JP2991403B2 - マニピュレータのグリッパ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マニピュレータに備え
られたグリッパを制御するためのグリッパ制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】起伏等が自在なブームの先端に作業台又
はキャビンを備えた高所作業車には、作業台等の前部に
２本のマニピュレータを配設して、作業台等に搭乗した
作業者がこれらマニピュレータを遠隔操作することがで
きるようになっているものがある。このような遠隔操作
されるマニピュレータを用いて作業を行うことにより、
電柱上における電設工事等を安全かつ効率よく行うこと
ができる。マニピュレータは、ブームの先端に対して、
旋回、起伏、屈伸等の作動が可能であり、各マニピュレ
ータの先端部には、開閉作動して対象物（電線や碍子
等）の把持・解放を行うグリッパが取り付けられてい
る。

【０００３】ここで、グリッパの開閉作動を制御するグ
リッパ制御装置には、作業者により操作されるグリッパ
操作手段と、このグリッパ操作手段の操作に応じてグリ
ッパの開閉作動を制御するコントローラとが備えられ
る。このグリッパ操作手段は、例えば、レバーの操作を
通じて作動するポテンショメータからなり、レバーが未
操作であり中立位置に位置するときはグリッパを開作動
させる電気信号を出力し、レバーが中立位置から揺動操
作されるとグリッパを閉作動させる電気信号（閉作動制
御用信号）を出力する。なお、ポテンショメータにはリ
ターンスプリングが取り付けられているため、レバーか
ら操作していた手を離すとレバーは中立の位置に戻り、
グリッパも閉状態から開作動する。

【０００４】また、上記レバーにはロック操作手段が備
えられる。レバーを操作中にこのロック操作手段をオン
操作すると、コントローラはグリッパの開閉作動状態を
そのオン操作時の状態でロックする。このためレバーを
操作してグリッパに対象物を把持させた状態でロック操
作手段をオン状態にしておけば、レバーから手を離して
これが中立位置に戻ってもグリッパは開作動することが
なく、そのまま対象物を把持し続ける。そしてこの後、
ロック操作手段をオフ操作すれば、グリッパのロック保
持状態を解除することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グリッ
パが対象物を把持しているにもかかわらず、レバーを中
立位置に戻した状態のままロック操作手段をオフ状態に
切り換えると、グリッパが開作動し、対象物が落下して
しまうという問題がある。本発明は、このような問題に
鑑みてなされたものであり、単にロック操作手段をオフ
操作しただけではグリッパのロック解除が行われないよ
うにしたマニピュレータのグリッパ制御装置を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のグリッパ制御装置は、ロック操作手段がオ
フの場合にはグリッパ操作手段から出力される開閉作動
制御用信号に応じてグリッパを開閉作動させる開閉制御
を行い、ロック操作手段がオンの場合には作動信号の如
何に拘らず直前のオン操作時における開閉作動状態にグ
リッパをロック保持するロック制御を行うコントローラ
を用いている。そして、グリッパ操作手段から閉作動制
御用信号が出力されたか否かを検出する信号検出手段
と、この信号検出手段により閉作動制御用信号の出力が
検出されない限り、オン状態にあるロック操作手段がオ
フ操作されてもコントローラにおけるロック制御から開
閉制御への切換を規制するロック解除制限手段とを備え
て構成されている。

【０００７】

【作用】このようなグリッパ制御装置においては、ロッ
ク操作手段がオフのときにはグリッパの開閉作動制御を
行い、ロック操作手段がオン状態の場合はグリッパの開
閉作動状態をロック保持する従来のコントローラを使え
ば足りる。ただし、グリッパ操作手段を操作せず信号検
出手段により閉作動制御用信号の出力が検出されていな
い状態でいくらロック操作手段をオフ操作しても、ロッ
ク解除制限手段によってコントローラにおけるロック保
持状態の解除が規制されるので、グリッパに把持された
対象物が落下することはない。一方、グリッパ操作手段
を操作して閉作動制御用信号の出力が検出された状態で
ロック操作手段をオフ操作すれば、ロック操作手段がオ
フ状態に切り換わってグリッパのロック保持状態が解除
される。こうしてロック保持状態の解除がグリッパが対
象物をしっかり把持した状態で行われるので、作業を安
全に進めることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら説明する。まず本発明に係るグリッパ制
御装置を備えた高所作業車について図５を参照しながら
説明する。この高所作業車１の車体２には、車体２に対
して旋回自在な旋回台３が取り付けられており、この旋
回台３の上部にはブーム４が起伏自在に枢着されてい
る。このブーム４は、旋回台３に枢着された基端ブーム
４ａをはじめとする複数のブーム部材からなりテレスコ
ピックに構成されている。そして、ブーム４の起伏作動
は、基端ブーム４ａと旋回台３の間に取り付けられたブ
ーム起伏シリンダ５の作動により、また、伸縮作動はブ
ーム４に内蔵されたブーム伸縮シリンダ（図示せず）の
作動により行われる。

【０００９】ブーム４の先端部には、支持台６が取り付
けられている。この支持台６は、ブーム４の起伏にかか
わらず常に水平に保持されるとともに、ブーム４に対し
て旋回自在となっている。この支持台６上にはキャビン
１０が取り付けられている。このキャビン１０には作業
者Ｍが搭乗することができる。作業者Ｍは、キャビン１
０の内部に取り付けられたブーム操作装置（図示せず）
の操作を通じて旋回台３やブーム４の作動を制御し、任
意の高所に移動することができる。キャビン１０の前方
には、２本のマニピュレータ１５、１５が取り付けられ
ている。マニピュレータ１５のアーム部は、支持台６に
対して旋回および起伏が自在であり、アーム部の中間部
において屈伸が自在に構成されている。なお、アーム部
の作動制御は、キャビン１０内に取り付けられたアーム
操作装置（図示せず）の操作を通じて行われる。

【００１０】アーム部の先端には電線や碍子等といった
対象物を把持可能なグリッパ１６が取り付けられてい
る。このグリッパ１６は、互いに対向する２つの把持部
材を開閉することによって対象物を把持したり解放した
りする機構となっている。グリッパ１６（把持部材）の
開閉駆動は、図１に示す開閉用アクチュエータ２１の作
動によって行われる。この開閉用アクチュエータ２１
は、単動式油圧シリンダ等の油圧アクチュエータからな
り、作動油の供給を受けて作動してグリッパ１６を閉作
動させ、作動油をオイルタンクＴに排出しながらグリッ
パ１６を開作動させる。また、開閉用アクチュエータ２
１に対する作動油の給排制御は、油圧源Ｐと開閉用アク
チュエータ２１とを繋ぐ油圧ラインＬ上に設けられた油
圧バルブ（電磁切換バルブ）２２の切換作動によって行
われる。

【００１１】即ち、この油圧バルブ２２は、ソレノイド
が励磁されて排出位置にセットされると、開閉用油圧ア
クチュエータ２１から作動油をタンクＴに排出させる。
また、供給位置にセットされると、開閉用油圧アクチュ
エータ２１に作動油を供給させる。さらに、油圧バルブ
２２は閉止位置にセットされると、このような作動油の
給排を停止する。

【００１２】次に、本発明に係るグリッパ制御装置につ
いて図１および図２を用いて説明する。このグリッパ制
御装置３０は、開閉制御用ポテンショメータ（グリッパ
操作手段）３１と、ロックスイッチ（ロック操作手段）
３３と、信号検出器３５と、リレースイッチ３６（ロッ
ク解除制限手段）と、圧力スイッチ３７と、コントロー
ラ３９とから構成される。

【００１３】開閉制御用ポテンショメータ３１は、図２
に示すように円筒型のケースに内蔵されたロータリ式の
ポテンショメータであり、回転軸３１ａと一体に回転す
る摺動子３１ｂ（図１参照）が、回転軸３１ａの周囲に
環状に配設された抵抗体３１ｃの周方向一部と接触する
ようになっている。開閉制御用ポテンショメータ３１か
らは、抵抗体３１ｃにおける摺動子３１ｂとの接触位置
と電源Ｂが接続された端子間の距離（抵抗値）に応じた
電圧を有した電気信号（開閉作動制御用信号）が出力さ
れる。回転軸３１ａには、回転軸に垂直に延びるレバー
シャフト３２が取り付けられている。このレバーシャフ
ト３２の上部には作業者が手で握るための手握部３２ａ
が形成されている。ここで、開閉制御用ポテンショメー
タ３１のケース内にはリターンスプリング（図示せず）
が設けられており、レバーシャフト３２を操作しないと
きは、回転軸３１ａとともにレバーシャフト３２は中立
位置方向に付勢される。

【００１４】レバーシャフト３２が中立位置から所定の
遊び分に相当する揺動範囲に位置するときは、上記接触
位置と電源端子との距離が最大近くとなり、電源Ｂの電
圧よりもかなり小さな（予め設定される基準電圧よりも
小さな）電圧値を有する電気信号が出力される。この電
気信号を開作動制御用信号と称する。一方、レバーシャ
フト３２が上記遊び分を超えて図２中に矢印Ａで示す方
向に揺動操作されたときは、接触位置と電源端子との距
離が小さくなり、電源Ｂの電圧に近い（基準電圧よりも
大きな）電気信号が出力される。この電気信号を閉作動
制御用信号と称する。出力された開作動制御用信号およ
び閉作動制御用信号は、第１信号ラインＳ１を介してコ
ントローラ３９に入力される。

【００１５】ロックスイッチ３３は、図２に示すよう
に、手握部３２ａの上端に配設されている。このロック
スイッチ３３は、電源Ｂとコントローラ３９とを繋ぐ第
２信号ラインＳ２および第３信号ラインＳ３を択一的に
開閉する。このロックスイッチ３３は、一度押圧操作
（この操作をオン操作という）されると下動して第２信
号ラインＳ２を開通させる。電源Ｂからの電気信号は第
２信号ラインＳ２を介してロック信号としてコントロー
ラ３９に送られる。このようにロック信号をコントロー
ラ３９に送信している状態をロックスイッチ３３のオン
状態と称する。ロックスイッチ３３は、この後手を離し
ても上動せず第２信号ラインＳ２の開通状態は維持され
る。そして、再度押圧操作（この操作をオフ操作とい
う）されると図示しないバネの反力により上動し、第３
信号ラインＳ３をこの部分について開通させる。第３信
号ラインＳ３の全部が開通したときは、電源Ｂからの電
気信号がロック解除信号としてコントローラ３９に入力
される。このようにロック解除信号をコントローラ３９
に送信している状態をロックスイッチ３３のオフ状態と
称する。

【００１６】信号検出器３５は、第１信号ラインＳ１に
流れる出力信号（開作動制御用信号および閉作動制御用
信号）の電圧と、基準電源Ｂ′の電圧（上述の基準電圧
ＶREF ）とを比較し、出力信号が基準電圧よりも大きい
とき、即ち、開閉制御用ポテンショメータ３１から閉作
動制御用信号が出力されたときに、検出信号を出力す
る。

【００１７】リレースイッチ３６は、コイル３６ａと開
閉子３６ｂとから構成される。コイル３６ａは信号検出
器３５から出力された検出信号によって励磁される。開
閉子３６ｂは、第３信号ラインＳ３上に設けられてお
り、コイル３６ａが非励磁のときは上動して第３信号ラ
インＳ３を遮断し、コイル３６ａが励磁されたときは下
動して第３信号ラインＳ３を開通させる。

【００１８】圧力スイッチ３７は、油圧ラインＬの油圧
が所定圧を超えたときに検出信号を出力する。ここで所
定圧とは、グリッパ１６に電線や碍子等を把持するのに
適した把持力を生じさせるための、開閉用油圧アクチュ
エータ２１に供給すべき油圧である。圧力スイッチ３７
から出力された検出信号は、コントローラ３９に入力さ
れる。

【００１９】コントローラ３９は、図３および図４に示
すフローチャートに従って油圧バルブ２２の切換制御を
行う。なお、図３中の丸囲みＡ，Ｂは図４中の丸囲み
Ａ，Ｂにそれぞれつながって１つのフローチャートが形
成される。このフローチャートのステップＳ１では、入
力された開閉作動制御用信号や検出信号を読み込む。ス
テップＳ２では、フラグＦが０か１かを判断する。この
フラグＦは後述するようにグリッパ１６がロック状態に
あるときは１になり、未ロック状態にあるときは０にな
る。Ｆ＝０のときはステップＳ３に進み、Ｆ＝１のとき
はステップＳ６に進む。

【００２０】ステップＳ３では、ロック信号が入力され
ているか否かが判断される。入力されている判断したと
きはステップＳ１０に進み、未入力であると判断した場
合はステップＳ４に進む。ステップＳ１０では、油圧バ
ルブ２２を閉止位置にセットするとともにこの位置にロ
ックする（ロック）。さらに、ステップＳ１０からステ
ップＳ１１に進んでフラグＦに１を立てる。

【００２１】ステップＳ４では、閉作動制御用信号が入
力されたか開作動制御用信号が入力されているかを判断
する。閉作動制御用信号が入力されていると判断したと
きはステップＳ５に進み、開作動制御用信号が入力され
ていると判断したときはステップＳ１２に進む。ステッ
プＳ１２では、油圧バルブ２２を排出位置にセットする
（開作動）。

【００２２】ステップＳ５では、圧力スイッチ３７から
の検出信号が入力されているか否かを判断する。入力さ
れていると判断したときはステップＳ１４に進み、未入
力であると判断したときはステップＳ１３に進む。ステ
ップＳ１３では、油圧バルブ２２を供給位置にセットす
る（閉作動）。ステップＳ１４では、油圧バルブ２２を
閉止位置にセットする（閉作動停止）。

【００２３】ステップＳ６では、ロック解除信号が入力
されているか否かを判断する。入力されていると判断し
たときはステップＳ１６に進み、未入力であると判断し
たときはステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、
油圧バルブ２２を閉止位置にセットされた状態に維持す
る（ロック維持）。ステップＳ１６では、油圧バルブ２
２を排出位置にセットする（ロック解除）。ステップＳ
１６からステップＳ１７に進んで、フラグＦに０を立て
る。なお、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，
Ｓ１５又はＳ１７に進んだ後、その回のフローが終了さ
れる。

【００２４】次に、このように構成されたグリッパ制御
装置によるグリッパ１６の作動制御について説明する。
まず、グリッパ１６により対象物を把持しようとすると
きは、ロックスイッチ３３をオフにした状態で、レバー
シャフト３２を中立位置から図２における矢印Ａの方向
に（遊び分を超えて）揺動操作する。開閉制御用ポテン
ショメータ３１からは基準電圧ＶREF を超える閉作動制
御用信号が出力されるため、油圧バルブ２２が供給位置
にセットされ、開閉用アクチュエータ２１が作動する
（ステップＳ１〜Ｓ５およびＳ１３）。これにより、グ
リッパ１６が全開状態から閉作動し、対象物を把持する
ことができる。閉作動するグリッパ１６の把持力が上昇
し、油圧ラインＬ内の油圧が所定圧に達すると、圧力ス
イッチ３７から検出信号が出力されてコントローラ３９
に入力される。このため、油圧バルブ２２が閉止位置に
セットされ（ステップＳ１〜Ｓ５およびＳ１４）、グリ
ッパ１６の閉作動が自動的に停止する。

【００２５】そして、この状態でロックスイッチ３３を
オン状態に切換操作すると、コントローラ３９にロック
信号が入力されるため、油圧バルブ２２が閉止位置にロ
ックされる（ステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ１０およびステッ
プＳ１１）。この後は、ロック解除信号が入力されない
限り、このロック制御状態が維持されるので（ステップ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６およびＳ１５）、作業者Ｍがレバーシ
ャフト３２から手を離しこれが中立位置に戻ってもグリ
ッパ１６はロックスイッチ３３がオン操作されたときの
開閉状態にロック保持される。したがって、グリッパ１
６は対象物を把持し続けることができる。こうしてグリ
ッパ１６に対象物を把持させ、アーム操作装置を操作す
ることにより、マニピュレータ１５のアーム部を作動さ
せて対象物を目的の場所まで移動させることができる。

【００２６】アーム部の作動により移動させた対象物を
グリッパ１６から解放し、取付作業等を行う場合は、ロ
ックスイッチ３３をオフ状態に切り換えてロック解除信
号をコントローラ３９に入力する必要があるが、レバー
シャフト３２を中立位置に位置させたままの状態では、
リミットスイッチ３６によって第３信号ラインＳ３が遮
断されているため、ロックスイッチ３３からロック解除
信号を出力させることができない（即ち、オフ状態に切
り換えることができない）。

【００２７】このため、予めレバーシャフト３２を揺動
操作してからロックスイッチ３３をオフ操作するか、ロ
ックスイッチ３３をオフ操作してからレバーシャフト３
２を揺動操作する。これにより開閉制御用ポテンショメ
ータ３１から基準電圧ＶREFを超える閉作動制御用信号
が出力されてコントローラ３９に入力されるとともに、
信号検出器３５から検出信号が出力される。この検出信
号によりコイル３６ａが励磁されて開閉子３６ｂが下動
するため、第３信号ラインＳ３が開通し、ロックスイッ
チ３３からロック解除信号を出力させることができる。
こうしてロック解除信号がコントローラ３９に入力され
るため、油圧バルブ２２のロック状態が解除される（ス
テップＳ１，Ｓ２，Ｓ１６）。

【００２８】一方、コントローラ３９には開作動信号も
入力されるので、油圧ラインＬ内の圧力が所定圧から低
下していたときは油圧バルブ２２は供給位置にセットさ
れ（ステップＳ１３）、圧力が所定圧に上昇した時点で
閉止位置にセットされる。このため、グリッパ１６が開
作動することはなく、ロックスイッチ３３をオフ操作し
たとたんにグリッパ１６が開作動して把持した対象物が
落下するのを防止することができる。そして、レバーシ
ャフト３２を中立位置に戻せば、開作動制御用信号が入
力されたコントローラ３９により油圧バルブ２２が排出
位置にセットされ、グリッパ１６が開作動して対象物を
解放することができる。

【００２９】上記実施例では、グリッパの開閉作動を行
なわせるにあたりポテンショメータによって行うことと
しているが、本発明のグリッパ制御装置においてはこれ
に限らず、モーメンタリ式スイッチを用いて開閉作動を
行わせるための信号をコントローラに送信するようにし
てもよい。

【００３０】また、上記実施例では、ロック解除信号の
コントローラへの送信を電気的に阻止することによりロ
ック制御状態から開閉制御状態への切換えを規制するよ
うにしたが、本発明のグリッパ制御装置においてはこれ
に限られず、ロックスイッチのオフ状態への切換操作自
体を機械的に阻止する手段を用いてもよい。

【００３１】さらに、上記実施例では、ロック解除時に
おいて圧力スイッチによりグリッパの把持力が適正にな
るまで油圧バルブが供給位置にセットされるようにした
が、本発明のグリッパ制御装置においてはこれに限ら
ず、例えば、信号検出器において対象物を把持した状態
における開閉制御用ポテンショメータからの出力電圧を
記憶する手段を設け、ロックスイッチをオフ側に操作す
る際に、開閉制御用ポテンショメータからの出力電圧が
記憶した電圧より大きいときにのみ、ロック解除できる
ようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明のグリッパ制御装
置では、グリッパ操作手段が操作されて閉作動制御用信
号が出力されているときにのみ、コントローラにおける
グリッパのロック制御状態の解除が許容されるようにな
っている。このため、このグリッパ制御装置を用いれ
ば、グリッパ操作手段を操作せずにロック操作手段をオ
フ操作したような場合でも、グリッパは開作動せず、把
持した対象物が落下してしまうような事態を確実に防止
することができる。したがって、作業者が未熟な場合で
も、安全に作業を行うことができる。なお、本グリッパ
制御装置に用いられるコントローラは、ロック操作手段
がオフ状態のときはグリッパ操作手段から出力される開
閉作動用信号に応じてグリッパの開閉作動制御を行い、
ロック操作手段がオン状態のときは直前のオン操作時に
おけるグリッパの開閉作動状態にロック保持する従来の
ものを用いることができるので、低コストで安全性・信
頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るグリッパ制御装置の構成図であ
る。

【図２】上記グリッパ制御装置に用いられるグリッパ操
作手段の斜視図である。

【図３】上記グリッパ制御装置の制御用のフローチャー
ト図である。

【図４】上記グリッパ制御装置の制御用のフローチャー
ト図である。

【図５】上記グリッパ制御装置を備えた高所作業車の側
面図である。

【符号の説明】

１ 高所作業車 ６ 支持台 １０ キャビン １５ マニピュレータ １６ グリッパ ３０ グリッパ制御装置装置 ３１ 開閉制御用ポテンショメータ ３３ ロックスイッチ ３５ 信号検出器 ３６ リレースイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25J 13/02 B25J 19/06 B66F 9/06 B25J 3/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開閉作動して対象物の把持・解放を行う
   グリッパを備えたマニピュレータのグリッパ制御装置で
   あって、 作業者により操作され、前記グリッパの開閉作動制御用
   の信号を出力するグリッパ操作手段と、 作業者により、前記グリッパの開閉作動状態をロック保
   持させるためにオン操作され、このロック保持状態を解
   除させるためにオフ操作されるロック操作手段と、 このロック操作手段がオフとなっている場合は前記開閉
   作動制御用信号に応じて前記グリッパを開閉作動させる
   開閉制御を行い、前記ロック操作手段がオンとなってい
   る場合は前記開閉作動制御用信号の如何に拘らず前記グ
   リッパの開閉作動状態を前記ロック操作手段の直前のオ
   ン操作時における状態にロック保持するロック制御を行
   うコントローラと、 前記グリッパ操作手段から前記グリッパの閉作動制御用
   の信号が出力されたか否かを検出する信号検出手段と、 この信号検出手段により前記閉作動制御用信号の出力が
   検出されない限り、オン状態にある前記ロック操作手段
   がオフ操作されても前記コントローラにおける前記ロッ
   ク制御から前記開閉制御への切換えを規制するロック解
   除制限手段とから構成されることを特徴とするマニピュ
   レータのグリッパ制御装置。