(57)【要約】【課題】配管の流体圧が高い場合であっても配管継手に作用する分離力を低減してコンパクトな構造にすることができる配管継手の自動着脱構造を提供する。【解決手段】雌カップリング１２を雄カップリング２１に対して自動着脱装置の作動ロッドによって近接移動させて互いを結合した際、結合端部に対して進退移動して流路１９、３０を開閉する可動弁１６、ポペット弁２６の背面に、それぞれ流路１９、３０とは独立した空間１７、２８を形成し、この空間１７、２８に流路１９、３０を流通する流体の浸入を阻止するシールリングＳ１、Ｓ６を設け、可動弁１６、ポペット弁２６の背面には配管内を流れる流体を接触させず、配管軸方向に流体圧を作用させないようにして、カップリング１２、２１を分離させようとする分離力を大幅に低減させる。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の一対のカップリングと、該一対のカップリングの一方のカップリングを固定した一方の保持プレートを他方のカップリングを固定した他方の保持プレートに対して作動ロッドにより近接離反移動させてカップリングどうしを結合および分離する自動着脱装置とを備えた配管継手の自動着脱構造であって、前記一対のカップリングが、それぞれのカップリングボディの内部に結合端部に対して進退移動して流路を開閉する可動弁を有し、該可動弁の背面に前記流路とは独立した空間を形成し、該空間に流路を流通する流体の浸入を阻止するシールリングを設けたバランス型カップリングである配管継手の自動着脱構造。
【請求項２】
前記一対のカップリングを複数組み有し、該複数組みの一対のカップリングのそれぞれ対になる一方のカップリングを前記一方の保持プレートに保持し、それぞれ対になる他方のカップリングを前記他方の保持プレートに保持する請求項１に記載の配管継手の自動着脱構造。
【請求項３】
前記作動ロッドを空気圧シリンダまたは電動モータにより駆動するように構成した請求項１または２に記載の配管継手の自動着脱構造。
【請求項４】
前記配管が流体圧１０ＭＰａ以上の油圧配管である請求項１〜３のいずれかに記載の配管継手の自動着脱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管継手の自動着脱構造に関し、さらに詳しくは、配管流体圧が高い場合であっても配管継手に作用する分離力を低減してコンパクトな構造にすることができる配管継手の自動着脱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧機器等の配管の一対のカップリングのそれぞれを保持プレートに保持し、これら保持プレートを作動ロッドにより近接離反移動させてカップリングどうしを結合および分離させる自動着脱装置が使用されていた（例えば特許文献１、２参照）。しかしながら、従来の自動着脱装置による配管継手の自動着脱構造は、配管内の流体圧が高くなるとカップリングどうしを分離させようとする分離力が大きくなり、これに対抗するためにカップリングどうしを結合する方向に押付け、保持するために自動着脱装置の作動ロッドを駆動する油圧シリンダが大型化し、保持プレートも重厚にしなければならなかった。そのため、配管の流体圧が高くなる程、配管継手の自動着脱構造が大型化し、コンパクト化することが困難であった。
【特許文献１】特開平９−１００９８１号公報
【特許文献２】特開平９−２７３６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、配管の流体圧が高い場合であっても配管継手に作用する分離力を低減してコンパクトな構造にすることができる配管継手の自動着脱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため本発明の配管継手の自動着脱構造は、配管の一対のカップリングと、該一対のカップリングの一方のカップリングを固定した一方の保持プレートを他方のカップリングを固定した他方の保持プレートに対して作動ロッドにより近接離反移動させてカップリングどうしを結合および分離する自動着脱装置とを備えた配管継手の自動着脱構造であって、前記一対のカップリングが、それぞれのカップリングボディの内部に結合端部に対して進退移動して流路を開閉する可動弁を有し、該可動弁の背面に前記流路とは独立した空間を形成し、該空間に流路を流通する流体の浸入を阻止するシールリングを設けたバランス型カップリングであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の配管継手の自動着脱構造によれば、一対のカップリングの一方のカップリングを固定した一方の保持プレートを他方のカップリングを固定した他方の保持プレートに対して自動着脱装置の作動ロッドにより近接離反移動させてカップリングどうしを結合および分離する構造にするとともに、前記一対のカップリングを、それぞれのカップリングボディの内部に結合端部に対して進退移動して流路を開閉する可動弁を有し、該可動弁の背面に前記流路とは独立した空間を形成し、該空間に流路を流通する流体の浸入を阻止するシールリングを設けたバランス型カップリングにするので、それぞれの可動弁の背面には配管内を流れる流体が接触せず、可動弁の背面には配管軸方向に流体圧が作用しないようになる。
【０００６】
これにより、配管内を流れる流体による流体圧が高くなった場合でも、それぞれの可動弁に対する影響がほとんどなく、互いのカップリングを分離させようとする分離力がほとんど発生することがなく、或いは、この分離力が大幅に低減される。そのため、カップリングどうしを結合および結合状態を維持するための押付け力を大きくする必要がなく、配管の流体圧が高くても押付け力を発生させる自動着脱装置を小型化できるとともに、押付け力が負荷される保持プレートも重厚にする必要がなく装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の配管継手の自動着脱構造を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【０００８】
図１〜３に例示するように、本発明の配管継手の自動着脱構造は、配管３１の一対のカップリング（継手）１２、２１を複数組み有し、この複数組みの一対のカップリング１２、２１のそれぞれの雌カップリング１２を一方の保持プレート２ａに固定し、対になるそれぞれの雄カップリング２１を他方の保持プレート２ｂに固定している。他方の保持プレート２ｂは、この配管３１を流れる流体圧により作動する油圧機器等に固設されており、複数の雄カップリング２１を取付けた下方位置に２つの位置決め穴３、３を有し、この位置決め穴３、３は一方の保持プレート２ａ側に拡径するベルマウス状に形成されている。
【０００９】
一方の保持プレート２ａは自動着脱装置１に取付けられており、フレーム５に固定されたアクチュエータ９の作動ロッド１０に連結部材８を介して連結されている。この一方の保持プレート２ａの他方の保持プレート２ｂと対向する側には２つの位置決めヘッド４、４が固定され、位置決めヘッド４、４、連結部材８および一方の保持プレート２ａは一体的に、作動ロッド１０の進退移動により他方の保持プレート２ｂに対して近接離反移動するように構成されている。アクチュエータ９は、エアシリンダ１１を用いている。
【００１０】
また、一方の保持プレート２ａと作動ロッド１０との間には、軸心調整機構６が設置されている。この軸心調整機構６は、水平方向に配置されて対向する２つの軸心調整スプリング７ａ、７ｂとこれら軸心調整スプリング７ａ、７ｂの間の下方位置で上下方向に立設された１つの軸心調整スプリング７ｃで構成されている。他方の保持プレート２ｂに対して近接離反移動する連結部材８は、軸心調整機構６のそれぞれの軸心調整スプリング７ａ、７ｂ、７ｃにより保持されて位置決めヘッド４、４の軸心が所定位置に調整されるようになっている。
【００１１】
雌カップリング１２と雄カップリング２１とを結合する際は、作動ロッド１０を前進移動させて位置決めヘッド４、４、連結部材８および一方の保持プレート２ａを一体的に他方の保持プレート２ｂに対して近接移動させる。ここで、それぞれの位置決めヘッド４、４の軸心が軸心調整機構６によって他方の保持プレート２ｂに設けた対応するそれぞれの位置決め穴３、３の中心に調整され、開口端部をベルマウス状に形成した位置決め穴３、３に案内されて円滑に挿通する。これにより雌カップリング１２と雄カップリング２１とが精度よく結合し、その後、所定の押付け力により結合状態が維持される。尚、雌カップリング１２と雄カップリング２１とを分離する際には、作動ロッド１０を後退移動させる。
【００１２】
図４に例示するように、雌カップリング１２は、２つの部材を組み合わせた雌カップリングボディ１３の内部に棒状の突状体１５をナット１４により固定し、突状体１５の外周面と雌カップリングボディ１３の内周面との間には、突状体１５に外挿して雌側スプリング１８により付勢され、結合端部に向かって進退移動する可動弁１６を有している。また、雌側スプリング１８が配置されている可動弁１６の背面の空間１７は、雌カップリングボディ１３に設けられた連通孔２０を通じて外気と連通している。可動弁１６の円盤状の突出した外周面と雌カップリングボディ１３の内周面とにすき間を設けて、可動弁１６の背面の空間１７が外気と連通するようにすれば、連通孔２０を省略することもできる。
【００１３】
雌カップリング１２と雄カップリング２１とが結合していない分離した状態では、雌側スプリング１８が可動弁１６を付勢してその先端部１６ａを、突状体１５の拡径した先端部の背面の弁座部にシールリングＳ２を介して当接させるとともに、可動弁１６の外周面と雌カップリングボディ１３の内周面に設けたシールリングＳ１とが密着して流路１９と空間１７とを遮断して空間１７を流路１９とは独立させ、突状体１５と可動弁１６とのすき間に形成された流路１９を閉止し、配管を流れる流体が空間１７に浸入することを阻止する構造にしている。これにより、可動弁１６の背面には配管軸方向に流体圧が作用しないようになっている。
【００１４】
雄カップリング２１は、互いの当接面にシールリングＳ７を設けて組み合わせた２つの部材からなる雄カップリングボディ２２の内部に雄側スプリング２９により付勢され、結合端部に向かって進退移動するポペット弁２６を有している。この雄側スプリング２９が配置されているポペット弁２６の背面の空間２８は、雄カップリングボディ２２に設けられた連通孔２４、２５を通じて外気と連通している。
【００１５】
雌カップリング１２と雄カップリング２１とが結合していない分離した状態では、雄側スプリング２９がポペット弁２６を付勢してその先端部２７を、雄カップリングボディ２２の縮径した背面の弁座部にシールリングＳ４を介して当接させるとともに、ポペット弁２６の内周面とこの内周面に当接する雄カップリングボディ２２に設けたシールリングＳ６とにより流路３０と空間２８とを遮断し、空間２８を流路３０とは独立させ、雄カップリングボディ２２とポペット弁２６とのすき間に形成された流路３０を閉止し、配管を流れる流体が空間２８に浸入することを阻止する構造にしている。これにより、ポペット弁２６の背面には配管軸方向に流体圧が作用しないようになっている。
【００１６】
雌カップリング１２と雄カップリング２１とを結合する過程では、図５に例示するように、雄カップリング２１の内部に雌カップリング１２の突状体１５が進入し、雄側スプリング２９および雌側スプリング１８が伸縮することなく、突状体１５の先端がポペット弁２６の先端凹部に嵌合してシールリングＳ５と密着し、突状体１５とポペット弁２６の互いに対向する面が当接する。また、可動弁１６の外周面と雄カップリングボディ２２の内周面に設けたシールリングＳ３とが密着する。
【００１７】
この結合過程では、可動弁１６と雌カップリングボディ１３との相対位置、ポペット弁２６と雄カップリングボディ２２との相対位置が変化しないので、結合のための大きな押付け力が必要にならず、また、雌カップリング１２では可動弁１６により流路１９が閉止されたままであり、雄カップリング２１ではポペット弁２６により流路３０が閉止されたままなので、流体が漏れることはない。
【００１８】
次いで作動ロッド１０の前進移動により、図６に例示するように雌カップリング１２をさらに雄カップリング２１側に移動させて互いを結合し、所定の押付け力で結合状態を維持する。このカップリング１２、２１の結合の際に、突状体１５の先端がポペット弁２６を雄側スプリング２９の付勢力に対抗して後方に移動させる。これにより、ポペット弁２６の先端部２７が雄カップリングボディ２２の縮径した背面の弁座部から離れて流路３０が開口する。
【００１９】
雄カップリングボディ２２の先端部２３は、可動弁１６の拡径した円盤状部に当接して可動弁１６を雌側スプリング１８の付勢力に対抗して後方に移動させる。これにより、可動弁１６の先端部１６ａが突状体１５の拡径した先端部の背面の弁座部から離れて流路１９が開口する。
【００２０】
以上のように、カップリング１２、２１が結合すると、配管軸方向でシールリングＳ３とＳ５との間で、これらのシールリングＳ３、Ｓ５によりシールされつつ、互いの流路１９、３０が開口して連通し、配管３１を流れる流体がこの流路１９、３０を流通するようになる。
【００２１】
この雌カップリング１２と雄カップリング２１とが結合した状態で、可動弁１６の背面は流路１９とは、独立して雌カップリングボディ１３に形成した連通孔２０を通じて、或いは、雌カップリングボディ１３と雄カップリングボディ２２のすき間を通じて、外気と連通して大気圧になり、ポペット弁２６の背面は流路３０とは独立して雄ボディ２２に形成した連通孔２４、２５を通じて外気と連通して大気圧になっている。
【００２２】
この可動弁１６およびポペット弁２６の背面には配管内を流れる流体が接触せず、これらの背面には配管軸方向に流体圧がほとんど作用しない。したがって、可動弁１６およびポペット弁２６は、配管３１を流通する流体圧にはほとんど影響を受けることがなく、流体圧が高い場合であっても、シールリングＳ３とＳ５とが同径（同一）であれば、互いのカップリング１２、２１を分離させようとする分離力がほとんど発生しない。シーリングＳ３とＳ５の内径が異なる場合であっても、この分離力が大幅に低減する。そのため、カップリング１２、２１どうしの結合状態を維持するための押付け力を大きくする必要がない。
【００２３】
可動弁１６とポペット弁２６の配管軸方向の流体圧をバランスさせて、生じる分離力を小さくするために、シールリングＳ３とＳ５の内径差は小さくすることが好ましく、小径のシールリングの内径が大径のシールリングの内径の７０％以上であることが好ましい。同じく、シールリングＳ１とＳ３、シールリングＳ５とＳ６の内径差はそれぞれ小さくすることが好ましく、小径のシールリングの内径が大径のシールリングの内径の７０％以上であることが好ましい。
【００２４】
このように本発明では、カップリング１２、２１どうしの結合維持の押付け力が小さくて済み、作動ロッド１０を進退移動させるアクチュエータ９の駆動出力を小さくすることができ、油圧駆動であれば、油圧ポンプおよび油圧シリンダを小型化することが可能になる。また、大きな押付け力を得るために、油圧駆動を用いていたアクチュエータ９をエア駆動や電動モータ駆動などの比較的小さい出力の駆動源にすることも可能になる。
【００２５】
もちろん、エア駆動のアクチュエータ９を用いていた場合は、エアポンプおよびエアシリンダの小型化、電動モータ駆動のアクチュエータ９を用いていた場合は、より出力の小さい小型の電動モータを採用することができる。
【００２６】
また、互いのカップリング１２、２１を結合する押付け力の低減にともなって、それぞれの保持プレート２ａ、２ｂに負荷される力も低減するので、保持プレート２ａ、２ｂの薄肉化、軽量化が可能になる。このように、アクチュエータ９の小型化、保持プレート２ａ、２ｂの薄肉化によって配管３１の自動着脱構造全体をコンパクトに構成することが可能になる。雌カップリング１２と雄カップリング２１とに互いの結合状態を維持するためのロック機構を設ける必要もなくなる。
【００２７】
特に配管３１の流体圧が１０ＭＰａ以上になる油圧配管の場合には、大型の油圧駆動のアクチュエータ９を用いて雌カップリング１２と雄カップリング２１とを大きな押付け力で結合して発生する分離力に対抗していたが、本発明の構造を用いることにより著しくコンパクトな自動着脱構造にすることができる。本発明の配管継手の自動着脱構造が対応できる配管３１の流体圧の上限は特に限定されるものではないが、一般的には３５ＭＰａ程度である。
【００２８】
実施形態では、複数の一対のカップリング１２、２１を自動着脱装置１により結合、分離させているが、対になるカップリングの数は、特に限定されず一組でもよい。
【００２９】
本発明の配管継手の自動着脱構造は、建設機械車両の油圧配管、製鉄設備の油圧配管、自動車エンジンのテスト用油圧配管、その他各種機器や設備等で使用される流体圧配管に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の配管継手の自動着脱構造を例示する側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】図１のカップリングの結合前の状態を例示する断面図である。
【図５】図１のカップリングを結合している途中の状態を例示する断面図である。
【図６】図１のカップリングを結合した状態を例示する断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  自動着脱装置
２ａ、２ｂ  保持プレート
３  位置決め穴
４  位置決めヘッド
５  フレーム
６  軸心調整機構
７ａ、７ｂ、７ｃ  軸心調整スプリング
８  連結部材
９  アクチュエータ
１０  作動ロッド
１１  エアシリンダ
１２  雌カップリング
１３  雌カップリングボディ
１４  ナット
１５  突状体
１６  可動弁
１６ａ  先端部
１７  空間
１８  雌側スプリング
１９  流路
２０  連通孔
２１  雄カップリング
２２  雄カップリングボディ
２３  先端部
２４  連通孔
２５  連通孔
２６  ホペット弁
２７  先端部
２８  空間
２９  雄側スプリング
３０  流路
３１  配管
Ｓ１〜Ｓ７  シールリング
【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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