JP6964288B2 - 荷役助力装置及び荷役助力装置の制御方法 - Google Patents

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、荷役物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及び上下動させる荷役機械が使用されている。その中でも使用者が、大きな重量の荷役物を比較的軽い操作力で任意の高さに上下動できるように助力を発生させる荷役助力装置は、エアシリンダを用いたものと、モータを用いたものが知られている。

エアシリンダを用いたものは、主としてアーム式で、圧力エアが必要であってエアコンプレッサ等が別途必要であり、またエア供給が切れた際の安全装置が必要であることから使用場所の制限があり、電気のみの供給で済むようにモータを用いて助力を発生させてバランスさせるものがある。その中で例えばリンクチェーンを使用したものは、チェーンを円筒形状のロードシーブに巻回し、一端を荷役物を吊り下げるフック（係止部材）に係止させ、他端は固定せずに収納ケースに溜める構造となっている。

特開２０１６−２２２４６２号公報

上述したモータ方式の荷役助力装置は、吊下げる荷役物の重量を検出して、同時に荷役物の昇降位置を検出して、荷役物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。

このような荷役助力装置は特許文献１にて開示されているように、荷役物のフック近傍付近に設けられて、荷役物と一緒に昇降する操作部を操作してバランス状態及び手動操作を切り換えると共に、作業者が荷役物に直接鉛直上下方向に外力を加えて昇降動作を行う方式が一般的であった。このような荷役助力装置で、荷役物がフックに吊下げられてかつバランス状態となっている時に、作業者が誤って鉛直下向きにフック及び荷役物に誤って外力を加え続けることで荷役物を床に衝突させてしまう可能性があった。

また係止部材に荷役物が吊下げられてない場合でかつバランスの状態でフックを鉛直上方に押し上げると、操作部を上げすぎて作業者の手が届かなくなるという課題も生じていた。特に作業者が交代して、前の作業者の身長が非常に高い場合は後の作業者が操作部に届かなくなってしまうという課題があった。

さらにこの荷役助力装置を例えば吹き抜け構造の建物内で１階にある荷役物を３階に移動したいような場合、その高さゆえ作業者は荷役物に直接触れて扱うことが難しいという課題があった。

このような問題に鑑みて、本発明は、荷役物の移動作業を行うバランス機能が搭載された荷役助力装置における荷役操作の安全性、操作性の改善を目的としている。

請求項１に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
係止部材をチェーン若しくはロープで繰出し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部と、
昇降作動部に加わる重量を検出して重量信号を出力する重量検出部と、
係止部材の繰出し位置を検出して位置信号を出力する位置検出部と、
位置検出部からの位置信号と重量検出部からの重量信号に基いて、モータ部へ指令を行う制御部と、
制御部と電気的に繋がって係止部材の近傍に設けられ、係止部材の昇降に係る指令を制御部へ行う操作指令部と、を有した荷役助力装置であって、
制御部が、重量検出部に係止部材の重量と荷役物の重量の和が加わっていることを検出して、昇降作動部が発生させる係止部材への力と昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ係止部材若しくは荷役物に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるようにモータ部を制御している時、制御部は係止部材の繰出し長さを予め可変設定可能な第１の長さ以下に制限するように構成されている。

請求項２に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、制御部が、重量検出部に係止部材のみの重量が加わっていることを検出して、昇降作動部が発生させる係止部材への力と昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ係止部材に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるようにモータ部を制御している時、制御部は係止部材の繰出し長さを予め可変設定可能な第２の長さ以上に制限するように構成されている。

請求項３に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、制御部は、
係止部材を停止させる目標位置を操作指令部からの指令で記憶し、
目標位置への係止部材の昇降を操作指令部からの指令によって行い、
位置検出部から係止部材の繰出し位置を取得して、係止部材が目標位置に到達したことを検出した際に、係止部材を目標位置にて保持若しくは目標位置を開始位置として、昇降作動部が発生させる係止部材への力と昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ係止部材に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるように制御するように構成されている。

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、制御部及び操作指令部の少なくとも１つは、係止部材を目標位置にて保持させる、若しくは目標位置を開始位置として昇降作動部が発生させる係止部材への力と昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ係止部材に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへの上下動させる、ことのいずれかを予め選択可能にする選択手段を含んで構成されている。

請求項５に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、
制御部は、目標位置への係止部材の昇降の開始から目標位置への到達の期間に、重量検出部に加わる荷重に所定の値を加算若しくは減算したモータ制御値を基にモータ部を制御するように構成されている。

請求項６に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、制御部は、目標位置への係止部材の昇降の開始から目標位置への到達の期間に、係止部材へ直接的又は間接的に加わる外力による係止部材の鉛直方向の移動可能範囲を係止部材の位置に伴って移動させるように構成されている。

請求項７に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
係止部材をチェーン若しくはロープで繰出し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部と、
昇降作動部に加わる重量を検出して重量信号を出力する重量検出部と、
係止部材の繰出し位置を検出して位置信号を出力する位置検出部と、
位置検出部からの位置信号と重量検出部からの重量信号に基いて、モータ部へ指令を行う制御部と、
制御部と電気的に繋がって、係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、を有した荷役助力装置の制御方法であって、
制御部は、
重量検出部に係止部材の重量と荷役物の重量の和が加わっていることを検出して、昇降作動部が発生させる係止部材への力と昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ係止部材若しくは荷役物に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるようにモータ部を制御するバランス制御ステップ（Ｓ１０５）と
係止部材の繰出し長さが第１の長さを超えているかを判断するステップ（Ｓ１０７）と、
係止部材の繰出し長さを第１の長さ以下に制限してモータ部を制御するステップ（ Ｓ１０８）と、を含ように構成されている。

請求項８に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、制御部は、
制御部が、重量検出部に係止部材のみの重量が加わっていることを検出して、昇降作動部が発生させる係止部材への力と昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ係止部材に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるようにモータ部を制御する荷役物なしバランス制御ステップ（Ｓ１１０）と、
係止部材の繰出し長さが第２の長さ未満であるかを判断するステップ（Ｓ１１１） と、
係止部材の繰出し長さを第２の長さ以上に制限してモータ部を制御するステップ（ Ｓ１１２）と、含むように構成されている。

請求項９に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、制御部は、
係止部材を停止させる目標位置を設定して登録する目標位置登録ステップ（Ｓ１２２）と、
操作指令部からの指令によって、係止部材の現在位置を位置検出部から取得する位置取得ステップ（Ｓ２０１）と、
現在位置から目標位置への移動が上昇か下降かを決定する上昇下降決定ステップ（Ｓ２０２）と、
係止部材を上昇若しくは下降させるためのモータ制御値を、荷役物を係止した係止部材に加わる重量値に所定の値を加算若しくは減算して求め、モータ制御値を基にモータ部へ指令を行う移動指令ステップ（Ｓ２０３）と、
位置検出部から係止部材の繰出し位置を取得して、係止部材の繰出し位置が目標位置に到達したかどうかを判断する目標位置到達判断ステップ（Ｓ２０７）と、
を含んで実行するように構成されている。

請求項１０に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、制御部は、
位置検出部から係止部材の位置を取得して、係止部材の移動方向の反対向きに所定の距離にて動作の範囲を規定する制限値を設定する制限値設定ステップ（Ｓ２０４）と、
係止部材が、制限値に到達しているかどうかを判断する制限値到達判断ステップ（Ｓ２０５）と、
係止部材が、制限値に到達している場合に制限値を超える移動を制限するように指令する位置制限ステップ（Ｓ２０６）と、
を移動指令ステップ（Ｓ２０３）の実行から目標位置到達判断ステップ（Ｓ２０７）の間で実行するように構成されている。

請求項１１に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、制御部は、
位置検出部から係止部材の繰出し位置を取得して、目標位置到達判断ステップ（Ｓ２０７）にて目標位置に到達したことを判断した時、係止部材を目標位置にて保持する設定がなされているかどうかを判断する目標位置保持設定判断ステップ（Ｓ２０８）を実行し、係止部材を目標位置にて保持する設定が予めなされている場合には係止部材を目標位置にて保持する保持ステップ（Ｓ１０１）を実行し、係止部材を目標位置にて保持する設定が予めなされていない場合には、重量検出部に加わっている荷重を再度計量する再計量ステップ（Ｓ２０９）と、バランス制御ステップ（Ｓ１０５）と、を含んで実行するように構成されている。

請求項１に記載の発明の荷役助力装置によれば、係止部材に吊られた荷役物が床面に当たらない係止部材の位置が所定の位置として予め登録しておいて、荷役物が吊られてバランス状態となっている時に、係止部材の所定の位置以上の繰り出しが制限されているので、急な外力が鉛直下向きに加わっても荷役物が床面に衝突することを防止でき、荷役操作の安全性の向上を図った荷役助力装置を提供できる。

請求項２に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、荷役物が係止部材に吊り下がっておらず係止部材のみでバランス状態となっている時に、係止部材の上昇端位置が制限されているので、作業者が係止部材を上げすぎて他の身長の低い作業者が操作できなくなることを防止して、操作性の向上を図った荷役助力装置を提供できる。

請求項３に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、目標位置を予め登録しておくことで、作業者は直接荷役物に手を触れずに揚程の高い荷役操作を容易に行うことができ、目標位置到達後にその位置を保持若しくはバランスのいずれかを実施できるので、操作性に優れた荷役助力装置を提供できる。

請求項４に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、目標位置到達後にその位置を保持若しくはバランスのいずれかを予め選択しておくことができるので、荷役操作内容に最適な操作を予め確保しておくことが可能な荷役助力装置を提供できる。

請求項５に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、目標位置への到達までの期間に固定された障害物などに荷役物が接触してその動きが妨げられた場合でも、作業者は容易に取り外しして再開可能な荷役助力装置を提供できる。

請求項６に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、制御部は、目標位置への到達までの期間中に、外力を受けた時の移動の制限範囲を逐次上昇若しくは下降に伴って更新するので、急激な外力の印加によって他の構造物などに荷役物を衝突させてしまうことを防止できるため、安全性の向上を図った荷役助力装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る荷役助力装置全体の斜視構成図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の一部の部材省略化した斜視構成図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の可動範囲を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の可動範囲を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の目標位置モードの動作説明模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の目標位置モードの動作説明模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の目標位置モードの動作説明模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の目標位置モードの動作説明模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御フローチャートである。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の目標位置移動中の制御フローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る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である荷役助力装置全体の斜視構成図である。

荷役助力装置１は、カバー１１にて覆われた本体部と、この本体部からリンクチェーン６に沿って下方に伸びた位置にあって荷役物３０を吊下げて係止する係止部材８と、係止部材８と一緒に昇降する操作指令部２２ａとで構成されている。荷役助力装置１は、本体部に吊下げ用フック９が設けられて、建物の梁などの構造物や水平方向に移動可能なレール３４（図３参照）に設けられた可動装置などに吊して使用することができる。

この本体部の内部には荷役助力装置１を制御する制御部１０が収納されている。制御部１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、その他の記憶装置及び入出力装置を備えている。そして制御部１０はモータ部２や操作指令部２２ａ等と電気的に繋がっていて、モータ部２の駆動回路も含んでいる。

図２は本発明の実施形態による荷役助力装置１のカバー１１を省略して本体部の内部構造を一部示したものである。

駆動源のモータの負荷側には減速機が取り付けられてモータと共にモータ部２を構成している。このモータは例えば交流サーボモータである。

そして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３に取り出されて伝達するようになっている。この荷役助力装置１の減速機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３は減速機にて減速された回転軸であり、昇降作動部７に連結され、昇降作動部７を連続的に正逆に回転させるものである。

吊下げ用フック９が、本体部の天面に荷役助力装置１を吊下げるために固定されている。この吊下げ用フック９は、水平方向において荷役助力装置１の重心位置に近いところに設けられる。

リンクチェーン６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交差して交互に連接されたものであって、一端は係止部材８に繋がっていて、他端（無負荷側）はリンクチェーン収納部１２に収納されている。

昇降作動部７は、モータ部２からの駆動によって回転してリンクチェーン６の繰出し、巻付けを行う。本実施形態では昇降作動部７は円筒の外形をしていて、回転出力軸３と繋がっている。リンクチェーン６が巻回される位置は、おおよそ吊下げ用フック９の鉛直下付近であって、荷役助力装置１本体部の重心位置に近いところに設けられる。リンクチェーン６は昇降作動部７に設けられたポケット溝に嵌入されておおよそ１８０度ほど巻回される。本実施形態では係止部材８に繋がって昇降作動部７に巻回されるものにリンクチェーン６を用いたが、これに限らずワイヤーロープであっても良い。その際昇降作動部７はドラム形状でワイヤーロープはその一端が固定されて巻回される。

モータ部２の反負荷側にはモータの回転角位置を検出する位置検出部４がモータ部２に連結されている。位置検出部４はいわゆるアブソリュートエンコーダであって、光学式にてモータの回転角位置を検出して位置信号を出力する。この位置検出部４は、係止部材８の繰出し位置すなわち昇降位置を検出することができる。

重量検出部５は昇降作動部７に巻きつけられているリンクチェーン６から伝達される力を反力として検出できるように起歪体と起歪体に貼られた歪みゲージを備えている。歪みゲージは重量に応じて起歪体に生ずる歪みを電気信号に変換するホイートストーンブリッジ回路に組み込まれ、これによって重量検出部５は重量信号を出力する。

そして制御部１０が昇降作動部７の近傍でカバー１１内に配置されている。制御部１０は、位置検出部４からの位置信号及び重量検出部５からの重量信号を基に、モータ部２を制御する。制御部１０をはじめとする電装部は、荷役助力装置１を粉粒や水滴のかかる場所での使用も可能にするためにカバー１１内に配置されている。

本実施形態では、位置検出部４はモータ部２の反負荷側に配置したがこれに限らず、減速機の出力である回転出力軸３や昇降作動部７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。

また重量検出部５はこれに限らず、係止部材８に加わる重量を検出できれば良く、減速機と昇降作動部７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構造や、モータ部２が受ける反力を検出する鼓型の構造のものであっても良い。

操作指令部２２ａは、係止部材８の鉛直上方向でリンクチェーン６の端部近傍に配置されている。操作指令部２２ａは箱型の形状であって、照光式の操作スイッチ等が設けられており、これらのスイッチは制御部１０にスパイラルコード１３で電気的に繋がっていて係止部材８の昇降に係る指令を制御部１０へ行うものである。操作指令部２２ａと制御部１０との接続は有線に限らず赤外線等を用いた無線によるものであっても良い。操作指令部２２ａの操作スイッチは、係止部材８に吊下げた荷役物３０をバランス状態にするバランス釦２２ｂと、現在の係止部材８の位置を保持する保持釦２２ｃと、保持釦２２ｃにより保持された後に、電動操作で係止部材８を上昇させる上昇釦２２ｄと、電動操作で係止部材８を下降させる下降釦２２ｅと、からなる。これら操作指令部２２ａの操作スイッチは、発光によって押されたことを作業者に報知する。

図３は本発明の実施形態に係る荷役助力装置の動作及び可動範囲を示す模式図である。また図９は本発明の実施形態に係る荷役助力装置の動作のフローチャートである。

図３及び図９により、荷役物３０が床３１に置かれている場合の荷役作業と荷役助力装置の動作及び制御方法について説明する。まず作業者は荷役助力装置１の電源スイッチを入れて、操作指令部２２ａの保持釦２２ｃを押すと、制御部１０は係止部材８をその時の位置を保持状態にする保持ステップ（Ｓ１０１）を実行する。これによって荷役助力装置１は保持モードとなる。そして作業者は操作指令部２２ａの下降釦２２ｅを押し続けて係止部材８を下降させて、荷役物３０を係止できる位置までリンクチェーン６を繰り出す。リンクチェーン６の長さは有限であるので、リンクチェーン６の繰出し長さを制限する繰出し長さのリミットは、図３（ａ）に示すようにソフトウエアリミット長さＳＬ１で予め作業管理者や作業者等によって設定されている。

作業者は、係止部材８が荷役物３０を係止できる位置まで操作指令部２２ａの下降釦２２ｅ若しくは上昇釦２２ｄを押して移動させた後、係止部材８を荷役物３０に係止させる（図３（ｂ））。次いで作業者は、上昇釦２２ｄを押して荷役物３０を床３１から離れる位置まで上昇させた後バランス釦２２ｂを押すと、制御部１０はバランス釦２２ｂが押されたことを判断するステップ（Ｓ１０３）を実行し、さらに重量検出部５からの重量信号を得て荷役物３０の有無を判断するステップ（Ｓ１０４）を実行し、さらに荷役物３０が係止部材８に吊り下がっていると判断したら、バランス制御ステップ（Ｓ１０５）を実行する。これによって荷役助力装置１はバランスモードに切り替わる。

制御部１０は、バランス制御ステップ（Ｓ１０５）においては以下の動作を行う。係止部材８に荷役物３０が吊るされると、荷役物３０の重量によってリンクチェーン６が鉛直下向きに引っ張られ、これに伴い昇降作動部７、回転出力軸３、モータ部２及び重量検出部５も鉛直下向きに引っ張られる。そして重量検出部５の起歪部が変形し、制御部１０は、重量検出部５に加わる荷重を重量検出部５の起歪部に添着された歪みゲージにて検出して電気変換した重量信号と、位置検出部４にて検出した係止部材８の位置の信号を基に演算して、昇降作動部７が発生させる係止部材８への力と昇降作動部７に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ、荷役物３０が任意の位置でバランスするようにモータ部２に対して助力する制御を行う。

そして制御部１０は、荷役物３０が係止部材８に吊り下がっている時、バランス制御しつつ、係止部材８の繰出し長さが第１の長さＬ１を越えているかどうかを判断するステップ（Ｓ１０７）を実行し、係止部材８の繰出し長さが第１の長さＬ１を超えるようであれば、係止部材８の繰出し長さが第１の長さＬ１以下になるように制御するステップ（Ｓ１０８）を実行する。すなわち制御部１０は、係止部材８の可動範囲を予め可変設定可能な第１の長さＬ１を限度として制限している。もし作業者がステップ（Ｓ１２０）で上昇釦２２ｄを押して荷役物３０を床３１から離れる位置でかつ係止部材８の繰出し長さが第１の長さＬ１よりも長い位置にてバランス釦２２ｂを押した時は、作業者が係止部材８及び荷役物３０に鉛直上向きの外力を加えて上昇させて係止部材８の繰出し長さが第１の長さＬ１以下の領域に入った時からこの制限が有効となる。すなわち作業者が、係止部材８の繰出し長さが第１の長さＬ１を超える領域でバランス釦２２ｂを押した時には、作業者が係止部材８及び荷役物３０を係止部材８の繰出し長さが第１の長さＬ１以下の領域に入るまで持ち上げた後に、この係止部材８の繰出し長さの制限が有効化する。可変設定可能な第１の長さＬ１は、扱う荷役物３０の大きさや重量などを勘案して予め作業者若しくは作業管理者によって設定され、制御部１０の記憶装置にて記憶される。

したがってこのバランスモード中には、作業者が外力を鉛直下向きに係止部材８若しくは荷役物３０へ加え続けたとしても、荷役物３０は床３１までは到達しないので、荷役物３０が床３１に衝突することを防止できる。

作業者は、もし再度荷役物３０を床３１に置く必要が生じた時は、保持釦２２ｃを押すことで、制御部１０は保持釦２２ｃが押されたことを判断するステップ（Ｓ１０９）により、保持ステップ（Ｓ１０１）へ移動し、下降釦２２ｅを操作することで係止部材８を下降できる。この時の係止部材８の繰出し長さの限界はソフトウエアリミット長さＳＬ１であるから、作業者は係止部材８を下降させて荷役物３０を床面に降ろし、荷役物３０を係止部材８から外すことができる。

図４は本発明の実施形態に係る荷役助力装置が荷役物を吊していない時の動作及び可動範囲を示す模式図である。図４及び図９のフローチャートにより、係止部材８に荷役物３０を吊していない場合の荷役助力装置の動作について説明する。

作業者が荷役物３０を係止部材８に吊さずに、バランス釦２２ｂを押すと、制御部１０は、バランス釦２２ｂが押されたことを判断するステップ（Ｓ１０３）を実行し、さらに重量検出部５からの重量信号を得て荷役物の有無を判断するステップ（Ｓ１０４）を実行して、荷役物３０が係止部材８に吊られていないと判断して、荷役物なしバランス制御ステップ（Ｓ１１０）を実行する。これによって荷役助力装置１は荷役物なしバランスモードに切り替わる。

制御部１０は、荷役物なしバランス制御ステップ（Ｓ１１０）中には以下の動作を行う。 制御部１０は、係止部材８のみが昇降作動部７を鉛直下向きに引っ張る荷重を起歪部に添着された歪みゲージにて検出して電気変換した重量信号と、位置検出部４にて検出した位置信号を基に演算して、昇降作動部７が発生させる係止部材８への力と係止部材８の重量及びこれに加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ、係止部材８が任意の位置でバランスするようにモータ部２に対して助力する制御を行う。この動作は荷役物３０が係止部材８に吊された時と基本同じである。

そして制御部１０は、係止部材８の繰出し長さを第２の長さＬ２未満であるかを判断するステップ（Ｓ１１１）を実行し、係止部材８の繰出し長さが第２の長さＬ２未満であれば、係止部材８の繰出し長さが第２の長さＬ２以上となるように制限するステップ（Ｓ１１２）を実行する。この荷役物なしバランス制御ステップ（Ｓ１１０）から係止部材８の繰出し長さの制限を行うステップ（Ｓ１１２）までの実行によって、作業者は係止部材８を鉛直上下方向に範囲ＷＳ内で移動できることになる（図４（ｂ））。したがって係止部材８の可動の範囲ＷＳを、作業者の身長に合わせておくことで、軽快かつ自在に作業を行うことができる。係止部材８の繰出し長さの第２の長さＬ２も、予め作業者若しくは作業管理者によって設定され、制御部１０の記憶装置にて記憶される。

作業者が、この荷役物なしバランス制御状態から荷役物３０を吊して荷役作業を開始する場合は、作業者は保持釦２２ｃを押すことで、制御部１０は保持釦２２ｃが押されたことを検出するステップ（Ｓ１１３）により、保持ステップ（Ｓ１０１）へ移動し、保持モードに切り替わり、作業者は前述の手順によって作業を行う。

図５から図８は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１の目標位置モードの動作説明模式図である。図１０のフローチャートを参照しつつ荷役助力装置の目標位置モードについて説明する。

荷役助力装置１の目標位置モードとは、図５（ａ）に示すように荷役物３０が係止部材８に吊された状態で、制御部１０が、操作指令部２２ａからの指令により係止部材８の繰出し位置を例えば所定の第３の長さＬ３へ移動させて停止させるものである。荷役物３０が鉛直上方向の所定の位置への到達後、作業者は荷役助力装置１を、レール３４と不図示の機構を用いて、床３１と異なる高さの固定構造物３２の鉛直上に水平移動させて、固定構造物３２上に降ろすことができる。

目標位置モードを実行するに当たっては、予め荷役物３０及び係止部材８を移動させる目標位置を設定する必要があり、これは係止部材８のみで行っても良いし、荷役物３０を吊した状態で行っても良い。制御部１０は、作業者が保持釦２２ｃを押すことで保持ステップ（Ｓ１０１）を実行し、その後、作業者が操作指令部２２ａの下降釦２２ｅ若しくは上昇釦２２ｄを押すことで、制御部１０はステップ（Ｓ１０２）を実行し、次いで係止部材８を移動させるステップ（Ｓ１２０）を実行する。さらにここでは図示しないが、荷役物３０及び係止部材８が目標位置に到達した後に、その位置を保持するかバランス状態にするかを選択可能にする選択手段は、操作指令部２２ａ及び制御部１０の少なくとも１つに設けられたスイッチ等によって実現される。

作業者は係止部材８を所定の位置に移動させた後、この目標位置を登録する目標位置登録を実行する。目標位置の登録は保持釦２２ｃを長押しすることで可能となる。もちろん他に登録用の釦を設けても良いし、他の釦の組合せで行っても良い。制御部１０は、目標位置登録指令を受けたかどうかを判断する目標位置登録判断ステップ（Ｓ１２１）を実行し、目標位置登録指令を受けた場合には、現在の係止部材８の位置を制御部１０の記憶装置にて記憶する目標位置登録ステップ（Ｓ１２２）を実行する。

次に図６から図１０を用いて、本発明の荷役助力装置を用いて床３１に置かれた荷役物３０を固定構造物３２上へ移動するまでの手順について説明する。

図９に記載した保持ステップ（Ｓ１０１）からバランス制御ステップ（Ｓ１０５）までの詳細については前述したことから、バランス制御ステップ（Ｓ１０５）以降について説明する。図９に示したバランス制御ステップ（Ｓ１０５）にて荷役物３０がバランス状態となった後に、制御部１０は目標位置移動指令の有無を判断する。目標位置移動指令は操作指令部２２ａに設けられた釦を作業者が押すことによって行われ、本実施形態ではバランス釦２２ｂの例えば３秒以上の長押しで行われる。もちろん目標位置移動指令はこれに限らず、専用の釦を設けても良いし、他の釦との組合せなどの変形であっても良い。

制御部１０は目標位置移動指令が生じていることをステップ（Ｓ１０６）にて判断すると、制御部１０は目標位置への移動ステップ（Ｓ２００）、すなわち図１０に示す手順を実行する。これにて荷役助力装置１は目標位置モードに切り替わる。

図１０は目標位置への移動ステップ（Ｓ２００）を表したものである。移動ステップ（Ｓ２００）の最初に制御部１０は、現在の係止部材８の繰出し位置を位置検出部４から得る位置取得ステップ（Ｓ２０１）を実行する。次いで制御部１０は、位置検出部４から得た現在の係止部材８の繰出し位置と、予め目標位置登録ステップ（Ｓ１２２）で記憶した繰出し位置を比較して、目標位置への移動が上昇なのか下降なのかを決定する上昇下降決定ステップ（Ｓ２０２）を実行する。例えば図６から図８に示すような目標位置への移動の場合は上昇に決定される。

そして制御部１０は、荷役物３０及び係止部材８を上昇させるためのモータ制御値を、重量検出部５に加わる重量値に所定の値を加算して求め、モータ制御値を基にモータ部２へ指令を行う移動指令ステップ（Ｓ２０３）を実行する。モータ制御値を荷役物３０及び係止部材８から伝達して重量検出部５に加わる重量値とすると、荷役物３０はバランス状態となって静止した状態となる。このモータ制御値に所定の値を加算すると、制御部１０は荷役物３０の重量値よりも重いものをバランスさせようとすることから、荷役物３０及び係止部材８は上昇することになる。加算する所定の値は荷役助力装置１が対象とする荷役物３０の重量範囲等の仕様により設定される。

次いで制御部１０は、位置検出部４から係止部材８の現在位置を取得して、係止部材８の移動方向の反対向きに、現在位置から所定の距離ｈを移動範囲とする制限値を設定する制限値設定ステップ（Ｓ２０４）を実行する。

そして制御部１０は、係止部材８が制限値設定ステップ（Ｓ２０４）で設定された制限値に到達しているかどうかを判断する制限値到達判断ステップ（Ｓ２０５）を実行し、もし係止部材８が制限値に到達している場合には制限値を超える移動を制限するように指令する位置制限ステップ（Ｓ２０６）を実行し、係止部材８が設定された制限値に到達しなくなるまでこれを繰り返す。この制限値設定ステップ（Ｓ２０４）から位置制限ステップ（Ｓ２０６）までの意味については後述する。

制御部１０は、係止部材８が設定された制限値に到達していない場合には、位置検出部４から係止部材８の現在位置を取得して、係止部材８が目標位置に到達したかどうかを判断する目標位置到達判断ステップ（Ｓ２０７）を実行する。制御部１０は、未だ係止部材８が目標位置に到達していなければ移動指令ステップ（Ｓ２０３）へ戻って上昇を続ける。

制御部１０が目標位置到達判断ステップ（Ｓ２０７）にて係止部材８が目標位置に到達したと判断した時、制御部１０は係止部材８が目標位置に到達した際にその位置を保持する設定が予め実施されているかどうかを判断する目標位置保持設定判断ステップ（Ｓ２０８）を実行する。制御部１０は、係止部材８を目標位置にて保持する設定が予めなされている場合にはこの目標位置にて保持ステップ（Ｓ１０１）を実行し、保持モードに切り替わる。一方、係止部材８を目標位置にて保持する設定が予めなされていない場合には、制御部１０は重量検出部５に加わっている荷重を再度計量する再計量ステップ（Ｓ２０９）と、バランス制御ステップ（Ｓ１０５）とを実行し、バランスモードに切り替わる。

以上の各ステップを実際の荷役作業に照らし合わせて図７（ｂ）、図８（ｃ）及び図８（ｄ）にて説明する。荷役物３０を係止部材８で吊り上げた状態で、移動指令ステップ（Ｓ２０３）によって目標位置移動中の時、図７（ｂ）に示すような荷役物３０の鉛直上方向に障害物である梁３３が存在すると、荷役物３０は所定の値の力で梁３３に当接する。制御部１０は係止部材８を上昇させるように制御しているものの、この梁３３が固定されていることから荷役物３０は梁３３に当接したままの状態となって、所定の値の力を超える力で梁３３に当接することはならずリミッタ的に働く。そして作業者は梁３３から荷役物３０を外そうとして、鉛直下向きに係止部材８へ直接的若しくは荷役物３０を介して間接的に外力を加えることになる。この荷役物３０を梁３３から外す際に鉛直下向きに移動できる距離ｈが、制限値設定ステップ（Ｓ２０４）にて規定して設定されたものである（図８（ｃ））。この外力による係止部材８の移動可能範囲は係止部材８の上昇に追従して上昇して行くことになる。また制御部１０は、この外力によって荷役物３０が鉛直下向きに移動できる距離ｈ付近に到達する際には降下速度を減速させるように働くので、制限位置付近では緩やかな動きになる。

制御部１０は、作業者が鉛直方向の下向きに係止部材８若しくは荷役物３０に外力を加えたとしても、引き続き荷役物３０を係止した係止部材８から重量検出部５に加わる荷重に所定の値を加算した力で上昇しようとする。よって作業者は、荷役助力装置１を図８（ｃ）に示すように左側へ移動させて、梁３３が荷役物３０の鉛直上方向に来ないようにした後に手を話すと、係止部材８は第３の長さＬ３の繰出し位置へ到達する。その後作業者は、レール３４と不図示の機構を用いて、荷役助力装置１を床３１と異なる高さの固定構造物３２の上側に水平移動させて、固定構造物３２上に降ろすことができる。

また制御部１０は、係止部材８及び荷役物３０を目標位置付近へ到達する際には上昇速度を減速させるように働く。そして目標位置へ到達した時には、係止部材８及び荷役物３０をその位置で保持状態とするか、その位置を開始位置としてバランス制御状態とするかは作業管理者及び作業者が制御部１０及び操作指令部２２ａの少なくとも１つに設けられた選択手段にて予め選択しておくことが可能である。この機能によって荷役物の大きさや重量及び作業の内容に応じて使い分けが可能となり、作業性の向上を図ることができる。

本実施形態では、荷役物３０は床３１から高い位置の固定構造物３２へ移動であったが、逆に固定構造物３２から床３１への降下移動も同様の操作によって可能である。そして荷役物３０を移動させる目標位置までの間に障害物があっても、荷役物３０はそこに留まっており荷役物３０に損傷を与えることなく移動させることが可能である。というのも制御部１０は、荷役物３０及び係止部材８を上昇若しくは下降させるためのモータ制御値を、荷役物３０を係止した係止部材８に加わる重量値に所定の値を加算若しくは減算して求めており、この所定の値を小さくすると荷役物３０が障害物に当接する力も小さくなるためである。

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、建物の構造物に吊下げられたり、移動できる車両等に搭載されたりする荷役助力装置への適用が可能である。

１ ：荷役助力装置
２ ：モータ部
３ ：回転出力軸
４ ：位置検出部
５ ：重量検出部
６ ：リンクチェーン
７ ：昇降作動部
８ ：係止部材
９ ：吊下げ用フック
１０：制御部
１１ ：カバー
１２ ：リンクチェーン収納部
１３ ：スパイラルコード
２２ａ ：操作指令部
２２ｂ ：バランス釦
２２ｃ ：保持釦
２２ｄ ：上昇釦
２２ｅ ：下降釦
３０ ：荷役物
３１ ：床
３２ ：固定構造物
３３ ：梁
３４ ：レール

Claims (11)

1. 昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
   前記係止部材をチェーン若しくはロープで繰出し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部と、
   前記昇降作動部に加わる重量を検出して重量信号を出力する重量検出部と、
   前記係止部材の繰出し位置を検出して位置信号を出力する位置検出部と、
   前記位置検出部からの前記位置信号と前記重量検出部からの前記重量信号に基いて、前記モータ部へ指令を行う制御部と、
   前記制御部と電気的に繋がって前記係止部材の近傍に設けられ、前記係止部材の昇降に係る指令を前記制御部へ行う操作指令部と、を有した荷役助力装置であって、
   前記制御部が、前記重量検出部に前記係止部材の重量と前記荷役物の重量の和が加わっていることを検出して、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昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ前記係止部材若しくは前記荷役物に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるように前記モータ部を制御している時、前記制御部は前記係止部材の繰出し長さを予め可変設定可能な第１の長さ以下に制限することを特徴とする荷役助力装置。
2. 前記制御部が、前記重量検出部に前記係止部材のみの重量が加わっていることを検出して、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昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ前記係止部材に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるように前記モータ部を制御している時、前記制御部は前記係止部材の繰出し長さを予め可変設定可能な第２の長さ以上に制限することを特徴とする請求項１に記載の荷役助力装置。
3. 前記制御部は、
   前記係止部材を停止させる目標位置を前記操作指令部からの指令で記憶し、
   前記目標位置への前記係止部材の昇降を前記操作指令部からの指令によって行い、
   前記位置検出部から前記係止部材の繰出し位置を取得して、前記係止部材が前記目標位置に到達したことを検出した際に、前記係止部材を前記目標位置にて保持若しくは前記目標位置を開始位置として、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昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ前記係止部材に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の荷役助力装置。
4. 前記制御部及び前記操作指令部の少なくとも１つは、前記係止部材を前記目標位置にて保持させる、若しくは前記目標位置を開始位置として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昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ前記係止部材に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへの上下動させる、ことのいずれかを予め選択可能にする選択手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の荷役助力装置。
5. 前記制御部は、前記目標位置への前記係止部材の昇降の開始から前記目標位置への到達の期間に、前記重量検出部に加わる荷重に所定の値を加算若しくは減算したモータ制御値を基に前記モータ部を制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の荷役助力装置。
6. 前記制御部は、前記目標位置への前記係止部材の昇降の開始から前記目標位置への到達の期間に、前記係止部材へ直接的又は間接的に加わる外力による前記係止部材の鉛直方向の移動可能範囲を前記係止部材の位置に伴って移動させることを特徴とする請求項５に記載の荷役助力装置。
7. 昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
   前記係止部材をチェーン若しくはロープで繰出し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部と、
   前記昇降作動部に加わる重量を検出して重量信号を出力する重量検出部と、
   前記係止部材の繰出し位置を検出して位置信号を出力する位置検出部と、
   前記位置検出部からの前記位置信号と前記重量検出部からの前記重量信号に基いて、前記モータ部へ指令を行う制御部と、
   前記制御部と電気的に繋がって、前記係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、を有した荷役助力装置の制御方法であって、
   前記制御部は、
   前記重量検出部に前記係止部材の重量と前記荷役物の重量の和が加わっていることを検出して、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昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ前記係止部材若しくは前記荷役物に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるように前記モータ部を制御するバランス制御ステップ（Ｓ１０５）と
   前記係止部材の繰出し長さが第１の長さを超えているかを判断するステップ（Ｓ１０７）と、
   前記係止部材の繰出し長さを前記第１の長さ以下に制限して前記モータ部を制御するステップ（Ｓ１０８）と、を含むことを特徴とする荷役助力装置の制御方法。
8. 前記制御部は、
   前記制御部が、前記重量検出部に前記係止部材のみの重量が加わっていることを検出して、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昇降作動部に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ前記係止部材に鉛直方向の外力を加えることで任意の高さへ上下動できるように前記モータ部を制御する荷役物なしバランス制御ステップ（Ｓ１１０）と、
   前記係止部材の繰出し長さが第２の長さ未満であるかを判断するステップ（Ｓ１１ １）と、
   前記係止部材の繰出し長さを前記第２の長さ以上に制限して前記モータ部を制御するステップ（Ｓ１１２）と、含むことを特徴とする請求項７に記載の荷役助力装置の制御方法。
9. 前記制御部は、
   前記係止部材を停止させる目標位置を設定して登録する目標位置登録ステップ（Ｓ １２２）と、
   前記操作指令部からの指令によって、前記係止部材の現在位置を前記位置検出部から取得する位置取得ステップ（Ｓ２０１）と、
   前記現在位置から前記目標位置への移動が上昇か下降かを決定する上昇下降決定ステップ（Ｓ２０２）と、
   前記係止部材を上昇若しくは下降させるためのモータ制御値を、前記荷役物を係止した
   前記係止部材に加わる重量値に所定の値を加算若しくは減算して求め、前記モータ制御値を基に前記モータ部へ指令を行う移動指令ステップ（Ｓ２０３）と、
   前記位置検出部から前記係止部材の繰出し位置を取得して、前記係止部材の繰出し位置が前記目標位置に到達したかどうかを判断する目標位置到達判断ステップ（Ｓ２ ０７）と、を含んで実行することを特徴とする請求項７又は８に記載の荷役助力装置の制御方法。
10. 前記制御部は、
    前記位置検出部から前記係止部材の位置を取得して、前記係止部材の移動方向の反対向きに所定の距離にて動作の範囲を規定する制限値を設定する制限値設定ステップ（Ｓ２０４）と、
    前記係止部材が、前記制限値に到達しているかどうかを判断する制限値到達判断ステップ（Ｓ２０５）と、
    前記係止部材が、前記制限値に到達している場合に前記制限値を超える移動を制限するように指令する位置制限ステップ（Ｓ２０６）と、
    を前記移動指令ステップ（Ｓ２０３）の実行から前記目標位置到達判断ステップ（ Ｓ２０７）の間で実行することを特徴とする請求項９に記載の荷役助力装置の制御方法。
11. 前記制御部は、
    前記位置検出部から前記係止部材の繰出し位置を取得して、前記目標位置到達判断ステップ（Ｓ２０７）にて前記目標位置に到達したことを判断した時、前記係止部材を前記目標位置にて保持する設定がなされているかどうかを判断する目標位置保持設定判断ステップ（Ｓ２０８）を実行し、前記係止部材を前記目標位置にて保持する設定が予めなされている場合には前記係止部材を前記目標位置にて保持する保持ステップ（Ｓ１０１）を実行し、前記係止部材を前記目標位置にて保持する設定が予めなされていない場合には、前記重量検出部に加わっている荷重を再度計量する再計量ステップ（Ｓ２０９）と、前記バランス制御ステップ（Ｓ１０５）と、を含んで実行することを特徴とする請求項９又は１０に記載の荷役助力装置の制御方法。
    

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