JP2667299B2 - 軸上走行装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、案内軸の軸方向に走行
したり軸回りに回転できるようにした新規な軸上走行装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円柱のような案内軸上をその軸方向に沿
って走行したりその軸回りに自在に回転できる装置があ
れば、人の手の届かないところに物品を搬送したり高所
の清掃作業等、各種の作業を行わせることができて便利
である。

【０００３】このような軸上走行装置としては、例えば
装置本体に案内軸を抱えて転動する車輪を設けて構成す
ることが考えられる。しかし、この装置では、案内軸の
軸回りに回転することが困難である。

【０００４】一方、上記車輪を案内軸の軸線に対して傾
斜して配置すれば、装置は回転しながら走行できるよう
になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置にあっては、回転しないで走行したり走行しないで定
位置で回転することは困難である。もし、このような動
作を可能にするためには、車輪の操舵装置が必要とな
り、装置が極めて複雑で大形化する問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
しようとするものであり、簡単な構成で案内軸上を軸方
向に走行したり必要に応じて軸回りに任意に回転するこ
とができる軸上走行装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、断面円形の案
内軸に遊嵌される回転自在な一対のリングを有する本体
と、各リングに案内軸を抱えるようにかつその軸線に対
して傾斜して設けられ、傾斜方向が各リングで逆に配置
された車輪と、本体に設けられ、各リングを個々に正逆
回転させる駆動手段とを備えたことを特徴とする軸上走
行装置である。

【０００８】

【作用】駆動手段により一方のリングを正転させ、他方
のリングを逆転させるべく駆動すると、車輪が互いに逆
に傾斜しているので、両リングはそれぞれの方向に回転
し、車輪の傾斜に沿って案内軸上を螺旋状に移動する。
この場合、本体に加わる反力が互いに打ち消されるの
で、本体は回転せず（一定の状態を保持し）、案内軸上
を軸方向に沿って一方向に走行する。上記リングの回転
方向をそれぞれ上記とは逆にすれば、本体は上記とは逆
の方向に走行する。

【０００９】一方、駆動手段により両リングを共に正転
させるべく駆動すると、車輪が互いに逆に傾斜している
ことから、互いに干渉し合ってリングは回転することが
できない。従って、本体は走行せず（定位置に止どま
り）、反力によって案内軸上を軸回りに逆転する。両リ
ングを共に逆転させるべく駆動すると、本体は上記とは
逆に正転する。

【００１０】このように簡単な構成で、しかも一対のリ
ングを正逆回転させるだけの簡単な操作により本体を案
内軸の軸方向に走行させたり、必要に応じて定位置で軸
回りに任意に回転させることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１２】図１ないし図２において、１は起立した断
面円形の案内軸で、耐久性を有する点でステンレスパイ
プが好ましい。この案内軸１には軸方向に走行したり軸
回りに回転できる軸上走行装置２が装着されている。

【００１３】この軸上走行装置２は、案内軸１に遊嵌さ
れた上下一対のリング３，４と、これら両リング３，４
間に配置され、軸受５，５を介して両リング３，４をそ
れぞれ回転自在に支持する本体（あるいは基板）６とか
ら主に構成されている。なお、本体６にはアーム７が一
体的に設けられ、このアーム７の先端部には物品を把持
する把持具８およびこの把持具８をベルト９を介して駆
動するモータ１０が取付けられている。

【００１４】上下の各リング３，４は軸受５，５の内側
に軸受リング１１，１１を介して固定され、各軸受リン
グ１１，１１にはこれを囲繞する環状の被駆動プーリ１
２，１２が固定されている。本体６には各リング３，４
を個々に正逆回転させる駆動手段として２個のサーボモ
ータ１３，１４が取付けられ、サーボモータ１３，１４
の軸に取付けた駆動プーリ１５，１５と上記被駆動プー
リ１２，１２との間にはベルト１６，１６が巻掛けられ
ている。なお、これらサーボモータ１３，１４および上
記把持具８のモータ１０はケーブル１７を介して遠隔操
作されるようになっている。

【００１５】図３ないし図４に示すように上部（あるい
は第１の）リング３の上端面および下部（あるいは第２
の）リング４の下端面には開き角９０°のＶ字状切込み
１８が円周上を８等分する位置に形成され、これら各切
込み１８の一方（図では右側）の傾斜面１８ａには案内
軸１上を転動する車輪１９が回転自在に軸支されてい
る。この場合、リング３，４の軸線ｃ１に対する車輪１
９の回転軸線ｃ２の傾きαは４５°をなしている。ま
た、上部リング３の車輪１９と下部リング４の車輪１９
は互いに逆に傾斜している。

【００１６】各リング３，４の内径は案内軸の外径より
も大きく設定されているが、各車輪１９はその内接円が
案内軸１の外周と接するように配置されている。また、
各リング３，４にはスリット２０およびこのスリット２
０を挟んで対峙するフランジ２１，２１が設けられ、両
フランジ２１，２１はスプリング２２を介してボルト２
３で締付けられている。すなわち、このボルト２３によ
り案内軸１と車輪１９との間の摩擦力を調節できるよう
になっている。そして、この摩擦力により本装置２およ
び把持具８に把持された物品の荷重がが案内軸１に保持
されることになる。

【００１７】次に以上のように構成された軸上走行装置
の作動について説明する。サーボモータ１３，１４によ
り上部リング３を正転（図１において矢印Ａ方向）さ
せ、下部リング４を逆転（矢印Ｂ方向）させるべく駆動
すると、車輪１９が互いに逆に傾斜しているので、両リ
ング３，４はそれぞれの方向に回転し、車輪１９の傾斜
に沿って案内軸１上を螺旋状に移動する。この場合、本
体６に加わる反力が互いに打ち消されるので、本体６は
回転せず（一定の状態を保持し）、案内軸１の軸方向に
沿って上方に走行（上昇）する。上記とは逆に上部リン
グ３を逆転させ、下部リング４を正転させるべく駆動す
ると、本体６は一定の状態で下方に走行（下降）する。

【００１８】一方、サーボモータ１３，１４により両リ
ング３，４を共に正転させるべく駆動すると、車輪１９
が互いに逆に傾斜していることから、互いに干渉し合っ
てリング３，４は回転することができない。従って、本
体６は走行せず（定位置に止どまり）、反力によって案
内軸１の軸回りに逆転する。上記とは逆に両リング３，
４を共に逆転させるべく駆動すると、本体６は定位置で
案内軸１の軸回りに正転する。

【００１９】これらの動作を表に示すと、表１のように
なる。

【００２０】

【表１】

【００２１】このように軸上走行装置２は、一対のリン
グ３，４の回転方向を組合わせるだけの簡単な操作によ
り本体６を案内軸１に沿って昇降させたり、所望の高さ
で停止させて軸回りに任意に回転させることができる。
また、構成ないし機構がシンプルで、軽量化が図れ、し
かもスムーズな動きが可能である。

【００２２】本装置２によれば、ビルや塔のような高建
造物の高所に地上からの遠隔制御により部品や工具など
を搬送することができ、また把持具８を用いて簡単な組
立作業や清掃作業等を行わせることができる。本体６に
カメラを搭載すれば、複雑な組立作業や溶接作業も可能
である。

【００２３】本発明を実機に採用したところ、各サーボ
モータ４０Ｗ、定格最高速度３０００ｒｐｍ、案内軸の
外径１４０ｍｍ、装置重量３４Ｋｇ、積載重量３０Ｋｇ
で、垂直方向に滑りなく昇降できた。

【００２４】案内軸１は長さも太さも制限されず、適度
の剛性があればよいので、パイプや丸棒の如き単純素材
を利用できる利点がある。

【００２５】なお、実施例では案内軸１を起立して用い
た場合について説明したが、水平にして用いてもよい。
また、案内軸１は持運びの容易な短軸を嵌合連結して構
成するようにしてもよい。

【００２６】一方、各リング３，４に取付けられる車輪
１９の数は８個に限定されず、安定性から３個以上あれ
ばよい。また、車輪１９をスプリングにより案内軸１に
押付けるように構成すれば、案内軸１が真円でなかった
り軸方向に同径でなかったりしてもその外径の変化に対
応することが可能となる。車輪１９はローラであっても
よいが、摩耗の点からいえば案内軸１と同材質であるこ
とが好ましい。

【００２７】車輪１９の回転軸線ｃ２とリング３，４の
軸線ｃ１とのなす角αは４５°に限定されず、任意の角
度でよく、好ましくは５〜６０°位である。また、両リ
ング３，４の車輪１９の傾斜角は等しいことが望ましい
が、多少異なっていてもサーボモータ１３，１４の回転
速度の制御により両リング３，４の走行速度を同期させ
ることは可能である。更に、案内軸１に車輪１９の移動
軌跡に沿う螺旋状の溝を形成し、その溝内に車輪１９を
係合させて転動させるようにしてもよい。

【００２８】サーボモータ１３，１４からリング３，４
へのトルク伝達はベルト１６に限らず、チェーンであっ
てもよく、あるいはプーリ１２，１５に代えて歯車を使
用するようにしてもよい。また、ケーブル１７の巻付き
を防止するために、スリップリングを採用してもよく、
あるいは本体６にバッテリおよび受信器を搭載して送信
機により無線操縦するようにしてもよい。

【００２９】図５は軸上走行装置２に位置制御用の検出
機構２４を取付けた場合を示している。本体６の下面に
は案内軸１を囲むようにして複数の支持棒２５が取付け
られ、これら支持棒２５間には案内軸１の外周を囲む円
筒状の基準筒体２６が支持車輪２７を介して回転自在に
支持されている。この基準筒体２６の外周にはリングギ
ヤ２８が固定され、支持棒２５の下端部にはそのリング
ギヤ２８と噛合する歯車２９を有しその回転により本体
６の回転角を検出するための第１のポテンショメータ３
０が取付けられている。

【００３０】案内軸１の側方にはこれと平行に基準レー
ル３１が起立して設けられ、基準筒体２６の下端面より
延出した延出部２６ａには基準レール３１を両側から挟
んでこれに沿って転動する一対のガイドローラ３２が設
けられている。基準レール３１にはラック３３が設けら
れ、上記延出部２６ａにはそのラック３３と噛合する歯
車３４を有しその回転により本体６の走行距離（昇降
量）を検出するための第２のポテンショメータ３５が取
付けられている。

【００３１】従って、これら第１および第２のポテンシ
ョメータ３０，３５により本体６の回転角および走行距
離を検出することができるので、軸上走行装置２の位置
制御が可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、簡単な構
成で、しかも一対のリングを正逆回転させるだけの簡単
な操作により本体を案内軸の軸方向に沿って走行させた
り、必要に応じて定位置で軸回りに任意に回転させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軸上走行装置の一実施例を示す一
部破断側面図である。

【図２】同装置の平面図である。

【図３】リング上の車輪を示す平面図である。

【図４】同側面図である。

【図５】軸上走行装置に位置制御用の検出機構を取付け
た例を示す一部破断側面図である。

【符号の説明】

１ 案内軸 ３，４ リング ６ 本体 １３，１４ 駆動手段（サーボモータ） １９ 車輪

フロントページの続き (72)発明者 石原 武志 愛知県西春日井郡西枇杷島町芳野町３丁 目１番地 株式会社高岳製作所 技術開 発センター内 (56)参考文献 実開 昭50−36271（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面円形の案内軸に遊嵌される回転自在
   な一対のリングを有する本体と、各リングに案内軸を抱
   えるようにかつその軸線に対して傾斜して設けられ、傾
   斜方向が各リングで逆に配置された車輪と、本体に設け
   られ、各リングを個々に正逆回転させる駆動手段とを備
   えたことを特徴とする軸上走行装置。