８の上下方向位置が決定される。
【００３４】
すなわち、第１のシリンダ７は、第１の上室７２の圧力と第１の下室７３の圧力との圧力差によって第１のピストン７を上下方向に駆動することで、連結部１０を介して第２のシリンダ８を上下方向に駆動する。これにより、第２のシリンダ８と一体的に固定される可動フレーム３及び動滑車５を上下方向に駆動し、ワイヤ６を繰り出す又は巻き取ることで工具を昇降させる。
【００３５】
第２のシリンダ８７は、第２の上室８２に常にエア圧が供給され、第２の下室８３は常に大気圧に保持されるので、両者の圧力差によって第２のシリンダ８を上方へ押し上げる方向に力が作用する。また、第２のシリンダ８は可動フレーム３及び動滑車５を介して工具９を支持しているので、工具９の自重によって第２のシリンダ８を下方へと押し下げる方向に力が作用する。従って、第２のシリンダ８は上記２つの力がバランスする上下方向位置に保持される。
【００３６】
次に工具昇降装置の動作について図３、図４を参照しながら説明する。
【００３７】
図３は、第１のシリンダへのエア圧の流路を切り替えることで工具を上昇又は下降させる場合の工具昇降装置の動作を示す正面図であり、図３（ａ）は工具を最も高い位置まで上昇させた状態、図３（ｂ）は工具を最も低い位置まで下降させた状態を示す。
【００３８】
図３（ａ）に示すように第１のピストン７が最も上方へと摺動した状態から、作業者が下降側操作弁１０４を操作して第１の上室７２へエアが供給されると、第１のピストン７１が下降する。これに伴って、図３（ｂ）に示すように第１のピストン７１に連結される第２のピストン８１及び第２のシリンダ８が下降し、第２のシリンダ８と一体的に固定される可動フレーム３がともに下降する。
【００３９】
ワイヤ６は工具９の自重によって常に下方へと引っ張られているので、可動フレーム３が下降して動滑車５と定滑車４との距離が短くなると、ワイヤ６が下方へと繰り出され、工具９の吊り下げ位置が下降する。
【００４０】
このとき、１本のワイヤ６は４つの動滑車５と４つの定滑車４とに交互にジグザグ状に巻き掛けられているので、可動フレーム３の下降量Ｌ１より工具９の下降量Ｌ２の方が大きくなる。
【００４１】
また、作業者が上昇側操作弁１０３を操作して第１の下室７３へエアが供給されると、第１のピストン７１が上昇する。これにより、第２のピストン８１が上昇し、さらに第２のピストン８１によって第２のシリンダ８が上方へと押圧され可動フレーム３が上昇する。
【００４２】
可動フレーム３の上昇によって動滑車５と定滑車４との距離が長くなるので、ワイヤ６が上方へと巻きとられ、工具９の吊り下げ位置が上昇する。
【００４３】
一方、図４は、工具を最も低い位置まで下降させた状態で作業者が工具を下方へと押し下げた場合の工具昇降装置の動作を示す正面図である。
【００４４】
図４（ａ）に示す状態から作業者が工具９を下方へと押し下げると、ワイヤ６が下方へと引っ張られることで可動フレーム３が下降し、可動フレーム３とともに第２のシリンダ８が下降する。第２のシリンダ８が下降すると第２の上室８２の体積が減少して第２の上室８２の圧力が増大するので、エア圧が急速排気弁１０６からサイレンサ１０８を介して排気される。
【００４５】
このとき、図３で示した場合と同様に、１本のワイヤ６は４つの動滑車５と４つの定滑車４とに交互にジグザグ状に巻き掛けられているので、可動フレーム３の下降量Ｌ３より工具９の下降量Ｌ４の方が大きくなる。
【００４６】
作業者が工具９から手を離すと、急速排気弁１０６からの排気が停止し、工具９の自重による第２のシリンダ８を押し下げる力と、減圧弁１０５を介して供給されるエア圧による第２のシリンダ８を押し上げる力とがバランスして工具９は作業者が手を離した高さ位置で吊り下げ状態となる。
【００４７】
すなわち、作業者が工具９を押し下げる分だけ第２の上室８２からエアが排気されて工具９が下降し、作業者が手を離した位置で工具９は吊り下げ状態となる。
【００４８】
ここで、作業者が工具９を下方へと押し下げ、工具９から手を離したとき、宙吊り状態となる工具９は所定の上下範囲内において、いわゆるフワフワ感をもって揺動する。なお、工具９の揺動する量、すなわち当該フワフワ感の強さは、第２の上室８２の圧力を減圧弁１０５によって調節することで調整される。
【００４９】
以下、工具昇降装置１の作用について説明する。
【００５０】
工具昇降装置１は、例えば工場内の製品組み立てラインの上方に固定され、工具９が所定の待機位置に吊り下げ状態で保持される。
【００５１】
作業者の操作によって下降側操作弁１０４が切り替えられると、工具９が所定の低位置まで下降してくる。これにより、作業者が作業の度に工具９を所定の待機位置から下方まで引き寄せる必要がなく、作業を簡素化することができる。
【００５２】
工具９が所定の低位置まで下降した状態で、作業者が工具９を所望の作業位置までさらに押し下げると、これに応じて第２の上室８２のエア圧が排気されながら工具９がさらに下降する。これにより、作業者が工具９を押し下げる際に要する力が低減される。
【００５３】
また、作業者が一旦工具９を離したとしても、第２の上室８２に減圧弁１０５を介して常に一定のエア圧が供給されているので、その時点における高さ位置において工具９は吊り下げ状態で保持される。これにより、工具９を所望の位置に吊り下げ状態で保持させることができる。
【００５４】
その後、作業者の操作によって上昇側操作弁１０３が切り替えられると、工具９が所定の待機位置まで上昇する。
【００５５】
以上のように本実施形態では、第１の上室７２又は第１の下室７３に選択的にエア圧を供給することで圧力差によって第１のピストン７を上下方向に摺動させるので、エア圧によって工具９を昇降させることができるとともに、作業者が工具９を押し下げた場合には第２の上室８２の圧力の上昇に伴って急速排気弁１０６によってエア圧が排気され、これにより第２のシリンダ８が下降するので、工具９を押し下げる際に要する力を低減することができる（請求項１に対応）。
【００５６】
また、第２の上室８２には減圧弁１０５を介して一定のエア圧が供給されているので、作業者が工具９を押し下げるのをやめて手を離したときには、その時点における高さ位置に工具９を保持させることができる（請求項１に対応）。
【００５７】
さらに、減圧弁１０５のスプリング力を調節することで減圧弁１０５から第２の上室８２に供給されるエア圧を調整可能であるので、吊り下げ状態の工具９が上下に揺動する量、すなわち工具９のフワフワ感を調整することができる（請求項２に対応）。
【００５８】
さらに、工具９を吊り下げるワイヤ６は定滑車４及び動滑車５に交互に巻き掛けられてから可動フレーム３に固定されるので、可動フレーム３の昇降量に比べて工具９の昇降量を大きくすることができる。これにより、工具９の昇降量に対して工具昇降装置１の上下方向のサイズを小型化することができる（請求項３に対応）。
【００５９】
さらに、定滑車４及び動滑車５を２組設け、それぞれにワイヤ６を巻き掛けることで工具９を上方の２方向から吊り下げ支持するので、ワイヤ６がねじれることによる工具９の回転を防止することができる（請求項４に対応）。
【００６０】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【００６１】
例えば本実施形態では、定滑車４及び動滑車５を２組設け、それぞれにワイヤ６を巻き掛けることで工具９を上方の２方向から吊り下げ支持しているが、定滑車４及び動滑車５を３組以上設け、工具９を３以上の方向から吊り下げ支持してもよい。これにより、工具９の回転をより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 工具昇降装置
２ 固定フレーム
３ 可動フレーム
４ 定滑車（第１の滑車）
５ 動滑車（第２の滑車）
６ ワイヤ
７ 第１のシリンダ
８ 第２のシリンダ
９ 工具
３１ ワイヤ固定部
７１ 第１のピストン
７２ 第１の上室
７３ 第１の下室
８１ 第２のピストン
８２ 第２の上室
８３ 第２の下室
１０２ 方向制御弁（第１のエア圧供給手段）
１０５ 減圧弁（第２のエア圧供給手段、エア圧調整手段）
１０６ 急速排気弁（エア圧排気手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を吊り下げ状態に保持するとともに吊り下げ位置を昇降可能な工具昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパクトレンチなどの工具類を吊り下げ状態に保持するためのスプリングバランサが工場内の製造ラインなどにおいて従来から使用されている。スプリングバランサは、工具に接続されているワイヤロープを巻き取るためのドラムを有し、工具を使用するときにはワイヤロープを繰り出しつつ工具を手元に引き寄せることができ、使用しないときにはドラムに装着されるぜんまいばねによってワイヤを巻きとりつつ工具を上昇させる。
【０００３】
しかし、作業者が工具を使用するたびに工具を上方から手元に引き寄せるのは煩雑である。そこで、特許文献１には、ドラムにストッパを設け、作業者が当該ストッパに噛合するレバーを解除するまでドラムによるワイヤの巻き取りを規制する機構を設けたスプリングバランサが記載されている。これにより、ワイヤをある程度繰り出した状態で工具を所定の低位置に保持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−１２５２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし上記従来の技術では、ドラムがぜんまいばねによってワイヤを巻き取る方向に常に付勢されているので、所定の低位置に吊り下げられた工具を作業者がさらに押し下げる際に余分な力を必要とする。また、ドラムとストッパとが噛合する位置は決まっているので、作業者が工具から手を離しても工具はその位置には停止せず、ある程度ワイヤが巻きとられて上昇した位置に保持される。よって、工具を所望の位置に保持することができない。
【０００６】
本発明は、吊り下げ状態の工具を押し下げる際に要する力を低減するとともに、所望の高さ位置に工具を吊り下げ保持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、吊り下げられた工具を昇降可能な工具昇降装置において、固定フレームと、ワイヤを介して工具を吊り下げ支持した状態で固定フレームに沿って昇降する可動フレームと、固定フレームに固定され、上下方向に摺動可能な第１のピストンによって第１の上室と第１の下室とに区画される第１のシリンダと、可動フレームに固定され、第１のピストンに一体的に連結される第２のピストンによって第２の上室と大気に連通された第２の下室とに区画される第２のシリンダと、第１の上室又は第１の下室に選択的にエア圧を供給することで、圧力差によって第１のピストンを上下方向に摺動させる第１のエア圧供給手段と、第２の上室に一定のエア圧を供給する第２のエア圧供給手段と、第２の上室の圧力が一定のエア圧より高くなるのに応じて第２の上室のエア圧を排気させるエア圧排気手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１のエア圧供給手段によって第１の上室又は第１の下室に選択的にエア圧を供給することで圧力差によって第１のピストンを上下方向に摺動させるので、エア圧によって工具を昇降させることができるとともに、作業者が工具を押し下げた場合には第２の上室の圧力の上昇に伴ってエア圧が排気され、これに伴って第２のシリンダが下降するので、工具を押し下げる際に要する力を低減することができる。
【０００９】
また、第２のエア圧供給手段によって第２の上室には一定のエア圧が供給されているので、作業者が工具を押し下げるのをやめて手を離したときには、その時点における高さ位置に工具を保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態における工具昇降装置の構成を示す構成図である。
【図２】空圧回路の構成を示す回路図である。
【図３】工具昇降装置の動作を示す概略図である。
【図４】工具昇降装置の動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１２】
図１は本実施形態における工具昇降装置の構成を示す構成図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。図２は本実施形態における工具昇降装置に接続される空圧回路の構成を示す回路図である。なお、本実施形態では工具をインパクトレンチとして例示するが、これに限らずその他の工具であってもよい。
【００１３】
工具昇降装置１は、矩形の固定フレーム２と、固定フレーム２の左右の支柱２１の間にわたって配置される可動フレーム３と、固定フレーム２に回転自在に設けられる定滑車４と、可動フレーム３に回転自在に設けられる動滑車５と、定滑車４及び動滑車５に巻き掛けられるワイヤ６と、固定フレーム２に固定される第１のシリンダ７と、可動フレーム３に固定される第２のシリンダ８とから構成される。
【００１４】
固定フレーム２は、垂直方向に延設される一対の支柱２１と、支柱２１の上端を水平方向に接続する上部水平部材２２と、支柱２１の下端を水平方向に接続する下部水平部材２３とから構成される。なお、支柱２１は必ずしも垂直方向でなくてもよく、上部水平部材２２及び下部水平部材２３は水平に限らずその他の角度であってもよい。
【００１５】
上部水平部材２２は工場内の所定の高さに配置される梁などに固定される。なお、上部水平部材２２は水平方向には必ずしも固定されている必要はなく、例えばフックなどによって梁から吊り下げられていてもよい。
【００１６】
可動フレーム３は、固定フレーム２の両側の支柱２１に設けられる図示しないガイドに沿って上下方向に移動可能である。
【００１７】
定滑車４は、固定フレーム２の下部水平部材２３の図面右側及び左側に互いに水平方向に離間するようにそれぞれ４つずつ設けられる。動滑車５は、可動フレーム３の図面右側及び左側に互いに水平方向に離間するようにそれぞれ４つずつ設けられる。なお、定滑車４及び動滑車５はそれぞれ４つずつ設けているが、左右の数が同一であればその他の個数であってもよい。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように可動フレーム３の両側であって動滑車５より外側には、それぞれワイヤ６の一端を固定するワイヤ固定部３１が設けられる。また、図１（ｃ）に示すように下部水平部材２３の両側であって定滑車４より内側には、それぞれワイヤ６を上下方向に貫通させる貫通孔２４が設けられる。なお、ワイヤ固定部３１は可動フレーム３の代わりに固定フレーム２の下部水平部材２３に設けられていてもよい。
【００１９】
ワイヤ６は、図面右側及び左側にそれぞれ１本ずつ巻き掛けられ、定滑車４及び動滑車５に交互にジグザグ状に巻き掛けられる。各ワイヤ６の一端はそれぞれワイヤ固定部３１に固定され、他端は下部水平部材２３の貫通孔２４に挿通されて工具９に接続される。これにより、工具９は工具昇降装置１の下方において２本のワイヤによって吊り下げ状態で保持される。
【００２０】
第１のシリンダ７はエアシリンダであり、固定フレーム２の下部水平部材２３に固定される。第１のシリンダ７の内部は第１のピストン７１によって第１の上室７２と第１の下室７３とに区画され、ピストンロッド７４は第１のシリンダ７の上方へ向けて延設される。第１のシリンダ７の側面には、第１の上室７２と連通する上部連通孔７５及び第１の下室７３と連通する下部連通孔７６が設けられ、各連通孔７５、７６は空圧回路１００に接続される。
【００２１】
第２のシリンダ８はエアシリンダであり、可動フレーム３とともに上下方向に移動可能なように可動フレーム３に一体的に固定される。第２のシリンダ８の内部は第２のピストン８１によって第２の上室８２と第２の下室８３とに区画され、ピストンロッド８４は第２のシリンダ８の下方へ向けて延設される。第２のシリンダ８の側面には、第２の上室８２と連通する上部連通孔８５及び第２の下室８３と連通する下部連通孔８６が設けられ、各連通孔８５、８６は空圧回路１００に接続される。
【００２２】
第２のシリンダ８のピストンロッド８４と第１のシリンダ７のピストンロッド７４とは連結部１０によって連結され、これにより第１のピストン７１及び第２のピストン８１は一体的に上下方向に摺動する。
【００２３】
ここで、図２を参照しながら空圧回路１００について詳細に説明する。
【００２４】
空圧回路１００は、第１のシリンダ７、第２のシリンダ８、エア圧発生源１０１、方向制御弁１０２、上昇側操作弁１０３、下降側操作弁１０４、減圧弁１０５、及び急速排気弁１０６から構成される。
【００２５】
上昇側操作弁１０３及び下降側操作弁１０４は作業者の切り替え操作によって流路が切り替えられ、エア圧発生源１０１から供給されるエア圧をパイロット圧として方向制御弁１０２に供給する。上昇側操作弁１０３は工具９を上昇させるときに作業者によって操作され、下降側操作弁１０４は工具９を下降させるときに作業者によって操作される。
【００２６】
なお、各操作弁１０３、１０４は作業者による切り替え操作に代えて、例えば、組み立てライン上にワークが流れてきたことを検知して自動的に下降側操作弁１０４を切り替え、作業者が工具９を使用したことを検知して自動的に上昇側操作弁１０３を切り替えるように設定してもよい。
【００２７】
方向制御弁１０２は、エア圧発生源１０１から供給されるエア圧を第１の上室７２又は第１の下室７３に選択的に供給する制御弁であり、流路は上昇側操作弁１０３又は下降側操作弁１０４から供給されるパイロット圧によって切り替えられる。すなわち、上昇側操作弁１０３からパイロット圧が供給されたときはエア圧を第１の下室７３に供給し、下降側操作弁１０４からパイロット圧が供給されたときはエア圧を第１の上室７２に供給する。
【００２８】
方向制御弁１０２と第１の上室７２及び第１の下室７３との間にはそれぞれ速度制御弁１０７が設けられ、第１の上室７２及び第１の下室７３からエア圧が排気されるときは予め設定された速度でエア圧が排気される。
【００２９】
また、第１のシリンダ７はロック付きシリンダであり、第１の上室７２よりもさらに上部には常にエア圧発生源１０１からのエアが供給されている。エア圧発生源１０１からのエアが供給されなくなると、再度エアが供給されるまで第１のピストン７１はロックされる。これにより、工具昇降装置１が用いられる工場内において、操業停止時に電源オフによってエア圧の供給が停止されても、第１のピストン７は下降せず、工具９は上方位置において保持される。
【００３０】
減圧弁１０５は、エア圧発生源１０１から供給されるエア圧を減圧して第２の上室８２に供給する。第２の上室８２に供給されるエアの圧力は減圧弁１０５のスプリング力を調整することで調節される。
【００３１】
急速排気弁１０６は、減圧弁１０５と第２の上室８２との間に設けられ、減圧弁１０５と第２の上室８２との間を連通状態にするとともに、第２の上室側の圧力が減圧弁側の圧力を上回るのに応じて、第２の上室８２を大気と連通させる。すなわち、第２の上室側の圧力が減圧弁側の圧力を上回ったとき、第２の上室８２の圧力が減圧弁１０５から供給される圧力に戻るまでエア圧を排気させる。また、急速排気弁１０６の排気側にはサイレンサ１０８が設けられ、急速排気弁１０６からのエアの排気時の騒音が低減される。
【００３２】
第２の下室８３はサイレンサ１０９を介して常に大気に開放されており、第２の下室８３の体積の変化に応じてエア圧の吸排気が行われる。
【００３３】
空圧回路１００は以上のように構成され、第１のシリンダ７に供給されるエア圧の流路を切り替えることで第１のピストン７１を上下方向に摺動させるとともに、第２のシリンダ８に作用する力に応じて第２のシリンダ８の上下方向位置が決定される。
【００３４】
すなわち、第１のシリンダ７は、第１の上室７２の圧力と第１の下室７３の圧力との圧力差によって第１のピストン７を上下方向に駆動することで、連結部１０を介して第２のシリンダ８を上下方向に駆動する。これにより、第２のシリンダ８と一体的に固定される可動フレーム３及び動滑車５を上下方向に駆動し、ワイヤ６を繰り出す又は巻き取ることで工具を昇降させる。
【００３５】
第２のシリンダ８７は、第２の上室８２に常にエア圧が供給され、第２の下室８３は常に大気圧に保持されるので、両者の圧力差によって第２のシリンダ８を上方へ押し上げる方向に力が作用する。また、第２のシリンダ８は可動フレーム３及び動滑車５を介して工具９を支持しているので、工具９の自重によって第２のシリンダ８を下方へと押し下げる方向に力が作用する。従って、第２のシリンダ８は上記２つの力がバランスする上下方向位置に保持される。
【００３６】
次に工具昇降装置の動作について図３、図４を参照しながら説明する。
【００３７】
図３は、第１のシリンダへのエア圧の流路を切り替えることで工具を上昇又は下降させる場合の工具昇降装置の動作を示す正面図であり、図３（ａ）は工具を最も高い位置まで上昇させた状態、図３（ｂ）は工具を最も低い位置まで下降させた状態を示す。
【００３８】
図３（ａ）に示すように第１のピストン７が最も上方へと摺動した状態から、作業者が下降側操作弁１０４を操作して第１の上室７２へエアが供給されると、第１のピストン７１が下降する。これに伴って、図３（ｂ）に示すように第１のピストン７１に連結される第２のピストン８１及び第２のシリンダ８が下降し、第２のシリンダ８と一体的に固定される可動フレーム３がともに下降する。
【００３９】
ワイヤ６は工具９の自重によって常に下方へと引っ張られているので、可動フレーム３が下降して動滑車５と定滑車４との距離が短くなると、ワイヤ６が下方へと繰り出され、工具９の吊り下げ位置が下降する。
【００４０】
このとき、１本のワイヤ６は４つの動滑車５と４つの定滑車４とに交互にジグザグ状に巻き掛けられているので、可動フレーム３の下降量Ｌ１より工具９の下降量Ｌ２の方が大きくなる。
【００４１】
また、作業者が上昇側操作弁１０３を操作して第１の下室７３へエアが供給されると、第１のピストン７１が上昇する。これにより、第２のピストン８１が上昇し、さらに第２のピストン８１によって第２のシリンダ８が上方へと押圧され可動フレーム３が上昇する。
【００４２】
可動フレーム３の上昇によって動滑車５と定滑車４との距離が長くなるので、ワイヤ６が上方へと巻きとられ、工具９の吊り下げ位置が上昇する。
【００４３】
一方、図４は、工具を最も低い位置まで下降させた状態で作業者が工具を下方へと押し下げた場合の工具昇降装置の動作を示す正面図である。
【００４４】
図４（ａ）に示す状態から作業者が工具９を下方へと押し下げると、ワイヤ６が下方へと引っ張られることで可動フレーム３が下降し、可動フレーム３とともに第２のシリンダ８が下降する。第２のシリンダ８が下降すると第２の上室８２の体積が減少して第２の上室８２の圧力が増大するので、エア圧が急速排気弁１０６からサイレンサ１０８を介して排気される。
【００４５】
このとき、図３で示した場合と同様に、１本のワイヤ６は４つの動滑車５と４つの定滑車４とに交互にジグザグ状に巻き掛けられているので、可動フレーム３の下降量Ｌ３より工具９の下降量Ｌ４の方が大きくなる。
【００４６】
作業者が工具９から手を離すと、急速排気弁１０６からの排気が停止し、工具９の自重による第２のシリンダ８を押し下げる力と、減圧弁１０５を介して供給されるエア圧による第２のシリンダ８を押し上げる力とがバランスして工具９は作業者が手を離した高さ位置で吊り下げ状態となる。
【００４７】
すなわち、作業者が工具９を押し下げる分だけ第２の上室８２からエアが排気されて工具９が下降し、作業者が手を離した位置で工具９は吊り下げ状態となる。
【００４８】
ここで、作業者が工具９を下方へと押し下げ、工具９から手を離したとき、宙吊り状態となる工具９は所定の上下範囲内において、いわゆるフワフワ感をもって揺動する。なお、工具９の揺動する量、すなわち当該フワフワ感の強さは、第２の上室８２の圧力を減圧弁１０５によって調節することで調整される。
【００４９】
以下、工具昇降装置１の作用について説明する。
【００５０】
工具昇降装置１は、例えば工場内の製品組み立てラインの上方に固定され、工具９が所定の待機位置に吊り下げ状態で保持される。
【００５１】
作業者の操作によって下降側操作弁１０４が切り替えられると、工具９が所定の低位置まで下降してくる。これにより、作業者が作業の度に工具９を所定の待機位置から下方まで引き寄せる必要がなく、作業を簡素化することができる。
【００５２】
工具９が所定の低位置まで下降した状態で、作業者が工具９を所望の作業位置までさらに押し下げると、これに応じて第２の上室８２のエア圧が排気されながら工具９がさらに下降する。これにより、作業者が工具９を押し下げる際に要する力が低減される。
【００５３】
また、作業者が一旦工具９を離したとしても、第２の上室８２に減圧弁１０５を介して常に一定のエア圧が供給されているので、その時点における高さ位置において工具９は吊り下げ状態で保持される。これにより、工具９を所望の位置に吊り下げ状態で保持させることができる。
【００５４】
その後、作業者の操作によって上昇側操作弁１０３が切り替えられると、工具９が所定の待機位置まで上昇する。
【００５５】
以上のように本実施形態では、第１の上室７２又は第１の下室７３に選択的にエア圧を供給することで圧力差によって第１のピストン７を上下方向に摺動させるので、エア圧によって工具９を昇降させることができるとともに、作業者が工具９を押し下げた場合には第２の上室８２の圧力の上昇に伴って急速排気弁１０６によってエア圧が排気され、これにより第２のシリンダ８が下降するので、工具９を押し下げる際に要する力を低減することができる（請求項１に対応）。
【００５６】
また、第２の上室８２には減圧弁１０５を介して一定のエア圧が供給されているので、作業者が工具９を押し下げるのをやめて手を離したときには、その時点における高さ位置に工具９を保持させることができる（請求項１に対応）。
【００５７】
さらに、減圧弁１０５のスプリング力を調節することで減圧弁１０５から第２の上室８２に供給されるエア圧を調整可能であるので、吊り下げ状態の工具９が上下に揺動する量、すなわち工具９のフワフワ感を調整することができる（請求項２に対応）。
【００５８】
さらに、工具９を吊り下げるワイヤ６は定滑車４及び動滑車５に交互に巻き掛けられてから可動フレーム３に固定されるので、可動フレーム３の昇降量に比べて工具９の昇降量を大きくすることができる。これにより、工具９の昇降量に対して工具昇降装置１の上下方向のサイズを小型化することができる（請求項３に対応）。
【００５９】
さらに、定滑車４及び動滑車５を２組設け、それぞれにワイヤ６を巻き掛けることで工具９を上方の２方向から吊り下げ支持するので、ワイヤ６がねじれることによる工具９の回転を防止することができる（請求項４に対応）。
【００６０】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【００６１】
例えば本実施形態では、定滑車４及び動滑車５を２組設け、それぞれにワイヤ６を巻き掛けることで工具９を上方の２方向から吊り下げ支持しているが、定滑車４及び動滑車５を３組以上設け、工具９を３以上の方向から吊り下げ支持してもよい。これにより、工具９の回転をより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 工具昇降装置
２ 固定フレーム
３ 可動フレーム
４ 定滑車（第１の滑車）
５ 動滑車（第２の滑車）
６ ワイヤ
７ 第１のシリンダ
８ 第２のシリンダ
９ 工具
３１ ワイヤ固定部
７１ 第１のピストン
７２ 第１の上室
７３ 第１の下室
８１ 第２のピストン
８２ 第２の上室
８３ 第２の下室
１０２ 方向制御弁（第１のエア圧供給手段）
１０５ 減圧弁（第２のエア圧供給手段、エア圧調整手段）
１０６ 急速排気弁（エア圧排気手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊り下げられた工具を昇降可能な工具昇降装置において、
固定フレームと、
ワイヤを介して前記工具を吊り下げ支持した状態で前記固定フレームに沿って昇降する可動フレームと、
前記固定フレームに固定され、上下方向に摺動可能な第１のピストンによって第１の上室と第１の下室とに区画される第１のシリンダと、
前記可動フレームに固定され、前記第１のピストンに一体的に連結される第２のピストンによって第２の上室と大気に連通された第２の下室とに区画される第２のシリンダと、
前記第１の上室又は前記第１の下室に選択的にエア圧を供給することで、圧力差によって前記第１のピストンを上下方向に摺動させる第１のエア圧供給手段と、
前記第２の上室に一定のエア圧を供給する第２のエア圧供給手段と、
前記第２の上室の圧力が前記一定のエア圧より高くなるのに応じて前記第２の上室のエア圧を排気させるエア圧排気手段と、
を備えることを特徴とする工具昇降装置。
【請求項２】
前記第２のエア圧供給手段によって供給される前記一定のエア圧を調整可能なエア圧調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の工具昇降装置。
【請求項３】
前記固定フレームに回転自在に設けられる１つ以上の第１の滑車と、
前記可動フレームに回転自在に設けられる１つ以上の第２の滑車と、
前記固定フレーム又は前記可動フレームに前記ワイヤを固定するワイヤ固定部と、
を備え、
前記ワイヤは、前記ワイヤ固定部から前記工具までの間において前記第１の滑車及び前記第２の滑車に交互に巻き掛けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具昇降装置。
【請求項４】
前記ワイヤ、前記第１の滑車、前記第２の滑車及び前記ワイヤ固定部は２組以上設けられ、前記工具は前記ワイヤによって２以上の方向から吊り下げ支持されることを特徴とする請求項３に記載の工具昇降装置。
【請求項１】
吊り下げられた工具を昇降可能な工具昇降装置において、
固定フレームと、
ワイヤを介して前記工具を吊り下げ支持した状態で前記固定フレームに沿って昇降する可動フレームと、
前記固定フレームに固定され、上下方向に摺動可能な第１のピストンによって第１の上室と第１の下室とに区画される第１のシリンダと、
前記可動フレームに固定され、前記第１のピストンに一体的に連結される第２のピストンによって第２の上室と大気に連通された第２の下室とに区画される第２のシリンダと、
前記第１の上室又は前記第１の下室に選択的にエア圧を供給することで、圧力差によって前記第１のピストンを上下方向に摺動させる第１のエア圧供給手段と、
前記第２の上室に一定のエア圧を供給する第２のエア圧供給手段と、
前記第２の上室の圧力が前記一定のエア圧より高くなるのに応じて前記第２の上室のエア圧を排気させるエア圧排気手段と、
を備えることを特徴とする工具昇降装置。
【請求項２】
前記第２のエア圧供給手段によって供給される前記一定のエア圧を調整可能なエア圧調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の工具昇降装置。
【請求項３】
前記固定フレームに回転自在に設けられる１つ以上の第１の滑車と、
前記可動フレームに回転自在に設けられる１つ以上の第２の滑車と、
前記固定フレーム又は前記可動フレームに前記ワイヤを固定するワイヤ固定部と、
を備え、
前記ワイヤは、前記ワイヤ固定部から前記工具までの間において前記第１の滑車及び前記第２の滑車に交互に巻き掛けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具昇降装置。
【請求項４】
前記ワイヤ、前記第１の滑車、前記第２の滑車及び前記ワイヤ固定部は２組以上設けられ、前記工具は前記ワイヤによって２以上の方向から吊り下げ支持されることを特徴とする請求項３に記載の工具昇降装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２５３８９（Ｐ２０１１−２５３８９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７６２１４（Ｐ２００９−１７６２１４）
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
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