JP6936996B2 - 荷役助力装置 - Google Patents

Description

本発明は、製造分野の製造組立て設備、運輸分野の移送設備などに用いて、荷役物を鉛直上下方向にモータによるアシストで重量バランスさせ僅かな操作力で昇降移動させる荷役助力装置に関するものである。

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。

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って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ることから、モータを用いて助力を発生させてバランスさせるものがある。そしてワイヤロープによる荷役物の吊下げではワイヤロープをドラムに巻取る方式が一般的であるが、揚程が長いと巻取りドラムが回転軸方向に長くなって本体が大きくなること、斜め引きをするとワイヤロープが乱巻きして痛むこと、巻取りドラムにおけるワイヤロープの位置が変化することから助力を発生させるモータの制御が複雑になるなどの問題があった。

これに対して例えばリンクチェーンを使用したものは、チェーンを巻取りバケットに溜める構造なので高揚程に有利であり、チェーンの位置がワイヤロープとは異なり、巻取り量で変化しないことから、揚程によって装置が傾くことがなく、しかもコンパクトにできる。

特開２０１６−２２２４６２号公報

上述したチェーン方式の荷役助力装置は、吊下げる荷役物の重量を検出して、同時に荷役物の昇降位置を検出して、荷役物が任意の位置でバランスするようにモータを制御する機能を有している。

このような荷役助力装置は特許文献１にて開示されているように、操作部を操作してバランスモードと手動操作モードを切り換えるとともに、荷役物に直接鉛直上下方向に外力を加えて昇降動作を行う方式が一般的であった。この時荷役助力装置により重量物である荷役物を軽い力で操作できるものの、荷役物を水平方向に作業者が押した時には荷役物の重量に起因する慣性力が作業者に反力として戻って来て、場合によっては荷役物に損傷を与える可能性があった。また荷役物が液体を汲みあげた容器である場合など荷役物に直接触ることは避けたい場合もある。そこで作業者が荷役物に直接触れずに作業ができるように荷役物を吊下げる係止部材の近傍に把手部を設けて、この把手部を操作するようにしたものを発明者は開発中である。

このような把手を設けた構造の荷役物助力装置では作業者は把手を握って作業をするため、従来のように操作部が把手とは別の場所に設けられていると、作業者はその都度把手から手を離して操作を行わなくてはならず、作業者の意図する作業が迅速に行えず改善の余地があった。

このような問題に鑑みて、本発明は、対象とする荷役物を任意の位置でバランスさせ、小さな力で昇降移動させる荷役助力装置の安全性及び操作性の改善を目的としている。

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、
昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
係止部材に接続されて係止部材の昇降を行う昇降作動部と、
昇降作動部と繋がっている駆動源のモータ部と、
係止部材に加わる重量を検出して重量信号を出力する重量検出部と、
係止部材の昇降位置を検出して位置信号を出力する位置検出部と、
昇降作動部が発生させる係止部材への力と係止部材に加わる鉛直下向きの力とを釣り合わせて係止部材を任意の位置にてバランスするように、位置検出部からの位置信号と重量検出部からの重量信号に基いて、モータ部へ指令を行う制御部と、
係止部材と共に昇降し、作業者が持って操作を行う一対の把手部と、
制御部と電気的に繋がって、一方の把手部の近傍に配置され、係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、
他方の把手部の近傍に設けられて作業者が当該他方の把手部と一緒に握持可能な握持部材と、
制御部と電気的に繋がって、把手部が握持部材と一緒に握持されたことを検出する握持検出部と、を含み、
制御部は、握持検出部が握持部材と把手部を一緒に握持されたことを検出した時のみ操作指令部からの指令を受付けて所定の操作を可能にするように制御するように構成されている。

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、
制御部が、係止部材をバランスするように制御している際に、握持部材が把手部と一緒に握持されていないことを握持検出部から検出した時に、係止部材を現在の位置にて保持するように制御を移行するように構成されている。

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、握持検出部が握持部材と把手部を一緒に握持されたことを検出した時、音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つ以上にて操作可能の報知を行う報知手段を有して構成されている。

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、
昇降作動部が、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たリンクチェーンを巻回し、モータ部の駆動により回転してリンクチェーンの一端に連結された係止部材を昇降させるように構成されている。

請求項１に記載の発明の荷役助力装置によれば、握持部材を把手部と一緒に握っている時だけ操作指令部の操作釦が有効となるので、安全性の向上を図った荷役助力装置を提供できる。また操作指令部をもう一つの把手近傍に設けているため操作の切り換えのために都度手を離すことなく作業を行うことができるので、操作性の向上を図った荷役助力装置を提供できる。

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、荷役物を吊下げてバランス状態となっている時に、握持部材及び把手部から手を離すと、バランス状態が解除されてその位置での保持をすることから、安全性の向上を図った荷役助力装置を提供できる。

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、制御部が握持検出部からの検出によって、音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１つ以上にて操作可能の報知を行う報知手段を有しているので、作業環境によって最適なものを使用することで作業効率の向上を図った荷役助力装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る荷役助力装置全体の斜視構成図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の一部の部材省略化した斜視構成図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の係止部材付近の斜視図である。 本発明の実施形態に係る荷役助力装置の係止部材付近の斜視図である。

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は本発明の実施形態である荷役助力装置全体の斜視構成図である。

荷役助力装置１は、カバー１１にて覆われた本体部と、この本体部からリンクチェーン６に沿って下方に伸びた位置にあって荷役物を吊下げて係止する係止部材８と、係止部材８と一緒に昇降するフレーム２０と、フレーム２０に固定されている一対の把手部２１ａ及び把手部２１ｂと、操作指令部２２ａと、握持部材２３等と、で構成されている。荷役助力装置１は、本体部に吊下げ用フック９が設けられて、建物の梁などの構造物に吊るして使用することができる。

本体部の内部には荷役助力装置１を制御する制御部１０が収納されている。制御部１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、その他の記憶装置及び入出力装置を備えている。制御部１０はモータ部２や操作指令部２２ａ等と電気的に繋がっている。

図２は本発明の実施形態による荷役助力装置１のカバー１１を省略して本体部の内部構造を一部示したものである。

駆動源のモータの負荷側には減速機が取り付けられてモータと共にモータ部２を構成している。このモータは例えば交流サーボモータである。そして減速機はモータの回転速度を所定の速度に減速している。減速機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とからなる。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３に取り出されて伝達するようになっている。

減速機に例えば波動歯車減速機のようなバックラッシが微小なものを使用することで、モータ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。回転出力軸３は減速機にて減速された回転軸であり、昇降作動部７に連結され、昇降作動部７を連続的に正逆に回転させるものである。

本体部の天面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９が固定されている。この吊下げ用フック９は水平方向において荷役助力装置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６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、一端は係止部材８に繋がっていて、他端（無負荷側）はリンクチェーン収納部１２に収納されている。

昇降作動部７は、回転出力軸３からの駆動によって回転してリンクチェーン６の繰り出し、巻付けを行う。本実施形態では昇降作動部７は円筒の外形をしていて、回転出力軸３と繋がっている。リンクチェーン６が巻回される位置は、おおよそ吊下げ用フック９の鉛直下であって、荷役助力装置１本体部の重心位置に近いところに設けられる。リンクチェーン６は昇降作動部７に設けられたポケットに嵌入されておおよそ１８０度ほど巻回される。

モータ部２の反負荷側にはモータの回転角位置を検出する位置検出部４がモータ部２に連結されている。位置検出部４はいわゆるアブソリュートエンコーダであって、光学式にてモータの回転角位置を検出して位置信号を出力する。この位置検出部４によってモータ部２及び減速機を経由して係止部材８の昇降位置を検出することができる。

重量検出部５は昇降作動部７に巻きつけられているリンクチェーン６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起歪体に貼られた歪みゲージを備えている。歪みゲージは重量に応じて起歪体に生ずる歪みを電気信号に変換するホイートストーンブリッジ回路に組み込まれ、これによって重量検出部５は重量信号を出力する。

そして位置検出部４からの位置信号、重量検出部５からの重量信号を基に、モータ部２を制御する制御部１０が昇降作動部７の近傍でカバー１１内に配置されている。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、制御部１０をはじめとする各電装部はカバー１１内に配置されている。

本実施形態で位置検出部４はモータ部２の反負荷側に配置したがこれに限らず、減速機の出力である回転出力軸３や昇降作動部７に設けられても良く、また両方に設けられても良い。さらに光学式に限らず磁気式や静電容量式等であっても良い。

また重量検出部５はこれに限らず、係止部材８に加わる重量を検出できれば良く、減速機と昇降作動部７との間に設けた回転軸の捻れからトルクを検出するような回転型の構造や、モータ部２が受ける反力を検出する鼓型の構造のものを使用しても良い。

図３は係止部材８付近に設けられた把手部２１ａ、２１ｂを含む操作部分の詳細を示した斜視構造図である。

フレーム２０は係止部材８と係合した略コの字型の形状の構造部材であって、係止部材８の昇降動作と一緒に上下動する。フレーム２０は金属板及び金属角材等を組み合わせたものからなり、対象とする荷役物の形状によっては他の形状のものであっても良い。

把手部２１ａ、２１ｂはフレーム２０に一対で設けられている。把手部２１ａ、２１ｂは本実施形態では円柱の棒状の形状であって、作業者が握りやすい形状であればこれに限定されるものではない。また把手部２１ａ、２１ｂの位置や向きもこれに限らず、係止部材８と共に昇降するもので作業者が両手にて作業できるものであれば良い。

操作指令部２２ａは、一対の把手部のうち一方の把手部２１ａの近傍にてフレーム２０に固定されている。操作指令部２２ａは箱型の形状であって、照光式の操作スイッチ等が設けられており、これらのスイッチは制御部１０に不図示のカールコードで電気的に繋がっていて係止部材８の昇降に係る指令を行うものである。操作指令部２２ａと制御部１０との接続は有線に限らず赤外線等を用いた無線によるものであっても良い。操作指令部２２ａの操作スイッチは、係止部材８に吊下げた荷役物をバランス状態にするバランス釦２２ｂと、現在の状態でその位置を保持する保持釦２２ｃと、保持釦２２ｃにより保持された後に、電動操作で係止部材８を上昇させる上昇釦２２ｄと、電動操作で係止部材８を下降させる下降釦２２ｅと、からなる。これら操作指令部２２ａの操作スイッチは、把手部２１ａに触れた状態でも例えば親指等にて押すことが可能な位置に設けられて、押された釦は発光によって押されたことを作業者に報知する。

一方、一対の把手部のうち他方の把手部２１ｂの近傍には握持部材２３が設けられている。握持部材２３は軸２５を中心として制限された角度で回転する板２４に取り付けられていて、コイルばね２６によって時計回り方向Ａに付勢されている。握持部材２３は把手部２１ｂと一緒に握持可能な大きさのレバー状の部材である。

握持検出部２７は、板２４の回転位置を検出するものであって、本実施形態ではレバーのついたリミットスイッチを使用している。すなわち、握持部材２３と把手部２１ｂとを一緒に握ると、握持部材２３は軸２５を中心として方向Ｂへ回転移動し、握持部材２３と把手部２１ｂのなす角が所定の角度以下になった時点で握持検出部２７は握持部材２３と把手部２１ｂとが一緒に握られていることを検出する。握持部材２３と把手部２１ｂのなす角が所定の角度以下になった状態を図４に示す。この握持検出部２７からの配線はフレーム２０、操作指令部２２ａを経由して、制御部１０に電気的に繋がっている。

握持部材２３及び握持検出部２７は、これに限らず、握持部材が把手部２１ｂから突出した突起状の部材で設けられて、作業者がこれを握った時に握持部材が把手部２１ｂ内部に入り込むような構造で、握持検出部は握持部材の位置を検出するものであっても良い。

以上の構成にて、荷役物が床に置かれている場合の荷役作業と荷役助力装置の動作について説明する。まず作業者は把手部２１ｂと握持部材２３を握る。すると制御部１０は、握持検出部２７により板２４の回転位置を検出して把手部２１ｂと握持部材２３が握られていることを検出する。制御部１０はこれを基に、現在の係止部材８の位置を保持するようにモータ部２を制御し、操作指令部２２ａの各操作釦を有効にしてこれ以後の操作指令部２２ａからの指令を受付ける。そして制御部１０はこれと同時に保持釦２２ｃの発光素子を点灯させる。操作指令部２２ａの各操作釦が有効になったことから、作業者は把手部２１ａを握りつつ上昇釦２２ｄ若しくは下降釦２２ｅを押して係止部材８を荷役物の鉛直上方向に移動させる。作業者は例えば把手部２１ａ、把手部２１ｂから手を離して、荷役物を係止部材８に取り付ける。この時も制御部１０は現在の係止部材８の位置を保持するようにモータ部２を制御している。

その後作業者は再び把手部２１ｂと握持部材２３を握って操作指令部２２ａの操作を有効にした後、上昇釦２２ｄを押して荷役物が床面から離れるまで上昇させる。作業者は荷役物が床面から離れた時点でバランス釦２２ｂを押すことでバランス状態に移行する。この時、制御部１０はバランス釦２２ｂの発光素子を点灯させる。

制御部１０はバランス状態を保つために以下の制御を行う。係止部材８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６が引っ張られ、昇降作動部７、回転出力軸３、モータ部２及び重量検出部５も下方に引張られる。そして重量検出部５の起歪部が変形し、制御部１０は、重量検出部５に加わる荷重を起歪部に添着された歪みゲージにて検出して電気変換した重量信号と、位置検出部４にて検出した位置信号を基に演算して、昇降作動部７が発生させる係止部材８への力と係止部材８に加わる鉛直下向きの力を釣り合わせ、荷役物が任意の位置で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。

係止部材８に吊下げられた荷役物がバランス状態になると、作業者は把手部２１ａ、２１ｂを握った状態で上下方向に所定の力を加えると荷役物を昇降させることができる。この状態でもし作業者が把手部２１ｂ及び握持部材２３から手を離すと、握持検出部２７はこれを検出し、制御部１０はこれに基いて操作指令部２２ａの各操作釦を無効にし、これと同時に位置検出部４から得られている係止部材８の現在の位置を保持するように制御を移行してモータ部２を制御する。制御部１０はこれと同時に保持釦２２ｃの発光素子を点灯させる。

作業者は荷役物を所望の位置の鉛直上方に移動させたら、保持釦２２ｃを押した後、下降釦２２ｅを押すことで荷役物を下降させ、荷役物を所望の位置に載置して完了となる。

なお操作指令部２２ａの各操作釦が有効状態すなわち操作可能にあることを報知する報知手段は、操作指令部２２ａの各操作釦に設けられた照光式に限らず、ブザー等による音、振動子による振動、液晶画面などによる画像表示や文字表示の少なくとも１つ以上で構成される。またこの報知手段は、操作指令部２２ａの他、フレーム２０をはじめこの荷役助力装置１のいずれの場所に配置しても良い。

すなわち荷役物が吊下がってバランス状態となっている時、作業者が少なくとも把手部２１ｂから手を離した時にはその位置保持状態となり、バランス状態は解除される。したがって荷役物の移動の際に何らかの障害物がその移動経路に生じて障害物を取り除こうとした時、作業者が把手部２１ｂから手を離した時点で荷役物はバランス状態からその位置保持となって、荷役物は昇降されない安全な状態となる。またもしも作業者が何らかの障害物につまずいて転倒状態になった場合であっても、作業者の手が把手部２１ｂから離れた時点で荷役物はその位置を保持されることから、例え作業者が荷役物に覆いかぶさって作業者の体重が大きく印加されたとしても荷役物はその昇降位置を保持され、安全面での改善を図ることが可能である。そしてバランスによる作業の再開は作業者が把手部２１ｂと握持部材２３を一緒に握ってバランス釦２２ｂを押すことで可能となることから、操作は容易でかつ確実に行うことができる。

以上、本発明を好ましい実施形態に基づき説明したが、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。

本発明の活用例として、建物の構造物に吊下げられたり、移動できる車両等に搭載されたりする荷役助力装置への適用が可能である。

１ ：荷役助力装置
２ ：モータ部
３ ：回転出力軸
４ ：位置検出部
５ ：重量検出部
６ ：リンクチェーン
７ ：昇降作動部（ロードシーブ）
８ ：係止部材
９ ：吊下げ用フック
１０：制御部
１１ ：カバー
１２ ：リンクチェーン収納部
２０ ：フレーム
２１ａ、２１ｂ ：把手部
２２ａ ：操作指令部
２２ｂ ：バランス釦
２２ｃ ：保持釦
２２ｄ ：上昇釦
２２ｅ ：下降釦
２３ ：握持部材
２４ ：板
２５ ：軸
２６ ：コイルばね
２７ ：握持検出部

Claims (4)

1. 昇降させる荷役物を係止する係止部材と、
   前記係止部材に接続されて前記係止部材の昇降を行う昇降作動部と、
   前記昇降作動部と繋がっている駆動源のモータ部と、
   前記係止部材に加わる重量を検出して重量信号を出力する重量検出部と、
   前記係止部材の昇降位置を検出して位置信号を出力する位置検出部と、
   前記昇降作動部が発生させる前記係止部材への力と前記係止部材に加わる鉛直下向きの力とを釣り合わせて前記係止部材を任意の位置にてバランスするように、前記位置検出部からの前記位置信号と前記重量検出部からの前記重量信号に基いて、前記モータ部へ指令を行う制御部と、
   前記係止部材と共に昇降し、作業者が持って操作を行う一対の把手部と、
   前記制御部と電気的に繋がって、一方の前記把手部の近傍に配置され、前記係止部材の昇降に係る指令を行う操作指令部と、
   他方の前記把手部の近傍に設けられて作業者が当該他方の前記把手部と一緒に握持可能な握持部材と、
   前記制御部と電気的に繋がって、前記把手部が前記握持部材と一緒に握持されたことを検出する握持検出部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記握持検出部が前記握持部材と前記把手部を一緒に握持されたことを検出した時のみ前記操作指令部からの指令を受付けて所定の操作を可能にするように制御することを特徴とする荷役助力装置。
2. 前記制御部が、前記係止部材をバランスするように制御している際に、前記握持部材が前記把手部と一緒に握持されていないことを前記握持検出部から検出した時に、前記係止部材を現在の位置にて保持するように制御を移行することを特徴とする請求項１に記載の荷役助力装置。
3. 前記制御部は、前記握持検出部が前記握持部材と前記把手部を一緒に握持されたことを検出した時、音、発光、画像表示及び振動の少なくとも１ つ以上にて操作可能の報知を行う報知手段を有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。
4. 前記昇降作動部が、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たリンクチェーンを巻回し、前記モータ部の駆動により回転して前記リンクチェーンの一端に連結された前記係止部材を昇降させ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。
   

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