(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023124675
(43)【公開日】2023-09-06
(54)【発明の名称】アーム型助力装置
(51)【国際特許分類】
B66F 19/00 20060101AFI20230830BHJP
【ＦＩ】
B66F19/00 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022028589
(22)【出願日】2022-02-25
(71)【出願人】
【識別番号】000106760
【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】下山 竜郎
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 慶和
(57)【要約】
【課題】荷役物を運搬するときの操作力を低減できるアーム型助力装置を提供すること。
【解決手段】アーム型助力装置１１は、第１支持部２２及び第２支持部２３を有する第１アーム３１と、基台１２に第１支持部２２を回転可能に支持する第１回転支持部２１と、を有する。アーム型助力装置１１は、第２支持部２３に固定される固定支持部４１と、固定支持部４１に固定された軸受４４と、を有する。アーム型助力装置１１は、軸受４４によって固定支持部４１に支持される第２アーム５１を有する。第２アーム５１は、軸受４４によって水平方向に直線移動可能なシャフト５２を有する。アーム型助力装置１１は、第２アーム５１におけるシャフト５２の前端に支持される第２回転支持部６１と、第２回転支持部６１によって回転可能に支持される操作部７１を有する。
【選択図】図２
【解決手段】アーム型助力装置１１は、第１支持部２２及び第２支持部２３を有する第１アーム３１と、基台１２に第１支持部２２を回転可能に支持する第１回転支持部２１と、を有する。アーム型助力装置１１は、第２支持部２３に固定される固定支持部４１と、固定支持部４１に固定された軸受４４と、を有する。アーム型助力装置１１は、軸受４４によって固定支持部４１に支持される第２アーム５１を有する。第２アーム５１は、軸受４４によって水平方向に直線移動可能なシャフト５２を有する。アーム型助力装置１１は、第２アーム５１におけるシャフト５２の前端に支持される第２回転支持部６１と、第２回転支持部６１によって回転可能に支持される操作部７１を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基台と、
第１支持部を軸線方向の第１端部に有するとともに、平行四辺形リンクによって前記第１支持部と平行に上下方向へ揺動可能な第２支持部を前記軸線方向の第２端部に有する第１アームであって、アクチュエータによる助力機構を内蔵する前記第１アームと、
第１鉛直軸を回転中心とする第１回転支持部であって、前記第１支持部を前記基台に回転可能に支持する前記第１回転支持部と、
前記第２支持部に固定され、水平な上面を有する固定支持部と、
前記固定支持部の前記上面に固定された軸受と、
前記軸受によって前記固定支持部に支持される第２アームであって、前記軸受によって水平方向へ直線移動可能なシャフトを有する第２アームと、
前記第２アームにおける前記シャフトの前端に支持され、第２鉛直軸を回転中心とする第２回転支持部と、
前記第２回転支持部によって回転可能に支持される操作部と、を有するアーム型助力装置。
第１支持部を軸線方向の第１端部に有するとともに、平行四辺形リンクによって前記第１支持部と平行に上下方向へ揺動可能な第２支持部を前記軸線方向の第２端部に有する第１アームであって、アクチュエータによる助力機構を内蔵する前記第１アームと、
第１鉛直軸を回転中心とする第１回転支持部であって、前記第１支持部を前記基台に回転可能に支持する前記第１回転支持部と、
前記第２支持部に固定され、水平な上面を有する固定支持部と、
前記固定支持部の前記上面に固定された軸受と、
前記軸受によって前記固定支持部に支持される第２アームであって、前記軸受によって水平方向へ直線移動可能なシャフトを有する第２アームと、
前記第２アームにおける前記シャフトの前端に支持され、第２鉛直軸を回転中心とする第２回転支持部と、
前記第２回転支持部によって回転可能に支持される操作部と、を有するアーム型助力装置。
【請求項2】
前記軸受は重力方向に複数並設され、
前記第２アームは、前記シャフトを複数本有するとともに、複数本の前記シャフトの各々は前記軸受によって前記固定支持部に支持されており、複数本の前記シャフトは平行に重力方向に並設されている請求項１に記載のアーム型助力装置。
前記第２アームは、前記シャフトを複数本有するとともに、複数本の前記シャフトの各々は前記軸受によって前記固定支持部に支持されており、複数本の前記シャフトは平行に重力方向に並設されている請求項１に記載のアーム型助力装置。
【請求項3】
前記第１回転支持部、前記第２回転支持部及び前記第２アームの各々はブレーキ機構を備える請求項１又は請求項２に記載のアーム型助力装置。
【請求項4】
前記第２アームが備える前記ブレーキ機構は、制動軸と、軸制動部と、を有し、前記制動軸は前記シャフトと平行に水平方向に延びており、かつ前記軸制動部によって支持されており、前記制動軸は、前記シャフトと一体に前記水平方向に直線移動可能である請求項３に記載のアーム型助力装置。
【請求項5】
前記第２アームは、前記シャフトを複数本有するとともに、複数本の前記シャフトは平行に重力方向に並設され、前記軸制動部は、重力方向に並設された前記シャフトの間に配置されている請求項４に記載のアーム型助力装置。
【請求項6】
前記第２アームは前端に軸挿通部材を有し、前記軸挿通部材には、重力方向に長手が延びる揺動孔が形成されており、前記制動軸の前端は、前記揺動孔に挿通されている請求項４又は請求項５に記載のアーム型助力装置。
【請求項7】
前記制動軸は、前記シャフトに比して細径である請求項４～請求項６のうちいずれか一項に記載のアーム型助力装置。
【請求項8】
前記第２アームは、前記シャフトの前端に設けられる揺動支持部と、前記揺動支持部に対し前後方向に揺動可能に支持される揺動部材と、を有し、前記第２回転支持部は、前記揺動部材に支持されており、
前記アーム型助力装置は、前記揺動部材の前後方向への揺動角度を規制する揺動規制部を有する請求項１～請求項７のうちいずれか一項に記載のアーム型助力装置。
前記アーム型助力装置は、前記揺動部材の前後方向への揺動角度を規制する揺動規制部を有する請求項１～請求項７のうちいずれか一項に記載のアーム型助力装置。
【請求項9】
前記軸受は、前記固定支持部の前記上面に沿って固定位置を調節可能である請求項１～請求項８のうちいずれか一項に記載のアーム型助力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アーム型助力装置に関する。
【背景技術】
【0002】
アーム型助力装置は、比較的重い部品や荷などの荷役物を、ある固定位置から別の固定位置まで運搬する、所謂パレタイジングの際に使用される。例えば、特許文献１には、アーム型助力装置の一例としての荷役物運搬機が開示されている。
【0003】
図１４に示すように、荷役物運搬機１００は、台座１０１と、旋回台１０２と、本体部１０３と、第１アーム１０４と、第２アーム１０５と、ブラケット１０６と、旋回台１０７と、アタッチメント１０８と、操作レバー１０９と、旋回台１１０と、を有する。
【0004】
旋回台１０２は、台座１０１の上面に設けられている。本体部１０３は、旋回台１０２に支持されている。旋回台１０２は、本体部１０３を旋回可能とする。第１アーム１０４は、本体部１０３に上下方向へ揺動可能に支持されている。ブラケット１０６は、第１アーム１０４の先端に設けられている。旋回台１０７は、ブラケット１０６の下端に設けられている。第２アーム１０５は、旋回台１０７に支持されている。旋回台１０７は、第２アーム１０５を旋回可能とする。
【0005】
アタッチメント１０８は旋回台１１０に支持されている。旋回台１１０は、アタッチメント１０８を旋回可能とする。操作レバー１０９は、アタッチメント１０８に設けられている。作業者が操作レバー１０９を操作すると、作業者は、荷役物運搬機１００によって荷役物を３次元に運搬できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第６６８１６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
荷役物運搬機１００を一例とするアーム型助力装置は、荷役物を運搬するときに要する操作力の低減が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記問題点を解決するためのアーム型助力装置は、基台と、第１支持部を軸線方向の第１端部に有するとともに、平行四辺形リンクによって前記第１支持部と平行に上下方向へ揺動可能な第２支持部を前記軸線方向の第２端部に有する第１アームであって、アクチュエータによる助力機構を内蔵する前記第１アームと、第１鉛直軸を回転中心とする第１回転支持部であって、前記第１支持部を前記基台に回転可能に支持する前記第１回転支持部と、前記第２支持部に固定され、水平な上面を有する固定支持部と、前記固定支持部の前記上面に固定された軸受と、前記軸受によって前記固定支持部に支持される第２アームであって、前記軸受によって水平方向へ直線移動可能なシャフトを有する第２アームと、前記第２アームにおける前記シャフトの前端に支持され、第２鉛直軸を回転中心とする第２回転支持部と、前記第２回転支持部によって回転可能に支持される操作部と、を有することを要旨とする。
【0009】
アーム型助力装置について、前記軸受は重力方向に複数並設され、前記第２アームは、前記シャフトを複数本有するとともに、複数本の前記シャフトの各々は前記軸受によって前記固定支持部に支持されており、複数本の前記シャフトは平行に重力方向に並設されていてもよい。
【0010】
アーム型助力装置について、前記第１回転支持部、前記第２回転支持部及び前記第２アームの各々はブレーキ機構を備えていてもよい。
アーム型助力装置について、前記第２アームが備える前記ブレーキ機構は、制動軸と、軸制動部と、を有し、前記制動軸は前記シャフトと平行に水平方向に延びており、かつ前記軸制動部によって支持されており、前記制動軸は、前記シャフトと一体に前記水平方向に直線移動可能であってもよい。
アーム型助力装置について、前記第２アームが備える前記ブレーキ機構は、制動軸と、軸制動部と、を有し、前記制動軸は前記シャフトと平行に水平方向に延びており、かつ前記軸制動部によって支持されており、前記制動軸は、前記シャフトと一体に前記水平方向に直線移動可能であってもよい。
【0011】
アーム型助力装置について、前記第２アームは、前記シャフトを複数本有するとともに、複数本の前記シャフトは平行に重力方向に並設され、前記軸制動部は、重力方向に並設された前記シャフトの間に配置されていてもよい。
【0012】
アーム型助力装置について、前記第２アームは前端に軸挿通部材を有し、前記軸挿通部材には、重力方向に長手が延びる揺動孔が形成されており、前記制動軸の前端は、前記揺動孔に挿通されていてもよい。
【0013】
アーム型助力装置について、前記制動軸は、前記シャフトに比して細径であってもよい。
アーム型助力装置について、前記第２アームは、前記シャフトの前端に設けられる揺動支持部と、前記揺動支持部に対し前後方向に揺動可能に支持される揺動部材と、を有し、前記第２回転支持部は、前記揺動部材に支持されており、前記アーム型助力装置は、前記揺動部材の前後方向への揺動角度を規制する揺動規制部を有していてもよい。
アーム型助力装置について、前記第２アームは、前記シャフトの前端に設けられる揺動支持部と、前記揺動支持部に対し前後方向に揺動可能に支持される揺動部材と、を有し、前記第２回転支持部は、前記揺動部材に支持されており、前記アーム型助力装置は、前記揺動部材の前後方向への揺動角度を規制する揺動規制部を有していてもよい。
【0014】
アーム型助力装置について、前記軸受は、前記固定支持部の前記上面に沿って固定位置を調節可能であってもよい。
【発明の効果】
【0015】
本発明は、荷役物を運搬するときの操作力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】アーム型助力装置を示す側面図である。
【図2】アーム型助力装置の使用例を示す斜視図である。
【図3】第１アームの構成要素を示す分解斜視図である。
【図4】平行四辺形リンクを示す模式図である。
【図5】平行四辺形リンクを示す模式図である。
【図6】第２アーム周辺を示す斜視図である。
【図7】第２アーム周辺を示す斜視図である。
【図8】揺動規制部周辺を示す斜視図である。
【図9】揺動規制部周辺を示す側面図である。
【図10】比較例の操作力を説明するための図である。
【図11】実施形態のアーム型助力装置の操作力を説明するための図である。
【図12】別例のアーム型助力装置を示す部分斜視図である。
【図13】別例のアーム型助力装置を示す部分側面図である。
【図14】背景技術を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、アーム型助力装置を具体化した一実施形態を図１～図１１にしたがって説明する。
＜アーム型助力装置の全体＞
図１に示すように、アーム型助力装置１１は、基台１２と、基台１２に支持された第１回転支持部２１と、第１回転支持部２１に支持された第１アーム３１と、を有する。また、アーム型助力装置１１は、第１アーム３１に支持された固定支持部４１と、固定支持部４１に支持された第２アーム５１と、第２アーム５１に支持された第２回転支持部６１と、を有する。加えて、アーム型助力装置１１は、第２回転支持部６１に支持された操作部７１を有する。アーム型助力装置１１は、エア供給源１４と、制御装置１５と、を有する。
＜アーム型助力装置の全体＞
図１に示すように、アーム型助力装置１１は、基台１２と、基台１２に支持された第１回転支持部２１と、第１回転支持部２１に支持された第１アーム３１と、を有する。また、アーム型助力装置１１は、第１アーム３１に支持された固定支持部４１と、固定支持部４１に支持された第２アーム５１と、第２アーム５１に支持された第２回転支持部６１と、を有する。加えて、アーム型助力装置１１は、第２回転支持部６１に支持された操作部７１を有する。アーム型助力装置１１は、エア供給源１４と、制御装置１５と、を有する。
【0018】
＜エア供給源及び制御装置＞
エア供給源１４は、圧縮されたエアをアーム型助力装置１１に供給する。以下の説明において、圧縮されたエアを単に「エア」と記載する。制御装置１５は、図示しない空圧機器の制御や、エアの圧力調整などを行う。制御装置１５は、アーム型助力装置１１によって吊り下げられた荷役物の重量をバランスするために、アーム型助力装置１１に供給すべきエアの圧力などを算出する。
エア供給源１４は、圧縮されたエアをアーム型助力装置１１に供給する。以下の説明において、圧縮されたエアを単に「エア」と記載する。制御装置１５は、図示しない空圧機器の制御や、エアの圧力調整などを行う。制御装置１５は、アーム型助力装置１１によって吊り下げられた荷役物の重量をバランスするために、アーム型助力装置１１に供給すべきエアの圧力などを算出する。
【0019】
＜基台＞
基台１２は、柱状である。なお、基台１２は柱でなくてもよい。例えば、基台１２は、高さの低い台であってもよい。基台１２の形状は任意である。
基台１２は、柱状である。なお、基台１２は柱でなくてもよい。例えば、基台１２は、高さの低い台であってもよい。基台１２の形状は任意である。
【0020】
＜第１回転支持部＞
第１回転支持部２１は、基台１２の上端に固定されている。第１回転支持部２１は、第１アーム３１を回転可能に支持する。第１回転支持部２１は、当該第１回転支持部２１の回転を規制する第１ブレーキ機構１６１を有する。第１回転支持部２１は、第１鉛直軸Ｚ１を回転中心として回転する。
第１回転支持部２１は、基台１２の上端に固定されている。第１回転支持部２１は、第１アーム３１を回転可能に支持する。第１回転支持部２１は、当該第１回転支持部２１の回転を規制する第１ブレーキ機構１６１を有する。第１回転支持部２１は、第１鉛直軸Ｚ１を回転中心として回転する。
【0021】
＜第１ブレーキ機構＞
第１ブレーキ機構１６１は、回転ロックディスク１６１ａと、図示しないロック装置と、を有する。回転ロックディスク１６１ａは、第１アーム３１と一体回転する。第１ブレーキ機構１６１のロック装置は、所定圧力以上のエアの供給によって回転ロックディスク１６１ａから離間する。すると、第１ブレーキ機構１６１は非制動状態となる。第１ブレーキ機構１６１の非制動状態は、第１回転支持部２１による第１アーム３１の回転を許容する。
第１ブレーキ機構１６１は、回転ロックディスク１６１ａと、図示しないロック装置と、を有する。回転ロックディスク１６１ａは、第１アーム３１と一体回転する。第１ブレーキ機構１６１のロック装置は、所定圧力以上のエアの供給によって回転ロックディスク１６１ａから離間する。すると、第１ブレーキ機構１６１は非制動状態となる。第１ブレーキ機構１６１の非制動状態は、第１回転支持部２１による第１アーム３１の回転を許容する。
【0022】
第１ブレーキ機構１６１のロック装置は、所定圧力未満では、図示しない付勢部材によって回転ロックディスク１６１ａに向けて付勢される。すると、ロック装置は、回転ロックディスク１６１ａを挟持する。これにより、第１ブレーキ機構１６１は制動状態となる。第１ブレーキ機構１６１の制動状態は、第１回転支持部２１による第１アーム３１の回転を禁止する。
【0023】
＜第１アーム＞
図３及び図４に示すように、第１アーム３１は、中空状のアーム本体３２と、アーム本体３２の軸線方向の第１端に連結された第１軸支部材３３と、アーム本体３２の軸線方向の第２端に連結された第２軸支部材３４と、第２部材４６と、を有する。また、第１アーム３１は、第１軸支部材３３に連結された第１支持部２２と、第２軸支部材３４に連結された第２支持部２３と、を有する。さらに、第１アーム３１は、助力機構としての駆動エアシリンダ９１を内蔵する。
図３及び図４に示すように、第１アーム３１は、中空状のアーム本体３２と、アーム本体３２の軸線方向の第１端に連結された第１軸支部材３３と、アーム本体３２の軸線方向の第２端に連結された第２軸支部材３４と、第２部材４６と、を有する。また、第１アーム３１は、第１軸支部材３３に連結された第１支持部２２と、第２軸支部材３４に連結された第２支持部２３と、を有する。さらに、第１アーム３１は、助力機構としての駆動エアシリンダ９１を内蔵する。
【0024】
＜アーム本体＞
アーム本体３２は、駆動エアシリンダ９１のシリンダチューブ９１ａと、２枚の第１カバー部材９５と、１枚の第２カバー部材９６と、を有する。
アーム本体３２は、駆動エアシリンダ９１のシリンダチューブ９１ａと、２枚の第１カバー部材９５と、１枚の第２カバー部材９６と、を有する。
【0025】
アーム本体３２の主体は、駆動エアシリンダ９１のシリンダチューブ９１ａである。２枚の第１カバー部材９５は、シリンダチューブ９１ａの外面に固定されている。２枚の第１カバー部材９５は、シリンダチューブ９１ａの径方向に対向する。第２カバー部材９６は、２枚の第１カバー部材９５の上端の間に固定されている。
【0026】
＜第１軸支部材及び第２軸支部材＞
第１軸支部材３３は、シリンダチューブ９１ａの第１端に固定されている。第２軸支部材３４は、シリンダチューブ９１ａの第２端に固定されている。したがって、第１アーム３１は、第１軸支部材３３によって形成された第１端部３５を軸線方向の第１端に備える。また、第１アーム３１は、第２軸支部材３４によって形成された第２端部３６を軸線方向の第２端に備える。アーム本体３２と、第１軸支部材３３と、第２軸支部材３４と、は第１部材４５を構成する。
第１軸支部材３３は、シリンダチューブ９１ａの第１端に固定されている。第２軸支部材３４は、シリンダチューブ９１ａの第２端に固定されている。したがって、第１アーム３１は、第１軸支部材３３によって形成された第１端部３５を軸線方向の第１端に備える。また、第１アーム３１は、第２軸支部材３４によって形成された第２端部３６を軸線方向の第２端に備える。アーム本体３２と、第１軸支部材３３と、第２軸支部材３４と、は第１部材４５を構成する。
【0027】
＜第１支持部及び第２支持部＞
図１及び図２に示すように、第１支持部２２は、第１回転支持部２１に支持されている。第１支持部２２は、第１回転支持部２１によって回転可能である。第１支持部２２は、基台１２の軸線に沿う第１鉛直軸Ｚ１を回転中心として回転する。つまり、第１回転支持部２１は、第１鉛直軸Ｚ１を回転中心とするとともに、第１支持部２２を基台１２に回転可能に支持する。第１回転支持部２１と、第１支持部２２の回転範囲は３６０度未満である。第１支持部２２の回転範囲は、本実施形態では３００度である。
図１及び図２に示すように、第１支持部２２は、第１回転支持部２１に支持されている。第１支持部２２は、第１回転支持部２１によって回転可能である。第１支持部２２は、基台１２の軸線に沿う第１鉛直軸Ｚ１を回転中心として回転する。つまり、第１回転支持部２１は、第１鉛直軸Ｚ１を回転中心とするとともに、第１支持部２２を基台１２に回転可能に支持する。第１回転支持部２１と、第１支持部２２の回転範囲は３６０度未満である。第１支持部２２の回転範囲は、本実施形態では３００度である。
【0028】
図３に示すように、第１支持部２２は、円盤状の基板２２ａと、基板２２ａから上方へ立設された一対の第１軸支部２２ｂを有する。一対の第１軸支部２２ｂは間隔を空けて対向している。
【0029】
第１支持部２２と対をなす第２支持部２３は、円盤状の支持板２３ａと、支持板２３ａから下方へ立設された板状の第２軸支部２３ｂを有する。支持板２３ａには、複数の雌ねじ２３ｃが形成されている。
【0030】
第１端部３５は、第１支持部２２の一対の第１軸支部２２ｂの間に配置されている。第１軸支部２２ｂ及び第１軸支部材３３には第１水平軸Ｈ１が挿通されている。したがって、第１アーム３１は、第１支持部２２を軸線方向の第１端部３５に有する。アーム本体３２は、第１水平軸Ｈ１を揺動中心として、第１支持部２２に対し上下方向へ揺動可能に支持されている。したがって、第１アーム３１は、上下方向へ揺動可能である。
【0031】
第２端部３６は、第２支持部２３の第２軸支部２３ｂに配置されている。第２軸支部２３ｂには第２水平軸Ｈ２が挿通されている。したがって、第１アーム３１は、軸線方向の第２端部３６に第２支持部２３を有する。アーム本体３２は、第２水平軸Ｈ２を揺動中心として、第２支持部２３に対し上下方向へ揺動可能に支持されている。
【0032】
＜第２部材＞
第２部材４６は、２枚の第１カバー部材９５の下端の間に配置されている。第２部材４６は、角棒形状である。図４に示すように、第２部材４６の第１端部４７は、第３水平軸Ｈ３を介して第１支持部２２に対し上下方向へ揺動可能に支持されている。第２部材４６の第２端部４８は、第４水平軸Ｈ４を介して第２支持部２３に対し上下方向へ揺動可能に支持されている。
第２部材４６は、２枚の第１カバー部材９５の下端の間に配置されている。第２部材４６は、角棒形状である。図４に示すように、第２部材４６の第１端部４７は、第３水平軸Ｈ３を介して第１支持部２２に対し上下方向へ揺動可能に支持されている。第２部材４６の第２端部４８は、第４水平軸Ｈ４を介して第２支持部２３に対し上下方向へ揺動可能に支持されている。
【0033】
＜アクチュエータ＞
図４及び図５に示すように、アクチュエータ９０は、駆動エアシリンダ９１の作動ロッド９２と、リンク部材９３と、連結体９４と、を有している。作動ロッド９２は、第１アーム３１の軸線方向に移動する。リンク部材９３の第１端部は、第３水平軸Ｈ３によって第１支持部２２に揺動可能に支持されている。リンク部材９３は、作動ロッド９２に対して傾斜している。連結体９４は、作動ロッド９２及びリンク部材９３の第２端部に連結されている。
図４及び図５に示すように、アクチュエータ９０は、駆動エアシリンダ９１の作動ロッド９２と、リンク部材９３と、連結体９４と、を有している。作動ロッド９２は、第１アーム３１の軸線方向に移動する。リンク部材９３の第１端部は、第３水平軸Ｈ３によって第１支持部２２に揺動可能に支持されている。リンク部材９３は、作動ロッド９２に対して傾斜している。連結体９４は、作動ロッド９２及びリンク部材９３の第２端部に連結されている。
【0034】
駆動エアシリンダ９１のシリンダチューブ９１ａ内には、ピストン９１ｂが移動自在に収容されている。ピストン９１ｂには作動ロッド９２が連結されている。ピストン９１ｂは、作動ロッド９２の移動に伴って第１アーム３１の軸線方向に移動する。
【0035】
＜平行四辺形リンク＞
平行四辺形リンクは、第１部材４５と、第１支持部２２と、第２支持部２３と、第２部材４６とから構成されている。駆動エアシリンダ９１の作動ロッド９２の移動に伴い、第１支持部２２に対して第１部材４５及び第２部材４６が上下方向へ揺動すると、第２支持部２３が上下方向へ平行移動する。
平行四辺形リンクは、第１部材４５と、第１支持部２２と、第２支持部２３と、第２部材４６とから構成されている。駆動エアシリンダ９１の作動ロッド９２の移動に伴い、第１支持部２２に対して第１部材４５及び第２部材４６が上下方向へ揺動すると、第２支持部２３が上下方向へ平行移動する。
【0036】
このとき、第２支持部２３の上面は、水平に維持される。第１部材４５及び第２部材４６は、平行四辺形の長辺を構成し、第１支持部２２及び第２支持部２３は、平行四辺形の短辺を構成する。したがって、第１アーム３１は、第１支持部２２を第１端部３５に有するとともに、平行四辺形リンクによって第１支持部２２と平行に上下方向へ揺動可能な第２支持部２３を第２端部３６に有する。
【0037】
【0038】
図３に示すように、固定台４２は、板状である。固定台４２は、水平な上面４２ｂと、複数の貫通孔４２ａを有する。複数の貫通孔４２ａの各々は、上面４２ｂに開口する。複数の貫通孔４２ａは、等間隔おきに環状に配置されている。貫通孔４２ａには、図示しないボルトを挿通できる。貫通孔４２ａに挿通されたボルトは、第２支持部２３の雌ねじ２３ｃに螺合される。この螺合によって、固定台４２は第２支持部２３の上面に固定されている。
【0039】
＜軸受＞
図６及び図７に示すように、２つの軸受４４は、固定支持部４１における固定台４２の上面４２ｂに固定されている。２つの軸受４４は、所謂リニアブッシュである。２つの軸受４４の各々は、直方体状のボディ４４ａと、ボディ４４ａに内蔵された図示しないボールと、を有する。２つの軸受４４は、重力方向に並設されている。２つの軸受４４のうち、下側に位置する軸受４４は、固定台４２の上面４２ｂに固定されている。もう１つの軸受４４は、固定台４２に固定された軸受４４の上面に固定されている。ボディ４４ａの中心軸線は、水平に延びる。２つのボディ４４ａの中心軸線は平行である。また、２つの軸受４４の軸線方向の両端面の各々は、面一である。
図６及び図７に示すように、２つの軸受４４は、固定支持部４１における固定台４２の上面４２ｂに固定されている。２つの軸受４４は、所謂リニアブッシュである。２つの軸受４４の各々は、直方体状のボディ４４ａと、ボディ４４ａに内蔵された図示しないボールと、を有する。２つの軸受４４は、重力方向に並設されている。２つの軸受４４のうち、下側に位置する軸受４４は、固定台４２の上面４２ｂに固定されている。もう１つの軸受４４は、固定台４２に固定された軸受４４の上面に固定されている。ボディ４４ａの中心軸線は、水平に延びる。２つのボディ４４ａの中心軸線は平行である。また、２つの軸受４４の軸線方向の両端面の各々は、面一である。
【0040】
＜第２アーム＞
第２アーム５１は、２本のシャフト５２と、第１シャフト連結部材５３と、第２シャフト連結部材５４と、を有する。また、第２アーム５１は、第２ブレーキ機構１６２と、揺動支持部５６と、揺動部材５９と、揺動規制部８０と、を有していてもよい。
第２アーム５１は、２本のシャフト５２と、第１シャフト連結部材５３と、第２シャフト連結部材５４と、を有する。また、第２アーム５１は、第２ブレーキ機構１６２と、揺動支持部５６と、揺動部材５９と、揺動規制部８０と、を有していてもよい。
【0041】
＜シャフト＞
２本のシャフト５２は、同じ直径の丸シャフトである。２本のシャフト５２は、重力方向に並設されている。２本のシャフト５２のうち、下側に位置するシャフト５２は、２つの軸受４４のうち、下側に位置する軸受４４によって固定台４２に支持されている。もう１本のシャフト５２は、上側に位置する軸受４４によって固定台４２に支持されている。これにより、第２アーム５１は、軸受４４によって固定支持部４１に支持されている。重力方向にアーム型助力装置１１を見た上面視では、第１アーム３１と第２アーム５１とは、一直線状に配置されている。
２本のシャフト５２は、同じ直径の丸シャフトである。２本のシャフト５２は、重力方向に並設されている。２本のシャフト５２のうち、下側に位置するシャフト５２は、２つの軸受４４のうち、下側に位置する軸受４４によって固定台４２に支持されている。もう１本のシャフト５２は、上側に位置する軸受４４によって固定台４２に支持されている。これにより、第２アーム５１は、軸受４４によって固定支持部４１に支持されている。重力方向にアーム型助力装置１１を見た上面視では、第１アーム３１と第２アーム５１とは、一直線状に配置されている。
【0042】
２本のシャフト５２の中心軸線は水平に延びる。また、２本のシャフト５２の中心軸線は平行である。２本のシャフト５２は、軸受４４によって平行かつ重力方向に並設されている。２本のシャフト５２は、水平方向へ直線移動可能に支持されている。したがって、第２アーム５１は、固定支持部４１によって支持されるとともに、軸受４４によって水平方向へ直線移動可能である。
【0043】
図５に示すように、第１アーム３１の軸線方向への水平長さを「Ｌ１」とする。第２アーム５１の軸線方向への長さを「Ｌ２」とする。軸受４４からの第２アーム５１の突出長さを「Ｌ３」とする。第２アーム５１の軸線方向への軸受４４の長さを「Ｌ４」とする。また、後述する荷保持部７９によってアーム型助力装置１１の先端に荷役物が保持されている場合の荷重を「Ｗ」とする。
【0044】
この場合、第２アーム５１を支持する軸受４４には、以下の式１のモーメントが作用する。
モーメント＝Ｌ３×Ｗ…式１
軸受４４に作用するモーメントは、軸受４４からの第２アーム５１の突出長さ「Ｌ３」が長くなるほど大きくなる。また、軸受４４からの第２アーム５１の突出長さ「Ｌ３」が長くなるほど、第２アーム５１の撓み量も大きくなる。
モーメント＝Ｌ３×Ｗ…式１
軸受４４に作用するモーメントは、軸受４４からの第２アーム５１の突出長さ「Ｌ３」が長くなるほど大きくなる。また、軸受４４からの第２アーム５１の突出長さ「Ｌ３」が長くなるほど、第２アーム５１の撓み量も大きくなる。
【0045】
また、軸受４４には、以下の式２の力が作用する。
力＝Ｗ×Ｌ３／Ｌ４…式２
軸受４４の長さ「Ｌ４」は一定であるため、軸受４４に作用する力は、軸受４４からの第２アーム５１の突出長さ「Ｌ３」が長くなるほど大きくなる。第２アーム５１の撓み量は、第２アーム５１の軸の断面二次モーメントを大きくするほど小さくなる。第２アーム５１は、同じ直径の２本のシャフト５２を有している。同じ直径の２本のシャフト５２を水平方向に配置すると、同じ直径のシャフト５２を１本だけ有する場合と比べて、断面二次モーメントが２倍になっている。同じ直径の２本のシャフト５２を重力方向に配置すると、断面二次モーメントは２倍以上になるとともに、２本のシャフト５２間の距離が離れるほど大きくなる。このため、第２アーム５１の撓み量は、シャフト５２を１本とする場合と比べて小さくなる。
力＝Ｗ×Ｌ３／Ｌ４…式２
軸受４４の長さ「Ｌ４」は一定であるため、軸受４４に作用する力は、軸受４４からの第２アーム５１の突出長さ「Ｌ３」が長くなるほど大きくなる。第２アーム５１の撓み量は、第２アーム５１の軸の断面二次モーメントを大きくするほど小さくなる。第２アーム５１は、同じ直径の２本のシャフト５２を有している。同じ直径の２本のシャフト５２を水平方向に配置すると、同じ直径のシャフト５２を１本だけ有する場合と比べて、断面二次モーメントが２倍になっている。同じ直径の２本のシャフト５２を重力方向に配置すると、断面二次モーメントは２倍以上になるとともに、２本のシャフト５２間の距離が離れるほど大きくなる。このため、第２アーム５１の撓み量は、シャフト５２を１本とする場合と比べて小さくなる。
【0046】
＜第１シャフト連結部材及び第２シャフト連結部材＞
図６及び図７に示すように、第１シャフト連結部材５３は、２本のシャフト５２の後端同士を連結する。第２シャフト連結部材５４は、２本のシャフト５２の前端同士を連結する。第１シャフト連結部材５３及び第２シャフト連結部材５４は、２本のシャフト５２の平行を維持する。
図６及び図７に示すように、第１シャフト連結部材５３は、２本のシャフト５２の後端同士を連結する。第２シャフト連結部材５４は、２本のシャフト５２の前端同士を連結する。第１シャフト連結部材５３及び第２シャフト連結部材５４は、２本のシャフト５２の平行を維持する。
【0047】
第２シャフト連結部材５４は、上端面に固定された軸挿通部材５５を有する。第２アーム５１は、軸挿通部材５５を有すると言える。軸挿通部材５５は、直交する２枚の板部を有するＬ状である。軸挿通部材５５の２枚の板部の一方は、第２シャフト連結部材５４の上端面に固定されている。軸挿通部材５５の２枚の板部のうちの他方は、第２シャフト連結部材５４の上端面から上方に延出する。軸挿通部材５５の２枚の板部のうちの他方には、揺動孔５５ａが形成されている。揺動孔５５ａは、重力方向に長手の延びる長孔である。
【0048】
＜第２ブレーキ機構＞
第２ブレーキ機構１６２は、第２アーム５１の直線移動を規制可能である。
第２ブレーキ機構１６２は、制動軸１６２ａと、軸制動部１６２ｂと、を有する。第２ブレーキ機構１６２は、一対の軸支部１６２ｃを有してもよい。一対の軸支部１６２ｃは、２つの軸受４４のうちの重力方向の上側に位置する軸受４４のボディ４４ａに取り付けられている。一対の軸支部１６２ｃは、ボディ４４ａの軸線方向の両端に取り付けられている。軸制動部１６２ｂは、２つの軸受４４のうちの重力方向の上側に位置する軸受４４のボディ４４ａの上面に取り付けられている。つまり、軸制動部１６２ｂは、重力方向に軸受４４と並設されている。
第２ブレーキ機構１６２は、第２アーム５１の直線移動を規制可能である。
第２ブレーキ機構１６２は、制動軸１６２ａと、軸制動部１６２ｂと、を有する。第２ブレーキ機構１６２は、一対の軸支部１６２ｃを有してもよい。一対の軸支部１６２ｃは、２つの軸受４４のうちの重力方向の上側に位置する軸受４４のボディ４４ａに取り付けられている。一対の軸支部１６２ｃは、ボディ４４ａの軸線方向の両端に取り付けられている。軸制動部１６２ｂは、２つの軸受４４のうちの重力方向の上側に位置する軸受４４のボディ４４ａの上面に取り付けられている。つまり、軸制動部１６２ｂは、重力方向に軸受４４と並設されている。
【0049】
制動軸１６２ａは、シャフト５２と平行に水平方向に延びるとともに、軸制動部１６２ｂ及び一対の軸支部１６２ｃによって支持されている。制動軸１６２ａは、シャフト５２と一体に水平方向に直線移動可能である。
【0050】
制動軸１６２ａの後端は自由端である。制動軸１６２ａの前端は、揺動孔５５ａに挿通されている。制動軸１６２ａは、揺動孔５５ａの長手方向へ撓み可能である。なお、制動軸１６２ａは、シャフト５２に比して細径の丸棒状である。
【0051】
制動軸１６２ａは、軸制動部１６２ｂを貫通している。軸制動部１６２ｂは、図示しないピストンと、クランパと、付勢バネと、を内蔵する。クランパは、制動軸１６２ａを囲む筒状である。ピストンは、クランパを拡径又は縮径させる。付勢バネは、クランパから離れる方向にピストンを付勢する。
【0052】
軸制動部１６２ｂへの所定圧力以上のエアの供給により、ピストンは、付勢バネの付勢力に抗してクランパに向かって移動する。すると、クランパが拡径して制動軸１６２ａから離間する。その結果、第２ブレーキ機構１６２は非制動状態となる。第２ブレーキ機構１６２の非制動状態は、制動軸１６２ａの直線移動を許容する。このため、第２アーム５１の直線移動は許容される。
【0053】
一方、軸制動部１６２ｂが所定圧力未満のとき、ピストンは、付勢バネによってクランパから離間する方向に移動する。すると、クランパは、縮径して制動軸１６２ａをクランプする。その結果、第２ブレーキ機構１６２は制動状態となる。第２ブレーキ機構１６２の制動状態は、制動軸１６２ａの直線移動を禁止する。このため、第２アーム５１の直線移動は禁止される。
【0054】
＜揺動支持部＞
図８及び図９に示すように、揺動支持部５６は、第２シャフト連結部材５４の前端に設けられている。したがって、揺動支持部５６は、第２アーム５１の前端に設けられている。揺動支持部５６は、軸支部材５７と、揺動軸５８とを有する。
図８及び図９に示すように、揺動支持部５６は、第２シャフト連結部材５４の前端に設けられている。したがって、揺動支持部５６は、第２アーム５１の前端に設けられている。揺動支持部５６は、軸支部材５７と、揺動軸５８とを有する。
【0055】
軸支部材５７は、四角板状である。軸支部材５７は、第２シャフト連結部材５４の前端から前方へ突出する。揺動軸５８は、軸支部材５７を板厚方向に貫通する。揺動軸５８の軸線は、水平方向へ延びる。揺動軸５８は、軸支部材５７によって回転可能に支持されている。揺動軸５８の第１端部は、軸支部材５７の板厚方向の１つの面から突出する。揺動軸５８の第２端部は、軸支部材５７の板厚方向のもう１つの面から突出する。
【0056】
２つの揺動部材５９の各々は、連結部５９ａと、分岐部５９ｂと、を有している。連結部５９ａは、四角板状の部分である。分岐部５９ｂは、連結部５９ａよりも下側の部分である。分岐部５９ｂは、連結部５９ａの下端から二股に分岐している。
【0057】
１つの揺動部材５９の連結部５９ａは、揺動軸５８の第１端部に固定されている。もう１つの揺動部材５９の連結部５９ａは、揺動軸５８の第２端部に固定されている。２つの揺動部材５９は、揺動軸５８と一体に揺動する。したがって、第２アーム５１は、揺動支持部５６に対し前後方向に揺動可能に支持される揺動部材５９を有する。
【0058】
揺動部材５９には連結板６０が固定されている。連結板６０は、２つの揺動部材５９の分岐部５９ｂの下端面に固定されている。したがって、連結板６０は、揺動部材５９と一体に前後方向へ揺動可能である。
【0059】
＜揺動規制部＞
揺動規制部８０は、２つのブラケット８１と、２つの規制凸部８２と、を有する。２つのブラケット８１は、軸支部材５７の板厚方向の１つの面に固定されている。２つのブラケット８１は、連結部５９ａを挟む位置に配置されている。
揺動規制部８０は、２つのブラケット８１と、２つの規制凸部８２と、を有する。２つのブラケット８１は、軸支部材５７の板厚方向の１つの面に固定されている。２つのブラケット８１は、連結部５９ａを挟む位置に配置されている。
【0060】
ブラケット８１は、直交する２枚の板部を有するＬ状である。ブラケット８１の２枚の板部の一方は、軸支部材５７に固定されている。ブラケット８１の２枚の板部のうちの他方は、延出片８１ａとして軸支部材５７に対し直交する。
【0061】
１つの規制凸部８２は、１つの延出片８１ａに取り付けられるとともに、もう１つの規制凸部８２は、もう１つの延出片８１ａに取り付けられている。２つの規制凸部８２の各々は、規制ボルト８３と、規制ボルト８３に螺合されたナット８４とを有する。規制ボルト８３は、頭部を分岐部５９ｂに向けた状態で、ナット８４によって延出片８１ａに締結されている。ナット８４に対する規制ボルト８３の螺合量を調節することによって、延出片８１ａから分岐部５９ｂに向けた規制ボルト８３の突出量を調節できる。
【0062】
重力方向に沿った規制ボルト８３の頭部と分岐部５９ｂとの間には、僅かな隙間が形成されている。この僅かな隙間は、揺動部材５９の前後方向への揺動を許容する。そして、規制ボルト８３の突出量を調節して、規制ボルト８３の頭部と分岐部５９ｂとの隙間の大きさを調節することにより、揺動部材５９の前後方向への揺動角度を規制できる。したがって、アーム型助力装置１１は、揺動部材５９の揺動角度を規制する揺動規制部８０を有する。
【0063】
＜第２回転支持部＞
第２回転支持部６１は、連結板６０の下面に固定されている。上記のように、連結板６０は、揺動部材５９に固定されている。また、揺動部材５９は、揺動支持部５６によって支持されている。そして、揺動支持部５６は、第２シャフト連結部材５４を介してシャフト５２の前端に連結されている。したがって、第２回転支持部６１は、第２アーム５１におけるシャフト５２の前端に支持されていると言える。
第２回転支持部６１は、連結板６０の下面に固定されている。上記のように、連結板６０は、揺動部材５９に固定されている。また、揺動部材５９は、揺動支持部５６によって支持されている。そして、揺動支持部５６は、第２シャフト連結部材５４を介してシャフト５２の前端に連結されている。したがって、第２回転支持部６１は、第２アーム５１におけるシャフト５２の前端に支持されていると言える。
【0064】
連結板６０は、揺動部材５９の下端面に固定されている。したがって、第２回転支持部６１は、連結板６０を介して２つの揺動部材５９に支持されている。上記のように、連結板６０は、揺動部材５９と一体に前後方向へ揺動可能である。したがって、連結板６０に固定された第２回転支持部６１は、揺動部材５９と一体に前後方向へ揺動可能である。
【0065】
図１に示すように、第２回転支持部６１の下方には操作部７１が支持されている。第２回転支持部６１は、連結板６０の下において第２鉛直軸Ｚ２を回転中心とする。第２回転支持部６１は、第１回転支持部２１と同じ構造である。第２回転支持部６１の回転範囲は３６０度未満である。第２回転支持部６１の回転範囲は、本実施形態では３００度である。
【0066】
第２回転支持部６１は、第３ブレーキ機構１６３を有する。第３ブレーキ機構１６３は、第１ブレーキ機構１６１と同じ構成であるため、第１ブレーキ機構１６１と同じように、回転ロックディスク１６１ａと、図示しないロック装置と、を有する。第３ブレーキ機構１６３の機能は、第１ブレーキ機構１６１と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【0067】
第３ブレーキ機構１６３のロック装置は、所定圧力以上のエアの供給によって回転ロックディスク１６１ａから離間する。すると、第３ブレーキ機構１６３は非制動状態となる。第３ブレーキ機構１６３の非制動状態は、第２回転支持部６１による操作部７１の回転を許容する。
【0068】
第３ブレーキ機構１６３のロック装置は、所定圧力未満では、図示しない付勢部材によって回転ロックディスク１６１ａに向けて付勢される。すると、ロック装置は、回転ロックディスク１６１ａを挟持する。これにより、第３ブレーキ機構１６３は制動状態となる。第３ブレーキ機構１６３の制動状態は、第２回転支持部６１による操作部７１の回転を禁止する。
【0069】
＜操作部＞
操作部７１は、第２回転支持部６１の下方に支持されている。第２回転支持部６１は、第２鉛直軸Ｚ２を回転中心として回転可能である。この第２回転支持部６１に操作部７１が一体化されているため、操作部７１は、第２鉛直軸Ｚ２を回転中心として回転可能である。なお、操作部７１には、荷保持部７９が一体化されている。このため、荷保持部７９も第２鉛直軸Ｚ２を回転中心として回転可能である。
操作部７１は、第２回転支持部６１の下方に支持されている。第２回転支持部６１は、第２鉛直軸Ｚ２を回転中心として回転可能である。この第２回転支持部６１に操作部７１が一体化されているため、操作部７１は、第２鉛直軸Ｚ２を回転中心として回転可能である。なお、操作部７１には、荷保持部７９が一体化されている。このため、荷保持部７９も第２鉛直軸Ｚ２を回転中心として回転可能である。
【0070】
操作部７１には荷重センサ７２が内蔵されている。荷重センサ７２は、荷保持部７９に吊下げ保持された荷役物を含めた荷重Ｗを検出する。荷重センサ７２は検出値に関する信号を、アーム型助力装置１１の制御装置１５に出力する。操作部７１には検出スイッチ７３が内蔵されている。検出スイッチ７３は、制御装置１５に信号接続されている。検出スイッチ７３は、操作部７１が操作されることを検出すると、オンされるとともにオン信号を制御装置１５に出力する。
【0071】
操作部７１には操作ハンドル７４が一対設けられている。上記した検出スイッチ７３は、作業者が操作ハンドル７４を把持した操作状態になると、操作部７１が操作されることを検出し、オンされる。一方、作業者が操作ハンドル７４を把持していない非操作状態では、オフされている。
【0072】
＜ケーブルベア（登録商標）＞
図６及び図７に示すように、アーム型助力装置１１は、ケーブルベア７８を有していてもよい。ケーブルベア７８は、長四角筒状の２つのケース７８ａと、フレキシブル部７８ｂと、を有する。２つのケース７８ａは、２つの軸受４４よりも側方に配置されている。１つのケース７８ａの第１端は、第１ブラケット７８ｃによって第２シャフト連結部材５４の上端に連結されている。１つのケース７８ａの第２端は、フレキシブル部７８ｂの第１端に連結されている。フレキシブル部７８ｂの第２端は、もう１つのケース７８ａの第１端に連結されている。もう１つのケース７８ａの第２端は、第２ブラケット７８ｄによって固定台４２に固定されている。ケーブルベア７８の内部には、各種配線及びエア配管が収容されている。各種配線は、制御装置１５と荷重センサ７２や検出スイッチ７３とを接続する。エア配管は、エア供給源１４と、駆動エアシリンダ９１、第１ブレーキ機構１６１や第３ブレーキ機構１６３とを接続する。
図６及び図７に示すように、アーム型助力装置１１は、ケーブルベア７８を有していてもよい。ケーブルベア７８は、長四角筒状の２つのケース７８ａと、フレキシブル部７８ｂと、を有する。２つのケース７８ａは、２つの軸受４４よりも側方に配置されている。１つのケース７８ａの第１端は、第１ブラケット７８ｃによって第２シャフト連結部材５４の上端に連結されている。１つのケース７８ａの第２端は、フレキシブル部７８ｂの第１端に連結されている。フレキシブル部７８ｂの第２端は、もう１つのケース７８ａの第１端に連結されている。もう１つのケース７８ａの第２端は、第２ブラケット７８ｄによって固定台４２に固定されている。ケーブルベア７８の内部には、各種配線及びエア配管が収容されている。各種配線は、制御装置１５と荷重センサ７２や検出スイッチ７３とを接続する。エア配管は、エア供給源１４と、駆動エアシリンダ９１、第１ブレーキ機構１６１や第３ブレーキ機構１６３とを接続する。
【0073】
＜アーム型助力装置の操作＞
アーム型助力装置１１において、図示しない電源の投入と同時に、荷重センサ７２の検出値が制御装置１５に入力される。制御装置１５は、第１アーム３１の駆動エアシリンダ９１がバランスするためのバランス圧力を算出するとともに圧力制御を開始する。
アーム型助力装置１１において、図示しない電源の投入と同時に、荷重センサ７２の検出値が制御装置１５に入力される。制御装置１５は、第１アーム３１の駆動エアシリンダ９１がバランスするためのバランス圧力を算出するとともに圧力制御を開始する。
【0074】
作業者が操作ハンドル７４を把持して操作部７１の操作状態となると、検出スイッチ７３がオンされる。制御装置１５は検出スイッチ７３からのオン信号を受信する。制御装置１５は、検出スイッチ７３からのオン信号を受信すると、エア供給源１４から操作エアを供給させる。駆動エアシリンダ９１には、バランス圧力が供給される。駆動エアシリンダ９１はバランス状態となる。同時に第１～第３ブレーキ機構１６１～１６３にも操作エアが供給される。すると、第１～第３ブレーキ機構１６１～１６３の制動状態は解除されると同時に非制動状態とされる。その結果、アーム型助力装置１１の上下動、直線移動及び回転が可能になるとともに、荷役物の運搬が可能になる。
【0075】
操作部７１の上下動に伴い、駆動エアシリンダ９１のピストン室の容積が変化する。制御装置１５は、荷重センサ７２の検出値に基づいてバランス圧力を算出する。第１アーム３１の平行四辺形リンクを介した力がバランスされるように、制御装置１５はバランス圧力を駆動エアシリンダ９１に供給する。このため、アーム型助力装置１１のバランス圧力が制御される。バランスされている状態が維持されることにより、作業者は小さい操作力で操作部７１を操作できる。
【0076】
操作部７１の非操作状態では、制御装置１５は、荷重をバランスさせる制御を常に維持する。制御装置１５は、駆動エアシリンダ９１へのエアの流入・排出を阻止する。これにより、アーム型助力装置１１の上下動が抑制される。つまり、駆動エアシリンダ９１は、圧力制御の及ばない状態となる。この状態では、駆動エアシリンダ９１の圧力は、操作部７１の操作に抗する力として働くため、操作部７１の位置が維持される。
【0077】
＜アーム型助力装置の作用＞
図１０に比較例のアーム型助力装置２００の上面視を模式的に記載する。
比較例のアーム型助力装置２００は、第１回転支持部２１と、第１アーム３１と、第２アーム５１と、第２回転支持部２０１と、操作部７１と、を有する。比較例のアーム型助力装置２００では、第２回転支持部２０１は、実施形態の第２回転支持部６１と異なり、第２アーム５１を回転可能に支持している。第２アーム５１は、第２鉛直軸Ｚ２を中心に回転する。したがって、比較例のアーム型助力装置２００は、実施形態のアーム型助力装置１１と比べて、回転可能な箇所が１箇所多い。
図１０に比較例のアーム型助力装置２００の上面視を模式的に記載する。
比較例のアーム型助力装置２００は、第１回転支持部２１と、第１アーム３１と、第２アーム５１と、第２回転支持部２０１と、操作部７１と、を有する。比較例のアーム型助力装置２００では、第２回転支持部２０１は、実施形態の第２回転支持部６１と異なり、第２アーム５１を回転可能に支持している。第２アーム５１は、第２鉛直軸Ｚ２を中心に回転する。したがって、比較例のアーム型助力装置２００は、実施形態のアーム型助力装置１１と比べて、回転可能な箇所が１箇所多い。
【0078】
比較例のアーム型助力装置２００の操作部７１を操作力Ｆで操作した場合、操作力Ｆの方向と、第１アーム３１の軸線方向との間に形成される角度を「α」とする。操作力Ｆの方向と、第２アーム５１の軸線方向との間に形成される角度を「β」とする。なお、上述したように、第１アーム３１の軸線方向への水平長さを「Ｌ１」とする。第２アーム５１の軸線方向への長さを「Ｌ２」とする。
【0079】
第１鉛直軸Ｚ１を回転中心として第１アーム３１を回転させるのに必要な操作トルクを「Ｔ１」とする。操作トルクＴ１は、以下の式３によって表される。
Ｔ１＝Ｌ１×Ｆ×ｃｏｓβ×ｓｉｎ（α＋β）…式３
操作力Ｆで操作部７１を操作したときの操作トルクＴ１は、角度「β」が９０°又は２７０°のときと、角度「α＋β」が０°又は１８０°のとき「０」となる。
Ｔ１＝Ｌ１×Ｆ×ｃｏｓβ×ｓｉｎ（α＋β）…式３
操作力Ｆで操作部７１を操作したときの操作トルクＴ１は、角度「β」が９０°又は２７０°のときと、角度「α＋β」が０°又は１８０°のとき「０」となる。
【0080】
第２鉛直軸Ｚ２を回転中心として第２アーム５１を回転させるのに必要な操作トルクを「Ｔ２」とする。操作トルクＴ２は、以下の式４によって表される。
Ｔ２＝Ｌ２×Ｆ×ｓｉｎβ…式４
操作力Ｆで操作部７１を操作したときの操作トルクＴ２は、角度「β」が０°又は１８０°のとき「０」となる。
Ｔ２＝Ｌ２×Ｆ×ｓｉｎβ…式４
操作力Ｆで操作部７１を操作したときの操作トルクＴ２は、角度「β」が０°又は１８０°のとき「０」となる。
【0081】
操作トルクＴ１，Ｔ２が「０」になることは、操作力Ｆで操作部７１を操作しても、アーム型助力装置２００の姿勢を制御できないことである。比較例のアーム型助力装置２００は、姿勢制御できない姿勢が複数存在する。このため、アーム型助力装置２００によって荷役物を直線状に移動させる場合、操作力Ｆを移動方向に一致させると、アーム型助力装置２００は、動作できなくなる位置に位置する。したがって、比較例のアーム型助力装置２００は、動作できなくなる位置が複数存在することになる。
【0082】
図１１に実施形態のアーム型助力装置１１を模式的に記載する。
実施形態のアーム型助力装置１１の操作部７１を操作力Ｆで操作した場合、操作力Ｆの方向と、第１アーム３１の軸線方向との間に形成される角度を「α」とする。操作力Ｆの方向と、第２アーム５１の軸線方向との間に形成される角度を「β」とする。第１アーム３１に対して第２アーム５１は回転しないため、角度「β」は角度「α」と等しい。なお、上述したように、第１アーム３１の軸線方向への水平長さを「Ｌ１」とする。第２アーム５１の軸線方向への長さを「Ｌ２」とする。また、第１アーム３１からの第２アーム５１の突出長さを「Ｌ３」とする。
実施形態のアーム型助力装置１１の操作部７１を操作力Ｆで操作した場合、操作力Ｆの方向と、第１アーム３１の軸線方向との間に形成される角度を「α」とする。操作力Ｆの方向と、第２アーム５１の軸線方向との間に形成される角度を「β」とする。第１アーム３１に対して第２アーム５１は回転しないため、角度「β」は角度「α」と等しい。なお、上述したように、第１アーム３１の軸線方向への水平長さを「Ｌ１」とする。第２アーム５１の軸線方向への長さを「Ｌ２」とする。また、第１アーム３１からの第２アーム５１の突出長さを「Ｌ３」とする。
【0083】
第１鉛直軸Ｚ１を回転中心として、第１アーム３１とともに第２アーム５１を回転させるのに必要な操作トルクを「Ｔ１２」とする。
操作トルク「Ｔ１２」は、以下の式５によって表される。
操作トルク「Ｔ１２」は、以下の式５によって表される。
【0084】
Ｔ１２＝（Ｌ１＋Ｌ３）×Ｆ×ｓｉｎβ…式５
操作力Ｆで操作部７１を操作したときの操作トルクＴ１２は、角度「β」が０°又は１８０°のとき「０」となる。操作トルクＴ１２が「０」になることは、操作力Ｆで操作部７１を操作しても、アーム型助力装置１１の姿勢を制御できないことである。実施形態のアーム型助力装置１１は、姿勢制御できない姿勢が１つだけ存在する。このため、アーム型助力装置１１によって荷役物を直線状に移動させる場合、操作力Ｆを移動方向に一致させると、アーム型助力装置１１は、動作できなくなるが、その位置は１つだけである。
操作力Ｆで操作部７１を操作したときの操作トルクＴ１２は、角度「β」が０°又は１８０°のとき「０」となる。操作トルクＴ１２が「０」になることは、操作力Ｆで操作部７１を操作しても、アーム型助力装置１１の姿勢を制御できないことである。実施形態のアーム型助力装置１１は、姿勢制御できない姿勢が１つだけ存在する。このため、アーム型助力装置１１によって荷役物を直線状に移動させる場合、操作力Ｆを移動方向に一致させると、アーム型助力装置１１は、動作できなくなるが、その位置は１つだけである。
【0085】
また、アーム型助力装置１１は、第１アーム３１と第２アーム５１が直線状に一体化されているため、比較例のアーム型助力装置２００と比べて、アーム全体の長さ「Ｌ１＋Ｌ３」が長くなる。このため、操作トルクＴ１２は、操作トルクＴ１，Ｔ２よりも大きくなる。したがって、アーム型助力装置１１は、比較例のアーム型助力装置２００に比べて操作力Ｆを低減できる。
【0086】
＜実施形態の効果＞
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１アーム３１は、第１回転支持部２１によって回転可能に基台１２に支持される。また、操作部７１は、第２回転支持部６１によって回転可能に第２アーム５１に支持される。そして、第２アーム５１は、固定支持部４１によって第１アーム３１に対して回転不能に支持される。作業者がアーム型助力装置１１の操作部７１を操作した際、アーム型助力装置１１には、第１アーム３１と第２アーム５１とを一体として第１回転支持部２１回りに回転させるための操作トルクと、操作部７１を回転させるための操作トルクとが必要である。その一方で、アーム型助力装置１１は、第１アーム３１と第２アーム５１との間を回転させるための操作トルクは必要ない。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１アーム３１は、第１回転支持部２１によって回転可能に基台１２に支持される。また、操作部７１は、第２回転支持部６１によって回転可能に第２アーム５１に支持される。そして、第２アーム５１は、固定支持部４１によって第１アーム３１に対して回転不能に支持される。作業者がアーム型助力装置１１の操作部７１を操作した際、アーム型助力装置１１には、第１アーム３１と第２アーム５１とを一体として第１回転支持部２１回りに回転させるための操作トルクと、操作部７１を回転させるための操作トルクとが必要である。その一方で、アーム型助力装置１１は、第１アーム３１と第２アーム５１との間を回転させるための操作トルクは必要ない。
【0087】
第１アーム３１と第２アーム５１との間も回転可能な場合を比較例とする。比較例と比べると、アーム型助力装置１１は、第１回転支持部２１回りでの回転に対して操作トルクが効果的に作用するため、その操作力を小さくできる。その結果として、荷役物を運搬するときの操作力を低減できる。
【0088】
アーム型助力装置１１は、第１アーム３１に対して第２アーム５１が固定されている。このため、アーム型助力装置１１は、第１アーム３１に対して第２アーム５１を回転させずに荷役物を運搬できる。つまり、操作部７１の操作力は、第２アーム５１を回転させずに第１アーム３１に直接伝わる。
【0089】
例えば、第２アーム５１と第１アーム３１との間も回転する場合と比べると、操作部７１の操作力は、第１アーム３１に伝わりやすい。第２アーム５１を第１アーム３１に対して回転させるための角度が大きくなるほど、操作力は第２アーム５１に伝わりにくくなるため、第２アーム５１が回転しない場合は、操作力を小さくできる。その結果として、作業者は、操作部７１の操作によって第１アーム３１を適切、かつ小さな操作力で操作できる。したがって、アーム型助力装置１１は、操作部７１を操作するために必要な回転量を小さくできるため、荷役物の運搬に必要な操作力を低減できる。
【0090】
特に、荷役物をある地点から、別の地点まで短い距離で直線的に運搬したい場合、第２アーム５１の回転がないため、運搬が容易となるとともに、運搬時間を短縮できる。
さらに、第２アーム５１は、第１アーム３１に対して回転しないため、第１アーム３１と第２アーム５１とで形成される屈曲部が発生しない。このため、屈曲部が周囲に干渉することも無い。
さらに、第２アーム５１は、第１アーム３１に対して回転しないため、第１アーム３１と第２アーム５１とで形成される屈曲部が発生しない。このため、屈曲部が周囲に干渉することも無い。
【0091】
（２）第２アーム５１は、シャフト５２を２本有する。２本のシャフト５２は、重力方向に並設されるとともに、重力方向に並設された軸受４４に挿通されている。第２アーム５１がシャフト５２を１本だけ有する場合、及び２本のシャフト５２が水平方向に並設される場合と比べると、第２アーム５１の重力方向への剛性が向上する。このため、第２アーム５１がシャフト５２を１本だけ有する場合、及び２本のシャフト５２が水平方向に並設される場合と比べると、第２アーム５１の質量を低下させながらも、重力方向へのシャフト５２の撓み量を小さくできる。その結果、シャフト５２が直線移動するときに軸受４４との間に発生する抵抗を低減させることができるため、荷役物を運搬するときの操作力をより一層小さくできる。
【0092】
（３）アーム型助力装置１１を停止するとき、第１～第３ブレーキ機構１６１～１６３を作動させる。すると、慣性による第１回転支持部２１の回転、第２回転支持部６１の回転、及びシャフト５２の直線移動のそれぞれを抑制できる。ブレーキ機構を備えない場合と比べると、操作部７１による操作を停止したとき、アーム型助力装置１１の動きが止まるまでの時間を短縮できるとともに、所望する位置に操作部７１を位置させることができる。
【0093】
（４）第２アーム５１は、第２ブレーキ機構１６２を備える。第２ブレーキ機構１６２の軸制動部１６２ｂは、重力方向に軸受４４と並設されている。このため、軸受４４及び軸制動部１６２ｂによって、第２アーム５１の剛性が高められている。その結果、第２アーム５１を直線移動させる際の撓み量を小さくできる。
【0094】
（５）第２アーム５１は軸挿通部材５５を有する。この軸挿通部材５５には、重力方向に長手が延びる揺動孔５５ａが形成されるとともに、制動軸１６２ａの前端は揺動孔５５ａに挿通されている。これによれば、揺動孔５５ａによって、制動軸１６２ａは重力方向へ撓み可能となる。
【0095】
（６）第２ブレーキ機構１６２において、制動軸１６２ａは、軸制動部１６２ｂに支持されるとともに、一対の軸支部１６２ｃによって支持されている。制動軸１６２ａ及び一対の軸支部１６２ｃにより、制動軸１６２ａの撓みに起因する摺動抵抗を低減できるため、操作力を低減できる。
【0096】
（７）制動軸１６２ａは、シャフト５２に比して細径である。例えば、制動軸１６２ａの径が、シャフト５２の径と同じ場合と比べると、第２アーム５１が備える第２ブレーキ機構１６２を軽量化できる。その結果、第２アーム５１の操作性を高めることができる。
【0097】
（８）第２アーム５１は、シャフト５２の前端に設けられる揺動支持部５６と、揺動支持部５６に対し前後方向に揺動可能に支持される揺動部材５９と、を有する。第２回転支持部６１は、揺動部材５９に固定されている。そして、揺動規制部８０は、揺動部材５９の前後方向への揺動角度を規制する。これによれば、第２アーム５１の重力方向の撓みに対してのみ、操作部７１の揺動に関して必要最低限の自由度を持たせることができる。その結果として、操作部７１を水平に維持できるため、操作部７１によって保持される荷役物の水平を保つことができるとともに、荷役物のイナーシャによる操作部７１の振れを抑制できる。
【0098】
（９）軸受４４は、固定台４２の上面４２ｂに固定されている。また、軸受４４は、固定台４２の上面４２ｂに沿って固定位置を調節可能である。これによれば、重力方向にアーム型助力装置１１を見た上面視で、第１アーム３１と第２アーム５１とを一直線状に配置する以外にも、第１アーム３１に対して第２アーム５１を傾斜させた状態にできる。このようにすることで、障害物を回避した荷役物の搬送が可能となる。
【0099】
（１０）アーム型助力装置１１は、ケーブルベア７８を備える。このケーブルベア７８の内部には、各種配線及びエア配管が収容されている。このため、ケーブルベア７８によって各種配線及びエア配管を保護できる。そして、第２アーム５１の直線移動に追従してケース７８ａが直線移動するとともに、フレキシブル部７８ｂが変位する。このため、第２アーム５１の直線移動に追従して各種配線及びエア配管が変位してもケーブルベア７８によって各種配線及びエア配管を保護できる。
【0100】
（１１）ケーブルベア７８のケース７８ａは、上側のシャフト５２の真上ではなく、側方に配置されている。ケース７８ａが、上側のシャフト５２の真上に配置される場合と比べて、ケース７８ａの高さを低くできる。
【0101】
（１２）揺動規制部８０は、規制凸部８２を有する。規制凸部８２は、ナット８４に対する規制ボルト８３の螺合量を調節することによって、延出片８１ａから分岐部５９ｂに向けた規制ボルト８３の突出量を調節できる。そして、規制ボルト８３の突出量を調節して、規制ボルト８３の頭部と分岐部５９ｂとの隙間の大きさを調節することにより、揺動部材５９の前後方向への揺動角度を規制できる。その結果として、揺動規制部８０によって規制する揺動部材５９の揺動角度を調節できる。
【0102】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 図１２に示すように、第２ブレーキ機構１６２の制動軸１６２ａは、第２アーム５１の２本のシャフト５２のうちの一方によって構成されてもよい。この場合、軸制動部１６２ｂは、制動軸１６２ａとして機能する一方のシャフト５２を支持する軸受４４に設置してもよい。
○ 図１２に示すように、第２ブレーキ機構１６２の制動軸１６２ａは、第２アーム５１の２本のシャフト５２のうちの一方によって構成されてもよい。この場合、軸制動部１６２ｂは、制動軸１６２ａとして機能する一方のシャフト５２を支持する軸受４４に設置してもよい。
【0103】
○ 図１３に示すように、第２ブレーキ機構１６２の制動軸１６２ａは、重力方向に並設された２本のシャフト５２の間に配置されてもよい。
２本のシャフト５２を重力方向に並設するにあたり、第２アーム５１の撓み量は、２本のシャフト５２の重力方向への距離を大きくするほど小さくできる。また、軸制動部１６２ｂは、２本のシャフト５２の間に配置されているため、軸制動部１６２ｂによって第２アーム５１の剛性を高めることができる。
２本のシャフト５２を重力方向に並設するにあたり、第２アーム５１の撓み量は、２本のシャフト５２の重力方向への距離を大きくするほど小さくできる。また、軸制動部１６２ｂは、２本のシャフト５２の間に配置されているため、軸制動部１６２ｂによって第２アーム５１の剛性を高めることができる。
【0104】
さらに、上側のシャフト５２の上側に制動軸１６２ａを配置する場合、軸制動部１６２ｂも上側のシャフト５２から上へ突出する。しかし、軸制動部１６２ｂは、２本のシャフト５２の間に配置されるため、第２アーム５１の重力方向への寸法増加を抑えることができる。
【0105】
○ 揺動部材５９は、軸支部材５７に対し揺動不能に支持されていてもよい。この場合、揺動部材５９に固定された第２回転支持部６１は前後方向へ揺動不能となる。その場合、揺動規制部８０は無くてもよい。
【0106】
○ 制動軸１６２ａの径は、シャフト５２の径と同じでもよいし、太くてもよい。
○ 第２アーム５１の前端の軸挿通部材５５は無くてもよい。この場合、揺動孔５５ａも無いため、制動軸１６２ａの前端は自由端としてもよいし、別部材に固定されていてもよい。
○ 第２アーム５１の前端の軸挿通部材５５は無くてもよい。この場合、揺動孔５５ａも無いため、制動軸１６２ａの前端は自由端としてもよいし、別部材に固定されていてもよい。
【0107】
○ アーム型助力装置１１は、第１～第３ブレーキ機構１６１～１６３を備えていなくてもよい。
第１回転支持部２１の回転を禁止できれば、第１ブレーキ機構１６１の構成は変更してもよい。シャフト５２の直線移動を禁止できれば、第２ブレーキ機構１６２の構成は変更してもよい。操作部７１の回転を禁止できれば、第３ブレーキ機構１６３の構成は変更してもよい。
第１回転支持部２１の回転を禁止できれば、第１ブレーキ機構１６１の構成は変更してもよい。シャフト５２の直線移動を禁止できれば、第２ブレーキ機構１６２の構成は変更してもよい。操作部７１の回転を禁止できれば、第３ブレーキ機構１６３の構成は変更してもよい。
【0108】
○ シャフト５２は、水平方向に並設されていてもよい。この場合、軸受４４は、固定台４２の上面４２ｂに水平方向に並べて配置される。
○ 第２アーム５１のシャフト５２は１本でもよいし、３本でもよい。
○ 第２アーム５１のシャフト５２は１本でもよいし、３本でもよい。
【符号の説明】
【0109】
１１…アーム型助力装置、１２…基台、２１…第１回転支持部、２２…第１支持部、２３…第２支持部、３１…第１アーム、３５…第１端部、３６…第２端部、４１…固定支持部、４４…軸受、５１…第２アーム、５２…シャフト、５５…軸挿通部材、５５ａ…揺動孔、５６…揺動支持部、５９…揺動部材、６１…第２回転支持部、７１…操作部、８０…揺動規制部、９０…アクチュエータ、１６１…第１ブレーキ機構、１６２…第２ブレーキ機構、１６２ａ…制動軸、１６２ｂ…軸制動部、１６３…第３ブレーキ機構。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】