JP2022168839A - 荷役助力装置及び荷役助力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性の改善を図った荷役助力装置及び荷役助力装置の制御方法の提供。【解決手段】荷役物を係止する係止部５、スリング４を介して係止部５を昇降させる昇降作動部１６、昇降作動部１６を駆動するモータ部１１、昇降作動部１６に加わる重量値を検出して送信する重量検出部１２、荷役物の昇降の位置値を検出して送信する位置検出部１３、操作の指令を制御部１０へ送信する操作指令部２０、を有し、制御部１０は、操作指令部２０からのバランス指令に基づき、重量検出部１２から重量値を受信して登録重量として記憶する記憶手段と、重量検出部１２から受信する重量値を登録重量に等しくする制御値を演算してモータ部へ指令するバランス制御手段と、を有し、操作指令部２０から低速バランス指令を受信している期間は、さらに昇降の速度を所定の速度以下に制限する制御値を演算してモータ部へ指令する低速バランス制御手段を有する荷役助力装置。【選択図】図３

Description

本願は、令和３年４月２６日付けの出願を基礎とする国内優先権主張の出願である。本発明は、製造分野の製造組立てや搬送などに用いる荷役助力装置であって、例えば荷役物を昇降させる際にモータによるアシストにより僅かな操作力で上下移動させる荷役助力装置及び荷役助力装置の制御方法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、半完成品などを移動させる荷役装置を使用している。その荷役装置の中でも、大きな重量の荷役物に対して使用者が軽い操作力で任意の高さに昇降移動できるように助力（アシスト力）を発生させる荷役助力装置が一部で使用されている。このように助力を発生させる荷役助力装置は、モータによって助力を行い、荷役物に小さな操作力を加えることでスムーズに移動させている。したがって単に上下動作を電動モータで行うものとは異なり、荷役物の荷重やこれに加わる操作力を例えば荷重検出器で検出して、回転角検出器と繋がったＡＣサーボモータ等で外力の印加による重量変化を元に制御を行うように構成されている。

特開２０１９－５２００７号公報

特許文献１には、荷役助力装置に関する技術が開示されている。このような荷役助力装置を使用して、液体や粉体を入れた容器を宙吊りとしてその重量値を登録しておき、この重量値に基づいてモータによって助力を行いつつ、作業者は容器を傾けて被注入設備等に移し替える作業を行うことができる。しかしながら容器の傾き角度と液体や粉体の残量によって注ぎ口の高さが変わってしまうことから改善の余地があった。

このような問題に鑑みて、本発明は荷役作業において、操作性の改善を図った荷役助力装置及び荷役助力装置の制御方法の提供を目的としている。

本発明の一態様に係る荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、
係止部と、昇降作動部と、モータ部と、重量検出部と、位置検出部と、操作指令部と、制御部と、を有して荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
係止部は、荷役物を係止し、
昇降作動部は、スリングを介して係止部を昇降させ、
モータ部は、昇降作動部を駆動し、
重量検出部は、昇降作動部に加わる重量値を検出して制御部へ送信し、
位置検出部は、荷役物の昇降の位置値を検出して制御部へ送信し、
操作指令部は、操作の指令を制御部へ送信し、
制御部は、操作指令部からのバランス指令に基づき、
重量検出部から重量値を受信して登録重量として記憶する記憶手段と、
重量検出部から受信する重量値を登録重量に等しくする制御値を演算してモータ部へ指令するバランス制御手段と、を有し、
制御部は、操作指令部から低速バランス指令を受信している期間は、
重量検出部から受信する重量値を登録重量に等しくすると共に昇降の速度を所定の速度以下に制限する制御値を演算してモータ部へ指令する低速バランス制御手段を有するように構成されている。

また、記憶手段が、低速バランス指令の受信期間終了時に、昇降作動部に加わっている重量を重量検出部から受信して登録重量として記憶及び更新するように構成されている。

また、制御部が、低速バランス指令の受信期間終了時に、昇降作動部を現在位置で保持させるように構成されている。

本発明の一態様に係る荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、係止部と、昇降作動部と、モータ部と、重量検出部と、位置検出部と、操作指令部と、制御部と、を有して荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置の制御方法であって、
係止部は、荷役物を係止し、
昇降作動部は、スリングを介して係止部を昇降させ、
モータ部は、昇降作動部を駆動し、
重量検出部は、昇降作動部に加わる重量値を検出して制御部へ送信し、
位置検出部は、荷役物の昇降の位置値を検出して制御部へ送信し、
操作指令部は、操作の指令を制御部へ送信し、
制御部が、操作指令部からのバランス指令に基づき、
重量検出部から重量値を受信して登録重量として記憶する記憶ステップと、
重量検出部から受信する重量値を登録重量に等しくする制御値を演算してモータ部へ指令するバランス制御ステップと、を有し、
制御部は、操作指令部から低速バランス指令を受信している期間は、
重量検出部から受信する重量値を登録重量に等しくすると共に昇降の速度を所定の速度以下に制限する制御値を演算してモータ部へ指令する低速バランス制御ステップを含んで構成されている。

本発明の荷役助力装置によれば、液体や粉体の荷役物を入れた容器を移動して荷役物を他の容器等に載せ替えする作業においても良好な操作性を有する荷役助力装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る荷役助力装置と吊り具と容器の斜視構成図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の本体装置の一部を省略した斜視構成図と操作指令部の斜視図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の電子回路のブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置の制御部が実行するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置のタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る荷役助力装置の制御部が実行するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る荷役助力装置について、図面を基に詳細な説明を行う。図１は本発明の実施形態の一例である荷役助力装置１と吊り具３０及び容器３８の斜視構成図である。

荷役助力装置１は、本体装置２と、吊下げフック３と、リンクチェーン４と、吊り具用フック５と、操作指令部２０と、を含んで構成されている。本体装置２は、リンクチェーン４を介して、吊り具用フック５と、吊り具用フック５に係止された吊り具３０と、吊り具３０に嵌め込まれた容器３８と、の昇降を行う。吊り具用フック５は、この本体装置２から鉛直下方向へ伸びたリンクチェーン４の下方に設けられている。本体装置２の天面部には吊下げフック３が設けられている。したがって本体装置２は建物の梁や、図４以降で表される水平移動用のレール４２に沿って水平方向に移動自在な移動ブロック４１などに吊して使用することができる。

吊り具用フック５は、リンクチェーン４の一端に設けられた荷役物用のフックであって、吊り具３０を係止する係止部である。本発明に於いては、吊り具用フック５に係止される部分、具体的には吊り具３０と容器３８との部分を荷役物と呼ぶ。吊り具３０は、容器３８を支持するものである。容器３８は、有底の円筒型で、円筒側面の上端部に鍔が設けられたものである。容器３８は、本実施形態では浅胴な有底円筒型であるがこれに限らず、深胴型であっても良い。吊り具３０は、吊りアーム３２と、容器ホルダ３３と、容器押え板３４と、回転軸３５と、回転操作アーム３６と、ハンドル３７とを含んでいる。

吊りアーム３２は、門型の部材であって、その中心部にはアイボルト３１が取り付けられていて、アイボルト３１を介して吊り具用フック５によって係止され、荷役助力装置１に吊り下げ可能な構成となっている。アイボルト３１はボルトの頭部がリング状になっているものである。

容器ホルダ３３は、容器３８の鍔の下面部分に当接して鉛直下方から容器３８を支持する。一方、容器押え板３４は、容器ホルダ３３とで容器３８の鍔を挟むように、容器３８の鍔の上面付近に設けられる。容器３８は、容器ホルダ３３に矢印Ａ方向から挿入することで装着される。回転操作アーム３６は回転軸３５を介して容器ホルダ３３及び容器押え板３４と結合し、容器ホルダ３３と容器押え板３４とを吊りアーム３２に対して制限された範囲で回転自在である。ハンドル３７は回転操作アーム３６の端部に取り付けられている。したがって作業者はハンドル３７を握って回転操作アーム３６を操作することで、容器ホルダ３３及び容器押え板３４を制限された範囲で回転させることができる。回転操作アーム３６のハンドル３７の隣には、操作指令部２０が着脱可能な領域が設けられている。よって操作指令部２０が装着されている場合には作業者はハンドル３７を握りながら操作指令部２０のスイッチを押して、荷役助力装置１の操作が可能である。

図２は本発明の実施形態の荷役助力装置１の本体装置２の一部を省略した斜視構成図と操作指令部２０の拡大斜視図である。

本体装置２はカバーを備えていて、その内部には制御部１０、モータ部１１、昇降作動部１６、重量検出部１２、位置検出部１３等が収納されている。

本体装置２の制御部１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、その他の記憶装置及び入出力装置を備えて、リンクチェーン４を介して吊り具用フック５の上下移動の制御等を行う。また制御部１０は本体装置２を構成する電気電子部品等に電気を供給する回路を含んでいる。

モータ部１１は、昇降作動部１６を作動させてリンクチェーン４によって吊り具用フック５を上下移動させるための駆動源である。モータ部１１のモータの負荷側には減速機が取り付けられている。このモータは例えば交流サーボモータである。

この減速機はモータの回転速度を所定の速度に減速している。減速機は例えば波動歯車減速機である。波動歯車減速機は、ウェーブジェネレータと、フレクスプラインと、サーキュラスプラインとを有している。ウェーブジェネレータは、楕円状のカムの外周に薄肉のボールベアリングが嵌め込まれ、全体が楕円形状をしている。ベアリングの内輪は楕円カムに固定されていて、外輪はボールを介して弾性変形する。フレクスプラインは、外周に多数の外歯が形成されウェーブジェネレータに外嵌されてウェーブジェネレータの回転により円周方向へ撓まされる位置が変化するようにした弾性変形可能なものである。サーキュラスプラインは、フレクスプラインの外周側にあってフレクスプラインの外歯と嵌合する内歯を備えている。そして動力は、フレクスプラインを回転出力として繋げた出力軸１５に取り出されて伝達される。このモータ部１１の減速機に例えば波動歯車減速機のようなバックラッシが微小なものを使用することで、モータの正逆回転切り換えを頻繁に行って上下移動を行う時に、切り換え時の制御不能な領域をなくし、スムーズな操作感を実現できる。なお減速機は波動歯車減速機に限るものではない。

出力軸１５は、減速機にて回転速度を減速し、増大させたトルクを出力する回転軸であり、昇降作動部１６に連結され、昇降作動部１６を連続的に正逆に回転させるものである。

リンクチェーン４はスリングであって、半円弧部とこれに繋がる直線部からなる長円形の環が交差して交互に連接されたものである。リンクチェーン４の一端は吊り具用フック５に繋がっていて、他端（無負荷側）はチェーン収納部１７に収納されている。

昇降作動部１６は、駆動源のモータ部１１からの動力の伝達によって回転する回転部材を含んで構成される。本実施形態では昇降作動部１６の回転部材は中空円柱の形状であって、中空部で出力軸１５と繋がっていて、外側円柱面でリンクチェーン４を巻回し、リンクチェーン４の巻き上げ及び繰り出しを行う。リンクチェーン４が巻回される位置は、おおよそ吊下げフック３の鉛直下付近であって、本体装置２の重心位置に近いところに設けられる。リンクチェーン４は昇降作動部１６の外側円柱面に設けられたポケット溝に嵌入されておおよそ１８０度ほど巻回される。本実施形態では吊り具用フック５に繋がって昇降作動部１６に巻回されるものにリンクチェーン４を用いたが、これに限らずワイヤーロープであっても良い。ワイヤーロープを使用した時は、昇降作動部１６はドラム形状でワイヤーロープはその一端が固定されて回転部材に巻回される。

位置検出部１３は、モータ部１１の反負荷側に連結されている。位置検出部１３は、モータの回転角位置を検出する。位置検出部１３は例えばアブソリュートエンコーダであって、光学式にてモータの回転角位置を検出して位置値を出力する。したがってこの位置検出部１３は、吊り具用フック５の繰り出し位置すなわち吊り具用フック５の昇降位置を検出することができる。

重量検出部１２は、起歪体と起歪体に貼られた歪みゲージを備えている。起歪体は昇降作動部１６に巻きつけられているリンクチェーン４から伝達される力を検出できるように弾性変形する形状を有している。歪みゲージは重量に応じて起歪体に生ずる歪みを電気信号に変換するホイートストーンブリッジ回路に組み込まれ、重量検出部１２は昇降作動部１６に加わる重量を検出して、重量値を出力する。

そして本体装置２の制御部１０が本体装置２内の昇降作動部１６の近傍に配置されている。本体装置２の制御部１０は、位置検出部１３から位置値を、重量検出部１２から重量値をそれぞれ受信し、これらを基に演算を行い、モータ部１１を制御する。本体装置２の制御部１０を含む電装部は、本体装置２を粉粒や水滴のかかる場所での使用も可能にするためにカバー内に配置されている。

本実施形態では、位置検出部１３はモータ部１１の反負荷側に配置したがこれに限らず、減速機の出力である出力軸１５や昇降作動部１６に設けられても良く、また両方に設けられても良い。さらに光学式に限らず磁気式や静電容量式等であっても良い。

また重量検出部１２は昇降作動部１６に加わる重量を検出できれば良く、減速機と昇降作動部１６との間に設けた回転軸の捻れからトルクを検出するような回転型の構造や、モータ部１１が受ける反力を検出するフランジ型や鼓型の構造のものであっても良い。さらに歪みゲージ式に限らず磁歪式や静電容量式等であっても良い。

本体装置送受信部１４が、本体装置２の制御部１０の回路基板と並んで配置されている。本体装置送受信部１４は、操作指令部２０と無線にて通信するための電子回路を有している。

操作指令部２０は、本体装置２を遠隔にて操作するためのものであって、本実施形態では電波によって通信している。操作指令部２０は、電池によって駆動される。操作指令部２０は、操作手段として例えばバランス釦２２、保持釦２３、上昇釦２４及び下降釦２５を有している。操作の内容詳細については後述する。

図３は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１の電子回路のブロック構成図である。荷役助力装置１は、本体装置２と操作指令部２０とを含んで構成されている。

本体装置２の制御部１０は本体装置２全体の制御を行っている。本体装置２の制御部１０は、モータ部１１を駆動する駆動回路を含んでいる。そして本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２から昇降作動部１６に加わる重量値を受信し、位置検出部１３からモータ部１１の回転角の位置値を受信し、本体装置送受信部１４と信号の送受信を行う。本体装置送受信部１４と本体装置２の制御部１０とは有線で繋がっていて、極めて短い時間間隔で高速に信号の送受信を行う。なお制御部１０内には、記憶手段１０ａ、バランス制御手段１０ｂ、低速バランス制御手段１０ｃが含まれている。

本体装置送受信部１４は、操作指令部２０の操作指令送受信部２６と無線にて通信を行う。本体装置送受信部１４及び操作指令送受信部２６は無線通信を行う電子回路で構成され、電波による送信器と受信器を有する他、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有する場合がある。

操作指令制御部２１は操作指令部２０全体の制御を行っている。操作指令制御部２１は各操作手段（操作釦）による操作指令を受けて、操作の指令信号を操作指令送受信部２６へ送信する。そして操作指令送受信部２６は操作指令制御部２１から受信した操作の指令を、本体装置送受信部１４へ無線にて送信する。この指令を含んだ信号には、操作指令部２０と本体装置２のペアリングを行う操作指令部２０の識別情報が付与されている。

次いで操作指令部２０に設けられている操作手段である各操作釦の役割について説明する。各操作釦は例えばモーメンタリ動作のプッシュスイッチであって、押している期間中はＯＮとなって離すと自己復帰でＯＦＦになる。作業者がバランス釦２２を押すと操作指令部２０からバランス指令が送信され、本体装置２の制御部１０はこれを受信してバランス制御を開始する。本体装置２の制御部１０は操作指令部２０からバランス指令を受信すると、重量検出部１２が昇降作動部１６に加わる重量値を検出して出力した重量値を登録値として記憶手段１０ａに記憶する。この後は、本体装置２の制御部１０内のバランス制御手段１０ｂは、重量検出部１２から昇降作動部１６に加わる重量値（負荷）を受信して、これが記憶手段１０ａに記憶された登録値と等しくなるように制御値の演算を行って、モータ部１１を制御する。この制御を本発明ではバランス制御と言い、本体装置２の制御部１０がバランス制御を行っている期間中、吊り具用フック５以下の部材（吊り具３０、容器３８、注入物５０など）はバランス状態にあると言う。換言すると、本体装置２の制御部１０は、登録した重量で生じるリンクチェーン４のテンションと、重量検出部１２が検出した重量で生じるリンクチェーン４のテンションとが同じになるように演算してモータ部１１を制御し、この制御がバランス制御である。そして作業者がこのバランス制御中に吊り具３０に鉛直下向きの外力を加えると、昇降作動部１６に加わる重量が大きくなることから、本体装置２の制御部１０は、これを登録重量へ近づけるように制御値を演算し、さらにリンクチェーン４を繰り出す方向にモータ部１１を制御し、吊り具３０以下は下降する。一方、作業者がこのバランス制御中に吊り具３０に鉛直上向きの外力を加えると、昇降作動部１６に加わる重量が小さくなることから、本体装置２の制御部１０は、これを登録重量へ近づけるように制御値を演算し、さらにリンクチェーン４を巻き上げる方向にモータ部１１を制御し、吊り具３０以下は上昇する。そして作業者が外力の印加をやめると、重量検出部１２が検出する重量が登録重量と等しくなるのですぐさま吊り具３０以下は静止した状態となる。この制御値は例えば加速度などを含んでいる。

一方で、作業者が保持釦２３を押すと、本体装置２の制御部１０は、保持指令を受信し、昇降作動部１６を現在位置にて保持、すなわち吊り具用フック５及び吊り具３０の昇降位置を保つようにモータ部１１を制御する。

作業者が上昇釦２４若しくは下降釦２５を押すと、本体装置２の制御部１０はこれを受けてモータ部１１を制御して、吊り具用フック５を上昇若しくは下降させる。作業者は上昇釦２４若しくは下降釦２５を連続的に押すことで、モータ部１１により吊り具用フック５及び吊り具３０を連続的に昇降させることができる。本体装置２が保持状態及びバランス状態いずれにあっても、作業者が上昇釦２４若しくは下降釦２５を押すと、上昇若しくは下降を行い、押した上昇釦２４若しくは下降釦２５から手を離すと保持状態に戻る。

またバランス釦２２は所定の時間以上継続的に押された期間中、低速バランス指令を操作指令送受信部２６から送信し、本体装置２の制御部１０はこれを受けて、低速バランス制御を行う。低速バランス指令及び低速バランス制御についての詳細については後述する。

図４から図１３は、作業者が本発明の実施形態に係る荷役助力装置１を用い、吊り具３０及び容器３８を扱う一連の作業状態を表した模式図である。また図１４は本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置１の本体装置２の制御部１０が実行するフローチャートである。図４から図１４を用いて吊り具用フック５及び吊り具３０及び容器３８の動きとその時の本体装置２の制御部１０が実行する制御方法の各ステップについて説明する。

図４において、レール４２は作業構内の天井等に水平方向に設けられた軌道レールである。移動ブロック４１はレール４２に沿って略水平方向に移動可能な部材であって、吊下げフック３と連結して本体装置２を吊している。したがって移動ブロック４１は吊下げフック３以下を水平方向に移動自在にしている。床４０には被注入設備４３が固定設置されていて、被注入設備４３は注入口４４と注入受け部４５を有する。

ここでは床４０に置かれた容器３８の中に入れた注入物５０を被注入設備４３の注入口４４へ注ぎ込む手順について説明する。図１５において、まず荷役助力装置１の電源が入っていない状態にて、作業者が、本体装置２の不図示の電源スイッチをＯＮにすると、本体装置２の制御部１０が起動して、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０１を実行して、ステップＳ１０２へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０１にて、昇降作動部１６を現在位置にて保持する（保持モード）。次いで作業者は、操作指令部２０の下降釦２５を押して吊り具用フック５を下降させ、吊り具３０が容器３８を装着できる鉛直方向の位置まで吊り具用フック５を下降させる。したがって図４に示すようにリンクチェーン４は鉛直方向に弛んだ状態となっている。そして作業者は吊り具３０を水平方向に移動させて容器３８を吊り具３０に装着する。容器３８に入れられた注入物５０は例えば液体、粉体、液体と粉体の混合物などである。なお作業としては、注入物５０は予め容器３８に入れられてあって、その後容器３８が吊り具３０に装着される場合もあるが、空の容器３８が吊り具３０に予め装着してあって、容器３８が床４０に置かれた時に注入物５０が容器３８に注ぎ込まれる場合もある。

次いで、作業者が操作指令部２０の上昇釦２４を押して吊り具用フック５、吊り具３０及び容器３８を上昇させた状態が図５に示されている。図１４において、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０２にて、上昇釦２４が押されたと判断して、ステップＳ１０３を実行する。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０３にて、昇降作動部１６を作動させて吊り具用フック５及び吊り具３０及び容器３８を上昇させステップＳ１０１へ戻って、その位置での保持状態となる。作業者が操作指令部２０の上昇釦２４を連続的に押し続けると、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０３を継続して吊り具用フック５及び吊り具３０及び容器３８を上昇させる。

吊り具用フック５が、昇降作動部１６によるリンクチェーン４の巻き上げにより上昇して、吊り具３０及び容器３８が床４０から離れ、吊り具３０及び容器３８が宙吊り状態となった時、作業者は上昇釦２４を押すのを止めると本体装置２の制御部１０は保持状態となる。この状態を表したのが図５である。次いで作業者は、ハンドル３７から手を離してバランス釦２２を押すと、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０４にてバランス釦２２が押されたことを検出して（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５へ進みバランス制御モードへ遷移する。作業者がバランス釦２２を押していなければ、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０４にてバランス釦２２が押されていないことを検出して（Ｎｏ）ステップＳ１０１へ戻って保持モードを保つ。

本体装置２の制御部１０内の記憶手段１０ａはステップＳ１０５（記憶ステップ）にて、重量検出部１２が昇降作動部１６に加わる重量を検出して出力した重量値を登録値として記憶する。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０６にて、この登録値を基にして、吊り具用フック５及び吊り具３０及び容器３８をバランス状態に保つバランス制御を実行する。この状態で作業者が吊り具用フック５、吊り具３０、容器３８のいずれかに外力を加えることで吊り具３０及び容器３８を昇降させることができる。この場合の昇降速度は制限されるものではあるが例えば比較的速い速度ｖ４まで動作可能である（図１５）。作業者は吊り具３０のハンドル３７を握って吊り具３０及び容器３８に鉛直上向きの外力を加え続けることで吊り具３０及び容器３８を上昇させると共に、容器鍔端部３８ａが注入受け部４５の近傍に位置するように本体装置２を水平方向にも移動させる（図６参照）。そして本体装置２の制御部１０はステップＳ１０６にて、バランス制御を実行しつつステップＳ１０７へ進む。

もし仮にバランス制御中に作業者が上昇釦２４又は下降釦２５を押すと、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０７にて、上昇釦２４又は下降釦２５が押されたと判断して（Ｙｅｓ）、バランス制御を解除してステップＳ１０３に進む。なお本体装置２の制御部１０はステップＳ１０７にて、上昇釦２４又は下降釦２５が押されたと判断して（Ｙｅｓ）、単にステップＳ１０３の上昇／下降を実行して、再びステップＳ１０６のバランス制御に戻るという変形であっても良い。またこの変形の制御切り替えは、操作指令部２０に別途設けた切り替えスイッチ等によって行うことも可能である。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０７にて、上昇釦２４又は下降釦２５が押されていないと判断すると（Ｎｏ）、ステップＳ１０８へ進む。次いで仮にここで作業者が保持釦２３を押すと、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０８にて、保持釦２３が押されたと判断して（Ｙｅｓ）、バランス制御を解除してステップＳ１０１に進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０８にて、保持釦２３が押されていないと判断すると（Ｎｏ）、ステップＳ１０９へ進む。次いで本体装置２の制御部１０はステップＳ１０９にて、バランス釦２２が押されていないと判断すると（Ｎｏ）、ステップＳ１０６へ進んで、バランス制御を継続する。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０９にて、バランス釦２２が押されていると判断すると（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１０にて、バランス釦２２が所定の時間以上継続的に押されていると判断すると（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１へ進む。この操作指令部２０のバランス釦２２の所定の時間以上（例えば２秒以上）の継続的な押下は、低速バランス制御指令を意味し、本体装置２の制御部１０はこれを受けて、ステップＳ１１１（低速バランス制御ステップ）によって低速度でのバランス制御を行い、ステップＳ１１２へ進む。すなわち、本体装置２の制御部１０はステップＳ１１１にて、バランス制御は保ちつつ、吊り具３０及び容器３８に外力が加わるなどして重量検出部１２に重量変化が生じたことを検出した場合、所定の低速ｖ１を上限リミットとしたバランス制御を行う。なおこの所定の低速ｖ１は、予め管理者や作業者によって定められるものである。また低速は、通常の作業において用いられる昇降速度と相対的に比較して遅い速度、例えば１／３以下程度の速度を指す。

この状態で作業者はバランス釦２２を継続的に押しながらハンドル３７を反時計回りに回転させて、容器３８を傾け始める（図７）。そしてさらに作業者はバランス釦２２を継続的に押しながらハンドル３７を反時計回りに回転させて、容器３８を傾けると注入物５０は容器鍔端部３８ａから流出して、被注入設備４３の注入受け部４５を伝わって注入口４４へと注がれる（図８～図１１）。注入物５０が容器３８から流出していることから、重量検出部１２が検出する重量は徐々に減って行き、図１２に示すように容器３８が空になると、最終的には吊り具３０と容器３８の重量和となる。この重量減少期間において制御部１０がバランス制御のために参照する重量はステップＳ１０５で記憶した登録値、すなわち注入物５０を注ぎ出す前の重量である。したがって、注入物５０の減少は吊り具３０と容器３８に鉛直上向きの外力が加わっていることと等価であるため、本体装置２の制御部１０は吊り具３０及び容器３８を鉛直上方向に移動させる。制御部１０は、本体装置２が通常のバランス制御モードにある場合、作業者が作業効率を上げることができるように吊り荷を比較的高速度で動かすことを許可している。しかしながら容器鍔端部３８ａと注入受け部４５との鉛直方向の距離が作業中に速い速度で離れていくことは作業性を考えると好ましくない。

そこで本発明は、本体装置２の制御部１０が、バランス釦２２を継続的に押している期間は、吊り荷の移動速度を通常作業の速度よりも相対的に低速に制限するものである。すなわち本体装置２の制御部１０は、バランス釦２２が所定の時間以上継続的に押されると、低速バランス制御指令を受信したと判断して、低速バランス制御を実行する。

図１２に示すように容器３８内の注入物５０が空になった時、作業者はバランス釦２２を押すのをやめる。すると本体装置２の制御部１０はステップＳ１１２にて、バランス釦２２が所定の時間以上継続的に押されているのが解除、すなわち低速バランス制御指令の受信期間終了と判断すると（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１３へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１３にて、バランス制御時の吊り荷の移動速度の低速制限を解除して、ステップＳ１０５へ進む。ここで再度のこのステップＳ１０５で記憶される登録値は、吊り具３０と空の容器３８の重量となることから、作業者はハンドル３７を握って操作して、吊り具３０と空の容器３８をバランス状態にて昇降させることができる（図１３）。すなわち作業者がバランス釦２２を継続的に押すのをやめた瞬間と、ステップＳ１０４におけるバランス釦２２を短く押して離した瞬間が操作上の機能では等価としている。

なお注入が完了していない例えば図１０の状態で、作業者がバランス釦２２を継続的に押すのをやめた場合には、未だ残っている注入物５０を含めた重量値が新たな登録値となってこれを基に通常のバランス制御が始まる。したがって再度作業者がバランス釦２２を継続的に押し始めることで、再度低速バランス制御状態として作業は続行できる。

図１５は本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置１において、荷役助力装置１の制御モードと、吊り荷の速度、バランスに使用する登録重量及び検出重量の遷移との関係を模式的に示したチャートの例である。図１５は、上から各釦（バランス釦２２、上昇釦２４、下降釦２５）の押下状態、制御部１０の制御モード、吊り荷の速度（上向き速度を正、下向き速度を負としている。）、記憶手段１０ａが登録記憶している登録値、重量検出部１２が検出して制御部１０が受信した検出重量をそれぞれ示している。

先に示した作業に沿って、図１５を用いて荷役助力装置１の状態を説明する。荷役助力装置１の制御部１０は電源がＯＮとなった時点で保持モードから開始となる。この時登録値は前回の電源ＯＦＦ時のものが残っているため登録重量Ｗ１となっている。登録重量Ｗ１は、ここでは吊り具用フック５に係止された吊り具３０と容器３８の重量に相当する。図４に示された状態から、作業者が上昇釦２４を押すと（時刻ｔ１）、吊り荷の速度はすぐに速度ｖ２に達し、作業者が上昇釦２４を押すのをやめる（時刻ｔ２）と吊り荷の速度は速度０となる。この期間中、重量検出部１２が検出した重量は、当初のリンクチェーン４が弛んでいる期間は変わらないが、リンクチェーン４が張って来ると同時に上昇し、重量Ｗ３へ達する。重量検出部１２が検出した重量が重量Ｗ３へ達した時、吊り荷は宙吊り状態となっている。

次いで作業者はバランス釦２２を押すと（時刻ｔ３）、制御部１０はバランス制御モードに遷移する。したがって制御部１０は、この時の重量検出部１２が検出した重量Ｗ３を登録値として記憶手段１０ａへ記憶し、この重量Ｗ３を基に吊り荷をバランス状態に保つように制御する。

次に作業者は、ハンドル３７を持って吊り荷を上昇させると、制御部１０は速度ｖ４を最大として吊り荷を上昇させる。この時作業者によって吊り荷に上向きの外力が加わることから、重量検出部１２が検出する正味の重量は破線で示すように減少する。しかし制御部１０は、重量検出部１２が検出する重量がＷ３になるようにバランス制御を実行している。すなわち制御部１０は、作業者によって吊り荷に上向きの外力が加わることからリンクチェーン４のテンションが緩むため、このテンションを一定に保つように吊り荷を上昇させる制御を実行する。

次に作業者は、図６の状態からバランス釦２２を継続的に押し始め（時刻ｔ４）、同時にハンドル３７を操作して容器３８を、回転軸３５を中心として回転させる。すると容器３８内の注入物５０は被注入設備４３の注入口４４へ注入されるので、重量検出部１２の検出重量は徐々に略重量Ｗ１へと減少する。この期間中、制御部１０は低速バランス制御モードとなって、吊り部の速度を低速ｖ１に制限する。本来、制御部１０は、重量検出部１２が検出する重量がＷ３になるようにバランス制御を実行しているが、吊り部の速度を低速ｖ１に制限しているので検出重量をＷ３に保つことの優先度が低くなって、重量検出部１２の検出重量は正味の重量に近いものとなっている。

作業者が、容器３８内の注入物５０を注ぎ終わってバランス釦２２を継続的に押し続けるのをやめた時（時刻ｔ５）、制御部１０は現時点の重量検出部１２の検出した重量Ｗ１を記憶手段１０ａへ登録値として記憶及び更新し、この重量Ｗ１を基に吊り具３０と容器３８をバランスさせ、バランス制御モードとなる。

作業者は、ハンドル３７を操作して容器３８を下降させて床４０付近まで降ろしたところで、下降釦２５を押して（時刻ｔ６）容器３８をさらに下降させて床４０に着地させる。なお作業者が下降釦２５を押すことで、制御部１０は保持モードに切り替わる。

作業者は、容器３８に注入物５０を入れるか、注入物５０の入った容器３８と交換し、上昇釦２４を押して容器３８を上昇させる（時刻ｔ７）。この先の作業は同じであるので省略するが、注入物５０の量が異なる場合は、時刻ｔ９で登録記憶される登録値が重量Ｗ２となる。そして時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の期間が、制御部１０は低速バランス制御モードである。

図１６は本発明の第２の実施形態に係る荷役助力装置１の本体装置２の制御部１０が実行するフローチャートである。第２の実施形態は、ステップＳ１１３までは第１の実施形態と同じであるが、制御部１０はステップＳ１１３を終了した後、ステップＳ１０１へ戻るという点で相違する。すなわち作業者がバランス釦２２を継続的に押すのをやめると、制御部１０は低速バランス制御モードから保持モードに遷移する。第１の実施形態と第２の実施形態は、作業の運用によって、予め制御部１０における設定若しくは操作指令部２０による操作切換えにより適宜選択することが可能である。

以上説明したように本発明の荷役助力装置によれば、バランス中に吊り荷の重量が減少する場合においても、作業者の操作性の向上を図った荷役助力装置及びその制御方法を提供できる。

本発明を好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明の活用例として、荷役物の移動を助力して行う荷役機械への適用が可能である。

１ ：荷役助力装置
２ ：本体装置
３ ：吊下げフック
４ ：リンクチェーン（スリング）
５ ：吊り具用フック（係止部）
１０ ：制御部（本体装置制御部）
１０ａ ：記憶手段
１０ｂ ：バランス制御手段
１０ｃ ：低速バランス制御手段
１１ ：モータ部
１２ ：重量検出部
１３ ：位置検出部
１４ ：本体装置送受信部
１５ ：出力軸
１６ ：昇降作動部
１７ ：チェーン収納部
２０ ：操作指令部
２１ ：操作指令制御部
２２ ：バランス釦
２３ ：保持釦
２４ ：上昇釦
２５ ：下降釦
２６ ：操作指令送受信部
３０ ：吊り具
３１ ：アイボルト
３２ ：吊りアーム
３３ ：容器ホルダ
３４ ：容器押え板
３５ ：回転軸
３６ ：回転操作アーム
３７ ：ハンドル
３８ ：容器
３８ａ ：容器鍔端部
４０ ：床
４１ ：移動ブロック
４２ ：レール
４３ ：被注入設備
４４ ：注入口
４５ ：注入受け部
５０ ：注入物

Claims (4)

1. 係止部と、昇降作動部と、モータ部と、重量検出部と、位置検出部と、操作指令部と、制御部と、を有して荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
   前記係止部は、前記荷役物を係止し、
   前記昇降作動部は、スリングを介して前記係止部を昇降させ、
   前記モータ部は、前記昇降作動部を駆動し、
   前記重量検出部は、前記昇降作動部に加わる重量値を検出して前記制御部へ送信し、
   前記位置検出部は、前記荷役物の昇降の位置値を検出して前記制御部へ送信し、
   前記操作指令部は、操作の指令を前記制御部へ送信し、
   前記制御部は、前記操作指令部からのバランス指令に基づき、
   前記重量検出部から前記重量値を受信して登録重量として記憶する記憶手段と、
   前記重量検出部から受信する前記重量値を前記登録重量に等しくする制御値を演算して前記モータ部へ指令するバランス制御手段と、を有し、
   前記制御部は、前記操作指令部から低速バランス指令を受信している期間は、
   前記重量検出部から受信する前記重量値を前記登録重量に等しくすると共に昇降の速度を所定の速度以下に制限する制御値を演算して前記モータ部へ指令する低速バランス制御手段を有する荷役助力装置。
2. 前記記憶手段が、前記低速バランス指令の受信期間終了時に、前記昇降作動部に加わっている重量を前記重量検出部から受信して前記登録重量として記憶及び更新する請求項１に記載の荷役助力装置。
3. 前記制御部が、前記低速バランス指令の受信期間終了時に、前記昇降作動部を現在位置で保持させる請求項１に記載の荷役助力装置。
4. 係止部と、昇降作動部と、モータ部と、重量検出部と、位置検出部と、操作指令部と、制御部と、を有して荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置の制御方法であって、
   前記係止部は、前記荷役物を係止し、
   前記昇降作動部は、スリングを介して前記係止部を昇降させ、
   前記モータ部は、前記昇降作動部を駆動し、
   前記重量検出部は、前記昇降作動部に加わる重量値を検出して前記制御部へ送信し、
   前記位置検出部は、前記荷役物の昇降の位置値を検出して前記制御部へ送信し、
   前記操作指令部は、操作の指令を前記制御部へ送信し、
   前記制御部が、前記操作指令部からのバランス指令に基づき、
   前記重量検出部から前記重量値を受信して登録重量として記憶する記憶ステップと、
   前記重量検出部から受信する前記重量値を前記登録重量に等しくする制御値を演算して前記モータ部へ指令するバランス制御ステップと、を有し、
   前記制御部は、前記操作指令部から低速バランス指令を受信している期間は、
   前記重量検出部から受信する前記重量値を前記登録重量に等しくすると共に昇降の速度を所定の速度以下に制限する制御値を演算して前記モータ部へ指令する低速バランス制御ステップを含む荷役助力装置の制御方法。

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