JP4195233B2

JP4195233B2 - 吸着移動装置

Info

Publication number: JP4195233B2
Application number: JP2002135771A
Authority: JP
Inventors: 不可止浦上
Original assignee: 不可止浦上
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: JP2003327177A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、装置の内部の圧力が装置を包囲する流体の圧力より低い、すなわち装置の内部に負圧が生成されることによって物体表面に吸着し、かつ該物体表面に沿って移動する、吸着移動装置に関する。
本発明は、また、物体表面に吸着しかつ該物体表面に沿って移動しながら、高圧水の吹き付け、圧縮空気の吹き付け、研掃材の吹き付け、プラズマ化された亜鉛やアルミニウム等の溶射材料の吹き付けあるいは吸引清掃作業などの作業を行う、吸着移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部に負圧が生成されることによって物体表面に吸着し且つ該物体表面に沿って移動する装置としては、以下に記載の装置を一例として挙げることができる。
船舶、ビルディング等の壁面、天井面あるいは床面などの物体表面に吸着して移動することができる装置として、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）に開示された装置を挙げることができる。
かかる装置は、メインケーシングと、該メインケーシングに装着された移動手段としての車輪と、該メインケーシング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シール部材と、該メインケーシング、該物体表面及び該シール部材によって規定された負圧領域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備えている。かかる装置においては、負圧生成手段が付勢されると負圧領域の内部の流体が外部に排出され、負圧領域内外の流体圧力差に起因してメインケーシング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−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。また、かかる装置には、負圧領域の内部の物体表面に向け研掃材を噴射する研掃材噴射手段の如き作業装置が装着されており、物体表面上における種々の作業をリモートコントロールにて安全にかつ効率的に行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
而して、上述した従来の装置には次の通りの解決すべき問題が存在する。
第１の問題として、吸着移動装置の吸着力は、同一真空度の時、負圧領域の面積に比例するので、該負圧領域の面積が大きい場合においては吸着力が非常に大きくなり、物体表面が薄い鋼板の場合には該鋼板が吸着力の作用で撓んでしまい傷を付けることになる。また、物体表面がモルタルなどの材料で覆われている場合においては、吸着力の作用でモルタルなどの材料が剥がれてしまうことになる。このような場合においては、吸着移動装置の負圧領域の面積を小さくする必要がある。
次に、物体表面が繊維や多孔質の材料で覆われている場合においては、第１の問題への対応と同様に吸着力の作用で該材料が剥がれないように対策を取ったうえで、該物体表面の多孔部分に入り込んだ汚れなどの物質を吸引清掃したい場合があるが、第２の問題として、吸引清掃するために用いる真空ポンプの吸引風量が限られている場合においては、該多孔部分の空隙の体積が大きいと該空隙を通って吸引される外気の速度が減少し、よって吸引清掃能力が減少する。このような場合においては、シール部材が外気を遮断する部分の長さを出来るだけ短くする必要がある。なお、吸着移動装置のシール部材はメインケーシングに装着されており、その自由端部が物体表面に接触せしめられることにより外気の流入を極力阻止し、よって該シール部材と該メインケーシング及び物体表面とが協働して負圧領域を規定するものである。
【０００４】
従って、本発明の技術的解決課題は次のとうりである。
第１の技術的解決課題は、装置の負圧領域の面積を小さくするために環状の負圧領域を備えた吸着移動装置を提供することである。
第２の技術的解決課題は、環状の負圧領域の外周部に配置する外側シール部材は物体表面に密着することにより外気を遮断する自由端部を備え、一方、内周部に配置する内側シール部材は物体表面に密着する自由端部を備えるものの、該内側シール部材の形状が環状の負圧領域の内側に在る空間を全て覆う形状を成していることにより外気を遮断する、といった外側シール部材と内側シール部材とを備えた吸着移動装置を提供することである。
第３の技術的解決課題は、該環状の負圧領域の内側に在る空間の圧力、すなわち、該内側シール部材を物体表面に押し付ける圧力について、装置を包囲する流体の圧力と比較して同じかあるいは低い圧力であり、且つ該環状の負圧領域の圧力より高い圧力に維持せしめることにより、該内側シール部材と物体表面との接触圧力を低減せしめ、よって、該内側シール部材と物体表面との接触圧力が低減されるので物体表面に沿ってスムーズに移動することができる吸着移動装置を提供することである。
第４の技術的解決課題は、環状に形成された負圧領域の中に、高圧水または圧縮空気などの流体を噴出する回転ノズルユニットのノズル口を備えた吸着移動装置を提供することである。
以上に、内部に負圧が生成されることによって物体表面に吸着し且つ該物体表面に沿って移動する装置において、従来技術の問題点を指摘し、本発明が解決しようとする課題を述べた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的解決課題を達成するために、本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１に記載されているように、外側の筒状パーティションと内側の筒状パーティションとを少なくとも備えたメインケーシングと；該外側の筒状パーティションの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられる環状の外側シール部材と；該内側の筒状パーティションの開口部に装着されその中央部分が物体表面に接触せしめられる皿状の内側シール部材と；該メインケーシングと該物体表面との距離を任意の距離に維持するための移動手段;とを具備する装置において、少なくとも該メインケーシングと該外側シール部材と該内側シール部材とが該物体表面と協働して環状の第１領域を規定しており、該第１領域の圧力が装置の包囲流体の圧力より低い圧力に維持されていることを特徴とする、吸着移動装置が提供される。
また、その他の技術的解決課題を達成するために、特許請求の範囲の請求項２乃至請求項５に記載された特徴を備えた吸着移動装置が提供される。
【０００６】
【作用】
第１の作用として、本発明の装置において、該第１領域の圧力が装置の包囲流体の圧力より低い圧力に維持されている場合においては、該第１領域の負圧の作用により装置は物体表面へ吸着する。この場合、負圧領域の形状は環状であるので、円状の場合と比較して負圧領域の面積は小さい。すなわち、負圧領域の形状が環状である場合と円状である場合を比較すると、環状形状の外周の直径と円状形状の外周の直径を同一とすれば、環状である場合のほうが面積が小さい。よって、吸着力の作用でモルタルなどの材料が物体表面から剥がれてしまうことが極力阻止される。
第２の作用として、本発明の装置において、環状の負圧領域の外周部に配置する外側シール部材は物体表面に密着することにより外気を遮断する自由端部を備え、一方、内周部に配置する内側シール部材は物体表面に密着する自由端部を備えるものの、該内側シール部材の形状が環状の負圧領域の内側に在る空間を全て覆う形状を成していることにより外気を遮断する機能を有している。該内側の筒状パーティションと該内側シール部材とが協働して規定した第２領域の圧力は装置の包囲流体の圧力と同圧かもしくはやや低い圧力に維持されている。以上のように、該第２領域より該第１領域へ外気が流入しないので、よって、吸引清掃するために用いる真空ポンプの吸引風量が限られており、かつ物体表面の多孔部分の空隙の体積が大きい場合においても、該空隙を通って吸引される外気の速度の減少は極力阻止され、よって吸引清掃能力の減少は極力阻止される。
第３の作用として、該環状の負圧領域の内側に在る空間の圧力、すなわち、該内側シール部材を物体表面に押し付ける圧力について、装置を包囲する流体の圧力と比較して同じかあるいは低い圧力であり、且つ該環状の負圧領域の圧力より高い圧力に維持せしめることにより、該内側シール部材と物体表面との接触圧力を低減せしめ、よって、該内側シール部材と物体表面との接触圧力が低減されるので装置は物体表面に沿ってスムーズに移動することができる。
第４の作用として、環状に形成された負圧領域の中に回転ノズルユニットのノズル口を備えているので、該負圧領域の中で物体表面に向け高圧水または圧縮空気などの流体を噴出することができる。
【０００７】
【実施例】
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。
図１乃至図６を参照して説明すると、図示の装置はメインケーシングを具備しており、該メインケーシングは剛性材料を素材とし、外側の筒状パーティション２１と内側の筒状パーティション２２により構成されている。内側の筒状パーティション２２は物体表面１に垂直に配置された中空の回転軸７１に軸受７３を介して固定されており、中空の回転軸７１は外側の筒状パーティション２１に溶着された伝動ベルトケーシング５に軸受５３を介して固定されている。
外側の筒状パーティション２１は、物体表面１に面した部分が開口した円筒部、該円筒部の開口部の外周縁部に溶着された環状の円板部、及び該円筒部の側面に溶着された接続管部２１１から形成されている。
外側の筒状パーティション２１の円筒部の対向する両側面には、それぞれ２個の車輪４１を備えた一対の剛性材料を素材とする走行フレーム４が固定されている。また、接続管部２１１は可撓性のサクションホース（図示せず）を介して真空ポンプの如き負圧生成手段（図示せず）に接続されている。
外側の筒状パーティション２１の環状の円板部には、例えばポリウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料を素材とする外側シール部材３１がボルト、ナットにて装着されている。外側シール部材３１は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の外側へ延びた形状をしている。この形状により、外側シール部材３１は外側シール部材３１の外側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。
内側の筒状パーティション２２は、物体表面１に面した部分が開口した円筒部、該円筒部の開口部の内周縁部に溶着された環状の円板部、及び軸受７３が装着されるボス部から形成されている。
内側の筒状パーティション２２の環状の円板部には、例えばポリウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料を素材とする内側シール部材３２がボルト、ナットにて装着されている。内側シール部材３２は、全体の形状が皿状を成し、内側の筒状パーティション２２の内側に在る空間を全て覆った形状をしており、中央部分の自由端部は物体表面１に密着している。
中空の回転軸７１は、円筒状の外軸部と丸棒状の内軸部と該外軸部と該内軸部を連結するために中空部分に配置された連結部から成っており、該外軸部の外周面の対向する部分には、物体表面１に向け高圧水や圧縮空気などの流体を噴出する一対のノズル７が溶着されており、該内軸部の端部から該連結部と該外軸部とを経てノズル７に到る孔７２が備えられている。該内軸部の端部にはスイベルジョイント８の中空回転軸が連結され、スイベルジョイント８のメインボディは伝動ベルトケーシング５に固定されている。また、該内軸部の端部の円周部分には環状の従動側伝動プーリ６２が固定されており、駆動側伝動プーリ６１を駆動軸に装着されたギヤードモータ６は伝動ベルトケーシング５に固定されている。駆動側伝動プーリ６１と従動側伝動プーリ６２の間には伝動ベルト６３が装着されている。伝動ベルトケーシング５の側面には接続管部５１が溶着されているが、実施例１の装置においては接続管部５１にはホースは接続されていない。
外側の筒状パーティション２１、内側の筒状パーティション２２、外側シール部材３１、内側シール部材３２、中空の回転軸７１、軸受５３、及び軸受７３は物体表面１と協働して環状の第１領域１１を規定している。また、内側の筒状パーティション２２、内側シール部材３２、中空の回転軸７１、及び軸受７３は協働して第２領域１２を規定している。なお、第２領域１２は伝動ベルトケーシング５の内側の空間領域１３と中空の回転軸７１の中空部分を介して連通している。
スイベルジョイント８の中空固定軸にはホース９を介して高圧水ポンプやエアコンプレッサの如き流体圧力生成手段（図示せず）に接続されている。
【０００８】
【作用】
次に、上述した本発明の好適実施例の装置の作用効果について説明する。
負圧生成手段（図示せず）が作動すると、第１領域１１の内部の大気の如き流体が接続管部２１１及びサクションホース（図示せず）を通って外部に排出され、第１領域１１が所要の通り減圧される。かく第１領域１１が減圧されると、装置を包囲している大気の如き流体の圧力が第１領域１１の内外の流体圧力差に起因して外側の筒状パーティション２１を物体表面１の方向に押し付け、該押し付け力は４個の車輪４１を介して物体表面１に伝達され、かくして装置は物体表面１に吸着するとともに、車輪４１をギヤードモータ（図示せず）などの駆動手段により回転駆動せしめると装置は物体表面１に沿って移動する。なお、第１領域１１の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、装置を包囲している大気の如き流体の圧力が第１領域１１の内外の流体圧力差に起因して外側シール部材３１の自由端部と内側シール部材３２の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、よって該包囲流体が第１領域１１の内部に流入するのを極力阻止する。該包囲流体の流れの経路について、該包囲流体は、外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入し、そのあと接続管部２１１及びサクションホース（図示せず）を通って負圧生成手段（図示せず）に到る。回転するノズル７から噴出された高圧水もしくは圧縮空気は、物体表面１に衝突して物体表面１に付着した汚れなどの物質を除去したのち、該包囲流体の流れに乗って負圧生成手段（図示せず）に到る。
【０００９】
上述した本発明の好適実施例の装置の効果について説明する。
吸着移動装置の吸着力は負圧領域の面積に比例するので、該負圧領域の面積が大きい場合においては吸着力が非常に大きくなり、物体表面が薄い鋼板の場合には該鋼板が吸着力の作用で撓んでしまい傷を付けることになる。また、物体表面がモルタルなどの材料で覆われている場合においては、吸着力の作用でモルタルなどの材料が剥がれてしまうことになる。このような場合においては、吸着移動装置の負圧領域の面積を小さくする必要が出てくる。本発明の好適実施例の装置においては、装置の負圧領域の面積を小さくするために環状の負圧領域である第１領域１１を備えている。負圧領域の形状が環状である場合と円状である場合を比較すると、環状形状の外周の直径と円状形状の外周の直径を同一とすれば、環状である場合のほうが面積が小さい。なおノズル７の回転直径は十分大きいので、負圧領域の面積の減少が作業能率を阻害することは無い。
次に、物体表面１が空隙の体積が大きい繊維や多孔質の材料から成っており、物体表面１の該空隙部分に入り込んだ汚れなどの物質を吸引清掃したい場合における、本発明の好適実施例の装置の効果を述べる。
好適実施例の装置の内側シール部材３２は環状の負圧領域の内側に在る物体表面１の全てを覆っているので、該負圧領域の内側から外気が該負圧領域すなわち第１領域１１の内部に流入することは無い。よって、吸引清掃するために用いる真空ポンプの吸引風量が限られており、かつ物体表面１の多孔部分の空隙の体積が大きい場合においても、該空隙を通って吸引される外気の速度の減少は極力阻止され、よって吸引清掃能力の減少は極力阻止される。
次に、本発明の好適実施例の装置においては、環状に形成された第１領域１１の中に回転するノズル７のノズル口を備えているので、第１領域１１の中で物体表面１に向け高圧水または圧縮空気などの流体を噴出することができる。
なお、本発明の好適実施例の装置において、接続管部５１をホース（図示せず）を介して負圧調整弁（図示せず）及び負圧生成手段（図示せず）に接続することにより、第２領域１２の圧力を、装置を包囲する流体の圧力より低く且つ第１領域１１の圧力より高い圧力に維持せしめることもできる。この場合、内側シール部材３２と物体表面１との接触圧力が低減される。かくして、内側シール部材３２と物体表面１との摩擦抵抗が低減されるので、本発明の好適実施例の装置は物体表面１に沿ってスムーズに移動することができる。
【００１０】
以上に本発明の装置の好適実施例について説明したが、本発明の装置は該好適実施例の他にも特許請求の範囲に従って種々実施例を考えることができる。
【００１１】
以上の本発明の装置の好適実施例についての説明は、本発明の好適実施例の装置が大気中の物体表面上に在るものとして説明を行ったが、本発明の好適実施例の装置は水中においても適用されることができる。かかる場合の負圧生成手段については、真空ポンプに代えて水ポンプや水駆動エゼクタを用いることができる。
【００１２】
【発明の効果】
吸着移動装置の吸着力は負圧領域の面積に比例するので、該負圧領域の面積が大きい場合においては吸着力が非常に大きくなり、物体表面が薄い鋼板の場合には該鋼板が吸着力の作用で撓んでしまい傷を付けることになる。また、物体表面がモルタルなどの材料で覆われている場合においては、吸着力の作用でモルタルなどの材料が剥がれてしまうことになる。このような場合においては、装置の負圧領域の面積を小さくする必要が出てくる。本発明の好適実施例の装置においては、装置の負圧領域の面積を小さくするために環状の負圧領域である第１領域１１を備えている。負圧領域の形状が環状である場合と円状である場合を比較すると、環状形状の外周の直径と円状形状の外周の直径を同一とすれば、環状である場合のほうが面積が小さい。なおノズル７の回転直径は十分大きいので、負圧領域の面積の減少が作業能率を阻害することは無い。
次に、本発明の好適実施例の装置においては、環状に形成された第１領域１１の中に回転するノズル７のノズル口を備えているので、第１領域１１の中で物体表面１に向け高圧水または圧縮空気などの流体を効率的に噴出することができる。
次に、本発明の好適実施例の装置において、接続管部５１をホース（図示せず）を介して負圧調整弁（図示せず）及び負圧生成手段（図示せず）に接続することにより、第２領域１２の圧力を、装置を包囲する流体の圧力より低く且つ第１領域１１の圧力より高い圧力に維持せしめると、内側シール部材３２と物体表面１との接触圧力が低減される。かくして、内側シール部材３２と物体表面１との摩擦抵抗が低減されるので、本発明の好適実施例の装置は物体表面１に沿ってスムーズに移動することができる。
【００１３】
かくの通りの吸着移動装置は、物体表面において様々な目的のため負圧を利用して作業を行うための装置として好都合に用いることができる。例えば、壁面、天井面あるいは床面などの物体表面に対し、吸引清掃作業や、圧縮空気や高圧水の吹き付け作業などを実施する装置として好都合に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】図１に示す装置における下側面図。一部は図１に示す装置におけるＣ−Ｃの部分断面図。
【図３】図１に示す装置を物体表面の方向から見た背面図。
【図４】図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。
【図５】図１に示す装置におけるＢ−Ｂの断面図。
【図６】図４に示す装置におけるＤ−Ｄの拡大断面図。

Claims

外側の筒状パーティションと内側の筒状パーティションとを少なくとも備えたメインケーシングと；物体表面に面した部分が開口している該外側の筒状パーティションの該開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられる環状の外側シール部材と；物体表面に面した部分が開口している該内側の筒状パーティションの該開口部に装着され、その中央部分の自由端部が物体表面に接触せしめられる、全体の形状が皿状を成し、該内側の筒状パーティションの内側に在る空間を全て覆った形状をした内側シール部材と；該メインケーシングと該物体表面との距離を任意の一定の距離に維持するための移動手段;とを具備する装置において、少なくとも該メインケーシングと該外側シール部材と該内側シール部材とが該物体表面と協働して環状の第１領域を規定しており、該第１領域の圧力が装置の包囲流体の圧力より低い圧力に維持されていることを特徴とする、吸着移動装置。
該第１領域の内側に、少なくとも該内側の筒状パーティションと該内側シール部材とが協働して規定した第２領域を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の吸着移動装置。
該第２領域の圧力が、装置の包囲流体の圧力と同じかもしくは装置の包囲流体の圧力より低く、且つ該第１領域の圧力より高い圧力に維持されていることを特徴とする、請求項２に記載の吸着移動装置。
該外側シール部材は、該外側シール部材の外側に在る流体の圧力により該物体表面に押し付けられるように、該外側の筒状パーティションの該開口部に装着された部分からその自由端部であって且つ物体表面と接触する部分に近づくにつれて外側に広がった形状を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の吸着移動装置。
該メインケーシングにおいて、該内側の筒状パーティションは該外側の筒状パーティションから分割されて配置されており、該内側の筒状パーティションは、該物体表面に垂直に配置された中空の回転軸に軸受を介して固定されており、該中空の回転軸は該外側の筒状パーティションに軸受を介して固定されており、該中空の回転軸は円筒状の外軸部と丸棒状の内軸部と該外軸部と該内軸部を連結するために中空部分に配置された連結部から成っており、該外軸部の外周面には該第１領域の中に流体を吐出するノズルが単数もしくは複数個固定されており、該内軸部の端部から該連結部と該外軸部とを経て該ノズルに到る孔が備えられている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４に記載の吸着移動装置。