JP2001233598A - 配電工事用ロボットのセンサ用電源供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧駆動の発電機を設ける場合油圧駆動装置
や油圧配管・油圧発生装置が別途必要でシステムが複雑
化し、バッテリのみの場合システム動作中の電源不足が
発生しシステムが正常に動作しないなどの問題があり、
これらを解決する。 【解決手段】 ロボットアーム先端のセンサ16に電力を
供給する場合であって、第１絶縁シャフト４の回転動力
から、一方向回転力のみを抽出する一方向回転力伝達手
段となるラチェット機構部13を介して、発電機14を駆動
し発電させ、その発電電力をバッテリ15に伝えることに
より、バッテリ15で充電された電力をセンサ16に供給す
るようにした配電工事用ロボットのセンサ用電源供給装
置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高所作業車などのトッ
プブームの先端に取り付けられたロボットアームを電気
絶縁部材で形成し、ロボットアームを駆動することによ
り、高圧配電線における活線作業を行うようにした配電
工事用ロボットのセンサ用電源供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、配電工事用ロボットのトップブー
ムに取り付けられたアーム取付具に制御盤を設け、その
制御盤の電源に油圧駆動の発電機を設ける方式（特開平
06-287000 号）若しくはバッテリのみを設け適時取り外
して充電する方式であった。特に特開平06-287000 号に
ついては、配電工事用ロボットシステムの絶縁性能を完
全なものにして降雨時等にも作業を進めることを課題と
するものであり、この課題を解決するために、高所作業
車のトップブーム、その先端に設けるアーム取付具、ロ
ボットアームの後腕と前腕を電気絶縁部材で構成し、ア
ームの駆動を油圧アクチュエータで、制御を光通信のコ
ントローラで行うロボットシステムにおいて、絶縁材か
ら成る前述の各要素の中に絶縁性の送油管（油圧ホー
ス）と光ファイバケーブルのみを止水して通すと共に、
また、これらの要素の外周にひだをつけ、さらにその表
面にシリコン刑コンパンウンドを塗布する構成にしてあ
る。これにより、表面の水膜等を伝う電流漏洩等も防止
できるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、油圧駆動の発電機を設ける場合、油圧駆動装置や油
圧配管、油圧発生装置が別途必要となり、システムが複
雑化していた。またバッテリのみの場合、システム動作
中の電源不足が発生し、システムが正常に動作しないな
どの問題があった。本発明は、上記問題を解決するため
になされたものであり、システムが複雑化すること無
く、常に電源供給可能な、配電工事用ロボットのセンサ
用電源供給装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の請求項１の発明は、高所作業車などのトッ
プブームの先端に取り付けられたロボットのアームなど
を構成するマニピュレータを電気絶縁材で形成し、この
マニピュレータを駆動することにより高圧配電線におけ
る活線作業を行うようにした配電工事用ロボットにおい
て、前記マニピュレータの基台側に取り付けられた第１
絶縁アームと、前記第１絶縁アームの内側に設けられた
第１絶縁シャフトと、前記第１絶縁シャフトの内部に設
けられ、かつ、前記第１絶縁シャフトの回転方向と逆回
転するように設けられた第２絶縁シャフトと、前記第２
絶縁シャフトの先端側に設けられ、かつ、変速機構部を
介して取り付けられた第２絶縁アームと、前記第２絶縁
アームの先端部に取り付けられた被検出対象を検出する
ためのセンサと、前記第１絶縁シャフトの回転動力か
ら、一方向回転力のみを抽出する一方向回転力伝達手段
と、前記一方向回転力伝達手段を介して、電力を発電す
るための発電機とを備え、前記発電機を駆動し、その発
電電力をバッテリに伝えることにより、前記バッテリで
充電された電力を前記センサに供給するようにしたこと
を特徴とする配電工事用ロボットのセンサ用電源供給装
置である。かくして、本発明の請求項１の発明によれ
ば、ロボットアームの駆動力の一部を絶縁アーム先端に
取り付けられた発電機の駆動力とするため、油圧駆動の
場合のような特別な装置を別途設置する必要が無く、シ
ステム構成を簡素にし、さらに動作中、断続的に充電す
るため、動作中の電力不足が発生しないという特段の効
果がある。

【０００５】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
の配電工事用ロボットのセンサ用電源供給装置におい
て、前記一方向回転力伝達手段は、前記第１絶縁シャフ
トの外周に固着された第１歯車と、前記第１歯車と噛み
合う第２歯車と、前記第２歯車の回転軸と前記発電機の
間に装着され、前記回転軸が正回転のときは前記第２歯
車の回転軸と前記発電機の軸が係合し、逆回転のときは
前記第２歯車の回転軸と前記発電機の軸がスリップする
ラチエット機構部と、からなることを特徴とするもので
ある。このようにして、本発明の請求項２の発明によれ
ば、絶縁されたシャフトが正転・逆転いずれに回転して
も、そのうちの一回転方向のみを取捨選択して発電機へ
伝達するから円滑かつ十分な発電力を得ることができ
る。

【０００６】本発明の請求項３の発明は、請求項１また
は請求項２記載の配電工事用ロボットのセンサ用電源供
給装置において、前記ラチェット機構部は、動力が伝わ
る第４歯車の中心に固着させた回転軸に形成した碗状部
材の内周面に歯車が刻設され、それに対向した外周面に
歯車が設けられ弾性を有する爪状部材を持つ爪歯車と噛
み合わせ、前記爪歯車には盲穴があり、その盲穴の底部
に一方端は固着され他方端は爪状部材を固着させ、前記
爪状部材に前記回転軸に水平の水平面とそれに傾斜した
傾斜面を持ち、前記発電機の回転軸の前記爪歯車に対向
する端末に前記回転軸に水平の水平面とそれに傾斜した
傾斜面を持つ棒状ストッパを設け、前記第４歯車が正転
時は前記前記爪状部材の前記水平面と前記ストッパの前
記水平面が係合し、前記第４歯車が逆転時は前記前記爪
状部材の前記傾斜面と前記ストッパの前記傾斜面が相互
にスリップするようにしたことを特徴とするものであ
る。このようにして本発明の請求項３の発明よれば、一
方向回転力伝達がラチェット機構の適用によって、確実
に効率良く行われ、発電機からの安定電力供給に資する
ことができ、また発電機速度を適宜な値に自在に選定さ
れて、センサ電源として好適となる。さらに力センサ・
視覚センサ等の非常に繊細な計測手段においても、確実
かつ安全にしかも精度良く、円滑な作業・操作が行え、
さらにまた確実かつメンテナンスにこだわる必要のない
一方向回転への変換手段が実現される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。なお、全ての図面において、同一符号は
同一若しくは相当部材を示す。図１は、配電工事用の高
所作業車の側面図である。図１において、配電工事を行
う高所作業車は高圧配電線を活線状態で作業するもので
あり、ブーム200 の先端に設けられたロボットアームを
構成するマニピュレータ300 は車体100 に設けられたキ
ャビン101 内で操作する。102a,102b は計４脚から成り
単独で伸縮自在にしてあり車体を浮上させ水平に固定す
る。103 は車両運転席であり、104 は作業用エンジン部
で動力電源・油圧動力等の車体の運転を除く動力源とな
っており、105 はブーム200 を旋回させるブーム基台部
である。ブーム200 は伸縮支柱201 を稼働させてブーム
200 全体を矢印方向に上下に傾斜角度を調整でき、固定
筒202 を鞘として伸縮アーム203 を自在に伸延・収縮さ
せる。伸縮アーム203 の上部に絶縁杆204 を介在させて
漏電を防ぐ。ブーム200 の先端にはロボットのマニピュ
レータ300 が設けられており、マニピュレータ300 の先
端部から順にセンサ16や連結手段301 を介して、第１絶
縁アーム１が設けられさらに、連結手段302 、他の絶縁
アーム303 等を経て制御盤304 と共に、これらのものが
基台305 に支持されされている。なお、マニピュレータ
300 はその後方にもう一つの同じマニピュレータが装着
されており、さらにまた下部には他のマニピュレータ40
0 も他の絶縁アーム401 を経て配置されている。

【０００８】図２は、図１のロボットのうち、マニピュ
レータ300 部の詳細を示す拡大側断面図である。図２に
おいて、１はマニピュレータ300 の基台305 側に設けら
れた第１絶縁アーム、２は第２絶縁アーム、３は第３絶
縁アームであり、これらの絶縁アームは、外面に被覆を
施した電気絶縁部材でできており漏電を防止している。
４は第１絶縁アーム１の内側に設けられた第１絶縁シャ
フト、７は第１絶縁シャフト４の内側に設けられ、第１
絶縁シャフト４と逆回転するように設けられた第２絶縁
シャフトであり、これらのシャフト間は協働して内部漏
電を防ぐ。５a,５b は第１絶縁シャフト４の駆動力の回
転方向を変換する第１回転方向変更歯車（かさ歯車）で
ある。８は第２絶縁シャフト７の駆動力の回転方向を変
換する第２回転方向変更歯車（かさ歯車）である。９a
は第２回転方向変更歯車８により変換された回転方向
を、第２絶縁シャフト７の回転方向と逆方向に変換する
第３回転方向変更歯車（かさ歯車）である。９b は第２
絶縁シャフト７の回転方向の回転方向を変換して、第２
回転方向変更歯車８へ伝達する第４回転方向変更歯車
（かさ歯車）である。10は第３回転方向変更歯車９によ
り変換された駆動力を第２絶縁アーム２に伝達し、第２
絶縁アーム２を自己の中心軸を中心として回動させる減
速機構を備えた第３歯車（ハーモニックギア）である。
11は第１絶縁シャフト４の外周に固定された第１歯車、
12は第１歯車11と噛み合い、その駆動力を外部に伝達す
る第２歯車で、13は第２歯車12の駆動力を一方向の動力
回転に変換するラチェット機構部（爪車）である。14は
ラチェット機構部13によって得られた一方向の回転駆動
力により発電する発電機、15は発電機14で得られた電力
を充電するバッテリである。16はロボット先端部に装着
され、被検出対象を検出するためのセンサで、バッテリ
15の電力で動作する第２絶縁アーム２に設置されたもの
である。例えば力センサまたは視覚センサ等である。17
は第１絶縁アーム１の内周面に刻設された歯車に噛み合
い、第１絶縁アーム１を回動させる駆動内空シャフトで
あり、18〜23は軸受である。６は、第１回転方向変更歯
車５a,５b により変換された駆動力を第３絶縁アーム３
に伝達し、自己の中心軸を中心として、第３絶縁アーム
３を回動させる減速機構を備えた第４歯車( ハーモニッ
クギア) である。

【０００９】図３はラチェット機構部の説明図で、図３
(a) はその詳細を示した側断面図、図３(b) は接合部の
正面図、図３(c) は接合部の一部を切り欠いた側面図で
ある。動力は第２歯車12に伝わり、その第２歯車12に固
着した碗状部材12a の内周面に歯車が刻設され、それに
対向した外周面に歯車が設けられた爪歯車13a と噛み合
っている。爪歯車13a には盲穴13c があり、そこには弾
性体13d(つる巻きバネ) が盲穴13c の底部に固着されか
つ他端には傾斜爪13e を持つ。その傾斜爪13eに対向し
て発電機14の回転軸13b にはストッパ13f が固定されて
いる。例えば正転時に第４歯車12の正転時にその動力で
発電機14の回転軸13b を回転させるとすると、正転時は
ストッパ13f の水平面13f1と傾斜爪13e の水平面13e1が
接合し、発電機14は正転する。然し第４歯車12の逆転時
はストッパ13f の傾斜面13f2と傾斜爪13e の傾斜面13e2
が、一回転毎に衝突するが相互にスリップして、発電機
14は回転しない。

【００１０】以下、図１に従って、本発明に成る装置の
具体的な実施の態様とその動作を説明する。制御盤304
からの制御指令に基づきマニピュレータが動作すると、
断続的に第１絶縁シャフト４が回転し、第１絶縁シャフ
ト４の駆動力が第１歯車11、第２歯車12、ラチェット機
構部13を介して発電機14に伝達され、その後発電機14が
発電する。このときラチェット機構部13は例えば正回転
のとき発電機14を回転し、逆回転のときは第２歯車12の
回転軸と発電機14の軸がスリップし、その回転力は発電
機14には伝わらない。従って発電機14は常時一方向のみ
の回転を行い発電がなされ、発電された電力は整流して
バッテリ15に浮遊充電され、センサ16にはバッテリ15か
らの常に安定した電力が供給される。なお、バッテリ15
からセンサ16に至る電力の供給手段は、それらの中間部
分は回動はするが、回転はしないから、リード線等の通
常手段で十分である。また、ロボットアーム先端に設け
たセンサに変えて、作業用工具等を取り付けても構わな
い。このような場合、センサに比べて比較的電力を必要
とするので、発電機のパワー（容量）も増やすなどの対
策を施す必要がある。

【００１１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ロ
ボットアームの駆動力の一部を絶縁アーム先端に取り付
けられた発電機の駆動力とするため、油圧駆動の場合の
ような特別な装置を別途設置する必要が無く、システム
構成を簡素にし、さらに動作中、断続的に充電するた
め、動作中の電力不足が発生しないという効果がある。
また本発明の請求項２の発明によれば、絶縁されたシャ
フトが正転・逆転いずれに回転しても、そのうちの一回
転方向のみを取捨選択して発電機へ伝達するから円滑か
つ十分な発電力を得ることができる。さらに本発明の請
求項３の発明によれば、一方向回転力伝達がラチェット
機構の適用によって、確実に効率良く行われ、発電機か
らの安定電力供給に資することができる。発電機速度を
適宜な値に自在に選定されて、センサ電源として好適と
なる。力センサ・視覚センサ等の非常に繊細な計測手段
においても、確実かつ安全にしかも精度良く、円滑な作
業・操作が行える。確実かつメンテナンスにこだわる必
要のない一方向回転への変換手段が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される配電工事用の高所作業車の
概略を示す側面図

【図２】図１のロボットのマニピュレータ300 部の詳細
を示す側断面図

【図３】ラチェット [爪車] 機構部の説明図で、(a) は
その側断面図、(b) は接合部の正面図、(c) は接合部の
一部を切り欠いた側面図

【符号の説明】

１ 第１絶縁アーム ２ 第２絶縁アーム ３ 第３絶縁アーム ４ 第１絶縁シャフト ５ 第１回転方向変更歯車（かさ歯車） ６ 第４歯車（ハーモニックギア） ７ 第２絶縁シャフト ８ 第２回転方向変更歯車（かさ歯車） ９a 第３回転方向変更歯車（かさ歯車） ９b 第４回転方向変更歯車（かさ歯車） 10 第３歯車（ハーモニックギア） 11 第１歯車 12 第２歯車 12a 碗状部材 13 ラチェット機構部（一方向回転力伝達手段） 13a 爪歯車 13b 回転軸 13c 盲穴 13d 弾性体 13e 傾斜爪 13f ストッパ 13g,13h 軸受 14 発電機 15 バッテリ 16 センサ 17 駆動中空絶縁シャフト 18〜23 軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 康之 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 安田 賢一 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 3F060 AA00 BA10 CA12 EA10 GB00 GB16 GB25 GD04 GD11 HA02 3F333 AA09 AC16 CB12 DA09 DB10 FA08 FD11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高所作業車などのトップブームの先端に
   取り付けられたロボットのアームなどを構成するマニピ
   ュレータを電気絶縁材で形成し、このマニピュレータを
   駆動することにより高圧配電線における活線作業を行う
   ようにした配電工事用ロボットにおいて、 前記マニピュレータの基台側に取り付けられた第１絶縁
   アームと、 前記第１絶縁アームの内側に設けられた第１絶縁シャフ
   トと、 前記第１絶縁シャフトの内部に設けられ、かつ、前記第
   １絶縁シャフトの回転方向と逆回転するように設けられ
   た第２絶縁シャフトと、 前記第２絶縁シャフトの先端側に設けられ、かつ、変速
   機構部を介して取り付けられた第２絶縁アームと、 前記第２絶縁アームの先端部に取り付けられた被検出対
   象を検出するためのセンサと、 前記第１絶縁シャフトの回転動力から、一方向回転力の
   みを抽出する一方向回転力伝達手段と、 前記一方向回転力伝達手段を介して、電力を発電するた
   めの発電機とを備え、 前記発電機を駆動し、その発電電力をバッテリに伝える
   ことにより、前記バッテリで充電された電力を前記セン
   サに供給するようにしたことを特徴とする配電工事用ロ
   ボットのセンサ用電源供給装置。
2. 【請求項２】 前記一方向回転力伝達手段は、 前記第１絶縁シャフトの外周に固着された第１歯車と、 前記第１歯車と噛み合う第２歯車と、 前記第２歯車の回転軸と前記発電機の間に装着され、前
   記回転軸が正回転のときは前記第２歯車の回転軸と前記
   発電機の軸が係合し、逆回転のときは前記第２歯車の回
   転軸と前記発電機の軸がスリップするラチエット機構部
   と、からなることを特徴とする請求項１記載の配電工事
   用ロボットのセンサ用電源供給装置。
3. 【請求項３】 前記ラチェット機構部は、動力が伝わる
   第２歯車の中心に固着させた回転軸に形成した碗状部材
   の内周面に歯車が刻設され、 それに対向した外周面に歯車が設けられ弾性を有する爪
   状部材を持つ爪歯車と噛み合わせ、 前記爪歯車には盲穴があり、その盲穴の底部に一方端は
   固着され他方端は爪状部材を固着させ、 前記爪状部材に前記回転軸に水平の水平面とそれに傾斜
   した傾斜面を持ち、 前記発電機の回転軸の前記爪歯車に対向する端末に前記
   回転軸に水平の水平面とそれに傾斜した傾斜面を持つ棒
   状ストッパを設け、 前記第２歯車が正転時は前記前記爪状部材の前記水平面
   と前記ストッパの前記水平面が係合し、前記第２歯車が
   逆転時は前記前記爪状部材の前記傾斜面と前記ストッパ
   の前記傾斜面が相互にスリップするようにしたことを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の配電工事用ロボ
   ットのセンサ用電源供給装置。