JP5220077B2

JP5220077B2 - 吸着走行装置

Info

Publication number: JP5220077B2
Application number: JP2010221046A
Authority: JP
Inventors: 小川安一; 肇田中; 忠弘小松
Original assignee: 株式会社小川優機製作所
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012076497A

Description

本発明は、ビルの壁面などに吸着して走行する吸着走行装置に関する。

従来から高所作業用のゴンドラに連結し、ゴンドラの上下移動とともに移動しながら壁面に吸着して、ゴンドラの揺れを止めるために、吸着パッドを利用してゴンドラの進行とともに移動する吸着走行装置が知られている。
例えば、特許文献１に示す装置は、複数の吸着パッドを一連に連通させる真空連通パイプに真空ポンプを接続し、この真空連通パイプ内を常時真空状態にしている。そして、各吸着パッドには、その吸着パッドが壁面に接触したとき吸着パッドの内部と真空連通パイプとを連通させるバルブ機構を組み込んでいる。このバルブ機構は、吸着パッドが壁面に接触して作用する力によって接触を検知する接触検知機構を備え、壁面との接触を検知したときに開弁動作するものである。
これにより、壁面側に位置する吸着パッドのみが真空ポンプによって吸引されるようにしている。

特開２００８−２０７７４６号公報特許第２５２０３５１号公報特開２００６−３２６７１２号公報

上記特許文献１のような従来の装置は、各吸着パッドに壁面との接触を機械的に検出する接触検知機構と開閉弁とを設けるとともに、複数の吸着パッドを一連に連通させる真空連通パイプを備えることによって、壁面と対向する側の吸着パッドのみ真空ポンプと連通し、吸着力を発揮させることができるようにしている。
このように上記吸着パッドは壁面との接触によって作用する力によって真空連通パイプを介して真空ポンプ側と連通するバルブ機構を備えているので、吸着パッドが壁面と正対した時点で壁面に接触してある程度の大きさの力を受けていなければならない。
そのため、壁面側に位置する吸着パッドと壁面との距離を小さく設定しておく必要がある。もし、壁面に対向する吸着パッドと壁面との間隔が大きすぎると、上記接触検知機構が壁面との接触を検知し難くなって、吸着パッドのバルブ機構が開かないという問題が発生するからである。

しかし、上記壁面との間隔を小さくし過ぎると、壁面とは反対側に位置する吸着パッドがチェーンの回転に伴って移動して壁面と正対するまでの回転過程において、その進行方向前方側の端部が壁面に接触して擦られてしまうことがある。このように、吸着パッドの端部が壁面で擦られると、吸着パッドが破損し、その破損箇所から真空漏れが発生してしまうことになる。
特に、この特許文献１の装置では、常時真空ポンプと接続した上記真空連通パイプを備えたことにより、これに接続された吸着パッドのうち一つでも真空漏れを起こした場合、他の吸着パッドの真空度までも落としてしまう可能性がある。これを防止するためには、真空ポンプのパワーを上げたり、頻繁に吸着パッドを交換したりする必要があり、吸着力の安定性や経済性に劣るという問題があった。

この発明の目的は、被吸着面とは反対側から被吸着面側に方向転換する吸着パッドが、方向転換の過程において被吸着面に接触することが無く、正対してからは確実に被吸着面に接触するとともに、真空ポンプの作用によって安定した吸着力を発揮することができる吸着走行装置を提供することである。

第１の発明は、装置本体に、一対の無端状の運動伝達要素間に複数の支持板をかけ渡してクローラ機構を構成する一方、各支持板には、当該支持板の板面に対して直角方向に移動可能な吸着パッドと、上記吸着パッドを移動するための電動アクチュエータと、吸着パッド内を吸引する電動真空ポンプとを備え、上記吸着パッドが被吸着面に対して吸引力を発揮したり、その吸引力を開放したりして、吸着パッドを設けた上記支持板と装置本体とが相対移動する構成にし、上記支持板には、電動アクチュエータに接続したアクチュエータ用接点と、上記電動真空ポンプに接続したポンプ用接点とを設け、上記装置本体における上記アクチュエータ用接点の移動軌跡上には、上記吸着パッドを被吸着面に向かって移動させるための電動アクチュエータの進出用電源に接続した進出用電極と、吸着パッドを被吸着面から離す方向に移動させるための電動アクチュエータの後退用電源に接続した後退用電極とを設け、上記進出用電極は、当該装置本体に対して相対移動する吸着パッドが被吸着面に対向し始めてから所定の位置まで移動する範囲内に対応させ、上記後退用電極は、上記吸着パッドが被吸着面から離れてから所定位置まで移動する範囲に対応させてなり、さらに、ポンプ用接点の移動軌跡上には上記電動真空ポンプの電源に接続したポンプ用電極を設けるとともに、このポンプ用電極は、少なくとも上記吸着パッドが進出して被吸着面に接触し始める位置から、吸着パッドが被吸着面から離れ始めるより前の所定の位置までの範囲に対応させてなることを特徴とする。

第２の発明は、上記ポンプ用電極が、上記装置本体が一方向へ走行する際に上記吸着パッドが被吸着面に接触し始める位置から所定の距離移動した位置までに対応させた第１電極と、上記装置本体が他方向へ走行する際に上記吸着パッドが被吸着面に接触し始める位置から所定の距離移動した位置までに対応させた第２電極と、これら第１電極および第２電極間に設けた第３電極とからなり、上記第１〜第３電極は、上記ポンプ用接点の移動軌跡上において隣り合う電極間に隙間を形成し、第１〜３電極のそれぞれは第１〜３電源を別々に対応させ、装置本体が一方向に走行するとき、第１，３電極をオンにして第２電極をオフにし、装置本体が他方向に走行するとき、第２，３電極をオンにして第１電極をオフにすることを特徴とする。

第３の発明は、上記電動アクチュエータは電動モータからなり、上記支持板の板面に対して直角方向に移動可能にした支持軸に上記吸着パッドを設けるとともに、この支持軸は伝達機構を介して上記電動モータに連結して電動モータの回転力で移動する構成にする一方、上記伝達機構には支持軸に一定以上のトルクが作用したとき電動モータと支持軸との間の伝達力を遮断する遮断手段を備えたことを特徴とする。

第１〜第３の発明では、支持板に設けた吸着パッドが、被吸着面に対向し始めてから、吸着パッドを被吸着面に対して進出させるようにしているため、吸着パッドが被吸着面に対向するまでは被吸着面と吸着パッドとの距離を大きく設定することができる。そのため、吸着パッドが被吸着面に対向する過程で被吸着面に接触して擦れて破損してしまうようなことがない。
このように、吸着パッドが被吸着面との摩擦によって破損することがないので、その耐久性が向上するとともに、吸着時の真空漏れも発生しにくく安定した吸着力を得ることができる。
また、支持板ごとに真空ポンプを備え、この真空ポンプのオン・オフによって吸着パッドの吸引力を発揮させたり開放させたりするので、他の吸着パッドの影響を受けず、無駄なく効率的に吸着状態を作ることができる。

しかも、被吸着面側において、必要な位置に設けたポンプ用電極及びモータ用電極によって、被吸着面側に位置した支持板のポンプ用接点及びアクチュエータ用接点に給電するようにしたので、支持板の位置を特定するための特別な位置検出機構を設けることなく、必要な位置で吸着パッド内を被吸着面に対して進出させるとともに真空にすることができる。
特に、吸着パッドを被吸着面に押し付けてから真空ポンプを作動させることができるので、吸着パッド内を確実に減圧することができる。また、真空ポンプの動力を無駄にすることもない。

第２の発明では、第３電極を常時オンにしたまま、装置本体の走行方向に応じて第１電極あるいは第２電極をオンにする構成にしたので、一装置を設置したままで走行方向が反対になっても対応することができる。
第３の発明によれば、電動モータによって必要以上に強い力で吸着パッドを被吸着面に押し付けることがなくなる。そのため、電動モータに過負荷を掛けることがないだけでなく、吸着パッドの破損も防止できる。言い換えれば、被吸着面に段差があったとしても、吸着パッドの押圧力を一定に保って、常に安定した吸着力を維持できることになる。

図１は実施形態における装置本体の全体を示した斜視図である。図２は実施形態における装置本体上面図である。図３は実施形態における装置本体の斜視図であって、一方のサイドプレート及びシャフトを省略した図である。図４は実施形態の支持板を中心とする吸着ユニットの斜視図である。図５は実施形態の給電の斜視図であり、ポンプ用電極を示した図である。図６は実施形態の給電の斜視図であり、モータ用電極を示した図である。図７は実施形態のポンプ用電極とモータ用電極との位置関係を説明するための説明図である。図８は実施形態の真空破壊弁の動作説明図である。図９は実施形態において吸着パッドに接続した真空配管を示した回路図である。図１０は、実施形態の真空ポンプ及び電動モータを制御するコントローラのブロック図である。図１１は、実施形態において装置本体の走行方向を検出するためのセンサとスリット板とを示した模式図である。図１２は、図１１に示したセンサの出力信号を示したグラフであり、（ａ）は、図１１においてへスリット板が矢印α方向へ回転した場合、（ｂ）はスリット板が矢印β方向へ回転した場合の出力信号を示している。

図１〜図１２にこの発明の一実施形態を示す。
この実施形態の吸着走行装置は、図１に示す装置本体１を被吸着面に対向させ、連結したワイヤーなどで牽引し、後で説明する吸着パッド１８が被吸着面に対して吸着力を発揮したり、その吸着力を開放したりしながら走行する吸着走行装置である。
上記装置本体１は、一対のサイドプレート１ａ間に４本のシャフト１ｂを渡して構成され、上記サイドプレート１ａ，１ａには一対の回転軸２を設けている。また、各回転軸２の両端付近には一対の歯車３，４を設けている。なお、図中、符号１ｃは、この実施形態の吸着走行装置を被吸着面に沿って走行させる際に、ウインチで巻きとるワイヤーなどを連結する連結部である。

そして、上記一対の回転軸２，２の歯車３，３、及び歯車４，４にこの発明の無端状の運動伝達要素である無端状のチェーン５，６を掛け渡し、これらチェーン５，６とともに歯車３，４と回転軸２とが一体回転するようにしている。
また、上記歯車４のうち一方の歯車４には、歯車４と一体的に回転するスリット板３７を取り付けている。このスリット板３７は、後で詳しく説明するが、チェーン５，６の回転方向を検出するために用いる部材である。

なお、図１〜図３において、歯車３，４の歯及びチェーン５，６は一部のみを示し、他は省略している。図３は装置本体１の内部を示すため、一方のサイドプレート１ａと、１本のシャフト１ｂを省略している。
さらに、上記対向する上記歯車３，４の内側には、後で説明する電極を取り付けた給電プレート７，８を取り付けている。この給電プレート７，８は図１の上下方向である装置本体１の走行方向に長くし、チェーン５，６の移動軌跡に沿った形状の板部材である（図１，３，５，６参照）。

上記給電プレート７，８には、上記各回転軸２を貫通させる図示しない軸孔を備え、この軸孔によって回転軸２の回転を妨げないように構成にしている。
そして、上記給電プレート７は、その両側であって回転軸２に固定した固定部材９ａ，９ｂによって回転軸２上の軸方向位置を固定されている。同様に、もう一方の電極保持プレート８は、その両側に設けた固定部材１０ａ，１０ｂによって回転軸２上の位置を固定されている。
このように構成することにより、一対の給電プレート７，８の間隔及びこれら給電プレート７，８の装置本体１内の相対位置が維持されることになる。

また、上記チェーン５，６間には複数の支持板１１を掛け渡してクローラ機構を構成している。各図では、一部の支持板１１のみを示しているが、実際にはチェーン５，６の移動軌跡全周に沿って複数の支持板１１を設けている。
支持板１１には、図４に示すように、両脇に起立する支持片１２，１３を固定している。上記支持片１２にはボルト孔１２ａを形成し、このボルト孔１２ａにチェーン５に取り付けたボルト１４（図２参照）を貫通させるとともに、このボルト１４にナット１５を締め付けて、支持片１２にチェーン５を固定している。

また、上記支持片１２と対向する支持片１３にも、支持片１２と同様にボルト孔１３ａ（図３参照）を設け、このボルト孔にチェーン６に取り付けたボルト１４（図２参照）を貫通させ、ナット１５を締め付けることによって支持片１３とチェーン６とを固定している。
このように、両脇の支持片１２，１３を介して、各支持板１１は一対のチェーン５，６に固定される。

図４に示すように、上記支持板１１には、支持板１１を貫通して支持板１１の板面に直交する方向に進退可能にしたガイド棒１６，１６を設けるとともに、このガイド棒１６，１６の一端には、支持板１１と平行なパッド支持板１７を固定している。そして、このパッド支持板１７には一対の吸着パッド１８，１８を設けている。この吸着パッド１８は、内部を減圧することによって、被吸着面に吸着して装置本体１を被吸着面に固定するものであり、円盤状の金属製パッドベース１８ａの外周に沿って柔軟性及び密着性に優れた樹脂材料などで構成したシール部１８ｂを設けた部材であり、上記シール部１８ｂ内に連通し、図示しない真空パイプを連結する接続部１８ｃを備えている。そして、この実施形態の吸着走行装置を動作させたとき、上記シール部１８ｂが被吸着面に密着して吸着パッド１８を被吸着面に吸着させる。
なお、上記支持板１１に対し、吸着パッド１８が配置される側が、装置本体１の外周側となる。

また、図４において、支持板１１の上方となる装置本体１の内側には、上記吸着パッド１８，１８内を減圧するための電動の真空ポンプＰを設けている。この真空ポンプＰと上記吸着パッド１８の接続部１８ｃとを図示しない真空パイプによって接続するが、上記パッド支持板１７及び上記支持板１１には、この真空パイプを貫通させるための貫通孔を形成している。
なお、図の説明において上下というのは図面における位置関係のことで、実際の装置の使用状況における上下とは必ずしも同じではない。

さらに、支持板１１には、パッド支持板１７を支持板１１の板面に対して直角方向に移動させるためのこの発明の電動アクチュエータとしての電動モータＭを設けている。この電動モータＭの出力軸にはギア１９を設けるとともに、このギア１９にはトルクリミッタ２０を介してスクリューシャフト２１（図３，４参照）を連係している。このトルクリミッタ２０は、その回転軸の回転トルクが設定値以下の場合に上記電動モータＭの回転をスクリューシャフト２１へ伝達するが、トルクが設定値を超えた場合には電動モータＭとスクリューシャフト２１との連携を遮断し、スクリューシャフト２１へ回転力を伝達しないように機能する。

上記トルクリミッタ２０を、支持板１１に固定した支持台２２に取り付け、この支持台２２の下方には第１筒部材２３を設けている。この第１筒部材２３が上記スクリューシャフト２１の外周との間に間隔を保って囲むようにしている。また、この第１筒部材２３の下端を開口させるとともに、この開口に対応する支持板１１の中央部には貫通孔を形成し、上記スクリューシャフト２１をパッド支持板１７側へ突出させている。

一方、パッド保持板１７の中央には、上記スクリューシャフト２１にかみ合う雌ねじを備え、両端を開口させた第２筒部材２４を固定し、この第２筒部材２４の雌ねじに上記スクリューシャフト２１をかみ合わせている。従って、スクリューシャフト２１が回転すると、第２筒部材２４が軸方向に移動する。すなわち、スクリューシャフト２１の回転方向に応じてパッド支持板１７及び吸着パッド１８が上記支持板１１から装置本体１の外方へ進出したり後退したりする。
このとき、上記一対のガイド棒１６が、上記スクリューシャフト２１の回転に伴って第２筒部材２４が回転することを防止し、パッド支持板１７が上記支持板１１に対して平行状態を維持して移動するように機能する。

この実施形態においては、上記第２筒部材２４が、上記支持板１１に板面に対して直角方向に移動可能にしたこの発明の支持軸を構成し、上記ギア１９、トルクリミッタ２０及び上記スクリューシャフト２１がこの発明の伝達機構を構成している。さらに、上記トルクリミッタ２０が、上記支持軸である第２筒部材２４に一定以上のトルクが作用したとき電動モータＭとの間の伝達力を遮断する遮断手段を構成する。
また、上記支持板１１には、図示していないが、電動モータＭに給電していない状態で、電動モータのブレーキとして機能する電気ブレーキ基板を設けている。この電気ブレーキ基板は、電動モータＭのプラスマイナスの両極を短絡可能なリレー回路を設けモータの逆起電力によりモータの回転にブレーキを掛けるものである。つまり、電動モータＭに給電されていないとき、吸着パッド１８を進退させる方向の外力が作用し、その外力がスクリューシャフト２１を回転させる力として作用したとしても、スクリューシャフト２１に連結した電動モータＭの回転にブレーキがかかっているので、スクリューシャフト２１が回転せず、吸着パッド１８の位置を保持できる。

なお、第２筒部材２４の外径を第１筒部材２３の内径よりも小さくし、吸着パッド１８が後退する際には、第２筒部材２４が第１筒部材２３内に収容されるようにしている。また、パッド支持板１７の中央には貫通孔を形成し、吸着パッド１８とともにパッド支持板１７が後退したときには、上記貫通孔から上記スクリューシャフト２１が突出するようにしている。

また、上記支持片１２上には一対のポンプ用接点２５，２５を設け、このポンプ用接点２５，２５を図示しない配線によって支持板１１上の真空ポンプＰに接続している。
そして、このポンプ用接点２５，２５は、対向する給電プレート７に設けた後で詳しく説明するポンプ用電極に接触して真空ポンプＰに給電するようにしている。
さらに、支持片１２上には給電プレート７の外周に摺接する一対のガイド部材２６，２６を設けるとともに、支持片１２の側面にはサイドプレート１ａに取り付けた直線状のガイドレール２７（図１，３参照）に摺接するガイドローラ２８，２８を設けている。なお、サイドプレート１ａにおいて上記ガイドレール２７を備えている側が、被吸着面側となる。

さらに、上記支持板１１には真空破壊弁３２，３３を設けている。この真空破壊弁３２、３３は、図９に示すように、真空ポンプＰと吸着パッド１８とを接続する経路中に設け、通常は図示の閉弁状態を保ち、所定の位置においてのみ開弁して吸着パッド１８の真空を破壊するようにしている。この真空破壊のタイミングについては後で説明する。
なお、図９中の符号３６は、他の図には示していないが、上記支持板１１において上記ガイド棒１６の近傍に設けた真空漏れ防止弁である。この真空漏れ防止弁３６は、吸着パッド１８内の真空度が低い場合には吸着パッド１８と真空ポンプＰとの間の連通路を最小限に絞り、吸着パッド１８内の真空度が高くなると絞りを開放する機構を備えた弁である。このような漏れ防止弁３６を設ければ、一方の吸着パッド１８のシール部１８ｂが被吸着面の凹凸などによって密着できずに真空漏れが発生した場合にも、大気との連通を最小限にして並列に接続されたもう一方の吸着パッド１８への影響を最小限にとどめることができる。

一方、上記ポンプ用接点２５に対向する給電プレート７には、電源に接続するポンプ用電極を設けているが、このポンプ用電極は、図５に示すようにポンプ用第１電極部２９ａ、ポンプ用第２電極部２９ｂ、ポンプ用第３電極部２９ｃの３つの部分に分かれている。これらポンプ用第１〜第３電極部２９ａ〜２９ｃは、上記ポンプ用接点２５，２５の移動軌跡のうち被吸着面と対向する側に断続的に設けられ、それぞれ直流電源のプラス、マイナスに接続する一対の線状電極からなる。そして、これら各電極部に電圧が印加されたとき、真空ポンプＰが作動して上記吸着パッド１８内を減圧し、吸着力を発揮させるようにしている。

また、図７に示すように上記ポンプ用第１〜第３電極部２９ａ〜２９ｃは、それぞれ、ポイントｘ１からｘ２までのポンプ用第１電極部２９ａ、ポイントｘ２からｘ３までのポンプ用第２電極部２９ｂ、ポイントｘ３からｘ４までのポンプ用第３電極部２９ｃとなっている。
上記ポイントｘ１は装置本体１の走行方向が矢印Ａ方向であって、チェーン５、６が矢印α方向に回転した場合に、上記支持板１１の板面、すなわち吸着パッド１８が被吸着面に対向し始める位置であり、ポイントｘ４は、被吸着面に対向した吸着パッドが被吸着面から離れ始める位置である。
反対に、装置本体１が矢印Ｂ方向へ走行し、チェーン５，６が矢印β方向に回転する場合には、上記ポイントｘ４が、吸着パッド１８が被吸着面に対向し始める位置で、ポイントｘ１が、吸着パッド１８が被吸着面から離れ始める位置となる。

そして、この実施形態においては、装置本体１を上記矢印Ａ方向に走行させる際には、上記ポンプ用第１電極部２９ａ及びポンプ用第２電極部２９ｂに直流電圧を印加して、真空ポンプＰを作動させるようにしている。つまり、吸着パッド１８は、チェーン５，６の移動軌跡に沿って移動し、被吸着面に対向し始めるポイントｘ１から被吸着面から離れ始めるポイントｘ４よりも手前のポイントｘ３までの間に真空ポンプＰによって真空に引かれて被吸着面に対する吸引力を保つことになる。

また、吸着パッド１８がポイントｘ３を過ぎると真空ポンプＰには給電されなくなり、吸着力は開放される。
但し、シール部１８ｂと被吸着面との間からの自然リークだけでは、吸着パッド１８の吸着力が直ちに無くなることはない。この実施形態では、上記真空ポンプＰをオフにするとともに、真空破壊弁３２を開弁させて吸着力をなくして、上記ポイントｘ４において吸着パッド１８が被吸着面から速やかに離れるようにしている。

さらに、装置本体１を矢印Ｂ方向に走行させ、チェーン５，６が矢印β方向に回転する場合には、上記ポンプ用第１電極部２９ａには電圧を供給せず、ポンプ用第２電極部２９ｂ及びポンプ用第３電極部２９ｃに給電する。つまり、装置本体１を矢印Ｂ方向に走行させる場合にも、吸着パッド１８は、被吸着面に対向し始めるポイントｘ４から被吸着面から離れ始めるポイントｘ１よりも手前のポイントｘ２までの間、真空ポンプＰによって真空に引かれて被吸着面に対する吸引力を保つことになる。
また、このように装置本体１が矢印Ｂ方向に走行する場合にも、吸着パッド１８がポイントｘ２を過ぎると真空ポンプＰには給電されなくなり、吸着力は開放される。この場合にも、真空ポンプＰをオフにするとともに上記真空破壊弁３３を開弁させて、上記ポイントｘ１において吸着パッド１８が被吸着面から速やかに離れるようにしている。

この実施形態において装置本体１が一方向である矢印Ａ方向に走行するときのみオンになるポンプ用第１電極部２９ａがこの発明のポンプ用電極の第１電極であり、装置本体１が他方向である矢印Ｂ方向に走行するときにのみオンになる上記ポンプ用第３電極部２９ｃがこの発明の第２電極である。さらに、走行方向にかかわらずオンになる上記ポンプ用第２電極部２９ｂがこの発明の第３電極に相当する。
そして、この実施形態の吸着走行装置は、走行方向に応じてポンプ用電極の各電極部をオン・オフすることで、走行方向が何れの場合にも、適切なタイミングで吸着パッド１８内を真空状態にして吸着力を発揮させたり、吸着力を消滅させたりすることができる。

さらにまた、上記支持板１１のもう一方の支持片１３上には、図４に示すように、一対のモータ用接点３０，３０を設けている。また、この支持片１３にも上記支持片１２と同様に、他方の給電プレート８の外周に摺接するガイド部材２６，２６及びガイドローラ２８，２８を備えている。
そして、上記モータ用接点３０に対向する給電プレート８には、電源に接続するモータ用電極を設けているが、このモータ用電極は、図６、図７に示すようにモータ用第１電極部３１ａ、モータ用第２電極部３１ｂ、モータ用第３電極部３１ｃ、モータ用第４電極部３１ｄの４つの部分に分かれている。

これらモータ用第１〜第４電極部３１ａ〜３１ｄは、上記モータ用接点３０，３０の移動軌跡のうち被吸着面側に断続的に設けられ、それぞれ直流電源のプラス、マイナスに接続する一対の線状電極からなる。そして、これら各電極部に電圧が印加されたとき、この電極部に接触したモータ用接点３０，３０を介して給電された電動モータＭが作動して上記スクリューシャフト２１を回転させる。このスクリューシャフト２１の回転によって吸着パッド１８を被吸着面側へ進出させたり、装置本体１側へ後退させたりするようにしている。
但し、上記モータ用第１〜第４電極部３１ａ〜３１ｄには、装置本体１の走行方向によって電圧を印加したりしなかったりする。

上記給電プレート８に設けたモータ用電極は、図７に示すように、装置本体１の走行方向が矢印Ａ方向の場合に、矢印α方向に移動する吸着パッド１８が被吸着面に対向し始めるポイントｘ１を過ぎてから所定の位置まで移動する間に設けたモータ用第２電極部３１ｂと、上記吸着パッド１８が被吸着面から離れてから所定位置まで移動する範囲に設けた第４電極部３１ｄとを備えるとともに、上記走行方向が矢印Ｂ方向の場合に、矢印β方向に回転する吸着パッド１８が被吸着面に対向し始めるポイントｘ４を過ぎてから所定の位置まで移動する間に設けたモータ用第３電極部３１ｃと、吸着パッド１８が被吸着面から離れてから所定位置まで移動する範囲に設けたモータ用第１電極部３１ａとを備えている。

そして、装置本体１を矢印Ａ方向に走行させる場合には、モータ用第２電極部３１ｂには、電動モータＭによって回転するスクリューシャフト２１の回転方向が吸着パッド１８を進出させる方向になるように印加電圧の極性を設定し、モータ用第４電極部３１ｄの印加電圧の極性は、上記モータ用第２電極部３１ｂの印加電圧とは反対極性にして、モータ用接点３０がモータ用第４電極部３１ｄに接触したときには吸着パッド１８を装置本体１側へ後退させるようにする。
このとき、他の電極部であるモータ用第１電極部３１ａ及びモータ用第３電極部３１ｃには電圧を印加しない。
すなわち、上記走行方向が矢印Ａ方向の場合には、上記モータ用第２電極部３１ｂがこの発明の進出用電極であり、上記モータ用第４電極部３１ｄが後退用電極である。そして、各電極部３１ｂ，３１ｄに接続した電源がそれぞれ進出用電源であり、後退用電源である。

一方、装置本体１を矢印Ｂ方向に走行させる場合には、矢印β方向に回転する吸着パッド１８が被吸着面に対向し始めるポイントｘ４から所定の位置まで移動する間に設けたモータ用第３電極部３１ｃに、吸着パッド１８を進出させる方向の極性の電圧を印加して電動モータＭを回転させるとともに、上記モータ用第１電極部３１ａには上記モータ用第３電極部３２ｃとは反対極性の電圧を印加して吸着パッド１８を装置本体側へ後退させるようにする。
このとき、他の電極部であるモータ用第２電極部３１ｂ及びモータ用第４電極部３１ｄには給電しない。
すなわち、上記走行方向が矢印Ｂ方向の場合には、上記モータ用第３電極部３１ｃがこの発明の進出用電極であり、上記モータ用第１電極部３１ａが後退用電極である。そして、各電極部３１ｃ，３１ａに接続した電源がそれぞれ進出用電源であり、後退用電源である。

これにより、装置本体１の走行方向によらず、吸着パッド１８は、被吸着面から離れたら装置本体１側へ後退してその位置を保ち、被吸着面に対向してから被吸着面側に進出することになる。そのため、被吸着面に対向する前の方向転換過程において、吸着パッド１８が被吸着面で擦られて破損するようなことがない。
しかも、吸着パッド１８が被吸着面に対向したとき、上記電動モータＭによって被吸着面へ向かって進出するので、被吸着面に密着して効率的に吸着パッド１８内部の真空度を上げることができる。

さらに、上記したように電動モータＭの回転軸にはトルクリミッタ２０を連結しているため、進出した吸着パッド１８が被吸着面に接触して、その押圧力が大きくなって回転トルクが大きくなると、電動モータＭの回転力を上記スクリューシャフト２１へ伝達しなくなる。これにより、被吸着面に対して吸着パッド１８が必要以上に強く押し付けられることが無い。また、被吸着面に段差があったとしても、吸着パッド１８の押圧力を一定に保つことができる。すなわち、段差を有する被吸着面に対しても、吸着パッド１８を吸着させて装置本体１の走行を安定させることができる。
また、この実施形態では、上記両支持片１２，１３において、ガイド部材２６，２６が、給電プレート７，８に摺接し、ガイドローラ２８，２８がガイドレール２７に摺接することによって、チェーン５，６の移動に伴って移動する支持板１１の軌道をより安定したものにしている。

また、この実施形態において、上記した給電プレート７，８に設けたポンプ用電極と、モータ用電極との位置関係は図７に示すとおりである。
すなわち、装置本体１が矢印Ａ方向に走行する場合、矢印α方向に回転して被吸着面に対向した吸着パッド１８を被吸着面に向かって進出させるための上記モータ用第２電極部３１ｂにほぼ対応する位置から、吸着パッド１８を被吸着面から後退させるためのモータ用第４電極部３１ｄとの間に、真空ポンプＰに給電するポンプ用第１、第２電極部２９ａ、２９ｂを設けているが、上記ポンプ用第２電極部２９ｂの後端を吸着パッド１８が被吸着面から離れ始めるポイントｘ４よりも手前のポイントｘ３としている。そのため、吸着パッド１８のポンプ用接点２５がこのポイントｘ３に達した時点で真空ポンプＰがオフになり、上記ポイントｘ４までの間に吸着力が低下するようにしている。
特に、この実施形態では、ポイントｘ３に達して真空ポンプＰをオフにしたら、上記真空破壊弁３２を開弁させて真空破壊を促進するようにしている。

このように、吸着パッド１８内の真空破壊が速やかに行なわれれば、吸着パッド１８の後退動作もスムーズになり、よりスムーズな走行が可能になる。例えば、吸着パッド１８内の真空度が高く、吸着力が強い状態で電動モータＭによって吸着パッド１８を後退させた場合には、被吸着面に吸着している吸着パッドを強引に剥離させることになる。その場合には、装置本体１に振動が発生してスムーズな走行が妨げられるだけでなく、振動によって吸着状態の吸着パッド１８までもが剥離してしまう可能性があるが、この実施形態のように真空破壊をスムーズに行なえば、上記のような問題も起こらない。

また、装置本体１の走行方向が矢印Ｂ方向の場合にも、上記と同様に、矢印β方向に回転、被吸着面に対向した吸着パッド１８を被吸着面に向かって進出させるための上記モータ用第３電極部３１ｃにほぼ対応する位置から、吸着パッド１８を被吸着面から後退させるためのモータ用第１電極部３１ａとの間に、真空ポンプＰに給電するポンプ用第３、第２電極部２９ｃ、２９ｂを設けているが、上記ポンプ用第２電極部２９ｂの後端を吸着パッド１８が被吸着面から離れ始めるポイントｘ１よりも手前のポイントｘ２としている。そのため、吸着パッド１８のポンプ用接点２５がこのポイントｘ２に達した時点で真空ポンプＰがオフになり、上記ポイントｘ１までの間に吸着力が低下するようにしている。
特に、この実施形態では、ポンプ用接点２５がポイントｘ２に達して真空ポンプＰをオフにしたら、上記真空破壊弁３３を開弁させて真空破壊を促進するようにしている。

但し、ポンプ用電極と、モータ用の進出電極及び後退電極の位置関係は、図７に示すものに限らない。吸着パッド１８を被吸着面側に進出させるタイミングが、吸着パッド１８が被吸着面に正対してからであり、吸着パッド１８を後退させるタイミングが自然リークあるいは真空破壊によって吸着力が低下してからであれば、スムーズな走行が可能である。

上記したように、この実施形態では、真空ポンプＰをオフにするとともに真空破壊弁３２，３３を開弁させて真空破壊を行なっているが、上記真空破壊弁３２が装置本体１の走行方向が上記矢印Ａ方向のときに機能する弁で、真空破壊弁３３が上記走行方向が矢印Ｂ方向のときに機能する弁である。
これら真空破壊弁を開弁させる具体的構成を以下に説明する。
上記真空破壊弁３２，３３には、それを開弁状態に切り換えるため、ローラ部３２ａ，３３ａとレバー部３２ｂ，３３ｂとからなる一方向作動ローラレバーを備えている（図４参照）。上記レバー部３２ｂ，３３ｂを押し込んだとき真空破壊弁３２，３３が開弁して真空を破壊するようにしているが、上記一方向作動レバーは、ローラ部３２ａ，３３ａに押圧力を作用させたとき、その押圧力の方向によってローラ部３２ａ，３３ａがレバー部３２ｂ，３３ｂへ押圧力を伝えたり伝えなかったりするものである。

これら真空破壊弁３２，３３は、どちらも同じ構造なのでここでは一方の真空破壊弁３２について図８を用いて説明する。
真空破壊弁３２は、図８に示すようにローラ部３２ａとレバー部３２ｂとを備えているが、このローラ部３２ａに押圧力を作用させる押圧部材３４（図１、図３参照）をサイドプレート１ａに取り付けている。
この押圧部材３４は図８に示すように傾斜面３４ａ、３４ｂを備えている。この押圧部材３４を上記ポンプ用第１電極２９ａ及びポンプ用第３電極２９ｃに対応する位置に設け、サイドプレート１ａに対して相対移動する支持板１１上の真空破壊弁３２の上記ローラ部３２ａが、上記押圧部材３４によって押圧されるようにしている。

上記ローラ部３２ａは、押圧力の作用方向によってその押圧力を、レバー部３２ｂを押し込む力として伝えるものである。そして、図８（ａ）に示すように、押圧部材３４に対する真空破壊弁３２の移動方向によって、ローラ部３２ａには押圧部材３４の斜面３４ａが当接したり、斜面３４ｂが当接したりする。これら斜面３４ａ，３４ｂのどちらがローラ部３２ａに当接するのかによって、ローラ部３２ａに作用する力の方向が変わる。
例えば、真空破壊弁３２が押圧部材３４に対し矢印α方向に移動した場合には、上記ローラ部３２ａには斜面３４ａが当接し、レバー部３２ｂを押し込んで真空破壊弁３２を開弁させる。

一方、図８（ｃ）に示すように、真空破壊弁３２が矢印β方向に移動して、ローラ部３２ａが斜面３４ｂに当接した場合には、上記ローラ部３２ａはレバー部３２ｂに対して回動し、押圧力をレバー部３２ｂに伝達しない。
つまり、真空破壊弁３２は押圧部材３４に対応する位置まで移動したとしても、その移動方向によっては、真空破壊が起こったり起こらなかったりする。
そこで、この実施形態では、装置本体１が矢印Ａ方向に走行し、真空破壊弁３２が矢印α方向に移動する場合には、レバー部３２ｂが押し込まれて真空破壊が起こるように、この一方向作動レバーの向きを設定している。

また、もう一方の真空破壊弁３３については特に図示しないが、装置本体１が矢印Ｂ方向に走行した場合に、サイドプレート１ａに設けた押圧部材３５によって開弁し、矢印Ａ方向に走行したときには押圧力がレバー部３３ｂに作用しないように設けられている。
なお、この実施形態では、支持板１１上に設けた各部材の配置を図３に示す配置と異なり、トルクリミッタ２０を中心に左右反対にしたものを形成し、図３に示す配置の支持板１１と反対にした支持板１１とを、その移動軌跡に沿って交互に配置するようにしている。但し、支持板１１の両脇に設けた支持片１２，１３の位置は全て同じにしている。
このように、部材の配置が異なる支持板１１を交互に設けたのは、真空パイプや、電気配線の位置が片側に偏って集中しないようにするためである。
そのため、上記真空破壊弁３２，３３も、支持板の両側に位置することになり、それらに対応させた押圧部材３４，３５も、両サイドプレート１ａ，１ａに設けている。

また、この実施形態の吸着走行装置は、矢印Ａ，Ｂ両方向の走行に対応可能であるが、走行方向に応じて、電源のオン・オフを切り換える必要がある。このような電源のオン・オフは、図１０に示すコントローラＣによって制御している。
このコントローラＣは、図示していないが、サイドプレート１ａに取り付け、センサＳ１，Ｓ２に接続して支持板１１の移動方向を判定する方向判定部３８と、交流電源４０に接続した電源制御部３９とを備えている。
上記電源制御部３９は、交流電源４０の電圧を直流に変換して、各電極部へ印加するが、方向判定部３８によって判定された支持板１１の移動方向に応じて、そのオン・オフを制御している。

具体的には、図７に示す矢印Ａ方向に装置本体１が走行し、支持板１１が矢印α方向に移動する場合には、ポンプ用第１電極部２９ａ及びポンプ用第２電極部２９ｂをオンにして、ポンプ用第３電極部２９ｃをオフにするとともに、モータ用第２電極部３１ｂとモータ用第４電極部３１ｄとをその極性を反対にしてオンにし、他のモータ用電極部をオフにする。
また、装置本体１の走行方向が矢印Ｂ方向で、支持板１１が矢印β方向へ移動する場合には、ポンプ用第１電極部２９ａをオフにして、ポンプ用第２電極部２９ｂ及びポンプ用第３電極部２９ｃをオンにするとともに、モータ用第３電極部３１ｃとモータ用第１電極部３１ａとをその極性を反対にしてオンにし、他のモータ用電極部をオフにする。

なお、図１０では、上記支持板１１の移動方向が矢印α方向の場合にのみオンにする電極部には実線の矢印を接続し、移動方向が矢印β方向の場合にのみオンにする電極部には破線の矢印を接続している。また、移動方向に限らずオンにするポンプ用第２電極部２９ｂには一点差線の矢印を接続している。
このように、コントローラＣの電源端子から各電極部へ電源配線を接続し、電源制御部３９は方向判定部３８から入力された信号に基づいてオン・オフするだけの単純な制御によって、吸着パッド１８を最適なタイミングで被吸着面に対して進出させたり、後退させたりしながら、必要な吸着力を維持することもできる。

なお、上記コントローラＣの方向判定部３８における方向判定方法を、図１１、図１２を用いて説明する。
上記方向判定部３８に接続したセンサＳ１，Ｓ２は、発光部と受光部とを備え、発光部からの光を受光部が受信したときに一定値の信号を出力する、いわゆるフォトセンサである。このセンサＳ１，Ｓ２は、図２、図３に示すように一方のサイドプレート１ａに取り付けたもので、このセンサＳ１，Ｓ２の検出領域を、上記歯車４と一体回転するスリット板３７の外周に対応させている。

このスリット板３７は、外周に沿って一定の間隔でスリットを形成し、外周を波型にした板である。このスリット板の回転によって各センサＳ１，Ｓ２の発光部からの光がスリット板３７で遮断されたときには、センサＳ１，Ｓ２から出力される信号値が「０」となり、発光部がスリットと一致し受光部が受光したときには出力される信号値が「１」となるものとする。
また、上記センサＳ１とセンサＳ２とを、上記波の位相をずらした位置に設けている。そのため、スリット板３７が回転したとき、各センサＳ１，Ｓ２から出力される信号値は異なる。

上記スリット板３７が図１１に示す矢印α方向に回転した場合の各センサＳ１，Ｓ２の出力信号は図１２（ａ）に示すようになり、矢印β方向に回転した場合の各センサＳ１，Ｓ２の出力信号は図１２（ｂ）に示すようになる。但し、図１２に示すグラフは横軸を時間、縦軸を出力信号値とする。
そして、スリット板３７がα方向に回転した場合の図１２（ａ）において、センサＳ１の信号が立ち上がる時刻ｔ１におけるセンサＳ２の信号値は「１」である。
一方、スリット板３７がβ方向に回転した場合の図１２（ｂ）において、センサＳ１の信号が立ち上がる時刻ｔ２におけるセンサＳ２の信号値は「０」である。

このように、スリット３７の回転方向によって、センサＳ１の出力信号とセンサＳ２の出力信号との関係が異なる。従って、上記方向判定部３８では、一対のセンサＳ１，Ｓ２から入力される信号値に基づいて、スリット板３７の回転方向、すなわちチェーン５，６の回転方向あるいは支持板１１の移動方向を判定することができる。
但し、支持板１１の移動方向や装置本体１の走行方向を判定する方法は、この実施形態のものに限らず、どのようなものでもかまわない。

また、装置本体１の走行方向をコントローラＣに入力することができれば、コントローラＣで支持板１１の移動方向や装置本体１の走行方向を判定しなくても、上記電源制御部３９は走行方向に応じた電源制御は可能である。
さらに、装置本体１の走行方向を反対にした場合に、装置本体１を反対向きに設置するようにすれば、走行方向に応じた制御をする必要はない。
但し、この実施形態のように、両方向に対応可能にしておけば、装置本体１を一旦設置した状態で、走行方向を変えることもできる。

なお、上記実施形態において電動モータＭがこの発明の電動アクチュエータを構成し、モータ用接点３０，３０がこの発明のアクチュエータ用接点、モータ用電極がアクチュエータの進出電極あるいは後退電極を構成しているが、上記吸着パッド１８を移動させるアクチュエータは電動モータに限らない。上記アクチュエータとしては、給電によって吸着パッド１８の移動を制御できるものならよく、例えばソレノイドなどを利用することができる。
また、上記実施形態では、一対の無端状の運動伝達要素としてチェーン５，６を用いているが、この発明の運動伝達要素はチェーンに限らない。例えば、ベルトやワイヤーなど、上記支持板１１を掛け渡してクローラ機構を構成できる無端状の部材ならどのようなものでもよい。
また、上記走行安定化装置の装置本体１は、ワイヤーなどで牽引して移動させることによって、走行するようにしたものであるが、上記装置本体１に駆動手段を設けて、例えば、歯車３，４を回転させるようにすれば、被吸着面に吸着しながら移動する自走式装置としても利用できる。

この発明の吸着走行装置は、ビルの壁面などの垂直面や、急傾斜面を安定して上昇あるいは下降するために利用できる。

１装置本体
５チェーン
６チェーン
１１支持板
１８吸着パッド
１９ギア
２０トルクリミッタ
２１スクリューシャフト
２４第２筒部材
２５ポンプ用接点
２９ａポンプ用第１電極部
２９ｂポンプ用第２電極部
２９ｃポンプ用第３電極部
３０モータ用接点
３１ａモータ用第１電極部
３１ｂモータ用第２電極部
３１ｃモータ用第３電極部
３１ｄモータ用第４電極部
Ｐ（電動）真空ポンプ
Ｍ電動モータ

Claims

装置本体には、一対の無端状の運動伝達要素間に複数の支持板をかけ渡してクローラ機構を構成する一方、各支持板には、当該支持板の板面に対して直角方向に移動可能な吸着パッドと、上記吸着パッドを移動するための電動アクチュエータと、吸着パッド内を吸引する電動真空ポンプとを備え、上記吸着パッドが被吸着面に対して吸引力を発揮したり、その吸引力を開放したりして、吸着パッドを設けた上記支持板と装置本体とが相対移動する構成にし、上記支持板には、電動アクチュエータに接続したアクチュエータ用接点と、上記電動真空ポンプに接続したポンプ用接点とを設け、上記装置本体における上記アクチュエータ用接点の移動軌跡上には、上記吸着パッドを被吸着面に向かって移動させるための電動アクチュエータの進出用電源に接続した進出用電極と、吸着パッドを被吸着面から離す方向に移動させるための電動アクチュエータの後退用電源に接続した後退用電極とを設けるとともに、上記進出用電極は、当該装置本体に対して相対移動する吸着パッドが被吸着面に対向し始めてから所定の位置まで移動する範囲内に対応させ、上記後退用電極は、上記吸着パッドが被吸着面から離れてから所定位置まで移動する範囲に対応させてなり、さらに、ポンプ用接点の移動軌跡上には上記電動真空ポンプの電源に接続したポンプ用電極を設けるとともに、このポンプ用電極は、少なくとも上記吸着パッドが進出して被吸着面に接触し始める位置から、吸着パッドが被吸着面から離れ始めるより前の所定の位置までの範囲に対応させてなる吸着走行装置。
上記ポンプ用電極は、上記装置本体が一方向へ走行する際に上記吸着パッドが被吸着面に接触し始める位置から所定の距離移動した位置までに対応させた第１電極と、上記装置本体が他方向へ走行する際に上記吸着パッドが被吸着面に接触し始める位置から所定の距離移動した位置までに対応させた第２電極と、これら第１電極および第２電極間に設けた第３電極とからなり、上記第１〜第３電極は、上記ポンプ用接点の移動軌跡上において隣り合う電極間に隙間を形成し、第１〜３電極のそれぞれは第１〜３電源を別々に対応させ、装置本体が一方向に走行するとき、第１，３電極をオンにして第２電極をオフにし、装置本体が他方向に走行するとき、第２，３電極をオンにして第１電極をオフにする請求項１に記載の吸着走行装置。
上記電動アクチュエータは電動モータからなり、上記支持板の板面に対して直角方向に移動可能にした支持軸に上記吸着パッドを設けるとともに、この支持軸は伝達機構を介して上記電動モータに連結して電動モータの回転力で移動する構成にする一方、上記伝達機構には支持軸に一定以上のトルクが作用したとき電動モータと支持軸との間の伝達力を遮断する遮断手段を備えた請求項１または２に記載の吸着走行装置。