(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧供給源から流体圧回路を経て供給される流体で作動する連結機構により分離自在に連結された複数のモジュールからなるモジュール組立型流体圧作動装置において、連結機構の連結用の流体圧回路を開放・遮断する連結用スイッチと、連結機構の分離用の流体圧回路を開放・遮断する分離用スイッチを各モジュールに設けたことを特徴とするモジュール組立型流体圧作動装置。
【請求項２】
上記モジュールには、連結機構による被連結側モジュールとの連結時に、流体圧供給源から供給される流体を被連結側モジュールの流体圧回路に送給するための空気コネクタが設けられていることを特徴とする請求項１記載のモジュール組立型流体圧作動装置。
【請求項３】
上記連結用スイッチおよび分離用スイッチを操作するために、これらのスイッチの周りに回転可能なリング状カムと、このリング状カムの回転角度位置を決めるための位置決め機構とを備えていることを特徴とする請求項１または２記載のモジュール組立型流体圧作動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マニピュレータのような流体圧作動装置に関し、特に複数の分割モジュールから構成されるモジュール組立型流体圧作動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種プラントの中には、核燃料の再処理プラントのように設備環境が酸・アルカリや放射性雰囲気のため作業員等がアクセスし難いものがあり、このような場合にはマニピュレータのような流体圧作動装置を設置してこれに作業をさせる例が多い。而して、そのマニピュレータ自体が故障して修理等を必要とする場合があるが、同様な理由から作業員等がその場所で長時間修理等を行うことは好ましくない。このため、このような環境で使用するマニピュレータは、複数のモジュールを分離自在に連結して構成し、修理等が必要なモジュールのみを分離して別の作業場所に移送して必要な処置を講ずることとしている。
【０００３】
上述のような流体圧作動装置である従来のマニピュレータのモジュール間の連結、分離要領を説明する。図６に、モジュール間で分離自在の連結機構の一例が示され、図示の被連結側モジュール１０の連結穴１１の周囲には内側向の連結テーパ面１３が形成され、その周囲には信号線１５用電気コネクタ１６及びエアチューブ１７用空気コネクタ１８が配設されている。モジュール１０が連結されるモジュール２０には、連結穴１１に整列する位置にエアシリンダ３０が形成され、更に、上記電気コネクタ１６及び空気コネクタ１８にそれぞれ対応して、電気コネクタ２１及び空気コネクタ２３がそれぞれ配設され、これらにはそれぞれ信号線２５及びエアチューブ２７が連結されている。エアシリンダ３０には、連結面に突出したホールドスリーブ３１が形成され、円周状に配設された複数の鋼球２９を保持する。ホールドスリーブ３１の内側にあって鋼球２９を内側から支持するテーパーラム３３はシリンダ３０内のピストン３５に連結し、他方、このピストン３５はシリンダ３０内を後部エア室３７と前部エア室３９とに区画している。そして、後部エア室３７と前部エア室３９は、エアチューブ２４、２２を介して、それぞれ空気圧供給源２６に連絡している。
【０００４】
そして、この構造の連結機構では、空気圧供給源２６からチューブ２４を介して後部エア室３７に空気を供給すると、ピストン３５ひいてはテーパーラム３３が前方（図において左方）に向かって突出し、そのテーパ面で鋼球２９を半径方向に押し出す。ホールドスリーブ３１が被連結側モジュール１０の連結穴１１内に入っていて、連結テーパ面１３より前方に鋼球２９があれば、押し出された鋼球２９が被連結側モジュール１０の連結テーパ面１３をモジュール２０側に押し付け、両モジュール１０、２０の連結を完了する。この連結完了に伴い、電気コネクタ１６，２１及び空気コネクタ１８，２３もそれぞれ互いに結合される。一方、分離のときは空気圧供給源２６からチューブ２２を通して空気を前部エア室３９に空気を供給する。こうすると、ピストン３５即ちテーパーラム３３が後退し、ホールドスリーブ３１に保持されている鋼球２９の半径方向内側への移動を可能にする。これにより、連結機構のロックが解放されて、両モジュールは分離自在となる。モジュール１０，２０の引き離しや連結位置へのセットは、別のマニピュレータや作業員等が行う。
【０００５】
以上のような連結機構により連結されて組み立てられるモジュール組立型マニピュレータの概念図を図７に示す。マニピュレータ１のモジュール３，１０，２０、５、７は、上述のようなシリンダ３０を持つ各連結機構により分離自在に連結される。各モジュールに、この連結、分離操作のための圧力流体を供給するチューブ２２，２４（図６）からなるシリンダ３０用の分離用空圧回路ａ、ｃ、ｅ、ｇ及び連結用空圧回路ｂ、ｄ、ｆ、ｈが設けられ、これらは遠隔操作室等に配置されたそれぞれの操作弁９に連結される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このように、それぞれの連結及び分離用操作弁を遠隔操作室に集中配置する形式では、マニピュレータを構成するモジュールの数が多くなるとその数に応じて連結及び分離用空圧回路の数が多くなって構造が複雑化する。更に、マニピュレータは、その設置目的の本来の機能を達成するための機能用空圧回路やその他の制御信号線を具備しているため、複雑且つ大型化して本来機能の性能や信頼性が低下するという問題が発生する。従って、本発明は、モジュール組立型流体圧作動装置において、モジュール間の連結・分離のための連結構造や流体圧回路が単純な、分離自在な連結機構を有する複数のモジュールからなるモジュール組立型流体圧作動装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明によれば、流体圧供給源から流体圧回路を経て供給される流体で作動する連結機構により分離自在に連結された複数のモジュールからなるモジュール組立型流体圧作動装置において、連結機構の連結用の流体圧回路を開放・遮断する連結用スイッチと、連結機構の分離用の流体圧回路を開放・遮断する分離用スイッチを各モジュールに設けたものである。なお、モジュールには、連結機構による被連結側モジュールとの連結時に、流体圧供給源から供給される流体を被連結側モジュールの流体回路に送給するための空気コネクタが設けられていることが好ましく、また、連結用スイッチおよび分離用スイッチを操作するために、これらのスイッチの周りに回転可能なリング状カムと、このリング状カムの回転角度位置を決めるための位置決め機構とを備えているのが好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
先ず、図１の概念図を参照するに、本発明による流体圧作動装置であるマニピュレータ４０は５個のモジュール４１，４３，４５，４７，４９から構成されている。これらの各モジュール４１，４３，４５，４７，４９の互いに隣接する部分には、４個の分離自在の連結機構５１，５３，５５，５７が形成されている。その詳細構造は後述するが、部分的には前述の従来のものと同様の構造をしている。そして、これらのモジュール４１，４３，４５，４７，４９は、図２に示すようにそれぞれ分離されるが、個々の重量は大凡５ｋｇｆであり、作業員の手又は遠隔操作型手動マニピュレータによって取扱いが可能である。
【０００９】
このマニピュレータ４０の分離・連結用の空圧系統図が図３に示されている。各モジュールの本来の機能のための回路等は図示を省略しているため、モジュール４１，４３，４５，４７，４９は簡略的にブロックとして示されている。これらのモジュール４１，４３，４５，４７には、マニピュレータ４０の基部側（図において右側）連結面に連結係合空所６１がそれぞれ形成されると共に、モジュール４３，４５，４７，４９には、マニピュレータ４０の先端部側（図において左側）連結面に、前記連結係合空所６１に対応する連結用シリンダ６３がそれぞれ設けられている。モジュール４３，４５，４７には、シリンダ６３駆動用の空圧回路６５がエアチューブなどを使用して設けられ、これらの空圧回路６５には分離用エアスイッチ６７と連結用エアスイッチ６９が組み込まれている。なお、これらの空圧回路６５は、空気コネクタ７１，７３（１箇所のみ図示）によって、被連結側モジュールの空圧回路に分離自在に接続されている。モジュール４９のシリンダ６３を駆動するための空圧回路７５は、マニピュレータ４０の外部にあって、空圧供給源７７や各モジュールの空圧回路に連絡すると共に分離用エアスイッチ６７ａと連結用エアスイッチ６９ａが組み込まれている。尚、その他の各シリンダ６３は、従来技術として説明したシリンダ３０（図６参照）と同様の構造をしている。
【００１０】
上述の空圧系統の作用を説明すると、マニピュレータ４０の外部にある連結用エアスイッチ６９ａをＯＮすれば、各モジュールの空圧回路に圧力空気を流すことができ、それらのモジュールの連結用エアスイッチ６９をＯＮ（開放）すれば、それが含まれる空圧回路６５のシリンダ６３の連結用圧力空間すなわち後部エア室と隣接する被連結側モジュール４５，４７の空圧回路６５に圧力空気を供給することができる。これにより、例えば、モジュール４７のシリンダ６３を作動させて、従来技術に説明したようなテーパーラムを押し出し、隣接するモジュール４５の連結係合空所６１との連結を固定することができる。一方、各モジュールの空圧回路６５の分離用エアスイッチ６７をＯＮ（開放）すれば、当該モジュール内のシリンダ６３のテーパーラムを分離側に作動させるように、引き込めることができる。これにより連結係合空所６１との連結を解放し、そのモジュールを分離自在とすることができる。このような連結機構の分離状態で、隣接する２個のモジュール、例えば４３と４５とを図示しない遠隔操作式手動マニピュレータのグリッパでそれぞれ掴み、引き離すことが可能である。前述の分離用および連結用エアスイッチ６７、６９は、同時ＯＦＦと一方のみＯＮの作動が可能なように取り付けられる。
【００１１】
次に、前述のようなエアスイッチ６７、６９の作動を可能にするスイッチ構造を図４及び図５を参照してモジュール４７とモジュール４５との連結部５５について説明するが、他の連結部５１，５３，５７についても同様である。図示するように、シリンダ６３を挟んでエアスイッチ６７、６９が配設されている。エアスイッチ６７、６９はそれぞれ操作レバー６７ａ，６９ａを持ち、その先端にローラ６７ｂ，６９ｂを備えている。このようなローラ６７ｂ，６９ｂに接触するリング状カム７９がモジュール４７の外周部に設けられていて、これはばね式保持機構８０により３カ所で保持される。即ち、リング状カム７９が中立位置であれば、エアスイッチ６７、６９は同時にＯＦＦであり、時計方向又は反時計方向に変位されれば、いずれか一方がＯＮになり、他方がＯＦＦとなる。リング状カム７９の外周面は、グリッパで掴んだときに滑らないように角の取られた多角形になっている。従って、モジュール４１，４３，４５，４７，４９の切り離し、或いは連結に際し、手動式マニピュレータによりリング状カム７９を所定の位置にくるように回転させれば所望の連結、又は分離の状態が得られる。尚、空圧供給源７７の近くにある元スイッチ的なエアスイッチ６７、６９は、遠隔操作室にあれば手動で適宜操作できるので、格別の機構は必要としない。又、図５において、符号６３ａはホールドスリーブを示し、符号６３ｂは半径方向に可動の鋼球を示し、この部分が連結係合空所６１に挿脱される。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モジュール組立型流体圧作動装置において、モジュールの連結、分離用のための流体圧回路は、各モジュールに各１個を設ければ良く、流体圧作動装置の構造を全体としてシンプルにすることができ、構造の複雑化及び組立てのコスト増を回避できる。更に、圧力流体として圧力空気を利用することにより、不要空気を周囲雰囲気に放出できるから、モジュールの構造を更にシンプルにすることができる。又、各モジュールの流体圧回路に設けられた連結用スイッチと分離用スイッチを１個のリング状カムにより選択的に作動させることができるので、モジュール間の分離準備及び連結完了を手動マニピュレータの遠隔操作によっても確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用したモジュール組立型マニピュレータの組立て状態を示す概念図である。
【図２】  前記マニピュレータの分離状態を示す概念図である。
【図３】  本発明の要部を示すモジュール連結用の空圧回路の系統図である。
【図４】  前記実施形態におけるエアスイッチの作動機構を示す断面図である。
【図５】  前記モジュールの連結部の構造を切り離し状態で示す断面図である。
【図６】  従来装置のモジュール連結構造部を示す断面図である。
【図７】  従来のモジュール組立型マニピュレータの連結・分離用空圧系統図である。
【符号の説明】
４０  マニピュレータ
４１，４３，４５，４７，４９  モジュール
５１，５３，５５，５７  連結部
６１  連結係合空所
６３  シリンダ
６３ａ  ホールドスリーブ
６３ｂ  鋼球
６５  空圧回路
６７，６９  エアスイッチ
６７ａ，６９ａ  操作レバー
６７ｂ，６９ｂ  ローラ
７１，７３  空気コネクタ
７５  空圧回路
７７  空圧供給源
７９  カム
８０  保持機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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