JPH072598B2 - 電動モ−タにより動作する荷重係合クランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） 本発明は、自動的に案内される運搬装置用の電動モータ
により動作する荷重係合クランプ装置、特に、正確なク
ランプ力制御および高い信頼性、耐久性を有する荷重係
合クランプ装置に関するものである。ボール紙、ロール
ペーパー等を取扱うための材料取扱いクランプの大部分
は、アクチュエータへの高圧流体の供給を調節するバル
ブの制御状態の下で流体パワーアクチュエータによって
動作される。このような荷重取扱いクランプにおいて、
このクランプがクランプアームの摩擦的な補促及び荷を
損傷しない十分なクランプ力から不意に解放されないよ
うにするために、荷へ十分なクランプ力を供給すること
が大切である。両方の目的を満足するのに最適なクラン
プ力は荷のタイプによって異なり、したがって流体パワ
ークランプの制御バルブが複数の異なる流体圧つまり異
なるクランプ力を備えるために多くのセッティングを有
することは普通である。

このような流体パワーアクチュエータは、自動的に案内
される運転者のいない運搬装置に使用される場合、クラ
ンプアームの動作に十分に対応できない。なぜなら、操
作する者のいない自動ユニットに対して必要とされる高
精度なクランプアームの動作を行なうために、マイクロ
プロセッサーと前記アクチュエータとがうまく適合する
のに困難が伴なうと共に費用がかかる。電気的に動作す
る荷重クランプは本発明に最適であり、このような電気
的に動作するクランプは1984年12月４日に出願された米
国特許出願第677,929号に開示されている。

一般的に、電気的に動作する荷重係合クランプ装置は、
例えば米国特許第2959445号及び第3815761号に示されて
いるクランプにより明らかな如く多くの用途に通常用い
られており、後者の第3815761号に示すクランプはモー
タトルクを制限する電流制限装置を有し、これによって
クランプで加えられる把持力を制限する。また、電動モ
ータにおける電流レベルすなわち電動モータから生じる
電磁場を検知することが知られており、そして、例えば
米国特許第382440号に提案されたモータに対して最大と
最小との範囲内で電流レベルを制御することも知られて
いる。しかしながら、上記システムがもし自動的に案内
される運搬装置用の荷重クランプに適用された場合、過
剰な把持を防止する一方で確実に荷を把持するのに必要
とされる正確なクランプ力制御ができず、また、上記シ
ステムは異なるタイプの荷に対する複数の異なった所定
のクランプ力のいずれを正確にしかも自動的に選択する
ことができない。更に、このようなシステムは、長期間
にわたり過剰の把持をすることなく十分なクランプ力の
連続を確実にすることができるにもかかわらず、荷をク
ランプしている間の過熱を自動的に阻止するために、モ
ータへのパワーを切ることができない。

自動クランプシステム特有で従来技術によって処理でき
ない上記と関連した問題というのは、万一クランプ開／
閉制御システムが故障するか又は複数のクランプ用モー
タ間に電流を均一に分配しないとしたら、荷は十分に把
持されないことである。解決を要する他の問題点は、ク
ランプ用モータがスタートしたとき過渡の突入電流がク
ランプ力に及ぼす影響をいかに補償するかである。

（発明の概略） 本発明の目的は、正確なクランプ力制御を有し、これに
よって荷の不注意な解放や過剰の把持から生じる荷の損
傷をなくし、異なるタイプの荷を収容するために異なる
所定のクランプ力を選択可能として電気作動される荷重
係合クランプ装置を設けることにある。好適に制御シス
テムはクランプ用モータを駆動する電流を検知すること
によってクランプ力を検知すると共に、フィードバック
モードにおいて電流コントローラを調節するコンパレー
タに電流検知信号を与える。（代案として、クランプ力
は本発明の範囲内で機械的な変換器によって検知され
る。）立ち上がり状態での突入電流は、フィードバック
回路の遅延された応答に対して補償され、並んで作動す
る全電動モータへの総電流は不均一なモータの負荷から
誤った電流の読みを回避するように検知される。

本発明の更に他の目的は、クランプ用電動モータの過熱
の可能性を最小限にし、不注意な解放を保護するために
荷に加わる十分なクランプ力の保守を確実にして電気作
動される荷重係合クランプ装置を設けることにある。こ
のことは、電流制御回路によって成し遂げられ、この回
路は、所望のクランプ力が荷に加えられるまで、クラン
プ用電動モータに有効電流を分配し、その後、有効電流
が所定の時間切られる一方で初期に電気的に設定した所
望のクランプ力は、機械的に維持される。クランプ力が
確実に維持され続ける再クランプモードにおいて、クラ
ンプ力は所定のインターバルで電気的に刻一刻と再設定
される。前記クランプモードにおいて、荷の過剰クラン
プを引き起こす突入電流を補償するために減少させられ
た限界まで、電流は徐々に増加して供給される。

本発明の更に他の目的は、異なるタイプの電気的故障に
よって荷の不注意な解放に対する防御手段を提供するこ
とにある。クランプ開／閉用の指向性制御回路の故障に
よる荷の解放は、回路の開状態に対応してクランプを閉
鎖させることによって防止する。また、複数のクランプ
用モータのいずれか一個に駆動電流が流れなくなること
により生じる不十分なクランプ力は、全てのモータの不
動作を自動的に引き起こす。

本発明に係る一実施例を以下図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は自動的に案内される運搬装置10を示し、この装
置10はこれに設けられ電動モータで動作する荷重係合ク
ランプ装置12を有する。第1,2図に関して、荷重係合ク
ランプ装置12は自動的に案内される運搬装置10に対して
垂直方向及び横方向に延在するフレーム14を有する。前
方に延在し開いたり閉じたりできる一対のクランプアー
ム16はフレーム14に対して横方向に移動するために、そ
れぞれ対をなす摺動部16a,16bによってフレーム14上で
それぞれ摺動可能に設けられており、前記摺動部16a,16
bは、フレーム14の前面上の対をなす横溝（図示せず）
に摺動可能に取付けられている。クランプアーム16は、
それぞれボールねじ組立体の回転に対応して、お互いに
近づいたり離れたりして二者択一的に摺動することによ
って選択的に閉鎖させられたり開放させられたりし、前
記ボールねじ組立体は、各クランプアーム16に取付けら
れた各追随体20,22と係合する各端部上に反対方向にね
じ切りされた部分をもったねじ部材18を有する。このね
じ部材18はこれの中央部分に取付けられかつハウジング
26によって包囲された駆動ギア24を有し、前記ハウジン
グ26上に複数の回転電動モータ28を設け、各モータ28は
各減速ギア25を介してギア24と係合するピニオンギア28
aをそれぞれ有する。したがって、一方向に一致するモ
ータ28の回転はねじ部材18を回転するためのギア28a,25
及び24を介して動作し、お互いの方へクランプアームを
引っぱることによってこのクランプアームを閉鎖し、一
方反対方向におけるモータ28の回転はこれらを別々に動
作することによってクランプアームを開放する。

ハウジング26は、フレーム14からの軸線回転を妨げ垂直
な支持を受け入れるようにフレーム14の横部材14a,14b
と係合する。しかしながら、好適にはハウジング26はフ
レーム14に固定されるような連結を有していない。した
がって、クランプアーム16をフレーム14の中央で維持す
ることを確実にするために、エンドレスチェーン30はフ
レーム14の頂部に取付けられた一対の滑車32に設けられ
ている。チェーン30は一対のリンク部34を有し、各リン
ク部34は各クランプアーム16に連結する各ロッド16c,16
dで連結されている。また、リンク部34の一つはアーム3
6を有し、このアーム36は、後述する目的に対してクラ
ンプアームを開放する場合、一対のリミットスイッチ3
8,40と接触するために設けられている。

また巻きばねタイプの有益な一方向ブレーキ42がハウジ
ング26に設けられており、前記ブレーキ42は、クランプ
アームを閉鎖する方向にねじ部材18の回転を可能にする
が、ブレーキ42はソレノイド44の作動により解放されな
い場合反対方向におけるねじ部材18の回転を妨げる。ブ
レーキ42を解放するためのソレノイドの作動は、モータ
28の動作に応じてクランプアーム16を開放する方向にの
み生じる。

第３図はモータ28の電流を制御するための回路を示す。
運搬装置10のバッテリー48からの電流はリレースイッチ
52,54へのライン50を介して各モータ28に供給される。
第３図における全てのリレーは作動されずすなわち非導
通位置に示されている。図示された位置からのリレース
イッチ52の動作（リレースイッチ54は作動せず）は、ラ
イン50からライン56までモータ28を通ってクランプアー
ムを開放する方向に電流を案内する。反対に、図示され
た位置からのリレースイッチ54の動作（リレースイッチ
52は作動せず）は、クランプアームを閉鎖するためにラ
イン50からライン56までモータ28を通って上記と反対方
向に電流を案内する。バリスタ58は電子回路を保護する
ために過渡電流のスパイクを抑える。

電流制御システムにおける中心素子は、パワーMOSFET
（金属酸化膜ケード電界効果形トランジスタ）60であ
り、MOSFET60はライン56とアース部との間に介挿され、
モータ28を通る全ての電流はMOSFET60を通過しなければ
ならない。MOSFET60を通る電流は、MOSFET60のゲート上
の電圧によって制御され、ゲートはトランジスタスイッ
チ62,64,66及び連結した抵抗体、ダイオード、定電圧ダ
イオードによって制御されている。このようなゲート電
圧は、MOSFETが伝導することを妨げる零電圧か又はMOSF
ETに伝導を引き起こさせる所定の正電圧のいずれか一方
である。MOSFETの伝導を妨げる零ゲート電圧はトランジ
スタ62のベース上に高電圧を与えることによって得ら
れ、これが、トランジスタ66のベースに高電圧を与えそ
してトランジスタ64のベースから高電圧を除去するよう
になし、したがって、MOSFET60のゲートを接地するよう
になす。逆に、MOSFET60のゲート上の正伝導電圧はトラ
ンジスタ62のベースに低電圧を与えることによって得ら
れ、これによってトランジスタ62とトランジスタ66の両
方をオフに切替え、一方、同時にトランジスタ64のベー
ス上に高電圧を与え、そしてトランジスタ64をオンに切
替えて導通させる。したがって、トランジスタ62のベー
スの高電圧はMOSFET60をオフにし、一方トランジスタ62
のベースの低電圧はMOSFET60をオンする。低電圧ダイオ
ード68,68aとダイオード68bはMOSFETのゲートに過剰電
圧が生じるのを防ぐ。

トランジスタ62のベースにおける高電圧と低電圧の間の
制御されたすばやい変換は、対応して制御されるMOSFET
60の脈動やモータを通る電流の脈動を生じ、この脈動は
モータ28を駆動する電流の効果的な量を制御するのに使
われており、これによって、モータのトルク及びクラン
プする合力を制御する。本文中において、効果的な電流
の量は一定時間にわたる平均の脈動電流を意味し、又は
別法として電流を脈動させない本発明の他の実施例を用
いる場合には定常値を意味する。

クランプ力の制御はトランジスタ62のベース上での電圧
の開ルーブ制御によって得られるが、第３図に示された
好適なシステムは閉ループ制御回路を利用しており、そ
のためにクランプ力に比例した信号はアンプ70の出力で
生じ、このアンプ70はMOSFET60とアース部との間に介挿
された電流検知用シャント抵抗72の前後の電位差を検知
する。アンプ70の電流検知用（したがってクランプ力検
知用）出力信号は、コンパレータ75によって、ライン76
を通ってコンパレータ74に供給される電流要求（したが
ってクランプ力要求）信号と比較される。前記要求信号
は後述するクランプ力要求回路78によって選択されるの
で、前記要求信号は所望のクランプ力の様々に予定され
た大きさに対応する様々に予定された大きさとすること
ができる。コンパレータ74はモータ28を通りクランプ力
を示す実際の電流レベルをライン76の要求信号によって
示された所望のレベルと比較する。アンプ70からの出力
のレベルがライン76の信号と同じレベルになるまで、コ
ンパレータ74の出力は低く、前記出力が同じとなった時
コンパレータ74の出力は低出力から高出力へと変わる。
コンパレータ74の低又は高出力は、他のコンパレータ80
と一対のNORゲート82,84（ゲート84はインバータとして
機能するよう連結され、２個のゲートの組合せは単一の
ORゲートとして動作する）とライン86とを通ってトラン
ジスタ62のベースに伝えられ、これによってMOSFET60を
制御する。

閉鎖されたループ、クランプ力検知用のフィードバック
回路の制御下のMOSFET60の作動は、以下に述べる。始動
時で、プルアップ抵抗88を通ってトランジスタ62のベー
スに高い電圧がかかっている。トランジスタ62のベース
のこの高い電圧はMOSFET60をオフする。MOSFET60を通っ
て流れる電流がないので、アンプ70の出力は低くなる。
そのような低出力はコンパレータ74,80を通って伝達さ
れ、ライン86を通ってトランジスタ62のベースへ戻り、
MOSFET60をオンする。MOSFET60がオンにする場合つまり
駆動電流がモータ28へ供給される場合、アンプ70の出力
はライン76の要求信号を越えるのに十分高くなると共
に、コンパレータ74からの高出力を生じ、この高出力は
ライン86を通ってトランジスタ62のベースへ戻すよう伝
達され、これによってMOSFET60をオフにする。更に、フ
ィードバック回路のためにMOSFET60のすばやいオン／オ
フ循環はモータ28を通る電流を脈動し有効な量の電流を
達成し、この電流は要求回路78によって要求される電流
よりも実質的に大きくない電流と実質的に小さくない電
流との両方があり、所望のクランプ力を達成する。

MOSFET60は電動モータ28を駆動する電流の有効な量を制
御するが、特定の電流が脈動している間MOSFETを通る電
流の量は、モータの機能やMOSFET自身の機能に左右され
る。MOSFETがオンしている間、MOSFETは外部回路（すな
わちモータ）が要求しているよりも大きな電流の流れを
可能としそれ自身の電気的制限を受ける。

クランプ力要求回路78は、ライン76を通って数個の異な
る所定の信号レベルのうちの一つをコンパレータ74に与
えることによって、数個の異なる所定の大きさのクラン
プ力のいずれも選択することを可能とし、異なる所望の
モータ電流レベルに対応する異なる前記信号レベルは異
なる所望のクランプ力に対応する。前記要求回路78は異
なる所定の信号レベルを３つ備えるが、これよりも多く
したり少なくしたりしてもよい。信号レベルの選択は40
16シリーズの両方向性スイッチ96（RCA及び多くの他の
工場によって基準部品として製造されている）の３個の
出力部90,92,94のいずれかを選択することに依存する。
この選択は運搬装置10に設けた３つのクランプ力選択用
のリレースイッチ98,100,102のうちの一つを開放し、対
応する入力部104,106又は108を絶縁することによって行
なわれ、前記各スイッチ98,100,又は102を対応する入力
部104,106,108にアース部から接続し、これによって前
記入力部内に高い信号を生じる。

ライン76を通って伝達するのに用いる３つの異なる要求
信号のうちの個々の大きさは、各可変抵抗110,112,114
によって調整可能にセットすることができる。各信号の
大きさは、可変抵抗110,112又は114を変え、一方で機械
力変換器によって測定されたクランプ力を適用すること
によって本文冒頭に示した特定のクランプ力に対して校
正することができる。所望のクランプ力に対応してセッ
トする各抵抗が得られた後、クランプ力に対応するライ
ン76内での信号の大きさは、メータ116の読みから記録
される。その後、メータ116は、クランプ力のセッティ
ングが当初の調整からはずれたかどうかを決定すべきチ
ェックを定期的に行なうことができる。

第３図の電流制御回路は、荷がクランプされている間、
モータ28への有効電流の連続供給を行なわない。なぜな
ら、電流のこのような連続供給はモータを加熱したり損
傷したり、同様に運搬装置のバッテリーから過剰なパワ
ーを引き出したりするからである。したがって電流制御
回路はモータ28を駆動する電流の有効な量を妨げるよう
設計されており、一方、必要なクランプ力を除くことな
く荷をクランプする。

上述されたように、従来のまきばねタイプの一方向ブレ
ーキ42はクランプアーム16を閉鎖する方向へ、モータ駆
動されるねじ部材18の回転を可能にし、一方、ブレーキ
42はソレノイド44の作動によって解放されない限り反対
方向へのねじ部材18の回転を妨げる。したがって、モー
タ28が荷へ必要なクランプ力を与えた後、モータへの有
効電流の供給は、少なくとも一時的にはクランプ力を損
失することなく中断させることができる。なぜなら、ブ
レーキ42がクランプ力の開放を妨げているからである。
しかしながら、荷への増加する圧迫、機械的スリップ等
の理由により、ブレーキ42による必要なクランプ力の維
持をいつまでも頼りにするわけにはゆかない。

したがって、第３図の回路は、断続的な再クランプによ
り切り離されるモータ28を駆動する有効電流の期間的な
中断を与えるために備えられている。ここで、モータ28
への有効電流の中断は、所望の有効電流レベルを得るた
めのMOSFET60の脈動制御の状態下での電流の個々のすば
やい脈動の継続期間中に適用される。むしろ、このよう
な中断は、MOSFET60の脈動が全て停止し一方でMOSFETを
作動しない状態で荷がクランプされている長い期間に適
用される。

断続的な再クランプの連続動作及びモータ28への有効電
流の中断はマイクロプロセッサー118によって制御さ
れ、このマイクロプロセッサー118はモトロラ（Motorol
a）形6802のような好適なタイプからなっている。この
マイクロプロセッサー118は第４図のフローチャートに
従って作動するようにプログラムされている。前記マイ
クロプロセッサー118はクランプの解放／閉鎖を指令す
るリレースイッチ120の位置を感知し出力122及び124に
よって方向制御リレースイッチ52及び54を動作する。前
記リレースイッチ120は常開スイッチであり、このスイ
ッチは開状態でクランプ閉鎖指令を指示するものとして
マイクロプロセッサーで読み取られる。これは安全な特
性である。なぜなら、仮にリレースイッチ120がこれの
動作を行なう回路と不意に接続されなくなると、リレー
スイッチ120は、動作されないスイッチの通常状態つま
りクランプの閉鎖を指令する開状態を呈し、これによっ
てクランプが荷を解放せず、不意に接続されなくなった
としてもクランプが常時荷を支持することができる。

クランプ閉鎖指令がリレースイッチ120によって与えら
れた場合、電流制御装置としてのMOSFET60は脈動される
フィードバックモード（上述されている）でまず動作す
る。しかしながら、ライン76の信号により要求される電
流と対応する所望の有効電流の量が、突入電流から一時
的に誤った読みをなくすのに十分長い所定時間、保たれ
ると直ちに、マイクロプロセッサーはこの事実を入力12
6を通る高い信号の形で検知する。これに応答して、マ
イクロプロセッサー118は出力128で通る連続的な高い信
号を出し、トランジスタ62へのライン86を通って戻され
るように伝達されるべき高い信号を生じ、そしてマイク
ロプロセッサーは回路の電流感知部分によって感知され
モータ28を通る有効電流の切断とは関係なくMOSFET60を
作動不能状態にする。したがって、MOSFET60はこれの電
流を制御する脈動機能を遂行しないように作動不能状態
にされ、そしてマイクロプロセッサーが出力128を通る
高い出力信号を生じている間、有効電流は中断される。

回路の電流感知部分によって決定された所望のクランプ
力の達成に応答して、マイクロプロセッサーの出力によ
る電流制御用MOSFETを作動不能状態にすることは、マイ
クロプロセッサーのタイマーの予めのセットによって決
定された所定の時間続けられる。その後、マイクロプロ
セッサーは出力128を通る高い信号を中止し、したがっ
て、所望のクランプ力が再び得られ、MOSFETが再び作動
不能状態となるまで、MOSFET60は、脈動される電流制御
機能を再開することができる。MOSFET60の断続的な作動
可能状態及び作動不能状態によってモータ28への確立す
る有効電流及び中断する有効電流の前記循環作動はリレ
ー120がクランプ閉鎖を指令している間は際限なく続
く。MOSFET60を作動不能状態にする時間は変えることが
できる。好適には、最初の荷をクランプした後、第１期
間は荷の初期のクランプが所望のクランプ力で実際に生
じているかを確かめるのに1,2秒もかからない。その
後、MOSFET60の作動不能状態は１分から数分の間生じ
る。

モータが始動するとき、モータのインピーダンスの初期
の低い反動成分によって、全モータは突入電流と呼ばれ
る状態を生じるので、一時的な高い初期電流によって生
じる問題を処理しなければならない。初期のクランプに
おいて、根本的な問題というのは、所望のクランプ力が
実際に達成される前に、誤作動を生じる高い電流を電流
制御回路により検知されその結果生じたMOSFETの早計な
作動不能状態である。このような問題は前述のヒステリ
シス又はコンパレータ80内へ組み込まれる遅延によって
部分的に回避されると共に、マクロプロセッサーの要求
によって部分的に回避され、ライン126の高い入力が所
定の期間検知されてマイクロプロセッサーが出力128を
通って作動不能信号を出す。また、回路の電流検知部分
は全モータより少ないモータへ流れる電流をサンプリン
グするよりむしろ全電動モータ28に同時に与えられる全
有効電流を検知するという事実がモータの不均一な負荷
から生じるかも知れない。クランプ力を表わさない電流
の読みを防止する。

突入電流の問題の第２のタイプのものは、すでにクラン
プされた荷を再クランプする間に処理されなければなら
ない。突入電流のため、及び荷を再クランプするために
与える初期電流に応答してモータは動作する傾向にある
ため、仮に、電流レベルが初期のクランプに対すると同
じようにしてMOSFET60により制御されると、連続する再
クランプの間、過剰なクランプ力を与える傾向になるだ
ろう。目的は再クランプにおいて大きなクランプ力を得
ることではなく。むしろ、予め与えられたクランプ力を
確実に維持することであるので、再クランプ作業サイク
ルの間、ライン76を通ってコンパレータ74に与える信号
を変えるために要求回路78が設けられている。出力130,
132を通ってマイクロプロセッサー118から出る信号は、
第２の4016シリーズの両方向性スイッチ134を、両方向
性スイッチ96の出力とライン76との間を普通に接続する
ことを中断させ、一方で代用の再クランプ電流要求信号
（この信号は可変抵抗136のセッティングによって予定
された割合の通常の要求信号である。）はスイッチ134
を通ってライン138からライン76まで伝達されるように
なされる。したがって、再クランプにおける電流要求信
号は、過剰にクランプする傾向を補償するために、初期
のクランプにおける電流要求信号よりも小さい。また、
付加的補償として、出力130,132を通って両方向性スイ
ッチ134へ出力するマイクロプロセッサー118は、ライン
信号76を可変抵抗136のセッティングによって指示され
る減少レベルへと徐々に増加させる。前述のように、減
少した再クランプ電流用の要求レベルは校正中機械的ク
ランプ力変換器によって示されるように、もとのクラン
プ力と等しい再クランプ力を達成するレベルで可変抵抗
136をセッティングすることによって必要とされる再ク
ランプ力を得るように校正させることができる。

クランプアーム16の開放は、開閉制御スイッチ120の閉
鎖によって指令され、このスイッチ120に対応して、マ
イクロプロセッサー118はリレー52を作動し、一方にお
いて同時に一方向ブレーキ42を解放するリレースイッチ
139によってソレノイド44を作動する。２個のリミット
スイッチ38,40（セレクタ140によって設定された制限に
依存する）のいずれか一個が、クランプを均一にするチ
ェーンに設けたアーム36によって接触される時まで、前
記モータはMOSFET60の電流制御状態のもとでアームを開
放する方向に駆動される。このような接触は常閉リミッ
トスイッチを開放し、これによってクランプアームが開
放の限界まで移動してきたことを指示する常開リレース
イッチ142を動作させない。リレースイッチ142の開放は
マイクロプロセッサー118にライン128を通る高出力を生
じさせ、これによってMOSFET60を作動不能状態とする。

方向性をもってスイッチ作用するリレースイッチ52,54
の寿命をかなり伸ばすには、故障がなく、MOSFET60が予
め作動不能状態となっていない限りマイクロプロセッサ
ー118がリレーをこれらのオフ位置又は反対方向の位置
のいずれかにスイッチしないことである。したがってシ
ステムが故障しない限り、リレースイッチ52,54は負荷
状態ではスイッチしない。

第３図の回路は起こり得るシステム故障をチェック及び
保護するために設けられたものであり、ここで前記故障
というのは、 第1.低電圧のバッテリー； 第2.1個以上のモータに電流が流れない； 第3.期間が超過してもMOSFET60が作動可能状態となる場
合である。

これらの故障又はエラーの多くは検知されて、回路がMO
SFETを作動不能状態とする。上記場合の２つにおいて、
マイクロプロセッサーはまたリレースイッチ52,54を開
にする。

第１の故障の状態すなわちバッテリーが低電圧を供給す
る場合は、第３図の検出回路144によって検知される。
通常の状態で、トランジスタ146は定電圧ダイオード148
の伝導によって導通状態に保持され、前記定電圧ダイオ
ード148はこれが受ける電圧よりも低い降伏電圧を有す
る。トランジスタ146のベースにかかる高電位の結果、
ライン150をアース部と導通し、そこに低い信号を生じ
る。しかしながら、バッテリー電圧がこれの定格値の所
定の割合（1/2）に落ちた場合、定電圧ダイオードが受
ける電圧はこれに比例して落ち、そしてトランジスタ14
6のベースに低電圧を受けるので定電圧ダイオードは導
通を中止し、ライン150を地面から絶縁することによっ
て高い信号がライン150に生じる。ライン128に高い信号
を生じた場合、ライン150の高い信号はフイードバック
回路と同じ効果を有し、MOSFET60を作動不能状態にす
る。また、ライン150の高い信号はエラー用発光ダイオ
ード152を発光させ、修理工は問題となる低バッテリー
ボルトを簡単に認知することができ、そして前記低バッ
テリーボルトを修正することができる。

第２の故障状態に関して、１個以上のモータ28が駆動電
流を受けない場合、不十分なクランプ力及び／又はクラ
ンプ機構への損傷が生じる。したがって、第３図の回路
は各モータ28を駆動する有効電流の量をそれぞれ検知
し、モータ28のうちのどれでも一個を通る十分な電流の
欠如に応答するために設けられている。個々のモータ28
の回路においては逆阻止３端子サイリスタ（以下SCRと
いう）154がある。各モータを通って流れる有効電流が
ある限り、SCR154の両端で電圧降下が存在する。SCR154
の両端の電位差は各オプチカルカプラ156の内蔵発光ダ
イオードの導通を生じる。発光ダイオードが導通する場
合、オプチカルカプラ156のトランジスタの部分を導通
させ、発光ダイオードは各ライン158を通る低い信号を
生じ、発光ダイオードの対応するモータ28を通る有効電
流の存在を示す。全オプチカルカプラ156のライン158は
多入力のNORゲート160に連結される。NORゲート160への
全入力信号が低い間は、全モータ28へ有効電流が流れて
いることを示し、ゲート160の出力が高いと全てのモー
タに電流が有効に流れているということをマイクロプロ
セッサーへ示す。しかしながら、仮に、モータのいずれ
か一つに有効電流が流れていない場合、高い出力信号
が、モータに関連する各ライン158に生じ、NORゲート16
0の出力が低くなる。マイクロプロセッサー118は、有効
電流がモータに有効に流れているかどうかを決定するた
めに、ライン128を通るマイクロプロセッサー自身の出
力とNORゲート160の低出力とを比較する。仮にライン12
8の出力が低い場合はMOSFET60が作動可能状態にあるこ
とを示し、マイクロプロセッサーはライン128の低い信
号とNORゲート160の低い出力との間の不適合を検知する
と共に、MOSFET60を作動不能状態にしかつリレースイッ
チ52,54を開することにより応答する。上記したエラー
状態は、システムに接続したパワーを遮断し、そしてパ
ワーを元のオン状態に戻すだけで避けることができる。

モータが過剰な期間駆動する第３の故障を防止するため
に、マイクロプロセッサーはMOSFET60が作動可能状態と
なる各時期を時間設定する。仮に、クランプアームの開
放又は閉鎖のいずれかの作動中に期間が超過した場合、
マイクロプロセッサーはMOSFET60を作動不能状態にする
と共に、前段に述べられたリレースイッチ52,54を開に
する。要求電流レベル及び所定のクランプ力が荷をクラ
ンプしている間に目的を達成しない場合又はリミットス
イッチ38,40のいずれか一方がクランプアームを開放し
ている間に開状態とならなかった場合にのみ、MOSFET60
の有効電流の供給超過が一般的に起こる。

上述した故障に対して、マイクロプロセッサーは、停止
の理由を修理工に示すために適切な発光ダイオードを発
光させ、エラー信号を運搬装置10に出し、続いて運搬装
置を止める。

第３図の回路の機能に影響を及ぼす上述した種々の期間
や遅延や他のパラメータはモータや荷重係合クランプ装
置の構造によって変わる。しかしながら、いかに特別な
構造であっても、最適なパラメータは荷重係合クランプ
装置の試運転によって簡単に得ることができ、一方クラ
ンプ機能を最適化するパラメータに適切な調整を与え
る。

本発明は上記実施例に限定されず種々の変更を加えるこ
とができることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動的に案内される運搬装置上に設けられた本
発明に係る荷重係合クランプ装置の一実施例を示す斜視
図、 第２図は第１図の荷重係合クランプ装置の拡大正面図、 第３図は第1,2図の荷重係合クランプ装置の電動モータ
を制御する回路の一実施例、 第４図は第３図に示されたマイクロプロセッサー内のプ
ログラムを示すフローチャートである。 10……運搬装置 12……荷重係合クランプ装置 14……フレーム、16……クランプアーム 16a,16b……摺動部、16c,16d……ロッド 18……ねじ部材、20,22……追随体 24……駆動ギア、25……減速ギア 26……ハウジング、28……電動モータ 34……リンク部、36……アーム 38,40……リミットスイッチ 42……一方向ブレーキ、44……ソレノイド 48……バッテリー 50,56,76,86,126,128,138,158……ライン 52,54,98,100,102,120,150……リレースイッチ 58……バリスタ、60……MOSFET 62,64,66,146……トランジスタ 68,68a,148……定電圧ダイオード 68b……ダイオード、70……アンプ 74,80……コンパレータ、78……クランプ力要求回路 82,84……NORゲート、90,92、94……出力部 96,134……両方向性スイッチ 104,106,108……入力部 110,112,114,136……可変抵抗 116……メータ 118……マイクロプロセッサー 122,124,128,130,132……出力 152……発光ダイオード 154……逆阻止３端子サイリスタ（SCR） 156……オプチカルカプラ 160……NORゲート

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】材料取扱い機械に対して垂直方向及び横方
   向に延在するフレームと、このフレームに対しておよび
   お互いに対して相対的に横方向に移動するように設けら
   れて前記フレームから前方に延在する選択的に開閉可能
   な一対のクランプアームと、このクランプアームをお互
   いの方へ前記フレームと相対的に横方向に移動させるこ
   とによって前記クランプアームを選択的に閉鎖するため
   に及び有効電流の量に可変的に依存するクランプ力を前
   記クランプアームに負わせるために前記クランプアーム
   に連結され前記有効電流の量によって駆動される電動モ
   ータ手段と、この電動モータ手段を駆動する有効電流の
   量を可変的に制御するために前記電動モータ手段に連結
   された電流制御手段とを備えた、前記機械に取付けられ
   る電動モータにより動作する荷重係合クランプ装置にお
   いて、前記電動モータ手段によって前記クランプアーム
   に負わされるクランプ力の大きさを検知する力検知手段
   と、複数の異なる所定の有効電流の量の一つを前記電動
   モータ手段に与えることによって前記電動モータ手段が
   複数の異なる所定のクランプ力の大きさのうちの選ばれ
   た一つを前記クランプアームに負わせるようになすため
   前記電流制御手段を選択的に指令する力要求手段と、を
   備え、前記各所定の有効電流の量は所定のクランプ力の
   大きさのいずれか一つに対応し、更に前記力要求手段に
   よって指令されたクランプ力の大きさと前記力検知手段
   によって検知されたクランプ力の大きさとを比較するた
   めに及び、前記電流制御手段が前記電流要求手段によっ
   て指令されるクランプ力の大きさに対応する有効電流量
   と実質的に等しい有効電流量で前記電動モータ手段に与
   えられる有効電流の量を制御するようになすために、前
   記電流制御手段と前記力検知手段と前記力要求手段とに
   夫々接続された比較手段を備えたことを特徴とする電動
   モータにより動作する荷重係合クランプ装置。
2. 【請求項２】前記電動モータ手段は複数の電動モータを
   備え、前記力検知手段は前記複数の電動モータに同時に
   与えられる有効電流の総量を検知する手段を備えたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷重係合クラ
   ンプ装置。
3. 【請求項３】前記力検知手段は前記電動モータ手段を駆
   動する有効電流の量を検知する手段を備えると共に、前
   記モータ手段の始動時に前記電動モータ手段へ与える初
   期電流から生じ、力検知手段によって検知される一時的
   な有効電流の量に対して前記電流制御手段による応答を
   妨げるのに十分な期間前記力検知手段に対する前記電流
   制御手段の応答を遅延する手段を有したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の荷重係合クランプ装置。
4. 【請求項４】選択された所定の大きさ以上のクランプ力
   の大きさに応答して前記電動モータ手段を駆動する有効
   電流の量を前記電流制御手段が中断するために、前記電
   流制御手段と前記力検知手段に接続された手段を有し、
   前記電流制御手段が前記有効電流の量を中断する一方で
   前記クランプ力を維持するために、前記クランプアーム
   に接続された保持手段を有し、前記電動モータ手段を駆
   動する有効電流の量を中断する所定の期間経過後前記電
   動モータ手段を駆動する有効電流の量を前記電流制御手
   段が達成するために、前記電流制御手段に接続されたタ
   イマー手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の荷重係合クランプ装置。
5. 【請求項５】前記電流制御手段と前記力検知手段とに接
   続された前記手段は、前記クランプ力の大きさが前記選
   択された所定の大きさ以上になっている期間を検知し、
   この期間が所定の長さになったとき前記電流制御手段が
   有効電流の量を中断するための手段を有したことを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の荷重係合クランブ装
   置。
6. 【請求項６】前記所定の期間経過後、前記電流制御手段
   が、前記電動モータ手段を駆動する有効電流の量を、前
   記選択された所定の大きさよりも実質的に大きなクラン
   プ力を前記クランプアームに負わせるのに十分でない量
   に制限するために、前記電流制御手段に接続された手段
   を有したことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   荷重係合クランプ装置。
7. 【請求項７】前記所定の期間経過後、前記選択された所
   定の大きさと実質的に等しい大きさで前記クランプアー
   ムに加わるクランプ力に対応するところの前記電動モー
   タ手段を駆動する有効電流の量を前記電流制御手段が確
   立するために、前記電流制御手段に接続された手段を有
   したことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の荷重
   係合クランプ装置。
8. 【請求項８】前記所定の期間経過後、前記電流制御手段
   が、前記電動モータ手段を駆動する有効電流の量を、前
   記所定の期間に先だって前記電動モータ手段を駆動する
   有効電流の量よりも少ない量に制限するために、前記電
   流制御手段に接続された手段を有したことを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の荷重係合クランプ装置。
9. 【請求項９】前記所定の期間経過後、前記電流制御手段
   が、前記電動モータ手段を駆動する有効電流の量を、前
   記所定の期間に先だって前記電動モータ手段を駆動する
   有効電流の量よりも少なく徐々に増加する量に制限する
   ために、前記電流制御手段に接続された手段を有したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の荷重係合ク
   ランプ装置。
10. 【請求項１０】前記クランプ力を複数の異なる前記所定
    の大きさに可変的に調整するために、前記力要求手段に
    接続された調整手段を有したことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の荷重係合クランプ装置。