(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷役物を昇降する機構と、この昇降機構を駆動する駆動源と、この駆動源を制御する為の制御部及び操作部を有する荷役物運搬機において、人間が操作部を持ち、荷役物を持ち上げようとする時に出す反重力方向への人間の持ち上げ力を操作部に設けた力センサーで検出し、常にその人間の持ち上げ力の大きさに応じて荷役物運搬機の吊り上げ力を増幅させ、荷役物の上昇及び下降及び停止の全てに反重力方向への人間の持ち上げ力を使用し、その反重力方向への人間の持ち上げ力と荷役物運搬機の吊り上げ力を加算して荷役物を上昇又は下降又は停止させる力制御方法を有する事を特徴とする荷役物運搬機。
【請求項２】
駆動源にエアーシリンダーを用い、制御部に電空比例弁を用いた事を特徴とする請求項１記載の荷役物運搬機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、平行四辺形リンク式またはジブ式などの昇降機構を有し、エアーシリンダーや電動機などのアクチュエータを用いて荷役物を昇降する荷役物運搬機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の荷役物運搬機においては、荷役物を昇降する制御方法として、エアーシリンダーを駆動源としたものと電動機を駆動源としたものがあり、エアーシリンダーを駆動源にしたものについて述べればバランス制御方法と流量制御方法とがあった。また、電動機を駆動源としたものについて述べれば速度制御方法と位置制御方法とが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前述した従来の制御方法について、その内容と不具合点を述べれば、まずエアーシリンダーを駆動源とするバランス制御方法とは、荷役物重量に対応した圧力のエアーを常にエアーシリンダーに供給することにより荷役物を昇降する方式であり、事前に荷役物重量に対応した供給圧の設定が必要となるため荷役物重量の変化には対応出来なかった。また複雑な回路構成及び機構により荷役物重量の変化に対応させる事も可能であるが、応答性の悪化、コストが高くなる等の問題点があった。
また、流量制御方法とはエアー源とシリンダーの間に流量制御バルブを設け、流量制御バルブの開度を制御する事により一定圧力のエアーを調整し、荷役物を昇降する制御方法である。この流量制御方法では、昇降動作状態から停止状態に移行する場合には流量制御バルブを閉じてシリンダー内のエアー量を固定する事で停止動作をさせる制御方法であるため、流量制御弁が閉じた直後では昇降機構部には昇降しようとする慣性力が作用している。この慣性力により、シリンダー圧力と荷役物重量とのバランスが崩れてバウンド現象が発生してしまう。換言すれば、上昇動作状態から停止動作を行った場合、流量制御バルブを閉じても上昇動作をしていた昇降機構は慣性力により更に上昇しようとする。その結果、シリンダー圧力は荷役物とのバランスに必要な圧力よりも低くなり、慣性力の無くなった昇降機構は下降しようとする。この動作を繰り返しながらバウンド現象は減衰していき停止するという動作を行う。流量制御方式では前述のバウンド現象が必ず発生する制御方法であるため操作性を悪化させるといった面があった。
さらに、バランス制御方法並びに流量制御方法では、指令を停止して中立状態になると昇降機構が停止する制御方法となっており、中立点を基準点として上昇指令による上昇動作及び下降指令による下降動作をさせることから中立点が必要不可欠となっている。この中立点は昇降動作の不感帯となるため、昇降動作に移行する際には必ず不感帯から動作を開始する事となり、指令に対する反応速度の遅れから指令信号を入れ過ぎ、想定以上の速度で動いてしまうといった面があった。
【０００４】
次に電動機を駆動源とする速度制御方法及び位置制御方法とは、速度指令信号または位置指令信号に対応した速度または位置変化量で電動機を駆動させる事により荷役物を昇降する制御方法であり、指令信号に応じた速度で昇降するため同じ指令信号であれば荷役物の重量に関係なく同じ速度で昇降してしまい、作業者には荷役物の重量感が全く伝わらないため安全性の面で不具合点を有していた。例えば、荷役物を吊り上げた状態で昇降機構に上昇指令を与えている場合に、荷役物が周辺設備等に干渉したとしても作業者には重量感が伝わらないため上昇指令を出し続けてしまう。その結果、荷役物には過大な外力が加わる事になり、荷役物の落下、破損などのトラブルが発生するという危険性があった。さらに、速度制御方法及び位置制御方法では、前述した流量制御方法と同様に、指令を停止して中立状態になると昇降機構が停止する制御方法となっており、中立点を基準点として上昇指令による上昇動作及び下降指令による下降動作をさせることから中立点が必要不可欠となっている。この中立点は昇降動作の不感帯となるため昇降動作に移行する際には必ず不感帯から動作を開始する事となり、指令に対する反応速度の遅れから指令信号を入れ過ぎ、想定以上の速度で動いてしまうといった面があった。
【０００５】
また、この種の従来例としては、たとえば、特開平７−６１８００（開発の名称：補力装置により空中に支持された荷重を移動させるための操作方法及びそのための操作部）がある。この装置は、荷役物を空中に支持した状態を起点として、そこから動作させる方向及び出力を制御しているものであり、前述した各制御方法と同様に中立点を有しているため昇降動作に移行する際には必ず不感帯から動作を開始する事となり、指令に対する反応速度の遅れから指令信号を入れ過ぎ、想定以上の速度で動いてしまうといった面があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述したそれぞれの不具合点及び共通した不具合点を解決したもので、荷役物を昇降する機構と、この昇降機構を駆動する駆動源と、この駆動源を制御する為の制御部及び操作部を有する荷役物運搬機において、人間が操作部を持ち、荷役物を持ち上げようとする時に出す反重力方向への持ち上げ力（以下、「反重力方向の力」と略す）のみを、操作部に設けた力センサーで検出し、常にその人間の持ち上げ力の大きさに応じて荷役物運搬機の吊り上げ力を増幅させ、荷役物の上昇及び下降及び停止の全てに反重力方向への人間の持ち上げ力を使用し、その反重力方向への人間の持ち上げ力と荷役物運搬機の吊り上げ力を加算して荷役物を上昇又は下降又は停止させる力制御方法を有する事を特徴とする荷役物運搬機である。
【０００７】
次いで、本発明の実施例を図１より説明する。図１は実施例の概念図である。支柱１と旋回台２を介してつながれた本体部３の側板にＡアーム４の一端部を固定軸５に固着し、Ａアーム４の他端部は支軸６を介してＣアーム７の一端部と接続し、リンクアーム８とＢアーム９と前記Ａアーム４及びＢアーム９により平行リンク機構を形成している。また、旋回台２の回転軸と直角な向きに平行リンク機構の力点１０を支えるガイドを設け、更に旋回台２の回転軸に平行に上下動作が可能なシリンダー１１により、平行リンクの力点１０を昇降し、Ｃアーム７の他端部に力センサー１２ａ及びグリップ１２ｂを組み込んだ操作部１２を配設し前記操作部１２に荷重を吊るフック１３を備えている。
また、制御構成について述べれば、制御部１４は制御基板１４ａと電空比例弁１４ｂにより構成されており、力センサー１２ａと制御基板１４ａが信号電線１５により接続され、制御基板１４ａは電空比例弁１４ｂに接続される。また電空比例弁１４ｂはエアー配管を介してシリンダー１１に接続される。
尚、駆動源としてはトルクモータやサーボモータ等を使い、トルク制御を行うことも可能である。
【０００８】
【作用】
以上の構成から、図１よりその作用について述べれば、Ｗは荷役物１６の重量、Ｆ１は反重力方向の力、Ｆ２は反重力方向の力Ｆ１により出力される荷役物運搬機の吊り上げ力である。まずグリップ１２ｂを上方向に持ち上げようとすると、その反重力方向の力が力センサー１２ａに伝えられる。力センサー１２ａは受け取った力を電気信号に変換し、信号電線１５を通して制御部１４の制御基板１４ａに送る。制御基板１４ａは、信号を増幅処理し、電空比例弁１４ｂを駆動する。電空比例弁１４ｂはその信号に比例した圧力になるようにシリンダー１１の圧力を調整する。フック１３により荷役物Ｗを吊り上げようとしてグリップ１２ｂを持ち上げると、力センサー１２ａに加わった反重力方向の力Ｆ１が制御部１４、シリンダー１１及び各アームよる平行リンク機構により増幅されて荷役物運搬機の吊り上げ力Ｆ２となり操作部１２に働く。（Ｆ１＋Ｆ２）≧Ｗとなれば荷役物を吊り上げる事が出来、反重力方向の力Ｆ１を緩めて（Ｆ１＋Ｆ２）＜Ｗとすれば、荷役物を降ろす事が出来る。更に図２の機能説明図より力制御の概念について述べれば、ｂは荷役物が空中に静止するバランス点、Ｆｂは荷役物をバランスさせるのに必要な手で加える反重力方向の力（以下、「バランス力」と略す）である。直線ａは制御系の特性曲線である。本図では便宜上直線で描いてあるが、必ずしも直線である必要はない。又、図は力の増幅比（Ｆ１＋Ｆ２）／Ｆ１＝１０の場合について示してあるが、数値は参考的なものであり本発明の技術的範囲を限定するものではない。反重力方向の力Ｆ１は荷役物１６の重量Ｗに比例し力の増幅比に反比例する。力の増幅比が大きい程小さな反重力方向の力Ｆ１で荷役物１６の重量Ｗを支えることが出来るが、増幅比は制御系の安定性や操作感の点から適正範囲がある。グリップ１２ｂを反重力方向に動かそうとすると、反重力方向の力Ｆ１がバランス力Ｆｂを越えた時点で荷役物が上昇する。上昇の加速度は反重力方向の力Ｆ１とバランス力Ｆｂの差に比例し荷役物１６の重量Ｗに反比例する。つまり、反重力方向の力Ｆ１を大きくすれば速い速度で上昇させることが出来るが、重量の大きいものは軽いものに比べて加速度が小さくなるので、特に意識しなくても荷役物重量に見合った安全な速度で上昇させることが出来る。反重力方向の力Ｆ１がバランス力Ｆｂと同じならバランス状態となる。グリップ１２ｂの持ち上げ力を緩めて反重力方向の力Ｆ１がバランス力Ｆｂより小さくなると、荷役物は下降する。
【０００９】
【発明の効果】
以上の構成並びに作用からその効果について述べれば、本発明である力制御方法を用いたことにより、人間が持ち上げようとする手の力を加減することで荷役物を自在に上昇、中立保持（バランス）、下降させることが出来る。
本発明である力制御方法は人間が自力で荷役物を移載するときの動作、すなわち上昇方向への力のみを制御することにより荷役物を昇降するという動作と全く同一の制御を行っているため、人間の自然な動作と一致しており、その操作感は軽い荷役物を直接手で持った場合と殆ど同じである。また、上昇方向という一方向だけの力の強弱を直接増幅している制御であるため、中立点を有しておらず制御系における不感帯が無いことから、応答性が良いばかりか位置決め精度についても従来の制御方法と比較して優れた特性を有している。また、実際に荷役作業を行う人間の手に荷役物の重量が比例して伝わるので重い荷役物は重く、また軽い荷役物は軽くという手応えが有り、負荷状態が常に作業者に伝わっているため安心して荷役作業を行うことが出来る。また、実施例に示した力制御方法は、電空比例弁を使ってエアーシリンダーの圧力を制御している事から、応答性が高く重量の異なった荷役物を瞬時に持ち上げる事が可能となり、作業効率を上げることが出来る。また、圧力を常に調整しているためバウンド現象が発生せず、スムーズな操作感を得ることが出来る。さらに、手と荷役物とは一体で動くので、従来機のように荷役物の昇降速度を観察しながら操作レバーへの操作力を補正するような煩わしさがない。さらにまた、従来の速度制御方法又は位置制御方法を用いる事がないので、比較的簡単な構造となり、その結果コスト的にも安価に製作できるという、従来にない多大な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す概念図。
【図２】本発明の実施例の機能説明図。
【符号の説明】
１        支柱
２        旋回台
３        本体部
４        Ａアーム
５        固定軸
６        支軸
７        Ｃアーム
８        リンクアーム
９        Ｂアーム
１０      力点
１１      シリンダー
１２      操作部
１２ａ    力センサー
１２ｂ    グリップ
１３      フック
１４      制御部
１４ａ    制御基板
１４ｂ    電空比例弁
１５      信号電線
１６      荷役物
ａ        特性曲線
ｂ        バランス点
Ｆ１      反重力方向の力
Ｆ２      荷役物運搬機の吊り上げ力
Ｆｂ      バランス力
Ｗ        荷役物の重量
【図１】
0003794743.tif 000002
【図２】
0003794743.tif 000003