JP7495107B2 - 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及び荷役助力装置の制御方法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昇降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昇降移動できるように助力（アシスト力）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い、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ている。したがって単に上下動作を電動モータで行うものとは異なり、荷役物の荷重やこれに加わる操作力を例えば荷重検出器で検出して、回転角検出器と繋がった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２０１９－５２００７号公報

特許文献１には、操作部からの指令によって制御部がバランスを保つ技術が開示されている。しかしながら荷役物がバランス状態にあると非常に作業が軽快となり、作業の範囲において高さ方向の障害物や段差がある場合、作業者が意図せず荷役物を構造物などに当てる可能性があって改善の余地があった。

このような問題に鑑みて、本発明はバランス状態の荷役作業において、安全性の改善を図った荷役助力装置及び荷役助力装置の制御方法の提供を目的としている。

本発明の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、
昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
係止部材をリンクチェーン若しくはロープで繰り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、
係止部材の繰り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、
制御部へ係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、
を有して荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
制御部が、
操作指令部からのバランス指令に基づき重量検出部から重量信号を受信して登録重量として記憶する重量登録手段と、
荷役物のバランス時における昇降範囲を予め設定された設定値を基に演算する演算手段と、
バランス指令を受信すると、登録重量を基に演算を行って昇降作動部に加わる重量をキャンセルし荷役物をバランス状態にするようにモータ部への制御を行うバランス制御手段と、
荷役物がバランス状態にある時、位置検出部からの位置信号と昇降範囲に基いて昇降を制限する制限手段と、を有し、
制御部が、昇降範囲を制御部がバランス指令を受信した時の係止部材の繰り出し位置を起点に定めて構成されている。

本発明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、
係止部材をリンクチェーン若しくはロープで繰り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、
係止部材の繰り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、
制御部へ係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、
を有して荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置の制御方法であって、
制御部は、
操作指令部からのバランス指令に基づき重量検出部から重量信号を、受信して登録重量として記憶する重量登録ステップと、
荷役物のバランス時における昇降範囲を予め設定された設定値を基に演算する演算ステップと、
バランス指令を受信して、登録重量を基に演算を行って昇降作動部に加わる重量をキャンセルし荷役物をバランス状態にするようにモータ部への制御を行うバランス制御ステップと、
荷役物がバランス状態にある時、位置検出部からの位置信号と昇降範囲に基いて昇降を制限する制限ステップと、を含み、
制御部が、昇降範囲を、制御部がバランス指令を受信した時の係止部材の繰り出し位置を起点に定めて構成されている。

また本発明の荷役助力装置は、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、
係止部材をリンクチェーン若しくはロープで繰り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、
係止部材の繰り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、
制御部へ係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、
を有して荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
制御部が、
操作指令部からのバランス指令に基づき重量検出部から重量信号を受信して登録重量として記憶する重量登録手段と、
荷役物のバランス時における昇降範囲を予め設定された設定値を用いて求める演算をする演算手段と、
バランス指令を受信すると、登録重量を基に演算を行って昇降作動部に加わる重量をキャンセルし荷役物をバランス状態にするようにモータ部への制御を行うバランス制御手段と、
荷役物がバランス状態にあるとき、位置検出部からの位置信号と設定値を基に演算して得られる昇降範囲にて昇降を制限する制限手段と、
を有するように構成されている。

また本発明の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、
制御部は、
バランス指令を受信したときの係止部材の繰り出し位置を、昇降範囲を定める起点となるように構成にしている。

本発明の荷役助力装置によれば、安全性の改善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と荷役物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本体装置の一部を省略した斜視構成図と無線遠隔操作装置の拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の電子回路のブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置を用いた作業を表した模式図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御部が実行する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制御部が実行する変形例の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の一例である荷役助力装置と荷役物の斜視構成図である。

荷役助力装置１は、本体装置２と、係止部材６と、操作指令部９を含んで構成されている。本体装置２は、荷役物７の昇降を行う。係止部材６は、この本体装置２から鉛直下方向へ伸びたリンクチェーン４の下方に設けられている。操作指令部９は、本体装置２を遠隔操作することができる。本体装置２の天面部には吊下げフック３が設けられている。したがって本体装置２は建物の梁や、図４以降で表される水平移動用のレール８に沿って水平方向に移動自在な移動ブロック１８などに吊して使用することができる。

係止部材６は、リンクチェーン４の一端に設けられた荷役物用の吊下げフックを含んで荷役物７を係止する部材である。本実施形態では、荷役物７は例えば天部に鍔が設けられて天面が開口されたかご容器と、その中に入った部品等とである。

係止部材６は荷役物７を移動させるために、荷役物７の鍔に係止させる略コの字型の部材６ｂと、荷役物吊下げフック６ａとで構成されている。係止部材６の略コの字型の先端部の垂直方向の間隔は、荷役物７の鍔の厚みより僅かに大きく、係止部材６を上下動させてもがたつきを生じない程度で設けられている。そして荷役物７が床面等に置かれている時、作業者は係止部材６を水平移動させることで、係止部材６に荷役物７を係止、若しくは係止部材６から荷役物７を解放することができる。本実施形態では係止部材６は略コの字型の部材６ｂと、荷役物吊下げフック６ａに接続する部材で構成しているが、これに限るものでない。例えば荷役物に荷役物吊下げフック６ａに接続するアイボルトなどの部材が予め設けられている場合には、係止部材６は荷役物吊下げフック６ａのみとなる。

図２は本発明の実施形態の荷役助力装置１の本体装置２の一部を省略した斜視構成図と操作指令部９の拡大斜視図である。

本体装置２はカバーを備えていて、その内部には制御部１０、モータ部１１、昇降作動部１６及び重量検出部１２等が収納されている。

本体装置２の制御部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、リンクチェーン４を介して係止部材６の上下移動の制御等を行う。また制御部１０は本体装置２を構成する電気電子部品に電源を供給する回路を含んでいる。

モータ部１１は、係止部材６を上下移動させるための駆動源である。モータ部１１のモータの負荷側には減速機が取り付けられている。このモータは例えば交流サーボモータである。

この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出力軸１５に取り出されて伝達するようになっている。この装置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、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。なお減速機は波動歯車減速機に限るものではない。

出力軸１５は、減速機にて回転速度を減速し、増大させたトルクを出力する回転軸であり、昇降作動部１６に連結され、昇降作動部１６を連続的に正逆に回転させるものである。

リンクチェーン４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る。リンクチェーン４の一端は係止部材６に繋がっていて、他端（無負荷側）はチェーン収納部１７に収納されている。

昇降作動部１６は、駆動源のモータ部１１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。本実施形態では昇降作動部１６の回転部材は中空円柱の形状であって、中空部で出力軸１５と繋がっていて、外側円柱面でリンクチェーン４を巻回し、リンクチェーン４の巻き上げ及び繰り出しを行う。リンクチェーン４が巻回される位置は、おおよそ吊下げフック３の鉛直下付近であって、本体装置２の重心位置に近いところに設けられる。リンクチェーン４は昇降作動部１６の外側円柱面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６に繋がって昇降作動部１６に巻回されるものにリンクチェーン４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。ワイヤーロープを使用した時は、昇降作動部１６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回転部材に巻回される。

位置検出部１３は、モータ部１１の反負荷側に連結されている。位置検出部１３は、モータの回転角位置を検出する。位置検出部１３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位置信号として出力する。したがってこの位置検出部１３は、係止部材６の繰り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１２は、起歪体と起歪体に貼られた歪みゲージを備えている。起歪体は昇降作動部１６に巻きつけられているリンクチェーン４から伝達される力を検出できるように弾性変形する形状を有している。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、重量検出部１２は昇降作動部１６に加わる重量を検出して、重量値を重量信号にて出力する。

そして本体装置２の制御部１０が本体装置２内の昇降作動部１６の近傍に配置されている。本体装置２の制御部１０は、位置検出部１３からの位置値を位置信号にて、重量検出部１２からの重量値を重量信号にて受信し、これらを基に演算を行い、モータ部１１を制御する。本体装置２の制御部１０に関連した電装部は、本体装置２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内に配置されている。

本実施形態では、位置検出部１３はモータ部１１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出力軸１５や昇降作動部１６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１２は昇降作動部１６に加わる重量を検出できれば良く、減速機と昇降作動部１６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１１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。さらに歪みゲージ式に限らず磁歪式や静電容量式等であっても良い。

本体装置送受信部１４が、本体装置２の制御部１０の回路基板と並んで配置されている。本体装置送受信部１４は、操作指令部９と無線にて通信するための電子回路を有している。

操作指令部９は、本体装置２を遠隔にて操作するためのものであって、本実施形態では電波によって通信している。操作指令部９は、電池によって駆動される。操作指令部９は、操作手段として例えばバランス釦２１、保持釦２２、上昇釦２３及び下降釦２４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の電子回路のブロック構成図である。荷役助力装置１は、本体装置２と操作指令部９とを含んで構成されている。

本体装置２の制御部１０は本体装置２全体の制御を行っている。本体装置２の制御部１０は、モータ部１１を駆動する駆動回路を含んでいる。そして本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２から昇降作動部１６に加わる重量値を重量信号にて受信し、位置検出部１３からモータ部１１の回転角の位置値を位置信号にて受信し、本体装置送受信部１４と信号の送受信を行う。本体装置送受信部１４と本体装置２の制御部１０とは有線で繋がっていて、極めて短い時間間隔で高速に信号の送受信を行う。なお制御部１０内の、重量登録手段１０ａ、バランス制御手段１０ｂ、制限手段１０ｃ、演算手段１０ｄについての詳細は後述する。

本体装置送受信部１４は、操作指令部９の操作指令送受信部２５と無線にて通信を行う。本体装置送受信部１４及び操作指令送受信部２５は無線通信を行う電子回路で構成され、電波による送信器と受信器を有する他、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有する場合がある。

操作指令制御部２０は操作指令部９全体の制御を行っている。操作指令制御部２０は各操作手段（操作釦）による操作指令を受けて、操作の指令信号を操作指令送受信部２５へ送信する。そして操作指令送受信部２５は操作指令制御部２０から受信した操作の指令を、本体装置送受信部１４へ無線にて送信する。この指令を含んだ信号は、操作指令部９と本体装置２のペアリングを行う操作指令部９の識別情報が付与されている。

次いで操作指令部９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。各操作釦は例えばプッシュスイッチである。作業者がバランス釦２１を押すと操作指令部９からバランス指令が送信され、本体装置２の制御部１０はこれを受信して本体装置２をバランス状態へ移行を開始する。すなわち本体装置２の制御部１０は、重量検出部１２が昇降作動部１６に加わる重量を検出して出力した重量値を登録重量として記憶し、これを基に演算を行って、昇降作動部１６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１１を制御する。

一方で、作業者が保持釦２２を押すと、本体装置２の制御部１０はこれを受けて演算を行って、昇降作動部１６を現在位置にて保持、すなわち係止部材６及び荷役物７の昇降位置を一定に保つようにモータ部１１を制御する。

作業者が上昇釦２３若しくは下降釦２４を押すと、本体装置２の制御部１０はこれを受けてモータ部１１を制御して、係止部材６を上昇若しくは下降させる。作業者は上昇釦２３若しくは下降釦２４を連続的に押すことで、モータ部１１により係止部材６及び荷役物７を連続的に上下昇降させることができる。本体装置２が保持状態及びバランス状態いずれにあっても、作業者が上昇釦２３若しくは下降釦２４を押すと、上昇若しくは下降を行い、押した上昇釦２３若しくは下降釦２４から手を離すとその直前の保持状態及びバランス状態いずれかに戻る。したがって作業者が上昇釦２３若しくは下降釦２４を押して、係止部材６及び荷役物７を強制的に移動させている時は、保持状態でもバランス状態でもなく強制移動状態となっている。

図４から図１７は、作業者が本発明の実施形態に係る荷役助力装置１を用い、荷役物７を扱う一連の作業状態を表した模式図である。図１８は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１の本体装置２の制御部１０が実行するフローチャートである。図４から図１８を用いて係止部材６及び荷役物７の動きとその時の本体装置２の制御部１０が実行する制御方法の各ステップについて説明する。

図４において、レール８は作業構内の天井等に水平方向に設けられた軌道レールである。移動ブロック１８はレール８に沿って略水平方向に移動可能な部材であって、吊下げフック３に連結して、本体装置２を吊している。したがって移動ブロック１８は本体装置２を水平方向に移動自在にしている。床３１には棚３３及び棚３５が固定設置されている。また床３１と鉛直方向で高さＨの段差がある床３２には棚３４及び棚３６が固定設置されている。

床３１に置かれた荷役物７を棚３３へ移動させる方法について説明する。図１８において、まず準備段階として作業者が、本体装置２の不図示の電源スイッチをＯＮにすると、本体装置２の制御部１０が起動して、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０１を実行して、ステップＳ１０２へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０１にて、昇降作動部１６を現在位置にて保持する。図４の状態で作業者は、操作指令部９の上昇釦２３若しくは下降釦２４を押して係止部材６を上昇若しくは下降させ、係止部材６が荷役物７を係止できる位置まで係止部材６を移動させる。この時、昇降作動部１６にはリンクチェーン４の重量と係止部材６の重量のみのテンションが加わっている。

図５は、作業者が図４の状態から係止部材６を鉛直下方向に移動させて、さらに本体装置２を左側へ移動させ、係止部材６を荷役物７の鍔にはめ込んだ状態を示している。

次いで、作業者が操作指令部９の上昇釦２３を押して係止部材６を上昇させたものが図６に示されたものである。図１８において、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０２にて、上昇釦２３が押されたと判断して、ステップＳ１０３を実行する。本体装置２の制御部１０はステップＳ１０３にて、昇降作動部１６を作動させて係止部材６及び荷役物７を上昇させステップＳ１０１へ戻って、その位置での保持状態となる。作業者が上昇釦２３を連続的に押し続けると、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０１～ステップＳ１０３を繰返して係止部材６及び荷役物７を上昇させる。

係止部材６が、昇降作動部１６によるリンクチェーン４の巻き上げにより上昇して、荷役物７は床３１から離れ、荷役物７が宙吊り状態となって、例えば係止部材６の下端が床３１から高さｈ１の位置Ｐ１に達した時、作業者は上昇釦２３を押すのを止めると本体装置２の制御部１０は保持状態となる。この状態を表したのが図６である。なお荷役物７の床３１からの高さｈ１は予め定められるものでは無く、作業者が目視にて荷役物７が宙吊りであって、移動先の棚３３の鉛直方向の設置位置付近若しくは作業者が所望する位置であれば良い。次いで作業者がバランス釦２１を押すと、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０４にてバランス釦２１が押されたことを検出して（Ｙｅｓ）ステップＳ１０５へ進む。作業者がバランス釦２１を押していなければ、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０４にてバランス釦２１が押されたことを検出して（Ｎｏ）ステップＳ１０１へ戻って保持状態を保つ。

本体装置２の制御部１０内の重量登録手段１１ａはステップＳ１０５（重量登録ステップ）にて、重量検出部１２が昇降作動部１６に加わる重量を検出して出力した重量を記憶する。これと同時に本体装置２の制御部１０は、位置検出部１３が係止部材６を繰り出し位置を検出して出力した位置Ｐ１と、を記憶して、ステップＳ１０６へ進む。

本体装置２の制御部１０内の演算手段１０ｄはステップＳ１０６（演算ステップ）にて、昇降範囲演算を実行して、ステップＳ１０７へ進む。昇降範囲の演算は次のように行われる。本体装置２の制御部１０内の演算手段１０ｄは、制御部１０の記憶部に予め設定してある設定値である下降側許容値ａと上昇側許容値ｂを読み出すと共に、ステップＳ１０５にて記憶した係止部材６の位置Ｐ１を読み出し、これらを基に加減算して昇降範囲を演算手段１０ｄにて演算する。ここで下降側許容値ａはある位置を起点として係止部材６が降下しても良い距離であり、上昇側許容値ｂは同じある位置を起点として係止部材６が上昇しても良い距離である。下降側許容値ａと上昇側許容値ｂは、荷役助力装置１を使用する環境、荷役物７の形状及び重量、作業の内容に応じて作業管理者等によって予め本体装置２の制御部１０の記憶部に記憶され、これらの値は外部のコンピュータと通信によって変更が可能である。すなわち係止部材６の移動可能な範囲は鉛直方向で位置（Ｐ１＋ｂ）から位置（Ｐ１－ａ）の範囲である。図６においては、係止部材６の底部の移動可能な領域を一点鎖線で囲まれた斜線のハッチングにて表している。なお下降側許容値ａと上昇側許容値ｂとは、本実施形態ではａ＜ｂで表されているがこれに限るものではない。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０７（バランス制御ステップ）にて、係止部材６及び荷役物７をバランス状態に保つバランス制御を実行して、ステップＳ１０８へ進む。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１０８にて、ステップＳ１０６にて演算した係止部材６の昇降範囲の制限を即座に開始する。

この状態で作業者が係止部材６若しくは荷役物７に外力を加えるか、上昇釦２３若しくは下降釦２４を押すことで荷役物７を移動させることができる。すなわち本体装置２の制御部１０はステップＳ１０９にて、上昇釦２３若しくは下降釦２４が押されたと判断すると（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０へ進む。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１０にて、ステップＳ１０６にて演算された昇降制限範囲と、位置検出部１３から受信した現在の係止部材６の位置の信号を比較して、現在の位置が昇降制限範囲内にあると判断すれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１１にて、昇降作動部１６に対して上昇若しくは下降の指令を行ってステップＳ１０７へ戻る。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１０にて、ステップＳ１０６にて演算された昇降制限範囲と、位置検出部１３から受信した現在の係止部材６の位置の信号を比較して、現在の位置が昇降制限範囲を超えたと判断すれば（Ｎｏ）、ステップＳ１１２へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１２（制限ステップ）にて、昇降作動部１６に対して停止の指令を行ってステップＳ１０７へ戻る。

もし作業者が上昇釦２３若しくは下降釦２４を押し続けた時には、本体装置２の制御部１０は、ステップＳ１０７、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９、ステップＳ１１０、ステップＳ１１１を実行し続け、位置検出部１３から受信した現在の係止部材６の位置が昇降制限範囲を超えた時にステップＳ１１２（制限ステップ）を実行してバランス状態に戻る。よって位置検出部１３から受信した現在の係止部材６の位置が昇降制限範囲を超えない範囲内では、作業者は自在に係止部材６及び荷役物７を昇降させることができる。

一方、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０９にて、上昇釦２３若しくは下降釦２４が押されていないと判断すると（Ｎｏ）、ステップＳ１１３へ進む。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１３にて、保持釦２２が押されていないと判断すると（Ｎｏ）、ステップＳ１１４へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１４にて、ステップＳ１０６にて演算された昇降制限範囲と、位置検出部１３から受信した現在の係止部材６の位置の信号を比較して、現在の位置が昇降制限範囲内にあると判断すれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１６へ進む。一方本体装置２の制御部１０はステップＳ１１４にて、現在の係止部材６の位置が昇降制限範囲を超えたと判断すれば（Ｎｏ）、ステップＳ１１５へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１５（制限ステップ）にて、昇降作動部１６に対して停止の指令を行ってステップＳ１１６へ進む。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１６にて、バランス釦２１が再度押されていないと判断すると（Ｎｏ）、ステップＳ１０７へ戻って引き続き同じバランス状態を保つ。もし係止部材６の現在の位置が昇降制限範囲のいずれかの端部にある場合には、作業者は、上昇釦２３若しくは下降釦２４を押すか、 係止部材６若しくは荷役物７に外力を加えることで昇降制限範囲に戻る方向に、係止部材６及び荷役物７を移動させることができる。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１６にて、バランス釦２１が再度押されたと判断すると（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５へ戻る。すなわち本体装置２の制御部１０はステップＳ１０５にて、重量検出部１２が昇降作動部１６に加わる重量を検出して出力した新たな重量と、位置検出部１３が係止部材６を繰り出した位置を検出して出力した新たな位置と、を再度記憶更新して、更新されたバランス制御を開始する。

本体装置２の制御部１０はステップＳ１１３にて、保持釦２２が押されたと判断すると（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７へ進む。本体装置２の制御部１０はステップＳ１１７にて、昇降範囲の制限を解除して、ステップＳ１０１へ戻る。

図６にて表した、荷役物７がバランス状態になった後の作業の進行について説明する。例えば作業者は、位置Ｐ１にある係止部材６若しくは荷役物７に鉛直上下方向に外力を加えると、荷役物７は上昇し、外力の印加をやめると荷役物７はその位置で静止する。作業者が水平方向で左向きに外力を加えると、本体装置２は左方向に移動する。これらの外力を加えて作業者は、荷役物７を棚３３の鉛直上に移動させる。その後、作業者は保持釦２２を押して荷役物７の位置を保持させ、下降釦２４を押し続けて荷役物７を棚３３に着地させる。この状態が図７である。次いで本体装置２の制御部１０はステップＳ１１７にて、昇降範囲の制限を解除することから、作業者は荷役物７から係止部材６を外すことができる位置まで下降釦２４を押すことができる。したがってリンクチェーン４は緩むことになり、作業者は係止部材６を荷役物７から外すことができて作業は完了となる。

図８～図９は、図５の状態から、荷役物７を棚３４に移動させる際の状態を示している。
図８は、作業者が保持状態の係止部材６（及び荷役物７）を高さｈ２まで上昇釦２３を押すことによって位置Ｐ２まで引き上げ、さらにバランス釦２１を押してバランス状態にした時のものである。もし図６に示す位置Ｐ１でバランス釦２１を押してバランス状態にして、係止部材６若しくは荷役物７に外力を加えると、昇降制限範囲内に床３１に対して高さＨの差がある床３２の側面３７があるため、荷役物７をこの側面３７に衝突させてしまう恐れがある。
これに対して作業者が、図８に示す位置Ｐ２にてバランス釦２１を押してバランス状態にさせて昇降制限範囲を有効にすることで、荷役物７をこの側面３７に衝突させてしまうことを回避できる。作業者は水平右方向に係止部材６及び荷役物７へ外力を加えることによって本体装置２を棚３４へ移動させることができる。

作業者は係止部材６若しくは荷役物７に外力を加えて荷役物７を棚３４の鉛直上に移動させる。さらに作業者は、保持釦２２を押して荷役物７の位置を保持させ、下降釦２４を押し続けて荷役物７を棚３４に着地させ（図９）、荷役物７から係止部材６を外すことができる位置まで下降釦２４を押し続ける。するとリンクチェーン４は緩むため、作業者は係止部材６を荷役物７から外すことができて作業は完了となる。

図１０～図１３を用いて、床３２に置かれた荷役物７を棚３４へ移動させる方法について説明する。作業者は、本体装置２の制御部１０を起動させておき、保持釦２２を押して係止部材６を保持状態にした後、上昇釦２３若しくは下降釦２４を適宜押して、係止部材６が荷役物７を係止できる鉛直位置まで係止部材６を移動させる。作業者は、係止部材６を右水平方向に移動させて、荷役物７を係止させる（図１１）。

作業者が上昇釦２３を連続的に押し続けると、本体装置２の制御部１０はステップＳ１０１～ステップＳ１０３を繰返して係止部材６及び荷役物７を上昇させる。

係止部材６が、昇降作動部１６によるリンクチェーン４の巻き上げにより上昇して、荷役物７は床３１から離れ、荷役物７が宙吊り状態となって例えば係止部材６が床３２から高さｈ３になった位置Ｐ３に達した時、作業者は上昇釦２３を押すのを止めると本体装置２の制御部１０は保持状態となる。この状態を表したのが図１２である。なお係止部材６の床３２からの高さｈ３は予め定められるものでは無く、作業者が目視にて荷役物７が宙吊りとなり、移動先の棚３４の鉛直方向の設置位置付近若しくは作業者が所望する位置であれば良いのは前述と同様である。そして作業者がバランス釦２１を押すと、本体装置２の制御部１０は重量検出部１２が昇降作動部１６に加わる重量を検出して出力した重量と、位置検出部１３が係止部材６を繰り出した位置を検出して出力した位置Ｐ３と、を記憶して、係止部材６及び荷役物７をバランス状態に保つバランス制御を実行し、係止部材６の昇降範囲の制限指令の実行を開始する。

作業者は係止部材６若しくは荷役物７に外力を加えて荷役物７を棚３４の鉛直上に移動させる。さらに作業者は、保持釦２２を押して荷役物７の位置を保持させ、下降釦２４を押し続けて荷役物７を棚３４に着地させ（図１３）、荷役物７から係止部材６を外すことができる位置まで下降釦２４を押し続ける。するとリンクチェーン４は緩むため、作業者は係止部材６を荷役物７から外すことができて作業は完了となる。

次に図１０のように床３２に置かれた荷役物７を床３１上の棚３３へ移動させる方法について、図１４～図１７を用いて説明する。図１０～図１１までの手順は同じであるが、もし作業者が図１２に示す係止部材６を高さｈ３の位置にてバランス釦２１を押すと、昇降範囲の制限が実行されて、直接棚３３の位置には下降させることはできないと共に、水平方向の移動先に棚３５があって、荷役物７を棚３５に当ててしまう可能性が生じる。

したがって図１４に示すように作業者は上昇釦２３にて係止部材６を上昇させ、位置Ｐ４に達した時、作業者は上昇釦２３を押すのを止めて保持状態する。その後作業者がバランス釦２１を押すと、本体装置２の制御部１０は重量検出部１２が昇降作動部１６に加わる重量を検出して出力した重量と、位置検出部１３が係止部材６を繰り出した位置を検出して出力した位置Ｐ４と、を記憶して、係止部材６及び荷役物７をバランス状態に保つバランス制御を実行し、係止部材６の昇降範囲の制限指令の実行を開始する。作業者は係止部材６若しくは荷役物７に外力を加えて荷役物７を棚３３付近で床３１の鉛直上に移動させる。さらに作業者は、保持釦２２を押して荷役物７の位置を保持させ（図１５）、下降釦２４を押し続けて荷役物７を床３１から高さｈ５の位置まで下降させる。そしてその位置で作業者が再度バランス釦２１を押すと、本体装置２の制御部１０は重量検出部１２が昇降作動部１６に加わる重量を検出して出力した重量と、位置検出部１３が係止部材６を繰り出した位置を検出して出力した位置Ｐ５と、を記憶して、係止部材６及び荷役物７をバランス状態に保つバランス制御を実行し、係止部材６の昇降範囲の制限指令の実行を開始する（図１６）。

作業者は係止部材６若しくは荷役物７に外力を加えて荷役物７を棚３３の鉛直上に移動させる。さらに作業者は、保持釦２２を押して荷役物７の位置を保持させ、下降釦２４を押し続けて荷役物７を棚３３に着地させ（図１７）、荷役物７から係止部材６を外すことができる位置まで下降釦２４を押し続ける。するとリンクチェーン４は緩むため、作業者は係止部材６を荷役物７から外すことができて作業は完了となる。

図１９は本発明の実施形態の変形例である。図１９に示すフローチャートでは、図１８におけるステップＳ１１０とステップＳ１１２が省略され、バランス状態で上昇釦２３又は下降釦２４が押された場合には昇降範囲の制限は行わないものである。

本発明の実施形態のさらなる変形例は図示しないが、図１８のステップＳ１１２において、上昇側のみ昇降範囲の制限を行う、若しくは下降側のみ昇降範囲の制限を行うものである。これらの制限は相互に切り替えが可能であって、本体装置２の制御部１０に有線若しくは無線で繋がった外部のパーソナルコンピュータによって管理者等が設定することができる。

以上説明したように本発明の荷役助力装置によれば、荷役物をバランス状態で扱う際に、昇降範囲の制限を行うことにより、構造物への衝突や、作業者の転倒などによる急激な外力の印加による足への落下などを防止して、安全性の改善を図った荷役助力装置及びその制御方法を提供できる。

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、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 ：本体装置
３ ：吊下げフック
４ ：リンクチェーン
６ ：係止部材
７ ：荷役物
８ ：レール
９ ：操作指令部
１０ ：制御部（本体装置制御部）
１０ａ ：重量登録手段
１０ｂ ：バランス制御手段
１０ｃ ：制限手段
１１ ：モータ部
１２ ：重量検出部
１３ ：位置検出部
１４ ：本体装置送受信部
１５ ：出力軸
１６ ：昇降作動部
１７ ：チェーン収納部
１８ ：移動ブロック
２０ ：操作指令制御部
２１ ：バランス釦
２２ ：保持釦
２３ ：上昇釦
２４ ：下降釦
２５ ：操作指令送受信部
３１ ：床
３２ ：床
３３ ：棚
３４ ：棚
３５ ：棚
３６ ：棚
３７ ：側面
ａ ：下降側許容値
ｂ ：上昇側許容値

Claims (4)

1. 昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
   前記係止部材をリンクチェーン若しくはロープで繰り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、
   前記係止部材の繰り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、
   前記制御部へ前記係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、
   を有して前記荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
   前記制御部が、
   前記操作指令部からのバランス指令に基づき前記重量検出部から前記重量信号を受信して登録重量として記憶する重量登録手段と、
   前記荷役物のバランス時における昇降範囲を予め設定された設定値を基に演算する演算手段と、
   前記バランス指令を受信すると、前記登録重量を基に演算を行って前記昇降作動部に加わる重量をキャンセルし前記荷役物をバランス状態にするように前記モータ部への制御を行うバランス制御手段と、
   前記荷役物が前記バランス状態にある時、前記位置検出部からの前記位置信号と前記昇降範囲に基いて昇降を制限する制限手段と、を有し、
   前記制御部が、前記昇降範囲を前記制御部が前記バランス指令を受信した時の前記係止部材の前記繰り出し位置を起点に定める荷役助力装置。
2. 昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
   前記係止部材をリンクチェーン若しくはロープで繰り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、
   前記係止部材の繰り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、
   前記制御部へ前記係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、
   を有して前記荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置の制御方法であって、
   前記制御部は、
   前記操作指令部からのバランス指令に基づき前記重量検出部から前記重量信号を、受信して登録重量として記憶する重量登録ステップと、
   前記荷役物のバランス時における昇降範囲を予め設定された設定値を基に演算する演算ステップと、
   前記バランス指令を受信して、前記登録重量を基に演算を行って前記昇降作動部に加わる重量をキャンセルし前記荷役物をバランス状態にするように前記モータ部への制御を行うバランス制御ステップと、
   前記荷役物が前記バランス状態にある時、前記位置検出部からの前記位置信号と前記昇降範囲に基いて昇降を制限する制限ステップと、を含み、
   前記制御部が、前記昇降範囲を、前記制御部が前記バランス指令を受信した時の前記係止部材の前記繰り出し位置を起点に定める荷役助力装置の制御方法。
3. 昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
   前記係止部材をリンクチェーン若しくはロープで繰り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、
   前記係止部材の繰り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、
   前記制御部へ前記係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、
   を有して前記荷役物の昇降の助力を行う荷役助力装置であって、
   前記制御部が、
   前記操作指令部からのバランス指令に基づき前記重量検出部から前記重量信号を受信して登録重量として記憶する重量登録手段と、
   前記荷役物のバランス時における昇降範囲を予め設定された設定値を用いて求める演算をする演算手段と、
   前記バランス指令を受信すると、前記登録重量を基に演算を行って前記昇降作動部に加わる重量をキャンセルし前記荷役物をバランス状態にするように前記モータ部への制御を行うバランス制御手段と、
   前記荷役物が前記バランス状態にあるとき、前記位置検出部からの前記位置信号と前記設定値を基に演算して得られる前記昇降範囲にて昇降を制限する制限手段と、
   を有することを特徴とする荷役助力装置。
4. 前記制御部は、
   前記バランス指令を受信したときの前記係止部材の前記繰り出し位置を、前記昇降範囲を定める起点となるようにすることを特徴とする請求項３に記載の荷役助力装置。

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