JPH09277186A - 作業用アームのバランサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で補助力の調整を行うことができ
る作業用アームのバランサ装置を得る。 【解決手段】 揺動バランサベース１４ａに揺動自在に
配設されたＦＲＰアーム保持部材（起伏アーム）１４ｂ
を有する作業用アームにおいて、起伏アーム１４ｂの倒
伏に応じて圧縮される方向に直列に配設された複数の圧
縮スプリング３４，３５，３６を有し、この圧縮スプリ
ング３４〜３６の圧縮反力により起伏アーム１４ｂを起
仰させる補助力を付与するように構成されている。さら
に、各圧縮スプリング３４〜３６のうちの所望のスプリ
ングの圧縮作動を規制するストッパ３８，３９を設け、
このストッパ３８，３９によって、圧縮作動を規制する
圧縮スプリングの組合せを変えることにより、起伏アー
ム１４ｂを起仰させる補助力の切り換えを行うようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先端部に作業装置
を取り付けることにより作業者の作業を補助するための
作業用アームのバランサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電柱の上部において配電工事を行う場
合、車体上に起伏・伸縮作動等が自在なブームを設ける
とともに、このブームの先端部に作業者が搭乗可能な作
業台が設けられた高所作業車が用いられる。さらに、配
電設備に通電された状態における工事（いわゆる「活線
工事」）を安全に行ったり、作業者の労力の軽減を図る
こと目的としてこの作業台に作業用アームを設けること
も多い。

【０００３】この作業用アームは、先端にケーブルカッ
タや皮剥ぎ工具等の作業装置が着脱自在に構成されてい
る。さらに、これらの作業装置を所望の作業位置に移動
させることができるように複数のアーム部材によって形
成され、各アーム部材は起伏や水平旋回が自在に構成さ
れている。

【０００４】アーム部材を作業台や他のアーム部材に対
して起伏自在な構成とした場合には、この起伏アームの
起伏作動および所望の位置での保持を容易に行わせるこ
とができるように起伏バランサを設ける。起伏バランサ
は、油圧伸縮シリンダやガスシリンダあるいはスプリン
グ等によって構成され、起伏アームを倒伏させる方向に
作用する荷重に抗して起伏アームを起仰させる補助力を
付与する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、作業用アーム
の先端に取り付けられる作業装置は、その種類によって
重量に差がある。このため、起伏バランサにおける補助
力が一定であると、取り付ける作業装置によっては補助
力が過剰になったり不足したりする。このため、補助力
を調節可能に構成することが考えられるが、一本のスプ
リングによって構成された起伏バランサにおいては補助
力の調節は困難であり、油圧伸縮シリンダを用いた起伏
バランサにおいてはシリンダに加えて圧力制御弁等も必
要になる等、構成が複雑になるとともに、重量の増加に
も繋がるという問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成で補助力の調整を行うことが
できる作業用アームのバランサ装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の作業用アームのバランサ装置は、先
端部に作業装置が取り付けられた起伏アームを基台に対
して起伏自在に配設し、この起伏アームを倒伏させる方
向に作用する荷重に抗して起伏アームを起仰させる補助
力を付与するバランサを設けている。

【０００８】このバランサは、起伏アームの倒伏に応じ
て圧縮される方向に直列に配設された複数の圧縮スプリ
ングを有し、この圧縮スプリングの圧縮反力により起伏
アームを起仰させる補助力を付与するように構成されて
いる。さらに、バランサには各圧縮スプリングのうちの
所望のスプリングの圧縮作動を規制する作動規制手段を
も設け、この作動規制手段によって、圧縮作動を規制す
る圧縮スプリングの組合せを変えることができるように
している。

【０００９】作業装置を交換したり、作業装置に他の部
材を取り付けたりすることにより起伏アームの先端部の
重量が変化して起伏アームを倒伏させる方向に作用する
荷重が変化したときには、圧縮作動を行わせない圧縮ス
プリングの組合せを変える。ここで、圧縮スプリングは
直列に配設されているため、圧縮作動を行わせない圧縮
スプリングを変えることにより複数の圧縮スプリング全
体のバネ定数が変化し、圧縮反力も変化する。

【００１０】すなわち、直列に配設されたスプリングを
全て用いた場合にはバネ定数は小さくなって圧縮反力も
小さくなるが、直列に配設されたスプリングの一部を用
いた場合にはバネ定数は大きくなって圧縮反力も大きく
なる。従って、作動規制手段によって圧縮作動を規制す
る圧縮スプリングの組合せを変えることにより、起伏ア
ームを起仰させる補助力を変えることができるようにな
っている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。まず、本発明
に係る作業用アームのバランサ装置を備えた高所作業車
について、図８を用いて説明する。この高所作業車２０
の車体２１の後部には、複数のブーム部材からテレスコ
ピックに（入れ子式に）構成された伸縮自在なブーム２
３が、車体２１に対して旋回自在な旋回台２２に起伏自
在に取り付けられている。このブーム２３の先端には、
図示しないレベリング機構によって常時垂直状態を維持
して、作業台２４が水平方向に首振自在に配設されてい
る。作業台２４に搭乗した作業者は、旋回台２２および
ブーム２３の各作動を通じて任意の高所に移動すること
ができる。

【００１２】作業台２４には、作業用アーム１０が取り
付けられている。この作業用アーム１０は、作業台２４
に取り付けられた支持部材１１と、この支持部材１１に
対して水平旋回自在に構成されて水平方向に延びた第一
水平アーム１２と、この第一水平アーム１２に対して水
平旋回自在に構成されて水平方向に延びた第二水平アー
ム１３と、この第二水平アーム１３の先端部に上下方向
に揺動自在に配設された揺動バランサ１４と、この揺動
バランサ１４に対して着脱自在に構成されたＦＲＰアー
ム１５と、このＦＲＰアーム１５の先端部に配設された
作業装置１６とから構成されている。

【００１３】支持部材１１は、作業台２４の内側に取り
付けられ、その上端部には第一水平アーム１２が支持部
材１１に対して水平旋回自在に配設されている。第一水
平アーム１２の先端部の上面には、第二水平アーム１３
が第一水平アーム１２に対して水平旋回自在に枢支され
ている。そして、第二水平アーム１３の先端部上面に
は、揺動バランサベース１４ａとＦＲＰアーム保持部材
１４ｂとから構成される揺動バランサ１４が取り付けら
れている。揺動バランサベース１４ａは第二水平アーム
１３に対して水平旋回自在に取り付けられ、この揺動バ
ランサベース１４ａには、ＦＲＰアーム保持部材１４ｂ
が起伏自在に枢支されている。

【００１４】このＦＲＰアーム保持部材１４ｂには、先
端部に作業装置１６が着脱自在に構成されたＦＲＰアー
ム１５が着脱自在に構成されている。なお、ＦＲＰアー
ム１５は本体部が円筒状に形成され、図１に示すように
本体部の内周空間内に係合突起１４ｃを挿入することに
よりＦＲＰアーム保持部材１４ｂに取り付けられ、その
後、固定用ネジ等を用いてしっかりと固定される。

【００１５】このように構成された揺動バランサ１４に
は、ＦＲＰアーム１５を倒伏させる方向に作用する荷重
に抗してＦＲＰアーム１５を起仰させる補助力を付与す
るバランサ装置３０が設けられている。なお、このバラ
ンサ装置３０による補助力は、ＦＲＰアーム１５および
先端部に配設される作業装置１６の重量の変化に応じて
調節可能に構成されている。

【００１６】ここで、図２から図４を加えてバランサ装
置３０の構成について説明する。バランサ装置３０は、
揺動バランサベース１４ａに回転自在に枢支されたロー
ラ３１と、同じく揺動バランサベース１４ａに揺動自在
に枢支されたパイプ支持部材３２と、このパイプ支持部
材３２に下端部が固着されて上方向に伸びる本体パイプ
３３を有して構成されている。なお、本体パイプ３３の
上端部には、前記の係合突起１４ｃを有する係合部材１
４ｂが取り付けられている。

【００１７】本体パイプ３３には、図５から図７にも示
すように、左右方向（図１においては、図面の手前側か
ら奥側）に貫通するストッパ保持孔１３３，２３３が上
下方向に所定間隔を有して形成されている。このストッ
パ保持孔１３３，２３３はそれぞれ、垂直部１３３ａ，
２３３ａおよび水平部１３３ｂ，２３３ｂからなるＬ字
状に形成されている。なお、図１から図４に示す側と反
対側に形成されるストッパ保持孔（図６および図７参
照）１３３′，２３３′は、各ストッパ保持孔１３３，
２３３と左右対称となる形状に形成されている。

【００１８】これらのストッパ保持孔１３３，２３３内
には、垂直部１３３ａ，２３３ａの幅寸法よりも若干狭
い幅で、水平部１３３ｂ，２３３ｂの高さよりも若干低
い高さであるとともに、本体パイプ３３の外径寸法とほ
ぼ等しい長さに形成されたストッパ３８，３９が挿入保
持されている。これにより、各ストッパ３８，３９は、
垂直部１３３ａ，２３３ａ内を上下方向に移動可能であ
るとともに、水平部１３３ｂ，２３３ｂ内を回動するよ
うに移動可能となる。

【００１９】本体パイプ３３内における下端部から下部
ストッパ３８までの下部空間３３ａ内には下部スプリン
グ３４が配設され、下部ストッパ３８と上部ストッパ３
９との間の中間部空間３３ｂ内には中間部スプリング３
５が配設され、上部ストッパ３９と係合部材１４ｄとの
間の上部空間３３ｃ内には上部スプリング３６が配設さ
れている。すなわち、下部ストッパ３８は、下部スプリ
ング３４と中間部スプリング３５とで挟持されるように
位置し、上部ストッパ３９は、中間部スプリング３５と
上部スプリング３６とで挟持されるように位置する。な
お、これら各スプリング３４〜３６は圧縮スプリングで
ある。

【００２０】本体パイプ３３から下部が突出して配設さ
れた下部スプリング３４の下端部には、スプリング受け
３７が取り付けられており、このスプリング受け３７に
はローラ３１が当接している。ここで、このローラ３１
の支軸３１ａは、パイプ支持部材３２の支軸３２ａより
も前方（図１においては右方）に距離Ｌだけ離れるとと
もに、下方に距離Ｈだけ離れた位置に配設されている。

【００２１】このように構成されたバランサ装置３０に
よれば、パイプ支持部材３２、本体パイプ３３および係
合部材１４ｄが揺動バランサベース１４ａに対して起伏
自在なＦＲＰアーム保持部材（起伏アーム）１４ｂを構
成する。ここで、ＦＲＰアーム１５を矢印Ａで示すよう
に前方に倒伏させると、ＦＲＰアーム保持部材１４ｂが
前方に倒伏するが、ＦＲＰアーム保持部材１４ｂの揺動
中心は支軸３２ａであり、ＦＲＰアーム１５（ＦＲＰア
ーム保持部材１４ｂ）の中心軸とは偏心しているため、
図２〜図４に示すように、本体パイプ３３（すなわち上
部スプリング３６の上端部が当接している係合部材１４
ｄ）が下方に移動する。

【００２２】ここで、スプリング受け３７はローラ３１
に当接しているため、ＦＲＰアーム保持部材１４ｂに対
する距離は変わらない。従って、ＦＲＰアーム保持部材
１４ｂの倒伏を行うことにより、スプリング３４等を圧
縮する方向に力が作用する。スプリング３４等を圧縮す
ることにより生じる圧縮反力は、ＦＲＰアーム１６を倒
伏させる方向に作用する荷重に抗してＦＲＰアーム１６
を起仰させる方向に補助力として作用する。

【００２３】ここで、この補助力は本体パイプ３３内に
配設されるスプリングの強さ、すなわちバネ定数によっ
て定まる。そして、上記のバランサ３０においては、本
体パイプ３３内に３個のスプリング３４〜３６直列に配
設するとともに、ストッパ３８，３９によって使用する
スプリング（圧縮作動を規制するスプリング）の組合せ
の変更が可能に構成されている。

【００２４】すなわち、各スプリング３４〜３６の間に
配設されているストッパ３８，３９は、ストッパ保持孔
１３３，２３３における水平部１３３ｂ，２３３ｂ内に
位置している場合にはストッパ保持孔１３３，２３３内
で上下方向に移動することはないが、垂直部１３３ａ，
２３３ａに位置している場合には垂直部１３３ａ，２３
３ａの長さ分だけ上方への移動が自在となる。

【００２５】従って、図１に示すように、両ストッパ３
８，３９共に垂直部に位置しているときに、図２に示す
ようにＦＲＰアーム１５（係合部材１４ｂ）を前方に倒
伏させると、両ストッパ３８，３９はともに上方に移動
するため、スプリング受け３７を上方に移動させる力は
両ストッパ３８，３９を介して全てのスプリング３４〜
３６に作用し、全てのスプリング３４〜３６が圧縮され
る。

【００２６】そして、図３に示すように、上部ストッパ
３９のみを水平部２３３ｂに移動させてＦＲＰアーム１
５を前方に倒伏させた状態においては、上部ストッパ３
９は上動しないため、上部スプリング３６に圧縮力は作
用せず、下部ストッパ３８のみが上動することにより下
部スプリング３４および中間部スプリング３５が圧縮さ
れる。

【００２７】さらに、図４に示すように、上部ストッパ
３９を水平部２３３ｂに移動させるとともに、下部スト
ッパ３８もを水平部１３３ｂに移動させてＦＲＰアーム
１５を前方に倒伏させた状態においては、両ストッパ３
８，３９共に上動しないため、上部および中間部スプリ
ング３５，３６に圧縮力は作用せず、下部スプリング３
４のみが圧縮される。

【００２８】従って、下部ストッパ３８が移動する垂直
部１３３ａは、中間部スプリング３５および上部スプリ
ング３６の圧縮ストロークを併せたストローク分の長さ
に形成され、上部ストッパ３９が移動する垂直部２３３
ａは、上部スプリング３６の圧縮ストローク分の長さに
形成されている。

【００２９】ここで、下部スプリング３４のバネ定数を
κ1、中間部スプリング３５のバネ定数をκ2、上部スプ
リング３６のバネ定数をκ3とする。そして、図２に示
すように全てのスプリング３４〜３６が圧縮される場合
に、実際に補助力を付与させるスプリングのバネ定数
（全体のバネ定数）κSは、（１）式より求められる。

【００３０】

【式１】 κS＝１／（１／κ1＋１／κ2＋１／κ3）…（１）

【００３１】また、図３に示すように下部および中間部
スプリング３４，３５が圧縮される場合の全体のバネ定
数κMは、（２）式より求められる。

【００３２】

【式２】κM＝１／（１／κ1＋１／κ2）…（２）

【００３３】さらに、図４に示すように下部スプリング
３４のみが圧縮される場合の全体のバネ定数κHは
（３）式より求められる。

【００３４】

【式３】κH＝κ1…（３）

【００３５】従って、κSよりもκMの方がバネ定数が大
きく（バネが強く）、κMよりもκHの方がバネ定数が大
きくなる。このため、ストッパ３８，３９を両方とも水
平部１３３ｂ，２３３ｂに位置させた状態が一番補助力
が大きくなり、ストッパ３９のみを水平部２３３ｂに位
置させた状態が次に補助力が大きくなり、ストッパ３
８，３９を両方とも垂直部１３３ａ，２３３ａに位置さ
せた状態が一番補助力が弱くなる。

【００３６】次に、ストッパ３８，３９を垂直部１３３
ａ，２３３ａと水平部１３３ｂ，２３３ｂとの間で移動
させるための、ストッパ移動装置４０について説明す
る。このストッパ移動装置４０は、リング状に形成され
て本体パイプ３３の外周に配設され、本体パイプ３３に
対して回転自在な、上部切換リング４１および下部切換
リング４２から構成されている。

【００３７】ストッパ３８，３９の長手方向の端面に
は、係合突起３８ａ，３９ａが取り付けられている。こ
の係合突起３８ａ，３９ａは、上部および下部切換リン
グ４１，４２の内周面に上下方向に伸びて、係合突起３
８ａ，３９ａの外径よりも若干広い幅で形成されたガイ
ド溝４１ａ，４２ａ内を上下方向に移動自在に構成され
ている。なお、本体パイプ３３の外周には、各切換リン
グ４１，４２が本体パイプ３３から抜け落ちないように
するための、落下防止突起４３，４４が取り付けられて
いる。

【００３８】ここで、図１に示すようにバランサ装置３
０による補助力が付与されていないときには、各ストッ
パ３８，３９は、それぞれ垂直部１３３ａ，２３３ａの
下端部に位置している。このため、上記のように構成さ
れたストッパ移動装置４０によれば、各ストッパ３８，
３９が垂直部１３３ａ，２３３ａの下端部に位置してい
る状態から、各切換リング４１，４２を上方から見て左
に回転させることにより、各ストッパ３８，３９を水平
部１３３ｂ，２３３ｂに移動させることができる。

【００３９】なお、図５〜図７は、上部切換リング４１
を左回転させてストッパ３９が上方に移動しないように
水平部２３３ｂに位置させるとともに、下部切換リング
４２は回転させずにおくことによりストッパ３８の垂直
部１３３ａ内での移動を自在とした状態、すなわち、作
動時に図３に示すように動く状態を示している。

【００４０】このように構成されたバランサ装置３０を
有する揺動バランサ１４にはＦＲＰアーム１５が取り付
けられ、このＦＲＰアーム１５の先端部には作業装置１
６が取り付けられる。この作業装置１６は、ＦＲＰアー
ム１５に対して着脱自在に構成されており、作業内容に
応じて交換可能に構成されている。なお、作業装置１６
としては、対象物の把持・開放作動および旋回作動が自
在なハンドや、ボルトの着脱を行うためのトルクレン
チ、ケーブルカッタ、皮剥ぎ工具等がある。

【００４１】ここで、作業装置１６はその種類によって
重量が異なるため、作業装置１６交換したときには、各
切換リング４１，４２を動かしてバランサ装置３０の補
助力の調整を行う。これにより、ＦＲＰアーム１５の起
伏作動は揺動バランサ１４によって重量バランスが取ら
れた状態でなされるため、起伏作動を手動によって行う
場合には作業者が大きな労力を必要とせず、またシリン
ダ等によって行う場合でもシリンダの推力を小さくする
ことができる。なお、作業時に外力が作用しても揺動バ
ランサ１４が動かないようにストッパを設けるように構
成することが好ましい。

【００４２】上記のバランサ装置３０においては、３個
のスプリング３４〜３６を設けるとともに、２個のスト
ッパ３８，３９を設けて、補助力を３段階に調節可能な
構成としているが、本発明はこれに限られるものではな
く、スプリングの数は２個もしくは３個以上設けるよう
に構成してももちろんよい。

【００４３】また、スプリングの組合せを変えるための
ストッパ（作動規制手段）は、上記のように本体パイプ
３３に対して上下方向の移動および固定が自在な構成と
する必要はなく、本体パイプ３３に対して挿抜自在なピ
ンを設け、このピンを抜き取ることによりスプリングの
圧縮作動を許容し、ピンを挿入することによりスプリン
グの圧縮作動を規制するようにしてもよい。

【００４４】さらに、上記のバランサ装置３０におい
て、下部ストッパ３８と上部ストッパ３９とが垂直部１
３３ａ，２３３ａに位置した状態で、両ストッパ３８，
３９の間隔を一定に保持することができるような構成、
すなわち、中間部スプリング３５のみの圧縮作動を規制
することができるような構成としてもよい。このような
構成とした場合には、各スプリング３４〜３６をそれぞ
れ異なるバネ定数を有するスプリングとすることによ
り、補助力をより多段階に設定することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明の作業用アームのバ
ランサ装置によれば、作動規制手段によって圧縮作動を
規制する圧縮スプリングの組合せを変えることにより、
起伏アームを起仰させる補助力を付与するスプリングの
バネ定数を変更することができるようにしている。これ
により、起伏アーム先端部の荷重の変化に対応した補助
力を付与することができるため、作業装置を交換した場
合であっても、起伏アームの操作力が大きくなって作業
者の労力を増大させたり、あるいは、補助力の方が大き
くなって作業装置を所望の位置で保持できなくなってし
まったりすることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る作業用アームのバランサ装置を示
す部分断面図である。

【図２】上記バランサ装置の作動状態を示す部分断面図
である。

【図３】上記バランサ装置の作動状態を示す部分断面図
である。

【図４】上記バランサ装置の作動状態を示す部分断面図
である。

【図５】上記バランサ装置の切換リング部を示す正面図
である。

【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。

【図７】図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

【図８】上記作業用アームのバランサ装置を備えた高所
作業車の側面図である。

【符号の説明】

１０ 作業用アーム １４ 揺動バランサ １５ ＦＲＰアーム １６ 作業装置 ２４ 作業台 ３０ バランサ装置

フロントページの続き (72)発明者 角田 忍 群馬県利根郡新治村大字東峰須川414−１ 株式会社アイチコーポレーション新治工 場内 (72)発明者 小林 努 群馬県利根郡新治村大字東峰須川414−１ 株式会社アイチコーポレーション新治工 場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業者が行う作業を補助するための作業
   用アームのバランサ装置であって、 先端部に作業装置が取り付けられ、基台に対して起伏自
   在に配設された起伏アームおよび、この起伏アームを倒
   伏させる方向に作用する荷重に抗して前記起伏アームを
   起仰させる補助力を付与するバランサからなり、 このバランサが、 前記起伏アームの倒伏に応じて圧縮される方向に直列に
   配設された複数の圧縮スプリングを有し、この圧縮スプ
   リングの圧縮反力により前記補助力を付与するように構
   成され、 前記各圧縮スプリングのうちの所望のスプリングの圧縮
   作動を規制する作動規制手段を有し、 この作動規制手段によって圧縮作動を規制する前記圧縮
   スプリングの組合せを変えることにより前記起伏アーム
   を起仰させる補助力の切り換えを行うことを特徴とする
   作業用アームのバランサ装置。