JP2017154830A - 荷役助力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高湿若しくは水滴がかかる場所や可燃性気体や粉塵のある場所でも使用可能な荷役助力装置を提供する。【解決手段】回転出力軸を有するモータ部と、モータ部に繋がって回転角位置を検出する回転角検出器と、回転出力軸に繋がってワイヤを巻回する回転ドラムと、モータ部の動作制御を行う制御回路部と、モータ部を支持し、歪みを受けて変形する起歪部及び起歪部に設けられる歪み検出素子を有する接続支持部と、を備え荷役物の移動の助力を行う荷役助力装置であって、歪み検出素子と、歪み検出素子を制御回路部に繋ぐ配線と、モータ部を制御回路部に繋ぐ配線と、回転角検出器と、制御回路部とは密閉された第１の空間に収納され、第１の空間は、ワイヤ及び回転ドラムが配置された第２の空間と隔離して構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、一例として荷役物を吊るして上下動をさせる際に使用者の作業を助力する荷役助力装置に関するものである。

従来から工業製品の組立てを行う工場では、大きな重量を有する工具、作業用機器、製品、半完成品などの荷役物を吊り下げ及び上下動させる荷役機械を使用している。その中でも、使用者が大きな重量の荷役物を比較的軽い操作力で任意の高さに上下動できるように助力を発生させる荷役助力装置は、エアシリンダを用いたものと、モータを用いたものが知られている。

エアシリンダを用いたものは、主としてアーム式で、圧力エアが必要であることからエアコンプレッサ等が別途必要であり、またエア供給が切れた際の安全装置が必要であるという難点があった。また異なる重量の荷役物を吊り下げると、その重量差によって助力の度合いが変わってしまうため、これを修正するために、都度手動でエア圧を調整するようにすると作業効率が低下し、荷役物重量をコンピュータに登録して登録呼出しで行うようにしようとすると電空レギュレータを用いるため配管なども含め構成が複雑になるという難点があった。（特許文献１）

これに対して圧力エアを不要とするモータを用いたものは回転ドラムにフック付きのワイヤロープを巻き付けてこれをモータで回転させるものである。単にモータと回転ドラムの構成では上下動だけしか行われないため、ぜんまいばねを回転ドラムに取り付けて補助動力として組み合わせたものが公知である。ぜんまいばね方式では、ワイヤロープが使用者によって長く引き出されると、ぜんまいばねは弾性変形して徐々に回転ドラムに大きなトルクを付与することになって使用者の感触が変わってしまうため、特許文献２のようにテーパー状の回転ドラムを用いたものが開示されている。

特開２０１３−２５６３６２号公報 特開２０１５−０５４７６２号公報 特開２００９−１６１２７７号公報

しかしながら、特許文献２に開示された荷役助力装置では、ワイヤロープを巻き付ける回転ドラムの形状がテーパー状になっていることから、これを製作することは従来の円筒形と較べてコストアップとなる。またぜんまいばねの寿命による破損時の交換作業の煩雑さが課題であった。また異なる重量の荷役物を扱う際にも、ぜんまいばねは基本１つで対応せざるを得ないため使用者の使用感に差が生じ、作業効率の低下が生じる恐れがある。

このような問題に鑑みて、本発明者らは、圧力エア供給を不要とし、単純な部品形状及び機構であるものの、様々な重量の荷役物をスムーズに扱うことができて、電動モータによるコンパクトな荷役助力装置を開発中であるが、高湿若しくは水滴がかかる場所や可燃性気体や粉塵のある場所でも使用したいという要望がある。これに対しては例えば特許文献３のような防爆仕様とした構造が開示されている。しかしながら油圧を用いた複雑な構造となっており、またバネ力を利用した制御であることから操作感に難点があった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、高湿若しくは水滴がかかる場所や可燃性気体や粉塵のある場所でも使用でき、操作感にも優れた荷役助力装置を提供するのが目的である。

請求項１に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、モータ、若しくはギア付きモータから構成され、回転出力軸を有するモータ部と、
モータ部に繋がって回転角位置を検出する回転角検出器と、
回転出力軸に繋がってワイヤを巻回する回転ドラムと、
モータ部の動作制御を行う制御回路部と、
モータ部に機械的に接続されモータ部を支持し、歪みを受けて変形する起歪部及び起歪部に設けられる歪み検出素子を有する接続支持部と、
を備えてワイヤを介して繋がった荷役物の移動の助力を行う荷役助力装置であって、
歪み検出素子と、歪み検出素子を制御回路部に繋ぐ配線と、モータ部を制御回路部に繋ぐ配線と、回転角検出器と、制御回路部とは密閉された第１の空間に収納され、
第１の空間は、ワイヤ及び回転ドラムが配置された第２の空間と隔離されて構成されている。

請求項２に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、第１の空間に、不活性気体が充填されて構成されている。

請求項３に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、第１の空間内の電気部品に、撥水撥油処理剤がコーティングされて構成されている。

請求項４に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、ワイヤの表面と、ワイヤが接触若しくは近接する箇所の表面は、同一の絶縁素材にて構成されている。

請求項１に記載の発明の荷役助力装置によれば、電装部を密閉した構造にすることができ、高湿若しくは水滴がかかる場所や可燃性気体や粉塵のある場所でも使用することができる。

請求項２に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、電装部を密閉した空間に不活性気体を充填することから、発火を抑制することができ、また密閉空間を正圧とすることで粉塵の侵入を防ぐことができる。

請求項３に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、電装部の内蔵物に撥水撥油処理剤を塗布することで、発火を抑制し、水滴や粉塵が付着することを防止することができる。

請求項４に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、ワイヤとワイヤの接触及び近接する部分を同種の素材で配置しているため、帯電列の観点から静電気が発生しにくい組合せである。したがって、特にワイヤとワイヤの接触する回転ドラムとの間での静電気発生を防止できるので、可燃性気体のある場所でも使用することができる。

本発明の実施形態による荷役助力装置の外観斜視図 本発明の実施形態による荷役助力装置の一部の部品を省略した構造斜視図 本発明の実施形態による荷役助力装置の一部の部品を省略した構造斜視図 本発明の実施形態による荷役助力装置の一部を断面切断した断面斜視図

以下、本発明による実施形態について、図面を基に詳細な説明を行う。図１は本発明の実施形態による荷役助力装置１の外観を示したものであって、ここでは外装のカバー２２を透明にして表している。荷役助力装置１の固定部材（Ｔ）５と固定部材（Ａ）６と固定部材（Ｂ）７及びカバー２２とで囲まれた空間には回転ドラム１８があって、固定部材（Ａ）６と固定部材（Ｂ）７は支柱１９と固定部材（Ｔ）５によって接続されている。また回転ドラム１８にはワイヤ４が巻回され、ワイヤ４の一端は回転ドラム１８に固定され、他端は荷役物を吊り下げる荷役用フック１５に接続されている。ワイヤ４が繰り出されることでワイヤ４の回転ドラム１８に対する相対位置が変化することから、カバー２２にはこれをガイドすることも兼ねて開口部が設けられている。

一方で、荷役助力装置１の電装部９は、固定部材（Ｂ）７と固定部材（Ｃ）８及び後述の電装部ケース２１内に収納されている。荷役助力装置１は固定部材（Ｔ）５に取り付けられる不図示の金具等で、天井を走行する装置やアーム等に取り付けられて使用される。またコネクタ２３ｃは例えば防爆仕様のコネクタであって、電源及び操作スイッチが配置された操作ボックス等に電線で接続される。

図２、図３は本発明の実施形態による荷役助力装置１の外観を示したものであって、図１におけるカバー２２を省略し、電装部ケース２１を透明にして表したものである。

モータ部２の負荷側には機械的な接続であってギアで減速する減速機が取り付けられてモータの回転速度を所定の速度に減速している。

回転出力軸３はここでは減速機にて減速された回転軸であって、回転ドラム１８に連結され、回転ドラム１８を連続的に正逆に回転させるものである。また回転出力軸３は固定部材（Ａ）６に取り付けられた軸受によって回転自在に支持されている。回転出力軸３の先端及び軸受には回転軸カバー１６が設けられて、粉塵などから保護する構造になっている。

回転ドラム１８は、回転出力軸３からの駆動によって回転してワイヤ４の繰り出し、巻付けを行う。ワイヤ４は例えば金属ワイヤロープであって回転ドラム１８に巻き付けられていて、その一端は回転ドラム１８に固定され、他端はシンブルを介して荷役物を吊るすための荷役用フック１５に接続されている。ここでワイヤ４の表面には絶縁樹脂がコーティング若しくは被覆チューブなどで設けられ、同一の絶縁樹脂素材で回転ドラム１８の表面も覆われるようになっている。絶縁樹脂としては例えばフッ素系、塩化ビニル系等が使用できるが、２つの物体の接触及び剥離においては帯電列が離れたものの組合せでは静電気が起きやすくなるため、ワイヤ４と回転ドラム１８双方同じ樹脂で被覆している。またワイヤ４の重ね巻きを防止するため、ワイヤガイドローラー２５が回転ドラム１８上のワイヤ４に接近して設けられていて、これも同じ絶縁樹脂の素材である。またカバー２２のワイヤ４に近接した部分も同様に絶縁樹脂で表面にコーティングがなされている。

一方固定部材（Ｂ）７を隔てて、電装部９には荷役助力装置１の電装部品が配置されている。これらの電装部品は、制御回路部１７、歪み検出素子１４、歪み検出素子１４から制御回路部１７への配線、回転角検出器２０、回転角検出器２０から制御回路部１７への電線ケーブル２４、モータ部２と制御回路部１７との電線ケーブル２４、そしてこれらを繋ぐコネクタ２３ａ、２３ｂである。固定部材（Ｂ）７と固定部材（Ｃ）８及び電装部ケース２１で囲まれた第１の空間３１に収納されている。電装部ケース２１は両側が開口された中空の四角柱状のケースであって不図示のシール材を間に挟んで、固定部材（Ｂ）７及び固定部材（Ｃ）８とボルトによって固定されて第１の空間３１は密閉状態となっている。

固定部材（Ｃ）８には空圧コネクタ２６が取り付けられ、第１の空間３１に窒素ガスなどの不活性気体を充填することができるようになっており、充填後には空圧コネクタ２６内の弁によって第１の空間３１内の密閉を保つことができる。不活性気体の充填は、封じ切りでも良いし、空圧コネクタ２６に不活性気体の配管を接続して常時注入することでも良い。なお不図示ではあるが、固定部材（Ｃ）８等にリリーフ弁やレギュレータを設けることで第１の空間３１の充填内圧を一定に抑えることができる。もちろん、固定部材（Ｂ）７と電装部ケース２１を一体の部品で構成しても良いし、固定部材（Ｃ）８と電装部ケース２１を一体の部品で構成しても良く、これらの場合はさらに第１の空間３１の気密性を高めることができる。

なお第１の空間３１に対して、第２の空間３２は回転ドラム１８及びワイヤ４などがあって開口された空間を指すものと本実施形態では定義している。

図４は図３の一部を断面で切断した断面斜視図である。モータ部２の反負荷側にはブレーキがあってさらにモータ部フランジ１１を介してモータの回転角位置を検出する回転角検出器２０が取り付けられている。なおここではモータ、ブレーキ、及び減速機を組み合わせたものをモータ部２と定義している。

モータ部フランジ１１は接続支持部１０にボルトで固定されている。接続支持部１０は、円柱型の形状であってし、荷重を受けて変形する薄肉の起歪部１３を間に挟んで、フランジ状の接続部がある。起歪部１３の円柱面には、歪みを検出できる歪み検出素子１４が添着されている。本実施形態では歪み検出素子１４には歪みゲージを使用している。本実施形態では、このフランジ状の接続部、起歪部１３及び歪み検出素子１４を含むものを接続支持部１０と定義している。フランジ状の接続部の他端は固定部材（Ｂ）７にボルトによって固定されている。なおこの接続支持部１０の両端フランジは起歪部１３と比較して厚肉で剛性が高い形状を成しており、容易に変形し難い形状である。

制御回路部１７は、荷役助力装置１の動作制御を行うものであって、回転角検出器２０、歪み検出素子１４及び不図示の操作スイッチからの電気信号を基に、モータ部２のモータを制御する信号をモータへ送信していて、第１の空間３１内にて固定部材（Ｂ）７、固定部材（Ｃ）８、電装部ケース２１のいずれか少なくとも１つ以上に固定されている。

なお制御回路部１７をはじめとして電装部９の各部品には撥水撥油処理剤がコーティングされている。撥水撥油処理剤はフッ素系のコーティング剤であって、高絶縁抵抗、低誘電率、非引火性のものを使用している。

以上の構成にて、荷役用フック１５に荷役物が吊るされると、荷役物の重量によってワイヤ４が引っ張られるため、荷役用フック１５、ワイヤ４、回転ドラム１８、回転出力軸３、モータ部２を介して接続支持部１０も下方に引っ張られ、起歪部１３が変形する。制御回路部１７は起歪部１３の歪み検出素子１４からの荷重信号と、回転角検出器２０からの回転角信号を基に、荷役物がバランスするようにモータ部２に対して助力する制御を行う。もちろん荷役物に僅かな外力を印加して移動させた後バランスするような設定を行うことも可能である。

以上、本実施形態によれば、回転角検出器２０及び歪み検出素子１４を含めて電気部品を密閉した第１の空間３１に電装部９としてまとめて配置して、ワイヤ４や回転ドラム１８等がある第２の空間３２と隔離し、第１の空間３１には不活性気体を充填できるようにし、ワイヤ４と、ワイヤ４が接触若しくは近接する箇所の表面を同一の絶縁素材にて構成したことで、可燃性気体のある場所でも使用することが可能な荷役助力装置を提供できる。またこれに加えて、第１の空間内の電気部品に、撥水撥油処理剤をコーティングしていることから、高湿若しくは水滴がかかる場所での使用も可能である。

以上、本発明に関する実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることではなく、種々の変形が可能である。

本発明の活用例として、荷役を扱う荷役助力装置への適用が可能である。

１ 荷役助力装置
２ モータ部
３ 回転出力軸
４ ワイヤ
５ 固定部材（Ｔ）
６ 固定部材（Ａ）
７ 固定部材（Ｂ）
８ 固定部材（C）
９ 電装部
１０ 接続支持部
１１ モータ部フランジ
１３ 起歪部
１４ 歪み検出素子
１５ 荷役用フック
１６ 回転軸カバー
１７ 制御回路部
１８ 回転ドラム
１９ 支柱
２０ 回転角検出器
２１ 電装部ケース
２２ カバー
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ コネクタ
２４ 電線ケーブル
２５ ワイヤガイドローラー
２６ 空圧コネクタ
３１ 第１の空間
３２ 第２の空間

Claims (4)

1. モータ、若しくはギア付きモータから構成され、回転出力軸を有するモータ部と、
   前記モータ部に繋がって回転角位置を検出する回転角検出器と、
   前記回転出力軸に繋がってワイヤを巻回する回転ドラムと、
   前記モータ部の動作制御を行う制御回路部と、
   前記モータ部に機械的に接続され前記モータ部を支持し、歪みを受けて変形する起歪部及び前記起歪部に設けられる歪み検出素子を有する接続支持部と、
   を備えて前記ワイヤを介して繋がった荷役物の移動の助力を行う荷役助力装置であって、
   前記歪み検出素子と、前記歪み検出素子を前記制御回路部に繋ぐ配線と、前記モータ部を前記制御回路部に繋ぐ配線と、前記回転角検出器と、前記制御回路部とは密閉された第１の空間に収納され、
   前記第１の空間は、前記ワイヤ及び前記回転ドラムが配置された第２の空間と隔離されていることを特徴とする荷役助力装置。
2. 前記第１の空間に、不活性気体が充填されることを特徴とする請求項１に記載の荷役助力装置。
3. 前記第１の空間内の電気部品に、撥水撥油処理剤がコーティングされることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷役助力装置。
4. 前記ワイヤの表面と、前記ワイヤが接触若しくは近接する箇所の表面は、同一の絶縁素材にて構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の荷役助力装置。