JPH08100871A - 自動配管接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビル等の天井に配管を設置する際において、
既設配管Ｐ２と接続配管Ｐ１との接続配管挟持部Ｍの位
置を合わせて、オペレーターがパイプの接合作業を容易
にできるようにするものである。 【構成】 走行装置の上にブーム８とアーム９により昇
降自在とした接続配管挟持部Ｍを設け、該接続配管挟持
部Ｍの抱持アーム５・６の部分に接続配管Ｐ１を挟持可
能とし、天井に固定した既設配管Ｐ２との間を、レーザ
ー発信部Ｂから発信するレーザービームと、これを受け
るレーザー受光部Ａにより位置検出し、両者が一致する
ように自動的に接続配管挟持部Ｍを操作するものであ
る。またレーザー発信部Ｂとレーザー受光部Ａを最初に
近づける為の概略位置合わせと、接続配管Ｐ１と既設配
管Ｐ２の端面を正確に合わせる為のパイプ端面位置合せ
機構を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビルの天井配管等の接
合において、作業者が重量のある配管を支持したり、接
合したりする手間を省く為の自動配管接続装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ビル等の天井配管の接続にお
いては、チェーンブロックや設備機材取付ロボットを用
いて、２〜３人の作業員により行われていた。しかし、
このような従来の作業では、軸ズレの検出を作業員が目
測により行っており、作業効率が悪く、正確に合わせる
作業を行うことは困難であった。また、従来から、配管
接続作業を自動的に行うべく、レーザービームとマニピ
ュレータを使用して、被接続配管と既設配管との軸心を
一致させる技術は公知とされているのである。例えば、
特開平１−２２２８７８号公報に記載の技術の如くであ
る。しかし、該従来技術においては、地中に埋設するヒ
ューム管等を連結する際において、軸心を一致させる為
の技術であるので、ヒューム管の内部をレーザービーム
が通過すべく構成されており、また軸心を一致させる際
における微調整や、軸心方向への位置合わせ等が不可能
であったのである。また、既設配管の側にレーザー発信
部を設けることが出来ないので、正確な軸心合わせが出
来なかったのである。また、該従来技術においては、接
続配管に配管把持機構部を設けたので、把持機構取付け
の為にオペレーターが配管置き場まで移動する必要があ
ったのである。また、従来の如くレーザービームを用い
た配管組立ロボットにおいては、レーザービームの受光
範囲までオペレーターが配管組立ロボットを操作する、
概略位置合わせにおいて、オペレーターが散乱板に反射
した点を見ながらセンサー、センサー受光面にレーザー
ビームが入るようにロボットを操作させるものであっ
た。また受光面が小さいので、オペレーターの操作で
は、なかなか概略位置合わせが完了しないのでオペレー
ターが疲れ易く、配管作業に時間が掛かるという不具合
があった。また、概略位置合わせの後に、詳細位置合わ
せを行う場合にも、２本の配管を突き合わせる作業は、
オペレーターが行っていた。この突き合わせを自動化す
る為には、２本の配管の端面の距離を計測する必要があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
如く、地下埋設の土管の接続の為の自動配管接続装置で
はなくて、ビルが竣工した後において、ビルの天井部分
において、電話線や水道やガスやその他のハーネスを通
過させる為に吊り下げ配置するパイプの自動配管接続装
置に関するものである。このように、天井配管の接続に
際しては、土中埋設の配管に比較して、色々の制約、例
えばビル等は曲管等が多いことからその障害回避作業な
どがあり、これが、作業を困難にしているのである。本
発明はこの天井配管の場合において自動配管接続装置を
提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明が解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。請求項１においては、移動可能な基台
に旋回可能に枢支されたアームの先端部に、接続配管挟
持部Ｍを設け、該接続配管挟持部Ｍにより接続配管Ｐ１
を挟持し、既設配管Ｐ２又は接続配管Ｐ１の側にレーザ
ー発信部Ｂを固定し、逆の側にレーザー受光部Ａを設
け、レーザー発信部Ｂからの信号を受けたレーザー受光
部Ａにより、接続配管挟持部Ｍの姿勢及び位置を制御
し、接続配管Ｐ１と既設配管Ｐ２との軸心方向を一致さ
せるものである。

【０００５】請求項２においては、自動配管接続装置に
おいて、レーザー発信部Ｂより、水平面レーザー光と垂
直面レーザー光の直交する２平面のレーザー光を発信可
能とし、まず水平面レーザー光又は垂直面レーザー光を
発信し、該レーザー光の範囲内まで接続配管挟持部Ｍを
一方向へ移動し、レーザー受光部Ａの受光範囲内まで移
動して停止し、次に直交する他のレーザー光を発信し、
直交した方向に移動し、レーザー受光部Ａの受光範囲ま
で移動して停止し、概略位置合わせを行うものである。

【０００６】請求項３においては、自動配管接続装置に
おいて、レーザービームのスポット光の発射方向で、接
続配管Ｐ１と既設配管Ｐ２の端面を接触する方向に、接
続配管Ｐ１を移動させ、この移動する接続配管Ｐ１の端
面位置を検出する複数の近接センサーを配置し、該複数
の近接センサーからの検出信号により、接続配管Ｐ１と
既設配管Ｐ２が近接した位置で接続配管Ｐ１の移動を停
止するものである。

【０００７】

【作用】次に作用を説明する。請求項１によれば、配管
作業を能率よく、かつ高精度で行うことか出来るのであ
る。また、既設配管と次の配管との軸ずれを検出するセ
ンサーを用いて、常に配管の軸を一致させるように自動
制御することにより、オペレーターの作業は、両管端部
位置を近づける指令を出すことのみとなった。

【０００８】請求項２によれば、概略位置合わせを簡単
にかつ能率的に行うことが出来るのである。概略位置合
わせを、高さ方向と横方向の２段階で行うことにより、
オペレーターは各段階毎に１方向の操作を行うだけでよ
く、またその各段階の操作の終了はロボットが自動的に
判断してくれるので、非常に能率的で、合わせ時間の短
縮を図ることができる。

【０００９】請求項３によれば、レーザービーム発信器
取付部に近接センサーを取付け、既設・接続配管端面間
の距離を計測し、その情報をロボットに送信することに
より、詳細位置合わせ作業も自動化できるのである。更
に、最終的にクランプを用いて強制的に固定するので、
接続配管の揺れも防止でき、確実に配管が固定できる。
またクランプ部を既設配管に取り付けることにより、オ
ペレーターがクランプ部取付の為に地上に降りなくても
よくなったのである。

【００１０】次に実施例を説明する。図１は本発明の自
動配管接続装置の全体構成を示す図面、図２は接続配管
Ｐ１の挟持部と該挟持部に設けた方向調整する為のレー
ザー受光部Ａを示す正面図、図３は接続配管の挟持部と
レーザー受光部Ａの側面図、図４は既設配管Ｐ２の挟持
部に設けたレーザー発信部Ｂの正面図、図５は同じく既
設配管Ｐ２の挟持部に設けたレーザー発信部Ｂの側面
図、図６は概略位置合わせのアルゴリズムを示す図面、
図７は概略位置合わせの説明図、図８は概略位置合わせ
のアルゴリズムを示す図面、図９は概略位置合わせのア
ルゴリズムを示す図面、図１０はレーザー受光部Ａの部
分の構成を示す図面、図１１はレーザービームの受光状
態を示す図面、図１２はレーザービームの受光に基づく
角度計算を示す図面である。

【００１１】本発明の概要は次の如くである。接続配管
Ｐ１を把持した接続配管組立ロボットと、既設配管Ｐ２
の管端にレーザー発信部Ｂを挟持固定させた構成におい
て、レーザー発信部Ｂよりレーザービームをスポット光
として発信し、レーザー光の受光範囲外ではオペレータ
ーが配管組立ロボットを操作し、レーザー光の受光範囲
に入ったら、手動操作を自動操作に切換え、レーザー光
を基礎とした、変位信号により、ΔｙとΔｚとΔαとΔ
βが、０となるように、自動運転に切換、設定誤差の範
囲内に入ると、配管組立ロボットは停止し、オペレータ
ーにこれを知らせる信号を発し、オペレーターはｘ方向
にパイプ端面位置合せ機構を操作して、接続配管Ｐ１を
接触させるものである。

【００１２】図１において、配管組立ロボットの全体的
な構成を説明する。配管組立ロボットはクローラ式走行
装置１１によりビル等の内部を走行する。該クローラ式
走行装置１１の上に旋回台軸受１２ａが配置されてお
り、該旋回台軸受１２ａにより、旋回フレーム１２を支
持している。該旋回フレーム１２の上に、ブーム８を支
持し、該ブーム８にそってブーム平行リンク１６が支持
されている。該ブーム８の上端にアーム９が枢支され、
該アーム９に沿ってアーム平行リンク１５が支持されて
いる。

【００１３】該ブーム８を昇降の為に上下回動させるの
がブーム回動シリンダ１３であり、またアーム９を昇降
の為に上下回動させるのが、アーム回動シリンダ１４で
ある。該アーム回動シリンダ１４の伸縮をアーム９の回
動連動するアーム回動リンク１７がブーム８と平行に配
置されている。これらのブーム回動シリンダ１３とアー
ム回動シリンダ１４は、制御ボックス１０に送信された
概略位置合わせと詳細位置合わせの信号に基づいて、一
定範囲内においては自動制御されて、接続配管Ｐ１と既
設配管Ｐ２の軸心合わせを行う。

【００１４】そして、アーム９の上端に接続配管挟持部
Ｍが配置されている。また、既設配管Ｐ２に対して固定
するレーザー発信部Ｂが別に設けられている。図２と図
３について説明する。アーム９とアーム平行リンク１５
が平行リンク機構を構成しており、該アーム９とアーム
平行リンク１５の先端に、接続配管挟持部Ｍの上下回動
枢支軸５０を中心に、上下に回動する上下回動駆動部７
が設けられている。

【００１５】また、該上下回動駆動部７により回動され
る上下回動枢支軸５０の先端部分にレーザー受光部Ａと
接続配管挟持部Ｍを同時に水平に回転する為の水平回転
支持部２１と水平回転軸２２が設けられている。該水平
回転軸２２の上の大径ギア５５が水平回動駆動部１８か
らの回転により水平回転する。レーザー受光部Ａは、上
下回動駆動部７による上下回動によっても、水平回動駆
動部１８による水平回動によっても位置を制御される位
置に配置されている。

【００１６】また、接続配管Ｐ１は図２に示す如く、大
小の相違する径のものが装着可能とすべく、抱持アーム
５・６により抱持機構を構成している。該抱持アーム５
・６は、５Ｆ，６Ｆ，５Ｒ，６Ｒの４本が接続配管Ｐ１
を左右から抱持すべく構成している。該抱持アーム５・
６の開閉は、水平回動駆動部１８と同じ位置に設けられ
た駆動モータから、出力プーリー５２とベルト５５ａと
入力プーリー５６により伝達される。また抱持アーム５
・６の先端には、接続配管Ｐ１を抱持した場合に傷付け
ることの無いように、弾性体ローラー５８・５９が枢支
されている。

【００１７】そして、アームは接続配管Ｐ１の抱持下端
位置から、或る距離Ｔだけ下方に配置されている。実際
は、接続配管Ｐ１の中心位置に配置したいのであるが、
接続配管Ｐ１自体は付け替えの為に外されるので、その
下方に配置している。該レーザー受光部Ａの入力方向
は、接続配管Ｐ１の軸心方向と平行に構成されている。
また同様に既設配管Ｐ２に装着するレーザー発信部Ｂ
も、既設配管Ｐ２の抱持下端位置から同じ距離Ｔだけ下
方に配置されており、既設配管Ｐ２の軸心と平行したレ
ーザービームを発信すべく構成している。

【００１８】次に図４と図５において、天井から吊設杆
２４により吊設した接続配管Ｐ１に対し装着したレーザ
ー発信部Ｂの構成を説明する。該レーザー発信部Ｂは、
上部に抱持腕２５，２６を前後に配置し、合計４本の抱
持腕により、既設配管Ｐ２を抱持して固定されている。
該抱持腕２５，２６を抱持方向に付勢する抱持バネ２
７，２７が設けられている。該抱持部の下方に、距離Ｔ
だけ離して平行にレーザー発信部Ｂが配置されている。
該レーザー発信部Ｂの下方には、傾斜センサーＣと傾斜
警報ランプＫが配置されている。

【００１９】次に、レーザー受光部Ａの部分に構成され
たセンサーシステムについて説明する。本センサーシス
テムは、既設配管Ｐ２にレーザー発信部Ｂを取付け、該
レーザー発信部Ｂから発信するレーザー光とその情報
を、配管組立ロボットに設けたレーザー受光部Ａにより
計測し、既設配管Ｐ２と接続配管Ｐ１との間の、軸心ズ
レ角であるΔαとΔβとΔｙとΔｚを計測するシステム
である。

【００２０】まずレーザー発信部Ｂの設置位置姿勢につ
いて説明する。レーザー発信部Ｂは、抱持腕２５，２６
と抱持バネ２７，２７により構成された、レーザー発信
部Ｂの既設配管Ｐ２への取付機構により、既設配管Ｐ２
の軸心方向とレーザー発信部Ｂの光軸が平行して配置す
るように、距離Ｔだけ既設配管Ｐ２の下方に配置されて
いる。該レーザー発信部Ｂが既設配管Ｐ２に鉛直下方の
位置に配置されていないと、距離Ｔの値が微妙に変化す
るので、レーザー発信部Ｂの下方に傾斜センサーＣを設
け、該傾斜センサーＣにより、レーザー発信部Ｂの鉛直
下方にあるかどうか検出する。該レーザー発信部Ｂが既
設配管Ｐ２の鉛直下方に位置した水平状態の場合に傾斜
警報ランプＫが点灯すべく構成している。

【００２１】次にレーザー受光部Ａの取付姿勢について
説明する。レーザー受光部Ａは、接続配管挟持部Ｍの部
分に固定している。また接続配管Ｐ１の抱持部の下端の
位置と、レーザー受光部Ａとの間の距離は、レーザー発
信部Ｂの場合と同じく距離Ｔで一致されている。故に、
接続配管Ｐ１と既設配管Ｐ２が同じ径であることは既知
であるから、接続配管Ｐ１と既設配管Ｐ２との軸心のズ
レ量は、レーザー発信部Ｂとレーザー受光部Ａとのズレ
と等しくなる。よってレーザー発信部Ｂとレーザー受光
部Ａとの軸心のズレを計測することは、接続配管Ｐ１と
既設配管Ｐ２のズレを計測することとなる。

【００２２】次にレーザー光受光域範囲外でのオペレー
ターによる配管組立ロボットの操作である概略位置合わ
せについて、図６から図９において説明する。接続配管
Ｐ１と既設配管Ｐ２とのずれ角である、ΔαとΔβとΔ
ｙとΔｚが検出可能な範囲までオペレーターが配管組立
ロボットを手動により操作するのである。配管組立ロボ
ットは、オペレーターの操作により接続配管挟持部Ｍの
位置を任意の姿勢に動作させることが可能である。レー
ザー受光部Ａは、接続配管挟持部Ｍに固定されているの
で、レーザー受光部Ａも配管組立ロボットにより任意の
位置と姿勢に移動させることができる。

【００２３】配管組立ロボットの操作は、まずオペレー
ターがレーザー受光部Ａの周辺に設けた散乱板２にレー
ザー光が投射されるまで操作し、次に散乱板２に投射さ
れたレーザー光の点位置の情報をオペレーターが目で見
て、配管組立ロボットの操作方向を判断し、その指令を
配管組立ロボットに与えることにより、レーザー光の受
光範囲に配管組立ロボットを操作する。レーザー光受光
範囲に入ると、オペレーターにその情報を受光ランプ４
４を点灯させることにより知らせ、配管組立ロボットを
停止させる。操作のアルゴリズムは図６において図示し
ている。また散乱板２については、図７に図示してい
る。

【００２４】図７において、散乱板２にレーザー光の点
ｅが投射されると、オペレーターはこの点ｅが、散乱板
２の中央部のセンサー受光面４に位置するように配管組
立ロボットを操作する。そして配管組立ロボット操作に
より、点ｅがセンサー受光面４に入ると、上方の散乱板
受光センサーが点灯し、ΔαとΔβとΔｙとΔβの計算
を開始するのである。

【００２５】レーザー光がセンサー受光面４の範囲内に
入ったら、レーザー光を基礎とした、変位信号により、
ΔｙとΔｚとΔαとΔｚが０となるように、自動的に配
管組立ロボットを操作する。そして自動センサーシステ
ムにより、既設配管Ｐ２と接続配管Ｐ１の軸ずれを、Δ
αとΔβとΔｙとΔｚにより計測し、それぞれが予め設
定した許容誤差以内となるように、配管組立ロボットを
自動操作する。そして許容誤差以内となると、軸合わせ
完了ランプを点灯させて、オペレーターにその情報を知
らせ、配管組立ロボットの動きを停止する。この制御の
アルゴリズムが図８に図示されている。

【００２６】次に図１０から図１２において、センサー
受光面４に入ったレーザー光による、ΔαとΔβとΔｙ
とΔｚとの計算方法を説明する。レーザー受光部Ａは、
ビームスプリッターＳ１とビームスプリッターＳ２、全
反射ミラーＬ１と全反射ミラーＬ２とＣＣＤ受光器１よ
り構成されている。関係位置を図１０において、平面図
と正面図と右側面図によって図示している。

【００２７】図１１において、レーザー発信部Ｂより発
射されたレーザービームは、レーザー発信部Ｂとレーザ
ー受光部Ａの軸心が一致している場合には、ＣＣＤ受光
器１の中心に２点が一致する。しかし、レーザー発信部
Ｂとレーザー受光部Ａの光芯がずれている場合には、ビ
ームスプリッターＳ１より直進光と分岐光に分割され
る。直進光は、ビームスプリッターＳ２も透過し、ＣＣ
Ｄ受光器１の上に投射されて、図１１の点ａとなる。ま
た分岐光はビームスプリッターＳ１より全反射ミラーＬ
１と全反射ミラーＬ２とビームスプリッターＳ２とに反
射し、ＣＣＤ受光器１の上に点ｂとして投射される。

【００２８】そして、レーザー発信部Ｂとレーザー受光
部Ａとの光心がずれている場合の、ΔαとΔβとΔｙと
Δｚの計算は、図１２において次の如く行われる。ＣＣ
Ｄ受光器１の上の点ａ，ｂの座標値をそれぞれ、 （Ａｘ，Ａｙ）、（Ｂｘ，Ｂｙ） とする。点ｂは直進光がＣＣＤ受光器１の受光面より後
方距離２×Ｌの面上に投射される点ｂ '（Ｂ 'ｘ，Ｂ '
ｙ）と同じ座標軸を持つ。直進光と分岐光ではＣＣＤ受
光器１まで光が進む間に、分岐光の方がＸ方向距離にし
て２×Ｌだけ多く進むことになるからである。よって、
軸ずれΔαとΔβとΔｙとΔｚは、次の式により計算で
きる。

【００２９】

【数１】

【００３０】次に、概略位置合わせが終了した後の、Ｘ
の方向の接触組立を説明する。図９において、オペレー
ターは位置合わせボタンを押し、Ｘ方向に配管組立ロボ
ットを操作して接続配管Ｐ１を既設配管Ｐ２に接触させ
る。この時に配管組立ロボットはオペレーターの指令に
より、Ｘ方向にのみ移動となるように制御する。即ち、
ΔαとΔβとΔｙとΔｚの方向へ、位置を変化するのを
停止させておく。そして最終的にオペレーターの判断に
より既設配管Ｐ２と接続配管Ｐ１の端面が接触したこと
を確認して、詳細位置合わせを完了する。そして完了ス
イッチを押し、配管組立ロボットを固定し、軸合わせ完
了ランプを点灯させる。

【００３１】次に図１３から図１６において、他の概略
位置合わせの実施例について説明する。概略位置合わせ
とは、前述の如く、接続配管Ｐ１と既設配管Ｐ２の軸ず
れをセンサーで計測できる範囲までオペレーターが配管
組立ロボットを操作することを言う。まずレーザー発信
部Ｂの構成を図１３において説明する。まずレーザー発
信部Ｂより水平面ビームを発信する。これは、オペレー
ターがレーザー発信部Ｂに水平面ビーム送信信号を送信
することにより発信される。レーザー発信部Ｂは水平面
ビーム発信信号を受信すると、レンズ回転モーター２０
を回転させて、３枚の支持ギア４０・４０・４０に支持
された円筒面レンズ４１を回転し、レンズ上下用直動ア
クチュエータ１９を作動させ、レンズ回転モーター２０
と円筒面レンズ４１の全体を上下動し、円筒面ビームを
水平面ビーム送信位置まで移動させる。この時に、レー
ザー発信部Ｂの光軸と、円筒面ビームの光軸は一致して
いる。レンズが水平面ビーム送信位置に来ると、レーザ
ー発信部Ｂよりレーザー光を発信するレーザー光は円筒
面ビームを通過することにより水平面ビームとなる。

【００３２】オペレーターは、図１４に示す如く、水平
面ビームを受光するまで、配管組立ロボットを高さ方向
に、即ちＺ方向に操作する。水平面ビームをセンサー受
光面４が受光することにより、配管組立ロボットは自動
的に停止し、水平面ビーム受光ランプを点灯し、このこ
とをオペレーターに知らせる。次にレーザー発信部Ｂよ
り垂直面ビームを発信する。これはオペレーターがレー
ザー発信部Ｂに垂直面ビーム送信信号を送信することで
行う。レーザー発信部Ｂは垂直面ビーム送信信号を受け
ると、レンズ回転モーター２０とレンズ上下用直動アク
チュエータ１９を動作させて、円筒面レンズを垂直面ビ
ームの送信位置まで回転する。この時にレーザー発信部
Ｂの光軸と円筒面ビームの光軸は一致している。レンズ
が垂直面ビームの送信位置にくると、レーザー発信部Ｂ
よりレーザー光を発信する。レーザー光は円筒面ビーム
を通過することにより垂直面ビームとなって発信され
る。

【００３３】オペレーターは、図１５に示す如く、垂直
面ビームを受光するまで、配管組立ロボットを横のＹ方
向に操作する。垂直面ビームをセンサー受光面４が受光
すると、配管組立ロボットは自動的に停止し、垂直面ビ
ーム受光ランプを点灯させて、このことをオペレーター
に知らせる。次にレーザー発信部Ｂよりスポットビーム
を送信する。この操作はオペレーターがスポットビーム
送信信号を送信することで行う。スポットビームは円筒
面レンズを通過せずに発信される。レーザー発信部Ｂは
スポットビーム送信信号を受けると、レンズ回転モータ
ー２０とレンズ上下用直動アクチュエータ１９を操作す
る。この時にレーザー発信部Ｂの光軸と円筒面ビームの
光軸とは一致していない。

【００３４】レンズがスポットビームを送信する位置に
くると、レーザー発信部Ｂよりレーザー光を発信する。
レーザー光は円筒面ビームを通過することなく、スポッ
トビームとなる。この時、上述の操作により、レーザー
受光部Ａはレーザー光を受光している。既設配管Ｐ２と
接続配管Ｐ１の軸角度ずれがセンサー計測範囲内であれ
ば、軸ずれが計算できる。もし軸ずれが範囲外であれ
ば、オペレーターは配管組立ロボットの姿勢を微操作
し、角度ズレをセンサー計測範囲に合わす。角度ズレが
計測されると、位置ずれも計測できるので、概略位置合
わせ終了ランプを点灯し、このことをオペレーターに知
らせ、配管組立ロボットを固定する。このアルゴリズム
を図１６に示す。

【００３５】次に図１７と図１８と図１９により、Ｘ方
向のパイプ端面位置合せ機構を説明する。配管クランプ
部は配管組立ロボットの側に設けた抱持アームにより構
成された部分と同じである。この抱持アームが、既設配
管Ｐ２側の抱持アーム３０と、接続配管Ｐ１の側の抱持
アーム３１の２組が設けられており、それぞれが別々に
挟持と離間を可能としている。そして、既設配管Ｐ２側
の抱持アーム３０を先ず抱持させることにより、本装置
を固定する。該既設配管Ｐ２側の抱持アーム３０と接続
配管Ｐ１の側の抱持アーム３１とは、連結フレーム３２
により一体化されており、該連結フレーム３２の上面
に、摺動テーブル３６と近接センサーテーブル３５が載
置されている。該近接センサーテーブル３５の上に、第
１近接センサーＤ１と第２近接センサーＤ２と第３近接
センサーＤ３が配置されている。該第１近接センサーＤ
１と第２近接センサーＤ２の間は広いが、第２近接セン
サーＤ２と第３近接センサーＤ３の間は狭く構成してい
る。

【００３６】そして摺動テーブル３６と近接センサーテ
ーブル３５の間に、テーブル駆動モーター３７が配置さ
れており、第３近接センサーＤ３の位置を既設配管Ｐ２
の端部の位置に微調整することが出来るように構成して
いる。また連結フレーム３２の下面に傾斜センサー３４
と該傾斜センサーが水平であり、接続配管Ｐ１の鉛直下
方にレーザー発信部Ｂが配置された場合に点灯する傾斜
状態表示ランプ３３が設けられている。

【００３７】次に、図１８において、既設配管Ｐ２の端
面位置の計測から説明する。該操作は、第３近接センサ
ーＤ３を、既設配管Ｐ２の端面の位置と一致させる為の
制御であり、第３近接センサーＤ３の位置に既設配管Ｐ
２の端部が位置するかどうかを検出し、そうでなけれ
ば、テーブル駆動モーター３７を正転又は逆転させて、
第３近接センサーＤ３が丁度既設配管Ｐ２の端部の真下
の位置にくるように調整するものである。

【００３８】次に図１９において、端面接触の制御を説
明する。まずオペレーターは、位置合わせボタンを押
す。配管組立ロボットは、自動的にΔｙとΔｚとΔαと
Δβの許容誤差位置範囲を保ちながら、Ｘ方向に一定速
度の高速で、動作して、接続配管Ｐ１を既設配管Ｐ２に
近づける。この動作は、クランプ部に設置された近接セ
ンサーＤ１によって、接続配管を検出するまで行われ
る。この近接センサーＤ１の信号を配管組立ロボットに
送信し、この信号によりＸ方向の移動速度は低速に減速
される。次に、近接センサーＤ２が接続配管Ｐ１を認識
すると、その情報を配管組立ロボットに送信し、配管組
立ロボットは自動的に停止する。そしてクランプ部の接
続配管Ｐ１の側の抱持アーム３１を挟持方向に作動さ
せ、強制的に接続配管Ｐ１を固定する。これにより軸合
わせ完了ランプが点灯する。

【００３９】該状態では、接続配管Ｐ１が第２近接セン
サーＤ２の位置にあり、既設配管Ｐ２は第３近接センサ
ーＤ３の位置にあるが、第２近接センサーＤ２と第３近
接センサーＤ３の位置の間隙は小さいので、殆ど接触し
た状態に近い位置となる。この状態で、既設配管Ｐ２側
を抱持アーム３０が挟持し、接続配管Ｐ１が挟持してい
るので、接続配管Ｐ１と既設配管Ｐ２は固定された状態
となり、両パイプの間を溶接したり、接合リングを嵌装
することが可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項１の如く構成した
ので、配管作業を能率よく、かつ高精度で行うことが出
来るのである。また、既設配管と次の配管との軸ずれを
検出するセンサーを用いて、常に配管の軸を一致させる
ように自動制御することにより、オペレーターの作業
は、両管端部位置を近づける指令を出すことのみとなっ
たのである。

【００４１】請求項２の如く構成したので、概略位置合
わせを簡単にかつ能率的に行うことが出来るのである。
概略位置合わせを、高さ方向と横方向の２段階で行うこ
とにより、オペレーターは各段階毎に１方向の操作を行
うだけでよく、またその各段階の操作の終了はロボット
が自動的に判断してくれるので、非常に能率的で、合わ
せ時間の短縮を図ることができる。

【００４２】請求項３の如く構成したので、レーザービ
ーム発信器取付部に近接センサーを取付け、既設・接続
配管端面間の距離を計測し、その情報をロボットに送信
することにより、詳細位置合わせ作業も自動化できるの
である。更に、最終的にクランプを用いて強制的に固定
するので、接続配管の揺れも防止でき、確実に配管が固
定できる。またクランプ部を既設配管に取り付けること
により、オペレーターがクランプ部取付の為に地上に降
りなくてもよくなったのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動配管接続装置の全体構成を示す図
面。

【図２】接続配管Ｐ１の挟持部と該挟持部に設けた方向
調整する為のレーザー受光部Ａを示す正面図。

【図３】接続配管の挟持部とレーザー受光部Ａの側面
図。

【図４】既設配管Ｐ２の挟持部に設けたレーザー発信部
Ｂの正面図。

【図５】同じく既設配管Ｐ２の挟持部に設けたレーザー
発信部Ｂの側面図。

【図６】概略位置合わせのアルゴリズムを示す図面。

【図７】概略位置合わせの説明図。

【図８】自動軸合わせのアルゴリズムを示す図面。

【図９】詳細位置合わせのアルゴリズムを示す図面。

【図１０】レーザー受光部Ａの部分の構成を示す図面。

【図１１】レーザービームの受光状態を示す図面。

【図１２】図１２もレーザービームの受光に基づく角度
計算を示す図面。

【図１３】水平面レーザー光と垂直面レーザー光を発信
するレーザー発信部Ｂの構成を示す図面。

【図１４】水平面レーザー光を受光する位置までレーザ
ー受光部Ａを昇降移動する状態を示す図面。

【図１５】垂直面レーザー光を受光する位置まで、レー
ザー受光部Ａを移動する状態を示す図面。

【図１６】概略位置合わせのアルゴリズムを示す図面。

【図１７】パイプ端面位置合せ機構を示す図面。

【図１８】パイプ端面位置合せ機構の第３近接センサー
Ｄ３の位置制御機構を示すアルゴリズムの図面。

【図１９】パイプ端面位置合せ機構の制御アルゴリズム
を示す図面。

【符号の説明】

Ａ レーザー受光部 Ｂ レーザー発信部 Ｃ 傾斜センサー Ｐ１ 接続配管 Ｐ２ 既設配管 １ ＣＣＤ受光器 ２ 散乱板 ３ 散乱板受光センサー ４ センサー受光面 ５，６ 抱持アーム ７ 上下回動駆動部 ８ ブーム ９ アーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能な基台に旋回可能に枢支された
   アームの先端部に、接続配管挟持部Ｍを設け、該接続配
   管挟持部Ｍにより接続配管Ｐ１を挟持し、既設配管Ｐ２
   又は接続配管Ｐ１の側にレーザー発信部Ｂを前記配管Ｐ
   １又はＰ２に対して側方にオフセットさせ固定し、逆の
   側にレーザー受光部Ａを設け、レーザー発信部Ｂからの
   信号を受けたレーザー受光部Ａにより、接続配管挟持部
   Ｍの姿勢及び位置を制御し、接続配管Ｐ１と既設配管Ｐ
   ２との軸心方向を一致させることを特徴とする自動配管
   接続装置。
2. 【請求項２】 自動配管接続装置において、レーザー発
   信部Ｂより、水平面レーザー光と垂直面レーザー光の直
   交する２平面のレーザー光を発信可能とし、まず水平面
   レーザー光又は垂直面レーザー光を発信し、該レーザー
   光の範囲内まで接続配管挟持部Ｍを一方向へ移動し、レ
   ーザー受光部Ａの受光範囲内まで移動して停止し、次に
   直交する他のレーザー光を発信し、直交した方向に移動
   し、レーザー受光部Ａの受光範囲まで移動して停止し、
   概略位置合わせを行うことを特徴とする自動配管接続装
   置。
3. 【請求項３】 自動配管接続装置において、レーザービ
   ームのスポット光の発射方向で、接続配管Ｐ１と既設配
   管Ｐ２の端面を接触する方向に、接続配管Ｐ１を移動さ
   せ、この移動する接続配管Ｐ１の端面位置を検出する複
   数の近接センサーを配置し、該複数の近接センサーから
   の検出信号により、接続配管Ｐ１と既設配管Ｐ２が近接
   した位置で接続配管Ｐ１の移動を停止することを特徴と
   する自動配管接続装置。