JP2631388B2 - 真空吸着式壁面移動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は真空吸着式壁面移動装置に係り、特に、全姿
勢で容器等に吸着、移動しつつ溶接線検査等の作業を自
動的に行うのに好適な装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の壁面移動装置においては、フレーム先端の多数
の真空吸着パッド内に、地上設置又は機上に搭載したコ
ンプレッサからエアーホースをつないでエゼクタを介し
て真空を与える構造又は地上設置あるいは地上に置いた
真空ポンプで発生する真空を、エアーホースを介して真
空吸着パッド内に供給する構造が用いられている。いず
れの構造においても機上ではエアーホースによって真空
吸着パッド内に直接又はエゼクタを介して真空を供給す
る構造であった（特開昭61−20069号公報等）。

この種の真空吸着方式による壁面移動装置の従来例を
第３図に示す。同図において、１は走行用内フレーム、
２は走行用外フレームで、この移動のため走行用内フレ
ーム１と走行用外フレーム２は走行用ガイド３で連絡さ
れている。そして、走行用内フレーム１と走行用外フレ
ーム２が相対的に移動すべく動力伝達機構４が設けら
れ、この伝達機構４に駆動アクチュエータ５から動力を
伝達している。一方、走行用内外フレーム１及び２の先
端脚部には昇降シリンダ6a,6bを介して真空吸着パッド7
a,7bが設けられている。昇降シリンダ6a,6bのそれぞれ
のシリンダ室8a,8bには圧縮空気給気用チューブ9a,9b及
び10a,10bが連絡されている。更に、真空吸着パッド7a,
7bの真空室11a,11bのそれぞれには真空吸引用チューブ1
2a,12bが連絡されている。

次に、このように構成される真空吸着式壁面移動装置
における走行動作を第３図及び第４図に基づいて説明す
る。

まず、初期の設定状態を第３図で説明する。走行用外
フレーム２の昇降シリンダ6bの下側の室に、圧縮空気給
気チューブ10aで圧縮空気を給気すると昇降シリンダ6b
は壁面側に押し下げられる。この状態で真空吸着パッド
7bの真空室11bの空気を真空吸引用チューブ12aで吸引し
て室内を減圧し、真空吸着パッド7bを壁面に吸着させ
る。一方、走行用内フレーム１の真空吸着パッド７の真
空室11aの真空吸引用チューブ12aを開放し、真空室11a
の室内の減圧状態を開放する。この状態で昇降シリンダ
6aの上側の室に、圧縮空気給気用チューブ9bで圧縮空気
を給気すると昇降シリンダ6a及び真空吸着パッド7aは壁
面から離脱する。この状態を示しているのが第３図であ
る。

第３図の状態から駆動アクチュエータ５を駆動して走
行用内フレーム１を矢印の方向に走行させる（この状態
が第４図（ａ）である）。

次に、走行用内フレーム１を下降し、真空吸着パッド
7aを壁面に減圧吸着させ、その後に走行用外フレーム２
の真空吸着パッド7bの減圧状態を解放して上昇させる
（第４図（ｂ））。以後、走行用フレーム1,2の真空吸
着パッド7a,7bの一方が壁面に吸着して、他方の走行用
フレームが駆動アクチュエータ５によって相対的に壁面
に沿って移動し、第３図（ｃ）及び（ｄ）に示すような
動作を繰返して移動するものである。

次に、昇降シリンダ6a,6bへの圧縮空気の供給方式及
び真空吸着パッド7a,7bへの真空吸引方式を第２図を用
いて説明する。

第２図に示した如く、コンプレッサ19から吐出された
圧縮空気は、給気チューブ18の管内を通過して移動装置
に塔載されている親分岐箱（メインマニホールド）17に
供給され。ここから、走行用内フレーム１の昇降シリン
ダ6a用の給気チューブ16a、走行用内フレーム１の真空
吸着パッド7a用の給気チューブ16b、走行用外フレーム
２の昇降シリンダ6b用の給気チューブ16c、及び走行用
外フレーム２の真空吸着パッド7b用の給気チューブ16d
に分岐され、更にこれらの給気チューブは子分岐箱14a,
14b,14c,14dに供給される。

この子分岐箱14a,14cから切換弁13a,13bを介して各真
空吸着パッドへ給気チューブ9,10で給気される。ここ
で、電磁弁よりなる切換弁13a,13bは電源をON,OFFする
ことにより、昇降シリンダ給気チューブ9a,9bまたは10
a,10bのいずれかに空気を流すことができる。

次に、真空吸着パッド7a,7bの真空吸引方式を述べ
る。子分岐箱14b,14d内に供給された圧縮空気は、給気
チューブ19a,19bの管内を通過して真空発生器15a,15bに
供給される。この真空発生器15a,15bは、電源をON,OFF
することにより真空吸引チューブ12a,12b側を真空吸引
したり、あるいは大気解放したりすることができるエゼ
クタである。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来構造の装置において、コンプレッサ19及び給
気チューブ等に異常が発生し、圧縮空気の真空発生器15
a,15bへの給気が遮断した場合は真空吸着パッド7a,7b内
の減圧状態が破壊され、壁面への吸着力がなくなり、壁
面移動装置は直ちに落下する。

従来、この落下防止対策として命網を連絡することが
講じられ、これによって地上への落下を防止している。

しかし、壁面移動装置の走行動作をスムースにするた
め、通常は命網にゆとりをもたせて弛ませているため、
この弛み分だけ落下する。その時、壁面移動装置に加わ
る衝撃荷重は非常に大きいものとなる。

この対策として真空破壊後も一定時間、真空を持続さ
せ、この間に命網を張るべく、壁面移動装置に真空タン
クを設けたものや、真空回路に逆止弁を設けたものが検
討されている。しかし一定容量の真空タンクを塔載する
構造は、移動装置全体の重量が増加して、給気量の増加
や、真空発生器15a,15bの容量アップ、更には真空吸着
パッドの員数増加などの不具合が生じる。

また、真空回路に逆止弁を装着する構造は、この逆止
弁の通過回路用に電磁弁が必要となり、この電磁弁の誤
動作による真空破壊の恐れがあると共に、配管の容量が
極めて小さいため、吸着力の維持には効果がない。

また、命網に緩衡器を連絡する構造も考えられるが、
この構造は緩衡器が大形となり、命網が移動装置に追従
することが困難になる。

上述のように従来技術では、壁面移動装置の給気回路
が破壊された場合に、真空吸着パッド内の真空を一定時
間確保して、この間に命網を張り、装置落下の衝撃を最
小限に押えるには良好な手段ではなかった。

すなわち、上記従来技術は、コンプレッサや真空ポン
プの電源あるいは、地上から機上に達するエアーホース
が切断した場合等においては、 機上での配管の容量が小さすぎて、瞬時に真空吸着パ
ッドの減圧状態が低下し、装置が直ちに落下してしま
う。機上に容量の大きなタンクを用い、この中で異常
時の供給量をためておくと有効になるが、壁面移動装置
の重量制限上の理由から実用的には塔載不可能であると
いう問題があった。

本発明の目的は、電源やコンプレッサ、真空ポンプの
元圧供給部分が機能消失しても、壁面移動装置全体の重
量を増やすことなく、装置の落下までの時間を安全な範
囲まで長くすることのできる真空吸着式壁面移動装置を
提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、移動用フレーム
と、この移動用フレームに接続されたアームと、該アー
ムの先端脚部に取り付けられた真空吸着パッドと、前記
脚部に設けられて前記真空吸着パッドを壁面に接離させ
る接離手段と、真空吸着パッド内を減圧する減圧手段と
を備えた真空吸着式壁面移動装置において、 前記移動用フレーム内に形成した中空室部に逆止弁を
介して加圧空気を供給する加圧手段を設けると共に、前
記減圧手段が、前記中空室部と前記真空吸着パッド内
を、前記アーム内に設けられた通路、及び前記加圧空気
が供給されることにより前記真空吸着パッド内を減圧す
るエゼクタを介して接続して構成されていることを特徴
とするものである。

また、前記の減圧手段に代えて、当該減圧手段が、前
記中空室部と逆止弁を介して連通され、脱気減圧する脱
気手段で構成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は、フレーム内に中空室部を形成すると、この
中空室部の容積は充分な量の圧縮空気を貯溜できる大き
さにすることが可能であることに基づいてなされたもの
である。

エゼクタは、圧縮空気が導入されつづけていること
が、作動継続の条件であるため、コンプレッサ等の空気
供給手段が不用意に停止した場合、直ちにエゼクタの動
作が停止し、真空吸着パッド内の減圧状態が維持できな
くなる。本発明ではフレーム内に設けた中空室部を圧縮
空気タンクとして機能させるため、コンプレッサ等が停
止すると、逆止弁で空気の逆流は規制され、中空室部内
の圧縮空気がしばらくの間エゼクタに流れる。従って、
この間エゼクタは作動しつづけるため、真空吸着パッド
内の減圧状態は、しばらくの間維持され、落下までの時
間かせぎができる。この間に命網を締めつける等の対策
を講じ、装置の落下を十分小さな範囲に押えることが可
能となり、安全性が向上する。コンプレッサ停止等の異
常時には異常検出センサによって異常警報を発するよう
にするのが一般的である。

装置の落下まで、どのくらいの時間かせぎができるか
の一例を説明する。フレーム内に形成した中空室部の容
積は、通常の機上配管に比べて約100倍（0.1m³/0.001
m³）の容積を持たせられる。真空吸着パッド１ヶ当りで
−600mmHgレベルの減圧状態を維持させるには、約0.1m³
/minのエアー量が必要である。即ち、減圧でなくなるま
での目安として、 以上となる。

〔実施例〕

以下、図面の実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。

第１図に本発明に係る真空吸着式壁面移動装置の一実
施例の概略構成を示す。同図に示した装置において、移
動用フレームである走行用内外フレーム1,2の脚部に設
けられて、真空吸着パッド7a,7bを壁面に接離させる接
離手段をなす昇降シリンダ6a,6b、真空吸着パッド7a,7b
の構成は第２図とほぼ同様であり、また移動装置の移動
機構も上述した第３図のものと同様であるためその説明
は省略する。

本発明の走行用内フレーム１及び走行用外フレーム２
もほぼ両者同様であるので、第１図の実施例は走行用外
フレーム２の例で説明する。

本実施の走行用外フレーム２の構成は、内径側に設け
られた円環状の中空パイプ20と、外径側に設けられた円
環状の中空パイプ22と、この２個の円環状中空パイプ2
0,22を放射状に接続する同じく中空パイプからなるアー
ム21とから形成されている。また、これら中空パイプ2
0,22及びアーム21の各接続部はお互に貫通されて連通
し、流体の通過が可能な状態にしてある。これら中空パ
イプ20,22及びアーム21によって本発明の中空室部が形
成されている。従って、該中空室部はフレームの形状に
対応して適宜の構造に形成することができる。この中空
室部の中空パイプ20に給気チューブ16aによって親分岐
箱17が連続され、空気供給手段であるコンプレッサ19か
らの圧縮空気が導入できるようになっている。親分岐箱
17の出口には逆止弁23が設けられ、中空室部内の圧縮空
気がコンプレッサ19側に逆流しないようになっている。

真空吸着パッド7bにエゼクタよりなる真空発生器15b
が設けられている。このエゼクタは中空パイプ22と給気
チューブ19bによって連通されている。このチューブ19b
を通って圧縮空気が導入されると、該エゼクタは作動
し、真空吸着パッド7bの室内を減圧する。このように、
本発明に係る減圧手段は、中空室部をなす中空パイプ2
0,22及びアーム21、逆止弁23を有する空気供給手段、及
びエゼクタからなる真空発生器15bとから成る。

尚、本実施例では、切換弁13bは昇降シリンダ6bに直
接取り付けられ、給気チューブ10により中空パイプ22と
連通され、昇降シリンダ6bを作動させるようになってい
る。

切換弁13bから昇降シリンダ6bの上下室への給気方法
は、上下室のいずれかの一方の室（本実施例では上室）
は切換弁13bの給気穴と直接接続して、一方の給気チュ
ーブ10bのみ設け、他方の給気チューブは不要にした。

次に上記実施例の作用を説明する。通常の状態は、コ
ンプレッサ19から送られる圧縮空気は親分岐箱17を経
て、中空パイプ20、アーム21及び中空パイプ22内に供給
される。そして、圧縮空気は給気チューブ19bを通って
エゼクタすなわち真空発生器15bに供給される。これに
よって真空発生器15bが作動して真空吸着パッド7b内を
減圧する。この減圧に先立って昇降シリンダ6bが作動し
て真空吸着パッド7bは壁面に接触する方向に移動してい
るため、該減圧状態となることによって該真空吸着パッ
ド7bは壁面に吸着保持される。この状態で他の走行用フ
レームの真空吸着パッド内の減圧状態が開放され、昇降
シリンダによって壁面から離脱する方向に移動され、当
該フレームが他方のフレームに対して相対移動し、再び
前述の如く工程を経て真空吸着パッドが壁面に吸着す
る。このような繰り返しを経て壁面を移動する。

不用意にコンプレッサ19が停止すると、直ちに逆止弁
23が閉じて、中空パイプ20等の中空室部内の圧縮空気は
逆流を防止され、真空発生器15b側へ供給される。この
供給は中空室部の容積及び圧縮空気の圧力に応じた時間
だけ続く。一般に圧縮空気の圧力は5kg/cm²が多く用い
られるが、これに限定されず、10kg/cm²以上の高圧とす
れば一層長時間の吸着が可能となる。従って、真空発生
器15bはコンプレッサ19が停止した後も、しばらく作動
しつづけることになり、この間に命網を締めつける等の
対策を講じることにより、真空発生器15bの作動が停止
し、真空吸着パッド7b内の減圧状態が破れて、装置が落
下しても、その衝撃を大幅に低減でき、安全性を向上で
きる。

次に、本発明の他実施例を説明する。この実施例は、
第１図の実施例で空気供給手段であるコンプレッサ19を
真空ポンプ等の脱気手段に代え、エゼクタは除いて給気
チューブ19bのみとした構造の減圧手段からなるもので
ある。この実施例では、中空パイプ20,22及びアーム21
内の中空室部は減圧タンクとして機能することになる。
その作用は前記実施例て同様なので、説明は省略する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、地上あるいは材上からの供給圧が消
失しても、逆止弁で保護されつつ、フレーム内の中空室
部の圧縮空気が真空発生器に連続して供給されるため、
瞬時に移動装置が落下しないという効果が得られる。従
って、この間に命網を引張る等の落下防止対策を講じる
ことができる。また併せて、装置の強度メンバーである
フレームを用いるため、装置全体の重量としては増加せ
ず、従来式と同等のままで採用できるという効果があ
る。

また、フレーム内の中空室部を減圧タンクとして機能
させるものも原理は同様であり、効果も上記のものと同
じものが得じられる。

また、本発明によれば、機上の配管がほとんど不要で
あり、これによる重量増大や、ホースの損傷等のリスク
を排除できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空吸着式壁面移動装置の主要部を示
す断面図、第２図は真空吸着パッドへの圧縮空気の供給
回路図、第３図は従来の真空吸着式壁面移動装置の概略
構成図、第４図（ａ）〜（ｄ）は第３図で示した装置を
壁面に吸着させる際の動作状態を示す工程図である。 １…走行用内フレーム（移動用フレーム）、２…走行用
外フレーム（移動用フレーム）、6a,6b…昇降シリンダ
（接離手段）、7a,7b…真空吸着パッド、20…中空パイ
プ（中空室部）、21…アーム（中空室部）、22…中空パ
イプ（中空室部）、23…逆止弁。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動用フレームと、この移動用フレームに
   接続されたアームと、該アームの先端脚部に取り付けら
   れた真空吸着パッドと、前記脚部に設けられて前記真空
   吸着パッドを壁面に接離させる接離手段と、真空吸着パ
   ッド内を減圧する減圧手段とを備えた真空吸着式壁面移
   動装置において、 前記移動用フレーム内に形成した中空室部に逆止弁を介
   して加圧空気を供給する加圧手段を設けると共に、前記
   減圧手段が、前記中空室部と前記真空吸着パッド内を、
   前記アーム内に設けられた通路、及び前記加圧空気が供
   給されることにより前記真空吸着パッド内を減圧するエ
   ゼクタを介して接続して構成されていることを特徴とす
   る真空吸着式壁面移動装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の減圧手段に代えて、当該
   減圧手段が、前記中空室部と逆止弁を介して連通され、
   脱気減圧する脱気手段で構成したことを特徴とする請求
   項１記載の真空吸着式壁面移動装置。