JPH05278999A - 平衡荷役装置のワーク把持解除方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平衡荷役装置（バランサ）のワークの把持解
除方法に関するもので、重量センサや接触検出スイッチ
を設けることなく、誤操作によるワークの把持解除を防
止し、ワークの把持解除時における平衡荷役装置の急激
な挙動を防止する。更に必要に応じてワークの接地を待
たないでワークの把持を解除することも可能にする。 【構成】 昇降モータの電流値が設定値以下でかつワー
クが停止状態にあることを条件として、ワーク把持装置
のインタロックを解除する。昇降モータの電流値の設定
値および停止状態を判断する際のしきい値は、制御装置
に設けられたメモリ３７に記憶し、キーボード等の入力
装置３８から変更できるようにする。またワークの把持
が解除されたときには、ワーク把持解除と同時に制御を
位置制御モードに切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、平衡荷役装置（バラ
ンサ）のワークの把持解除方法に関するもので、誤操作
によりワークの把持を解除してワークを落下させること
を防止するとともに、ワークの把持解除時における平衡
荷役装置の急激な挙動を防止する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】昇降シリンダの圧力制御や昇降モータの
電流制御によりワークの重量と支持力をバランスさせ
て、重いワークを三次元空間内の任意の位置で静止状態
で保持できるようにした平衡荷役装置は公知である。

【０００３】このような平衡荷役装置は、操作レバー等
によって与えられる速度指令を目標値としてワークの昇
降速度を制御する速度制御モードと、ワークが静止した
ときの位置をメモリに記憶してその記憶値を目標値とし
てワークを静止状態に保つ位置制御モードと、ワークが
静止したときの昇降駆動装置の支持力あるいはロードセ
ル等によって検出されたワークの荷重をメモリに記憶し
てその記憶値を目標値として支持力を制御するバランス
モードとを備えているのが普通である。

【０００４】さらに、たとえば特開平１−１３３９００
号公報に記載されているように、バランスモード時にお
けるワークのクリープ（静止すべきワークが微速上昇な
いし微速下降すること）を防止するために、上記位置制
御モードとバランスモードとを組み合わせたバランス静
止モードなどを含む各種の制御モードを備えているもの
もある。

【０００５】このような平衡荷役装置において、ワーク
が持ち上げられている状態でワークの把持が解除される
と、ワークが落下してワークを破損したり作業者に危害
を与える危険が生ずる。そこで誤操作によりワークの把
持が解除されるのを防止するために、各種のインタロッ
クが設けられている。

【０００６】たとえば昇降駆動装置としてシリンダを用
いた平衡荷役装置では、昇降シリンダの内圧を検出する
ことでワークの重量を検出し、内圧が所定の圧力以下と
なったときにバルブを動作させてこれをワーク把持解除
のインタロックとする方法がある。また昇降駆動装置と
してモータを用いた装置では、歪ゲージ式ロードセルな
どの重量センサでワークの重量を検出し、比較演算回路
を用いて検出値が設定荷重以下となったときに信号を出
力して、これをワーク把持解除のインタロックとする方
法がある。また他の方法として、ワーク把持装置にリミ
ットスイッチや近接スイッチなどの接地検出スイッチを
設け、ワークが接地したことを検出してワーク把持解除
のインタロックとする方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、昇降駆動
装置としてモータを用いるものでは、ワーク把持解除の
インタロックをとるために重量センサや接触検出スイッ
チを設ける必要がある。ところが歪ゲージ式ロードセル
等の重量センサは、その特性が経時的に変化する傾向が
あるため、正確なワークの重量を検出するためには、そ
の特性を維持するための校正回路が必要になる。またワ
ークの昇降を主にレバー操作や押しボタン操作で行う平
衡荷役装置では、重量センサを備えていない装置もある
ので、そのような装置には重量センサを用いる方法を採
用することができない。

【０００８】また接触検出スイッチを設ける方法は、作
業者がスイッチに触れたときにもインタロックが解除さ
れてしまうため、充分な安全が確保できない問題があ
り、またワークの把持状態やワークの寸法などに応じて
複数の接触検出スイッチを設ける必要があったり、スイ
ッチの装着位置を変更しなければならないなどの面倒が
ある。

【０００９】また平衡荷役装置の使用態様によって、た
とえば落としても壊れないワークを次々と搬送する場合
など、ワークの接地を待たないでワークの把持を解除し
て搬送能率を上げたい場合があるが、接触検出スイッチ
を用いる方法では、このような使用に対応することがで
きない。

【００１０】またワークが完全に接地しない前にワーク
の把持を解除した場合、従来の装置では昇降駆動装置に
かかる負荷が急激に低下するため、たとえばアーム式の
平衡荷役装置ではアームが跳ね上がるなどの急激な動作
が起こり、この急激な動作によって作業者の安全が脅か
されることがあるなどの問題があった。

【００１１】そこでこの発明は、昇降駆動装置としてモ
ータを用いた平衡荷役装置において、重量センサの有無
に関係なく又接触検出スイッチなどの専用のセンサを設
けることなく、誤操作によるワークの把持解除を防止
し、かつ必要に応じてワークの接地を待たないでワーク
の把持を解除することもできる方法を提供しようとする
ものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明ではワーク把持
装置のインタロックを昇降モータ１１の電流値と速度と
によって解除することによって上記課題を解決してい
る。すなわち昇降モータ１１の電流値を検出してこれが
設定値以下かどうかを判断し、またレゾルバ１３等によ
ってワークが停止状態にあるか否かを判断し、昇降モー
タの電流値が設定値以下でかつワークが停止状態にある
ことを条件として、ワーク把持装置のインタロックを解
除する信号を出力する。昇降モータの電流値の設定値お
よび停止状態を判断する際のしきい値は、制御装置に設
けられたメモリ３７に記憶し、キーボード等の入力装置
３８からワーク把持装置１７の自重やワークの搬送態様
に応じて変更できるようにする。

【００１３】また実際にワークの把持が解除されたとき
には、ワーク把持解除と同時に制御を位置制御モードに
強制的に移行させる。

【００１４】

【作用】昇降モータ１１の電流値は、モータ１１の発生
トルクに比例するので、昇降モータに係る負荷すなわち
平衡荷役装置のアーム等の自重、装置に装着したワーク
把持装置の自重およびワークの重量に比例した信号を検
出することができる。従ってモータにかかる自重分の負
荷を勘案して作業態様に応じた設定値を制御器のメモリ
に記憶しておけば、電流の検出値と設定値の差信号によ
って従来重量センサで検出していた信号とほぼ同様な信
号を得ることができ、これによってワークの接地を検出
することができる。

【００１５】そしてワークの接地を昇降モータ１１の電
流値のみで検出した場合、ワークの急激な下降動作や振
動によって昇降モータ１１の電流値が低下してインタロ
ックが解除されるという誤動作を生ずる虞があるが、こ
の発明では、昇降モータ１１の電流値の低下とワーク９
の停止状態のアンド条件でインタロックを解除している
ので、上述のような誤動作を生ずる虞がない。

【００１６】さらにこの発明では、昇降モータ１１の設
定値を制御器のメモリに記憶してこれを変更できるよう
にしたので、ワーク把持装置の交換等によって昇降モー
タ１１にかかる負荷が変動したときにもこれに容易に対
応させることができ、また停止条件のしきい値を大きく
取ることによってたとえばワークが完全に接地する前に
インタロックを解除することが可能になるなど、装置の
使用態様に応じた設定条件の変更が容易に可能になる。

【００１７】そしてワークの把持解除時に制御を位置制
御モードに強制的に移行させることにより、ワークが完
全に設置する前にワークの把持を解除したときに、平衡
荷役装置のアームが跳ね上がる等の装置の急激な挙動を
防止することができ、より安全な作業が可能になる。

【００１８】

【実施例】次に図面に示す実施例について説明する。図
３に示す平衡荷役装置１は、平行リンク式のアームを備
えたもので、旋回ポスト２の上端に枢支連結された第１
アーム３と第２アーム４との中間部に平行リンク５、６
が連結され、この平行リンク５、６の連結部にローラ７
を軸着し、このローラ７を昇降部材８に水平方向相対移
動可能かつ上下方向相対移動不能に連結して昇降させる
ことにより、第２アーム４の先端に懸吊したワーク９を
昇降させるものである。

【００１９】昇降部材８は、昇降モータ１１にラックピ
ニオン装置１２で連結されており、昇降モータ１１の回
転は、レゾルバ１３によって検出されている。

【００２０】第２アーム４の先端とワーク９との間に
は、操作レバー１４を備えたポテンショメータ１５とロ
ードセル１６とを介してワーク把持装置１７が設けられ
ており、ワーク９はワーク把持装置１７の把持爪や負圧
吸着装置などによって把持されている。ポテンショメー
タ１５はその操作レバー１４の操作角に応じた電気信号
を出力し、この電気信号が速度制御モードにおける昇降
速度の目標値ｖ₀ となっている。またロードセル１６か
らはワーク９の重量に比例する電気信号が出力されてお
り、バランスモードにおいては制御器１８に記憶された
目標値とロードセル１６の検出値とが対比されて、昇降
モータ１１に与える電流が制御される。

【００２１】モータ電源入力端子２１から入力された電
流は、整流器２２で整流され、電圧電流センサ２３を経
てスイッチング回路２４で再度交流に変換され、昇降モ
ータ１１に与えられている。昇降モータ１１に与えられ
た相電流は、相電流センサ２５で検出され、電流制御器
２６にフィードバックされている。またレゾルバ１３の
信号は、レゾルバインタフェース２７に与えられて速度
信号ｖと位置信号ｘが出力されている。

【００２２】電流制御器２６は、指令値ａと相電流セン
サ２５からのフィードバック信号に基いて三相発生器３
１に制御出力を与え、その制御出力はパルスウェーブモ
ジュレーション３２を経てスイッチング回路２４に与え
られ、昇降モータ１１を駆動する相電流の周波数と電流
値を制御している。

【００２３】速度制御モードにおいては、ポテンショメ
ータ１５のレバー１４で与えられる目標値ｖ₀ とレゾル
バインタフェース２７からフイードバックされる検出値
ｖとの差信号によって指令信号ａが生成される。

【００２４】また位置制御モードにおいては、操作レバ
ー１４が中立位置に復帰して昇降モータ１１が停止した
ときの位置の検出値ｘ₀ を制御器１８に記憶し、その記
憶値ｘ₀ を目標値としてレゾルバインタフェース２７か
らフィードバックされる検出値ｘとの差信号を偏差値カ
ウンタＣおよび位置ゲインアンプＧを通して出力し、さ
らにこの出力に速度フィードバックをかけて指令信号ａ
を出力している。この位置制御モードでは、制御モード
切り換えスイッチ３４が位置制御側３４ａに切り換えら
れる。

【００２５】またバランスモードにおいては、レバー１
４の操作によりワークを吊り上げた後、ロードセル１６
でワーク重量ｗを検出し、メモリ３７に記憶させる。位
置モードで静止させ、バランス静止状態とする。その後
ロードセル１６に検出される荷重ｆをサンプリングし、
比較演算記憶装置３６で｜ｆ−ｗ｜がしきい値を越えた
とき、制御モード切り換えスイッチ３４がバランスモー
ド側３４ｂに切り換えられ、その偏差を制御ゲインアン
プＧを通して出力し、さらにこの出力に速度フィードバ
ックをかけて指令信号ａを出力している。また｜ｆ−ｗ
｜がしきい値以下の時は、制御モード切り換えスイッチ
３４が位置制御側３４ａに切り換えられる。

【００２６】制御器１８には比較演算記憶装置３６とメ
モリ３７が設けられており、メモリ３７は入力装置３８
から入力された設定値を記憶している。

【００２７】比較演算記憶装置３６は、図２に模式的に
示すように、ワーク把持装置１７に内蔵されたワーク把
持解除アクチュエータ４１を作動させないようにするイ
ンタロック接点４２とインタロック解除手段４３とを備
え、またワーク把持解除用押しボタン４４と連動する接
点４５が投入されたときに、制御モードを位置制御モー
ドに強制的に移行させる手段４６を備えている。

【００２８】インタロック解除手段４３は、図１に示す
ように、昇降モータ１１の電流が設定値以下であり、か
つ昇降モータ１１の回転速度がしきい値以下であること
を条件として、インタロック接点４２を接触させ、ワー
ク把持解除用押しボタン４４が押されたときにワーク把
持解除アクチュエータ４１が作動するようにする。また
上記条件のいずれか一方が満足されないときは、インタ
ロック接点４２を開き、ワーク把持解除用押しボタン４
４が投入されてもワーク把持解除アクチュエータ４１が
作動しないようにして、誤操作によるワークの落下を防
止する。

【００２９】図４は複数の制御モード相互の移行手順を
示すフローチャートで、操作レバー１４が操作状態にあ
れば、常に速度制御モードになる。ワークが持ち上げら
れて操作レバー１４が最初に中立位置に戻されると、重
量の記憶動作が行われ、制御は位置制御モードになる。
図では省略されているが、実際にはワークが静定して正
確な重量が計測できるまで、位置制御モードが維持され
るようになっており、また誤った重量が記憶されたと判
断されたされたときには、位置制御モードに戻って重量
の記憶値を補正するというような制御が取られる。

【００３０】そして操作レバー１４の中立状態が維持さ
れ、ワーク把持解除信号が出されていないことを条件と
して、重量の記憶値と検出値とが比較され、その差がし
きい値以上であれば、すなわちワーク９に操作力が作用
していれば、バランスモードとなり、しきい値より小さ
ければ、すなわちワークに操作力が作用していなけれ
ば、バランス静止モードになる。図の実施例のもので
は、バランス静止モードが一定時間継続すると、より安
定した静止状態を保つことができる位置制御モードに移
行するようになっている。

【００３１】このような制御の途中でワーク把持解除信
号が検出されると、制御をバランスモードあるいはバラ
ンス静止モードから直ちに位置制御モードに移行させ
る。位置制御モードでは、昇降モータ１１にかかってい
る負荷に関係なく記憶された位置での停止状態を保つよ
うに制御されるから、ワークが接地する前にワークの把
持が解除されて昇降モータ１１にかかる負荷が急激に低
下しても、アーム３、４の跳ね上がり現象等を生ずるこ
とがない。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、ワークの重量を検出
する重量センサやワークの接地を検出する接触検出スイ
ッチなどが設けられていなくても、誤操作によるワーク
の脱落を有効に防止することができ、ワーク把持装置が
交換されたり各種のアタッチメントが付加されたときに
も、設定値やしきい値を変更して確実なインタロックを
取ることができるという効果がある。またワークの把持
解除時の急激な動作を防止することにより、より円滑で
安全な作業が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の要部のフローチャート

【図２】この発明の要部のブロック図

【図３】全体の制御系を示すブロック図

【図４】制御モードの移行手順を示すフローチャート

【符号の説明】

９ ワーク 11 昇降モータ 13 レゾルバ 23 電圧電流センサ 27 レゾルバインタフェース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク(9) の昇降駆動する昇降モータ(1
   1)と、その昇降速度および昇降位置を検出する検出手段
   (13)、(27)と、前記昇降モータ(11)の駆動電流検出器(2
   3)とを備え、メモリに記憶された目標位置と現在位置の
   差信号により昇降モータ(11)を制御してワーク(9) の昇
   降位置を一定に維持させる位置制御モードを含む複数の
   制御モードを備えた平衡荷役装置において、昇降モータ
   (11)に与えられている電流値が設定値以下であることお
   よび昇降モータ(11)が停止状態であることを条件とし
   て、ワーク把持解除のインターロックを解除することを
   特徴とする、平衡荷役装置のワーク把持解除方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、ワークの
   把持が解除されたときに制御を位置制御モードに強制的
   に移行することを特徴とする、平衡荷役装置のワーク把
   持解除方法。