JPS6390484A

JPS6390484A - 壁面吸着走行機

Info

Publication number: JPS6390484A
Application number: JP61234662A
Authority: JP
Inventors: Shinji Naito; 内藤　紳司; Kenji Tsuchida; 健二土田; Yoshiaki Ichikawa; 芳明市川; Chikara Sato; 主税佐藤; Shigeru Kajiyama; 梶山　茂
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: 1988-04-21
Also published as: JPH0578465B2; US4828059A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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って壁面や天井に
吸着し、履帯を駆動して移動する壁面吸着走行機に係り
、特に任意に壁面に着脱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
用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Ｈ帯面端
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６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って壁面吸着
走行機を遠隔で着脱することは不可能である。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歩行動作は不可能である。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った
。

本発明の目的は、壁面吸着走行機を遠隔で任意に壁面か
ら離脱させることにより異なる平面間の乗り移りや平面
上の部分歩行を可能とし、動作範囲を拡大することある
。

〔問題点を解決するための手段〕上記目的は、壁面と垂直をなす方向における本体に対す
るＨ帯の相対的な動きを拘束する履帯案内装置を可動と
して、案内装置による履帯の拘束・解放を任意に可能と
することにより達成される。

履帯案内装置を動作させるためには、壁面吸着走行機本
体にアクチュエータを介して履帯案内装置を取り付け、
地上にいる操作者あるいは自動制御装置からの指示でア
クチュエータを作動させることにより実現される。

〔作用〕

履帯案内装置によっ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？ｌＦ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１個々の磁石に作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＝□　　　　　　　　　　　　・・・（１）ｍ　”　
ｎ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＝□　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）
　１　　ｎ（２）式の両辺をｍ　”　ｎ倍することにより、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。

したがって必要に応じてｆあるいはｍ　’　ｎを大きく
とることにより、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。

次に履帯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
最低の引っ張り荷重Ｆ’＋＊ｌｎは（４）式で与えられ
る。

Ｆ　ｓｉｎ’　＝　２　ｍ　ｆ　＝　２−・＝　（４）
すなわちＪＩＩ’ｉＦ案内装置でＢｔｒを拘束しない状
態では、履帯拘束時の−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１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９８〜９
ｂ、チェーンリンク５８〜５ｉ、永久磁石１ａ〜ｌｉ、
案内装置６等から成る。誘導輪９ａ〜９ｂは車軸８８〜
８ｂによって本体フレーム１０に転勤可能に取り付けら
れている。チェーンリンク５８〜５９ｉから成るチェー
ンは誘導輪９８〜９ｂに懸架されているため、アクチュ
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、各チェ
ーンリンク５８〜５１にはピン２８〜２１を介して永久
磁石１８〜１１が取り付けられている。実際の壁面吸着
走行機ではチェーンの全周にわたっ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
省略しである。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
とする。第１図に示すように、エアシリンダ７ａ〜７ｂ
を用いて案内袋ｒＩ１６を本体フレーム１０に近づく方
向に駆動すると、ピン２ａ〜２１は案内装置６によって
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袋［６からピン２ａ〜
２１すべてに伝達され、さらにピン２８〜２１に結合さ
れた永久磁石１８〜１１に伝達される。第１図中に示し
た矢印３８〜３１は、永久磁石１８〜１１に作用する負
荷荷重である。すなわち履帯であるチェーンの壁面と垂
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　−荷は（１）式に示す値となる０次に第２図に示す
ように、エアシリンダ７８〜７ｂを用いて案内袋ｗ６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〜２１は案内装置６に対して自由に動きうる状態に
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を経てチェーンリンク５ａ〜５１より
成るチェーンに伝達される。このとき隣接するチェーン
リンク間に相対変位が生ずるとチェーンリンク相互の間
に力を生ずる。逆に言えば隣接するチェーンリンク間に
相対変位が生じない状態ではチェ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ェーンリン
ク５ｂ、５ｈから内側のチェーンリンク５０〜５ｇへは
伝達されず、チェーンリンク５ｂ、５ｈに集中して作用
する。すなわち履帯であるチェ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
機構によって、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。転勤用モータ３４を駆動すると、減速ＪＩＩｉ
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
？１Ｆ２１，２２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る。（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５
１を壁面５７から引き離し、さらに（ｂ）で案内装置５
３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
５０ｔｊ１面５７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ｆｆ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
平面間を乗り移っ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１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Ｍ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
って、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？１Ｆ
６１．６２が回転する１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７１ａ〜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
よって矢印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１図中に示され管でいない駆動機
構によって軸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
移り動作を行なうシ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を拘束状態にセットする。（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
持しなからｍ’＊ｓｏ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１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
が可能な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歩
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
機構によって、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１０
３が取り付けられている。

第８図は、第７ｒ１４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
機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、（Ｑ）はＪ［ｆ１０７を壁面１１０から
持ち上げて側方へ移動した状態、（ｄ）は履帯１０６を
壁面１１０から持ち上げて側方Δ移動し、部分的な歩行
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
換が回置か不可能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、任意の場合で履帯案内板を解除して、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。したがって、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ａ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が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っ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
わたっ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・・・チェーンリ
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、６
１〜６２・・・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、８７〜８８・・・壁面、９０〜
９２・・・履帯、９３〜９５・・・履帯の案内装置、１
０４・・・壁面、１０６〜１０８＄１０１１．・氷人繊后９・・・ニアンリンダ゛１２・・・壁面第２０磨３　閃８４０　　ζＲ享ば巣ワ囚９０〜９ｚ、１帯 ’１３〜私゛尋？４案内管ず１０４・壁也姿ｌ

Claims

【特許請求の範囲】１、本体と、本体に装備された複数の誘導輪と、該誘導輪に懸架され、被作業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から成る壁
面吸着走行機において、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、任意に拘束・解放
する履帯案内装置を本体に設けたことを特徴とする壁面
吸着走行機。