JP2014073745A - 磁性体走行面吸着移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車輪径の半分程度の段差を越えて移動できるようにする。
【解決手段】 車体２の前部に、車輪３を回転駆動可能に備える。車輪３は、磁気吸着力を備え、外周面に、係止用突部７を周方向に配列した凹凸を備える。車体２の後部には、磁気吸着力を備えたテイル部９を後方に突出させて設けて、磁性体走行面吸着移動装置１を形成する。磁性体走行面吸着移動装置１は、車輪３とテイル部９を吸着させた走行面４ａの走行中に、走行面形成部材５の表面の別の走行面４ｂとの段差に６に達すると、車輪３の係止用突部７を、走行面形成部材５の端縁５ａに係止させ、この状態で、車輪３を回転させることで、車輪３を段差６手前の走行面４ａより引き離してから段差６のある走行面４ｂに乗り移らせる。その後、走行面４ｂでの車輪３の前進走行に追従して、テイル部９を元の走行面４ａより段差６のある走行面４ｂへ乗り移らせて、段差６を越えた移動を実施させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体製の走行面に磁気吸着力により吸着した状態で、該走行面を移動する磁性体走行面吸着移動装置に関するものである。

鋼板等の磁性体製の壁面や外面を備えた構造物の保守点検等に用いる装置としては、永久磁石の磁力により上記磁性体製の壁面や外面に吸着した状態で移動（走行）できるようにした移動体を備え、該移動体に、保守点検用の機器を搭載した構成とすることが従来提案されている。

上記移動体としては、車体に、上記構造物の磁性体製の壁面や外面を走行面として走行するための車輪と、該磁性体製の走行面に対して磁気による吸着力（以下、磁気吸着力と云う）を発揮させるための磁力式の吸着機構を備えた構成としたものが提案されている。

更に、上記移動体では、上記磁性体製の走行面に段差が存在する場合であっても、該段差を越えて移動できるようにするために、上記磁力式の吸着機構を、走行面に対して近接、離反させる方向に変位させるための手段を備える構成としてある。

かかる構成としてある移動体によれば、上記車輪が走行面に存在する段差を乗り越えることに伴って車体の走行面に対する姿勢が変化しても、上記磁力式の吸着機構の走行面に対する距離（配置）を調整して走行面に対する吸着力をほぼ一定に保持させることで、移動体の走行面に対する吸着を確実に行わせることができるとされている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第３３７２４３４号公報

ところが、上記特許文献１に示された磁気吸着式の移動体は、走行面の段差を車輪が乗り越えるときに、磁力式の吸着機構を変位させて、走行面に対する吸着力をほぼ一定に保持するようにしてあるため、該磁力式の吸着機構の変位手段と、その制御機器が必要になる。そのために、上記磁気吸着式の移動体は、装置構成が複雑になり、大型化を招くという問題がある。

かかる問題の解決手段の一つとしては、移動体に備える車輪自体に、磁性体製の走行面に対する磁気吸着力を備える構成とすることが考えられる。このようにすれば、車輪が走行面の途中に存在する段差を越える場合であっても、該車輪は、段差の手前の（元の）走行面、又は、段差を越えた後の（新たな）走行面の少なくとも一方に常に吸着させることができるため、移動体の走行面に対する磁気吸着力の低下は防止できる。よって、この場合は、上記特許文献１に示されたような磁力式の吸着機構の変位手段やその制御機器を不要にできると考えられる。

しかし、車輪に単に磁気吸着力を備えるようにした構成では、該車輪の回転駆動によって磁性体製の走行面の途中に存在する段差を越えることができるようにするには、該車輪の径を上記段差の寸法に比して大幅に大きくする必要が生じてしまう。

すなわち、一般に、水平面上を走行する走行体の駆動輪（重力によって水平面上に接する駆動輪）が、勢いをつけずに乗り越えられる段差の高さ寸法は、車輪径の１／３程度までとなっている。

これに対し、車輪が磁気吸着力により磁性体製の走行面に吸着している場合は、該車輪を、段差を越えて移動させる際、すなわち、段差手前の（元の）走行面から、段差のある新たな走行面に乗り移らせる際に、該段差手前の走行面に対して吸着している車輪を、その磁気吸着力に抗して引き離す（引き剥がす）必要がある。そのために、上記磁気吸着力を備える車輪は、乗り越え対象とする段差の寸法の３倍よりも更に大きな車輪径が必要とされる。

したがって、磁気吸着式の移動体を、上記のような単に磁気吸着力を有する車輪を備える構成とする場合は、該車輪の大型化に伴って、移動体の全体のサイズが大型化してしまう。更に、上記車輪が大きくなることに伴って重量が増すと、該車輪に必要とされる磁気吸着力も大きくなるため、移動体全体の重量の増大化を招いてしまう。

そこで、本発明は、磁性体製の走行面に存在する段差を越えて移動することができ、更に、磁気吸着力を備える車輪の径の増大を抑えることができて、装置全体の小型化、軽量化を図ることができる磁性体走行面吸着移動装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、車体の前部に、該車体の前方と下方にはみ出るよう配置した車輪を備え、該車輪は、磁性体製の走行面に対する磁気吸着力を備えると共に、外周面に凹凸を備えて、或る走行面より離隔配置された表面に別の走行面を形成する走行面形成部材の端縁に係止できるようにしてなる構成とし、上記車体の後部に、磁性体の走行面に対する磁気吸着力を備えたテイル部を、後方に突出させて備えてなる構成を有する磁性体走行面吸着移動装置とする。

又、請求項２に対応して、上記構成において、車輪の外周面に備える凹凸は、走行面形成部材の端縁に係止させるための係止用突部を、該走行面形成部材の端縁の厚さ以上の間隔を隔てて周方向に配列したものとした構成とする。

更に、請求項３に対応して、上記各構成において、テイル部は、全長にわたり底面が滑らかに連続する面としてあり、且つ後端寄りに、下方に膨らむ曲面を備えるようにした構成とする。

本発明の磁性体走行面吸着移動装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）本発明の磁性体走行面吸着移動装置は、磁性体製の走行面に吸着しながら走行するときに、段差が存在していても、該段差の前後の走行面について、段差を越えるように乗り移って移動することができる。
（２）本発明の磁性体走行面吸着移動装置は、車輪の径の増大を抑えることができて、装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。

本発明の磁性体走行面吸着移動装置の実施の一形態を示すもので、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図、（ｃ）は概略正面図である。 図１の磁性体走行面吸着移動装置の走行面に存在する段差部分の走行状態を示すもので、（ａ）は車輪が段差に突き当たった状態を、（ｂ）は車輪が段差手前の走行面より引き離された状態を、（ｃ）は車輪が段差のある走行面に乗り上げた状態を、それぞれ示す概略側面図である。 図１の磁性体走行面吸着移動装置の図２の（ｃ）に続く走行状態を示すもので、（ａ）は車輪の段差のある走行面での走行に追従して、テイル部が段差手前の走行面より引き離された状態を、（ｂ）はテイル部が段差のある走行面上まで移動した状態を、それぞれ示す概略側面図である。 図１の磁性体走行面吸着移動装置が段差面を走行面形成部材の表面の走行面から、磁性体製の走行面に乗り移る状態を示す概略側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）乃至図４は本発明の磁性体走行面吸着移動装置の実施の一形態を示すものである。

すなわち、本発明の磁性体走行面吸着移動装置は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に符号１で示すもので、車体２の前部の幅方向両側に、該車体２の前方と下方にはみ出るように配置した左右一対の車輪３を備える。該各車輪３は、上記車体２に搭載してある図示しない回転駆動機構により、前進側及び後進側の双方向に個別に回転駆動できるようにしてある。なお、上記図示しない回転駆動機構は、上記各車輪３に回転駆動力を伝達できるようにしてあれば、上記車体２に各車輪３を回転自在に保持させるための図示しない車軸（回転軸）を回転駆動する形式、又は、ギヤやリングギヤ等を用いて上記車軸を経由しないで各車輪３に回転駆動力を伝達する形式のいずれであってもよい。

上記各車輪３は、その外周部に、磁性体製の走行面４ａ，４ｂに対する磁気吸着力を備える。この磁気吸着力としては、たとえば、永久磁石の磁力を用いるようにすればよい。

更に、上記各車輪３の外周面には、周方向に配列された凹凸が設けてある。該凹凸は、具体的には、以下のような構成としてある。

すなわち、図１（ｂ）に示すように、或る磁性体製の走行面４ａに対して磁性体製の板状の走行面形成部材５が離隔配置されていて、上記走行面４ａと該走行面形成部材５の表面の別の走行面４ｂとの間に空隙のある段差（不連続な段差）６が形成されている環境に適用するには、上記各車輪３は、その外周に、上記段差６のある走行面４ｂの始端となる上記走行面形成部材５の端縁５ａに係止させるための係止用突部７を、該走行面形成部材５の端縁５ａの厚さｔ以上の間隔を隔てて周方向に配列して設けた構成とする。

これにより、上記各車輪３は、磁気吸着力により磁性体製の走行面４ａに吸着した状態で走行していて、上記段差６に達して走行面形成部材５の端縁５ａに突き当たると、図２（ａ）に示すように、上記各車輪３の外周面の各係止用突部７同士の間に形成されている凹部８に、該走行面形成部材５の端縁５ａを受け入れることで、該走行面形成部材５の端縁５ａの表面側に、上記係止用突部７を係止させると共に、吸着させることができるようにしてある。更に、上記各車輪３は、上記係止用突部７を走行面形成部材５の端縁５ａの表面側に係止させた状態で、上記図示しない回転駆動機構による前進方向の回転駆動力が付与されると、上記係止個所を支点として、図２（ｂ）に示すように、該車輪３を、段差６の手前の走行面４ａより引き離す（引き剥がす）ことができるようにしてある。

なお、上記各車輪３の直径は、上記走行面形成部材５の端縁５ａの表面側に係止させる係止用突部７の形状により数％の幅は生じるが、乗り移る対象となる段差６の寸法に対して、少なくとも２倍程度の寸法に設定することが望ましい。

上記車体２の後部には、上記走行面４ａ，４ｂに対する磁気吸着力を備え、且つ該走行面４ａ，４ｂに対して摺動可能なテイル部９が、後方に突出させて設けてある。このテイル部９の磁気吸着力としては、たとえば、永久磁石の磁力を用いるようにすればよい。

上記テイル部９の車体後方への突出量は、図２（ｃ）に示すように、上記各車輪３が、段差６の或る走行面形成部材５の走行面４ｂの端縁部に配置された状態のときに、該テイル部９の突出端部となる後端部が、段差６手前の走行面４ａに吸着した状態を保持できるように設定してある。

又、上記テイル部９は、後端寄りに、下方に膨らむ曲面、たとえば、円弧面９ａを備えるようにしてある。これにより、上記車輪３が段差６手前の走行面４ａから段差６のある走行面４ｂに乗り移る間、車体２が前後方向に傾斜しても、該テイル部９は、上記円弧面９ａにおけるほぼ一定の中心角の領域を、段差６手前の走行面４ａに対峙させて配置できるようにして、該走行面４ａに対してほぼ一定の磁気吸着力を保持できるようにしてある。

更に、上記テイル部９の底面は、車体２に取り付けた側の前端部から、後端部まで滑らかに連続する面を備えるようにしてある。これにより、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１が段差６の手前の走行面４ａから段差のある走行面４ｂに乗り移るときに、該テイル部９が、上記走行面形成部材５の端縁５ａに対して、引っ掛かりを生じることなく円滑に摺動できるようにしてある。

上記テイル部９の走行面４ａ，４ｂに対する磁気吸着力は、上記各車輪３の走行面４ａ，４ｂに対する磁気吸着力よりも弱くなるように設定してあるものとする。具体的には、上記図２（ｃ）に示したように、上記各車輪３が段差６のある走行面形成部材５の走行面４ｂの端縁部に配置され、テイル部９の後端部が、段差６手前の走行面４ａに吸着した状態から、該各車輪３を走行面４ｂで前進走行させることにより、該各車輪３の走行面４ｂに対する磁気吸着力と前進走行に伴う摩擦力によって、図３（ａ）に示すように、上記段差６手前の走行面４ａに磁気吸着力により吸着していたテイル部９を、該走行面４ａより引き離す（引き剥がす）ことができるようにしてある。

なお、上記各車輪３の走行面４ａ，４ｂに対する磁気吸着力と、上記テイル部９の走行面４ａ，４ｂに対する磁気吸着力は、これらの磁気吸着力を合わせることで、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１と、使用目的に応じて搭載する機器の全体の重量を支持できるように設定してあるものとする。

以上の構成としてある本発明の磁性体走行面吸着移動装置１を使用する場合は、先ず、磁性体製としてある或る走行面４ａに、各車輪３とテイル部９の磁気吸着力により、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１を吸着させて配置する。

この状態で、上記各車輪３を、図示しない回転駆動機構により前進側に回転駆動すると、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１は、上記走行面４ａに沿って前進走行するようになる。

その後、上記走行面４ａを走行している本発明の磁性体走行面吸着移動装置１が、図２（ａ）に示すように、該走行面４ａと上記所定の間隔を隔てて配置されている別の走行面４ｂとの段差６に到達すると、上記各車輪３の係止用突部７が、該走行面４ｂを形成している走行面形成部材５の端縁５ａに係止されるようになると共に、磁気吸着力によって吸着する。

次いで、上記各車輪３の前進側への回転駆動が継続されることにより、該各車輪３は、図２（ｂ）に示すように、上記係止用突部７の係止個所を支点として段差６手前の走行面４ａより引き離された後、図２（ｃ）に示すように、走行面形成部材５の端縁５ａに吸着したまま、その表面の走行面４ｂに乗り移るようになる。このようにして各車輪３が走行面４ａから走行面４ｂへ段差６を越えて乗り移る間は、上記テイル部９が、段差６手前の走行面４ａに摺動可能に吸着した状態に保持されることで、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１は、走行面４ａと４ｂに吸着した状態に確実に維持される。

その後は、上記各車輪３が、上記段差６のある走行面４ｂを前進走行することに伴って、図３（ａ）に示すように、テイル部９が、上記段差６手前の走行面４ａより引き離された後、走行面形成部材５の端縁５ａに吸着しながら摺動して、図３（ｂ）に示すように、段差６のある走行面４ｂまで移動するようになる。

これにより、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１の上記走行面４ａから走行面４ｂへの段差６を越えた移動が完了する。よって、上記各車輪３の前進側の回転駆動が継続されると、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１は、上記走行面４ｂに沿って前進走行するようになる。

一方、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１が、上記走行面形成部材５の表面の走行面４ｂを前進走行しているときに、該走行面形成部材５の反対側の端縁５ｂに達した場合は、各車輪３の前進側への回転駆動を継続して行うと、図４に示すように、該各車輪３は、走行面形成部材５の端縁５ｂに吸着しながら、該吸着個所を中心にして、該走行面形成部材５の端縁５ｂを回りこむように移動して、上記段差６がなくなったところの走行面４ａに突き当たるようになる。この際、上記各車輪３は、上記走行面４ａに突き当たった時点で、該走行面４ａに対し磁気吸着力により吸着するようになる。

その後は、該各車輪３の上記走行面４ａに対する前進走行を続けて行わせると、テイル部９も、上記走行面４ｂから走行面形成部材５の端縁５ｂを越えた時点で、走行面４ａに吸着するようになることから、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１の上記走行面４ｂから走行面４ａへの移動が完了する。よって、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１は、再び該走行面４ａに沿って前進走行できるようになる。

このように、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１によれば、磁性体製の走行面４ａ，４ｂに吸着しながら走行するときに、段差６が存在していても、該段差６の前後の走行面４ａと４ｂの間で段差６を越えて移動することができる。

更に、この段差６のある走行面４ａと４ｂとの間での乗り移りは、該段差６の２倍程度の直径の車輪３により実施できることから、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１は、車輪３の径の増大を抑えることができて、装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、車輪３の外周に設ける係止用突部７は、側面形状が矩形状のものとして示したが、その外周側端部で走行面４ａ，４ｂに対して本発明の磁性体走行面吸着移動装置１を保持させるための磁気吸着力を作用させることができ、且つ該係止用突部７を走行面形成部材５の端縁５ａに係止させることができると共に、該係止個所を、車輪３に該車輪３を段差６手前の走行面４ａより引き離すための力（トルク）を加えるときの支点とすることができるようにしてあれば、該係止用突部７の側面形状は、図示した以外の形状に適宜変更してもよい。

車輪３は、車体２の幅方向に２個一組で備える構成を示したが、車輪３の数は増減してもよい。なお、車輪３を単数とする場合は、車体２の幅方向の中心に配置すると共に、たとえば、テイル部９の幅を十分広く設定する等、車体２が走行面４ａ，４ｂに対し幅方向に傾斜することを防止する手段を備えるようにすればよい。

テイル部９の後端寄りに設ける下方に膨らむ曲面は、円弧面であることが望ましいが、円弧面以外の任意の曲面であってもよい。

又、テイル部９の後端寄りには、上記下方に膨らむ曲面を備えることが望ましいが、車輪３が段差６手前の走行面４ａから、段差６のある走行面４ｂに乗り移る間、テイル部９が段差６手前の走行面４ａに吸着した状態を保持できるようにしてあり、且つ底面が走行面形成部材５の端縁５ａに引っ掛かりを生じずに円滑に摺動可能な滑らかな面としてあれば、上記テイル部９の後端寄りの下方に膨らむ曲面は省略してもよい。又、テイル部９の上面の形状は、図示した以外の形状に適宜変更してもよい。

テイル部９は、磁気吸着力を発生させるための永久磁石の数を調整できるようにして、走行面４ａ，４ｂに対する吸着力の設定を、走行面４ａ，４ｂの表面の粗さや、段差６の寸法等、本発明の磁性体走行面吸着移動装置１の使用環境に応じて、適宜変更できるようにしてもよい。

磁性体製の走行面４ａ，４ｂに対する車輪３とテイル部９に備える磁気吸着力は、永久磁石の磁力以外に、電磁石の磁力を用いるようにしてもよい。

本発明の磁性体走行面吸着移動装置１は、磁性体製の走行面を備えていれば、たとえば、鋼管の表面等、構造物の磁性体製の壁面以外の任意の磁性体製の走行面での移動に適用してよい。更に、上記走行面は、垂直のみならず、オーバーハングした個所の下面等、いかなる角度配置であってもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 磁性体走行面吸着移動装置
２ 車体
３ 車輪
４ａ，４ｂ 走行面
５ 走行面形成部材
５ａ 端縁
７ 係止用突部
９ テイル部
９ａ 円弧面（曲面）

Claims (3)

1. 車体の前部に、該車体の前方と下方にはみ出るよう配置した車輪を備え、
   該車輪は、磁性体製の走行面に対する磁気吸着力を備えると共に、外周面に凹凸を備えて、或る走行面より離隔配置された表面に別の走行面を形成する走行面形成部材の端縁に係止できるようにしてなる構成とし、
   上記車体の後部に、磁性体の走行面に対する磁気吸着力を備えたテイル部を、後方に突出させて備えてなる構成
   を有することを特徴とする磁性体走行面吸着移動装置。
2. 車輪の外周面に備える凹凸は、走行面形成部材の端縁に係止させるための係止用突部を、該走行面形成部材の端縁の厚さ以上の間隔を隔てて周方向に配列したものとした請求項１記載の磁性体走行面吸着移動装置。
3. テイル部は、全長にわたり底面が滑らかに連続する面としてあり、且つ後端寄りに、下方に膨らむ曲面を備えるようにした請求項１又は２記載の磁性体走行面吸着移動装置。

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