JPH06180060A - 墜落防止器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 壁面ロボット用の墜落防止器を提供する。 【構成】 壁面ロボットに取り付けられるワイヤーを巻
き取るドラムと、ドラムを回転させるためのドラム軸９
と、ドラム軸９に駆動力を伝達する歯車１１と、歯車１
１と噛み合うウォームギヤ１２が設けられている駆動軸
１３と、壁面ロボットを上昇又は下降させるためのトル
クを駆動軸１３に与えるウインチモータ４と、駆動軸１
３の回転を停止させるウインチブレーキ５と、ワイヤー
に張力を与えるリールモータ６と、リールモータ６のト
ルクを所定値に保持するコントルク１４とから成る墜落
防止器。 【効果】壁面ロボット用の墜落防止器を地上に設置でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高所作業体即ち壁面ロ
ボット又は壁面作業者のための墜落防止器に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、壁面を昇降するロボットが種々開
発、実用化されてきているが、それらの中で、例えば、
吸盤等で壁に吸い付く方式の壁面ロボットは、万一吸盤
を作動する圧縮空気等の駆動源が遮断されると墜落する
虞れがあるので、上方から墜落防止用の補助のワイヤー
を繋いでおく必要がある。

【０００３】補助のワイヤーとしては、墜落防止器即ち
セルフロックのワイヤーを使用するのが一般的である。
従来のセルフロック１００の概略構成図を図１０に、そ
の縦断面図を図１１に示す。セルフロック１００は、ケ
ース１０１と、ケース１０１内に回転可能に支持された
ドラム１０２と、ドラム１０２に巻かれたワイヤー１０
３と、ワイヤー１０３の巻き戻し力をドラム１０２に与
えるように作用する渦巻きばね１０４と、ドラム１０２
に固定されドラム１０２と共に回転するつめ車１０５
と、ケース１０１に回転可能取り付けられ一端部１０６
ａがつめ車１０５の歯と当接可能であり他端部１０６ｂ
がつめ車の歯を係止可能なつめ１０６と、つめ１０６の
一端部１０６ａがつめ車の歯に当接するようにつめ１０
６を付勢するばね１０７と、建造物など固定物に取り付
けるためのフック１０８と、吊り下げる物体を接続する
ためのフック１０９とから成る。フック１０９に接続さ
れた物体例えば壁面ロボットが落下するとつめ車１０５
が時計方向に回転し、つめ車１０５の歯がつめ１０６の
一端部１０６ａに高速でぶつかり、その勢いでつめ１０
６の他端部１０６ｂがつめ車１０５の歯を係止してドラ
ム１０２の回転を止めて、壁面ロボットが墜落すること
を防止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の墜落防止器即ち
セルフロックは、ワイヤーをドラム内の渦巻きばねによ
って巻き取っているため、ワイヤーを長尺にできないと
いう問題点があった。そのため、墜落防止器を建物の上
部に設置しなければならないので、墜落防止器の設置又
は移動が困難であるうえ、メンテナンスも大変であっ
た。

【０００５】また、壁面ロボットを使用するときには、
墜落防止器と共にウインチが必要である。これは壁面ロ
ボット自体で壁を昇降することはできるのだが、時間が
非常にかかるので、ウインチを用いて壁面ロボットを地
上から使用する高さにまで吊り上げるのである。ウイン
チで壁面ロボットを吊り上げた後、ウインチのワイヤー
を壁面ロボットに取り付けたままにしておくと、ウイン
チのワイヤーが壁面ロボットの動作に追従せずロボット
に絡まったり、あるいは壁面ロボットの墜落の原因にも
なっていた。従って、壁面ロボットの動作時はウインチ
用のワイヤーを壁面ロボットから外しておかなければな
らなかった。しかし、壁面ロボットをウインチで引き上
げてから、ワイヤーを墜落防止器に繋ぎ代える必要があ
るため、高所でワイヤーの取り付け取り外しを人手で行
なわなければならず時間が掛かるという問題があった。

【０００６】更に、また、壁面ロボットが落下して一端
セルフロックが作動したら、セルフロックを解除するた
めに、壁面ロボットにウインチのワイヤーを取り付けな
ければならない。このとき壁面ロボットは地上より何十
メートルと高所にあり、ワイヤーの結合又は切り離しに
は、相当の危険と相当の時間を費やし続けてきた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の墜落防止器１は、昇降能力を有する高所作
業体３９が取り付けられるワイヤー２を巻き取り又は繰
り出すためのドラム３と、高所作業体３９を所定の高さ
で昇降するためにドラム３を駆動する第１駆動手段４
と、高所作業体３９が自身の昇降能力で上昇するときに
ワイヤー２を巻き取り、高所作業体３９が自身の昇降能
力で下降するときにワイヤー２を繰り出すようにドラム
３を駆動する第２駆動手段６と、第１駆動手段４の駆動
を停止する手段と、高所作業体３９が落下したときにド
ラム３からのワイヤー２の繰り出しを停止する係止機構
７とを設けた。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明による墜落防止器１の側面図
である。図１において、壁面ロボット等を吊り上げるた
めのワイヤー２は、ドラム３に巻き付けられている。ド
ラム３は、ウインチモータ４の駆動力により回転し、ワ
イヤー２の繰り出し及び巻き取りを行ない、壁面ロボッ
トを昇降する。ドラム３の回転は、ウインチブレーキ５
により停止され、ドラム３が逆転しないようにする。

【０００９】図２は、墜落防止器１の正面図である。リ
ールモータ６は、壁面ロボットが上昇中でも下降中でも
停止中でも常にワイヤー２の張力を一定に保つように作
用する。セルフロック７は、壁面ロボットが落下したと
きにワイヤー２の繰り出しを停止して、壁面ロボットの
墜落を防止するためのものである。リミットスイッチ８
は、壁面ロボットの上限位置及び下限位置を検知する装
置で、このリミットスイッチ８を墜落防止器１に取り付
けたことにより、壁面ロボットの自動化がより完璧にな
った。リミットスイッチ８は、駆動軸１３の回転を検出
することにより上限位置及び下限位置を検知する。

【００１０】図３は、図２の部分断面拡大図である。図
３は、ウインチモータ４及びリールモータ６の駆動力を
ドラム３へ伝達するための伝達機構を示している。ドラ
ム３はドラム軸９に取り付けられ、ドラム軸９はキー１
０によって歯車１１に固定されて歯車１１と共に回転す
る。歯車１１は、ウォームギヤ１２と噛み合い、ウォー
ムギヤ１２は駆動軸１３上に設けられている。図３にお
いて、駆動軸１３の左端は、ウインチモータ４に連結さ
れウインチモータ４の駆動力が伝達されるように構成さ
れている。駆動軸１３の右端は、コントルク１４を介し
てリールモータ６に連結されている。コントルク１４と
しては、例えば国際公開番号ＷＯ９０／１２９６６に開
示されたトルク制御装置が利用でき、図４にその詳細を
示す。

【００１１】図４（ａ）は、コントルク１４の正面図で
あり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った縦
断面図である。コントルク１４は、駆動軸１３とキー結
合するスリーブ１５と、スリーブ１５にローラーキー１
６によりキー結合する圧力板１７と、圧力板１７の周囲
に配置されたスピゴット１８と、スピゴット１８の一端
に取り付けられたボタンブロック１９と、スピゴット１
８に外嵌し圧力板１７とボタンブロック１９との間に配
置された皿ばね２０と、リールモータ６の駆動力を伝達
する伝達機構と噛み合う歯２１を周囲に有しボールベア
リング２２を介してスリーブ１５に回転可能に取り付け
られたギヤホイール２３と、ボタンブロック１９とギヤ
ホイール２３との間に配置された摩擦材２４と、スリー
ブ１５と一体に形成されたディスク２５とギヤホイール
２３との間に配置された摩擦材２６と、スリーブ１５の
ネジ部２７と螺合し圧力板１７を支えボタンブロック１
９及び摩擦材２４をギヤホイール２３にクランプするナ
ット２８とから成る。ワイヤー２に掛かる張力はナット
２８の締め具合によって変えることができる。コントル
クは、所定のトルク以上でスリップするので、壁面ロボ
ットが吸盤で下方に移動して、ワイヤーに所定の張力以
上の力が掛かったときにワイヤーの繰り出しを許容し、
一方、壁面ロボットが吸盤で上方に移動して、ワイヤー
に掛かる力が所定の張力以下になったときにワイヤーの
巻き取りを許容する。

【００１２】図５は、セルフロック７の断面図であり、
図６は、セルフロック７のロック機構を示す図である。
セルフロック７のつめ車２９は、セルフロック７のケー
ス３０に固定されている。ドラム軸９には、キー３１に
より円板３２がドラム軸９と一体に回転するように取り
付けられている。円板３２には周囲に軸３３が設けられ
ており、軸３３につめ３４が回転可能に取り付けられて
いる。つめ３４は、一端部３４ａがつめ車２９の歯を係
止可能に設けられており、つめ３４の他端部３４ｂがば
ね３５に接続されている。ばね３５は、円板３２に設け
られたピン３６に取り付けられており、つめ３４の一端
部３４ａがつめ車２９の歯と係合しないようにつめ３４
を付勢している。壁面ロボットが落下してドラム軸９が
回転するとつめ３４を取り付けた円板３２が回転し、つ
め３４の他端部３４ｂが遠心力によりばね３５の付勢力
に抗して外側に回転するため、つめ３４の一端部３４ａ
がつめ車２９の歯に係合してドラム軸９の回転を停止
し、壁面ロボットの墜落を防止する。

【００１３】図７は、墜落防止器１の設置略図である。
墜落防止器１は、地上に設置される。壁面ロボットが作
業をする壁３７の上部に滑車３８を設置する。墜落防止
器１のワイヤー２を滑車３８に通してワイヤー２の端部
に壁面ロボット３９を繋ぐ。図７に示した実施例では、
滑車３８を地上から４０ｍの高さに設置して、壁面ロボ
ットはリミットスイッチの上限位置と下限位置との間の
３０ｍの範囲で作業をすることができる。

【００１４】図８は、本発明の一実施例による墜落防止
器の構成を示すブロック図である。操作盤４０には、ウ
インチモータ４、リールモータ６及びウインチブレーキ
５を制御するリレー４１と、自動運転、手動運転を切り
換えるセレクトスイッチ４２と、ドラム３の巻き取り、
繰り出しを指示する押ボタンスイッチ４３とが設けられ
ている。

【００１５】図９は、墜落防止器１の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。壁面ロボット３９をワ
イヤー２に接続して、壁面ロボット３９を所定の高さに
上昇又は下降させる場合について説明する。初めは、セ
レクトスイッチ４２が手動運転側に切り換えられてお
り、ワイヤー２が墜落防止器１から繰り出さないように
ウインチブレーキ５によりドラム３にブレーキを掛けて
いる。図９のａ点で、操作者が押ボタンスイッチ４３を
押して巻き取りを指示すると、リレー４１は巻取り信号
を発生し、ウインチブレーキ５を解除すると同時にウイ
ンチモータ４を正転して、ワイヤー２をドラム３に巻取
り、壁面ロボット３９を上昇させる。壁面ロボット３９
が上限位置まで上昇すると、リミットスイッチ８が作動
して、巻取限の信号を発生し（ｂ点）、これを受けたリ
レー４１はウインチモータ４を停止すると同時にウイン
チブレーキ５を作動させ、壁面ロボット３９が落下しな
いようにする。一方、図９のｃ点で操作者が押ボタンス
イッチ４３を押して引き出しを指示すると、リレー４１
は引出し信号を発生し、ウインチブレーキ５を解除する
と同時にウインチモータ４を逆転して、ワイヤー２をド
ラム３から繰り出し、壁面ロボット３９を下降させる。
壁面ロボット３９が下限位置まで下降すると、リミット
スイッチ８が作動して、引出限の信号を発生し（ｄ
点）、これを受けたリレー４１は、ウインチモータ４を
停止すると同時にウインチブレーキ５を作動させ、壁面
ロボット３９が落下しないようにする。壁面ロボット３
９を所定の高さに上昇させるときは、押ボタンスイッチ
４３の操作によりｅ点で巻取り信号を発生させ、ウイン
チブレーキ５を解除すると同時にウインチモータ４を正
転して、ワイヤー２をドラム３に巻取り、壁面ロボット
３９を上昇させる。壁面ロボット３９が所定の高さにき
たときに押ボタンスイッチ４３を戻して巻取り信号を解
除すると（ｆ点）、ウインチモータ４が停止すると同時
にウインチブレーキ５が作動して、壁面ロボット３９が
落下しないようにする。

【００１６】壁面ロボット３９を運転するときは、セレ
クトスイッチ４２を自動運転側に切り替える（ｇ点）。
ｈ点で壁面ロボット３９の運転を開始すると、壁面ロボ
ットは、吸盤等で壁面に吸い付くと同時にループブロワ
運転中信号を発生し、これを受けたリレー４１はリール
モータ６の駆動を開始する。また、リレー４１はタイマ
ーを備え、壁面ロボット３９が吸盤で壁面に確実に吸い
付くように、吸盤のルーツブロワ運転中信号が出てから
約３秒の時間遅れを持ってウインチブレーキ５を解除す
る（ｉ点）。

【００１７】リールモータ６の駆動トルクはコントルク
１４を介してドラム３へ伝達されるので、ワイヤー２の
張力は常に一定に保持される。壁面ロボット３９が吸盤
で上昇するときには、リールモータ６の駆動力によりド
ラム３にワイヤー２が巻き取られ、一方、壁面ロボット
３９が吸盤で下降するときは、コントルク１４がスリッ
プするのでドラム３が逆転してワイヤー２が繰り出され
る。

【００１８】次に、壁面ロボット３９の吸盤の駆動力が
不用意に断たれて壁面ロボット３９が落下したときの動
作を説明する。ｊ点で、壁面ロボット３９が落下する
と、このときウインチブレーキ５は解除されているの
で、ドラム３が回転する。リールモータ６によりドラム
３に掛かるトルクは、ワイヤー２がたるまないようにす
るための小さなトルクであるから、ドラム３は空回りの
状態になる。従って、ドラム軸９がワイヤーを繰り出す
方向へ高速回転し、セルフロック７のつめ３４が遠心力
で軸３３回りに回転しつめ車２９に係止する。これによ
って、ドラム３の回転が停止し、壁面ロボット３９の墜
落が防止される。そして、操作者がセレクトスイッチ４
２を手動運転側に切り替えると（ｋ点）、リレー４１の
制御によりウインチブレーキ５が作動し、リールモータ
６の駆動が停止する。

【００１９】セルフロック７の係止を解除するには、押
ボタンスイッチ４３を操作してリレー４１から巻取り信
号を出して（ｌ点）、ウインチモータ４を正転すると同
時にウインチブレーキ５によるブレーキを解除する。ウ
インチモータ４の回転によりドラム軸９が回転し、つめ
３４とつめ車２９の係合が解除される（ｍ点）。ｎ点
で、押ボタンスイッチ４３を戻して巻取り信号を消滅し
てウインチモータ４の正転を停止すると同時にウインチ
ブレーキ５を作動する。再び、壁面ロボット３９を作動
するときは、セレクトスイッチを自動にして（ｏ点）、
前記ｇ点、ｈ点及びｉ点と同様の操作をする。

【００２０】壁面ロボットを回収する場合は、セレクト
スイッチ４２を手動運転側に切り替えて、ウインチブレ
ーキ５を作動させると同時にリールモータ６を停止す
る。壁面ロボット３９の吸盤の駆動力を切って、押ボタ
ンスイッチ４３を操作してリレー４１から引出信号を出
してウインチモータ４を逆転すると同時にウインチブレ
ーキ５を切り、壁面ロボットを地上に降ろす。又は、壁
面ロボット３９が吸盤で降りてきてもよい。

【００２１】以上説明した本発明の実施例の墜落防止器
は、電動リール式であり、従来のぜんまい式のセルフロ
ックのようにワイヤーの長さが制限されないためワイヤ
ーを長尺にすることができる。従って、本発明の墜落防
止器は、従来のように壁の上部に設置する必要がなく、
地上に設置することができるので、取り付け場所の制限
がなくなる。また、墜落防止器を地上に設置できるため
墜落防止器の移動が容易なり、メンテナンスが楽になっ
た。

【００２２】従来は、壁面ロボットをウインチで持ち上
げた後又は壁面ロボットをウインチで降ろすときに、高
所でウインチのワイヤーを壁面ロボットに人手により取
り付け又は取り外しをしなければならなかった。また、
ウインチのワイヤーを壁面ロボットから取り外すことが
できない場合には、壁面ロボットの移動に合わせてウイ
ンチを制御しワイヤーの長さを調節しなければならなか
った。これに対して、実施例の墜落防止器はコントルク
とリールモータによりワイヤーの緩みを取ることができ
るので、ワイヤーを取り外す必要がなく、また、壁面ロ
ボットの作業中にウインチを制御する必要もなくなっ
た。したがって、一人で連続運転が可能である。

【００２３】更に、実施例の墜落防止器はコントルクを
使用しているので、従来のぜんまい式のセルフロックと
異なり、壁面ロボットが上昇中でも下降中でも停止中で
も、ロボットがどの位置にあってもワイヤーに掛かる張
力を一定に保持することができる。従って、壁面ロボッ
トの能力の軽減が可能である。また、ワイヤーの張力が
一定であるのでどの位置でも壁面ロボットの落下距離が
一定である。また、コントルクのナットを調節すること
により、ワイヤーに掛かる張力を変えることができる。

【００２４】更にまた、本発明の墜落防止器はセルフロ
ック部とワイヤードラム部とを分離したので、セルフロ
ック部が従来より防水防塵構造となった。更にまた、壁
面ロボットの上限位置及び下限位置のリミットスイッチ
を墜落防止器に設けたので、壁面ロボットの自動化がよ
り完璧になった。また、従来のセルフロックのワイヤー
はセルフロックのケースの中に入っていたためワイヤー
の交換に手間がかかったが、本発明の墜落防止器はワイ
ヤーがドラムに巻き付けてあるのでワイヤーの交換が楽
になった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の墜落防止器
はウインチ機能を備えている。従来は、セルフロックを
解除するために、ウインチのワイヤーを高所で人手で壁
面ロボットに取り付けてからセルフロックを解除しなけ
ればならなかったが、本発明の墜落防止器は、ウインチ
モータを正転することによりセルフロックを解除するこ
とができるので壁面ロボットが落下した場合の復旧時間
を短くすることができる。更に、また、従来は、セルフ
ロックのワイヤーとウインチのワイヤーの２本が必要で
あったが、本発明の墜落防止器はワイヤーが１本です
む。従って、壁面ロボットのフックは１つですむように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による墜落防止器１の側面図である。

【図２】本発明による墜落防止器１の正面図である。

【図３】図２の部分断面拡大図である。

【図４】コントルクの正面図及び縦断面図である。

【図５】セルフロックの断面図である。

【図６】セルフロックのロック機構を示す図である。

【図７】本発明による墜落防止器の設置略図である。

【図８】本発明の一実施例による墜落防止器の構成を示
すブロック図である。

【図９】墜落防止器１の動作を説明するためのタイミン
グチャートである。

【図１０】従来のセルフロックの概略構成図である。

【図１１】従来のセルフロックの縦断面図である。

【符号の説明】

１ 墜落防止器 ２ ワイヤー ３ ドラム ４ ウインチモータ ５ ウインチブレーキ ６ リールモータ ７ セルフロック ８ リミットスイッチ ９ ドラム軸 １１ 歯車 １２ ウォームギヤ １３ 駆動軸 １４ コントルク ４１ リレー ４２ セレクトスイッチ ４３ 押ボタンスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降能力を有する高所作業体が取り付け
   られるワイヤーを巻き取り又は繰り出すためのドラム
   と、 該高所作業体を所定の高さで昇降するために前記ドラム
   を駆動する第１駆動手段と、 該高所作業体が自身の昇降能力で上昇するときに該ワイ
   ヤーを巻き取り、該高所作業体が自身の昇降能力で下降
   するときに該ワイヤーを繰り出すように前記ドラムを駆
   動する第２駆動手段と、 前記第１駆動手段の駆動を停止する手段と、 該高所作業体が落下したときにドラムからのワイヤーの
   繰り出しを停止する係止機構とから成ることを特徴とす
   る墜落防止器。
2. 【請求項２】 昇降能力を有する高所作業体が取り付け
   られるワイヤーを巻き取り又は繰り出すためのドラム
   と、 前記ドラムに接続された動力伝達機構と、 前記動力伝達機構に接続された駆動軸と、 前記駆動軸の一端に接続され、該高所作業体を所定の高
   さで昇降するために前記ドラムを駆動する第１駆動手段
   と、 前記駆動軸の該一端に接続され、前記駆動軸の回転を停
   止するための制動手段と、 前記駆動軸の他端に接続され、該ワイヤーに所定の張力
   を与えるためのトルクを前記駆動軸に与える第２駆動手
   段と、 前記駆動軸の他端と前記第２駆動手段との間に取り付け
   られ、前記第２駆動手段が前記駆動軸に与えるトルクを
   一定の大きさに保持するとともに、該ワイヤーに所定の
   張力以上の力が掛かったときに該ワイヤーの繰り出しを
   許容し、該ワイヤーに掛かる力が所定の張力以下になっ
   たときに該ワイヤーの巻き取りを許容するトルク制御手
   段と、 前記ドラムが急速回転したときに前記ドラムの回転を停
   止する係止機構とから成ることを特徴とする墜落防止
   器。
3. 【請求項３】 前記第１駆動手段により前記ドラムを駆
   動可能な第１運転と、前記第２駆動手段により前記ドラ
   ムを駆動する第２運転とを選択する選択手段と、 該ワイヤーを前記ドラムに巻き取り、または該ワイヤー
   を前記ドラムから繰り出す指示を与えるスイッチ手段
   と、 （１）前記選択手段により第１運転が選択されていると
   きに、（イ）前記スイッチ手段から巻取の指示を受ける
   と、前記制動手段を解除すると共に前記第１駆動手段に
   より該ワイヤーを前記ドラムに巻取り、（ロ）該巻取の
   指示が消滅すると、前記制動手段を作動すると共に前記
   第１駆動手段を停止し、（ハ）前記スイッチ手段から引
   出の指示を受けると、前記制動手段を解除すると共に前
   記第１駆動手段により該ワイヤーを前記ドラムから繰り
   出し、（ニ）該引出の指示が消滅すると、前記制動手段
   を作動すると共に前記第１駆動手段を停止し、（２）前
   記選択手段により第２運転が選択されているときに、該
   高所作業体が自身の昇降能力で作動していることを示す
   信号を受けると、前記第２駆動手段の駆動を開始し、か
   つ所定時間経過後に前記制動手段を解除し、（３）前記
   選択手段が第２運転から第１運転に切り換えられたとき
   に前記制動手段を作動する制御装置とを更に含むことを
   特徴とする請求項２に記載の墜落防止器。
4. 【請求項４】 前記係止機構は、つめ車とつめを有し、
   前記ドラムが第１方向に急速回転したときに前記つめ車
   と前記つめが係合して前記ドラムの回転を停止する係止
   状態となり、該係止状態になったときに、前記ドラムを
   第２方向へ回転すると前記つめ車と前記つめの係合が解
   除されて前記係止機構の該係止状態が解除されることを
   特徴とする請求項１乃至３に記載の墜落防止器。