JP2001151170A - 磁性体壁面走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性体壁面走行装置に関し、容易に操作で
き、且つ、十分な壁面吸着性能及び走行性能を得られる
ようにする。 【解決手段】 磁性体壁面１７０上を走行する磁性体壁
面走行装置において、車体１０，車体１０を磁性体壁面
１７０に吸着させる磁力式吸着機構５０，前輪，後輪を
そなえ、磁力式吸着機構５０は、ガスチャンバ２５を有
するシリンダ２１，ピストン３０，磁性体壁面１７０に
対し離接方向へ移動しうるピストンロッド３２ａからな
るガスシリンダ機構２０と、ピストンロッド３２ａに所
定内で揺動可能に装備される従動走行装置５５と、従動
走行装置５５の磁性体壁面１７０への接地時に磁性体壁
面１７０から所定距離になるよう配設される磁石４０と
をそなえ、上記の前輪，後輪の磁性体壁面１７０への接
地時に従動走行装置５５を磁性体壁面１７０に所定圧で
接地させるようガスチャンバ２５の内圧を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性を利用して磁
性体壁面に吸着させながら磁性体壁面上を簡易に走行可
能な、磁性体壁面走行装置に関し、特に、鋼板製壁面の
塗装等作業ロボット等に用いて好適の、磁性体壁面走行
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板製壁面等の磁性体で壁面を形成され
た構造物については、磁力により構造物への吸着を行な
えるので、このような構造物の塗装等のために、磁性を
利用して走行体を構造物（磁性体壁面）に吸着させうる
磁性体壁面走行装置（以降、走行装置と略す）が、従来
より開発されている。かかる走行装置では、磁力により
走行装置本体を構造物へ吸着させるので、鉛直面に対し
ても走行を行なうことができる。

【０００３】例えば、図４は従来の走行装置の模式的な
構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図であ
る。図４に示すように、走行装置は、構造物の表面（磁
性体壁面、以下、走行壁面という）１７０に沿って走行
しうる車体フレーム部材（本体）３００と、車体フレー
ム部材３００の長手方向の一端に左右〔図４（ａ）中の
上下方向〕に隔離して同一軸心線上に配設された一対の
駆動車輪１２０ａ，１２０ｂと、車体フレーム部材３０
０の他端の左右中央〔図４（ａ）中の上下方向の中央〕
に配設されたステアリング機構１４０をそなえる駆動車
輪１３０と、車体フレーム部材３００内の中央部近傍に
設置された吸着機構２００とから構成され、駆動車輪１
２０ａ，１２０ｂ，１３０は、それぞれ図示しない駆動
機構をそなえている。

【０００４】駆動車輪１３０は、上述のとおりステアリ
ング機構１４０をそなえてこのステアリング機構１４０
により転舵されるようになっている。走行装置を右折及
び左折させる時は、ステアリング機構１４０により駆動
車輪１３０を転舵させるとともに、駆動車輪１３０の回
転角度に応じて、それぞれ所定の回転数になるように駆
動車輪１２０ａ，１２０ｂ，１３０の回転が制御される
ようになっている。

【０００５】また、吸着機構２００は、車体フレーム部
材３００内中央部近傍に設置されており、磁石１５０
と、走行壁面１７０に対して磁石１５０を離接駆動して
磁石１５０の走行壁面１７０への吸着力を一定に保持す
る上下駆動機構部１６０とからなっている。この吸着機
構２００は、走行装置の走行壁面１７０への吸着力（磁
力）を所定の大きさに保持するが、これは、吸着力が小
さいと例えば走行壁面１７０が鉛直面の場合に走行装置
が自重で移動してしまう虞があり、吸着力が大きいと駆
動車輪１２０ａ，１２０ｂ，１３０の負荷が大きくなっ
てしまうため、吸着力を適当な大きさに保持するように
しているのである。

【０００６】上下駆動機構部１６０では、磁石１５０と
走行壁面１７０との距離を調整することにより磁石１５
０の磁力（即ち、吸着力）を調整するが、この磁石１５
０と走行壁面１７０との間に働く磁力の強さを検出する
図示しない力センサがそなえられている。上下駆動機構
部１６０は、この力センサから磁石１５０と走行壁面１
７０との間に働く磁力（吸着力）に応じた検出信号を受
けて、この磁力（吸着力）が所定値になるように走行壁
面１７０と磁石１５０との距離を調整する。

【０００７】つまり、磁石１５０と走行壁面１７０との
間に働く磁力（吸着力）は、磁石１５０と走行壁面１７
０との距離（ギャップ）に応じて変化するため、磁石１
５０と走行壁面１７０との間に所定の磁力が働くように
するには、磁石１５０と走行壁面１７０との距離を調整
すればよい。上下駆動機構部１６０は、上述のように、
力センサの検出信号をフィードバックしながら、磁石１
５０と走行壁面１７０との間に働く磁力が所定の大きさ
になるように、磁石１５０と走行壁面１７０との距離を
制御しているのである。

【０００８】従来の磁性体壁面走行装置は上述のように
構成されるので、上下駆動機構部１６０による制御によ
って、例えば走行壁面１７０に凹凸等があって不整地面
のような状態であっても、この走行壁面１７０に応じて
磁石１５０の位置が調整されて磁石１５０による吸着力
が常にほぼ一定を保持される。これにより、所要の吸着
力が安定して発揮され、車体フレーム部材３００の走行
壁面１７０への吸着を確実に過不足なく行なえ、ステア
リング機構１４０により駆動車輪１３０を操舵し、そし
てこの駆動車輪１３０の回転角度に応じて駆動車輪１２
０ａ，１２０ｂ，１３０をそれぞれ所定の回転数に制御
して走行壁面１７０上の所定の経路で走行できるのであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の磁性体壁面走行装置では、右折及び左折時に
はステアリング機構１４０の角度に応じて駆動車輪１２
０ａ，１２０ｂ，１３０のそれぞれの回転数を個別に制
御しなければならず、また、磁石１５０の走行壁面１７
０への吸着力を力センサで検知しながら、磁石１５０の
走行壁面１７０への吸着力が一定となるように、上下駆
動機構部１６０により磁石１５０の位置を逐一上下調整
しなければならず、このため、制御が極めて複雑にな
り、走行装置の操作及び取扱が煩雑となるという不具合
がある。走行壁面１７０に凹凸等の障害物がある場合
は、さらに、壁面形状変化量の検知機能を設けてこの検
知信号をフィードバックしながら上下駆動機構部１６０
を制御することが必要となり、より制御が複雑化してし
まう。

【００１０】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、容易に操作でき、且つ、十分な壁面吸着性能
及び走行性能を得られるようにした、磁性体壁面走行装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の磁性体壁面走行装置は、磁性体壁面上を走行
する磁性体壁面走行装置であって、車体と、該車体に装
備され該車体を該磁性体壁面に吸着させる磁力式吸着機
構と、該車体に装備された前輪及び後輪とをそなえ、該
磁力式吸着機構は、該車体に固定され内部にガスチャン
バを有するシリンダ，該シリンダ内の該ガスチャンバの
上方に装備されたピストン，該ピストンに結合され該シ
リンダの下方から該磁性体壁面方向へ向けて突出し該磁
性体壁面方向に対して離接方向へ移動しうるピストンロ
ッドからなるガスシリンダ機構と、該ガスシリンダ機構
の該ピストンロッドの下端部に所定範囲内で揺動可能に
装備され該磁性体壁面上を従動走行する従動走行装置
と、該従動走行装置の該磁性体壁面への接地時に該磁性
体壁面から所定距離だけ離隔した位置となるように該従
動走行装置にそれぞれ配設された磁石と、をそなえ、上
記の前輪及び後輪の該磁性体壁面への接地時に上記の従
動走行装置を所定の接地圧で該磁性体壁面に接地させる
ように、該ガスチャンバ内のガス圧が設定されているこ
とを特徴としている。

【００１２】請求項２記載の本発明の磁性体壁面走行装
置は、請求項１記載の装置において、該車体に中空部が
設けられ、該中空部が該ガスチャンバと連通されて補助
チャンバとして機能することを特徴としている。請求項
３記載の本発明の磁性体壁面走行装置は、請求項１又は
２記載の装置において、上記の前輪及び後輪のうちの一
方は、左右に離隔して配設された一対の駆動輪として構
成され、上記の前輪及び後輪のうちの他方は、車体の左
右方向中央に左右に隣接して配設された一対の従動輪と
して構成されていることを特徴としている。

【００１３】請求項４記載の本発明の磁性体壁面走行装
置は、磁性体壁面上を移動する磁性体壁面走行装置であ
って、車体と、該車体に装備され該車体を該磁性体壁面
に吸着させる磁力式吸着機構と、該車体に装備された前
輪及び後輪とをそなえ、上記の前輪及び後輪のうちの一
方は、左右に離隔して配設された一対の駆動輪として構
成され、上記の前輪及び後輪のうちの他方は、車体の左
右方向中央に左右に隣接して配設された一対の従動輪と
して構成されていることを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。図１〜図３は本発明の一実施
形態にかかる磁性体壁面走行装置を示すもので、図１は
その側面視に応じた縦断面図（ただし、一部は側面を示
す）、図２はその平面図、図３はその駆動車輪及び駆動
装置の構成を示す要部断面図である。

【００１５】図１，図２に示すように、本実施形態の磁
性体壁面走行装置（以下、走行装置と略す）は、車体で
ある正四面体状テトラポッド型フレーム（以下、フレー
ムと略す）１０と、フレーム１０の中央部に設置されて
フレーム１０を走行壁面１７０に吸着させる磁力式吸着
機構５０と、左右一対の駆動車輪（駆動輪）６０ａ，６
０ｂと、左右一対の従動車輪（従動輪）８０ａ，８０ｂ
とから構成されている。フレーム１０の走行壁面１７０
に面する３つの稜角のうち、２つの稜角に、駆動車輪６
０ａ，６０ｂがそれぞれ駆動装置７０ａ，７０ｂを介し
て隔離して平行に配設され、残る１つの稜角に、従動車
輪８０ａ，８０ｂが支持部材９０を介して互いに隣接し
て配設される。

【００１６】また、図１に二点差線で示すように、駆動
車輪６０ａ，６０ｂに近接して作業ツールＡを付設した
り、走行装置の作業状況を監視するための監視カメラユ
ニットＢをフレーム１０の上部に挿設することもできる
ように構成されている。以下に、フレーム１０、移動機
構（駆動車輪６０ａ，６０ｂ，駆動装置７０ａ，７０
ｂ，従動車輪８０ａ，８０ｂ）、磁力式吸着機構５０に
ついて詳細に説明する。

【００１７】まず、フレーム１０について説明する。フ
レーム１０は、図１，図２に示すように、その４つの稜
角にそれぞれ配設された円筒フレーム部材１１ａ〜１１
ｄと、これらの円筒フレーム部材１１ａ〜１１ｄを相互
に結ぶ６つの稜辺にそれぞれ配設された中空矩形状フレ
ーム１２ａ〜１２ｆとをそなえて形成される。各中空矩
形状フレーム１２ａ〜１２ｆの両端部はそれぞれ対応す
る円筒フレーム部材１１ａ〜１１ｄに気密結合され、正
四面体状のフレーム１０が形成されている。

【００１８】ここで、中空矩形状フレーム１２ａ〜１２
ｆは、内部を中空とするとともに、図示しない配管によ
りそれぞれ直列に連通して、磁力式吸着機構５０にそな
えられるシリンダ２１の内部のガスチャンバ２５に連通
するよう接続されている。つまり、中空矩形状フレーム
１２ａ〜１２ｆは、フレーム１０を構成する部材である
と同時に、このガスチャンバ２５の補助チャンバとして
も機能しうるように、ガスチャンバ２５及び中空矩形状
フレーム１２ａ〜１２ｆは配管により互いに直列に接続
されている。これにより、大容量のチャンバを形成して
おり、チャンバ内よりガス抜けが生じた場合にも圧力の
急低下がないように構成されているのである。

【００１９】また、円筒フレーム部材１１ｃの端部に
は、円筒状の中継箱１００が挿設され、直列に連通する
中空矩形状フレーム１２ａ〜１２ｆへ接続される図示し
ないガス配管や、作業ツールＡ，監視カメラユニットＢ
にかかるケーブル等がこの中継箱１００に接続されてい
る。そして、これらの配管やケーブルは、中継箱１００
でケーブル類１１０として１つにまとめられて図示しな
い操作盤へ接続されている。

【００２０】次に、移動機構について説明する。前述の
通り、駆動車輪６０ａ，６０ｂは、図１，図２に示すよ
うに、それぞれ、両方向に回転駆動可能な駆動装置７０
ａ，７０ｂを介してフレーム１０に設置され、また、従
動車輪８０ａ，８０ｂは、互いに同一軸心線上に配置さ
れた車軸８１ａ，８１ｂを介してそれぞれ支持部材９０
に軸支される。

【００２１】つまり、駆動車輪６０ａ，６０ｂは個別に
駆動可能になっており、駆動車輪６０ａ，６０ｂを同期
回転させることによって、走行装置を前後方向に直進さ
せることができ、また、駆動車輪６０ａ，６０ｂを差動
回転させることによってステアリング機能（車輪を転舵
する機能）を設けること無しに走行装置を左折・右折旋
回できるようになっている。さらに、従動車輪８０ａ，
８０ｂもそれぞれ個別の車軸８１ａ，８１ｂにより駆動
車輪６０ａ，６０ｂに独立して追従できるようになって
おり、走行装置の旋回を容易に行なえるようになってい
る。

【００２２】ここで、駆動車輪６０ａ，６０ｂは、図３
に示すように、それぞれ、外周面が幅方向に円弧状とな
って走行壁面に曲面があっても対応可能な球体状高摩擦
タイヤ（外周面が球面状で且つ摩擦係数の大きいタイ
ヤ）６１ａ，６１ｂを、軽量・高剛性のΣ型ホイール６
２ａ，６２ｂに装着されたもので、Σ型ホイール６２
ａ，６２ｂが駆動装置７０ａ，７０ｂにそれぞれ軸支さ
れている。

【００２３】また、駆動装置７０ａ，７０ｂは、それぞ
れ、円筒フレーム部材１１ａ，１１ｂに固設されるモー
タ７１ａ，７１ｂと、減速機７２ａ，７２ｂと、ベベル
ギヤ機構７３ａ，７３ｂとをそなえて構成される。ベベ
ルギヤ機構７３ａ，７３ｂは、それぞれ、一端を駆動車
輪６０ａ，６０ｂのΣ型ホイール６２ａ，６２ｂに接続
され、他端を減速機７２ａ，７２ｂの出力軸に接続され
る。また、減速機７２ａ，７２ｂは、それぞれ、入力軸
を、モータ７１ａ，７１ｂに接続されている。かかる構
造により、モータ７１ａ，７１ｂの回転を、減速機７２
ａ，７２ｂで減速したのち、互いに噛合する１対のベベ
ルギヤからなるベベルギヤ機構７３ａ，７３ｂを介し
て、モータ７１ａ，７１ｂの軸心線方向と角度を有する
軸心線上に配設された駆動車輪６０ａ，６０ｂに屈曲伝
達させているのである。

【００２４】次に、磁力式吸着機構５０について説明す
る。磁力式吸着機構５０は、図１，図２に示すように、
走行壁面１７０に垂直をなすように方向設定されてフレ
ーム１０の中央部に固設される壁面接地力調整用のガス
シリンダ機構２０と、このガスシリンダ機構２０の可動
部に揺動可能に軸支される磁石付き従動走行装置（従動
走行装置）５５とから構成されており、ガスシリンダ機
構２０により所定の引張力で従動走行装置５５を支持す
ることにより、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪８０
ａ，８０ｂの走行壁面１７０への接地力（吸着力）を所
定の大きさに調整するようになっている。

【００２５】ここで、従動走行装置５５は、上面をヒン
ジ５２によりガスシリンダ機構２０にそなえられたロッ
ドエンド部材３３に枢着された車体部材５１と、車体部
材５１内に固設された磁石４０と、車体部材５１の両側
面に配設されて走行壁面１７０上を従動走行する左右一
対のクローラユニット５３ａ，５３ｂとから構成され、
ヒンジ５２は、車体部材５１とロッドエンド部材３３と
を枢着するピン５４をそなえ、車体部材５１をガスシリ
ンダ機構２０に揺動可能に接続する。

【００２６】磁石４０は車体部材５１内に固設されクロ
ーラユニット５３ａ，５３ｂの接地レベルよりも上方に
位置しているので、従動走行装置５５が走行壁面１７０
へ接地していれば、当然ながら磁石４０は走行壁面１７
０から所定距離だけ離隔した位置となり、これにより磁
石４０の走行壁面１７０への吸着力は一定になる。ま
た、前述のように、従動走行装置５５はガスシリンダ機
構２０に揺動可能に接続されているため、例えば、走行
壁面１７０に局所的な傾きや凹凸や段差があった場合に
は、駆動車輪６０ａ，６０ｂ及び従動車輪８０ａ，８０
ｂの各接地点を結んだ基準面に対して、クローラユニッ
ト５３ａ，５３ｂが前後に傾動しながら走行面１７０の
傾き等に沿わせることができるようになっている。した
がって、走行壁面１７０に傾き等があっても従動走行装
置５５の磁石４０は走行壁面１７０から所定距離範囲内
に離隔した位置に維持されて磁石４０の吸着力が略一定
に保たれるようになっているのである。

【００２７】さらに、走行装置が、図１中に二点鎖線で
示すような段差付きの走行面１８０を走行する場合、そ
の段差１８５を乗り越える（即ち、走行壁面１８０の低
面部１８０ａから高面部１８０ｂへと乗り上げる）際に
は、磁石付き従動装置５５のクローラユニット５３ａ，
５３ｂは、走行壁面１８０の低面部１８０ａに面接地し
た状態から前端部を段差１８５の角部１８５ａに当接す
ると角部１８５ａから反力を受ける。これにより、磁石
付き従動装置５５は、ピン５４を中心に傾動し、図１に
二点鎖線で示すように走行壁面１８０の低面部１８０ａ
に対して段差１８５に応じた揺動角度θだけ上方に傾
き、段差１８５を容易に乗り越えることができるように
なっている。

【００２８】次に、ガスシリンダ機構２０について説明
する。ガスシリンダ機構２０は、図１に示すように、フ
レーム１０の円筒フレーム部材１１ｄに固定されて内部
にガスチャンバ２５を有するシリンダ２１と、このガス
チャンバ２５の上方に装備されたピストン３０と、ピス
トン３０の下方に結合されガスチャンバ２５を貫通する
ようにそなえられたピストンロッド３２ａと、ピストン
ロッド３２ａの下端に結合されてピン５４をそなえるロ
ッドエンド部材３３と、シリンダ２１の内部下端に固設
される筒状のスペーサ部材２２とからなり、ピン５４は
ヒンジ５２の構成要素となっている。

【００２９】ピストンロッド３２ａは、シリンダ２１の
下方から走行壁面１７０側へ突出して、走行壁面１７０
に対して離接方向へ移動しうるようになっており、ガス
チャンバ２５に圧力を供給することによって、ロッドエ
ンド部材３３を介して、従動走行装置５５を懸吊する引
張力を発揮して磁石４０によるの走行壁面１７０への接
地力（吸着力）を調整して、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，
従動車輪８０ａ，８０ｂに分散伝播させるようになって
いる。

【００３０】ロッドエンド部材３３は、図１に示すよう
に、下に凸の曲面で形成されたガイド面３３ａをそなえ
ている。このガイド面３３ａは、ピン５４を中心とした
従動走行装置５５の揺動を一定範囲内に規制するもの
で、部分円筒面状に形成されている。このガイド面３３
ａの下方には、車体部材５１の上面部５１ａが近設され
ており、車体部材５１がピン５４を中心に揺動した場
合、ガイド面３３ａの両端部３３ｂ，３３ｃが車体部材
５１の上面部５１ａに当接して車体部材５１の傾動を規
制するようになっている。この構造により、従動走行装
置５５は、ピン５４を中心に揺動可能であるとともに、
この揺動角度がロッドエンド部材３３により一定範囲内
に規制されるようになっているのである。

【００３１】このように、従動走行装置５５の揺動を規
制するのは次の理由による。つまり、従動走行装置５５
の揺動を規制しない場合には、例えば、走行装置が段差
１８５を乗り越えようとする時に、走行装置の移動速度
が速かったり、段差１８５が大きなものであったりする
と、従動走行装置５５が段差１８５に弾かれるようにし
て上方へと過剰に揺動してしまう（揺動角度θが過剰に
大きくなってしまう）虞がある。

【００３２】また、走行装置が、蛇行しながら段差１８
５を乗り越えようとしたり、駆動車輪６０ａ，６０ｂが
片輪ずつ段差１８５を乗り越えていくような姿勢で段差
１８５に突入する等の場合も、従動走行装置５５への力
の作用によっては従動走行装置５５が過剰に揺動してし
まう（揺動角度θが過剰に大きくなってしまう）ことが
考えられる。

【００３３】このように、走行壁面１８０に対する従動
走行装置５５（磁石４０）の傾き（揺動角度θ）が過剰
に大きくなると、磁石４０の走行壁面１８０への吸着力
が減少してしまう。つまり、従動走行装置５５の過剰な
傾斜は、磁石４０の走行壁面１８０からの隔離を招くこ
とによる吸着力の低下だけでなく、磁力の方向が走行壁
面１８０に対して傾斜することによる吸着力の低下も生
じて、吸着力の大幅な低下を招いてしまうのである。例
えば、揺動角度θが０度のとき、つまり、従動走行装置
５５が走行壁面１８０に完全に接地しているときの磁石
４０の走行壁面１８０への磁力（吸着力）Ｆは、走行壁
面１８０に対して磁束の発生する面積Ｓ（磁石４０の走
行壁面１８０に向き合う面の面積）と磁束密度ｑとの積
（Ｆ＝ｑ・Ｓ）で表される。揺動角度θが生じると、磁
石４０の走行壁面１７０への磁力（吸着力）Ｆは、面積
Ｓ，磁束密度ｑ，ｃｏｓθの積（Ｆ＝ｑ・Ｓ・ｃｏｓ
θ）にほぼ等しくなる。これは、磁石４０と走行壁面１
８０との距離を考慮しない場合であり、揺動角度θが大
きくなるほど磁石４０と走行壁面１８０との距離も大き
くなるため、揺動角度θが過剰に大きくなることは、吸
着力の大幅な低下を招いてしまうのである。

【００３４】このため、従動走行装置５５が、必要以上
に上方へと揺動して走行装置を走行壁面１８０へと吸着
させるのに必要な吸着力が失われることのないように、
上述のように従動走行装置５５の揺動を規制している。
換言すれば、従動走行装置５５を走行壁面１８０に指向
させるようにしているのである。つまり、従動走行装置
５５を揺動可能にロッドエンド部材３３に取り付けると
ともに、この従動走行装置５５の揺動を所定角度内に規
制することで、段差１８５への乗り移り容易性の確保
と、走行装置の走行壁面１８０からの剥離の防止とを両
立させようとしているのである。

【００３５】さて、スペーサ部材２２は、シリンダ２
１，ピストンロッド３２ａ間に同円心上に上方に向けて
配設され、そのフランジ状の下端をシリンダ２１に固設
されている。このスペーサ部材２２は、その内周面に軸
方向に走る複数の図示しないキー溝をそなえ、ピストン
ロッド３２ａにはこの溝と摺動可能に係合するキー３２
ｂが装着されており、ピストンロッド３２ａが軸心線回
りに回動しないようになっている。これにより、従動走
行装置５５もガスシリンダ機構２０も軸心線回りに回転
することなく所定の姿勢で走行及び前後傾動を行なえる
ようになっている。

【００３６】また、スペーサ部材２２の径はピストン３
０の径よりも小さいので、ピストン３０がシリンダ２１
内を下降しても、スペーサ部材２２の上端がピストン３
０の下面に当接してピストン３０の動きを規制するよう
になっている。これにより、ガスチャンバ２５の容積
が、最低限、スペーサ部材２２の高さに対応した分だけ
は確保され、上述のチャンバ兼用の中空矩形状フレーム
１２ａ〜１２ｆとともに所要量のチャンバ容積を確保し
ている。これにより、ガスチャンバ２５及び中空矩形状
フレーム１２ａ〜１２ｆ内の圧力変動が抑制されてガス
シリンダ機構２０の耐久性の向上に寄与するようになっ
ている。

【００３７】もちろん、スペーサ部材２２によりピスト
ン３０のストローク規制は、走行装置の通常走行時に、
走行壁面１７０への従動走行装置５５の接地を妨げるよ
うなものではない。尚、ピストン３０の頂部には、図１
に示すように離脱用のチャッキング穴ａが設けられて、
走行装置を走行壁面１７０又は走行壁面１８０から離脱
させる時には、このチャッキング穴ａにジャッキアップ
用の機械等に接続された吊要具をチャッキングし、この
吊要具をジャッキアップすることにより、磁石４０を走
行壁面１７０，１８０から隔離させて吸着力を弱めるこ
とができる。これにより、走行装置を走行壁面１７０，
１８０から離脱させることができるようにしている。

【００３８】ここで、ガスシリンダ機構２０による、従
動走行装置５５（磁石４０）の走行壁面１７０への接地
力（吸着力）の、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪８
０ａ，８０ｂへの分散伝播の仕組みについて詳細に説明
する。上述のようにシリンダ２１内のガスチャンバ２５
とチャンバ兼用の中空矩形状フレーム１２ａ〜１２ｆは
図示しない配管によって互いに直列に接続されて連通し
ている。また、中空矩形状フレーム１２ａ〜１２ｆに
は、円筒フレーム部材１１ｃに挿設された中継箱１００
を介して、ケーブル類１１０によって例えばコンプレッ
サー等により外部からガスが供給されて圧力が加えられ
ている。つまり、中空矩形状フレーム１２ａ〜１２ｆを
介して外部からガスチャンバ２５に所要圧力が供給さ
れ、ガスチャンバ２５内は供給圧力に応じた内圧に調整
されているのである。

【００３９】ガスチャンバ２５に圧力が供給されると、
当然ながら、ガスチャンバ２５の容積が増大する方向、
即ちピストン３０を上昇させる方向に、シリンダ２１と
ピストン３０が付勢される。つまり、ガスチャンバ２５
内へのガス圧力によって、ピストン３０に接続された従
動走行装置５５には走行壁面１７０から引き離す方向へ
の力が作用し、シリンダ２１に車体フレーム部材１０を
介して接続された駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪８
０ａ，８０ｂには走行壁面１７０へ押し付ける方向への
力が作用する。

【００４０】したがって、ガスチャンバ２５内の圧力を
高めると、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪８０ａ，
８０ｂを走行壁面１７０に押し付け、同時に、従動走行
装置５５には走行壁面１７０から引き離す方向に力を作
用させて走行壁面１７０への吸着力を減少させることが
できるようになっている。逆に、ガスチャンバ２５内の
圧力を低くすると、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪
８０ａ，８０ｂの走行壁面１７０への押し付け力は弱ま
り、同時に、従動走行装置５５に作用する引張力（走行
壁面１７０から引き離す力）も弱まって従動走行装置５
５の走行壁面１７０への吸着力を増加させることができ
るようになっている。

【００４１】このため、従動走行装置５５の走行壁面１
７０への吸着力の、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪
８０ａ，８０ｂへの分散の割合を、ガスチャンバ２５に
供給する圧力を変化させることで、容易に調節できる。
これにより、磁石４０の壁面への吸着力を、駆動車輪６
０ａ，６０ｂ，従動車輪８０ａ，８０ｂ、即ち、走行装
置全体にわたって分散伝播させて、安定した状態で走行
装置を走行壁面１７０に吸着させるとともに、駆動車輪
６０ａ，６０ｂ，従動車輪８０ａ，８０ｂに適当な接地
圧を与えて、これらの駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車
輪８０ａ，８０ｂが、走行壁面１７０上の走行装置を前
後・左右に適宜に移動させることができるようになって
いるのである。

【００４２】但し、誤操作によりこのガスシリンダ機構
２０への供給ガス圧力を高くしたとしても、従動走行装
置５５が走行壁面１７０より引き離されて走行装置が走
行壁面１７０より滑落することがないように、かかる供
給ガス圧力は最大でも磁石４０の走行壁面１７０への吸
着力よりも低くなるように設定されている。つまり、走
行装置が、磁石４０の吸着力と供給ガス圧力による引張
力との差に相当する吸着力により必ず走行壁面１７０へ
吸着するようにしているのである。

【００４３】本発明の一実施形態としての磁性体壁面走
行装置は上述のように構成されているので、以下のよう
な作用，効果が得られる。本走行装置は、上述のよう
に、磁力式吸着機構５０により、走行壁面１７０に吸着
されるとともに、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪８
０ａ，８０ｂを、走行装置を移動及び操舵可能な接地圧
で、走行壁面１７０に接地させながら、以下に示すよう
に、駆動車輪６０ａ，６０ｂを制御して、直進，旋回を
行なう。

【００４４】駆動車輪６０ａ，６０ｂを同期回転させる
ことで走行装置を直進させることができ、また、駆動車
輪６０ａ，６０ｂを差動回転させることで走行装置を差
動状態に応じた度合いで旋回させることができる。この
時、駆動車輪６０ａ，６０ｂは、両方向に回転可能であ
るので、適宜に、この駆動車輪６０ａ，６０ｂの回転方
向を選択して走行装置を前進及び後進させる。また、従
動車輪８０ａ，８０ｂは上述のように個別の車軸をそな
えて互いに独立して回転可能であるので、駆動車輪６０
ａ，６０ｂに追従して、直進時は同期回転を、旋回時は
差動回転する。つまり、前後方向については駆動車輪６
０ａ，６０ｂの回転方向を制御し、左右方向については
駆動車輪６０ａ，６０ｂの回転速度を独立して制御する
だけでよい。このように、本走行装置では、駆動車輪６
０ａ，６０ｂのみの制御で、走行装置を任意に前後左右
に容易に移動させることができるという利点がある。

【００４５】また、走行壁面１７０に部分的な傾斜や曲
面が場合でも、この傾斜及び曲面に応じて、ガスシリン
ダ機構２０にそなえられたピン５４を中心に従動走行装
置５５が前後に揺動するので、従動走行装置５５が走行
壁面１７０に安定して接地する。したがって、磁石４０
と走行壁面１７０との間隙が一定に規制されて、走行装
置の走行壁面１７０への吸着力を容易に一定に保持でき
るという利点がある。

【００４６】また、走行壁面１７０に段差があったとし
ても、前述のとおり、従動走行装置５５が前後に揺動し
て、この段差への乗り移りを容易に行なえるとともに、
この従動走行装置５５はロッドエンド部材３３により揺
動を規制されているため、走行壁面１７０に対する従動
走行装置５５の角度が所定以上に大きくなることはな
い。つまり、従動走行装置５５の走行壁面１７０への吸
着力が減衰して、従動走行装置５５（走行装置）が走行
壁面１７０から剥離することがないという利点もある。

【００４７】さらに、このガスシリンダ機構２０には、
ガスチャンバ２５と補助チャンバとして機能する中空矩
形状フレーム１２ａ〜１２ｆとからなる十分な大きさの
チャンバがそなえられているので、上述のように従動走
行装置５５の上下位置が路面に追従するようにガスシリ
ンダ機構２０が伸縮しても、ガスシリンダ機構２０のガ
ス圧の変化は僅かであり、このガスシリンダ機構２０の
ガス圧を通じて調整される駆動車輪６０ａ，６０ｂの走
行壁面１７０への接地圧力の変化も殆ど無い。このた
め、走行装置は走行壁面１７０上を安定した吸着力で走
行できるという利点がある。また、吸着力が安定する
と、駆動車輪６０ａ，６０ｂを一定の負荷で操作できる
利点もある。したがって、駆動車輪６０ａ，６０ｂ及び
ガスシリンダ機構２０と従動走行装置５５とからなる磁
力式吸着機構５０の走行壁面１７０の形状にあわせた制
御が不要で、その取扱および操作が容易にできるという
利点がある。

【００４８】そして、磁石４０の走行壁面１７０への吸
着力の、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪８０ａ，８
０ｂへの分散の割合を、ガスシリンダ機構２０に供給す
る圧力を調整することで容易に設定できるという利点も
ある。また、作業終了時の走行装置の走行壁面１７０か
らの離脱は、ピストン３０のそなえるチャッキング穴ａ
に吊要具をセットして、ガスシリンダ機構２０へのガス
圧力を最大として従動走行装置５５の走行壁面１７０か
らの引張力を最大にする。これにより、従動走行装置５
５の磁石４０の走行壁面１７０への吸着力と、ガスシリ
ンダ機構２０が従動走行装置５５を走行壁面１７０から
引っ張る力との差分を最小とすることができ、かかる差
分に応じた小さな力で吊要具によりジャッキアップし
て、走行装置を走行壁面１７０から容易に離脱できると
いう利点もある。

【００４９】また、駆動車輪６０ａ，６０ｂの故障時に
は、ガスシリンダ機構２０への供給ガスの圧力を減圧し
て、駆動車輪６０ａ，６０ｂ，従動車輪８０ａ，８０ｂ
の走行壁面１７０への接地力を所定の接地力まで減少さ
せ、走行装置を走行壁面１７０に吸着させつつ中継箱１
００を介して円筒フレーム部材１１ｃ（即ち、走行装
置）に繋がれたケーブル類１１０を引き寄せることで、
走行装置を容易に回収できるという利点もある。

【００５０】加えて、本走行装置は、ガスチャンバ２５
と補助チャンバに兼用される中空矩形状フレーム１２ａ
〜１２ｆとを図示しない配管で直列に連通させる構造と
して、大容量のチャンバを構成しているので、これらの
チャンバ内の一部からガス抜けが生じても、急激がガス
圧の低下が生じにくい。このようにチャンバ内の圧力は
急激に減ること無く緩やかに減っていくので（減圧冗長
効果）、ガス抜け故障時にも、駆動車輪６０ａ，６０
ｂ，従動車輪８０ａ，８０ｂの走行壁面１７０への接地
力が失われて走行装置が走行壁面上１７０を滑落してし
まうまでに十分な時間があり、この間に走行装置を回収
するなどの対処が可能であるという利点もある。

【００５１】なお、本発明の磁性体壁面走行装置は、上
述の実施形態に限定されるものではなく、種々変形して
実施することができる。例えば、本実施形態では、図１
及び図２に示すように、従動走行装置５５にクローラユ
ニットをそなえているが、クローラユニットの代わりに
複数の車輪を並設されてなるガイドローラ群を用いても
よい。

【００５２】また、ガスチャンバ２５と補助チャンバに
兼用される中空矩形状フレーム１２ａ〜１２ｆとを直列
に連通させているが、並列に連通させる構造や、直列，
並列を組み合わせた構造としてもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の磁性体壁面走行装置によれば、磁性体壁面に傾斜
や曲面や段差等がある場合でも、この傾斜，曲面，段差
等に応じて、従動走行装置が傾くので、従動走行装置が
磁性体壁面に安定して接地することができ、従動走行装
置の磁石が磁性体壁面から所定距離だけ離隔した位置に
保持されることになり、磁性体壁面走行装置の磁性体壁
面への吸着力を一定に保持でき、これにより十分な壁面
吸着性能を得られるという利点がある。

【００５４】また、この従動走行装置の揺動角度は所定
範囲内に規制されているため、磁性体壁面に対する従動
走行装置の揺動角度が所定以上に大きくなることがな
く、従動走行装置の過剰な傾斜による磁性体壁面への吸
着力の大幅な低下が防止され、磁性体壁面走行装置の磁
性体壁面からの剥離を防止でき、さらには、段差での乗
り移りを容易に行なえるという利点もある。そして、従
動走行装置の磁性体壁面への吸着力と、この吸着力に応
じて前輪，後輪への分散して伝播される各車輪の吸着力
とを、ガスシリンダ機構に供給する圧力を調整すること
により制御するので、容易な操作により壁面吸着性能を
変更できるという利点もある。

【００５５】請求項２記載の本発明の磁性体壁面走行装
置によれば、請求項１記載の本発明の磁性体壁面走行装
置に対して、車体に設けられた中空部がガスチャンバと
連通して補助チャンバとして機能するため、チャンバ容
量を大きなものにでき、従動走行装置が、磁性体壁面の
傾斜や曲面等にあわせて追動する場合にも、ガスシリン
ダのピストンの変動に対するガス圧変動が小さくなり、
前輪，後輪の磁性体壁面への接地圧力への変化が少なく
なるため、磁性体壁面上をさらに安定して走行できると
いう利点がある。

【００５６】加えて、ガスシリンダ機構のガスチャンバ
内の圧力を所定圧力以上に保てなくなった場合でも、補
助チャンバにより得られるチャンバ容量の増大によっ
て、ガスシリンダ機構（ガスチャンバ）内の圧力の減少
がより緩やかになるので、前輪，後輪の接地力が失われ
て磁性体壁面走行装置が磁性体壁面上を滑落するまでの
時間がより長くなり、その時間内に行なう対応の幅もひ
ろがり、時間的により余裕を持って処置できるという利
点もある。

【００５７】請求項３，請求項４記載の本発明の磁性体
壁面走行装置によれば、駆動輪，従動輪がそれぞれ単独
に回転可能であるため、駆動輪のみの制御で、磁性体壁
面走行装置を任意に前後左右に容易に走行させることが
でき、したがって、容易な操作により十分な走行性能を
得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる磁性体壁面走行装
置の側面視に応じた縦断面図であり、一部は側面を示し
ている。

【図２】本発明の一実施形態にかかる磁性体壁面走行装
置の平面図である（一部、破断して示す）。

【図３】本発明の一実施形態にかかる磁性体壁面走行装
置の駆動輪及び駆動装置の構成を示す要部断面図であ
る。

【図４】従来の磁性体壁面走行装置の模式的な構成図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１０ 正四面体状テトラポッド型フレーム（車体） １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 円筒フレーム部材 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ 中
空矩形状フレーム ２０ ガスシリンダ機構 ２１ シリンダ ２２ スペーサ部材 ２５ ガスチャンバ ３０ ピストン ３２ａ ピストンロッド ３２ｂ キー ３３ ロッドエンド部材 ３３ａ ロッドエンド部材のガイド面 ３３ｂ，３３ｃ ガイド面の両端部 ４０ 磁石 ５０ 磁力式吸着機構 ５１ 車体部材 ５１ａ 車体部材の上面部 ５２ ヒンジ ５３ａ，５３ｂ クローラユニット ５４ ピン ５５ 磁石付き従動走行装置（従動走行装置） ６０ａ，６０ｂ 駆動車輪（駆動輪） ６１ａ，６１ｂ 球体状高摩擦タイヤ ６２ａ，６２ｂ Σ型ホイール ７０ａ，７０ｂ 駆動装置 ７１ａ，７１ｂ モータ ７２ａ，７２ｂ 減速機 ７３ａ，７３ｂ ベベルギヤ ８０ａ，８０ｂ 従動車輪（従動輪） ８１ａ，８１ｂ 車軸 ９０ 支持部材 １００ 中継箱 １１０ ケーブル類 １２０ａ，１２０ｂ 駆動車輪 １３０ 駆動車輪 １４０ ステアリング機構 １５０ 磁石 １６０ 上下駆動機構部 １７０ 走行壁面（磁性体壁面） １８０ 段差を有する走行壁面（磁性体壁面） １８０ａ 段差を有する走行壁面の低面部 １８０ａ 段差を有する走行壁面の高面部 １８５ 段差 １８５ａ 段差の角部 ２００ 吸着機構 ３００ 車体フレーム部材（本体） Ａ 作業ツール Ｂ 監視カメラユニット ａ チャッキング穴 θ 揺動角度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体壁面上を走行する磁性体壁面走行
   装置であって、 車体と、該車体に装備され該車体を該磁性体壁面に吸着
   させる磁力式吸着機構と、該車体に装備された前輪及び
   後輪とをそなえ、 該磁力式吸着機構は、 該車体に固定され内部にガスチャンバを有するシリン
   ダ，該シリンダ内の該ガスチャンバの上方に装備された
   ピストン，該ピストンに結合され該シリンダの下方から
   該磁性体壁面方向へ向けて突出し該磁性体壁面方向に対
   して離接方向へ移動しうるピストンロッドからなるガス
   シリンダ機構と、 該ガスシリンダ機構の該ピストンロッドの下端部に所定
   範囲内で揺動可能に装備され該磁性体壁面上を従動走行
   する従動走行装置と、 該従動走行装置の該磁性体壁面への接地時に該磁性体壁
   面から所定距離だけ離隔した位置となるように該従動走
   行装置に配設された磁石と、をそなえ、 上記の前輪及び後輪の該磁性体壁面への接地時に上記の
   従動走行装置を所定の接地圧で該磁性体壁面に接地させ
   るように、該ガスチャンバ内のガス圧が設定されている
   ことを特徴とする、磁性体壁面走行装置。
2. 【請求項２】 該車体に中空部が設けられ、該中空部が
   該ガスチャンバと連通されて補助チャンバとして機能す
   ることを特徴とする、請求項１記載の磁性体壁面走行装
   置。
3. 【請求項３】 上記の前輪及び後輪のうちの一方は、左
   右に離隔して配設された一対の駆動輪として構成され、
   上記の前輪及び後輪のうちの他方は、車体の左右方向中
   央に左右に隣接して配設された一対の従動輪として構成
   されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の磁
   性体壁面走行装置。
4. 【請求項４】 磁性体壁面上を移動する磁性体壁面走行
   装置であって、 車体と、該車体に装備され該車体を該磁性体壁面に吸着
   させる磁力式吸着機構と、該車体に装備された前輪及び
   後輪とをそなえ、 上記の前輪及び後輪のうちの一方は、左右に離隔して配
   設された一対の駆動輪として構成され、上記の前輪及び
   後輪のうちの他方は、車体の左右方向中央に左右に隣接
   して配設された一対の従動輪として構成されていること
   を特徴とする、磁性体壁面走行装置。