(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手引きロープの操作でバトンを昇降させるバトン昇降装置において、前記バトンを昇降させる補助力を付与するバトン駆動手段と、前記バトンを昇降させようとする重力に対抗するベース補助力指令値を設定する荷重平衡状態調整手段と、前記手引きロープに付与される操作力を検出する操作力検出手段と、操作力に応じて前記バトンを昇降させる操作補助力指令値を演算する操作補助力指令値演算手段と、前記ベース補助力指令値と前記操作補助力指令値とを加算した補助力指令値に応じてバトン駆動手段を制御する補助力制御手段とを備え、前記操作力検出手段は前記手引きロープに生じる上側張力と下側張力を検出する構成とし、前記手引きロープの移動方向に付与される操作力がしきい値以上のときに前記手引きロープの移動方向に付与する操作補助力を増大する構成とし、前記手引きロープの移動方向と反対方向に付与される操作力がしきい値以上のときに前記手引きロープの移動方向に付与する操作補助力を減少する構成とし、前記手引きロープに付与される操作力がしきい値より小さい場合に前記補助力指令値を略一定に保ち前記手引きロープの移動方向に付与する操作補助力を一定に保つ構成としたことを特徴とするバトン昇降装置。
【請求項２】
前記手引きロープの移動速度を検出する速度センサを備え、前記手引きロープの移動速度が略零になると操作補助力指令値を略零としてベース補助力指令値に応じた補助力のみを付与する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のバトン昇降装置。
【請求項３】
前記操作力検出手段として前記手引きロープの両端に生じる上側張力と下側張力を検出する張力センサを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のバトン昇降装置。
【請求項４】
前記バトン駆動手段として前記バトンを吊り下げるワイヤーロープと、前記ワイヤーロープを移動させるトラクションシーブと、前記トラクションシーブを回転駆動する回転アクチュエータと、前記回転アクチュエータからトラクションシーブへ伝達されるトルクを可変とする伝達力可変滑り継手と、を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のバトン昇降装置。
【請求項５】
前記バトン駆動手段として前記バトンを吊り下げるワイヤーロープと、前記ワイヤーロープを移動させるトラクションシーブと、前記トラクションシーブを回転駆動する電動機と、を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のバトン昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、劇場等において舞台演出用の各種吊物を昇降させるバトン昇降装置において、操作状況に応じて適切な補助力を付与しうる改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
劇場等において舞台演出用の各種吊物を昇降させるバトン昇降装置としては、例えば図９に示すようなものがある。
【０００３】
このバトン昇降装置は、ワイヤーロープ１０１の両端にバトンパイプ１０２とカウンターウェイト１０３がそれぞれ吊り下げられており、上下の滑車１０４、１０５に掛け回された手引きロープ１０６を手動で循環させてカウンターウェイト１０３を昇降させることにより、バトンパイプ１０２を昇降させる。
【０００４】
このバトン昇降装置における手動操作には、トルクモータ１０９による補助力の付与が可能となっている。トルクモータ１０９はワイヤーロープ１０１と連係しており、操作者はアシストコントローラ１０７をＯＮにしてフットペダル１０８を踏むことによりトルクモータ１０９を正逆両方向に回転させ、これをもってバトンパイプ１０２の昇降に補助力を与える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のバトン昇降装置では、トルクモータ１０９からの補助力がトルクモータ１０９の速度・トルク特性に依存しているため、操作補助力指令値をバトン質量に応じた適切な値に設定したり、あるいは手動操作時の操作力に応じた適切な値に設定したりすることは難しい。
【０００６】
さらに、カウンターウェイト１０２の質量をバトンの質量とほぼ平衡するように調整する必要があるが、ウェイトの積み込みによって十分に平衡がとれない場合や、使い勝手上どちらかの質量を大きく調整するような場合に、バトンの昇降に際して必要とする操作力が不均等になり、バトンが静止した状態で大きな操作力が必要になるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、手引きバトンの操作状況に応じて適切な補助力を付与しうるバトン昇降装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、手引きロープの操作でバトンを昇降させるバトン昇降装置に適用する。
【０００９】
そして、バトンを昇降させる補助力を付与するバトン駆動手段と、バトンを昇降させようとする重力に対抗するベース補助力指令値を設定する荷重平衡状態調整手段と、手引きロープに付与される操作力を検出する操作力検出手段と、操作力に応じてバトンを昇降させる操作補助力指令値を演算する操作補助力指令値演算手段と、ベース補助力指令値と操作補助力指令値とを加算した補助力指令値に応じてバトン駆動手段を制御する補助力制御手段とを備え、操作力検出手段は手引きロープに生じる上側張力と下側張力を検出する構成とし、手引きロープの移動方向に付与される操作力がしきい値以上のときに手引きロープの移動方向に付与する操作補助力を増大する構成とし、手引きロープの移動方向と反対方向に付与される操作力がしきい値以上のときに手引きロープの移動方向に付与する操作補助力を減少する構成とし、手引きロープに付与される操作力がしきい値より小さい場合に補助力指令値を略一定に保ち手引きロープの移動方向に付与する操作補助力を一定に保つ構成としたことを特徴とするものとした。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、手引きロープの移動速度を検出する速度センサを備え、手引きロープの移動速度が略零になると操作補助力指令値を略零としてベース補助力指令値に応じた補助力のみを付与する構成を特徴とするものとした。
【００１４】
第３の発明は、第１または２の発明において、操作力検出手段として手引きロープの両端に生じる上側張力と下側張力を検出する張力センサを備えたことを特徴とするものとした。
【００１５】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、バトン駆動手段としてバトンを吊り下げるワイヤーロープと、ワイヤーロープを移動させるトラクションシーブと、トラクションシーブを回転駆動する回転アクチュエータと、回転アクチュエータからトラクションシーブへ伝達されるトルクを可変とする伝達力可変滑り継手とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１６】
第５の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、バトン駆動手段としてバトンを吊り下げるワイヤーロープと、ワイヤーロープを移動させるトラクションシーブと、トラクションシーブを回転駆動する電動機とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１７】
【発明の作用および効果】
第１の発明では、操作者が手引きロープを手動で操作することによりバトンを昇降させるが、この操作力に応じた操作補助力がバトン駆動手段を介して付与されるため、操作力を軽減できる。
【００１８】
そして、バトンを昇降させようとする重力に対抗するベース補助力がバトン駆動手段を介して付与されることにより、バトンの昇降に際して必要とする操作力を均等にするとともに、バトンが静止した状態でも重力に抗してバトンを定位置に保持するために必要な手引きロープに加える操作力を軽減または零にできるため、操作性を改善できる。
【００１９】
そして、手引きロープの移動方向に付与される操作力がしきい値以上のときには操作補助力が必要と判断し、手引きロープの移動方向に操作補助力を増加させるので、操作に必要な補助力が得られる。
【００２０】
そして、手引きロープの移動方向と反対方向に付与される操作力がしきい値以上のときには操作補助力が過大と判断し、手引きロープの移動方向に付与される操作補助力を減少さるので、適切なブレーキ力を作用させることができる。
【００２１】
そして、手引きロープに付与される操作力がしきい値より小さい場合に補助力指令値を略一定に保つので、略一定の操作補助力が付与され、バトンを略一定速度で昇降させられる。
【００２２】
第２の発明では、手引きロープの移動速度が略零になると、ロープ操作停止時と判定し、操作補助力指令値を略零としてベース補助力指令値に応じた補助力のみを付与する。これにより、バトンが静止した状態でも重力に抗してバトンを定位置に保持するために必要な手引きロープに加える操作力を軽減または零にして、操作性を改善できる。
【００２３】
第３の発明では、手引きロープの両端に生じる上側張力と下側張力を操作力として検出し、操作力に応じた補助力の制御が可能となる。
【００２４】
第４の発明では、伝達力可変滑り継手を介して回転アクチュエータからトラクションシーブへ伝達されるトルクを可変とする。
【００２５】
第５の発明では、電動機からトラクションシーブへ伝達されるトルクを可変とする。電動機が手引きロープの速度に応じて回転制御されることにより、エネルギーロスを低減できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
図１に示すように、バトン昇降装置においては、ワイヤーロープ１の両端にカウンターウェイトユニット２とバトンパイプ（図示せず）が吊り下げられる。バトンパイプには、舞台演出用の各種吊物が装着される（以下、バトンパイプとこれに吊された吊物の全体を「バトン」という）。また、カウンターウェイトユニット２には、バトンの質量に応じた錘として複数のカウンターウェイトが積載される。
【００２８】
手引きロープ（麻ロープ）３は、上下一対の滑車４、５に掛け回されるとともに、その上下端部がカウンターウェイトユニット２の上部と下部にそれぞれ連結されている。操作者は、この手引きロープ３を手動で循環操作することによりカウンターウェイトユニット２を昇降させ、これをもってバトンを昇降させる。
【００２９】
手引きロープ３に付与される操作力を検出する手段として、カウンターウェイトユニット２の上部、下部と手引きロープ３の連結部には、それぞれ上側張力センサ３１、下側張力センサ３２（図３参照）を備える。これにより、カウンターウェイトユニット２の上下において手引きロープ３にかかる上側張力Ｆｕ、下側張力Ｆｄがそれぞれ検出される。上側張力Ｆｕが大きくなると、カウンターウェイトユニット２が引き上げられ、バトンが下降する。一方、下側張力Ｆｄが大きくなると、カウンターウェイトユニット２が引き降ろされ、バトンが上昇する。
【００３０】
手引きロープ３が移動する手引きロープ速度センサ３３（図３参照）を備える。これにより、手引きロープ３が移動中かどうかが検出される。
【００３１】
手引きロープ３およびカウンターウェイトユニット２の上方には、手引きロープ３に補助力を付与するバトン駆動手段として、電動ウィンチ１０を備える。図２にも示すように、電動ウィンチ１０は、トラクションシーブ１１、減速機付き電動機１２、伝達力可変滑り継手２０等から構成される。
【００３２】
トラクションシーブ１１はワイヤーロープ１が掛け回されるもので、その回転によりワイヤーロープ１を送る。伝達力可変滑り継手２０は電動機１２の回転をトラクションシーブ１１に伝達する。
【００３３】
伝達力可変滑り継手２０は、同軸上に配置され相対回転可能な入力部（入力軸）２１と出力部（出力軸）２２から構成される。出力部２２の回転軸上に備えられた中空シャフト２３には、トラクションシーブ１１の回転軸１１Ａが一体に装着される。一方、入力部２１の同軸上にはスプロケット２４が固定され、このスプロケット２４は、電動機１２の出力軸に固定されたスプロケット１３とチェーン１４を介して連係している。
【００３４】
伝達力可変滑り継手２０は、入力部２１と出力部２２間でのトルク伝達が可変であり、後述するように、制御装置４０の電力増幅部４３から入力される指令（制御電流）に応じて制御される（図３参照）。伝達力可変滑り継手２０は、例えば粉体継手、流体継手、渦電流継手等が用いられる。
【００３５】
図３には、バトン昇降装置の制御系の構成を示す。制御装置４０は、ＣＰＵ４１、電動機駆動部４２、電力増幅部４３等を備える。電動機駆動部４２は電動機１２を駆動する回路で、電動機１２に正転、逆転、停止のいずれかの状態を採り得る。電力増幅部４３は、伝達力可変滑り継手２０に補助力指令値に相当する制御電流を送り、伝達力可変滑り継手２０は補助力指令値に相当するトルクを入力部２１から出力部２２に伝達する。
【００３６】
上側張力センサ３１、下側張力センサ３２、手引きロープ速度センサ３３からの検出信号は、ＣＰＵ４１に入力される。
【００３７】
操作部５０は、操作者により操作されるもので、電源スイッチ５１と操作補助力調整器５２と荷重平衡状態調整器５３および補助開始スイッチ５４を備えている。
【００３８】
補助力調整器５２は、後述する補助力制御における補助力調整値Ｆｓを設定する。
【００３９】
ところで、カウンターウェイトユニット２の質量はバトンの質量とほぼ平衡するように調整されることを前提としているが、カウンターウェイトの積み込みによって十分に平衡がとれない場合や、使い勝手上どちらかの質量を大きく調整するような場合がある。
【００４０】
これに対処して、荷重平衡状態調整器５３はカウンターウェイトユニット２とバトンの質量差に応じてベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂを設定するものである。操作者は補助開始スイッチ５４が投入される前に荷重平衡状態調整器５３を介してベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂを任意に設定する。なお、荷重平衡状態調整器５３が本発明のバトンを昇降させようとする重力に対抗するベース補助力指令値を設定する荷重平衡状態調整手段に相当する。
【００４１】
制御装置４０は電源スイッチ５１がＯＮになると、設定されたベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂを伝達力可変滑り継手２０を介して電動機１２がワイヤーロープ１に付与する。
【００４２】
カウンターウェイトユニット２の方がバトンより重く、カウンターウェイトユニット２が勝手に下降する場合は、カウンターウェイトユニット２を引き上げるベース補助力指令値Ｆｕｂが出力されるようにする。一方、バトンの方がカウンターウェイトユニット２より重くカウンターウェイトユニット２が勝手に上昇する場合は、カウンターウェイトユニット２を下降させるベース補助力指令値Ｆｄｂが出力されるようにする。これにより、バトンの昇降に際して必要とする操作力を均等にするとともに、バトンが静止した状態でも重力に抗してバトンを定位置に保持するために必要な手引きロープに加える力を軽減または零にできる。
【００４３】
図４〜図７の各フローチャートは補助力を制御するルーチンを示しており、ＣＰＵ４１において一定周期毎に実行される。
【００４４】
図４のフローチャートは操作者によって設定された各種補助力の値や手引きロープ３の操作を開始する前の手引きロープ３にかかる張力Ｆｕ，Ｆｄを読み込み、その値を基にして適切なベース補助力を作用させ、また各種中間変数や係数を初期化するルーチンを示す。
【００４５】
これについて説明すると、ステップＳ１で電源スイッチ５１がＯＦＦならばＥＮＤに進んで本処理を終了するが、電源スイッチ５１がＯＮになったことが判定されると、ステップＳ２からステップＳ３に進んで全てのフラグを初期化する。
【００４６】
続くステップＳ４でベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂを読み込む。ベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂは同時に作用させることはできない設定になっている。
【００４７】
続くステップＳ５で手引きロープ３にかかる張力Ｆｕ，Ｆｄを読み込み、それぞれＦｕ＊，Ｆｄ＊に代入する。
【００４８】
続くステップＳ６で操作補助力指令値の上限値を算出する。この上限値は伝達力可変滑り継ぎ手２０の最大伝達力に相当する補助力指令値Ｆｏｕｔからベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂを差し引いた値となる。
【００４９】
続くステップＳ７でベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂを基に補助力指令値Ｆｏｕｔを算出し、これを電力増幅部４３に出力するとともに、補助力指令値Ｆｏｕｔの値を中間変数Ｆｉへ記憶する。ここで補助力指令値Ｆｏｕｔは次のようにして算出される。
（１）Ｆｕｂ＝Ｆｄｂ＝０ならＦｏｕｔ＝０
（２）Ｆｕｂ＞０かつＦｄｂ＝０ならＦｏｕｔ＝Ｆｕｂ
（３）Ｆｕｂ＝０かつＦｄｂ＞０ならＦｏｕｔ＝Ｆｄｂ
そして、ステップＳ５で得られた値Ｆｕ＊，Ｆｄ＊をそれぞれしきい値Ｆｕａ，Ｆｄａと比較して符号反転係数ｍが次のように算出される。
（１）Ｆｕ＊≧Ｆｕａならｍ＝１
（２）Ｆｕ＊＜ＦｕａかつＦｄ＊＜Ｆｄａならｍ＝１
（３）Ｆｄ＊≧Ｆｄａならｍ＝−１
続くステップＳ８に進んで以下の条件でウェイト２を上昇させる方向に電動機１２を駆動する。
（１）ベース補助力Ｆｕｂ（Ｆｕｂ＞０）を補助力指令値Ｆｏｕｔに採用した場合
（２）ベース補助力Ｆｕｂ，Ｆｄｂが共に零であり、かつ上側張力Ｆｕ＊がしきい値Ｆｕａ以上の場合
また、以下の条件でウェイト２を下降させる方向に電動機１２を駆動する。
（１）ベース補助力Ｆｄｂ（Ｆｄｂ＞０）を補助力指令値Ｆｏｕｔに採用した場合
（２）ベース補助力Ｆｕｂ，Ｆｄｂが共に零であり、かつ下側張力Ｆｄ＊がしきい値Ｆｄａ以上の場合
また、電動機１２を以下の条件で停止する。
（１）ベース補助力Ｆｕｂ，Ｆｄｂが共に零であり、下側張力Ｆｄ＊がしきい値Ｆｄａより小さく、かつ上側張力Ｆｕ＊がしきい値Ｆｕａより小さい場合続くステップＳ９で補助開始スイッチ５４の状態を判定し、これがＯＦＦの場合にステップＳ１０に進んでフラグＳに零を代入してステップＳ１へ戻る。一方、これがＯＮの場合、ステップＳ１１に進んでフラグＳに１を代入する。
【００５０】
続くステップＳ１２で操作補助力指令値の調整値Ｆｓを読み込む。この調整値Ｆｓの値がステップＳ６で算出された操作補助力指令値の上限値以内なら調整値Ｆｓはそのままの値を読み込むが、操作補助力の上限値を超えていたら調整値Ｆｓはこの上限値を採用する。
【００５１】
続くステップＳ１３で中間変数Ｆｊが次のようにして算出される。
（１）Ｆｕｂ＝Ｆｄｂ＝０ならＦｊ＝Ｆｓ・ｍ
（２）Ｆｕｂ＞０かつＦｄｂ＝０ならＦｊ＝Ｆｓ・ｍ
（３）Ｆｕｂ＝０かつＦｄｂ＞０ならＦｊ＝−Ｆｓ・ｍ
この後アシストルーチンを実行し、アシストルーチンから戻ったときに再びステップＳ９へ戻る。
【００５２】
図５のフローチャートは電源スイッチ５１と補助開始スイッチ５４がＯＮにされた後の、補助力を作用させるルーチンを示す。
【００５３】
これについて説明すると、まずステップＳ５１にて手引きロープ３を操作する前に手引きロープ３にかかる張力の大きさを判定する。この判定に用いられる張力は手引きロープ３の非操作時に検出されたＦｕ＊，Ｆｄ＊である。
【００５４】
ステップＳ５１で手引きロープ３の非操作時の下側張力Ｆｄ＊がしきい値Ｆｄａ以上に大きい場合、ステップＳ５２に進んで、手引きロープ速度センサ３３の検出信号を基にバトンの移動方向を判定する。ここでウェイト２の下降時（バトン上昇時）と判定された場合、後述するＤｏｗｎアシスト制御のルーチンに進む。
【００５５】
ウェイト２の上昇時（バトン下降時）と判定された場合、ステップＳ５３に進んで、手引きロープ３の操作時の上側張力Ｆｕの大きさを判定する。ここで上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａ以上に大きい場合、後述するＵｐアシスト制御のルーチンに進む。上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａより小さい場合、ステップＳ５４に進み、ここで手引きロープ３の移動速度が略零となるロープ操作停止時と判定された場合にアシストルーチンを終了して図４のステップＳ９へ進む。
【００５６】
ステップＳ５１で手引きロープ３の非操作時の上側張力Ｆｕ＊がしきい値Ｆｕａ以上に大きいと判定された場合、ステップＳ５５に進んで、手引きロープ速度センサ３３の検出信号を基にウェイト２の移動方向を判定する。ここでウェイト２の上昇時と判定された場合、Ｕｐアシスト制御のルーチンに進む。
【００５７】
ウェイト２の下降時と判定された場合、ステップＳ５６に進んで、手引きロープ３の操作時の下側張力Ｆｄの大きさを判定する。ここで下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａ以上に大きい場合、Ｄｏｗｎアシスト制御のルーチンに進む。下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａより小さい場合、ステップＳ５７に進み、ここで手引きロープ３の移動速度が略零となるロープ操作停止時と判定された場合にアシストルーチンを終了して図４のステップＳ９に進む。
【００５８】
ステップＳ５１で手引きロープ３の非操作時の上側張力Ｆｕ＊がしきい値Ｆｕａより小さく、かつ下側張力Ｆｄ＊がしきい値Ｆｄａより小さいと判定された場合、ステップＳ５８に進んで、手引きロープ速度センサ３３の検出信号を基にバトンの移動方向を判定する。
【００５９】
ステップＳ５８でウェイト２の下降時と判定された場合、ステップＳ５９に進んで、手引きロープ３の操作時の下側張力Ｆｄの大きさを判定する。ここで下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａ以上に大きい場合、Ｄｏｗｎアシスト制御のルーチンに進む。下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａより小さい場合、ステップＳ６０に進み、ここで手引きロープ３の移動速度が略零となるロープ操作停止時と判定された場合にアシストルーチンを終了して図４のステップＳ９に進む。
【００６０】
ステップＳ５８でウェイト２の上昇時と判定された場合、ステップＳ６１に進んで、手引きロープ３の操作時の上側張力Ｆｕの大きさを判定する。ここで上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａ以上に大きい場合、Ｕｐアシスト制御のルーチンに進む。上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａより小さい場合、ステップＳ６２に進み、ここで手引きロープ３の移動速度が略零となるロープ操作停止時と判定された場合にアシストルーチンを終了して図４のステップＳ９に進む。
【００６１】
図６に示すフローチャートはＵｐアシスト制御のルーチンを示す。
【００６２】
これについて説明すると、ステップＳ２１で補助力指令値ＦｏｕｔをＦｏｕｔ＝Ｆｉ＋Ｆｊとして算出するとともに、これを電力増幅部４３へ出力する。このＦｏｕｔが負の場合は電動機１２を一旦停止させ、当該負の値を正に反転させた上で電動機１２を逆転させる。ステップＳ２４に進んだときや、ステップＳ２３でロープ操作停止と判断したときは電動機１２の回転を元に戻す。ステップＳ２２に進んで手引きロープ３の操作時の上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａ以上と判定され、ステップＳ２３でロープ操作継続時と判定された場合、上記Ｆｏｕｔを継続して電力増幅部４３に出力する。これにより、ウェイト２を上昇させる操作補助力がベース補助力に上乗せされて作用するので、操作に必要十分な補助力が得られ、バトンを速やかに下降させられる。また、図４のステップＳ６で操作補助力の上限値を与えることから、補助力は所定の上限値より大きくはならないので、過大となってしまうことがない。
【００６３】
操作補助力指令値は操作補助力指令値調整器５３を介して設定される操作補助力指令値調整値Ｆｓによって図４のステップＳ６で算出される上限値以内で任意に調整できる。
【００６４】
ステップＳ２２で上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａより小さいと判定された場合、ステップＳ２４に進んで補助力指令値ＦｏｕｔをＦｏｕｔ＝Ｆｉとして算出するとともに、これを電力増幅部４３へ出力する。これにより、ワイヤーロープ１に付与される補助力がベース補助力となり、ウェイト２を略一定速度および略一定操作力で上昇させられる。
【００６５】
続くステップＳ２５でウェイト２を上昇させるロープ操作継続時と判定された場合、ステップＳ２６に進んで手引きロープ３の操作時の下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａ以上かどうかを判定する。下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａ以上の場合、補助力指令値を減少させてウェイト２の上昇速度を低下させる制御が必要であると判定し、ステップＳ２７に進んでブレーキフラグに１をたて、ステップＳ２８で補助力指令値ＦｏｕｔをＦｏｕｔ＝Ｆｉ−Ｆｊ・Ｒとして算出するとともに、これを電力増幅部４３へ出力する。ただし、Ｒは減速時の操作補助力指令値出力係数であり、０≦Ｒ≦１の関係がある。また、Ｆｏｕｔが負の場合は電動機１２を停止させ、当該負の値を正に反転してブレーキ力を確実に作用させる。ステップＳ２９でロープ操作継続時と判定されると、ステップＳ２６，２７，２８，２９のルーチンが繰り返し実行される。これにより、ウェイト２を上昇させる補助力指令値が小さくなるので、ウェイト２の上昇速度を抑えるブレーキ効果が得られ、ウェイト２は徐々に減速して円滑に停止する。ステップＳ２９でロープ操作停止と判断されたときは、ステップＳ３０へ進みブレーキフラグを０にする。
【００６６】
一方、ステップＳ２６で下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａより小さいと判定され、ステップＳ３１でブレーキフラグに１がたっていると判定された場合、ステップＳ３２，３３に進んで、ブレーキフラグがクリアされ、補助力指令値ＦｏｕｔをＦｏｕｔ＝Ｆｉとして算出するとともに、これを電力増幅部４３へ出力する。これにより、ワイヤーロープ１に付与される補助力が一定となり、ウェイト２を略一定速度および略一定の操作力で上昇させられる。
【００６７】
続くステップＳ３４に進んで、上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａ以上に大きいかどうかを判定する。上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａ以上に大きい場合、補助力指令値を増加させる制御が必要であると判定し、再びステップＳ２１以降のルーチンを実行する。上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａより小さい場合、ステップＳ３５へ進み、ロープ操作継続時はステップＳ２６からのルーチンが繰り返される。
【００６８】
ステップＳ２３，２５，２９，３５でロープ操作停止と判断されたときは、ステップＳ２９からはステップＳ３０の処理を経てからになるが、それぞれＵｐアシストルーチンを終了し、図５のアシストルーチンへ戻る。
【００６９】
図７に示すフローチャートはＤｏｗｎアシスト制御のルーチンを示す。図６、図７の各フローチャートでは補助力を付与する方向が異なるが、基本的に同様の処理が行われる。
【００７０】
これについて説明すると、ステップＳ３６で補助力指令値ＦｏｕｔをＦｏｕｔ＝Ｆｉ−Ｆｊとして算出するとともに、これを電力増幅部４３へ出力する。このＦｏｕｔが負の場合は電動機１２を一旦停止し、当該負の値を正に反転させたうえで電動機１２を逆転させる。ステップＳ３９に進んだときやステップＳ３８でロープ操作停止と判断されたときは電動機１２の回転を元に戻す。ステップＳ３７に進んで下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａ以上と判定され、ステップＳ３８でロープ操作継続時と判定された場合、上記Ｆｏｕｔを継続して電力増幅部４３に出力する。これにより、ウェイト２を下降させる操作補助力がベース補助力に上乗せされて作用するので、操作に必要十分な補助力が得られ、バトンを速やかに上昇させられる。また、図４のステップＳ６で操作補助力の上限値を与えることから、補助力は所定の上限値より大きくはならないので、過大になってしまうことがない。
【００７１】
ステップＳ３７で下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａより小さいと判定された場合、ステップＳ３９に進んで補助力指令値ＦｏｕｔをＦｏｕｔ＝Ｆｉとして算出するとともに、これを電力増幅部４３へ出力する。これにより、ワイヤーロープ１に付与される補助力がベース補助力となり、ウェイト２を略一定速度および略一定の操作力で下降させられる。
【００７２】
続くステップＳ４０でウェイト２が下降するロープ操作継続時と判定された場合、ステップＳ４１に進んで手引きロープ３の操作時の上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａ以上かどうかを判定する。上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａ以上の場合、補助力指令値を減少させてウェイト２の下降速度を減少させる制御が必要であると判定し、ステップＳ４２に進んでブレーキフラグに１をたて、ステップＳ４３で補助力指令値ＦｏｕｔをＦｏｕｔ＝Ｆｉ＋Ｆｊ・Ｒとして算出するとともに、これを電力増幅部４３へ出力する。上記Ｆｏｕｔが負になる場合は電動機１２を停止させ。当該負の値を正に反転させてブレーキ力を確実に作用させる。ステップＳ４４でロープ操作継続時と判定されると、ステップＳ４１，４２，４３，４４のルーチンが繰り返し実行される。これにより、ウェイト２を下降させる補助力指令値が小さくなるので、ウェイト２の下降速度を抑える効果が得られ、ウェイト２は徐々に減速して円滑に停止する。ステップＳ４４でロープ操作停止と判断されたときは、ステップＳ４５へ進み、ブレーキフラグを零にする。
【００７３】
一方、ステップＳ４１で上側張力Ｆｕがしきい値Ｆｕａより小さいと判定され、ステップＳ４６でブレーキフラグに１がたっていると判定された場合、ステップＳ４７，４８に進んで、ブレーキフラグがクリアされ、補助力指令値ＦｏｕｔをＦｏｕｔ＝Ｆｉとして算出するとともに、これを電力増幅部４３へ出力する。これにより、ワイヤーロープ１に付与される補助力が一定となり、ウェイト２を略一定速度および略一定の操作力で下降させられる。
【００７４】
続くステップＳ４９に進んで、下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａ以上に大きいかどうかを判定する。下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａ以上に大きい場合、補助力指令値を増加させる制御が必要であると判定し、再びステップＳ３６以降のルーチンを実行する。下側張力Ｆｄがしきい値Ｆｄａより小さい場合、ステップＳ５０でロープ操作継続時はステップＳ４１からののルーチンが繰り返される。
【００７５】
ステップＳ３８，４０，４４，５０でロープ操作停止と判断されたときは、ステップＳ４４からはステップＳ４５の処理を経てからになるが、Ｄｏｗｎアシストルーチンを終了し、図５のアシストルーチンへ戻る。
【００７６】
電力増幅部４３は補助力指令値Ｆｏｕｔを電力増幅して、伝達力可変滑り継手２０を介してワイヤーロープ１に補助力を付与する。図６、図７のフローチャートで説明したように手引きロープ３を操作したときの電動機１２の回転方向は、手引きロープ３の操作の有無、操作方向、あるいは補助操作力Ｆｏｕｔの算出値に応じて切換わり、伝達力可変滑り継手２０を介してワイヤーロープ１に付与される補助力がＵｐアシスト側またはＤｏｗｎアシスト側に作用して操作力を軽減する。
【００７７】
手引きロープ３の移動速度が略零になると、ロープ操作停止時と判定し、操作補助力指令値を略零としてベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂに応じた補助力のみを付与する。これにより、バトンが静止した状態でも重力に抗してバトンを定位置に保持するのに必要な手引きロープ３に加える力を軽減または零にできる。
【００７８】
このようにして、カウンターウェイトユニット２とバトンの質量差に応じて設定されたベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂが電動機１２および伝達力可変滑り継手２０を介して作用することにより、バトンの昇降に際して必要とする操作力を均等にするとともに、バトンが静止した状態でも重力に抗してバトンを定位置に保持するのに必要な手引きロープ３に加える力を軽減または零にできるので、操作性を改善できる。
【００７９】
なお、アシスト作動停止時は電動機１２をアシスト作動開始前の状態に戻す。ブレーキ作動停止時は電動機１２をブレーキ作動開始前の状態に戻す。
【００８０】
また、電動機１２の回転速度は、バトンが最大操作速度で操作された場合にも、入力軸２１と出力軸２２間に必要な相対速度差が確保されるように、十分に大きな速度とする。
【００８１】
次に図８に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００８２】
減速機付き電動機１２とトラクションシーブのの結合は固定継手で行い、伝達力可変滑り継手を廃止する。制御装置４０は電動機１２に供給される電圧、電流、周波数を調節する電動機駆動用電力増幅部４４を備える。電動機駆動用電力増幅部４４は、ＣＰＵ４１からの指令値に応じた補助力がワイヤーロープに付与されるように制御される。
【００８３】
ＣＰＵ４１は、電動機１２の回転速度を手引きロープ３の速度と操作補助力指令値およびベース補助力指令値に応じて制御し、ワイヤーロープ１に付与される補助力を適切に調節する。電動機１２の回転速度は、この手引きロープ３の速度に対応する速度よりも僅かに大きくなるように設定される。
【００８４】
この場合も、操作力に応じた補助力を必要なタイミングで与えることが可能となり、舞台の演出に対応したバトンの動きを容易に実現できる。
【００８５】
電動機１２は手引きロープ３の速度に応じて回転制御されることにより、エネルギーロスを低減できる。
【００８６】
前記各実施の形態においては、トラクションシーブを駆動する回転アクチュエータとして電動機を使用したが、これにかえて油圧モータ等を使用することも可能である。
【００８７】
また、ベース補助力指令値Ｆｕｂ，Ｆｄｂを電動機１２等の作動を停止した状態で上側張力センサ３１または下側張力センサ３２の検出値に応じて自動的に設定する構成としてもよい。
【００８８】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるバトン昇降装置を示す正面図。
【図２】同じく電動ウィンチの側面図。
【図３】同じくバトン昇降装置の制御系を示す構成図。
【図４】同じく手引きロープを操作してバトンを動かす前に行う初期化手順を示すフローチャート。
【図５】同じく手引きロープを操作して操作補助力を作用させるときの処理手順を示すフローチャート。
【図６】同じくＵｐアシスト制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】同じくＤｏｗｎアシスト制御の処理手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の他の実施の形態におけるバトン昇降装置の制御系を示す構成図。
【図９】従来のバトン昇降装置を示す正面図。
【符号の説明】
１  ワイヤーロープ
２  カウンターウェイトユニット
３  手引きロープ
１０  電動ウィンチ
１１  トラクションシーブ
１２  減速機付き電動機
２０  伝達力可変滑り継手
３１  上側張力センサ
３２  下側張力センサ
３３  速度センサ
４０  制御装置
５２  操作補助力調整器
５３  荷重平衡状態調整器
【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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