JPH10180665A - 作業用アーム - 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
るとともに、起伏作動時の補助力の変化を減少させるこ
とができる作業用アームを得る。 【解決手段】 作業用アーム１０は、起伏アーム３３
と、この起伏アーム３３を起仰させる補助力を付与する
ガススプリング３７とから構成されている。起伏アーム
３３は、先端部３５に作業装置が取り付けられるととも
に、基端部が基台３１に起伏自在に枢支されている。ま
た、ガススプリング３７は、先端部３７ｂが起伏アーム
３３に枢支されるとともに基端部３７ｄが基台３１に枢
支され、起伏アーム３３を起仰させる補助力を付与する
ようになっている。そして、基台３１におけるガススプ
リング３７の枢支部４５と起伏アーム３３の枢支部３２
ａとの距離を変えることにより補助力の調節を行うこと
ができるようになっている。

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
タや圧着機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、ガススプリング（ガスシリンダ）、油圧シリンダあ
るいはコイルスプリング等を有して構成され、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という問題がある。

【０００６】また、補助力を付与するためのガススプリ
ングや圧縮コイルバネをアームを下方から押し上げるよ
うに配設した場合には、伸縮に伴って反発力が変化する
ことによりガススプリング等が縮んでいる（アームが倒
伏している）状態ではアームを起仰させようとする力が
大きく作用し、伸びている（アームが起仰している）状
態ではアームを起仰させようとする力が小さく作用する
こととなり、補助力が不均一になるという問題もあっ
た。

【０００７】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
できるとともに、起伏作動時の補助力の変化を減少させ
ることができる作業用アームを提供することを目的とし
ている。

【０００８】

【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は、起伏アームと、こ
の起伏アームを起仰させる補助力を付与するバランサと
から構成されている。起伏アームは、先端部に作業装置
が取り付けられるとともに、基端部が基台に起伏自在に
枢支されている。

【０００９】また、バランサは、先端部が起伏アームに
枢支されるとともに基端部が基台に枢支され、起伏アー
ムの起伏に応じた伸縮によって生ずる反力により起伏ア
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ようになっている。そ
して、基台におけるバランサの枢支部と起伏アームの枢
支部との距離を変えることにより補助力の調節を行うこ
とができるようになっている。

【００１０】このように構成された作業用アームによれ
ば、バランサの枢支部と起伏アームの枢支部との距離を
近づけると、バランサと起伏アームとのなす角が小さく
なるため、起伏アームに作用するバランサの反力が小さ
くなり、その結果、起伏アームを起仰させる方向に作用
する補助力を小さくすることができる。逆に、バランサ
の枢支部と起伏アームの枢支部との距離を離すと、バラ
ンサと起伏アームとのなす角が大きくなるため、起伏ア
ームを起仰させる方向に作用する補助力を大きくするこ
とができる。

【００１１】また、上記の目的を達成するための他の作
業用アームにおいては、基台におけるバランサの枢支部
およびアームの枢支部を結ぶ軸と、起仰位置と倒伏位置
とにおけるアームの先端部同士を結ぶ軸との間隔が、こ
れらの軸の交点から上方に向かうにつれて広がるように
構成することとしている。このような構成とすることに
より、起伏アームの起伏作動に伴いバランサが伸縮して
バネ力が変化したときは、バネ力の増減に反して補助力
を増減させるようにバランサと起伏アームとのなす角を
変化させることができる。

【００１２】従って、バネ力が小さくなる方向に起伏ア
ームが起伏したときには、バランサと起伏アームとのな
す角が大きくなるとともに、バネ力が大きくなる方向に
起伏アームが起伏したときには、バランサと起伏アーム
とのなす角が小さくなるため、起伏アームの起伏作動に
伴うアーム保持力の変化量を減少させることができる。
なお、バランサの枢支部と起伏アームの枢支部とを結ぶ
軸の傾斜角度は、バランサの配設位置および取り付けら
れる作業装置の重量等によって適宜変更される。

【００１３】

【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２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。

【００１４】作業台２４には、作業用アーム１０が取り
付けられている。以下、この作業アーム１０について図
１、図３および図４を加えて説明する。作業用アーム１
０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
方向に延びた水平アーム１２と、この水平アーム１２に
対して水平旋回自在で起伏自在に配設された起伏バラン
サ３０とから構成されている。なお、この起伏バランサ
３０は、水平状態から各々同じ角度（例えば、５０°）
で起伏可能に構成されている。

【００１５】支持部材１１は、作業台２４の内側に取り
付けられた昇降用レール２４ａに昇降自在に配設され、
その上端部には水平アーム１２が水平旋回自在に配設さ
れている。水平アーム１２の上面には、起伏バランサ３
０の基端部材３１が水平アーム１２に対して水平旋回自
在に枢支されている。基端部材３１には基端側枢支ピン
３２ａ，３２ｂによって、上側アーム３３および下側ア
ーム３４が揺動自在に枢支されている。両アーム３３，
３４の先端部には先端部材３５が先端側枢支ピン３６
ａ，３６ｂによって枢支されている。すなわち、基端部
材３１、両アーム３３，３４および先端部材３５によっ
て、いわゆる平行リンクが構成されることとなる。

【００１６】このように構成された平行リンクには、平
行リンクを倒伏させる方向に作用する荷重に抗して平行
リンクを起仰させる補助力を付与するためのガススプリ
ング（バランサ）３７が並行して２本設けられている。
ガススプリング３７はチューブ３７ａのボトム側端部３
７ｂが上部先端側枢支ピン３６ａによって先端部材３５
に枢支されており、圧縮することによって反力が生ずる
ようになっている。

【００１７】また、ロッド３７ｃの端部３７ｄは、ガス
スプリング保持装置４０に枢支されている。ガススプリ
ング保持装置４０は、基端部材３１に取り付けられたベ
ース４１と、このベース４１に対して昇降自在に構成さ
れた昇降部材４２と、ベース４１に対する昇降部材４２
の昇降作動を行わせる昇降用ネジ４３と、この昇降用ネ
ジ４３の回動を行うためのノブ４４とから構成されてい
る。

【００１８】ベース４１は、昇降部材支持部４１ａおよ
びネジ保持部４１ｂとから略Ｌ字状（逆Ｌ字状）に形成
されている。昇降部材支持部４１ａの内側面４１ｃはい
わゆる「ありみぞ」状に形成され、昇降部材４２が外れ
ることなく昇降自在に構成されている。そして、この昇
降部材４２にはロッド側端部３７ｄがガススプリング枢
支ピン４５によって枢支されている。

【００１９】昇降部材支持部４１ａは下方に向かって幅
が広くなるように、すなわち、外側面４１ｄが下方に向
かって外方に広がるように形成されている。また、ネジ
保持部４１ｂには昇降用ネジ４３を回転可能に保持する
貫通孔が形成され、昇降用ネジ４３にはネジ保持部４１
ｂから昇降用ネジ４３が外れないようにするための外れ
止めが設けられている。

【００２０】このように構成されたガススプリング保持
装置４０は、外側面４１ｄがほぼ垂直となる状態（すな
わち、内側面４１ｃの上部が枢支ピン３２ａから離れる
ように傾斜した状態）で基端部材３１に取り付けられ
る。これにより、起伏バランサ３０の水平アーム１２に
対する旋回中心軸に対して、昇降用ネジ４３の中心軸が
傾斜して配設されることとなる。

【００２１】このため、基端部材３１とスプリング保持
装置４０とからなる請求の範囲において言うところの基
台において、ガススプリング３７の枢支部および上側ア
ーム３３の枢支部を結ぶ軸と、起仰位置と倒伏位置とに
おける起伏バランサ３０の先端部材３５同士を結ぶ軸と
の間隔が、これらの軸の交点から上方に向かうにつれて
広がることとなる。

【００２２】そして、このように取り付けられた状態で
ノブ４４を回転させることにより、枢支ピン３２ｂを実
線で示す下動位置と鎖線で示す上動位置との間で昇降さ
せることができる。これにより、ガススプリング３７と
スプリング保持装置４０との枢支部と、上側アーム３３
と基端部材３１との枢支部との距離を変えることができ
る。

【００２３】なお、ガススプリング３７には作業時に外
力が作用しても起伏バランサ３０が動かないように伸縮
ロック装置が設けられている。そして、この伸縮ロック
装置によるロックの解除は、ガススプリング３７のロッ
ド３７ｂの先端部に設けられたロック解除ピン３７ｅを
押すことによってなされる。このロック解除ピン３７ｅ
の押作動は、このロック解除ピンに繋がって配設された
ケーブル３８を引くことによってなされ、このケーブル
３８は図示しないロック解除用レバーに繋がっている。
なお、起伏バランサ３０のロックは、上記のようにガス
スプリング３７によって行う必要はなく、起伏バランサ
３０にストッパを設けるようにしてもよい。

【００２４】このように構成された起伏バランサ３０の
先端部には、作業装置５０が取り付けられる。この作業
装置５０は、起伏バランサ３０の先端部材３５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５０としては、電線
の接続を行うための圧着機や、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。

【００２５】ここで、作業装置５０はその種類によって
重量が異なるため、作業装置５０交換したときには、起
伏バランサ３０の補助力の調整を行う。これにより、起
伏バランサ３０の起伏作動はガススプリング３７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。

【００２６】すなわち、図５に示すように、ガススプリ
ング３７の反力をＲ、アーム３３とガススプリング３７
とのなす角θ１とすると、アーム３３を倒伏させる方向
に作用するモーメントＭに抗してアーム３３を保持する
ことのできる力（アーム３３に対して垂直に伸びる方向
の力、以下「補助力」と称する）Ｐは下記の式１によっ
て求められる。

【００２７】Ｐ＝Ｒ・ｓｉｎθ１ …式１

【００２８】従って、基端側枢支ピン３２ａとガススプ
リング枢支ピン４５との距離Ｌを、図６に示すように
Ｌ′と小さくすれば（ガススプリング枢支ピン４５を上
方に移動させれば）、ガススプリング３７の有する反力
Ｒは同一でも、アーム３３とガススプリング３７とのな
す角θ１′が小さくなるため、補助力も小さくなる。す
なわち、作業装置５０の重量が軽い場合には、ノブ４４
を回転させてガススプリング枢支ピン４５を上方に移動
させることにより、このように補助力Ｐを小さくさせれ
ばよい。逆に、作業装置５０の重量が重い場合には、ガ
ススプリング枢支ピン４５を下方に移動させてθ１を大
きくし補助力Ｐを大きくすればよい。

【００２９】また、上記のように構成された起伏バラン
サ３０においては、アーム３３の起伏角度の変化によっ
て補助力Ｐが変化する。すなわち、ガススプリング３７
は圧縮力が作用してロッド３７ｃが押し縮められると反
力Ｒが大きくなる。従って、ガススプリング枢支ピン４
５の位置の変動がなくても、アーム３３の起伏角度が変
化するとθ１が変化するため保持力Ｐも変化する。

【００３０】ここで、図７において実線で示すように枢
支ピン３２ａとガススプリング枢支ピン４５とを結ぶ軸
Ｔを垂直軸に対してθ２だけ傾斜させた場合と、両者を
結ぶ軸Ｔ′を垂直に位置させた場合を比較して説明す
る。軸Ｔを傾斜させた時の起伏アーム３３の起仰時にお
けるアーム３３とガススプリング３７とのなす角θ３
は、軸Ｔ′を垂直に位置させた場合の角θ３′に比べて
大きい。従って、ガススプリング３７が伸長することに
よって反力が小さくなっても、軸Ｔ′を垂直に位置させ
た場合に比べて補助力の減少を抑えることができる。

【００３１】また、アーム３３の倒伏時におけるアーム
３３とガススプリング３７とのなす角θ４は、軸Ｔ′を
垂直に位置させた場合の角θ４′に比べて小さい。従っ
て、ガススプリング３７が縮小することによって反力が
大きくなっても、軸Ｔ′を垂直に位置させた場合に比べ
て保持力の増加を抑えることができる。このため、水平
状態にあるアーム３３の補助力Ｐに近い補助力を得るこ
とができる。

【００３２】すなわち、枢支ピン３２ａとガススプリン
グ枢支ピン４５とを結ぶ軸Ｔを垂直軸に対してθ５だけ
傾斜させることにより、アーム３３が起伏しても保持力
をほぼ一定にすることができる。これにより、起伏バラ
ンサ３０の起伏作動をより重量バランスが取られた状態
で行うことができるため、起伏作動を手動によって行う
場合でも作業者の労力をより軽減させることができる。

【００３３】なお、上記の作業用アーム１０において
は、起伏バランサ３０における保持力を付与するために
ガススプリング３７を用いることとしたが、本発明はこ
れに限られるものではなく、圧縮スプリングを用いて保
持力を付与させるようにしてもよい。また、これらの各
スプリングは、必ずしも圧縮で用いる必要はなく、引張
で用いるようにしてもよい。

【００３４】さらに、上記の作業用アーム１０において
は、起伏バランサ３０における基端側枢支ピン３２ａと
ガススプリング枢支ピン４５との距離Ｌを調整可能な構
成とするとともに、両ピン３２ａ，４５を結ぶ軸を傾斜
させることとしたが、本発明は必ずしもこのような構成
に限られるものではない。

【００３５】例えば、両ピン３２ａ，４５を結ぶ軸は必
ずしも傾斜させる必要はなく、ガススプリング枢支ピン
４５を垂直方向に昇降させるようにしてもよい。このよ
うな構成としても、ガススプリング枢支ピン４５の移動
によって補助力を増減させることができる。また、両ピ
ン３２ａ，４５の距離は必ずしも可変させる必要はな
く、両ピン３２ａ，４５を結ぶ軸を傾斜させるだけでも
アーム３３の起伏操作力をほぼ一定にすることができ
る。

【００３６】

【発明の効果】このような目的を達成するために、本発
明の作業用アームは、起伏アームを起仰させる補助力を
付与するバランサの枢支部とアームの枢支部との距離を
変えることにより補助力の調節を行うことができるよう
になっている。そして、バランサの枢支部とアームの枢
支部との距離を近づけると補助力を小さくすることがで
き、その距離を離すと補助力を大きくすることができ
る。このため、作業装置の重量に応じて距離の調節を行
えば、アームの起伏操作力を常に適切な状態とすること
ができる。

【００３７】また、本発明の他の作業用アームは、基台
におけるバランサの枢支部およびアームの枢支部を結ぶ
軸と、起仰位置と倒伏位置とにおけるアームの先端部同
士を結ぶ軸との間隔をこれらの軸の交点から上方に向か
うにつれて広がるように構成している。このような構成
とすることにより、起伏アームの起伏作動に伴いバラン
サが伸縮してバネ力が変化したときは、バネ力の増減に
反して補助力を増減させるようにバランサと起伏アーム
とのなす角を変化させることができる。このため、起伏
アームを起伏させたときでも補助力をほぼ一定に保つこ
とができるため、起伏アームの起伏作動時の起伏アーム
の操作力の変化量を減少させることができる。

【００３８】従って、上記の作業用アームによれば、作
業装置の重量変化や起伏アームの起伏角の変化に拘らず
起伏アームの補助力をほぼ均一にすることができ、且
つ、部品点数の増加もないため安価で軽く製作すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る作業用アームを示す断面図であ
り、図３におけるＩ−Ｉ断面図である。

【図２】上記作業用アームを備えた高所作業車の側面図
である。

【図３】上記作業用アームの図１におけるＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ断面図である。

【図４】上記作業用アームの起伏バランサの作動状態を
示す断面図である。

【図５】上記起伏バランサを示す模式図である。

【図６】上記起伏バランサを示す模式図である。

【図７】上記起伏バランサを示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 作業用アーム ２０ 高所作業車 ３０ 起伏バランサ ４０ ガススプリング保持装置 ５０ 作業装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に作業装置が取り付けられ、基端
   部が基台に起伏自在に枢支された起伏アームと、 先端部が前記起伏アームに枢支されるとともに基端部が
   前記基台に枢支され、前記起伏アームの起伏に応じた伸
   縮によって生ずる反力により、前記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とからなり、 前記バランサと前記基台との枢支部および前記起伏アー
   ムと前記基台との枢支部の距離を変えることにより前記
   補助力の調節を行うことを特徴とする作業用アーム。
2. 【請求項２】 先端部に作業装置が取り付けられ、基端
   部が基台に起伏自在に枢支され、起仰位置と倒伏位置と
   の間で起伏自在な起伏アームと、 先端部が前記起伏アームに枢支されるとともに基端部が
   前記基台に枢支され、前記起伏アームの起伏に応じた伸
   縮によって生ずる反力により、前記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とからなり、 前記基台における前記バランサの枢支部および前記起伏
   アームの枢支部を結ぶ軸線と、前記起仰位置と前記倒伏
   位置とにおける前記起伏アームの先端部同士を結ぶ軸線
   との間隔が、これらの軸線の交点から上方に向かうにつ
   れて広がっていることを特徴とする作業用アーム。