JP6796238B2

JP6796238B2 - 電動昇降装置

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Publication number: JP6796238B2
Application number: JP2017029126A
Authority: JP
Inventors: 雄山本; 城下　健治; 健治城下
Original assignee: 株式会社ロボテック
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2037-02-20
Also published as: JP2018135167A

Description

本発明は、製造分野の製造組立て設備、運輸分野の移送設備などに用いて、物品を鉛直上下方向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昇降移動させる電動昇降装置に関するものである。

従来より昇降装置には、相互に噛み合って一体的に駆動される一対の噛合チェーン、を用いて重量物などの物品を昇降移動させるものがある。このような噛合チェーンを用いた昇降装置は、噛合チェーンが相互に噛み合うことによって剛直化することを利用して、物品を支持して鉛直方向に昇降させる。そしてこの昇降装置は電動方式であって、噛合チェーンと、噛合チェーンの送り動作を行うスプロケットと、噛み合いが外れた噛合チェーンをそれぞれ反対方向にて収納する収納部と、を有する昇降作動部と、昇降作動部を駆動するモータ及び減速機、モータを駆動する電気回路等で構成されていた。

特開２０１０−００１１２９号公報特開２０１２−００１３６０号公報

しかしながら上述した電動昇降装置は、特許文献１及び特許文献２にて開示されているように、単に置き台部上に置かれる物品の上下動を操作スイッチ等によって電動で行うものであった。したがって単なる物品の上下動を電動で行う電動昇降装置を精密な組立て作業に使用すると、所望の位置に物品を移動操作することが難しかった。そこで発明者らが開発中の電動昇降装置は、置き台部に加わる重量を検出して、同時に置き台部の昇降位置を検出して、置き台部が任意の位置でバランスするようにモータを制御する機能を有している。

この構成において、まず作業者が置き台部に物品を載せて計量して重量を登録する。登録完了後、作業者は選択的に押す手動スイッチにより手動で昇降させるモードと、バランススイッチにより自動重量バランスさせるモードが選択できる。作業者は、自動重量バランスのモードでは置き台部等を掴んで物品及び置き台部を昇降範囲の任意の位置へ上下移動させることができる。

この一連の動作の中で、物品を任意の位置で保持する際の消費電力の低減が課題であった。というのも物品を任意の位置で保持する時間が、電動昇降装置の使用においては大半を占めるためである。多数の電動昇降装置の使用は、電力量を増やし、経済的な難を生じさせる。また移動型であって電池を内蔵する電動昇降装置は、消費電力が大きいと作業できる時間が短いものとなる。

このような問題に鑑みて、本発明は、対象とする物品を任意の位置でバランスさせ、小さな力で昇降移動させる電動昇降装置の消費電力を低減することを目的としている。

請求項１に記載の電動昇降装置は、上記の目的を達成するために、
昇降される物品を係止する係止部材と、
係止部材に接続されて係止部材の昇降を行う昇降作動部と、
昇降作動部と繋がっている駆動源のモータと、
モータと昇降作動部の間にあってモータの速度を減速する減速機と、
係止部材に印加される重量を検出して重量信号を出力する重量検出手段と、
係止部材の昇降位置を検出して位置信号を出力する位置検出手段と、
昇降作動部が発生させる係止部材への力と係止部材に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせて係止部材を任意の位置にてバランスするように、位置検出手段からの位置信号と重量検出手段からの重量信号に基づいて、モータへ指令を行う制御部と、
制御部と繋がって係止部材の昇降に係る指令を行う操作部と、
を備え、
制御部は、
係止部材を鉛直上方向の所望の位置に移動させて保持させる時、係止部材を所望の位置から所定量だけ鉛直上方向へ移動させ、次いで所望の位置まで鉛直下方向へ移動させて所望の位置で保持するように制御するように構成されている。

請求項２に記載の電動昇降装置は、上記の目的を達成するために、
減速機は、波動歯車減速機で構成されている。

請求項３に記載の電動昇降装置は、上記の目的を達成するために、
制御部が操作部からの指令によって物品の重量の検出をして物品の重量登録を完了した時、若しくは制御部が係止部材を所望の位置での保持する制御を完了した時に、制御部に繋がって、音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つにて完了の報知を行う報知手段を有している。

請求項４に記載の電動昇降装置は、上記の目的を達成するために、
モータ及び制御部が、電池によって駆動されるように構成されている。

請求項５に記載の電動昇降装置は、上記の目的を達成するために、
昇降作動部が、モータの駆動により対をなして相互に噛み合って鉛直上方向に剛直化する噛合チェーンを備えている。

請求項６に記載の電動昇降装置は、上記の目的を達成するために、
昇降作動部が、
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互に連接され、片端が係止部材に連結するリンクチェーンと、
リンクチェーンを巻回し、モータの駆動により回転するロードシーブと、
を備えている。

請求項１に記載の発明の電動昇降装置によれば、昇降させる物品を係止する係止部材を鉛直上方向の所望の位置へ移動させて保持させる際に、制御部は、所望の位置から所定量だけ鉛直上方向へ移動させ、次いで所望の位置まで鉛直下方向へ移動させて所望の位置で保持するようにモータを制御している。モータと昇降作動部の間にモータの速度を減速する減速機を設けた場合、昇降作動部側から増速してモータへトルクをかける場合の伝達効率は、モータ側から昇降作動部へ減速してトルクをかける場合の伝達効率よりも低い。したがって、所望とする係止部材の位置が現在の位置より鉛直上側にある時には、係止部材を直接所望の位置へ移動させて保持させるよりも、一度この所望の位置を越えた所定の位置まで移動させた後にこれを所望の位置へ戻すことにより、モータは小さなトルクにてその位置を保持できる。ゆえに保持時のモータの消費電力を低減できる。

請求項２に記載の発明の電動昇降装置によれば上記効果に加えて、減速機に波動歯車減速機を使用していることから、バックラッシが極めて少ないので、所望の位置よりも鉛直上側に設定する所定の位置から所望の位置へ移動させる移動量を少なくすることができ、作業性や使用感に優れた電動昇降装置を実現することができる。

請求項３に記載の発明の電動昇降装置によれば上記効果に加えて、物品の重量登録を完了した時、若しくは係止部材の所望の位置での保持を完了した時に、音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つにて完了の報知を行うので、作業者は動作の完了を容易に判断することができるので、使用感に優れた昇降移動動作を行うことができる。

請求項４に記載の発明の電動昇降装置によれば上記効果に加えて、モータ及び制御部が、電池によって駆動されていることから、消費電力の低減によって電動昇降装置の長時間の使用が可能となる。

請求項５に記載の発明の電動昇降装置によれば上記効果に加えて、昇降作動部が鉛直上方向に剛直化する噛合チェーンにて構成されているので、本発明は昇降させる物品の上方に障害物があって吊下げが困難な場合に用いる電動昇降装置に有用である。

請求項６に記載の発明の電動昇降装置によれば上記効果に加えて、昇降させる物品がリンクチェーンによって吊下げられるように構成されているので、本発明は比較的揚程が高い作業のための電動昇降装置に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る電動昇降装置の斜視構成図である。本発明の第１の実施形態に係る電動昇降装置の一部を透明化した斜視構成図である。本発明の第１の実施形態に係る電動昇降装置の左側面図である。本発明の第１の実施形態に係る電動昇降装置の動作説明図（ａ）（ｂ）である。本発明の第１の実施形態に係る電動昇降装置の動作説明図（ｃ）（ｄ）である。本発明の第２の実施形態に係る電動昇降装置の斜視外観図である。本発明の第２の実施形態に係る電動昇降装置の本体部の斜視構成図である。本発明の第２の実施形態に係る電動昇降装置の本体部の構成模式図である。本発明の第２の実施形態に係る電動昇降装置の動作説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。本発明の第２の実施形態に係る電動昇降装置の動作説明図（ｄ）（ｅ）である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る電動昇降装置について、図面を基に詳細な説明を行う。図１は物品６０が載った際の本発明の第１の実施形態である電動昇降装置の斜視図であって、図２は図１における物品６０を取り除いて天板１４を透明にして置き台部２１の内部を示した構成図である。また図３は本発明の第１の実施形態に係る電動昇降装置の左側面図である。

本発明の第１の実施形態である電動昇降装置１は、昇降部として、物品６０を係止する係止手段であって物品６０を載せ置く置き台部２１と、置き台部２１を上下方向に昇降可能にする昇降作動部５と、昇降作動部５を支持固定する昇降支持部２０と、置き台部２１の昇降を案内矯正するアーム部２２を構成する例えばＸ字型リンク機構３０及び平行型リンク機構４０と、昇降作動部５を駆動するモータ部６と、置き台部２１に印加される重量を検出する重量検出手段１５ａ〜１５ｄと、モータ部６に繋がって物品６０の昇降位置を検出する位置検出手段１９と、置き台部２１の昇降動作を制御する制御部１０と、を備えている。そして電動昇降装置１は、これらの昇降部に加えて、車輪３、ハンドルグリップ１２及び操作部１３の付いた台車２を備えている。

台車２の下面側の車輪３は、自由に方向転換可能な複数の自在輪と、方向転換が不能な固定輪からなる複数の従動輪が設けられている。したがって作業者は、ハンドルグリップ１２を押し引き操作することで電動昇降装置１を操舵することができる。

昇降支持部２０は台車２上に設けられ、置き台部２１を昇降可能にする昇降作動部５が昇降支持部２０に載置されている。昇降作動部５は、例えば噛合チェーン４を有した公知のものであって、対をなして相互に噛合可能なチェーンを有する。噛合チェーン４は、噛み合いが外れた方向に伸長してかつ屈曲自在な状態で昇降作動部５の噛合チェーン収容部５ａ、５ｂに収容されている。そして噛合チェーン４は、昇降作動部５に接続した駆動源を駆動することで噛み合って、剛直化した状態で鉛直上方向に繰り出されて進み、噛合チェーン４の噛み合った方の一端が接続されている置き台部２１を上昇させる。より詳細には、噛合チェーン４の噛み合った方の一端部、すなわち置き台接続部５３は、置き台部２１の支持板１８にボルト等によって接続固定され、他端部は噛み合いが外れた箇所からそれぞれ反対方向に昇降作動部５の噛合チェーン収容部５ａ、５ｂ内に設けた案内部に沿って動き、自由端にて収容されている。噛合チェーン４は昇降作動部５のケース内のスプロケットによって進退することが可能であって、このスプロケットの回転軸はカップリング８を介して駆動源であるモータ部６に接続されている。

モータ部６は例えば減速機７を取り付けたサーボモータであって、モータによるトルクを減速機７によって重量物である物品６０を昇降させるのに必要なトルクに増幅させている。本発明の実施形態では減速機７は波動歯車減速機を使用している。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とからなる。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スプロケット回転軸に取り出されて伝達する。電動昇降装置においては回転動力系のガタつきは可能な限り低減させることが望ましく、減速機のバックラッシは昇降作動部５の昇降状態に影響するので、本発明の実施形態ではバックラッシが極めて微小な波動歯車減速機を用いている。

モータの回転位置を検出する位置検出手段１９が、モータ部６の反負荷側に取り付けられている。この位置検出手段１９は、本実施形態ではモータ部６の反負荷側に配置したエンコーダであるが、昇降作動部５のケース内のスプロケットやスプロケットの回転軸に設けて噛合チェーン４の繰り出し位置を位置検出としても良い。また位置検出手段１９を減速機７等に設けても良い。また本実施形態では位置検出手段１９は光学的な反射によるエンコーダであるがこれに限らず、光学式かつ透過式ものであっても良いし、また磁力を使用したものであっても良い。さらに位置検出手段１９は昇降支持部２０に設置した反射型の光センサ等であっても良く、置き台部２１との距離を測定して置き台部２１の上下方向位置を検出しても良い。

アーム部２２は、鉛直方向にそれぞれ伸縮する複数のアームで構成され、昇降作動部５による置き台部２１を昇降の際の姿勢を矯正保持している。そしてアーム部２２は、支持板１８と昇降支持部２０を接続するＸ字型リンク機構３０及び平行型リンク機構４０を有し、鉛直上方向に２段組みの構造である。

昇降支持部２０は金属フレームや板金等で構成され、アーム部２２及び昇降作動部５を台車２上で支持固定している。

置き台部２１は支持板１８と天板１４を有しており、支持板１８の上には天板１４が配置され、支持板１８は天板１４を支持している。さらに重量検出手段１５ａ〜１５ｄが、支持板１８の上面部付近に、天板１４との間に挟み込まれて配置されている。重量検出手段１５ａ〜１５ｄは例えば歪みゲージを有したロードセルである。重量検出手段１５ａ〜１５ｄは起歪部を有して起歪部に歪みゲージが添着されていて、起歪部に加わる歪みを検出できるようになっている。そして歪みゲージはホイートストーンブリッジ回路を構成して歪み量に応じたアナログ信号を出力し、さらに検出したアナログ信号を増幅して演算を行って天板１４に加わる重量を求め重量信号として出力するものである。そしてこの重量信号は、配線ケーブル（不図示）等によって制御部１０へ送信されている。なお配線ケーブルは伸縮するスパイラルコードであっても良いし、アーム部２２に沿うようにして配線及び固定されていても良い。

なお本実施形態では、重量検出手段は置き台部２１に４つ設けてあるがこれに限るものではない。重量検出手段を複数配置することで、物品６０が天板１４に置かれる位置の自由度が上がり、フレキシブルな作業の向上を図ることができる。

また一方で重量検出手段は、昇降作動部５内のスプロケット軸に起歪部を設けて歪みゲージを添着して同様にトルク値を求め重量を演算して求めるような構成にしても良いし、減速機７と一体で設けて減速機７の出力軸を起歪部として歪みゲージを添着したものであっても良い。そしてこの場合重量検出は、歪みゲージ式に限らず、磁歪式や静電容量式等によるものであっても良い。

制御部１０は昇降支持部２０にブラケット等で固定されていて、重量検出手段１５ａ〜１５ｄは制御部１０にケーブル等で接続されている。また制御部１０はモータ部６を駆動する回路を有してモータ部６とケーブルで接続されている。

電源１１は昇降支持部２０にブラケット等で固定されていて、例えば電池とインバータで構成され、制御部１０とモータ部６等へ電源供給を行うものである。

操作部１３は台車２のハンドル部等にあって、制御部１０とケーブル等で繋がって、作業モードの切り換えや手動操作を行うものである。なお操作部１３は台車２のハンドル部から着脱可能であっても良いし、制御部１０と無線で繋がっていても良い。

この構成で制御部１０は、置き台部２１に設けられた重量検出手段１５ａ〜１５ｄから重量信号を、モータ部６の反負荷側の位置検出手段１９から位置信号をそれぞれ受信し、これに基き、置き台部２１の鉛直方向の位置を保ちつつ、置き台部２１が受ける重量を相殺してバランスするように指令するための指令信号を演算する。そして制御部１０は、この指令信号によってモータ部６の駆動を行い、置き台部２１に置かれた物品６０は任意の位置にて留まらせ、バランス状態を保ちその位置を保持する。そして作業者は置き台部２１若しくは物品６０に手を添えて僅かな外力を加えるという直接的な操作で、置き台部２１を上下方向に昇降移動させることができる。その後作業者が外力を止めると、置き台部２１はその位置でバランス状態となって保持される。すなわち制御部１０は、昇降作動部５が発生させる置き台部２１（係止部材）への力と置き台部２１（係止部材）に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ、置き台部２１（係止部材）を任意の位置にてバランスさせる。

図４及び図５は本発明の第１の実施形態に係る電動昇降装置の動作説明図である。作業者は初期の状態において図４（ａ）のように置き台部２１を下端側Ｈ０に移動させておき、次いで物品６０を置き台部２１に載せ、操作部１３にてバランス状態を保つモードの指令を行う。この指令を受けた制御部１０は、置き台部２１に設けられた重量検出手段１５ａ〜１５ｄから重量信号を得て、物品６０の正確な重量を算出する。算出した結果、この電動昇降装置１の許容重量範囲であれば、制御部１０は重量登録が完了したことを制御部１０に繋がっている報知手段を用いて作業者へ報知する。報知手段は音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つであって、例えばブザー、ＬＥＤ等の発光、表示器による画像や文字表示、小型モータによる振動など、この電動昇降装置が使用される環境に応じて選択されるものであって、複数の組合せであっても良い。物品６０の重量登録はこの報知手段の報知によって完了となる。なおこの報知手段は制御部１０、操作部１３の他この電動昇降装置１のいずれの場所に配置しても良く、また着脱可能なもので構成しても良い。

作業者はこの重量登録完了を確認した後、置き台部２１を僅かな力で手によって持ち上げることができる。そして作業者は置き台部２１を所望の位置Ｈｔまで上昇させたら、その位置で手を離す（図４（ｂ））。制御部１０は、置き台部２１から作業者が手を離したために外力に変化がなくなったことを重量検出手段１５ａ〜１５ｄからの重量信号から検出して、図５（ｃ）に示すように所望の位置Ｈｔより所定量δｈだけ高い位置Ｈ１へ置き台部２１を移動させる。そして制御部１０は、置き台部２１が位置Ｈ１へ到達後、モータ部６を逆転させて置き台部２１を再度所望の位置Ｈｔまで鉛直下方向へ移動させて保持する（図５（ｄ））。

この時、制御部１０は所望の位置への移動及び保持が完了したことを、制御部１０に繋がっている報知手段にて作業者へ報知する。前述の物品６０の重量登録同様に、報知手段は音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つであって、例えばブザー、ＬＥＤ等の発光、表示器による画像や文字表示、振動モータによって起こす振動など、この電動昇降装置が使用される環境に応じて選択されるものであって、複数の組合せであっても良い。また報知手段は、物品６０の重量登録の完了と区別するために、重量登録時とは異るブザー音、ＬＥＤ等の発光色、画像や文字表示などを行っても良い。さらに報知手段は制御部１０、操作部１３の他、この電動昇降装置１のいずれの場所に配置しても良い。

そして本実施形態では減速機７に波動歯車減速機が使用されていてバックラッシが微小であるため、所定量δｈも非常に小さなもので実現できるので、オーバーストロークによって作業に支障をきたすものではない。

もしこの後に、作業者が現在保持している所望の位置Ｈｔよりも高い位置へ置き台部２１を移動させる場合は、作業者は再度置き台部２１を手によって持ち上げ、新たな所望の位置へ移動させると、制御部１０は同様な動作を行うことになる。もし作業者が現在保持されている現在位置よりも低い位置へ置き台部２１を移動させたい場合は、作業者が押し下げて置き台部２１を新たな所望の位置へ移動させて手を離すと、制御部１０はその所望の位置をそのまま保持するように制御を行う。

上記の制御によりモータ部６が保持状態に消費する電力を低減できる理由を以下に説明する。モータと昇降作動部の間にモータの速度を減速する減速機を設けた場合、昇降作動部側から増速してモータへトルクをかける場合の伝達効率は、モータ側から昇降作動部へ減速してトルクをかける場合の伝達効率よりも低い。したがって置き台部２１及び物品６０の自重で置き台部２１を下降させて所望の位置で保持させるのに必要なモータのトルクは、モータ側から昇降作動部５へ減速して置き台部２１を鉛直上方向へ持ち上げて置き台部２１を所望の位置で保持するのに必要なモータのトルクより小さくて済む。例えば減速効率が０．９の波動歯車減速機を使用した時、出力側（昇降作動部側）からの増速効率は約０．８９である。モータ側から昇降作動部へ減速して鉛直上方向へ持ち上げて置き台部２１を所望の位置で保持するのに必要なモータのトルクＴ_ｍ１は、Ｔ_ｍ１＝Ｔ／０．９Ｒで表される。
ここでＲは減速比、Ｔは置き台部２１及び物品６０の荷重をトルクに換算したものである。

一方で置き台部２１及び物品６０の自重で置き台部２１を下降させて所望の位置で保持させるのに必要なモータのトルクＴ_ｍ２は、Ｔ_ｍ２＝０．８８Ｔ／Ｒで表される。したがってＴ_ｍ２とＴ_ｍ１の比は、Ｔ_ｍ２／Ｔ_ｍ１＝０．７９で表される。

ゆえに置き台部２１及び物品６０の自重で下降させて所望の位置で保持させる方法ではおおよそ８０％程度のトルクで保持が可能となり、トルクはモータの電流と比例関係にあることから、約２０％消費電力の低減が可能となる。

そしてバランス状態で保持される場合のみならず、操作部１３の手動操作にて置き台部２１を上昇させる際、すなわち置き台部２１に人の手による外力を加えず間接的に上昇させる際も同様の実施が可能であって同様の効果が得られる。すなわち、操作部１３の手動上昇釦を押して置き台部２１を上昇させ、所望の位置で停止させた後、制御部１０は置き台部２１を鉛直上方向に所定量δｈだけ移動させ、次いでモータを逆転させて所望の位置に戻すという方法で行うことができる。

図６は本発明の第２の実施形態に係る電動昇降装置１０１の外観を示したものである。電動昇降装置１０１は、カバー１２１にて覆われた本体部１２７と、この本体部１２７からリンクチェーン１０８に沿って下方に伸びた位置にある操作部１２５と、リンクチェーン１０８の片端に繋がって係止部材である荷役用フック１１５、リンクチェーン１０８の他端側（無負荷側）に設けられたリンクチェーン収納部１２６とで構成されている。

図７は本発明の実施形態による電動昇降装置１０１の本体部１２７の内部構造を示したものであって、図６におけるカバー１２１の一部を省略し、幾つかの部材を半透明化して表したものである。そして図８はこれに対応した電動昇降装置１０１の内部の構成を模式図で示したものである。

モータ１０２ａの負荷側には減速機１０７が取り付けられてモータ部１０２を構成している。そして減速機１０７はモータ１０２ａの回転速度を所定の速度に減速している。減速機１０７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とからなる。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回転出力軸１０３に取り出されて伝達するようになっている。

減速機１０７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１０２ａ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。回転出力軸１０３は減速機１０７にて減速された回転軸であり、ロードシーブ１１３に連結され、ロードシーブ１１３を連続的に正逆に回転させるものである。そして回転出力軸１０３はフレーム１１９に固定されている回転出力軸軸受部１１８によって回転自在に支持されている。回転出力軸軸受部１１８はベアリング１１８ａとこれを固定するベアリング押え１１８ｂと軸受カバー１１８ｃにより構成されていて、ベアリング１１８ａを粉塵などから保護する構造になっている。

天部のフレーム１１９にはこの電動昇降装置１を吊下げるための吊下げ用フック１１６が固定されている。この吊下げ用フック１１６は水平方向の位置で電動昇降装置１０１の重心位置に近いところに設けられる。

リンクチェーン１０８は、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、一端は荷役用フック１１５に繋がっていて、他端（無負荷側）はリンクチェーン収納部１２６に収納されている。

ロードシーブ１１３は、回転出力軸１０３からの駆動によって回転してリンクチェーン１０８の繰り出し、巻付けを行う。第２の実施形態ではロードシーブ１１３は円筒の有底の外形をしていて、助力駆動源であるモータ部１０２の外周を覆うように配置され、その底部は回転出力軸１０３と繋がっている。リンクチェーン１０８が巻回される位置は、おおよそ吊下げ用フック１１６の下であって、電動昇降装置１０１本体の重心位置に近いところに設けられる。リンクチェーン１０８はロードシーブ１１３に設けられたポケットに嵌入されておおよそ１８０度ほど巻回される。

一方リンクチェーンガイド１２０は、リンクチェーン１０８をロードシーブ１１３へ巻きつける姿勢を保つために設けられている。リンクチェーンガイド１２０はリンクチェーン１０８が姿勢を保って通過するように十字状の貫通穴が設けてあって、ロードシーブ１１３の外周の接線方向にあってフレーム１１９に固定されている。

ブレーキ１０６は、モータ部１０２の反負荷側にあって、さらにモータ部１０２の回転角を検出する回転角検出部１０４に繋がっている。一方ブレーキ１０６と回転角検出部１０４の接合部から分岐してトルク検出部１０５があって、トルク検出部１０５はフレーム１１９に固定されている。トルク検出部１０５はロードシーブ１１３に巻きつけられているリンクチェーン１０８から伝達される力を反力として検出できるように歪みゲージ（不図示）を備えている。そしてモータ部１０２、ブレーキ１０６、回転角検出部１０４、トルク検出部１０５を制御する制御部１１７がこの近傍に配置されている。電動昇降装置１０１を粉粒や水滴のかかる場所での使用も可能にするため、制御部１１７をはじめとする各電装部はカバー１２１内に配置されている。なおブレーキ１０６は過大な荷重が加わった時の非常時の保持用若しくは電源を切った際の保持として使用されるものであって、通常作業時のリンクチェーン１０８の位置の保持に使用されるものではない。

第２の実施形態では回転角検出部１０４はモータ部１０２の反負荷側に配置したがこれに限らず、減速機１０７の出力である回転出力軸１０３やロードシーブ１１３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。またトルク検出部１０５はこれに限らず、ロードシーブ１１３に加わる荷重を検出できれば良く、フレーム等に固定されたロードセルで反力を受ける構造や、減速機１０７とロードシーブ１１３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トルク検出器でも良い。

以上の構成にて、荷役用フック１１５に物品１６０が吊るされると、物品１６０の重量によってリンクチェーン１０８が引っ張られるため、荷役用フック１１５、リンクチェーン１０８、ロードシーブ１１３、回転出力軸１０３、減速機１０７、モータ１０２ａ、ブレーキ１０６を介してトルク検出部１０５も下方に引張られる。そしてトルク検出部１０５の起歪部が変形し、制御部１１７は、ロードシーブ１１３に加わるトルクを起歪部に添着された歪みゲージにて検出したトルク信号と、回転角検出部１０４にて検出した回転角信号を基に演算して、物品１６０がバランスするようにモータ部１０２に対して助力する制御を行う。もちろん作業者が物品１６０若しくは荷役用フック１１５に僅かな外力を印加することで、物品１６０を上下動させつつバランスするような動作を行うことも可能である。

図９及び図１０は本発明の第２の実施形態に係る電動昇降装置の動作説明図である。作業者は、初期の状態は図９（ａ）のように下端側Ｈ０に置かれている物品１６０に、荷役用フック１１５を近づけ、物品１６０の被係止部に係止させる。そして作業者は、操作部１２５の登録釦を押して物品１６０の重量の登録を指示する。物品１６０の重量の登録は、制御部１１７がモータ１０２ａを駆動してロードシーブ１１３を回転させてリンクチェーン１０８を巻き上げる。制御部１１７は、重量検出手段であるトルク検出部１０５から重量信号を得て、この信号の値が収束した時点で、物品１６０の重量を算出する。算出した結果、この電動昇降装置１０１の許容重量範囲であれば、制御部１１７は重量登録が完了したことを、制御部１１７に繋がっている報知手段にて作業者へ報知する。重量登録完了時の物品１６０の底面の位置がＨｒである（図９（ｂ））。報知手段は音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つであって、例えばブザー、ＬＥＤ等の発光、表示器による画像や文字表示、小型モータによる振動など、この電動昇降装置が使用される環境に応じて選択されるものであって、複数の組合せであっても良い。この報知手段からの報知によって物品１６０の重量登録が完了となる。なおこの報知手段は制御部１１７、操作部１２５の他この電動昇降装置１０１のいずれの場所に配置しても良く、また着脱可能なもので構成しても良い。

作業者がこの重量登録完了を確認した時点で、電動昇降装置１０１は自動バランス状態になっていて、作業者は物品１６０を僅かな力で手によって持ち上げることができる。そして作業者は物品１６０を所望の位置Ｈｔまで上昇させたら、その位置で手を離す（図９（ｃ））。制御部１１７は、物品１６０若しくは荷役用フック１１５から手を離したために外力印加がなくなったことを重量検出手段であるトルク検出部１０５からの重量信号から検出して、次いで図１０（ｄ）に示すように所望の位置Ｈｔより所定量δｈだけ高い位置Ｈ１へ物品１６０をまず移動させる。制御部１１７は、物品１６０が位置Ｈ１へ到達後、モータ部１０２を逆転させて物品１６０を再度所望の位置Ｈｔまで移動させて保持する（図１０（ｅ））。

次いで制御部１１７は、物品１６０が所望の位置への移動及び保持が完了したことを、制御部１１７に繋がっている報知手段にて作業者へ報知する。前述の物品１６０の重量登録同様に、報知手段は音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つであって、例えばブザー、ＬＥＤ等の発光、表示器による画像や文字表示、振動モータによって起こす振動など、この電動昇降装置１０１が使用される環境に応じて選択されるものであって、複数の組合せであっても良い。また報知手段は、物品１６０の重量登録の完了と区別するために、重量登録の完了時とは異るブザー音、ＬＥＤ等の発光色、画像や文字表示などを行っても良い。さらに報知手段は、制御部１１７、操作部１２５の他、この電動昇降装置１０１のいずれの場所に配置しても良く、また着脱可能なもので構成しても良い。

もしこの後に、作業者が現在保持している所望の位置Ｈｔよりも高い位置へ物品１６０を移動させる場合は、再度物品１６０を手によって持ち上げ、新たな所望の位置へ移動させることで、制御部１１７は同様な動作を行うことになる。もし作業者が現在保持している現在位置よりも鉛直下の低い位置へ物品１６０を移動させる場合は、作業者は物品１６０を新たな所望の位置へ移動させて手を離すと、制御部１１７はその位置をそのまま保持するように制御を行う。

上記の制御によりモータ１０２ａが保持状態に消費する電力を低減できる理由は第１の実施形態と同じである。

ここで第２の実施形態において、例えば従来の物品を上下させる機能のみの単純な電動昇降装置のように保持用ブレーキで物品の位置の保持を行うものでは、制御部にて保持用ブレーキのオンオフ制御を行う必要がある。この場合物品の移動の都度、保持用ブレーキのオフとオンが繰り返されて時間を要することから滑らかさに欠けるものとなる。したがって重量バランスをとりつつ行う昇降作業時の位置の保持はモータで行うようにするのが望ましい。この電動昇降装置を用いた通常の作業では保持時間が作業の大部分を占める場合が多く、モータ保持の電流を下げることで消費電力を低減する効果は大きなものとなる。

以上、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、台車及び移動できる車両等に搭載される電動昇降装置への適用が可能である。

１：電動昇降装置
２：台車
３：車輪
４：噛合チェーン
５：昇降作動部
５ａ、５ｂ：噛合チェーン収容部
６：モータ部
７：減速機
８：カップリング
１０：制御部
１１：電源
１２：ハンドルグリップ
１３：操作部
１４：天板
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ重量検出手段（歪みゲージ式ロードセル）
１８：支持板
１９：位置検出手段
２０：昇降支持部
２１：置き台部（係止部材）
２２：アーム部
３０：Ｘ字型リンク機構
４０：平行型リンク機構
５３：置き台接続部
６０：物品

１０１：電動昇降装置
１０２：モータ部
１０２ａ：モータ
１０３：回転出力軸
１０４：回転角検出部
１０５：トルク検出部（重量検出手段）
１０６：ブレーキ
１０７：減速機
１０８：リンクチェーン
１１３：ロードシーブ
１１５：荷役用フック（係止部材）
１１６：吊下げ用フック
１１７：制御部
１１８：回転出力軸軸受部
１１８ａ：ベアリング
１１８ｂ：ベアリング押え
１１８ｃ：軸受カバー
１１９：フレーム
１２０：リンクチェーンガイド
１２１：カバー
１２５：操作部
１２６：リンクチェーン収納部
１２７：本体部

Claims

昇降される物品を係止する係止部材と、
前記係止部材に接続されて前記係止部材の昇降を行う昇降作動部と、
前記昇降作動部と繋がっている駆動源のモータと、
前記モータと前記昇降作動部の間にあって前記モータの速度を減速する減速機と、
前記係止部材に印加される重量を検出して重量信号を出力する重量検出手段と、
前記係止部材の昇降位置を検出して位置信号を出力する位置検出手段と、
前記昇降作動部が発生させる前記係止部材への力と前記係止部材に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせて前記係止部材を任意の位置にてバランスするように、前記位置検出手段からの前記位置信号と前記重量検出手段からの前記重量信号に基づいて、前記モータへ指令を行う制御部と、
前記制御部と繋がって前記係止部材の昇降に係る指令を行う操作部と、
を備え、
前記制御部は、
前記係止部材を鉛直上方向の所望の位置に移動させて保持させる時、前記係止部材を前記所望の位置から所定量だけ鉛直上方向へ移動させ、次いで前記所望の位置まで鉛直下方向へ移動させて前記所望の位置で保持するように制御することを特徴とする電動昇降装置。
前記減速機は、波動歯車減速機であることを特徴とする請求項１に記載の電動昇降装置。
前記制御部が前記操作部からの指令によって前記物品の重量の検出をして前記物品の重量登録を完了した時、若しくは前記制御部が前記係止部材を前記所望の位置での保持する制御を完了した時に、前記制御部に繋がって、音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つにて完了の報知を行う報知手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動昇降装置。
前記モータ及び前記制御部が、電池によって駆動されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動昇降装置。
前記昇降作動部が、前記モータの駆動により対をなして相互に噛み合って鉛直上方向に剛直化する噛合チェーンを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電動昇降装置。
前記昇降作動部が、
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互に連接され、片端が前記係止部材に連結するリンクチェーンと、
前記リンクチェーンを巻回し、前記モータの駆動により回転するロードシーブと、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電動昇降装置。