(57)【要約】      （修正有）【課題】湾曲した壁面に対する吸着力を得やすい、壁面吸着装置を提供する。【解決手段】本発明に係る壁面吸着装置は、壁面と対向する凹部空間３を区画する、隔壁４と、前記凹部空間３の空気を連続して吸引することが可能な、吸引部５とを備え、前記隔壁４は、変形可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁面に吸着可能な壁面吸着装置であって、
前記壁面と対向する凹部空間を区画する、隔壁と、
前記凹部空間の空気を連続して吸引することが可能な、吸引部とを備え、
前記隔壁は、変形可能に構成されていることを特徴とする、壁面吸着装置。
【請求項２】
前記隔壁は、複数の骨部材と、可撓性を有し前記複数の骨部材同士の隙間を塞ぐ、可撓部材とを有する、請求項１に記載の壁面吸着装置。
【請求項３】
前記隔壁は、複数の骨部材と、該複数の骨部材同士を互いに揺動可能に連結する揺動軸部とを有する、骨格を有する、請求項１又は２に記載の壁面吸着装置。
【請求項４】
前記隔壁の周縁部に全周に亘って連続又は間欠的に配置され、可撓性を有する、スカートをさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の壁面吸着装置。
【請求項５】
前記凹部空間の内部圧力又は前記壁面の凹凸部若しくは段差部を検知する、検知手段をさらに備え、
前記検知手段の検知結果に応じて、前記壁面に対する吸着力を変化させることが可能とされた、請求項１〜４のいずれか一項に記載の壁面吸着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の壁面吸着装置と、
前記壁面吸着装置に設けられた走行手段と
を備えることを特徴とする、壁面移動装置。
【請求項７】
前記隔壁は、複数の骨部材と、該複数の骨部材同士を互いに揺動可能に連結する揺動軸部とを有する、骨格を有し、
前記走行手段は、前記壁面吸着装置の前記骨部材に固着されている、請求項６に記載の壁面移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁面吸着装置及び壁面移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直壁、傾斜壁、天井又は床などの壁面に吸着可能な、壁面吸着装置が知られている。壁面吸着装置は、壁面と対向する凹部空間を区画する、隔壁と、凹部空間の空気を連続して吸引することが可能な、吸引部とを備えることがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるような従来の壁面吸着装置は、壁面が例えば湾曲している場合等に、吸着力を得にくい場合があった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、平坦でない壁面に対して安定した吸着力を得やすい、壁面吸着装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような壁面吸着装置によって平坦でない壁面上を安定して移動しやすい、壁面移動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】
【０００６】
本発明に係る壁面吸着装置は、
壁面に吸着可能な壁面吸着装置であって、
前記壁面と対向する凹部空間を区画する、隔壁と、
前記凹部空間の空気を連続して吸引することが可能な、吸引部とを備え、
前記隔壁は、変形可能に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る壁面吸着装置では、前記隔壁は、複数の骨部材と、可撓性を有し前記複数の骨部材同士の隙間を塞ぐ、可撓部材とを有することが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る壁面吸着装置では、前記隔壁は、複数の骨部材と、該複数の骨部材同士を互いに揺動可能に連結する揺動軸部とを有する、骨格を有することが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る壁面吸着装置では、前記隔壁の周縁部に全周に亘って連続又は間欠的に配置され、可撓性を有する、スカートをさらに備えることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係る壁面吸着装置では、
前記凹部空間の内部圧力又は前記壁面の凹凸部若しくは段差部を検知する、検知手段をさらに備え、
前記検知手段の検知結果に応じて、前記壁面に対する吸着力を変化させることが可能とされていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る壁面移動装置は、
本発明に係る壁面吸着装置と、
前記壁面吸着装置に設けられた走行手段と
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る壁面移動装置では、
前記隔壁は、複数の骨部材と、該複数の骨部材同士を互いに揺動可能に連結する揺動軸部とを有する、骨格を有し、
前記走行手段は、前記壁面吸着装置の前記骨部材に固着されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、平坦でない壁面に対して安定した吸着力を得やすい、壁面吸着装置を提供することができる。また、本発明によれば、そのような壁面吸着装置によって平坦でない壁面上を安定して移動しやすい、壁面移動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る壁面吸着装置及び壁面移動装置を示す上面図である。
【図２】図１に示す壁面吸着装置及び壁面移動装置の底面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う一部断面側面図である。
【図４】図１に示す壁面吸着装置及び壁面移動装置の使用時の状態を、図３に準じて示す一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る壁面吸着装置及び壁面移動装置について、詳細に例示説明する。なお、本明細書において、「壁面」とは、建造物の壁に限らず任意の物体の面（被吸着面）であってよく、その全体としての傾斜角度も垂直に限定されず、水平も含めた任意の傾斜角度であってよい。すなわち、壁面は、例えば垂直壁、傾斜壁、天井又は床などであってよい。また、本明細書において、壁面吸着装置の「上面」とは、該壁面吸着装置を壁面に吸着させたときに見える面を意味する。
【００１６】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る壁面吸着装置１は、壁面２（図４参照）と対向する凹部空間３を区画する、隔壁４と、凹部空間３の空気を連続して吸引することが可能な、吸引部５とを備え、図４に示すように、壁面２に吸着可能に構成されている。また、本実施形態に係る壁面移動装置６は、壁面吸着装置１と、該壁面吸着装置１に設けられた走行手段７とを備え、壁面２上を移動可能に構成されている。
【００１７】
図４に示すように、隔壁４は、変形可能に構成されている。ここで、変形可能とは、少なくとも一部が他の少なくとも一部に対して変位可能であることを意味する。変形可能な隔壁４によれば、例えば壁面２が湾曲又は折曲している場合や凹凸部又は段差部などを有している場合などのように、壁面２が平坦でない場合でも、壁面２と隔壁４の周縁部との間の隙間を効果的に低減し、凹部空間３の負圧状態（負の内部圧力）を安定して維持することができる。したがって、変形可能な隔壁４によれば、平坦でない壁面２に対して安定した吸着力を容易に得ることができる。
【００１８】
本例では、隔壁４は、図１〜図３に示すように、複数（本例では４つ）の骨部材８と、可撓性を有し複数の骨部材８同士の隙間（本例では、複数の骨部材８同士が周方向に離間する隙間）９を塞ぐ（すなわち、凹部空間３が外部に連通しないようにする）、可撓部材１０とを有している。また、本例では、隔壁４は、複数の骨部材８と、該複数の骨部材８同士を互いに揺動可能に連結する揺動軸部１１とを有する、骨格１２を有する。したがって、隔壁４は、複数の骨部材８同士が揺動軸部１１を介して揺動することにより、変形することができる。
【００１９】
本例では、骨格１２は、上面視中央に位置する中央骨部材８ａと、中央骨部材８ａにそれぞれ揺動軸部１１を介して連結された複数（本例では３つ）の外側骨部材８ｂとを有している。すなわち、複数の骨部材８は、本例では、１つの中央骨部材８ａと、３つの外側骨部材８ｂとからなっている。中央骨部材８ａは、外形が上面視正３角形状の板状をなす中央壁１３を有しており、中央壁１３の中心は壁面吸着装置１の中心軸線Ｏと一致している。そして、中央壁１３の３辺に沿って３つの揺動軸部１１が配置されている。すなわち、３つの揺動軸部１１は、周方向に１２０°ずつ回転させた位置に配置されている。３つの外側骨部材８ｂは互いに同一形状をなしており、各外側骨部材８ｂは、揺動軸部１１に連なる扇形状の板状をなす上壁１４と、上壁１４の外周側の縁部全体から、該上壁１４と垂直方向に壁面２に向けて延びる側壁１５とを有している。側壁１５は、上面視円弧状の湾曲板状をなしており、その周方向で一定となる高さを有している。外側骨部材８ｂ同士の間には、周方向に隙間９が形成されている。
【００２０】
中央骨部材８ａは、中央壁１３を貫通する円形の排気口１６を包囲するように中央壁１３に立設された円筒状の排気筒１７を有している。排気筒１７には、吸引部５が設置されている。吸引部５は、例えば遠心ファンによって構成され、排気口１６を通じて、凹部空間３の空気を凹部空間３の外部に連続して排気することができる。なお、排気口１６の形状は円形に限られず、排気筒１７の形状も円筒状に限られない。また、排気口１６、排気筒１７及び吸引部５の配置も適宜変更が可能である。また、排気筒１７を設けない構成としてもよい。吸引部５は、凹部空間３の空気を連続して吸引することができれば、例えば凹部空間３の内部に配置してもよい。吸引部５によって凹部空間３の空気を連続して吸引することにより、凹部空間３の負圧状態を維持し、壁面２への吸着力を維持することができる。
【００２１】
可撓部材１０は、本例では、中央に排気筒１７を貫通させる円形の開口１８を有する円板状をなす、天壁１９と、天壁１９の周縁部全体から、該天壁１９と垂直方向に壁面２に向けて延びる周壁２０とを有している。周壁２０は、円筒状をなしており、その周方向で一定となる高さを有している。天壁１９は、中央骨部材８ａの中央壁１３の上面、及び各外側骨部材８ｂの上壁１４の上面に固着されており、周壁２０は、各外側骨部材８ｂの側壁１５の外周面に固着されている。このように、本例では、可撓部材１０は、骨格１２を外側から覆うことによって、外側骨部材８ｂ同士の隙間９を塞いでいる。なお、可撓部材１０は、骨格１２を内側から覆うことによって、外側骨部材８ｂ同士の隙間９を塞ぐ構成としてもよい。また、可撓部材１０は、複数の骨部材８同士の隙間９のみに配置してもよい。
【００２２】
本例の壁面吸着装置１によれば、例えば、図４に示すように壁面２が湾曲している場合に、外側骨部材８ｂが揺動軸部１１を介して回転することで、隔壁４全体が壁面２に沿うように変形することができる。したがって、壁面２が湾曲している場合でも、壁面２と隔壁４の周縁部との間の隙間を効果的に低減し、凹部空間３の負圧状態を安定して維持することができる。また、壁面２が折曲している場合や、凹凸部又は段差部を有している場合などにおいても同様に、外側骨部材８ｂが揺動軸部１１を介して回転することで、隔壁４全体が壁面２に沿うように変形することができ、凹部空間３の負圧状態を安定して維持することができる。
【００２３】
また、本例では、壁面吸着装置１は、スカート２１をさらに備えている。スカート２１は、隔壁４の周縁部に全周に亘って連続的に配置され、可撓性を有している。スカート２１によれば、図４に示すように、壁面２に沿って延在することで、壁面２が湾曲している場合でも、壁面２と隔壁４の周縁部との間の隙間を効果的に塞ぎ、凹部空間３の負圧状態をより安定化させることができる。スカート２１は、隔壁４の周縁部に全周に亘って間欠的に配置されていてもよい。
【００２４】
なお、骨格１２は、例えば金属及び／又は硬質の合成樹脂などによって構成することができ、壁面吸着装置１を壁面２に吸着させるのに必要な凹部空間３の負圧状態を維持できる剛性を有していればよい。また、可撓部材１０は、例えばゴム及び／又は軟質の合成樹脂などによって構成することができ、隔壁４が変形できるようにする可撓性を有していればよい。さらに、スカート２１は、例えばゴム及び／又は軟質の合成樹脂などで構成することができる。
【００２５】
なお、骨格１２を構成する複数の骨部材８の数や形状、相互の連結の形態は、適宜変更が可能である。例えば、複数の骨部材８がそれぞれ棒状をなし、相互に連結されていてもよい。また、複数の骨部材８同士の隙間９を塞ぐ可撓部材１０の形状や配置も、適宜変更が可能である。また、複数の骨部材８が揺動軸部１１を介して相互に連結される代わりに、可撓部材１０によって連結された構成としてもよい。なお、隔壁４は、骨部材８と可撓部材１０とで構成する代わりに、隔壁４全体が変形できるようにする弾性材料で構成してもよい。また、スカート２１の形状は適宜変更が可能であり、スカート２１を設けない構成としてもよい。
【００２６】
また、スカート２１に代えて、又は加えて、隔壁４の周縁部に沿って全周に亘って連続的又は間欠的にブラシ（図示省略）を設けてもよい。この場合、例えば壁面２が凹凸部又は段差部を有する場合などに、壁面２と隔壁４の周縁部との間の隙間をブラシによって低減し、凹部空間３の負圧状態をより安定して維持することができる。また、隔壁４と壁面２との間に、例えばボール軸受などを適宜介在させてもよい。
【００２７】
本例では、走行手段７は、３方向に配置されたオムニホイール２２で構成されており、それにより、壁面２に沿う全方向への移動が可能とされている。これら３つのオムニホイール２２は、本例では、３つの外側骨部材８ｂに１対１で対応するように配置されている。より具体的には、図３に示すように、各外側骨部材８ｂの上壁１４の下面に、オムニホイール２２のベース部２２ａが固着されている。また、オムニホイール２２のホイール部２２ｂとベース部２２ａとを連結する駆動軸２２ｃは、図２に示すように、底面から視たときに、当該オムニホイール２２が隣接する揺動軸部１１に対して垂直に配置されている。
【００２８】
このように、本例では、走行手段７は、壁面吸着装置１の骨部材８に固着されている。したがって、図４に示すように、垂直抗力を走行手段７に効果的に作用させることができるので、走行手段７と壁面２との間の摩擦力を安定して確保することができる。なお、図４に、垂直抗力を白抜き矢印で示し、大気圧と凹部空間３の内部圧力との差によって生じる吸着力を太線矢印で示す。なお、図４中の細線矢印は、空気の排出経路を示している。走行手段７としては、オムニホイール２２に代えて、例えばメカナムホイールなどを用いてもよい。また、好ましくは全方向移動が可能な範囲で、走行手段７の数や配置を適宜変更してもよい。さらに、走行手段７は、全方向移動を可能とするものに限られず、例えば、４輪自動車のように、操舵可能な車輪を含むものであってもよいし、クローラなどであってもよい。また、走行手段７は、走行面（壁面２）の凹凸部又は段差部に追従するよう、例えばスポンジなどの弾性体で構成してもよい。また、走行手段７は、隔壁４の内側に設けられていてもよいし、隔壁４の外側に設けられていてもよい。また、走行手段７は、壁面２との接地部を、隔壁４の周縁部にできるだけ近づけて配置することが望ましい。このような配置により、隔壁４の周縁部を、壁面２の凹凸部や段差部に引っ掛かりにくくすることができる。なお、走行手段７は、壁面吸着装置１に連結され、例えば、壁面吸着装置１を牽引可能なものであってもよい。
【００２９】
走行手段７は、図４に示したように骨部材８に固着された構成とする代わりに、例えば、骨部材８に、例えばサスペンションなどを介して、弾性支持された構成としてもよい。しかし、この場合、壁面吸着装置１は、吸引部５の吸引力を高めるに従って隔壁４が壁面２に対して吸い寄せられるため、隔壁４の周縁部が壁面２に接地してしまう場合がある。その場合、それ以上吸引力を高めたとしても、垂直抗力がこの接地した隔壁４の周縁部に分散してしまうため、走行手段７に作用する垂直抗力をそれ以上高めることはできない。一方、走行手段７を骨部材８に固着した構成によれば、隔壁４の周縁部から走行手段７が壁面２に向けて常に突出しているので、隔壁４は壁面２に接地しない。したがって、吸引部５の吸引力を高めた分だけ、走行手段７に作用する垂直抗力を高めることができるので、吸引力に応じた強い走行手段７の推進力を安定して得ることができる。
【００３０】
また、壁面吸着装置１は、凹部空間３の内部圧力又は壁面２の凹凸部若しくは段差部を検知する、検知手段（図示省略）をさらに備え、当該検知手段の検知結果に応じて、壁面２に対する吸着力を変化させることが可能とされていてもよい。このような検知手段は、隔壁４における凹部空間３に面した部分、又はスカート２１に配置することが好ましいが、その他の部分に配置してもよい。前記検知手段は、接触式、非接触式のいずれでもよく、圧力センサ（大気圧センサなど）、変位センサ（触針式、レーザー式など）、画像センサ（カメラ）など、任意の形式のものを用いることができる。なお、凹部空間３の内部圧力を検知する場合には、例えば、隔壁４における凹部空間３に面した部分に圧力センサを配置してもよいし、凹部空間３に連通する別室を設け、当該別室に圧力センサを配置してもよい。
【００３１】
壁面吸着装置１は、例えば、凹部空間３の内部圧力を前記検知手段で検知し、当該内部圧力が低下しすぎたときに、壁面２に対する吸着力を増加させるように構成することができる。吸着力の増加は、例えば吸引部５の吸引力（例えば、遠心ファンの出力）を増加させることによって実現することができる。
【００３２】
このような凹部空間３の内部圧力に代えて、壁面２の凹凸部若しくは段差部を検知する場合には、壁面２の凹凸部若しくは段差部が大きいほど凹部空間３の内部圧力が低下しやすいと考えられるので、壁面２の凹凸部若しくは段差部が大きいほど、壁面吸着装置１の吸着力を増加させるように構成することができる。また、この場合、前記検知手段は、壁面移動装置６の移動方向のできるだけ前方に設けることが好ましく、このような配置により、前記検知手段の後方に位置する凹部空間３の内部圧力の低下を予め予測し、早期のタイミングで当該凹部空間３の内部圧力を増加させることが可能となる。例えば、図２に示した環状をなすスカート２１の外周縁部に、間隔を空けて複数の前記検知手段を配置することが好ましい。
【００３３】
本例の壁面吸着装置１を備える壁面移動装置６によれば、例えば、ビルの窓部分を含む壁面、ダムの堤体の壁面、航空機の機体外面など、様々な材質、構造、曲率又は傾斜の壁面上を、安定した吸着力を維持したままで移動することができる。また、検査用センサ・ツール又は清掃用ツールなどを適宜搭載することで、様々な壁面の検査（画像等のデータの取得、診断、要修理箇所へのマーキングなど）又は清掃などを容易に実現することができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、前述したところは本発明の実施形態の一例を示したにすぎず、発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変更を加えてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１    壁面吸着装置
２    壁面
３    凹部空間
４    隔壁
５    吸引部
６    壁面移動装置
７    走行手段
８    骨部材
８ａ  中央骨部材
８ｂ  外側骨部材
９    隙間
１０  可撓部材
１１  揺動軸部
１２  骨格
１３  中央壁
１４  上壁
１５  側壁
１６  排気口
１７  排気筒
１８  開口
１９  天壁
２０  周壁
２１  スカート
２２  オムニホイール
２２ａ  ベース部
２２ｂ  ホイール部
２２ｃ  駆動軸
【図１】
2018131107.tif 000003
【図２】
2018131107.tif 000004
【図３】
2018131107.tif 000005
【図４】
2018131107.tif 000006