JP3997721B2 - パワーアシスト型吊搬装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はパワーアシスト型吊搬装置に係り、特に作業者が荷に僅かな操作力を与えることにより、荷を昇降させながら運搬、揚上、据付け、位置決め等の荷役作業を行うためのパワーアシスト型吊搬装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
発電所などのプラント建設現場では、例えば、質量1t程度の配管の位置合わせ作業等、配管や鉄骨の吊搬作業を合理化して行っている。
【0003】
従来、配管の位置合わせ作業は、複数の手動式チェーンブロックを用いて、熟練作業者の指揮のもと各作業者が個々のチェーンを巻いたり戻したりして実施している。
【0004】
しかし、この作業方法は、作業者が複数のチェーンブロックを個別に操作することから操作のタイミングが合わない場合に位置合わせが困難であるという問題があった。
【0005】
一方、より精密な位置合わせ作業を実施する装置として、平衡荷役装置(バランサ)が用いられている。この平衡荷役装置は、アクチュエータにより平衡状態に静止させた荷に対して、作業者が僅かな操作力を与えることで、荷を昇降させながら荷役作業を行うことができる。
【0006】
しかし、この種の平衡荷役装置は、荷を持ち上げるためのアームや、それを支える本体、カウンターウェイト等の大掛かりな機構から構成され、更に揚程範囲も小さく、不便であるという問題があった。
【0007】
そこで、建設現場などでの使用を考慮し、汎用性の高いクレーンやホイスト等を利用し、平衡荷役装置のように、人間の操作力に応じた動作制御を行う試みがなされている。
【0008】
例えば、特開平5−310396号公報に記載の電動ホイストは、ワイヤに掛る平均の吊荷重値を力センサからの力検出信号に基づいて算出し、その平均吊荷重値を基準値として設定し、その後、力センサによって検出される吊荷重値と前記基準値との差に基づいて、ワイヤで吊った物体を上下動するためのサーボモータを駆動制御するようにしている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平5−310396号公報に記載の電動ホイストは、吊荷を上下方向に移動させることができても、水平方向のように上下方向以外の方向に吊荷を移動させることができず、空間的な移動、位置合わせ作業ができないという問題がある。
【0010】
また、吊荷の重量が大きい場合、相対的に荷重センサの容量を大きくする必要があるが、この場合には、荷重センサによる微細な人間の操作力の検出が困難になり、その結果、荷重センサからの検出信号の差に基づいてモータを駆動することができないという問題がある。また、吊荷の振動によって荷重センサが反応する結果、モータが誤作動するという問題があった。
【0011】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数のワイヤやチェーンによって多点吊りした吊荷に、人が僅かな操作力を加えることにより、吊荷を意図する方向に移動させることができるパワーアシスト型吊搬装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置は、それぞれ異なる点で吊荷と連結された複数のワイヤやチェーンをそれぞれモータを駆動して巻き取る複数の巻上装置と、前記吊荷に取り付けられるハンドルと、前記ハンドルに取り付けられ、作業者が意図した方向に前記ハンドルを操作することで生じた操作力を検出するセンサと、前記センサによって検出された操作力に基づいて前記吊荷が前記作業者が意図した方向及び速さで移動するように、前記複数の巻上装置のモータをそれぞれ制御する制御手段とを備え、前記センサ及び制御手段は、それぞれ前記複数の巻上装置と一対一に対応して複数設けられ、各センサは前記吊荷に対して、複数の巻上装置と前記吊荷との連結点と相似関係に設置され、各制御手段は、対応するセンサからの出力信号に基づいて、対応する巻上装置のモータを制御することを特徴としている。
【0013】
本発明によれば、複数の巻上装置を用いて吊荷を多点吊りし、作業者が吊荷に取り付けたハンドルを意図した方向に僅かな力で操作すると、このハンドル操作により生じた操作力がハンドルに設けられたセンサによって検出される。そして、検出された操作力に基づいて巻上装置のモータがそれぞれ制御され、複数のワイヤやチェーンを協調動作することにより、吊荷を作業者の意図する方向及び速さで移動、位置合せすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【0017】
図1は、本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置の全体構成を示す平面図である。
【0018】
図1に示すように、本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置10は、主として、複数の電動チェーンブロック12と、ハンドル型荷重センサ14と、制御装置16とから構成される。
【0019】
各電動チェーンブロック12は、モータ18によりチェーンブロック20を駆動できるように構成されており、その一端はフック22を介して梁24に連結され、他端はフック22を介して吊荷26に連結されている。
【0020】
また、2個の電動チェーンブロック12によって吊荷26を吊上げた状態で移動させ、所定の位置に合わせることで、パワーアシスト型吊搬装置10は吊荷26の回転、上下移動をさせる。
【0021】
図2に示すように、ハンドル型荷重センサ14は、ハンドル28、荷重センサ30a,30b、及びマグネット32から構成されており、ハンドル28が荷重センサ30a,30bを介してマグネット32に取り付けられ、マグネット32によって吊荷26の任意の位置に着脱可能となっている。
【0022】
作業者がハンドル28を意図した方向に操作することで生じた力は、荷重センサ30a,30bにより検出され、それぞれ電気信号に変換される。変換された各電気信号は、それぞれ信号ケーブル34を介して制御装置16に加えられる。制御装置16は入力する2つの電気信号に基づいて、ハンドル28による操作力に応じた2つの指令値を生成し、これらの指令値をそれぞれ電動チェーンブロック12のモータ18に送る。各モータ18は入力する指令値に応じた巻き取り速度で電動チェーンブロック12を駆動し、これにより吊荷26は作業者が意図した方向及び速さで移動する。
【0023】
尚、ハンドル型荷重センサ14を吊荷26に取り付ける手段は、マグネット32に限らず、ハンドル型荷重センサ14と吊荷26を固定することができるものであれば如何なるものでもよく、例えば、ねじ式の止め具で吊荷26を固定するものでもよい。
【0024】
図3は、ハンドル型荷重センサ14による操作力の検出パターンを示す図で、図3(a)はハンドル28に右回転の操作力が加えられた場合の図、図3(b)はハンドル28に上方向の操作力が加えられた場合の図である。
【0025】
図3(a)に示すように、ハンドル28に右回転の操作力を加えると、荷重センサ30aは引張力を検出し、荷重センサ30bは圧縮力を検出する。2個の電動チェーンブロック12はそれぞれ荷重センサ30a,30bの各検出出力に応じて、巻上、巻下方向に駆動されるため、小さな操作力により吊荷26を右回転させることができる。
【0026】
また、図3(b)に示すように、ハンドル28に上方向の操作力を加えると、荷重センサ30a,30bはそれぞれ引張力を検出する。2個の電動チェーンブロック12はそれぞれ荷重センサ30a,30bの各検出出力に応じて、それぞれ巻上方向に駆動されるため、小さな操作力により吊荷26を上昇させることができる。
【0027】
図4に、本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置の制御方法の一例を示す。このハンドル28には4つの荷重センサ30a,30b,30c,30dが設けられており、各荷重センサ30a〜30dはそれぞれ独立した制御装置16a〜16dを介し、それぞれの電動チェーンブロック12a〜12dのモータ18a〜18dに接続されている。尚、4つのの荷重センサ30a〜30dは、電動チェーンブロック12a〜12dと吊荷26との連結点と同数で、相似関係が成立する位置及び方向に取り付けられている。
【0028】
上記構成のパワーアシスト型吊搬装置によれば、作業者がハンドル28に操作力を加えると、力を加えた方向の荷重センサが反応し、荷重センサと相似関係が成立する位置の電動チェーンブロックが駆動され、吊荷26を移動することができる。
【0029】
図5〜図9は本発明には含まれないが、本発明をさらに発展させたパワーアシスト型吊搬装置の参考例を示し、図5のハンドル型荷重センサ50は、X,Y,Z軸方向及び各軸の回転方向の操作力を検出する機能を備えており、吊荷26上に着脱可能となっている。
【0030】
図6は、図5で示したハンドル型荷重センサ50の詳細な構成を示した図である。このハンドル型荷重センサ50は、X,Y,Z軸の並進方向と各軸の回転方向の力を検出する荷重センサ30X,30Y,30Zがフレーム状の構造物に取り付けられ、構成されている。X方向の並進方向とX軸の回転方向の力を検出する荷重センサ30Xはフレーム36Aとフレーム36Bの間に、Y方向の並進方向とY軸の回転方向の力を検出する荷重センサ30Yはフレーム36Bとプレート38Aの間に、Z方向の並進方向とZ軸の回転方向の力を検出する荷重センサ30Zはプレート38Aとプレート38Bの間に取り付けられる。尚、フレーム36Aはマグネット32を介して吊荷26の任意の位置に取り付けられる。
【0031】
図7は、図5に示すハンドル型荷重センサ50を用いたパワーアシスト型吊搬装置の動作手順を示すフローチャートである。
【0032】
吊荷26を移動させる際に、まず各電動チェーンブロック12a〜12dを梁24に設置し、各チェーンの先端を吊荷26に連結し、吊荷26上の任意の位置にハンドル型荷重センサ50を取り付ける(ステップ10、12)。
【0033】
続いて、各電動チェーンブロック12a〜12dと梁24との吊点と、吊荷26との吊点の位置を測定し、空間座標を取得する(ステップ14、16)。
【0034】
次に、それぞれの吊点の空間座標から[数1]に示すヤコビアン行列式(Jacobians )[J]を決定する(ステップ18)。
【0035】
ところで、チェーンブロック20の巻上速度α´とチェーンブロック20の先端速度β´は、ヤコビアン行列式(Jacobians )[J]を用いて、[数1]に示す関係で表されることが知られている。
【0036】
【数1】
Figure 0003997721
尚、ヤコビアン行列式[J]は、チェーンブロック20の長さを各移動方向(X,Y,Z軸の並進方向)で微分し、更にその結果を時間微分することで求められる。あるいは、ヤコビアン行列式[J]は、各電動チェーンブロック、吊荷26の吊点について、三次元測量器等を用いて予め計測した各空間座標から求めることができる。チェーンブロック20の先端速度β´の目標値は、ハンドル型荷重センサから検出される六方向(X,Y,Z軸の並進方向、及び各軸の回転方向)の操作力から制御装置16を介して決定される。チェーンブロック20の先端速度β´の目標値が決定すると、上記[数1]の関係から、各電動チェーンブロックの巻上速度α´を一意に決定することができる。
【0037】
次に、吊荷26上に取り付けられたハンドル型荷重センサ50の位置を測定し、空間座標を取得する(ステップ20)。
【0038】
続いて、ハンドル28に操作力が加えられているか否かを判断し(ステップ22)、操作力が加えられていない場合はステップ30に進む。ハンドル28に操作力が加えられている場合は、ハンドル型荷重センサ50から検出されるX,Y,Z軸の並進方向、及び各軸の回転方向の操作力により、制御装置16を介して幾何学演算が行われ、チェーンブロック20の先端速度β´の目標値が決定される(ステップ22、24)。
【0039】
次いで、チェーンブロック20の先端速度β´の目標値から上記[数1]を用いて、各チェーンブロック20の巻上速度α´を算出する(ステップ26)。算出された巻上速度α´を示す指令値を各電動チェーンブロック12a〜12dに出力し(ステップ28)、電動チェーンブロック12a〜12dを駆動させる。
【0040】
作業者は吊荷26が目標位置及び姿勢になったか否かを判断し、目標位置及び姿勢に移動した場合はハンドル28の操作を停止し、吊搬作業を終了する(ステップ30)。吊荷26が目標位置及び姿勢に移動しなかった場合は、ステップ22からステップ30の処理を繰り返す。
【0041】
本ハンドル型荷重センサ50によれば、X,Y,Z軸の並進方向と各軸の回転方向の分力を検出することができる。また、力の大きさと方向に応じたチェーンブロック20の先端速度β´の目標値を制御装置16で設定すると、上記[数1]を用いて各電動チェーンブロックの巻上速度α´を指示することができる。これにより、作業者がハンドル28に加えた操作力の方向に、その操作力に応じた速度で吊荷26を移動させることができる。
【0042】
図8は、ハンドル型荷重センサの一例を示す図である。このハンドル型荷重センサ60は、ハンドル62、6個の荷重センサ64a〜64f、及びプレート66から構成されており、6個の荷重センサ64a〜64fがプレート66の間にパラレルリンク形状に取り付けられている。例えば図4、5に示すように、ハンドル型荷重センサ60は吊荷26に取り付けられ、作業者68に操作されることにより荷重センサ64a〜64fに指示を与えることができる。ハンドル62に操作力が加えられることにより生じた6個の荷重センサ64a〜64fからの信号は、前記ヤコビアン行列式[J]を用いることで、X,Y,Zの並進方向及び各軸の回転方向の力に分解される。分解された力から制御装置によってチェーンブロック20の先端速度β´の目標値が設定され、設定されたチェーンブロック20の先端速度β´の目標値から上記[数1]用いることによって各電動チェーンブロックの巻上速度α´を指示することができる。
【0043】
尚、ハンドル型荷重センサのハンドルの形状には制限はなく、例えば図9に示すように、十字型の形状のハンドル90を用いてもよい。
【0045】
また、この実施の形態では、ハンドル型荷重センサのセンサに荷重センサを使用したが、位置センサや、ポテンショメータなどで代替することもできる。
【0046】
尚、本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置を用いることで、吊荷が移動することによる慣性力や振動の影響を受けず、吊荷を僅かな力で人が意図する方向に移動できる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置によれば、配管やバルブなどの移動や位置決めをする際に、センサを設けたハンドルを吊荷に直接取り付けることにより、人がハンドルに僅かな操作力を加えることで複数の巻上装置が個別に動作して吊荷を意図する方向に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置の全体構成を示す平面図
【図2】ハンドル型荷重センサの詳細な構成を示した図
【図3】ハンドル型荷重センサによる操作力の検出パターンを示す図
【図4】本発明に係るパワーアシスト型吊搬装置の制御方法の一例を示す図
【図5】本発明をさらに発展させたパワーアシスト型吊搬装置の参考例を示す図
【図6】図5で示したハンドル型荷重センサの詳細な構成を示した図
【図7】図5に示すハンドル型荷重センサを用いたパワーアシスト型吊搬装置の動作手順を示すフローチャート
【図8】ハンドル型荷重センサの一例を示す図
【図9】ハンドル型荷重センサの他の例を示す図

Claims (1)

  1. それぞれ異なる点で吊荷と連結された複数のワイヤやチェーンをそれぞれモータを駆動して巻き取る複数の巻上装置と、
    前記吊荷に取り付けられるハンドルと、
    前記ハンドルに取り付けられ、作業者が意図した方向に前記ハンドルを操作することで生じた操作力を検出するセンサと、
    前記センサによって検出された操作力に基づいて前記吊荷が前記作業者が意図した方向及び速さで移動するように、前記複数の巻上装置のモータをそれぞれ制御する制御手段とを備え、
    前記センサ及び制御手段は、それぞれ前記複数の巻上装置と一対一に対応して複数設けられ、各センサは前記吊荷に対して、複数の巻上装置と前記吊荷との連結点と相似関係に設置され、
    各制御手段は、対応するセンサからの出力信号に基づいて、対応する巻上装置のモータを制御することを特徴とするパワーアシスト型吊搬装置。
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JP5028018B2 (ja) * 2006-03-28 2012-09-19 株式会社日立プラントテクノロジー 補助モータ付きチェーンブロック
DE102010021557A1 (de) * 2010-05-26 2011-12-01 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Gehänge zum Transport von Transportgut
JP6695134B2 (ja) * 2015-11-30 2020-05-20 株式会社ロボテック 助力装置システム
CN106586870A (zh) * 2016-12-21 2017-04-26 中国二十冶集团有限公司 用于钢结构体上的管线吊装装置
CN109650005A (zh) * 2019-01-04 2019-04-19 浙江梅轮电梯股份有限公司 一种机器人上线喷粉装置及其使用方法
JP7395151B2 (ja) * 2020-01-24 2023-12-11 国立大学法人東京工業大学 パラレルワイヤ機構

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