(57)【要約】      （修正有）【課題】鉛直方向の長さを短くして、斜めに力を加えた時でも鉛直方向の荷重のみを検出する荷重変換器とこれを用いた荷役助力装置を提供する。【解決手段】吊り部材１６と測定対象物を接続する接続部を有し、鉛直面に略面対称な形状で、測定対象物から受ける鉛直下向き荷重を検出する荷重変換器であって、接続部は、水平線を軸線とする第１の円柱面を有する凹み若しくは突起を含んで吊り部材１６と回動自在で接続する第１の接続部３ａと、第１の接続部３ａに対して略水平方向に位置し第１の円柱面の軸方向に直交する直線を軸線とする第２の円柱面を有する凹み若しくは突起を含んで測定対象物と回動自在で接続する第２の接続部３Ｒと、を有し、さらに第１の接続部３ａと第２の接続部３Ｒの中間位置に薄肉で小なる断面積を有する起歪部３ｂと、起歪部３ｂに設けられて測定対象物の荷重を検出して出力する荷重検出手段とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊り部材と測定対象物の間に配置されて前記吊り部材及び前記測定対象物それぞれに接続する接続部を有し、第１の鉛直面に略面対称でかつ前記第１の鉛直面に垂直な第２の鉛直面に略面対称な形状で、前記測定対象物から受ける鉛直下向き荷重を検出して電気信号に変換する荷重変換器であって、
前記接続部は、
水平面上の直線を軸線とする第１の円柱面を有する凹み若しくは突起を含んで前記吊り部材と回動自在で接続する第１の接続部と、
前記第１の接続部に対して略水平方向に位置し、前記第１の円柱面の軸方向に直交する直線を軸線とする第２の円柱面を有する凹み若しくは突起を含んで前記測定対象物と回動自在で接続する第２の接続部と、
を有し、さらに
前記第１の接続部と前記第２の接続部の中間位置に薄肉で小なる断面積を有して前記第２の接続部から伝わる荷重にて弾性変形する起歪部と、
前記起歪部に設けられて前記起歪部の変形量から前記第１の接続部若しくは前記第２の接続部に加わる前記測定対象物の荷重を検出して出力する荷重検出手段と、
を備えることを特徴とする荷重変換器。
【請求項２】
前記第１の接続部の鉛直上側の肉厚が、前記第１の接続部の鉛直下側の肉厚よりも大きく設けられていることを特徴とする請求項１に記載の荷重変換器。
【請求項３】
前記起歪部が、貫通した貫通部を有し、
前記荷重検出手段は、前記貫通部の壁面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷重変換器。
【請求項４】
前記荷重検出手段が、前記貫通部の側壁面を全周に渡って塞ぐ封止部材にて外部から遮断されることを特徴とする請求項３に記載の荷重変換器。
【請求項５】
前記起歪部が、互いに反対向きで配置された同一形状の複数の座繰り穴部を有し、
前記荷重検出手段が、前記座繰り穴部の底面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷重変換器。
【請求項６】
前記荷重検出手段が、前記座繰り穴部の側壁面を全周に渡って塞ぐ封止部材にて外部から遮断されることを特徴とする請求項５に記載の荷重変換器。
【請求項７】
吊り部材に吊るされて荷役物の昇降動作を助力する荷役助力装置であって、
前記吊り部材に回動可能に接続される請求項１から６のいずれか一項に記載の荷重変換器と、
半円弧部とこれに繋がる直線部からなる長円形の環が交互に連接され、片端が前記荷役物に繋がるリンクチェーンと、
前記リンクチェーンを巻きつけるロードシーブと、
前記ロードシーブを回転させるモータ部と、
前記ロードシーブを担持するとともに前記荷重変換器に回動可能に接続する担持接続部と、
前記ロードシーブ及び前記モータ部の少なくとも１つの回転角を検出して回転角信号を出力する回転角検出部と、
前記モータ部の回転を制御する制御回路部と、
を備え、
前記荷重変換器は前記ロードシーブに加わる荷重を検出して荷重信号に変換して出力し、
前記制御回路部は前記荷重信号と前記回転角信号を受信し演算して前記荷役物の上下動の助力を前記モータ部によって制御することを特徴とする荷役助力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重を電気信号に変換する荷重変換器と、これを用いてモータによって吊った荷役物を上下動させる作業を助力する荷役助力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から工業製品の組立てを行う工場では、大きな重量を有する工具、作業用機器、製品、半完成品などの荷役物を吊下げて上下動させる荷役機械を使用している。その中でも、使用者が大きな重量の荷役物に対してバランス状態を作り出し、軽い操作力で任意の高さに上下動できるように助力を発生させる荷役助力装置が一部で使用されている。このように助力を発生させる荷役助力装置において、モータによる助力を行ってバランス状態を作り出し、荷役物に小さな操作力を加えることでスムーズに移動させるものは、単に上下動作を電動モータで行うものとは異なり、荷役物の荷重やこれに加わる操作力を例えば荷重センサで検出して、回転角検出器と繋がったＡＣサーボモータ等で細かい力制御を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−０９８１３６号公報
【特許文献２】特開２０１２-００１３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような荷役助力装置に適する吊下げ式の従来の荷重変換器（特許文献１）は図１３、図１４で示すような構成を用いるのが従来一般的であり、固定構造物などに吊下げるための吊り部材１６、荷重を支持する支持軸１９、支持軸１９に回動可能として設けられた第１の接続部３ａ、荷重が直接加わる第２の接続部３ｐ、第１の接続部３ａと第２の接続部３ｐの間にあって弾性変形する起歪部３ｂ、起歪部３ｂに添着された荷重検出手段Ｇで構成されている。したがってこれらが直列的に並んでいることから鉛直方向の長さが長くなって、小型化できないという課題があった。
【０００５】
さらに特許文献２に開示された荷役助力装置では、単に荷重を検出する荷重変換器（ロードセル）を間に挟んで駆動部本体を吊っていることから、荷重を加えた際に駆動部本体が傾く場合や、作業者が斜めに力を加えた場合には、鉛直成分以外の荷重も検出してしまい、荷重変換器が検出した荷重と実際に加えた力の乖離が生じてバランス状態が保てず荷役物をバランスを保ちつつ所望の位置へ移動するのが困難になるという課題があった。
【０００６】
このような問題に鑑みて、本発明は、鉛直方向の長さを短くして、作業者が斜めに力を加えた時でも鉛直方向の荷重のみを検出する荷重変換器とこれを用いた荷役助力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
吊り部材と測定対象物の間に配置されて吊り部材及び測定対象物それぞれに接続する接続部を有し、第１の鉛直面に略面対称でかつ第１の鉛直面に垂直な第２の鉛直面に略面対称な形状で、測定対象物から受ける鉛直下向き荷重を検出して電気信号に変換する荷重変換器であって、
接続部は、
水平面上の直線を軸線とする第１の円柱面を有する凹み若しくは突起を含んで吊り部材と回動自在で接続する第１の接続部と、
第１の接続部に対して略水平方向に位置し、第１の円柱面の軸方向に直交する直線を軸線とする第２の円柱面を有する凹み若しくは突起を含んで測定対象物と回動自在で接続する第２の接続部と、
を有し、さらに
第１の接続部と第２の接続部の中間位置に薄肉で小なる断面積を有して第２の接続部から伝わる荷重にて弾性変形する起歪部と、
起歪部に設けられて起歪部の変形量から第１の接続部若しくは第２の接続部に加わる測定対象物の荷重を検出して出力する荷重検出手段と、で構成されている。
【０００８】
請求項２に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
第１の接続部の鉛直上側の肉厚が、第１の接続部の鉛直下側の肉厚よりも大きく設けられて構成されている。
【０００９】
請求項３に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
起歪部が、貫通した貫通部を有し、
荷重検出手段は、貫通部の壁面に設けられて構成されている。
【００１０】
請求項４に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
荷重検出手段が、貫通部の側壁面を全周に渡って塞ぐ封止部材にて外部から遮断されて構成されている。
【００１１】
請求項５に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
起歪部が、互いに反対向きで配置された同一形状の複数の座繰り穴部を有し、
荷重検出手段が、座繰り穴部の底面に設けられて構成されている。
【００１２】
請求項６に記載の荷重変換器は、上記の目的を達成するために、
荷重検出手段が、座繰り穴部の側壁面を全周に渡って塞ぐ封止部材にて外部から遮断されて構成されている。
【００１３】
請求項７に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、
吊り部材に吊るされて荷役物の昇降動作を助力する荷役助力装置であって、
吊り部材に回動可能に接続される請求項１から６のいずれか一項に記載の荷重変換器と、
半円弧部とこれに繋がる直線部からなる長円形の環が交互に連接され、片端が荷役物に繋がるリンクチェーンと、
リンクチェーンを巻きつけるロードシーブと、
ロードシーブを回転させるモータ部と、
ロードシーブを担持するとともに荷重変換器に回動可能に接続する担持接続部と、
ロードシーブ及びモータ部の少なくとも１つの回転角を検出して回転角信号を出力する回転角検出部と、
モータ部の回転を制御する制御回路部と、
を備え、
荷重変換器はロードシーブに加わる荷重を検出して荷重信号に変換して出力し、
制御回路部は荷重信号と回転角信号を受信し演算して荷役物の上下動の助力をモータ部によって制御するように構成されている。
【００１４】
請求項１に記載の発明の荷重変換器によれば、第１の接続部と起歪部と第２の接続部が略水平方向に並んで配置されていることから、鉛直方向の長さを短くでき、コンパクトな荷重変換器を提供できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明の荷重変換器によれば上記効果に加えて、第２の接続部に過大な荷重が加わった時でも、第１の接続部の上方に剛性の高い領域が存在するためすぐには破壊には至らず、安全面を考慮した荷重変換器を提供できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明の荷重変換器によれば上記効果に加えて、起歪部が貫通した壁面形状であることから、加工が容易な荷重変換器を提供できる。
【００１７】
請求項４に記載の発明の荷重変換器によれば上記効果に加えて、起歪部の荷重検出手段が封止部材にて外部から遮断されているため、水や油等の侵入による配線短絡や部品劣化が防止できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明の荷重変換器によれば、起歪部が対向する両側からの座繰り穴で形成されていることから、座繰り穴の底部が隔壁となって剛性を高めることができるとともに、荷重検出手段の設置、形成が容易となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明の荷重変換器によれば上記効果に加えて、起歪部の荷重検出手段が封止部材にて外部から遮断されているため、水や油等の侵入による配線短絡や部品劣化が防止できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明の荷役助力装置によれば、荷役助力装置を鉛直方向の長さを抑制してコンパクトにすることができるとともに、作業者が斜めに力を加えた時でも鉛直方向の荷重のみを検出することができることから円滑な荷役作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の斜視構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器及び駆動装置周辺の斜視構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器周辺の斜視構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る荷重変換器の斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の荷重変換器の模式的な正面図（ａ）、Ｓ１−Ｓ１で切断した断面図（ｂ）及び背面図（ｃ）である。
【図６】本発明の第１の実施形態の荷重変換器の荷重検出手段を含む回路図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の荷重変換器の模式的な正面図（ａ）、Ｓ２-Ｓ２で切断した断面図（ｂ）及び背面図（ｃ）である。
【図８】本発明の第２の実施形態の荷重変換器の荷重検出手段を含む回路図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の荷重変換器の模式的な正面図（ａ）、Ｓ３-Ｓ３で切断した断面図（ｂ）及び背面図（ｃ）である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の荷重変換器の荷重検出手段を含む回路図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態の荷重変換器の模式的な正面図（ａ）及びＳ４-Ｓ４で切断した断面図（ｂ）である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の荷重変換器の荷重検出手段を含む回路図である。
【図１３】従来の吊下げ式荷重変換器とその周辺を模式的に表した正面図（ａ）及び右側面図（ｂ）である。
【図１４】従来の吊下げ式荷重変換器とその周辺を模式的に表した正面図（ａ）及び右側面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る荷重変換器とこれを用いた荷役助力装置について、図面を基に詳細な説明を行う。図１は本発明の実施形態に係る荷重変換器を内蔵している荷役助力装置である。
【００２３】
荷役助力装置１は、カバー２１と制御回路部カバー２２にて覆われた本体部及び制御回路部２０と、この本体部からリンクチェーン８に沿って下方に伸びた位置にある操作部２５と、リンクチェーン８の片端に繋がった荷役用フック１５と、リンクチェーン８の他端側（無負荷側）に設けられたリンクチェーン収納部２６とで構成されていて、荷役助力装置１は吊り部材１６にて構造物などに吊下げられて荷役用フック１５に引っ掛けられた荷役物の昇降を行う。
【００２４】
カバー２１は後述の荷重変換器３、モータ部２、ロードシーブ１３及びこの周辺の部材を覆って保護するものである。また制御回路部カバー２２はモータ部２や操作部２５と電気的に繋がってこれらを制御する制御回路部２０を覆って保護するものである。
【００２５】
リンクチェーン８は、半円弧部とこれに繋がる直線部からなる長円形の環が９０度の角度にて交互に連接されたものであって、一端は荷役用フック１５に繋がっていて、他端（無負荷側）はリンクチェーン収納部２６に収納されている。
【００２６】
操作部２５は荷役助力装置１の操作を行うものであって、自動バランスと手動操作の切り換え、手動昇降操作の指令、非常停止などのスイッチが設けられてリンクチェーン８と一緒に上下動する。なお本実施形態では操作部２５は制御回路部２０と有線で繋がっているが、無線方式であっても良いし、またリンクチェーン８に対して着脱可能な構成であっても良い。
【００２７】
図２は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１の本体部である荷重変換器及び駆動装置周辺の内部構造を示した斜視図であって、幾つかの部材を省略して表したものである。
【００２８】
モータ２ａの負荷側には減速機７が取り付けられてモータ部２を構成し、減速機７はモータ２ａの回転速度を所定の速度に減速している。減速機７は例えば波動歯車減速機である。波動歯車減速機は外周が楕円状のウエーブジェネレータと、外周に多数の外歯が形成されウエーブジェネレータに外嵌されてウエーブジェネレータの回転により円周方向へ撓まされる位置が変化するようにした弾性変形可能なフレクスプラインと、フレクスプラインの外周側にあってフレクスプラインの外歯と嵌合する内歯を備えたサーキュラスプラインからなる。そして動力は、フレクスプラインを回転出力として繋げた回転出力軸に取り出されて伝達するようになっている。
【００２９】
減速機７に波動歯車減速機のようなバックラッシが極めて小さいものを使用することで、モータ２ａの正逆回転切り換えを頻繁に行って助力動作を行う時に、切り換え時の制御不能な領域をなくし、スムーズな操作感を実現できる。減速機７にて減速された不図示の回転出力軸はロードシーブ１３に連結され、ロードシーブ１３を連続的に正逆に回転させるものである。
【００３０】
ロードシーブ１３は、回転出力軸からの駆動によって回転してリンクチェーン８の繰り出し、巻付けを行う。本実施形態ではロードシーブ１３は円筒フランジ状の外形をしていて、回転出力軸と繋がっている。リンクチェーン８が巻きつけられる位置はおおよそ吊り部材１６の鉛直下であって、荷役助力装置１の重心位置に近いところに設けられる。リンクチェーン８はロードシーブ１３に設けられたチェーンポケット１４に嵌入されておおよそ１８０度巻きつけられる。
【００３１】
回転角検出部４は、モータ部２の反負荷側にあって、モータ部２の回転角位置を検出して回転角信号を出力するもので、いわゆるエンコーダと呼ばれるものである。本実施形態ではモータ部２の反負荷側に設けたが、ロードシーブ１３や減速機７近傍に設けて減速後の回転角を検出しても良い。
【００３２】
この荷役助力装置１を吊下げるための吊り部材１６には、軸１７を介してブラケット１８が回動自在に取り付けられている。そしてブラケット１８は略柱状の荷重変換器３と接続軸１９を介して接続され（図３参照）、さらに荷重変換器３は接続板５Ｒと第２の接続部３Ｒ、接続板５Ｌと第２の接続部３Ｌによってそれぞれ接続されている。
【００３３】
一方、ロードシーブ１３は略Ｕの字型をした担持板６に担持板固定爪６ａにて固定及び担持されている。担持板６の端部付近の向かい合う平面はおおよそ平行であり、接続板５Ｒ、５Ｌからその両端の一部を延伸して９０度に曲げた突起部分にボルトで固定されている。この担持板６と接続板５Ｒ、５Ｌを合わせて担持接続部と定義する。
【００３４】
図３は本発明の実施形態に係る荷役助力装置内の荷重変換器３周辺の詳細を示した斜視図である。
【００３５】
ブラケット１８はこれを展開した時に延伸部が垂直な４方向に伸びる十字形状で、対向する１組みの平行な延伸部があって、対向するもう１組みの平行な延伸部は逆側へ折れ曲がっている。よってブラケット１８は軸１７によって、軸方向Ａａで回転方向がＲａにて吊り部材１６と相対的に回動するように接続されている。一方、ブラケット１８は荷重変換器３に挿通された接続軸１９によって、軸方向Ａｂで回転方向がＲｂにて荷重変換器３と相対的に回動するように接続されている。
【００３６】
さらに荷重変換器３の両側から突き出た円柱突起を有する第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌの軸方向Ａｃを軸として接続板５Ｒ、５Ｌに設けられた穴が、第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌにそれぞれ係合して回転方向Ｒｃにて相対的に回動可能に接続されている。
【００３７】
図４は本発明の第１から第３の実施形態に係る荷重変換器３の共通な部分の詳細を示した斜視図である。
【００３８】
荷重変換器３は第１の鉛直面１０及び第１の鉛直面に垂直な第２の鉛直面１１に対して略面対称な形状で構成されている。そして吊り部材及び測定対象物にそれぞれ接続する接続部は、第１の接続部と第２の接続部を有した接続部からなる。
【００３９】
接続軸１９は、例えば中空の円筒状であり、中空内部にはネジが切られていて、ブラケット１８によって挟み込まれて両側からボルトで固定できるように構成されている。そしてこの接続軸１９を水平方向に挿通できる隙間のはめあい穴を有し、この接続軸１９の円筒外面と当接する部位すなわち第１の円柱面の周辺にて荷重変換器３に加わる荷重を支持してブラケット１８を介して吊り部材１６と接続する部分が第１の接続部３ａである。したがって第１の接続部３ａは接続軸１９の円筒外面に当接して支持されつつ接続軸１９の軸方向Ａｂを中心に回動する。接続軸１９は、これに限らず圧入されて荷重変換器３に固定して結合したものであってもよく、また面３ｃから延伸して突起として設けられた一体構造であっても良い。その際はこの接続軸１９はブラケット１８に対して回動可能な構造となる。すなわち第１の接続部３ａは水平面上の直線を軸線とする第１の円柱面を有する凹み（貫通穴、座繰り穴）若しくは突起を含んで吊り部材１６と回動自在で接続する部分周辺を指すものである。
【００４０】
一方、第１の接続部３ａから略水平方向に位置し、接続軸１９の軸方向Ａｂに直交する水平方向すなわち軸方向Ａｃを軸線とした第２の円柱面を有する円柱の突起が左右対称の形状にてそれぞれ設けられたものが、第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌである。第２の接続部３Ｒ及び第２の接続部３Ｌの円柱突起の軸線は同一であり、その円柱面の直径も同一である。そしてこの第２の接続部３Ｒ及び第２の接続部３Ｌに、ロードシーブ１３に加わる荷重が担持板６、さらに接続板５Ｒ、５Ｌを経て伝わることになる。接続板５Ｒ、接続板５Ｌにはこの第２の接続部３Ｒ及び第２の接続部３Ｌの円柱突起よりわずかに大きい隙間のはめあい穴が設けられて、この穴に第２の接続部３Ｒ及び第２の接続部３Ｌの円柱の突起が挿入されて、接続板５Ｒ、５Ｌは回動自在となる。なお、第２の接続部３Ｒ及び第２の接続部３Ｌは本実施形態では円柱の突起であるがこれに限らず、円柱型の凹みによるものであっても良い。その際は例えは接続板５Ｒ、５Ｌにカシメを行った段付き円柱状の軸がこの凹みに隙間を有して挿入される等の構成でも良い。すなわち第２の接続部３Ｒ及び第２の接続部３Ｌは円柱面を有する凹み（座繰り穴）若しくは突起を含んで接続板５Ｒ、５Ｌを介して担持板６と回動自在で接続する部分周辺を指すものである。
【００４１】
この第１の接続部３ａと第２の接続部３Ｒ及び第１の接続部３ａと第２の接続部３Ｌのそれぞれ中間位置に薄肉で小なる断面積にて設けられているのが、第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌからの荷重を受けて弾性変形する起歪部３ｂであって、第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌと同様に左右対称の形状である。詳細は後述するが、この起歪部３ｂには荷重検出手段が設けられている。そしてこの起歪部３ｂの一部の開口を塞いで荷重検出手段を外部から遮断するのが封止部材９であり、外部から水や油等の侵入を防止するものである。封止部材９はＯリングと蓋状の部材からなり、Ｏリングが起歪部３ｂの側壁面を全周に渡って密着して荷重検出手段を外部から遮断している。
【００４２】
図５は本発明の第１の実施形態に係る荷重変換器３の正面図（ａ）、Ｓ１-Ｓ１断面図（ｂ）、背面図（ｃ）であり、封止部材９を省略して表した模式図である。第１の実施形態における起歪部３ｂは円柱面を有する同一形状の複数の座繰り穴部であって、座繰り穴部の直径寸法及び深さ（面３ｃから座繰り穴部の底面３ｅまでの距離、面３ｄから座繰り穴部の底面３ｆまでの距離）の寸法は全て同一である。そしてこの座繰り穴部の凹み方向は面３ｃ及び面３ｄから互いに反対向きで配置されている。
【００４３】
起歪部３ｂの座繰り穴部の底面３ｅと座繰り穴部の底面３ｆの中央部それぞれには、荷重検出手段ＧＳｔ１〜ＧＳｔ４、ＧＳｃ１〜ＧＳｃ４が設けられており、本実施形態ではこれらは剪断型の歪みゲージである。そして荷重検出手段ＧＳｔ１と荷重検出手段ＧＳｃ１は同じベース材上に形成されて一体となっているものであって、それぞれの歪みに対する最大感度の方向が９０度をなすように配置されている。すなわち図５（ａ）において、荷重検出手段ＧＳｔ１は鉛直上方向をＹ軸正の方向とする直交座標系上でプラス４５度のＮ方向に最大感度を有し、荷重検出手段ＧＳｃ１はマイナス４５度のＭ方向に最大感度を有しており両者の角度差は９０度である。もちろん荷重検出手段ＧＳｔ２と荷重検出手段ＧＳｃ２、荷重検出手段ＧＳｔ３と荷重検出手段ＧＳｃ３、荷重検出手段ＧＳｔ４と荷重検出手段ＧＳｃ４もそれぞれ同様に一体形成されたものである。
【００４４】
そして荷重検出手段ＧＳｔ１の裏側には荷重検出手段ＧＳｔ４、荷重検出手段ＧＳｃ１の裏側には荷重検出手段ＧＳｃ４、荷重検出手段ＧＳｔ２の裏側には荷重検出手段ＧＳｔ３、荷重検出手段ＧＳｃ２の裏側には荷重検出手段ＧＳｃ３（図５（ｂ）参照）という配置となっている。これらの荷重検出手段から引き出される配線は、不図示の穴等を通してまとめられ最終的に引出ケーブル３ｈにて制御回路部２０へ繋がっている。
【００４５】
この構成で第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌの両側に測定対象物であるロードシーブ１３に加わる荷重Ｗが導入されると、第１の接続部３ａには荷重Ｐが加わり、起歪部３ｂは鉛直上下方向に剪断力を受けて弾性変形することになる。したがって荷重検出手段ＧＳｔ１〜ＧＳｔ４、ＧＳｃ１〜ＧＳｃ４によって剪断荷重が検出され、第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌに加わる荷重を検出することができる。この時、荷重変換器３は、第２の接続部３Ｒ及び第２の接続部３Ｌによって接続板５Ｒ及び接続板５Ｌと相対的に回動することができ、一方で接続軸１９によってブラケット１８と相対的に回動することができる。ゆえに荷重変換器３はリンクチェーン８を斜めに引いた際にも、鉛直下向き荷重を正確に検出することができる。
【００４６】
図６は第１の実施形態における荷重検出手段ＧＳｔ１〜ＧＳｔ４、ＧＳｃ１〜ＧＳｃ４を含んだホイートストンブリッジ回路図である。荷重検出手段ＧＳｔ１と荷重検出手段ＧＳｔ４、荷重検出手段ＧＳｔ２と荷重検出手段ＧＳｔ３は引張り荷重の検出であって、それぞれ直列に組まれて配置され、直列に組まれた荷重検出手段ＧＳｔ１と荷重検出手段ＧＳｔ４の和と、荷重検出手段ＧＳｔ２と荷重検出手段ＧＳｔ３の和は、ホイートストンブリッジでは向かい合う辺として配置される。一方で荷重検出手段ＧＳｃ１と荷重検出手段ＧＳｃ４、荷重検出手段ＧＳｃ２と荷重検出手段ＧＳｃ３は圧縮荷重の検出であって、それぞれ直列に組まれて配置され、直列に組まれた荷重検出手段ＧＳｃ１と荷重検出手段ＧＳｃ４の和と、荷重検出手段ＧＳｃ２と荷重検出手段ＧＳｃ３の和は、ホイートストンブリッジでは向かい合う辺として配置される。そして電源Ｅを端子Ｔ１−Ｔ３間に印加すると、端子Ｔ２−Ｔ４間に出力Ｓ＋、Ｓ−が電気信号である電圧に変換されて出力される。制御回路部２０が、この出力電圧を増幅及びデジタル変換して数値化し、これから演算して荷重を求める。
【００４７】
第１の実施形態における荷重検出手段ＧＳｔ１〜ＧＳｔ４、ＧＳｃ１〜ＧＳｃ４は８個の歪みゲージで構成されて１辺の抵抗値が高くなるので、電源Ｅの電圧を高くすることができて出力Ｓ＋、Ｓ−を大きくすることができる。また荷重変換器３の捻れに関しても荷重検出手段ＧＳｔ１〜ＧＳｔ４、ＧＳｃ１〜ＧＳｃ４によってキャンセルことができるという利点がある。
【００４８】
以上の構成にて、荷役用フック１５に荷役物が吊るされると、荷役物の重量によってリンクチェーン８が引っ張られるため、荷役用フック１５、リンクチェーン８、ロードシーブ１３、担持板６、接続板５Ｒと接続板５Ｌを介して荷重変換器３の第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌが下方に引張られ、荷重変換器３の起歪部３ｂが変形する。そしてロードシーブ１３に加わる荷重を起歪部３ｂの変形量として起歪部３ｂに設けられた荷重検出手段にて検出した荷重信号と、回転角検出部４にて検出した回転角信号を制御回路部２０は受信してさらにこれを基に演算して、荷役物がバランスするようにモータ部２に対して助力する制御を行う。もちろん人手によって荷役物にわずかな外力を印加して上下動させつつバランスするような動作を行うことも可能である。
【００４９】
図７は本発明の第２の実施形態に係る荷重変換器３の正面図（ａ）、Ｓ２-Ｓ２断面図（ｂ）、背面図（ｃ）であり、封止部材９を省略して表した模式図である。第１の実施形態と同様に起歪部３ｂは円柱面を有する複数の座繰り穴部であって、座繰り穴部の直径寸法及び深さ（面３ｃから座繰り穴部の底面３ｅまでの距離、面３ｄから座繰り穴部の底面３ｆまでの距離）の寸法は全て同一である。
【００５０】
起歪部３ｂの座繰り穴部の底面３ｅと座繰り穴部の底面３ｆの中央部それぞれには、荷重検出手段ＧＳｔ２と荷重検出手段ＧＳｔ４、荷重検出手段ＧＳｃ２と荷重検出手段ＧＳｃ４が設けられており、第２の実施形態ではこれらは剪断型の歪みゲージである。そして荷重検出手段ＧＳｔ２と荷重検出手段ＧＳｃ２は同じベース材上に形成されて一体となっているものであって、それぞれの歪みに対する感度の方向が９０度をなすように配置されている。すなわち図７（ａ）において、荷重検出手段ＧＳｃ２は鉛直上方向をＹ軸正の方向とする直交座標系上でプラス４５度のＮ方向に最大感度を有し、荷重検出手段ＧＳｔ２はマイナス４５度のＭ方向に最大感度を有しており両者の角度差は９０度である。もちろん荷重検出手段ＧＳｔ４と荷重検出手段ＧＳｃ４も同様に一体形成されたものである。
【００５１】
第２の実施形態は第１の実施形態における荷重検出手段ＧＳｔ１と荷重検出手段ＧＳｔ３、荷重検出手段ＧＳｃ１と荷重検出手段ＧＳｃ３を省いて、添着工程及び配線工程の簡素化を図ったものである。
【００５２】
図８は第２の実施形態における荷重検出手段ＧＳｔ２、荷重検出手段ＧＳｔ４、荷重検出手段ＧＳｃ２及び荷重検出手段ＧＳｃ４を含んだホイートストンブリッジ回路図である。荷重検出手段ＧＳｔ２と荷重検出手段ＧＳｔ４は引張り荷重の検出であって、ホイートストンブリッジでは向かい合う辺として配置される。一方で荷重検出手段ＧＳｃ２と荷重検出手段ＧＳｃ４は圧縮荷重の検出であって、ホイートストンブリッジでは向かい合う辺として配置される。そして電源Ｅを端子Ｔ１−Ｔ３間に印加すると、端子Ｔ２−Ｔ４間に出力Ｓ＋、Ｓ−が電気信号である電圧に変換されて出力される。制御回路部２０が、この出力電圧を増幅及びデジタル変換して数値化し、これから演算して荷重を求める。
【００５３】
図９は本発明の第３の実施形態に係る荷重変換器３の正面図（ａ）、Ｓ３-Ｓ３断面図（ｂ）、背面図（ｃ）であり、封止部材９を省略して表した模式図である。第１の実施形態と同様に起歪部３ｂは円柱面を有する複数の座繰り穴部であって、座繰り穴部の直径寸法及び深さ（面３ｃから座繰り穴部の底面３ｅまでの距離、面３ｄから座繰り穴部の底面３ｆまでの距離）の寸法は全て同一である。
【００５４】
起歪部３ｂの座繰り穴部の底面３ｅと座繰り穴部の底面３ｆの中央部それぞれには、荷重検出手段ＧＳＳｃ１、荷重検出手段ＧＳＳｃ３、荷重検出手段ＧＳＳｔ２及び荷重検出手段ＧＳＳｔ４が設けられており、本実施形態ではこれらは剪断型の単軸歪みゲージである。図９（ａ）と図９（ｃ）に示すように、荷重検出手段ＧＳＳｃ１、荷重検出手段ＧＳＳｃ３、荷重検出手段ＧＳＳｔ２及び荷重検出手段ＧＳＳｔ４は鉛直上方向をＹ軸正の方向とする直交座標系上でマイナス４５度のＮ方向に最大感度を有する。そして、荷重検出手段ＧＳＳｃ１と荷重検出手段ＧＳＳｃ３は圧縮荷重を検出し、荷重検出手段ＧＳＳｔ２と荷重検出手段ＧＳＳｔ４は引張り荷重を検出するように配置されている。第３の実施形態は、剪断型の単軸歪みゲージ１種類で実現できるのでコスト的に有利な面がある。
【００５５】
図１０は第３の実施形態における荷重検出手段ＧＳＳｃ１、荷重検出手段ＧＳＳｔ２、荷重検出手段ＧＳＳｃ３及び荷重検出手段ＧＳＳｔ４を含んだホイートストンブリッジ回路図である。荷重検出手段ＧＳＳｔ２と荷重検出手段ＧＳＳｔ４は引張り荷重の検出であって、ホイートストンブリッジでは向かい合う辺として配置される。一方で荷重検出手段ＧＳＳｃ１と荷重検出手段ＧＳＳｃ３は圧縮荷重の検出であって、ホイートストンブリッジでは向かい合う辺として配置される。そして電源Ｅを端子Ｔ１−Ｔ３間に印加すると、端子Ｔ２−Ｔ４間に出力Ｓ＋、Ｓ−が電気信号である電圧として出力される。制御回路部２０が、この出力電圧を増幅及びデジタル変換して数値化し、これから演算して荷重を求める。
【００５６】
以上の第１から第３の実施形態による荷重変換器３によれば、起歪部３ｂが対向する両側からの座繰り穴部で形成されていることから、座繰り穴部の底面３ｅと座繰り穴部の底面３ｆで挟まれた部分が隔壁となって荷重変換器３の剛性を高めることができる。またこの座繰り穴部の底面３ｅ及び座繰り穴部の底面３ｆに荷重検出手段である歪みゲージを添着することは単純な治工具を使うことで容易であり、作業の効率化を図ることができる。
【００５７】
図１１は本発明の第４の実施形態に係る荷重変換器３の正面図（ａ）、Ｓ４-Ｓ４断面図（ｂ）であり封止部材９を省略して表した模式図である。第４の実施形態では起歪部３ｂは角穴による貫通部３ｇによって第１の鉛直面１０及び第２の鉛直面１１に面対称にて構成されている。
【００５８】
そして貫通部３ｇの内壁面には荷重検出手段Ｇｃ１〜Ｇｃ４、荷重検出手段Ｇｔ１〜Ｇｔ４が添着されている。荷重検出手段Ｇｃ１〜Ｇｃ４、荷重検出手段Ｇｔ１〜Ｇｔ４はいずれも歪みゲージであって、方向Ｘに最大感度を有する向きで整列されて、面３ｃと面３ｄの中間位置に配置されている。
【００５９】
第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌに荷重Ｗが導入されると、起歪部３ｂは弾性変形して、貫通部３ｇの内壁面では荷重検出手段Ｇｃ１〜Ｇｃ４付近は圧縮荷重、荷重検出手段Ｇｔ１〜Ｇｔ４付近には引張り荷重がそれぞれ働くことになる。
【００６０】
図１２は第４の実施形態における荷重検出手段Ｇｃ１〜Ｇｃ４、荷重検出手段Ｇｔ１〜Ｇｔ４を含んだホイートストンブリッジ回路図である。起歪部３ｂの弾性変形の特性から、直列に組まれた荷重検出手段Ｇｃ１と荷重検出手段Ｇｃ２の和と、荷重検出手段Ｇｃ３と荷重検出手段Ｇｃ４の和は向かい合う辺となり、荷重検出手段Ｇｔ１と荷重検出手段Ｇｔ２の和と、荷重検出手段Ｇｔ３と荷重検出手段Ｇｔ４の和とは向かい合う辺となる。そして電源Ｅを端子Ｔ１−Ｔ３間に印加すると、端子Ｔ２−Ｔ４間に出力Ｓ＋、Ｓ−が電気信号である電圧として出力される。制御回路部２０が、この出力電圧を増幅及びデジタル変換して数値化し、これから演算して荷重を求める。
【００６１】
第４の実施形態に係る荷重変換器３によれば、起歪部３ｂが貫通した形状であることから、荷重変換器３の加工が容易であって、また汎用の荷重検出手段である歪みゲージを使用できることから、安価な荷重変換器を提供できる。
【００６２】
さらに第１から第４の実施形態に係る荷重変換器３によれば、第１の接続部３ａの鉛直上側の肉厚が、第１の接続部３ａの鉛直下側の肉厚よりも大きくなるように第１の接続部３ａと起歪部３ｂを設けているので第１の接続部３ａの上側に剛性の高い領域が存在する。したがって急激に過大な荷重が第２の接続部３Ｒと第２の接続部３Ｌに加わった時でも荷重変換器３が破壊に至りにくいものとなっていて、安全面を考慮した荷重変換器３及びこれを用いた荷役助力装置１が実現できる。
【００６３】
また第１から第４の実施形態に係る荷重変換器３では、吊り部材１６が第１の接続部３ａに接続され、測定対象物であるロードシーブ１３が第２の接続部３Ｒ、３Ｌに接続されているが、これを逆にして吊り部材１６が第２の接続部３Ｒ、３Ｌに接続され、測定対象物であるロードシーブ１３が第１の接続部３ａに接続される構造であっても良い。
【００６４】
以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の活用例として、荷役物を吊下げて昇降動作により搬送や組立て作業を行う荷役助力装置への適用が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ：荷役助力装置
２  ：モータ部
２ａ  ：モータ
３  ：荷重変換器
３ａ  ：第１の接続部
３ｂ  ：起歪部
３ｃ  ：面
３ｄ  ：面
３ｅ  ：座繰り穴部の底面
３ｆ  ：座繰り穴部の底面
３ｇ  ：貫通部
３ｈ  ：引出ケーブル
３ｐ  ：第２の接続部
３Ｌ、３Ｒ  ：第２の接続部
４  ：回転角検出部
５Ｌ、５Ｒ  ：接続板
６  ：担持板
６ａ  ：担持板固定爪
７  ：減速機
８  ：リンクチェーン
９  ：封止部材
１０  ：第１の鉛直面
１１  ：第２の鉛直面
１３  ：ロードシーブ
１４  ：チェーンポケット
１５  ：荷役用フック
１６  ：吊り部材
１７  ：軸
１８  ：ブラケット
１９  ：接続軸（突起）
２０  ：制御回路部
２１  ：カバー
２２  ：制御回路部カバー 
２５  ：操作部
２６  ：リンクチェーン収納部
Ｇ   ：荷重検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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