JP5540074B2 - ウインチ及びこれを含む自律移動装置 - Google Patents
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Description
ここで、プラットフォームに設けられたウインチが、船体ブロック内壁面に結合されているワイヤを巻き取るかまたは繰り出す動作を繰り返して行うことにより、プラットフォームは、船体ブロック内部で自由に移動することができる。さらに、ウインチにより巻き取られたり、繰り出されたりするワイヤの長さを精密に制御することができれば、プラットフォームを船体ブロック内部の所望する位置に移動することができる。
このように垂れたワイヤは、互いに絡み合ったり、絡み合わなくても乱れた状態にある。このような状態でウインチがワイヤを巻き取ると、ワイヤは絡み合った状態または乱れた状態でワイヤドラムに巻き取られることになる。よって、ウインチにより巻き取られたり、繰り出されたりするワイヤの長さを精密に制御することができないという問題があった。
ワイヤがワイヤドラムから弛んで繰り出され、弛んだ状態で再びワイヤをワイヤドラムにタイトに巻き取ることは困難である。よって、ウインチにより巻き取られたり、繰り出されたりするワイヤの長さを精密に制御することができないという問題があった。
上記ローラ駆動軸上には、トルクリミッタが設けられてもよい。
上記ローラにより支持されるワイヤの張力を測定するために、上記ローラに隣接して配置されるロードセル(load cell)をさらに含むことができる。
上記ローラにより支持されるワイヤが上記ローラから外れることを防止するために、上記ローラの外周縁に接し、上記ローラの回転軸と平行な回転軸を備えたピンチローラをさらに含むことができる。
また、ワイヤの垂れることや弛むことによりワイヤが互いに絡み合った状態、または乱れた状態になることを防止できるので、ウインチによるワイヤの長さに対する精密制御が可能となる。
本発明の他の側面によれば、このように巻き取られたり、繰り出されたりするワイヤの長さを精密に制御することができるウインチを含む自律移動装置は、作業空間内の所望する位置に正確に移動することができる。
図1を参照すると、自律移動装置100は、移動プラットフォーム105、ウインチ110及びワイヤ92を含む。移動プラットフォーム105は、移動過程で作業空間107の内部に位置する。
移動プラットフォーム105の上側には溶接、切断及び塗装のような作業を行える作業装置106が移動プラットフォーム105の長さ方向に移動可能に搭載されることができる。また、移動プラットフォーム105の下側にはブラスティング及びグリット収去のような作業を行える作業装置が移動プラットフォーム105の長さ方向に移動可能に搭載されることができる。
この場合、ウインチ110は巻き取られたり、繰り出されたりするワイヤ92の長さを精密に調整することができるように構成される。これにより、自律移動装置100は、移動プラットフォーム105が作業空間107の所望する位置に精密に移動するように動作する。
駆動モータ10の駆動力をドラム駆動軸20に伝達するために駆動モータ10の一端部にモータギア12が設けられ、ドラム駆動軸20の一端部にはモータギア12と噛み合う第1ドラムギア22が設けられる。
ガイド部90は、ドラム駆動軸30に対向する側面に、ドラム駆動軸20の長さ方向に延長され、第1ねじ部36と噛み合う第2ねじ部96を備える。ワイヤドラム30は、ドラム駆動軸20により回転するとき、第1ねじ部36が第2ねじ部96と噛み合った状態でガイド部90に沿ってねじ移動することができる。
第1ねじ部36及び第2ねじ部96にそれぞれ形成されたねじ山は所定のピッチ(pitch)を有する。この場合、ワイヤドラム30が1回転するとき、ワイヤドラム30がガイド部90に沿って移動する距離が一定に維持される。
これに関連して図2を参照すると、ドラム駆動軸20に接する第1ドラムギア22の側部には、ローラ駆動軸40の一端部に設けられたローラギア44と噛み合う第2ドラムギア24が形成される。これにより、駆動モータ10の駆動力がローラ駆動軸40に伝達され、ローラ駆動軸40はドラム駆動軸20の回転方向とは異なる方向に回転する。
ローラ50により支持されるワイヤに張力が掛かると、ワイヤによりローラ50がロードセル80側に荷重を加えることになる。この場合、ロードセル80に加えられた荷重からワイヤの張力を測定する。
また、ワイヤドラム30がワイヤ92を繰り出す方向に回転するとローラ50は、ローラ駆動軸40の動作のために、伝達される駆動力により回転する。この場合、ローラ50は、図2から分かるようにワイヤ92が吐出口71を通って外部に吐出する方向に回転する。
これに関連して、ワイヤドラム30からワイヤ92が繰り出される状態でローラ50とワイヤドラム30との間に位置するワイヤ92が張力を維持するためには、ローラは同じ時間内にワイヤドラムから繰り出されるワイヤの長さよりも長い長さのワイヤを吐出口側に引くように回転しなければならない。このために、ローラギア44及び第2ドラムギア24のギア比を適宜に調整することができる。
ここで、過度の駆動力とは、ワイヤドラム30がワイヤを繰り出す方向に回転するとき、ワイヤ92を吐出する方向に回転するローラ50と、ローラ50により支持されるワイヤ92との間にスリップの発生する瞬間の駆動力と少なくとも同じである駆動力をいう。
このように、トルクリミッタ42がローラ駆動軸40上に設けられることによりローラ50と、ローラ50により支持されるワイヤ92との間のスリップを防止でき、スリップによるワイヤ92の損傷を防止することができる。
つまり、ローラ駆動軸40は、端部にローラギア44が結合される第1軸41、トルクリミッタ42により第1軸41に連結される第2軸43及びワンウェイクラッチ60により第2軸43に連結される第3軸45を含む。
ここで、トルクリミッタ42は、負荷が規定値以上に作用したとき、回転力を伝達する継ぎ手部47が滑るか離れるように構成される。また、ワンウェイクラッチ60は、内輪46が第2軸43に結合され、外輪48が第3軸45に連結される。
この場合、ワンウェイクラッチ60の外輪48は、第2軸43及び第3軸45の間の偏角及び偏心を防止するためのカップリング49により第3軸45に連結されることが可能である。または、ワンウェイクラッチ60の外輪48は第3軸45に直接結合されてもよい。
この場合、ワイヤドラム30はワイヤ92を巻き取る方向に回転する。そして、ワンウェイクラッチ60によりローラ駆動軸40からローラ50に伝達される駆動力が遮断される。これにより、ローラ50はワイヤ92との摩擦によりワイヤ92がワイヤドラム30 側に巻き取られる方向に回転する。
この場合、ローラ50は、ローラ50とワイヤドラム30との間に位置するワイヤ92に張力が掛かるように回転する。そして、トルクリミッタ42(図2参照)はローラ駆動軸40(図2参照)により、過度の駆動力がローラ50に伝達されることを防止するように動作する。これにより、ローラ50とローラ50により支持されるワイヤ92との間に発生するスリップが防止される。
さらに、このようなウインチ110は、ワイヤの垂れや弛みによりワイヤが互いに絡み合ったり、または乱れたりすることを防止できる。このような点から、本発明の一実施例に係るウインチはワイヤの長さの精密な制御が可能となる。
また、このように巻き取られたり、繰り出されたりするワイヤの長さに対する精密な制御が可能なウインチを含む自律移動装置は、作業空間内の所望する位置に正確に移動することができる。
Claims (4)
- 駆動モータと、
前記駆動モータにより回転するドラム駆動軸と、
前記ドラム駆動軸により回転するワイヤドラムと、
前記ドラム駆動軸と平行に配置され、前記駆動モータにより前記ドラム駆動軸とは異なる方向に回転するローラ駆動軸と、
前記ローラ駆動軸に連結され、前記ワイヤドラムに巻き取られたり、前記ワイヤドラムから繰り出されたりするワイヤを支持するローラと、
前記ワイヤドラムがワイヤを巻き取る方向に回転するとき、前記ローラ駆動軸により前記ローラに伝達される駆動力が遮断されるように、前記ローラ駆動軸上に設けられるワンウェイクラッチ(one way clutch)と、
前記駆動モータの一端部に設けられるモータギアと、
前記ドラム駆動軸の一端部に設けられ、前記モータギアと噛み合う第1ドラムギアと、
前記ローラ駆動軸の一端部に設けられるローラギアと、
前記ローラ駆動軸に設けられるトルクリミッタ(torque limiter)と、を含み、
前記ローラは、前記ワイヤドラムがワイヤを繰り出す方向に回転するとき、前記ローラ駆動軸により駆動力の伝達を受けて、前記ワイヤドラム及び前記ローラの間に位置するワイヤが張力を維持するように回転し、
前記ドラム駆動軸に接する前記第1ドラムギアの側部に、前記ローラギアと噛み合う第2ドラムギアが形成されており、
前記ローラ駆動軸は、一端部が前記ローラギアに結合されている第1軸と、前記トルクリミッタによって前記第1軸に連結されている第2軸と、前記ワンウェイクラッチによって前記第2軸に連結されている第3軸と、を含み、
前記ワンウェイクラッチの外輪は、カップリングによって前記第3軸に連結されている、ウインチ。 - 前記ローラにより支持されるワイヤの張力を測定するために、前記ローラに隣接して配置されるロードセル(load cell)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のウインチ。
- 前記ローラにより支持されるワイヤが前記ローラから外れることを防止するために、前記ローラの外周縁に接するか隣接して配置され、前記ローラの回転軸と平行な回転軸を備えたピンチローラをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のウインチ。
- 所定の作業空間で移動可能な自律移動装置であって、
前記作業空間の内部で移動可能に位置する移動プラットフォームと、
前記移動プラットフォームに設けられる請求項1ないし3のいずれか1項に記載のウインチと、
一端が前記作業空間を限定する支持体に結合され、他端が前記ウインチに結合されるワイヤと、
を含む自律移動装置。
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