JP2575004Y2 - クローラ型壁面吸着走行ロボット - Google Patents

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１
０１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１０
３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１０７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１
０６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１１２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
１１０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１１５及び吸引ポート１
１４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１１１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１０９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１１０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１０
８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１１
０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前記無端チェーンの外方に向け
て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前記ベローズ内が真空引きされ
ることにより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、走行壁面に対向しない前記ベローズの伸びをそ
れぞれ規制して前記ベローズを縮み状態に保持し得る状
態に索体を引っ張り方向に駆動すると共に走行壁面に対
向する前記ベローズの傾斜自由な伸縮を許容する状態に
伸長方向に索体を駆動する駆動手段と、前記ベローズに
対してそれぞれ設けられ前記走行壁面に対向した前記ベ
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、索体によ
る伸びの規制が働かずしかも傾斜自由な伸縮が許容され
た状態となり、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
る。この時、進行方向先頭部位及び最後尾にあるベロー
ズは無端チェーンの回転に伴って走行壁面に対して角度
をもって接触及び離反していくが、索体で伸びが規制さ
れたベローズは傾斜自由に伸縮していくため、角度をも
って走行壁面に接触及び離反しても、ベローズは接触開
始時から離反終了時まで隙間なく密着した状態が維持さ
れる。また、索体で伸びが規制されたベローズは傾斜自
由に伸縮するため、走行壁面の形状に確実に追従する。
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
するベローズ内を個別に設けられた吸引手段によってそ
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になる。

【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、索体によってチェーンリンク側に引き戻された状態
にあり（縮み状態に保持された状態）、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１３Ｌ，１３Ｒにはそれぞれ従動歯車１
４Ｌ，１４Ｒが一体的に嵌着され、これら従動歯車１４
Ｌ，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１９Ｌ，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１９Ｌ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２
０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
変形可能な発砲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，１
９Ｒ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駆動手段としてのエアシリンダ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３
５には、先端をパッドベース２５に連結した索体として
の吊り上げケーブル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給配管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、これに伴い吊り上げケーブル３６が引っ張り方向に
駆動してベローズ２３のばね力に抗してパッドベース２
５がブラケット２２側に引き上げられる（縮み状態が保
持される）。この時、ベローズ２３は、傾斜自由な伸縮
が許容された状態で索体により伸びが規制されている。
逆に、開放側の空気供給配管３４側からエアシリンダ３
２内に圧縮空気が供給されると、そのピストンロッド３
５が伸長し、吊り上げケーブル３６が伸び方向に駆動し
てベローズ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２
８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４
０がフレーム１１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，１９
Ｒ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、吊り上げケーブル
３６によって、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。この
時、進行方向先頭部位及び最後尾にあるベローズ２３は
無端チェーン１９Ｌ，１９Ｒの回転に伴って走行壁面４
１に対して角度をもって接触及び離反していくが、吊り
上げケーブル３６で伸びが規制されたベローズ２３は傾
斜自由に伸縮していくため、角度をもって走行壁面４１
に接触及び離反しても、ベローズ２３は接触開始時から
離反終了時まで隙間なく密着した状態が維持される（図
１参照）。また、吊り上げケーブル３６で伸びが規制さ
れたベローズ２３は傾斜自由に伸縮するため、走行壁面
４１の形状に確実に追従する。

【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
ローズ内を真空引きする吸引手段を各ベローズに対して
それぞれ設けたので、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
るベローズ内が配管等を介さずに各吸引手段にて直接真
空引きされる結果、走行壁面に密着する吸着パッド内が
圧力損失がない状態で効率良く真空状態となり、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てベローズを縮み状態
に保持し得ると共に前記ベローズの傾斜自由な伸縮を許
容する索体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、索体によってチェーンリンク側に引き
戻された状態、即ち、縮み状態が保持された状態にな
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。また、
進行方向先頭部位及び最後尾にあるベローズは無端チェ
ーンの回転に伴って走行壁面に対して角度をもって接触
及び離反していくが、索体で伸びが規制されたベローズ
は傾斜自由に伸縮していくため、角度をもって走行壁面
に接触及び離反しても、ベローズは接触開始時から離反
終了時まで隙間なく密着した状態が維持される。また、
索体で伸びが規制されたベローズは傾斜自由に伸縮する
ため、走行壁面の形状に確実に追従する。

【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 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 審査官 前田 幸雄 (56)参考文献 特開 昭56−67669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−101232（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−68275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−84661（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 55/265 B62D 57/024

Claims (1)

(57)【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
   取り付けられ且つ前記無端チェーンの外方に向けて付勢
   されたベローズと、これらベローズの先端部にそれぞれ
   取り付けられ且つ前記ベローズ内が真空引きされること
   により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、
   走行壁面に対向しない前記ベローズの伸びをそれぞれ規
   制して前記ベローズを縮み状態に保持し得る状態に索体
   を引っ張り方向に駆動すると共に走行壁面に対向する前
   記ベローズの傾斜自由な伸縮を許容する状態に伸長方向
   に索体を駆動する駆動手段と、前記ベローズに対してそ
   れぞれ設けられ前記走行壁面に対向した前記ベローズ内
   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
   壁面吸着ロボット。