(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-17
(45)【発行日】2023-11-28
(54)【発明の名称】アーム型助力装置
(51)【国際特許分類】
B66F 19/00 20060101AFI20231120BHJP
B25J 19/00 20060101ALI20231120BHJP
【ＦＩ】
B66F19/00 D
B25J19/00 D
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020210598
(22)【出願日】2020-12-18
(65)【公開番号】P2022097170
(43)【公開日】2022-06-30
【審査請求日】2022-09-29
(73)【特許権者】
【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】若杉 諭
(72)【発明者】
【氏名】堀尾 明里
【審査官】須山 直紀
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１８１６６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１６３０００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０７６０８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２４１５１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７８４６０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６６Ｆ １９／００
Ｂ２５Ｊ １９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のアーム部材を有し、かつ前記複数の前記アーム部材の各々がアクチュエータによって制御されるアームと、前記アームによって搬送される負荷の荷重に係る検出荷重を出力する荷重検出装置と、
重量及び前記検出荷重に応じたバランス圧力を前記アクチュエータ毎に演算し、前記アクチュエータ毎の前記バランス圧力に係るバランス圧力信号を出力する演算部と、
前記バランス圧力信号に応じたバランス圧力を前記アーム部材に出力する圧力制御装置と、
前記重量及び前記検出荷重に応じて前記バランス圧力を変更してアンバランスとするアンバランス量を設定し、かつ前記アンバランス量を前記バランス圧力に加算するアンバランス設定部と、
前記アンバランス量は、前記アーム部材の操作力単位である補正単位と、前記補正単位の数である補正数との積算値であり、前記アンバランス設定部は、前記積算値を算出する算出部と、前記積算値を前記バランス圧力に加算する加算部と、前記補正数を正の数又は負の数として入力する増減スイッチと、前記増減スイッチの操作回数をカウントするカウンタと、
を有することを特徴とするアーム型助力装置。
【請求項2】
前記補正単位は、前記アーム部材毎の前記アクチュエータの受圧面積、及び各アーム部材の各々の構造に紐付けされた係数で１を除算した値である請求項１に記載のアーム型助力装置。
【請求項3】
前記カウンタは、複数の前記アーム部材の各々に対応して設けられ、前記アンバランス設定部は、複数の前記カウンタのうちの一つを選択するセレクタを有し、前記増減スイッチと、前記セレクタによって選択された一つのカウンタとが紐付けされる請求項１又は請求項２に記載のアーム型助力装置。
【請求項4】
前記アンバランス量は、複数の前記アクチュエータ毎に異なる値である請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載のアーム型助力装置。
【請求項5】
前記アンバランス量は、複数の前記アクチュエータ自身のヒステリシスの幅から外す量である請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載のアーム型助力装置。
【請求項6】
前記バランス圧力は、複数の前記アーム部材の各々の先端側に作用する前記検出荷重と、
予め計測され、かつ前記アームの先端側に装着された被動部材の重量と、
予め計測され、かつ複数の前記アーム部材の各々の重量のうち、負荷として作用する比率を乗算して得られた値と、を加算して得られる加算値を、
前記アーム部材毎の前記アクチュエータの受圧面積、及び複数の前記アーム部材の各々の構造に紐付けされた係数で除算した値である請求項１～請求項５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、複数のアーム部材を有するアームを備えるアーム型助力装置に関する。
【背景技術】
【0002】
比較的重い部品や荷物などの負荷を搬送するとき、アーム型助力装置が使用される。アーム型助力装置は、負荷をアームによって保持することができるとともに、助力装置を使用して負荷に対してバランスさせることで、作業者の労力を軽減している。
【0003】
アーム型助力装置としては、アームを複数のアーム部材によって構成するとともに、複数のアーム部材の各々を揺動可能に構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の多関節アーム装置は、アームを構成する複数の関節駆動装置を備える。複数の関節駆動装置の各々は、対をなす第１のフレーム及び第２のフレームに回動自在に接続されたアーム部材と、アーム部材を揺動させるアクチュエータと、を含む。また、複数の関節駆動装置の各々は平行アーム部材を含む。平行アーム部材は、アーム部材に対して間隔を隔てて平行に延び、基端部が第１のフレームに回動自在に接続され、先端部が第２のフレームに回動自在に接続される。複数の関節駆動装置の各々において、第１のフレーム、第２のフレーム、アーム部材、及び平行アーム部材によって平行リンクが構成されている。
【0004】
そして、多関節アーム装置において、各関節駆動装置の平行リンクによって、第１のフレームに対してアーム部材及び平行アーム部材を揺動させると、第２のフレームが平行移動される。このとき、複数の関節駆動装置の各々のアクチュエータによってアームと負荷とがバランスされ、負荷を吊り上げた状態を維持したバランス状態とすることができる。
【0005】
また、アーム型助力装置としての特許文献２の荷役機械は、アーム部材としての第１～第３のアームを有する昇降機構を備えている。第１のアームは、所定の角度に揺動可能である。また、第１のアームは、アクチュエータとしての空気圧シリンダによって駆動される。第１のアームの先端部には、第２のアームが、関節部を介して常に水平状態を保持する状態で連結され、さらに、第２のアームの先端部には、軸線が鉛直方向に延びる第３のアームが水平方向に旋回可能な状態で連結されている。第３のアームの下端部には、例えばエアの吸引により負荷を保持する吸着機構が取り付けられている。
【0006】
そして、吸着機構で負荷を吸着し持ち上げると、第１～第３のアーム側には、負荷の荷重と荷役機械の第１～第３のアームの重量との和に相当する力が下方向に働く。この下方向に働く力に抗するように空気圧シリンダの内圧を上げることで、昇降装置において、負荷を吊り上げた状態を維持したバランス状態とすることができる。
【0007】
また、近年では、特許文献２の荷役機械における昇降装置において、第１のアームだけでなく、第３のアームに空気圧シリンダをアクチュエータとして内蔵したものが提案されている。このような昇降装置においても、第１のアーム及び第３のアームの各々のアクチュエータによって、昇降装置と負荷とをバランスさせ、負荷を吊り上げた状態に維持したバランス状態とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２０１０－７６０８９号公報
【文献】特許第５０７３９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところが、アーム型助力装置の設置場所においては、アーム型助力装置の近傍に障害物が配置されている場合がある。特許文献１の多関節アーム装置においては、複数の関節駆動装置の各々のアクチュエータが制御されてバランス状態とされるため、障害物との干渉を避けながら負荷を搬送する際にアームの姿勢が定まりにくい。また、第１のアームを揺動可能とし、かつ第３のアームを上下動可能に構成した昇降装置においても、第１のアーム及び第３のアームの各々のアクチュエータが制御されてバランス状態とされるため、障害物との干渉を避けながら負荷を搬送する際に第１のアーム及び第３のアームの姿勢が定まりにくい。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記問題点を解決するためのアーム型助力装置は、複数のアーム部材を有し、かつ前記複数の前記アーム部材の各々がアクチュエータによって制御されるアームと、前記アームによって搬送される負荷の荷重に係る検出荷重を出力する荷重検出装置と、重量及び前記検出荷重に応じたバランス圧力を前記アクチュエータ毎に演算し、前記アクチュエータ毎の前記バランス圧力に係るバランス圧力信号を出力する演算部と、前記バランス圧力信号に応じたバランス圧力を前記アーム部材に出力する圧力制御装置と、前記重量及び前記検出荷重に応じて前記バランス圧力を変更してアンバランスとするアンバランス量を設定し、かつ前記アンバランス量を前記バランス圧力に加算するアンバランス設定部と、を有することを要旨とする。
【0011】
アーム型助力装置について、前記アンバランス量は、前記アーム部材の操作力単位である補正単位と、前記補正単位の数である補正数との積算値であり、前記アンバランス設定部は、前記積算値を算出する算出部と、前記積算値を前記バランス圧力に加算する加算部と、前記補正数を正の数又は負の数として入力する増減スイッチと、前記増減スイッチの操作回数をカウントするカウンタと、を有していてもよい。
【0012】
アーム型助力装置について、前記補正単位は、前記アーム部材毎の前記アクチュエータの受圧面積、及び各アーム部材の各々の構造に紐付けされた係数で１を除算した値であってもよい。
【0013】
アーム型助力装置について、前記カウンタは、複数の前記アーム部材の各々に対応して設けられ、前記アンバランス設定部は、複数の前記カウンタのうちの一つを選択するセレクタを有し、前記増減スイッチと、前記セレクタによって選択された一つのカウンタとが紐付けされていてもよい。
【0014】
アーム型助力装置について、前記アンバランス量は、複数の前記アクチュエータ毎に異なる値であってもよい。
アーム型助力装置について、前記アンバランス量は、複数の前記アクチュエータ自身のヒステリシスの幅から外す量であってもよい。
アーム型助力装置について、前記アンバランス量は、複数の前記アクチュエータ自身のヒステリシスの幅から外す量であってもよい。
【0015】
アーム型助力装置について、前記バランス圧力は、複数の前記アーム部材の各々の先端側に作用する前記検出荷重と、予め計測され、かつ前記アームの先端側に装着された被動部材の重量と、予め計測され、かつ複数の前記アーム部材の各々の重量のうち、負荷として作用する比率を乗算して得られた値と、を加算して得られる加算値を、前記アーム部材毎の前記アクチュエータの受圧面積、及び複数の前記アーム部材の各々の構造に紐付けされた係数で除算した値であってもよい。
【0016】
アーム型助力装置について、複数の前記アーム部材の少なくとも一つは平行四辺形リンク機構を有していてもよい。
アーム型助力装置について、前記アクチュエータは流体圧アクチュエータであってもよい。
アーム型助力装置について、前記アクチュエータは流体圧アクチュエータであってもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、障害物との干渉を避けながらの負荷の搬送の際、アームの姿勢を容易に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第１の実施形態のアーム型助力装置を模式的に示す図。
【図2】助力制御系を示すブロック図。
【図3】荷重と出力との関係を示すグラフ。
【図4】操作力とアーム部材の高さとの関係を示すグラフ。
【図5】障害物とアームとの位置関係を示す平面図。
【図7】（ａ）～（ｃ）は、第１アーム部材を上昇させるときの操作力を示すグラフ。
【図8】障害物とアームとの位置関係を示す平面図。
【図10】（ａ）～（ｃ）は、第２アーム部材を上昇させるときの操作力を示すグラフ。
【図11】第２の実施形態のアーム型助力装置を模式的に示す図。
【図12】操作力とアーム部材の高さとの関係を示すグラフ。
【図13】障害物とアームとの位置関係を示す平面図。
【図15】（ａ）～（ｃ）は、第１アーム部材を上昇させるときの操作力を示すグラフ。
【図16】障害物とアームとの位置関係を示す平面図。
【図18】（ａ）～（ｃ）は、第２アーム部材の操作部を上昇させるときの操作力を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0019】
【0020】
図１又は図２に示すように、アーム型助力装置１０は、アーム１１と、荷重検出装置１３と、演算部１７と、変換部２０と、アンバランス設定部６０と、を有する。また、アーム型助力装置１０は、荷重検出装置１３と演算部１７とを接続するＡ／Ｄ変換部１８と、演算部１７と変換部２０とを接続するＤ／Ａ変換部１９と、を有する。
【0021】
アーム１１は、基台Ｂに基端部が支持されている。アーム１１は、複数のアーム部材としての第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１を有する。第１アーム部材２１は、アーム１１における基台Ｂ寄りを構成し、第２アーム部材３１は、アーム１１の先端寄りを構成するとともに、負荷Ｗを支持する。
【0022】
第１アーム部材２１は、対をなす第１基端部材２２及び第１先端部材２３と、第１基端部材２２と第１先端部材２３を接続する第１フレーム部材２４と、第１フレーム部材２４に対して間隔を隔てて平行に延びる第１連結部材２５と、を有する。また、第１アーム部材２１は、アクチュエータとしての第１アクチュエータ２６を内蔵して備える。第１アクチュエータ２６は、第１基端部材２２に対して第１フレーム部材２４を揺動させる。第１アクチュエータ２６は流体圧としてのエア圧によって駆動する流体圧アクチュエータである。
【0023】
第２アーム部材３１は、対をなす第２基端部材３２及び第２先端部材３３と、第２基端部材３２と第２先端部材３３を接続する第２フレーム部材３４と、第２フレーム部材３４に対して間隔を隔てて平行に延びる第２連結部材３５と、を有する。また、第２アーム部材３１は、アクチュエータとしての第２アクチュエータ３６を内蔵して備える。第２アクチュエータ３６は、第２基端部材３２に対して第２フレーム部材３４を揺動させる。第２アクチュエータ３６は流体圧としてのエア圧によって駆動する流体圧アクチュエータである。
【0024】
なお、図１においては、第１フレーム部材２４と第１連結部材２５が水平位置にある状態を示す。水平位置では、第１フレーム部材２４と第１連結部材２５はほぼ水平であり、第２フレーム部材３４と第２連結部材３５がほぼ水平である。図１に示す状態において、第１アーム部材２１の第１先端部材２３の上端での高さをゼロとし、第２アーム部材３１の第２先端部材３３の上端での高さをゼロとする。そして、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１は、図１の状態から、第１先端部材２３の上端及び第２先端部材３３の上端の高さを高くするように移動する。
【0025】
第１アーム部材２１において、第１基端部材２２は、第１回転ジョイント４１を介して基台Ｂに支持されている。第１基端部材２２は、第１鉛直軸Ｌ１を旋回中心として旋回可能である。第１フレーム部材２４の基端部２４ａは、第１水平軸Ｈ１によって第１基端部材２２に連結されている。第１フレーム部材２４の基端部２４ａは、第１水平軸Ｈ１により、第１基端部材２２に対し揺動可能に支持されている。従って、第１アーム部材２１は、先端部２４ｂの軌跡が円弧状となるように基台Ｂに対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。
【0026】
第１フレーム部材２４の先端部２４ｂは、第２水平軸Ｈ２によって第１先端部材２３に連結されている。第１先端部材２３は、第２水平軸Ｈ２により、第１フレーム部材２４の先端部２４ｂに対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。
【0027】
第１アクチュエータ２６は、流体圧アクチュエータの一例であるエアシリンダ２７を有する。エアシリンダ２７は、シリンダチューブ２７ａと、シリンダチューブ２７ａ内に摺動可能に収容されたピストン２７ｂと、ピストン２７ｂに連結された作動ロッド２７ｃと、を有する。
【0028】
シリンダチューブ２７ａ内には、ピストン２７ｂによってピストン室２７ｓが区画されている。ピストン２７ｂの外周面には図示しないシール部材が装着されている。ピストン２７ｂには作動ロッド２７ｃの第１端部が連結され、作動ロッド２７ｃの第２端部にはリンク部材２８が揺動可能に連結されている。ピストン２７ｂは、作動ロッド２７ｃの移動に伴ってシリンダチューブ２７ａの軸線方向に沿って移動する。
【0029】
第１アクチュエータ２６はリンク部材２８を有する。リンク部材２８の第１端部は、第１基端部材２２に揺動可能に支持されるとともに、リンク部材２８の第２端部は作動ロッド２７ｃに対して傾斜して揺動可能に支持されている。また、リンク部材２８の第１端部は第３水平軸Ｈ３に揺動可能に支持されている。
【0030】
第１連結部材２５の図示しない軸線は、第１フレーム部材２４の図示しない軸線に対し平行に延びている。第１連結部材２５の第１端部は、第３水平軸Ｈ３を介して第１基端部材２２に対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。第１連結部材２５の第２端部は、第４水平軸Ｈ４を介して第１先端部材２３に対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。
【0031】
第１フレーム部材２４と、第１基端部材２２と、第１先端部材２３と、第１連結部材２５とから平行四辺形リンク機構が構成されている。第１アーム部材２１において、エアシリンダ２７の作動ロッド２７ｃの移動に伴い、第１基端部材２２に対して第１フレーム部材２４及び第１連結部材２５が鉛直方向へ揺動すると、第１先端部材２３が鉛直方向へ平行移動する。第１フレーム部材２４及び第１連結部材２５は、平行四辺形の長辺を構成し、第１基端部材２２及び第１先端部材２３は、平行四辺形の短辺を構成する。
【0032】
第１先端部材２３の上端面には、第２回転ジョイント４２が支持されている。第２アーム部材３１の第２基端部材３２は、第２鉛直軸Ｌ２を旋回中心として旋回する。第２フレーム部材３４の基端部３４ａは、第５水平軸Ｈ５によって第２基端部材３２に連結されている。第２フレーム部材３４の基端部３４ａは、第５水平軸Ｈ５により、第２基端部材３２に対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。従って、第２アーム部材３１は、先端部３４ｂの軌跡が円弧状となるように第１アーム部材２１に対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。
【0033】
第２フレーム部材３４の先端部３４ｂは、第６水平軸Ｈ６によって第２先端部材３３に連結されている。第２先端部材３３は、第６水平軸Ｈ６により、第２フレーム部材３４の先端部３４ｂに対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。
【0034】
第２アクチュエータ３６は、第１アクチュエータ２６と同様に、流体圧アクチュエータの一例であるエアシリンダ３７を有するとともに、リンク部材３８を有する。第２アクチュエータ３６のエアシリンダ３７は、第１アクチュエータ２６のエアシリンダ２７と同じ構成であり、シリンダチューブ３７ａ、ピストン３７ｂ、作動ロッド３７ｃ、及びピストン室３７ｓを有する。また、第２アクチュエータ３６のリンク部材３８は、第１アクチュエータ２６のリンク部材２８と同じ構成である。そして、エアシリンダ３７及びリンク部材３８は、第１アクチュエータ２６のエアシリンダ２７及びリンク部材２８と同じ構成であるため、その説明を省略する。ただし、第２アクチュエータ３６のリンク部材３８の第１端部は、第２基端部材３２に揺動可能に支持されるとともに、リンク部材３８の第２端部は作動ロッド３７ｃに対して傾斜して揺動可能に支持されている。また、リンク部材３８の第１端部は第７水平軸Ｈ７に揺動可能に支持されている。
【0035】
第２連結部材３５の図示しない軸線は、第２フレーム部材３４の図示しない軸線に対し平行に延びている。第２連結部材３５の第１端部は、第７水平軸Ｈ７を介して第２基端部材３２に対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。第２連結部材３５の第２端部は、第８水平軸Ｈ８を介して第２先端部材３３に対し鉛直方向へ揺動可能に支持されている。
【0036】
第２フレーム部材３４と、第２基端部材３２と、第２先端部材３３と、第２連結部材３５とから平行四辺形リンク機構が構成されている。エアシリンダ３７の作動ロッド３７ｃの移動に伴い、第２基端部材３２に対して第２フレーム部材３４及び第２連結部材３５が鉛直方向へ揺動すると、第２先端部材３３が鉛直方向へ平行移動する。第２フレーム部材３４及び第２連結部材３５は、平行四辺形の長辺を構成し、第２基端部材３２及び第２先端部材３３は、平行四辺形の短辺を構成する。
【0037】
第２先端部材３３の上端面には第３回転ジョイント４３を介して操作部１２が支持されている。操作部１２には、図示しない保持部が設けられている。保持部は負荷Ｗを保持する。そして、保持部に負荷Ｗが保持されることにより、第２アーム部材３１は負荷Ｗを支持する。
【0038】
次に、アーム型助力装置１０の助力制御系について説明する。
図２に示すように、演算部１７にはＡ／Ｄ変換部１８を介して荷重検出装置１３が接続されている。Ａ／Ｄ変換部１８は、荷重検出装置１３から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して演算部１７に入力する。なお、演算部１７を含むコントローラ５０は、アーム１１の近傍に配置されている。演算部１７と、荷重検出装置１３及び各アクチュエータ２６，３６とは、アーム１１内で配線及び配管によって接続されている。荷重検出装置１３は、アーム１１によって搬送する負荷Ｗの荷重を検出する。荷重検出装置１３は検出荷重Ｖ１に係る検出信号をＡ／Ｄ変換部１８を介して演算部１７に出力する。
図２に示すように、演算部１７にはＡ／Ｄ変換部１８を介して荷重検出装置１３が接続されている。Ａ／Ｄ変換部１８は、荷重検出装置１３から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して演算部１７に入力する。なお、演算部１７を含むコントローラ５０は、アーム１１の近傍に配置されている。演算部１７と、荷重検出装置１３及び各アクチュエータ２６，３６とは、アーム１１内で配線及び配管によって接続されている。荷重検出装置１３は、アーム１１によって搬送する負荷Ｗの荷重を検出する。荷重検出装置１３は検出荷重Ｖ１に係る検出信号をＡ／Ｄ変換部１８を介して演算部１７に出力する。
【0039】
演算部１７は、重量及び検出荷重Ｖ１に対応するバランス圧力を第１アクチュエータ２６に対して演算する。また、演算部１７は、重量及び検出荷重Ｖ１に対応するバランス圧力を第２アクチュエータ３６に対して演算する。そして、演算部１７は、演算した第１バランス圧力Ｐ１に係るデジタル信号を第１バランス圧力信号として出力する。また、演算部１７は、演算した第２バランス圧力Ｐ２に係るデジタル信号を第２バランス圧力信号として出力する。
【0040】
演算部１７にはＤ／Ａ変換部１９を介して変換部２０が接続されている。Ｄ／Ａ変換部１９は第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１と第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２を有する。第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１及び第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２は、演算部１７から入力される各バランス圧力信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。
【0041】
変換部２０は、圧力制御装置としての第１電空レギュレータ１４と第２電空レギュレータ１５を有する。第１電空レギュレータ１４には、第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１が接続される。第２電空レギュレータ１５には、第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２が接続される。第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１は、アナログ信号に変換した第１バランス圧力信号を第１電空レギュレータ１４に出力する。第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２は、アナログ信号に変換した第２バランス圧力信号を第２電空レギュレータ１５に出力する。
【0042】
第１電空レギュレータ１４は、第１バランス圧力信号を第１バランス圧力Ｐ１に変換して第１アクチュエータ２６のエアシリンダ２７に出力する。第２電空レギュレータ１５は、第２バランス圧力信号を第２バランス圧力Ｐ２に変換して第２アクチュエータ３６のエアシリンダ３７に出力する。
【0043】
ここで、図１に示すように、アーム１１の先端となる第２アーム部材３１の先端に支持される第３回転ジョイント４３、及び荷重検出装置１３を含む操作部１２は、アーム１１の先端側に装着され、かつ操作者の操作によって動作する被動部材である。そして、第３回転ジョイント４３の重量と、荷重検出装置１３を含む操作部１２の重量との和を被動部材の重量としての装着物重量Ｖ２とする。また、第１アーム部材２１の重量を第１重量Ｖ３、第２回転ジョイント４２を含む第２アーム部材３１の重量を第２重量Ｖ４と記載する。
【0044】
なお、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１と、第２アーム部材３１の先端に支持される装着物重量Ｖ２と、第１アーム部材２１の第１重量Ｖ３に係数Ｋ３を乗じた値と、第２アーム部材３１の第２重量Ｖ４と、を加算した値を第１加算値とする。第１バランス圧力Ｐ１は、第１加算値に対し、第１アーム部材２１の構造に紐付けされた［荷重－圧力変換係数Ｋ１］を乗じた値によって決定される。
【0045】
したがって、第１電空レギュレータ１４が生成する第１バランス圧力Ｐ１は、以下の式１によって表される。
Ｐ１＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３×Ｋ３＋Ｖ４）×Ｋ１…式１
式１における係数Ｋ３について説明する。第１アーム部材２１は、第２回転ジョイント４２を含む、第２回転ジョイント４２から先端側の全ての重量を支持する。加えて、第１アーム部材２１は自身の重量を支持するが、第１バランス圧力Ｐ１を算出する際には、アーム１１の重量のうち、第１アーム部材２１がアーム１１において負荷として作用する比率を考慮して設定される。この比率を考慮するため、係数Ｋ３が設定されている。
Ｐ１＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３×Ｋ３＋Ｖ４）×Ｋ１…式１
式１における係数Ｋ３について説明する。第１アーム部材２１は、第２回転ジョイント４２を含む、第２回転ジョイント４２から先端側の全ての重量を支持する。加えて、第１アーム部材２１は自身の重量を支持するが、第１バランス圧力Ｐ１を算出する際には、アーム１１の重量のうち、第１アーム部材２１がアーム１１において負荷として作用する比率を考慮して設定される。この比率を考慮するため、係数Ｋ３が設定されている。
【0046】
次に、［荷重－圧力変換係数Ｋ１］について説明する。なお、［荷重－圧力変換係数Ｋ１］は、単に係数Ｋ１と記載する。係数Ｋ１は以下の式２によって表される。
Ｋ１＝１／（Ｓ１×Ｋ７’）…式２
なお、［Ｓ１］は、第１アクチュエータ２６におけるエアシリンダ２７のピストン２７ｂの受圧面積Ｓ１である。
Ｋ１＝１／（Ｓ１×Ｋ７’）…式２
なお、［Ｓ１］は、第１アクチュエータ２６におけるエアシリンダ２７のピストン２７ｂの受圧面積Ｓ１である。
【0047】
また、［Ｋ７］は、第１アーム部材２１の平行四辺形リンク機構におけるリンクの寸法と第１アクチュエータ２６の作用角度との関係と、第１アクチュエータ２６の図示しないシール部材のヒステリシス特性から決定される係数である。この係数Ｋ７は、第１アクチュエータ２６の出力に対する垂直方向の出力の割合を示す。そして、係数Ｋ７は、アーム１１における第１アーム部材２１の高さｈの関数ｆ１（ｈ）と、ヒステリシスｆｓとの関数となり、以下の式３によって表される。
【0048】
【数1】
【0049】
したがって、第１バランス圧力Ｐ１は、上記第１加算値（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３×Ｋ３＋Ｖ４）を、第１アーム部材２１の受圧面積Ｓ１、及び第１アーム部材２１の構造に紐付けされた係数Ｋ７’で除算した値である。
【0050】
ここで、検出荷重Ｖ１と、装着物重量Ｖ２と、第２回転ジョイント４２を含む第２アーム部材３１の第２重量Ｖ４に係数Ｋ４を乗じた値とを加算した値を第２加算値とする。第２バランス圧力Ｐ２は、第２加算値に対し、第２アーム部材３１用に予め設定された［荷重－圧力変換係数Ｋ２］を乗じた値によって決定される。
【0051】
したがって、第２電空レギュレータ１５が生成する第２バランス圧力Ｐ２は、以下の式４によって表される。
Ｐ２＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ４×Ｋ４）×Ｋ２…式４
式４における係数Ｋ４について説明する。第２アーム部材３１は、第３回転ジョイント４３、及び荷重検出装置１３を含む操作部１２を支持する。加えて、第２アーム部材３１は、自身の重量を支持するが、第２バランス圧力Ｐ２を算出する際は、アーム１１の重量のうち、第２アーム部材３１がアーム１１において負荷として作用する比率を考慮して設定される。この比率を考慮するため、係数Ｋ４が設定されている。
Ｐ２＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ４×Ｋ４）×Ｋ２…式４
式４における係数Ｋ４について説明する。第２アーム部材３１は、第３回転ジョイント４３、及び荷重検出装置１３を含む操作部１２を支持する。加えて、第２アーム部材３１は、自身の重量を支持するが、第２バランス圧力Ｐ２を算出する際は、アーム１１の重量のうち、第２アーム部材３１がアーム１１において負荷として作用する比率を考慮して設定される。この比率を考慮するため、係数Ｋ４が設定されている。
【0052】
次に、［荷重－圧力変換係数Ｋ２］について説明する。なお、［荷重－圧力変換係数Ｋ２］は、単に係数Ｋ２と記載する。係数Ｋ２は以下の式５によって表される。
Ｋ２＝１／（Ｓ２×Ｋ８’）…式５
なお、［Ｓ２］は、第２アクチュエータ３６におけるエアシリンダ３７のピストン３７ｂの受圧面積Ｓ２である。
Ｋ２＝１／（Ｓ２×Ｋ８’）…式５
なお、［Ｓ２］は、第２アクチュエータ３６におけるエアシリンダ３７のピストン３７ｂの受圧面積Ｓ２である。
【0053】
また、［Ｋ８］は、第２アーム部材３１の平行四辺形リンク機構におけるリンクの寸法と第２アクチュエータ３６の作用角度との関係と、第２アクチュエータ３６の図示しないシール部材のヒステリシス特性から決定される係数である。この係数Ｋ８は、第２アクチュエータ３６の出力に対する垂直方向の出力の割合を示す。そして、係数Ｋ８は、アーム１１における第２アーム部材３１の高さｈの関数ｆ２（ｈ）と、ヒステリシスｆｓとの関数となり、以下の式６によって表される。
【0054】
【数2】
【0055】
したがって、第２バランス圧力Ｐ２は、上記第２加算値（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ４×Ｋ４）を、第２アーム部材３１の受圧面積Ｓ２、及び第２アーム部材３１の構造に紐付けされた係数Ｋ８’で除算した値である。
【0056】
荷重検出装置１３による検出荷重Ｖ１は変化する。その一方、第１アーム部材２１の第１重量Ｖ３、及び第２アーム部材３１の第２重量Ｖ４は一定である。このため、式１と式４の第２項以降のアーム１１の重量へのバランス圧力である［（Ｖ２＋Ｖ３×Ｋ３＋Ｖ４）×Ｋ１］と、［（Ｖ２＋Ｖ４×Ｋ４）×Ｋ２］は負荷Ｗの荷重によって変化しない。
【0057】
また、負荷Ｗに対しアーム１１をバランス状態とするために必要となる力は、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とで同じである。
図３のグラフに、負荷Ｗの荷重と、アーム１１をバランス状態とするための第１電空レギュレータ１４及び第２電空レギュレータ１５の出力との関係を示す。図３の横軸に負荷Ｗの荷重を示し、図３の縦軸に出力を示す。図３のグラフに示すように、負荷Ｗの荷重が大きくなるほど、バランス状態とするための出力が大きくなることが分かる。
図３のグラフに、負荷Ｗの荷重と、アーム１１をバランス状態とするための第１電空レギュレータ１４及び第２電空レギュレータ１５の出力との関係を示す。図３の横軸に負荷Ｗの荷重を示し、図３の縦軸に出力を示す。図３のグラフに示すように、負荷Ｗの荷重が大きくなるほど、バランス状態とするための出力が大きくなることが分かる。
【0058】
図４のグラフは、第１アーム部材２１又は第２アーム部材３１を上下動させるときに必要な操作力と、第１アーム部材２１又は第２アーム部材３１の高さとの関係を示す。操作力と高さとの関係について第１アーム部材２１と第２アーム部材３１で同じであるため、第１アーム部材２１に具体化して説明し、第２アーム部材３１の説明は省略する。
【0059】
図４のグラフの横軸は、第１アーム部材２１の操作力の方向と大きさを示す。図４のグラフの縦軸は、第１先端部材２３の上端での第１アーム部材２１の高さを示す。図４の実線に示すグラフは、第１アーム部材２１がバランス状態にあるときを示し、図４の破線に示すグラフは、第１アーム部材２１に対し、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給されたときを示す。また、図４の２点鎖線に示すグラフは、第１アーム部材２１に対し、減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給されたときを示す。
【0060】
また、図４の実線、破線、及び２点鎖線で示すグラフにおいて、上向きの矢印で示す部分は、第１アーム部材２１を上昇させたときの第１先端部材２３の上端での高さと、操作力の関係を示す。図４の実線、破線、及び２点鎖線で示すグラフにおいて、下向きの矢印で示す部分は、第１アーム部材２１を下降させたときの第１先端部材２３の上端での高さと操作力の関係を示す。さらに、図４の実線、破線、及び２点鎖線で示すグラフにおいて、横向きの矢印で示す部分は、第１先端部材２３の上端での高さを変えずに第１アーム部材２１の操作方向を変えたときの操作力の変位を示す。なお、第１アーム部材２１を上昇させるときと下降させるときとで操作力が異なるのは、エアシリンダ２７におけるピストン２７ｂの摺動抵抗が上昇時と下降時で作用する方向が異なることに基づき、式３及び式６におけるマイナスプラスｆｓに相当する。
【0061】
平行四辺形リンク機構において、第１先端部材２３が上昇するに従い、リンク部材２８に対する作動ロッド２７ｃの作用する角度が変化していく。このため、第１アクチュエータ２６の発生力が一定であっても、第１アーム部材２１に伝達される力が変化していくのは、式３におけるｆ１（ｈ）に相当するためである。なお、第２アクチュエータ３６の発生力が一定であっても、第２アーム部材３１に伝達される力が変化していくのは、式６におけるｆ２（ｈ）に相当するためである。したがって、第１アーム部材２１を上下動させたとき、グラフが「く」の字になる。
【0062】
第１先端部材２３の上端が取り得る高さ範囲の中間点付近において、第１アーム部材２１を上昇させるための操作力が最も大きくなる。一方、第１先端部材２３の上端が取り得る高さ範囲の中で、最低点、及び最高点において、第１アーム部材２１を上昇させるための操作力が最も小さくなる。
【0063】
第１先端部材２３の上端が取り得る高さ範囲の中間点付近において、第１アーム部材２１を下降させるための操作力が最も小さくなる。一方、第１先端部材２３の上端が取り得る高さ範囲の中で、最低点、及び最高点において、第１アーム部材２１を下降させるための操作力が最も大きくなる。
【0064】
図４の実線のグラフに示すように、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１が供給されたバランス状態において、第１アーム部材２１を上昇させる場合、第１先端部材２３の上端の位置がゼロから高くなるに従い、上昇させるために必要な操作力は徐々に大きくなっていく。第１アーム部材２１を上昇させるために必要な操作力が大きくなることは、第１アーム部材２１自身が下降する力が大きくなっていると言える。
【0065】
第１先端部材２３が高さの中間点付近で、第１アーム部材２１を上昇させるために必要な操作力が最大となる。その後、第１先端部材２３の上端の位置が、高さの中間点付近から高くなるに従い、第１アーム部材２１を上昇させるために必要な操作力は徐々に小さくなっていく。第１アーム部材２１を上昇させるために必要な操作力が小さくなることは、第１アーム部材２１自身が下降する力が小さくなっていると言える。
【0066】
バランス状態において、第１アーム部材２１を下降させる場合、第１先端部材２３の上端の位置が最高点から低くなるに従い、第１アーム部材２１を下降させるために必要な操作力は徐々に小さくなっていく。第１アーム部材２１を下降させるために必要な操作力が小さくなることは、第１アーム部材２１自身が上昇する力が小さくなっていると言える。
【0067】
第１アーム部材２１が高さの中間点付近で、第１アーム部材２１を下降させるために必要な操作力が最小となる。その後、第１先端部材２３の上端の位置が中間点付近から低くなるに従い、第１アーム部材２１を下降させるために必要な操作力は徐々に大きくなっていく。第１アーム部材２１を下降させるために必要な操作力が大きくなることは、第１アーム部材２１自身が上昇する力が大きくなっていると言える。
【0068】
図４の実線のグラフに示されたバランス状態では、操作力ゼロの領域が、「く」の字特性のヒステリシスの幅の中に存在している。アーム１１では、アーム１１が上昇しようとする力、又は下降しようとする力よりもピストン２７ｂ，３７ｂの摺動抵抗が勝っている。この場合、アーム１１の動作を停止させると、アーム１１の操作力がゼロになり、アーム１１の動作は姿勢を保持して停止する。このとき、アーム１１には、操作力の大小の変化と、方向の変化は生じているが、アーム１１を上昇又は下降させる動作は生じず、バランス状態が保持される。
【0069】
操作力がゼロの領域「く」の字特性のヒステリシスの幅から外れ、アンバランスとなる場合を以降に説明する。
上記のように第１バランス圧力Ｐ１が供給されている第１アーム部材２１において、第１バランス圧力Ｐ１を変更してアンバランスとするアンバランス量を設定し、設定したアンバランス量を第１バランス圧力Ｐ１に加算して増圧又は減圧することにより、第１アーム部材２１の操作力を変化させることができる。
上記のように第１バランス圧力Ｐ１が供給されている第１アーム部材２１において、第１バランス圧力Ｐ１を変更してアンバランスとするアンバランス量を設定し、設定したアンバランス量を第１バランス圧力Ｐ１に加算して増圧又は減圧することにより、第１アーム部材２１の操作力を変化させることができる。
【0070】
第１バランス圧力Ｐ１にアンバランス量を加算して得られる圧力を第１調整圧力ＰＨ１とする。
図４の破線のグラフに、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給された第１アーム部材２１の高さと操作力の関係を示す。増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１アーム部材２１は、第１アーム部材２１自身が上昇するようになる。このため、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給された第１アーム部材２１の第１先端部材２３の高さを維持するには、第１アーム部材２１を下降させるための操作力が必要になる。よって、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１バランス圧力Ｐ１が供給されている場合に比べると、第１アーム部材２１を上昇させやすくなる一方で、第１アーム部材２１を下降させ難くなる。つまり、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１バランス圧力Ｐ１が供給されている場合に比べると、第１アーム部材２１を上昇させるための操作力が小さくなるとともに、第１アーム部材２１を下降させるための操作力が大きくなる。
図４の破線のグラフに、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給された第１アーム部材２１の高さと操作力の関係を示す。増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１アーム部材２１は、第１アーム部材２１自身が上昇するようになる。このため、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給された第１アーム部材２１の第１先端部材２３の高さを維持するには、第１アーム部材２１を下降させるための操作力が必要になる。よって、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１バランス圧力Ｐ１が供給されている場合に比べると、第１アーム部材２１を上昇させやすくなる一方で、第１アーム部材２１を下降させ難くなる。つまり、増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１バランス圧力Ｐ１が供給されている場合に比べると、第１アーム部材２１を上昇させるための操作力が小さくなるとともに、第１アーム部材２１を下降させるための操作力が大きくなる。
【0071】
図４の２点鎖線のグラフに、減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給された第１アーム部材２１における第１先端部材２３の上端での高さと操作力の関係を示す。減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１アーム部材２１は、第１アーム部材２１自身が下降するようになる。このため、減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給された第１アーム部材２１の第１先端部材２３の高さを維持するには、第１アーム部材２１を上昇させるための操作力が必要になる。よって、減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１バランス圧力Ｐ１が供給されている場合に比べると、第１アーム部材２１を下降させやすくなる一方で、第１アーム部材２１を上昇させ難くなる。つまり、減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が第１アーム部材２１に供給されると、第１バランス圧力Ｐ１が供給されている場合に比べると、第１アーム部材２１を下降させるための操作力が小さくなるとともに、第１アーム部材２１を上昇させるための操作力が大きくなる。
【0072】
図示しないが、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている第２アーム部材３１において、第２バランス圧力Ｐ２を変更してアンバランスとするアンバランス量を設定し、設定されたアンバランス量を第２バランス圧力Ｐ２に加算して増圧又は減圧することより、第２アーム部材３１の操作力を変化させることができる。
【0073】
第２バランス圧力Ｐ２にアンバランス量を加算して得られる圧力を第２調整圧力ＰＨ２とする。増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材３１に供給されると、第２アーム部材３１は、第２アーム部材３１自身が上昇するようになる。このため、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給された第２アーム部材３１における第２先端部材３３の高さを維持するには、第２アーム部材３１を下降させるための操作力が必要になる。よって、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材３１に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、第２アーム部材３１を上昇させやすくなる一方で、第２アーム部材３１を下降させ難くなる。つまり、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材３１に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、第２アーム部材３１を上昇させるための操作力が小さくなるとともに、第２アーム部材３１を下降させるための操作力が大きくなる。
【0074】
減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材３１に供給されると、第２アーム部材３１は、第２アーム部材３１自身が下降するようになる。このため、減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給された第２アーム部材３１の第２先端部材３３の高さを維持するには、第２アーム部材３１を上昇させるための操作力が必要になる。よって、減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材３１に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、第２アーム部材３１を下降させやすくなる一方で、第２アーム部材３１を上昇させ難くなる。つまり、減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材３１に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、第２アーム部材３１を下降させるための操作力が小さくなるとともに、第２アーム部材３１を上昇させるための操作力が大きくなる。
【0075】
上記アンバランス設定部６０について詳細に説明する。
図２において、アンバランス設定部６０は、設定部６５のセレクタ６１及び増減スイッチ６２と、設定部６５からのスイッチ信号の入力を行う入力部６６とを有する。また、アンバランス設定部６０は、入力部６６と接続される第１カウンタ６３及び第２カウンタ６４を有する。さらに、アンバランス設定部６０は、第１カウンタ６３及び第２カウンタ６４の各々のカウンタ値である補正数に補正単位を乗算した積算値を算出する算出部と、算出された積算値をアンバランス量として、各々を対応するバランス圧力に加算する加算部と、を含む。アンバランス設定部６０の算出部は、アンバランス量を設定するといえる。
図２において、アンバランス設定部６０は、設定部６５のセレクタ６１及び増減スイッチ６２と、設定部６５からのスイッチ信号の入力を行う入力部６６とを有する。また、アンバランス設定部６０は、入力部６６と接続される第１カウンタ６３及び第２カウンタ６４を有する。さらに、アンバランス設定部６０は、第１カウンタ６３及び第２カウンタ６４の各々のカウンタ値である補正数に補正単位を乗算した積算値を算出する算出部と、算出された積算値をアンバランス量として、各々を対応するバランス圧力に加算する加算部と、を含む。アンバランス設定部６０の算出部は、アンバランス量を設定するといえる。
【0076】
アンバランス設定部６０の算出部の機能及び加算部の機能は、演算部１７が担う。したがって、演算部１７は、補正単位と補正数の積算値をアンバランス量として設定し、設定されたアンバランス量をバランス圧力に加算する。なお、設定部６５は、演算部１７とは別にアーム型助力装置１０に設けてもよい。
【0077】
設定部６５のセレクタ６１は、第１カウンタ６３及び第２カウンタ６４から一つのカウンタを選択する機器である。また、第１カウンタ６３及び第２カウンタ６４は、演算部１７が備える。第１カウンタ６３は、第１アーム部材２１に対応して設けられ、第２カウンタ６４は、第２アーム部材３１に対応して設けられる。そして、セレクタ６１によって選択された第１カウンタ６３又は第２カウンタ６４と、増減スイッチ６２とが接続され、関連付けられることにより、第１カウンタ６３又は第２カウンタ６４が増減スイッチ６２の操作回数をカウント可能になる。
【0078】
増減スイッチ６２の接続先として第１カウンタ６３が選択された場合、アンバランス設定部６０の演算部１７は、第１アクチュエータ２６に出力される第１バランス圧力Ｐ１に対するアンバランス量を設定する。さらに、アンバランス設定部６０の演算部１７は、設定したアンバランス量を第１バランス圧力Ｐ１に加算して第１調整圧力ＰＨ１を演算する。また、アンバランス設定部６０は、増減スイッチ６２の接続先として第２カウンタ６４が選択された場合、第２アクチュエータ３６に出力される第２バランス圧力Ｐ２に対するアンバランス量を設定する。さらに、アンバランス設定部６０は、設定したアンバランス量を第２バランス圧力Ｐ２に加算して第２調整圧力ＰＨ２を演算する。
【0079】
増減スイッチ６２は、補正数を加算する又は減算する程度を設定するための機器である。つまり、増減スイッチ６２は、補正数を正負の数として入力するための機器である。増減スイッチ６２は、補正数を加算するときに操作する加算用スイッチ６２ａと、補正数を減算するときに操作する減算用スイッチ６２ｂとを有する。
【0080】
入力部６６は、加算用スイッチ６２ａから出力されるスイッチ信号が入力される加算用Ｉ／Ｏ部６６ａと、減算用スイッチ６２ｂから出力されるスイッチ信号が入力される減算用Ｉ／Ｏ部６６ｂと、セレクタ６１から出力される入力信号が入力されるセレクタ用Ｉ／Ｏ部６６ｃと、を備える。
【0081】
セレクタ６１が操作されない場合、加算用Ｉ／Ｏ部６６ａ及び減算用Ｉ／Ｏ部６６ｂの接続先は、第１カウンタ６３である。セレクタ６１が操作されると、セレクタ用Ｉ／Ｏ部６６ｃからの入力信号により、加算用Ｉ／Ｏ部６６ａ及び減算用Ｉ／Ｏ部６６ｂの接続先は第２カウンタ６４に切り換えられる。つまり、セレクタ６１が操作されると、設定部６５の増減スイッチ６２の接続先が、第１カウンタ６３から第２カウンタ６４に切り換えられ、第２カウンタ６４が選択される。
【0082】
セレクタ６１が操作されない場合、第１カウンタ６３には、加算用Ｉ／Ｏ部６６ａ及び減算用Ｉ／Ｏ部６６ｂの２つが接続されている。このため、第１カウンタ６３は、加算用スイッチ６２ａの操作回数と、減算用スイッチ６２ｂの操作回数をカウントし、積算する。セレクタ６１が操作されると、第２カウンタ６４には、加算用Ｉ／Ｏ部６６ａ及び減算用Ｉ／Ｏ部６６ｂの２つが接続される。このため、第２カウンタ６４は、加算用スイッチ６２ａの操作回数と、減算用スイッチ６２ｂの操作回数をカウントし、積算する。
【0083】
加算用スイッチ６２ａが１回操作される毎に、加算用のスイッチ信号が加算用Ｉ／Ｏ部６６ａを介して第１カウンタ６３に１回入力されるとともに、第１カウンタ６３のカウンタ値がプラス１される。また、減算用スイッチ６２ｂが１回操作される毎に、減算用のスイッチ信号が減算用Ｉ／Ｏ部６６ｂを介して第１カウンタ６３に１回入力されるとともに、第１カウンタ６３のカウンタ値がマイナス１される。そして、第１カウンタ６３では、プラス１又はマイナス１を積算したカウンタ値が第１カウンタ値Ｖ５として記憶される。同様に、第２カウンタ６４では、プラス１又はマイナス１を積算したカウンタ値が第２カウンタ値Ｖ６として記憶される。第１カウンタ値Ｖ５及び第２カウンタ値Ｖ６は、補正数として使用される。なお、積算結果がプラスの場合は、増圧補正となり、マイナスの場合は減圧補正となる。つまり、積算値は、補正の方向と度合いを示す。
【0084】
第１アーム部材２１用のアンバランス量は、演算部１７の乗算機能により、第１カウンタ値Ｖ５と規定の係数Ｋ５を掛け合わせて演算される。第２アーム部材３１用のアンバランス量は、演算部１７の演算機能により、第２カウンタ値Ｖ６と規定の係数Ｋ６を掛け合わせて演算される。
【0085】
なお、係数Ｋ５は、第１カウンタ値Ｖ５を１あたり変化させる操作力単位を求めるための補正単位であり、係数Ｋ６は、第２カウンタ値Ｖ６を１あたり変化させる操作力単位を求めるための補正単位である。そして、上記のように第１カウンタ値Ｖ５と係数Ｋ５との乗算値から、実際にアンバランスとする第１アーム部材２１の操作力が決定され、第２カウンタ値Ｖ６と係数Ｋ６との乗算値から、実際にアンバランスとする第２アーム部材３１の操作力が決定される。なお、各操作力単位は圧力値として補正圧力に変換される。
【0086】
なお、係数Ｋ５は以下の式７によって表され、係数Ｋ６は以下の式８によって表される。
Ｋ５＝１／（Ｓ１×Ｋ７’）…式７
Ｋ６＝１／（Ｓ２×Ｋ８’）…式８
そして、演算部１７によって演算された第１アーム部材２１用のアンバランス量は、演算部１７の加算機能により、第１バランス圧力Ｐ１に加算されて、第１調整圧力ＰＨ１が算出される。第１調整圧力ＰＨ１はデジタル信号の第１補正信号として演算部１７によって生成される。そして、演算部１７によって生成された第１補正信号は、第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１によってアナログ信号に変換され、第１電空レギュレータ１４に出力される。
Ｋ５＝１／（Ｓ１×Ｋ７’）…式７
Ｋ６＝１／（Ｓ２×Ｋ８’）…式８
そして、演算部１７によって演算された第１アーム部材２１用のアンバランス量は、演算部１７の加算機能により、第１バランス圧力Ｐ１に加算されて、第１調整圧力ＰＨ１が算出される。第１調整圧力ＰＨ１はデジタル信号の第１補正信号として演算部１７によって生成される。そして、演算部１７によって生成された第１補正信号は、第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１によってアナログ信号に変換され、第１電空レギュレータ１４に出力される。
【0087】
演算部１７によって演算された第２アーム部材３１用のアンバランス量は、演算部１７の加算機能により、第２バランス圧力Ｐ２に加算されて、第２調整圧力ＰＨ２が算出される。第２調整圧力ＰＨ２はデジタル信号の第２補正信号として演算部１７によって生成される。そして、演算部１７によって生成された第２補正信号は、第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２によってアナログ信号に変換され、第２電空レギュレータ１５に出力される。
【0088】
なお、アンバランス量は、第１アクチュエータ２６と第２アクチュエータ３６とで異なる量である。また、アンバランス量は、第１アクチュエータ２６自身のヒステリシスの幅から外すための量であり、第２アクチュエータ３６のヒステリシスから外すための量である。
【0089】
したがって、第１調整圧力ＰＨ１は、式９によって表され、第２調整圧力ＰＨ２は、式１０によって表される。
ＰＨ１＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３×Ｋ３＋Ｖ４）×Ｋ１＋Ｖ５×Ｋ５…式９
ＰＨ２＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ４×Ｋ４）×Ｋ２＋Ｖ６×Ｋ６…式１０
第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の調整圧力を変更させる場合、演算部１７は、セレクタ６１の切換位置においてカウンタ値を変更可能なカウンタを判別する。演算部１７は、加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂの操作回数に応じてカウンタ値を変更する。そして、演算部１７は、カウンタ値に応じたアンバランス量を演算する。
ＰＨ１＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３×Ｋ３＋Ｖ４）×Ｋ１＋Ｖ５×Ｋ５…式９
ＰＨ２＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ４×Ｋ４）×Ｋ２＋Ｖ６×Ｋ６…式１０
第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の調整圧力を変更させる場合、演算部１７は、セレクタ６１の切換位置においてカウンタ値を変更可能なカウンタを判別する。演算部１７は、加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂの操作回数に応じてカウンタ値を変更する。そして、演算部１７は、カウンタ値に応じたアンバランス量を演算する。
【0090】
次に、アーム型助力装置１０の作用を、負荷Ｗの搬送方法とともに説明する。
図１又は図５に示すように、アーム型助力装置１０における第１アーム部材２１の近傍に障害物７０が配置され、障害物７０を挟んだアーム１１の反対側にある搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送する場合について説明する。なお、搬送先Ｔは、第２アーム部材３１の第２先端部材３３よりも高い位置にある。また、障害物７０の上端面７０ａは、図１に示すように、第１アーム部材２１の高さゼロのときの第１フレーム部材２４の上端面より若干高い位置にある。また、第１アーム部材２１の第１アクチュエータ２６には第１バランス圧力Ｐ１が供給され、第２アーム部材３１の第２アクチュエータ３６には第２バランス圧力Ｐ２が供給されている。このため、アーム１１は、負荷Ｗを保持していない状態でバランス状態にある。
図１又は図５に示すように、アーム型助力装置１０における第１アーム部材２１の近傍に障害物７０が配置され、障害物７０を挟んだアーム１１の反対側にある搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送する場合について説明する。なお、搬送先Ｔは、第２アーム部材３１の第２先端部材３３よりも高い位置にある。また、障害物７０の上端面７０ａは、図１に示すように、第１アーム部材２１の高さゼロのときの第１フレーム部材２４の上端面より若干高い位置にある。また、第１アーム部材２１の第１アクチュエータ２６には第１バランス圧力Ｐ１が供給され、第２アーム部材３１の第２アクチュエータ３６には第２バランス圧力Ｐ２が供給されている。このため、アーム１１は、負荷Ｗを保持していない状態でバランス状態にある。
【0091】
搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送するには、障害物７０とアーム１１の干渉を避ける必要がある。障害物７０とアーム１１の干渉を避けて負荷Ｗを搬送するには、第１アーム部材２１のみを上昇させて障害物７０の上側を通過させるとともに、負荷Ｗを搬送先Ｔの下方に搬送する第１作業と、第２アーム部材３１のみを上昇させて負荷Ｗが搬送先Ｔに載置されるまで搬送する第２作業と、が行われる。
【0092】
まず、負荷Ｗを保持部に保持させる。すると、荷重検出装置１３によって負荷Ｗの検出荷重Ｖ１が検出される。演算部１７は負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力信号、及び第２バランス圧力信号を生成する。演算部１７は、第１バランス圧力信号を第１電空レギュレータ１４に出力し、第２バランス圧力信号を第２電空レギュレータ１５に出力する。その結果、負荷Ｗに対しアーム１１がバランス状態とされる。
【0093】
第１作業を行う場合、アーム１１の負荷Ｗに対するバランス状態は維持しつつ、各バランス圧力にアンバランス量を加算する。これにより、各アーム部材２１，３１に対し、異なる微小な操作力を付加することで、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の動作順序及び姿勢を制御する。第１作業の作業方法には３つの方法がある。
【0094】
１つ目の方法は、第１アーム部材２１に増圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材３１に第２バランス圧力Ｐ２を供給する方法である。
２つ目の方法は、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１を供給するとともに、第２アーム部材３１に減圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
２つ目の方法は、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１を供給するとともに、第２アーム部材３１に減圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
【0095】
３つ目の方法は、第１アーム部材２１に増圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材３１に減圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
１つ目の方法によって第１アーム部材２１のみを上昇させる場合、作業者は、設定部６５のセレクタ６１を操作しない。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第１カウンタ値Ｖ５がプラスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第１カウンタ値Ｖ５に係数Ｋ５を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力Ｐ１にアンバランス量を加算して増圧した第１調整圧力ＰＨ１を演算する。
１つ目の方法によって第１アーム部材２１のみを上昇させる場合、作業者は、設定部６５のセレクタ６１を操作しない。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第１カウンタ値Ｖ５がプラスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第１カウンタ値Ｖ５に係数Ｋ５を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力Ｐ１にアンバランス量を加算して増圧した第１調整圧力ＰＨ１を演算する。
【0096】
演算部１７は、第１調整圧力ＰＨ１に応じた第１補正信号を生成する。そして、演算部１７から第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１を介して第１電空レギュレータ１４に第１補正信号が出力されると、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給される。この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図７（ａ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材３１の操作力は、図７（ａ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、第２アクチュエータ３６には、第２電空レギュレータ１５から第２バランス圧力Ｐ２が供給されたままである。
【0097】
その結果、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第１アーム部材２１が上昇させやすくなり、第１アーム部材２１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第２アーム部材３１が下降させやすくなり、第２アーム部材３１のみを下降させることが可能になる。
【0098】
２つ目の方法によって第１アーム部材２１のみを上昇させる場合、作業者は、設定部６５のセレクタ６１を操作して第２アーム部材３１を選択する。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第２カウンタ値Ｖ６がマイナスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第２カウンタ値Ｖ６に係数Ｋ６を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第２バランス圧力Ｐ２にアンバランス量を加算して減圧した第２調整圧力ＰＨ２を演算する。
【0099】
演算部１７は、第２調整圧力ＰＨ２に応じた第２補正信号を生成する。そして、演算部１７から第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２を介して第２電空レギュレータ１５に第２補正信号が出力されると、第２アクチュエータ３６には、第２電空レギュレータ１５から減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給される。この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図７（ｂ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材３１の操作力は、図７（ｂ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から第１バランス圧力Ｐ１が供給されたままである。
【0100】
その結果、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第１アーム部材２１が上昇させやすくなり、第１アーム部材２１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第２アーム部材３１が下降させやすくなり、第２アーム部材３１のみを下降させることが可能になる。
【0101】
３つ目の方法によって第１アーム部材２１のみを上昇させる場合、作業者は、設定部６５のセレクタ６１を操作しない。次に、作業者は、まず、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第１カウンタ値Ｖ５がプラスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第１カウンタ値Ｖ５に係数Ｋ５を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力Ｐ１にアンバランス量を加算して増圧した第１調整圧力ＰＨ１を演算する。
【0102】
演算部１７は、第１調整圧力ＰＨ１に応じた第１補正信号を生成する。そして、演算部１７から第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１を介して第１電空レギュレータ１４に第１補正信号が出力されると、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給される。
【0103】
続いて、作業者は、設定部６５のセレクタ６１を操作して第２アーム部材３１を選択する。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第２カウンタ値Ｖ６がマイナスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第２カウンタ値Ｖ６に係数Ｋ６を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第２バランス圧力Ｐ２にアンバランス量を加算して減圧した第２調整圧力ＰＨ２を演算する。
【0104】
演算部１７は、第２調整圧力ＰＨ２応じた第２補正信号を生成する。そして、演算部１７から第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２を介して第２電空レギュレータ１５に第２補正信号が出力されると、第２アクチュエータ３６には、第２電空レギュレータ１５から減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給される。
【0105】
この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図７（ｃ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材３１の操作力は、図７（ｃ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、３つ目の方法では、第１調整圧力ＰＨ１を調整するために行う加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂの操作回数、及び第２調整圧力ＰＨ２を調整するために行う加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂの操作回数は、１つ目の方法及び２つ目の方法より少なくする。
【0106】
その結果、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第１アーム部材２１が上昇させやすくなり、第１アーム部材２１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第２アーム部材３１が下降させやすくなり、第２アーム部材３１のみを下降させることが可能になる。
【0107】
図６（ａ）に示すように、第１作業時、操作部１２を上昇させると、第１アーム部材２１全体が上昇し、第１先端部材２３が上昇する。その一方で、第２アーム部材３１は上昇せず、水平状態のままである。そして、第１アーム部材２１のみを上昇させて負荷Ｗを上昇させた状態でアーム１１を旋回させると、障害物７０の上端面７０ａより上側を第１アーム部材２１が通過し、障害物７０を避けることができる。
【0108】
操作部１２を搬送先Ｔの下方まで位置させた後、第２作業を行う。図６（ｂ）に示すように、作業者は、操作部１２を上昇させると第２アーム部材３１が上昇し、負荷Ｗを上昇させることができる。その後、搬送先Ｔに負荷Ｗを載置する。
【0109】
アーム１１を搬送先Ｔから元の位置に戻すには、作業者は、操作部１２を下降させる。すると、第２アーム部材３１が先に下降する。その一方で、第１アーム部材２１は下降せず、上昇したままである。そして、操作部１２を操作してアーム１１を旋回させると、障害物７０の上端面７０ａより上側を第１アーム部材２１が通過し、障害物７０を避けることができる。
【0110】
その後、作業者は、操作部１２を下降させると第１アーム部材２１が下降し、図６（ａ）に示す状態に戻すことができる。
次に、図８に示すように、アーム型助力装置１０における第１アーム部材２１の上側に障害物７０が配置され、障害物７０から離れた搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送する場合について説明する。
次に、図８に示すように、アーム型助力装置１０における第１アーム部材２１の上側に障害物７０が配置され、障害物７０から離れた搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送する場合について説明する。
【0111】
なお、図９（ａ）に示すように、搬送先Ｔは、第２アーム部材３１の第２先端部材３３よりも高い位置にある。また、障害物７０の下端面７０ｂは、上昇する前の第１フレーム部材２４の上端面より若干高い位置にある。また、アーム１１の第１アーム部材２１の第１アクチュエータ２６には第１バランス圧力Ｐ１が供給され、第２アーム部材３１の第２アクチュエータ３６には第２バランス圧力Ｐ２が供給されている。このため、アーム１１は、負荷Ｗを保持していない状態でバランス状態にある。
【0112】
搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送するには、第２アーム部材３１のみを上昇させて負荷Ｗを搬送先Ｔまで搬送する第１作業と、第１アーム部材２１のみを上昇させて負荷Ｗが搬送先Ｔに載置されるまで搬送する第２作業と、が行われる。
【0113】
まず、負荷Ｗを保持部に保持させる。演算部１７は負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力信号、及び第２バランス圧力信号を生成する。演算部１７は、第１バランス圧力信号を第１電空レギュレータ１４に出力し、第２バランス圧力信号を第２電空レギュレータ１５に出力する。その結果、負荷Ｗに対しアーム１１がバランス状態とされる。
【0114】
第１作業を行う場合、アーム１１の検出荷重Ｖ１に対するバランス状態は維持しつつ、各バランス圧力にアンバランス量を加算する。これにより、各アーム部材２１，３１に対し、異なる微小な操作力を付加することで、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の動作順序を制御する。第１作業の作業方法には３つの方法がある。
【0115】
１つ目の方法は、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１を供給するとともに、第２アーム部材３１に増圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
２つ目の方法は、第１アーム部材２１に減圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材３１に第２バランス圧力Ｐ２を供給する方法である。
２つ目の方法は、第１アーム部材２１に減圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材３１に第２バランス圧力Ｐ２を供給する方法である。
【0116】
３つ目の方法は、第１アーム部材２１に減圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材３１に増圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
１つ目の方法によって第２アーム部材３１のみを上昇させる場合、作業者は、設定部６５のセレクタ６１を操作して第２アーム部材３１を選択する。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第２カウンタ値Ｖ６がプラスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第２カウンタ値Ｖ６に係数Ｋ６を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第２バランス圧力Ｐ２にアンバランス量を加算して増圧した第２調整圧力ＰＨ２を演算する。
１つ目の方法によって第２アーム部材３１のみを上昇させる場合、作業者は、設定部６５のセレクタ６１を操作して第２アーム部材３１を選択する。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第２カウンタ値Ｖ６がプラスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第２カウンタ値Ｖ６に係数Ｋ６を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第２バランス圧力Ｐ２にアンバランス量を加算して増圧した第２調整圧力ＰＨ２を演算する。
【0117】
演算部１７は、第２調整圧力ＰＨ２に応じた第２補正信号を生成する。そして、演算部１７から第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２を介して第２電空レギュレータ１５に第２補正信号が出力されると、第２アクチュエータ３６には、第２電空レギュレータ１５から増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給される。
【0118】
この場合、第２アーム部材３１の操作力は、図１０（ａ）の破線のグラフに示すように調整され、第１アーム部材２１の操作力は、図１０（ａ）の実線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から第１バランス圧力Ｐ１が供給されたままである。
【0119】
その結果、図９（ａ）に示すように、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第２アーム部材３１が上昇させやすくなり、第２アーム部材３１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第１アーム部材２１が下降させやすくなり、第１アーム部材２１のみを下降させることが可能になる。
【0120】
２つ目の方法によって第２アーム部材３１のみを上昇させる場合、作業者は、設定部６５のセレクタ６１は操作しない。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第１カウンタ値Ｖ５がマイナスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第１カウンタ値Ｖ５に係数Ｋ５を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力Ｐ１にアンバランス量を加算して減圧した第１調整圧力ＰＨ１を演算する。演算部１７は、第１調整圧力ＰＨ１に応じた第１補正信号を生成する。そして、演算部１７から第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１を介して第１電空レギュレータ１４に第１補正信号が出力されると、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給される。
【0121】
この場合、第２アーム部材３１の操作力は、図１０（ｂ）の破線のグラフに示すように調整され、第１アーム部材２１の操作力は、図１０（ｂ）の実線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、第２アクチュエータ３６には、第２電空レギュレータ１５から第２バランス圧力Ｐ２が供給されたままである。
【0122】
その結果、図９（ａ）に示すように、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第２アーム部材３１が上昇させやすくなり、第２アーム部材３１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第１アーム部材２１が下降させやすくなり、第１アーム部材２１のみを下降させることが可能になる。
【0123】
３つ目の方法によって第２アーム部材３１のみを上昇させる場合、作業者は、設定部６５のセレクタ６１は操作しない。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第１カウンタ値Ｖ５がマイナスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第１カウンタ値Ｖ５に係数Ｋ５を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力Ｐ１にアンバランス量を加算して減圧した第１調整圧力ＰＨ１を演算する。演算部１７は、第１調整圧力ＰＨ１に応じた第１補正信号を生成する。そして、演算部１７から第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１を介して第１電空レギュレータ１４に第１補正信号が出力されると、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給される。
【0124】
続いて、作業者は、設定部６５のセレクタ６１を操作して第２アーム部材３１を選択する。次に、作業者は、増減スイッチ６２の加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂを所望する回数操作する。このとき、第２カウンタ値Ｖ６がプラスの値となるように増減スイッチ６２を操作する。演算部１７は、第２カウンタ値Ｖ６に係数Ｋ６を乗じてアンバランス量を算出する。また、演算部１７は、負荷Ｗの検出荷重Ｖ１に応じた第２バランス圧力Ｐ２にアンバランス量を加算して増圧した第２調整圧力ＰＨ２を演算する。演算部１７は、第２調整圧力ＰＨ２に応じた第２補正信号を生成する。そして、演算部１７から第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２を介して第２電空レギュレータ１５に第２補正信号が出力されると、第２アクチュエータ３６には、第２電空レギュレータ１５から増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給される。
【0125】
この場合、第２アーム部材３１の操作力は、図１０（ｃ）の破線のグラフに示すように調整され、第１アーム部材２１の操作力は、図１０（ｃ）の実線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とは異なる操作力で操作可能になる。
【0126】
なお、３つ目の方法では、第１調整圧力ＰＨ１を調整するために行う加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂの操作回数、及び第２調整圧力ＰＨ２を調整するために行う加算用スイッチ６２ａ及び減算用スイッチ６２ｂの操作回数は、１つ目の方法及び２つ目の方法より少なくする。
【0127】
その結果、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第２アーム部材３１が上昇させやすくなり、第２アーム部材３１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とでは、相対的に第１アーム部材２１が下降させやすくなり、第１アーム部材２１のみを下降させることが可能になる。
【0128】
第１作業時、操作部１２を上昇させると、図９（ａ）に示すように、第２アーム部材３１全体が上昇し、第２先端部材３３が上昇する。その一方で、第１アーム部材２１は上昇せず、水平状態のままである。そして、第２アーム部材３１のみを上昇させて負荷Ｗを上昇させた状態でアーム１１を旋回させると、障害物７０の下端面７０ｂより下側を第１アーム部材２１が通過し、障害物７０を避けることができる。
【0129】
操作部１２を搬送先Ｔの下方まで位置させた後、第２作業を行う。図９（ｂ）に示すように、作業者は、操作部１２を上昇させると第１アーム部材２１が上昇し、負荷Ｗを上昇させることができる。その後、搬送先Ｔに負荷Ｗを載置する。
【0130】
アーム１１を搬送先Ｔから元の位置に戻すには、作業者は、操作部１２を下降させる。すると、第１アーム部材２１が下降する。その一方で、第２アーム部材３１は下降せず、上昇したままである。そして、操作部１２を操作してアーム１１を旋回させると、障害物７０の下端面７０ｂより下側を第１アーム部材２１が通過し、障害物７０を避けることができる。
【0131】
次に、作業者は、操作部１２を下降させると第２アーム部材３１が下降し、第２アーム部材３１を上昇する前の状態に戻すことができる。
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。
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。
【0132】
（１－１）アンバランス設定部６０により、第１アーム部材２１に供給される第１バランス圧力Ｐ１を第１調整圧力ＰＨ１にして第１アーム部材２１をアンバランスにできる。また、アンバランス設定部６０により、第２アーム部材３１に供給される第２バランス圧力Ｐ２を第２調整圧力ＰＨ２にして第２アーム部材３１をアンバランスにできる。このため、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の一方を他方に対し、相対的に操作させやすくできる。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材３１とは異なる操作力で操作可能になる。よって、負荷Ｗを搬送するとき、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１が同時に移動することをなくすことができる。その結果、アーム型助力装置１０の近傍に配置された障害物７０とアーム１１との干渉を避けながら負荷Ｗを搬送する際、作業者が第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の各々の姿勢を調整することなく、アーム１１の姿勢を容易に定めることができる。また、作業者は、操作部１２を片方の手で掴んで移動操作させながら、もう片方の手で第１アーム部材２１や第２アーム部材３１の姿勢を整える必要がなくなり、障害物７０を避けながらの負荷Ｗの搬送が容易となる。
【0133】
（１－２）第１アーム部材２１に増圧後の第１調整圧力ＰＨ１を供給する一方で、第２アーム部材３１に第２バランス圧力Ｐ２を供給することにより、第１アーム部材２１を第２アーム部材３１に対し相対的に上昇させやすくなる。また、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１を供給する一方で、第２アーム部材３１に減圧後の第２調整圧力ＰＨ２を供給することにより、第１アーム部材２１を第２アーム部材３１に対し相対的に上昇させやすくなる。さらに、第１アーム部材２１に増圧後の第１調整圧力ＰＨ１を供給する一方で、第２アーム部材３１に減圧後の第２調整圧力ＰＨ２を供給することにより、第１アーム部材２１を第２アーム部材３１に対し相対的に上昇させやすくなる。したがって、第１アーム部材２１のみを上昇させる方法として３つの方法があり、作業者の要望に応じて負荷Ｗの搬送の仕方に選択肢を持たせることができる。
【0134】
（１－３）第１アーム部材２１に減圧後の第１調整圧力ＰＨ１を供給する一方で、第２アーム部材３１に第２バランス圧力Ｐ２を供給することにより、第２アーム部材３１を第１アーム部材２１に対し相対的に上昇させやすくなる。また、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１を供給する一方で、第２アーム部材３１に増圧後の第２調整圧力ＰＨ２を供給することにより、第２アーム部材３１を第１アーム部材２１に対し相対的に上昇させやすくなる。さらに、第１アーム部材２１に減圧後の第１調整圧力ＰＨ１を供給する一方で、第２アーム部材３１に増圧後の第２調整圧力ＰＨ２を供給することにより、第２アーム部材３１を第１アーム部材２１に対し相対的に上昇させやすくなる。したがって、第２アーム部材３１のみを上昇させる方法として３つの方法があり、作業者の要望に応じて負荷Ｗの搬送の仕方に選択肢を持たせることができる。
【0135】
（１－４）第１アーム部材２１の横に障害物７０が配置されている場合は、第１アーム部材２１のみを上昇させることで、負荷Ｗの搬送時に障害物７０とアーム１１の干渉をなくすことができる。また、第１アーム部材２１の上に障害物７０が配置されている場合は、第２アーム部材３１のみを上昇させることで、負荷Ｗの搬送時に障害物７０とアーム１１の干渉をなくすことができる。したがって、障害物７０の位置に応じて、先に昇降させるアーム部材を選択でき、障害物７０を避けながらの負荷Ｗの搬送が容易となる。
【0136】
（１－５）第１アーム部材２１は第１アクチュエータ２６を備え、第２アーム部材３１は第２アクチュエータ３６を備える。そして、アンバランス設定部６０は、第１アクチュエータ２６に出力される第１バランス圧力Ｐ１を第１調整圧力ＰＨ１にでき、第２アクチュエータ３６に出力される第２バランス圧力Ｐ２を第２調整圧力ＰＨ２にできる。このため、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１を独立して動かすことができる。また、アンバランスとするアーム部材を選択することで、障害物７０を避けやすくなる。
【0137】
（１－６）アンバランス設定部６０は、補正数を入力するための増減スイッチ６２と、増減スイッチ６２の操作回数をカウントする第１カウンタ６３及び第２カウンタ６４とを有するとともに、加算部の機能を担う演算部１７とを含む。このため、アンバランス量の設定を機械的に行うことができるとともに、設定されたアンバランス量をバランス圧力に加算する制御が行いやすい。
【0138】
（１－７）操作力単位、つまり補正単位は、各アクチュエータ２６，３６の受圧面積Ｓ１，Ｓ２と、各係数Ｋ７’，Ｋ８’とで１を除算した値として設定できる。そして、アンバランス量は、補正単位と補正数の積算値であることから、補正単位を定義することで、アンバランス量の設定が容易となり、演算部１７の制御負荷を軽減できる。
【0139】
（１－８）アンバランス設定部６０は、セレクタ６１と、増減スイッチ６２と、第１カウンタ６３及び第２カウンタ６４と、乗算機能及び加算機能を有する演算部１７と、を含む。セレクタ６１を用いることで、アンバランス量を設定するアーム部材に対応するカウンタを選定しやすい。また、増減スイッチ６２を用い、カウンタ値を調整することで、第１調整圧力ＰＨ１及び第２調整圧力ＰＨ２を所望する圧力に調整しやすく、アーム部材の操作力を所望する値に調整しやすい。
【0140】
（１－９）第１アクチュエータ２６及び第２アクチュエータ３６のいずれか一方に調整圧力を供給し、他方にバランス圧力を供給することにより、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の動作順位を決定することができる。又は、第１アクチュエータ２６及び第２アクチュエータ３６の各々に調整圧力を供給することにより、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の動作順位を決定することができる。このため、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の姿勢を定めやすく、障害物７０を避けた負荷Ｗの搬送が行い易くなる。
【0141】
（１－１０）第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１は各々平行四辺形リンク機構を有する。そして、アンバランス設定部６０によってアンバランス量を設定することにより、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の高さ制御が行いやすくなる。
【0142】
（１－１１）アーム１１の基端及び先端に近づくほど、平行四辺形リンク機構を用いた構成では鉛直方向への移動が行いにくくなる。しかし、第１アーム部材２１及び第２アーム部材３１の動作順序を決定することで、鉛直方向へ負荷Ｗを移動させるときのアーム１１の姿勢を調整しやすく、負荷Ｗの搬送が行いやすい。
【0143】
（１－１２）第１アーム部材２１に設定されるアンバランス量と、第２アーム部材３１に設定されるアンバランス量は異なる。このため、第１アーム部材２１の操作力と第２アーム部材３１の操作力を異ならせることができ、作業者は、操作部１２を片方の手で掴んで移動操作させながら、もう片方の手で第１アーム部材２１や第２アーム部材３１の姿勢を整える必要がなくなる。その結果、アーム型助力装置１０を用いることで障害物７０を避けながらの負荷Ｗの搬送が容易となる。
【0144】
（１－１３）各バランス圧力Ｐ１，Ｐ２は、検出荷重Ｖ１及び装着物重量Ｖ２に加え、各アーム部材２１，３１の重量、及び係数Ｋ１，Ｋ２を用いて設定できる。係数Ｋ１，Ｋ２は、各アーム部材２１，３１の構造に紐付けされた係数であるため、バランス圧力Ｐ１，Ｐ２を精度良く調整できる。
【0145】
（第２の実施形態）
次に、アーム型助力装置８０を具体化した第２の実施形態を図１１～図１８にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の第２アーム部材３１を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
次に、アーム型助力装置８０を具体化した第２の実施形態を図１１～図１８にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の第２アーム部材３１を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【0146】
図１１に示すように、アーム型助力装置８０のアーム１１は、第１アーム部材２１と、第１アーム部材２１の第１先端部材２３に第１端部が支持された連結アーム８１と、連結アーム８１の第２端部に支持された第２アーム部材９１と、を有する。
【0147】
アーム型助力装置８０は、基台としての支柱Ｈを備える。支柱Ｈの上端面には第１回転ジョイント４１が支持されている。そして、第１回転ジョイント４１に第１アーム部材２１の第１基端部材２２が旋回可能に支持されている。
【0148】
連結アーム８１の第１端部は、第２回転ジョイント４２を介して第２鉛直軸Ｌ２を旋回中心として旋回可能に支持されている。連結アーム８１は、水平方向に延びる水平アーム部８２を備える。連結アーム８１の第１端部は、水平アーム部８２の第１端部によって構成されている。水平アーム部８２の第２端部側は、水平アーム部８２から下方へ延びる垂直部８３と、垂直部８３から水平方向に延設される支持板部８４とを有する。
【0149】
第２アーム部材９１は、水平アーム部８２の垂直部８３及び支持板部８４に支持されている。第２アーム部材９１は、筒部９２を有する。筒部９２は、支持板部８４に支持されるとともに、垂直部８３の外側面に固定されている。
【0150】
第２アーム部材９１は、筒部９２に内蔵された流体圧アクチュエータとしての第２アクチュエータ９３と、ガイドロッド９４とを備える。第２アクチュエータ９３は流体圧アクチュエータの一例であるエアシリンダである。第２アクチュエータ９３は、シリンダチューブ９３ａの軸線が鉛直方向に延びる状態で配置されている。シリンダチューブ９３ａ内にはピストン９３ｂが収容されている。ピストン９３ｂの外周面には図示しないシール部材が装着されている。シリンダチューブ９３ａ内において、ピストン９３ｂより下側にはピストン室９３ｄが区画されている。ピストン９３ｂの外周面に設けた図示しないシール部材により、ピストン室９３ｄからのエア漏れが抑止されている。ピストン室９３ｄには第２電空レギュレータ１５が接続されている。
【0151】
第２アクチュエータ９３において、ピストン９３ｂにはピストンロッド９３ｃの第１端部が連結されている。ピストンロッド９３ｃは、シリンダチューブ９３ａの下端部及び支持板部８４を貫通して第２アーム部材９１の下端部から突出している。また、ガイドロッド９４は支持板部８４を貫通して第２アーム部材９１の下端部から突出している。
【0152】
シリンダチューブ９３ａの下端部及びガイドロッド９４の下端部には回転ジョイント９５が連結され、この回転ジョイント９５の下端面には操作部１２が固定されている。操作部１２の下端部には負荷Ｗの保持部９６が固定されている。
【0153】
第２の実施形態において、アーム１１の先端となる第２アーム部材９１の先端に支持されるガイドロッド９４、回転ジョイント９５、保持部９６、及び荷重検出装置１３を含む操作部１２は、アーム１１の先端側に装着され、かつ操作者の操作によって動作する被動部材である。そして、ガイドロッド９４の重量と、回転ジョイント９５の重量と、保持部９６の重量と、荷重検出装置１３を含む操作部１２の重量との和を被動部材の重量としての装着物重量Ｖ２とする。また、第１アーム部材２１の重量を第１重量Ｖ３、第２回転ジョイント４２を含む第２アーム部材９１の重量を第２重量Ｖ４とする。
【0154】
また、第２アーム部材９１は、ガイドロッド９４、回転ジョイント９５、保持部９６及び荷重検出装置１３を含む操作部１２を支持する。加えて、第２アーム部材９１は、自身の重量を支持するが、第２バランス圧力Ｐ２を算出する際は、アーム１１の重量のうち、第２アーム部材９１がアーム１１において負荷として作用する比率を考慮して設定される。この比率を考慮するため、係数Ｋ４が設定される。なお、第１アーム部材２１の係数Ｋ３は第１の実施形態と同じ定義で設定される。
【0155】
また、係数Ｋ２を設定する際の式５における受圧面積Ｓ２は、第２アーム部材９１における第２アクチュエータ９３のピストン９３ｂの受圧面積Ｓ２である。
また、［Ｋ８］は、第２アクチュエータ９３の図示しないシール部材のヒステリシス特性から決定される係数である。この係数Ｋ８は、第２アクチュエータ９３の出力に対する垂直方向の出力の割合を示す。そして、係数Ｋ８は、アーム１１における第２アーム部材９１の高さｈの関数ｆ２（ｈ）と、ヒステリシスｆｓとの関数となる。
また、［Ｋ８］は、第２アクチュエータ９３の図示しないシール部材のヒステリシス特性から決定される係数である。この係数Ｋ８は、第２アクチュエータ９３の出力に対する垂直方向の出力の割合を示す。そして、係数Ｋ８は、アーム１１における第２アーム部材９１の高さｈの関数ｆ２（ｈ）と、ヒステリシスｆｓとの関数となる。
【0156】
図１２のグラフの実線は、第１の実施形態と同様に、負荷Ｗに対するアーム１１のバランス状態において、第１アーム部材２１を上下動させるときに必要な操作力と、第１アーム部材２１の高さとの関係を示す。
【0157】
図１２のグラフの破線は、負荷Ｗに対するアーム１１のバランス状態において、操作部１２を上下動させるときに必要な操作力と、第２アーム部材９１の高さである操作部１２の高さとの関係を示すグラフである。ここでは、第１の実施形態と異なる第２アーム部材９１の操作力と高さとの関係について説明する。
【0158】
図１２のグラフの横軸は、操作部１２の操作力の方向と大きさを示す。図１２のグラフの縦軸は、操作部１２の高さを示す。また、図１２の破線に示すグラフにおける上向きの矢印で示す部分は、操作部１２を上昇させたときの高さと、操作力の関係を示し、下向きの矢印で示す部分は、操作部１２を下降させたときの高さと操作力の関係を示す。操作部１２を上昇させるときと下降させるときとで操作力が異なるのは、第２アクチュエータ９３のピストン９３ｂにおける摺動抵抗が上昇時と下降時で作用する方向が異なることに基づく。なお、第２の実施形態において、第２アーム部材９１のピストン９３ｂは鉛直方向に摺動するため、係数Ｋ８は以下の式１１によって表される。
【0159】
【0160】
また、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている第２アーム部材９１において、第２バランス圧力Ｐ２に対してアンバランス量を加算して増圧又は減圧することより、第２アーム部材９１の操作力を変化させることができる。
【0161】
第１の実施形態と同様に、第２バランス圧力Ｐ２にアンバランス量を加算して得られる圧力を第２調整圧力ＰＨ２とする。
図１８（ａ）の破線のグラフに示すように、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材９１の第２アクチュエータ９３に供給されると、第２アーム部材９１においては、操作部１２自身が上昇するようになる。このため、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給された第２アーム部材９１の操作部１２の高さを維持するには、操作部１２を下降させるための操作力が必要になる。よって、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材９１に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、操作部１２を上昇させやすくなる一方で、操作部１２を下降させ難くなる。つまり、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材９１に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、第２アーム部材９１の操作部１２を上昇させるための操作力が小さくなる。
図１８（ａ）の破線のグラフに示すように、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材９１の第２アクチュエータ９３に供給されると、第２アーム部材９１においては、操作部１２自身が上昇するようになる。このため、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給された第２アーム部材９１の操作部１２の高さを維持するには、操作部１２を下降させるための操作力が必要になる。よって、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材９１に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、操作部１２を上昇させやすくなる一方で、操作部１２を下降させ難くなる。つまり、増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材９１に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、第２アーム部材９１の操作部１２を上昇させるための操作力が小さくなる。
【0162】
図１５（ｂ）の破線のグラフに示すように、減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材９１の第２アクチュエータ９３に供給されると、第２アーム部材９１の操作部１２は、操作部１２自身が下降するようになる。このため、減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給された第２アーム部材９１の操作部１２の高さを維持するには、操作部１２を上昇させるための操作力が必要になる。よって、減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が第２アーム部材９１の第２アクチュエータ９３に供給されると、第２バランス圧力Ｐ２が供給されている場合に比べると、第２アーム部材９１の操作部１２を下降させやすくなる一方で、操作部１２を上昇させ難くなる。
【0163】
次に、第２の実施形態のアーム型助力装置１０の作用を、負荷Ｗの搬送方法とともに説明する。
図１３、図１４（ａ）又は図１４（ｂ）に示すように、アーム型助力装置８０における第１アーム部材２１の近傍に障害物７０が配置され、障害物７０を挟んだアーム１１の反対側にある搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送する場合について説明する。なお、搬送先Ｔは、上昇する前の第２アーム部材９１の操作部１２よりも高い位置にある。また、障害物７０の上端面７０ａは、上昇する前の第１フレーム部材２４の上端面より若干高い位置にある。また、第１アーム部材２１の第１アクチュエータ２６には第１バランス圧力Ｐ１が供給され、第２アーム部材９１の第２アクチュエータ９３には第２バランス圧力Ｐ２が供給されている。このため、アーム１１は、負荷Ｗを保持していない状態でバランス状態にある。
図１３、図１４（ａ）又は図１４（ｂ）に示すように、アーム型助力装置８０における第１アーム部材２１の近傍に障害物７０が配置され、障害物７０を挟んだアーム１１の反対側にある搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送する場合について説明する。なお、搬送先Ｔは、上昇する前の第２アーム部材９１の操作部１２よりも高い位置にある。また、障害物７０の上端面７０ａは、上昇する前の第１フレーム部材２４の上端面より若干高い位置にある。また、第１アーム部材２１の第１アクチュエータ２６には第１バランス圧力Ｐ１が供給され、第２アーム部材９１の第２アクチュエータ９３には第２バランス圧力Ｐ２が供給されている。このため、アーム１１は、負荷Ｗを保持していない状態でバランス状態にある。
【0164】
搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送するには、障害物７０とアーム１１の干渉を避ける必要がある。障害物７０とアーム１１の干渉を避けて負荷Ｗを搬送するには、第１アーム部材２１のみを上昇させて障害物７０の上側を通過させるとともに、負荷Ｗを搬送先Ｔの下方に搬送する第１作業と、第２アーム部材９１の操作部１２とともに保持部９６を上昇させて負荷Ｗが搬送先Ｔに載置されるまで搬送する第２作業と、が行われる。
【0165】
まず、負荷Ｗを保持部９６に保持させる。すると、荷重検出装置１３によって負荷Ｗの検出荷重Ｖ１が検出される。演算部１７は検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力信号及び第２バランス圧力信号を生成する。演算部１７は、第１バランス圧力信号を第１電空レギュレータ１４に出力し、第２バランス圧力信号を第２電空レギュレータ１５に出力する。その結果、負荷Ｗに対しアーム１１がバランス状態とされる。
【0166】
第１作業を行う場合、アーム１１の負荷Ｗに対するバランス状態は維持しつつ、各バランス圧力にアンバランス量を加算する。これにより、各アーム部材２１，９１に対し、異なる微小な操作力を付加することで、第１アーム部材２１及び第２アーム部材９１の動作順序を制御する。なお、第１作業の作業方法には３つの方法がある。
【0167】
１つ目の方法は、第１アーム部材２１に増圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材９１に第２バランス圧力Ｐ２を供給する方法である。
２つ目の方法は、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１を供給するとともに、第２アーム部材９１に減圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
２つ目の方法は、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１を供給するとともに、第２アーム部材９１に減圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
【0168】
３つ目の方法は、第１アーム部材２１に増圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材９１に減圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
なお、３つの方法において、アンバランス設定部６０の操作方法は第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
なお、３つの方法において、アンバランス設定部６０の操作方法は第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【0169】
１つ目の方法によって第１アーム部材２１のみを上昇させる場合、演算部１７は、増減スイッチ６２の操作回数に応じた第１調整圧力ＰＨ１を演算するとともに、第１調整圧力ＰＨ１に応じた第１補正信号を生成する。そして、演算部１７から第１電空レギュレータ１４に第１補正信号が出力されると、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給される。この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図１５（ａ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材９１の操作部１２の操作力は、図１５（ａ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、第２アクチュエータ９３には、第２電空レギュレータ１５から第２バランス圧力Ｐ２が供給されたままである。
【0170】
その結果、図１４（ａ）に示すように、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第１アーム部材２１が上昇させやすくなり、第１アーム部材２１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第２アーム部材９１の操作部１２が下降させやすくなり、第２アーム部材９１の操作部１２のみを下降させることが可能になる。
【0171】
２つ目の方法によって第１アーム部材２１のみを上昇させる場合、演算部１７は、増減スイッチ６２の操作回数に応じた第２調整圧力ＰＨ２を演算するとともに、第２調整圧力ＰＨ２に応じた第２補正信号を生成する。そして、演算部１７から第２電空レギュレータ１５に第２補正信号が出力されると、第２アクチュエータ９３には、第２電空レギュレータ１５から減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給される。この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図１５（ｂ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材９１の操作部１２の操作力は、図１５（ｂ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から第１バランス圧力Ｐ１が供給されたままである。
【0172】
その結果、図１４（ａ）に示すように、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第１アーム部材２１が上昇させやすくなり、第１アーム部材２１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第２アーム部材９１の操作部１２が下降させやすくなり、第２アーム部材９１の操作部１２のみを下降させることが可能になる。
【0173】
３つ目の方法によって第１アーム部材２１のみを上昇させる場合、演算部１７は、増減スイッチ６２の操作回数に応じた第１調整圧力ＰＨ１及び第２調整圧力ＰＨ２を演算するとともに、第１調整圧力ＰＨ１に応じた第１補正信号、及び第２調整圧力ＰＨ２に応じた第２補正信号を生成する。第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から増圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給される。また、第２アクチュエータ９３には、第２電空レギュレータ１５から減圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給される。この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図１５（ｃ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材９１の操作部１２の操作力は、図１５（ｃ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とは異なる操作力で操作可能になる。
【0174】
その結果、図１４（ａ）に示すように、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第１アーム部材２１が上昇させやすくなり、第１アーム部材２１のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第２アーム部材９１の操作部１２が下降させやすくなり、第２アーム部材９１の操作部１２のみを下降させることが可能になる。
【0175】
第１作業時、操作部１２を上昇させると、図１４（ａ）に示すように、第１アーム部材２１全体が上昇し、第１先端部材２３が上昇する。その一方で、第２アーム部材９１の操作部１２は上昇しない。そして、第１アーム部材２１のみを上昇させて負荷Ｗを上昇させた状態でアーム１１を旋回させると、障害物７０の上端面７０ａより上側を第１アーム部材２１が通過し、障害物７０を避けることができる。
【0176】
操作部１２を搬送先Ｔまで位置させた後、第２作業を行う。作業者は、操作部１２を上昇させると、図１４（ｂ）に示すように、第２アーム部材９１の操作部１２とともに保持部９６が上昇し、負荷Ｗを上昇させることができる。その後、搬送先Ｔに負荷Ｗを載置する。
【0177】
アーム１１を搬送先Ｔから元の位置に戻すには、作業者は、操作部１２を下降させる。すると、第２アーム部材９１の操作部１２が保持部９６とともに下降する。その一方で、第１アーム部材２１は下降せず、上昇したままである。そして、操作部１２を操作してアーム１１を旋回させると、障害物７０の上端面７０ａより上側を第１アーム部材２１が通過し、障害物７０を避けることができる。その後、作業者は、操作部１２を下降させると第１アーム部材２１が下降し、第１アーム部材２１を元の状態に戻すことができる。
【0178】
次に、図１６、図１７（ａ）又は図１７（ｂ）に示すように、アーム型助力装置８０における第１アーム部材２１の上側に障害物７０が配置され、障害物７０から離れた位置にある搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送する場合について説明する。なお、搬送先Ｔは、第１アーム部材２１及び第２アーム部材９１のいずれも上昇していない状態での第２アーム部材９１の操作部１２よりも高い位置にある。また、障害物７０の下端面７０ｂは、第１アーム部材２１及び第２アーム部材９１のいずれも上昇していない状態にある第１フレーム部材２４の上端面より若干高い位置にある。また、第１アーム部材２１の第１アクチュエータ２６には第１バランス圧力Ｐ１が供給され、第２アーム部材９１の第２アクチュエータ９３には第２バランス圧力Ｐ２が供給されている。このため、アーム１１は、負荷Ｗを保持していない状態でバランス状態にある。
【0179】
搬送先Ｔに負荷Ｗを搬送するには、第２アーム部材９１の操作部１２のみを上昇させて負荷Ｗを搬送先Ｔまで搬送する第１作業と、第１アーム部材２１のみを上昇させて負荷Ｗが搬送先Ｔに載置されるまで搬送する第２作業と、が行われる。
【0180】
まず、負荷Ｗを保持部９６に保持させる。すると、荷重検出装置１３によって検出荷重Ｖ１が検出される。演算部１７は検出荷重Ｖ１に応じた第１バランス圧力信号及び第２バランス圧力信号を生成する。演算部１７は、第１バランス圧力信号を第１電空レギュレータ１４に出力し、第２バランス圧力信号を第２電空レギュレータ１５に出力する。その結果、負荷Ｗに対しアーム１１がバランス状態とされる。
【0181】
第１作業を行う場合、アーム１１の負荷Ｗに対するバランス状態は維持しつつ、各バランス圧力にアンバランス量を加算することにより、各アーム部材２１，９１に対し、異なる微小な操作力を付加することで、第１アーム部材２１及び第２アーム部材９１の動作順序を制御する。第１作業の作業方法には３つの方法がある。
【0182】
１つ目の方法は、第１アーム部材２１に第１バランス圧力Ｐ１を供給するとともに、第２アーム部材９１に増圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
２つ目の方法は、第１アーム部材２１に減圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材９１に第２バランス圧力Ｐ２を供給する方法である。
２つ目の方法は、第１アーム部材２１に減圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材９１に第２バランス圧力Ｐ２を供給する方法である。
【0183】
３つ目の方法は、第１アーム部材２１に減圧した第１調整圧力ＰＨ１を供給するとともに、第２アーム部材９１に増圧した第２調整圧力ＰＨ２を供給する方法である。
なお、３つの方法において、アンバランス設定部６０の操作方法は、第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
なお、３つの方法において、アンバランス設定部６０の操作方法は、第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【0184】
１つ目の方法によって第２アーム部材９１の操作部１２のみを上昇させる場合、演算部１７は、増減スイッチ６２の操作回数に応じた第２調整圧力ＰＨ２を演算するとともに、第２調整圧力ＰＨ２に応じた第２補正信号を生成する。そして、演算部１７から第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２を介して第２電空レギュレータ１５に第２補正信号が出力されると、第２アクチュエータ９３には、第２電空レギュレータ１５から増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給される。この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図１８（ａ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材９１の操作部１２の操作力は、図１８（ａ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から第１バランス圧力Ｐ１が供給されたままである。
【0185】
その結果、図１７（ａ）に示すように、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第２アーム部材９１の操作部１２が上昇させやすくなり、第２アーム部材９１の操作部１２のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第１アーム部材２１が下降させやすくなり、第１アーム部材２１のみを下降させることが可能になる。
【0186】
２つ目の方法によって第２アーム部材９１の操作部１２のみを上昇させる場合、演算部１７は、増減スイッチ６２の操作回数に応じた第１調整圧力ＰＨ１を演算するとともに、第１調整圧力ＰＨ１に応じた第１補正信号を生成する。そして、演算部１７から第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１を介して第１電空レギュレータ１４に第１補正信号が出力されると、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給される。この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図１８（ｂ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材９１の操作部１２の操作力は、図１８（ｂ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とは異なる操作力で操作可能になる。なお、第２アクチュエータ９３には、第２電空レギュレータ１５から第２バランス圧力Ｐ２が供給されたままである。
【0187】
その結果、図１７（ａ）に示すように、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第２アーム部材９１の操作部１２が上昇させやすくなり、第２アーム部材９１の操作部１２のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第１アーム部材２１が下降させやすくなり、第１アーム部材２１のみを下降させることが可能になる。
【0188】
３つ目の方法によって第２アーム部材９１の操作部１２のみを上昇させる場合、演算部１７は、増減スイッチ６２の操作回数に応じた第１調整圧力ＰＨ１及び第２調整圧力ＰＨ２を演算するとともに、第１調整圧力ＰＨ１に応じた第１補正信号、及び第２調整圧力ＰＨ２に応じた第２補正信号を生成する。演算部１７から第１Ｄ／Ａ変換部Ｄ１を介して第１電空レギュレータ１４に第１補正信号が出力されると、第１アクチュエータ２６には、第１電空レギュレータ１４から減圧後の第１調整圧力ＰＨ１が供給される。また、演算部１７から第２Ｄ／Ａ変換部Ｄ２を介して第２電空レギュレータ１５に第２補正信号が出力されると、第２アクチュエータ９３には、第２電空レギュレータ１５から増圧後の第２調整圧力ＰＨ２が供給される。この場合、第１アーム部材２１の操作力は、図１８（ｃ）の実線のグラフに示すように調整され、第２アーム部材９１の操作部１２の操作力は、図１８（ｃ）の破線のグラフに示すように調整される。つまり、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とは異なる操作力で操作可能になる。
【0189】
その結果、図１７（ａ）に示すように、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第２アーム部材９１の操作部１２が上昇させやすくなり、第２アーム部材９１の操作部１２のみを上昇させることが可能になる。また、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とでは、相対的に第１アーム部材２１が下降させやすくなり、第１アーム部材２１のみを下降させることが可能になる。
【0190】
さて、第１作業時、操作部１２を上昇させると、図１７（ａ）に示すように、第２アーム部材９１の操作部１２とともに保持部９６が上昇する。その一方で、第１アーム部材２１は上昇せず、水平状態のままである。そして、第２アーム部材９１の操作部１２とともに保持部９６を上昇させて負荷Ｗを上昇させた状態でアーム１１を旋回させると、障害物７０の下端面７０ｂより下側を第１アーム部材２１が通過し、障害物７０を避けることができる。
【0191】
操作部１２を搬送先Ｔの下方まで位置させた後、第２作業を行う。作業者は、操作部１２を上昇させると、図１７（ｂ）に示すように、第１アーム部材２１が上昇し、負荷Ｗを上昇させることができる。その後、搬送先Ｔに負荷Ｗを載置する。
【0192】
アーム１１を搬送先Ｔから元の位置に戻すには、作業者は、操作部１２を下降させる。すると、第１アーム部材２１が下降する。その一方で、第２アーム部材９１の操作部１２は下降せず、上昇したままである。そして、操作部１２を操作してアーム１１を旋回させると、障害物７０の下端面７０ｂより下側を第１アーム部材２１が通過し、障害物７０を避けることができる。
【0193】
次に、作業者は、操作部１２を下降させると第２アーム部材９１の保持部９６が下降し、第２アーム部材９１を元の状態に戻すことができる。
従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（１－１）～（１－９）、（１－１２）及び（１－１３）の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（１－１）～（１－９）、（１－１２）及び（１－１３）の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【0194】
（２－１）アーム１１は、平行四辺形リンク機構を備える第１アーム部材２１と、操作部１２を鉛直方向に昇降させる第２アクチュエータ９３を備える第２アーム部材９１と、から構成される。このため、アーム１１の可動範囲は、第１アーム部材２１による円弧状の軌跡と、第２アーム部材９１による直線状の軌跡とを組み合わせた範囲となる。例えば、アーム１１がバランス状態にあると、アーム１１の可動範囲の中では、第１アーム部材２１による円弧状の動作と、第２アーム部材９１による直線状の動作とが混同する場合がある。この場合には、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１の動作順序が不安定となりやすく、作業者は、操作部１２を片方の手で掴んで移動操作させながら、もう片方の手で第１アーム部材２１や第２アーム部材９１の姿勢を整える必要がある。しかし、第１アーム部材２１と第２アーム部材９１とで動作順序を設定することで、第１アーム部材２１による円弧状の動作と、第２アーム部材９１による直線状の動作とが混同することがなくなり、障害物７０を避けながらの負荷Ｗの搬送が容易となる。
【0195】
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。
○ アンバランス設定部６０において、増減スイッチ６２の代わりに、補正数を増減させるためのツマミに変更してもよい。要は、バランス圧力に対しアンバランス量を加算することができれば、増減スイッチ６２の構成は適宜変更してもよい。
○ アンバランス設定部６０において、増減スイッチ６２の代わりに、補正数を増減させるためのツマミに変更してもよい。要は、バランス圧力に対しアンバランス量を加算することができれば、増減スイッチ６２の構成は適宜変更してもよい。
【0196】
○ 第１アクチュエータ２６に供給される圧力と、第２アクチュエータ３６，９３に供給される圧力とを異ならせることができれば、アンバランス設定部６０によるアンバランス量の設定方法は適宜変更してもよい。
【0197】
○ 第１の実施形態において、アーム１１は、第１アーム部材２１と、第２アーム部材３１と、第３アーム部材とから構成されていてもよい。
○ 設定部６５の増減スイッチ６２について、第１カウンタ６３に対応して、加算用スイッチ６２ａと減算用スイッチ６２ｂが設けられ、第２カウンタ６４に対応して、加算用スイッチ６２ａと減算用スイッチ６２ｂが設けられていれば、セレクタ６１はなくてもよい。この場合、入力部６６のセレクタ用Ｉ／Ｏ部６６ｃもなくてよい。
○ 設定部６５の増減スイッチ６２について、第１カウンタ６３に対応して、加算用スイッチ６２ａと減算用スイッチ６２ｂが設けられ、第２カウンタ６４に対応して、加算用スイッチ６２ａと減算用スイッチ６２ｂが設けられていれば、セレクタ６１はなくてもよい。この場合、入力部６６のセレクタ用Ｉ／Ｏ部６６ｃもなくてよい。
【0198】
○ 各実施形態において、アンバランス量は、複数のアクチュエータ同士で同じ値であってもよい。
○ 第１アクチュエータ２６及び第２アクチュエータ３６，９３は、流体圧アクチュエータとして、油圧シリンダに変更してもよいし、流体圧アクチュエータ以外のアクチュエータであってもよい。
○ 第１アクチュエータ２６及び第２アクチュエータ３６，９３は、流体圧アクチュエータとして、油圧シリンダに変更してもよいし、流体圧アクチュエータ以外のアクチュエータであってもよい。
【符号の説明】
【0199】
Ｗ…負荷、１０，８０…アーム型助力装置、１１…アーム、１２…被動部材としての操作部、１３…荷重検出装置、１４…圧力制御装置としての第１電空レギュレータ、１５…圧力制御装置としての第２電空レギュレータ、１７…算出部及び加算部として機能する演算部、２１…第１アーム部材、２６…第１アクチュエータ、３１，９１…第２アーム部材、３６，９３…第２アクチュエータ、４３…被動部材としての第３回転ジョイント、６０…アンバランス設定部、６１…セレクタ、６２…増減スイッチ、６３…第１カウンタ、６４…第２カウンタ。
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
