JP2000271177A

JP2000271177A - パワーアシスト付き昇降移載装置

Info

Publication number: JP2000271177A
Application number: JP11084114A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yamashita; 秀樹山下; Masaki Nagano; 正樹長野; Shigeru Makino; 滋牧野; Shigeki Fujiwara; 茂喜藤原; Noriyuki Shikata; 宣之志方; Shigemichi Murogaki; 成道室垣
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】操作者にかかる負担が小さい上に操作者の思
い通りの昇降動作を行わせる。【解決手段】対象物２を昇降させる動力駆動型の昇降
手段と、対象物の吊り力を検出する検出手段と、検出し
た吊り力をもとに操作者が対象物に加えた操作力を対象
物の離着床時を含めて求める操作力演算手段と、求めた
操作力に応じて上記昇降手段を作動させる制御手段とか
らなる。対象物２を昇降させることについて、操作者が
加えた力に対応したパワーアシストが対象物２の離着床
時も含めてなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は重量のある対象物を
昇降させて移載を行う昇降移載装置、殊にパワーアシス
ト付き昇降移載装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】重量のある対象物を昇降させて移載を行
う昇降移載装置として、クレーンや介護リフトがある
が、従来のこの種の昇降移載装置は、ウインチを利用し
て該ウインチをペンダントスイッチのオンオフによって
巻き上げや巻き下げの動作を行わせるものであった。

【０００３】このようなスイッチを使用したものでは、
昇降速度の調整ができなかったり困難であったりし、対
象物を着床させる時に衝撃が加わって対象物を痛めてし
まう虞がある。また、ウインチから吊り下げられている
ペンダントスイッチは、巻き上げワイヤ（ベルト）に絡
んでしまうことがある。

【０００４】介護リフトとしては、特公平３−４１１８
１号公報に手動駆動によるねじジャッキ型の昇降手段を
備えたものが開示されているが、操作者の負担を軽減す
るためにねじジャッキ型昇降手段の動力源として電動機
を用いる場合、その操作をスイッチで行うかぎり、前記
従来例と同様の問題を備えている。

【０００５】このような問題点を解決することができる
ものとして、対象物を吊り下げた状態で対象物の見かけ
上の重量をゼロとする無重力ホイストや、対象物の昇降
動作をパワーアシストで行えるようにしたものが、特公
昭５７−５９１９９号公報、特公平７−４７４９号公
報、特開平５−３１０３９６号に提供されている。

【０００６】このような無重力ホイストやパワーアシス
ト付き昇降装置においては、対象物を床から完全に離し
た状態においては、対象物を吊り下げた状態を保つのに
必要な力から対象物の重量を検出して、吊り力と対象物
重量とを平衡させたり、いったん検出した対象物重量と
吊り力との差から操作者が対象物に加えた操作力を求め
てパワーアシストを行ったりすることができ、対象物を
スムーズに且つ楽に昇降させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記重力ホイ
ストやパワーアシスト付き昇降装置では、対象物全体ま
たは一部が床に接地しているために吊り力から対象物重
量を求めることができない時、吊り力と対象物重量とを
平衡させたり、いったん検出した対象物重量と吊り力と
の差から操作者が対象物に加えた操作力を求めてパワー
アシストを行うということができないために、対象物を
離床させたり着床させたりする場合には、別途スイッチ
や操作レバーの操作によって強制的な上昇動作もしくは
下降動作を行わせるものとなっており、対象物を離床さ
せる、宙に浮かせた状態で上下動させる、対象物を着床
させるという本来ならば一連の動作を、複数の異なる操
作を順に行わなくてはならず、使い勝手という点できわ
めて悪い。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは操作者にかかる負担
が小さい上に操作者の思い通りの昇降動作を離着床時も
含めて行わせることができるパワーアシスト付き昇降移
載装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、対象
物を昇降させる動力駆動型の昇降手段と、対象物の吊り
力を検出する検出手段と、検出した吊り力をもとに操作
者が対象物に加えた操作力を対象物の離着床時を含めて
求める操作力演算手段と、求めた操作力に応じて上記昇
降手段を作動させる制御手段とからなることに特徴を有
している。対象物を昇降させることについて、離着床時
も含めて操作者が加えた力に対応したパワーアシストが
なされるようにしたものである。

【００１０】水平移動手段を備えたものとするのも好ま
しく、この場合、水平移動手段は昇降手段が設置された
動力駆動型の台車とし、昇降手段に設けた対象物吊り下
げ保持用のベルトに水平方向に作用する力を検出する検
出手段を設け、該検出手段で検出した水平方向の力に応
じて前記制御手段は水平移動手段を作動させるものとし
ても、つまりは水平方向移動についてもパワーアシスト
がなされるようにしてもよい。

【００１１】操作者が対象物に触れていることを検出す
る操作検出手段を備え、制御手段は該操作検出手段の出
力をもとに操作中か否かを判断しているものとするのも
好ましい。

【００１２】吊り力を全く検出することができない状態
の時のために、昇降手段を強制作動させるスイッチを設
けることも好ましい。

【００１３】昇降手段としては、ウインチやアームを上
下させるリニアアクチュエータを好適に用いることがで
きる。

【００１４】操作力演算手段は、対象物が宙に浮いてい
る時点の対象物の重量を基準に操作力を求めるものとす
ることができる。この場合、対象物が宙に浮いている時
点の吊り力の変動が所定時間、略ゼロである時、この時
の吊り力を対象物の重量と判断すればよい。

【００１５】操作力演算手段は、対象物重量と床からの
反力との差をもとに操作力を演算するものであってもよ
く、この場合、対象物の位置を検出する検出手段を備え
たものとし、この検出位置をもとに対象物重量と床から
の反力との差を推定したり、対象物の速度を検出する検
出手段を備えたものとし、この検出速度をもとに対象物
重量と床からの反力との差を推定したりすればよい。

【００１６】操作力が加えられる部分よりも対象物側の
部分に作用する荷重を検出する検出手段を備えて、操作
力演算手段は該検出手段で検出した荷重と吊り力との差
から操作力を求めるものであってもよい。

【００１７】この時、対象物の動き出しは吊り力の変化
量を操作力として上昇させ、その上昇動作中の吊り力変
化から対象物荷重の変化を推定し、吊り力と推定値との
差分を操作量とすることができる。

【００１８】また、対象物が着床している状態から対象
物の位置が高くなる、あるいは速度が上向きの時、吊り
力の変化が略ゼロであれば、対象物が宙吊りになったと
判断することができる。

【００１９】さらに、対象物が宙吊りになった時の吊り
力と推定操作力から対象物の重量を推定することができ
る。

【００２０】対象物が宙吊り状態から対象物の位置が低
くなる、あるいは速度が下向きの時、前記吊り力の変化
が対象物の重量から推測した所定範囲内の時、着床中で
あると判断すればよく、この場合、対象物が着床中であ
る時、吊り力と対象物の下降速度に基づいて、対象物の
重量から床からの反力を引いた値を推定し、該推定値が
略ゼロである時に着床が完了したと判断すればよい。

【００２１】対象物の吊り力を検出する検出手段として
は、昇降手段を固定している部材の変形量を検知するも
の、昇降手段を固定している部材を受けるための支持力
を検知するもの、昇降手段の駆動トルクを検知するも
の、対象物を吊り下げているベルトの張力方向と直交す
る方向のベルトの変位量を検知するもの、昇降手段と対
象物との間に配した脱着部の変形量を検知するものなど
を好適に用いることができる。

【００２２】そして、制御手段は、求めた操作力に応じ
た駆動力を昇降手段に発揮させるものとするほか、求め
た操作力に応じた速度で昇降手段を作動させるものとし
たり、求めた操作力に応じた加速度で昇降手段を作動さ
せるものとすることができ、いずれの場合にも、求めた
操作力が所定範囲内の微小値である時、昇降手段に出力
する指令値をゼロとすることが好ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態に基づい
て詳述すると、図１は一例を示すもので、天井面からば
ね１０によって吊り下げ支持したプレート１１にアーム
１２の一端を回動自在に連結するとともに該アーム１２
を上下に回動駆動するモータ１３を取り付けている。そ
してアーム１２の先端からはベルト３を吊り下げてい
る。一方、天井面にはプレート１１の位置（天井面から
プレート１１までの距離）を検出することで上記ばね１
０の変位量を測定するセンサー１４を配している。

【００２４】ベルト３に重量のある対象物２を吊り下
げ、モータ１３の駆動でアーム１２を動かすことによ
り、対象物２を昇降させるのであるが、この時、上記ば
ね１０の伸びをセンサー１４で検出することで、吊り力
Ｆ（対象物２の荷重と操作者が加えた操作力との和）を
測定することができる。

【００２５】昇降させる対象である対象物２の質量がＭ
である時、対象物２が完全に離床している状態では、上
記吊り力Ｆから荷重Ｍｇ（ｇは重力加速度）を引いた値
ｆが操作力となる（厳密には対象物２の加速度をαとす
ると慣性力Ｍαをさらに引いたものが操作力となるが、
αは微小であるとして無視する）。

【００２６】昇降のためのモータ１３の駆動は、検出し
た上記操作力ｆにゲインＡを掛けたＡｆの電流をモータ
１３に流すようにモータドライバ１５へ指令を送ること
で行う。なお、操作力ｆの符号によって電流の向きが変
わる。対象物２を持ち上げる操作方向を正方向とすれ
ば、電流の正方向は対象物２を上昇させる向きとなる。
図中１６は上記制御を行う制御回路４を納めた制御ボッ
クスである。

【００２７】図２は昇降手段として、モータ１３で駆動
されるウインチ１７を用いたものを示している。ベルト
３の長さ次第で昇降ストロークを容易に変更することが
できる。

【００２８】図３に他例を示す。これはモータ１３で駆
動されるウインチ１７を昇降手段としているとともに、
該ウインチはレール２１に沿って水平移動する台車２２
上に設置している。また、図示例では、台車２２を走行
させるためのモータ２３も備えたものとしている。図中
２２０は車輪である。

【００２９】そして、図４にも示すように、ここでは吊
り力Ｆの検出用のセンサ１４に加えて、台車２２に左右
一対のばね２４，２４で支持したベルトガイド２５を設
けて、該ベルトガイド２５にベルト３を通しているとと
もに、ベルトガイド２５の水平方向位置を検出するセン
サ２６を設けている。

【００３０】対象物２を吊り下げた状態で対象物２にレ
ール２１に沿った方向の水平方向の力を与えれば、ベル
トガイド２５がばね２４を撓ませて移動するが、このば
ね２４の撓み量をセンサ２６で検出し、検出した水平方
向の操作力ｆｈに所定の定数Ａｈを掛けた値を上記モー
タ２３のモータ電流とする駆動指令を制御回路４が出力
することで、対象物２を吊り下げた状態での水平方向移
動についてもパワーアシストを行うことができるものと
なっている。

【００３１】昇降手段としては、このほか、図５に示す
ように、回転ジョイント２７で支柱２８に連結されたア
ーム２９を、一端が支柱２８に軸着され且つ他端がアー
ム２９に軸着されているリニアアクチュエータ３０の伸
縮によって上下動させるものや、図６に示すように、鉛
直方向に伸縮するリニアアクチュエータ３０の上端にア
ーム２９を固定したものなども好適に用いることができ
る。また、ここではアーム２９から力センサ３１を介し
てベルト３を下げて力センサ３に働く引張力で吊り力Ｆ
を検出するようにしている。このような上下動するアー
ム２９を用いる場合、長いベルト３を用いなくても対象
物２を昇降させることができるために、対象物２に揺れ
が生じにくくなり、これに伴って吊り力の検出について
の外乱を少なくすることができる。

【００３２】なお、対象物２の水平方向移動を行わせる
ことができるようにすることについては、図７に示すよ
うに、キャスター３３で行わせることができるようにし
たものや、図５に示す支柱２８を鉛直軸回りに回転させ
ることができるようにすることで行ってもよい。

【００３３】介護リフトとして用いる場合は、安全性の
向上という点から、図８に示すように、操作者が操作を
行っているかどうかを検出するセンサ８を設けて、制御
回路４はセンサ８の出力をもとに操作中か否かを判断
し、操作中であると判断した時のみ、パワーアシストを
行うことが好ましい。操作者に操作する意志が無い場合
の誤動作を防ぐことができる。この場合のセンサ８とし
ては、スリング３５に取付ける感圧式のものを好適に用
いることができ、特にスリング３５に対して面状ファス
ナーなどによって着脱自在として、スリング３５への取
付け場所を変更できるようにしておくとよい。取付け場
所としては、操作者が操作に際して確実に触れたり握っ
たりするところがよいのはもちろんである。

【００３４】また、操作力を検出して昇降させる場合、
図９に示すように、ベルト３が弛んで接地している時な
ど、昇降させることができないことになる。このため
に、昇降手段を強制作動させるスイッチ３９を設けて、
該スイッチ３９による昇降手段の動作が優先するように
しておくとよい。ただし、所定の吊り力Ｆが検出された
ならば、スイッチ３９が押されたいても昇降動作をオフ
とするようにしておくのが好ましい。

【００３５】ところで、操作力ｆは前述のように対象物
２が宙に浮いている時点の対象物２の重量を吊り力Ｆか
ら引くことによって図１０に示すように求めているわけ
であるが、対象物２の質量Ｍが不明であっても、次のよ
うに推定して操作力ｆの演算を行うことができる。

【００３６】すなわち、吊り力Ｆが図１１に示すように
変化する時、所定の時間ｔ０内の吊り力Ｆの変動量が所
定量Ｗ０より小さい時、その時の吊り力Ｆを対象物２の
重量Ｍｇだと判断すればよい。図１２はこの判断につい
てのフローチャートを示している。検出した吊り力は一
定時間ｔ０だけ記憶するものとし、この時間ｔ０内の吊
り力Ｆの最大値と最小値の差ΔＦを算出して、この値Δ
Ｆが所定量Ｗ０より小さい時、この時の吊り力Ｆを対象
物２の重量Ｍｇと判断する。なお、図示例のフローで
は、判断時ｔ₁の吊り力Ｆを対象物２の重量Ｍｇとして
いるが、ｔ０時間内の吊り力Ｆの平均値を対象物２の重
量Ｍｇとすれば、さらに精度良く対象物２の重量を求め
ることができる。なお、一定周期でこの重量推定動作を
繰り返すものとする。

【００３７】離着床時の操作力ｆは、次のようにするこ
とで求めることができる。つまり、図１３に示すよう
に、吊り力（張力）Ｆと、対象物２の重量Ｍｇと、床か
らの反力Ｒと、操作力ｆとは、Ｆ＝Ｍｇ−Ｒ−ｆの関係にあり、従ってＦ＋ｆ＝Ｍｇ−Ｒであり、Ｍｇ−Ｒの値、つまり対象物２の重量Ｍｇと床
から対象物２に働く反力Ｒとの差を検出する手段を設け
ることで、操作力ｆはｆ＝Ｍｇ−Ｒ−Ｆとして求めることができる。

【００３８】具体的には、床からの反力Ｒは、対象物２
の形状や床の状態が一定であれば、減り込み量によって
決まるために高さｘの関数Ｒ（ｘ）となることから、図
に示すように、モータ１３にエンコーダ（アブソリュー
トエンコーダ）４０を設けて高さ（位置）ｘを検出すれ
ば、Ｍｇ−Ｒ（ｘ）を推定することができ、これに伴っ
て操作力ｆを求めることができる。

【００３９】位置ｘの変化量である速度Ｖｎから、対象
物２の重量Ｍｇと床からの反力Ｒとの差の変化を予測す
るようにしてもよい。つまり、一定周期で制御を行って
いる時、ある時点の制御で張力Ｆｎ、操作力ｆｎ、（Ｍ
ｇ−Ｒ（ｘ））＝Ｗｎ、速度Ｖｎ、その前の制御周期の
夫々をＦｎ_-1、ｆｎ_-1、Ｗｎ_-1、Ｖｎ_-1とすると、Ｗｎ＝Ｗｎ_-1＋Ｂ×Ｖｎと算出し、ｆ＝Ｗｎ−Ｆｎと算出するのである。なお、Ｂは実験等で求めた所定の
定数である。速度はモータ１３に付設したタコジェネレ
ータから求めたり、エンコーダ４０のその制御周期の値
と前周期の値の差から求めることができる。この場合、
移載するための台やベッドの高さが変化しても問題が生
じることがない。

【００４０】図１４に示すように、操作力ｆが加えられ
る部分よりも対象物２側の部分に作用する荷重を検出す
る検出手段（たとえばロードセル）４２を設けて、該検
出手段４２で検出した荷重と吊り力Ｆとの差分から操作
力ｆを求めるようにしてもよい。検出手段４２で検出で
きる荷重をｗとすると、吊り力Ｆは荷重ｗよりも操作力
ｆ（上向きを正とする）だけ小さくなるために、ｆ＝Ｆ−ｗで求めることができる。なお、ｗ＝Ｍｇ−Ｒであり、検
出手段で検出される荷重ｗは、対象物２の重量Ｍｇか
ら、床からの反力Ｒを引いた値である。

【００４１】対象物の動き出しは吊り力Ｆの変化量を操
作力ｆとして上昇させ、その上昇動作中の吊り力Ｆ変化
から荷重ｗの変化を推定し、吊り力Ｆと該推定値ｗとの
差分を操作量ｆとしてもよい。図１５及び図１６に示す
ように、ある張力（吊り力）が働いた状態で静止してい
る時点から上向きの操作力を加えれば、張力は加えられ
た操作力の分だけ小さくなる。この時点では最初の一定
張力（変動量が小さいこと等から判断する）からの変動
量を操作力ｆとして、その操作力ｆに合わせて上昇させ
る。駆動指令を与えた直後の微小時間内は操作力判断を
行わずに駆動を続け、その時間内で前記Ｍｇ−Ｒの値の
時間的推移を予測する。単純な予測としては、図１５中
のＣ区間の傾きを前記操作力ｆ分だけオフセットさせた
ものでよく、予測値を破線で示す。図１５では、時刻ｔ
ｘに操作力を大きくしたために推定値も途中から変化し
ていることも示している。

【００４２】もっとも、上記のような制御を行った場
合、完全に離床する瞬間に吊り力の上昇が無くなるた
め、上向きの操作力が無くなったと判断して停止してし
まうことになる。これを解決するために、上昇動作中に
も拘わらず吊り力の変動量が微小である時、完全に離床
して宙吊りになったと判断して対象物の重量に対する変
動量を操作量としてパワーアシスト制御すればよい。図
１７は位置と吊り力の関係を、図１８はそのフローチャ
ートを示しており、図１７中のイが離床の瞬間である。

【００４３】そして、対象物が完全に離床したことを判
断して、それ以降、対象物重量からの変動量を操作力と
してパワーアシストするとき、対象物の重量が既にわか
っている場合は問題はないが、わかっていない場合に
は、いったん上昇を中断させて操作力が入らない状態と
し、その時の吊り力を対象物の重量として制御する等し
なくてはならない。これを解決するには、完全に宙吊り
になったと判断した時点で、その時点での操作力と推定
している操作力ｆａ（上向きを正）、その時点での吊り
力Ｆａとして、両者の和Ｆａ＋ｆａを対象物の重量と判
断して、それ以降、その重量からの変動量を操作力とし
てパワーアシスト制御すればよい。図１９における破線
は対象物が操作者と吊り力に働く予測荷重を示してい
る。対象物の重量がわかっていなくても、着床状態から
宙吊り状態の制御への切り換えを停止することなく行う
ことができる。

【００４４】逆に宙吊り状態から着床させる場合につい
ては、対象物が宙吊り状態から対象物の位置が低くな
る、あるいは速度が下向きの時、前記吊り力の変化が対
象物の重量から推測した所定範囲内の時、着床中である
と判断すればよい。すなわち、降下動作中に対象物の一
部が着床すると、操作力が一定であっても、床からの反
力等で吊り力が減少するために、吊り力の対象物重量か
らの変動量だけで制御すると、対象物の一部が着床した
時点でパワーアシストすることができなくなる。このた
めに、既にわかっている対象物重量Ｍと現状の降下速度
（位置の微分でも可）から、対象物重量−床からの反力
の時間推移を予測する。

【００４５】今、対象物の一部が既に着床し、さらに着
床量が増えている過程において、ある時点の制御周期で
の対象物重量−床からの反力をＷｎ、速度をＶｎ、前回
の制御周期での夫々をＷｎ_-1、Ｖｎ_-1とすると、ある時
点のＷｎの値はＷｎ＝Ｗｎ_-1−β×Ｍ×Ｖｎと算出する。βは実験等で得られた定数である。

【００４６】Ｗｎを予測することができるために、吊り
力Ｆと予測したＷｎの差分を操作力としてパワーアシス
ト制御する。

【００４７】対象物が完全に宙吊り状態で下降中の時
は、吊り力の減少量が（β×Ｍ×Ｖｎ±Δｆ）の時、操
作力が減ったのではなく、対象物の一部が着床したのだ
と判断し、下降を継続し、且つ上記のようにＷｎを算出
すればよい。図２０におけるロは着床の瞬間を、破線は
対象物荷重の予測値Ｗを示す。

【００４８】対象物が着床中である時、吊り力と対象物
の下降速度に基づいて、対象物の重量から床からの反力
を引いた値を推定し、該推定値が略ゼロである時に着床
が完了したと判断すればよい。下降中において、吊り力
Ｆと降下速度Ｖ（位置の微分でもよい）から対象物重量
−床からの反力の値であるＷを推定することができるか
ら、この推定したＷの値が略ゼロ、つまりＷ＜ΔＦ０
（ΔＦ０は５ｋｇｆ等の微小力）となる時、対象物が完
全に着床したと判断して降下を完了させればよい。図２
１中のハが完全着床と判断した時点である。

【００４９】図２２及び図２３は、吊り力の検出手段の
他例を示している。ここではウインチ１７を固定した固
定板５０の変形量から吊り力を検出するものとしてお
り、図２３(a)では上記変形量を固定板５０の固定端に
配したひずみゲージ５１で、図２３(b)では変位計で検
出している。吊り力の検出を簡単な構成で行うことがで
きる。図中５３は固定板を押し上げているばねである。

【００５０】昇降手段をレール２１に配したものでは図
２４(a)に示すように、レール２４そのもののたわみを
検出するひずみゲージ５１や、図２４(b)に示すよう
に、レール２４を支持している柱５５にかかる負荷を検
出するひずみゲージ５１や、柱５５とレール２４との間
に介在させたサスペンション５７の内部に配した変位計
５８で、支持力を検出するものとしている。いずれの場
合もレール２４の内部に検出部を配置しなくてもすむ。

【００５１】昇降手段がウインチ１７である場合、図２
５(a)に示すように、駆動用のモータ１３との間にトル
ク計５９を取り付けて、巻き上げ駆動トルクでもって吊
り力を検出するようにしてもよい。図２５(b)に示すよ
うに、モータへの供給電流とトルクとの比例関係を使用
して駆動トルクを測定するようにしてもよい。この場合
においても簡単に吊り力を検出することができる。

【００５２】このほか、図２６に示すように、ベルト３
の張力方向と直交する方向の変位量を検知するようにし
ても吊り力の検知を行うことができる。ばね６０によっ
て張力方向と直交する方向にベルト３を押圧するアイド
ラ６１を設けて、該アイドラ６１の位置を変位計６２で
計測したり、図２７に示すように歪ゲージ６３で計測す
るのである。高分解能で検出することができる。

【００５３】介護リフトの場合は、図２８に示すように
ベルト３に脱着部であるハンガー６４を取付けることか
ら、該ハンガー６４に歪ゲージ６３を取り付けて、対象
物を吊り下げた時に生ずるハンガー６４の歪から吊り力
を検出したり、ハンガー６４のスリング３５取付け部分
に圧力センサ６５を取り付けてもよい。検出部分が脱着
部分のみとなるために小型簡略化が可能である。

【００５４】以上の説明においては、図２９にも示すよ
うに、検出した操作力ｆに対して駆動トルクを比例制御
するものを示したが、図３０に示すように、速度を制御
するようにしてもよい。操作力ｆに比例した値を駆動源
への指令値とするにあたり、駆動源（モータ１３）の駆
動速度をエンコーダ６６でフィードバックし、その差分
を駆動源への指令値とするのである。この場合は、対象
物重量が変化しても同じ操作感で操作することができ
る。

【００５５】図３１に示すように、求めた操作力ｆに応
じた加速度で作動させるものとしてもよい。この場合に
おいても、対象物重量が変化しても同じ操作感で操作す
ることができるほか、速度制御の場合に比して、一定速
度での駆動時の操作力はほぼゼロですむために、より自
然な動作となる上に、モータの駆動が安定する。もっと
も、乱暴な昇降操作に対する危険防止のために、加速度
が所定値より大きくなる時は加速度が小さくなるように
指令値を修正するようにしておくことが好ましい。

【００５６】また、トルク制御、速度制御、加速度制御
のいずれの場合においても、求めた操作力ｆが所定範囲
（不感帯Ｕ）内の微小値である時、図３２に示すよう
に、昇降手段に出力する指令値をゼロとしておく。モー
タ１３駆動の安定化及びハンチング防止のためである。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明においては、検出し
た吊り力をもとに操作者が対象物に加えた操作力を対象
物の離着床時を含めて求める操作力演算手段と、求めた
操作力に応じて上記昇降手段を作動させる制御手段とか
らなり、操作者が加えた力に対応したパワーアシストが
離着床時にもなされるようにしていることから、対象物
を昇降させることについて、昇降を指示するスイッチ無
しで離着床時を含む一連の昇降動作を動力による補助を
受けた状態で行えるものであり、特に介護リフトとして
用いた場合、スイッチ操作ではなく、被介護者を抱えて
操作することになり、被介護者にとって安心感のある昇
降を行わせることができる。

【００５８】水平移動手段も備えたものとすれば、昇降
だけでなく、離れた位置への移動も行うことができ、こ
の場合、水平移動手段は昇降手段が設置された動力駆動
型の台車とし、昇降手段に設けた対象物吊り下げ保持用
のベルトに水平方向に作用する力を検出する検出手段を
設け、該検出手段で検出した水平方向の力に応じて前記
制御手段は水平移動手段を作動させるものとすれば、つ
まりは水平方向移動についてもパワーアシストがなされ
るようにすれば、水平移動も楽に行うことができる。

【００５９】操作者が対象物に触れていることを検出す
る操作検出手段を備え、制御手段は該操作検出手段の出
力をもとに操作中か否かを判断しているものとするのも
好ましい。操作者に操作の意志がない時に誤動作するこ
とがなくなる。

【００６０】昇降手段を強制作動させるスイッチを設け
れば、吊り力を全く検出することができない状態での昇
降動作も行わせることができる。

【００６１】昇降手段として、ウインチを用いた時に
は、昇降ストロークの変更が容易であり、また天井に設
置することで高い位置での昇降が可能である。

【００６２】昇降手段としてアームを上下させるリニア
アクチュエータを用いた時には、床等への設置で使用す
ることができるほか、ウインチを利用したベルト吊り下
げに比べて剛体で構成することができるために、揺れに
くく、これに伴って吊り力や操作力の検出についての外
乱を少なくすることができる。

【００６３】操作力演算手段は、対象物が宙に浮いてい
る時点の対象物の重量を基準に操作力を求めるものとす
ることで、対象物が宙吊り状態にある時の操作力の推定
を簡単に行うことができる。この場合、対象物が宙に浮
いている時点の吊り力の変動が所定時間、略ゼロである
時、この時の吊り力を対象物の重量と判断すればよく、
対象物重量が予めわかっている必要がない。

【００６４】操作力演算手段が、対象物重量と床からの
反力との差をもとに操作力を演算するものであれば、昇
降中においても操作力を求めてパワーアシスト制御する
ことができ、この場合、対象物の位置を検出する検出手
段を備えたものとし、この検出位置をもとに対象物重量
と床からの反力との差を推定したり、対象物の速度を検
出する検出手段を備えたものとし、この検出速度をもと
に対象物重量と床からの反力との差を推定したりするこ
とで、離着床時における操作力を簡便に推定してパワー
アシスト制御することができ、殊に後者においては床面
の高さを問うことがない。

【００６５】操作力が加えられる部分よりも対象物側の
部分に作用する荷重を検出する検出手段を備えて、操作
力演算手段は該検出手段で検出した荷重と吊り力との差
から操作力を求めるものであれば、離着床時の操作力を
直接的に検出することができる上に、操作力を加えると
ころが限定されてしまうこともない。

【００６６】離着床時の制御にあたっては、対象物の動
き出しは吊り力の変化量を操作力として上昇させ、その
上昇動作中の吊り力変化から対象物荷重の変化を推定
し、吊り力と該推定値との差分を操作量とすることで、
対象物や床状態に関係なく制御することができる。

【００６７】また、対象物が着床している状態から対象
物の位置が高くなる、あるいは速度が上向きの時、吊り
力の変化が略ゼロであれば、対象物が宙吊りになったと
判断することで、着床状態から宙吊り状態の制御への切
り換えを昇降動作の停止を伴うことなく行うことができ
る。

【００６８】さらに、対象物が宙吊りになった時の吊り
力と推定操作力から対象物の重量を推定することで、対
象物の重量がわかっていなくても、着床状態から宙吊り
状態の制御への切り換えを昇降動作の停止を伴うことな
く行うことができる。

【００６９】対象物が宙吊り状態から対象物の位置が低
くなる、あるいは速度が下向きの時、前記吊り力の変化
が対象物の重量から推測した所定範囲内の時、着床中で
あると判断すれば、宙吊り状態から着床状態の制御への
切り換えを昇降動作の停止を伴うことなく行うことがで
きる。この場合、対象物が着床中である時、吊り力と対
象物の下降速度に基づいて、対象物の重量から床からの
反力を引いた値を推定し、該推定値が略ゼロである時に
着床が完了したと判断することで、下降し過ぎを防止す
ることができる。

【００７０】対象物の吊り力を検出する検出手段として
は、昇降手段を固定している部材の変形量を検知するも
の、昇降手段を固定している部材を受けるための支持力
を検知するもの、昇降手段の駆動トルクを検知するも
の、対象物を吊り下げているベルトの張力方向と直交す
る方向のベルトの変位量を検知するもの、昇降手段と対
象物との間に配した脱着部の変形量を検知するものなど
を好適に用いることができる。

【００７１】そして、制御手段は、求めた操作力に応じ
た駆動力を昇降手段に発揮させるものとすることで、制
御を簡単に行うことができる。求めた操作力に応じた速
度で昇降手段を作動させるものとする時には、対象物重
量が変化しても同じ操作感で操作が可能となる。さらに
求めた操作力に応じた加速度で昇降手段を作動させるも
のとする時には、対象物重量が変化しても同じ操作感で
操作が可能である上に、速度制御の場合に比して、一定
速度での駆動時の操作力はほぼゼロですむために、より
自然な動作となる上に、モータの駆動が安定する。

【００７２】いずれの場合にも、求めた操作力が所定範
囲内の微小値である時、昇降手段に出力する指令値をゼ
ロとすることが、モータ駆動の安定化及びハンチング防
止の点で好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック図であ
る。

【図２】同上の他例のブロック図である。

【図３】同上のさらに他例を示すもので、(a)は概略
図、(b)は要部斜視図である。

【図４】(a)は同上の断面図、(b)は部分断面図である。

【図５】別の例のブロック図である。

【図６】さらに別の例のブロック図である。

【図７】異なる例の斜視図である。

【図８】他例を示すもので、(a)(b)は斜視図である。

【図９】さらに他例の斜視図である。

【図１０】操作力推定についての説明図である。

【図１１】対象物重量の推定についての説明図である。

【図１２】同上のフローチャートである。

【図１３】操作力推定についての他例の説明図である。

【図１４】操作力推定についての更に他例の説明図であ
る。

【図１５】吊り力変化の推定についての説明図である。

【図１６】同上のフローチャートである。

【図１７】離床時の吊り力変化のタイムチャートであ
る。

【図１８】離床判断についてのフローチャートである。

【図１９】離床時の吊り力変化と予測荷重についてのタ
イムチャートである。

【図２０】着床時の吊り力変化についてのタイムチャー
トである。

【図２１】着床時の吊り力と推定操作力の変化について
のタイムチャートである。

【図２２】昇降手段の一例を示す破断斜視図である。

【図２３】(a)(b)はそれぞれ吊り力検出手段の例を示す
断面図である。

【図２４】(a)(b)(c)はそれぞれ吊り力検出手段の例を
示す斜視図である。

【図２５】(a)は吊り力検出手段の別の例の断面図、(b)
はトルク−電流相関図である。

【図２６】(a)は吊り力検出手段の別の例の正面図、(b)
は部分斜視図である。

【図２７】同上の他例の部分斜視図である。

【図２８】(a)(b)はハンガーを用いる場合の吊り力検出
手段の例を示す斜視図である。

【図２９】(a)はトルク制御についての説明図、(b)はト
ルク制御についてのタイムチャートである。

【図３０】(a)は速度制御についての説明図、(b)はブロ
ック図である。

【図３１】(a)は加速度制御についての説明図、(b)はブ
ロック図である。

【図３２】不感帯についての説明図である。

【符号の説明】

２対象物３ベルト１３モータ１４センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧野滋大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者藤原茂喜大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者志方宣之大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者室垣成道大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 4C040 AA08 HH02 JJ02 JJ03 JJ04 JJ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物を昇降させる動力駆動型の昇降手
段と、対象物の吊り力を検出する検出手段と、検出した
吊り力をもとに操作者が対象物に加えた操作力を対象物
の離着床時を含めて求める操作力演算手段と、求めた操
作力に応じて上記昇降手段を作動させる制御手段とから
なることを特徴とするパワーアシスト付き昇降移載装
置。
【請求項２】水平移動手段を備えていることを特徴と
する請求項１記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項３】水平移動手段は、昇降手段が設置された
動力駆動型の台車であり、昇降手段に設けた対象物吊り
下げ保持用のベルトに水平方向に作用する力を検出する
検出手段を備えており、該検出手段で検出した水平方向
の力に応じて前記制御手段は水平移動手段を作動させる
ものであることを特徴とする請求項２記載のパワーアシ
スト付き昇降移載装置。
【請求項４】操作者が対象物に触れていることを検出
する操作検出手段を備えており、制御手段は該操作検出
手段の出力をもとに操作中か否かを判断していることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のパワー
アシスト付き昇降移載装置。
【請求項５】昇降手段を強制作動させるスイッチを設
けていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項
に記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項６】昇降手段はウインチであることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかの項に記載のパワーアシス
ト付き昇降移載装置。
【請求項７】昇降手段はアームを上下させるリニアア
クチュエータであることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれかの項に記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項８】操作力演算手段は、対象物が宙に浮いて
いる時点の対象物の重量を基準に操作力を求めるもので
あることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記
載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項９】操作力演算手段は、対象物が宙に浮いて
いる時点の吊り力の変動が所定時間、略ゼロである時、
この時の吊り力を対象物の重量と判断することを特徴と
する請求項８記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１０】操作力演算手段は、対象物重量と床か
らの反力との差をもとに操作力を演算するものであるこ
とを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載のパ
ワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１１】対象物の位置を検出する検出手段を備
えており、この検出位置をもとに対象物重量と床からの
反力との差を推定していることを特徴とする請求項１０
記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１２】対象物の速度を検出する検出手段を備
えており、この検出速度をもとに対象物重量と床からの
反力との差を推定していることを特徴とする請求項１０
記載記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１３】操作力が加えられる部分よりも対象物
側の部分に作用する荷重を検出する検出手段を備えてお
り、操作力演算手段は該検出手段で検出した荷重と吊り
力との差から操作力を求めていることを特徴とする請求
項１０記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１４】対象物の動き出しは吊り力の変化量を
操作力として上昇させ、その上昇動作中の吊り力変化か
ら対象物荷重の変化を推定し、吊り力と推定値との差分
を操作量とすることを特徴とする請求項１１または１２
記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１５】対象物が着床している状態から対象物
の位置が高くなる、あるいは速度が上向きの時、吊り力
の変化が略ゼロであれば、対象物が宙吊りになったと判
断することを特徴とする請求項１１または１２記載のパ
ワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１６】対象物が宙吊りになった時の吊り力と
推定操作力から対象物の重量を推定することを特徴とす
る請求項１５記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１７】対象物が宙吊り状態から対象物の位置
が低くなる、あるいは速度が下向きの時、前記吊り力の
変化が対象物の重量から推測した所定範囲内の時、着床
中であると判断することを特徴とする請求項１１または
１２記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１８】対象物が着床中である時、吊り力と対
象物の下降速度に基づいて、対象物の重量から床からの
反力を引いた値を推定し、該推定値が略ゼロである時に
着床が完了したと判断することを特徴とする請求項１７
記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項１９】対象物の吊り力を検出する検出手段と
して、昇降手段を固定している部材の変形量を検知する
ものを用いることを特徴とする請求項１または２または
６または７記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項２０】対象物の吊り力を検出する検出手段と
して、昇降手段を固定している部材を受けるための支持
力を検知するものを用いることを特徴とする請求項１ま
たは２または６または７記載のパワーアシスト付き昇降
移載装置。
【請求項２１】対象物の吊り力を検出する検出手段と
して、昇降手段の駆動トルクを検知するものを用いるこ
とを特徴とする請求項１または２または６または７記載
のパワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項２２】対象物の吊り力を検出する検出手段と
して、対象物を吊り下げているベルトの張力方向と直交
する方向のベルトの変位量を検知するものを用いること
を特徴とする請求項１または２または６または７記載の
パワーアシスト付き昇降移載装置。
【請求項２３】対象物の吊り力を検出する検出手段と
して、昇降手段と対象物との間に配した脱着部の変形量
を検知するものを用いることを特徴とする請求項１〜７
のいずれかの項に記載のパワーアシスト付き昇降移載装
置。
【請求項２４】制御手段は、求めた操作力に応じた駆
動力を昇降手段に発揮させるものであることを特徴とす
る請求項１〜２３のいずれかの項に記載のパワーアシス
ト付き昇降移載装置。
【請求項２５】制御手段は、求めた操作力に応じた速
度で昇降手段を作動させるものであることを特徴とする
請求項１〜２３のいずれかの項に記載のパワーアシスト
付き昇降移載装置。
【請求項２６】制御手段は、求めた操作力に応じた加
速度で昇降手段を作動させるものであることを特徴とす
る請求項１〜２３のいずれかの項に記載のパワーアシス
ト付き昇降移載装置。
【請求項２７】制御手段は求めた操作力が所定範囲内
の微小値である時、昇降手段に出力する指令値をゼロと
することを特徴とする請求項２４〜２６のいずれかの項
に記載のパワーアシスト付き昇降移載装置。