JP2005132192A - 真空吸着壁面走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】あらゆる壁面の形状変化に対応して安定した真空吸着走行を行い得る真空吸着壁面走行装置を提供する。
【解決手段】真空発生源を介し吸着走行ベルトのチャンバに接続してチャンバ内の真空を図る複数の真空室を個別に分割形成するとともに、各真空室を機枠に対し吸着走行ベルトの両側面外部に配置する位置決めローラとシリンダー等の伸縮自在なアクチュエータを介して壁面形状の変化に対応して所定に上下位置移動可能に配設して、真空室と壁面間の距離を常に一定に維持せしめるようになす。
【選択図】図１

Description

本発明は、壁面に接する吸着走行ベルト外面のチャンバ内を吸着走行ベルトの内面側に配設する真空室と真空発生手段を介して真空となし，吸着走行ベルトを機枠に配設したローター間に循環回動させて壁面に沿って吸着走行する真空吸着壁面走行装置に関し、とりわけ壁面の形状変化に対応する吸着力の安定性に極めて優れる真空吸着壁面走行装置に係るものである。

斯かる真空吸着壁面走行装置としては、吸着走行ベルト外面の複数のチャンバに接続してその内部を真空にする複数の真空室の配設手段として、吸着走行ベルトの長さ方向に沿った長尺棒状の支持部材内に複数の真空室を間歇的に形成したものを吸着走行ベルトの内面側に配置するのが一般的であった。 しかしこの場合には、複数の真空室が単一部材である支持部材を介して一体に連結された構造となっていて屈曲性に乏しく、複数の真空室は壁面の形状変化に対応して変形する吸着走行ベルトの変形に対する追従性に欠けるため、真空室従ってチャンバ内の真空保持が確実になされ安定した吸着走行が可能となるのは、壁面がガラス面・鉄板や平滑仕上げのコンクリート面のような平滑面の場合に限られていた。

そのため、複数の真空室を間歇的に形成した長尺棒状の支持部材を適宜数に分割し各分割片相互を、連結部材を介して屈曲可能に連結するとともに各分割片相互間に可撓性シール材を付着せしめることにより、壁面が砂，モルタル等の吹き付け面のように粗い凹凸面の場合や石油，ガスタンク等の円筒・球面のように曲面となっている場合にも安定した吸着走行が可能となるように工夫を施したものがある（特許文献1参照。）。

しかしこの場合においても、適宜数の分割片相互の間は連結部材にて屈曲可能に連結されていて屈曲変形性に限度があるため、ガラス面等の均一の平面・モルタル面等の細かな凹凸面や、石油，ガスタンクのように大型の円筒形或いは球形体で湾曲面が緩やかで曲率が小さい壁面においては比較的安定した吸着走行が可能であるが、直径5m以下の小型の球形体のように湾曲面が急で曲率が大きい曲面や，球形体外面の下面側や球形体内面の上面側或いは垂直面と湾曲の凹凸面とが連続的に変化する壁面においては、複数の真空室の吸着走行ベルトの変形に対する追従性が不充分となるため安定した吸着走行が困難となる難点がある。
特公平２−５６２４号公報

本発明は、前記の従来例が有する難点を解消し、如何なる壁面形状の変化にも対応して常に安定した真空吸着走行が可能となり清掃，検査等の作業領域を極めて広範囲に拡大することができる真空吸着壁面走行装置を提供することを目的とする。とりわけ次の３点を克服すべき課題とする。
即ち，先ず吸着走行ベルトのチャンバ内の真空を図る複数の真空室を全体として如何なる壁面の形状変化にも対応して変形し得るように、各真空室と壁面間の距離を壁面形状の変化に拘らず常に一定に保持することができるようにすることを第1の課題とする。
次に、各真空室内の真空維持が安定して良好となると、真空室の周囲を囲繞している吸着パッキンに接して摺動する吸着走行ベルトのスライドシートが真空室底面に接触してスライドシートが摩耗したり、摺動抵抗が増して吸着走行ベルトの円滑な走行に支障を来たしたりという不都合が生ずるため、真空室底面とスライドシートとが接触しないようにその間の間隙を常に一定に保持するようになすことを第2の課題とする。
更に、左右一対の機枠に夫々吸着走行ベルトと複数の真空室とを装着せしめたものにおいては、左右一対の吸着走行ベルトと複数の真空室とが夫々壁面の湾曲形状等の形状変化に対応して変形する必要があるため、これらを装着している左右一対の機枠の連結角度を壁面の形状変化に対応して調整し得るようになすことを第３の課題とする。

前記の目的ないし課題を達成するために、本発明は次の手段を採っている。
即ち，先ず前記第1の課題を解決するために、壁面に接する外面に複数のチャンバを形成し，機枠に付設したローター間を循環回動する吸着走行ベルトと、この吸着走行ベルトの内面側に配置され真空発生源を介しチャンバに接続してチャンバ内を真空にする複数の真空室と、この真空室の開口部周囲を囲繞して配設され吸着走行ベルトの内面側に配されたスライドシートと常に接触し真空のリークの防止を図る吸着パッキンとを具備しており、前記複数の真空室を１室ずつ個別に分割形成し、且つ常に真空室と壁面との間の距離が一定に保持されるように各真空室を吸着走行ベルトの両側面外部に配置する位置決めローラとシリンダー等の伸縮自在なアクチュエータとを介して機枠に対し壁面の形状変化に対応して上下位置移動可能に配設したことを特徴とする。

次に前記第2の課題を解決するために、前記第1の課題解決手段を備えた上で更に、吸着走行ベルトの壁面に沿った真空吸着走行時に，各真空室底面と吸着走行ベルト内面側に配されたスライドシートとが接触するのを防止するために、各真空室の前後と真空室内部にガイドローラを配設したことを特徴とする。

更に前記第３の課題を解決するために、前記第1又は第2の課題解決手段を備えた上で更に、夫々吸着走行ベルトと個別に分割された複数の真空室とを装着してなる左右一対の機枠をヒンジピン等にて屈曲可能に連結するとともに、サーボモータ或いはトルクモータ等の角度調整用アクチュエータを介して湾曲面等の壁面形状の変化に対応して前記屈曲可能に連結された左右一対の機枠の連結角度の調整を行うことを特徴とする。

本発明は、上記の構成を採ったので上述の従来例の難点を解消し、次の特有の効果を奏する。

請求項1に係る発明においては、個々に分割された複数の真空室全体があらゆる壁面の形状変化に対応して屈曲変形し、壁面に接するチャンバを有する吸着走行ベルトの壁面に沿った形状変化に追従するので、如何なる壁面の形状変化に拘らず常に安定した真空吸着走行を行うことができ、清掃，検査等の作業領域を極めて広範囲に拡大することができる。
即ち，複数の真空室は１室ずつ個別に分割形成されているとともに、真空室と壁面との間の距離が常に一定に保持されるように各真空室は位置決めローラとシリンダー等の伸縮自在なアクチュエータを介し機枠に対し壁面の形状変化に対応して上下位置移動可能に配設されているので、凹凸等の壁面の形状変化に対応してアクチュエータを壁面センサの距離計測等に基づき所定に伸縮させて各真空室を上下動させ位置決めローラが壁面に当接して真空室と壁面間が所定距離となったときにアクチュエータの動作を停止させることにより如何なる壁面形状の変化においても常に各真空室と壁面との間の距離を一定に保持することができる。そのため、分割された複数の真空室が全体としてあらゆる壁面形状に対応して屈曲変形し各真空室とこれに接続する吸着走行ベルトのチャンバ内の真空維持を良好になすことができ、これによって、従来困難であった直径５m以下の湾曲が急で曲率の大きな小型の球形体の曲面や，特にその球形体外面の下面側や球形体内面の上面側，直径の比較的小さい円筒形配管の内外面，或いは垂直面と湾曲の凹凸面が連続的に変化する壁面や，橋、高速道路，鉄道の高架等の背面側など、様々な変化に富んだ壁面形状においても、安定した真空吸着走行が可能となる。
また、位置決めローラが壁面に当接して真空室の上下動の動きが止まり真空室と壁面間の距離が所定に維持されることで、真空吸着力の変化に応じて変化する吸着走行ベルトのチャンバの圧縮変化を一定に保持させることができ、吸着走行ベルトの円滑な吸着走行を図ることができる。

請求項2に係る発明においては、各真空室の前後と真空室内にガイドローラを配設したので、吸着走行ベルトと複数の真空室が共に壁面の形状変化に対応して追従変形してチャンバとこれに接続する複数の真空室内の真空保持が良好になされて，真空室周囲を囲繞する吸着パッキンに接して摺動する吸着走行ベルト内面側のスライドシートが真空室底面に接触するおそれが生じた場合に、前記ガイドローラがスライドシートに当接してその接触を防止し、真空室底面とスライドシートとの間に常に所定の間隙を配することができる。 従ってこれにより、その接触によるスラードシートの摩耗を防止し、且つ摺動抵抗の増大による吸着走行ベルトの円滑な走行に支障を来たす不都合が防止され装置の耐久性を増大させることができ、またそれに伴い走行モータの容量も小容量となすことができる。

請求項3に係る発明においては、夫々吸着走行ベルトと個別に分割された複数の真空室を備えた左右一対の機枠を連結フレームにて固定連結せず、ヒンジピン等にて屈曲可能に連結するとともに、サーボモータ或いはトルクモータ等の角度調整用アクチュエータを介して角度調整可能となしたので、この角度調整用アクチュエータにより壁面の形状変化に対応して左右一対の機枠の連結角度を所定に調整することにより、左右一対の機枠に夫々備えられた吸着走行ベルトと複数の真空室とが夫々壁面の湾曲形状等の形状変化に対応して変形し配置されて真空吸着の一層の安定化を図ることができる。 従って従来極めて困難であった円錐形状や複雑な変化に富んだ湾曲形状のある構造物等の壁面においても頗る安定した真空吸着走行が可能となる。

複数の真空室を個別に分割形成するとともに，各真空室を壁面形状の変化に対応して所定に上下移動可能に機枠に配設し真空室と壁面間の距離を常に一定に保持するようになすことと、真空室の前後と真空室内にガイドローラを配設して真空時における真空室底面と吸着走行ベルトのスライドシートとの接触防止を図ることと、夫々に吸着走行ベルトと複数の真空室とを備える左右一対の機枠を屈曲可能に連結するとともに，壁面形状の変化に対応して左右一対の機枠の連結角度を所定に調整することで、あらゆる壁面形状の変化に対応した安定且つ円滑な真空吸着走行を実現した。

別紙図面の図1乃至図4を参照して、本発明の第1の実施例を説明する。
図1は、本発明の実施の一例に係る真空吸着壁面走行装置の使用状態を示す側面図であり、図2は一部を裁断したその底面図である。 この真空吸着壁面走行装置は、あらゆる構造物の壁面に真空吸着走行して搭載した作業機によりその壁面の清掃，検査等の作業を行う。 この装置は、壁面Ｈ１に接する外面に複数のチャンバ２を全長に渡って形成し，機枠４の前後に付設したローター５間を循環回動する吸着走行ベルト１と、この吸着走行ベルト１の内面側にその移動方向に沿って配置され，エジェクター・真空ポンプ等の真空発生源を介してチャンバ２に接続しチャンバ２内を真空にする複数の真空室６と、この真空室６の開口部周囲を囲繞して配設され吸着走行ベルト１の内面側に配された摺動抵抗の小さい樹脂製のスライドシート３と常に接触し真空のリークを防止する吸着パッキン８とを具備している。
吸着走行ベルト１のチャンバ２の開口面周囲にも壁面とのリークを防止するため吸着パッキン８と同様の部材が施されている。ローター５は、走行モータ９にて駆動される。

前記複数の真空室６は、支持部材の底面側内部に外部に開口する凹孔を形成しこの凹孔に接続する連通孔７と配管を介してエジェクター・真空ポンプ等の真空発生源に接続されており、１室毎に個別に分割形成されている。吸着走行ベルト１のチャンバ２とはチャンバ２に形成された連通孔を介して接続される。

分割された各真空室６の側面には位置決めローラ１０が軸にて取り付けられており、位置決めローラ１０の側面には光電センサ或いは近接センサ等の壁面センサ１１が付設されている。位置決めローラ１０は、吸着走行ベルト１の両側面外部に位置するように配置されている。そして位置決めローラ１０の取り付け軸には機枠４に取り付けられているシリンダー等の伸縮自在なアクチュエータ１２のロッド先端部が接続されている。従って各真空室６は、位置決めローラ１０とシリンダー等の伸縮自在な位置決め用アクチュエータ１２を介して機枠４に対し壁面形状の変化に対応して所定に上下位置移動可能に配設されている。垂直面，湾曲面，凹凸面等の壁面形状の変化に対応してアクチュエータ１２は、壁面センサ１１の壁面との距離の計測に基づき所定に伸縮動作して各真空室６を上下動させ
、位置決めローラ１０が壁面に当接したところで動作を停止する。 従ってこの各真空室６がアクチュエータ１２を介し壁面形状の変化に応じて所定に上下移動し位置決めローラ１０が壁面に当接することで、如何なる壁面形状の変化においても、真空室６と壁面との距離は常に一定に保持される。

本装置の壁面への初期吸着の方法は、真空発生源と真空室６を介して吸着走行ベルト１外面のチャンバ２内を減圧させながら吸着走行ベルト１を壁面に押圧吸着させていくものであるが、このとき壁面センサ１１が働きセンサと壁面間の距離を計測しながらアクチュエータ１２の伸縮動作により真空室６とともに壁面に近づき、位置決めローラ１０が壁面に当接しチャンバ２が壁面に真空吸着して、壁面センサ１１の計測距離が所定値になると、位置決め用アクチュエータ１２が停止して初期吸着が完了する。
壁面形状の変化に対応した各真空室６の所定の上下位置移動、従って壁面形状の判断とそれに基づく所定距離の移動は、壁面センサ１１による壁面との距離計測と制御手段によってなされる。 壁面センサ１１はセンサと壁面間の距離を計測していくのであるが、垂直壁面或いは水平壁面のときの計測距離を基準値となし、壁面センサ１１から送られる計測値とこの基準値とを比較し、計測値が基準値より短いときには湾曲凸壁面、長いときには湾曲凹壁面と制御手段は判断し、これに基づいて位置決め用アクチュエータ１２に所定の伸縮指令がなされ、各真空室６は夫々壁面形状の変化に応じて上下位置移動し、複数の各真空室６は全体として吸着走行ベルト１と同様に壁面の形状変化に追従して所定に湾曲変形した状態となる。

図3は、真空室６、吸着走行ベルト１、吸着パッキン８、スライドシート３、位置決めローラ１０及びアイドラプーリ１３との相互の位置関係を示した断面図である。 吸着パッキン８は、真空室６の開口面より下方にやや突出した状態で配設されており、摺動抵抗の小さい樹脂と弾力性のある樹脂との二層構造に形成されている。位置決めローラ１０は吸着走行ベルト１の両側面外部に配置されており、そしてその下面の位置は吸着走行ベルト１の厚さのほぼ半分ほどの高さとなっている。このため、位置決めローラ１０は壁面との当接により前記のとおり真空室６と壁面間の距離を常に一定に保持すると同時に、吸着走行ベルト１のチャンバ２が真空吸着により圧縮され過ぎるのを防止し、チャンバ２の真空吸着による圧縮変化を一定に保持している。
吸着走行ベルト１の長さ方向両側面にはラック状の歯を刻設したタイミングベルト１４が施されており、このタイミングベルト１４の歯はローター５外周面に形成された歯車と噛み合って回動されるとともに、各真空室６の側面に配設されているアイドラプーリ１３の歯車とも噛み合っている。従ってこのアイドラプーリ１３は、吸着走行ベルト１の真空吸着走行時にタイミングベルト１４の歯が真空室６の側面に接触して摩耗されるのを防止している。
図4の１５は、機枠４に配設した吸着走行ベルト１のテンションの調整を自動的に図るオートテンショナである。

図5は、本発明の第2の実施例を示すものである。 実施例1で示したように，複数の真空室６を個別に分割し夫々を機枠４に上下移動可能に配設して，複数の真空室６全体の壁面の形状変化に対する追従性が増大し，真空室６内の真空維持が安定して良好となると、吸着パッキン８と接して摺動する吸着走行ベルト１のスライドシート３が真空室６の底面に接触してスライドシ−ト３が摩耗したり、摺動抵抗が増して吸着走行ベルト１の円滑な走行に支障を来たしたりするというおそれが招来する可能性がある。
図5においては、真空室６の前後および真空室６内にガイドローラ１６を配設することによってこの問題の解消を図ったものである。この場合には、吸着走行ベルト１の真空吸着走行時には、ガイドローラ１６がスライドシート３に当接して壁面方向に押圧するように働き真空室６底面とスライドシート３との間に一定の間隙が配されるようになるので、その接触が確実に防止されて前記の如き問題は生じない。またこれにより走行モータ９の駆動も軽快になり、その容量を小型化し得る。

図6および図7は、本発明の第３の実施例を示すもので、あらゆる壁面形状の変化に対応して更に一層安定して真空吸着走行を行い得るようになしたものである。左右一対の機枠４，４は、連結腕にて一体に固定連結されておらず、連結フレーム１７，１７を分割しこれをヒンジピン１８にて連結することにより屈曲可能に連結されており、その連結角度を自由に調整し得るようになっている。
その連結角度の調整は、壁面形状の変化に対応して，制御手段等に接続するサーボモータ或いはトルクモータ等の角度調整アクチュエータにて行う。１９は分割された連結フレーム１７，１７間に掛け渡されたショックアブソーバである。
機枠の連結角度の調整は、エンコーダやタコジェネ等にて行う場合もある。
左右一対の機枠４，４には、夫々吸着走行ベルト１と個別に分割された複数の真空室６が装着されておりこれに上記実施例１，２の構成を備えておけば、この左右一対の機枠の壁面形状に対応した連結角度の調整により、図7のように曲率の大きい湾曲壁面Ｈ２にも容易に対応し得ることになり、円錐曲面や変化に富んだ湾曲面を有する構造物等の壁面にも安定して真空吸着走行することができる。

本発明の実施例1に係る装置の使用状態を示す側面図である。 同上の装置の一部を裁断した底面図である。 同上の位置決めローラと吸着走行ベルトの関係を示す縦断正面図である。 同上の装置の位置決めローラ等の要部の構造を示す側面図である。 本発明の実施例2に係る装置の真空室とガイドローラと吸着走行ベルトとの位置関係を示す縦断側面図である。 本発明の実施例3に係る装置における機枠の連結フレームの連結構造を示す正面図である。 同上装置の使用状態を示す正面図である。

符号の説明

１ 吸着走行ベルト
２ チャンバ
３ スライドシート
４ 機枠
５ ローター
６ 真空室
７ 連通孔
８ 吸着パッキン
９ 走行モータ
１０ 位置決めローラ
１１ 壁面センサ
１２ 位置決めアクチュエータ
１３ アイドラプーリ
１４ タイミングベルト
１５ オートテンショナ
１６ ガイドローラ
１７ 連結フレーム
１８ ヒンジピン
１９ ショックアブソーバ
Ｈ１ 壁面
Ｈ２ 壁面

Claims (3)

1. 壁面に接する外面に複数のチャンバを形成し，機枠に付設したローター間を循環回動する吸着走行ベルトと、この吸着走行ベルトの内面側に配置され真空発生源を介してチャンバに接続しチャンバ内を真空にする複数の真空室と、この真空室の開口部周囲を囲繞して配設され吸着走行ベルトの内面側に配されたスライドシートと常に接触し真空のリークの防止を図る吸着パッキンとを具備しており、前記複数の真空室を１室ずつ個別に分割形成し、且つ常に真空室と壁面との間の距離が一定に保持されるように各真空室を吸着走行ベルトの両側面外部に配置する位置決めローラとシリンダー等の伸縮自在なアクチュエータを介し機枠に対し壁面の形状変化に対応して上下位置移動可能に配設したことを特徴とする真空吸着壁面走行装置。
2. 吸着走行ベルトの壁面に沿った真空吸着走行時に，各真空室底面と吸着走行ベルト内面側に配されたスライドシートとが接触するのを防止するために、各真空室の前後と真空室内部にガイドローラを配設したことを特徴とする請求項１記載の真空吸着壁面走行装置。
3. 夫々吸着走行ベルトと個別に分割された複数の真空室とを装着してなる左右一対の機枠をヒンジピン等にて屈曲可能に連結するとともに、サーボモータ或いはトルクモータ等の角度調整用アクチュエータを介して湾曲面等の壁面形状の変化に対応して前記屈曲可能に連結された左右一対の機枠の角度調整を行うことを特徴とする請求項１又は2記載の真空吸着壁面走行装置。

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