JP2006082178A - Outside wall surface working device for building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建築物の上部から垂下された吊りロープ部材を介してゴンドラケージを昇降可能に吊り下げ支持して成るゴンドラ装置において、ゴンドラケージに着脱可能に装着されて建築物の壁面に対する作業を自動的又は半自動的に行うことのできる建築物の外壁面作業装置に関する。 The present invention relates to a gondola device in which a gondola cage is suspended and supported via a suspension rope member suspended from the upper part of a building so that the gondola cage is detachably attached to the wall surface of the building. The present invention relates to a building exterior wall work apparatus that can be automatically or semi-automatically performed.
建築物における窓清掃や外壁面の保守点検や補修等の作業は、建築物の上部から垂下された吊り下げロープによってゴンドラケージを昇降可能に吊り下げ支持したゴンドラ装置を用い、ゴンドラケージに搭乗した作業者が電動工具を支持して手作業で行っている。 For work such as window cleaning and exterior wall maintenance inspections and repairs in buildings, the gondola cage was mounted using a gondola device that supported the suspension of the gondola cage so that it could be raised and lowered by a suspension rope suspended from the top of the building. An operator supports the electric tool and performs it manually.
尚、窓清掃等の比較的単純な反復作業の場合には、自動的に行う窓清掃ロボットも実用化されており、また、特許文献1に開示のごとく壁面検査や塗装等の作業に汎用性を有する壁面作業ロボットも提案されている。
しかしながら、壁面の補修作業のように作業者の判断を要して位置が一定しない上に部位毎に作業内容が異なる作業では、自動化は極めて困難であって作業者の手作業に依存せざるを得ない。例えば壁面の劣化部位に防水剤の注入孔をドリルによって穿孔する作業では、工具(ドリル)の重量を作業者が担荷しながらの作業となるために負担が大きく、全自動化とまでは行かないまでも作業者を補助して負担を軽減できる外壁面作業装置が望まれている。 However, it is extremely difficult to automate the work where the position of the worker is not constant and the work content is different for each part, such as wall surface repair work, and it is very difficult to rely on the manual work of the worker. I don't get it. For example, in the work of drilling a waterproofing agent injection hole in a deteriorated part of the wall surface with a drill, the load is heavy because the operator is carrying the weight of the tool (drill), and it is not fully automated. Therefore, there is a demand for an outer wall surface working device that can assist the worker and reduce the burden.
前述の壁面作業用ロボットでは、その作業アームの先端に必要な工具を付け換えて種々の作業を行わせること自体は可能である。しかし、作業位置が確定していてプログラムによる動作が可能な作業以外は、工具の作業所望位置への移動を作業者が操作装置を用いて遠隔操作しなければならないため、隔靴掻痒の感を否めず、極めて面倒で時間を要し合理的でない。また、作業アームを備えるモジュールがゴンドラの横方向に延設されたスライドベースに沿って移動することで水平方向(X軸方向)に移動する(即ちX軸方向には直交座標系のロボットである)ため、当該方向の移動による重心移動や慣性力の作用が大きく、ゴンドラケージの揺れを誘発して精度管理が難しく、安全上の問題もある。 In the above-described wall working robot, it is possible to perform various operations by changing a necessary tool at the tip of the working arm. However, the work must be remotely controlled by using the operating device to move the tool to the desired work position, except for work where the work position is fixed and the program can be operated. , Extremely troublesome, time consuming and unreasonable. Further, the module having the work arm moves along the slide base extending in the lateral direction of the gondola so that it moves in the horizontal direction (X-axis direction) (that is, the robot is an orthogonal coordinate system in the X-axis direction). Therefore, the movement of the center of gravity by the movement in the direction and the effect of inertia force are large, the gondola cage is shaken and the accuracy control is difficult, and there is also a safety problem.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、作業工具の重量を担荷して作業者の負担を軽減できると共に工具を所望位置に容易に移動でき、また、工具ヘッドの移動による重心移動や慣性力も小さい建築物の外壁面作業装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can reduce the burden on the operator by carrying the weight of the work tool and can easily move the tool to a desired position. An object of the present invention is to provide a building outer wall working device with small center of gravity movement and inertial force.
上記目的を達成する本発明に係る建築物の外壁面作業装置は、ゴンドラケージに着脱可能に結合固定される固定基部と、前記固定基部に当該固定基部がゴンドラケージに装着された状態における鉛直方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、前記上下方向移動部材を移動駆動する上下移動駆動機構と、前記固定基部の上下移動方向部材に基端揺動軸によって前記鉛直方向と直交する水平平面内で揺動可能として枢支された第一のアーム部材の先端に第二のアーム部材が関節揺動軸によって前記水平平面内で揺動可能に連結されて成るアーム機構と、前記アーム機構の先端に前記水平平面内で揺動可能に設けられた工具台に任意の工具を装着支持する工具ヘッドと、前記アーム機構を駆動操作して前記工具台を前記水平平面内で移動させるアーム駆動機構と、前記上下移動駆動機構及び前記アーム駆動機構を制御駆動すると共に前記工具ヘッドの位置情報を記憶する記憶装置を備えた制御装置と、前記工具ヘッドに設けられ前記制御装置に制御情報を入力する手動操作入力手段と、を備えて構成されていることを特徴とする。 A building exterior wall working apparatus according to the present invention that achieves the above-described object includes a fixed base that is detachably coupled and fixed to a gondola cage, and a vertical direction in a state where the fixed base is attached to the gondola cage. And a vertical movement drive mechanism for moving and driving the vertical movement member, and a horizontal movement orthogonal to the vertical direction by a base end swing shaft on the vertical movement direction member of the fixed base. An arm mechanism in which a second arm member is pivotally coupled to a tip of a first arm member pivotally supported in a plane so as to be swingable in a horizontal plane by a joint swing shaft; and the arm mechanism A tool head for mounting and supporting an arbitrary tool on a tool table swingably provided in the horizontal plane at the tip of the tool, and driving the arm mechanism to move the tool table in the horizontal plane. An arm driving mechanism, a control device that controls and drives the vertical movement driving mechanism and the arm driving mechanism and stores positional information of the tool head, and a control device provided in the tool head and controlled by the control device And manual operation input means for inputting information.
このような構成の外壁面作業装置は、建築物の上部から垂下された吊りロープ部材を介してゴンドラケージを昇降可能に吊り下げ支持して成るゴンドラ装置のゴンドラケージに、固定基部によって固定される。工具ヘッドには建築物の外壁面に対する作業に応じて任意の作業工具が装着され、工具ヘッドに設けられた手動操作入力手段から入力される操作情報に基づいて、制御装置が上下移動駆動機構とアーム駆動機構を制御駆動し、上下移動駆動機構によるアーム機構の鉛直方向の移動によって工具ヘッドを上下に移動させると共に、アーム駆動機構によるアーム機構の駆動によって工具ヘッドを前後左右に移動させることができる。これにより、工具ヘッドに装着した作業工具によって外壁面の作業を行うことができ、また、工具ヘッド(即ち作業工具)を外壁面の任意の場所に位置させて制御装置の記憶装置に記憶させたその位置情報に基づいて工具ヘッドを自動的に移動させて作業を行うこともできる。 The outer wall surface working device having such a structure is fixed to a gondola cage of a gondola device that supports the gondola cage so as to be lifted and lowered via a hanging rope member suspended from the upper part of the building by a fixed base. . An arbitrary work tool is mounted on the tool head in accordance with the work on the outer wall surface of the building, and the control device includes a vertical movement drive mechanism based on operation information input from manual operation input means provided on the tool head. The arm drive mechanism can be controlled and moved, and the tool head can be moved up and down by the vertical movement of the arm mechanism by the vertical movement drive mechanism, and the tool head can be moved back and forth and left and right by the drive of the arm mechanism by the arm drive mechanism. . Thus, the work on the outer wall surface can be performed by the work tool mounted on the tool head, and the tool head (that is, the work tool) is positioned at an arbitrary place on the outer wall surface and stored in the storage device of the control device. It is also possible to work by automatically moving the tool head based on the position information.
また、上記アーム駆動機構は、上記第一のアーム部材と第二のアーム部材の中間部位に、それぞれリンクアーム部材が先端で枢着されると共に該リンクアーム部材の基端同士が操作節で枢着連結されて、前記第一のアーム部材と第二のアーム部材と二本のリンクアーム部材とで平行リンクを成し、前記操作節を上記水平平面内において直交する二方向にそれぞれ移動案内するガイド機構と、それぞれの方向に移動駆動する移動駆動手段と、を備え構成されていることを特徴とする。 In addition, the arm drive mechanism has a link arm member pivotally attached to an intermediate portion between the first arm member and the second arm member at the distal end, and the base ends of the link arm member pivot at an operation node. The first arm member, the second arm member, and the two link arm members form a parallel link, and move and guide the operation node in two directions orthogonal to each other in the horizontal plane. It is characterized by comprising a guide mechanism and movement drive means for moving and driving in the respective directions.
この構成では、移動駆動手段による操作節の水平平面内の直交する二方向の移動駆動によって、第二のアーム部材の先端が同方向に拡大されて移動し、その支持する工具ヘッドを水平平面内の任意の位置に位置させることができる。 In this configuration, the distal end of the second arm member is enlarged and moved in the same direction by the movement drive in the two orthogonal directions within the horizontal plane of the operation node by the movement driving means, and the tool head to be supported is moved within the horizontal plane. Can be located at any position.
また、上記基端揺動軸に固定された第一のスプロケット部材と上記関節揺動軸に固定された等しい歯数の第二のスプロケット部材が第一のチェーン部材によって連繋されると共に、前記関節揺動軸に固定された第三のスプロケット部材と上記ヘッド揺動軸に固定された等しい歯数の第四のスプロケット部材が第二のチェーン部材によって連繋されて成る、上記アーム機構の作用による上記工具台の移動時においてその姿勢を一定に保持する工具姿勢保持手段を備えて構成されていることを特徴とする。 In addition, the first sprocket member fixed to the proximal end swing shaft and the second sprocket member having the same number of teeth fixed to the joint swing shaft are connected by a first chain member, and the joint A third sprocket member fixed to the swinging shaft and a fourth sprocket member having the same number of teeth fixed to the head swinging shaft are connected by a second chain member, and the above-mentioned arm mechanism is used. It is characterized by comprising tool posture holding means for holding the posture constant during movement of the tool table.
この構成では、基端揺動軸とヘッド揺動軸が第一のチェーン部材及び第二のチェーン部材によって等しい回転角を保って連動し、工具ヘッドは固定基部に対する第一のアーム部材の揺動及び第一のアーム部材に対する第二のアーム部材の揺動に拘わらず姿勢を保つ。 In this configuration, the base end swing shaft and the head swing shaft are interlocked with each other while maintaining the same rotation angle by the first chain member and the second chain member, and the tool head swings the first arm member with respect to the fixed base. In addition, the posture is maintained regardless of the swing of the second arm member with respect to the first arm member.
また、上記基端揺動軸を回転駆動し、上記工具姿勢保持手段を介して上記工具台を揺動操作する工具揺動駆動手段を備えて構成されていることを特徴とする。 Further, it is characterized by comprising a tool swing drive means for rotationally driving the base end swing shaft and swinging the tool table via the tool posture holding means.
この構成では、工具揺動駆動手段による基端揺動軸の回転が工具姿勢保持手段を介して工具ヘッドのヘッド揺動軸に伝達され、工具台が揺動する。 In this configuration, the rotation of the base end swing shaft by the tool swing drive means is transmitted to the head swing shaft of the tool head via the tool posture holding means, and the tool base swings.
本発明の請求項1に係る発明の建築物の外壁面作業装置によれば、既存のゴンドラ装置のゴンドラケージに、固定基部によって固定して、工具ヘッドに設けられた手動操作入力手段の操作によって制御装置を介して上下移動駆動機構とアーム駆動機構工具ヘッドを駆動して工具ヘッドを上下及び前後左右に移動させることができる。このため、極めて汎用性が高い。工具ヘッドに装着された作業工具の重量はアーム機構が担うため、作業者は少ない負担で容易に建築物の外壁面に対して作業することができる。アーム機構は第一のアーム部材が固定基部に対して水平平面内で揺動することで工具ヘッドを移動させるため、工具ヘッドの移動による慣性力や重心移動が小さく、ゴンドラケージの揺れの誘発が少なく高い精度管理が可能である。また、工具ヘッド(即ち作業工具)を制御装置の記憶装置に記憶させた位置情報に基づいて移動させることで、自動的に作業を行えるものである。
According to the building outer wall surface working apparatus of the invention according to
請求項2に係る発明によれば、第一のアーム部材と第二のアーム部材と二本のリンクアーム部材とで平行リンクを成し、そのリンクアーム部材の連結部位である操作節部を水平平面内において直交する二方向にそれぞれ移動操作することでその移動量を拡大して工具ヘッドを水平平面内で前後左右任意の位置に移動させることができる。これにより、少ない操作量で工具ヘッドを大きく移動させることができるために全体をコンパクトに構成することができると共に、操作節の直交座標方向の移動がそのまま工具ヘッドの移動に所定の比率で対応するため、直交座標系の制御情報によって駆動制御でき、例えば工具ヘッドの始点と終点を指示して自動運転させる際等に、通常一般の関節マニピュレータのように複雑な座標変換(直交座標系の位置情報を関節角座標系の制御情報に変換)する必要がなく、運動制御が極めて簡単となるものである。 According to the second aspect of the present invention, the first arm member, the second arm member, and the two link arm members form a parallel link, and the operation joint portion that is a connecting portion of the link arm member is horizontally disposed. By moving each of the tool heads in two directions orthogonal to each other in the plane, the amount of movement can be increased, and the tool head can be moved to any position in the horizontal plane in the front, rear, left and right directions. As a result, the tool head can be greatly moved with a small amount of operation, so that the entire structure can be made compact, and the movement of the operation node in the orthogonal coordinate direction directly corresponds to the movement of the tool head at a predetermined ratio. Therefore, it can be driven and controlled by the control information of the Cartesian coordinate system. For example, when automatic operation is performed by specifying the start point and end point of the tool head, complicated coordinate transformation (position information of the Cartesian coordinate system is usually performed like a general joint manipulator). Therefore, the motion control is very simple.
請求項3に係る発明によれば、何ら駆動機構及び駆動制御を要することなく、簡単な構成で工具ヘッドの位置に拘わらず工具台の姿勢を一定に保つことができる。 According to the third aspect of the present invention, the posture of the tool table can be kept constant regardless of the position of the tool head with a simple configuration without requiring any drive mechanism and drive control.
請求項4に係る発明によれば、アーム機構の基端である第一のアーム部材の固定基部に枢支する基端揺動軸を工具揺動駆動手段によって回転操作することで、工具ヘッドの工具台を揺動操作することができる。これにより、工具台を揺動操作するための工具揺動駆動手段を工具ヘッドに備える必要が無く、慣性重量の軽減によって全体を小型軽量に構成できるものである。 According to the fourth aspect of the present invention, by rotating the base end swing shaft pivotally supported by the fixed base portion of the first arm member that is the base end of the arm mechanism by the tool swing drive means, The tool table can be swung. Thus, it is not necessary to provide the tool head with a tool swing driving means for swinging the tool table, and the whole can be made small and light by reducing the inertia weight.
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明に係る建築物の外壁面作業装置の一構成例の概略斜視図,図2はゴンドラケージに装着された状態の平面図,図3はその背面図,図4は図3のA−A断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic perspective view of a structural example of an exterior wall surface working apparatus for a building according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of a state of being mounted on a gondola cage, FIG. 3 is a rear view thereof, and FIG. It is AA sectional drawing.
図示外壁面作業装置1は、固定基部10の背面支柱12の上端部にアーム駆動機構40によって駆動されるアーム機構30を備えて構成され、建築物の上部から垂下された吊りワイヤー2Bによってゴンドラケージ2Aを昇降可能に吊り下げ支持して成るゴンドラ装置2のゴンドラケージ2Aに、着脱可能に装着される。アーム機構30は、その先端の工具ヘッド50に工具ユニット(図示せず)を支持し、背面支柱12の上部に設けられた制御装置90によるアーム駆動機構40の制御駆動によって図2中想像線で示すように揺動操作されて、工具ユニットによって建築物の外壁面に対して穿孔やブラッシング等の作業を行うものである。以下、各部の詳細を説明するが、その説明中、当該外壁面作業装置1が水平に吊り下げられたゴンドラケージ2Aに装着された状態(正立状態)において、鉛直となる方向をZ軸方向,このZ軸と直交する水平平面内におけるゴンドラケージ2Aの左右方向をX軸方向,これらZ軸及びX軸と直交するゴンドラケージ2Aの前後方向をY軸方向とする。
The illustrated outer wall
固定基部10は、下部基板11の背面側に背面支柱12が立設されて側面形状L字状に形成されている。そして、下部基板11がゴンドラケージ2Aの底面に止め金具3を介してボルトによって締着されると共に、背面支柱12がゴンドラケージ2Aの背面に止め金具4を介してボルトによって締着され、これによって背面支柱12を鉛直(X軸方向)としてゴンドラケージ2Aに固定されるようになっている。
The
背面支柱12には、その縦断面図である図5,図5のB−B断面図である図6,図5のC−C断面図である図7(A),D−D断面図である図7(B)に示すように、上下方向移動部材としてのZ軸移動ベース22を上下に移動駆動する上下移動駆動機構20が設けられており、そのZ軸移動ベース22でアーム機構30とアーム駆動機構40を支持している。
The rear support column 12 is shown in FIG. 5, which is a longitudinal sectional view thereof, FIG. 6, which is a sectional view taken along line BB in FIG. 5, and FIG. 7A, which is a sectional view taken along line CC in FIG. As shown in FIG. 7B, a vertical
上下移動駆動機構20は、背面支柱12に設けられたZ軸方向の一対のZ軸ガイドレール21に、Z軸移動ベース22が摺動移動可能に嵌合支持されると共に、Z軸ガイドレール21の間に配設されたZ軸駆動ボールネジ23の雌ねじ23AがZ軸移動ベース21に固着され、Z軸駆動ボールネジ23にZ軸駆動モーター24がタイミングベルト&プーリ25を介して連繋されて構成されている。これにより、Z軸駆動モーター24によるZ軸駆動ボールネジ23の回転駆動によってZ軸移動ベース22がZ軸ガイドレール21に沿って移動する(即ちZ軸方向に昇降移動する)ようになっている。Z軸駆動モーター24は、エンコーダを備えた位置制御可能なサーボモーターであって、制御装置90によって制御駆動される。
The vertical
また、上下移動駆動機構20は、駆動力軽減機構26を備えている。駆動力軽減機構26は、下部基板11に配設されたスプリングバランサー26Aに所定の力で巻き込み付勢されるワイヤー26Bが、背面支柱12の上端部に配設されたシーブ26Cの上側を巻回すると共にZ軸駆動ボールネジ23の雌ねじ23Aに装着されたシーブ26Dの下側を巻回して配索され、その先端が背面支柱12の上端部に結合されて構成されている。これにより、Z軸駆動ボールネジ23のシーブ26Dが動滑車となり、スプリングバランサー26Aによるワイヤー26Bの巻き込み力の二倍の力でシーブ26D(Z軸駆動ボールネジ23の雌ねじ23A)を上側に移動付勢し、スプリングバランサー2Aのワイヤー巻き込み力を適宜設定することで、Z軸移動ベース22及びその支持する後述する機構部材(アーム機構30及びアーム駆動機構40)の重量を相殺して低出力のZ軸駆動モーター24によっても円滑な昇降駆動が可能となっているものである。
The vertical
アーム機構30は、その平面図である図8及びその中心軸断面図である図9に示すように、Z軸移動ベース22に回転自在に設けられた基端揺動軸27に基端が揺動自在に嵌合して枢支された第一のアーム部材としての基部アーム31の先端に、第二のアーム部材としての先端部アーム32の基端が関節揺動軸33で揺動可能に連結されると共に、操作リンク機構34を備えて構成されている。先端部アーム32の先端には、ヘッド揺動軸35がZ軸方向に貫通して設けられ、図8には示さないがこのヘッド揺動軸35に工具台51と操作ユニット70が固定されて工具ヘッド50を構成している。
As shown in FIG. 8 which is a plan view of the
基部アーム31を揺動可能に支持する基端揺動軸27は、Z軸移動ベース22に回転自在に設けられており、その下端が工具揺動駆動手段としての工具ベース揺動モーター28の回転軸に連結されている。先端部アーム32の基部アーム31への枢着軸である関節揺動軸33は、基部アーム31及び先端部アーム32の双方に対して回転自在となっている。また、工具ヘッド50のヘッド揺動軸35は、先端部アーム32に対して回転自在となっており、その上端に工具台51が固定されると共に下端に操作ユニット70が固定されている。これら基端揺動軸27,関節揺動軸33及びヘッド揺動軸35の軸方向はそれぞれZ軸方向に設定されており、従って、基部アーム31,先端部アーム32及び工具ヘッド50の工具台51は水平平面内で揺動し、これによって、基部アーム31のZ軸移動ベース22に対する揺動と、先端部アーム32の基部アーム31に対する揺動で先端部アーム32の先端の工具ヘッド50を水平平面内(X軸及びY軸方向)の任意の位置に移動させることができると共に、工具ヘッド50の工具台51を水平面内で揺動させることができるようになっている。
A base
操作リンク機構34は、基部アーム31の基端部近傍に端部が枢着された基部操作アーム34Aと、先端部アーム32の基端部近傍に端部が枢着された先端部操作アーム34Bの自由端が枢着されて操作節34Cとして構成されている。基部アーム31の長さ:A1に対する基端揺動軸27から基部操作アーム34Aの枢着軸までの距離:A2の比:A1/A2と、先端部アーム32の長さ:B1に対する関節揺動軸33から先端部操作アーム34Bの枢支軸までの距離:B2の比:B1/B2は、等しく設定されてこれが拡大率となっている。また、基部操作アーム34Aの長さは関節揺動軸33から先端部操作アーム34Bの枢着軸までの距離と等しく、先端部操作アーム34Bの長さは関節揺動軸33から基部操作アーム34Aの枢着軸までの距離に等しく設定されており、これによって基部アーム31と先端部操作アーム34B,先端部アーム32と基部操作アーム34Aが、それぞれ平行となって平行リンクを構成している。
The
このような構成の操作リンク機構34では、基部操作アーム34Aと先端部操作アーム34Bの枢着点である操作節34Cを水平平面内で移動操作すると、基部アーム31と先端部アーム32が揺動し、先端部アーム32の先端(工具ヘッド50)が前述の拡大率で拡大されて移動する。つまり、この操作リンク機構34の操作節34Cを水平平面内における直交する二方向にそれぞれ移動操作することでその移動量を拡大して工具ヘッド50を水平平面内で前後左右任意の位置に移動させることができる。これにより、操作節34Cの少ない操作量で工具ヘッド50を大きく移動させることができるために駆動系全体をコンパクトに構成することができると共に、操作節34Cの直交座標方向の移動がそのまま工具ヘッド50の移動に所定の比率で対応するため、直交座標系の制御情報によって駆動制御でき、工具ヘッド50を所望の位置に移動させる際に直交座標系の位置情報を関節角座標系の制御情報に変換する複雑な座標変換の必要が無く、運動制御が極めて簡単となるものである。
In the
また、アーム機構30は、工具ヘッド50の工具台51の揺動姿勢を保持する工具姿勢保持機構60を備えている。工具姿勢保持機構60は、図9中に示すように、基端揺動軸27に固定された第一のスプロケット部材としての基部スプロケット61と、基部アーム31と先端部アーム32を連結する関節揺動軸33の下端に固定された第二のスプロケット部材としての関節第一スプロケット62とが両者の間に掛け回された第一のチェーン部材としての基部アームチェーン63によって連繋されると共に、関節揺動軸33の上端に固定された第三のスプロケット部材としての関節第二スプロケット64と先端部アーム32に工具ヘッド50を連結するヘッド揺動軸35に固定された第四のスプロケット部材としてのヘッドスプロケット65とが両者の間に掛け回された第二のチェーン部材としての先端部アームチェーン66によって連繋されて構成され、スプロケット61,62の歯数は等しく、また、スプロケット64,65の歯数は等しく設定されている。
In addition, the
この工具姿勢保持機構60により、基端揺動軸27に接続された前述の工具ベース揺動モーター28をサーボロックさせて基端揺動軸27を回転不能に固定することで、基部アーム31の揺動によって関節揺動軸33に固定された関節第一スプロケット62が逆側に同角度回転すると共に、先端部アーム32の揺動によってヘッド揺動軸35に固定されたヘッドスプロケット65が逆側に同角度回転するように連動し、その結果、ヘッド揺動軸35に装着された工具台51(及び後述する操作ユニット70)の姿勢はアーム機構30の揺動状態に拘わらず常に一定に保たれるものである。これによって工具ヘッド50が水平平面内で移動しても支持する工具ユニットは姿勢変化せず、作業対象である建築物の外壁面に対して同一姿勢を保つために作業性が良いものである。一方、工具ベース揺動モーター28によって基端揺動軸27を回転させることで、工具ヘッド50の工具台51を揺動操作することができる。これによれば、工具台51(その支持した工具ユニット)を揺動駆動する工具ベース揺動モーター28をアーム機構30の先端に支持しないため、アーム機構30の支持重量及び揺動時における慣性重量の軽減によって機構全体を小型軽量化できる。この工具ベース揺動モーター28は、エンコーダを備えた位置制御可能なサーボモーターであって、制御装置90によって制御駆動される。
The tool
アーム駆動機構40は、Z軸移動ベース22を基端揺動軸27の中心軸で断面にした図10,図10のE−E断面図である図11,図10のF−F断面図である図12(A)及びそのG−G断面図である図12(B)に示すように、X軸方向駆動機構40XとY軸方向駆動機構40Yとから成り、アーム機構30を揺動操作する操作ベース43をX軸方向駆動機構40XによってX軸方向に移動駆動すると共にY軸方向駆動機構40YによってY軸方向に移動駆動するように構成されている。
The
X軸方向駆動機構40Xは、Z軸移動ベース22に支持ブラケット22Aを介して設けられたX軸方向のX軸ガイドレール41Xに、X軸移動ベース42Xが摺動移動可能に嵌合支持されると共に、X軸ガイドレール41Xと平行に配設されたX軸駆動ボールネジ43Xの雌ねじがX軸移動ベース42Xに固着され、X軸駆動ボールネジ43XとX軸駆動モーター44Xとがタイミングベルト&プーリ45Xを介して連結されており、X軸駆動モーター44XによるX軸駆動ボールネジ43Xの回転によってX軸移動ベース42XをX軸ガイドレール41Xに沿って(X軸方向に)移動駆動するように構成されている。X軸駆動モーター44Xは、エンコーダを備えた位置制御可能なサーボモーターであって、制御装置90によって制御駆動される。
In the X-axis direction drive mechanism 40X, an X-axis movement base 42X is slidably moved and supported by an X-axis guide rail 41X in the X-axis direction provided on the Z-
Y軸方向駆動機構40Yは、X軸移動ベース42Xに設けられたY軸方向のY軸ガイドレール41Yに、操作ベース43が摺動移動可能に嵌合支持されると共に、Y軸ガイドレール41Yと平行に配設されたY軸駆動ボールネジ43Yの雌ねじが操作ベース43に固着され、Y軸駆動ボールネジ43YとY軸駆動モーター44Yとがタイミングベルト&プーリ45Yを介して連結されており、Y軸駆動モーター44YによるY軸駆動ボールネジ43Yの回転によって操作ベース43をY軸ガイドレール41Yに沿って(Y軸方向に)移動駆動するように構成されている。Y軸駆動モーター44Yは、エンコーダを備えた位置制御可能なサーボモーターであって、制御装置90によって制御駆動される。
The Y-axis
操作ベース43は、前述のごとくZ軸方向の操作軸43Aを備えており、この操作軸43Aがアーム機構30の操作リンク機構34の操作節34Aに摺動可能に嵌合している。
As described above, the
上記のごとき構成のアーム駆動機構40は、操作ベース43が、Y軸方向駆動機構40YによるY軸方向の移動と、X軸方向駆動機構40XによるX軸移動ベース42XのX軸方向の移動と、によってX−Y軸方向に移動し、操作リンク機構34の操作節34Aを移動操作してアーム機構30を操作する。
In the
工具ヘッド50は、図13(A)に平面図,(B)に断面図を示すように、アーム機構30の先端部アーム32の先端に、Z軸方向のヘッド揺動軸35が上下に貫通して回転自在に設けられ、そのヘッド揺動軸35の上端に工具台51が設けられると共に下端に手動操作入力手段としての操作ユニット70が設けられている。
In the
工具台51は、ヘッド揺動軸35に固定された所定厚さで所定幅の支持板51Aの後端側に、左右両端部に固定ネジ51Cを備えるブラケット51Bが固定ボルト51Dで固定されて構成されている。ブラケット51Bは、断面形状L字状で、その水平板部を支持板51Aの裏面に当接させ、下側から当該水平板部及び支持板51Aを貫通する固定ボルト51Dに支持板51Aの上面側で円形ナット51Eが螺合して固定されている。固定ボルト51Dは、中央と左右の合計三本配設されており、左右の二本に螺合する円形ナット51Eは後述する工具ユニット80の位置決めピンを兼ねている。固定ネジ51Cは、ブラケット51Bの立ち上がり板部の板面を直角に貫通して設けられている。
The
一方、工具台51に装着される工具ユニットは、図14にその一例であるドリルユニット80の側面図を示すように、電動ドリル81を支持するユニットベース82の下面に固定ベース83を備えて構成され、その固定ベース83を介して支持板51Aに装着されるようになっている。
On the other hand, the tool unit mounted on the tool table 51 includes a fixed
固定ベース83は、図14の断面G−Gに相当する平面図である図15(A)及びその側面図である(B)に示すように、その両側縁の下面側に嵌合溝83Aが対向して形成されると共に、後端面に固定メネジ83Bが形成され、更に、後端縁に側辺が所定角度のテーパー状で開口側に広がる台形状の位置決め用切り欠き83Cが形成されている。この固定ベース83は、支持板51A(即ち工具台51)に、その嵌合溝83Aが支持板51Aの両側縁に嵌って、固定メネジ83Bに螺合した固定ネジ51Cで後端側に引き寄せられ、位置決め用切り欠き83Cの側辺と底辺の隅部に左右の円形ナット51E(図15中破線で示す)が当接することで、位置決めされて支持板51A(即ち工具台51)に固定される。
As shown in FIG. 15A which is a plan view corresponding to the cross section GG in FIG. 14 and a side view thereof which is shown in FIG. 15B, the fixing
尚、工具ユニット80の駆動源に電力を供給するケーブル等は、アーム機構30の基部アーム31及び先端部アーム32の内部を工具ヘッド50までに配索されるものである。
Note that a cable or the like for supplying power to the drive source of the
操作ユニット70は、背面に操作パネル71を備える矩形の筐体状で、下面にジョグレバースイッチ72を備えている。
The
操作パネル71には、その時点における各制御モーターの位置制御情報の記憶指令を出す位置記憶スイッチ71Aが設けられている。ジョグレバースイッチ72は、ジョグレバー72AのX−Y軸方向への倒立操作によるその方向と操作量をX−Y軸方向への移動操作情報として出力すると共に、ジョグレバー72Aに設けられたシーソースイッチ72Bの操作情報をZ軸方向の移動操作情報として出力するようになっている。これら操作パネル71に設けられたスイッチ類及びジョグレバースイッチ72の操作情報は、制御装置90に入力されるようになっている。
The
この操作ユニット70は、前述のごとく工具ヘッド50のヘッド揺動軸35に固定されているため、工具台51(工具ユニット)の先端部アーム32に対する揺動によっても工具台51との位置関係が変わることが無く、工具ユニットがY軸と直交する作業対象平面(建築物の外壁面)に対向した基本的な姿勢では、操作ユニット70のジョグレバースイッチ72のX−Y軸方向の操作方向と実際のX−Y軸方向を一致させることができるために極めて作業性が良いものである。
Since the
制御装置90は、記憶装置を備えたマイクロコンピューター91によって構成され、ブロック構成図である図16に示すように、操作ユニット70からの入力情報に基づいて、また、外部入力装置92を介して入力されたプログラムに基づいて、上下移動駆動機構20のZ軸駆動モーター24,アーム機構30の工具ベース揺動モーター28,アーム駆動機構40のX軸方向駆動機構40XのX軸駆動モーター44X,アーム駆動機構40のY軸方向駆動機構40YのY軸駆動モーター44Yを制御駆動して、工具ヘッド50をX−Y軸方向に移動させる(水平平面内で移動させる)と共にZ軸方向に移動させる。
The
これにより、工具ヘッド50に支持した工具ユニット80を、自動,半自動及び手動で移動させ、建築物の外壁面に対して作業を行うことができる。
Thereby, the
即ち、外部入力装置92から入力したプログラムに基づいて、制御装置90が工具ヘッド50(工具ユニット80)を自動的に移動させて全自動で作業させることができる、また、作業者が操作ユニット70のジョグレバースイッチ72を操作して工具ヘッド50(工具ユニット80)を作業の始点に位置させてその位置情報を記憶させた後、終点位置に位置させてその位置情報を記憶させ、それら始点から終点の間をプログラムに基づいて移動させて作業させる半自動とすることもできる。工具ヘッド50の移動経路は、作業者が操作ユニット70のジョグレバースイッチ72を操作して工具ユニット80を実際に移動させて記憶させる(所謂教示する)ことも可能である。
That is, based on a program input from the external input device 92, the
更に、ゴンドラケージ2Aに搭乗した作業者が、操作ユニット70のジョグレバースイッチ72を操作することで、制御装置90を介して工具ヘッド50をX−Y−Z軸方向(前後左右上下)に移動させ、工具ユニット80で作業することができる。これにより、工具ユニット80の直下に位置する操作ユニット70を操作することで、アーム機構30に支持した工具ユニット80を、極めて軽い操作力であたかも作業者が支持しているかのごとく移動させて手動作業することができるものである。
Furthermore, an operator who has boarded the gondola cage 2A operates the jog lever switch 72 of the
尚、本願発明は上記構成例に限定されるものではなく、適宜変更可能なものである。 In addition, this invention is not limited to the said structural example, It can change suitably.
1 外壁面作業装置
2 ゴンドラ装置
2A ゴンドラケージ
10 固定基部
20 上下移動駆動機構
22 Z軸移動ベース(上下方向移動部材)
27 基端揺動軸
28 工具ベース揺動モーター(工具揺動駆動手段)
30 アーム機構
31 基部アーム(第一のアーム部材)
32 先端部アーム(第二のアーム部材)
33 関節揺動軸
34 操作リンク機構
34C 操作節
35 ヘッド揺動軸
40 アーム駆動機構
50 工具ヘッド
51 工具台
60 工具姿勢保持機構
61 基部スプロケット(第一のスプロケット部材)
62 関節第一スプロケット(第二のスプロケット部材)
63 基部アームチェーン(第一のチェーン部材)
64 関節第二スプロケット(第三のスプロケット部材)
65 ヘッドスプロケット(第四のスプロケット部材)
66 先端部アームチェーン(第二のチェーン部材)
70 操作ユニット
80 工具ユニット
90 制御装置
DESCRIPTION OF
27 Base
30
32 Tip arm (second arm member)
33
62 Joint first sprocket (second sprocket member)
63 Base arm chain (first chain member)
64 Joint second sprocket (third sprocket member)
65 Head sprocket (fourth sprocket member)
66 Tip arm chain (second chain member)
70
Claims (4)
前記固定基部に当該固定基部がゴンドラケージに装着された状態における鉛直方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、
前記上下方向移動部材を移動駆動する上下移動駆動機構と、
前記固定基部の上下移動方向部材に基端揺動軸によって前記鉛直方向と直交する水平平面内で揺動可能として枢支された第一のアーム部材の先端に第二のアーム部材が関節揺動軸によって前記水平平面内で揺動可能に連結されて成るアーム機構と、
前記アーム機構の先端にヘッド揺動軸によって前記水平平面内で揺動可能に設けられた工具台に任意の工具を装着支持する工具ヘッドと、
前記アーム機構を駆動操作して前記工具台を前記水平平面内で移動させるアーム駆動機構と、
前記上下移動駆動機構及び前記アーム駆動機構を制御駆動すると共に前記工具ヘッドの位置情報を記憶する記憶装置を備えた制御装置と、
前記工具ヘッドに設けられ前記制御装置に制御情報を入力する手動操作入力手段と、
を備えて構成されていることを特徴とする建築物の外壁面作業装置。 A fixed base detachably coupled to the gondola cage;
A vertically moving member provided on the fixed base so as to be movable in a vertical direction in a state where the fixed base is mounted on a gondola cage;
A vertical movement drive mechanism for moving and driving the vertical movement member;
The second arm member is pivoted at the distal end of the first arm member pivotally supported by the vertical movement member of the fixed base so as to be swingable in a horizontal plane perpendicular to the vertical direction by the proximal swing shaft. An arm mechanism that is pivotably connected in the horizontal plane by a shaft;
A tool head that mounts and supports an arbitrary tool on a tool base that is swingable in the horizontal plane by a head swing shaft at the tip of the arm mechanism;
An arm driving mechanism for driving the arm mechanism to move the tool table in the horizontal plane;
A control device comprising a storage device for controlling and driving the vertical movement drive mechanism and the arm drive mechanism and storing position information of the tool head;
Manual operation input means provided in the tool head for inputting control information to the control device;
An exterior wall surface working apparatus for a building, characterized by comprising:
4. The apparatus according to claim 3, further comprising a tool swing driving unit that rotationally drives the base end swing shaft and swings the tool table via the tool posture holding unit. Building exterior wall work equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004269439A JP2006082178A (en) | 2004-09-16 | 2004-09-16 | Outside wall surface working device for building |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004269439A JP2006082178A (en) | 2004-09-16 | 2004-09-16 | Outside wall surface working device for building |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006082178A true JP2006082178A (en) | 2006-03-30 |
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ID=36161093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004269439A Pending JP2006082178A (en) | 2004-09-16 | 2004-09-16 | Outside wall surface working device for building |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006082178A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104763135A (en) * | 2015-03-27 | 2015-07-08 | 上海绿地建设(集团)有限公司 | Fixed knot for traveling trolley |
JP2021091493A (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-17 | 東芝エレベータ株式会社 | Working floor device |
WO2024024044A1 (en) * | 2022-07-28 | 2024-02-01 | ヤマハ発動機株式会社 | Articulated robot |
JP7434958B2 (en) | 2020-02-03 | 2024-02-21 | 株式会社大林組 | Wall surface treatment system and wall surface treatment method |
-
2004
- 2004-09-16 JP JP2004269439A patent/JP2006082178A/en active Pending
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