JP2610117B2 - 荷物を掴む方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は選択的に開閉可能の１対
の荷物掛合面間に荷物を掴むための荷物クランピングシ
ステムに関し、更に詳細には荷物と前記掛合面間のずれ
の感知に応答して荷物掛合面の掴み力を自動的に増加さ
せるクランプに関するものであり、本出願は１９９３年
１２月１０日付米国特許出願第０８／１６５，９４８号
の一部継続出願に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、掴み力を自動的に変化させるため
の多くの型式のシステムが電力式又は流体動力式の何れ
かとして荷物取扱いクランプのために提案されている。
これらの従来のシステムは一般に下記の通りに類別され
る： （１）ずれの存在を感知し、感知したずれが止まるまで
一定の力増分によって荷物に加わる掴み力を徐々に増加
させることによって自動的に応答するシステム； （２）ずれが実際に生じているか否かに関係なしに感知
した重量か又は荷物の掴み抵抗の何れかに比例して掴み
力を徐々に変化させるシステム； （３）（１）と（２）を組み合わせたシステム。

【０００３】ずれが止まるまで感知したずれに応答して
自動的に一定増分で掴み力を徐々に増加させる如くなし
た最初に挙げた種類のものが最も一般に用いられてい
る。かかるシステムの主な目的はずれ防止のために必要
な最小の掴み力を与えること、荷物に不当な変形又はそ
の他の破損を生ぜしめないことにある。しかし、かかる
システムは上記目的を達成できないという問題がある。
というのは、単にずれを検出して、ずれが最後に止まる
まで掴み力を徐々に増加させることでは、荷物があまり
ずれないようになすため及び適用例に依ってはかなりの
ずれの運動量を生ぜしめないようになすためには、掴み
力の増加が遅くなり過ぎるからである。かかる場合、か
かるずれ運動量を打ち消すためには、結果的に生じる過
度の荷物の変形と荷物に与える表面破損を伴う掴み力の
過度に高い増加が必要となる。この原理で作用するシス
テムは下記の刊行物に開示されている： ・ヨーロッパ特許公報第０４４３９９８Ａ１、１９９１
年８月２８日； ・日本特許公報第４８−３５５５９号、１９７３年５月
２５日； ・日本特許公報第４８−３６８４９号、１９７３年５月
３１日； ・日本特許公報第５２−３３２５３号、１９７７年３月
１４日； ・日本特許公報第５３−４４７４４号、１９７８年１２
月１日； ・M.Uedaその他、“Sensors in Systems Necessary for
Industrial Robots inthe Near Future," 日本名古
屋市、名古屋大学電気工学部、1974年11月頁79−88； ・R.Tomovic その他、“Multi-Functional Terminal De
vice with Adaptive Grasping Force," Automatica, Pe
rgamon Press, Vol.11, 1975, 頁567-570; ・J.Kallhammer,"Incipient Slip Detection Using a T
actile Sensort", Dept.of Elecltrical Egineering, D
uke University, Durham, North Carolina, 1985; ・D.Brown その他、"Design and Implementation of a
Computer-Controlled Sensor-Equipped Robot End Effe
ctor," North-Holland Computers in Industry,Vol.11,
1988, 頁119-133. ・P.Merin, "How Mechatronic Engineering Led of "In
telligent” Paper RollClamps," TAPPI Proceedings,
1993 Finishing and Converting Conference, 1993, 頁
63-70.

【０００４】上記第２の種類のシステムは、それらの或
るものは荷物を持ち上げる前に予備のずれ検出によって
荷物と荷物掛合面間の摩擦係数を感知しそしてその後こ
の係数を掴み力の変化を測るファクターとして使用する
けれども、ずれの同時感知以外のファクターに応答して
自動的に掴み力を徐々に増加させる。しかし、これらの
システムはそれを防止するのに十分精密に衝撃又は他の
動的荷積みによって起こされるずれを予想することがで
きる。更に、それらは荷物が持ち上げられた後はずれの
同時感知に応答しないので、そのずれを修正することは
できない。この種のシステムの例は下記の刊行物に開示
されている：ドイツ特許公報第２６３６４７３号、1978
年2 月23日；ドイツ特許公報第３２４５７１５号、1983
年9 月1 日；米国特許第４，７８３，１０６号、1988年
11月8 日発行。

【０００５】ずれの存在と荷物の感知重量の両方に応答
して自動的に一定増分で掴み力を徐々に増加させる上記
第３の種類のシステムは、それにも拘わらず、そのずれ
を防止するのに十分正確に衝撃又はその他の動的荷積み
によって起こされるずれを予想することはできない。ず
れがこれらのシステムに起こると、第１の種類のよう
に、特定の適用例には過度に遅く反応する。というの
は、それらは増分式の徐々の力修正の原理に依存してい
るからである。この型式のシステムの例は1986年11月4
日発行の米国特許第４，６２１，３３１号に示されてい
る。

【０００６】従来の流体動力式ずれ修正システムは、そ
れらがずれの存在に対して急速に反応することを阻止す
るという機械的欠点をもつ。例えば、上記ヨーロッパ特
許公報第０４４３９９８Ａ１号に示すシステムはずれに
対する応答を改善するために加圧流体蓄圧器の追加によ
って商業的使用のために改修したけれども、システムの
流体回路は依然としてずれに対する急速な応答能力を減
ずる。これは幾つかの原因に依る。１つの原因は掴み力
を制御するために比較的低応答性の可変制御逃がし弁を
使用することにある。この弁は、蓄圧器流体が掴み力を
増すために放出されるときには何時でも、蓄圧器流体の
一部を貯槽に排出することによって蓄圧器のエネルギー
レベルを消耗させる。他の原因には、繰り返しのずれ発
生に対する繰り返しの応答に必要なエネルギーレベルを
維持するために蓄圧器の連続的、自動的な再チャージン
グが存在しないこと、及び流体回路の残部に対して蓄圧
器出口を露出することが含まれる。この露出は蓄圧器が
活性化されると何時も、蓄圧器の流体出力のエネルギー
の一部を吸収する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は色々な基本的
作業原理を使用することによって従来のクランピングシ
ステムの上記欠点を除去することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の１特色によれ
ば、ずれの存在のみならず、ずれの大きさも感知され、
感知されたずれの大きさを少なくとも減少させるに十分
な掴み力の色々な増加を直ちに予定し、そしてずれる荷
物が運動量を得る前にずれが止められるよう掴み力の色
々な増加を直ちに生ぜしめるることによってそのずれに
応答する。

【０００９】好適には、ずれのかかる大きさは荷物と荷
物掛合面間の相対的移動の大きさを測定することによっ
て感知される。速度及び／又は加速度、又はかかる相対
的移動の距離、又はその運動量の如き相対的移動の変化
率は、ずれの大きさを表示するために、本発明の範囲内
で個別に又は組み合わせて感知することができるけれど
も、相対的移動の加速は最も望ましいずれの大きさの表
示手段となる。というのは、その大きさはずれの移動又
は速度の大きさより早く感知することができるからであ
る。これによって、ずれと色々なずれ修正の開始の間の
時間遅れを最小ならしめる。

【００１０】ずれ感知からもたらされる掴み力の予定さ
れる増加は、本発明の範囲内で、掴み力の予定される増
加となることができる。しかし、本発明の他の特色によ
れば、かかる予定される掴み力の増加は、その代わり好
適には、掴み力の増加を予定しようと試みることなし
に、予定の最大距離によって制限される荷物掛合面の接
近度の増加となる。荷物掛合面の接近度がそれによって
増加させられるかかる最大距離は、もしずれの存在のみ
が感知されるならば、本発明の範囲内で、一定距離とな
るが、好適にはかかる最大距離は感知されたずれの大き
さに色々に応答する。この本発明の特色は、たとえ掴み
力の増加が制御されなくても、もし掴み面間の接近度の
増加が予定の最大距離によって制限されるならば、荷物
は過度に変形されず又は損傷されないということの理解
に基づいている。かくして、ずれに応答して掴み力を増
加させるために加えられる力は極めて高くすることがで
き、それによってクランプアーム、作動器及びその他の
システム部品の慣性を瞬間的に打ち負かして損傷の危険
にさらすことなしに、ずれを止めるために極めて急速な
掴み運動を行わせることができる。それによって掴み面
間の接近度の増加が制限される予定距離は好適には掴み
作動器の時機に合った活動化によって制御されるが、別
法として、本発明の範囲内で位置のフィードバックをも
つ作動器のサーボ制御によって又は他の方法で制御する
ことができる。

【００１１】本発明の上記特色は電気式、電磁気式又は
流体動力式の如き色々な型式の掴み作動器に適用でき
る。上記機能を果たすことができる好適な流体動力シス
テムは蓄圧器のエネルギー消耗を最小になしそして掴み
力を瞬間的に増加させるために蓄圧器へ与えるその出力
の有効性を最大ならしめる流体回路と組み合わされた加
圧流体蓄圧器によって供給される少なくとも１つの流体
動力作動器を含む。好適にはかかる流体回路は１つ又は
それ以上の下記の特色を含む：（１）流体動力作動器に
流れる流体量を予定することによって掴み力の増加を制
御するためにずれの感知に応答して予定時間にわたって
のみ作動可能であり、それによって逃がし弁を経て蓄圧
器流体を無駄に排出することなしに荷物掛合面の接近度
の増加を制限する如き蓄圧器出力弁；（２）連続自動的
蓄圧器流体再チャージング回路；（３）並列の、エネル
ギーを吸収する、オペレータ制御される流体回路；
（４）該システムを作動させるのに必要な流体動力導管
の数を最少ならしめるためオペレータ制御される回路と
自動ずれ修正回路間の流体導管を共有すること．

【００１２】また好適には、ずれ変換器を備え、このず
れ変換器は可動の荷物接触部材及び、可動の接触部材に
加わる負荷力から符号器を隔離させるため互いに遠く離
して取付けられかつ可撓性の機械的コネクタによって相
互連結された電気信号符号器を含む。本発明の上記及び
その他の目的、特色、利点は図に基づく本発明の実施例
の以下の詳細な説明から容易に理解されるだろう。

【００１３】

【実施例】本発明の荷物取扱いクランプの１実施例が図
１、２に示されている。このクランプ１０の実施例はリ
フトトラックキャリジ上に据え付けられる液圧動力の、
旋回アームクランプであり、前記キャリジは抜差自在の
マスト（図示せず）に沿って垂直に往復動する。図示の
特別のクランプ１０は出版・新聞工業で使用される１２
の如き大型の紙巻物を取扱うためのものである。これ
は、もしずれ（Slippage）を防止するために過剰クラン
ピングする結果として過度に変形すれば、高速印刷又は
その他の機械に使用するためには力学的にアンバランス
に成り過ぎる。他方、不完全クランピングは特にクラン
プ１０の荷物掛合面１４、１６がクランプの回転器１８
によって垂直に向いたとき、紙巻物１２をクランプ１０
による摩擦掴み位置から位置ずれさせる可能性がある。
前記回転器は荷物掛合面及びそれらのクランプアーム２
０、２２を軸線２４の回りに回動させる（図２）。液圧
作動される紙巻物クランプ１０を好適実施例として本文
中で説明するが、本発明は、クランプを取付ける構造の
型式、取扱う荷物の型式、又はクランプアームを駆動す
る仕方に拘わりなく、多くの他の型式の荷物クランプに
も同様に適用することができる。例えば、本発明のクラ
ンプは別法として、旋回アームよりはむしろ摺動アーム
をもち、液圧駆動されるよりはむしろ電気駆動され、車
輌構造よりはむしろ非車輌構造となし、丸形荷物よりは
むしろ方形荷物を取扱うこともできる。

【００１４】図２、３を参照すれば、各クランプアーム
２０、２２は夫々のアーム２０、２２と共同する液圧シ
リンダ３０、３２の夫々の対を選択的に伸長させたり後
退させることによって、夫々の旋回ピン２６、２８の回
りに選択的に他方のクランプアーム対して行ったり来た
り回転することができる。図３を参照すれば、液圧シリ
ンダ３０、３２の両対はリフトトラック上に据え付けた
オペレータ制御される弁３６に応動して３４で示す液圧
回路を介して制御される。前記弁はポンプ４０と供給導
管４２を経てリフトトラックの貯槽３８から加圧された
液圧流体を受ける。もし過剰の圧力が該システム中に発
生したならば、安全逃がし弁４４、４５が開いて流体を
分流させて貯槽３８に戻す。

【００１５】短い方のクランプアーム２０を作動させる
シリンダ３０は主に、異なった所望の横位置で異なった
直径の１２の如き巻物を運ぶために予めクランプアーム
２０を位置させるためのみに使用される。クランプアー
ム２０の位置を変えるためには、ソレノイド弁４６がオ
ペレータによって作動されて、図３に示す通常の不作動
状態から離れて、導管５０を導管５２と連通させる。前
記ソレノイド弁は荷物クランプ１０上に取付けられた弁
組立体４８の一部をなす。もしシリンダ３０を伸長させ
たいならば、オペレータは導管５３を供給導管４２と連
通させる方向に前記弁３６を動かす。この供給導管は流
れ分割器５４を経てポンプ４０から流体を受入れ、それ
を導管５３と流れ分割器５６を経て導管５２へ送る。こ
の流体は弁４６を経て導管５０へ流れ、シリンダ５０を
伸長させる。それと同時に、このシリンダは流体導管５
８と弁３６を経てそれらの位置の反対側からくる流体を
リフトトラック貯槽３８に放出する。別法として、もし
シリンダ３０を後退させたいならば、オペレータは弁３
６を反対方向に動かし、導管５８を供給導管４２と連通
させ、それによって加圧流体を導管５８を経てシリンダ
３０の両端に送る。パイロットライン８６を経て供給さ
れるライン５８中の圧力は逆止め弁８４を閉じて、ライ
ン５８中の加圧流体が逆止め弁を経て貯槽に排出されな
いようになす。ライン５８中の圧力はパイロット操作逆
止め弁６１を離座させ、流体がシリンダ３０からライン
５０を経て、弁４６、ライン５２、逆止め弁６０、ライ
ン５３、パイロット操作逆止め弁６２（ライン５８中の
圧力によって離座される）及び弁３６を経て貯槽３８へ
排出されるようになす。その後、紙巻物１２を所望の横
位置に置くにの適した位置にクランプアーム２０を置い
て、クランプ１０は紙巻物に掛合する準備の整った状態
となる。

【００１６】紙巻物のオペレータ制御される掴み作用は
先ず、スプールが図３に示す通常の不作動位置へ戻され
て導管５０よりはむしろ導管５２と連通するように、ソ
レノイド弁４６が除勢される必要がある。前記巻物を掴
むため、オペレータは弁３６を動かして導管５３を供給
導管４２と連通させ、それによって流体を弁４６を経て
導管６４へ、そしてパイロット操作されるパイロット操
作逆止め弁６６、導管６８、別のパイロット操作逆止め
弁７０を経てシリンダ３２を伸長させる。このため、荷
物掛合面１４に対する荷物掛合面１６の接近度が増加す
る。キックダウン式逃がし弁７２は初期クランピング圧
力を予定レベル（例えば８００psi ）に制限する。この
レベルはリフトトラックの安全逃がし弁４４に課される
制限よりかなり小さい（この弁は好適には例えば２００
０psi で開くよう設定されべきである）。オプションと
して、第２のキックダウン式逃がし弁７４がそれより高
い逃がし設定値（例えば１２００psi ）をもつ逃がし弁
７２と並列に設けられる。もし２つのかかる逃がし弁７
２、７４が設けられるならば、荷物掛合面１４、１６が
垂直方向にあるとき、低い方の設定値をもつ弁７２は初
期クランピング圧力を制限し、そして荷物掛合面が回転
器１８によって水平方向に回動させられたとき、高い方
の設定値をもつ弁７４が初期クランピング圧力を制限す
る。この場合、弁組立体４８は、初期クランピング圧力
を制限するために２つの弁７２と７４の何れが流体を導
管５８へ排出するよう作用するかを決定するために、回
転器１８の回転方向に応答する弁（図示せず）を含む。

【００１７】紙巻物を掴むためにシリンダ３２を伸長さ
せるため、加圧流体が導管６４と導管６８を経て供給さ
れると、同時に流体はシリンダ３２の両端から釣り合い
弁８０、導管５８及び弁３６を経て貯槽３８へ排出され
る。釣り合い弁８０は、上部の水平方向に回転器１８に
よって回動させられたとき、シリンダ３２の超過伸長を
防止するために備える。上記水平方向では重力がアーム
２２を下方へ引っ張る傾向があり、そのため荷物に掛合
しないときシリンダ３２を伸長させようとする。

【００１８】オペレータが紙巻物１２に加わる掴み力を
解放したいとき、オペレータは弁３６を反対方向に動か
して、導管５８を導管４２と連通させ、それによって圧
力流体を逆止め弁８２を経て供給し、シリンダ３２を後
退させる。同時に流体はパイロット操作逆止め弁７０、
６６（導管５８中の圧力によって離座される）、弁４
６、ライン５２、逆止め弁６０、ライン５３、パイロッ
ト操作逆止め弁６２（同様に導管５８中の圧力によって
離座される）及び弁３６を経て貯槽３８に排出される。

【００１９】ポンプ４０によって生じる圧力よりかなり
高い圧力の流体を蓄える液圧蓄圧器８８は図１に示す如
く自動ずれ修正の速度を最大ならしめるためシリンダ３
２に密接してクランプ１０上に取付けられる。蓄圧器の
出口９０は通常閉じたソレノイド弁９２を経てライン６
８に連結される。この弁は選択的に、流体が出口９０か
らシリンダ３２へそれらを伸長させるために流れるのを
許すか又は阻止する。後述する手段によって荷物掛合面
に対する荷物１２のずれを感知するとそれに応答て、弁
９２は予定時間だけ自動的に作動されて、開きそして蓄
圧器８８から制限された流体量をシリンダ３２に流して
荷物１２に加わる掴み力を増しそれによってずれを修正
させる。流体が蓄圧器８８から弁９２と導管６８を経て
シリンダ３２に流れているとき、パイロット操作逆止め
弁６６は、蓄圧器エネルギーがこのオペレータ制御され
る部分によって無駄に吸収又は消耗されないようになす
ため、蓄圧器流体が導管６４に、従って液圧回路３４の
オペレータ制御される部分に流入しないようになす。

【００２０】ソレノイド弁９２が開いて荷物１２に対す
る掴み力が増す制限された時間中に、流体は同時にシリ
ンダ３２の両側から釣り合い弁８０を経てライン５８へ
排出される。オペレータ制御弁３６はこの自動ずれ修正
の間中は閉じているため、ライン５８からくる流体は弁
３６を経て貯槽３８へ排出されることはできない。しか
しながら、導管５８は流体導管９２によって弁３６が閉
じているにも拘わらず、自動ずれ修正の間中排出機能を
果たすことができる。この導管９２は弁３６と並列に貯
槽３８に流体を排出することができる。というのは、供
給導管４２から切り離されたために導管５８中の圧力が
低いときに、パイロット操作逆止め弁８４は自由なオイ
ル流れを許すからである。オペレータ制御状態と自動ず
れ修正状態の両方の下で、流体排出のために単一の共通
の導管５８を使用できることは、リフトトラック据え付
けのクランプでは重要である。というのは、それは、リ
フトトラック（図３で仮想線９３の右側に置かれてい
る）とリフトトラックマスト（ライン９３の左側に置か
れている）上を垂直往復動するクランプ１０の間を連通
しなければならない液圧導管の数を最少限となすからで
ある。

【００２１】ずれの感知に応答して予定時間だけソレノ
イド弁９２を開くことは、流体量が制限されることに起
因する予定距離によって表面１４に対する荷物掛合面１
６の接近度の増加を制限する。従って、クランプ閉鎖が
制限されるために荷物を破損させる危険性なしに、シリ
ンダ３２を蓄圧器８８の全圧力に曝すことができる。ず
れ修正の間中シリンダ３２が曝される圧力を制限するた
めに、通常の環境下では蓄圧器流体を逃がし弁を経て排
出する必要はない。このため、荷物掛合面がずれを修正
する機械的速度を最大にすると共に、蓄圧器エネルギー
を節約する。高い逃がし圧力設定値をもつずれ修正用の
安全逃がし弁９４は非常に高い圧力状態を緩和するため
だけに設けられる。

【００２２】自動ずれ修正速度を最大にするために高エ
ネルギーレベルに蓄圧器８８を維持することは重要であ
るので、連続的な自動蓄圧器の再チャージングシステム
が設けられ、このシステムはオペレータ制御される弁３
６が作動されているか否かに拘わらず、蓄圧器中の流体
の、従ってエネルギーの消耗に応答して自動的に蓄圧器
に再チャージングすることができる。弁３６の状態に拘
わらず、連続的な自動蓄圧器の再チャージングは、弁３
６と並列に流れ分割器５４及び導管９６を経てポンプ４
０から導管５３へ少量の流れ（毎分ほぼ１／２ガロン）
を供給することによって行われる。この導管５３から前
記流れは蓄圧器８８にチャージングするために第２の流
れ分割器５６を経て導管９８へ流れる。二重の流れ分割
器５４、５６は、シリンダに流体をオペレータ制御供給
するためと蓄圧器８８の自動制御される流体の再チャー
ジングのための両目的のために単一の導管５３を共用す
ることができる。かくしてリフトトラックから垂直に往
復動するクランプ１０へ通す必要のある液圧導管の数を
一層減少させる。戻り止め弁１０６のスプールが図３で
右側位置に（即ち図３に示す位置の反対側に）あると
き、導管９８に流入する蓄圧器の再チャージング流体は
増圧器１０２のチャンバ１００に逆止め弁９９を経て導
入される。従ってライン９８中の圧力は逆止め弁９９を
経て及び弁１０６、ライン１０８を経て、ライン１１０
を経てピストン組立体１０４の左側よりは大きい右側の
有効領域に有効に分配される。その結果生じる力の不釣
り合いがピストン組立体１０４を図３の左側へ押して流
体を導管９８からチャンバ１００へ入れる。ピストン組
立体１０４が左方への移動限界に到達すると、この組立
体は戻り止め弁１０６のスプールを図３に示す位置へ押
し、導管９８から導管１０８を切り離し、導管１０８が
流体を導管５８へ排出することができる。これによりピ
ストンに及ぼす力の不釣り合いは逆転する。というの
は、今度は導管９８中の圧力は導管１１０を経てピスト
ン組立体の左側よりは小さい右側の有効領域へ分配され
るからである。従ってピストン組立体１０４は図３の右
方へ動き、チャンバ１００中の流体を逆止め弁１１２と
出口９０を経て蓄圧器８８に圧入すると共に、ピストン
組立体１０４の両側間の有効面積差に起因して、圧力ポ
ンプ４０によって生じる元のライン圧力からほぼ４５０
０psi の蓄圧器圧力に増加させる。これによって、急速
ずれ修正のための非常に高いレベルのポテンシャルエネ
ルギーが蓄圧器内に生じるのみならず、ずれ修正中のポ
ンプ４０のパワードロー（power draw）はリフトトラッ
クの機関のエンストを十分防止できる低いレベルに維持
される。ピストン組立体１０４が右方の移動限界に達し
たとき、この組立体は弁１０６を図３の右方に引っ張
り、もう一度ピストン組立体に作用する力の不釣り合い
を逆転させる。そして蓄圧器圧力が予定の最大のチャー
ジングレベルに達するまで、蓄圧器８８をチャージング
するために上記プロセスが連続的に繰り返される。上記
レベルに達したとき、蓄圧器圧力は、導管９０を経て作
用して、弁１１６を開くのに十分となり、それによって
パイロットライン１１８中の圧力を解放して、導管９８
中の圧力が弁１２０を開くことを可能にする。これによ
って、弁１１６がもう一度閉じる点まで蓄圧器８８中の
圧力が減少するときまで、導管９８中の流体をライン５
８を経て貯槽３８に排出し、その結果弁１２０を閉ざ
す。これは導管９８を経ての蓄圧器８８の再チャージン
グを再び始めさせる。

【００２３】ソレノイド弁９２の作動は、荷物１２のず
れに自動的に応答する予定時間にわたってのみ、ずれ感
知器によって制御される。前記感知器はずれ変換器と、
電気データ処理・制御回路を含む。ずれ変換器は図１に
示す荷物掛合面１４中の開口１２６を通して突き出る荷
物接触ローラ１２４を備える。図８、９を参照すればロ
ーラ１２４は旋回アーム１２８に回転可能に軸支され、
前記アームはクランプアーム２０の内側にＵリンク１３
０によって枢着される。クランプアーム２０に取付けら
れた板ばね１３２は旋回アーム１２８を荷物１２の表面
に向かって弾性的に押圧し、前記表面１４に対する荷物
１２の垂直移動が接触ローラ１２４を摩擦回転させるよ
うになす。ローラ１２４の回転は可撓性コネクタ１３４
（速度メータケーブルに類似したもの）を経て回転増分
式光学符号器１３６へ伝えられる。この符号器はローラ
１２４の回転速度に比例した周波数でデジタルパルスを
発生する。これは荷物掛合面１４に対する荷物１２の垂
直ずれの移動速度に比例する。回転符号器１３６は接触
ローラ１２４から十分離れた場所でクランプアーム２０
の内部に据え付けられ、その場所は可撓性コネクタ１３
４が接触ローラ１２４に荷物１２によって及ぼされる衝
撃から符号器を絶縁させるような場所である。

【００２４】図４Ａに示すように、ずれ速度に比例した
電圧出力を発生させるために回転符号器１３６はそのパ
ルスを通常の周波数対アナログ電圧変換器１３８に送
る。変換器１３８の電圧出力は後述するアナログ微分器
１４０へ供給されて、ずれ加速度に比例した電圧出力信
号を発生させる。変換器１３８の出力はずれ距離に比例
する電圧出力信号を発生させるために任意にアナログ積
分器１４２へ随意に供給され、そして／又は所望に応じ
てずれ速度を表す電圧として直接使用される。これら３
つの信号の各々はずれの大きさを示すが、好適には微分
器１４０からの加速度出力のみがずれ修正に使用され
る。というのは、それはずれの大きさを最も早く表示す
るからである。他の出力は所望に応じて、過剰のずれの
変位及び／又は速度を許す該システム中の故障を指示
し、表示するために使用することができる。

【００２５】図４Ｂはアナログ微分器１４０の構成部品
を示す。本願発明では、かかるアナログ微分器はデジタ
ル微分器より望ましい。それは前者が後者より速いため
である。この型式のシステムのデジタル微分器の主な欠
点は、サンプリング時間で分離された２つの引き続く速
度信号サンプルをとりそして正確な加速度信号を作るた
めにサンプリング時間で差を割らなければならないこと
である。サンプリング時間は該システムの最小分解能よ
り大きい速度信号変化を斟酌するのに十分な大きさでな
ければならない。本発明のシステムではずれ修正速度は
決定的要件であるので、かかるサンプリング時間に対す
る要件は排除するのが望ましい。そうするためには、デ
ジタル回路よりはむしろアナログ回路で微分操作をなす
必要がある。しかし、理想的微分器は周波数と共に連続
的に増加するゲインをもたなければならないため、アナ
ログ回路は伝統的に不十分な微分器を作る。これは高周
波数ではゲインもまた非常に高く、漂遊ノイズを増幅し
て利益（interest）信号をオーバーライドすることを意
味する。それにも拘わらず、本発明システムが低い周波
数範囲で作動できることを認識することによって、アナ
ログ微分器は、動作周波数の範囲にわたって大きなノイ
ズなしで動作しそしてそれより高い周波数の信号を抑制
するよう設計することができる。１０で示すようなクラ
ンプの動作周波数は非常に低いので、アナログ微分器は
帯域フィルタを用いて都合良く使用される。動作周波数
範囲では、帯域フィルタのゲインは理想的微分器のよう
にゼロＨＺから２００ＨＺまで１０につき２０ｄＢの増
加勾配で上昇することができる。２００ＨＺの第２オー
ダの実際のポールはピーキングなしにゲインをロールオ
フし、それは次いで１０につきマイナス２０ｄＢの勾配
で減少する。かくして高周波数ノイズは抑制される。か
かる帯域フィルタは図４Ｂに示すように能動単段型多重
フィードバック微分器で実現することができる。図４Ｂ
に示す演算増幅器は低オフセット電圧、低入力バイアス
電流及び低ノイズのために選択される。上記の如き通常
選択される部品値を用いれば、図４Ｂの回路は単位ゲイ
ン、コーナ周波数でピーキングを生じない単位減衰比及
び帯域フィードバックのコーナ周波数である２００ＨＺ
の非減衰の固有周波数をもつ。

【００２６】微分器１４０の加速度出力は後述する仕方
でソレノイド弁９２の作動時間を色々に予定するために
使用され、それによってシリンダ３２に送られる流体量
を色々に予定することによって掴み力の増加を色々に予
定しそしてシリンダ３２を伸長させる距離を設定する。
これは荷物掛合面の接近度の増加をずれの大きさに色々
に応答する予定距離に制限する。

【００２７】ずれ加速度によって表示されるずれの大き
さに加わえて、信号もまた、蓄圧器８８内の圧力を測定
する圧力センサー１４６、シリンダ３２内にあってそれ
らを伸長させようとするこのシリンダ内の圧力を測定す
る圧力センサー１４８及びシリンダ３２を後退させよう
とするこのシリンダ内の圧力を測定する圧力センサー１
４９から得られる。圧力センサー１４６、１４８及び１
４９からくる信号は夫々の信号条件付器１５０、１５
２、１５３とフィルタ１５４、１５６、１５７を経て送
られる。

【００２８】圧力センサー１４６、１４８の結果として
生じるアナログ電圧出力間の差は弁９２が作動する時間
に色々に影響を及ぼすために使用される。その理由は、
圧力差が、弁９２が開いているときにこの弁を通る流体
の流量に色々に影響を及ぼすからである。他方、圧力セ
ンサー１４８と１４９の出力間の差は荷物がクランプさ
れたかとうかを決定するために使用される。これは好適
には圧力センサー１４８によって少なくとも３００psi
の差によって表示される。

【００２９】上記加速度と圧力差の電圧信号は多重変換
器１５８とアナログ対デジタル変換器１６０を経てMoto
rola Model 68HC11 マイクロプロセッサーの如きＣＰＵ
１６２へ送られる。図５、６の論理流れ図を参照すれ
ば、ＣＰＵの初期機能は荷物が実際にクランプされる前
におけるずれ修正を阻止すること、及びずれ感知システ
ムの動作性をテストすることである。荷物接触ローラ１
２４は旋回アーム１２８に軸支されているので、荷物の
初期クランピングはローラ１２４と荷物表面との接触及
びその後のアーム１２８が板ばね１３２に向かって旋回
しているときのローラ軸線の弧状移動を必要とする。こ
れはクランプアーム２０が荷物表面に接近しているとき
に少量のローラ回転を生じる。しかし、荷物はまだクラ
ンプされていないので、ローラ１２４の回転に応答して
ずれを修正するために弁９２を開くことは時期尚早であ
ろう。それ故、圧力センサー１４８と１４９間の圧力差
が不十分であるためにクランピングがまだなされていな
いことを感知するＣＰＵは、該システムがローラ１２４
の回転に応答して弁９２を開くことを一時的に阻止す
る。それにも拘わらず、図５、６に示すように、ＣＰＵ
は、荷物クランピングの前に感知した回転に応答して
“ずれ能動”表示器を設定することによってずれ感知シ
ステムの動作性をテストするために、ローラ１２４のこ
の初期回転を使用する。これと対照的に、もしローラの
回転が荷物クランピングの前に感知されなければ、“ず
れ能動”表示器は設定されない。後に、荷物のクランピ
ングが圧力センサー１４８と１４９の間の十分な圧力差
によって最初に表示されたとき、ＣＰＵは直ちに、“ず
れ能動”表示器が前以て設定されてずれ感知システムの
動作性を表示すること又はエラー信号が伝達されること
を必要とする。

【００３０】荷物の初期クランピングの前と後の両方に
おけるローラ１２４の回転の検出は、ずれ加速度がゼロ
以外であるかどうかを決定し、それによってずれの存在
を表示するために、好適には１ミリセカンドより大きい
速度で符号器１３６の出力をサンプリングすることによ
って行われる。この初期のサンプリングの手順は図５、
６のループ１６４と１６４ａによって示され、その場合
“５ｍＳＥＣタスク”はＲＡＭ１６６とディスプレイ１
６８を更新することを含む。ずれの存在が表示されたと
き、加速度と圧力の差信号は夫々、図７に例示されたＣ
ＰＵ中のファジイ論理ルックアップテーブルマトリック
スに適用される。図７は２次元マトリックスを示すが、
ずれ速度の如き他の信号はそれより大きい寸法のマトリ
ックスに、しかしながら速度を犠牲にして使用できると
想像される。図７のマトリックスの各ブロックは弁９２
の作動、従って開放のための特定の予定時間を示す。一
般にこのマトリックスは、高い正のずれ加速度と低圧力
差が弁９２を開放するための所要時間を増そうとするよ
うに構成される。他方、高い負のずれ加速度（即ち減速
度）と高い圧力差信号は弁９２を開くための時間を減少
させようとする。

【００３１】図５、６を参照すれば、もし図７の解析か
らもたらされる弁９２の開放のための予定の時間が５ミ
リセカンドに等しいか又はそれより小さければ、この弁
は作動されない。というのは、それはかかる短時間内に
物理的に活性化及び不活性化されることができないから
である。しかしもし弁９２を活性化するための時間が５
ミリセカンドより大きければ、この弁は予定の時間にわ
たって通常の制御回路１７０によりそのソレノイドを活
性化することによって開放され、次いで前記時間の終了
時にその弁を閉鎖するように不活性化され、それによっ
てシリンダの伸長と荷物掛合面の接近度の増加を予定距
離によって制限する。弁９２の作動後、２５ミリセカン
ドが経過するまでは、それ以上の読みはファジイ論理シ
ステムにおける解析のために受入れられない。その後、
もしそれ以上のずれが検出されるならば、ファジイ論理
解析と弁９２の作動を繰り返すことができる。図示の如
き紙巻物クランプ用の弁９２を作動させるために適した
時間範囲は感知されたずれの大きさに応答してほぼ５．
５乃至１０ミリセカンドである。

【００３２】上記説明で用いた用語や表現は発明の限定
を意図するものではなく，本発明の範囲は請求の範囲に
規定した構成要件によってのみ限定されるものである

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体動力式荷物取扱いクランプの１実
施例の正面図である。

【図２】図１の荷物取扱いクランプの上面図である。

【図３】図１のクランプ用の液圧回路の例を示す図表で
ある。

【図４】（Ａ）は図１のクランプ用の電気回路の例を示
す概略図表である。（Ｂ）は図４Ａの回路の一部の詳細
回路図である。

【図５】図４Ａの回路に使用するマイクロプロセッサー
の１例の論理流れ図の半分を示す図である。

【図６】図４Ａの回路に使用するマイクロプロセッサー
の論理流れ図の残りの半分を示す図である。

【図７】図５、６の図表の一部を示す図である。

【図８】図２の線７−７上で取った、荷物取扱いクラン
プに使用するずれ変換器の一部切除した拡大図である。

【図９】図８の線８−８上で取った断面図である。

【符号の説明】

１０ クランプ １２ 紙巻物 １４、１６ 荷物掛合面 １８ 回転器 ２０、２２ クランプアーム ３０、３２ 液圧シリンダ ３６ オベレータ制御弁 ３８ 貯槽 ４０ ポンプ ４２ 供給導管 ４４、４５ 安全逃がし弁 ４６ ソレノイド弁 ４８ 弁組立体 ５４、５６ 流れ分割器 ６１ 逆止め弁 ６２、６６、７０ パイロット操作逆止め弁 ７２、７４ 逃がし弁 ８０ 釣り合い弁 ８４ 逆止め弁 ８８ 液圧蓄圧器 ９２ ソレノイド弁 １０２ 増圧器 １２４ 荷物接触ローラ １２８ 旋回アーム １３６ 回転符号器 １３８ 周波数対アナログ電圧変換器 １４２ アナログ微分器 １４６、１４８、１４９ 圧力センサー １５０、１５２、１５３ 信号条件付器 １５４、１５６、１５７ フィルタ １５８ 多重変換器 １６０ アナログ対デジタル変換器 １７０ 制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー アール スキナー アメリカ合衆国 ワシントン州 バンク ーバー グローブ ストリート 814シ ー

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 選択的に開閉する１対の荷物掛合面（１
   ４）、（１６）間に荷物（１２）を掴む方法であって、
   （ａ）乃至（ｄ）の工程即ち、 （ａ）前記荷物（１２）に前記掛合面によって及ぼす掴
   み力を増加させるため前記対の荷物掛合面（１４）、
   （１６）のお互いに対する接近度を増加させるための少
   なくとも１つの動力作動器（３２）を準備し； （ｂ）前記掛合面が前記荷物を掴んでいる間中、前記荷
   物と前記掛合面間の相対的移動の色々の変化率を感知す
   る；工程を含む方法において、 （ｃ）工程（ｂ）に直接応答して、工程（ｂ）で感知し
   た相対的移動の前記色々の変化率に依存して前記掴み力
   の色々の増加を色々に決定し； （ｄ）前記工程（ｃ）に直接応答して、前記作動器（３
   ２）をして前記掴み力の色々な増加を生ぜしめる；工程
   を含むことを特徴とする荷物を掴む方法。
2. 【請求項２】 前記相対的移動の変化率は前記相対的移
   動の加速度とすることを特徴とする請求項１に記載の方
   法。
3. 【請求項３】 前記工程（ｃ）が、前記相対的移動の、
   すべてではなく、せいぜい最初の部分の間に前記相対的
   移動の前記色々の変化率を決定することを含むことを特
   徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 工程（ｄ）は予定距離によって前記増加
   を制限しているときに前記荷物掛合面（１４）、（１
   ６）の対の前記接近度の増加を色々に生ぜしめることを
   含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 工程（ｄ）は前記荷物掛合面（１４）、
   （１６）が前記荷物を掴む力の、予定限界内における増
   加に関係なく予定距離によって前記接近度の増加を制限
   することを含むことを特徴とする請求項４に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 工程（ｄ）は、工程（ｂ）で感知した相
   対的移動の前記色々の変化率に色々に依存する予定距離
   によって前記接近度の増加を色々に制限することを含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。、
7. 【請求項７】 前記荷物を掴む前に、センサーが作動可
   能かどうかを決定するために前記荷物が前記荷物掛合面
   間に置かれたとき自動的に工程（ｂ）で使用されるセン
   サー（１３６）をテストし、そして前記テストに自動的
   に応答して前記センサーの不作動性を表示することを更
   に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 荷物掛合面間に置かれた荷物（１２）を
   選択的に掴んだり解放したりするための選択的に閉鎖、
   開放可能の荷物掛合面（１４）、（１６）をもつ荷物取
   扱いクランプ（１０）であって、（ａ）乃至（ｄ）の構
   成即ち、 （ａ）前記荷物に前記掛合面によって及ぼされる掴み力
   を増加させるため前記対をなす荷物掛合面（１４）、
   （１６）のお互いに対する接近度を増加させるための少
   なくとも１つの流体動力作動器（３２）と； （ｂ）前記荷物（１２）と掛合面（１４）、（１６）間
   のずれの存在を感知するためのセンサー（１３６）と； を含む荷物取扱いクランプにおいて、 （ｃ）選択的に開放しそしてそれによって前記作動器
   （３２）をして前記接近度を増加させるよう前記センサ
   ー（１３６）による前記ずれの感知に応答して自動的に
   前記出口（９０）から前記作動器（３２）への流体の流
   れを可能ならしめるために、選択的に開閉する弁（９
   ２）を経て前記作動器（３２）と相互連結された出口
   （９０）をもつ加圧流体蓄圧器（８８）を含み； （ｄ）前記蓄圧器（８８）内に流体を導入するための流
   体再チャージング回路を含み、前記流体再チャージング
   回路は流体を前記蓄圧器（８８）に供給するポンプ（４
   ０）と、前記ポンプによって前記蓄圧器に供給される流
   体圧力を増すために前記ポンプと前記蓄圧器間に介在し
   た増圧器（１０２）を含むことを特徴とする荷物取扱い
   クランプ。
9. 【請求項９】 前記蓄圧器流体再チャージング回路は前
   記蓄圧器内の流体の消耗に応答して自動的に前記蓄圧器
   内に流体を導入するための手段（１１６）、（１２０）
   を含むことを特徴とする請求項８に記載のクランプ。
10. 【請求項１０】 前記弁（９２）は前記ずれの感知に応
    答して予定時間にわたってのみ作動可能であることを特
    徴とする請求項８に記載のクランプ。
11. 【請求項１１】 前記センサー（１３６）は前記荷物と
    前記掛合面間の前記ずれの大きさを感知するため及び前
    記大きさに応答して前記予定時間を変えるための手段を
    含むことを特徴とする請求項１０に記載のクランプ。
12. 【請求項１２】 前記蓄圧器（８８）と前記流体動力作
    動器（３２）間の圧力差を感知するため及前記圧力差に
    応答して前記予定時間を変えるためのセンサー（１４
    ６）、（１４８）を含むことを特徴とする請求項１０に
    記載のクランプ。
13. 【請求項１３】 前記作動器（３２）をして前記対をな
    す荷物掛合面（１４）、（１６）の前記接近度を増加せ
    しめるため前記蓄圧器（８８）の前記出口（９０）と並
    列に前記作動器に流体を導入するための流体導管（５
    ３）と、前記出口（９０）からの前記流体の流れが前記
    流体導管（５３）内に流入するのを阻止する流体回路
    （６６）を含むことを特徴とする請求項８に記載のクラ
    ンプ。
14. 【請求項１４】 流体を前記流体導管（５３）から前記
    蓄圧器（８８）内に導入するための更に別の流体回路
    （５６）、（９８）を含むことを特徴とする請求項１３
    に記載のクランプ。
15. 【請求項１５】 前記作動器（３２）をして前記対をな
    す荷物掛合面（１４）、（１６）の前記接近度を増加せ
    しめるために前記蓄圧器（８８）の前記出口（９０）と
    並列に前記作動器（３２）に流体を導入するための第１
    流体導管（５３）と、前記第１流体導管（５３）中に挿
    入された選択的に開閉可能のオペレータ制御される弁
    （３６）と、前記オペレータ制御される弁（３６）の閉
    鎖にも拘わらず前記蓄圧器（８８）に前記第１流体導管
    （５３）を経て流体を供給するために前記オペレータ制
    御される弁（３６）と並列に前記第１流体導管（５３）
    と相互連結された第２流体導管（９６）を含むことを特
    徴とする請求項８に記載のクランプ。
16. 【請求項１６】 前記作動器をして前記対をなす荷物掛
    合面（１４）、（１６）の接近度を増加せしめるために
    流体を加圧供給するための前記流体動力作動器（３２）
    に連結された第１流体導管（５３）と、前記第１流体導
    管（５３）中の流体の前記加圧供給を制御するための選
    択的に作動可能の弁（３６）と、前記第１流体導管（５
    ３）が前記作動器（３２）へ流体を供給しているとき流
    体をそこから排出するために前記流体動力作動器（３
    ２）へ連結された第２流体導管（５８）と、前記第２流
    体導管（５８）中に挿入された選択的に開閉可能のオペ
    レータ制御される弁（３６）と、前記オペレータ制御さ
    れる弁（３６）の閉鎖にも拘わらず前記第２流体導管
    （５８）から流体を排出するために前記オペレータ制御
    される弁（３６）と並列に前記第２流体導管（５８）と
    相互連結された第３流体導管（９２）を含むことを特徴
    とする請求項８に記載のクランプ。