(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重力場で片持ち梁状に支持される長尺アームであって、
長尺アーム本体を形成するロッドと、
前記ロッドのより立設された複数の支柱と、
アーム先端よりＮ−１番目の前記支柱の根元と、Ｎ番目の前記支柱の頂部を経て、アーム末端との間に張られている第１ワイヤと、
アーム先端よりＮ−１番目の前記支柱の頂部と、Ｎ番目の前記支柱の頂部を経て、アーム末端との間に張られている第２ワイヤと、
アーム末端において前記第１ワイヤおよび第２ワイヤに張力を生成する張力発生手段と、
を備えることを特徴とする長尺アーム。
【請求項２】
前記ロッドは、アーム末端から先端に向かって断面積が減少している
ことを特徴とする請求項１記載の長尺アーム。
【請求項３】
前記ロッドは、アーム末端から先端に向かって多段状に断面積が減少しており、
前記複数の支柱は、各段に対応して、設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の長尺アーム。
【請求項４】
前記ロッドは、気密性を有し、内部に供給される流体の圧力が作用している
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の長尺アーム。
【請求項５】
前記ロッドは、アーム末端から先端に向かって縮径する多段テレスコピック状に形成されており、
前記多段テレスコピック状のロッドは、前記圧力により伸展可能であり、
前記複数の支柱は、各段に対応して、設けられている
ことを特徴とする請求項４いずれか記載の長尺アーム。
【請求項６】
前記張力発生手段は、前記ロッドの伸展に応じて、前記第１ワイヤおよび第２ワイヤの張力を調整可能である
ことを特徴とする請求項５記載の長尺アーム。
【請求項７】
前記張力発生手段は、前記ロッドの伸展に応じて、前記第１ワイヤおよび第２ワイヤの長さを調整可能である
ことを特徴とする請求項５記載の長尺アーム。
【請求項８】
前記多段テレスコピック状のロッドと、アーム末端との間に張られ、巻出し巻取速度調整可能な第３ワイヤと、
を備えることを特徴とする請求項５記載の長尺アーム。
【請求項９】
前記第３ワイヤは、各段に対応して、設けられている
ことを特徴とする請求項８記載の長尺アーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重力場で片持ち梁状に支持される長尺アームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
少し遠隔のところにある対象物を扱う場合、長尺アームを有するマニュピレータやロボットアーム等が用いられる（特許文献１）。長尺アームおいては、作用する自重に対し、アームを高剛性にしようとすると、アーム断面が増加したり、重量化したりする。【０００３】
たとえば過酷条件下にて遠隔操作を行おうとする場合、環境下における熱、電磁場、放射線量、湿度、高濃度有害化学物質等の存在により電気系の制御が困難な場合がある。さらには防爆性の要求、空間の制限などの制限を受ける場合もある。一方で、既存の工業用ロボットアームは所謂規格部品にて構成されており、さらに作動の効率化を図るためにアクチュエータを複数備えている場合が多い。このような場合には、アームのサイズおよび仕様上、上記のような過酷条件下にて適用することができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８９０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は、上記のような背景を鑑みてなされたものであり、過酷条件下の遠隔操作を好適に行うことができるアームを提供する。【０００６】
また、本願発明は、軽量かつ高剛性であり、安全性の高い長尺アーム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】
上記課題を解決する本発明は、重力場で片持ち梁状に支持される長尺アームである。長尺アームは、長尺アーム本体を形成するロッドと、前記ロッドより立設された複数の支柱と、アーム先端よりＮ−１番目の前記支柱の根元と、Ｎ番目の前記支柱の頂部を経て、アーム末端との間に張られている第１ワイヤと、アーム先端よりＮ−１番目の前記支柱の頂部と、Ｎ番目の前記支柱の頂部を経て、アーム末端との間に張られている第２ワイヤと、アーム末端において前記第１ワイヤおよび第２ワイヤに張力を生成する張力発生手段と、を備える。【０００８】
先端側の第１ワイヤと第２ワイヤの張力がアーム末端側のアームに働くことにより、アーム末端側のアームが複数のワイヤで支持されるワイヤの干渉駆動が作用する。それぞれのワイヤは比較的少ない牽引力により、長尺アームを支持できる。【０００９】
上記発明において、好ましくは、ロッドは、アーム末端から先端に向かって断面積が減少している。【００１０】
上記発明において、好ましくは、前記ロッドは、アーム末端から先端に向かって多段状に断面積が減少しており、前記複数の支柱は、各段に対応して、設けられている。【００１１】
上記発明において、好ましくは、前記ロッドは、気密性を有し、内部に供給される流体の圧力が作用している。【００１２】
ロッド形状と内圧により、流体圧がロッドの各支柱部で生成すべき適切なロッド伸展力を生成し、最小のロッド重量によって長尺アームを支持するロッドを構成できる。【００１３】
上記発明において、好ましくは、前記ロッドは、アーム末端から先端に向かって縮径する多段テレスコピック状に形成されており、前記多段テレスコピック状のロッドは、前記圧力により伸展可能であり、前記複数の支柱は、各段に対応して、設けられている。【００１４】
多段テレスコピック状ロッドは格納可能であり、搬入搬出が容易である。使用時には圧力により伸展し、ロッドを形成する。【００１５】
上記発明において、好ましくは、前記張力発生手段は、前記ロッドの伸展に応じて、前記第１ワイヤおよび第２ワイヤの張力を調整可能である。【００１６】
上記発明において、好ましくは、前記張力発生手段は、前記ロッドの伸展に応じて、前記第１ワイヤおよび第２ワイヤの長さを調整可能である。【００１７】
上記発明において、好ましくは、前記多段テレスコピック状のロッドと、アーム末端との間に張られ、巻出し巻取速度調整可能な第３ワイヤを備える。【００１８】
上記発明において、好ましくは、前記第３ワイヤは、各段に対応して、設けられている。【００１９】
これにより、伸展時または格納時において、第１ワイヤおよび第２ワイヤの張力調整や長さ調整ができる。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明の長尺アームは、軽量かつ高剛性であり、その結果、安全性が高い。さらに、本願発明の長尺アームは、従来用いられている水平多関節型または垂直多関節型のアームより長くすることが可能であり、かつ大きな積載荷重に耐えうることができる。さらに、本願発明の長尺アームは、関節を構成する位置に電子部品を用いなくとも長さ制御や回転を含む先端部の制御が可能である。このことにより、本願発明の長尺アームは電子系統の制御が困難と思われる過酷環境（火力発電所、原子力発電所などの高温、高線量、強電界、強磁場の環境や、防爆性が要求される環境、例えば石油・ガスのプラント設備、航空機燃料のタンク内点検）での使用に好適である。さらに、本願発明の長尺アームはロッドの構成とワイヤとこれらを繋ぐ支柱の構成により長さを変えることが容易であることから橋梁の点検についても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本願発明に係る長尺アームの全体構成図である。
【図２】本願発明に係る長尺アームのロッド接続部分の構成図である。
【図３】本願発明に係る長尺アームのロッド内部の空圧による摺動を示す図である。
【図４】本願発明に係る長尺アームのロッドの格納状態を示す図である。
【図５】本願発明に係る長尺アームの簡易モデル構成図である。
【図６】本願発明に係る長尺アームの第１リンクのつり合いを示す図である。
【図７】本願発明に係る長尺アームの第２リンクつり合いを示す図である。
【図８】本願発明に係る長尺アームのワイヤ牽引力を示す図である。
【図９】本願発明に係る長尺アームの巻取速度調整イメージ図である。
【図１０】本願発明に係る長尺アームの変形例１を示す図である。
【図１１】本願発明に係る長尺アームの変形例２を示す図である。
【図１２】本願発明に係る長尺アームの変形例３を示す図である。
【図１３】本願発明に係る長尺アームの適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本願発明の長尺アームの一実施態様の全体構成図である。本願発明の長尺アームは、重力場で片持ち梁状に支持される。
【００２３】
長尺アームは、第１ワイヤ１１、１２、１３と、第２ワイヤ２２、２３と、ロッド３１、３２、３３と、支柱４２、４３と、張力発生手段５０と、空圧発生手段６０とを備える。なお、本明細書において、説明のために、ワイヤ１１、１２、１３を包括的にワイヤ１０とし、ワイヤ２２、２３を包括的にワイヤ２０として記載する場合がある。
【００２４】
本願発明の長尺アームは、先端からロッド３１、３２、３３の順に繋ぎ合わされて形成される。ロッド３１、３２、３３はアーム末端から先端に向かって多段状に断面積が減少している。その結果、ロッド３１はロッド３２に内包可能かつロッド３２内において摺動可能であり、ロッド３２はロッド３３に内包可能かつロッド３３内において摺動可能である。本発明において、これらの状態を「多段テレスコピック状」という。また、本明細書において、ロッド３１、３２、３３を包括的にロッド３０と記載する場合がある。
【００２５】
図１において、ロッド３３末端はロッド３０を摺動可能とするために設置されている空圧発生手段６０に固定されていてもよい。空圧発生手段６０は、アーム末端側の基台に設けられ、ロッド３０内部に気体を供給し、ロッド３０内部に圧力を作用させる。なお、本願発明において、流体は液体、流動体、および気体のいずれでもよい。本願発明の長尺アームにおいては圧搾空気を用いてロッドの伸展を行うことが好ましい。
【００２６】
さらに、ロッド３０は中空構造であり気密性を有している。気密性を実現するために、本発明の一実施態様では、ロッド３２、３３のそれぞれの先端にリングシールが介挿される。
【００２７】
ロッド３０の材質は特に特定されないが、強度や軽量性の観点から炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が好ましい。
【００２８】
第１ワイヤ１０は、先端側支柱根元と、隣りのアーム端部側支柱頂部を経て、アーム末端との間に張られている。たとえば、ワイヤ１１はロッド３１先端に固定され、支柱４２頂部プーリを経て、アーム末端との間に張られている。ワイヤ１２は支柱４２根元プーリに固定され、支柱４３頂部プーリを経て、アーム末端との間に張られている。ワイヤ１３は支柱４３根元プーリに固定され、末端頂部プーリを経て、アーム末端との間に張られている。本願発明において、先端側支柱根元にもプーリを設け、ワイヤを隣りのアーム端部側支柱頂部に固定し、先端側支柱根元のプーリとアーム端部側支柱頂部のプーリを経て、アーム末端に張ると、動滑車効果でワイヤ張力をこの区間のみ増加出来て好ましい。先端側支柱根元と隣りのアーム端部側支柱頂部それぞれにさらにプーリを複数設置し、その間にもワイヤを張架することでより大きなワイヤ張力の増加を図ってもよい。このとき、ワイヤ固定部は、先端側支柱根元でも隣りのアーム端部側支柱頂部でもよい。
【００２９】
第２ワイヤ２０は、先端側支柱頂部と、隣りのアーム側支柱頂部を経て、アーム末端との間に張られている。たとえば、ワイヤ２２は支柱４２頂部に固定され、支柱４３頂部プーリを経て、アーム末端との間に張られている。ワイヤ２３は支柱４３頂部に固定され、アーム末端との間に張られている。先端側支柱頂部にもプーリを設け、ワイヤを隣りのアーム端部側支柱頂部に固定し、先端側支柱頂部のプーリと先端側支柱根元プーリを経て、アーム末端に張ると、動滑車効果でワイヤ張力をこの区間のみ増加出来て好ましい。先端側支柱頂部と隣りのアーム端部側支柱頂部それぞれにさらにプーリを複数設置し、その間にもワイヤを張架することでより大きなワイヤ張力の増加を図ってもよい。このとき、ワイヤ固定部は、先端側支柱頂部でも隣りのアーム端部側支柱頂部でもよい。
【００３０】
張力発生手段５０は、アーム末端側の基台に設けられ、ワイヤ１１、１２、１３、ワイヤ２２、２３の末端を担持し牽引することで、各ワイヤの張力を生成する。具体的にはワイヤ１１、１２、１３、ワイヤ２２、２３を牽引するモータにより、最適な張力が提供される。
【００３１】
ワイヤ１１、１２、１３、ワイヤ２２、２３の最適な張力や最適な長さは、予め下記で説明する本願原理より容易に計算できる。さらに、各種センサを設けたり、カメラによりロッド姿勢を監視したりする制御を併せておこなってもよい。
【００３２】
図２は、本願発明に係る長尺アームのロッド接続部分の構成図である。
【００３３】
支柱４２はロッド３２先端から左右２本立設されている。支柱４３はロッド３３先端から左右２本立設されている。支柱４３下部にはプーリ４６が設けられている。支柱４３上部にはプーリ４７が設けられている。支柱４２にも同様に下部と頭頂部にプーリが設けられていてもよい。２本立設された左右の支柱は梁軸で繋がっている。そして、この梁軸がアーム上部に張られる平行ワイヤと襷掛けワイヤの端部固定端となる。またこの梁軸はそれより先端側から張られるワイヤのガイドとしても機能する。図２で説明する実態態様ではプーリを用いている。なお直線形状を成すアームに沿って直線的に張られるワイヤが梁を通過する部分には、必ずしもプーリを使うことは必要なく、梁軸に取り付けられる単純な穴を有する位置決め装置でも十分である。
【００３４】
図３はロッド内部空圧イメージ図である。空圧発生手段６０により、ロッド３０内部には圧力Ｐが作用する。ロッド３１末端面の面積はＡ１である。ロッド３１末端面はロッド３２先端の係止面に係止される。ロッド３２末端面の面積はＡ２−Ａ１である。ロッド３２末端面はロッド３３先端の係止面に係止される。必要に応じてロッド間の回転方向ズレを抑制する機構（たとえばスプラインやキー溝などの噛み合わせ）を設けておくとさらに好ましい。
【００３５】
ロッドは伸展・格納自在である。図４はロッドの格納状態のイメージ図である。ロッド３１はロッド３２に内包可能であり、ロッド３２はロッド３３に内包可能であり、ロッド３０は格納可能である。
【００３６】
格納状態にあるロッド３０は、空圧発生手段６０により伸展する。ロッド３１はロッド３２内より突出し、ロッド３２はロッド３３内より突出し、ロッド３３はベースより突出する。本願発明において、空圧発生手段６０は従来用いられているものを用いることができる。
【００３７】
本願発明におけるロッドは、図３および４で説明するように、先端側のロッドになるにしたがって、そのロッドの直径が小さくなっていく。すなわち、先端のトラス構造から根本側のトラス構造になるにしたがって、各トラス構造の下側のロッドが支持すべき圧縮力は増えていく。その圧縮力の増加に合わせるようにしてロッドの断面積を増やすようにすることで、直径の異なる各ロッドに働く圧縮力と空圧で生じる伸縮力が、アームのどこでもバランスする構造になっている。このようにすることで、各ロッドで生成すべき軸力を必要最小限の重量で実現可能としているのが本願発明の長尺アームの特徴である。
【００３８】
簡易モデルを用いて、本願発明の原理について説明する。
【００３９】
図５には簡易モデルの構成図である。説明の便宜のため、図１の長尺アームの一部を抜き出したものである。簡易モデルは、第１〜３ロッドの３つから構成される。第１ロッドの先端をＡ点、第２ロッドの先端をＢ点、第３ロッドの先端をＣ点とする。Ｂ点およびＣ点には支柱４２、４３が立設されている。なお、簡易モデルでは、Ａ点には荷重のみでモーメントは働かないためＡ点対応の支柱を設けていないが、Ａ点にモーメントが働くような荷重が働く場合には対応の支柱を設けそれを支持する支柱先端に取り付けるワイヤを張る必要がある。
【００４０】
Ａ点とＢ点支柱頂点との間にワイヤｂ１が張られ、ワイヤｂ１はアーム末端に延設されている。Ｂ点支柱頂点とＣ点支柱頂点との間にワイヤａ２が張られ、ワイヤａ２はアーム末端に延設されている。さらに、Ｂ点とＣ点支柱頂点との間にワイヤｂ２が張られ、ワイヤｂ２はアーム末端に延設されている。
【００４１】
図６に基づいて第１ロッド（ロッド３１）とワイヤｂ１から構成される第１リンクの力の釣り合いについて説明する。
【００４２】
まず、Ａ点での垂直方向の釣り合い条件からＦｂ１を決定する。
【００４３】
次に、Ａ点での水平方向の釣り合い条件からＦｃ１を決定する。
【００４４】
次に、空圧による伸展力とＦｃ１が釣り合う以下の条件式から、空圧Ｐを決定する。ただし、第1ロッドの内半径ｒ１はロッドの使用用途などから適当な値を与えておく。
Ｆｃ１＝ＰＡ１＝Ｐπｒ１２ 
【００４５】
次に、図７に基づいて第２ロッド（ロッド３２）とワイヤｂ２とＢ点支柱とから構成される第２リンクの力の釣り合いおよびモーメントの釣り合いについて説明する。
【００４６】
図７において、先端Ａには、第１ロッドの重量ｗ２が作用する。
【００４７】
Ｂ点まわりのモーメントの釣り合いｗ２ｌ＝Ｆａ２ｈより、Ｆａ２を決定する。このようにＦａ２を求めることは、ロッドＢの支点において支持モーメントがゼロでもこの姿勢が保持できることを意味している。
【００４８】
次に、Ｂ点での垂直方向の釣り合い条件からＦｂ２を決定する。
【００４９】
次に、Ｂ点での水平方向の釣り合い条件からＦｃ２を決定する。
【００５０】
次に、すでに求めた空圧Ｐで望みの伸展力を生成する条件
Ｆｃ２＝ＰＡ２＝Ｐπｒ２２ 
から断面積Ａ２とロッドの内径の半径ｒ２を決定する。
【００５１】
ここで、第２ロッド末端側端面の面積はＡ２−Ａ１であるが、第１ロッド末端側端面を押す空圧もこの第２ロッド末端側端面にも作用し、ここにはＰ（Ａ２−Ａ１）＋ＰＡ１＝ＰＡ２の空圧が作用する。発明者はこの現象を空圧の干渉駆動と呼んでいる。
【００５２】
なお、片持ち梁状においては、先端から末端に行くにしたがってより大きなモーメントが発生する。さらに、アームが多段状である場合、先端から末端に行くにしたがって、断面が大きくなり自重が大きくなるため、より大きなモーメントが発生する。これに対応する軸力も先端から末端に行くにしたがって大きくなる。
【００５３】
これに対し、空圧の干渉駆動では、先端から末端に行くにしたがってより、供給する圧搾空気の圧力は変わらないが断面積が大きくなるため大きな空圧伸展力が作用する。そのため上述の計算過程で各ロッドの断面積を誘導すれば、必要最小限の自重で各ロッドで生成すべき空圧伸展力が生成でき、上記モーメントに対抗できる。
【００５４】
図８に基づいてワイヤに発生する張力について説明する。
【００５５】
次に、ワイヤｂ１には張力Ｆｂ１が作用する。ただし、ワイヤｂ１はＡ点とＢ点支柱頂点との間にて２重に張られた場合、動滑車の原理により、Ｂ点支柱頂部からアーム末端までのワイヤ１本の張力はＦｂ１／２である。さらに、ワイヤｂ１は左右２本のワイヤから構成されるため、ワイヤ１本の張力はＦｂ１／４となる。
【００５６】
ワイヤｂ２には張力Ｆｂ２が作用する。さらに、ワイヤｂ２は左右２本のワイヤから構成され、ワイヤ１本にはFb2/2の張力が作用する（図示）。ただし、ワイヤｂ２はＢ点とＣ点支柱頂点との間にて２重に張られるため、動滑車の原理により、Ｃ点支柱頂部からアーム末端の区間では、ワイヤ１本にはＦｂ２／４の張力を生成する（図示省略）。
【００５７】
ワイヤａ２には張力Ｆａ２が作用するようにみえる。しかしながら、実際にはワイヤｂ１もこの区間で生成すべき張力の一部を負担している。したがって、実際にはワイヤａ２には実際に出すべき張力Ｆａ２よりも少ない張力で作用する。発明者はこの現象をワイヤの干渉駆動と呼んでいる。
【００５８】
以上のように比較的少ないワイヤ牽引力と比較的小さな空圧により、長尺アームを実現できる。また、中空ロッドを用いるため、軽量化を実現できる。
【００５９】
本願発明の長尺アームは、上側のワイヤに引張力、下側のロッドに圧縮力のみが作用し、支柱根元におけるモーメントはゼロである。このように、圧搾空気を供給される空圧伸展型のテレスコロッドの各ロッドの先端に支柱を立て、支柱間それぞれにワイヤを張ってせん断力と曲げモーメントをワイヤの牽引力で支持ししかも伸縮が出来るという、トラス構造を導入することによって、このような仕様を満足する現実的なアームが設計できることが明らかになった。発明者らはこのような本願片持ちアームをトラスアームと呼んでいる。
【００６０】
なおトラス構造とは、三角形をつなげた構造であり、各接合部には引張力と圧縮力のみが働き、曲げモーメントが各部材に発生しないのを特徴とし、大型構造物の構築に有効な構造体である。通常のトラス構造では四角いフレームの四隅を襷がけに繋ぐX型のフレームを取り付けるが、本願発明の長尺アームは水平に片持ち的に伸ばされるアームであって、先端には常に下向きの荷重しか働かない動作条件となっている。そのため、圧縮応力だけが働く下側の構造体には伸展力を出せる空圧伸展するテレスコロッドを使用し、テレスコロッドの直径の異なるロッドすべての先端の左右に支柱を立て、X型のフレームのうち牽引力を生成する一方のみにワイヤを張った、通常とは異なるトラス構造を本願発明では導入している。
【００６１】
ところで、本願では、ロッドを中空にし、内部に空圧を作用させているが、この空圧はロッドの軸方向とラジアル方向の力を生ずる。しかし、ロッド直径を膨らまそうとするラジアル方向の圧力はロッドの部材強度で支えられ、結果的に軸方向に伸縮可能なロッドにのみ軸力を生成し、この軸力が外部から受ける圧縮力を支える構造となっている。そのため、ロッドの部材自体には圧縮力が加わらないので、長尺アームには不可避と思われる座屈が生成しないという効果を生んでいる。
【００６２】
図９は巻取速度調整の一例を示す図である。長尺アームはアーム末端側に巻出し巻取速度調整手段７０を有する。巻出し巻取速度調整手段７０は例えば調整プーリである。調整プーリ７０には、第３ワイヤ８０が巻かれている。第３ワイヤ８０はワイヤ８１，８２，８３を有する。ワイヤ８１先端はロッド３１に固定され、ワイヤ８２先端はロッド３２に固定され、ワイヤ８３先端はロッド３３に固定されている。
【００６３】
ロッド３０は空圧により伸展するが、他より速く伸展するロッドは巻出し巻取速度調整手段７０により拘束され、ロッド３１、ロッド３２、ロッド３３は同じ割合で伸展する。
【００６４】
ところで、上記原理で述べたように、本願発明では、ワイヤの干渉駆動と空圧の干渉駆動がバランスを保ちながら連動することを特徴とする。
【００６５】
伸展速度を調整することで、ロッド伸展中、ワイヤに最適なワイヤ牽引力やワイヤ長さを調整する。
【００６６】
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ロッド、ワイヤ、支柱の数は任意である。
【００６７】
図１０は本願発明の変形例の一例（変形例１）に係る長尺アームの概略構成図である。ロッド断面は一定である。状況に応じて、アーム末端から先端に向かってロッド断面積が減少しているロッドを用いてもよい。中空であって内部に圧搾空気を与えると、空圧による伸展力が作用するため好ましいが、中空でなくとも、支柱を一定間隔で設置した上で、プーリ等を用いてワイヤを張ることにより、ロッドには曲げ応力が働かずに圧縮応力のみが働き、ワイヤが長尺アーム上部に生成すべき伸展力を生成する構造を構成できて片持ち構造の長尺アームの姿勢保持特性を向上できる。また、これらのワイヤをアーム末端部で牽引する構造にすることで、ワイヤの干渉駆動効果が得られる。本願発明の最も基本的なモデルである。
【００６８】
図１１は本願発明の変形例２に係る長尺アームの概略構成図である。上記実施形態では、支柱根元におけるモーメントがゼロになることが前提である。したがって、ロッド３１、ロッド３２と支柱４２、またロッド３２、ロッド３３と支柱４３、それぞれを同一の軸周りに回動自在に結合してもよい。
【００６９】
図１１で、ロッド３１、ロッド３２などを空圧で伸展するテレスコロッドで構成してもよい。その場合は、ロッドが受ける収縮力は空圧に負担させることができてロッドの構造材は圧縮荷重を受けず座屈は起きない。
【００７０】
ワイヤの張力制御を維持しながら、ワイヤの長さを制御することにより、ロッド姿勢を制御できる。たとえば、図示のように、ロッドに角度をつけることもできる。
【００７１】
図１２は変形例３に係る長尺アームの概略構成図である。上記実施形態と変形例２の特徴を有する。
【００７２】
図１２（Ａ）は格納状態である。すなわち、ロッド３１はロッド３２に内包され、ロッド３２はロッド３３に内包されている。ロッド３２は途中に回転軸３６と空圧伝達部３７を有している。
【００７３】
図１２（Ｂ）は伸展状態である。空圧伝達部３７によりロッド３２内に圧力が作用する。ロッド３１はロッド３２内より突出し、ロッド３２はロッド３３内より突出する。
【００７４】
図１２（Ｃ）は屈曲状態である。すなわち、ワイヤの張力制御を維持しながら、ワイヤの長さを制御することにより、回転軸３６を介して、ロッド姿勢を制御できる。
【００７５】
次に図１３を参照して、本願発明に係る長尺アームの適用について説明する。本願発明の長尺アームは上述で説明する構成を備えることにより、過酷条件下での遠隔操作に好適である。具体的には、図１３にて簡易的に記載するコンビナートのタンク内で起こった事故等において、人が容易に近づくことができず、また精密な機器を操作することも不可能な環境下での物理的なアーム操作を可能とするものである。このことは本願発明に長尺アームが、テレスコピック状のロッドと、ロッドの摺動性および運動性を叶えるためのワイヤおよび支柱からなり、当該アームが前記過酷条件下にさらされるのみで、電気系システムを必要とする空圧発生手段および張力発生手段は過酷環境下から離れたところに設置することができることによる。
【００７６】
また、本願発明に係る長尺アームは、例えば、中空の素材の選択とワイヤで張力を保つことから、軽量性を実現できる。
【００７７】
また本願発明において、ワイヤ張力とロッドの重量とでバランスをとることも可能であることから、挿入箇所や内部障害物に接触しないように直径や長さを適宜設計することが可能となる。
【００７８】
本願発明では、アームに捻れ等の不具合が発生した場合、各ワイヤを個別に調整（特に左右のバランス）することで補正することができ、アームの姿勢を維持できる。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１１，１２，１３  第１ワイヤ
２０，２２，２３        第２ワイヤ
３０，３１，３２，３３  ロッド
３６  回転軸
３７  空圧伝達部
４０，４２，４３        支柱
４６，４７              プーリ
５０  張力発生手段
６０  空圧発生手段
７０  巻取速度調整手段
８０，８１，８２，８３  第３ワイヤ
【要約】
軽量かつ高剛性である長尺アームを提供する。長尺アームは、重力場で片持ち梁状に支持される。長尺アームはワイヤ１０と、ワイヤ２０と、ロッド３０と、支柱４０と、張力発生手段５０と、空圧発生手段６０とを備える。ロッド３０は、ロッド３１〜３３により多段テレスコピック状に形成されている。ロッド３２、３３先端には支柱４２、４３が立設されている。ワイヤ１１はロッド３１先端と、支柱４２頂部を経て、アーム末端との間に張られている。ワイヤ１２は支柱４２根元と、支柱４２頂部を経て、アーム末端との間に張られている。ワイヤ２２は支柱４２頂部と、支柱４３頂部を経て、アーム末端との間に張られている。張力発生手段５０は、ワイヤ１０、２０を牽引する。空圧発生手段６０はロッド３０内に圧力を作用させる。【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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