JP2007245263A - 無慣性タイプの荷重取扱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 平行リンク機構を含んだ関節形アーム機構AM1,AM2,AM3の先端側に負荷部5を設けた荷重取扱装置において、前記負荷部5の昇降駆動源と水平面内におけるX,Y軸方向の移動駆動源にサーボ制御されるモータなどによるサーボ制御駆動源を設け、前記負荷部5を前記駆動源のサーボ制御される出力を利用して昇降方向での移動と水平面内での移動をさせることにより、前記負荷部5を手で支える操作者に負荷の水平面内での移動による慣性を感じさせないようにしたこと。
【選択図】 図3
Description
しかし乍ら、上記バランサーに吊下げ支持されてアーム機構と天ビン状に平衡した負荷が、一例として500kg重〜1000kg重にもなると、人手によって負荷に水平直線移動や水平旋回移動をさせると、その負荷の水平面内での移動に伴って生じる慣性が無視できないという問題が派生する。
即ち、平行リンク機構などによる関節形アーム機構の先端側に、負荷部を設けた水平旋回するアームを有する荷重取扱装置において、前記負荷部を有する水平旋回アームの回転軸に回転駆動力を与えるモータなどの駆動源を当該回転軸の近傍に設け、前記負荷部を前記駆動源の出力を利用して水平面内で移動させるようにした荷重取扱装置があるが、この荷重取扱装置における負荷部の水平面内での移動においても同様の問題があるのである。
また本発明では、アーム機構が伸縮することにより変化する負荷部の旋回半径(旋回中心から負荷部までの距離)の長さを検出し、この検出値に基づいて前記負荷部の旋回速度を制御することにより、負荷部のX軸方向での移動を、旋回半径の大きさが変化しても、例えば一定の速度に制御することができるので、負荷部の水平面内での移動を安定に行うことができる。
図3のアーム機構AM3は、図1のアーム機構AM1における第3アーム3が短かいブロック状をなす連結アームとしての第3アーム3で形成され、当該アーム3に水平アーム31と垂直アーム32により逆L字状に形成し、垂直アーム32の下端に負荷部5を設けた水平旋回アーム33(以下、負荷アーム33ともいう)を備えている。
図1,図2のアーム機構を主体とする荷重取扱バランサーにおける操作部6は、図7や図9に例示するように、2つ並んだボックス状の操作部本体6Aと同6Bの側面に、一方の本体6Aの側面には平面から見てほぼ逆T字状、或は、略I字状などをなす操作ハンドル61が、他方の本体6Bの側面にはジョイスティック状の操作レバー62が、それぞれに設けられている。ハンドル61とレバー62に関しては、後に詳述するが、正,逆方向の角回転運動、或は、上,下方向への揺動運動を、操作部本体6Aと6Bの内部に設けたポテンショメータなどによる機械-電気変換手段によって電気信号に変換し、形成された電気信号に基づいて、前記負荷部5を昇降方向(又は上,下方向)と水平方向に移動させる駆動機構7,8,12の出力の大きさと、モータの回転方向を制御するようになっている。図9において、61aは操作ハンドル61の取付座、62aは操作レバー62の取付座である。
図11において、22と23は、2本を一組とするほぼ平行なレバー体で、操作レバー62を中間部で挟むように、一端(図11では下端部と右端部)が軸22aと23aにより前面板62bの裏面に枢着されていると共に、他端部(図11では上端と左端部)に引張りバネ22bと23bが装着されている。そして、2本のレバー体22と23の枢着部近傍の間には、規制ピン22cと23cとが取付けられ、各レバー体22と23の中立位置を規制して保持するように設けられている。
従って、操作ハンドル61は、図の上,下方向での揺動が許容されると共に手を放すと中立位置に自己復帰し、かつ、その上下方向の揺動量(角)は、図示しないポテンショメータに検出されてアーム機構AM1又は同AM2における負荷部5の上,下動(Z軸)の駆動機構7のモータMzの制御用信号として用いられる。
各軸のモータMx〜Mzは、操作ハンドル61,操作レバー62を負荷部5に支持した荷物Wに一方の手を添えた操作者(作業員)が他方の手又は指で操作すると、その操作によるハンドル61,レバー62の傾き角や傾きの方向がポテンショメータ26,27などのポテンショメータに検出され、その検出信号に基づいて形成絵される各軸のモータMx〜Mzに対する速度指令が速度制御部28に入力する。速度制御部29では、Y軸(アーム機構の伸縮による水平面直線移動)とZ軸については、ポテンショメータからの検出信号に比例したモータMyとMzの速度制御信号が形成されて、それぞれのモータMyとMzに出力される制御信号によってモータMyとMzが駆動される。
また、負荷部5の支柱Pからの距離は、アーム機構AM3と負荷アーム33の平面から見た姿勢の如何に拘らず、アーム機構AM3と負荷アーム33の連結部に設けたポテンショメータ13(図5参照)の出力を処理して求めることができるので、求めた距離(支柱Pを中心とする旋回半径)の大きさによって、負荷部5のX軸に関する移動速度(支柱Pを中心とする旋回による移動速度)を所望の速度にコントロールすることができる。
いま、100kgの負荷を1秒間で1m移動させると仮定すると、その平均速度は1m/sである。この速度は、負荷が静止点(0m)から目標点(1m)に到達するとき達成されるとすれば、加速度は1m/s2である。そして、この加速度を得るための力は、運動方程式からN=100(kg)×1m/s2であるから100N(ニュートン)である。
よって本発明無慣性バランサー形の荷重取扱装置は、産業上きわめて有用である。
1 第1アーム
2 第2アーム
3 第3アーム
4 第4アーム
5 負荷部
6 操作部
7,8 Y軸とZ軸の駆動機構
9 ブラケット
10 垂直ガイド
11 水平ガイド
12 X軸の駆動機構
13,26,27 ポテンショメータ
Claims (7)
- 平行リンク機構を含んだ関節形アーム機構の先端側に負荷部を設けた荷重取扱装置において、前記負荷部の昇降駆動源と水平面内におけるX,Y軸方向の移動駆動源にサーボ制御されるモータなどによるサーボ制御駆動源を設け、前記負荷部を前記駆動源のサーボ制御される出力を利用して昇降方向での移動と水平面内での移動をさせることにより、前記負荷部を手で支える操作者に負荷の水平面内での移動による慣性を感じさせないようにしたことを特徴とする無慣性タイプの荷重取扱装置。
- 平行リンク機構を含んだ関節形アーム機構は、その先端側に、負荷部を設けた水平旋回するアームを備え、前記水平旋回アームの回転軸に回転駆動力を与えるモータなどの駆動源を当該回転軸の近傍に設け、前記駆動源の出力を利用して前記負荷部を水平面内で移動させるようにした請求項1の無慣性タイプの荷重取扱装置。
- 負荷部の昇降方向をZ軸、アーム機構の伸縮による負荷部の水平面内での移動をY軸、アーム機構全体の水平面内での旋回又は負荷部を有する水平旋回アームの旋回による負荷部の水平面内での移動をX軸とし、少なくともX軸とY軸の駆動源に速度サーボ制御されるモータを駆動源として用いた請求項1又は2の無慣性タイプの荷重取扱装置。
- 各軸の駆動源の制御は、負荷部の近傍に配設した、少なくとも上下方向と左右方向に傾斜可能であって直立したニュートラル位置に自動復帰するように形成したジョイスティックタイプの操作レバーを指先で傾斜させる操作をすることにより、当該レバーの傾斜操作による変位量に比例した電気信号を検出し、その検出信号を各軸の駆動源に対するサーボ制御信号として制御するようにした請求項1〜3のいずれかの無慣性タイプの荷重取扱装置。
- 各軸の駆動源に速度サーボ制御されるモータを用いた請求項1〜4のいずれかの無慣性タイプの荷重取扱装置。
- アーム機構が伸縮することにより変化する負荷部の旋回半径(旋回中心から負荷部までの距離)の長さを検出し、この検出値に基づいて前記負荷部の水平面内での旋回速度を制御するようにした請求項1〜5のいずれかの無慣性タイプの荷重取扱装置。
- ジョイスティックタイプの操作レバーの脇に、負荷部の昇降のみを操作するための昇降専用操作レバーを設けると共に、ジョイスティックタイプの操作レバーの作用を解除して前記昇降専用操作レバーの操作により昇降駆動源のみを駆動制御するようにした請求項1〜6のいずれかの無慣性タイプの荷重取扱装置。
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