JPH10194691A - バランサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧ポンプ等の油圧供給源が停止された後も
バランスを維持するバランサ装置を提供する。 【解決手段】 ポンプ７２を駆動しリリーフバルブ７４
を調整する。このとき、シリンダチューブ４１のローラ
４３が台形リンク部材５１の段差５１ａに当接し下側ア
ーム部材５０を反時計方向へ回転させるため起伏アーム
３０が起仰される。その後、ソレノイドバルブ７５、７
６を閉に切り替えることにより、アキュムレータ７３に
蓄えられた油圧によって油圧シリンダ４０の作動圧を維
持し、ポンプ７２を停止可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業者が行う作業
を補助するために用いられる作業用アームに関する。

【０００２】

【従来の技術】配電線架設作業等には、走行自在な車体
上に、旋回、起伏、伸縮等が自在なブームが設けられた
高所作業車が用いられることが多い。このブームの先端
に配設された作業台が、活線状態（通電状態）の配電線
電柱あるいは配電線の近傍に配置され、作業台に搭乗し
ている作業者が、電線用ストリッパ、グラインダ、カッ
ター等の工具を用いて作業を行う。

【０００３】このような作業を安全にしかも効率良く行
うために、各種作業工具や作業器具等を着脱自在に保持
可能な作業用アームが用いられる。作業用アームには、
それに取り付けられた作業器具、工具等の重量とアーム
の自重とから作業用アームを倒伏させる方向へモーメン
トが生じるため、高所において作業者が作業用アームを
繰り出し先端部に取り付けられた工具等を位置決めする
作業は容易でない。そのため、作業用アームには、この
倒伏モーメントに抗する起仰モーメントを作用させて作
業用アームをバランスさせるバランサ装置が設けられる
のが一般的である。バランサ装置によって常にバランス
される作業用アームは、作業者が僅かな力で操作でき、
先端部に着脱自在に取り付けられた工具等の位置決めが
容易である。

【０００４】このようなバランサ装置が油圧シリンダを
有して構成された場合は、この油圧シリンダへ、作業用
アームとそれに取り付けられた作業器具等の重量に応じ
て調圧された油圧が油圧ポンプ等によって供給されるこ
とにより作業用アームを起仰させるモーメントが得られ
ている。この起仰モーメントは、作業用アームに作用す
る倒伏モーメントからの圧縮を受けるように配設された
油圧シリンダに生じる反力からなり、作業用アームのバ
ランスをとるものである。これにより、作業者は、作業
用アーム及びその先端部に取り付けられた作業器具等の
重量を意識せずに作業用アームを操作し作業器具等を所
望の位置へ配置することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、配電工事中
に、作業用アーム先端部に取り付けられた作業器具や工
具の位置を変えながら作業を進めたい場合は、その作業
が終了するまで作業用アームのバランスを維持する必要
がある。このため、従来のバランサ装置においては、常
に油圧シリンダに油圧を供給し続けるよう油圧ポンプを
常時駆動させておく必要があった。

【０００６】高所作業車においては、この油圧ポンプ
は、車体に搭載されたエンジンによって駆動されるよう
にデザインされている場合が多いが、このように常にエ
ンジン等の動力源を稼働させておくことは経済的に好ま
しくない。本発明は、このような問題に鑑みてなされた
ものであり、油圧ポンプ等の油圧供給源が停止された後
もバランスを維持す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】前記目的を達成するため
に、本発明のバランサ装置は、基台に対して起伏自在に
配設された起伏アームと、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とからなり、起伏アーム
は、作業用アームとして、先端部に作業器具等が取り付
け可能に構成される。

【０００８】バランサは、油圧シリンダと油圧供給手段
と油圧調節手段とアキュムレータと油圧開閉手段とから
なり、起伏アームの倒伏に応じて受ける圧縮に対して反
力を作用する方向に油圧シリンダが配設され、油圧供給
手段がこの油圧シリンダへ油圧調節手段を介して調圧さ
れた油圧を供給するように構成される。この調圧された
油圧を蓄えるアキュムレータが油圧回路的に油圧シリン
ダと油圧供給手段との間に配設され、アキュムレータと
油圧供給手段とを繋ぐ油路に油圧開閉手段が配設され
る。

【０００９】油圧開閉手段が開の状態において、調圧さ
れた油圧が油圧シリンダへ供給されるとき、油圧シリン
ダによって、アームの自重や作業器具等の荷重に対抗す
る起仰力が起伏アームに作用され、起伏アームのバラン
スが得られる。さらに、本発明のバランサ装置は、バラ
ンスが得られた後に油圧開閉手段が閉に切り替えられる
ことで、油圧シリンダからの起仰力が、アキュムレータ
に蓄えられた油圧によって維持される。このため、油圧
開閉手段が閉に切り替えられた後も起伏アームのバラン
ス状態は油圧供給手段の作動状態に依存せずに保持され
る。

【００１０】この場合、本発明のバランサ装置は、アキ
ュムレータと油圧シリンダとを繋ぐ油路に第二油圧開閉
手段を有して構成されるのが好ましい。バランス状態に
ある起伏アームは僅かな力が加えられただけでも動いて
しまう。このことが逆に作業性を損なうことにならない
よう、作業内容に応じてこの第二油圧開閉手段を閉に切
り替えることにより油圧シリンダをロックさせて起伏ア
ームを固定することも可能である。

【００１１】さらに、本発明のバランサ装置の起伏アー
ムは、基台に一端が各々所定間隔で枢支されて平行に延
びた一対のアーム部材と、これらアーム部材の他端の各
々が枢支される先端側部材とから平行リンク機構に構成
されるのが好ましい。この場合、一対のアーム部材の一
方は、油圧シリンダのピストンと一体に形成され、この
ピストンが嵌入された油圧シリンダのシリンダチューブ
を軸方向に移動自在に支持するように構成される。ま
た、他方のアーム部材は、シリンダチューブに当接して
シリンダチューブから押力を受けるように一方のアーム
部材の方向へ突き出した押圧部を有して形成される。

【００１２】この起伏アームによれば、油圧シリンダが
油圧供給手段によって作動されるとき、シリンダチュー
ブが一方のアーム部材に沿って軸方向へ移動しながら他
方のアーム部材の押圧部を押すため、両アーム部材が相
対的に平行移動し、その結果として起伏アームの起仰作
動が行われる。また、起伏アームの仰角に応じて両アー
ム部材の相対位置が変化するため、油圧開閉手段が閉の
状態においてアキュムレータに蓄えられた油圧によって
油圧シリンダが作動されているときもバランスはほぼ一
定に維持される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図を参照して説明する。図２には、本発明に
係わるバランサ装置を備えた高所作業車２０が示されて
いる。この高所作業車２０は、概略、車体部とブームと
作業台とから構成されるもので、車体部は、主に、駆動
車輪を有する自走可能な車体２１からなり、この車体２
１の前後左右に、伸長、接地することにより作業時に車
体２１を安定支持するジャッキ装置が設けられている。

【００１４】車体２１上には、内蔵モータ（図示せず）
により回動自在な旋回台２２が配設されている。この旋
回台２２の上部にブーム２３が枢支され、旋回台２２か
らブーム２３へ起伏シリンダが係着されている。この起
伏シリンダによりブーム２３は起伏作動が自在である。
また、ブーム２３は、複数のブーム部材が入子式に組ま
れたもので、ブーム内に配設された伸縮シリンダ（図示
せず）により伸縮作動が自在である。

【００１５】このブーム部材２３の先端には、作業台２
４が、レベリング機構により常に地面に対して底面が平
行に保たれるように、また水平方向へ首振り自在に配設
されている。このため、作業台２４に搭乗した作業者
は、旋回台２２及びブーム２３の各作動を行うことによ
り作業台２４を任意の高所位置へ移動し快適に作業が行
える。

【００１６】作業台２４には、本発明によるバランサ装
置が組み込まれた作業用アーム１０が格納自在に配設さ
れている。この作業用アーム１０は、図３に示されるよ
うに、昇降部材１１と水平アーム１２と起伏アーム３０
と揺動バランサ１４とＦＲＰアーム１５とから構成され
ている。尚、ＦＲＰアーム１５の先端部には作業に応じ
て種々の作業器具１６が着脱自在に取り付けられる。

【００１７】昇降部材１１は、上下方向に並んで配設さ
れた複数のローラ１１ａを有してなり、作業台２４の前
部内側に配設された取付ベース１７に設けられた昇降レ
ール１７ａに沿って昇降作動される。この昇降部材１１
の上端部に水平アーム１２が水平旋回自在に配設され、
この水平アーム１２の先端部に、基端側支持部材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。尚、この実施例においては、この基端側支持部材
３１までが、請求項に述べられた基台に対応するもので
ある。

【００１８】この基端側支持部材３１には、起伏アーム
３０が起伏自在に枢支されている。起伏アーム３０は、
図４に示すように、油圧シリンダ４０のロッドと一体に
形成された上側アーム部材４２と、台形状の下側アーム
部材５０とが、各々一端を基端側支持部材３１へ他端を
先端側支持部材３２へ枢支された平行リンク機構をなし
ている。このため、先端側支持部材３２は、起伏アーム
３０の起伏角度の如何に拘わらず常に基端側支持部材３
１に対して平行に保たれる。

【００１９】図４及び図５に示されるように、油圧シリ
ンダ４０のシリンダチューブ４１の基端側には一対のロ
ーラ４３が回転軸を水平方向へ向けて枢支されている。
下側アーム部材５０は、左右一対の台形リンク部材５１
からなり、各リンク部材５１は油圧シリンダ４０が係着
された上側アーム部材４２の外側に位置している。ま
た、各台形リンク部材５１には、基端側内方、上辺から
下辺へ渡って、平滑な段差５１ａが形成されている。
尚、この段差５１ａにはローラ４３が当接される。

【００２０】このように構成された起伏アーム３０に
は、図３に示されるように、先端側支持部材３２を介し
て、揺動バランサベース１４ａとＦＲＰアーム保持部材
１４ｂとからなる揺動バランサ１４が取り付けられてい
る。揺動バランサベース１４ａは先端側支持部材３２に
対して水平旋回自在であり、この揺動バランサベース１
４ａに対してＦＲＰアーム保持部材１４ｂは起伏作動が
自在である。揺動バランサ１４は、ＦＲＰアーム保持部
材１４ｂに着脱自在に取り付けられた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を起仰させるもので、内部に複数の圧縮スプリング
を有して構成されている。このように支持されたＦＲＰ
アーム１５の先端部には、作業の内容に応じて作業器具
１６が着脱自在に取り付けられる。尚、作業器具１６に
は、対象物の把持が可能なハンドや、レンチ、カッタ
ー、ストリッパ等の工具が含まれる。

【００２１】次に、図１を用いて、本発明によるバラン
サ装置の油圧回路を説明する。タンク７１と、油圧供給
手段としてのポンプ７２とが高所作業車２０の車体２１
上に搭載され、このポンプ７２から、起伏アーム３０に
配設された油圧シリンダ４０へ油路６１を介して油圧が
供給される。また、油路６１から分岐して、ポンプ７２
からの作動油をタンク７１へ還流させる油路６３には、
供給油圧を調圧する油圧調節手段としてのリリーフバル
ブ７４が配設される。

【００２２】さらに、作業台２４上に載置された作業用
アーム１０の取付ベース１７内にアキュムレータ７３が
配設される。このアキュムレータ７３は、油圧シリンダ
４０へポンプ７２から油路６１を介して供給される油圧
を蓄えるもので、油路６２によって油路６１に繋がれて
いる。油圧開閉手段として、この油路６１における、ポ
ンプ７２と油路６２への分岐点との間にソレノイドバル
ブ７５が、また、油路６３における、油路６１との分岐
点とリリーフバルブ７４との間にソレノイドバルブ７６
が配設され、さらに、第二開閉手段として、油路６１に
おける、油路６２への分岐点と油圧シリンダ４０との間
にソレノイドバルブ７７が配設される。

【００２３】このバランサ装置を有した作業用アーム１
０を用いる作業の際は、ブーム２３の起仰、伸長作動を
行い作業台２４を所望の位置に移動させた後、作業台２
４内に折り畳まれて格納されている作業用アーム１０を
繰り出す。まず、昇降部材１１を上昇作動させた後、水
平アーム１２を水平旋回させて作業用アーム１０の方向
を定める。その後、起伏アーム３０の起仰作動を行う。

【００２４】起伏アーム３０を起仰させる際は（図１参
照）、まず、ポンプ７２を高所作業車２０のエンジンに
よって駆動し、リリーフバルブ７４を調整する。これに
よって起伏アーム３０が起仰されるが、これは、シリン
ダチューブ４１のローラ４３が、台形リンク部材５１の
段差５１ａに当接し、油圧シリンダ４０の油室に供給さ
れた油圧に応じて生じる押力によって下側アーム部材５
０を反時計方向へ回転させるためである。

【００２５】このバランサ装置においては、このように
起伏アーム３０が起仰され所望の角度にバランスされた
後、ソレノイドバルブ７５、７６を閉に切り替えること
によって油圧シリンダ４０をポンプ７２から切り離すこ
とができる。ソレノイドバルブ７５、７６が閉の状態に
おいて、油圧シリンダ４０は、ポンプ７２の作動状態に
拘わらずに、アキュムレータ７３に蓄えられた油圧によ
って作動圧が維持されるため、ポンプ７２が停止された
としても起伏アーム３０のバランスには何ら影響がな
い。一度バランスをとった後にポンプ７２の駆動を停止
してしまえば、燃料の節約になり経済的である。

【００２６】このようにバランスが保たれるため、作業
用アーム１０の姿勢を再調整したいときには、作業者は
僅かな力で起伏アーム３０を起伏させることができる。
さらに、このバランサ装置においては、起伏アーム３０
が平行リンク機構であるため、起伏アーム３０がかなり
大きく起伏作動されてもそのバランスはほぼ一定に維持
される。これは、起伏アーム３０が起伏作動されると
き、上側アーム部材４２と下側アーム部材５０とがアー
ム部材の軸方向へ相対的な位置ずれを起こすためであ
り、起伏アーム３０の仰角の変化に応じて両アーム部材
４２、５０間の距離等も変化するためである。

【００２７】起伏アーム３０の先端部には、起伏アーム
３０の自重や、先端部に取り付けられたＦＲＰアーム１
５と作業器具１６との荷重等からの合成力Ｆが作用す
る。図６に示されるように、起伏アーム３０が水平な場
合は、この合成力Ｆと、上側及び下側アーム部材４２、
５０を枢支する基端側枢支ピン３３、３５と先端側枢支
ピン３４、３６との間の水平距離Ｌとの積である倒伏モ
ーメント（時計方向のモーメント）ＦＬが、油圧シリン
ダ４０による押力ｆと、上側アーム部材４２（すなわ
ち、基端側枢支ピン３３と先端側枢支ピン３４とを結ぶ
線分）と下側アーム部材５０（すなわち、基端側枢支ピ
ン３５と先端側枢支ピン３６とを結ぶ線分）との距離ｄ
との積である起仰モーメント（反時計方向のモーメン
ト）ｆｄによってバランスされている。従って、次式
（１）の関係が成り立つ。

【００２８】ＦＬ ＝ ｆｄ ・・・（１）

【００２９】図７に示されるように、起伏アーム３０が
起仰された場合は、基端側枢支ピン３３、３５と先端側
枢支ピン３４、３６との間の水平距離Ｌ’は、仰角をθ
で表せば、Ｌｃｏｓθと小さくなるが、このとき、同様
に上側アーム部材４２（すなわち、基端側枢支ピン３３
と先端側枢支ピン３４とを結ぶ線分）と下側アーム部材
５０（すなわち、基端側枢支ピン３５と先端側枢支ピン
３６とを結ぶ線分）との距離ｄ’も、ｄｃｏｓθと小さ
くなっている。従って、次式が成り立つ。

【００３０】ＦＬ’ ＝ ｆｄ’ ・・・（２） Ｌ’ ＝ Ｌｃｏｓθ ・・・（３） ｄ’ ＝ ｄｃｏｓθ ・・・（４）

【００３１】従って、このときの起伏アーム３０のバラ
ンスは次式（５）によって表される。

【００３２】 ＦＬｃｏｓθ ＝ ｆｄｃｏｓθ ・・・（５）

【００３３】これは、常に（１）式の関係が保たれ、起
伏アーム３０のバランスが維持されることを意味するも
のである。従って、起伏アーム３０の起伏作動は滑らか
であり、作業者は、僅かな力で起伏アーム３０を上下さ
せて容易に作業器具１６を新たな位置へ移動することが
できる。また、作業器具１６の位置決め後に、ソレノイ
ドバルブ７７を閉に切り替えることにより、油圧シリン
ダ４０をアキュムレータ７３から切り離してロックさ
せ、起伏アーム３０を固定することもできる。

【００３４】尚、上記実施の形態においては、本発明の
バランサ装置は、高所作業車の作業台に取り付けられた
作業用アームに用いられたが、高所作業に限られずに種
々の作業を補助する作業用アームに適用が可能である。
また、起伏アームを平行リンク機構によって構成しこれ
を起仰させるためにシリンダチューブにローラが配設さ
れたが、ローラを介さずにスライダ等によって滑らせる
ように構成することも可能である。本発明はこれらに限
られるものではなく、本発明の特許請求の範囲内におい
てさらなる改善、改良、変更等が行え得ることは明らか
である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバランサ
装置は、油圧シリンダへ供給される油圧を蓄えるアキュ
ムレータを有して構成されているため、油圧開閉手段に
よって、油圧シリンダへ油圧を供給する油圧供給手段が
切り離された後も、アキュムレータに蓄えられた油圧に
よって起伏アームのバランスを保つことができる。従っ
て、ポンプ等の油圧供給手段をエンジン等によって常時
駆動し続ける必要がなくエネルギーが節約でき経済的で
ある。

【００３６】さらに、バランサ装置がアキュムレータと
油圧シリンダとを繋ぐ油路に第二油圧開閉手段を有して
構成された場合は、この第二油圧開閉手段を閉に切り替
えることによって油圧シリンダをロックさせて起伏アー
ムを固定することができる。他の方法によって起伏アー
ムに固定手段を施す場合に比べ、この方法は構成が単純
であるため、低いコストで製作できるばかりでなく操作
も容易である。

【００３７】さらに、起伏アームが平行リンク機構によ
り構成された場合には、起伏アームの仰角の如何に拘わ
らず、起伏アームの自重及び先端部に取り付けられた作
業器具等の荷重から生じる倒伏モーメントは、油圧シリ
ンダによる起仰モーメントによって常にバランスされる
ため、油圧開閉手段が閉の状態においてアキュムレータ
に蓄えられた油圧によって油圧シリンダが保持されてい
る間もバランスはほぼ一定に維持される。従って、起伏
アームの起伏作動は滑らかであり、作業者は僅かな力で
容易に起伏アームを上下できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバランサ装置の起伏アームと油圧回路
とを表す構成図である。

【図２】上記バランサ装置が内蔵された作業用アームが
配設された高所作業車の側面図である。

【図３】上記作業用アームの側面図である。

【図４】本発明のバランサ装置の起伏アームの側面図で
ある。

【図５】上記起伏アームの上面図である。

【図６】水平な起伏アームに作用するモーメントを表す
説明図である。

【図７】起仰した起伏アームに作用するモーメントを表
す説明図である。

【符号の説明】

２０ 高所作業車 ２４ 作業台 ３０ 起伏アーム ４０ 油圧シリンダ ４２ 上側アーム部材 ４３ ローラ ５０ 下側アーム部材 ７２ ポンプ ７３ アキュムレータ ７５、７６、７７ ソレノイドバルブ

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

Claims (3)

【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、 先端部に作業器具等が取り付け可能な、基台に対して起
   伏自在に配設された起伏アームと、 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
   サとからなり、 このバランサが、 前記起伏アームの倒伏に応じて受ける圧縮に対して反力
   を作用する方向に配設された油圧シリンダと、 この油圧シリンダへ油圧を供給する油圧供給手段と、 この油圧を調節する油圧調節手段と、 油圧回路的に前記油圧シリンダと前記油圧供給手段との
   間に配設されて、前記油圧を蓄えるアキュムレータと、 このアキュムレータと前記油圧供給手段とを繋ぐ油路を
   開閉する油圧開閉手段とを有することを特徴とするバラ
   ンサ装置。
2. 【請求項２】 前記アキュムレータと前記油圧シリンダ
   とを繋ぐ油路を開閉する第二油圧開閉手段を有すること
   を特徴とする請求項１記載のバランサ装置。
3. 【請求項３】 前記起伏アームが、前記基台と、前記基
   台に一端が各々所定間隔で枢支されて平行に延びた一対
   のアーム部材と、これらアーム部材の他端の各々が枢支
   された先端側部材とから平行リンク機構をなし、 前記一対のアーム部材の一方は、前記油圧シリンダのピ
   ストンと一体に形成され、このピストンが嵌入された前
   記油圧シリンダのシリンダチューブを軸方向に移動自在
   に支持し、 前記他方のアーム部材は、前記シリンダチューブに当接
   して前記シリンダチューブから押力を受けるように前記
   一方のアーム部材の方向へ突き出して形成された押圧部
   を有することを特徴とする請求項１あるいは２記載のバ
   ランサ装置。