JPH0798637B2 - 平衡荷役装置の安全回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は平衡荷役装置に関するもので、特に平衡運転中
のワークの落下、飛び跳ね等、負荷急変時の安全を確保
するためのものである。

（従来の技術） 従来の技術としては、例えば特願昭62−283159に示され
ているように、一瞬にして負荷の急変を判断し、荷の急
激な動きを中止する技術がある。

（発明が解決しようとする課題） 平衡荷役装置では、平衡運転中の負荷急変、あるいは作
業時の衝撃によって、安全性が脅かされ、作業性に支障
をきたすという問題が往々にして発生する。本発明は、
この問題点を解決することを目的として、安全性及び作
業性を損うことなく、しかも敏感に負荷急変や衝撃を判
断し区別する技術を提供するものである。

（課題を解決するための手段及び作用） 本発明においては、上記問題点を解決するために、第１
の発明は、荷を昇降するアクチュエータと、同アクチュ
エータを駆動する駆動回路と、荷重を検出する力検出器
と、荷の加速度を検出する加速度検出器と、アクチュエ
ータ速度を検出する速度検出器と、アクチュエータの位
置を検出する位置検出器と、速度指令を入力する速度指
令器とを装着した平衡荷役装置において、力検出器から
の信号Feに応じて求めた同信号の微分値（dFe/dt）と、
速度検出器からの信号（ｄθ/dt）とを入力し、力検出
器の微分信号（dFe/dt）の絶対値がある所定の閾値ε
（dFe/dt）より大きく、かつ速度検出器からの信号（ｄ
θ/dt）の絶対値がある所定の閾値ε（ｄθ/dt）より大
きいときには、（イ）一旦は平衡運転を中止すると共
に、位置検出器からの信号θ、速度信号（ｄθ/dt）、
および加速度信号ａを負帰還するか、あるいは（ロ）一
旦は平衡運転における力検出器からの信号Feと、この信
号Feを所定時間記憶している荷重記憶値Ｗφとの差に乗
じる力負帰還ゲインＫを、通常の平衡運転時より小さく
出力するかにより制御する制御手段からなる平衡荷役装
置の安全回路である。

また、第２の発明は、荷を昇降するアクチュエータと、
同アクチュエータを駆動する駆動回路と、荷重を検出す
る力検出器と、荷の加速度を検出する加速度検出器と、
アクチュエータの速度を検出する速度検出器と、アクチ
ュエータの位置を検出する位置検出器と、速度指令を入
力する速度指令器とを装着した平衡荷役装置において、
力検出器からの信号Feに応じて求めた同信号の微分値
（dFe/dt）と、速度検出器からの信号（ｄθ/dt）とを
入力し、力検出器の微分信号（dFe/dt）の絶対値がある
所定の閾値ε（dFe/dt）より大きく、かつ速度検出器か
らの信号（ｄθ/dt）の絶対値がある所定の閾値ε（ｄ
θ/dt）より大きいときに、平衡運転時における力検出
器からの信号Feを所定時間記憶している荷重記憶値Ｗφ
と、力検出器からの信号Feとの差の絶対値が、ある所定
の閾値εemgより所定時間T0以上連続して小さな場合に
は、一時的な急負荷であると判断して通常の力負帰還ゲ
インＫを出力して平衡運転を続行し、所定時間T0以上連
続して大きい場合には、連続する急変負荷であると判断
して平衡運転を中止したまま、位置検出器からの信号
θ、速度信号（ｄθ/dt）、および加速度信号ａを負帰
還するか、あるいは平衡運転における力検出器からの信
号Feと、この信号Feの所定時間記憶している荷重記憶値
Ｗφとの差に乗じる力負帰還ゲインＫを、通常の平衡運
転時より小さく出力するかにより制御する制御手段から
なる平衡荷役装置の安全回路である。

前記構成による第１の発明は次のように作用する。

力検出器の微分信号（dFe/dt）の絶対値がある所定の閾
値ε（dFe/dt）より大きく、かつ速度検出器からの信号
（ｄθ/dt）の絶対値がある所定の閾値ε（ｄθ/dt）よ
り大きいとき、即ち、速度（ｄθ/dt）が大きいときに
荷重Feが急変すると、（イ）一旦は平衡運転を中止し
て、位置信号θ、速度信号（ｄθ/dt）、および加速度
信号ａを負帰還するか、あるいは（ロ）一旦は平衡運転
における信号Feと荷重記憶値Ｗφとの差に乗じる力負帰
還ゲインＫを、通常の平衡運転時より小さく出力するこ
とにより荷の急激な動きを防止するように制御する。

また、前記構成による第２の発明は次のように作用す
る。

力検出器の微分信号（dFe/dt）の絶対値がある所定の閾
値ε（dFe/dt）より大きく、かつ速度検出器からの信号
（ｄθ/dt）の絶対値がある閾値ε（ｄθ/dt）より大き
いとき、即ち、速度（ｄθ/dt）が大きいときに荷重Fe
が急変したとき、平衡運転時の荷重記憶値Ｗφと力信号
Feとの差の絶対値が、ある所定の閾値εemgより所定時
間T0以上連続して小さな場合には、一時的な急負荷であ
ると判断して通常の力負帰還ゲインＫにより平衡運転を
続行し、所定時間T0以上連続して大きい場合には、連続
する急変負荷であると判断して平衡運転を中止したま
ま、位置検出器からの信号θ、速度信号（ｄθ/dt）、
および加速度信号ａを負帰還するか、あるいは平衡運転
における力検出器からの信号Feと荷重記憶値Ｗφとの差
に乗じる力負帰還ゲインＫを、通常の平衡運転時より小
さく出力することにより荷の急激な動きを防止するよう
に制御する （実施例） 本発明は、平衡運転中の負荷急変時あるいは作業時の衝
撃時に対応して、次の（１）から（３）により構成さ
れ、安全性、作業性を損なう事なく負荷の急変を敏感に
検知する事を可能にする。

（１）負荷急変時は、力検出器の微分信号Fe並びに荷重
記憶値と力検出器からの信号のの差が大きく、従って平
衡運転時には、アクチュエータの速度信号も大きくな
る。

（２）それに対し衝撃時は、力検出器の微分信号Feは大
きいが、荷の荷重記憶値と力検出器からの信号の差は瞬
間的に大きいだけで、その後はほとんど零となる。

（３）衝撃又は負荷急変と通常の作業状態とを区別し、
その後衝撃と負荷急変を上記（１）、（２）より判断す
る。

第１図に本発明の実施例の全体構成を示す。

なお第１図に示す構成及び作用は安全回路を除き、特願
昭62−288343に詳細に示されている。

本発明の特徴である安全回路の構成及び作用を第２図に
示す。

安全回路は、速度指令選択回路と連動して動作するが、
平衡運転が選択されている場合に本回路は動作し、その
他の場合は安全回路解除入力が入力された場合と同様、
本回路は動作しない。

まず力微分信号Fe、及び速度信号θの絶対値が各々εF
e、εθより大きいか絶対値比較回路21、22にて判断す
る。絶対値比較回路21、22は信号の絶対値が各々比較す
べきしきい値より大きい場合に「１」を、小さい場合に
「φ」を出力する。

絶対値比較器21、22の出力はand回路24に入り更に回路2
4の出力はラッチ回路25及び29の入力となる。ラッチ回
路29は速度指令選択回路へ出力されるが、第３図に示す
通り、出力「１」の場合異常時指令が、出力「φ」の場
合平衡運転指令が、モータ回転速度指令として選択され
る。すなわち力微分信号Fe及び速度信号θの絶対値が、
εFe、εθより共に大きい場合は異常時指令が出力され
る。力信号Feと記憶回路からの記憶器Ｗφの差の絶対値
がεemgより大きいか小さいかを絶対値比較回路23にて
判断する。本回路23も大きい場合「１」、小さい場合
「φ」を出力する。

回路23の出力とラッチ回路25の出力がand回路26の入力
となる。

絶対値比較回路23は、衝撃又は負荷の急変を判断する回
路であり衝撃の場合は、力信号Feと記憶値Ｗφの差の絶
対値が瞬間的には大きいが、Ｔ時間例えば２秒以上連続
して大きい事はない。又、負荷急変の場合はＴφ時間、
例えば0.5秒以上連続して上記絶対値が小さくなること
はない。

上記の時間管理をタイマ27、28にて行う。タイマ27、28
の動作の詳細を以下に説明する。

ラッチ回路25及び絶対値回路23の出力が共に「１」の場
合、and回路26よりタイマ28にスタート信号が出力され
る。タイマ28は負荷急変を判断するタイマであり、スタ
ート信号が入力された後Ｔ時間リセット信号が入力され
なければアウトポートから「１」を出力する。

又、その出力はor回路31へ出力され、衝撃判断用タイマ
27のリセット信号入力ポートへ出力される。タイマ28の
リセットは、and回路26の出力が「φ」、タイマ27がタ
イムアップした場合、又は安全回路解除入力が入力され
た場合に行われる。一方、タイマ27のスタート信号はan
d回路26の出力が「φ」の場合、即ち絶対値比較回路23
又は、ラッチ回路25の出力のいずれかの出力「φ」の場
合に出力される。

タイマ27は負荷急変モードを解除するタイマで、タイム
アップ時間は約0.5秒にセットされている。

上記構成によれば、衝撃が加わった場合には、タイマ27
にてセットされた時間だけ負荷急変モードになるだけ
で、その後自動的に平衡運転モードに復帰するように、
一方、負荷急変時には、負荷急変モードに固定され、安
全回路解除入力が入力されるまで解除できないように、
作用させることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、荷が所定速度以上で平衡運転している
ときに、衝撃等の急変負荷が加わった場合には、荷の急
激な動きを確実に防止して、荷の飛び跳ね、落下等によ
る危険発生を防止することにより作業能率、および作業
の安全性を大幅に向上できる。

また、平衡運転時に負荷の急変が発生した場合に、一時
的な急負荷か、連続する急変負荷かを判断して、一時的
な急負荷であれば平衡運転をそのまま続行することによ
り、操作性に影響を与えることなく、作業能率を向上で
きると共に、連続する急変負荷であれば荷の急激な動き
を確実に防止して荷の飛び跳ね、落下等による危険発生
を防止することにより作業の安全性を大幅に向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体構成図、第２図は本
発明の安全回路及び作用を示す構成図、第３図は平衡運
転指令か異常時指令かを選択する判断動作図、である。 21、22、23……絶対値比較回路 24、26……and回路 25、29……ラッチ回路 27、28……タイマ 30、31、32……or回路 33、34……反転回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷を昇降するアクチュエータと、同アクチ
   ュエータを駆動する駆動回路と、荷重を検出する力検出
   器と、荷の加速度を検出する加速度検出器と、アクチュ
   エータの速度を検出する速度検出器と、アクチュエータ
   の位置を検出する位置検出器と、速度指令を入力する速
   度指令器とを装着した平衡荷役装置において、力検出器
   からの信号Feに応じて求めた同信号の微分値（dFe/dt）
   と、速度検出器からの信号（ｄθ/dt）とを入力し、力
   検出器の微分信号（dFe/dt）の絶対値がある所定の閾値
   ε（dFe/dt）より大きく、かつ速度検出器からの信号
   （ｄθ/dt）の絶対値がある所定の閾値ε（ｄθ/dt）よ
   り大きいときには、（イ）一旦は平衡運転を中止すると
   共に、位置検出器からの信号θ、速度信号（ｄθ/d
   t）、および加速度信号ａを負帰還するか、あるいは
   （ロ）一旦は平衡運転における力検出器からの信号Fe
   と、この信号Feを所定時間記憶している荷重記憶値Ｗφ
   との差に乗じる力負帰還ゲインＫを、通常の平衡運転時
   より小さく出力するかにより制御する制御手段からなる
   ことを特徴とする平衡荷役装置の安全回路。
2. 【請求項２】荷を昇降するアクチュエータと、同アクチ
   ュエータを駆動する駆動回路と、荷重を検出する力検出
   器と、荷の加速度を検出する加速度検出器と、アクチュ
   エータの速度を検出する速度検出器と、アクチュエータ
   の位置を検出する位置検出器と、速度指令を入力する速
   度指令器とを装着した平衡荷役装置において、力検出器
   からの信号Feに応じて求めた同信号の微分値（dFe/dt）
   と、速度検出器からの信号（ｄθ/dt）とを入力し、力
   検出器の微分信号（dFe/dt）の絶対値がある所定の閾値
   ε（dFe/dt）より大きく、かつ速度検出器からの信号
   （ｄθ/dt）の絶対値がある所定の閾値ε（ｄθ/dt）よ
   り大きいときに、平衡運転時における力検出器からの信
   号Feを所定時間記憶している荷重記憶値Ｗφと、力検出
   器からの信号Feとの差の絶対値が、ある所定の閾値εem
   gより所定時間T0以上連続して小さな場合には、一時的
   な急負荷であると判断して通常の力負帰還ゲインＫを出
   力して平衡運転を続行し、所定時間T0以上連続して大き
   い場合には、連続する急変負荷であると判断して平衡運
   転を中止したまま、位置検出器からの信号θ、速度信号
   （ｄθ/dt）、および加速度信号ａを負帰還するか、あ
   るいは平衡運転における力検出器からの信号Feと、この
   信号Feを所定時間記憶している荷重記憶値Ｗφとの差に
   乗じる力負帰還ゲインＫを、通常の平衡運転時より小さ
   く出力するかにより制御する制御手段からなることを特
   徴とする平衡荷役装置の安全回路。