JP3471463B2 - 吸着式壁面歩行装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、垂直壁面等を上下及び
左右移動等が可能な吸着式壁面歩行装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の壁面歩行装置としては、
例えば特公平３−６０２９号公報に記載のように、前後
に負圧式吸盤を有し且つ該吸盤を壁面に対し接離可能に
構成して成る左右一対の脚と、これらの脚を歩行運動さ
せるための駆動機構と、一対の脚を相互に反対方向に運
動させるための運動反転機構と、左右いずれか一方の脚
が吸盤により壁面に吸着固定されているときに上記駆動
機構を駆動させる駆動手段とを備えたものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたも
のにおいては、壁面上を歩行動作によって昇降すること
は可能であるが、左右方向への移動や旋回動作が出来な
いため、行動範囲が限られ壁面歩行装置としての操作性
が悪く、この装置を適用した作業の種類も制限されると
いう問題点を有していた。

【０００４】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、壁面上の上下・左右移動を容易に行うことが出
来る吸着式壁面歩行装置を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、請求項１では、基端部を互いに共通の一本の軸
部材（３４）を介して壁面（５）に対して回動自在に連
結し、先端部に脚伸縮手段（２０）、（２１）、（２
２）、（２３）を介して負圧式吸盤（２４）、（２
５）、（２６）、（２７）を装着した４本の脚（１
１）、（１２）、（１３）、（１４）と、これらの脚
（１１）、（１２）、（１３）、（１４）に設けて前記
吸盤（２４）、（２５）、（２６）、（２７）を壁面
（５）から離脱させる吸盤離脱手段（２８）、（２
９）、（３０）、（３１）と、前記吸盤（２４）、（２
５）、（２６）、（２７）を装着した４本の脚（１
１）、（１２）、（１３）、（１４）を壁面（５）に対
して回動自在に連結する前記軸部材（３４）に固着し、
壁面から離脱可能な第５吸盤（３２）と、前記脚の内の
（１１）と（１３）、（１２）と（１４）の間に介設さ
れ、該脚（１１）と（１３）、（１２）と（１４）に設
けられた吸盤（２４）と（２６）、（２５）と（２７）
との間の距離を開閉することで調節する一対の脚開閉手
段（６１）、（６２）とを備えたことを特徴とする。

【０００６】請求項２、請求項１において、前記脚開閉
手段（６１）、（６２）で連結した前記隣接する脚（１
１）と（１３）、（１２）と（１４）に設けた吸盤（２
４）と（２６）、（２５）と（２７）は、一方が吸着状
態の時に、他方は解放状態であることを特徴とする。

【０００７】

【作用】脚伸縮手段（２０）、（２１）、（２２）、
（２３）、吸盤離脱手段（２８）、（２９）、（３
０）、（３１）及び脚開閉手段（６１）、（６２）が所
定のタイミングで伸び状態（前進状態）又は縮み状態
（後退状態）になると共に、吸盤（２４）、（２５）、
（２６）、（２７）が所定のタイミングで吸着状態又は
解放状態になることによって、吸着式壁面歩行装置が上
下移動、左右９０度旋回及び左右移動の各動作を行う。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係る吸着式壁面歩行
装置の全体構成図、図２は同じく側面図、図３は図２の
Ａ−Ａ線断面図、図４は清掃用ノズルの平面図、図５は
空気圧回路図、図６は上移動の動作説明図、図７は右９
０度旋回の動作説明図、図８は右移動の動作説明図であ
る。

【０００９】図１に示すように、洗浄水を噴出して壁面
を清掃する清掃装置に適用した吸着式壁面歩行装置１
は、壁面を吸着して歩行する歩行装置本体２と、歩行装
置本体２に所定圧力のエアを供給するコンプレッサ３
と、歩行装置本体２の動作等を制御する制御盤４と、歩
行装置本体２に各種の動作を行わせる指令信号を制御盤
４に入力するリモートコントロールボックス５と、歩行
装置本体２に洗浄水を供給する洗浄水ポンプユニット６
から構成されている。

【００１０】歩行装置本体２は、図２及び図３に示すよ
うに、４本の第１脚〜第４脚１１，１２，１３，１４
と、中央脚１５を備えている。第１脚〜第４脚１１，１
２，１３，１４は、夫々取付ブラケット１６，１７，１
８，１９と、脚伸縮手段である第１〜第４の脚伸縮用シ
リンダ２０，２１，２２，２３と、負圧式の第１吸盤〜
第４吸盤２４，２５，２６，２７と、吸盤離脱手段であ
る第１〜第４の吸盤離脱用シリンダ２８，２９，３０，
３１から構成されている。また、中央脚１５は、負圧式
の第５吸盤３２と、吸盤離脱手段である第５吸盤離脱用
シリンダ３３から構成されている。

【００１１】そして、取付ブラケット１６，１７，１
８，１９の基端部は、互いに共通の１本の軸部材３４を
介して連結されると共に回動自在に組付けられ、更に基
端部の近傍に第１〜第４の脚伸縮用シリンダ２０，２
１，２２，２３のシリンダ本体３５，３６，３７，３８
後端部が軸４０を介して回動自在に取付けられている。
更に、シリンダロッド４１，４２，４３，４４の先端に
軸４５を介して第１吸盤〜第４吸盤２４，２５，２６，
２７が回動自在に取付けられている。また、軸部材３４
に固着した第５吸盤離脱用シリンダ３３のシリンダロッ
ド４６の先端にも軸４７を介して第５吸盤３２が回動自
在に取付けられている。

【００１２】更に、取付ブラケット１６，１７，１８，
１９の先端部には、夫々第１吸盤〜第４吸盤２４，２
５，２６，２７を壁面５０から離脱させる第１〜第４の
吸盤離脱用シリンダ２８，２９，３０，３１のシリンダ
本体５１，５２，５３，５４側端部が軸５５介して回動
自在に取付けられている。更に、シリンダロッド５６，
５７，５８，５９の先端に軸６０を介して第１〜第４の
脚伸縮用シリンダ２０，２１，２２，２３のシリンダ本
体３５，３６，３７，３８先端部が取付けられている。

【００１３】なお、図２では第１脚１１と第３脚１３の
みを示しているが、第２脚１２と第４脚１４についても
同様な構成である。そして、図示していない構成要素に
ついて、例えば第２と第４の吸盤離脱用シリンダ２９，
３１のシリンダロッドなどにも発明の詳細な説明におい
て説明上符号（５７，５９）を記した。

【００１４】また、隣接する第１吸盤２４と第３吸盤２
６及び第２吸盤２５と第４吸盤２７間の距離を第１脚１
１と第３脚１３及び第２脚１２と第４脚１４を開閉して
調節する脚開閉手段である第１と第２の脚開閉用シリン
ダ６１，６２を設けている。

【００１５】そして、第１脚開閉用シリンダ６１のシリ
ンダ本体６３後端部が第１脚１１の取付ブラケット１６
先端部近傍に軸６４を介して回動自在に取付けられてい
る。更に、シリンダロッド６５先端が第３脚１３の取付
ブラケット１８先端部に軸６６を介して回動自在に取付
けられている。また、第２脚開閉用シリンダ６２のシリ
ンダ本体６７後端部が第２脚１２の取付ブラケット１７
先端部に軸６８を介して回動自在に取付けられている。
更に、シリンダロッド６９先端が第４脚１４の取付ブラ
ケット１９先端部近傍に軸７０を介して回動自在に取付
けられている。

【００１６】なお、第１脚開閉用シリンダ６１が伸び状
態（前進状態）の時、第１脚１１と第３脚１３のなす角
度は、約９０度であり、一方第１脚開閉用シリンダ６１
が縮み状態（後退状態）の時、第１脚１１と第３脚１３
のなす角度は、約４５度である。同じく第２脚開閉用シ
リンダ６２が伸び状態（前進状態）の時、第２脚１２と
第４脚１４のなす角度は、約９０度であり、一方第２脚
開閉用シリンダ６２が縮み状態（後退状態）の時、第２
脚１２と第４脚１４のなす角度は、約４５度である。

【００１７】また、清掃用ノズル７５が軸部材３４に固
設したプレート７６を介して軸部材３４に嵌装した軸部
材７７に回動自在に取付けられている。即ち、図４に示
すように、プレート７６に配設したノズル回動用シリン
ダ７８のシリンダロッド７９先端に固着したラック８０
を進退動させることによって、ラック８０に噛合する清
掃用ノズル７５の基端部に形成した歯車８１を軸部材７
７を中心として回動させて清掃用ノズル７５を首振り動
作させている。

【００１８】清掃用ノズル７５は、ノズル回動用シリン
ダ７８を伸び状態（前進状態）と縮み状態（後退状態）
を繰返すことによって、約１８０度の範囲で首振り動作
を行うことが出来る。なお、８２はプレート７６に固設
したラック８０のガイド部材、８３はプレート７６に固
設した電磁バルブを収納するバルブボックス、８４は負
圧ホース、８５は給水ホース、８６はロータリジョイン
トである。

【００１９】図５は、歩行装置本体２を壁面５０に吸着
させながら移動させると共に清掃用ノズル７５を回動さ
せるための空気圧回路図である。第１脚〜第４脚１１，
１２，１３，１４を構成する第１〜第４の脚伸縮用シリ
ンダ２０，２１，２２，２３と第１〜第４の吸盤離脱用
シリンダ２８，２９，３０，３１、更に中央脚１５を構
成する第５吸盤離脱用シリンダ３３は、夫々電磁バルブ
（シングルソレノイドバルブ）９０，９１，…９８の切
換え動作によって進退動作を行う。

【００２０】また、第１脚〜第４脚１１，１２，１３，
１４を構成する第１と第２の脚開閉用シリンダ６１，６
２、更に清掃用ノズル７５を回動させるノズル回動用シ
リンダ７８は、夫々電磁バルブ（ダブルソレノイドバル
ブ）９９，１００，１０１の切換え動作によって進退動
作を行う。そして、各電磁バルブ９０，９１，…１０１
の吸入ポートには、エアホース１０２等を介してコンプ
レッサ３によるエア圧力源１０３が接続されている。

【００２１】また、第１吸盤〜第５吸盤２４，２５，２
６，２７，３２には、夫々電磁バルブ（シングルソレノ
イドバルブ）１０４，１０５，１０６，１０７，１０
８、負圧発生器１０９，１１０，１１１，１１２，１１
３やエアホース１０２等を介してエア圧力源１０３が接
続されている。なお、１１５は圧力調整器、１１６は圧
力計、１１７はエアフィルタ、１１８はストップ弁、１
１９は各電磁バルブ９０，９１，…１０１や負圧発生器
１０９，１１０，１１１，１１２，１１３などの排出ポ
ートに取付けられるサイレンサ（消音器）である。

【００２２】制御盤４には、バルブボックス８３に収納
された１７個の電磁バルブ９０，９１，…９８，９９，
１００，１０１，１０４，１０５，１０６，１０７，１
０８に対する励磁又は非励磁の制御を行って、歩行装置
本体２に上・下移動、左・右９０度旋回や左・右移動な
どを行わせるための各種プログラムが予め設定されてい
る。また、洗浄水は、洗浄水ポンプユニット６に設けた
電磁バルブ（不図示）を制御盤４からの指令によって制
御することで清掃用ノズル７５から噴出される。

【００２３】そして、リモートコントロールボックス５
には、歩行装置本体２に上・下移動、左・右９０度旋回
や左・右移動などの動作を行わせるために、制御盤４へ
夫々の動作に対応した指令信号を出力する図示しない上
・下移動用押し釦スイッチ、左・右９０度旋回用押し釦
スイッチや左・右移動用押し釦スイッチなどの押し釦ス
イッチが配設されている。

【００２４】以上のように構成した吸着式壁面歩行装置
１の動作を図６乃至図８で説明する。図６乃至図８は、
上移動、右９０度旋回及び右移動の各動作タイミングに
おけるシリンダ及び吸盤の作動状態の推移を示すもので
ある。ここで、黒丸（●印）は吸盤が吸着状態、白丸
（○印）は吸盤が解放状態を表し、斜線部はシリンダの
作動状態（伸び状態又は縮み状態）及び吸盤の作動状態
（吸着状態又は解放状態）を表し、カッコ内の数字は図
面の符号を表している。

【００２５】歩行装置本体２の壁面５０上方への移動に
おいては、図６に示すように、初期状態として、第１〜
第４の脚伸縮用シリンダ２０，２１，２２，２３、第１
〜第４の吸盤離脱用シリンダ２８，２９，３０，３１、
第５吸盤離脱用シリンダ３３及び第１と第２の脚開閉用
シリンダ６１，６２が伸び状態（前進状態）で、且つ第
１吸盤〜第５吸盤２４，２５，２６，２７，３２が吸着
状態である（第１状態）、ものとする。この第１状態
は、歩行装置本体２にとって最も安定した状態である。

【００２６】吸着式壁面歩行装置１の運転者が、歩行装
置本体２を壁面５０上方へ移動させるために、リモート
コントロールボックス５の上移動用押し釦スイッチを押
す。すると、制御盤４において上移動用プログラムが実
行され、先ず前記初期状態（第１状態）から、第１と第
４吸盤２４，２７が解放状態になり、次いで第１と第４
脚伸縮用シリンダ２０，２３、第１と第４吸盤離脱用シ
リンダ２８，３１及び第１と第２脚開閉用シリンダ６
１，６２が縮み状態（後退状態）になる（第２状態）。

【００２７】次いで、第１と第４吸盤離脱用シリンダ２
８，３１が伸び状態になった後に、第１と第４吸盤２
４，２７が吸着状態になり、更に第５吸盤３２が解放状
態になった後に、第１と第４脚伸縮用シリンダ２０，２
３が伸び状態、第２と第３脚伸縮用シリンダ２１，２２
と第５吸盤離脱用シリンダ３３が縮み状態になる（第３
状態）。

【００２８】次いで、第５吸盤離脱用シリンダ３３が伸
び状態になった後に、第５吸盤３２が吸着状態になって
から、第２と第３吸盤２５，２６が解放状態になる。更
に、第２と第３脚伸縮用シリンダ２１，２２と第１と第
２脚開閉用シリンダ６１，６２が伸び状態、第２と第３
吸盤離脱用シリンダ２９，３０が縮み状態になった後
に、第２と第３吸盤２５，２６が吸着状態になる（第４
状態）。

【００２９】第１状態から第４状態に至って、上移動用
プログラムの１サイクルが終了する。第４状態は、各シ
リンダ及び吸盤の動作状態が第１状態と同じで、歩行装
置本体２が最も安定した状態であり、歩行装置本体２が
壁面５０の上方に所定距離だけ移動したものである。

【００３０】そして、第４状態になったならば、リモー
トコントロールボックス５の洗浄水用押し釦スイッチを
押し、洗浄水を清掃用ノズル７５から噴出させて壁面５
０を洗浄する。

【００３１】このように、第１状態から第４状態の推移
（上移動用プログラム）を繰返すことによって、歩行装
置本体２を壁面５０の上方に移動させることが出来る。
また、歩行装置本体２を壁面５０の下方に移動させるに
は、上方移動動作の逆動作を行えばよい。

【００３２】次に、歩行装置本体２を右９０度旋回させ
る動作は、図７に示すように、図６に示す第４状態から
開始するものとする。吸着式壁面歩行装置１の運転者
が、歩行装置本体２を壁面５０上で右９０度旋回させる
ために、リモートコントロールボックス５の右９０度旋
回用押し釦スイッチを押す。すると、制御盤４において
右９０度旋回用プログラムが実行され、先ず第１と第２
吸盤２４，２５が解放状態になった後に、第１と第２吸
盤離脱用シリンダ２８，２９と第１と第２脚開閉用シリ
ンダ６１，６２が縮み状態になる（第５状態）。

【００３３】次いで、第１と第２吸盤離脱用シリンダ２
８，２９が伸び状態になった後に、第１と第２吸盤２
４，２５が吸着状態になる。更に、第３と第４吸盤２
６，２７が解放状態になってから、第３と第４吸盤離脱
用シリンダ３０，３１が縮み状態になった後に、第１と
第２脚開閉用シリンダ６１，６２が伸び状態になる（第
６状態）。

【００３４】次いで、第３と第４吸盤離脱用シリンダ３
０，３１が伸び状態になった後に、第３と第４吸盤２
６，２７が吸着状態になる。更に、第１と第２吸盤２
４，２５が解放状態になってから、第１と第２吸盤離脱
用シリンダ２８，２９が縮み状態になった後に、第１と
第２脚開閉用シリンダ６１，６２が縮み状態になる（第
７状態）。

【００３５】次いで、第１と第２吸盤２４，２５が吸着
状態になった後に、第３と第４吸盤２６，２７が解放状
態になり、更に第３と第４吸盤離脱用シリンダ３０，３
１が縮み状態になる。その後、第１と第２脚開閉用シリ
ンダ６１，６２が伸び状態になった後に、第３と第４吸
盤離脱用シリンダ３０，３１が伸び状態になり、第３と
第４吸盤２６，２７が吸着状態になる（第８状態）。

【００３６】第４状態から第８状態に至って、右９０度
旋回用プログラムの１サイクルが終了する。第８状態
は、各シリンダ及び吸盤の動作状態が第１状態と同じ
で、歩行装置本体２が最も安定した状態であり、第１状
態の歩行装置本体２を右９０度旋回したものである。

【００３７】そして、第８状態になったならば、リモー
トコントロールボックス５の洗浄水用押し釦スイッチを
押し、洗浄水を清掃用ノズル７５から噴出させて壁面５
０を洗浄する。

【００３８】このように、第４状態から第８状態の推移
（右９０度旋回用プログラム）を繰返すことによって、
歩行装置本体２を中央脚１５を中心として右９０度旋回
させることが出来る。また、歩行装置本体２を左９０度
旋回させるには、右９０度旋回動作の逆動作を行えばよ
い。

【００３９】次に、歩行装置本体２を壁面５０の右方向
へ移動させる動作は、図８に示すように、図７に示す第
８状態から開始するものとする吸着式壁面歩行装置１の
運転者が、歩行装置本体２を壁面５０右方へ移動させる
ために、リモートコントロールボックス５の右移動用押
し釦スイッチを押す。すると、制御盤４において右移動
用プログラムが実行され、先ず第１と第４吸盤２４，２
７が解放状態になった後に、第１と第４吸盤離脱用シリ
ンダ２８，３１が縮み状態になる。そして、第１と第４
脚伸縮用シリンダ２０，２３が縮み状態になった後に、
第１と第２脚開閉用シリンダ６１，６２が縮み状態にな
る（第９状態）。

【００４０】次いで、第１と第４吸盤離脱用シリンダ２
８，３１が伸び状態になった後に、第１と第４吸盤２
４，２７が吸着状態になる。更に、第５吸盤３２が解放
状態になった後に、第５吸盤離脱用シリンダ３３が縮み
状態になる。そして、第１と第４脚伸縮用シリンダ２
０，２３が伸び状態、第２と第３脚伸縮用シリンダ２
１，２２が縮み状態になる（第１０状態）。

【００４１】次いで、第５吸盤離脱用シリンダ３３が伸
び状態になった後に、第５吸盤３２が吸着状態になる。
そして、第２と第３吸盤２５，２６が解放状態になった
後に、第１と第４脚伸縮用シリンダ２１，２２が伸び状
態、第２と第３吸盤離脱用シリンダ２９，３０が縮み状
態になる。更に、第１と第２脚開閉用シリンダ６１，６
２が伸び状態になった後に、第２と第３吸盤離脱用シリ
ンダ２９，３０が伸び状態になってから、第２と第３吸
盤２５，２６が吸着状態になる（第１１状態）。

【００４２】第８状態から第１１状態に至って、右移動
用プログラムの１サイクルが終了する。第１１状態は、
各シリンダ及び吸盤の動作状態が第１状態と同じで、歩
行装置本体２が最も安定した状態であり、第８状態の歩
行装置本体２が壁面５０の右方に所定距離だけ移動した
ものである。

【００４３】そして、第１１状態になったならば、リモ
ートコントロールボックス５の洗浄水用押し釦スイッチ
を押し、洗浄水を清掃用ノズル７５から噴出させて壁面
５０を洗浄する。

【００４４】このように、第８状態から第１１状態の推
移（右移動用プログラム）を繰返すことによって、歩行
装置本体２を壁面５０の右方に移動させることが出来
る。また、歩行装置本体２を壁面５０の左方に移動させ
るには、右方移動動作の逆動作を行えばよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、壁
面上における上下移動動作、左右移動動作及び旋回動作
を容易に行うことが出来、吸着式壁面歩行装置の適用範
囲が広がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸着式壁面歩行装置の全体構成図

【図２】本発明に係る吸着式壁面歩行装置の側面図

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図

【図４】清掃用ノズルの平面図

【図５】空気圧回路図

【図６】上移動の動作説明図

【図７】右９０度旋回の動作説明図

【図８】右移動の動作説明図

【符号の説明】

１…吸着式壁面歩行装置、２…歩行装置本体、３…コン
プレッサ、４…制御盤、５…リモートコントロールボッ
クス、６…洗浄水ポンプユニット、１１…第１脚、１２
…第２脚、１３…第３脚、１４…第４脚、１５…中央
脚、２０…第１脚伸縮用シリンダ、２１…第２脚伸縮用
シリンダ、２２…第３脚伸縮用シリンダ、２３…第４脚
伸縮用シリンダ、２４…第１吸盤、２５…第２吸盤、２
６…第３吸盤、２７…第４吸盤、２８…第１吸盤離脱用
シリンダ、２９…第２吸盤離脱用シリンダ、３０…第３
吸盤離脱用シリンダ、３１…第４吸盤離脱用シリンダ、
３２…第５吸盤、３３…第５吸盤離脱用シリンダ、６１
…第１脚開閉用シリンダ、６２…第２脚開閉用シリン
ダ、７５…清掃用ノズル、８３…バルブボックス。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端部を互いに共通の一本の軸部材（３
   ４）を介して壁面（５）に対して回動自在に連結し、先
   端部に脚伸縮手段（２０）、（２１）、（２２）、（２
   ３）を介して負圧式吸盤（２４）、（２５）、（２
   ６）、（２７）を装着した４本の脚（１１）、（１
   ２）、（１３）、（１４）と、 これらの脚（１１）、（１２）、（１３）、（１４）に
   設けて前記吸盤（２４）、（２５）、（２６）、（２
   ７）を壁面（５）から離脱させる吸盤離脱手段（２
   ８）、（２９）、（３０）、（３１）と、 前記吸盤（２４）、（２５）、（２６）、（２７）を装
   着した４本の脚（１１）、（１２）、（１３）、（１
   ４）を壁面（５）に対して回動自在に連結する前記軸部
   材（３４）に固着し、壁面から離脱可能な第５吸盤（３
   ２）と、 前記脚の内の（１１）と（１３）、（１２）と（１４）
   の間に介設され、該脚（１１）と（１３）、（１２）と
   （１４）に設けられた吸盤（２４）と（２６）、（２
   ５）と（２７）との間の距離を開閉することで調節する
   一対の脚開閉手段（６１）、（６２） 、と を備えたことを特徴とする吸着式壁面歩行装置。
2. 【請求項２】 前記脚開閉手段（６１）、（６２）で連
   結した前記隣接する脚（１１）と（１３）、（１２）と
   （１４）に設けた吸盤（２４）と（２６）、（２５）と
   （２７）は、一方が吸着状態の時に、他方は解放状態で
   ある請求項１記載の吸着式壁面歩行装置。