JPH0570100A - 負荷平衡装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 負荷平衡装置を平衡状態で操作中に負荷の重
量や昇降装置の操作速度に関係無く、いつも安定した状
態で負荷を着座させることができ、荷の着地位置のずれ
も無くし、吊られた負荷に衝撃による損傷・傷等を与え
ずに停止させるような負荷平衡装置を提供する。 【構成】 負荷平衡装置は負荷の重量及び昇降装置の速
度に関係無く、荷重検出器１４の検出信号と荷重の位置
検出器１８の位置信号を演算して吊られた負荷の着座を
正確に判断し、吊られた荷を置きたい場所に正確に着座
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻き上げ式あるいは平
行四辺形リンク式などの電動機等のアクチュエータを用
いて負荷を昇降し、アクチュエータを駆動する駆動回路
と負荷の重量を検出する荷重検出器と、負荷の重量を記
憶する重量記憶部を持ち、記憶された重量と検出された
重量の偏差を指令として作業者が負荷を扱うことで負荷
を昇降できるようにした負荷平衡装置の負荷の着座検出
の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の負荷平衡装置においての負荷の
着座検出方法は無く、負荷重量の急変及び加わった衝撃
を検出することで、負荷の平衡状態を解除し昇降機構を
停止させる方法がとられていた。例えば、特開昭６３−
２３５２９９（平衡荷役装置）及び特開平１−３０３２
９５（平衡荷役装置の安全回路）がある。

【０００３】特開昭６３−２３５２９９（平衡荷役装
置）においては、負荷への衝撃及び負荷重量の急変を検
出して昇降を停止させる。この方法は負荷の重量を荷重
センサにて検出し、この荷重センサの検出値を微分し加
わった力の変化率を求め、作業者が人為的に加え得る力
の変化率の大きさが、衝撃等の場合と比較して非常に小
さい点を利用して、負荷に加えられた力が人為的な力か
衝撃・負荷重量の急変かを判断し装置を停止させてい
る。

【０００４】また、特開平１−３０３２９５（平衡荷役
装置の安全回路）ては負荷の重量を検出する荷重センサ
の出力を微分し、この微分信号と昇降装置の速度検出信
号を用い、荷重微分信号の絶対値がしきい値より大き
く、かつ速度信号の絶対値がしきい値より大きい時に平
衡運転を中止し、また、荷重微分信号のしきい値を記憶
荷重に比例して大きくすることで、負荷急変時には平衡
運転を中止し、負荷の重量が大きくなると荷重微分信号
のしきい値を大きくして負荷の重量が重くなっても負荷
急変を判断できるようになっている。

【０００５】また、負荷平衡装置ではないがモータを用
いて吊り荷の昇降を行なう自動クレーン・ホイスト等に
おいては、特開昭５３−１４２７５０（クレーン等の吊
り荷着地検出方法）があり、昇降装置を駆動するモータ
の入力電力を検出し、この検出信号の変化をあらかじめ
設定された標準値と比較して吊り荷の着地時の荷重変動
として検出し停止させる方法がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の負荷平衡装置に
おいては、昇降手段により昇降される負荷の着座を検出
する方法が負荷重量の急変または衝撃として検出する以
外に無く、負荷の着座を負荷重量の急変または衝撃とし
て検出し停止させる方法では、負荷に対してもかなりの
衝撃を与えることとなり衝撃に弱い荷では荷の破壊にも
つながり、また、製品の表面に傷をつける事にもなり望
ましい方法ではない。

【０００７】さらに負荷を平衡状態でゆっくりと扱って
いる場合は、負荷を着座させても荷重センサからの検出
信号は急変せず徐々にしか変化せず、負荷の着座を作業
者による操作力として検出してしまう為、平衡装置は一
旦着座した後再び平衡動作を実施する為、着座地点より
少し浮いたような状態となってしまい平衡状態を解除し
なければ着座できないこととなり作業者が荷を置きたい
位置に正確に着座させる事が難しくなり、また一旦平衡
動作を切る必要がある。

【０００８】そこで、この徐々にしか変化しない信号を
従来の方法で検出しようとすると負荷の急変では検出で
きず、荷重微分信号の絶対値のしきい値を小さくする以
外にはなく、このしきい値を小さくして負荷の着座を検
出しようとすると、作業者による平衡操作の場合にも検
出してしまう事となり実際には負荷の着座は検出できな
いこととなる。

【０００９】また、駆動モータの入力電力の変化を検出
する方法においても負荷の重量が軽い場合や昇降機構の
効率が悪い場合等は検出される入力電力の変化は小さく
着座として検出することはほとんど無理である。

【００１０】以上のように従来の負荷平衡装置において
は負荷を平衡状態で操作中には、負荷の重量や作業者に
よる操作速度に関係無く、いつも安定した状態で負荷を
着座させる事ができない。

【００１１】本発明はかかる問題点を解決する為になさ
れたもので、負荷平衡装置を平衡状態で操作中に負荷の
重量や昇降装置の操作速度に関係無く、いつも安定した
状態で負荷を着座させることができ、荷の着地位置のず
れも無くし、吊られた負荷に衝撃による損傷・傷等を与
えずに停止させるような負荷平衡装置を提供しようとす
るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による負荷平衡装
置は、負荷を昇降する負荷昇降機構と、この昇降機構を
駆動する駆動機構の駆動部と、負荷の重量を検出する荷
重検出器と、検出された負荷の重量を記憶する重量の記
憶部と、昇降機構の位置を検出する位置検出器と、作業
者が昇降機構の速度を指令する操作レバーに接続された
速度指令器と、記憶重量と負荷の検出重量の偏差を演算
する偏差演算部と、速度指令器からの信号と前記偏差演
算部からの出力信号により昇降機構の位置を演算する演
算分を持ち、負荷の重量と昇降機構の位置の変化カーブ
を演算する着座演算部により負荷の着座を検出して昇降
機構の動作を停止させるような制御をする。

【００１３】

【作用】昇降機構は作業者による操作レバーの操作量の
変化に対応して動作する昇降モードと、負荷の重量を記
憶して記憶された負荷の重量を目標として、荷重検出器
からの荷重検出信号と目標重量の偏差で動作する平衡モ
ードの２つのモードで動作する。

【００１４】操作レバーの操作量の変化に対応して動作
する昇降モードにおいては、速度指令器からの速度指令
信号を演算部にて演算することで昇降駆動信号を出力
し、その昇降駆動信号に従って昇降機構は昇降動作を行
なう。

【００１５】また、平衡モードにおいては昇降機構に吊
られた負荷の重量は荷重検出器にて検出され、重量の記
憶部に記憶される。記憶された記憶重量と吊られた負荷
の検出重量は偏差演算部にて偏差が演算され、演算され
た偏差信号を昇降駆動部の入力として昇降機構は負荷を
昇降する。この時、負荷に加えられた作業者の力は偏差
演算部から出力される演算信号そのものであり、負荷は
その加えられた力に相当する速度で昇降動作をすること
となる。

【００１６】この平衡モードでの動作時に昇降機構の位
置を検出する位置検出器からの位置信号と、負荷検出器
からの荷重検出信号を入力とする着座演算部では、昇降
機構の位置と負荷の荷重の２つの入力信号を常時監視し
変化特性を演算、昇降機構に吊られた負荷が着座した時
にのみ現われ、作業者による操作では現われない、着座
時特有のある一定のパターンとなったことを検出するこ
とで、負荷の着座を判断し平衡モードでの動作を中断、
昇降モードに移行する。

【００１７】以上のようにすることで負荷平衡装置は負
荷の重量及び昇降装置の速度に関係無く、吊られた負荷
の着座を正確に判断でき、吊られた荷を置きたい場所に
正確に着座させることが可能となり非常に扱いやすい負
荷平衡装置となる。

【００１８】

【実施例】本発明を図１乃至図４に示す第１の実施例を
用いて説明する。

【００１９】平行リンク式の昇降機構１は昇降駆動用の
モータ２と歯車機構３により昇降駆動され、昇降機構１
の先端には負荷４を吊る吊り具５が設けられ、負荷４が
吊られている。さらに昇降機構１の昇降速度を指令する
速度指令器６の操作レバー７が設けられており、位置指
令器６からの位置指令信号Ｓは判断部８に入力されると
共に、Ｖ／ｆ変換部９によりデジタル変換され位置演算
部１０のモード選択部１１を経て目標カウンタ１２に入
力され昇降機構１に対する目標位置として演算部１３に
入力される。

【００２０】負荷４を吊る吊り具５は負荷４の重量Ｗを
検出する荷重検出器１４に取付けられており、荷重検出
器１４からの荷重信号ＷＡはＡ／Ｄ変換部１５でデジタ
ル変換され荷重信号ＷＢとして荷重演算部１６と偏差検
出部１７に入力されると共に位置演算部１０の演算部１
３にも入力される。

【００２１】前記、昇降駆動用のモータ２には昇降機構
１の位置を検出する為に位置検出器１８が設けられ、位
置検出信号Ｘは位置演算部１０の現在カウンタ１９に入
力され昇降機構１の現在位置ＸＡとして演算部１３に入
力される。

【００２２】また、前記荷重検出器１４にて検出された
負荷４の重量Ｗは荷重信号ＷＢとして判断部８の指令に
基づき重量記憶部１６に記憶される。判断部８には位置
指令器６からの位置指令Ｓと演算部１０からの位置変化
信号ＳＨが入力されている。ここで、判断部８よりの信
号により、重量記憶部１６の内容が消去されている場合
は負荷重量Ｗの記憶はされていない為、位置演算部６か
らの位置指令信号ＳＡが優先的に位置演算部１０に入力
され、昇降機構１を駆動する駆動モータ２の駆動装置２
０にＤ／Ａ変換部２１にてアナログ変換され昇降指令Ｘ
Ｏとして出力され、昇降機構１は操作レバー７の動きに
合わせて昇降を行なう位置モードの動作を行なう。

【００２３】また、重量記憶部１６に負荷重量Ｗの記憶
がされている時は、重量記憶部１６に記憶されている記
憶重量ＷＫと、荷重検出手段１４からの負荷荷重信号Ｗ
Ｆとの偏差が偏差検出部１７にてとられ、この偏差信号
ＷＲを指令として位置演算部１０は昇降機構１に昇降指
令ＸＯを出力する負荷平衡モードにて動作する。次に、
本発明による平衡負荷装置の動作について説明する。

【００２４】負荷重量Ｗが重量記憶部１６に記憶される
までは、位置モードとして動作し、位置モードにおいて
は、モード選択部１１が位置モード側に選択され、作業
者が操作レバー７を操作することにより位置指令器６か
らの位置指令信号ＳはＶ／ｆ変換部９によりデジタル変
換され位置演算部１０の目標カウンタ１２に入力され
る。これにともなって目標カウンタ１２の値は操作レバ
ー７の操作量にともなって連続的に変化する。

【００２５】この時、位置演算部１０の現在カウンタ１
９では位置検出器１５からの信号Ｘをカウントし昇降機
構１の現在位置を演算部１３に与え、演算部１３では現
在カウンタ１９の値と前記目標カウンタ１２の値を常時
比較することで昇降機構１の目標位置と現在位置の偏差
が得られ、この偏差をＤ／Ａ変換部２１でアナログ変換
し、駆動モータ２の駆動装置２０に対して昇降指令信号
ＸＯとして出力する。この昇降指令信号ＸＯは、昇降機
構１を昇降駆動する駆動モータ２の駆動装置２０に駆動
信号として入力され、駆動モータ２の回転により昇降機
構１が昇降駆動され、吊り具５に吊られた負荷４は操作
レバー７の操作量にしたがって昇降動作を実施する。

【００２６】この時、荷重検出器１４からの荷重検出信
号ＷＡをＡ／Ｄ変換した荷重検出値ＷＢは、重量記憶部
１６と偏差検出部１７及び演算部１３に入力される。そ
こで位置指令器６からの位置指令信号Ｓと演算部１３か
らの位置の変化信号ＳＨが判断部８に入力され、位置指
令信号Ｓと位置の変化信号ＳＨが共に微小になったこと
を判断部８にて判断し、この判断指令Ｈに基づき、荷重
検出器１４からの荷重検出信号ＷＡが記憶重量ＷＫとし
て重量記憶部１６に記憶される。

【００２７】ここで、判断部８では、まず位置指令器６
からの位置指令信号Ｓの変化が微小領域ＳＡＯになった
ことを判断した後、演算部１３からの位置の変化信号Ｓ
Ｈの変化が微小領域ＳＨＯになったことを判断し、重量
記憶部１６に対し判断指令Ｈが出力され重量記憶部１６
は現在の重量を記憶する。

【００２８】重量記憶部１６が負荷重量Ｗを記憶する
と、動作モードは位置モードから負荷平衡モードに移行
し、モード選択部１１は負荷平衡モード側に切替わり、
重量記憶部１６に記憶された記憶重量ＷＫを目標とし
て、荷重検出器１４からの負荷重量ＷＦと記憶された記
憶重量ＷＫの偏差を偏差検出部１７にて取られ、昇降機
構１に対する位置指令ＸＯを演算するために偏差信号Ｗ
Ｒが位置演算部１０に入力される。

【００２９】位置演算部１０に入力された偏差信号ＷＲ
は負荷重量ＷＦと記憶重量ＷＫの差であり、これは作業
者が負荷４に対して加えた力Ｆそのものである。位置演
算部１０では偏差信号ＷＲの信号の大きさに従って、目
標カウンタ１２の値を 負荷重量 ＷＦ＞記憶重量 ＷＫ …… 減少（下降指
令） 負荷重量 ＷＦ＜記憶重量 ＷＫ …… 増加（上昇指
令） となるように連続的に変化させることで昇降機構１の目
標位置を連続的に変化させる。この結果、位置モードと
同様に昇降機構１の昇降駆動部２０に対して昇降指令信
号ＸＯが連続的に出力される。

【００３０】このように制御される為、吊り具５に吊ら
れた負荷４に対して作業者が上昇または下降方向に力Ｆ
を加えると、荷重検出器１４からの荷重検出信号ＷＡが
増加または減少し、記憶重量ＷＫと負荷重量ＷＦとの間
に作業者が加えた力Ｆに相当する偏差が生じ、位置演算
部１０では偏差の大きさに従って目標位置を連続的に変
化させ昇降機構１の昇降駆動部２０に対して昇降指令信
号ＸＯが出力され、昇降機構１は作業者が力Ｆを加えた
方向に移動するようになる。この移動する位置の変化の
速さは作業者が加えた力Ｆを基本にし、 （記憶重量 ＷＫ）−（負荷重量 ＷＦ）＝（作業者が
加えた力 Ｆ）

【００３１】この作業者が加えた力Ｆに演算部１３で位
置の変化に相当する演算を実施し、一定のゲイン定数を
掛ける事で昇降機構１の位置の移動の速さは作業者が加
えた力Ｆの大きさに比例するような動きとなり、作業者
は吊られた負荷４の重量Ｗにあまり関係なく小さな力Ｆ
で負荷４を昇降させることができるようになる。

【００３２】この負荷平衡モードで動作させている時、
位置演算部１０では昇降機構１の現在位置を与える現在
カウンタ１９の値と、昇降機構１に吊られている負荷４
の重量Ｗを検出した荷重検出信号ＷＢを常時比較してい
る。

【００３３】この時、昇降機構１が下降動作を実施し吊
られている負荷４が着地しようとすると、位置演算部１
０の現在カウンタ１９の値ＸＡは下降方向に減少しはじ
め、吊られた負荷４の重量を検出している荷重検出器か
らの荷重信号ＷＢは負荷４が着地しはじめることから減
少しはじめる。この負荷４が着地しはじめる時の現在位
置と荷重の変化特性は実験により一定の特性を示すこと
が分っているため、演算部１３では昇降機構１の位置を
あらわす現在カウンタ１９の値ＸＡと吊られた負荷４の
重量をあらわす荷重検出器からの荷重信号ＷＢを常時監
視し、前記着地時の特性を示すカーブがあらわれた時に
は昇降機構１に吊られている負荷４が着地したと判断し
て動作モードを負荷平衡モードから位置モードに切換え
ることで昇降機構１は着地したところで停止する。

【００３４】また、この着地時の特性を示すカーブは負
荷４の重量や昇降機構１の昇降速度に関係無くいつも一
定の特性を示すことも実験により分っており、負荷４の
重量や昇降機構１の昇降速度に関係無く、安定した着地
が実現できる。

【００３５】以上のように着地を検知することで、昇降
機構１が平衡モード動作中に吊られた負荷４を着地させ
る場合一旦位置モードに切換える必要が無くなり、負荷
４を定められた位置に正確に着座させることが可能とな
る。

【００３６】以上の様に本実施例によれば、昇降機構は
負荷平衡モードでの動作中に吊られた荷をバウンドさせ
ることもなく正確に着座させることができので荷の着座
の都度、モードを負荷平衡モードから位置モードに切換
えることもなく、非常に作業性が良い負荷平衡装置を提
供することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を実施する
ことで、負荷平衡装置は負荷平衡モードでの動作中に吊
られた荷をバウンドさせることもなく正確に着座させる
ことができ、荷の着座の都度モードを負荷平衡モードか
ら位置モードに切換えることもない。また、負荷の重量
や昇降装置の速度に関係無く、いつも安定した状態で負
荷を着座させることができるため、荷の着地位置のずれ
も無く、吊られた負荷に衝撃等による損傷・傷等を与え
ずに停止させる非常に作業性が良い負荷平衡装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の機構構成図、

【図２】その制御ブロック図、

【図３】本発明の負荷平衡モードへの移行時の動作説明
図、

【図４】本発明の着座検出時における昇降機構の位置と
荷重検出器の検出荷重の特性の相関図。

【符号の説明】

１…昇降機構、 ２…昇降駆動用モータ、 ４
…負荷、６…位置指令器、 ７…操作レバー、
８…判断部、９…Ｖ／ｆ変換器、 １０…位置
演算部、 １１…モード選択部、１２…目標カウン
タ、 １３…演算部、 １４…荷重検出器、１
５…Ａ／Ｄ変換器、 １６…重量記憶部、１７…偏差検
出部、１８…位置検出部、 １９…現在カウンタ、
２０…昇降駆動部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷を昇降する機構と、この荷の昇降機構
   を駆動する駆動手段と、昇降機構の位置を検出する手段
   と、昇降機構の位置制御手段からなる駆動手段と、荷の
   重量を検出する為に荷の近傍に取付けた荷重検出手段
   と、荷の昇降機構の位置を演算する位置演算手段を持っ
   た負荷平衡装置において、検出された荷の重量と昇降機
   構の位置を演算して、荷の着座を検出し制御することを
   特徴とする負荷平衡装置の制御方法。