JP2022173085A - 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】昇降作動部１６、モータ部１１、重量検出部１２、位置検出部１３、記憶部１０ａ、制御部１０を備えた荷役助力装置１である。昇降作動部１６は荷役物３３の昇降を行い、モータ部１１は昇降作動部１６を駆動し、重量検出部１２は昇降作動部１６に加わる重量値を送信し、位置検出部１３は係止部７の繰出し値を送信し、記憶部は係止部７及び荷役物３３の重量を登録値として記憶し、制御部１０はバランス手段１０ｄと自動昇降手段１０ｃとを有し、バランス手段１０ｄは重量値及び登録値を受信してこの差をゼロにする制御値を演算してモータ部を制御してバランス制御を行い、自動昇降手段１０ｃは繰出し値が予め設定された第１の繰出し値に達した後、予め設定された第２の繰出し値に到達して所定の時間が経過した場合、直ちに係止部７を上昇若しくは下降させる。【選択図】図３

Description

本願は、令和３年５月６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で重量バランスさせ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バランス状態を作り出し、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、電動モータによって助力を行い、バランス状態を作り出し、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加速度を調整して細かいバランス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、操作部からの指令によって制御部がバランスを保つ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荷役物を扱う際に、作業者は都度操作スイッチを押して操作指令を行うことが必要である。しかし、この操作スイッチを押す回数を減らしたいという要望があって改善の余地があった。

このような問題に鑑みて、本発明は、作業者の負担を軽減して荷役作業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、
昇降作動部と、モータ部と、重量検出部と、位置検出部と、記憶部と、制御部と、を備えて荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
昇降作動部は、荷役物を係止する係止部を吊索で繰り出して荷役物の昇降を行い、
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、
位置検出部は係止部の繰出し値を検出して制御部へ送信し、
記憶部は係止部及び荷役物の重量を登録値として記憶し、
制御部は、バランス手段と、自動昇降手段とを有し、
バランス手段は、重量値及び登録値を受信して重量値と登録値との差をゼロにする制御値を演算しモータ部を制御してバランス制御を行い、
自動昇降手段は、位置検出部から受信した繰出し値が予め設定された第１の繰出し値に達した後、さらに予め設定された第２の繰出し値に到達して所定の時間が経過したことを検出した場合、直ちに係止部を上昇若しくは下降させるように構成されている。

また、制御部は、自動昇降手段によって自動で係止部を上昇させて、重量検出部から一定の重量値を受信した場合に当該一定の重量値を登録値として更新し、バランス制御を行うように構成されている。

また、制御部は、自動昇降手段によって係止部を下降させて、重量検出部から受信した重量値が、記憶部にて予め記憶してある荷役物無し重量値に達した場合、荷役物無し重量値を登録値として更新し、バランス制御を行うように構成されている。

また、制御部は、自動昇降手段によって係止部を所定の距離を下降させた後、重量検出部から受信した重量値を登録値として更新し、バランス制御を行う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、
昇降作動部と、モータ部と、重量検出部と、位置検出部と、記憶部と、制御部と、を備え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、
昇降作動部は、荷役物を係止する係止部を吊索で繰り出して荷役物の昇降を行い、
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、
位置検出部は係止部の繰出し値を検出して制御部へ送信し、
記憶部は係止部及び荷役物の重量をそれぞれ登録値として記憶し、
制御部は、バランスステップと、自動昇降ステップとを有し、
バランスステップでは制御部が、重量値及び登録値を受信して重量値と登録値との差をゼロにする制御値を演算しモータ部を制御してバランス制御を行い、
自動昇降ステップでは制御部が、位置検出部から受信した繰出し値が予め設定された第１の繰出し値に達した後、さらに予め設定された第２の繰出し値に到達して所定の時間が経過したことを検出した場合、直ちに係止部を上昇若しくは下降させるように構成されている。

本発明の荷役助力装置によれば、操作スイッチを押す回数を少なくして、作業者の負担を軽減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の制御部が実行するステップのフローチャートである。 本発明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。

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、グリップ６と、係止部７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、係止部７に荷役物３３を係止させて、荷役物３３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の下方端部に設けられている。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以降で表されるような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、本実施形態では係止部７を吊下げる部材で、汎用性のある形状である。

係止部７は、荷役物３３を係止するものである。係止部７は、荷役物３３の上面に設けられた突部に係止するために、金属板を略Ｊ字状に折り曲げたものであって、その端部には吊り具用フック５を挿入するための穴が設けられている。

グリップ６は、吊り具用フック５とリンクチェーン４との接続部を覆って固定されて設けられた中空円筒状の部材である。作業者はグリップ６を握って、吊り具用フック５及び係止部７を目的の場所に移動させて荷役作業を行うことができる。

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及び昇降作動部１６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、吊り具用フック５及び係止部７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、モータと連結したウェーブジェネレータからフレクスプラインに回転出力として繋げた出力軸１５へ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と連結し、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は吊索であって、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、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。本実施形態では吊索は、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本体装置２の制御部１０へ送信する。したがってこの位置検出部１３は、係止部７の本体装置２からの繰出し値Ｌすなわち係止部７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、重量値を本体装置２の制御部１０へ送信する。

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（繰出し値Ｌ）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の回路基板の一部に配置されている。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、内蔵されている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、記憶部１０ａと、演算部１０ｂとが含まれていて、演算部１０ｂは、自動昇降手段１０ｃと、バランス手段１０ｄとを含んでいる。また記憶部１０ａは、制御部１０内にあってもよいが、制御部１０外であっても良い。

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へ移行する。すなわち本体装置２の制御部１０は、バランス釦２２が押された時、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記憶部１０ａにより登録重量として記憶し、その後バランス手段１０ｄによって登録重量と昇降作動部１６に加わる重量との差をゼロにする制御値を演算して、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、このバランス制御中の係止部７及び荷役物３３の状態をバランス状態と言う。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、昇降作動部１６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制御値を演算してモータ部１１を制御すること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係止部７や荷役物３３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、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、係止部７及び荷役物３３は下降する。一方、作業者がこのバランス制御中に係止部７や荷役物３３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、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、係止部７及び荷役物３３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係止部７及び荷役物３３は静止した状態となる。なおこの制御値は例えば加速度を含むものである。

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及び係止部７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及び係止部７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。

図４から図１１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、荷役物３３を扱う一連の作業状態を表した模式図である。また図１２は本発明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１２を用いて係止部７及び荷役物３３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。

荷役助力装置１の鉛直下方向には、構造物３０がある。構造物３０は、第１の面３０ａと第２の面３０ｂを有している。第１の面３０ａは鉛直方向において第２の面３０ｂよりも低い位置にある。第１の面３０ａには、コンベア３１が置かれていて、コンベア３１上で荷役物３３が図４の奥行き方向に搬送されて来る。一方、第２の面３０ｂには有底の容器３２が置かれている。容器３２は荷役物３３を複数個入れることができる収納容器である。ここではコンベア３１で搬送されてきた荷役物３３を、容器３２へ移動させる手順について説明する。

図１２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）。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０２にて、上昇釦２４若しくは下降釦２５が押されたと判断した場合は、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を作動させて係止部７を上昇若しくは下降させステップ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若しくは下降釦２５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及び係止部７を上昇若しくは下降させる。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０２にて、上昇釦２４若しくは下降釦２５が押されていないと判断した場合は、ステップＳ１０４へ進む。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０４にて、バランス釦２２が押されていないと判断するとステップＳ１０１へ戻って保持状態を保つ。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０４にて、バランス釦２２が押されたと判断するとステップＳ１０５へ進む。すなわち作業者が、荷役物３３が吊下げられていない状態、すなわち荷役物無し状態で、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Ｓ１０５にて、重量検出部１２に加わる重量値Ｗ１を受信して、これを登録値として記憶し、ステップＳ１０６へ進む。この重量値Ｗ１が荷役物無し重量値であって、係止部７に荷役物３３が係止されていない時に重量検出部１２が検出する重量である。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０６にて、記憶部１０ａにて記憶されている荷役物無しの登録値を基に荷役物無しバランス制御を開始し（バランスステップ）、ステップＳ１０７へ進む。すなわち制御部１０内のバランス手段１０ｄが、このバランスステップを実行する。この状態では、作業者がグリップ６を掴んで係止部７を自在に昇降できるので、作業者は係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第１の繰出し値Ｌ１ａよりも小さくなるまで移動させる。この時の状態が図４である。なお繰出し値Ｌとは、本体装置２の底面Ｂから係止部７の先端までの鉛直方向の距離を指す。

本体装置２の制御部１０のステップＳ１０７は、係止部７の先端部の繰出し値が所定の第１の繰出し値Ｌ１ａよりも小さくなるまで継続する。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０７にて、係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第１の繰出し値Ｌ１ａよりも小さくなったと判断した場合、ステップＳ１０８へ進む。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０８にて、自動荷揚げ機能有効化のフラグを立てて、ステップＳ１０９へ進む。

本体装置２の制御部１０のステップＳ１０９は、係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第２の繰出し値Ｌ２ａよりも大きく、かつ所定の時間すなわちｎ秒間これを維持するまで継続する。この所定の時間の値ｎは作業管理者や作業者が、荷役作業の内容によって制御部１０にて設定することができる。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０９にて、係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第２の繰出し値Ｌ２ａよりも大きく、かつ所定の時間すなわちｎ秒間これを維持したと判断したら（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０へ進む。すなわち作業者はグリップ６を操作して、係止部７を少なくとも図５で示された第２の繰出し値Ｌ２ａの位置より下方に下げてｎ秒間これを維持する。すると、本体装置２の制御部１０はステップＳ１１０にて、自動荷揚げを実行し（自動昇降ステップ）、ステップＳ１１１へ進む。すなわち制御部１０内の自動昇降手段１０ｃが、この自動昇降ステップを実行する。作業者は自動荷揚げが実行され始めるとグリップ６から手を離し、自動荷揚げが終了するまで待つことになる。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１０にて実行する自動荷揚げは以下のように行われる。本体装置２の制御部１０は、モータ部１１へ係止部７を上昇させる方向に回転するように指令し、昇降作動部１６によってリンクチェーン４が巻き上げられる。そして、重量検出部１２から受信した重量値がおおよそ一定の重量値になったところでモータ部１１に停止指令を行う（図６）。そして自動荷揚げは終了となって、自動荷揚げ機能有効化のフラグは消される。重量検出部１２から受信した重量値がおおよそ一定の重量値になるということは、荷役物３３が宙吊り状態となったことを意味する。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１１にて、重量検出部１２から受信した重量値Ｗ２を記憶して、ステップＳ１１２へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１２にて、重量値Ｗ２に基づいてバランス制御を行い、ステップＳ１１３へ進む。すなわちこの時、本体装置２の制御部１０は、荷役物有りバランス制御を実行する。この後、作業者がグリップ６を掴んで係止部７及び荷役物３３を自在に昇降できるので、作業者は係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第３の繰出し値Ｌ３よりも小さくなるまで移動させる。

本体装置２の制御部１０のステップＳ１１３は、係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第１の繰出し値Ｌ１ｂよりも小さくなるまで継続する。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１３にて、係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第１の繰出し値Ｌ１ｂよりも小さくなった（図７）と判断すると（Yes）、ステップＳ１１４へ進む。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１４にて、自動荷降ろし機能有効化のフラグを立てて、ステップＳ１１５へ進む。自動荷揚げした荷役物３３は基本的に降ろす必要がある。したがって自動荷揚げが終わって自動荷揚げ機能有効化のフラグは消されてはいるが、本体装置２の制御部１０は次に行うべき自動荷降ろし機能有効化のフラグを立てるための待ち状態となっている。

作業者は図８に示すように、グリップ６を操作して、本体装置２を容器３２の鉛直上付近へ移動させる。移動ブロック４１とレール４２の摩擦は小さいので、作業者が水平方向の力をグリップ６に加えると本体装置２他一式は図８の位置へ容易に移動が可能である。そして作業者はグリップ６を操作して、荷役物３３を容器３２の載置する位置へ徐々に降下させる（図９）。もちろん図７の状態から、作業者が水平方向の力をグリップ６に加えつつ鉛直下方向の力も加えることで図９の状態へ進んでも良い。

本体装置２の制御部１０のステップＳ１１５は、係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第２の繰出し値Ｌ２ｂよりも大きく、かつ所定の時間すなわちｍ秒間これを維持するまで継続する。この所定の時間の値ｍも作業管理者や作業者が、荷役作業の内容によって制御部１０にて設定することができる。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１５にて、係止部７の先端部の繰出し値Ｌが所定の第２の繰出し値Ｌ２ｂよりも大きく、かつ所定の時間すなわちｍ秒間これを維持したと判断したら（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１６へ進む。すなわち作業者はグリップ６を操作して、係止部７を少なくとも図９で示された第２の繰出し値Ｌ２ｂの位置より下方に下げてｍ秒間これを維持する。すると、本体装置２の制御部１０はステップＳ１１６にて、自動荷降ろしを実行し（自動昇降ステップ）、ステップＳ１０５へ進む。すなわち制御部１０内の自動昇降手段１０ｃが、この自動昇降ステップを実行する。作業者は自動荷降ろしが始まった時点でグリップ６から手を離して自動荷降ろしの完了を待つ。

ここで本体装置２の制御部１０がステップＳ１１６にて行う詳細について説明する。本体装置２の制御部１０は、モータ部１１へ係止部７を下降させる方向に回転するように指令し、昇降作動部１６によってリンクチェーン４が繰り出される。モータ部１１が停止する条件は例えば以下のいずれかである。

条件例１：本体装置２の制御部１０は、モータ部１１へ係止部７を予め定めた所定の距離だけ下降させた後、重量検出部１２から受信した重量値が一定の重量値になったところでステップＳ１０５へ進む。この予め定めた所定の距離は作業管理者や作業者が、荷役作業の内容によって制御部１０にて設定することができる。

条件例２：本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２から受信した重量値が、予め記憶部１０ａに記憶されている荷役物無し重量値になるまで係止部７を下降させてステップＳ１０５へ進む。荷役物無し重量値とは、係止部７に荷役物が係止されていない時に重量検出部１２が検出する重量である。予め記憶部１０ａに記憶されている荷役物無し重量値は、作業管理者や作業者が予め係止部７に荷役物３３を吊下げない状態で登録することによって制御部１０にて設定することができる。

よって、図１０に示すように、係止部７は荷役物３３から外すことが可能な位置（繰出し値Ｌｃ）まで降下する。その後作業者は再びグリップ６を握って、係止部７を荷役物３３から外し、鉛直上方向へ移動させる（図１１）。

なお作業者が保持釦２３、上昇釦２４、下降釦２５を押すと、本体装置２の制御部１０はこれを割り込み処理として扱い、ステップＳ１０１へ戻って荷役助力装置１は保持状態となる。

図１３は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１において、横軸を時間軸として、荷役助力装置１の制御モードと、係止部７の繰出し値、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１３は、上からバランス釦２２の押下状態、制御部１０の制御モード、自動荷揚げ及び自動荷降ろしのフラグ状態、係止部７の繰出し値（図４～図１１に合わせ縦軸下向きをプラスとしている。）、記憶部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。

次に図４から図１１で示された作業の状態と、図１２のフローチャートと、図１３のチャートとを参照して説明する。

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、位置保持を実行する。したがって荷役助力装置１のモードは保持モードとなる。この時、係止部７には何も係止されていない状態であるので、作業者が外力を加えなければ重量検出部１２が重量値Ｗ１を検出する。

次いで作業者がバランス釦２２を押すと（時刻ｔ１）、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０４でＹｅｓへ進み、ステップＳ１０５で重量検出部１２が検出する重量値Ｗ１を登録値として記憶部１０ａは記憶する。なお本実施形態では、荷役助力装置１の電源が切れた時の登録値が再起動時の登録値として引き継がれるため、起動時から登録値がＷ１となっている。

本体装置２の制御部１０は時刻ｔ１から荷物無しバランスモードとなる。作業者はグリップ６を持って、係止部７の繰出し値Ｌが、第１の繰出し値Ｌ１ａよりも小さくなるまで係止部７を上昇させようとする。すると重量検出部１２に加わる重量値は減少するので、本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２が検出する重量値が登録重量Ｗ１になるように係止部７を巻き上げるので、検出重量はおおよそＷ１となる。ここで図１３の時刻ｔ２付近の検出重量の破線部は作業者が鉛直上向きの外力を印加したことによる正味の重量を示している。なお作業者が、係止部７の繰出し値Ｌが、第１の繰出し値Ｌ１ａよりも小さいかどうかを判断するために、本体装置２の底面部に発光ダイオード等による表示部や音声報知などによって相対的な位置関係を表示しても良い。その他の変形として、操作指令部２０やグリップ６に表示部を設けて表示しても良いし、操作指令部２０やグリップ６に振動する部材を設けて作業者に知らせるようにしても良い。

本体装置２の制御部１０は、係止部７の繰出し値Ｌが、第１の繰出し値Ｌ１ａよりも小さくなった時刻ｔ２にて、自動荷揚げ機能有効化のフラグを立てる。その後、作業者はグリップ６を掴んで係止部７を鉛直下方向に外力を加えて引き降ろすため、係止部７の繰出し値Ｌは増加し、重量検出部１２に加わる重量値は増加し、本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２が検出する重量値が登録重量Ｗ１になるように係止部７を繰り出すので、検出重量はおおよそＷ１となる。そして検出重量の破線部は作業者が鉛直下向きの外力を印加したことによる正味の重量を示している。

作業者はグリップ６を掴んで係止部７を荷役物３３の係止部分まで到達させて停止させる。そして本体装置２の制御部１０が、係止部７の繰出し値Ｌが、第２の繰出し値Ｌ２ａを超えて（時刻ｔ３）、所定の時間であるｎ秒間持続したことをステップＳ１０９にて検出すると、ステップＳ１１０にて自動荷揚げを実行する。したがって重量検出部１２に加わる重量は徐々に大きくなる。そして本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２から受信した重量値が略一定のＷ２になったところでモータ部１１に停止指令を行い、自動荷揚げは終了となって、自動荷揚げ機能有効化のフラグを消す（時刻ｔ５）。本体装置２の制御部１０は、ステップＳ１１１にてこの時の重量値Ｗ２を記憶部１０ａに登録値として記憶して、時刻ｔ５からステップＳ１１２で荷役物有りバランス制御を実行する。よって時刻ｔ５から、制御部１０は荷役物有りバランスモードとなる。

次いで作業者はグリップ６を掴んで係止部７を上昇させるので、係止部７の繰出し値Ｌは減少し、重量検出部１２に加わる重量値も減少する。しかし、本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２が検出する重量値が登録重量Ｗ２になるように係止部７を巻き上げるので、検出重量はおおよそＷ２のままである。

やがて作業者によって係止部７の繰出し値Ｌが第１の繰出し値Ｌ１ｂに到達すると、本体装置２の制御部１０は、係止部７の繰出し値Ｌが、第１の繰出し値Ｌ１ｂよりも小さくなった時刻ｔ６にて、自動荷降ろし機能有効化のフラグを立てる。なお作業者が、係止部７の繰出し値Ｌが、第１の繰出し値Ｌ１ｂよりも小さいかどうかを判断するために、本体装置２の底面部に発光ダイオード等による表示部や音声報知などによって相対的な位置関係を表示しても良い。その他の変形として、操作指令部２０やグリップ６に表示部を設けて表示しても良いし、操作指令部２０やグリップ６に振動する部材を設けて作業者に知らせるようにしても良い。そして作業者は、荷役助力装置１を容器３２の鉛直上の位置まで水平方向に移動する（時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間が相当する。）。作業者はグリップ６を掴んで係止部７を下降させ始めると（時刻ｔ７）、係止部７の繰出し値Ｌは増加し、重量検出部１２に加わる重量値も増加する。ここでも本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２が検出する重量値が登録重量Ｗ２になるように係止部７を繰り出すので、検出重量はおおよそＷ２のままである。

作業者は図９に示すように、荷役物３３を容器３２の載置面付近まで到達させる。そして本体装置２の制御部１０が、係止部７の繰出し値Ｌが、第２の繰出し値Ｌ２ｂを超えて（時刻ｔ８）、所定の時間であるｍ秒間持続したことをステップＳ１１５にて検出すると、ステップＳ１１６にて自動荷降ろしを実行する。したがって重量検出部１２が検出する重量値は、荷役物３３が容器３２に接触すると共に減少する。そして本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２から受信した重量値が略一定のＷ１になったところで自動荷降ろしは終了となり、自動荷降ろし機能有効化のフラグを消す（時刻ｔ１０）。

本体装置２の制御部１０は、自動荷降ろしをした後、直ちに重量値Ｗ１での荷役物無しバランスモードに遷移する。

作業者は、グリップ６を掴んで係止部７を荷役物３３から外して係止部７を、係止部７の繰出し値Ｌが、第１の繰出し値Ｌ１ａに達するまで（時刻ｔ１１）上昇させる。したがって係止部７の繰り出し値は減少し、重量検出部１２に加わる重量値も減少する。この後は同様の作業の繰り返しである。図１３で示す期間中で作業者が押すのは最初のバランス釦２２一度きりであることから、作業者の負担を大きく低減できる。また荷役助力装置１の電源ＯＮと共に、制御部１０が荷役物無しバランスモードで起動する変形の設定であれば、基本一切の釦を操作すること無しに荷役作業を行うことができる。

以上説明したように本発明の荷役助力装置の自動荷揚げ機能、自動荷降ろし機能によって、操作釦を押す頻度を低減することで、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（吊索）
５ ：吊り具用フック
６ ：グリップ
７ ：係止部
１０ ：制御部（本体装置制御部）
１０ａ ：記憶部
１０ｂ ：演算部
１０ｃ ：自動昇降手段
１０ｄ ：バランス手段
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 ：構造物
３０ａ ：第１の面
３０ｂ ：第２の面
３１ ：コンベア
３２ ：容器
３３ ：荷役物
４１ ：移動ブロック
４２ ：レール

Claims (5)

1. 昇降作動部と、モータ部と、重量検出部と、位置検出部と、記憶部と、制御部と、を備えて荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
   前記昇降作動部は、前記荷役物を係止する係止部を吊索で繰り出して前記荷役物の昇降を行い、
   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係止部の繰出し値を検出して前記制御部へ送信し、
   前記記憶部は前記係止部及び前記荷役物の重量を登録値として記憶し、
   前記制御部は、バランス手段と、自動昇降手段とを有し、
   前記バランス手段は、前記重量値及び前記登録値を受信して前記重量値と前記登録値との差をゼロにする制御値を演算し前記モータ部を制御してバランス制御を行い、
   前記自動昇降手段は、前記位置検出部から受信した前記繰出し値が予め設定された第１の繰出し値に達した後、さらに予め設定された第２の繰出し値に到達して所定の時間が経過したことを検出した場合、直ちに前記係止部を上昇若しくは下降させる荷役助力装置。
2. 前記制御部は、前記自動昇降手段によって自動で前記係止部を上昇させて、前記重量検出部から一定の重量値を受信した場合に当該一定の重量値を前記登録値として更新し、前記バランス制御を行う請求項１に記載の荷役助力装置。
3. 前記制御部は、前記自動昇降手段によって前記係止部を下降させて、前記重量検出部から受信した前記重量値が、前記記憶部にて予め記憶してある荷役物無し重量値に達した場合、前記荷役物無し重量値を前記登録値として更新し、前記バランス制御を行う請求項１又は２に記載の荷役助力装置。
4. 前記制御部は、前記自動昇降手段によって前記係止部を所定の距離を下降させた後、前記重量検出部から受信した前記重量値を前記登録値として更新し、前記バランス制御を行う請求項１又は２に記載の荷役助力装置。
5. 昇降作動部と、モータ部と、重量検出部と、位置検出部と、記憶部と、制御部と、を備え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、
   前記昇降作動部は、前記荷役物を係止する係止部を吊索で繰り出して前記荷役物の昇降を行い、
   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係止部の繰出し値を検出して前記制御部へ送信し、
   前記記憶部は前記係止部及び前記荷役物の重量をそれぞれ登録値として記憶し、
   前記制御部は、バランスステップと、自動昇降ステップとを有し、
   前記バランスステップでは前記制御部が、前記重量値及び前記登録値を受信して前記重量値と前記登録値との差をゼロにする制御値を演算し前記モータ部を制御してバランス制御を行い、
   前記自動昇降ステップでは前記制御部が、前記位置検出部から受信した前記繰出し値が予め設定された第１の繰出し値に達した後、さらに予め設定された第２の繰出し値に到達して所定の時間が経過したことを検出した場合、直ちに前記係止部を上昇若しくは下降させる荷役助力装置の制御方法。
   

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