JP2012247034A

JP2012247034A - 配管着脱装置

Info

Publication number: JP2012247034A
Application number: JP2011120855A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Takano; 哲郎高野
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】着脱時における自由度が大きくかつメンテナンスが不要な配管着脱装置を提供する。
【解決手段】エンドプレート５とベースプレート６とを、伸縮部７を有する複数の脚部６で、ジョイント９を介して回動自在に接続するとともに、エンドプレート５の外側の表面に、一方の配管１の継手２を設置して、それぞれの脚部６を伸縮させることで他方の配管３の継手４と接続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は配管着脱装置に関し、更に詳しくは、自由度が大きくかつメンテナンスが不要な配管着脱装置に関する。

従来より、生産現場や産業装置において、配管同士の自動着脱を行うための種々の装置が用いられている。この種の装置では、接続時における継手の損傷を防ぐために、配管同士の中芯を正確に合わせることが必要とされる。例えば、特許文献１は、雌継手の近傍に立設した案内ピンを、雄継手が設置された摺動可能な保持板の挿通孔に嵌合させることで、雌継手と雄継手の中芯合わせを行う配管着脱装置を提案している。

しかし、上記の配管着脱装置では、保持板の摺動により案内ピンと挿通孔の偏心を吸収するので、案内ピンと挿通孔との間に摩耗やかじりが発生するため、定期的な修理・交換が必要であるという問題があった。また、雌継手と雄継手とが対向する傾きは５°程度が限界であるため、着脱時における自由度が低いという問題もあった。

特開昭６２−２９２２４６号公報

本発明の目的は、着脱時における自由度が大きくかつメンテナンスが不要な配管着脱装置を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の配管着脱装置は、互いに嵌合する継手を介して配管同士を接続又は分離する配管着脱装置であって、エンドプレートとベースプレートとを複数の伸縮自在な脚部で回動自在に接続するとともに、前記エンドプレートの表面に前記継手の一方を設置したことを特徴とするものである。

本発明の配管着脱装置によれば、一方の配管の継手を他方の配管の継手に対して、垂直、水平及び傾斜方向に変位させることができるので、着脱時における自由度を大きくすることができる。そのため、継手同士を短時間かつスムーズに着脱することができる。また、継手同士を案内ピンや保持板などを用いることなく着脱することができるため、メンテナンスを不要にすることができる。

エンドプレートの表面に、非接触式変位計及び／又は画像センサーを設置するとともに、それら非接触式変位計及び／又は画像センサーの測定値をもとに複数の脚部をそれぞれ伸縮させる制御装置を設けることにより、エンドプレートの位置を適切に設定することができるので、継手同士を更に短時間でスムーズに接合することができる。また、継手同士の嵌合の精度も向上するため、メンテナンス不要の期間を延長することができる。

非接触式変位計としては、周辺環境の影響を受けにくく測定精度が高い二次元レーザ変位センサーを用いることが望ましい。

画像センサーとしては、いわゆるステレオ法を利用することができるように、左右一対に設置された画像計測用カメラを用いることが望ましい。

配管着脱装置に画像センサーを設置した場合において、計測精度を向上するために、他方の継手にマーカー又は発光体を取り付けることが望ましい。

伸縮自在な脚部を６本用いてパラレルリンク機構を構成することで、継手同士をより短時間でスムーズに接続することができるとともに、配管着脱装置全体の剛性を向上することができる。

本発明は、原子力設備における配管接続作業に好適に用いることができる。

本発明の実施形態からなる配管着脱装置の構造図である。図１の配管着脱装置におけるエンドプレートの移動方向を示す構造図であって、（ａ）は垂直方向を、（ｂ）は水平方向を、（ｃ）は傾斜方向を、それぞれ示す。本発明の別の実施形態からなる配管着脱装置の構造図である。図３の変形例におけるベースプレートの上面図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態からなる配管着脱装置を示す。

この配管着脱装置は、一方の配管１につながる継手２を、他方の配管３につながる継手４に嵌合させて着脱するものであって、エンドプレート５とベースプレート６の対向する面同士を、伸縮部７を有する複数の脚部８でジョイント９を介して回動自在に接続するとともに、エンドプレート５の外側の表面に一方の継手２を設置したものである。ベースプレート６は、固定物やロボットアームの先端などに固定されている。

配管１、３としては、金属管やゴム管（ゴムホース）などが例示される。また、複数の脚部８をそれぞれ伸縮させる伸縮部７には、空圧シリンダや油圧シリンダ又はサーボモータを利用したアクチュエータが用いられる。

このような配管着脱装置において、複数の脚部８のそれぞれを伸縮させることで、エンドプレート５を、垂直方向（図２（ａ））、水平方向（図２（ｂ））及び傾斜方向（図２（ｃ））のうちの少なくとも１つの自由度で自在に変位させることができるため、一方の継手２を他方の継手４に対して、短時間かつスムーズに着脱することができる。また、従来のように、案内ピンや保持板などを用いることなく、継手２、４同士を着脱することができるため、メンテナンスを不要にすることができる。

脚部８の本数は６本とすることが望ましい。そのようにすることで、いわゆるパラレルリンク機構の一種であるスチュワートプラットフォームを構成することができるので、エンドプレート５上の一方の継手２を、他方の継手３に対して６つの自由度で自在に変位させることができるため、継手２、４同士をより短時間でスムーズに接続することができるとともに、配管着脱装置全体の剛性を向上することができる。

図３は、本発明の別の実施形態からなる配管着脱装置を示す。

この実施形態では、エンドプレート５における一方の継手２が設置された表面に、単数又は複数の非接触式変位計１０又は画像センサー１１を設置するとともに、それら非接触式変位計１０又は画像センサー１１及び脚部８の伸縮部７を、有線又は無線からなる信号線１２で制御装置１３にそれぞれ接続したものである。制御装置１３は、ＣＰＵを内蔵したパーソナルコンピュータなどから構成することができる。なお、エンドプレート５上には、非接触式変位計１０と画像センサー１１の両方を設置するようにしてもよい。

このように構成することで、非接触式変位計１０及び／又は画像センサー１１が測定した距離やイメージなどの測定値から、継手２、４間の相対的な位置関係を求めることができ、その位置関係を基にして制御装置１３が伸縮部７の動作を制御して、エンドプレート５の位置を適切に設定することができるので、継手２、４同士を更に短時間でスムーズに着脱することができる。また、継手２、４同士の嵌合の精度も向上するため、メンテナンス不要の期間を延長することができる。

非接触式変位計１０としては、超音波式、渦電流式、光学式及びレーザ式が例示されるが、周辺環境の影響を受けにくく測定精度が高い二次元レーザ変位センサーを用いることが望ましい。

このように、非接触式変位計１０に二次元レーザ変位センサーを用いる場合には、エンドプレート５の水平方向の動きを計測するために、図４に示すように、他方の継手４との距離を測定する二次元レーザ変位センサー１０ａの他に、エンドプレート５の外縁に沿って二次元レーザ変位センサー１０ｂを少なくとも３個設置し、それぞれの二次元レーザ変位センサー１０ｂが外縁に直交する方向の距離を測定することが好ましい。この図４の例では、エンドプレート５上の２つの継手２の近傍に、それぞれ二次元レーザ変位センサー１０ａを設置するとともに、エンドプレート５の２つのコーナー部と長辺部中央とに、二次元レーザ変位センサー１０ｂを設置している。

画像センサー１１を用いる場合には、画像の計測を容易にするために、他方の継手４自体に、又はその近傍にマーカーや発光体を取り付けるのが良い。

画像センサー１１としては、左右一対に配置された画像計測用カメラを用いることが望ましい。このような画像計測用カメラを用いることで、いわゆるステレオ法を利用して他方の継手４の三次元座標を求めることができるため、継手２、４間の相対的な位置関係を容易かつ精度良く求めることができる。このような画像計測用カメラを用いた計測は、図２（ｃ）に示すようにベースプレート５が傾斜移動を含む場合に、特に有効である。なお、ステレオ法としては、特開平５−１６４５１７号公報に記載されたものが例示される。

本発明の配管着脱装置の用途は特に限定するものではないが、車両への燃料補給（ガソリン、軽油や水素など）のような危険性の高い作業や、自動車や電機製品の検査工程における配管接続のような長時間の単純作業に、好ましく適用される。特に、原子力設備や製鉄所のような、人間の立ち入りが禁止されているエリアでの配管接続作業に有効である。

１一方の配管
２一方の継手
３他方の配管
４他方の継手
５エンドプレート
６ベースプレート
７伸縮部
８脚部
９ジョイント
１０非接触式変位計
１１画像センサー
１２信号線
１３制御装置

Claims

互いに嵌合する継手を介して配管同士を接続又は分離する配管着脱装置であって、
エンドプレートとベースプレートとを複数の伸縮自在な脚部で回動自在に接続するとともに、前記エンドプレートの表面に前記継手の一方を設置したことを特徴とする配管着脱装置。
前記エンドプレートの表面に、非接触式変位計及び／又は画像センサーを設置するとともに、前記非接触式変位計及び／又は画像センサーの測定値をもとに前記複数の脚部をそれぞれ伸縮させる制御装置を設けた請求項１に記載の配管着脱装置。
前記非接触式変位計が二次元レーザ変位センサーである請求項２に記載の配管着脱装置。
前記画像センサーが、左右一対に設置された画像計測用カメラである請求項２又は３に記載の配管着脱装置。
前記配管着脱装置に画像センサーを設置した場合において、前記継手の他方にマーカー又は発光体を取り付けた請求項２〜４のいずれかに記載の配管着脱装置。
前記伸縮自在な脚部を６本用いてパラレルリンク機構を構成した請求項１〜５のいずれかに記載の配管着脱装置。
前記配管が原子力設備に設置されている請求項１〜６のいずれかに記載の配管着脱装置。