JPH01197300A - 平衡荷役装置の制御回路 - Google Patents

平衡荷役装置の制御回路

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JPH01197300A
JPH01197300A JP2039888A JP2039888A JPH01197300A JP H01197300 A JPH01197300 A JP H01197300A JP 2039888 A JP2039888 A JP 2039888A JP 2039888 A JP2039888 A JP 2039888A JP H01197300 A JPH01197300 A JP H01197300A
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Shu Takeda
周 武田
Hitoshi Tomaru
都丸 仁
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Komatsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は任意の重量ワークに対して、その重量に見合っ
た力をアクチュエータが出力することによって、平衡状
態を実現し、人がワークに直接力を加え、軽い力で昇降
することを可能ならしめる、平衡荷役装置(巻き上げ型
、平行四辺形リング型等ンの制御回路に関するものであ
る・(従来の技術) 荷重の記憶方法としては、特願昭62−152244に
示されているように速度指令信号があるしきい値以内に
入った後、すなわち位置モードになった後、一定時間だ
け力センサ信号を単純平均する方法があった。(第5図
、第6図)(発明が解決しようとする課題) 平衡状態において軽い操作力で荷を動かすためには、な
るべく正確な荷重を記憶する必要がある。
しかし、機構部の剛性が低い場合には、ワークが大きく
揺れ、よって信号に加速度分が含まれ、精度よく荷重を
計算するためには、揺れがおさまるのを待つ必要があっ
た。すなわち、レバー操作が終わってから荷重を記憶す
るまではバランスモードには移れず、よってオペレータ
はこの時間は作業がストップしてしまうという問題点が
あった。本発明は、このような問題点を解決するため、
力センサ付近に加速度センサを設け、加速度信号により
力センサ信号から加速度成分を取り除き、その信号を時
間平均することを提案する。
(課題を解決するだめの手段及び作用)上記問題点を解
決するために、本発明においては、 荷を昇降するアクチュエータと同アクチュエータを駆動
する駆動回路と、オペレータが速度指令を入力する速度
指令器と、荷重を検出する力検出器と、アクチュエータ
速度を検出する速度検出器と、同位置を検出する位置検
出器と、上記検出器の検出信号を人力とし出力をアクチ
ュエータ駆動回路の人力とする演算回路とを装着した平
衡荷役装置において、力検出器の付近に加速度検出器を
装着し、同検出器信号を演算回路の入力とし、上記演算
回路内に重量記憶演算部を持ち、同演算部は力信号及び
加速度信号を入力とし、 (力信号) 1+(加速度信号)/(重力加速度) −(=力信号補正値) を演算し、同演算値の時間平均を重量記憶値として同演
算部の出力とするか、上記時間平均は速度指令器信号が
ある一定のしきい値以下になってから一定時間の平均値
とするか、又は、時間平均開始時刻を速度指令器信号が
上記しきい値以上であって力信号補正値の変動が小にな
つ時とすることを特徴とする、平衡荷役装置の制御回路
としている。
(実施例) 第2図に示すように、力センサ信号をF 、加速度信号
なa、動力加速度をg(それぞれ矢印の向きを正)、ワ
ーク重量なWとすると、5=w+ (W/g)Xa = (1+a/g))(W となる。よって力センサ信号 を(1+ a、/ g 
)で除算することにより、力センサ信号から加速度成分
を取り除ける。
レバーによる速度指令があるしきい領内に入った時、つ
まり、レバーモードから位置モードに入った時、上記F
l/ (1+a/g)(力センサ信号補正信号Faと呼
ぶ)の時間平均を求めれば、従来方法と比べて格段に早
く、正確に荷重を記憶することができる。
又、第3図に示すように、レバー操作による荷の搬送時
は、荷が最も揺れ、力センサ信号も大きく変動する。よ
って従来技術ではレバー操作中は、重量記憶は不可能で
あったが、上記補正信号Faはレバー操作中でありでも
、地面から荷が浮き上がってすぐに荷重Wとほぼ等しい
値を示す。
本発明の構成を第1図に示す、ワークを昇降するアクチ
ュエータ1と、同駆動回路2と、同アクチュエータ速度
検出器7と、同アクチュエータ位置検出器6と、ワーク
を吊っている部分に力検出器5と速度指令器3(レバー
操作用)とを設ける。演算回路10には速度指令値R、
アクチュエータ速度信号V、同位置信号X、力信号 の
4信号が入力される。演算回路10内部には、レバーモ
ード演算部11、位置モード演算部12、バランスモー
ド演算部13、バランス静止モード演算部14が、モー
ド選択回路6一 16により適宜選択され、アクチュエータ駆動回路20
入力となる。アクチュエータ速度信号Vを微分回路8に
より、モートにかかわらず微分する。演算回路10には
重量記憶演算部15があり、同演算部で記憶された重量
記憶値W。
は、バランスモード演算部13、バランス静止モード演
算部14、モード選択演算部16で用いられる。
次に各モードの内容を示す。
イ)レバーモード 速度指令値R、アクチュエータ速度Vが人力され、 K3’X  R−KvnXv が演算され入力される。オペレータがレバー操作により
速度制御することを可能にする。
口)位置モード アクチュエータ速度V、位置Xが入力され、また位置モ
ードになった時の位置Xoを記憶し、 Kx X (xo −x) −KvnXvが演算され出
力される。レバー操作が終わってワークをその位置に保
持することを可能にする。
ハ)バランスモード 力信号−、アクチュエータ速度V及び重量記憶値Woが
入力され、 K1:  X (Wo −FL、) +KvpXvが演
算され出力される。オペレータがワークに直接力を加え
て、重いものでも軽い力で昇降することを可能とする。
二)バランス静止モード 力信号ん、重量記憶値Wo、アクチュエータ位置Xが入
力され、またバランス静止モードになった時の位置xo
を記憶し、 KF   X   (WO−/”ム)   +KX  
 X   (xo   −x  )が演算され出力され
る。オペレータがワークから手を離した時に、ワークを
静止させることを可能とする。
次に、上記4モードを選択する選択回路16について説
明する。選択回路16には、速度指令値R1力信号h、
重量記憶値Woが入力され、第4図のフローチャートに
従ってモードが選択される。
尚、第5図にモード遷位移図(従来案)を示す。
本発明は、上記重量記憶回路15に関するものである。
第6図に従来案の構成を示す。従来は力信号りのみが入
力され、力信号FLの時間平均から重量を演算し記憶し
ていた。これに対し、本発明では力検出器5の付近に加
速度計4を設け、力信号Ft、と加速度信号aを入力し
、力信号りを加速度信号aで補正することを提案する。
力信号りは、第2図及び第3図に示すように(ワーク重
量)+(加速力)を検出するため、レバー操作でワーク
を昇降させた場合には非常に変動してしまう。よって従
来方法によると図に示すようにレバー操作が終わってか
ら、長い時間(T〜)の平均値をとらないと精度が悪く
なる。
しかし、第2図に示すように、 5 = (1+a/ g) XW であるから、力信号りを(1+a/g)で除算すれば、
力信号から加速度成分を取り除いたワーク重量Wを検出
できるはずである。よってレバーモードが終わって位置
モードに移り、FIJ/(1+a/g)(力信号補正信
号Faと呼ぶ)の時間平均(Tユ)を求めれば、第3図
に示すように従来方法と比べて、早く正確に荷重を演算
できる。又、従来案によれば、レバー操作中は最も荷の
揺れが激しく、力信号の変動も大きく、よってレバー操
作後位置モードに入ってからでかけれは、重量記憶は不
可能であったが、上記補正信号Paを用いれば、第3図
のようにレバー操作中でもいったん荷が地面から浮けは
、すぐに荷重Wとほぼ等しい値となる。よってレバー操
作中の補正信号Faの変動が小になった時(第3図のt
^ )からレバー操作後TR3までてのT陪時間平均を
求めれば、これを精度良く求めることができ、かつレバ
ー操作後記憶完了までの時間TF3を更に短くできる。
第1図に示す実施例は巻き取り式の昇降機であるが、第
7図のような平行四辺形タイプの昇降機でも同様に適用
される。また電動式に限らず、空圧、油圧の昇降機にも
適用できる。
ワークはローブで吊られ、モータによって巻き上げられ
る。モータには通常ACまたはDCサーボモータが用い
られる。速度検出器7としては、レゾルバ、タコジェネ
レータ等が用いられ、また位置検出器6としては、エン
コーダまたはレバゾル等が用いられる。
力検出器5としては、一般のロードセル等が使用でき、
ワークを吊る部分に装着される。速度指令器3としては
、通常レバーの傾角をポテンショメータで検出する方法
が用いられ、レバーの傾角の大小によって速度指令の大
小とする。
速度指令信号Rは1次遅れ回路9によって滑らかにされ
る。(R’ とする) 以上のアクチュエータ速度V、アクチュエータ位置X、
力検出信号凡、速度指令値R′の4信号は演算回路10
るこ入力される。演算回路としては、通常ディジタル演
算器が使用され、よってA/Dコンハバータでディジタ
ルに変換する。
ディジタル演算器では、まずモードが決定ざる。
そのフローチャートは第4図1に示す通りである。
次に本発明の重量記憶法について第8図にツーチャート
を示す。重量記憶の演算が行われ口のは、第8図にある
ように、レバーモートが終わってから、時間1尺2であ
り、Tμまでは加算レジスタ(F a−sum )に加
算される。
TRZを経過したときるこ、加算レジスタをカウンタて
除算して、力センサ補正信号の平均値を求めて、記憶値
レジスタWoに入力して、記憶完了となり、バランスモ
ードに移行可能となる。
次に、本発明の第2実施例(更に記憶時間を短縮する方
法)について、第9図にフローチャートを示す。本実施
例では、重量記憶の演残開始をレバーモード中で、かつ
力センサ補正信号Faの変動が小さくなったときとする
ことを特徴とする。尚、記憶完了は、上記第8図と同様
にレバーモードが終わり、位置制御が始まってから一定
時間TF3後とするが、上記TH2よりも当然大幅に短
くなる。
(発明の効果〉 平衡荷役装置においては、荷の重量記憶値が正確である
ほど、人間の必要な操作力は小になり、位置決め性が向
上する。
また、荷の重量記憶が完了しないとバランスモードに移
れないため、記憶時間が長くなると作業がストップして
しまう。
本発明によれば、早く、正確な荷重を記憶できるため、
小さな操作力で操作でき、かつ作業もストップせず、作
業効率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す全体構成図第2図は力セ
ンサが感じる力の解説口 笛3図は従来案と本発明室の比較図(平均する信号と平
均時間) 第4図はモード選定の決定フローチャート第5図はモー
ド遷移図(従来案) 第6図は従来案の全体構成図 第7図は平行四辺形リンク式平衡荷役装置の一例 第8図は本発明の第一実施例フローチャート第9図は本
発明の第二実施例フローチャート1−アクチュエータ 2−アクチュエータ駆動回路 3−速度指令器 4−加速度検出器 5−力検出器 6〜位置検出器 7−速度検出器 8−微分器 9−一次遅れ回路 1〇−演算回路 11−レバーモード演算部 12−位置モード演算部 13−バランスモート演算部 14−バランス静止モード演算部 15− 重量記憶モード演算部 16−モード選択演算部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)荷を昇降するアクチュエータと同アクチュエータ
    と同アクチュエータを駆動する駆動回路とオペレータが
    速度指令を入力する速度指令器と同位置を検出する位置
    検出器と、上記検出器の検出信号を入力とし出力をアク
    チュエータ駆動回路の入力とする演算回路とを装着した
    平衡荷役装置において、力検出器の付近に加速度検出器
    を装着し同検出信号を演算回路の入力とし、上記演算回
    路内に重量記憶演算部を持ち、同演算部は力信号及び加
    速度信号を入力とし、 (力信号)/{1+(加速度信号)/(重力加速度)}
    −−−−−−−−−−(=力信号補正値) を演算し、同演算値の時間平均を重量記憶値として同演
    算部の出力とすることを特徴とする平衡荷役装置の制御
    回路。
  2. (2)請求項1記載の時間平均は、速度指令器信号があ
    る一定の閾値以下になってから、一定時間の平均値とす
    ることを特徴とする、平衡荷役装置の制御回路。
  3. (3)請求項1記載の構成において、時間平均開始時刻
    を速度指令器信号が請求項2記載の閾値以上で、かつ力
    信号補正値の変動が小になった時とする事を特徴とする
    平衡荷役装置の制御回路。
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