JP7339718B2 - 巻上機および巻上機の駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、巻上機および巻上機の駆動制御方法に関する。

巻上機は、一般的には、フックに荷を掛けて、操作スイッチ等を操作することで、荷の昇降を行っている。これに対し、巻上機の中には、操作スイッチではなく、荷に手を当てつつ、荷に対して少しの力を作用させることにより、あたかも自分の手で重い荷を軽く持ち上げたり降ろしたりする感覚で、重い荷を昇降させる操作を行えるものがある。このような巻上機としては、たとえば特許文献１に示すものがある。

特許文献１には、制御部が重量検出部に係止部材と荷役物の重量の和が加わっていることを検出して荷役物をバランスするようにモータ部を制御しているとき、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の長さ以下に制限している。それにより、急な外力が加わっても、荷役物が床面に衝突することを防止している。

特開２０１９－０５２００７号公報

ところで、特許文献１に示す構成では、第１の長さＬ１を超えるような低い位置に、荷役物が位置すると、第１の長さＬ１に収まるように、荷役物が上昇させられる。しかしながら、特許文献１では、バランスするようにモータ部を制御する制御部において、具体的にどのようにして荷役物の下限位置制限を行うのかが、一切開示されていない。

本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、バランサモードにおいて、釣り合い状態の維持、操作力に応じたアシストを行うことを可能とすると共に、バランサ上限位置およびバランサ下限位置で、駆動モータのトルク制御を中断することなく巻き上げ下げの向きを規制することが可能な巻上機および巻上機の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、巻上機本体からロードチェーンまたはロープの巻き上げおよび巻き下げを行うことで、荷の昇降を行う巻上機であって、巻上機本体に配置され、ロードチェーンまたはロープが掛け回されていると共に、回転に応じてロードチェーンまたはロープの巻き上げおよび巻き下げを行う巻き上げ手段と、巻き上げ手段を回転させる駆動力を生じさせる駆動モータと、駆動モータの駆動を制御するモータ制御手段と、荷を吊り下げるロードチェーンまたはロープにより巻き上げ手段に掛かる負荷トルク及び操作者が荷を巻き上げ・巻き下げ方向に操作する操作力を検知する負荷検知手段と、を備え、モータ制御手段は、負荷トルクに基づいてトルク制御を行うバランサモードで駆動モータの駆動を制御可能であると共に、当該バランサモードにおいて、操作力をアシストするアシストトルクを加えた第１トルク指令値に基づいて駆動モータの駆動を制御する第１バランサモードと、操作力をアシストしない第２トルク指令値に基づいて駆動モータの駆動を制御する第２バランサモードと、を有し、操作力の向きが巻き上げ・巻き下げ方向のいずれの向きでも、第１バランサモードで制御する第１位置範囲と、操作力の向きが巻き上げ・巻き下げ方向の向きに応じて、第１バランサモードとするか第２バランサモードとするかを選択的に制御する第２位置範囲と、に昇降位置範囲を設定する、ことを特徴とする巻上機が提供される。

また、上述の発明において、第１位置範囲は、バランサモードにおけるバランサ上限位置とバランサ下限位置との間のバランス位置範囲とし、第２位置範囲は、バランサ上限位置以上の位置範囲及び、またはバランサ下限位置以下の位置範囲としている、ことが好ましい。

また、上述の発明において、第１バランサモードの第１トルク指令値は、巻き上げ手段で巻き上げる巻き上げ対象負荷に基づき巻き上げ手段に掛かる負荷トルクを設定登録し、該設定登録した負荷トルクに操作力をアシストするアシストトルクを加えたトルク指令値とし、第２バランサモードの第２トルク指令値は、設定登録した負荷トルクから操作力をキャンセルするキャンセルトルクを加えたトルク指令値とする、ことが好ましい。

また、上述の発明において、モータ制御手段は、バランサ上限位置およびバランサ下限位置を、任意の高さ位置に設定可能としている、ことが好ましい。

また、上述の発明において、動作モード切替スイッチと、操作手段とを有すると共に、当該操作手段の操作に応じて駆動モータを駆動させる操作装置を備え、モータ制御手段は、動作モード切替スイッチのスイッチ操作に応じて、バランサモードと、スイッチ動作モードとを切り替え可能としていると共に、スイッチ動作モードでは、モータ制御手段は、操作手段の操作に基づいて駆動モータの駆動を制御する、ことが好ましい。

また、上述の発明において、駆動モータは、エンコーダを備えるサーボモータであり、モータ制御手段は、制御に関する指令値を出力する制御部と、指令値に基づいて制御された電力を駆動モータに供給するサーボドライバを備え、スイッチ手段は、スライド可能なスライド範囲内でスライドするスライド手段を備えると共に、モータ制御手段は、スライド手段のスライド量に応じて、駆動モータの速度を制御する速度制御を行う、ことが好ましい。

また、本発明の第２の観点によると、巻上機本体からロードチェーンまたはロープの巻き上げおよび巻き下げを行うことで、荷の昇降を行う巻上機の駆動制御方法であって、巻上機は、巻上機本体に配置され、ロードチェーンまたはロープが掛け回されていると共に、回転に応じてロードチェーンまたはロープの巻き上げおよび巻き下げを行う巻き上げ手段と、巻き上げ手段を回転させる駆動力を生じさせる駆動モータと、駆動モータの駆動を制御するモータ制御手段と、荷を吊り下げるロードチェーンまたはロープにより巻き上げ手段に掛かる負荷トルク及び操作者が荷を巻き上げ・巻き下げ方向に操作する操作力を検知する負荷検知手段と、スイッチ手段を有し、当該スイッチ手段のスイッチ操作に応じて駆動モータを駆動する操作装置と、を備え、負荷検知手段で負荷トルクを検知する負荷トルク検知ステップと、負荷トルク検知ステップで検知された負荷トルクに基づいて、予め設定された昇降位置範囲においてモータ制御手段で駆動モータの駆動を制御するトルク制御ステップと、を備え、トルク制御ステップでは、負荷トルクに基づいてトルク制御を行うバランサモードで駆動モータの駆動を制御可能であると共に、バランサモードは、操作力をアシストするアシストトルクを加えた第１トルク指令値に基づいて駆動モータの駆動を制御する第１バランサモードと、操作力をアシストしない第２トルク指令値に基づいて駆動モータの駆動を制御する第２バランサモードと、を有し、昇降位置範囲は、操作力の向きが巻き上げ・巻き下げ方向のいずれの向きでも、第１バランサモードで制御する第１位置範囲と、操作力の向きが巻き上げ・巻き下げ方向の向きに応じて、第１バランサモードとするか第２バランサモードとするかを選択的に制御する第２位置範囲と、を有している、ことを特徴とする巻上機の駆動制御方法が提供される。

本発明によると、バランサモードにおいて、釣り合い状態の維持、操作力に応じたアシストを行うことを可能とすると共に、バランサ上限位置および／またはバランサ下限位置では、駆動モータのトルク制御を中断すること無く巻き上げ・巻き下げの向きを規制することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る巻上機の全体構成を示す斜視図である。 図１に示す巻上機の制御的な構成を示す図である。 図１に示す巻上機のシリンダ操作装置の構成を示す図である。 図１に示す巻上機の制御フローの一部を示す図であり、ステップＳ０１からステップＳ１０までを示す図である。 図１に示す巻上機の制御フローの一部を示す図であり、ステップＳ１１からステップＳ１５までを示す図である。 図１に示す巻上機の制御フローの一部を示す図であり、ステップＳ１６からステップＳ２３までを示す図である。 図１に示す巻上機の制御フローの一部を示す図であり、ステップＳ３０からステップＳ４０までを示す図である。 図１に示す巻上機において、上限長さおよび下限長さを示す図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る巻上機１０および巻上機１０の駆動制御方法について、図面に基づいて説明する。

＜１．巻上機１０の構成について＞
図１は、巻上機１０の全体構成を示す斜視図である。図２は、巻上機１０の制御的な構成を示す図である。図１に示すように、巻上機１０は、巻上機本体部２０と、上フック３０と、シリンダ操作装置１５０と、巻き上げ済みのロードチェーンＣ１を保持するチェーンバケット１７０とを主要な構成要素としている。

巻上機本体部２０は、上フック３０を介して、天井等の所定の部位に吊り下げることが可能となっている。この巻上機本体部２０は、ハウジング２１の内部に、各種の構成が収納されている。具体的には、ハウジング２１の内部には、駆動モータ４０と、減速機構５０と、ブレーキ機構６０と、ロードチェーンＣ１を巻き上げるロードシーブ７０と、上限リミットスイッチ８０と、下限リミットスイッチ８１と、負荷センサ９０と、制御部１００と、ドライバ１１０とが設けられている。なお、ロードチェーンＣ１とロードシーブ７０に代えて、図示しないロープと巻き取りドラムからなる巻上機本体とすることができる。この場合、巻き取り済みのロープは巻き取りドラムで保持するのでチェーンバケット１７０は不要となる。なお、ロードシーブ７０および巻き取りドラムは、巻き上げ手段に対応する。

駆動モータ４０は、ロードシーブ７０を駆動する駆動力を与えるモータである。本実施の形態では、駆動モータ４０は、位置（図示しないロータの回転位置）を検出するための検出器（エンコーダ４１）を備えるサーボモータであり、その中でも交流サーボモータであることが好ましい。なお、交流サーボモータとしては、同期モータが好ましいが、誘導形モータであっても良い。

また、減速機構５０は、駆動モータ４０の回転を減速して、ロードシーブ７０側に伝達する部分である。また、ブレーキ機構６０は、駆動モータ４０の作動時には、電磁力によりブレーキ力を解放可能な部分であるものの、駆動モータ４０が作動していない状態でも、荷Ｐを保持するように、ブレーキ力を生じさせる部分である。

ロードシーブ７０は、ロードチェーンＣ１を巻き上げおよび巻き下げする部分であり、その外周に沿って、ロードチェーンＣ１の金属環が入り込むチェーンポケットが複数設けられている。

上限リミットスイッチ８０は、ロードチェーンＣ１の巻き上げにおける限界位置（機械的・構造的に設定された上限位置）を検出するためのスイッチである。また、下限リミットスイッチ８１は、ロードチェーンＣ１の巻き下げにおける限界位置（機械的・構造的に設定された下限位置）を検出するためのスイッチである。

負荷センサ９０は、上フック３０に掛かる荷重負荷を測定する負荷センサである。すなわち、負荷センサ９０は、巻上機本体部２０の荷重負荷と、ロードチェーンＣ１の荷重負荷（床等に着地していない部分）と、荷Ｐの荷重負荷との合計荷重負荷を測定・検知するセンサである。この負荷センサ９０を用いて測定・検知された合計荷重負荷から、本体自重等を差し引くことで、ロードチェーンＣ１を介してロードシーブ７０に掛かる荷重負荷を検知（算出）することができる。負荷センサ９０は、たとえば上フック３０を巻上機本体部２０に取り付けるための取付軸に取り付けられている。

なお、負荷センサ９０としては、歪みゲージを備えるロードセルを用いることができる。負荷センサ９０の配置位置は、上記の他に、上フック３０とクレーントロリの間、下フック１６０と荷Ｐの間、ロードチェーンＣ１の端末と下フック１６０の間など、荷Ｐを吊り下げるロードチェーンＣ１によりロードシーブ７０に掛かる負荷を検知・測定できる位置であればいずれでも良い。また負荷センサ９０は、ロードセルの他、クレーンスケールなどを流用することが可能であるが、バランサ制御に利用可能な精度と応答性を有するものである必要がある。負荷センサ９０と負荷センサ９０からの信号からロードシーブ７０に掛かる負荷トルクを演算する制御部１００の一部の機能が、負荷検知手段に対応する。

制御部１００は、ドライバ１１０に対し、制御モード（速度制御モード、トルク制御モード）、位置、速度、トルク等の指令値を与える部分である。この制御部１００とドライバ１１０とは、モータ制御手段に対応する。制御部１００としては、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ１０１（ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、内部ストレージ、外部記憶装置等）、入出力インターフェース等を備えるコンピュータが挙げられる。メモリ１０１には、後述するようなスイッチ動作モードと、バランサモードとで動作させるための制御プログラムが記憶されている。

また、ドライバ１１０は、駆動モータ４０の電流値とエンコーダ４１の出力及び制御部１００から与えられるモータ駆動制御のための指令値などに基づいて、外部から供給される電源を適切な電力にコントロールし、その電力を駆動モータ４０に与えて当該駆動モータ４０を回転させる部分である。なお、本実施の形態では、駆動モータ４０がサーボモータであるので、ドライバ１１０は、サーボドライバであり、少なくとも速度制御モードとトルク制御モードを有し、制御部１００の指令に基づき、速度制御またはトルク制御を選択的に実行するようになっている。

また、シリンダ操作装置１５０は、作業者が手で握った状態で操作を行うための操作装置であり、ロードチェーンＣ１の下端側に連結されている。また、シリンダ操作装置１５０には、荷Ｐを掛けるための下フック１６０が連結されている。図３は、シリンダ操作装置１５０の構成を示す図である。図３に示すように、シリンダ操作装置１５０は、動作モード切替スイッチ１５１と、可動グリップ１５２と、変位センサ１５３とを備えている。なお、操作装置としては、下フック１６０に連結された操作装置に限定されず、巻上機の本体部等からケーブルで吊り下げられた操作装置（ペンダントスイッチ）であっても良く、無線式リモコン装置であっても良い。

動作モード切替スイッチ１５１（スイッチ手段に対応）は、駆動モータ４０の動作モードを切り替えるためのスイッチであり、その動作モード切替スイッチ１５１のスイッチ信号が制御部１００に出力される。本実施の形態では、動作モードには、スイッチ動作モードと、バランサモードの少なくとも２つが存在している。そして、動作モード切替スイッチ１５１を押すことで、制御部１００は、駆動モータ４０の動作モードを、スイッチ動作モードと、バランサモード、またはその他のモードに切り替えることが可能となっている。制御部１００は、ドライバ１１０（サーボドライバ）に対し、スイッチ動作モードでは速度制御、バランサモードではトルク制御で駆動モータ４０を制御するように速度制御指令またはトルク制御指令を出力する。

また、可動グリップ１５２は、スイッチ動作モードで動作する際に操作する部分である。この可動グリップ１５２は、上下方向にスライド可能に設けられていて、中立位置にバネ等の付勢手段により保持されており、中立位置から上側および下側に可動グリップ１５２を付勢手段に抗してスライドさせることができる。変位センサ１５３は、そのスライド量に応じた検出信号を、制御部１００に出力する。それにより、制御部１００は、上記の検出信号に基づいて、駆動モータ４０の速度を制御する。なお、シリンダ操作装置１５０は操作装置に対応すると共に、可動グリップ１５２は操作手段およびスライド手段に対応する。

また、チェーンバケット１７０は、ロードシーブ７０を挟んで下フック１６０とは反対側に存在する無負荷側（巻き取り済み）のロードチェーンＣ１を蓄え保持する部分である。

＜２．駆動モータ４０の制御フローについて＞
次に、上述した構成の巻上機１０における、本実施の形態に係る駆動モータ４０の制御フロー（駆動制御）について、図４から図７に基づいて説明する。なお、以下の各ステップは、制御部１００が実行または判断する部分である。

制御部１００は、上限リミットスイッチ８０が作動されているか否かを判断する（ステップＳ０１）。ここで、上限リミットスイッチ８０が作動されている場合、シリンダ操作装置１５０、下フック１６０および荷Ｐは、上限位置まで巻き上げられている状態となる。

したがって、上記のステップＳ０１の判断で、上限リミットスイッチ８０が作動されていないと判断される場合（Ｎｏの場合）、巻き上げが可能であるとして、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動を「可」に設定（所定のメモリ１０１に書き込み）する（ステップＳ０２）。一方、ステップＳ０１の判断で、上限リミットスイッチ８０が作動されていると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、これ以上の巻き上げが不可であるとして、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動を「不可」に設定（所定のメモリ１０１に書き込み）する（ステップＳ０３）。

ステップＳ０２，Ｓ０３の処理の後に、制御部１００は、下限リミットスイッチ８１が作動されているか否かを判断する（ステップＳ０４）。ここで、下限リミットスイッチ８１が作動されている場合、シリンダ操作装置１５０、下フック１６０および荷Ｐは、下限位置まで巻き下げられている状態となる。そこで、このステップＳ０４の判断で、下限リミットスイッチ８１が作動されていないと判断される場合（Ｎｏの場合）、巻き下げが可能であるとして、駆動モータ４０の巻き下げ方向の駆動を「可」に設定（所定のメモリ１０１に書き込み）する（ステップＳ０５）。一方、ステップＳ０４の判断で、下限リミットスイッチ８１が作動されていると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、これ以上の巻き下げが不可であるとして、駆動モータ４０の巻き下げ方向への駆動を「不可」に設定（所定のメモリ１０１に書き込み）する（ステップＳ０６）。

上記のステップＳ０５、Ｓ０６の後に、制御部１００は、負荷センサ９０で測定された荷重負荷を読み込む（ステップＳ０７）。このステップＳ０７では、読み込んだ荷重負荷の値を、適宜フィルタ処理などをして所定のメモリ１０１に書き込むようにしている。フィルタ処理は、制御部１００で行わず、負荷センサ９０に備えられたアンプ等で行うようにしても良く、または、両者で行うようにしても良い。なお、このステップＳ０７は、負荷トルク検知ステップに対応する。次に、制御部１００は、ドライバ１１０（サーボドライバ）から出力される位置情報を読み込む（ステップＳ０８）。なお、この位置情報は、ドライバ１１０（サーボドライバ）が駆動モータ４０を、速度制御モードまたはトルク制御モードで制御するために駆動モータ４０の回転を検知するエンコーダ４１からの情報を基に、ドライバ１１０が出力するロードチェーンＣ１の繰り出し量を示す位置情報である。エンコーダ４１の出力を直接制御部１００に入力し、ロードチェーンＣ１の繰り出し量を演算するようにしても良い。

繰り出し量は昇降位置に対応し、繰り出し量が多くなる方向は巻き下げ方向で、繰り出し量が少なくなる方向が巻き上げ方向となり、繰り出し量が多いと昇降位置は下方となり、繰り出し量が少ないと昇降位置は上方となる。

次に、制御部１００は、ステップＳ０７で読み込まれた荷重負荷が、予め設定されている過負荷であるか否かを判断する（ステップＳ０９）。この判断で、上記の読み込まれた荷重負荷が、過負荷ではない（定格負荷の範囲）と判断される場合（Ｎｏの場合）、後述するステップＳ１１に移行する。一方、ステップＳ０９の判断で、上記の読み込まれた荷重負荷が、過負荷であると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、過負荷の状態であるとして、過負荷（異常）処理を実行する（ステップＳ１０）。なお、過負荷（異常）処理とは、駆動モータ４０の駆動を禁止する処理であり、動作中においては緊急停止させる処理である。また、同時に過負荷であることをブザー、表示またはその他の手段により警告・報知する。ステップＳ１０の処理の後に、後述するステップＳ２３の判断へと移行する。

ステップＳ０９で、上記の読み込まれた荷重負荷が、過負荷ではない（定格荷重の範囲）と判断される場合（Ｎｏの場合）、動作モード切替スイッチ１５１の確認処理を行う（ステップＳ１１）。このステップＳ１１では、動作モード切替スイッチ１５１からの信号により、動作モードメモリ（メモリ１０１）を「バランサモード」「スイッチ動作モード」にフリップフロップ方式で書き換える。この確認処理を行う状態となった後に、制御部１００は、バランサモードであるか否かを、動作モードメモリ（メモリ１０１）を読み込み判断する（ステップＳ１２）。かかる判断において、バランサモードであると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、次のステップＳ１３に進行する。一方、ステップＳ１２の判断で、バランサモードでなくスイッチ動作モードであると判断される場合（Ｎｏの場合）、後述するステップＳ３０へと移行する。

ステップＳ１２で、バランサモードであると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、ステップＳ０２，０３における設定情報（メモリ１０１）を参照して、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が「可」であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。この判断において、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が行えないと判断される場合（Ｎｏの場合）、駆動モータ４０の巻き上げおよび巻き下げを伴うバランサモード（トルク制御）は実行できないので、バランサモードを停止させる停止処理を行う（ステップＳ１４）。なお、この停止処理の後に、後述するステップＳ２３へと進行する（図７参照）。

一方、ステップＳ１３の判断において、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が行えると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、ステップＳ０５，０６における設定情報（メモリ１０１）を参照して、駆動モータ４０の巻き下げ方向への駆動が「可」であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。この判断において、駆動モータ４０の巻き下げ方向への駆動が行えないと判断される場合（Ｎｏの場合）、駆動モータ４０の巻き上げおよび巻き下げを伴うバランサモード（トルク制御）は実行できないので、ステップＳ１４の停止処理を行う。この停止処理には、動作モードメモリを「バランサモード」から「スイッチ動作モード」に切り換える処理が含まれる。

ステップＳ１５で巻き下げ方向への駆動が「可」であると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、制御部１００はドライバ１１０（サーボドライバ）にトルク制御モードの指令を出力すると共に、バランサモードで駆動制御を実行（継続）する（ステップＳ１６）。このバランサモードの実行に当たっては、下記のようなモータトルクＴｍ０、作業者による操作力Ｗｓおよび増減モータトルクＴｈの各値を演算する。この演算は、下記のような式に基づいてなされる。なお、下記における単位は、適宜、変換可能である。なお、ステップＳ１６～ステップＳ２２は、トルク制御ステップに対応するが、これら以外の駆動モータ４０の駆動制御に関するステップがトルク制御ステップに含まれても良い。また、ステップＳ１６は、設定ステップにも対応する。

まず、巻取済みのロードチェーンＣ１の重量をｗｃｍ（ｋｇ）、ロードチェーンＣ１の単位重量をｗｃ０（ｋｇ）、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さをＬ（ｍ）、ロードチェーンＣ１の全長をＬ０（ｍ）とする。すると、ｗｃｍは、以下のようにして算出される。
ｗｃｍ＝ｗｃ０×（Ｌ０－Ｌ） …（式１）

また、巻上機本体部２０の重量をｗｈ（ｋｇ）とする。なお、このｗｈには、ロードチェーンＣ１の重量は含まれていない。また、負荷センサ９０（ロードセル）で測定された荷重負荷をＷｌ（Ｎ）、重力加速度をｇとする。すると、式１を用いて、巻き上げ対象荷重ｗは、次のように算出される。
ｗ＝Ｗｌ／ｇ－（ｗｈ＋ｗｃｍ） …（式２）

バランサモード開始時にメモリ１０１に記憶させる負荷センサ９０の荷重負荷の値（セット値）をＷｌ０（Ｎ）とすると、巻き上げ対象セット荷重ｗ０は、次のように算出される。設定ステップのうち、荷重負荷の値（セット値）Ｗｌ０をバランサモード開始時にメモリに書き込むステップが、セット荷重設定ステップであり、前述のステップＳ１１において動作モード切替スイッチ１５１からの信号を確認した時に、すなわちステップ１６でバランサモードに切り換える前に、荷重負荷の値（セット値）ＷＬ０をメモリに書き込むようにしても良く、セット荷重設定ステップも設定ステップとしても良い。
ｗ０＝Ｗｌ０／ｇ－（ｗｈ＋ｗｃｍ） …（式３）

ここで、巻き上げ対象セット荷重のｗ０は、（式１）より、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さＬに応じて変動してしまう。そこで、巻き上げ対象セット荷重のｗ０が、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さＬによって変動しないように、（Ａ）荷重が変動する部分である「ロードチェーンＣ１のうち繰り出し長さＬに対応する部分」と（Ｂ）残りの部分の２つに分けてメモリ１０１に記憶するようにしても良い。なお、（Ａ）「ロードチェーンＣ１のうち繰り出し長さＬに対応する部分」の重量が、巻き上げ対象荷重のｗ０と比較して無視できる程度に小さい場合には、この（Ａ）の重量を無視するようにしても良い。

ここで、作業者が荷Ｐ、シリンダ操作装置１５０または下フック１６０に対し、持ち上げたり、押し下げたりする力を操作力Ｗｓ（Ｎ）とする。この操作力のＷｓは、次のようにして算出される。
Ｗｓ＝Ｗｌ０－Ｗｌ …（式４）
なお、（式４）では、操作者が荷Ｐなどを持ち上げようとすることで、負荷センサ９０で測定された荷重負荷Ｗｌはセット値ＷＬ０より小さく（軽く）なるので、操作力Ｗｓはプラスとなる。一方、操作者が荷Ｐなどを押し下げようとすることで、負荷センサ９０で測定された荷重負荷ＷｌはＷＬ０より大きく（重く）なるので、操作力Ｗｓはマイナスとなる。

ここで、バランサモードでは、巻き上げ対象セット荷重ｗ０（ｋｇ）と釣り合う（バランスする）駆動モータ４０のモータトルクＴｍ０（Ｎｍ）は、減速機構５０の減速比をｉ、ロードシーブ７０の作用半径をｒ（ｍ）とすると、以下の式により算出される。なお、モータトルクＴｍ０は、バランストルクに対応する。
Ｔｍ０＝（１／ｉ）×ｒ×ｇ×ｗ０…（式５）

また、操作力Ｗｓから駆動モータ４０の増減モータトルクＴｈ（Ｎｍ）を求める式は、以下のようになる。
Ｔｈ＝（１／ｉ）×ｒ×Ｗｓ…（式６）

以上のように、バランスモードを開始した時点で設定登録した巻き上げ対象セット荷重ｗ０とバランスするモータトルクＴｍ０、操作力Ｗｓおよび増減モータトルクＴｈを求めた後に、ロードチェーンＣ１のロードシーブ７０から繰り出された長さＬが、バランサ上限長さＵＬ以下（昇降位置基準では、バランサ上限位置以上）であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。ここで、ロードチェーンＣ１のロードシーブ７０から繰り出された長さＬおよびバランサ上限長さＵＬとは、図８に示すように、上限リミットスイッチ８０が作動する上限位置ＭＴ１と、シリンダ操作装置１５０の上端までの長さ（距離）をＬ、同じく上限位置ＭＴ１と、バランサモードの上限位置であるバランサ上限位置ＭＴ２との間の長さ（距離）がＵＬである。なお、バランサ上限位置ＭＴ２は、シリンダ操作装置１５０（下フック１６０および荷Ｐ）の上昇における、ソフト的な上限位置である。かかるバランサ上限位置ＭＴ２は、ユーザの設定によって定められても良く、所定の演算式によって算出されても良い。ユーザ設定によって都度定める場合は、後述するスイッチ動作モードで設定可能としている。

上記のステップＳ１７の判断において、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さＬが、バランサ上限長さＵＬ以下であると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、次に（式４）により求められた作業者の操作力Ｗｓが０よりも大きい（プラスである）か否かを判断する（ステップＳ１８）。

すなわち、上記の（式４）で述べたように、操作力Ｗｓがプラスの場合、荷Ｐに対し、作業者が荷Ｐを持ち上げる向き（巻き上げ方向）に力を加えていることになる。そのため、ステップＳ１８で、作業者の操作力Ｗｓが０よりも大きい（プラスである）と判断される場合には、制御部１００は、次の式（７）で示すトルク指令Ｔｍを作成する（ステップＳ１９）。
Ｔｍ＝Ｔｍ０－Ｋｌ×Ｔｈ…（式７）

このように、荷Ｐの昇降位置範囲を、バランサ上限位置ＭＴ２以上の位置範囲を設定し、この設定した位置範囲においては操作力Ｗｓの向きに応じて、規制制御するか否かを判断し、規制が必要な場合には、式（７）により算出したトルク指令Ｔｍを制御部１００からドライバ１１０（サーボドライバ）に出力し駆動モータ４０をトルク制御するようにしている。

そして、制御部１００は、作成されたトルク指令Ｔｍをドライバ１１０に向けて出力し、ドライバ１１０は、かかるトルク指令Ｔｍに基づく電力にて駆動モータ４０を駆動させる。なお、（式７）で算出されるトルク指令Ｔｍは第２トルク指令値に対応し、（式７）における「－Ｋｌ×Ｔｈ」の値は、キャンセルトルクに対応する。ここで、上記の（式４）においても述べたように、「－Ｋｌ×Ｔｈ」の値は、作業者が荷Ｐを持ち上げる向きの力を加えたときにマイナスの値となり、作業者が荷Ｐを押し下げる向きの力を加えたときにプラスの値となり、巻き上げ対象セット荷重ｗ０とバランスするモータトルクＴｍ０にキャンセルトルク「－Ｋｌ×Ｔｈ」を加えることにより、荷Ｐの昇降を規制することができる。

上記の式では、Ｋｌは増幅率を表すゲインであるが、ゲインＫｌの値が機械効率（η）未満となる場合には、作業者の操作力Ｗｓに対し、駆動モータ４０が生じさせるトルク指令Ｔｍのうち「－Ｋｌ×Ｔｈ」の部分のトルク指令に対応したモータトルクの値が小さくなり操作力Ｗｓに負けてしまい、位置規制として不十分となる虞がある。そのため、ゲインＫｌの値は機械効率（η）以上の例えば「１」とすることが好ましく確実である。

なお、（式７）においては、バランス状態にある、駆動モータ４０のモータトルクＴｍ０から、作業者の操作力Ｗｓに対応した増減モータトルクＴｈを減算している。そのため、作業者が操作力Ｗｓで荷Ｐを持ち上げようとしても、駆動モータ４０には、その操作力Ｗｓをキャンセルした状態のトルク指令Ｔｍで駆動される。したがって、荷Ｐは、作業者が持ち上げようとしているにも拘わらず、持ち上げ方向には移動しない状態となる。

なお、巻上機１０の仕様によっては、「－Ｋｌ×Ｔｈ」の値を、上限側および下限側で、作業者がバランサ上限位置ＭＴ２またはバランサ下限位置ＭＢ２に到達したことを認識できる程度、すなわち、操作感が重くなる程度或いはそれ以上のそれぞれ固定値としても良い。

なお、ステップＳ１９の後に、制御部１００は、後述するステップＳ２３の判断を行う。

また、ステップＳ１７の判断において、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さＬが、上限長さＵＬよりも大きい（昇降位置基準では、バランサ上限より下）と判断される場合（Ｎｏの場合）、次に、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さＬが、バランサ下限長さＬＬ以上（昇降位置基準では、バランサ下限以下）であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。ここで、バランサ下限長さＬＬとは、図８に示すように、上限リミットスイッチ８０が作動する上限位置ＭＴ１と、バランサモードの下限位置であるバランサ下限位置ＭＢ２との間の長さ（距離）である。なお、バランサ上限位置ＭＴ２とバランサ下限位置ＭＢ２の間の範囲は、第１位置範囲およびバランサ中間位置範囲に対応する。また、上限位置ＭＴ１とバランサ上限位置ＭＴ２の間、および下限位置ＭＢ１とバランサ下限位置ＭＢ２の間は、第２位置範囲に対応する。

上記のバランサ下限位置ＭＢ２は、バランサ上限位置ＭＴ２と同様に、シリンダ操作装置１５０（下フック１６０および荷Ｐ）の巻き下げ（ロードチェーンＣ１の繰り出し）における、ソフト的な下限位置である。かかるバランサ下限位置ＭＢ２は、下限リミットスイッチ８１が作動する下限位置ＭＢ１よりも上方に位置している。このバランサ下限位置ＭＢ２は、ユーザの設定によって定められても良く、所定の演算式によって算出されても良い。また、上限リミットスイッチ８０または下限リミットスイッチ８１のいずれか一方の信号を、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さ（昇降位置）の基準位置のリセット信号とするようにすることが好ましいが、巻上機１０の仕様によっては、上限リミットスイッチ８０および下限リミットスイッチ８１のいずれも必須の構成要素ではなく、バランサ上限位置ＭＴ２またはバランサ下限位置ＭＢ２のいずれか一方のみを設定するようにしても良い。

上記のステップＳ２０の判断において、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さＬが、バランサ下限長さＬＬ以上（昇降位置基準では、バランサ下限位置以下）であると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、次に作業者の操作力Ｗｓが０よりも小さい（マイナスである）か否かを判断する（ステップＳ２１）。

すなわち、上記の（式４）で述べたように、操作力Ｗｓがマイナスの場合、荷Ｐに対し、作業者が荷を押し下げる向きに力を加えていることになる。そのため、ステップＳ２１で、作業者の操作力Ｗｓが０よりも小さい（マイナスである）と判断される場合には、制御部１００は、上述したステップＳ１９に進行する。すなわち、（式７）で示すトルク指令Ｔｍを作成する。

そして、制御部１００は、作成されたトルク指令Ｔｍをドライバ１１０に向けて出力し、ドライバ１１０は、かかるトルク指令Ｔｍに基づく電力にて駆動モータ４０を駆動させる。

なお、荷を押し下げる場合には、Ｔｈの符号は、荷を持ち上げる場合とは反対となる。そのため、（式７）において、バランス状態にある、駆動モータ４０のモータトルクＴｍ０に、作業者の操作力Ｗｓに対応した「－Ｋｌ×Ｔｈ」を加算したとき、その荷を押し下げる操作力Ｗｓをキャンセルした状態のトルク指令Ｔｍにて、駆動モータ４０が駆動される。したがって、荷Ｐは、作業者が押し下げようと（荷を巻き下げようと）しているにも拘わらず、押し下げ方向には移動しない状態となる。

このように、荷Ｐの昇降位置範囲を、バランサ上限位置ＭＴ２以上またはバランサ下限位置ＭＢ２以下の位置範囲をそれぞれ、またはいずれか一方を設定し、この設定した位置範囲にあるか無きかをステップＳ１７およびステップＳ２０で判断する（昇降位置範囲確認ステップに対応）。そして、この設定した位置範囲において操作力Ｗｓの向きに応じて、規制制御するか否かをステップＳ１８およびステップＳ２１で判断し、規制が必要な場合には、ステップＳ１９で（式７）により算出したトルク指令Ｔｍを制御部１００からドライバ１１０（サーボドライバ）に出力し駆動モータ４０をトルク制御するようにしている（第１、第２バランサモード選択ステップに対応）。

また、巻上機１０の仕様によっては、「－Ｋｌ×Ｔｈ」の値を、上限側および下限側で、作業者がバランサ上限位置ＭＴ２またはバランサ下限位置ＭＢ２に到達したことを認識できる程度、すなわち、操作感が重くなる程度にそれぞれ固定値とするようにしても良い。

また、上記のステップＳ２０の判断において、ロードチェーンＣ１の繰り出し長さＬが、バランサ下限長さＬＬよりも小さい（昇降位置基準ではバランサ下限位置ＭＢ２より上）と判断される場合（Ｎｏの場合）、制御部１００は、次の（式８）で示すようなトルク指令Ｔｍを作成し、ドライバ１１０に送信する（ステップＳ２２）。なお、下記の（式８）のトルク指令Ｔｍは、第１トルク指令値に対応する。また、このステップＳ２２は、バランス制御ステップに対応する。
Ｔｍ＝Ｔｍ０＋Ｋｈ×Ｔｈ…（式８）
なお、上述したステップＳ２１の判断において、操作力Ｗｓが、０以上（０またはプラスの値）と判断される場合（Ｎｏの場合）にも、上記のステップＳ２２の処理が実行される。また、上記の（式８）において、「Ｋｈ×Ｔｈ」は、アシストトルクに対応する。

また、上記の式では、Ｋｈは、増幅率を表すゲインであり、駆動モータ４０等の機械効率、加速度等を考慮し、実験的に求められる。このゲインＫｈは、バランサモードでの操作性を良好とするために、１よりも十分に大きな値、例えばＴｍ０に対するＫｈ×Ｔｈの値の比が５～２０％程度となるように設定されている。なお、巻き上げ時のＫｈと、巻き下げ時のＫｈとを異なる値、例えば、巻き上げＫｈｕを巻き下げＫｈｄより小さくするようにしても良い。

かかる（式８）から明らかなように、制御部１００は、巻き上げ対象セット荷重ｗ０と釣り合う（バランスする）駆動モータ４０のモータトルクＴｍ０に、操作力Ｗｓに対応したモータトルクＴｈに対して所定のゲインＫｈを乗算したアシストトルク「Ｋｈ×Ｔｈ」を加算し、トルク指令Ｔｍを算出している。そのため、荷Ｐは、軽い力で上下方向に移動させることが可能となっている。

このように、トルク指令Ｔｍは、アシストする場合は（式８）あるいは後述する（式９）により算出する第１バランサモードと、アシストしない場合は（式７）により算出する第２バランサモードで制御部１００からドライバ１１０にトルク指令Ｔｍを出力するようにしている。また、第１バランサモードと第２バランサモードで制御する昇降位置範囲を設定登録できるようにしているので、バランサ上限位置ＭＴ２および／またはバランサ下限位置ＭＢ２で、駆動モータ４０のトルク制御を中断すること無く、巻き上げ下げの向きを規制することが可能となる。

そして、上記のステップＳ１４、ステップＳ２２、および上述したステップＳ１９の処理を実行した後に、制御部１００は、異常信号、または図示しない指令の入力により、バランサモード、スイッチ動作モードからなる駆動モータ４０の駆動制御を停止させるか否かを判断する（ステップＳ２３）。この判断において、駆動制御を停止させると判断される場合（Ｙｅｓの場合）には、各指令等に基づく図示しない、例えばメンテナンスモードなどの処理に移行させると共に、駆動制御である本プログラムを終了する。一方、ステップＳ２３の判断において、本駆動制御を停止させない（継続する）と判断される場合（Ｎｏの場合）には、上述したステップＳ０１の判断に戻り駆動制御を継続する。

次に、スイッチ動作モードについて説明する。上記のステップＳ１２において、バランサモードではないと判断される場合（Ｎｏの場合）、スイッチ動作モードを実行（継続）する（ステップＳ３０）。すなわち、メモリ１０１からスイッチ動作モードの実行プログラムが読み込まれ、ドライバ１１０（サーボドライバ）に速度制御モードの指令を出力する。

次に、制御部１００は、シリンダ操作装置１５０が備える変位センサ１５３の確認を行う（ステップＳ３１）。すなわち、可動グリップ１５２が、どの位置に位置しているのかを、変位センサ１５３にて確認する。そして、可動グリップ１５２のスライド位置に基づく、巻き上げおよび巻き下げのセット状態となる。

次に、ステップＳ０２，０３における設定情報（メモリ１０１）を参照して、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が「可」であるか否かを判断する（ステップＳ３２）。すなわち、ステップＳ１３と同様の判断を行う。このステップＳ３２の判断で、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が行えないと判断される場合（Ｎｏの場合）、制御部１００は、巻き上げを行う指令があるか否かを判断する（ステップＳ３３）。すなわち、ステップ３１の可動グリップ１５２が、巻き上げ方向にスライドさせられているか否かの確認結果（メモリ１０１）から判断する。

ここで、既にステップＳ３２にて、巻き上げ側の駆動モータ４０の駆動が行えない「不可」と判断されている。このため、上記のステップＳ３３の判断で、巻き上げを行う指令があると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、次に、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動停止と、ブレーキ機構６０を作動させる処理を行う（ステップＳ３４）。

一方、上記のステップＳ３２で駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が行えると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、およびステップＳ３３で巻き上げを行う指令がないと判断される場合（Ｎｏの場合）、次に、ステップＳ０５，０６における設定情報（メモリ１０１）を参照して、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が「可」であるか否かを判断する（ステップＳ３５）。すなわち、ステップＳ１５と同様の判断を行う。このステップＳ３５の判断で、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が行えない「不可」と判断される場合（Ｎｏの場合）、制御部１００は、巻き上げを行う指令があるか否かを判断する（ステップＳ３６）。すなわち、ステップＳ３１で可動グリップ１５２が、巻き上げ方向にスライドさせられているか否かの判断結果（メモリ１０１）から判断する。

ここで、既にステップＳ３５にて、巻き上げ側の駆動モータ４０の駆動が行えない「不可」と判断されている。このため、上記のステップＳ３６の判断で、巻き上げを行う指令があると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、次に、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動停止と、ブレーキ機構６０を作動させる処理を行う（ステップＳ３７）。

一方、上記のステップＳ３５で、駆動モータ４０の巻き上げ方向への駆動が行えると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、制御部１００は、速度指令を作成して、ドライバ１１０に出力する（ステップＳ３８）。この速度指令は、ステップＳ３1で可動グリップ１５２のスライド位置を検出する変位センサ１５３からの検出信号を記憶したメモリ１０１の値に基づいて、作成される。

次に、駆動モータ４０の駆動範囲に関して、図８に示すような、上限長さＵＬおよび下限長さＬＬをセットする必要（要求）があるか否かを判断する（ステップＳ３９）。すなわち、シリンダ操作装置１５０の操作環境によっては、ソフト的な上限位置、下限位置の設定を変更した方が好ましい場合がある。そこで、ステップＳ３９にて、上限長さＵＬおよび下限長さＬＬをセットする（再設定する要求がある）か否かを、例えば切換スイッチからのＯＮ信号の長さによって判断している。

上記のステップＳ３９の判断で、上限長さＵＬおよび下限長さＬＬをセットする必要があると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、上限長さＵＬおよび下限長さＬＬのセットを行う（ステップＳ４０）。すなわち、シリンダ操作装置１５０の作動範囲がソフト的に定められる。なお、このステップＳ４０の処理の後に、制御部１００は、上述したステップＳ２３で説明したように、駆動モータ４０の駆動制御を停止させるか否か（継続するか）を判断する。

また、ステップＳ３９の判断で、上限長さＵＬおよび下限長さＬＬをセットする必要がないと判断される場合（Ｎｏの場合）にも、制御部１００は、上述したステップＳ２３で説明したように、駆動モータ４０の駆動制御を停止させるか否か（継続するか）を判断する。

以上のような制御フローが、巻上機１０の駆動モータ４０を駆動させる際に、実行される。

＜３．効果について＞
以上のように、巻上機本体部２０からロードチェーンＣ１の巻き上げおよび巻き下げを行うことで、荷Ｐの昇降を行う巻上機１０および巻上機１０の制御方法では、巻上機本体部２０に配置され、ロードチェーンＣ１が掛け回されていると共に、回転に応じてロードチェーンＣ１を巻き上げおよび巻き下げするロードシーブ７０と、巻上機本体部２０に配置され、ロードシーブ７０を回転させる駆動力を生じさせる駆動モータ４０と、巻上機本体部２０に配置され、駆動モータ４０の駆動を制御するモータ制御手段（制御部１００およびドライバ１１０）と、荷Ｐを吊り下げるロードチェーンＣ１によりロードシーブ７０に掛かる負荷トルクおよび操作者が荷を巻き上げ・巻き下げ方向に操作する操作力を検知する負荷検知手段（負荷センサ９０および制御部１００の一部）とを備える。そして、モータ制御手段（制御部１００およびドライバ１１０）は、負荷検知手段（負荷センサ９０および制御部１００の一部）で検知した負荷トルクに基づいてトルク制御を行うバランサモードで駆動モータ４０の駆動を制御可能であると共に、当該バランサモードにおいて、操作力Ｗｓをアシストするアシストトルク（Ｋｈ×Ｔｈ）を加えた第１トルク指令値（上記の（式８）により算出されるトルク指令値（Ｔｍ））に基づいて駆動モータ４０の駆動を制御する第１バランサモードと、操作力Ｗｓをアシストしない第２トルク指令値（上記（式７）により算出されるトルク指令値（Ｔｍ））に基づいて駆動モータ４０を制御する第２バランサモードとを、有し、操作力Ｗｓの向きが巻き上げ・巻き下げ方向のいずれの向きでも、第１バランスモードで制御する第１位置範囲と、操作力Ｗｓの向きに応じて、第位置バランサモードで制御するか、第２バランサモードで制御をするかを選択的に制御する第２位置範囲に、昇降位置範囲を設定することを特徴としている。

このため、駆動モータ４０に対するトルク制御により、バランサモードにおいて、釣り合い状態の維持、操作力に応じたアシストを行うことを可能となる。また、トルク制御を行うバランサモードで駆動モータ４０を制御していても、トルク制御を中断することなく、昇降位置によって巻き上げ・巻き下げを規制することが可能となる。

また、駆動モータ４０のトルク制御では、バランス位置範囲においては、第１トルク指令値は、（式８）に基づいて算出している。このため、荷Ｐのバランス位置範囲内において、荷Ｐの位置を問わずに第１トルク指令値のみで制御するので、制御が複雑化せずに済む。また、かかる第１トルク指令値に基づくトルク制御は、バランサ上限位置ＭＴ２およびバランサ下限位置ＭＢ２以外は、荷Ｐの位置を問わないバランス状態を最適に維持することが可能となる。

また、バランサ上限位置ＭＴ２およびバランサ下限位置ＭＢ２においては、第２トルク指令値は、（式７）に基づいて算出している。このため、バランサ上限位置ＭＴ２およびバランサ下限位置ＭＢ２においても、操作力Ｗｓをキャンセルする向きのトルク成分を含んだトルク指令値に基づいて駆動モータ４０を駆動するので、駆動モータ４０の制御指令が複雑化せずに済む。また、駆動モータ４０がバランサ上限位置ＭＴ２およびバランサ下限位置ＭＢ２で停止する際に、トルク指令値以上の力が掛からないので、巻上機本体部２０等の構造部位に、余分な衝撃が加わるのを防止することが可能となる。

また、本実施の形態では、第１位置範囲は、バランサモードにおけるバランサ上限位置ＭＴ２とバランサ下限位置ＭＢ２との間のバランス位置範囲（バランサ中間位置）とし、第２位置範囲は、バランサ上限位置ＭＴ２以上の位置範囲および／またはバランサ下限位置ＭＢ２以下の位置範囲に設定可能としている。これによって、バランサ上限位置ＭＴ２以上の範囲では、操作力Ｗｓの向きが巻き下げ方向の場合にのみアシストトルクを加えたトルク指令Ｔｍにより巻き下げ運転が可能となり、バランサ下限位置ＭＢ２以下の範囲では、操作力Ｗｓの向きが巻き上げ方向の場合にのみアシストトルクを加えたトルク指令Ｔｍにより巻き上げ運転が可能となる。したがって、それぞれの場合において、操作力Ｗｓが逆向きの場合には巻き上げ・巻き下げ運転がそれぞれ規制されるので、トルク制御においても中断することなくバランサ上限・下限を規制する制御が可能となる。なお、バランサ上限・下限を規制する制御は、両方で有効とすることが可能であるが、いずれか一方、例えば、バランサ上限でのみ規制する制御を行うことも可能である。

また、本実施の形態では、第１バランサモードの第１トルク指令値Ｔｍは、巻き上げ手段（ロードシーブ７０）で巻き上げる巻き上げ対象負荷（ｇ×ｗ０）に基づき巻き上げ手段（ロードシーブ７０）に掛かる負荷トルク（Ｔｍ０）を設定登録し、該設定登録した負荷トルクに操作力をアシストするアシストトルク（Ｋｈ×Ｔｈ）を加えたトルク指令（Ｔｍ）とし、第２バランサモードの第２トルク指令値は、設定登録した負荷トルク（Ｔｍ０）から操作力Ｗｓをキャンセルするキャンセルトルク（－Ｋｌ×Ｔｈ）を加えたトルク指令値とする制御を行うことが可能である。

このため、バランサモードにおいて、釣り合い状態の維持、操作力に応じたアシストを行うことを可能となる。また、トルク制御を行うバランサモードで駆動モータ４０を制御していても、トルク制御を中断することなく、昇降位置によって巻き上げ・巻き下げを規制することが可能となる。

また、本実施の形態では、モータ制御手段（制御部１００およびドライバ１１０）は、バランサ上限位置ＭＴ２およびバランサ下限位置ＭＢ２を、任意の高さ位置に設定可能としている。このため、作業者が巻上機１０を用いる環境に応じて、バランス位置範囲を適切な範囲に設定することができるので、たとえば荷Ｐが作業者の手が届く範囲を超えて上昇し過ぎたり、作業者が屈んだ姿勢を取らないと荷Ｐを持ち上げられない範囲まで荷Ｐが降下せずに済む。そのため、作業の効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、巻上機１０は、操作装置（シリンダ操作装置１５０）を備えるが、このシリンダ操作装置１５０は、動作モード切替スイッチ１５１と、操作手段（可動グリップ１５２）とを有すると共に、操作手段（可動グリップ１５２）の操作に応じて駆動モータ４０を駆動させる。また、モータ制御手段（制御部１００およびドライバ１１０）は、動作モード切替スイッチ１５１のスイッチ操作に応じて、バランサモードと、スイッチ動作モードとを切り替え可能としている。また、スイッチ動作モードでは、モータ制御手段（制御部１００およびドライバ１１０）は、操作手段（可動グリップ１５２）の操作に基づいて駆動モータ４０を制御している。

このため、動作モード切替スイッチ１５１のスイッチ操作により、駆動モータ４０の動作モードを、バランサモードとスイッチ動作モードとの間で切り替えることができる。すなわち、作業者が、作業内容に応じて、駆動モータ４０の駆動を適切な動作モードに切り替えられるので、作業性を向上させることが可能となる。なお、スイッチ動作モードに切り替えた場合には、操作手段（可動グリップ１５２）の操作によって、荷Ｐを所望の位置に昇降させることが可能となる。

また、本実施の形態では、駆動モータ４０は、エンコーダ４１を備えるサーボモータであり、モータ制御手段は、制御に関する指令値を出力する制御部１００と、指令値に基づいて制御された電力を駆動モータ４０に供給するサーボドライバ１１０を備える。また、操作手段は、スライド可能なスライド範囲内でスライドするスライド手段（可動グリップ１５２）を備えると共に、モータ制御手段（制御部１００およびサーボドライバ１１０）は、スライド手段（可動グリップ１５２）のスライド量に応じて、駆動モータ４０の速度を制御する速度制御を行う。

このため、スライド手段（可動グリップ１５２）のスライド量に応じて、駆動モータ４０を適切な駆動速度に調整することができる。それにより、荷Ｐを昇降させる際の作業性を向上させることが可能となる。

＜変形例＞
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態では、（式１）から（式８）の各式において、必要に応じて、算出される各値の補正を行うようにしても良い。たとえば、駆動モータ４０を使用すると発熱するが、モータを構成する磁石やコイルの導線は、温度によって特性が変化する。そこで、これら温度による特性の変化を加味して、上記の（式１）から（式８）の各式に対し、所定の補正を行うようにしても良い。

また、上述の実施の形態においては、制御部１００は、（式５）に基づいて、巻き上げ対象セット荷重ｗ０と釣り合う駆動モータ４０のモータトルクＴｍ０を求めている。なお、上記のように、巻き上げ対象セット荷重ｗ０は、（式３）において説明したように、バランサモード開始時にメモリ１０１に記憶させる負荷センサ９０の荷重（負荷）Ｗｌ０から算出した値となっている。しかしながら、バランサモード開始時ではなく、たとえば現在を含む所定の測定タイミングにおいて、負荷センサ９０で測定される荷重（負荷）Ｗｌから算出した巻き上げ対象荷重ｗにより、モータトルクＴｍ０を求めるようにしても良い。

かかる巻き上げ対象荷重ｗを用いる場合、モータトルクＴｍ０を求める式は、以下のようになる。
Ｔｍ０＝（１／ｉ）×ｒ×ｇ×ｗ…（式９）
この（式９）で算出したモータトルクＴｍ０を、前述の（式７）（式８）に代入してトルク指令Ｔｍを算出するようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、制御部１００は、（式７）に基づいて、バランサ上限位置ＭＴ２およびバランサ下限位置ＭＢ２での駆動モータ４０の駆動を制御している。しかしながら、巻き上げ対象荷重ｗを基に（式９）により算出したモータトルクＴｍ０は、操作力Ｗｓを含めてバランスさせているので、（式７）において、ゲインＫｌを０としても良い。このようにゲインＫｌを０としても、機械効率（伝達効率）の関係により、荷Ｐの昇降を停止させることができる。

また、前述の（式８）では、モータトルクＴｍ０にアシストトルク「Ｋｈ×Ｔｈ」を加算してトルク指令Ｔｍを算出するようにしているが、操作力ＷｓとモータトルクＴｍ０に比例してトルク指令が増減するようにトルク指令Ｔｍを算出（式１０）するようにしても良い。
Ｔｍ＝Ｋｈｒ×Ｗｓ×Ｔｍ０…（式１０）
（式１０）のトルク指令Ｔｍは、モータトルクＴｍ０にモータトルク「（Ｋｈｒ×Ｗｓ－１）×Ｔｍ０」を加算したものであり、モータトルク「（Ｋｈｒ×Ｗｓ－１）×Ｔｍ０」はアシストトルクに対応する。Ｋｈｒは増幅率を表すゲインであり、巻上機の仕様により予め決められる係数である。

トルク指令Ｔｍを、（式１０）を用いて算出することにより、荷Ｐの荷重の大きさに係わらず、駆動モータ４０の仕様が許す範囲で、操作力Ｗｓに比例した加速度で荷Ｐを昇降させることができる。荷Ｐの昇降作業の内容、または荷Ｐの荷重に応じて、（式８）または（式１０）を選択または組み合わせてバランサモードによる駆動制御を行えば良い。なお、駆動モータ４０の最大回転数（巻き上げ速度）は、予め所定の値に設定登録されている。ゲインＫｈｒもゲインＫｈと同様に巻き上げと巻き下げで異なる値に設定してもよく、荷Ｐの荷重の大小によっても増減、例えば荷重が所定以上の場合の加速度の伸びを小さくするなど、巻上機が使用される作業環境に応じて設定するようにしても良い。

１０…巻上機、２０…巻上機本体部、２１…ハウジング、３０…上フック、４０…駆動モータ、４１…エンコーダ、５０…減速機構、６０…ブレーキ機構、７０…ロードシーブ、８０…上限リミットスイッチ、８１…下限リミットスイッチ、９０…負荷センサ、１００…制御部（モータ制御手段の一部に対応）、１０１…メモリ、１１０…ドライバ（モータ制御手段の一部に対応）、１５０…シリンダ操作装置（操作装置に対応）、１５１…動作モード切替スイッチ（スイッチ手段に対応）、１５２…可動グリップ（操作手段およびスライド手段に対応）、１５３…変位センサ、１６０…下フック、１７０…チェーンバケット、Ｃ１…ロードチェーン、ＬＬ…下限長さ、ＭＴ１…上限位置、ＭＴ２…バランサ上限位置、ＭＢ１…上限位置、ＭＢ２…バランサ下限位置、Ｐ…荷、ＵＬ…上限長さ

Claims (7)

1. 巻上機本体からロードチェーンまたはロープの巻き上げおよび巻き下げを行うことで、荷の昇降を行う巻上機であって、
   前記巻上機本体に配置され、前記ロードチェーンまたは前記ロープが掛け回されていると共に、回転に応じて前記ロードチェーンまたは前記ロープの巻き上げおよび巻き下げを行う巻き上げ手段と、
   前記巻き上げ手段を回転させる駆動力を生じさせる駆動モータと、
   前記駆動モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
   前記荷を吊り下げる前記ロードチェーンまたは前記ロープにより前記巻き上げ手段に掛かる負荷トルク及び操作者が前記荷を巻き上げ・巻き下げ方向に操作する操作力を検知する負荷検知手段と、
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記負荷トルクに基づいてトルク制御を行うバランサモードで前記駆動モータの駆動を制御可能であると共に、当該バランサモードにおいて、
   前記操作力をアシストするアシストトルクを加えた第１トルク指令値に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する第１バランサモードと、
   前記操作力をアシストしない第２トルク指令値に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する第２バランサモードと、を有し、
   前記操作力の向きが巻き上げ・巻き下げ方向のいずれの向きでも、前記第１バランサモードで制御する第１位置範囲と、
   前記操作力の向きが巻き上げ・巻き下げ方向の向きに応じて、前記第１バランサモードとするか前記第２バランサモードとするかを選択的に制御する第２位置範囲と、
   に昇降位置範囲を設定する、
   ことを特徴とする巻上機
2. 請求項１記載の巻上機であって、
   前記第１位置範囲は、前記バランサモードにおけるバランサ上限位置とバランサ下限位置との間のバランス位置範囲とし、
   前記第２位置範囲は、前記バランサ上限位置以上の位置範囲及び、または前記バランサ下限位置以下の位置範囲としている、
   ことを特徴とする巻上機。
3. 請求項１または２記載の巻上機であって
   前記第１バランサモードの前記第１トルク指令値は、前記巻き上げ手段で巻き上げる巻き上げ対象負荷に基づき前記巻き上げ手段に掛かる負荷トルクを設定登録し、該設定登録した負荷トルクに前記操作力をアシストするアシストトルクを加えたトルク指令値とし、
   前記第２バランサモードの第２トルク指令値は、前記設定登録した負荷トルクから前記操作力をキャンセルするキャンセルトルクを加えたトルク指令値とする、
   ことを特徴とする巻上機。
4. 請求項２記載の巻上機であって、
   前記モータ制御手段は、前記バランサ上限位置および前記バランサ下限位置を、任意の高さ位置に設定可能としている、
   ことを特徴とする巻上機。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の巻上機であって、
   動作モード切替スイッチと、操作手段とを有すると共に、当該操作手段の操作に応じて前記駆動モータを駆動させる操作装置を備え、
   前記モータ制御手段は、前記動作モード切替スイッチのスイッチ操作に応じて、前記バランサモードと、スイッチ動作モードとを切り替え可能としていると共に、
   前記スイッチ動作モードでは、前記モータ制御手段は、前記操作手段の操作に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する、
   ことを特徴とする巻上機。
6. 請求項５記載の巻上機であって、
   前記駆動モータは、エンコーダを備えるサーボモータであり、
   前記モータ制御手段は、制御に関する指令値を出力する制御部と、前記指令値に基づいて制御された電力を前記駆動モータに供給するサーボドライバを備え、
   前記操作手段は、スライド可能なスライド範囲内でスライドするスライド手段を備えると共に、
   前記モータ制御手段は、前記スライド手段のスライド量に応じて、前記駆動モータの速度を制御する速度制御を行う、
   ことを特徴とする巻上機。
7. 巻上機本体からロードチェーンまたはロープの巻き上げおよび巻き下げを行うことで、荷の昇降を行う巻上機の駆動制御方法であって、
   前記巻上機は、
   前記巻上機本体に配置され、前記ロードチェーンまたは前記ロープが掛け回されていると共に、回転に応じて前記ロードチェーンまたは前記ロープの巻き上げおよび巻き下げを行う巻き上げ手段と、
   前記巻き上げ手段を回転させる駆動力を生じさせる駆動モータと、
   前記駆動モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
   前記荷を吊り下げる前記ロードチェーンまたは前記ロープにより前記巻き上げ手段に掛かる負荷トルク及び操作者が前記荷を巻き上げ・巻き下げ方向に操作する操作力を検知する負荷検知手段と、
   スイッチ手段を有し、当該スイッチ手段のスイッチ操作に応じて前記駆動モータを駆動する操作装置と、
   を備え、
   前記負荷検知手段で負荷トルクを検知する負荷トルク検知ステップと、
   前記負荷トルク検知ステップで検知された前記負荷トルクに基づいて、予め設定された昇降位置範囲において前記モータ制御手段で前記駆動モータの駆動を制御するトルク制御ステップと、
   を備え、前記トルク制御ステップでは、前記負荷トルクに基づいてトルク制御を行うバランサモードで前記駆動モータの駆動を制御可能であると共に、
   前記バランサモードは、
   前記操作力をアシストするアシストトルクを加えた第１トルク指令値に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する第１バランサモードと、
   前記操作力をアシストしない第２トルク指令値に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する第２バランサモードと、を有し、
   前記昇降位置範囲は、
   前記操作力の向きが巻き上げ・巻き下げ方向のいずれの向きでも、前記第１バランサモードで制御する第１位置範囲と、
   前記操作力の向きが巻き上げ・巻き下げ方向の向きに応じて、前記第１バランサモードとするか前記第２バランサモードとするかを選択的に制御する第２位置範囲と、
   を有している、
   ことを特徴とする巻上機の駆動制御方法。
   
   

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