JPH0578465B2

JPH0578465B2 -

Info

Publication number: JPH0578465B2
Application number: JP61234662A
Authority: JP
Inventors: Shinji Naito; Kenji Tsuchida; Yoshiaki Ichikawa; Chikara Sato; Shigeru Kajama
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1993-10-28
Also published as: JPS6390484A; US4828059A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は履帯に装備した永久磁石によつて壁面
や天井に吸着し、履帯を駆動して移動する壁面吸
着走行機に係り、特に任意に壁面に吸着するに好
適な壁面吸着走行機の負荷分散機構に関する。

〔従来の技術〕

壁面に吸着して移動する装軌式車両としては、
例えば特開昭48−14095号公報に示されているよ
うに履帯（無限軌道）と被作業壁面間に磁気吸着
力を作動させるための磁石を履帯に組み込んだも
のが知られている。このように履帯外面に吸着装
置を並べて配置し誘導輪に懸架した壁面吸着走行
機においては、天井壁面に逆さに吸着した場合に
自重を含めた負荷荷重は履帯両端の吸着装置に集
中するため、十分な吸着能力を発揮できない。

壁面の吸着走行・作業に十分な吸着能力を容易
に発揮しうる壁面吸着走行機の構造としては、特
開昭61−89184号に示されているようなものがあ
る。すなわち履帯外面の吸着装置を並べて配置し
誘導輪に懸架した壁面吸着走行機において、壁面
と垂直方向の本体に対する履帯の相対的な動きを
拘束する履帯案内装置を取り付け、自重を含めた
負荷荷重を壁面に接する吸着装置すべてに分散し
て作用させる方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来技術では、例えば永久磁
石のように吸着能力を制御できない吸着装置を使
用した場合、操作者あるいは自動制御装置からの
命令によつて壁面吸着走行機を遠隔で着脱するこ
とは不可欠である。そのため鉛直壁面から天井壁
面への移動のような異なる平面間の乗り移りや、
壁面から壁面吸着走行機本体を持ち上げて側方へ
小距離移動するような部分走行動作は不可欠であ
る。このような壁面吸着走行機では、走行・作業
に十分な吸着能力を持ちながらも、作業開始時に
取り付けた平面から離脱できないため、動作範囲
が著しく制約される問題があつた。

本発明の目的は、走行・作業に十分な吸着能力
を有すると共に動作範囲を容易に拡大出来る壁面
吸着走行機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成する手段は、本体と、本体に間
隔を開けて装備された複数の誘導輪と、前記複数
の誘導輪に掛け渡されて懸架され、壁面に対して
磁気吸着力を作用させる永久磁石を外面に装備し
た履帯と、前記誘導輪を回転駆動する駆動機構と
を備えている壁面吸着走行機において、前記壁面
と垂直をなす方向における前記本体に対する前記
履帯の相対的な動きを拘束する前記履帯に帯する
履帯案内装置と、前記拘束の状態と非拘束の状態
との間で前記履帯案内装置を動作させる履帯案内
装置動作機構とを備えていることを特徴とした壁
面吸着走行機である。

〔作用〕

履帯案内装置によつて壁面と垂直をなす方向に
おける本体に対する履帯の相対的な動きを拘束す
ると、履帯は壁面と垂直方向についてはほぼ剛体
とみなすことができる。このため壁面吸着走行機
が天井面に逆さに吸着した状態では負荷荷重は壁
面吸着走行機本体から履帯案内装置を経て履帯の
壁面に面した部分全体に分散して伝達される。そ
の結果、履帯外面に取り付けられた永久磁石のう
ち壁面に接するすべての磁石に分散して負荷荷重
が作用するので、個々の磁石に使用する負荷荷重
は小さくてすむ。仮りに自重を含めた負荷荷重が
Ｗ、履帯外面に取り付けられて壁面に接する永久
磁石の個数を履帯１列あたりｎ個、装備している
履帯の数をｍ列とすると、磁石１個あたりに作用
する荷重ｔは(1)式で与えられる。

ｔ＝Ｗ／ｍ・ｎ ……(1) 逆に個々の磁石に(2)式に示す吸着能力ｆがあれ
ば、この壁面吸着走行機は落下することはない。

ｆ＞ｔ＝Ｗ／ｍ・ｎ ……(2) (2)式の両辺をｍ・ｎ倍にすることにより、自重
を含めた負荷荷重Ｗに対して落下することはな
い、壁面吸着走行機全体の吸着能力Ｆが与えられ
る。

Ｆ＝ｍ・ｎ・ｆ＞Ｗ ……(3) (3)式で明らかなように、吸着能力Ｆは個々の磁
石の吸着能力ｆと磁石の個数ｍ・ｎに比例する。
したがつて必要に応じてｆあるいはｍ・ｎを大き
くすることにより、大きな吸着能力を持つ壁面吸
着走行機を実現することができる。

次に履対案内装置を動作させてこれまで拘束し
ていた履帯を開放すると、壁面と垂直方向につい
て履帯は剛体とみなせなくなり、この方向に履帯
に作用する力は隣接する領域へ伝達されなくな
る。このため誘導輪から履帯へ伝達された荷重は
壁面に吸着している両端の磁石にのみ集中的に作
用する。(1)〜(3)式で示す壁面吸着走行機では２ｍ
個の磁石に荷重が集中するから、走行機を壁面か
ら引き離すのに必要な最低の引つ張り荷重F′_nio
は(4)式で与えられる。

F_nio′＝2mf＝２Ｗ／ｎ ……(4) すなわち履帯案内装置で履帯を拘束しない状態
では、履帯拘束時の2/nだけの荷重を作用させれ
ば、壁面吸着走行機を壁面より離脱させることが
可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図
により説明する。第１図、第２図は本発明の壁面
吸着走行機が天井壁面に逆さに吸着している状態
を示す原理図である。壁面吸着走行機は、本体フ
レーム10、誘導輪9a〜9b、チエーンリンク５ａ
〜５ｉ、永久磁石１ａ〜１ｉ、案内装置６等から
成る。誘導輪９ａ〜９ｂは車輪８ａ〜８ｂによつ
て本体フレーム１０に転動可能に取り付けられて
いる。チエーンリンク５ａ〜５９ｉから成るチエ
ーンは誘導輪９ａ〜９ｂに懸架されているため、
アクチユエータによりいずれかの誘導輪を駆動す
ると壁面１２上を走行できる。また壁面１２に吸
着するために、各チエーンリンク５ａ〜５ｉには
ピン２ａ〜２ｉを介して永久磁石１ａ〜１ｉが取
り付けられている。実際の壁面吸着走行機ではチ
エーンの全周にわたつて永久磁石がピンを介して
取り付けられているが、本実施例の説明では壁面
に接していない永久磁石は何ら力学的意味を持た
ないので、走行時にピンの描く軌跡を中心線１１
で代表して省略してある。さらに履帯の案内装置
６はエアシリンダ７ａ〜７ｂを介して本体フレー
ム１０に取り付けられている。第１図に示すよう
に、エアシリンダ７ａ〜７を用いて案内装置６を
本体フレーム１０に近ずく方向に駆動すると、ピ
ン２ａ〜２ｉは案内装置６によつて本体フレーム
１０側に引き付けられる。その結果、走行機の自
重を含めた負荷荷重は案内装置６からピン２ａ〜
２ｉすべてに伝達され、さらにピン２ａ〜２ｉに
結合された永久磁石１ａ〜１ｉに伝達される。第
１図中に示した矢印３ａ〜３ｉは、永久磁石１ａ
〜１ｉに作用する負荷荷重である。すなわち履帯
であるチエーンの壁面と垂直方向の動きを拘束し
た結果、負荷荷重は壁面に接する全ての永久磁石
に分散され、磁石１個あたりに作用する負荷１式
に示す値となる。次に第２図に示すように、エア
シリンダ７ａ〜７ｂを用いて案内装置６を本体フ
レーム１０から遠ざかる方向に駆動すると、ピン
２ａ〜２ｉは案内装置６に対して自由に動きうる
状態となる。このとき本体フレーム１０に作用す
る負荷荷重は誘導輪９ａ〜９ｂを経てチエーンリ
ンク５ａ〜５ｉより成るチエーンに伝達される。
このとき隣接するチエーンリンク間に相対変位が
生ずるとチエーンリンク相互の間に力を生ずる。
逆さに言えば隣接するチエーンリンク間に相対変
位が生じない状態ではチエーンリンク相互の間に
力は発生せず、このため負荷荷重は両端のチエー
ンリンク５ｂ，５ｈから内側のチエーンリンク５
ｃ〜５ｇへは伝達されず、チエーンリンク５ｂ，
５ｈに集中して作用する。すなわち履帯であるチ
エーンの壁面と垂直方向の動きを自由にした結
果、負荷荷重は壁面に接する両端の永久磁石に集
中して作用するため、(4)式に示すような小さな力
で壁面から壁面吸着走行機を引き離すことができ
る。

第３図は、本発明を用いて異なる平面間を乗り
移ることが可能な壁面吸着走行機の実施例であ
る。外周に永久磁石を装備した履帯２１〜２４は
履帯の案内装置２５〜２７と図中に示されていな
い案内装置の駆動機構によつて、それぞれ独立に
壁面に着脱することが可能である。走行用モータ
３２を駆動すると、減速機３３を経て誘導輪２８
〜３１が回転し、履帯２１〜２４が回転する。転
動用モータ３４を駆動すると、減速機３５を経
て、履帯２１，２２に対して履帯２３，２４を矢
印３８，３９の方向へ持ち上げる動作をする。ま
た履帯２１，２２は本体３６に傾動可能に取り付
けられており、さらに本体３６には検査装置３７
が固定されている。

第４図は、第３図に示した実施例が異なる平面
間の乗り移り動作を行うシーケンスを示したもの
であり。(a)では履帯５０，５１とも壁面５７に吸
着している。(b)では履帯の案内装置５３を開放
し、(c)では履帯５１を壁面５７から引き離し、さ
らに(b)で案内装置５３を拘束状態に戻してから履
帯５１を壁面５８に吸着させる。次に履帯の案内
装置５２を開放してから、(e)で履帯５０を壁面５
７より引き離す。最後に案内装置５２を拘束状態
に戻してから履帯５０を壁面５８に吸着させ、乗
り移り動作が完了する。本実施例によれば、異な
る平面間を乗り移つて走行が可能なため、走行範
囲が一平面内に限定されず広範囲で作業を実施す
ることが可能となる。

第５図は、本発明を用いて異なる平面間を乗り
移ることが可能な壁面吸着走行機の別の実施例で
ある。外周に永久磁石を装備した履帯６１，６２
は履帯の案内装置６３〜６６と図中に示されてい
ない案内装置の駆動機構によつて、壁面に着脱す
ることができる。走行用モータ６９を駆動する
と、減速機７０を経て誘導輪６７，６８が回転
し、履帯６１，６２が回転する。本体内には乗り
移り時に使用する逆励磁開放機能つき永久磁石７
１ａ〜７１ｂがアーク７２に取り付けられて格納
されており、駆動機構７９によつて矢印７３の方
向に動作する。また一端には検査装置７４を装備
しており、図中に示され管ていない駆動機構によ
つて軸７５を中心として矢印７６の方向に動作す
る。

第６図は、第５図に示した実施例が異なる平面
間の乗り移り動作を行なうスーケンスを示したも
のである。(a)では履帯８０は壁面８７に吸着して
いる。(b)では逆励磁解放機能つき永久磁石８６を
壁面８８に吸着させ、(c)で履帯の案内装置８２を
開放状態にするとともに案内装置８１を控訴状態
にセツトする。(d)では逆励磁解放機能につき永久
磁石８６で自重を壁面８８に支持しながら履帯８
０を壁面８７から持ち上げる。(e)では履帯８０が
壁面８８に吸着したのち逆励磁解放機能つき永久
磁石８６を壁面８８から解放し、さらに(f)では検
査装置を反転させて、乗り移り動作を完了する。
本実施例によれば、走行範囲が一平面内に限定さ
れず広範囲で作業を実施することが可能となる。
また履帯の上下面とも吸着動作に有効に使用する
ことができるため、第３図の実施例と比べて履帯
の数が少なくてすみ、小形軽量化が可能となる。

第７図は、本実施例を用いて壁面上で部分的な
歩行動作が壁面吸着走行機の実施例である。ここ
では壁面１０４はボイラ水管壁のような、表面が
波状のものを考える。このような壁面上では、履
帯が壁面に密着した状態で移動機構は方向転換で
きないから、側方へ移動する際には壁面より履帯
を浮かせて部分的に走行することが必要になる。
外周に永久磁石を装備した履帯９０〜９２は履帯
の案内装置９３〜９５と図中に示されていない案
内装置の駆動機構によつて、それぞれ独立に壁面
に着脱することができる。履帯９０〜９２はそれ
ぞれ本体１０２に対して上下することができ、ま
た履帯９０〜９２は相互の間隔を変化させること
ができる。本体１０２には検査装置１０３が取り
付けられている。

第８図は、第７図に示した実施例が波状壁面を
部分的に歩行して側方へ移動する様子を模式的に
示したものである。(a)は走行後停止した状態を、
壁面吸着走行前方から見たものである。

(b)は履帯１０８を壁面１１０から持ち上げて側
方へ移動した状態、(c)は履帯１０７を壁面１１０
から持ち上げて側方へ移動した状態、(d)は履帯１
０６を壁面１１０から持ち上げて側方へ移動し、
部分的な走行が完了した状態を示している。本実
施例によれば、装軌式車両において順次履帯を壁
面から持ち上げて移動方向に送ることにより部分
的歩行動作が可能なため、方向転換が困難か不可
欠な壁面上でも任意の方向へ移動することができ
る。

またこの考え方を、コンベアシステムに応用す
ることもできる。すなわち、クローラをベルトコ
ンベアとして用い下方に磁性体の物体を吊り下げ
て運搬させるものである。この場合、任意の場合
で履歴案内板を解除して、物体を下に落とすこと
ができる。ただし、物体は一個ずつ運搬しなけれ
ばならない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、吸着能力が制御できない吸着
装置を用いた壁面吸着走行機においても、履帯の
案内装置を動作させることにより走行機全体の吸
着能力を大きく変化させることができる。したが
つて、通常は吸着走行や作業に十分な吸着能力を
持ちながら、必要に応じて履帯の案内装置を動作
させ、わずかな力で履帯を壁面から引き離すこと
が可能である。

本発明を使用すれば、走行機の壁面への着脱が
容易になるほか、異なる平面間の乗り移り可能な
壁面吸着走行機を実現できる。これを用いて、石
油タンクや船舶のように複数の平面から成り、そ
の壁面の大部分に人間が接近困難な構成物を全域
にわたつて検査補修することができる。

また本発明を使用すれば、必要に応じて部分的
に歩行動作が可能な装軌式車両を実現でき、火力
発電用ボイラ水管壁のように方向転換が不可能な
壁面に対しても全域にわたつて検査補修すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の原理を示す一実施
例、第３図、第５図、第７図は本発明を応用した
実施例の斜視図、第４図、第６図はそれぞれ第３
図、第５図の実施例の動作を示す側面図、第８図
は第７図の実施例の動作を示す正面図である。１……永久磁石、２……ピン、５……チエーン
リンク、６……履帯の案内装置、１２……壁面、
２１〜２４……履帯、２５〜２７……履帯の案内
装置、４０〜４１……壁面、５０〜５１……履
帯、５２〜５３……履帯の案内装置、５７〜５８
……壁面、６１〜６２……履帯、６３〜６６……
履帯の案内装置、７７〜７８……壁面、８０……
履帯、８１〜８２……履帯の案内装置、８７〜８
８……壁面、９０〜９２……履帯、９３〜９５…
…履帯の案内装置、１０４……壁面、１０６〜１
０８……履帯、１１０……壁面。

Claims

【特許請求の範囲】１本体と、本体に間隔を開けて装備された複数の誘導輪
と、前記複数の誘導輪に掛け渡された懸架され、壁
面に対して磁気吸着力を作用させる永久磁石を外
面に装備した履帯と、前記誘導輪を回転駆動する駆動機構とを備えて
いる壁面吸着走行機において、前記壁面と垂直をなす方向における前記本体に
対する前記履帯の相対的な動きを拘束する前記履
帯に対する履帯案内装置と、前記拘束の状態と非拘束の状態との間で前記履
帯案内装置を動作させる履帯案内装置動作機構
と、を備えていることを特徴とした壁面吸着走行機。