JP7114030B2 - 荷役助力装置 - Google Patents

Description

本発明は、製造分野の重量の大きい物品の組立てや搬送などに用いる荷役助力装置であって、例えば荷役物を昇降させる際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上下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て上下移動させる荷役装置を使用している。その荷役装置の中でも、大きな重量の荷役物に対してバランス状態を作り出し、使用者が軽い操作力で任意の高さに上下移動できるように助力を発生させる荷役助力装置が一部で使用されている。このように助力を発生させる荷役助力装置は、モータによって助力を行ってバランス状態を作り出し、荷役物に小さな操作力を加えることでスムーズに移動させる機能を有するため、単に上下動作を電動モータで行うものとは異なる。すなわち荷役物の荷重やこれに加わる操作力を例えば重量検出部で検出して、位置検出部と繋がったＡＣサーボモータ等で細かいバランス制御を行うように構成されている。

特開平０５－３１０３９６号公報

特許文献１では、ワイヤロープの一端を力センサを介してホイストフレームに固定し、ワイヤロープの途中に動滑車を設けて荷役物を吊し、ワイヤロープの他端をワイヤドラムに巻きつけ、サーボモータにてワイヤドラムを駆動するという構成を有したバランス動作が可能な電動ホイストが開示されている。

本発明者らは、ワイヤをリンクチェーンに置き換えてバランス動作が可能な荷役助力装置を開発しており、特許文献１のような構成にて荷役物を吊るす箇所に動滑車を設けて扱う荷役物の重量範囲を拡大したところ、バランス動作のための上下動切換えの際に動滑車による力の変動を力センサが拾ってしまい滑らかな助力動作のために改善の余地があることを見いだした。

このような問題に鑑みて、本発明は動滑車を用いたチェーン型の荷役助力装置において、バランス動作を円滑にすることを目的としている。

本発明の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、
半円弧部とこれに繋がる直線部からなる縦リンク及び横リンクが交互に連接されるチェーンと、
チェーンを巻回して回転するロードシーブと、
ロードシーブを駆動するモータ部と、
モータ部を固定する固定部に設けられてチェーンの一端部を係止する係止部材と、
ロードシーブと係止部材との間でチェーンを巻回すると共に荷役物を吊下げる部材に接続した動滑車と、
構造物に接続されて起歪部を備えて固定部及びロードシーブに加わる重量を起歪部にて検出して重量信号を出力する重量検出部と、
重量検出部からの重量信号を基にモータ部を制御して、吊下げた荷役物をバランス状態にさせる制御部と、を有し、
ロードシーブは、ロードシーブから垂下するチェーンが重量検出部の略鉛直下となる位置に配置され、
係止部材は、チェーンが動滑車に略１８０度の角度で巻き付く位置に配置され、
ロードシーブ及び動滑車へのチェーンの巻付け方向は、同一方向で構成されている。

また、重量検出部をモータ部の軸方向に垂直な任意の仮想平面に投影して鉛直方向へ延伸した第１の領域が、ロードシーブから動滑車へ垂下するチェーンを仮想平面に投影して鉛直方に延伸した第２の領域と、係止部材から垂下するチェーンを仮想平面に投影して鉛直方向に延伸した第３の領域と、第２の領域と第３の領域との間の領域と、の少なくとも１つ以上の範囲にあるように、重量検出部、ロードシーブ及び係止部材がそれぞれ配置されている。

本発明によれば、重量検出部がチェーンの固定部を含めた重量を検出するように構成されているので、荷役物の上下動の際の動滑車による荷重変動の影響を排除し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外観図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の重量検出部近傍の詳細図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置のＢＢ断面図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置のＢＢ断面図であって、第１～３の領域を示した図である。

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の一例である荷役助力装置全体の斜視外観図であって、図２は本発明の実施形態の一例である荷役助力装置の正面図である。

荷役助力装置１は、カバー１４によって覆われた本体装置２５と、この本体装置２５から鉛直下方向へ伸びたチェーン７の下方にある荷役物フック１８及び動滑車１５と、本体装置２５を遠隔操作する遠隔操作装置３０を含んで構成されている。

本体装置２５の天面部には吊下げフック１３が設けられて、本体装置２５を建物の梁などの固定された構造物に吊して使用することができる。

本体装置２５はカバー１４を備えていて、その内部には制御部９、ロードシーブ１０及び重量検出部３等が収納され、円筒形のモータ部２が突出して配置されている。

モータ部２は、荷役物フック１８を上下移動させるための駆動源であるモータと、モータの出力側に取り付けられた減速機を含んでいる。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モータ部軸２０（図４）に取り出されて伝達する。このモータ部２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上下移動を行う時に、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。

チェーン７は例えば金属であって、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、縦リンク及び横リンクとして交互に連接されたものである。

制御部９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、チェーン７を介して荷役物フック１８の上下移動の制御等を行う回路基板を含んで構成されている。制御部９に関連した電装部は、本体装置２５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１４内に配置されている。制御部９は本体装置２５全体の制御を行っている。制御部９は、さらにモータ部２を駆動する駆動回路も含んでいる。一方制御部９は送受信回路を有して遠隔操作装置３０とは無線で繋がっていて、所定の時間間隔にて信号の送受信を行う。

遠隔操作装置３０は、本体装置２５を遠隔にて操作するための装置であって、本実施形態では電波によって通信している。遠隔操作装置３０は、内蔵されている電池によって駆動される。遠隔操作装置３０は、操作の指令手段として例えばバランス釦３１、保持釦３２、上昇釦３３及び下降釦３４を有している。

図３は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１の重量検出部近傍の詳細図であって、図１において方向Ａから見て外装、カバー類を省略した図である。

接続金具１１は、十字型の板金の対向する突起部の根元を折り曲げて、上向きのコの字断面形状と下向きのコの字断面形状を互い違いに設けた金具である。 接続金具１１の一方の突起部はピン１２によって吊下げフック１３に接続され、他方の突起部は重量検出部３を挟み込むようにして重量検出部３に接続されている。

重量検出部３は両側面から突出した重量検出部軸３ａを有し、この重量検出部軸３ａに伝達される荷重により弾性変形する不図示の起歪部を有している。起歪部には歪みゲージが設けられており、荷重に応じて起歪部に生ずる歪みを電気信号に変換するホイートストンブリッジ回路を形成し、増幅回路により重量検出部３は重量信号を出力する。重量検出部３はこれに限らず、重量検出部３に加わる重量を検出して出力するものであれば良い。

重量検出部３から両側面から突出した重量検出部軸３ａは対をなす接続金具５ａに接続し、接続金具５ａは重量検出部軸３ａを中心として制限された角度範囲で回転する。接続金具５ａは両側を折り曲げた略コの字断面の板金である。そして接続金具５ｂが、対向する２つの接続金具５ａの間にボルトで締結され、重量検出部３の周囲を囲うように配置されている。接続金具５ｂは略Ｕの字型の板金であって、折り曲げた接続金具５ｃが固定部６に固結されている。

固定部６は、モータ部２を固定するもので、モータ部２のケーシングと連結された中空円筒型の金属部材であって円筒側面に鍔を有し、この鍔の部分で繋がっている。

ロードシーブ１０は、駆動源のモータ部２からの動力の伝達によって回転する回転部材を含んで構成される。本実施形態ではロードシーブ１０は略円柱の形状であって、モータ部２のモータ部軸２０（図４）と繋がっていて、チェーン７を巻回し、チェーン７の巻き上げ及び繰り出しを行う。ロードシーブ１０は円柱面にチェーン７の形状に合わせた小判形状のポケット溝を有する。チェーン７はこのポケット溝に嵌入されてロードシーブ１０におおよそ１８０度ほど巻回される。チェーン７が繰り出されて垂下される位置は、おおよそ重量検出部３の鉛直下付近である。

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値を出力する。したがってこの位置検出部４は、ロードシーブ１０の回転位置そしてチェーン７の繰り出し長さを検出することができる。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モータ部軸２０やロードシーブ１０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。

図４は、本発明の実施形態に係る荷役助力装置１の図２においてＢＢにて切断したＢＢ断面図である。図４を用いて、チェーン７が通る経路を説明する。

チェーン７の一端部であるチェーン端部７ａは係止部材２１、例えばピン状のものによって固定部６に係止されている。固定部６から鉛直下向きに垂下したチェーン７ｂは、カバー１４に設けられたガイド溝によってその位置を規制されて、動滑車１５に巻回される。

動滑車１５は、チェーンホイール１９と、チェーンホイール１９の回転を支持するチェーンホイール軸２４と、接続部材２２と、動滑車ケース２３とを含んでいる。 動滑車ケース２３は、チェーンホイール１９をチェーンホイール軸２４の軸方向の両側から挟み込み、対を成してボルトで締結されている。チェーンホイール１９は、ロードシーブ１０と同様にその円柱面にチェーン７の形状に合わせた小判形状のポケット溝を有している。

鉛直下向きに固定部６から垂下したチェーン７ｂは、チェーンホイール１９に反時計回りで略１８０度巻回されて、鉛直上向きに方向を変える。

動滑車１５の鉛直上方向に向かうチェーン７ｃはロードシーブ１０に反時計回りで約１８０度巻回される。すなわち係止部材２１と動滑車１５間のチェーン７ｂと、ロードシーブ１０と動滑車１５間のチェーン７ｃは平行となるように、固定部６とロードシーブ１０とが配置されている。また動滑車１５は、係止部材２１とロードシーブ１０の中間に位置している。

さらにチェーン７はロードシーブ１０の左斜め下側へ向かうように設けられた案内部材を経て、チェーン収納箱８に納められている。チェーン収納箱８内では、チェーン端部７ｄは自由端にて収納されている。したがってチェーンホイール１９及びロードシーブ１０いずれにおいてもチェーン７の巻き付け方向は同一方向である。 ゆえに、チェーン７ｃがロードシーブ１０に巻き付け開始される箇所は、重量検出部３の略鉛直下となる位置にロードシーブ１０は設けられ、チェーン端部７ａを係止する係止部材２１はチェーン７が動滑車１５に略１８０度の角度で巻き付く位置に設けられ、ロードシーブ１０及び動滑車１５へのチェーン７の巻付け方向は、同一方向である。

なおモータ部軸２０は減速機にて回転速度を減速してトルクを増大して出力する回転軸であり、ロードシーブ１０に接続され、ロードシーブ１０を連続的に正逆に回転させるものである。

また動滑車ケース２３内にある接続部材２２は、鍔のついた円柱形であって、接続金具１６にボルトで連結されている。接続金具１６は、略Ｕの字の断面形状の金具であって、対向する部分にピン１７が挿通されていて、ピン１７に荷役物フック１８が吊下げられている。

制御部９は、重量検出部３からロードシーブ１０と固定部６に加わる重量値を受信し、位置検出部４からモータ部２の回転角の位置値を受信し、これらを用いて荷役物フック１８に吊下げられた荷役物の重量をキャンセルする制御値を演算し、モータ部２へ指令して荷役物をバランス状態にしている。

遠隔操作装置３０に設けられている操作手段である各操作釦の役割について説明する。作業者がバランス釦３１を押すと、制御部９はこれを受けて本体装置２５をバランスモードへ移行を開始する。制御部９は、重量検出部３がロードシーブ１０と固定部６に加わる重量を検出して出力した重量値を基に演算を行って、ロードシーブ１０と固定部６に加わる重量をキャンセルしてバランス状態となるようにモータ部２を制御し、本体装置２５はバランスモードとなる。

一方で、作業者が保持釦３２を押すと、制御部９はこれを受けて演算を行って、ロードシーブ１０を現在位置にて保持すなわち荷役物フック１８及び荷役物の昇降位置を一定に保つようにモータ部２を制御し、本体装置２５は保持モードとなる。

作業者が上昇釦３３若しくは下降釦３４を押すと、制御部９はこれを受けてモータ部２を制御して、荷役物フック１８を上昇若しくは下降させる。上昇釦３３若しくは下降釦３４が押されている間、本体装置２５は上昇／下降モードであって、作業者は上昇釦３３若しくは下降釦３４を連続的に押すことで、モータ部２により荷役物フック１８及び荷役物を連続的に上下昇降させることができる。本体装置２５が保持モード及びバランスモードいずれにあっても、作業者が上昇釦３３若しくは下降釦３４を押すと、上昇／下降モードへ切り替わり、押した上昇釦３３若しくは下降釦３４から手を離すとその直前の動作モードに戻る。

以上本発明の実施形態によれば、重量検出部３が固定部６、モータ部２、位置検出部４、ロードシーブ１０、チェーン７、動滑車１５、接続金具１６、荷役物フック１８、吊下げられた荷役物及び荷役物に加わる外力を含めた重量を検出するように構成されているので、荷役物の上下動の際に動滑車１５によって発生する荷重変動の影響を排除した荷役助力装置を提供できる。

そして図５に示すように、モータ部２のモータ部軸２０の軸方向に垂直な任意の仮想平面をBB断面と定義することができる。重量検出部３をこの仮想平面に投影して鉛直方向へ延伸した第１の領域２６が、ロードシーブ１０から動滑車１５側へ垂下するチェーン７ｃをこの仮想平面に投影して鉛直方向に延伸した第２の領域２７と、係止部材２１から垂下するチェーン７ｂをこの仮想平面に投影して鉛直方向に延伸した第３の領域２８と、第２の領域２７と第３の領域２８との間の領域と、の少なくとも１つ以上の範囲に位置するように、重量検出部３、ロードシーブ１０及び係止部材２１がそれぞれ配置されている。したがって荷役物を吊した際や作業者が荷役物に鉛直下向きの外力を加えた際の本体装置２５の傾きを抑制して重量を正確に検出することができる。

さらにロードシーブ１０から垂下するチェーン７ｃが重量検出部３の略鉛直下となる位置に配置され、係止部材２１は、チェーン７が動滑車１５に略１８０度の角度で巻き付く位置に配置され、ロードシーブ１０及び動滑車１５へのチェーン７の巻付け方向は、同一方向であることから、上述の効果に加えて本体装置２５の大きさをコンパクトにすることができる。

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、荷役物の移動を助力して行う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 ：重量検出部
４ ：位置検出部
５ａ、５ｂ、５ｃ ：接続金具
６ ：固定部
７、７ｂ、７ｃ ：チェーン
７ａ、７ｄ ：チェーン端部
８ ：チェーン収納箱
９ ：制御部
１０ ：ロードシーブ
１１ ：接続金具
１２ ：ピン
１３ ：吊下げフック
１４ ：カバー
１５ ：動滑車
１６ ：接続金具
１７ ：ピン
１８ ：荷役物フック
１９ ：チェーンホイール
２０ ：モータ部軸
２１ ：係止部材（ピン）
２２ ：接続部材
２３ ：動滑車ケース
２４ ：チェーンホイール軸
２５ ：本体装置
２６ ：第１の領域
２７ ：第２の領域
２８ ：第３の領域
３０ ：遠隔操作装置
３１ ：バランス釦
３２ ：保持釦
３３ ：上昇釦
３４ ：下降釦

Claims (2)

1. 半円弧部とこれに繋がる直線部からなる縦リンク及び横リンクが交互に連接されるチェーンと、
   前記チェーンを巻回して回転するロードシーブと、
   前記ロードシーブを駆動するモータ部と、
   前記モータ部を固定する固定部に設けられて前記チェーンの一端部を係止する係止部材と、
   前記ロードシーブと前記係止部材との間で前記チェーンを巻回すると共に荷役物を吊下げる部材に接続した動滑車と、
   構造物に接続されて起歪部を備えて前記固定部及び前記ロードシーブに加わる重量を前記起歪部にて検出して重量信号を出力する重量検出部と、
   前記重量検出部からの前記重量信号を基に前記モータ部を制御して、吊下げた前記荷役物をバランス状態にさせる制御部と、を有し、
   前記ロードシーブは、前記ロードシーブから垂下する前記チェーンが前記重量検出部の略鉛直下となる位置に配置され、
   前記係止部材は、前記チェーンが前記動滑車に略１８０度の角度で巻き付く位置に配置され、
   前記ロードシーブ及び前記動滑車への前記チェーンの巻付け方向は、同一方向であることを特徴とする荷役助力装置。
2. 前記重量検出部を前記モータ部の軸方向に垂直な任意の仮想平面に投影して鉛直方向へ延伸した第１の領域が、前記ロードシーブから前記動滑車へ垂下する前記チェーンを前記仮想平面に投影して鉛直方向に延伸した第２の領域と、前記係止部材から垂下する前記チェーンを前記仮想平面に投影して鉛直方向に延伸した第３の領域と、前記第２の領域と前記第３の領域との間の領域と、の少なくとも１つ以上の範囲にあるように、前記重量検出部、前記ロードシーブ及び前記係止部材がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の荷役助力装置。
   

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