(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台から懸垂材を介して昇降可能に吊り下げられた昇降部の位置を，上記懸垂材の位置を制御することにより制御する昇降部位置制御装置を具備する懸垂式昇降装置において，
上記昇降部位置制御装置が，
上記昇降部の振れ速度を検出する振れ速度検出手段と，
上記懸垂材を水平面内で位置決めする位置決め手段と，
上記位置決め手段に対する位置目標値と実位置との偏差に基づいて速度指令を出力する位置補償手段と，
上記位置補償手段から出力された上記位置決め手段に対する速度指令と実速度との偏差に基づいて上記位置決め手段の操作量である推力指令を出力する速度補償手段と，
上記振れ速度検出手段の出力に比例した上記位置決め手段に対する制振信号を出力する振れ止め補償手段と，
上記振れ止め補償手段から出力された上記制振信号を上記速度補償手段から出力された上記推力指令に加算する加算手段とを具備してなることを特徴とする懸垂式昇降装置。
【請求項２】
上記基台が移動台車である請求項１記載の懸垂式昇降装置。
【請求項３】
上記位置決め手段が，上記懸垂材と上記昇降部とを上記基台に対して移動させるように構成されてなる請求項１又は２記載の懸垂式昇降装置。
【請求項４】
上記位置決め手段が，上記移動台車の移動手段により構成される請求項２記載の懸垂式昇降装置。
【請求項５】
上記振れ速度検出手段により検出される昇降部の振れ速度が上記基台に対する相対速度である場合に，上記振れ止め補償手段が，上記振れ速度検出手段で得られた振れ速度信号から振れに関係した周波数帯のみを抜き出すフィルタを具備してなる請求項１〜４のいずれかに記載の懸垂式昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基台（例えば移動台車）から懸垂材を介して昇降可能に吊り下げられた昇降部を有し，上記昇降部の振れを短時間で減衰させることができる懸垂式昇降装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば工場内などでは，荷物の搬送装置として懸垂式昇降装置（いわゆるクレーン）を搭載した搬送装置が用いられることが多い。このような搬送装置の一例を図４に示す。
図４に示す搬送装置Ａ０は，天井５１に配設されたレール５２に沿って移動する移動台車５３と，上記移動台車５３から垂下された懸垂材５４と，上記懸垂材５４の下端部に取り付けられた昇降部５５とを具備して構成されている。上記昇降部５５には，所定の荷物５６を把持可能なハンド５５ａが一体的に取り付けられている。上記懸垂材５４は，例えば上記移動台車５３側に取り付けられた図外の巻き取り装置により巻き取り／巻き出しが行われ，これにより上記昇降部５５の上昇／下降が行われる。
上記搬送装置Ａ０によって荷物５６を搬送する際には，まず図４（ａ）に示すように上記移動台車５３を上記荷物５７の真上に停止させて上記昇降部５５を下降させ，上記ハンド５５ａにより上記荷物５６を把持させる。そして上記荷物５６を把持した状態で上記昇降部５５を所定の位置まで上昇させ，図４（ｂ）に示す状態で上記移動台車５３により上記レール５２に従って目的位置まで搬送する。目的位置に到着すると，上記移動台車５３を上記荷物５６の載置位置の真上に位置決めし，再度上記昇降部５５を下降させて上記荷物５６を載置する。
以上のような動作を繰り返すことにより，比較的障害物などの少ない天井付近の空間を利用して効率よく荷物の搬送が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，上記従来の搬送装置Ａ０は，昇降部５５が上記懸垂材５４で吊り下げられた構造になっているため，上記昇降部５５は上記移動台車５３を支点とする振り子を構成している。従って，例えば上記移動台車５３の停止時には，上記昇降部５５に上記懸垂材５４の長さで決まる固有振動数に応じた振れが生じる。そのために，上記従来の搬送装置Ａ０では，上記移動台車５３が目的位置に停止しても，上記昇降部５５の振れが治まるまで上記ハンド５５ａによる荷物５６の把持，或いは把持していた荷物５６の載置ができず，搬送効率に大きく影響を与えていた。
尚，その対策として受動的な制振装置（例えば動吸振器，ダンパなど）を取り付けることが行われているが，昇降部５５の停止高さが異なる場合の制振装置の調整には，手間がかかり容易でないといった問題点があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，効果的に昇降部の振れ止めを行うことにより作業効率の飛躍的な向上が可能な懸垂式昇降装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，基台から懸垂材を介して昇降可能に吊り下げられた昇降部の位置を，上記懸垂材の位置を制御することにより制御する昇降部位置制御装置を具備する懸垂式昇降装置において，上記昇降部位置制御装置が，上記昇降部の振れ速度を検出する振れ速度検出手段と，上記懸垂材を水平面内で位置決めする位置決め手段と，上記位置決め手段に対する位置目標値と実位置との偏差に基づいて速度指令を出力する位置補償手段と，上記位置補償手段から出力された上記位置決め手段に対する速度指令と実速度との偏差に基づいて上記位置決め手段の操作量である推力指令を出力する速度補償手段と，上記振れ速度検出手段の出力に比例した上記位置決め手段に対する制振信号を出力する振れ止め補償手段と，上記振れ止め補償手段から出力された上記制振信号を上記速度補償手段から出力された上記推力指令に加算する加算手段とを具備してなることを特徴とする懸垂式昇降装置として構成されている。
当該懸垂式昇降装置は，例えば上記基台を移動台車とする搬送装置などに適用できる。
また，上記位置決め手段は，例えば上記懸垂材と上記昇降部とを上記基台に対して移動させるように構成できるが，上記基台として移動台車を用いている場合には，その移動台車の移動手段を上記位置決め手段として利用してもよい。
また，上記振れ止め補償手段による触れ速度に対する比例出力は，例えば比例要素により構成でき，その値は昇降部の停止高さに応じて設定される。
また，観測ノイズによるサーボ系の発振を防ぐため，上記振れ止め補償手段に観測ノイズを除去するフィルタを取り付けることが望ましい。
更に，上記振れ速度検出手段により検出される昇降部の振れ速度が上記基台に対する相対速度である場合には，上記振れ止め補償手段から出力される上記制振信号による制振制御と上記速度補償手段から出力される推力指令による上記位置決め手段の速度制御との干渉による不具合を防止するため，上記振れ止め補償手段に，上記振れ速度検出手段で得られた振れ速度信号から振れに関係した周波数帯のみを抜き出すフィルタを取り付けることが望ましい。
【０００５】
【作用】
本発明に係る懸垂式昇降装置によれば，上記昇降部に振れがある場合に，上記位置決め手段は等価的に上記昇降部の振れ速度に比例して変位する。また，それによって生じる上記基台と上記昇降部との間の相対変位に比例した力が上記昇降部に減衰力として与えられる。従って，上記昇降部の振動は極めて短時間で減衰する。また，上記振れ止め補償手段から出力された上記制振信号は上記速度補償手段から出力された推力指令に外乱の形で加算されるため，上記位置決め手段は，上記位置補償手段による位置制御により，上記昇降部の振動の減衰と共に正確に目標位置に位置決めされる。このように，シンプルな制御系により極めて効果的に昇降部の振れ止め及び位置決めを行うことができ，作業効率の飛躍的な向上が可能となる。
尚，上記基台として移動台車を用いている場合には，その移動台車をレール上で移動させる移動手段を上記位置決め手段として利用すれば，別に位置決め手段を設置する必要がなく，コストやコンパクト化の面で有利である。但し，この場合にはレールと平行な方向の振動のみに対応可能である。
また，昇降部の停止高さが異なる場合には，比例要素の値を変更するのみであり，従来のような受動的な制振装置を用いる場合と比べて調整が容易に行える。また，上記振れ止め補償手段に観測ノイズを除去するフィルタを取り付けることにより，観測ノイズによるサーボ系の発振が防止できる。
更に，上記振れ速度検出手段により検出される昇降部の振れ速度が上記基台に対する相対速度である場合には，上記振れ止め補償手段に，振れ速度信号から振れに関係した周波数帯のみ（速度制御周波数より十分低いことが前提）を抜き出すフィルタを取り付けることにより，上記振れ止め補償手段から出力される上記制振信号による制振制御と，上記速度補償手段から出力される推力指令による上記位置決め手段の速度制御との干渉による不具合が防止できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して，本発明の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る搬送装置Ａ１の概略構成を示す模式図，図２は上記搬送装置Ａ１の昇降部位置制御装置１０の概略構成を示すブロック図，図３は昇降部５５に微小変位を与えた場合の変位減衰時刻暦を示すグラフ図（（ａ）が従来の搬送装置Ａ０によるもの，（ｂ）が本発明の実施の形態に係る搬送装置Ａ１によるもの）である。
本実施の形態に係る搬送装置Ａ１は，本発明に係る懸垂式昇降装置を上記従来の搬送装置Ａ０と同様の形で具現化した一例であり，上記搬送装置Ａ０と共通する要素については同符号を用いて説明する。
【０００７】
図１に示すように，上記搬送装置Ａ１は，天井５１に配設されたレール５２に沿って移動する移動台車５３と，上記移動台車５３の下部に取り付けられた位置決めアクチュエータ１（位置決め手段の一例）及び上板２と，上記上板２から垂下された懸垂材５４と，上記懸垂材５４の下端部に取り付けられ，荷物５６を把持可能なハンド５５ａが一体的に取り付けられた昇降部５５と，上記昇降部５５に取り付けられ，上記昇降部５５の振れ速度（絶対速度）を検出する振れ速度センサ３（振れ速度検出手段の一例）と，上記位置決めアクチュエータ１の動作を制御することによって上記位置決めアクチュエータ１の位置決め及び上記昇降部５５の制振を行う昇降部位置制御装置１０（図２参照，詳細は後述する）とを具備して構成されている。
上記懸垂材５４は，例えば上記上板２側に取り付けられた図外の巻き取り装置により巻き取り／巻き出しが行われ，これにより上記昇降部５５の上昇／下降が行われる。
上記位置決めアクチュエータ１は，上記上板２を上記移動台車５３に対して上記レール５２と直角な水平方向に相対移動させるものであり，上記昇降部位置制御装置１０からの推力指令により動作する。尚，上記位置決めアクチュエータ１の実位置（実移動量）及び実速度は図外のセンサにより検出される。
続いて，上記昇降部位置制御装置１０の構成及び制御動作について，図２に示す制御ブロック図を用いて説明する。
上記昇降部位置制御装置１０は，図２に示すように，上記位置決めアクチュエータ１に対する位置指令（位置目標値）と実変位（実位置）との偏差に基づいて位置補償部１１（位置補償手段に相当）により速度指令を出力する位置制御ループと，上記位置補償部１１から出力された上記位置決めアクチュエータ１に対する速度指令と実速度との偏差に基づいて速度補償部１２（速度補償手段に相当）により上記位置決めアクチュエータ１に対して推力指令を出力する速度制御ループと，上記振れ速度センサ３から出力された上記昇降部５５の振れ速度に基づいて上記位置決めアクチュエータ１に対する制振信号を出力し，上記制振信号を位相反転した後に上記速度補償部１２から出力された推力指令に加算する振れ止め補償部４（振れ止め補償手段に相当）とで構成されている。
上記振れ止め補償部４は，比例要素４ａとフィルタ４ｂとで構成されている。上記比例要素４ａは上記昇降部５５の停止高さに応じて設定されている。また，上記フィルタ４ｂは，観測ノイズを除去して上記観測ノイズによるサーボ系の発振を防ぐために設けられたローパスフィルタである。
【０００８】
以上のような昇降部位置制御装置１０による上記位置決めアクチュエータ１の制御動作について説明する。
上記移動台車５３が目的位置に停止すると，上記昇降部位置制御装置１０に対して，上記位置決めアクチュエータ１を例えば所定の原点位置（上記移動台車５３と上記上板２との相対位置関係から決まる）に制御するための位置指令が与えられる。上記位置指令は，上記位置決めアクチュエータ１の実変位との偏差（位置偏差）がとられ，上記位置補償部１１に入力される。上記位置補償部１１からは，上記位置偏差を０にするような速度指令が出力され，更に上記速度指令は上記位置決めアクチュエータ１の実速度との偏差（速度偏差）がとられ，上記速度補償部１２に入力される。上記速度補償部１２からは，上記速度偏差を０にするような推力指令が出力される。
また，それと同時に，上記振れ止め補償部４には，上記振れ速度センサ３から出力された上記昇降部５５の振れ速度が入力される。上記振れ止め補償部４では，上記比例要素４ａにより上記昇降部５５の振れ速度に応じた推力が出力され，更に上記フィルタ４ｂを介して制振信号として出力される。
上記振れ止め補償部４から出力された上記制振信号は，位相反転した後で上記速度補償部１２から出力された推力指令に加算され，該推力指令は上記位置決めアクチュエータ１に入力され，所定の動作が行われる。
以上の制御により，上記昇降部５５に振れがある場合には，上記位置決めアクチュエータ１は，振れの周波数が速度制御周波数に比べて十分低い場合に，等価的に上記昇降部５５の振れ速度に比例して変位する。ここで，上板２と昇降部５５との間に相対変位が生じると昇降部５５にはそれに比例した力が働くため，上記昇降部５５には自分自身の振れ速度に比例した力が減衰力として与えられることになり，上記昇降部５５の振動は短時間で減衰する。また，上記振れ止め補償部４から出力された上記制振信号は上記速度補償部１２から出力された推力指令に外乱の形で加算されるため，上記位置決めアクチュエータ１は，上記位置制御ループにより，上記昇降部５５の振動の減衰と共に正確に目標位置に位置決めされる。
図３に，上記昇降部５５に微小変位を与えた場合の上記昇降部５５の変位の減衰時刻暦を示す。図３（ａ）が上記従来の搬送装置Ａ０によるもの，図３（ｂ）が本実施の形態に係る搬送装置Ａ１によるものである。短時間では殆ど減衰の見られない上記従来の搬送装置Ａ０に対して，本実施の形態に係る搬送装置Ａ１では，昇降部５５の振れ速度に比例する形で位置決めアクチュエータ１が変位し，その結果上記昇降部５５の振れは極めて短時間で収まっている。また，搬送装置Ａ１では，昇降部５５の振動の減衰と共に上記位置決めアクチュエータ１が目標位置（原点位置）に正確に位置決めされていることが図３（ｂ）よりよくわかる。
【０００９】
以上説明したように，本実施の形態に係る搬送装置Ａ０では，上記昇降部５５に振れがある場合に，上記位置決めアクチュエータ１は等価的に上記昇降部５５の振れ速度に比例して変位し，それによって生じる上板２と昇降部５５との間の相対変位に比例した力が上記昇降部５５に減衰力として与えられるため，上記昇降部５５の振動は短時間で減衰する。また，上記振れ止め補償部４から出力された上記制振信号は上記速度補償部１２から出力された推力指令に外乱の形で加算されるため，上記位置決めアクチュエータ１は，上記位置制御ループにより，上記昇降部５５の振動の減衰と共に正確に目標位置に位置決めされる。このように，シンプルな制御系により極めて効果的に昇降部の振れ止め及び位置決めを行うことができ，作業効率の飛躍的な向上が可能となる。
【００１０】
【実施例】
上記実施の形態では，上記昇降部５５の振動方向をレールに直角な方向に限定して説明したが，レールに平行な振動，及び懸垂材５４の捩じり方向への振動についても，それぞれレールに平行な方向，鉛直軸回りに移動可能な位置決めアクチュエータを使用して同様の制御を行うことにより適用できる。
また，上記実施の形態では位置決め手段の一例として位置決めアクチュエータ１を用いたが，上記移動台車５３自体を位置決め手段として用いてもよい。即ち，上記移動台車５３の上記レール上での移動により昇降部の振れ止め及び位置決めを行うようにしてもよい。但しその場合にはレールに平行な振動にのみ対応できる。
また，上記振れ速度センサ３は昇降部５５の絶対速度を直接検出するものに限らず，例えば加速度センサの出力を積分するものや，位置センサの出力を微分するものであってもよい。また，上記振れ速度センサ３は昇降部５５の絶対速度を検出するように構成したが，上記昇降部５５の上記上板２に対する相対速度を検出するようにしてもよい。相対速度の検出の典型的な例には，上記昇降部５５の上記飢え板２に対する相対位置を検出し，その出力を微分する方法がある。
尚，上記振れ速度センサ３で上記昇降部５５の上記上板２に対する相対速度を検出するようにした場合，上記振れ止め補償部４から出力される制振信号による制振制御と，上記速度補償手段から出力される推力指令による上記位置決めアクチュエータ１の速度制御との干渉を防ぐため，上記振れ止め補償部４のフィルタ４ｂとしては，振れ速度信号から振れに関係した周波数帯のみ（速度制御周波数より十分低いことが前提）を抜き出すローパスフィルタ若しくはバンドパスフィルタを用いることが望ましい。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，基台から懸垂材を介して昇降可能に吊り下げられた昇降部の位置を，上記懸垂材の位置を制御することにより制御する昇降部位置制御装置を具備する懸垂式昇降装置において，上記昇降部位置制御装置が，上記昇降部の振れ速度を検出する振れ速度検出手段と，上記懸垂材を水平面内で位置決めする位置決め手段と，上記位置決め手段に対する位置目標値と実位置との偏差に基づいて速度指令を出力する位置補償手段と，上記位置補償手段から出力された上記位置決め手段に対する速度指令と実速度との偏差に基づいて上記位置決め手段の操作量である推力指令を出力する速度補償手段と，上記振れ速度検出手段の出力に比例した上記位置決め手段に対する制振信号を出力する振れ止め補償手段と，上記振れ止め補償手段から出力された上記制振信号を上記速度補償手段から出力された上記推力指令に加算する加算手段とを具備してなることを特徴とする懸垂式昇降装置として構成されているため，上記昇降部に振れがある場合に，上記位置決め手段は等価的に上記昇降部の振れ速度に比例して変位し，それによって生じる上記基台と上記昇降部との間の相対変位に比例した力が上記昇降部に減衰力として与えられる。従って，上記昇降部の振動は極めて短時間で減衰する。
また，上記振れ止め補償手段から出力された上記制振信号は上記速度補償手段から出力された推力指令に外乱の形で加算されるため，上記位置決め手段は，上記位置補償手段による位置制御により，上記昇降部の振動の減衰と共に正確に目標位置に位置決めされる。このように，シンプルな制御系により極めて効果的に昇降部の振れ止め及び位置決めを行うことができ，作業効率の飛躍的な向上が可能となる。
また，上記位置決め手段は，例えば上記懸垂材と上記昇降部とを上記基台に対して移動させるように構成できるが，上記基台として移動台車を用いている場合には，その移動台車の移動手段を上記位置決め手段として利用することにより，コスト低減，コンパクト化に寄与する。
また，昇降部の停止高さが異なる場合には，上記振れ止め補償手段の比例要素の値を変更するのみであり，従来のような受動的な制振装置を用いる場合と比べて調整が容易に行える。
また，上記振れ止め補償手段に観測ノイズを除去するフィルタを取り付けることにより，観測ノイズによるサーボ系の発振が防止できる。
更に，上記振れ速度検出手段により検出される昇降部の振れ速度が上記基台に対する相対速度である場合には，上記振れ止め補償手段に，上記振れ速度検出手段で得られた振れ速度信号から振れに関係した周波数帯のみを抜き出すフィルタを取り付けることにより，上記振れ止め補償手段から出力される上記制振信号による制振制御と上記速度補償手段から出力される推力指令による上記位置決め手段の速度制御との干渉による不具合が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る搬送装置Ａ１の概略構成を示す模式図。
【図２】上記搬送装置Ａ１の昇降部位置制御装置１０の概略構成を示すブロック図。
【図３】昇降部５５に微小変位を与えた場合の変位減衰時刻暦を示すグラフ図（（ａ）が従来の搬送装置Ａ０によるもの，（ｂ）が本発明の実施の形態に係る搬送装置Ａ１によるもの）。
【図４】従来の搬送装置Ａ０の概略構成を示す模式図。
【符号の説明】
１…位置決めアクチュエータ（位置決め手段の一例）
３…振れ速度センサ（振れ速度検出手段の一例）
４…振れ止め補償部
４ａ…比例要素
４ｂ…フィルタ
１０…昇降部位置制御装置
１１…位置補償部
１２…速度補償部
５２…レール
５３…移動台車
５４…懸垂材
５５…昇降部
【図１】
0003565702.tif 000002
【図２】
0003565702.tif 000003
【図３】
0003565702.tif 000004
【図４】
0003565702.tif 000005