JP2746389B2

JP2746389B2 - クローラ型壁面走行機構

Info

Publication number: JP2746389B2
Application number: JP63242897A
Authority: JP
Inventors: 春夫木伏; 文信高橋; 紳司内藤; 真治園田; 誠之綿引
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JPH0292788A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は壁面に吸着しながら走行するクローラ型壁面
走行機構に係り、特に不整面での円滑走行や壁面乗り移
りに好適なものに関する。

［従来の技術］壁面に吸着して走行するクローラ型壁面走行機構とし
ては、例えば特開昭61−089184号公報に示されるよう
に、吸着手段をもつ無限軌道が、壁面と直角方向には動
けないようにガイドレールで拘束して吸着手段の負担す
る荷重を分散させ、吸着力を向上させるようにしたもの
が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のクローラ型壁面走行機構は、走行方向
で見て無限軌道が一つの剛体となるため、不整面の存在
する壁面で該不整面を乗り越えて走行することが困難で
あり、また、交叉壁面（天井と側壁、又は床と側壁な
ど）間の乗り移りも困難であった。

本発明の目的は、不整面の存在する壁面での円滑走行
を可能にしたクローラ型壁面走行機構の提供にあり、他
の目的は、交叉壁面間の乗り移りの可能なクローラ型壁
面走行機構の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明によるクローラ型壁
面走行機構は、特許請求の範囲の請求項１ないし４のそ
れぞれに記載の構成上の特徴を有するものであるが、独
立項である請求項１によれば、走行壁面に吸着する吸着
装置を具備すると共に、走行方向に延びる断面Ｔ字形溝
を有する無限軌道エレメントを連結してなる無限軌道
と、フレームと、該フレームの前後部分に設けられた前
記無限軌道の駆動輪および従動輪と、前記無限軌道エレ
メントの断面Ｔ字形溝内に位置する係合具と伸縮軸とか
らなり、前記無限軌道にその軌道方向の動きを許して走
行壁面と直角方向に該無限軌道と係合する係合手段と、
前記フレームに装備されて該フレームと前記無限軌道と
の間の前記直角方向への距離を可変とするように前記係
合手段を前記直角方向へ駆動する駆動手段と、を備え、
前記係合手段と前記駆動手段とにより１組の無限軌道支
持兼作動手段を構成し、該無限軌道支持兼作動手段が前
記走行壁面側の前記無限軌道の複数の各局所部位に装着
されていることを特徴とするものである。

［作用］フレームの前部に取り付けたセンサにより壁面との距
離を検出し、壁面に凹凸を検出した場合、該距離センサ
の出力より、その凹凸に比例した高さ分だけ駆動手段と
係合手段からなる無限軌道支持兼作動手段により壁面側
の無限軌道の各局所部位を順次引き上げて進行し、凹凸
を乗り越える。

また、交叉壁面に乗り移る場合は、交叉壁面の手前で
クローラ型壁面走行機構を静止させる。そして無限軌道
支持兼作動手段により、無限軌道の一部の吸着装置を壁
面よりはがし、関節リンク機構をなすフレームの一部を
折り曲げる。それから、そのままの状態で走行し交叉壁
面に吸着する。そして交叉壁面に吸着した吸着装置によ
り吸着しながら交叉壁面上を走行する。ある程度の距離
だけ交叉壁面上を進んだ後、交叉壁面に吸着していない
無限軌道の部分を、リンク機構をなすフレームの他部を
交叉壁面の方に回転させることによって、交叉壁面に吸
着させて、後は通常の走行動作をする。

上記のような動作が可能なため、不整面での円滑走
行、壁面乗り移りが達成できる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図は、本発明の１実施例によるクローラ型壁面走行機構
の構造を示す。クローラ型壁面走行機構の本体１の左右
４ヶ所に誘導輪2a〜2d（そのうち少なくとも１対は駆動
輪であり他の１対は従動輪である）を取り付けてある。
その誘導輪2a〜2dにより、壁面に吸着するための吸着装
置（磁石または吸盤）を具備した無限軌道3a、3bを回転
させて壁面を走行する。本明細書で壁面とは、壁のみな
らず床面、天井面等を含む広義の壁面を意味する。天上
等の壁面を走行するためには、上記走行機構の自重を壁
面に面した吸着装置の全てに分散して負担させ、最小限
の個々の吸着能力で壁面に確実に吸着しなければならな
い。また、不整面での障害物乗り越えが必要となる。こ
のため、無限軌道3a,3bに係合する駆動手段であるリニ
アアクチュエータ5a〜5fおよび5g〜5lを無限軌道を支え
ているフレーム4a,4bに取り付ける。リニアアクチエー
タ5a〜5lは無限軌道3a,3bを壁面に押しつけ、走行機構
全体の自重による荷重をそれらの吸着装置に分散させ確
実に吸着させる。また不整面では、センサ7a,7bのうち
の7bにより壁面障害物の高さを判断し、その高さ分だけ
無限軌道をリニアアクチュエータ5a〜5lの作動により順
次引き上げ、常に確実な吸着能力が確保できるようにす
る。第２図は、第１図のリニアアクチュエータが吸着装
置を具備した無限軌道を操作する機構の詳細を示したも
のである。リニアアクチュエータ５は、伸縮軸５′およ
び係合具５″を備えている。無限軌道の各エレメントは
吸着装置９を有し、ヒンジ８によって互いにピン接続さ
れている。無限軌道エレメントには、割れ目６′付きの
断面Ｔ字形溝６があり、その溝６にリニアアクチュエー
タの伸縮軸５′の係合具５″が通っている。従って、無
限軌道は割れ目６′の故に走行方向にはリニアアクチュ
エータによる拘束を受けずに自由に動けるが、それと直
角方向の動きは、軸５′および係合具５″の故にリニア
アクチュエータにより拘束される。

次に第３図は上記クローラ型壁面走行機構の制御シス
テムについて示したものである。クローラ型壁面走行機
構は、壁面10に吸着装置で吸着しながら走行しているも
のとする。クローラ型壁面走行機構は、壁面との距離を
検知し壁面障害物があるかどうかを判断するセンサ7bの
信号により制御される。まず最初に障害物を発見したセ
ンサ7bからの信号がセンサ入力装置16aに入力される。
そしてその計算結果出力データはシフトレジスタ16bに
入力される。これによりシフトレジスタの第１区画A₁に
は、リニアアクチュエータを障害物の形状に合せ伸縮さ
せるデータが入る。その区画A₁に入ったデータは、リニ
アアクチュエータ5gを制御し、吸着装置9gを走行方向と
直角方向に変位させて、障害物を乗り越えさせる。以
下、クローラ型壁面走行機構の走行に合せて、シフトレ
ジスタ16b内でデータを順次区画A₁からA₆まで伝送し、
それら各区画に入った信号により、それに対応するリニ
アアクチュエータ5gないし5lを順次同様に制御し、吸着
装置9gないし9lに順次同様の直角方向変位を与えること
により、クローラ型壁面走行機構は障害物を乗り越えて
走行できる。クローラ型壁面走行機構の走行スピードが
一定であるとは限らないため、シフトレジスタ16bにお
ける上記データ伝送のタイミングは下記のように行な
う。すなわち、誘導輪2aまたは2bの駆動モータ11cに結
合されたエンコーダ11eからの信号15jを基に演算器16c
にて得たデータ伝送タイミング信号15nをシフトレジス
タ16bへ送り込んで、これにより、上記区画A₁からA₆ま
での順次データ伝送を行うようにするのである。

以上の第３図の説明は、クローラ型壁面走行機構の片
側のリニアアクチュエータ5g〜5lに関する説明である
が、他側のリニアアクチュエータ5a〜5fについても同様
である。

第4.1図、第5.1図は、実際の障害物を乗り越えている
様子を示す。また第4.2図、第5.2図は、実際のリニアア
クチエータに入力される信号の動きを示したものであ
る。。

第4.1図において、壁面10に吸着しながら走行してい
て、センサ7bで障害物21を検知すると、第4.2図のよう
に障害物の大きさに合せて信号が出る。センサ出力22を
シフトレジスタの区画に順次伝送し、リニアアクチュエ
ータ5a〜5fを制御する。第5.1図は、無限軌道3aが障害
物を乗り越えている様子を示す。センサ7bにより障害物
21を検知してから順次データをシフトしている様子を示
す。第5.2図は、そのときのセンサ出力22を示す。セン
サ出力22によりリニアアクチュエータ5a〜5fを順次制御
し、障害物21を乗り越える。

第6.1図〜第6.5図は、本発明実施例の機構をもたせた
クローラ型壁面機構の天井走行の動きを示す。壁面（天
井面）23に障害物24がある。その障害物をセンサ7bで検
知した状態では、リニアアクチュエータ5a〜5fはまだ動
作せず、フレーム4aで支えているリニアアクチュエータ
5a〜5fは無限軌道3aの形状変化をさせていない。第6.2
図は壁面23の障害物24を乗り越えはじめた様子を示す。
リニアアクチュエータ5a〜5fのうち最初のリニアアクチ
ュエータ5a,5bを縮め、障害物を乗り越えている。その
後、リニアアクチュエータを順次制御していく様子を第
6.3図〜第6.5図に示す。まず第6.3図ではリニアアクチ
ュエータ5c,5d、第6.4図ではリニアアクチュエータ5a,5
fを順次制御して、障害物を乗り越えている。第6.5図は
制御を終了して、壁面の障害物24を乗り越え終え、リニ
アアクチュエータは、通常の制御（壁面に押しつけて、
負担荷重を分散させ、吸着の向上をはかる）になり、壁
面を走行しつづける。

第７図は、本発明の他の実施例を表わす。第１図に示
した前記実施例ではフレーム4a,4bを折り曲げる機構が
なく、交叉壁面への乗り移りが不可能であった。そこで
第７図に示した実施例は、該フレーム4aを折曲可能なリ
ンク機構を形成するフレーム4a′、4a″となし、交叉壁
面への乗り移りを可能にしたものである。モータ29は、
減速機30を介して軸32を回転し得る。また、ネジ35a,35
bによりモータ29、減速機30はフレーム４″ａに固定さ
れている。フレーム４′ａは軸32に固定されている。従
って、フレーム４″ａに対し、フレーム４′ａはモータ
29により可動である。リニアアクチュエータ5a〜5fはこ
れらフレーム４′a,4″ａに分けて固定されており、そ
の伸縮軸を前記実施例と同様に制御できるため、その伸
縮軸に固定された係合具５″ａ〜５″ｆで無限軌道を走
行方向と直角方向に変位させたり折り曲げたりすること
が可能になる。

第8.1図〜第8.8図は、実際に第７図のリンク機構式フ
レームを有するクローラ型壁面走行機構が天井面36から
鉛直壁面37に乗り移る様子を示す。第8.1図は、第７図
の構造を有するクローラ型壁面走行機能が、天井面36に
吸着して移動中に鉛直壁面37に直面した状態を示す。第
8.2図〜第8.3図は、無限軌道3bをリニアアクチュエータ
5g〜5lにより少しずつ天井面からはがしていく様子を示
す。まず第8.2図では、リニアアクチュエータ5gを縮
め、天井面より無限軌道の一部をはがした様子を示す。
第8.3図はリニアアクチュエータ5g〜5iで無限軌道3bの
或る範囲を天井面からはがした様子を示す。ここで、は
がす範囲はリンク機構式フレームが折り曲がる範囲内で
よい。このように少し天井面よりはがすのは、リンク式
フレームを少ない駆動力で折り曲げることができるよう
にするためである。第8.4〜8.5図は、フレームを折り曲
げている様子を示し、第8.5図のように鉛直壁面37に合
わせ折り曲げる。そして、そのままの状態で鉛直壁面37
に吸着した様子を第8.6図に示す。その後、第8.7図のよ
うに移動する。この場合は、リニアアクチュエータ5j〜
5lの操作で無限軌道3bを天井面36から引きはがす必要は
ない。なぜならば、無限軌道を駆動させる強力なモータ
の力で容易に引きはがせるからである。もし無限軌道駆
動モータの力が足りないならば、リニアアクチュエータ
5j〜5lを操作して引きはがしをすればよい。第８、７図
は鉛直壁面37に乗り移り走行した様子を示す。鉛直壁面
37に対しクローラ型壁面走行機構の自重を支えるのは鉛
直壁面37との摩擦力であるから、なるべく吸着面積を大
きくとって摩擦力を大きくするため、次に、第8.8図に
示すように、フレームを元のように真直に戻し、広い面
積で無限軌道を壁面37に吸着させる。

第9.1図〜第9.4図は更に他の実施例を示す。これは、
無限軌道44を、折曲操作可能な多数の分割リンク機構を
持ったフレーム45に夫々分散して取り付けられた複数の
リニアアクチュエータ（不図示）で、第２図と同様な構
造により、支持してなるものである。このようなクロー
ラ型壁面走行機構が天井面42から鉛直壁面43に乗り移る
様子を第9.1図〜9.4図に示す。この構造は、第７図及び
第8.1〜第8.8図で説明したものと基本的に同じである。
この多数分割リンク機構よりなるフレームをもった壁面
吸着走行機構は、壁面を乗り移る際小さいトルクでクレ
ームの折り曲げ及び無限軌道のはがしを行うことができ
る。よって第8.1図〜第8.3図のような動作は省くことが
できる。

第10.1図〜第10.3図は更に別の実施例を示し、これは
前述のようなリニアアクチュエータを用いた不整面走行
機能をもった２組の無限軌道49、50の夫々のフレーム5
1、52を折曲操作可能にリンク軸機能47で連結したもの
で、リンク軸機構47は第７図の構造と同じである。また
動きも、第10.1図〜第10.3に示すように、第8.1図〜第
8.8図と基本的に同様である。リンク軸機構47の回転ト
ルクはかなり大きなトルクが必要であるが、吸着面積は
かなり大きいので、本体をかなり大きくでき、荷重が大
きくできるメリットがある。

〔発明の効果〕

本発明のクローラ型壁面走行機構によれば、凹凸面な
どの不整面の存する壁面を円滑に走行でき、更に交叉壁
面間の乗り移りが可能となるので、原子力プラントその
他において保守点検作業、塗装作業その他各種作業に広
く応用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例のクローラ型壁面走行機構
の斜視図、第２図はリニアアクチュエータと無限軌道と
の詳細斜視図、第３図はリニアアクチュエータの制御方
式を示す図、第4.1図、第4.2図、第5.1図、第5.2図は走
行の様子とセンサ出力を示す図、第6.1図〜第6.5図は障
害物乗り越えを示す図、第７図は、折り曲げ可能なリン
ク機構式フレームの構成図、第8.1〜第8.8図は第７図の
構造を有するクローラ型壁面走行機構の壁面乗り移りの
様子を示す図、第9.1〜第9.4図はフレームを多関節形に
した実施例を示す図、第10.1〜第10.3図は２組の無限軌
道を連結形にした実施例を示す図である。１……本体、３……無限軌道４……フレーム、５……リニアアクチュエータ７……距離センサ、９……吸着装置 32……関節軸、45……フレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者園田真治茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者綿引誠之茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献特開昭64−41457（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−89184（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−26100（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】走行壁面に吸着する吸着装置を具備すると
共に、走行方向に延びる断面Ｔ字形溝を有する無限軌道
エレメントを連結してなる無限軌道と、フレームと、該
フレームの前後部分に設けられた前記無限軌道の駆動輪
および従動輪と、前記無限軌道エレメントの断面Ｔ字形
溝内に位置する係合具と伸縮軸とからなり、前記無限軌
道にその軌道方向の動きを許して走行壁面と直角方向に
該無限軌道と係合する係合手段と、前記フレームに装備
されて該フレームと前記無限軌道との間の前記直角方向
への距離を可変とするように前記係合手段を前記直角方
向へ駆動する駆動手段と、を備え、前記係合手段と前記
駆動手段とにより１組の無限軌道支持兼作動手段を構成
し、該無限軌道支持兼作動手段が前記走行壁面側の前記
無限軌道の複数の各局所部位に装着されていることを特
徴とするクローラ型壁面走行機構。
【請求項２】フレームの前部に壁面との距離の変化を測
定するセンサを搭載し、そのセンサの測定値をクローラ
型壁面走行機構の走行と同期して順次に前記各無限軌道
支持兼作動手段に印加して、上記測定に見合った量だけ
フレームと無限軌道各局所部位との前記距離を順次変化
させる制御手段を有し、以て壁面の凹凸を乗り越えて走
行可能とした請求項１記載のクローラ型壁面走行機構。
【請求項３】フレームは１関節又は複数関節をもつリン
ク機構をなし、該関節におけるリンク折れ曲がり角度を
制御する関節作動機構を有し、前記複数の無限軌道支持
兼作動手段は上記リンク機構に分散して装備されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載のクローラ型壁面
走行機構。
【請求項４】請求項１記載のクローラ型壁面走行機構の
複数台を、それぞれのフレーム関節付き連結アームによ
って連結することによって、連結してなるクローラ型壁
面走行機構。