JP2021503381A - 自己調心ツールガイド - Google Patents

Abstract

自己調心ツールガイドツールガイド１は、マウント５と、昇降機構７と、シャーシ８と、を有する。マウント５は、手持ち機械ツール６を固定するためのものである。マウント５は、昇降機構７に装着されている。昇降機構７は、マウント５を垂直に昇降するための推進ユニット２４を有する。シャーシ８は、ホイール軸２８上の２つのホイール２７と、ホイール２７に連結された駆動装置２１と、ステアリングシステム２０と、を有する。昇降機構７は、シャーシ８に堅固に装着されている。重力センサ３４は、ホイール軸２８に対する昇降機構７の重心Ｇの横方向の偏心ｘを検出するように配置されている。ステアリングシステム２０は、偏心ｘを打ち消すトルクを送達するために駆動装置２１を制御するように設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、自己調心ツールガイドおよびツールガイドの制御方法に関する。

吊り天井は、大規模な建物、具体的には、産業用および事務所用の建物では一般的な設計要素である。電気設備、換気システム、照明および遮音などの技術的設備は、シェル構造の天井と吊り天井の間に配置することができ、その後の点検およびメンテナンスのためにアクセスすることができる。設備と吊り天井の耐荷重下部構造は、シェル構造の天井に固定されたダボ、ねじ、または同様の要素で固定されている。吊り天井を構築するには、シェルの天井に穴が開けられ、そこでは、ダボが使用されてもよく、ねじが締められてもよい。穴の横方向の位置は、支持下部構造によって事前に決定されている。

穴を開けるには時間がかかる。ユーザは、はしごまたは足場のみを使用して、シェル構造の高い吊り天井に到達することができる。はしごを所定の位置の下に置く必要があり、ユーザは、はしごを登り、穴を開け、はしごを降り、はしごを次の位置まで移動する。

「ＤＥ ３３ ２８ ５８２ Ａ１」は、天井にノックインアンカーを設置するための可動式天井ドリルおよびマウントデバイスについて説明している。天井ドリルは、伸縮式支柱に装着されたインパクトドリルに基づく。伸縮式支柱は、トロリー上で振動式に吊り下げられている。ユーザは、天井ドリルを所望の場所下に駆動することができ、支柱を利用して天井にインパクトドリルを適用し、天井に穴を開けることができる。インパクトドリルは、制御盤を介して制御され得る。階段の吹き抜けの上を移動する場合、デバイスは４つの部分、すなわち、架台、伸縮式支柱、インパクトドリル、および制御盤に分割される必要がある。

本発明の実施形態は、自己調心ツールガイドに関する。ツールガイドは、マウント、昇降機構、およびシャーシを有する。マウントは、手持ち機械ツールを固定するためのものである。マウントは、昇降機構に装着されている。昇降機構は、マウントを垂直に昇降するための推進ユニットを有する。シャーシは、ホイール軸上に２つのホイールを有し、駆動装置はホイールおよびステアリングシステムに連結されている。昇降機構はシャーシに堅固に装着されている。重心センサは、ホイール軸に対して昇降機構の重心の横方向の偏心を検出するように配置されている。ステアリングシステムは、偏心を打ち消すトルクを加えるために駆動装置を制御するように配置されている。

自己調心ツールガイドは、組立体の数を減らすことにより、非常に小型で軽量な設計を可能にする。動的安定化により、すでに１つのホイールまたは２つのホイール上にあるツールガイドの安定した足がかりが可能になる。

ツールの軸は、駆動制御とホイールによって調心される。所定の方向からのツールの偏心において、ホイールは、積極的に反トルクを発生し、これは、ツールを再び正しく調心させる。このことは、ツールを天井に適用する場合に特に必要である。シェルの床および天井の両方が波打ち、水平に対して傾斜しているため、それにより、横方向力がツールに作用する。自由に振動するツールは、偏心による、またそれによりツールの不整合につながる横方向力を避けようとする。

本発明の実施形態は、手持ち機械ツールを固定するためのマウントと、昇降機構と、自己平衡シャーシと、を含む。昇降機構には、昇降機構の推進ユニットを用いて、昇降軸に対して平行に上昇および下降することができるマウントが装着されている。自己平衡シャーシは、ホイール軸上に２つのホイールと、ホイールに連結された駆動装置とを有する。昇降機構はシャーシに堅固に装着されている。傾斜センサは、水平面に対するシャーシのホイール軸の傾斜を検出する。ステアリングシステムは、ステアリングシステムが、傾斜がゼロになるまで、垂直軸の周りでの駆動を利用して、シャーシを旋回するモードＳ９を有する。ツールガイドはまた、ホイール軸に対する重心Ｇの横方向の偏心ｘを検出するための重心センサも有する。ステアリングシステムは、偏心を打ち消すトルクを加えるように設定されている。

２つのホイールのみで直立するツールガイドの場合、垂直軸を中心に回転するだけで、ホイール軸が水平方向に対して平行に調心され得る位置が常に存在する。３つ以上のホイールを有するシステムでは、昇降機構はホイール軸に対して枢動可能に装着される必要がある。

本発明による自己調心ツールガイドの実施形態は、天井を機械加工するための手持ち機械ツールを固定するためのマウントと、昇降機構と、自己平衡シャーシと、を有する。マウントは、昇降機構に装着されている。昇降機構は、昇降軸に対して平行にマウントを昇降するための推進ユニットを有する。自己平衡シャーシは、ホイール軸上に２つのホイールと、ホイールに連結された駆動装置と、ステアリングシステムと、を有する。センサは、重力の方向に作用する、マウントの接触力を検出するために使用される。制御ステーションは、検出された接触圧に応じて推進ユニットを制御する。

本発明による自己調心ツールガイドの実施形態は、天井を機械加工するための手持ち機械ツールを固定するためのマウントと、昇降機構と、自己平衡シャーシと、を有する。マウントは、昇降機構に装着されている。昇降機構は、昇降軸に対して平行にマウントを昇降するための推進ユニットを有する。自己平衡シャーシは、ホイール軸上に２つのホイールと、ホイールに連結された駆動装置と、ステアリングシステムと、を有する。接触センサは、天井へのマウントの間接的な接触を検出するために使用される。シャーシは、ブレーキを有する。コントローラは、ブレーキが起動され、また、自己平衡シャーシの平衡化が停止されるモードＳ９を有する。

ツールガイドは通常、２つのホイールだけで床に接触する。直立位置は、シャーシの平衡化によってのみ保証される。天井を機械加工する場合、第３の接触点が生じ、それにより平衡化しなくても直立位置のために十分な場合がある。平衡化せずに静的な直立位置をとることは、天井を機械加工する時に有利になり得る。ブレーキは、安定性を保つ。

本発明による自己調心ツールガイドの実施形態は、手持ち機械ツールを固定するためのマウントと、昇降機構と、自己平衡シャーシと、を有する。マウントは、昇降機構に装着されている。推進ユニットは、昇降軸に対して平行にマウントを昇降する働きをする。制御ステーションは、推進ユニットを操作するためにユーザにより操作される。自己平衡シャーシは、ホイール軸上に２つのホイールと、ホイールに連結された駆動装置と、ユーザがシャーシを操作するためのステアリングシステムと、を有する。一連の電池（３２）は、推進ユニットに電力を供給して駆動するために使用される。非常用電力装置は、一連の電池（３２）の充電レベルを決定するための充電レベルセンサを有する。停止ユニットは、制御ステーションによる緊急充電のアンダーシュートに応答して、制御ステーションを停止する。

ツールガイドは、それ自身の電源を有する。電源は、昇降機構、おそらく手持ち機械ツール、シャーシの操作にも利用可能である。電池残量が少ない場合、ユーザには、制御ステーション、ひいては昇降機構および手持ち機械ツールを無効化することにより、電池の充電または交換が強く求められる。これにより、電池が空になり、平衡化が保てなくなった結果としてのツールガイドの転倒を回避する。

以下の説明は、例示的な実施形態および図を参照して本発明を説明する。

正面から見た自己調心ツールガイドを示す。 自己調心ツールガイドを断面図Ｉ―Ｉで示す。 天井を機械加工する際の自己調心ツールガイドを断面図ＩＩで示す。 状態ダイヤグラムを示す。 調心（均衡）を説明するダイヤグラムを示す。 前／後方向における調心を説明するダイヤグラムを示す。 横方向における調心を説明するダイヤグラムを示す。 横方向における調心を説明するダイヤグラムを示す。 状態ダイヤグラムを示す。

特に明記しない限り、図中の同一または機能的に同一の要素は、同じ参照番号で示されている。本説明の文脈では、垂直は、重力に対して平行な方向を示し、水平は、重力に対して垂直な方向または平面を示す。

図１および図２は、シェル構造における設置作業のための例示的な自己調心ツールガイド１を示す。換気パイプの組み立てには、例えば、シェル構造の天井３にいくつかの穴２が必要である。穴２は、所定の位置４、例えば、一直線上にあるべきである。さらに、穴２は、互いに平行、例えば、垂直に配向されなければならない。例えば、位置４は平面に入れられる。係員は、シェル構造の天井３に、カラーマーキングで位置４をマークすることができる。天井３への他の設置作業は、釘の取り付け、ねじの打ち込み、研磨などを含むことができる。

図１および図２は、自己調心ツールガイド１の実施形態を概略的に示す。ツールガイド１は、手持ち機械ツール６のためのマウント５と、電動昇降機構７と、電動シャーシ８と、コントローラ９と、コンソール１０と、を有する。

ユーザは、用途に応じて、好適な手持ち機械ツール６および好適なツール１１を有するツールガイド１を設定することができる。シェル構造に穴２を開ける場合、これは、例えば、ハンマー機構１２を有するインパクトドリル、および焼結炭化物先端を有するドリルであろう。手持ち機械ツール６は、昇降機構７のマウント５で使用することができる。ロック１３は、手持ち機械ツール６をマウント５に固定する。ロック１３は、ツールなしで解放可能であることが好ましい。他の実施形態では、マウント５を有する動力ツールは、恒久的に接続されてもよく、例えば、ねじで留められてもよい。

インパクトドリルは、手持ち機械ツール６の一例に過ぎない。他の例は、電動ドライバ、釘セッタ、アングルグラインダ、グルーガン、ペイントスプレーガンなどである。１つのタイプの手持ち機械ツール６は、その機能のために、交換可能なツール１１、例えば、ドリル、チゼル、ドライバビット、カッティングディスクなどを駆動する。別のタイプの手持ち機械ツール６は、消耗品、例えば、釘、ねじ、塗料、接着剤を直接処理する。手持ち機械ツール６は、ツール１１が駆動されるか、または消耗品が駆動または適用される自身の駆動を特徴とする。ユーザは、手持ち機械ツール６を使用するために人力を加える必要はない。手持ち機械ツールは、動力ツールと称される。電源１４は、電気駆動式または燃料駆動式であり得る。例としては、電気モータ、電気ポンプ、ガス供給燃焼室、動力駆動ピストンなどである。電源１４は、（トリガ）ボタン１５に連結される。トリガボタン１５が押されると、電源１４が作動する。トリガボタン１５は、好ましくは、遠隔で起動またはロックされる。

手持ち機械ツール６は、市販の手持ち機械ツール６であってもよい。手持ち機械ツール６は、ハンドル１６と、通常、追加のハンドルを固定するためのハウジング部分１７と、を有する。手持ち機械ツール６は、ハンドルなしで形成されてもよい。マウント５は、非手持ち機械ツール用に設計することもできる。

手持ち機械ツール６は、その構造によって画定される作業軸１８を有する。ツール１１の先端または消耗品の先端は、作動軸１８上にある。先端は、作動軸１８に沿って移動される。先端は最初に、例えば、天井３の加工される表面に触れる。

ツールガイド１の状態ダイヤグラムが図４に示される。ユーザは、コンソール１０を使用してツールガイド１を起動する。シャーシ８は、（駆動）モードＳ１にあり、このモードでは、ユーザは、ツールガイド１を、床１９上の空間を通って移動することができる。コントローラ９は、ツールガイド１のステアリングシステム２０を起動する。ユーザは、コンソール１０を介して移動の進行方向と速度を設定できる。ユーザは、ツールガイド１をマークされた位置４のうちの１つまで操縦する。シャーシ８は、自身の動力でシャーシ８を、床１９上で移動させる駆動装置２１を有する。シャーシ８の移動の方向および速度は、ツールガイド１のステアリングシステム２０により制御される。ステアリングシステム２０は、とりわけ、コンソール１０を介して、速度および方向の入力された仕様を処理する。

マークされた位置４で、ユーザは、ツールガイド１を停止する。コンソール１０を介して、ユーザは、シャーシ８を、（直立）モードＳ２にする。コントローラ９は、ユーザのためのステアリングシステム２０をロックするか、またはステアリングシステム２０を停止する。ステアリングシステム２０は、コンソール１０を介した移動の速度および方向の仕様を無視する。ツールガイド１は、現在占有されている位置４に留まる。ステアリングシステム２０は、現在の位置４を検出することができる。シャーシ８が現在の位置４を離れるか、またはそこから移動される場合、ステアリングシステム２０は、制御信号を自動的に生成し、シャーシ８を駆動して、検出された位置４に戻す。

ユーザは、コンソール１０を介して（昇降）モードＳ３を起動し、昇降機構７で手持ち機械ツール６を持ち上げることができる。コントローラ９は、昇降モードが起動され得る前に、シャーシ８に対して直立モードＳ２を強制する。コントローラ９は、シャーシ８が静止するまで、昇降モードの起動を遅延させることができる。昇降モードでは、制御ステーション２２がユーザのために有効化または起動される。ユーザは、コンソール１０を介して、移動方向２３、すなわち、上昇または下降、昇降速度、および昇降機構７の位置を指定することができる。それに応じて、昇降機構７によりマウント５が移動される。制御ステーション２２は、コンソール１０を介して指定された、所定の垂直移動方向および昇降速度を考慮して、昇降機構７の推進ユニット２４を制御する。昇降機構７は、固定された昇降軸２５に沿って、マウント５、および任意選択で、そこに挿入された手持ち機械ツール６を上昇または下降させる。昇降機構７は、昇降軸２５上の単一軸の並進運動に限定される。

手持ち機械ツール６の作業軸１８は、昇降軸２５に対して平行である。１つの実施形態では、マウント５の構造は、平行な調心を強制する。手持ち機械ツール６は、例えば、マウント５において規定された唯一の方法で、マウント５が手持ち機械ツール６のハウジングに嵌合することにより、使用することができる。１つの実施形態では、マウント５は、昇降軸２５に対する作業軸１８の整列を調心するために、昇降軸に対して傾斜された（枢動）軸２５の周りに枢動され得る。

天井３に対する昇降軸２５、したがって作業軸１８の調心は、シャーシ８により動的に行われる。シャーシ８は、昇降軸２５を垂直に、すなわち重力に対して平行に調心させる。

手持ち機械ツール６は、好ましくは、制御コンソール２２のスイッチをオンにすることができる。ツール１１は、天井３を機械加工する、例えば、穴２を開けることができる。コントローラ９は、天井３での作業中に昇降機構７の推進ユニット２４を自動的に制御する（機械加工）モードＳ４を有することができる。機械加工モードは、例えば、コンソール１０で、手動で起動され得る。処理モードでは、制御ステーション２２は、昇降機構７の昇降速度をツール１１の機械加工の進行に適合させる。昇降機構７およびツール１１は、過度の負荷から保護され得る。機械加工目標、例えば、穴の深さは、制御ステーション２２で指定され得る。機械加工目標に到達した後、制御コンソール２２は推進ユニット２４を自動的に停止することができる。さらに、制御コンソール２２は、ツール１１が天井３との係合から外れるまで、昇降機構７を自動的に下降させることができる。

ここで、ユーザは、ツールガイド１を次のマークされた位置４まで移動できる。ユーザは、ツールガイド１を駆動モードＳ１に切り替える。制御ステーション２２は、ユーザのためにロックされる。手持ち機械ツール６は、強制的にオフにされる。ツールガイド１は、ツール１１がまだ天井３と係合しているかどうかを開始前にチェックすることができる。例えば、ステアリングシステム２０は、シャーシ８を所定の短い距離だけ方向２６に移動させ、打ち消しトルクがシャーシ８に作用するかどうかをチェックする。ステアリングシステム２０は、シャーシ８を移動させて以前の位置４に戻し、直立モードに変更し、制御ステーション２２が昇降機構７を下降させるようにする。

シャーシ８は、駆動装置２１に連結された２つのホイール２７を有する。２つのホイール２７は、横軸またはホイール軸２８上で相互に偏倚して配置される。ホイール軸２８は、２つのホイール２７の中央を通って延在する。ホイール２７は、互いに平行であってもよく、または、キャンバーおよび／もしくはトー角のために、ホイール２７が互いに対して数度だけ傾斜している。２つのホイール２７は、本質的にホイール軸２８の周りを回転する。各ホイール２７は、駆動装置２１に連結されている。駆動装置２１は、例えば、２つの電気モータ２９を含み得る。ホイール２７はそれぞれ、電気モータ２９のうちの１つの回転子３０に直接座している。代替的に、ホイール２７は、クラッチおよびギアを介して、中央電気モータ２９に連結されてもよい。駆動装置２１は、ホイール軸２８の周りに作用するトルクをホイール２７の上に働かせる。回転駆動されるホイール２７は、シャーシ８を床１９上で動かす。２つのホイール２７が同じ速度で回転すると、シャーシ８は直進する。ホイール２７は、駆動装置２１により個別に駆動され得る。ホイール２７の様々なトルクおよび様々な速度は、シャーシ８を屈曲部の周りで駆動させる。好ましくは、ホイール２７は、反対方向に駆動され、シャーシ８をその垂直軸を中心に回転させることができる。駆動装置２１は、ステアリングシステム２０から２つのホイール２７の速度およびトルクのための制御信号を受信する。ステアリングシステム２０は、例えば、ユーザによって指定されたステアリング運動に対する所定のステアリング運動に応答して制御信号を生成する。駆動装置２１は、ホイール２７の出力トルクおよび速度を検出するためのセンサを有することもある。取得された測定データは、ステアリング運動からの偏心を補正するために、ステアリングシステム２０に送信され得る。

シャーシ８およびツールガイド１は、２つのホイール２７のみを伴って床１９の上にある。２つの接触点Ｐ１、Ｐ２は、ホイール軸２８に対して平行な線上にある。静的に安定した状態の場合、線の外側には床１９との第３の接触点はない。ツールガイド１は、対策をしないと転倒してしまう。ステアリングシステム２０は、昇降機構７の重心Ｇを恒久的に平衡化させることにより動的均衡を達成する。重心Ｇの検出に基づいて、ステアリングシステム２０は、駆動装置２１を制御し、打ち消しトルクを生成する。

昇降機構７は、シャーシ８に装着されている。昇降機構７は、シャーシ８に対して静止しており、具体的には、昇降機構７は、駆動装置２１およびホイール軸２８に対して動かないようになっている。昇降機構７は、好ましくは、駆動装置２１の固定子３１に堅固に接続されている。駆動装置２１は、対をなして、同じ大きさおよび反対の回転方向の、トルクおよび逆方向トルクを生成する。トルクは、駆動装置２１の回転子３０を介してホイール２７に作用する。逆方向トルクは、駆動装置２１の固定子３１を介して昇降機構７に作用する。

ツールガイド１の重量は、シャーシ８の重量と昇降機構７の重量との合計である。手持ち機械ツール６の重量は、簡略化するために、昇降機構７の重量に加えられる。シャーシ８の重心は、おおよそホイール軸２８上にある。ホイール２７、駆動装置２１、および電池３２は、ホイール軸２８を中心に対称的に配置される。昇降機構７の重心Ｇは、ホイール軸２８の上方にある。重心Ｇがホイール軸２８の垂直方向上方にある場合、ツールガイド１は、準安定性だけであるが、直立する（均衡状態、図５）。横方向の偏心ｘは、ゼロである。重心Ｇが横方向３３に、ホイール軸２８から偏倚している場合、つまり横方向の偏心ｘがゼロでない場合、ツールガイド１は転倒する（図６）。

ステアリングシステム２０は、昇降機構７の重心Ｇの横方向の偏心ｘを検出する（重心）センサ３４を有する。重心Ｇの横方向の偏心ｘが均衡から外れると、様々な測定可能な変数が生じる。昇降機構７は、重力に対して傾斜され、したがって、重心センサ３４は、傾斜センサを含み得る。転倒運動は特徴的な加速につながり、重心センサ３４は、速度、加速度、ヨーレートおよび／またはホイール軸２８の周りの回転運動を決定するためにジャイロセンサ、加速度センサ、ヨーレートセンサなどを含み得る。傾斜された昇降機構７は、駆動装置２１にトルクを及ぼし、重心センサ３４は、トルク、非垂直力などを検出するためのトルクセンサ、力センサなどを含み得る。センサは、機械的、光学的、磁気的、または電気的効果に基づいて上記の量を検出することができる。

ステアリングホイール２０は、偏心ｘに基づいて昇降機構７を起立させるためのトルクを決定する制御シーケンスを含む。例えば、ステアリングシステム２０は、偏心ｘに比例するトルクを指定することができる。ステアリングシステム２０は、トルクを生成する駆動装置２１に制御信号の形でトルクを伝達する。制御シーケンスは、偏心ｘをゼロに調整する制御ループを含み得る。利得係数および積分成分などの制御パラメータは、例えば、制御シーケンスを、手持ち機械ツール６の様々な重量に適合させるために、好ましくは適合可能である。

昇降機構７は、駆動装置２１のエンジン出力により垂直に調心される。均衡の乱れのために、昇降機構７は、制御プロセスに応答して、垂直調心を中心に数回振動することができる。振動後、ユーザにはなんの動きも見えない。昇降機構７に作用するトルクは、ホイール２７に作用するトルクと対抗する。ホイール２７はそれに応じて回転し、シャーシ８を、偏心ｘの方向２６に移動させる（図６）。シャーシ８は、昇降機構７と同様に、中間位置を中心に振動する。床１９上のホイール２７の摩擦およびグリップは、振動を減衰させる。

シャーシ８の静的に不安定な位置および平衡化が、昇降軸２５を垂直に調心させるために使用される。動的均衡状態では、重心Ｇは、ホイール軸２８の垂直方向上方にある。昇降機構７は、ホイール軸２８に対して、重心Ｇとホイール軸２８とを通過する線が昇降軸２５に対して平行になるように配置されている。例示的な昇降機構７は、様々な手持ち機械ツール６のための重心Ｇの位置４を調整するために、マウント５に平衡ウェイト３５を有する。平衡ウェイト３５は、昇降軸２５から様々な距離でロックされ得る。平衡ウェイト３５の代わりに、コントローラは、偏心ｘを所定の偏倚に調整することができる。偏倚は、好ましくは、昇降機構７の配置位置を考慮に入れる。昇降機構７の高さにかかわらず、動的平衡化は、昇降軸２５を垂直に調心する。

動的平衡化は、ホイール軸２８が水平である場合、垂直調心を確実にする。偏心ｘは、ホイール軸２８の方向に対して垂直なレベルにある。平坦でない床１９または傾斜した床１９の場合、ホイール軸２８は、水平面に対して傾けられていることもある（図７）。ホイール軸２８の傾斜３６は、昇降機構７の同様の傾斜に変換される。傾斜３６は、ホイール軸２８および垂直軸にまたがる平面にある。ホイール軸２８の傾斜は、動的平衡化により直接補正することはできない。

天井３を機械加工する場合、傾斜３６もまた、好ましくは補正される。例示的なコントローラ９は、昇降モードＳ３を起動する時に、傾斜３６の起動を提供する。ユーザまたは外部のコントローラ９は、ツールガイド１が所定の位置４に配置された場合、昇降モードＳ３を起動する。補正は、別のモードで起動することもできる。例えば、補正のための特定のモードを提供することができ、それは、例えば、位置４に到達した時に、自動的にまたはユーザの要求に応じて起動される。

したがって、調心は、最初に２つのホイール２７を同じ高さに設定することを提供する。ツールガイド１は、例えば、作業軸１８と一致する、垂直軸を中心に回転する。垂直軸は、ホイール軸２８に対して垂直であり、実質的に垂直軸に沿って延在する軸を表す。ツールガイド１は、垂直軸が所定の位置４を通過ように配置されるのが好ましい。ステアリングシステム２０は、２つのホイール２７を同じ速度で反対方向２６に回転させる。したがって、ツールガイド１とツール１１は同じ位置４に留まる。小さい設置面積を有する小型設計のため、通常、限られた空間でもこの回転が可能である。回転は、ホイール軸２８の傾斜３６がゼロになるまで行われる。ツールガイド１は、２つのホイール２７のみで床１９に接触するので、各位置４において、すべてのホイール２７が同じ高さにある少なくとも１つの位置がある。傾斜センサ３７は、水平面に対するホイール軸２８の傾斜を検出することができる。傾斜センサ３７は、例えば、重心センサ３４によって、または同様に実装され得る。ステアリングシステム２０は、ホイール軸２８の垂直横方向２６において昇降機構７の平衡化する。２つのホイール２７のトルクは、同じ方向２６で作用し、通常は同じ大きさである。

ステアリングシステム２０は、例えば、駆動方向および速度のための入力要素を有するコンソール１０を含む。例示的なコンソール１０は、二軸ジョイスティックに基づく。他のコンソールは、例えば、移動方向のためのステアリングホイールおよび速度のためのスライダーを含み得る。コンソール１０は、ツールガイド１から取り外し可能であることが好ましい。コンソール１０により生成された制御信号の駆動装置２１への送信は、無線ベース、光ベース、またはケーブルベースである。ステアリングシステム２０は、ユーザがシャーシ８に加える押力または引き力を検出することができる。力の作用下で、シャーシ８は、押し力または引き力の方向２６に傾く。ステアリングシステム２０は、シャーシ８の偏心ｘを検出する。例えば、シャーシ８の速度は、偏心ｘに比例し得る。

例示的な昇降機構７は、線形レールガイド３８に基づく。２つの平行レール３９は、シャーシ８に固定されている。２つのプロファイルレール３９は、昇降軸２５を画定する。回転子４０は、２つのレール３９に係合する。回転子４０は、昇降軸２５に沿って２つのプロファイルレール３９上で変位可能である。電気モータ４１およびスピンドル４２は、回転子４０のための推進ユニット２４を形成する。スピンドル４２は、２つのプロファイルレール３９の間で回転可能に装着されている。回転子４０は、スピンドル４２に係合するねじ４３を有する。電気モータ４１は、スピンドル４２をその長手方向軸を中心に回転させ、ねじ４３は、回転運動を昇降軸２５に沿った動きに変換する。図示された昇降機構７は、伸縮式昇降機の例である。レールおよびランナ４０の代わりに、またはそれに加えて、入れ子になったチューブが同じように使用され得る。別の推進ユニット２４は、モータによって駆動されるラックアンドピニオンに基づく。代替的に、油圧プレスまたは空気圧プレスで昇降機構７を昇降することができる。

例示的な昇降機構７は、動力駆動の昇降機構７に加えて、手動で伸縮可能なプラットフォーム４４を含み得る。プラットフォーム４４は、比較的小型に構築され得る。動力駆動部分は、プラットフォームを使用して基本的な高さにされ得る。プラットフォーム４４は、１つ以上のステージを有することができる。例示的なプラットフォーム４４は、レールガイドに基づく。

例示的なマウント５は、張力ベルト４６を有するタブ状シェル４５を有する。ハンドル１６は、シェル４５内に配置されることが可能で、シェル４５内に張力ベルト４６で固定され得る。第２の張力ベルト４７により、動力ツール６のハウジングがマウント５に固定され得る。マウント５は、好ましくは、昇降軸２５に対して垂直に変位可能である。マウント５は、例えば、あり継ぎガイド４８上で変位可能であることもある。ユーザは、作業軸１８を、ホイール軸２８に対して垂直に配置することができる。マウント５は、角度調整を含み得、これにより、昇降軸２５に対して平行な作業軸１８の正確な調心が可能になる。角度調整は、例えば、ジョイントおよび止めねじを含む。

昇降機構７は、好ましくは、天井３への接触圧を決定するためのセンサ４９が装備される。例えば、マウント５は、ばね５０上で垂直方向２６に支持されている。接触力は、ばね５０を一緒に押す。変位センサ５１、例えば、スライド電位差計は、ばね５０が圧縮される距離を決定する。既知のばね定数で、センサ４９は接触圧を決定する。接触力を決定するための他のセンサは、圧電効果、ストレッチマークなどに基づくこともある。他の実施形態は、接触圧を間接的に決定する。例えば、センサ４９は、推進ユニット２４の電力消費、例えば電流消費の評価を含む。消費電力と接触圧力の測定値の相関関係は、センサの表に保存されている。ツール１１の天井３への第１の押圧は、接触圧でのジャンプとしてセンサ４９により検出される。センサ４９は、ツール１１が天井３を支える制御信号で制御ステーション２２に知らせる。制御ステーション２２は、それに応じて、昇降機構７の手動制御を停止し、機械加工モードに変更することができる。好ましい変形例では、押圧力の目標値が制御ステーション２２に記憶される。セットポイントは、ユーザにより事前に入力または選択され得る。セットポイントは、ツール１１、例えば、ドリルの径に依存する。推進ユニット２４は、一定の接触力に調整される。センサ４９は、保護回路５２の一部として、接触力のための測定値を提供することができる。保護回路５２は、測定値がしきい値を超える場合、昇降機構７の昇降を停止する。

１つの実施形態では、ツール１１が天井３に触れると、ツールガイド１は動的平衡化を一時停止することもある。天井３に接点があると、ツールガイド１は静止したままになり得る。ツールガイド１は、停止モードＳ５に変更することができ、その場合、ホイール２７は、ブレーキ５３によりブロックされる（図９）。平衡化および関連するわずかな振動運動が停止する。

ツールガイド１は、天井３との接触を検知する（接触）センサ５４を有する。典型的には、ツール１１の消耗品または手持ち機械ツール６が天井３に接触する。マウント５は間接的に天井３に接触する。接触センサ５４は、（接触）信号をコントローラ９に出力し、コントローラ９では、ツール１１が天井３に接触しているかどうかがコード化される。接触センサ５４は、例えば、昇降機構７の接触圧または接触圧の測定値を評価することができる。接触センサ５４は、接触圧がしきい値を超えるか、または接触圧の変化率がしきい値を超えると、接触を知らせる。しきい値は、関連する接触圧が、２つのホイール２７および天井３上の接触点を介してツールガイド１を静的な安定状態に維持するのに十分であるような大きさであることが好ましい。接触センサ５４は、例えば、センサ４９またはアナログセンサ４９により実現されることもある。

コントローラ９は、接触信号が存在する場合、シャーシ８の平衡化を一時停止することが好ましい。コントローラ９は、接触信号が最短期間存在するまで、一時停止を遅延させることができる。接触信号が存在する場合、ステアリングシステム２０は、昇降機構７が垂直に調心されているかどうかをチェックする。ステアリングシステム２０が垂直方向からの偏心を検出した場合、それは、制御ステーション２２に応答して昇降機構７を下降させる。下降は、所定のストローク、例えば、１ｃｍで行うことができる。代替的に、ストロークは、垂直方向からの偏心および／または昇降機構７の高さに基づいて決定されることもある。例えば、ストロークは角度寸法での偏心と昇降機構７の現在の高さの積に比例する。ツール１１が天井３から外れる。その結果、接触センサ５４がもはや天井３に接触しなくなる。コントローラ９は、ステアリングシステム２０を使用して速やかに、再度平衡化を作動させる。ステアリングシステム２０は、昇降機構７を垂直に調心する。コントローラ９は、昇降機構７が垂直に調心されるまで、パラグラフで説明されたプロセスを定期的に繰り返すこともある。その後、コントローラ９は、少なくとも好ましくは、接触信号が印加されるまで、昇降機構７を上昇させる。これで、ツールガイド１が垂直に調心される。

シャーシ８は、好ましくはブレーキ５３を有する。ブレーキ５３は、ツールガイド１が垂直に調心され、接触信号が印加されるとすぐに作動することが好ましい。ブレーキ５３は、パーキングブレーキであり、それは、シャーシ８のホイール２７を常にブロックする。ブレーキ５３は、例えば、エンジンブレーキとして実現される。ブレーキ５３は、ホイール２７の動きを打ち消す電磁力を生成する。ブレーキ５３は、受動的であることもある。電気モータ２９は、回転子３０が回転すると、発電機の原理に従って固定子３１に電流を発生させることができる。発電機原理による電気モータ２９の例は、ＤＣモータ、ユニバーサルモータなどである。回生発電電流は、負荷抵抗器を介してブレーキ５３により短絡される。逆向きの磁場は、回転子３０の回転運動を打ち消す。代替的に、速度センサまたはモーションセンサは動きを検出できる。ステアリングシステム２０は、対応する制御信号を決定し、運動の推進力２４を逆操縦する。ブレーキ５３はまた、シャーシ８内の機械的ブレーキ、例えば、ディスクブレーキ、ドラムブレーキにより実現され得る。機械式ブレーキ５３は、エンジンブレーキを助けことができる。

ツールガイド１は、１つ以上の電池３２、５５を有する。電池５５は、ステアリングシステム２０、制御ステーション２２、駆動装置２１の電気モータ２９、推進ユニット２４の電気モータ４１、および場合によっては手持ち機械ツール６に電気を供給する。電池５５は、定置電池３２および１つ以上の取り外し可能な電池５５を含み得る。定置電池３２は、好ましくは、シャーシ８に組み込まれる。ツールガイド１は、取り外し可能な電池５５のための対応する電気機械的インターフェースを有する。これらのインターフェースは、例えば、手持ち機械ツール６のインターフェースに対応する。ユーザは、放電した電池５５を充電済みの電池５５と交換し、放電した電池５５を別の充電ステーションで充電することができる。手持ち機械ツール６の電力消費は、典型的には２００ワットをはるかに超える。相応に大きな容量が電池により提供されなければならない。定置電池３２は、他の電池５５と電気的に接続されている。充電コントローラ５６は、定置電池３２を他の電池５５で充電する。充電コントローラ５６は、好ましくは、定置電池３２の充電レベルを緊急レベルより高く保持する。ユーザは危険なく他の電池５５を取り外すことができる。定置電池３２は、緊急レベルのために、少なくとも１０分間、好ましくは少なくとも３０分間、シャーシ８の平衡化するのに十分な充電レベルを有する。

ツールガイド１は、電池レベル３２、５５が緊急レベルを下回ると、（緊急）モードＳ９に入る。緊急モードは、ツールガイド１の安全な位置を保証する。シャーシ８およびステアリングシステム２０には、電力が供給されている。ユーザは、ツールガイド１を充電ステーションまたは別の所望の場所に駆動することができる。他の消費は、好ましくは無効化され、具体的には、昇降機構７および手持ち機械ツール６は無効化される。例えば、制御ステーション２２は、ユーザによる入力のためにロックされてもよい。ユーザはもはや、制御ステーション２２を昇降することができない。手持ち機械ツール６は、スイッチを使用して電池から分離され得る。昇降機構７は、緊急モードで、自動的に最も低い高さまで後退され得る。ツールガイド１は、緊急モードにおいて視覚的または音響的に緊急モードを示し得る。

Claims (10)

1. 自己調心ツールガイド（１）であって、
   手持ち機械ツール（６）を固定するためのマウント（５）と、
   昇降機構（７）であって、その上に前記マウント（５）が装着され、昇降軸（２５）に対して平行に前記マウント（５）を昇降するための推進ユニット（２４）を有する、昇降機構（７）と、
   自己平衡シャーシ（８）であって、ホイール軸（２８）上に２つのホイール（２７）、前記ホイール（２７）に連結された駆動装置（２１）、およびステアリングシステム（２０）を有し、また、前記昇降機構（７）はシャーシ（８）に堅固に装着されている、自己平衡シャーシ（８）と、
   前記ホイール軸（２８）に対する前記昇降機構（７）の重心（Ｇ）の横方向の偏心（ｘ）を検出するための重心センサ（３４）と、を有し、
   前記ステアリングシステム（２０）は、前記駆動装置（２１）を制御し、前記偏心（ｘ）を打ち消すトルクを出力するように設定されている、自己調心ツールガイド（１）。
2. 前記ツールガイド（１）が、正確に２つのホイール（２７）を有することを特徴とする、請求項１に記載のツールガイド（１）。
3. 前記昇降機構（７）が、前記ホイール軸（２８）の周りで枢動可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載のツールガイド（１）。
4. 前記ステアリングシステム（２０）が、静止モード（Ｓ２）を有し、前記ステアリングシステム（２０）が、前記駆動装置（２１）を使用して重心（Ｇ）の平衡化をするように設定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のツールガイド（１）。
5. 前記ステアリングシステム（２０）が、前記駆動装置（２１）を使用して前記昇降軸（２５）を垂直に調心するように設定されていることを特徴とする、請求項４に記載のツールガイド（１）。
6. 前記昇降機構（７）が、前記駆動装置（２１）の固定子（３１）と堅固に連結されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のツールガイド（１）。
7. 前記マウント（５）が、前記マウント（５）に固定された前記手持ち機械ツール（６）の作業軸（１８）を、前記ホイール軸（２８）に対して垂直に配置するように設定されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のツールガイド（１）。
8. 前記マウント（５）が、前記昇降軸（２５）に対して横方向に変位可能であることを特徴とする、請求項７に記載のツールガイド（１）。
9. 前記昇降機構（７）が、前記昇降軸（２５）に沿った単一軸の、並進運動に限定されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のツールガイド（１）。
10. 前記ツールガイド（１）の前記ホイール軸（２８）に対する前記昇降機構（７）の前記重心（Ｇ）の横方向の偏心（ｘ）を検出するステップと、
    前記駆動装置（２１）が、前記偏心（ｘ）を打ち消すトルクを出力するように前記駆動装置（２１）を作動させるステップと、を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のツールガイド（１）の制御方法。

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