JPH05270800A - 負荷平衡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 昇降機構に使用する加速度検出器の温度あ
るいは衝撃による特性の変化があった場合においても、
これらの特性変化が制御に対し影響を与えないような負
荷平衡装置を提供する。 【効果】 重量記憶部に記憶の重量を目標として昇降
動作を実施する平衡モードでは、記憶重量と荷重検出器
で検出された負荷重量の偏差を取り、この偏差を昇降指
令として、さらに加速度検出信号を微分した加速度微分
信号をフィードバック信号として演算条件に加えること
で、加速度検出信号の温度による出力特性変化及び衝撃
による出力変化を取り除き、昇降機構の昇降動作を常時
同一特性で制御する。さらに、前期演算部に入力された
加速度検出信号の静的な変化を監視し、衝撃での大幅な
特性変化を検出することで加速度検出器の異常を検出
し、昇降機構の動作を特定の制御モードに限定したり停
止させて制御することにより、装置の動作特性悪化を未
然に防止し負荷平衡装置をより安全に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻上げ式又は平行四辺
形リンク式の機構をアクチュエータ（例えば電動機）を
用いた昇降装置で、負荷の重量に見合った力を発生さ
せ、負荷を平衡状態で昇降できるようにした負荷平衡装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の負荷平衡装置では、記憶重
量を目標として昇降動作をさせる為作業者の操作に適し
た動作が求められ昇降機構の制御には各種センサ類が使
用されている。これらの動作改善に使用するセンサは加
速度を検出する加速度検出器が多く、普通この加速度検
出器には歪ゲージ式センサが用いられている。そこで従
来の負荷平衡装置について図５を用いて説明する。昇降
機構の機構構成図は図１と同じでありこれを参照とて説
明する。

【０００３】図に於いて、昇降機構１は昇降駆動用モー
タ２を用いて歯車機構３を駆動することで昇降駆動さ
れ、先端部には吊り具５が負荷４の重量を検出する荷重
検出器１３を介して配設する。昇降機構１の昇降は先端
部に配設した操作レバー７を作業者により操作され、操
作レバー７に接続された速度指令器６が動作し速度指令
信号Ｓを出力する。

【０００４】この速度指令信号ＳはＶ／Ｆ変換器１０で
パルス変換され、演算部８の目標カウンタ１１に入力す
ることで昇降機構１の目標位置を位置演算部１２に与え
る。演算部８からはＤ／Ａ変換部２２でアナログ変換し
た昇降指令を駆動装置１９に出力し、昇降機構１の駆動
モータ２を駆動する。昇降機構１が昇降すると、その速
度は速度検出器１８により検出され駆動装置１９にフィ
ードバックされ速度制御される。また、昇降機構１の位
置は位置検出器２０で検出して現在カウンタ２１に入力
され、昇降機構１の現在位置として位置演算部１２に入
力され位置制御がされる。

【０００５】昇降機構１に吊られた負荷４の重量は荷重
検出器１３で検出され増幅器２７で増幅後、重量記憶部
１５に負荷４重量として記憶され、検出された負荷４重
量と記憶重量との偏差を偏差検出部１６で取り、Ｖ／Ｆ
変換器１０を介して昇降機構１を駆動する。

【０００６】また、昇降機構１の先端部に設けられた加
速度検出器２３の出力も、荷重検出器１３と同様に増幅
器２８で増幅され、演算部８で昇降機構１の動作制御と
衝撃検出や急負荷・除負荷の検出に使用される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では特に加
速度検出用センサの特性変化については、異常検出値の
幅を大きく取るか、特性に変化が生じた都度再調整をす
る等の方法が取られていた。

【０００８】しかし、歪ゲージ式加速度検出器ではその
特性変化が１％／１０ｄｅｇ（温度変化時）あり、実際
の使用現場での温度変化を考えると、夏と冬の温度差は
４０〜５０ｄｅｇ程度あるのが普通で、センサ出力とし
ては５％程度は変化することになる。

【０００９】さらにこの種の歪ゲージ式加速度検出器
は、その構造上衝撃に対しても非常に弱く、装置の搬送
時や取付時に衝撃が加わることも多く、実際には歪ゲー
ジのブリッジバランスが５〜１０％程度特性が変化する
こともあり、その都度調整する必要があった。ここで、
昇降装置を設置後にセンサ特性が変化した場合には、昇
降装置の取付け現場で再調整を行うことになり、特にこ
の種の昇降装置の取付け場所は高所であることが普通で
あり、作業に危険が伴うことも多くあった。

【００１０】また、この状況を避けるため異常検出値の
幅を大きくとると、昇降装置の状況によっては異常状態
をうまく検出できずに装置自体の破壊や、作業者が不安
全な状況になることも考え、特性自体が変化すると昇降
機構の制御特性にも変化が現れるのは当然である。

【００１１】本発明はかかる問題点を解決する為になさ
れたもので、昇降機構に使用する加速度検出器の温度あ
るいは衝撃による特性の変化があった場合においても、
これらの特性変化が制御に対し影響を与えないような負
荷平衡装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する為に
本発明による負荷平衡装置は、負荷を昇降する負荷昇降
機構と、この昇降機構を駆動する駆動機構と、昇降機構
の速度を検出する速度検出器と、昇降機構の位置を検出
する位置検出器と、負荷の重量を検出する荷重検出器
と、荷重検出器に近設の加速度検出器と、荷重検出器で
検出された負荷重量を記憶する重量記憶部と、作業者が
昇降機構の速度を指令する操作レバーに接続された速度
指令器とを備え、これらの出力信号により昇降機構の昇
降速度と位置を演算する演算部で負荷平衡機構を昇降制
御し、加速度検出信号の微分信号を加速度信号前記演算
部に入力し、さらに元の加速度検出信号もセンサの異常
検出信号として演算部に入力し昇降機構の昇降を制御す
る。

【００１３】

【作用】昇降機構により負荷を吊って昇降動作をさせる
際の昇降速度は、作業者による操作レバーの操作量変化
に対応して速度指令器から速度指令信号として演算部に
入力される。また吊られた負荷の重量は荷重検出器によ
り検出され、一旦負荷重量を記憶する重量記憶部に負荷
重量として記憶され、記憶重量と検出重量の偏差を取り
速度指令信号と同様に演算部に入力される。

【００１４】演算部では昇降機構に対しての速度を演算
し、速度指令器からの指令を有効とする操作モード時
は、操作レバーの操作量に比例して変化した速度指令信
号により負荷の昇降機構の駆動部に対し昇降指令を出力
し、昇降機構はこの昇降指令に伴って昇降動作を行う。
また、重量記憶部に記憶の重量を目標として昇降動作を
実施する平衡モードでは、記憶重量と荷重検出器で検出
された負荷重量の偏差を取り、この偏差を昇降指令とし
て、さらに加速度検出信号を微分した加速度微分信号を
フィードバック信号として演算条件に加えることで、加
速度検出信号の温度による出力特性変化及び衝撃による
出力変化を取り除き、昇降機構の昇降動作を常時同一特
性で制御する。

【００１５】さらに、前期演算部に入力された加速度検
出信号の静的な変化を監視し、衝撃での大幅な特性変化
を検出することで加速度検出器の異常を検出し、昇降機
構の動作を特定の制御モードに限定したり停止させて制
御することにより、装置の動作特性悪化を未然に防止し
負荷平衡装置をより安全に使用できる。

【００１６】

【実施例】本発明の第一実施例を図１乃至図３を用いて
説明する。

【００１７】平行リンク式の昇降機構１は、昇降駆動用
モータ２と歯車機構３により昇降駆動され、先端には吊
り具５が設けられ負荷４が吊られている。さらに昇降機
構１の昇降速度を指令する速度指令器６の操作レバー７
を配設し、速度指令器６からの速度指令信号Ｓは演算部
８のモード選択部９に入力される。そして、Ｖ／Ｆ変換
器１０でパルス変換され演算部８の目標カウンタ１１に
入力され、昇降機構１の目標位置として位置演算部１２
に入力される。

【００１８】また、吊り具５は荷重検出器１３を介して
昇降機構１の先端に取付けられ、負荷４の重量Ｗは荷重
検出器１３にて検出され、荷重信号ＷＡとしてＡ／Ｄ変
換部１４でデジタル変換され荷重信号ＷＢとなり重量記
憶部１５と偏差検出部１６に入力される。

【００１９】重量記憶部１５は演算部８の位置演算部１
２からの記憶信号Ｒを受け、荷重検出器１３で検出され
た負荷４重量を記憶し、偏差検出部１６に対して目標重
量ＷＣとして出力し、偏差検出部１６は重量記憶部１５
からの目標重量ＷＣと荷重検出器１３からの現在重量Ｗ
Ｂの偏差を取り、演算部８に対し偏差信号ＷＲを出力す
る。

【００２０】前記昇降機構１の昇降速度は速度検出器１
８で検出され、駆動装置１９に速度帰還信号ＳＦとして
フィードバックされ昇降機構１は速度が制御される。さ
らに昇降機構１の位置は位置検出器２０で検出され演算
部８の現在カウンタ２１に入力され、昇降機構１の現在
位置として位置演算部１２に入力される。位置演算部１
２には更に目標カウンタ１１からも目標位置が入力さ
れ、昇降機構１に対する速度指令をＤ／Ａ変換部２２で
アナログ変換後、速度指令信号ＸＯとして昇降機構１の
駆動部１９に出力している。

【００２１】さらに、昇降機構１の吊り具５に近設の加
速度検出器２３からの加速度検出器ＡＡは、Ａ／Ｄ変換
部２４でデジタル変換されて加速度信号ＡＢとなり、演
算部８の位置演算部１２に入力されると共に、微分器２
５にも入力され微分された加速度信号は加速度微分信号
ｄＡとなって位置演算部１２に入力され昇降機構１の動
作特性改善を行う。次に、本実施例による負荷昇降装置
の制御方法について説明する。

【００２２】作業者が操作レバー７を操作することで速
度指令器６から操作レバー７の操作量に比例した速度指
令信号Ｓが出力され、演算部８のＶ／Ｆ変換器１０でパ
ルス変換され、位置演算部１２で演算を行い駆動信号Ｘ
Ｏを駆動モータ２の駆動装置１９に出力することで、昇
降機構１は操作レバー７の操作量に比例した速度で昇降
動作を実行し位置制御される。

【００２３】この時、演算部８には操作レバー７に接続
された速度指令器６からの速度指令信号Ｓが入力され、
モード選択部９を介してＶ／Ｆ変換器１０でパルス変換
された指令信号ＳＡが目標カウンタ１１に入力され、昇
降機構１に対する位置目標として位置演算部１２に入力
される。また、昇降機構１の現在位置は位置検出器２０
より位置検出信号ＸＦとして現在カウンタ２１に入力さ
れて現在位置カウントがされ、現在位置信号Ｘとして位
置演算部１２に入力される。位置演算部１２では目標カ
ウンタ１１からの目標位置と現在カウンタ２１からの現
在位置を比較・演算し、昇降機構１に対しての昇降指令
を出力し、Ｄ／Ａ変換部２２でアナログ変換した駆動信
号ＸＯにより、駆動装置１９は駆動モータ２を駆動し、
昇降機構１は昇降駆動される。

【００２４】前記昇降機構１は、位置演算部１２より出
力された駆動信号ＸＯに基づいて昇降駆動され、昇降速
度は速度検出器１８で検出され駆動部１９に速度帰還信
号ＳＦとしてフィードバックされ昇降機構１の速度が制
御される。

【００２５】昇降機構１は作業者による操作時はモード
変換部９が操作モード側に選択されており、操作レバー
７の操作により昇降駆動される。ここで、速度指令信号
Ｓが微小になり、目標カウンタ１１値に変化がなく更に
昇降機構１の位置変化が微小になると、位置演算部１２
から重量記憶部１５に対し重量記憶信号Ｒを出力し、重
量記憶部１５は昇降機構１に吊られた負荷４重量を記憶
し、モード選択部９が平行モード側に選択され動作モー
ドは平行モードに移行する。

【００２６】昇降機構１に吊られた負荷４重量は荷重検
出器１３で検出され、荷重信号ＷＡとしてＤ／Ａ変換部
１４でアナログ変換されて荷重信号ＷＢとなり、重量記
憶部１５に負荷４重量として記憶される。ここで重量記
憶部１５に記憶の重量は、昇降機構１が吊り上げる目標
重量ＷＣとして偏差検出部１６に入力され、現在の負荷
４重量と比較される。偏差検出部１６で取られた偏差
は、偏差信号ＷＲとして演算部８に入力され昇降機構１
を昇降駆動する。

【００２７】さらに、昇降機構１の先端部に配設の加速
度検出器２３からの加速度検出信号ＡＡは、Ｄ／Ａ変換
部２４でアナログ変換されて加速度信号ＡＢとなり、微
分器２５で微分された加速度微分信号ｄＡと共に演算部
８の位置演算部１２に出力され、位置演算部１２では昇
降機構１先端部の振動を防止する動作特性の改善や、衝
撃を検出する異常検出に使用している。

【００２８】ここで、演算部８の位置演算部１２におい
ては、加速度微分信号ｄＡは昇降機構１先端部の振動を
防止する動作特性の改善や衝撃の検出に使用され、微分
前の加速度信号ＡＢは加速度検出器２３の特性変化検出
用に使用される。

【００２９】まず、加速度微分信号ｄＡは微分されるこ
とで信号成分中に直流成分を含まないため、そのままの
動作特性の改善や衝撃検出に使用される。次に微分前の
加速度信号ＡＢは温度変化や衝撃等による特性変化分を
含むため加速度検出器２３の異常検出に使用され、加速
度信号ＡＢの直流成分変化が規定値を越えると、加速度
検出器２３に大きな衝撃が加わったり他の異常が発生し
たと判断し、昇降機構１の動作を制限するように働く。
演算部８の位置演算部１２では前記加速度検出器２３の
異常内容により、

【００３０】１）．加速度検出器２３からの加速度信号
ＡＢ値が規定値を越えた場合は、加速度検出器２３に大
きな衝撃が加わり加速度検出の特性が大きく変化し、正
常に加速度を検出できないと判断する。そして、平衡モ
ードでの動作を中断させるか又は多少速度を低下させて
運転を継続させ、位置モードでの運転はそのまま継続さ
せて使用することを可能とする。

【００３１】２）．加速度検出器２３からの加速度信号
ＡＢの値がある一定の値を越えてはいないがそれに近い
変化が認められた場合は、加速度検出器２３の特性が序
々変化してきていると判断する。そして、平衡モードで
の動作は中断させないが多少速度を低下させて運転を継
続させ、位置モードでの運転はそのまま継続させて使用
することを可能とさせる。

【００３２】この結果、昇降機構１の加速度検出器２３
が異常状態になった場合でも、最低限の動作は継続が可
能であり、全く使用できないといった最悪状態は避ける
ことができ、さらに通常の制御に用いる加速度検出信号
は微分信号を用いるため、特性に多少の変化が現れても
正常な状態で昇降装置を制御することが可能である。以
上説明したように、これを実施することで、昇降機構に
使用する歪ゲージ式加速度検出器の温度あるいは衝撃等
による特性変化があった場合でも、これらの特性変化が
制御に対し影響を与えないような制御方法を採用する。
この結果、装置の搬送や取付時にも気を使わなくて良
く、扱い易く更に再調整等の作業が不要で、操作特性・
異常検出等の機能は従来と変わらない。又、検出器自体
の特性が大きく変化した場合にも、最低限の動作を保証
することで作業の効率を余り低下せずに使用し易くした
負荷平衡装置を提供できる。（他の実施例）

【００３３】加速度検出器に異常が発生した場合は、昇
降装置としての機能は当然低下するため、図７に示すよ
うに演算部８の位置演算部１２からの出力で表示部２６
に異常内容を表示し作業者に異常状態を知らせることも
当然可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明を実施するこ
とで、昇降機構に使用する歪ゲージ式加速度検出器の温
度あるいは衝撃等による特性変化があった場合でも、こ
れらの特性変化が制御に対し影響をう与えないような制
御方法を採用する。この結果、装置の搬送や取付時にも
気を使わなくて良く、扱い易く更に再調整等の作業が不
要で、操作特性・異常検出等の機能は従来と変わらな
い。検出器自体の特性が大きく変化したような異常状態
においても、装置対応を装置自体が自動的に判断して最
低限の動作を保証することで、作業効率を余り低下せず
に使用し易くなる。このため、実際の生産ラインで昇降
装置を使用する場合には、この機能が非常に有効に働き
生産ラインを停止させるようなことはまずなくなる。更
に、異常内容を作業者に知らせることで、以降の保守業
務も効率的に行え、装置を正常な状態に復帰させること
が簡単となり、作業者も安心して使用できる不可平衡装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す昇降機構の構成図、

【図２】本発明の制御ブロック図、

【図３】本発明の加速度検出信号の異常判定レベルを説
明する図、

【図４】その他の実施例における異常判定結果の表示に
関わる制御ブロック図、

【図５】従来の実施例を説明する図面。

【符号の説明】

１…昇降機構， ２…昇降駆動用モー
タ， ４…負荷， ６…速度指令器， ７…操作レバー， ８…演算部， ９…モード選択部， １０…Ｖ／Ｆ変換器， １１…目標カウンタ， １２…位置演算部， １３…荷重検出器， １４…Ａ／Ｄ変換器， １５…重量記憶部， １６…偏差検出部， １７…異常判定部， １８…速度検出器， １９…駆動装置， ２０…位置検出部， ２１…現在カウンタ， ２２…Ｄ／Ａ変換器， ２３…加速度検出器， ２４…Ａ／Ｄ変換器， ２５…微分器， ２６…表示部， ２７…増幅器， ２８…増幅器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷を昇降する機構と、この荷の昇降機構
   を駆動する手段と、昇降機構の位置を検出する手段と、
   昇降機構に位置を指令する位置指令手段と、昇降機構の
   位置制御手段と、昇降機構の加速度を検出する手段と、
   荷の重量を検出する手段と、荷の重量を記憶する手段を
   持ち位置指令手段からの信号で動作する操作モードと、
   この荷重量の記憶値を目標として動作する平衡モードの
   ２つ動作モードを持った負荷平衡装置において、昇降機
   構の加速度検出信号を微分する手段と、加速度微分信号
   により前記昇降機構の位置制御を実施し更に加速度信号
   の変化を検出して前記加速度検出器の異常を判断する演
   算部とを備え、速度検出器が異常と判定された場合は、
   操作モードの動作はそのまま継続させ、平衡モードの動
   作を禁止させることを特徴とする負荷平衡装置。
2. 【請求項２】 荷を昇降する機構と、この荷の昇降機構
   を駆動する手段と、昇降機構の位置を検出する手段と、
   昇降機構に位置を指令する位置指令手段と、昇降機構の
   位置制御手段と、昇降機構の加速度を検出する手段と、
   荷の重量を検出する手段と、荷の重量を記憶する手段を
   持ち位置指令手段からの信号で動作する操作モードと、
   この荷重量の記憶値を目標として動作する平衡モードの
   ２つ動作モードを持った負荷平衡装置において、昇降機
   構の加速度検出信号を微分する手段と、加速度微分信号
   により前記昇降機構の位置制御を実施し更に加速度信号
   の変化を検出して前記加速度検出器の異常を判断する演
   算部とを備え、速度検出器が異常と判定された場合は、
   操作モードの動作はそのまま継続させ、平衡モードの動
   作のみ一部制限あるいは動作速度を低減させることを特
   徴とする負荷平衡装置。
3. 【請求項３】 荷を昇降する機構と、この荷の昇降機構
   を駆動する手段と、昇降機構の位置を検出する手段と、
   昇降機構に位置を指令する位置指令手段と、昇降機構の
   位置制御手段と、昇降機構の加速度を検出する手段と、
   荷の重量を検出する手段と、荷の重量を記憶する手段を
   持ち位置指令手段からの信号で動作する操作モードと、
   この荷重量の記憶値を目標として動作する平衡モードの
   ２つ動作モードを持った負荷平衡装置において、昇降機
   構の加速度検出信号を微分する手段と、加速度微分信号
   により前記昇降機構の位置制御を実施し更に加速度信号
   の変化を検出して前記加速度検出器の異常を判断する演
   算部とを備え、加速度検出器の特性が異常値に近いと判
   定された場合は、操作モードの動作はそのまま継続さ
   せ、平衡モードの動作のみ一部制限あるいは動作速度を
   低減させることを特徴とする負荷平衡装置。