(57)【要約】【課題】  作業工具の重量を担荷して作業者の負担を軽減できると共に工具を所望位置に容易に移動でき、また、工具ヘッドの移動による重心移動や慣性力も小さい建築物の外壁面作業装置を提供する。【解決手段】  図示外壁面作業装置１は、固定基部１０の背面支柱１２の上端部にアーム駆動機構４０によって駆動されるアーム機構３０を備えて構成され、ゴンドラ装置２のゴンドラケージ２Ａに、着脱可能に装着される。アーム機構３０は、その先端の工具ヘッド５０に工具ユニットを支持し、制御装置９０によるアーム駆動機構４０の制御駆動によって揺動操作されて、工具ユニットによって建築物の外壁面に対して穿孔やブラッシング等の作業を行うように構成されている。【選択図】  図１
2006082178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴンドラケージに着脱可能に結合固定される固定基部と、
前記固定基部に当該固定基部がゴンドラケージに装着された状態における鉛直方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、
前記上下方向移動部材を移動駆動する上下移動駆動機構と、
前記固定基部の上下移動方向部材に基端揺動軸によって前記鉛直方向と直交する水平平面内で揺動可能として枢支された第一のアーム部材の先端に第二のアーム部材が関節揺動軸によって前記水平平面内で揺動可能に連結されて成るアーム機構と、
前記アーム機構の先端にヘッド揺動軸によって前記水平平面内で揺動可能に設けられた工具台に任意の工具を装着支持する工具ヘッドと、
前記アーム機構を駆動操作して前記工具台を前記水平平面内で移動させるアーム駆動機構と、
前記上下移動駆動機構及び前記アーム駆動機構を制御駆動すると共に前記工具ヘッドの位置情報を記憶する記憶装置を備えた制御装置と、
前記工具ヘッドに設けられ前記制御装置に制御情報を入力する手動操作入力手段と、
を備えて構成されていることを特徴とする建築物の外壁面作業装置。
【請求項２】
上記アーム駆動機構は、上記第一のアーム部材と第二のアーム部材の中間部位に、それぞれリンクアーム部材が先端で枢着されると共に該リンクアーム部材の基端同士が操作節で枢着連結されて、前記第一のアーム部材と第二のアーム部材と二本のリンクアーム部材とで平行リンクを成し、前記操作節を上記水平平面内において直交する二方向にそれぞれ移動案内するガイド機構と、それぞれの方向に移動駆動する移動駆動手段と、を備え構成されていることを特徴とする請求項１に記載の建築物の外壁面作業装置。
【請求項３】
上記基端揺動軸に固定された第一のスプロケット部材と上記関節揺動軸に固定された等しい歯数の第二のスプロケット部材が第一のチェーン部材によって連繋されると共に、前記関節揺動軸に固定された第三のスプロケット部材と上記ヘッド揺動軸に固定された等しい歯数の第四のスプロケット部材が第二のチェーン部材によって連繋されて成る、上記アーム機構の作用による上記工具台の移動時においてその姿勢を一定に保持する工具姿勢保持手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の外壁面作業装置。
【請求項４】
上記基端揺動軸を回転駆動し、上記工具姿勢保持手段を介して上記工具台を揺動操作する工具揺動駆動手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項３に記載の建築物の外壁面作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の上部から垂下された吊りロープ部材を介してゴンドラケージを昇降可能に吊り下げ支持して成るゴンドラ装置において、ゴンドラケージに着脱可能に装着されて建築物の壁面に対する作業を自動的又は半自動的に行うことのできる建築物の外壁面作業装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物における窓清掃や外壁面の保守点検や補修等の作業は、建築物の上部から垂下された吊り下げロープによってゴンドラケージを昇降可能に吊り下げ支持したゴンドラ装置を用い、ゴンドラケージに搭乗した作業者が電動工具を支持して手作業で行っている。
【０００３】
尚、窓清掃等の比較的単純な反復作業の場合には、自動的に行う窓清掃ロボットも実用化されており、また、特許文献１に開示のごとく壁面検査や塗装等の作業に汎用性を有する壁面作業ロボットも提案されている。
【特許文献１】特許番号第２６４６００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、壁面の補修作業のように作業者の判断を要して位置が一定しない上に部位毎に作業内容が異なる作業では、自動化は極めて困難であって作業者の手作業に依存せざるを得ない。例えば壁面の劣化部位に防水剤の注入孔をドリルによって穿孔する作業では、工具（ドリル）の重量を作業者が担荷しながらの作業となるために負担が大きく、全自動化とまでは行かないまでも作業者を補助して負担を軽減できる外壁面作業装置が望まれている。
【０００５】
前述の壁面作業用ロボットでは、その作業アームの先端に必要な工具を付け換えて種々の作業を行わせること自体は可能である。しかし、作業位置が確定していてプログラムによる動作が可能な作業以外は、工具の作業所望位置への移動を作業者が操作装置を用いて遠隔操作しなければならないため、隔靴掻痒の感を否めず、極めて面倒で時間を要し合理的でない。また、作業アームを備えるモジュールがゴンドラの横方向に延設されたスライドベースに沿って移動することで水平方向（Ｘ軸方向）に移動する（即ちＸ軸方向には直交座標系のロボットである）ため、当該方向の移動による重心移動や慣性力の作用が大きく、ゴンドラケージの揺れを誘発して精度管理が難しく、安全上の問題もある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、作業工具の重量を担荷して作業者の負担を軽減できると共に工具を所望位置に容易に移動でき、また、工具ヘッドの移動による重心移動や慣性力も小さい建築物の外壁面作業装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る建築物の外壁面作業装置は、ゴンドラケージに着脱可能に結合固定される固定基部と、前記固定基部に当該固定基部がゴンドラケージに装着された状態における鉛直方向に移動可能に設けられた上下方向移動部材と、前記上下方向移動部材を移動駆動する上下移動駆動機構と、前記固定基部の上下移動方向部材に基端揺動軸によって前記鉛直方向と直交する水平平面内で揺動可能として枢支された第一のアーム部材の先端に第二のアーム部材が関節揺動軸によって前記水平平面内で揺動可能に連結されて成るアーム機構と、前記アーム機構の先端に前記水平平面内で揺動可能に設けられた工具台に任意の工具を装着支持する工具ヘッドと、前記アーム機構を駆動操作して前記工具台を前記水平平面内で移動させるアーム駆動機構と、前記上下移動駆動機構及び前記アーム駆動機構を制御駆動すると共に前記工具ヘッドの位置情報を記憶する記憶装置を備えた制御装置と、前記工具ヘッドに設けられ前記制御装置に制御情報を入力する手動操作入力手段と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成の外壁面作業装置は、建築物の上部から垂下された吊りロープ部材を介してゴンドラケージを昇降可能に吊り下げ支持して成るゴンドラ装置のゴンドラケージに、固定基部によって固定される。工具ヘッドには建築物の外壁面に対する作業に応じて任意の作業工具が装着され、工具ヘッドに設けられた手動操作入力手段から入力される操作情報に基づいて、制御装置が上下移動駆動機構とアーム駆動機構を制御駆動し、上下移動駆動機構によるアーム機構の鉛直方向の移動によって工具ヘッドを上下に移動させると共に、アーム駆動機構によるアーム機構の駆動によって工具ヘッドを前後左右に移動させることができる。これにより、工具ヘッドに装着した作業工具によって外壁面の作業を行うことができ、また、工具ヘッド（即ち作業工具）を外壁面の任意の場所に位置させて制御装置の記憶装置に記憶させたその位置情報に基づいて工具ヘッドを自動的に移動させて作業を行うこともできる。
【０００９】
また、上記アーム駆動機構は、上記第一のアーム部材と第二のアーム部材の中間部位に、それぞれリンクアーム部材が先端で枢着されると共に該リンクアーム部材の基端同士が操作節で枢着連結されて、前記第一のアーム部材と第二のアーム部材と二本のリンクアーム部材とで平行リンクを成し、前記操作節を上記水平平面内において直交する二方向にそれぞれ移動案内するガイド機構と、それぞれの方向に移動駆動する移動駆動手段と、を備え構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成では、移動駆動手段による操作節の水平平面内の直交する二方向の移動駆動によって、第二のアーム部材の先端が同方向に拡大されて移動し、その支持する工具ヘッドを水平平面内の任意の位置に位置させることができる。
【００１１】
また、上記基端揺動軸に固定された第一のスプロケット部材と上記関節揺動軸に固定された等しい歯数の第二のスプロケット部材が第一のチェーン部材によって連繋されると共に、前記関節揺動軸に固定された第三のスプロケット部材と上記ヘッド揺動軸に固定された等しい歯数の第四のスプロケット部材が第二のチェーン部材によって連繋されて成る、上記アーム機構の作用による上記工具台の移動時においてその姿勢を一定に保持する工具姿勢保持手段を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、基端揺動軸とヘッド揺動軸が第一のチェーン部材及び第二のチェーン部材によって等しい回転角を保って連動し、工具ヘッドは固定基部に対する第一のアーム部材の揺動及び第一のアーム部材に対する第二のアーム部材の揺動に拘わらず姿勢を保つ。
【００１３】
また、上記基端揺動軸を回転駆動し、上記工具姿勢保持手段を介して上記工具台を揺動操作する工具揺動駆動手段を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、工具揺動駆動手段による基端揺動軸の回転が工具姿勢保持手段を介して工具ヘッドのヘッド揺動軸に伝達され、工具台が揺動する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る発明の建築物の外壁面作業装置によれば、既存のゴンドラ装置のゴンドラケージに、固定基部によって固定して、工具ヘッドに設けられた手動操作入力手段の操作によって制御装置を介して上下移動駆動機構とアーム駆動機構工具ヘッドを駆動して工具ヘッドを上下及び前後左右に移動させることができる。このため、極めて汎用性が高い。工具ヘッドに装着された作業工具の重量はアーム機構が担うため、作業者は少ない負担で容易に建築物の外壁面に対して作業することができる。アーム機構は第一のアーム部材が固定基部に対して水平平面内で揺動することで工具ヘッドを移動させるため、工具ヘッドの移動による慣性力や重心移動が小さく、ゴンドラケージの揺れの誘発が少なく高い精度管理が可能である。また、工具ヘッド（即ち作業工具）を制御装置の記憶装置に記憶させた位置情報に基づいて移動させることで、自動的に作業を行えるものである。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、第一のアーム部材と第二のアーム部材と二本のリンクアーム部材とで平行リンクを成し、そのリンクアーム部材の連結部位である操作節部を水平平面内において直交する二方向にそれぞれ移動操作することでその移動量を拡大して工具ヘッドを水平平面内で前後左右任意の位置に移動させることができる。これにより、少ない操作量で工具ヘッドを大きく移動させることができるために全体をコンパクトに構成することができると共に、操作節の直交座標方向の移動がそのまま工具ヘッドの移動に所定の比率で対応するため、直交座標系の制御情報によって駆動制御でき、例えば工具ヘッドの始点と終点を指示して自動運転させる際等に、通常一般の関節マニピュレータのように複雑な座標変換（直交座標系の位置情報を関節角座標系の制御情報に変換）する必要がなく、運動制御が極めて簡単となるものである。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、何ら駆動機構及び駆動制御を要することなく、簡単な構成で工具ヘッドの位置に拘わらず工具台の姿勢を一定に保つことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、アーム機構の基端である第一のアーム部材の固定基部に枢支する基端揺動軸を工具揺動駆動手段によって回転操作することで、工具ヘッドの工具台を揺動操作することができる。これにより、工具台を揺動操作するための工具揺動駆動手段を工具ヘッドに備える必要が無く、慣性重量の軽減によって全体を小型軽量に構成できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
図１は本発明に係る建築物の外壁面作業装置の一構成例の概略斜視図，図２はゴンドラケージに装着された状態の平面図，図３はその背面図，図４は図３のＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
図示外壁面作業装置１は、固定基部１０の背面支柱１２の上端部にアーム駆動機構４０によって駆動されるアーム機構３０を備えて構成され、建築物の上部から垂下された吊りワイヤー２Ｂによってゴンドラケージ２Ａを昇降可能に吊り下げ支持して成るゴンドラ装置２のゴンドラケージ２Ａに、着脱可能に装着される。アーム機構３０は、その先端の工具ヘッド５０に工具ユニット（図示せず）を支持し、背面支柱１２の上部に設けられた制御装置９０によるアーム駆動機構４０の制御駆動によって図２中想像線で示すように揺動操作されて、工具ユニットによって建築物の外壁面に対して穿孔やブラッシング等の作業を行うものである。以下、各部の詳細を説明するが、その説明中、当該外壁面作業装置１が水平に吊り下げられたゴンドラケージ２Ａに装着された状態（正立状態）において、鉛直となる方向をＺ軸方向，このＺ軸と直交する水平平面内におけるゴンドラケージ２Ａの左右方向をＸ軸方向，これらＺ軸及びＸ軸と直交するゴンドラケージ２Ａの前後方向をＹ軸方向とする。
【００２１】
固定基部１０は、下部基板１１の背面側に背面支柱１２が立設されて側面形状Ｌ字状に形成されている。そして、下部基板１１がゴンドラケージ２Ａの底面に止め金具３を介してボルトによって締着されると共に、背面支柱１２がゴンドラケージ２Ａの背面に止め金具４を介してボルトによって締着され、これによって背面支柱１２を鉛直（Ｘ軸方向）としてゴンドラケージ２Ａに固定されるようになっている。
【００２２】
背面支柱１２には、その縦断面図である図５，図５のＢ−Ｂ断面図である図６，図５のＣ−Ｃ断面図である図７（Ａ），Ｄ−Ｄ断面図である図７（Ｂ）に示すように、上下方向移動部材としてのＺ軸移動ベース２２を上下に移動駆動する上下移動駆動機構２０が設けられており、そのＺ軸移動ベース２２でアーム機構３０とアーム駆動機構４０を支持している。
【００２３】
上下移動駆動機構２０は、背面支柱１２に設けられたＺ軸方向の一対のＺ軸ガイドレール２１に、Ｚ軸移動ベース２２が摺動移動可能に嵌合支持されると共に、Ｚ軸ガイドレール２１の間に配設されたＺ軸駆動ボールネジ２３の雌ねじ２３ＡがＺ軸移動ベース２１に固着され、Ｚ軸駆動ボールネジ２３にＺ軸駆動モーター２４がタイミングベルト＆プーリ２５を介して連繋されて構成されている。これにより、Ｚ軸駆動モーター２４によるＺ軸駆動ボールネジ２３の回転駆動によってＺ軸移動ベース２２がＺ軸ガイドレール２１に沿って移動する（即ちＺ軸方向に昇降移動する）ようになっている。Ｚ軸駆動モーター２４は、エンコーダを備えた位置制御可能なサーボモーターであって、制御装置９０によって制御駆動される。
【００２４】
また、上下移動駆動機構２０は、駆動力軽減機構２６を備えている。駆動力軽減機構２６は、下部基板１１に配設されたスプリングバランサー２６Ａに所定の力で巻き込み付勢されるワイヤー２６Ｂが、背面支柱１２の上端部に配設されたシーブ２６Ｃの上側を巻回すると共にＺ軸駆動ボールネジ２３の雌ねじ２３Ａに装着されたシーブ２６Ｄの下側を巻回して配索され、その先端が背面支柱１２の上端部に結合されて構成されている。これにより、Ｚ軸駆動ボールネジ２３のシーブ２６Ｄが動滑車となり、スプリングバランサー２６Ａによるワイヤー２６Ｂの巻き込み力の二倍の力でシーブ２６Ｄ（Ｚ軸駆動ボールネジ２３の雌ねじ２３Ａ）を上側に移動付勢し、スプリングバランサー２Ａのワイヤー巻き込み力を適宜設定することで、Ｚ軸移動ベース２２及びその支持する後述する機構部材（アーム機構３０及びアーム駆動機構４０）の重量を相殺して低出力のＺ軸駆動モーター２４によっても円滑な昇降駆動が可能となっているものである。
【００２５】
アーム機構３０は、その平面図である図８及びその中心軸断面図である図９に示すように、Ｚ軸移動ベース２２に回転自在に設けられた基端揺動軸２７に基端が揺動自在に嵌合して枢支された第一のアーム部材としての基部アーム３１の先端に、第二のアーム部材としての先端部アーム３２の基端が関節揺動軸３３で揺動可能に連結されると共に、操作リンク機構３４を備えて構成されている。先端部アーム３２の先端には、ヘッド揺動軸３５がＺ軸方向に貫通して設けられ、図８には示さないがこのヘッド揺動軸３５に工具台５１と操作ユニット７０が固定されて工具ヘッド５０を構成している。
【００２６】
基部アーム３１を揺動可能に支持する基端揺動軸２７は、Ｚ軸移動ベース２２に回転自在に設けられており、その下端が工具揺動駆動手段としての工具ベース揺動モーター２８の回転軸に連結されている。先端部アーム３２の基部アーム３１への枢着軸である関節揺動軸３３は、基部アーム３１及び先端部アーム３２の双方に対して回転自在となっている。また、工具ヘッド５０のヘッド揺動軸３５は、先端部アーム３２に対して回転自在となっており、その上端に工具台５１が固定されると共に下端に操作ユニット７０が固定されている。これら基端揺動軸２７，関節揺動軸３３及びヘッド揺動軸３５の軸方向はそれぞれＺ軸方向に設定されており、従って、基部アーム３１，先端部アーム３２及び工具ヘッド５０の工具台５１は水平平面内で揺動し、これによって、基部アーム３１のＺ軸移動ベース２２に対する揺動と、先端部アーム３２の基部アーム３１に対する揺動で先端部アーム３２の先端の工具ヘッド５０を水平平面内（Ｘ軸及びＹ軸方向）の任意の位置に移動させることができると共に、工具ヘッド５０の工具台５１を水平面内で揺動させることができるようになっている。
【００２７】
操作リンク機構３４は、基部アーム３１の基端部近傍に端部が枢着された基部操作アーム３４Ａと、先端部アーム３２の基端部近傍に端部が枢着された先端部操作アーム３４Ｂの自由端が枢着されて操作節３４Ｃとして構成されている。基部アーム３１の長さ：Ａ１に対する基端揺動軸２７から基部操作アーム３４Ａの枢着軸までの距離：Ａ２の比：Ａ１／Ａ２と、先端部アーム３２の長さ：Ｂ１に対する関節揺動軸３３から先端部操作アーム３４Ｂの枢支軸までの距離：Ｂ２の比：Ｂ１／Ｂ２は、等しく設定されてこれが拡大率となっている。また、基部操作アーム３４Ａの長さは関節揺動軸３３から先端部操作アーム３４Ｂの枢着軸までの距離と等しく、先端部操作アーム３４Ｂの長さは関節揺動軸３３から基部操作アーム３４Ａの枢着軸までの距離に等しく設定されており、これによって基部アーム３１と先端部操作アーム３４Ｂ，先端部アーム３２と基部操作アーム３４Ａが、それぞれ平行となって平行リンクを構成している。
【００２８】
このような構成の操作リンク機構３４では、基部操作アーム３４Ａと先端部操作アーム３４Ｂの枢着点である操作節３４Ｃを水平平面内で移動操作すると、基部アーム３１と先端部アーム３２が揺動し、先端部アーム３２の先端（工具ヘッド５０）が前述の拡大率で拡大されて移動する。つまり、この操作リンク機構３４の操作節３４Ｃを水平平面内における直交する二方向にそれぞれ移動操作することでその移動量を拡大して工具ヘッド５０を水平平面内で前後左右任意の位置に移動させることができる。これにより、操作節３４Ｃの少ない操作量で工具ヘッド５０を大きく移動させることができるために駆動系全体をコンパクトに構成することができると共に、操作節３４Ｃの直交座標方向の移動がそのまま工具ヘッド５０の移動に所定の比率で対応するため、直交座標系の制御情報によって駆動制御でき、工具ヘッド５０を所望の位置に移動させる際に直交座標系の位置情報を関節角座標系の制御情報に変換する複雑な座標変換の必要が無く、運動制御が極めて簡単となるものである。
【００２９】
また、アーム機構３０は、工具ヘッド５０の工具台５１の揺動姿勢を保持する工具姿勢保持機構６０を備えている。工具姿勢保持機構６０は、図９中に示すように、基端揺動軸２７に固定された第一のスプロケット部材としての基部スプロケット６１と、基部アーム３１と先端部アーム３２を連結する関節揺動軸３３の下端に固定された第二のスプロケット部材としての関節第一スプロケット６２とが両者の間に掛け回された第一のチェーン部材としての基部アームチェーン６３によって連繋されると共に、関節揺動軸３３の上端に固定された第三のスプロケット部材としての関節第二スプロケット６４と先端部アーム３２に工具ヘッド５０を連結するヘッド揺動軸３５に固定された第四のスプロケット部材としてのヘッドスプロケット６５とが両者の間に掛け回された第二のチェーン部材としての先端部アームチェーン６６によって連繋されて構成され、スプロケット６１，６２の歯数は等しく、また、スプロケット６４，６５の歯数は等しく設定されている。
【００３０】
この工具姿勢保持機構６０により、基端揺動軸２７に接続された前述の工具ベース揺動モーター２８をサーボロックさせて基端揺動軸２７を回転不能に固定することで、基部アーム３１の揺動によって関節揺動軸３３に固定された関節第一スプロケット６２が逆側に同角度回転すると共に、先端部アーム３２の揺動によってヘッド揺動軸３５に固定されたヘッドスプロケット６５が逆側に同角度回転するように連動し、その結果、ヘッド揺動軸３５に装着された工具台５１（及び後述する操作ユニット７０）の姿勢はアーム機構３０の揺動状態に拘わらず常に一定に保たれるものである。これによって工具ヘッド５０が水平平面内で移動しても支持する工具ユニットは姿勢変化せず、作業対象である建築物の外壁面に対して同一姿勢を保つために作業性が良いものである。一方、工具ベース揺動モーター２８によって基端揺動軸２７を回転させることで、工具ヘッド５０の工具台５１を揺動操作することができる。これによれば、工具台５１（その支持した工具ユニット）を揺動駆動する工具ベース揺動モーター２８をアーム機構３０の先端に支持しないため、アーム機構３０の支持重量及び揺動時における慣性重量の軽減によって機構全体を小型軽量化できる。この工具ベース揺動モーター２８は、エンコーダを備えた位置制御可能なサーボモーターであって、制御装置９０によって制御駆動される。
【００３１】
アーム駆動機構４０は、Ｚ軸移動ベース２２を基端揺動軸２７の中心軸で断面にした図１０，図１０のＥ−Ｅ断面図である図１１，図１０のＦ−Ｆ断面図である図１２（Ａ）及びそのＧ−Ｇ断面図である図１２（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向駆動機構４０ＸとＹ軸方向駆動機構４０Ｙとから成り、アーム機構３０を揺動操作する操作ベース４３をＸ軸方向駆動機構４０ＸによってＸ軸方向に移動駆動すると共にＹ軸方向駆動機構４０ＹによってＹ軸方向に移動駆動するように構成されている。
【００３２】
Ｘ軸方向駆動機構４０Ｘは、Ｚ軸移動ベース２２に支持ブラケット２２Ａを介して設けられたＸ軸方向のＸ軸ガイドレール４１Ｘに、Ｘ軸移動ベース４２Ｘが摺動移動可能に嵌合支持されると共に、Ｘ軸ガイドレール４１Ｘと平行に配設されたＸ軸駆動ボールネジ４３Ｘの雌ねじがＸ軸移動ベース４２Ｘに固着され、Ｘ軸駆動ボールネジ４３ＸとＸ軸駆動モーター４４Ｘとがタイミングベルト＆プーリ４５Ｘを介して連結されており、Ｘ軸駆動モーター４４ＸによるＸ軸駆動ボールネジ４３Ｘの回転によってＸ軸移動ベース４２ＸをＸ軸ガイドレール４１Ｘに沿って（Ｘ軸方向に）移動駆動するように構成されている。Ｘ軸駆動モーター４４Ｘは、エンコーダを備えた位置制御可能なサーボモーターであって、制御装置９０によって制御駆動される。
【００３３】
Ｙ軸方向駆動機構４０Ｙは、Ｘ軸移動ベース４２Ｘに設けられたＹ軸方向のＹ軸ガイドレール４１Ｙに、操作ベース４３が摺動移動可能に嵌合支持されると共に、Ｙ軸ガイドレール４１Ｙと平行に配設されたＹ軸駆動ボールネジ４３Ｙの雌ねじが操作ベース４３に固着され、Ｙ軸駆動ボールネジ４３ＹとＹ軸駆動モーター４４Ｙとがタイミングベルト＆プーリ４５Ｙを介して連結されており、Ｙ軸駆動モーター４４ＹによるＹ軸駆動ボールネジ４３Ｙの回転によって操作ベース４３をＹ軸ガイドレール４１Ｙに沿って（Ｙ軸方向に）移動駆動するように構成されている。Ｙ軸駆動モーター４４Ｙは、エンコーダを備えた位置制御可能なサーボモーターであって、制御装置９０によって制御駆動される。
【００３４】
操作ベース４３は、前述のごとくＺ軸方向の操作軸４３Ａを備えており、この操作軸４３Ａがアーム機構３０の操作リンク機構３４の操作節３４Ａに摺動可能に嵌合している。
【００３５】
上記のごとき構成のアーム駆動機構４０は、操作ベース４３が、Ｙ軸方向駆動機構４０ＹによるＹ軸方向の移動と、Ｘ軸方向駆動機構４０ＸによるＸ軸移動ベース４２ＸのＸ軸方向の移動と、によってＸ−Ｙ軸方向に移動し、操作リンク機構３４の操作節３４Ａを移動操作してアーム機構３０を操作する。
【００３６】
工具ヘッド５０は、図１３（Ａ）に平面図，（Ｂ）に断面図を示すように、アーム機構３０の先端部アーム３２の先端に、Ｚ軸方向のヘッド揺動軸３５が上下に貫通して回転自在に設けられ、そのヘッド揺動軸３５の上端に工具台５１が設けられると共に下端に手動操作入力手段としての操作ユニット７０が設けられている。
【００３７】
工具台５１は、ヘッド揺動軸３５に固定された所定厚さで所定幅の支持板５１Ａの後端側に、左右両端部に固定ネジ５１Ｃを備えるブラケット５１Ｂが固定ボルト５１Ｄで固定されて構成されている。ブラケット５１Ｂは、断面形状Ｌ字状で、その水平板部を支持板５１Ａの裏面に当接させ、下側から当該水平板部及び支持板５１Ａを貫通する固定ボルト５１Ｄに支持板５１Ａの上面側で円形ナット５１Ｅが螺合して固定されている。固定ボルト５１Ｄは、中央と左右の合計三本配設されており、左右の二本に螺合する円形ナット５１Ｅは後述する工具ユニット８０の位置決めピンを兼ねている。固定ネジ５１Ｃは、ブラケット５１Ｂの立ち上がり板部の板面を直角に貫通して設けられている。
【００３８】
一方、工具台５１に装着される工具ユニットは、図１４にその一例であるドリルユニット８０の側面図を示すように、電動ドリル８１を支持するユニットベース８２の下面に固定ベース８３を備えて構成され、その固定ベース８３を介して支持板５１Ａに装着されるようになっている。
【００３９】
固定ベース８３は、図１４の断面Ｇ−Ｇに相当する平面図である図１５（Ａ）及びその側面図である（Ｂ）に示すように、その両側縁の下面側に嵌合溝８３Ａが対向して形成されると共に、後端面に固定メネジ８３Ｂが形成され、更に、後端縁に側辺が所定角度のテーパー状で開口側に広がる台形状の位置決め用切り欠き８３Ｃが形成されている。この固定ベース８３は、支持板５１Ａ（即ち工具台５１）に、その嵌合溝８３Ａが支持板５１Ａの両側縁に嵌って、固定メネジ８３Ｂに螺合した固定ネジ５１Ｃで後端側に引き寄せられ、位置決め用切り欠き８３Ｃの側辺と底辺の隅部に左右の円形ナット５１Ｅ（図１５中破線で示す）が当接することで、位置決めされて支持板５１Ａ（即ち工具台５１）に固定される。
【００４０】
尚、工具ユニット８０の駆動源に電力を供給するケーブル等は、アーム機構３０の基部アーム３１及び先端部アーム３２の内部を工具ヘッド５０までに配索されるものである。
【００４１】
操作ユニット７０は、背面に操作パネル７１を備える矩形の筐体状で、下面にジョグレバースイッチ７２を備えている。
【００４２】
操作パネル７１には、その時点における各制御モーターの位置制御情報の記憶指令を出す位置記憶スイッチ７１Ａが設けられている。ジョグレバースイッチ７２は、ジョグレバー７２ＡのＸ−Ｙ軸方向への倒立操作によるその方向と操作量をＸ−Ｙ軸方向への移動操作情報として出力すると共に、ジョグレバー７２Ａに設けられたシーソースイッチ７２Ｂの操作情報をＺ軸方向の移動操作情報として出力するようになっている。これら操作パネル７１に設けられたスイッチ類及びジョグレバースイッチ７２の操作情報は、制御装置９０に入力されるようになっている。
【００４３】
この操作ユニット７０は、前述のごとく工具ヘッド５０のヘッド揺動軸３５に固定されているため、工具台５１（工具ユニット）の先端部アーム３２に対する揺動によっても工具台５１との位置関係が変わることが無く、工具ユニットがＹ軸と直交する作業対象平面（建築物の外壁面）に対向した基本的な姿勢では、操作ユニット７０のジョグレバースイッチ７２のＸ−Ｙ軸方向の操作方向と実際のＸ−Ｙ軸方向を一致させることができるために極めて作業性が良いものである。
【００４４】
制御装置９０は、記憶装置を備えたマイクロコンピューター９１によって構成され、ブロック構成図である図１６に示すように、操作ユニット７０からの入力情報に基づいて、また、外部入力装置９２を介して入力されたプログラムに基づいて、上下移動駆動機構２０のＺ軸駆動モーター２４，アーム機構３０の工具ベース揺動モーター２８，アーム駆動機構４０のＸ軸方向駆動機構４０ＸのＸ軸駆動モーター４４Ｘ，アーム駆動機構４０のＹ軸方向駆動機構４０ＹのＹ軸駆動モーター４４Ｙを制御駆動して、工具ヘッド５０をＸ−Ｙ軸方向に移動させる（水平平面内で移動させる）と共にＺ軸方向に移動させる。
【００４５】
これにより、工具ヘッド５０に支持した工具ユニット８０を、自動，半自動及び手動で移動させ、建築物の外壁面に対して作業を行うことができる。
【００４６】
即ち、外部入力装置９２から入力したプログラムに基づいて、制御装置９０が工具ヘッド５０（工具ユニット８０）を自動的に移動させて全自動で作業させることができる、また、作業者が操作ユニット７０のジョグレバースイッチ７２を操作して工具ヘッド５０（工具ユニット８０）を作業の始点に位置させてその位置情報を記憶させた後、終点位置に位置させてその位置情報を記憶させ、それら始点から終点の間をプログラムに基づいて移動させて作業させる半自動とすることもできる。工具ヘッド５０の移動経路は、作業者が操作ユニット７０のジョグレバースイッチ７２を操作して工具ユニット８０を実際に移動させて記憶させる（所謂教示する）ことも可能である。
【００４７】
更に、ゴンドラケージ２Ａに搭乗した作業者が、操作ユニット７０のジョグレバースイッチ７２を操作することで、制御装置９０を介して工具ヘッド５０をＸ−Ｙ−Ｚ軸方向（前後左右上下）に移動させ、工具ユニット８０で作業することができる。これにより、工具ユニット８０の直下に位置する操作ユニット７０を操作することで、アーム機構３０に支持した工具ユニット８０を、極めて軽い操作力であたかも作業者が支持しているかのごとく移動させて手動作業することができるものである。
【００４８】
尚、本願発明は上記構成例に限定されるものではなく、適宜変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る建築物の外壁面作業装置の一構成例の概略斜視図である。
【図２】外壁面作業装置がゴンドラケージに装着された状態の平面図である。
【図３】外壁面作業装置がゴンドラケージに装着された状態の背面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】背面支柱の縦断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】（Ａ）は図５のＣ−Ｃ断面図，（Ｂ）は図５のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】アーム機構の平面図である。
【図９】アーム機構の中心軸断面図である。
【図１０】Ｚ軸移動ベースの基端揺動軸の中心軸での断面図である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】（Ａ）は図１０のＦ−Ｆ断面図，（Ｂ）はそのＧ−Ｇ断面図である。
【図１３】（Ａ）は工具ヘッドの平面図，（Ｂ）はその断面図である。
【図１４】工具ユニットとしてのドリルユニットの側面図である。
【図１５】（Ａ）は図１４の断面Ｇ−Ｇに相当する固定ベースの平面図，（Ｂ）はその側面図である。
【図１６】制御装置のブロック構成図である
【符号の説明】
【００５０】
１  外壁面作業装置
２  ゴンドラ装置
２Ａ  ゴンドラケージ
１０  固定基部
２０  上下移動駆動機構
２２  Ｚ軸移動ベース（上下方向移動部材）
２７  基端揺動軸
２８  工具ベース揺動モーター（工具揺動駆動手段）
３０  アーム機構
３１  基部アーム（第一のアーム部材）
３２  先端部アーム（第二のアーム部材）
３３  関節揺動軸
３４  操作リンク機構
３４Ｃ  操作節
３５  ヘッド揺動軸
４０  アーム駆動機構
５０  工具ヘッド
５１  工具台
６０  工具姿勢保持機構
６１  基部スプロケット（第一のスプロケット部材）
６２  関節第一スプロケット（第二のスプロケット部材）
６３  基部アームチェーン（第一のチェーン部材）
６４  関節第二スプロケット（第三のスプロケット部材）
６５  ヘッドスプロケット（第四のスプロケット部材）
６６  先端部アームチェーン（第二のチェーン部材）
７０  操作ユニット
８０  工具ユニット
９０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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