JPH01257581A - 天井作業ロボット用の作業用ツール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （序！上の利用分野） ト発明はｌ！染物の天井面に、墨出し、孔明け、ｌｊＪ
明２ｉｆ具や天井板の取付は等の各種の作業を自動的に
行うことができる天井作業ロボットと、これに使用され
る各種の作業用ツールに関するものである。

（従来の技術） ビルの内装や照明器具取付等の際には天井面に灯して各
種の作業を行う必要があるが、この種の天井作業は法面
にマークされた基準点を重錘を利用１−て天井面に写し
たうえ、作業員が上向きになって墨出し、孔明け、照明
器具取付は等の作業を行う方法により実施されており、
不安定な足場−１ユで行われること、上向作業であり疲
労度が大きいこと、切粉等が顔面にふりかかること等の
多くの問題があった。そこで本発明者等はこれらの作業
を自動的に行わせるためのロボットを先に発明し、特開
昭６１−１１１８９２号として既に提案したのであるが
、この先願のロボ２・トは墨出しと孔明は作業を行うこ
とができるのみで天井面への照明器具の取付けのような
複雑な作業を行わせることができず、また墨出しや孔明
は作業についても実作業上問題となる天井面の凹凸や工
具の振動等の細部の問題については未解決の問題を残し
たものであった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記したような従来の問題点を解決して、建築
物の天井面に対して墨出し、孔明けのほか照明器具の取
付けを自動的に行うことができる天井作業用ロボットと
、上記したような細部についての問題点を解決した各種
の作業用ツールを堤供するために完成されたものである
。

く課題を解決するための手段） 上記のＡ！Ｉｕを解決するためになされた第１の発明は
、床面のカーソルを検知しつつ自走する台車−１−（ご
、天井高さに合セて昇降するリフターと、このリフター
・の上面に支持されアーム先端に照明器！Ｉ取付用ツー
ルを含む各種の作業用ツールを取（＝ｊけることができ
るマニプレータとを搭載するとともＬこ、上記台車の側
方にけ照明器具や天井板等をマニプレータに供給する北
見供給台車を連結した、ことを特徴とする′りのである
。

３：た、−４１に使用される墨出し、・：）−１１７に
関する第２の発明は、マニブし・−タへの取付部の上面
にスプリングを介してマーキングペンを弾性的に取付ｉ
ｆるとともに、この取付部にはマーキングペンが天ｊ１
面により押圧されたことを検出するりミソトスイソ）・
を取付けたことを特徴とするものである。

また第３の発明は、直線切断ツールに関するもので、マ
ニプレータへの取付部の上面に、天井面に接触しつつ転
動するローラを備えた天板とこの天板のスリットから上
端を突出させつつ回転する回転鋸とをスプリングを介し
て弾性的に取付ｉＪるとともに、回転鋸の下部には切屑
集塵袋を取付も干たことを特徴とするものであり、第４
の発明は、円形切断ツールに関するもので、マニプレー
タへの取付部の」上面に、モータと内歯歯車式の残連機
と円筒状端面に切刃を持つコアードリルとを同心状に取
付け、更にコアードリルの中心部に１才切屑支持用の円
板を設けたことを’ｌｓ敬とするものである。

更に第５の発明は、グウンラ・イト取付ツールに関する
もので、マユブレークへの取付部の上面へ１：、偏芯吸
収機構を介２．て千−夕と′残連機とを取（＝１け、そ
の出力軸の上端にはダウンライトの笠の内周面を保持す
るリング状のエアバッグををイ」けたことを特徴とする
ものである。

最後の第６の発明は、大型照明器ｌ取（＝Ｊツールに関
するもので、マニプレータへの取４１部の上面にシリン
ダによって１こ動される２本のアームをＸ字状にクロス
させて枢着し、各先端部に大型照明器具の側部を外側か
らクランプする把持部を設けるとともに、各アームには
等長のリンクを枢着してこれらのリンクの先端を中心線
方向のガイドブレート内にスライド自在に支持させたこ
とを特徴とするものである。

（実施例） 以下に各発明を図示の実施例に従って順次説明する。

■ロボット本体 第１図〜第３図は第１の発明の実施例を示すもので、ｔ
ｉ＋はバッテリーを動力源として自走できる台車、（２
）は駆動ユニ、ト、（３）は手動ハンドルである。台車
（１）の上面にはパルスモータ（４）によって駆動され
る４本のりニアヘッド（５）とリフトテーブル（６）と
によって構成されるリフター（７）が設けられており、
このリフ々−（７）上にマニプレータ（８）が搭載され
ている。リフター（７）の」二部には水平検出センサ（
９）と天井面の形状認識を行うためのＣＣＤカメラのよ
うな画像センサ０１ｌＩとが設けられており、リフター
（７）が＋＋ｎ斜していることが検出されたときには台
車（１１の下面の四隅に設けられたアウトリガ−（１１
）のうちの低い方の側の２本を伸長させてｘｙ両軸方向
の傾斜を補正する構造となっている。マニプレータ（８
）は後述するとおりの照明器具取付用ツールを含む各種
の作業用ツールをアーム（１２）の先端に取付けること
ができるものであるが、このアーム（１２）には光学式
の天井高さセンサ（１３）が取付けられていて、これに
よって検出された天井高さに応じてリフター（７）が昇
降されることとなる。

一方、台車（１）の下面には床面に予めセットされた磁
気カーソルを検出して台車（１）を正確な位置に停止さ
せるための位置センサ（１４）が設けられている。磁気
カーソルはアクリル樹脂等からなる長さ４００ｍｍ程度
の平板の両端に磁石を埋込んだものであり、これを床面
にセットしておけば台車（１）の位置センサ（４）がこ
れを磁気的に検出してＸ、Ｙ、θの３軸方向の位置ずれ
を補正しつつ台車ｍを停止させる。なお停止位置と磁気
カーソルとの間に不可避的に生ずる誤差はマニプレータ
（８）を作動させるコンピュータに補正データとして入
力され、マニプレータ（８）の動きは磁気カーソルを基
準として行ねねるようになっている。

（１５）は台車（１）の後方に連結された制御台車であ
り、コンピュータを主体とする制御盤（１６）が搭載さ
イアている。このよ・うに制御台車（１５）を分離させ
よ・、−とにより個々の台車の重量及び大きさを減少さ
せることができ、運搬等を容易に行うことが可能となる
。なお（１７）は制御ｓ　（１６）の前面に設けられた
赤外線セン４ｊであり、人がマニプレータ（ｓｉ　Ｎ近
にいないことを確λ３するためのものである。また台車
（１）の側方１ばば器具供給台車（１８）が連結されて
いる。第３図に明示されているように、器具供給台車（
１８）はその−１面の四隅に支柱（１９）を備え、この
支柱（１９）の内部に張設されたチェーン（２０）をモ
ータ（２１）により駆動して屏降台（２２）を昇降でき
る構造となっている。この昇降台（２２）Ｊ二には大型
螢光灯のような大型照明器■と天井ボード等が所定の順
番に積載されるもので、マニプレータ（８）が上方から
１個ずつ取るたびに昇ト（台（２２）を１個分の１１さ
ずつ上胃させる。なお（２３）はスライドガイド、（２
４）は器具の有無を検出するセンサ、（２５）は最上段
のものが大型照明器具であるが天井ボードであるかを識
別するためのセンサである。

このように構成されたものは、予め制御盤（１６）のコ
ンピコ、−夕にセットされたプログラムに従って台車（
１）が床面上を走行し、磁気カーソルが置かれた位ｒ上
に自動停止する０次にアウトリガ−（１１）を床面に向
って１腎させ水平を出１７．たうえて天井の高さに対応
させてリフター（７）により゛７ニブレーク（ｌ（）を
上讐させる。次にマニプレータ（８）の７−ムの先シ・
薯；に取イ」けられた後述１ろ大型照明邪見取付ツール
等によって器具供給台車（１８）トがら大型照明器具や
天井ボードを１個ずつ把持し、建築物の天井面に取付け
る。この場合には天井面はプレハブ工法によって一定間
隔でレールが架設されたものであって、マニプレータ（
８）はこれらのｌ／−ルをくぐらせて大型照明器具や天
井ボードを１７−ルの上面に順次置き、一定距離を走行
しては同じ動作を繰返す、なおこのとき＋１フタ−（７
）に取（ＮＩけられた画像センサＱφが天井の１−−ル
の位置を把握（７マニプレータ（８）の動作を補正する
ことができる。

以上に説明した例はプレハブ工法の天井レールに大型照
明器具左を取付りる例であるが、本発明の天井作業ロボ
ットは以下に説明する各種のツールをマニプレータ（８
）のアーム（１２）の先端にセットすることにより、各
種の天井作業を行わせることができる。

■墨出しツール 第４図は第２の発明の実施例を示すものであり、（３０
）は１ｊ；１述しまたマニプレータ（８）への取付部、
（３１）はその上面に固設されたホルダー、（３２）は
そのキヤ、・プ、（３３）はキヤ・２プ（３２）の開花
から先端を突出させたマーキングペンである。マーキン
グペン（３３）のインク収容部（３４）の下端と取付部
（３０）の上面との間にはマーキングペン（３３）を弾
性的に支持するためのスプリング（３５）を介在させて
あり、天井面に多少の凹凸があってもマーキングペン（
３３）のペン先（３６）を確実に天井面に当接できるよ
うに工夫されている。また（３７）はホルダー（３１）
の下方部分に設けられたリミットスイッチであって、マ
ーキングペン（３３）が天井面に接触するとスプリング
（３５）の弾発力に抗して下方へスライドすることを利
用し、マーキングが確実に行われているか否かを確認す
ることができる。なお（３８）はチェーン（３９）によ
ってキャップ（３２）に取付けられた着脱自在な蓋であ
る。

このように構成されたものは、取付部（３０）をマニプ
レータ（８）のアーム（１２）の先端に取付けて天井面
への墨出しに用いられるものであって、スプリング（３
５）の作用により多少の天井面の凹凸に影びされること
なく確実に天井面への墨出しを行えるうえ、リミットス
イッチ（３７）によって墨出しが確実に行われているか
否かを検出し、もしペン先（３６）の高さが不十分な場
合等にはリフター（７）あるいはマニプレータ（８）に
補正指令を与えてペン先（３６）を上昇させることがで
きる。従って本発明の墨出しツールによれば、確実な墨
出しが可能となる。

■直線切断ツール 第５図〜第７図は第３の発明の実施例を示すもので、（
４０）はマニプレータ（８）への取付部、（４１）はそ
の上面のベース板、（４２）はベース板（４１）の上方
にスプリング（４３）を介して弾性的に取付けられたモ
ータ、（４４）はこのモータ（４２）により回転される
回転鋸である。またモータ（４２）の上面には天板（４
５）が取イ１けられており、回転鋸（４４）は天板（４
５）のスリット（４６）から上端を突出させつつ回転し
て天井板を直線的に切断することができる構造となって
いる。天板（４５）の四隅には図示のとおり天井面と接
触して転勤するローラ（４７）が設けられており、天板
（４５）が直接天井板と当たることを防止している。ま
た回転鋸（４４）の下部はケース（４８）内に収納さね
ており、その下端には切屑集塵袋（４９）が取イ（ｊり
られている。

このよ・うに構成されたものは、取付部（４０）をマニ
プレータ（８）のアーム（１２）に取付けて天井板の直
線切断に用いられるものであり、回転鋸（４４）が天板
（４５）のスリ７ト（４６）から上端を突出させて弾性
的に取付けられているうえ、天板（４５）のローラ（４
７）が天井面に接しつつ転勤して天井面との間隔を常に
一定に保っているので、天井面の凹凸等に影響されるこ
とな（スムーズに天井板の直線切断を行・）ことができ
る。しかも切屑は切屑集塵袋（４９）に集められるので
、周囲に飛散することがない。

従って本発明の直線切断ツールによれば、天井板をスム
ーズに、また周囲を汚すこともなく直線的に切断するこ
とができる。

■円形切断ツール 第８図と第９図は第４の発明の実施例を示すもので、（
５０）はマニプレータ（８）への取付部、（５１）はそ
の上方に設けられたモータ、（５２）は減速機、（５３
）はコアードリルである。本発明においては、減速機（
５２）は常に回転バランスを保つことができるように対
象位置に２個のアイ１′ルギア（５４）を配置した内歯
歯車式の減速機が用いられており、モータ（５１）の回
転軸に取付けられた原動歯車（５５）がこれらのフイド
ルギア（５４）を介して内歯車（５６）を駆動する構造
となっている。一方、コアードリル（５３〉は円筒状端
面に切刃（５７）を形成したものであって上記の内歯車
（５６）上にボルト（５８）により固定され、減速ａ　
（５２）を介して回転して天井板を円形に切断すること
ができろ、　（５９）はコアードリル（５３）の中心部
にスプリング（６０）によって弾性的に支持された円牟
反である。この円板（５つ）は切断された天、；１板を
支持する役υ）を持つもので、これによって切断された
天井板がコアードリル（５３）内に落下して大きい振動
を定住させることが防止される。な、ｔ；（６１）はり
ミツトスイッチであり、これによって９３断完了を検出
することができる。

このよ・）に構成されたものは、取付部（５０）をマニ
ブレー々（８）に取付けて使用されるものであり一モー
タ（５１）により減速機（５２）を介してコアードリル
（５３）を回転させれば、コアードリル（５３）の円筒
状の端面に形成された切刃（５７）によって天井板を円
形に切断することができるものである０本発明において
は内歯歯車式の減速機（５２）が用いられているために
動的バランスが良好であり、また円板（５９）が切断さ
れた天井板を支持するので異常な振動を生ずることもな
く円形に天井板を切断できる。

■ダウンライト取付用ツール 第１０図は第５の発明の実施例を示すもので、（７０）
はマユブレーク（８）への取付部、（７１）はこの取付
部（７０）上に固定された平板、（７２）は平板（７１
）十に設けられたスラストヘアリング、（７３）はその
上面に支持されたベースである。このベース（７３）は
スプリング（７４）によってベース（７３）を平板（７
１）の中心に弾性的に支持しているが、もしベース（７
３）に外力が加えられたときには水平面内で移動できる
偏芯吸収ａｉ！（７５）を構成している。　（７６）は
ベース（７３）上に設けられたモータ、（７７）はハー
モニックギア式の減速機、（７８）はその出力軸、（７
９）は出力軸（７８）の上端に取付けられた回転板であ
る。第１Ｏ図に示されるように、回転板（７９）の外周
部にはリング状のエアバッグ（８０）が取付けられてお
り、出力軸（７８）の内部を通じて圧縮空気がエアバッ
グ（８０）を膨らませることができる構造となつている
。

更にこのエアバッグ（８０）の外周にはダウンライト（
８１）の笠の下端を検出する平板（８２）が回転板（７
９）に対してスプリング（Ｂ３）の弾発下に弾性的に取
付けられており、この平牟反（８２）力くダウンライト
（８１）の笠の下端によって下方へ押圧されるとリミッ
トスイッチ（８４）がその動きを検出できる構造となっ
ている。

このように構成されたものは、取付部（７０）をマニプ
レータ（８）のアーム（１２）の先端に取付けて使用さ
れるものであり、図示のようにダウンライト（８１）の
テーパ状の笠の内周面をエアバッグ（８０）によって支
持さゼたうえ、全体を天井面に向って上昇させて天井に
予め取付けられているソケットに対してねじ込む、この
とき、ソケットのセンターとマニプレータ側のセンター
との間にわずかな偏芯があっても、偏芯吸収機１ｌｌ（
７５）がこれを吸収する。

このようにして締付けが完了するとモータ（７６）のｎ
荷が大きくなるとともに、リミットスイッチ（８４）が
作動して全体の動作を停止させる。このように本発明に
よればダウンライト（８１）に無理な力を加えることな
く、天井のソケットに取付けを行うことができる。

■大型照明器具取付ツール 第１１図と第１２図は第６の発明の実施例を示すもので
、（９０）はマニプレータへの取付部、（９１）は中心
軸、（９２）、（９２）はこの中心軸（９１）により枢
着されたＸ字状にクロスさせた２本のアームである。

これらのアーム（９２）、（９２）の各先端部には把持
部（９３）が取付けられている０把持部（９３）はワー
クガイドプレート（９４）と、立上り部（９５）にスプ
リング（９６）により弾性的に支持されたワーク保持爪
（９７）と、ワーク検出用リミットスイッチ（９８）と
からなるもので、この把持部（９３）はアーム（９２）
、（９２）の揺動角度にかかわらず常に一定方向を向く
ようになっている。　（９９）はこれらのアーム（９２
）、（９２）を開閉するためのシリンダであるが、単に
シリンダ（９９）をアーム（９２）、（９２）間に取付
けただけでは各把持部（９３）の位置を正確に制御する
ことができない、このため本発明においては各アーム（
９２）、（９２）に等長のリンク（１００）、（１００
）がビン（１０１）、（１０１）により枢着されるとと
もに、これらのリンク（１００）、（１００）の先端を
中心線方向に延びるガイドプレート（１０２）の長孔（
１０３）内にローラピン（１０４）によってスライド自
在に支持させである。これによって各アーム（９２）、
（９２）の動きは完全に規制されることとなる。

このように構成されたものは、取付部（９０）をマニプ
レータ（８）に取付けて使用されるものであり、長方形
状の大型照明器具（１１０）を器具供給台車（１８）−
ヒから把持部（９３）のワーク保持爪（９７）によって
把持し、マニプレータ（８）の動きにより上下を反転さ
せたうえプレハブ工法の天井面に架設されているレール
」二に載せることができるものである。このときマニプ
レータ（８）は大型照明器具（１１０）を２本のレール
間で傾けてレール間をｊ１１過させたうえ、水平に戻し
てレール上に載せる仙きを行う、なお本発明のツールは
天井ボードをも同様にレール上に載せることができ、こ
のためには器具供給台ｍ　（１８）上に大型照明器具（
１ｔｏ）と天井ボードとを一定の順に予め積載しておく
ものとする。前述のように本発明のツールは各アーム（
９２）、（９２）の動きをリンク機構によって一義的に
規制しているので、シリンダ（９９）による簡単な駆動
機構により正確に大型照明器具（１１０）等の取付けが
可能である。

（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、建築物の天
井面に対して墨出し、孔明け、ダウンライトの取付け、
大型照明器具や天井ボードの取付は等の多くの作業を自
動的にしかも能率的に行うことができるものであり、作
業員を危険で疲労度の大きい天井作業から解放すること
ができる優れた発明である。よって本発明は従来の問題
Ｃ天を一掃した天井作業ロボノ１〜及びこれに使用され
る作業用ツールとして、産業の発展に寄与するところは
極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例を示す正面図、第２図はそ
の平面図、第３図は器具供給台車の正面図、第４図は第
２の発明の実施例を示す一部切欠正面図、第５図は第３
の発明の実施例を示す正面図、第６図はその一部切欠側
面図、第７図は第６図の平面図、第８図は第４の発明の
実施例を示す一部切欠正面図、第９図はその水平断面図
、第１Ｏ図は第５の発明の実施例を示す断面図、第１１
図は第６の発明の実施例を示す平面図、第１２図はその
右側面図である。 （１）：台車、（７）：リフター、（８）：マニプレー
タ、（１８）　：　２Ｓ具供給台車、（３０）　：取付
部、（３３）　：マーキングペン、（３５）　ニスプリ
ング、（３７）　：リミノトスイッチ、（４０）　：取
付部、（４３）　ニスプリング、（４４）　：回転鋸、
（４５）　：天板、（４６）　ニスリット、（４７）　
：ローラ、（４９）　：切屑集塵袋、（５０）　：取付
部、（５１）　：モータ、（５２）　：減速機、（５３
）　：コアードリル、（５７）　：切刃、（５９）　：
円板、（７０）：取付部、（７５）　：偏芯吸収機構、
（７６）　：モータ、（７７）　：減速機、（７８）　
；出力軸、（８０）　：エアバノグ、（８１）　：ダウ
ンライト、（９０）　：取付部、（９２）：アーム、（
９３）　：把持部、（９９）　ニジリンダ、（１００）
　：リンク、（１０２）　ニガイドプレート、（１１０
）：大型照明器具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、床面のカーソルを検知しつつ自走する台車（１）上
   に、天井高さに合せて昇降するリフター（７）と、この
   リフター（７）の上面に支持されアーム先端に照明器具
   取付用ツールを含む各種の作業用ツールを取付けること
   ができるマニプレータ（８）とを搭載するとともに、上
   記台車（１）の側方には照明器具や天井板等をマニプレ
   ータ（８）に供給する器具供給台車（１８）を連結した
   ことを特徴とする天井作業ロボット。 ２、マニプレータ（８）への取付部（３０）の上面にス
   プリング（３５）を介してマーキングペン（３３）を弾
   性的に取付けるとともに、この取付部（３０）にはマー
   キングペン（３３）が天井面により押圧されたことを検
   出するリミットスイッチ（３７）を取付けたことを特徴
   とする天井作業ロボット用の墨出しツール。 ３、マニプレータ（８）への取付部（４０）の上面に、
   天井面に接触しつつ転動するローラ（４７）を備えた天
   板（４５）とこの天板（４５）のスリット（４６）から
   上端を突出させつつ回転する回転鋸（４４）とをスプリ
   ング（４３）を介して弾性的に取付けるとともに、回転
   鋸（４４）の下部には切屑集塵袋（４９）を取付けたこ
   とを特徴とする天井作業ロボット用の直線切断ツール。 ４、マニプレータ（８）への取付部（５０）の上面に、
   モータ（５１）と内歯歯車式の減速機（５２）と円筒状
   端面に切刃（５７）を持つコアードリル（５３）とを同
   心状に取付け、更にコアードリル（５３）の中心部には
   切屑支持用の円板（５９）を設けたことを特徴とする天
   井作業ロボット用の円形切断ツール。 ５、マニプレータ（８）への取付部（７０）の上面に、
   偏芯吸収機構（７５）を介してモータ（７６）と減速機
   （７７）とを取付け、その出力軸（７８）の上端にはダ
   ウンライト（８１）の笠の内周面を保持するリング状の
   エアバッグ（８０）を取付けたことを特徴とする天井作
   業ロボット用のダウンライト取付ツール。 ６、マニプレータ（８）への取付部（９０）の上面にシ
   リンダ（９９）によって揺動される２本のアーム（９２
   ）、（９２）をＸ字状にクロスさせて枢着し、各先端部
   に大型照明器具（１１０）の側部を外側からクランプす
   る把持部（９３）を設けるとともに、各アーム（９２）
   、（９２）には等長のリンク（１００）、（１００）を
   枢着してこれらのリンク（１００）、（１００）の先端
   を中心線方向のガイドプレート（１０２）内にスライド
   自在に支持させたことを特徴とする天井作業ロボット用
   の大型照明器具取付ツール。