JPH0241475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は垂直壁面あるいは天井面などを走行
させることができる真空吸着式の走行車両に関す
る。

この種の走行車両は、建物外壁面のタイルの付
着状態を調査したり、火災時に建物の壁を走行し
て救急ロープを手渡したりするように、通常であ
れば屋上からゴンドラを吊したり壁面に沿つて足
場を組んだりして行なわれる作業を、地上から遠
隔制御あるいは自動運転にて実行させるために用
いられるもので、作業の安全性を向上させたり作
業期間を短縮して経済性を向上させるために使用
される。とくに原子力発電所の設備におけるタン
クや壁に沿つて配置された機器の点検検査、清
浄、補修などの作業に対して用いる場合には、放
射線被爆を低減する目的にも合致し、その実用化
が期待されている。

〔従来技術とその問題〕

しかるに、この種の走行車両は、壁面の状況、
たとえば凹凸、亀裂、段差や結露あるいは粉塵の
付着などにより吸着力が不足したり、スリツプが
生じて走行不能な状態になる可能性があり、これ
らの状態が発生すると車両が落下し本体を破損す
るのみならず周囲の機器や作業者に被害を及ぼし
たり、あるいは車両を回収するために労力を要し
たり危険を伴なうなどの安全性の面で信頼性を欠
く欠点があつた。

以下図面を参照して従来の走行車両が有してい
た欠点を具体的に説明する。第１図は従来の真空
吸着式走行車両の基体構造を示す縦断面図であ
る。図において真空容器１は壁面１０などの走行
面側が開口された外圧に抗して形状を保持するた
めの十分な剛性を備え、開口部枠縁には壁面１０
と接触し開口部から外気の浸入を極力抑えるため
のシール２が設けられている。このシール２は真
空保持の点からはできるだけ壁面１０に密着させ
る必要があるが、一方ではこの接触力が走行抵抗
となるため、この点からは接触力を小さくする必
要があり、これら相反する条件を満足させるため
工夫を要するところである。真空容器１の天井壁
には排気ホース３が設けられ図示されていない真
空ポンプに接続されている。これらの排気系は図
のように別置される場合もあるし、また真空容器
１に塔載する場合もある。真空容器１内には天井
壁に一体化された支柱４により駆動輪５が回動自
在に支持され、駆動輪５は図示されていない電動
機などにより駆動されるようになつている。なお
駆動輪５は図では説明の都合上前後２輪ずつでい
ずれも駆動輪であるとする。

また駆動輪５には壁面１０に直角な力の合計値
F1が作用し、シール２には壁面１０の接触面に
及ぼす直角力の合力F2が作用する。真空容器１
を円筒形としたときの平均有効直径はＤであり、
大気圧との圧力差がΔpであつてゲージ圧とすれ
ば容器内圧を示すことになる。次に駆動輪５と壁
面１０との摩擦係数をμ₁とし、これは一般的には
粘着係数といわれており、またシール２と壁面１
０との摩擦係数をμ₂とし、車両重量をＷとする。

いま、真空吸着式走行車両が壁面１０（垂直
面）に保持されている状態、すなわち駆動用の電
動機をストール状にして回転して滑り落ちること
に抗している状態とすると、 F1μ₁＋F2μ₂≧Ｗ ……(1) が成立しなければならない。さらにスリツプしな
いで走行するためには、 F1μ₁≧F2μ₂＋Ｗ ……(2) が成立する必要がある。一方、吸着力Ｆは、 Ｆ＝F1＋F2＝Δp・π・D²／４ ……(3) で表わされる。またこの場合の動力ｐは重力にさ
からつて上方に移動するとき最大で、その移動速
度をｖとすると、次式のようになる。

Ｐ＝（Ｗ＋F2μ₂）ｖ ……(4) 次に、天井面走行については(1)式に相当するも
のはなく、 F1μ₁≧F2μ₂ ……(2)′ Ｆ＝F1＋F2＝Δp・π・D²／４≧Ｗ ……(3)′ Ｐ＝F2μ₂v ……(4)′ が成立する必要がある。

ここでμ₁，μ₂＜１と考えられるから、(1)式が成
立すれば、(3)′式は成立し、(2)式が成立すれば、
F2μ₂＞０であるから(2)′が成立する。

すなわち不等式の条件では(2)式が最も厳しいこ
とが判る。そこで(2)式が成立するためには、Ｗ、
およびF2μ₂を小さくしたい。これは(4)および
(4)′式の点からも好ましい。F2μ₂を小さくするた
めには、F2，μ₂をそれぞれ小さくすればよいが、
排気系の容量とも関係するものの一定のシール力
を保持するためにはF2，μ₂とも下限が存在する。
一方、F1，μ₁を大きくすることは滑り落ちを防
ぎ、かつスリツプなしに走行させるために必要で
ある。μ₁はできるだけ大きい方がよいが、車輪の
タイヤ形状、材質、走行面のあらさ、材質ならび
に結露などの表面条件により、上限が存在する。
一般にはμ₁＜１と考えてよい。F1を大きくする
と(3)および(3)′式からＤあるいはΔpを大きくしな
ければならず、Ｗを大きくすることになつたり、
排気系、シール性能への負担が大きくなるためや
はり上限が存在する。

以上を整理すると、Ｄ，Δpを一定としたとき
F1は大きく、F2は小さい方がよく、またμ₁は大
きく、μ₂は小さい方が望ましい。しかし、μ₁は走
行面の状況、タイヤの設計上の上限があり、F2，
μ₂はシール性能から下限が存在する。

以上は正常走行における条件であるが、車両と
しては走行面の条件でシール力が不足したりなん
らかの原因で排気能力が低下したときには走行で
きなくともよいから落下しないように構成するこ
とが望まれる。また停止状態で作業をさせ車両に
反力が作用する場合までも走行時の前記条件は成
立する必要がなく、とにかく落下しないで現位置
に保持することが要求される。

従来の車両は正常走行の条件を満足させるよう
に設計されており、これら停止状態での条件を同
時に満足させることはむずかしい。

〔発明の目的〕

この発明は上述した従来の欠点を除去して走行
性を保証し、かつ吸着力を確実なものとした真空
吸着式走行車両を提供することにある。

より具体的にいえば、この発明は駆動部組体を
真空容器と吸着面に対して直角方向に移動可能と
し、容器内の圧力変動に対応して吸着力を主とし
て駆動部組体に作用させたり、シール部を作用さ
せたりすることが出来るように駆動部組立体を移
動可能に構成して、これにより走行安定性と吸着
の確実性とを保証した走行車両を提供することを
目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は上述した目的を達成するために、走
行面となる壁面などに対向する側に開口部を有し
てなる容器と、該容器に支持され該容器の内部空
間を真空引きすることにより発生する吸着力を直
接担持しつつかつ吸着面に対して直角方向に移動
可能な駆動部組体と、前記容器の開口部を壁面な
どに対してシールして容器内外の気密を保つシー
ル部とを備えた真空吸着式走行車両であつて、前
記容器の内圧が一定圧力以下のときには前記駆動
部組体に吸着力を大きく作用させ、前記容器の内
圧が一定圧力以上のときには前記シール部に吸着
力を大きく作用させるように前記駆動部組体を吸
着面に対して直角方向に移動可能とすることによ
り、走行を確実にしまた何らかの理由で圧力が上
昇したり、あるいは通常よりもより大きな吸着力
を必要とする場合には駆動部組体を移動させて前
記シール部に吸着力を大きく作用させるように構
成するものである。

〔発明の実施例〕

第２図はこの発明による真空吸着式走行車両の
一実施例を示すもので、図において前述した第１
図の従来形車両と同一部には同一符号を付して重
複説明を避け相違点について説明する。この実施
例の相違点は真空容器１の反開口側になる天井壁
に駆動部組体２０を吸着面１０に対して直角方向
移動可動に構成し、その移動を真空容器内の圧力
をたとえば圧力検出器１７を介して検出して行な
うようにしたことである。詳述すると駆動部組体
２０は真空容器１を気密に貫通し進退自在となる
ねじ棒２１と、ねじ棒の先端に回動自在に支承さ
れたベース２２と、ベース２２に固定され駆動輪
５を駆動する電動機２３と、ねじ棒２１を進退す
るウオーム車２４およびウオーム２５と、ウオー
ム２５を回動する進退用電動機２６とを備えてい
る。

以上の構成によるこの車両の動作は、たとえば
何等かの理由で真空容器１内の圧力が設定値以上
に上昇して壁面１０への吸着力が低下したとする
と、直ちにこれを圧力検出器１７が検出して進退
用電動機２６を始動して駆動部組立２０を壁面１
０から浮上るようにする。駆動部組体２０が壁面
１０から引上げられると吸着力はすべてシール２
に作用することになり、車両の落下は防止され
る。したがつて真空容器１の内圧が異常に上昇し
た場合には走行はできなくとも壁面１０に車両を
現状位置に保持しておく（フエールセーブの考え
方）ことが可能となる。そして当然のことながら
真空容器１内の圧力が設定値以下に低下すれば、
圧力検出器１７がこれを検出して駆動部組体２０
を壁面１０に接触させて走行可能状態にすること
ができる。

次にこの発明による真空吸着式走行車両の他の
実施例を第３図により説明する。この実施例と前
述の第２図の実施例との相違点は、真空容器３０
が側壁３１を円筒状にし、天井壁にあたる部分を
ピストン３２として壁面１０に対して進退自在と
したことと、ピストン３２に固定的に駆動部組体
２０を取付け、シール２に自己調整機構を持たせ
たことである。詳述すると真空容器３１は前述の
ピストン３２の他にピストン３２を側壁に対して
シールすするたとえばＯリング３３と、大気に開
放された側のストツパ３４と、真空容器内側のス
トツパ３５と、ピストン３２を大気側に向けて付
勢するばね３６およびばね３６の一端を係止する
ばね受３７とを備えている。一方シール２の自己
調整機構４０は、シール２を気密に支持して真空
容器３０の内壁と軸方向自在となる円筒状ピスト
ン４１と、円筒状ピストン４１の外周と真空容器
３０の内壁との間をシールするＯリング４２と、
円筒状ピストン４１を壁面１０に向けて押圧する
ばね４３とを備えている。なおこの場合の駆動部
組体２０は駆動輪５を駆動する電動機２３および
電動機２３をピストン３２に支持するフレーム２
７とで構成される。

以上の構成による車両の動作は、たとえば真空
容器３０内の圧力が一定値以下であればピストン
３２は大気との差圧により、ばね３６のばね力に
抗してストツパ３５の位置に保持される。そして
容器内圧力が上昇するとまずシール２の自己調整
機構４０が働き、すなわちばね４３のばね力がピ
ストン４１を介してシール２を壁面１０に押圧す
るように作用し、さらに容器内圧力が上昇すると
ばね３６のばね力と容器内圧力が大気圧に打勝つ
てピストン３２を押上げ駆動部組体２０を壁面か
ら浮上げさせるようになり、車両は前述の実施例
同様に走行はできなくとも壁面１０の現状位置に
保持しておくことが可能となる。これはシール２
の自己調整機構４０と、ピストン３２およびばね
３６とが互に分担しあう構成であり、自己調整機
構４０の機能は円筒状ピストン４１の有効直径を
D′としてばね４３の力をｆとするとシール力F2
は、 F2＝ｆ−Δp（D²／D′²）π／４ ……(5) であり、設定圧力Δpに対してｆ，D′によりF2を
設計上任意に選ぶことができる。またばね４３は
ばね常数を小さくすることにより真空容器３０の
押圧方向上の変位に対してシール力F2をほぼ一
定にすることができる。一方F1は、 F1＝Δp・D²・π／４−ｆ ……(6) となることから、これもほぼ一定にすることがで
きる。

このことは、F1，F2の微妙な調整が不用であ
ることを意味し、F1／F2も一定であるから真空
容器３０に吸着方向の変位があつても、これに関
係なく適切なシール力F2と吸着力Ｆを保持する
ことができる。そして異常などにより真空容器３
０内の圧力がさらに上昇した場合にはその上昇圧
力とばね３６のばね力との和が前述したように大
気圧に打勝つてピストン３２を押上げ駆動部組体
２０を浮上させ、その壁面１０に作用する力を０
として車両を現状位置に保持し、容器内圧低下の
急速回復を図ることが可能になつている。

したがつてこの実施例は前述の実施例が電気機
械的な構成であるのに対して純機械的な構成とし
たことが異なり、通常の機能においては変らな
い。なお第２図の実施例の場合にはウオームホイ
ールを回転させねじ棒による駆動輪の上下を、油
圧シリンダなどで行なつてもよいことはもちろん
である。そしてこの実施例はいずれも駆動車を車
輪構造としたが、これをクローラ構造の駆動輪に
適用しても有効であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

この発明によれば真空容器の内圧が一定圧力以
下のときは駆動部組体に吸着力を大きく作用さ
せ、車両の吸着保持を向上させたいときにはシー
ル部に吸着力を大きく作用させるように駆動部組
体を移動可能にした構成で、走行性と特に吸着性
を確実にし、真空吸着式走行車両の信頼性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空吸着式走行車両の一例を示
す縦断面図、第２図はこの発明による真空吸着式
走行車両の一実施例を示す縦断面図、第３図はこ
の発明による真空吸着式走行車両の他の実施例を
示す縦断面図である。 １，３０……真空容器、２……シール、２０…
…駆動部組体、２１……ねじ棒、２４……ウオー
ム車、２５……ウオーム、２６……進退用電動
機、３２……ピストン、３３……Ｏリング、３６
……ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 走行面となる壁面などに対向する側に開口部
   を有してなる容器と、該容器に支持され該容器の
   内部空間を真空引きすることにより発生する吸着
   力を直接担持しつつかつ吸着面に対して直角方向
   に移動可能な駆動部組体と、前記容器の開口部を
   壁面などに対してシールして容器内外の気密を保
   つシール部とを備えた真空吸着式走行車両であつ
   て、前記容器の内圧が一定圧力以下のときには前
   記駆動部組体に吸着力を大きく作用させ、前記容
   器の内圧が一定圧力以上のときには前記シール部
   に吸着力を大きく作用させるように前記駆動部組
   体を吸着面に対して直角方向に移動可能としたこ
   とを特徴とする真空吸着式走行車両。