JPH0343032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は真空吸着式壁面移動装置に係り、特
に、壁面が球面、又はゆるやかな曲面を成す場
合、この曲面に沿つて真空吸着により歩行を行う
のに好適な真空吸着式壁面移動装置に関する。

〔発明の背景〕

各種タンク、構造物等の大形容器のなかには、
その容器の点検、検査を定期的に実施することが
義務づけられているものがある。

これらの保守点検作業は、現状は人手によつて
作業をしているが、高所作業となるため、作業員
の安全性に問題があり、また、作業用足場を組む
のに多大な日数と経費を費やし経済的にも不利で
あつた。

このため、本作業に係るロボツトの開発が必至
のニーズとなつてきた。

これに対して、従来より各種の移動装置が提案
されているが、いずれも平面上の走行手段による
ものであり、曲面への適用には困難な点が多かつ
た。

この種の真空吸着方式による壁面移動装置の例
を第５図に示す。該図において、１は走行用内フ
レーム、２は走行用外フレームで、この走行用内
フレーム１と走行用外フレーム２は走行用ガイド
３で連結されている。そして、走行用内フレーム
１と走行用外フレーム２が相対的に移動すべく動
力伝達機構４が設けられ、これに駆動アクチユエ
ータ５で動力を伝達している。一方、走行用内外
フレーム１、及び２の端部には昇降シリンダ６
ａ，６ｂを介して真空吸着パツド７ａ，７ｂが設
けられている。昇降シリンダ６ａ，６ｂそれぞれ
のシリンダ室８ａ，８ｂには圧縮空気給気用チユ
ーブ９ａ，９ｂ、及び１０ａ，１０ｂが連結され
ている。更に、真空吸着パツド７ａ，７ｂの真空
室１１ａ，１１ｂのそれぞれには真空吸引用チユ
ーブ１２ａ，１２ｂが連結されている。

次に、このように構成される真空吸着式壁面移
動装置における走行動作について第６図と共に説
明する。

まず、初期の設定状態を第５図で説明する。走
行用外フレーム２の昇降シリンダ６ｂの下側の室
に、圧縮空気給気用チユーブ１０ａで圧縮空気を
給気すると昇降シリンダ６ｂは壁面側に押し下げ
られる。この状態で真空吸着パツド７ｂの真空室
１１ｂの空気を真空吸引用チユーブ１２ａで吸引
して室内を真空に、真空吸着パツド７ｂを壁面に
吸着させる。一方、走行用内フレーム１の真空吸
着パツド７ａの真空室１１ａの真空吸引用チユー
ブ１２ａを開放し、真空室１１ａの室内の真空を
解放する。この状態で昇降シリンダ６ａの上側の
室に、圧縮空気給気用チユーブ９ｂで圧縮空気を
給気すると昇降シリンダ６ａ、及び真空吸着パツ
ド７ａは壁面から離脱する。この状態を示してい
るのが第５図である。

第５図の状態から駆動アクチユエータ５を駆動
して走行用内フレーム１を矢印の方向に走行させ
る（この状態が第６図ａである）。

次に、走行用内フレーム１を下降し、真空吸着
パツド７ａを壁面に真空吸着させ、その後に走行
用外フレーム２の真空吸着パツド７ｂの真空を解
放して上昇させる（この状態が第６図ｂである）。
以後、走行用フレームの真空吸着パツドの一方が
壁面に吸着して、他方の走行用フレームが駆動ア
クチユエータ５によつて相対的に壁面に沿つて移
動し、第６図ｃ、及びｄに示すような動作を繰り
返して移動するものである。

上記のように壁面が平面で、かつ、直線的に走
行させる場合には特に問題となることはないが、
上記した構成の真空吸着式壁面移動装置で、球形
タンクのような壁面が曲面状となつている場合に
は問題となる。

第７図に上記構成の真空吸着式壁面移動装置で
球形の壁面を走行する場合を示す。

第７図ａは走行用外フレーム２の真空吸着パツ
ド７ｂが壁面を吸着し、一方、走行用内フレーム
１の真空吸着パツド７ａが壁面より離脱した状態
で、この状態における壁面と走行用内フレーム１
の真空吸着パツド７ａとの前進側の隙間Ｇ１と後
進側の隙間Ｇ２は等しい。第７図ｂは前記第７図
ａから走行用内フレーム１がｌだけ矢印方向に移
動した状態で、この状態では走行用内フレーム１
は走行用外フレーム２と平行に走行するため、前
進側の隙間Ｇ３は第７図ａの状態の隙間Ｇ１より
大きくなり、逆に後進側の隙間Ｇ４は第７図ａの
状態の隙間Ｇ２よりも小さくなる。この状態で走
行用内フレーム１の真空吸着パツド７ａが壁面に
吸着しようとすると、前進側では昇降ストローク
Ｓが不足して吸着不可能なことが起り、また、後
進側では真空吸着パツド７ａが壁面に乗り上げて
歩行不可能になることが起り得る。

この対策として昇降シリンダ６ａの昇降ストロ
ークＳを大きくすることが考えられるが、昇降ス
トロークＳを大きくしても、走行用内フレーム１
の下降ストロークは増すが、同時に走行用外フレ
ーム２の上昇ストロークも増すため、昇降ストロ
ークＳの大小に関係なく前進側ではＧ３−Ｓだけ
ストロークは不足して吸着不可能となる。第７図
ｂの状態から走行用内フレーム１を下降させて壁
面を吸着させた状態が第７図ｃである。この図の
ように、曲面半径が大きい壁面には走行ストロー
クを小さくすれば、下降ストロークの不足分、即
ちＧ３−Ｓが微小値となり吸着は可能となる。と
ころが、この場合、走行用外フレーム２に対して
平行であるべき走行用内フレーム１が傾斜して壁
面を吸着するため、走行用外フレーム２と走行用
内フレーム１の接点部に曲げモーメントが発生
し、走行用内・外フレームに曲げ応力が発生して
しまう。

このように、壁面が曲面状を成しているところ
に、従来の構成のような真空吸着式壁面移動装置
を採用すると種々の欠点が生じ、曲面の追従歩行
は難しいものとなる。更に、曲面状を成している
壁面の表面に凹凸部が形成されている場合には、
凸部に真空吸着パツドが乗り上げたり、あるいは
凹部に真空吸着パツドが位置した場合には壁面が
吸着できず歩行が不安定なものとなつてしまう。
また、壁面凸部の高さが高くなると、昇降シリン
ダのストロークが不足して凸部の側面に当たり走
行不可能になる恐れもある。

尚、平面状を成した壁面を吸着しながら走行す
るものとしては特開昭54−59789号公報、また、
球形タンク表面を保守点検するものとしては特開
昭50−106220号公報等に開示がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その
目的とするところは、壁面が曲面状を成している
ものであつても、その曲面に追従して走行が可能
であると共に、壁面表面に凹凸部が形成されてい
たとしても十分吸着可能な真空吸着式壁面移動装
置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は曲面形状を成している吸着壁面に対向
して先端部に昇降シリンダを介して真空吸着パツ
ドを有している走行用外フレームの内側に、前記
吸着壁面の形状とほぼ同様な形状をしている曲面
ガイドを設けると共に、前記走行用外フレームと
ほぼ同様な構成を成し、前記吸着壁面に沿つて走
行用外フレームと交互に移動する走行用内フレー
ムに、前記曲面ガイドに追従して移動する移動機
構を曲面ガイドと対向させて設け、かつ、前記昇
降シリンダへの圧縮空気の供給圧力を、そのシリ
ンダ下室よりもシリンダ上室を高くすることによ
り、所期の目的を達成するように成したものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、図面の実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。尚、符号は従来と同一のものは同符号
を使用する。

第１図に本発明の真空吸着式壁面移動装置の一
実施例における概略構成を示す。

該図に示した装置において、走行用内・外フレ
ーム１、及び２の概略構成は第７図のものと、昇
降シリンダ６ａ，６ｂ、真空吸着パツド７ａ，７
ｂの概略構成は第５図のものとほぼ同様であり、
その移動機構も上述した従来のものと同様である
ため、ここで説明は省略する。

第１図に示す本実施例の装置は、走行用外フレ
ーム２の内側に、壁面とほぼ同様な曲面状を成し
ている曲面ガイド２１を設け、他方の走行用内フ
レーム１には、曲面ガイド２１と対向させてこれ
に追従移動する移動機構２２を設け、更に、これ
を押しばね２３で曲面ガイド２１に押し付け、走
行用外フレーム２と内フレーム１の走行中の中心
が常に曲面の中心部に向くようにすると共に、昇
降シリンダ６ａ，６ｂへの圧縮空気の供給圧力
を、そのシリンダ下室よりもシリンダ上室を高く
しているものである。

次に、昇降シリンダ６ａ，６ｂへの圧縮空気の
供給方式を第２図を用いて説明する。

該図の如く、コンプレツサ５１から吐出された
圧縮空気は、給気チユーブ５９ａ，５９ｂの管内
を通過して切換電磁弁５２ａ，５２ｂに供給され
る。切換電磁弁５２ａ，５２ｂは電源をON、あ
るいはOFFに切換えることにより、フイルタ、
レギユレータより構成される圧力調整器５３ａ、
または５４ａ、及び５３ｂ、または５４ｂのいず
れかに流すことができる。圧力調整器５３ａ，５
３ｂの設定圧力はP1Kg／cm²、圧力調整器５４ａ，
５４ｂの設定圧力はP2Kg／cm²とし、P1＞P2にな
るように圧力を調整しておく。昇降シリンダ６
ａ，６ｂの上部シリンダ室８ａ，８ｂには高圧
（P1）、下部シリンダ室８ａ，８ｂには低圧（P2）
が供給されるが、上部シリンダ室８ａ，８ｂには
シリンダ室給気チユーブ９ｂ，１０ｂ、下部シリ
ンダ室８a′，８b′にはシリンダ室給気チユーブ９
ａ，１０ａがそれぞれ接続されている。シリンダ
室給気チユーブ９ａ，９ｂ、及び１０ａ，１０ｂ
の切換はシリンダ上下室切換電磁弁５８ａ，５８
ｂの電源をON、あるいはOFFを自動制御で切換
えて流れの方向を変えている。このシリンダ上下
室切換電磁弁５８ａ，５８ｂは、給気チユーブ６
０ａ，６０ｂを介して上述した圧力調整器５３
ａ，５４ａ、及び５３ｂ，５４ｂに接続され、こ
の給気チユーブ６０ａ，６０ｂの途中には開放弁
５６ａ，５６ｂとこれの操作用の圧力スイツチ５
７ａ，５７ｂが設けられている。この開放弁５６
ａ，５６ｂは上部シリンダ室８ａ，８ｂに高圧
（P1）を給気していたものを、下部シリンダ室８
a′，８b′に低圧（P2）を給気するように切換えた
場合に、給気チユーブ６０ａ，６０ｂの管内には
高圧の空気が残留しているため、低圧を給気して
も圧力は下がらず高圧のままになつているという
不具合があり、この障害を防ぐために設けられて
いるものである。即ち、シリンダ上下室切換電磁
弁５８ａ，５８ｂがシリンダ上室８ａ，８ｂから
シリンダ下室８a′，８b′への給気の信号をだす
と、これを受けて開放弁５６ａ，５６ｂが開放し
て給気チユーブ６０ａ，６０ｂ内の高圧を開放を
開始する。そして、給気チユーブ６０ａ，６０ｂ
内の圧力が、高圧から低圧になると圧力スイツチ
５７ａ，５７ｂが動作する。この圧力スイツチ５
７ａ，５７ｂの信号を受けて開放弁５６ａ，５６
ｂは閉じ大気開放を中止するものである。

このような真空吸着式壁面移動装置を用いて、
曲面を走行させる場合を第３図により説明する。

第３図ａは、走行用外フレーム２の真空吸着パ
ツド７ｂが曲面状の壁面に吸着し、一方、走行用
内フレーム１の真空吸着パツド７ａは壁面より離
脱している状態を示し、歩行用外フレーム２の昇
降シリンダ６ｂには、シリンダ下室に低圧P2が
給気されている。第３図ｂは、第３図ａの状態か
ら、走行用外フレーム２が壁面を吸着のまま、走
行用外フレーム２の昇降シリンダ６ｂの給気をシ
リンダ下室からシリンダ上室に切換えた状態を示
す。この給気切換えにより、走行用外フレーム２
に下降力Ｆ１が発生し、走行用外フレーム２は走
行用内フレーム１と一緒に下降して走行用内フレ
ーム１の真空吸着パツド７ａは下降力Ｆ１で壁面
に押し付けられる。

第３図ｃは、第３図ｂの状態、つまり走行用内
フレーム１の昇降シリンダ６ａの給気を、シリン
ダ上室に高圧P1を給気している状態からシリン
ダ下室の低圧P2の給気に切換える状態を示し、
この切換の要領は前述の如く、シリンダ上下室切
換電磁弁の給気切換信号を受けて、開放弁が大気
開放を開始する。給気チユーブ内の圧力が高圧
（P1）から低圧（P2）になると、圧力スイツチが
動作し、この圧力スイツチの動作信号を受けて開
放弁は閉じて大気開放を中止する。シリンダ下室
に給気されると、昇降シリンダ６ａは下降して壁
面に押し付けられる。この状態で吸着パツド７ａ
を壁面に吸着させる。走行用外フレーム２には押
し下げ力Ｆ１、走行用内フレーム１には押し上げ
力F2が働くが、P1＞P2の条件からＦ１＞Ｆ２と
なり、走行用外フレーム２を壁面に押し付ける力
Ｆ１は、走行用内フレーム１を壁面から引はがす
力Ｆ２よりも大きいことがわかる。従つて、走行
用フレームは全姿勢に於いて、常に壁面に押し付
けられていることになる。第３図ｄは、第３図ｃ
の状態から走行用外フレーム２の真空吸着パツド
７ｂの真空を大気開放した状態を示す。この状態
では、走行用外フレーム２の押し下げ力Ｆ１が釈
放されるため、走行用内フレーム１は上限に押し
上げられg2＝０となる。

従つて、壁面が曲面状を成していてもこれに追
従し、壁面を十分吸着しながら走行可能となる。

次に、壁面に凹凸部が形成されている場合の走
行について第４図を用いて説明する。

該図は、曲面の前進側に高さh₁なる凸部が、後
進側に深さh₂の凹部があり、これに走行用内フレ
ーム１の真空吸着パツド７ａが乗り上げた状態を
示す。

第４図ａは走行用外フレーム２の真空吸着パツ
ド７ｂが壁面に吸着し、走行用内フレーム１が壁
面より離脱している状態を示し、壁面と走行用内
フレーム１の真空吸着パツド７ａとの隙間は、前
進側はＧ２、後進側はＧ３である。そして、走行
用外フレーム２の昇降シリンダ６ｂには、シリン
ダ下室に低圧P2が給気されている。第４図ｂは、
両フレームを下降のため第４図ａの状態から走行
用外フレーム２が壁面を吸着したまま、走行用外
フレーム２の昇降シリンダ６ｂの給気をシリンダ
下室からシリンダ上室に切換えた状態を示す。

この給気切換えにより、走行用外フレーム２に
下降力Ｆ１が発生して、走行用外フレーム２は走
行用内フレーム１と一緒に下降し、走行用内フレ
ーム１の前進側の真空吸着パツド７ａは下降力Ｆ
１で凸面に押し付けられる。この時の走行用内フ
レーム１の後進側の真空吸着パツド７ａと凹面の
間隙をＧ４とする。第４図ｃは、第４図ｂの状態
から走行用内フレーム１の真空吸着パツド７ａを
下降させるため、走行用内フレーム１の昇降シリ
ンダ６ａのシリンダ上室に高圧Ｐ１を給気してい
たものを掃気して、シリンダ下室に低圧P2を給
気に切換え昇降シリンダ６ａを下降させて真空吸
着パツド７ａを壁面に押し付け吸着させた状態で
ある。走行用外フレーム２には押し下げ力Ｆ１、
走行用内フレーム１には押し上げ力Ｆ２が働く
が、P1＞P2の条件からＦ１＞Ｆ２となり、走行
用フレームを壁面に押し付ける力Ｆ１は、走行用
フレームを引はがそうとする力Ｆ２よりも大き
い。従つて、走行用フレームは、全姿勢に於いて
常に壁面に押し付けられていることになる。

第４図ｄは、第４図ｃの状態から走行用外フレ
ーム２の真空吸着パツド７ｂを上昇させるため走
行用外フレーム２の真空吸着パツド７ｂの真空を
大気開放した状態を示す。この状態では走行用外
フレーム２の押し下げ力Ｆ１が釈放され、走行用
内フレーム１は昇降シリンダ６ａの最上限に押し
上げられるため、走行用外フレーム２も上限に押
し上げられる。ここで、真空吸着パツドの圧縮時
の縮み代をδ、走行時の壁面と真空吸着パツドの
必要距離をＧ２とすれば、昇降シリンダの必要ス
トロークＳは、従来構造では第４図ａの位置から
昇降シリンダを下降するのに必要な距離Ｓ＝δ＋
G3を必要としていたが、本実施例ではシリンダ
室の給気を切換え、フレーム全体を降す動作を追
加したため、昇降ストロークは、第４図ｂの位置
から昇降するに必要な距離δ＋Ｇ４があればよ
い。すなわち、従来構造に比較してストロークを
δ＋Ｇ２小さくすることができ、それだけ移動装
置の重心を低くでき、安定した走行を行なうこと
ができる効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の真空吸着式壁面移動装置
によれば、曲面形状を成している吸着壁面に対向
して先端部に昇降シリンダを介して真空吸着パツ
ドを有している走行用外フレームの内側に、前記
吸着壁面の形状とほぼ同様な形状をしている曲面
ガイドを設けると共に、前記走行用外フレームと
ほぼ同様な構成を成し、前記吸着壁面に沿つて走
行用外フレームと交互に移動する走行用内フレー
ムに、前記曲面ガイドに追従して移動する移動機
構を曲面ガイドと対向させて設け、かつ、前記昇
降シリンダへの圧縮空気の供給圧力を、そのシリ
ンダ下室よりもシリンダ上室を高くしたものであ
るから、壁面が曲面状を成していても、これに追
従して走行できると共に、壁面に凹凸部が形成さ
れていても十分吸着可能であり、此種真空吸着式
壁面移動装置には非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空吸着式壁面移動装置の一
実施例を示す概略図、第２図は第１図に示した装
置の昇降シリンダへの圧縮空気の供給回路図、第
３図ａ〜ｄは第１図に示した装置が曲面を移動す
る際の動作状態を示す図、第４図ａ〜ｄは第１図
に示した装置が表面に凹凸部が形成されている曲
面を移動する際の動作状態を示す図、第５図は従
来の真空吸着式壁面移動装置を一部断面して示す
正面図、第６図ａ〜ｄは第５図に示した装置が平
面を移動する際の動作状態を示す図、第７図ａ〜
ｃは第５図に示した装置が曲面を移動する際の動
作状態を示す図である。 １……走行用内フレーム、２……走行用外フレ
ーム、３……走行用ガイド、４……動力伝達機
構、５……駆動アクチユエータ、６ａ，６ｂ……
昇降シリンダ、７ａ，７ｂ……真空吸着パツド、
８ａ，８ｂ……シリンダ室、９ａ，９ｂ，１０
ａ，１０ｂ……圧縮空気給気用チユーブ、１２
ａ，１２ｂ……真空吸引用チユーブ、２１……曲
面ガイド、２２……追従機構、２３……押しば
ね、５１……コンプレツサ、５２ａ，５２ｂ……
切換電磁弁、５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ…
…圧力調整器、５６ａ，５６ｂ……開放弁、５７
ａ，５７ｂ……圧力スイツチ、５８ａ，５８ｂ…
…シリンダ上下室切換電磁弁、５９ａ，５９ｂ，
６０ａ，６０ｂ……給気チユーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 曲面形状を成している吸着壁面に対向して先
   端部に昇降シリンダを介して真空吸着パツドを有
   している走行用外フレームと、該走行用外フレー
   ムとほぼ同様な構成を成し、前記吸着壁面に沿つ
   て該走行用外フレームと交互に移動する走行用内
   フレームと、該走行用内フレームと外フレームが
   交互に移動する際に、それぞれに動力を伝達する
   動力伝達機構と、該動力伝達機構を駆動する駆動
   アクチユエータとを備え、前記走行用外フレー
   ム、又は走行用内フレームの一方が前記真空吸着
   パツドを介して吸着壁面に吸着し、他方の走行用
   フレームが前記駆動アクチユエータによつて相対
   的に吸着壁面に沿つて移動する真空吸着式壁面移
   動装置において、前記走行用外フレームの内側
   に、前記吸着壁面の形状とほぼ同様な形状を成し
   ている曲面ガイドを設けると共に、前記走行用内
   フレームに、前記曲面ガイドに追従して移動する
   移動機構を曲面ガイドと対向させて設け、かつ、
   前記昇降シリンダへの圧縮空気の供給圧力を、そ
   のシリンダ下室よりもシリンダ上室を高くしたこ
   とを特徴とする真空吸着式壁面移動装置。 ２ 前記各昇降シリンダの上室、下室にはそれぞ
   れ圧縮空気給気用チユーブの一端が接続され、こ
   の圧縮空気給気用チユーブの他端にはシリンダ上
   下室切換電磁弁を介して給気チユーブが接続され
   ると共に、該給気チユーブに高圧給気掃気用の開
   放弁と、該開放弁操作用の圧力スイツチを設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真
   空吸着式壁面移動装置。 ３ 前記高圧給気掃気用の開放弁には、コンプレ
   ツサから吐出された圧縮空気を切換電磁弁により
   切換えられ、予め設定圧力が調整されている圧力
   調整器を介して供給されることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の真空吸着式壁面移動装
   置。