JP7228462B2

JP7228462B2 - マーキング装置

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Publication number: JP7228462B2
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Authority: JP
Inventors: 登加藤
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2023-02-24
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Also published as: JP2020186993A

Description

本発明は、墨出し作業を含めたマーキング作業を人手によらず自動で行うマーキング装置に関する。

工事中の躯体に基準となる線などを記す作業である墨出しは、熟練工の技量によるところが大きい。一方、建設工事現場においては熟練工の確保が非常に困難になりつつある。そこで、墨出し作業を、自動化する提案がなされている。

例えば、特許文献１（特開平０６－２５８０７８号公報）には、自動追尾式トータルステーションで第１基準点及び第２基準点を視準して第１基準点を原点とし第２基準点方向を一軸とするフロア座標を設定し、自走台にロボットマニュプレータを介して設けた墨打ち装置をフロア座標の任意の位置に置き、ロボットマニュプレータに取付けたプリズムをマニュプレータ座標の一軸方向に動かしトータルステーションで視準してマニュプレータ座標と墨打ち装置とのフロア座標における位置を把握し、プリズムをトータルステーションに向けながら自走台を自走して墨打ち点を墨出し装置まで移動し、墨出し点がロボットマニュプレータの作動範囲に入ったら自走台を停止し、プリズムをマニュプレータ座標の一軸方向に動かして再度マニュプレータ座標の確認を行い、マニュプレータで墨出し点の精密位置決めを行って墨打ち装置により墨打ちを行ったのち、前記と同様に自走車を自走して墨打ち装置を次の墨出し点まで移動しながら墨出しを行うことを特徴とする自動墨出し方法が記載されている。
特開平０６－２５８０７８号公報

上記のような文献記載の従来の自動墨出し方法に用いる装置は、ロボットマニュプレータなど高価で複雑な構成を要するものであった。このため、一つの建設工事現場に複数台準備することは難しく、結局、人手による方がコストもかからず簡便であるようなこともあり、必ずしも使い勝手のよいものではない、という問題があった。

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係るマーキング装置は、一方の端部にマーカーが設けられ、他方の端部にターゲットが設けられた棹部材と、少なくとも前記ターゲットを露出した状態で、前記棹部材を内蔵する筐体と、前記筐体の下方部に設けられ、前記筐体を移動させるホイールと、前記ターゲットに対してレーザー光を照射し、前記ターゲットが反射するレーザー光を受光することで前記ターゲットの位置座標を計測する計測機器から計測位置座標を受信する受信部と、前記マーカーによってマーキングを行う目標位置座標を記憶する記憶部と、前記計測位置座標と前記目標位置座標との差分に基づいて、前記ホイールを駆動するホイール駆動機構と、前記筐体内には、前記棹部材を上方側で支持する上支持部材と、前記棹部材を下方側で支持する下支持部材と、前記上支持部材を移動させる上支持部材駆動機構と、前記下支持部材を移動させる下支持部材駆動機構と、を有し、前記上支持部材駆動機構は、シャフトと、前記シャフトを上下に摺動する摺動部と、前記上支持部材と、前記摺動部とをヒンジ機構を介して連結するアームと、を含み、前記下支持部材駆動機構は、シャフトと、前記シャフトを上下に摺動する摺動部と、前記下支持部材と、前記摺動部とをヒンジ機構を介して連結するアームと、を含むことを特徴とする。

本発明に係るマーキング装置は、一方の端部にマーカーが設けられ、他方の端部にターゲットが設けられた棹部材からなる簡便な構成を駆動する機構が採用されており、このようなマーキング装置は、コストをかけることなく量産することが可能であり、建設工事現場への導入も容易となり、墨出し作業などの自動化を推進することが可能となる。

本発明の実施形態に係るマーキング装置１の外観を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るマーキング装置１の側面カバー１０の一つを開けた状態を示す図である。本発明の実施形態に係るマーキング装置１の主要部品を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るマーキング装置１における各種駆動機構を示す模式図である。上支持部材４０と第１上摺動部７０、第２上摺動部８０、第３上摺動部９０の関係を模式的に示す図である。棹部材３０に取り付けられている構成を説明する図である。棹部材３０と上支持部材４０との関係を説明する斜視図である。棹部材３０と下支持部材５０との関係を説明する斜視図である。下支持部材５０の詳細な構成を説明する斜視図である。本発明の実施形態に係るマーキング装置１のブロック図である。本発明の実施形態に係るマーキング装置１による移動処理のフローチャートを示す図である。計測機器２００と共にマーキング装置１を利用する形態を説明する図である。本発明の実施形態に係るマーキング装置１によるマーキング処理のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係るマーキング装置１によるマーキング実行の様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１本発明の実施形態に係るマーキング装置１の外観を示す斜視図である。

本発明に係るマーキング装置１は、墨出し作業を含めたマーキング作業を人手によらず自動で行い得るように構成したものである。

本明細書では「マーキング」という語を、設定された位置に所定の図形・記号・文字などを記したり、示したりするという意味で用い、所謂「墨出し」という語を含む上位の語として定義する。また、「マーキング」には、インクなどを定着することにより図形・記号・文字などを記すことに加え、レーザーなどによりポインタ光を照射することで図形・記号・文字などを照射面に示すことも含まれる。

すなわち、本発明に係るマーキング装置１においてマーキングに用いるマーキング手段としては、インクを定着したり、レーザー光などを照射したりする手段が含まれる。前者のインクを定着する手段には、繊維等にインクを染み込ませたペンや、インクを吐出するインクジェット機構なども含まれる。本実施形態においては、このようなマーキング手段としては、ペンなどのマーカー３３を想定している。

なお、マーカー３３などによるマーキング作業によるマーキング対象は、基本的に床面を想定している。しかしながら、本発明に係るマーキング装置１はこれに限定されるものではなく、例えば天井に対するマーキングを行うこともできる。具体的には、ターゲット３５の上方に天上面を照射可能なレーザー光源を設けることで、天井に取り付ける電気設備のための墨出し作業の補助に供することなどができる。

本発明に係るマーキング装置１は、筐体３を有しており、この筐体３の下部にマーキング装置１の移動手段として３つのオムニホイール（第１オムニホイール１９、第２オムニホイール２０、第３オムニホイール２１）が平面視で正三角形の角部に設けられている。これらの３つのオムニホイールから略均等の距離には、先のマーカー３３が駆動機構により移動可能に設けられている。このような駆動機構の動作により、マーカー３３によるマーキングが可能となる。

なお、本発明に係るマーキング装置１は、平面視で正三角形の角部に位置する３つのオムニホイールで支持される構成を採用している。このように装置が３点で支持される構成であるために、本発明に係る本発明に係るマーキング装置１は、一般的な三脚同様に、安定した接地を行うことができ、マーキングなどの位置精度を向上させることができる。

マーキング装置１における３つのオムニホイールのそれぞれの上方部には、３本の鉛直フレーム（第１鉛直フレーム１１、第２鉛直フレーム１２、第３鉛直フレーム１３）が設けられており、これらの鉛直フレームを保護する３つのフレーム部カバー７が設けられている。また、フレーム部カバー７の間の保護のために、３枚の側面カバー１０が設けられている。

マーキング装置１の天面部には、天部カバー６が設けられている。この天部カバー６の中央部には貫通穴が設けられており、この貫通穴からはターゲット３５が露出するように設けられている。なお、上記のような各種カバーは、本発明に係るマーキング装置１を屋内で用いる場合には、必ずしも必要ではない。天部カバー６の一部には、マーキング装置１のユーザーインターフェースとしてタッチパネル部１０５が設けられている（図２参照）。ユーザーは、このタッチパネル部１０５を介して、マーキングを行いたい位置座標情報等を入力することなどができる。

本発明に係るマーキング装置１は、その位置座標情報を取得するために、ターゲット追尾機能を有するトータルステーションなどの計測機器２００と併用して用いられる。ターゲット３５は反射プリズムを有しており、例えば、トータルステーションなどの計測機器２００によって出射されたレーザー光が入射される。反射プリズムに入射された光は、反射プリズム内で、入射光と平行な反射光とされ、反射プリズムから出射される。計測機器２００は、このような反射光を受光し、ターゲット３５、すなわちマーキング装置１の位置座標を計測することが可能となる。

なお、ターゲット３５としては全方位プリズムを用いることが好ましいが、これは必ずしも必須の要件ではない。

本発明に係るマーキング装置１において、３枚の側面カバー１０のうち１枚を開けた状態としたものを図２に示す。マーキング装置１の略中央部において、鉛直方向に長手方向を有する棹部材３０が設けられている。棹部材３０においては、一方の端部（下方側）にマーカー３３が設けられ、他方の端部（上方側）にターゲット３５が設けられている。

このように本発明に係るマーキング装置１においては、１本の剛性を有する金属製の棹部材３０の一方端に、所望とする目標位置にマーキングを行うためのマーカー３３を設け、他方端に位置座標の計測基準となるターゲット３５を設けるようにしている。本発明においては、このような構造を採用することにより、マーキング装置１をシンプルなものとしている。

マーカー３３やターゲット３５と一体化されてなる棹部材３０は、マーキング装置１の内部において、上支持部材４０及び下支持部材５０によって支えられている。これら上支持部材４０及び下支持部材５０が駆動機構により移動することで、棹部材３０が移動する。これにより、棹部材３０の位置を微修正したり、あるいは、棹部材３０の先端のマーカー３３によりマーキングを実行したりすることができるようになっている。

次に、上支持部材４０及び下支持部材５０の駆動機構について、図３乃至図５を参照して説明する。図３は本発明の実施形態に係るマーキング装置１の主要部品を示す斜視図である。また、図４は本発明の実施形態に係るマーキング装置１における各種駆動機構を示す模式図である。図５は上支持部材４０と第１上摺動部７０、第２上摺動部８０、第３上摺動部９０の関係を模式的に示す図である。

第１鉛直フレーム１１の近傍には第１シャフト１５の長手方向が鉛直となるように設けられている。同様に、第２鉛直フレーム１２の近傍には第２シャフト１６が、第３鉛直フレーム１３の近傍には第３シャフト１７が設けられている。なお、第１シャフト１５は図においては２本からなる構成であるが、精度があれば１本でもあってもよいので、以下、単純のために各シャフトは１本であるものとして単純化する。以下、第１シャフト１５に関連する構成を代表例として説明する。

第１上摺動部７０は貫通穴を有しており、当該貫通穴には第１シャフト１５が挿通されている。第１シャフト１５の上方側においては、第１上摺動部７０は第１シャフト１５に対してスライド自在とされている。第１上摺動部７０などをスライドさせるための駆動源としては、例えば不図示のステッピングモーターを用いることができる。このようなステッピングモーターからベルト（不図示）を介して、第１上摺動部７０に駆動力を伝達することができる。

第１上摺動部７０は、第１上摺動部側ヒンジ機構７１を介して所定長を有する第１上アーム７３と接続されている。第１上アーム７３を構成するアームは実際には２本であるが、第１上アーム７３についても模式図においては１本であるものとして単純化する。また、第１上アーム７３は、第１上支持部材側ヒンジ機構７４を介して上支持部材４０と接続されている。

第１シャフト１５の下部側においても類似の構成を有している。すなわち、第１下摺動部７５は貫通穴を有しており、当該貫通穴には第１シャフト１５が挿通されている。第１シャフト１５の下方側においては、第１下摺動部７５は第１シャフト１５に対してスライド自在とされている。第１下摺動部７５などをスライドさせるための駆動源としては、例えば不図示のステッピングモーターを用いることができる。このようなステッピングモーターからベルト（不図示）を介して、第１下摺動部７５に駆動力を伝達することができる。

第１下摺動部７５は、第１下摺動部側ヒンジ機構７６を介して所定長を有する第１下アーム７８と接続されている。第１下アーム７８を構成するアームは実際には２本であるが、第１下アーム７８についても模式図においては１本であるものとして単純化する。また、第１下アーム７８は、第１下支持部材側ヒンジ機構７９を介して下支持部材５０と接続されている。

以上のような第１シャフト１５に関連する構成は、第２シャフト１６、第３シャフト１７についても同様のものを有している。

上支持部材４０は、図５に示すようにヒンジ機構を介して、第１シャフト１５を上下にスライドする第１上摺動部７０、及び、第２シャフト１６を上下にスライドする第２上摺動部８０、及び、第３シャフト１７を上下にスライドする第３上摺動部９０と接続されている。第１上摺動部７０、第２上摺動部８０、第３上摺動部９０それぞれが独立して上下することで、上支持部材４０は、可動域内で任意の位置をとることができるようになっている。また、下支持部材５０についても同様に可動域内で任意の位置をとることができる。このような機構は、Ｒｏｓｔｏｃｋ型の３Ｄプリンタと同様のものであり、本発明に係るマーキング装置１を構成する際には、このような３Ｄプリンタの部品を転用することもできる。

次に、上記のような機構で移動の動作する上支持部材４０及び下支持部材５０に支持される棹部材３０のより詳細な構成について図６を参照して説明する。これまで説明したように、棹部材３０においては、一方端にマーキングを行うためのマーカー３３が設けられ、他方端に位置座標の計測基準となるターゲット３５が設けられている。これに加え、棹部材３０においては、一方端側に下側加速度センサー１４１を設け、他方端側に上側加速度センサー１４２を設けるようにしている。

これらの下側加速度センサー１４１及び上側加速度センサー１４２によれば、棹部材３０の両端側における重力方向を厳密に検出することができる。これにより、棹部材３０の個体差（剛性、曲がり具合など）と、上支持部材４０の座標値及び下支持部材５０の座標値との関係を把握することができる。なお、下側加速度センサー１４１及び上側加速度センサー１４２による棹部材３０の個体差の把握は、マーキング装置１の工場出荷時や、キャリブレーション時などに行うものであり、通常の使用時に行うものではない。

棹部材３０においては、球体状の上ボール３８が固着されるようにして棹部材３０と一体化されている。そして、この上ボール３８と上支持部材４０とは、フリーボールベアリングの関係にある。すなわち、物理的形状による規制範囲内で、上ボール３８の中心を支点として、ボール３８と上支持部材４０とは互いに回動自在となっている。上ボール３８と上支持部材４０とは、フリーボールベアリングの関係にあるので、図６に示す棹部材３０から、上支持部材４０を取り外すことはできないようになっている。

一方、上ボール３８より棹部材３０の下方側においては、球体状の下ボール４８が固着されるようにして棹部材３０と一体化されている。このような下ボール４８は、図８に示すように下支持部材５０に載置されるようにして用いられることが想定されている。

ここで、図９を参照して下支持部材５０の詳細な構成について説明する。下支持部材５０の略中央部には、貫通穴５２が設けられている。下支持部材５０の一面側における貫通穴５２の周縁には、周縁に沿って均等に６つのボール保持部５４が設けられている。これらのボール保持部５４は、球体に沿うような形状の凹部であり、ステンレス製などの小ボール５５が保持することができるようになっている。これらの小ボール５５は、ボール保持部５４内で回転自在で、かつボール保持部５４から脱落しないような寸法とされている。

このような下支持部材５０に対して棹部材３０の下ボール４８は、貫通穴５２に棹部材３０が挿通された状態で、下ボール４８が全ての小ボール５５と当接するようにして載置されている。このような構成により、下ボール４８と下支持部材５０とは離間も可能であり、かつ、当接した状態では、摩擦が少ない状態で互いに可動することができるようになっている。

なお、上支持部材４０、下支持部材５０、上ボール３８や下ボール４８を構成する材料としてはＡＢＳ樹脂などの機械的強度を有する合成樹脂を用いることが好ましい。

次に、以上のように構成される本発明に係るマーキング装置１における電気的な構成について説明する。図１０は本発明の実施形態に係るマーキング装置１のブロック図である。

制御部１００は、例えば、ＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用のマイクロコンピューターなどの情報処理装置を用いることができる。このような制御部１００は、図１０で接続される各構成とデータ通信を行い、各構成から所定のデータを受信して演算を行ったり、所定のデータを制御指令として出力して駆動機構などを制御したりすることができるようになっている。

通信部１０１は、外部機器と有線や無線などによりデータ通信を行うものである。通信部１０１は、外部機器から受信したデータを制御部１００に転送したり、制御部１００からのデータを外部機器に対して送信したりすることができるようになっている。本実施形態においては、このような通信部１０１により、外部機器であるトータルステーションなどの計測機器２００とのデータ通信を想定している。

記憶部１０３は、制御部１００から受信したデータを記憶すると共に、記憶しているデータを制御部１００に対して送信するものである。このような記憶部１０３には、不揮発性の記憶素子を用いることが好ましい。

タッチパネル部１０５は、制御部１００から受信したデータを表示すると共に、ユーザーによる接触情報を制御部１００に対して送信するものである。このようなタッチパネル部１０５は、例えば、マーキング装置１の天部カバー６に設けることができ、マーキング装置１のユーザーインターフェースとして用いられる。例えば、ユーザーは、このタッチパネル部１０５を介して、マーキングを行いたい位置座標情報等を入力することなどができる。

外部デバイス接続部１０６は、ＳＤメモリカードやＵＳＢメモリなどとのデータ通信接続を行う構成である。このような外部デバイス接続部１０６により、制御部１００は、マーキングを行う位置座標情報等をＳＤメモリカードやＵＳＢメモリから受信したり、あるいは、所定情報をＳＤメモリカードやＵＳＢメモリに書き込んだりすることができる。外部デバイス接続部１０６の物理的な端子口は、例えば天部カバー６に設けることができる。

下側加速度センサー１４１及び上側加速度センサー１４２は、棹部材３０の両端部側に設けられている加速度センサーであり、これらの加速度センサーによる検出データは制御部１００に送信され、さらに記憶部１０３に転送され、記憶部１０３において記憶される。下側加速度センサー１４１及び上側加速度センサー１４２はそれぞれの位置における重力方向を検出するために用いられる。

下側加速度センサー１４１及び上側加速度センサー１４２より得られる重力方向のデータにより、棹部材３０の個体差（剛性、曲がり具合など）と、上支持部材４０の座標値及び下支持部材５０の座標値との関係を把握することができる。なお、下側加速度センサー１４１及び上側加速度センサー１４２による棹部材３０の個体差の把握は、マーキング装置１の工場出荷時や、キャリブレーション時などに行うものであり、平時の使用で用いることはない。

移動機構１１０は、マーキング装置１自体を移動させる構成である。移動機構１１０における第１オムニホイール駆動機構１１１は第１オムニホイール１９を回転駆動するモーターとモータドライバーＩＣから構成できる。また、移動機構１１０における第２オムニホイール駆動機構１１２は第２オムニホイール２０を回転駆動するモーターとモータドライバーＩＣから構成できる。また、移動機構１１０における第３オムニホイール駆動機構１１３は第３オムニホイール２１を回転駆動するモーターとモータドライバーＩＣから構成できる。

移動機構１１０を構成する第１オムニホイール駆動機構１１１、第２オムニホイール駆動機構１１２、第３オムニホイール駆動機構１１３のそれぞれに対しては、制御部１００から制御指令が入力され、所望とする位置座標にまでマーキング装置１自体を移動させることができるようになっている。

上支持部材駆動機構１２０における第１上摺動部駆動機構１２１は第１上摺動部７０を第１シャフト１５でスライドさせる機構であり、第２上摺動部駆動機構１２２は第２上摺動部８０を第２シャフト１６でスライドさせる機構であり、第３上摺動部駆動機構１２３は第３上摺動部９０を第３シャフト１７でスライドさせる機構である。

それぞれの摺動部駆動機構は、例えば、ステッピングモーターとステッピングモーターを駆動するドライバーＩＣなどの能動素子から構成することができる。

各摺動部駆動機構が、制御部１００から制御指令を受けて、各摺動部を上下にスライドさせることで、上支持部材駆動機構１２０全体として、上支持部材４０を所望とする位置に移動させることができる。

また、下支持部材駆動機構１３０における第１下摺動部駆動機構１３１は第１下摺動部７５を第１シャフト１５でスライドさせる機構であり、第２下摺動部駆動機構１３２は第２下摺動部８５を第２シャフト１６でスライドさせる機構であり、第３下摺動部駆動機構１３３は第３下摺動部９５を第３シャフト１７でスライドさせる機構である。

各摺動部駆動機構が、制御部１００から制御指令を受けて、各摺動部を上下にスライドさせることで、下支持部材駆動機構１３０全体として、下支持部材５０を所望とする位置に移動させることができる。

次に、以上のように構成される本発明に係るマーキング装置１によるマーキングのための各処理について説明する。マーキングする目標となる位置座標が入力されると、マーキング装置１は自走することで当該目標座標に近接するようにする。まず、このような移動処理について説明する。

図１１は本発明の実施形態に係るマーキング装置１による移動処理のフローチャートを示す図である。また、図１２は計測機器２００と共にマーキング装置１を利用する形態を説明する図である。図１２は、計測機器２００による位置座標の計測に基づいたマーキング装置１による目標座標までの自走のイメージ図である。

ステップＳ１００で、マーキング装置１による移動処理が開始される。続く、ステップＳ１０１においては、例えば、タッチパネル部１０５、外部デバイス接続部１０６などからマーキングを行う目標座標値を取得する。なお、本実施形態においては、このような目標座標に係るデータを、タッチパネル部１０５、外部デバイス接続部１０６から取得するようにしたが、これを通信部１０１などから取得するようにしてもよい。

ステップＳ１０２では、取得し目標座標値を記憶部１０３に記憶する。続く、ステップＳ１０３においては、通信部１０１から計測機器２００に対して、自らのターゲット３５の位置を計測するように指令を送信する。

ステップＳ２０１で、このような計測開始指令を受信した計測機器２００は、以下、ターゲット３５を追尾し、その座標を計測するステップＳ２０２、及び、計測した座標値をマーキング装置１に送信するステップＳ２０３を繰り返す。

マーキング装置１においては、上記のような計測機器２００による処理に基づいたターゲット３５の計測座標値を、通信部１０１を介してステップＳ１０４で受信する。

ステップＳ１０５においては、記憶部１０３に記憶する目標座標値と、ステップＳ１０４で受信した計測座標値に基づいて、距離ＤをＤ＝｜（目標座標値）－（計測座標値）｜により算出する。ここで、距離Ｄは、マーキング装置１の第１オムニホイール１９乃至第３オムニホイール２１による移動処理の判定に用いる距離であるので、鉛直方向成分（ｚ成分）については考慮されていない。

続いて、ステップＳ１０６では、Ｄ＜Ｄ_thを満たすか否かを判定する。ここで、Ｄ_thは第１オムニホイール１９乃至第３オムニホイール２１の移動に基づく精度として期待できるおよその最小値が設定されている。また、Ｄ_thの誤差は、マーカー３３を備えた棹部材３０の移動によりリカバーすることを想定している。そこで、例えば、このような距離Ｄ_thとしては５ｍｍ程度の距離が設定されている。

ステップＳ１０７における判定の結果がＮＯであれば、ステップＳ１０７において、オムニホイールの移動機構１１０（第１オムニホイール駆動機構１１１、第２オムニホイール駆動機構１１２、第３オムニホイール駆動機構１１３）に対してＤ→Ｄ_thとなるように駆動指令を発し、再びステップＳ１０４に戻りループする。

一方、ステップＳ１０７における判定の結果がＹＥＳであるときは、オムニホイールの移動機構１１０に対して駆動を停止するように指令を発し、続いて、ステップＳ１０９に進み、マーキング処理のルーチンに移行する。

引き続き、図１３を参照して、本発明の実施形態に係るマーキング装置１によるマーキング処理について説明する。

ステップＳ３００において、マーキング処理が開始されると、続いて、ステップＳ３０１では、計測機器２００から送信されてくる計測座標値を受信する。

ステップＳ３０２においては、記憶部１０３に記憶する目標座標値と、ステップＳ３０１で受信した計測座標値に基づいて、距離ｄをｄ＝｜（目標座標値）－（計測座標値）｜により算出する。（目標座標値）は通常平面上（床面上）の（ｘ、ｙ）座標に基づくものであるので、距離ｄの算出においても、鉛直方向成分（ｚ成分）については考慮する必要はない。

続いて、ステップＳ３０３では、ｄ＜ｄ_thを満たすか否かを判定する。ここで、ｄ_thは上支持部材４０及び下支持部材５０の移動に基づく棹部材３０の変位の精度として期待できる最小値が設定されている。ここで、ｄ_th＜Ｄ_thであり、マーキング処理の本フローチャートにおいては、第１オムニホイール１９乃至第３オムニホイール２１による移動時の誤差を、棹部材３０を変位させることで可能な限り、無くすようにしている。

ステップＳ３０３における判定がＮＯであるときには、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４では、ｄ→ｄ_thとなるように上支持部材４０及び下支持部材５０を移動させる際に、当該移動には上方への移動を含むか否かが判定される。なお、距離ｄの判定に鉛直方向成分（ｚ成分）については考慮されていないが、支持部材４０及び下支持部材５０を移動させる際には、僅かではあるが上下方向の移動が伴う。

ステップＳ３０４における判定がＹＥＳであるとき、すなわち、上方への移動が伴うときには、ステップＳ３０５に進み、上支持部材４０を移動させる上支持部材駆動機構１２０の駆動を行った後に、下支持部材５０を移動させる下支持部材駆動機構１３０の駆動を行う。具体的には、上支持部材駆動機構１２０に対する駆動実行のコマンドを発した後のタイミングに、下支持部材駆動機構１３０に対する駆動実行のコマンドを発するようにする。

上支持部材４０及び下支持部材５０を上方に移動させる際には、まず上支持部材４０の移動動作を実行してから、下支持部材５０の移動動作を実行することで、棹部材３０に対して不要な応力が加わってしまうことを防止するためである。

下支持部材５０においては、棹部材３０の下ボール４８と小ボール５５とが離間も可能であるボールベアリング様の機構を採用しているが、このような機構の採用によっても、棹部材３０に対する不要な応力の印加を避けるようにしている。

ステップＳ３０５の処理が実行された後には、ステップＳ３０１に戻る。

一方、ステップＳ３０４における判定がＮＯであるとき、すなわち、下方への移動が伴うときには、ステップＳ３０６に進み、下支持部材５０を移動させる下支持部材駆動機構１３０の駆動を行った後に、上支持部材４０を移動させる上支持部材駆動機構１２０の駆動を行う。具体的には、下支持部材駆動機構１３０に対する駆動実行のコマンドを発した後のタイミングに、上支持部材駆動機構１２０に対する駆動実行のコマンドを発するようにする。

上支持部材４０及び下支持部材５０を下方に移動させる際においても、まず下支持部材５０の移動動作を実行してから、上支持部材４０の移動動作を実行することで、棹部材３０に対して不要な応力が加わってしまうことを防止している。

ステップＳ３０６の処理が実行された後には、ステップＳ３０１に戻る。

ステップＳ３０３におけるｄ＜ｄ_thを満たすか否かの判定の結果がＹＥＳであれば、上支持部材４０を移動させる上支持部材駆動機構１２０の駆動を停止すると共に、下支持部材５０を移動させる下支持部材駆動機構１３０の駆動を停止する。ｄ＜ｄ_thを満たす時には、マーカー３３を備えた棹部材３０の位置が、目標となる座標値に達したものとみなす。

ステップＳ３０８では、上支持部材４０を移動させる上支持部材駆動機構１２０及び下支持部材５０を移動させる下支持部材駆動機構１３０によって、棹部材３０を移動することで、棹部材３０が備えるマーカー３３によって、十字のマークを床面上にマーキングする処理を実行する。ここで、当該十字のマークの交点が、先の目標座標値である。図１４は本発明の実施形態に係るマーキング装置１によるマーキング実行の様子を示す図である。

以上のように、本発明に係るマーキング装置１は、一方の端部にマーカー３３が設けられ、他方の端部にターゲット３５が設けられた棹部材３０からなる簡便な構成を駆動する機構が採用されており、このようなマーキング装置１は、コストをかけることなく量産することが可能であり、建設工事現場への導入も容易となり、墨出し作業などの自動化を推進することが可能となる。

１・・・マーキング装置
３・・・筐体
６・・・天部カバー
７・・・フレーム部カバー
１０・・・側面カバー
１１・・・第１鉛直フレーム
１２・・・第２鉛直フレーム
１３・・・第３鉛直フレーム
１５・・・第１シャフト
１６・・・第２シャフト
１７・・・第３シャフト
１９・・・第１オムニホイール
２０・・・第２オムニホイール
２１・・・第３オムニホイール
３０・・・棹部材
３３・・・マーカー
３５・・・ターゲット
３８・・・上ボール（フリーボールベアリングの一部）
４０・・・上支持部材（フリーボールベアリングの一部）
４８・・・下ボール
５０・・・下支持部材
５２・・・貫通穴
５４・・・ボール保持部
５５・・・小ボール
７０・・・第１上摺動部
７１・・・第１上摺動部側ヒンジ機構
７３・・・第１上アーム
７４・・・第１上支持部材側ヒンジ機構
７５・・・第１下摺動部
７６・・・第１下摺動部側ヒンジ機構
７８・・・第１下アーム
７９・・・第１下支持部材側ヒンジ機構
８０・・・第２上摺動部
８１・・・第２上摺動部側ヒンジ機構
８３・・・第２上アーム
８４・・・第２上支持部材側ヒンジ機構
８５・・・第２下摺動部
８６・・・第２下摺動部側ヒンジ機構
８８・・・第２下アーム
８９・・・第２下支持部材側ヒンジ機構
９０・・・第３上摺動部
９１・・・第３上摺動部側ヒンジ機構
９３・・・第３上アーム
９４・・・第３上支持部材側ヒンジ機構
９５・・・第３下摺動部
９６・・・第３下摺動部側ヒンジ機構
９８・・・第３下アーム
９９・・・第３下支持部材側ヒンジ機構
１００・・・制御部
１０１・・・通信部
１０３・・・記憶部
１０５・・・タッチパネル部
１０６・・・外部デバイス接続部
１１０・・・移動機構
１１１・・・第１オムニホイール駆動機構
１１２・・・第２オムニホイール駆動機構
１１３・・・第３オムニホイール駆動機構
１２０・・・上支持部材駆動機構
１２１・・・第１上摺動部駆動機構
１２２・・・第２上摺動部駆動機構
１２３・・・第３上摺動部駆動機構
１３０・・・下支持部材駆動機構
１３１・・・第１下摺動部駆動機構
１３２・・・第２下摺動部駆動機構
１３３・・・第３下摺動部駆動機構
１４１・・・下側加速度センサー
１４２・・・上側加速度センサー
２００・・・計測機器

Claims

一方の端部にマーカーが設けられ、他方の端部にターゲットが設けられた棹部材と、
少なくとも前記ターゲットを露出した状態で、前記棹部材を内蔵する筐体と、
前記筐体の下方部に設けられ、前記筐体を移動させるホイールと、
前記ターゲットに対してレーザー光を照射し、前記ターゲットが反射するレーザー光を受光することで前記ターゲットの位置座標を計測する計測機器から計測位置座標を受信する受信部と、
前記マーカーによってマーキングを行う目標位置座標を記憶する記憶部と、
前記計測位置座標と前記目標位置座標との差分に基づいて、前記ホイールを駆動するホイール駆動機構と、
前記筐体内には、前記棹部材を上方側で支持する上支持部材と、前記棹部材を下方側で支持する下支持部材と、
前記上支持部材を移動させる上支持部材駆動機構と、前記下支持部材を移動させる下支持部材駆動機構と、を有し、
前記上支持部材駆動機構は、
シャフトと、
前記シャフトを上下に摺動する摺動部と、
前記上支持部材と、前記摺動部とをヒンジ機構を介して連結するアームと、を含み、
前記下支持部材駆動機構は、
シャフトと、
前記シャフトを上下に摺動する摺動部と、
前記下支持部材と、前記摺動部とをヒンジ機構を介して連結するアームと、を含むことを特徴とするマーキング装置。