JP2014108649A - 波動伝播式移動装置及びそれを用いた登攀装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造、制御が平易で、且つ、耐久性にすぐれた波動伝播式移動装置を提案する。
【解決手段】走行面にフレキシブルなプレートの裏面を直接又は間接的に接触させるとともに、該プレートの後端領域を撓ませて、走行面から離れる湾曲部を形成し、該湾曲部を前方に送り前記プレートの前端領域で消滅させることによって、走行面上を前方に移動する波動伝播式移動装置において、前記プレートの上面側で前後方向に延び、回動自在に装置本体に軸支されるとともに、外周面に蔓巻状の軌道を有するシャフトと、前記シャフトを回動させる回動手段と、前記プレートを前記シャフトの軌道に沿って湾曲させる湾曲手段とを設け、前記プレートの前端部及び後端部の少なくとも一方において、波動の振幅を吸収するように装置本体に対して相対的に上下移動可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルなプレートの後端領域を撓ませて形成した湾曲部を前方に送ることによって走行面上を移動する波動伝播式移動装置に関する。また、本発明は、このような波動伝播式移動装置を用いた登攀装置に関する。

従来、この種の波動伝播式移動装置として、特許文献１に記載されているような移動機構が知られている。この移動機構は、走行面に面接触する推進用部材と、推進用部材を上下動させる複数のアクチュエータとを備え、各アクチュエータの位相を制御することによって、推進用部材に形成した湾曲部を前方に送り、それにより走行面上を移動するというものである。

特開２００８−９４２６７号公報

しかしながら、特許文献１のような移動装置では、多数のアクチュエータを設けて、それぞれのアクチュエータの位相を制御する必要があるために、構造や制御が複雑になりかねないという問題があった。

本発明は、前記の現状に鑑み開発されたもので、構造、制御が平易で、且つ、耐久性にすぐれた波動伝播式移動装置を提案するものである。
また、本発明は、構造、制御が平易で、且つ、耐久性にすぐれた、壁面や天井なども含む任意の傾きの走行面上を移動することのできる登攀装置を提案するものである。

すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
１．走行面にフレキシブルなプレートの裏面を直接又は間接的に接触させるとともに、該プレートの後端領域を撓ませて、走行面から離れる湾曲部を形成し、該湾曲部を前方に送り前記プレートの前端領域で消滅させることによって、走行面上を前方に移動する波動伝播式移動装置において、
前記プレートの上面側で前後方向に延び、回動自在に装置本体に軸支されるとともに、外周面に蔓巻状の軌道を有するシャフトと、
前記シャフトを回動させる回動手段と、
前記プレートを前記シャフトの軌道に沿って湾曲させる湾曲手段とを備え、
前記プレートの前端部及び後端部の少なくとも一方において、波動の振幅を吸収するように装置本体に対して相対的に上下移動可能とした
ことを特徴とする波動伝播式移動装置。
前記の構成により、平易な構造、制御によって波動を伝播することができるとともに、プレートの前端領域又は後端領域に加わる負荷を低減し、プレートの前後端領域における損傷の発生を回避することができるため、構造、制御が平易で、且つ、耐久性にすぐれた波動伝播式移動装置を得ることができる。

なお、この発明の明細書及び特許請求の範囲では、「前方」・「後方」、又は、「前端部」・「後端部」等の、「前」・「後」を含む用語を用いているが、これらは、波動伝播式移動装置の動作等の説明を簡明にするために用いているものであり、特に断りのない限り、前後の方向を特に区別して用いているものではない。即ち、特に断りのない限り、例えば、プレートの長手方向一端部と他端部のうち、どちらの端部をプレートの「前端部」と考えても「後端部」と考えてもよい。換言すれば、プレートの長手方向一端部をプレートの「前端部」と考えれば、プレートの長手方向他端部がプレートの「後端部」となり、その逆を考えてもよい。

２．前記回動手段に設けたカム機構により、前記プレートの前端部及び後端部の少なくとも一方を、波動の振幅を吸収するように装置本体に対して相対的に上下移動可能とした、前記１の波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、平易な構造、制御によって、プレートの前端領域又は後端領域に加わる負荷を確実に低減することができる。

３．前記プレートの前端部及び後端部を装置本体に保持する保持手段を設けた、前記１の波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、波動を安定して伝播することができるため、安定した走行性能を有する波動伝播式移動装置を得ることができる。

４．前記保持手段は、
前記プレートの前端部又は後端部に固定されたスライダ部材と、
該スライダ部材を上下方向にスライド可能に保持するとともに、装置本体に固定されたガイド部材と
を有する、前記３の波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、平易な構造、制御によって、プレートの前端領域又は後端領域に加わる負荷を確実に低減することができる。

５．前記スライダ部材を下方に付勢する弾性部材をさらに備え、
前記シャフトの軸上に前記カム機構を設け、該カム機構は前記スライダ部材を押し上げるカム面を有し、
前記カム面は、前記シャフトの回転角度にかかわらず、該カム面による前記スライダ部材の押し上げ幅を、該スライダ部材が保持する前記プレートの前端部又は後端部における振幅と一致させる断面形状を有する、前記４の波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、平易な構造、制御によって、プレートの前端領域又は後端領域に加わる負荷をより確実に低減することができる。

６．前記スライダ部材及び前記ガイド部材はそれぞれ、上下方向に延びる一対の脚部と、該脚部の上端間を左右に連結する天壁部とを有し、
前記スライダ部材の一対の脚部はそれぞれ、下端部が前記プレートの前端部又は後端部に固定され、且つ、外側の側部が前記ガイド部材の一対の脚部の内側の側部に上下方向にスライド可能に嵌合しており、
前記ガイド部材の一対の脚部はそれぞれ装置本体に固定されており、
前記弾性部材は、前記ガイド部材の天壁部と前記スライダ部材の天壁部との間に配置された圧縮コイルばねであり、
前記スライダ部材の天壁部の下面が、直接又は間接的に前記シャフトの前記カム面に当接している、前記５の波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、平易な構造、制御によって、プレートの前端領域又は後端領域に加わる負荷をさらに確実に低減することができる。

７．前記スライダ部材の天壁部は、前記カム面に当接するベアリングを有する、前記６の波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、平易な構造、制御によって、プレートの前端領域又は後端領域に加わる負荷をさらに確実に低減することができる。

８．前記保持手段は、前記プレートを前後方向に圧縮した状態で、前記プレートの前端部及び後端部を装置本体に保持するものとし、
装置本体は、前記プレートの裏面側で該プレートの両側縁に沿ってそれぞれ前後方向に延びる一対のレール部を有し、
前記保持手段及び前記一対のレール部を前記湾曲手段として用いる、前記３〜７のいずれかの波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、平易な構造、制御によって、確実に、プレートをシャフトの条溝に沿って湾曲させることができるため、構造、制御をより平易化した波動伝播式移動装置を得ることができる。

９．前記一対のレール部間で前記プレートの裏面に嵩高層を設け、
該嵩高層を走行面に接触させて移動する、前記８の波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、一対のレール部を設けた場合であっても、嵩高層を介することによってプレートの裏面側を走行面に確実に接触させることができるため、安定した走行性能を有する波動伝播式移動装置を得ることができる。

１０．前記保持手段は、
前記プレートの前端部及び後端部にそれぞれ固定されるとともに、上下方向にスライド可能に装置本体に保持される一対の保持板と、
前記一対の保持板間に、これら保持板間の前記プレートの前後方向の自然長より短い所定の間隔を保つように、該一対の保持板間を連結するスペーサ部材と
を有する、前記３、８及び９のいずれかの波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、平易な構造、制御によって、プレートの前端領域又は後端領域に加わる負荷を確実に低減することができる。

１１．前記一対の保持板はそれぞれ、前記シャフトの前後端からそれぞれ突出する軸が貫通する貫通孔を有し、
これら貫通孔は、上下方向に延びる長孔である、前記１０の波動伝播式移動装置。
前記の構成によれば、平易な構造、制御によって、プレートの前端領域又は後端領域に加わる負荷をより確実に低減することができる。

１２．前記１〜１１のいずれか一項に記載の波動伝播式移動装置と、
該装置の前記プレートを走行面に密着させる密着手段と
を備えることを特徴とする、波動伝播式移動装置を用いた登攀装置。
前記の構成によれば、構造、制御が平易で、且つ、耐久性にすぐれた、壁面や天井なども含む任意の傾きの走行面上を移動することのできる登攀装置を得ることができる。

本発明によれば、構造、制御が平易で、且つ、耐久性にすぐれた波動伝播式移動装置を得ることができる。
また、本発明によれば、構造、制御が平易で、且つ、耐久性にすぐれた、壁面や天井なども含む任意の傾きの走行面上を移動することのできる登攀装置を得ることができる。

本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態を示す平面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態を示す側面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態を示す底面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態を示す正面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態を示す背面図である。 図１のＡ−Ａ一部断面図である。 図１に示すシャフトのＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態における前側スライダ部材及び前側ガイド部材の斜視図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態の動作状態を示す一部縦断面図であり、（ａ）から（ｄ）は、その動作状態を時系列順に示している。 板ばねの前後端部を固定端とした比較例の動作を示す一部縦断面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態の変形例におけるシャフトの要部斜視図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態の変形例における前側スライダ部材及び前側ガイド部材の斜視図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態の変形例の動作状態を示す一部縦断面図であり、（ａ）から（ｄ）は、その動作状態を時系列順に示している。 本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態を示す平面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態を示す側面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態を示す底面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態を示す正面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態を示す背面図である。 図１４のＡ’−Ａ’一部断面図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態における保持手段の斜視図である。 本発明に係る波動伝播式移動装置を用いた登攀装置の一実施形態を示す平面図である。 図２１のＣ−Ｃ一部断面図である。

以下、本発明に係る波動伝播式移動装置及びこの装置を用いた登攀装置の実施形態について、図面を用いて詳細に例示説明する。
まず、本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態の構成について、図１〜図８を用いて説明する。

図１〜図６に示すように、本例における波動伝播式移動装置１００は、前後方向（図１の右側が前方、左側が後方である）に延びる一対の側方フレーム１０１と、これらの側方フレーム１０１の前端部間及び後端部間をそれぞれ連結する前方フレーム１０２及び後方フレーム１０３とで装置本体１０４を形成している。一対の側方フレーム１０１はそれぞれ、縦板部１０１ａと底板部（レール部）１０１ｂとからなる断面Ｌ字形状をなしており、これらのレール部１０１ｂは互いに対向して配置されている。

前方フレーム１０２及び後方フレーム１０３は、互いに同一の形状をなし、それぞれ、縦板部１０２ａ、１０３ａと底板部１０２ｂ、１０３ｂとからなる断面Ｌ字形状になっている。これらの前方フレーム１０２及び後方フレーム１０３は、底板部１０２ｂ、１０３ｂを互いに対向させて、一対の側方フレーム１０１の縦板部１０１ａ間に配置されている。前方フレーム１０２の底板部１０２ｂの両側端部は、一対の側方フレーム１０１のレール部１０１ｂの前端部に上方から重ねられてねじ止めされている。同様に、後方フレーム１０３の底板部１０３ｂの両側端部も、一対の側方フレーム１０１のレール部１０１ｂの後端部に上方から重ねられてねじ止めされている。

前方フレーム１０２及び後方フレーム１０３の縦板部１０２ａ、１０３ａには、断面円形の貫通孔１０２ｃ、１０３ｃが設けられている。これらの貫通孔１０２ｃ、１０３ｃには、板ばね１０７の上面側で前後方向に延びるシャフト１０５の軸１０６が挿入され、シャフト１０５は、これら貫通孔１０２ｃ、１０３ｃの中心を結ぶ軸線Ｏの周りに回動自在に軸支されている。シャフト１０５の軸１０６の後端部には、モータＭが設けられており、モータＭの筐体は、後方フレーム１０３の縦板部１０３ａにねじ止めされている。このように、本例では、シャフト１０５の軸１０６とモータＭとで回動手段を構成している。

シャフト１０５の外周面１０５ａには、螺旋状の条溝１０５ｂが設けられている。具体的には、シャフト１０５の横断面は軸線方向位置に関わらず、図７に示すような、軸線Ｏとは異なる点Ｄを中心とする角度ｂの円弧ＡＣＢと、軸線Ｏを中心とする角度２π−ａの円弧とで表すことができ、軸線方向に移動するにつれて、このような横断面が一定の割合で軸線Ｏの周りに回転することによって、図１に示した螺旋状の条溝１０５ｂを形成している。

図１〜図６に示したように、シャフト１０５の下方には、フレキシブルなプレートである長方形の板ばね１０７が配置されている。板ばね１０７は、保持手段１０８によって、板ばね１０７を前後方向に圧縮した状態で、前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂが一対の側方フレーム１０１の縦板部１０１ａに保持されている。また、板ばね１０７の両側縁部は、一対の側方フレーム１０１のレール部１０１ｂに載置されている。さらに、図６に示すように、側面視において、レール部１０１ｂの上面とシャフト１０５の外周面１０５ａの下端部との隙間ｔは、板ばね１０７の厚みに等しくなっている。その結果、保持手段１０８及び一対のレール部１０１ｂが、板ばね１０７をシャフト１０５の条溝１０５ｂに沿って湾曲させる湾曲手段となって、板ばね１０７は、シャフト１０５の下端部に沿って位置する各条溝１０５ｂ内に撓み変形し、これらの条溝１０５ｂと当接する、図示しない走行面から離れる方向に湾曲する湾曲部１０７ｃを形成している。

保持手段１０８は、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂにそれぞれ固定された前側スライダ部材１０９ａ及び後側スライダ部材１０９ｂと、これらのスライダ部材１０９ａ、１０９ｂをそれぞれ上下方向にスライド可能に保持する前側ガイド部材１１０ａ及び後側ガイド部材１１０ｂとからなる。前側スライダ部材１０９ａ及び前側ガイド部材１１０ａの構造は、図８に示すようになっており、後側スライダ部材１０９ｂ及び後側ガイド部材１１０ｂも同一の構造になっている。

図８に示したように、前側スライダ部材１０９ａは、上下方向に延びる一対の脚部１１１ａと、該脚部１１１ａの上端間を左右に連結する天壁部１１２ａとを有する。前側スライダ部材１０９ａの一対の脚部１１１ａの外側の側部にはそれぞれ、上下方向に延びる縦溝１１３ａが設けられている。また、これら一対の脚部１１１ａの底面にはねじ穴（図示省略）が設けられている。前側ガイド部材１１０ａは、上下方向に延びる一対の脚部１１４ａと、該脚部１１４ａの上端間を左右に連結する天壁部１１５ａとを有する。前側ガイド部材１１０ａの一対の脚部１１４ａの内側の側部にはそれぞれ、上下方向に延びる縦リブ１１６ａが設けられている。これらの縦リブ１１６ａは、前側スライダ部材１０９ａの一対の脚部１１１ａの縦溝１１３ａにそれぞれ嵌合する。前側ガイド部材１１０ａの一対の脚部１１４ａの前端部及び後端部は、下方領域が前後方向に張り出した張り出し部１１７ａを形成しており、これら張り出し部１１７ａにはそれぞれ１つの取付孔が形成されている。

図３及び図６に示したように、前側スライダ部材１０９ａは、その脚部１１１ａの底面に設けられたねじ穴を介して板ばね１０７の前端部１０７ａに、当該前端部１０７ａの裏面側からねじ止めされている。また、図１及び図２に示したように、前側ガイド部材１１０ａは、張り出し部１１７ａに設けられた取付孔を介して側方フレーム１０１の縦板部１０１ａにねじ止めされている。この状態では、図８に示した前側ガイド部材１１０ａの縦リブ１１６ａが、前側スライダ部材１０９ａの縦溝１１３ａに嵌合し、前側スライダ部材１０９ａは前側ガイド部材１１０ａに上下方向にスライド可能に保持されている。

後側スライダ部材及び後側ガイド部材についても同様であって、図３及び図６に示したように、後側スライダ部材１０９ｂは板ばね１０７の後端部１０７ｂにねじ止めされ、図１及び図２に示したように、後側ガイド部材１１０ｂは側方フレーム１０１の縦板部１０１ａにねじ止めされており、この状態で、後側スライダ部材１０９ｂが後側ガイド部材１１０ｂに上下方向にスライド可能に保持されている。

このように、板ばね１０７の前端部１０７ａが前側スライダ部材１０９ａ及び前側ガイド部材１１０ａを介して装置本体１０４に保持されるとともに、板ばね１０７の後端部１０７ｂが後側スライダ部材１０９ｂ及び後側ガイド部材１１０ｂを介して装置本体１０４に保持された状態では、前側スライダ部材１０９ａと後側スライダ部材１０９ｂとの間の距離は、これらの前側スライダ部材１０９ａと後側スライダ部材１０９ｂとの間に延在する板ばね１０７の自然長よりも短くなっている。

また、一対の側方フレーム１０１のレール部１０１ｂ間で、板ばね１０７の裏面に、板ばね１０７の湾曲部の前進を走行面に伝えることが可能な固さのスポンジ層（嵩高層）１１８が貼り付けられている。このスポンジ層１１８の厚みは、レール部１０１ｂの厚みよりも大きくなっている。したがって、波動伝播式移動装置１００の動作時には、板ばね１０７の裏面は、スポンジ層１１８を介して、間接的に走行面に接触することとなる。

以上の構成になる本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態の動作の例について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態の動作状態を示す一部縦断面図であり、（ａ）から（ｄ）は、その動作状態を時系列順に示している。図１０は、板ばねの前後端部を固定端とした比較例の動作を示す一部縦断面図である。

波動伝播式移動装置１００は、板ばね１０７のスポンジ層１１８を走行面Ｓに接触させた状態で、モータによってシャフト１０５を回転させることによって、板ばね１０７の湾曲部１０７ｃを前方（図９及び図１０では、右方向）に移動させることができる。

ここで、図９（ａ）に示すように、板ばね１０７の前端領域１０７ｄに湾曲部１０７ｃが到達した状態から、シャフト１０５をさらに回転させると、湾曲部が前進して図９（ｂ）に示す状態になる。すなわち、板ばね１０７の前端領域１０７ｄで湾曲部１０７ｃの一部が消滅するとともに、板ばね１０７の後端領域１０７ｅで板ばね１０７が撓んで湾曲部１０７ｃの一部が生成された状態になる。このとき、板ばね１０７の前端部１０７ａは、湾曲部１０７ｃの一部の消滅に伴って、この湾曲部１０７ｃの一部が前方に引き伸ばされるため、わずかに前進する。他方、板ばね１０７の後端領域１０７ｅでは、湾曲部１０７ｃの一部の生成に伴って、板ばね１０７の後端領域１０７ｅが前方に縮み、板ばね１０７の後端部１０７ｂがわずかに前進する。また、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂは保持手段を介し、装置本体に対して前後方向に拘束されているため、装置本体も板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂと同じだけ前進する。さらに、シャフト１０５は、装置本体に軸支されているため、シャフト１０５も板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂと同じだけ前進する。

この状態からさらにシャフト１０５を回転させると、湾曲部１０７ｃがさらに前進して、図９（ｃ）に示す状態になる。すなわち、板ばね１０７の前端領域１０７ｄで湾曲部１０７ｃの全体が消滅するとともに、板ばね１０７の後端領域１０７ｅで湾曲部１０７ｃの全体が生成された状態になる。このとき、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂは、図９（ｂ）について前述したのと同様の作用によってさらに前進し、それに伴って装置本体及びシャフト１０５も同じだけ前進する。その結果、本装置は図９（ａ）に示した状態から図９（ｃ）に示した状態となるまでに距離ｘだけ前進することになる。

その後、シャフト１０５をさらに回転させて、図９（ｃ）で消滅した湾曲部に後続する湾曲部１０７ｃが板ばね１０７の前端領域１０７ｄに到達する図９（ｄ）の状態になるまでは、波動伝播式移動装置１００は前進しない。

波動伝播式移動装置１００が前進するメカニズムは以上のとおりであるが、本例における波動伝播式移動装置１００では、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂにおいて、波動の振幅を吸収するように装置本体に対して相対的に上下移動可能（この例では、スライド可能）としているため、板ばね１０７の前端領域１０７ｄ及び後端領域１０７ｅにおける損傷の発生を確実に防止し、耐久性を向上することができる。すなわち、仮に、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂを装置本体に固定していた場合には、図９（ｂ）に示したタイミングで、図１０に示すように、板ばね１０７の前端領域１０７ｄ及び後端領域１０７ｅに作用する荷重を逃がすことができず、その結果、これら領域に損傷を生じてしまうおそれがあるが、本例による波動伝播式移動装置１００では、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂを上下方向に自由端とし、荷重に従って上下動可能としているため、板ばねの前後端領域に作用する負荷を低減することができるのである。

以上説明した本発明に係る波動伝播式移動装置の一実施形態では、板ばねの前後端部を上下方向に自由端とし、荷重に従って上下動可能とすることで、板ばねの前後端領域に作用する負荷を低減させたが、次に、板ばねの前後端部の上下動を制御して、それにより板ばねの前後端領域に作用する負荷を最小化するようにした変形例について、図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は、本変形例のシャフトの要部斜視図である。図１２は、本変形例の前側スライダ部材及び前側ガイド部材の斜視図である。図１３は、本変形例の動作状態を示す一部縦断面図であり、（ａ）から（ｄ）は、その動作状態を時系列順に示している。

本変形例では、図１１に示すように、シャフト１０５の前後端部に設けられた軸１０６上に、シャフト１０５と隣接してカム面１１９が設けられている。すなわち、回動手段にカム機構が設けられている。また、図１２に示すように、前側スライダ部材１０９ａ’の天壁部１１２ａと前側ガイド部材１１０ａの天壁部１１５ａとの間には、圧縮コイルばね１２０ａが２本配置されている。なお、前側スライダ部材１０９ａ’の天壁部１１２ａの上面には、図示したように、圧縮コイルばね１２０ａの位置決め穴が２つ形成されており、これらの位置決め穴にはそれぞれ、圧縮コイルばね１２０ａの下端部が収納されている。さらに、スライダ部材１０９ａ’の天壁部１１２ａ内には、前後方向の軸でベアリング１２１ａが軸支されており、当該ベアリング１２１ａの下部がスライダ部材１０９ａ’の天壁部１１２ａの底面から露出している。後側スライダ部材及び後側ガイド部材にも、前記の前側スライダ部材１０９ａ’及び前側ガイド部材１１０ａと同様に、圧縮コイルばねとベアリングとが設けられている。

したがって、これらの部材を用いて、前述した実施形態の場合と同様に波動伝播式移動装置を構成すると、シャフトの前後端部の軸に設けたカム面がそれぞれ、前側スライダ部材及び後側スライダ部材の天壁部にベアリングを介して間接的に当接し、前側スライダ部材及び後側スライダ部材を圧縮コイルばねの付勢力に逆らって押し上げることができるので、カム面の断面形状によって板ばねの前後端部の上下動を制御することが可能になる。

ここに、カム面１１９は、シャフト１０５の回転角度にかかわらず、カム面１１９によるスライダ部材の押し上げ幅を、このスライダ部材が保持する板ばね１０７の前端部又は後端部における振幅と一致させる断面形状を有している。なお、前述したベアリングは、カム面から入力される左右方向荷重及び前後方向荷重を逃がすことができるため、設けることが好ましいが、省略することもできる。その場合には、前側スライダ部材及び後側スライダ部材の天壁部の上下方向の厚みを調節し、天壁部の底面を直接、カム面に当接させるようにすることができる。

このような構成になる本変形例の波動伝播式移動装置の動作は、図１３に示すとおりである。すなわち、波動伝播式移動装置１００が前進するメカニズムは図９（ａ）〜図９（ｄ）を用いて前述したところと同様であるが、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂの上下動は、次のように制御される。

まず、図１３（ａ）に示した状態では、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂと対向し、且つ、シャフト１０５の前端面又は後端面に開口している条溝１０５ｂが存在しておらず、カム面による前側スライダ部材及び後側スライダ部材の押し上げ幅は０である。したがって、圧縮コイルばねの付勢力によって、前側スライダ部材及び後側スライダ部材は最下位置に維持される。

この状態からさらにシャフト１０５を回転させると、湾曲部１０７ｃが前進して、図１３（ｂ）に示す状態になる。この状態では、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂにおける振幅（すなわち、板ばね１０７の前端部１０７ａ及び後端部１０７ｂと対向し、且つ、シャフト１０５の前端面又は後端面に開口している条溝１０５ｂの上下方向深さ）ｚ１と同じだけ、前側スライダ部材及び後側スライダ部材がカム面１１９によって押し上げられる。これは、カム面１１９による前側スライダ部材及び後側スライダ部材の押し上げ幅ｚ２が前記したｚ１と等しくなっているためである。この状態からさらにシャフト１０５を回転させた図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）の状態では、図１３（ａ）の状態のときと同様に、前側スライダ部材及び後側スライダ部材は最下位置に維持される。

したがって、本変形例の波動伝播式移動装置によれば、回動手段に設けたカム機構により、板ばねの前端部及び後端部を、波動の振幅を吸収するように装置本体に対して相対的に上下移動可能とすることができる。しかも、シャフトの回転角度に関わらず、カム面によるスライダ部材の押し上げ幅を板ばねの前後端部における振幅と一致させて、板ばねの前後端部の上下方向位置を最適化することができるため、板ばねの前後端領域に作用する負荷を最小化することができる。

次に、本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態について、図１４〜図１９を用いて説明する。図１４〜図１８はそれぞれ、本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態を示す平面図、側面図、底面図、正面図及び背面図である。図１９は図１４のＡ’−Ａ’一部断面図である。図２０は、本発明に係る波動伝播式移動装置の他の実施形態における保持手段の斜視図である。

図１４〜図１９に示すように、本例における波動伝播式移動装置２００は、保持手段２０１として一対の保持板２０２と支柱（スペーサ部材）２０３とを用いる点を除いては、図１〜図８を用いて前述した実施形態における波動伝播式移動装置と同一の構成を有する。

一対の保持板２０２はそれぞれ、縦板部２０２ａと底板部２０２ｂとからなる断面Ｌ字形状をなしており、これらの縦板部２０２ａは互いに前後方向に対向して配置されている。また、一対の保持板２０２の間には、３本の支柱２０３がそれぞれ軸線Ｏと平行に配置されている。このうち１本はシャフトの上方、２本はシャフトの左右に位置している。これらの支柱２０３はいずれも、図２０に示すように、一対の保持板２０２の縦板部２０２ａに設けられた取付孔を介してねじ止めされている。

また、一対の保持板２０２の底板部２０２ｂにも取付孔が設けられており、これらの取付孔を介して板ばねの前端部及び後端部がそれぞれ一対の保持板２０２の底板部２０２ｂにねじ止めされている。ここに、一対の保持板２０２の縦板部２０２ａ間の距離、すなわち支柱２０３の長さは、当該縦板部２０２ａ間に延在する板ばねの自然長よりも短くなっている。したがって、保持手段２０１は、板ばねを前後方向に圧縮した状態で、板ばねの前端部及び後端部を装置本体に保持するものとなっている。また、一対の保持板２０２の縦板部２０２ａには、シャフトの軸の直径を横幅とする縦長の長孔２０２ｃが設けられている。これらの長孔２０２ｃには、シャフトの前後の軸が挿入されている。

その結果、保持手段２０１及び一対のレール部が、板ばねをシャフトの条溝に沿って湾曲させる湾曲手段となって、板ばねは、図１９に示すように、シャフトの下端部に沿って位置する各条溝内に撓み変形し、これらの条溝と当接する、図示しない走行面から離れる方向に湾曲する湾曲部を形成している。

以上の構成になる波動伝播式移動装置２００は、図１〜図８を用いて前述した実施形態における波動伝播式移動装置と同様に動作することができる。すなわち、波動伝播式移動装置２００でも、図９を用いて説明したところと同様に、板ばねの前後端部を波動の振幅を吸収するように装置本体に対して相対的に上下移動可能とすることができる。具体的には、板ばねの前後端部を上下方向に自由端とし、荷重に従って上下動可能とすることができるため、その結果、板ばねの前後端領域に作用する負荷を低減することができる。

さらに、本発明に係る波動伝播式移動装置を用いた登攀装置の一実施形態について、図２１〜図２２を用いて説明する。図２１は、本発明に係る波動伝播式移動装置を用いた登攀装置の一実施形態を示す平面図である。図２２は図２１のＣ−Ｃ一部断面図である。
本例では、図１〜８を用いて前述した波動伝播式移動装置１００を２つ用いているが、シャフトに形成した条溝の向きは互いに逆としている。そして、図２１〜図２２に示すように、これらの波動伝播式移動装置１００を互いに離間させつつ並列配置するとともに、これら装置間に吸引装置（密着手段）３０１を配置することによって、登攀装置３００を構成している。吸引装置３０１は、下方に開口する凹部を有する箱体３０１ａと、箱体３０１ａの天壁部に設置され、箱体３０１ａの凹部内の空気を吸引する遠心ファン３０１ｂとを有している。また、箱体３０１ａは、その外壁に波動伝播式移動装置１００が固定されている。

したがって、登攀装置３００を、走行面Ｓ上に配置し、箱体３０１ａと走行面Ｓとの間に形成される吸引空間Ｖを、遠心ファン３０１ｂによって負圧化することによって、登攀装置を走行面Ｓに密着させることができる。そして、この状態で波動伝播式移動装置１００を駆動することによって、壁面や天井なども含む任意の傾きの走行面Ｓ上を移動することができるのである。なお、本例では、左右の波動伝播式移動装置１００のシャフトに形成した条溝の向きを互いに逆向きとし、シャフトの回転方向を逆にしたので、前進する際に登攀装置に作用するモーメントを互いに打ち消すことができ、走行を安定化することができる。また、左右のシャフトの回転速度及び回転方向を制御することにより、登攀装置を左右に旋回及び後退させることができる。なお、シャフトに形成した条溝の向きを同一としてもよい。

前述したところは、本発明の一例を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。例えば、シャフトに設ける条溝は、必ずしも正確な螺旋形となっている必要はなく、蔓巻状になっていればよい。また、条溝の条数は１条とした例を用いて説明したが、例えば２条とすることもできる。この場合には、前述した一実施形態の変形例では、カム面の断面形状も変更し、軸線を挟んで対向する２箇所で押し上げ量が極大となるような断面形状とすることが好ましい。さらに、条溝のピッチ、幅、深さや、断面形状なども適宜変更することができる。

また、前述したいずれの例においても、板ばね（プレート）をシャフトの条溝に沿って湾曲させる湾曲手段として、板ばねを前後方向に圧縮した状態で板ばねの前端部及び後端部を装置本体に保持する保持手段と装置本体に設けたレール部とを用いたが、これに限定されない。例えば、シャフトとプレートとを、互いに引き付け合う磁力を生じさせる磁性体からなるものとし、これらのシャフト及びプレートを湾曲手段として用いることもできる。また、シャフトとプレートとの間に互いに引き付け合う磁力又は静電気力を生じさせる磁界又は電界発生装置を設け、この磁界又は電界発生装置を湾曲手段として用いることもできる。さらに、これらの湾曲手段を併用することも可能である。

また、このように磁力や静電気を利用して湾曲部を形成する場合には、必ずしも条溝を設ける必要はなく、シャフトは、条溝に代えて、このような磁力や静電気を生じる部分からなる軌道を有するものとすることができる。この場合、プレートをシャフトの軌道に沿って湾曲させる湾曲手段として、例えば、軌道とプレートの間の互いに引き付けあう力（磁力、静電気力）と、シャフト外周面上の軌道以外の部分とプレートの間の互いに反発する力とを用いることができる。このような反発力を生じさせるためには、例えば、シャフト外周を弾性圧縮可能且つ磁力、静電気力を透過可能な素材で被覆し、当該素材を介してシャフトとプレートとを互いに間接的に接触させる構造などを採用することができる。また、シャフトに設ける軌道は、条溝について前述したところと同様に、必ずしも正確な螺旋形となっている必要はなく、蔓巻状になっていればよいし、条数、ピッチ、幅なども適宜変更することができる。さらに、前述したいずれの例においても、板ばねの裏面にスポンジ層（嵩高層）を設けるものとしたが、湾曲手段の態様や走行面の形状によっては、嵩高層を設けなくとも板ばねの裏面を走行面に直接接触させることができるため、必ずしも嵩高層を設ける必要はない。また、プレートとしては、板ばねに限られず、異なる材質からなる板体を積層した積層体を用いることもできる。

さらに、前述したように磁力や静電気を利用して湾曲部を形成する場合には、必ずしも板ばねの前後端部を装置本体に保持する必要はなく、板ばねの前進に伴って装置本体も前進するようになっていれば、板ばねを装置本体に保持する必要はない。板ばねの前進に伴って装置本体も前進させるためには、例えば、板ばねのいずれかの部分を装置本体に対して相対的に上下移動可能に装置本体に保持する構造や、磁力や静電気を用いて板ばねと装置本体との間の距離を一定に保つようにする構造などを採用することができる。

また、保持手段の例として、前側スライダ部材及び前側ガイド部材並びに後側スライダ部材及び後側ガイド部材を用いるものを例示したが、前側スライダ部材及び前側ガイド部材のみを用い、板ばねの後端部は装置本体に直接固定することも可能であるし、後側スライダ部材及び後側ガイド部材のみを用い、板ばねの前端部は装置本体に直接固定することも可能である。

１００、２００ 波動伝播式移動装置
１０１ 側方フレーム（装置本体）
１０１ａ 縦板部
１０１ｂ 底板部（レール部）（湾曲手段）
１０２ 前方フレーム（装置本体）
１０２ａ 縦板部
１０２ｂ 底板部
１０３ 後方フレーム（装置本体）
１０３ａ 縦板部
１０３ｂ 底板部
１０４ 装置本体
１０５ シャフト
１０５ａ 外周面
１０５ｂ 条溝（軌道）
１０６ 軸（回動手段）
１０７ 板ばね（プレート）
１０７ａ 前端部
１０７ｂ 後端部
１０７ｃ 湾曲部
１０７ｄ 前端領域
１０７ｅ 後端領域
１０８ 保持手段（湾曲手段）
１０９ａ、１０９ａ’ 前側スライダ部材（保持手段）（湾曲手段）
１０９ｂ 後側スライダ部材（保持手段）（湾曲手段）
１１０ａ 前側ガイド部材（保持手段）（湾曲手段）
１１０ｂ 後側ガイド部材（保持手段）（湾曲手段）
１１１ａ 脚部
１１２ａ 天壁部
１１３ａ 縦溝
１１４ａ 脚部
１１５ａ 天壁部
１１６ａ 縦リブ
１１７ａ 張り出し部
１１８ スポンジ層（嵩高層）
１１９ カム面
１２０ａ 圧縮コイルばね
１２１ａ ベアリング
２０１ 保持手段（湾曲手段）
２０２ 保持板
２０２ａ 縦板部
２０２ｂ 底板部
２０２ｃ 長孔
２０３ 支柱（スペーサ部材）
３００ 登攀装置
３０１ 吸引装置（密着手段）
３０１ａ 箱体
３０１ｂ 遠心ファン
Ｍ モータ（回動手段）
Ｓ 走行面
Ｖ 吸引空間
ｚ１ 板ばねの前端部及び後端部における振幅
ｚ２ カム面による前側スライダ部材及び後側スライダ部材の押し上げ幅

Claims (12)

1. 走行面にフレキシブルなプレートの裏面を直接又は間接的に接触させるとともに、該プレートの後端領域を撓ませて、走行面から離れる湾曲部を形成し、該湾曲部を前方に送り前記プレートの前端領域で消滅させることによって、走行面上を前方に移動する波動伝播式移動装置において、
   前記プレートの上面側で前後方向に延び、回動自在に装置本体に軸支されるとともに、外周面に蔓巻状の軌道を有するシャフトと、
   前記シャフトを回動させる回動手段と、
   前記プレートを前記シャフトの軌道に沿って湾曲させる湾曲手段とを備え、
   前記プレートの前端部及び後端部の少なくとも一方において、波動の振幅を吸収するように装置本体に対して相対的に上下移動可能とした
   ことを特徴とする波動伝播式移動装置。
2. 前記回動手段に設けたカム機構により、前記プレートの前端部及び後端部の少なくとも一方を、波動の振幅を吸収するように装置本体に対して相対的に上下移動可能とした、請求項１に記載の波動伝播式移動装置。
3. 前記プレートの前端部及び後端部を装置本体に保持する保持手段を設けた、請求項１に記載の波動伝播式移動装置。
4. 前記保持手段は、
   前記プレートの前端部又は後端部に固定されたスライダ部材と、
   該スライダ部材を上下方向にスライド可能に保持するとともに、装置本体に固定されたガイド部材と
   を有する、請求項３に記載の波動伝播式移動装置。
5. 前記スライダ部材を下方に付勢する弾性部材をさらに備え、
   前記シャフトの軸上に前記カム機構を設け、該カム機構は前記スライダ部材を押し上げるカム面を有し、
   前記カム面は、前記シャフトの回転角度にかかわらず、該カム面による前記スライダ部材の押し上げ幅を、該スライダ部材が保持する前記プレートの前端部又は後端部における振幅と一致させる断面形状を有する、請求項４に記載の波動伝播式移動装置。
6. 前記スライダ部材及び前記ガイド部材はそれぞれ、上下方向に延びる一対の脚部と、該脚部の上端間を左右に連結する天壁部とを有し、
   前記スライダ部材の一対の脚部はそれぞれ、下端部が前記プレートの前端部又は後端部に固定され、且つ、外側の側部が前記ガイド部材の一対の脚部の内側の側部に上下方向にスライド可能に嵌合しており、
   前記ガイド部材の一対の脚部はそれぞれ装置本体に固定されており、
   前記弾性部材は、前記ガイド部材の天壁部と前記スライダ部材の天壁部との間に配置された圧縮コイルばねであり、
   前記スライダ部材の天壁部の下面が、直接又は間接的に前記シャフトの前記カム面に当接している、請求項５に記載の波動伝播式移動装置。
7. 前記スライダ部材の天壁部は、前記カム面に当接するベアリングを有する、請求項６に記載の波動伝播式移動装置。
8. 前記保持手段は、前記プレートを前後方向に圧縮した状態で、前記プレートの前端部及び後端部を装置本体に保持するものとし、
   装置本体は、前記プレートの裏面側で該プレートの両側縁に沿ってそれぞれ前後方向に延びる一対のレール部を有し、
   前記保持手段及び前記一対のレール部を前記湾曲手段として用いる、請求項３〜７のいずれか一項に記載の波動伝播式移動装置。
9. 前記一対のレール部間で前記プレートの裏面に嵩高層を設け、
   該嵩高層を走行面に接触させて移動する、請求項８に記載の波動伝播式移動装置。
10. 前記保持手段は、
    前記プレートの前端部及び後端部にそれぞれ固定されるとともに、上下方向にスライド可能に装置本体に保持される一対の保持板と、
    前記一対の保持板間に、これら保持板間の前記プレートの前後方向の自然長より短い所定の間隔を保つように、該一対の保持板間を連結するスペーサ部材と
    を有する、請求項３、８及び９のいずれか一項に記載の波動伝播式移動装置。
11. 前記一対の保持板はそれぞれ、前記シャフトの前後端からそれぞれ突出する軸が貫通する貫通孔を有し、
    これら貫通孔は、上下方向に延びる長孔である、請求項１０に記載の波動伝播式移動装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の波動伝播式移動装置と、
    該装置の前記プレートを走行面に密着させる密着手段と
    を備えることを特徴とする、波動伝播式移動装置を用いた登攀装置。

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