(57)【要約】【課題】クロータ式の壁面吸着走行ロボットにおいては、無端回転帯に設けられた吸着パッドの回転側シール壁が回転輪での接面吸着時に内側に巻き込まれ、吸着力が確保できない、シール材の耐久性が低いとの課題があった。また、装置が大型化するとの課題もあった。【解決手段】走行装置の回転輪を３つの回転輪に役割分割し、回転輪の調整により接面姿勢の調整を可能とした。また、接面姿勢矯正機構を設け吸着パッドを平行に接面させる構造を設けた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠体の前後左右の所定位置に設けられた４対の回転輪に巻回され回転する２対の無端の回転帯と、該回転帯に回転方向の両端を固定され回転し、真空発生装置の作動により被吸着壁面に吸着する複数の吸着パッドとを備えた走行装置において、前記回転輪は、該回転帯に設けられた前記吸着パッドが吸着、非吸着の機能切換えを行う場所に配設された離接面回転輪と、被吸着面から離した所定高で、該離接面回転輪の接面逆方向の所定位置に配設された姿勢変換回転輪と、接面逆方向の背面部の上記回転帯を軸支する背面回転輪とを配設し、前記回転帯の支持及び回転帯の回転方向変換の機能に加え、回転帯の接面進入角度の任意に調節可能としたことを特徴とする走行装置。
【請求項２】
前記走行装置において、前記離接面回転輪と前記姿勢変換回転輪との間に、前記吸着パッドが被吸着面に平行に接面するための接面姿勢矯正機構を、更に設けた事を特徴とする請求項１に記載の走行装置。
【請求項３】
前記接面姿勢矯正機構は、前記の１対の回転帯の内側の前後、左右の相対向する所定位置に設けられた４対の姿勢制御回転帯と、該姿勢制御回転帯の所定リンク部に突設された吸着パッド付勢杆と、吸着パッド姿勢制御杆とを備えた構成であることを特徴とする請求項１または２に記載の走行装置。
【請求項４】
前記姿勢制御回転帯の前記吸着パッド付勢杆は、前記離接面回転輪と前記姿勢変換回転輪との間では、前記回転帯の前記吸着パッドの回動と同期して、相対位置を保ち回動するための同期支持機構を備えている事を特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の走行装置。
【請求項５】
前記接面姿勢矯正機構は、前記姿勢変換回転輪を通過し接面方向に向かう前記吸着パッドが設けられた吸着パッド基板が辿る回転軌跡上で、枠体の両側面内側の所定位置に、弾性体で設けられ、吸着パッド基板が当接した場合に被吸着面と反対方向に付勢し、前記吸着パッド基板の姿勢を矯正することを特徴とする請求項１または２に記載の走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローラ型壁面吸着走行装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建造物の耐久性や信頼性等が問われている。
ビル、橋脚などの建造物は、経年劣化と環境変化による劣化が相まって、その劣化の度合いを速めている。
壁面表面のひび割れの状況や内部に生じた空洞などを検査することが要望されているが、この作業には、足場費用、人件費や安全に関するコストなど大きな経済的負担が伴う。
このため、これ等の課題に対応するための、壁面走行ロボットは古くから種々発明、開示されてきた。
然しながら、大掛かりな壁面走行ロボットでは、装置費用、付帯設備費用、運用容易性、運用コストなどで課題があり、従来の方法に比べてのメリットが見いだせずに普及しないできた。このため、ビル、橋脚などの建造物の検査手法の遅れが指摘されているのが現状である。
【０００３】
また、非磁性体の壁面を走行する真空吸着走行ロボットは、凹凸の不整面では真空漏れを生じ、吸着走行姿勢を保持できないため、様々に壁面走行ロボットと、その吸着パッドや吸盤の発明、開示がなされてきた。
【０００４】
また、クローラ式吸着走行装置において、無端回転帯に設けられた吸着パッドは接面吸着時には被吸着面からの圧縮を受け前記吸着パッドシールは撓み、被吸着面から所定高迄沈み込むことになる。一方、前記回転帯の回動を軸支する回転輪で接面に向けて回動中の吸着パッドにおいては、前記吸着パッドのシール高は非圧縮で長いため、被吸着面に対して平行な姿勢となっていない状況での吸着では前記吸着パッドシールの回転方向側が接面し回転につれて内側に捲き込まれる問題がある。
前記回転輪が小径で前記前記吸着パッドシールが長く、該シール素材が低硬度であるほど、この傾向は顕著となり、不整面に吸着する走行装置にとっては大きな課題である。
【０００５】
特許第２７４６３８９号広報においては、走行壁面に吸着する吸着装置を具備すると共に、走行方向に延びる断面Ｔ字形溝を有する無限軌道エレメントを連結してなる無限軌道と、フレームと、該フレームの前後部分に設けられた前記無限軌道の駆動輪および従動輪と、前記無限軌道エレメントの断面Ｔ字形溝内に位置する係合具と伸縮軸とからなり、前記無限軌道にその軌道方向の動きを許して走行壁面と直角方向に該無限軌道と係合する係合手段と、前記フレームに装備されて該フレームと前記無限軌道との間の前記直角方向への距離を可変とするように前記係合手段を前記直角方向へ駆動する駆動手段とを備え、各々の吸着装置を被吸着面に対して昇降可能に設けている。然しながら、フレームの前部に壁面との距離の変化を測定するセンサを設け、そのセンサの測定値をクローラ型壁面走行機構の走行と同期して係合手段を昇降させるものであり、無端回転帯の回転輪での回転における被吸着面接触によるシールの巻き込みを防止するものではない。
【０００６】
特許第２５２０３５１号公報や特許第４５５４５８０号広報においても、無端回転帯に設けられた吸着パッドの被吸着面への接触によるシール巻き込みの防止に関する開示は見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２７４６３８９号広報（特開平２−９２７８８号広報）
【特許文献２】特許第２５２０３５１号公報（特開平６−７２３６４号広報）
【特許文献３】特許第４５５４５８０号広報（特開２００８−８１０７０号広報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の課題は凹凸の不整面での吸着走行装置においては、重大な課題である。
凹凸の不整面に吸着し真空漏れのない高い吸着力を得るためには、吸着パッドシールは低硬度でシール壁長が長いものである事が必要であるが、吸着後は沈み込みが大きく吸着パッドの接面高は低くなる。この接面高の低下はシールの巻き込み幅に影響し、巻き込みは低硬度のシール材の耐久性を低下させている。
前記回転輪の直径を大きくすれば、前記吸着パッドの回転後の接面進入角度を小さくし巻き込みを少なくできるが、回転輪の大口径化により小型、軽量な走行装置は難しくなるとの課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、回転輪を大口径化することなく、また吸着パッドを被吸着面に平行に接面させ吸着させることができる。吸着パッドはシールの接面周縁部が捲き込まれる事のない姿勢で接面するため、凹凸面においても小真空発生源で吸着し、小型で耐久性のある走行装置を作ることができる。
【００１０】
請求項１によれば、枠体の前後左右の所定位置に設けられた４対の回転輪に巻回され回転する２対の無端の回転帯と、該回転帯に回転方向の両端を固定され回転し、真空発生装置の作動により被吸着壁面に吸着する複数の吸着パッドとを備えた走行装置において、前記回転輪は、該回転帯に設けられた前記吸着パッドが吸着、非吸着の機能切換えを行う場所に配設された離接面回転輪と、被吸着面から離した所定高で、該離接面回転輪の接面逆方向の所定位置に配設された姿勢変換回転輪と、接面逆方向の背面部の上記回転帯を軸支する背面回転輪とを配設し、前記回転帯の支持及び回転帯の回転方向変換の機能に加え、回転帯の接面進入角度の任意な調節を可能とした。
【００１１】
請求項２によれば、前記走行装置において、前記離接面回転輪と前記姿勢変換回転輪との間に、前記吸着パッドが被吸着面に平行に接面するための接面姿勢矯正機構を、更に設けた。
【００１２】
請求項３によれば、前記接面姿勢矯正機構は、前記の１対の回転帯の内側の前後、左右の相対向する所定位置に設けられた４対の姿勢制御回転帯と、該姿勢制御回転帯の所定リンク部に突設された吸着パッド付勢杆と、吸着パッド姿勢制御杆とを備え実現した。
【００１３】
請求項４によれば、前記姿勢制御回転帯の前記吸着パッド付勢杆は、前記離接面回転輪と前記姿勢変換回転輪との間では、前記回転帯の前記吸着パッドの回動と同期して、相対位置を保ち回動するための同期支持機構を備え実現した。
【００１４】
請求項５によれば、前記接面姿勢矯正機構は、前記姿勢変換回転輪を通過し接面方向に向かう前記吸着パッドが設けられた吸着パッド基板が辿る回転軌跡上で、枠体の両側面内側の所定位置に弾性体で設けられ、吸着パッド基板が当接した場合に被吸着面と反対方向に付勢し、前記吸着パッド基板の姿勢を簡易に矯正することを実現した。
【発明の効果】
【００１５】
本発明において、前記無端回転帯を軸支する回転輪の口径を小型軽量化し、低硬度弾性体の前記吸着パッドシールを被吸着面に平行に接面し吸着させることができ、パッドシールの接面周縁部は捲き込まれることなく接面するため、凹凸面においても小真空発生源で吸着し、小型で耐久性のある走行装置を作ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の走行装置の実施例に関する全体外観図である。
【図２】図２は本発明の走行装置の実施例に関する平面図である。
【図３】図３は図２のＨ−Ｈ断面図である。
【図４】図４は図３のＫ−Ｋ断面図である。
【図５】図５は、請求項２から４に関する実施例１の図示である。
【図６】図６は実施例２を説明するためのものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を以下の実施例に基づき説明する。
図１及び３において、矩形の枠体１の内側に左右1対の回転帯５を設け、吸着パッド４を設けた吸着パッド基板３の回転方向の側面両端を、該回転帯５に固設した構成としている。
図６に図示する前記吸着パッド基板３及び吸着パッド４は、側面両端に設けられた吸着パッド姿勢制御盤１５において、前記回転帯５と固設されている。
また、前記吸着パッド基板３には、図示していないが真空発生装置が設けられている。
【実施例１】
【００１８】
図２のＨ−Ｈ断面の図３において、前記回転帯５は枠体１に設けられた背面回転輪７と、姿勢変換回転輪８と、離接面回転輪９とにより、その回動を軸支されている。
前記離接面回転輪９は、図４に図示する様に、離接面回転外輪９−１と、離接面回転内輪９−２との連結体で設けられている。また、前記離接面回転輪９は、前記離接面回転外輪９−１と前記離接面回転内輪９−２とが一体で成形されたものであっても良い。
【００１９】
前記吸着パッド４は回転により、前記離接面回転輪９の位置に来た場合に被吸着面に吸着するが、前記姿勢変換回転輪８を回転経過し、前記離接面回転輪９に至る迄の間に、前記吸着パッド４の吸着面を被吸着面に対して平行にしなければならない。
前記吸着パッド４が、被吸着面に対し平行に吸着した場合には、前記吸着パッド４と被吸着面との間の真空が保たれ強い吸着を保持できる。
並行で無い姿勢で接面した場合には、前記吸着パッド４の接面周縁部に設けられた弾性体で形成された真空シール材が接面により捲き込まれ、真空漏れを生じ真空吸着力を保持することは困難になる。
【００２０】
この接面平行性は、前記姿勢変換回転輪８の被吸着面からの高さと、前記離接面回転輪９との間隔を調整することにより可能となる。従来の1回転輪の方式においては、前記吸着パッド４のシール捲き込みを少なくするためには大口径の回転輪を採用せざるを得ず、そのために装置の大型化、重量、コストの増大を招いていたが、回転輪の機能を分けて設ける事により、小型化が可能となった。
【００２１】
更に、図３及び４に示す様に、前記回転帯５の内側に、一端を離接面回転内輪９−２に巻架された前記姿勢制御回転帯６を設け、図５に示す様に、該姿勢制御回転帯６の所定リンク部には、前記吸着パッド基板３の前記吸着パッド姿勢制御板１５を付勢し、被吸着面に対し平行に姿勢矯正を行うための接面姿勢矯正機構が所定数設けられている。
前記接面姿勢矯正機構は、吸着パッド付勢杆１１と、該吸着パッド付勢杆１１の前記吸着パッド基板３方向への滑動を支持する吸着パッド付勢杆支持板１０と、前記吸着パッド付勢杆１１の一端を略中央で係止し前記吸着パッド姿勢制御板１５を付勢する吸着パッド姿勢制御杆１２と、前記吸着パッド付勢杆１１を付勢する弾性体と、前記吸着パッド姿勢制御杆１２の両端を前記吸着パッド付勢杆支持板１０方向に引張する弾性体とにより構成されている。
【００２２】
前記接面姿勢矯正機構は、前記吸着パッド基板３が姿勢変換回転輪８を回転経過する時点で前記吸着パッド姿勢制御杆１２が前記吸着パッド姿勢制御板１５に接し、前記吸着パッド姿勢制御杆１２の両端を引張する弾性体の引張力の違いを利用して、被吸着面に平行に付勢し、前記離接面回転輪９を回転経過する時点で付勢を中止する。
本機構により、前記姿勢変換回転輪８を回転経過後から前記離接面回転輪９に至る迄の期間継続的に、前記吸着パッド姿勢制御杆１２は前記吸着パッド基板３を被吸着面に対して平行に姿勢矯正することができる。
【００２３】
尚、前記離接面回転輪９は、離接面回転外輪９−１と、離接面回転内輪９−２とからなり、一体化されているため、前記回転帯５と前記姿勢制御回転帯６とは同期した回転となる。
従って、前記接面姿勢矯正機構は、前記吸着パッド基板３の前記吸着パッド姿勢制御板１５に同期して接し、正確に被吸着面に対し平行に付勢することができる。
【実施例２】
【００２４】
図６において、縦振れ防止走行ガイド輪１６−１または１６−２の回転接面側のどちらか一方を接面反対側に持ち上げる機構を枠体１に設けることによっても、一時的に前記吸着パッド基板３を被吸着面に対し平行とする機構を構成することができる。  
前記回転帯５の設けられた前記吸着パッド基板３は、前記姿勢変換回転輪８での回転により接面進入方向の前方では、後方に比べて被吸着面との距離が短い姿勢をとることになる。即ち、進入方向前方の前記縦振れ防止走行ガイド輪は被吸着面との距離が短く、後方の前記縦振れ防止走行ガイド輪は被吸着面との距離が長い、被吸着面に対し傾斜した姿勢を保っている。
従って、前記姿勢変換回転輪８経過後に前記縦振れ防止走行ガイド輪の前方輪が通過する軌跡の所定位置に、弾性体からなるガイドを枠体１の両側面内側に設けることにより、前記縦振れ防止走行ガイド輪の接面進入方向前方のガイド輪を接面逆方向に持ち上げることができる。
これにより、前記吸着パッド基板３の被吸着面に対して傾斜した姿勢は修正され、前記吸着パッド４は略平行な姿勢で接面し、シール材の接面での捲き込みを減少させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
コンクリート壁、モルタル壁やタイル壁等の凹凸壁を走行する装置として利用でき、作業機器の搭載により幅広い利用ができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  枠体
２  車輪接面
３  吸着パッド基板
４  吸着パッド
５  回転帯
６  姿勢制御回転帯
７  背面回転輪
８  姿勢変換回転輪
９  離接面回転輪
９−１  離接面回転外輪
９−２  離接面回転内輪
１０  吸着パッド付勢杆支持板
１１  吸着パッド付勢杆
１２  吸着パッド姿勢制御杆
１５  吸着パッド姿勢制御板
１６−１、１６−２  縦振れ防止走行ガイド輪
１７  横振れ防止走行ガイド輪
【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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