(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷役物を吊り下げ可能な吊り下げ部と、
前記吊り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き付けて回転自在な巻胴と、
前記巻胴を回転駆動するモータと、
前記モータ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モータ若しくは前記巻胴の回転角値を出力する回転角検出部と、
前記巻胴に発生するトルクを計測してトルク計測値を出力するトルク計測部と、
前記モータ、前記回転角検出部及び前記トルク計測部と電気的に繋がって前記荷役物の上下動を制御する制御部と、
前記制御部と有線若しくは無線で繋がって操作の入力手段を有する操作入力部と、
を備える荷役助力装置であって、
前記制御部は、
前記荷役物の荷重未満の所定の外力が前記荷役物若しくは前記吊り下げ部へ印加された際に前記荷役物を停止したバランス状態に保つことが可能なように、
前記回転角値及び前記トルク計測値に基づいて前記モータの動作を制御する、ことを特徴とする荷役助力装置。
【請求項２】
前記所定の外力の値を可変にて設定する前記操作入力部を有することを特徴とする請求項１に記載の荷役助力装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記巻胴に加わる荷重を前記トルク計測部にて順次複数計測、記憶及び比較して演算し、前記モータに指令することを特徴とする請求項１又は２に記載の荷役助力装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記巻胴に加わる荷重に応じて、前記吊り下げ部若しくは前記吊り下げ部に吊り下げられた前記荷役物へ加わる外力によって生じる移動の速度及び加速度の少なくとも１つを制限するように随時前記モータに指令することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の荷役助力装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記所定の外力未満の前記荷役物若しくは前記吊り下げ部への外力が印加された際に、前記荷役物若しくは前記吊り下げ部を上昇若しくは下降させるように、前記回転角値及び前記トルク計測値に基づいて前記モータの動作を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の荷役助力装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記所定の外力未満の前記荷役物若しくは前記吊り下げ部への外力が印加された際に、前記荷役物若しくは前記吊り下げ部の上下動の速度及び力の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項５に記載の荷役助力装置。
【請求項７】
前記操作入力部からの指令によって前記制御部は、前記所定の外力未満の前記荷役物若しくは前記吊り下げ部への外力が印加された際に、前記荷役物若しくは前記吊り下げ部の上下動の方向、速度及び力の少なくとも１つを随時変更することを特徴とする請求項５に記載の荷役助力装置。
【請求項８】
荷役物を吊り下げ可能な吊り下げ部と、
前記吊り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き付けて回転自在な巻胴と、
前記巻胴を回転駆動するモータと、
前記モータ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モータ若しくは前記巻胴の回転角値を出力する回転角検出部と、
前記巻胴に発生するトルクを計測してトルク計測値を出力するトルク計測部と、
前記荷役物の荷重未満の所定の外力が前記荷役物若しくは前記吊り下げ部へ印加されることによって前記荷役物が停止したバランス状態に保たれるように、前記トルク計測値に基づいて前記モータの動作を制御する制御部と、
前記制御部と有線若しくは無線で繋がって操作の入力手段を有する操作入力部と、
を備える荷役助力装置の制御方法であって、
前記吊り下げ部に前記荷役物を接続していない状態で、前記所定の外力の印加時に前記吊り下げ部を停止したバランス状態にするトルク値を荷役物無しトルク値として演算して、前記巻胴に前記荷役物無しトルク値に基づいたトルクを発生させる荷役物無しバランス工程と、  前記操作入力部から登録の指令が入力されると、前記荷役物を前記吊り下げ部に吊り下げた際の荷重を前記トルク計測部によって計測して荷重データ値として記憶する登録工程と、
前記操作入力部から指定の指令が入力されると、前記登録工程によって登録された前記荷役物の前記荷重データ値を指定して読み出し、前記荷役物の前記荷重データ値を基に前記所定の外力の印加によって前記荷役物を停止したバランス状態にする第１の目標トルク値を演算し、前記巻胴に第１の目標トルク値へ段階的にトルクを発生させる指定荷役物バランス移行工程と、
前記指定荷役物バランス移行工程が完了後、前記所定の外力の印加によって前記荷役物を停止したバランス状態にする第２の目標トルク値を演算して前記巻胴に第２の目標トルク値へ段階的にトルクを発生させる指定荷役物バランス工程と、
前記操作入力部から開放の指令が入力されると、前記指定荷役物バランス工程から前記荷役物無しバランス工程へ移行させる荷役物開放工程と、
を有することを特徴とする荷役助力装置の制御方法。
【請求項９】
前記巻胴に加わる荷重に応じて、前記吊り下げ部若しくは前記吊り下げ部に吊り下げられた前記荷役物へ加わる外力によって生じる移動の速度及び加速度の少なくとも１つを制限するように随時前記モータに指令する制限工程を有することを特徴とする請求項８に記載の荷役助力装置の制御方法。
【請求項１０】
前記制御部が、前記荷役物無しバランス工程及び前記指定荷役物バランス工程の少なくとも１つにおいて、前記所定の外力未満の外力が印加された前記吊り下げ部を上昇若しくは下降させるように、前記モータへ指令を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の荷役助力装置の制御方法。
【請求項１１】
前記制御部が、前記荷役物無しバランス工程及び前記指定荷役物バランス工程の少なくとも１つにおいて、前記所定の外力未満の前記荷役物若しくは前記吊り下げ部への外力が印加された際に、前記荷役物若しくは前記吊り下げ部の上下動の速度及び力の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１０に記載の荷役助力装置の制御方法。
【請求項１２】
前記操作入力部からの指令に基づき、前記所定の外力未満の前記荷役物若しくは前記吊り下げ部への外力が印加された際に、前記荷役物若しくは前記吊り下げ部の上下動の方向、速度及び力の少なくとも１つを随時変更する変更工程を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の荷役助力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、平成２７年５月２９日付けの出願を基礎とする国内優先権主張の出願である。本発明は、荷役物を吊るして上下動をさせる際に操作者の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り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、操作者が大きな重量の荷役物を比較的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は、エアシリンダを用いたものと、モータを用いたものが知られている。
【０００３】
エアシリンダを用いたものは、主としてアーム式で、圧力エアが必要であることからエアコンプレッサ等が別途必要であり、またエア供給が切れた際の安全装置が必要であるという難点があった。また異なる重量の荷役物を吊り下げると、その重量差によって助力の度合いが変わってしまうため、これを修正するために、都度手動でエア圧を調整するようにすると作業効率が低下し、荷役物重量をコンピュータに登録して登録呼出しで行うようにしようとすると電空レギュレータを用いるため配管なども含め構成が複雑になるという難点があった。（特許文献１）
【０００４】
これに対して圧力エアを不要とするモータを用いたものは巻胴に吊り下げ部付きのワイヤを巻き付けてこれをモータで回転させるものである。単にモータと巻胴の構成では上下動だけしか行われないため、ぜんまいばねを巻胴に取り付けて補助動力として組み合わせたものが公知である。ぜんまいばね方式では、ワイヤが操作者によって長く引き出されると、ぜんまいばねは弾性変形して徐々に巻胴に大きなトルクを付与することになって操作者の感触が変わってしまうため、特許文献２のようにテーパー状の巻胴を用いたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５６３６２号公報
【特許文献２】特開２０１５−０５４７６２号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示された荷役助力装置では、ワイヤを巻き付ける巻胴の形状がテーパー状になっていることから、これを製作することは従来の円筒形と較べてコストアップとなる。またぜんまいばねの寿命による破損時の交換作業の煩雑さが課題であった。また異なる重量の荷役物を扱う際にも、ぜんまいばねは基本１つで対応せざるを得ないため操作者の操作感に差が生じ、作業効率の低下が生じる恐れがある。
【０００７】
また特許文献３に記述されているような操作者による外力によって荷役物を巻き上げ、巻き下げを行うバランス（フローティング）制御では、外力が加えられていない時には単に荷役物を浮遊した状態にあることから漂うことになり、目的の位置に荷役物を嵌めこむ組立て作業等を行うのは容易でなかった。
【０００８】
さらに容積に対して重量が比較的大きい荷役物の扱いにおいてバランス制御を行っていると、操作者は荷役物の重量を感じないことから、荷役物を移動する際、その慣性力を見誤って重大な衝突事故等を引き起こす可能性があった。
【０００９】
そして扱う荷役物の重量は予め登録しておくことが通常であって、登録した重量の荷役物を繰り返し扱う作業において使われるものの、様々な重量の荷役物を扱う場面もあって、この時都度荷役物の重量を登録するのは煩雑であって、これに対するソリューションも待望されてきている。
【００１０】
このような問題に鑑みて、本発明は、圧力エア供給を不要とし、単純な部品形状及び機構であるものの、荷役物をスムーズに扱うことができて、メンテナンス性及び安全性にも優れる荷役助力装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、荷役物を吊り下げ可能な吊り下げ部と、
吊り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き付けて回転自在な巻胴と、
巻胴を回転駆動するモータと、
モータ及び巻胴の少なくとも１つに連結して設けられモータ若しくは巻胴の回転角値を出力する回転角検出部と、
巻胴に発生するトルクを計測してトルク計測値を出力するトルク計測部と、
モータ、回転角検出部及びトルク計測部と電気的に繋がって荷役物の上下動を制御する制御部と、
制御部と有線若しくは無線で繋がって操作の入力手段を有する操作入力部と、
を備える荷役助力装置であって、
制御部は、
荷役物の荷重未満の所定の外力が荷役物若しくは吊り下げ部へ印加された際に荷役物を停止したバランス状態に保つことが可能なように、回転角値及びトルク計測値に基づいてモータの動作を制御するように構成されている。
【００１２】
請求項２に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、所定の外力の値を可変にて設定する操作入力部を有している。
【００１３】
請求項３に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、制御部は、巻胴に加わる荷重をトルク計測部にて順次複数計測、記憶及び比較して演算し、モータに指令するように構成されている。  
【００１４】
請求項４に記載の荷役助力装置は、上記の目的を達成するために、制御部は、巻胴に加わる荷重に応じて、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊り下げられた荷役物へ加わる外力によって生じる移動の速度及び加速度の少なくとも１つを制限するように随時モータに指令するように構成されている。  
【００１５】
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、制御部は、所定の外力未満の荷役物若しくは吊り下げ部への外力が印加された際に、荷役物若しくは吊り下げ部を上昇若しくは下降させるように、回転角値及びトルク計測値に基づいてモータの動作を制御するように構成されている。  
【００１６】
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、制御部は、所定の外力未満の荷役物若しくは吊り下げ部への外力が印加された際に、荷役物若しくは吊り下げ部の上下動の速度及び力の少なくとも１つを制御するように構成されている。  
【００１７】
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、操作入力部からの指令によって制御部は、所定の外力未満の荷役物若しくは吊り下げ部への外力が印加された際に、荷役物若しくは吊り下げ部の上下動の方向、速度及び力の少なくとも１つを随時変更するように構成されている。
【００１８】
請求項８に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、荷役物を吊り下げ可能な吊り下げ部と、
吊り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き付けて回転自在な巻胴と、
巻胴を回転駆動するモータと、
モータ及び巻胴の少なくとも１つに連結して設けられモータ若しくは巻胴の回転角値を出力する回転角検出部と、
巻胴に発生するトルクを計測してトルク計測値を出力するトルク計測部と、
荷役物の荷重未満の所定の外力が荷役物若しくは吊り下げ部へ印加されることによって荷役物が停止したバランス状態に保たれるように、トルク計測値に基づいてモータの動作を制御する制御部と、
制御部と有線若しくは無線で繋がって操作の入力手段を有する操作入力部と、
を備える荷役助力装置の制御方法であって、
吊り下げ部に荷役物を接続していない状態で、所定の外力の印加時に吊り下げ部を停止したバランス状態にするトルク値を荷役物無しトルク値として演算して、巻胴に荷役物無しトルク値に基づいたトルクを発生させる荷役物無しバランス工程と、
操作入力部から登録の指令が入力されると、荷役物を吊り下げ部に吊り下げた際の荷重をトルク計測部によって計測して荷重データ値として記憶する登録工程と、
操作入力部から指定の指令が入力されると、登録工程によって登録された荷役物の荷重データ値を指定して読み出し、荷役物の荷重データ値を基に所定の外力の印加によって荷役物を停止したバランス状態にする第１の目標トルク値を演算し、巻胴に第１の目標トルク値へ段階的にトルクを発生させる指定荷役物バランス移行工程と、
指定荷役物バランス移行工程が完了後、所定の外力の印加によって荷役物を停止したバランス状態にする第２の目標トルク値を演算して巻胴に第２の目標トルク値へ段階的にトルクを発生させる指定荷役物バランス工程と、
操作入力部から開放の指令が入力されると、指定荷役物バランス工程から荷役物無しバランス工程へ移行させる荷役物開放工程と、
を有している。
【００１９】
請求項９に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、巻胴に加わる荷重に応じて、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊り下げられた荷役物へ加わる外力によって生じる移動の速度及び加速度の少なくとも１つを制限するように随時モータに指令する制限工程を有している。
【００２０】
請求項１０に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、制御部が、荷役物無しバランス工程及び指定荷役物バランス工程の少なくとも１つにおいて、所定の外力未満の外力が印加された吊り下げ部を上昇若しくは下降させるように、モータへ指令を行うように構成されている。
【００２１】
請求項１１に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、制御部が、荷役物無しバランス工程及び指定荷役物バランス工程の少なくとも１つにおいて、所定の外力未満の荷役物若しくは吊り下げ部への外力が印加された際に、荷役物若しくは吊り下げ部の上下動の速度及び力の少なくとも１つを制御するように構成されている。
【００２２】
請求項１２に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、操作入力部からの指令に基づき、所定の外力未満の荷役物若しくは吊り下げ部への外力が印加された際に、荷役物若しくは吊り下げ部の上下動の方向、速度及び力の少なくとも１つを随時変更する変更工程を有している。
【００２３】
請求項１３に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、荷役物を吊り下げ可能な吊り下げ部と、
吊り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き付けて回転自在な巻胴と、
巻胴を回転駆動するモータと、
モータ及び巻胴の少なくとも１つに連結して設けられモータ若しくは巻胴の回転角値を出力する回転角検出部と、
巻胴に発生するトルクを計測してトルク計測値を出力するトルク計測部と、
荷役物がバランス状態に保たれるように、トルク計測値に基づいてモータの動作を制御する制御部と、
制御部と有線若しくは無線で繋がって操作の入力手段を有する操作入力部と、
を備える荷役助力装置の制御方法であって、
巻胴に発生する力をトルク計測部にて順次複数計測、記憶及び比較して第３の目標トルク値を演算し、巻胴に第３の目標トルク値へ段階的にトルクを発生させる自動バランス工程を有している。
【００２４】
請求項１４に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、巻胴に加わる荷重に応じて、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊り下げられた荷役物へ加わる外力によって生じる移動の速度及び加速度の少なくとも１つを制限するように随時モータに指令する制限工程を有している。
【００２５】
請求項１５に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、制御部が、自動バランス工程において、所定の外力未満の荷役物若しくは吊り下げ部への外力が印加された際に、荷役物若しくは吊り下げ部を上昇若しくは下降させるように、モータへ指令を行うように構成されている。
【００２６】
請求項１６に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、制御部が、自動バランス工程において、所定の外力未満の荷役物若しくは吊り下げ部への外力が印加された際に、荷役物若しくは吊り下げ部の上下動の速度及び力の少なくとも１つを制御するように構成されている。
【００２７】
請求項１７に記載の荷役助力装置の制御方法は、上記の目的を達成するために、操作入力部からの指令に基づき、所定の外力未満の荷役物若しくは吊り下げ部への外力が印加された際に、荷役物若しくは吊り下げ部の上下動の方向、速度及び力の少なくとも１つを随時変更する変更工程を有している。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明の荷役助力装置によれば、吊り下げた荷役物をバランス状態から若干シフトさせ、すなわち僅かな上昇力若しくは下降力のいずれかを荷役物に発生させて移動させるように働き、これを抑制する力を作業者が荷役物に印加しつつ作業を行うことができるため、快適に荷役物を移動させることができて細かい組立て作業などに有用である。
【００２９】
請求項２に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、荷役物の動きを抑制する僅かな力を可変で設定できることから、荷役物の形状や操作者に応じて最適な環境を作り出すことができるため、作業の効率を向上させることができる。
【００３０】
請求項３に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、予め荷役物の重量を登録しておかなくても、バランス状態を作り出すことができるため、段取りが不要となって全体的な作業の効率を向上させることができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、巻胴に加わる荷重が定めたものより大きい場合すなわち比較的大きな重量の荷役物に対して、移動の速度や加速度を低く抑えて制御することで操作者が荷役物を移動させる際に抵抗力を生じさせて、荷役物が重いものであることを操作者に感じさせることで安全性を高めることができる。また操作者がつまずくなどして荷役物に急激に力を印加したような時でも、移動の速度や加速度を低く抑えて制御することで操作者の転倒や荷役物の他への衝突を防ぐことができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、所定の外力未満の外力が吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊り下げられた荷役物に印加された時、制御部により吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊り下げられた荷役物を、上昇若しくは下降させることができるので、荷役物の重量や形状等に合わせて荷役物の移動作業条件の設定を容易に行うことができる。
【００３３】
請求項６に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、上昇若しくは下降の速度や力を可変で制御することができるので、荷役物の重量や形状等に合わせて荷役物の移動作業条件の設定を容易に行うことができる。
【００３４】
請求項７に記載の発明の荷役助力装置によれば上記効果に加えて、操作入力部からの指令によって荷役物の上昇若しくは下降の移動方向の切替え、速度や力の変更を随時行うことができるので、作業内容に合わせて変更することで作業の効率化を向上させることができる。
【００３５】
請求項８に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば、指定した重量の荷役物に対して、モータにより吊り下げた荷役物をバランス状態から若干シフトさせ、すなわち僅かな上昇力若しくは下降力のいずれかを荷役物に発生させて移動させるように働き、これを抑制する力を作業者が荷役物に印加しつつ作業を行うため、快適に荷役物を移動させることができる。また重量を指定しているので、荷役物をスピーディに扱うことが可能となり、特に同じ重量の荷役物を繰り返して扱う荷役作業に適している。
【００３６】
請求項９に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば上記効果に加えて、巻胴に加わる荷重が定めたものより大きい場合すなわち比較的大きな重量の荷役物に対して、移動の速度や加速度を低く抑えて制御することで操作者が荷役物を移動させる際に抵抗力を生じさせて、荷役物が重いものであることを操作者に感じさせることで安全性を高めることができる。また操作者がつまずくなどして荷役物に急激に力を印加したような時でも、移動の速度や加速度を低く抑えて制御することで操作者の転倒や荷役物の他への衝突を防ぐことができる。
【００３７】
請求項１０に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば、上記効果に加えて、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊るされた荷役物に所定の外力を加えないと、吊り下げ部は上昇若しくは下降して退避位置まで移動する。したがって荷役物を吊り下げていない時は吊り下げ部を上方又は下方に退避させておくことができて、作業の効率化を向上させることができる。また荷役物を吊り下げている時は、荷役物の動きを制止する僅かな外力で荷役物の上下動をコントロールすることができるため、組立て等の効率化を図ることができる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば、上記効果に加えて、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊るされた荷役物の速度や力を可変で制御することができるので作業の効率を向上させることができる。
【００３９】
請求項１２に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば、上記効果に加えて、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊るされた荷役物の移動方向の切替えや、速度や力の変更を、操作中随時行うことができるため、作業の効率を向上させることができる。
【００４０】
請求項１３に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば、予め荷役物の重量を登録しておかなくても、バランス状態を作り出すことができるため、段取り設定が不要であり総合的な荷役作業の効率を向上させることができる。
【００４１】
請求項１４に記載の発明の荷役助力装置の制御方法よれば上記効果に加えて、巻胴に加わる荷重が定めたものより大きい場合すなわち比較的大きな重量の荷役物に対して、移動の速度や加速度を低く抑えて制御することで操作者が荷役物を移動させる際に抵抗力を生じさせて、荷役物が重いものであることを操作者に感じさせることで安全性を高めることができる。また操作者がつまずくなどして荷役物に急激に力を印加したような時でも、移動の速度や加速度を低く抑えて制御することで操作者の転倒や荷役物の他への衝突を防ぐことができる。
【００４２】
請求項１５に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば、上記効果に加えて、予め荷役物の重量を登録しておかなくても、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊るされた荷役物に所定上の外力を加えないと、吊り下げ部は上昇若しくは下降退避位置まで移動する。したがって荷役物を吊り下げていない時は吊り下げ部を上方又は下方に退避させておくことができて、作業の効率化を向上させることができる。また荷役物を吊り下げている時は、荷役物の動きを制止する僅かな外力で荷役物の上下動をコントロールすることができるため、組立て等の効率化を図ることができる。
【００４３】
請求項１６に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば、上記効果に加えて、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊るされた荷役物の速度や力を可変で制御することができるので作業の効率を向上させることができる。
【００４４】
請求項１７に記載の発明の荷役助力装置の制御方法によれば、上記効果に加えて、吊り下げ部若しくは吊り下げ部に吊るされた荷役物の移動方向の切替えや、速度や力の変更を、操作中随時行うことができるため、作業の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る荷役助力装置の駆動部分斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る荷役助力装置の外観斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る荷役助力装置の駆動部分斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る荷役助力装置の外観斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御方法のフローチャート（ａ）を示したものである。
【図７】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御方法のフローチャート（ｂ）（ｃ）を示したものである。
【図８】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御方法のフローチャート（ｄ）を示したものである。
【図９】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御方法のフローチャート（ｅ）（ｆ）を示したものである。
【図１０】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御方法のフローチャート（ｇ）（ｈ）を示したものである。
【図１１】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御方法のフローチャート（ｉ）を示したものである。
【図１２】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御方法のフローチャート（ｊ）（ｋ）（ｌ）を示したものである。
【図１３】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の制御方法のフローチャート（ｍ）（ｎ）を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態に係る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は本発明の第１の実施形態の荷役助力装置全体の外観斜視図であって、図２は第１の実施形態の荷役助力装置の主要部である駆動部分詳細を示した斜視図である。
【００４７】
フレーム２は荷役助力装置のメカ及び電気の構成部品が取付け固定されていて、荷役物を吊るした際に荷役物を含めた全体を支持するものである。
【００４８】
駆動部フレーム３はフレーム２の上部梁に固定されていて、駆動部一式が組み付けられている。駆動部は、回転角検出部４０、モータ４、トルク計測部５、継ぎ手６、巻胴７、ブレーキ８が直列に連結、配置されたものであり、駆動部フレーム３はこれらを固定支持するブラケットでもある。
【００４９】
モータ４は例えばＡＣサーボモータであって、本実施形態では負荷側の出力軸の回転数を減速するため減速機付きとなっていて、反負荷側の軸には回転角検出部４０が設けられている。なお回転角検出部４０は後述の巻胴７に取り付けられたものであっても良い。回転角検出部４０はモータ４の回転角値から巻胴７の回転位置や回転速度を算出するため、及びワイヤ１０の巻胴７からの繰り出し量を検出するために設けられている。
【００５０】
トルク計測部５は、モータ４の負荷側の出力軸に直列に連結された回転軸を有していて、この回転軸に歪みゲージが貼付されていてこの回転軸のねじれから回転トルクを計測するものを使用している。本実施形態ではモータ４とトルク計測部５は一体型となっているが、分離してあっても良い。
【００５１】
巻胴７は継ぎ手６を介してトルク計測部５の回転軸の負荷側と直列に連結されている。巻胴７は回転自在に支持された円筒状の形状であって、ワイヤ１０の一端が固定されていて、巻胴７が回転するとワイヤ１０を巻き付ける若しくは送り出すことができるように胴部を有している。巻胴７はモータ４を動力源として回転駆動が可能であり、ワイヤ１０を引っ張ることによって生じる巻胴７に発生するトルクはトルク計測部５によって計測できる。
【００５２】
ブレーキ８は巻胴７の回転を強制的に停止、保持させるものであって本実施形態では無励磁作動形ブレーキを使用している。
【００５３】
制御部９はフレーム２に固定されていて、モータ４、回転角検出部４０、トルク計測部５、ブレーキ８、リミットスイッチ１２及び操作入力部１５と電気的にケーブル等で接続されて、データ収集、データの記憶、目標トルク値の演算、目標トルク値に基づいた動作指令の送信などの制御を行うものである。
【００５４】
ワイヤ１０の巻胴７に固定されていない他端にはシンブルを介して、荷役物３０を吊り下げ可能な吊り下げ部１１が接続されている。
【００５５】
ワイヤ１０の吊り下げ部１１付近にはリミット板１４が取り付けられていて、吊り下げ部１１が巻き上げられて行くとリミット板１４がリミットアーム１３に当接し、リミットアーム１３が持ち上げられてリミットスイッチ１２がこれを検出して、制御部９はモータ４の回転を止めることで巻胴７はワイヤ１０の巻取りが停止する。このリミットスイッチ１２はいわゆるハードウエアリミットであって、モータ４の駆動は通常、モータ４に取り付けられている回転角検出部４０と制御部９によるソフトウエアリミット値によって制限され、したがってモータ４によって回転する巻胴７の動作範囲が制限され、故にワイヤ１０の巻取りと繰り出しの範囲が制限されることになる。
【００５６】
この構成の第１の実施形態の荷役助力装置は電源が投入された直後に原点サーチが必要である。原点サーチは、荷役物３０が吊り下げ部１１に吊り下げられていない状態で通常行われ、モータ４をワイヤ１０の巻き上げ方向に回転させ、吊り下げ部１１が上昇して行ってワイヤ１０に取り付けられているリミット板１４がリミットアーム１３に当接し、リミットアーム１３が持ち上げられてリミットスイッチ１２がこれを検出すると直ちにモータ４を予め定めた角度まで逆回転させ、原点サーチが完了となる。すなわち原点サーチによって得られる原点位置はこのリミットスイッチ１２が検出した位置からワイヤ１０の繰り出し方向に予め定めた角度だけモータ４が回転した位置としている。この予め定めた角度分の回転は回転角検出部４０による角度読み取りによって規定される。巻き上げ側のソフトウエアリミットはリミット板１４がリミットアーム１３に当接し、リミットアーム１３が持ち上げられてリミットスイッチ１２がこれを検出する位置と原点位置の中間に位置するように設定している。一方繰り出し側のソフトウエアリミットは原点位置からのワイヤ１０の繰り出し方向に定めた角度、モータ４が回転した位置に設定している。
【００５７】
一方制御部９と電気ケーブルで繋がって操作入力部１５があり、操作入力部１５には操作者の指令のための入力手段として複数個の照光式の操作釦によるスイッチが設けられている。操作釦の役割詳細は後述するが、荷役物３０を保持する指令の保持釦１６、荷役物３０を降ろして開放する指令の開放釦１７、荷役物３０の重量を登録する指令の登録釦１８、荷役物３０の種類を指定する指令の複数の指定釦１９、手動操作で荷役物３０を上下動させる指令の手動上昇釦２０及び手動下降釦２１が設けられている。釦の種類及び配置は、荷役助力装置の仕様、操作者の利便性によって最適なものに種々変更が可能である。
【００５８】
また操作入力部１５は図示した有線のものに限らず、表示器を有した携帯型の端末等であって、制御部９とワイヤレスで電波や光線により通信する無線のものであっても良い。また操作者の指令のための入力手段は操作釦に限らず、タッチパネル、音声による入力、光電センサを使ったスイッチ等によるものでも良い。
【００５９】
図３は本発明の第２の実施形態の荷役助力装置全体の外観斜視図である。
【００６０】
第２の実施形態の荷役助力装置は、第１の実施形態の荷役助力装置のワイヤ１０をリンクチェーン５０に置き換えたものである。リンクチェーン５０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、負荷側の端は吊り下げ部１１に繋がっていて、他端（無負荷側）はリンクチェーン収納部５３に収納されている。
【００６１】
図４と図５は第２の実施形態の荷役助力装置の主要部である駆動部分詳細を示した斜視図であって、図３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。
【００６２】
巻胴７は、モータ４から伝動された回転出力軸６０からの駆動によって回転してリンクチェーン５０の繰り出し、繰上げを行う。巻胴７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６０と繋がっていて、助力駆動源であるモータ４の外周を覆うように配置されている。リンクチェーン５０は巻胴７に設けられたポケットに嵌入されておおよそ１８０度巻きつけられる。
【００６３】
一方リンクチェーン５０を巻胴７へ巻きつける姿勢を保つためにリンクチェーンガイド５１が設けられている。リンクチェーンガイド５１はリンクチェーン５０が姿勢を保って通過するように十字状の貫通穴が設けてあって、巻胴７の外周の接線方向にあって駆動部フレーム３に固定されている。
【００６４】
また巻胴７に巻きつけるリンクチェーン５０の位置規制のため、位置規制部材５２が、巻胴７に巻きつけられているリンクチェーン５０の外周方向に、リンクチェーン５０に沿って若干の隙間を有して設けられている。この位置規制部材５２は、リンクチェーン５０の移動速度が速い時にポケットから脱落すること等を防止している。
【００６５】
モータ４の反負荷側にはブレーキ８があって、さらに回転角検出部４０に繋がっている。一方ブレーキ８と回転角検出部４０の結合部から分岐してトルク計測部５があって、トルク計測部５は駆動部フレーム３に固定されている。トルク計測部５は巻胴７に巻きつけられているリンクチェーン５０から伝達される力を反力として検出できるように起歪体と不図示の歪みゲージを備えている。そしてモータ４、ブレーキ８、回転角検出部４０、トルク計測部５らを制御する制御部９がこの近傍に配置されていて、これらはカバー７０で覆われている。
【００６６】
さらに、回転出力軸６０から歯車プーリ及び歯車ベルトで伝動されて回転する可変受動素子６１が駆動部フレーム３に取り付けられている。可変受動素子６１は例えば多回転型のポテンショメータであって、巻胴７の全回転分の回転位置検出をするものである。したがって、揚程全域の絶対位置が常に判ることから、この第２の実施形態の荷役助力装置では電源オン直後の原点サーチは不要である。
【００６７】
ワイヤ１０による荷役物３０の吊り下げではワイヤ１０を巻胴７で巻取るため、揚程が長いと巻取りをする巻胴７が回転軸方向に長くなるため本体が大きくなること、斜め引きをするとワイヤが乱巻きして痛むこと、巻胴７におけるワイヤの位置が変化するため助力を発生させるモータ４の制御が複雑になることがある。これに対してリンクチェーン５０を使用したものは、リンクチェーン５０をリンクチェーン収納部５３に溜める構造なので高揚程に有利であって、使用方法や用途によって使い分けることになる。
【００６８】
そして第１の実施形態及び第２の実施形態いずれの荷役助力装置においても、荷役物３０の荷重未満の小さな外力を荷役物３０に加えて上下動作ができるように、モータ４による助力制御を制御部９から行うことで実現されている。
【００６９】
次に上述の荷役助力装置の制御方法の実施形態をフローチャートにて示した図６〜図１３を参照して、制御方法の詳細について説明する。図６の（ａ）は荷役助力装置の制御方法の全体の制御フローを示していて、図７〜図１３はその各工程詳細を示している。
【００７０】
図６の（ａ）において、不図示の電源スイッチがオンとなると、制御部９に給電が行われて、制御部９が起動状態となり荷役助力装置の制御が開始となる。ステップＳ０１０では制御部９は起動後、不図示のサーボスイッチがオンされているかどうかをチェックする。サーボスイッチがオフの状態であればオンの状態になるまで待機する。サーボスイッチがオンになることでモータ４の駆動のための制御が開始される。
【００７１】
ブレーキ８の解除は不図示のブレーキ操作スイッチによって行うことができる。ステップＳ０２０ではブレーキ８の解除が行われたかどうかを判断して、ブレーキ８が解除されたら次のステップに進む。
【００７２】
次のステップはトルク初期検出工程（Ｓ０３０）であって、その工程の詳細を図７の（ｂ）に示している。ブレーキ８が解除された瞬間に、巻胴７は回転可能な状態になる。トルク計測部５は常に或る時間間隔で巻胴７に加わっているトルク値を検出して制御部９へ送信していて（Ｓ０３１）、制御部９にある記憶部にてこれを記憶する（Ｓ０３２）。次いで前回記憶したものより後に計測されたトルク値を得て（Ｓ０３３）、トルクが増加しているかどうかを比較して判断し（Ｓ０３４）、もし巻胴７に加わるトルクが増加しているならこのトルク計測値が制御可能な範囲にあるかどうかを判断する（Ｓ０３５）。もし制御重量の上限を超えるものであれば瞬時にＥＭＧ（ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ）工程（Ｓ３００）へ移行する。例えば非常停止や停電後の再起動時、この荷役助力装置で扱うことができる荷重を超えたものが誤って吊り下げ部１１に吊るされていたり、操作者が荷役物３０に寄りかかっていたりなどの不測の事態の場合であっても、巻胴７とモータ４の中間にある継ぎ手６やトルク計測部５の破損を防ぐ必要があるためこの工程が存在する。もし巻胴７に加わるトルクが増加していないのであれば、その時点で巻胴７に加わるトルクが安定していてしかも制御可能な状態であるから、その時の巻胴７に加わるトルクを荷重として出力（Ｓ０３６）してトルク初期検出工程（Ｓ０３０）は終了する。
【００７３】
ステップＳ３００のＥＭＧ工程は、図７の（ｃ）に示すものであって、ステップＳ３０１にてブレーキ８の作動が即座に行われて、巻胴７はロック状態となり、制御は終止状態となる。この状態からの復帰は、吊り下げ部１１に吊るされている過大な荷重を取り除いて、原則電源を一度切って再投入することで可能となる。
【００７４】
トルク初期検出工程（Ｓ０３０）の終了後、直ちに自動バランス工程（Ｓ０４０）に移る。自動バランス工程（Ｓ０４０）の詳細を図８の（ｄ）に示す。まずステップＳ０４１では、操作入力部１５から、吊り下げ部１１を移動方向切替え、移動速度の変更、移動の力の変更の指令があるかどうかを判断して、変更指令があれば、変更工程（Ｓ４００）へ進む。
【００７５】
ここでこの移動方向切替え、移動速度と移動の力について説明する。操作者は外力を吊り下げ部１１若しくは吊り下げ部１１に吊り下げられた荷役物３０に加えることで、吊り下げ部１１若しくは荷役物３０をバランス状態にすることが可能な所定の外力の値を予め設定しておくことができる。すなわち、操作者が所定の外力未満を吊り下げ部１１に下方向に印加した時（上から押さえ付ける時）にはバランス状態ではなく、上向きの方向に荷役物３０は動くことになる。この時の方向、速度、力が移動方向、移動速度、移動の力である。例えば操作者の所定の外力を０．５Ｎに設定して、荷役物３０には上向きの力を発生させるとした時、操作者が吊り下げ部１１若しくは吊り下げ部１１に吊り下げられた荷役物３０を０．５Ｎにて下向きに力を印加すると吊り下げ部１１はバランス状態となる。もし操作者が吊り下げ部１１を０．５Ｎ未満の力を下向きに印加すると吊り下げ部１１は上昇を続ける。よって操作者が吊り下げ部１１を抑えて停止させるならば、操作者は外力を０．５Ｎを下向きに印加していることになる。もちろん操作者が所定の外力未満を吊り下げ部１１に上方向に印加した時（持ち上げ時）に、下向きの方向に荷役物３０を動かすことも可能であって、これは変更工程（Ｓ４００）による移動方向の切替えによって行うことができる。
【００７６】
図９の（ｅ）は変更工程（Ｓ４００）を示したものである。まずステップＳ４０１にて移動方向の変更があるかどうか、すなわち操作者が所定の外力未満を吊り下げ部１１に印加した時、上昇させるのか下降させるのかの選択に関する変更の確認である。もし操作入力部１５から方向を反転させる指令があった場合は、ステップＳ４０２にて方向を切り替えるように制御部９はモータ４へ指令する。方向の変更が無い場合は、ステップＳ４０３へ進み、移動速度の変更指令が操作入力部１５からあるかどうかを確認する。移動速度の変更指令があった場合は、次いでステップＳ４０４にて速度の増減を操作入力部１５からの指令に基づいて設定する。ステップＳ４０５の移動の力の変更有無、ステップＳ４０６による移動の力の増減の設定は、上述の速度と同様である。変更工程（Ｓ４００）におけるこれらの設定に基づいて直ちに荷役助力装置の動作は随時変更して反映することが可能である。操作入力部１５からの変更指令が無い場合、若しくは操作入力部１５からの変更指令があって変更工程（Ｓ４００）が終了した場合、ステップＳ０４２へ進む。
【００７７】
ステップＳ０４２は巻胴７に加わる荷重から判断して、その荷重に対する適正な制限を行う制限工程（Ｓ５００）へ進む。この判断の元となる荷重は操作者によって任意に可変することができる。
【００７８】
図９の（ｆ）はこの制限工程（Ｓ５００）を示していて、上記の移動速度及び移動の加速度の値を定める制限値に設定し、これも荷重の範囲によってそれぞれ設定可能なものである。この意図は、例えば荷役助力装置の制御範囲が０〜１００ｋｇであるとした場合に、２ｋｇの荷役物も９０ｋｇの荷役物もモータ４による助力で同じように扱うことができ、操作者は９０ｋｇの荷役物を扱う際に重いものであるという認識なしに作業ができてしまうことから、思わぬ事故を防ぐことにある。したがって操作者が印加する所定以上の外力による上下動の速度や加速度を低く抑えて制御することで、操作者が荷役物を移動させる際に抵抗力を生じさせて、荷役物が重いものであることを操作者に感じさせることで安全性を高めることが目的である。この定める荷重と速度及び加速度の設定は、巻胴７に加わる荷重に応じて設定するものであって、０以上３０ｋｇ未満、３０ｋｇ以上６０ｋｇ未満、６０ｋｇ以上１００ｋｇ未満というように複数のステップ状で設定してもよいし、一次関数や二次関数のような連続的な設定でも良い。
【００７９】
またこの制限工程（Ｓ４００）は、操作者が転倒などによって荷役物３０に乗りかかって急激に荷役物３０を下降させる力が発生すると、荷役物３０の落下衝突などを引き起こす可能性を排除している。第１、第２の実施形態の荷役助力装置は共にトルク計測部５を備えていることからブレーキ解除している時は、常に巻胴７に加わる荷重を計測することができる。したがって急激に荷役物３０を下降させる力が発生した場合においてもトルク計測部５で検出できるので、即座に回転角検出部４０からの位置情報を基に回転速度を算出して、通常のトルク計測によるバランスを保つ制御と速度の制御の同時制御から、速度を優先した制御に切替え、モータ４に速度制限の指令を行うと共に、制御範囲を超える重量が加わるようであればブレーキ８を作動させて停止させ荷役物３０の保護と操作者の安全を守るようにしている。
【００８０】
ステップＳ０４２若しくは制限工程（Ｓ５００）が終了すると、ステップＳ０４３に進み、制御部９はトルク計測部５からトルク値を時系列で順次複数計測して得て、記憶手段に記憶する。ある一定期間でトルク値の変動が無く、回転角検出部４０によって検出される回転位置に変化が無い場合は、バランス状態にあるので、トルク変更は不要であるとステップＳ０４４にて判断し、自動バランス工程（Ｓ０４０）は終了する。一方ある一定期間でトルク値の変動があったり、回転角検出部４０によって検出される回転位置に変化があったり、変更工程（Ｓ４００）にて移動の力の変更があったりした場合は、トルク変更が必要であるとステップＳ０４４は判断して、記憶手段にある時系列のトルク値を比較し、回転角検出部４０によって検出される回転位置を基に第３の目標トルク値を演算する（Ｓ０４５）。
【００８１】
次いで制御部９は、段階的に第３の目標トルク値に到達するまでモータ４へ指令を行い（Ｓ０４６）、第３の目標トルク値に到達完了となった時点で（Ｓ０４７）、自動バランス工程（Ｓ０４０）は完了する。
【００８２】
よって制御部９は、自動バランス工程（Ｓ０４０）において、トルク計測によるバランスを保つ制御、荷役物３０を上昇又は下降させる速度の制御、両方の同時制御を行っている。
【００８３】
自動バランス工程（Ｓ０４０）の完了後、操作入力部１５の入力手段を受けて、保持釦がオンになったかどうかをチェックするステップＳ０５０、手動操作工程（Ｓ０８０）に切り替えるステップＳ０７０、荷役物の重量を指定しない自動バランスではなく、指定した重量で操作を行う指定バランス工程（Ｓ１００）に移行するかどうかをチェックするステップＳ０９０に順次進む。ここで荷役物保持工程（Ｓ０６０）への移行、手動操作工程（Ｓ０８０）への切替え、指定バランス工程（Ｓ１００）への移行が無ければ、再度自動バランス工程（Ｓ０４０）を行い、これをループで繰り返す。したがって、ステップＳ０５０、ステップＳ０７０、ステップＳ０９０は割り込み的な扱いであって、自動バランス工程（Ｓ０４０）内にて割り込み処理で行っても良い。
【００８４】
ステップＳ０５０で操作入力部１５から保持釦をオンとした指令があった場合、荷役物保持工程（Ｓ０６０）が開始される。荷役物保持工程（Ｓ０６０）は図１０の（ｇ）に示されるものであって、ステップＳ０６１にて垂直方向の位置を保持する。保持する方法は、モータ４に対してその回転位置を保持して巻胴７が回転しないようにする方法、若しくはブレーキ８を作動させて巻胴７が回転しないようにする方法、いずれにおいても制御部９からの指令で実現可能である。保持釦１６のオフがステップＳ０６２にて検出されると、位置保持はステップＳ０６３にて解除されて、荷役物保持工程（Ｓ０６０）は終了となる。
【００８５】
次いでステップＳ０７０で操作入力部１５から手動操作に切り替える指令があった場合、手動操作工程（Ｓ０８０）が開始される。手動操作工程（Ｓ０８０）は、図１０の（ｈ）に示されるものであって、ステップＳ０８１にて上下釦の操作による手動操作のみが許可される状態になる。前述の荷役助力装置の第１の実施形態を例にすると、操作入力部１５にある手動上昇釦２０若しくは手動下降釦２１のいずれかを押すことで、吊り下げ部１１は上昇若しくは下降することができる。その後は回転角検出部４０により荷役物３０の位置を常に確認し（ステップＳ０８２）、ソフトウエアリミットに達した場合は、今までの移動方向の釦が操作できなくなって逆向きの釦のみが有効となる。もし何らかの理由でハードウエアリミットに達して制御範囲内を超える場合はＥＭＧ工程（Ｓ３００）に進む。そして操作入力部１５から手動操作解除の指令があるまで、ステップＳ０８１とステップＳ０８２を繰り返し、手動操作解除の指令があった時点で手動操作工程（Ｓ０８０）は終了する。
【００８６】
指定バランス工程（Ｓ１００）は、図１１の（ｉ）に示すものであって、まずステップＳ１１０にてその時点で巻胴７に加わっている荷重が所定の荷重すなわち吊り下げ部１１のみの荷重より大きく、したがって何らかの荷役物が吊り下げられている可能性があると判断した場合、前述の手動操作工程（Ｓ０８０）に進み、操作者は荷役物を取り除くことになる。
【００８７】
吊り下げ部１１に荷役物が吊り下がっていない状態になったところで、荷役物無しバランス工程（Ｓ１２０）に進む。荷役物無しバランス工程（Ｓ１２０）は図１２の（ｊ）に示すものであって、ステップＳ１２１にて操作入力部１５から、吊り下げ部１１を移動方向切替え、移動速度の変更、移動の力の変更の指令があるかどうかを判断して、変更指令があれば、変更工程（Ｓ４００）へ進む。変更工程（Ｓ４００）の詳細は前述と同じであるからここでは省略する。
【００８８】
次いでステップＳ１２２ではトルク計測部５が計測したトルク計測値が、予め設定してある荷役物無しトルク値になるように、制御部９はモータ４へ指令を出す。ここでいう予め設定した荷役物無しトルク値とは、荷役物３０が吊り下げ部１１に吊り下げられていない状態で、所定の外力を吊り下げ部１１に印加した時にバランス状態になるトルク値である。所定の外力は操作者がこの荷役助力装置を容易に扱うために設定されるものであって、対象の荷役物や操作者によって適宜決められるものである。例えば操作者の所定の外力を０．５Ｎに設定した時、操作者が吊り下げ部１１を０．５Ｎで下向きに力を加えると吊り下げ部１１はバランス状態となる。もし操作者が吊り下げ部１１を０．５Ｎ未満で下向きに力を加えると吊り下げ部１１は上昇を続ける。また操作者が吊り下げ部１１を０．５Ｎを超える力で下向きに力を加えると吊り下げ部１１は下降することになるが、常に０．５Ｎの力で吊り下げ部１１は上昇しようとする。
【００８９】
トルクが目標値に到着するまでステップＳ１２２を繰り返し、ステップＳ１２３にて到達完了と判断されれば、ステップＳ１２４へ進む。ステップＳ１２４ではトルク計測部５が計測するトルク計測値が荷役物無しトルク値に到達完了した後、トルク変化があってトルク値が変化したかどうかを判断して、変化があれば再度荷役物無しトルク値に到達させるようにステップＳ１２１に戻って、再度移動方向、速度、力の変更指示の有無を確認する。荷役物無しバランス工程（Ｓ１２０）は、操作者が自由に吊り下げ部１１を動かし引っ張り出すことが可能であり、手を離すと所定の外力未満の力が吊り下げ部１１に印加されているという条件を満たすことから、制御部９はモータ４の回転速度を回転角検出部４０からの情報を基に算出しその時点で設定される速度で制御し、ソフトウエアリミット位置若しくは待機位置までゆるやかに上昇若しくは下降して停止する。待機位置は回転角検出部４０や可変受動素子６１により制御部９内の記憶部に予め記憶しておくことで設定できるものである。吊り下げ部１１を上昇させるか下降させるかは操作入力部１５からの指令で変更工程（Ｓ４００）にて切り替えることができる。
【００９０】
次いでステップＳ１３０の荷役物登録済みかどうかの判断へ進む。荷役物の重量に関する登録データは制御部９内に保管されているが、初期状態や新規の荷役物の投入等でこの登録データが無い場合にはステップＳ１４０の登録工程にて登録を実施する必要がある。本実施形態では、操作入力部１５の登録釦１８は照光式の釦であって、初期状態等でこの登録データが無い場合には登録釦１８が点滅して操作者に知らせるようになっている。
【００９１】
ステップＳ１４０の登録工程は図１２の（ｋ）に示すものであって、ステップＳ１４１の荷役物登録の要求を示す例えば登録釦１８を点滅させることから開始し、操作者は吊り下げ部１１に荷役物３０を取付け、割り当てる３つのうちのいずれかの指定釦１９を押し、次いで登録釦１８を押す（ステップＳ１４２）。すると制御部９はモータ４に対して、ワイヤ１０を巻き上げるように指令する。制御部９はトルク計測部５が計測するトルク計測値が一定になった時点で、荷役物が置かれた位置から浮遊してバランス状態になったとみなして、これを荷役物の荷重データ値として記憶部に登録する。第１の実施形態の荷役助力装置では、指定釦１９は３個あって、３種類の荷重の荷役物を登録可能であるが、登録数の制限をするものでは無い。
【００９２】
登録が終了した場合若しくは荷役物登録済みであった場合は、ステップＳ１５０へ進み、いずれかの指定釦１９の押下による荷役物指定済みであるかどうかを判断し、指定がされていない場合は荷役物無しバランス工程（Ｓ１２０）へのループで指定を待ち続ける。この指定の待ち続ける状態でも、操作者は吊り下げ部１１を自由に動かして移動できる。指定釦１９の押下による指定は、いずれかの指定釦１９の例えば１〜２秒以上の長押し等によって行うことができる。
【００９３】
操作者が吊り下げ部１１を自由に動かして荷役物３０に接続して、いずれかの指定釦１９の押下による荷役物指定が行われると、指定荷役物バランス移行工程（Ｓ１６０）へ移行する。
【００９４】
指定荷役物バランス移行工程（Ｓ１６０）は図１２（ｌ）に示すものであって、ステップＳ１６１にて制御部９は記憶した荷役物３０の荷重データ値を指定して読み出し、所定の外力の値を減算して第１の目標トルク値を演算する。そしてステップＳ１６２でトルクを第１の目標トルク値へ段階的に変化させる。次いでステップＳ１６３にて第１の目標トルク値へ到達完了かどうかを判断して、完了であれば次の指定荷役物バランス工程（Ｓ１７０）へ進む。この指定荷役物バランス移行工程（Ｓ１６０）が完了した時点では、荷役物３０は置かれた位置から浮上した状態では無く、荷役物３０の重量よりも所定の外力の値の分だけ小さな力が荷役物３０を持ち上げる方向に印加された状態である。すなわち所定の外力の値を例えば０．５Ｎに設定した場合は、操作者は０．５Ｎの力でこの荷役物３０を持ち上げるように支えると荷役物３０がバランス状態となる。
【００９５】
指定荷役物バランス工程（Ｓ１７０）は図１３の（ｍ）に示すものであって、指定荷役物バランス移行工程（Ｓ１６０）が完了した後、自動バランス工程（Ｓ０４０）の最初と同じように、ステップＳ１７１、ステップＳ１７２を行って処理する。そしてステップＳ１７３で巻胴７に加わるトルクを計測し、ステップ１７４で変更工程（Ｓ４００）やトルク変化の有無から、ステップＳ１７４にてトルク変更が必要かどうかを判断する。トルク変更の必要性がなければ指定荷役物バランス工程（Ｓ１７０）は終了となる。
【００９６】
実際には操作者が吊り下げ部１１若しくは荷役物３０に直接触れて荷役物３０を持ち上げる外力を加えると、ステップＳ１７４でトルク計測部５からのトルク計測値によってトルク変更必要ありと判断して、ステップＳ１７５で第２の目標トルク値を演算、そしてステップＳ１７６でトルクを第２の目標トルク値へ段階的に変化させ、ステップＳ１７７で第２の目標値へ到達完了を判断し、ステップＳ１８０の荷役物保持釦オン、次いでステップＳ１９０の荷役物開放釦オンの判断へ進む。
【００９７】
第２の目標トルク値は、記憶してある荷役物３０の荷重データ値を用いて、所定の外力の値をこれに加算若しくは減算したものである。所定の外力の値を加算するか減算するかは操作者が変更工程（Ｓ４００）によって決められる。よって、所定の外力の値を加算した第２の目標トルク値を選択した場合は、指定荷役物バランス工程（Ｓ１７０）は常に荷役物３０を上昇させる状態になる。この時操作者は浮上してくる荷役物３０を所定の外力の値の力で常に押さえ込むようにして作業を行うことになる。したがって荷役物３０から手を離すと荷役物３０は徐々に上昇することから、荷役物３０を下方から組み付けるような作業等に適したものである。この時の上昇速度は、制御部９がモータ４の回転速度を回転角検出部４０からの情報を基に算出し、変更工程（Ｓ４００）によって変更可能である。
【００９８】
一方、所定の外力の値を減算した第２の目標トルク値を選択した場合は、指定荷役物バランス工程（Ｓ１７０）は常に荷役物３０を下降させる状態になる。この時操作者は荷役物３０を所定の外力で持ち上げて作業を行うことになる。したがって荷役物３０を上方から降ろして組み付けるような作業に適したものである。この時の下降速度も同様に、制御部９がモータ４の回転速度を回転角検出部４０からの情報を基に算出し変更工程（Ｓ４００）によって変更可能である。
【００９９】
故に制御部９は、指定荷役物バランス工程（Ｓ１７０）においても、トルク計測によるバランスを保つ制御、荷役物３０を上昇又は下降させる速度の制御、両方の同時制御を行っている。
【０１００】
そしてこの上昇若しくは下降の選択は、操作入力部１５に設けられた釦に割り当てることで、相互に随時選択して変更工程（Ｓ４００）にて切替えが行われる。いずれにしても操作者が所定の外力を荷役物３０に印加すると、その位置で荷役物３０はバランス状態となり、外力を所定の値よりも小さく印加すると上昇又は下降のいずれか選択した方の動作となる。
【０１０１】
保持釦１６が押下されてステップＳ１８０で荷役物保持釦オンが検出されると、荷役物保持工程（Ｓ０６０）へ移行する。荷役物保持工程（Ｓ０６０）は前述のとおりであって、ここでは省略する。
【０１０２】
次いで操作入力部１５の開放釦１７が押下されてステップＳ１９０で荷役物開放釦オンが検出されると、荷役物開放工程（Ｓ２００）へ移行する。荷役物開放工程（Ｓ２００）は図１３の（ｎ）に示すものであって、ステップＳ２０１にて制御部９はトルクを荷役物無しトルク値に段階的に変化させる。これによって荷役物３０を持ち上げる力は減少して荷役物３０は下降し、ステップＳ２０２にて荷役物無しトルク値に到達完了を判断して、荷役物無しバランス工程（Ｓ１２０）に移行する。操作者は荷役物３０を吊り下げ部１１から外し、この時ステップＳ０８０の荷役物無しバランス工程の状態にあるため、吊り下げ部１１から手を離すと、吊り下げ部１１は予め設定された方向のソフトウエアリミット位置若しくは前述の待機位置まで移動して停止する。
【０１０３】
保持釦１６も開放釦１７も押されない場合は、指定荷役物バランス工程（Ｓ１７０）、ステップＳ１８０、ステップＳ１９０をループにて繰り返す。
【０１０４】
指定バランス工程（Ｓ１００）は、予め扱う荷役物の重量を登録しておくことから、制御部９にとって荷役物が吊り下げられているかどうかの判断が容易であり、荷役物の開放操作を単純化することができるので、同じ種類のものをルーチン的に扱う際には有利である。これに対して自動バランス工程（Ｓ０４０）は様々な重量の荷役物の扱いを重量設定無しにできることから、多品種の荷役物を扱う際に有用である。
【０１０５】
なおここで説明した荷役助力装置の制御方法は例示であって、自動バランス工程（Ｓ０４０）から指定バランス工程（Ｓ１００）へ遷移するようになっているが、逆であっても良く、またこれに限らず、操作入力部１５からの指令若しくは予め初期設定においてどちらかの工程のみを選択するような変形も可能である。
【０１０６】
本実施形態によれば、荷役物を吊り下げ部に吊るした状態で、荷役物を操作者が外力を加えて上下方向に動かした際に、モータとトルク計測部によって助力する力や速度をきめ細かく制御できるため、重量の大きい荷役物であっても操作者は容易に組立てを行うことが可能となる。特に、吊り下げ部に吊るした荷役物を上昇若しくは下降させる方向、速度、力を設定して発生させることができるため組立てを容易にする。
【０１０７】
また自動バランス工程によって、様々な重量の荷役物を持ち上げて運搬、組立て等を行う際に、荷役物の重量の違いによる都度の装置調整を不要としていることから、設定作業の煩雑さによる効率の低下が無い荷役助力装置を実現することができる。またつるまきばねなどの疲労劣化しやすい部品を使用していないことから長期に渡ってメンテナンス性についても優れている。さらに圧力エアを必要としないため、エアコンプレッサなどの設備を必要とせず、使用環境の自由度が高いという利点がある。
【０１０８】
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無く、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】
【０１０９】
本発明の活用例として、荷役助力装置及び車両へのエンジン等の重量物組立て装置等への適用が可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
２  ：フレーム
３  ：駆動部フレーム
４ ：モータ
５  ：トルク計測部
６  ：継ぎ手
７  ：巻胴
８  ：ブレーキ
９  ：制御部
１０  ：ワイヤ
１１  ：吊り下げ部
１２  ：リミットスイッチ
１３  ：リミットアーム
１４  ：リミット板
１５  ：操作入力部
１６  ：保持釦
１７  ：開放釦
１８  ：登録釦
１９  ：指定釦
２０  ：手動上昇釦
２１  ：手動下降釦
３０  ：荷役物
４０  ：回転角検出部
５０  ：リンクチェーン
５１  ：リンクチェーンガイド
５２  ：位置規制部材
５３  ：リンクチェーン収納部
６０  ： 回転出力軸
６１  ：可変受動素子
７０  ：カバー
【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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