JP2020148073A - ワイヤ張力式空間移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】建物の外壁を容易に点検でき、また、橋梁の下面を容易に点検できる装置および方法を提供すること。【解決手段】回転軸回りに回転することにより推力Ｔを発生するロータ１０と、ロータ１０を回転するための駆動装置１４と、それぞれ端部３２でワイヤ８０と連結され、ワイヤ８０と連結される端部３２と反対側の端部３４で回動可能に支持される２本の長尺アーム３０と、２本の長尺アーム３０を回転可能に支持すると共に、ロータ１０を支持するロータ保持部材２０と、ロータのロータ保持部材に対する角度を変えるロータ方向変換機構とを備える、ワイヤ張力式空間移動体１。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤ張力式空間移動体に関する。特に、２本のワイヤから張力を受けることで風などの影響を軽減し望みの姿勢を安定して保持できるワイヤ張力式空間移動体に関する。

建物の外壁の点検作業においては、屋上からワイヤでゴンドラを吊下して点検するのが一般的であった。しかし、ビルの高層化によりワイヤが長くなると、ゴンドラの揺れが大きくなり、特に高層ビル付近では大きなビル風が生ずることから、ゴンドラの揺れの問題が大きくなってきた。

そこで、バキュームポンプにより吸引される真空吸着パッドをゴンドラに設けて、ゴンドラを外壁に固定する装置が提案されている（特許文献１参照）。

一方、橋梁の点検において、橋の下面の床版などは直接目視して点検することが困難であるため、カメラ等により橋梁の床板を撮影できるようにした点検装置が提案されている。従前は、床版を撮影するためには、Ｌ字型の長大なアームを有する橋梁点検車を用いて、アームの先端で作業者がカメラ等により撮影する必要があった。しかし、橋梁の幅が広いと、橋梁点検車は大型となり、コストは高く、かつ、橋梁点検車を用いた点検作業も大掛かりなものとなっていた。さらに橋梁の幅が広がると、アームが届かない場所が生じることもあった。

そこで、２本の分割ロッドを橋梁の両側からワイヤで吊下し、飛行体の駆動力で２本の分割ロッドを橋梁の下方で接近・連結する方法が提案されている（特許文献２参照）。この方法では、分割ロッドに点検装置を保持して、ワイヤを用いて連結されたロッドを移動させることにより、橋梁の下面等を点検することが可能となる。

特開２００９−５２９５８号公報 特開２０１６−１６０６９７号公報

特許文献１に記載の方法によれば、ゴンドラを安定させることはできるが、ゴンドラの位置を移動するためには、真空吸着パッドの真空を解放してゴンドラを移動し、真空吸着パッドを再度真空にして外壁に固定する必要があり、より簡便な点検方法が望まれている。また、特許文献２に記載の方法によれば、橋梁の下面の床版等は点検できるものの、橋脚があると、分割ロッドを分割し、橋脚を越えた位置で分割ロッドを再度連結する必要があり、やはり、より簡便な点検方法が望まれている。

そこで、本発明は、建物の外壁を容易に点検でき、また、橋梁の下面の床版を容易に点検できる装置および方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係るワイヤ張力式空間移動体１は、例えば図１および図２に示すように、回転軸回りに回転することにより推力Ｔを発生するロータ１０と、ロータ１０を回転するための駆動装置１４と、それぞれ端部３２でワイヤ８０と連結され、ワイヤ８０と連結される端部３２と反対側の端部３４で回動可能に支持される２本の長尺アーム３０と、２本の長尺アーム３０を回転可能に支持すると共に、ロータ１０を支持するロータ保持部材２０と、ロータ１０のロータ保持部材２０に対する角度を変えるロータ方向変換機構２６とを備える。

このように構成すると、例えばワイヤ張力式空間移動体を上方から２本のワイヤで吊下して建物の外壁を点検する際に、風などの影響で揺動するときには、ロータにより発生する推力を２本の長尺アームに連結されたワイヤにより定められる面に対して面外方向を向かせて、揺動を抑制することができる。さらに、２本のワイヤでワイヤ張力式空間移動体の位置を調整することができる。また、２本のワイヤから張力を受けながら、ロータ方向変換機構でロータによる推力の方向を変えることにより、任意の位置で安定した姿勢で、橋梁の下面の床版を容易に点検することができる。

本発明の第２の態様に係るワイヤ張力式空間移動体１は、例えば図１に示すように、ロータ保持部材２０に支持される点検装置７０を備える。このように構成すると、姿勢を安定させつつ位置を調整して点検することができる。

本発明の第３の態様に係るワイヤ張力式空間移動体１は、例えば図４に示すように、２本の長尺アーム３０の回動に対して、力学的作用を及ぼす相互作用発生装置４０を備える。このように構成すると、ワイヤ張力式空間移動体の姿勢をより確実に安定させることができる。

本発明の第４の態様に係るワイヤ張力式空間移動体１は、例えば図４に示すように、相互作用発生装置４０は、ダンパー装置４２を含む。このように構成すると、ワイヤ張力式空間移動体が、例えばその位置を変えるためにワイヤの長さが変えられたときなどに、ロール軸回りに揺れるのを抑えることができる。

本発明の第５の態様に係るワイヤ張力式空間移動体１は、例えば図５に示すように、相互作用発生装置４０は、スプリング４４を含む。このように構成すると、上方から２本のワイヤで吊下されたワイヤ張力式空間移動体が片方のワイヤの直下に近づいたときに、他のワイヤに連結する長尺アームが横方向に開き、ワイヤ張力式空間移動体のヨー軸回りの捩れを抑えることができる。

本発明の第６の態様に係るワイヤ張力式空間移動体３は、例えば図８に示すように、相互作用発生装置４０は、２本の長尺アーム３０のロータ保持部材２０に対する角度比を一定に保つ機構４６を含む。このように構成すると、２本の長尺アームのロータ保持部材に対する角度比が一定に保たれるので、ロータにより発生する推力を適切な方向に作用させることができる。

本発明の第７の態様に係るワイヤ張力式空間移動体２は、例えば図６に示すように、回転軸回りに回転することにより、ロータ１０とは異なる方向に推力を発生する、補助ロータ１２を備える。このように構成すると、さらに姿勢を安定させることができる。

本発明の第８の態様に係る建物の外壁の点検方法は、例えば図２および図４に示すように、建物１００の上部にワイヤ８０を巻回する２個のリール９０を設置し、ワイヤ８０を第１ないし第７のいずれかの態様のワイヤ張力式空間移動体１の２本の長尺アーム３０に連結し、建物１００の外壁１０２に沿ってワイヤ張力式空間移動体１を移動させて、建物１００の外壁１０２を点検する。このように構成すると、２本のリールで位置を調整でき、安定した姿勢のワイヤ張力式空間移動体で建物の外壁を点検するので、建物の外壁を容易に点検できる。

本発明の第９の態様に係る橋梁の点検方法は、例えば図１１に示すように、橋梁１１０の片側にワイヤ８０を巻回する２個のリール９０を設置し、ワイヤ８０を第１ないし第７のいずれかの態様のワイヤ張力式空間移動体３の２本の長尺アーム３０に連結し、橋梁１１０の下方でワイヤ張力式空間移動体３を移動させて、橋梁１1０の下面１１２を点検する。このように構成すると、２本のリールで位置を調整でき、安定した姿勢のワイヤ張力式空間移動体で橋梁の下面を点検するので、橋梁の下面を容易に点検できる。

本発明のワイヤ張力式空間移動体によれば、ワイヤ張力式空間移動体を上方から２本のワイヤで吊下して建物の外壁を点検する際に姿勢を安定させることができる。さらに、２本のワイヤでワイヤ張力式空間移動体の位置を調整することができる。このワイヤ張力式空間移動体を用いれば、建物の外壁や橋梁の下面を容易に点検できる。

本発明によるワイヤ張力式空間移動体を模式的に示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。 ロータの回転軸を１軸回りに回動することにより推力を２方向に変更可能であるワイヤ張力式空間移動体を用いて建物の外壁を点検する様子を模式的に示す図である。 本発明によるワイヤ張力式空間移動体を用いて建物の外壁を点検する際に、揺動に応じて揺動の抑制を行う様子を模式的に示す図である。 本発明によるワイヤ張力式空間移動体を用いて建物の外壁を点検する様子を模式的に示す図であり、ワイヤ張力式空間移動体は相互作用発生装置を備える。 図２において、ワイヤ張力式空間移動体を建物の端に移動させたときの様子を示す図であり、相互作用発生装置はダンパー装置とスプリングを有する。 本発明による別のワイヤ張力式空間移動体を模式的に示す図である。 本発明によるさらに別のワイヤ張力式空間移動体を模式的に示す図である。 相互作用発生装置の模式図であって、（ａ）は歯車を用いるものを示し、（ｂ）はベルトとプーリを用いるものを示す。 ロータの回転軸を２軸回りに回動することによりロータの方向を２次元的に変更するジンバル機構を説明する図である。 ロータの回転軸を２軸回りに回動することのメリットを説明するための図である。 本発明によるワイヤ張力式空間移動体を用いて橋梁の下面を点検する様子を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

先ず図１を参照して、第１の実施形態としてのワイヤ張力式空間移動体１を説明する。ワイヤ張力式空間移動体１は、回転軸１８回りに回転することにより推力Ｔ（図２参照）を発生するロータ１０と、ロータ１０を回転するための駆動装置１４と、２本の長尺アーム３０と、ロータ１０を支持すると共に２本の長尺アーム３０を回動可能に支持するロータ保持部材２０と、を有する。

ロータ１０は、駆動装置１４により回転し、推力Ｔを発生する。図１では、２枚の翼のロータを示すが、翼の枚数は２枚に限られない。また、回転の反作用を打ち消せる二重反転式ロータであってもよい。駆動装置１４は、典型的にはモータであるが、エンジンなど、他の公知の駆動装置であってもよい。モータの出力軸が回転軸１８となってもよい。ワイヤ張力式空間移動体１は、モータ用の電源１６、エンジンの燃料タンク等を有していてもよい。電力を、ワイヤ張力式空間移動体１の移動を制御するためのワイヤ８０あるいは他のワイヤを通じて供給する構造としてもよい。ロータ１０の外周を囲う保護枠１１を有するのが好ましい。保護枠１１により、ロータ１０が他の構造に衝突して破損することを防止できる。

ロータ保持部材２０は、ロータ１０を支持する部材である。ロータ保持部材２０は、他の部材、たとえば駆動装置１４を介して、ロータ１０を支持してもよい。ロータ保持部材２０はロータ１０および駆動装置１４を支持する。

ロータ保持部材２０は、点検装置７０を支持してもよい。点検装置７０は、用途に応じたカメラ、距離計、打音検診などを行うセンサなどであり、これらのいくつかあるいは全てを有していてもよい。点検装置７０は、ロータ保持部材２０に直接支持されてもよいし、たとえば点検装置保持部材などの他の部材を介して支持されてもよい。ロータ保持部材２０は、点検装置７０を回転可能に支持してもよい。点検装置７０が回転すると、広角な点検が可能になる。

ロータ保持部材２０に２本の長尺アーム３０が回動可能に連結される。ワイヤ張力式空間移動体１では、長尺アーム３０の端部３４がロータ保持部材２０と回動可能に連結される。２本の長尺アーム３０の他の端部である先端３２には、それぞれワイヤ８０が連結される。２本のワイヤ８０とその延長線上に位置する長尺アーム３０により、ワイヤ平面が定められる。すなわち、２本のワイヤ８０と長尺アーム３０は、端部３４を頂角とした２辺のように広がるので、その２辺によりワイヤ平面が定まる。以降、２本のワイヤ８０により定められる平面を、単に「ワイヤ平面」と称する。なお、ワイヤ張力式空間移動体１では、２本の長尺アーム３０は、共通のピンでロータ保持部材２０に連結され、側面図（図１（ｂ））において示されるように厳密に同一の面に配置されてはいないが、端部３４は同一の面に配置されているものと解してワイヤ平面を定めてよい。なお、端部３４はワイヤ平面内において、すなわち正面図（図１（ａ））において、離れた位置でロータ保持部材２０に連結されてもよい。

図１（ｂ）では、ロータ１０は、ロータ保持部材２０に対して図１（ｂ）における紙面と垂直な軸回りに角度θだけ回転して支持されている。この角度θをロータ方向変換機構２６（図２参照）で調整する。ロータ方向変換機構２６の構造は公知の構造でよいので、説明は省略する。角度を調整できるので、ロータ１０により発する推力Ｔを、ワイヤ平面に垂直な方向の分力とワイヤ８０に張力を生じる力、すなわち、ワイヤ平面内の分力とに、任意の比率で分解できる。ワイヤ平面に垂直な力が自重に等しければ、ワイヤ張力式空間移動体１は、ワイヤ平面を水平にして橋梁の下を移動でき、橋梁の点検に使用できる。

このように構成されたワイヤ張力式空間移動体１では、ロータ１０による推力Ｔのうちのワイヤ面内の力が一対のワイヤ８０の張力と釣り合うことになるので、２本のワイヤ８０のそれぞれの長さを調整することにより、ワイヤ張力式空間移動体１のワイヤ平面上での位置を定めることができる。また、ロータ１０による推力Ｔを加減することにより、ワイヤ平面の垂直方向の力を変化させることができる。よって、ワイヤ張力式空間移動体１で橋梁の下面の床版を点検するときには、広く点検することができ、かつ、上下方向に移動して、橋梁の床版に近づいたり離れたりして点検することができる。

次に図２および図３を参照して、ワイヤ張力式空間移動体１を用いた建物１００の外壁１０２の点検方法について説明する。建物１００の外壁１０２を点検するために、建物１００の屋上の両側から２本のワイヤ８０でワイヤ張力式空間移動体１を吊下する。ワイヤ張力式空間移動体１を外壁１０２から所定の距離だけ離れるように、ワイヤ８０は、アーム１０４の先端から下げられる。ワイヤ張力式空間移動体１では、ロータ方向変換機構２６によりロータ１０を上方に向け（図１の角度θを９０度として）、下方向に推力Ｔを生ずるようにしておく。すなわち、一対のワイヤ８０には、ワイヤ張力式空間移動体１の自重と推力Ｔが作用する。風などの影響でワイヤ張力式空間移動体１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すようにアーム１０４の先端をつなぐ線Ｐを揺動軸として揺動する。ワイヤ張力式空間移動体１が揺動したら、その揺動に同期させてロータ方向変換機構２６によりロータ１０の角度を変化させ、揺動を抑制する方向に推力Ｔが生じるようにする。このように、ロータ１０の角度を変化させることにより、ワイヤ張力式空間移動体１の揺動を抑制し、安定した姿勢で、外壁１０２の点検ができる。なお、図１の角度θを０としておき、ロータ１０の正逆転によって揺動を抑制することもできるが、ロータ１０を正逆転するための動力は一般的に大きくなるので、ロータ１０の角度を変化させることが好ましい。

次に図４を参照して、ワイヤ張力式空間移動体１を用いた建物１００の外壁１０２の点検方法についてさらに説明する。なお、図４では、ロータ保持部材２０を略矩形で示し、ロータ１０等を省略し、図面を簡素化している。建物１００の外壁１０２を点検するために、建物１００の屋上の外壁１０２側にワイヤ８０を巻回する一対のリール９０を設置する。長尺アーム３０をワイヤ８０に連結したワイヤ張力式空間移動体１を建物１００の外壁１０２に沿って移動させる。リール９０で２本のワイヤ８０を送り出したり巻き取ったりすることで、ワイヤ張力式空間移動体１の外壁に沿った位置を調整する。２本のワイヤ８０の長さを変えることで、建物１００の横方向（図４における左右方向）および縦方向（図４における上下方向）の位置も調整できる。

ワイヤ張力式空間移動体１は、２本の長尺アーム３０の回動に対して力学的作用を及ぼす相互作用発生装置４０を有するのが好ましい。図４に示すワイヤ張力式空間移動体１では、相互作用発生装置４０は、長尺アーム３０とロータ保持部材２０との間に配置されたダンパー装置４２である。長尺アーム３０の回動がダンパー装置４２により抑制されるので、ワイヤ張力式空間移動体１の外壁１０２に沿った揺動（ワイヤ平面内の揺動）が抑えられて好ましい。図４では、ワイヤ張力式空間移動体１が外壁１０２に沿って揺動するときのダンパー装置４２の作用を示すために、２つのワイヤ張力式空間移動体１を示す。

図５では、ワイヤ張力式空間移動体１が建物１００の端に移動した様子を示す。外壁１０２の点検するために、ワイヤ張力式空間移動体１は片方のリール９０（ここでは、リール９０−１とする）の直下近くの端に移動することがある。この場合、ワイヤ張力式空間移動体１の重量およびロータ１０による推力Ｔは、ワイヤ張力式空間移動体１の直上のリール９０−１との間の１本のワイヤ８０（ここでは、ワイヤ８０−１とする）で受けられる。そのために、他のワイヤ８０（図５の右側のワイヤ８０、ここではワイヤ８０−２とする）には張力が作用せず、緩むことがある。他のワイヤ８０−２が緩むことにより、ワイヤ張力式空間移動体１が１本のワイヤ８０−１がねじれる方向に旋回してしまうことがある。他のワイヤ８０−２に張力をかけるようにリール９０（ここでは、リール９０−２とする）でワイヤ８０−２を巻き取ると、張力のためにワイヤ張力式空間移動体１がリール９０−２側に引っ張られ、建物１００の端から離れてしまう。そこで、ワイヤ張力式空間移動体１では、相互作用発生装置４０がダンパー装置４２に加えスプリング４４を有して、ワイヤ８０−２に連結する長尺アーム３０（ここでは、長尺アーム３０−２とする）をワイヤ８０−１に連結する長尺アーム３０（ここでは、長尺アーム３０−１とする）に対して直交するように付勢する。すなわち、長尺アーム３０−２は水平方向を向く。なお、水平方向以上に回動しないように、ストッパを設けてもよい。長尺アーム３０−２が水平方向を向くことにより、ワイヤ８０−１をねじるようにワイヤ張力式空間移動体１が旋回しようとすると、ワイヤ８０−１を軸にして長尺アーム３０−２の先端が外壁に近づくか遠ざかる方向に振られようとするが、ワイヤ８０−２の張力による大きな復元モーメントを受けるので、ワイヤ張力式空間移動体１の旋回が抑制される。

次に、図６を参照して、２基のロータ１０と、ロータ１０とは異なる方向に推力を発生する補助ロータ１２を有するワイヤ張力式空間移動体２について説明する。ワイヤ張力式空間移動体２では、２基のロータ１０両方の推力を外壁方向に生成すれば、ワイヤ張力式空間移動体２は外壁から離れる方向に動く。２基のロータ１０両方の推力を外壁から離れる方向に生成すれば、ワイヤ張力式空間移動体２は外壁の方向に動く。２基のロータ１０の推力を互いに逆方向に生成すれば、ワイヤ張力式空間移動体２はヨー軸Ｙ回りに旋回を始める。ロータ１０には、それぞれ駆動装置１４を設けるのが好ましい。

２つのロータ１０は、ワイヤ張力式空間移動体１のロータ１０と同様の作用をする。また、補助ロータ１２は、ワイヤ張力式空間移動体２のヨー軸Ｙ回りに回転する軸で支持され、ヨー軸Ｙと直交方向の推力Ｔを発生する。そのため、たとえば２本のワイヤ８０の開き角が小さくてワイヤ張力式空間移動体２が２本のワイヤ８０のワイヤ平面内で揺動するときには、その揺動を抑制することができる。あるいは、図２における建物１００の外壁１０２に沿って、ワイヤ張力式空間移動体２を横方向にけん引する力を生成することができる。

次に図７を参照して、さらに別の態様のワイヤ張力式空間移動体３を説明する。ワイヤ張力式空間移動体３では、用途に応じて、ロータ１０の向きを１次元的にあるいは２次元的に変えるロータ方向変換機構２６を有する。

ワイヤ張力式空間移動体３では、点検装置７０は、ロータ保持部材２０に支持される棒状の点検装置保持部材７２の先端で支持される。ロータ保持部材２０は、点検装置保持部材７２を軸方向に移動可能に支持してもよい。さらに、点検装置保持部材７２を軸回りに回転可能に支持しても、点検装置７０が点検装置保持部材７２の先端で回転可能としてもよい。点検装置７０が棒状の点検装置保持部材７２の先端で保持されると、たとえば鉄骨構造の内部にも点検装置７０を挿入することが可能になる。

点検装置保持部材７２の点検装置７０を支持する端部と反対側の端部に、電源１６を配置してもよい。電源１６が配置される位置は特に制限されず、ロータ保持部材２０に設置されてもよい。なお、点検装置保持部材７２の点検装置７０を支持する端部と反対側の端部に電源１６を配置すると、点検装置７０に対するカウンタウェイトとなり、ワイヤ張力式空間移動体３の姿勢を安定させることに寄与する。なお、点検装置７０に対するカウンタウェイトとしては、電源１６に限られず、他の部品が配置されてもよい。

ワイヤ張力式空間移動体３では、長尺アーム３０の端部３４がロータ保持部材２０とピンで回動可能に連結される。長尺アーム３０には、その両端部３２、３４の間に、リンク部材６４が回動可能に連結される。たとえば、リンク部材６４の端部６６がピンで長尺アーム３０に連結される。また、ロータ保持部材２０から、２本の長尺アーム３０の間にガイド棒６０が延在する。ガイド棒６０は、ロータ保持部材２０に固着される。ガイド棒６０には、スリット６２が軸方向に形成される。スリット６２には、２本のリンク部材６４の他の端部６８が、連結されつつ挿入される。すなわち、２本の長尺アーム３０は、リンク部材６４により、互いにガイド棒６０からの開き角度が等しく回動するように制限を受ける。また、回動する範囲も、リンク部材６４の他の端部６８がガイド棒６０のスリット６２内で移動できる範囲に制限される。ガイド棒６０、リンク部材６４が、相互作用発生装置４０を構成する。ガイド棒６０およびリンク部材６４を有する相互作用発生装置４０により、長尺アーム３０が互いにガイド棒６０からの開き角度が等しく回動し、よって、ワイヤ張力式空間移動体３の姿勢が安定し易い。特に捩れる動き（たとえばガイド棒６０回りに回転する動き）が抑制されて好ましい。

ロータ保持部材２０とガイド棒６０およびリンク部材６４とは、ワイヤ張力式空間移動体３の本体として、一体に構成されてもよい。なお、ガイド棒６０には、スリット６２が形成されず、２本のリンク部材６４の他の端部６８が連結されつつガイド棒６０の外面で軸方向にスライドする構成、その他公知の構成としてもよい。

図８に、２本の長尺アーム３０の回動角度を等しくする、あるいは、所定の比率に拘束できる他の構成の相互作用発生装置４０を示す。図８（ａ）に示す例では、２本の長尺アーム３０の端部３４が、ワイヤ平面内において離れた位置でロータ保持部材２０に連結されている。そして、２本の長尺アーム３０の端部３４に、相互作用発生装置４０としての歯車４６が設けられ、互いに噛み合っている。２本の長尺アーム３０に対して、ピッチの同じ歯車４６を用いることにより、２本の長尺アーム３０の回動角度を等しくすることができる。また、２つの歯車４６のピッチ円半径を変えることにより、回動角度を所望の比率に拘束することができる。２本の長尺アーム３０の回動角度を等しくすることにより、ロータ１０が生成する力により一対のワイヤ８０に作用する張力を等しくすることができ、ワイヤ張力式空間移動体３の姿勢を安定させることができる。また、２本の長尺アーム３０の回動角度を所望の比率に拘束することにより、用途によっては、ワイヤ８０の長さによりワイヤ張力式空間移動体３の向きを変えて、姿勢を安定させると共に、点検に適した姿勢に傾けたりすることが可能である。なお、２つの歯車４６が互いに噛み合うものとして説明したが、歯車列を用いてもよい。

図８（ｂ）は、２本の長尺アーム３０に固定されたプーリ４９にベルト４８を掛けることで回動角度が調整される例を示す。プーリ４９を同径とすれば、２本の長尺アーム３０の回動角度は等しくなる。あるいは、回動角度を所望の比率になるようにプーリ４９の径を異径としてもよい。なお、プーリ４９にベルト４８を掛けるものとして説明したが、ワイヤとプーリ、スプロケットとチェーンなどを用いてもよい。

図９に、ワイヤ張力式空間移動体３に用いられるロータ方向変換機構としてのジンバル機構５０の一例を示す。ロータ保持部材２０のリング状の本体２２の対向する２つのピン支持２３でジンバル機構５０の第１リング５２を軸φ回りに回転可能に支持する。第１リング５２は、内側に歯が形成される。軸φ回りの第２リング５４が第１リング５２と交差して配置される。第２リング５４は、外側に歯が形成される。ロータ保持部材２０に支持された第１歯車５６が第２リング５４の外歯と噛み合う。第１歯車５６はサーボモータにより回転する。ロータ１０の駆動装置１４は、第２リング５４に形成された一対のピン穴５５に挿入支持され、軸θ回りに回転可能なロータ支持板１９に支持される。ロータ支持板１９から延在する歯車支持板１７に第２歯車５８が支持され、第１リング５２の内歯と噛み合う。第２歯車５８はサーボモータにより回転する。このように構成することにより、ロータ１０はロータ保持部材２０に対して、第１歯車５６を回転することにより軸φ回りに回転し、第２歯車５８を回転することにより軸θ回りに回転する。すなわち、ロータ１０の方向を２軸回り（２次元的）に変えることができる。

ここで、図１０を参照して、２軸回りにロータ１０の方向を変えることのメリットを説明する。図２および図３を用いて、ワイヤ張力式空間移動体１により建物の外壁を点検する方法を説明した。しかし、図５を用いて説明したように、ワイヤ張力式空間移動体１を建物１００の端に移動すると、１本のワイヤ８０−１だけに張力が作用し、他のワイヤ８０−２が緩むことがある。そのときにロータ１０により生成する推力Ｔが下方だけしか有していないと、図１０（ａ）に示すように、ワイヤ張力式空間移動体１の自重Ｗと推力Ｔのワイヤ面内の分力ｆとの合力ｆ_０によるワイヤ８０−１、８０−２の張力ｆ_０１、ｆ_０２は、ｆ_０１が大きく、ｆ_０２は微小となる。そこで、図１０（ｂ）に示すように、ロータ１０を回転して、推力Ｔが外壁１０２に沿った分力ｆ_ｔを生ずるようにすると、ワイヤ８０−２の張力ｆ_０２を大きくすることができる。よって、ワイヤ張力式空間移動体１を建物１００の端に移動した場合でも、建物１００の中間部分にある場合と同様に、安定した吊り下げ姿勢を保つことができる。

次に図１１を参照して、ワイヤ張力式空間移動体３を用いた橋梁１１０の下面１１２の点検方法について説明する。橋梁１１０の下面１１２を点検するために、橋梁１１０の片側の手摺り１１６にワイヤ８０を巻回する一対のリール９０と、リール９０から下方に延在し、内部をワイヤ８０が通るワイヤガイド９２を設置する。長尺アーム３０をワイヤ８０に連結したワイヤ張力式空間移動体３を橋梁１１０の下方で移動させる。リール９０は、ワイヤ８０を介してワイヤ張力式空間移動体３に張力を及ぼし、また、ワイヤ８０を送り出したり巻き取ったりすることで、ワイヤ張力式空間移動体３の位置を調整する。ワイヤガイド９２は、リール９０からのワイヤ８０を橋梁１１０の下面１１２の高さに導く。なお、棒などで吊り下げることにより、リール９０を橋梁１１０の下面１１２の高さに設置してもよい。

操作者（不図示）は、橋梁１１０の上にて、ワイヤ張力式空間移動体３を操作することにより、所望の位置で橋梁１１０の下面１１２を点検装置７０で点検する。そのために、操作者は、ワイヤ８０をリール９０で送り出したり、巻き取ったりすると共に、ロータ１０の回転速度を制御する。２本のワイヤ８０を送り出すことでワイヤ張力式空間移動体３を前進（リール９０が設置された側から離れる方向への移動）させ、２本のワイヤ８０を巻き取ることでワイヤ張力式空間移動体３を後退（前進と反対方向への移動）させ、２本のワイヤ８０の長さを変えることでワイヤ張力式空間移動体１を横行（リール９０の並んだ方向への移動）させる。さらに、ロータ１０の向きをロータ方向変換機構２６で変えてもよい。ロータ方向変換機構２６でロータ１０の向きを変えることにより、ワイヤ張力と自重保持力の比率を変えて、上下運動させることができる。ワイヤ張力式空間移動体３では、ロータ１０の推力Ｔと２本のワイヤ８０の張力とが釣り合うことになるので、姿勢が安定する。２本のワイヤ８０の張力の合成と、ロータ１０の推力Ｔとが引き合う方向が、ワイヤ張力式空間移動体３の力の中心軸となる。相互作用発生装置４０により長尺アーム３０の開き角度が等しくなるので、該中心軸に対し、２本のワイヤ８０が対称な方向に引っ張ることになり、ワイヤ張力式空間移動体３の姿勢が安定し、捩れる回転も生じない。

さらに、図１１に示すように、橋梁１１０の下面１１２が平面でない場合も多い。そのような場合には、ロータ１０の推力Ｔを増減したりロータ１０の向きをロータ方向変換機構２６で変えたりして、ワイヤ張力式空間移動体３を上下させてもよい。あるいは、点検装置保持部材７２を軸方向に移動して、点検装置７０を下面１１２に近づけたり、たとえば梁１１４などの障害物を避けたりしてもよい。特に点検装置保持部材７２を軸方向に移動する場合には、橋梁１１０の下面１１２に開口する孔に点検装置７０を挿入することもでき、あるいは骨組みの間に挿入することもできる。また、点検装置７０では、下面１１２だけではなく、側面等他の面を点検してもよい。

ワイヤ張力式空間移動体３を用いて橋梁１１０の下面１１２の点検をすることにより、橋脚を越えて点検する場合でも、橋梁の片側でワイヤ張力式空間移動体３を引き上げ、一対のリール９０およびワイヤガイド９２を橋脚を越えた位置に移動し、再度、ワイヤ張力式空間移動体３を橋梁１１０の下方で移動させることにより点検を続けることができる。すなわち、橋梁１１０の下面１１２を容易に点検することができる。

１、２、３ ワイヤ張力式空間移動体
１０ ロータ
１１ 保護枠
１２ 補助ロータ
１４ 駆動装置
１６ 電源
１７ 歯車支持板
１８ 回転軸
１９ ロータ支持板
２０ ロータ保持部材
２２ 本体
２３ ピン支持
２４ 長尺アーム連結部
２６ ロータ方向変換機構
３０ 長尺アーム
３２ 長尺アームの（ワイヤと連結される）端部
３４ 長尺アームの（ワイヤと連結される端部と反対側の）端部
４０ 相互作用発生装置
４２ ダンパー装置
４４ スプリング
４６ 歯車
４８ ベルト
４９ プーリ
５０ ジンバル機構（ロータ方向変換機構）
５２ 第１リング
５４ 第２リング
５６ 第１歯車
５８ 第２歯車
６０ ガイド棒
６２ スリット
６４ リンク部材
６６ リンク部材の端部
６８ リンク部材の他の端部
７０ 点検装置
７２ 点検装置保持部材
９０ リール
９２ ワイヤガイド
１００ 建物
１０２ 外壁
１１０ 橋梁
１１２ 下面
１１４ 梁
１１６ 手摺り
Ｐ 揺動軸
Ｔ 推力
Ｗ 風
Ｙ ヨー軸

Claims (9)

1. 回転軸回りに回転することにより推力を発生するロータと、
   前記ロータを回転するための駆動装置と、
   それぞれ端部でワイヤと連結され、前記ワイヤと連結される端部と反対側の端部で回動可能に支持される２本の長尺アームと、
   前記２本の長尺アームを回転可能に支持すると共に、前記ロータを支持するロータ保持部材と、
   前記ロータの前記ロータ保持部材に対する角度を変えるロータ方向変換機構とを備える、
   ワイヤ張力式空間移動体。
2. 前記ロータ保持部材に支持される点検装置を備える、
   請求項１に記載のワイヤ張力式空間移動体。
3. 前記２本の長尺アームの回動に対して、力学的作用を及ぼす相互作用発生装置を備える、
   請求項１または請求項２に記載のワイヤ張力式空間移動体。
4. 前記相互作用発生装置は、ダンパー装置を含む、
   請求項３に記載のワイヤ張力式空間移動体。
5. 前記相互作用発生装置は、スプリングを含む、
   請求項３または請求項４に記載のワイヤ張力式空間移動体。
6. 前記相互作用発生装置は、前記２本の長尺アームの前記ロータ保持部材に対する角度比を一定に保つ機構を含む、
   請求項３に記載のワイヤ張力式空間移動体。
7. 回転軸回りに回転することにより、前記ロータとは異なる方向に推力を発生する、補助ロータを備える、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載のワイヤ張力式空間移動体。
8. 建物の上部にワイヤを巻回する２個のリールを設置し、
   前記ワイヤを請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のワイヤ張力式空間移動体の前記２本の長尺アームに連結し、
   前記建物の外壁に沿って前記ワイヤ張力式空間移動体を飛行させて、前記建物の外壁を点検する、
   建物の外壁の点検方法。
9. 橋梁の片側にワイヤを巻回する２個のリールを設置し、
   前記ワイヤを請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のワイヤ張力式空間移動体の前記２本の長尺アームに連結し、
   前記橋梁の下方で前記ワイヤ張力式空間移動体を飛行させて、前記橋梁の下面を点検する、
   橋梁の点検方法。