JP2645634B2 - 上下動作装置における位置決め機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動筒体を用いて上下
動作を行わせる装置における移動筒体の位置決め機構に
関し、更に詳しく述べると、移動筒体のケーブル駆動系
と位置検出系とを分離して別系統とすることで、駆動用
ケーブルの伸びなどに起因する誤差を最小にし、位置決
め精度を向上させた上下動作装置の位置決め機構に関す
るものである。本機構は、例えば天井走行クレーンな
ど、移動筒体を使用する各種の自動搬送装置に好適であ
る。

【０００２】

【従来の技術】移動筒体の先端にフックや把持部などを
取り付け、物品の昇降を行わせる上下動作装置は従来公
知である。この種の装置は、移動筒体の走行・横行装置
及び制御コンピュータ等と組み合わせることにより、例
えば自動搬送工場などでの製品の搬送を行う天井走行ク
レーン等に用いられている。

【０００３】従来の技術としては、固定筒体と、該固定
筒体に対して上下動自在に支持され伸縮自在となってい
る複数の移動筒体とを組み合わせ、駆動用ケーブルを使
用して移動筒体を上下動作させる装置が一般的である。
その場合、固定側に駆動用ケーブルドラムと、該駆動用
ケーブルドラムに結合した駆動用モータと、該駆動用モ
ータに接続した位置制御用センサを設け、駆動用ケーブ
ルの一端を最下段の移動筒体に固定し、他端を駆動用ケ
ーブルドラムに取り付ける。駆動用モータの回転により
駆動用ケーブルを駆動し、移動筒体を上下させる。その
時の最下段の移動筒体先端の位置決めは、駆動用モータ
あるいはケーブルドラムの回転量を、レゾルバやエンコ
ーダ等の位置制御用センサで測定することにより行って
いる。

【０００４】ここで、各移動筒体の動作（例えば移動筒
体が３段構成の場合）は次の如くである。移動筒体を短
縮させる場合は、駆動用モータの動作により駆動用ケー
ブルドラムが回転して駆動用ケーブルを巻き上げる。す
ると先ず最下段の移動筒体の全ストローク分が上昇して
そのフランジ部が中間段の移動筒体に引っ掛かる。更に
駆動用ケーブルが巻き上げられると、中間段の移動筒体
が上昇する。このようにして最終的には全ての移動筒体
を固定筒体内に収納可能である。逆に移動筒体を伸長さ
せる場合には、駆動用ケーブルドラムによる駆動用ケー
ブルの保持を緩める。すると移動筒体の自重により、先
ず最上段の全ストローク分だけ全移動筒体が下降し、引
き続いて中間段と最下段の移動筒体が下降する。このよ
うにして１段ずつ順に下降し、最終的には最下段の移動
筒体の全ストローク分まで下降可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】駆動用ケーブルは、全
ての移動筒体を吊り下げているため、移動筒体の大型化
並びに個数の増加に伴って、取り扱い重量が増加する。
そして、その重量は、移動筒体の伸長量によっても変化
する。そのため従来技術では、駆動用ケーブルの伸びが
直接位置決め精度の誤差となって現れてくる。特に重量
物を取り扱う場合は、その位置決め誤差は数cm以上にも
達する。このため、正確な位置決めが困難であり、自動
制御による重量物の移送は実質的に不可能であった。

【０００６】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、上下動作装置が大型化・多段化しても位
置決め精度が高く、そのため例えば重量物の自動制御に
よる搬送なども実施可能となるような位置決め機構を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の基本構成を、図
１に示す。前提となる上下動作装置は、固定筒体１０
と、該固定筒体１０に対して上下動自在に支持される移
動筒体１１と、駆動用ケーブルドラム１２と、該駆動用
ケーブルドラム１２に結合した駆動用モータ１３と、一
端が移動筒体１１に固定され他端が駆動用ケーブルドラ
ム１２に取り付けられる駆動用ケーブル１４を具備し、
駆動用モータ１３の動作により筒体が伸縮する構成であ
る。位置決め機構は、巻取り用ケーブルドラム１６と、
一端が移動筒体１１に接続され他端が巻取り用ケーブル
ドラム１６に取り付けられる巻取り用ケーブル１７と、
前記巻取り用ケーブルドラム１６に連結した計測用ケー
ブルドラム１８と、一端が移動筒体１１に接続され他端
が計測用ケーブルドラム１８に取り付けられる計測用ケ
ーブル１９と、前記計測用ケーブルドラム１８に結合し
てドラム回転量から移動筒体１１の位置を検出する位置
制御用センサ２０を具備している。巻取り用ケーブル１
７の一端は、固定筒体１０の下部に設けた固定プーリ２
１を通し、移動筒体１１の上端部でスプリングアンカー
２２を介して固定するのが好ましい。

【０００８】通常、必要な移動距離に応じて移動筒体は
複数個存在し、それらを伸縮自在に組み合わせる。固定
筒体を含めて各筒体は、中間の筒体の上端と下端にそれ
ぞれ設けたプーリと、両プーリを通り、外側筒体の下端
と内側筒体の上端にそれぞれ固定した連動ケーブルから
なる筒体連動システムにより、各移動筒体が同時に且つ
一様に連動するように支持する。移動筒体が奇数個の場
合、巻取り用ケーブルの一端はスプリングアンカーを介
して最上段の移動筒体に固定し、固定筒体下部の固定プ
ーリと最上段の移動筒体上部と同じレベルの可動プーリ
からなるプーリ群を介して引回す。また移動筒体が偶数
個の場合、巻取り用ケーブルの一端はスプリングアンカ
ーを介して固定筒体下部に固定し、固定筒体下部の固定
プーリと最上段の移動筒体上部と同じレベルの可動プー
リからなるプーリ群を介して引回す。このようにして各
移動筒体の全移動量を確保し、計測用ケーブルの一端は
最下部の移動筒体に固定する。

【０００９】

【作用】移動筒体１１は駆動用ケーブル１４で吊り下げ
られており、駆動用モータ１３による駆動用ケーブルド
ラム１２の回転によって上昇し、また自重を利用して下
降する。駆動用ケーブルドラム１２、駆動用モータ１３
及び駆動用ケーブル１４からなる駆動系は、専ら移動筒
体１１の上下動のみを担当する。移動筒体１１の上下動
に伴って、巻取り用ケーブル１７によって巻取り用ケー
ブルドラム１６が回転する。計測用ケーブルドラム１８
は、該巻取り用ケーブルドラム１６に結合しているた
め、同様に回転して計測用ケーブル１９の繰り込み・繰
り出しが行われる。この時の計測用ケーブル１９の繰り
出し長さを位置制御用センサ２０で計測する。従って、
計測用ケーブル１９に過大な荷重が加わることはなく、
移動筒体１１を上下動させる駆動用ワイヤ１４の伸びと
は無関係に、移動筒体１１の移動量を計測できることに
なる。なおスプリングアンカー２２は、巻取り用ケーブ
ル１７に常時適当な張力がかかるようにし、弛みの発生
を防止する。

【００１０】筒体連動システムは、複数の移動筒体を同
時に且つ一様に移動させる。従って最下段の移動筒体が
移動すると、それに応じて最上段の移動筒体も移動す
る。すると、移動筒体の上昇時に、プーリ群の作用によ
り巻取り用ケーブルが繰り出されて、計測用ケーブルド
ラムが回転し、計測用ケーブルは巻き上げられる。

【００１１】

【実施例】図２は本発明の一実施例を示す概略構成図で
あり、移動筒体が３段構成の場合である。上下動作装置
は、固定筒体３０と、該固定筒体３０に対して上下動自
在に支持される３段の移動筒体３１，３２，３３と、固
定側に設置されている駆動用ケーブルドラム３４と、該
駆動用ケーブルドラム３４に結合した駆動用モータ３５
と、一端が第３段（最下段）の移動筒体３３に固定され
他端が駆動用ケーブルドラム３４に取り付けられる駆動
用ケーブル３６を具備している。第１段から第３段の３
個の移動筒体３１，…，３３は、その順に細くなってい
て、伸縮自在に組み合わせられている。これら各移動筒
体３１，…，３３は、円筒状でもよいし、角筒（四角筒
や六角筒）状でもよい。

【００１２】各筒体の支持構造を図３に示す。Ａは縦断
面図、Ｂは底面図である。外側に位置する筒体に設けた
ローラと内側に位置する筒体に設けたレール面とで両筒
体を支持する構造である。固定筒体３０には、ローラ４
１を上下２個ずつ１２０度間隔で３組配設し、それに対
応して第１段の移動筒体３１には外周面に軸方向に延び
るレール面４２を３本設ける。同様に、第１段の移動筒
体３１にはローラ４３を、それに対応して第２段の移動
筒体３２にはレール面４４を設ける。更に第２段の移動
筒体３２にはローラ４５を、それに対応して第３段の移
動筒体３３にはレール面４６を設ける。これらによっ
て、各筒体の伸縮を自在に行うと共に、伸縮時のがたつ
きを防止できるようになっている。

【００１３】図２に戻って、駆動用モータ３５の動作に
より各移動筒体３１，…，３３は上下動作を行う。即
ち、移動筒体３１，…，３３の上昇は、駆動用モータ３
５により駆動用ケーブル３６を巻き上げることで行い、
下降は、駆動用モータ３５による駆動用ケーブル３６の
保持を緩めることにより、移動筒体３１，…，３３の自
重を利用して行う。

【００１４】ここで各移動筒体３１，…，３３は、筒体
連動システム５０により、同時に且つ一様に移動するよ
うに支持されている。筒体連動システム５０の詳細を図
４で説明する。固定筒体３０の下端に固定した２本の連
動ケーブル５１，５２は、それぞれ第１段の移動筒体３
１の上端及び下端に固定したプーリ５３，５４を介して
第２段の移動筒体３２の上端に固定される。また第１段
の移動筒体３１の下端に固定した２本の連動ケーブル５
５，５６は、それぞれ第２段の移動筒体３２の上端及び
下端に固定したプーリ５７，５８を介して第３段の移動
筒体３３の上端に固定される。このように連動ケーブル
を接続すると、第３段の移動筒体３３を駆動用ケーブル
３６によって例えば１ｍ上昇させると、第２段の移動筒
体３２も第１段の移動筒体３１に対して１ｍ上昇する。
それにより第１段の移動筒体３１は固定筒体３０に対し
て１ｍ上昇する。従って各移動筒体３１，…，３３の上
昇量は各々１ｍとなり、第３段の移動筒体３３の下端は
上昇開始位置から合計３ｍ上昇することになる。なお移
動筒体を伸長させる場合も同様に、各移動筒体は同時に
且つ一様に下降することになる。

【００１５】再び図２に戻って、位置決め機構は、巻取
り用ケーブルドラム６０と、一端が第１段の移動筒体３
１に接続され他端が巻取り用ケーブルドラム６０に取り
付けられる巻取り用ケーブル６１と、前記巻取り用ケー
ブルドラム６０に連結した計測用ケーブルドラム６３
と、一端が第３段の移動筒体３３に接続され他端が計測
用ケーブルドラム６３に取り付けられる計測用ケーブル
６４と、前記計測用ケーブルドラム６３に結合してドラ
ム回転量から移動筒体の位置を検出する位置制御用セン
サ６５を具備している。

【００１６】ここで巻取り用ケーブル６１の一端はスプ
リングアンカー６６を介して第１段の移動筒体３１に固
定されており、該巻取り用ケーブル６１は、固定筒体３
０下部の固定プーリ６７、第１段の移動筒体３１の上端
と同レベルに設けた可動プーリ６９及び固定筒体３０下
部の固定プーリ６８を通るように引回し、各移動筒体の
全移動量を確保する。ケーブル引回しの詳細を図５に示
し、両ケーブルドラムと位置制御用センサを組み合わせ
た構成を図６に示す。２個の固定プーリ６７，６８は重
なるように固定筒体３０の下部内壁に設け、可動プーリ
６９はスプリングアンカー６６に重なるように第１段の
移動筒体３１の上部外壁に取り付ける。ここでスプリン
グアンカー６６は、巻取り用ケーブルドラム６０と第１
段の移動筒体３１上端との間の巻取り用ケーブル６１の
張力を一定に保ち、移動筒体の伸縮時に巻取り用ケーブ
ル６１が弛まないように調整する機能を果たす。なお、
計測用ケーブルドラム６３から繰り出される計測用ケー
ブル６４は、第３段の移動筒体３３の上部に確実に固定
する。

【００１７】図７に各移動筒体の動きを示す。Ａは伸長
時、Ｂは短縮時の状態である。前述した筒体連動システ
ムによって、各移動筒体は同時に且つ一様に昇降する。
各段の移動筒体がそれぞれ１ｍずつ上昇したとすると、
第３段の移動筒体３３は合計３ｍ上昇する。ここで、巻
取り用ケーブル６１は、固定筒体３０の２個の固定プー
リ６７，６８と、第１段の移動筒体３１の可動プーリ６
９を介して接続されているため、第１段の移動筒体３１
が固定筒体３０に対して１ｍ上昇すると、該移動筒体３
１で支持されている可動プーリ６９も２個の固定プーリ
６７，６８に対してそれぞれ１ｍ上昇することになる。
そのため巻取り用ケーブルドラム６０からの巻取り用ケ
ーブル６１の繰り出し量も合計３ｍとなり、それに伴っ
て計測用ケーブル６４は、３ｍの長さだけ計測用ケーブ
ルドラム６３に巻き取られることになる。計測用ケーブ
ル６４には殆ど荷重が加わらないため、位置制御用セン
サによって正確な位置を検出できることになる。

【００１８】図８は移動筒体が４段の例であり、Ａは伸
長時、Ｂは短縮時の状態である。前述したのと同様の筒
体連動システム（図示するのを省略）によって、各移動
筒体８１，…，８４は同時に且つ一様に昇降する。巻取
り用ケーブルドラム９０からの巻取り用ケーブル９１
は、固定筒体８０の下部の２個の固定プーリ９６，９７
と、第１段の移動筒体８１の上部の２個の可動プーリ９
８，９９を介して引き回され、先端が固定筒体８０下部
のスプリングアンカー９５に接続されている。従って、
第１段の移動筒体８１が固定筒体８０に対して１ｍ上昇
すると、該移動筒体８１で支持されている２個の可動プ
ーリ９８，９９も２個の固定プーリ６７，６８及びスプ
リングアンカー９５に対してそれぞれ１ｍ上昇すること
になる。そのため巻取り用ケーブルドラム９０からの巻
取り用ケーブル９１の繰り出し量も合計４ｍとなり、そ
れに伴って計測用ケーブル９４は、４ｍの長さだけ計測
用ケーブルドラム９３に巻き取られることになる。この
ように移動筒体の数が偶数個の場合は、それに見合うよ
うに巻取り用ケーブルの引回し取り付け構造を変えれば
よい。

【００１９】上記の上下動作装置は、固定筒体の水平面
内での走行・横行装置と組み合わせることで、従来同
様、天井走行クレーンのような搬送装置とし使用可能で
ある。なお本発明は、任意の本数の移動筒体を用いる上
下動作装置に適用できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は上記のように、大きな荷重がか
かる駆動系から位置制御用の計測系を分離し、巻取り用
ケーブルドラムと巻取り用ケーブルを用いた簡便な機構
で計測用ケーブルの繰り込み・繰り出しの制御を行い、
それを計測するよう構成したので、上下動作装置が大型
化し取り扱い重量が大きくなって駆動用ワイヤの伸びが
増加しても、位置決め精度（上下動作時の停止精度）は
低下せず、良好な位置制御が可能となる。

【００２１】特に移動筒体を複数本組み合わせる場合に
筒体連動システムを組み込むと、移動筒体の本数が増加
しても、繋ぎ部分のガタが少なくなり、上記駆動用ワイ
ヤの伸びによる悪影響を回避できることとの相乗効果
で、例え重量物の搬送においても、上下動作時の停止精
度を常に１mm程度以内の範囲で制御することが可能とな
る。そのため、従来困難であった重量物などの搬送をよ
り一層確実に自動制御で行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す説明図。

【図２】本発明の一実施例を示す概略構成図。

【図３】筒体支持構造の説明図。

【図４】筒体連動システムの詳細説明図。

【図５】位置決め機構の詳細説明図。

【図６】ケーブルドラムと位置制御センサの組み合わせ
状況の説明図。

【図７】位置決め機構の動作説明図。

【図８】本発明の他の実施例における位置決め機構の動
作説明図。

【符号の説明】

１０ 固定筒体 １１ 移動筒体 １２ 駆動用ケーブルドラム １３ 駆動用モータ １４ 駆動用ケーブル １６ 巻取り用ケーブルドラム １７ 巻取り用ケーブル １８ 計測用ケーブルドラム １９ 計測用ケーブル ２０ 位置制御用センサ ２１ プーリ ２２ スプリングアンカー

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−126164（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−109366（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−267423（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−56377（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定筒体と、該固定筒体に対して上下動
   自在に支持される移動筒体と、駆動用ケーブルドラム
   と、該駆動用ケーブルドラムに結合した駆動用モータ
   と、一端が移動筒体に固定され他端が駆動用ケーブルド
   ラムに取り付けられる駆動用ケーブルを具備し、駆動用
   モータの動作により筒体が伸縮する上下動作装置におい
   て、巻取り用ケーブルドラムと、該巻取り用ケーブルド
   ラムに取り付けられて前記移動筒体の上下動と連動する
   巻取り用ケーブルと、前記巻取り用ケーブルドラムに連
   結した計測用ケーブルドラムと、一端が移動筒体に接続
   され他端が計測用ケーブルドラムに取り付けられる計測
   用ケーブルと、前記計測用ケーブルドラムに結合してド
   ラム回転量から移動筒体の位置を検出する位置制御用セ
   ンサを具備していることを特徴とする上下動作装置にお
   ける位置決め機構。
2. 【請求項２】 請求項１において、移動筒体は複数個存
   在し、それらが伸縮自在に組み合わせられていて、各筒
   体は、中間の筒体の上端と下端にそれぞれ設けたプーリ
   と、両プーリを通り、外側筒体の下端と内側筒体の上端
   にそれぞれ固定した連動ケーブルからなる筒体連動シス
   テムにより、各移動筒体が同時に且つ一様に連動するよ
   うに支持されている位置決め機構。
3. 【請求項３】 請求項２において、移動筒体は奇数個存
   在し、巻取り用ケーブルの一端はスプリングアンカーを
   介して最上段の移動筒体上部に固定され、固定筒体下部
   の固定プーリと最上段の移動筒体上部と同じレベルの可
   動プーリからなるプーリ群を介して引回し各移動筒体の
   全移動量を確保し、計測用ケーブルの一端は最下段の移
   動筒体に固定されている位置決め機構。
4. 【請求項４】 請求項２において、移動筒体は偶数個存
   在し、巻取り用ケーブルの一端はスプリングアンカーを
   介して固定筒体下部に固定され、固定筒体下部の固定プ
   ーリと最上段の移動筒体上部と同じレベルの可動プーリ
   からなるプーリ群を介して引回し各移動筒体の全移動量
   を確保し、計測用ケーブルの一端は最下段の移動筒体に
   固定されている位置決め機構。