JP2010168136A

JP2010168136A - リフト装置

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Publication number: JP2010168136A
Application number: JP2009010154A
Authority: JP
Inventors: Masao Higashimoto; 正夫東本
Original assignee: SAN MAX KK
Current assignee: SAN MAX KK
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-08-05

Abstract

【課題】流体圧シリンダを用いたリフト装置において、一定の速度で伸長作動させまたは収縮作動させること。
【解決手段】圧流体によって伸長作動する１つまたは複数の流体圧シリンダ１１と、流体圧シリンダの固定側端が取り付けられた基台１２と、基台に対して固定的に設けられ、流体圧シリングの可動側端との間に掛けわたされたワイヤを巻き上げまたは巻き戻すための、回転ドラム１３３およびモータＭ１を有したウインチ装置１３と、モータの回転速度を制御する制御装置１６と、流体圧シリンダに圧流体を給排するため圧流体給排装置１７とを有してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体の昇降、高所における物体の支持、高所作業のための足場などに用いられるリフト装置に関する。

従来より、物体の昇降、高所における物体の支持などのために、多段式の液圧シリンダまたは空気圧シリンダからなるリフト装置が用いられている。

従来のリフト装置は、例えば３段形の液圧シリンダをスタンド部によって垂直に支持するとともに、最も内側の可動シリンダ（ロッド）の先端部に物体を載せるための台を取り付けて構成されている。このようなリフト装置では、液圧ポンプの駆動によって可動シリンダが伸長して台上の物体が持ち上げられ、高所における工事または作業の省力化及び容易化が図られる（特許文献１）。

また、液圧シリンダを用いた場合には液圧ユニットを必要としそれだけコスト高となるため、液圧シリンダに代えて空気圧シリンダを用い、供給する圧縮空気の流量及び圧力を制御するようにしたリフト装置も提案されている。

実開平１−１５２９９４

しかし、空気圧シリンダを用いたリフト装置では、圧流体が圧縮空気であるため、空気圧シリンダの所謂飛び出しが発生し、一定の速度で伸長作動させまたは収縮作動させることが極めて困難である。

また、空気圧シリンダをストロークの中間位置で停止させることが困難であり、そのためリフト装置の高さを調整することが容易ではない。

また、空気圧シリンダを中間位置で停止させた場合であっても、その停止位置が負荷の変動に応じて変化し、その位置で精度よく安定して停止させることが困難である。さらに、中間位置で停止させた場合には、リフト装置全体の剛性が小さくなって不安定となる。

液圧シリンダを用いたリフト装置の場合には、中間位置で停止させた場合の停止精度は空気圧シリンダの場合と比較して大幅に向上するが、十分な剛性を得るという点では問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、流体圧シリンダを用いたリフト装置において、一定の速度または出力で伸長作動させまたは収縮作動させることが容易なリフト装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る装置は、圧流体によって伸長作動する１つまたは複数の流体圧シリンダと、前記流体圧シリンダの固定側端が取り付けられた基台と、前記基台に対して固定的に設けられ、前記流体圧シリングの可動側端との間に掛けわたされたワイヤを巻き上げまたは巻き戻すための、回転ドラムおよびモータを有したウインチ装置と、前記モータの回転速度を制御する制御装置と、前記流体圧シリンダに圧流体を給排するため圧流体給排装置とを有してなる。

好ましくは、前記ワイヤの走行速度を検出する速度検出器を有し、前記制御装置は、前記ワイヤの走行速度が一定となるように、前記モータの回転速度を制御する。

好ましくは、前記ワイヤの張力を検出する張力検出器を有し、前記圧流体給排装置は、前記ワイヤの張力に応じて、前記流体圧シリンダに給排する圧流体の量を調整する。

好ましくは、前記圧流体給排装置は、前記ワイヤの張力が所定の範囲内に入るように、前記流体圧シリンダに供給する圧流体の量または流体圧シリンダから排出する圧流体の量を調整する。

その場合に、前記流体圧シリンダは空気圧シリンダであり、前記圧流体給排装置は、前記空気圧シリンダに圧縮空気を供給するための少なくとも２つの切換え弁と、前記空気圧シリンダから圧縮空気を排気するための少なくとも２つの切換え弁と、を有し、前記制御装置は、前記ワイヤの張力が所定の範囲内に入るように、前記切換え弁をオンオフ制御する。

流体圧シリンダとして、１段または多段形の空気圧シリンダ、水圧シリンダ、または油圧シリンダなどが用いられる。流体圧シリンダは、１つまたは複数本が用いられる。流体圧シリンダには、１本または複数本のワイヤが掛けわたされる。１本のワイヤを折り返すことによって実質的に複数本のワイヤとすることができる。ワイヤには、いわゆるワイヤの他に、ロープ、チェーンなどが含まれる。

ウインチ装置として、例えば、種々のモータによって駆動されるドラムを有したものが用いられる。速度検出器として、例えばロータリエンコーダが用いられる。張力検出器として、バネと釣り合う位置に応じてリミットスイッチなどのセンサを作動させるもの、またはロードセルなどが用いられる。圧流体給排装置として、種々の切換え弁、流量制御弁、圧力調整弁などが用いられる。

本発明によると、流体圧シリンダを用いたリフト装置において、一定の速度または出力で伸長作動させまたは収縮作動させることが容易なリフト装置を提供することができる。

本発明に係るリフト装置の構成を示す図である。ウインチ装置の構造の例を示す平面図である。各切換え弁のオンオフの制御範囲の例を示す図である。空気圧シリンダが伸長作動するときの荷重の変化の例を示す図である。本発明に係る他の実施形態のリフト装置の使用状態を示す正面図である。リフト装置を収縮させた状態を示す正面図である。リフト装置の平面図である。リフト装置のウインチ装置の構造の例を示す図である。ウインチ装置のワイヤ弛み検出機構を説明する図である。リフト装置の空気圧制御回路を示す図である。リフト装置が伸長動作を行った場合の例を示す図である。リフト装置が収縮作動を行った場合の例を示す図である。リフト装置の停止状態における動作の例を示す図である。ワイヤ弛み検出機構の他の例を示す図である。

図１は本発明に係るリフト装置１の構成を示す図である。

図１において、リフト装置１は、空気圧シリンダ１１、基台１２、ウインチ装置１３、張力検出器１４、ロータリエンコーダ１５、電気制御装置１６、および空気圧制御回路１７を有する。

空気圧シリンダ１１は、圧縮空気によって伸長駆動する多段式（テレスコピック式）の単動型の空気圧シリンダである。つまり、空気圧シリンダ１１は、圧縮空気によって伸長作動しまたは収縮作動する。空気圧シリンダ１１は、シリンダチューブ１１１が基台１２に取り付けられることによって固定されている。

空気圧シリンダ１１の各ロッドは、それぞれの受圧面積が異なり、下段になるほど受圧面積が大きい。そのため、供給される圧縮空気の流量が同じである場合には、各ロッドの伸長状態によって速度が異なるが、後述のようにウインチ装置１３の制御によってロッドの伸長状態に係わらず速度が一定となるように、つまり等速となるように制御されている。

また、供給される圧力が同じである場合には、各ロッドの伸長状態によって出力が異なるが、後述のように空気圧シリンダ１１への給排量を調整することによって、ロッドの伸長状態に係わらず出力がほぼ一定となるように制御されている。

基台１２は、地面または建物の床面に設置され、または車両のフレーム上に設置される。基台１２の下部にキャスターを取り付けた場合には、リフト装置１の移動を容易なものとすることができる。

空気圧シリンダ１１のロッドの先端には天板２１が取り付けられている。天板２１の上には、リフト装置１によって持ち上げたい物体を載せることが可能であり、また作業者が載ることも可能である。但し、作業者が乗る場合には、安全のために、周囲に手すりの設けられたケージとしておけばよい。

天板２１の下面には、そのほぼ中央に滑車２２が取り付けられている。ワイヤＷＲは、その一端がシリンダチューブ１１１に設けられたフック１１２に固定され、上方に延びて滑車２２に掛け渡され、さらに下方に延びて、張力検出器１４の滑車１４１に掛け渡された後、ウインチ装置１３によって巻き取られている。

ワイヤＷＲの走行速度および位置は、ロータリエンコーダ１５によって検出され、ワイヤＷＲの張力は張力検出器１４によって検出される。張力検出器１４として、ロードセル、プレッシャセル、または歪みゲージや半導体センサなどを用いた種々の構成の装置が用いられる。ワイヤＷＲの張力は、無負荷時の空気圧シリンダ１１の推力の２分の１である。

ウインチ装置１３は、回転ドラム１３３、および回転ドラム１３３を回転駆動するモータＭ１を有する。モータＭ１は、インバータ１６１によって駆動制御される。モータＭ１は、例えば、正転および逆転が可能な減速機付きの三相誘導モータである。操作パネル１６２は、ユーザによって操作可能であり、インバータ１６１に対し、動作のオンオフ指令、モータＭ１の回転方向の指令、回転速度の指令などを与えることができる。例えば、ユーザによって設定された速度で回転するようにモータＭ１を制御する。

モータＭ１の速度を制御する場合に、モータＭ１の回転速度が一定になるように、またはワイヤＷＲの走行速度が一定になるように制御することが可能である。その場合に、モータＭ１の回転速度またはワイヤＷＲの走行速度が、設定速度に基づいて制御される。したがって、空気圧シリンダ１１の伸長速度または収縮速度が、設定された速度となり、等速度駆動が可能である。空気圧シリンダ１１の速度を、例えば１〜５ｍ／ｍｉｎ程度の範囲において等速度となるように調整することができる。

また、設定速度を一定とするのではなく、プログラムにしたがって変化するように設定することも可能である。その場合に、空気圧シリンダ１１は設定された速度曲線にしたがって可変速駆動される。

また、ロータリエンコーダ１５の出力パルスをカウンタによってカウントすることにより、ワイヤＷＲの位置を検出することができる。ワイヤＷＲの位置を検出することにより、空気圧シリンダ１１のストローク位置を検出することができるので、空気圧シリンダ１１の停止位置を正確に制御することができる。その際に、停止位置の直前に減速が行われるように制御することにより、停止が円滑にかつ正確となる。例えば、空気圧シリンダ１１の停止位置を１ｍｍ単位で制御することが可能である。

インバータ１６１、操作パネル１６２、および図示しない演算装置および制御機器などによって、電気制御装置１６が構成されている。電気制御装置１６には、張力検出器１４およびロータリエンコーダ１５の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算が行われ、モータＭ１の制御が行われる。

回転ドラム１３３は、モータＭ１の回転に応じて、ワイヤＷＲの一端を巻き取りまたは巻き戻す。モータＭ１の回転方向を切り換えることによって、空気圧シリンダ１１の伸長作動と収縮作動とが切り換えられる。つまり、空気圧シリンダ１１の内部が適当な圧力となっている状態において、ワイヤＷＲを巻き取る方向に回転すると、空気圧シリンダ１１は収縮作動を行い、巻き戻す方向に回転すると、空気圧シリンダ１１は伸長作動を行う。その間において、ワイヤＷＲには常に張力が加わっており、ワイヤＷＲの張力が張力検出器１４によって検出される。張力検出器１４により検出された張力の約２分の１が空気圧シリンダ１１の出力（荷重）である。

図２に示すように、ウインチ装置１３は、基台１２に取り付けられたベアリングガイド５１によって、回転ドラム１３３の軸ＪＫに沿う方向（矢印Ａ）に往復移動可能に支持されている。そして、基台１２に取り付けられた支持部材５２，５３により、ネジ軸５４が回転可能に支持されている。ウインチ装置１３には、ネジ軸５４に螺合するナット部材５５が取り付けられている。

ネジ軸５４は、支持部材５３に取り付けられたモータＭ２によって、正逆方向に回転駆動され、これによって、ナット部材５５つまりウインチ装置１３が図２の矢印Ａ１方向に移動駆動される。

基台１２には、回転ドラム１３３によって巻き取られるワイヤＷＲの左右の振れの状態を検出するためのリミットスイッチ５６Ｒ，５６Ｌが設けられている。ワイヤＷＲが回転ドラム１３３の軸ＪＫに対してほぼ直角である場合には、リミットスイッチ５６Ｒ，５６Ｌは動作しないが、ワイヤＷＲが回転ドラム１３３に巻き取られまたは巻き戻されることによって移動すると、その移動した側のリミットスイッチ５６Ｒ，５６Ｌが動作し、検出信号が出力される。

リミットスイッチ５６Ｒ，５６Ｌからの検出信号に基づいて、モータＭ２が回転し、ウインチ装置１３つまり回転ドラム１３３を軸ＪＫに移動させ、ワイヤＷＲが回転ドラム１３３の軸ＪＫに対してほぼ直角となるように戻す。

このように、ウインチ装置１３の全体を軸ＪＫに沿った方向に移動させることにより、ワイヤＷＲは回転ドラム１３３の軸に対して常にほぼ直角方向に巻き取られることとなり、滑車１４１とウインチ装置１３との間の距離を開ける必要がなくなる。そのため、リフト装置１の全体の形状、特に基台１２の設置面積を小さくして小型化することができる。

なお、ベアリングガイド５１に代えて滑りのよいボールスルース機構を用いることにより、リミットスイッチ５６Ｒ，５６Ｌを用いた電気的な制御によることなく、ウインチ装置１３の往復移動を行うことも可能である。

また、回転ドラム１３３に巻き取られるワイヤＷＲの層を１層または２層程度としておくことにより、ワイヤＷＲを巻き取る回転ドラム１３３の直径に変化がなくなるので、モータＭ１の回転速度とワイヤＷＲの走行速度つまり空気圧シリンダ１１の駆動速度が対応することとなり、正確な制御が行い易い。

図１に戻って、空気圧制御回路１７は、エアー源ＡＲ、切換え弁Ｖ１〜Ｖ４、流量絞り弁ＳＶ１〜４、および圧力計（圧力センサ）ＰＧ１などから構成されている。切換え弁Ｖ１またはＶ２がオンすると、空気圧シリンダ１１に圧縮空気を供給し、切換え弁Ｖ３またはＶ４がオンすると、空気圧シリンダ１１から圧縮空気を排気する。

なお、流量絞り弁ＳＶ１〜４の絞り量は、適当に調整しておく。切換え弁Ｖ１またはＶ３がオンしたときと切換え弁Ｖ２またはＶ４がオンしたときとでは圧縮空気の流量が異なる。また、切換え弁Ｖ１、Ｖ２、または切換え弁Ｖ３、Ｖ４がそれぞれ同時にオンしたときには、圧縮空気の流量は大きくなる。

つまり、切換え弁Ｖ１〜Ｖ４が選択的にオンオフすることによって、空気圧シリンダ１１の作動方向、作動速度、作動出力などが制御される。

また、空気圧シリンダ１１は多段式であるため、各段におけるストローク端、つまり各段の切り替わり部分において、受圧面積が変化する。そのため、各段の切り替わり部分において空気圧シリンダ１１の内部にサージ圧が発生する。サージ圧が発生すると、空気圧シリンダ１１の出力も変動し、これがワイヤＷＲの張力に現れる。

これを防ぎまたは緩和するために、各段の切り替わり時に切換え弁Ｖ３またはＶ４をオンし、サージ圧を排出する。そのタイミングを得るために、張力検出器１４の検出信号が用いられる。また、ロータリエンコーダ１５の検出信号またはカウンタのカウント値、または空気圧シリンダ１１の内部の圧力を検出する圧力センサ（ＰＧ１）の検出信号などを用い、またはこれらを併用することが可能である。

上に述べたように構成されているので、切換え弁Ｖ１またはＶ２をオンすると、エアー源ＡＲから圧縮空気が空気圧シリンダ１１に供給され、空気圧シリンダ１１は伸長作動する。このときに、モータＭ１によって回転ドラム１３３を回転駆動し、ワイヤＷＲを巻き戻す。この場合には、モータＭ１によってブレーキが掛けられている状態となる。このときのワイヤＷＲの走行速度および位置がロータリエンコーダ１５によって検出され、ワイヤＷＲの張力が張力検出器１４によって検出される。これらの検出信号によって、電気制御装置１６にフィードバックが掛けられる。

空気圧シリンダ１１の各段の切り替わり部分で、切換え弁Ｖ３およびＶ４をオンしてサージ圧を排出する。

また、モータＭ１によって回転ドラム１３３を回転駆動し、ワイヤＷＲを巻き取ることによって、空気圧シリンダ１１はワイヤＷＲによって強制的に収縮作動する。そのときに、空気圧シリンダ１１の内部の圧力が適当な値となるように、切換え弁Ｖ３またはＶ４をオンして空気圧シリンダ１１内の圧縮空気を排出する。その場合に、空気圧シリンダ１１の各段の切り替わり部分において、切換え弁Ｖ４およびＶ３をオンしてサージ圧を排出する。

このように、モータＭ１および切換え弁Ｖ１〜Ｖ４を制御することにより、空気圧シリンダ１１に伸長作動および収縮作動を行わせることができる。しかも、その作動速度が一定または可変となるように制御し、また、空気圧シリンダ１１の出力（負荷）が一定となるように制御することができる。

なお、ロータリエンコーダ１５に代えて、またはそれとともに、モータＭ１の回転軸にロータリエンコーダを取り付けておき、そのロータリエンコーダの検出信号を用いて、モータＭ１の回転速度を制御してもよい。

上に述べたように、空気圧シリンダ１１は、各段の受圧面積が異なるため、圧縮空気の供給量に変化がない場合にはその伸長状態によって速度が変化する。しかし、本実施形態においては、モータＭ１の速度制御によって、等速度で伸長作動または収縮作動させることができる。また、操作パネル１６２における設定により、種々の速度曲線となるように、空気圧シリンダ１１を伸長作動または収縮作動させることができる。

例えば、空気圧シリンダ１１を、５０ｍｍ／ｓの一定の速度で伸長移動かつ収縮移動させることができる。１０ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓ、１００ｍｍ／ｓなど、他の一定の速度とすることも可能である。

また、伸長移動と収縮移動とが異なる速度となるようにすることも可能である。例えば、空気圧シリンダ１１を、５０ｍｍ／ｓの一定の速度で伸長移動させ、１０ｍｍ／ｓの一定の速度で収縮移動させることができる。これ以外の速度でも可能である。

また、張力検出器１４の検出信号によるフィードバックを利用することにより、空気圧シリンダ１１の推力（負荷力）が一定となるように制御することができる。

ロータリエンコーダ１５の検出信号、モータＭ１の回転数などを利用することにより、上に述べたように空気圧シリンダ１１のストロークの位置決め（ポジション制御）などを行うことができる。この場合に、空気圧シリンダ１１の停止位置を、操作パネル１６２により予め設定しておくこともできる。

また、これら速度、推力、位置の設定値および検出値を、数値またはグラフィックとして表示面上に表示することも可能である。これにより、ユーザは、空気圧シリンダ１１の動作状態を視覚的に容易に認識することができる。

次に、切換え弁Ｖ１〜Ｖ４の制御方法の例を説明する。

図３において、圧縮空気を供給する切換え弁Ｖ１、Ｖ２は、それぞれ、空気圧シリンダ１１の荷重（出力）Ｆが所定値Ｆ２またはＦ１以下である場合は常にオンであり、所定値Ｆ３以上である場合は常にオフである。所定値Ｆ２またはＦ１と所定値Ｆ３との間では、切換え弁Ｖ１、Ｖ２のオンオフの履歴に応じて異なる。

つまり、切換え弁Ｖ１またはＶ２がオンの状態においては、荷重Ｆが増大して所定値Ｆ３に達するまでオンであり、所定値Ｆ３にまで増大するとオフする。切換え弁Ｖ１またはＶ２がオフの状態においては、荷重Ｆが低下して所定値Ｆ２またはＦ１に達するまでオフであり、所定値Ｆ２またはＦ１にまで低下するとオンする。

また、圧縮空気を排気する切換え弁Ｖ３、Ｖ４は、それぞれ、空気圧シリンダ１１の荷重（出力）Ｆが所定値Ｆ３またはＦ４以上である場合は常にオンであり、所定値Ｆ２以下である場合は常にオフである。所定値Ｆ３またはＦ４と所定値Ｆ２との間では、その履歴に応じて異なる。つまり、切換え弁Ｖ３またはＶ４がオンの状態においては、荷重Ｆが低下して所定値Ｆ２に達するまでオンであり、所定値Ｆ２にまで低下するとオフする。切換え弁Ｖ３またはＶ４がオフの状態においては、荷重Ｆが増大して所定値Ｆ３またはＦ４に達するまでオフであり、所定値Ｆ３またはＦ４にまで増大するとオンする。

なお、Ｆ２はＦ１よりも大きい。例えば、荷重Ｆ２は６２５ｋｇであり、荷重Ｆ１は５００ｋｇである。Ｆ３はＦ４よりも小さい。例えば、荷重Ｆ３は６７５ｋｇであり、荷重Ｆ４は８００ｋｇである。荷重Ｆの値は、張力検出器１４によって検出される荷重の２倍の値である。

また、荷重Ｆが下限値Ｆ０または上限値Ｆ５に達すると、安全のためにモータＭ１が停止してリフト装置１が停止する。つまり、リフト装置１は、荷重Ｆが下限値Ｆ０と上限値Ｆ５との間において運転される。例えば、荷重Ｆ０は３５０ｋｇであり、荷重Ｆ５は９５０ｋｇである。

また、空気圧シリンダ１１は、伸長し切らないようかつ収縮し切らないように、伸長端または収縮端の手前までしか作動しないように制御されている。これによって、ワイヤＷＲが撓むことのないようにし、ワイヤＷＲの張力つまり空気圧シリンダ１１の出力が張力検出器１４によって正しく検出されるようにし、空気圧シリンダ１１の出力が制御されるようになっている。

切換え弁Ｖ１〜Ｖ４のオンオフが上に述べたように制御されているので、空気圧シリンダ１１の出力は、値Ｆ２からＦ３までの間となるように自動調整される。典型的には、空気圧シリンダ１１の出力は、値Ｆ２とＦ３との中央値（設定値）Ｆｓとなるように自動調整される。値Ｆ２とＦ３との間が動作範囲であり、下限値Ｆ０と上限値Ｆ５との間が可動範囲である。

図４には、空気圧シリンダ１１の全段が伸長した後に、ワイヤＷＲを巻き取ることによって１段目、２段目、３段目…というように各段が順次収縮作動するときの出力Ｆの変化の状態が示されている。

図４において、出力（荷重）Ｆの変化に応じて、図３において説明したように切換え弁Ｖ１〜Ｖ４がオンオフ制御されている。その結果、リフト装置１は、その出力Ｆが設定値Ｆｓである６５０ｋｇを中心として維持されるよう、運転される。

図４に示すように、空気圧シリンダ１１の収縮作動にともなう各段の切り替わり部分においてサージ圧が発生し、これがサージ出力（サージ荷重）として現れる。これによって、図３において説明したように、切換え弁Ｖ３およびＶ４がオンし、空気圧シリンダ１１の内部の圧縮空気が急速に排出され、短時間で定常運転状態に復帰する。その結果、図４に示すように、空気圧シリンダ１１の収縮作動時においてほぼ一定の荷重Ｆを支持できる状態が維持されることとなる。

また、図には示されていないが、空気圧シリンダ１１の伸長作動時においても、図３において説明したように切換え弁Ｖ１〜Ｖ４がオンオフ制御される。その結果、リフト装置１は、その出力Ｆが設定値Ｆｓである６５０ｋｇを中心として維持されるよう、運転される。

このように、本実施形態のリフト装置１は、多段式の単動型の空気圧シリンダ１１およびワイヤＷＲを巻き取りまたは巻き戻すウインチ装置１３を設置し、張力検出器１４およびロータリエンコーダ１５によって検出された信号に基づいて４つの切換え弁Ｖ１〜Ｖ４をオンオフ制御するという簡単な構成にも係わらず、空気圧シリンダ１１の速度制御、位置制御、および出力制御を確実に容易に行うことができる。

なお、上に述べた荷重Ｆの値Ｆ０〜Ｆ５、Ｆｓは一例であり、その他の種々の値とすることが可能である。

上の実施形態においては、１本の空気圧シリンダ１１を用いた例について説明したが、複数本の空気圧シリンダ１１を並列的に配置して用いることも可能である。
〔他の実施形態〕
次に、他の実施形態について説明する。

図５〜図１０において、リフト装置１Ｂは、３つの空気圧シリンダ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、基台１２Ｂ、ウインチ装置１３Ｂ、張力検出装置１４、電気制御装置１６、および空気圧制御回路１７Ｂからなる。なお、３つの空気圧シリンダ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの全部または一部を、単に「空気圧シリンダ１１」と記載することがある。

各空気圧シリンダ１１は、圧縮空気によって伸長作動する７段式の単動型の空気圧シリンダである。各空気圧シリンダ１１は、それぞれのシリンダチューブ１１１の軸心の位置が正三角形の頂点に位置するように、且つ軸心の方向が互いに平行になるように、基台１２Ｂに固定されている。空気圧シリンダ１１の各ロッドは、それぞれの受圧面積が異なり、下段になるほど受圧面積が大きい。そのため、供給される圧力が同じである場合には、各ロッドの伸長状態によって出力が異なるが、後述のように空気圧シリンダ１１への給排量を調整することによって、ロッドの伸長状態に係わらず出力がほぼ一定となるように制御されている。

基台１２Ｂは、下架台１２１，上架台１２２、フレーム部材１２３、補強部材１２４などからなる。下架台１２１及び上架台１２２には、パイプ材、アングル材、チャネル材、または板材などが用いられる。上架台１２２に板材を張って平面状に形成した場合には、作業者（ユーザ）が上架台１２２の上に載って作業を行うことが可能である。下架台１２１と上架台１２２との間に、ウインチ装置１３Ｂおよび張力検出装置１４Ｂが設置されている。

各空気圧シリンダ１１のロッドの先端には天板２１が取り付けられ、各段のロッドには、それぞれの段を互いに連結する連結部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…、２２ｆが取り付けられている。これらの連結部材２２ａ〜ｆによって、各空気圧シリンダ１１の各ロッドが同期して伸長駆動しまたは収縮移動する。また、各連結部材２２ａ〜ｆの１つの辺には、ワイヤＷＲを案内するためのワイヤガイド２３ａ〜ｆが取り付けられている。

天板２１の下面には、そのほぼ中央にフック部材２４が、少し離れた位置に収縮端検出ロッド２５が、それぞれ取り付けられている。フック部材２４には、ウインチ装置１３ＢのワイヤＷＲの一端が連結されている。なお、図示は省略したが、フック部材２４の内部にはバネが設けられており、ワイヤＷＲの一端がそのバネを介して天板２１と連結されるようになっている。これによって、ワイヤＷＲの弛みの防止と起動時などに発生する衝撃の緩和が図られている。収縮端検出ロッド２５は、空気圧シリンダ１１が収縮して天板２１が収縮端（下降端）に達したときに、後述するリミットスイッチＬＳ２をオンさせ、これによって収縮動作（下降動作）を停止させるためのものである。

図８において、ウインチ装置１３Ｂは、ワイヤ１８１、滑車１３２、ドラム１３３、モータＭ１、支持バー１３４、および支持ブラケット１３５などからなる。

ドラム１３３は、モータＭ１によって回転駆動され、ワイヤＷＲの一端を巻き取りまたは巻き戻す。モータＭ１は、正転及び逆転が可能な減速機付きの誘導モータである。モータＭ１の回転方向を切り換えることによって、空気圧シリンダ１１の伸長及び収縮が切り換えられる。つまり、ワイヤＷＲを巻き取る方向に回転すると、空気圧シリンダ１１は収縮動作を行い、巻き戻す方向に回転すると、空気圧シリンダ１１は伸長動作を行う。

モータＭ１がワイヤＷＲを巻き戻す方向に回転し、空気圧シリンダ１１が最大の伸長位置に達する手前で、その位置を検出するための図示しないセンサが設けられている。空気圧シリンダ１１が最大の伸長位置に達してしまうとワイヤＷＲが弛むので、センサの検出に基づいてその直前でワイヤＷＲの巻き戻しを停止するように制御されている。滑車１３２は、支持バー１３４に回転可能に取り付けられて支持されている。支持バー１３４は、支持ブラケット１３５により回動可能に支持されている。

図９によく示されるように、滑車１３２は、その軸１３２ａが支持バー１３４に設けられた長穴ｌ３４ｂ内を上下方向に移動可能となっており、ワイヤＷＲが弛んだとき、つまりワイヤＷＲの張力が無くなったときには、下方へ移動する。リミットスイッチＬＳ１は、滑車１３２が下方へ移動したときに、ドッグ１３２Ｂによってオンされ、これによってワイヤＷＲの弛みが検出される。リミットスイッチＬＳ１がワイヤＷＲの弛みを検出すると、モータＭ１を回転させてワイヤＷＲを巻き取るように制御される。これによってワイヤＷＲの弛みが解消される。

なお、長穴１３４ｂ内において軸１３２ａを下方へ付勢するバネを設けておき、ワイヤＷＲの張力が所定以下になったときにリミットスイッチＬＳ１がそれを検知するようにしてもよい。

張力検出装置１４Ｂは、ガイドハウジング１４１、および調整バネ１４２などからなる。支持バー１３４は、調整バネ１４２によって図８の左回転方向に付勢されており、ワイヤＷＲの張力の大きさに応じて、調整バネ１４２に抗して右回転方向に回転する。したがって、支持バー１３４の回転角度位置は、ワイヤＷＲの張力の大きさによって決まる。支持バー１３４の回転角度位置つまりワイヤＷＲの張力は、その後端部に設けられたドッグ１３４ａによりオンオフするリミットスイッチＬＳ３，４，５によって検出される。

リミットスイッチＬＳ３は張力の上限を検出する。リミットスイッチＬＳ３がオンすると、空気圧シリンダ１１に供給する圧縮空気の量を低下させるか、または空気圧シリンダ１１内の圧縮空気を排気させるように制御される。

リミットスイッチＬＳ４は張力の限界を検出する。リミットスイッチＬＳ４がオンすると、空気圧シリンダ１１に供給されている圧縮空気を排気させ、モータＭ１，Ｍ２を停止するように制御される。

リミットスイッチＬＳ５は張力の下限を検出する。リミットスイッチＬＳ５がオンすると、空気圧シリンダ１１に圧縮空気を供給するか、または供給している場合にその量を増大させるように制御される。

ウインチ装置１３Ｂの定格出力が例えば３００ｋｇである場合に、リミットスイッチＬＳ３，４，５は、それぞれ、例えば２５０Ｋｇ以上、３７５Ｋｇ以上、１００Ｋｇ以下であることを検出するように設定される。

なお、調整バネ１４２は、その圧縮力の調整が可能に設けられている。

図１０において、空気圧制御回路１７Ｂは、コンプレッサＣＰＱ、モータＭ２、空気タンクＴＫ１、圧力計ＰＧ１，２、圧力検出スイッチＰＳ１、切換え弁Ｖ１，Ｖ２、チェック弁ＣＶ１、流量絞り弁ＳＶ１，２、などから構成されている。

コンプレッサＣＰＱによって圧縮された空気は空気タンクＴＫ１に蓄えられ、カプラＣＬ１を介して切換え弁Ｖ１に向かって供給される。圧力検出スイッチＰＳ１は、圧力が所定値に達したことを検出し、これによって、電気制御装置１６による空気圧シリンダ１１の制御が可能となる。

切換え弁Ｖ１がオンした場合には、チェック弁ＣＶ１及び流量絞り弁ＳＶ１を介して圧縮空気が各空気圧シリンダ１１のポートＰＴＡ〜Ｃ（図示せず）に供給される。したがって、ワイヤＷＲが巻き戻されている場合には空気圧シリンダ１１は伸長動作を行い、ワイヤＷＲが停止しまたは巻き取られている場合には空気圧シリンダ１１内の圧力は増大する。

切換え弁Ｖ２がオンした場合には、空気圧シリンダ１１内の圧縮空気が流量絞り弁ＳＶ１を介して排出される。したがって、ワイヤＷＲが巻き戻されまたは停止している場合には空気圧シリンダ１１内の圧力は低下する。

電気制御装置１６Ｂは、空気圧制御回路１７Ｂの切換え弁Ｖ１，Ｖ２，モータＭ１，Ｍ２などを制御し、リフト装置１Ｂの全体を制御する。

次に、リフト装置１Ｂの動作について説明する。

図１０〜１２において、それらの図は動作のパターンの一例を示すものであり、リフト装置１Ｂの動作はこれらのパターンに限られない。

リフト装置１Ｂの伸長動作及び収縮動作は、基本的にはモータＭ１の回転方向を制御することによって行われる。つまり、モータＭ１を回転させ、ワイヤＷＲの巻戻しを行った場合に伸長動作をし、ワイヤＷＲの巻取りを行った場合に収縮動作をする。モータＭ１を停止させた場合には、リフト装置１Ｂはその高さ位置で停止する。

まず、リフト装置１Ｂの伸長動作について説明する。

図１１に示すように、モータＭ１を回転させてワイヤＷＲの巻戻しを行うと、これと同時に切換え弁Ｖ１がオンし、空気圧シリンダ１１に圧縮空気が供給され、空気圧シリンダ１１のロッドが伸長する。このときの伸長速度は、ワイヤＷＲの巻戻しの速度に等しい。空気圧シリンダ１１の出力は、ワイヤＷＲの張力に負荷（天板２１の上に載せられた物体の荷重）を加えた大きさである。ロッドが伸長するにしたがい、ロッドの受圧面積が減少する。そのため、圧縮空気の供給量を増大させて供給圧力を高くする必要があるが、単位時間当たりに供給すべき圧縮空気の量は減少する。

したがって、例えば図１１に示すように、ワイヤＷＲの張力が大きくなってリミットスイッチＬＳ３がオンした場合には、切換え弁Ｖ１をオフし且つ切換え弁Ｖ２をオンして、圧縮空気の供給を一旦停止する。これによって、空気圧シリンダ１１は、ワイヤＷＲの張力を上限と下限との間に維持しながら、一定の速度で伸長する。なお、ワイヤＷＲの巻戻しの速度は、空気圧シリンダ１１の自由状態における最も遅い伸長速度よりも小さくしておく必要がある。

次に、リフト装置１Ｂの収縮動作について説明する。

図１２に示すように、モータＭ１を回転させてワイヤＷＲの巻取りを行うと、空気圧シリンダ１１は収縮する。空気圧シリンダ1 1 が収縮すると、空気圧シリンダ１１内の圧力が上昇するので、その結果リミットスイッチＬＳ３がオンする。リミットスイッチＬＳ３がオンすると、切換え弁Ｖ２がオンし、空気圧シリンダ１１内の圧縮空気が排出され、圧力の上昇が抑えられる。圧力が下がり過ぎてリミットスイッチＬＳ５がオンした場合には、切換え弁Ｖ２はオフし、圧縮空気の排出は停止される。

次に、空気圧シリンダ１１が停止している状態の動作について説明する。

図１３に示すように、空気圧シリンダ１１内の圧力が下がってリミットスイッチＬＳ５がオンした場合には、切換え弁Ｖ１がオンし、空気圧シリンダ１１に圧縮空気が供給される。圧縮空気の供給によって圧力が上昇するが、圧力が上がり過ぎてリミットスイッチＬＳ３がオンした場合には、切換え弁Ｖ１がオフし、圧縮空気の供給が停止される。これによって、空気圧シリンダ１１内の圧力が所定の範囲内に維持され、ワイヤＷＲの張力が調整される。

このように、ワイヤＷＲの巻取りまたは巻戻しに応じて空気圧シリンダ１１が動作し、且つ、ワイヤＷＲの張力が所定の範囲内となるように、空気圧シリンダ１１に給排する圧縮空気の量が調整される。

例えば、負荷として８０Ｋｇの物体が天板２１上に載せられ、ワイヤＷＲの張力が２５０Ｋｇ程度となるように調整された場合には、空気圧シリンダ１１は３３０Ｋｇ程度を出力するように調整されることとなる。

上述の実施形態のリフト装置１Ｂでは、伸長及び収縮の速度がワイヤＷＲの速度に等しく、モータＭ１の回転速度によって制御が行われるので、一定の速度を得ることが極めて容易である。空気圧シリンダ１１を中間位置において精度よく停止させることができ、負荷が変動した場合であっても同一の停止位置が維持される。また、空気圧シリンダ１１の出力に対して常にワイヤＷＲによる張力を与えているので、空気圧シリンダ１１を含む全体の剛性が高くなり、動作が円滑で安定性に優れる。

上述の実施形態においては、ワイヤ弛み検出機構３１として、滑車１３２の移動を検知するリミットスイッチＬＳ１を用いたが、これに代えて、図１４に示すワイヤ弛み検出機構３１ａを用いることもできる。

すなわち、図１４において、ワイヤ弛み検出機構３１ａは、３つのローラ４１，４２，４３及びリミットスイッチＬＳ１１からなる。３つのローラ４１，４２，４３は、ワイヤＷＲの左右に交互に配置され、中央のローラ４３はバネ４４によってワイヤＷＲに押し付けられている。ワイヤＷＲに所定以上の張力がある場合には、バネ４４に抗してローラ４３が図の右方へ移動され、リミットスイッチＬＳ１１はオンしない。ワイヤＷＲの張力が所定以下になると、バネ４４によってローラ４３は図の左方へ移動され、リミットスイッチＬＳ１１がオンする。これによってワイヤＷＲの張力の低下または弛みが検出される。

また、いずれかのローラ４１，４２，４３にロータリエンコーダを取り付け、ローラ４１，４２，４３の回転にしたがってロータリエンコーダからパルス信号を得るようにしてもよい。これによって、ワイヤＷＲの移動距離に応じた信号をロータリエンコーダから取り出すことができる。ロータリエンコーダからの信号は、空気圧シリンダ１１の伸長速度または収縮速度の制御、中間の停止位置の制御、伸長端または収縮端における制御、その他の種々の制御に利用することができる。

上述の実施形態においては、張力検出装置１４Ｂとして、調整バネ１４２及びリミットスイッチＬＳ３〜５を用いたが、これに代えて、荷重の大きさを電気信号に変換するロードセルを用いることが可能である。その場合には、例えば、支持バー１３４の一端部と下架台１２１との間にロードセルを取り付け、ワイヤＷＲの張力を計測する。ロードセルを用いた場合には、ワイヤＷＲの張力が連続的に計測できるので、空気圧シリンダ１１に給排する圧縮空気の量及び圧力をきめ細かく連続的に制御することが可能となる。

上述の実施形態において、空気圧シリンダ１１として７段のものを使用したが、他の種々の多段シリンダを用いてよい。天板２１の水平角度を調整可能としてもよい。ワイヤＷＲとして、チェーン、ロープなどを用いてもよい。

上述の実施形態において、３つの空気圧シリンダ１１を用いたが、２つ以下または４つ以上の空気圧シリンダを用いてもよい。なお、１つ、２つ、または３つの空気圧シリンダ１１を用いたそれぞれの形態を、シングルマスト、ツインマスト、トリプルマストということができる。

上述の実施形態のリフト装置１Ｂにおいては、１本のワイヤＷＲを天板２１とウインチ装置１３Ｂとの間に直接に掛け渡したが、実質的に２本以上のワイヤを用いることができる。例えば、図１に示すように天板２１の下面に滑車２２を設け、ワイヤＷＲの一端を基台１２Ｂに固定して滑車２２により折り返すように掛け渡してもよい。

また、例えば、２つの空気圧シリンダを平行に設置してツインマストとした場合に、その中間に１本または２本のワイヤＷＲを取り付ける。１つの空気圧シリンダを設置し、その両側に２本のワイヤを取り付ける。この場合に、２本のワイヤは、１本のワイヤを空気圧シリンダの頂部において折り返して用い、下端の一方を基台１２に固定し、他の一方をウインチ装置１３Ｂのドラム１３３で巻き取るようにする。また、ワイヤを、空気圧シリンダ１１と同様に伸長または収縮するガイドシリンダの中を通過させ、ワイヤがガイドシリンダによって保護されるように構成してもよい。

上述の実施形態においては、切換え弁Ｖ１，２によって空気圧シリンダ１１に給排する圧縮空気の量を制御したが、流量を連続的に制御可能な弁、圧力を連続的にまたは段階的に制御可能な弁、その他の種々の弁を用いて制御を行うことができる。また、圧縮空気を供給するためのポンプを制御することも可能である。空気圧シリンダ１１に代えて、水圧シリンダまたは油圧シリンダを用いることも可能である。

本発明に係るリフト装置には、例えばその天板２１に無線の送受信アンテナを取り付け、アンテナ用のタワーとして用いることができる。また、天板２１にカメラなどを取り付け、景色または競技などを高所から撮影するために用いることができる。その他、高所作業用のリフト、照明塔、スプリンクラー用、ミストスプレー用などにも用いることが可能である。

その他、空気圧シリンダ１１、基台１２，１２Ｂ、ウインチ装置１３，１３Ｂ、張力検出装置１４，１４Ｂ、電気制御装置１６、空気圧制御回路１７，１７Ｂ、またはリフト装置１，１Ｂの全体または各部の構造、形状、個数、材質、動作の内容または順序などは、本発明の趣旨に沿って上述した以外の種々のものとすることができる。

１リフト装置
１１空気圧シリンダ（流体圧シリンダ）
１２基台
１３ウインチ装置
１４張力検出装置（検出装置）
１６電気制御装置（制御装置）
１７空気圧制御回路（圧流体供給装置）
Ｍ１モータ

Claims

圧流体によって伸長作動する１つまたは複数の流体圧シリンダと、
前記流体圧シリンダの固定側端が取り付けられた基台と、
前記基台に対して固定的に設けられ、前記流体圧シリングの可動側端との間に掛けわたされたワイヤを巻き上げまたは巻き戻すための、回転ドラムおよびモータを有したウインチ装置と、
前記モータの回転速度を制御する制御装置と、
前記流体圧シリンダに圧流体を給排するため圧流体給排装置と、
を有してなることを特徴とするリフト装置。
前記ワイヤの走行速度を検出する速度検出器を有し、
前記制御装置は、前記ワイヤの走行速度が一定となるように、前記モータの回転速度を制御する、
請求項１記載のリフト装置。
前記ワイヤの張力を検出する張力検出器を有し、
前記圧流体給排装置は、前記ワイヤの張力に応じて、前記流体圧シリンダに給排する圧流体の量を調整する、
請求項１または２記載のリフト装置。
前記圧流体給排装置は、前記ワイヤの張力が所定の範囲内に入るように、前記流体圧シリンダに供給する圧流体の量または流体圧シリンダから排出する圧流体の量を調整する、
請求項３記載のリフト装置。
前記流体圧シリンダは空気圧シリンダであり、
前記圧流体給排装置は、
前記空気圧シリンダに圧縮空気を供給するための少なくとも２つの切換え弁と、
前記空気圧シリンダから圧縮空気を排気するための少なくとも２つの切換え弁と、
を有し、
前記制御装置は、前記ワイヤの張力が所定の範囲内に入るように、前記切換え弁をオンオフ制御する、
請求項４記載のリフト装置。