(57)【要約】【課題】  壁面等の吸着面の凹凸形状に合わせて柔軟に接合させ、多様な表面状態であっても装置を吸着させて走行することができる壁面吸着走行装置を提供する。【解決手段】  壁面吸着走行装置は、基体下面に形成され、吸着面と接する開口に所定幅を有する半独立半連続気泡型の低応力圧縮スポンジからなる柔軟性部材が配置された減圧室と、前記減圧室内を負圧にするとともに、前記柔軟性部材と吸着面との微小隙間から流入する空気量よりも大きい風量で強制排気する電動ファンと、前記減圧室の周縁に配設した複数個の駆動車輪を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体下面に形成され、吸着面と接する開口に所定幅を有する半独立半連続気泡型の低応力圧縮スポンジからなる柔軟性部材が配置された減圧室と、
前記減圧室内を負圧にするとともに、前記柔軟性部材と吸着面との微小隙間から流入する空気量よりも大きい風量で強制排気する電動ファンと、
前記減圧室の周縁に配設した複数個の駆動車輪を備えたことを特徴とする壁面吸着走行装置。
【請求項２】
前記柔軟性部材の少なくとも走行する壁面と接する部位に、低摩擦部材を配置した請求項１記載の壁面吸着走行装置。
【請求項３】
前記柔軟性部材は、内側と外側の２列に配置され、前記柔軟性部材のそれぞれにおいて少なくとも走行する壁面と接する側を複数の柔軟性部材片に分離する切り込みが設けられており、この切断線が内側と外側の柔軟性部材において互い違いにされた請求項１及び２のいずれかに記載の壁面吸着走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ビルの壁など大型構造物の垂直面の保守点検に利用できる壁面吸着走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  ビルの壁や高速道路・橋梁の橋脚等、大型構造物の垂直面を検査・保守するための自走式装置が望まれている。例えば特許文献１には、永久磁石による吸着機構と車輪による草稿機構とを備えた壁面吸着式移動装置が開示されている。また、特許文献２には、バキュームパッドを備え、回動自在の２個の駆動車輪と２個の遊動車輪を有する自走ロボットが開示されている。
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５１５８６号公報
【特許文献２】特開平６−６４５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、特許文献１に記載された壁面吸着走行装置は、磁石による吸着機構を備えているため、鉄製の橋梁等には使用できるが、コンクリート製の橋梁やビルには使用できないという問題点がある。また、特許文献２に記載のバキュームカップ式自走ロボットは、減圧するための機構について開示されていないが、例えば減圧装置として真空ポンプを想定した場合、真空度は高くなるものの、空気流量が小さいため、ホースの長さが長くなると効率が低下し真空圧力も低下する。特に、裾端部に等間隔で内向半径方向の所定長にわたって加工された複数のカットにより形成された複数の花弁片を備えたようなバキュームパッドで、完全密閉でなく花弁片同士の間から外気が流入するため、真空ポンプの性能が著しく低下してしまう。さらに、真空で吸着したロボットを２個の駆動車輪のみで走行させることは、摩擦がこの２個の車輪に集中するためきわめて大きなトルクが必要となる問題がある。【０００５】  本発明の課題は、壁面等の吸着面の凹凸形状に合わせて柔軟に接合させ、多様な表面状態であっても装置を吸着させて走行することができる壁面吸着走行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明による壁面吸着走行装置は、基体下面に形成され、吸着面と接する開口に所定幅を有する半独立半連続気泡型の低応力圧縮スポンジからなる柔軟性部材が配置された減圧室と、前記減圧室内を負圧にするとともに、前記柔軟性部材と吸着面との微小隙間から流入する空気量よりも大きい風量で強制排気する電動ファンと、前記減圧室の周縁に配設した複数個の駆動車輪を備えたことを要旨としている。【０００７】  また、柔軟性部材の少なくとも走行する壁面と接する部位には、低摩擦部材を配置することが望ましい。【０００８】  さらに、柔軟性部材は、内側と外側の２列に配置され、前記柔軟性部材のそれぞれにおいて少なくとも走行する壁面と接する側を複数の柔軟性部材片に分離する切り込みが設けられており、この切断線が内側と外側の柔軟性部材において互い違いにすることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】  本発明による壁面吸着走行装置によれば、電気掃除機用電動ファン等の電動ファンを使用することにより、柔軟性部材と吸着面との間の機密性が低く、微小隙間から流入することがあっても、排気する空気量が大きいので必要とする負圧を得ることができる。このため、壁面と装置を負圧によって確実に吸着することができる。また、柔軟性部材として、半独立半連続気泡型の低応力圧縮スポンジからなる柔軟性部材を用いることにより、壁面等の吸着面に凹凸があっても、凹凸形状に合わせて柔軟に接合するので、多様な表面状態であっても装置を吸着させて走行することができる。【００１０】  また、柔軟性部材の少なくとも走行する壁面と接する部位に低摩擦部材を配置することにより、壁面等の吸着面が凹凸或いは平坦であっても、低摩擦部材によって円滑な走行が可能となる。【００１１】  さらに、軟性部材を内側と外側の２列に配置することにより、減圧室と外気との接触をできるだけ少なくすることができるため、段差等を走行する場合でも吸着力の低下を防止することが可能となる。しかも、柔軟性部材を複数の柔軟性部材片に分離する切り込みを設けることにより、壁面等の吸着面に凹凸があっても、切り込みによって柔軟性部材片がさらに柔軟に変形するので、接合面積が増大して吸着力を一段と大きくすることが可能となる。また、分離した切断線が内側と外側の柔軟性部材において互い違いにすることにより、柔軟性部材片間の隙間が遮断されるので、吸着力の減少を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１２】  以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について説明する。図１は、本発明による壁面吸着走行装置の実施例の側面図を示す。枠状の基体１０の下部に減圧室壁１１が設けられ、さらにその下面に柔軟性部材１２が配置されている。柔軟性部材の材質としては、柔軟性と機密性を兼ね備えた部材が適切であるため、例えば市販の半独立半連続気泡による帯状の低応力圧縮スポンジが利用できる。低応力圧縮スポンジとは、小さな圧力で変形し、変形が回復するのに一定の時間を要するウレタン素材等のものである。この実施例では、幅と高さが２０ｍｍ乃至４０ｍｍ程度のスポンジを使用した。減圧室壁１１の上部には減圧発生装置としての電動ファン１３が配置されている。この壁面吸着走行装置の場合、減圧により壁面に吸着しながら上下左右に走行する必要があるため、柔軟性部材１２の機密性があまり高いと走行のために大きな駆動力が必要となり実用的でない。また、ビルの壁などでは凹凸も想定されるため、そのような場合にも吸着力を維持することが必須である。そこで、本発明による壁面吸着走行装置では、真空ポンプではなく電気掃除機用の電動ファン１３を使用する。電動ファンは、空気流量が多くかつ吸引力が強いため、この用途に適している。できれば、吸入空気の排出口とモーター駆動用の排気口が別に接地されているものが好適である。基体１０にはまた、複数の車輪ステー２５が接続されており、その下部に片側３組の車輪駆動装置２４の各々を介して３組の車輪２０が連結されている。【００１３】  図２は、図１に示した実施例の正面図を示す。各車輪（図１の２０）は、差動装置２２とこの差動装置２２の両側に配置された２個の車輪片２１とからなり、さらにベルト等の動力伝達手段を通じて車輪駆動装置２４に接続されている。各車輪（図１の２０）は、その場で３６０度回動できるよう、走行装置本体（基体１０と減圧室壁１１）から所定距離離れて配置されている。また、各車輪（図１の２０）の下面は柔軟性部材１２の下面と略同一平面になるよう構成されている。【００１４】  図２のＡ−Ａ‘面における断面図を図３に示す。減圧室壁１１内部には空洞が形成され減圧室１４を構成している。減圧室１４上部には減圧室壁１１を貫通する吸入口１５が設けられ、電動ファン１３に連絡されている。【００１５】  図には示してないが、この走行装置本体（基体１０と減圧室壁１１）上または外部に電動ファン１３と各車輪駆動装置２４を制御する制御装置を配置する。この制御に無線通信を利用することもできるが、制御ケーブルで接続して有線制御とすることも可能である。また、電動ファン１３と各車輪駆動装置２４の電源としては、電池を積載することも可能であるが、走行装置の重量が大きくなりそのために電動ファン１３や各車輪駆動装置２４の容量を大きくしなければならなくなるため、現実的ではない。電源ケーブルを外部に延出して外部より電源を供給するほうがコストを抑制することができる。その場合、少なくとも電源ケーブルは、走行装置が突発的な事態により壁面より離脱した際に落下防止ロープの役割を果たす。【００１６】  次に、上記実施例の動作について説明する。まず、実際に作業する壁面に壁面吸着走行装置を接触させ電��ファン１３を作動させる。これにより減圧室１４内に負圧が発生し、柔軟性部材１２を押圧しつつ走行装置を壁に吸着させる。この状態で、各車輪２０も壁面に押圧されるため、壁面との密着性が高まり回転時の摩擦係数が大きくなる。次に、各車輪駆動装置２４を操作して各車輪を走行したい方向に向け回転させる。これにより、走行装置は壁面に吸着した状態で壁面に沿って移動することになる。【００１７】  走行方向を変更するには各車輪の方向を変える必要があるが、本発明による壁面吸着走行装置では、各車輪が内側及び外側の２つの車輪片からなる二重車輪であって、これらの車輪片が互いに差動装置により連結されているため、２つの車輪片を互いに逆方向に回転させることにより、走行装置本体は静止したまま車輪のみを回転させて方向転換することができる。従って、直角に方向転換することが可能となり、走行装置の操作性が高まる。また、上記実施例における車輪の数は片側３組ずつ合計６組である。車輪が少ないと個別の車輪に必要なトルクが大きくなるためより高出力のモーターが必要となり、重量が増える。また、車輪の数を多くするとモーター出力は小さくてすむが、全体としての車輪の重量が増える。従って、好適な車輪の数は４乃至８組となる。【００１８】  走行をより円滑にするためには、柔軟性部材１２の表面にフッ素樹脂やプラスチック樹脂等の低摩擦部材を配置し、各車輪の表面にゴム等の高摩擦部材を配置するとよい。ただし、車輪自体は変形しないことが望ましいので、軽量で剛性のある樹脂やアルミニウムで形成することが望ましい。【００１９】  図４は、本発明による壁面吸着走行装置の第２の実施例における減圧室１４を示す底面図である。上記の実施例では柔軟性部材１２を１列のみ配置した。低応力圧縮スポンジのため、凹みや段差等では容易に変形して減圧室１４内の負圧をある程度維持できるが、それでも十分でない場合は、図４に示したように、柔軟性部材１２を内側１２１及び外側１２２の２列配置とし、各部材ごとに一定間隔で切り込み１２４を設けることにより、細分化する。ただし、内側部材１２１と外側部材１２２とで切り込み１２４が重ならないようにする。柔軟性部材１２が二重になることにより密閉性は向上し、さらに切り込み１２４を設けることにより凹みや段差等に対する柔軟性部材１２の追従性が格段と高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】  本発明による壁面吸着走行装置では、単純な構成で吸着性及び走行性の高い走行装置を提供することができ、所望の作業機構と組み合わせることにより、ビルの壁や高速道路・橋梁の橋脚等、大型構造物の垂直面の検査・保守に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による壁面吸着走行装置の実施例を示す側面図である。
【図２】図１に示した実施例の正面図である。
【図３】図２に示したＡ−Ａ‘面における断面図である。
【図４】本発明による壁面吸着走行装置の別の実施例における減圧室を示す底面図である。
【符号の説明】
【００２２】１０    基体
１１    減圧室壁
１２    柔軟性部材
１３    電動ファン
１４    減圧室
１５    吸入口
２０    車輪
２１    車輪片
２２    差動装置
２３    動力伝達手段
２４    車輪駆動装置
２５    車輪ステー
１２１  内側柔軟性部材
１２２  外側柔軟性部材
１２３  柔軟性部材片
１２４  切り込み
【図１】
2016074401.tif 000003
【図２】
2016074401.tif 000004
【図３】
2016074401.tif 000005
【図４】
2016074401.tif 000006