JP2578262B2 - クローラ型壁面吸着走行ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、壁面に凹凸等があって
も自由に走行することの可能なクローラ型壁面吸着走行
ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な床面はもちろんのこと、垂直な
壁面等を自由に走行して各種作業を行うための作業ロボ
ットとして、左右一対のクローラを走行壁面に吸着させ
るようにしたクローラ型壁面吸着走行ロボットが提案さ
れている。

【０００３】このような従来のクローラ型壁面吸着走行
ロボットの平面形状を表す図７及びその側面形状を表す
図８に示すように、矩形状をなすフレーム１０１の前端
部には、左右一対の前部ローラ１０２が回転自在に取り
付けられており、これと同様に、左右一対の後部ローラ
１０３がフレーム１０１の後端部に回転自在に取り付け
られている。回転軸心がそれぞれ一直線状をなす前部ロ
ーラ１０２と後部ローラ１０３とには、ゴム製の無端ベ
ルト１０４がそれぞれ左右に巻き掛けられている。

【０００４】前部ローラ１０２の一方には、フレーム１
０１の前端部に固定された前部エア駆動モータ１０５が
連結され、これと同様に、フレーム１０１の後端部に固
定された後部エア駆動モータ１０６が、後部ローラ１０
３の一方に連結されている。又、前記フレーム１０１の
中央部前後には、図示しない可撓配管を介して圧縮空気
供給源に接続するヘッダー管１０７が取り付けられてお
り、このヘッダー管１０７には図示しない分岐配管を介
して前部エア駆動モータ１０５及び後部エア駆動モータ
１０６がそれぞれ連通している。

【０００５】従って、前部エア駆動モータ１０５に対す
る圧縮空気の供給を行うことによって、一方の前部ロー
ラ１０２側に巻き掛けられた無端ベルト１０４が旋回
し、後部エア駆動モータ１０６に対する圧縮空気の供給
を行うことによって、一方の後部ローラ１０３側に巻き
掛けられた無端ベルト１０４が旋回する。つまり、これ
ら前部エア駆動モータ１０５及び後部エア駆動モータ１
０６に対する圧縮空気の供給の組合せを切り換えること
により、クローラ型壁面吸着走行ロボットの走行方向を
直進状態や旋回状態に任意に設定することができる。

【０００６】走行壁面１０８に接する側の左右の無端ベ
ルト１０４の内周面には、フレーム１０１に取り付けら
れたベルト受け部材１０９が摺動自在に密着しており、
無端ベルト１０４の内周面に対するこのベルト受け部材
１０９の摺接面には、無端ベルト１０４の移動方向に沿
った矩形状に窪む減圧室１１０が一定間隔で形成されて
いる。又、このベルト受け部材１０９と対向する左右の
無端ベルト１０４の外周面には、矩形状に窪んだ吸着室
１１１が一定間隔で形成されており、前記減圧室１１０
と複数の吸着室１１１とは、無端ベルト１０４に形成さ
れた連通孔１１２を介して連通状態となっている。

【０００７】前記ヘッダー管１０７の左右両側には、こ
のヘッダー管１０７に供給される圧縮空気によって駆動
される複数のエアエジェクタポンプ１１３が前記減圧室
１１０に対応して取り付けられており、これらエアエジ
ェクタポンプ１１３の吸引ポート１１４には、可撓配管
１１５を介して減圧室１１０がそれぞれ連通している。

【０００８】従って、ベルト受け部材１０９に形成され
た減圧室１１０内は、可撓配管１１５及び吸引ポート１
１４を介してエアエジェクタポンプ１１３により真空引
きされる結果、この減圧室１１０に連通孔１１２を介し
てそれぞれ連通する吸着室１１１内も真空状態となり、
無端ベルト１０４の外周面が強力に走行壁面１０８に吸
着した状態となり、この無端ベルト１０４を駆動するこ
とによって垂直な壁面等でも自由に走行することができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図７及び図８に示した
従来のクローラ型壁面吸着走行ロボットにおいては、走
行壁面１０８に接する側の無端ベルト１０４の内周面
が、常にベルト受け部材１０９に密着していないと、こ
れらの隙間からエア漏れが起こり、吸着室１１１内を真
空状態に保持することができなくなる。例えば、走行壁
面１０８と減圧室１１０が形成された側のベルト受け部
材１０９の表面とが平行状態にない場合、走行壁面１０
８に接する側の無端ベルト１０４の内周面とベルト受け
部材１０９との間に隙間が形成されたり、或いは走行壁
面１０８とこれに接する側の無端ベルト１０４の外周面
との間に隙間が形成され、吸着室１１１内の減圧が不十
分となってしまう。

【００１０】このように、従来のクローラ型壁面吸着走
行ロボットでは、走行壁面１０８の平面性が減圧室１１
０を形成した側のベルト受け部材１０９の表面の平面性
と同程度か、或いはそれ以上であることが要求され、凹
凸のある走行壁面１０８に対する走行追従性が殆どなか
った。

【００１１】

【発明の目的】本発明は、凹凸のある走行壁面に対する
走行追従性を従来のものよりも大幅に改善したクローラ
型壁面吸着走行ロボットを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によるクローラ型
壁面吸着走行ロボットは、フレームの前後両端部にそれ
ぞれ回転自在に取り付けられた左右一対のスプロケット
と、これら左右一対のスプロケットをそれぞれ独立に駆
動する左右一対の駆動モータと、前記前後のスプロケッ
トに巻き掛けられる左右一対の無端チェーンと、これら
無端チェーンの一部を構成するチェーンリンクにそれぞ
れ基端部が取り付けられ且つ外側に付勢されたベローズ
と、これらベローズの先端部にそれぞれ取り付けられ且
つ走行壁面に対して密着し得る吸着パッドと、前記フレ
ームに設けられ且つ前記ベローズの弾性変形を伴って前
記走行壁面に密着する前記吸着パッドに対応した当該ベ
ローズ内をそれぞれ真空引きする吸引手段と、前記チェ
ーンリンクの側端部からそれぞれ前記ベローズの付勢方
向と平行な方向に突設され且つ前記ベローズ内の真空引
きに伴い走行壁面に対して押し付けられる滑り止めブロ
ックとを具えたものである。

【００１３】

【作用】左右何れか一方の駆動モータを作動することに
よって、左右何れか一方の無端チェーンが旋回し、左右
何れか他方の駆動モータを作動することによって、左右
何れか他方の無端チェーンが旋回する。つまり、これら
左右一対の駆動モータに対する作動の組合せを切り換え
ることにより、クローラ型壁面吸着走行ロボットの走行
方向が直進状態や旋回状態に任意に設定される。

【００１４】走行壁面と対向するベローズは、その外側
への付勢力によって先端部に取り付けられた吸着パッド
を走行壁面に対して隙間なく密着させ、吸引手段は走行
壁面に密着するこれら吸着パッドに対応するベローズ内
をそれぞれ真空引きする。この結果、チェーンリンクの
側端部から突出する滑り止めブロックが走行壁面に対し
て押し付けられると共に走行壁面に密着する吸着パッド
内が真空状態となり、走行壁面と滑り止めブロックとの
間の摩擦力によって、ベローズに作用するロボットの自
重に伴う剪断力が緩和されると共に吸着パッドが強力に
走行壁面に吸着した状態となる。

【００１５】このように、走行壁面に凹凸があってもベ
ローズの外側への付勢力によって吸着パッドが確実に走
行壁面に密着し、この状態で無端チェーンを駆動するこ
とによって、凹凸のある走行壁面でも何ら問題なく走行
して行く。

【００１６】

【実施例】本発明によるクローラ型壁面吸着走行ロボッ
トの一実施例における側面形状を表す図１及びそのII−
II矢視断面構造を表す図２に示すように、矩形状をなす
フレーム１１の前端部には、左右一対の連結軸１２Ｌ，
１２Ｒがそれぞれ回転自在に取り付けられており、これ
と同様に、左右一対の駆動軸１３Ｌ，１３Ｒがフレーム
１１の後端部に回転自在に取り付けられている。又、左
右一対の駆動軸１３Ｌ，１３Ｒにはそれぞれ従動歯車１
４Ｌ，１４Ｒが一体的に嵌着され、これら従動歯車１４
Ｌ，１４Ｒにはフレーム１１の後端部にそれぞれ固定さ
れた左右一対の駆動モータ１５Ｌ，１５Ｒによって駆動
される駆動歯車１６Ｌ，１６Ｒが噛み合っている。

【００１７】回転軸心が一直線状をなす連結軸１２Ｌ，
１２Ｒの両端部には、それぞれ二つの従動スプロケット
１７Ｌ，１７Ｒが一体的に嵌着され、これと同様に、同
軸に配置された二つの駆動スプロケット１８Ｌ，１８Ｒ
が駆動軸１３Ｌ，１３Ｒの両端部にそれぞれ一体的に嵌
着されている。そして、これら従動スプロケット１７
Ｌ，１７Ｒと駆動スプロケット１８Ｌ，１８Ｒとには左
右一対の無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒがそれぞれ巻き掛
けられている。

【００１８】従って、図２中、上側に位置する一方の駆
動モータ１５Ｌを作動させることにより、この一方側の
駆動スプロケット１８Ｌ側に巻き掛けられた無端チェー
ン１９Ｌが旋回し、図２中、下側に位置する他方の駆動
モータ１５Ｒを作動させることにより、この他方側の駆
動スプロケット１８Ｒ側に巻き掛けられた無端チェーン
１９Ｒが旋回する。つまり、これら左右一対の駆動モー
タ１５Ｌ，１５Ｒに対する作動の組合せを選択すること
によって、クローラ型壁面吸着走行ロボットの走行方向
を直進状態や旋回状態に任意に設定することができる。

【００１９】前記無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒはそれぞ
れ複数のチェーンリンク２０とこれらチェーンリンク２
０を相互に連結する複数本の連結ピン２１とで形成さ
れ、各チェーンリンク２０には連結ピン２１に沿ったブ
ラケット２２がそれぞれ固定されている。

【００２０】図１及び図２並びに図１における一つのチ
ェーンリンク２０の部分を拡大抽出した図３及びその正
面形状を表す図４及びその底面形状を表す図５に示すよ
うに、前記ブラケット２２には可撓性を有する二つのベ
ローズ２３の基端部が並列状態で固定され、ブラケット
側２２から無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒの外周側（図３
中、下側）へのばね力を包含するこれらベローズ２３の
先端には、それぞれベローズ２３内に連通する連通する
二つの吸引穴２４を形成したパッドベース２５が固定さ
れている。このパッドベース２５の先端面の周縁部に
は、弾性変形可能な発泡樹脂等で形成されたシールリン
グ２６が装着され、本実施例ではこれらシールリング２
６及びパッドベース２５にて吸着パッドを構成してい
る。

【００２１】前記各ブラケット２２には、それぞれ連通
孔２７を介して二つのベローズ２３内に連通するエアエ
ジェクタポンプ２８がそれぞれ取り付けられ、これらエ
アエジェクタポンプ２８には、無端チェーン１９Ｌ，１
９Ｒに沿って配管された可撓性を有する無端連結管２９
がそれぞれ接続している。又、これら左右の無端連結管
２９にはフレーム１１の中央部左右から図示しない回転
継手を介してそれぞれ引き出された接続管３０の先端が
弛んだ状態で連結されており、この接続管３０の基端側
にはフレーム１１外から導かれた可撓性を有する圧縮空
気供給管３１を介して図示しない圧縮空気の供給源が接
続している。

【００２２】更に、前記エアエジェクタポンプ２８に
は、フレーム１１側に突出するエア切替ロッド３２が図
４中、左右に移動可能に突設されており、このエア切替
ロッド３２を操作してエアエジェクタポンプ２８に対す
る無端連結管２９側からの圧縮空気の供給停止を切り換
えるためのロッド駆動用ドッグ３３がフレーム１１の左
右下側に固定されている。

【００２３】なお、走行壁面３４と対向する前記チェー
ンリンク２０の外周端には、ベローズ２３内の真空引き
に伴って走行壁面３４に押し付けられる滑り止めブロッ
ク３５がベローズ２３の付勢力と平行な方向（図４中、
上下方向）にそれぞれ突設されており、これら滑り止め
ブロック３５は走行壁面３４との摩擦力を大きくできる
ようなゴム等で形成される。この場合、ベローズ２３に
外力が作用していない状態では、図４に示すようにブラ
ケット２２を基準として滑り止めブロック３５よりもシ
ールリング２６が突出するように、ベローズ２３のばね
力が設定されている。

【００２４】つまり、走行壁面３４に対し吸着パッドが
吸着している状態を表す図６に示すように、走行壁面３
４にシールリング２６が当接した状態では、このシール
リング２６に対応するベローズ２３内がエアエジェクタ
ポンプ２８により真空引きされるため、ベローズ２３の
ばね力に抗して無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒが走行壁面
３４側へ引き寄せられる。ここで、走行壁面３４が水平
面に対して傾斜している場合には、ロボットの自重によ
りベローズ２３には鉛直方向の剪断力が作用するが、チ
ェーンリンク２０と一体の滑り止めブロック３５が走行
壁面３４に押し付けられており、これらの間で発生する
摩擦力がロボットの自重による鉛直方向の剪断力を緩和
する結果、前記剪断力によるベローズ２３の破損等を未
然に防止することができる。

【００２５】従って、無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒの旋
回に伴って無端連結管２９もこれと一体的に旋回し、接
続管３０もその基端部の回転継手を中心に弛み量が変化
しつつ先端側が旋回する。ここで、シールリング２６が
走行壁面３４に当接するベローズ２３と対応したエアエ
ジェクタポンプ２８のエア切替ロッド３２は、ロッド駆
動用ドッグ３３に当接して図４中、右側に押し戻され、
このエアエジェクタポンプ２８と無端連結管２９とが連
通状態となるため、圧縮空気がこのエアエジェクタポン
プ２８に供給されてベローズ２３内が連通孔２７を介し
て真空引きされる。この結果、パッドベース２５とブラ
ケット２２とが近づくようにベローズ２３のばね力に抗
して当該ベローズ２３が撓み変形し、シールリング２６
が走行壁面３４に対して強力に吸着すると同時に、滑り
止めブロック３５が走行壁面３４に押し付けられる。こ
の状態で駆動モータ１５Ｌ，１５Ｒを作動し、無端チェ
ーン１９Ｌ，１９Ｒを駆動することによって、凹凸のあ
る壁面や垂直な壁面等でも自由に走行することができ
る。

【００２６】なお、図中の符号で３６はフレーム１１の
前端部に設けられて図示しない引き上げワイヤが連結さ
れるフックアーム、３７は無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒ
の左右の位置ずれを防止するためのチェーン案内板であ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明のクローラ型壁面吸着走行ロボッ
トによると、無端チェーンの一部を構成するチェーンリ
ンクにそれぞれ外側へ付勢されたベローズの基端部を取
り付け、これらベローズの先端部にそれぞれ走行壁面に
対して密着し得る吸着パッドを取り付け、ベローズのば
ね力により走行壁面に密着する吸着パッドに対応したベ
ローズ内をそれぞれ真空引きする吸引手段をフレームに
設けたので、走行壁面と対向するベローズの弾性変形に
伴って吸着パッドが走行壁面に対して隙間なく密着し、
走行壁面に密着するこれら吸着パッドに対応するベロー
ズ内が吸引手段にて真空引きされる結果、走行壁面に密
着する吸着パッド内が真空状態となり、これら吸着パッ
ドが強力に走行壁面に吸着した状態となって、凹凸のあ
る垂直な壁面等でも自由に走行することができる。

【００２８】又、チェーンリンクの側端部からそれぞれ
ベローズの付勢方向と平行な方向に滑り止めブロックを
突設し、これら滑り止めブロックがベローズ内の真空引
きに伴い走行壁面に対して押し付けられるようにしたの
で、走行壁面と滑り止めブロックとの間にて発生する摩
擦力によりベローズに作用する剪断力を緩和でき、ベロ
ーズの破損等を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるクローラ型壁面吸着走行ロボット
の一実施例を表す側面図である。

【図２】そのII−II矢視断面図である。

【図３】図１における一つのチェーンリンクの部分を抽
出してそのベローズ及び吸着パッドを表す拡大側面図で
ある。

【図４】その正面図である。

【図５】図４の底面図である。

【図６】走行壁面に対して吸着状態にある一つのチェー
ンリンクの部分の図４に対応した正面図である。

【図７】従来のクローラ型壁面吸着走行ロボットの一例
を表す平面図である。

【図８】その一部を破断状態で表す側面図である。

【符号の説明】

１１はフレーム１１、１２Ｌ，１２Ｒは連結軸、１３
Ｌ，１３Ｒは駆動軸、１５Ｌ，１５Ｒは駆動モータ、１
７Ｌ，１７Ｒは従動スプロケット、１８Ｌ，１８Ｒは駆
動スプロケット、１９Ｌ，１９Ｒは無端チェーン、２０
はチェーンリンク、２１は連結ピン２１、２２はブラケ
ット、２３はベローズ、２４は吸引穴、２５はパッドベ
ース、２６はシールリング、２７は連通孔、２８はエア
エジェクタポンプ、２９は無端連結管、３０は接続管、
３１は圧縮空気供給管、３２はエア切替ロッド、３３は
ロッド駆動用ドッグ、３４は走行壁面、３５は滑り止め
ブロックである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲嶋 正訓 兵庫県尼崎市若王字三丁目11番20号 関 西電力株式会社 総合技術研究所内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームの前後両端部にそれぞれ回転自
   在に取り付けられた左右一対のスプロケットと、これら
   左右一対のスプロケットをそれぞれ独立に駆動する左右
   一対の駆動モータと、前記前後のスプロケットに巻き掛
   けられる左右一対の無端チェーンと、これら無端チェー
   ンの一部を構成するチェーンリンクにそれぞれ基端部が
   取り付けられ且つ外側に付勢されたベローズと、これら
   ベローズの先端部にそれぞれ取り付けられ且つ走行壁面
   に対して密着し得る吸着パッドと、前記フレームに設け
   られ且つ前記ベローズの弾性変形を伴って前記走行壁面
   に密着する前記吸着パッドに対応した当該ベローズ内を
   それぞれ真空引きする吸引手段と、前記チェーンリンク
   の側端部からそれぞれ前記ベローズの付勢方向と平行な
   方向に突設され且つ前記ベローズ内の真空引きに伴い走
   行壁面に対して押し付けられる滑り止めブロックとを具
   えたクローラ型壁面吸着走行ロボット。