JPS599477B2 - 直接倣い搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直接倣い搬送装置に関し、例えば工作機械に材
料を装填するに際し、始期に重量物を釣合い状態として
おき、該重量物の搬送作業を、見掛け上作業員の手作業
による軽量物の搬送作業となし得る装置を提案するもの
である。

本発明は、上記目的を達成するために、回転自在な垂直
ポストと、その先端から垂直面内で回動自在に順次直列
にヒンジ接続された複数ブームとからなる多関節クレー
ンと、垂直ポスト回転用の正逆転サーボモータと、垂直
ポストとそれに接続されるブーム間および互いに接続さ
れるブーム間に介装されたサーボシリンダと、最先ブー
ムの先端に、該ブームの長さ方向に沿って配設されかつ
自身の長さ方向の変位のみを許容する第１のばね体を介
して接続されるユニバーサルジョイントと、該ユニバー
サルジョイントに接続される重量物懸垂用のアームと、
前記ユニバーサルジョイントの両端間に、前記アームに
直角な方向でかつ互いが直交する方向に配設され、自身
の長さ方向の変位のみを許容する第２および第３のばね
体と、前記第１〜第３のばね体の両端間にそれぞれ介装
されてばね体の変位量を光学的に検出する光学的角度検
出器と、前記重量物に対して手荷重を加えた時の前記光
学的角度検出器による重量物の移動変位量の検出結果を
演算処理して得た質量相当エネルギーを、前記サーボシ
リンダおよび正逆転サーボモータに付与してブーム先端
を手荷重による重量物の移動に追随させる中央制御装置
と、重量物が固定物に接近または接触したことを検出し
て中央制御装置にロックをかける緊急停止装置とを有す
る構成にしたもので、重量物の搬送作業を、見掛け上作
業員の手作業による軽量物の搬送作業となし得るととも
に、十分な追随性が得られるものであり、重量物の取扱
いであっても安全に操作できるものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、Ｃは多関節クレーンで、例えば軸心周
りに回動自在に立設された垂直ポストｐｏと、該垂直ポ
ストＰｏの先端に水平軸（図示せず゛）を介して俯仰自
在に枢着されたほぼ水平の第１ブームＢ１と、該第１ブ
ームＢ１の先端に水平軸（図示せず）を介して揺動自在
に枢着された斜めの第２ブームＢ２と、該第２ブームＢ
２の先端に水平軸（図示せず）を介して揺動自在に枢着
されたほぼ下垂する第３ブームＢ３とよりなり、それぞ
れｌ１，ｌ２，ｌ３，ｌ４０所定長さを有する，また垂
直ポストＰｏと第１ブームＢ１の間、第１ブームＢ１と
第２ブームＢ２の問および第２ブームＢ２と第３ブーム
Ｂ３の間にそれぞれ油圧サーボシリンダＳＬ１，ＳＬ２
およびＳＬａが介装されている。

Ｍは垂直ポストＰｏを軸心周りに回動させる正逆転サー
ボモータである。

Ｄは第３ブームＢ２先端に固定された倣い用検出器で、
第２図に示されるように、３次元方向に配設されたばね
体Ｅ１〜Ｅ３と、その両端間に介装された高精度光学的
角度検出器８１〜Ｓ３と、重量物ＷをアームＡｏを介し
て懸垂するユニバーサルジョイン｝ＵＪとよりなる。

すなわち、ばね体Ｅ１〜Ｅ３は長さ方向の変位のみを許
容し、２軸ばね体Ｅ３は第３ブームＢ３とユニバーサル
ジョイン｝ＵＪＯ間に直接に該第３ブームＢ３の長さ方
向に沿って配設され、Ｘ軸ばね体Ｅ１およびｙ軸ばね体
Ｅ２はそれぞれユニバーサルジョイントＵＪの両端間に
前記アームＡＯに直角な方向でかつ互いが直交する方向
に配設されている。

ばね体Ｅ３の両端間に介装された光学的角度検出器Ｓ３
は懸垂される重量物Ｗの質量検出と重量物Ｗに手荷重を
加えて移動した時の手荷重の２軸方向（上下方向）の成
分検出を行なう。

また、ばね体Ｅ１の両端間に介装された光学的角度検出
器Ｓ３は手荷重のＸ軸方向（水平方向）の成分を、ばね
体Ｅ２の両端間に介装された光学的角度検出器Ｓ２は手
荷重のｙ軸方向（水平方向）の成分をそれぞれ検出する
。

高精度光学的角度検出器８１〜Ｓ３は例えばラツクＲと
ピニオンＰからなり、ばね体Ｅ１〜Ｅ３の伸縮によるピ
ニオンＰの回転角を光学的に検出することにより、３６
０度を１０−７にまで分割可能である。

従って１度に対して約３Ｘ１０４カウントの分解性能が
得られる。

第３図において、いま重量物Ｗを懸垂したアームＡ．の
長さｌ５を１〜３ｍとし、これに１０１ＥｒＬの重量物
Ｗを懸垂し、この重量物Ｗを２ｋｇの手荷重Ｆで水平に
押した場合の変位角ＱＸを計算してみると、 となる。

この１×１０−２（至）は前記高精度光学的角度検出器
８１〜Ｓ３では３×１０２カウントに相当し、十分な分
解性能が得られることがわかる。

この場合の変位をΔｌとすると、 となる。

すなわち０．１〜０．２間程度の僅かの変位をひき起す
手荷重Ｆであってもその大きさおよび方向が検出できる
。

従って手荷重Ｆを加えることで前記倣い用検出器Ｄによ
り検出された変位量から第３ブームＢ３を前記重量物Ｗ
に倣わせるために移動すべき変位を演算し、前記第３プ
ームＢ３先端がその変位のために要する加速度を得るよ
うに油圧サーボシリンダＳＬ１〜ＳＬ３および正逆転サ
ーボモータＭを駆動すれば、第３ブームＢ３の先端は重
量物Ｗの移動に追随する。

ＣＣＵは例えばコンピュータからなる中央制御装置で、
前記倣い用検出器Ｄの検出結果に基づき第３ブームＢ３
の先端を重量物Ｗの移動に追随させる演算処理を実施す
る。

角度検出器Ｓ３で検出された変位分は油圧サーボシリン
ダＳＬ１〜ＳＬ３の駆動に関連し、角度検出器Ｓｌ，Ｓ
２で検出された変位分は油圧サーボシリンダＳＬ．〜Ｓ
Ｌ３および正逆転サーボモータＭの駆動に関連する。

第１図において、ＥＳは緊急停止装置であり、重量物Ｗ
を手荷重操作して移動させ、固定物に極めて接近または
接触したときにこれを電気的に検出して中央制御装置Ｃ
ＣＵをロックする。

これは搬送するものが重量物であるため、特に工作機械
に材料を装填するなどの場合重量物が工作機械に衝突し
てこれを破損するのを防止するためである１この接近ま
たは接触したことを電気的に検出する手段としてリード
スイッチまたはリミットスイッチ等のスイッチ機構や容
量変化の原理を用いて間隔を感知する機構などを用いて
よい。

次にその動作について説明する。

初期に手作業により重量物ＷをアームＡＯに釣り下げ、
その質量を角度検出器Ｓ３の変位量として検出し、中央
制御装置ＣＣＵに記憶する。

爾後重量物Ｗを常にこのバランス状態で作動させる。

次に適宜オートスイッチを入れ、作業員が重量物Ｗを所
望位置に向って移動すべく押すと、中央制御装置ＣＣＵ
は各角度検出器８１〜Ｓ３が検出する重量物Ｗの変位量
から作業員の手荷重Ｆによる作業力を検出しその増作業
力の質量相当分エネルギーを演算処理して得、該エネル
ギーを各油圧サーボシリンダＳＬ１〜ＳＬ３および正逆
転サーボモータＭに、前記第３ブームＢ３の先端が作業
員の手荷重Ｆによる重量物Ｗの移動に追随するように、
分散注入する。

すなわち初期に重量物Ｗの質量を釣り合い状態となし、
中央匍脚装置ＣＣＵに記憶されている各部の剛性、振動
数、重量、長さなどのクレーン固有の定数を考慮に入れ
、重荷重を見掛け上作業員の手作業荷重に相当する軽荷
重になるように、重量物Ｗの変位量の微小検出による質
量相当分エネルギーを添加するのである。

このように第４図ａの如《重量物Ｗを押している間は中
央制御装置ＣＣＵは時々刻々微小検出した変位量を演算
処理し、各油圧サーボシリンダＳＬＩ〜ＳＬ３および正
逆転サーボモータＭに増作業力が加えられる。

押すことをやめて手を離すと第４図ｂの如く所望位置イ
よりθ１分戻るが、第３ブームＢ３の先端が引続き該イ
相当位置に移動することにより重量物Ｗはさらにθ２分
振り出され、重量物Ｗはこのあたりで振動しながら停止
することになる。

しかし、実際上の停止誤差０３分は非常に小さいので問
題は起らない。

以上本発明によれば、重量物であっても軽量物として取
扱うことが可能となり、作業員の作業が極めてし易くな
る。

しかも、光学的角度検出器を用いることにより、十分な
追随性が得られるものであり、その追随性能は１／１０
０ｍｍオーダーまで可能である。

また光学的角度検出器を用いるので、周囲の影響を除去
できる。

さらに緊急停止装置により重量物の取扱いであっても安
全に操作でき、特に工作機械などへの嵌め合い作業には
有効である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は概略構成図、
第２図は倣い用検出器の概略構成図、第３図は手作業力
検出に対する説明図、第４図ａ，ｂは動作説明図である
。 Ｃ・・・・・・多関節クレーン、Ｐ ・・・・・・垂直
ポスト、Ｂ１〜Ｂ３・・・・・・ブーム、Ｄ・・・・・
・倣い検出器、Ｅ１〜Ｅ３・・・・・・ばね体、Ｓ１〜
Ｓ３・・・・・・光学的角度検出器、ＵＪ・・・・・・
ユニバーサルジョイント、Ｗ・・・・・・重量物、ＳＬ
１〜ＳＬ３・・・・・・油圧サーボシリンダ、Ｍ・・・
・・・正逆転サーボモータ、ＣＣＵ・・・・・・中央制
御装置、ＥＳ・・・・・・緊急停止装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転自在な垂直ポストと、その先端から垂直面内で
   回転自在に順次直列にヒンジ接続された複数ブームとか
   らなる多関節クレーンと、垂直ポスト回転用の正逆転サ
   ーボモータと、垂直ポストとそれに接続されるブーム間
   および互いに接続されるブーム間に介装されにサーボシ
   リンダと、最先ブームの先端に、該ブームの長さ方向に
   沿って配設され且つ自身の長さ方向の変位のみを許容す
   る第１のばね体を介して接続されるユニバーサルジョイ
   ントと、該ユニバーサルジョイントに接続される重量物
   懸垂用のアームと、前記ユニバーサルジョイントの両端
   面に、前記アームに直角な方向でかつ互いが直交する方
   向に配設され、自身の長さ方向の変位のみを許容する第
   ２および第３のばね体と、前記第１〜第３のばね体の両
   端間にそれぞれ介装されてばね体の変位量を光学的に検
   出する光学的角度検出器と、前記重量物に対して手荷重
   を加えた時の前記光学的角度検出器による重量物の移動
   変位量の検出結果を演算処理して得た質量相当エネルギ
   ーを、前記サーボシリンダおよび正逆転サーボモータに
   付与してブーム先端を手荷重による重量物の移動に追随
   させる中央制御装置と、重量物が固定物に接近または接
   触したことを検出して中央制御装置にロックをかげる緊
   急停止装置とを有することを特徴とする直接倣い搬送装
   置。