JP2013005477A - 電動式ランナ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動式ランナ1は、レール2に走行自在に係合されると共に任意の機器9が接続されるランナ11と、ランナ11に設けられランナ11を自走させるアクチュエータ12とを備えている。ランナ11は、ダクト2に係合する係合部14と、機器9を接続するためのコネクタ15とを備えている。ランナ11は、電動式ランナ1にプラグ機能(挿入着脱機能)を付与する。アクチュエータ12として、衝撃力によってランナ11を自走させるインパクトアクチュエータを用いることができる。電動式ランナ1は、アクチュエータと共に自走するので、従来の配線ダクト用のプラグと異なり、移動のための着脱が不要であり、容易に位置を変更することができる。
【選択図】図1
Description
以下、本発明の実施形態に係る電動式ランナについて、図面を参照して説明する。図1、図2は、第1の実施形態の電動式ランナを示す。電動式ランナ1は、図1(a)(b)に示すように、ダクト状のレール2に走行自在に係合されると共に任意の機器9が接続されるランナ11と、ランナ11に設けられ、電力供給により駆動され、ランナ11を自走させるアクチュエータ12と、を備えている。ダクト状のレール2とは、ダクトであってレール2として用いることができるダクトであり、以下、単にダクト2と称する。ダクト2は、断面がC字形状を有し、開口溝20が左右の縁辺部21によって形成されている。ランナ11は、さらに、ダクト2に係合するための係合部14を上部に備え、機器9を接続するためのコネクタ15を下部に備えている。ランナ11は、電動式ランナ1における主たる構造物であって、電動式ランナ1の本体として位置づけられる。コネクタ15は、ねじ止め、引っ掛けシーリングコネクタ型などの構造を備えることにより、既設のダクトに取り付けて使用する機器、例えば、照明灯や監視カメラなどを容易に取り付けることができる。
図6乃至図10は、第2の実施形態の電動式ランナ1を示す。本実施形態の電動式ランナ1は、いずれも給電構造を有する配線ダクトをレールとするダクト2(以下、配線ダクト2)に係合されるものであり、配線ダクト2から受電するための受電構造を備える点において、上述の第1の実施形態と異なる。図6(a)に示すように、配線ダクト2は、断面がC字形状の外枠の内部左右の側壁に、配線ダクト2の長手方向に沿うように突設されたリブを備えており、そのリブの突端部に給電用の電線22が表面を露出して埋め込まれている。電動式ランナ1は、受電構造として、接電極17を係合部14の上部に備えている。接電極17は、電線22に対し、その露出部に接触して電気的に接続される。接電極17によって受電した電力は、アクチュエータ12および機器9(不図示)の電力とされる。コネクタ15には、これに接続されて電力によって動作する機器に電力を給電するための接続用電極(ソケット)が設けられている。従い、電動式ランナ1の係合部14と接電極17は、配線ダクト2に対して電気的および機械的に接続するプラグを構成している。また、図6(b)に示すように、上述の図2(a)(b)に示した電動式ランナ1に対応させて、係合部14に車輪14cを備え、接電極17を配線ダクト2の内部天面に接触させるプラグの構造とすることができる。この場合の配線ダクト2は、電線22を内部天面に備えるものである。このような電動式ランナ1によれば、外部から機器9への電源配線が不要になり、ダクト2から機器9に電力を供給することができる。また、電線22は、電力線として用いることの他に、信号波を電力波に重畳させたり、時分割で信号送信したりすることにより、通信線として用いることもでき、これにより、電動式ランナ1を遠隔走行制御することができる。
図11、図12は、第3の実施形態の電動式ランナ1を示す。本実施形態の電動式ランナ1は、上述の第2の実施形態(図6)の電動式ランナ1におけるアクチュエータ12として、電力印加により電磁力(特に磁力)に基づく衝撃を発生し、その衝撃力によってランナを自走させるインパクトアクチュエータ3を用いる。また、この電動式ランナ1は、第1,2の実施形態における車輪12aを用いることなく、衝撃力と摩擦力の作用のもとで間欠的に移動する点が、上述の第1,2の実施形態の電動式ランナ1と異なる。図11の電動式ランナ1は図6(a)の電動式ランナ1に対応し、図12の電動式ランナ1は図6(b)の電動式ランナ1に対応する。
次に、アクチュエータ3の構成と動作原理について詳細説明する。図13はアクチュエータ3の例を示す。アクチュエータ3は、図13(a)に示すように、互いに離間し同軸に対向配置して一体化された左右の電磁コイル31と、電磁コイル31の間に配置された弾性体30と、各電磁コイル31と弾性体30との間に配置された2つの導電体32と、を備えている。各導電体32は、それぞれ少なくとも弾性体30の伸縮する範囲内で電磁コイル31の軸方向に沿って移動自在に構成されている。電磁コイル31は、その中心軸上に配置された軸棒31aによって一体化され、それぞれコイル枠31bに納められている。導電体32は、例えばアルミニュームなどの良導電体から成るドーナツ状の金属円板であって、軸棒31aによって移動方向が拘束されている。弾性体30は、アクチュエータ3が非駆動状態のとき、導電体32を電磁コイル31に近接させるように伸張している。導電体32と電磁コイル31の近接の度合いは、導電体32に必要な渦電流を発生できる距離であればよい。弾性体30は、例えばコイルバネや板バネ、ゴムなどを用いて構成することができる。アクチュエータ3は、電磁コイル31と導電体32を1つずつ含む組を、軸棒31aに沿って弾性体30の両側に、互いに対称配置となるように備えている。
図14はさらに他のアクチュエータを示す。アクチュエータ3は、図14(a)に示すように、上述の図13に示したアクチュエータ3において、2つの導電体32を、それぞれに対応して配置される2つの永久磁石33によって置き換えたものである。永久磁石33は、電磁コイル31の通電によって流れるコイル電流と永久磁石33の磁界との相互作用による反発力によって反発移動される。永久磁石33は、導電体32と同様にドーナツ円板状であって、中心側から外周側に向けて半径方向に磁化されている。本例の場合、中心側がS極で外周側がN極であるが、逆極性とすることができる。この永久磁石33は、電磁コイル31に流れる電流の向きによって、図14(b)に示すように、斥力を受けたり、引力を受けたり(不図示)する。なお、図14(b)には、磁力線を矢印曲線によって示している。
図15および図16はさらに他のアクチュエータを示す。アクチュエータ3は、図15(a)に示すように、電磁コイル31と、永久磁石33と、ストッパ34と、電磁コイル31に通電する電流を時間制御する制御部20と、を備えている。永久磁石33は、電磁コイル31への通電によって生じる電磁作用によって電磁コイル31に対して相対移動する。ストッパ34は、永久磁石33の相対移動の範囲を制限するように電磁コイル31と一体化されて被衝突体をなす。このアクチュエータ3では、電磁コイル31への通電により、永久磁石33が被衝突体(すなわち、電磁コイル31とストッパ34のいずれか)と衝突することにより衝撃が発生する。被衝突体は、永久磁石33が衝突する相手(相対移動の相手)を示す用語として用いている。電磁コイル31は、コイル枠に納められ、その中心軸上に配置された軸棒31aによってストッパ34に一体化されている。永久磁石33は、ドーナツ円板状であって、中心側から外周側に向けて半径方向に磁化されている。本例の場合、中心側がS極で外周側がN極であるが、逆極性とすることができる。この永久磁石33は、電磁コイル31に流れる電流の向きによって、斥力を受けたり、引力を受けたりする。
図17はさらに他のアクチュエータを示す。アクチュエータ3は、図17(a)に示すように、上述の図15(a)に示したアクチュエータ3において、電磁コイル31と永久磁石33とを互いに入れ替え、ストッパ34を別途の永久磁石33に置き換えたものである。すなわち、アクチュエータ3は、互いに離間して同軸配置され軸棒31aの両端に固定された円板状の2つの永久磁石33と、軸棒31aに沿って移動自在とされた電磁コイル31と、を備えている。電磁コイル31は、コイル枠に納められ、中心軸上を軸棒31aによって挿通されている。2つの永久磁石33は、軸棒31aによってストッパ34に一体化されて被衝突体(この場合、電磁コイル31が衝突する相手)をなす。電磁コイル31は、電磁コイル31への通電によって生じる電磁作用によって、2つの永久磁石33に対して相対移動する。その相対移動の範囲は被衝突体によって(両端の永久磁石33によって)制限される。2つの永久磁石33は、ドーナツ円板状であり、中心側から外周側に向けて半径方向に磁化されている。本例の場合、中心側がS極で外周側がN極であるが、逆極性とすることができる。
図18、図19、および図20はさらに他のアクチュエータを示す。アクチュエータ3は、図18(a)(b)(c)に示すように、矩形の磁気回路35の対向する内面にそれぞれ配設された矩形平板状の永久磁石33と、2つの永久磁石33の間で移動自在に配設された電磁コイル31とを備えている。そして、電磁コイル31と2つの永久磁石33とは互いに組み合わされてボイスコイル構造とされている。電磁コイル31は、磁気回路35の内部に設けられた磁気回路が挿通(その挿通方向をX軸方向とする)され、この磁気回路部分は各永久磁石33の対向磁極となっている。電磁コイル31は、上部を回転軸受31cによって回動自在に支持されている。また、電磁コイル31の下部には、ハンマ34aが電磁コイル31の一部として設けられている。磁気回路35の外周におけるX軸方向の両端には、ハンマ34aが衝突可能な位置に、ストッパ34が設けられている。永久磁石33とストッパ34とが一体化されて被衝突体が形成されている。
図21、図22、および図23はさらに他のアクチュエータ3を示す。アクチュエータ3は、図21に示すように、電磁コイル31と、その両端に配置したステータ35aと、これらの電磁コイル31およびステータ35aの中心軸上を往復移動する軸棒31aに一体化されて成る移動質量体3a(可動子3a)と、を備えている。移動質量体3aは、電磁コイル31およびステータ35aに対して相対運動を行う。移動質量体3aは、軸棒31aと、ステータ35aの内径側にそれぞれ配置された2つの永久磁石33と、両永久磁石33間に挿入された鉄心35bと、両永久磁石33の両端に配置されたヨーク35cと、2つの衝突頭片37と、衝撃増強錘36と、を備えている。一方のヨーク35cには衝突頭片37が直接接して配置され、他方のヨーク35cには衝突頭片37を介在させて他の衝突頭片37が配置されている。アクチュエータ3は、電磁コイル31、ステータ35a、および移動質量体3aを内蔵する外筒(シールドケース38)と、シールドケース38の両端に配置されて軸棒31aを軸支する軸受板39とをさらに備えている。電磁コイル31およびステータ35aはシールドケース38の内壁に固定されている。図21は、電磁コイル31が通電されていない状態を示す。この状態において、移動質量体3aは、永久磁石33、鉄心35b、ヨーク35c、およびステータ35aによって生じる磁場に起因する引力によって中立点に位置している。
図24乃至図27は、第4の実施形態の電動式ランナ1を示す。ここに示す電動式ランナ1は、アクチュエータ3によって機器9を回転させる機能を付加したものである。図24(a)〜(c)に示す電動式ランナ1は、上述の第3の実施形態における電動式ランナ1(図11)において、機器9を回転自在に支持する回転部15aをコネクタ15の機能として備え、アクチュエータ3を2つ備えたものである。アクチュエータ3は、ランナ11(電動式ランナ1の本体)の左右に並設されている。回転部15aは、係合部14とランナ11との間にあって、ランナ11、アクチュエータ3、コネクタ15、および機器9の全体を、係合部14に対して回転自在に支持する。係合部14の下部には、係合部14に一体的に固定されたベース板43が備えられ、圧接構造4のバネ43は、ベース板43を支点として、摩擦板41を面Sに向けて付勢する。
図28、図29、図30は、第5の実施形態の電動式ランナ1を示す。図28、図29に示す電動式ランナ1は、ダクト2上の位置を認識する位置センサ5と、制御部13と、電池13cと、アクチュエータ3を遠隔操作するための操作信号を受信する受信部19とを内蔵して備えている。制御部13は、電池13cからの電力を受けて位置センサ5や受信部19からの信号を処理する制御回路13aと、制御回路13aからの指示を受けて電池13cからの電力を波形成形すると共にアクチュエータ3に出力する回路13bと、を備えている。受信部19への操作信号は、無線または有線のリモコン装置19aから送信される。その操作信号により、電動式ランナ1に対して、例えば、所定距離の移動や所定目標位置Pまでの移動を指令することができ、電動式ランナ1はその指令と位置センサ5からの位置信号とに基づいて自走制御を行うことができる。位置センサ5は、移動地点の位置決めを行えるセンサであり、例えば、ポテンショメータ、回転センサ、リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、屋内GPSなどを単独で、または互いに組み合わせて用いることができる。また、光センサ、画像センサ、画像処理装置などによって位置センサ5を構成し、これを用いて、ダクト2に設定された目印を読み取ったり、カウントしたりして自己位置を認識するようにしてもよい。電池13cは、充電池とすることもできる。この場合、充電池は、ダクト2や別途の配線などからの電力で充電することができ、電池の交換が不要となる。また、配線ダクトからの電力で充電する場合は、電源から充電池までの配線が不要となる。
図31(a)(b)は、第6の実施形態の電動式ランナ1を示す。この電動式ランナ1は、上述した第3の実施形態の電動式ランナ1(図11)における圧接構造4にクランパとしての機能を持たせたものである。すなわち、電動式ランナ1は、自走していないときには、摩擦板41をダクト2に固着(クランプ)させ、自走するときにはダクト2への固着力を小さくするように、バネ42の伸長力に抗して摩擦板41を移動させる電磁石44を備えている。摩擦板41は、電磁石44によって吸引移動されるように、磁性体で構成されている。電磁石44の制御、従って、固着力の制御は、不図示の制御部によって、アクチュエータ3の駆動制御に同期して行われる。このような電動式ランナ1によれば、移動時の摩擦抵抗を少なくでき、移動速度が速くなり、移動時のダクト2の接触面の磨耗を低減することができる。バネ42として十分強力なものを用いることにより、電動式ランナ1の停止時には、強力な固着力によって安定に、電動式ランナ1の位置を維持することができる。
図32、図33は、第7の実施形態の電動式ランナ1を示す。この電動式ランナ1は、接電極17と配線ダクト2の電線22(給電構造)との間の接続が、アクチュエータ3の動作時の衝撃力によって電動式ランナ1が動く瞬間のみ外れるようにしたものである。図32(a)(b)に示すように、接電極17は、係合部14の係合板14bに立設された回転軸17gと、ねじりバネ17hによって、回転自在に軸支されている。接電極17は回転に対する安定中立点を有し、その安定中立点は、接電極17の先端部がねじりバネ17hによって電線22に押圧されて電気的に接触する回転位置とされている。接電極17は、電動式ランナ1の移動に伴って回転軸17gが急激に移動するとき、慣性により、その移動から取り残され、その結果、安定中立点から外れた回転位置に回転し、接電極17と電線22との間の接続が外れる。例えば、図33(a)に示すように、電動式ランナ1が右方向Xに移動する場合、図33(b)に示すように、アクチュエータ3の可動子3aが一端左方に移動し、その後、右方に移動して、図33(c)に示すように、可動子3aが、ストッパ3bに衝突する。すると、その衝突の衝撃によって、電動式ランナ1が右方向Xに移動すると共に、その移動の瞬間に接電極17が回転して、電線22との間の接続が外れる。このような接電極17の動作は、電動式ランナ1が左方向に移動する場合においても、同様に左右対称に行われる。このような電動式ランナ1によれば、移動時の摩擦抵抗を低減することができ、接電極17と電線22の相互の接触部の磨耗を低減することができる。
11 ランナ(電動式ランナ本体、枠体)
12 アクチュエータ
13 制御部
13a 制御回路
13c 電池、充電池
14 係合部
15 コネクタ
16 電源
17 プラグ
19 受信部
2 レール(ダクト)
22 電線(給電構造、通信線)
3 インパクトアクチュエータ(アクチュエータ)
4 圧接構造、クランパ
5 位置センサ
6 距離センサ
9 機器
Claims (21)
- ダクト状のレールに走行自在に係合されると共に任意の機器が接続されるランナと、前記ランナに設けられ、電力供給により駆動され、該ランナを自走させるアクチュエータと、を備えていることを特徴とする電動式ランナ。
- 前記ランナは、機器を接続するためのコネクタを備えていることを特徴とする請求項1に記載の電動式ランナ。
- 前記機器は、電力によって動作する機器であり、
前記アクチュエータおよび前記機器は、外部から供給される電力を受ける受電構造を備えていることを特徴とする請求項2に記載の電動式ランナ。 - 前記レールは、給電構造を有する配線ダクトであり、
前記機器は、電力によって動作する機器であり、
前記ランナは、前記配線ダクトに電気的および機械的に接続するプラグを有し、該プラグを介して前記配線ダクトからの電力を前記アクチュエータおよび機器に給電することを特徴とする請求項2に記載の電動式ランナ。 - 前記プラグは、前記配線ダクトに電気的に接触しながら移動自在とされていることを特徴とする請求項4に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、前記プラグと前記配線ダクトとの間の電気的接続を機械的にオン/オフする機構を備えていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、機器への給電をオン/オフするスイッチを備えていることを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記配線ダクトは、通信線を備えており、
前記ランナは、機器と前記通信線との間を接続するための通信用コネクタを備えていることを特徴とする請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の電動式ランナ。 - 前記アクチュエータは、電力印加により電磁力に基づく衝撃を発生し、その衝撃力によって前記ランナを自走させるインパクトアクチュエータであることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記インパクトアクチュエータを持つランナと前記レールとの間で摩擦抵抗を発生させる構造を備えていることを特徴とする請求項9に記載の電動式ランナ。
- 前記コネクタは、機器を回転自在に支持する回転部を備え、
前記インパクトアクチュエータは複数備えられ、前記ランナを直動または前記回転部を回転させることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の電動式ランナ。 - 前記回転部は、機器を仰角方向に回転自在であることを特徴とする請求項11に記載の電動式ランナ。
- 前記アクチュエータへの電力制御により前記ランナの移動速度を可変としたことを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、前記アクチュエータを電力制御する制御回路を備えていることを特徴とする請求項13に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、前記アクチュエータの電源として電池を備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、前記アクチュエータに電源供給する充電池を備えていることを特徴とする請求項4乃至請求項14のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、前記アクチュエータを遠隔操作するための操作信号を受信する受信部を備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、前記レール上の位置を認識する位置センサを備え、前記位置センサからの位置信号に基づいて自走制御を行なうことを特徴とする請求項1乃至請求項17のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、前記レール上の物体までの距離を測定する距離センサを備え、前記距離センサからの距離データに基づいて自走制御を行なうことを特徴とする請求項1乃至請求項18のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記ランナは、自走していないときには該ランナを前記レールに固着させ、自走するときには前記レールへの固着力を小さくするクランパを備ていることを特徴とする請求項1乃至請求項19のいずれか一項に記載の電動式ランナ。
- 前記アクチュエータは、電力印加により電磁力に基づく衝撃を発生し、その衝撃力によって前記ランナを自走させるインパクトアクチュエータであり、
前記プラグと前記配線ダクトの給電構造との間の接続が、前記インパクトアクチュエータの動作時の衝撃力によって前記ランナが動く瞬間のみ外れる構造としたことを特徴とする請求項4に記載の電動式ランナ。
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