(57)【要約】【課題】  真空吸着パッドにおける前記の課題を解決し、コンクリート、モルタル、タイルの凹凸の著しい外壁素材にも高真空で吸着でき、例えば、簡素構造の小型軽量、低コスト、高耐久の、壁面走行安定化装置にも利用可能な真空吸着パッドを提供することを目的とする。【解決手段】  パッド基板３３と、その周囲に沿ってパッド基板に固定したシール部材３５と、上記基内に設け、真空源に接続するための真空引き孔３７とを備え、これらパッド基板３３とシール部材３５とで囲まれるパッド内を真空に維持して被吸着面に吸着させる真空吸着パッドＰ１において、上記シール部材３５は、高分子ゲルで形成されるとともに、被吸着面側先端３５ａに向かって先細りとし、断面形状において、上記先端３５ａの角度が鋭角であり、かつ、この先端を、パッド基板に固定したシール部材固定部の幅方向中心よりも外側に位置させた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッド基板と、その周囲に沿ってパッド基板に固定したシール部材と、上記基内に設け、真空源に接続するための真空引き孔とを備え、これらパッド基板とシール部材とで囲まれるパッド内を真空に維持して被吸着面に吸着させる真空吸着パッドにおいて、上記シール部材は、高分子ゲルで形成されるとともに、被吸着面側先端に向かって先細りとし、断面形状において、上記先端の角度が鋭角であり、かつ、この先端を、パッド基板に固定したシール部材固定部の幅方向中心よりも外側に位置させた真空吸着パッド。
【請求項２】
上記パッド基板の裏面には、所定の厚みを有するクッション部材を設け、このクッション部材には、上記真空引き孔に連通する真空引き通路を貫通させた請求項１に記載の真空吸着パッド。
【請求項３】
上記クッション部材の外形の変形量を規制する変形規制手段を設けた請求項１または２に記載の真空吸着パッド。
【請求項４】
上記クッション材層内に形成した真空引き通路には、この真空引き通路内が真空になったときに、一定以上の通路断面積を維持するための通路保持手段を設けた請求項１〜３のいずれか１に記載の真空吸着パッド。
【請求項５】
上記パッド内には、上記シール部材を被吸着面に接触させたときに開弁し、パッド内と真空源とを連通させる開閉弁機構を設けた請求項１〜４のいずれか１に記載の真空吸着パッド。
【請求項６】
上記開閉弁機構は、通常は閉弁状態を維持し、上記吸着パッドが被吸着面に接触したときに作用する力によって開弁する第１弁部を備えた請求項５に記載の真空吸着パッド。
【請求項７】
上記開閉弁機構は、上記第１弁部が開弁状態のとき、吸着パッド内と真空源側との差圧を検出し、その差圧が設定値未満のときに開弁する第２弁部を備えた請求項６に記載の真空吸着パッド。
【請求項８】
上記第２弁部には、上記第１弁部が開弁状態であって、第２弁部が閉弁状態のとき、吸着パッド内と真空源側とを連通する絞り孔を備えた請求項７に記載の真空吸着パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内部を真空に維持して、例えば、ビルの外壁などに吸着させる真空吸着パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
高所作業用のゴンドラに連結し、ゴンドラの上下移動とともに移動しながら壁面に吸着して、ゴンドラの揺れを止めるために、ゴンドラの進行とともに移動する走行安定化装置には、真空吸着パッドを用いることが知られている。
例えば、特許文献１の建築物の壁面清掃器及びそれを備えた壁面清掃装置、特許文献２のウオールクリーナ用吸着ユニット、特許文献３の壁面吸着移動装置では、シール部材として独立発泡樹脂や空気充填管状弾性体等の弾性体が用いられている。
【０００３】
また、吸着構造としては、特許文献４の壁面走行用ロボットの移動吸着盤、特許文献５のクローラ型壁面吸着走行ロボットに見られる様に、伸縮自在なベローズの端面に接面シール材を備えた吸着パッドや、端部にシール材を備えた矩形の真空室の内部にスプリングで接面に付勢された滑り止めブロックを設けた構造例がある。
【特許文献１】特開平１０−０３３４３９号公報
【特許文献２】特開平１０−０８６８６５号公報
【特許文献３】特開平１１−１７１０６３号公報
【特許文献４】特許第２１２２０８９号公報
【特許文献５】特許第２５７８２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記したいずれのものでも、コンクリート、モルタル、タイル、ガラス、ＰＣパネル等、種々の素材が使われ、凹凸があるどのような壁面に対しても、確実に吸着できるというものではなかった。
例えば、上記特許文献１、２、３のように、独立発泡樹脂や空気充填管状弾性体からなるシール部材では、弾性体の接面反発力が高く、接面時には吸着パッドが反力により接面から剥離してしまうという問題があった。
【０００５】
このような課題を解決するため、特許文献４の移動吸着盤や、特許文献５のクローラ型壁面吸着走行ロボットなどがあるが、これらの吸着構造は非常に複雑であり、装置が高コスト化してしまうばかりでなく、運用性、保守性の観点からも、一般的な普及が出来ないという問題があった。
また、接面吸着用のシール部材としての低反発の弾性体として、独立発泡スポンジが利用されることもあるが、この発泡スポンジは、真空で気泡が破壊され、スポンジがへたり、短期間で交換せざるを得ないとの課題もあった。
【０００６】
この発明は、真空吸着パッドにおける前記の課題を解決し、コンクリート、モルタル、タイルの凹凸の著しい外壁素材にも高真空で吸着でき、例えば、簡素構造の小型軽量、低コスト、高耐久の、壁面走行安定化装置にも利用可能な真空吸着パッド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】
第１の発明は、パッド基板と、その周囲に沿ってパッド基板に固定したシール部材と、上記基内に設け、真空源に接続するための真空引き孔とを備え、これらパッド基板とシール部材とで囲まれるパッド内を真空に維持して被吸着面に吸着させる真空吸着パッドにおいて、上記シール部材は、高分子ゲルで形成されるとともに、被吸着面側先端に向かって先細りとし、断面形状において、上記先端の角度が鋭角であり、かつ、この先端を、パッド基板に固定したシール部材固定部の幅方向中心よりも外側に位置させた点に特徴を有する。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明を前提とし、上記パッド基板の裏面には、所定の厚みを有するクッション部材を設け、このクッション部材には、上記真空引き孔に連通する真空引き通路を貫通させた点に特徴を有する。
【０００９】
第３の発明は、上記第１または第２の発明を前提とし、上記クッション部材の外形の変形量を規制する変形規制手段を設けた点に特徴をする。
【００１０】
第４の発明は、上記第１〜第３の発明を前提とし、上記クッション材層内に形成した真空引き通路には、この真空引き通路内が真空になったときに、一定以上の通路断面積を維持するための通路保持手段を設けた点に特徴を有する。
【００１１】
第５の発明は、上記第１〜第４の発明を前提とし、上記パッド内には、上記シール部材を被吸着面に接触させたときに開弁し、上記パッド内と真空源とを連通させる開閉弁機構を設けた点に特徴を有する。
【００１２】
第６の発明は、上記第５の発明を前提とし、上記開閉弁機構は、通常は閉弁状態を維持し、上記吸着パッドが被吸着面に接触したときに作用する力によって開弁する第１弁部を備えた点に特徴を有する。
【００１３】
第７の発明は、上記第６の発明を前提とし、上記開閉弁機構は、上記第１弁部が開弁状態のとき、吸着パッド内と真空源側との差圧を検出し、その差圧が設定値未満のときに開弁する第２弁部を備えた点に特徴を有する。
【００１４】
第８の発明は、上記第７の発明を前提とし、上記第２弁部には、上記第１弁部が開弁状態であって、第２弁部が閉弁状態のとき、吸着パッド内と真空源側とを連通する絞り孔を備えた点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１５】
第１〜第８の発明によれば、シール部材が、接触表面の凹凸を吸収するとともに、接面への密着性が高いため、ビルの外壁など、凹凸がある被吸着面にも、確実に吸着可能な真空吸着パッドが得られる。また、シール部材の先端が、薄膜状になって被吸着面に密着するので、その部分で小さな隙間ができ、真空漏れが発生したとしても、これにより形成されるジェット流によって、膜状の部分が再密着して真空の回復が可能である。
従って、この真空吸着パッドは、コンクリート、モルタル、タイルなど、凹凸のあるビル外壁などの面に、確実かつ安定的に吸着することができる。
【００１６】
第２の発明の真空吸着パッドによれば、パッド基板の裏面に設けたクッション部材の変形の範囲で、被吸着面の段差に対応可能な走行安定化装置を実現できる。
しかも、クッション部材内に、真空引き通路を形成したので、吸着面の移動に応じて伸縮自在な通路を単純な構成で実現できる。
【００１７】
第３の発明は、クッション部材の変形量を規制し、過度な外力が作用してクッション部材が破損することを防止できる。
また、このような真空吸着パッドを用いた走行安定化装置において、被吸着面への吸着状態で、クッション部材の変形量が大きくなりすぎると、装置本体の位置が大きくぶれてしまうことがあるが、上記クッション部材の変形量を規制することによって、装置本体のぶれを抑えることができる。
【００１８】
第４の発明によれば、クッション部材内に形成した真空引き通路内の真空度が上がっても、上記真空引き通路がつぶれてしまうことを防止できる。従って、パッド内を高真空度に保つことができる。
【００１９】
第５〜第８の発明によれば、被吸着面に接触しない真空吸着パッド内の真空引きをしないようにして、真空源のエネルギーロスを抑えることができる。
また、パッド内の開閉弁機構によって、個々の真空吸着パッドの真空を独立に保つことができるため、複数の真空吸着パッドの真空引き孔を真空連通パイプで連通させて真空源と接続することができる。
そこで、複数の真空吸着パッドを、壁面などに沿って走行する走行安定化装置に用いた場合にも、真空源側で接続すべき真空吸着パッドを選択して連通を切り換える複雑な機構が不要になり、装置を単純化、小型化して、低コスト化することができる。
【００２０】
特に、第６の発明では、吸着パッドが被吸着面に接触したことを機械的に検知して、開閉弁機構を制御することができるので、電気的なセンサとは異なり、信号の伝達に遅れが発生したり、雨水や水を利用する環境においてもセンサが故障したりしにくくなる。
【００２１】
第７の発明によれば、吸着パッドが被吸着面側に位置しているときに、真空漏れが発生したとしても、第２弁部が閉弁状態を保つことができるので、真空漏れによって、真空連通パイプ内の真空度が低下することを防止することができる。
第８の発明によれば、第２弁部が閉弁状態であっても、絞り孔を介して一定量の通気があり、真空漏れを最小限に保ちながら、吸着パッド内を真空にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１〜図１５を用いて、この発明の第１実施形態を説明する。
なお、ここでは、図１に示す真空吸着パッドＰ１を図３に示す走行安定化装置に用いる例を説明する。この走行安定化装置は、図２に示すように、装置本体１をゴンドラＧに取り付け、ゴンドラＧの壁面２に沿った走行を安定化させる装置である。そして、後で詳しく説明するが、装置本体１内には、無端状の一対のローラチェーン２９，３０を設け、このローラチェーンに複数の真空吸着パッドＰ１を取り付けてクローラ状にして用いるようにしている。
【００２３】
図１に示す上記真空吸着パッドＰ１は、長辺を吸着パッドの幅Ｗとする長方形の四隅を面取りした形状の底面と、その外周に起立した側面３３ａを有するパッド基板３３内に、上記側面３３ａに平行な垂直部３４ａを有するカバー３４を設けている。このカバー３４をパッド基板３３内に組み込んだとき、上記垂直部３４ａがパッド基板３３の底面に接触するとともに、上記側面３３ａと垂直部３４ａとの間に間隔が保たれるようにし、上記側面３３ａと垂直部３４ａとの上記間隔に、図５、図６に示すように、リング状のシール部材３５の基端側を挟み込んで固定している。
【００２４】
そして、上記のように真空吸着パッドＰ１をローラチェーン２９，３０に固定したとき、図５に示すように、上記シール部材３５が、フレーム１２の起立片１２ａ，１２ｂから外方に突出する関係にしている。そして、この第１実施形態では、上記真空吸着パッドＰ１の幅Ｗを、一対のローラチェーン２９，３０の対向間隔よりも大きくしている（図５参照）。
そして、上記パッド基板３３とシール部材３５とで囲まれるパッド内部を真空に保つことによって、シール部材３５を接触させた壁面２などの被吸着面に真空吸着させて使用する。
【００２５】
まず、この真空吸着パッドＰ１を取り付けた装置本体１について詳しく説明する。
装置本体１は、図３、図４のように、金属板で形成し、互いに対向する起立片１２ａ，１２ｂを備えたフレーム１２に、高所作業用のゴンドラＧを取り付けるための支持部材１３を連結している。この支持部材１３には、図４に示すように、ゴンドラＧを取り付けるためのＬ字状の取り付け部１４を備えている。この取り付け部１４とボルト１４ａとの間にゴンドラＧのバーを嵌め、押さえボルト１４ｂによって固定するようにしている。
【００２６】
また、フレーム１２は、図３，図４に示すように、連結部材１５を介して支持部材１３に揺動可能に連結されている。また、この連結部材１５には、ポンプ接続部１６を設けているが、後で説明するロータリー管継ぎ手５５をこのポンプ接続部１６を介して図示していない真空源である真空ポンプに接続するようにしている。
【００２７】
更に、支持部材１３は、上記フレーム１２を挟むコの字状の固定部材１７を備え、固定ボルト１８を締め付けることによって、支持部材１３に対するフレーム１２の角度を固定するようにしている。上記のように、フレーム１２を支持部材１３に揺動可能にしながら、固定部材１７によってフレーム１２を固定するようにしたのは、図２に示すように、上記支持部材１３にゴンドラＧを取り付け、ゴンドラＧを吊るして使用する際に、上記装置本体１と壁面２とがぴったりと接触できるようにするためである。そして、上記装置本体１が、壁面２に対してぴったり接触した時の間隔を維持するために、フレーム１２の各起立片１２ａ、１２ｂに、それぞれ一対のローラ２０，２０を設けている。
なお、この実施形態では、図２に示すように、ゴンドラＧに、２台の装置本体１，１を取り付けるようにしている。そして、図２は、装置本体１にゴンドラＧを取り付けた状態の図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は壁面２側からの正面図である。
【００２８】
次に、上記フレーム１２内の構造を詳しく説明する。
図５に示すように、フレーム１２の一方の起立片１２ａには回転軸２１，２２の一端が片持ち支持され、他端には一枚の板部材２３が掛け渡されている。このようにした回転軸２１，２２は、上記起立片１２ａ及び板部材２３のそれぞれに設けた軸受け２４，２５で回転自在に支持されている。このようにしたそれぞれの回転軸２１，２２のそれぞれには一対の歯車２６，２７を設け、これら回転軸２１，２２と歯車２６，２７とが一体的に回転する構成にしている。
【００２９】
なお、図中符号２８は、上記起立片１２ａと板部材２３との対向部間に設けた支持部材であり、板部材２３を支持する機能を発揮するものである。
そして、上記回転軸２１に設けた歯車２６と、回転軸２２に設けた歯車２６とにローラチェーン２９を掛け渡し、同様に、歯車２７と２７にも、別のローラチェーン３０を掛け渡している。そして、これらローラチェーン２９，３０の対向間隔を幅ｗとしている。
【００３０】
また、上記各ローラチェーン２９，３０には、上記真空吸着パッドＰ１と同数の固定部２９ａ，３０ａを備え、これら固定部２９ａ、３０ａを介して、ローラチェーンの移動方向に等間隔に、図１に示す真空吸着パッドＰ１を取り付けている。ただし、各真空吸着パッドＰ１の底面には、図５、図１３に示すように、ゴムシートからなるシール部材３１を介してプラスティックあるいは金属等の接続用基板３２を設け、この接続用基板３２にローラチェーンの固定部２９ａ，３０ａを固設している。
【００３１】
なお、真空吸着パッドＰ１は、その長辺をローラチェーン２９，３０の走行方向に直交して取り付けられるが、このとき上記真空吸着パッドＰ１の片側が、回転体の幅ｗよりも外側に突出する構成にしている。言い換えると、真空吸着パッドＰ１の片側は、ローラチェーン３０の走行軌跡よりも外側に突出することになる。
真空吸着パッドＰ１を上記のように偏らせてローラチェーン２９，３０に取り付けることによって、その真空吸着パッドＰ１の上記突出部分で囲繞される囲繞空間Ｅが形成されることになる。
【００３２】
さらに、上記各真空吸着パッドＰ１は、上記シール部材３５が壁面２に接触した状態で、吸着パッド内を真空にしたとき壁面２に吸着されるが、この真空吸着パッドＰ１には、その吸着時に壁面２とパッド基板３３との距離を一定以上に保つための一対の脚部３６，３６を所定の間隔を保ってカバー３４から突出させている。この脚部３６，３６は、その中央に、ビス３６ａを貫通させ、このビス３６ａが、パッド基板３３及びシール部材３１を貫通して、上記接続用基板３２に固定されている。この脚部３６に対応する接続用基板３２の裏面に、上記ローラチェーン２９，３０が位置するようにしている。
【００３３】
このように脚部３６，３６を設けた理由は次のとおりである。すなわち、真空吸着パッドＰ１が必要以上に壁面２に吸着されると、シール部材３５が壁面２に強く押し付けられて損傷する恐れがある。そこで、上記のように脚部３６，３６を設けて、真空吸着パッドＰ１が壁面２に必要以上に押し付けられないようにしている。また脚部３６，３６は、壁面との間で摩擦力を生じ吸着パッドを回転させる原動力を生んでいる。
【００３４】
また、上記真空吸着パッドＰ１のカバー３４であって、上記回転体の幅ｗの範囲に対応する位置に開口を設け、この開口をフィルタ３４ｂで塞いでいる。
さらに、上記パッド基板３３には、真空引き孔３７と、真空破壊孔３８とを形成しているが、これら各孔３７，３８は、図５に示すように、回転体の幅ｗの外側である上記囲繞空間Ｅに対して開口させている。なお、真空引き孔３７は、パッド基板３３と接続用基板３２とシール部材３１を貫通している。
従って、上記フィルタ３４ｂと真空引き孔３７及び真空破壊孔３８とは、互いに干渉することがない位置関係を保つことになる。
【００３５】
次に、上記真空吸着パッドＰ１のシール部材３５について説明する。
このシール部材３５は、上記したように、パッド基板３３の側面３３ａとカバー３４の垂直部３４ａとの間に基端部を固定したリング状の部材であるが、例えば、スチレンゲル、ウレタンゲル、オレフィン系ゲルなどの高分子ゲルで形成している。このような高分子ゲルは、微粘着性があり、被吸着面に対して接触した場合の密着度を高めることができる。しかも、高分子ゲルは、低反発性材料なので、壁面２に押し付けられたときに発生する反力も小さく、壁面２に密着し易い。
また、高分子ゲルは変形し易いため、壁面２に目地などの凹凸があってもそれに対応して変形し、密着することができる。
【００３６】
更に、シール部材３５は、その断面形状を、図６に示すようにパッド基板に固定した固定部と反対側の接面側先端３５ａの角度θを鋭角にするとともに、この先端３５ａがシール部材３５における、固定部の幅方向中心である図６の一点鎖線で示す位置より外側に位置するようにしている。
このような形状にすることによって、シール部材３５は、壁面２に接触させたときに、先端が外側に向かってスカートのように広がり易くなる。
このシール部材３５の形状が、外側へ広がり易い形状であることを、図７，図８を用いて説明する。
【００３７】
シール部材３５の先端を壁面２に接触させ、シール部材３５を押圧すると、シール部材３５の先端には力Ｆが作用する。図７では、壁面２をシール部材３５の先端に軽く接触させ、先端がほんの僅か押し縮められた状態を示している。このとき、作用する力Ｆによって、シール部材３５内には、歪みが発生する。この歪みによって、図中左右方向へ開く方向の、破線の矢印で示した力ｆ１、ｆ２が発生する。シール部材３５の内部には、上記左右方向の力ｆ１、ｆ２に対する抗力Ｒ１，Ｒ２が発生するはずである。しかし、シール部材３５の先端よりも外側には、部材がないので、実際には、上記抗力Ｒ１はほとんど発生せず、力のバランスによってシール部材３５の先端は、図８に示すように外側へ移動し、先端３５ａが外側に開いて壁面２に密着する。
【００３８】
この第１実施形態では、シール部材３５の先端３５ａが、パッド基板３３の外周とほぼ同じ位置に位置しているため、先端３５ａより外側に部材がなく、上記抗力Ｒ１がほとんど発生しない。ただし、先端３５ａの位置が、この図６に示すよりも、一点鎖線で示した中心線寄りであっても、上記中心線よりも外側にあれば、上記歪みに応じて発生する抗力Ｒ１が、抗力Ｒ２よりも小さくなるので、シール部材３５が外側へ向かって開く点は同じである。つまり、シール部材３５の先端３５ａの角度θを鋭角にするとともに、この先端３５ａを、固定部の幅方向中心よりも外側に位置させれば、先端３５ａを被吸着面に接触させたときに、外側へ開き易くなる。
【００３９】
このように、先端３５ａが、外側へ開けば、先端３５ａに向かう斜面が壁面２に接触するので、壁面２に対して平行な先端面が接触する場合と比べて、壁面への接触面積が大きくなる。そして、上記先端３５ａが開いて、壁面２に接触した状態で、パッド内部の真空度を上げれば、先端３５ａよりも基端側の部分３５ｂも、真空によって内側へ引かれ、さらに変形して延びる。そして、このシール部材３５は、高分子ゲルで形成しているので変形量が非常に大きく、しかも、先端を鋭角にしているので、先端が薄く伸びて薄膜状となり、壁面２との密着面積を最大限にすることができる。
【００４０】
このように、薄く延びたシール部材３５が壁面２に密着した状態で、小さな隙間ができて真空漏れが発生した場合には、上記小さな隙間にジェット流が発生し、そのジェット流によって延びたシール部材３５を引き付け、壁面２へ再密着させることもできる。すなわち、真空漏れが発生しても、それを回復することができる。
このようなシール部材３５を備えることによって、真空吸着パッドＰ１は、凹凸のある被吸着面にも密着し易く、真空漏れの発生も少なくできる。従って、この真空吸着パッドＰ１は、凹凸がある被吸着面に対して、密着性が高く、真空を維持できるので、吸着力が強くなる。
【００４１】
上記のように、このシール部材３５は、先端位置を鋭角にするとともに、その位置を固定部の幅方向中心よりも外側にして、接面状態で真空引きしたときに、その変形によって薄膜状の部分が形成され、密着性を増す構成にしている。そのため、上記薄膜による効果を得るために、予め、薄膜部分を形成するなど、シール部材３５を複雑な形状にする必要がない。
【００４２】
さらに、上記真空引き孔３７の内側には、開閉弁機構Ｖ１を設け、この開閉弁機構Ｖ１によって真空吸着パッドＰ１と、上記フレーム１２内に設け、後で詳しく説明する真空連通パイプＶＰとを連通させたり、あるいはその連通を遮断させたりするようにしている。
この開閉弁機構Ｖ１は、図９〜図１１に示すように、弾性を有する板部材３９の先端に設けた弁部材４０を主要素にしてなる第１弁部４１と、同じく弾性を有する板部材４３に設けたシート部材４４と、このシート部材４４に形成した通孔４５及びこの通孔４５に対応し、板部材４３に設けられた絞り孔４６を主要素にしてなる第２弁部４７とからなる。
【００４３】
第１弁部４１は、板部材３９に切り込みを入れて湾曲させ、その湾曲部から折り返した固定部３９ａをパッド基板３３に固定するとともに、上記弁部材４０とは反対側端部に、接触検知棒４２を設けている。この接触検知棒４２は、カバー３４から突出し、通常状態において、上記板部材３９の弾性力によって図９の位置を保っている。この図９に示す接触検知棒４２の位置は、真空吸着パッドＰ１のシール部材３５を、壁面２などの被吸着面に接触したときに、その先端が壁面で押される位置である。そして、接触検知棒４２がこの位置にあるとき、板部材３９の弾性力によって、弁部材４０により第２弁部４７の絞り孔４６を閉じるとともに、その押圧力で板部材４３をたわませて、シート部材４４で真空引き孔３７の周囲をシートする構成にしている。
なお、上記第１弁部４１の弁部材４０が絞り孔４６を閉じているときを、この発明の第１弁部の閉弁状態といい、第２弁部４７のシート部材４４が真空引き孔３７の周囲をシートしているときを、この発明における第２弁部４７の閉弁状態という。
【００４４】
そして、接触検知棒４２が、壁面２に接触することによって、図９の下方に押された場合には、図１１に示すように、接触検知棒４２とは反対側の弁部材４０が上昇して、絞り孔４６を開く開弁状態となる。なお、第１弁部４１が開弁状態を保てば、第２弁部４７に対する押圧力も開放されることになる。
一方、第２弁部４７は、弾性を有する板部材４３の基端側を、スペーサ４８を介してパッド基板３３に固定するとともに、その先端側には、リング状のシート部材４４を設け、その中央に絞り孔４６を形成している。そして、上記スペーサ４８の厚みを、上記シート部材４４の厚みよりも厚くし、板部材４３に押圧力が作用していないときには、図１１に示すように、第２弁部４７を開弁状態に維持する構成にしている。
【００４５】
ただし、この第２弁部４７は、上記第１弁部４１が開弁状態であっても、真空吸着パッドＰ１内の真空度が低く、真空連通パイプＶＰとの間の差圧が設定値以上になれば、その差圧によって第２弁部４７が、図９に示すように真空引き孔３７側に押し付けられ、その真空引き孔３７を塞ぐ。また、第２弁部４７が閉弁状態を維持して真空引き孔３７を塞いでいても、第１弁部４１が開弁状態ならば、上記絞り孔４６を介して一定量の空気が、真空連通パイプＶＰ側へ流れることになる。
【００４６】
このような開閉弁機構Ｖ１を設けたので、この装置本体１を、図２（ａ）のように、壁面２に沿って矢印Ａ方向へ引き上げる際に、壁面２に接触した真空吸着パッドＰ１の開閉弁機構Ｖ１のみが開弁状態となり、当該真空吸着パッドＰ１は内部が真空となって吸着力を発揮する。その他の真空吸着パッドＰ１内は、開閉弁機構Ｖ１が閉弁状態を維持して真空連通パイプＶＰとの連通が遮断されるので、真空ポンプが必要以上にエネルギーを消費することなく、真空連通パイプＶＰ内の真空度を保つことができる。
【００４７】
以下には、開閉弁機構Ｖ１の機能を更に詳しく説明する。
まず、図示しない真空ポンプを作動させた状態で、壁面２に装置本体１を押し付けると、接触検知棒４２が壁面２で押圧され、その圧力作用で、第１弁部４１が開弁状態となる。第１弁部４１が開弁状態となっても、真空吸着パッドＰ１内の真空度が低く、差圧が板部材４３のバネ力よりも大きい場合には、第２弁部４７は閉弁状態を保ち、絞り孔４６を介してのみ上記真空連通パイプＶＰと真空吸着パッドＰ１内とが連通する。この状態では、上記絞り孔４６を介して流量が真空ポンプに引かれるので、真空吸着パッドＰ１内の真空度は徐々に高くなる。そして、パッド内部の真空度が高くなって、真空吸着パッドＰ１内と真空連通パイプＶＰとの差圧が設定値未満になれば、第２弁部４７が図１１に示す開弁状態となる。従って、真空引き孔３７が全開して真空吸着パッドＰ１内の真空度を高く保つ。
【００４８】
もし、上記接触検知棒４２が壁面２に接触して、第１弁部４１が開弁状態になっても、壁面の凹凸などにシール部材３５が密着できなければ、真空吸着パッドＰ１内は大気圧となる。このときには、上記したように第２弁部４７が、差圧によって閉弁状態を保つことになる。第２弁部４７が、差圧によって閉弁状態を保てば、大気は絞り孔４６を介してのみ引かれることになる。
そのため、壁面２に接触した真空吸着パッドＰ１に大気が流れ込んでも、絞り孔４６を介しての僅かな流量のみが、真空連通パイプＶＰ内に流れるだけなので、上記真空連通パイプＶＰ内の真空度の低下を最小限にとどめることができる。
【００４９】
また、真空吸着パッドＰ１を吸着させた状態で、何らかの原因によって真空漏れが発生した場合にも、上記第２弁部４７が差圧によって閉じるため、大気は絞り孔４６を介してのみ引かれることになる。従って、上記の場合と同様に、真空連通パイプＶＰ内の真空度の低下を最小限にとどめることができる。
更に、漏れの原因が取り除かれて、真空吸着パッドＰ１内部の真空度が高くなれば、第２弁部４７が開弁状態となるので、真空吸着パッドＰ１内の真空度を高く維持することができる。
【００５０】
また、図５に示すように、真空引き孔３７よりもさらに外側に形成した前記真空破壊孔３８は真空破壊弁Ｖ２によって、開閉される構成にしている。この真空破壊弁Ｖ２は、図１２に示すように、真空吸着パッドＰ１の外に設けたもので、通常は、閉弁状態を保つものである。すなわち、パッド基板３３に一端側４９ａを固定した板部材４９の他端側４９ｂにローラ５０を取り付けるとともに、上記板部材４９に切り込みを入れて分岐させたバネ部４９ｃを形成している。このバネ部４９ｃには、弁部材５１を設け、上記バネ部４９ｃのバネ力によって弁部材５１をパッド基板３３に押し付けて真空破壊孔３８を塞いでいる。
【００５１】
そして、図１２に示す真空破壊弁Ｖ２の閉弁状態において、上記ローラ５０を矢印Ｃ方向へ移動させると、板部材４９が移動して、上記バネ部４９ｃを矢印Ｄ方向へ移動させる。このようにバネ部４９ｃが矢印Ｄ方向に移動すれば、真空破壊弁Ｖ２が開弁状態となって、パッド内部の真空を破壊する。
このように真空破壊弁Ｖ２を設けたのは、当該装置本体１のスムーズな走行を維持するためである。すなわち、当該装置本体１が所定の方向に移動するとき、真空吸着パッドＰ１の走行方向前方の真空吸着パッドＰ１が壁面２からスムーズに剥がれる必要がある。もし、それがスムーズに剥がれなければ、極端な場合には走行不能になるし、走行不能にならないとしても、上記真空吸着パッドＰ１を無理やり剥がさなければならないので、スムーズな走行が阻害されることになる。そこで、上記のように真空破壊弁Ｖ２を設けて、真空吸着パッドＰ１の走行方向前方の真空吸着パッドＰ１が壁面２からスムーズにはがれるようにしたものである。
【００５２】
従って、真空破壊弁Ｖ２が開くタイミングは、図１３に示すように装置本体１を壁面２に対して矢印Ａ方向に走行させ、一連の真空吸着パッドＰ１が矢印Ｇ方向へ移動するが、その中で、真空吸着パッドＰ１ａの位置からＰ１ｂの位置へ移動して、壁面２から離れるときになる。そこで、図５に示すように、前記フレーム１２に、上記タイミングにあわせて真空破壊弁Ｖ２を開くための押圧部材５２を設け、上記真空吸着パッドＰ１が壁面２から離れる関係位置に到達したとき、そのローラ５０が押圧部材５２に乗り上げて、真空破壊弁Ｖ２を強制的に開弁させるようにしている。
ただし、上記真空吸着パッドＰ１を上記のような走行安定化装置に用いず、はしごの先端などに取り付けて、固定具として使用する場合には、スムーズな走行は必要ない。その場合でも、上記真空破壊弁Ｖ２を手動で開弁できるようにしておけば、固定具のスムーズな取り外しが可能になる。
【００５３】
上記のようにした各真空吸着パッドＰ１を図示していない真空ポンプに接続するのが、上記真空連通パイプＶＰである。この真空連通パイプＶＰは、上記真空吸着パッドＰ１と同数のＴ型管継ぎ手５３を、図１４に示すように、可撓性を有する複数の単位チューブ５４を介して直列に接続している。このようにした真空連通パイプＶＰの一端を塞ぐとともに、その他端を、回転可能なロータリー管継ぎ手５５に接続している。そして、このロータリー管継ぎ手５５には、真空ポンプに接続するポンプ接続部１６を連通させている。また、このロータリー管継ぎ手５５を、囲繞空間Ｅ側の起立片１２ｂに設けている。
【００５４】
上記真空連通パイプＶＰのＴ型管継ぎ手５３は、図１５に示すように、真空引き孔接続管部５６と、一対の接続部を備えたチューブ接続管部５７とからなり、真空引き孔接続管部５６を各真空吸着パッドＰ１の真空引き孔３７に接続し、チューブ接続管部５７には前記単位チューブ５４を接続している。なお、上記真空引き孔接続管部５６は、チューブ接続管部５７を回転可能に貫通し、その先端に雄ねじ部５６ａを形成するとともに、この雄ねじ部５６ａとは反対端に頭部５６ｂを形成し、この頭部５６ｂを外方に突出させている。従って、上記雄ねじ部５６ａを接続用基板３２に形成した雌ねじ部３２ａにはめるとともに、外部から頭部５６ｂを回すことによって、Ｔ型管継ぎ手５３を真空吸着パッドＰ１に簡単に取り付けることができる。
なお、図１５中、符号５８，５８はシール部材で、連結部からの真空漏れを防いでいる。
【００５５】
上記のように各真空吸着パッドＰ１の真空引き孔３７に、Ｔ型管継ぎ手５３の真空引き孔接続管部５６を接続することによって、真空連通パイプＶＰが上記囲繞空間Ｅ内に位置するとともに、この真空連通パイプＶＰを介して各真空吸着パッドＰ１が一連に連通することになる。
従って、上記ローラチェーン２９，３０の移動に伴って、真空吸着パッドＰ１が移動すると、上記単位チューブ５４とＴ型管継ぎ手５３とで構成された真空連通パイプＶＰが真空吸着パッドＰ１に従って移動し、上記真空連通パイプＶＰの一端を連結したロータリー管継ぎ手５５が回転する。このとき、真空吸着パッドＰ１に従って移動する真空連通パイプＶＰが移動するが、上記したように、上記真空連通パイプＶＰとロータリー管継ぎ手５５とを上記回転体の幅ｗの外側に形成された空間Ｅ内に設けたので、上記真空連通パイプＶＰが、歯車２６，２７の回転軸２１，２２に絡まることがない。
【００５６】
以上のように、第1実施形態の真空吸着パッドＰ１には、開閉弁機構Ｖ１を設けたので、複数の真空吸着パッドＰ１を一連に連通させた場合にも、個々の真空吸着パッドＰ１内の独立性が保たれる。例えば、壁面２側に接触した複数の真空吸着パッドＰ１のうち、いずれかの真空吸着パッドＰ１で真空漏れが発生した場合にも、前記したように、その真空吸着パッドＰ１の開閉弁機構Ｖ１が閉弁状態を確保するので、他の真空吸着パッドＰ１の吸着力に影響を及ぼすことはない。従って、このような真空吸着パッドＰ１を走行安定化装置に用いれば、真空連通パイプＶＰの構造を単純化しながら、安全性を十分に確保することができる。つまり、上記真空吸着パッドＰ１を用いることによって、上記装置本体１の構造を単純化でき、小型化、低コスト化が可能になる。
【００５７】
また、上記真空吸着パッドＰ１は、走行安定化装置に用いるだけでなく、固定装置としても利用できる。例えば、壁に立て掛けるはしごの端部に取り付け、壁面に真空吸着させれば、はしごを壁面に固定することができる。
このような固定装置として利用する場合にも、上記シール部材３５が、外壁などの凹凸に対応して密着するので、吸着力を強くして確実な固定ができる。また、上記開閉弁機構Ｖ１によって、被吸着面に接触したときにのみ、パッド内部を真空引きするようになるので、固定面から真空吸着パッドＰ１を外したときに、大気を引いて真空源の負荷が大きくなることを防止することもできる。
【００５８】
さらに、上記したように、各真空吸着パッドＰ１において、上記フィルタ３４ｂと真空引き孔３７及び真空破壊孔３８とは、互いに干渉することがない位置関係に保っているので、真空引きによって、上記フィルタ３４ｂを通過してしまうような細かい異物を吸い込んでしまうことがあっても、その異物が、真空引き孔３７や真空破壊孔３８へ、直接入り込む可能性は低い。そのため、異物が、上記各孔３７，３８に設けた開閉弁機構Ｖ１の弁部材４０や、真空破壊弁Ｖ２の弁部材５１に付着して、真空漏れなどの悪影響を起こすことがなく、より安全である。
【００５９】
図１６、図１７に示す第２実施形態の真空吸着パッドＰ２は、上記第１実施形態における真空吸着パッドＰ１のパッド基板３３の裏面に、パッド基板３３の幅Ｗから両脇がはみ出す大きさの金属板などの支持基板６１を取り付け、この支持基板６１を介して、スポンジ製あるいは高分子ゲル製などの、変形度の大きいクッション部材６０を設けたものである。上記支持基板６１に、熱溶着や接着剤によって上記クッション部材６０を固定するとともに、クッション部材６０の、上記支持基板６１とは反対面には、別の支持基板６２を取り付け、一対の支持基板６１，６２の間にクッション部材６０を挟んでいる。ただし、支持基板６１を介して、クッション部材６０と反対側は、第１実施形態の真空吸着パッドＰ１と同じ構成である。そこで、以下には、上記真空吸着パッドＰ１と異なる構成について説明する。上記第１実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００６０】
また、上記支持基板６１，６２には、それぞれパッド基板３３に形成された真空引き孔３７に対応する位置に、通路孔６１ａ、６２ａを形成するとともに、クッション部材６０にも、これら通路孔６１ａ，６２ａ間に位置する真空引き通路６０ａを形成している。これら、真空引き孔３７、通路孔６１ａ、真空引き通路６０ａ、通路孔６２ａが連続して、真空源に連通する一つの通路を形成するようにしている。そして、一方の支持基板６２の通路孔６２ａに、管継ぎ手を介して真空源を接続し、真空吸着パッドＰ２内の真空引きをするようにしている。
【００６１】
また、上記クッション部材６０に形成した真空引き通路６０ａ内には、この発明の通路保持手段であるコイルスプリング６３を設けている。このようなコイルスプリング６３を設けたのは、次の理由による。上記真空吸着パッドＰ２が、壁面などに接面した状態で、内部を真空引きすると、上記真空引き通路６０ａ内も真空になる。もしも、真空引き通路６０ａ内に、コイルスプリング６３のような通路保持手段がなければ、真空によって真空引き通路６０ａがつぶれてしまって、真空引きができなくなってしまうためである。上記コイルスプリング６３を設けておけば、真空引き時にクッション部材６０が変形しても、真空引き通路６０ａの内径が、コイルスプリング６３の直径で支持され、真空引き通路６０ａが保持されることになる。
【００６２】
さらにまた、上記支持基板６１には、ジョイント６４を介して、支持棒６５の一端を接続するとともに、この支持棒６５を支持基板６２に形成した貫通孔６２ｂを貫通させ、さらに、支持棒６５の他端を支持部材６６に固定している。そして、この真空吸着パッドＰ２を走行安定化装置に利用する場合、上記支持部材６６を上記装置本体１側に連結する。
また、ジョイント６４は、支持基板６１の平面上で回転可能なジョイントである。そこで、クッション部材６０が変形したときには、支持棒６５が、支持基板６１に対して角度を変え、ジョイント６４の可動範囲で傾くが、この支持棒６５の他端側の傾きは、支持部材６６の貫通孔６６ｂの範囲に規制される。また、クッション部材６０が、図の矢印方向へ伸縮する場合にも、支持棒６５の長さを超える伸長はできない。
言い換えれば、上記クッション部材６０の変形は、支持棒６５の可動範囲及び長さに制限されることになる。
【００６３】
例えば、クッション部材６０が、図１６の上下方向に伸縮するような場合にも、上記支持棒の長さを超えて伸びることはない。そのため、後で詳しく説明するが、この真空吸着パッドＰ２が、壁面に吸着した状態で、引っ張り力が発生しても、引きちぎれるほど伸びないということである。つまり、上記支持棒６５、支持基板６１，６２、及び支持部材６６によって、この発明の変形規制手段にあたる。
【００６４】
そして、一方の支持基板６２に、固定部２９ａ，３０ａによって、一対のローラチェーン２９，３０を固定して、先に説明した図２に示す装置本体１と同様の装置を構成することができる。
この第２実施形態の真空吸着パッドＰ２を用いた走行安定化装置では、図１７に示すように、壁面に段差があって、装置本体との距離が遠い壁面２ａと、近い壁面２ｂとが有った場合にも、上記クッション部材６０の伸縮範囲内で、この段差に対応することができる。すなわち、距離の遠い壁面２ａに対しては、クッション部材６０が自然長に近い状態で、上記シール部材３５を壁面２ａに接触させて真空吸着パッドＰ２を吸着させる。一方、近い壁面２ｂに対しては、クッション部材６０が壁面２ｂからの押圧力で圧縮された状態で、真空吸着パッドＰ２が吸着する。
【００６５】
このように、パッド基板３３の裏面側にクッション部材６０を設けた真空吸着パッドＰ２ならば、このクッション部材６０の変形可能な範囲で、接触面の段差に対応可能な走行安定化装置を実現できる。
しかも、クッション部材内に、真空引き通路を形成することによって、吸着面の移動に応じて、伸縮自在な通路を単純な構成で実現できた。
【００６６】
また、上記支持棒６５などの変形規制手段を設けて、クッション部材の変形量を規制しているので、過度な外力が作用してクッション部材が破損することを防止できるだけでなく、このような真空吸着パッドを用いた走行安定化装置の装置本体のぶれも防止できる。すなわち、走行安定化装置において、上記真空吸着パッドＰ２が被吸着面への吸着状態で、クッション部材６０の変形量が大きくなりすぎた場合には、装置本体が大きくぶれてしまうことがあるが、上記クッション部材６０の変形量を規制することによって、装置本体のぶれを抑えることができる。
【００６７】
なお、図１７では、隣り合う真空吸着パッドＰ２が、段差を超えて、それぞれ距離の近い壁面２ａと、遠い壁面２ｂとに吸着している状態を示しているが、移動中に、段差の位置に真空吸着パッドＰ２が位置した場合に、両壁面２ａ，２ｂに同時に、一つの真空吸着パッドＰ２で対応することはできない。ただし、この実施形態の真空吸着パッドＰ２も、上記第１実施形態の真空吸着パッドＰ１と同様に、接面時に開弁状態となる、開閉弁機構Ｖ１を備えているので、他の真空吸着パッドＰ２内の真空度を落とすことなく、その他の真空吸着パッドＰ２によって壁面に吸着することができる。
【００６８】
なお、クッション部材６０を構成する材質は、変形量が大きければ、高分子ゲルに限らない。例えば、ウレタンホームなど、変形量の大きなスポンジなどでもかまわない。
ただし、クッション部材には、真空引き通路を形成するので、発泡樹脂が連続気泡を有する場合には、上記連続気泡を介しての真空漏れを防ぐために、クッション部材に形成した真空引き通路内壁にコーティング処理などの漏れ防止処理を施す必要がある。また、クッション部材を形成する部材が独立発泡樹脂の場合でも、真空引きに伴う繰り返しの変形で、気泡外壁が破壊して連続気泡になってしまうことがあるので、独立気泡の発泡樹脂を用いる場合にも、真空引き孔内壁にコーティング処理などを施した方がよい。
さらに、クッション部材６０の反発力が大きすぎると、壁面からの反力の影響を受け易くなるので、上記シール部材３５と同様に、低反発性材料を用いることが好ましい。
【００６９】
また、上記図１６、図１７では省略しているが、この真空吸着パッドＰ２にも真空破壊孔３８を設け、真空破壊弁を設けることができる。
真空破壊弁を設ける場合、上記真空引き通路６０ａと同様に、支持基板６１，６２、及びクッション部材６０を貫通する真空破壊通路を形成し、支持基板６２に形成した通路孔に上記真空破壊弁を設ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１実施形態の真空吸着パッドの斜視図である。
【図２】第１実施形態の真空給吸着パッドを利用した走行安定化装置の例を示した図で、（ａ）側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】走行安定化装置の斜視図である。
【図４】走行安定化装置の側面図である。
【図５】図３のV-V線断面図である。
【図６】第１実施形態における真空吸着パッドのシール部材の拡大断面図である。
【図７】シール部材に作用する力関係を表わした図である。
【図８】シール部材の変形例を示した図である。
【図９】開閉弁機構の動作説明図であり、閉弁状態を示している。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】開閉弁機構の動作説明図であり、開弁状態を示した図である。
【図１２】真空破壊弁の拡大図である。
【図１３】図３及び図５のＸIII-ＸIII線断面図である。
【図１４】図３及び図５のＸIV-ＸIV線断面図である。
【図１５】Ｔ型継ぎ手の接続部分の拡大断面図である。
【図１６】第２実施形態の真空吸着パッドの断面図である。
【図１７】第２実施形態の真空吸着パッドを用いた走行安定化装置の動作説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１      装置本体
２      壁面
Ｐ１    真空吸着パッド
３５    シール部材
３７    真空引き孔
Ｖ１    開閉弁機構
４１    第１弁部
４２    接触検知棒
４７    第２弁部
Ｖ２    真空破壊弁
Ｐ２    真空吸着パッド
６０    クッション部材
６０ａ  真空引き通路
６１    支持基板
６１ａ  通路孔
６２    支持基板
６２ａ  通路孔
６３    コイルスプリング
６４    ジョイント
６５    支持棒
６６    支持部材
【図１】
2008238306.tif 000003
【図２】
2008238306.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008238306.tif 000006
【図５】
2008238306.tif 000007
【図６】
2008238306.tif 000008
【図７】
2008238306.tif 000009
【図８】
2008238306.tif 000010
【図９】
2008238306.tif 000011
【図１０】
2008238306.tif 000012
【図１１】
2008238306.tif 000013
【図１２】
2008238306.tif 000014
【図１３】
2008238306.tif 000015
【図１４】
2008238306.tif 000016
【図１５】
2008238306.tif 000017
【図１６】
2008238306.tif 000018
【図１７】
2008238306.tif 000019