JP2010241518A - Cargo handling machine and method of controlling the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cargo handling machine inexpensively and surely reducing operation force during balance mode. <P>SOLUTION: The pneumatic cargo handling machine 1 settable to the balance mode includes: a lift mechanism 5 movable vertically and horizontally and having a holding mechanism 8 for holding a predetermined cargo handling object 10; an air cylinder 20 for vertically driving the lift mechanism 5 by air pressure; a pressure proportional control valve 22 adjusting an air pressure supplied from an air source 21 to a predetermined pressure and supplying it to the air cylinder 20; and acceleration sensor 11 for detecting the vertical acceleration of the lift mechanism 5. In the balance mode, an output air pressure of the pressure proportional control valve 22 with respect to the air cylinder 20 is adjusted based on the acceleration information of the cargo handling object 10 obtained by the acceleration sensor 11, and information of the pressure within the air cylinder 20. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、荷役物を昇降して搬送するための荷役機械に関し、特にエアー式の駆動源によって昇降機構を駆動する荷役機械に関する。    The present invention relates to a cargo handling machine for raising and lowering a cargo handling object, and more particularly to a cargo handling machine that drives a lifting mechanism by an air-type drive source.

従来から、工場の生産ラインあるいは倉庫などでは、比較的重量のある機材の脱着作業に伴う搬送、半製品荷役物の次工程への搬送、また出荷製品の運搬など多種多様な搬送が行われている。
こうした各種荷役物の搬送作業では、労力軽減化と安全化を図り、かつ、小回りが利き機動性と簡便さを備えた荷役機械が使用されている。
Traditionally, in factory production lines or warehouses, a wide variety of transportation has been performed, including transportation associated with the removal and installation of relatively heavy equipment, transportation of semi-finished goods to the next process, and transportation of shipped products. Yes.
In the work of transporting various cargo handling items, a cargo handling machine that reduces labor and increases safety, has a small turn, and has mobility and simplicity is used.

この荷役機械101の基本構造は、例えば図6に示すように、底面または台車から垂直に立ち上げた支柱を有する本体103を備えている。
荷役機械101の本体103の内部にはエアーシリンダ120が配設され、このエアーシリンダ120のピストンロッド120aの先端部には、昇降機構105を構成するアーム104(104a〜104c)がリンク機構によって連結されている。
このリンク機構はアーム104の上昇下降動作時の力点となるとともに、アーム104は本体103内部で支持されこの支持部がアーム104の支点となっている。
As shown in FIG. 6, for example, the basic structure of the cargo handling machine 101 includes a main body 103 having a support column that is vertically raised from a bottom surface or a carriage.
An air cylinder 120 is disposed inside the main body 103 of the cargo handling machine 101, and an arm 104 (104 a to 104 c) constituting the elevating mechanism 105 is connected to the tip of the piston rod 120 a of the air cylinder 120 by a link mechanism. Has been.
This link mechanism serves as a power point when the arm 104 moves up and down, and the arm 104 is supported inside the main body 103, and this support portion serves as a fulcrum of the arm 104.

そして、先端部側のアーム104cには、負荷バランスボタン109a、無負荷バランスボタン109b、把持ボタン109c、把持解除ボタン109dを有する操作ボックス109が設けられている。また、アーム104cの先端部には、荷役物100を保持するための把持機構108が設けられている。
エアーシリンダ120にはエアー給排気用の制御回路123が接続配管され、操作ボックス109からの上昇・下降指令に応じて、エアー源121から圧力比例制御弁122を介してエアーシリンダ120へエアーの給排気処理を行うように構成されている。
The arm 104c on the distal end side is provided with an operation box 109 having a load balance button 109a, a no-load balance button 109b, a grip button 109c, and a grip release button 109d. A gripping mechanism 108 for holding the cargo handling article 100 is provided at the tip of the arm 104c.
An air supply / exhaust control circuit 123 is connected to the air cylinder 120, and air is supplied from the air source 121 to the air cylinder 120 via the pressure proportional control valve 122 in response to an up / down command from the operation box 109. An exhaust process is performed.

この場合、例えば、操作グリップ(図示せず)を上方向に操作すると、エアーシリンダ120には制御回路123を介してエアーが給気され、これによりエアーシリンダ120のピストンロッド120aは図中下方向に動作し、アーム104c先端部の把持機構108で把持された荷役物100は、てこの原理で上方向に移動する。
ところで、このような荷役機械101としては、作業者130が直接荷役物100を掴んで無重力感覚で自在に移動・移載できるバランスモードという制御モードが装備されているものがある。
In this case, for example, when an operation grip (not shown) is operated upward, air is supplied to the air cylinder 120 via the control circuit 123, whereby the piston rod 120a of the air cylinder 120 is downward in the figure. The cargo handling object 100 that is operated by the gripping mechanism 108 at the distal end of the arm 104c moves upward in accordance with the lever principle.
By the way, as such a cargo handling machine 101, there is a machine equipped with a control mode called a balance mode in which an operator 130 can directly grab the cargo handling article 100 and freely move and transfer it with a sense of weightlessness.

バランスモードにおける回路動作を図6を使って説明する。
バランスモードでは、荷役機械101は、支点Aに対してアーム104の重量及び把持された荷役物100の重量による反時計回り方向の力のモーメントM1と、エアーシリンダ120のピストンロッド120aに支持された力点Bによる時計回り方向の力のモーメントM2を一致させることにより、アーム104が停止した状態(以下、バランスモードという。)になる。
The circuit operation in the balance mode will be described with reference to FIG.
In the balance mode, the load handling machine 101 is supported by the piston rod 120a of the air cylinder 120 and the moment M1 of the counterclockwise force due to the weight of the arm 104 and the weight of the gripped load 100 with respect to the fulcrum A. By matching the moment M2 of the clockwise force caused by the force point B, the arm 104 is stopped (hereinafter referred to as a balance mode).

バランスモードでは、エアーシリンダ120内のエアー圧が常に一定圧になるように、制御回路123によって圧力比例制御弁122の出力エアー圧が制御されている。このバランス状態で作業者130が荷役物100に力を加えると、これら両方の力のモーメントM1、M2のバランスが崩れ、作業者130が力を加えた方向に荷役物100を自在に動かすことが可能になる。   In the balance mode, the output air pressure of the pressure proportional control valve 122 is controlled by the control circuit 123 so that the air pressure in the air cylinder 120 is always constant. When the operator 130 applies force to the cargo handling object 100 in this balanced state, the balance of the moments M1 and M2 of both these forces is lost, and the operator 130 can freely move the cargo handling object 100 in the direction in which the force is applied. It becomes possible.

例えば、荷役機械101で荷役物100を搬送する場合の操作方法について説明すると、把持機構108によって荷役物100を把持した後、作業者130が負荷バランスボタン109aを押すと、制御回路123は圧力比例制御弁122の入力ポート(図示せず)に荷役物100を把持する際のエアーシリンダ圧(負荷バランス圧)を設定し、荷役機械101を負荷バランスモードに設定する。   For example, an operation method in the case of transporting the cargo handling object 100 by the cargo handling machine 101 will be described. After the cargo handling object 100 is gripped by the gripping mechanism 108, when the operator 130 presses the load balance button 109 a, the control circuit 123 is proportional to the pressure. An air cylinder pressure (load balance pressure) when gripping the cargo handling object 100 is set to an input port (not shown) of the control valve 122, and the cargo handling machine 101 is set to the load balance mode.

負荷バランスモードで荷役物100を所定の場所に搬送し荷役物100を着地させた後、無負荷バランスボタン109bを押すと、荷役機械101は無負荷バランスモードに設定される。
この状態で把持解除ボタン109dが押下されると、荷役物100はリリース(把持解除)されるが、荷役機械101が無負荷バランスモードに設定されているため、荷役機械101は上昇することなくその場で停止状態を保つ。
When the cargo handling object 100 is conveyed to a predetermined place in the load balance mode and the cargo handling object 100 is landed, when the no-load balance button 109b is pressed, the cargo handling machine 101 is set to the no-load balance mode.
When the grip release button 109d is pressed in this state, the cargo handling object 100 is released (the grip is released). However, since the cargo handling machine 101 is set to the no-load balance mode, the cargo handling machine 101 does not rise. Stay stopped on the ground.

ところで、バランスモードで作業を行う場合は、クレーンモードによる作業と比較すると、素早い搬送作業ができること、さらに位置決め作業が容易になるなどのメリットがある反面、操作力が重い(大きい)荷役機械101を使って長時間バランスモードで作業を行うなどの場合は、作業者130が大きな疲労感を感じたり、場合によっては筋肉痛などを引き起こす可能性もある。
また、近年は、高齢者及び女性による搬送作業も増えてきているため、バランスモード時の操作力は極力軽くしたい等の要望が増えてきている。
By the way, when working in the balance mode, compared with the work in the crane mode, there are merits such as quicker transfer work and easier positioning work, but the handling machine 101 with heavy (large) operating force is used. When working in a balance mode for a long time using the operator 130, the worker 130 may feel a great sense of fatigue or may cause muscle pain in some cases.
In recent years, there has been an increase in transportation work by elderly people and women, and there has been an increasing demand for lightening the operating force in the balance mode as much as possible.

以上のような理由・要望もあって、バランスモードでの荷役物100の搬送作業を行う場合は、バランス時の操作力を極力小さくする必要がある。
バランスモード時では、搬送する荷役物100の重量が軽量で、荷役機械101のリンク機構部に摩擦等がない理想的な状態にあれば、比較的小さな操作力で荷役物100を動かすことができるが、実際の荷役機械101では、エアーシリンダ120が動作するときのピストン120bとシリンダチューブ内壁120cの摺動摩擦、各アーム104a〜104cのリンク機構部の摩擦、搬送する荷役物100及び荷役機械101のアーム104の慣性などがあるため、ある程度の操作力が必要となる。
For the reasons and requests as described above, when carrying the cargo handling object 100 in the balance mode, it is necessary to reduce the operation force during balancing as much as possible.
In the balance mode, if the weight of the cargo handling object 100 to be conveyed is light and the link mechanism of the cargo handling machine 101 is in an ideal state without friction or the like, the cargo handling object 100 can be moved with a relatively small operating force. However, in the actual cargo handling machine 101, the sliding friction between the piston 120b and the cylinder tube inner wall 120c when the air cylinder 120 operates, the friction of the link mechanism portion of each arm 104a to 104c, the cargo handling material 100 to be transported and the cargo handling machine 101 Due to the inertia of the arm 104, a certain amount of operating force is required.

加えて、荷役物100の重量が重くなり大型の荷役機械101が必要になってくると、特に大きな操作力を要することになる。
荷役機械101のバランスモード時の操作力が軽い場合、作業者130が長時間に渡って荷役機械101を操作しても疲労は出にくいが、操作力が重くなってくると、作業時間が延びてしまうだけではなく、上述したように作業者130の健康上の問題等も発生する可能性も出てくる。
In addition, when the weight of the cargo handling object 100 becomes heavy and the large cargo handling machine 101 becomes necessary, a particularly large operating force is required.
When the handling force of the load handling machine 101 in the balance mode is light, fatigue is not easily generated even if the operator 130 operates the load handling machine 101 for a long time. However, when the handling force becomes heavy, the work time is extended. In addition to this, there is a possibility that health problems of the worker 130 may occur as described above.

このバランスモード時の操作力を軽減するためには、上記の操作力を重くしている要因についてそれぞれ検討を行い改良を行う必要がある。
近年では、使用部品の改良・見直し、品質向上等により操作力の課題は改善されてきてはいるが、荷役機械の構造上の問題、製造コストの問題、物理的な問題等もあって、従来の荷役機械では操作力を軽減していくことは容易ではなかった。
In order to reduce the operating force in the balance mode, it is necessary to study and improve each of the factors that increase the operating force.
In recent years, the problem of operating force has been improved by improving and reviewing the parts used, improving the quality, etc., but there are problems in the structure of the cargo handling machine, manufacturing costs, physical problems, etc. It was not easy to reduce the operating force with the cargo handling machine.

我々は、上述した操作力の問題を解決するため、特願2005−285975号(特開2007−91439号公報:特許文献1)において、力センサを利用したバランス時の操作力軽減機能を発明し提案した。
この発明では、バランスモード時に作業者が荷役機械の操作ハンドルに加えた力を力センサで検出し、シリンダ圧を調整して操作力を軽減するように制御している。そして、この操作力軽減機能を荷役機械に装備することによって、バランス時の操作力を大幅に軽減することができた。
In order to solve the above-described problem of operating force, we invented a function for reducing operating force during balance using a force sensor in Japanese Patent Application No. 2005-285975 (JP 2007-91439 A: Patent Document 1). Proposed.
In the present invention, the force applied to the operation handle of the cargo handling machine by the operator in the balance mode is detected by the force sensor, and the cylinder pressure is adjusted to reduce the operation force. And, by installing this operation force reduction function in the cargo handling machine, the operation force during balancing could be greatly reduced.

しかし、この操作力軽減機能の制御方式については以下の問題があった。
すなわち、この従来技術では力センサを操作ハンドルに取り付けてバランスモード時の操作力を検出しようとしたが、操作ハンドル以外の場所を把持して操作した場合(例えば、荷役機械のアームを持って操作する場合)には、操作力が検出できなくなるため、操作力軽減機能が有効に機能しないという問題がある。
また、バランスモード時の力センサを含めた操作力検出部(力センサ部)は、操作力を精度良く検出でき、かつ、応答性に優れ、さらに長期間の使用に耐えうる高品質の機械的構造が必要になるため、製造原価が高いという問題がある。
However, the control method of the operation force reduction function has the following problems.
That is, in this prior art, an attempt was made to detect the operation force in the balance mode by attaching a force sensor to the operation handle. However, when the operation is performed by grasping a place other than the operation handle (for example, holding the arm of the handling machine) In such a case, the operation force cannot be detected, and the operation force reduction function does not function effectively.
In addition, the operation force detection unit (force sensor unit) including the force sensor in the balance mode can detect the operation force with high accuracy, has excellent responsiveness and can withstand long-term use. Since the structure is required, there is a problem that the manufacturing cost is high.

特開2007−91439号公報JP 2007-91439 A

本発明は、前記課題を解消するためになされたもので、低コストでバランスモード時の操作力を確実に軽減することができる荷役機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a cargo handling machine that can reliably reduce the operation force in the balance mode at a low cost.

上記目的を達成するためになされた本発明は、バランスモードに設定可能なエアー式の荷役機械であって、上下方向及び水平方向に移動自在に構成され、所定の荷役物を保持する保持機構を有する昇降機構と、前記昇降機構をエアーの圧力によって上下方向に駆動するエアーシリンダと、所定のエアー源から供給されるエアーの圧力を所定の圧力に調整して前記エアーシリンダに供給する圧力比例制御弁と、前記昇降機構の上下方向の加速度情報を検出するための加速度情報検出用センサとを備え、前記バランスモードにおいて、前記加速度情報検出用センサからの情報に基づき得られた当該荷役物の加速度情報及び前記エアーシリンダ内の圧力情報に基づいて、前記エアーシリンダに対する前記圧力比例制御弁の出力エアー圧力を調整するように構成されているものである。
また、本発明では、前記エアーシリンダ内の圧力を検出する圧力センサを有し、前記バランスモードにおいて、前記加速度検出用センサにて得られた情報及び前記圧力センサにて得られた圧力情報に基づいて、前記エアーシリンダに対する前記圧力比例制御弁の出力エアー圧力を調整するように構成されている場合にも効果的である。
また、本発明では、前記保持機構に、前記加速度情報検出用センサとして、上下方向の加速度を検出する加速度センサが設けられている場合にも効果的である。
また、本発明では、前記昇降機構が荷役物昇降用のアームを有し、当該アームに、前記加速度情報検出用センサとして、ジャイロセンサ又は傾斜センサが設けられている場合にも効果的である。
また、本発明では、前記エアーシリンダのピストンロッドに、前記加速度情報検出用センサとして、位置センサ又は速度センサが設けられている場合にも効果的である。
一方、本発明は、上述したいずれかの荷役機械を制御する方法であって、前記昇降機構によって荷役物を保持し当該荷役機械をバランスモードに設定した状態において、作業者が前記昇降機構を上方向又は下方向に移動させた場合に、前記加速度情報検出用センサからの情報に基づき得られた当該荷役物の加速度情報に応じて、前記昇降機構を当該移動方向に付勢動作させるように、前記エアーシリンダに対する前記圧力比例制御弁の出力エアー圧力を制御する荷役機械の制御方法である。
The present invention made to achieve the above object is an air-type cargo handling machine that can be set in a balance mode, and is configured to be movable in the vertical and horizontal directions, and has a holding mechanism that holds a predetermined cargo handling object. Elevating mechanism, an air cylinder that drives the elevating mechanism in the vertical direction by air pressure, and pressure proportional control that adjusts the air pressure supplied from a predetermined air source to a predetermined pressure and supplies the air cylinder to the air cylinder An acceleration information detecting sensor for detecting acceleration information in the vertical direction of the elevating mechanism, and the acceleration of the cargo item obtained based on information from the acceleration information detecting sensor in the balance mode The output air pressure of the pressure proportional control valve for the air cylinder is adjusted based on the information and the pressure information in the air cylinder. Are those configured urchin.
In the present invention, there is provided a pressure sensor for detecting the pressure in the air cylinder, and based on the information obtained by the acceleration detection sensor and the pressure information obtained by the pressure sensor in the balance mode. This is also effective when the output air pressure of the pressure proportional control valve with respect to the air cylinder is adjusted.
The present invention is also effective when the holding mechanism is provided with an acceleration sensor for detecting vertical acceleration as the acceleration information detection sensor.
The present invention is also effective when the lifting mechanism has an arm for lifting a cargo handling object, and the arm is provided with a gyro sensor or a tilt sensor as the acceleration information detection sensor.
The present invention is also effective when a position sensor or a speed sensor is provided as the acceleration information detection sensor on the piston rod of the air cylinder.
On the other hand, the present invention provides a method for controlling any of the above-described cargo handling machines, wherein an operator lifts the lifting mechanism in a state where a cargo handling object is held by the lifting mechanism and the cargo handling machine is set to a balance mode. When moving in the direction or downward, according to the acceleration information of the cargo item obtained based on the information from the acceleration information detection sensor, the lifting mechanism is urged in the movement direction, It is the control method of the cargo handling machine which controls the output air pressure of the said pressure proportional control valve with respect to the said air cylinder.

本発明の場合、バランスモードにおいて、加速度情報検出用センサからの情報に基づき得られた当該荷役物の加速度情報及びエアーシリンダ内の圧力情報に基づいて、エアーシリンダに対する圧力比例制御弁の出力エアー圧力を調整するようにしたことから、作業者が、昇降機構によって動く部分(操作部、操作ハンドル、荷役物、アーム等)のいずれの部分を把持した場合であっても、確実に操作力を軽減させることができる。   In the case of the present invention, in the balance mode, the output air pressure of the pressure proportional control valve to the air cylinder based on the acceleration information of the cargo handling object obtained based on the information from the acceleration information detection sensor and the pressure information in the air cylinder. Therefore, even if the operator grips any part of the moving part (operating part, operating handle, cargo item, arm, etc.) by the lifting mechanism, the operating force is reliably reduced. Can be made.

したがって、本発明によれば、バランス機能を効果的に活用することが可能になり、幅広い作業に対応させることが可能になる。
また、本発明において、加速度情報検出用センサとして、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術による小形で低コスト加速度センサを用いるようにすれば、操作力軽減機能を有する荷役機械を低コストで提供することができる。
Therefore, according to the present invention, the balance function can be effectively utilized, and a wide range of work can be handled.
Further, in the present invention, if a small and low-cost acceleration sensor based on MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is used as the acceleration information detection sensor, a cargo handling machine having an operation force reducing function can be provided at low cost. Can do.

本発明によれば、バランスモードにおける操作力を確実且つ大幅に軽減することができるため、作業者は長時間バランスモードで作業を行っても疲労感を感じることがなく作業を行うことができる。   According to the present invention, since the operation force in the balance mode can be surely and greatly reduced, even if the worker performs the work in the balance mode for a long time, the worker can work without feeling tired.

本発明に係る荷役機械の実施の形態の外観構成を示す概略図Schematic which shows the external appearance structure of embodiment of the cargo handling machine which concerns on this invention. 同荷役機械の制御系を示すブロック図Block diagram showing the control system of the cargo handling machine 本発明による操作力軽減機能の基本原理を説明するための概念図The conceptual diagram for demonstrating the basic principle of the operation force reduction function by this invention 本発明に係る荷役機械の他の実施の形態の制御系を示すブロック図The block diagram which shows the control system of other embodiment of the cargo handling machine which concerns on this invention. 本発明に係る荷役機械の更に他の実施の形態の制御系を示すブロック図The block diagram which shows the control system of further another embodiment of the cargo handling machine which concerns on this invention. 従来技術に係る荷役機械の制御系を示すブロック図Block diagram showing the control system of a cargo handling machine according to the prior art

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係る荷役機械の実施の形態の外観構成を示す概略図、図2は、同荷役機械の制御系を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施の形態の荷役機械1は、鉛直に立設された支柱2を有し、この支柱2の上部に制御ボックスからなる本体3が設けられている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an external configuration of an embodiment of a cargo handling machine according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the cargo handling machine.
As shown in FIG. 1, a cargo handling machine 1 according to the present embodiment has a support column 2 erected vertically, and a main body 3 including a control box is provided above the support column 2.

図2に示すように、この本体3内には、従来技術と同様のエアーシリンダ20が設けられている。このエアーシリンダ20は、エアー配管部28、圧力比例制御弁22、エアー配管部27を介してエアー源21に接続されている。   As shown in FIG. 2, an air cylinder 20 similar to the prior art is provided in the main body 3. The air cylinder 20 is connected to an air source 21 via an air piping portion 28, a pressure proportional control valve 22, and an air piping portion 27.

荷役機械1は、荷役物10を昇降搬送するための昇降機構5を備え、この昇降機構5は、第1〜第3のアーム4a〜4cから構成されるアーム4を有している。ここで、第1のアーム4aは、上下方向に所定の角度回動可能な状態で、てこを構成するように支点Aにおいて支持され、エアーシリンダ20のピストンロッド20aによって駆動されるように力点Bにおいてリンク機構により連結されている。   The cargo handling machine 1 includes an elevating mechanism 5 for elevating and transporting the cargo handling object 10, and the elevating mechanism 5 includes an arm 4 including first to third arms 4 a to 4 c. Here, the first arm 4a is supported at the fulcrum A so as to constitute a lever in a state in which the first arm 4a can be rotated by a predetermined angle in the vertical direction, and the force point B is driven by the piston rod 20a of the air cylinder 20. Are linked by a link mechanism.

また、第1のアーム4aは、支柱2の中心軸を中心にして水平方向に旋回するように支持されている。
第1のアーム4aの先端部には、第2のアーム4bが、関節部6を介して常に水平状態を保持する状態で連結され、さらに、第2のアーム4bの先端部(下端部)には、鉛直方向に延びる第3のアーム4cが水平方向に回転可能な状態で連結されている。
Further, the first arm 4 a is supported so as to turn in the horizontal direction around the central axis of the support column 2.
The second arm 4b is connected to the distal end of the first arm 4a in a state that always maintains a horizontal state via the joint portion 6, and is further connected to the distal end (lower end) of the second arm 4b. Are connected so that the third arm 4c extending in the vertical direction can rotate in the horizontal direction.

また、第3のアーム4cの下側部分には、操作グリップ90aを有する操作ボックス9が取り付けられている。
ここで、操作ボックス9には、負荷バランスボタン9a、無負荷バランスボタン9b、把持ボタン9c、把持解除ボタン9dが設けられている。
An operation box 9 having an operation grip 90a is attached to the lower part of the third arm 4c.
Here, the operation box 9 is provided with a load balance button 9a, a no-load balance button 9b, a grip button 9c, and a grip release button 9d.

これら負荷バランスボタン9a、無負荷バランスボタン9b、把持ボタン9c、把持解除ボタン9dは、制御回路23に接続されており、それぞれオン・オフ信号を制御回路23に送出するように構成されている。
制御回路23は、マイクロコンピュータ、メモリ等を有して構成されている。この制御回路23は、D/A変換器26を介して上記圧力比例制御弁22に電気的に接続され、後述するように、圧力比例制御弁22に対して種々の制御信号を送出して圧力比例制御弁22を制御する。
The load balance button 9 a, the no-load balance button 9 b, the grip button 9 c, and the grip release button 9 d are connected to the control circuit 23 and configured to send an on / off signal to the control circuit 23.
The control circuit 23 includes a microcomputer, a memory, and the like. The control circuit 23 is electrically connected to the pressure proportional control valve 22 via a D / A converter 26, and sends various control signals to the pressure proportional control valve 22 to supply pressure. The proportional control valve 22 is controlled.

さらに、第3のアーム4cの下端部には、例えばエアーの吸引により荷役物10を保持(把持)する把持機構(保持機構)8が取り付けられている。
この把持機構8は、操作ボックス9に設けられた把持ボタン9c又は把持解除ボタン9dを操作することによって荷役物10を把持し又は把持を解除するように構成されている。
Furthermore, a gripping mechanism (holding mechanism) 8 that holds (holds) the cargo handling object 10 by, for example, air suction is attached to the lower end portion of the third arm 4c.
The gripping mechanism 8 is configured to grip the cargo item 10 or release the gripping by operating a grip button 9 c or a grip release button 9 d provided on the operation box 9.

本実施の形態においては、エアー源21から供給されるエアーの圧力を、制御回路23からの命令により圧力比例制御弁22によって調整してエアーシリンダ20に出力するように構成されている。
また、圧力比例制御弁22の後段には、圧力センサ24が設けられている。この圧力センサ24は、圧力比例制御弁22とエアーシリンダ20との間のエアー配管部28内の圧力を測定するもので、A/D変換器25を介して制御回路23に電気的に接続され、測定した圧力データを制御回路23に送出するようになっている。
In the present embodiment, the pressure of the air supplied from the air source 21 is adjusted by the pressure proportional control valve 22 according to a command from the control circuit 23 and output to the air cylinder 20.
Further, a pressure sensor 24 is provided at the subsequent stage of the pressure proportional control valve 22. This pressure sensor 24 measures the pressure in the air piping section 28 between the pressure proportional control valve 22 and the air cylinder 20, and is electrically connected to the control circuit 23 via the A / D converter 25. The measured pressure data is sent to the control circuit 23.

本実施の形態においては、把持機構8に、上下方向の加速度を検出する加速度センサ11が設けられている。この加速度センサ11は、A/D変換器25を介して制御回路23に電気的に接続され、検出した加速度データを制御回路23に送出するようになっている。   In the present embodiment, the gripping mechanism 8 is provided with an acceleration sensor 11 that detects vertical acceleration. The acceleration sensor 11 is electrically connected to the control circuit 23 via the A / D converter 25 and sends the detected acceleration data to the control circuit 23.

図3は、本発明による操作力軽減機能の基本原理を説明するための概念図である。
ここでは、説明を簡単化するため、理想的な荷役機械を想定して説明を行うこととする。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the basic principle of the operation force reducing function according to the present invention.
Here, in order to simplify the description, the description will be made assuming an ideal cargo handling machine.

すなわち、以下説明を行う荷役機械1は、エアーシリンダ20内には摺動摩擦はなく、また、アーム4の関節部その他のメカ部は摩擦が全くない理想的な機構とし、荷役機械1のアーム4の重量は図中、作用点Cに集中しているとする。
また、圧力比例制御弁22からエアーシリンダ20内へのエアー供給は遅れることなく瞬時に行うことができるとし、さらに圧力比例制御弁22の入力設定圧が一定の場合、如何なる装置状態においてもエアーシリンダ20内のエアー圧を一定に保つことができると仮定する。
That is, the cargo handling machine 1 to be described below is an ideal mechanism in which there is no sliding friction in the air cylinder 20 and the joints and other mechanical parts of the arm 4 have no friction. Is assumed to be concentrated at the point of action C in the figure.
Further, it is assumed that the air supply from the pressure proportional control valve 22 into the air cylinder 20 can be instantaneously performed without delay, and further, if the input set pressure of the pressure proportional control valve 22 is constant, the air cylinder can be used in any device state. Assume that the air pressure in 20 can be kept constant.

まず、エアーシリンダ20内のエアー圧をP(負荷バランス圧)に設定し負荷バランスモードになったとすると、支点Aにおいて時計回り方向と反時計回り方向の力のモーメントが等しくなることから次式が成り立つ。

(Ma+Mw)・G・La=P・S・Lb (G:重力加速度)
Mt・G・La=P・S・Lb …式(1)
First, assuming that the air pressure in the air cylinder 20 is set to P (load balance pressure) and the load balance mode is set, the moment of force in the clockwise direction and the counterclockwise direction at the fulcrum A becomes equal, so that It holds.

(Ma + Mw) · G · La = P · S · Lb (G: gravity acceleration)
Mt · G · La = P · S · Lb (1)

ここでは、アーム4の有効長をLa、本体3内のアーム4の有効長をLbとし、荷役物10の重量をMa、アーム4の重量をMwとし、Mt=Ma+Mwとする。
このバランスモードにおいて、作業者30が荷役機械1で把持した荷役物10に力を加えて上方向に加速度aで動かそうとすると、次式で表される力Fが必要になる。

F=(Ma+Mw)・a=Mt・a …式(2)
Here, the effective length of the arm 4 is La, the effective length of the arm 4 in the main body 3 is Lb, the weight of the cargo handling object 10 is Ma, the weight of the arm 4 is Mw, and Mt = Ma + Mw.
In this balance mode, when the operator 30 applies a force to the cargo handling object 10 gripped by the cargo handling machine 1 and moves it upward with an acceleration a, a force F represented by the following equation is required.

F = (Ma + Mw) · a = Mt · a Equation (2)

また、このバランスモードにおいて、仮にエアーシリンダ20内の圧力をΔPだけ上昇させた場合、アーム4先端の作用点Cに発生する力をF1とすると、F1は次式で表される。

F1・La=Lb・ΔP・S
F1=ΔP・S・Lb/La …式(3)
Further, in this balance mode, if the pressure in the air cylinder 20 is increased by ΔP, assuming that the force generated at the action point C at the tip of the arm 4 is F1, F1 is expressed by the following equation.

F1 ・ La = Lb ・ ΔP ・ S
F1 = ΔP · S · Lb / La (3)

エアーシリンダ20内のエアー圧をΔP上昇させた状態において、作業者30が荷役物10に力を加えて加速度aで上昇させるのに必要な力をF2とすると、F2は、式(2)、式(3)より、次式で表される。

F=F1+F2=Mt・a
F2=Mt・a−F1
=Mt・a−ΔP・S・Lb/La …式(4)

式(4)において、エアーシリンダ20内の圧力上昇分ΔPを次のように設定する。

ΔP=k・Mt・a(kは比例定数) …式(5)

式(5)を式(4)に代入すると、F2は次式で表される。

F2=Mt・a−k・Mt・a・S・Lb/La
=Mt・a(1−k・S・Lb/La) …式(6)

式(6)において、操作力F2を限りなく0にするためには、

1−k・S・Lb/La=0 …式(7)

が成立すればよい。
式(7)から式(5)で設定した比例定数kを求めると、

k=La/(S・Lb) …式(8)

になる。
In the state where the air pressure in the air cylinder 20 is increased by ΔP, if F2 is the force required for the operator 30 to apply force to the cargo handling object 10 and increase it with acceleration a, F2 is expressed by the following equation (2), From the formula (3), it is expressed by the following formula.

F = F1 + F2 = Mt · a
F2 = Mt · a−F1
= Mt · a−ΔP · S · Lb / La (4)

In the equation (4), the pressure increase ΔP in the air cylinder 20 is set as follows.

ΔP = k · Mt · a (k is a proportional constant) (5)

When Formula (5) is substituted into Formula (4), F2 is expressed by the following formula.

F2 = Mt.a-k.Mt.a.S.Lb / La
= Mt · a (1-k · S · Lb / La) (6)

In formula (6), in order to make the operating force F2 zero as much as possible,

1-k · S · Lb / La = 0 Formula (7)

Should just hold.
When the proportionality constant k set in Expression (7) to Expression (5) is obtained,

k = La / (S · Lb) (8)

become.

式(1)より、アーム4の重量と荷役物10の重量を加算したトータルの重量Mtは次式で表される。

Mt=P・S・Lb/(G・La) …式(9)

エアーシリンダ20内の圧力をバランスモード時のエアー圧から増減することにより、バランスモードにおける操作力F2を限りなく0にすることができると考える。
From the formula (1), the total weight Mt obtained by adding the weight of the arm 4 and the weight of the cargo handling material 10 is expressed by the following formula.

Mt = P · S · Lb / (G · La) (9)

It is considered that the operating force F2 in the balance mode can be reduced to zero as much as possible by increasing or decreasing the pressure in the air cylinder 20 from the air pressure in the balance mode.

バランスモード時にエアーシリンダ20内に設定するエアー圧増減分ΔPは、式(8)、式(9)を式(5)に代入して次式で求めることができる。

ΔP=k・Mt・a={La/(S・Lb)}{P・S・Lb/(G・La)}・a
=P・a/G …式(10)

式(10)は、操作力を軽減するために設定するバランスモード時のエアーシリンダ20の圧力上昇分ΔPは、アーム4先端の加速度及びバランスモード時のエアーシリンダ20内の圧力に比例させて設定すれば良いことを示している。
The air pressure increase / decrease amount ΔP set in the air cylinder 20 in the balance mode can be obtained by the following equation by substituting Equation (8) and Equation (9) into Equation (5).

ΔP = k · Mt · a = {La / (S · Lb)} {P · S · Lb / (G · La)} · a
= P · a / G (10)

Expression (10) is set so that the pressure increase ΔP of the air cylinder 20 in the balance mode set to reduce the operating force is proportional to the acceleration at the tip of the arm 4 and the pressure in the air cylinder 20 in the balance mode. It shows that it should be done.

したがって、式(10)を、比例定数Kを使って次式のように書き換える。

ΔP= K・P・a(K=0〜1/G) …式(11)

式(11)において、K=0の場合はΔP=0になるため、上記式(4)よりF2=Mt・aとなり、操作力軽減機能は無効になる。
一方、K=1/Gとすると、ΔP=P・a/G、F2=0となり、バランス時の操作力を0(理想的な状態)に設定することができることを示している。
Therefore, Equation (10) is rewritten as the following equation using the proportionality constant K.

ΔP = K · P · a (K = 0 to 1 / G) Equation (11)

In Expression (11), when K = 0, ΔP = 0. Therefore, F2 = Mt · a from Expression (4), and the operation force reduction function becomes invalid.
On the other hand, if K = 1 / G, ΔP = P · a / G and F2 = 0, indicating that the operating force during balancing can be set to 0 (ideal state).

もっとも、実際の作業では、操作力が軽すぎた場合、昇降機構5が僅かな力で動いてしまうことになるため、かえって使いづらくなることも考えられる。
そのため、作業内容に応じてKの値を設定しバランス時の操作力を調整したり、また、検出した加速度値を有効として処理するか否かの判断する閾値を設けたりする必要がある。
However, in actual work, if the operating force is too light, the elevating mechanism 5 moves with a slight force, which may be difficult to use.
For this reason, it is necessary to set the value of K according to the work content to adjust the operating force at the time of balancing, and to provide a threshold value for determining whether or not to process the detected acceleration value as valid.

以下、本発明の具体例を図2、図4及び図5に示す実施の形態に即して説明する。
図2に示す実施の形態の荷役機械1においては、把持機構8に設けた加速度センサ11によって荷役物10の上下方向の加速度を検出し、さらに、エアーシリンダ20内のエアー圧については、エアーシリンダ20と圧力比例制御弁22を接続するエアー配管部28に設けた圧力センサ24によってエアーシリンダ20への供給エアー圧(≒エアーシリンダ20内のエアー圧)を検出している。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in FIG. 2, FIG. 4 and FIG.
In the cargo handling machine 1 according to the embodiment shown in FIG. 2, the acceleration in the vertical direction of the cargo handling object 10 is detected by the acceleration sensor 11 provided in the gripping mechanism 8, and the air pressure in the air cylinder 20 is as follows. The air pressure supplied to the air cylinder 20 (≈air pressure in the air cylinder 20) is detected by a pressure sensor 24 provided in an air piping portion 28 connecting the pressure proportional control valve 22 to the pressure 20.

この場合、圧力センサ24からのシリンダ圧の情報は、荷役物10の重量、荷役機械1の重量等の情報を等価なものとして検出している。
そして、加速度センサ11及び圧力センサ24で検出したセンサ情報は、A/D変換器25を介して制御回路23に読み込まれる。
圧力比例制御弁22への入力設定圧の設定は、D/A変換器26を介して行われる。この圧力比例制御弁22への入力設定圧を一定に保つと、エアーシリンダ20内のエアー圧はピストンロッド20aの位置に関係なく一定圧に保たれる。
In this case, the information on the cylinder pressure from the pressure sensor 24 detects information such as the weight of the cargo handling article 10 and the weight of the cargo handling machine 1 as equivalent.
The sensor information detected by the acceleration sensor 11 and the pressure sensor 24 is read into the control circuit 23 via the A / D converter 25.
Setting of the input set pressure to the pressure proportional control valve 22 is performed via the D / A converter 26. When the input set pressure to the pressure proportional control valve 22 is kept constant, the air pressure in the air cylinder 20 is kept constant regardless of the position of the piston rod 20a.

そして、作業者30が操作ボックス9の負荷バランスボタン9aを押した場合には、エアーシリンダ20内のエアー圧は荷役物10を把持した状態でバランス状態が保てるように設定され、また、無負荷バランスボタン9bを押すと、荷役物10をリリースしているときにバランス状態になるように設定されるようになっている。   When the operator 30 presses the load balance button 9 a of the operation box 9, the air pressure in the air cylinder 20 is set so that the balance state can be maintained while the cargo handling object 10 is gripped. When the balance button 9b is pressed, the balance state is set when the cargo handling object 10 is released.

このような構成において、例えば荷役物10を把持して負荷バランスモードに設定されたと仮定する。
この状態において、作業者30が把持機構8又は把持した荷役物10等に力を加えて上下方向に操作すると、制御回路23は、把持機構8に装備した加速度センサ11からの出力情報により、把持機構8(又はアーム4)が動かされた上下方向の向きと、そのときの加速度の大きさを知ることができる。
In such a configuration, for example, it is assumed that the load handling mode 10 is held and the load balance mode is set.
In this state, when the operator 30 applies a force to the gripping mechanism 8 or the gripping article 10 or the like to operate in the vertical direction, the control circuit 23 uses the output information from the acceleration sensor 11 provided in the gripping mechanism 8 to grip the gripping mechanism 8. It is possible to know the vertical direction in which the mechanism 8 (or the arm 4) is moved and the magnitude of the acceleration at that time.

ここで、この動作時に検出した加速度をaとし、エアーシリンダ20内の負荷バランス圧をPとすると、加速度検出時に圧力比例制御弁22を介して新たに設定するエアーシリンダ20内のエアー圧P’は、上記式(11)に基づき次式で表される。
この場合、加速度aは上昇方向に動いた場合は正値、下降方向に動かした場合は負値とする。
Here, assuming that the acceleration detected during this operation is a and the load balance pressure in the air cylinder 20 is P, the air pressure P ′ in the air cylinder 20 newly set via the pressure proportional control valve 22 when detecting the acceleration. Is represented by the following equation based on the equation (11).
In this case, the acceleration a is a positive value when moving in the upward direction, and a negative value when moving in the downward direction.


P’=P+ΔP
=P+K・P・a(但し、K=0〜1/G)
=P(1+K・a) …式(12)

式(12)において、例えば上昇方向に0.1[G]で動かす場合を想定すると、圧力比例制御弁22を制御することにより、このときの操作力を限りなく0に近づけようとした場合(K=1/G)、エアーシリンダ20内のエアー圧は次のように設定することになる。

P ′ = P + ΔP
= P + K · P · a (K = 0 to 1 / G)
= P (1 + K · a) (12)

In Equation (12), for example, assuming a case of moving in the upward direction by 0.1 [G], the control force at this time is controlled to approach 0 as much as possible by controlling the pressure proportional control valve 22 ( K = 1 / G), and the air pressure in the air cylinder 20 is set as follows.


P’=P(1+(1/G)・0.1G)=1.1×P …式(13)

式(13)は、昇降機構5によって荷役物10を0.1Gで上昇させる場合は、エアーシリンダ20内のバランス圧を1.1倍にすると、操作力を限りなく0にすることができることを示している。

P ′ = P (1+ (1 / G) · 0.1G) = 1.1 × P (13)

Equation (13) indicates that when the load handling object 10 is raised by 0.1 G by the lifting mechanism 5, the operating force can be reduced to 0 as much as possible by increasing the balance pressure in the air cylinder 20 by 1.1 times. Show.

従来の荷役機械では、作業者が荷役物を上昇方向に加速度0.1Gで動かそうとすると、理想的な荷役機械においてもMt(=Ma+Mw)×0.1Gの力を必要とするが、本実施の形態による荷役機械1では、荷役物10を上昇方向に同じ加速度で動かすために必要な操作力を、エアーシリンダ20内のエアー圧を上昇させることによって得ることができるため、初動時に作業者30が荷役物10又は把持機構8に対して僅かな力を加えれば、手を添えるだけで昇降機構5を所望の加速度で動かすことができることを示している。   In the conventional cargo handling machine, if an operator tries to move the cargo handling object in the upward direction at an acceleration of 0.1 G, the ideal cargo handling machine requires a force of Mt (= Ma + Mw) × 0.1 G. In the cargo handling machine 1 according to the embodiment, an operation force necessary for moving the cargo handling object 10 in the upward direction at the same acceleration can be obtained by increasing the air pressure in the air cylinder 20. 30 shows that if a slight force is applied to the cargo handling object 10 or the gripping mechanism 8, the elevating mechanism 5 can be moved at a desired acceleration by simply attaching the hand.

ただし、以上の説明は理想的な荷役機械を想定して行ったもので、実際の荷役機械では、荷役機械各部の摩擦、制御処理のレスポンスに遅れ等があるため、上述したように操作力を全く0にすることはできない。しかし、実際の荷役機械でも本実施の形態の荷役機械1の構成により、バランスモード時の操作力は大幅に軽減できることを確認している。   However, the above explanation was made assuming an ideal cargo handling machine.In an actual cargo handling machine, there is a delay in the friction of each part of the cargo handling machine and the response of the control processing. It cannot be set to zero at all. However, it has been confirmed that even in an actual cargo handling machine, the operating force in the balance mode can be greatly reduced by the configuration of the cargo handling machine 1 of the present embodiment.

以上述べたように本実施の形態によれば、バランスモードにおける操作力を大幅に軽減することができるめ、作業者は長時間バランスモードで作業を行っても疲労感を感じることがなく作業を行うことができる。
また、本実施の形態において使用する加速度センサ11は、MEMS技術による小形で低コストの部品によって構成することができるので、低コストで作業性の優れた荷役機械1を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the operation force in the balance mode can be greatly reduced, so that the worker can work without feeling a feeling of fatigue even when working in the balance mode for a long time. It can be carried out.
Moreover, since the acceleration sensor 11 used in this Embodiment can be comprised with the small and low-cost components by MEMS technology, the cargo handling machine 1 excellent in workability | operativity at low cost can be provided.

さらに、従来の歪みゲージなどを使用した力センサによる操作力軽減機能の場合、例えば、操作ハンドルのように操作力を検出できる箇所を把持して動かす必要があるなどの使用条件による制限があったが、本実施の形態では、加速度センサ11は荷役機械1のアーム4が上下方向に動きさえすれば動き(加速度)を検出できるため、操作グリップ90a、把持機構8、荷役物10、アーム4など如何なる場所を把持しても操作力軽減機能を有効にすることになる。したがって、バランス機能を効果的に活用することが可能になり、幅広い作業に対応させることが可能になる。   Furthermore, in the case of an operation force reduction function using a force sensor using a conventional strain gauge or the like, there is a limitation due to usage conditions such as, for example, it is necessary to grip and move a place where the operation force can be detected, such as an operation handle. However, in the present embodiment, since the acceleration sensor 11 can detect the movement (acceleration) as long as the arm 4 of the cargo handling machine 1 moves in the vertical direction, the operation grip 90a, the gripping mechanism 8, the cargo handling object 10, the arm 4, etc. The manipulation force reduction function is enabled no matter what place is gripped. Therefore, the balance function can be effectively used, and a wide range of work can be handled.

なお、以上の実施の形態では、加速度センサ11を把持機構8に装備した場合を例にとって説明したが、加速度センサ11はアーム4に取り付けても良いし、また、荷役機械1の本体3内のピストンロッド20aや、力点B部分に装備しても同等の効果が得られる。
この場合、例えば本体3内の力点B部分に加速度センサ11を取り付けた場合では、検出できる加速度は小さくなるが、制御回路23が当該加速度情報を読み込んだ後、読み込んだ加速度値をアーム比倍(La/Lb)すれば、把持機構8に装備した場合と同等になる。
In the above embodiment, the case where the acceleration sensor 11 is mounted on the gripping mechanism 8 has been described as an example. However, the acceleration sensor 11 may be attached to the arm 4, or the inside of the main body 3 of the cargo handling machine 1. The same effect can be obtained even if the piston rod 20a or the force point B portion is equipped.
In this case, for example, when the acceleration sensor 11 is attached to the force point B portion in the main body 3, the acceleration that can be detected is small, but after the control circuit 23 reads the acceleration information, the read acceleration value is multiplied by the arm ratio ( La / Lb), it is equivalent to the case where the gripping mechanism 8 is equipped.

図4は、本発明の他の実施の形態の制御系を示すブロック図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
図2に示す実施の形態では把持機構8に加速度センサ11を設けて昇降機構5の上下動作時の加速度を検出するようにしたが、本実施の形態では、図4に示すように、荷役機械1Aのアーム4にジャイロセンサ31又は傾斜センサ32が設けられている。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, parts corresponding to those in the above embodiment are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
In the embodiment shown in FIG. 2, the acceleration sensor 11 is provided in the gripping mechanism 8 to detect the acceleration during the up-and-down operation of the lifting mechanism 5. However, in this embodiment, as shown in FIG. A gyro sensor 31 or a tilt sensor 32 is provided on the arm 4 of 1A.

そして、ジャイロセンサ31又は傾斜センサ32は、A/D変換器25を介して制御回路23に電気的に接続され、検出したデータを制御回路23に送出するようになっている。
ここで、ジャイロセンサ31の場合には、アーム4の上下動作時の角速度を検出することになるが、ジャイロセンサ31で検出した角速度情報を1階時間微分して角加速度を算出し、算出した角加速度に有効アーム長を乗ずればアーム4先端部の加速度を算出することができる。
The gyro sensor 31 or the inclination sensor 32 is electrically connected to the control circuit 23 via the A / D converter 25 and sends the detected data to the control circuit 23.
Here, in the case of the gyro sensor 31, the angular velocity when the arm 4 is moved up and down is detected. The angular velocity information detected by the gyro sensor 31 is differentiated by the first floor time to calculate the angular acceleration. If the effective arm length is multiplied by the angular acceleration, the acceleration at the tip of the arm 4 can be calculated.

一方、傾斜センサ32は、角度成分を検出するセンサであるため、傾斜センサ32で検出した角度情報を2階時間微分して角加速度を算出することにより、ジャイロセンサ31と同様、アーム4先端部の加速度情報を算出することができる。
そして、このようにして得られた加速度情報に基づいて圧力比例制御弁22を制御することにより、エアーシリンダ20内のバランス圧を所定の値に設定し、操作力を限りなく0に近づけるようにする。
On the other hand, since the tilt sensor 32 is a sensor that detects an angle component, the tip end portion of the arm 4 is calculated by calculating the angular acceleration by differentiating the angle information detected by the tilt sensor 32 by the second floor time. Acceleration information can be calculated.
Then, by controlling the pressure proportional control valve 22 based on the acceleration information thus obtained, the balance pressure in the air cylinder 20 is set to a predetermined value, and the operating force is made as close to 0 as possible. To do.

以上述べた本実施の形態においても、上記実施の形態と同様、バランスモードにおける操作力を大幅に軽減することができるため、作業者30は長時間バランスモードで作業を行っても疲労感を感じることがなく作業を行うことができる。
また、本実施の形態によれば、MEMS技術による低コストのジャイロセンサ31を使用するため、低コストでアーム4の角加速度を検出し、アーム4先端の加速度を算出できるという効果がある。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
Also in the present embodiment described above, the operation force in the balance mode can be greatly reduced as in the above embodiment, so that the worker 30 feels fatigue even when working in the balance mode for a long time. You can work without it.
In addition, according to the present embodiment, since the low-cost gyro sensor 31 based on the MEMS technology is used, it is possible to detect the angular acceleration of the arm 4 and calculate the acceleration of the tip of the arm 4 at a low cost.
Since other configurations and operational effects are the same as those of the above-described embodiment, detailed description thereof is omitted.

図5は、本発明の更に他の実施の形態の制御系を示すブロック図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
本実施の形態では、図5に示すように、荷役機械1Bの本体3側のピストンロッド20aに、位置検出センサ41又は速度検出センサ42が設けられている。
FIG. 5 is a block diagram showing a control system according to still another embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the above-described embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, a position detection sensor 41 or a speed detection sensor 42 is provided on the piston rod 20a on the main body 3 side of the cargo handling machine 1B.

そして、位置検出センサ41又は速度検出センサ42は、A/D変換器25を介して制御回路23に電気的に接続され、検出したデータを制御回路23に送出するようになっている。
ここで、ピストンロッド20aに位置検出センサ41を設けた場合には、2階時間微分することにより加速度を算出することができる。
一方、速度検出センサ42の場合は、1階時間微分して加速度を算出することができる。
そして、このようにして得られた加速度情報に基づいて圧力比例制御弁22を制御することにより、エアーシリンダ20内のバランス圧を所定の値に設定し、操作力を限りなく0に近づけるようにする。
The position detection sensor 41 or the speed detection sensor 42 is electrically connected to the control circuit 23 via the A / D converter 25, and sends the detected data to the control circuit 23.
Here, when the position detection sensor 41 is provided in the piston rod 20a, the acceleration can be calculated by performing second-order time differentiation.
On the other hand, in the case of the speed detection sensor 42, acceleration can be calculated by performing first-order time differentiation.
Then, by controlling the pressure proportional control valve 22 based on the acceleration information thus obtained, the balance pressure in the air cylinder 20 is set to a predetermined value, and the operating force is made as close to 0 as possible. To do.

以上述べた本実施の形態においても、上記実施の形態と同様、バランスモードにおける操作力を大幅に軽減することができるため、作業者30は長時間バランスモードで作業を行っても疲労感を感じることがなく作業を行うことができる。
また、本実施の形態によれば、図2、図4の実施の形態では加速度センサ11、ジャイロセンサ31などのようにMEMS技術によって近年急速に普及してきているセンサを使用して本発明を実現したが、本実施の形態によれば、旧来からあるリニアスケールなどのセンサを使用しても本発明を実現できるという効果がある。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
Also in the present embodiment described above, the operation force in the balance mode can be greatly reduced as in the above embodiment, so that the worker 30 feels fatigue even when working in the balance mode for a long time. You can work without it.
Further, according to the present embodiment, the present invention is realized by using sensors that have been rapidly spread in recent years by MEMS technology, such as the acceleration sensor 11 and the gyro sensor 31 in the embodiments of FIGS. However, according to the present embodiment, there is an effect that the present invention can be realized even if a conventional sensor such as a linear scale is used.
Since other configurations and operational effects are the same as those of the above-described embodiment, detailed description thereof is omitted.

なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、図2に示す実施の形態では、荷役機械1の加速度及びバランスモード時のエアーシリンダ20内のエアー圧を加速度センサ11及び圧力センサ24で検出してバランス圧を制御するようにしたが、エアーシリンダ20内のエアー圧を検出することなく、加速度センサ11によって加速度を検出して制御するだけでも、ある程度の操作力軽減効果は得られる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made.
For example, in the embodiment shown in FIG. 2, the acceleration pressure of the cargo handling machine 1 and the air pressure in the air cylinder 20 during the balance mode are detected by the acceleration sensor 11 and the pressure sensor 24 to control the balance pressure. Even if the acceleration is detected and controlled by the acceleration sensor 11 without detecting the air pressure in the air cylinder 20, a certain degree of operation force reduction effect can be obtained.

また、エアーシリンダ20内のエアー圧力は、圧力センサ24によって負荷バランスモード時のシリンダ圧を検出しなくても、予め制御回路23に記憶・登録させておいた負荷又は無負荷バランス圧情報を用いて計算処理して算出することもできる。この場合には、装置構成を簡素化することができるというメリットがある。   The air pressure in the air cylinder 20 uses the load or no-load balance pressure information stored and registered in the control circuit 23 in advance without detecting the cylinder pressure in the load balance mode by the pressure sensor 24. It is also possible to calculate by calculating. In this case, there is an advantage that the apparatus configuration can be simplified.

さらに、図2に示す実施の形態では、低価格で本発明の操作力軽減機能を実現するため低価格の圧力センサ24及び加速度センサ11を用いた場合を説明したが、上記式(9)から理解されるように、圧力センサの代わりに、荷役物10の重量をロードセルなどの重量センサで用いて直接重量を測定し制御に用いても同じような効果が得られる。
さらにまた、上記各実施の形態においては、アーム式荷役機械を例にとって説明したが、バランスモードを備えたホイストタイプの荷役機械においても、荷役物の把持機構部に加速度センサを装備することにより、アーム式荷役機械と同様に本発明を適用できることは明らかである。
Further, in the embodiment shown in FIG. 2, the case where the low-cost pressure sensor 24 and the acceleration sensor 11 are used to realize the operation force reduction function of the present invention at a low price has been described. As will be understood, the same effect can be obtained by using the weight of the load handling object 10 with a weight sensor such as a load cell instead of the pressure sensor to directly measure the weight and use it for control.
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the arm type cargo handling machine has been described as an example, but also in a hoist type cargo handling machine equipped with a balance mode, by installing an acceleration sensor in the gripping mechanism portion of the cargo handling object, It is clear that the present invention can be applied in the same manner as an arm type cargo handling machine.

1…荷役機械
3…本体
4…アーム
5…昇降機構
8…把持機構
9…操作ボックス
10…荷役物
11…加速度センサ(加速度情報検出用センサ)
20…エアーシリンダ
21…エアー源
22…圧力比例制御弁
23…制御回路
24…圧力センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Material handling machine 3 ... Main body 4 ... Arm 5 ... Elevating mechanism 8 ... Grip mechanism 9 ... Operation box 10 ... Load handling object 11 ... Acceleration sensor (acceleration information detection sensor)
20 ... Air cylinder 21 ... Air source 22 ... Pressure proportional control valve 23 ... Control circuit 24 ... Pressure sensor

Claims (6)

バランスモードに設定可能なエアー式の荷役機械であって、
上下方向及び水平方向に移動自在に構成され、所定の荷役物を保持する保持機構を有する昇降機構と、
前記昇降機構をエアーの圧力によって上下方向に駆動するエアーシリンダと、
所定のエアー源から供給されるエアーの圧力を所定の圧力に調整して前記エアーシリンダに供給する圧力比例制御弁と、
前記昇降機構の上下方向の加速度情報を検出するための加速度情報検出用センサとを備え、
前記バランスモードにおいて、前記加速度情報検出用センサからの情報に基づき得られた当該荷役物の加速度情報及び前記エアーシリンダ内の圧力情報に基づいて、前記エアーシリンダに対する前記圧力比例制御弁の出力エアー圧力を調整するように構成されている荷役機械。
An air-type cargo handling machine that can be set to balance mode,
An elevating mechanism configured to be movable in the vertical direction and the horizontal direction, and having a holding mechanism for holding a predetermined cargo item;
An air cylinder for driving the lifting mechanism in the vertical direction by the pressure of air;
A pressure proportional control valve that adjusts the pressure of air supplied from a predetermined air source to a predetermined pressure and supplies the air cylinder;
An acceleration information detection sensor for detecting acceleration information in the vertical direction of the lifting mechanism;
In the balance mode, the output air pressure of the pressure proportional control valve to the air cylinder based on the acceleration information of the cargo item obtained based on the information from the acceleration information detection sensor and the pressure information in the air cylinder. A cargo handling machine that is configured to adjust the.
前記エアーシリンダ内の圧力を検出する圧力センサを有し、前記バランスモードにおいて、前記加速度検出用センサにて得られた情報及び前記圧力センサにて得られた圧力情報に基づいて、前記エアーシリンダに対する前記圧力比例制御弁の出力エアー圧力を調整するように構成されている請求項1記載の荷役機械。   A pressure sensor for detecting the pressure in the air cylinder, and in the balance mode, based on the information obtained by the acceleration detection sensor and the pressure information obtained by the pressure sensor; The cargo handling machine according to claim 1, wherein the cargo handling machine is configured to adjust an output air pressure of the pressure proportional control valve. 前記保持機構に、前記加速度情報検出用センサとして、上下方向の加速度を検出する加速度センサが設けられている請求項1又は2のいずれか1項記載の荷役機械。   The cargo handling machine according to claim 1, wherein the holding mechanism is provided with an acceleration sensor that detects acceleration in the vertical direction as the acceleration information detection sensor. 前記昇降機構が荷役物昇降用のアームを有し、当該アームに、前記加速度情報検出用センサとして、ジャイロセンサ又は傾斜センサが設けられている請求項1又は2のいずれか1項記載の荷役機械。   The cargo handling machine according to any one of claims 1 and 2, wherein the lifting mechanism has an arm for lifting a cargo handling article, and the arm is provided with a gyro sensor or a tilt sensor as the acceleration information detection sensor. . 前記エアーシリンダのピストンロッドに、前記加速度情報検出用センサとして、位置センサ又は速度センサが設けられている請求項1又は2のいずれか1項記載の荷役機械。   The cargo handling machine according to claim 1, wherein a position sensor or a speed sensor is provided as a sensor for detecting acceleration information on a piston rod of the air cylinder. 請求項1乃至5のいずれか1項記載の荷役機械を制御する方法であって、
前記昇降機構によって荷役物を保持し当該荷役機械をバランスモードに設定した状態において、
作業者が前記昇降機構を上方向又は下方向に移動させた場合に、前記加速度情報検出用センサからの情報に基づき得られた当該荷役物の加速度情報に応じて、前記昇降機構を当該移動方向に付勢動作させるように、前記エアーシリンダに対する前記圧力比例制御弁の出力エアー圧力を制御する荷役機械の制御方法。
A method for controlling a cargo handling machine according to any one of claims 1 to 5,
In a state where the lifting mechanism holds the cargo handling object and the cargo handling machine is set to the balance mode,
When the operator moves the elevating mechanism upward or downward, the elevating mechanism is moved in the moving direction according to the acceleration information of the cargo item obtained based on information from the acceleration information detecting sensor. A control method for a cargo handling machine that controls an output air pressure of the pressure proportional control valve with respect to the air cylinder so that the air cylinder is biased.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013170051A (en) * 2012-02-21 2013-09-02 Honda Motor Co Ltd Conveying device
JP2013234045A (en) * 2012-05-09 2013-11-21 Honda Motor Co Ltd Transfer system
CN107962325A (en) * 2017-12-20 2018-04-27 天津津晨汽车缸盖有限公司 Auto parts and components transport mechanism
JP2018150157A (en) * 2017-03-14 2018-09-27 トーヨーコーケン株式会社 Cargo handling machine and control method of cargo handling machine
JP2020070126A (en) * 2018-10-30 2020-05-07 ユニパルス株式会社 Electric lifting device
CN114955928A (en) * 2022-05-19 2022-08-30 徐州夏尔智能焊接研究院有限公司 Automatic cargo carrying robot
JP7387579B2 (en) 2020-12-18 2023-11-28 Ckd株式会社 arm type assist device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS648198A (en) * 1987-06-30 1989-01-12 Komatsu Mfg Co Ltd Safety device for balancing cargo gear
JPH02152899A (en) * 1988-12-06 1990-06-12 Komatsu Ltd Simple positioning control method of balancer
JPH05174A (en) * 1991-06-24 1993-01-08 Tatsuya Takagi Balancer mechanism for hanging-down exercise
JP2005154101A (en) * 2003-11-27 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Carrying device
JP2007062946A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Toyo Koken Kk Cargo handling machine and its controlling method
JP2007091439A (en) * 2005-09-30 2007-04-12 Toyo Koken Kk Cargo handling machine and conveying method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS648198A (en) * 1987-06-30 1989-01-12 Komatsu Mfg Co Ltd Safety device for balancing cargo gear
JPH02152899A (en) * 1988-12-06 1990-06-12 Komatsu Ltd Simple positioning control method of balancer
JPH05174A (en) * 1991-06-24 1993-01-08 Tatsuya Takagi Balancer mechanism for hanging-down exercise
JP2005154101A (en) * 2003-11-27 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Carrying device
JP2007062946A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Toyo Koken Kk Cargo handling machine and its controlling method
JP2007091439A (en) * 2005-09-30 2007-04-12 Toyo Koken Kk Cargo handling machine and conveying method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013170051A (en) * 2012-02-21 2013-09-02 Honda Motor Co Ltd Conveying device
JP2013234045A (en) * 2012-05-09 2013-11-21 Honda Motor Co Ltd Transfer system
JP2018150157A (en) * 2017-03-14 2018-09-27 トーヨーコーケン株式会社 Cargo handling machine and control method of cargo handling machine
CN107962325A (en) * 2017-12-20 2018-04-27 天津津晨汽车缸盖有限公司 Auto parts and components transport mechanism
JP2020070126A (en) * 2018-10-30 2020-05-07 ユニパルス株式会社 Electric lifting device
JP7169581B2 (en) 2018-10-30 2022-11-11 ユニパルス株式会社 Electric lifting device
JP7387579B2 (en) 2020-12-18 2023-11-28 Ckd株式会社 arm type assist device
CN114955928A (en) * 2022-05-19 2022-08-30 徐州夏尔智能焊接研究院有限公司 Automatic cargo carrying robot

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