JP3702082B2 - Module assembly type fluid pressure actuator - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid pressure operated device such as a manipulator, and particularly to a configured module assembly type fluid pressure operated device from a plurality of split modules.
[0002]
[Prior art]
Some plants, such as nuclear fuel reprocessing plants, are difficult for workers to access due to acid / alkali or radioactive atmosphere. In such cases, fluid pressure operation like a manipulator There are many examples of installing equipment and letting it work. And Thus, it may require repair such that the manipulator itself has failed, workers, etc. For the same reason it is not desirable for a long time such as repair in place. Therefore, a manipulator for use in such an environment, constituted by connecting a plurality of modules freely separated, take necessary actions to be separated only necessary repairs, etc. Module transferred to another work area I am going to do that.
[0003]
A connection and separation procedure between modules of a conventional manipulator which is a fluid pressure operating device as described above will be described. 6, an example of the connecting mechanism of the universal isolation between modules is shown, around the coupling hole 11 of the connecting-
[0004]
Then, the connecting mechanism of the structure of this, when supplying air to the
[0005]
FIG. 7 shows a conceptual diagram of a module assembly type manipulator that is assembled by being coupled by the coupling mechanism as described above.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as this, in the form of concentrated arrangement of each of the connecting and separating operation valve to the remote control room, the number of numerous and becomes the pneumatic circuit for connecting and separated according to the number of modules constituting the manipulator Increases the complexity of the structure. Furthermore, since the manipulator is equipped with a pneumatic circuit for function and other control signal lines for achieving the original function of the installation purpose, the manipulator becomes complicated and large in size, and the performance and reliability of the original function are lowered. The problem occurs. Accordingly, the present invention provides a module assembly type fluid pressure operated device, a simple connection structure and the fluid pressure circuit for connection and separation between modules, comprising a plurality of modules having a detachably coupling mechanism module assembly type fluid It is an object to provide a pressure actuating device .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To attain the above object, according to the present invention, a fluid pressure source connected freely separated by a coupling mechanism which operates with fluid supplied through the fluid pressure circuit from being a plurality of consisting module module assembling type fluid In the pressure actuating device, each module is provided with a connection switch for opening / closing the fluid pressure circuit for connection of the connection mechanism and a separation switch for opening / closing the fluid pressure circuit for separation of the connection mechanism. . The module may be provided with an air connector for supplying the fluid supplied from the fluid pressure supply source to the fluid circuit of the connected module when the connecting mechanism is connected to the connected module. Preferably, in order to operate the connection switch and the separation switch, a ring-shaped cam rotatable around these switches and a positioning mechanism for determining a rotation angle position of the ring-shaped cam are provided. Is preferred.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter , embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First , referring to the conceptual diagram of FIG. 1 , a
[0009]
Pneumatic system diagram for separation and connection of this
[0010]
Explaining the operation of the above-described pneumatic system, if the connecting
[0011]
Next , a switch structure that enables the operation of the air switches 67 and 69 as described above will be described with reference to FIGS. 4 and 5 with respect to the connecting portion 55 between the
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a module assembling type fluid pressure operated device, the module connection, the fluid pressure circuit for the separation may be provided one each on each module, the fluid pressure The structure of the actuator can be simplified as a whole, and the complexity of the structure and the cost of assembly can be avoided. Furthermore, by using pressurized air as the pressure fluid, unnecessary air can be released to the surrounding atmosphere, so that the module structure can be further simplified. In addition, since the connection switch and the separation switch provided in the fluid pressure circuit of each module can be selectively operated by one ring-shaped cam, the preparation and connection completion between the modules can be performed remotely by the manual manipulator. The operation can be performed reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an assembled state of a module assembly type manipulator to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a separated state of the manipulator.
3 is a system diagram of a pneumatic circuit for the module coupling showing an essential part of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing an operating mechanism of the air switch in the embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the connecting portion of the module in a cut-off state.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a module connection structure portion of a conventional device.
FIG. 7 is a pneumatic system diagram for connection / separation of a conventional module assembly type manipulator.
[Explanation of symbols]
40
Claims (3)
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