JP5903715B2 - 回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置 - Google Patents

Description

本発明は、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、例えば船体、貯油タンク、橋梁、配管などの鋼構造物、あるいはビルディング、水槽、道路などのコンクリート構造物、あるいは樹脂、木材、繊維を素材とする床面など、各種の物体表面に付着した汚れ、錆、劣化したコーティングあるいは水棲生物などの異物を除去し且つ吸引回収するなど、このような物体表面における作業などを目的とする「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」に関する。

この種の公知技術としては、本発明の発明者が提案している、日本特許第２６８９１２７号公報に記載の「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置」や
日本特許第２８０５６１４号公報に記載の「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置」が知られている。
かかる装置は、
装置本体と、該装置本体に装着された移動手段としての車輪と、該装置本体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負圧吸着シールであって且つ該物体表面に垂直な回転軸を軸線として回転する負圧吸着シールと、該装置本体、該物体表面及び該負圧吸着シールによって規定された減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、該減圧領域の内部の負圧が任意の圧力以上の値に大きくなれば包囲流体を該減圧領域の内部に流入せしめて該負圧を該任意の値に維持するための真空破壊弁、すなわち一般的にはバキュームブレーカーと呼称されている真空圧力を一定に維持するためのリリーフ弁を備えている。
なお、該リリーフ弁は必ずしも該装置本体に直接に装着されなければならないものではなく、該装置本体と該負圧生成手段とを連結するサクションホースにおいて、該サクションホースの該装置本体に近接した部分に装着される場合もある。
かかる装置においては、負圧生成手段が付勢されると減圧領域の内部の流体が外部に排出され、減圧領域内外の流体圧力差に起因して装置本体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、例えば研磨布などの研磨部材が装着された負圧吸着シールを回転せしめると、物体表面を研磨清掃することができ、且つ、該研磨清掃作業の際に発生する粉塵は該負圧生成手段の作用により全て吸引回収される。
かかる装置においては、物体表面上における種々の清掃作業を、粉塵を発生させること無く、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。
日本特許第２６８９１２７号公報 日本特許第２８０５６１４号公報

上述した日本特許第２６８９１２７号公報及び日本特許第２８０５６１４号公報に開示された「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置」においては次の通りの解決すべき問題が存在する。
すなわち、かかる「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置」においては、物体表面と負圧吸着シールとの接触圧力が比較的小さい圧力に調節されるように、圧力調整空間の圧力を調整する手段を備えているが、もし、該圧力調整手段を備えておらず、而して物体表面と負圧吸着シールとの接触圧力が大きくなると、該負圧吸着シールが装置本体を回転させようとするトルクが大きくなるので、而して装置が物体表面に沿って移動する際の直進移動機能が阻害される、といった問題が発生する。
従って、本発明が解決しようとする課題は、「壁面に吸着し且つそれに沿って移動可能な装置」において、装置が物体表面に沿って移動する際の直進移動機能が阻害されない手段を備えた装置として、「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」を提供することである。

上記の課題を達成するために、本発明によれば、請求項１に記載のように、回転する２式の負圧吸着シールを備えた、物体表面上を吸着走行する走行装置において、該走行装置は、該走行装置の走行方向に平行で且つ該走行装置の中心軸線である走行軸線を備えており、走行方向に向かって該走行軸線の左右には各１式の回転する負圧吸着シールを備えており、一方の負圧吸着シールの回転軸線と該走行軸線との距離は他方の負圧吸着シールの回転軸線と該走行軸線との距離とほぼ等しく、各々の負圧吸着シールの外周形状において、該外周形状は、回転軸線から最も遠い外周端部である最遠外周端部と、回転軸線から最も近い外周端部である最近外周端部を備えた形状を成し、各々の負圧吸着シールの内部には駆動される車輪を備えている、ことを特徴とする「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」が提供される。

上記の課題を達成するために、本発明によれば更に、請求項２に記載のように、２式の負圧吸着シールは同期して回転するように構成され、且つ、一方の負圧吸着シールの最遠外周端部と該走行軸線との距離が最大の時に、他方の負圧吸着シールの最近外周端部と該走行軸線との距離が最大になるように構成されている、ことを特徴とする、請求項１に記載の「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」が提供される。

上記の課題を達成するために、本発明によれば更に、請求項３に記載のように、一方の負圧吸着シールの回転方向と他方の負圧吸着シールの回転方向とが逆方向である、ことを特徴とする、請求項２に記載の「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」が提供される。

上記の課題を達成するために、本発明によれば更に、請求項４に記載のように、一方の負圧吸着シールの回転方向と他方の負圧吸着シールの回転方向とが同方向である、ことを特徴とする、請求項２に記載の「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」が提供される。

上記の課題を達成するために、本発明によれば更に、請求項５に記載のように、各々の負圧吸着シールにおいて、その内部に１式の駆動車輪を備え、その外部には、内部の駆動車輪と同期してかつ同方向に回転される少なくとも１式の外部駆動車輪を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４に記載の「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」が提供される。

上記の課題を達成するために、本発明によれば更に、請求項６に記載のように、各々の負圧吸着シールにおいて、その内部に１式の駆動車輪を備え、その外部には、自由に回転される少なくとも１式の外部自由車輪を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４に記載の「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」が提供される。

上記の課題を達成するために、本発明によれば更に、請求項７に記載のように、内部に１式の駆動車輪を備えた各々の負圧吸着シールにおける該駆動車輪の配置において、該駆動車輪は外部駆動車輪もしくは外部自由車輪からより遠ざかった位置に配置されている、ことを特徴とする、請求項５乃至請求項６に記載の「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」が提供される。

上記の課題を達成するために、本発明によれば更に、請求項８に記載のように、各々の負圧吸着シールにおいて、その内部に複数の駆動車輪を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４に記載の「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」が提供される。

本発明は、下記の効果をもたらすものである。
請求項１に記載の本発明の走行装置においては、「走行装置の走行軸線の左右に各１式の回転する負圧吸着シールを具備し、各々の負圧吸着シールの内部には駆動される車輪を具備している」ことに起因して、各々の負圧吸着シールが回転してもその反作用は走行装置全体には及ばない。すなわち各々の負圧吸着シールが回転しても走行装置全体を回転させようとする力は一切発生しないので、而して装置が物体表面に沿って移動する際に、直進移動機能が阻害される、といった問題は発生しない。

請求項１に記載の本発明の走行装置においては、「一方の負圧吸着シールの回転軸線と該走行軸線との距離は他方の負圧吸着シールの回転軸線と該走行軸線との距離とほぼ等しく、各々の負圧吸着シールの外周形状において、該外周形状は、回転軸線から最も遠い外周端部である最遠外周端部と、回転軸線から最も近い外周端部である最近外周端部を備えた形状を成している」ことに起因して、左右２式の負圧吸着シールは、一方の負圧吸着シールと他方の負圧吸着シールの間に在る物体表面のすべての面に対して接触作用を施すので、而して、例えば「清掃むら」が発生するといった問題は発生しない。

請求項５または請求項６に記載の本発明の走行装置においては、「各々の負圧吸着シールの内部に「１式」の駆動車輪を備えている」ことに起因して、負圧吸着シールと「１式」の駆動車輪との大きさの対比において、負圧吸着シールは可能なかぎり小さく、駆動車輪は可能なかぎり大きく製作することが出来るので、而して、軽量で小型の走行装置を実現可能で、且つ、物体表面に溶接線などの大きな突起が存在しても大きな駆動車輪を具備していることに起因して、該突起を容易に乗り越えて走行することが出来る。

請求項３に記載の本発明の走行装置においては、「一方の負圧吸着シールの回転方向と他方の負圧吸着シールの回転方向とが逆方向である」ことに起因して、各々の負圧吸着シールに作用する負圧吸着力の吸着力重心の位置において、各々の負圧吸着シールの回転位相がどの位相の角度においても、該吸着力重心の位置が相互にバランスの取れた位置に在るので、而して、装置の安定した吸着走行が可能である。

請求項７に記載の本発明の走行装置においては、「内部に１式の駆動車輪を備えた各々の負圧吸着シールにおける該駆動車輪の配置において、該駆動車輪は外部駆動車輪もしくは外部自由車輪からより遠ざかった位置に配置されている」ことに起因して、装置の更なる安定した吸着走行が可能である。

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は、好適実施例の走行装置が、壁面である物体表面１へ負圧を利用して吸着している状態を示し、物体表面１から離れた方向から走行装置と物体表面１を見た平面図である。
図１において、走行装置は走行軸線Ｔを中心軸線として上昇走行、下降走行、時計方向へ旋回走行、あるいは反時計方向へ旋回走行するものであるが、走行装置を構成する部材の名称においては、以下、走行軸線Ｔを境界として左側の部分を左と呼称し、右側の部分を右と呼称する。
以下、好適実施例の走行装置を、図１乃至図７を参照して説明する。
図示の装置は走行装置フレームを具備しており、該走行装置フレームは走行軸線Ｔを中心軸として左右対称の形状を成し、該走行装置フレームの構成について、
該走行装置フレームは；
走行軸線Ｔを中心軸として左右対称の位置に配置された左右各１個の駆動車輪１１と対面した部分に、四角い形状の開口部２０５を具備した、平板状の主フレーム部材２０１と；
左側の開口部２０５を包囲する位置にて主フレーム部材２０１に溶着された、物体表面１の方向が開口した円筒形状の左固定円筒部材２０３と；
右側の開口部２０５を包囲する位置にて主フレーム部材２０１に溶着された、物体表面１の方向が開口した円筒形状の右固定円筒部材２０４と；
主フレーム部材２０１に溶着され、２個の開口部２０５を連通させる、四角箱の形状をした四角箱部材２０２と；
四角箱部材２０２に溶着されたサクションホース継手３０１；
から形成されている。
なお、サクションホース継手３０１はサクションホース（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。

左固定円筒部材２０３の開口部の外周縁部には玉軸受４の内輪部が固定されており、玉軸受４の外輪部には左回転円筒部材５１１が固定されており、左回転円筒部材５１１の円周外側面には左スプロケット部材５０１が溶着されており、左回転円筒部材５１１には更に、左負圧吸着シール６０１が固定されている。
左回転円筒部材５１１および左スプロケット部材５０１は、玉軸受４の作用により回転軸線ＰＬを中心軸線として回転が出来る。

右固定円筒部材２０４の開口部の外周縁部には玉軸受４の内輪部が固定されており、玉軸受４の外輪部には右回転円筒部材５１２が固定されており、右回転円筒部材５１２の円周外側面には右スプロケット部材５０２が溶着されており、右回転円筒部材５１２には更に、右負圧吸着シール６０２が固定されている。
また右回転円筒部材５１２および右スプロケット部材５０２は、玉軸受４の作用により回転軸線ＰＲを中心軸線として回転が出来る。
なお、回転軸線ＰＬと走行軸線Ｔとの距離は、回転軸線ＰＲと走行軸線Ｔとの距離と同一である。

左負圧吸着シール６０１は、例えばポリウレタン、合成ゴム等の比較的柔軟な材料を素材としており、その環状の左フランジ部材６０３が１２個のボルトにて左回転円筒部材５１１へ固定されており、左負圧吸着シール６０１の形状について述べると、環状の左フランジ部材６０３から物体表面１の方向へかつ回転軸線ＰＬから離れる方向へ延びて物体表面１へ接触する自由端部を具備し、左負圧吸着シール６０１の全体の形状は末広がりの環状を成している。
左負圧吸着シール６０１の形状について更に述べると、左負圧吸着シール６０１は、物体表面１と平行な面のどの面で切断してもそれらの形状は同一の中心軸を有する同心円形であるが、該中心軸の位置は回転軸線ＰＬの位置と異なっており、すなわち該中心軸が回転軸線ＰＬから偏心した位置に在るように左フランジ部材６０３が左回転円筒部材５１１へ固定されている。
従って、左負圧吸着シール６０１は、回転軸線ＰＬを中心として偏心回転するものであり、回転軸線ＰＬから左負圧吸着シール６０１の外周端部を見た形状について述べると、左負圧吸着シール６０１の形状は、回転軸線ＰＬから最も遠い外周端部である最遠外周端部と、回転軸線ＰＬから最も近い外周端部である最近外周端部を備えた形状を成している。
なお、左負圧吸着シール６０１、左回転円筒部材５１１、玉軸受４、左固定円筒部材２０３、主フレーム部材２０１、四角箱部材２０２及びサクションホース継手３０１は、物体表面１と協働して減圧領域２１を規定している。

右負圧吸着シール６０２は、例えばポリウレタン、合成ゴム等の比較的柔軟な材料を素材としており、その環状の右フランジ部材６０４が１２個のボルトにて右回転円筒部材５１２へ固定されており、右負圧吸着シール６０２の形状について述べると、環状の右フランジ部材６０４から物体表面１の方向へかつ回転軸線ＰＲから離れる方向へ延びて物体表面１へ接触する自由端部を具備し、右負圧吸着シール６０２の全体の形状は末広がりの環状を成している。
右負圧吸着シール６０２の形状について更に述べると、右負圧吸着シール６０２は、物体表面１と平行な面のどの面で切断してもそれらの形状は同一の中心軸を有する同心円形であるが、該中心軸の位置は回転軸線ＰＲの位置と異なっており、すなわち該中心軸が回転軸線ＰＲから偏心した位置に在るように右フランジ部材６０４が右回転円筒部材５１２へ固定されている。
従って、右負圧吸着シール６０２は、回転軸線ＰＲを中心として偏心回転するものであり、回転軸線ＰＲから右負圧吸着シール６０２の外周端部を見た形状について述べると、右負圧吸着シール６０２の形状は、回転軸線ＰＲから最も遠い外周端部である最遠外周端部と、回転軸線ＰＲから最も近い外周端部である最近外周端部を備えた形状を成している。
なお、右負圧吸着シール６０２、右回転円筒部材５１２、玉軸受４、右固定円筒部材２０４、主フレーム部材２０１、四角箱部材２０２及びサクションホース継手３０１は、物体表面１と協働して減圧領域２１を規定している。

走行装置フレームの主フレーム部材２０１には、左負圧吸着シール６０１と右負圧吸着シール６０２を回転駆動する反転２出力軸付きギヤードエアモータ８が固定されている。
反転２出力軸付きギヤードエアモータ８は、ギヤケーシング８００と、エアモータ８０５と、エアモータ８０５の出力軸に連結されて玉軸受８０６により軸支された右出力軸８０４と、玉軸受８０６により軸支された左出力軸８０３と、左出力軸８０３と右出力軸８０４とを互いに反対方向へ回転駆動する１対のスパーギヤ８０１、８０２と、左出力軸８０３に固定された左スプロケット９０１と、右出力軸８０４に固定された右スプロケット９０２により構成されている。

左スプロケット９０１と左スプロケット部材５０１とは左ローラチェーン１０１により連結され、右スプロケット９０２と右スプロケット部材５０２とは右ローラチェーン１０２により連結されている。
而して、左負圧吸着シール６０１と右負圧吸着シール６０２とは互いに反対方向へ同期回転するものであるが、左負圧吸着シール６０１の位相と右負圧吸着シール６０２の位相との相関関係について図７を参照して述べると、「図７に図示の点ＰＬと点ＰＲを結ぶ線上において走行軸線Ｔから最も離れた部分に右負圧吸着シール６０２の最遠外周端部ＦＲが在り、点ＰＬと点ＰＲを結ぶ線上において走行軸線Ｔから反対方向に最も離れた部分に左負圧吸着シール６０１の最近外周端部ＮＬが在る」状態を、２式の負圧吸着シールにおける相関位相の初期設定状態と定め、当該状態において、左スプロケット９０１と左スプロケット部材５０１とは左ローラチェーン１０１により初めて連結され、右スプロケット９０２と右スプロケット部材５０２とは右ローラチェーン１０２により初めて連結されるものである。
而して、左負圧吸着シール６０１と右負圧吸着シール６０２とは互いに接触すること無く、連続的に偏心回転運動を行うものである。
なお、左負圧吸着シール６０１、右負圧吸着シール６０２の自由端部には、研磨部材、ブラシ部材、繊維部材などの物体表面１を清掃するための材料が、ワンタッチ密着手段であるベルクロテープ６０６などを介して装着されても良い。

主フレーム部材２０１の２個の開口部２０５に対面した各々の部分、すなわち走行軸線Ｔを中心軸として左右対称の位置には各１式の駆動車輪１１が配置されている。
各々の駆動車輪１１にはスプロケット１３が固定されている。
各々の駆動車輪１１は、固定軸１２にて玉軸受１１１を介して軸支され、固定軸１２は主フレーム部材２０１にボルト、ナットにて固定されたブラケット１２１、１２２により保持されている。

四角箱部材２０２の両側面にはそれぞれ両軸式両軸式減速機付電動モータ１４が固定されており、各々の両軸式両軸式減速機付電動モータ１４において四角箱部材２０２の内部に在る出力軸にはスプロケット１５が固定されている。
図２において、左側の駆動車輪１１は、左側の両軸式両軸式減速機付電動モータ１４によりローラチェーン１６を介して回転駆動され、右側の駆動車輪１１は、右側の両軸式両軸式減速機付電動モータ１４によりローラチェーン１６を介して回転駆動される。

主フレーム部材２０１の下方の両端部、すなわち走行軸線Ｔを中心軸として左右対称の位置には各１式の駆動車輪３１が配置されている。
各々の駆動車輪３１は、固定軸３２にて玉軸受を介して軸支され、固定軸１２は主フレーム部材２０１にボルト、ナットにて固定されたブラケット３５により保持されている。
なお、各々の駆動車輪３１にはスプロケット３３が固定されている。

２個の両軸式両軸式減速機付電動モータ１４の各々において、四角箱部材２０２の外部に在る出力軸にはスプロケット２５が固定されている。
図１において、左側の駆動車輪３１は、左側の両軸式両軸式減速機付電動モータ１４によりローラチェーン３４を介して回転駆動され、右側の駆動車輪３１は、右側の両軸式両軸式減速機付電動モータ１４によりローラチェーン３４を介して回転駆動される。

図７においては、２個の駆動車輪１１の各々の回転軸線をＳで示しているが、２個のＳの各々は、負圧吸着シールの回転軸線ＰＬ、ＰＲよりも上方に配置されている。
図７において、もし、２個のＳの各々が、負圧吸着シールの回転軸線ＰＬ、ＰＲと同じ位置に配置されているとすれば、２式の負圧吸着シールが点ＰＬと点ＰＲを結ぶ線を中心軸として上下対称に位置に在ることに起因して、全ての負圧吸着力は２個の駆動車輪１１のみに作用するものである。
しかしながら、２個のＳの各々が負圧吸着シールの回転軸線ＰＬ、ＰＲよりも上方に配置されていれば、負圧吸着力は２個の駆動車輪１１の他に２個の駆動車輪３１にもその一部が作用するものである。

以下に、上述した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）を付勢すると、減圧領域２１の内部の大気の如き流体がサクションホース継手３０１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、減圧領域２１が所要の通り減圧される。
かく減圧領域２１が減圧されると、減圧領域２１の内外の流体圧力差に起因して走行装置フレームに作用する大気の如き包囲流体の圧力が２式の駆動車輪１１を介して物体表面１に伝達され、かくしてかかる包囲流体圧力によって装置が物体表面１に吸着する。
減圧領域２１の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、左負圧吸着シール６０１、右負圧吸着シール６０２は減圧領域２１の内外の圧力差に起因して物体表面１に強く接触せしめられ、よって減圧領域２１の外部の流体がその内部に流入するのを極力阻止する。

図１において、走行装置が物体表面１に負圧吸着している状態において、走行装置の左右に在る各１式の両軸式減速機付電動モータ１４を作動せしめて、左側の駆動車輪１１、３１と、右側の駆動車輪１１、３１を、同方向に回転駆動すると、装置は物体表面１に沿って直進（上昇または下降）する。
また、左側の駆動車輪１１、３１と、右側の駆動車輪１１、３１を、逆方向に回転駆動させると、装置は旋回（左旋回または右旋回）する。

図１及び図７において、走行装置が物体表面１に負圧吸着している状態において、反転２出力軸付きギヤードエアモータ８を付勢すると、左負圧吸着シール６０１と右負圧吸着シール６０２は、互いに反対方向である矢印方向に偏心回転する。
かくすると、左負圧吸着シール６０１と右負圧吸着シール６０２の各々の自由端部に装着された研磨部材などの物体表面１を清掃するための材料が物体表面１に接触しながら回転し、かかる清掃材料の作用によって物体表面１がクリーニングされる。
また研磨部材などの清掃材料と物体表面１との間の僅かな隙間を通して外部の流体が減圧領域２１に流入する故に、かかる流体の流れによってクリーニング時に発生する粉塵等を減圧領域２１の内部に吸引回収することができる。

図８は、図７に示す２式の負圧吸着シールにおいて、該２式の負圧吸着シールの相関位相が時間の経過に伴って変化する状態を４つの図で示している。
図８の１において、左負圧シール部材６０１に作用する負圧吸着力の吸着力重心は、回転軸線Ｓと駆動車輪３１の中間位置において回転軸線Ｓに近い位置に在り、一方、右負圧シール部材６０２に作用する負圧吸着力の吸着力重心も、回転軸線Ｓと駆動車輪３１の中間位置において回転軸線Ｓに近い位置に在り、而して、２個の駆動車輪３１には常に負圧吸着力が作用している。
而して、２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着しているので、走行装置は物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能である。
図８の２において、左負圧シール部材６０１に作用する負圧吸着力の吸着力重心は回転軸線Ｓのやや上方に在って不安定であり、一方、右負圧シール部材６０２に作用する負圧吸着力の吸着力重心は、回転軸線Ｓと駆動車輪３１の中間位置において、図８の１においてより駆動車輪３１により近い位置に在って非常に安定しており、而して、左負圧シール部材６０１に作用する負圧吸着力が不安定であっても、左負圧シール部材６０１の位相と右負圧シール部材６０２の位相との相関関係において、その相関関係は、点ＰＬと点ＰＲを結ぶ線を中心軸として上下対称の関係にあるので、而して、左負圧シール部材６０１に作用する負圧吸着力と右負圧シール部材６０２に作用する負圧吸着力は吊合いが取れており、結論として、２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着しているので、走行装置は物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能である。
図８の３においては、図８の１と同様の理由により、２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着しているので、走行装置は物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能である。
図８の４においては、図８の２と同様の理由により、２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着しているので、走行装置は物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能である。
以上の結論として、図１乃至図８に図示する本発明の好適実施例の走行装置においては、物体表面１が壁面であっても、物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能である。

以上に述べた、図１乃至図８に図示の本発明の好適実施例の走行装置は、下記の効果をもたらすものである。
「走行装置の走行軸線の左右に各１式の回転する負圧吸着シールを具備し、各々の負圧吸着盤の内部には駆動される車輪を具備している」ことに起因して、各々の負圧吸着シールが回転してもその反作用は走行装置全体には及ばない。すなわち各々の負圧吸着シールが回転しても走行装置全体を回転させようとする力は一切発生しないので、而して装置が物体表面に沿って移動する際に、直進移動機能が阻害される、といった問題は発生しない。

「一方の負圧吸着シールの回転軸線と該走行軸線との距離は他方の負圧吸着盤の回転軸線と該走行軸線との距離とほぼ等しく、各々の負圧吸着盤の外周形状において、該外周形状は、回転軸線から最も遠い外周端部である最遠外周端部と、回転軸線から最も近い外周端部である最近外周端部を備えた形状を成している」ことに起因して、左右２式の負圧吸着シールは、一方の負圧吸着シールと他方の負圧吸着盤の間に在る物体表面のすべての面に対して接触作用を施すので、而して、例えば「清掃むら」が発生するといった問題は発生しない。

「各々の負圧吸着シールの内部に「１式」の駆動車輪を備えている」ことに起因して、負圧吸着シールと「１式」の駆動車輪との大きさの対比において、負圧吸着シールは可能なかぎり小さく、駆動車輪は可能なかぎり大きく製作することが出来るので、而して、軽量で小型の走行装置を実現可能で、且つ、物体表面に溶接線などの大きな突起が存在しても大きな駆動車輪を具備していることに起因して、該突起を容易に乗り越えて走行することが出来る。

「一方の負圧吸着シールの回転方向と他方の負圧吸着シールの回転方向とが逆方向である」ことに起因して、各々の負圧吸着シールに作用する負圧吸着力の吸着力重心の位置において、各々の負圧吸着シールの回転位相がどの位相の角度においても、該吸着力重心の位置が相互にバランスの取れた位置に在るので、而して、装置の安定した吸着走行が可能である。

「内部に１式の駆動車輪を備えた各々の負圧吸着シールにおける該駆動車輪の配置において、該駆動車輪は外部駆動車輪もしくは外部自由車輪からより遠ざかった位置に配置されている」ことに起因して、装置の更なる安定した吸着走行が可能である。

以下に、図９乃至図１０に示す本発明の第二の好適実施例の走行装置について説明を行う。
本発明の第一の好適実施例の走行装置と、本発明の第二の好適実施例の走行装置との相違点について述べると、本発明の第一の好適実施例の走行装置においては、左負圧吸着シール６０１と右負圧吸着シール６０２は、互いに反対方向に偏心回転したが、本発明の第二の好適実施例の走行装置においては、左負圧吸着シール６０１と右負圧吸着シール６０２は、左スプロケット部材５０１、右スプロケット部材５０２、ギヤードエアモータの単軸出力軸に固定されたスプロケット９、の相互間に懸架された１式のローラチェーン１０の作用により、同一方向に偏心回転するものである。

図１０は、図９に示す２式の負圧吸着シールにおいて、該２式の負圧吸着シールの相関位相が時間の経過に伴って変化する状態を４つの図で示している。
図１０の１において、左負圧シール部材６０１に作用する負圧吸着力の吸着力重心は、回転軸線Ｓと駆動車輪３１の中間位置において回転軸線Ｓに近い位置に在り、一方、右負圧シール部材６０２に作用する負圧吸着力の吸着力重心も、回転軸線Ｓと駆動車輪３１の中間位置において回転軸線Ｓに近い位置に在り、而して、２個の駆動車輪３１には常に負圧吸着力が作用している。
而して、２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着しているので、走行装置は物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能である。
図１０の２において、左負圧シール部材６０１に作用する負圧吸着力の吸着力重心は、回転軸線Ｓと駆動車輪３１の中間位置において、図１０の１においてより駆動車輪３１により近い位置に在って非常に安定しており、一方、右負圧シール部材６０２に作用する負圧吸着力の吸着力重心も、回転軸線Ｓと駆動車輪３１の中間位置において、図１０の１においてより駆動車輪３１により近い位置に在って非常に安定しており、而して、２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着しているので、走行装置は物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能である。
図１０の３においては、図１０の１と同様の理由により、２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着しているので、走行装置は物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能である。
図１０の４において、左負圧シール部材６０１に作用する負圧吸着力の吸着力重心は回転軸線Ｓのやや上方に在って不安定であり、一方、右負圧シール部材６０２に作用する負圧吸着力の吸着力重心も回転軸線Ｓのやや上方に在って不安定であり、而して、２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着出来ないので、走行装置は物体表面１に沿って安定した吸着走行が不可能である。
以上の結論として、図９乃至図１０に図示する本発明の第二の好適実施例の走行装置においては、物体表面１が壁面であれば、物体表面１に沿って安定した吸着走行が不可能である。
しかしながら、物体表面１が床面であれば、２個の駆動車輪３１の近傍に錘を具備すれば２個の駆動車輪３１は常に物体表面１へ密着出来るので、而して、物体表面１に沿って安定した吸着走行が可能となる。

以下に、図１１に示す本発明の第三の好適実施例の走行装置について説明を行う。
本発明の第一の好適実施例の走行装置と、本発明の第三の好適実施例の走行装置との相違点について述べると、本発明の第一の好適実施例の走行装置においては、走行軸線Ｔを中心軸として左右対称の位置に各１式の駆動車輪１１が配置されているが、本発明の第三の好適実施例の走行装置においては、走行軸線Ｔを中心軸として左右対称の位置に各２式の駆動車輪１１が配置されている。
本発明の第三の好適実施例の走行装置においては、２式の負圧吸着シールの各々の内側部分に各２式の駆動車輪１１が配置されているので、而して、本発明の第一の好適実施例の走行装置及び本発明の第二の好適実施例の走行装置と比較して、より安定した吸着走行が可能である。
しかしながら、本発明の第一の好適実施例の走行装置及び本発明の第二の好適実施例の走行装置においては、「各々の負圧吸着シールの内部に「１式」の駆動車輪を備えている」ことに起因して、負圧吸着シールと「１式」の駆動車輪との大きさの対比において、負圧吸着シールは可能なかぎり小さく、駆動車輪は可能なかぎり大きく製作することが出来るので、而して、軽量で小型の走行装置を実現可能で、且つ、物体表面に溶接線などの大きな突起が存在しても大きな駆動車輪を具備していることに起因して、該突起を容易に乗り越えて走行することが出来る、といった利点があったが、本発明の第三の好適実施例の走行装置においては上述の利点は無い。

上述した、本発明の第一乃至第三の好適実施例の走行装置に具備された負圧吸着シールの形状について、該負圧吸着シールは、物体表面１と平行な面のどの面で切断してもそれらの形状は同一の中心軸を有する同心円形であるが、本発明に具備される負圧吸着シールの形状について、該負圧吸着シールは、必ずしも物体表面１と平行な面のどの面で切断してもそれらの形状は同一の中心軸を有する同心円形である必要は無く、例えば、同一の中心軸を有する同心楕円形であっても良い。また例えば、同一の中心軸を有する同心四角形など、同一の中心軸を有する同心多角形であっても良い。
なお、本発明は、「回転する２式の負圧吸着シールを備えた、物体表面上を吸着走行する走行装置」に関わる装置において特徴を有するものであるが、本発明においては更に、「回転する２式の負圧吸着シールを備えた、物体表面上を吸着走行する走行装置」を複数個具備した装置においても、本発明を適用することが出来るものである。

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。
なお、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。

かくの通りの負圧吸着シールを備えた走行装置は、物体表面に負圧を利用して吸着し、且つ物体表面に沿って移動しながら、物体表面に付着した汚れ、錆、劣化したコーティングあるいは水棲生物などの異物を除去し、且つ該除去された異物を吸引回収するなどの作業を行う、吸引機能を備える清掃装置としてなど、広範囲な分野において好都合に用いることができる。

本発明に従って構成された装置の第一の好適実施例を示す平面図。 図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。 図１に示す装置を物体表面の方向から見た背面図。 図３に示す装置におけるＢ−Ｂの断面図。 図３に示す装置におけるＣ−Ｃの断面図。 反転２出力軸付きギヤードエアモータ８の上面図と側面断面図。 図３に示す装置において２式の負圧吸着シールの相関位相を示す図。 図３に示す装置において２式の負圧吸着シールの相関位相が時間の経過に伴って変化する状態を示す図。 本発明に従って構成された装置の第二の好適実施例を物体表面の方向から見た背面図において、２式の負圧吸着シールの相関位相を示す図。 図９に示す装置において２式の負圧吸着シールの相関位相が時間の経過に伴って変化する状態を示す図。 本発明に従って構成された装置の第三の好適実施例を物体表面の方向から見た背面図において、２式の負圧吸着シールの相関位相を示す図。

走行軸線Ｔ
左負圧吸着シールの回転軸線ＰＬ
左負圧吸着シールの回転軸線ＰＲ
駆動車輪１１の回転軸線Ｓ
物体表面１
走行装置フレーム２
主フレーム部材２０１
四角箱部材２０２
左固定円筒部材２０３
右固定円筒部材２０４
左車輪ブラケット１２１
右車輪ブラケット１２２
サクションホース継手３０１
玉軸受４
左負圧吸着シール６０１
右負圧吸着シール６０２
左回転円筒部材５１１
右回転円筒部材５１２
左スプロケット部材５０１
右スプロケット部材５０２
左負圧吸着シール６０１
右負圧吸着シール６０２
左フランジ部材６０３
右フランジ部材６０４
反転２出力軸付きギヤードエアモータ８
ギヤケーシング８００
左スパーギヤ８０１
右スパーギヤ８０２
左出力軸８０３
右出力軸８０４
左スプロケット９０１
右スプロケット９０２
左ローラチェーン１０１
右ローラチェーン１０２
駆動車輪１１
玉軸受１１１
固定軸１２
スプロケット１３
両軸式両軸式減速機付電動モータ１４
スプロケット１５
ローラチェーン１６
減圧領域２１
スプロケット２５
駆動車輪３１
固定軸３２
スプロケット３３
ローラチェーン３４

Claims (9)

1. 回転する２式の負圧吸着シールを備えた、物体表面上を吸着走行する走行装置において、該走行装置は、該走行装置の走行方向に平行で且つ該走行装置の中心軸線である走行軸線を備えており、走行方向に向かって該走行軸線の左右には各１式の回転する負圧吸着シールを備えており、一方の負圧吸着シールの回転軸線と該走行軸線との距離は他方の負圧吸着シールの回転軸線と該走行軸線との距離とほぼ等しく、各々の負圧吸着シールの外周形状において、該外周形状は、回転軸線から最も遠い外周端部である最遠外周端部と、回転軸線から最も近い外周端部である最近外周端部を備えた形状を成し、各々の負圧吸着シールの外周形状において、更に、走行方向に向かって左側に在る負圧吸着シールが回転して生じる最遠外周端部の軌跡と、走行方向に向かって右側に在る負圧吸着シールが回転して生じる最遠外周端部の軌跡とが交差する形状を成しており、各々の負圧吸着シールの内部には駆動される車輪を備えている、ことを特徴とする、回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置。
   
2. ２式の負圧吸着シールは同期して回転するように構成され、且つ、一方の負圧吸着シールの最遠外周端部と該走行軸線との距離が最大の時に、他方の負圧吸着シールの最近外周端部と該走行軸線との距離が最大になるように構成されている、ことを特徴とする、請求項１に記載の、回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置。
3. 一方の負圧吸着シールの回転方向と他方の負圧吸着シールの回転方向とが逆方向である、ことを特徴とする、請求項２に記載の、回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置。
4. 一方の負圧吸着シールの回転方向と他方の負圧吸着シールの回転方向とが同方向である、ことを特徴とする、請求項２に記載の、回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置。
5. 各々の負圧吸着シールにおいて、その内部に１式の駆動車輪を備え、その外部には、内部の駆動車輪と同期してかつ同方向に回転される少なくとも１式の外部駆動車輪を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の、回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置。
6. 各々の負圧吸着シールにおいて、その内部に１式の駆動車輪を備え、その外部には、自由に回転される少なくとも１式の外部自由車輪を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の、回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置。
7. 内部に１式の駆動車輪を備えた各々の負圧吸着シールにおける該駆動車輪の配置において、該駆動車輪が具備されている負圧吸着シールの回転軸線が在る面であって且つ該走行装置の走行軸線と直交する面を回転軸面とすると、該駆動車輪の車軸は、該回転軸面を境界面とすると外部駆動車輪もしくは外部自由車輪から遠ざかった領域に配置されている、ことを特徴とする、請求項５乃至請求項６のいずれか一項に記載の、回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置。
8. 各々の負圧吸着シールにおいて、その内部に複数の駆動車輪を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の、回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の「回転する２式の負圧吸着シールを備えた走行装置」を複数式具備したことを特徴とする、走行装置。
   

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