(57)【要約】【課題】起歪部に均等に荷重が加わらないことによる影響を低減した荷重変換器及びこれを用いた荷役助力装置を提供する。【解決手段】鼓形状で、外周面と内周面を有した中空柱状若しくは中空円筒状の起歪部に複数の歪みゲージを持つ荷重変換器であって、各歪みゲージは、起歪部の軸方向と４５度の角度で起歪部の外周面に添着される第１の歪みゲージと、第１の歪みゲージと９０度の角度を有して、起歪部の軸方向にて第１の歪みゲージと同位置で起歪部の外周面に添着される第２の歪みゲージと、第１の歪みゲージ及び第２の歪みゲージと起歪部を挟んで起歪部の内周面に、第１の歪みゲージ及び第２の歪みゲージと同一の感度方向でそれぞれ添着される第３の歪みゲージ及び第４の歪みゲージとからなる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を受けて弾性変形する、接続用のそれぞれ環状の一端部から他端部へ延伸した外周面及び内周面を有する中空柱状若しくは中空円筒状の起歪部と、を有し、
前記起歪部に添着された複数の歪みゲージを含むホイートストーンブリッジ回路により前記荷重を電気信号に変換する荷重変換器であって、
前記各歪みゲージは、
前記起歪部の延伸する軸方向と４５度の角度に最大感度方向を有して前記起歪部の前記外周面に添着される第１の歪みゲージと、
前記第１の歪みゲージの最大感度方向と９０度の角度に最大感度方向を有して、前記起歪部の軸方向にて前記第１の歪みゲージと同位置で前記起歪部の前記外周面に添着される第２の歪みゲージと、
前記第１の歪みゲージ及び前記第２の歪みゲージと前記起歪部を挟んで前記起歪部の前記内周面に、前記第１の歪みゲージの最大感度方向及び前記第２の歪みゲージの最大感度方向と同一の最大感度方向でそれぞれ添着される第３の歪みゲージ及び第４の歪みゲージと、からなることを特徴とする荷重変換器。
【請求項２】
前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージ、及び前記第３の歪みゲージと前記第４の歪みゲージが、それぞれ出力端子を挟んで前記ホイートストーンブリッジ回路の隣り合う辺にて配置され、かつ前記ホイートストーンブリッジ回路の対向する辺は最大感度方向が同一となるように配置され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】
前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージのパターン配線、及び前記第３の歪みゲージと前記第４の歪みゲージのパターン配線、それぞれが同一の基材上に形成さ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】
前記第１の歪みゲージ、前記第２の歪みゲージ、前記第３の歪みゲージ、及び前記第４の歪みゲージのパターン配線が同一の基材上に形成さ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５】
固定された構造物に接続されるフレームと、
荷役物を取り付けて吊下げる吊下げ部に一端が固定されて繋がったワイヤ若しくはリンクチェーンと、
前記ワイヤ若しくは前記リンクチェーンを巻付けて回転自在な巻胴と、
前記巻胴を回転駆動させて前記荷役物を移動させる駆動部と、
前記駆動部及び前記巻胴の少なくとも１つに連結して設けられ前記駆動部若しくは前記巻胴の回転位置を出力する回転位置検出部と、
前記駆動部のケーシングと前記フレームの間に挿入接続され、前記巻胴に発生する荷重を電気信号に変換して出力する請求項１から４のいずれか一項に記載の荷重変換器と、を有し、
前記回転位置検出部と前記荷重変換器からの信号を基に前記駆動部により前記荷役物の移動動作を助力することを特徴とする荷役助力装置。
【請求項６】
前記巻胴の軸線を、前記巻胴の軸線を中心として前記吊下げ部がある側の前記ワイヤ若しくは前記リンクチェーンの前記巻胴へ巻き始め位置への半径方向に向かって、前記起歪部の前記外周面及び前記内周面に投影した位置近傍に、前記各歪みゲージが配置されることを特徴とする請求項５に記載の荷役助力装置。
【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及び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。
【０００３】
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トルク制御を行うように構成されている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２-００１３２３号公報
【特許文献２】特開平０９-０１５０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された荷役助力装置では、荷重を検出するロードセルが駆動部本体を吊っていることから、作業者が本体に直接触れたり、本体に設けられた若しくは繋がった操作スイッチ等に力を加えたりすると、ロードセルはこの力も検出してしまい、予想外に荷役物が動いてしまうという課題があった。
【０００６】
そこで発明者は、円筒形の起歪体を有した起歪部の一端に繋がったフランジをチェーン若しくはワイヤの巻取り／繰り出しを行う巻胴にモータを介して接続し、他端のフランジを固定フレームに固定し、巻胴に加わるトルクによって生じる反力を、モータを通じて検出する構造の荷役助力装置を開発中である。
【０００７】
この荷役助力装置では、モータの出力軸を支持するベアリングによる芯ずれなどの位置誤差があること、起歪部が巻胴から離れた位置にあることなどから、アキシャル荷重や曲げモーメントの影響を低減することが望まれてきた。この対策として特許文献２に開示されるように、最大感度方向が９０度とする１対の歪みゲージを円筒面の１８０度対向した箇所に添着して、アキシャル荷重や曲げモーメントを相殺させる方法が公知である。
【０００８】
しかしながら、図４、図７に見られるようにこの荷役助力装置に加わる荷重はモータ及び巻胴に均一に加わるわけではないので荷重変換器においても同様に印加される。したがって特許文献２に開示されるような歪みゲージの配置を適用することでは正確な荷重を検出することができず、不自然な助力となってしまい助力動作に影響を及ぼす場合があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、荷重変換器の起歪部に均等に荷重が加わらないような場合においてもその影響を低減する荷重変換器及びこれを用いた荷役助力装置を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、
荷重を受けて弾性変形する、接続用のそれぞれ環状の一端部から他端部へ延伸した外周面及び内周面を有する中空柱状若しくは中空円筒状の起歪部と、を有し、
起歪部に添着された複数の歪みゲージを含むホイートストーンブリッジ回路により荷重を電気信号に変換する荷重変換器であって、
各歪みゲージは、
起歪部の延伸する軸方向と４５度の角度に最大感度方向を有して起歪部の外周面に添着される第１の歪みゲージと、
第１の歪みゲージの最大感度方向と９０度の角度に最大感度方向を有して、起歪部の軸方向にて第１の歪みゲージと同位置で起歪部の外周面に添着される第２の歪みゲージと、
第１の歪みゲージ及び第２の歪みゲージと起歪部を挟んで起歪部の内周面に、第１の歪みゲージの最大感度方向及び第２の歪みゲージの最大感度方向と同一の最大感度方向でそれぞれ添着される第３の歪みゲージ及び第４の歪みゲージとを備えている。
【００１１】
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の歪みゲージと第２の歪みゲージ、及び第３の歪みゲージと第４の歪みゲージが、それぞれ出力端子を挟んでホイートストーンブリッジ回路の隣り合う辺にて配置され、かつホイートストーンブリッジ回路の対向する辺は最大感度方向が同一となるように配置される。
【００１２】
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、
第１の歪みゲージと第２の歪みゲージのパターン配線、及び第３の歪みゲージと第４の歪みゲージのパターン配線、それぞれが同一の基材上に形成されている。
【００１３】
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、
第１の歪みゲージ、第２の歪みゲージ、第３の歪みゲージ、及び第４の歪みゲージのパターン配線が同一の基材上に形成されている
【００１４】
請求項５に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、
固定された構造物に接続されるフレームと、
荷役物を取り付けて吊下げる吊下げ部に一端が固定されて繋がったワイヤ若しくはリンクチェーンと、
ワイヤ若しくはリンクチェーンを巻付けて回転自在な巻胴と、
巻胴を回転駆動させて荷役物を移動させる駆動部と、
駆動部及び巻胴の少なくとも１つに連結して設けられ駆動部若しくは巻胴の回転位置を出力する回転位置検出部と、
駆動部のケーシングとフレームの間に挿入接続され、巻胴に発生する荷重を電気信号に変換して出力する請求項１から４のいずれか一項に記載の荷重変換器と、を有し、
回転位置検出部と荷重変換器からの信号を基に駆動部により荷役物の移動動作の助力を行っている。
【００１５】
請求項６に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、
巻胴の軸線を、巻胴の軸線を中心として吊下げ部がある側のワイヤ若しくはリンクチェーンの巻胴へ巻き始め位置への半径方向に向かって、起歪部の外周面及び内周面に投影した位置近傍に、各歪みゲージが配置されている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１及び２に記載の発明によれば、
弾性変形する起歪部の外周面に剪断型の第１の歪みゲージと第２の歪みゲージを最大感度方向が９０度になるように配置し、これと対向した起歪体の内周面に剪断型の第３の歪みゲージと第４の歪みゲージを最大感度方向が９０度になるように配置しているので、アキシャル荷重や曲げモーメントによる影響を低減した荷重変換器を実現できる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば上記効果に加えて、省スペースかつ高い相対的位置精度を有した荷重変換器を実現できる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば上記効果に加えて、配線を簡略化することができるから組立てが容易で、高い位置精度も確保できる荷重変換器を実現できる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、起歪部に加わるアキシャル荷重や曲げモーメントで生じる影響を低減することが可能な荷重変換器を用いていることから助力の操作感に優れた荷役助力装置を実現できる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば上記効果に加えて、曲げモーメントが最大の剪断力となって現れ、この剪断力と加わるトルクが同じ方向に生じる箇所に歪みゲージを配置していることから、さらに精密なトルク制御を行うことができて、操作感に一層優れた荷役助力装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式荷役助力装置の外観斜視図
【図２】本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式荷役助力装置の本体内部構造詳細斜視図
【図３】本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式荷役助力装置の本体内部構造詳細斜視図
【図４】本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式荷役助力装置の本体内部構造詳細断面斜視図
【図５】本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式荷役助力装置の図４を模式化した図
【図６】本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式荷役助力装置の荷重変換器の詳細斜視図
【図７】本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式荷役助力装置の荷重変換器の断面AA斜視図
【図８】本発明の実施形態の荷重変換器の歪みゲージを含んだホイートストーンブリッジ回路図と歪みゲージ配置図
【図９】本発明の実施形態の荷重変換器の起歪部側面図とその断面模式図
【図１０】従来の荷重変換器の起歪部側面図とその断面模式図
【図１１】従来の荷重変換器の起歪部側面図とその断面模式図
【図１２】本発明の実施形態の荷重変換器を用いたワイヤ式荷役助力装置の内部構造詳細斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明による実施形態について、図面を基に詳細な説明を行う。図１は本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式の荷役助力装置１の外観を示したものである。荷役助力装置１はカバー２１にて覆われた本体部と、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の片端に繋がって荷役物を取り付けて吊下げ移動させる吊下げ部である荷役用フック１５、リンクチェーン８の他端側に設けられたリンクチェーン収納部２６で構成されている。
【００２３】
図２は本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式の荷役助力装置１の内部構造を示したものであって、図１におけるカバー２１の一部を省略し、幾つかの部材を半透明化して本体部を表したものである。
【００２４】
モータ２は例えばＡＣサーボモータであって、その負荷側にはギアで減速する減速機７が取り付けられている。よってこの減速機７によりモータ２の回転速度を所定の速度に減速している。減速機７にて減速された回転出力軸３は負荷側の構成の一部をなす巻胴であるロードシーブ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。また回転出力軸３はフレーム１９に固定されているベアリング１１によって回転自在に支持されている（図４参照）。回転出力軸軸受カバー１８はベアリング１１の外輪を固定すると同時に、粉塵などから回転出力軸３やベアリング１１を保護する構造になっている。
【００２５】
フレーム１９の天部にはこの荷役助力装置１を吊下げるための吊下げ用フック１６が固定されていて、これを介して柱などの構造物に吊下げることができる。そしてこの吊下げ用フック１６は荷役助力装置１の重心位置に近いところに設けられる。
【００２６】
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輪が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、他端はリンクチェーン収納部２６に収納されている。
【００２７】
巻胴であるロードシーブ１３は、回転出力軸３からの回転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。ロードシーブ１３は多角柱状若しくは円柱状の外形であって、本実施形態では有底の円筒形をしていて、その底部は回転出力軸３と繋がっていて、円筒側部は助力駆動源であるモータ２の外周を覆うように配置されている。リンクチェーン８が巻かれる位置はおおよそ吊下げ用フック１６の下であって、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に設けられたポケットに嵌入されておおよそ１８０度巻かれる。
【００２８】
一方リンクチェーン８のロードシーブ１３への巻付け姿勢を保つために、リンクチェーンガイド２０が設けられている。リンクチェーンガイド２０はリンクチェーン８が姿勢を保って通過するように十文字状の貫通穴が設けてあって、ロードシーブ１３の外周ポケットの接線方向にあってフレーム１９に固定されている。このリンクチェーンガイド２０によってロードシーブ１３が受ける荷重方向は単一方向に定められる。
【００２９】
またロードシーブ１３に巻付けられているリンクチェーン８の位置規制のため、リンクチェーン位置規制部材１４が、ロードシーブ１３に巻付けられているリンクチェーン８の外周方向に、リンクチェーン８に沿って隙間を有して設けられている。このリンクチェーン位置規制部材１４によってロードシーブ１３に巻付けられているリンクチェーン８が、リンクチェーン８の移動速度が速くても所定の位置から外れることを防止している。
【００３０】
図３、図４は本発明の実施形態の荷重変換器を用いたリンクチェーン式の荷役助力装置１の内部構造詳細を示したものであって、図２における部材の一部を省略し、幾つかの部材を半透明化して本体部を表したものである。また図５は図４を模式化して示した模式一部断面図である。
【００３１】
モータ２の反負荷側にはブレーキ６があって、さらに回転位置検出部４に繋がっている。ここではモータ２とブレーキ６を駆動部と定義する。回転位置検出部４は例えばインクリメント型の光学式エンコーダであってモータ２の反負荷側にてモータ２の回転位置を０度から３６０度の範囲でモータ回転位置信号として出力する。
【００３２】
一方ブレーキ６と回転位置検出部４の結合部から分岐して、フレーム１９との間に挿入接続される荷重変換器５０がある。荷重変換器５０はロードシーブ１３に巻付けられているリンクチェーン８から伝達される単一方向の荷重を反力として荷重信号を出力できるように第１〜第４の歪みゲージＧ１〜Ｇ４を備えている。荷重変換器５０は例えば図４に示すように両側に接続用の環状で鍔形状のフランジ５２ａ、５２ｂを有した中空円筒状であって、胴の部分はフランジ５２ａから延伸した梁となって一部肉抜きがされていて、例えば一端部の固定側のフランジ５２ａは固定物であるフレーム１９に接続固定されている。これに対して他端部の自由側のフランジ５２ｂは駆動部をなすブレーキ６及びモータ２のケーシングに繋がっていて、減速機７、ロードシーブ１３に加わる荷重による力の反力が伝わることになる。そして円筒面の一部を残して４箇所の薄肉の弾性変形をする起歪部５１ａ〜５１ｄが設けられている。なお起歪部５１ａ〜５１ｄと歪みゲージＧ１〜Ｇ４の関係や配置についての詳細は後述する。
【００３３】
そして回転位置検出部４、荷重変換器５０らの近傍に制御回路部１７が配置されている。荷役助力装置１を粉粒や水滴のかかる場所での使用も可能にするため、制御回路部１７を始めとする各電装部はカバー２１で覆われた閉じた空間内に配置している。
【００３４】
回転出力軸３からは歯付プーリと歯付ベルトを介して可変受動素子３３が接続されていて、回転出力軸３及びロードシーブ１３の回転が伝動されて可変受動素子３３が回転する。  可変受動素子３３は例えば多回転型の可変抵抗器であって、ロードシーブ１３の有限の作動範囲全域に渡ってロードシーブ１３の作動位置を位置信号として出力できるものであれば、可変抵抗器に限らず可変キャパシタや可変インダクタなどの可変の受動素子であっても良い。
【００３５】
また図５に示すように回転出力軸３はベアリング１１を介してフレーム１９に回転自在に支持されていて、ベアリング１１の内輪はベアリング押え１２、ベアリング１１の外輪は回転出力軸軸受カバー１８によってそれぞれ規制されている。
【００３６】
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、回転出力軸３、モータ２、ブレーキ６を介して荷重の反力が荷重変換器５０に加わり、荷重変換器５０の起歪部５１ａ〜５１ｄが弾性変形し、起歪部５１ｂに添着された第１〜第４の歪みゲージＧ１〜Ｇ４を含むホイートストーンブリッジ回路によって電気信号に変換された荷重信号と、回転位置検出部４からのモータ回転位置信号を基に、荷役物がバランスするようにモータ２に対して助力する指令信号を制御回路部１７が送信する。もちろん荷役物に僅かな操作力を印加して上下動させる場合においても、荷重変換器５０からの荷重信号によって吊下げられている荷重を検出し、常時バランスを保ちつつ移動動作の助力を行うことも可能である。
【００３７】
図６は荷役助力装置１の本体部のカバー２１を外した荷重変換器５０付近の構成を示した斜視図であって、図７は図６のＡＡのラインを含む面で切断して矢印方向から見た断面図である。
【００３８】
荷重変換器５０に設けられている４つの起歪部５１ａ〜５１ｄは９０度毎に配置されていて、そのうちの起歪部５１ｂのみに第１〜第４の歪みゲージＧ１〜Ｇ４が添着されている。起歪部５１ｂは、巻胴であるロードシーブ１３の軸線を、軸線を中心としてリンクチェーン８のロードシーブ１３における巻き始め（繰り出し）位置である半径方向に向かって、起歪部の円筒面上の外周面と内周面に投影した位置近傍にあって、ここに第１〜第４の歪みゲージＧ１〜Ｇ４が添着されている。したがって図７で見ると、リンクチェーン８のロードシーブ１３における巻き始め（繰り出し）位置と第１〜第４の歪みゲージＧ１〜Ｇ４もほぼ同じ半径方向に位置する関係となっている。起歪部５１ｂにおいて第１の歪みゲージＧ１、第２の歪みゲージＧ２が外周面、第３の歪みゲージＧ３、第４の歪みゲージＧ４が内周面に添着されている。第１の歪みゲージＧ１と第２の歪みゲージＧ２は最大感度方向が互いに９０度の角度をなして、同時に荷重変換器５０の軸方向に対してそれぞれ４５度の角度をなし、また延伸方向で同位置となるように添着されている。第３の歪みゲージＧ３と第４の歪みゲージＧ４も同様に最大感度方向が互いに９０度の角度をなして、荷重変換器５０の軸方向に対してそれぞれ４５度の角度をなし、また軸方向で同位置となるように添着されている。
【００３９】
なお第１の歪みゲージＧ１、第２の歪みゲージＧ２が外周面、第３の歪みゲージＧ３、第４の歪みゲージＧ４が内周面にそれぞれ添着されていて、外周面と内周面では歪みの大きさが異なるが、これはそれぞれの半径の比によって倍率を乗算して容易に補正を行うことができる。
【００４０】
さらに第１〜第４の歪みゲージＧ１〜Ｇ４は剪断型の歪みゲージであって、第１の歪みゲージＧ１と第２の歪みゲージＧ２、第３の歪みゲージＧ３と第４の歪みゲージＧ４それぞれのパターン配線や端子を同一の基材上に形成することで添着の位置精度向上や配線を容易にすることができる。さらに第１〜第４の歪みゲージＧ１〜Ｇ４全てのパターン配線や端子を同一の基材上に形成して、中間部を１８０度折り返して起歪部５１ｂに添着することで、さらなる位置精度向上や配線を容易にすることができる。
【００４１】
第１〜第４の歪みゲージＧ１〜Ｇ４を含んだホイートストーンブリッジ回路を図８（ｂ）に示す。
第１の歪みゲージＧ１と第２の歪みゲージＧ２、及び第３の歪みゲージＧ３と第４の歪みゲージＧ４は、それぞれ出力端子を挟んでホイートストーンブリッジ回路の隣り合う辺にて配置され、かつ第１の歪みゲージＧ１と第４の歪みゲージＧ４、第２の歪みゲージＧ２と第３の歪みゲージＧ３は、それぞれ同じ方向に最大感度方向を有するように添着されるものであって、ホイートストーンブリッジ回路上では向かい合う辺となるように構成されている。これを示したものが図８（ａ）と図８（ｃ）であって、図８（ａ）は第１の歪みゲージＧ１と第２の歪みゲージＧ２を起歪部５１ｂの外周側から見たものであって、図８（ｃ）は第３の歪みゲージＧ３と第４の歪みゲージＧ４を起歪部５１ｂの外周側から透視して見たものである。また各歪みゲージの最大感度方向を矢印で表している。
【００４２】
次いで図９〜図１１を用いて各歪みゲージが起歪部５１ｂのみに添着される理由について説明する。図９（ａ）、図９（ｂ）は本発明の実施形態の荷重変換器５０の起歪部の側面図とこれを断面BB及び断面CCでそれぞれ切断して各歪みゲージ付近を模式的に表した図である。図９（ａ）は荷重Ｐが加わった際の各起歪部５１ａ〜５１ｄに働く力を示していて、それぞれ円周の接線方向に力が働き、これがトルクT成分である。フランジ５２ａは固定部材であるフレーム１９に固定されていることから、これと反対向きに力が生ずるので、ゆえに剪断力となり、この起歪部５１ｂの外周表面に発生する剪断力は第１の歪みゲージＧ１と第２の歪みゲージＧ２にて測定することができる。
【００４３】
ところが荷重Ｐによって生じるものはこのトルクのみでではなくて、図９（ｂ）に示す曲げモーメントMとなって起こる。この曲げモーメントMによって、起歪部５１ａは引張応力、起歪部５１ｃは圧縮応力、起歪部５１ｂ及び５１ｄは剪断応力となって働く。それに加えて荷重Ｐは各起歪部５１ａ〜５１ｄに均等に作用するわけではない。
【００４４】
発明者は当初、この曲げモーメントMを打ち消すことが必要と考え、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように起歪部５１ｂの外周面に第１の歪みゲージＧ１と第２の歪みゲージＧ２、起歪部５１ｂに対向した起歪部５１ｄの外周面に第３の歪みゲージＧ３と第４の歪みゲージＧ４を添着して開発を行っていた。しかしながら、起歪部５１ｄにおけるトルクTの方向と曲げモーメントによる剪断力の方向が逆向きになってしまい、対向する起歪部５１ｂとの整合性が取れないという問題があって、実際の荷重とは乖離した検出によって良好な助力動作はできなかった。
【００４５】
また発明者は、これを９０度回転させて、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように起歪部５１ａの外周面に第１の歪みゲージＧ１と第２の歪みゲージＧ２、起歪部５１ａに対向した起歪部５１ｃの外周面に第３の歪みゲージＧ３と第４の歪みゲージＧ４を添着して試みたが、起歪部５１ａや起歪部５１ｃでは曲げモーメントMによる剪断が起こらないことから荷重を受けた際の出力が小さく同様に良好な助力動作はできなかった。
【００４６】
そして発明者は実験を重ね、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように起歪部５１ｂの外周面と内周面に歪みゲージを添着することで、安定した出力を得て制御を行うことができることを見出した。すなわち曲げモーメントMの影響をキャンセルするのではなく、トルクTと曲げモーメントMによる剪断力を合算して検出出力を大きし、しかも最も大きな剪断歪みを受ける起歪部５１ｂにて検出することが、この荷役助力装置１の助力制御を行うために最適であることが判った。そしてこの構成は荷重の方向が規制されて単一方向にのみ力が働くような荷役助力装置１において有用である。
【００４７】
もちろん本発明の歪みゲージの配置にすることで、アキシャル荷重の成分をキャンセルできることは明らかである。また本実施形態では起歪部が４箇所、円弧形の梁の形状になっているが中空柱状の平面梁であってもよく、また全周が肉抜きされていない薄肉の円筒であってもよく、限定されるものではない。
【００４８】
図１２は本発明の実施形態の荷重変換器を用いたワイヤ式の荷役助力装置の内部構造詳細を示したものであって、図３同様に部材の一部を省略し、幾つかの部材を半透明化して本体部を表したものである。ワイヤ式の荷役助力装置は上述のリンクチェーン式の荷役助力装置において、リンクチェーン８をワイヤ９に、巻胴であるロードシーブ１３を回転ドラム１０に置き換えたものである。その他の主要な構成はリンクチェーン式の荷役助力装置と同様である。
【００４９】
以上、本実施形態によれば、アキシャル荷重及び曲げモーメントが生じるような荷役助力装置において、この影響を低減すると共に利用した荷重変換器を有するため、使用感に優れた助力が行われる荷役助力装置を提供するものである。
【００５０】
以上、本発明に関する実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることではなく、種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の活用例として、荷役を扱う荷役助力装置への適用が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  荷役助力装置
２  モータ
３  回転出力軸
４  回転位置検出部
６  ブレーキ
７  減速機
８  リンクチェーン
９  ワイヤ
１１  ベアリング
１２  ベアリング押え
１３  ロードシーブ
１４  リンクチェーン位置規制部材
１５  荷役用フック
１６  吊下げ用フック
１７  制御回路部
１８  回転出力軸軸受カバー
１９  フレーム
２０  リンクチェーンガイド
２１  カバー
２５  操作部
２６  リンクチェーン収納部
３３  可変受動素子
５０  荷重変換器
５１ａ〜５１ｄ  起歪部
５２ａ、５２ｂ  フランジ
Ｇ１〜Ｇ４  第１〜第４の歪みゲージ
【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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