JPH0687600A - 負荷平衡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 負荷重量を記憶しこの記憶重量を目標として
動作する平衡モードでの動作を可能とさせる操作機構を
含んだ扱い易い負荷平衡装置を提供する。 【構成】 作業者の操作による指令器からの信号がある
一定範囲内になった時の負荷荷重（Ｗ）を荷重検出器１
０で検出し、目標重量として重量記憶部に記憶すると以
降の動作は平衡モードとなり、作業者が負荷に力Ｆを加
えると前記荷重検出器１０で荷重（Ｗ＋Ｆ）が検出さ
れ、演算部で荷重（Ｗ＋Ｆ）と重量（Ｗ）との差が演算
され作業者が加えた力Ｆを求める。この求めた値を駆動
指令とすることで昇降機構１は操作力Ｆに対応した速度
で昇降動作を行う。この時、負荷を吊っている吊り具７
と操作リング９を作業者が持って力（Ｆ１）を加える
と、荷重検出器１０には（Ｗ＋Ｆ１）の荷重が検出され
るため、昇降機構１は作業者が加えた力（Ｆ１）を昇降
機構１に対する昇降指令として動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻上げ式或いは平行四
辺形リンク式などの負荷平衡装置に関し、特に平衡状態
での操作の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の負荷平衡装置の操作方法として
は、例えば、特開昭５０−８５０６０（平衡運搬機の操
作装置）や実開昭４８−４８３５６（無重力型アームク
レーンの操作制御部）等があり、一般的に使用されてい
る操作方法としては図７乃至図９を用いて説明する。

【０００３】まず、特開昭５０−８５０６０（平衡運搬
機の操作装置）の操作方法は次の通りである。電動機・
空気圧・油圧等からなる駆動源により吊上げた荷物に、
荷物の重量に応じた駆動力（吊上力）を与える平衡運搬
機において、通常吊下げられるべき荷物の外周より若干
外側を取囲むように取付具を設け、この取付具の一部に
荷物の上昇・下降、および速度を制御する操作部を取付
けたことを特徴とした平衡運搬機の操作装置である。さ
らに前記操作装置の取付具を荷物支持部に対して旋回自
由に取付けるようにしたものである。

【０００４】また、実開昭４８−４８３５６（無重力型
アームクレーン操作制御部）の操作方法は次の通りであ
る。リンクアームで平行四辺形リンク機構を形成し、そ
の一方のアーム延長端に荷重の吊下把持部を設けると共
に、もう一方のリンク部を電動機の駆動源に連動したア
ームクレーンにおいて、内部にポテンショメータ製の制
御機器を有する筐体の上側を前記延長アームの下端部に
旋回自在に取付ると共に下側にフックやグリップ等の荷
重の吊下把持部を設け、ポテンショメーターと電動機と
を上記旋回自在部に設けたスリップリングを介して電気
的に連結し、前記筐体の側面からポテンショメーターの
操作扞をその把手が筐体の側面と平行になるように設け
た無重力型アームクレーンの操作制御部である。

【０００５】更に、一般的なこの種の負荷昇降装置の操
作方法について図７を用いて従来例の説明を行う。電動
機と駆動源とした昇降装置においては、平行リンクから
なる昇降機構１の先端に設けた操作箱１１に、操作レバ
ー１３と連動して動作するポテンショメーターからなる
速度指令器を設け、その操作レバー１３を操作すること
で昇降機構の制御部に昇降指令を与え、操作レバー１３
の操作に従って昇降機構１を昇降させ荷物の昇降を行う
ようになっている。

【０００６】更に、図８・図９に示すように空気圧・油
圧等を駆動源とするような昇降装置では、昇降機構１の
先端に制御箱３４を設け、その制御箱内に流量を制御す
る制御バルブ３５を設置する。そして、制御箱の下面ま
たは側面に昇降機構１の操作レバー３６を操作箱を囲む
ように設け、操作レバー３６の操作側と反対側を支点３
７として支持固定し、操作レバー３６の操作側と支点３
７の中間付近に前記制御バルブ３５を連結し制御バルブ
３５の出力側に昇降させるシリンダ３８を設けること
で、操作レバー３６を上下に操作すると制御バルブ３５
のスプール３９が同期して動作し、操作レバー３６の操
作量が小さい時は制御バルブ３５の移動量が小さく流量
が少なくなるためシリンダ３８は低速で動作し昇降機構
１は低速となる。また、操作レバー３６の操作量が大き
い時は流量が多くなることで前記シリンダ３８により駆
動される昇降機構１は高速で動作するように構成され
る。

【０００７】以上のように、従来の昇降装置の操作方法
は操作レバー方式や、操作シリンダ操作レバーを取付け
た方式等と多くあるが、全て操作レバーを用いて昇降さ
せる方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、昇降機構の操作レバーは吊った負荷を単に昇降させ
るためだけに用いており、吊った負荷の重量を記憶し、
その後、負荷重量を目標として動作するような平衡モー
ド状態で使用するものではない。

【０００９】そのため、負荷重量を記憶しこれを目標と
して動作する平衡モード状態で動作する負荷平衡装置で
は、吊った負荷に力を加えてその力に比例して昇降させ
る場合は良い。しかし、負荷が非常に汚れている或いは
熱い場合等では作業者が直接負荷に力を加えて昇降させ
ることはできず、操作レバーを使用することとなり平衡
モード状態で微妙な操作がしたい場合でも操作レバーを
操作せざるを得ない。このように負荷が非常に汚れてい
る或いは熱い場合等では、平衡モード状態で動作させる
ことは現実には不可能となり全て操作レバーで操作する
こととなる。

【００１０】本発明はかかる問題点を解決する為になさ
れたもので、昇降機構に吊られた負荷が非常に汚れてい
る或いは熱い場合でも、負荷重量を記憶しこの記憶重量
を目標として動作する平衡モードでの動作を可能とさせ
る操作機構を含んだ操作方法を実現する扱い易い負荷平
衡装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記、目的を達成する為
に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と、作業者
が昇降機構の速度を指令する指令器と、昇降機構の速度
を検出する速度検出器と、昇降機構の位置を検出する位
置検出器と、負荷の重量を検出する荷重検出器と、この
荷重検出器からの信号を負荷の重量として記憶する重量
記憶部と、前記各信号を演算する演算部で昇降機構の昇
降動作を制御し、前記負荷重量を検出する荷重検出器に
は負荷を吊る吊り具以外に作業者が扱う作業リングを設
ける。

【００１２】

【作用】作業者の操作による指令器からの信号がある一
定範囲内になった時（作業者の操作が無くなった時）の
負荷荷重を荷重検出器で検出し、目標重量として重量記
憶部に記憶する。重量記憶部に吊られた負荷重量（Ｗ）
が記憶されると以降の動作は平衡モードとなり、作業者
が負荷に力Ｆを加えると前記荷重検出器により荷重（Ｗ
＋Ｆ）が検出され、演算部で荷重（Ｗ＋Ｆ）と重量
（Ｗ）との差が演算され作業者が加えた力Ｆが求められ
る。この求めた値を昇降機構の駆動指令とすることで昇
降機構は操作力Ｆに対応した速度で昇降動作を行う。こ
の時、負荷を吊っている吊り具と一緒に荷重検出器に取
付けられた操作リングを作業者が持って力（Ｆ１）を加
えると、荷重検出器には（Ｗ＋Ｆ１）の荷重が検出され
るため、昇降機構は作業者が加えた力（Ｆ１）を昇降機
構に対する昇降指令として動作することとなる。

【００１３】

【実施例】本発明を図１乃至図４に示す一実施例を用い
て説明する。

【００１４】平行リンク式の昇降機構１は旋回機構２を
介して固定ポール３に取付けられ昇降駆動用のモータ４
と歯車機構５で昇降駆動され、先端には吊具７を設け負
荷６を吊る。また、吊具７を取付ている吊具取付部８に
は更に操作把手９も取付け、この吊具取付部８は負荷６
の重量Ｗを検出する荷重検出器１０を介して操作箱１１
に取付ける。さらに操作箱１１には昇降機構１の昇降速
度を指令する速度指令器１２の操作レバー１３を設け
る。

【００１５】操作箱１１の速度指令器１２からの速度指
令信号Ｓは演算部１４のＶ／Ｆ変換部１５でパルス変換
され、モード選択部１６を経て目標カウンタ１７に入力
し、昇降機構１に対する目標位置として位置演算部１８
に入力される。

【００１６】荷重検出器１０で検出の負荷６重量Ｗは荷
重信号ＷＡとしてＡ／Ｄ変換部１９に入力し、そこでデ
ジタル変換され荷重信号ＷＢとして重量記憶部２０と偏
差検出部２１に出力される。ここで重量記憶部２０は前
記位置演算部１８からの重量記憶信号Ｍを受け現在の重
量Ｗを示す荷重信号ＷＢを記憶し偏差検出部２１に目標
重量信号ＷＣとして出力する。

【００１７】偏差検出部２１はＡ／Ｄ変換部１９からの
荷重信号ＷＢと重量記憶部２０からの目標重量信号ＷＣ
との偏差を演算し、その演算結果である偏差信号ＷＲを
パルス変換部２２でパルス変換後、前記モード選択部１
６に出力する。

【００１８】前記昇降駆動用のモータ４には昇降機構１
の速度検出の為に速度検出器２３が設けられ、速度検出
信号ＳＦは駆動装置２４にフィードバックされること
で、昇降機構１が演算部１４からの昇降指令Ｘに同期し
た速度で動作する。さらに、昇降機構１の位置検出の為
に位置検出器２５が設けられ、位置検出信号ＸＦは演算
部１４の現在カウンタ２６に入力され昇降機構１の現在
位置として位置演算部１８に入力される。

【００１９】位置演算部１８では目標カウンタ１７から
の目標位置と現在カウンタ２６からの現在位置との偏差
を演算し、昇降機構１を昇降駆動させる演算を実施後、
演算の結果をＤ／Ａ変換器２７によりアナログ信号に変
換し昇降指令Ｘとして駆動装置２４に出力することで昇
降機構１を昇降駆動する。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。

【００２０】平衡負荷装置は操作レバー１３からの指令
で動作する位置モードと吊った負荷重量を目標として動
作する負荷平衡モードの２つの動作モードを持ち、負荷
６の重量Ｗが重量記憶部２０に記憶されるまでは、位置
モードとして動作を行う。

【００２１】位置モードにおいては、モード選択部１５
は位置モード側に選択され、作業者が操作レバー１３を
操作することによる速度指令器１２からの速度指令信号
ＳはＶ／Ｆ変換部１５によりパルス変換され位置演算部
１４の目標カウンタ１７に入力される。これにより目標
カウンタ１７の値は操作レバー１３の操作量にともなっ
て連続的に変化する。

【００２２】この時、演算部１４の現在カウンタ２６で
は位置検出器２５から位置検出信号ＸＦをカウントし、
昇降機構１の現在位置を位置演算部１８に与え、位置演
算部１８では現在カウンタ２６の値と前記目標カウンタ
１７の値を常時比較することで昇降機構１の目標位置と
現在位置の偏差を演算し、この偏差にさらに昇降機構１
が昇降動作を実施する際の動作特性を改善するような演
算を実施し、その結果をＤ／Ａ変換部２７でアナログ変
換し、モータ４の駆動装置２４に対して昇降指令信号Ｘ
として出力する。

【００２３】この、昇降指令信号Ｘは昇降機構１を昇降
駆動するモータ４の駆動装置２４に駆動信号として入力
され、モータ４の回転により昇降機構１が昇降駆動さ
れ、吊り具７に吊られた負荷６は操作レバー１３の操作
量にしたがって昇降動作を実施する。この時、昇降機構
１の速度検出器２３からの速度検出信号ＳＦは駆動装置
２４らにフィードバックされ、昇降機構１は昇降指令信
号Ｘに比例した速度で昇降動作を実施する。

【００２４】この時、演算部１４の位置演算部１８で
は、まず速度指令器１２からの速度指令信号Ｓ変化が微
小になったことを判断後、目標カウンタ１７と現在カウ
ンタ２６の差が微小になったことを判断することで、昇
降機構１の動作がほぼ停止したと判断し重量記憶部２０
に対し記憶信号Ｍを出力する。

【００２５】重量記憶部２０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１６は負荷平衡モード側に切替わり、
重量記憶部２０に記憶された記憶重量ＷＣを目標とし
て、荷重検出器１０からの負荷重量ＷＢと記憶された記
憶重量ＷＣの偏差を偏差記憶検出部２１にてとり、その
結果の偏差信号ＷＲをパルス変換部２２によりパルス変
換後、モード選択部１６に出力することで昇降機構１は
負荷平衡モードでの運転に切替わる。

【００２６】負荷平衡モードにおいて、昇降機構１は吊
り具７に吊られた負荷６の重量Ｗを目標として動作する
ため、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１０からの荷重検出信号ＷＡが増加または減
少し、記憶重量ＷＢと負荷重量ＷＢとの間に作業者が加
えた力Ｆに相当する偏差が生じ、偏差検出部２１でその
偏差を演算後パルス変換部２２でパルス変換しモード選
択部１６を介して目標カウンタ１７へ出力することで、
演算部１４の目標カウンタ１７は記憶重量ＷＣと負荷重
量ＷＢの偏差の大きさに従って目標位置を連続的に変化
させる。その結果、位置演算部１８からは昇降機構１の
昇降駆動部２４に対して昇降指令信号Ｘを出力するよう
に働き、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。

【００２７】この移動する位置変化の速さは作業者が加
えた力Ｆを基本として、この作業者が加えた力Ｆに演算
部１４で位置変化に相当する演算を実施し、昇降機構１
の昇降動作を改善するような演算を実施後、一定のゲイ
ン定数を掛ける事で昇降機構１の位置移動の速さは作業
者が加えた力Ｆの大きさに比例する動きとなり、作業者
は吊られた負荷６の重量Ｗにあまり関係なく小さな力Ｆ
で負荷６を昇降させることができるようになる。

【００２８】この時、作業者は負荷６を持って昇降操作
をする代わりに吊具取付部８に取付けた操作把手９を持
って力Ｆ１を加えると、操作把手９に加わった力Ｆ１は
荷重検出器１０で負荷６の重量Ｗに加算されて検出され
る。つまり、従来作業者が負荷６を持って昇降操作させ
ていたのと同様に操作把手９を持って昇降動作をさせる
ことができる。この結果、昇降機構１に吊られた負荷６
が非常に汚れていたり、非常に熱かったりして作業者が
触れないような状態であっても、操作把手９を持って負
荷平衡モードで昇降動作が実施きるため非常に扱い易い
昇降装置とすることができる。

【００２９】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の重量を記憶し、記憶重量を
目標として動作する負荷平衡モードでの動作時におい
て、昇降機構に吊られた負荷が非常に汚れている或いは
熱い場合でも、操作リングを操作することで作業者は負
荷自身に触れることなく昇降操作が可能となり、非常に
扱いやすい安全な負荷平衡装置を提供する。 （他の実施例）本発明の他の実施例について図５・図６
を用いて説明をする。昇降装置本体の主な部分について
は第１実施例とほぼ同一であるため説明を省く。

【００３０】昇降機構１の先端部に取付けた操作箱１１
には、昇降装置が位置モードで動作する時に昇降機構１
に対する昇降指令Ｓを与える速度指令器１２の操作レバ
ー１３が設けられており、位置モードでの動作時には前
記操作レバー１３の操作量に従って昇降機構１を昇降駆
動させるように働らいている。

【００３１】また、前記操作箱１１には負荷６を吊る吊
り具７が負荷６の重量を検出する荷重検出器１０を介し
て取付けられており、荷重検出器１０からの負荷６の重
量Ｗを検出した荷重検出信号ＷＡはＡ／Ｄ変換部１９に
てデジタル変換され、荷重信号ＷＢとして重量記憶部２
０と偏差検出部２１に入力されている。重量記憶部２０
では現在吊られている負荷６の重量Ｗが記憶され偏差検
出部２１に対して記憶重量ＷＣを出力している。さら
に、偏差検出部２１では重量記憶部２０からの記憶重量
ＷＣと荷重検出器１０からの負荷重量ＷＢを常時比較
し、偏差信号ＷＲを加算器２８に出力している。

【００３２】さらに、操作箱１１の下面には操作把手２
９が取付けられ、操作把手２９の一方の端は操作箱１１
に対して上下わずかに回転可能なように支持部３０によ
り支持され、支持部３０と作業者が操作する把手３１部
分との間には作業者の操作力を検出するために操作力検
出器３２が操作箱１１に対して取付けられている。この
操作力検出器３２の出力はＡ／Ｄ変換部３３にてデジタ
ル変換され、加算器２８に入力されている。

【００３３】ここで、負荷６の重量を検出し重量記憶部
２０からの記憶重量ＷＣと荷重検出器１０からの負荷重
量ＷＢとの偏差信号ＷＲと加算させることで、昇降機構
１は負荷平衡モードにおいての動作中に操作把手２９を
作業者が操作して力Ｆ２を加えると、加算器２８ではこ
の操作把手２９に加わった力Ｆ２を昇降機構１に対して
の昇降指令として演算部１４に出力する。このため第１
の実施例と同様に負荷平衡モードの状態においても負荷
６に直接作業者が触れなくても操作把手２９にわずかな
力Ｆ２を加えるだけで昇降機構１を昇降駆動することが
可能となる。

【００３４】この場合には、特に負荷６の重量Ｗを記憶
中に作業者が操作把手２９を触っていても検出重量には
作業者が操作把手２９に加えている力が含まれず、記憶
される重量は誤差が無く正確な値が記憶され、より使い
易い昇降装置となる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、負荷平衡装置は負荷の重
量を記憶した重量を目標として動作する負荷平衡モード
での動作時において、昇降機構に吊られた負荷が非常に
汚れている或いは熱い場合等でも、操作リングを操作す
ることで作業者は負荷自身に触れることなく昇降操作が
可能となる。また、操作リングと操作力を検出する検出
器の構成を変えることで負荷平衡モードでの動作中に重
量の誤記憶といったことも防ぐことができ、非常に扱い
やすい安全な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】本発明の一実施例を示す機構構成図、

【図２】その操作部分の詳細説明図、

【図３】本発明の操作把手の形状説明図、

【図４】本発明の制御ブロック図、

【図５】他の実施例を示す操作部分の詳細説明図、

【図６】その他の実施例の制御ブロック図、

【図７】従来の一般的な昇降装置の機構構成図、

【図８】油圧または空気圧を使用した昇降装置の機構構
成図、

【図９】その制御バルブとシリンダの動作説明図。

【符号の説明】

１…昇降機構 ２…旋回機構 ４…モ
ータ ５…歯車機構 ６…負荷 ７…吊
り具 ８…吊具取付部 ９…操作把手 １０…
荷重検出器 １２…速度指令器 １３…操作レバー １５…
Ｖ／Ｆ変換部 １６…モード選択部 ２０…重量記憶部 ２３…
速度検出器 ２４…駆動装置 ２５…位置検出器 ２９
…操作把手 ３１…把手 ３２…操作力検出器 ３４
…制御箱 ３６…操作レバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷を昇降する昇降機構と、この昇降機構
   を駆動する駆動手段と、昇降機構の速度または位置を検
   出する手段と、荷の重量を検出する手段と、検出された
   荷の重量を記憶する手段と、作業者が昇降機構の速度ま
   たは位置を指令する手段と、記憶された荷重量と検出さ
   れた荷重量の差を演算する第１の演算手段と、夫々の信
   号を演算し前記昇降機構を駆動する手段に対して指令を
   与える第２の演算手段を持ち作業者が昇降機構の速度ま
   たは位置を指令する位置モードと、荷の重量を記憶して
   その記憶重量を目標として動作する平衡モードの２つの
   動作モードを持った負荷平衡装置において、平衡モード
   での動作中に操作することで昇降機構を平衡モードのま
   ま昇降操作させる操作レバーを、前記荷の重量を検出す
   る手段に取付けたことを特徴とした負荷平衡装置。
2. 【請求項２】 荷を昇降する昇降機構と、この昇降機構
   を駆動する駆動手段と、昇降機構の速度または位置を検
   出する手段と、荷の重量を検出する手段と、検出された
   荷の重量を記憶する手段と、作業者が昇降機構の速度ま
   たは位置を指令する手段と、記憶された荷重量と検出さ
   れた荷重量の差を演算する第１の演算手段と、夫々の信
   号を演算し前記昇降機構を駆動する手段に対して指令を
   与える第２の演算手段を持ち作業者が昇降機構の速度ま
   たは位置を指令する位置モードと、荷の重量を記憶して
   その記憶重量を目標として動作する平衡モードの２つの
   動作モードを持った負荷平衡装置において、前記昇降機
   構の先端に作業者の扱う操作レバーを取付け、この操作
   レバーに加わる操作力を検出する手段と、加算器を持ち
   前記記憶の荷重量と検出重量の差を演算する第１の演算
   手段からの出力信号と、操作レバーに加わる操作力を検
   出する手段からの検出信号を加算器で加算し第２の演算
   手段の入力とすることで平衡モードでの動作中に前記操
   作レバーを操作することにより昇降機構を平衡モードの
   まま昇降操作させることを特徴とした負荷平衡装置。