JPH06159600A - 切替ステーション用自動配管接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホースを用いずに配管切替操作を容易にし
た自動配管接続装置。 【構成】 一列に配置された複数の配管カップリング
の複数列がフレーム１０に固定されている。各配管カッ
プリングＣ０１，〜，Ｃ３５は接続口を上方に向けて水
平に、かつ各配管カップリングがマトリックス状になる
ように配置されている。各配管カップリングは外部装置
連結される配管に接続されている。接続カートリッジ３
０は、フレームの配管カップリング上の所望の列の上に
挿入配置される。接続カートリッジ内の接続カップリン
グは、接続管で連結されている。配管接続駆動装置は、
配管カップリングと接続カップリングとが互いに対向し
たとき、接続管を降下させた後、配管カップリングと接
続カップリングとを接続することにより、配管カップリ
ングと接続カップリングとにそれぞれ接続された配管の
間を接続管を介して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の配管が集中する配
管切替ステーションにおいて用いられる自動配管接続装
置に関する。さらに詳しくは、例えば回分生産システム
に用いられている配管ラインを切替えて、原料や最終製
品、中間製品などを移送するための配管切替ステーショ
ンに用いられる自動配管接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回分生産システムでは原料や製品
（最終または中間）の移送には主として固定配管による
バルブ切替操作の移送システムが行われてきた。例えば
食品、ならびに飲料製造プラントにあって、例えばある
中間製品を一工程の複数個のタンク群から他工程の複数
個のタンク群に、所望の目的に応じて移送する場合に
は、固定ヘッダー配管群を設備し、ラインの切り替え、
すなわちバルブの切り替え操作によって行っている。さ
らに、食品製造業界においては、配管中に残存する中間
製品の腐敗による発酵などを防止する目的により、洗浄
がその都度行われている。この洗浄としては、製造設備
に分解・移動などを行うことなく、設備を固定した状態
のままで製品と接する部分を洗浄液と作用させて行う、
いわゆるクリーニングインプレース（以降、ＣＩＰと略
記する）の方法が一般的であり、このため、切り替えバ
ルブには、製品の移送切り替えと洗浄の切り替えのため
に複雑な構造のバルブを用いている。

【０００３】図２１は上述した従来の自動配管接続装置
を示す図である（「配管と装置、１９９１、９月号サニ
タリープラント用ダブルシートバルブ」の記載によ
る）。図２１ではタンクＴ１、Ｔ２、Ｔ３の三基あり、
各々同時に受け入れ、払い出し、ＣＩＰの工程を効率よ
く行うためのものである。これらにあっては、各工程で
扱う流体同志が混入しないように、二重のシール面を持
ついわゆるダブルシートバルブが用いられるのが一般的
である。３系統のラインと３基のタンクの組み合わせに
より、それらの乗算により合計９個の切り替えバルブが
必要になる。通常は、バルブブロックを構成する。工程
を独立して行いうるが、とのバルブを作動させて、との
ように経路を流すかを計画することは、バルブの数が増
していくに従って煩雑になり、さらにバルブの切り替え
をさせるための制御用入出力点数もバルブの数によって
増加する。通常はバルブ総数の２倍といわれている。

【０００４】上述のように多数のタンクがあり、これら
への複数の原料、中間原料、中間製品さらにＣＩＰと複
数のラインが構成されている場合には、バルブの数が増
加し、また前記の入出力点数が増加していくことが考え
られる（図２２）。中間製品の移送、すなわち、複数個
のタンクから複数個のタンクへの移送にあっては、配管
ヘッダー群が構成されている。さらに特定のタンクへの
切り替えを行うために切り替えバルブが用いられるが、
この場合、複数対複数の乗算による組み合わせが必要と
なるので、相当数のバルブが必要となる。サニタリー性
を持たせるためにこれらのバルブは分解が容易であるこ
とが必要であるが、材質としては腐食の起きないステン
レス鋼製を用いているためこの種のバルブはコスト的に
も高いものであり、数が多いこともあり設備の更新増強
を考慮する際の改善項目の主眼の一つであった。

【０００５】一方、ホースによる切り替えも、装置が大
型化しない時代または自動化が行われていなかった時点
では採用されていた。ホースの直径が小さい範囲では比
較的作業が容易であるので用いられている。しかし、プ
ラントが大型化するにつれて取扱いが容易でなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたような固定
配管でのバルブ切り替え操作による切替ステーションに
おいては、配管とバルブの錯綜した状況となり、さらに
多数の切り替えバルブを目的に応じて動作させるために
その制御システムも複雑にならざるをえない。かくて、
プラント全体の能力を増強したり、銘柄の増加による品
種の切り替えが増加する場合には、フレキシビリティを
欠くこととなり、プラントの融通性に大きな問題を与え
ることとなる。

【０００７】一方、ホースを切り替えに使用する場合に
あっても、設備が大型化してホースの取扱いが容易でな
い場合や、業界や製品によってはサニタリー性が要求さ
れて、ホースを使用することが適切でない場合がある。
また、ホースの使用を最小限にしたい場合もある。特
に、食品、飲料などの製造業界にあっては、この傾向が
大である。

【０００８】ホースを用いる場合の問題点としては次の
ような点が考えられる。

【０００９】（１）ホース内の凹凸部に内容物が滞留残
存して、内容物の腐敗による発酵が生じる。ホース内面
の凹凸はもちろんのこと、思わぬ隙間や滞留部へ内容物
が侵入して滞留し、腐敗発酵を招く。これは例えばビー
ルなどの発酵菌を用いる製品においては、品質管理上で
特に重要なことである。ホースを接続する場合には、い
わゆる「竹の子」が多用されるが、竹の子にホースを繁
ぎ込み、バンドで圧着する方式にあっては、隙間が生じ
るので、この部分への内容物の侵入を完全に防止するこ
とはできない。このホース接続端の隙間を防止する方式
もあるが、材料に制限があることなどから、すべての条
件に適用できないこと、またコスト高になることなどが
ある。

【００１０】（２）洗浄が頻繁に行われるが、洗浄には
弱アルカリ性溶液、、弱酸性溶液、清水などが繰り返し
て流されること、さらには、時として熱水が用いられる
などの使用環境が厳しい。また、移送に際しては、内圧
が繰り返し作用することにもなりますます条件としては
過酷になる。このために、ホースを構成する材料の損傷
が激しく、縦割れなどが生じやすい。ホースに割れ目や
ひびが生じる際に発生する破片が流体中に混入すること
になり、バルブの弁座に噛み込んだり、フィルターの目
詰まりを生じたり、最悪には製品に混入するなどの可能
性も考えられる。このために、ホースは定期的に取り換
えられるか、目視により点検される。必要ならば画像処
理技術などによってもよいが技術的に複雑であり、実際
には、作業員の目による判断に頼らざるをえない。これ
らの点が自動化を難しくしている点の一因でもある。

【００１１】本発明は、上述の問題に鑑み、ホースを用
いずに配管接続操作を容易にし、フレキシビリティに富
む組み合わせ接続を可能とした配管接続の切替ステーシ
ョンにおける切替ステーション用自動配管接続装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の切替ステーショ
ン用自動配管接続装置は、一列に配置された複数の配管
カップリングが固定されたフレームと、各配管カップリ
ングにそれぞれ接続されて、各配管カップリングを外部
装置と接続する複数の配管ラインと、フレームの配管カ
ップリング上に挿入され、規定位置にセットされたと
き、複数のカップリングのうち選択された少なくとも２
つの配管カップリングとそれぞれ対向する接続カップリ
ングを有する接続カートリッジからなる切替ステーショ
ン用自動配管接続装置であって、前記接続カートリッジ
は、前記接続カップリング間を接続する接続管と、配管
カップリングと接続カップリングとが互いに対向したと
き、接続管を駆動して配管カップリングと接続カップリ
ングとを接続することにより、配管カップリングと接続
カップリングとにそれぞれ接続された配管の間を接続す
る配管接続駆動装置を有する。

【００１３】また、好ましくは、前記一列に配置された
複数の配管カップリングの複数列を、接続口を上方に向
けて水平に、かつ各配管カップリングがマトリックス状
になるように配置し、複数の配管カップリングの所望の
列にそれぞれ接続カートリッジを挿入配置し、所望の配
管の間を接続する。

【００１４】

【作用】フレームに一列に配置された複数の配管カップ
リング上に接続カートリッジが配置され、接続カートリ
ッジの接続カップリングが配管接続駆動装置によって駆
動され、配管カップリングと接続されると、配管カップ
リングにそれぞれ接続された各配管は、配管カップリン
グおよび接続カップリング並びに接続管を介して接続さ
れる。また、フレームに一列に配置された複数の配管カ
ップリングの複数列が固定されている場合は、それぞれ
の列に所望の配管の接続に適した接続カートリッジを配
置すれば、配管の接続切替はより柔軟に行うことができ
るようになる。

【００１５】

【実施例】次ぎに、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本発明の切替ステーション用自
動配管接続装置の一実施例を示す模式図、図２は図１の
実施例をどのように用いるかの例を示す図である。図３
は、図１の実施例を詳細に示した構成図、図４は、図３
の配管接続に用いられるカートリッジを示す拡大図であ
る。

【００１６】図１の切替ステーション用自動配管接続装
置１は多数の配管の相互の接続切替を行う切替ステーシ
ョンに用いられるものであって、ポートＡとポートＢと
を有する。ポートＡには配管Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，
Ａ５が、ポートＢには配管Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３がそれぞれ
接続されている。

【００１７】図２に示すように、配管Ｂ１からの液体製
品（中間製品または液体原料であってもよい）をバルブ
ＶＢ１，バルブＶＡ５を介して配管Ａ５に払い出し、配
管Ａ１，Ａ４からの液体製品をそれぞれバルブＶＡ１，
ＶＡ４およびバルブＶＢ２を介して配管Ｂ２に受け入
れ、配管Ｂ３から洗浄液をバルブＶＢ３，バルブＶＡ３
を介して配管Ａ３に供給する場合を例として以下の説明
を行う。

【００１８】図３を参照すれば明らかなように、図１の
実施例の切替ステーション用自動配管接続装置１は、ベ
ース上に固定され、ポートＡ，Ｂを有するステーション
フレーム１０（以降、フレーム１０と略記する）と、Ａ
ＧＶ等の移動台車２０（あるいはプッシュプル方式のロ
ーラコンベヤ等の移載装置）に搭載されてフレーム１０
に対向する規定位置に搬送され、フレーム１０に挿入さ
れフレーム１０と協働してポートＡ，Ｂに接続された配
管の接続を行う配管接続カートリッジ３０（以降、カー
トリッジ３０と略記する）とからなる。

【００１９】まず、フレーム１０について説明する。フ
レーム１０は剛性を有する強度部材の枠組で主要骨組み
を構成され、場合によっては漏洩した液体を一次保持で
きるように外部がさらに薄い金属板等で覆われる。ポー
トＡに設けられたバルブＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３，ＶＡ
４，ＶＡ５の一端にはそれぞれ配管Ａ１，Ａ２，Ａ３，
Ａ４，Ａ５が接続され、他端にはそれぞれ配管カップリ
ングＣ０１，Ｃ０２，Ｃ０３，Ｃ０４，Ｃ０５の底面が
接続されている。ポートＢに設けられたバルブＶＢ１，
ＶＢ２，ＶＢ３の一端にはそれぞれ配管Ｂ１，Ｂ２，Ｂ
３が接続され、バルブＶＢ１の他端には配管カップリン
グＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ１５が、バルブ
ＶＢ２の他端には配管カップリングＣ２１，Ｃ２２，Ｃ
２３，Ｃ２４，Ｃ２５が、バルブＶＢ３の他端には配管
カップリングＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４，Ｃ３５
がそれぞれ接続されている。すなわち、フレーム１０に
おいては、ポートＡのバルブ数（接続すべき配管数）と
ポートＢのバルブ数（接続すべき配管数）とを乗算した
数だけの配管カップリングＣ０１，Ｃ１１，Ｃ１２，
〜，Ｃ３５が、ｘ軸方向に４個ずつ、ｙ方向に５個ず
つ、水平かつマトリックス状に配置されている。また、
各配管カップリングＣ０１，Ｃ１１，Ｃ１２，〜，Ｃ３
５の接続に用いられる開口は同一水平面で上方を向くよ
うに配置されている。 次にカートリッジ３０について
説明する。カートリッジ３０は、ホームステーション等
と呼ばれるカートリッジ収納場所（不図示）から移動台
車２０によって規定位置まで搬送され、フレーム１０内
でｘ軸に沿って並ぶいずれか４個の配管カップリングと
対向させられ、フレーム１０中ガイド（不図示）にガイ
ドされ、その配管カップリング上の規定位置まで挿入さ
れる（もちろん、必要な場合にはそこから自在に引き出
され、カートリッジ収納場所に戻される）。カートリッ
ジ３０が規定位置に挿入されたとき、接続カップリング
Ｄ０１，Ｄ２１は、接続されるべき配管カップリングと
対向する。接続カップリングＤ０１，Ｄ２１は、中間部
位に変位吸収機構３３（例えば、極く短いベローズ）を
具備する接続管Ｐ１（ステンレス管が衛生上は望まし
い）により接続されている。接続管Ｐ１は、内部を流れ
る液体の各種状態や特性を検出するためのセンサ３８
（例えば、導電率計や流量計）を具備するとともに支持
機構３４を介して接続駆動装置３１に取り付けられてい
る。接続カップリングＤ０１，Ｄ２１が、配管カップリ
ングと対向すると、駆動装置３１が支持機構３４を垂直
に降下させ接続カップリングＤ０１，Ｄ２１を例えば配
管カップリングＣ０１，Ｃ２１とそれぞれ当接させる。
このとき、クランプ３５およびクランプ駆動装置３６も
接続カップリングＤ０１，Ｄ２１とともに降下させられ
る。クランプ駆動装置３６は、当接させられた接続カッ
プリングＤ０１，Ｄ２１と配管カップリングＣ０１，Ｃ
２１とをクランプ３５でクランプする。接続カップリン
グＤ０１，Ｄ２１と配管カップリングＣ０１，Ｃ２１と
がクランプされると、バルブ駆動装置３７（パワー源が
電源である場合にはモータ）がクランプされたカップリ
ング内の弁体を駆動して、配管カップリングＣ０１側に
接続された配管Ａ１と配管カップリングＣ２１側に接続
された配管Ｃ２とをクランプされたカップリングを介し
て接続する（このカップリングの接続については、以後
に詳述する）。さらに、接続カートリッジ３０は、内部
における各種データを送出し、外部からの指示を受信す
る通信ユニット４５およびデータコンバータ等を含み通
信ユニット４５を駆動する情報処理ユニット４６、接続
カップリングＤ０１，Ｄ２１等を洗浄する洗浄装置（不
図示）に洗浄液を供給する補助タンク４３，４４並びに
内部の各種装置を制御する制御ＣＰＵ４１および駆動源
４２（電力で駆動するためにはバッテリ、また空気機械
を駆動するためには圧縮ボンベ等）を具備する。

【００２０】同様にして、接続管Ｐ３で接続された接続
カップリングＤ０３，Ｄ３３が配管カップリングＣ０
３，Ｃ３３と対向する位置に配置された接続カートリッ
ジ３０を配管カップリングＣ０３，Ｃ１３，Ｃ２３，Ｃ
３３の列の上にセットし、接続カップリングＤ０３，Ｄ
３３と配管カップリングＣ０３，Ｃ３３とをクランプす
れば、配管Ａ３と配管Ｂ３とが接続される。接続管Ｐ４
で接続された接続カップリングＤ０４，Ｄ２４が配管カ
ップリングＣ０４，Ｃ２４と対向する位置に配置された
接続カートリッジ３０を配管カップリングＣ０４，Ｃ１
４，Ｃ２４，Ｃ３４上にセットすれば、配管Ａ４と配管
Ｂ２とが接続される。接続管Ｐ５で接続された接続カッ
プリングＤ０５，Ｄ１５が配管カップリングＣ０５，Ｃ
１５と対向する位置に配置された接続カートリッジ３０
を配管カップリングＣ０５，Ｃ１５，Ｃ２５，Ｃ３５上
にセットすれば、配管Ａ５と配管Ｂ１とが接続される。
したがって、これらの接続が全て完了すると図５に示す
ように、配管Ｂ１は接続管Ｐ５を介して配管Ａ５に、配
管Ｂ２は接続管Ｐ１，Ｐ４を介して配管Ａ１，Ａ４に、
配管Ｂ３は接続管Ｐ３を介して配管Ａ３にそれぞれ接続
され、図２に示される接続が完了したことになる。これ
により、接続が行われていない配管ラインは、物理的に
切り離されていることになるので内部流体の混入がな
く、また配管ラインの稼働内容が肉眼でも正確に確認で
きる。

【００２１】次に、上述したカップリングの構造および
接続について図６，図７，図８を参照して説明する。図
６に示されているのは、内弁付きのカップリングの例を
示す断面図である。このカップリングは、従来から食品
業界で使用されているサニタリーバルブをカップリング
として利用したものである。すなわち、従来型ダブルシ
ートサニタリーバルブを横半分に切断し、上部をカート
リッジ３０内の接続カップリングとし、下部を配管カッ
プリングとしている。

【００２２】接続カップリングは、内弁、カップリング
ボディ、内弁の軸内に二重構造にして設けられる先端部
の洗浄チャンバ、ボディ天板、ボディ天板を貫通してい
る内弁軸、内弁軸の上端に設けられるバルブ駆動装置お
よび内弁に対する弁座、ヘルール、下部継手とシールす
るためＯリングが設けられている。

【００２３】配管カップリングは、内弁、ボディ、接続
ライン、弁軸、ボディ底板、ボディ底板を貫通している
弁軸の先端に設けられている自動復帰用のバネユニット
で構成される。配管カップリングの内弁は、バネにより
自動復帰させられて閉となるために、開閉動作のために
特別にエネルギライン（例えば空気式開閉バルブの場合
にあっては空気ライン）を設ける必要がなく、コスト
上、工事上も好都合である。配管カップリングの内弁内
に漏斗状に設けられる空隙は、洗浄チャンバからの排液
処理のために使われる。

【００２４】図７は、接続カップリングと配管カップリ
ングが接続される前の状態を示している。カートリッジ
内の接続カップリングは、接続駆動装置３１によりクラ
ンプ３５およびクランプ駆動装置３６とともに下降させ
られ、配管カップリングと当接させられる。当接した接
続カップリングおよび配管カップリングのテーパ状のヘ
ルール部は、図８に示されるようにクランプ駆動装置に
より内側矢印方向に移動させられるクランプ３５により
クランプされ接続が完了する。クランプ３５の駆動形式
については、種々のものが考えられ、クランプ駆動装置
３６はモータによってもよく、またシリンダによっても
よい。

【００２５】接続継手においては、用いる環境や意図す
る液体の性状に応じて選択されるのがよい。例えば、内
弁の部分を通過する時の圧力損失により、流体の圧力が
低下すると、内部に含まれていた発砲性ガスが生じてき
て、製品の品質を低下する場合には、できる限り、圧力
損失の小さい内弁にするか、もしくは内弁を用いない方
式とするか検討を要する。後者の場合には、切り離し時
の液垂れに対応する様に設計する必要がある。

【００２６】上述の実施例では、配管カップリングを水
平同一面に配置することを前提としたが、必要によって
は垂直方向あるいは斜めに配置することも可能なことは
言うまでもなかろう。

【００２７】また、上述の実施例においては、駆動源４
２（エネルギ源）が内蔵されているので、カートリッジ
３０自身による自律的な作業がなされ得る。また、駆動
源の容量が低下してきた場合には、通信ユニット４５等
の通信手段により、ホームステーション又はサービスス
テーションに通信することもできる。カートリッジ内に
は駆動源とともに、制御ＣＰＵも内蔵されているので、
運転操作が全てカートリッジ側において行うことがで
き、自律性がより高まる。このようにすれば、人間の足
にあたる機能については移動台車２０に依存するとは言
うものの、カートリッジは頭脳である制御ＣＰＵと筋力
である駆動機構およびエネルギ源を有することになる。

【００２８】さらに、カートリッジ内には運転状況を知
るために、色々なセンサー類を配管に設置することがで
きる。例えば、配管途上に導電率計を設けておき、内容
物の切り替えに際して導電率が違うことより流体の流れ
てきた事を感知することができる。あるいは、流量計を
配管途上に設置しておき、流量を検出して、積算して通
過流量を知ることも容易にできる。これらの計測にさい
しては、非接触方式によることもでき、例えば、電磁流
量計などを用いれば、洗浄が面倒な製品を流す場合にも
用いることができる。これらの計測値は、通信手段があ
るので、上位システムに情報を伝えることができる。通
信手段として、色々な方法があり、例えば光通信などの
方法が考えられる。

【００２９】いわゆるパイプレスプラントの基本概念で
ある「自律性のある移動体」を実現する上で、タンクに
知能を持たせることと同様な位置付けで、移動されるカ
ートリッジにも知能を持たせることができる。このため
に、カートリッジ内に頭脳としてのＣＰＵを設備する。
具体的には、自動操作できるようにシーケンサーなどが
設備される。もちろんＣＰＵを内蔵するまでもない、簡
単なシステムにあっては省略できる。カートリッジ内に
ＣＰＵと情報伝達手段を搭載しているので、接続が完了
したことを検出装置などで感知し、その信号を光通信な
どにより上位コンピュータに伝えることも可能であり、
接続装置の解除に際しても、タンク内の液レベルの信号
や、配管カートリッジ内に設けられている流量計により
得られる通過流量検知信号により、移送が完了したこと
が確認されると、離脱作業が自らの判断で行われる。も
ちろん、離脱作業にあたっては、ユニットＡおよびユニ
ットＢ側との情報のやり取りが行われる。全ての作業を
終えてから、カートリッジ側から台車呼出信号を光通信
を介して送り、台車の到着を待つなどのことができる。
さらに、接続部位のガスケットを洗浄するための、アル
コール噴霧装置や、薬液洗浄装置などの補助ユニットを
同時に搭載することができる。また、当然これらの溶液
のための小容量タンクを内蔵することはもちろんであ
る。また、殺菌機能をもつ装置（例えば、紫外線殺菌装
置、火炎殺菌装置）などを所望の目的に応じて搭載する
ことができる。枠組みを持たせ、カートリッジとしたの
で、必要な装置などが自在に搭載可能であり、種々の業
界または製品の要求にあわせて、搭載する設備を変更で
きることはもちろんである。

【００３０】このように、配管およびそれらを移動し接
続させるための駆動装置、エネルギ源、頭脳に相当する
ＣＰＵ、通信手段等をフレーム内に配置し剛性を持つカ
ートリッジとなしたので、通常の物流操作手段による取
扱いが容易になり、さらにフレキシブルホースの持つ欠
点も克服されるので、種々の効果が生まれる。すべての
駆動を台車側より行って、必要な接続などの作業を行わ
せることも可能である。これにより、カートリッジ内に
内蔵する設備を少なくすることができる。ただし、この
場合には、作業の度に移動台車がその位置にあり、駆動
させられるための位置合わせを被駆動体との間で行う必
要がある。

【００３１】カートリッジ内にエネルギ源を持つことが
得策でない場合には、具体的にはカートリッジが所定の
位置にセットされる際に、固定されているエネルギライ
ン（例えば空気ラインや電気ライン）と自動的に接続す
ることも行われる。例えば、セットされる位置に、空気
ラインや電気ラインを設けておきカートリッジ内に設け
られている自動カップリング装置により、カートリッジ
がセットされることを利用して、これらのラインとの接
続がなされるようにしておけばよい。

【００３２】次に図１ないし図８で示された第１の実施
例の動作について説明する。図９，図１０は、図５のＸ
−Ｘ断面から観察される操作状況を示す。ポートＡとポ
ートＢとの配管を接続するために、移動台車２０が、ホ
ームステーション（例えば洗浄ステーション）にて該当
する長さの接続管を具備するカートリッジを選択し、搭
載してフレーム１０の設置された場所まで運んでくる。
移動台車２０が所定の位置で停止すると移動台車２０に
付属される移載装置（例えばプッシュプル方式のローラ
ーコンベアー）によりカートリッジがフレーム１０側に
移動させられ、図１０に示されるように所定の位置にセ
ットされる。

【００３３】次いでカートリッジ３０内の接続駆動装置
３１により、ポートＡ側とポートＢ側の配管を接続する
ため接続管Ｐ４を駆動する。なお、カートリッジの位置
決めに当たっては、従来用いられているガイドコーン
（図１２）、ガイドピンなどの方式が用いられてよい。
このようにカートリッジが剛体であるので取扱いが容易
である。カートリッジ内に設けられている接続駆動装置
３１を駆動するための駆動源としては、前述したように
電気または空気エネルギを用いることができ、それらが
カートリッジ内に設けられてもよく、あるいは自動接続
装置によりフレーム１０側から供給されてもよい。

【００３４】カートリッジ３０および移動台車２０に
は、それぞれ固定されたフレーム１０側と通信するため
の通信ユニットを具備させる。また、移動台車２０は、
無軌道方式のものであってもよく、その場合には、誘導
方法には種々のものを目的に応じて選択できるのは明ら
かである。

【００３５】図１０においては、カートリッジをセット
して、カートリッジ内の接続カップリングをポートＡ側
に接続された配管カップリングＣ０４とポートＢ側に接
続された配管カップリングＣ２４とに対向するようにす
る。その後、移動台車２０は別の位置に移動し他のカー
トリッジを搭載して、別の位置にそのカートリッジを挿
入する。所定の位置に設置されたカートリッジは、ガイ
ドコーンなどよく用いられている方式で固定されること
により、配管カップリングおよび接続カップリング間の
相対位置が定まる。なお、配管の溶接工事にあたって、
適切な治具を用いて工事を行えばカートリッジと配管カ
ップリングとの相対位置関係はきわめてよい精度の範囲
に収まることになり、停止精度のわるい無軌道の台車を
用いる場合にあっても、所定の位置関係が得られること
になる。

【００３６】図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）において
は、接続管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４によってポートＡ，
Ｂの配管がどのように接続されているかが模式的に示さ
れている。図１１（ａ）はポートＡの配管Ａ５とポート
Ｂの配管Ｂ１とを接続する場合を示し、図１１（ｂ）は
ポートＡの配管Ａ１またはＡ４とポートＢの配管Ｂ２と
を接続する場合を示し、図１１（ｃ）はポートＡの配管
Ａ３とポートＢの配管Ｂ３とを接続する場合を示してい
る。

【００３７】次に移動台車２０および接続カートリッジ
３０の内部回路に関する具体例を図１３を参照して説明
する。全体を制御するＣＰＵであるマイクロコンピュー
タと、上位コンピュータや移動台車などとの情報の送受
を制御する情報通信手段と、接合クランプ装置、ユニッ
トの移動駆動制御を行うユニット駆動装置と、接続継手
の内弁を開閉させるためのアクチュエータ制御装置、計
測用装置とが設けられている。ここで、ユニット駆動装
置は、接続配管を上下方向の所定位置に移動させて配管
接続させる駆動機構を有しており、上記駆動装置は、マ
イクロコンピュータから移動指令を受けると、接続配管
装置を所定位置に移動させるようになっている。接続配
管装置が、駆動装置の駆動によって、所定位置まで移動
し、移動を完了すると、その旨が移動駆動用装置に送ら
れ、これにより、移動完了信号をマイクロコンピュータ
に通知するようになっている。次いで、接合クランプ装
置はマイクロコンピュータから接合指令を受けるとクラ
ンプの締込みを行い、これが完了すると、接合完了信号
をマイクロコンピュータに通知するようになっている。
また、計測用装置は例えばカートリッジ内の配管に取り
付けられた流量計等で構成されており、タンク内容物の
移送量を計測し、計測結果をマイクロコンピュータに与
えるようになっている。

【００３８】次に図１３の内部回路の動作について説明
する。まず、移動台車がホームステーションに行くと、
上位コンピュータから情報通信手段を介してポートＡ側
のどの配管とポートＢ側のどの配管とを接続するかの情
報が伝えられる。それにより洗浄済みカートリッジを選
択し搭載して、切替えステーションのフレーム１０の所
に進む。カートリッジが所定のステーション位置にセッ
トされ、接続のためにポートＡ側の配管カップリングと
ポートＢ側の配管カップリングとがカートリッジの接続
カップリングと相対する。セット完了信号が、マイクロ
コンピュータを介して送られると、ユニット駆動装置は
モータなどにより、接続配管を移動させる。移動にした
がって、ユニット駆動装置は移動量を確認し、モータ側
にフィードバックしながら、最終的な位置決めを行う。
移動が完了し、所定の位置に来たら、ユニット駆動装置
は接続配管移動完了信号をマイクロコンピュータに出
す。これには、例えばリミットスイッチなどが使える。

【００３９】上述の動作が終了すると、接合クランプ装
置内部の駆動装置が作動して、接合即ち機械的ロックが
なされる。この場合、ユニット駆動装置と同様な手順に
より、接合がなされる。最終的に接合が完了したことを
確認する信号が出され、マイクロコンピュータに伝えら
れる。その信号は情報通信手段を介して、上位コンピュ
ータに伝えられ、タンクの元弁が開とされる。タンク内
容物が次いで移送されるが、移送量をカートリッジ内の
配管に取り付けられた計測用装置（例えば、流量計な
ど）にて計測し、移送量信号をカートリッジからタンク
側に発して、元弁を閉とすることができる。全量が払い
出される場合には、その量についての情報が伝えられて
もよい。カートリッジ内には、エネルギ源として例えば
バッテリが内蔵されているが、その容量低下にさいして
は、事前に警告を出しておくことが望まれる。このため
に、容量を監視（例えば、電圧の低下を測定して）して
おき、所定の値になったら、警告信号を外部に出すこと
もできる。

【００４０】なお、上述の実施例においては、接続カー
トリッジは、異なるポートの配管の間を接続している
が、必要であれば同一ポートの配管同志を接続すること
も容易であることは言うまでもない。また、配管カップ
リングはマトリックス上に配置しているが、場合によっ
ては一列でもよい。一列の場合、接続カートリッジは一
個でよいのは当然である。

【００４１】次ぎに、本発明の第２の実施例について図
１４ないし図２０を参照して説明する。本実施例の自動
配管装置は、前述の実施例と異なり内弁を持たないカッ
プリングを用い、図１４に示される接続カートリッジを
採用している。

【００４２】接続カートリッジの接続管は、所定の長さ
をもつ直管部と、その両端に曲管（９０゜エルボー）を
介して直管の軸と直交する方向に所望の長さを持つ短管
および短管先端部に設けられる接続カップリングで構成
される。カートリッジ内配管は、支持機構を介して駆動
装置と繋がっており、この駆動装置により、配管は上下
一方向にのみ移動される。駆動装置はフレームに固定さ
れている。駆動装置は、カートリッジに供給されるエネ
ルギ源の種類により空気シリンダでもよくいろいろ選択
出来る。カートリッジ内には、固定側エネルギラインと
接続するための接続装置、駆動装置に加えて切り離し後
のカップリング面を洗浄するための装置、カートリッジ
の頭脳に当たる制御ユニットであるＣＰＵ、上位制御シ
ステムとの通信を行うための通信ユニット、および情報
処理ユニット（データコンバータ）、運転状態を知るた
めの検出装置（例えば、導電率計、流量計）、などが納
められており、剛性を有する強度部材の枠組み内に固定
されている。さらに枠組みの外に薄い板をはりめぐらし
て、一種の容器のようにすることも可能であり、配管の
接続が外れた場合や、運転の手違いにより液がもれて
も、床上にこぼれるまでの一時的なホルダーとして機能
を持たせることができる。この場合に、内部に漏れてき
たことを検知するものを設けておけば、直ちにラインの
開閉バルブを閉めるなどの処理が迅速に行える。カート
リッジ内にはＣＰＵ等へのエネルギ源を内蔵することが
できる。

【００４３】また、ＣＰＵ等へのエネルギ源の容量が低
下してきた場合には、通信手段により、ホームステーシ
ョンに通信することもできる。カートリッジ内に駆動エ
ネルギを引き込み、ＣＰＵ等も内蔵されているので、運
転操作が全てカートリッジ側より行うことが出来、自律
性がより高まる。このようにすれば、人間の足にあたる
機能については移動台車に依存するとしても、カートリ
ッジ内には運転状況を知るために、色々なセンサー類を
配管に設置することができる。例えば、配管途上に導電
率計を設けておき、内容物の切り替 また、流量計を配
管途上に設置しておき、流量を検出して、積算して通過
流量を知ることも容易にできる。これらの計測にさいし
ては、非接触方式によることもでき、例えば、電磁流量
計などを用いれば、洗浄が面倒な製品を流す場合にも用
いることができる。これらの計測値は、通信手段がある
ので、上位システムに情報を伝えることができる。通信
手段として、色々な方法があり、例えば光通信などの方
法が考えられる。

【００４４】カートリッジが所定の位置にセットされる
際に、固定されているエネルギライン（例えば空気ライ
ンや電気ライン）と自動的に接続することが行われる。
例えば、セットされる位置に、空気ラインや電気ライン
を設けておきカートリッジ内に設けられている自動カッ
プリング装置により、カートリッジがセットされること
を利用して、これらのラインとの接続がなされるように
しておけばよい。

【００４５】図１４の接続カートリッジが用いられたと
きの動作について図１５ないし図２０を参照して説明す
る。図１５においては、ポートＡ側の配管の配管カップ
リングＥ０４とポートＢ側の配管の配管カップリングＦ
２４とをカートリッジ内接続管にて接続しようとしてい
る。図１６においては、ポートＡの配管とポートＢの配
管とを接続するために、移動台車が接続する箇所に対応
する長さをもつ接続管を具備するカートリッジを運び切
替ステーションのフレーム１０に設置するのを示してい
る。移動台車が所定の位置で停止すると移動台車に付属
される移載装置（例えばプッシュプル方式のローラーコ
ンベアー）によりカートリッジがステーション側に移動
させられ、図１７のように所定の位置にセットされる。
次いでカートリッジ内の配管接続駆動装置により、ポー
トＡ側とポートＢ側を接続するため接続管を降下させ
る。位置決め、剛体としてのカートリッジの取扱い易さ
については前例の通りである。カートリッジ内に設けら
れている接続駆動装置を駆動するためのエネルギ源とし
て、空気エネルギを用いることができ、自動接続装置に
より固定側ポートＡ側より供給される。カートリッジお
よび移動台車にそれぞれフレーム側と通信するための通
信ユニットやＣＰＵを具備させるのも前例と同様であ
る。

【００４６】図１８（ａ），（ｂ），（ｃ）においては
ポートＡ，Ｂの配管がどのように接続されているかが模
式的に示されている。図１８（ａ）はポートＡの配管Ａ
５とポートＢの配管Ｂ１とを接続する場合を示し、図１
８（ｂ）はポートＡの配管Ａ１またはＡ４とポートＢの
配管Ｂ２とを接続する場合を示し、図１８（ｃ）はポー
トＡの配管Ａ３とポートＢの配管Ｂ３とを接続する場合
を示している。

【００４７】第２の実施例における配管カップリングお
よび接続カップリングは図１９に示されるような構造を
有する。接続カップリングは、先端の部位に配管カップ
リングと当接させるためのガスケットを有し、その上部
側壁にゴム製の環状袋体を設けている。接続カップリン
グが配管カップリングに当接されると、空気供給口から
圧縮空気が供給され、図２０に示されるように環状袋体
を膨らませカップリングの側壁間をシールし、中央に液
体製品等のための流路を形成する。

【００４８】以上説明した実施例からも明らかなよう
に、制御のソフトの面から言及すれば、従来方式では、
ポートＡ側の配管数ａとポートＢ側の配管数ｂがある場
合に、その組み合わせを切替えにより制御する場合に
は、配管の数同志の積すなわちａとｂの積に相当する制
御用入出力点数が必要であったが、本実施例による方法
では、ａとｂと接続部分の和に相当する数の制御用入出
力点数のみでよく、制御用入出力点数が増すほど、制御
用入出力点数の低減の度合いが大きくなり、制御用入出
力点数が少ないことにより制御ソフトのメンテナンスが
容易になるという利点を有する。また、図で示されたよ
うなゴム製の環状袋体を用いる場合、接続配管の位置合
わせが簡単になる利点もある。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は構成されて
いるから以下に説明する効果を奏する。

【００５０】（１） 配管の数に制限されることなく、
ユニット化しやすい。

【００５１】（２） 組み合わせが容易であり拡張性を
有する。

【００５２】（３） ＣＩＰを容易に行うことができ
る。

【００５３】（４） 固定配管ヘッダー群を用いず、切
替えバルブ数を減少することもできるので経済的であ
る。

【００５４】（５） 制御システムを含む付帯設備の数
をへらすことができる （６） 切替えのための制御ソフト構築が容易 （７） ラインが接続されているかどうかが、目で簡単
に確認ができる （８） コンピュータでの制御でも確認できる （９） 材料の混入が確実な確認方法でなされる さらに、フレキシブルホース部品を全く用いていないの
で、 （１０） サニタリー性が強く要求される用途にあって
も適用可能となり、そのような特性を必要とする業界も
しくは製品の製造にあってもプラントの自動化を促進
し、品種切替えの要求に素早く対応することが可能とな
り、多様な生産の要求に柔軟に対応できる。

【００５５】（１１） メンテナンスが容易である その他のものとしては、カートリッジを使用することに
より、 （１２） 液の漏れに対しても直ちにラインの開閉バル
ブを閉めることができる （１３） 配管がコンパクトになり収納、移動が簡単 （１４） 移動カップリング装置を一体的に収納するこ
とができる （１５） 通常の物流操作技術による取扱いが容易であ
り、用途に応じて種々の補助機能を搭載できる。 （１６） カートリッジ内にＣＰＵを内蔵させるので、
自律的な操作が可能となり、より自在なプラントの運転
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切替ステーション用自動配管接続装置
の一実施例を示す模式図である。

【図２】図１の実施例をどのように用いるかの例を示す
図である。

【図３】図１の実施例を詳細に示した構成図である。

【図４】図３の配管接続用カートリッジを示す拡大図で
ある。

【図５】図３においてポートＡ，Ｂの配管がカップリン
グで接続されているのを示す図である。

【図６】図３の実施例において用いられる配管カップリ
ングおよび接続カップリングを示す断面図である。

【図７】図６のカップリングの接続動作を示す図であ
る。

【図８】図６のカップリングが接続されたのを示す図で
ある。

【図９】図５のＸ−Ｘ断面から観察した場合の接続カー
トリッジの操作状況を示す図である。

【図１０】図９において、接続カートリッジが移動台車
よりフレーム上に移動されたのを示す図である。

【図１１】ポートＡ，Ｂの配管が接続管によって接続さ
れるのを示す図である。

【図１２】ガイドコーンとガイドピンを示す図である。

【図１３】接続カートリッジの内部回路の一具体例を示
すブロック図である。

【図１４】本発明の第２の実施例に用いられる、内弁を
具備しない接続カップリングが取り付けられた接続カー
トリッジを示す構成図である。

【図１５】図１４の接続カートリッジがフレーム上に搭
載されたのを示す図である。

【図１６】第２の実施例の動作を示す図である。

【図１７】第２の実施例の動作を示す図である。

【図１８】ポートＡ，Ｂの配管が接続管によって接続さ
れるのを示す図である。

【図１９】図１４の接続カートリッジの配管カップリン
グおよび接続カップリングを示す断面図である。

【図２０】図１９のカップリングが接続された状態を示
す図である。

【図２１】自動配管接続装置の従来例を示す図である。

【図２２】自動配管接続装置の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 切替ステーション用自動配管接続装置 １０ フレーム ２０ 移動台車 ３０ 接続カートリッジ ３１ 接続駆動装置 ３３ 変位吸収機構 ３４ 支持機構 ３５ クランプ ３６ クランプ駆動装置 ３７ バルブ駆動装置 ３８ センサ ４１ 制御ＣＰＵ ４２ 駆動源 ４３，４４ 補助タンク ４５ 通信ユニット ４６ 情報処理ユニット Ａ１，Ａ２，〜，Ｂ３ 配管 Ｃ０１，〜，Ｃ０５，Ｃ１１，〜，Ｃ３５ 配管カッ
プリング Ｄ０１，〜，Ｄ３３ 接続カップリング Ｐ１，〜，Ｐ４ 接続管 ＶＡ１，〜，ＶＢ３ バルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一列に配置された複数の配管カップリン
   グが固定されたフレームと、各配管カップリングにそれ
   ぞれ接続されて、各配管カップリングを外部装置と接続
   する複数の配管ラインと、フレームの配管カップリング
   上に挿入され、規定位置にセットされたとき、複数のカ
   ップリングのうち選択された少なくとも２つの配管カッ
   プリングとそれぞれ対向する接続カップリングを有する
   接続カートリッジからなる切替ステーション用自動配管
   接続装置であって、 前記接続カートリッジは、前記接続カップリング間を接
   続する接続管と、配管カップリングと接続カップリング
   とが互いに対向したとき、接続管を駆動して配管カップ
   リングと接続カップリングとを接続することにより、配
   管カップリングと接続カップリングとにそれぞれ接続さ
   れた配管の間を接続する配管接続駆動装置を有する切替
   ステーション用自動配管接続装置。
2. 【請求項２】 前記複数の配管カップリングは、接続口
   を上方に向けて水平に配置され、前記接続カートリッジ
   は、前記接続管が変位吸収機構を具備するとともに、、
   前記複数の配管カップリング上に配置され、前記配管接
   続駆動装置は、接続口を下方に向けた前記接続カップリ
   ングを前記配管カップリング上に降下させ、前記接続カ
   ップリングの接続口と前記配管カップリングの接続口と
   を機械的な接合クランプで接続する請求項１記載の切替
   ステーション用自動配管接続装置。
3. 【請求項３】 前記接続カートリッジは、カップリング
   面を洗浄する洗浄装置と、上位制御システムと通信およ
   び通信するためのデータ処理を行う情報処理装置と、配
   管接続状況を検出するための検出装置と、具備する各装
   置を駆動する駆動源と、具備する各装置を制御するため
   のＣＰＵとを具備する請求項１または２記載の自動配管
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の一列に配置された複数の
   配管カップリングの複数列を、接続口を上方に向けて水
   平に、かつ各配管カップリングがマトリックス状になる
   ように配置し、複数の配管カップリングの所望の列にそ
   れぞれ接続カートリッジを挿入配置し、所望の配管の間
   を接続する自動配管装置。