JP4644811B2

JP4644811B2 - 物体面移動装置及び該壁面移動装置に用いられる吸着移動ユニット

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Publication number: JP4644811B2
Application number: JP2005361182A
Authority: JP
Inventors: 茂男廣瀬; 慎也北井
Original assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Current assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-12-15
Also published as: JP2006198762A

Description

本発明は壁面、天井等の物体面を移動する物体面移動装置及び物体面移動装置に用いられる吸着移動ユニットに関する。

現在、多くの構造物が巨大化の一途をたどる一方、構造物の老朽化、欠陥等による危険性から構造物を定期的に保守、点検を行うことが必要不可欠となっている。

上述の保守、点検を行うのが物体面移動装置（たとえば壁面移動装置）である。物体面移動装置としては、図２７に示すワイヤ牽引型物体面移動装置、図２８、図２９、図３０に示す物体面吸着型物体面移動装置が知られている。

図２７のワイヤ牽引型物体面移動装置において、１０１はビル、１０２はビル１０１の壁面を清掃するためのゴンドラ、１０３はビル１０１の屋上に設けられ、ゴンドラ１０２を吊るすためのワイヤである。

図２７のワイヤ牽引型物体面移動装置は、ゴンドラ１０２の有効荷重（ペイロード）を大きくでき、また、信頼性が高いという利点を有する。

図２８の物体面吸着型物体面移動装置においては、壁２０１の面に対して負圧発生装置２０２によって負圧吸盤２０３内に負圧を発生させ、これにより、空気が負圧吸盤２０３内に吸入される際に吸着力を発生させる。また、同時に、車輪２０４により移動できるようにする。つまり、逆ホバークラフトの動作を行う。

図２８の物体面吸着型物体面移動装置は、移動速度が大きいという利点を有する。

図２９の物体面吸着型物体面移動装置においては、鉄などの磁性体より構成される壁３０１の面に対して永久磁石３０２によって吸着力を発生させる。また、同時に、車輪３０３により移動できるようにする。

図２９の物体面吸着型物体面移動装置も、移動速度が大きいという利点を有する。

図３０の物体面吸着型物体面移動装置においては、壁４０１の面に対して１対の負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ａ，４０２ｂ及びこれら負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ａ，４０２ｂの間の負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ｃにより吸着力を発生させる。この場合、負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ａ，４０２ｂは支持フレーム４０３に固定され、負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ｃは支持フレーム４０３に対して移動可能な上下駆動装置４０４に固定されている。

従って、図３０の（Ａ）に示すごとく、負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ａ，４０２ｂが吸着状態のときに、上下駆動装置４０４によって負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ｃを壁４０１の面から浮上させ、負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ａ，４０２ｂに対して移動させる。他方、図３０の（Ｂ）に示すごとく、上下駆動装置４０４によって負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ｃが吸着状態のときに、上下駆動装置４０４によって負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ａ，４０２ｂを壁４０１の面から浮上させ、負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ｃに対して移動させる。つまり、歩行型の動作を行う。

尚、図３０において、４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃが永久磁石の場合には、壁４０１は鉄などの磁性体により構成される。

図３０の物体面吸着型物体面移動装置も、移動速度が大きいという利点を有する。

しかしながら、図２７に示すワイヤ牽引型物体面移動装置においては、ビル１０１の壁面の一部に突起等がある場合には適用困難となり、移動性に限界があるという課題があった。

また、図２８、図２９、図３０に示す物体面吸着型物体面移動装置においては、いずれも、ペイロードが小さくかつ大きい吸着力が得られないという課題があった。つまり、図２８においては、負圧は負圧吸盤２０３内への吸入によるので大きな負圧の上昇は期待できず、従って、大きい吸着力は得られない。また、図２９においては、壁３０１の面と永久磁石３０２との間に間隙が存在するので、大きい吸着力は得られない。さらに、図３０においては、静止状態には、高い吸着力を発生できるものの、移動状態には、負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ａ，４０２ｂまたは負圧吸盤（もしくは永久磁石）４０２ｃは浮上して吸着力が低下するので、大きい吸着力は得られないと共に、自重を支持する吸着姿勢保持力の余裕が小さい。

従って、本発明の目的は、大きい移動速度と共に大きい吸着力により大きなペイロードが得られる物体面吸着型物体面移動装置を提供することにある。
他の目的は、上述の物体面吸着型物体面移動装置に用いられる吸着移動ユニットを提供することにある。

上述の目的を達成するために本発明に係る物体面移動装置は、物体面に対して吸着力を発生する第１の吸着移動ユニットを有して物体面を移動可能な親機と、物体面に対して吸着力を発生する第２の吸着移動ユニットを有して物体面を移動可能な少なくとも１つの子機と、子機を親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構とを備えている。

また、本発明に係る物体面移動装置は、物体面を移動可能な親機と、物体面に対して吸着力を発生する吸着移動ユニットを有して前記物体面を移動可能な少なくとも２つの子機と、各子機を親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構とを備えている。

本発明によれば、親子型の物体面吸着型物体面移動装置が得られ、これにより、大きい移動速度及び大きい吸着力による大きなペイロードを達成できる。

図１は本発明に係る物体面移動装置の第１の実施の形態を示す図である。図１において、物体面（図１の面を示す）に対して移動可能な親機１と子機２−１とは連結機構３−１によって連結され、連結機構３‐１の長さは駆動機構４−１によって調整される。連結機構３−１及び駆動機構４−１の詳細については後述する。

親機１は吸着移動ユニット１ａ，１ｂを有し、子機２−１は吸着移動ユニット２−１ａを有する。吸着移動ユニット１ａ，１ｂ，２−１ａは同一構成をなしており、移動状態時に物体面に対して第１の吸着力（たとえば最小吸着力）を有し、物体面上の静止状態時に物体面に対して第１の吸着力より大きい第２の吸着力（たとえば最大吸着力）を有する。吸着移動ユニット１ａ，１ｂ，２−１ａの詳細については後述する。

図１の物体面移動装置の動作を図２、図３を参照して説明する。

始めに、図２の（Ａ）を参照すると、親機１、子機２‐１の静止状態においては、親機１、子機２‐１のいずれも物体面に対して最大吸着力により吸着させておくと共に、連結機構３−１をロック状態、つまり、連結機構３‐１の連結長さを固定しておく。これにより、子機２−１が親機１の自重の大きな部分を担うことになる。

次に、図２の（Ｂ）を参照すると、子機２−１の移動準備状態においては、親機１の最大吸着力を保持する一方、子機２−１の吸着力を最小吸着力に変化させると共に、連結機構３−１をフリー状態、つまり、連結機構３−１の連結長さをフリー状態にしておく。これにより、親機１自身が親機１の自重を担うので、子機２−１は親機１の自重から開放されると共に、子機２‐１は移動可能となる。

次に、図２の（Ｃ）を参照すると、図２の（Ｂ）の状態で子機２−１を所望の位置へ上方（もしくは下方）移動する。尚、図２の（Ｂ）、（Ｃ）においては、連結機構３−１を長さ調整状態つまり引張状態にしても、子機２−１の移動はしにくくなるが可能である。

次に、図３の（Ａ）を参照すると、親機１の移動準備状態においては、親機１の吸着力を最小吸着力に変化させる一方、子機２−１の吸着力を最大吸着力に変化させる。また同時に、連結機構３−１を長さ調整状態、つまり、連結機構３−１を引張状態にしておく。これにより、子機２−１が親機１の自重の一部を保持すると共に、親機１は移動可能となる。

次に、図３の（Ｂ）を参照すると、図３の（Ａ）の子機２−１による引張状態で親機１を所望の位置へ上方（もしくは下方）移動する。

最後に、図３の（Ｃ）を参照すると、親機１、子機２‐１の静止状態に戻る。つまり、親機１の吸着力を最大吸着力に変化させると共に、連結機構３−１をロック状態にする。これにより、子機２‐１が親機１の自重の大きな部分を再び担うことになる。

このように、図２、図３の動作を繰返すことにより親機１、子機２‐１の移動ができる。このとき、図２の（Ｂ）に示すごとく、子機２‐１は通常軽量であるので、子機２‐１自身の自重を支持するのに十分な最小吸着力で物体面を移動する。他方、図３の（Ｂ）に示すごとく、親機１は通常重量であるので、最大吸着力で静止している子機２‐１によって連結機構３−１を介して引張支持されながら最小吸着力で物体面を移動する。

図４は図１の物体面移動装置の変更例を示す図である。図４においては、２つの子機２−１，２−２を連結機構３−１，３−２によって親機１に連結され、連結機構３‐１，３−２の長さは駆動機構４−１，４−２によって調整される。ここで子機２−１，２−２は親機１の異なる箇所で連結されているが、同一箇所でもよい。ただし、この場合、親機１の水平方向の中央位置で連結する。連結機構３−２及び駆動機構４−２の詳細についても後述する。

子機２−２は吸着移動ユニット１ａ，１ｂ，２−１ａと同一構成の吸着移動ユニット２−２ａを有する。

図４の物体面移動装置の動作を図２、図３と同様の図５、図６を参照して説明する。

始めに、図５の（Ａ）を参照すると、親機１、子機２‐１，２−２の静止状態においては、親機１、子機２‐１，２−２のいずれも物体面に対して最大吸着力により吸着させておくと共に、連結機構３−１，３−２をロック状態、つまり、連結機構３‐１，３−２の連結長さを固定しておく。これにより、子機２−１、２−２が親機１の自重の大きな部分を分担保持することになる。

次に、図５の（Ｂ）を参照すると、子機２−１，２−２の移動準備状態においては、親機１の最大吸着力を保持する一方、子機２−１，２−２の吸着力を最小吸着力に変化させる。また同時に、連結機構３‐１，３−２をフリー状態、つまり、連結機構３‐１，３−２の連結長さをフリー状態にしておく。これにより、子機２−１，２−２は親機１の自重から開放されると共に、子機２−１，２−２は移動可能となる。

次に、図５の（Ｃ）を参照すると、図５の（Ｂ）の状態で子機２−１，２−２を所望の位置へ移動する。尚、図５の（Ｂ）、（Ｃ）においては、連結機構３−１，３−２を長さ調整状態にし、子機２−１，２−２が親機１の自重の一部を分担保持しても、子機２−１，２−２の移動はしにくくなるが可能である。

次に、図６の（Ａ）を参照すると、親機１の移動準備状態においては、親機１の吸着力を最小吸着力に変化させる一方、子機２−１，２−２の吸着力を最大吸着力に変化させる。また同時に、連結機構３‐１，３−２を長さ調整状態、つまり、連結機構３‐１，３−２を引張状態にしておく。これにより、子機２−１，２−２が親機１の自重の一部を分担保持すると共に、親機１は移動可能となる。

次に、図６の（Ｂ）を参照すると、図６の（Ａ）の子機２−１，２−２による引張状態で親機１を所望の位置へ移動する。

最後に、図６の（Ｃ）を参照すると、親機１、子機２−１，２−２の静止状態に戻る。つまり、親機１の吸着力を最大吸着力に変化させると共に、連結機構３‐１，３−２をロック状態にする。これにより、子機２−１，２−２が親機１の自重の大きな部分を再び分担保持することになる。

このように、図５、図６の動作を繰返すことにより親機１、子機２−１，２−２の移動ができる。このとき、図５の（Ｂ）に示すごとく、子機２−１，２−２は通常軽量であるので、子機２−１，２−２自身の自重を支持するのに十分な最小吸着力で物体面を移動する。他方、図６の（Ｂ）に示すごとく、親機１は通常重量であるので、最大吸着力で静止している子機２−１，２−２によって連結機構３‐１，３−２を介して引張支持されながら最小吸着力で物体面を移動する。

本発明に係る第１の実施の形態においては、子機は１つもしくは２つであるが、本発明は３つ以上の子機を有する場合にも適用できる。この場合、子機の数が大きくなれば、動作制御は複雑となるが、親機１がより重量となっても子機による引張状態で物体面を移動できる。

図７は本発明に係る物体面移動装置の第２の実施の形態を示す図である。図７においては、図４の場合と同様に２つの子機２−１，２−２を連結機構３−１，３−２によって親機１に連結され、連結機構３‐１，３−２の長さは駆動機構４−１，４−２によって調整されるが、子機２−１，２−２は親機１の水平方向の中央位置で連結される。連結機構３−２及び駆動機構４−２の詳細についても後述する。子機２−１，２−２は吸着移動ユニット２−１ａ，２−２ａを有するが、親機１は吸着移動ユニットを有しない。このため、上述のごとく、親機１の水平方向の中央位置を子機２−１，２−２で支持して親機１の姿勢の均衡をとる。

図７の物体面移動装置の動作を図８、図９を参照して説明する。

始めに、図８の（Ａ）を参照すると、親機１、子機２‐１，２−２の静止状態においては、子機２‐１，２−２を物体面に対して最大吸着力により吸着させておくと共に、連結機構３−１，３−２をロック状態、つまり、連結機構３−１，３−２の連結長さを固定しておく。これにより、子機２−１、２−２が親機１の自重の全部を分担保持することになる。

次に、図８の（Ｂ）を参照すると、子機２−１，２−２の移動準備状態においては、子機２−１，２−２の一方、たとえば子機２−１の吸着力を最小吸着力に変化させると同時に、連結機構３‐１をフリー状態、つまり、連結機構３−１の連結長さはフリー状態にしておく。これにより、子機２−２が親機１の自重の全部を担うので、子機２−１は親機１の自重から開放されると共に、子機２−１は移動可能となる。

次に、図８の（Ｃ）を参照すると、図８の（Ｂ）の状態で子機２−１を所望の位置へ移動する。尚、図８の（Ｂ）、（Ｃ）においては、連結機構３−１を長さ調整状態、つまり引張状態にし、子機２−１が親機１の自重の一部を担っても、子機２−１の移動はしにくくなるが可能である。

次に、図９の（Ａ）を参照すると、親機１の移動準備状態においては、子機２−１の吸着力を最大吸着力に変化させると共に、２つの連結機構３‐１，３−２を長さ調整状態、つまり、連結機構３‐１，３−２を引張状態にしておく。これにより、子機２−１，２−２が親機１の自重の全部を分担保持すると共に、親機１は移動可能となる。

次に、図９の（Ｂ）を参照すると、図９の（Ａ）の子機２−１，２−２による引張状態で連結機構３−１，３−２の両方の長さを変化させることにより親機１を所望の位置へ移動させる。尚、図９の（Ａ）、（Ｂ）において、連結機構３−１，３−２の一方の長さのみを変化させる場合には、変化しない連結機構はロック状態に保持する。

最後に、図９の（Ｃ）を参照すると、親機１、子機２−１，２−２は静止状態に戻る。つまり、連結機構３‐１，３−２をロック状態にする。これにより、子機２−１，２−２が親機１の自重の全部を再び分担保持することになる。

このように、図８、図９の動作を繰返すことにより親機１、子機２−１，２−２の移動ができる。このとき、図８の（Ｂ）に示すごとく、子機２−１は通常軽量であるので、子機２−１自身の自重を支持するのに十分な最小吸着力で物体面を移動する。他方、図９の（Ｂ）に示すごとく、親機１は通常重量であるので、最大吸着力で静止している子機２−１，２−２によって連結機構３‐１，３−２を介して引張支持されながら物体面を移動する。

図１０は図７の物体面移動装置の変更例を示す図である。図１０においては、４つの子機２−１，２−２，２−３，２−４が連結機構３−１，３−２，３−３，３−４によって親機１に連結され、連結機構３−１，３−２，３−３，３−４の長さは駆動機構４−１，４−２，４−３，４−４によって調整されるが、子機２−１，２−２は対をなし、親機１のある位置で連結され、子機２−３，２−４は対をなし、親機１のほかの位置に連結される。連結機構３−３，３−４及び駆動機構４−３，４−４の詳細についても後述する。

子機２−３，２−４は吸着移動ユニット２−３ａ，２−４ａを有する。また、親機１の２つの位置を２対の子機２−１，２−２及び子機２−３，２−４で支持して親機１の均衡をとる。

図１０の物体面移動装置の動作を図１１、図１２を参照して説明する。

始めに、図１１の（Ａ）を参照すると、親機１、子機２−１，２−２，２−３，２−４の静止状態においては、子機２−１，２−２，２−３，２−４を物体面に対して最大吸着力により吸着させておくと共に、連結機構３−１，３−２，３−３，３−４をロック状態、つまり、連結機構３−１，３−２，３−３，３−４の連結長さを固定しておく。これにより、子機２−１，２−２，２−３，２−４が親機１の自重の全部を分担保持することになる。

次に、図１１の（Ｂ）を参照すると、子機２−１，２−２，２−３，２−４の移動準備状態においては、子機２−１，２−２の一方たとえば子機２−１及び子機２−３，２−４の一方たとえば子機２−３の吸着力を最小吸着力に変化させると共に、連結機構３‐１，３−３をフリー状態、つまり、連結機構３−１，３−３の連結長さをフリー状態にしておく。これにより、子機２−２，２−４が親機１の自重を分担保持するので、子機２−１，２−３は親機１の自重から開放されると共に、子機２−１，２−３は移動可能となる。

次に、図１１の（Ｃ）を参照すると、図１１の（Ｂ）の状態で子機２−１，２−３を所望の位置へ移動する。尚、図１１の（Ｂ）、（Ｃ）において、連結機構３−１，３−３を長さ調整状態、つまり引張状態にし、子機２−１，２−３が親機１の自重の一部を分担保持しても、子機２−１，２−３の移動はしにくくなるが可能である。

次に、図１２の（Ａ）を参照すると、親機１の移動準備状態においては、子機２−１，２−３の吸着力を最大吸着力に変化させると共に、４つの連結機構３−１，３−２，３−３，３−４を長さ調整状態、つまり、連結機構３−１，３−２，３−３，３−４を引張状態にしておく。これにより、子機２−１，２−２，２−３，２−４が親機１の自重の全部を分担保持すると共に、親機１は移動可能となる。

次に、図１２の（Ｂ）を参照すると、図１２の（Ａ）の子機２−１，２−２，２−３，２−４による引張状態で連結機構３−１，３−２，３−３，３−４の長さを変化させることにより親機１を所望の位置へ移動させる。尚、図１１の（Ａ）、（Ｂ）において、連結機構３−１，３−２の一方の長さ及び／または連結機構３−３，３−４の一方の長さのみを変化させる場合には、変化しない連結機構はロック状態に保持する。

最後に、図１２の（Ｃ）を参照すると、親機１、子機２−１，２−２，２−３，２−４は静止状態に戻る。つまり、連結機構３−１，３−２，３−３，３−４をロック状態にする。これにより、子機２−１，２−２，２−３，２−４が親機１の自重の全部を再び分担保持することになる。

このように、図１１、図１２の動作を繰返すことにより親機１、子機２−１，２−２，２−３，２−４の移動ができる。このとき、図１１の（Ｂ）に示すごとく、子機２−１，２−３は通常軽量であるので、子機２−１，２−３自身の自重を支持するのに十分な最小吸着力で物体面を移動する。他方、図１２の（Ｂ）に示すごとく、親機１は通常重量であるので、最大吸着力で静止している子機２−１，２−２，２−３，２−４によって連結機構３−１，３−２，３−３，３−４を介して引張支持されながら物体面を移動する。

本発明に係る第２の実施の形態においては、子機は１対もしくは２対であるが、本発明は複数たとえば３対以上の子機を有する場合にも適用できる。この場合、子機の対の数が大きくなれば、動作制御は複雑となるが、親機１がより重量となっても物体面を移動できる。尚、各対の子機は好ましくは親機の同一位置に連結され、子機の移動をし易くする。

図１３は図１、図４、図７、図１０の連結機構３−１，３−２，３−３，３−４及び駆動機構４−１，４−２，４−３，４−４の第１の例を示す図である。図１３においては、連結機構３−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）としてのワイヤ１３０１、及び駆動機構４−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）としてのリール１３０２及びモータ１３０３を設けてある。ワイヤ１３０１の長さはモータ１３０３によってリール１３０２を回転することにより調整可能である。たとえば、連結機構３−ｉをロックする場合には、モータ１３０３の通電を停止しかつリール１３０２の回転をロックし、これにより、ワイヤ１３０１の長さを固定する。また、連結機構３−ｉをフリー状態にする場合には、モータ１３０３の通電を停止しかつリール１３０２の回転をフリー状態にし、これにより、ワイヤ１３０１の長さをフリー状態にする。さらに、連結機構３−ｉを引張状態にする場合には、モータ１３０３の通電を保持する。

尚、図１３の構成においては、子機２−ｉは必ず親機１の上方に存在することを前提にし、子機２−ｉが親機１の下方に存在することはない。

図１４は図１、図４、図７、図１０の連結機構３−１，３−２，３−３，３−４及び駆動機構４−１，４−２，４−３，４−４の第２の例を示す図である。図１４においては、連結機構３−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）としてのロッド１４０１、及び駆動機構４−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）としてのロッド伸展装置１４０２を設けてある。ロッド１４０１の長さはロッド伸展装置１４０２によって調整可能である。たとえば、連結機構３−ｉをロックする場合には、ロッド伸展装置１４０２をロックし、これにより、ロッド１４０１の長さを固定する。また、連結機構３−ｉをフリー状態にする場合には、ロッド伸展装置１４０２をフリー状態にし、これにより、ロッド１４０１の長さをフリー状態にする。さらに、連結機構３−ｉを長さ調整状態にする場合には、ロッド伸展装置１４０２の状態を保持し親機１と子機２−ｉの間のロッド１４０１を圧縮もしくは引張状態にする。

尚、図１４の構成においては、子機２−ｉは親機１の上方及び下方のいずれに存在してもよい。たとえば、図１５に示すごとく、ロッド１４０１ａ，１４０１ｂ及びロッド伸展装置１４０２ａ，１４０２ｂを親機１の側面に設ければ、親機１の上方に位置する子機２‐１のロッド１４０１ａは圧縮状態となり、親機１の下方に位置するロッド２‐２のロッド１４０１ｂは引張状態となる。

図１６は図１、図４、図７、図１０の吸着移動ユニット１ａ，１ｂ，２−ｉａ（ｉ＝１，２，３，４）の第１の例を示す斜視図である。図１６において、モータ１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４（１６１−４は図示せず）によって回転する車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４（１６２−４は図示せず）は回転軸１６３−１，１６３−２，１６３−３，１６３−４（１６３−４は図示せず）を介して支持フレーム１６４に支持されている。回転軸１６３−１，１６３−２，１６３−３，１６３−４にはプーリ１６５が取り付けられ、これにより、すべての車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４は操舵用モータ１６６によってタイミングベルト１６７を回転することにより同期して同一方向に向く。この結果、吸着移動ユニット１ａ，１ｂ，２−ｉａはあらゆる方向へ移動可能となる。

また、図１６の支持フレーム１６４には吸着装置１６８が設けられている。この吸着装置１６８としては、負圧吸盤式、永久磁石式及び電磁石式がある。後者の２型式の場合は、物体は磁性体よりなる。

図１７は図１、図４、図７、図１０の吸着移動ユニット１ａ，１ｂ，２−ｉａ（ｉ＝１，２，３，４）の第２の例を示す斜視図である。図１７において、駆動プーリ１７１−１，１７１−２，１７１−３，１７１−４（１７１−４は図示せず）によって回転するクローラ１７２−１，１７２−２は支持フレーム１７３に支持されている。支持フレーム１７３には操舵用モータ１７４が取り付けられ、これにより、クローラ１７２−１，１７２−２は操舵用モータ１７４によって回転することにより同期して同一方向に向く。この結果、吸着移動ユニット１ａ，１ｂ，２−ｉａはあらゆる方向へ移動可能となる。

また、図１７の支持フレーム１７３には吸着装置１７５が設けられている。この吸着装置１７５としても、負圧吸盤式、永久磁石式及び電磁石式がある。後者の２型式の場合は、物体は磁性体よりなる。

図１７のクローラ１７２−１（１７２−２）は、図１８のごとく変更できる。

すなわち、図１８の（Ａ）に示すごとく、クローラ１７２−１（１７２−２）の中央下端部にアイドラープーリ１８１（１８２）を付加し、クローラ１７２−１（１７２−２）を若干突き出させる。これにより、クローラ１７２−１（１７２−２）全体が物体面に吸着しなくなり、この結果、操舵抵抗を低減できる。

また、図１８の（Ｂ）に示すごとく、クローラ１７２−１（１７２−２）をローラ１８３を設けることにより全方向クローラとし、これにより、物体面上での移動時に方向転換する際の操舵抵抗を低減できる。この際、自重によってローラ１８３が回転しないように、クローラ１７２−１（１７２−２）の数を３つ以上にする必要がある。

次に、図１６の吸着装置１６８を図１９、図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６を参照して説明する。

図１９は図１６の吸着装置１６８の第１の例であって、（Ａ）は移動状態、（Ｂ）は静止状態を示す。

図１９において、吸着装置１６８は、負圧吸盤式であって、物体面に近接するための負圧吸盤１９１、空気漏れ防止シール１９２及び負圧吸盤１９１を支持フレーム１６４に対して上下に駆動させる上下駆動装置１９３により構成されている。すなわち、図１９の（Ａ）に示すごとく、移動状態においては、上下駆動装置１９３は負圧吸盤１９１を物体面に対して上昇させて物体面から引離す。この結果、吸着装置１６８は物体面に対して最小吸着力を有することになる。他方、図１９の（Ｂ）に示すごとく、静止状態においては、上下駆動装置１９３は負圧吸盤１９１を物体面に対して下降させて物体面に接触させる。この結果、吸着装置１６８は物体面に対して最大吸着力を有することになる。

図２０は図１６の吸着装置１６８の第２の例であって、（Ａ）は移動状態、（Ｂ）は静止状態を示す。

図２０において、吸着装置１６８は永久磁石式であって、磁性体の物体面に接触するための永久磁石２００１、永久磁石２００１を支持フレーム１６４に対して上下に駆動させる上下駆動装置２００２により構成されている。すなわち、図２０の（Ａ）に示すごとく、移動状態においては、上下駆動装置２００２は永久磁石２００１を物体面に対して上昇させて物体面から引離す。この結果、吸着装置１６８は物体面に対して最小吸着力を有することになる。他方、図２０の（Ｂ）に示すごとく、静止状態においては、上下駆動装置２００２は永久磁石２００１を物体面に対して下降させて物体面に接触させる。この結果、吸着装置１６８は物体面に対して最大吸着力を有することになる。

図２１は図１６の吸着装置１６８の第３の例であって、（Ａ）は移動状態、（Ｂ）は静止状態を示す。

図２１において、吸着装置１６８も永久磁石式であって、図２０の構成要素に対して、永久磁石２００１と支持フレーム１６４との間に非線形特性のばね２１０１を付加する。このばね２１０１は永久磁石２００１の物体面に対する吸着力と逆方向のばね力を有し、ばね２１０１のばね力と永久磁石２００１の上下に駆動させる上下駆動装置２００２の吸着力とを均衡させる。この結果、小さな駆動力で永久磁石２００１を上下駆動できる。尚、動作は図２０の吸着装置１６８とほぼ同一である。

図２２は図１６の吸着装置１６８の第４の例であって、（Ａ）は移動状態、（Ｂ）は静止状態を示す。

図２２において、吸着装置１６８も永久磁石式であって、図２０の構成要素に対して、永久磁石２００１に連動するストッパ２２０１を付加する。この結果、図２２の（Ａ）に示すごとく、移動状態においては、上下駆動装置２００２が永久磁石２００１を物体面に対して上昇させて物体面から引離すと、ストッパ２２０１は車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４に接触しない。他方、図２２の（Ｂ）に示すごとく、静止状態においては、上下駆動装置２００２が永久磁石２００１を物体面に対して下降させて物体面に接触させると、ストッパ２２０１は車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４の回転を停止させる。このように、静止状態に車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４の回転を停止させると、静止状態の吸着移動ユニットの姿勢のずれを防止できる。

図２３は図１６の吸着装置１６８の第５の例であって、（Ａ）は移動状態、（Ｂ）は静止状態を示す。

図２３において、吸着装置１６８も永久磁石式であって、図２０の構成要素に対して、車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４と支持フレーム１６４との間にばね２３０１を付加する。この結果、図２３の（Ａ）に示すごとく、移動状態においては、上下駆動装置２００２が永久磁石２００１を物体面に対して上昇させて物体面から引離すと、ばね２３０１は車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４に対してサスペンションの役割を果たし、平坦な物体面以外でも、移動状態を安定できる。他方、図２３の（Ｂ）に示すごとく、静止状態においては、上下駆動装置２００２が永久磁石２００１を物体面に対して下降させて物体面に接触させると、ばね２３０１は車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４を確実に物体面に接触させるので、静止状態の吸着移動ユニットの姿勢のずれを防止できる。

図２４は図１６の吸着装置１６８の第６の例であって、（Ａ）は移動状態、（Ｂ）は静止状態を示す。

図２４において、吸着装置１６８も永久磁石式であって、図２０の構成要素に対して、物体面と永久磁石２００１との間に蓋２４０１を付加すると共に、蓋２４０１と支持フレーム１６４との間にばね２４０２を付加する。この場合、蓋２４０１は永久磁石２００１の磁力線を通過させる材料よりなる。この結果、図２４の（Ａ）に示すごとく、移動状態においては、上下駆動装置２００２が永久磁石２００１を物体面に対して上昇させて物体面から引離すと、ばね２４０２により蓋２４０１も物体面から引離れる。他方、図２４の（Ｂ）に示すごとく、静止状態においては、上下駆動装置２００２が永久磁石２００１を物体面に対して下降させると、永久磁石２００１は蓋２４０１を押しながら物体面に接触する。このように、静止状態の永久磁石２００１は物体面に直接接触せず、従って、物体面上の砂鉄等の磁性材料は蓋２４０１に付着する。蓋２４０１に付着した磁性材料は移動状態における蓋２４０１から除去することができる。

図２５は図１６の吸着装置１６８の第７の例であって、（Ａ）は移動状態、（Ｂ）は静止状態を示す。

図２５において、吸着装置１６８も永久磁石式であって、図２３の構成要素に対して、蓋１６４ａを支持フレーム１６４にその一部もしくは別個に付加する。この場合、蓋１６４ａは永久磁石２００１の磁力線を通過させる材料よりなる。この結果、図２５の（Ａ）に示すごとく、移動状態においては、上下駆動装置２００２が永久磁石２００１を物体面に対して上昇させて物体面から引離すと、ばね２３０１は車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４に対してサスペンションの役割を果たし、平坦な物体面以外でも、移動状態を安定できる。他方、図２５の（Ｂ）に示すごとく、静止状態においては、上下駆動装置２００２が永久磁石２００１を物体面に対して下降させると永久磁石２００１は蓋１６４ａを押しながら物体面に接触する。このように、静止状態の永久磁石２００１は物体面に直接接触せず、従って、物体面上の砂鉄等の磁性材料は蓋１６４ａに付着する。蓋１６４ａに付着した磁性材料は移動状態において蓋１６４ａから除去することができる。

図２６は図１６の吸着装置１６８の第８の例であって、（Ａ）は移動状態、（Ｂ）は静止状態を示す。

図２６において、吸着装置１６８は電磁石式であって、図２０の永久磁石２００１及び上下駆動装置２００２の代りに電磁石２６０１を備えている。すなわち、図２６の（Ａ）に示すごとく、移動状態においては、電磁石２６０１は弱いオンとされ、つまり、最小限の電流が電磁石２６０１に供給され、この結果、吸着装置１６８は物体面に対して最小吸着力を有することになる。他方、図２６の（Ｂ）に示すごとく、静止状態においては、電磁石２６０１は強くオンとされ、つまり、最大限の電流が電磁石２６０１に供給され、この結果、吸着装置１６８は物体面に対して最大吸着力を有することになる。

図１９〜図２６の吸着装置は図１６の吸着移動ユニットに適用されるものであるが、図１９〜図２６の吸着装置は図１７の吸着移動ユニットに適用することができる。この場合、図１９〜図２６の車輪１６２−１，１６２−２，１６２−３，１６２−４の代りに図１７のクローラ１７２−１，１７２−２を用いる。

図２１〜図２５の吸着装置は適宜組合せて用いることができる。たとえば、図２１のばね２１０１は図２２、図２３、図２４、図２５の吸気装置に用いることができる。

本発明に係る物体面移動装置の第１の実施の形態を示す図である。図１の物体面移動装置の動作を説明する図である。図１の物体面移動装置の動作を説明する図である。図１の物体面移動装置の変更例を示す図である。図４の物体面移動装置の動作を説明する図である。図４の物体面移動装置の動作を説明する図である。本発明に係る物体面移動装置の第２の実施の形態を示す図である。図７の物体面移動装置の動作を説明する図である。図７の物体面移動装置の動作を説明する図である。図７の物体面移動装置の変更例を示す図である。図１０の物体面移動装置の動作を説明する図である。図１０の物体面移動装置の動作を説明する図である。図１、図４、図７、図１０の連結機構及び駆動機構の第１の例を示す図である。図１、図４、図７、図１０の連結機構及び駆動機構の第２の例を示す図である。図１４の連結機構及び駆動機構の応用例を示す図である。図１、図４、図７、図１０の吸着移動ユニットの第１の例を示す斜視図である。図１、図４、図７、図１０の吸着移動ユニットの第２の例を示す斜視図である。図７のクローラの変更例を示す図である。図１６の吸着装置の第１の例を示す側面図である。図１６の吸着装置の第２の例を示す側面図である。図１６の吸着装置の第３の例を示す側面図である。図１６の吸着装置の第４の例を示す側面図である。図１６の吸着装置の第５の例を示す側面図である。図１６の吸着装置の第６の例を示す側面図である。図１６の吸着装置の第７の例を示す側面図である。図１６の吸着装置の第８の例を示す側面図である。従来のワイヤ牽引型物体面移動装置を示す斜視図である。第１の従来の物体面吸着型物体面移動装置を示す側面図である。第２の従来の物体面吸着型物体面移動装置を示す側面図である。第３の従来の物体面吸着型物体面移動装置を示す側面図である。

符号の説明

１：親機
１ａ，１ｂ：吸着移動ユニット
２−１，２−２：子機
２−１ａ，２−２ａ：吸着移動ユニット
３−１，３−２：連結機構
４−１，４−２：駆動機構
１０１：ビル
１０２：ゴンドラ
１０３：ワイヤ
２０１：壁
２０２：負圧発生装置
２０３：負圧吸盤
３０１：壁
３０２：永久磁石
３０３：車輪
４０１：壁
４０２ａ，４０２ｂ：負圧吸盤（永久磁石）
４０３：フレーム
４０４：上下駆動装置
１６１−１，１６１−２，…：モータ
１６２−１，１６２−２，…：車輪
１６３−１，１６３−２，…：回転軸
１６４：支持フレーム
１６４ａ：蓋
１６５：プーリ
１６６：操舵モータ
１６７：タイミングベルト
１６８：吸着装置
１７１−１，１７１−２，…：駆動プーリ
１７２−１，１７２−２，…：クローラ
１７３：支持フレーム
１７４：操舵用モータ
１７５：吸着装置
１８１，１８２：アイドラープーリ
１８３：ローラ
１９１：負圧吸盤
１９２：空気漏れ防止シール
１９３：上下駆動装置
１３０１：ワイヤ
１３０２：リール
１３０３：モータ
１４０１：ロッド
１４０２：ロッド伸展装置
２００１：永久磁石
２００２：上下駆動装置
２１０１：ばね
２２０１：ストッパ
２３０１：ばね
２４０１：蓋
２４０２：ばね
２６０１：電磁石

Claims

物体面に対して吸着力を発生する第１の吸着移動ユニット（１ａ，１ｂ，…）を有して前記物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する第２の吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも１つの子機（２−１，２−２，…）と、
該子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記各吸着移動ユニットは、
前記物体面に接触可能な複数の車輪（１６１−１，１６１−２，…）と、
該各車輪を回転支持する支持フレーム（１６４）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して前記吸着力を発生する吸着装置（１６８）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記車輪と前記支持フレームとの間に設けられたばね（２３０１）と
を具備する物体面移動装置。
物体面に対して吸着力を発生する第１の吸着移動ユニット（１ａ，１ｂ，…）を有して前記物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する第２の吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも１つの子機（２−１，２−２，…）と、
該子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記各吸着移動ユニットは、
前記物体面に接触可能な複数の車輪（１６１−１，１６１−２，…）と、
該各車輪を回転支持する支持フレーム（１６４）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して前記吸着力を発生する吸着装置（１６８）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記永久磁石を覆い、該永久磁石の磁力線を通過する蓋（２４０１）と
を具備する物体面移動装置。
前記吸着装置は、さらに、
前記蓋と前記支持フレームとの間にばね（２４０２）を具備する請求項２に記載の物体面移動装置。
物体面に対して吸着力を発生する第１の吸着移動ユニット（１ａ，１ｂ，…）を有して前記物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する第２の吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも１つの子機（２−１，２−２，…）と、
該子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記各吸着移動ユニットは、
前記物体面に接触可能な複数のクローラ（１７２−１，１７２−２，…）と、
該各クローラを回転支持する支持フレーム（１７３）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して前記吸着力を発生する吸着装置（１７５）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記クローラと前記支持フレームとの間に設けられたばね（２３０１）と
を具備する物体面移動装置。
物体面に対して吸着力を発生する第１の吸着移動ユニット（１ａ，１ｂ，…）を有して前記物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する第２の吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも１つの子機（２−１，２−２，…）と、
該子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記各吸着移動ユニットは、
前記物体面に接触可能な複数のクローラ（１７２−１，１７２−２，…）と、
該各クローラを回転支持する支持フレーム（１７３）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して前記吸着力を発生する吸着装置（１７５）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記永久磁石を覆い、該永久磁石の磁力線を通過する蓋（２４０１）と
を具備する物体面移動装置。
前記吸着装置は、さらに、
前記蓋と前記支持フレームとの間にばね（２４０２）を具備する請求項５に記載の物体面移動装置。
物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも２つの子機（２−１，２−２，…）と、
該各子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記子機は対をなし、該各対の子機は前記親機の同一位置に連結された物体面移動装置。
物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも２つの子機（２−１，２−２，…）と、
該各子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記各吸着移動ユニットは、
前記物体面に接触可能な複数の車輪（１６１−１，１６１−２，…）と、
該各車輪を回転支持する支持フレーム（１６４）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して前記吸着力を発生する吸着装置（１６８）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記車輪と前記支持フレームとの間に設けられたばね（２３０１）と
を具備する物体面移動装置。
物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも２つの子機（２−１，２−２，…）と、
該各子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記各吸着移動ユニットは、
前記物体面に接触可能な複数の車輪（１６１−１，１６１−２，…）と、
該各車輪を回転支持する支持フレーム（１６４）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して前記吸着力を発生する吸着装置（１６８）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記永久磁石を覆い、該永久磁石の磁力線を通過する蓋（２４０１）と
を具備する物体面移動装置。
前記吸着装置は、さらに、
前記蓋と前記支持フレームとの間にばね（２４０２）を具備する請求項９に記載の物体面移動装置。
物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも２つの子機（２−１，２−２，…）と、
該各子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記各吸着移動ユニットは、
前記物体面に接触可能な複数のクローラ（１７２−１，１７２−２，…）と、
該各クローラを回転支持する支持フレーム（１７３）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して前記吸着力を発生する吸着装置（１７５）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記クローラと前記支持フレームとの間に設けられたばね（２３０１）と
を具備する物体面移動装置。
物体面を移動可能な親機（１）と、
前記物体面に対して吸着力を発生する吸着移動ユニット（２−１ａ，２−２ａ，…）を有して前記物体面を移動可能な少なくとも２つの子機（２−１，２−２，…）と、
該各子機を前記親機に連結してその連結長さが調整可能な連結機構（３−１，３−２，…）と
を具備し、
前記各吸着移動ユニットは、
前記物体面に接触可能な複数のクローラ（１７２−１，１７２−２，…）と、
該各クローラを回転支持する支持フレーム（１７３）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して前記吸着力を発生する吸着装置（１７５）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記永久磁石を覆い、該永久磁石の磁力線を通過する蓋（２４０１）と
を具備する物体面移動装置。
前記吸着装置は、さらに、
前記蓋と前記支持フレームとの間にばね（２４０２）を具備する請求項１２に記載の物体面移動装置。
物体面に接触可能な複数の車輪（１６１−１，１６１−２，…）と、
該各車輪を回転支持する支持フレーム（１６４）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して吸着力を発生する吸着装置（１６８）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記車輪と前記支持フレームとの間に設けられたばね（２３０１）と
を具備する吸着移動ユニット。
物体面に接触可能な複数の車輪（１６１−１，１６１−２，…）と、
該各車輪を回転支持する支持フレーム（１６４）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して吸着力を発生する吸着装置（１６８）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記永久磁石を覆い、該永久磁石の磁力線を通過する蓋（２４０１）と
を具備する吸着移動ユニット。
前記吸着装置は、さらに、
前記蓋と前記支持フレームとの間にばね（２４０２）を具備する請求項１５に記載の吸着移動ユニット。
物体面に接触可能な複数のクローラ（１７２−１，１７２−２，…）と、
該各クローラを回転支持する支持フレーム（１７３）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して吸着力を発生する吸着装置（１７５）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記クローラと前記支持フレームとの間に設けられたばね（２３０１）と
を具備する吸着移動ユニット。
物体面に接触可能な複数のクローラ（１７２−１，１７２−２，…）と、
該各クローラを回転支持する支持フレーム（１７３）と、
該支持フレームに設けられ、前記物体面に対して吸着力を発生する吸着装置（１７５）と
を具備し、
前記吸着装置は、
前記物体面に吸着するための永久磁石（２００１）と、
前記永久磁石を前記支持フレームに対して上下駆動するための上下駆動装置（２００２）と、
前記永久磁石を覆い、該永久磁石の磁力線を通過する蓋（２４０１）と
を具備する吸着移動ユニット。
前記吸着装置は、さらに、
前記蓋と前記支持フレームとの間にばね（２４０２）を具備する請求項１８に記載の吸着移動ユニット。