(57)【要約】【課題】壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な作業装置において、死角が発生しないように壁面をむらなくスキャンすることが可能な装置を提供する。【解決手段】垂直方向と水平方向のどちらの方向へも走行をさせることが可能な壁面吸着走行装置と；壁面に直交する軸を中心軸として回転可能で９０度回転した位置と１８０度回転した位置の少なくとも二つの位置で停止することができるリニアアクチュエータと；該リニアアクチュエータに配置された、表面処理材料の噴射など壁面へ作用を施す作用装置、または壁面の検査など壁面から情報を得る検査装置；により少なくとも構成される。【選択図】図１
2015150994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧などの作用により壁面へ吸着し且つそれに沿って走行可能な壁面吸着走行装置において、該装置を壁面に直交する軸を中心軸として回転させるなどして該装置の姿勢を変更させることなく、すなわち該装置が備える壁面に平行な軸あるいは芯を壁面に平行な面上において回転させることなく、任意の時に、垂直方向と水平方向のどちらの方向へも走行をさせることが可能な壁面吸着走行装置と；壁面に平行な面上において往復運動を行うリニアアクチュエータにおいて、壁面に直交する軸を中心軸として回転可能なように、該軸を介して該壁面吸着走行装置に配置されたリニアアクチュエータと；該リニアアクチュエータに配置された、表面処理材料の噴射など壁面へ作用を施す作用装置、または壁面の検査など壁面から情報を得る検査装置；により少なくとも構成された壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置において；該リニアアクチュエータは、任意の時に、壁面に直交する軸を中心軸として、原点位置を起点として、時計方向か反時計方向かどちらか一つの方向に少なくとも１８０度回転することが可能であり、原点位置から９０度回転した位置と１８０度回転した位置の少なくとも二つの位置で停止することができる；ことを特徴とする、壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置。
【請求項２】
負圧の作用により壁面へ吸着し且つそれに沿って走行可能な壁面吸着走行装置において、該装置と壁面とが協働して形成する負圧領域が該装置に配置されており、該装置には、壁面に直交する軸線を中心軸として回転可能な、上流側の端部が該負圧領域に連結された第１中空回転軸機構が配置されており、該第１中空回転軸機構の下流側の端部にはサクションホースの上流側の端部が連結されており、該サクションホースの下流側の端部には真空ポンプなどの負圧を生成する手段が連結されており、該第１中空回転軸機構には更にリニアアクチュエータが配置されている；ことを特徴とする、請求項１に記載の壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置。
【請求項３】
負圧の作用により壁面へ吸着し且つそれに沿って走行可能な壁面吸着走行装置において、該装置と壁面とが協働して形成する負圧領域が該装置に配置されており、該装置には、壁面に直交する軸線を中心軸として回転可能な、上流側の端部が該負圧領域に連結された第１中空回転軸機構が配置されており、該第１中空回転軸機構の下流側の端部には、壁面に直交する軸線を中心軸として回転可能な第２中空回転軸機構の上流側の端部が連結されており、該第２中空回転軸機構の下流側の端部にはサクションホースの上流側の端部が連結されており、該サクションホースの下流側の端部には真空ポンプなどの負圧を生成する手段が連結されており、該第１中空回転軸機構にはリニアアクチュエータが配置されている；ことを特徴とする、請求項１に記載の壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置。
【請求項４】
壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置を壁面に沿って移動させながら作用装置または検査装置を壁面に沿ってスキャンさせる手順において、壁面に平行かつ地面に垂直な軸線をＹ軸と呼称し、壁面に平行かつ地面に平行な軸線をＸ軸と呼称すれば、
第１の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＸ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも上方に在るように配置し、
第２の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＹ軸下方向に走行させ、
第３の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＹ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも左側に在るように配置し、
第４の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＸ軸右方向に走行させ、
第５の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＸ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも下方に在るように配置し、
第６の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＹ軸上方向に走行させ、
第７の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＹ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも左側に在るように配置し、
第８の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＸ軸右方向に走行させ、
以下、第１の手順から第８の手順までの手順を繰り返す；ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置。
【請求項５】
壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置を壁面に沿って移動させながら作用装置または検査装置を壁面に沿ってスキャンさせる手順において、壁面に平行かつ地面に垂直な軸線をＹ軸と呼称し、壁面に平行かつ地面に平行な軸線をＸ軸と呼称すれば、
第１の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＸ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも上方に在るように配置し、
第２の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＹ軸下方向に走行させ、
第３の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＹ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも右側に在るように配置し、
第４の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＸ軸左方向に走行させ、
第５の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＸ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも下方に在るように配置し、
第６の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＹ軸上方向に走行させ、
第７の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＹ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも右側に在るように配置し、
第８の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＸ軸左方向に走行させ、
以下、第１の手順から第８の手順までの手順を繰り返す；ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置。
【請求項６】
壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置を壁面に沿って移動させながら作用装置または検査装置を壁面に沿ってスキャンさせる手順において、壁面に平行かつ地面に垂直な軸線をＹ軸と呼称し、壁面に平行かつ地面に平行な軸線をＸ軸と呼称すれば、
第１の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＹ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも左側に在るように配置し、
第２の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＸ軸右方向に走行させ、
第３の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＸ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも上方に在るように配置し、
第４の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＹ軸下方向に走行させ、
第５の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＹ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも右側に在るように配置し、
第６の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＸ軸右方向に走行させ、
第７の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＸ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも上方に在るように配置し、
第８の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＹ軸下方向に走行させ、
以下、第１の手順から第８の手順までの手順を繰り返す；ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置。
【請求項７】
壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置を壁面に沿って移動させながら作用装置または検査装置を壁面に沿ってスキャンさせる手順において、壁面に平行かつ地面に垂直な軸線をＹ軸と呼称し、壁面に平行かつ地面に平行な軸線をＸ軸と呼称すれば、
第１の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＹ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも左側に在るように配置し、
第２の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＸ軸右方向に走行させ、
第３の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＸ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも下方に在るように配置し、
第４の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＹ軸上方向に走行させ、
第５の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＹ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも右側に在るように配置し、
第６の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＸ軸左方向に走行させ、
第７の手順として、該作業装置において、リニアアクチュエータをＸ軸方向に往復運動を行うように配置し、且つ、作用装置または検査装置が該作業装置よりも下方に在るように配置し、
第８の手順として、リニアアクチュエータの作用により作用装置または検査装置の往路または復路のスキャンを行いながら該作業装置をＹ軸上方向に走行させ、
以下、第１の手順から第８の手順までの手順を繰り返す；ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体表面へ吸着可能な真空吸盤または磁石などの吸着ユニットを用いて、例えば船体、各種タンク、橋梁、配管などの鋼構造物、あるいは各種タンク、ビルディング、水槽、橋梁、配管などのコンクリート構造物などの物体表面に吸着し且つ該物体表面に沿って移動することができる、あるいは、物体表面に吸着し且つ該物体表面に沿って移動しながら、表面処理材料を噴射するなど物体表面へ作用を施し、あるいは、物体表面の検査など物体表面から情報を得る作業を行うことができる、「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な作業装置」に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の公知技術としては、本発明の発明者が提案している、日本特許第２６８９１２７号公報に記載の「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置」や
日本特許第２８０５６１４号公報に記載の「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置」が知られている。
かかる装置は、
装置本体と、該装置本体に装着された移動手段としての車輪と、該装置本体に連結されその自由端部が物体表面に接触せしめられる負圧吸着シールであって且つ該物体表面に垂直な回転軸を軸線として回転する負圧吸着シールと、該装置本体、該物体表面及び該負圧吸着シールによって規定された減圧領域の内部の流体を外部に排出するための負圧生成手段と、該減圧領域の内部の負圧が任意の圧力以上の値に大きくなれば包囲流体を該減圧領域の内部に流入せしめて該負圧を該任意の値に維持するための真空破壊弁、すなわち一般的にはバキュームブレーカーと呼称されている真空圧力を一定に維持するためのリリーフ弁を備えている。
なお、該リリーフ弁は必ずしも該装置本体に直接に装着されなければならないものではなく、該装置本体と該負圧生成手段とを連結するサクションホースにおいて、該サクションホースの該装置本体に近接した部分に装着される場合もある。
かかる装置においては、負圧生成手段が付勢されると減圧領域の内部の流体が外部に排出され、減圧領域内外の流体圧力差に起因して装置本体に作用する流体圧力は車輪を介して物体表面に伝達され、かかる流体圧力によって装置が物体表面に吸着される。また、かかる吸着状態において電動モ−タの如き駆動手段によって車輪を回転駆動せしめると、上記車輪の作用によって装置は物体表面に沿って移動する。
また、例えば研磨布などの研磨部材が装着された負圧吸着シールを回転せしめると、物体表面を研磨清掃することができ、且つ、該研磨清掃作業の際に発生する粉塵は該負圧生成手段の作用により全て吸引回収される。
かかる装置においては、物体表面上における種々の清掃作業をリモートコントロールにて安全にかつ効率的に行うことができる。
【特許文献１】日本特許第２６８９１２７号公報
【特許文献２】日本特許第２８０５６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した日本特許第２６８９１２７号公報及び日本特許第２８０５６１４号公報に開示されたような「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置」に、表面処理材料の噴射など物体表面へ作用を施す作用装置、または物体表面の検査など物体表面から情報を得る検査装置を搭載し、該搭載された装置を物体表面に沿って往復動させて、すなわち該搭載された装置により物体表面をスキャンして作業を行う場合に、スキャンできない死角が発生するといった問題が発生する場合がある。
本発明においては、表面処理材料の噴射など物体表面へ作用を施す作用装置、または物体表面の検査など物体表面から情報を得る検査装置を、本発明の装置の走行方向と交差する方向に且つ物体表面に沿って往復動させる場合において、死角が発生しないように物体表面をむらなくスキャンすることが可能で、且つ、スキャンされる塗装ノズルから塗料を噴射する場合などにおいては、本発明の装置が塗料により濡れた表面の上を走行すること無く、物体表面をむらなくスキャンすることができる装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を達成するために、本発明によれば、例えば請求項１に記載のように、負圧などの作用により壁面へ吸着し且つそれに沿って走行可能な壁面吸着走行装置において、該装置を壁面に直交する軸を中心軸として回転させるなどして該装置の姿勢を変更させることなく、すなわち該装置が備える壁面に平行な軸あるいは芯を壁面に平行な面上において回転させることなく、任意の時に、垂直方向と水平方向のどちらの方向へも走行をさせることが可能な壁面吸着走行装置と；壁面に平行な面上において往復運動を行うリニアアクチュエータにおいて、壁面に直交する軸を中心軸として回転可能なように、該軸を介して該壁面吸着走行装置に配置されたリニアアクチュエータと；該リニアアクチュエータに配置された、表面処理材料の噴射など壁面へ作用を施す作用装置、または壁面の検査など壁面から情報を得る検査装置；により少なくとも構成された壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置において；該リニアアクチュエータは、任意の時に、壁面に直交する軸を中心軸として、原点位置を起点として、時計方向か反時計方向かどちらか一つの方向に少なくとも１８０度回転することが可能であり、原点位置から９０度回転した位置と１８０度回転した位置の少なくとも二つの位置で停止することができる；ことを特徴とする「壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置」が提供される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、下記の効果をもたらすものである。
すなわち本発明においては、表面処理材料の噴射など物体表面へ作用を施す作用装置、または物体表面の検査など物体表面から情報を得る検査装置を、本発明の装置の走行方向と交差する方向に且つ物体表面に沿って往復動させる場合において、死角が発生しないように物体表面をむらなくスキャンすることが可能で、且つ、スキャンされる塗装ノズルから塗料を噴射する場合などにおいては、本発明の装置が塗料により濡れた表面の上を走行すること無く、物体表面をむらなくスキャンすることができる。よって、スキャンされていない部分を、人手により改めてスキャンするための足場を仮設したりする必要が無く、よってコストを低減できるだけでなく、工期も短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明に従って構成された装置の好適実施例について、添付図を参照して更に詳細に説明する。
【実施例】
【０００７】
図１は、好適実施例の装置が、壁面である物体表面１へ負圧を利用して吸着している状態を示し、物体表面１から離れた方向から好適実施例の装置と物体表面１を見た正面図である。
図１において、好適実施例の装置（以下、装置本体と呼称）は、物体表面１に沿って上昇走行、下降走行、右方向へ走行、あるいは左方向へ走行するものであるが、装置本体を構成する部材の名称においては、左側の部分を左と呼称し、右側の部分を右と呼称する。
図１において、上下方向の軸をＹ軸と呼称し、左右方向の軸をＸ軸と呼称する。
【０００８】
以下、装置本体を図１乃至図１０を参照して説明する。
図示の装置は、メインフレーム４を具備しており、メインフレーム４は板状に形成されている。
メインフレーム４の４箇所の隅部の各々には各１個のギヤードモータ２１が装着されており、４個のギヤードモータ２１のそれぞれの出力軸の軸線とＹ軸とが交差する角度は、図１に図示のように、時計方向に４５度回転した位置と、時計方向に１３５度回転した位置と、時計方向に２２５度回転した位置と、時計方向に３１５度回転した位置に設定されている。且つ、４個のギヤードモータ２１のそれぞれの出力軸には、市販品である全方向に移動可能なオムニホイールが装着されており、而して、装置本体は、４個のオムニホイールの各々の回転方向の制御により、図１において、上方向、下方向、左方向、右方向の４方向のうちのどれかの方向に、任意に走行させることが可能となるものである。なお、市販品であるオムニホイールによる走行方向の制御方法は公知であるので説明を省略する。
メインフレーム４の中央部分には、負圧吸着ユニット２が、中空の回転式連結手段９を介して、物体表面１に沿って回転自在に、装着されている。
負圧吸着ユニット２は、円筒状かつ物体表面１の方向が開口した負圧吸着ユニットケーシング２０１と、ポリウレタンを素材として環状に形成されており且つ物体表面１へ接近するにつれラッパ状に拡がった負圧吸着ユニットシール２０２
により構成されている。
中空の回転式連結手段９は、１個のパイプ状すべり軸受９０１と３個のワッシャー状すべり軸受９０２から構成されており、パイプ状すべり軸受９０１には回転フレーム中空軸部材１５０２が挿入されて抜け止め用エンドプレート部材１５０８により抜け止めが施されており、３個のワッシャー状すべり軸受９０２の間にはメインフレーム４と負圧吸着ユニットケーシング２０１が回転自在に挿入されている。
中空回転フレーム１５は、物体表面１に平行な面で切断した切断面の形状が長円形をした箱部材１５０１と、中空軸部材１５０２と、中実軸部材１５０３と、従動スプロケット部材１５０４と、長方形のロッドレスシリンダ取付用板部材１５０４と、ホース継手取付用パイプ部材１５０６と、ホース継手連結用すべり継手１５０７により構成されており、中空軸部材１５０２と、中実軸部材１５０３と、従動スプロケット部材１５０４と、ロッドレスシリンダ取付用板部材１５０４の中心軸は同心である。また、ホース継手取付用パイプ部材１５０６と、ホース継手連結用すべり継手１５０７と、サクションホース継手１０の中心軸は同心である。
ロッドレスシリンダ取付用板部材１５０４にはノズル往復動用ロッドレスシリンダ１６が装着されており、ロッドレスシリンダ１６の運動部材１６０１には角パイプなどを素材とするノズル取付部材１６０２が装着されており、ノズル取付部材１６０２にはコーティング材噴射ノズル１７が装着されている。
コーティング材噴射ノズル１７からは、図２に想像線で示すように、塗料などのコーティング材が物体表面１に向けて噴射される。
メインフレーム４には、更に、ロータリアクチュエータ２５が装着されており、ロータリアクチュエータ２５の出力軸には駆動スプロケット２５０１が装着されており、駆動スプロケット２５０１と従動スプロケット部材１５０４との間にはローラチェーン２６が装着されている。
なおロータリアクチュエータ２５は、中空軸部材１５０２を中心軸として、中空回転フレーム１５とロッドレスシリンダ１６を回転駆動するが、その回転角度は、図１に示す位置を原点位置として、反時計方向に９０度回転した位置と、同じく１８０度回転した位置の二つの位置のどちらかを、任意に選択することができる。
ホース継手取付用パイプ部材１５０６に回転自在に連結されたサクションホース継手１０には、サクションホース４５の上流側の端部が連結され、サクションホース４５の下流側の端部は真空ポンプなどの負圧生成手段（図示せず）に連結されている。
サクションホース４５はその自重により地面の方向へ垂れるものであるが、中空回転フレーム１５とロッドレスシリンダ１６が原点位置から反時計方向に１８０度回転した時に、コーティング材噴射ノズル１７がサクションホース４５へ衝突しないように、図９に示すように、サクションホース４５には円弧状に形成されたホース形状固定金具４６が固縛されている。
メインフレーム４の上端部には、吊りフレーム４０が２本のＵボルト４００３により固定されている。吊りフレーム４０は、互いに溶接された４本のパイプ部材４００１と、一番長いパイプ部材の両端部に溶接された２個のアイプレート部材４００２から構成されている。
２個のアイプレート部材４００２の各々には、市販品である落下防止器具３０にぜんまいバネの力により巻き取られるワイヤロープ３００１の端部に固定されたカラナビ３００２が、シャックル（図示せず）などにより連結されている。
落下防止器具３０の機能について説明すると、例えば、装置本体を壁面１へ吸着させる真空ポンプが停電により停止したことにより装置本体が落下した場合には、自動車のシートベルトのようにワイヤロープ３００１の繰り出しにブレーキが掛けられ、よって装置本体の落下が防止されるものである。
なお、ロッドレスシリンダ１６の運動部材１６０１には、コーティング材噴射ノズル１７の代わりに、研掃材噴射用ブラストノズルや溶射ガンなど物体表面へ作用を施す作用装置、または超音波探傷子など物体表面から情報を得るセンサなどを装着することができる。
【０００９】
以下に、上述した装置の作用効果について説明する。
負圧生成手段（図示せず）を付勢すると、負圧吸着ユニット２の内部の大気の如き流体がサクションホース継手１０及びサクションホース（図示せず）を通って外部に排出され、負圧吸着ユニット２の内部が所要の通り減圧される。
かく負圧吸着ユニット２の内部が減圧されると、負圧吸着ユニット２の内外の流体圧力差に起因して負圧吸着ユニット２に作用する大気の如き包囲流体の圧力により、装置本体は物体表面１へ吸着する。
負圧吸着ユニット２の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、負圧吸着ユニットのシール２０２は、負圧吸着ユニット２の内外の圧力差に起因して物体表面１へ強く接触せしめられ、よって負圧吸着ユニット２の外部の流体がその内部へ流入するのを極力阻止する。
コーティング材噴射ノズル１７からは、塗料などのコーティング材が物体表面１へ向け噴射される。
コーティング材噴射ノズル１７は、ロッドレスシリンダ１６の作用により、装置本体の走行方向と交差する方向に往復運動を行う。
ロッドレスシリンダ１６により、往復動されるコーティング材噴射ノズル１７の１回の往路または復路においてコーティングされる領域を、被コーティング面１０１で示している。
【００１０】
図１１乃至図１２を参照して、コーティング材噴射ノズル１７が物体表面１をスキャンし、且つ、装置本体１０１が物体表面１に沿って走行する手順を説明する。
なお、コーティング材噴射ノズル１７が移動する方向を白矢印のＮで示し、装置本体が移動する方向を黒矢印のＴで示し、ロッドレスシリンダが図示されている状態に至る直前時に既回転した方向と角度を白矢印のＲで示す。
図１１は、図１に示す装置本体が、コーティング材噴射ノズル１７を物体表面１に沿ってＸ軸方向に往復動させながらＹ軸下方向へ走行し、次に、コーティング材噴射ノズル１７を物体表面１に沿ってＹ軸方向に往復動させながらＸ軸右方向へ走行し、次に、コーティング材噴射ノズル１７を物体表面１に沿ってＸ軸方向に往復動させながらＹ軸上方向へ走行する状態を示す図である。
図１２は、図１に示す装置本体が、第１の手順として、コーティング材噴射ノズル１７を物体表面１に沿ってＸ軸方向に往復動させながらＹ軸下方向へ走行し、次に第２の手順として、コーティング材噴射ノズル１７を物体表面１に沿ってＹ軸方向に往復動させながらＸ軸右方向へ走行し、次に第３の手順として、コーティング材噴射ノズル１７を物体表面１に沿ってＸ軸方向に往復動させながらＹ軸上方向へ走行し、次に第４の手順として、コーティング材噴射ノズル１７を物体表面１に沿ってＹ軸方向に往復動させながらＸ軸右方向へ走行し、以下、図１に示す装置本体が第１の手順から第４の手順までの動作を繰り返すことによりコーティング材噴射ノズル１７が物体表面１をスキャンする場合において、図１に示す装置本体とコーティング材噴射ノズル１７が動いた軌跡を示す図である。
【００１１】
以下、本発明に従って構成された装置の第２の好適実施例について、図１３乃至図１８を参照して説明する。
図１３は、好適実施例の装置が、壁面である物体表面１へ負圧を利用して吸着している状態を示し、物体表面１から離れた方向から好適実施例の装置と物体表面１を見た正面図である。
図１３において、第２の好適実施例の装置（以下、装置本体と呼称）は、物体表面１に沿って上昇走行、下降走行、右方向へ走行、あるいは左方向へ走行するものであるが、装置本体を構成する部材の名称においては、左側の部分を左と呼称し、右側の部分を右と呼称する。
図１３において、上下方向の軸をＹ軸と呼称し、左右方向の軸をＸ軸と呼称する。
図１３に図示の装置は、第１の好適実施例の装置における負圧吸着ユニットケーシング２０１を兼ねたメインフレーム４を具備しており、メインフレーム４は板状に形成されている。
メインフレーム４の４箇所の隅部の各々には各１個のギヤードモータ２１が装着されており、４個のギヤードモータ２１のそれぞれの出力軸の軸線とＹ軸とが交差する角度は、図１に図示のように、時計方向に４５度回転した位置と、時計方向に１３５度回転した位置と、時計方向に２２５度回転した位置と、時計方向に３１５度回転した位置に設定されている。且つ、４個のギヤードモータ２１のそれぞれの出力軸には、市販品である全方向に移動可能なオムニホイールが装着されており、而して、装置本体は、４個のオムニホイールの各々の回転方向の制御により、図１において、上方向、下方向、左方向、右方向の４方向のうちのどれかの方向に、任意に走行させることが可能となるものである。なお、市販品であるオムニホイールによる走行方向の制御方法は公知であるので説明を省略する。
メインフレーム４の中央部分には、負圧吸着ユニット２が装着されている。
負圧吸着ユニット２は、ポリウレタンを素材として環状に形成されており且つ物体表面１へ接近するにつれラッパ状に拡がった負圧吸着ユニットシール２０２と、シール用スペーサ２０３により構成されている。
メインフレーム４の中央部分には、円筒状のパイプ部材４０２が溶着されており、パイプ部材４０２にはサクションホース継手１０が溶着されている。
サクションホース継手１０は、ロッドレスシリンダ取付用回転台３５がサクションホース継手１０の周りを回転するための中空軸を兼ねている。
ロッドレスシリンダ取付用回転台３５は、回転台中空軸部材３５０１と、従動スプロケット部材３５０２と、ロッドレスシリンダ取付用板部材３５０３により構成されている。
ロッドレスシリンダ取付用回転台３５は、１個のパイプ状すべり軸受９０１と２個のワッシャー状すべり軸受９０２を介してサクションホース継手１０に挿入され、サクションホース継手１０に回転自在に装着されている。
ロッドレスシリンダ取付用板部材３５０３にはノズル往復動用ロッドレスシリンダ１６が装着されており、ロッドレスシリンダ１６の運動部材１６０１には角パイプなどを素材とするノズル取付部材１６０２が装着されており、ノズル取付部材１６０２にはコーティング材噴射ノズル１７が装着されている。
コーティング材噴射ノズル１７からは、図１４に想像線で示すように、塗料などのコーティング材が物体表面１に向けて噴射される。
メインフレーム４には、更に、ロータリアクチュエータ２５が装着されており、ロータリアクチュエータ２５の出力軸には駆動スプロケット２５０１が装着されており、駆動スプロケット２５０１と従動スプロケット部材３５０２との間にはローラチェーン２６が装着されている。
なおロータリアクチュエータ２５は、ロッドレスシリンダ取付用回転台３５とロッドレスシリンダ１６を回転駆動するが、その回転角度は、図１３に示す位置を原点位置として、反時計方向に９０度回転した位置と、同じく１８０度回転した位置の二つの位置のどちらかを、任意に選択することができる。
サクションホース継手１０には、サクションホース４５の上流側の端部が連結され、サクションホース４５の下流側の端部は真空ポンプなどの負圧生成手段（図示せず）に連結されている。
サクションホース４５はその自重により地面の方向へ垂れるものであるが、ロッドレスシリンダ取付用回転台３５とロッドレスシリンダ１６が原点位置から反時計方向に１８０度回転した時に、コーティング材噴射ノズル１７がサクションホース４５へ衝突しないように、図１８に示すように、サクションホース４５には円弧状に形成されたホース形状固定金具４６が固縛されている。
メインフレーム４の上端部には、吊りフレーム４０が２本のＵボルト４００３により固定されている。吊りフレーム４０は、互いに溶接された４本のパイプ部材４００１と、一番長いパイプ部材の両端部に溶接された２個のアイプレート部材４００２から構成されている。
２個のアイプレート部材４００２の各々には、市販品である落下防止器具３０にぜんまいバネの力により巻き取られるワイヤロープ３００１の端部に固定されたカラナビ３００２が、シャックル（図示せず）などにより連結されている。
落下防止器具３０の機能について説明すると、例えば、装置本体を壁面１へ吸着させる真空ポンプが停電により停止したことにより装置本体が落下した場合には、自動車のシートベルトのようにワイヤロープ３００１の繰り出しにブレーキが掛けられ、よって装置本体の落下が防止されるものである。
なお、ロッドレスシリンダ１６の運動部材１６０１には、コーティング材噴射ノズル１７の代わりに、研掃材噴射用ブラストノズルや溶射ガンなど物体表面へ作用を施す作用装置、または超音波探傷子など物体表面から情報を得るセンサなどを装着することができる。
【００１２】
以上に述べた、本発明の好適実施例の装置および第２の好適実施例の装置は、下記の効果をもたらすものである。
まず、以上に説明した本発明の好適実施例の装置の形状や機能に起因して本発明の好適実施例の装置が備えることになった特徴を以下に整理する。
「壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置」において、安定した吸着走行機能を実現するためには、該作業装置の自重が該作業装置を壁面から離反させようとするモーメントを極小にするために、該作業装置の重心を可能なかぎり壁面に近接した部分に配置し、且つ、停電などに起因して吸着機能が喪失された時に該作業装置が地面へ墜落するのを防止するための落下防止用ロープは、安全上の見地から該重心を通る垂直線上において該作業装置に固縛される必要がある。
また、該作業装置に連結されたサクションホースや制御ケーブルも、該ホースや該ケーブルの自重が該作業装置を壁面から離反させようとするモーメントを極小にするために、該ホースや該ケーブルの重量は該重心を通る垂直線上において該作業装置から懸垂支持される必要がある。
表面処理材料の噴射など物体表面へ作用を施す作用装置、または物体表面の検査など物体表面から情報を得る検査装置は、ロッドレスシリンダなどから成るリニアアクチュエータと一緒に、該作業装置に配置されている壁面に直交する回転軸を中心軸として、少なくとも１８０度回転するものであるが、当該回転動作に起因した該作業装置の重心の位置の変動を極小にするために、該回転軸は該重心の近傍に配置される必要がある。
落下防止用ロープやサクションホースや制御ケーブルの配置について、リニアアクチュエータや該作用装置または該検査装置の動作を妨げる位置に配置されたらいけない。
本発明の好適実施例の装置が備えることになった特徴は、「壁面に吸着し且つそれに沿って走行可能な作業装置」に課せられた以上に述べた条件を満たすために考案された装置の形状や機能に起因して発生した特徴である。
すなわち本発明においては、本発明が備える上記に記載の特徴に起因して、表面処理材料の噴射など物体表面へ作用を施す作用装置、または物体表面の検査など物体表面から情報を得る検査装置を、本発明の装置の走行方向と交差する方向に且つ物体表面に沿って往復動させる場合において、死角が発生しないように物体表面をむらなくスキャンすることが可能で、且つ、スキャンされる塗装ノズルから塗料を噴射する場合などにおいては、本発明の装置が塗料により濡れた表面の上を走行すること無く、物体表面をむらなくスキャンすることができる。よって、スキャンされていない部分を、人手により改めてスキャンするための足場を仮設したりする必要が無く、よってコストを低減できるだけでなく、工期も短縮することができる。
【００１３】
以上に本発明の装置の好適実施例について説明したが、本発明の装置は該好適実施例の他にも特許請求の範囲に従って種々実施例を考えることができる。
なお、以上の本発明の装置の好適実施例についての説明は、本発明の装置が大気中の物体表面上に在るものとして説明を行ったが、本発明の装置は水中においても適用されることができる。かかる場合の負圧生成手段については、真空ポンプに代えて水ポンプや水駆動エゼクタを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
かくの通りの「物体表面に吸着し且つそれに沿って走行可能な装置」は、物体表面に負圧または磁力を利用して吸着し且つ物体表面に沿って移動しながら、物体表面に付着した汚れ、錆、劣化したコーティングあるいは水棲生物などの異物を除去する清掃装置として、あるいは、物体表面に負圧または磁力を利用して吸着し且つ物体表面に沿って移動しながら、物体表面の超音波探傷などの検査を行う検査装置としてなど、広範囲な分野において好都合に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に従って構成された装置の第１の好適実施例を示す正面図。
【図２】図１に示す装置における右側面図。
【図３】図１に示す装置における上面図。
【図４】図１に示す装置における底面図。
【図５】図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。
【図６】図５に示す装置における部分拡大断面図。
【図７】図１に示す装置において、ロッドレスシリンダが反時計方向に９０度回転した状態を示す正面図。
【図８】図１に示す装置において、ロッドレスシリンダが反時計方向に１８０度回転した状態を示す正面図。
【図９】図８に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。
【図１０】図９に示す装置における部分拡大断面図。
【図１１】図１に示す装置が、噴射ノズルを物体表面に沿ってＸ軸方向に往復動させながらＹ軸下方向へ走行し、次に、噴射ノズルを物体表面に沿ってＹ軸方向に往復動させながらＸ軸右方向へ走行し、次に、噴射ノズルを物体表面に沿ってＸ軸方向に往復動させながらＹ軸上方向へ走行する状態を示す図。
【図１２】図１に示す装置が、第１の手順として、噴射ノズルを物体表面に沿ってＸ軸方向に往復動させながらＹ軸下方向へ走行し、次に第２の手順として、噴射ノズルを物体表面に沿ってＹ軸方向に往復動させながらＸ軸右方向へ走行し、次に第３の手順として、噴射ノズルを物体表面に沿ってＸ軸方向に往復動させながらＹ軸上方向へ走行し、次に第４の手順として、噴射ノズルを物体表面に沿ってＹ軸方向に往復動させながらＸ軸右方向へ走行し、以下、図１に示す装置が第１の手順から第４の手順までの動作を繰り返すことにより噴射ノズルが物体表面をスキャンする場合において、図１に示す装置と噴射ノズルが動いた軌跡を示す図。
【図１３】本発明に従って構成された装置の第２の好適実施例を示す正面図。
【図１４】図１３に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。
【図１５】図１４に示す装置における部分拡大断面図。
【図１６】図１３に示す装置において、ロッドレスシリンダが反時計方向に９０度回転した状態を示す正面図。
【図１７】図１３に示す装置において、ロッドレスシリンダが反時計方向に１８０度回転した状態を示す正面図。
【図１８】図１７に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。
【符号の説明】
【００１６】
物体表面１
被コーティング面１０１
装置本体１００
負圧吸着ユニット２
負圧吸着ユニットケーシング２０１
負圧吸着ユニットシール２０２
シール用スペーサ２０３
メインフレーム４
メインフレームプレート部材４０１
メインフレームパイプ部材４０２
吊りフレーム４０
吊りフレームパイプ部材４００１
吊りフレームアイプレート部材４００２
吊りフレームＵボルト部材４００３
回転式連結手段９
パイプ状すべり軸受９０１
ワッシャー状すべり軸受９０２
サクションホース継手１０
中空回転フレーム１５
回転フレーム箱部材１５０１
回転フレーム中空軸部材１５０２
回転フレーム中実軸部材１５０３
従動スプロケット部材１５０４
ロッドレスシリンダ取付用板部材１５０４
ホース継手取付用パイプ部材１５０６
ホース継手連結用すべり継手１５０７
回転フレーム抜け止め用エンドプレート部材１５０８
ノズル往復動用ロッドレスシリンダ１６
運動部材１６０１
ノズル取付部材１６０２
コーティング材噴射ノズル１７
全方向移動用オムニホイール２０
ギヤードモータ２１
ロータリアクチュエータ２５
駆動スプロケット２５０１
ローラチェーン２６
落下防止器具３０
ワイヤロープ３００１
カラビナ３００２
ロッドレスシリンダ取付用回転台３５
回転台中空軸部材３５０１
従動スプロケット部材３５０２
ロッドレスシリンダ取付用板部材３５０３
サクションホース４５
ホース形状固定金具４６
噴射ノズルが移動する方向（白矢印）Ｎ
作業装置が移動する方向（黒矢印）Ｔ
ロッドレスシリンダが回転した角度（白矢印）Ｒ
【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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【図１７】
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【図１８】
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