JPH04104788U - 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の前後にそれぞれ独立に駆動旋
回可能に巻き掛けられた左右一対の無端チェーン１９
Ｌ，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４１に対して密着し得る吸着パッドと、これら吸
着パッドとチェーンリンク２０との間に設けられてベロ
ーズ２３の伸びをそれぞれ規制し得る伸び規制手段と、
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４１に密着する吸着パッドに対応した当
該ベローズ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が形成され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、これら吸着パッドと前記チェーンリンクと の間に設けられて前記ベローズの伸びをそれぞれ規制し得る伸び規制手段と、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、伸び規制手段が働かず、そのばね力によって 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、走行路面に凹凸があってもベローズのばね力によって吸着パッド が確実に走行路面に密着し、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】 なお、走行壁面と対向状態にないベローズは、伸び規制手段によってチェーン リンク側に引き戻された状態にあり、そのばね力に基づいた伸びに伴う他の部材 や走行壁面に対する干渉が起こらない。

【００１７】

【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。

【００１８】 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。

【００１９】 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。

【００２０】 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。

【００２１】 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２２側から無端チェーン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。

【００２２】 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。

【００２３】 一方、前記各エアエジェクタポンプ２８の側方のブラケット２２には、ベロー ズ２３の無制限な伸びを規制するためのエアシリンダ３２が設けられており、こ のエアシリンダ３２にはエアエジェクタポンプ２８を介して無端連結管２９に接 続する一対の空気供給配管３３，３４が連結されている。

【００２４】 又、エアシリンダ３２のピストンロッド３５には、先端をパッドベース２５に 連結した吊り上げケーブル３６の基端が連結されており、この吊り上げケーブル ３６はブラケット２２に回転自在に取り付けられた方向転換用プーリ３７に巻き 掛けられ、ブラケット２２の中央部に形成されたケーブル案内孔３８を貫通状態 となっている。

【００２５】 従って、引き上げ側の空気供配管３３側からエアシリンダ３２内に圧縮空気が 供給されると、そのピストンロッド３５がエアシリンダ３２内に引き込まれ、こ れに伴いベローズ２３のばね力に抗してパッドベース２５がブラケット２２側に 引き上げられる。逆に、開放側の空気供給管３４側からエアシリンダ３２内に圧 縮空気が供給されると、そのピストンロッド３５が伸長し、ベローズ２３のばね 力によりパッドベース２５がブラケット２２から離れる方向に突き出る。

【００２６】 これら空気供給管３３，３４及びエアエジェクタポンプ２８に対する圧縮空気 の供給を切り換えるため、前記エアエジェクタポンプ２８には図示しないエア切 換弁が組み込まれており、そのエア切替ロッド３９がフレーム１１側に突出状態 でエアエジェクタポンプ２８に対し図４中、左右に移動可能に突設されている。 このエア切替ロッド３９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と共に空気供給管３３，３４に 対する圧縮空気の供給を切り換えるためのロッド駆動用ドッグ４０がフレーム１ １の左右下側に固定されている。

【００２７】 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４１に当接し得るベ 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３９は、ロッ ド駆動用ドッグ４０に当接して図４中、右側に押し戻され、無端連結管２９と開 放側の空気供給管３４とが連通状態となり、更に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、シールリング２６がベローズ２３の ばね力によって走行壁面４１に密着状態で押し付けられる。

【００２８】 しかし、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結果、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が引き縮められ 、シールリング２６が走行壁面４１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。

【００２９】 ここで、走行壁面４１と対向状態にないベローズ２３は、そのエアエジェクタ ポンプ２８のエア切替ロッド３９がロッド駆動用ドッグ４０に当接せず、無端連 結管２９と引き上げ側の空気供給管３３とが連通状態となり、更にこのエアエジ ェクタポンプ２８と無端連結管２９とが非連通状態となるため、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２ ３が引き縮められ、ベローズ２３の撓み変形に伴う他の部材との干渉等を未然に 防止することができる。

【００３０】 なお、図中の符号で４２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、４３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。

【００３１】

【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。

【００３２】 又、吸着パッドとチェーンリンクとの間にベローズの伸びをそれぞれ規制し得 る伸び規制手段を設けたことにより、走行壁面と対向状態にないベローズは、伸 び規制手段によってチェーンリンク側に引き戻された状態となり、そのばね力に 基づいた伸びに伴う他の部材や走行壁面に対する干渉を未然に防止することがで 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の平面図である。

【図６】図４の底面図である。

【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はエアシリンダ、３３，３
４は空気供給配管、３５はピストンロッド、３６は吊り
上げケーブル、３７は方向転換用プーリ、３８はケーブ
ル案内孔、３９はエア切替ロッド、４０はロッド駆動用
ドッグ、４１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丁目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、これら吸着パッドと
   前記チェーンリンクとの間に設けられて前記ベローズの
   伸びをそれぞれ規制し得る伸び規制手段と、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。