特開 2023-128716 荷役助力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023128716

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】荷役助力装置

(51)【国際特許分類】

   B66D 3/18 20060101AFI20230907BHJP

   B66D 3/26 20060101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

B66D3/18 E

B66D3/26 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022033264

(22)【出願日】2022-03-04

(71)【出願人】

【識別番号】591156799

【氏名又は名称】ユニパルス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 広

(72)【発明者】

【氏名】進藤 清隆

(57)【要約】

【課題】水滴等が比較的多くかかる場所でも使用可能な荷役助力装置を提供する。
【解決手段】吊下げ部３と、昇降作動部４３と、荷重検出部３１と、制御部８と、筐体部とを含む荷役助力装置１であって、吊下げ部３は、構造物に取り付け可能で、荷重検出部３１を吊下げ、荷重検出部３１は、吊荷を係止したリンクチェーン４を巻回してモータ部９と連結して吊荷を昇降させる昇降作動部４３を支持する筐体部を吊下げて、昇降作動部４３に加わる重量を検出し、制御部８は、荷重検出部３１が検出した重量を基に、モータ部９に指令を行って吊荷の昇降を助力し、筐体部は、吊下げ部３に連結されて、少なくとも荷重検出部３１を囲う閉空間を形成する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吊下げ部と、荷重検出部と、制御部と、筐体部とを含む荷役助力装置であって、
前記吊下げ部は、構造物に取り付け可能で、前記荷重検出部を吊下げ、
前記荷重検出部は、吊荷を係止したスリング部を巻回してモータ部と連結して前記吊荷を昇降させる昇降作動部を支持する前記筐体部を吊下げて、前記昇降作動部に加わる重量を検出し、
前記制御部は、前記荷重検出部が検出した前記重量を基に、前記モータ部に指令を行って前記吊荷の昇降を助力し、
前記筐体部は、前記吊下げ部に連結されて、少なくとも前記荷重検出部を囲う閉空間を形成する荷役助力装置。

【請求項2】

前記筐体部は、前記筐体部と前記吊下げ部との隙間を補間する補間部材とを含む請求項１に記載の荷役助力装置。

【請求項3】

少なくとも前記荷重検出部から出力されたアナログ信号を増幅する増幅回路基板が、前記閉空間の外に、かつ前記制御部を保護する制御部カバー内に設けられている請求項１又は２に記載の荷役助力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷重を電気信号に変換する荷重変換器と電動モータを備えて、吊った吊荷を上下動させる作業を電動モータにて助力する荷役助力装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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、半完成品などの吊荷を吊下げて昇降移動させる荷役装置を使用している。その荷役装置の中でも、大きな重量の吊荷に対して使用者が軽い操作力で任意の高さに昇降移動できるように助力（アシスト力）を発生させる荷役助力装置が一部で使用されている。このように助力を発生させる荷役助力装置は、電動モータによって助力を行い、吊荷に小さな操作力（外力）を加えることでスムーズに移動させている。したがって単に上下動作を電動モータで行うものとは異なり、吊荷の荷重やこれに加わる操作力を例えば荷重検出器で検出して、回転角検出器と繋がったＡＣサーボモータ等で外力の印加による重量変化を元に制御を行うように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１２８３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような吊下げ式の荷役助力装置（特許文献１）を水滴等が比較的多くかかる場所でも使用したいという要望があった。

【0005】

このような問題に鑑みて、本発明は、水滴等が比較的多くかかる場所でも使用可能な荷役助力装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明の荷役助力装置は、
吊下げ部と、荷重検出部と、制御部と、筐体部とを含む荷役助力装置であって、
吊下げ部は、構造物に取り付け可能で、荷重検出部を吊下げ、
荷重検出部は、吊荷を係止したスリング部を巻回してモータ部と連結して吊荷を昇降させる昇降作動部を支持する筐体部を吊下げて、昇降作動部に加わる重量を検出し、
制御部は、荷重検出部が検出した重量を基に、モータ部に指令を行って吊荷の昇降を助力し、
筐体部は、吊下げ部に連結されて、少なくとも荷重検出部を囲う閉空間を形成するように構成されている。

【0007】

また、筐体部は、筐体部と吊下げ部との隙間を補間する補間部材とを含んで構成されていることが好ましい。

【0008】

また、少なくとも荷重検出部から出力されたアナログ信号を増幅する増幅回路基板が、閉空間の外に、かつ制御部を保護する制御部カバー内に設けられて構成されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、水滴等が比較的多くかかる場所で使用可能な荷役助力装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の正面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の本体中央部とその下部の斜視構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の本体中央部とモータ部の断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の本体中央部の斜視構成分解図である。

【図5】本発明の実施形態に係る荷役助力装置の本体中央部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態に係る荷重変換器とこれを用いた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に係る荷役助力装置１の正面図である。

【0012】

荷役助力装置１は、本体中央部２と、リンクチェーン４と、吊荷用フック５と、制御部８と、モータ部９とを含んでいる。荷役助力装置１は本体中央部２に配置された吊下げフック３（吊下げ部）にて構造物などに吊下げられて、吊荷用フック５に吊下げられた吊荷の昇降を行う。

【0013】

本体中央部２に含まれる筐体１２は、一側面が開口した箱型形状であって、天面側に吊下げフック３が接続され、下面側にはリンクチェーン（スリング部）４の出入り口が設けられ、さらにリンクチェーン収納部６が係止されている。平板状の筐体１３は制御部８側に配置され、筐体１２と制御部８を覆う制御部カバー１１とで挟まれるように配置されている。また平板状の筐体１４は放熱フィンを有して、モータ部９側に配置されている。筐体１２と筐体１３と筐体１４とで構成された筐体部に囲まれた空間内には、荷重検出部３１、昇降作動部４３などが収納されている。荷重検出部３１及び昇降作動部４３については図２以降で後述する。そして筐体１２には組み立て後に筐体部を分解しなくても内部にアクセスできるように開口している部分があって、この開口部は蓋体１５によって塞がれている。

【0014】

リンクチェーン４はスリング部であって、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る。リンクチェーン４の一端は吊荷用フック５に繋がっていて、他端（無負荷側）は箱型のリンクチェーン収納部６に収納されている。吊荷用フック５は吊荷を係止させる係止部であってフック形状をしているがこれに限るものではなく、吊荷の形状に合わせた形態で適用することができる。またスリング部はリンクチェーン４に限らず、ワイヤなどであっても良く、この場合リンクチェーン収納部６は省略され、昇降作動部４３はドラム型となる。

【0015】

リモコン７は、荷役助力装置１の各種操作を複数の釦にて行うことができる。リモコン７は、リンクチェーン４に固定された部材にマグネットなどで着脱可能に設けられ、無線にて制御部８と通信を行って荷役助力装置１の昇降動作の指令信号を送信する。

【0016】

モータ部９は本体中央部２の昇降作動部４３に接続して、昇降作動部４３を回転駆動してリンクチェーン４の巻き上げ、繰り出しを行う。モータ部９は、モータと減速機と回転位置検出器を含んでいる。モータは、例えばブレーキ付きの交流サーボモータである。減速機は例えば波動歯車減速機で、モータの回転速度を所定の速度に減速している。減速機に波動歯車減速機のようなバックラッシが極めて小さい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。減速機にて減速された出力軸は昇降作動部４３に連結され、モータ部９は昇降作動部４３を連続的に正逆に回転させることができる。

【0017】

回転位置検出器は、モータの反負荷側にあって、モータの回転角位置を検出して回転角信号を出力するもので、いわゆるエンコーダと呼ばれるものである。本実施形態ではモータの反負荷側に設けたが、昇降作動部４３の近傍等に設けて減速後の回転角を検出しても良い。そしてモータ部９はモータ部カバー１０によって覆われていて、モータ部カバー１０は放熱フィンと配線用の空洞部とを有している。

【0018】

制御部８は、荷役助力装置１の制御を行うもので、電源基板、CPU(Ｃｅｎｔｒａｌ Processing Unit)及びメモリなどを実装した制御基板、リモコン７との通信を行う通信基板、モータを駆動するモータ駆動基板、荷重検出部３１とつながった増幅回路基板３５などが含まれている。そして制御部８は、外部環境から電気電子部品が実装されたこれらの基板を保護するために制御部カバー１１にて覆われていて、制御部カバー１１と筐体１３とで密閉空間を形成している。

【0019】

図２は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１の本体中央部２の内部構造を示した斜視図である。また図３は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１を、モータ部９を付加して図２における平面Ｐ１で切断した断面図である。平面Ｐ１は、荷重検出部３１の突部３１ｂと突部３１ｃとの中心軸を通るｙｚ平面である。

【0020】

本体中央部２の内部に配置される荷重検出部３１は、接続部材２１によって吊り下げられている。接続部材２１は断面がＵの字形状の突部を、ｚ方向で反対向きにかつｚ軸方向で９０度の位相差を有して配置した部材である。よって接続部材２１の上向き（プラスｚ方向）の突部間に吊下げフック３を挿入しておき、さらにピン２２をｙ方向にて挿入して、吊下げフック３のｙ方向に設けてある通し穴に挿通し、さらに接続部材２１から突出したピン２２先端部に止め輪を取り付けることで組み立てを行うことができる。一方、接続部材２１の下向き（マイナスｚ方向）の突部間に荷重検出部３１をピン３２により接続して同様に組み立てを行うことができる。

【0021】

接続部材２１はガードリング２３とブッシュ２４によって筐体１２に規定された角度範囲で回転自在となる（図３参照）。ガードリング２３とブッシュ２４は、接続部材２１との隙間を補間する補間部材である。ガードリング２３は例えば金属製であって、筐体１２の突部とで外部環境の水滴などの侵入を防止している。またブッシュ２４は鍔を有した円筒形であって、接続部材２１と筐体１２との摺動を滑らかにするPTFE（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＯＭ（ポリアセタール）などの樹脂部材である。

【0022】

荷重検出部３１は、略直方体の形状で、ｙ方向の中央部でｘ方向にてピン３２と嵌合している。このピン３２を挟んだｙ方向両側に起歪部３１ａを有する。起歪部３１ａは４箇所あって、図３に現れる２箇所の円柱形状の窪みに加えて、ｙｚ平面にて対称となる２箇所が、背中合わせに設けられている。起歪部３１ａの底部には感歪抵抗体Ｇが添着されている。なおこの窪みの少なくとも１部はシリコン樹脂などの絶縁樹脂で埋められており、感歪抵抗体Ｇとその端子部から引き出された配線が外部から保護されている。感歪抵抗体Ｇは例えばホイートストンブリッジ回路に組み込まれ、歪みを検出した際の抵抗値変化によって歪みの大きさを電圧のアナログ信号で出力することができる。

【0023】

さらに、荷重検出部３１のｙ方向の両端には突部３１ｂ及び突部３１ｃが設けられている。一方の突部３１ｂは、筐体１２の穴に係合し、他方の突部３１ｃは筐体１３に設けられたピンホルダ１３ｄに係合する。したがって、筐体１２及び筐体１３を含む本体中央部２は、荷重検出部３１に吊下げられている。ゆえに筐体１２及び筐体１３を通じて突部３１ｂ及び突部３１ｃに加わる荷重により、ピン３２との間で起歪部３１ａに生じる歪みを感歪抵抗体Ｇが検出して、荷重検出部３１はアナログの出力信号を出力する。

【0024】

突部３１ｂは筐体１２からプラスｙ方向に突出しており、荷重検出部３１を外部環境から保護するために筐体１４が突部３１ｂを覆っている。一方、突部３１ｃは筐体１３に設けられたピンホルダ１３ｄによって覆われている。こうして荷重検出部３１は筐体部を構成している、筐体１２と筐体１３と筐体１４とガードリング２３とブッシュ２４とによって外部環境から保護されている。

【0025】

荷重検出部３１は、配線ケーブル３３を介して増幅回路基板３５に接続される（図２）。配線ケーブル３３によって、増幅回路基板３５から荷重検出部３１へ電源供給が行われ、荷重検出部３１から増幅回路基板３５へ荷重を検出したアナログの出力信号が送信される。

【0026】

増幅回路基板３５には、コネクタ、増幅器、アナログ／デジタル変換器、演算器などが実装されている。したがって、例えば荷重検出部３１から受信したアナログの出力信号を増幅し、アナログ信号をデジタル信号に変換し、次いで演算回路でデジタル信号に基づいて荷重を演算してデジタル荷重信号を生成し、制御部８の制御基板へデジタル荷重信号を送信する。もちろんデジタル荷重信号は制御部８の制御基板にて演算する構成であっても良い。

【0027】

荷重検出部３１の鉛直下方向すなわちマイナスｚ方向には、昇降作動部４３があって、昇降作動部４３は昇降作動部カバー４１と蓋体４２にて覆われている。昇降作動部カバー４１には配線通路４１ａが設けられ、モータ部９からの電気配線の通路となっている。配線通路４１ａは２系統あって、一方はモータ系、他方は回転位置検出器系の配線に使用される。また筐体１３は、昇降作動部４３を塞いでいる蓋体４２の取り外しを可能にするため穴１３ｂが設けられている。

【0028】

昇降作動部４３は、モータ部９からの駆動によって回転してリンクチェーン４の繰り出し、巻付けを行う。本実施形態では昇降作動部４３は円柱の両側に鍔を有した外形をしていて、減速機の回転出力軸と繋がっている。リンクチェーン４は昇降作動部４３の円筒面に設けられたチェーンポケットに嵌入されておおよそ１８０度巻き回される。

【0029】

チェーンガイド１６は（図２）、昇降作動部カバー４１に固定されて、昇降作動部４３のリンクチェーン４の出入り口付近に設けられ、リンクチェーン４の昇降作動部４３への巻回の位置、姿勢を規制するものである。

【0030】

図４は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１の本体中央部２の内部構造を示した斜視分解図である。また図５は本発明の実施形態に係る荷役助力装置１を、図４における平面Ｐ２で切断した断面図である。平面Ｐ２は、ｙｚ平面に平行な平面である。

【0031】

筐体１３には、配線通路４１ａに対応して穴１３ａが設けられ、モータ部９からの電気配線はこの穴１３ａを経由して制御部８の制御基板へ接続される。

【0032】

本体中央部２の組み立ては、以下のように行うことができる。予め、配線ケーブル３３を穴１３ｃに、モータや回転位置検出器から配線通路４１ａを経由して出る配線を穴１３ａにそれぞれ通しておき、筐体１３を、筐体１２及び昇降作動部カバー４１にボルトＢによって固定する。配線通路４１ａの開口周囲にはＯリングが装着されていて、配線通路４１ａと穴１３ｃの気密は保たれている。よって、たとえ荷重検出部３１が配置された空間に結露などで水滴が生じても、モータや回転位置検出器へこれが侵入することは防止できる。

【0033】

また筐体１３には予め支柱Ｓを取り付けておき、増幅回路基板３５をネジで支柱Ｓへ固定する。そして配線ケーブル３３は、防水型のグロメット３４（図５）や接着剤などを介して穴１３ｃに固定される。配線ケーブル３３と増幅回路基板３５の接続は、コネクタ若しくは増幅回路基板３５の端子部への直接的なハンダ付け等によって行われる。ゆえに増幅回路基板３５は、荷役助力装置１の制御部８と電気的に繋がって電源供給を受け、荷重検出部３１の感歪抵抗体Ｇのホイートストンブリッジ回路に電圧を印加し、ホイートストンブリッジ回路からのアナログ出力信号を基に荷重のデジタル信号を送信することが可能となる。

【0034】

次いで、この荷重変換器を用いた荷役助力装置１の動作について説明する。以上で説明した構成にて、吊荷用フック５に吊荷が吊るされると、吊荷の重量によってリンクチェーン４が引っ張られるため、吊荷用フック５、リンクチェーン４、昇降作動部４３、筐体１２及び筐体１３を介して荷重検出部３１が下方に引張られ、起歪部３１ａが変形する。すると起歪部３１ａに生じた歪みを感歪抵抗体Ｇが検出して、増幅回路基板３５にて重量信号に変換して制御部８へ送信される。荷役助力装置１の制御部８は、予め記憶された吊荷の登録重量と増幅回路基板３５から受信した重量とが等しくなるようにモータ部９を制御する。換言すると、荷役助力装置１の制御部８は、登録した重量で生じるリンクチェーン４のテンションと、昇降作動部４３検出した重量で生じるリンクチェーン４のテンションとが同じになるように制御値を演算してモータ部９を制御する。

【0035】

そして作業者がこの制御中に吊荷に鉛直下向きの外力を加えると、昇降作動部４３に加わる重量が大きくなることから、制御部８はこれを登録重量へ近づけるように制御値を演算し、リンクチェーン４を繰り出す方向にモータ部９を制御し、吊荷は下降する。一方、作業者がこの制御中に吊荷に鉛直上向きの外力を加えると、昇降作動部４３に加わる重量が小さくなることから、制御部８はこれを登録重量へ近づけるように制御値を演算し、リンクチェーン４を巻き上げる方向にモータ部９を制御し、吊荷は上昇する。そして作業者が外力の印加をやめると、荷重検出部３１が検出する重量が登録重量と等しくなるので吊荷は静止した状態となる。なおこの制御値は例えば加速度を含むものである。

【0036】

本発明によれば、荷重変換部が、筐体部と、筐体部と吊下げ部との隙間を補間する補間部材と、で囲まれていることから、水滴等が比較的多くかかる場所でも使用可能な荷役助力装置の提供が可能となる。

【0037】

以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、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。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明の活用例として、荷重変換器とこれを用いた吊荷を吊下げて昇降動作により搬送や組立て作業を行う荷役助力装置への適用が可能である。

【符号の説明】

【0039】

１ ：荷役助力装置
２ ：本体中央部
３ ：吊下げフック（吊下げ部）
４ ：リンクチェーン（スリング部）
５ ：吊荷用フック
６ ：リンクチェーン収納部
７ ：リモコン
８ ：制御部
９ ：モータ部
１０ ：モータ部カバー
１１ ：制御部カバー
１２ ：筐体
１３ ：筐体
１３ａ ：穴
１３ｂ ：穴
１３ｃ ：穴
１３ｄ ：ピンホルダ
１４ ：筐体
１５ ：蓋体
１６ ：チェーンガイド
２１ ：接続部材
２２ ：ピン
２３ ：ガードリング（筐体部補間部材）
２４ ：ブッシュ（筐体部補間部材）
３１ ：荷重検出部
３１ａ ：起歪部
３１ｂ ：突部
３１ｃ ：突部
３２ ：ピン
３３ ：配線ケーブル
３４ ：グロメット
３５ ：増幅回路基板
４１ ：昇降作動部カバー
４１ａ ：配線通路
４２ ：蓋体
４３ ：昇降作動部
Ｂ ：ボルト
Ｇ ：感歪抵抗体
Ｓ ：支柱

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】