JPH1148184A - 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
るバランサ装置を提供する 【解決手段】 バランサ装置１３は、アーム１４が結合
される揺動部材３０をベース部材２０に対して揺動させ
ることにより、ローラ３７に押し込められてスプリング
５０が圧縮され、このスプリング５０の圧縮による弾発
力により、アーム１４を倒伏させる方向に作用する荷重
に抗してアーム１４を起仰させる補助力が、ローラ３
７、ボルト３５を介して揺動部材３０に付与されるよう
に構成されるとともに、このスプリング５０の圧縮時に
おけるローラ３７とスプリング５０上端の受け部材４０
との接点と、揺動部材３０の揺動中心との間の距離を、
蝶ナット３４を回転させることにより、ボルト３５を左
右方向へ移動させて可変設定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、起伏アームを揺動
自在に支持し、且つ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
付与するバランサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電柱の上部において配電設備の工事を行
う場合、起伏・伸縮作動等が自在なブームが車体上に取
り付けられ、このブーム先端部に作業者搭乗用の作業台
が取り付けられてなる高所作業車が用いられることが多
い。この種の高所作業車では、通電状態における配電設
備の工事（いわゆる「活線工事」）を安全に行うことが
でき、且つ作業者の労力が軽減することができるよう
に、作業台に作業用アームを備えるものがある。

【０００３】この作業用アームは、絶縁性部材からなる
起伏アームと、この起伏アームを揺動自在に支持し、且
つ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
装置と、起伏アーム先端に着脱自在に取り付けられるケ
ーブルカッタや皮剥ぎ工具等の作業装置とを有して構成
される。このように構成された作業用アームを用いる場
合、作業者は、起伏アームを持ってアーム先端の作業装
置を作業対象物のところに移動させ、作業装置を使って
作業を行う。このとき、起伏アームには補助力が作用す
るため、起伏アームを支える力が少なくて済み、作業者
の労力が軽減される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、起伏アーム
先端に取り付けられる各作業装置は、それぞれ重量に差
があるため、補助力が一定であると補助力が過剰になっ
たり不足したりして良好な補助力が得られない場合があ
り、補助力を調整可能にバランサ装置を構成することが
望まれている。

【０００５】しかしながら、簡単な構成で補助力を調整
可能にすることは困難であり、一方、構成を複雑にする
と重量が増すという問題がある。

【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】上記の目的を達成するた
めに、本発明のバランサ装置は、起伏アームを揺動自在
に支持するものであり、ベース部材と、ベース部材に揺
動自在に取り付けられ、起伏アームが結合する揺動部材
と、揺動部材にスライド移動可能に取り付けられた接触
部材と、接触部材の先端部とベース部材との間に設けら
れ、揺動部材が揺動したときに接触部材の先端部によっ
て押し込められて押し込み量に対する反力を出す補助力
付与手段とを有して構成される。

【０００８】そして、この補助力付与手段による反力に
よって、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が接触部材を介し
て揺動部材に付与されるようになっており、この補助力
付与手段の押し込み時における接触部材の先端部および
補助力付与手段の接点と揺動部材の揺動中心との距離
を、接触部材のスライド移動により可変設定可能に構成
されている。

【０００９】このような構成によれば、接触部材をスラ
イド移動させて、補助力付与手段の押し込み時における
接触部材の先端部および補助力付与手段の接点と揺動部
材の揺動中心との距離を大きくすれば、揺動状態におけ
る補助力付与手段の押し込み量が増加するとともに接触
部材の先端部が補助力付与手段を押し込む力が小さくな
るため、補助力を大きくすることができる。一方、上記
距離を小さくすれば、押し込み量が減少するとともに押
し込み力が大きくなるため、補助力を小さくすることが
できる。

【００１０】なお、接触部材がネジ部材を有し、このネ
ジ部材を螺合させて揺動部材に取り付けられるように構
成し、接触部材の先端部および補助力付与手段の接点と
揺動部材の揺動中心との距離が、ネジ部材のねじ込み量
を変えることにより変えられるようにすることが好まし
い。このような構成によれば、ネジ部材のねじ込みによ
り上記距離を無段階的に調整することができる。

【００１１】さらに、接触部材の先端部にローラ部材が
回転自在に取り付けられるとともに補助力付与手段に受
け部材が取り付けられるように構成し、受け部材を介
し、ローラ部材によって補助力付与手段が押し込められ
るようにすることが好ましい。ここで、接触部材の先端
は、補助力付与手段との接点を移動させながら補助力付
与手段を押し込んで行くが、このような構成によれば、
その移動をスムーズに行うことができる。

【００１２】また、補助力付与手段は、その押し込み量
が増加するのに対応して反力が大きくなる特性を有する
ように構成することが好ましい。このような構成によれ
ば、押し込み力が増加した場合でも、押し込み量の増加
により反力が大きくなるので、押し込み力と反力とをバ
ランスさせることができる。

【００１３】なお、ベース部材は、基底部材と、この基
底部材から上方へ延び、揺動部材が揺動自在に取り付け
られる支持部材とから構成するとともに、基底部材を、
その内部に上方に開口した受容部を有した形状に構成
し、補助力付与手段は、その下端側を受容部に受容させ
て接触部材の先端部と受容部底面との間に設けられるよ
うにすることが好ましい。このような構成によれば、補
助力付与手段の下端側が基底部材内に配設されるので、
その分バランサ装置をコンパクトにすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図を参照して説明する。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の構成に
ついて、図５を用いて説明する。この高所作業車の車体
１の後部には、旋回台２が旋回自在に取り付けられてお
り、この旋回台２には、複数のブーム部材から入れ子式
に伸縮自在に構成されたブーム３が起伏自在に取り付け
られている。このブーム３の先端には、作業者搭乗用の
作業台４が首振り（旋回）自在に取り付けられている。

【００１５】このように構成された高所作業車では、ブ
ーム３を旋回、起伏、伸縮作動させたり、作業台４を首
振り作動させるなどして、作業台４を所望高所に移動
し、作業台４に搭乗した作業者により高所作業、例えば
電線等の配電設備の活線工事等を行わせる。

【００１６】ここで、作業台４には作業用アーム１０が
取り付けられており、このような作業台４上での作業
は、この作業用アーム１０を用いて行えるようになって
いる。この作業用アーム１０は、作業台４に取り付けら
れた支持部材１１と、この支持部材１１に水平旋回自在
に取り付けられ、水平方向に延びた水平アーム１２と、
この水平アーム１２の先端にバランサ装置１３を介して
旋回・揺動自在に取り付けられたＦＲＰアーム（起伏ア
ーム）１４と、このＦＲＰアーム１４の先端部に配設さ
れた作業装置１５とから構成されている。

【００１７】作業装置１５には、例えば、作業対象物の
把持・開放作動自在に構成され、ＦＲＰアーム１４に対
して旋回作動が自在なグリッパハンドや、ボルトの着脱
を行うためのトルクレンチや、ケーブルカッタ、皮剥ぎ
工具等が用いられる。このように構成された作業用アー
ム１０を用いる場合、作業者は、ＦＲＰアーム１４を持
ち、水平アーム１２やＦＲＰアーム１４を旋回させた
り、ＦＲＰアーム１４を揺動させるなどしてアーム先端
の作業装置１５を配電設備等の作業対象物のところに移
動させ、作業装置１５を作動させて各種作業を行う。

【００１８】作業装置１５は、ある程度重量が大きいも
のもあるが、この作業用アーム１０では、このような作
業装置１５の重量によるＦＲＰアーム１４の揺動作動に
抗して、バランサ装置１３により補助力が与えられるよ
うになっているため、ＦＲＰアーム１４を支える力が小
さくて済むようになっている。

【００１９】図１〜図３には、このようなバランサ装置
１３の構成を示している。このバランサ装置１３は、図
に示すように、水平アーム１２に取り付けられるベース
部材２０と、このベース部材２０に揺動自在に取り付け
られ、ＦＲＰアーム１４の基端が結合する揺動部材３０
と、これらの間に配設された受け部材４０およびスプリ
ング（補助力付与手段）５０とから構成されている。

【００２０】ベース部材２０は、有底筒状に形成された
基底部材２１と、この基底部材２１の上端部に取り付け
られた支持部材２２とからなる。支持部材２２は、底面
部２２ａとこの底面部２２ａから上方に延びる側面部２
２ｂ，２２ｂとから構成されており、底面部２２ａを基
底部材２１上端に結合させて取り付けられている。基底
部材２１は、水平アーム１２先端に旋回自在に取り付け
られており、バランサ装置１３およびこれに取り付けら
れたＦＲＰアーム１４は、水平アーム１２に対して水平
旋回自在となっている。

【００２１】揺動部材３０は、ベース部材２０に揺動自
在に取り付けれたブラケット３１と、このブラケット３
１に取り付けられた各部材とから構成されている。ブラ
ケット３１は、上面部３１ａと、この上面部３１ａから
下方に延びる側面部３１ｂ，３１ｂとから構成されてお
り、枢結ピン３２を側面部３１ｂ、側面部２２ｂに通
し、ベース部材２０に揺動自在に取り付けられている。

【００２２】このブラケット３１には、ブラケット３１
の外側に露出して蝶ナット３４が、ベアリング３３を介
して回転自在に取り付けられている。この蝶ナット３４
にはボルト（ネジ部材）３５が螺合している。このボル
ト３５の先端側（図１における右側）は、ブラケット３
１の内部まで延びており、その両端には、ストッパ部材
３５ａ，３５ｂが結合している。

【００２３】このボルト３５の先端部には、クレビス３
６が取り付けられている。クレビス３６は、底部３６ａ
と、この底部３６ａから先端側（図１における右側）に
延びる側部３６ｂ，３６ｂとからなり、底部３６ａをス
トッパ部材３６ａに結合してボルト３５に取り付けられ
ている。

【００２４】クレビス３６の側部３６ｂ，３６ｂの外側
には、図２からもわかるように、左右方向に延びる長穴
３８ａを有する平板状部材からなりブラケット３１の側
面部２２ｂ，２２の内側に固定された内側部材３８，３
８が位置している。クレビス３６の側部３６ｂ，３６ｂ
の内側には、シャフト部材３７ａを介してローラ（ロー
ラ部材）３７が回転自在に取り付けられており、シャフ
ト部材３７ａの両端は、内側部材３８，３８の長穴３８
ａ，３８ａ内に位置している。

【００２５】このような構成の揺動部材３０では、蝶ナ
ット３４を回転させることにより、ボルト３５の先端に
取り付けられたローラ３７の位置を前後（図１における
左右）に移動させることができるようになっている。す
なわち、クレビス３６は、側部３６ｂ，３６ｂが内側部
材３８，３８と当接することにより、ボルト軸を中心と
した回転が規制されている。これにより、ブラケット３
１に対するボルト３５の回転が規制されるため、蝶ナッ
ト３４を回転させることにより、蝶ナット３４とボルト
３５とが相対回転し、ボルト３５が前後に移動する。

【００２６】スプリング５０は、ベース部材２０におけ
る基底部材２１内に配設されており、受け部材４０は、
スプリング５０の上端部に取り付けられている。受け部
材４０は、円柱部材４１とこの円柱部材４１の上面に取
り付けられた円板部材４２とからなり、円柱部材４１を
スプリング５０の内側に位置させ、円板部材４２の下面
にスプリング５０上端を当接させるようにして取り付け
られている。そして、この受け部材４０の円板部材４２
上面は、ローラ３７に当接している。

【００２７】このように構成されたバランサ装置１３に
よれば、ＦＲＰアーム１４を揺動させると、図３に示す
ように、揺動部材３０が揺動し、ローラ３７によって受
け部材４０が下方へ押し込まれ、スプリング５０が圧縮
される。これによるスプリング５０の弾発力が、受け部
材４０を押し込めようとする力に抗し、ＦＲＰアーム１
４を起仰させようとする補助力となる。

【００２８】ここで、本発明のバランサ装置１３では、
蝶ナット３４を回してローラ３７を前後に移動させ、揺
動部材３０の揺動中心からこのローラ３７までの距離を
変えることにより、この補助力を変えることができるよ
うになっている。

【００２９】すなわち、スプリング５０のバネ定数を
ｋ、スプリング５０の圧縮量をｘとすると、スプリング
５０による弾発力ｆは、次式（１）で表される。

【００３０】

【数１】ｆ＝ｋｘ・・・（１）

【００３１】ここで、図４に示すように、鉛直線に対す
る揺動軸１４′の揺動角をθ、揺動軸１４′からローラ
３７までの距離（以下、ローラ距離という）をｔとする
と、傾斜角θにおけるスプリング５０の撓み量ｘは、次
式（２）のように表される。

【００３２】

【数２】 ｘ＝ｈ（１−ｃｏｓθ）＋ｔｓｉｎθ・・・（２）

【００３３】これら式（１）、（２）から、ローラ距離
ｔを大きくすることにより、スプリング５０の圧縮量ｘ
が大きくなって弾発力ｆが大きくなり、ローラ距離ｔを
小さくすることにより、圧縮量ｘが小さくなって弾発力
ｆが小さくなることがわかる。

【００３４】一方、受け部材４０を押し込む力Ｗ′は、
作業装置１５の重量をＷ、作業装置１５の回転半径を
Ｌ、揺動中心（枢結ピン３２の中心）とローラ３７が受
け部材４０に接する接点との間の距離（以下、接点半径
という）をｈ′、これらの間を結んだ線（図においては
破線で示している）と揺動軸１４′とのなす角をαとし
た場合、次式（３）が成り立つことから、式（４）のよ
うに表される。

【００３５】

【数３】 Ｗ・Ｌｓｉｎθ＝Ｗ′・ｈ′ｓｉｎ（θ＋α）・・・（３） Ｗ′＝Ｗ・Ｌｓｉｎθ／ｈ′ｓｉｎ（θ＋α）・・・（４）

【００３６】この式（４）から、ローラ距離ｔを大きく
した場合には、角度α、接点半径ｈ′は、ともに大きく
なる（図４参照）ことから、Ｗ′は小さくなり、ローラ
距離ｔを小さくした場合には、角度α、接点半径ｈ′
は、ともに小さくなることから、Ｗ′は大きくなること
がわかる。

【００３７】以上から、ローラ距離ｔを大きくすること
により、スプリング５０の弾発力ｆが大きくなるととも
に、押し込み力Ｗ′が小さくなって補助力が大きくなる
ことがわかる。逆に、ローラ距離ｔを小さくすることに
より、スプリング５０の弾発力ｆが小さくなるととも
に、押し込み力Ｗ′が大きくなって補助力が小さくなる
ことがわかる。

【００３８】なお、スプリング５０のバネ定数は、所定
作業装置１５の重量Ｗによる所定押し込み力Ｗ′とスプ
リング５０の弾発力ｆとが、所定揺動角θにおいて釣り
合うように設定される。

【００３９】以上のように、本発明のバランサ装置１３
によれば、作業用アーム１０において作業装置１５を交
換するなどして、補助力を変化させる必要が生じたとき
には、ローラ３７を前後に移動させてローラ距離ｔを変
化させ、補助力を変えることができる。この補助力の調
整は、蝶ナット３４の回転調整により無段階的に行うこ
とができるため、微調整も容易である。

【００４０】なお、このバランサ装置１３では、揺動角
θが大きくなるほどスプリング５０が圧縮され、ＦＲＰ
アーム１４が倒伏するほど弾発力ｆが大きくなって補助
力が増すため、作業中にＦＲＰアーム１４から手を離し
ても、押し込み力Ｗ′が補助力よりも大きくなってアー
ム１４が作業台４上に落下するといったことがなく安全
である。

【００４１】また、このバランサ装置１３では、スプリ
ング５０がベース部材２０内に配設されるため、スプリ
ング５０を配設するために揺動部が長くなるといったこ
とがない。

【００４２】なお、上記例では、スプリング５０をベー
ス部材２０の基底部上に取り付け、揺動部材３０を右側
（図３参照）に揺動させるようにして、ローラ３７を上
側から受け部材４０に押し当ててスプリング５０を圧縮
するように構成したが、スプリング５０をベース部材２
０の上端部に取り付け、揺動部材３０を左側に揺動させ
るようにして、ローラ３７を下側から受け部材４０に押
し当ててスプリング５０を圧縮するように構成してもよ
い。また、補助力付与手段は、スプリングに限定される
ものでなく、これには他に、例えばガススプリング等を
用いることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明のバランサ装置に
よれば、揺動部材に接触部材がスライド移動自在に取り
付けられ、この接触部材のスライド移動により、補助力
付与手段の押し込み時における接触部材の先端部および
補助力付与手段の接点と揺動部材の揺動中心との距離を
可変設定して補助力を変えることができ、簡単な構成で
補助力の調整を行うことができる。

【００４４】さらに、補助力付与手段の押し込み時にお
ける接触部材の先端部および補助力付与手段の接点と揺
動部材の揺動中心との距離が、ネジ部材のねじ込み量を
変えることにより変えられるようにすれば、この距離を
無段階的に調整することができ、且つその微調整も容易
となる。

【００４５】また、受け部材を介し、ローラ部材によっ
て補助力付与手段が押し込められるようにすれば、接触
部材および補助力付与手段の接点の移動がスムーズにな
り、確実に接触部材の先端部により補助力付与手段を押
し込ませることができる。

【００４６】なお、補助力付与手段の特性を、その押し
込み量が増加するのに対応して反力が大きくなるように
することにより、押し込み力が増加した場合でも、押し
込み量の増加により反力が大きくなるため、押し込み力
と反力とをバランスさせることができる。このため、起
伏アームの揺動量が大きくなった場合でも、押し込み力
が反力よりも大きくなって起伏アームが落下するといっ
たことがなく安全である。

【００４７】また、ベース部材を、基底部材と、この基
底部材から上方へ延び、揺動部材が揺動自在に取り付け
られる支持部材とから構成するとともに、補助力付与手
段の下端側を基底部材内に配設することにより、バラン
サ装置をコンパクトにすることができ、バランサ装置が
作業の邪魔にならずその使い勝手がよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバランサ装置の構成を示す側断面図で
ある。

【図２】本発明のバランサ装置の構成を示す背断面図で
ある。

【図３】図１のバランサ装置を、ローラを最右動させた
状態において、揺動させた状態を示す側断面図である。

【図４】図１のバランサ装置の作動を説明する概略図で
ある。

【図５】本発明のバランサ装置を有する作業用アーム１
０を備えた高所作業車の構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１３ バランサ装置 １４ 起伏アーム ２０ ベース部材 ３０ 揺動部材 ３５ ボルト（ネジ部材） ３７ ローラ（ローラ部材） ４０ 揺動部材 ５０ スプリング（補助力付与手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 起伏アームを揺動自在に支持するバラン
   サ装置であって、 ベース部材と、 前記ベース部材に揺動自在に取り付けられ、前記起伏ア
   ームが結合する揺動部材と、 前記揺動部材にスライド移動可能に取り付けられた接触
   部材と、 前記接触部材の先端部と前記ベース部材との間に設けら
   れ、前記揺動部材が揺動したときに前記接触部材の先端
   部によって押し込められて押し込みに対する反力を出す
   補助力付与手段とを有し、 この補助力付与手段による反力によって、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前記接触部材を介して前記揺
   動部材に付与するように構成されるとともに、 この補助力付与手段の押し込み時における前記接触部材
   の先端部および前記補助力付与手段の接点と前記揺動部
   材の揺動中心との距離を、前記接触部材のスライド移動
   により可変設定可能であることを特徴とするバランサ装
   置。
2. 【請求項２】 前記接触部材がネジ部材を有し、このネ
   ジ部材を螺合させて前記揺動部材に取り付けられ、 前記接触部材の先端部および前記補助力付与手段の接点
   と前記揺動部材の揺動中心との距離が、前記ネジ部材の
   ねじ込み量を変えることにより変えられることを特徴と
   する請求項１に記載のバランサ装置。
3. 【請求項３】 前記接触部材の先端部にローラ部材が回
   転自在に取り付けられるとともに前記補助力付与手段に
   受け部材が取り付けられ、 前記受け部材を介し、前記ローラ部材によって前記補助
   力付与手段が押し込められることを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載のバランサ装置。
4. 【請求項４】 前記補助力付与手段は、その押し込み量
   が増加するのに対応して反力が大きくなる特性を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３に記載のバラン
   サ装置。
5. 【請求項５】 前記ベース部材が、基底部材と、この基
   底部材から上方へ延び、前記揺動部材が揺動自在に取り
   付けられる支持部材とからなるとともに、 前記基底部材は、その内部に上方に開口した受容部を有
   し、 前記補助力付与手段は、その下端側を前記受容部に受容
   させて前記接触部材の先端部と前記受容部底面との間に
   設けられることを特徴とする請求項１から請求項４に記
   載のバランサ装置。