JP2020108984A - 負圧吸着移動装置の負圧吸着シール - Google Patents

Abstract

【課題】負圧吸着シールが物体表面にある突起に遭遇しても自由端部がめくれて負圧吸着機能を喪失しないように、また自由端部と物体表面との摩擦力を低減可能な負圧吸着シールを提供する。【解決手段】負圧吸着シール２３はシール固定部とシール固定部に連結されたシール伸縮部とシール伸縮部に連結されたシール自由端部から少なくとも構成されており、シール伸縮部はシール固定部の内縁部に連結された部分から物体表面に近づくにつれ狭まった部分から少なくとも構成されており、シール自由端部はシール伸縮部に連結された内縁部からさらに外側に拡がった部分から構成されており、シール固定部はシール固定板部材を介して吸盤フレーム２２に固定されており、シール固定板部材の内縁部の位置はシール固定部の内縁部の位置の外側にあり、シール固定板部材がシール固定部を押さえ付けている面積を増減することにより負圧吸着シールと物体表面との摩擦力を調整する。【選択図】図７

Description

本発明は、空気や水の如とき包囲流体の圧力によって物体表面に吸着し且つそれに沿って移動することが可能な負圧吸着移動装置において、負圧領域を形成する負圧吸着シールに関する。

従来、空気や水の如とき包囲流体の圧力によって貯油タンクや船体等の物体表面に吸着し且つそれに沿って移動しながら、物体表面へ研掃材を混合された圧縮空気や、あるいは超高圧水を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗膜やさび等の異物を除去し、あるいは噴射された研掃材により物体表面を粗面化し、よって塗装の素地調整を行ったり、あるいは非破壊検査を実施するために物体表面を清浄にする装置として、例えば特公昭６０−２６７５２号公報（米国特許第４，０９５，３７８号明細書及び図面）に開示された装置や、特開平９−７６１５６号公報（米国特許第５，９０４，６１２号明細書及び図面）に開示された装置を挙げることができる。
かかる装置は、噴射ケース本体と、噴射ケース本体に装着された移動手段としての車輪と、噴射ケース本体に連結されその自由端部が物体表面に接触せしめられる吸着シールと、噴射ケース本体、物体表面及び吸着シールによって規定された減圧空間内の流体を外部に排出するための真空生成手段と備えている。かかる装置においては、真空生成手段が付勢されると減圧空間内の流体が外部に排出され、減圧空間内外の流体圧力差に起因して噴射ケース本体に作用する流体圧力は車輪を介して物体表面に伝達され、かかる流体圧力によって装置が物体表面に吸着される。また、かかる吸着状態において電動モータの如き駆動手段によって車輪を回転駆動せしめると、上記車輪の作用によって装置は物体表面に沿って移動する。なお、かかる装置には、物体表面に研掃材を噴射するノズル等の研掃材噴射手段が装着されている。
特開２０１４−００８５６５号公報に開示された装置においては、空気や水の如とき包囲流体の圧力によって物体表面に吸着し且つそれに沿って移動しながら、物体表面へ、水などの高圧流体や、あるいは研掃材を混合された高圧流体を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗膜やさび等の異物を除去し、あるいは物体表面を粗面化することが可能な、表面処理装置を提案している。
また、空気や水の如とき包囲流体の圧力によって物体表面に吸着し且つそれに沿って移動しながら、物体表面へ、アルミニウム合金などの溶射材を加熱、溶融して吹き付け、物体表面に溶射材の被膜を形成することが可能な、表面処理装置を提案している。
また、ノズルユニットを該走行装置の移動方向と交差する一つの軸方向に往復運動を繰り返すだけではなく、更に、該走行装置の移動方向と交差するもう一つの軸方向にも往復運動を繰り返すように往復運動機構を構成することにより、物体表面を処理むらを発生させること無く効率良く処理することが可能な表面処理装置を提案している。
特公昭６０−２６７５２号公報 米国特許第４，０９５，３７８号明細書及び図面 特開平９−７６１５６号公報 米国特許第５，９０４，６１２号明細書及び図面 特開２０１４−００８５６５号公報

本発明の負圧吸着移動装置の負圧吸着シールは、上述した特開２０１４−００８５６５号公報に記載の負圧吸着シールを基礎にして、更なる機能の向上と性能の向上を目的としたものである。
先ず、負圧吸着移動装置のおさらいのために、負圧吸着移動機能の概要と、負圧吸着シールの機能の概要について述べる。
負圧吸着移動機能の概要を述べると、
負圧吸着移動装置は、吸盤フレームと、吸盤フレームの外周部に装着されその自由端部が物体表面に接触する環状の負圧吸着シールと、吸盤フレームに走行フレームを介して装着された移動手段としての車輪と、吸盤フレームと負圧吸着シールと物体表面とによって包囲された減圧空間の内部の流体を外部に排出するための負圧生成手段とを具備している。
かかる装置においては、負圧生成手段が付勢されると減圧空間の流体が外部に排出され、減圧空間の内外の流体圧力差に起因して、吸盤フレームと負圧吸着シールに作用する流体圧力は車輪を介して物体表面に伝達され、かかる流体圧力によって装置が物体表面に負圧吸着する。
また、かかる負圧吸着状態において、電動モータの如き駆動手段によって車輪を回転駆動すると、該車輪の作用により装置は物体表面に沿って移動する。
負圧吸着シールの機能の概要について述べると、負圧吸着シールのポリウレタンなどの柔軟材料から形成された自由端部は減圧空間の内外の流体圧力差に起因して物体表面へ押し付けられて物体表面に密着し、外部の流体が減圧空間の内部へ流入するのを極力阻止する。負圧吸着シールの基本形状について、全体形状は環状であり、吸盤フレームの外周部に装着された部分から物体表面に近づくにつれラッパ状に拡がっており、該形状に起因して負圧吸着シールはセルフシール機能を備えている。
本発明が解決しようとする課題について述べると、船体などの大型構造物の物体表面には、鋼板を重ねて溶接した段差部分などの突起部分がいろいろあり、負圧吸着シールが該突起部分に遭遇しても自由端部がめくれて負圧吸着機能を喪失しないような負圧吸着シールを提案するものである。
また、自由端部と物体表面との摩擦力を低減可能な負圧吸着シールを提案するものである。

上記の技術的解決課題を達成するために、本発明の負圧吸着シールは、吸盤フレームの外周部に装着されたシール固定部と、シール固定部に連結されたシール伸縮部と、シール伸縮部に連結されたシール自由端部から少なくとも構成されている。
該シール固定部は、環状で板状であり、その外周部の形状は吸盤フレームの外周形状とほぼ同一であり、その内縁部の形状は吸盤フレームの外周形状と相似形である。
該シール伸縮部は、シール固定部の内縁部に連結された部分から物体表面に近づくにつれ狭まった部分と、該一番狭まった部分から物体表面に近づくにつれラッパ状に拡がった部分から構成されている。
該シール自由端部は、環状で板状であり、シール伸縮部の該一番ラッパ状に拡がった部分に連結された内縁部から、さらに外側に拡がった部分から構成されている。
該シール固定部はシール固定板部材により該吸盤フレームに固定されている。
該シール固定板部材は、環状で板状であり、その外周部の形状は吸盤フレームの外周形状とほぼ同一であり、その内縁部の形状は外周部の形状と相似形である。
該シール固定板部材の内縁部の位置は、該シール固定部の内縁部と同位置かまたは外側にある。
本発明の負圧吸着シールには、シール自由端部を物体表面へ押付ける摩擦増大力と、シール自由端部を物体表面から離反させる摩擦減少力が作用している。
本発明の負圧吸着シールにおいては、該シール自由端部を物体表面へ押付ける摩擦増大力と、該シール自由端部を物体表面から離反させる摩擦減少力の値を増減させることにより、負圧吸着シールと物体表面との摩擦力を調整することが可能である。
本発明の負圧吸着シールは、該シール固定板部材が該シール固定部を押さえ付けている面積、すなわち、該シール固定板部材と該シール固定部との接触面積を増減することにより、負圧吸着シールと物体表面との摩擦力を調整することが可能である。
すなわち、負圧吸着移動装置においては、負圧吸着シールと物体表面との摩擦力を駆動車輪と物体表面との摩擦力よりも減少させることにより、負圧吸着移動装置が物体表面に沿って移動するものであるので、負圧吸着シールと物体表面との摩擦力を調整することは大変重要である。
また、本発明の負圧吸着シールにおいては、シール伸縮部の一番狭まった部分に、シール伸縮部補強部材を装着することも提案するものである。
シール伸縮部は物体表面と垂直方向に伸縮する機能を備える機能が大変重要であり、よって該機能の達成のために低硬度のポリウレタンなどの柔軟材料から形成されるものであるが、該シール伸縮部は、物体表面に平行かつ減圧空間の内側から外側に向かう力に弱く、よって、装置が物体表面に沿って移動している際に、物体表面上の突起により該シール伸縮部が変形され、よって負圧吸着機能が喪失する、といった弱点を有している。
上記の弱点を改善するために、本発明の負圧吸着シールにおいては、シール伸縮部の一番狭まった部分に、環状のシール伸縮部補強部材を装着することを提案する。

本発明は、下記の効果をもたらすものである。
本発明の負圧吸着移動装置の負圧吸着シールは、上述した特開２０１４−００８５６５号公報に記載の負圧吸着シールを基礎にして、更なる機能の向上と性能の向上を目的としたものである。
船体などの大型構造物の物体表面には、鋼板を重ねて溶接した段差部分などの突起部分がいろいろあり、負圧吸着シールが該突起部分に遭遇してもめくれて負圧吸着機能を喪失しないような負圧吸着シールを実現することが出来る。
また、物体表面との摩擦力を低減可能な負圧吸着シールを実現することが出来る。
よって、物体表面に負圧を利用して吸着し、且つ物体表面に沿って移動可能な装置として、広範囲な分野において好都合に用いることができる。

以下、本発明に従って構成された装置の好適実施例について、添付図を参照して更に詳細に説明する。

吸盤フレーム２２には負圧吸着シール２３が装着されている。
負圧吸着シール２３は、例えばポリウレタン等の比較的柔軟な素材から形成されており、物体表面０１と平行な面で切断した断面の形状が長円形の環状を成している。
負圧吸着シール２３は、物体表面０１、吸盤フレーム２２と協働して減圧空間０２を規定する。
吸盤フレーム２２には、サクションホース接続管２２２が溶着されており、サクションホース（図示せず）を介して真空ポンプの如き真空生成手段（図示せず）に接続される。従って、真空生成手段（図示せず）が付勢されると、減圧空間０２内の大気の如き流体はサクションホース（図示せず）を通って外部に排出され、かくして減圧空間０２は所要の通り減圧される。
吸盤フレーム２２には、角パイプなどから形成された走行フレーム１０が固定されている。
走行フレーム１０の各々には、ギヤードモータ１３と大小各１個の駆動車輪１２が装着されており、大小各１個の駆動車輪１２は、スプロケット１４とローラチエーン１５を介してギヤードモータ１３により回転駆動される。

負圧吸着シール２３は、吸盤フレーム２２の外周部に装着されたシール固定部２３１と、シール固定部２３１に連結されたシール伸縮部２３２と、シール伸縮部２３２に連結されたシール自由端部２３３から少なくとも構成されている。
該シール固定部２３１は、環状で板状であり、その外周部の形状は吸盤フレーム２２の外周形状とほぼ同一であり、その内縁部の形状は吸盤フレーム２２の外周形状と相似形である。
該シール伸縮部２３２は、シール固定部２３１の内縁部に連結された部分から物体表面０１に近づくにつれ狭まった部分と、該一番狭まった部分から物体表面０１に近づくにつれラッパ状に拡がった部分から構成されている。
該シール自由端部２３３は、環状で板状であり、シール伸縮部２３２の該一番ラッパ状に拡がった部分に連結された内縁部からさらに外側に拡がった部分から構成されている。
該シール固定部２３１はシール固定板部材２４により該吸盤フレーム２２に固定されている。
該シール固定板部材２４は、環状で板状であり、その外周部の形状は吸盤フレーム２２の外周形状とほぼ同一であり、その内縁部の形状は外周部の形状と相似形である。
該シール固定板部材２４の内縁部の位置は、該シール固定部２３１の内縁部と同位置かまたは外側にある。
負圧吸着シール２３には、シール自由端部２３３を物体表面０１へ押付ける摩擦増大力２３８と、シール自由端部２３３を物体表面０１から離反させる摩擦減少力２３９が作用している。
本発明の負圧吸着シール２３においては、該シール自由端部２３３を物体表面０１へ押付ける摩擦増大力２３８と、該シール自由端部２３３を物体表面０１から離反させる摩擦減少力２３９の力の値を増減させることにより、負圧吸着シール２３と物体表面０１との摩擦力を調整することが可能である。
負圧吸着シール２３は、該シール固定板部材２４が該シール固定部２３１を押さえ付けている面積、すなわち、該シール固定板部材２４と該シール固定部２３１との接触面積を増減することにより、負圧吸着シール２３と物体表面０１との摩擦力を調整することが可能である。
該シール固定板部材２４と該シール固定部２３１との接触面積が増加すれば負圧吸着シール２３と物体表面０１との摩擦力が増加し、該シール固定板部材２４と該シール固定部２３１との接触面積が減少すれば負圧吸着シール２３と物体表面０１との摩擦力が減少する。

負圧吸着移動装置においては、負圧吸着シール２３と物体表面０１との摩擦力を駆動車輪と物体表面０１との摩擦力よりも減少させることにより、負圧吸着移動装置が物体表面０１に沿って移動するものであるので、負圧吸着シール２３と物体表面０１との摩擦力を調整することは該移動機能を実現するために大変重要である。
なお、図示してはいないが、本発明の負圧吸着シール２３においては、シール伸縮部２３２の物体表面０１に近づくにつれラッパ状に拡がった部分と、シール自由端部２３３の内縁部とを一体化してもよい。
また、本発明の負圧吸着シール２３においては、シール伸縮部２３２の一番狭まった部分に、シール伸縮部補強部材２５を装着することも提案するものである。
シール伸縮部２３２は物体表面０１と垂直方向に伸縮する機能を備える機能が大変重要であり、よって該機能の達成のために低硬度のポリウレタンなどの柔軟材料から形成されるものであるが、該シール伸縮部２３２は、物体表面０１に平行かつ減圧空間０２の内側から外側に向かう力に弱く、よって、装置が物体表面０１に沿って移動している際に、物体表面０１上の突起により該シール伸縮部２３２が変形され、よって負圧吸着機能が喪失する、といった弱点を有している。
負圧吸着移動装置においては、負圧吸着シール２３と物体表面０１との摩擦力が減少すれば負圧吸着移動機能は向上するが、上記の弱点も発生する。
上記の弱点を改善するために、本発明の負圧吸着シール２３においては、シール伸縮部２３２の一番狭まった部分に、環状のシール伸縮部補強部材２５を装着すれば該弱点を解消することができる。
伸縮部補強部材２５の断面形状について、丸形であっても角形であっても、所定の強度を備えるものであれば形状はどちらでもよい。
なお、図示してはいないが、本発明の負圧吸着シール２３においては、シール伸縮部２３２の一番狭まった部分とシール伸縮部補強部材２５とを一体化してもよい。
更に、本発明の負圧吸着シール２３においては、図９乃至図１０に図示のように、シール自由端部２３３の、装置の移動方向側にある外周縁部がめくれることを防止するために、シール自由端部２３３の、装置の移動方向側にある自由端縁部２３４を、帯板状バネ部材２６により、装置の移動方向２０に引っ張る機構を備えている。
上記の機構は、シール自由端部２３３の外周縁部のめくれ防止のために大変有効である。
なお、上記の機構において、帯板状バネ部材２６の代わりに、ポリウレタン板などの材料を使用してもよい。

以上の本発明の装置の好適実施例についての説明は、本発明の装置が大気中の表面上に在るものとして説明を行ったが、本発明の装置は水中においても適用されることができる。かかる場合の真空ポンプについては、水ポンプや水駆動エゼクタを用いることができる。
以上に本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、さまざまな変形あるいは修正ができるものである。

船体などの大型構造物の物体表面には、鋼板を重ねて溶接した段差部分などの突起部分がいろいろあり、負圧吸着シールが該突起部分に遭遇してもめくれて負圧吸着機能を喪失しないような負圧吸着シールを実現することが出来る。
また、物体表面との摩擦力を低減可能な負圧吸着シールを実現することが出来る。
よって、物体表面に負圧を利用して吸着し、且つ物体表面に沿って移動可能な装置として、広範囲な分野において好都合に用いることができる。

本発明に従って構成された装置の好適実施例を示す平面図。 図１に示す装置における底面図。 図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図であって、シール自由端部２３３を物体表面０１へ押付ける摩擦増大力２３８が大きい状態を示す図。 図３に示す装置の一部拡大断面図。 図３に示す装置の一部拡大断面図であって、シール自由端部２３３を物体表面０１へ押付ける摩擦増大力２３８が小さい状態を示す図。 図３に示す装置の一部拡大断面図であって、シール自由端部２３３を物体表面０１へ押付ける摩擦増大力２３８が小さい状態を示し、且つ、物体表面０１にある突起部０１１が負圧吸着シール２３を変形させている状態を示す図。 図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図であって、シール自由端部２３３を物体表面０１へ押付ける摩擦増大力２３８が大きい状態を示し、且つ、負圧吸着シール２３にシール伸縮部補強部材２５を装着した状態を示す図。 図７に示す装置の一部拡大断面図。 図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図であって、シール自由端部２３３を物体表面０１へ押付ける摩擦増大力２３８が大きい状態を示し、且つ、負圧吸着シール２３のシール自由端縁部２３４を引張る帯板状バネ部材２６を装着した状態を示す図。 図９に示す装置の一部拡大断面図。

０１：物体表面
０１１：突起部
０２：減圧空間
１０：走行フレーム
１２：駆動車輪
１３：ギヤードモータ
１４：スプロケット
１５：ローラチェーン
２０：走行方向
２２：吸盤フレーム
２２２：サクションホース接続管
２２３：流体吸引方向
２２４：帯板状バネ取付部材
２３：負圧吸着シール
２３１：シール固定部
２３２：シール伸縮部
２３３：シール自由端部
２３４：シール自由端縁部
２３５：シール固定ボルト部材
２３８：シール自由端部を物体表面へ押付ける摩擦増大力の方向
２３９：シール自由端部を物体表面から離反させる摩擦減少力の方向
２４：シール固定板部材
２５：シール伸縮部補強部材
２６：帯板状バネ部材

Claims (3)

1. 負圧吸着移動装置の負圧吸着シールにおいて、該負圧吸着シールは、シール固定部と、シール固定部に連結されたシール伸縮部と、シール伸縮部に連結されたシール自由端部から少なくとも構成されており、
   該シール伸縮部は、シール固定部の内縁部に連結された部分から物体表面に近づくにつれ狭まった部分から少なくとも構成されており、
   該シール自由端部は、該シール伸縮部に連結された内縁部からさらに外側に拡がった部分から構成されており、
   該シール固定部は、シール固定板部材を介して該吸盤フレームに固定されており、
   該シール固定板部材の内縁部の位置は、該シール固定部の内縁部の位置の外側にあり、
   該負圧吸着シールには、シール自由端部を物体表面へ押付ける摩擦増大力と、シール自由端部を物体表面から離反させる摩擦減少力が作用しており、
   該シール自由端部を物体表面へ押付ける摩擦増大力と、該シール自由端部を物体表面から離反させる摩擦減少力の値を増減させることにより、負圧吸着シールと物体表面との摩擦力が調整され、
   具体的には、該シール固定板部材が該シール固定部を押さえ付けている面積、すなわち、該シール固定板部材と該シール固定部との接触面積を増減することにより、負圧吸着シールと物体表面との摩擦力を調整することが可能である、ことを特徴とする負圧吸着移動装置の負圧吸着シール。
2. 該シール伸縮部の狭まった部分に環状のシール伸縮部補強部材を装着した、ことを特徴とする請求項１に記載の負圧吸着移動装置の負圧吸着シール。
3. 該シール自由端部の、装置の移動方向側にある外周縁部を、装置の移動方向に引っ張る機構を備えた、ことを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の負圧吸着移動装置の負圧吸着シール。
   
   

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