JP2011026074A - Winch device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベルトを引き出したり、巻き取ることで、該ベルトを係止した例えば、車椅子をスロープを介して車室内から引き下ろしたり、車室内へ引き上げたりするウインチ装置に関するものである。 The present invention relates to a winch device that pulls out or winds up a belt, for example, pulls down a wheelchair that has locked the belt from a vehicle interior via a slope, or lifts the vehicle into the vehicle interior.
図6は、車室内からスロープを介して地面まで車椅子1を引き下ろす場合の一作動を示しており、車椅子1を車室内から地面まで引き下ろす場合、一般的には以下のようにしている。車室内での車椅子1はウインチ装置のベルトの先端のフックにて係止され、このベルトにて車椅子1が車室内で移動しないように固定されている。
そして、地面と車内のフロアにスロープを掛け渡して、ウインチ装置(図示せず)のモータを回転させてベルトを引き出すことで、車椅子1は介護者に補助されながらスロープを経て地面に引き下ろされる。
FIG. 6 shows one operation when the
The
車椅子1がベルトにて車室内で固定されている状態において、ベルトが不用意に引き出されないように、ベルトを巻き取っているドラム(図示せず)の回転を機械的に阻止するロック機構が設けられている。このロック機構は、ドラムと同軸に設けられているラチェット部と、このラチェット部の周囲に形成されている歯部に先端がソレノイドのオン、オフにより離脱自在に係合する係合爪とで構成されている。
A lock mechanism that mechanically prevents rotation of a drum (not shown) that winds up the belt so that the belt is not pulled out inadvertently when the
前記係合爪の先端がラチェット部の歯部に係合していることで、ロック機構をロック状態としてラチェット部の回転を阻止してドラムが回転するのを防ぎ、ベルトが不用意に引き出されるのを阻止して車室内で車椅子1を固定している。
また、スロープの途中で一旦車椅子1を停止させた場合でも、上記ロック機構にてベルトが不用意に引き出されるの防止して、車椅子1が下降するのを防止して安全を確保するようにしている。
Since the tip of the engaging claw is engaged with the tooth portion of the ratchet portion, the lock mechanism is locked to prevent the rotation of the ratchet portion and prevent the drum from rotating, and the belt is pulled out carelessly. The
Further, even when the
上述のようなロック機構を用いているものとして、例えば下記に示す特許文献1が挙げられる。
As what uses the above lock mechanisms, the
ところで、車椅子1を地面からスロープを介して車室内へ引き上げる場合、車椅子1は地面に位置しているためにウインチ装置からベルトを該車椅子1まで引き出す必要がある。そこで、上記特許文献1において、例えば、操作スイッチを操作し、ソレノイドを駆動してロック機構をアンロック状態として、ベルトを引っ張らない状態でモータをベルトを引き出す方向に回転させると、ベルトが弛んで団子状態になるという問題があった。
By the way, when the
また、ベルトを巻回しているドラムと、このドラムを回転駆動するモータとの間に減速機が常に介在している場合では、ベルトをドラムから引き出そうとすると、モータ自体はフリー(非通電状態)であっても、上記減速機によりベルトの引き出しが重いという問題がある。
また、減速機のギヤの減速比が大きい、機械効率等の様々な条件からモータがフリー状態でも、成人男性でもベルトの引き出しが重く感じる。また、ベルトがドラムから引き出されるにつれて、ベルトの巻回径が小さくなるため、徐々にベルトを引き出す荷重が大きくなり、ベルトの引き出しが余計に重くなり、介護者の負担が非常に重くなるという問題があった。
In the case where a speed reducer is always interposed between the drum around which the belt is wound and the motor that rotationally drives the drum, the motor itself is free (non-energized state) when the belt is pulled out of the drum. Even so, there is a problem that the pull-out of the belt is heavy due to the reduction gear.
Even if the motor is in a free state due to various conditions such as a large reduction gear ratio of the reduction gear and mechanical efficiency, even an adult male feels that the belt is pulled out heavily. In addition, as the belt is pulled out of the drum, the winding diameter of the belt decreases, so the load for gradually pulling out the belt increases, the belt pulling out becomes heavier, and the burden on the caregiver becomes very heavy. was there.
本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、ベルトをドラムから引き出す際に、モータをベルトの引き出し方向へ回転させて、ベルトの引き出しにおける荷重を軽くし、利用者の負担を軽減することを目的としたウインチ装置を提供するものである。 The present invention has been provided in view of the above-described problems, and when pulling out the belt from the drum, the motor is rotated in the belt pulling direction to lighten the load in pulling out the belt, thereby reducing the burden on the user. A winch device intended to be reduced is provided.
そこで、本発明のウインチ装置では、被牽引物体を引き上げたり引き下ろしたりするためのベルト11と、前記ベルト11が巻回されるドラム32と、前記ドラム32を正逆転に回転させて前記ベルト11を引き出し方向または巻き取り方向に作動させるモータ31とを有するウインチ装置であって、
前記ドラム32の回転を検出する回転センサ33と、前記モータ31が非通電状態であって前記ベルト11が引き出し方向に引き出されたのを前記ドラム32の回転により検出した前記回転センサ33からの信号を受けた場合に、前記モータ31をベルト11の引き出し方向に回転させる制御手段21とを備えていることを特徴としている。
Therefore, in the winch device of the present invention, the
A signal from the
(1)本発明によれば、モータ31が非通電状態であってベルト11が引き出し方向に引き出されたのをドラム32の回転により検出した回転センサ33からの信号を受けた場合に、前記モータ31をベルト11の引き出し方向に回転させるようにしているので、ベルト11をドラム32から引き出す際に、ベルト11の引き出しにおける荷重を軽くし、利用者の負担を軽減することができる。
(1) According to the present invention, when the
(2)本発明によれば、前記モータ31の作動停止条件として、前記ベルト11が所定量引き出された場合、ベルト11の引き出し時間が一定時間経過した場合、停止用の操作スイッチ14が操作された場合のいずれかとしているので、ベルト11を所定量引き出すことができたり、任意の引き出し量で引き出すことができるので、利便性が向上する。
(2) According to the present invention, as a condition for stopping the operation of the
(3)本発明によれば、前記被牽引物体は、車椅子1であり、左右一対のウインチ装置12が設置されており、前記左右のウインチ装置12からのベルト11により前記車椅子1が引き上げ、引き下ろしされることで、車椅子1を引き上げる場合に、ベルト11をウインチ装置12から引き出す際に、介護者の負担を軽減させることができる。
(3) According to the present invention, the to-be-towed object is a
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、ウインチ装置により引き上げ、引き下ろしをする被牽引物体を、一例として車椅子として説明する。図1は本発明のウインチ装置本体10により左右のベルト11R、11Lの先端に設けられているフック(図示せず)を車椅子1に係止して、該車椅子1を引き下ろしている状態を示している。
このウインチ装置本体10は、ベルト11R、11Lの引き出し、巻き取りを行なう左右一対のウインチ装置12R、12Lと、これらウインチ装置12R、12Lのモータを回転制御する制御装置20とで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that a to-be-towed object that is pulled up and pulled down by a winch device will be described as a wheelchair as an example. FIG. 1 shows a state in which a hook (not shown) provided at the tip of left and
The
図2は、ウインチ制御装置10のブロック図を示しており、主に本発明の関連している部分のブロック図を示している。また、ウインチ装置12は一方のみを示しており、このウインチ装置12を制御する部分も一方のみを示している。なお、車椅子1のように左右に配置したウインチ装置12にて車椅子1を引き上げる場合や、引き下ろす場合には、ウインチ装置12やベルトが左右にそれぞれ必要であるが、車椅子1ではなく立体自動倉庫などで荷を引き上げたり、引き下ろす場合にはベルトが1本で済む場合もあり、かかる場合には、図2に示す構成でも良い。
FIG. 2 shows a block diagram of the
ウインチ装置12は、モータ31と、このモータ31の回転軸に接続されている後述する減速部や、ベルト11を巻回しているドラム32と、例えばドラム32側に設けられているモータ31(ドラム32)の回転をモニタする回転センサ33と、後述するロック機構をロック状態としたり、アンロック状態にする後退防止ソレノイド34等で構成されている。
The
ここで、上記回転センサ33として、例えば、ホール素子(ホールICを含む)で構成し、ドラム32側に多数のマグネットを周方向に配置して、モータ31の回転、つまりドラム32の回転によりベルト11の引き出し、巻き取りを回転センサ33から出力されるパルスをカウントすることで、ベルト11の引き出し量、巻き取り量を算出している。
Here, the
このパルスカウント量を、ベルト11をすべてドラム32に巻き取った状態を「0」とし、その後のドラム32の回転量に応じたパルスカウントでベルト11が引き出された量をカウントアップしていくようにしており、ベルト11の巻き取り時は、カウントダウンしてベルト11の巻き取り量を算出するようにしている。
This pulse count amount is set to “0” when all the
制御装置20は、制御部21、記憶部22、PWM回路23、モータ駆動回路24、カウンタ部25、ソレノイド駆動回路26等で構成されている。
CPUにて構成される制御部21は、所定のプログラムの手順に沿って全体を制御するものであり、また、記憶部22は、前記プログラムを格納しているROMや、回転センサ33からのデータを一時的に保存するRAM等で構成されている。
The
The
PWM回路23は、制御部21からの信号により所定のデューティ比の信号を出力するものであり、このPWM回路23からの出力信号によりモータ駆動回路24がモータ31を正逆転に回転制御する。ソレノイド駆動回路26は、後退防止ソレノイド34に電源を印加して、該後退防止ソレノイド34を通電状態や非通電状態に駆動制御するものである。
上記後退防止ソレノイド34が通電されていない状態(非通電)が、ロック機構のロック状態であり、後退防止ソレノイド34が通電されている状態が、ロック機構がアンロック状態となる。
The
The state where the
また、操作スイッチ14は車椅子1を車室内からスロープを介して引き下ろしたり、車室内へ引き上げたりする際のスイッチであり、アップ信号、ダウン信号、ストップ信号等が操作スイッチ14から制御装置20へ出力される。
また、この操作スイッチ14からの信号により制御部21がウインチ装置12の後退防止ソレノイド34をオン駆動、オフ駆動して、ロック機構をロック状態やアンロック状態に制御するようになっている。
The
In addition, the
また、カウンタ部25は、回転センサ33からのパルスをリアルタイムでカウントしており、このカウンタ部25によるパルスカウント量により制御部21がモータ31の速度を所定の時間ごとに判断し、モータ31の回転速度を所定の速度となるようにPWM回路23に信号を所定の時間ごとに送っている。
なお、制御部21によるモータ31の速度の判断とモータ31の回転速度が所定の速度となるようにPWM回路23への信号の送信とは、同じ時間ごとに行なわれていることが好ましいが、性能に影響を及ぼさない範囲で、送信間隔を遅らせるなど異なる所定時間で行なっても良い。
The
Note that the determination of the speed of the
図3はウインチ装置12を示し、図3(a)はウインチ装置12の側面図を、図3(b)はウインチ装置12の平面図をそれぞれ示している。骨格を形成しているケーシング30には、モータ31が配設されており、このモータ31の出力軸は、平歯車減速部35が接続されている。さらに平歯車減速部35の出力軸は遊星減速部36が接続されており、この遊星減速部36の出力軸にドラム32が接続され、このドラム32に上記ベルト11が巻回されている。
3 shows the
また、平歯車減速部35の出力軸(回転軸)にはマグネット37が設けられていて、平歯車減速部35の回転、つまりドラム32が回転することで、マグネット37も回転し、このマグネット37の磁力をホールIC40が検出するものであり、このホールIC40からの信号、つまりパルスをカウンタ部25がカウントする。このホールIC40及びマグネット37にて回転センサ33を構成している。
なお、ドラム32自体の回転から回転センサ33によりパルスカウントをしているのではなく、ドラム32を回転させる遊星減速部36の減速前の平歯車減速部35の回転により回転センサ33にてパルスカウントをしていることで、ドラム32の回転量の検出精度を上げている。もちろん、ドラム32自体の回転を回転センサ33により直接検出してパルスカウントするようにしても良い。
In addition, a
The
一方、ドラム32の側面にはドラム32の外径とほぼ同径のラチェット部42が配置されており、該ドラム32の回転と共に、回転するようになっている。略円板状のラチェット部42の周縁には歯部43が連続して形成されていて、この歯部43に係合爪44の先端の爪部45が離脱自在に係合するようになっている。
On the other hand, a
上記ラチェット部42、係合爪44及びこの係合爪44を駆動する後退防止ソレノイド34とでロック機構を構成しており、図4はこのロック機構の拡大図を示している。図3及び図4に示すように、係合爪44は軸46により回動自在に配置されており、係合爪44の基部は連結軸47を介して後退防止ソレノイド34のロッド50の先端と回動自在に連結されている。
後退防止ソレノイド34のロッド50にはコイル状のバネ51が該ロッド50の先端側に固定したCリングのような金具52との間に介装されている。図示するように後退防止ソレノイド34の非通電状態では、バネ51が復帰して金具52を弾発することで、ロッド50が突出し、この突出したロッド50により係合爪44を軸46を中心として反時計方向に付勢する。
The
A coil-
係合爪44が反時計方向に回転すると、係合爪44の先端の爪部45がラチェット部42の歯部43に係合して、ラチェット部42の時計方向の回転を防止する。なお、図4に示す矢印5がベルト11の引き出し方向であり、矢印6がベルト11の巻き取り方向である。
操作スイッチ14の操作によりベルト11の引き出し、巻き取りの場合には、後退防止ソレノイド34が通電されて、ロッド50をバネ51のバネ力に抗して吸引して係合爪44を軸46を中心にして時計方向に回転させて、係合爪44の爪部45は歯部43から離脱してラチェット部42の回転をフリー状態とし、モータ31が正転、あるいは逆転駆動される。また、ベルト11の引き出し、巻き取りを停止する場合には、モータ31を停止させると共に、後退防止ソレノイド34の通電を停止して係合爪44を反時計方向に回転させる。
When the engaging
When the
ここで、後退防止ソレノイド34が非通電状態であり、係合爪44の爪部45がラチェット部42の歯部43に係合している状態をロック状態とし、ベルト11の不用意な引き出しを防止している。また、後退防止ソレノイド34が通電されて、係合爪44の爪部45がラチェット部42の歯部43から離れて係合が解除される状態をアンロック状態とし、ベルト11の引き出し、巻き取りを行なえるようにしている。
Here, the
次に、本発明の要旨であるベルト11をドラム32から引き出す場合におけるモータ31のアシスト制御について説明する。先ず、操作スイッチ14を、ベルト11の引き出し方向に操作することで、操作スイッチ14からの信号を受けた制御装置20の制御部21がソレノイド駆動回路26を駆動して後退防止ソレノイド34に通電する。後退防止ソレノイド34が通電されると、上述したようにロック機構はアンロック状態となり、ドラム32が回転可能となってモータ31がフリー状態となる(図5のステップS1参照)。
Next, assist control of the
次に、介護者がウインチ装置12のベルト11を引き出すと、遊星減速部36及び平歯車減速部35を介して重いながらもドラム32が回転し始め、このドラム32の回転を回転センサ33が検出する。制御部21は、モータ31への非通電状態で、且つドラム32の回転の検出を受けたことで、ベルト11が介護者により引き出されたと判断し、制御部21はPWM回路23及びモータ駆動回路24を制御して、モータ31をベルト11の引き出し方向へと回転制御せしめる(ステップS3参照)。
なお、ドラム32にベルト11が巻き取られている状態では、巻回しているベルト11の巻回径が大きいため、ベルト11を引き出す荷重は、幾分小さく、そのため、モータ31によるアシストを起動させるべく、初めのみ介護者にベルト11の引き出しを要求している。
Next, when the caregiver pulls out the
In the state where the
また、ベルト11の引き出しのアシストを行なうためのモータ31の回転速度は、PWM回路23におけるデューティ比を100%として、モータ31を最速で作動させるようにしている。そして、モータ31の回転速度より介護者がベルト11を引き出す速度の方が速い場合は、モータ31のフリー時に引き出す時とほぼ同等の重さになる。
しかし、モータ31の回転速度の方が介護者がベルト11を引き出す速度より速い場合には、介護者はベルト11を引っ張る力は全く必要がなく、介護者の負担を軽減することができる。モータ31、つまりドラム32が回転してベルト11を引き出されていくと、通常は、介護者はベルト11が引き出される速度よりほぼ同じか、若干遅いため、介護者への負担はほとんどない。
The rotational speed of the
However, when the rotational speed of the
ステップS3においてモータ31がベルト11の引き出し方向に作動している時において、後述するモータ31の作動停止条件が成立した場合には、ステップS5に移行してモータ31を制御部21が停止させる。モータ31の停止条件が成立しない場合は、ステップS2に戻り、これを繰り返す。なお、ステップS2において、ステップS4へ進んで、作動停止条件を判断する。
When the
次に、上記のモータ31の作動停止条件であるが、制御装置20のカウンタ部25によるカウントアップにより、予め設定した所定量のベルト11が引き出されたと判断した場合や、介護者による操作スイッチ14を停止操作した場合や、ベルト11の引き出しが予め設定した一定時間を経過した場合としている。
Next, regarding the operation stop condition of the
上記の所定量のベルト11の引き出しは、例えば、ベルト11を最も引き出した場合とする。また、ベルト11の引き出しの時間が一定時間を経過した場合の、一定時間とは、例えば、ベルト11が最も引き出されるに必要な時間とする。これは、ドラム32の回転速度からベルト11が最も引き出されるに必要な時間は予め計算をして設定されるものである。上記のモータ31の作動停止条件の判断は、制御部21が行なっている。
このように、モータ31の作動停止条件を、ベルト11が所定量引き出された場合、ベルト11の引き出し時間が一定時間経過した場合、停止用の操作スイッチ14が操作された場合のいずれかとしているので、ベルト11を所定量引き出すことができたり、任意の引き出し量で引き出すことができるので、利便性が向上する。
For example, the predetermined amount of the
As described above, the operation stop condition of the
なお、左右のウインチ装置12L、12Rからベルト11L、11Rを引き出す場合、同時に引き出すようにしても良く、また、別々にベルト11を引き出すようにしても良い。ベルト11を別々に引き出す場合で、操作スイッチ14にて途中でベルト11の引き出しを停止させると、左右のベルト11の引き出し量が異なる恐れがある。
そこで、ベルト11を別々に引き出す場合は、ベルト11が所定量引き出されたり、一定の時間が経過することで、モータ31の回転を停止させる方が、左右のベルト11の引き出し量が同じになるので、かかる停止条件でベルト11の引き出しを停止させる方が好適例である。
When the
Therefore, when pulling out the
荷の上げ下げを行なう場合であって、ウインチ装置12が1台の場合は、ベルト11を引き出す場合のモータ31の作動停止条件は、上記の3つのうち任意に行なうことができる。
When the load is raised and lowered, and there is one
なお、図5のステップS5において、モータ31が停止すると、制御部21は、ソレノイド駆動回路26を駆動して後退防止ソレノイド34を非通電として、ロック機構の係合爪44の爪部45をラチェット部42の歯部43に係合してロック状態にさせ、ベルト11の不用意な引き出しを防止するようにしている。
5, when the
次に、本ウインチ装置本体10により車椅子1を地面から車室内へ引き上げる場合と、車室内からスロープを介して地面に引き下ろす場合の動作について簡単に説明する。
Next, operations when the
車椅子1を引き上げる場合は、操作スイッチ14をアップ操作することで、制御部21がソレノイド駆動回路26をオン駆動して後退防止ソレノイド34を通電状態にしてロック機構をアンロック状態にすると同時に、PWM回路23を駆動してモータ駆動回路24を介してモータ31を所定のデューティ比でもって逆転駆動する。
回転センサ33からのパルスをカウンタ部25がカウントダウンしていき、「0」の値をカウントした時に、車椅子1が所定の位置まで引き上げられたとして制御部21が判断し、制御部21はモータ31を停止すべくPWM回路23を制御すると同時に、ソレノイド駆動回路26をオフ駆動して後退防止ソレノイド34を非通電状態にしてロック機構をロック状態にする。
When the
When the
このように、モータ31を停止させた状態では、制御部21はソレノイド駆動回路26をオフ駆動して後退防止ソレノイド34を非通電状態とする。後退防止ソレノイド34が非通電状態では、ロック機構の係合爪44の爪部45がラチェット部42の歯部43に係合することで、ロック機構がロック状態となり、ラチェット部42、つまりドラム32がベルト11の引き出し方向に回転することを防止している。
Thus, in a state where the
また、操作スイッチ14を車椅子1を引き下ろす方向に操作をすると、制御装置20の制御部21がソレノイド駆動回路26により後退防止ソレノイド34を駆動してロック機構をアンロック状態にし、同時に制御部21がPWM回路23を制御してモータ駆動回路24にてモータ31を所定のデューティ比で正転駆動する。
When the
モータ31が正転駆動すると、平歯車減速部35及び遊星減速部36を介してドラム32がベルト11の引き出し方向に回転し、これにより車椅子1を車室内からスロープを介して地面まで引き下ろすことができる。
ベルト11の引き出し量に応じて回転センサ33からのパルスがカウンタ部25に入力され、このカウンタ部25からのパルスカウントされたカウント量が予め設定した値となると、車椅子1が所定量引き出されたと制御部21が判断し、該制御部21はモータ31を停止すべくPWM回路23を制御すると共に、ソレノイド駆動回路26をオフ駆動して後退防止ソレノイド34を非通電状態にしてロック機構をロック状態とする。
When the
A pulse from the
なお、本実施形態では、ウインチ装置12を該ウインチ装置12とは別個に設けた制御装置20にて制御を行なっていたが、ウインチ装置12を制御する制御部としての制御装置20の機能をウインチ装置12に設けて制御を行なうようにしても良い。
In the present embodiment, the
なお、上記の説明では、車椅子1をスロープを介して車室内から地面に引き下げる場合や、引き上げる場合について説明したが、車だけに適用されるものではない。例えば、階段やスロープを介して家の玄関等から出る場合でも本発明を適用できるものであり、玄関先の両側に左右一対のウインチ装置12L、12Rを設置し、上記と同様に車椅子1を引き下げる場合や、引き上げる場合にも同様に本発明を適用することができる。また、高さ方向にさらにウインチ装置を配置して3個以上のウインチ装置を用いても良い。
In the above description, the case where the
また、ウインチ装置本体10は、車椅子1に限定されるものでもない。例えば、立体自動倉庫において、スロープを介して高い位置から荷を上げ下げする場合にも本発明を適用することもできる。また、もちろん、立体自動倉庫に限らず、どのような分野にも適用できるものである。
なお、車椅子1や荷をスロープを介して高所から下げる場合、ベルト11は1本でも良く、左右一対を設けても良い。
Further, the
In addition, when lowering the
1 車椅子
11 ベルト
12 ウインチ装置
14 操作スイッチ
20 制御装置
21 制御部(制御手段)
31 モータ
32 ドラム
33 回転センサ
DESCRIPTION OF
31
Claims (3)
前記ドラム(32)の回転を検出する回転センサ(33)と、
前記モータ(31)が非通電状態であって前記ベルト(11)が引き出し方向に引き出されたのを前記ドラム(32)の回転により検出した前記回転センサ(33)からの信号を受けた場合に、前記モータ(31)をベルト(11)の引き出し方向に回転させる制御手段(21)と
を備えていることを特徴とするウインチ装置。 A belt (11) for pulling up and down a to-be-towed object, a drum (32) around which the belt (11) is wound, and the belt (11) by rotating the drum (32) forward and backward. A winch device having a motor (31) that operates in a pulling direction or a winding direction,
A rotation sensor (33) for detecting the rotation of the drum (32);
When the motor (31) is in a non-energized state and receives a signal from the rotation sensor (33) which is detected by the rotation of the drum (32) that the belt (11) has been pulled out. A winch device comprising: a control means (21) for rotating the motor (31) in a pulling direction of the belt (11).
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