JP2003245879A

JP2003245879A - 天井空間移動装置

Info

Publication number: JP2003245879A
Application number: JP2002047291A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yanagisawa; 健柳沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-02
Also published as: WO2003070433A1; AU2003207245A1

Abstract

(57)【要約】【課題】バックラッシュ、振動、騒音の発生を少なく
でき、高精度の高速運動性能が確保できる天井空間移動
装置を提供する。【解決手段】第１のガイド１２と、第２のガイド１４
と、第１の移動体１６と、第１の移動ビーム２２と、第
１の回転ガイド２６と、第２の回転ガイド２８と、長
尺な第１の帯条部材３０と、長尺な第２の帯条部材３３
と、第１の駆動部３７と、第２の移動体２０と、第２の
移動ビーム２４と、第３の回転ガイド４０と、第４の回
転ガイド４２と、長尺な第３の帯条部材４３と、長尺な
第４の帯条部材４６と、第２の駆動部５０と、スライダ
ー５２とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は天井空間移動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術と解決すべき課題】自動化、省力化を目的
として各種の作業用ロボット装置が開発されている。し
かし、一般的にこれら作業用ロボット装置には次のよう
な課題がある。すなわち、１．現在使用されている各種の作業用ロボット装置の大
半が作業環境の床面に固定設置されており、その固定設
置された場所周辺の限定された空間でしか作業を施すこ
とができない。２．固定設置された作業用ロボット装置自身が床面のエ
リアを占有することにより、自動化空間を減少させてい
る。３．固定設置された作業用ロボット装置はその設置され
た基点から放射状に広がったエリア内にしか作業エリア
をもつことができないため、作業エリア内に「死角」が
発生する。つまり、作業用ロボット装置に対面した空間
にしか作業を施せず、反対側の空間には作業を施すこと
ができない。４．固定設置された作業用ロボット装置の作業エリアの
大きさは基本的には、そのロボット装置のアームの長さ
（あるいはストローク）に比例する。作業エリアを拡大
するためにはロボットアームの長さを長くすることにな
るが、ロボットアームを長くすればするほどロボットア
ーム先端の精度や搭載荷重は低下する。５．大半の作業用ロボット装置は高度な作業自由度や高
精度を実現するために結果として高価格となってしま
う。この高価な作業用ロボット装置が床面に固定設置さ
れ移動できないことにより、各作業部署の各位置に各１
台づつの設置が必要となるため自動化、省力化投資の総
額が高額となるとともに、投資効率の採算性を悪化させ
ている。また各作業位置に配された各作業用ロボット装
置の稼働率の調整が難しくアンバランスとなり作業効率
の低下をもたらす。このロボット稼働率の低下がさらな
る投資効率採算性の悪化をもたらし、結果、この方向の
省力化投資の多くが非効率なシステムと化し、製造現場
をいたずらに占領する状況を現出するに至っている。
（例えば、１時間に５分程度しか作業をしないロボット
装置等が設置されている状況を生む。）

【０００３】もちろん、天井走行クレーン機構のように
天井空間を有効に利用するものもある。しかしこの天井
走行クレーン機構は、一般に車輪駆動によるメカニズム
であり、メカニズムサイズの拡大に伴い移動部の質量が
増大し、高速運動性能が確保できないとともに、機構に
介在するバックラッシュ（ガタ）が増大し、振動や騒音
を発生、精度の低下を抑止することができない。

【０００４】そこで本発明は上記課題を解決すべくなさ
れたもので、その目的とするところは、比較的簡易な構
成でありながら、バックラッシュ、振動、騒音の発生を
少なくでき、高精度の高速運動性能が確保できる天井空
間移動装置を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る天井空間移
動装置は、室内の上部に配設され、水平な第１の方向に
平行に延びる一対の第１のガイドと、室内の上部に配設
され、前記第１のガイドと直行する、水平な第２の方向
に平行に延び、室内の上部空間に、第１のガイドとで矩
形フレームを形成する第２のガイドと、前記各第１のガ
イドに沿って前記第１の方向へ移動可能な一対の第１の
移動体と、該一対の第１の移動体を連結し、該第１の移
動体と共に第１の方向に移動可能な第１の移動ビーム
と、前記一対の第１の移動体の一方に配設された第１の
回転ガイドと、前記一対の第１の移動体の他方に配設さ
れた第２の回転ガイドと、張力が与えられて、中途部で
前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドに互いに反対
方向から掛け回され、一端部は第１の回転ガイドから引
き出されて固定部に固定され、他端部は第２の回転ガイ
ドから一端部とは反対方向に引き出されて固定部に固定
された、長尺な第１の帯条部材と、張力が与えられて、
中途部で前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドに互
いに反対方向から掛け回され、一端部は前記第１の帯条
部材の一端部の引出し方向とは反対方向へ第１の回転ガ
イドから引き出されて固定部に固定され、他端部は第２
の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて固
定部に固定された、長尺な第２の帯条部材と、前記第１
の移動ビームを第１の方向へ移動させる第１の駆動部
と、前記各第２のガイドに沿って前記第２の方向へ移動
可能な一対の第２の移動体と、該一対の第２の移動体を
連結し、該第２の移動体と共に第２の方向に移動可能な
第２の移動ビームと、前記一対の第２の移動体の一方に
配設された第３の回転ガイドと、前記一対の第２の移動
体の他方に配設された第４の回転ガイドと、張力が与え
られて、中途部で前記第３の回転ガイドと第４の回転ガ
イドに互いに反対方向から掛け回され、一端部は第３の
回転ガイドから引き出されて固定部に固定され、他端部
は第４の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出さ
れて固定部に固定された、長尺な第３の帯条部材と、張
力が与えられて、中途部で前記第３の回転ガイドと第４
の回転ガイドに互いに反対方向から掛け回され、一端部
は前記第３の帯条部材の一端部の引出し方向とは反対方
向へ第３の回転ガイドから引き出されて固定部に固定さ
れ、他端部は第４の回転ガイドから一端部とは反対方向
に引き出されて固定部に固定された、長尺な第４の帯条
部材と、前記第２の移動ビームを第２の方向へ移動させ
る第２の駆動部と、前記第１および第２の移動ビームが
摺動自在に挿通して、第１および第２の移動ビームが移
動することにより、前記矩形フレーム内で移動するスラ
イダーとを具備することを特徴とする。

【０００６】前記各帯条部材の少なくとも一端に連結さ
れ、各帯条部材のテンションを調整するテンション調整
機構を具備することを特徴とする。また、前記第１の移
動ビーム内を、前記第１および第２の帯条部材が挿通
し、前記第２の移動ビーム内を前記第３および第４の帯
条部材が挿通していることを特徴とする。また、前記第
１の移動ビームおよび第２の移動ビームが断面矩形の角
パイプで形成され、該第１の移動ビーム、第２の移動ビ
ームが挿通する前記スライダーの挿通孔内壁部に、第１
の移動ビーム、第２の移動ビームの外壁面上を転動する
ガイドローラーが設けられ、前記第１の移動体、第２の
移動体に、それぞれ前記第１のガイド、第２のガイドの
外壁面上を転動するガイドローラが設けられていること
を特徴とする。

【０００７】さらに、前記スライダーに作業用ヘッドの
搭載部が設けられていることを特徴とする。また、前記
第１の移動ビームもしくは第２の移動ビームに給電線が
張設され、前記スライダーに、該給電線に接触しつつ移
動して、前記搭載部に搭載される作業ヘッドに給電する
給電トロリーが設けられていることを特徴とする。ま
た、前記搭載部にモニターカメラが搭載されていること
を特徴とする。また、前記搭載部に照明装置が搭載され
ていることを特徴とする。前記搭載部に、該搭載部に搭
載される作業用ヘッドのハンド等の複数のツールを保持
するツールストッカを設けると好適である。また、前記
搭載部に作業用ヘッドが搭載され、該作業用ヘッドにモ
ニターカメラおよびスピーカーを搭載すると好適であ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の好適な実施の形態を
添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は天井空間移
動装置１０の原理図、図２は斜視図を示す。１２ａ、１
２ｂは室内の上部、例えば壁面に配設され、水平な第１
の方向（例えばＸ方向）に平行に延びる一対の第１のガ
イドである。１４ａ、１４ｂは第２のガイドであり、室
内の上部、例えば壁面に配設され、第１のガイド１２
ａ、１２ｂと直行する、水平な第２の方向（例えばＹ方
向）に平行に延び、室内の上部空間に、第１のガイド１
２ａ、１２ｂとで矩形フレーム１５を形成する。この矩
形フレーム１５は、例えば２０ｍ×３０ｍ程度の長大な
ものにすることができる。

【０００９】１６ａ、１６ｂは各第１のガイド１２ａ、
１２ｂに沿って第１の方向へ移動可能な一対の第１の移
動体である。第１のガイド１２ａ、１２ｂは、図３に示
すように例えば角パイプからなり、第１の移動体１６
ａ、１６ｂには、第１のガイド１２ａ、１２ｂ上を転動
するゴムローラ等からなるローラ１８が設けられてい
る。これにより、各第１の移動体１６ａ、１６ｂは第１
のガイド１２ａ、１２ｂ上をスムーズに移動する。２０
ａ、２０ｂは一対の第２の移動体であり、第１の移動体
１６ａ、１６ｂと同様の構造により、各第２のガイド１
４ａ、１４ｂに沿って第２の方向へ移動可能となってい
る。

【００１０】次に、２２は第１の移動ビームであり、例
えば角パイプからなり、両端が第１の移動体１６ａ、１
６ｂにボルト等によって連結され、第１の移動体１６
ａ、１６ｂと共に第１の方向に移動可能である。２４は
第２の移動ビームであり、例えば角パイプからなり、両
端が第２の移動体２０ａ、２０ｂにボルト等によって連
結され、第２の移動体２０ａ、２０ｂと共に第２の方向
に移動可能である。

【００１１】２６は第１の回転ガイドであり、第１の移
動体１６ａに配設されている。第１の回転ガイド２６
は、図３に示すように、上下２段の同軸のプーリ２６
ａ、２６ｂからなる。２８は第２の回転ガイドであり、
第１の移動体１６ｂに配設されている。第２の回転ガイ
ド２８は、図３に示すように、上下２段の同軸のプーリ
２８ａ、２８ｂからなる。

【００１２】次に、３０はタイミングベルト等からなる
第１の帯条部材であり、中途部で第１の回転ガイド２６
のプーリ２６ａと第２の回転ガイド２８のプーリ２８ａ
に互いに反対方向から掛け回され、一端部はプーリ２６
ａから引き出されて、第１のガイド１２ａ上に設けられ
た固定部３１に固定され、他端部はプーリ２８ａから一
端部とは反対方向に引き出されて第１のガイド１２ｂ上
に設けられた固定部３２に固定されている。固定部３
１、固定部３２の少なくとも一方は、例えば電動のウイ
ンチ装置やエアーシリンダ等からなるテンション調整機
構に形成され、第１の帯条部材３０に所要の張力を付与
する。

【００１３】３３はタイミングベルト等からなる第２の
帯条部材であり、中途部で第１の回転ガイド２６のプー
リ２６ｂと第２の回転ガイド２８のプーリ２８ｂに互い
に反対方向から掛け回され、一端部は第１の帯条部材３
０の一端部の引出し方向とは反対方向へプーリ２６ｂか
ら引き出されて、第１のガイド１２ａ上に設けられた固
定部３４に固定され、他端部はプーリ２８ｂから一端部
とは反対方向に引き出されて、第１のガイド１２ｂ上に
設けられた固定部３５に固定されている。固定部３４、
固定部３５の少なくとも一方は、例えば電動のウインチ
装置やエアーシリンダ等からなるテンション調整機構に
形成され、第２の帯条部材３３に所要の張力を付与す
る。

【００１４】３７は第１の駆動部であり、第１の移動ビ
ーム２２を第１の方向に移動させる。実施例では第１の
駆動部３７はモータが用いられ、第１の移動体１６ａも
しくは第１の移動体１６ｂ上に取りつけられ、第１の回
転ガイド２６もしくは第２の回転ガイド２８を軸線を中
心に回転させる。第１の回転ガイド２６と第２の回転ガ
イド２８との間の第１の帯条部材３０、および第２の帯
条部材３３部分は、角パイプ状の第１の移動ビーム２２
内を挿通している。第１の帯条部材３０、第２の帯条部
材３３はタイミングベルトに限られず、チエーン、ワイ
ヤ等の張力付与部材を用いることができる。これらがチ
エーンのときは第１の回転ガイド２６、第２の回転ガイ
ド２８はスプロケットを用いることはいうまでもない。

【００１５】次に、４０は第３の回転ガイドであり、第
２の移動体２０ａに配設されている。第３の回転ガイド
４０は、図４に示すように、上下２段の同軸のプーリ４
０ａ、４０ｂからなる。４２は第４の回転ガイドであり
（図１）、第２の移動体２０ｂに配設されている。第４
の回転ガイド４２も、図示しないが、上下２段の同軸の
プーリ４２ａ、４２ｂからなる。

【００１６】次に、４３はタイミングベルト等からなる
第３の帯条部材であり、中途部で第３の回転ガイド４０
のプーリ４０ａと第４の回転ガイド４２のプーリ４２ａ
に互いに反対方向から掛け回され、一端部はプーリ４０
ａから引き出されて、第２のガイド１４ａ上に設けられ
た固定部４４に固定され、他端部はプーリ４２ａから一
端部とは反対方向に引き出されて第２のガイド１４ｂ上
に設けられた固定部４５に固定されている。固定部４
４、固定部４５の少なくとも一方は、例えば電動のウイ
ンチ装置やエアーシリンダ等からなるテンション調整機
構に形成され、第３の帯条部材４３に所要の張力を付与
する。

【００１７】４６はタイミングベルト等からなる第４の
帯条部材であり、中途部で第３の回転ガイド４０のプー
リ４０ｂと第４の回転ガイド４２のプーリ４２ｂに互い
に反対方向から掛け回され、一端部は第３の帯条部材４
３の一端部の引出し方向とは反対方向へプーリ４０ｂか
ら引き出されて、第２のガイド１４ａ上に設けられた固
定部４７に固定され、他端部はプーリ４２ｂから一端部
とは反対方向に引き出されて、第２のガイド１４ｂ上に
設けられた固定部４８に固定されている。固定部４７、
固定部４８の少なくとも一方は、例えば電動のウインチ
装置やエアーシリンダ等からなるテンション調整機構に
形成され、第４の帯条部材４６に所要の張力を付与す
る。

【００１８】５０は第２の駆動部であり（図２）、第２
の移動ビーム２４を第２の方向に移動させる。実施例で
は第２の駆動部５０はモータが用いられ、第２の移動体
２０ａもしくは第２の移動体２０ｂ上に取りつけられ、
第３の回転ガイド４０もしくは第４の回転ガイド４２を
軸線を中心に回転させる。第３の回転ガイド４０と第４
の回転ガイド４２との間の第３の帯条部材４３、および
第４の帯条部材４６部分は、角パイプ状の第２の移動ビ
ーム２４内を挿通している。第３の帯条部材４３、第４
の帯条部材４６はタイミングベルトに限られず、チエー
ン、ワイヤ等の張力付与部材を用いることができる。こ
れらがチエーンのときは第３の回転ガイド４０、第４の
回転ガイド４２はスプロケットを用いることはいうまで
もない。

【００１９】次に５２はスライダーであり、第１の移動
ビーム２２および第２の移動ビーム２４が摺動自在に挿
通して、第１の移動ビーム２２および第２の移動ビーム
２４が移動することにより、矩形フレーム１５で囲まれ
る空間内で移動する。前記のように、第１の移動ビーム
２２および第２の移動ビーム２４は断面矩形の角パイプ
で形成されている。そして、図４および図５に示すよう
に、第１の移動ビーム２２、第２の移動ビーム２４が挿
通するスライダー５２の挿通孔内壁部に、第１の移動ビ
ーム２２、第２の移動ビーム２４の外壁面上を転動する
ガイドローラー５４、５６が設けられている。

【００２０】また、図４、図５に示すように、スライダ
ー５２には、作業用ヘッドを取りつけるための搭載部５
８が固定されている。この搭載部５８には、多関節ロボ
ット等の作業用ヘッド６０が取りつけられる（図６）。
図２、図５等に示すように、第１の移動ビーム２２（も
しくは第２の移動ビーム２４）に給電線６１が張設さ
れ、この給電線６１に接触しつつ移動して、搭載部５８
に搭載される作業ヘッド６０に給電する受電部６２を有
する給電トロリー装置がスライダー５２に設けられてい
る。図２、図６において、６３は電力供給ケーブルであ
る。

【００２１】図６に示すように、スライダー５２には、
作業用ヘッド６０の制御盤６４が搭載されている。６５
は制御信号送受信装置であり、制御盤６４に取りつけら
れ、遠隔操作により、作業用ヘッド６０等を操作可能に
なっている。

【００２２】搭載部５８には、作業用ヘッド６０に取り
つけ可能な種々のツール（ハンド等）６６を保持してお
くツールストッカ７０を設けておくと好適である。また
搭載部５８には照明装置６７が設けられており、作業用
ヘッド６０による作業エリアの照明が可能になってい
る。さらに、搭載部５８には、モニターカメラ６８が搭
載されている。作業用ヘッド自体にも、作業用のモニタ
ーカメラ７１やスピーカー（図示せず）を取りつけると
よい。

【００２３】以上の構成からなる天井空間移動装置１０
において、第１の駆動部３７および第２の駆動部５０を
駆動して、第１の移動ビーム２２を第１の方向へ、第２
の移動ビーム２４を第２の方向へ移動することによっ
て、これらが挿通するスライダー５２が矩形フレーム１
５内で自在に移動する。したがって、スライダー５２に
取りつけた作業用ヘッド６０に種々の作業を行わせるこ
とができる。

【００２４】この場合に、第１の帯条部材３０、第２の
帯条部材３３が第１の回転ガイド２６と第２の回転ガイ
ド２８に互いに反対方向からテンションをもって掛け回
されているので、いわゆるバックラッシュは生じず、第
１の駆動部３７が駆動されることによって、第１の移動
体１６ａ、１６ｂが互いに同期して第１の方向に移動
し、したがって、第１の移動ビーム２２が第１の方向に
がたつきや振動することなくスムーズに移動する。

【００２５】また、同様に、第３の帯条部材４３、第４
の帯条部材４６が第３の回転ガイド４０と第４の回転ガ
イド４２に互いに反対方向からテンションをもって掛け
回されているので、いわゆるバックラッシュは生じず、
第２の駆動部５０が駆動されることによって、第２の移
動体２０ａ、２０ｂが互いに同期して第２の方向に移動
し、したがって、第２の移動ビーム２４が第２の方向に
がたつきや振動することなくスムーズに移動する。

【００２６】モニターカメラ６８は本システムから離れ
た場所で「現場の状況を把握」するために用いられると
ともに、天井空間移動装置１０の天井空間位置と地上空
間位置の「位置誤差の補正」、搭載作業用ヘッド６０等
の「作業スタート信号」の入力操作のために使用され
る。各作業場所の「床面」や「各作業機械」に「設置」
された「基点マーク（ベンチマーク）」をモニターカメ
ラ６８による「画像処理技術」により「補足」すること
により、「両空間」の「位置誤差を補正」し、「補正終
了後」に天井空間移動装置１０に搭載された作業用ロボ
ット装置等の作業用ヘッド６０に対し「作業プログラム
スタート信号」を与える。

【００２７】この「処理」により各作業位置での作業用
ロボット等の作業用ヘッド６０の「各作業の制御プログ
ラム」は個別に独立した「サブルーチンプログラム」と
なるとともに、天井空間移動装置１０と搭載作業用ヘッ
ド等の「制御を分離」させることができる。この制御シ
ステム方法は本システムで要求される「多工程」、「多
機能」、「複合」の機能から発生する複雑な自動制御プ
ログラムを大幅に「簡略化」させる。本発明に係る天井
空間移動装置１０は、テンション同期・駆動方式であっ
て、バックラッシュレスであり、繰り返し位置決め精度
（位置再現性）が高精度に保証されるが、この位置補正
技術によりさらに安定した自動化作業が実現可能とな
る。またこの位置補正技術を使用することにより、天井
空間移動装置１０の要求機能から「絶対位置決め精度」
の機能が「省かれる」ことになり、ボールねじ等の高精
度な駆動位置決め機構要素を使用しなくてもプーリとタ
イミングベルトやスプロケットとチェーン等の比較的低
精度な駆動位置決め機構要素で所定の高精度な位置決め
機能が達成される。

【００２８】ハンド（手首）６６等を何本かストックす
るツールストッカ７０の搭載により、天井空間移動装置
１０で要求される「多工程」、「多機能」、「複合化」
された自動化作業が効率良く達成可能となる。

【００２９】また、照明装置６７の搭載により、工場内
や作業現場の「全体照明は不要」になるとともに、モニ
ターカメラ６８による各作業位置の基点マーク（ベンチ
マーク）の補足が正確に行える。

【００３０】作業用ヘッド６０等、作業用ロボット装置
の「ロボットアーム先端」には「モニターカメラ７１と
スピーカー」を搭載すると好適である。建設現場、農
業、サービス等の現場作業は工場等での作業と異なり、
自動化制御プログラムでの運転に限界があり、もっぱら
「手動運転」が主流となるであろう。作業用ロボットア
ーム先端に搭載されたモニターカメラ７１やスピーカー
はこのような「手動運転を」システムオペレーターが本
天井空間移動装置１０から隔たった「別の場所」で「通
信手段」等を使用して「作業現場状況」をこのモニター
カメラ７１からの「詳細映像で把握」して行うために、
またこのスピーカーからその作業現場に「作業指示を出
す」場合などに使用される。

【００３１】スライダー５２には作業用ヘッド６０の制
御盤６４が搭載され、給電トロリー装置（６１、６２）
によりその制御盤６４に電力が供給される。天井空間移
動装置１０における作業用ヘッド６０の「運動領域」は
「広域」となる。このような「広域運動」において、作
業用ヘッド等の駆動電力や制御信号をケーブルで供給す
ることはケーブルの長さや、それにともなう質量からし
て非効率であるとともに、そのケーブルに関し、断線ト
ラブル発生の危険性が増大する。このため天井空間移動
装置１０ではスライダー５２に制御盤６４を搭載し、給
電トロリー装置により電力供給するとともに、その制御
盤６４の制御信号を無線で送受信する。この方法により
天井空間移動装置１０の「サイズ拡大化」と「高速化」
に対応するとともに、このような移動装置においては不
可避であったケーブル断線事故を回避することが可能と
なる。

【００３２】上記のように、本発明の天井空間移動装置
１０は、テンション同期・駆動方式を採用する。このテ
ンション同期・駆動方式は次のような特長、優位性を有
する。すなわち、１）この装置は、「４辺支持」、「４辺駆動」を基本と
した「対称性メカニズム」であり、搭載荷重を４辺で支
持させることにより、従来の片持ち支持のメカニズムに
対して「７６倍の剛性」を発揮する。また矩形フレーム
１５の４辺にクロス状に掛け渡された第１の移動ビーム
２２と第２の移動ビーム２４により矩形フレーム１５の
内側空間に高剛性で安定した支持面が構築される。両移
動ビームの交点に構成され、２次元方向に自在に移動す
るスライダー５２はこの支持面の剛性により垂直性（ヘ
ッドが横揺れしない）が高く保持される。この移動スラ
イダー５２の搭載部に搭載された作業用ロボット装置等
の作業用ヘッド６０は矩形フレーム１５内の天井空間全
域に渡り床面と同等の高剛性の支持面に懸架され移動可
能である。またそのスライダー５２を矩形フレーム１５
の４辺で駆動することにより、天井空間移動装置１０が
大型化し、かつ高速化した場合でも移動ビームに発生す
る曲げモーメントを抑制させ振動を低減し、天井空間で
の確実な移動と停止精度を実現する。

【００３３】２）上記テンション同期・駆動方式は帯状
部材（ベルト・チェーン等）３０、３３、４３、４６の
「張力」を使用した「バックラッシュレス（ガタ０）」
の「４辺駆動メカニズムである。テンション同期・駆動
方式は、生物の運動メカニズムを工学的機構学の運動メ
カニズムに応用したものといえる。生物の「骨格に匹
敵」するのが４辺に配された「矩形フレーム１５と４辺
の矩形フレームに掛け渡されクロス状に配された第１の
移動ビーム２２と第２の移動ビーム２４」であり、その
骨格に添って対称に配された「腱に匹敵」するのが、
「帯状部材（ベルト、チェーン等）３０、３３、４３、
４６」であり、その腱に張力（テンション）を与える
「筋肉に匹敵」するのが矩形フレームの４隅に配された
「張力調整装置（テンション調整装置）３１、３４、４
４、４７等」である。テンション同期・駆動方式は、生
物の運動メカニズムと同様に「バックラッシュレス（ガ
タ０）」であり、「高速応答性に優れ」、「低騒音
で」、「滑らかな運動」を「発生」させる。また生物の
筋肉と同様に、運動の強弱に応じ、「張力（テンション
量）を制御」することにより、急激な加速、減速が伴う
運動動作にも最適に対応可能である。

【００３４】３）さらに天井空間移動装置１０は、広域
な天井空間を動作領域とするため、要求されるメカニズ
ムはサイズの大型化に対応できなければならない。従来
の駆動メカニズム、例えばボールねじ駆動等のメカニズ
ムではこのメカニズムサイズの拡大に対し、ボールねじ
の可能製作限界（３ｍ〜５ｍ程度）を越えることはでき
ない。また一般の天井走行クレーン機構のように車輪駆
動等のメカニズムもあるが、メカニズムサイズの拡大に
伴い移動部の質量が増大し、高速運動性能が確保できな
いとともに、機構に介在するバックラッシュ（ガタ）が
増大し、振動や騒音を発生、精度の低下を抑止すること
ができない。テンション同期・駆動方式は、以上のよう
に天井空間移動装置に要求されるすべての機能を満足さ
せることができる「従来にないメカニズム」である。使
用する帯状部材（ベルト、チェーン等）は、ほぼ無限の
長さが製作可能であり、２０ｍ×２０ｍ、５０ｍ×５０
ｍ・・・等々の運動領域を有する大型な天井空間移動装
置が実現可能である。

【００３５】４）またテンション同期・駆動方式は「メ
カニズムの構成が簡潔」であるためシステムの製造コス
トが「ローコスト」であるとともに、「高剛性、高精度
の天井空間移動装置」が「短時間」で「簡便」に「現場
設置」できる。４辺の矩形フレーム１５は４本のビーム
に分離され、第１の移動ビーム２２、第２の移動ビーム
２４の２本と合わせ「計６本のビーム」として「搬送」
され、「設置現場」でこれらのビームを「組み合わ
せ」、駆動機構である「帯状部材（ベルト、チェーン
等）」をこれらのビームに添わせて「配設」し、その帯
状部材に「張力」を加えれば、「容易」に所定の「天井
空間移動装置」が構築される。現場設置が簡便であるこ
とは「建設現場」などの「仮設式天井空間移動装置」と
しての応用性にも道を開く。

【００３６】また、作業用ロボット装置を床面に固定設
置させず、天井空間を使用して移動させることにより、
現在の作業用ロボット装置が抱えている以下の問題が改
善され解消する。１）作業用ロボット装置の作業エリアが目的とする自動
化空間全域に拡大する。２）作業用ロボット装置が固定設置されていた拘束空間
がその自動化空間から削除される。３）固定設置されていることにより生じていた作業用ロ
ボット装置の「作業の死角」が消滅する。４）作業用ロボット装置が自動化空間を移動することに
より、作業用ロボット装置の作業エリアの拡大がロボッ
トアームの長さに関連しなくなり、作業用ロボット装置
のロボットアームが短縮されアーム先端の精度、搭載荷
重が向上する。それに伴ってロボットが小型簡易化され
製造コストが削減される。５）自動化空間の各作業位置に固定設置されていた作業
用ロボット装置が天井空間を移動することにより、その
台数が削減され、各作業用ロボット装置に生じていた稼
働率のアンバランスも解消される。これにより作業用ロ
ボット装置投入における設備投資採算性が現状システム
に対し、格段に向上する。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係る天井空間移動装置によれ
ば、矩形フレームの４辺にクロス状に掛け渡された第１
の移動ビームと第２の移動ビームにより矩形フレームの
内側空間に高剛性で安定した支持面が構築され、両移動
ビームの交点に構成され、２次元方向に自在に移動する
スライダーはこの支持面の剛性により垂直性（ヘッドが
横揺れしない）が高く保持され、この移動スライダーの
搭載部に搭載された作業用ロボット装置等の作業用ヘッ
ドは矩形フレーム内の天井空間全域に渡り床面と同等の
高剛性の支持面に懸架され移動可能となる。また、本発
明に係る天井空間移動装置は、帯状部材の張力を使用し
たテンション同期・駆動方式であり、バックラッシュレ
ス（ガタ０）であり、高速応答性に優れ、低騒音で、滑
らかな運動を発生させる。また生物の筋肉と同様に、運
動の強弱に応じ、張力（テンション量）を制御すること
により、急激な加速、減速が伴う運動動作にも最適に対
応可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】天井空間移動装置の原理図である。

【図２】天井空間移動装置の斜視図である。

【図３】第１の移動ビームの構造を示す説明図である。

【図４】スライダー部分の説明断面図である。

【図５】図４と直交する方向からのスライダー部分の説
明断面図である。

【図６】作業用ヘッドを取りつけた状態の説明図であ
る。

【符号の説明】

１０天井空間移動装置１２ａ、１２ｂ第１のガイド１４ａ、１４ｂ第２のガイド１６ａ、１６ｂ第１の移動体２０ａ、２０ｂ第２の移動体２２第１の移動ビーム２４第２の移動ビーム２６第１の回転ガイド２８第２の回転ガイド３０第１の帯条部材３１、３２固定部３３第２の帯条部材３４、３５固定部３７第１の駆動部４０第３の回転ガイド４２第４の回転ガイド４３第３の帯条部材４４、４５固定部４６第４の帯条部材４７、４８固定部５０第２の駆動部５２スライダー５８搭載部６０作業用ヘッド６１給電線６２受電部６６ツール６７照明装置６８モニターカメラ７０ツールストッカ７１モニターカメラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内の上部に配設され、水平な第１の方
向に平行に延びる一対の第１のガイドと、室内の上部に配設され、前記第１のガイドと直行する、
水平な第２の方向に平行に延び、室内の上部空間に、第
１のガイドとで矩形フレームを形成する第２のガイド
と、前記各第１のガイドに沿って前記第１の方向へ移動可能
な一対の第１の移動体と、該一対の第１の移動体を連結し、該第１の移動体と共に
第１の方向に移動可能な第１の移動ビームと、前記一対の第１の移動体の一方に配設された第１の回転
ガイドと、前記一対の第１の移動体の他方に配設された第２の回転
ガイドと、張力が与えられて、中途部で前記第１の回転ガイドと第
２の回転ガイドに互いに反対方向から掛け回され、一端
部は第１の回転ガイドから引き出されて固定部に固定さ
れ、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向
に引き出されて固定部に固定された、長尺な第１の帯条
部材と、張力が与えられて、中途部で前記第１の回転ガイドと第
２の回転ガイドに互いに反対方向から掛け回され、一端
部は前記第１の帯条部材の一端部の引出し方向とは反対
方向へ第１の回転ガイドから引き出されて固定部に固定
され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方
向に引き出されて固定部に固定された、長尺な第２の帯
条部材と、前記第１の移動ビームを第１の方向へ移動させる第１の
駆動部と、前記各第２のガイドに沿って前記第２の方向へ移動可能
な一対の第２の移動体と、該一対の第２の移動体を連結し、該第２の移動体と共に
第２の方向に移動可能な第２の移動ビームと、前記一対の第２の移動体の一方に配設された第３の回転
ガイドと、前記一対の第２の移動体の他方に配設された第４の回転
ガイドと、張力が与えられて、中途部で前記第３の回転ガイドと第
４の回転ガイドに互いに反対方向から掛け回され、一端
部は第３の回転ガイドから引き出されて固定部に固定さ
れ、他端部は第４の回転ガイドから一端部とは反対方向
に引き出されて固定部に固定された、長尺な第３の帯条
部材と、張力が与えられて、中途部で前記第３の回転ガイドと第
４の回転ガイドに互いに反対方向から掛け回され、一端
部は前記第３の帯条部材の一端部の引出し方向とは反対
方向へ第３の回転ガイドから引き出されて固定部に固定
され、他端部は第４の回転ガイドから一端部とは反対方
向に引き出されて固定部に固定された、長尺な第４の帯
条部材と、前記第２の移動ビームを第２の方向へ移動させる第２の
駆動部と、前記第１および第２の移動ビームが摺動自在に挿通し
て、第１および第２の移動ビームが移動することによ
り、前記矩形フレーム内で移動するスライダーとを具備
することを特徴とする天井空間移動装置。
【請求項２】前記各帯条部材の少なくとも一端に連結
され、各帯条部材のテンションを調整するテンション調
整機構を具備することを特徴とする請求項１記載の天井
空間移動装置。
【請求項３】前記第１の移動ビーム内を、前記第１お
よび第２の帯条部材が挿通し、前記第２の移動ビーム内
を前記第３および第４の帯条部材が挿通していることを
特徴とする請求項１または２記載の天井空間移動装置。
【請求項４】前記第１の移動ビームおよび第２の移動
ビームが断面矩形の角パイプで形成され、該第１の移動
ビーム、第２の移動ビームが挿通する前記スライダーの
挿通孔内壁部に、第１の移動ビーム、第２の移動ビーム
の外壁面上を転動するガイドローラーが設けられ、前記
第１の移動体、第２の移動体に、それぞれ前記第１のガ
イド、第２のガイドの外壁面上を転動するガイドローラ
が設けられていることを特徴とする請求項１、２または
３記載の天井空間移動装置。
【請求項５】前記スライダーに作業用ヘッドの搭載部
が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３ま
たは４記載の天井空間移動装置。
【請求項６】前記第１の移動ビームもしくは第２の移
動ビームに給電線が張設され、前記スライダーに、該給
電線に接触しつつ移動して、前記搭載部に搭載される作
業ヘッドに給電する給電トロリーが設けられていること
を特徴とする請求項５記載の天井空間移動装置。
【請求項７】前記搭載部にモニターカメラが搭載され
ていることを特徴とする請求項５または６記載の天井空
間移動装置。
【請求項８】前記搭載部に照明装置が搭載されている
ことを特徴とする請求項５、６または７記載の天井空間
移動装置。
【請求項９】前記搭載部に、該搭載部に搭載される作
業用ヘッドのハンド等の複数のツールを保持するツール
ストッカが設けられていることを特徴とする請求項５〜
８いずれか１項記載の天井空間移動装置。
【請求項１０】前記搭載部に作業用ヘッドが搭載さ
れ、該作業用ヘッドにモニターカメラおよびスピーカー
が搭載されていることを特徴とする請求項５〜９いずれ
か１項記載の天井空間移動装置。