JP2023065863A - 荷重変換器及びこれを用いた荷役助力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、各部の配置、電気回路の配線処理を改善した荷重変換器とこれを用いた荷役助力装置を提供。【解決手段】感歪抵抗体Ｇと、第１連結部材４０と、第２連結部材と、第３連結部材と、回路基板２９を含んだ荷重変換器であって、回路基板２９は、感歪抵抗体Ｇを含んで構成されるホイートストンブリッジ回路と配線により接続して少なくとも増幅器２９ａを含み、感歪抵抗体Ｇと、配線と、回路基板２９とは、第２連結部材及び第３連結部材で画定される空間に配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、荷重を電気信号に変換する荷重変換器と、これを用いてモータによって吊った荷役物を上下動させる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下げて昇降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（外力）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２０１８－１２８３６５号公報

このような荷役助力装置に適する吊下げ式の従来の荷重変換器（特許文献１）は、電気回路の配線処理及び回路基板の配置などにおい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、電気回路の配線処理及び回路基板の配置改善した荷重変換器とこれを用いた荷役助力装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
感歪抵抗体と、第１連結部材と、第２連結部材と、第３連結部材と、回路基板を含んだ荷重変換器であって、
第１連結部材は、第２連結部材と第３連結部材とに挟持された中間部に薄肉に形成された起歪部を有し、
感歪抵抗体は、起歪部に添着され、第２連結部材と第３連結部材との間に付与される逆方向の相対荷重を起歪部に生じる歪みによって検出し、
回路基板は、感歪抵抗体を含んで構成されるホイートストンブリッジ回路と、配線により接続して少なくとも増幅器を含み、
感歪抵抗体と、配線と、回路基板とは、第２連結部材及び第３連結部材で画定される空間に配置される。

請求項２に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
感歪抵抗体と、第１連結部材と、第２連結部材と、第３連結部材と、回路基板を含んだ荷重変換器であって、
第１連結部材は、一端側に第１円柱部と、中央部に第２円柱部と、他端側に第３円柱部と、薄肉に形成された起歪部と、を有し、
第２連結部材は、第１連結部材の第１円柱部及び第３円柱部を挟持若しくは嵌合によって保持し、
第３連結部材は、第１連結部材の第２円柱部を挟持し、
感歪抵抗体は、起歪部に添着されて、第２連結部材と第３連結部材との間に付与される逆方向の相対荷重を起歪部に生じる歪みによって検出し、
回路基板は、感歪抵抗体を含んで構成されるホイートストンブリッジ回路と、配線により接続して少なくとも増幅器を含み、
感歪抵抗体と、配線と、回路基板とは、第２連結部材と第３連結部材とで画定される空間に配置される。

請求項３に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
回路基板が、さらにアナログ／デジタル変換器及び演算器を含んで構成されている。

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、
請求項１から３のいずれか一項に記載の荷重変換器と、スリング部と、昇降作動部と、モータ部と、制御部と、を含んで荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
スリング部は連結した係止部によって荷役物を吊り下げ、
昇降作動部はスリング部を巻き回し、
モータ部は昇降作動部を駆動し、
荷重変換器は昇降作動部に加わる重量を検出して重量信号に変換して制御部に送信し、
制御部は重量信号を受信して荷役物の昇降の助力をモータ部によって行うように構成されている。

本発明によれば、小型化、各部の配置、電気回路の配線処理を改善した荷重変換器とこれを用いた荷役助力装置を提供することができる。

本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置の斜視構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器及び駆動部周辺の斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てを説明する斜視構成図である。 本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態の荷重変換器に好適な感歪抵抗体の結線模式図とホイートストンブリッジ回路周辺図である。

以下、本発明の実施形態に係る荷重変換器とこれを用いた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に係る荷重変換器を内蔵している荷役助力装置である。

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を有している。荷役助力装置１は吊下げフック３にて構造物などに吊下げられて、吊り具用フック５に吊下げられた荷役物の昇降を行う。

リンクチェーン４はスリング部であって、半円弧部とこれに繋がる直線部からなる長円形の環が９０度の角度にて交互に連接されたものであって、一端は吊り具用フック５に繋がっていて、他端（無負荷側）はリンクチェーン収納部６に収納されている。吊り具用フック５は荷役物を係止させる係止部であってフック形状をしているが、これに限るものではない。またスリング部はリンクチェーン４に限らず、ワイヤなどであっても良い。

図２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に内蔵されている荷重変換器及び駆動装置周辺の内部構造を示した斜視図であって、幾つかの部材を省略して表したものである。

荷重変換器は、ホルダ（Ａ１）５１と、ホルダ（Ａ２）５２と、ホルダ（Ｂ）２２と、ホルダ（Ｃ）２３とで囲まれ、この中に第１連結部材４０と、回路基板２９が配置されて構成されている。ホルダ（Ａ１）５１は第２連結部材であって、直方体の周囲に突部の壁を有した形状である。ホルダ（Ａ２）５２も第２連結部材であって、略直方体の形状であって、ホルダ（Ａ１）５１にボルトで固定される。ホルダ（Ａ１）５１は、吊りブラケット３１と、ボルトにより接続されて、吊りブラケット３１に固定された昇降作動部１６を吊っている。ホルダ（Ｂ）２２及びホルダ（Ｃ）２３は第３連結部材であって、ホルダ（Ａ）２１の突部間にあって、２本の第１連結部材４０を介してホルダ（Ａ１）５１及びホルダ（Ａ２）５２と連結されている。連結の構造の詳細は後述する。

吊下げフック３には、第３連結部材であるホルダ（Ｂ）２２が規制された角度で回転自在に取り付けられている。ホルダ（Ｂ）２２には直方体の天面からｚ方向に２つの突部が設けられて、この突部間にピン２４を挿通することで吊下げフック３とホルダ（Ｂ）２２とが接続されている。

昇降作動部１６は、吊りブラケット３１によってホルダ（Ａ１）５１に吊られている。そして昇降作動部１６は、モータ部１１に接続されている。モータ部１１の負荷側には減速機が取り付けられ、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。波動歯車減速機は外周が楕円状のウエーブジェネレータと、外周に多数の外歯が形成されウエーブジェネレータに外嵌されてウエ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フレクスプラインと、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たサーキュラスプラインからなる。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に取り出されて伝達するようになっている。

減速機に波動歯車減速機のようなバックラッシが極めて小さい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助力動作を行う時に、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。減速機にて減速された出力軸は昇降作動部１６に連結され、モータ部１１は昇降作動部１６を連続的に正逆に回転させることができる。

昇降作動部１６は、出力軸からの駆動によって回転してリンクチェーン４の繰り出し、巻付けを行う。本実施形態では昇降作動部１６は円筒フランジ状の外形をしていて、回転出力軸と繋がっている。リンクチェーン４は昇降作動部１６の円筒面に設けられたチェーンポケットに嵌入されておおよそ１８０度程、巻き回される。

位置検出部１３は、モータ部１１の反負荷側にあって、モータ部１１の回転角位置を検出して回転角信号を出力するもので、いわゆるエンコーダと呼ばれるものである。本実施形態ではモータ部１１の反負荷側に設けたが、昇降作動部１６の近傍等に設けて減速後の回転角を検出しても良い。

図３から図１１は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立ての推移を示したものである。図３（ａ）～図１１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立て推移を、図３（ｂ）～図１１（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立て推移を、それぞれ示している。

まず図３（ａ）から図１１（ａ）を用いて、本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置１内の荷重変換器の組み立てについて説明する。図３（ａ）は、ホルダ（Ａ１）５１単体の斜視図である。ホルダ（Ａ１）５１は平たい直方体を底部としてその周囲に、対向して突起した壁５１ａ、壁５１ｂ、壁５１ｃが設けられている。そしてｘ方向に沿って伸びた壁５１ａに断面が円弧状でｙ方向に延びた溝５１ｍを２箇所平行に並んで配置し、これに対向して５１ａよりも高さが高い壁５１ｂには２つの丸い穴５１ｈが２個設けられている。また壁５１ａと壁５１ｂとを繋ぐようにｙ方向に沿った壁５１ｃが、壁５１ａ及び壁５１ｂより低く設けられている。なお、溝５１ｍと穴５１ｈの円周方向の稜線をｘｚ平面に投影した場合に、投影線の一部は合致する。図４（ａ）も、ホルダ（Ａ１）５１単体の斜視図であって、図３（ａ）で現れなかった部分を示している。ホルダ（Ａ１）５１は底部に穴５１ｄを有している。穴５１ｄは配線用の穴で、荷重変換器への電力の供給及び荷重変換器からの重量信号の配線ケーブルを通すものである。穴５１ｄにはグロメット等が嵌め込まれ、配線ケーブルを保護している。そしてホルダ（Ａ１）５１の底部上面には、突起５１ｅが複数設けられ、次の図５（ａ）にて示される回路基板２９の載置用の座の役割を有する。突起５１ｅはホルダ（Ａ１）５１と一体であっても良いし、ホルダ（Ａ１）５１にスタッドを埋め込む形態であっても良い。

図５（ａ）は、ホルダ（Ａ１）５１の底部に回路基板２９を載置した図である。回路基板２９には、コネクタ２８a、増幅器２９ａ、アナログ／デジタル変換器２９ｂ、演算器２９ｃなどが実装されている。回路基板２９は、荷役助力装置１の制御部と電気的に繋がって電源供給を受け、荷重の信号を送信する。回路の詳細については図１２にて後述する。回路基板２９には電気電子部品が実装されていて、ネジにより突起５１ｅのネジ穴に固定される。コネクタ２８ａはｚ方向にて、第１連結部材４０からの配線のコネクタ２８ｂと接続が可能である。

次いで図６（ａ）に示すように、図６（ｃ）で示されたホルダ（Ｃ）２３が対向する壁５１ｃに架け渡すようにホルダ（Ａ１）５１に仮設置される。この時ホルダ（Ｃ）２３は、壁５１ｃの段差によってｙ方向にはおおよそ規制されることから、回路基板２９はｙ方向端部のコネクタ２８ａを残してホルダ（Ｃ）２３によって略覆われる。この段階ではホルダ（Ｃ）２３は、未だ固定には至っていない。

図７（ａ）は、ホルダ（Ａ１）５１に第１連結部材４０を載置した時の図である。第１連結部材４０は、図７（ｃ）に示すように、外観上は略左右対象の円柱形状である。第１連結部材４０は、第１円柱部４１と第３円柱部４３の中間に第２円柱部４２が設けられておりこれらは略同じ直径である。そして第４円柱部４４（中間部）が第１円柱部４１と第２円柱部４２との中間に、第５円柱部４５（中間部）が第３円柱部４３と第２円柱部４２との中間に設けられ、第４円柱部４４及び第５円柱部４５は第１円柱部４１よりも小さな直径である。第４円柱部４４及び第５円柱部４５のｙ方向の中央部には有底で角丸長方形の凹形状の起歪部４６（４６Ａ～４６Ｄ）が設けられている。起歪部４６Ａは、第５円柱部４５に設けられていて、起歪部４６Ａとｙ軸回りに１８０度対向した起歪部４６Ｃ（図には現れない）と、で薄肉平板の部分を形成している。同様に、起歪部４６Ｂは、第４円柱部４４に設けられていて、起歪部４６Ｂとｙ軸回りに１８０度対向した起歪部４６Ｄ（図には現れない）と、で薄肉平板の部分を形成している。そして各起歪部４６には感歪抵抗体Ｇが添着されている。さらに感歪抵抗体Ｇと、感歪抵抗体Ｇを添着した起歪部４６とは、防湿に適した充填剤などで覆われている。図には現れないが、各感歪抵抗体Ｇからは配線が引き出され、その端部にはコネクタ２８ｂが設けられている。なお配線は電線でも良いし、可撓性のあるフレキシブル配線板でも良い。配線がフレキシブル配線板の場合は、コネクタ２８ｂは省略されて、フレキシブル配線板の端子部がコネクタ２８ａに挿入されることになる。

２本の第１連結部材４０は、起歪部４６がｘ方向に向くようにしつつ、ｚ方向から溝５１ｍに第５円柱部４５が当たるように仮置きして、次いでプラスｙ方向にスライドさせ、第１円柱部４１が穴５１ｈにそれぞれ挿入される。第１円柱部４１と穴５１ｈとの嵌合は、抜き差し、軸回りに回転できる程度に挟持される嵌め合いであるがこれに限るものではない。その後、配線の端部のコネクタ２８ｂはコネクタ２８ａに挿入される。

図８（ａ）は、ホルダ（Ａ２）５２、案内プレート２６、を載せ置いた時の図である。案内プレート２６は、第１連結部材４０の第３円柱部４３の端部に設けられた２面取りカット面と適合した穴を有し、第１連結部材４０のｙ軸周りの姿勢を揃えるための部材である。まず先にホルダ（Ａ２）５２を第１連結部材４０の上に載せ置き、案内プレート２６を当てて第１連結部材４０の角度を揃える。次いで案内プレート２６をホルダ（Ａ２）５２にボルトで固定する。そして第１連結部材４０の端部にあるネジ部４７にワッシャー、ボルトを挿入して固定する。そしてマイナスｚ方向（上方）からボルトをホルダ（Ａ２）５２に挿入して、ホルダ（Ａ２）５２とホルダ（Ａ１）５１を固定して挟持することで図９（ａ）の状態となる。

図１０（ａ）は、さらにホルダ（Ｂ）２２を載せ置いた時を示している。そしてマイナスｚ方向からボルトを４本、ホルダ（Ｂ）２２へ挿入し、ホルダ（Ｂ）２２とホルダ（Ｃ）２３は第１連結部材４０の第２円柱部４２を挟んで固定される。さらにホルダ（Ｂ）２２とホルダ（Ｃ）２３と第１連結部材４０との締結を強固にするため、第１連結部材４０に当接する六角穴付き止めネジを２個直列にネジ穴２２ａに挿入しても良い。もちろん、六角穴付き止めネジは、ホルダ（Ａ２）５２や壁５１ｂに適用して、第１連結部材４０との締結を強固にしても良い。

図１１（ａ）は、さらに吊下げフック３をピン２４で取り付けたものである。この後は、ホルダ（Ａ１）５１の側面にあるネジ穴を用いて吊りブラケット３１を固定して昇降作動部１６などを取り付けることになる。

したがって第１連結部材４０の中央部の第２円柱部４２はホルダ（Ｂ）２２及びホルダ（Ｃ）２３に固定され、端部の第１円柱部４１と第３円柱部４３はホルダ（Ａ）５１に固定されることから、荷役助力装置１にこの荷重変換器を用いた時には、第２円柱部４２にはプラスｚ方向の力が、第１円柱部４１及び第３円柱部４３にはマイナスｚ方向の力がそれぞれ加わり、ホルダ（Ａ）５１と、ホルダ（Ｂ）２２及びホルダ（Ｃ）２３と、の間に付与される逆方向の相対荷重を、起歪部４６に添着された剪断型の感歪抵抗体Ｇによって検出することができる。

次に図３（ｂ）から図１１（ｂ）を用いて、本発明の第２の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器の組み立てについて説明する。

図３（ｂ）は、ホルダ（Ｄ１）６１単体の斜視図である。ホルダ（Ｄ１）６１は平たい直方体を底部としてその周囲に、対向して突起した壁６１ａ、壁６１ｂ、壁６１ｃが設けられている。そしてｘ方向に沿って伸びた壁６１ａに断面が円弧状でｙ方向に延びた溝６１ｍを２箇所平行に並んで配置し、これに対向して同様の壁６１ｂが設けられている。また壁６１ａと壁６１ｂとを繋ぐｙ方向に沿った壁６１ｃが、壁６１ａ及び壁６１ｂより低く設けられている。なお、溝６１ｍは全て同一形状である。図４（ｂ）も、ホルダ（Ｄ１）６１単体の斜視図であって、図３（ｂ）で現れなかった部分を示している。穴６１ｄが底部に設けられている。穴６１ｄは配線用の穴で、荷重変換器への電力の供給及び荷重変換器からの重量信号の配線ケーブルを通すものである。穴５１ｄにはグロメット等が嵌め込まれ、配線ケーブルを保護している。そして底部には、突起６１ｅが複数設けられ、次の図５（ｂ）にて示される回路基板２９の載置用の座の役割を有する。突起６１ｅはホルダ（Ｄ１）６１と一体であっても良いし、ホルダ（Ｄ１）６１にスタッドを埋め込む形態であっても良い。

図５（ｂ）及び図６（ｂ）については、第１の実施形態と同じであるから説明は省略する。

図７（ｂ）は、ホルダ（Ｄ１）６１に第１連結部材４０を載せ置いた時の図である。２本の第１連結部材４０は、起歪部４６がｘ方向に向くようにしつつ、各溝６１ｍに第３円柱部４３及び第１円柱部４１が当たるように仮置きされる。その後、第１連結部材４０の配線の端部のコネクタ２８ｂはコネクタ２８ａに挿入される。

図８（ｂ）は、ホルダ（Ｄ２）６２、案内プレート２６、を載せ置いた時の図である。案内プレート２６は、第１連結部材４０の第３円柱部４３の端部に設けられた２面取りカット面と適合した穴を有し、第１連結部材４０のｙ軸周りの姿勢を揃えるための部材である。まず先にホルダ（Ｄ２）６２とホルダ（Ｄ３）６３を第１連結部材４０の上に載せ置き、案内プレート２６を当てて第１連結部材４０の角度を揃える。次いで案内プレート２６をホルダ（Ｄ２）６２にボルトで固定する。そして第１連結部材４０の端部にあるネジ部４７にワッシャー、ボルトを挿入して固定する。そしてマイナスｚ方向からボルトをホルダ（Ｄ２）６２及びホルダ（Ｄ３）６３に挿入して、ホルダ（Ｄ２）６２とホルダ（Ｄ１）６１、ホルダ（Ｄ３）６３とホルダ（Ｄ１）６１をそれぞれ固定して挟持することで図９（ｂ）の状態となる。

図１０（ｂ）から図１１（ｂ）については、第１の実施形態と同じであるから説明は省略する。

なお、第１の実施形態の荷重変換器及び第２の実施形態の荷重変換器において、第１連結部材４０は２本で説明したがこれに限らず、１本でも３本などでも適用可能である。

図１２（ａ）は第１の実施形態の荷重変換器及び第２の実施形態の荷重変換器に好適な感歪抵抗体Ｇの結線模式図であり、図１２（ｂ）はホイートストンブリッジ回路周辺図である。図１２（ａ）において、上側が起歪部４６Ｃ及び起歪部４６Ｄに添着された感歪抵抗体Ｇ、下側が起歪部４６Ａ及び起歪部４６Ｂに添着された感歪抵抗体Ｇである。起歪部４６Ａには感歪抵抗体Ｇｔ７と感歪抵抗体Ｇｃ８が添着されている。感歪抵抗体Ｇｔ７と感歪抵抗体Ｇｃ８とは、同一の基材上に形成されたもので、中央に共通の電極ｔｃを有している。起歪部４６Ｂには感歪抵抗体Ｇｃ４と感歪抵抗体Ｇｔ５が添着されている。感歪抵抗体Ｇｃ４と感歪抵抗体Ｇｔ５とは、同一の基材上に形成されたもので、中央に共通の電極ｔｃを有している。起歪部４６Ｃには感歪抵抗体Ｇｔ３と感歪抵抗体Ｇｃ６が添着されている。感歪抵抗体Ｇｔ３と感歪抵抗体Ｇｃ６とは、同一の基材上に形成されたもので、中央に共通の電極ｔｃを有している。起歪部４６Ｄには感歪抵抗体Ｇｃ２と感歪抵抗体Ｇｔ１が添着されている。感歪抵抗体Ｇｃ２と感歪抵抗体Ｇｔ１とは、同一の基材上に形成されたもので、中央に共通の電極ｔｃを有している。感歪抵抗体Ｇｔ５、感歪抵抗体Ｇｃ８、感歪抵抗体Ｇｔ１及び感歪抵抗体Ｇｃ６は、ｙｚ平面においてマイナス４５度の方向に最大感度を有するように配置されている。一方、感歪抵抗体Ｇｃ４、感歪抵抗体Ｇｔ７、感歪抵抗体Ｇｔ３及び感歪抵抗体Ｇｃ２は、ｙｚ平面においてプラス４５度の方向に最大感度を有するように配置されている。したがって、ホルダ（Ａ１）５１と、ホルダ（Ｂ）２２及びホルダ（Ｃ）２３とに逆向きの力が加わるので、感歪抵抗体Ｇｔ１、感歪抵抗体Ｇｔ３，感歪抵抗体Ｇｔ５及び感歪抵抗体Ｇｔ７は引張側となり、感歪抵抗体Ｇｃ２、感歪抵抗体Ｇｃ４、感歪抵抗体Ｇｃ６及び感歪抵抗体Ｇｃ８は圧縮側となる。

そして感歪抵抗体Ｇｔ７の電極ｔｎと感歪抵抗体Ｇｔ３の電極ｔｍ、感歪抵抗体Ｇｔ５の電極ｔｍと感歪抵抗体Ｇｔ１の電極ｔｎ、感歪抵抗体Ｇｃ８の電極ｔｍと感歪抵抗体Ｇｃ４の電極ｔｎ、感歪抵抗体Ｇｃ２の電極ｔｍと感歪抵抗体Ｇｃ６の電極ｔｎ、がそれぞれ結線されている。さらに、感歪抵抗体Ｇｔ７と感歪抵抗体Ｇｃ８との共通の電極ｔｃからの配線はコネクタ２８ｂの端子Ｔ１へ、感歪抵抗体Ｇｔ３と感歪抵抗体Ｇｃ６との共通の電極ｔｃからの配線はコネクタ２８ｂの端子Ｔ４へ、感歪抵抗体Ｇｃ４と感歪抵抗体Ｇｔ５との共通の電極ｔｃからの配線はコネクタ２８ｂの端子Ｔ２へ、感歪抵抗体Ｇｃ２と感歪抵抗体Ｇｔ１との共通の電極ｔｃからの配線はコネクタ２８ｂの端子Ｔ３へ、それぞれ結線されている。これらの配線は前述のようにリード線でもよいし、フレキシブル配線板でも良い。

図１２（ｂ）には、ホイートストンブリッジ回路と、回路基板２９に実装されている回路ブロックが示されている。ホイートストンブリッジ回路は、感歪抵抗体Ｇｔ１、感歪抵抗体Ｇｔ３，感歪抵抗体Ｇｔ５、感歪抵抗体Ｇｔ７、感歪抵抗体Ｇｃ２、感歪抵抗体Ｇｃ４、感歪抵抗体Ｇｃ６及び感歪抵抗体Ｇｃ８を含んで構成される。一方回路基板２９に実装されている回路は、電源Ｅと、増幅器２９ａと、アナログ／デジタル変換器２９ｂと、演算器２９ｃと、フィルタやメモリその他で構成されている。演算器２９ｃは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。増幅器２９ａとアナログ／デジタル変換器２９ｂと、は複数個、回路基板２９に実装されていて複数のホイートストンブリッジ回路を繋げることができる。

電源Ｅは、ホイートストンブリッジ回路の端子Ｔ２及びＴ４へ電気を供給する。ホイートストンブリッジ回路は、端子Ｔ１及びＴ３から、電圧を出力する。ホイートストンブリッジ回路から出力された電圧は増幅器２９ａにて増幅され、アナログ／デジタル変換器２９ｂによってデジタル信号に変換され、演算器２９ｃに送信される。演算器２９ｃは、複数のアナログ／デジタル変換器２９ｂによって送信されたデジタル信号からホルダ（Ａ１）５１と、ホルダ（Ｂ）２２及びホルダ（Ｃ）２３と、の間に付与される逆方向の相対荷重を演算する。

ホイートストンブリッジ回路は、感歪抵抗体Ｇｔ１、感歪抵抗体Ｇｔ３，感歪抵抗体Ｇｔ５及び感歪抵抗体Ｇｔ７、感歪抵抗体Ｇｃ２、感歪抵抗体Ｇｃ４、感歪抵抗体Ｇｃ６及び感歪抵抗体Ｇｃ８を含んでいる。感歪抵抗体Ｇｔ１及び感歪抵抗体Ｇｔ５、感歪抵抗体Ｇｔ３及び感歪抵抗体Ｇｔ７は、それぞれ同じ辺で直列に配置され、感歪抵抗体Ｇｔ１及び感歪抵抗体Ｇｔ５の辺と、感歪抵抗体Ｇｔ３及び感歪抵抗体Ｇｔ７の辺は、向かい合う辺で構成される。一方、感歪抵抗体Ｇｃ２及び感歪抵抗体Ｇｃ４、感歪抵抗体Ｇｃ６及び感歪抵抗体Ｇｃ８は、それぞれ同じ辺で直列に配置され、感歪抵抗体Ｇｃ２及び感歪抵抗体Ｇｃ４の辺と、感歪抵抗体Ｇｃ６及び感歪抵抗体Ｇｃ８の辺は、向かい合う辺で構成される。なお実施形態の変形として、起歪部４６Aと起歪部４６Ｂにのみ感歪抵抗体Ｇが添着されていても良いし、起歪部４６Ａと起歪部４６Ｄにのみという変形であっても良い。その際も、ホイートストンブリッジ回路で向かい合う辺が、引張側同士、圧縮側同士の感歪抵抗体Ｇで構成される。

次いで、この荷重変換器を用いた荷役助力装置１について説明する。荷役助力装置１はモータ部１１を制御して荷役物の昇降の助力を行うものである。以上の構成にて、吊り具用フック５に荷役物が吊るされると、荷役物の重量によってリンクチェーン４が引っ張られるため、吊り具用フック５、リンクチェーン４、昇降作動部１６、吊りブラケット３１を介して荷重変換器のホルダ（Ａ）２１が下方に引張られ、第１連結部材４０の起歪部４６が変形する。すると起歪部４６に生じた歪みを感歪抵抗体Ｇが検出して、回路基板２９にて重量信号に変換して荷役助力装置１の制御部へ送信される。荷役助力装置１の制御部は、予め記憶された荷役物の登録重量と荷重変換器から受信した重量とが等しくなるようにモータ部１１を制御する。換言すると、荷役助力装置１の制御部は、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。そして作業者がこの制御中に荷役物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、制御部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、荷役物は下降する。一方、作業者がこの制御中に荷役物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、制御部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、荷役物は上昇する。そして作業者が外力の印加をやめると、荷重変換器が検出する重量が登録重量と等しくなるので荷役物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。

本実施形態によれば、感歪抵抗体と、配線と、回路基板とは、第２連結部材及び第３連結部材で画定される空間に配置されることから、ノイズの影響を低減した荷重検出器及びこの荷重変換器を用いた荷役助力装置の提供が可能となる。

以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、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、荷重変換器とこれを用いた荷役物を吊下げて昇降動作により搬送や組立て作業を行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 ：本体装置
３ ：吊下げフック
４ ：リンクチェーン（スリング部）
５ ：吊り具用フック（係止部）
６ ：リンクチェーン収納部
１１ ：モータ部
１３ ：位置検出部
１６ ：昇降作動部
２２ ：ホルダ（Ｂ）（第３連結部材）
２３ ：ホルダ（Ｃ）（第３連結部材）
２４ ：ピン
２６ ：案内プレート
２８ａ、２８ｂ ：コネクタ
２９ ：回路基板
２９ａ ：増幅器
２９ｂ ：アナログ／デジタル変換器
２９ｃ ：演算器
３１ ：吊りブラケット
４０ ：第１連結部材
４１ ：第１円柱部
４２ ：第２円柱部
４３ ：第３円柱部
４４ ：第４円柱部（中間部）
４５ ：第５円柱部（中間部）
４６ ：起歪部
４７ ：ネジ部
５１ ：ホルダ（Ａ１）（第２連結部材）
５２ ：ホルダ（Ａ２）（第２連結部材）
６１ ：ホルダ（D1）（第２連結部材）
６２ ：ホルダ（D2）（第２連結部材）
６３ ：ホルダ（D3）（第２連結部材）

Claims (4)

1. 感歪抵抗体と、第１連結部材と、第２連結部材と、第３連結部材と、回路基板を含んだ荷重変換器であって、
   前記第１連結部材は、前記第２連結部材と前記第３連結部材とに挟持された中間部に薄肉に形成された起歪部を有し、
   前記感歪抵抗体は、前記起歪部に添着され、前記第２連結部材と前記第３連結部材との間に付与される逆方向の相対荷重を前記起歪部に生じる歪みによって検出し、
   前記回路基板は、前記感歪抵抗体を含んで構成されるホイートストンブリッジ回路と、配線により接続して少なくとも増幅器を含み、
   前記感歪抵抗体と、前記配線と、前記回路基板とは、前記第２連結部材及び前記第３連結部材で画定される空間に配置される荷重変換器。
2. 感歪抵抗体と、第１連結部材と、第２連結部材と、第３連結部材と、回路基板を含んだ荷重変換器であって、
   前記第１連結部材は、一端側に第１円柱部と、中央部に第２円柱部と、他端側に第３円柱部と、薄肉に形成された起歪部と、を有し、
   前記第２連結部材は、前記第１連結部材の前記第１円柱部及び前記第３円柱部を挟持若しくは嵌合によって保持し、
   前記第３連結部材は、前記第１連結部材の前記第２円柱部を挟持し、
   前記感歪抵抗体は、前記起歪部に添着されて、前記第２連結部材と前記第３連結部材との間に付与される逆方向の相対荷重を前記起歪部に生じる歪みによって検出し、
   前記回路基板は、前記感歪抵抗体を含んで構成されるホイートストンブリッジ回路と、配線により接続して少なくとも増幅器を含み、
   前記感歪抵抗体と、前記配線と、前記回路基板とは、前記第２連結部材と前記第３連結部材とで画定される空間に配置される荷重変換器。
3. 前記回路基板が、さらにアナログ／デジタル変換器及び演算器を含む請求項１又は２に記載の荷重変換器。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の荷重変換器と、スリング部と、昇降作動部と、モータ部と、制御部と、を含んで荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
   前記スリング部は連結した係止部によって前記荷役物を吊り下げ、
   前記昇降作動部は前記スリング部を巻き回し、
   前記モータ部は前記昇降作動部を駆動し、
   前記荷重変換器は前記昇降作動部に加わる重量を検出して重量信号に変換して前記制御部に送信し、
   前記制御部は前記重量信号を受信して前記荷役物の昇降の助力を前記モータ部によって行う荷役助力装置。
   

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