JPH06190747A - 二重バキュームカップ式自走ロボット - Google Patents

二重バキュームカップ式自走ロボット

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JPH06190747A
JPH06190747A JP31392692A JP31392692A JPH06190747A JP H06190747 A JPH06190747 A JP H06190747A JP 31392692 A JP31392692 A JP 31392692A JP 31392692 A JP31392692 A JP 31392692A JP H06190747 A JPH06190747 A JP H06190747A
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JP
Japan
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wheels
pad
suction
vacuum
machine frame
Prior art date
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Withdrawn
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JP31392692A
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English (en)
Inventor
Junichi Iifushi
順一 飯伏
Hiroshi Shioda
浩 塩田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作コストが安く、構造が簡単で段差移動も
スムーズに行えるバキュームカップ式自走ロボットを提
供する。 【構成】 前後左右端に配設された回頭自在の2ヶの駆
動車輪66及び2ヶの遊動車輪66により支持される水
平長方形の機枠と、遠隔操作により上記4ヶの車輪を連
動的に回頭する操舵手段と、上記機枠の中央に固着され
下方へ向かって互いに同軸的に垂設され、それぞれ上端
が頂板で閉塞されるとともに外周に周設されたコーミン
グの下端に外方へ拡開するゴムスカート56,57が周
設された大径吸着パッド52,小径吸着パッド51と、
上記各吸着パッド52,51にそれぞれ接続されその真
空引きをそれぞれ個別的に行うバキュームホース54,
53とを具えたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主に筒身の検査や塗装
用として使用する二重バキュームカップ式自走ロボット
に関する。
【0002】
【従来の技術】壁面を移動しながら塗装,ブラスト,肉
厚検査,表面状況の観察等を行うロボットには下記する
ように種々の構造のものが知られている。まず、磁石方
式のものとしては、図4側面図に示すように、磁石2,
2を用いて壁面に吸着し、モーター7によりチェーン8
を介して車輪5を回転して走行する方式のものである。
ここで3は磁石2の押付用エア圧シリンダー、4はフレ
ーム、6は磁石2の前後退用エア圧シリンダー、6′は
ロボットである。このロボットは、磁石2,2を交互に
励磁消磁し、エア圧シリンダー6にてこれを移動して車
輪5にて全体移動する構造であり、いわば磁石2の歩行
式ともいえる。
【0003】しかしながら、この種の磁石式のものは壁
面が磁性体でないと吸着しないため使用できない欠点が
あり、また磁性体壁面の場合でも、塗膜が厚かったり、
サビが多量に発生していると、所要の吸着力が作用しな
いこともある。
【0004】次に、バキュームパッド方式のものとして
は、図5平面図及び縦断面図に示すように、複数個の例
えばゴム硬度Hs65〜70の硬質ゴム製パッド20を
設け、このパッド20内の空気を真空引きすることによ
り壁面1に吸着する構造である。
【0005】この構造は壁面が非磁性体であっても吸着
可能となる。ここで、21はバキュームホース、22,
25はフレーム、23は車輪駆動用モーター、24は車
輪を示す。このように複数個の吸着パッド20を配設す
るのは、図6に示すように段差部18の移動時に有利な
ためであり、同図(A)平面図及び同図(B)側面図に
示すように、硬質ゴム製パッド20が壁面1に付設され
ている段差部18を横切って移動する場合、一般に、パ
ッド20が十分段差部18になじまずに空間部19が発
生し、この空間部19よりパッド20内に空気が侵入
し、負圧が減少して吸着力が低下する。
【0006】この現象に対処するため複数個のパッドと
し、数個のパッド20が段差部18を移動中は、他の平
面部1のパッド20による吸着力でロボット全体を保持
するものである。この種のロボットは、広い壁面には有
効であるが、狹い場所では装置自体が大きいため不向き
であり、また製作コストも高い。
【0007】そこで、図7平面図及び縦断面図に示すよ
うに、大径のバキュームパッド9により負圧を発生させ
て吸着する方式も知られている。ここでパッド本体9は
鋼製とし、外周にパッド内の負圧力が減少しないよう
に、ゴム製で花びら状のカーテン10を設けてあり、1
1はフレーム、12は車輪、14はチェーン、15は車
輪駆動用モーターを示す。
【0008】この種の構造の場合は、1ヶのバキューム
カップ9で壁面の段差を移動する場合、花びら状のカー
テン10が柔らかいため段差部になじみやすく、真空も
れが少なくなるので、必要吸着力を保持しながら比較的
容易に段差を横切って移動できるのであるが、花びら状
カーテン10をカップ9の外周に、多数枚取付けるため
製作コストが高くなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の電磁石方式の場合は非磁性体には使用できず、バキ
ュームカップ方式の場合は製作コストが高くなり、また
狹い場所には不向きとなる欠点がある。
【0010】本発明は、このような事情に鑑みて提案さ
れたもので、製作コストが安く、構造が簡単で段差移動
もスムースに行える二重バキュームカップ式自走ロボッ
トを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
前後左右端に配設された回頭自在の2ヶの駆動車輪及び
2ヶの遊動車輪により支持される水平長方形の機枠と、
遠隔操作により上記4ヶの車輪を連動的に回頭する操舵
手段と、上記機枠の中央に固着され下方へ向かって互い
に同軸的に垂設され、それぞれ上端が頂板で閉塞される
とともに外周に周設されたコーミングの下端に外方へ拡
開するゴムスカートが周設された大径吸着パッド,小径
吸着パッドと、上記各吸着パッドにそれぞれ接続されそ
の真空引きをそれぞれ個別的に行うバキュームホースと
を具えたことを特徴とする。
【0012】
【作用】このような構成によれば、同軸的大径バキュー
ムカップ,小径バキュームカップよりなる二重構造のバ
キュームパッドとすることにより、壁面上の凹凸部を移
動する場合、最初外側の大径パッドが凹凸部を通過する
が、このとき、大径パッド内の負圧が減少するにもかか
わらず、内側の小径パッドの負圧は変化しないので、吸
着力が確保される。また、壁面上の連続した段差部を通
過する場合、外側,内側のパッドが同時に段差移動する
が、その際は、外側の負圧減少に対し、内側の負圧減少
は外側パッド内が負圧のため、大気開放時と異なり、微
小な減少となり、吸着力が確保される。これにより、本
装置は壁面上の凹凸や段差を円滑に越えることが可能と
なる。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図1はその概略縦断面図、図2は図1のパッドのみ
を示す縦断面図及び平面図、、図3は図1の全体正面図
及び平面図である。
【0014】まず、図3において、その全体構造を説明
すると、前後1対の平行横材と平行縦材よりなる異形長
方形フレーム65で構成された本体は、その前後左右端
に、後記するリンク機構でステアリング可能とした4ヶ
の車輪66を配設し、左右1対のモーター67にて遠隔
操作で走行可能になっている。走行方向の変更はエア圧
シリンダー70の作用により、ロッド71が横方向へ移
動し、これにより各車輪66に設けてあるリンク機構8
0,82,83,84,75,76が作動して、各回転
軸85を回転させ、4ヶの車輪66の方向を連動的に回
頭するようにし、モーター67の正逆転との組合せによ
り本ロボットは所望の方向に自在に走行できる。
【0015】次に、吸着パッドについて図2にて説明す
ると、同図(A)は縦断面図、(B)は平面図を示す。
50は鉛直同軸的に二重バキュームカップを構成するバ
キュームパッドであり、バキュームパッド50は機枠の
中央部に互いに同軸的に垂設され、それぞれ上端が円形
頂板で閉塞されるとともに、頂板の外周に周設されたコ
ーミングよりなる倒立偏平円筒状大径カップ52,小径
カップ51と各カップ52,51の下端に沿って周設さ
れた外方へ拡開するゴムスカート56,57よりなる。
55は大径カップ50及び小径カップ51を機枠に支持
する支柱、53は小径カップの内部室58、54は大径
カップ52の内部室59をそれぞれ負圧にするための真
空引き用バキュームホースの取付口である。このよう
に、本装置のバキュームカップは同軸的に二重に配設さ
れた二重パッドとなっており、小径カップ内部室58,
大径カップ内部室59の負圧はそれぞれ個別的に制御可
能となっている。自走に必要な吸着力は、小径カップ5
8の負圧のみで確保できる負圧力とし、大径パッド内部
室59の負圧が減少しても、自走できるようにする。壁
面と密着するゴムスカートパッド56,57は、軟質ゴ
ムとし、壁面凹凸になじみやすくする。また、摩擦係数
を小さくし、走行がスムースとなるように、ゴムの下面
には高分子樹脂膜を貼着してある。
【0016】このような構造において、図1にて吸着状
況を説明すると、同図(A),(B)は吸着前の状態,
吸着時の状態をそれぞれ示し、始め、同図(A)におい
て、駆動車輪66を設けたフレーム65に、位置調整治
具61及び固定治具60でバキュームパッド50を支柱
55にて固定する。バキュームホースにてパッド内部室
58,59をそれぞれ真空引きして負圧にしながら同図
(B)に示すように、車輪66を壁面1に接地させる
と、吸着力PF が発生し、この吸着力PF は吸着時のパ
ッド内径と、負圧P1 ,P2 により計算される。
【0017】この吸着力PF は吸着パッド部の押付力P
P1,PP2と車輪66の押付力PT とに分かれ、両者には
摩擦力が発生する。つまり、車輪66と壁面1の間には
摩擦力FR が、吸着パッドゴムスカートパッド56,5
7と壁面1との間には摩擦力FS1,FS2がそれぞれ発生
する。それ故、ロボットの全体重量をWとすれば、移動
装置が壁面を上昇する場合、FR >FS1+FS2+Wの条
件とすれば、車輪駆動により走行可能となる。つまり、
吸着パッド56,57の摩擦力FS1,FS2と、自重Wが
小さいほど、移動しやすくなる。そのため、本発明装置
ではゴムパッド56,57の先端部の剛性を小さくする
ことで、吸着力PF によって生ずる押付力PP1,PP2
小さくするとともに、四弗化エチレン,超高分子ポリエ
チレン樹脂等のテープ貼付けにより、摩擦係数を小さく
し、摩擦力FS1,FS2の減少を図っている。
【0018】このような構造によれば、吸着パッドは吸
着移動が容易であり、しかも壁面1の凹凸や段差があっ
ても二重の負圧保持機構により、内側の負圧減少が防止
できるので、必要吸着力は常に安定して確保でき、装置
移動が可能となる。
【0019】
【発明の効果】本発明の吸着パッドによれば、二重構造
となっているため、下記の効果が奏せられる。 (1)凹凸段差部で外側の負圧が減少しても、外部空気
の侵入量が少ないので内側の負圧減少は少なくて済み、
十分な吸着力が確保できる。 (2)1ヶの大径パッドでロボット全体を支持すること
ができるので、装置の簡易化,軽量化が行えるととも
に、狭い場所への適応も可能であり、製造コスト,作業
コストの低減化が図れる。 (3)また走行制御機構として、回頭自在の2ヶの駆動
車輪及び2ヶの遊動車輪により、遠隔操作にて連動的に
操舵できるので、自在に走行可能である。
【0020】要するに本発明によれば、前後左右端に配
設された回頭自在の2ヶの駆動車輪及び2ヶの遊動車輪
により支持される水平長方形の機枠と、遠隔操作により
上記4ヶの車輪を連動的に回頭する操舵手段と、上記機
枠の中央に固着され下方へ向かって互いに同軸的に垂設
され、それぞれ上端が頂板で閉塞されるとともに外周に
周設されたコーミングの下端に外方へ拡開するゴムスカ
ートが周設された大径吸着パッド,小径吸着パッドと、
上記各吸着パッドにそれぞれ接続されその真空引きをそ
れぞれ個別的に行うバキュームホースとを具えたことに
より、製作コストが安く、構造が簡単で段差移動もスム
ースに行える二重バキュームカップ式自走ロボットを得
るから、本発明は産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略縦断面図であり、
同図(A),(B)はそれぞれ吸着前の状態,吸着後の
状態を示す。
【図2】図1の吸着パッドを示す縦断面図及び平面図で
ある。
【図3】図1の全体正面図及び平面図である。
【図4】従来の磁石方式のロボットを示す側面図であ
る。
【図5】従来の吸着パッド方式のロボットを示す平面図
及び縦断面図である。
【図6】図5におけるパッドの段差部での吸着状況を示
す説明図である。
【図7】図5とは異なる従来の吸着パッド方式のロボッ
トを示す同じく平面図及び縦断面図である。
【符号の説明】
50 バキュームパッド 51 小径カップ 52 大径カップ 53 バキュームホース取付口 54 バキュームホース取付口 55 支柱 56,57 ゴムスカート 58 小径カップ内部室 59 大径カップ内部室 60,61 固定治具 65 フレーム 66 車輪 67 モーター 71 ロッド 75,76,80,82,83,84 リンク機構 85 回転軸
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年12月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前後左右端に配設された回頭自在の2ヶ
    の駆動車輪及び2ヶの遊動車輪により支持される水平長
    方形の機枠と、遠隔操作により上記4ヶの車輪を連動的
    に回頭する操舵手段と、上記機枠の中央に固着され下方
    へ向かって互いに同軸的に垂設され、それぞれ上端が頂
    板で閉塞されるとともに外周に周設されたコーミングの
    下端に外方へ拡開するゴムスカートが周設された大径吸
    着パッド,小径吸着パッドと、上記各吸着パッドにそれ
    ぞれ接続されその真空引きをそれぞれ個別的に行うバキ
    ュームホースとを具えたことを特徴とする二重バキュー
    ムカップ式自走ロボット。
JP31392692A 1992-10-29 1992-10-29 二重バキュームカップ式自走ロボット Withdrawn JPH06190747A (ja)

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