JPH0771422A - 継 手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 姿勢に関係なく何れの方向からの負荷に対し
ても均一な機械的剛性が得られることを目的とする。 【構成】 基部側アダプタと先端側アダプタとが互いの
接続面に嵌合可能に設けられた複数組の位置決めピンと
がガイド穴とを介して結合および分離し部材または系統
の着脱を行う継手における両アダプタの周方向にロック
機構が均等に配設され流体圧シリンダにより作動して両
アダプタの結合および分離を行うように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力設備内など人が
立入ることができない場所などに適用される継手に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５および図６は原子力設備内など人が
立入ることができない場所などで使用されている従来の
継手の説明図である。図において、本継手は直接人手で
取扱うことにより着脱、および交換が可能になってお
り、基部側アダプタ５０と先端側アダプタ５１とを結合
させることにより、部材間を継ぐ機械的剛性を有すると
ともに電気コネクタも同時に連結させる機能を有してい
る。基部側アダプタ５０にはピストン５６、ピストンロ
ッド５７を有するシリンダ５５とその動作を利用して、
ピン５８，５９を支点として揺動する２組のレバー６０
が設けられており、相手の先端側アダプタ５１に固定さ
れたロックピン５４を引き寄せ、または押し出すように
なっている。また、基部側アダプタ５０、先端側アダプ
タ５１それぞれに２組の位置決めピン５２、ガイド穴５
３が設けられている。

【０００３】図６は機械的剛性に対するＸ軸方向、Ｙ軸
方向のモーメント、Ｚ軸を中心とするトルク負荷を示し
ており、このように１８０°対向して配置された２組の
レバー６０とロックピン５４とによる着脱機構では、ト
ルク負荷に対しては２本の位置決めピン５２により剛性
が得られ、またＹ軸方向のモーメント負荷に対しては最
も遠い位置で力を受けることができて有利であるが、レ
バー６０の配置方向を軸心とするＸ軸方向のモーメント
負荷に対しては力を受けるレバー６０が回転軸心にある
ために大きな負荷を支えることができず、機械的剛性の
面で劣っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、人が立
入ることができない場所などで使用される継手において
は、遠隔操作により着脱、或いは交換が容易にでき、特
に部材間の機械的な継手、配管、ホース類の継手、電気
配線のコネクタなど総ての系統を統括的に一つに纏めた
継手が必要であり、またどのような姿勢においてもモー
メント、トルク負荷に対する機械的剛性が得られるとと
もに、遠隔操作で欠かすことのできない着脱動作の確認
機能が必要であるが、現在このような継手は見当らな
い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る継手は上記
課題の解決を目的にしており、基部側アダプタと先端側
アダプタとが互いの接続面に嵌合可能に設けられた複数
組の位置決めピンとガイド穴とを介して結合および分離
し部材または系統の着脱を行う継手において、上記両ア
ダプタの周方向に均等に配設され流体圧シリンダにより
作動して上記両アダプタの結合および分離を行うロック
機構を備えた構成を特徴とする。

【０００６】また、本発明に係る継手は、基部側アダプ
タと先端側アダプタとが互いの接続面に嵌合可能に設け
られた複数組の位置決めピンとガイド穴とを介して結合
および分離し部材または系統の着脱を行う継手におい
て、上記両アダプタの周方向に均等に配設され流体圧シ
リンダにより作動して上記両アダプタの結合および分離
を行うロック機構と、上記両アダプタに組み込まれ上記
両アダプタの結合および分離を検知するセンサとを備え
た構成を特徴とする。

【０００７】また、本発明に係る継手は、基部側アダプ
タと先端側アダプタとが互いの接続面に嵌合可能に設け
られた複数組の位置決めピンとガイド穴とを介して結合
および分離し部材または系統の着脱を行う継手におい
て、上記両アダプタの周方向に均等に配設され流体圧シ
リンダにより作動して上記両アダプタの結合および分離
を行うロック機構を備えるとともに、上記複数の位置決
めピンの長さが互いに異なる構成を特徴とする。

【０００８】また、本発明に係る継手は、基部側アダプ
タと先端側アダプタとが互いの接続面に嵌合可能に設け
られた複数組の位置決めピンとガイド穴とを介して結合
および分離し部材または系統の着脱を行う継手におい
て、上記両アダプタの周方向に均等に配設され流体圧シ
リンダにより作動して上記両アダプタの結合および分離
を行うロック機構と、上記流体圧シリンダに併設され上
記流体圧シリンダの機能喪失時に上記両アダプタの結合
を維持するスプリングとを備えた構成を特徴とする。

【０００９】

【作用】即ち、本発明に係る継手においては、基部側ア
ダプタと先端側アダプタとが互いの接続面に嵌合可能に
設けられた複数組の位置決めピンとガイド穴とを介して
結合および分離し部材または系統の着脱を行う継手にお
ける両アダプタの周方向にロック機構が均等に配設され
流体圧シリンダにより作動して両アダプタの結合および
分離を行うようになっており、流体圧シリンダにより周
方向に均等に配置された複数のロック機構を開閉するこ
とにより１つの流体圧シリンダによりそれぞれのロック
機構に均一な力が発生して姿勢に関係なく何れの方向か
らの負荷に対しても均一な機械的剛性が得られるととも
に外部からの一方向のモーメント負荷に対しても最大の
力が得られて片当たりしない。なお、外部からの負荷ト
ルクに対しては位置決めピンとガイド穴との強度で剛性
が維持される。また、負荷モーメントに対してはロック
機構の強度により剛性が得られる。

【００１０】また、本発明に係る継手においては、基部
側アダプタと先端側アダプタとが互いの接続面に嵌合可
能に設けられた複数組の位置決めピンとガイド穴とを介
して結合および分離し部材または系統の着脱を行う継手
における両アダプタの周方向にロック機構が均等に配設
され流体圧シリンダにより作動して両アダプタの結合お
よび分離を行うとともに、両アダプタにセンサが組み込
まれ両アダプタの結合および分離を検知するようになっ
ており、上記の継手と同様の作用および効果が得られる
とともに両アダプタの結合および分離など各動作の確認
が行われる。

【００１１】また、本発明に係る継手においては、基部
側アダプタと先端側アダプタとが互いの接続面に嵌合可
能に設けられた複数組の位置決めピンとガイド穴とを介
して結合および分離し部材または系統の着脱を行う継手
における両アダプタの周方向にロック機構が均等に配設
され流体圧シリンダにより作動して両アダプタの結合お
よび分離を行うとともに、複数の位置決めピンの長さが
互いに異なっており、前記の継手と同様の作用および効
果が得られるとともに遠隔操作による位置決めを容易に
行うことができる。

【００１２】また、本発明に係る継手においては、基部
側アダプタと先端側アダプタとが互いの接続面に嵌合可
能に設けられた複数組の位置決めピンとガイド穴とを介
して結合および分離し部材または系統の着脱を行う継手
における両アダプタの周方向にロック機構が均等に配設
され流体圧シリンダにより作動して両アダプタの結合お
よび分離を行うとともに、流体圧シリンダにスプリング
が併設され流体圧シリンダの機能喪失時に両アダプタの
結合を維持するようになっており、前記の継手と同様の
作用および効果が得られるとともに流体圧シリンダに供
給される流体圧源が何らかの原因で喪失した場合でも継
手としての機能が維持される。

【００１３】

【実施例】図１乃至図３は本発明の一実施例に係る継手
の説明図である。図において、本実施例に係る継手は原
子力設備内など人が立入ることができない場所などで使
用されるもので、図１に示すようにマニピュレータ４３
の関節軸間、或いはマニピュレータ４３の先端と工具と
の間に用いることにより、特に人が立入ることができな
い放射線区域内でも原子力設備のメンテナンスのために
遠隔操作によりマニピュレータ４３の関節軸、或いはマ
ニピュレータ４３の工具の着脱、交換が容易に行えるよ
うになっており、本継手４６ａ，４６ｂを内蔵した関節
軸を交換する場合には、遮蔽壁４５の外部からグリーン
ハウス４０内に設けられている揚重装置４１及び着脱、
交換用の架台４２、グリーンハウス４０内外を貫通して
設けられているハンドリング用のマニピュレータ４３及
び遮蔽窓４４などを介して行うことができる。

【００１４】即ち、本継手は図２に示すようにロボット
側の基部側アダプタ１、アダプタプレート３とツール側
の先端側アダプタ２とに区分されており、基部側アダプ
タ１と先端側アダプタ２との間の接続面で互いに接続さ
れるようになっている。基部側アダプタ１には中央部に
ピストン５、ピストンロッド７、ピストン５のシリンダ
４内に空圧の供給、排出を行う経路とその連結時空圧供
給口２７、分離時空圧供給口２６などの空圧口とがそれ
ぞれ設けられており、気密維持のために摺動面、接合面
等にそれぞれシール１４〜１９が組み込まれている。ピ
ストンロッド７には球面軸受９が軸８を介して一体に固
定され、球面軸受９を介して開閉軸１０がピストンロッ
ド７の軸心延長上に取付けられている。基部側アダプタ
１の端部には円周方向に均等に配置されそれぞれピン１
２を介して回転自由に支持された３組のロックレバー１
１が配設されており、先端を開閉軸１０の凹部に嵌め込
まれている。ロックレバー１１それぞれの基端には、後
述する先端側アダプタ２におけるロックピン１３の受取
り、引き込み、押し出しを行う切欠き溝３２が設けられ
ている。先端側アダプタ２には複数のロックレバー１１
それぞれの切欠き溝３２に見合うロックピン１３が設け
られている。ロボット側のアダプタプレート３とピスト
ン５との間には、スプリング６が内蔵されている。この
スプリング６は先端側アダプタ２を含む先端側総ての自
重以上の反力を発生するようになっている。

【００１５】先端側アダプタ２には図３に示すように２
ヶ所のガイド穴２３，２４が設けられており、基部側ア
ダプタ１にはそのガイド穴２３，２４に嵌まり合うよう
に位置決めピン２０，２１が取付けられている。この位
置決めピン２０，２１はガイドを容易にするために先端
にテーパー部を有しているとともに、位置決めピン２１
の長い方を１ヶ所のガイド穴２４に位置決めした後、周
方向に廻して次のガイド穴２３に短い方の位置決めピン
２０を楽に挿入することができるようにそれぞれの長さ
を変えてアクセス位置決めを容易に行うことができる構
造になっている。この２組の位置決めピン２０，２１、
ガイド穴２３，２４の配置は、図２に示すように１８０
°の対称位置を避け、基部側アダプタ１と先端側アダプ
タ２とが１種類の結合しか得られないように配慮されて
いる。

【００１６】本継手にはシリンダ４への空圧供給とは別
に基部側アダプタ１から先端側アダプタ２へ送る空圧ラ
インの継手及び動力、信号線など電気配線のコネクタも
互いの接続面に設けられており、図２に示すように空圧
ラインの継手として基部側アダプタ１の接続面に複数の
ニップル２２及びシール１７を設置し、そのニップル２
２に嵌め合う穴が先端側アダプタ２に設けられている。
また、電気配線についても図１に示すように基部側アダ
プタ１に電気コネクタ（リセプタクル）２８を取付け、
この電気コネクタ（リセプタクル）２８に見合う電気コ
ネクタ（プラグ）３１を先端側アダプタ２に設けてい
る。また、着脱を遠隔操作で行うため、着脱動作の確認
が得られるように本継手内に３組の非接触センサ２９
ａ，２９ｂ，２９ｃ及びマグネット３０ａ，３０ｂ，３
０ｃが内蔵されており、図３に示すようにシリンダ４の
両ストローク端のアダプタプレート３及び基部側アダプ
タ１、基部側アダプタ１と先端側アダプタ２との間にア
クセス位置決めした状態を検知できるようにそれぞれ１
組づつ設けられている。

【００１７】本継手を図４に示すように着脱することに
より、ロボット側とツール側との連結、分離が行われ
る。即ち、ロボット側の基部側アダプタ１にツール側の
先端側アダプタ２を連結する場合は、シリンダ４が分離
時空圧供給口２６からのエアー圧でピストン５を押し下
げている状態で開閉軸１０が下方に位置しており、ロッ
クレバー１１の切欠き溝３２が斜め上方を向いて先端側
アダプタ２のロックピン１３を受取る状態になってい
る。基部側アダプタ１と先端側アダプタ２との位置決め
は、基部側アダプタ１の接続面上へ先端側アダプタ２を
送り込み、２組の位置決めピン２０，２１とがガイド穴
２３，２４とにより先端側アダプタ２を機械的に誘い込
む。そして、先端側アダプタ２に固定されているロック
ピン１３をロックレバー１１の切欠き溝３２で受け取
る。このとき、基部側アダプタ１に設けられた非接触セ
ンサ２９ｃと先端側アダプタ２に設けられたマグネット
３０ｃとの組合わせにより、先端側アダプタ２の位置決
めピン２０，２１が正常に挿入されたか否かが検知さ
れ、位置決め状態の確認が得られる。空圧口は図示しな
い電磁弁等で切換え可能になっており、シリンダ４内へ
空圧を送り込む空圧口を入れ換えて連結時空圧供給口２
７からシリンダ４内へ空圧用エアーを送り、ピストン５
を開閉軸１０などとともに持上げることによりロックレ
バー１１を廻し、ロックピン１３と一体の先端側アダプ
タ２を引き寄せてシリンダ４の力で強固に結合させる。
この結合状態は非接触センサ２９ｂ、マグネット３０ｂ
による検知信号で確認される。なお、この結合状態にお
ける空圧の喪失等異常時でも継手の機能が失なわれない
ように、スプリング６の力でこの姿勢が維持される構造
になっている。ロボット側の基部側アダプタ１とツール
側の先端側アダプタ２とを分離させる場合は、上記の手
順と逆の手順で操作を行う。即ち、連結時空圧供給口２
７を開放し、分離時空圧供給口２６から空圧用のエアー
を供給してロックレバー１１の切欠き溝３２を持ち上
げ、ロックピン１３を押し上げる。このとき、非接触セ
ンサ２９ａ、マグネット３０ａからの信号で先端側アダ
プタ２が分離したことを検知して分離状態を確認する。

【００１８】人が立入ることができない場所などで使用
される継手においては、遠隔操作により着脱、或いは交
換が容易にでき、特に部材間の機械的な継手、配管、ホ
ース類の継手、電気配線のコネクタなど総ての系統を統
括的に一つに纏めた継手が必要であり、またどのような
姿勢においてもモーメント、トルク負荷に対する機械的
剛性が得られるとともに、遠隔操作で欠かすことのでき
ない着脱動作の確認機能が必要であるが、本継手におい
ては遠隔操作により基部側アダプタ１と先端側アダプタ
２との位置合わせが可能なように、基部側アダプタ１と
先端側アダプタ２との接続面にそれぞれ２組の位置決め
ピン２０，２１とそのガイド穴２３，２４を対向して設
け、位置決めピン２０，２１は先端にテーパー部を設け
るとともに互いに長さの異なるものにして挿入および、
位置決めを容易にしている。また、基部側アダプタ１内
にシリンダ４とシリンダ４のピストンロッド７端に球面
軸受９を介して開閉軸１０とを設け、また同基部側アダ
プタ１の端部に回転自由に支持された３組のロックレバ
ー１１を円周方向に均等に配置して開閉軸１０に接続し
ている。このロックレバー１１の基端にはそれぞれ後述
するロックピン１３の受取り、引き込み、押し出しが可
能なように切欠き溝３２を設けている。また、先端側ア
ダプタ２内にはロックピン１３がロックレバー１１の基
端に対向して設けられており、シリンダ４の動作により
基部側アダプタ１と先端側アダプタ２との連結、分離が
可能になっている。また、基部側アダプタ１から先端側
アダプタ２に連結される他の複数の配管、ホース類の継
手、電気配線等のコネクタも接続面に配置されており、
同時に着脱される構造としている。また、基部側アダプ
タ１と先端側アダプタ２との位置決めの確認を行う非接
触センサ２９ｃを、またシリンダ４の上、下限でそれぞ
れ着脱を検知する非接触センサ２９ａ，２９ｂを、合計
３個設けて各動作を確認することができる構造としてい
る。また、シリンダ４に供給する空圧源が何らかの原因
で喪失した場合でも継手の機能が維持されるようにシリ
ンダ４内にスプリング６を内蔵している。また、このよ
うな構造の継手をマニピュレータ４３の関節軸間に、或
いは関節と工具との間などに用いることにより遠隔操作
で容易に、姿勢に関係なく均一な剛性が得られ、同時に
他の系統の継手も含めて連結、或いは分離して交換する
ことができる。シリンダ４のピストンロッド７端で球面
軸受９を介して円周方向に均等に配置した３組のロック
レバー１１を開閉する機構は、１つのシリンダ４により
それぞれのロックレバー１１に均一な力が発生し、また
外部からの一方向のモーメント負荷に対しても最大の力
が得られ、片当たりしない。これは、中央に配置した球
面軸受９を有する開閉軸１０が力の掛からないロックレ
バー１１側に傾いて総てのロックレバー１１に力が均一
に作用することにより、姿勢に関係なく何れの方向から
の負荷に対しても有利な剛性が得られる。また、外部か
らの負荷トルクに対しては基部側アダプタ１の位置決め
ピン２０，２１と先端側アダプタ２のガイド穴２３，２
４との強度により剛性を維持、また負荷モーメントに対
しては基部側アダプタ１のロックレバー１１と先端側ア
ダプタ２のロックピン１３との強度により剛性が得られ
る。なお、このロックレバー１１とロックピン１３との
数が２組以下、或いは配置が不均等であるとバランスが
崩れる。

【００１９】このように、基部側アダプタ１と先端側ア
ダプタ２との接続面にそれぞれ２組の位置決めピン２
０，２１とそのガイド穴２３，２４とを対向して設け、
位置決めピン２０，２１には先端にテーパー部を設ける
とともに互いに長さが異なるものにしたことにより、遠
隔操作による位置決めピン２０，２１の位置決め、挿入
が容易にできる。また、基部側アダプタ１内にシリンダ
４とそのシリンダ４のピストンロッド７端に球面軸受９
を介して開閉軸１０とを設け、また同基部側アダプタ１
の端部に回転自由に支持された３組のロッドレバー１１
を円周方向に均等に配置して開閉軸１０に接続し、ロッ
クレバー１１の先端に先端側アダプタ２のロックピン１
３の受取り、引き込み、押し出しが可能な切欠き溝３２
を設けたことにより、シリンダ４の動作により基部側ア
ダプタ１と先端側アダプタ２との連結、或いは分離が可
能になっている。また、基部側アダプタ１から先端側ア
ダプタ２に連結する配管、ホース類の継手、電気配線の
コネクタ２８，３１を接続面に配置したことにより、こ
れらの継手、コネクタ２８，３１も同時に着脱が可能に
なっている。また、基部側アダプタ１と先端側アダプタ
２との間、シリンダ４の上、下限でそれぞれの動作を検
知する非接触センサ２９を合計３個設けたことにより、
各作動状態の確認が得られる。また、シリンダ４内にス
プリング６を内蔵したことにより、シリンダ４に供給す
る空圧源が何らかの原因で喪失した場合でも継手として
の機能が維持される。また、このような構造の継手をマ
ニピュレータ４３の関節軸間に、或いは関節軸と工具と
の間などに組込むことにより、何れの方向からも均一な
剛性が得られ、また遠隔操作により容易に部材および他
の系統の継手も含めて連結、分離、交換ができるととも
に、マニピュレータアームの長さ、軸構成などの変更が
可能になってメンテナンス範囲の拡大が計られる。な
お、狭隘な場所で使用されるマニピュレータ４３が何ら
かの原因でトラブルが生じる場合を予想して基部側アダ
プタ１と先端側アダプタ２とを予めワイヤ等で接続して
おくことにより、シリンダ４の空圧のみにより継手の自
己分離が可能になって非常時の回収に有利である。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る継手はそれぞれ前記のよう
に構成されており、姿勢に関係なく何れの方向からの負
荷に対しても均一な機械的剛性が得られるので、本継手
を例えばマニピュレータなどに用いることにより遠隔操
作で容易に部材または系統の連結、分離、交換を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る継手の正面図で
ある。

【図２】図２（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）
におけるｂ矢視図である。

【図３】図３（ａ）は図２（ｂ）におけるａ−ａ断面
図、同図（ｂ）はｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）はｃ−ｃ断
面図である。

【図４】図４はこれらの作用説明図である。

【図５】図５（ａ）は従来の継手の正面図、同図（ｂ）
はその先端側アダプタの上面図、同図（ｃ）は正面図、
同図（ｄ）は基部側アダプタの正面図、同図（ｅ）は下
面図である。

【図６】図６はその作用説明図である。

【符号の説明】

１ 基部側アダプタ ２ 先端側アダプタ ３ アダプタプレート ４ シリンダ ５ ピストン ６ スプリング ７ ピストンロッド ８ 軸 ９ 球面軸受 １０ 開閉軸 １１ ロックレバー １２ ピン １３ ロックピン １４ シール １５ シール １６ シール １７ シール １８ シール １９ シール ２０ 位置決めピン ２１ 位置決めピン ２２ ニップル ２３ ガイド穴 ２４ ガイド穴 ２５ａ 空圧ポート ２５ｂ 空圧ポート ２５ｃ 空圧ポート ２６ 分離時空圧供給口 ２７ 連結時空圧供給口 ２８ 電気コネクタ（リセプタクル） ２９ａ 非接触センサ ２９ｂ 非接触センサ ２９ｃ 非接触センサ ３０ａ マグネット ３０ｂ マグネット ３０ｃ マグネット ３１ 電気コネクタ（プラグ） ３２ 切欠き溝 ４０ グリーンハウス ４１ 揚重装置 ４２ 架台 ４３ マニピュレータ ４４ 遮蔽窓 ４５ 遮蔽壁 ４６ａ 継手（基部側） ４６ｂ 継手（先端側）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石坂 保 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目８番25号 高菱エンジニアリング株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基部側アダプタと先端側アダプタとが互
   いの接続面に嵌合可能に設けられた複数組の位置決めピ
   ンとガイド穴とを介して結合および分離し部材または系
   統の着脱を行う継手において、上記両アダプタの周方向
   に均等に配設され流体圧シリンダにより作動して上記両
   アダプタの結合および分離を行うロック機構を備えたこ
   とを特徴とする継手。
2. 【請求項２】 上記両アダプタに組み込まれ上記両アダ
   プタの結合および分離を検知するセンサを備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の継手。
3. 【請求項３】 上記複数の位置決めピンの長さが互いに
   異なることを特徴とする請求項１に記載の継手。
4. 【請求項４】 上記流体圧シリンダに併設され上記流体
   圧シリンダの機能喪失時に上記両アダプタの結合を維持
   するスプリングを備えたことを特徴とする請求項１に記
   載の継手。