JP7180843B2 - Circulation mechanism, moving body and transfer mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、循環機構、移動体及び移送機構に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a circulation mechanism, a moving body, and a transfer mechanism.

循環機構は、対象物と当該循環機構との間で相対的な移動動作を付与する機構であり、この性質を利用して、移動面に対して移動力を発生させる移動体や、対象物を移送させる移送機構に利用されている。 A circulation mechanism is a mechanism that imparts a relative movement motion between an object and the circulation mechanism. It is used for the transport mechanism that transports.

そして、このような循環機構を備える移動体は、通常の路面とは異なる、より走行が困難な環境での移動の要請がある。
例えば、運転に伴い摩耗による減肉や破損、燃え殻の付着による隆起等が生じる火力発電用ボイラの火炉内壁の検査において、火炉内壁の移動に使用が検討されている。
A mobile body equipped with such a circulation mechanism is required to move in an environment that is different from a normal road surface and is more difficult to travel.
For example, in the inspection of the furnace inner wall of a boiler for thermal power generation, where thinning and breakage due to wear and bumps due to adhesion of cinders occur during operation, use for movement of the furnace inner wall is being considered.

火炉内壁の検査は、定期的に行う必要性があるが、人手を用いて検査する場合には、足場を組み、内壁全体を検査する必要があることから、コストや作業負担が大きくなる。このため、近年は、このような検査には、いわゆるドローンのような無人航空機の使用が提案されている(例えば、非特許文献1~3参照)。
また、永久磁石を用いて火炉内壁に吸着しながら過度な着脱力を必要としない移動体であるIBM(Internally Balanced Magnetic Unit)クローラ式吸着移動ロボットシステムが提案されている(例えば、非特許文献4参照)。
The inspection of the inner wall of the furnace needs to be performed periodically, but when the inspection is performed manually, scaffolding must be set up and the entire inner wall must be inspected, which increases the cost and work load. For this reason, in recent years, the use of unmanned aerial vehicles such as so-called drones has been proposed for such inspections (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 3).
In addition, an IBM (Internally Balanced Magnetic Unit) crawler type attracting and moving robot system has been proposed, which is a moving body that does not require excessive attachment/detachment force while being attached to the inner wall of the furnace using permanent magnets (for example, Non-Patent Document 4 reference).

Janosch Nikolic、“A UAV system for inspection af industrial facilities”inAerospace Conference、IEEE、2013年、p.1-8Janosch Nikolic, “A UAV system for inspection af industrial facilities” in Aerospace Conference, IEEE, 2013, p. 1-8 Shinya Kita、“The proposal of swarm type wall climbing robot system”Anchor Climber”the design and examination of adhering mobile unit” in Intelligent Robots and Systems, 2005.(IROS 2005). 2005 IEEE/RSJ International Conference on、IEEE、2013年、p.475-480Shinya Kita, “The proposal of swarm type wall climbing robot system”Anchor Climber”the design and examination of adhering mobile unit” in Intelligent Robots and Systems, 2005.(IROS 2005). 2005 IEEE/RSJ International Conference on, IEEE, 2013 year, p. 475-480 Akio Yamamoto. Takumi Nakashima、Toshiro Higuchi、“Wall climbing mechanisms using clectrostatic attraction generated by flexible electrodes”in Micro Nano Mechatronics and Human Science, 2007. MHS'07. International Symposium on、IEEE、2007年、p.389-394Akio Yamamoto. Takumi Nakashima, Toshiro Higuchi, “Wall climbing mechanisms using clectrostatic attraction generated by flexible electrodes” in Micro Nano Mechatronics and Human Science, 2007. MHS'07. International Symposium on, IEEE, 2007, p. 389-394 小澤将生、多田隈建二郎、岡田佳都、田所諭、“内部力補償型磁気吸着クローラ機構”第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会、2017年、p.1078-1080Masaki Ozawa, Kenjiro Tadakuma, Yoshito Okada, Satoshi Tadokoro, “Internal Force Compensation Type Magnetic Attraction Crawler Mechanism,” 18th Conference of the Society of Instrument and Control Engineers, System Integration Division, 2017, p. 1078-1080

しかしながら、非特許文献1~3に示すドローンのような無人航空機は、質量の大きなセンサを用いた高精度の網羅的点検が困難であった。
一方、非特許文献4に示すクローラ式吸着移動ロボットシステムは、火炉内壁のように、凹凸を有する壁面に対して循環機構であるクローラが密着状態を維持することが難しく、壁面を移動することが困難であった。
However, for unmanned aerial vehicles such as the drones shown in Non-Patent Documents 1 to 3, it is difficult to perform highly accurate comprehensive inspections using large-mass sensors.
On the other hand, in the crawler-type sucking and moving robot system shown in Non-Patent Document 4, it is difficult for the crawler, which is a circulation mechanism, to maintain close contact with the uneven wall surface such as the inner wall of the furnace, and it is difficult to move on the wall surface. It was difficult.

本発明の目的は、凹凸を有する対象物に対して相対的な移動動作を付与する循環機構、移動体及び移送機構を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a circulation mechanism, a moving body, and a transfer mechanism that impart a relative moving motion to an object having unevenness.

本発明に係る循環機構は、内膜と外膜とによる二層構造の柔剛切り替え式膨縮パッドにより対象物を捕捉する捕捉部を備え、前記対象物を前記捕捉部により相対的な移動動作を付与すると共に、
前記内膜と前記外膜との間に粉体が封入され、前記内膜と前記外膜との間と前記内膜の内側とにそれぞれ流体の流入と排出が可能である構成である。
The circulation mechanism according to the present invention includes a trapping section that traps an object by means of a flexible/rigid switchable expansion/contraction pad with a two-layer structure consisting of an inner membrane and an outer membrane. along with giving
Powder is enclosed between the inner membrane and the outer membrane, and a fluid can flow in and out between the inner membrane and the outer membrane and inside the inner membrane, respectively.

本発明に係る移動体は、上記循環機構を備える構成である。 A moving body according to the present invention is configured to include the circulation mechanism described above.

本発明に係る移送機構は、上記循環機構を備える構成である。 A transfer mechanism according to the present invention is configured to include the circulation mechanism.

本発明によれば、凹凸を有する対象物に対して相対的な移動動作を良好に付与する循環機構、移動体及び移送機構を提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a circulation mechanism, a moving body, and a transfer mechanism that favorably impart a relative moving motion to an object having unevenness.

発明の実施形態である無限軌道型の移動体としてのクローラ機構の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a crawler mechanism as an endless track-type moving body that is an embodiment of the invention; FIG. 図1におけるクローラ機構のV-V線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the crawler mechanism in FIG. 1 taken along line VV; クローラ機構1が有する循環機構の斜視図である。3 is a perspective view of a circulation mechanism included in the crawler mechanism 1; FIG. 循環機構の側面図である。It is a side view of a circulation mechanism. 図5(A)~図5(D)は変化する膨縮パッドの四つの態様を変化の順番で示した断面図である。5(A) to 5(D) are cross-sectional views showing four modes of changing expansion/contraction pads in order of change. 図6(A)は図5(C)におけるZ部分の拡大図、図6(B)は図5(B)におけるZ部分の拡大図を示している。6A is an enlarged view of the Z portion in FIG. 5C, and FIG. 6B is an enlarged view of the Z portion in FIG. 5B. 図7(A)~図7(C)は複段シリンジ機構の断面図であって、膨縮パッドに対する作動圧の供給動作を示している。7(A) to 7(C) are cross-sectional views of the multi-stage syringe mechanism, showing the operation of supplying operating pressure to the expansion/contraction pad. 移動力付与機構を押し付け力付与機構として機能させる例を示すクローラ機構の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a crawler mechanism showing an example in which a moving force imparting mechanism functions as a pressing force imparting mechanism; 制御部の他の例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of a control unit;

[発明の実施形態の概略]
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は無限軌道型の移動体としてのクローラ機構1の概略構成図、図2は図1におけるV-V線に沿った断面図、図3はクローラ機構1が有する循環機構10の斜視図、図4は循環機構10の側面図である。図4における矢印Fは循環機構10の進行方向を示している。
[Overview of Embodiments of the Invention]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a crawler mechanism 1 as an endless track type moving body, FIG. 2 is a cross-sectional view along the VV line in FIG. 1, FIG. FIG. 4 is a side view of the circulation mechanism 10. FIG. An arrow F in FIG. 4 indicates the traveling direction of the circulation mechanism 10 .

クローラ機構1は、図示しないセンサ等の検査装置を搭載し、火炉内壁Wに沿って移動を行いながら当該火炉内壁Wの状態を検査する作業用ロボットとして機能する。
このクローラ機構1は、対象物としての火炉内壁Wに沿って移動を行う循環機構10と、循環機構10の火炉内壁Wに沿った移動動作を付与する移動力付与機構100とを備えている。
The crawler mechanism 1 is equipped with an inspection device such as a sensor (not shown) and functions as a working robot that inspects the state of the furnace inner wall W while moving along the furnace inner wall W.
The crawler mechanism 1 includes a circulation mechanism 10 that moves along the furnace inner wall W as an object, and a moving force imparting mechanism 100 that imparts movement of the circulation mechanism 10 along the furnace inner wall W.

[循環機構]
循環機構10は、柔剛切り替え式膨縮パッド20(以下、膨縮パッド20とする)によって対象物としての火炉内壁Wを捕捉する捕捉部30を備える複数の膨縮ユニット40と、複数の膨縮ユニット40をチェーン12で連結した履帯14と、履帯14を循環運動可能に保持するスプロケット16と、後述する捕捉部30の操作ロッド56(図7(A)~図7(C)参照)を操作するカムプレート18とを備える。
さらに、循環機構10は、スプロケット16を回転自在に支持し、かつ、カムプレート18を固定的に支持する装置フレーム19とを備える。
[Circulation mechanism]
The circulation mechanism 10 includes a plurality of expansion/contraction units 40 each having a capturing portion 30 that captures a furnace inner wall W as an object with flexible/rigidity switchable expansion/contraction pads 20 (hereinafter referred to as expansion/contraction pads 20), and a plurality of expansion/contraction units 40. The crawler belt 14 connecting the compression unit 40 with the chain 12, the sprocket 16 holding the crawler belt 14 so as to be able to circulate, and the operation rod 56 (see FIGS. 7(A) to 7(C)) of the catching section 30 which will be described later. and a cam plate 18 to operate.
Further, the circulation mechanism 10 includes a device frame 19 that rotatably supports the sprocket 16 and fixedly supports the cam plate 18 .

クローラ機構1を備える循環機構10は、履帯14を構成する膨縮ユニット40の柔剛切り替え式膨縮パッド20が履帯14の搬送によって循環移動を行う際に、対象物である火炉内壁Wを捕捉することで、凹凸のある火炉内壁Wに対して姿勢を崩すことなく履帯14を密着させ、高いホールド性で良好な壁面移動を実現する。
かかるクローラ機構1の各部について詳細に説明する。
A circulation mechanism 10 equipped with a crawler mechanism 1 catches a furnace inner wall W, which is an object, when the flexible-rigidity switching type expansion/contraction pad 20 of the expansion/contraction unit 40 that constitutes the crawler belt 14 circulates by conveying the crawler belt 14. By doing so, the crawler belt 14 is brought into close contact with the uneven furnace inner wall W without losing its posture, and good wall movement is realized with high holdability.
Each part of the crawler mechanism 1 will be described in detail.

[履帯]
履帯14は、複数の膨縮ユニット40を左右一対のチェーン12によって無端環状に連結して構成される。
膨縮ユニット40は、履帯14の幅方向に長い略直方体形状を有し、複数の膨縮ユニット40の長手方向の両端が左右2つのチェーン12にそれぞれ接続されている。なお、本実施形態において、左右とは、走行面に平行でかつ履帯14の推進方向に直交する方向と定義する。
複数の膨縮ユニット40は、チェーン12の長手方向に等間隔に接続され、また、各膨縮ユニット40は、膨縮パッド20が履帯14の外周側に向けて突出するように保持し、操作ロッド56を内周側に向けて接続されている。
[Crawler]
The crawler belt 14 is configured by connecting a plurality of expansion/contraction units 40 by a pair of left and right chains 12 in an endless loop.
The expansion/contraction unit 40 has a substantially rectangular parallelepiped shape that is elongated in the width direction of the crawler belt 14 , and both longitudinal ends of the plurality of expansion/contraction units 40 are connected to the two left and right chains 12 , respectively. In this embodiment, left and right are defined as directions parallel to the running surface and perpendicular to the direction in which the crawler belt 14 is propelled.
The plurality of expansion/contraction units 40 are connected at equal intervals in the longitudinal direction of the chain 12, and each expansion/contraction unit 40 is held so that the expansion/contraction pad 20 protrudes toward the outer circumference of the crawler belt 14, and is operated. They are connected with the rod 56 directed toward the inner peripheral side.

[膨縮ユニット]
膨縮ユニット40は、左右方向に並んだ三つの捕捉部30を備えている。なお、捕捉部30の数は、三つに限定されず、一つ又は複数であれば良い。
各捕捉部30は、膨縮パッド20と、当該膨縮パッド20の剛性を切り替える複段シリンジ機構50とを備えている。
[Expansion/contraction unit]
The expansion/contraction unit 40 has three capturing parts 30 arranged in the left-right direction. Note that the number of capturing units 30 is not limited to three, and may be one or more.
Each capturing section 30 includes an expansion/contraction pad 20 and a multistage syringe mechanism 50 that switches the rigidity of the expansion/contraction pad 20 .

[膨縮パッド]
図5(A)~図5(D)は変化する膨縮パッド20の四つの態様を変化の順番で示した断面図である。
膨縮パッド20は、後述した参考文献[1],[2]に示す粉体ジャミング転移を利用したグリッパの技術を応用している。また、この膨縮パッド20は、参考文献[4]~[6]のグリッパ、袋構造を応用したものである。
この膨縮パッド20は、内膜21と外膜22による二層構造となっており、内膜21と外膜22の隙間空間には粉体23が封入されている。また、内膜21と外膜22は、保持部材24により保持されている。
[Inflatable pad]
5(A) to 5(D) are cross-sectional views showing four modes of the expanding/contracting pad 20 that change in order of change.
The expansion/contraction pad 20 applies the technology of a gripper using powder jamming transfer shown in references [1] and [2] described later. In addition, this expandable/contractible pad 20 is an application of the gripper and bag structures of references [4] to [6].
The expansion/contraction pad 20 has a two-layer structure consisting of an inner film 21 and an outer film 22 , and powder 23 is enclosed in the space between the inner film 21 and the outer film 22 . Also, the inner membrane 21 and the outer membrane 22 are held by a holding member 24 .

内膜21は、膨縮可能な可撓性材料からなる袋状の部材であり、気密性又は水密性を備えている。そして、内膜21は、保持部材24により内部空間が密閉された状態で保持されている。
外膜22は、膨縮可能な可撓性材料からなる袋状の部材であり、気密性又は水密性を備え、内膜21を内包している。そして、外膜22は、保持部材24により内部空間(厳密には、外膜22と内膜21の隙間空間)が密閉された状態で保持されている。
また、内膜21及び外膜22は、膨張状態で図示のように半球状となる。なお、膨張時の形状については、半球状に限定されず、円錐状、角錐状、半長球状、円柱状、その他のように、一方に膨出した形状であれば良い。
なお、内膜21及び外膜22は、前述した履帯14の外周側に向けて膨出するように膨縮ユニット40が支持されている。
The inner membrane 21 is a bag-like member made of a flexible material that can be expanded and contracted, and is airtight or watertight. The inner membrane 21 is held by the holding member 24 in a state in which the internal space is sealed.
The outer membrane 22 is a bag-like member made of a flexible material that can be expanded and contracted, has airtightness or watertightness, and encloses the inner membrane 21 . The outer membrane 22 is held by the holding member 24 in a state in which the inner space (strictly speaking, the gap between the outer membrane 22 and the inner membrane 21) is sealed.
In addition, the inner membrane 21 and the outer membrane 22 are in a hemispherical shape as shown in the drawing in an inflated state. The shape when expanded is not limited to a hemispherical shape, and may be a conical shape, a pyramidal shape, a hemispherical shape, a columnar shape, or any other shape that bulges out to one side.
The expansion/contraction unit 40 is supported so that the inner membrane 21 and the outer membrane 22 expand toward the outer peripheral side of the crawler belt 14 described above.

粉体23は、内膜21の外面と外膜22の内面との間の隙間空間において、内膜21の外面全体に行き渡るように敷き詰められている。
この粉体23は、強磁性体からなる磁石粉末が利用されている。前述したように、循環機構10は、火炉内壁Wに沿って移動することを目的としており、火炉内壁Wは鉛直上下方向に沿った複数の鉄製の金属パイプを左右に並べて連接した壁面構造からなる。
従って、粉体23を磁石粉末とすることにより、循環機構10の移動時に、各膨縮パッド20が磁力によって当該循環機構10を火炉内壁W側に押し付ける押しつけ力付与機構として機能することとなる。
なお、粉体23を磁石粉末とする替わりに、前述した内膜21又は外膜22のいずれか一方又は両方を、可撓性を有するマグネットシートで構成してもよい。
或いは、内膜21の内側面に複数のマグネットを敷き詰めるように設けてもよい。
また、他の押しつけ力付与機構を備える場合には、粉体23は、磁石粉末ではなくとも良い。但し、粉体23は、粉体ジャミング転移を実現するためには、先鋭形であること、粒形・サイズが均一でないこと等が望ましい。粉体23の材料としては、セラミックを挙げることが出来るが、他の材料でも良い。
The powder 23 is spread over the entire outer surface of the inner membrane 21 in the gap space between the outer surface of the inner membrane 21 and the inner surface of the outer membrane 22 .
Magnet powder made of a ferromagnetic material is used as the powder 23 . As described above, the circulation mechanism 10 is intended to move along the inner wall W of the furnace, and the inner wall W of the furnace has a wall structure in which a plurality of iron metal pipes are arranged side by side and connected in the vertical direction. .
Therefore, by using magnetic powder as the powder 23, each expansion/contraction pad 20 functions as a pressing force applying mechanism that presses the circulation mechanism 10 against the furnace inner wall W side by magnetic force when the circulation mechanism 10 moves.
Instead of using magnetic powder as the powder 23, one or both of the inner film 21 and the outer film 22 may be made of a flexible magnetic sheet.
Alternatively, a plurality of magnets may be provided so as to cover the inner surface of the inner membrane 21 .
Further, when another pressing force application mechanism is provided, the powder 23 may not be magnetic powder. However, in order to realize the powder jamming transition, it is desirable that the powder 23 has a sharp shape and that the grain shape and size are not uniform. As a material of the powder 23, ceramics can be cited, but other materials may be used.

また、保持部材24は、内膜21の内部空間に対する作動流体の流入・排出が行われる第一の入出口241と、内膜21の外面と外膜22の内面との間の隙間空間に対する作動流体の流入・排出が行われる第二の入出口242とが形成されている。
なお、上記作動流体は気体、液体いずれでも良いが、本実施形態ではエアー(大気)を例示する。
In addition, the holding member 24 acts on the first inlet/outlet 241 through which the working fluid flows into and out of the inner space of the inner membrane 21 and the gap space between the outer surface of the inner membrane 21 and the inner surface of the outer membrane 22 . A second inlet/outlet 242 is formed through which fluid flows in and out.
The working fluid may be either gas or liquid, but air (atmosphere) is exemplified in this embodiment.

そして、上記粉体23が、粉体ジャミング転移の対象となる。粉体は、粉体を構成する個々の粒子間に気体や液体等の流体が入り込んで粉体の密度が低い状態では液体のような高い流動性を生じる状態となり、流体が除去されて粒子間が密になって粉体の密度が一定以上となると、固体のように剛性を有する状態となる。粉体のこれらの切り替わり現象を粉体ジャミング転移という。
従って、内膜21と外膜22の間の隙間空間内の粉体23中に流体が適度に存在した状態では、内膜21及び外膜22は、その可撓性により自在に膨縮し変形する。そして、内膜21と外膜22の間の隙間空間内の粉体23中から流体が除去されると、粉体23に剛性が生じ、内膜21及び外膜22は流体が除去される直前の形状で固められる。
Then, the powder 23 becomes the object of powder jamming transfer. When the density of the powder is low, fluid such as gas or liquid enters between the individual particles that make up the powder, and when the density of the powder is low, it becomes a state of high fluidity like a liquid. When the powder becomes dense and the density of the powder reaches a certain level or higher, it becomes rigid like a solid. These switching phenomena of powder are called powder jamming transition.
Therefore, in a state in which an appropriate amount of fluid is present in the powder 23 in the gap between the inner membrane 21 and the outer membrane 22, the inner membrane 21 and the outer membrane 22 expand and contract freely due to their flexibility. do. Then, when the fluid is removed from the powder 23 in the gap between the inner film 21 and the outer film 22, the powder 23 becomes rigid, and the inner film 21 and the outer film 22 are closed immediately before the fluid is removed. solidified in the shape of

膨縮パッド20は、図5(A)~図5(D)に示すように、四つのモードを段階的に実行することで粉体ジャミング転移を発生させる。図6(A)は図5(C)におけるZ部分の拡大図、図6(B)は図5(B)におけるZ部分の拡大図である。
まず、図5(A)に示すように、内膜21と外膜22の隙間空間内には適度にエアーを供給した状態であり、内膜21の内部空間にもエアーを供給する膨張モードとする。これにより、粉体23の密度は低下し、内膜21及び外膜22は変形が容易な状態となる。そして、内膜21の内部空間へのエアー供給により、例えば、膨縮パッド20がその時に当接している火炉内壁Wの形状に合致する形状で外側に膨らんだ状態となる。
The expansion/contraction pad 20 causes the powder jamming transition by stepping through four modes as shown in FIGS. 5(A) to 5(D). 6A is an enlarged view of the Z portion in FIG. 5C, and FIG. 6B is an enlarged view of the Z portion in FIG. 5B.
First, as shown in FIG. 5A, the space between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 is appropriately supplied with air. do. As a result, the density of the powder 23 is lowered, and the inner film 21 and the outer film 22 become easily deformable. Then, by supplying air to the inner space of the inner membrane 21, for example, the expansion/contraction pad 20 expands outward in a shape that matches the shape of the furnace inner wall W in contact with it at that time.

次に、図5(B)に示すように、内膜21と外膜22の隙間空間内のエアーが排気される剛モードとする。これにより、図6(B)に示すように、粉体23の密度が上昇し、内膜21及び外膜22がその時に当接している火炉内壁Wの形状に合致する形状を維持したまま固くなり、膨縮パッド20は高い剛性を示す状態となる。 Next, as shown in FIG. 5B, a rigid mode is set in which the air in the space between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 is exhausted. As a result, as shown in FIG. 6(B), the density of the powder 23 increases, and the inner film 21 and the outer film 22 become firm while maintaining the shape matching the shape of the furnace inner wall W in contact at that time. As a result, the expansion/contraction pad 20 is in a state of exhibiting high rigidity.

次に、図5(C)に示すように、内膜21と外膜22の隙間空間内にエアーが供給される柔モードとする。これにより、図6(A)に示すように、粉体23の密度が低下し、内膜21及び外膜22が軟化した状態となる。 Next, as shown in FIG. 5(C), a soft mode is set in which air is supplied into the space between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 . As a result, as shown in FIG. 6A, the density of the powder 23 is lowered, and the inner film 21 and the outer film 22 are softened.

次に、図5(D)に示すように、内膜21の内部空間内のエアーが排気される収縮モードとする。これにより、膨縮パッド20全体が収縮した状態となる。 Next, as shown in FIG. 5D, a contraction mode is set in which the air in the internal space of the inner membrane 21 is exhausted. As a result, the entire expansion/contraction pad 20 is in a contracted state.

火炉内壁Wに沿って移動を行う場合に、上記四つのモードを適正なタイミングで順番に切り替えることで、良好な走行を実現する。
つまり、膨縮パッド20が火炉内壁Wに接する際に膨張モードとすることで、凹凸の多い火炉内壁Wの壁面形状に応じて膨縮パッド20の内膜21及び外膜22が変形する。
そして、剛モードに切り替わると、膨縮パッド20は火炉内壁Wの壁面形状に倣った形状で固くなる。これにより、対象物としての火炉内壁Wは、膨縮パッド20に密着された状態で捕捉される。そして、履帯14が膨縮ユニット40を搬送すると、当該搬送方向とは逆方向に循環機構10の移動が行われる。そして、膨縮パッド20は火炉内壁Wの壁面形状に倣って変形硬化しているので、火炉内壁Wを強固に捕捉することができ、循環機構10の良好な移動が実現される。
そして、膨縮パッド20が火炉内壁Wから離れる際に柔モードに切り替えられ、火炉内壁Wに密着した状態から容易に離隔状態に移行する。
さらに、膨縮パッド20は収縮モードに切り替えられることで収縮し、再び、火炉内壁Wに接する際にその形状に倣って膨らませることが出来る状態で待機する。
When moving along the furnace inner wall W, good running is realized by sequentially switching the above four modes at appropriate timings.
In other words, the inner film 21 and the outer film 22 of the expansion/contraction pad 20 are deformed in accordance with the uneven wall surface shape of the furnace inner wall W by setting the expansion/contraction pad 20 to the expansion mode when the expansion/contraction pad 20 is in contact with the furnace inner wall W.
Then, when the mode is switched to the rigid mode, the expansion/contraction pad 20 becomes hard in a shape following the wall surface shape of the furnace inner wall W. As a result, the furnace inner wall W, which is the target object, is held in close contact with the expansion/contraction pad 20 . When the crawler belt 14 conveys the expansion/contraction unit 40, the circulation mechanism 10 is moved in the direction opposite to the conveying direction. Since the expansion/contraction pad 20 is deformed and hardened following the shape of the furnace inner wall W, it can firmly hold the furnace inner wall W, and the circulation mechanism 10 can be moved satisfactorily.
When the expansion/contraction pad 20 separates from the inner wall W of the furnace, the mode is switched to the soft mode, and the state in which the pad 20 is in close contact with the inner wall W of the furnace is easily shifted to the separated state.
Further, the expansion/contraction pad 20 is contracted by being switched to the contraction mode, and waits in a state where it can be inflated following its shape when coming into contact with the furnace inner wall W again.

なお、内膜21と外膜22の隙間空間は、隔壁により複数のエリアに分割することで、粉体23の偏りを防ぐ構造としても良い。その場合、隔壁は、エアー等の作動流体を通し、粉体は通過しにくい材質又は構造とすることが望ましい。
また、図2に示すように、膨縮ユニット40は、左右方向に膨縮パッド20が三つ並んだ状態で配置されるが、三つの膨縮パッド20の内膜21と三つの膨縮パッド20の外膜22とを、それぞれ一枚のシートから形成しても良い。その場合、二枚のシートから形成される三つの膨縮パッド20は、内膜21と外膜22の隙間空間は作動流体が個別に入出されるように三つに仕切っても良い。
また、三つの膨縮パッド20のそれぞれの隙間空間に対して一括的に作動流体が入出されるように、作動流体の流通を許容する構造としても良い。
The space between the inner film 21 and the outer film 22 may be divided into a plurality of areas by partition walls to prevent the powder 23 from being biased. In this case, it is desirable that the partition walls have a material or structure that allows working fluid such as air to pass through but does not easily allow powder to pass through.
As shown in FIG. 2, the expansion/contraction unit 40 has three expansion/contraction pads 20 arranged side by side in the left-right direction. Each of the 20 outer membranes 22 may be formed from a single sheet. In this case, the three expansion/contraction pads 20 formed from two sheets may be partitioned into three spaces between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 so that the working fluid can enter and exit individually.
Further, the structure may be such that the working fluid is allowed to flow so that the working fluid is collectively introduced into and taken out of the clearance spaces of the three expansion/contraction pads 20 .

[複段シリンジ機構]
図7(A)~図7(C)は複段シリンジ機構50の断面図であって、膨縮パッド20に対する作動圧の供給動作を示している。
この複段シリンジ機構50は膨縮パッド20と同数設けられ、それぞれが一対一で膨縮パッド20に接続されているが、左右に並んだ三つの膨縮パッド20に対して一つの複段シリンジ機構50で作動圧を供給する構成としても良い。
[Multi-stage syringe mechanism]
7A to 7C are cross-sectional views of the multi-stage syringe mechanism 50, showing the operation of supplying the operating pressure to the expansion/contraction pad 20. FIG.
The multi-stage syringe mechanisms 50 are provided in the same number as the expansion/contraction pads 20, and are connected to the expansion/contraction pads 20 one-to-one. The mechanism 50 may be configured to supply the operating pressure.

複段シリンジ機構50は、作動流体であるエアーの排出・吸入を行うメインシリンジ51及びサブシリンジ52と、サブシリンジ52内のピストン53と、サブシリンジ52内でピストン53を片側に加圧する弾性体としての加圧ばね54とを備えている。 The multi-stage syringe mechanism 50 includes a main syringe 51 and a sub-syringe 52 for discharging and sucking air, which is a working fluid, a piston 53 in the sub-syringe 52, and an elastic body that pressurizes the piston 53 in the sub-syringe 52 to one side. and a pressure spring 54 as.

メインシリンジ51は、円筒状であって、一端部が広く開口し、他端部が閉塞すると共に流路を介して膨縮パッド20の保持部材24の第一の入出口241に接続されている。
サブシリンジ52は、円筒状であって、両端部が閉塞すると共に片側の端部は流路を介して膨縮パッド20の保持部材24の第二の入出口242に接続されている。
そして、サブシリンジ52は、その外径がメインシリンジ51の内径に略一致し、当該サブシリンジ52をメインシリンジ51に挿入してピストンとして機能させることが出来る。
The main syringe 51 has a cylindrical shape, one end of which is wide open and the other end of which is closed, and is connected to the first inlet/outlet port 241 of the holding member 24 of the expansion/contraction pad 20 via a channel. .
The sub-syringe 52 is cylindrical, closed at both ends, and connected at one end to the second inlet/outlet 242 of the holding member 24 of the expansion/contraction pad 20 via a channel.
The outer diameter of the sub-syringe 52 substantially matches the inner diameter of the main syringe 51, and the sub-syringe 52 can be inserted into the main syringe 51 to function as a piston.

サブシリンジ52は、メインシリンジ51の開放側の端部から挿入され、挿入深度方向に沿った移動によりメインシリンジ51内のエアーの排出・吸入を行うことができる。以下、サブシリンジ52がメインシリンジ51の閉塞端面511側に移動する方向を押し込み方向Sとし、サブシリンジ52がメインシリンジ51の開放端部側に移動する方向を引っ張り方向Pとする。
メインシリンジ51は、サブシリンジ52が押し込み方向Sに向かって移動すると、内部のエアーが排出され、サブシリンジ52が引っ張り方向Pに向かって移動すると、内部にエアーを吸引する。
なお、サブシリンジ52の外周面とメインシリンジ51の内周面との間にはOリング512が介挿され、これらの相互間は高いシール性が確保されている。
The sub-syringe 52 is inserted from the end on the open side of the main syringe 51, and can discharge/inhale air in the main syringe 51 by moving along the insertion depth direction. Hereinafter, the direction in which the sub-syringe 52 moves toward the closed end face 511 of the main syringe 51 is defined as the pushing direction S, and the direction in which the sub-syringe 52 moves toward the open end of the main syringe 51 is defined as the pulling direction P.
When the sub-syringe 52 moves in the pushing direction S, the air inside the main syringe 51 is discharged, and when the sub-syringe 52 moves in the pulling direction P, the air is sucked inside.
An O-ring 512 is interposed between the outer peripheral surface of the sub-syringe 52 and the inner peripheral surface of the main syringe 51 to ensure high sealing performance between them.

また、メインシリンジ51の閉塞端面511には、サブシリンジ52の押し込み方向Sへの最大押し込み位置を調節するストッパー55が設けられている。このストッパー55は、ネジ式であり、回転操作によりその先端部の押し込み方向Sにおける位置が変動する。サブシリンジ52は、メインシリンジ51内で押し込み方向Sに移動すると、ストッパー55の先端に当接し、それ以上の押し込み方向Sへの移動が制止される。
この構造により、ストッパー55はメインシリンジ51からの作動流体の排出量を調節することができる。
また、複段シリンジ機構50は、ストッパー55にサブシリンジ52が当接すると、ピストン53の移動が開始される構造のため、ストッパー55の回転操作により、メインシリンジ51からの作動流体の排出とサブシリンジ52による作動流体の吸引の切り替えタイミングを調節することができる。
A stopper 55 for adjusting the maximum pushing position in the pushing direction S of the sub-syringe 52 is provided on the closed end face 511 of the main syringe 51 . The stopper 55 is of a screw type, and the position of its tip portion in the pushing direction S is changed by a rotating operation. When the sub-syringe 52 moves in the pushing direction S within the main syringe 51, it abuts against the tip of the stopper 55, and further movement in the pushing direction S is restrained.
This structure allows the stopper 55 to adjust the amount of working fluid discharged from the main syringe 51 .
In addition, since the multi-stage syringe mechanism 50 has a structure in which the movement of the piston 53 is started when the sub-syringe 52 abuts against the stopper 55, the operation of rotating the stopper 55 discharges the working fluid from the main syringe 51 and the sub-syringe. The switching timing of suction of the working fluid by the syringe 52 can be adjusted.

ピストン53は、その外径がサブシリンジ52の内径に略一致し、当該サブシリンジ52内において、前述したサブシリンジ52の移動方向に対して平行に移動して、サブシリンジ52内のエアーの排出・吸入を行うことができる。
サブシリンジ52の引っ張り方向P側の閉塞端面521には、内部のピストン53に連結された操作ロッド56を通す挿通孔522が形成されている。
The piston 53 has an outer diameter that substantially matches the inner diameter of the sub-syringe 52, and moves in the sub-syringe 52 in parallel to the movement direction of the sub-syringe 52 described above to discharge the air in the sub-syringe 52. - Able to inhale.
A closed end face 521 on the pulling direction P side of the sub-syringe 52 is formed with an insertion hole 522 through which the operation rod 56 connected to the piston 53 is passed.

なお、ピストン53の外周面とサブシリンジ52の内周面との間にはOリング523が介挿され、これらの相互間は高いシール性が確保されている。
また、同様に、ピストン53に連結された操作ロッド56の外周面とサブシリンジ52の挿通孔522の内周面との間にもOリング524が介挿され、これらの相互間も高いシール性が確保されている。
An O-ring 523 is interposed between the outer peripheral surface of the piston 53 and the inner peripheral surface of the sub-syringe 52 to ensure high sealing performance between them.
Similarly, an O-ring 524 is also interposed between the outer peripheral surface of the operating rod 56 connected to the piston 53 and the inner peripheral surface of the insertion hole 522 of the sub-syringe 52, and the seal between them is also high. is ensured.

サブシリンジ52の内部は、ピストン53により二分されており、当該ピストン53の引っ張り方向P側(サブシリンジ52における吸引方向)の内部空間が前述した膨縮パッド20の保持部材24の第二の入出口242に接続されている。
そして、サブシリンジ52は、当該サブシリンジ52に対してピストン53が押し込み方向Sに向かって移動すると、内部にエアーを吸引し、ピストン53が引っ張り方向Pに向かって移動すると、外部にエアーを排出する。
つまり、サブシリンジ52が排出を行う移動方向及び吸引を行う移動方向とピストン53が排出を行う移動方向及び吸引を行う移動方向は、互いに逆向きとなっている。
The interior of the sub-syringe 52 is divided into two parts by a piston 53, and the internal space on the pulling direction P side of the piston 53 (suction direction in the sub-syringe 52) is the second input of the holding member 24 of the expansion/contraction pad 20 described above. It is connected to outlet 242 .
The sub-syringe 52 sucks air inside when the piston 53 moves in the pushing direction S with respect to the sub-syringe 52, and discharges air to the outside when the piston 53 moves in the pulling direction P. do.
That is, the movement direction in which the sub-syringe 52 discharges and the movement direction in which suction is performed and the movement direction in which the piston 53 performs discharge and suction are opposite to each other.

サブシリンジ52内には、ピストン53を引っ張り方向P側に加圧する加圧ばね54が設けられている。この加圧ばね54は、一端部がピストン53に、他端部がサブシリンジ52に連結された圧縮ばねである。
この加圧ばね54は、サブシリンジ52内でピストン53を引っ張り方向P側に押圧する機能と、ピストン53を介して操作ロッド56から入力される押し込み方向S側への押圧力を当該サブシリンジ52に伝達する機能とを有している。
A pressurizing spring 54 is provided in the sub-syringe 52 to pressurize the piston 53 in the pulling direction P side. The pressure spring 54 is a compression spring having one end connected to the piston 53 and the other end connected to the sub-syringe 52 .
The pressure spring 54 has a function of pressing the piston 53 in the pulling direction P side in the sub-syringe 52 and a pressing force in the pushing direction S side input from the operation rod 56 via the piston 53 to the sub-syringe 52 . It has the function of transmitting to

上記加圧ばね54のバネ定数をk、操作ロッド56を押し込み方向S側に押し込むときに入力する力をF、図7(A)の状態で加圧ばね54がピストン53を引っ張り方向P側に押圧する力をFとすると、次式(1)及び(2)が成立する。
0≦F≦F …(1) 但し、d=0、k=0
0≦F≦F …(2) 但し、d≠0、k=定数
The spring constant of the pressure spring 54 is k, the force input when the operation rod 56 is pushed in the pushing direction S is F, and the pressure spring 54 pulls the piston 53 in the pulling direction P in the state shown in FIG. Assuming that the pressing force is F1 , the following equations (1) and (2) hold.
0≦F≦F 1 (1) where d=0, k=0
0≦F 1 ≦F …(2) where d≠0, k=constant

上記複段シリンジ機構50は、当初は、図7(A)に示す状態、即ち、メインシリンジ51に対してサブシリンジ52が最大限に引っ張り方向P側に位置し、サブシリンジ52に対してピストン53が最大限に引っ張り方向P側に位置する状態にあるとする。
そして、初期押圧力Fよりも小さい力Fで操作ロッド56が押し込み方向S側に押し込まれると、図7(B)に示すように、ピストン53とサブシリンジ52とは相対的な位置関係を維持したままの状態でサブシリンジ52がストッパー55によって制止される位置まで押し込み方向S側に押し込まれる。
この過程において、メインシリンジ51からはエアーが排出され、メインシリンジ51に接続された膨縮パッド20の内膜21の内部空間にエアーが供給されて膨張モードとなる(図5(A)参照)。
The multi-stage syringe mechanism 50 is initially in the state shown in FIG. 53 is located on the pulling direction P side at the maximum.
When the operating rod 56 is pushed in the pushing direction S with a force F smaller than the initial pushing force F1 , the relative positional relationship between the piston 53 and the sub-syringe 52 is changed as shown in FIG. 7(B). While maintaining this state, the sub-syringe 52 is pushed in the pushing direction S to a position where it is stopped by the stopper 55 .
In this process, air is discharged from the main syringe 51 and supplied to the internal space of the inner membrane 21 of the expansion/contraction pad 20 connected to the main syringe 51 to enter the expansion mode (see FIG. 5(A)). .

そして、図7(B)の状態から、さらに、初期押圧力Fよりも大きな力Fで操作ロッド56が押し込み方向S側に押し込まれると、加圧ばね54が収縮しながらサブシリンジ52に対してピストン53が押し込み方向S側に移動を開始する。
そして、図7(C)に示すように、ピストン53とサブシリンジ52内で押し込み方向S側の端部近傍まで押し込まれる。
この過程において、サブシリンジ52内にエアーが吸引され、サブシリンジ52に接続された膨縮パッド20の内膜21と外膜22との隙間空間内のエアーが排気されて剛モードとなる(図5(B)参照)。
When the operation rod 56 is further pushed in the push-in direction S from the state of FIG . , the piston 53 starts to move in the pushing direction S side.
Then, as shown in FIG. 7C, the piston 53 and the sub-syringe 52 are pushed up to the vicinity of the end on the pushing direction S side.
In this process, air is sucked into the sub-syringe 52, and the air in the gap space between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 of the expansion/contraction pad 20 connected to the sub-syringe 52 is exhausted to enter the rigid mode (Fig. 5(B)).

そして、図7(C)の状態から、操作ロッド56を引っ張り方向P側に引っ張ると、サブシリンジ52に対してピストン53が引っ張り方向P側に移動を開始する。このとき、サブシリンジ52は、加圧ばね54により、押し込み方向S側に押圧されているので、メインシリンジ51に対して移動が行われない。
そして、図7(B)に示すように、サブシリンジ52内でピストン53が引っ張り方向P側の端部近傍まで移動する。
この過程において、サブシリンジ52内のエアーが排出され、サブシリンジ52に接続された膨縮パッド20の内膜21と外膜22との隙間空間内にエアーが供給されて柔モードとなる(図5(C)参照)。
When the operation rod 56 is pulled in the pulling direction P from the state of FIG. 7C, the piston 53 starts moving in the pulling direction P with respect to the sub-syringe 52 . At this time, since the sub-syringe 52 is pressed in the pushing direction S by the pressure spring 54 , the sub-syringe 52 is not moved with respect to the main syringe 51 .
Then, as shown in FIG. 7(B), the piston 53 moves to the vicinity of the end on the pulling direction P side within the sub-syringe 52 .
In this process, the air in the sub-syringe 52 is discharged, and the air is supplied into the gap space between the inner film 21 and the outer film 22 of the expansion/contraction pad 20 connected to the sub-syringe 52 to enter the soft mode (Fig. 5(C)).

そして、図7(B)に示す状態から、さらに、操作ロッド56が引っ張り方向P側に引っ張られると、図7(A)に示すように、ピストン53とサブシリンジ52とは相対的な位置関係を維持したままの状態でサブシリンジ52がメインシリンジ51における引っ張り方向P側の端部まで移動する。
この過程において、メインシリンジ51内にエアーが吸引され、メインシリンジ51に接続された膨縮パッド20の内膜21の内部空間内のエアーが排出されて収縮モードとなる(図5(D)参照)。
When the operating rod 56 is further pulled in the pulling direction P from the state shown in FIG. 7B, the relative positional relationship between the piston 53 and the sub-syringe 52 is changed as shown in FIG. 7A. is maintained, the sub-syringe 52 moves to the end of the main syringe 51 on the pulling direction P side.
In this process, air is sucked into the main syringe 51, and the air in the internal space of the inner membrane 21 of the expansion/contraction pad 20 connected to the main syringe 51 is discharged to enter the contraction mode (see FIG. 5(D)). ).

このように、複段シリンジ機構50は、操作ロッド56及びピストン53が1ストローク分の往復動作を行うことにより、二つの異なる対象に対して、流体の供給と回収とを各対象ごとに個別に行うことができる。
また、二つの異なる対象に対して二つのシリンジ機構を用いる場合に比べて、装置の小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
In this way, the multi-stage syringe mechanism 50 performs supply and recovery of the fluid to and from two different targets individually by reciprocating the operation rod 56 and the piston 53 for one stroke. It can be carried out.
In addition, compared to the case of using two syringe mechanisms for two different objects, it is possible to reduce the size and weight of the device.

ここで、上記捕捉部30の膨縮パッド20の内膜21と外膜22との隙間空間とサブシリンジ52との間に圧力計を設け、複段シリンジ機構50の操作ロッド56に往復動作を入力して、膨縮パッド20の膨張モード、剛モード、柔モード、収縮モードを順番に切り替えたときの、膨縮パッド20の内膜21と外膜22との隙間空間とサブシリンジ52との間の圧力変化の計測を行ったときの計測結果を示す。 Here, a pressure gauge is provided between the sub-syringe 52 and the space between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 of the expanding/contracting pad 20 of the capturing part 30, and the operation rod 56 of the multi-stage syringe mechanism 50 is caused to reciprocate. The gap between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 of the inflation/deflation pad 20 and the sub-syringe 52 when the inflation/deflation pad 20 is sequentially switched among the inflation mode, the rigid mode, the soft mode, and the deflation mode. The measurement results when measuring the pressure change between

まず、膨張モードに到る手前の段階、即ち、膨縮パッド20の内膜21の内部空間にエーが供給されて、膨縮パッド20が半球状に膨らみつつも、まだ、最大圧力に達していない状態では(図7(A)から図7(B)に到る途中の状態)、内膜21と外膜22との隙間空間の内部圧力は、初期圧力である0.1[kPa]であった。
そして、図7(B)に示す、サブシリンジ52がメインシリンジ51の押し込み方向S側に最大限に押し込まれた状態(膨張モード)でも、内膜21と外膜22との隙間空間の内部圧力は、0.11[kPa]に保たれていた。
そして、図7(C)に示す、ピストン53がサブシリンジ52内で押し込み方向S側に最大限に押し込まれた状態(剛モード)では、内膜21と外膜22との隙間空間の内部圧力は、-2.11[kPa]まで減圧された。
次いで、図7(B)に示すように、ピストン53がサブシリンジ52内で引っ張り方向P側の端部まで操作ロッド56が戻されると、内膜21と外膜22との隙間空間の内部圧力は、3.31[kPa]まで上昇した。
その後、図7(B)から図7(A)に到る途中のサブシリンジ52が引っ張り方向P側に最大限移動する手前の状態では、内膜21と外膜22との隙間空間の内部圧力は、初期圧力である0.11[kPa]まで低下した。
さらに、図7(A)に示すように、サブシリンジ52が引っ張り方向P側に最大限移動したが、内膜21と外膜22との隙間空間の内部圧力は、初期圧力である0.11[kPa]がそのまま維持された。
First, in the stage before reaching the expansion mode, that is, the air is supplied to the inner space of the inner membrane 21 of the expansion/contraction pad 20, and the expansion/contraction pad 20 expands in a hemispherical shape, but the maximum pressure is still reached. In the absence state (the state on the way from FIG. 7(A) to FIG. 7(B)), the internal pressure in the gap space between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 was 0.1 [kPa], which is the initial pressure. .
Even when the sub-syringe 52 is fully pushed in the pushing direction S side of the main syringe 51 (expansion mode) as shown in FIG. was kept at 0.11 [kPa].
In the state (rigid mode) in which the piston 53 is maximally pushed in the pushing direction S in the sub-syringe 52 as shown in FIG. was reduced to -2.11[kPa].
Next, as shown in FIG. 7B, when the operating rod 56 is returned to the end on the P side in which the piston 53 is pulled in the sub-syringe 52, the internal pressure in the gap between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 rose to 3.31[kPa].
After that, in the state before the maximum movement of the sub-syringe 52 in the pulling direction P on the way from FIG. 7B to FIG. decreased to the initial pressure of 0.11 [kPa].
Furthermore, as shown in FIG. 7A, the sub-syringe 52 moved to the maximum in the pulling direction P, but the internal pressure in the gap between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 was 0.11 [kPa, which is the initial pressure. ] was retained.

このように、複段シリンジ機構50は、膨縮パッド20を四つのモードに切り替える際の操作ロッド56及びピストン53の1ストローク分の往復移動動作の過程で、膨縮パッド20をそれぞれのモードに適した作動圧で内膜21と外膜22との隙間空間に対してエアーの供給及び回収を行っていることが計測により示された。 In this way, the multi-stage syringe mechanism 50 switches the expansion/contraction pad 20 to each of the four modes during the reciprocating movement of the operating rod 56 and the piston 53 for one stroke. It was shown by measurement that air was supplied to and collected from the gap between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 at a suitable operating pressure.

なお、上述した複段シリンジ機構50は、流体により作動圧を供給すべき二つの対象に対して加圧と減圧を個別に行う他のあらゆる用途にも使用することができる。 Note that the multi-stage syringe mechanism 50 described above can also be used for any other application in which pressurization and decompression are separately performed on two objects to which the working pressure is to be supplied by fluid.

また、複段シリンジ機構50は、操作ロッド56の一往復で、加圧-減圧-加圧―減圧のサイクルを実行する構成を例示したが、これに限定されず、例えば、加圧-加圧-減圧―減圧のサイクルを実行する構成としても良い。 In addition, the multi-stage syringe mechanism 50 has exemplified a configuration that executes a pressurization-depressurization-pressurization-depressurization cycle with one reciprocation of the operating rod 56, but is not limited to this, for example, pressurization-pressurization - It is good also as a structure which performs a cycle of pressure reduction - pressure reduction.

また、加圧ばね54のバネ圧を調整して、上記四つのサイクルの内の二つずつのサイクルが同時に進行する構成としても良い。
また、複段シリンジ機構50は、メインシリンジ51の内側にサブシリンジ52が入り、その内側にピストン53が入る構成だが、サブシリンジの内側に入る別のサブシリンジを新たに設ける等によりシリンジ数を増やして段数を増やすことで、操作ロッド56の一往復で、より多くのサイクルを実行する構成としても良い。
Alternatively, by adjusting the spring pressure of the pressure spring 54, two of the four cycles may proceed simultaneously.
In addition, the multi-stage syringe mechanism 50 has a configuration in which the sub-syringe 52 is placed inside the main syringe 51 and the piston 53 is placed inside it. By increasing the number of steps, it is also possible to configure such that one reciprocation of the operating rod 56 executes more cycles.

[スプロケット]
スプロケット16は、スプロケット軸17を介して装置フレーム19に回転自在に支持されている。スプロケット16は、左右方向に沿って配設されたスプロケット軸17の両端部にそれぞれ設けられている。また、スプロケット軸17は、循環機構10の進行方向の前側端部と後側端部とにそれぞれ設けられている。
本実施形態のクローラ機構1は、循環機構10の外側に設けられた移動力付与機構100によって推進力を得る構成となっているが、循環機構10内部に駆動源を設け、スプロケット軸17を介して各スプロケット16の回転駆動を行う構成としても良い。
[sprocket]
The sprocket 16 is rotatably supported by a device frame 19 via a sprocket shaft 17 . The sprockets 16 are provided at both ends of a sprocket shaft 17 arranged along the left-right direction. Also, the sprocket shafts 17 are provided at the front end and the rear end of the circulation mechanism 10 in the advancing direction.
The crawler mechanism 1 of the present embodiment is configured to obtain propulsion force from a moving force imparting mechanism 100 provided outside the circulation mechanism 10 , but a driving source is provided inside the circulation mechanism 10 and through a sprocket shaft 17 . The sprockets 16 may be rotationally driven.

[カムプレート]
膨縮ユニット40の捕捉部30は、複段シリンジ機構50を備え、当該複段シリンジ機構50の操作ロッド56に1ストローク分の往復動作を入力することにより、捕捉部30の膨縮パッド20を膨張モード、剛モード、柔モード、収縮モードに切り替えることが可能である。
そして、循環機構10が火炉内壁Wを移動する際、各膨縮ユニット40の捕捉部30の膨縮パッド20が適正なタイミングで上記各モード切替を行うように操作ロッド56を操作することで、火炉内壁Wの凹凸に対応して循環機構10を火炉内壁Wから離脱させることなく安定的に移動し続けることができる。
本実施形態のクローラ機構1は、操作ロッド56を介して各膨縮パッド20の四つのモードを切り替える制御を行う制御部として、循環機構10の移動に合わせて他の動力なしに上記制御を行うカムプレート18を備えている。
なお、このカムプレート18は、参考文献[3]に示すカム機構を応用したものである。
[Cam plate]
The catching section 30 of the expansion/contraction unit 40 includes a multi-stage syringe mechanism 50. By inputting a reciprocating motion for one stroke to the operation rod 56 of the multi-stage syringe mechanism 50, the expansion/contraction pad 20 of the catching section 30 is moved. It is possible to switch between expansion mode, rigid mode, soft mode, and contraction mode.
When the circulation mechanism 10 moves along the inner wall W of the furnace, by operating the operation rod 56 so that the expansion/contraction pad 20 of the trapping section 30 of each expansion/contraction unit 40 performs each mode switching at an appropriate timing, The circulation mechanism 10 can continue to move stably without separating from the furnace inner wall W corresponding to the unevenness of the furnace inner wall W.
The crawler mechanism 1 of the present embodiment performs the above control without any other power in accordance with the movement of the circulation mechanism 10 as a control unit that performs control to switch between four modes of each expansion/contraction pad 20 via the operation rod 56. A cam plate 18 is provided.
The cam plate 18 is an application of the cam mechanism shown in reference [3].

カムプレート18は、循環機構10の各膨縮ユニット40が、循環機構10の片面側(火炉内壁Wとの対向側)を通過する場合であって、循環機構10の進行方向前側のスプロケット16からチェーン12が離れる位置を通過する前後のタイミング(火炉内壁Wに接するタイミング)で、各膨縮パッド20を膨張モードと剛モードとに順番に切り替える。
また、各膨縮ユニット40が、循環機構10の片面側(火炉内壁Wとの対向側)を通過する場合であって、循環機構10の進行方向後側のスプロケット16にチェーン12が差し掛かる位置を通過する前後のタイミング(火炉内壁Wから離れるタイミング)で、各膨縮パッド20を柔モードと収縮モードとに順番に切り替える。
When each expansion/contraction unit 40 of the circulation mechanism 10 passes through one side of the circulation mechanism 10 (the side facing the inner wall W of the furnace), the cam plate 18 moves from the sprocket 16 on the front side of the circulation mechanism 10 in the traveling direction. The expansion/contraction pads 20 are sequentially switched between the expansion mode and the rigid mode at timings before and after passing the position where the chain 12 separates (timings at which they come into contact with the furnace inner wall W).
Also, when each expansion/contraction unit 40 passes through one side of the circulation mechanism 10 (the side facing the furnace inner wall W), the position where the chain 12 reaches the sprocket 16 on the rear side of the circulation mechanism 10 in the traveling direction. Each expansion/contraction pad 20 is switched between the soft mode and the contraction mode in order at timings before and after passing through (timings at which the furnace inner wall W is separated).

前述した捕捉部30の複段シリンジ機構50の操作ロッド56は、外部に突出した先端部にカムの従節となるコロ561が回転可能に装備されている。
カムプレート18は、各捕捉部30の操作ロッド56に設けられたコロ561を通過させると共に操作ロッド56に進退移動をさせるようにコロ561を誘導するカム溝181が形成されている。
The operation rod 56 of the multiple-stage syringe mechanism 50 of the catching unit 30 described above has a roller 561 rotatably provided as a follower of the cam at the distal end projecting to the outside.
The cam plate 18 is formed with cam grooves 181 for allowing the rollers 561 provided on the operating rods 56 of the respective catching portions 30 to pass therethrough and for guiding the rollers 561 so as to move the operating rods 56 forward and backward.

図4に示すように、カムプレート18のカム溝181は、各捕捉部30の操作ロッド56がその往復移動方向について位置変化を生じない第一区間K1、変化を生じる第二区間K2、変化を生じない第三区間K3、変化を生じる第四区間K4、変化を生じない第五区間K5が循環移動方向に順番に連なるように形成されている。 As shown in FIG. 4, the cam groove 181 of the cam plate 18 has a first section K1 in which the operating rod 56 of each catch 30 does not change its position in the reciprocating direction, a second section K2 in which it changes, and a second section K2 in which it changes. A third section K3 in which no change occurs, a fourth section K4 in which a change occurs, and a fifth section K5 in which no change occurs are formed so as to be successively connected in the direction of circulatory movement.

上記第一区間K1は、各膨縮ユニット40の捕捉部30が、循環機構10の火炉内壁Wとの対向側であって、進行方向前側のスプロケット16からチェーン12が離れる位置よりも幾分上流側を通過する際に、操作ロッド56のコロ561が通過する区間である。
この第一区間K1は、カム溝の形状がスプロケット軸17を中心とする円弧状であり、当該第一区間K1内を通過している間、スプロケット軸17の周囲を周回移動するコロ561は、操作ロッド56の往復移動方向について位置変化を生じない。
また、この第一区間K1を通過しているときの操作ロッド56の往復移動方向におけるコロ561の位置は、操作ロッド56をその往復移動範囲内の最も引っ張り方向P側にする位置(図7(A)の位置)となっている。
The first section K1 is located on the side of the circulation mechanism 10 facing the inner wall W of the furnace where the catching portion 30 of each expansion/contraction unit 40 is, and somewhat upstream from the position where the chain 12 separates from the sprocket 16 on the front side in the traveling direction. This is a section through which the roller 561 of the operating rod 56 passes when passing through the side.
The shape of the cam groove of this first section K1 is an arc with the sprocket shaft 17 as the center. No change in position occurs in the reciprocating direction of the operating rod 56 .
Further, the position of the roller 561 in the reciprocating direction of the operating rod 56 when passing through the first section K1 is the position where the operating rod 56 is closest to the pulling direction P side within the reciprocating range (Fig. 7 ( A) position).

上記第二区間K2は、第一区間K1の下流側に連なっている。そして、第二区間K2は、各膨縮ユニット40の捕捉部30が、循環機構10の火炉内壁Wとの対向側であって、進行方向前側のスプロケット16からチェーン12が離れる位置を含むその前後を通過する際に、操作ロッド56のコロ561が通過する区間である。
この第二区間K2は、カム溝の形状が循環機構10の進行方向に対して傾斜しており、当該第二区間K2内を通過している間、コロ561は、火炉内壁W側に徐々に接近する方向に移動して、操作ロッド56を押し込み方向S側に移動させる。第二区間K2の全域をコロ561が通過するまでに、操作ロッド56を押し込み方向S側に移動する移動量は、ピストン53が最も押し込み方向S側に達する移動量である。つまり、コロ561が第二区間K2を通過することにより、複段シリンジ機構50が、収縮モードであった膨縮パッド20(図7(A)の状態)を膨張モード(図7(B)の状態)を経て剛モード(図7(C)の状態)にまで切り替えることができる。
The second section K2 continues downstream of the first section K1. The second section K2 includes the position where the catching portion 30 of each expansion/contraction unit 40 faces the furnace inner wall W of the circulation mechanism 10, and includes the position where the chain 12 separates from the sprocket 16 on the front side in the traveling direction. This is a section through which the roller 561 of the operating rod 56 passes when passing through .
In this second section K2, the shape of the cam groove is inclined with respect to the traveling direction of the circulation mechanism 10, and while passing through the second section K2, the rollers 561 gradually move toward the furnace inner wall W side. It moves in the approaching direction to move the operating rod 56 in the pushing direction S side. The amount of movement of the operating rod 56 in the pushing direction S by the time the roller 561 passes through the entire second section K2 is the amount of movement by which the piston 53 reaches the pushing direction S side most. That is, when the rollers 561 pass through the second section K2, the multi-stage syringe mechanism 50 shifts the expansion/contraction pad 20 (the state shown in FIG. 7(A)) from the contraction mode to the expansion mode (the state shown in FIG. 7(B)). state) to the rigid mode (state shown in FIG. 7C).

上記第三区間K3は、第二区間K2の下流側に連なっている。そして、第三区間K3は、各膨縮ユニット40の捕捉部30が、循環機構10の火炉内壁Wとの対向側であって、進行方向前側のスプロケット16からチェーン12が離れる位置を通過してから進行方向後側のスプロケット16にチェーン12が差し掛かる位置より幾分手前の位置に到達するまでの間、操作ロッド56のコロ561が通過する区間である。
この第三区間K3は、カム溝181の形状が循環機構10の進行方向に平行であり、当該第三区間K3内を通過している間、コロ561は位置変化を生じないので、ピストン53が最も押し込み方向S側に位置した状態を維持し、膨縮パッド20は剛モード(図7(C)の状態)を維持し続ける。
The third section K3 continues downstream of the second section K2. The third section K3 passes through a position where the catching portion 30 of each expansion/contraction unit 40 is on the opposite side of the furnace inner wall W of the circulation mechanism 10 and where the chain 12 is separated from the sprocket 16 on the front side in the traveling direction. 561 of the operating rod 56 passes through the section from 1 to 12 to a position slightly before the position where the chain 12 reaches the sprocket 16 on the rear side in the traveling direction.
In this third section K3, the shape of the cam groove 181 is parallel to the traveling direction of the circulation mechanism 10, and the roller 561 does not change its position while passing through the third section K3. The expansion/contraction pad 20 continues to maintain the rigid mode (the state shown in FIG. 7(C)) while maintaining the state of being positioned closest to the pushing direction S side.

上記第四区間K4は、第三区間K3の下流側に連なっている。そして、第四区間K4は、各膨縮ユニット40の捕捉部30が、循環機構10の火炉内壁Wとの対向側であって、進行方向後側のスプロケット16にチェーン12が差し掛かる位置を含むその前後を通過する際に、操作ロッド56のコロ561が通過する区間である。
この第四区間K4は、カム溝181の形状が循環機構10の進行方向に対して傾斜しており、当該第四区間K4内を通過している間、コロ561は、火炉内壁W側から徐々に離隔する方向に移動して、操作ロッド56を引っ張り方向P側に移動させる。第四区間K4の全域をコロ561が通過するまでに、操作ロッド56を引っ張り方向P側に移動する移動量は、ピストン53が最も引っ張り方向P側に達する移動量である。つまり、コロ561が第四区間K4を通過することにより、複段シリンジ機構50が、剛モード(図7(C)の状態)であった膨縮パッド20を柔モード(図7(B)の状態)を経て収縮モード(図7(A)の状態)にまで切り替えることができる。
The fourth section K4 continues downstream from the third section K3. The fourth section K4 includes a position where the catching portion 30 of each expansion/contraction unit 40 is on the opposite side of the furnace inner wall W of the circulation mechanism 10 and where the chain 12 reaches the sprocket 16 on the rear side in the traveling direction. This is a section through which the roller 561 of the operating rod 56 passes when passing before and after it.
In this fourth section K4, the shape of the cam groove 181 is inclined with respect to the traveling direction of the circulation mechanism 10, and while passing through the fourth section K4, the rollers 561 gradually move from the furnace inner wall W side. , the operating rod 56 is moved in the pulling direction P side. The amount of movement of the operating rod 56 in the pulling direction P by the time the roller 561 passes through the entire fourth section K4 is the amount of movement by which the piston 53 reaches the pulling direction P side most. That is, when the roller 561 passes through the fourth section K4, the multi-stage syringe mechanism 50 changes the expansion/contraction pad 20 from the rigid mode (the state shown in FIG. 7(C)) to the flexible mode (the state shown in FIG. 7(B)). state) to contraction mode (state shown in FIG. 7A).

上記第五区間K5は、第四区間K4の下流側に連なっている。第五区間K5は、各膨縮ユニット40の捕捉部30が、循環機構10の火炉内壁Wとの対向側であって、進行方向後側のスプロケット16にチェーン12が差し掛かる位置よりも幾分下流側を通過する際に、操作ロッド56のコロ561が通過する区間である。
この第五区間K5は、カム溝の形状がスプロケット軸17を中心とする円弧状であり、当該第五区間K5内を通過している間、スプロケット軸17の周囲を周回移動するコロ561は、操作ロッド56の往復移動方向について位置変化を生じない。
また、この第五区間K5を通過しているときの操作ロッド56の往復移動方向におけるコロ561の位置は、操作ロッド56をその往復移動範囲内の最も引っ張り方向P側にする位置(図7(A)の位置)となっている。
つまり、各膨縮ユニット40の捕捉部30は、操作ロッド56を最も引っ張り方向P側の位置(収縮モード)でカムプレート18のカム溝181から排出され、チェーン12によって周回して、再び、カムプレート18のカム溝181の第一区間K1に到達するまで、その状態を維持する。
The fifth section K5 continues downstream from the fourth section K4. In the fifth section K5, the catching portion 30 of each expansion/contraction unit 40 is located on the opposite side of the furnace inner wall W of the circulation mechanism 10, and slightly above the position where the chain 12 reaches the sprocket 16 on the rear side in the traveling direction. This is the section through which the roller 561 of the operating rod 56 passes when passing downstream.
The shape of the cam groove in this fifth section K5 is an arc centered on the sprocket shaft 17, and the rollers 561 that move around the sprocket shaft 17 while passing through the fifth section K5 are No change in position occurs in the reciprocating direction of the operating rod 56 .
Further, the position of the roller 561 in the reciprocating direction of the operating rod 56 when passing through the fifth section K5 is the position where the operating rod 56 is closest to the pulling direction P side within the reciprocating range (Fig. 7 ( A) position).
That is, the catching portion 30 of each expansion/contraction unit 40 is ejected from the cam groove 181 of the cam plate 18 at the position (contraction mode) that is closest to the pulling direction P of the operating rod 56, is circulated by the chain 12, and is again cam-operated. This state is maintained until the first section K1 of the cam groove 181 of the plate 18 is reached.

なお、各膨縮ユニット40において捕捉部30は左右方向に三つ並んで設けられている。
従って、カムプレート18を各捕捉部30に対応して三つ並べて設けても良いが、左右に三つ並んだ捕捉部30のそれぞれの操作ロッド56を連結して、一つの操作ロッド56のコロ561のみがカムプレート18のカム溝181に係合し、他の二つの操作ロッド56は、これに連動させる構成としても良い。
In addition, in each expansion/contraction unit 40, three trapping portions 30 are arranged side by side in the left-right direction.
Therefore, although three cam plates 18 may be arranged corresponding to each of the catching portions 30, the operation rods 56 of the three catching portions 30 arranged side by side are connected to one operating rod 56 roller. Only 561 is engaged with the cam groove 181 of the cam plate 18, and the other two operating rods 56 may be configured to interlock with this.

[移動力付与機構]
移動力付与機構100は、図1に示すように、循環機構10の前端部に一端部が連結されたワイヤー103の他端部を巻き取るドラム101と、火炉の天井に設けられた滑車102と、図示しないドラム101の巻き取り駆動源からなるウィンチである。
ワイヤー103は、上方の滑車102を介してドラム101で巻き取られ、循環機構10を上方に向かって牽引する。
従って、循環機構10は、火炉内壁Wに沿って上方に移動する移動力が付与される。
[Moving force imparting mechanism]
As shown in FIG. 1, the moving force imparting mechanism 100 includes a drum 101 for winding the other end of a wire 103, one end of which is connected to the front end of the circulation mechanism 10, and a pulley 102 provided on the ceiling of the furnace. , a winch comprising a drive source for winding the drum 101 (not shown).
The wire 103 is wound on the drum 101 through the upper pulley 102 and pulls the circulation mechanism 10 upward.
Therefore, the circulation mechanism 10 is given a moving force to move upward along the inner wall W of the furnace.

[クローラ機構の動作]
図1に示すように、クローラ機構1の循環機構10は、火炉内壁Wに対して片面側が接するように移動力付与機構100により吊下される。
そして、ワイヤー103を介して循環機構10の牽引が行われると、履帯14に沿って並んだ膨縮ユニット40がチェーン12に沿って周回移動を開始する。
そして、周回移動によって火炉内壁Wに接近した膨縮ユニット40の捕捉部30では、膨縮パッド20が磁力を有するので、火炉内壁Wに対して吸着力が生じ、循環機構10が火炉内壁W側に押し付けられた状態となる。
さらに、当該捕捉部30の操作ロッド56のコロ561がカムプレート18のカム溝181に侵入し、第一区間K1を経て第二区間K2に沿って移動する。
これにより、捕捉部30では、複段シリンジ機構50が操作され、膨縮パッド20は、収縮モードから膨張モード、剛モードに順番に移行する。
[Operation of crawler mechanism]
As shown in FIG. 1, the circulation mechanism 10 of the crawler mechanism 1 is suspended by a moving force applying mechanism 100 so that one side thereof contacts the inner wall W of the furnace.
Then, when the circulation mechanism 10 is pulled through the wire 103 , the expansion/contraction units 40 arranged along the crawler belt 14 start to move around along the chain 12 .
Then, in the catching portion 30 of the expansion/contraction unit 40 that has approached the furnace inner wall W by the circular movement, the expansion/contraction pad 20 has a magnetic force, so that an adsorption force is generated with respect to the furnace inner wall W, and the circulation mechanism 10 moves toward the furnace inner wall W side. is pressed against the
Further, the roller 561 of the operating rod 56 of the catching portion 30 enters the cam groove 181 of the cam plate 18 and moves along the second section K2 via the first section K1.
As a result, the multi-stage syringe mechanism 50 is operated in the capture unit 30, and the expansion/contraction pad 20 is sequentially shifted from the contraction mode to the expansion mode and the rigid mode.

火炉内壁Wは、前述したように、上下方向に沿った鉄製のパイプが連接する構造のため、火炉内壁Wの断面は、図2に示すように、左右方向に一定の間隔で溝W1が生じて凹凸が連続した形状となっている。これに加えて、摩耗による減肉や破損、燃え殻の付着による隆起等、不規則な凹凸も数多く存在している。 As described above, since the furnace inner wall W has a structure in which iron pipes are connected in the vertical direction, the cross section of the furnace inner wall W has grooves W1 at regular intervals in the horizontal direction as shown in FIG. Concave and convex form a continuous shape. In addition to this, there are many irregular irregularities such as thinning and breakage due to wear, and bumps due to adhesion of cinders.

火炉内壁Wの上記の凹凸に対して、捕捉部30の膨縮パッド20が、火炉内壁Wに接触を開始するタイミングで収縮モードから膨張モードに移行することで、膨縮パッド20は凹凸形状に応じて膨張する。そして、剛モードに移行することで、膨縮パッド20は火炉内壁Wの凹凸形状に合致した形状で剛性が高められる。その結果、捕捉部30は膨縮パッド20の形状が火炉内壁Wの表面になじみ、当該火炉内壁Wを強固に捕捉することができる。 With respect to the unevenness of the furnace inner wall W, the expansion/contraction pad 20 of the catching part 30 shifts from the contraction mode to the expansion mode at the timing when it starts contacting the furnace inner wall W, so that the expansion/contraction pad 20 becomes uneven. expand accordingly. Then, by shifting to the rigid mode, the expansion/contraction pad 20 has a shape that conforms to the uneven shape of the furnace inner wall W, and the rigidity is increased. As a result, the shape of the expanding/contracting pad 20 conforms to the surface of the inner wall W of the furnace, and the capturing part 30 can firmly capture the inner wall W of the furnace.

そして、膨縮ユニット40がチェーン12に沿って周回し、操作ロッド56のコロ561はカム溝181の第三区間K3を通過している間は、膨縮パッド20の剛モードを維持する。
さらに、膨縮ユニット40が、火炉内壁Wから離隔する位置に近づくと、操作ロッド56のコロ561はカム溝181の第四区間K4と第五区間K5を順番に通過する。
これにより、捕捉部30では、膨縮パッド20が柔モード、収縮モードに順番に移行する。従って、膨縮パッド20は、剛性が低下して変形し易くなり、収縮する。
そして、膨縮パッド20は、火炉内壁Wから離れ、再び、火炉内壁に接近するまで収縮状態を維持する
While the expansion/contraction unit 40 rotates along the chain 12 and the rollers 561 of the operating rod 56 pass through the third section K3 of the cam groove 181, the expansion/contraction pad 20 maintains the rigid mode.
Further, when the expansion/contraction unit 40 approaches a position separated from the furnace inner wall W, the roller 561 of the operating rod 56 passes through the fourth section K4 and the fifth section K5 of the cam groove 181 in order.
As a result, in the catching section 30, the expandable/contractible pad 20 shifts to the soft mode and contraction mode in order. Therefore, the expansion/contraction pad 20 becomes less rigid and easily deformed and contracts.
Then, the expansion/contraction pad 20 leaves the furnace inner wall W and maintains the contracted state until it approaches the furnace inner wall again.

循環機構10では、火炉内壁Wの凹凸に拘わらず、履帯14の各膨縮パッド20が柔軟に変形し、変形後の形状を維持して進行するので、火炉内壁Wの凹凸に機体が大きく振動したり傾いたりすることが抑制され、安定した走行が行われる。そして、安定走行状態で機体に搭載された検査装置により火炉内壁Wに対する検査を行うことができる。 In the circulation mechanism 10, each expansion/contraction pad 20 of the crawler belt 14 is flexibly deformed regardless of the unevenness of the inner wall W of the furnace, and progresses while maintaining the shape after deformation. Stable running is achieved by suppressing the rolling and tilting. Then, the furnace inner wall W can be inspected by an inspection device mounted on the body in a stable running state.

[発明の実施形態の技術的効果]
クローラ機構1の循環機構10は、膨縮パッド20により火炉内壁Wを捕捉する捕捉部30を備え、移動力付与機構100により火炉内壁Wと捕捉部30との間で相対的な移動動作が付与されて移動を行う。
このため、膨縮パッド20が火炉内壁Wの凹凸形状に応じて変形し、火炉内壁Wを適正に捕捉して、火炉内壁Wと捕捉部30との間で相対的な移動動作を良好に行うことが可能となる。
また、膨縮パッド20により、火炉内壁Wに対する接触する表面積が大きくなり、凹凸の壁面に対してなじみ性が向上する。
さらに、膨縮パッド20は変形後、剛性を高めることができるので、対象物である火炉内壁Wに対する摩擦力が向上し、捕捉能力を向上させることが可能となる。
これらによって、循環機構10によるより安定的な移動を行うことが可能となる。
[Technical effect of the embodiment of the invention]
The circulation mechanism 10 of the crawler mechanism 1 includes a trapping portion 30 that traps the furnace inner wall W with an expansion/contraction pad 20, and a moving force imparting mechanism 100 imparts relative movement motion between the furnace inner wall W and the trapping portion 30. being moved.
Therefore, the expansion/contraction pad 20 is deformed in accordance with the uneven shape of the furnace inner wall W, properly traps the furnace inner wall W, and performs the relative movement operation between the furnace inner wall W and the trapping portion 30 satisfactorily. becomes possible.
In addition, the expansion/contraction pad 20 increases the surface area of contact with the inner wall W of the furnace, thereby improving conformability to the uneven wall surface.
Furthermore, since the expansion/contraction pad 20 can be increased in rigidity after being deformed, the frictional force with respect to the furnace inner wall W, which is the object, is improved, making it possible to improve the trapping ability.
These allow more stable movement by the circulation mechanism 10 .

また、循環機構10は、膨縮パッド20を複数備えているので、幅方向に複数備える場合には、幅全体に渡って火炉内壁Wを適正に捕捉して、火炉内壁Wと捕捉部30との間で相対的な移動動作を良好に行うことが可能となる。
また、膨縮パッド20を循環方向に沿って複数備える場合には、循環動作中、連続的に火炉内壁Wを適正に捕捉して、火炉内壁Wと捕捉部30との間で相対的な移動動作を継続的に良好に行うことが可能となる。
In addition, since the circulation mechanism 10 includes a plurality of expansion/contraction pads 20, when a plurality of expansion/contraction pads 20 are provided in the width direction, the furnace inner wall W is properly captured over the entire width, and the furnace inner wall W and the capturing portion 30 are separated. It becomes possible to favorably perform a relative movement operation between.
Further, when a plurality of expansion/contraction pads 20 are provided along the circulation direction, the furnace inner wall W is continuously and appropriately captured during the circulation operation, and relative movement between the furnace inner wall W and the capturing portion 30 is performed. It is possible to continue to operate well.

また、循環機構10は、膨縮パッド20の剛性の柔モードと剛モードとを含む複数のモードを切り替える制御を行う制御部としてのカムプレート18を備えているので、火炉内壁Wに対する移動動作において、適正なタイミングで膨縮パッド20のモード切り替え制御を実現することが可能となる。
特に、制御部としてのカムプレート18は、膨縮パッド20の柔モードと剛モードとを含む複数のモードを順番に切り替える制御を行うので、膨縮パッド20は細やかに状態変化を生じて、より適正に火炉内壁Wを捕捉することが可能となる。
In addition, since the circulation mechanism 10 is provided with a cam plate 18 as a control unit that performs control for switching between a plurality of modes including a flexible mode and a rigid mode of the rigidity of the expansion/contraction pad 20, the movement operation with respect to the furnace inner wall W , the mode switching control of the expansion/contraction pad 20 can be realized at appropriate timing.
In particular, the cam plate 18 as a control unit performs control for sequentially switching a plurality of modes including the soft mode and the rigid mode of the expansion/contraction pad 20, so that the expansion/contraction pad 20 undergoes delicate state changes and is more flexible. It becomes possible to capture the furnace inner wall W appropriately.

また、循環機構10は、複段シリンジ機構50によって膨縮パッド20の柔モードと剛モードとを含む複数のモードを切り替えるので、複段シリンジ機構50の操作ロッドに対して、一ストローク分の往復動作を入力するだけで、三つ以上のモードを適正に実行することが可能となる。
従って、膨縮パッド20の制御をより簡易に実現することが可能となる。また、シリンジ機構を二基以上設ける必要がなくなり、装置の小型化や軽量化を図ることが可能となる。
In addition, since the circulation mechanism 10 switches between a plurality of modes including the soft mode and the rigid mode of the expansion/contraction pad 20 by the multi-stage syringe mechanism 50, the operation rod of the multi-stage syringe mechanism 50 can be reciprocated by one stroke. It is possible to properly execute three or more modes simply by inputting an action.
Therefore, it is possible to more easily control the expansion/contraction pad 20 . Moreover, it is not necessary to provide two or more syringe mechanisms, and it is possible to reduce the size and weight of the apparatus.

移動体としてのクローラ機構1は、上記循環機構10を備えるので、火炉内壁Wのように凹凸が多く、凹凸が複雑な場所であっても、安定的に良好な移動動作を実現することが可能である。
また、循環機構10を対象物側に押し付ける押しつけ力付与機構として膨縮パッド20やその粉体23が機能するので、循環機構10を載置することができない向きの面に対しても、当該面に沿って適正に移動動作を行うことが可能となる。
Since the crawler mechanism 1 as a moving body is provided with the circulation mechanism 10, it is possible to realize a stable and good movement operation even in a place with many irregularities such as the furnace inner wall W and where the irregularities are complicated. is.
In addition, since the expansion/contraction pad 20 and its powder 23 function as a pressing force imparting mechanism for pressing the circulation mechanism 10 against the object side, even a surface on which the circulation mechanism 10 cannot be placed can be used. It becomes possible to properly perform the moving operation along the .

[押しつけ力付与機構の他の例]
循環機構を対象物としての火炉内壁W側に押し付ける押し付け力付与機構として、前述した循環機構10では、膨縮パッド20に磁石を利用する構成を例示したが、これに限定されない。
例えば、循環機構10の片面側に負圧を発生させる負圧発生装置を設け、負圧により循環機構10を火炉内壁W側に吸着させる構成としても良い。
[Another example of the pressing force applying mechanism]
As a pressing force imparting mechanism for pressing the circulation mechanism against the furnace inner wall W side as an object, in the circulation mechanism 10 described above, a configuration in which a magnet is used for the expansion/contraction pad 20 is exemplified, but the present invention is not limited to this.
For example, a negative pressure generator for generating negative pressure may be provided on one side of the circulation mechanism 10, and the negative pressure may cause the circulation mechanism 10 to adhere to the furnace inner wall W side.

また、例えば、図8に示すように、前述した移動力付与機構100の滑車102をより火炉内壁Wに近づける配置とすることにより、循環機構10の片面を火炉内壁Wに圧接した状態とすることができる。
つまり、移動力付与機構100を押し付け力付与機構としても機能させることが可能である。
Further, for example, as shown in FIG. 8, by arranging the pulley 102 of the moving force applying mechanism 100 to be closer to the inner wall W of the furnace, one side of the circulation mechanism 10 is brought into pressure contact with the inner wall W of the furnace. can be done.
In other words, the moving force applying mechanism 100 can also function as a pressing force applying mechanism.

[制御部の他の例]
上記実施形態では、制御部として、捕捉部30の複段シリンジ機構50を機械的に制御するカムプレート18を例示したが、制御信号に基づいて電気的に捕捉部30を制御しても良い。
図9は制御信号を用いた制御部の例を示す構成図である。
図示のように、この構成では、膨縮パッド20が火炉内壁Wのような対象物に当接したことや膨縮パッド20が対象物から離隔したことを検出するセンサ62と、複段シリンジ機構50の操作ロッド56の入力動作を行う駆動部としてのアクチュエーター61と、センサ62の検出信号が示す所定の条件に基づいてアクチュエーター61を制御し、膨縮パッド20の各モード切替を実行する制御部としてのコントローラ60とを備えている。
なお、循環機構10では、膨縮パッド20を複数備えているが、一つのコントローラ60によって、複数の膨縮パッド20のアクチュエーター61を集中的に制御しても良いし、複数のコントローラ60が各アクチュエーター61の制御を行ってもよい。
[Another example of control unit]
In the above embodiment, the cam plate 18 for mechanically controlling the multi-stage syringe mechanism 50 of the trapping section 30 was exemplified as the control section, but the trapping section 30 may be electrically controlled based on the control signal.
FIG. 9 is a configuration diagram showing an example of a control section using control signals.
As shown, this configuration includes a sensor 62 for detecting contact of the expansion/contraction pad 20 with an object such as the furnace inner wall W and separation of the expansion/contraction pad 20 from the object, and a multistage syringe mechanism. An actuator 61 as a drive unit that performs an input operation of the operation rod 56 of 50, and a control unit that controls the actuator 61 based on predetermined conditions indicated by the detection signal of the sensor 62 and executes each mode switching of the expansion/contraction pad 20. and a controller 60 as
Although the circulation mechanism 10 includes a plurality of expansion/contraction pads 20, a single controller 60 may control the actuators 61 of the plurality of expansion/contraction pads 20 in a centralized manner. The actuator 61 may be controlled.

センサは、例えば、膨縮パッド20の内膜21の内側空間内に設けられ、当該内側空間の内部圧力を検出する圧力センサとしても良い。圧力上昇から膨縮パッド20が火炉内壁Wに当接したことを検出し、圧力低下から膨縮パッド20が火炉内壁Wから離隔したことを検出する。
また、センサは、膨縮パッド20又はその周辺の部材の歪みを検出する歪みゲージ等のセンサとしても良い。歪みゲージは異なる場所に複数設けてもよい。各歪みゲージの検出する歪みの大小から膨縮パッド20が火炉内壁Wに当接したことや膨縮パッド20が火炉内壁Wから離隔したことを検出する。
The sensor may be, for example, a pressure sensor that is provided inside the inner space of the inner membrane 21 of the expansion/contraction pad 20 and detects the internal pressure of the inner space. Contact of the expansion/contraction pad 20 with the furnace inner wall W is detected from the pressure rise, and separation of the expansion/contraction pad 20 from the furnace inner wall W is detected from the pressure drop.
Moreover, the sensor may be a sensor such as a strain gauge that detects the strain of the expanding/contracting pad 20 or its surrounding members. A plurality of strain gauges may be provided at different locations. From the magnitude of the strain detected by each strain gauge, it is detected that the expansion/contraction pad 20 has come into contact with the furnace inner wall W or that the expansion/contraction pad 20 has separated from the furnace inner wall W.

アクチュエーターは、操作ロッド56をその操作方向に沿って任意に或いは複数の位置に移動させることが可能なものが使用される。
例えば、直動式のアクチュエーターであるボイスコイルモーター、リニアモーター、ソレノイド等が挙げられる。また、回転式のアクチュエーターであるモーターと回転動作を直動動作に変換する変換機構(ピニオン-ラック機構、ボールネジ機構)とを組み合わせても良い。
An actuator is used that can move the operating rod 56 arbitrarily or to a plurality of positions along its operating direction.
Examples include voice coil motors, linear motors, solenoids, etc., which are linear actuators. Alternatively, a motor, which is a rotary actuator, may be combined with a conversion mechanism (pinion-rack mechanism, ball screw mechanism) that converts rotary motion into linear motion.

コントローラ60は、CPU等を内蔵したコンピューターである。
このコントローラ60は、センサの検出信号から、膨縮パッド20の火炉内壁Wへの当接や膨縮パッド20の火炉内壁Wからの離隔の発生を判定する。
膨縮パッド20の火炉内壁Wへの当接を検出した場合には、コントローラ60は、アクチュエーター61が複段シリンジ機構50の操作ロッド56を押し込み方向Sに移動させるように制御して膨縮パッド20を膨張モード、剛モードに順番に切り替える。
膨縮パッド20の火炉内壁Wからの離隔を検出した場合には、コントローラ60は、アクチュエーター61が複段シリンジ機構50の操作ロッド56を引っ張り方向P側に移動させるように制御して膨縮パッド20を柔モード、収縮モードに順番に切り替える。
The controller 60 is a computer containing a CPU and the like.
The controller 60 determines whether the expansion/contraction pad 20 contacts the furnace inner wall W or the expansion/contraction pad 20 separates from the furnace inner wall W based on the detection signal of the sensor.
When the contact of the expansion/contraction pad 20 with the furnace inner wall W is detected, the controller 60 controls the actuator 61 to move the operating rod 56 of the multiple-stage syringe mechanism 50 in the pushing direction S, thereby expanding/contracting the pad. 20 is switched to expansion mode and rigid mode in order.
When the separation of the expansion/contraction pad 20 from the furnace inner wall W is detected, the controller 60 controls the actuator 61 to move the operation rod 56 of the multiple-stage syringe mechanism 50 in the pulling direction P side, thereby expanding the expansion/contraction pad. 20 is switched to soft mode and contraction mode in order.

このように、電気信号を用いた制御部を使用した場合でも、循環機構10を適正に動作させることが可能である。 In this way, even when a control section using an electric signal is used, the circulation mechanism 10 can be properly operated.

[循環機構による移送機構の利用]
上記実施形態では、循環機構10が対象物である火炉内壁Wに沿って移動する移動体に使用する場合を例示したが、循環機構10が、他の対象物を捕捉部30により捕捉して、当該対象物を循環方向に沿って移送する移送機構に使用する構成としても良い。
例えば、図3に示す循環機構10の片面(火炉内壁W側に向けられていた面)を上に向けた状態で各膨縮ユニット40が循環移動可能な状態で土台などにより支持し、上に向けられた循環機構10の片面上に移送すべき対象物を載置して、循環方向に向かって移送させるコンベア機構として使用しても良い。
[Utilization of Transfer Mechanism by Circulation Mechanism]
In the above-described embodiment, the case where the circulation mechanism 10 is used for a moving body that moves along the furnace inner wall W, which is an object, is exemplified. It may be configured to be used for a transport mechanism that transports the object along the circulation direction.
For example, with one side of the circulation mechanism 10 shown in FIG. An object to be transported may be placed on one side of the circulating mechanism 10 directed to be used as a conveyor mechanism for transporting the object in the circulating direction.

また、循環機構10の各膨縮パッド20を他の機械要素、例えば、歯車やホイールなどに係合させて、これらに回転力を付与する機構としても使用可能である。 In addition, it can be used as a mechanism that engages each expansion/contraction pad 20 of the circulation mechanism 10 with other mechanical elements such as gears and wheels to impart rotational force to them.

[その他]
上記実施形態に示す膨縮パッド20は、粉体ジャミング現象を応用したものだが、これ限らず、例えば、参考文献[7]に示す対切創性ジャミング袋を膨縮パッド20として利用しても良い。
[others]
The expansion/contraction pad 20 shown in the above embodiment applies the powder jamming phenomenon, but is not limited to this. good.

移動体としてのクローラ機構1は、火炉内壁Wのように上下方向に立設された壁面を移動する場合を例示したが、水平面や傾斜面、その他、オーバーハングとなる傾斜面を移動する構成としても良い。
また、膨縮パッド20のサイズは、対象物の凹凸の大きさに合わせなくとも良い。例えば、対象物の凹凸よりも小さい膨縮パッド20が変形して凹凸に対応する構成としても良いし、対象物の凹凸よりも大きい膨縮パッド20が変形して凹凸に対応する構成としても良い。
The crawler mechanism 1 as a moving body has been exemplified in the case where it moves on a wall surface erected in the vertical direction such as the inner wall W of the furnace. Also good.
Also, the size of the expansion/contraction pad 20 does not have to match the size of the unevenness of the object. For example, the expansion/contraction pad 20 smaller than the irregularities of the object may be deformed to correspond to the irregularities, or the expansion/contraction pad 20 larger than the irregularities of the object may be deformed to correspond to the irregularities. .

上記実施形態では、膨縮パッド20の複数のモードを複段シリンジ機構50によって切り替える構成を例示したがこれに限定されない。例えば、一つの膨縮パッド20に対して、単シリンジからなるシリンジ機構を複数使用して、各モードの切り替えを行う構成としても良い。
また、膨縮パッド20の複数の供給先に対して、流体の供給と排出が可能であればシリンジ機構でなくともよい。例えば、常に正圧状態の流体のタンクや正圧ポンプのような正圧源と、常に負圧を生じる排気ポンプやインジェクターのような負圧源とを、切り替えバルブを用いて、膨縮パッド20の内膜21の内部領域や内膜21と外膜22の隙間領域に対して切り替え接続するような構成としても良い。
In the above-described embodiment, the configuration for switching the plurality of modes of the expansion/contraction pad 20 by the multi-stage syringe mechanism 50 was exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of syringe mechanisms each having a single syringe may be used for one inflation/deflation pad 20 to switch between modes.
Further, if fluid can be supplied to and discharged from a plurality of supply destinations of the expansion/contraction pad 20, a syringe mechanism may not be used. For example, a positive pressure source such as a fluid tank or a positive pressure pump that is always in a positive pressure state and a negative pressure source such as an exhaust pump or injector that always generates negative pressure are switched using a switching valve to switch between the expansion/contraction pad 20. It is also possible to switch and connect to the inner region of the inner membrane 21 or the gap region between the inner membrane 21 and the outer membrane 22 .

[参考文献]
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[2]Brown, Eric, et al. "Universal robotic gripper based on the jamming of granular material." Proceedings of the National Academy of Sciences 107.44 (2010): 18809-18814.
[3]Ge, Dingxin, et al. "Guide rail design for a passive suction cup based wall-climbing robot." Intelligent Robots and Systems (IROS), 2016 IEEE/RSJ International Conference on. IEEE, 2016.
[4]藤田政宏,高根英里,野村陽人,小松洋音,多田隈建二郎,昆陽雅司,田所諭.内体積可変メカニズムを有するトーラス袋状グリッパ機構-全方向なじみグリッパにおける大型対象物の把持性の向上-.第34回日本ロボット学会学術講演会,2G1-07RSJ, 2016.
[5]Hirose, Shigeo, and Yoji Umetani. "The development of soft gripper for the versatile robot hand." Mechanism and machine theory 13.3 (1978):351-359.
[6]多田隈建二郎,多田隈理一郎,勅使河原誠一,溝口義智,長谷川浩章,寺田一貴,高山俊男,小俣透,明愛国,下条誠.全方向包括式なじみグリッパ-基本概念の提案と機械モデルの第一次試作.第26回日本ロボット学会学術講演会予稿集,11-01,2008.
[7]科学技術振興機構,プレスリリース(2018),「刃物のようにとがった物体でもつかめる柔軟ロボットハンドを開発」(参照2018-6-14)https://www.jst.go.jp/impact/sympo/trc6/images/trc6_doc3_1.pdf
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[5] Hirose, Shigeo, and Yoji Umetani. "The development of soft gripper for the versatile robot hand." Mechanism and machine theory 13.3 (1978):351-359.
[6] Kenjiro Tadakuma, Riichiro Tadakuma, Seiichi Teshigahara, Yoshitomo Mizoguchi, Hiroaki Hasegawa, Kazuki Terada, Toshio Takayama, Toru Omata, Aikoku Myo, Makoto Shimojo. First Prototype of Machine Model. Proceedings of the 26th Annual Conference of the Robotics Society of Japan, 11-01, 2008.
[7] Japan Science and Technology Agency, Press Release (2018), ``Development of a Flexible Robot Hand That Can Grab Sharp Objects Like Cutlery'' (reference 2018-6-14) https://www.jst.go.jp/ impact/sympo/trc6/images/trc6_doc3_1.pdf

1 クローラ機構(移動体)
10 循環機構
12 チェーン
14 履帯
18 カムプレート(制御部)
181 カム溝
20 柔剛切り替え式膨縮パッド
21 内膜
22 外膜
23 粉体
24 保持部材
30 捕捉部
40 膨縮ユニット
50 複段シリンジ機構
51 メインシリンジ
52 サブシリンジ
53 ピストン
55 ストッパー
56 操作ロッド
561 コロ
60 コントローラ(制御部)
100 移動力付与機構
103 ワイヤー
P 引っ張り方向
S 押し込み方向
W 火炉内壁(対象物)
1 Crawler mechanism (moving body)
10 circulation mechanism 12 chain 14 crawler belt 18 cam plate (control unit)
181 Cam Groove 20 Soft/Hardness Switchable Expansion/Contraction Pad 21 Inner Film 22 Outer Film 23 Powder 24 Holding Member 30 Capturing Part 40 Expansion/Contraction Unit 50 Multistage Syringe Mechanism 51 Main Syringe 52 Sub-syringe 53 Piston 55 Stopper 56 Operating Rod 561 Roller 60 controller (control unit)
100 Moving force applying mechanism 103 Wire P Pulling direction S Pushing direction W Furnace inner wall (object)

Claims (10)

内膜と外膜とによる二層構造の柔剛切り替え式膨縮パッドにより対象物を捕捉する捕捉部を備え、前記対象物と前記捕捉部との間で相対的な移動動作を付与すると共に、
前記内膜と前記外膜との間に粉体が封入され、前記内膜と前記外膜との間と前記内膜の内側とにそれぞれ流体の流入と排出が可能である循環機構。
A trapping part for trapping an object by a soft-rigidity switchable expansion/contraction pad with a two-layered structure consisting of an inner membrane and an outer membrane is provided, and a relative moving motion is imparted between the object and the trapping part ,
A circulation mechanism in which powder is enclosed between the inner membrane and the outer membrane, and fluid can flow in and out between the inner membrane and the outer membrane and inside the inner membrane, respectively.
前記内膜と前記外膜は、いずれも、可撓性材料からなる請求項1に記載の循環機構。 2. The circulation system according to claim 1 , wherein both the inner membrane and the outer membrane are made of a flexible material. 前記柔剛切り替え式膨縮パッドを複数備える請求項1又は請求項2に記載の循環機構。 3. The circulation mechanism according to claim 1 or 2, comprising a plurality of said flexibility/rigidity switching expansion/contraction pads. 前記柔剛切り替え式膨縮パッドの剛性の柔モードと剛モードとを切り替える制御を行う制御部を備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の循環機構。 4. The circulation mechanism according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control unit that performs control for switching between a soft mode and a rigid mode of the stiffness of the soft-rigidity switchable expansion/contraction pad. 前記柔剛切り替え式膨縮パッドの剛性を切り替える駆動部を備え、
前記制御部は、前記駆動部を制御して、所定の条件に応じて前記柔剛切り替え式膨縮パッドの柔モードと剛モードとを切り替える制御を行う請求項4に記載の循環機構。
A driving unit for switching the rigidity of the flexible-rigidity switching type expansion/contraction pad,
5. The circulation mechanism according to claim 4 , wherein the control section controls the drive section to switch the flexibility/rigidity switching expansion/contraction pad between the soft mode and the rigid mode according to a predetermined condition.
前記制御部は、前記柔剛切り替え式膨縮パッドの柔モードと剛モードとを含む複数のモードを順番に切り替える制御を行う請求項4又は請求項5に記載の循環機構。 6. The circulation mechanism according to claim 4, wherein the control unit performs control for sequentially switching a plurality of modes including a soft mode and a rigid mode of the soft-rigidity switchable expansion/contraction pad. 前記柔剛切り替え式膨縮パッドの柔モードと剛モードとを含む複数のモードを切り替える複段シリンジ機構を備える請求項6に記載の循環機構。 7. The circulation mechanism according to claim 6, comprising a multi-stage syringe mechanism for switching between a plurality of modes including a soft mode and a rigid mode of the flexible-rigidity switchable expansion/contraction pad. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の循環機構を備える移動体。 A moving body comprising the circulation mechanism according to any one of claims 1 to 7 . 前記循環機構を前記対象物側に押し付ける押しつけ力付与機構を備える請求項8に記載の移動体。 9. The moving body according to claim 8, further comprising a pressing force application mechanism that presses the circulation mechanism against the object. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の循環機構を備える移送機構。 A transfer mechanism comprising the circulation mechanism according to any one of claims 1 to 7 .
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