JP2021503382A - 自己調心ツールガイド - Google Patents

Abstract

自己調心ツールガイド（１）は、天井（３）を機械加工するためのハンドヘルドマシンツール（６）を固定するためのホルダ（５）と、リフト機構（７）と、自己平衡シャーシ（８）とを有する。ホルダ（５）はリフト機構（７）に取り付けられ、リフト機構（７）は、ホルダ（５）をリフト軸（２５）に平行に持ち上げるための推進ユニット（２４）を有する。自己平衡シャーシ（８）は、１つのホイール軸（２８）上の２つのホイール（２７）と、ホイール（２７）に結合された駆動装置（２１）と、ステアリングシステム（２０）とを有する。接触センサ（５４）は、ホルダ（５）の天井（３）との間接的な接触を検出するために使用される。シャーシ（８）はブレーキ（５３）を有し、コントローラ（９）は、ブレーキ（５３）が作動され、自己平衡シャーシ（８）の平衡を取る機能が非作動にされるモードを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、自己調心ツールガイド及びツールガイドの制御方法に関する。

吊り天井は、大きな建物、特に産業用及びオフィス用建物で頻繁に見られる設計要素である。例えば、電気設備、換気システム、照明、防音などの技術設備は、シェルの天井と吊り天井との間に敷設することができ、その後の点検やメンテナンス用にアクセス可能である。設備及び吊り天井の支持構造は、シェルの天井に留められているダボ、ネジ、又は同様の要素で固定されている。吊り天井を構築するために、ダボ又はネジをねじ込むことができる穴をシェルの天井に開ける。穴の横方向の位置は、支持構造によって事前に決められている。

穴の穿孔には時間がかかる。ユーザは、梯子又は足場を用いてのみ、シェルの高い吊り天井に到達できる。梯子は、指定された位置の下方に配置する必要があり、ユーザは、梯子を登り、穴を開け、梯子を降りて、梯子を次の位置に移動させる。

独国特許出願公開第３３２８５８２Ａ１号明細書では、部屋の天井にインパクトダボを取り付けるための可動式天井穿孔及び組み立て器具について説明している。天井穿孔器具は、伸縮式ピラーに取り付けられたインパクトドリルに基づいている。伸縮式ピラーは、トロリー上で振動するように吊り下げられている。ユーザは、天井穿孔装置を所望の場所の下方に移動でき、ピラーを用いて部屋の天井に対してインパクトドリルを設定でき、天井に穴を開けることができる。インパクトドリルは、スイッチパネルを介して制御できる。階段経由で搬送する場合、器具は４つの部分（トロリー、伸縮式ピラー、インパクトドリル、及びスイッチパネル）に分解する必要がある。

本発明の改良は、自己調心ツールガイドに関する。ツールガイドは、ホルダと、リフト機構と、シャーシとを有する。ホルダは、ポータブルパワーツールを固定するためのものである。ホルダは、リフト機構上に取り付けられている。リフト機構は、ホルダを垂直に上昇させるための推進システムを有する。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、ホイール及びステアリングシステムに結合されている。リフト機構は、シャーシ上にしっかりと取り付けられている。重心センサは、ホイール軸に対するリフト機構の重心の横方向の偏位を検出するように構成されている。ステアリングシステムは、駆動装置を作動させて偏位に反作用するトルクを出力するように構成されている。

自己調心ツールガイドは、アセンブリの数を減らすことができることにより、非常にコンパクトで軽量な構造を可能にする。動的安定化により、１つのホイール又は２つのホイールのちょうど上でツールガイドの安定した立位姿勢が可能になる。

ツールの軸は、駆動装置コントローラ及びホイールを用いて、定義された方法で調心される。指定された方向からのツール偏位の間、ホイールはカウンタートルクをアクティブに発揮し、ツールを再び正確に調心する。これは、特に、ツールを天井に配置するときに必要である。シェルの床と天井の両方には起伏があり、水平に対して傾斜しているため、横断力がツールに作用する。自由に振動しているツールは、偏位することによって横断力を回避し得るため、ツールの誤った調心につながり得る。

本発明の改良は、ポータブルパワーツールを固定するためのホルダと、リフト機構と、自己平衡シャーシとを含む。ホルダはリフト機構に取り付けられており、リフト機構の推進システムを用いて、リフト軸と平行に上昇及び下降させることができる。自己平衡シャーシは、ホイール軸上に２つのホイールを有し、駆動装置は、ホイールに結合されている。リフト機構は、シャーシ上にしっかりと取り付けられている。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、傾斜がゼロに等しくなるまでステアリングシステムが駆動装置を用いてシャーシを垂直軸を中心に回転させる、モードＳ９を有する。加えて、ツールガイドは、ホイール軸に対する重心Ｇの横方向の偏位ｘを検出するための重心センサを有する。ステアリングシステムは、偏位に反作用するトルクを出力するように構成されている。

２つのホイール上のみに立っているツールガイドの場合、垂直軸を中心とする回転のみによって、ホイール軸を水平に平行に調心できる位置が常にある。３つ以上のホイールを有するシステムでは、リフト機構は、ホイール軸に対して旋回可能に取り付ける必要がある。

本発明による自己調心ツールガイドの改良では、天井での作業用ポータブルパワーツールを固定するためのホルダと、リフト機構と、自己平衡シャーシとを有する。ホルダは、リフト機構上に取り付けられている。リフト機構は、ホルダをリフト軸に平行に上昇させるための推進システムを有する。自己平衡シャーシは、ホイール軸上に２つのホイールを有し、駆動装置は、ホイール及びステアリングシステムに結合されている。センサは、ホルダの接触圧力を検出するように働き、その接触圧力は重力の方向に作用する。制御ステーションは、検出された接触圧力に応じて推進システムを作動させる。

本発明による自己調心ツールガイドの改良では、天井での作業用ポータブルパワーツールを固定するためのホルダと、リフト機構と、自己平衡シャーシとを有する。ホルダは、リフト機構上に取り付けられている。リフト機構は、ホルダをリフト軸に平行に上昇させるための推進システムを有する。自己平衡シャーシは、ホイール軸上に２つのホイールを有し、駆動装置は、ホイール及びステアリングシステムに結合されている。接触センサは、ホルダの天井との間接的な接触を検出するように働く。シャーシはブレーキを有する。コントローラは、ブレーキを作動させ、自己平衡シャーシの平衡を取ることを非作動にさせる、モードＳ９を有する。

ツールガイドは通常、２つのホイールのみで床に接触する。直立した立位姿勢は、シャーシの平衡を取ることによってのみ確実にされる。天井での作業中、平衡を取ることなく直立した立位姿勢であるのに十分であり得る、第３の接触点が生じる。平衡を取ることのない静的な立位姿勢は、作業中に有利であり得る。ブレーキは、安定性をサポートする。

本発明による自己調心ツールガイドの改良では、ポータブルパワーツールを固定するためのホルダと、リフト機構と、自己平衡シャーシとを有する。ホルダは、リフト機構上に取り付けられている。推進システムは、ホルダをリフト軸に平行に上昇させるように働く。制御ステーションは、ユーザが推進システムを操作するのに役立つ。自己平衡シャーシは、ホイール軸上の２つのホイールと、ホイールに結合された駆動装置と、オペレータ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。電池（３２）の配置は、推進システム及び駆動装置に電力を供給するためのものである。非常用電源装置は、電池（３２）の配置の充電状態を判定するための充電状態センサを有する。非作動化ユニットは、緊急充電を下回った充電状態に応じて制御ステーションを非作動させる。

ツールガイドは、自身の電源を有する。電源は、リフト機構の動作に利用でき、任意選択的に、ポータブルパワーツールだけでなく、シャーシにも利用できる。低充電状態において、制御ステーション、したがってリフト機構及びポータブルパワーツールを非作動にすることにより、電池を充電又は交換する必要があることがユーザに強調される。これにより、電池が空になることで平衡が失われた結果、ツールガイドが転倒することを防止する。

以下の説明では、例示的な実施形態及び図面に基づいて本発明を説明する。

図１は、正面からの自己調心ツールガイドを示す。 図２は、セクションＩ−Ｉにおける、自己調心ツールガイドを示す。 図３は、セクションＩ−Ｉにおける、天井で作業中の自己調心ツールガイドを示す。 図４は、状態図を示す。 図５は、調心（均衡）を説明するための図を示す。 図６は、前後方向の調心を説明するための図を示す。 図７は、横断方向の調心を説明するための図を示す。 図８は、横断方向の調心を説明するための図を示す。 図９は、状態図を示す。

特に明記しない限り、同一又は機能的に同一の要素は、図中の同じ参照番号によって示される。この説明のコンテキストでは、垂直方向に、は重力に平行な方向を示し、水平方向に、は重力に垂直な方向又は平面を示す。

図１及び図２は、シェルにおける設置作業用の例示的な自己調心ツールガイド１を示す。例えば、換気パイプの設置には、シェルの天井３に複数の穴２を必要とする。穴２は、例えば調心において、特定の位置４に配置されることが意図されている。さらに、穴２は、例えば垂直に向けられて、互いに平行であることが意図されている。位置４は、例えば、図面に示されている。職長は、シェルの天井３上の色マーキングによって位置４を示すことができる。天井３上の他の設置作業には、釘のパンチング、ネジの打ち込み、研磨などが含まれ得る。

図１及び図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、ポータブルパワーツール６用のホルダ５と、電動リフト機構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、用途に従って、ツールガイド１に、適切なポータブルパワーツール６及び適切なツール１１を装備することができる。シェルに穴２を開ける場合、これらは、例えば、インパクト機構１２を有するハンマードリル、及び焼結炭化物金属チップを有するドリルであり得る。ポータブルパワーツール６は、リフト機構７上のホルダ５に挿入することができる。ロック１３は、ポータブルパワーツール６をホルダ５に固定する。ロック１３は、ツールなしで解放できることが好ましい。他の実施形態では、ポータブルパワーツールは、ホルダ５に恒久的に接続する、例えばねじ込むことができる。

ハンマードリルは、ポータブルパワーツール６の一例にすぎない。他の例には、電動ドライバー、ネイルパンチ、アングルグラインダー、グルーガン、ペイントガンなどが含まれる。１つのタイプのポータブルパワーツール６は、交換可能なツール１１、例えば、その操作用の、ドリル、チゼル、ドライバービット、カットオフホイールなどを駆動する。別のタイプのポータブルパワーツール６は、例えば、釘、ネジ、塗料、及び接着剤などの消耗材料を直接的に処理する。ポータブルパワーツール６は、ツール１１が駆動されるか、又は消耗材料が駆動又は適用される、自身の駆動装置によって区別される。ユーザは、ポータブルパワーツール６を使用するためにいかなる手動の力も加える必要はない。ポータブルパワーツールは、パワーツールと呼ばれる。電源１４は、電気的に又は燃料によって駆動することができる。実施例には、電動機、電気ポンプ、ガス供給内燃エンジン、動力駆動ピストンなどが含まれる。電源１４は、（トリガ）ボタン１５に結合される。トリガボタン１５が押圧されると、電源１４が作動される。トリガボタン１５は、好ましくは、リモートにトリガ可能又はロック可能である。

ポータブルパワーツール６は、市販のポータブルパワーツール６であり得る。ポータブルパワーツール６は、ハンドル１６と、典型的には追加のハンドルを固定するためのハウジング部１７とを有する。ポータブルパワーツール６は、ハンドルなしで設計することができる。ホルダ５はまた、ハンドヘルド型ではないポータブルパワーツール用に構成することもできる。

ポータブルパワーツール６は、それらの設計により画定される作業軸１８を有する。ツール１１のチップ又は消耗材料のチップは、作業軸１８上にある。チップは、作業軸１８に沿って移動する。チップは最初に、作業される下にある表面、例えば天井３に接触する。

ツールガイド１の状態図を、図４に示す。ユーザは、コンソール１０を用いてツールガイド１を作動させる。シャーシ８は、ユーザが部屋にわたって床１９上のツールガイド１を移動させることができる、（モバイル）モードＳ１にある。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を作動させる。ユーザは、コンソール１０を介して、移動の方向及び速度を指定することができる。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つに操縦する。シャーシ８は、それ自身のパワーによって床１９にわたってシャーシ８を移動させる駆動装置２１を有する。シャーシ８の移動の方向及び速度は、ツールガイド１のステアリングシステム２０によって制御される。この目的のために、ステアリングシステム２０は、とりわけ、コンソール１０によって入力される移動の速度及び方向に関する仕様を処理する。

ユーザは、ツールガイド１を、マークされた位置４で停止する。ユーザは、コンソール１０を介してシャーシ８を（立位）モードＳ２に設定する。コントローラ９は、ユーザ用のステアリングシステム２０をブロックするか、又はステアリングシステム２２を非作動に切り替える。ステアリングシステム２０は、コンソール１０によって入力される移動の速度及び方向に関する仕様を無視する。ツールガイド１は、現在採用されている位置４のままである。ステアリングシステム２０は、現在位置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、又は現在位置４から移動した場合、ステアリングシステム２０は、シャーシ８を検出位置４に戻すために、制御信号を自動的に生成する。

ユーザは、リフト機構７でポータブルパワーツール６を上昇させるために、コンソール１０を介して（リフト）モードＳ３を作動させることができる。コントローラ９は、リフトモードが作動され得る前に、シャーシ８に対して立位モード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、リフトモードの作動を遅延することができる。リフトモードでは、ユーザ用の制御ステーション２２が有効に又は作動される。ユーザは、コンソール１０を介して、移動方向２３、すなわち、上方又は下方、並びにリフト機構７のリフト速度及び位置を指定することができる。ホルダ５は、リフト機構７によって対応して移動される。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垂直方向の移動及びリフト速度を考慮して、リフト機構７の推進システム２４を作動させる。リフト機構７は、固定リフト軸２５に沿って、ホルダ５、及び任意選択的にホルダ５に挿入されるポータブルパワーツール６を持ち上げ、又は下降させる。リフト機構７は、リフト軸２５上での一軸の並進動作に限定される。

ポータブルパワーツール６の作業軸１８は、リフト軸２５に平行である。１つの改良では、ホルダ５の設計は、平行調心を強制する。ポータブルパワーツール６は、例えば、ホルダ５の形状がポータブルパワーツール６のハウジングと一致するため、１つの既定の方法でのみホルダ５に挿入することができる。１つの改良では、ホルダ５は、作業軸１８をリフト軸２５上に調心させるために、リフト軸２５に対して傾斜した（旋回）軸を中心に旋回可能である。

リフト軸２５、したがって作業軸１８は、シャーシ８によって天井３に対して動的に調心される。シャーシ８は、リフト軸２５を垂直に、すなわち、重力に平行に調心する。

ポータブルパワーツール６は、好ましくは、制御ステーション２２を介してオンに切り替えることができる。ツール１１により、天井３で作業する、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での作業中にリフト機構７の推進システム２４を自動的に制御する、（作業）モードＳ４を有することができる。作業モードは、例えば、コンソール１０において、手動で作動できる。作業モードでは、制御ステーション２２は、リフト機構７のリフト速度をツール１１の作業の進行に適合させる。リフト機構７及びツール１１は、過度の負荷から保護することができる。作業目標、例えばドリル穴の深さは、制御ステーション２２に指定することができる。作業目標が達成された後、制御ステーション２２は、推進システム２４を自動的に停止することができる。加えて、制御ステーション２２は、ツール１１が天井３から外れるような範囲まで、リフト機構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に仕向けることができる。ユーザは、ツールガイド１をモバイルモードＳ１に切り替える。制御ステーション２２は、ユーザに対してブロックされる。ポータブルパワーツール６は、強制的にオフに切り替えられる。ツールガイド１は、停止前に、ツール１１がなおも天井３と係合しているかどうかを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１つの方向２６に少しの特定の距離だけ動かし、反作用するトルクがシャーシ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を以前の位置４に戻し、立位モードに変更し、制御ステーション２２にリフト機構７を下降させる。

シャーシ８は、駆動装置２１に結合された２つのホイール２７を有する。２つのホイール２７は、横断軸又はホイール軸２８上で互いに対してオフセットして配置される。ホイール軸２８は、２つのホイール２７の中心を通過している。ホイール２７は互いに平行であってもよく、又はホイール２７は、ホイールキャンバー及び／又はトー角により、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、実質的に、ホイール軸２８を中心に回転する。ホイール２７のそれぞれは、駆動装置２１に結合されている。駆動装置２１は、例えば、２つの電動機２９を備えることができる。ホイール２７はそれぞれ、電動機２９のうちの１つの回転子３０上に直接的に配置されている。あるいは、ホイール２７は、クラッチ及びトランスミッションを介して中央電動機２９に結合することができる。駆動装置２１は、ホイール２７に、ホイール軸２８を中心に作用するトルクを及ぼす。回転駆動されるホイール２７は、シャーシ８を床１９にわたって移動させる。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によって個別に駆動することができる。ホイール２７の異なるトルク及び異なる回転速度により、シャーシがコーナーの周りを移動することを可能にする。ホイール２７は、シャーシ８をその垂直軸を中心に回転させるために、反対の方法で駆動され得ることが好ましい。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の回転速度及びトルク用の制御信号を受信する。ステアリングシステム２０は、特定のステアリング動作、例えば、ユーザによって指定されたステアリング動作に応じて、制御信号を生成する。駆動装置２１は、ホイール２７の出力トルク及び回転速度を検出するためのセンサ配置を有することができる。検出された測定データは、ステアリング動作の偏差を調整するために、ステアリングシステム２０に伝達することができる。

シャーシ８及びツールガイド１は、ここで、床１９上に２つのホイール２７がある状態のみで立っている。２つの接触点Ｐ１、Ｐ２は、ホイール軸２８に平行な線上にある。静的に安定した立位姿勢のための、線の外側の床１９との第３の接触点は見当たらない。対策なしでは、ツールガイド１は倒れてしまう。ステアリングシステム２０は、リフト機構７の重心Ｇの平衡を恒久的に取ることによって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を制御して、転倒に反作用するトルクを発生させる。

リフト機構７は、シャーシ８上に取り付けられている。リフト機構７は、シャーシ８に対して動かせず、特に、リフト機構７は、駆動装置２１及びホイール軸２８に対して動かせない。リフト機構７は、好ましくは、駆動装置２１の固定子３１にしっかりと接続される。駆動装置２１は、原理的には対をなして、同じサイズ及び反対の回転方向のトルク及び反作用トルクを発生させる。トルクは、駆動装置２１の回転子３０によってホイール２７に作用する。反作用トルクは、駆動装置２１の固定子３１を介してリフト機構７に作用する。

ツールガイド１の重量は、シャーシ８の重量及びリフト機構７の重量からなる。ポータブルパワーツール６の重量は、リフト機構７の重量に単純に追加される。シャーシ８の重心は、ほぼホイール軸２８上にある。ホイール２７、駆動装置２１、及び電池３２は、ホイール軸２８を中心に対称的に配置される。リフト機構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（均衡、図５）の垂直上方にあるとき、ツールガイド１は、準安定状態にしかない場合でも立っている。横方向の偏位ｘはゼロに等しい。重心Ｇがホイール軸２８に対して横方向３３にオフセットされている場合、すなわち、横方向の偏位ｘがゼロに等しくない場合、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、リフト機構７の重心Ｇの横方向の偏位ｘを検出するための（重心）センサ３４を有する。均衡外の重心Ｇの横方向の偏位ｘは、異なる測定可能な変数をもたらす。リフト機構７は、重力に対して傾斜しており、重心センサ３４は、それに応じて、傾斜センサを備えることができる。転倒動作は特徴的な加速につながるため、重心センサ３４は、ジャイロセンサ、加速度センサ、回転速度センサなどを備えて、速度、加速度、回転速度及び／又はホイール軸２８を中心にした回転動作を判定することができる。傾斜したリフト機構７は、駆動装置２１にトルクを及ぼすため、重心センサ３４は、トルク、非垂直力などを検出するためにトルクセンサ、力センサなどを備えることができる。センサは、機械的、光学的、磁気的、又は電気的効果に基づいて、上記の変数を検出することができる。

ステアリングシステム２０は、偏位ｘに基づいて、リフト機構７を直立させるためのトルクを判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、偏位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、制御信号の形態でトルクを伝達する。制御シーケンスは、偏位ｘをゼロに調整する制御ループを含むことができる。例えば、制御シーケンスをポータブルパワーツール６の異なる重量に適合させるために、好ましくは、ブースト係数及び積分成分などの制御パラメータを適合させることができる。

リフト機構７は、駆動装置２１の電動機力によって垂直に調心される。リフト機構７は、均衡に対する外乱によってトリガすることができ、制御シーケンスに反応して垂直の調心を中心に繰り返し振動することができる。スイング動作に続き、ユーザは任意の更なる動作を特定できない。リフト機構７に作用しているトルクは、ホイール２７上に作用しているトルクと対抗する。ホイール２７はそれに応じて回転し、その結果、シャーシ８は偏位ｘの方向２６に移動する（図６）。シャーシ８は、リフト機構７と同様に、中央位置を中心に振動する。床１９上のホイール２７の摩擦及びグリップは、振動を減衰させる。

シャーシ８の静的に不安定な立位姿勢、及び平衡を取ることは、リフト軸２５を垂直に調心するために使用される。動的均衡において、重心Ｇは、ホイール軸２８の垂直上方にある。リフト機構７は、重心Ｇとホイール軸２８とを通過する線がリフト軸２５に平行になるように、ホイール軸２８に対して配置される。例示的なリフト機構７は、重心Ｇの位置４を異なるポータブルパワーツール６に適合させるために、ホルダ５上に補償重量３５を有する。補償重量３５は、リフト軸２５と異なる距離においてロック可能である。補償重量３５の代わりに、レギュレーションにより、偏位ｘを指定されたオフセットに調整できる。オフセットは、リフト機構７の調整位置を考慮することが好ましい。リフト機構７の高さに関係なく、動的に平衡を取ることにより、リフト軸２５を垂直に調心させる。

動的に平衡を取ることにより、ホイール軸２８が水平にあるときの垂直の調心を確実にする。偏位ｘは、ホイール軸２８に垂直な平面にある。不均一な床１９又は傾斜した床１９の場合、ホイール軸２８は、水平面に対して傾斜し得る（図７）。ホイール軸２８の傾斜３６は、リフト機構７のちょうどそのような傾斜に伝達される。傾斜３６は、ホイール軸２８と垂直軸とがまたがる平面にある。ホイール軸２８の傾斜は、動的に平衡を取ることによって直接的に補償することはできない。

天井３の処理のために、傾斜３６もまた補償されるのが好ましい。例示的なコントローラ９は、リフトモードＳ３が作動されたときに傾斜３６がトリガされるように準備する。ツールガイド１が指定された位置４に配置されると、ユーザ又は外部コントローラ９がリフト機構Ｓ３を作動させる。補償は、異なるモードでトリガすることもできる。例えば、特定のモードを補償用に提供することができ、そのモードは、例えば、位置４に到達したとき、又はユーザが問い合わせすると、自動的にトリガされる。

したがって、調心では、まず第一に、２つのホイール２７を同じ高さに調整する準備を行う。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に垂直であり、実質的に垂直軸に沿って走る軸を表す。ツールガイド１は、好ましくは、垂直軸が特定の位置４を通過するように配置される。ステアリングシステム２０は、２つのホイール２７を同じ回転速度で反対方向２６に回転させる。したがって、ツールガイド１及びツール１１は、同じ位置４に留まる。小さな立位スペースのコンパクトデザインでは、典型的に、限られたスペースでさえこの回転を可能にする。回転は、ホイール軸２８の傾斜３６がゼロに等しくなるまで行われる。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、全てのホイール２７が同じ高さにある少なくとも１つの設定が存在する。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によって又は同様に実装することができる。ステアリングシステム２０は、ホイール軸２８に垂直な横方向２６に、リフト機構７の平衡を取る。２つのホイール２７のトルクは、同じ方向２６に作用し、典型的に同じサイズである。

ステアリングシステム２０は、例えば、移動方向及び速度用の入力要素を有するコンソール１０を備える。例示的なコンソール１０は、二軸ジョイスティックに基づいている。他のコンソールは、例えば、移動方向用のステアリングホイール、及び速度用のスライドを有する。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によって生成された制御信号は、無線ベースで、光学的に、又はラインベースで、駆動装置２１に送信される。ステアリングシステム２０は、ユーザによってシャーシ８に及ぼされた押す力又は引く力を検出することができる。力の作用下で、シャーシ８は、押す力又は引く力の方向２６に傾く。ステアリングシステム２０は、シャーシ８の偏位ｘを検出する。シャーシ８の速度は、例えば、偏位ｘに比例し得る。

例示的なリフト機構７は、線形レールガイド３８に基づいている。２つの平行プロファイルレール３９が、シャーシ８上に固定されている。２つのプロファイルレール３９は、リフト軸２５を画定する。インペラ４０は、２つのプロファイルレール３９に係合する。インペラ４０は、リフト軸２５に沿ってプロファイルレール３９上で変位可能である。電動機４１及びスピンドル４２は、インペラ４０用の推進システム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の間に回転可能に取り付けられる。インペラ４０は、スピンドル４２に係合するスレッド４３を有する。電動機４１は、スピンドル４２をその長手方向軸を中心に回転させ、スレッド４３は、その回転動作をリフト軸２５に沿った動作に変換する。図示されるリフト機構７は、伸縮式リフト機構の一例である。プロファイルレール及びインペラ４０の代わりに、又はそれに加えて、互いに挿入されたチューブを同じように使用することができる。別の推進システム２４は、電動機によって駆動されるラック及びピニオンに基づいている。あるいは、油圧又は空気圧により、リフト機構７を上昇させることもできる。

例示的なリフト機構７は、動力駆動のリフト機構７に加えて、手動の伸縮式プラットフォーム４４を備えることができる。プラットフォーム４４は、比較的コンパクトに構築することができる。動力駆動セクションは、プラットフォームを用いて基本的な高さにすることができる。プラットフォーム４４は、単段又は多段のプラットフォームであり得る。例示的なプラットフォーム４４は、レールガイドに基づいている。

例示的なホルダ５は、張力ストラップ４６を有するトラフ形状シェル４５を有する。ハンドル１６は、シェル４５内に配置され、張力ストラップ４６によってシェル４５に固定することができる。ポータブルパワーツール６のハウジングは、第２の引張ストラップ４７でホルダ５に固定することができる。ホルダ５は、好ましくは、リフト軸２５に対して垂直に変位可能である。ホルダ５は、例えば、あり継ぎガイド４８上で変位可能であり得る。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。ホルダ５は、リフト軸２５に平行な作業軸１８の正確な調心を可能にする角度設定を備えることができる。角度設定には、例えば、ジョイント及び調整ネジを含む。

リフト機構７は、好ましくは、天井３上の接触圧力を判定するためのセンサ４９を装備する。例えば、ホルダ５は、ばね５０上で垂直方向２６に支持されている。接触圧力により、ばね５０を圧縮する。変位センサ５１、例えばスライド式電位差計は、ばね５０が圧縮される変位距離を判定する。ばね定数が既知であるので、センサ４９は、接触圧力を判定する。接触圧力を判定するための他のセンサは、圧電効果、ひずみゲージなどに基づき得る。他の改良では、接触圧力を間接的に判定する。例えば、センサ４９は、推進システム２４の電力消費、例えば電流消費の評価を含む。電力消費と、接触圧力の測定値との相関関係は、センサのテーブルに記憶される。天井３に対するツール１１の最初の押圧は、接触圧力のジャンプとしてセンサ４９によって検出される。センサ４９は、ツール１１が天井３に対して置かれていることを、制御信号で制御ステーション２２に示す。制御ステーション２２は、それに応じてリフト機構７の手動制御を停止し、処理モードに変更することができる。好ましい変形例では、接触圧力の所望の値が、制御ステーション２２に記憶される。所望の値は、ユーザが事前に入力又は選択することができる。所望の値は、ツール１１、例えばドリルの直径に依存する。推進システム２４は、一定の接触圧力に調整される。保護回路５２の一部としてのセンサ４９は、接触圧力の測定値を提供することができる。保護回路５２は、測定値が閾値を超えた場合に、リフト機構７の上昇を停止する。

１つの改良では、ツールガイド１は、ツール１１が天井３に接触したときに動的に平衡を取ることを一時停止することができる。天井３に対する接触点により、ツールガイド１は、静的に立っていることができる。ツールガイド１は、ホイール２７がブレーキ５３によってロックされる、停止モードＳ５に変更することができる（図９）。平衡を取ること及び関連するわずかな振動動作が停止する。

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。ツール１１、消耗材料、又はポータブルパワーツール６は、典型的に、天井３に接触する。ホルダ５は、天井３に間接的に接触する。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においてツール１１が天井３と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、リフト機構７の接触圧力、又は接触圧力の測定値を評価することができる。接触センサ５４は、接触圧力が閾値を超えるか又は接触圧力の変化率が閾値を超える場合に、接触を示す。閾値は、関連する接触圧力が、２つのホイール２７及び天井３での接触点を介してツールガイド１を静的な安定した立位姿勢に保持するのに十分であるような寸法であることが好ましい。接触センサ５４は、例えば、センサ４９又は同様のセンサ４９によって実現することができる。

接触信号が存在すると、コントローラ９は、好ましくは、シャーシ８の平衡を取ることを一時停止する。コントローラ９は、接触信号が最小持続時間存在するまで、サスペンションを遅延することができる。接触信号が存在すると、ステアリングシステム２０は、リフト機構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が垂直の調心からの偏差を検出した場合、制御ステーション２２は、それに応じてリフト機構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。あるいは、垂直の調心からの偏差及び／又はリフト機構７の高さに基づいて、ストロークを判定することができる。例えば、ストロークは、角度寸法の偏差とリフト機構７の現在高さとの積に比例する。ツール１１は、天井３から取り外される。その結果、接触センサ５４は、天井３との接触がもはやなくなったことを示す。コントローラ９は、ステアリングシステム２０を用いて平衡を取ることを直ちに再作動する。ステアリングシステム２０は、リフト機構７を垂直に調心する。コントローラ９は、リフト機構７が垂直に調心されるまで、パラグラフに記載された方法を反復的に繰り返すことができる。続いて、コントローラ９は、少なくとも好ましくは接触信号が存在する程度まで、リフト機構７を上昇させる。ここで、ツールガイド１が垂直に調心された。

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が垂直に調心されて接触信号が存在するとすぐに、作動することが好ましい。ブレーキ５３は、シャーシ８のホイール２７を恒久的にロックするパーキングブレーキである。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の動作に対抗する電磁力を発生する。ブレーキ５３は、受動的であり得る。電動機２９は、その電動機の回転子３０が回転する場合に、発電機の原理に従って固定子３１に電流を生成させることができる。発電機の原理を有する電動機２９の例は、直流電動機、ユニバーサル電動機などである。発電機によって生成された電流は、負荷抵抗を介してブレーキ５３によって短絡される。反作用磁場は、回転子３０の回転動作に対抗する。あるいは、回転速度センサ又は動きセンサが動作を検出できる。ステアリングシステム２０は、推進システム２４を動作に逆らって操縦するために、対応する制御信号を判定する。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、ディスクブレーキ又はドラムブレーキによって実現することもできる。機械式ブレーキ５３は、電動機ブレーキをアシストすることができる。

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の電動機２９、推進システムの電動機４１、及び任意選択的にポータブルパワーツール６に、電流を供給する。電池５５は、定置電池３２、及び１つ以上の取り外し可能電池５５を備えることができる。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、取り外し可能電池５５用の、対応する電気機械的インターフェースを有する。インターフェースは、例えば、ポータブルパワーツール６のインターフェースに対応している。ユーザは、放電した電池５５を充電済み電池５５と交換することができ、放電した電池５５を別個の充電ステーションで充電することができる。ポータブルパワーツール６の電力消費は、典型的に、２００ワットを大幅に超える。それに応じた大容量が、電池によって提供される必要がある。定置電池３２は、他の電池５５と電気的に接続されている。充電レギュレータ５６は、他の電池５５で定置電池３２を充電する。充電レギュレータ５６は、好ましくは、定置電池３２の充電状態を緊急値を超えて維持する。ユーザは、他の電池５５をリスクなく取り外すことができる。定置電池３２は、シャーシ８を少なくとも１０分間、好ましくは少なくとも３０分間、平衡を取る緊急値のために、十分な充電状態を有する。

電池３２、５５の充電状態が緊急値を下回ると、ツールガイド１は（緊急）モードＳ９に入る。緊急モードは、ツールガイド１の安全な立位姿勢を確実にする。シャーシ８及びステアリングシステム２０に、電流が供給される。ユーザは、ツールガイド１を、充電ステーション又は別の所望の場所に移動させることができる。他の消費器は、好ましくは非作動にされるので、特に、リフト機構７及びポータブルパワーツール６は非作動にされる。例えば、制御ステーション２２は、ユーザからの入力に対してブロックすることができる。ユーザは、もはや制御ステーション２２を上昇させることができない。ポータブルパワーツール６は、スイッチを用いて電池から分離することができる。リフト機構７は、緊急モードで自動的に最も低い高さにすることができる。緊急モードでは、ツールガイド１は、光学的又は音響的に緊急モードを示すことができる。

Claims (5)

1. 自己調心ツールガイド（１）であって、
   天井（３）で作業するためのポータブルパワーツール（６）を固定するためのホルダ（５）と、
   前記ホルダ（５）が取り付けられ、前記ホルダ（５）をリフト軸（２５）に平行に上昇させるための推進システム（２４）を有する、リフト機構（７）と、
   ホイール軸（２８）上に２つのホイール（２７）を有する自己平衡シャーシ（８）と、
   前記ホイール（２７）に結合された駆動装置（２１）と、ステアリングシステム（２０）と、
   前記ホルダ（５）の前記天井（３）との間接的な接触を検出するための接触センサ（５４）と、
   前記シャーシ（８）用のブレーキ（５３）と、を備える、ツールガイド（１）。
2. 前記ツールガイド（１）の前記ホイール軸（２８）に対する前記リフト機構（７）の重心（Ｇ）の横方向の偏位（ｘ）を検出するステップと、
   前記駆動装置（２１）の作動により前記移動距離の平衡を取るステップであって、前記駆動装置（２１）が前記偏位（ｘ）に反作用するトルクを出力する、ステップと、
   前記リフト機構（７）を用いて、前記ホルダ（５）を天井（３）まで上昇させるステップと、を含み、
   前記ホルダ（５）の天井（３）との間接的な接触を検出すると、前記平衡を取ることが一時停止されることを特徴とする、請求項１に記載のツールガイド（１）の制御方法。
3. 前記ブレーキ（５３）が、前記間接的な接触を検出すると作動されることを特徴とする、請求項２に記載の制御方法。
4. 前記間接的な接触の終了が検出された場合に、前記平衡を取ることが再作動されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の制御方法。
5. 前記間接的な接触が検出されると、垂直の調心に対する前記リフト機構（７）の前記調心が検出され、前記調心が前記垂直の調心から逸脱した場合に、前記リフト機構（７）を下降させることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の制御方法。

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