(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側に側板（１３）を設けた車体の外周部に、複数の磁石（１）をチェーン（５）により連結して構成される無限軌道（１〜５）を設け、磁性材からなる走行面（６０）に無限軌道（１〜５）の磁石（１）を吸着させながら無限軌道を駆動させるチェーン駆動輪（６ａ）とその駆動源（７ａ）とを車体に設けた無限軌道式磁気走行装置において、
チェーン（５）はフレキシブルな構成とし、両側の側板（１３）は走行装置の進行方向および上下方向に、それぞれ互いにルーズに、かつ弾性的に連結された複数の側板片からなり、車体には、二つの側板（１３）と該両側板（１３）を連結する構造物（３，１６など）と両側板（１３）にそれぞれ端部が支持されたチェーン駆動輪（６ａ）の回転軸（６ｃ）と一方の側板（１３）の内側または外側にチェーン駆動輪（６ａ）の駆動源（７ａ）を備え、二つの側板（１３）の間に単一または複数の無限軌道（１〜５）を配置したことを特徴とする無限軌道式磁気走行装置。
【請求項２】
チェーン（５）は、一対の平行配置されるチェーン側板（５ａ）と、該チェーン側板（５ａ）の連結軸（５ｂ）からなるチェーンユニットを前記連結軸（５ｂ）を介して隣接するチェーン側板（５ａ）と連結して構成され、該チェーン側板（５ａ）に設けられる連結軸挿入孔（５ｃ）は連結軸（５ｂ）の径より大きな長径を有し、連結軸（５ｂ）の外周部には一対の平行配置されるチェーン側板（５ａ）の間隔を調整するためのピッチ調整カラー（５ｄ）と該ピッチ調整カラー（５ｄ）内部に一対の平行配置されるチェーン側板（５ａ）を離間する方向に付勢するスプリング（５ｅ）が設けられたことを特徴とする請求項１記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項３】
車体に支持された複数のサスペンション付無限軌道押しつけ補助車輪（９）と、無限軌道（１〜５）を構成する各々の磁石（１）とチェーン（５）の間に配置された弾性部材（４）と、無限軌道（１〜５）のチェーン（５）にかみ合いながら、車体に弾性部材（４）を介して支持された遊輪（８ａ）を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項４】
サスペンション付無限軌道押しつけ補助車輪（９）にはサスペンションの押し付け力を調整する調整手段（１１）を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項５】
チェーン駆動輪（６ａ）の駆動源（７ａ）は遠隔操縦装置による駆動制御装置を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項６】
チェーン（５）にはサスペンション付無限軌道押しつけ補助車輪脱輪防止機構（１７など）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項７】
各々の磁石（１）は表面の滑らかな非磁性材の板で覆い、かつ、各々の磁石の走行面に当接する全ての部分または走行面に当接する少なくともコーナー部には弾力性部材（１８）を配置したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項８】
車体の両側板（１３）の内側には二つの突起形状（１４，１５）を設け、該二つの突起形状（１４，１５）の間を無限軌道のストローク範囲を規制するストローク調整部とし、該ストローク調整部を移動するガイド車輪（１６）が無限軌道（１〜５）に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項９】
走行装置の進行方向を変えるための操舵装置（３３，４３，５３など）を車体の前部の両側板（１３）および後部の両側板（１３）と連結したことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置を二以上連結する連結装置（３０など）を設けたことを特徴とする無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１１】
二以上の無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置（３０など）内に操舵装置（３３、４１、４６など）を設け、該操舵装置（３３、４１、４６など）を前部両側板（１３）および／または後部の両側板（１３）にそれぞれ連結したことを特徴とする請求項１０記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置と該無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置（３０など）との間に間隔を設けたことを特徴とする請求項１０または１１記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１３】
二以上の無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置（３０など）は複数に分割され、互いに連結して構成されたことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１４】
二以上の無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置（３０など）は着脱自在または各々の前記無限軌道式磁気走行装置を連結する角度を任意に設定できるアーム状のものであることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１５】
二以上の無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置（３０など）は少なくとも一つの各々独立に走行できる無限軌道式磁気走行装置を他の各々独立に走行できる無限軌道式磁気走行装置とは異なる三次元上の走行面を走行可能な連結機構を備えていることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１６】
請求項１ないし９のいずれかに記載の無限軌道式磁気走行装置を二以上連結した無限軌道式磁気走行装置の上部に太陽熱発電用パネルを設けたことを特徴とする無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１７】
無限軌道部分または車体を構成する側板部分を断熱構造とし、無限軌道部分を冷却する付属部品（２２，２３）を備えたことを特徴とする請求項１記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１８】
走行面（６０）に接する側面以外の無限軌道部分を磁性材料からなるカバー材料（２４）または透磁率の高い材質と透磁率の低い材質からなるカバー材料（２４ａ、２４ｂ）で覆ったことを特徴とする請求項１記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項１９】
無限軌道部の磁石（１）の近傍に磁石（１）を加熱するためのヒーター（２５）を取り付けたことを特徴とする請求項１記載の無限軌道式磁気走行装置。
【請求項２０】
駆動源からの動力伝達用の回転軸の車体貫通部には液体シール機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の無限軌道式磁気走行装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は無限軌道式磁気走行装置に関し、特に永久磁石により無限軌道を構成し、鉄鋼構造物など磁性材の壁面を永久磁石の吸着力を利用して垂直壁面や天井面を独力で走行できる無限軌道式磁気走行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術として、特開昭４７−４０６３５号の「壁面作業車の走行装置」、特開昭５１−７９４９８号の「磁力走行装車の操作方法」、特開昭５６−７９０６９号の「磁気付着性無軌道運搬器具」、特開昭６０−１８４６４号の「走行機の磁石付無端軌道体」などがあり、例えば超音波探傷検査など、それぞれの用途に応じた装置が製作されていた。
【０００３】
前記従来技術の無限軌道式磁気走行装置は、走行面の凹凸部について水平走行ではスムースな走行ができることができ、優れた性能を備えたものである。しかし、前記従来技術の無限軌道式磁気走行装置は垂直面や天井面の走行において、走行面に大きな凹凸部がある場合について考慮されていなかった。
【０００４】
また、従来のこの種の走行装置の構造は車体の両側に同じ寸法の無限軌道を配し、一つの走行装置にしたもので、一つは車体と二つの無限軌道から構成されている。
【０００５】
そこで本発明者らは前記従来技術の無限式磁気走行装置を改良して走行面の凹凸部に対する追従性能を上げるとともに、従来できなかった範囲の走行、例えば水平面から垂直面の連続走行や、他の装置、例えば非破壊検査機器と組み合わせることができ、新たに無限軌道式走行装置の適用範囲を広げることが可能な無限軌道式磁気走行装置を発明して特許出願した（特願平６−１３４５７０号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記本発明者らの開発した無限軌道式走行装置を含め、従来技術の無限軌道式走行装置は下記に示すような解決すべき問題点があった。
【０００７】
まず、従来のこの種の単独で走行可能な無限軌道を並列配置して連結した無限軌道式走行装置で旋回走行を行う場合、左右にある無限軌道を互いに逆方向に進行させたり、左右の無限軌道の速度を変えることにより、走行装置の旋回を行っていた。
【０００８】
しかしながら、このような走行装置は、旋回することにより各々の無限軌道に設けられた磁石が走行面に吸着したまま滑りを生じるため、走行面に傷を付けることになる。特に、走行面が塗装面であると、塗膜の損傷が大きくなることがあり、走行面を構成する装置、構造物の耐久性を損なうおそれがあった。一方、傷を付けないために、例えば、潤滑剤を走行面と磁石の間に入れたり、磁石の吸着力を弱めるなどの対策を講じていた。しかし、磁石の吸着力を弱めることなどを行った場合、走行装置が走行面から落下するという問題が生じる。
【０００９】
また、走行面が高温である場合には、従来の無限軌道式の磁気走行装置では走行装置も高温化して、その耐久性を損なうことになる。
【００１０】
さらに、高温部での走行について配慮がなく、走行装置の耐久性などに問題があり、また、強力な磁石を使用することで磁気の漏洩対策も十分でなかった。さらに、走行装置の故障時は走行装置が走行面に磁石により吸着されたままで、回収が困難であった。さらに、水中などでに備えた防水対策もなされていなかった。
【００１１】
そこで、本発明の課題は使用性に優れた無限軌道式磁気走行装置を提供することである。
【００１２】
また、本発明の課題は走行面を傷付けずに旋回ができるなど、走行性の高い無限軌道式の磁気走行装置を提供することである。
【００１３】
また、本発明の課題は高温走行面でも走行できるなど、走行性の高い無限軌道式の磁気走行装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は次の構成によって解決される。
すなわち、両側に側板（１３）を設けた車体の外周部に、複数の磁石（１）をチェーン（５）により連結して構成される無限軌道（１〜５）を設け、磁性材からなる走行面（６０）に無限軌道（１〜５）の磁石（１）を吸着させながら無限軌道を駆動させるチェーン駆動輪（６ａ）とその駆動源（７ａ）とを車体に設けた無限軌道式磁気走行装置において、チェーン（５）はフレキシブルな構成とし、両側の側板（１３）は走行装置の進行方向および上下方向に、それぞれ互いにルーズに、かつ弾性的に連結された複数の側板片からなり、車体には、二つの側板（１３）と該両側板（１３）を連結する構造物（３，１６など）と両側板（１３）にそれぞれ端部が支持されたチェーン駆動輪（６ａ）の回転軸（６ｃ）と一方の側板（１３）の内側または外側にチェーン駆動輪（６ａ）の駆動源（７ａ）を備え、二つの側板（１３）の間に単一または複数の無限軌道（１〜５）を配置した無限軌道式磁気走行装置である。
【００１５】
本発明の上記無限軌道式磁気走行装置において、チェーン（５）は、一対の平行配置されるチェーン側板（５ａ）と、該チェーン側板（５ａ）の連結軸（５ｂ）からなるチェーンユニットを前記連結軸（５ｂ）を介して隣接するチェーン側板（５ａ）と連結して構成され、該チェーン側板（５ａ）に設けられる連結軸挿入孔（５ｃ）は連結軸（５ｂ）の径より大きな長径を有し、連結軸（５ｂ）の外周部には一対の平行配置されるチェーン側板（５ａ）の間隔を調整するためのピッチ調整カラー（５ｄ）と該ピッチ調整カラー（５ｄ）内部に一対の平行配置されるチェーン側板（５ａ）を離間する方向に付勢するスプリング（５ｅ）が設けられた構成とすることができる。
【００１６】
また、本発明の上記無限軌道式磁気走行装置において、チェーンおよび両側の側板はフレキシブルな構成とし、車体に支持された複数のサスペンション付無限軌道押しつけ補助車輪と、無限軌道を構成する各々の磁石とチェーンの間に配置された弾性部材と、無限軌道のチェーンにかみ合いながら、車体に弾性部材を介して支持された遊輪を備えた構成とするか、また、サスペンション付無限軌道押しつけ補助車輪にはサスペンションの押し付け力を調整する調整手段を設けることで走行面の凹凸部への追従性も向上する。このとき、チェーンにはサスペンション付無限軌道押しつけ補助車輪脱輪防止機構を設けることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の上記無限軌道式磁気走行装置において、チェーン駆動輪の駆動源は遠隔操縦装置による駆動制御装置を備えておけば、ラジコンなどでの遠隔操作が可能となる。
【００１８】
各々の磁石の走行面に当接する全ての部分または走行面に当接する少なくともコーナー部には弾力性部材を配置しすることで、走行面との間での滑り止め効果、断熱効果がでる。また、車体の両側板の内側には二つの突起形状を設け、該二つの突起形状の間を無限軌道のストローク範囲を規制するストローク調整部とし、該ストローク調整部を移動するガイド車輪が無限軌道に取り付けられた構成により、走行装置は走行面の曲面または凹凸面に追従させてガイド車輪をそのストローク範囲内で移動させ、走行することができる。
【００１９】
また、本発明の走行装置の進行方向を変えるための操舵装置を車体の前部の両側板および後部の両側板と連結して、前部または後部の側板を曲げることで走行装置を旋回方向に移動させることができる。
【００２０】
また、本発明の無限軌道式磁気走行装置を二以上連結する連結装置を設けて無限軌道式磁気走行装置としても良い。
【００２１】
このとき、二以上の無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置内に操舵装置を設け、該操舵装置を前部両側板および／または後部の両側板にそれぞれ連結しすると各々の無限無限軌道式磁気走行装置が進行方向を変えることができる。また、無限軌道式磁気走行装置と該無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置との間に間隔を設けてくと、旋回走行時に装置間の干渉がなくスムースに旋回できる。さらに、二以上の無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置は複数に分割し、互いに連結した構成とすることでもスムースに旋回できる。
【００２２】
また、二以上の無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置は着脱自在とすることで、走行装置の大きさを変えることができる。さらに、前記連結装置の各々独立に走行できる無限軌道式磁気走行装置を連結する角度を任意に設定できるアーム状のものとすること、または二以上の無限軌道式磁気走行装置を連結する連結装置は少なくとも一つの各々独立に走行できる無限軌道式磁気走行装置を他の各々独立に走行できる無限軌道式磁気走行装置とは異なる三次元上の走行面を走行可能な連結機構を備えることで、変化のある曲面、三次元曲面などの走行が容易となる。
【００２３】
また、無限軌道式磁気走行装置を二以上連結する連結した無限軌道式磁気走行装置の上部に太陽熱発電用パネルを設けたものも本発明の範囲内のものである。
【００２４】
上記本発明の無限軌道式磁気走行装置において、無限軌道部分または車体を構成する側板部分を断熱構造とすることで高温の走行面でも走行できる。このとき、無限軌道部分を冷却する付属部品（２２，２３）を備えた構成とする。
【００２５】
また、本発明の上記無限軌道式磁気走行装置において、走行面に接する側面以外の無限軌道部分を磁性材料からなるカバー材料または透磁率の高い材質と透磁率の低い材質からなるカバー材料で覆うことで磁束が外部に漏洩しないようにすることができる。
また、無限軌道を構成する磁石以外の構成部材は非磁性材料から構成することで、軽量化でき、車体構造物事態の摩耗により生じる鉄粉の付着を防止することができる。
【００２６】
また、無限軌道部の磁石の近傍に磁石を加熱するためのヒーターを取り付けておくと、無限軌道式磁気走行装置が故障して走行不能になったとき、ヒーター加熱で磁石の吸着力を弱め、走行面から容易に取り外すことができる。
さらに、駆動源からの動力伝達用の回転軸の車体貫通部には液体シール機構を設けておくと水中、海中でも走行可能となる。
【００２７】
次に、走行装置を連結装置の両側に設けた場合の旋回時の動作を説明する。図１（走行装置の側面図）、図２（走行装置の平面図）には、複数の小さい側板片を互いにルーズな連結機構で連結したフレキシブルな側板構造の無限軌道式磁気走行装置の概略図を示し、図３〜図６にフレキシブルな構造にした本発明の無限軌道式磁気走行装置のチェーン５の概略図を示す。また、図７〜図１０にはこのような無限軌道からなる走行装置を連結装置の両側に設けた場合の旋回時の動作を説明する概念図を示す。
【００２８】
複数の小さい側板片は上部側板１３ａと下部側板１３ｂをそれぞれの側板１３ａ、１３ｂに設けた長孔１３ｅと該長孔１３ｅに挿入したピン３５によりルーズに連結し、さらに、走行装置の進行方向に隣接する上部側片１３ａ同士と下部側板１３ｂ同士を、それそれの側片１３ａ、１３ｂに設けた長孔１３ｅと該長孔１３ｅに挿入したピン３５によりルーズに連結する。
【００２９】
こうして、上部側板片１３ａと下部側板片１３ｂとこれらにそれぞれ走行装置の進行方向に隣接する上部側板片１３ａと下部側板片１３ｂは共にルーズな連結機構で連結されることになり、側板片１３ａ、１３ｂ全体でフレキシブルな側板１３を構成とすることができ、外力により、容易に走行装置の進行方向を変えることができる。
【００３０】
次に、図３〜図６にフレキシブルな構造にした本発明の無限軌道式磁気走行装置のチェーン５の変形例を示す。図３はチェーン５の側面図、図４はチェーン５の平面図、図５は図４のＡ−Ａ線矢視図、図６は図４のＢ−Ｂ線矢視図である。
【００３１】
チェーン側板５ａの連結軸５ｂを挿入する孔５ｃは連結軸５ｂの径より開口径が大きい長孔とし、また、チェーン側板５ａの長孔５ｃに挿入される連結軸５ｂの二つの平行配置されるチェーン側板５ａ間にはチェーン側板５ａ間のピッチ調整カラー５ｄと該ピッチ調整カラー５ｄ内部に二つのチェーン側板５ａを押し拡げるためのスプリング５ｅを設けている。
【００３２】
したがって、チェーン側板５ａの長孔５ｃに挿入された連結軸５ｂは長孔５ｃ内を多少移動でき、走行装置が旋回運動など、曲がった方向に進行するときにも進行方向に隣接するチェーン側板５ａ同士による干渉が少なくなり、また、スプリング５ｅの弾性により、ピッチ調整カラー５ｄの幅までチェーン側板５ａの間隔を調整できる。
【００３３】
ここで、無限軌道式の走行装置の曲がり方について、図７〜図１０などで説明する。
無限軌道を構成するチェーン５はフレキシブルな構造であるため、先頭の側板１３ａ、１３ｂの曲げ角度に応じて、磁石１は磁石ホルダー３に取り付けられたガイド車輪１６（図１６参照）により、両側の先頭の側板１３ａ、１３ｂにならって無限軌道を曲げようとする力が働く。一方無限軌道は磁石１により走行面６０（図１６参照）に強固に吸着しているが、走行に伴い進行方向に新たに送り込まれる磁石１は前方のハンドル３３により与えられた曲げ角度分だけ進行方向に対し、曲がった場所に吸着する。
【００３４】
このモデルは図７（走行装置の無限軌道部分の側面図と該側面図のＢ−Ｂ線矢視図を示す）と図８〜図１０などに示す通りである。すなわち、図７に示す並列配置された無限軌道Ａ、Ｂが連結装置３０の車体本体３１などで連結された走行装置が曲がる場合には、無限軌道Ａ、Ｂはそれぞれ独立してその操向速度、曲げ角度を調整することができるため、無限軌道Ａを内側にして旋回する場合には、無限軌道Ａの走行速度を遅くし、外側の無限軌道Ｂの走行速度を早くすることで、走行装置としては旋回走行をすることができる。図７の無限軌道Ａ、Ｂ中の数字は磁石１が走行装置の前進により、その位置を変える様子を表す。
【００３５】
また、走行装置の旋回時には、走行面６０に磁石１部分が吸着した無限軌道部分が、そのまま動こうとしないため、無限軌道Ａ、Ｂと車体本体３１が干渉する。そこで図８〜図９に示すように無限軌道Ａ、Ｂの先端部と後端部の内側同士を接続するアーム３２を車体本体３１に取り付け、該アーム３２にハンドル３３を設ける構成にする。この場合は、旋回時にハンドル３３を図９に示すように旋回方向に切ると、各無限軌道Ａ、Ｂの先端部のアーム３２の支点３２ａを中心にして走行装置を旋回させる方向に動かすことができる。このとき、内側の無限軌道Ａは、一端後退した後に前進する方法で小さく曲がり、外側の無限軌道Ｂは大きく曲がる。
【００３６】
また、図１０に示すように車体本体３１を車体本体３１ａと車体本体３１ｂに２分割して、これらを連結した構成とすると車体本体３１は無限軌道Ａ、Ｂと干渉せずに容易に旋回することができる。また走行面に吸着した無限軌道Ａ、Ｂの磁石は固定されたまま動かないため、走行面には傷はつかない。
【００３７】
さらに、図示していないが車体本体３１を無限軌道Ａまたは無限軌道Ｂの上方に配置する構成とすれば、車体本体３１は無限軌道Ａまたは無限軌道Ｂと干渉せずに旋回することができる。
【００３８】
また、複数の上部側板１３ａと下部側板１３ｂの間にスプリングなどの弾性部材を設けることにより、走行面の凹凸部の乗り越え性も向上する。
【００３９】
このように、本発明のフレキシブルな無限軌道式磁気走行装置を用いると走行面の凹凸部の乗り越え性および旋回性能の向上が図れる。
【００４０】
上記フレキシブルな無限軌道からなる走行装置は単独で独立して走行することが可能であり、また、複数の無限軌道からなる走行装置を組み合わせて使用することができる。
なお、本発明は上記図面に開示された構造に限定されるものではない。
【００４１】
また、本発明には次の構成も含まれる。
すなわち、両側に側板を設けた車体の外周部に、複数の磁石をチェーンにより連結して構成される無限軌道を設け、磁性材からなる走行面に無限軌道の磁石を吸着させながら無限軌道を駆動させるチェーン駆動輪とその駆動源とを車体に設けた無限軌道式磁気走行装置において、車体には、二つの側板と該両側板を連結する構造物と両側板にそれぞれ端部が支持されたチェーン駆動輪の回転軸と一方の側板の内側または外側にチェーン駆動輪の駆動源を備え、二つの側板の間に単一または複数の無限軌道を配置したものに、次のような特徴を持たせることができる。
【００４２】
▲１▼無限軌道式磁気走行装置無限軌道部分または車体を構成する側板部分を断熱構造として高温の走行面でも走行ができるようにする。このとき、無限軌道部分を冷却する付属部品を設けると、走行面の温度が高くても車体部分の温度は上がらない。
▲２▼走行面に接する側面以外の無限軌道部分を磁性材料からなるカバー材料または透磁率の高い材質と透磁率の低い材質からなるカバー材料で覆うことで磁気の漏洩を防ぐことができる。
▲３▼無限軌道部分磁石の近傍に磁石を加熱するためのヒーターを取り付けておくと、走行装置が故障した場合に、磁石を加熱して、その走行面への吸着力を弱めることで回収することができる。
▲４▼また、駆動源からの動力伝達用の回転軸の車体貫通部には液体シール機構を設ると海中、水中走行が可能となる。
▲５▼磁石とモーター以外の構造物、例えばチェーン、側板などはステンレススチール、アルミニウム、チタンなど全て非磁性材とすることで軽量化が可能であると共に、車体構造物自体の摩耗より生じる鉄粉の付着を防止することができる。
【００４３】
このように、本発明の無限軌道式磁気走行装置を用いることにより、走行面の凹凸部に対する追従性能を上げるとともに、従来できなかった範囲の走行、例えば水平面から垂直面の連続走行や、他の装置、例えば非破壊検査機器と組み合わせることができ、例えば鋼構造物の肉厚測定システム、塗装装置などに無限軌道式走行装置の適用範囲を広げることができる。本実施例の走行装置は超音波探傷装置と組み合わせることにより圧力容器のノズル廻りの非破壊検査に適用できる。
【００４４】
また、本発明の無限軌道式磁気走行装置は一つの無限軌道により走行するので走行制御が容易である。
【００４５】
また、本発明の二以上の走行装置を連結した連結型無限軌道式磁気走行装置を用いると走行面の形状に合わせ、または運搬荷重の大きさ、重量に合わせて無限軌道の数を増減できる。
【００４６】
また、本発明の走行装置は磁気クローラの駆動源を機械式発電機と光発電機の組み合わせとし、バッテリー装置は非常時の回収のみと小型化することができる。
【００４７】
さらに、本発明の無限軌道式磁気走行装置は、例えば超音波探傷装置やテレビカメラなどを設置し、遠隔操作することにより人間がアクセスできない、例えば配管の中や大型圧力容器での高所部、放射線雰囲気下での検査、物の運搬などを行うことができる。
【００４８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１１〜図２１にはフレキシブルな構造にした本発明の無限軌道式磁気走行装置の具体例を説明する。図１１〜図２１に示す走行装置はチェーン５をルーズな連結方式とし、さらに側板１３を分割して各分割片をルーズに連結する方式で無限軌道を構成し、該無限軌道を並列配置した走行装置である。
【００４９】
図１１は走行装置の側面図、図１２はその平面図、図１３はその正面図である。また、図１４には側板１３部分を取り除いた内部構造図を示し、図１５には図１４のＡ−Ａ線のフレキシブルな走行装置の矢視図を示し、図１６には図１４のＢ−Ｂ線の矢視図を示し、図１７は図１４のＣ−Ｃ線矢視図、図１８は図１７の前後方向の側板相互の連結部の拡大図を示す。また、図１９は側板の内部側みた平面図、図２０は上部側板と下部側板との接合部の鳥瞰図であり、図２１は走行装置が走行面６０の凸部６０ａを乗り越える様子を示す図１４のＢ−Ｂ線の矢視図である。
また、図１６のＡ−Ａ線矢視図を図２２に示し、図２３には図１６の引き出し線Ａで示す部分の拡大図を示す。
【００５０】
走行装置の側板は複数の上部側板１３ａと下部側板１３ｂを連結したものであるが、無限軌道の最前部、最後部の各分割された側板１３ｃは、図１に示す側板とは異なり、それぞれ上下方向には分割しない板とする。
【００５１】
また、図２０に示すように、上部側板片１３ａの下端部を断面折れ曲がり状にし、その折れ曲がり部と下部側板１３ｂの上端部の側面同士を長孔１３ｅに挿入したピン３５（図１６）でルーズに連結し、同時に上部側板１３ａの折れ曲がり部と下部側板１３ｂの上端部と上下端部の間にスプリング３６（図１６）を介在させ、上部側板１３ａと下部側板１３ｂとの接続が行われる。また、隣接する上部側板１３ａまたは下部側板１３ｂとの接続部も、前側の側板１３ａ、１３ｂの後端部を断面折れ曲がり状にし、その折れ曲がり部と後側の側板１３ａ、１３ｂの前端部の側面を長孔１３ｅに挿入したピン３７で連結し、ピン３７にはスプリング３８を設ける（図１７、図１８）。両側の上部側板１３ａは支持梁１２ａの両端部に一体固定されている。
【００５２】
また、チェーン５は図３〜図６に示すものを使用する。
上記走行装置の無限軌道は図１４〜図２０に示すように、偏平板状の磁石１と磁石受け部２、磁石ホルダー３、磁石受け部２と磁石ホルダー３を連結するピン２０、磁石受け部２と磁石ホルダー３の間に配置される一対のスプリング４およびチェーン５により構成される。磁石受け部２と磁石ホルダー３はピン２０を介して連結され（図２２に磁石受け部２（磁石１）と磁石ホルダー３がピン２０を介して連結されている様子を示す。）、磁石受け部２と磁石ホルダー３の間隔はスプリング４により保持される。また、磁石ホルダー３はチェーン５に接続されるので、磁石１と磁石受け部２、磁石ホルダー３およびチェーン５は一体的に、かつ、一定の自由度をもって接続され、無限軌道を構成することができる。
【００５３】
上記複数の部材からなる無限軌道上を歯車付駆動輪６ａが走行する。歯車付駆動輪６ａ（図１４、図１５）は最前部の側板１３ｃを貫通して軸支される回転軸６ｃ（図１５）に一体的に取り付けられていて、該回転軸６ｃの一方の側板１３ｃの外側に延びた一端部には傘歯車付駆動輪６ｂが取り付けられていて、この傘歯車付駆動輪６ｂが当該側板１３ｃの壁面に設けられたモータ７ａの回転軸（図示せず）に設けられた傘歯車７ｂと噛合している。こうして歯車付駆動輪６ａはモーターサポート３９（図１２）を経由して車体本体３１の壁面に設けられたモーター７ａの回転軸に設けられた中間傘歯車７ｂと噛み合い、モータ７ａの駆動力を回転軸６ｃに伝え、該回転軸６ｃの回転力は歯車６ａを経てチェーン５に伝られる。
【００５４】
一対の歯車付駆動輪６ａは台形状の最前部と最後部の側板１３ｃの長辺側のコーナー部に支持されている（図１４には便宜上、一方の長辺側のコーナー部にのみしか歯車付駆動輪６ａを図示していないが、実際は両方の長辺側のコーナー部にある。）。一対の歯車付駆動輪６ａの一方は駆動輪として機能し、他方は従動輪として機能させることができる。さらに、最前部と最後部の側板１３ｃの短辺側のコーナー部に一対の遊輪歯車８ａが支持されていて（図１４には便宜上、一方の短辺側のコーナー部にのみしか遊輪歯車８ａを図示していないが、実際は両方の短辺側のコーナー部にある。）、その歯車部分がチェーン５とかみ合いながらそれを走行装置内側から押さえる機能を持っている。
【００５５】
該遊輪歯車８ａは図１５に示すように側板１３ｃに両端を一対のスプリング８ｃを介して弾性的に支持された回転軸８ｂに自由回転できるように取り付けられている。
【００５６】
また、一対の歯車付駆動輪６ａと一対の遊輪歯車８ａがフレキシブルなチェーン５等で構成される無限軌道を側板片１３ａ、１３ｂ、１３ｃの外周に沿うように台形状の軌道を形成するが、無限軌道の台形状の短辺側の軌道部分を走行装置の内側から押しつけるための並列状に複数配置されたスプリング付き補助車体９を無限軌道のフレキシブルなチェーン５部分に押し付ける機能を持つスプリング１０は両側の下部側板片１３ｂを端部で支持する支持梁１２ｂにその一端が押圧されている。また、スプリング１０の押圧強度を調整するネジ１１がスプリング１０とは反対側の支持梁１２ｂの側面に設けられている。
【００５７】
また、無限軌道が側板１３より外れるのを防ぐために側板１３に固定したストローク調整板（内側）１４、ストローク調整板（外側）１５が設けられ、また、前記調整板１４、１５の間を走行するガイド車輪１６が磁石ホルダー３に取り付けられている。これら調整板１４、１５とガイド車輪１６により、無限軌道が側板１３ａ、１３ｂ、１３ｃから外れないようにすることができ、また、走行装置が垂直壁面を横方向に走行する時にガイド車輪１６が調整板１４と１５を介して走行装置の荷重を受け持つことができる。
【００５８】
また、磁石ホルダー３にはチェーン５に接続されるとともに補助車輪９が脱線しないよう補助車輪ガイド１７が取り付けられている。さらには磁石１の一部はゴム１８で角部が構成されていて（図１４）、滑り止めの役目をさせている。また、磁石１を柔らかいステンレススチール等の薄板（図示せず）で覆うと共に、前記ゴム１８により、磁石に付着した鉄粉等を効率良く除去することができる。
【００５９】
図１１〜図１３に示す前舵４１は車体本体３１に設けられた支点４２に接続されたアクチエータ４３を伸縮させることにより、舵サポート４５を介して最前部の側板１３ｃを動かし、舵取りが行なわれる。また、後舵４６も車体本体３１に設けられた支点４７に接続されたアクチエータ４９を伸縮させることにより、舵サポート５０を介して最後部の側板１３ｃを動かすことができる。
【００６０】
上記構成からなる走行装置の走行時の動作の説明をする。
無限軌道を構成する磁石１が磁性材料からなる走行面６０に吸着するが、走行装置が走行する場合、モーター７ａの駆動力が傘歯車７ｂと傘歯車付駆動輪６ｂと回転軸６ｃを介して一方の歯車付駆動輪６ａを回転させ、歯車付駆動輪６ａの歯とチェーン５の溝がかみ合うことによりチェーン５を軌道にして磁石１、磁石受け部２、磁石ホルダー３、連結ピン２０、ガイド車輪１６、スプリング４およびチェーン５からなる無限軌道を駆動させる力が働く。この力を磁石１の吸着力より大きくすることにより磁石１が走行面６０より離れ、走行装置が走行する。このとき、並列状態に多数設けられているスプリング付き補助車輪９が無限軌道のチェーン５部分を押し付けるので、磁石１の走行面６０への吸着が確実に行える。
【００６１】
走行面６０に凹凸部６０ａがあると、磁石１の動きはスプリング４、磁石ホルダー３、補助車輪９、スプリング１０を介して支持梁１２ｂに伝えられ、さらに支持梁１２ｂ及び下部側板１３ｂの動きは、ピン３５を介して側板片１３ａ、支持梁１２ａに伝えられる。この際、図２１に示すように、走行面６０の局部的な位置に凸部６０ａがあっても、上部側板片１３ａと下部側板片１３ｂの間にはスプリング３６があり、合計３つのスプリング４、１０、３６により、走行面６０の凸部６０ａの高さ方向の動きは吸収される。このように、本実施例の装置は走行面６０の凹凸部６０ａの高さ方向の動きを吸収し易くなっている。
【００６２】
走行面６０に凹凸部６０ａの高さがストローク調整板１４と１５の間を移動できるガイド車輪１６の移動距離未満であると、側板１３は走行面の凹凸を乗り越えることができる。しかし、走行面６０の凹凸の高さがストローク調整板１４と１５の間を移動できるガイド車輪１６の移動距離とスプリング４のストローク間隔との合計以上であると支持梁１２ａ、ｂを介して側板１３ａ〜ｃを含めて走行装置全体に走行面６０の凹凸部の動きが伝えられ、走行装置全体が浮きあがろうとするか（走行面６０が凸部である場合）または走行装置全体が沈もうとする（走行面６０が凹部である場合）が、多数あるスプリング１０の内、凹凸部以外の走行面６０にあるスプリング１０は磁石１を走行面６０に押しつけようとするため、走行面６０に磁石１が確実に吸着し、走行装置全体としては安定した走行ができる。
【００６３】
例えば、図２１のように走行面６０の局部的な位置に凸部６０ａがあっても、一つの磁石１に対してスプリング４が走行装置の進行方向に直交する方向に二つあることにより、またスプリング１０が磁石ホルダー３により押し付けられるので、前記局部的な凸部６０ａを容易に乗り越えることができる。このように、走行装置の進行方向に直交する方向に走行面６０の凹凸部６０ａがあっても、走行装置は容易に追従可能である。
【００６４】
また、図示はしていないが、この走行装置は、曲率のある走行面６０を走行時にも、走行面６０の凹凸部６０ａがある場合と同様に走行面６０に磁石１が吸着し、走行装置全体としては安定した走行ができる。
【００６５】
次に、無限軌道が曲がる場合について説明する。
図１１〜図１３に示す前舵４１を操作することで支点４２に接続されたアクチエータ４３を伸縮させ、舵サポート４５を介して最前部の側板１３ｃを動かし、舵取りが行なわれる。無限軌道を構成するチェーン５はフレキシブルな構造であるため、側板１３ｃの曲げ角度に応じて、磁石１は磁石ホルダー３に取り付けられたガイド車輪１６により、両側の側板１３ｃにならって無限軌道を曲げようとする力が働く。ここで側板１３ａ、１３ｂ、１３ｃは走行方向並びに上下方向に小分割され、ピン３５、３７およびスプリング３６、３８でお互いがルーズに連結されているので、前舵４１による旋回力は側板１３ｃにのみ働き、それ以外の側板１３ａ〜１３ｃにはピン３５、３７およびスプリング３６、３８を介してゆるやかに曲げる力が働く。
【００６６】
一方、無限軌道は磁石１により走行面６０に強固に吸着しているが、走行に伴い進行方向に新たに送り込まれる磁石１は前舵４１により与えられた曲げ角度分だけ進行方向に対し、旋回した場所に吸着する。
【００６７】
このモデルは図７〜図９に示す通りである。すなわち、走行面に対して進行方向に新たな旋回角度をもって吸着した磁石１に対し、後続の磁石１は同様に所定の旋回角度をもって進行方向に対し曲がった位置の走行面に吸着する。この連続により無限軌道Ａ、Ｂは曲がりながら走行する。従って車体本体３１も前舵４１を経由して曲がるため最終的に車体全体が曲がることができる。また、後舵４６も上記と同様の手段により舵取りが可能である。
【００６８】
無限軌道が曲がる際、無限軌道は車体本体３１の左右に備え付けられているため、走行装置全体が曲がるとき内外の曲率差が生じる。従ってこの曲率差を解消するため走行装置の旋回半径（Ｒ）の中心に対し、並行配置された一対の無限軌道はそれぞれ所定の旋回半径で曲がる必要がある。例えば、右旋回の場合でＲ＝５００ｍｍ、並行配置された一対の無限軌道の間隔が２００ｍｍとした場合、内側の無限軌道の旋回半径Ｒ1＝５００ｍｍ、外側の無限軌道の旋回半径Ｒ2＝７００ｍｍとなる。
【００６９】
この無限軌道の各々の旋回半径Ｒ1、Ｒ2はアクチエーター４３の伸縮率をそれぞれ独立して変化させること及び各々の無限軌道の旋回半径の曲率に応じて走行スピードを変えること、さらには各々の無限軌道の進行方向を変えることにより可能となる。
【００７０】
一方、磁石１は走行面６０に吸着したまま旋回や滑り等が起らないため走行表面には傷が発生することはない。特に、磁石１の走行面６０に接触する部分にゴム５１（図１１参照）を貼付ることによりその効果は増大する。
【００７１】
また、図２４（側面図）、図２５（平面図）には単一のフレキシブルな無限軌道からなる走行装置の操舵機構を示す。駆動モーター７ａ、舵５２、アクチエーター５３は伸縮サポート５４を介して最前部の側板１３ｃに取り付けられ、舵サポート５５、駆動モーター７ａは側板１３ｃに取り付けられている。アクチエーター５３の伸縮により、その力が舵サポート５４に伝わり、側板１３ｃを曲げることにより、単独の無限軌道は曲がって走行することができる。
【００７２】
このように、図３〜図２５に示すようにチェーン５および側板１３をフレキシブルな構成とすることにより、チェーン５同士、側板１３同士による干渉が少なくなり、スムースに回転することができる。したがって、走行装置が旋回する時などに走行面６０と磁石１との間で滑りが発生しにくく、また走行面６０の摩擦による傷の発生も防止でき、また、走行面６０の凹凸部６０ａでも容易に乗り越えることができる。
【００７３】
また、このとき無限軌道の磁石１の一部にゴム等の弾性材料５１（図１１）を使用することにより走行面との摩擦係数が上がり、滑りにくくなり、垂直壁面で安定して走行できる。さらに、フレキシブルな無限軌道はそれぞれ独立して走行することが可能であり、複数の無限軌道を組み合わせて走行装置を組み立てることで使用することができる。
【００７４】
また、上記走行装置は壁面や天井面の走行が可能である。壁面走行では、ガイド車輪１６が側板１３ａ、１３ｂ、１３ｃに支持され、また天井面走行では磁石ホルダー３がストローク調整板１５に支持され、かつ磁石１はスプリング１０により天井面に押し付けられるため、走行が可能となる。
【００７５】
上記各々単独で走行できる無限軌道式の磁気走行装置を二台以上組み合わせても良い。このように独立走行可能な無限軌道を備えた走行装置を複数台組み合わせる場合、走行面６０の形状に合わせ、または運搬荷重の大きさ、重量に合わせて走行装置の数を増減させたり、互いに異なる大きさの走行装置を組み合わせることもできる。
【００７６】
本発明の上記フレキシブルな無限軌道式磁気走行装置にバッテリー電源や発電機、およびその組み合わせによりケーブルレスで駆動し、ラジコンなどで遠隔操作を行うことができる。また、上記フレキシブルな無限軌道式磁気走行装置において、溶接機や非破壊検査機器、塗装装置等を乗せることにより各種ロボットの走行装置として使用できる。
【００７７】
本発明の無限軌道式走行装置において、磁石１と磁石受け部２または側板１３を断熱材で覆ったりすることで、磁石１と磁石受け部２を冷却する構成を設けることにより、走行面６０の温度が高くても走行装置の車体の温度を低減させることができる。
【００７８】
図２６、図２７に示す例では、側板１３は上記実施例１とは異なり側板は無限軌道の両側にそれぞれ一枚づつ設けた例で説明する。しかし、側板１３は上記実施例１と同様に側板片１３ａ〜１３ｃを組み合わせたものを用いても良い。
【００７９】
例えば、図２６（図１４のＢ−Ｂ線矢視図の変形例）に示す走行装置において、磁石受け部２に空洞２ａを多数設ける構成とするか、磁石受け部２をセラミック等の熱の不良導体で作製することなどにより、走行装置の車体が高温にならないようにすることができる。
【００８０】
さらに、上記磁石受け部２以外の箇所、例えば側板１３などに断熱性を持たせるように側板１３自体を断熱材で構成するか、断熱材１３’（図２６）で側板１３を被覆する構成としても良い。
【００８１】
また、走行面６０の温度が高くても走行装置の車体の温度を低減させる機構として図２７に示す走行装置の例では、無限軌道の隣接するチェーン５間の隙間に嵌まる無端ベルト状のクローラ２１を設け、該クローラ２１と接触する無限軌道の磁石１廻りを冷却させる構成としても良い。
【００８２】
また、図２７には無限軌道の磁石１廻りの冷却用の複数の放熱ローラー２２と該放熱ローラー２２の冷却用のエアーノズル２３を設けた構成も示している。この場合は、複数の放熱ローラー２２に順次無限軌道の磁石１と接触させることで、該磁石１を冷却することができる。
【００８３】
また、本発明の上記無限駆動式磁気走行装置の走行面６０からの漏洩磁束密度を減らすためには、無限軌道全体を磁性材料からなるカバーで覆うか、または透磁率の高い材質と低い材質のものを組み合わせたカバーで覆う構成としても良い。
【００８４】
例えば図２８の走行装置の側面図、図２８のＡ−Ａ線矢視図である図２９に示すように、走行装置の走行部分以外を磁性材カバー２４で覆う。なお、図２８、図２９に示す例は側板１３の機能も磁性材カバー２４に持たせたものである。
【００８５】
磁性材カバー２４は鉄板などの磁性材料そのものを用いると、該カバー２４が磁気回路を構成するので、外部への磁気の漏洩が少なくなる。また、図２９の引き出し線Ｂで示す円内の拡大図である図３０に示すように、透磁率の高い材質からなるカバー２４ａと低い材質のカバー２４ｂの積層体を用いると、さらに外部への漏洩磁束が少なくなる。
【００８６】
また、本発明の上記走行装置が故障して動かなくなった場合、無限軌道の磁石１で強力に走行面６０に吸着している走行装置を走行面６０から離脱させる必要がある。このため磁石廻りにヒーター等の発熱体を取り付けた構成とすることができる。こうして、走行装置の故障時にヒーターなどを発熱させ、磁石部分をキューリー点以上の温度に加熱して磁石の磁力を無くして、走行面６０から外して走行装置を回収することができる。
【００８７】
図３１（図１４のＢ−Ｂ線矢視図の変形例）には発熱ヒーター２５を外側のストローク調整板１５に取り付けた例を示し、図３２（図１４のＢ−Ｂ線矢視図の変形例）には発熱ヒーター２５を磁石受け部２に取り付けた例を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の無限軌道式磁気走行装置の概略側面図である。
【図２】  図１の無限軌道式磁気走行装置の概略平面図である。
【図３】  本発明の一実施例の無限軌道式磁気走行装置のチェーンの側面図である。
【図４】  図３のチェーンの平面図である。
【図５】  図３のチェーンのチェーン側板の平面図である。
【図６】  図３のチェーンのチェーン側板とその付属品を組みつけた場合の平面図である。
【図７】  本発明の一実施例の無限軌道式磁気走行装置を連結装置の両側に設けた場合の旋回時の動作を説明する概念図である。
【図８】  本発明の一実施例の無限軌道式の走行装置の曲がり方についての説明図である。
【図９】  本発明の一実施例の無限軌道式の走行装置の曲がり方についての説明図である。
【図１０】  本発明の一実施例の無限軌道式の走行装置の変形例である。
【図１１】  本発明の一実施例の無限軌道式走行装置の側面図である。
【図１２】  図１１の無限軌道式走行装置の平面図である。
【図１３】  図１１の無限軌道式走行装置の正面図である。
【図１４】  側板部分を取り除いた図１１の無限軌道式走行装置の内部構造図である。
【図１５】  図１４のＡ−Ａ線矢視図である。
【図１６】  図１４のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図１７】  図１４のＣ−Ｃ線矢視図である。
【図１８】  図１７の前後方向の側板相互の連結部の拡大図である。
【図１９】  図１４のフレキシブルな走行装置の側板の内部側から見た平面図である。
【図２０】  図１４のフレキシブルな走行装置の上部側板と下部側板との接合部の鳥瞰図である。
【図２１】  図１４の走行装置が走行面の凸部を乗り越える様子を示す図１４のＢ−Ｂ線の矢視図である。
【図２２】  図１６のＡ−Ａ線矢視図である。
【図２３】  図１６の引き出し線Ａの部分拡大図である。
【図２４】  本発明の一実施例の単一の無限軌道式走行装置の側面図である。
【図２５】  図２４の走行装置の平面図である。
【図２６】  図１４のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図２７】  本発明の一実施例の無限軌道式走行装置の側板部分を取り除いた内部構造図である。
【図２８】  本発明の一実施例の無限軌道式走行装置の側面図である。
【図２９】  図２８のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３０】  図２９の引き出し線Ｂで示す円内の拡大図である。
【図３１】  図１４のＢ−Ｂ線矢視図の変形例である。
【図３２】  図１４のＢ−Ｂ線矢視図の変形例である。
【符号の説明】
１  磁石                              ２  磁石受け部
３  磁石ホルダー                      ４、１０、３６  スプリング
５  チェーン                          ５ａ  チェーン側板
５ｂ  連結軸                          ５ｃ  長孔
５ｄ  ピッチ調整カラー                ５ｅ  スプリング
６ａ  歯車付駆動輪                    ６ｂ  傘歯車付駆動輪
６ｃ  回転軸                          ７ａ  モータ
７ｂ  傘歯車                          ８ａ  遊輪歯車
８ｂ  回転軸                          ９  スプリング付き補助車体
１２ａ、１２ｂ  支持梁                １３ａ  下部側板
１３ｂ  下部側板                      １３ｃ  最前部、最後部側板
１３’  断熱材                        １４  ストローク調整板（内側）
１５  ストローク調整板（外側）        １６  ガイド車輪
１７  補助車輪ガイド                  １８、５１  ゴム
２１  クローラ                        ２２  放熱ローラー
２３  エアーノズル                    ２４  磁性材カバー
３１  車体本体                        ３３  ４１、５２  舵
３５、３７  ピン                      ３９  モーターサポート
４５、５０、５５  舵サポート          ４３、５３  アクチエーター
５４  伸縮サポート                    ６０  走行面
６０ａ  走行面凹凸部
【図１】
0003739454.tif 000002
【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】
0003739454.tif 000011
【図１１】
0003739454.tif 000012
【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】
0003739454.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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