荷役機械、荷役機械の運転方法
【課題】バランスモードで荷役物が勝手に上下移動しない技術を提供する。
【解決手段】制御回路２１が圧力制御装置２５に設定信号を出力し、エアーシリンダ２４内の圧力は圧力センサ１５によって測定されて測定信号として制御回路２１に入力されている。本発明の荷役機械１１では、予め設定信号と測定信号の関係を実測しておき、制御回路２１は入力された測定信号を記憶内容の関係から設定信号に変換し、圧力制御装置２５に出力しており、その結果、測定された負荷バランス圧と等しい圧力を圧力制御装置２５から出力することができる。
【解決手段】制御回路２１が圧力制御装置２５に設定信号を出力し、エアーシリンダ２４内の圧力は圧力センサ１５によって測定されて測定信号として制御回路２１に入力されている。本発明の荷役機械１１では、予め設定信号と測定信号の関係を実測しておき、制御回路２１は入力された測定信号を記憶内容の関係から設定信号に変換し、圧力制御装置２５に出力しており、その結果、測定された負荷バランス圧と等しい圧力を圧力制御装置２５から出力することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷役機械及びその運転方法の技術分野にかかり、特に、荷役物を空中で確実に静止させることができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の生産ラインあるいは倉庫などでは、比較的重量のある機材の脱着作業に伴う搬送、半製品ワークの次工程への搬送、また出荷製品の運搬など多種多様な搬送が行われている。
こうした各種負荷の搬送作業では、労力軽減化と安全化を図り、かつ小回りが利き機動性と簡便さを備えた荷役機械が使用されている。
【０００３】
図７は、従来技術の荷役装置１１１及び本発明の荷役機械１１の外観図である。
この荷役機械１１１の基本構造は、台車(又は底面)１１２から支柱１１３が垂直に立ち上げられており、この支柱１１３の上端１１４には、アーム１１５が取りつけられている。
【０００４】
アーム１１５は、首振り動と旋回が可能に構成されている。アーム１１５の先端部は荷役物１１９を吊り上げる吊上部１１６となっていて、荷役物のクランプ機構１１７が装備されている。
【０００５】
荷役機械１１１には、荷役物１１９を持ち上げるクレーンモードと、クランプ機構１１７が荷役物をクランプした状態で、作業者が荷役物１１９を直接把持して無重力感覚で自在に移動・移載できるバランスモードという二種類の制御モードがある。
【０００６】
図４は、従来の荷役機械の回路ブロック図である。
クレーンモードにおいて、操作ボックス１３０の上昇ボタン１３１、又は下降ボタン１３２が押下されると制御回路１２１はそれを検出し、制御回路１２１の出力ポートｄをＯＮにし、エアーシリンダ１２４を第一の方向切換弁１２２に接続させる。
【０００７】
ここで、押下されたのが上昇ボタン１３１であった場合は、制御回路１２１は、出力ポートｂもONにし、第一の方向切換弁１２２によって、第二の方向切換弁１２３を、エアー源１３５に接続された第一の流量制御弁１３６に接続させる。
【０００８】
これらにより、エアー源１３５からエアーシリンダ１２４に至るまで、「エアー源１３５→第一の流量制御弁１３６→第一の方向切換弁１２２→第二の方向切換弁１２３→エアーシリンダへ１２４」の順序のエアー経路が形成される。
このエアー経路により、エアー源１３５で生成されるエアーがエアーシリンダ１２４に供給され、内部の圧力が上昇してアーム１１５が上方向に移動する。
【０００９】
押下されたのが下降ボタン１３２であった場合は、制御回路１２１は、出力ポートｂではなく出力ポートａをONにし、第一の方向切換弁１２２によって、第二の方向切換弁１２３を、消音器１３９に接続された第二の流量制御弁１３７に接続する。
【００１０】
これらにより、エアーシリンダ１２４から消音器１３９に至るまで、「エアーシリンダ１２４→第二の方向切換弁１２３→第一の方向切換弁１２２→第二の流量制御弁１３７→消音器１３９」の順序のエアー経路が形成され、エアーシリンダ１２４内部のエアーは消音器１３９を通って大気に排気され、エアーシリンダ１２４内部の圧力が低下し、荷役機械１１１のアーム１１５は下降する。
【００１１】
次にバランス制御モードにおける動作について説明する。バランス制御モードに切り換える場合は、荷役機械１１１の操作者は荷役機械１１１のクランプ機構(荷役物把持機構)１１７に荷役物１１９をクランプさせた後、先ず、前記上昇ボタン１３１を押下し、荷役物１１９をアーム１１５によって吊り上げ、地上から浮かした状態（地切り状態）にする。
【００１２】
この地切りされた状態では、出力ポートｃはＯＦＦであり、圧力制御装置１２５の設定圧入力ポートｐには、地切りされた状態におけるエアーシリンダ１２４の内部のエアー圧力が、第三の方向切換弁１２６を介して入力されている。
【００１３】
地切り後、荷役物１１９が上下方向に静止している状態で操作ボックス１３０のバランスモード設定ボタン１３３が押下されると、荷役機械１１１の制御回路１２１は、同ボタンの押下を検出し、出力ポートｃをＯＮにする。
【００１４】
出力ポートｃのＯＮにより、第三の方向切換弁１２６はエアーシリンダ１２４と圧力制御装置１２７の間のエアー経路を遮断する。その結果、圧力制御装置１２５の設定入力ポートｐには、バランスモード設定ボタン１３３が押下されたときのエアーシリンダ１２４の圧力が、負荷バランス圧として保持される。
【００１５】
次いで、制御回路１２１の出力ポートｄがＯＮされると、第二の方向切換弁１２３が、圧力制御装置１２５の出力圧ポートｑをエアーシリンダ１２４に接続するように切り替わり、圧力制御装置１２５とエアーシリンダ１２４間にエアー経路が形成される。
【００１６】
圧力制御装置１２５は、その内部に、出力圧ポートｑの圧力を測定する内部センサと、エアー源１３５と消音器１３８とによって、出力圧ポートｑに対して給排気を行う内部給排気弁を有しており、エアー源１３５のエアーをエアーシリンダ１２４に給気し、又は、エアーシリンダ１２４内部のエアーを消音器１３８を介して大気に排気することで、圧力制御装置１２５は、内部センサが測定した出力圧ポートｑの圧力が、入力圧ポートｐによって設定された圧力と等しくなるように動作する。その結果、エアーシリンダ１２４の内部は、荷役物が上下方向に静止しているときの圧力、即ち、負荷バランス圧に維持される。
【００１７】
この状態でクランプされた荷役物１１９を移動させるとエアーシリンダ１２４の内部圧力は変動するが、圧力制御装置１２５がその変動を打ち消すように動作するため、移動の際の抵抗は圧力制御装置１２５によって打ち消され、その結果、荷役物１１９を直接手で持って自由に動かすことが可能になる。
【特許文献１】特開平１１−１４７６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
圧力制御装置１２５の入力圧ポートｐの圧力に対する出力圧ポートｑの比(＝出力圧ポートｑ／入力圧ポートｐの圧力)、即ち、圧力制御装置１２５の圧力ゲインは理想的には“１”であり、その場合には、入力圧ポートｐに設定された圧力と、エアーシリンダ１２４の内部の圧力とは等しくなる。
【００１９】
しかし、実際には圧力ゲインは“１”にはならないため、バランスモードに移行した場合に、入力圧ポートｐには負荷バランス圧が設定されていても、エアーシリンダ１２４の内部は、その圧力からずれてしまう。
【００２０】
図５は、圧力制御装置１２５の入出力特性の一例を示すグラフであり、横軸は入力圧ポートｐの圧力、縦軸は出力圧ポートｑの圧力である。
【００２１】
この例では、低圧側では圧力ゲインは“１”よりも小さく、高圧側では“１”よりも大きい。荷役物１１９の重量が軽い場合は負荷バランス圧は低圧側にあるため、エアーシリンダ１２４の内部は負荷バランス圧よりも低い圧力になってしまう。荷役物１１９の重量が重い場合は負荷バランス圧は高圧側にあるから、エアーシリンダ１２４の内部は負荷バランス圧よりも高い圧力になってしまう。
このため、荷役物１１９は下方に移動したり、上方に移動したりして上下方向に静止できない。
【００２２】
このような状態にならないようにするため、通常、圧力制御装置１２５には、出力エアー圧の調整機能を有する圧力調整ボリューム１２７が装備されており、出力圧ポートｑの圧力を一定量増減できるように構成されている。
【００２３】
図５の入出力特性の場合、圧力調整ボリューム１２７を使用し、図６(ａ)のように入出力特性をΔｐ1だけ増大方向にシフトさせれば、低圧側の圧力Ｐ1で圧力ゲインを“１”にでき、同図(ｂ)のように入出力特性をΔｐ2だけ減少方向にシフトさせれば、高圧側の圧力Ｐ2で圧力ゲインを“１”にできる。
【００２４】
しかし、入出力特性の傾きは変えることができないため、低圧側で圧力ゲインを“１”にした場合には、高圧側で“１”から大きく外れ、高圧側で圧力ゲインを“１”にした場合には、低圧側で“１”から大きく外れてしまう。
このような場合、荷役物１１９の静止状態を保つことができなくなり、荷役物１１９に何等操作力を加えなくても上方又は下方に移動してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するため、本発明は上記のように構成されており、荷役物を持ち上げるアームと、前記アームに取りつけられたエアーシリンダと、前記エアーシリンダに接続され、前記エアーシリンダ内の気体を給排気し、前記エアーシリンダ内を入力された設定信号に応じた圧力にする圧力制御装置と、前記圧力制御装置に前記設定信号を出力する制御回路とを有し、前記エアーシリンダ内の圧力が、前記圧力制御装置によって前記荷役物の重量に応じた負荷バランス圧に設定されると、前記エアーシリンダ内の圧力によって生成され、前記アームを介して前記荷役物に加えられる上昇力と、前記荷役物の重量によって生じる下降力とが釣り合い、前記荷役物が上下方向に静止し、前記荷役物に操作力を加えると前記荷役物を所望方向に移動できるように構成された荷役機械であって、前記エアーシリンダ内の圧力を測定し、測定結果を測定信号として前記制御回路に出力する圧力センサと、前記制御回路に接続された記憶装置とを有し、前記記憶装置には、前記設定信号の値と、前記設定信号が前記圧力制御装置に入力されたときの前記測定信号の値とが対応付けて記憶され、前記制御回路は、前記圧力センサから入力された前記測定信号を前記記憶装置内の対応付けから前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力するように構成された荷役機械でる。
また、本発明は、測定開始ボタンを有し、前記測定開始ボタンが押下されると、前記設定信号の値と前記測定信号の値とが前記記憶装置に対応付けて記憶されるように構成された荷役機械である。
また、本発明は、バランスモード設定ボタンを有し、前記バランスモード設定ボタンが押下されたときの前記エアーシリンダ内の圧力の測定結果を示す前記測定信号を、前記記憶装置内の対応付けから前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力し、前記圧力制御装置に、前記バランスモード設定ボタンが押下されたときの前記エアーシリンダ内の圧力を維持させるように構成された荷役機械である。
また、本発明は、荷役物を持ち上げるアームと、前記アームに取りつけられたエアーシリンダと、前記エアーシリンダに接続され、前記エアーシリンダ内の気体を給排気し、前記エアーシリンダ内を入力された設定信号に応じた圧力にする圧力制御装置と、前記圧力制御装置に前記設定信号を出力する制御回路とを有し、前記エアーシリンダ内の圧力が、前記圧力制御装置によって前記荷役物の重量に応じた負荷バランス圧に設定されると、前記エアーシリンダ内の圧力によって生成され、前記アームを介して前記荷役物に加えられる上昇力と、前記荷役物の重量によって生じる下降力とが釣り合い、前記荷役物が上下方向に静止し、前記荷役物に操作力を加えると前記荷役物を所望方向に移動できるように構成された荷役機械を運転する荷役機械の運転方法であって、予め、前記設定信号の値と、前記設定信号が前記圧力制御装置に入力されたときの前記測定信号の値とを対応付けておき、運転の際に、前記対応付けから前記圧力センサから入力された前記測定信号を前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力する荷役機械の運転方法である。
【００２６】
本発明は上記のように構成されており、エアーシリンダ内の圧力が、荷役物が上下方向に静止する負荷バランス圧になっているときに、制御回路に入力される、エアーシリンダ内の圧力の測定結果を示す測定信号の値を、予め測定された設定信号と測定信号の相関関係に基いて設定信号に変換しており、これにより、圧力制御装置から前記負荷バランス圧が出力されるようになる。
【発明の効果】
【００２７】
バランスモード移行後、エアーシリンダ内の圧力を正確に負荷バランス圧に設定できるので、荷役物が勝手に上下方向に移動することが無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明の荷役機械１１の回路ブロック図であり、その外観は図７に示した通りであり、台車(又は底面)１１２から支柱１１３が垂直に立ち上げられている。支柱１１３の上端１１４にはアーム１１５が首振り動と旋回動が可能に取りつけられている。また、アーム１１５の先端側は根本側に対して回転可能に取りつけられており、これらによって荷役機械１１の機構部１１２〜１１５が構成されている。
【００２９】
アーム１１５の一端部は荷役物１１９を吊り上げる吊上部１１６となっており、吊上部１１６の下端には荷役物のクランプ機構１１７が装備されている。
アーム１１５の反対側の部分はエアーシリンダ２４のピストンに取りつけられている。
荷役機械１１の外部にはエアー源３５が配置されている。
【００３０】
制御回路２１には操作ボックス３０が接続されており、エアーシリンダ２４内の給排気を操作ボックスで制御できるように構成されている。
操作ボックス３０内には、上昇ボタン３１と、下降ボタン３２と、バランスモード設定ボタン３３と、測定開始ボタン３４とが設けられている。
【００３１】
第一、第二の方向切換弁２３は制御回路２１によって制御されており、上昇ボタン３１が押下されると制御回路２１はそれを検出し、第一、第二の方向切換弁２２、２３によって、エアーシリンダ２４を、第一の方向切換弁２２を介してエアー源３５に接続し、エアー源３５から、第一の流量制御弁３６によって流量制御した状態でエアーシリンダ２４にエアーを供給する。これにより、エアーシリンダ２４の内部圧力が上昇してピストンは下方に移動し、その反対に、アーム１１５は上方に回動し、これにより、荷役物１１９を上方に移動させることができる。
【００３２】
下降ボタン３２が押下されると第一、第二の方向切換弁２２、２３によって、エアーシリンダ２４を、第二の流量制御弁３７を介して消音器３９に接続し、エアーシリンダ２４内のエアーを、第二の流量制御弁３７によって流量制御し、消音器３９によって消音した状態で大気に排気する。この場合はエアーシリンダ２４内の圧力が低下してピストンが上方に移動し、アーム１１５はその反対に下方に回動し、これにより、荷役物１１９を下方に移動させることができる。
【００３３】
他方、バランスモード設定ボタン３３や測定開始ボタン３４が押下された場合、エアーシリンダ２４は、第二の方向切換弁２３によって圧力制御装置２５に接続される。
【００３４】
圧力制御装置２５は、第二の方向切換弁２３を介してエアーシリンダ２４に接続される出力圧ポートｑと、制御回路２１が出力する圧力を示す設定信号が、Ｄ／Ａ変換器１９によってアナログ信号に変換されて入力される入力端子ｒとを有している。
【００３５】
圧力制御装置２５の入力側は、エアー源３５と消音器３８に接続されている。圧力制御装置２５には、給排気弁が設けられており、給排気弁が給気側に設定されると出力圧ポートｑはエアー源３５に接続され、排気側に設定されると消音器３８に接続されるように構成されている。
【００３６】
また、圧力制御装置２５には、出力圧ポートｑの圧力を測定する不図示の内部センサが設けられており、圧力制御装置２５は、出力圧ポートｑの圧力が、入力端子ｒに入力された設定信号が示す圧力よりも不足している場合にはエアー源３５と出力圧ポートｑの間を接続し、他方、出力圧ポートｑの圧力が入力圧ポートｒに入力された設定信号が示す圧力よりも大きい場合は出力圧ポートｑを、消音器３８を介して大気に接続するように構成されており、その結果、給排気弁は、内部センサの測定値が、入力端子ｒに入力された設定信号が示す圧力と一致するように制御される。
【００３７】
従って、圧力制御装置２５は、出力圧ポートｑの圧力を、入力端子ｒに入力された設定信号が示す圧力にするように動作する。出力圧ポートｑがエアーシリンダ２４に接続されている状態では、出力圧ポートｑの圧力とエアーシリンダ２４の圧力は等しいから、圧力制御装置２５は、エアーシリンダ２４の圧力を入力端子ｒに入力された設定信号が示す圧力にするように動作している。
【００３８】
＜測定モード＞
荷役物１１９を実際に搬送する前に、入出力特性の測定を行うため、測定開始ボタン３４が押下される。これにより、制御回路２１は第二の方向切換弁２３を操作し、エアー源３５を圧力制御装置２５を介してエアーシリンダ２４に接続する。このとき、第一の方向切換弁２２はエアーシリンダ２４から切り離されている。
【００３９】
エアーシリンダ２４には圧力センサ１５が接続され、エアーシリンダ２４の内部圧力は圧力センサ１５で測定されており、測定結果は、Ａ／Ｄ変換器１８を介してディジタル値に変換され、測定信号として制御回路２１に入力されている。
【００４０】
上述したように、制御回路２１は、出力圧ポートｑの圧力、即ち、エアーシリンダ２４内の圧力を指示する設定信号を出力するから、エアーシリンダ２４内の圧力に対応する信号には、設定信号と測定信号の二種類の信号があり、示す圧力が異なれば、設定信号や測定信号は異なる値になる。
【００４１】
この荷役機械１１では、制御回路２１に記憶回路１６が接続されている。
記憶回路１６内には、当該荷役機械１１のエアーシリンダ２４に許容される圧力の下限に対応する設定信号Ｐｒ1と、上限に対応する値の設定信号Ｐｒnが記憶されており、更に、圧力の上限と下限の間の範囲に含まれる複数の圧力の大きさに対応した設定信号Ｐｒ2〜Ｐｒn-1が記憶されている(設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnや、後述する測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnはディジタル値として記憶されている）。
測定モードでは、制御回路２１は記憶回路１６内に記憶された設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnを読み込み、圧力制御装置２５の入力端子に順番に出力する。
【００４２】
ここで、記憶された設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnのうち、符号Ｐｒmで示す一個の設定信号が、Ｄ／Ａ変換器１９を介して圧力制御装置２５の入力端子ｒに出力されたものとすると、圧力制御装置２５は、内部給排気弁を制御し、出力圧ポートｑの圧力、即ちエアーシリンダ２４の圧力を、入力端子ｒに入力されたアナログの設定信号Ｐｒmが示す圧力にするように動作する。
【００４３】
その動作によってエアーシリンダ２４内の圧力が変化し、アーム１１５は動いてしまうが、エアーシリンダ２４内の圧力値が変動している間は、圧力センサ１５の測定値を無視し、圧力変動が無くなってからエアーシリンダ２４内の圧力を測定するようにする。例えば、アーム１１５が上限まで上昇した状態になったり、又は接地した状態になり、圧力変動が無くなるまでサンプリングを待つことができる。
【００４４】
この場合待機時間が長くなってしまうので、測定モードでは、アーム１１５は動かないように固定し、圧力制御装置２５によってエアーシリンダ２４内の圧力が変化してもアーム１１５を静止させるのが望ましい。
【００４５】
エアーシリンダ２４内の圧力は、圧力センサ１５で測定され、圧力センサ１５が出力したアナログの測定信号は、Ａ／Ｄ変換器１８によってディジタル信号に変換され、制御回路２１にディジタル値の測定信号Ｐｓmとして入力され、予め設定されたディジタル値の設定信号Ｐｒmとそれに対応するディジタル値の測定信号Ｐｓmは、記憶装置１６内に対応付けて記憶される。
【００４６】
設定信号の値と測定信号の値が等しければ、設定信号と測定信号は同一大きさの圧力を示しているものとし、Ｄ／Ａ変換器１９とＡ／Ｄ変換器１８に変換誤差が無く、圧力制御装置２５の圧力ゲイン(出力圧ポートｑの圧力／入力端子ｒに入力される信号が示す圧力)が“１”である場合は、制御回路２１が出力した設定信号Ｐｒmと、Ａ／Ｄ変換器１８を介して制御回路２１に入力される測定信号Ｐｓmは等しく、Ｐｒm＝Ｐｓmとなる。
しかしながら、実際にはＤ／Ａ変換やＡ／Ｄ変換の誤差が存在したり、圧力ゲインが“１”でないことから、設定信号Ｐｒmと測定信号Ｐｓmは等しくならない。
【００４７】
測定モードでは、制御回路２１は、記憶回路１６内に設定された設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnを順番に出力し(順番でなくてもよい)、それらの信号が出力されたときのエアーシリンダ２４内の圧力を圧力センサ１５によって測定し、ディジタル値の測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnとして制御回路２１に入力させ、それらの測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnを、測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnを与えた設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnと対応付けて記憶装置１６内に記憶する。
【００４８】
＜クレーンモード＞
入出力特性が記憶された後、クランプ機構１１７に荷役物１１９をクランプさせ、上昇ボタン３１を押下すると、上述したようにアーム１１５は上方に回動し、荷役物１１９は地上より持ち上げられる。下降ボタン３２を押下すると荷役物１１９は下降する。
【００４９】
＜バランスモード＞
クレーンモードにおいて、上昇ボタン３１と下降ボタン３２を操作し、荷役物１１９を空中で静止した状態にしてバランスモード設定ボタン３３を押下すると、第二の方向切換弁２３は、エアーシリンダ２４を第一の方向切換弁２２から切り離し、替わりに圧力制御装置２５に接続する。
【００５０】
エアーシリンダ２４内の圧力は負荷バランス圧であり、その大きさは圧力センサ１５によって測定されており、バランスモード設定ボタン３３が押下された時点の測定値は、Ａ／Ｄ変換器１８を介して、ディジタルの測定信号として制御回路２１に入力される。
【００５１】
その測定信号を符号Ｐｓｃで表すと、制御回路２１は、入力された測定信号Ｐｓｃを記憶回路１６の記憶内容と照合し、それが記憶されている場合は、その測定信号Ｐｓｃに対応付けられた設定信号Ｐｒｃを記憶内容から抽出し、Ｄ／Ａ変換器１９を介して圧力制御装置２５の入力端子ｒに出力する。
【００５２】
圧力制御装置２５は、エアーシリンダ２４を、入力された設定信号Ｐｒｃが示す圧力にするから、エアーシリンダ２４内の圧力は、設定信号Ｐｒｃに対応する測定信号Ｐｓｃが示す圧力、即ち、バランスモード設定ボタン３３の押下時の圧力(負荷バランス圧)に維持される。
【００５３】
バランスモード設定ボタン３３が押下されたときに制御回路２１に入力されている測定信号Ｐｓｃと等しい値の測定信号が記憶回路１６内に記憶されていない場合、記憶内容から、記憶されていない測定信号Ｐｓｃに対応するディジタル値の設定信号を下記のように算出する。
【００５４】
例えば、入力された測定信号Ｐｓｃを中心とし、その値よりも大小両側に隣接する測定信号Ｐｓａ、Ｐｓｂ(Ｐｓａ＜Ｐｓｃ＜Ｐｓｂ)を抽出し、抽出した測定信号Ｐｓａ、Ｐｓｂとそれに対応する設定信号Ｐｒａ、Ｐｒｂの二つの測定点(Ｐｒａ，Ｐｓａ)、(Ｐｒｂ，Ｐｓｂ)を結ぶＰｘ−Ｐｙ平面上の近似直線の下記方程式(１)、
Ｐｙ＝｛(Ｐｒｂ−Ｐｒａ)／(Ｐｓｂ−Ｐｓａ)｝×Ｐｘ−(Ｐｒａ×Ｐｓｂ−Ｐｒｂ×Ｐｓａ)／(Ｐｓｂ−Ｐｓａ)……(１)
を求め(又は予め求めておき)、Ｐｘに入力された測定信号Ｐｓｃを代入すると、測定信号Ｐｓｃに対応する設定信号Ｐｒｃは、Ｐｙとして求めることができる(Ｐｙ＝Ｐｒｃ)。
【００５５】
図２は、実際の入出力特性と、上記のような近似直線との関係を示すグラフであり、曲線は実際の入出力特性、折れ線は予め記憶された設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnと測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnとから、各測定点(Ｐｒ1，Ｐｓ1)〜(Ｐｒn，Ｐｓn)の隣接する二点間を結ぶ(ｎ−１)個の近似直線である。同図の横軸は設定信号Ｐｒ、縦軸は測定信号Ｐｓである。
【００５６】
図３の符号Ｌ1は、図２のグラフに記載された(ｎ−１)個の近似直線のうちの上記方程式(１)で表される近似直線を示しており、Ｌ2は実際の入出力特性の曲線を示している。
【００５７】
なお、上記実施例では、測定信号Ｐｓｃの両隣の値の予め記憶された測定信号Ｐｓａ、Ｐｓｂと、それに対応する設定信号Ｐｒａ、Ｐｒｂから、二測定点(Ｐｒａ，Ｐｓａ)、(Ｐｒｂ，Ｐｓｂ)間を直線近似したが、二個の測定点ではなく、三個以上の測定点を使用することもできる。
【００５８】
例えば、測定信号Ｐｓｃの両隣の測定信号Ｐｒａ、又はＰｒｂのいずれか一方の更に外側にもう一点を加えれば、三点間を二次曲線や円等の近似曲線を作成することができ、その曲線の方程式に実際に測定した測定信号Ｐｓｃを代入すると、それに対応する設定信号Ｐｒｃを求めることができる。近似曲線を使用すれば、近似直線を使用する場合よりも設定信号Ｐｒｃの精度が向上する。
【００５９】
更に又、予め記憶された測定信号を四個以上用い、三次以上の高次の近似曲線や最小二乗法による近似直線を用いてもよい。
要するに、測定点の数が二個以上であり、近似直線や近似曲線を作成して測定信号Ｐｓｃから設定信号Ｐｒｃを算出できればよい。
【００６０】
以上説明したように、本発明は、予め制御装置２１が出力するディジタルの設定信号が、制御装置２１に入力されるディジタルの測定信号との間の関係を実測するときの、制御装置２１が出力する制御信号がエアーシリンダ２４の圧力に変換されるまでに経由する装置(Ｄ／Ａ変換器１９と圧力制御装置２５)と、エアーシリンダ２４内の圧力が、制御装置２１に入力されるディジタルの測定信号に変換されるまでに経由する装置(圧力センサ１５とＡ／Ｄ変換器１８)の構成を変えないで、バランスモードにおいて、制御回路２１に入力された測定信号を、記憶された関係から設定信号に変換して出力しており、設定信号→エアーシリンダ圧力→測定信号、の経路の信号変換の誤差が、制御回路２１内の記憶内容によって補償される。
【００６１】
その結果、制御回路２１から、Ｄ／Ａ変換器１９と圧力制御装置２５とエアーシリンダ２４と圧力センサ１５とＡ／Ｄ変換器１８とを経て制御回路２１に戻る信号経路のゲインが“１”に近づけられている。
【００６２】
なお、Ｄ／Ａ変換器１９や、Ａ／Ｄ変換器１８は、圧力制御装置２５や圧力センサ１５に内蔵されていてもよい。
また、記憶回路１６がアナログ信号を記憶でき、制御回路２１がアナログ信号を入出力できる場合には、図１のＤ／Ａ変換器１９やＡ／Ｄ変換器１８は不要である。
【００６３】
以上は、アーム１１５は金属製の堅いパイプ部材であったが、本発明のアームはそれに限定されるものではなく、アーム１１５には合成繊維等の布製のベルトや、金属製等の堅い支柱との組合せの部材も含まれる。また、巻き取り式のホイストタイプのアームも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の荷役機械の回路ブロック図
【図２】実際の入出力特性と近似直線の関係を説明するためのグラフ
【図３】設定信号Ｐｒｃの求め方を説明するためのグラフ
【図４】従来技術の荷役機械の回路ブロック図
【図５】理想特性と実際の入出力特性の関係を示すグラフ
【図６】入出力特性をシフトさせた場合の理想特性との関係を説明するためのグラフであって、(ａ)：上方にシフトさせた場合、(ｂ)：下方にシフトさせた場合
【図７】従来技術及び本発明の荷役機械の外観図
【符号の説明】
【００６５】
１５……圧力センサ
１６……記憶装置
２１……制御回路
２４……エアーシリンダ
２５……圧力制御装置
３３……バランスモード設定ボタン
３４……測定開始ボタン
１１５……アーム
１１９……荷役物
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷役機械及びその運転方法の技術分野にかかり、特に、荷役物を空中で確実に静止させることができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の生産ラインあるいは倉庫などでは、比較的重量のある機材の脱着作業に伴う搬送、半製品ワークの次工程への搬送、また出荷製品の運搬など多種多様な搬送が行われている。
こうした各種負荷の搬送作業では、労力軽減化と安全化を図り、かつ小回りが利き機動性と簡便さを備えた荷役機械が使用されている。
【０００３】
図７は、従来技術の荷役装置１１１及び本発明の荷役機械１１の外観図である。
この荷役機械１１１の基本構造は、台車(又は底面)１１２から支柱１１３が垂直に立ち上げられており、この支柱１１３の上端１１４には、アーム１１５が取りつけられている。
【０００４】
アーム１１５は、首振り動と旋回が可能に構成されている。アーム１１５の先端部は荷役物１１９を吊り上げる吊上部１１６となっていて、荷役物のクランプ機構１１７が装備されている。
【０００５】
荷役機械１１１には、荷役物１１９を持ち上げるクレーンモードと、クランプ機構１１７が荷役物をクランプした状態で、作業者が荷役物１１９を直接把持して無重力感覚で自在に移動・移載できるバランスモードという二種類の制御モードがある。
【０００６】
図４は、従来の荷役機械の回路ブロック図である。
クレーンモードにおいて、操作ボックス１３０の上昇ボタン１３１、又は下降ボタン１３２が押下されると制御回路１２１はそれを検出し、制御回路１２１の出力ポートｄをＯＮにし、エアーシリンダ１２４を第一の方向切換弁１２２に接続させる。
【０００７】
ここで、押下されたのが上昇ボタン１３１であった場合は、制御回路１２１は、出力ポートｂもONにし、第一の方向切換弁１２２によって、第二の方向切換弁１２３を、エアー源１３５に接続された第一の流量制御弁１３６に接続させる。
【０００８】
これらにより、エアー源１３５からエアーシリンダ１２４に至るまで、「エアー源１３５→第一の流量制御弁１３６→第一の方向切換弁１２２→第二の方向切換弁１２３→エアーシリンダへ１２４」の順序のエアー経路が形成される。
このエアー経路により、エアー源１３５で生成されるエアーがエアーシリンダ１２４に供給され、内部の圧力が上昇してアーム１１５が上方向に移動する。
【０００９】
押下されたのが下降ボタン１３２であった場合は、制御回路１２１は、出力ポートｂではなく出力ポートａをONにし、第一の方向切換弁１２２によって、第二の方向切換弁１２３を、消音器１３９に接続された第二の流量制御弁１３７に接続する。
【００１０】
これらにより、エアーシリンダ１２４から消音器１３９に至るまで、「エアーシリンダ１２４→第二の方向切換弁１２３→第一の方向切換弁１２２→第二の流量制御弁１３７→消音器１３９」の順序のエアー経路が形成され、エアーシリンダ１２４内部のエアーは消音器１３９を通って大気に排気され、エアーシリンダ１２４内部の圧力が低下し、荷役機械１１１のアーム１１５は下降する。
【００１１】
次にバランス制御モードにおける動作について説明する。バランス制御モードに切り換える場合は、荷役機械１１１の操作者は荷役機械１１１のクランプ機構(荷役物把持機構)１１７に荷役物１１９をクランプさせた後、先ず、前記上昇ボタン１３１を押下し、荷役物１１９をアーム１１５によって吊り上げ、地上から浮かした状態（地切り状態）にする。
【００１２】
この地切りされた状態では、出力ポートｃはＯＦＦであり、圧力制御装置１２５の設定圧入力ポートｐには、地切りされた状態におけるエアーシリンダ１２４の内部のエアー圧力が、第三の方向切換弁１２６を介して入力されている。
【００１３】
地切り後、荷役物１１９が上下方向に静止している状態で操作ボックス１３０のバランスモード設定ボタン１３３が押下されると、荷役機械１１１の制御回路１２１は、同ボタンの押下を検出し、出力ポートｃをＯＮにする。
【００１４】
出力ポートｃのＯＮにより、第三の方向切換弁１２６はエアーシリンダ１２４と圧力制御装置１２７の間のエアー経路を遮断する。その結果、圧力制御装置１２５の設定入力ポートｐには、バランスモード設定ボタン１３３が押下されたときのエアーシリンダ１２４の圧力が、負荷バランス圧として保持される。
【００１５】
次いで、制御回路１２１の出力ポートｄがＯＮされると、第二の方向切換弁１２３が、圧力制御装置１２５の出力圧ポートｑをエアーシリンダ１２４に接続するように切り替わり、圧力制御装置１２５とエアーシリンダ１２４間にエアー経路が形成される。
【００１６】
圧力制御装置１２５は、その内部に、出力圧ポートｑの圧力を測定する内部センサと、エアー源１３５と消音器１３８とによって、出力圧ポートｑに対して給排気を行う内部給排気弁を有しており、エアー源１３５のエアーをエアーシリンダ１２４に給気し、又は、エアーシリンダ１２４内部のエアーを消音器１３８を介して大気に排気することで、圧力制御装置１２５は、内部センサが測定した出力圧ポートｑの圧力が、入力圧ポートｐによって設定された圧力と等しくなるように動作する。その結果、エアーシリンダ１２４の内部は、荷役物が上下方向に静止しているときの圧力、即ち、負荷バランス圧に維持される。
【００１７】
この状態でクランプされた荷役物１１９を移動させるとエアーシリンダ１２４の内部圧力は変動するが、圧力制御装置１２５がその変動を打ち消すように動作するため、移動の際の抵抗は圧力制御装置１２５によって打ち消され、その結果、荷役物１１９を直接手で持って自由に動かすことが可能になる。
【特許文献１】特開平１１−１４７６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
圧力制御装置１２５の入力圧ポートｐの圧力に対する出力圧ポートｑの比(＝出力圧ポートｑ／入力圧ポートｐの圧力)、即ち、圧力制御装置１２５の圧力ゲインは理想的には“１”であり、その場合には、入力圧ポートｐに設定された圧力と、エアーシリンダ１２４の内部の圧力とは等しくなる。
【００１９】
しかし、実際には圧力ゲインは“１”にはならないため、バランスモードに移行した場合に、入力圧ポートｐには負荷バランス圧が設定されていても、エアーシリンダ１２４の内部は、その圧力からずれてしまう。
【００２０】
図５は、圧力制御装置１２５の入出力特性の一例を示すグラフであり、横軸は入力圧ポートｐの圧力、縦軸は出力圧ポートｑの圧力である。
【００２１】
この例では、低圧側では圧力ゲインは“１”よりも小さく、高圧側では“１”よりも大きい。荷役物１１９の重量が軽い場合は負荷バランス圧は低圧側にあるため、エアーシリンダ１２４の内部は負荷バランス圧よりも低い圧力になってしまう。荷役物１１９の重量が重い場合は負荷バランス圧は高圧側にあるから、エアーシリンダ１２４の内部は負荷バランス圧よりも高い圧力になってしまう。
このため、荷役物１１９は下方に移動したり、上方に移動したりして上下方向に静止できない。
【００２２】
このような状態にならないようにするため、通常、圧力制御装置１２５には、出力エアー圧の調整機能を有する圧力調整ボリューム１２７が装備されており、出力圧ポートｑの圧力を一定量増減できるように構成されている。
【００２３】
図５の入出力特性の場合、圧力調整ボリューム１２７を使用し、図６(ａ)のように入出力特性をΔｐ1だけ増大方向にシフトさせれば、低圧側の圧力Ｐ1で圧力ゲインを“１”にでき、同図(ｂ)のように入出力特性をΔｐ2だけ減少方向にシフトさせれば、高圧側の圧力Ｐ2で圧力ゲインを“１”にできる。
【００２４】
しかし、入出力特性の傾きは変えることができないため、低圧側で圧力ゲインを“１”にした場合には、高圧側で“１”から大きく外れ、高圧側で圧力ゲインを“１”にした場合には、低圧側で“１”から大きく外れてしまう。
このような場合、荷役物１１９の静止状態を保つことができなくなり、荷役物１１９に何等操作力を加えなくても上方又は下方に移動してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するため、本発明は上記のように構成されており、荷役物を持ち上げるアームと、前記アームに取りつけられたエアーシリンダと、前記エアーシリンダに接続され、前記エアーシリンダ内の気体を給排気し、前記エアーシリンダ内を入力された設定信号に応じた圧力にする圧力制御装置と、前記圧力制御装置に前記設定信号を出力する制御回路とを有し、前記エアーシリンダ内の圧力が、前記圧力制御装置によって前記荷役物の重量に応じた負荷バランス圧に設定されると、前記エアーシリンダ内の圧力によって生成され、前記アームを介して前記荷役物に加えられる上昇力と、前記荷役物の重量によって生じる下降力とが釣り合い、前記荷役物が上下方向に静止し、前記荷役物に操作力を加えると前記荷役物を所望方向に移動できるように構成された荷役機械であって、前記エアーシリンダ内の圧力を測定し、測定結果を測定信号として前記制御回路に出力する圧力センサと、前記制御回路に接続された記憶装置とを有し、前記記憶装置には、前記設定信号の値と、前記設定信号が前記圧力制御装置に入力されたときの前記測定信号の値とが対応付けて記憶され、前記制御回路は、前記圧力センサから入力された前記測定信号を前記記憶装置内の対応付けから前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力するように構成された荷役機械でる。
また、本発明は、測定開始ボタンを有し、前記測定開始ボタンが押下されると、前記設定信号の値と前記測定信号の値とが前記記憶装置に対応付けて記憶されるように構成された荷役機械である。
また、本発明は、バランスモード設定ボタンを有し、前記バランスモード設定ボタンが押下されたときの前記エアーシリンダ内の圧力の測定結果を示す前記測定信号を、前記記憶装置内の対応付けから前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力し、前記圧力制御装置に、前記バランスモード設定ボタンが押下されたときの前記エアーシリンダ内の圧力を維持させるように構成された荷役機械である。
また、本発明は、荷役物を持ち上げるアームと、前記アームに取りつけられたエアーシリンダと、前記エアーシリンダに接続され、前記エアーシリンダ内の気体を給排気し、前記エアーシリンダ内を入力された設定信号に応じた圧力にする圧力制御装置と、前記圧力制御装置に前記設定信号を出力する制御回路とを有し、前記エアーシリンダ内の圧力が、前記圧力制御装置によって前記荷役物の重量に応じた負荷バランス圧に設定されると、前記エアーシリンダ内の圧力によって生成され、前記アームを介して前記荷役物に加えられる上昇力と、前記荷役物の重量によって生じる下降力とが釣り合い、前記荷役物が上下方向に静止し、前記荷役物に操作力を加えると前記荷役物を所望方向に移動できるように構成された荷役機械を運転する荷役機械の運転方法であって、予め、前記設定信号の値と、前記設定信号が前記圧力制御装置に入力されたときの前記測定信号の値とを対応付けておき、運転の際に、前記対応付けから前記圧力センサから入力された前記測定信号を前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力する荷役機械の運転方法である。
【００２６】
本発明は上記のように構成されており、エアーシリンダ内の圧力が、荷役物が上下方向に静止する負荷バランス圧になっているときに、制御回路に入力される、エアーシリンダ内の圧力の測定結果を示す測定信号の値を、予め測定された設定信号と測定信号の相関関係に基いて設定信号に変換しており、これにより、圧力制御装置から前記負荷バランス圧が出力されるようになる。
【発明の効果】
【００２７】
バランスモード移行後、エアーシリンダ内の圧力を正確に負荷バランス圧に設定できるので、荷役物が勝手に上下方向に移動することが無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明の荷役機械１１の回路ブロック図であり、その外観は図７に示した通りであり、台車(又は底面)１１２から支柱１１３が垂直に立ち上げられている。支柱１１３の上端１１４にはアーム１１５が首振り動と旋回動が可能に取りつけられている。また、アーム１１５の先端側は根本側に対して回転可能に取りつけられており、これらによって荷役機械１１の機構部１１２〜１１５が構成されている。
【００２９】
アーム１１５の一端部は荷役物１１９を吊り上げる吊上部１１６となっており、吊上部１１６の下端には荷役物のクランプ機構１１７が装備されている。
アーム１１５の反対側の部分はエアーシリンダ２４のピストンに取りつけられている。
荷役機械１１の外部にはエアー源３５が配置されている。
【００３０】
制御回路２１には操作ボックス３０が接続されており、エアーシリンダ２４内の給排気を操作ボックスで制御できるように構成されている。
操作ボックス３０内には、上昇ボタン３１と、下降ボタン３２と、バランスモード設定ボタン３３と、測定開始ボタン３４とが設けられている。
【００３１】
第一、第二の方向切換弁２３は制御回路２１によって制御されており、上昇ボタン３１が押下されると制御回路２１はそれを検出し、第一、第二の方向切換弁２２、２３によって、エアーシリンダ２４を、第一の方向切換弁２２を介してエアー源３５に接続し、エアー源３５から、第一の流量制御弁３６によって流量制御した状態でエアーシリンダ２４にエアーを供給する。これにより、エアーシリンダ２４の内部圧力が上昇してピストンは下方に移動し、その反対に、アーム１１５は上方に回動し、これにより、荷役物１１９を上方に移動させることができる。
【００３２】
下降ボタン３２が押下されると第一、第二の方向切換弁２２、２３によって、エアーシリンダ２４を、第二の流量制御弁３７を介して消音器３９に接続し、エアーシリンダ２４内のエアーを、第二の流量制御弁３７によって流量制御し、消音器３９によって消音した状態で大気に排気する。この場合はエアーシリンダ２４内の圧力が低下してピストンが上方に移動し、アーム１１５はその反対に下方に回動し、これにより、荷役物１１９を下方に移動させることができる。
【００３３】
他方、バランスモード設定ボタン３３や測定開始ボタン３４が押下された場合、エアーシリンダ２４は、第二の方向切換弁２３によって圧力制御装置２５に接続される。
【００３４】
圧力制御装置２５は、第二の方向切換弁２３を介してエアーシリンダ２４に接続される出力圧ポートｑと、制御回路２１が出力する圧力を示す設定信号が、Ｄ／Ａ変換器１９によってアナログ信号に変換されて入力される入力端子ｒとを有している。
【００３５】
圧力制御装置２５の入力側は、エアー源３５と消音器３８に接続されている。圧力制御装置２５には、給排気弁が設けられており、給排気弁が給気側に設定されると出力圧ポートｑはエアー源３５に接続され、排気側に設定されると消音器３８に接続されるように構成されている。
【００３６】
また、圧力制御装置２５には、出力圧ポートｑの圧力を測定する不図示の内部センサが設けられており、圧力制御装置２５は、出力圧ポートｑの圧力が、入力端子ｒに入力された設定信号が示す圧力よりも不足している場合にはエアー源３５と出力圧ポートｑの間を接続し、他方、出力圧ポートｑの圧力が入力圧ポートｒに入力された設定信号が示す圧力よりも大きい場合は出力圧ポートｑを、消音器３８を介して大気に接続するように構成されており、その結果、給排気弁は、内部センサの測定値が、入力端子ｒに入力された設定信号が示す圧力と一致するように制御される。
【００３７】
従って、圧力制御装置２５は、出力圧ポートｑの圧力を、入力端子ｒに入力された設定信号が示す圧力にするように動作する。出力圧ポートｑがエアーシリンダ２４に接続されている状態では、出力圧ポートｑの圧力とエアーシリンダ２４の圧力は等しいから、圧力制御装置２５は、エアーシリンダ２４の圧力を入力端子ｒに入力された設定信号が示す圧力にするように動作している。
【００３８】
＜測定モード＞
荷役物１１９を実際に搬送する前に、入出力特性の測定を行うため、測定開始ボタン３４が押下される。これにより、制御回路２１は第二の方向切換弁２３を操作し、エアー源３５を圧力制御装置２５を介してエアーシリンダ２４に接続する。このとき、第一の方向切換弁２２はエアーシリンダ２４から切り離されている。
【００３９】
エアーシリンダ２４には圧力センサ１５が接続され、エアーシリンダ２４の内部圧力は圧力センサ１５で測定されており、測定結果は、Ａ／Ｄ変換器１８を介してディジタル値に変換され、測定信号として制御回路２１に入力されている。
【００４０】
上述したように、制御回路２１は、出力圧ポートｑの圧力、即ち、エアーシリンダ２４内の圧力を指示する設定信号を出力するから、エアーシリンダ２４内の圧力に対応する信号には、設定信号と測定信号の二種類の信号があり、示す圧力が異なれば、設定信号や測定信号は異なる値になる。
【００４１】
この荷役機械１１では、制御回路２１に記憶回路１６が接続されている。
記憶回路１６内には、当該荷役機械１１のエアーシリンダ２４に許容される圧力の下限に対応する設定信号Ｐｒ1と、上限に対応する値の設定信号Ｐｒnが記憶されており、更に、圧力の上限と下限の間の範囲に含まれる複数の圧力の大きさに対応した設定信号Ｐｒ2〜Ｐｒn-1が記憶されている(設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnや、後述する測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnはディジタル値として記憶されている）。
測定モードでは、制御回路２１は記憶回路１６内に記憶された設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnを読み込み、圧力制御装置２５の入力端子に順番に出力する。
【００４２】
ここで、記憶された設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnのうち、符号Ｐｒmで示す一個の設定信号が、Ｄ／Ａ変換器１９を介して圧力制御装置２５の入力端子ｒに出力されたものとすると、圧力制御装置２５は、内部給排気弁を制御し、出力圧ポートｑの圧力、即ちエアーシリンダ２４の圧力を、入力端子ｒに入力されたアナログの設定信号Ｐｒmが示す圧力にするように動作する。
【００４３】
その動作によってエアーシリンダ２４内の圧力が変化し、アーム１１５は動いてしまうが、エアーシリンダ２４内の圧力値が変動している間は、圧力センサ１５の測定値を無視し、圧力変動が無くなってからエアーシリンダ２４内の圧力を測定するようにする。例えば、アーム１１５が上限まで上昇した状態になったり、又は接地した状態になり、圧力変動が無くなるまでサンプリングを待つことができる。
【００４４】
この場合待機時間が長くなってしまうので、測定モードでは、アーム１１５は動かないように固定し、圧力制御装置２５によってエアーシリンダ２４内の圧力が変化してもアーム１１５を静止させるのが望ましい。
【００４５】
エアーシリンダ２４内の圧力は、圧力センサ１５で測定され、圧力センサ１５が出力したアナログの測定信号は、Ａ／Ｄ変換器１８によってディジタル信号に変換され、制御回路２１にディジタル値の測定信号Ｐｓmとして入力され、予め設定されたディジタル値の設定信号Ｐｒmとそれに対応するディジタル値の測定信号Ｐｓmは、記憶装置１６内に対応付けて記憶される。
【００４６】
設定信号の値と測定信号の値が等しければ、設定信号と測定信号は同一大きさの圧力を示しているものとし、Ｄ／Ａ変換器１９とＡ／Ｄ変換器１８に変換誤差が無く、圧力制御装置２５の圧力ゲイン(出力圧ポートｑの圧力／入力端子ｒに入力される信号が示す圧力)が“１”である場合は、制御回路２１が出力した設定信号Ｐｒmと、Ａ／Ｄ変換器１８を介して制御回路２１に入力される測定信号Ｐｓmは等しく、Ｐｒm＝Ｐｓmとなる。
しかしながら、実際にはＤ／Ａ変換やＡ／Ｄ変換の誤差が存在したり、圧力ゲインが“１”でないことから、設定信号Ｐｒmと測定信号Ｐｓmは等しくならない。
【００４７】
測定モードでは、制御回路２１は、記憶回路１６内に設定された設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnを順番に出力し(順番でなくてもよい)、それらの信号が出力されたときのエアーシリンダ２４内の圧力を圧力センサ１５によって測定し、ディジタル値の測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnとして制御回路２１に入力させ、それらの測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnを、測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnを与えた設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnと対応付けて記憶装置１６内に記憶する。
【００４８】
＜クレーンモード＞
入出力特性が記憶された後、クランプ機構１１７に荷役物１１９をクランプさせ、上昇ボタン３１を押下すると、上述したようにアーム１１５は上方に回動し、荷役物１１９は地上より持ち上げられる。下降ボタン３２を押下すると荷役物１１９は下降する。
【００４９】
＜バランスモード＞
クレーンモードにおいて、上昇ボタン３１と下降ボタン３２を操作し、荷役物１１９を空中で静止した状態にしてバランスモード設定ボタン３３を押下すると、第二の方向切換弁２３は、エアーシリンダ２４を第一の方向切換弁２２から切り離し、替わりに圧力制御装置２５に接続する。
【００５０】
エアーシリンダ２４内の圧力は負荷バランス圧であり、その大きさは圧力センサ１５によって測定されており、バランスモード設定ボタン３３が押下された時点の測定値は、Ａ／Ｄ変換器１８を介して、ディジタルの測定信号として制御回路２１に入力される。
【００５１】
その測定信号を符号Ｐｓｃで表すと、制御回路２１は、入力された測定信号Ｐｓｃを記憶回路１６の記憶内容と照合し、それが記憶されている場合は、その測定信号Ｐｓｃに対応付けられた設定信号Ｐｒｃを記憶内容から抽出し、Ｄ／Ａ変換器１９を介して圧力制御装置２５の入力端子ｒに出力する。
【００５２】
圧力制御装置２５は、エアーシリンダ２４を、入力された設定信号Ｐｒｃが示す圧力にするから、エアーシリンダ２４内の圧力は、設定信号Ｐｒｃに対応する測定信号Ｐｓｃが示す圧力、即ち、バランスモード設定ボタン３３の押下時の圧力(負荷バランス圧)に維持される。
【００５３】
バランスモード設定ボタン３３が押下されたときに制御回路２１に入力されている測定信号Ｐｓｃと等しい値の測定信号が記憶回路１６内に記憶されていない場合、記憶内容から、記憶されていない測定信号Ｐｓｃに対応するディジタル値の設定信号を下記のように算出する。
【００５４】
例えば、入力された測定信号Ｐｓｃを中心とし、その値よりも大小両側に隣接する測定信号Ｐｓａ、Ｐｓｂ(Ｐｓａ＜Ｐｓｃ＜Ｐｓｂ)を抽出し、抽出した測定信号Ｐｓａ、Ｐｓｂとそれに対応する設定信号Ｐｒａ、Ｐｒｂの二つの測定点(Ｐｒａ，Ｐｓａ)、(Ｐｒｂ，Ｐｓｂ)を結ぶＰｘ−Ｐｙ平面上の近似直線の下記方程式(１)、
Ｐｙ＝｛(Ｐｒｂ−Ｐｒａ)／(Ｐｓｂ−Ｐｓａ)｝×Ｐｘ−(Ｐｒａ×Ｐｓｂ−Ｐｒｂ×Ｐｓａ)／(Ｐｓｂ−Ｐｓａ)……(１)
を求め(又は予め求めておき)、Ｐｘに入力された測定信号Ｐｓｃを代入すると、測定信号Ｐｓｃに対応する設定信号Ｐｒｃは、Ｐｙとして求めることができる(Ｐｙ＝Ｐｒｃ)。
【００５５】
図２は、実際の入出力特性と、上記のような近似直線との関係を示すグラフであり、曲線は実際の入出力特性、折れ線は予め記憶された設定信号Ｐｒ1〜Ｐｒnと測定信号Ｐｓ1〜Ｐｓnとから、各測定点(Ｐｒ1，Ｐｓ1)〜(Ｐｒn，Ｐｓn)の隣接する二点間を結ぶ(ｎ−１)個の近似直線である。同図の横軸は設定信号Ｐｒ、縦軸は測定信号Ｐｓである。
【００５６】
図３の符号Ｌ1は、図２のグラフに記載された(ｎ−１)個の近似直線のうちの上記方程式(１)で表される近似直線を示しており、Ｌ2は実際の入出力特性の曲線を示している。
【００５７】
なお、上記実施例では、測定信号Ｐｓｃの両隣の値の予め記憶された測定信号Ｐｓａ、Ｐｓｂと、それに対応する設定信号Ｐｒａ、Ｐｒｂから、二測定点(Ｐｒａ，Ｐｓａ)、(Ｐｒｂ，Ｐｓｂ)間を直線近似したが、二個の測定点ではなく、三個以上の測定点を使用することもできる。
【００５８】
例えば、測定信号Ｐｓｃの両隣の測定信号Ｐｒａ、又はＰｒｂのいずれか一方の更に外側にもう一点を加えれば、三点間を二次曲線や円等の近似曲線を作成することができ、その曲線の方程式に実際に測定した測定信号Ｐｓｃを代入すると、それに対応する設定信号Ｐｒｃを求めることができる。近似曲線を使用すれば、近似直線を使用する場合よりも設定信号Ｐｒｃの精度が向上する。
【００５９】
更に又、予め記憶された測定信号を四個以上用い、三次以上の高次の近似曲線や最小二乗法による近似直線を用いてもよい。
要するに、測定点の数が二個以上であり、近似直線や近似曲線を作成して測定信号Ｐｓｃから設定信号Ｐｒｃを算出できればよい。
【００６０】
以上説明したように、本発明は、予め制御装置２１が出力するディジタルの設定信号が、制御装置２１に入力されるディジタルの測定信号との間の関係を実測するときの、制御装置２１が出力する制御信号がエアーシリンダ２４の圧力に変換されるまでに経由する装置(Ｄ／Ａ変換器１９と圧力制御装置２５)と、エアーシリンダ２４内の圧力が、制御装置２１に入力されるディジタルの測定信号に変換されるまでに経由する装置(圧力センサ１５とＡ／Ｄ変換器１８)の構成を変えないで、バランスモードにおいて、制御回路２１に入力された測定信号を、記憶された関係から設定信号に変換して出力しており、設定信号→エアーシリンダ圧力→測定信号、の経路の信号変換の誤差が、制御回路２１内の記憶内容によって補償される。
【００６１】
その結果、制御回路２１から、Ｄ／Ａ変換器１９と圧力制御装置２５とエアーシリンダ２４と圧力センサ１５とＡ／Ｄ変換器１８とを経て制御回路２１に戻る信号経路のゲインが“１”に近づけられている。
【００６２】
なお、Ｄ／Ａ変換器１９や、Ａ／Ｄ変換器１８は、圧力制御装置２５や圧力センサ１５に内蔵されていてもよい。
また、記憶回路１６がアナログ信号を記憶でき、制御回路２１がアナログ信号を入出力できる場合には、図１のＤ／Ａ変換器１９やＡ／Ｄ変換器１８は不要である。
【００６３】
以上は、アーム１１５は金属製の堅いパイプ部材であったが、本発明のアームはそれに限定されるものではなく、アーム１１５には合成繊維等の布製のベルトや、金属製等の堅い支柱との組合せの部材も含まれる。また、巻き取り式のホイストタイプのアームも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の荷役機械の回路ブロック図
【図２】実際の入出力特性と近似直線の関係を説明するためのグラフ
【図３】設定信号Ｐｒｃの求め方を説明するためのグラフ
【図４】従来技術の荷役機械の回路ブロック図
【図５】理想特性と実際の入出力特性の関係を示すグラフ
【図６】入出力特性をシフトさせた場合の理想特性との関係を説明するためのグラフであって、(ａ)：上方にシフトさせた場合、(ｂ)：下方にシフトさせた場合
【図７】従来技術及び本発明の荷役機械の外観図
【符号の説明】
【００６５】
１５……圧力センサ
１６……記憶装置
２１……制御回路
２４……エアーシリンダ
２５……圧力制御装置
３３……バランスモード設定ボタン
３４……測定開始ボタン
１１５……アーム
１１９……荷役物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷役物を持ち上げるアームと、
前記アームに取りつけられたエアーシリンダと、
前記エアーシリンダに接続され、前記エアーシリンダ内の気体を給排気し、前記エアーシリンダ内を入力された設定信号に応じた圧力にする圧力制御装置と、
前記圧力制御装置に前記設定信号を出力する制御回路とを有し、
前記エアーシリンダ内の圧力が、前記圧力制御装置によって前記荷役物の重量に応じた負荷バランス圧に設定されると、前記エアーシリンダ内の圧力によって生成され、前記アームを介して前記荷役物に加えられる上昇力と、前記荷役物の重量によって生じる下降力とが釣り合い、前記荷役物が上下方向に静止し、前記荷役物に操作力を加えると前記荷役物を所望方向に移動できるように構成された荷役機械であって、
前記エアーシリンダ内の圧力を測定し、測定結果を測定信号として前記制御回路に出力する圧力センサと、
前記制御回路に接続された記憶装置とを有し、
前記記憶装置には、前記設定信号の値と、前記設定信号が前記圧力制御装置に入力されたときの前記測定信号の値とが対応付けて記憶され、
前記制御回路は、前記圧力センサから入力された前記測定信号を前記記憶装置内の対応付けから前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力するように構成された荷役機械。
【請求項２】
測定開始ボタンを有し、前記測定開始ボタンが押下されると、前記設定信号の値と前記測定信号の値とが前記記憶装置に対応付けて記憶されるように構成された請求項１記載の荷役機械。
【請求項３】
バランスモード設定ボタンを有し、前記バランスモード設定ボタンが押下されたときの前記エアーシリンダ内の圧力の測定結果を示す前記測定信号を、前記記憶装置内の対応付けから前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力し、
前記圧力制御装置に、前記バランスモード設定ボタンが押下されたときの前記エアーシリンダ内の圧力を維持させるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の荷役機械。
【請求項４】
荷役物を持ち上げるアームと、
前記アームに取りつけられたエアーシリンダと、
前記エアーシリンダに接続され、前記エアーシリンダ内の気体を給排気し、前記エアーシリンダ内を入力された設定信号に応じた圧力にする圧力制御装置と、
前記圧力制御装置に前記設定信号を出力する制御回路とを有し、
前記エアーシリンダ内の圧力が、前記圧力制御装置によって前記荷役物の重量に応じた負荷バランス圧に設定されると、前記エアーシリンダ内の圧力によって生成され、前記アームを介して前記荷役物に加えられる上昇力と、前記荷役物の重量によって生じる下降力とが釣り合い、前記荷役物が上下方向に静止し、前記荷役物に操作力を加えると前記荷役物を所望方向に移動できるように構成された荷役機械を運転する荷役機械の運転方法であって、
予め、前記設定信号の値と、前記設定信号が前記圧力制御装置に入力されたときの前記測定信号の値とを対応付けておき、
運転の際に、前記対応付けから前記圧力センサから入力された前記測定信号を前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力する荷役機械の運転方法。
【請求項１】
荷役物を持ち上げるアームと、
前記アームに取りつけられたエアーシリンダと、
前記エアーシリンダに接続され、前記エアーシリンダ内の気体を給排気し、前記エアーシリンダ内を入力された設定信号に応じた圧力にする圧力制御装置と、
前記圧力制御装置に前記設定信号を出力する制御回路とを有し、
前記エアーシリンダ内の圧力が、前記圧力制御装置によって前記荷役物の重量に応じた負荷バランス圧に設定されると、前記エアーシリンダ内の圧力によって生成され、前記アームを介して前記荷役物に加えられる上昇力と、前記荷役物の重量によって生じる下降力とが釣り合い、前記荷役物が上下方向に静止し、前記荷役物に操作力を加えると前記荷役物を所望方向に移動できるように構成された荷役機械であって、
前記エアーシリンダ内の圧力を測定し、測定結果を測定信号として前記制御回路に出力する圧力センサと、
前記制御回路に接続された記憶装置とを有し、
前記記憶装置には、前記設定信号の値と、前記設定信号が前記圧力制御装置に入力されたときの前記測定信号の値とが対応付けて記憶され、
前記制御回路は、前記圧力センサから入力された前記測定信号を前記記憶装置内の対応付けから前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力するように構成された荷役機械。
【請求項２】
測定開始ボタンを有し、前記測定開始ボタンが押下されると、前記設定信号の値と前記測定信号の値とが前記記憶装置に対応付けて記憶されるように構成された請求項１記載の荷役機械。
【請求項３】
バランスモード設定ボタンを有し、前記バランスモード設定ボタンが押下されたときの前記エアーシリンダ内の圧力の測定結果を示す前記測定信号を、前記記憶装置内の対応付けから前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力し、
前記圧力制御装置に、前記バランスモード設定ボタンが押下されたときの前記エアーシリンダ内の圧力を維持させるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の荷役機械。
【請求項４】
荷役物を持ち上げるアームと、
前記アームに取りつけられたエアーシリンダと、
前記エアーシリンダに接続され、前記エアーシリンダ内の気体を給排気し、前記エアーシリンダ内を入力された設定信号に応じた圧力にする圧力制御装置と、
前記圧力制御装置に前記設定信号を出力する制御回路とを有し、
前記エアーシリンダ内の圧力が、前記圧力制御装置によって前記荷役物の重量に応じた負荷バランス圧に設定されると、前記エアーシリンダ内の圧力によって生成され、前記アームを介して前記荷役物に加えられる上昇力と、前記荷役物の重量によって生じる下降力とが釣り合い、前記荷役物が上下方向に静止し、前記荷役物に操作力を加えると前記荷役物を所望方向に移動できるように構成された荷役機械を運転する荷役機械の運転方法であって、
予め、前記設定信号の値と、前記設定信号が前記圧力制御装置に入力されたときの前記測定信号の値とを対応付けておき、
運転の際に、前記対応付けから前記圧力センサから入力された前記測定信号を前記設定信号に変換し、前記圧力制御装置に出力する荷役機械の運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１０６５８９（Ｐ２００７−１０６５８９Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０２０７３（Ｐ２００５−３０２０７３）
【出願日】平成１７年１０月１７日（２００５．１０．１７）
【出願人】（０００１１００２２）トーヨーコーケン株式会社 (19)
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１７日（２００５．１０．１７）
【出願人】（０００１１００２２）トーヨーコーケン株式会社 (19)
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