(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-31
(54)【発明の名称】自動位置合わせツールガイド
(51)【国際特許分類】
B25F 5/00 20060101AFI20220524BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20220524BHJP
B23B 45/14 20060101ALI20220524BHJP
B25H 5/00 20060101ALI20220524BHJP
B23Q 9/02 20060101ALI20220524BHJP
E04B 9/18 20060101ALN20220524BHJP
E04G 21/16 20060101ALN20220524BHJP
【ＦＩ】
B25F5/00 Z
B60L50/60
B23B45/14
B25H5/00 Z
B23Q9/02 Z
E04B9/18 B
E04G21/16
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021557485
(86)(22)【出願日】2020-03-23
(85)【翻訳文提出日】2021-09-27
(86)【国際出願番号】 EP2020057936
(87)【国際公開番号】W WO2020200868
(87)【国際公開日】2020-10-08
(31)【優先権主張番号】19166942.3
(32)【優先日】2019-04-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591010170
【氏名又は名称】ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト
【住所又は居所原語表記】Ｆｅｌｄｋｉｒｃｈｅｒｓｔｒａｓｓｅ １００， ９４９４ Ｓｃｈａａｎ， ＬＩＥＣＨＴＥＮＳＴＥＩＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100123342
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 承平
(72)【発明者】
【氏名】ペーア シュミット
(72)【発明者】
【氏名】ダリオ ブラッラ
【テーマコード（参考）】
2E174
3C012
3C036
3C064
5H125
【Ｆターム（参考）】
2E174DA17
2E174DA31
2E174DA52
3C012BL02
3C036EE00
3C064AA01
3C064AA03
3C064AA04
3C064AB01
3C064AB02
3C064AC02
3C064AC05
3C064AC07
3C064AC11
3C064BA12
3C064BA34
3C064BB84
3C064BB85
3C064CA56
3C064CB17
3C064CB62
3C064CB71
3C064CB84
3C064CB85
3C064DA08
3C064DA34
3C064DA77
3C064DA84
5H125AA20
5H125AB03
5H125AC13
5H125BA00
5H125CA01
5H125EE58
(57)【要約】
自動位置合わせツールガイド（１）は、取付具（５）、昇降機構（７）及びシャーシ（９）を有する。取付具（５）は、手持式工作機械（６）を固定するように構成され、昇降機構（７）上に取り付けられており、昇降機構（７）は、取付具（５）を垂直に昇降させるための推進デバイス（２５）を有する。シャーシ（９）は、車輪アクスル（２９）上の２つの車輪（２８）と、車輪（２８）に結合された駆動部（２２）と、操縦システム（２１）とを有する。昇降機構（７）は、シャーシ（９）上に強固に取り付けられている。重心センサ（３６）は、車輪アクスル（２９）に対する昇降機構（７）の重心Ｇの横方向の偏位ｘを検出するように構成されている。操縦システム（２１）は、駆動部（２２）を作動させて、偏位ｘを相殺するトルクを与えるように構成されている。昇降機構は、枢動駆動部（４０）によって枢動させることができ、傾きコントローラ（１０３）は、枢動駆動部（１００）を作動させて、傾き（３６）を最小限にするように構成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可搬式電動ツール（６）を固定するための保持具（５）と、昇降機構（７）であって、前記昇降機構（７）上に前記保持具（５）が取り付けられており、前記昇降機構（７）は、前記保持具（５）を昇降軸（２６）に平行に上昇させるための推進システム（２５）を有する、昇降機構（７）と、
自動釣合いシャーシ（９）であって、車輪軸（２９）上の２つの車輪（２８）と、前記車輪（２８）に結合された駆動部（２２）と、操縦システム（２１）とを有する、自動釣合いシャーシ（９）と、
前記車輪軸（２９）に対する前記昇降機構（７）の重心（Ｇ）の横方向の偏位（ｘ）を検出するための重心センサ（３６）と、
前記操縦システム（２１）は、前記駆動部（２２）を作動させて、前記偏位（ｘ）を相殺するトルクを出力させるように構成されている、重心センサ（３６）と、
前記車輪軸（２９）に平行且つ前記昇降軸（２６）に平行な前頭面内における、重力に対する前記昇降機構（７）の傾斜（３８）を検出するための傾斜センサ（５０）と、
ピボットジョイント（８）であって、前記ピボットジョイント（８）によって前記昇降機構（７）が前記シャーシ（９）上に取り付けられており、前記ピボットジョイント（８）の枢軸（３２）は、前記前頭面に対して傾斜しているか又は前記前頭面に垂直である、ピボットジョイント（８）と、
前記ピボットジョイント（８）に結合されており、前記前頭面内における、前記車輪軸（２９）に対する前記昇降軸（２６）の傾斜（３８）を調整するための枢動駆動部（４０）と、
前記枢動駆動部（４０）を作動させて、前記傾斜（３８）を最小限にするように構成されている傾斜コントローラ（３９）と、
を含む、自動位置合わせツールガイド。
【請求項2】
前記枢動駆動部（４０）は、トルクを伝達するために、ベルト駆動部（４２）及び／又はリンク機構によって前記シャーシ（９）又は前記昇降機構（７）に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項3】
ちょうど２つの車輪（２８）を有することを特徴とする、請求項１に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項4】
前記昇降機構（７）は、前記車輪軸（２９）を中心に枢動することができることを特徴とする、請求項１又は３に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項5】
前記操縦システム（２１）は静止モード（Ｓ２）を有し、前記静止モード（Ｓ２）は、前記操縦システム（２１）が、前記駆動部（２２）を用いて前記重心（Ｇ）の釣合いをとるように構成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項6】
前記操縦システム（２１）は、前記駆動部（２２）を用いて前記昇降軸（２６）を垂直に位置合わせするように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項7】
前記昇降機構（７）は、前記駆動部（２２）の固定子（３３）に強固に結合されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項8】
前記保持具（５）は、前記保持具（５）内に固定されている前記可搬式電動ツール（６）の作業軸（１９）を、前記車輪軸（２９）に垂直に配置するように構成されていることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項9】
前記保持具（５）は、前記昇降軸（２６）に対して横断方向に移動することができることを特徴とする、請求項８に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項10】
前記昇降機構（７）は、前記昇降軸（２６）に沿った単軸の並進運動に限定されることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の自動位置合わせツールガイド。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか一項に記載の自動位置合わせツールガイドの制御方法であって、前記自動位置合わせツールガイド（１）の前記車輪軸（２９）に対する前記昇降機構（７）の前記重心（Ｇ）の横方向の偏位（ｘ）を検出する工程と、
前記駆動部（２２）が前記偏位（ｘ）を相殺するトルクを出力するように、前記駆動部（２２）を作動させる工程と、
を特徴とする、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動位置合わせツールガイドとその自動位置合わせツールガイドの制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
吊り天井は、大きな建物、特に産業用及びオフィス用建物で頻繁に見られる構成要素である。技術的な設置、例えば電気設備、換気システム、照明、及び防音処理は、シェルの天井と吊り天井との間に敷設される場合があり、以降の点検及び保守のためにアクセス可能である。設備及び吊り天井の支持構造体は、シェルの天井に留められている、ダウェル、ねじ、又は類似要素を用いて締結される。吊り天井を構築するために、シェルの天井に穴が穿孔され、この穴にダウェルが挿入され得るか又はねじがねじ込まれ得る。穴の横方向位置は、支持下部構造によって予め指定されている。
【0003】
穴の穿孔は時間を要する。使用者は、梯子又は足場を用いてのみシェルの高い吊り下げ天井に到達することができる。梯子は、予め指定された位置の下に置かれなければならず、使用者は梯子を登り、穴を穿孔し、梯子を降り、梯子を次の位置に移動させる。
【0004】
特許文献１は、インパクト式ダウェルを部屋の天井に取り付けるための可動式天井穿孔及び組立デバイスについて記載している。天井穿孔デバイスは、入れ子式の柱に取り付けられたインパクトドリルに基づいている。入れ子式の柱は、揺れ動く形態で台車から吊り下げられている。使用者は、所望の場所の下に天井穿孔デバイスを移動することができ、柱によってインパクトドリルを室内天井に対してセットすることができ、天井に穴を穿孔することができる。インパクトドリルは、スイッチパネルを介して制御され得る。階段を経由する輸送のために、デバイスは、４つのパーツ、即ち、台車、入れ子式の柱、インパクトドリル、及びスイッチパネルに分解されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】独国特許出願公開第３３２８５８２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、自動位置合わせツールガイドに関する。この自動位置合わせツールガイドは、保持具、昇降機構及びシャーシを有する。保持具は、可搬式電動ツールを固定するためのものである。保持具は、昇降機構上に取り付けられている。昇降機構は、保持具を垂直に上昇させるための推進システムを有する。シャーシは、車輪軸上の２つの車輪と、車輪に結合された駆動部と、操縦システムとを有する。昇降機構は、シャーシ上に強固に取り付けられている。重心センサは、車輪軸に対する昇降機構の重心の横方向の偏位を検出するように構成されている。操縦システムは、駆動部を作動させて、この偏位を相殺するトルクを出力させるように構成されている。傾斜センサ（３７）は、前頭面内における、重力に対する昇降機構（７）の傾斜（３６）を検出する役割を果たす。前頭面は、車輪軸（２８）に平行且つ昇降軸（２５）に平行である。昇降機構（７）は、ピボットジョイントによってシャーシ（８）上に取り付けられており、ピボットジョイント（９３）の枢軸（９４）は、前頭面に対して傾斜しているか又は前頭面に垂直である。枢動駆動部（１００）は、前頭面内における、車輪軸（２８）に対する昇降軸（２５）の傾斜（３６）を調整するために、ピボットジョイント（９３）に結合されている。傾斜コントローラ（１０３）は、枢動駆動部（１００）を作動させて、傾斜（３６）を最小限にするように構成されている。
【0007】
以下の記述では、実施例及び図面を参照しながら本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】正面から見た自動位置合わせツールガイドを示す図である。
【図2】断面Ｉ－Ｉで見た自動位置合わせツールガイドを示す図である。
【図3】断面Ｉ－Ｉで見た天井で作業中の自動位置合わせツールガイドを示す図である。
【図4】状態図である。
【図5】位置合わせ（平衡状態）を説明する図である。
【図6】前進方向及び後退方向の位置合わせを説明する図である。
【図7】横断方向の位置合わせを説明する図である。
【図8】横断方向の位置合わせを説明する図である。
【図9】状態図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
他の記載がない限り、同一の又は機能的に同一の要素は、同じ参照符号によって示される。本明細書との関連において、垂直は、重力に平行な方向を意味し、水平は、重力に対して直角をなす方向又は平面を意味する。
【0010】
図１及び図２は、シェルにおける設置作業用の自動位置合わせツールガイド１（以下単にツールガイド１と記す）の一例を示す。例えば、通風管の設置にはシェルの天井３に複数の穴２が必要である。穴２は、予め指定された位置４に、例えば位置合わせされて位置付けられるものである。更に、穴２は、例えば垂直に方向付けられた状態で、互いに平行であるものとされている。位置４は、例えば、図面に示されている。監督者が、シェルの天井３上の色目印によって位置４を示すことができる。天井３での他の設置作業は、釘を打つこと、ねじをねじ込むこと、研磨などを含み得る。
【0011】
図１及び図２は、自動位置合わせツールガイド１の一実施例を概略的に示す。ツールガイド１は、可搬式電動ツール６用の保持具５と、電動式昇降機構７と、電動式ピボットジョイント８と、電動式シャーシ９と、コントローラ１０と、コンソール１１とを有する。
【0012】
使用者は、用途に応じて、ツールガイド１に、適切な可搬式電動ツール６及び適切なツール１２を装備させることができる。シェルに穴２を穿孔するために、これは、例えば、インパクト機構１３を有するハンマードリル及び焼結カーバイドチップを有するドリルであり得る。可搬式電動ツール６は、昇降機構７上の保持具５に挿入され得る。ロック１４は、保持具５内の可搬式電動ツール６を固定する。ロック１４は、ツールなしで解除できることが好ましい。他の実施例では、可搬式電動ツールは、保持具５に恒久的に接続することができ、例えば、ねじ止めすることができる。
【0013】
ハンマードリルは、可搬式電動ツール６の単なる一例である。他の例は、電気式スクリュードライバ、釘締め機、アングルグラインダ、グルーガン、スプレーガンなどである。可搬式電動ツール６の一種は、その操作において、交換可能なツール１２、例えば、ドリル、たがね、スクリュードライバのビット、切削ホイールなどを駆動する。別の種類の可搬式電動ツール６は、消耗材料、例えば、釘、ねじ、塗料、接着剤を直接処理する。可搬式電動ツール６は、ツール１２を駆動するか又は消耗材料を駆動若しくは適用するその駆動部によって区別される。使用者は、可搬式電動ツール６を使用するためにいかなる手動力も印加する必要はない。可搬式電動ツールは、電動ツールと呼ばれる。電源１５は、電気的に又は燃料によって駆動され得る。例としては、電気モータ、電気ポンプ、ガス供給内燃機関、粉末駆動式（ｐｏｗｄｅｒ－ｄｒｉｖｅｎ）ピストンなどが挙げられる。電源１５は、（始動）ボタン１６に結合されている。始動ボタン１６が押されると、電源１５が起動される。始動ボタン１６は、好ましくは、遠隔で始動又はロックされ得る。
【0014】
可搬式電動ツール６は、市販の手持型可搬式電動ツール６であり得る。手持型可搬式電動ツール６は、ハンドル１７、及び典型的には、追加のハンドルを固定するためのハウジング部１８を有する。可搬式電動ツール６は、ハンドルなしで構成され得る。保持具５は、手持型でない可搬式電動ツール用に構成することもできる。
【0015】
手持型電動ツール６は、その構造によって画定される作業軸１９を有する。ツール１２のチップ又は消耗材料のチップは、作業軸１９上にある。チップは、作業軸１９に沿って移動する。チップは、被作業下地表面、例えば天井３に最初に接触する。
【0016】
ツールガイド１の状態図を図４に示す。使用者は、コンソール１１を用いてツールガイド１を起動させる。シャーシ９は、使用者がツールガイド１を空間全体にわたって床２０の上で移動させることができる（駆動）モードＳ１にある。コントローラ１０は、ツールガイド１の操縦システム２１を起動させる。使用者は、コンソール１１を介して、移動方向及び速度を予め指定することができる。使用者は、ツールガイド１を、印を付けた位置４のうちの１つに案内する。シャーシ９は、シャーシ９を床２０の上で自力で移動させる駆動部２２を有する。シャーシ９の移動の方向及び速度は、ツールガイド１の操縦システム２１によって制御される。この目的のために、操縦システム２１は、とりわけ、コンソール１１を介して入力された、移動の速度及び方向に関する予め指定された事項（ｐｒｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を処理する。
【0017】
使用者は、印を付けた位置４にツールガイド１を維持する。使用者は、コンソール１１を介して、シャーシ９を（起立）モードＳ２に切り替える。コントローラ１０は、操縦システム２１を使用者に対してブロックするか又は操縦システム２１を停止させるように操縦システム２１を切り替える。操縦システム２１は、コンソール１１を介して入力された移動の速度及び方向に関する予め指定された事項を無視する。ツールガイド１は、現在とっている位置４に留まる。操縦システム２１は、現在位置４を検出することができる。シャーシ９が現在位置４を離れた場合又は前記位置から移動した場合、操縦システム２１は、シャーシ９を検出位置４に戻すために、制御信号を自動的に生成する。
【0018】
使用者は、昇降機構７を用いて可搬式電動ツール６を上昇させるために、コンソール１１を介して、（昇降）モードＳ３を起動させることができる。コントローラ１０は、昇降モードが起動され得る前に、シャーシ９を強制的に起立モードＳ２にする。コントローラ１０は、シャーシ９が起立するまで、昇降モードの起動を遅延させることができる。昇降モードでは、使用者用の制御ステーション２３が有効化又は起動される。使用者は、コンソール１１を介して、昇降機構７の移動方向２４、即ち上又は下、昇降速度及び位置を予め指定することができる。これに対応して、保持具５は、昇降機構７によって移動される。制御ステーション２３は、コンソール１１を介して予め指定された垂直移動方向及び昇降速度を考慮に入れて、昇降機構７の推進システム２５を制御する。昇降機構７は、保持具５、及び可能であれば、保持具５に挿入された可搬式電動ツール６を、固定された昇降軸２６に沿って上昇又は下降させる。昇降機構７は、昇降軸２６上での単軸の並進運動に限定される。
【0019】
可搬式電動ツール６の作業軸１９は、昇降軸２６に平行である。一改良形態では、保持具５の構造によって、平行な位置合わせを強制する。例えば、保持具５の形状が可搬式電動ツール６のハウジングに対応することにより、可搬式電動ツール６は、既定の１つの方向でのみ保持具５に挿入することができる。一改良形態では、作業軸１９を昇降軸２６上に位置合わせするために、保持具５は、昇降軸２６に対して傾斜した（枢）軸を中心に枢動することができる。
【0020】
天井３に対する昇降軸２６、したがって、作業軸１９の位置合わせは、シャーシ９によって動的に実施される。シャーシ９は、少なくとも、シャーシ９が水平床２０上に立っていることを条件として、昇降軸２６を垂直に、即ち重力に平行に位置合わせする。
【0021】
可搬式電動ツール６は、好ましくは、制御ステーション２３を介してスイッチを入れることができる。ツール１２は、天井３で作業することができ、例えば、穴２を穿孔することができる。コントローラ１０は、天井３での作業中に昇降機構７の推進システム２５を自動的に制御する（作業）モードＳ４を有することができる。作業モードは、例えばコンソール１１において手動で起動させることができる。作業モードにおいて、制御ステーション２３は、昇降機構７の昇降速度を、ツール１２の作業の進み具合に対応させる。昇降機構７及びツール１２は、過剰な負荷から保護され得る。作業目標、例えばドリル穴の深さは、制御ステーション２３に予め指定され得る。作業目標に到達した後、制御ステーション２３は推進システム２５を自動的に停止させることができる。更に、制御ステーション２３は、ツール１２が天井３から離れる程度まで、昇降機構７を自動的に下降させることができる。
【0022】
ここで、使用者は、ツールガイド１を次の印を付けた位置４に方向転換することができる。使用者は、ツールガイド１を駆動モードＳ１に切り替える。制御ステーション２３は、使用者に対してブロックされる。可搬式電動ツール６は、強制的にオフに切り替えられる。ツールガイド１は、起動前に、ツール１２が天井３と依然として係合しているかどうかを確認することができる。例えば、操縦システム２１は、シャーシ９を予め指定されたわずかな距離だけ一方向２７に移動させ、相殺するトルクがシャーシ９に作用しているかどうかを確認する。操縦システム２１は、シャーシ９を以前の位置４に戻し、起立モードに切り替え、制御ステーション２３に昇降機構７を下降させるように促す。
【0023】
シャーシ９は、駆動部２２に結合された２つの車輪２８を有する。２つの車輪２８は、横軸又は車輪軸２９上で互いに対してオフセットして配置されている。車輪軸２９は、２つの車輪２８の中心を通って延びている。車輪２８は、互いに対して平行な場合がある、又は車輪２８は、車輪のキャンバー角及び／若しくはトー角が理由で、互いに対して数度だけ傾斜している。２つの車輪２８は、実質的に車輪軸２９を中心に回転する。各車輪２８は、駆動部２２に結合されている。駆動部２２は、例えば２つの電気モータ３０を含み得る。車輪２８はそれぞれ、１つの電気モータ３０の回転子３１に直接配置されている。代替として、車輪２８は、クラッチ及びトランスミッションを介して中央電気モータ３０に結合され得る。駆動部２２は、車輪軸２９を中心に作用するトルクを車輪２８にかける。回転駆動された車輪２８は、シャーシ９を床２０上で移動させる。２つの車輪２８が同一速度で回転するとき、シャーシ９は直進する。車輪２８は、駆動部２２によって個別に駆動され得る。車輪２８の異なるトルク及び異なる回転速度により、シャーシが角を回って移動することを可能にする。シャーシ９をその垂直軸を中心に回転させるために、車輪２８は、反対方向に駆動され得ることが好ましい。駆動部２２は、２つの車輪２８の回転速度及びトルクの制御信号を操縦システム２１から受信する。操縦システム２１は、予め指定された操縦動作、例えば、使用者によって予め指定された操縦動作に応答して、制御信号を生成する。駆動部２２は、車輪２８の出力トルク及び回転速度を検出するためのセンサシステムを有することができる。検出された測定データは、操縦動作の偏差を補正するために、操縦システム２１に伝送され得る。
【0024】
このシャーシ９及びツールガイド１は、２つの車輪２８のみによって床２０の上に立っている。２つの接触点Ｐ１、Ｐ２は、車輪軸２９に平行な線上にある。線の外に、静的に安定した起立姿勢のための、床２０との第３の接触点はない。ツールガイド１は、対策なしでは転倒する。操縦システム２１は、昇降機構７の重心Ｇの釣合いを恒久的にとることによって動的平衡を実現する。操縦システム２１は、重心Ｇの検出に基づいて、駆動部２２を作動させ、転倒を防ぐトルクを生成する。
【0025】
昇降機構７は、ピボットジョイント８によってシャーシ９上に取り付けられている。昇降機構７は、ピボットジョイント８によって予め指定された１つの枢軸３２のみを中心にシャーシ９に対して傾斜させることができる。枢軸３２は、車輪軸２９に垂直に方向付けられていることが好ましい。昇降機構７は、車輪軸２９に垂直な平面に関して、シャーシ９、特に駆動部２２及び車輪軸２９に対して動かない状態で配置されている。昇降機構７は、駆動部２２の固定子３３に強固に接続されていることが好ましい。駆動部２２は、同じ大きさ及び反対の回転方向のトルクと反作用トルクを原則的に対で生成する。トルクは、駆動部２２の回転子３１を介して車輪２８に作用する。反作用トルクは、駆動部２２の固定子３３を介して昇降機構７に作用する。
【0026】
ツールガイド１の重量は、シャーシ９の重量及び昇降機構７の重量で構成される。可搬式電動ツール６の重量は、昇降機構７の重量に単に加えられる。シャーシ９の重心は、ほぼ車輪軸２９上に位置する。駆動部２２の車輪２８及び電池３４は、車輪軸２９を中心に対称に配置されている。昇降機構７の重心Ｇは、車輪軸２９より上に位置する。ツールガイド１は、重心Ｇが車輪軸２９の垂直方向上方にある場合、準安定的でしかなくても起立はする（平衡状態、図５）。横方向の偏位ｘはゼロに等しい。重心Ｇが車輪軸２９に対して横方向３５にオフセットしている場合、即ち、横方向の偏位ｘがゼロに等しくない場合（図６）、ツールガイド１は転倒する。
【0027】
操縦システム２１は、昇降機構７の重心Ｇの横方向の偏位ｘを検出するための（重心）センサ３６を有する。重心Ｇの横方向の偏位ｘが平衡の範囲外にあると、測定可能な変数が異なる結果となる。昇降機構７は、重力に対して傾斜しており、これに対応して、重心センサ３６は、傾斜センサを含み得る。転倒運動は、特徴的な加速につながり、重心センサ３６は、速度、加速度、回転率及び／又は車輪軸２９を中心とした回転運動を決定するためのジャイロセンサ、加速度センサ、回転率センサなどを含み得る。傾斜した昇降機構７は、駆動部２２にトルクを作用する。重心センサ３６は、トルク、非垂直力などを検出するためのトルクセンサ、力センサなどを含み得る。センサは、機械的、光学的、磁気的又は電気的効果に基づいて、上述の変数を検出することができる。
【0028】
操縦システム２１は、昇降機構７を直立させるためのトルクを偏位ｘに基づいて決定する制御シーケンスを含む。例えば、操縦システム２１は、偏位ｘに比例するトルクを予め指定することができる。操縦システム２１は、トルクを生成する駆動部２２に、制御信号の形態でトルクを伝送する。制御シーケンスは、偏位ｘをゼロに補正する制御ループを含み得る。例えば、制御シーケンスを可搬式電動ツール６の異なる重量に合わせて調整するために、ブースト因子及び積分成分などの制御パラメータを調整できることが好ましい。
【0029】
昇降機構７は、駆動部２２のモータ力により、垂直に位置合わせされる。昇降機構７は、平衡状態を崩すことにより始動させることができ、制御シーケンスを受けて垂直位置合わせ状態の周りで繰り返し揺れ動くことができる。揺動運動後、使用者は、それ以上のあらゆる運動を確認することはできない。昇降機構７に作用するトルクは、車輪２８に作用するトルクと対抗する。これに対応するように車輪２８は回転し、その結果、シャーシ９は偏位ｘの方向２７に移動する（図６）。シャーシ９は、昇降機構７と同様に、中心位置の周りで揺れ動く。床２０上での車輪２８の摩擦及びグリップにより、揺れ動きを減衰させる。
【0030】
シャーシ９の静的に不安定な起立姿勢及び釣合いを使用して、昇降軸２６を垂直に位置合わせする。動的平衡状態において、重心Ｇは、車輪軸２９の垂直上方に位置する。昇降機構７は、重心Ｇ及び車輪軸２９を通る線が昇降軸２６に平行であるように、車輪軸２９に対して配置されている。重心Ｇの位置４を様々な可搬式電動ツール６に対して調整するために、一例として示す昇降機構７は、保持具５上に補償用重り３７を有する。補償用重り３７は、昇降軸２６から異なる距離でロックされ得る。補償用重り３７の代わりに、調節により、偏位ｘを予め指定されたオフセットに補正することができる。オフセットには、昇降機構７の作動位置を考慮に入れることが好ましい。動釣合いにより、昇降機構７の高さに関係なく昇降軸２６を垂直に位置合わせする。
【0031】
動釣合いにより、車輪軸２９が水平にある場合の垂直位置合わせを確実にする。偏位ｘは、車輪軸２９に垂直な平面内に位置する。平坦でない床２０又は傾斜した床２０の場合、車輪軸２９は、水平面に対して傾斜し得る（図７）。車輪軸２９の傾斜３８は、昇降機構７の同等の傾斜に変換される。傾斜３８は、ツールガイド１の前頭面内に位置する。前頭面は、車輪軸２９及び昇降軸２６に及ぶ。車輪軸２９の傾斜３８は、動釣合いによって直接補償できない。
【0032】
天井３での作業のために、傾斜３８も補償されることが好ましい。昇降モードＳ３が起動されると、一例として示すコントローラ１０は、傾斜３８の発生に備える。ツールガイド１が予め指定された位置４に配置されると、使用者又は外部コントローラ１０は昇降モードＳ３を起動させる。補償は、異なるモードでも発生させることができる。例えば、特定のモードを補償用に提供することができ、このモードは、例えば、位置４に到達した時又は使用者の要求により自動的に始動される。
【0033】
ツールガイド１は、昇降機構７をシャーシ９に対して故意に枢動させることにより傾斜３８を補償することができる。昇降機構７は、ピボットジョイント８によってシャーシ９に締結されている。ピボットジョイント８により、前頭面の昇降機構７が枢動することを可能にする。傾斜コントローラ３９及び（枢動）駆動部４０が、昇降機構７をピボットジョイント８を中心に枢動させることによって、昇降機構７を重力の方向と平行に位置合わせする。
【0034】
ピボットジョイント８は、１つの枢軸３２を有し、この１つの枢軸３２を中心に、昇降機構７をシャーシ９に対して枢動させることができる。枢軸３２は、好ましくは、前頭面に垂直であるか又は前頭面に対して少なくとも４５度の角度である。車輪軸２９に対する枢軸３２の向きにより、車輪軸２９に垂直な、シャーシ９の動釣合いのための運動と、昇降機構７を車輪軸２９に沿って位置合わせするための運動を分離する。
【0035】
枢動駆動部４０は、ピボットジョイント８の近傍に配置されていることが好ましい。一例として示す枢動駆動部４０は、電気モータ４１及びベルト駆動部４２を含む。電気モータ４１は、シャーシ９上に取り付けられている固定子４３と、昇降機構７に結合されている回転子４４とを有する。同様に、別の実施例では、固定子は、昇降機構７に取り付けることができ、回転子は、シャーシ９に結合することができる。回転子３１の結合は、ベルト駆動部４２によって解除される。ベルト駆動部４２は、ピボットジョイント８に懸架された昇降機構７に回転子４４のトルクを伝達し、また、昇降機構７によって作用されるトルクを回転子４４に伝達する。歯車を備えたトランスミッションの場合とは対照的に、ベルト駆動部４２は、トルクを伝達するための運動を行う必要はない。更に、昇降機構７から発生したトルクと電気モータ４１から発生したトルクとの間に時間のずれは生じない。これにより、傾斜３８のより堅牢且つより急速な補正を可能にする。更なる重要な点は、昇降機構７によって作用されるトルクは、回転子４４に戻る（ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ）効果を有することである。歯車を備えたトランスミッション、例えば、遊星歯車トランスミッションは、駆動スピンドルから出力スピンドルにのみトルクを伝達することができ、出力スピンドルから駆動スピンドルへの反対方向の移動は阻止し得る。歯車を備えた単純なトランスミッションは、その遊びが理由で、ピボットジョイントの補正には好適でない。
【0036】
一例として示すベルト駆動部４２は、駆動ローラ４５及びベルト４６を有する。駆動ローラ４５は、回転子４４に強固に接続されている。例えば、駆動ローラ４５は、回転子４４のシャフト４７に取り付けられ得る。ベルト４６は、駆動ローラ４５上に案内される。駆動ローラ４５のトルクは、ベルト４６に導入される。ベルト４６は、昇降機構７に締結されている。枢軸３２を中心とした回転方向のトルクと枢軸３２を中心とした反対の回転方向のトルクとを伝達できるようにするために、一例として示すベルト４６は、２つの箇所４８に締結されている。２つの箇所は、一致させることもでき、この場合、ベルトは、２つの反対方向から機能する。追加の補助ローラ４９は、ベルトを案内し、ベルトに張力をかけることができる。
【0037】
傾斜コントローラ３９は、傾斜センサ５０を含む。傾斜センサ５０は、前頭面内における、重力５１の方向に対する昇降機構７の傾斜３８を決定することができる。傾斜センサ５０は、例えば、重心センサ３６によって又は同様の手法で実装され得る。傾斜センサ５０は、重力に対する昇降機構７の傾斜３８を直接決定することができる、又は水平面に対する車輪軸２９の傾斜によって傾斜３８を間接的に決定することができる。傾斜コントローラ３９は、傾斜３８が最小限になるように枢動駆動部４０を補正する。
【0038】
操縦システム２１は、例えば、移動方向及び速度の入力要素を有するコンソール１１を含む。一例として示すコンソール１１は、二軸ジョイスティックに基づく。他のコンソールは、例えば、移動方向用のステアリングホイール及び速度用のスライドを有し得る。コンソール１１は、ツールガイド１から取り外しできることが好ましい。コンソール１１によって生成された制御信号は、無線に基づく手法で、光学的に、又は有線に基づく手法で駆動部２２に伝送される。操縦システム２１は、使用者によってシャーシ９に作用された押す力又は引く力を検出することができる。力の作用下で、シャーシ９は、押す力又は引く力の方向２７に傾く。操縦システム２１は、シャーシ９の偏位ｘを検出する。シャーシ９の速度は、例えば、偏位ｘに比例させることができる。
【0039】
一例として示す昇降機構７は、線形レールガイド５２に基づく。２本の平行なプロファイルレール５３が、シャーシ９に締結されている。２本のプロファイルレール５３は、昇降軸２６を画定する。回転子５４が、２本のプロファイルレール５３に係合する。回転子５４は、昇降軸２６に沿ってプロファイルレール５３上を移動することができる。電気モータ５５及びスピンドル５６は、回転子５４用の推進システム２５を形成する。スピンドル５６は、２本のプロファイルレール５３の間に回転自在に取り付けられている。回転子５４は、スピンドル５６に係合するねじ山５７を有する。電気モータ５５は、スピンドル５６をその長手方向軸を中心に回転させ、ねじ山５７は、この回転運動を、昇降軸２６に沿った運動に変換する。図示される昇降機構７は、入れ子式の昇降機構の一例である。プロファイルレール及び回転子５４の代わりに、又はそれに加えて、一方を他方の中に挿入した管を同様に使用できる。別の推進システム２５は、モータによって駆動される歯付きラック及びピニオンに基づく。代替として、液圧プレス又は空気圧プレスも昇降機構７を上昇させることができる。
【0040】
一例として示す昇降機構７は、動力駆動式昇降機構７に加えて、手動入れ子式プラットフォーム５８を含み得る。プラットフォーム５８は、比較的コンパクトな状態で構築され得る。動力駆動部分を、プラットフォームによって基準高さまで運ぶことができる。プラットフォーム５８は、一段式又は多段式プラットフォームであり得る。一例として示すプラットフォーム５８は、レールガイドに基づく。
【0041】
一例として示す保持具５は、張力ストラップ６０を備えた谷状のトレイ５９を有する。ハンドル１７をトレイ５９内に配置することができ、トレイ５９内で張力ストラップ６０によって固定することができる。可搬式電動ツール６のハウジングは、第２の張力ストラップ６１により保持具５に縛り付けることができる。保持具５は、昇降軸２６に垂直に移動できることが好ましい。保持具５は、例えば、あり継ぎガイド６２上を移動可能であり得る。使用者は、作業軸１９を車輪軸２９に対して垂直に位置付けることができる。保持具５は、昇降軸２６に平行な、作業軸１９の精密な位置合わせを可能にする角度設定部を含み得る。角度設定部は、例えば、継手及び調整ねじを含む。
【0042】
昇降機構７は、天井３への接触圧による力を決定するためのセンサ６３を備えていることが好ましい。例えば、保持具５は、ばね６４上で垂直方向２７に支持されている。接触圧による力により、ばね６４を圧縮する。変位センサ６５、例えばスライドポテンショメータは、ばね６４が圧縮される変位距離を決定する。ばね定数が既知であれば、センサ６３は、接触圧による力を決定する。接触圧による力を決定するための他のセンサは、圧電効果、歪みゲージなどに基づき得る。他の改良形態は、接触圧による力を間接的に決定する。例えば、センサ６３は、推進システム２５の電力消費、例えば電流消費の評価を含む。電力消費と接触圧による力の測定値との相関は、センサ内のテーブルに格納される。天井３に対するツール１２の初期接触圧は、センサ６３によって、接触圧による力の急増として検出される。センサ６３は、ツール１２が天井３に当たっていることを制御信号で制御ステーション２３に示す。それに応じて、制御ステーション２３は、昇降機構７の手動制御を停止し、作業モードに切り替えることができる。好ましい変形形態では、接触圧による力の目標値が制御ステーション２３に格納されている。目標値は、使用者によって事前に入力又は選択され得る。目標値は、ツール１２、例えば、ドリルの直径に依存する。推進システム２５は、接触圧による力が一定になるように補正される。センサ６３は、保護回路６６の一部として、接触圧による力の測定値を提供することができる。測定値が閾値を超えた場合、保護回路６６は昇降機構７の上昇を停止する。
【0043】
一改良実施例では、ツールガイド１は、ツール１２が天井３に触れた場合、動釣合いを一時停止することができる。接触点が天井３にある状態で、ツールガイド１は、静止して起立することができる。ツールガイド１は、車輪２８がブレーキ６７によってロックされる停止モードＳ５に切り替えることができる（図９）。釣合い及び関連するわずかな揺れ動き運動は止まる。
【0044】
ツールガイド１は、天井３との接触を検出する（接触）センサ６８を有する。典型的には、ツール１２、消耗材料又は可搬式電動ツール６は、天井３に触れる。保持具５は、天井３に間接的に触れる。接触センサ６８は、（接触）信号をコントローラ１０に出力し、接触信号は、ツール１２が天井３と接触しているかどうかに関する符号化された情報を含む。接触センサ６８は、例えば、昇降機構７の接触圧による力又は接触圧による力の測定値を評価することができる。接触センサ６８は、接触圧による力が閾値を超える場合に又は接触圧による力の変化率が閾値を超える場合に、接触を示す。２つの車輪２８及び天井３の接触点を介してツールガイド１を静的に安定な起立姿勢に保持するのに、関連する接触圧による力が十分であるような大きさに閾値が設定されることが好ましい。接触センサ６８は、例えば、センサ６３又は類似のセンサ６３によって実現され得る。
【0045】
接触信号が印加された場合、コントローラ１０は、シャーシ９の釣合いをとることを一時停止することが好ましい。コントローラ１０は、接触信号が最小限の時間にわたって印加されるまで、一時停止を遅延させることができる。接触信号が印加された場合、操縦システム２１は、昇降機構７が垂直に位置合わせされているかどうかを確認する。操縦システム２１が垂直位置合わせ状態からの偏差を検出した場合、それに応答して、制御ステーション２３は昇降機構７を下降させる。下降は、所定の行程、例えば１ｃｍで行われ得る。代替として、行程は、垂直位置合わせ状態からの偏差及び／又は昇降機構７の高さに基づいて決定され得る。例えば、行程は、角度寸法の偏差と昇降機構７の現在高さとの積に比例する。ツール１２は、天井３から離される。その結果、接触センサ６８は、天井３との接触をもはや示さない。コントローラ１０は即座に、操縦システム２１を用いて釣合いを再アクティブ化する。操縦システム２１は、昇降機構７を垂直に位置合わせする。コントローラ１０は、昇降機構７が垂直に位置合わせされるまで、本段落に記載されている方法を反復的に繰り返すことができる。その後、コントローラ１０は、少なくとも好ましくは接触信号が印加されるまで、昇降機構７を上昇させる。その後、ツールガイド１は、垂直に位置合わせされる。
【0046】
シャーシ９は、好ましくはブレーキ６７を有する。ブレーキ６７は、好ましくは、ツールガイド１が垂直に位置合わせされ、接触信号が印加されるとすぐに起動される。ブレーキ６７は、シャーシ９の車輪２８を永続的にロックするパーキングブレーキである。ブレーキ６７は、例えば、モータブレーキとして実現される。ブレーキ６７は、車輪２８の運動に対抗する電磁力を発生させる。ブレーキ６７は、受動的であり得る。電気モータ３０は、前記電気モータの回転子３１が回転した場合、発電機の原理に従い、固定子３３内で電流を発生させることができる。発電機の原理を用いた電気モータ３０の例は、直流モータ、交直両用電気モータなどである。発電機によって発生した電流は、負荷抵抗器を介してブレーキ６７により短絡させる。反作用磁場は、回転子３１の回転運動に対抗する。代替として、回転速度センサ又は運動センサが運動を検出することができる。この運動を打ち消すように推進システム２５を操縦するために、操縦システム２１は、対応する制御信号を確認する。ブレーキ６７はまた、シャーシ９内の機械式ブレーキ、例えば、ディスクブレーキ又はドラムブレーキによって実現され得る。機械式ブレーキ６７は、モータブレーキを支援することができる。
【0047】
ツールガイド１は、１つ以上の電池３４、６９を有する。電池６９は、操縦システム２１、制御ステーション２３、駆動部２２の電気モータ３０、推進システムの電気モータ５５、及び可能であれば、可搬式電動ツール６に電力を供給する。電池６９は、据置電池３４及び１つ以上の取り外し可能な電池６９を含み得る。据置電池３４は、好ましくはシャーシ９内に組み込まれている。ツールガイド１は、取り外し可能な電池６９用の対応する電気機械インターフェースを有する。インターフェースは、例えば、可搬式電動ツール６のインターフェースに対応する。使用者は、放電した電池６９を充電済み電池６９と交換することができ、放電した電池６９を別個の充電ステーションで充電することができる。可搬式電動ツール６の消費電力は、典型的には、２００ワットを大幅に超える。それに応じた大きな静電容量が電池によって提供される必要がある。据置電池３４は、他の電池６９に電気的に接続されている。充電調整器７０が、据置電池３４を他の電池６９で充電する。充電調整器７０は、好ましくは、据置電池３４の充電状態を、非常時の値を上回るように維持する。使用者は、他の電池６９をリスクなく取り外すことができる。非常時の値が理由で、据置電池３４は、少なくとも１０分間、好ましくは少なくとも３０分間にわたって、シャーシ９の釣合いをとるのに十分な充電状態を有する。
【0048】
ツールガイド１は、電池３４、６９の充電状態が非常時の値を下回った場合、（非常）モードＳ９に入る。非常モードは、ツールガイド１の安全な起立姿勢を確保する。シャーシ９及び操縦システム２１に、電力が供給される。使用者は、ツールガイド１を充電ステーション又は別の所望の場所に移動させることができる。他の消費部は、好ましくは、作動停止され、特に、昇降機構７及び可搬式電動ツール６は、作動停止される。例えば、制御ステーション２３は、使用者による入力をブロックすることができる。使用者は、制御ステーション２３をもはや上昇させることはできない。可搬式電動ツール６は、スイッチによって電池から切り離され得る。非常モードにおいて、昇降機構７は、最低高さに自動的に引き込まれ得る。非常モードでは、ツールガイド１は、非常モードを光学的に又は音響的に示すことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】