WO2019078174A1 - 吸着ユニット - Google Patents

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WO2019078174A1
WO2019078174A1 PCT/JP2018/038376 JP2018038376W WO2019078174A1 WO 2019078174 A1 WO2019078174 A1 WO 2019078174A1 JP 2018038376 W JP2018038376 W JP 2018038376W WO 2019078174 A1 WO2019078174 A1 WO 2019078174A1
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WO
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suction
adsorption
gap
unit
side opening
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/038376
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大橋 俊夫
Original Assignee
インダストリーネットワーク株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means

Definitions

  • the present invention relates to a suction unit.
  • the work tool used in these operations should be attached to the adsorption target surface to be a work target such as wall surface or ceiling surface It is required to work while holding the stable posture by suction.
  • a vacuum suction type suction unit As a suction unit, a vacuum suction type suction unit (see, for example, Patent Document 1) which makes a negative pressure chamber formed between a suction disk and a suction surface make negative pressure and suction the suction surface (for example, see Patent Document 1), or compressed air
  • an adsorption unit see, for example, Patent Document 2 or the like that adsorbs to the adsorbed surface by utilizing the negative pressure generated by the Venturi effect when the nozzle is sprayed to the adsorbed surface side.
  • an elastic and slippery vacuum pad is pressed against the surface to be adsorbed to form an airtight negative pressure chamber, and the air in the negative pressure chamber is sucked by the vacuum pump. It adsorbs to the surface to be adsorbed.
  • a suction unit although it is possible to adsorb to the small uneven surface to be adsorbed by the elasticity of the vacuum pad, for example, it can not be adsorbed to the uneven surface such as a garage shutter having a tile wall or a slat. There is a problem that the adsorption power is significantly reduced.
  • the present invention has been made to solve at least one of these problems, and it is an object of the present invention to provide an adsorption unit having a strong adsorption power to a surface to be adsorbed having irregularities alone. is there.
  • the adsorption unit according to the present invention is an adsorption unit which adsorbs non-contactingly with respect to an adsorption surface, and is opposite to an adsorption portion provided with an adsorption side opening facing the adsorption surface and the adsorption side opening
  • a tubular body having a non-suction side opening provided at the side end, and a fan disposed between the suction side opening and the non-suction side opening and generating an air flow
  • the suction portion has a gap forming portion which forms a gap between the suction portion and the suction surface when suctioned to the suction surface, and the flow passage cross-sectional area of the gap is determined by the clearance
  • the cross-sectional area of the upstream side of the air flow and the flow passage cross-sectional area on the downstream side of the air flow smaller than the gap and having a negative pressure between the attracted surface and the adsorbing portion by the Venturi effect I assume.
  • a gap having a small flow passage cross-sectional area of the air flow is formed between the adsorption portion and the adsorption surface, and the air is blown to the clearance to form the adsorption surface by the so-called Venturi effect. It is possible to cause the adsorption unit to be adsorbed to the adsorbed surface by reducing the pressure between the and the adsorption portion to a negative pressure. In this way, it is possible to adsorb with a strong adsorptive force on the uneven adsorptive surface.
  • the adsorption unit incorporates a blower, it is possible to realize an adsorption unit having strong adsorption power as a single body without mounting a compressed gas generator outside the adsorption unit as in Patent Document 2.
  • the gap forming portion may contact the surface to be adsorbed, but most of the adsorption portions other than the gap forming portion are on the surface to be adsorbed while having a gap with respect to the surface to be adsorbed. It says to adsorb.
  • the fan is a duct, and a rotating body disposed inside the duct and sucking air from the suction side opening and discharging air from the non-suction side opening It is preferable that it is a ducted fan having a blade and a drive source of the blade.
  • the ducted fan is small and light, has strong suction power, and can make the adsorption unit smaller and lighter. Since it has a blade (sometimes called a blade or propeller) and a drive source (for example, a motor) that rotates the blade, the adsorption unit alone is not provided outside a vacuum device or a compressed gas generator. It becomes possible to obtain strong adsorption power.
  • the suction side opening is an intake opening
  • the non-suction side opening is an exhaust opening.
  • the adsorption unit of the present invention generate a stronger negative pressure by the flow velocity by the negative pressure generated by the blower and the action of the gap, and adsorb it to the adsorption surface.
  • the adsorption having a gap between the adsorption portion and the adsorption surface utilizes the Venturi effect.
  • the negative pressure between the adsorbing part and the substance to be adsorbed is primarily due to a blower, but a stronger negative pressure is generated by the flow velocity (speed of air flow) by the negative pressure and the flow velocity of the above-mentioned gap Do.
  • a strong adsorptive force is generated, and it is possible to generate a strong adsorptive force with respect to a smooth surface as well as a to-be-adhered surface having irregularities.
  • a pressure sensor or a flow velocity sensor is disposed in the adsorption side opening, and the blower controls the rotational speed of the blade based on the measurement value of the pressure sensor or the flow velocity sensor. Is preferred.
  • the adsorption force can be optimally controlled.
  • the adsorption unit according to the present invention preferably has an air flow path also between the inner peripheral surface of the tube and the outer peripheral surface of the duct.
  • the adsorption unit has an air flow in the blower and an air flow between the pipe and the duct.
  • the air flow between the tube and the duct is a bypass flow with respect to the air flow in the duct.
  • the blower sucks air from the non-suction side opening and jets air from the suction side opening toward the gap.
  • the suction force is generated by injecting (blowing) air into the gap between the adsorption surface and the adsorption portion, and the inside of the adsorption opening becomes negative pressure to generate an adsorption force.
  • the generation of the negative pressure is due to the Venturi effect, although the direction of the air flow is opposite to the air flow of the method of drawing air from the adsorption side opening described above.
  • the pipe preferably has a mounting portion for mounting a working tool that performs work in a state of being suctioned to the suction surface.
  • the mounting unit be attached with a traveling device movable along the suction surface in a state where the suction unit is suctioned to the suction surface.
  • the suction unit is a non-contact type suction unit that obtains suction force by the Venturi effect, and by attaching a traveling device, it is possible to move while suctioning onto a surface to be adsorbed such as a wall surface. Furthermore, if a work tool is equipped, it becomes possible to perform various operations while moving on a wall surface or the like.
  • the travel device includes a drive source such as a motor and capable of self-propelled travel, and a drive device that is towed by a rope or the like without the drive source.
  • the suction unit according to the present invention further includes a suction unit mounting plate to which the mounting portion is fixed, and the suction surface and the suction portion between the suction unit mounting plate and the chassis of the traveling device It is preferable to have an adjustment means for adjusting the size of the clearance of
  • the adsorption unit adsorbs to the adsorption surface by making the pressure between the adsorption surface and the adsorption portion negative due to the Venturi effect. Therefore, to obtain strong adsorption power, the adsorption surface and the adsorption portion It is important to manage the gap between them to an appropriate gap size. Therefore, by providing the adjustment means for adjusting the size of the gap, it is possible to adjust to the appropriate gap. As an adjustment means, for example, it may be performed manually or an actuator may be used.
  • FIG. 2 is a view showing one form of a suction unit 1A according to Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a view showing a suction unit 1B described in a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a view showing a suction unit 1C described in the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 18 is a view showing a suction unit 1D described in the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a suction unit 1E described in a fourth modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a suction unit 1F according to a second embodiment.
  • FIG. 16 is a view showing a suction unit 1G according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing a form in which a traveling device 51 having wheels 55 is attached to a suction unit 1; It is a figure which shows the form which attached the driving
  • FIG. 6 is a view showing a form in which a traveling device 51 having wheels 55 is attached to a suction unit 1; It is a figure which shows the form which attached the driving
  • the adsorption units described in Embodiment 1 and Embodiment 3 may be collectively referred to as the adsorption unit 1.
  • FIG. 1 is a view showing one form of a suction unit 1A according to the first embodiment
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view showing a state where the suction unit 1A is suctioned to a suction surface 2
  • Fig. 2 is a front view of a suction unit 1A viewed from the left direction in Fig. 1 (a).
  • FIG. 1 (a) shows a cut surface cut along a line AA in FIG. 1 (b).
  • the adsorbed surface 2 is, for example, a wall surface perpendicular to the ground, a wall surface inclined to the ground, or a ceiling surface, and maintains the position and posture unless it is fixed to the adsorbed surface by adsorption or any method. Are difficult places, structures, etc.
  • the attracted surface 2 includes, for example, a floor surface which can not be machined (fixed) or machined for mechanical fixation.
  • the to-be-adhered surface 2 shown to Fig.1 (a) has illustrated the wall surface of the structure perpendicular
  • the surface to be adsorbed 2 side is, for example, a tube 10 having a bell-like shape of a trumpet, a blower 11A disposed inside the tube 10, and an attachment portion 12 provided on the outer periphery of the tube 10.
  • the tube body 10 has a suction portion 14 provided with a suction side opening 13 opposed to the suction side 2 and a non-suction side opening 15 opened on the opposite side to the suction side opening 13.
  • the blower 11A is disposed between the suction side opening 13 and the non-suction side opening 15 in the tubular body 10, and generates a strong air flow in the tubular body 10. In FIG. 1 (a), this air flow is indicated by a solid arrow.
  • the suction side opening 13 is an intake opening
  • the suction side opening 15 is an exhaust opening.
  • a gap forming portion 16 is provided on the side to be attracted 2 of the suction portion 14, and when the suction unit 1A is adsorbed to the face to be adsorbed 2, the gap forming portion 16 contacts the surface to be attracted 2, and A gap D is formed between the suction surface 2 and the suction surface 2.
  • the gap forming portion 16 is, for example, a dome-shaped protrusion or a roll-shaped protrusion formed by extrusion processing from the suction portion 14 toward the non-sucking surface 2, or a protrusion embedded in the suction portion 14 It is also good. As shown in FIG. 1B, six gap forming portions 16 are provided at equal angular intervals from the center P of the tube 10.
  • the number of the gap forming portions 16 is not limited to six, and may be reduced to four or eight, or may be increased. However, it is desirable to set the gap forming portions 16 in such a number and size that they do not impede the air flow between the adjacent gap forming portions 16.
  • the gap forming portion 16 may be formed by a separate protrusion so that the size of the gap D can be appropriately adjusted.
  • the outer peripheral edge portion of the suction portion 14 is a warped portion 17 which is separated from the attracted surface 2.
  • the curvature of the warped portion 17 is preferably set to a curvature close to the curvature of the suction portion 14 on the inner peripheral side (in the suction side opening 13) than the gap forming portion 16.
  • the blower 11A can be selected from an axial fan and a centrifugal fan.
  • the blower 11A shown in FIG. 1 is a ducted fan having a powerful suction capability with blades 19 (sometimes called blades or propellers) in a duct 18.
  • the blower 11A has a motor 20 as a drive source for driving the blades 19 to rotate.
  • the blower 11 ⁇ / b> A is fixed at the center position of the tube 10 by the flange 21 and the support beam 22 provided in the duct 18.
  • the support beams 22 are disposed at three locations, but may be provided at two opposing locations. In place of the support beam 22, a screw may be fixed.
  • the blower 11A illustrated in FIG. 1 is configured by the duct 18, the blade 19 and the motor 20. However, the duct 18 may be used as the pipe 10 as well.
  • a mounting portion 12 is fixed to the outer periphery of the non-suction side opening 15 of the tubular body 10.
  • the attachment portion 12 is provided to attach a work implement 35 (see FIGS. 8 and 9) and the like to the suction unit 1A.
  • the suction unit 1A can be attached to the work tool 35.
  • the mounting portion 12 is provided with a mounting hole 23 for mounting the work tool 35.
  • An embodiment in which the work tool 35 is attached to the suction unit 1A will be described later with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the pipe body 10 and the mounting portion 12 are separately configured, but the pipe body 10 and the mounting portion 12 may be integrally configured.
  • the tubular body 10 may be divided and connected to the side of the adsorption portion 14 and the form including the attachment portion 12 on the fixed side of the blower 11A.
  • the flow channel cross-sectional area in the gap D is the flow channel cross-sectional area on the upstream side of the air flow from the gap D (the flow channel cross-sectional area outside the adsorption portion 14) and the air flow downstream from the gap D It is smaller than the flow passage cross-sectional area on the side (the flow passage cross-sectional area inside the adsorption portion 14).
  • the pressure becomes higher because the flow velocity in the region of the gap D becomes higher than the flow velocity of the air flow before and after the gap D due to the Venturi effect.
  • the pressure decreases and a negative pressure is generated to generate an adsorption force. That is, the adsorption unit 1A generates a stronger negative pressure by the negative pressure generated by suction of the blower 11A and the negative pressure generated by the venturi effect by providing the gap D, and is adsorbed to the adsorbed surface 2.
  • the adsorption unit 1A is adsorbed by the negative pressure generated by suction of the fan (ducted fan) 11A and the negative pressure generated by the action of the gap D, Even if the to-be-adhered surface 2 has some unevenness, it can be adsorbed. For example, it is possible to adsorb on a tiled wall surface, a garage shutter having a slat, or the like as well as a finished surface having irregularities on the surface of the attracted surface 2. Of course, even a smooth surface can be absorbed while having the gap D.
  • the pressure sensor 24 is disposed at a position close to the suction surface 2 of the suction side opening 13.
  • the pressure sensor 24 measures the pressure level in the suction side opening 13, and based on the measured value, controls the drive of the blower 11A (rotational speed of the blade 19) to obtain an appropriate adsorption force. . Since the flow velocity in the gap D becomes larger than the flow velocity of the air flow before and after the gap D, generation of negative pressure by the action of the gap D may be replaced with the pressure sensor 24 and a flow velocity sensor may be disposed.
  • the adsorption unit 1A configured in this way constitutes an adsorption unit as a single unit, as opposed to a method of installing a floor-mounted compressed gas generator outside as in the adsorption unit described in Patent Document 2 that uses compressed air. It is possible. Moreover, although it is also possible to use a cassette type gas cylinder etc. as a compressed gas generator, such gas cylinder can not maintain adsorption for a long time. In the adsorption unit 1A, if the driving power is supplied to the blower 11A, the adsorption power can be maintained for a long time.
  • FIG. 2 is a view showing a suction unit 1B according to the first modification
  • FIG. 2 (a) is a cross-sectional view showing a state where the suction unit 1B is sucked to the suction surface 2
  • FIG. 2 (b) is a view It is a front view of adsorption unit 1B seen from the illustration left side of 2 (a) illustration.
  • FIG. 2 (a) shows a cut surface cut along a line AA in FIG. 2 (b).
  • the suction unit 1B is different from the suction unit 1A described above in the configuration of the suction unit 14, and the other configurations are the same. Therefore, the difference from the suction unit 1A will be mainly described.
  • the same components as those of the suction unit 1A are denoted by the same reference numerals as in FIG.
  • the adsorption unit 1B has a tube 10 having a bell-like shape of a trumpet as a whole image on the side to be adsorbed 2 side, a blower 11A disposed inside the tube 10, and a tube It is comprised from the attaching part 12 provided in the outer periphery of ten.
  • the tube body 10 has an adsorbing portion 14 having an adsorbing side opening 13 facing the attracted surface 2 and a non-adsorbing portion side opening 15 opposite to the adsorbing side opening 13.
  • the blower 11A is disposed between the suction side opening 13 and the non-suction side opening 15 in the tube 10, and generates a strong air flow in the tube 10.
  • a gap forming portion 28 is provided on the side of the suction surface 14 of the suction portion 14.
  • the gap forming portion 28 contacts the suction surface 2, and the suction portion 14
  • a gap D is formed between the suction surface 2 and the suction surface 2.
  • the gap forming portion 28 has a shape in which a part of the adsorption portion 14 is bent and raised toward the attracted surface 2 side, and the tip is formed so as to contact the attracted surface 2.
  • Six gap forming portions 28 are provided at equal angular intervals from the center P of the tube 10.
  • the number of the gap forming portions 28 is not limited to six, and may be reduced to four or eight, or may be increased. However, it is desirable to set the number and the size of the gap forming portions 28 so that air can easily flow between the adjacent gap forming portions 28.
  • the outer peripheral edge portion of the suction portion 14 is a warped portion 29 which is separated from the attracted surface 2.
  • the curled portion 29 extends outward from between the gap forming portions 28 in a petal shape.
  • the adsorption unit 1B adsorbs to the adsorbed surface 2 by the venturi effect where the flow velocity in the region of the gap D is higher than the flow velocity of the air before and after and the pressure decreases and becomes negative.
  • the adsorption unit 1B generates a stronger negative pressure by the negative pressure generated by the suction of the blower 11A and the negative pressure generated by the action (venturi effect) of the gap D, and is adsorbed to the adsorbed surface 2.
  • a protrusion-like gap forming portion 16 (not shown) as shown in FIG. 1A may be formed on the two side surfaces.
  • FIG. 3 is a view showing a suction unit 1C according to the second modification
  • FIG. 3 (a) is a cross-sectional view showing a state where the suction unit 1C is sucked to the suction target surface 2
  • FIG. 4 is a front view of a suction unit 1C as viewed from the left side in FIG. 3 (a).
  • FIG. 3 (a) shows a cut surface cut along a line AA in FIG. 3 (b).
  • the suction unit 1C is different from the above-described suction unit 1B in the configuration of the suction unit 14, but the other configuration is the same, and therefore, the difference from the suction unit 1B will be mainly described.
  • the same components as in the suction unit 1B are denoted by the same reference numerals as in FIG.
  • the suction portion 14 has a shape obtained by removing the warped portion 29 provided in the suction unit 1B.
  • a gap forming portion 28 which protrudes outward and is bent and raised on the side of the attracted surface 2 is formed at the outer peripheral edge of the attracting portion 14.
  • the suction unit 1C is different from the suction unit 1B only in the configuration of the suction unit 14, and the suction surface 2 side has a tube 10 having a bell-like shape of a trumpet as a whole image and a blower disposed inside the tube 10 11A and a mounting portion 12 provided on the outer periphery of the tube 10.
  • the pressure is lowered and the negative pressure is achieved because the flow velocity in the region of the gap D becomes higher than the flow velocity of the air flow before and after the gap D due to the Venturi effect.
  • a force is generated and is attracted to the attracted surface 2.
  • the adsorption unit 1C generates a stronger negative pressure by the negative pressure generated by suction of the fan (ducted fan) 11A and the negative pressure generated by the action (venturi effect) of the gap D, and is adsorbed to the adsorbed surface 2.
  • the protrusion 33 is extended outward parallel to the attracted surface 2 without bending the gap forming portion 28, and the surface on the attracted surface 2 side
  • a projection-like gap forming portion 16 may be formed as shown in FIG. 1 (a).
  • FIG. 4 is a view showing a suction unit 1D according to the third modification
  • FIG. 4 (a) is a cross-sectional view showing a state where the suction unit 1D is suctioned to the suction target surface 2.
  • FIG. 4 (b) is a front view of the suction unit 1C as viewed from the left side in FIG. 4 (a).
  • FIG. 4A shows a cut surface cut along a line AA in FIG. 4B.
  • the suction unit 1D is different from the above-described suction units 1A, 1B, and 1C in the configuration of the suction unit 30, and the other configurations are the same.
  • the same components as those of the suction unit 1A are denoted by the same reference numerals as in FIG.
  • the suction unit 30 has a shape in which a bowl is placed on the surface 2 to be suctioned.
  • An air flow path 31 formed by cutting a part is provided on an end face of the suction portion 30 on the side of the suction surface 2.
  • the portions (remaining portions after cutting) protruding on both sides in the circumferential direction of the air flow path 31 become the gap forming portion 32.
  • the adsorption unit 1D includes a tube 10 having an adsorption portion 30 as shown in FIG. 4A, a blower 11A disposed inside the tube 10, and an attachment portion 12 provided on the outer periphery of the tube 10. It is configured.
  • the pressure in the adsorption unit 1D is reduced to a negative pressure because the flow velocity in the region of the gap D becomes higher than the flow velocity of the air flow before and after the gap D due to the Venturi effect.
  • the suction surface 2 is adsorbed at this point.
  • the adsorption unit 1D generates a stronger negative pressure by the negative pressure generated by the suction of the blower 11A and the negative pressure generated by the action (venturi effect) of the gap D, and is adsorbed to the adsorbed surface 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a suction unit 1E according to a fourth modification, showing a state in which the suction unit 1E is suctioned to the suction surface 2.
  • An air flow path (see FIG. 1) from the suction side opening (intake opening) 13 through the inside of the duct 18 of the blower 11A to the non-suction side opening (exhaust port) 15 from the suction units 1A, 1B, 1C, 1D described above.
  • the adsorption unit 1E also has an air flow path (air flow) 32 (indicated by a dotted arrow in the figure) also on the outer peripheral side of the duct 18 of the blower 11B.
  • FIG. 5 is a diagram in which the configuration of the air flow path 32 is added based on the configuration of the adsorption unit 1A described in FIG. 1, and the same components as in the adsorption unit 1A are assigned the same reference numerals as in FIG.
  • the blower 11B has a configuration obtained by removing the flange 21 (see FIG. 1) from the blower 11A described above, and by being supported by the support beam 22 with the inner periphery of the tube 10, the outer periphery of the duct 18 and the tube An air flow passage 32 is formed in the space between the inner circumference of 10.
  • the support beam 22 suppresses the fluid resistance by reducing the thickness orthogonal to the direction along the air flow.
  • the air flow path 32 provides a bypass flow to the air flow in the duct 18.
  • the fan (ducted fan) 11 B has an air flow path (represented by a solid arrow) by suction of the blade 19, and by providing an air flow path 32 serving as a bypass flow around the air flow path, It is possible to increase the air flow rate of
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a suction unit 1F according to a second embodiment, showing a state in which the suction unit 1F is suctioned to the suction surface 2.
  • the adsorption units 1A to 1E suck air from the side of the surface to be adsorbed 2 to generate a negative pressure.
  • the adsorption unit 1F is an air on the side of the surface to be adsorbed 2 by the blower 11C.
  • FIG. 6 shows an adsorption unit 1E having a configuration based on the adsorption unit 1A (see FIG. 1) described in the first embodiment, and the same parts as in the adsorption unit 1A are given the same reference numerals as in FIG. Do.
  • the blower 11 ⁇ / b> C sucks air from the non-suction side opening 15, blows the air to the suction side opening 13, and jets the air to the target surface 2.
  • the blower 11C is a ducted fan
  • the rotation direction of the blade 19 is reversed with respect to the rotation direction of the blade 19 of the blower 11A, or the inclination direction of the blade 19 is changed to the reverse direction.
  • 11A may be attached in the reverse direction.
  • the blower 11C may be a centrifugal fan (turbo fan).
  • the flow of air is indicated by a solid arrow.
  • the flow channel cross-sectional area in the gap D is the flow channel cross-sectional area on the air flow upstream side of the gap D (the flow channel cross-sectional area inside the adsorption portion 14) and the flow channel cross-section on the air flow channel downstream side It is smaller than the area (the flow passage cross-sectional area outside the adsorption portion 14).
  • the venturi effect causes the flow velocity in the region of the gap D to be higher than the flow velocity of the air flow before and after and the pressure decreases and the negative pressure As a result, the suction unit 1F sucks the suction surface 2.
  • the adsorption force of the adsorption unit 1F is generated by the action of the gap D (venturi effect).
  • FIG. 7 is a view showing a suction unit 1G according to a third embodiment.
  • FIG. 7A shows a state in which the adsorption unit 1 G is adsorbed to the adsorption surface 2.
  • Fig. 7 (b) is a front view of the suction unit 1G shown in Fig. 7 (a) as viewed from the right side in the figure.
  • FIG. 7 (c) is a view schematically illustrating an adsorption portion in the case where the unevenness of the adsorption surface 2 is at the same level as that of the first embodiment described above, and FIG. It is a figure which illustrates typically the adsorption
  • the suction unit 1G is different from the above-described suction units 1A to 1E in the configuration of the suction unit 14 and the other configurations are the same, and therefore, the difference will be mainly described. Therefore, the same components as in the suction unit 1A are denoted by the same reference numerals as in FIG. In FIG. 7 (b), the attachment portion 12 is not shown.
  • the adsorbing portion 14 has a bell-like shape of a trumpet from the housing 10 toward the attracted surface 2.
  • the adsorbing portion 14 has a gap forming contact plate 41 extended from the tube 10 and a venturi generating plate 42 disposed so as to overlap on the opposite side to the attracted surface 2 of the gap forming contact plate 41.
  • the gap forming contact plate 41 has a plurality of contact pieces 43 at the outer peripheral tip end portion with a predetermined interval around the circumference.
  • the number of contact pieces 43 is twelve, but the number is not limited to twelve.
  • the venturi generating plate 42 has a plurality of venturi generating pieces 44 with a predetermined interval around the circumference at the outer circumferential tip.
  • the number of venturi generation pieces 44 is the same as the number of contact pieces 43.
  • the venturi generating pieces 44 are arranged to cover the space 45 between the adjacent contact pieces 43.
  • a gap forming portion 37 is provided on the attracted surface 2 side of the contact piece 43.
  • the gap forming portion 37 may be, for example, a dome-shaped protrusion or a roll-shaped protrusion formed from the suction portion 14 toward the non-sucking surface 2, or a protrusion may be implanted in the suction portion 14.
  • the gap forming portion 37 may be a movable sphere, a movable roll, or the like.
  • An air flow path 46 for generating a Venturi effect is constituted by the two pieces of contact pieces 43, one piece of Venturi generating piece 44 and a space 45 surrounded by the attracted surface 2 and a gap formed by the gap forming portion 37. Ru.
  • the venturi generating plate 42 is illustrated by hatching.
  • the gap forming contact plate 41 can be formed integrally with the tube 10.
  • the venturi generating plate 42 is fitted to the cylindrical portion of the gap forming contact plate 41 in the cylindrical portion on the tube 10 side.
  • the contact piece 43 and the venturi-generating piece 44 have flexibility, and can be flexed or twisted in accordance with the uneven shape of the attracted surface 2, and further, they are composed of recoverable flakes. Be done. Therefore, the shapes of the contact piece 43 and the venturi generation piece 44 may not be a strip as shown in the drawings as long as they have flexibility.
  • FIG. 7C is a view schematically explaining an adsorption portion in the case where the unevenness of the adsorption surface 2 is at the same level as that of the first embodiment described above, and almost all the contact pieces 43 contact the adsorption surface 2 Represents the state of In the suction unit 1G, an air flow path 46 configured by a space surrounded by two contact pieces 43, one venturi generation piece 44 and the attracted surface 2, and a gap formed by the gap forming portion 37.
  • air can be sucked (or jetted) from the air and can be adsorbed to the adsorption surface 2 by the Venturi effect.
  • FIG. 7 (d) shows an adsorption portion in the case where the adsorbed surface 2 is larger and deeper than the unevenness shown in FIG. 7 (c).
  • the individual contact pieces 43 are described as 43a, 43b,..., 43g and the individual venturi generating pieces 44 are described as 44a, 44b,.
  • the air flow path 46 is described as 46a, 46b, ..., 46f.
  • the air flow path 46 which causes the gap forming portions 37 of the contact pieces 43a to 43g to contact the attracted surface 2 and generates the Venturi effect in cooperation with the venturi generating pieces 44a to 44f.
  • the provision of the gap forming portion 37 makes it possible to adsorb the suction surface 2 over the entire circumference of the adsorption portion 14.
  • the to-be-adhered surface 2 may be made to contact directly, without providing the clearance gap formation part 37.
  • FIG. the air flow path 46 is expanded by reducing the width of the contact piece 43 and expanding the space 45.
  • the suction unit 1G shown in FIG. 7 as well as the suction unit 1F it is possible to adopt a configuration in which air is jetted toward the attracted surface 2 by the blower 11C to generate a negative pressure.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing one form in which the work surface 35 is attached to the suction unit 1A with the work 35 attached thereto.
  • FIG. 8 exemplifies the case where the suction unit 1A is used.
  • the suction unit 1A has a mounting portion 12 for mounting the work tool 35.
  • the work implement 35 can be attached to the suction unit 1A by attaching the suction unit attachment plate 36 (for example, a frame) holding the work implement 35 to the attachment portion 12.
  • the adsorption unit attachment plate 36 can be fixed with a bolt and nut (not shown) or the like using the attachment holes 23 provided in the attachment portion 12 and the holes 37 provided in the adsorption unit attachment plate 36 It has become.
  • the work tool 35 includes various kinds of tools such as an inspection tool for inspecting the presence or absence of abnormality of the surface or the inside of the attracted surface 2, an imaging device such as a camera and a video, or a cleaning device of the attracted surface 2.
  • the work tools 35 can be disposed on both sides of the suction unit attachment plate 36, and different work tools can be attached to the front and back surfaces of the suction unit attachment plate 36, respectively.
  • a plurality of suction units may be attached to a heavy work tool or a work tool having a large volume, which will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 is a view showing one form in which the work tool 35 is attached to four suction units 1 (generally called suction units 1A to 1F), and FIG. 9 (a) is a plan view and FIG. 9 (b) is FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 9 (a).
  • the usage mode of the suction unit 1 is an example in the case where the work tool 35 has a weight that can not be held by one suction unit 1.
  • the adsorption units 1 are fixed to the adsorption unit attachment plate 36 by the respective attachment portions 12.
  • the planar shape of the suction unit attachment plate 36 shown in FIG. 9 is one example, and the work tool 35 may be a quadrangle, a circle, or any other shape that covers the entire four suction units 1.
  • the suction unit attachment plate 36 It may be accommodated in the plane of the suction unit attachment plate 36 or may be projected outward. Furthermore, it becomes possible to attach a plurality of types of work tools to the suction unit attachment plate 36.
  • the number and arrangement of the adsorption units 1 are free according to the type of work implement 35, the form of use, the weight, the volume, etc., and since the adsorption unit alone has an adsorption function, it can correspond to various kinds of work implement It becomes.
  • a plurality of adsorption units 1 may be provided.
  • Each of the suction units 1A to 1F described above has a suction portion 14 having a suction side opening 13 facing the suction side 2, and a non-suction side opening provided at an end opposite to the suction side opening 13 And 15, and any one of blowers 11A to 11C disposed between the suction side opening 13 and the non-suction side opening 15 and generating an air flow;
  • the channel cross-sectional area of the gap D is smaller than the channel cross-sectional area on the upstream side of the air flow than the gap D and on the downstream side of the gap D, and the adsorptive surface 2 and the adsorption portion 14 or the adsorption portion 30 And negative pressure.
  • a gap D having a small flow passage cross-sectional area of the air flow is formed between the adsorbing portion 14 and the adsorbed surface 2 and air is blown to the gap D, so-called Venturi effect.
  • the pressure between the adsorbed surface 2 and the adsorbing portion 14 can be reduced to a negative pressure, and the adsorbing unit 1 can be adsorbed to the adsorbed surface 2.
  • the adsorption unit 1 incorporates the blower 11A or the blower 11B or the blower 11C that generates a negative pressure, it does not have a compressed gas generator outside the adsorption unit as in Patent Document 2, and it is strongly adsorbed as a single unit. A suction unit 1 having a force can be realized.
  • the blower 11A or the blower 11B is disposed inside the duct 18 and the duct 18, and is a rotor 19 that is a rotating body that sucks air from the suction side opening 13 and discharges air from the non-suction side opening 15; And a motor 20 which is a drive source.
  • the ducted fan is small in size, light in weight, strong in suction, and can realize the reduction in size and weight of each of the suction units 1A to 1E.
  • the blowers 11A and 1B have the blade 19 and the motor 20 for rotating the blade 19, so that a strong adsorption force can be obtained by the adsorption unit alone without providing a vacuum device or a compressed gas generator outside. It becomes possible.
  • the adsorption units 1A to 1E generate a further negative pressure by the flow velocity generated by the blower 11A or the blowers 11B or 11C and the action of the gap D, and adsorb them to the attracted surface 2.
  • the negative pressure between the adsorbing unit 14 or the adsorbing unit 30 and the object 2 to be adsorbed is uniquely determined by the flow velocity of the blower 11A or the blower 11B in the adsorption units 1A to 1E. Due to the action (venturi effect) and the flow velocity, an even stronger negative pressure is generated. As a result, a strong attractive force (adhesion force) is generated, and a strong adsorptive force can be generated on the to-be-adhered surface 2 having irregularities as well as the smooth surface.
  • the pressure sensor 24 is disposed in the suction side opening 13.
  • the blowers 11A to 11C each control the rotational speed of the blade 19 based on the measurement value of the pressure sensor 24.
  • the adsorption force can be optimally controlled.
  • a flow velocity sensor may be provided, or both of the pressure sensor and the flow velocity sensor may be provided.
  • the adsorption unit 1E has an air flow path 32 between the inner peripheral surface of the tube 10 and the outer peripheral surface of the duct 18.
  • the adsorption unit 1E has an air flow in the blower 11 and an air flow between the pipe 10 and the duct 18.
  • the air flow between the tube 10 and the duct 18 is a bypass flow.
  • the blower 11C sucks air from the non-suction side opening 15 and jets air from the suction side opening 13 toward the gap D.
  • the adsorption unit 1F configured in this manner, air is blown (blowing) into the gap D between the adsorption surface 2 and the adsorption portion 14 to generate negative pressure and generate an adsorption force.
  • the direction of the air flow is opposite to the air flow of the method of suctioning air from the suction side opening 13 described above, the negative pressure between the suction surface 2 and the suction portion 14 due to the Venturi effect
  • the adsorption unit 1 F can be adsorbed to the adsorbed surface 2.
  • the tube 10 has the attachment portion 12 for attaching the work implement 35 that performs the operation in the state of being adsorbed to the attracted surface 2.
  • the attachment portion 12 By providing the attachment portion 12 in this manner, it is possible to attach various suction units to the work tool 35, or attach the work tool 35 to each suction unit, so that various operations can be performed in a state where the suction unit 2 sucks. It becomes. Also, if the traveling robot is equipped with a suction unit, the posture of the traveling robot can be maintained at various traveling places.
  • Each adsorption unit can be used as, for example, a transport unit that adsorbs and transports an article stored in a tare such as a rice bag or a cement bag or a cardboard box. In addition, it can be used as an adsorption part for articles such as transport robots, cranes and unique cranes.
  • the mounting height of each suction unit may be adjustable. In this way, even when there is a large step on the attracted surface 2, it is possible to adsorb to the attracted surface.
  • FIG. 10 and FIG. 10 and 11 are schematic views showing each component in a simplified manner.
  • FIG. 10 is a view showing an embodiment in which the traveling device 51 having the wheels 55 is attached to the suction unit 1.
  • 10 (a) is a plan view
  • FIG. 10 (b) is a front view as viewed from the lower side of FIG. 10 (a).
  • the suction unit 1 is attached to the suction surface 2 side of the chassis 53 via a suction unit attachment plate 36 in which the attachment portion 12 is fixed.
  • six suction units 1 are arranged below the chassis 53, the number of suction units 1 is not limited to six, and may be four or eight, or one suction force may be sufficient, but the traveling device It is preferable to be disposed in a well-balanced manner so that the center of gravity is not biased to 51.
  • a traveling device 51 shown in FIG. 10 includes a motor 54 as a drive source and four wheels (for example, tires) 55.
  • the traveling device 51 includes a steering (steering device), a drive shaft on the driving wheel side, and a differential mechanism (not shown).
  • the traveling device 51 configured in this manner is capable of advancing, retreating, and turning to the left and right. It is also possible to drive four wheels independently using a center differential mechanism. Moreover, it is possible to set it as what is called a double tire structure which arrange
  • Adjustment means 56 is provided between the suction unit attachment plate 36 and the chassis 53 to adjust the distance D (gap D) between the suction surface 2 and the suction portion 14.
  • the adsorbing unit 1 adsorbs to the adsorbing surface 2 by setting the pressure between the adsorbing surface 2 and the adsorbing portion 14 to a negative pressure due to the Venturi effect. It is important to manage the gap D between the surface 2 and the suction portion 14 appropriately. Therefore, by providing the adjusting means 56, the size of the gap D can be appropriately adjusted.
  • the adjustment means 56 for example, it may be performed manually or an actuator may be used.
  • the suction unit 14 and the wheel 55 may be aligned in advance. Alternatively, the pressure of the opening 13 may be detected by the pressure sensor 24 and may be fed back to the adjusting means 56 as needed to adjust the size of the gap D by the adjusting means (such as an actuator) 56.
  • FIG. 11 is a view showing a form in which a traveling device 52 having a pair of crawlers 60 a and 60 b is attached to the suction unit 1.
  • a traveling device 52 corresponds to a so-called traveling track vehicle.
  • 11 (a) is a plan view
  • FIG. 11 (b) is a front view as viewed from the lower side of FIG. 11 (a).
  • illustration of the drive mechanism of the traveling device 52 is abbreviate
  • the suction unit 1 is attached via a suction unit attachment plate 36 to which the attachment portion 12 is fixed on the attracted surface 2 side of the chassis 61.
  • suction units 1 Although six suction units 1 are disposed below the chassis 61, the number of suction units 1 is not limited to six, and may be four or eight, and one suction force may be used, but the traveling may be performed. It is preferable that the device 51 be disposed in a well-balanced manner so that the center of gravity is not biased.
  • the traveling device 52 has a motor 62 for driving one crawler 60a and a motor 63 for driving the other crawler 60b.
  • the motor 62 rotates one drive wheel (not shown) via the chain 64, and the motor 63 rotates the other drive wheel (not shown) via the chain 65.
  • the traveling device 52 configured in this manner is capable of advancing, retreating, bending to the left and right, and rotating on the attracted surface 2.
  • an adjusting means 56 for adjusting the size of the distance D (gap D) between the suction surface 2 and the suction portion 14.
  • the adsorbing unit 1 adsorbs to the adsorbing surface 2 by setting the pressure between the adsorbing surface 2 and the adsorbing portion 14 to a negative pressure due to the Venturi effect. It is important to manage an appropriate gap between the surface 2 and the suction portion 14. Therefore, by providing the adjusting means 56, it is possible to adjust the gap D to an appropriate size.
  • the adjustment means 56 for example, it may be performed manually or an actuator may be used. Further, the suction unit 14 and the wheel 55 may be aligned in advance. Alternatively, the pressure of the opening 13 may be detected by the pressure sensor 24 and may be fed back to the adjusting means 56 as needed to adjust the size of the gap D by the adjusting means (such as an actuator) 56.
  • traveling devices 51 and 52 movable along the suctioned surface 2 are attached to the suction unit mounting plate 36 in a state where the suction portion 14 is sucked to the suctioned surface 2 There is.
  • the suction units 1A to 1G are non-contact type suction units that obtain suction force by the Venturi effect, and by attaching the traveling devices 51 and 52, the suction units 1A to 1G can move while suctioning to the suctioned surface 2 such as a wall surface. Furthermore, if a work tool is equipped, it becomes possible to perform various operations while moving on a wall surface or the like.
  • the traveling device 51 it is also possible to tow with a rope or the like without having a drive source such as a motor.
  • Adjustment means 56 for adjusting the size is provided between the suction unit mounting plate 36 fixed to the mounting unit 12 included in the suction units 1A to 1G and the chassis 53, 61 of the traveling devices 51, 52.
  • Adjustment means 56 it is possible to adjust to the appropriate gap D, and it is possible to obtain an appropriate adsorption force.
  • each adsorption unit described in the above-described embodiment is configured to include one adsorption unit and one blower, it is possible to provide a plurality of adsorption units for one blower. .
  • Such an adsorption unit can be realized, for example, by connecting a plurality of adsorption units to one pipe and arranging a blower on the pipe. At this time, the blowing capacity of the blower may be compatible with a plurality of suction units.
  • Adsorption unit (generic name), 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F ... Adsorption unit, 2 ... Adsorption surface, 10 ... Tubular body, 11A, 11B, 11C ... Blower, 12 ... Attachment part, 13 ... Suction side opening, 14, 30 ... suction part, 15 ... non-suction side opening, 16, 28 ... gap formation part, 18 ... duct, 19 ... blade, 20 ... motor (drive source), 24 ... pressure sensor, 32: air flow path, 35: work tool, 36: adsorption unit mounting plate, 51, 52: traveling device, 53: chassis, 56: adjustment means, D: clearance

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Abstract

本発明の吸着ユニット1Aにおいては、被吸着面2に対向する吸着側開口部13を備える吸着部14と、吸着側開口部13とは反対側端部に設けられる非吸着側開口部15と、を有する管体10と、吸着側開口部13と非吸着側開口部15との間に配設され、空気流を発生する送風機11Aと、を有している。吸着部14は、被吸着面2に吸着したときに吸着部14と被吸着面2との間に隙間Dを構成する隙間形成部16を有し、隙間Dの流路断面積は、隙間Dより空気流の上流側及び隙間Dより空気流の下流側の流路断面積よりも小さく、ベンチュリー効果によって被吸着面2と吸着部14との間を負圧にすることで吸着力を発生する。 本発明の吸着ユニット1Aによれば、単体で、凹凸のある被吸着面2に強い吸着力を有する。

Description

吸着ユニット
 本発明は、吸着ユニットに関する。
 壁面や天井面などの人手では困難な場所における点検、清掃或いは補修などの作業を行う場合、これらの作業で使用する作業具を壁面又は天井面などの作業対象となる被吸着面に吸着ユニットによって吸着させて安定姿勢を保持しつつ作業をさせることが求められる。吸着ユニットとしては、吸着盤と被吸着面との間に形成される負圧室内を負圧にして被吸着面に吸着させる真空吸引型の吸着ユニット(例えば、特許文献1参照)、或いは圧縮空気を被吸着面側に噴射した際に、ベンチュリー効果によって生じる負圧を利用して被吸着面に吸着する吸着ユニット(例えば、特許文献2参照)などがある。
特開2000-179531号公報 特開2013-193198号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の吸着ユニットは、弾性及び滑り性のあるバキュームパッドを被吸着面に押圧して気密の負圧室を形成し、真空ポンプによって負圧室内部の空気を吸引して被吸着面に吸着するというものである。このような吸着ユニットにおいては、小さな凹凸のある被吸着面にはバキュームパッドの弾性によって吸着可能であるが、例えば、タイル壁やスラットを有するガレージシャッターなどのような凹凸面には吸着できなかったり、吸着力が著しく低下したりするという課題がある。
 特許文献2に記載の吸着ユニットは、吸着部(送風式吸着アクチュエータ)に圧縮ガスを強く送風し、吸着部と被吸着面との間を負圧状態とし被吸着面に非接触吸着するというものであり、凹凸を有する被吸着面にも吸着可能であるとされている。しかし、この吸着ユニットには、外部に床置きの圧縮ガス発生装置を設置しなければならず、吸着ユニット単体では吸着機能を有しない。
 そこで、本発明は、このような課題の少なくとも一つを解決するためになされたもので、単体で、凹凸のある被吸着面に対して強い吸着力を有する吸着ユニットを提供しようとするものである。
[1]本発明の吸着ユニットは、被吸着面に対し非接触吸着する吸着ユニットであって、前記被吸着面に対向する吸着側開口部を備える吸着部と、前記吸着側開口部とは反対側端部に設けられる非吸着側開口部と、を有する管体と、前記吸着側開口部と前記非吸着側開口部との間に配設され、空気流を発生する送風機と、を有し、前記吸着部は、前記被吸着面に吸着したときに前記吸着部と前記被吸着面との間に隙間を構成する隙間形成部を有し、前記隙間の流路断面積は、前記隙間より前記空気流の上流側及び前記隙間より前記空気流の下流側の流路断面積よりも小さく、ベンチュリー効果によって前記被吸着面と前記吸着部との間を負圧にする構成であることを特徴とする。
 本発明の吸着ユニットによれば、吸着部と被吸着面との間に空気流の流路断面積が小さい隙間を形成し、この隙間に空気を送風することによって、いわゆるベンチュリー効果により被吸着面と吸着部の間の圧力を低下させ負圧にすることによって被吸着面に吸着ユニットを吸着させることが可能となる。このようにすれば、凹凸のある被吸着面に強い吸着力を有して吸着することが可能となる。吸着ユニットは送風機を内蔵していることから、特許文献2のように吸着ユニットの外部に圧縮ガス発生機を装備することなく、単体で強い吸着力を有する吸着ユニットを実現できる。ここで、非接触吸着とは、隙間形成部は被吸着面に接触することがあるが、隙間形成部以外の吸着部の大部分が被吸着面に対して隙間を有しつつ被吸着面に吸着することをいう。
[2]本発明の吸着ユニットにおいては、前記送風機は、ダクトと、前記ダクトの内部に配設され前記吸着側開口部から空気を吸引し前記非吸着側開口部から空気を排出する回転体であるブレードと、当該ブレードの駆動源と、を有するダクテッドファンであることが好ましい。
 ダクテッドファンは、小型、軽量で吸引力が強く吸着ユニットの小型化、軽量化を実現できる。ブレード(羽根又はプロペラと称することもある)と、ブレードを回転する駆動源(例えば、モータ)を有していることから、外部に真空装置や圧縮ガス発生装置などを設けずに吸着ユニット単体で強い吸着力を得ることが可能となる。このような形態においては、吸着側開口部は吸気開口部であり、非吸着側開口部は排気開口部である。
[3]本発明の吸着ユニットは、前記送風機によって発生する負圧による流速と、前記隙間の作用と、によってさらに強い負圧を発生し前記被吸着面に吸着するものであることが好ましい。
 吸着部と被吸着面との間に隙間を有する吸着は、ベンチュリー効果を利用したものである。吸着部と被吸着物との間の負圧は、一義的には送風機によるものであるが、この負圧による流速(空気流の速度)と上記隙間の流速とによって、さらに強い負圧が発生する。その結果、強い吸着力が発生し、平滑面は勿論、凹凸がある被吸着面に対して強い吸着力を発生させることができる。
[4]本発明の吸着ユニットにおいては、前記吸着側開口部内に圧力センサ又は流速センサを配置し、前記送風機は、前記圧力センサ又は前記流速センサの測定値に基づき前記ブレードの回転速度が制御されるものであることが好ましい。
 ブレードの回転速度を上げれば吸引力が強くなり、回転速度を下げれば吸引力が弱くなる。圧力センサ又は流速センサの測定値から負圧レベルを判断し、ブレードの回転速度をコントロールすることによって、吸着力を最適に制御することができる。
[5]本発明の吸着ユニットは、前記管体の内周面と前記ダクトの外周面との間にも空気流路を有していることが好ましい。
 このような構成にすれば、吸着ユニットは、送風機内の空気流と管体とダクトとの間の空気流を有することとなる。管体とダクトとの間の空気流はダクト内の空気流に対してバイパス流となる。このように管体とダクトとの間にバイパス流を形成することによって吸着側開口部(吸気開口部)から非吸着側開口部(排気開口部)に向かう空気流量を増加させることが可能となる。
[6]また、前記送風機は、前記非吸着側開口部から空気を吸引し、前記吸着側開口部から前記隙間に向かって空気を噴射するものであることが好ましい。
 このように構成される吸着ユニットは、被吸着面と吸着部との間の隙間に空気を噴射(送風)することによって吸着開口部内が負圧になることよって吸着力が発生する。負圧の発生は、前述した吸着側開口部から空気を吸引する方式の空気流に対して空気流の方向が逆となるが、ベンチュリー効果によるものである。
[7]本発明の吸着ユニットにおいては、前記管体は、被吸着面に吸着した状態で作業を行う作業具を取付けるための取付け部を有していることが好ましい。
 このようにすれば、吸着ユニットを作業具に取付け、或いは吸着ユニットに作業具を取り付けることで、被吸着面に吸着した状態で各種作業を行うことが可能となる。
[8]本発明の吸着ユニットにおいては、前記取付け部には、前記吸着部が前記被吸着面に吸着した状態で前記被吸着面に沿って移動可能な走行装置が取り付けられていることが好ましい。
 吸着ユニットはベンチュリー効果によって吸着力を得る非接触型吸着ユニットであって、走行装置を取り付けることによって壁面などの被吸着面に吸着しつつ移動することが可能となる。さらに、作業具を装備すれば壁面などにおいて移動しつつ各種の作業を行うことが可能となる。なお、走行装置は、モータなどの駆動源を有して自走可能なもの、駆動源を持たずにロープなどで牽引されるものなどが含まれる。
[9]本発明の吸着ユニットにおいては、前記取付け部が固定される吸着ユニット取付け板をさらに有し、前記吸着ユニット取付け板と前記走行装置の車台の間に前記被吸着面と前記吸着部との隙間の大きさを調整する調整手段を有していることが好ましい。
 吸着ユニットは、ベンチュリー効果により被吸着面と吸着部の間の圧力を負圧にすることによって被吸着面に吸着するものであるから、強い吸着力を得るためには被吸着面と吸着部との間を適切な隙間の大きさに管理することが重要となる。そこで、隙間の大きさを調整する調整手段を備えることによって適切な隙間に調整することが可能となる。調整手段としては、例えば、手動で行ってもよいし、アクチュエータを使用してもよい。
実施形態1に係る吸着ユニット1Aの1形態を示す図である。 実施形態1の変形例1に記載の吸着ユニット1Bを示す図である。 実施形態1の変形例2に記載の吸着ユニット1Cを示す図である。 実施形態1の変形例3に記載の吸着ユニット1Dを示す図である。 実施形態1の変形例4に記載の吸着ユニット1Eを示す断面図である。 実施形態2に係る吸着ユニット1Fを示す断面図である。 実施形態3に係る吸着ユニット1Gを示す図である。 吸着ユニット1Aに作業具35を取り付けた状態で被吸着面2に吸着した1形態を示す断面図である。 4個の吸着ユニット1に作業具35を取り付けた1形態を示す図である。 吸着ユニット1に車輪55を有する走行装置51を取り付けた形態を示す図である。 吸着ユニット1に一対のクローラー60a,60bを有する走行装置52を取り付けた形態を示す図である。
 以下、本発明の実施形態に係る吸着ユニット1及び吸着ユニット1の使用例について図1~図11を参照して説明する。以下の説明において、実施形態1及び実施形態3に記載の吸着ユニットを総称して吸着ユニット1と記載することがある。
[実施形態1]
 図1は、実施形態1に係る吸着ユニット1Aの1形態を示す図であり、図1(a)は、吸着ユニット1Aが被吸着面2に吸着した状態を示す断面図、図1(b)は、図1(a)の図示左方向から見た吸着ユニット1Aの正面図である。図1(a)は、図1(b)のA-A切断線で切断した切断面を表している。被吸着面2は、例えば、地面に対して垂直な壁面、地面に対して傾斜した壁面、或いは天井面であり、吸着又は何らかの方法で被吸着面に固定しなければ位置や姿勢を維持することが困難な場所、構造物などである。さらに、被吸着面2には、例えば、機械固定をするために穴をあけたり、ねじ止めをしたりする加工(施工)ができないような床面なども含む。図1(a)に示す被吸着面2は、地面に垂直な構造物の壁面を例示しており、壁面に凹凸がある場合を例示している。
 吸着ユニット1Aは、被吸着面2側が、例えばトランペットのベルのような形状を有する管体10と、管体10の内部に配置される送風機11Aと、管体10の外周に設けられる取付け部12とから構成されている。管体10は、被吸着面2に対向する吸着側開口部13を備える吸着部14と、吸着側開口部13とは反対側に開口する非吸着側開口部15とを有している。送風機11Aは、管体10内において吸着側開口部13と非吸着側開口部15との間に配設され、管体10内において強い空気流を発生させる。図1(a)において、この空気流を実線の矢印で表している。本例の吸着ユニット1Aにおいては、吸着側開口部13は吸気開口部であり、被吸着側開口部15は排気開口部である。
 吸着部14の被吸着面2側には、隙間形成部16が設けられており、吸着ユニット1Aが被吸着面2に吸着したときに隙間形成部16が被吸着面2に当たり、吸着部14と被吸着面2との間に隙間Dが形成される。隙間形成部16は、例えば、吸着部14から非吸着面2に向かって押し出し加工によって形成されるドーム形状の突起やロール形状の突起、もしくは、突起物を吸着部14に植え込んだものであってもよい。隙間形成部16は、図1(b)に示すように、管体10の中心Pから等角度間隔で6個設けられている。隙間形成部16の数は6個に限定されず4個又は8個というように減らしても、増やしてもよい。但し、隙間形成部16は、隣り合う隙間形成部16の間の空気流を妨げないような数及び大きさに設定することが望ましい。隙間形成部16を別体の突起物で形成し、隙間Dの大きさを適宜調整可能な構成としてもよい。
 吸着部14の外周縁部は、被吸着面2から離れる反り返り部17となっている。この反り返り部17の曲率は、吸着部14において隙間形成部16よりも内周側(吸着側開口部13内)の曲率に近い曲率にすることが好ましい。吸着部14の形状をこのようにすることによって、隙間Dに外部から入り込む空気の流れ、隙間Dから吸着側開口部13内に入り込む空気の流れの両方において渦流などの空気流の乱れが発生しにくくしている。図1に示す吸着ユニット1Aは、隙間Dから外部の空気を強く吸引し負圧を発生させる方式のものであって送風機11Aは、空気吸引装置である。
 送風機11Aとしては、軸流ファン及び遠心ファンなどから選択することが可能である。図1に示す送風機11Aは、ダクト18内にブレード19(羽根又はプロペラと呼ばれることもある)を備えた強力な吸引能力を有するダクテッドファンである。送風機11Aは、ブレード19を回転駆動する駆動源としてのモータ20を有している。送風機11Aは、ダクト18に設けられている鍔部21と支持梁22とによって、管体10の中心位置に固定される。図1(b)では、支持梁22は3か所に配置されているが、対向する2か所に設けるようにしてもよい。支持梁22に替えてねじ固定としてもよい。図1に例示した送風機11Aは、ダクト18とブレード19とモータ20で構成されているが、ダクト18を管体10と兼用する構成とすることが可能である。
 管体10の非吸着側開口部15の外周には、取付け部12が固定されている。取付け部12は、吸着ユニット1Aに作業具35(図8、図9参照)などを取り付けるために設けられている。言い換えれば、作業具35に吸着ユニット1Aを取り付けることを可能としている。取付け部12には、作業具35を取り付けるための取付け孔用23が設けられている。吸着ユニット1Aに作業具35を取り付ける形態例は、図8、図9を参照して後述する。図1(a)に示す形態例においては、管体10と取付け部12は別体構成となっているが、管体10と取付け部12とを一体構成としてもよい。或いは、管体10を吸着部14側と、送風機11Aの固定側に取付け部12を含む形態と、に分割して接続する構成としてもよい。
 次に、吸着ユニット1Aが被吸着面2に吸着することについて説明する。図1(a)に示すように、隙間Dにおける流路断面積は、隙間Dから空気流上流側の流路断面積(吸着部14より外側の流路断面積)及び隙間Dから空気流下流側の流路断面積(吸着部14の内側の流路断面積)よりも小さい。ここで、送風機11Aが吸引する空気の単位時間当たりの流量を一定とすれば、ベンチュリー効果によって、隙間Dの領域の流速が、この隙間Dの前後の空気流の流速より高くなることで圧力が低下し負圧となり吸着力が発生する。すなわち、吸着ユニット1Aは、送風機11Aの吸引によって発生する負圧と、隙間Dを設けることによるベンチュリー効果で発生する負圧とによってより強い負圧を発生し被吸着面2に吸着する。
 特許文献1に記載の真空吸着する方式と異なり、吸着ユニット1Aは、送風機(ダクテッドファン)11Aの吸引によって発生する負圧と、隙間Dの作用によって発生する負圧とによって吸着するものであるから、被吸着面2に多少の凹凸があっても吸着することが可能である。例えば、被吸着面2の表面に凹凸がある仕上げ面は勿論、タイル張りの壁面、スラットを有するガレージシャッターなどにも吸着することが可能である。勿論、平滑な面に対しても隙間Dを有しつつ吸着可能である。
 また、図1に示すように、吸着ユニット1Aは、吸着側開口部13の被吸着面2に近い位置に圧力センサ24を配置している。圧力センサ24は、吸着側開口部13内の圧力レベルを測定し、この測定値に基づき送風機11Aの駆動(ブレード19の回転速度)を制御することによって適切な吸着力を得ることを可能としている。隙間Dの作用による負圧の発生は、隙間Dにおける流速が隙間D前後の空気流の流速よりも大となることから、圧力センサ24に替えて流速センサを配置するようにしてもよい。
 このように構成される吸着ユニット1Aは、圧縮空気を利用する特許文献2に記載の吸着ユニットのように外部に床置きの圧縮ガス発生装置を設置する方式に対し、単体で吸着ユニットを構成することが可能である。また、圧縮ガス発生装置としてカセット型のガスボンベなどを用いることも可能であるが、このようなガスボンベでは長時間の吸着を維持することはできない。吸着ユニット1Aにおいては、送風機11Aに駆動電力を供給すれば長時間にわたって吸着力を維持することが可能となる。
 隙間D及び吸着部14の構成としては、図1に示す構成例以外に幾つかの構成例がある。その構成例を変形例として図2、図3、図4及び図7を参照して説明する。
 [変形例1]
 図2は、変形例1に係る吸着ユニット1Bを示す図であり、図2(a)は、吸着ユニット1Bが被吸着面2に吸着した状態を示す断面図、図2(b)は、図2(a)の図示左方側から見た吸着ユニット1Bの正面図である。図2(a)は、図2(b)のA-A切断線で切断した切断面を表している。吸着ユニット1Bは、前述した吸着ユニット1Aに対して吸着部14の構成が異なり、他の構成は同じなので吸着ユニット1Aとの相違個所を中心に説明する。吸着ユニット1Aと同じ構成部分には図1と同じ符号を付している。
 吸着ユニット1Bは、吸着ユニット1Aと同じように、被吸着面2側が全体イメージとしてトランペットのベルのような形状を有する管体10と、管体10の内部に配置される送風機11Aと、管体10の外周に設けられる取付け部12とから構成されている。管体10は、被吸着面2に対向する吸着側開口部13を備える吸着部14と、吸着側開口部13とは反対側の非吸着部側開口部15とを有している。送風機11Aは、管体10内の吸着側開口部13と非吸着側開口部15との間に配設され、管体10内において強い空気流を発生する。
 吸着部14の被吸着面2側には、隙間形成部28が設けられており、吸着ユニット1Bが被吸着面2に吸着したときに隙間形成部28が被吸着面2に当たり、吸着部14と被吸着面2との間に隙間Dが形成される。隙間形成部28は、図2(b)に示すように、吸着部14の一部を被吸着面2側に曲げ起こした形状を有し、その先端が被吸着面2に当たるように形成される。隙間形成部28は、管体10の中心Pから等角度間隔で6個設けられている。隙間形成部28の数は6個に限定されず4個又は8個というように減らしても、増やしてもよい。但し、隙間形成部28は、隣り合う隙間形成部28の間を空気が流れやすい間隔となるように数及び大きさを設定することが望ましい。
 吸着部14の外周縁部は、被吸着面2から離れる反り返り部29となっている。反り返り部29は、隙間形成部28の間から外側に花びら状に延在されている。吸着ユニット1Bは、吸着ユニット1Aと同じようにベンチュリー効果によって隙間Dの領域の流速が前後の空気の流速より高く、圧力が低下し負圧となることで被吸着面2に吸着する。吸着ユニット1Bは、送風機11Aの吸引によって発生する負圧と、隙間Dの作用(ベンチュリー効果)によって発生する負圧とによってより強い負圧を発生し被吸着面2に吸着する。
 図2(b)において2点鎖線で表すように、隙間形成部28を曲げ起こして形成せずに、外周側に反り返り部29に倣って延在される突出部33を延長させ、被吸着面2側の面に図1(a)に示すような突起状の隙間形成部16(図示は省略する)を形成してもよい。
 [変形例2]
 図3は、変形例2に係る吸着ユニット1Cを示す図であり、図3(a)は、吸着ユニット1Cが被吸着面2に吸着した状態を示す断面図であり、図3(b)は、図3(a)の図示左方側から見た吸着ユニット1Cの正面図である。図3(a)は、図3(b)のA-A切断線で切断した切断面を表している。吸着ユニット1Cは、前述した吸着ユニット1Bに対して吸着部14の構成が異なるが、他の構成は同じなので吸着ユニット1Bとの相違個所を中心に説明する。吸着ユニット1Bと同じ構成部分には図2と同じ符号を付している。
 吸着ユニット1Cにおいて吸着部14は、吸着ユニット1Bに設けられている反り返り部29を取り除いた形状を有している。吸着部14の外周縁部には、外側方向に突出し、かつ被吸着面2側に曲げ起こした隙間形成部28が形成されている。吸着ユニット1Cは、吸着部14の構成のみが吸着ユニット1Bと異なり、被吸着面2側が全体イメージとしてトランペットのベルのような形状を有する管体10と、管体10の内部に配置される送風機11Aと、管体10の外周に設けられる取付け部12とから構成されている。吸着ユニット1Cは、吸着ユニット1A,1Bと同じようにベンチュリー効果によって隙間Dの領域の流速が、隙間Dの前後の空気流の流速より高くなることで圧力が低下し負圧となることで吸着力が発生し被吸着面2に吸着する。吸着ユニット1Cは、送風機(ダクテッドファン)11Aの吸引によって発生する負圧と、隙間Dの作用(ベンチュリー効果)によって発生する負圧とによってより強い負圧を発生し被吸着面2に吸着する。
 図3(b)において2点鎖線で表すように、隙間形成部28を曲げ起こして形成せずに、外側に被吸着面2に平行に突出部33を延長させ、被吸着面2側の面に図1(a)に示すような突起状の隙間形成部16(図示は省略する)を形成してもよい。
 [変形例3]
 図4は、変形例3に係る吸着ユニット1Dを示す図であり、図4(a)は、吸着ユニット1Dが被吸着面2に吸着した状態を示す断面図である。図4(b)は、図4(a)の図示左方側から見た吸着ユニット1Cの正面図である。図4(a)は、図4(b)のA-A切断線で切断した切断面を表している。吸着ユニット1Dは、前述した吸着ユニット1A,1B、1Cに対して吸着部30の構成が異なり、他の構成は同じなので相違個所を中心に説明する。吸着ユニット1Aと同じ構成部分には図1と同じ符号を付している。
 吸着ユニット1Dにおいて、吸着部30は、被吸着面2に対してお椀を伏せたような形状を有している。吸着部30の被吸着面2側の端面には、一部をカットして形成される空気流路31が設けられている。この空気流路31の周方向両側に突設される部分(カットした後の残り部分)が隙間形成部32となる。吸着ユニット1Dは、図4(a)に示すような吸着部30を有する管体10と、管体10の内部に配置される送風機11Aと、管体10の外周に設けられる取付け部12とから構成されている。
 吸着ユニット1Dは、吸着ユニット1A,1B,1Cと同じようにベンチュリー効果によって隙間Dの領域の流速が、隙間Dの前後の空気流の流速より高くなることで圧力が低下し負圧となることで被吸着面2に吸着する。吸着ユニット1Dは、送風機11Aの吸引によって発生する負圧と、隙間Dの作用(ベンチュリー効果)によって発生する負圧とによってより強い負圧を発生し被吸着面2に吸着する。
 [変形例4]
 図5は、変形例4に係る吸着ユニット1Eを示す断面図であり、吸着ユニット1Eが被吸着面2に吸着した状態を表している。前述した吸着ユニット1A、1B,1C,1Dが吸着側開口部(吸気開口部)13から送風機11Aのダクト18の内部を経て非吸着側開口部(排気口部)15に至る空気流路(図中、実線の矢印で表す)を有していることに対し、吸着ユニット1Eは送風機11Bのダクト18の外周側にも空気流路(空気の流れ)32(図中、点線の矢印で表す)を有していることが異なる。図5は、図1で説明した吸着ユニット1Aの構成を基に空気流路32の構成を加えた図であり、吸着ユニット1Aと同じ構成部分には図1と同じ符号を付している。
 送風機11Bは、前述した送風機11Aから鍔部21(図1参照)を除いた構成であり、支持梁22によって管体10の内周との間で支持されることによってダクト18の外周と管体10の内周との間の空間に空気流路32が形成される。支持梁22は、空気流に沿う方向に直交する厚みを薄くすることで流体抵抗を抑えている。空気流路32はダクト18内の空気流に対してバイパス流となる。送風機(ダクテッドファン)11Bにおいてはブレード19の吸引による空気流路(実線の矢印で表す)を有し、その空気流路の周囲にバイパス流となる空気流路32を設けることによって、管体10内の空気流量を増加させることが可能となる。
 [実施形態2]
 図6は、実施形態2に係る吸着ユニット1Fを示す断面図であり、吸着ユニット1Fが被吸着面2に吸着した状態を表している。前述した実施形態1においては、吸着ユニット1A~1Eは、被吸着面2側から空気を吸引し負圧を発生させるものであが、吸着ユニット1Fは、送風機11Cによって被吸着面2側に空気を噴射して負圧を発生させものである。図6は、実施形態1で説明した吸着ユニット1A(図1参照)を基にした構成の吸着ユニット1Eを示しており、吸着ユニット1Aと同じ部分には図1と同じ符号を付して説明する。
 送風機11Cは、非吸着側開口部15から空気を吸引して吸着側開口部13に送風し被吸着面2に噴射する。送風機11Cがダクテッドファンである場合には、送風機11Aのブレード19の回転方向に対してブレード19の回転方向を逆にする、又はブレード19の傾斜方向を逆方向に変えたものを使用する、もしくは送風機11Aを逆向きに取付けるようにしてもよい。送風機11Cを遠心ファン(ターボファン)としてもよい。
 図6では、空気の流れを実線の矢印で表している。図6に示すように、隙間Dにおける流路断面積は、隙間Dの空気流上流側の流路断面積(吸着部14の内側の流路断面積)及び空気流路下流側の流路断面積(吸着部14の外側の流路断面積)よりも小さい。ここで、送風機11Cが噴射する空気の単位時間当たりの空気流の流量を一定とすれば、ベンチュリー効果によって、隙間Dの領域の流速が前後の空気流の流速より高くなり圧力が低下し負圧となることで吸着ユニット1Fが被吸着面2に吸着する。吸着ユニット1Fの吸着力は、隙間Dの作用(ベンチュリー効果)により発生するものである。
 [実施形態3]
 図7は、実施形態3に係る吸着ユニット1Gを示す図である。図7(a)は、吸着ユニット1Gが被吸着面2に吸着した状態を表している。図7(b)は、図7(a)に示す吸着ユニット1Gを図示右方から見た正面図である。図7(c)は、被吸着面2の凹凸が前述した実施形態1と同レベルの場合の吸着部分を模式的に説明する図、図7(d)は、被吸着面2が図7(c)に示す凹凸よりも大きく深い場合の吸着部分を模式的に説明する図である。吸着ユニット1Gは、前述した吸着ユニット1A~1Eに対して吸着部14の構成が異なり、他の構成は同じなので相違個所を中心に説明する。そこで、吸着ユニット1Aと同じ構成部分には図1と同じ符号を付している。なお、図7(b)では、取付け部12の図示を省略している。
 吸着部14は、菅体10から被吸着面2に向かってトランペットのベルのような形状を有している。吸着部14は、管体10から延長される隙間形成接触板41と、隙間形成接触板41の被吸着面2に対して反対面側に重ねて配置されるベンチュリー発生板42とを有している。図7(b)に示すように、隙間形成接触板41は、外周先端部に円周まわりに所定の間隔を有して複数の接触片43を有する。図7(b)に示す例では、接触片43は12枚であるがこの数は12枚に限らない。ベンチュリー発生板42は、外周先端部に円周まわりに所定の間隔を有して複数のベンチュリー発生片44を有する。図7(b)に示す例では、ベンチュリー発生片44は接触片43と同じ数となる。ベンチュリー発生片44は、隣り合う接触片43の間の空間45を覆うように配置される。接触片43の被吸着面2側には隙間形成部37が設けられている。隙間形成部37は、例えば、吸着部14から非吸着面2に向かって形成されるドーム形状の突起やロール形状の突起、もしくは、突起物を吸着部14に植え込んだものであってもよい。或いは、隙間形成部37として、可動球体や可動ロールなどであってもよい。2片の接触片43、1片のベンチュリー発生片44及び被吸着面2で囲まれた空間45と、隙間形成部37によって形成される隙間とによってベンチュリー効果を発生させる空気流路46が構成される。なお、図7において、ベンチュリー発生板42を網掛けで図示している。
 隙間形成接触板41は管体10と一体で形成することが可能である。ベンチュリー発生板42は管体10側の円筒部において隙間形成接触板41の円筒部に嵌着させている。接触片43及びベンチュリー発生片44は可撓性を有しており、被吸着面2の凹凸形状に追従して撓んだり、捩じれたりすることが可能であり、さらに復元性を有する薄片で構成される。従って、接触片43及びベンチュリー発生片44の形状は可撓性を有していれば図示するような短冊形状でなくてもよい。
 図7(c)は、被吸着面2の凹凸が前述した実施形態1と同レベルの場合の吸着部分を模式的に説明する図であり、接触片43のほぼ全数が被吸着面2に接触する状態を表している。吸着ユニット1Gにおいては、2片の接触片43、1片のベンチュリー発生片44及び被吸着面2で囲まれた空間と、隙間形成部37によって形成される隙間とによって構成される空気流路46から空気が吸引され(又は噴射され)、ベンチュリー効果によって被吸着面2に吸着することが可能となる。
 図7(d)は、被吸着面2が図7(c)に示す凹凸よりも大きく深い場合の吸着部分を表している。図7(d)では、分かり易く説明するために個々の接触片43を43a、43b、…、43gと記載し、個々のベンチュリー発生片44を44a、44b、…、44fと記載し、個々の空気流路46を46a、46b、…、46fと記載する。図7(d)に示すように、接触片43a~43gの各隙間形成部37が被吸着面2に接触し、ベンチュリー発生片44a~44fと協働してベンチュリー効果を発生させる空気流路46を構成する。空気流路46a~46fのそれぞれの流路断面積には差があるが、隙間形成部37を設けることによって吸着部14の全周にわたって被吸着面2に吸着することが可能となる。
 なお、隙間形成部37を設けずに直接被吸着面2に接触させるように構成することが可能である。このような場合には、接触片43の幅を小さくして空間45を広げることによって空気流路46を広げる。また、図7に示す吸着ユニット1Gにおいても、吸着ユニット1Fと同じように送風機11Cによって被吸着面2側に空気を噴射して負圧を発生させる構成を適合することが可能である。
 [吸着ユニット1の使用例]
 図8は、吸着ユニット1Aに作業具35を取り付けた状態で被吸着面2に吸着した1形態を示す断面図である。前述した吸着ユニット1A~1Gのいずれも同じように作業具35を取り付けることが可能であるが、図8では吸着ユニット1Aを使用した場合を例示している。吸着ユニット1Aは、作業具35を取り付けるための取付け部12を有している。この取付け部12に作業具35を保持する吸着ユニット取付け板36(例えば、フレーム)を取付けることで作業具35を吸着ユニット1Aに取付けることができる。吸着ユニット取付け板36は、取付け部12に設けられた取付け用孔23と吸着ユニット取付け板36に設けられた孔37を利用してボルト・ナット(図示せず)などで固定することが可能となっている。
 図8では、作業具35の図示を簡略化して表している。作業具35としては、被吸着面2の表面又は内部の異常の有無を検査する検査具や、カメラ及びビデオなどの撮像装置、或いは被吸着面2の洗浄装置など各種多様のものが含まれる。作業具35は、吸着ユニット取付け板36の表裏両側に配置することが可能であり、吸着ユニット取付け板36の表面、裏面それぞれに異なる作業具を取り付けることも可能である。例えば、壁面や天上面に吸着ユニット1Aを吸着させ、作業具35をロープなどで支持することも可能である。重い作業具や体積が大きい作業具に対しては、複数の吸着ユニットを取り付けるようにしてもよく、このことについて図9を参照して説明する。
 図9は、4個の吸着ユニット1(吸着ユニット1A~1Fの総称)に作業具35を取り付けた1形態を示す図であり、図9(a)は、平面図、図9(b)は、図9(a)のA-A切断線で切断した切断面図である。この吸着ユニット1の使用態様は、作業具35が1個の吸着ユニット1では保持できない重量を有している場合の例である。吸着ユニット1は、それぞれの取付け部12によって吸着ユニット取付け板36に固定される。図9に示す吸着ユニット取付け板36の平面形状は1例であって、4個の吸着ユニット1の全体を覆うような四角形や円形、又は他の任意の形状にしてもよく、作業具35を吸着ユニット取付け板36の平面内に収めたり、外側に突出させたりしてもよい。さらに、吸着ユニット取付け板36に複数種類の作業具を取り付けることが可能となる。作業具35の種類、使用形態や重量、体積などのサイズに対応して、吸着ユニット1の数や配置は自在であり、吸着ユニット単体で吸着機能を有することから各種多様な作業具に対応可能となる。又、吸着ユニット1が1台では、作業具35の支持バランスが悪くなってしまうような場合などにも、複数の吸着ユニット1を装備するようにすればよい。
 以上説明した吸着ユニット1A~1Fのそれぞれは、被吸着面2に対向する吸着側開口部13を備える吸着部14と、吸着側開口部13とは反対側端部に設けられる非吸着側開口部15と、を有する管体10と、吸着側開口部13と非吸着側開口部15との間に配設され、空気流を発生する送風機11A~11Cのいずれかと、を有し、吸着部14は、被吸着面2に吸着したときに、吸着部14と被吸着面2との間に隙間Dを構成する隙間形成部16又は隙間形成部28又は隙間形成部32のいずれかを有し、隙間Dの流路断面積は、隙間Dより空気流の上流側及び隙間Dより下流側の流路断面積よりも小さく、空気流のベンチュリー効果によって被吸着面2と吸着部14又は吸着部30との間を負圧にする構成である。
 このような構成にすれば、吸着部14と被吸着面2との間に空気流の流路断面積が小さい隙間Dを形成し、この隙間Dに空気を送風することによって、いわゆるベンチュリー効果によって被吸着面2と吸着部14の間の圧力を低下させ負圧にし、被吸着面2に吸着ユニット1を吸着させることが可能となる。このようにすれば、凹凸がある面、表面がざらざらした面、段ボール紙のような面、又は表面にうねりがあるような被吸着面2に強い吸着力を有して吸着することが可能となる。吸着ユニット1は負圧を発生させる送風機11A又は送風機11B又は送風機11Cを内蔵していることから、特許文献2のように吸着ユニットの外部に圧縮ガス発生機を装備することなく、単体で強い吸着力を備える吸着ユニット1を実現できる。
 送風機11A又は送風機11Bは、ダクト18と、ダクト18の内部に配設され、吸着側開口部13から空気を吸引し非吸着側開口部15から排出する回転体であるブレード19と、ブレード19の駆動源であるモータ20と、を有するダクテッドファンである。
 ダクテッドファンは、小型、軽量で吸引力が強く吸着ユニット1A~1Eそれぞれの小型化、軽量化が実現できる。送風機11A,1Bは、ブレード19と、ブレード19を回転するモータ20を有していることから、外部に真空装置や圧縮ガス発生装置などを設けずに吸着ユニット単体で強い吸着力を得ることが可能となる。
 吸着ユニット1A~1Eは、送風機11A又は送風機11B又は11Cによって発生する流速と、隙間Dの作用と、によってさらに強い負圧を発生し被吸着面2に吸着するものである.
 吸着部14又は吸着部30と被吸着物2との間の負圧は、吸着ユニット1A~1Eにおいては一義的には送風機11A又は送風機11Bの流速によるものであるが、この流速と隙間Dの作用(ベンチュリー効果)による流速とによって、さらに強い負圧が発生する。その結果、強い吸引力(吸着力)が発生し、平滑面は勿論、凹凸がある被吸着面2に対して強い吸着力を発生させることができる。
 吸着ユニット1A~1Fは、吸着側開口部13内に圧力センサ24を配置し、送風機11A~11Cのそれぞれは、圧力センサ24の測定値に基づきブレード19の回転速度が制御されるものである。
 ブレード19の回転速度を上げれば吸引力が強くなり、回転速度を下げれば吸引力が弱くなる。圧力センサ24の測定値から負圧レベルを判断し、ブレード19の回転速度をコントロールすることによって、吸着力を最適に制御することができる。圧力センサ24に替えて流速センサを配設してもよく、圧力センサと流速センサの両方を配設するようにしてもよい。
 吸着ユニット1Eは、管体10の内周面とダクト18の外周面との間に空気流路32を有している。吸着ユニット1Eは、送風機11内の空気流と管体10とダクト18との間の空気流とを有することになる。管体10とダクト18との間の空気流はバイパス流となる。このように管体10とダクト18との間にバイパス流を形成することによって吸着側開口部13(吸気開口部)から非吸着側開口部15(排気開口部)に向かう空気流全体の流量を増加することが可能となる。
 また、送風機11Cは、非吸着側開口部15から空気を吸引し、吸着側開口部13から隙間Dに向かって空気を噴射するものである。このように構成される吸着ユニット1Fは、被吸着面2と吸着部14との間の隙間Dに空気を噴射(送風)することによって負圧となり吸着力が発生する。前述した吸着側開口部13から空気を吸引する方式の空気流に対して空気流の方向が逆となるが、ベンチュリー効果によって被吸着面2と吸着部14との間が負圧になることによって被吸着面2に吸着ユニット1Fが吸着可能となる。
 以上説明した吸着ユニット1では、管体10は、被吸着面2に吸着した状態で作業を行う作業具35を取付けるための取付け部12を有している。このように取付け部12を設けることによって、各吸着ユニットを作業具35に取付け、或いは各吸着ユニットに作業具35を取り付けることで、被吸着面2に吸着した状態で各種作業を行うことが可能となる。また、走行ロボットに吸着ユニットを装備すれば、様々な走行場所において走行ロボット自身の姿勢維持が可能となる。のための吸着ユニットとして使用可能となる。各吸着ユニットは、例えば、米袋やセメント袋などの風袋、段ボール箱に収容された物品を吸着し、運搬する運搬用のユニットとして使用可能となる。さらに、運送用ロボットやクレーン、ユニッククレーンなどの物品の吸着部分にも使用可能となる。複数の吸着ユニットを作業具に取付ける場合、各吸着ユニットの取付け高さを調整できるようにしてもよい。このようにすれば、被吸着面2に大きな段差がある場合にも被吸着面に吸着することが可能となる。
 次に、吸着ユニットに走行装置(走行ロボットなどを含む)を取り付ける具体例をあげ説明する。吸着ユニットとしては、前述した吸着ユニット1A~1Gそれぞれに走行装置を取り付けることが可能であるから、これらを総称して吸着ユニット1と記載し図10及び図11を参照して説明する。なお、図10及び図11は、各構成要素を簡略化して表す模式図である。
 図10は、吸着ユニット1に車輪55を有する走行装置51を取り付けた形態を示す図である。図10(a)は平面図、図10(b)は図10(a)の図示下方側から見た正面図である。吸着ユニット1は、車台53の被吸着面2側に取付け部12が固定される吸着ユニット取付け板36を介して取り付けられる。吸着ユニット1は、車台53の下方に6個配列されているが、吸着ユニット1の数は6個に限らずに4個でも8個でもよく、吸引力があれば1個でもよいが走行装置51に重心が偏らないようにバランス良く配置されることが好ましい。
 図10に示す走行装置51は、駆動源としてのモータ54と4個の車輪(例えばタイヤ)55を備えている。走行装置51は、図示は省略するが、ステアリング(操舵装置)及び駆動輪側のドライブシャフト及びディファレンシャル機構を有している。このように構成される走行装置51は、進行、後退及び左右に曲がることが可能である。センターディファレンシャル機構を用いて4輪独立駆動とすることも可能である。また、4個の車輪各々を2個並列配置する、いわゆるダブルタイヤ構造とし、2個の車輪の間に駆動用モータとディファレンシャル機構を配置することが可能である。このようにすれば、走行方向に制約がなく、例えば、走行装置51を回転せずに図示左右方向に移動することが可能となる。
 吸着ユニット取付け板36と車台53の間には、被吸着面2と吸着部14との距離D(隙間D)を調整する調整手段56を有している。吸着ユニット1は、ベンチュリー効果により被吸着面2と吸着部14との間の圧力を負圧にすることによって被吸着面2に吸着するものであるから、強い吸着力を得るためには被吸着面2と吸着部14との間を適切な隙間Dに管理することが重要となる。そこで、調整手段56を備えることによって隙間Dの大きさを適切に調整することが可能となる。調整手段56としては、例えば、手動で行ってもよく、アクチュエータを使用してもよい。予め吸着部14と車輪55との位置合わせをしておいてもよい。或いは、圧力センサ24によって開口部13の圧力を検出し、調整手段56に随時フィードバックして調整手段(アクチュエータなど)56によって隙間Dの大きさを調整するようにしてもよい。
 図11は、吸着ユニット1に一対のクローラー60a,60bを有する走行装置52を取り付ける形態を示す図である。このような走行装置52は、いわゆる走軌車両と呼ばれるものに相当する。図11(a)は平面図、図11(b)は図11(a)の図示下方側から見た正面図である。なお、図11(b)は、走行装置52の駆動機構の図示を省略している。吸着ユニット1は、車台61の被吸着面2側に取付け部12が固定される吸着ユニット取付け板36を介して取り付けられる。吸着ユニット1は、車台61の下方側に6個配置されているが、吸着ユニット1の数は6個に限らずに4個でも8個でもよく、吸引力があれば1個でもよいが走行装置51に重心が偏らないようにバランス良く配置されることが好ましい。
 走行装置52は、一方のクローラー60aを駆動するモータ62と、他方のクローラー60bを駆動するモータ63とを有している。モータ62はチェーン64を介して一方の駆動輪(図示せず)を回転し、モータ63はチェーン65を介して他方の駆動輪(図示せず)を回転する。このように構成される走行装置52は、前進すること、後退すること、左右に曲がること及び被吸着面2上で回転することが可能である。
 吸着ユニット取付け板36と車台61の間には、被吸着面2と吸着部14との距離D(隙間D)の大きさを調整する調整手段56を有している。吸着ユニット1は、ベンチュリー効果により被吸着面2と吸着部14との間の圧力を負圧にすることによって被吸着面2に吸着するものであるから、強い吸着力を得るためには被吸着面2と吸着部14との間を適切な隙間に管理することが重要となる。そこで、調整手段56を備えることによって隙間Dを適切な大きさに調整することが可能となる。調整手段56としては、例えば、手動で行ってもよく、アクチュエータを使用してもよい。また、予め吸着部14と車輪55との位置合わせをしておいてもよい。或いは、圧力センサ24によって開口部13の圧力を検出し、調整手段56に随時フィードバックして調整手段(アクチュエータなど)56によって隙間Dの大きさを調整するようにしてもよい。
 以上説明した吸着ユニット1A~1Gにおいて、吸着ユニット取付け板36には、吸着部14が被吸着面2に吸着した状態で被吸着面2に沿って移動可能な走行装置51,52が取り付けられている。吸着ユニット1A~1Gはベンチュリー効果によって吸着力を得る非接触型吸着ユニットであって、走行装置51,52を取り付けることによって壁面などの被吸着面2に吸着しつつ移動することが可能となる。さらに、作業具を装備すれば壁面などにおいて移動しつつ各種の作業を行うことが可能となる。なお、走行装置51においては、モータなどの駆動源を持たずにロープなどで牽引することも可能である。
 また、吸着ユニット1A~1Gに備える取付け部12に固定される吸着ユニット取付け板36と走行装置51,52それぞれの車台53,61の間に、被吸着面2と吸着部14との隙間Dの大きさを調整する調整手段56を有している。調整手段56を備えることによって適切な隙間Dに調整することが可能となり、適切な吸着力を得ることが可能となる。
 なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
 前述した実施形態で説明した各吸着ユニットは、一つの吸着部と一つの送風機とで構成される構成であるが、一つの送風機に対して複数の吸着部を備える形態とすることが可能である。このような吸着ユニットは、例えば、複数の吸着部を1個の管体に接続し、この管体に送風機を配設すれば実現可能となる。この際、送風機の送風能力を複数の吸着部に対応できるものとすればよい。
 1…吸着ユニット(総称)、1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G…吸着ユニット、2…被吸着面、10…管体、11A,11B、11C…送風機、12…取付け部、13…吸着側開口部、14,30…吸着部、15…非吸着側開口部、16,28…隙間形成部、18…ダクト、19…ブレード、20…モータ(駆動源)、24…圧力センサ、32…空気流路、35…作業具、36…吸着ユニット取付け板、51,52…走行装置、53…車台、56…調整手段、D…隙間

Claims (9)

  1.  被吸着面に対し非接触吸着する吸着ユニットであって、
     前記被吸着面に対向する吸着側開口部を備える吸着部と、前記吸着側開口部とは反対側端部に設けられる非吸着側開口部と、を有する管体と、
     前記吸着側開口部と前記非吸着側開口部との間に配設され、空気流を発生する送風機と、
    を有し、
     前記吸着部は、前記被吸着面に吸着したときに前記吸着部と前記被吸着面との間に隙間を構成する隙間形成部を有し、
     前記隙間の流路断面積は、前記隙間より前記空気流の上流側及び前記隙間より下流側の流路断面積よりも小さく、ベンチュリー効果によって前記被吸着面と前記吸着部との間を負圧にする構成である、
    ことを特徴とする吸着ユニット。
  2.  請求項1に記載の吸着ユニットにおいて、
     前記送風機は、ダクトと、前記ダクトの内部に配設され前記吸着側開口部から空気を吸引し前記非吸着側開口部から空気を排出する回転体であるブレードと、当該ブレードの駆動源と、を有するダクテッドファンである、
    ことを特徴とする吸着ユニット。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の吸着ユニットにおいて、
     前記送風機の吸引によって発生する負圧と、前記隙間の作用と、によってさらに強い負圧を発生し前記被吸着面に吸着するものであること、
    を特徴とする吸着ユニット。
  4.  請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の吸着ユニットにおいて、
     前記吸着側開口部内に圧力センサ又は流速センサを配置し、
     前記送風機は、前記圧力センサ又は前記流速センサの測定値に基づき前記ブレードの回転速度が制御されるものである、
    ことを特徴とする吸着ユニット。
  5.  請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の吸着ユニットにおいて、
     前記管体の内周面と前記ダクトの外周面との間にも空気流路を有している、
    ことを特徴とする吸着ユニット。
  6.  請求項1に記載の吸着ユニットにおいて、
     前記送風機は、前記非吸着側開口部から空気を吸引し、前記吸着側開口部から前記被吸着面に向かって空気を噴射するものである、
    ことを特徴とする吸着ユニット。
  7.  請求項1から請求項のいずれか1項に記載の吸着ユニットにおいて、
     前記管体は、被吸着面に吸着した状態で作業を行う作業具を取付けるための取付け部を有している、
    ことを特徴とする吸着ユニット。
  8.  請求項7に記載の吸着ユニットにおいて、
     前記取付け部には、前記吸着部が前記被吸着面に吸着した状態で前記被吸着面に沿って移動可能な走行装置が取り付けられている、
    ことを特徴とする吸着ユニット。
  9.  請求項8に記載の吸着ユニットにおいて、
     前記取付け部が固定される吸着ユニット取付け板をさらに有し、前記吸着ユニット取付け板と前記走行装置の車台の間に前記被吸着面と前記吸着部との隙間の大きさを調整する調整手段を有している、
    ことを特徴とする吸着ユニット。
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