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公開番号2024141808
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023053650
出願日2023-03-29
発明の名称腕重量補償機構
出願人白山工業株式会社
代理人個人
主分類B66F 19/00 20060101AFI20241003BHJP(巻上装置;揚重装置;牽引装置)
要約【課題】腕の角度に関わらず、荷重を支えることができる腕重量補償機構を提供すること。
【解決手段】ユーザPの肩部に配置された支点66で回転自在に支持され、一端の吊り下げ点16にユーザPの腕の荷重Wが作用し、他端の補償力作用点72にシリンダ100の牽引力が作用する、直線状のアーム10であって、吊り下げ点16と支点66間の長さと、支点66と補償力作用点72間の長さとの比が一定に保たれるように伸縮可能に構成される、アーム10と;ユーザPに支持されるシリンダ100とを備える、腕重量補償機構1。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ユーザの肩部に配置された支点で回転自在に支持され、一端の吊り下げ点に前記ユーザの腕の荷重が作用し、他端の補償力作用点に荷重支持力が作用する、アームであって、前記吊り下げ点と前記支点間の長さと、前記支点と前記補償力作用点間の長さとの比が一定に保たれるように構成される、アームと；
前記ユーザに支持される荷重出力生成装置とを備える；
腕重量補償機構。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記アームの軸直交方向を拘束されつつ軸方向に配設され、一端に前記荷重が作用し、前記一端の前記軸方向の変位を比例的に縮小しながら他端側に伝える軸力機構と；
前記アームの前記他端側に配置されるラムダ機構であって、長要素の一端は前記軸力機構に接続され、該長要素の他端は前記支点に支持され、短要素の端部に前記荷重出力生成装置が連結される、ラムダ機構とを備える；
請求項１に記載の腕重量補償機構。
【請求項３】
前記軸力機構は、
前記荷重が連結され、前記軸力機構内をスライドし、内面にラックギア形成されたスライドパイプと；
前記スライドパイプのラックギアと係合して回転する二重歯車の第１ギアと；
前記軸力機構内をスライドするスライド部材であって、前記第１ギアの前記ラックギアと係合する歯車とは異なる歯車と係合する第１ラックギアと、第２ラックギアとが形成された、スライド部材と；
前記スライド部材の第２ラックギアと係合する第２ギアであって、前記軸力機構に形成された固定ラックギアと係合し、前記スライド部材の前記軸力機構内でのスライドによって回転しながら前記アームの軸方向に移動する第２ギアとを備え；
前記ラムダ機構の前記長要素の一端は前記第２ギアに接続される；
請求項２に記載の腕重量補償機構。
【請求項４】
前記軸力機構は、
前記荷重が連結され、前記軸力機構内をスライドし、ワイヤが固定されたスライドパイプと；
前記ワイヤにより片端のプーリが回転する二重プーリ機構であって、中央のプーリが前記アームの軸方向に移動する、二重プーリ機構とを備え；
前記ラムダ機構の前記長要素の一端は前記中央のプーリに接続される；
請求項２に記載の腕重量補償機構。
【請求項５】
前記支点を前記ユーザの肩部に配置するリンクを有し、該リンクは前記荷重出力生成装置と固定連結され、前記シリンダまたは前記リンクをユーザに固定する固定バンドを備える；
請求項３または請求項４に記載の腕重量補償機構。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、腕重量補償機構に関する。特に、簡単な構造で、腕をどのような位置にしても腕重量を支えることができる腕重量補償機構に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
溶接作業のように腕を空間に止めてゆっくり正確に動かすような作業や、果樹園での果樹収穫作業のように腕を空中に伸ばして長く保持するような作業では腕が疲れやすい。また、グラインダなどの重い工具を取り扱う工場での作業の場合には、工具を保持し続けることで、腕や肩に負担がかかる。このような作業を補助するために、従来から種々な装置が考案されている。従来の装置では、肩の部分に位置する回転部材と腕を支える部材を有し、回転部材のモーメントを相殺するようにして補助する機構が主体であった。
【０００３】
例えば特許文献１に開示された装置は、ユーザの身体上で着用されるように構成されるハーネスと、ユーザの腕に力を付与するための腕当てと、ハーネスと腕当てとを回転可能に接続する枢軸と、腕当てに枢軸周りのモーメントを付与する弾性要素と、弾性要素に生ずる弾性力を調整するための機構（ケーブルと二重軌道滑車、ケーブルとカム）を備え、腕の位置に関わらず、腕に作用する荷重を相殺することが意図されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６８９４４６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような装置では、腕を真上または真下に伸ばした状態では、腕当てにモーメントを働かす必要がなくなる。この状態では、荷重、すなわち腕で支える荷重と腕自体の重量とは、そのまま腕に軸力として作用することになり、ユーザの腕と肩とで支えることになる。すなわち、腕重量を支える機能は果たしていない。
【０００６】
そこで、本発明は、腕の角度に関わらず、荷重を支えることができる腕重量補償機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る腕重量補償機構１は、例えば図２および図３に示すように、ユーザＰの肩部に配置された支点６６で回転自在に支持され、一端の吊り下げ点１６にユーザＰの腕の荷重Ｗが作用し、他端の補償力作用点７２にシリンダ１００の牽引力が作用する、直線状のアーム１０であって、吊り下げ点１６と支点６６間の長さと、支点６６と補償力作用点７２間の長さとの比が一定に保たれるように伸縮可能に構成される、アーム１０と、ユーザＰに支持されるシリンダ１００とを備える。
【０００８】
このように構成すると、アームの吊り下げ点に作用する荷重は、長さの比で補償力作用点に作用する牽引力によりバランスする。腕の角度に関わらず、アームが吊り下げ点と支点間の長さと支点と補償力作用点間の長さとの比が一定に保たれるように伸縮するので、すなわち、吊り下げ点の軸方向変位と補償力作用点と支点との間の長さとが比例するように移動するので、アームの先端に作用する荷重も長さの比で補償力作用点に作用する牽引力によりバランスする。よって真上でも真下でも、腕の位置に関わらず荷重を支えることができる、腕重量補償機構となる。本発明の腕重量補償機構において、シリンダ１００の牽引力は、荷重支持力とすることができ、シリンダは荷重出力生成装置とすることもできる。このため、本発明の機構において牽引でなく押し出し力を使う構成とすることもできる。また、シリンダ以外の構成としては、その牽引力をハンドルの回転で変えられるようなバネとすることも可能である。さらには、本発明の機構を用いることにより、伸縮型機構ではなく、図１に記載のような折れ曲がるパンタグラフ機構でアームを構成することも可能である。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る腕重量補償機構１では、例えば図２および図３に示すように、アーム１０の軸直交方向を拘束されつつ軸方向に配設され、一端１６に荷重Ｗが作用し、一端１６の軸方向の変位を比例的に縮小しながら他端側に伝える軸力機構２０と、アーム１０の他端１８側に配置されるラムダ機構６０であって、長要素６２の一端６４は軸力機構２０に接続され、長要素６２の他端は支点６６に支持され、短要素７０の端部７２にシリンダ１００が連結される、ラムダ機構６０とを備える。
【００１０】
このように構成すると、アームの一端に荷重が作用し他端側がラムダ機構により回転可能に支持されてシリンダの牽引力を受け、さらに、軸力機構により一端の軸方向変位が比例的に縮小されて他端側のシリンダによる牽引変位に変換される。このアーム先端の変位量とシリンダによる牽引変位の比例関係はアームが水平な姿勢から角度θだけ傾いた時にも成り立つので、アームの一端に働く荷重はシリンダが生成する補償力によってアームの角度θに関わらず常に補償される。そしてこの補償力はアームの軸直交方向の荷重だけでなく軸方向の荷重も相殺する効果を生成し、その効果はアームの姿勢θが±９０度までの、腕が真下あるいは真上にした姿勢であっても生成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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