(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイストが搭載されている架台と、前記ホイストに懸吊され、前記架台の底部よりも下に設けられた人孔を垂直方向に移動可能な関節ロボットと、該関節ロボットに取り付けられ、前記人孔を形成する壁部に植設されている昇降用の足掛金物を切断する切断機器と、該切断機器の近傍を撮影する撮影機と、該撮影機により撮影された映像を受像する受像機とを備え、
該受像機の映像を見ながら、前記ホイストと、前記関節ロボットと、前記切断機器との制御部の操作を行うとともに、前記関節ロボットの関節を畳むことにより、前記架台に収容することを可能としたことを特徴とする足掛金物自動切断装置。
【請求項２】
前記間接ロボットを人孔で支持する支持手段を設けたことから成る請求項１に記載の足掛金物自動切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、人孔に植設されている昇降用の足掛金物を切断するために用いられる足掛金物自動切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、作業者が下水道を点検するときなどに、その出入口として、通常は人孔（マンホール等）を利用する。その場合に、作業者が人孔内を昇降するため、その壁部には、鉄製のコの字形の足掛金物（ステップ等）が配設されている。作業者はこの足掛金物を手で握りしめ、足を掛けることにより一段、一段移動することで、人孔内を昇降する。しかし、この足掛金物の多くは配設されてから、数十年を経過しており、腐食性のガスなども発生していることもあり、腐食の度合いも今では大きくなってきている。このため、これからは大量数の足掛金物の取替えが見込まれ、表面に腐食防止用の樹脂がコーティングされた新しい鉄製の足掛金物と交換される。
【０００３】
従来では、その足掛金物を取替えるために、作業者自身が直接人孔に入り、その壁部から突出した部分を何らかの切削手段で除去してきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、人孔内には時として有毒ガスが発生しているようなこともあり、作業者がその内部に直接入るとガス中毒となり、生命も危ぶまれる場合もある。また、時には足掛金物が腐食により破損して作業者が足を踏み外したり、不注意により落下するような場合も考えられる。それゆえ、作業者が人孔内に入ること無く、足掛金物の除去作業ができれば、安全性の面からも望ましい。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされ、作業者が人孔に入らないで、その壁部に配設された足掛金物を除去できる足掛金物自動切断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
以上の目的は、ホイストが搭載されている架台と、前記ホイストに懸吊され、前記架台の底部よりも下に設けられた人孔を垂直方向に移動可能な関節ロボットと、該関節ロボットに取り付けられ、前記人孔を形成する壁部に植設されている昇降用の足掛金物を切断する切断機器と、該切断機器の近傍を撮影する撮影機と、該撮影機により撮影された映像を受像する受像機とを備え、該受像機の映像を見ながら、前記ホイストと、前記関節ロボットと、前記切断機器との制御部の操作を行うとともに、前記関節ロボットの関節を畳むことにより、前記架台に収容することを可能としたことを特徴とする足掛金物自動切断装置によって達成される。
【０００７】
【作用】
関節ロボットが空所を移動するとき、その内部を撮影機で撮影することにより、空所内の様子を受像機の映像で見ることができ、作業者は地上に居ながらにして空所内の様子を知ることができる。そのため、作業者はホイスト、関節ロボッ及び切断機器の制御部の操作を行うことにより、関節ロボットに取り付けられている切断機器の位置決めが容易にでき、空所を形成する壁部に突出して配設されている足掛金物を切断機器で切断することができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例による足掛金物自動切断装置について、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１及び図２に示されるように、本第１実施例における足掛金物自動切断装置１は、主として架台２に搭載されたホイスト３と、このホイスト３に懸吊された多関節ロボット４と、これに取り付けられている切断機器である油圧カッター５により構成される。
【００１０】
これらのうち、架台２は直方形のフレーム構造であり、材質は鋼製である。架台２の下方の４つの角部には、それぞれ取付金具６を介在させてローラー７が取り付けられ、架台２の移動が容易にできるようにしている。また、同様にそれらの角部にはローラー７の取付金具６に隣接させて、Ｌ字金具８が取り付けられ、それに形成された孔に支持部材９の雄ねじ部９ｂが挿通されている。これに螺合されているナット１０，１１は支持部材９の高さ調整用のものである。図示の状態から、ナット１０を反時計方向に回して上方に移動させ、次にナット１１を時計方向に回転させると、支持部材９の底部９ａとＬ字金具８の底部の幅ｈが大きくなり、支持部材９の底部９ａは地面を押圧する。これにより、架台２はローラー７の支持から支持部材９の支持に変わり、これら４つの支持部材９で地面に固定される。図示の状態から、逆にナット１１を反時計方向に回転させて下方に移動させ、ナット１０を時計方向に回転させると、支持部材９は上方に移動する。これにより、支持部材９の底部９ａとＬ字金具８の底部の幅ｈが小さくなり、底部９ａは地上から離れ、架台２は４つのローラー７の支持に変わり、架台２を移動するときは、その回転により容易に移動できるようになる。
【００１１】
一方、架台２の上端部には、台形状の蓋体１２が取り付けられ、各側面には２個宛、金具１３が取り付けられている。この金具１３には、それぞれ孔１３ａが形成され、クレーンを使用して足掛金物自動切断装置１を持ち上げるときには、この孔１３ａにロープをかけることができる。
【００１２】
また、架台２には多関節ロボット４を懸吊しているホイスト３が搭載されている。このホイスト３は、架台２の各上部フレームの中央に懸吊されている４式のウインチ３ａを備え、１式につき架台２の上部と下部に２個の滑車を設けている。下方に設けられている第１の滑車１６は架台２の下部フレームに取付金具を介して取り付けられ、上方の第２の滑車１７は架台２の上部フレーム上に設けられている板材に取付けられている。これらには、滑車１６、滑車１７の順にウインチ３ａから供給されるワイヤー１５が巻かれる。そして、ワイヤー１５の端部が吊り金具１９に取り付けられ、これを介在させて、多関節ロボット４が取り付けられている平板２０を懸吊する。このウインチ３ａのワイヤー１５が最大に伸びたときは、第２の滑車１７から下方に約１０Ｍ伸びた長さである。ウインチ３ａの制御は、これらと電気的に接続されているホイスト制御部２１（図２参照）の操作により行われる。ワイヤー１５が完全に巻き上げられる時には、吊り金具１９の上部がリミッタスイッチ１８の端子に当接することによりスイッチが入り、ホイスト制御部２１がこの信号を検知して、ウインチ３ａの作動を自動的に停止させて、ワイヤー１５の巻き上げは終了する。
【００１３】
ホイスト３のワイヤー１５に平板２０を介在させて懸吊される多関節ロボット４は、ボディ３１、肩３２、腕３３、肘３４、肘回転部３５、手首３６により構成される。このうち、ボディ３１はモーター等の機構部品が収容され、多関節ロボット制御部２２と電気的に接続されるコネクタ３１ａが設けられている。
【００１４】
多関節ロボット４は６軸多関節であり、図３に示されるように肩３２は垂直方向を軸心として、矢印ａ方向に回動可能であり、腕３３はｂ点を軸心として曲げが可能である。また、肘３４は腕３３のｃ点を軸心として曲げが可能であり、肘３４に取り付けられている肘回転部３５はその長手方向を軸として矢印ｄ方向に回動可能である。この肘回転部３５の先端部に取り付けられている手首３６は、肘回転部３６のｅ点を軸心として、カッター５を取り付けた状態で曲げが可能であり、更に手首３６はカッター５の長手方向と垂直となる方向を軸として、矢印ｆ方向に回動可能である。
【００１５】
多関節ロボット４の肘回転部３５にはＣＣＤタイプの撮影機であるカメラ３７が取り付けられ、このカメラ３７は多関節ロボット４の周囲やカッター５の近傍の様子を撮影するもので、カメラ制御部２４と電気的に接続されている。カメラ３７で撮影された映像は受像機であるモニター２３により映しだされる。また、カメラ３７には一体的に照明用のライトが取り付けられ、カメラ３７が撮影する箇所を照射する。このライトの操作もカメラ制御部２４により行われる。
【００１６】
図４に示されているカッター５は刃４０ａ，４０ｂが特殊鋼で形成され、その刃先の先端部分は４５度に屈曲（図１参照）され、平面上での切削作業を容易にしている。カッター５の刃４０ａ，４０ｂの機構に関しては、支点となるボルト４１ａ，４１ｂ、係合点となるボルト４２ａ，４２ｂ及び作用点となる軸部材４３が全てその箇所で枢着されている。これにより、入力部材４４がカッター５の長手方向にスライドすると、刃４０ａ，４０ｂはボルト４１ａ，４１ｂを支点として揺動し、刃先が開閉する。図示されているように、入力部材４４が刃先側の前方にスライドしたときに、係合点のボルト４２ａと４２ｂとの間の幅が大きくなり、刃４０ａと４０ｂの刃先は近づきカッター５は閉じる。逆に、入力部材４４が後方にスライドしたときは、係合点のボルト４２ａと４２ｂとの間の幅が小さくなり、刃４０ａと４０ｂの刃先は離れカッター５は想像線で記載されているように開く。
【００１７】
このカッター５は油圧式であり、カッター制御部２５と接続されたホースを介してシリンダー４５内に油圧力を受け、その内部に配設されている図示されていないピストンの押圧力により、これと連結されている入力部材４４が前後にスライドして、上述したようにカッター５の開閉が行われる。
【００１８】
次に、多関節ロボット４が作業を行う空所Ａを形成している人孔５０について説明する。図２に示されるように、人孔５０は数個のブロックにより組み立てられ、下方については、下から順に同一形状の円筒状ブロック５６，５５が積み重ねられる。積み重ねられたときの安定度を維持するため、円筒上ブロック５５，５６の上端部及び下端部についてはフランジ形状に形成されている。これらの内径は本実施例では約１２００ｍｍである。人孔５０の入口付近については、下から順に略円錐状の筒状ブロック５４，５３が積み重ねられ、入口に近づくにつれて内径は小さくなる。筒状ブロック５３のフランジ部上に配置されている、環状ブロック５２及び蓋支持部材５１については内径が６００ｍｍである。
【００１９】
以上のように、人孔５０の内部の空所Ａは入口部が狭く、深くなるとそれよりも内径がやや広い空間となっているが、ここを出入りするために、空所Ａの内壁、すなわち筒状のブロック５３〜５６の内壁には、鉄製の足掛金物５７ａ〜５７ｇが上下方向に等間隔で配設されている。この足掛金物５７ａ〜５７ｇは同一のコの字形状であり、その両端部が筒状ブロック５３〜５６の内壁に各ブロック毎に２個宛植設されている。作業者は、人孔５０の内部に出入りするときは、この足掛金物５７ａ〜５７ｇを互い違いに手で握り、足を掛けて、筒状ブロック５３〜５６の内壁を昇降することができる。
【００２０】
以上、本発明の第１実施例による足掛金物自動切断装置１の構成について説明したが、次にその作用について説明する。
【００２１】
図２に示されるように、作業を行う人孔５０の蓋を開け、架台２をローラー７の回転により人孔５０の上方に移動させる。多関節ロボット４が人孔５０の穴の直上方に配置されたならば、支持部材９の底部９ａを接地させて、架台２の支持をローラー７から支持部材９に変えて、地上に架台２を固定させる。次に、作業者はカメラ制御部２４を操作して、カメラ３７、モニター２３及びライトの電源をＯＮにする。そして、ホイスト制御部２１を操作して、ウインチ３ａからワイヤー１５を供給し、多関節ロボット４を下方に下ろす。多関節ロボット４は平板２０を介在させて４本のワイヤー１５により懸吊されているのでバランス良く下方に移動できる。
【００２２】
多関節ロボット４を空所Ａに入れる場合、人孔５０の入口が狭く、多関節ロボット４を折り畳んた状態で人孔５０に下ろすと、例えばカッター５が入口に当たるようなときがある。このようなときは、多関節ロボット４が架台２に収容されている状態から、カッター５から先に人孔５０の空所Ａに入れるようにする。すなわち、始めに腕３３のｂ点を軸として腕３３を時計方向に回転させ、それと同時にｃ点を軸として肘３４を時計方向に回転させて、カッター５を下にしてから人孔５０の空所Ａに挿入させる。そのあと、ｂ点を軸として腕３３を反時計方向に戻しながら、腕３３及び肘３４、肘回転部３５が図３に示されるように垂直方向に伸びるようにし、順次、カッター５、肘回転部３５、肘３４、腕３３と人孔内に入れるようにする。このようにすれば、多関節ロボット４を空所Ａに入れることができる。
【００２３】
多関節ロボット４が所定の位置まで下ろされたら、図１に示される多関節ロボット４の収容された状態から関節を伸ばして作業のできる体勢にする。このときに、作業者は空所Ａの様子をモニター２３の映像で見ることができるので、多関節ロボット４の操作を安全に行うことができる。切断作業に入り、例えば、足掛金物５７ａ〜５７ｇのうち下方の足掛金物５７ｇから切断するには、作業者はモニター２３の映像を見ながらホイスト制御部２１を操作して、多関節ロボット４を空所Ａの底部近くまで下ろす。次に、ｃ点を軸に肘３４を回転させて、カメラ３７を空所Ａの壁部に向ける。この場合にカッター５が壁部に当たるようであれば、ｂ点を軸に腕３３をカッター５と逆の方に曲げる。そして、肩３２を回転させながら、ホイスト制御部２１を操作して、ゆっくり多関節ロボット４を上昇させて、足掛金物５７ｇをモニターで確認する。
【００２４】
図２はカッター５が足掛金物５７ｇを切断しているところを示す。この切断作業を説明すると、モニター２３の映像で足掛金物５７ｇが確認できたら、例えば肩３２、腕３３を回転させてカッター５の大ざっぱな位置決めをし、次に肘回転部３５のｅ点を軸としてカッター５の向きを変えたり、手首３６を回転させることで、カッター５の刃先が足掛金物５７ｇの一端を挟むようにする。この時には、切り残しがないようにカッター５の刃先が円筒状ブロック５６の内壁に平行となって当接するようにする。作業者が足掛金物５７ｇをカッター５で切断するときは、カッター制御部２５を操作することにより行われる。足掛金物５７ｇの一端部の切断が終了したら、足掛金物５７ｇの他端部の切断をし、他の残りの足掛金物５７ａ〜５７ｆの切断も同様にして、全ての足掛金物５７ａ〜５７ｇの切断作業を終わらせる。
【００２５】
足掛金物切断作業が終了したら、作業者は多関節ロボット４の腕３３及び肘３４を下方に伸ばし図３に示されるように一直線状にする。そして、ホイスト制御部２１を操作してウインチ３ａを巻き上げ、多関節ロボット４を地上に上昇させる。これにより多関節ロボット４を懸吊させる吊り金具１９の上部がリミッタスイッチ１８の端子に当接するとウインチ３ａのワイヤー１５の巻き上げが停止し、多関節ロボット４の上昇は停止される。そこで、カメラ制御部２４を操作して、カメラ３７、モニター２３及びライトの電源をＯＦＦする。
【００２６】
下方に一直線状となっている多関節ロボット４を架台２内に収容させるには、多関節ロボット４の腕３３を時計方向に回転させ、それと同時に肘３４を反時計方向に回転させる。これにより、人孔５０の入口から肘３４、肘回転部３５及びカッター５を地上に出すことができる。そして、腕３３の回転を停止させ、逆方向の反時計方向に回転させれば、図１の状態で、架台２内に多関節ロボット４を収容できる。
【００２７】
このように、本実施例によれば、モニターの映像で人孔内の様子が分かり、作業者が地上に居ながらにして、人孔内での足掛金物の切断作業ができる。これにより、作業者が人孔内でガス中毒になることもなく、足掛金物の腐食などによる作業者の落下事故を防ぐことができる。また、多関節ロボット４を使用してるので関節部で折り畳むことができ、架台２内の収容にも便利であり、全体としてコンパクトになる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施例による足掛金物自動切断装置６０について、図面を参照して説明する。尚、第１実施例と同じ構成部については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
図５は本実施例による足掛金物自動切断装置６０の一部を示すが、第１実施例の足掛金物自動切断装置１と異なる点は、ワイヤー１５に懸吊されている平板２０と多関節ロボット４との間に位置固定装置６３を設けたことにある。この位置固定装置６３は円柱部材６４に取付板６５を介在させて、パンダグラフ状の固定部材６１を設けている。この固定部材６１は自動車のジャッキ構造のように、２本のアーム部材６８ａ，６８ｂの関節部に設けられている雌ねじ部に雄ねじが形成された軸状部材６７を螺合させている。軸状部材６７を時計方向に回転させると、軸状部材６７上でアーム部材６８ａと６８ｂの関節部の幅が狭くなり、アーム部材６８ａと６８ｂの関節部は鋭角から除々に広がり、固定部材６１の高さが大きくなる。これにより、アーム部材６８ａと６８ｂが係合している頂き部に設けられている支持部材６９が筒状部材５４の内壁に当接して押圧する。
【００３０】
軸状部材６７を反時計方向に回転させると、軸状部材６７上でアーム部材６８ａと６８ｂの関節部の幅が広くなり、アーム部材６８ａと６８ｂの関節部は角度が除々に小さくなり、固定部材６１の高さが小さくなり想像線のようになる。
【００３１】
この固定部材６１は水平面に対して１２０度間隔で円柱部材６４に３箇所設けられている。そして、固定部材６１は軸状部材６７を回転させるためにこれと連結されたモーター６６が設けられ、これは地上の多関節ロボット制御部２２で操作される。
【００３２】
これら以外については本第２実施例は第１実施例と同じ構成である。但し、位置固定装置６３を設けていることから、本実施例の架台６２はその円柱部材６４の高さだけ高くなる。また、架台６２のローラ７０を固定するのに、ローラ７０のストッパ部材７１を使用している。
【００３３】
以上、説明したように本実施例の足掛金物自動切断装置６０によれば、多関節ロボット４を空所Ａに下ろした場合に、モニター２３で足掛金物５７ａ〜５７ｈを見つけたときに、位置固定装置６３を作動させて多関節ロボット４を空所Ａに固定させることができる。従って、ワイヤー１５の揺れにより、多関節ロボット４が振り子のように揺れることを防止できる。これにより、カッター５の位置調節が容易になり、カッター５の刃先を各足掛金物５７ａ〜５８ｈの根本にうまく合わせることができ、より正確な切断できる。これ以外の効果については第１実施例と同じである。
【００３４】
以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００３５】
例えば、以上の各実施例ではカメラ３７を肘回転部３５に取り付けたが、肩３２や腕３３などに取り付けてもよい。
【００３６】
また、以上の各実施例では、切断機器として油圧カッター５を用いて足掛金物を切断したが、回転によるカッター切断、機械式モーターを使用しているグラインダーのような回転砥石での切断、ノコ歯による切断、水圧ジェット水による切断装置などをステップ切断ロボットに取り付けても同様の効果が得られ、これらの動力源は油圧、電動および空気圧などの使用を問わない。
【００３７】
尚、本明細書でホイストとは、クレーン、巻上装置などの物を吊り上げるものの全般を含む意味である。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の足掛金物自動切断装置によれば、受像機の映像でで空所の様子が分かり、作業者が地上に居ながらにして、空所での切断機器を用いた足掛金物の切断作業ができる。これにより、作業者が人孔内でガス中毒になることもなく、足掛金物の腐食による作業者の落下事故を防ぐことができる。また、関節ロボットを使用してるので狭い所でも、関節ロボットを折り畳み空所に入れることができ、架台内における収容にも便利であり、全体としてコンパクトになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による足掛金物自動切断装置の多関節ロボットが架台に収容されているところを示す側面図である。
【図２】同足掛金物自動切断装置の架台が人孔上に設置され、多関節ロボットが人孔内に下ろされたところを示す縦断面図である。
【図３】同足掛金物自動切断装置の多関節ロボットの拡大側面図である。
【図４】同足掛金物自動切断装置のカッターの拡大平面図である。
【図５】本発明の第２実施例による足掛金物自動切断装置の多関節ロボットが位置固定装置により人孔内に固定されたところ示す縦断面図である。
【符号の説明】
１      足掛金物自動切断装置
２      架台
３      ホイスト
４      多関節ロボット
５      カッター
２１    ホイスト制御部
２２    ロボット制御部
２３    モニター
２５    カッター制御部
３７    カメラ
５７ａ  足掛金物
５７ｂ  足掛金物
５７ｃ  足掛金物
５７ｄ  足掛金物
５７ｅ  足掛金物
５７ｆ  足掛金物
５７ｇ  足掛金物
５７ｈ  足掛金物
６０    足掛金物自動切断装置
６２    架台
６３    位置固定装置
Ａ      空所
【図１】
0003600644.tif 000002
【図２】
0003600644.tif 000003
【図３】
0003600644.tif 000004
【図４】
0003600644.tif 000005
【図５】
0003600644.tif 000006