KR100478396B1 - Controller for hoist arrangement - Google Patents

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KR100478396B1
KR100478396B1 KR10-2004-7017110A KR20047017110A KR100478396B1 KR 100478396 B1 KR100478396 B1 KR 100478396B1 KR 20047017110 A KR20047017110 A KR 20047017110A KR 100478396 B1 KR100478396 B1 KR 100478396B1
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호메이윤 카제루니
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Abstract

A human power amplifier assist device (10) includes an end-effector (14) tha t is grasped by a human operator and applied to a load (25). The end-effector (14) is suspended, via a line (13), from a take-up pulley (11), winch or dru m that is driven by an actuator (12) to lift or lower the load (25). The end- effector (14) includes a force sensor (31) that measures the vertical force imposed on the end-effector (14) by the operator and delivers a signal to a controller (20). The controller (20) and actuator (12) are structured in suc h a way that a predetermined percentage of the force necessary to lift or lowe r the load (25) is applied by the actuator (12), with the remaining force bein g supplied by the operator. The load (25) thus feels lighter to the operator, but the operator does not lose the sense of lifting against both the gravitation and inertial forces originating in the load (25).

Description

호이스트 장치용 컨트롤러 {CONTROLLER FOR HOIST ARRANGEMENT}Controller for Hoist Device {CONTROLLER FOR HOIST ARRANGEMENT}

본 출원은 1999년 5월 13일에 출원한 미국특허 가출원 제60/134,002호, 1999년 7월 30일에 출원한 미국특허 가출원 제60/146,538호 및 1999년 7월 30일에 출원한 미국특허 가출원 제60/146,541호에 대하여 우선권을 주장하며, 이들 가출원을 인용하여 본 명세서에 포함한다.This application is directed to U.S. Provisional Application No. 60 / 134,002, filed May 13, 1999, U.S. Provisional Application No. 60 / 146,538, filed July 30, 1999 and U.S. Patent Application, July 30, 1999 Priority is claimed on provisional application 60 / 146,541, which is incorporated herein by reference.

본 발명은 작업자의 인력에 의해 하물을 인상 및 하강하는 자재 취급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a material handling apparatus for lifting and lowering loads by a worker's manpower.

본 명세서에 기재되는 장치는 자동 조립 및 창고 작업자들이 사용하고 있는 종래의 자재 취급 장치와는 상이하다. 종래의 장치로는 현재 시장에서 구입할 수 있는 3가지 종류의 자재 취급 장치가 있다.The apparatus described herein is different from the conventional material handling apparatus used by automated assembly and warehouse workers. Conventional devices include three types of material handling devices currently available on the market.

밸런서(balancer)라고 하는 종류의 자재 취급 장치는 전동식 권취 풀리, 풀 리가 회전함에 따라 풀리 둘레에 감기는 줄, 그리고 줄의 단부에 부착되어 있는 단부 작동체(end-effector)로 이루어진다. 단부 작동체는 인상되는 하물에 연결되는 부품을 갖는다. 풀리가 회전함으로써 줄을 감거나 풀어서 단부 작동체에 연결된 하물을 인상 또는 하강하도록 한다. 이러한 종류의 자재 취급 시스템에서, 액추에이터는 인상되는 물체의 중력과 동일한 인상력을 줄에 발생시켜서 물체의 중량과 평형을 이루는 장력이 줄에 걸리게 된다. 따라서 작업자가 물체의 이동을 위해 가해주어야 하는 힘은 단지 물체의 가속력뿐이다. 이러한 힘은 물체의 중량이 클 경우에 상당히 클 수 있다. 그러므로 무거운 물체의 가속 및 감속은 작업자의 힘에 의해 제한된다.A material handling device of the kind called balancer consists of an electric winding pulley, a string wound around the pulley as the pulley rotates, and an end-effector attached to the end of the string. The end effector has a part that is connected to the article to be pulled up. As the pulley rotates, the rope is wound or unrolled to raise or lower the load connected to the end effector. In this kind of material handling system, the actuator generates a pulling force on the string equal to the gravity of the object being pulled so that the tension is in line with the weight of the object. Therefore, the only force that the operator must apply for the movement of the object is the acceleration force of the object. This force can be quite large if the weight of the object is large. Therefore, acceleration and deceleration of heavy objects are limited by the force of the operator.

물체의 중량과 정확하게 평형을 이루도록 줄에 장력을 부여하는 방법에는 2가지가 있다. 첫째로, 상기 시스템이 공압으로 작동하는 경우 인상력이 하물의 무게와 평형을 이루도록 공기압이 조절된다. 둘째로, 상기 시스템이 전기적으로 작동하는 경우 인상력이 하물의 무게와 평형을 이루도록 증폭기에 적정량의 전압이 제공된다. 밸런서의 고정적으로 설정된 장력은 실시간적으로 변화되기 용이하지 않으며, 따라서 이러한 종류의 시스템은 다양한 무게의 물체를 이동하는데 적당하지 않다. 이것은 각 물체가 자신의 중력을 상쇄하기 위해 상이한 편향력을 필요로 하기 때문이다. 이러한 사실은 작업자의 수작업 또는 물체의 무게를 측정하여 전기적으로 조절하여야 하므로 번거롭다. 예를 들어, Zimmerman International Corporation사 또는 Knight Industries사가 만든 공압식 밸런서는 상기와 같은 원리를 기반으로 한다. 공기압은 밸브에 의해 설정되고 제어되어 일정한 하중 밸런스를 유지하도록 한다. 작업자는 수작업으로 액추에이터에 접근하여 소정의 압력으로 시스템을 설정함으로써 줄에 일정한 장력이 발생되도록 한다. Scaglia사가 만든 LIFTRONIC 시스템 기계 또한 밸런서의 종류에 속하나, 전기적으로 작동한다. 시스템이 하물을 집으면, LIFTRONIC 기계는 잡힌 물체의 무게와 반대 방향의 동일한 인상력을 줄에 부여한다. 이 기계는 시스템에 의해 하물이 집혔을 때 초기에 하물의 균형을 잡아주는 전자 회로를 가지고 있기 때문에 Zimmerman 공압식 밸런서보다 우수하다. 따라서 작업자는 액추에이터의 위로 접근하여 줄의 초기 장력을 조절할 필요가 없다. 이러한 시스템에서, 하물의 중량은 먼저 시스템의 힘 센서에 의해 측정된다. 이러한 측정이 이루어지는 동안 작업자는 하물을 건드리지 말아야 하며 그 대신에 시스템이 물체의 무게를 찾아낼 수 있도록 해야 한다. 작업자가 물체를 건드리면 장력을 측정하는 것이 부정확해진다. 이로 인해 LIFTRONIC 기계는 잡힌 물체의 무게와 반대 방향의 동일하지 않은 인상력을 줄에 부여하게 된다. 본 출원의 보조 장치와는 달리, 밸런서는 작업자가 하물을 들어올리는데 필요한 힘을 육체적으로 느끼도록 하지 못한다. 또한 본 출원의 장치와 달리, 밸런서는 줄의 장력에서 물체의 중력을 상쇄할 뿐이며 하물의 무게가 무거운 경우에 사용되기에는 다용도로 충분하지 못하다.There are two ways to tension a string so that it is exactly balanced with the weight of the object. First, when the system is operated at pneumatic pressure, the air pressure is adjusted so that the pulling force is in balance with the weight of the load. Secondly, when the system is electrically operated, an appropriate amount of voltage is provided to the amplifier so that the pulling force is balanced with the weight of the load. The statically set tension of the balancer is not easy to change in real time, so this kind of system is not suitable for moving objects of varying weight. This is because each object needs a different deflection force to offset its gravity. This is cumbersome because the operator must manually adjust the weight of the object or weigh it. For example, pneumatic balancers made by Zimmerman International Corporation or Knight Industries are based on this principle. The air pressure is set and controlled by the valve to maintain a constant load balance. The operator manually accesses the actuator and sets the system to the desired pressure so that a constant tension is produced in the cord. Scaflia's LIFTRONIC system machine is also a balancer, but it works electrically. When the system picks up the load, the LIFTRONIC machine gives the rope the same pulling force in the opposite direction as the weight of the object caught. This machine is superior to Zimmerman pneumatic balancers because it has an electronic circuit that initially balances the load when it is picked up by the system. Thus, the operator does not have to approach the actuator and adjust the initial tension of the string. In such a system, the weight of the load is first measured by the force sensor of the system. During these measurements, the operator should not touch the load and instead allow the system to determine the weight of the object. If the operator touches an object, measuring the tension becomes inaccurate. This causes the LIFTRONIC machine to give the rope an unequal pulling force in the opposite direction to the weight of the object caught. Unlike the auxiliary device of the present application, the balancer does not allow the worker to physically feel the force required to lift the load. Also, unlike the device of the present application, the balancer only offsets the gravity of the object at the tension of the string and is not versatile enough to be used when the load is heavy.

제2 종류의 자재 취급 장치는 상술한 밸런서와 유사하나, 작업자가 밸브, 푸시-버튼, 키보드, 스위치 또는 티치 펜던트(teach pendant)와 같은 매개 장치를 사용하여 이동되는 물체의 상승 및 하강 속도를 조절한다. 예를 들어 작업자가 밸브를 더욱 많이 개방하면 물체의 상승 속도는 더욱 커지게 된다. 매개 장치를 사용함으로써, 작업자는 인상되는 하물과 육체적으로 접촉하지 않으나, 밸브나 스위치를 조작하느라 번거롭다. 작업자는 자신의 손이 물체와 접촉하고 있지 않으므로 얼만큼이나 인상하고 있는지 알 수가 없다. 다양한 무게의 물체를 인상하기에 적합하기는 하지만, 이러한 종류의 시스템은 작업자가 매개 장치(즉, 밸브, 푸시-버튼, 키보드 또는 스위치)에 집중을 해야하기 때문에 작업자에게는 편리하지 못하다. 그러므로 작업자는 물체의 속도보다는 매개 장치의 작동에 더욱 집중을 해야 하고, 이것은 인상 조작을 부자연스럽게 한다.The second type of material handling device is similar to the balancer described above, but the operator adjusts the rate of rise and fall of the object being moved using an intermediary device such as a valve, push-button, keyboard, switch or teach pendant. do. For example, if the operator opens the valve more, the lifting speed of the object becomes higher. By using the intermediary device, the operator does not have physical contact with the load to be raised, but is cumbersome to operate the valve or the switch. The worker does not know how much he raises because his hand is not in contact with the object. Although suitable for lifting objects of varying weights, this type of system is not convenient for the operator since the operator must concentrate on the intermediate device (ie valve, push-button, keyboard or switch). The operator therefore has to concentrate more on the operation of the intermediary device than on the speed of the object, which makes the impression manipulation unnatural.

제3 종류의 자재 취급 장치는 힘 센서 또는 운동 센서를 구비한 단부 작동체를 사용한다. 이러한 장치는 작업자의 힘 또는 동작을 측정하고 이를 근거로 액추에이터의 속도를 변화시킨다. 이러한 장치의 예로는 Yasuhiro Kojima에게 허여된 미국특허 제4,917,360호가 있다. 이러한 장치 및 이와 유사한 장치를 사용함으로써, 작업자가 단부 작동체를 위쪽으로 밀면 풀리가 회전하여 하물을 인상하며, 작업자가 단부 작동체를 아래쪽으로 밀면 풀리가 회전하여 하물을 하강시킨다. 작업자가 단부 작동체를 아래쪽으로 눌러서 흡인 컵과 결합하도록 하는 경우에 문제가 발생하는데, 컨트롤러 및 액추에이터가 이러한 동작을 하물을 하강시키려는 것으로 이해한다. 이로 인해 액추에이터는 필요 이상으로 줄을 풀도록 회전하여 줄에 "슬랙(slack)"이 발생하게 된다. 이하, 용어 "슬랙"을 줄의 초과된 길이로 이해하되, 줄이 단지 완전히 팽팽하지 않은 경우를 포함하는 것으로 해석해서는 안 된다. 슬랙이 발생한 줄은 작업자의 목이나 손에 감길 수 있다. 이러한 또는 다른 환경에 의해 줄에 슬랙이 발생한 후, 작업자가 핸들을 위쪽으로 누르면 슬랙이 발생한 줄은 작업자의 목이나 손에 밀착되게 감겨서 치명상을 줄 수 있다. 슬랙은 하물을 쥐는 수단으로서 흡인 컵이 사용되지 않는 경우에도 발생할 수 있으며, 안전을 위해 항상 슬랙을 방지하는 것이 중요하다. 빠른 이동 중에는 작업자가 실수로 하물을 인상하거나 주변 장치(예를 들어 컨베이어 벨트)에 올려놓으려고 단부 작동체의 바닥을 건드릴 수 있다. 팰릿 작업에서, 작업자는 제자리에 놓기 어려운 상자의 위치를 미세하게 조정하기 위해 단부 작동체의 바닥을 매우 자주 사용한다. 이러한 현상은 작업자가 단부 작동체를 아래쪽으로 밀어서 상자의 위치를 조정하고 이때 단부 작동체는 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되기 때문에 줄에 슬랙이 발생하게 된다. 일반적으로, 줄의 슬랙은 작업자 및 다른 동일한 작업 환경에 있어서 위험하게 될 수 있다. 본 발명의 수동식 자재 취급 장치는 줄에 절대로 슬랙이 발생하지 않는다.The third kind of material handling apparatus uses an end effector with a force sensor or a motion sensor. Such a device measures the force or motion of an operator and changes the speed of the actuator based on it. An example of such a device is US Pat. No. 4,917,360 to Yasuhiro Kojima. By using such and similar devices, the pulley rotates to raise the load when the operator pushes the end actuator upwards, and the pulley rotates to lower the load when the operator pushes the end actuator downward. Problems arise when the operator pushes the end effector downwards to engage the suction cup, which the controller and actuator understand this to lower the load. This causes the actuator to rotate to loosen the line more than necessary, causing "slack" in the line. Hereinafter, the term "slack" is understood to be the excess length of the string, but not to be construed to include the case where the string is not only fully taut. Slack cords can be wound around the operator's neck or hands. After slack has occurred in the rope due to this or other circumstances, the worker may press the handle upwards and the strap may be wound close to the operator's neck or hand to cause fatal injury. Slack may occur even when a suction cup is not used as a means of holding a load, and it is important to prevent slack at all times for safety. During fast movement, the operator may accidentally lift the load or touch the bottom of the end effector to place it on a peripheral device (eg conveyor belt). In pallet work, the operator uses the bottom of the end effector very often to finely adjust the position of the box that is difficult to place in place. This phenomenon causes a slack in the string because the operator pushes the end actuator downward to adjust the position of the box, where the end actuator is restricted from moving downward. In general, slack in strings can be dangerous for workers and other identical working environments. In the manual material handling apparatus of the present invention, no slack occurs in the string.

이러한 종류의 힘 센서 장치 또한 인상되는 하물의 무게를 작업자가 실제로 느끼도록 하지 못한다. 이것은 하물의 이동을 부자연스럽고 위험하게 할 수 있다.This type of force sensor device also does not allow the operator to actually feel the weight of the load being lifted. This can make the movement of goods unnatural and dangerous.

본 발명의 보조 장치는 3가지 종류의 자재 취급 장치와 관련하여 상술한 문제를 해결해준다. 본 발명의 호이스트는 작업자가 쥐는 단부 작동체, 전동기와 같은 액추에이터, 액추에이터를 제어하기 위한 컴퓨터 또는 다른 종류의 컨트롤러, 그리고 줄, 케이블, 체인, 로프, 와이어 또는 액추에이터와 단부 작동체 사이에서 인상 장력을 전달하기 위한 다른 종류의 줄을 포함한다. 이하, 용어 "인상"은 하물의 상하 양쪽으로의 이동을 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 단부 작동체는 작업자와 인상될 물체 사이에서 인터페이스를 제공한다. 풀리, 드럼 또는 윈치와 같은 힘의 전달 기구는 액추에이터에 의해 발생된 힘을 단부 작동체에 인상력을 전달하는 줄에 가하도록 사용된다.The auxiliary device of the present invention solves the problems described above with respect to three kinds of material handling devices. The hoist of the present invention is designed to provide an end tension between the operator, an actuator such as an electric motor, a computer or other type of controller for controlling the actuator, and a tension between the cord, cable, chain, rope, wire or actuator and the end actuator. Contains a different kind of line for passing. Hereinafter, the term "impression" should be understood to include the movement of both the up and down of the article. The end effector provides an interface between the operator and the object to be raised. Force transmission mechanisms, such as pulleys, drums or winches, are used to apply the force generated by the actuator to the string that transmits the pulling force to the end effector.

작업자에 의해 단부 작동체 상에 가해지고 센서에 의해 측정되는 수직력을 나타내는 신호는 액추에이터와 관련된 컨트롤러에 전달된다. 작동에 있어서, 컨트롤러는 액추에이터가 적절하게 풀리를 회전하고 단부 작동체를 이동하여, 액추에이터에 의한 나머지 힘이 제공되는 동안 작업자가 단지 하물 부하의 사전 프로그램된 작은 부분을 들어올리도록 한다. 그러므로 액추에이터는 작업자의 손의 힘에 응답하여 인상 이동하는 동안 작업자를 보조한다. 또한 줄의 장력은 검출 또는 측정되며, 예를 들어 액추에이터가 소비하는 에너지 또는 전류에 의해 검출된다. 또한 하물 부하가 장력의 크기를 결정하는 주 요소이기 때문에, 하물 부하는 장력을 대략 어림잡는데 사용될 수 있으며 그 반대도 가능하다. 이하, 장력은 하물 부하를 사용하여 계산될 수 있고 하물 부하는 장력을 사용하여 계산될 수 있음을 이해하여야 한다. 하물 부하 또는 줄의 장력을 나타내는 신호는 컨트롤러에 전송되고, 컨트롤러는 하물 부하 신호 또는 장력 신호를 사용하여 작업자의 입력에 따라 액추에이터를 효과적으로 구동하도록 한다. 이것은 예를 들어, 하물 부하 또는 장력이 0인 경우에 액추에이터가 줄을 풀어주지 않도록 할 수 있어서 줄이 느슨해지더라도(즉, 팽팽하지 않더라도) 줄에 슬랙(상기 정의된 대로)이 절대로 발생하지 않게 된다. A signal indicative of the vertical force exerted on the end effector by the operator and measured by the sensor is transmitted to a controller associated with the actuator. In operation, the controller causes the actuator to properly rotate the pulley and move the end effector so that the operator only lifts a small, pre-programmed portion of the load while the remaining force is provided by the actuator. The actuator therefore assists the operator during the hike movement in response to the force of the operator's hand. The tension of the cord is also detected or measured, for example by the energy or current consumed by the actuator. Also, because load loading is the main factor in determining the magnitude of tension, load loading can be used to approximate the tension and vice versa. Hereinafter, it should be understood that the tension can be calculated using the load and the load can be calculated using the tension. A signal indicative of the load or string tension is transmitted to the controller, which uses the load load signal or tension signal to effectively drive the actuator according to the operator's input. This can, for example, prevent the actuator from releasing the string in the event of a zero load or tension, so that no slack (as defined above) occurs on the string even if the string is loose (i.e. not taut). do.

이러한 하물 공유 개념에 의해, 작업자는 하물을 인상하는 느낌을 가지지만 정상적으로 필요한 힘보다 훨씬 작다. 액추에이터에 의해 가해지는 힘은 하물을 이동하는데 필요한 중력 및 관성력 모두를 고려한다. 액추에이터에 의해 가해지는 힘은 줄의 힘 및 작업자에 의해 단부 작동체에 가해지는 힘에 의해 자동으로 결정되기 때문에, 상이한 무게를 갖는 하물에 대하여 인력 증폭기를 설정 또는 조절할 필요가 없다. 인력 증폭기에는 하물의 인상 속도를 제어하기 위한 스위치, 밸브, 키보드, 티치 펜던트(teac pendent) 또는 푸시-버튼이 없다. 작업자의 손과 줄의 힘과 결합된 단부 작동체 핸들 사이의 접촉력이 하물의 인상 속도를 결정하는데 사용된다. 작업자 손의 힘은 줄의 힘과 협력하여 컨트롤러에 의해 측정 및 사용되어 풀리의 필요한 각속도를 부여하여 줄을 상승 및 하강시키며, 이로 인해 인상 작업을 하고 있는 작업자에게 충분한 기계적 강도를 보조한다. 이러한 방법에서, 상기 장치는 "자연스러운" 방식으로 작업자의 팔 동작에 따른다. 작업자가 이러한 장치를 사용하여 하물을 다루는 경우, 전체 하물 부하(중력과 가속도의 합) 중 적절하게 정해진 일부가 작업자에 의해 인상된다. 이러한 힘은 작업자가 얼마나 큰 무게를 들어올리고 있는가를 느끼도록 해준다. 반대로, 작업자가 단부 작동체 핸들에 어떠한 수직력(위쪽 또는 아래쪽)도 가하지 않는 경우에는 액추에이터가 풀리를 전혀 회전시키지 않으며 하물은 풀리에 움직이지 않고 매달리게 된다.By this bag sharing concept, the worker has a feeling of lifting the load but is much smaller than the normally required force. The force exerted by the actuator takes into account both the gravity and the inertia forces required to move the load. Since the force exerted by the actuator is automatically determined by the force of the joule and the force exerted on the end effector by the operator, there is no need to set or adjust the attraction amplifier for loads of different weight. The attraction amplifiers do not have switches, valves, keyboards, teach pendents or push-buttons to control the lifting speed of the load. The contact force between the end effector handle coupled with the operator's hand and string force is used to determine the speed of pulling up the load. The force of the operator's hand is measured and used by the controller in cooperation with the force of the rope, giving the required angular velocity of the pulley to raise and lower the rope, thereby providing sufficient mechanical strength for the worker working on the lifting. In this way, the device follows the operator's arm movement in a "natural" manner. When an operator uses these devices to handle a load, an appropriately defined portion of the total load (sum of gravity and acceleration) is lifted by the operator. This force allows the operator to feel how much weight is lifting. Conversely, if the operator does not apply any vertical force (up or down) to the end effector handle, the actuator does not rotate the pulley at all and the load hangs without moving on the pulley.

전술한 종래의 장치가 하물을 인상하기는 하지만, 이들 장치는Although the conventional apparatus described above raises a load, these apparatuses

작업자가 인상 이동을 육체적으로 느끼도록 하지 않고,Do not let the worker feel the impression movement physically,

관성력을 보상하지 않으며, Does not compensate for inertia,

다양한 하물 부하에 대한 보정이 없고,No compensation for various loads,

인간공학적 관심을 다루지 않으며,Does not address ergonomic concerns,

줄의 슬랙을 방지하지 못한다.It does not prevent slack in the line.

본 발명의 장치는 상기와 같은 단점을 갖지 않는다.The device of the present invention does not have the above disadvantages.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한 것으로, 인력 증폭기(human power amplifier)(10)를 보여준다. 장치 상부에 액추에이터(12)에 의해 구동되는 권취 풀리(11)가 천장, 벽 또는 오버헤드 크레인에 직접 장착되어 있다. 권취 풀리(11)에는 줄(13)이 감겨 있다. 풀리(11)가 회전하는 경우, 줄(13)은 하물(25)을 인상하거나 하강시킬 수 있다. 줄(13)은 풀리 주위에 감겨 하물을 인상하는 힘을 제공할 수 있는 것으로서, 모든 종류의 선, 와이어, 케이블, 벨트, 로프, 와이어 줄, 코드, 연사(twine), 스트링 또는 다른 부재일 수 있다. 줄(13)에는 핸들(16)을 포함하는 작업자 인터페이스 서브시스템(human interface subsystem)(15)과 하물 인터페이스 서브시스템(load interface subsystem)(17)을 포함하는 단부 작동체(end-effector)(14)가 부착되어 있으며, 본 실시예에서 이 단부 작동체(14)는 한 쌍의 흡인 컵(suction cup)(18)을 포함한다. 또 이 흡인 컵(18)에 저압 공기를 공급하는 에어 호스(19)를 구비한다. 1 shows a first embodiment of the present invention, which shows a human power amplifier 10. A winding pulley 11 driven by an actuator 12 is mounted directly on the ceiling, wall or overhead crane at the top of the device. A string 13 is wound around the winding pulley 11. When the pulley 11 is rotated, the rope 13 can raise or lower the article 25. The string 13 can be wound around the pulley to provide the force to raise the load, which can be any type of wire, wire, cable, belt, rope, wire string, cord, twist, string or other member. have. The row 13 has an end-effector 14 comprising a human interface subsystem 15 comprising a handle 16 and a load interface subsystem 17. Is attached, and in this embodiment this end effector 14 comprises a pair of suction cups 18. Moreover, the suction cup 18 is provided with the air hose 19 which supplies low pressure air.

바람직한 실시예에서, 액추에이터(12)는 변속 장치를 구비한 전동기이나 변속 장치가 없는 전동기로 대체할 수도 있다. 또, 액추에이터(12)는 공압, 유압 및 다른 대체 가능한 형태의 에너지를 포함하는 다른 유형의 에너지를 사용하여 동력을 공급받을 수 있다. 본 실시예에 사용한 바와 같이, 변속 장치는 줄의 장력(tensile force)을 증가시키거나 감소시키는 풀리 및 줄과 같은 기계 장치이다. 풀리(11)는 액추에이터(12)가 제공하는 운동을 줄(13)을 인상하거나 하강하는 수직 운동으로 변환할 수 있는 드럼이나 윈치(winch) 또는 다른 메커니즘으로 교체될 수 있다. 본 실시예에서는 액추에이터(12)가 권취 풀리(11)에 직접 동력을 공급하지만, 권취 풀리(11)가 액추에이터(12)의 다른 위치에 장착되고 체인 및 스프로킷 어셈블리와 같은 다른 변속 장치 시스템을 통하여 동력을 권취 풀리(11)에 전달할 수도 있다. 액추에이터(12)는 신호 케이블(21)을 통하여 단부 작동체(14)로부터 신호를 수신하는 전자 컨트롤러(20)에 의해 구동된다. 전기 신호의 전송에는 몇 가지 방법이 있기 때문에 신호 케이블(21)은 다른 대체 가능한 신호 전송 수단(예를 들면 RF, 광 등)으로 교체될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 컨트롤러(20)는 다음 3가지 주요 구성요소를 필수적으로 포함한다.In a preferred embodiment, the actuator 12 may be replaced by an electric motor with a transmission or an electric motor without a transmission. In addition, actuator 12 may be powered using other types of energy, including pneumatic, hydraulic, and other alternative forms of energy. As used in this embodiment, the transmission is a mechanical device such as a pulley and a string that increases or decreases the tensile force of the string. The pulley 11 may be replaced by a drum, winch or other mechanism capable of converting the movement provided by the actuator 12 into a vertical movement that raises or lowers the rope 13. In this embodiment, the actuator 12 powers the winding pulley 11 directly, but the winding pulley 11 is mounted at another position of the actuator 12 and powered through other transmission systems such as chain and sprocket assemblies. It may be delivered to the winding pulley (11). The actuator 12 is driven by the electronic controller 20 which receives a signal from the end effector 14 via the signal cable 21. Since there are several ways of transmitting electrical signals, the signal cable 21 can be replaced with other alternative signal transmission means (e.g. RF, light, etc.). In a preferred embodiment, the controller 20 essentially includes the following three main components.

1. 입출력 기능과 표준 주변장치를 구비한 컴퓨터, 아날로그 회로 또는 디지털 회로. 이 부분에 대한 컨트롤러의 기능은 여러 센서 및 스위치로부터 수신한 정보를 처리하여 액추에이터로 명령 신호를 발생시키는 것이다.1. Computers, analog or digital circuits with input / output capability and standard peripherals. The controller's function in this area is to process the information received from the various sensors and switches to generate a command signal to the actuator.

2. 상기한 컴퓨터의 명령에 기초하여 액추에이터로 동력을 전달하는 동력 증폭기. 일반적으로, 이 동력 증폭기는 동력원(power supply)으로부터 동력을 받아 액추에이터에 적정량의 동력을 전달한다. 이 동력 증폭기가 액추에이터(12)로 공급하는 전력량은 컴퓨터에서 계산되는 명령 신호에 의해 결정된다. 2. A power amplifier that transmits power to the actuator based on the computer's instructions. Typically, this power amplifier receives power from a power supply and delivers the right amount of power to the actuator. The amount of power supplied by the power amplifier to the actuator 12 is determined by the command signal calculated by the computer.

3. 일련의 가능한 사건(event)에 따라 시스템을 시동하고 정지시키는 전자기계식 릴레이 또는 고상(solid state) 릴레이로 이루어진 논리회로. 예를 들면, 릴레이는 컨트롤러나 단부 작동체 상에 설치된 2개의 푸시 버튼을 사용하여 전체 시스템의 동작을 시작하고 종료시킨다. 이 릴레이는 전력 장애가 발생하거나 작업자가 시스템을 방치한 경우에 마찰 브레이크(friction brake)를 연동시킨다. 3. Logic circuit consisting of an electromechanical relay or a solid state relay that starts and stops the system according to a series of possible events. For example, a relay uses two push buttons installed on a controller or end actuator to start and end the operation of the entire system. This relay engages a friction brake in the event of a power failure or operator left the system.

작업자 인터페이스 서브시스템(15)은 작업자가 손으로 잡을 수 있고 작업자의 힘, 즉 작업자 인터페이스 서브시스템(15)에 가해지는 작업자의 힘을 측정하도록 설계된다. 하물 인터페이스 서브시스템(17)은 하물과 접촉되고 여러 홀딩 장치(holding device)를 수용하도록 설계된다. 이 하물 인터페이스 서브시스템의 설계는 하물의 기하학적 구조와 인상 동작과 관련한 다른 요소들에 의존한다. 도 1에 도시한 흡인 컵(18) 외에, 하물 인터페이스 서브시스템에 연결되는 후크 및 그리퍼(gripper)를 다른 수단의 예로 들 수 있다. 무거운 물체를 들어올리는 경우, 이 하물 인터페이스 서브시스템은 2개 이상의 흡인 컵을 포함할 수 있다.The operator interface subsystem 15 is designed to measure the force of the operator, that is, the force exerted on the operator interface subsystem 15, by the operator. The load interface subsystem 17 is designed to be in contact with the load and to accommodate various holding devices. The design of this load interface subsystem depends on the load geometry and other factors related to the pulling behavior. In addition to the suction cup 18 shown in FIG. 1, hooks and grippers connected to the load interface subsystem are examples of other means. When lifting a heavy object, this article interface subsystem may include two or more suction cups.

단부 작동체(14)의 작업자 인터페이스 서브시스템(15)은 작업자가 가하는 수직력(vertical force)의 크기를 측정하는 센서(후술함)를 포함한다. 만약 작업자의 손이 핸들(16)을 위쪽으로 미는 경우 권취 풀리(11)는 단부 작동체(14)를 위쪽으로 이동시킨다. 만약 작업자의 손이 핸들(16)을 아래쪽으로 미는 경우, 권취 풀리는 단부 작동체(14)를 아래쪽으로 이동시킨다. 측정된 작업자의 손 힘은 신호 케이블(21)(또는 다른 대체 가능한 신호 전송 수단)을 통하여 컨트롤러(20)로 전송된다. 또 본 발명의 바람직한 실시예의 시스템은 단부 작동체(14)에 근접 배치된 센서를 포함하는 한편, 작업자 인력을 추정하는 데 단부 작동체(14)에 근접하지 않는 작업자의 작용력(operator-applied force) 추정 구성요소를 사용할 수 있다.The operator interface subsystem 15 of the end actuator 14 includes a sensor (described below) that measures the amount of vertical force exerted by the operator. If the operator's hand pushes the handle 16 upwards, the winding pulley 11 moves the end actuator 14 upwards. If the operator's hand pushes the handle 16 downward, the take-up pulley moves the end effector 14 downward. The measured hand force of the operator is transmitted to the controller 20 via the signal cable 21 (or other replaceable signal transmission means). The system of the preferred embodiment of the present invention also includes a sensor disposed proximate to the end actuator 14 while an operator-applied force that is not proximate to the end actuator 14 for estimating operator attraction. Estimation components may be used.

이 측정 장치들을 사용하여 컨트롤러(20)는 작업자의 인상 작업에 필요한 만큼을 보조하는 데 충분한 기계적인 힘을 발생시키는 줄(13)을 인상 또는 하강하는 데 필요한 풀리 속도를 할당한다. 컨트롤러(20)는 그런 다음 동력 케이블(23)을 통하여 동력을 액추에이터(12)에 공급하여 풀리(11)가 회전하도록 한다. 이런 모든 동작은 매우 빨리 일어나 작업자의 인상 시도와 장치의 인상 시도는 완전히 동시에 일어난다. 따라서 작업자의 물리적인 움직임은 기계 장치의 물리적인 보조로 바뀌고, 기계 장치의 힘은 작업자에 의해 직접적으로 그리고 동시에 제어된다. 요약하면, 작업자와 풀리 모두가 수직으로 이동하기 때문에 하물은 수직으로 이동한다. 본 발명에 따른 장치의 가장 중요한 특성 중의 하나는 작업자의 상하로의 손동작에 따라 단부 작동체가 액추에이터와 풀리를 회전시키는 것이고, 또 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되고 작업자에 의해 단부 작동체가 아래쪽으로 밀리더라도 줄은 느슨해지지 않는다. Using these measuring devices, the controller 20 assigns a pulley speed necessary to raise or lower the string 13 which generates enough mechanical force to assist as necessary for the operator's pulling operation. The controller 20 then supplies power to the actuator 12 via the power cable 23 to cause the pulley 11 to rotate. All of these actions take place so quickly that the operator's attempts to raise and the device's attempts to happen at the same time occur completely simultaneously. Thus, the physical movement of the operator is changed to the physical assistance of the mechanism, and the force of the mechanism is controlled directly and simultaneously by the operator. In summary, the load moves vertically because both the worker and the pulley move vertically. One of the most important characteristics of the device according to the invention is that the end effector rotates the actuator and pulley according to the hand movement of the operator up and down, and the movement of the end effector downward is restricted and the end effector is moved downward by the operator. The line does not loosen even if it is pushed.

핸들(16)(후술함) 상에 레버(26)를 구비한 데드맨(dead-man) 스위치는 신호를 신호 케이블(22)(또는 다른 대체 가능한 신호 전송 수단)을 통하여 컨트롤러(20)로 전송한다. 작업자가 핸들(16)을 잡고 있는 경우에, 데드맨 스위치는 단부 작동체가 작업자의 손을 따라 움직이도록 하는 논리 신호를 컨트롤러(20)로 전송한다. 작업자가 핸들(16)을 놓으면, 데드맨 스위치는 단부 작동체가 정지한 채로 유지되도록하는 다른 논리신호를 컨트롤러(20)로 전송한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 액추에이터(12) 상에 마찰 브레이크(24)가 설치된다. 이 마찰 브레이크는 작업자가 데드맨 스위치를 해제하거나 전력 장애가 발생한 경우에 항상 연동된다. 2개의 핸들을 구비한 단부 작동체를 사용할 수 있지만, 그 중 하나만 작업자의 작용력을 측정하기 위한 센서와 같이 설치될 필요가 있다. 무거운 물체를 인상하는 경우, 도 1에 도시한 인력 증폭기(10)와 유사한 2개의 인력 증폭기를 사용할 수 있으며, 하나는 왼손용이고 다른 하나는 오른손용이다.A dead-man switch with a lever 26 on the handle 16 (described below) sends a signal to the controller 20 via a signal cable 22 (or other alternative signal transmission means). do. When the operator is holding the handle 16, the deadman switch transmits a logic signal to the controller 20 that causes the end effector to move along the operator's hand. When the operator releases the handle 16, the deadman switch transmits another logic signal to the controller 20 that causes the end effector to remain stationary. In a preferred embodiment of the invention, a friction brake 24 is installed on the actuator 12. This friction brake always engages when the operator releases the deadman switch or a power failure occurs. It is possible to use an end effector with two handles, but only one of them needs to be installed as a sensor for measuring the operator's action. When lifting a heavy object, two attraction amplifiers similar to the attraction amplifier 10 shown in FIG. 1 can be used, one for the left hand and the other for the right hand.

먼저, 작업자의 힘 측정을 고려하여 두 종류의 단부 작동체의 아키텍쳐를 상세하게 설명한다. 그런 다음 시스템의 작동과 줄의 슬랙 방지를 고려한 제어 알고리즘을 설명한다. 이 제어 알고리즘의 구현을 설명하기 위하여 흐름도도 주어진다.First, the architecture of two types of end effectors will be described in detail in consideration of the force measurement of the operator. The control algorithm then considers the operation of the system and the prevention of line slack. A flowchart is also given to illustrate the implementation of this control algorithm.

여기서 두 종류의 단부 작동체를 설명한다. 도 2는 힘 센서를 통하여 사람의 힘을 측정하는 단부 작동체(31)의 한 예이다. 힘 센서(31)는 핸들(32)과 브래킷(33) 사이에 설치되고, 신호 케이블(21)을 통하여 컨트롤러(20)에 연결된다. 힘 센서(31)는 작업자가 움켜잡는 핸들(32) 내의 보어(bore) 안쪽에 나사 고정되는 나사부(34)를 갖는다. 힘 센서(31)의 반대편은 실린더(35)를 통하여 브래킷(33)에 연결된다. 실린더(35)의 외경은 핸들(32)의 내경보다 약간 작다. 이러한 클리어런스(clearance)는 핸들(32)과 실린더(35) 사이의 슬라이딩 동작을 가능하게 하고, 아무런 저항 없이 힘 센서(31)에 전해지는 수직 방향의 작업자의 힘과 브래킷(33)에 전달되고 힘 센서(31)에는 전달되지 않는 수직 방향이 아닌 작업자의 힘을 보증한다. 수직 방향 외의 힘이 힘 센서(31)에 전해지면, 센서의 오 판독(false reading)이나 힘 센서 어셈블리의 손상을 유발시킨다.Two types of end effectors are described here. 2 is an example of an end effector 31 which measures the force of a person via a force sensor. The force sensor 31 is installed between the handle 32 and the bracket 33 and is connected to the controller 20 via the signal cable 21. The force sensor 31 has a threaded portion 34 that is screwed into the bore in the handle 32 that the operator grabs. The opposite side of the force sensor 31 is connected to the bracket 33 via the cylinder 35. The outer diameter of the cylinder 35 is slightly smaller than the inner diameter of the handle 32. This clearance enables the sliding action between the handle 32 and the cylinder 35 and is transmitted to the force of the operator in the vertical direction and to the bracket 33 and transmitted to the force sensor 31 without any resistance. The sensor 31 ensures the operator's force in a non-vertical direction that is not transmitted. If a force other than the vertical direction is transmitted to the force sensor 31, it may cause a false reading of the sensor or damage of the force sensor assembly.

본 발명에 의해, 작업자가 인상 이동을 육체적으로 느끼도록 하지 않고, 관성력을 보상하지 않으며, 다양한 하물 부하에 대한 보정이 없고, 인간공학적 관심을 다루지 않으며, 줄의 슬랙을 방지하지 못하는 문제점들이 해결된다.The present invention solves the problems of not allowing the worker to feel the impression movement physically, compensating the inertia force, without compensating for various load loads, not dealing with ergonomic interests, and preventing slack in the strings. .

도 1은 본 발명에 따른 단부 작동체를 포함하는 인력 증폭기의 일 실시예를 도시하는 도면.1 shows an embodiment of an attraction amplifier comprising an end effector according to the invention.

도 2는 작업자의 힘을 측정하는 힘 센서의 특정 구조를 도시하는, 본 발명에 사용가능한 단부 작동체의 일 실시예에 대한 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of an end effector usable in the present invention, showing a particular structure of a force sensor measuring force of an operator. FIG.

도 3은 작업자에 의해 단부 작동체에 가해지는 힘을 측정하기 위한 변위 검출기를 포함하는 다른 단부 작동체의 일 실시예에 대한 단면도.3 is a cross sectional view of one embodiment of another end actuator including a displacement detector for measuring a force exerted on the end actuator by an operator;

도 4는 도 3의 단부 작동체가 작업자에 의해 상자를 인상하기 위해 사용되는 경우의 사시도.4 is a perspective view when the end effector of FIG. 3 is used to lift a box by an operator;

도 5는 하물을 이동시키기 위해 인력 증폭기의 부품과 상호작용하는 작업자의 힘 및 하물 부하를 도시하는 블록도.5 is a block diagram showing the force and load of a worker interacting with a component of the attraction amplifier to move the load.

도 6은 상자를 쥐기 위해 흡인 컵을 사용하는 종래 기술에서 발생할 수 있는 줄의 슬랙 문제를 도시하는 도면.FIG. 6 illustrates the problem of slack in strings that may occur in the prior art using suction cups to grasp the box.

도 7a는 작업자에 의해 단부 작동체에 가해지는 힘을 측정하기 위한 변위 검출기 및 줄의 장력을 측정하기 위한 힘 센서를 포함하는 단부 작동체의 일 실시예를 도시하는 부분단면도.FIG. 7A is a partial cross-sectional view of one embodiment of an end actuator including a displacement detector for measuring the force exerted by the operator on the end actuator and a force sensor for measuring the tension of the string; FIG.

도 7b는 작업자에 의해 단부 작동체에 가해지는 힘을 측정하기 위한 변위 검출기 및 하물만의 무게 및 가속도와 관련한 힘을 측정하기 위한 힘 센서를 포함하는 단부 작동체의 일 실시예를 도시하는 부분단면도.FIG. 7B is a partial cross-sectional view of one embodiment of an end actuator including a displacement detector for measuring the force exerted on the end actuator by a worker and a force sensor for measuring the force associated with the weight and acceleration of the load only; .

도 8은 인력 증폭기가 천장 또는 오버헤드 크레인에 가하는 전체 힘을 측정하기 위해 사용될 수 있는 힘 센서의 용도를 개략적으로 도시하는 도면.8 schematically illustrates the use of a force sensor that can be used to measure the total force exerted on a ceiling or overhead crane by the attraction amplifier.

도 9는 줄의 장력을 측정하기 위한 기구 및 운동 센서를 포함하는 액추에이터의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.9 shows schematically an embodiment of an actuator comprising a mechanism for measuring the tension of a string and a motion sensor.

도 10a 및 도 10b는 작업자에 의해 단부 작동체에 가해지는 힘을 측정하기 위한 변위 검출기 및 줄의 장력을 검출하기 위한 기구를 포함하는 단부 작동체의 일 실시예를 도시하는 부분단면도.10A and 10B are partial cross-sectional views illustrating one embodiment of an end actuator including a displacement detector for measuring the force exerted by the operator on the end actuator and a mechanism for detecting the tension of the string.

도 11a 및 도 11b는 줄의 장력을 검출하기 위한 기구 및 스위치를 포함하는 액추에이터의 일 실시예를 도시하는 도면.11A and 11B illustrate an embodiment of an actuator including a switch and a mechanism for detecting the tension of a string.

도 12a 및 도 12b는 작업자에 의해 단부 작동체 상에 가해지는 힘을 측정하기 위한 변위 검출기를 포함하는 단부 작동체, 그리고 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 제한되는 경우 신호를 전달하는 스위치의 일 실시예를 도시하는 도면.12A and 12B illustrate an embodiment of an end actuator comprising a displacement detector for measuring a force exerted on the end actuator by an operator and a switch that transmits a signal when the end actuator is constrained to move downward; Drawing showing.

도 13은 액추에이터가 소비하는 전류를 검출하기 위해 사용될 수 있는 클램프-온 전류 센서의 용도를 도시하는 도면.FIG. 13 illustrates the use of a clamp-on current sensor that can be used to detect the current consumed by an actuator. FIG.

도 14는 줄의 슬랙이 방지된 상태에서 하물을 이동하기 위해 인력 증폭기의 부품과 상호작용하는 작업자의 힘 및 하물 부하를 도시하는 블록도.FIG. 14 is a block diagram showing the force and load of a worker interacting with a component of the attraction amplifier to move the load while the slack of the string is prevented.

도 15a, 15b, 15c, 15d는 호이스트 줄에 있어서 장력의 함수인 제어 변수 KM 값을 나타내는 그래프.15A, 15B, 15C, and 15D are graphs showing control variable K M values as a function of tension in hoist strings.

도 16은 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되어 있는 동안 단부 작동체가 작업자에 의해 아래쪽으로 눌려지는 경우에도 줄의 슬랙을 방지하는 인력 증폭기의 일 실시예를 도시하는 도면.FIG. 16 illustrates one embodiment of an attraction amplifier that prevents slack in the string even when the end actuator is pressed down by an operator while the end actuator is restricted from moving downward;

도 17은 줄의 슬랙이 방지된 상태에서 하물을 이동시키기 위한 피드백 신호로서 사용되는 작업자의 힘 및 하물 부하를 도시하는 블록도.FIG. 17 is a block diagram showing the force and load of an operator used as a feedback signal for moving the load while the slack of the string is prevented.

도 18a 및 도 18b는 본 발명을 실시하는데 있어서 컨트롤러를 구동하기 위해 사용될 수 있는 소프트웨어의 플로차트.18A and 18B are flowcharts of software that can be used to drive a controller in practicing the present invention.

Claims (17)

호이스트 장치용 컨트롤러에 있어서,In the controller for a hoist device, 상기 컨트롤러는, 여러 신호 중에서, 하물을 지지하고 풀리에 감기는 줄에 연결가능한 단부 작동체 상의 작업자의 힘을 나타내는 제1 전기적 신호, 그리고 상기 줄의 장력을 나타내는 제2 신호를 받아들이며, 상기 제1 및 제2 신호의 함수로서 상기 풀리의 회전 속도를 제어하기 위해 출력 단자를 가지고 있는The controller receives, among other signals, a first electrical signal indicative of the force of the operator on the end effector connectable to the rope supporting the load and wound on the pulley, and a second signal indicative of the tension of the string. And an output terminal for controlling the rotational speed of the pulley as a function of a second signal. 호이스트 장치용 컨트롤러.Controller for hoist device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 풀리의 회전 속도는, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되어 있지 않은 경우 상기 단부 작동체가 작업자의 손 동작에 따르도록 하는 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 모두의 함수인 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.The rotational speed of the pulley is a function of both the first signal and the second signal causing the end effector to follow the hand movements of the operator when the end actuator is not restricted to move downward. Controller for hoist device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨트롤러는 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0인 것을 나타내고 상기 단부 작동체가 작업자에 의해 아래쪽으로 눌려져 있는 경우에 상기 풀리를 정지시키는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.And said controller is said second signal indicates that the tension of said string is zero and stops said pulley when said end effector is pressed down by an operator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨트롤러는 상기 단부 작동체가 작업자에 의해 아래쪽으로 눌려져 있는 경우에 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력 감소를 나타내면 상기 줄에 슬랙이 발생하는 것을 방지하기 위해 상기 풀리의 회전 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.The controller reduces the rotational speed of the pulley to prevent slack from occurring in the string when the second signal indicates a decrease in tension of the string when the end actuator is pressed down by an operator. Controller for hoist device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨트롤러는 상기 단부 작동체를 인상하기 위해 상기 줄에 상방향 편향력을 가하는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.And the controller applies an upward deflection force to the string to raise the end effector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨트롤러에 의해 발생된 출력 신호는, 상기 제1 신호가 작업자의 하방향 이동을 나타내고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0인 것을 나타내는 경우에, 상기 풀리의 회전 속도가 0이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.The output signal generated by the controller is such that the rotational speed of the pulley becomes zero when the first signal indicates the downward movement of the operator and the second signal indicates that the tension of the string is zero. A controller for a hoist device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 신호는 상기 줄의 장력이 0인 것을 나타내고 상기 제1 신호는 작업자가 위쪽으로 이동시키려는 의도를 나타내는 경우, 상기 컨트롤러로부터의 상승 속도 명령 신호가 상기 줄의 장력을 0이 아니도록 해주는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.The second signal indicates that the tension of the string is zero and the first signal indicates that the ascending speed command signal from the controller causes the tension of the string not to be zero when the operator intends to move upwards. A controller for a hoist device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 상기 컨트롤러에 의해 발생된 출력 신호는 상기 단부 작동체가 작업자의 손 동작을 따라서 작업자의 하방향 힘의 임의의 증가 또는 감소가 주어진 하물에 대하여 상기 단부 작동체의 하강 속도에 대응되는 증가 또는 감소를 야기하는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.When the end effector is not restricted to move downwards and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, the output signal generated by the controller indicates that the end effector is operated by the operator according to the hand operation of the operator. And any increase or decrease in downward force results in an increase or decrease corresponding to the rate of descent of the end effector for a given load. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 상기 컨트롤러에 의해 발생된 출력 신호는 상기 단부 작동체가 작업자의 손 동작을 따르도록 함으로써, 상기 하물 무게의 증가 또는 감소가, 상기 단부 작동체 상에 주어지는 작업자의 힘에 대하여 상기 단부 작동체의 상승 속도에 대응되는 감소 또는 증가 및 하강 속도에 대응되는 증가 또는 감소를 야기하는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.If the end effector is not restricted to move downward and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, the output signal generated by the controller causes the end effector to follow the hand movements of the operator. The increase or decrease of the load weight causes a decrease or increase corresponding to the rising speed of the end effector and an increase or decrease corresponding to the lowering speed with respect to the operator's force given on the end effector. Controller for hoist device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 상기 컨트롤러에 의해 발생된 출력 신호는 상기 단부 작동체가 작업자의 손 동작을 따르도록 함으로써 상기 하물 무게의 증가 또는 감소가, 주어진 단부 작동체의 속도를 유지하기 위해서 상기 단부 작동체 상에 주어지는 작업자의 상방향 힘의 대응되는 증가 또는 감소 및 하방향 힘의 대응되는 감소 또는 증가를 필요로 하는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.If the end effector is not restricted to move downward and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, the output signal generated by the controller causes the end effector to follow the hand movements of the operator. The increase or decrease in the weight of the cargo requires a corresponding increase or decrease in the upward force of the operator and a corresponding decrease or increase in the downward force given to the end effector to maintain the speed of a given end effector. Hoist device controller, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 상기 컨트롤러에 의해 발생되는 속도 명령 신호 e는 e=K(f-fup)의 식으로 표현되며, 여기서 f는 작업자가 가하는 힘을 나타내는 제1 신호, fup는 상수, 그리고 K는 작업자의 하방향 힘의 증가 또는 감소가 주어진 하물에 대하여 단부 작동체의 하강 속도에 대응되는 증가 또는 감소를 일으키도록 선택되는 전달 함수인 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.When the end effector is not restricted to move downward and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, the speed command signal e generated by the controller is in the form of e = K (ff up ). Where f is the first signal indicative of the force exerted by the operator, f up is a constant, and K is the increase or decrease corresponding to the descending speed of the end effector for a given article given an increase or decrease in the downward force of the operator. A controller for a hoist device, characterized in that it is a transfer function selected to produce a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 상기 컨트롤러에 의해 속도 명령 신호가 상기 제1 및 제2 신호의 함수로서 발생되어, 액추에이터가 회전하여 상기 단부 작동체가 작업자의 손 동작에 따르도록 함으로써, 상기 하물 무게의 증가 또는 감소가 주어진 작업자의 힘에 대하여 단부 작동체의 상승 속도에 대응되는 감소 또는 증가를 야기하며 이 때 하물 무게의 증가 또는 감소는 주어진 단부 작동체의 속도를 유지하기 위해 상기 단부 작동체 상에 주어지는 작업자의 상방향 힘에 대응되는 증가 또는 감소를 필요로 하는 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.When the end effector is not restricted to move downward and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, a speed command signal is generated by the controller as a function of the first and second signals, As the actuator rotates to cause the end effector to follow the hand movements of the operator, an increase or decrease in the weight of the load causes a decrease or increase corresponding to the rising speed of the end effector for a given operator force, at which time Increases or decreases requires increasing or decreasing corresponding to the upward force of the operator given on said end effector to maintain the speed of a given end effector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 상기 컨트롤러에 의해 발생되는 출력 신호는 e=K(f-fup)+Q(fR)의 식으로 표현되며, 여기서 e는 출력 신호, f는 작업자의 힘을 나타내는 제1 신호, fup는 상수, fR은 줄의 장력을 나타내는 신호, 그리고 K 및 Q는 작업자의 하방향 힘의 증가 또는 감소가 주어진 하물에 대하여 단부 작동체의 하강 속도에 대응되는 증가 또는 감소를 일으키도록 선택되는 전달 함수인 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.If the end effector is not restricted to move downward and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, the output signal generated by the controller is e = K (ff up ) + Q (f R Where e is the output signal, f is the first signal representing the force of the operator, f up is a constant, f R is the signal representing the tension of the joule, and K and Q are the Wherein the increase or decrease is a transfer function selected to cause an increase or decrease corresponding to the rate of descent of the end effector for a given load. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 출력 신호가 e=K(f-fup)+Q(fR)의 식에 따라 상기 컨트롤러에 의해 발생되며, 여기서 e는 출력 신호, f는 작업자의 힘을 나타내는 제1 신호, fup는 상수, fR은 줄의 장력을 나타내는 신호, 그리고 K 및 Q는 작업자의 하방향 힘의 증가 또는 감소가 주어진 하물에 대하여 단부 작동체의 하강 속도에 대응되는 증가 또는 감소를 일으키도록 선택되는 전달 함수인 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.If the end effector is not restricted to move downward and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, then the output signal is determined according to the formula e = K (ff up ) + Q (f R ). Generated by the controller, where e is the output signal, f is the first signal representing the force of the operator, f up is a constant, f R is the signal representing the tension of the joule, and K and Q are the increase in downward force of the operator Or a reduction function is a transfer function selected to cause an increase or decrease corresponding to the rate of descent of the end effector for a given load. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 상기 컨트롤러에 의해 발생되는 출력 신호는 e=K(f-fup)+Q(PL)의 식으로 표현되며, 여기서 e는 출력 신호, f는 작업자의 힘을 나타내는 제1 신호, fup는 상수, PL은 하물에 의해 상기 단부 작동체 상에 가해지는 힘을 나타내는 제2 신호, 그리고 K 및 Q는 작업자의 하방향 힘의 증가 또는 감소가 주어진 하물에 대하여 단부 작동체의 하강 속도에 대응되는 증가 또는 감소를 일으키도록 선택되는 전달 함수인 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.If the end effector is not restricted to move downwards and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, the output signal generated by the controller is e = K (ff up ) + Q (P L Where e is an output signal, f is a first signal representing the force of the operator, f up is a constant, P L is a second signal representing the force exerted on the end effector by a load, And K and Q are transfer functions wherein the increase or decrease of the downward force of the operator is selected to cause an increase or decrease corresponding to the rate of descent of the end effector for a given load. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단부 작동체가 아래쪽으로 이동하는 것이 제한되지 않고 상기 제2 신호가 상기 줄의 장력이 0이 아닌 것을 나타내는 경우, 출력 신호가 e=K(f-fup)+Q(fR)의 식에 따라 상기 컨트롤러에 의해 발생되며, 여기서 e는 출력 신호, f는 작업자의 힘을 나타내는 제1 신호, fup는 상수, PL은 하물에 의해 상기 단부 작동체 상에 가해지는 힘을 나타내는 제2 신호, 그리고 K 및 Q는 하물 무게의 증가 또는 감소가 주어진 단부 작동체의 속도를 유지하기 위해 작업자의 상방향 힘에 대응되는 증가 또는 감소를 일으키도록 선택되는 전달 함수인 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.If the end effector is not restricted to move downward and the second signal indicates that the tension of the string is not zero, then the output signal is determined according to the formula e = K (ff up ) + Q (f R ). Generated by the controller, where e is an output signal, f is a first signal representing the force of the operator, f up is a constant, P L is a second signal representing the force exerted on the end effector by load, and K and Q are the transfer functions wherein the increase or decrease of the load weight is selected to cause an increase or decrease corresponding to the upward force of the operator to maintain the speed of a given end effector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 추정 장력은 fR=[KTI-(IPα+BPω+TO)]/R의 식에 의해 계산되며, 여기서 fR은 상기 줄의 장력, IP는 액추에이터의 모든 회전 부품 및 모터 샤프트 상의 풀리의 전체 관성모멘트, BP는 액추에이터의 회전 부품 및 풀리의 전체 마찰계수, α는 전동기 구동 샤프트의 각가속도, ω는 전동기 구동 샤프트의 각속도, KT는 상기 액추에이터가 소비하는 전류 1암페어에 대한 액추에이터 토크, TO는 상기 액추에이터 및 풀리에서 쿨롱 마찰에 의한 불변 토크, 그리고 R은 상기 풀리의 반경인 것을 특징으로 하는 호이스트 장치용 컨트롤러.The estimated tension is calculated by the formula f R = [K T I- (I P α + B P ω + T O )] / R, where f R is the tension of the string and I P is all rotating parts of the actuator And the total moment of inertia of the pulley on the motor shaft, B P is the total friction coefficient of the rotating parts and pulley of the actuator, α is the angular acceleration of the motor drive shaft, ω is the angular velocity of the motor drive shaft, K T is the current consumed by the actuator 1 Actuator torque for amps, T O is a constant torque due to Coulomb friction in the actuator and pulley, and R is the radius of the pulley.
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