特許 6872465 荷役物運搬機の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6872465

(24)【登録日】2021年4月21日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】荷役物運搬機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B66F 19/00 20060101AFI20210510BHJP

【ＦＩ】

   B66F19/00 K

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-187560(P2017-187560)

(22)【出願日】2017年9月28日

(65)【公開番号】特開2019-59614(P2019-59614A)

(43)【公開日】2019年4月18日

【審査請求日】2020年5月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000100735

【氏名又は名称】アイコクアルファ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】長沼 憲昌

【審査官】 加藤 三慶

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１２９０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１６９１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０６８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０９７５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７１１７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６６Ｆ １９／００

Ｂ６６Ｃ １３／４６

Ｂ６６Ｃ １３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷役物を昇降するアームを備えた昇降機構部と、前記昇降機構部の力点を駆動する駆動源と、昇降を指令する操作部と、前記力点の昇降の位置を検出するエンコーダと、前記エンコーダと前記操作部と前記駆動源に接続された演算部を有し、前記演算部は地切りモードと昇降モードを有する荷役物運搬機において、前記荷役物の把持の瞬間の前記力点と地切りする瞬間の前記力点の地切り予測距離を予め設定し、前記地切りモードでは前記操作部の昇降指令の操作部電気信号と前記力点の移動距離に応じて前記駆動源の出力を前記演算部で演算し荷役物を地切りさせようとし、前記演算部の演算過程では地切り予測距離に近づくにつれて前記操作部電気信号の制限値を下げ、地切り判定とした場合に前記昇降モードに移行することを特徴とする荷役物運搬機の制御方法。

【請求項2】

前記演算部は一定時間毎に演算し、前記操作部電気信号と前記力点の移動距離に応じて地切りコントロール力を演算し、ワーク重量基本力は前記地切りコントロール力に係数を乗したものと前記ワーク重量基本力の一定時間の前の値を加えて演算され、前記ワーク重量基本力と前記地切りコントロール力を加えたものを駆動源指令力とし、前記駆動源指令力を前記演算部が前記駆動源に指令することを特徴とする請求項１記載の荷役物運搬機の制御方法。

【請求項3】

操作部電気信号を受信のステップと、力点の移動距離を受信のステップと、地切りコントロール力を演算のステップと、ワーク重量基本力を演算のステップと、駆動源指令力を演算のステップと、駆動源指令力を出力変換器に出力のステップと、地切り判定のステップを備えたことを特徴とする請求項１記載の荷役物運搬機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷役物の重量が一定でない場合の荷役物運搬機の昇降の制御において、エンコーダを用いて、スムースに地切りをする荷役物運搬機の制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、地切り前のアームの撓みの動作を、アーム中間に配設した加速度センサで検出し、地切りの制御をしている。

【0003】

しかし、アームの撓みの動作は、揺れるように動くこともあり、演算された昇降の指令値が滑らかでなく、スムースな地切りの制御ができない時もあった。

【0004】

引用文献２は、速度検出器で力点の速度で地切りの瞬間を検出している。しかし、地切り直後を検出するので、アーム先端が少し跳ね上がってから制御し、引用文献１より跳ね上がり量は大きく、操作しにくかった。

【0005】

例えば、引用文献２の速度検出器は、エンコーダを用いて距離と時間で速度に変換できる。本発明は、エンコーダを使用しているが、速度を検出するのに使用していない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５−１２９０４５号公報

【特許文献2】特開２０００−１６９１００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

解決しようとする問題点は、地切り前のアームの撓みを利用した制御ではアームの揺れを加速検出器で検出してしまい、スムースな地切り制御ができなかった点である。また、地切りの直後を検出する制御では、跳ね上がり量が多い点である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、エンコーダを用いて、荷役物の把持から地切りする間の力点の予測移動距離を予め設定しておき、力点が地切り予測点に近づくにつれて操作部電気信号の制限値を下げて、地切りコントロール力を地切り直前に減少させることを最も主要な特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の荷役物運搬機の制御方法は、荷役物の重量が判らない場合でも、跳ね上がり量が抑えられたスムースな地切りができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、荷役物運搬機の総体図である。（実施例１）

【図2】図２は、制御と構成を表す概念図である。（実施例１）

【図3】図３は、操作部電気信号とレバーへの力の大きさのグラフである。（実施例１）

【図4】図４は、エンコーダ移動距離と操作部電気信号の制限値のグラフである。（実施例１）

【図5】図５は、エンコーダの移動距離と駆動源指令力のグラフである。（実施例１）

【図6】図６は、経過時間と駆動源指令力のグラフである。（実施例１）

【図7】図７は、制御のフロー図である。（実施例１）

【発明を実施するための形態】

【0011】

エンコーダを用いて、荷役物の把持から地切りする間の力点の予測移動距離を予め設定しておき、力点が地切り予測点に近づくにつれて操作部電気信号の制限値を下げて、地切りコントロール力を減少させ、跳ね上がり量が抑えられたスムースな地切りを実現した。

【実施例1】

【0012】

図１は、荷役物運搬機の総体図である。荷役物運搬機１は、台座２、旋回台３、アーム４を備えた昇降機構部５、操作部６を備えている。昇降機構部５は、本体部７とパンタグラフ式のアーム４を備えている。操作部６は、アーム４の先端に配設され、作業者８が昇降させたい方向に力を入れ昇降を指令する。操作部６にレバー９が配設されている。レバー９には歪みゲージ（図示せず）が取付けられ、レバー９に加えられた力に応じて駆動源（図示せず）への指令を行う。レバー９への力が弱い力だとゆっくり、強い力だと速く、力の加減に応じて昇降する。操作部６の下にアタッチメント１０が取付けられている。アタッチメント１０は、荷役物１１を把持している。荷役物１１は台１２の上に置かれている。荷役物１１を把持して、作業者８が昇降させ、また、旋回させることで三次元に荷役物１１をアーム４の可動範囲内で運搬できる。

【0013】

図２は、制御と構成を表す概念図である。荷役物運搬機１は、アーム４を備えた昇降機構部５、操作部６を備えている。昇降機構部５は、本体部７とパンタグラフ式のアーム４を備えている。本体部７には、水平レール１３、エンコーダ１４、駆動源１５、演算部１６、出力変換器１７が固定されている。駆動源１５はエアシリンダ１８であり、チューブ１９側が本体部７に固定され、ロッド２０が上下する。昇降機構部５のアーム４は、支点２１、力点２２、作用点２３がある。水平レール１３に支点２１が係合されている。水平レール１３は固定されているので、支点２１は上下には動かない。力点２２はロッド２０の先端に係合され、駆動源１５で力点２２を駆動することで荷役物１１が昇降する。エンコーダ１４は力点２２に係合され、エンコーダ１４は力点２２の上下の移動距離を検出する。演算部１６は、エンコーダ１４と操作部６と駆動源１５と出力変換器１７と電源２４に接続されている。出力変換器１７は、実施例では電空レギュレータであり、エア源２５に接続されている。演算部１６は、地切りモードと昇降モードを有している。実施例では、駆動源１５はエアシリンダ１８を使用しているが、電気モータ・油圧シリンダ・電動シリンダでもよく駆動源を限定するものでない。

【0014】

図３は、操作部電気信号とレバーへの力の大きさのグラフである。Ｘ軸がレバー９への力の大きさであり、Ｙ軸が操作部６の操作部電気信号である。実線が地切りモードで、点線が昇降モードである。地切りモードでは、操作部電気信号の出力を大きくして、地切り時間を短くする。昇降モードでは、操作部電気信号の出力を地切りモードより小さくしている。作業者８がレバー９への力を大きくすると、その力に応じて操作部電気信号の出力も大きくなる。昇降モードでは、レバー９への力が弱い力だとゆっくり、強い力だと速く、力の加減に応じて昇降する。荷役物１１を把持して地切りする間は、地切りモードである。荷役物１１を把持して地切りする間以外は、昇降モードである。後述するが、地切りモードでは、操作部電気信号の出力が制限される。

【0015】

図４は、エンコーダ移動距離と操作部電気信号の制限値のグラフである。地切りモードの場合に、操作部６の操作部電気信号を制限している。図４の垂直の点線は、補助線である。Ｘ軸は力点のエンコーダ１４移動距離であり、Ｙ軸が操作部６の操作部電気信号の制限値である。図３では、操作部電気信号の値が１５であっても、地切りモードでは、エンコーダ１４の位置により操作部電気信号の値が制限される。たとえば、エンコーダ１４移動距離の値が９ｍｍの時には、操作部電気信号の値が１５であっても、操作部電気信号は５となる。操作部電気信号の値を制限するのは、値を制限していない場合に作業者８が必要以上にレバー９に力を入れと、後述する駆動源指令力が大ききなり過ぎて荷役物１１が跳ね上がるからである。操作部電気信号が、制限値以下の場合はその値が採用される。実施例では、荷役物１１を把持してから地切りするまでの力点２２の移動は、１０ｍｍとしている。この１０ｍｍの距離は、荷役物１１の最大重量の時において、荷役物１１の把持の瞬間の力点と地切りする瞬間の力点の地切り予測距離として予め設定している。把持の瞬間から地切りする瞬間の間で、力点２２が移動するのは、アーム４とアーム４のつなぎ目など微小のガタやアーム４の撓み分などがあるためである。荷役物１１の最大重量を予め設定することで、荷役物１１の重量が最小でも対応可能である。エンコーダ１４の移動距離は、０ｍｍの地点が把持した瞬間で、１０ｍｍが地切りすると設定した地点である。０ｍｍから９ｍｍまでは、操作部電気信号の制限値は緩やかに下降し、９ｍｍから１０ｍｍは急下降する。９ｍｍから１０ｍｍは急下降することで、地切りする直前で跳ね上がりを抑制する制御となる。

【0016】

図５は、エンコーダの移動距離と駆動源指令力のグラフである。地切りモードの場合の駆動源指令力の変化である。図５の垂直と水平の点線は、補助線である。Ｘ軸は力点のエンコーダ１４移動距離であり、Ｙ軸が駆動源１５への駆動源指令力である。駆動源指令力は、地切りコントロール力３１とワーク重量基本力３２の合計である。ワークとは、荷役物１１の事である。駆動源指令力のＹ軸に２０ｋｇｆと記載してあるが、２０ｋｇの荷役物１１を持ち上げるのに必要な駆動源指令力を示している。演算部１６は一定時間毎に演算し、操作部電気信号と力点２２の移動距離に応じて地切りコントロール力３１を演算する。演算部１６は一定時間毎に演算し、ワーク重量基本力３２は、地切りコントロール力３１に係数を乗したものとワーク重量基本力３２の一定時間の前の値を加えて演算する。ワーク重量基本力３２の推移は、原点から右上がりの点線３３で示している。ワーク重量基本力３２と地切りコントロール力３１を加えたものを駆動源指令力とし、駆動源指令力を演算部１６が駆動源１５に指令する。０の原点が、荷役物１１をアタッチメント１０が把持した瞬間であり、エンコーダ１４移動距離が１０ｍｍの地点が地切りの瞬間である。エンコーダ１４移動距離が９ｍｍの地点は、地切りの直前であり、駆動源指令力を急激に下げ、地切り後の跳ね上がりを抑制する。地切りコントロール力３１の増減の推移は、荷役物１１の把持と同時に作業者８が上昇側にレバー９に力を入れ、地切りさせようとするので地切りコントロール力３１が急激に増え、そして、図４の操作部電気信号の制限値の設定があるので、エンコーダ１４移動距離が９ｍｍの地点から激減する。エンコーダ１４移動距離が１０ｍｍの地点以降は、地切り後であり昇降モードとなる。駆動源指令力を一旦２０ｋｇｆ以上してから２０ｋｇｆにするのは、地切りの瞬間にふわっと荷役物１１を地切りさせるためである。

【0017】

図６は、経過時間と駆動源指令力のグラフである。地切りモードの場合の駆動源指令力の変化である。図６の垂直と水平の点線は、補助線である。Ｘ軸は経過時間であり、Ｙ軸が駆動源１５への駆動源指令力である。駆動源指令力は、地切りコントロール力４１とワーク重量基本力４２の合計である。ワークとは、荷役物１１の事である。駆動源指令力のＹ軸に２０ｋｇｆと記載してあるが、２０ｋｇの荷役物１１を持ち上げるのに必要な駆動源指令力を示している。演算部１６は一定時間毎に演算し、操作部６の操作部電気信号と力点２２の移動距離に応じて地切りコントロール力４１を演算する。一定時間毎とは、１ｍｓ（＝1000分の1秒）である。演算部１６は一定時間毎に演算し、ワーク重量基本力４２は地切りコントロール力４１に係数を乗したものとワーク重量基本力４２の一定時間の前の値を加えて演算する。ワーク重量基本力４２の推移は、原点から右上がりの点線４３で示している。ワーク重量基本力４２と地切りコントロール力４１を加えたものを駆動源指令力とし、駆動源指令力を演算部１６が駆動源１５に指令する。０の原点が、荷役物１１をアタッチメント１０が把持した瞬間であり、経過時間が１０００ｍｓ（＝１秒）の時点が地切りの瞬間である。経過時間が９００ｍｓの時点は、地切りの直前であり、駆動源指令力を急激に下げ、地切り後の跳ね上がりを抑制する。地切りコントロール力４１の増減の推移は、荷役物１１の把持と同時に作業者８が上昇側にレバー９に力を入れ、地切りさせようとするので地切りコントロール力４１が急激に増え、そして、図４の操作部電気信号の制限値の設定があるので、経過時間が９００ｍｓの時点から激減する。経過時間が１０００ｍｓの時点以降は、地切り後であり昇降モードとなる。例えば、３００ｍｓの時点で、地切りコントロール力４１が８ｋｇｆ、ワーク重量基本力４２が７ｋｇｆとすると、駆動源指令力は１５ｋｇｆとなる。１ｍｓ後の３０１ｍｓの時点は、地切りコントロール力４１が７．９９９ｋｇｆとなると、ワーク重量基本力４２は前回の３００ｍｓのワーク重量基本力４２が７ｋｇｆ＋地切りコントロール力４１が７．９９９ｋｇｆ×０．００６の計算となり７．０４７９９４ｋｇｆで、駆動源指令力は１５．０４６９９４ｋｇｆとなる。１ｍｓ毎に、「地切りコントロール力４１」＋「１ｍｓ前のワーク重量基本力４２」＋「地切りコントロール力４１×０．００６」＝「駆動源指令力」として演算される。１ｍｓ毎に、操作部６の操作部電気信号と力点２２の移動距離に応じて地切りコントロール力４２は演算される。０．００６は、係数である。
換言すると、
地切りコントロール力４１＝Ａ
１ｍｓ前のワーク重量基本力４２＝ｂ
ワーク重量基本力４２＝Ｂ＝ｂ＋Ａ×０．００６
駆動源指令力＝Ｃ＝Ａ＋Ｂ
係数＝０．００６
Ａ+（ｂ+Ａ×０．００６）＝Ｃ となる。
操作部電気信号と力点２２の移動距離に応じて地切りコントロール力４１を演算し、ワーク重量基本力４２は地切りコントロール力４１に係数を乗したものとワーク重量基本力４２の一定時間の前の値を加えて演算され、ワーク重量基本力４２と地切りコントロール力４１を加えたものを駆動源指令力とし、駆動源指令力を演算部１６が駆動源１５に指令する。１ｍｓ毎に演算されるので、図６のようになる。駆動源指令力を一旦２０ｋｇｆ以上してから２０ｋｇｆにするのは、地切りの瞬間にふわっと荷役物１１を地切りさせるためである。

【0018】

図７は、制御のフロー図である。地切りモードの制御のフロー図であり、地切りモード開始のステップ５１と、操作部電気信号を受信のステップ５２と、力点の移動距離を受信のステップ５３と、地切りコントロール力を演算のステップ５４と、ワーク重量基本力を演算のステップ５５と、駆動源指令力を演算のステップ５６と、駆動源指令力を出力変換器に出力のステップ５７と、地切り判定のステップ５８と、地切りモード終了のステップ５９と、昇降モードに移行のステップ６０を備えている。フローは、１ｍｓ（＝1000分の1秒）毎に操作部電気信号を受信のステップ５２から地切り判定のステップ５８まで行われる。操作部電気信号を受信のステップ５２は、操作部６のレバー９への力の度合を電気信号で出力しており、その電気信号を操作部電気信号として演算部１６で受信する。力点の移動距離を受信のステップ５３は、荷役物１１を把持した瞬間の力点２２の位置からの力点２２の移動距離を演算部１６で受信する。地切りコントロール力を演算のステップ５４は、操作部電気信号と力点２２の移動距離に応じて地切りコントロール力を演算部１６で演算する。ワーク重量基本力を演算するステップ５５は、地切りコントロール力に係数を乗したものにワーク重量基本力の一定時間の前の値を加えたものをワーク重量基本力として演算部１６で演算する。駆動源指令力を演算のステップ５６は、地切りコントロール力とワーク重量基本力を加算されたものを駆動源指令力として演算部１６で演算する。駆動源指令力を出力変換器に出力のステップ５７は、前のステップの駆動源指令力を演算のステップ５６で演算された駆動源指令力を出力変換器１７に出力する。出力変換器１７は、駆動源指令力を駆動源１５へ指示する。地切り判定のステップ５８は、エンコーダ１４で力点２２の移動距離を検出し地切りしたかを判定する。地切り判定で、地切りしていないと操作部電気信号を受信のステップ５２からやり直す。地切り判定で地切りしていると判定すると、地切りモード終了のステップ５９に移行する。地切り判定の基準は、力点２２の移動距離が荷役物１１の把持の瞬間から１０ｍｍを超えたかである。例えば、荷役物１１の最大重量が２０ｋｇで、地切りモードで力点２２の移動距離が１０ｍｍと設定したとすると、１０ｋｇの荷役物１１の場合は、力点２２の移動距離が１０ｍｍ未満で地切りしてしまうが、１０ｍｍ未満で地切りしても地切りした直後に１０ｍｍの地点を通過するので地切りと判定できる。地切りモード終了のステップ５９の次は、昇降モードに移行のステップ６０である。

【0019】

荷役物の把持の瞬間の力点と地切りする瞬間の力点の地切り予測距離を予め設定について説明する。地切り時の力点２２の距離は、アーム４など構成部品組付けの微小なガタやアーム４の撓みなどで、必ず発生する。地切り時の力点２２の予測距離は、荷役物１１の最大重量を基準として決めるが、想定しても実測しても良い。実施例では、２０ｋｇの荷役物１１の場合、地切りでの力点２２の移動距離は１０ｍｍとする。例えば、同じ荷役物運搬機１で１０ｋｇの地切りの力点２２の移動距離を測定すると１０ｍｍ未満であるが２０ｋｇの荷役物の力点２２の移動距離との差は微小で、図7の地切り判定の判定のステップ５８で問題なく制御でき、荷役物１１の重量が一定でなくても、スムースな地切りが可能である。荷役物１１の重量が違っても力点２２の移動距離の変化が微小なのは、アーム４やアタッチメント１０自体に重量があり、荷役物１１の重量の変化の影響は少ないからである。力点２２の地切り予測距離を予め設定するのは、顧客への出荷前の荷役物運搬機１の組立完了時である。また、顧客に納入した後でも力点２２の地切り予測距離を変更することは可能である。

【0020】

作業と制御の流れを説明する。図１のように作業者８が荷役物１１をアタッチメント１０で把持する。次に、荷役物１１を台１２から地切りさせようと操作部６のレバー９の上昇側に力を入れる。作業者８のレバー９への力の入れ具合により、図５・図６のように地切りコントロール力３１・４１とワーク重量基本力３２・４２が急増する。エンコーダ１４の移動距離が９ｍｍになると、図４の操作部電気信号の制限値により、地切りコントロール力３１・４１が急減する。そして、エンコーダ１４が１０ｍｍの地点で地切りが完了する。エンコーダ１４の移動距離が９ｍｍで地切りコントロール力３１・４１を急減させるのは、荷役物１１の跳ね上がりを抑制する為である。地切りした後は、昇降モードになり、作業者８のレバー９への力の入れ具合により昇降速度は可変する。荷役物１１の重量が一定でなくても、スムースな地切りが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0021】

実施例１では、アームの構造がパンタグラフ式だが、スカラ式のアームの荷役物運搬機でもよい。また、駆動源をエアシリンダとしているが、力点を駆動させるなら電気モータや油圧シリンダなど何でもよい。

【符号の説明】

【0022】

１ 荷役物運搬機
２ 台座
３ 旋回台
４ アーム
５ 昇降機構部
６ 操作部
７ 本体部
８ 作業者
９ レバー
１０ アタッチメント
１１ 荷役物
１２ 台
１３ 水平レール
１４ エンコーダ
１５ 駆動源
１６ 演算部
１７ 出力変換器
１８ エアシリンダ
１９ チューブ
２０ ロッド
２１ 支点
２２ 力点
２３ 作用点
２４ 電源
２５ エア源
３１ 地切りコントロール力
３２ ワーク重量基本力
３３ 点線
４１ 地切りコントロール力
４２ ワーク重量基本力
４３ 点線
５１ 地切りモード開始のステップ
５２ 操作部電気信号を受信のステップ
５３ 力点の移動距離を受信のステップ
５４ 地切りコントロール力を演算のステップ
５５ ワーク重力基本力を演算のステップ
５６ 駆動源指令力を演算のステップ
５７ 駆動源指令力を出力変換器に出力のステップ
５８ 地切り判定のステップ
５９ 地切りモード終了のステップ
６０ 昇降モードに移行のステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】