JPH0570096A

JPH0570096A - 負荷平衡装置

Info

Publication number: JPH0570096A
Application number: JP23018891A
Authority: JP
Inventors: Fumio Fujii; 文郎藤井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】昇降機構に吊られた負荷の重量を昇降機構の
揺れによる重量検出センサからの信号の振動があった場
合でもより正確に早く演算し、記憶させることで操作性
の良い、安全性の高い負荷平衡装置を提供する。【構成】作業者の操作による指令器からの信号がある
一定範囲内になった時（作業者の操作が無くなった時）
から昇降機構に吊られた負荷の重量を検出する荷重検出
器の信号を荷重演算部にて微分し、この微分質信号の値
がゼロになる時点と次に再び値がゼロとなる時点の中間
の時点の荷重検出器からの荷重検出信号を１カ所以上加
算し平均をとり、この平均値を負荷の重量Ｗとして重量
記憶部に記憶させる。作業者が負荷に力Ｆを加えると荷
重検出器により荷重（Ｗ＋Ｆ）が検出され、演算部で荷
重（Ｗ＋Ｆ）と重量Ｗとの差が演算され力Ｆが求められ
る。この値を昇降機構の駆動指令とすることで昇降機構
は操作力Ｆに対応した速度で昇降動作を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻上げ式あるいは平行
四辺形リンク式などの負荷平衡装置に関したもので、任
意の重量の負荷に対してその重量に見合った力を、電動
機等のアクチュエータにより発生させる事で負荷を平衡
状態に保ち、作業者が負荷に直接手を触れ軽い力で負荷
を昇降させる負荷平衡装置の制御方法に関し、特に負荷
の重量を正確に早く記憶するための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の負荷平衡装置の重量の記憶方法
としては、例えば特開昭６３−３１５４９７（平衡荷役
装置）がある。

【０００３】この従来の負荷平衡装置は吊り下げた負荷
を昇降する昇降機構と、この昇降機構を駆動するモータ
と、前記モータに対して作業者が操作することで速度指
令信号を発生する速度指令発生手段と、前記負荷昇降機
構の負荷を吊る部分の近くに配置された重量センサと、
吊り荷の重量を記憶するメモリ手段と、前記重量センサ
の検出値と前記メモリ手段の記憶データとの偏差を求
め、この偏差により昇降機構を動作させる速度指令信号
を出力する演算手段と、前記の速度指令信号のうち一方
の信号を選択し、この選択した指令信号に基づき前記モ
ータを駆動する駆動手段とを備えた平衡装置で、前記作
業者が操作することで発生する速度指令信号が所定値以
下になった時点から所定の設定時間が経過するまでの期
間の前記重量センサの出力の平均値を求め、この求めた
平均値を前記メモリ手段に入力する手段を備えるように
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、昇降機構に吊られた負荷の重量を記憶するのに、作
業者による昇降機構への昇降指令信号が所定値以下にな
った時点から、所定の設定時間の間の重量センサの出力
の平均値を求め、負荷の重量として記憶値としている
が、実際に昇降機構で負荷を吊り上げて操作させる場合
には、吊られた負荷の重量により昇降機構の振動の周期
が異なり、負荷の重量が重くなると振動の周期が長くな
る傾向にあり、常に一定の時間平均で負荷の重量を求め
ると昇降機構に振動があった場合には重量の誤記憶が生
じることになる。この場合でも平均をとる時間を充分に
長くすれば正確な平均値が演算できるが、これでは記憶
を早くすることができず操作性が悪くなってしまう。

【０００５】従来のように単に時間平均で負荷の重量を
求めると、前記したように重量の誤記憶が生じることが
あり、誤記憶が発生すると負荷平衡装置は作業者の負荷
に対する操作が無くても記憶重量と重量センサからの検
出値に差が生じ、昇降装置はこの重量の差により自動的
に昇降動作を行う可能性があり、作業者が知らない間に
昇降するため非常に危険な状況が発生する可能性があ
る。

【０００６】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、昇降機構に吊られた負荷の重量を昇降機
構の揺れによる重量検出センサからの信号の振動があっ
た場合でもより正確に早く演算し、記憶させることで操
作性の良い、より安全性の高い負荷平衡装置を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による負荷平衡装
置は、負荷を昇降する負荷昇降機構と、この昇降機構を
駆動する駆動機構と、作業者が昇降機構の速度を指令す
る指令器と、昇降機構の速度を検出する速度検出器と、
昇降機構の位置を検出する位置検出器と、負荷の重量を
検出する荷重検出器と、荷重検出器からの荷重検出信号
を微分し、この微分質信号の値がゼロになる時点と次に
再び値がゼロとなる時点の中間の時点の荷重検出信号を
加算し平均する荷重演算部と、この平均値を負荷の重量
として記憶する重量記憶部と、これらの各出力信号を演
算する演算部で昇降機構を動作を制御する。

【０００８】

【作用】作業者の操作による指令器からの信号がある一
定範囲内になった時（作業者の操作が無くなった時）か
ら昇降機構に吊られた負荷の重量を検出する荷重検出器
の信号を荷重演算部にて微分し、この微分質信号の値が
ゼロになる時点と次に再び値がゼロとなる時点の中間の
時点の荷重検出器からの荷重検出信号を１カ所以上加算
し平均をとり、この平均値を負荷の重量Ｗとして重量記
憶部に記憶させる。以降、作業者が負荷に力Ｆを加える
と前記荷重検出器により荷重（Ｗ＋Ｆ）が検出され、演
算部で荷重（Ｗ＋Ｆ）と重量Ｗとの差が演算され作業者
が加えた力Ｆが求められる。この求められた値を昇降機
構の駆動指令とすることで昇降機構は操作力Ｆに対応し
た速度で昇降動作を行なう。

【０００９】

【実施例】本発明を図１乃至図４に示す第１の実施例を
用いて説明する。

【００１０】平行リンク式の昇降機構１は昇降駆動用の
モータ２と歯車機構３により昇降駆動され、昇降機構１
の先端には負荷４を吊る吊り具５が設けられ、負荷４が
吊られている。さらに昇降機構１の昇降速度を指令する
速度指令器６の操作レバー７が設けられており、速度指
令器６からの速度指令信号Ｓは判断部８に入力されると
共に、Ｖ／Ｆ変換部９によりデジタル変換され位置演算
部１０のモード選択部１１を経て目標カウンタ１２に入
力され昇降機構１に対する目標位置として演算部１３に
入力される。

【００１１】負荷４を吊る吊り具５は負荷４の重量Ｗを
検出する荷重検出器１４に取付けられており、荷重検出
器１４からの荷重信号ＷＡはＡ／Ｄ変換部１５でデジタ
ル変換され荷重信号ＷＢとして荷重演算部１６に入力さ
れ、演算結果は重量記憶部１７と偏差検出部１８に入力
される。ここで荷重演算部１６は判断部８からの信号を
受け、前記荷重信号ＷＢを微分演算し、その微分信号が
ゼロの時点Ｚ１と次に再びゼロＺ２になった時点の中間
の時点ＡＺの荷重信号ＷＢを加算・平均を実施するよう
に構成されており、平均値の演算が終了した時点で重量
記憶部１７に対して記憶信号Ｋと共に演算結果の平均値
信号ＷＣを出力する。

【００１２】前記、昇降駆動用のモータ２には昇降機構
１の速度を検出する為に速度検出器１９が設けられ、速
度検出信号ＳＦは昇降機構１の駆動装置２０にフィード
バックされ、昇降機構１が演算部１３からの昇降指令Ｘ
Ｏに同期した速度で動作するようになっている。また、
昇降機構１の位置を検出する為に位置検出器２１が設け
られ、位置検出信号Ｘは位置演算部１０の現在カウンタ
２２に入力され昇降機構１の現在位置ＸＡとして演算部
１３に入力される。

【００１３】また、前記荷重検出器１４にて検出された
負荷４の重量Ｗは判断部８の指令に基づき荷重演算部１
６にて負荷４の重量Ｗが演算され重量記憶部１７に記憶
される。判断部８には速度指令器６からの速度指令Ｓと
演算部１０からの位置変化信号ＳＨが入力されている。

【００１４】ここで、演算部１０よりの信号Ｒにより、
重量記憶部１７の内容が消去されている場合は負荷重量
Ｗの記憶はされていない為、速度指令器６からの速度指
令信号ＳＡは優先的に位置演算部１０に入力され、昇降
機構１を駆動する駆動モータ２の駆動装置２０にＤ／Ａ
変換部２３にてアナログ変換され昇降指令ＸＯとして出
力され、昇降機構１は操作レバー７の動きに合わせて昇
降を行なう位置モードの動作を行なう。

【００１５】また、重量記憶部１７に負荷重量Ｗの記憶
がされている時は、重量記憶部１７に記憶されている記
憶重量ＷＫと、荷重検出器１４からの負荷荷重信号ＷＦ
との偏差が偏差検出部１８にてとられ、この偏差信号Ｗ
Ｒを指令として位置演算部１０は昇降機構１に昇降指令
ＸＯを出力する負荷平衡モードにて動作する。次に、本
発明による平衡負荷装置の動作について説明する。

【００１６】負荷重量Ｗが重量記憶部１７に記憶される
までは、位置モードとして動作し、位置モードにおいて
は、モード選択部１１が位置モード側に選択され、作業
者が操作レバー７を操作することにより速度指令器６か
らの速度指令信号ＳはＶ／Ｆ変換部９によりデジタル変
換され位置演算部１０の目標カウンタ１２に入力され
る。これにより目標カウンタ１２の値は操作レバー７の
操作量にともなって連続的に変化する。

【００１７】この時、位置演算部１０の現在カウンタ２
２では位置検出器２１からの信号Ｘをカウントし、昇降
機構１の現在位置を演算部１３に与え、演算部１３では
現在カウンタ２２の値と前記目標カウンタ１２の値を常
時比較することで昇降機構１の目標位置と現在位置の偏
差が得られ、この偏差をＤ／Ａ変換部２３でアナログ変
換し駆動モータ２の駆動装置２０に対して昇降指令信号
ＸＯとして出力する。この、昇降指令信号ＸＯは昇降機
構１を昇降駆動する駆動モータ２の駆動装置２０に駆動
信号として入力され、駆動モータ２の回転により昇降機
構１が昇降駆動され、吊り具５に吊られた負荷４は操作
レバー７の操作量にしたがって昇降動作を実施する。こ
の時、昇降機構１の速度検出器１９からの速度検出信号
ＳＦは駆動装置２０にフィードバックされ昇降機構１は
昇降指令信号ＸＯに比例した速度で昇降動作を実施す
る。

【００１８】この時、荷重検出器１４からの荷重検出信
号ＷＡをＡ／Ｄ変換した荷重検出値ＷＢは、荷重演算部
１６に入力され、判断部８からの指令を受け負荷４の重
量Ｗの演算を開始し、演算が終了すると負荷４の終了Ｗ
として重量記憶部１７に出力する。また、常時負荷４の
重量Ｗを重量信号ＷＤとして偏差検出部１８にも出力し
ている。そこで速度指令器６からの速度指令信号Ｓと、
演算部１３からの位置の変化信号ＳＨが判断部８に入力
され、速度指令信号Ｓと位置の変化信号ＳＨが共に微小
になったことを判断部８にて判断し、この判断指令Ｈに
基づき、荷重演算部１６は負荷４の重量Ｗの演算を実施
し演算結果としての負荷４の重量が記憶重量ＷＫとして
重量記憶部１７に記憶される。

【００１９】ここで、判断部８では、まず速度指令器６
からの速度指令信号Ｓの変化が微小領域ＳＡＯになった
ことを判断した後、演算部１３からの位置の変化信号Ｓ
Ｈの変化が微小領域ＳＨＯになったことを判断し、荷重
演算部１６に対し判断指令Ｈを出力する。

【００２０】重量記憶部１７が負荷重量Ｗを記憶する
と、動作モードは位置モードから負荷平衡モードに移行
し、モード選択部１１は負荷平衡モード側に切替わり、
重量記憶部１７に記憶された記憶重量ＷＫを目標とし
て、荷重検出器１４からの負荷重量ＷＦと記憶された記
憶重量ＷＫの偏差を偏差検出部１８にてとられ、昇降機
構１に対する位置指令ＸＯを演算するために偏差信号Ｗ
Ｒとして位置演算部１０に入力される。

【００２１】位置演算部１０に入力された偏差信号ＷＲ
は負荷重量ＷＦと記憶重量ＷＫの差であり、これは作業
者が負荷４に対して加えた力Ｆそのものである。位置演
算部１０では偏差信号ＷＲの信号の大きさにしたがっ
て、目標カウンタ１２の値を負荷重量ＷＦ＞記憶重量ＷＫ …… 減少（下降指
令）負荷重量ＷＦ＜記憶重量ＷＫ …… 増加（上昇指
令）となるように連続的に変化させることで昇降機構１の目
標位置を連続的に変化させる。この結果、位置モードと
同様に昇降機構１の昇降駆動部２０に対して昇降指令信
号ＸＯが連続的に出力される。

【００２２】このように制御される為、吊り具５に吊ら
れた負荷４に対して作業者が上昇または下降方向に力Ｆ
を加えると、荷重検出器１４からの荷重検出信号ＷＡが
増加または減少し、記憶重量ＷＫと負荷重量ＷＦとの間
に作業者が加えた力Ｆに相当する偏差が生じ、位置演算
部１０では偏差の大きさに従って目標位置を連続的に変
化させ昇降機構１の昇降駆動部２０に対して昇降指令信
号ＸＯが出力され、昇降機構１は作業者が力Ｆを加えた
方向に移動するようになる。この移動する位置の変化の
速さは作業者が加えた力Ｆを基本にし、（記憶重量ＷＫ）−（負荷重量ＷＦ）＝（作業者が
加えた力Ｆ）

【００２３】この作業者が加えた力Ｆに演算部１３で位
置の変化に相当する演算を実施し、一定のゲイン定数を
掛ける事で昇降機構１の位置の移動の速さは作業者が加
えた力Ｆの大きさに比例するような動きとなり、作業者
は吊られた負荷４の重量Ｗにあまり関係なく小さな力Ｆ
で負荷４を昇降させることができるようになる。

【００２４】次に前記荷重演算部１６の動作を説明する
と、荷重演算部１６は判断部８からの判断指令Ｈを受け
演算を開始する。この時、荷重演算部１６ではまず荷重
検出器１４からの荷重信号ＷＡをデジタル変換した荷重
信号ＷＢを微分し、この微分質信号の値がゼロの点Ｚ１
を求め次に再びゼロになる点Ｚ２を求め、この中間の時
点ＺＡ１〜ＺＡ３の荷重信号を次々に加算し平均値を求
める演算を実施する。ここで微分質信号の値がゼロにな
る点とは振動する荷重検出信号の振動の上下のピークに
あたり、この中間の時点の荷重信号というのはほぼ負荷
４の正確な重量を示している値即ち振動する信号の収束
する値になり、さらに数回の加算平均をとることでより
正確な重量を求められるようになる。また、加算の回数
は１回以上として重量の記憶時間にあまり影響を与えな
い程度の回数で実施することで、負荷４の重量は正確に
早く求められ、負荷平衡装置が位置モードから平衡モー
ドに移行する際の時間も短くてすみ、作業者が記憶時間
を気にすることもなく、また、誤記憶で昇降装置が自然
に動き出すことも無くなる。

【００２５】以上の様に本実施例によれば、負荷平衡装
置は位置モードから平衡モードに移行する際の負荷の重
量の記憶を正確により早く実施できるため、作業者が装
置を扱う際に記憶を待つことも無くなり、また、誤記憶
も無くなるため昇降装置が自然に動き出すことも無くな
り、より扱いやすい安全な負荷平衡装置を提供すること
ができる。（他の実施例）

【００２６】本発明の他の実施例について説明をする。
荷重検出器より検出された荷重検出信号を微分し、この
微分質信号の値のゼロの時点から再び値がゼロになる時
点までの中間点よりも少しタイミングをずらせた時点の
負荷の荷重検出信号の値を１カ所以上加算し平均を取っ
て負荷の重量の記憶値とする。

【００２７】また、荷重信号が振動していない時は、微
分する必要も無く、実際の昇降機構ではこの振動の周波
数もある程度分かっているため振動しているかいないか
は演算部にて判断し、本当に振動している場合のみ本発
明の内容を実施するような判断回路を内部に入れておく
こともできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を実施する
ことで、負荷平衡装置は位置モードから平衡モードに移
行する際の負荷の重量の記憶を正確により早く実施でき
るため、作業者が装置を扱う際に記憶を待つことも無く
なり、また、誤記憶も無くなるため昇降装置が自然に動
き出すことも無くなり、より扱いやすい安全な負荷平衡
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の機構構成図、

【図２】その制御ブロック図、

【図３】本発明の負荷平衡モードへの移行時の動作説明
図、

【図４】本発明の荷重検出信号とその微分信号及び微分
信号のゼロ点・中間点の時の荷重検出信号との関係図。

【符号の説明】

１…昇降機構、２…昇降駆動用モータ、４…負
荷、６…速度指令器、７…操作レバー…、８…判
断部、９…Ｖ／ｆ変換器、１０…位置演算部、
１１…モード選択部、１２…目標カウンタ、１３…
演算部、１４…荷重検出器、１５…Ａ／Ｄ変換器、
１６…荷重演算部、１７…重量記憶部、１８…
偏差検出部、１９…速度検出部、２０…昇降駆
動部、２１…位置検出器、２２…現在カウンタ、
２３…Ｄ／Ａ変換器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷を昇降する機構と、この荷の昇降機構
を駆動する駆動手段と、昇降機構の昇降速度を検出する
手段と、荷の重量を検出する手段と、検出された荷の重
量を記憶する手段と、作業者が昇降機構の速度を指令す
る手段と、記憶された荷の重量と検出された荷の重量の
差を演算する演算手段と、それぞれの信号を演算し前記
昇降機構を駆動する手段に対して指令を与える演算手段
を持った負荷昇降装置において、前記荷の重量の記憶値
として、荷の重量の検出手段からの信号を微分し、微分
された信号のゼロ点から次のゼロ点の中間の時点の重量
検出値を１カ所以上加算し平均するような演算部を持
ち、この平均値を荷の重量の記憶値とする荷重記憶方法
で動作することを特徴とする負荷平衡装置。
【請求項２】荷の重量の記憶値として荷の重量の検出
手段からの信号を微粉し、微分された信号のゼロ点から
ゼロ点の中間の時点より少しタイミングを前後させた時
点の重量検出値を１カ所以上加算し平均するような演算
部を持ち、この平均値を荷の重量の記憶値とする荷重記
憶方法で動作する請求項１に記載の負荷平衡装置。