JPH04104786U - クローラ型壁面吸着走行ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 凹凸のある走行壁面に対する走行追従性を従
来のものよりも大幅に改善したクローラ型壁面吸着走行
ロボットを提供する。 【構成】 フレーム１１の前後に巻き掛けられてそれぞ
れ独立に駆動旋回する左右一対の無端チェーン１９Ｌ，
１９Ｒと、これら無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒの一部を
構成するチェーンリンク２０にそれぞれ基端部が取り付
けられ且つ外側に付勢されたベローズ２３と、これらベ
ローズ２３の先端部にそれぞれ取り付けられ且つ走行壁
面３４に対して密着し得る吸着パッドと、フレーム１１
に設けられ且つベローズ２３の弾性変形を伴って走行壁
面３４に密着する吸着パッドに対応したベローズ２３内
をそれぞれ真空引きする吸引手段とを具えたクローラ型
壁面吸着走行ロボットである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、壁面に凹凸等があっても自由に走行することの可能なクローラ型壁 面吸着走行ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般的な床面はもちろんのこと、垂直な壁面等を自由に走行して各種作業を行 うための作業ロボットとして、左右一対のクローラを走行壁面に吸着させるよう にしたクローラ型壁面吸着走行ロボットが提案されている。

【０００３】 このような従来のクローラ型壁面吸着走行ロボットの平面形状を表す図７及び その側面形状を表す図８に示すように、矩形状をなすフレーム１０１の前端部に は、左右一対の前部ローラ１０２が回転自在に取り付けられており、これと同様 に、左右一対の後部ローラ１０３がフレーム１０１の後端部に回転自在に取り付 けられている。回転軸心がそれぞれ一直線状をなす前部ローラ１０２と後部ロー ラ１０３とには、ゴム製の無端ベルト１０４がそれぞれ左右に巻き掛けられてい る。

【０００４】 前部ローラ１０２の一方には、フレーム１０１の前端部に固定された前部エア 駆動モータ１０５が連結され、これと同様に、フレーム１０１の後端部に固定さ れた後部エア駆動モータ１０６が、後部ローラ１０３の一方に連結されている。 又、前記フレーム１０１の中央部前後には、図示しない可撓配管を介して圧縮空 気供給源に接続するヘッダー管１０７が取り付けられており、このヘッダー管１ ０７には図示しない分岐配管を介して前部エア駆動モータ１０５及び後部エア駆 動モータ１０６がそれぞれ連通している。

【０００５】 従って、前部エア駆動モータ１０５に対する圧縮空気の供給を行うことによっ て、一方の前部ローラ１０２側に巻き掛けられた無端ベルト１０４が旋回し、後 部エア駆動モータ１０６に対する圧縮空気の供給を行うことによって、一方の後 部ローラ１０３側に巻き掛けられた無端ベルト１０４が旋回する。つまり、これ ら前部エア駆動モータ１０５及び後部エア駆動モータ１０６に対する圧縮空気の 供給の組合せを切り換えることにより、クローラ型壁面吸着走行ロボットの走行 方向を直進状態や旋回状態に任意に設定することができる。

【０００６】 走行壁面１０８に接する側の左右の無端ベルト１０４の内周面には、フレーム １０１に取り付けられたベルト受け部材１０９が摺動自在に密着しており、無端 ベルト１０４の内周面に対するこのベルト受け部材１０９の摺接面には、無端ベ ルト１０４の移動方向に沿った矩形状に窪む減圧室１１０が一定間隔で形成され ている。又、このベルト受け部材１０９と対向する左右の無端ベルト１０４の外 周面には、矩形状に窪んだ吸着室１１１が一定間隔で形成されており、前記減圧 室１１０と複数の吸着室１１１とは、無端ベルト１０４に形成された連通孔１１ ２を介して連通状態となっている。

【０００７】 前記ヘッダー管１０７の左右両側には、このヘッダー管１０７に供給される圧 縮空気によって駆動される複数のエアエジェクタポンプ１１３が前記減圧室１１ ０に対応して取り付けられており、これらエアエジェクタポンプ１１３の吸引ポ ート１１４には、可撓配管１１５を介して減圧室１１０がそれぞれ連通している 。

【０００８】 従って、ベルト受け部材１０９に形成された減圧室１１０内は、可撓配管１１ ５及び吸引ポート１１４を介してエアエジェクタポンプ１１３により真空引きさ れる結果、この減圧室１１０に連通孔１１２を介してそれぞれ連通する吸着室１ １１内も真空状態となり、無端ベルト１０４の外周面が強力に走行壁面１０８に 吸着した状態となり、この無端ベルト１０４を駆動することによって垂直な壁面 等でも自由に走行することができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】 図７及び図８に示した従来のクローラ型壁面吸着走行ロボットにおいては、走 行壁面１０８に接する側の無端ベルト１０４の内周面が、常にベルト受け部材１ ０９に密着していないと、これらの隙間からエア漏れが起こり、吸着室１１１内 を真空状態に保持することができなくなる。例えば、走行壁面１０８と減圧室１ １０が形成された側のベルト受け部材１０９の表面とが平行状態にない場合、走 行壁面１０８に接する側の無端ベルト１０４の内周面とベルト受け部材１０９と の間に隙間が形成されたり、或いは走行壁面１０８とこれに接する側の無端ベル ト１０４の外周面との間に隙間が形成され、吸着室１１１内の減圧が不十分とな ってしまう。

【００１０】 このように、従来のクローラ型壁面吸着走行ロボットでは、走行壁面１０８の 平面性が減圧室１１０を形成した側のベルト受け部材１０９の表面の平面性と同 程度か、或いはそれ以上であることが要求され、凹凸のある走行壁面１０８に対 する走行追従性が殆どなかった。

【００１１】

【考案の目的】

本考案は、凹凸のある走行壁面に対する走行追従性を従来のものよりも大幅に 改善したクローラ型壁面吸着走行ロボットを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案によるクローラ型壁面吸着走行ロボットは、フレームの前後両端部にそ れぞれ回転自在に取り付けられた左右一対のスプロケットと、これら左右一対の スプロケットをそれぞれ独立に駆動する左右一対の駆動モータと、前記前後のス プロケットに巻き掛けられる左右一対の無端チェーンと、これら無端チェーンの 一部を構成するチェーンリンクにそれぞれ基端部が取り付けられ且つ外側に付勢 されたベローズと、これらベローズの先端部にそれぞれ取り付けられ且つ走行壁 面に対して密着し得る吸着パッドと、前記フレームに設けられ且つ前記ベローズ の弾性変形を伴って前記走行壁面に密着する前記吸着パッドに対応した当該ベロ ーズ内をそれぞれ真空引きする吸引手段とを具えたものである。

【００１３】

【作用】

左右何れか一方の駆動モータを作動することによって、左右何れか一方の無端 チェーンが旋回し、左右何れか他方の駆動モータを作動することによって、左右 何れか他方の無端チェーンが旋回する。つまり、これら左右一対の駆動モータに 対する作動の組合せを切り換えることにより、クローラ型壁面吸着走行ロボット の走行方向が直進状態や旋回状態に任意に設定される。

【００１４】 走行壁面と対向するベローズは、その外側への付勢力によって先端部に取り付 けられた吸着パッドを走行壁面に対して隙間なく密着させ、吸引手段は走行壁面 に密着するこれら吸着パッドに対応するベローズ内をそれぞれ真空引きする。こ の結果、走行壁面に密着する吸着パッド内が真空状態となり、これら吸着パッド が強力に走行壁面に吸着した状態となる。

【００１５】 このように、走行壁面に凹凸があってもベローズの外側への付勢力によって吸 着パッドが確実に走行壁面に密着し、この状態で無端チェーンを駆動することに よって、凹凸のある走行壁面でも何ら問題なく走行して行く。

【００１６】

【実施例】

本考案によるクローラ型壁面吸着走行ロボットの一実施例における側面形状を 表す図１及びそのII−II矢視断面構造を表す図２に示すように、矩形状をなすフ レーム１１の前端部には、左右一対の連結軸１２Ｌ，１２Ｒがそれぞれ回転自在 に取り付けられており、これと同様に、左右一対の駆動軸１３Ｌ，１３Ｒがフレ ーム１１の後端部に回転自在に取り付けられている。又、左右一対の駆動軸１３ Ｌ，１３Ｒにはそれぞれ従動歯車１４Ｌ，１４Ｒが一体的に嵌着され、これら従 動歯車１４Ｌ，１４Ｒにはフレーム１１の後端部にそれぞれ固定された左右一対 の駆動モータ１５Ｌ，１５Ｒによって駆動される駆動歯車１６Ｌ，１６Ｒが噛み 合っている。

【００１７】 回転軸心が一直線状をなす連結軸１２Ｌ，１２Ｒの両端部には、それぞれ二つ の従動スプロケット１７Ｌ，１７Ｒが一体的に嵌着され、これと同様に、同軸に 配置された二つの駆動スプロケット１８Ｌ，１８Ｒが駆動軸１３Ｌ，１３Ｒの両 端部にそれぞれ一体的に嵌着されている。そして、これら従動スプロケット１７ Ｌ，１７Ｒと駆動スプロケット１８Ｌ，１８Ｒとには左右一対の無端チェーン１ ９Ｌ，１９Ｒがそれぞれ巻き掛けられている。

【００１８】 従って、図２中、上側に位置する一方の駆動モータ１５Ｌを作動させることに より、この一方側の駆動スプロケット１８Ｌ側に巻き掛けられた無端チェーン１ ９Ｌが旋回し、図２中、下側に位置する他方の駆動モータ１５Ｒを作動させるこ とにより、この他方側の駆動スプロケット１８Ｒ側に巻き掛けられた無端チェー ン１９Ｒが旋回する。つまり、これら左右一対の駆動モータ１５Ｌ，１５Ｒに対 する作動の組合せを選択することによって、クローラ型壁面吸着走行ロボットの 走行方向を直進状態や旋回状態に任意に設定することができる。

【００１９】 前記無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒはそれぞれ複数のチェーンリンク２０とこれ らチェーンリンク２０を相互に連結する複数本の連結ピン２１とで形成され、各 チェーンリンク２０には連結ピン２１に沿ったブラケット２２がそれぞれ固定さ れている。

【００２０】 図１及び図２並びに図１における一つのチェーンリンク２０の部分を拡大抽出 した図３及びその正面形状を表す図４及びその底面形状を表す図５に示すように 、前記ブラケット２２には可撓性を有する二つのベローズ２３の基端部が並列状 態で固定され、ブラケット側２２から無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒの外周側（図 ３中、下側）へのばね力を包含するこれらベローズ２３の先端には、それぞれベ ローズ２３内に連通する連通する二つの吸引穴２４を形成したパッドベース２５ が固定されている。このパッドベース２５の先端面の周縁部には、弾性変形可能 な発泡樹脂等で形成されたシールリング２６が装着され、本実施例ではこれらシ ールリング２６及びパッドベース２５にて吸着パッドを構成している。

【００２１】 前記各ブラケット２２には、それぞれ連通孔２７を介して二つのベローズ２３ 内に連通するエアエジェクタポンプ２８がそれぞれ取り付けられ、これらエアエ ジェクタポンプ２８には、無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒに沿って配管された可撓 性を有する無端連結管２９がそれぞれ接続している。又、これら左右の無端連結 管２９にはフレーム１１の中央部左右から図示しない回転継手を介してそれぞれ 引き出された接続管３０の先端が弛んだ状態で連結されており、この接続管３０ の基端側にはフレーム１１外から導かれた可撓性を有する圧縮空気供給管３１を 介して図示しない圧縮空気の供給源が接続している。

【００２２】 更に、前記エアエジェクタポンプ２８には、フレーム１１側に突出するエア切 替ロッド３２が図４中、左右に移動可能に突設されており、このエア切替ロッド ３２を操作してエアエジェクタポンプ２８に対する無端連結管２９側からの圧縮 空気の供給停止を切り換えるためのロッド駆動用ドッグ３３がフレーム１１の左 右下側に固定されている。

【００２３】 従って、無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒの旋回に伴って無端連結管２９もこれと 一体的に旋回し、接続管３０もその基端部の回転継手を中心に弛み量が変化しつ つ先端側が旋回する。ここで、シールリング２６が走行壁面３４に当接するベロ ーズ２３と対応したエアエジェクタポンプ２８のエア切替ロッド３２は、ロッド 駆動用ドッグ３３に当接して図４中、右側に押し戻され、このエアエジェクタポ ンプ２８と無端連結管２９とが連通状態となるため、圧縮空気がこのエアエジェ クタポンプ２８に供給されてベローズ２３内が連通孔２７を介して真空引きされ る。この結果、パッドベース２５とブラケット２２とが近づくようにベローズ２ ３のばね力に抗して当該ベローズ２３が撓み変形し、シールリング２６が走行壁 面３４に対して強力に吸着する。この状態で駆動モータ１５Ｌ，１５Ｒを作動し 、無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒを駆動することによって、凹凸のある壁面や垂直 な壁面等でも自由に走行することができる。

【００２４】 例えば、段差のある壁面に対するベローズ２３の追従状態の一例を表す図６に 示すように、走行壁面３４に凹凸等があったとしても、この走行壁面３４の凹凸 にほぼ沿ってチェーンリンク２０が連結ピン２１を介して屈曲する一方、ベロー ズ２３のばね力によってシールリング２６が走行壁面３４に密着状態で押し付け られる。更に、ベローズ２３内の真空引きに伴いベローズ２３のばね力に抗して パッドベース２５とブラケット２２とが近づくようにベローズ２３が撓み変形し 、走行壁面３４に凹凸等があってもベローズ２３先端のシールリング２６は、こ の走行壁面３４の凹凸等に対して常に正確に追従して充分な吸着力が得られ、走 行不能となるようなことを避けることが可能となる。

【００２５】 なお、図中の符号で３５はフレーム１１の前端部に設けられて図示しない引き 上げワイヤが連結されるフックアーム、３６は無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒの左 右の位置ずれを防止するためのチェーン案内板である。

【００２６】

【考案の効果】

本考案のクローラ型壁面吸着走行ロボットによると、無端チェーンの一部を構 成するチェーンリンクにそれぞれ外側へ付勢されたベローズの基端部を取り付け 、これらベローズの先端部にそれぞれ走行壁面に対して密着し得る吸着パッドを 取り付け、ベローズのばね力により走行壁面に密着する吸着パッドに対応したベ ローズ内をそれぞれ真空引きする吸引手段をフレームに設けたので、走行壁面と 対向するベローズの弾性変形に伴って吸着パッドが走行壁面に対して隙間なく密 着し、走行壁面に密着するこれら吸着パッドに対応するベローズ内が吸引手段に て真空引きされる結果、走行壁面に密着する吸着パッド内が真空状態となり、こ れら吸着パッドが強力に走行壁面に吸着した状態となって、凹凸のある垂直な壁 面等でも自由に走行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるクローラ型壁面吸着走行ロボット
の一実施例を表す側面図である。

【図２】そのII−II矢視断面図である。

【図３】図１における一つのチェーンリンクの部分を抽
出してそのベローズ及び吸着パッドを表す拡大側面図で
ある。

【図４】その正面図である。

【図５】図４の底面図である。

【図６】段差を有する壁面に対して吸着状態にある本実
施例におけるベローズ及び吸着パッドの作動状態を表す
概念図である。

【図７】従来のクローラ型壁面吸着走行ロボットの一例
を表す平面図である。

【図８】その一部を破断状態で表す側面図である。

【符号の説明】

１１はフレーム１１、１２Ｌ，１２Ｒは連結軸、１３
Ｌ，１３Ｒは駆動軸、１５Ｌ，１５Ｒは駆動モータ、１
７Ｌ，１７Ｒは従動スプロケット、１８Ｌ，１８Ｒは駆
動スプロケット、１９Ｌ，１９Ｒは無端チェーン、２０
はチェーンリンク、２１は連結ピン２１、２２はブラケ
ット、２３はベローズ、２４は吸引穴、２５はパッドベ
ース、２６はシールリング、２７は連通孔、２８はエア
エジェクタポンプ、２９は無端連結管、３０は接続管、
３１は圧縮空気供給管、３２はエア切替ロッド、３３は
ロッド駆動用ドッグ、３４は走行壁面である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 森谷 弘幸 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)考案者 仲嶋 正訓 兵庫県尼崎市若王字三11番20号 関西電力 株式会社総合技術研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームの前後両端部にそれぞれ回転自
   在に取り付けられた左右一対のスプロケットと、これら
   左右一対のスプロケットをそれぞれ独立に駆動する左右
   一対の駆動モータと、前記前後のスプロケットに巻き掛
   けられる左右一対の無端チェーンと、これら無端チェー
   ンの一部を構成するチェーンリンクにそれぞれ基端部が
   取り付けられ且つ外側に付勢されたベローズと、これら
   ベローズの先端部にそれぞれ取り付けられ且つ走行壁面
   に対して密着し得る吸着パッドと、前記フレームに設け
   られ且つ前記ベローズの弾性変形を伴って前記走行壁面
   に密着する前記吸着パッドに対応した当該ベローズ内を
   それぞれ真空引きする吸引手段とを具えたクローラ型壁
   面吸着走行ロボット。