JP2022153206A - 自動清浄接続装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】雄カプラーを雌カプラーに接続または分離する一連の作業を自動化させるとともに、接液部を洗浄及び乾燥可能なケミカル用自動清浄接続装置及び方法を提供する。【解決手段】自動清浄接続装置は、一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出する自動清浄接続装置において、他方のタンクに連結される雌カプラー７０が配備された主本体と、一方のタンクに連結される雄カプラーをｙ軸方向に移動させて、雄カプラーを雌カプラー７０と締結または解放するカプラー接続モジュール２０と、雄カプラーと雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥するカプラー洗浄モジュール６０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、自動清浄接続装置及び方法に係り、さらに詳しくは、清浄な感情において液体運搬用の大型コンテナータンクのケミカルを自動的に積み下ろしするための自動清浄接続装置及び方法に関する。

一般に、半導体製造工場などにおいて、多種多様なケミカル（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）はタンクローリー（タンク車）に積載され、運ばれて工場の貯留タンクに積み下ろし（Ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）され、このような積み下ろし作業にクイックカプラーが用いられる。

クイックカプラー（Ｑｕｉｃｋ Ｃｏｕｐｌｅｒ）は、雄カプラーと雌カプラーとからなり、別途の組立て工具なしにホースまたはパイプなどの管状部材同士を互いに継合または継合解除する。雄カプラーと雌カプラーとの係合または係脱を通じて管状部材の内部流路が連通または遮断される。

特に、半導体製造工場において用いられるケミカルは、酸性またはアルカリ性の毒性物質が多いため、安全事故が生じると、人体に致命的な悪影響を及ぼす虞があるため、カプラーの連結及び分離に際して接液部についているケミカルが作業員またはその他の物質に接触される汚染をブロックすることが重要である。

また、１１／２”（４０Ａ）以上の比較的に大きなサイズのカプラーを連結及び連結解除する作業を行うに際して、多くの人手がかかり、作業員に無理を与える他、無理な操作により作業員が危険物質に晒される可能性が高くなる。

このような従来の不都合を解消するために、本発明においては、雄カプラーを雌カプラーに接続または分離する一連の作業を自動化させるとともに、接液部を洗浄及び乾燥可能なケミカル用自動清浄接続装置及び方法を提供する。

本発明に係る自動清浄接続装置は、一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出する自動清浄接続装置において、他方のタンクに連結される雌カプラーが配備された主本体と、一方のタンクに連結される雄カプラーをｙ軸方向に移動させて、雄カプラーを雌カプラーと締結または解放するカプラー接続モジュールと、雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部を洗浄または乾燥するカプラー洗浄モジュールと、を備える。

前記カプラー洗浄モジュールは、雌カプラーの周りを取り囲むように設けられ、円周方向の一方の側に洗浄用流体または乾燥用流体を注入するための注入口が形成され、かつ、円周方向の他方の側に排出口が形成されて、注入口を介して流れ込んだ流体がサイクロン状に流動して内部を洗浄または乾燥する。

前記カプラー洗浄モジュールは、雄カプラーが雌カプラーと完全に係合される前に、または雄カプラーが雌カプラーから抜脱した後に、雄カプラーが雌カプラーと隣り合った状態で洗浄または乾燥を行う。

前記自動清浄接続装置は、前記雄カプラーをｘ軸方向に移動させて雌カプラーの定位置に位置合わせするアラインモジュールを備える。

前記アラインモジュールは、ベースプレートと、前記ベースプレートに回転自在に連結されたピニオンと、前記ピニオンを回転駆動するピニオン駆動部と、前記ピニオンを間に挟んで並ぶようにｘ軸方向に延びた一対のクランプガイドレールと、前記クランプガイドレールに導かれ、前記ピニオンと噛合されたラックが形成されたクランプスライダーと、
前記クランプスライダーに結合され、ｘ軸方向の移動により雄カプラーを位置合わせするアラインクランプと、を備える。

前記自動清浄接続装置は、前記ベースプレートの一方に結合され、クランプスライダーをｘ軸方向に拘束及び拘束解除してクランプスライダーのストロークを２段に制御する２段制御用シリンダーを備える。

前記カプラー接続モジュールは、雄カプラーのフランジを把持して固定するグリップ部と、前記グリップ部をｙ軸方向に移動させる駆動部と、から構成される。

前記グリップ部は、雄カプラーのフランジが通過可能な孔が形成された把持ケースと、前記把持ケースに組み付けられ、雄カプラーのフランジを噛み込む少なくとも一対のグリッパーと、前記グリッパーが固定され、ｘ軸方向に向かい合う一対のｘ軸移動ブロックと、前記ｘ軸移動ブロックの上端に斜めに形成されたガイド溝と、前記一対のガイド溝に一緒に嵌入されて上下に導かれる昇降ブロックと、前記昇降ブロックに結合される昇降ロッドを有する昇降シリンダーと、前記ｘ軸移動ブロックの上端が嵌入されてｘ軸移動ブロックをｘ軸方向に摺動案内するガイドハウジングと、を備える。

前記ｘ軸移動ブロックの各一方の側には離脱止めクランプが配備され、前記離脱止めクランプは、ｙ軸方向に雄カプラーのフランジの厚さに見合う分だけ離れた支持爪を有し、前記グリッパーが把持するとともに、前記支持爪がフランジの両端に引っ掛かる。

前記駆動部は、前記ガイドハウジングが結合されるｙ軸移動ブロックと、前記ｙ軸移動ブロックをｙ軸方向に摺動案内するグリップ部ガイドレールと、前記グリップ部ガイドレールが結合されるフレームと、前記ｙ軸移動ブロックのストロークを２段に制御する駆動手段と、を備える。

本発明に係る自動清浄接続方法は、一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出する自動清浄接続方法において、アラインクランプを縮めて、雄カプラーをｘ軸方向に位置合わせするステップと、昇降シリンダーを作動させて、グリッパーが雄カプラーのフランジの外周面を噛み込むステップと、アラインクランプを拡開させて、グリッパーが移動可能なように通路を確保するステップと、駆動手段を作動させて、雄カプラーをカプラー洗浄モジュールに移動させるステップと、カプラー洗浄モジュールを作動させて、雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部を洗浄または乾燥するステップと、前記駆動手段を作動させて、雄カプラーを雌カプラーと完全に係合するステップと、を含む。

前記雄カプラーをｘ軸方向に位置合わせするステップは、ピニオン駆動部を作動させて、アラインクランプをｘ軸方向に１段縮めるステップと、雄カプラーを一対のアラインクランプの間に位置させ、２段制御用シリンダーを作動させて、アラインクランプをｘ軸方向に２段縮めて雄カプラーを位置合わせするステップと、を含む。

本発明に係る自動清浄接続装置及び方法は、雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部の汚染（化学物質、臭気、ヒュームなど）を自動的に取り除いてクリーンな環境を提供し、カプラー洗浄モジュールの内部において雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部を効率よく洗浄及び乾燥して作業員が安全な環境において作業を行うことができ、安全事故の発生率を著しく下げることができる。

また、人手不足が深刻化している中で、人手で行い難い雄カプラーと雌カプラーとの係合または係脱の作業を自動化させて生産性を画期的に向上させ、このような係合または係脱の作業に際してのカプラー及びガスケットなどの部品の変化を極力抑える。なお、雄カプラーの固定力を極大化させて安定的な作業を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の内部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアラインモジュールを示す斜視図である。 図３の平面図である。 図３の作動例を示すものである。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置に雄カプラーを結合する例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るグリップ部を示す分解斜視図である。 図２の正面図である。 図２の側面図である。 本発明の一実施形態に係るカプラー洗浄モジュールを示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の作動過程を示すものである。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の作動過程を示すものである。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の作動過程を示すものである。

以下、添付図面に基づいて、自動清浄接続装置及び方法の技術的な構成について詳しく説明する。以下の説明に際して、図２のｘ軸方向が長手方向でありｙ軸方向が幅方向であり、ｚ軸方向は高さ方向である。しかしながら、このような方向の設定は、説明のしやすさのためのものであり、本発明がこれに限定されることはない。

図１から図１０を参照すると、本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置１は、一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出するものであって、例えば、半導体製造工場などにおいてタンクローリーに積載されたケミカルを工場の貯留タンクに積み下ろし（Ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）する個所において使用可能である。自動清浄接続装置１は、主本体１０と、アラインモジュール５０と、カプラー接続モジュール２０及びカプラー洗浄モジュール６０を備える。

主本体１０は、一方のタンク（工場の貯留タンク）と他方のタンク（タンクローリー）との間に設けられてもよく、雌カプラー７０を備える。雌カプラー７０は、工場の貯留タンクに連結され、雄カプラー９０との連結または連結解除を通じて内部流路が連通または遮断される。雄カプラー９０は、タンクローリーに連結され、雌カプラー７０と係合されて工場の貯留タンクのケミカルがタンクローリーに搬入（Ｌｏａｄｉｎｇ）されたりタンクローリーのケミカルが工場の貯留タンクに搬出（Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）されたりする。

主本体１０は、概ね箱状を呈して、自動清浄接続装置１のハウジングをなす。例えば、主本体１０は、工場の貯留タンクの前方に設けられ、ケミカル運搬用の大型コンテナータンクであるタンクローリーから引き出された２つの雄カプラー９０を接続できるように構成される。２つの雄カプラー９０は、液体用雄カプラーとガス用雄カプラーなどから互いに異なるように構成されてもよく、その直径が互いに異なるように形成されてもよい。なお、雄カプラー９０は、３つ以上構成されることも可能であれば、あるいは、単一から構成されることも可能である。

雄カプラー９０は、フランジ９１０を備え、フランジ９１０の一方の端部に雌カプラー７０と係合される接液部９４０が形成される。フランジ９１０は、ホースフランジ９３０にボルトを介して締め付けられ、ホースフランジ９３０は、タンクローリーに連結されるホースの端部に結合される。フランジ９１０とホースフランジ９３０との間にはガスケット９２０が配備されてシール性を確保する。

主本体１０の正面には入口１０１が形成され、入口１０１は扉により開閉される。扉は、入口１０１の上部と下部とにそれぞれ配備され、一方の扉は入口１０１の上部をヒンジ軸として上部方向に回転して開かれ、他方の扉は入口１０１の下部をヒンジ軸として下部方向に回転して開かれる。扉の中央部には半円状の溝が形成されて、扉の開閉に際して雄カプラー９０と干渉されず、雄カプラー９０がｙ軸方向に自由に移動可能なようになっている。主本体１０には、装置の作動を制御するコントロールパネルが設けられてもよい。

アラインモジュール５０は、雄カプラー９０をｘ軸方向に移動させて雌カプラー７０の定位置に位置合わせする。アラインモジュール５０は、ベースプレート５３０と、ピニオン５４０と、ピニオン駆動部５２０と、クランプガイドレール５５０と、クランプスライダー５６０と、アラインクランプ５１０と、２段制御用シリンダー５７０と、を備える。ベースプレート５３０は、一定の厚さを有し、ｘ軸方向に長い長方形の板状を呈し、上部にカバー５３１が組み付けられる。カバー５３１の上部には、アラインクランプがｘ軸方向に自由に移動可能なようにｘ軸方向に長尺状に延びた複数の孔が形成される。

ピニオン５４０は、ベースプレート５３０に回転自在に連結される。ピニオン５４０は、ｘ軸方向にベースプレート５３０の中央部に、かつ、ｙ軸方向にベースプレート５３０の中央部に配置される。ピニオン駆動部５２０は、ピニオン５４０を回転駆動するものであって、ベースプレート５３０の下面に垂直に固定されるモーターから構成される。ピニオン駆動部５２０のモーター軸は、ベースプレート５３０を貫通してピニオン５４０と係合される。

一対のクランプガイドレール５５０は、ベースプレート５３０の上面に結合され、ピニオン５４０を間に挟んで並ぶようにｘ軸方向に延設される。一対のクランプガイドレール５５０は、ｙ軸方向に離間して互いに平行をなす。クランプガイドレール５５０は、クランプスライダー５６０と連結されて、クランプスライダー５６０をｘ軸方向に摺動案内する。

クランプスライダー５６０は、クランプガイドレール５５０に導かれて、クランプガイドレール５５０に沿ってｘ軸方向に摺動する。ピニオン５４０と向かい合うクランプスライダー５６０の一方の面にはラック５６１が形成される。ラック５６１は、ピニオン５４０と噛合され、ピニオン５４０の回転によりクランプスライダー５６０がｘ軸方向に直線移動する。

一対のアラインクランプ５１０は、クランプスライダー５６０の上面に結合され、ｘ軸方向に往復移動する。アラインクランプ５１０のｘ軸方向への移動により雄カプラー９０が雌カプラー７０との係合位置に位置合わせされる。アラインクランプ５１０は、雄カプラー９０と向かい合う面に流線状の屈曲部５１１が形成される。屈曲部５１１は、雄カプラー９０の接液部９４０と対応する形状を呈して、雄カプラー９０との密着力を高める。

雄カプラー９０を基準として両側のアラインクランプ５１０は、ｙ軸方向に互いに近づく方向に屈曲されて、ｘ軸方向に同一線上に位置する。すなわち、雄カプラー９０を基準として一方のアラインクランプ５１０は、クランプスライダー５６０の上面から後方に向かって屈曲されて延び、雄カプラー９０を基準として他方のアラインクランプ５１０は、クランプスライダー５６０の上面から前方に向かって屈曲されて延びる。要するに、雄カプラー９０の接液部９４０に密着されるアラインクランプ５１０の屈曲部５１１は、ｘ軸方向に同一線上に位置する。

２段制御用シリンダー５７０は、ベースプレート５３０の一方に結合され、クランプスライダー５６０をｘ軸方向に拘束及び拘束解除してクランプスライダー５６０のストロークを２段に制御する。２段制御用シリンダー５７０のロッド５７１は、クランプスライダー５６０に向かってｘ軸方向に前進して、クランプスライダー５６０のｘ軸方向への移動を拘束する。なお、２段制御用シリンダー５７０のロッド５７１は、クランプスライダー５６０の反対方向に向かってｘ軸方向に後進して、クランプスライダー５６０のｘ軸方向への移動を拘束解除してクランプスライダー５６０がｘ軸方向にさらに移動することができる。

一対のアラインクランプ５１０は、ｘ軸方向に最大限に拡開されたとき、それらの間にカプラー接続モジュール２０のグリップ部３０が自由に通過することができる。アラインクランプ５１０が最大限に拡開された位置において、ピニオン駆動部５２０が作動してピニオン５４０が回転すれば、一対のアラインクランプ５１０は縮まる。このとき、２段制御用シリンダー５７０のロッド５７１がクランプスライダー５６０の移動を拘束して、クランプスライダー５６０のストロークが１段に制御される。この場合、一対のアラインクランプ５１０は、雄カプラー９０の接液部が自由に通過可能な程度にのみ拡開された状態である。

次いで、一対のアラインクランプ５１０の間に雄カプラー９０が嵌入されれば、２段制御用シリンダー５７０が作動してロッド５７１が後進する。したがって、クランプスライダー５６０の拘束状態が解除されて、ピニオン駆動部５２０の動力によりクランプスライダー５６０のストロークが２段に制御される。要するに、一対のアラインクランプ５１０の間に嵌入された雄カプラー９０は、アラインクランプ５１０により位置合わせされる。次いで、カプラー接続モジュール２０のグリップ部３０により雄カプラー９０の把持が完了すると、ピニオン駆動部５２０が作動してピニオン５４０が反対の方向に回転して一対のアラインクランプ５１０はｘ軸方向に最大限に拡開される。

カプラー接続モジュール２０は、雄カプラー９０をｙ軸方向に移動させて雄カプラー９０を雌カプラー７０と係合または係脱させる。カプラー接続モジュール２０は、グリップ部３０及び駆動部４０から構成される。グリップ部３０は、雄カプラー９０のフランジ９１０を把持して固定する。駆動部４０は、グリップ部３０をｙ軸方向に往復移動させる。

グリップ部３０は、把持ケース３１０と、グリッパー３２１と、ｘ軸移動ブロック３２０と、ガイド溝３２２と、昇降ブロック３３０と、昇降シリンダー３４０と、ガイドハウジング３５０と、を備える。

把持ケース３１０の中央部には、雄カプラー９０のフランジ９１０が通過可能な孔が形成される。中央部の孔は、雄カプラー９０のフランジ９１０が自由に通過可能なように十分な直径に形成される。なお、把持ケース３１０には、グリッパー３２１を収めるためのグリッパー溝３１１と、後述する離脱止めクランプ３６０を収めるためのクランプ溝３１２と、が中央部の孔の周りに沿って形成される。

グリッパー３２１は、把持ケース３１０に組み付けられ、雄カプラー９０のフランジ９１０を噛み込む。グリッパー３２１は、少なくとも一対からなり、一対のグリッパー３２１が向かい合った状態に縮まって雄カプラー９０のフランジ９１０の外周面を密着して固定する。雄カプラー９０と向かい合うグリッパー３２１の一方の面には、雄カプラー９０を強固に噛み込むための複数の凹凸が形成されてもよい。

ｘ軸移動ブロック３２０の下部にグリッパー３２１が固定される。グリッパー３２１は、ｘ軸移動ブロック３２０に一体に形成されてもよく、別途に製作されて組み立てられてもよい。一対のｘ軸移動ブロック３２０は、ｘ軸方向に向かい合う。一対のｘ軸移動ブロック３２０がｘ軸方向に互いに近づくように移動すると、グリッパー３２１は雄カプラー９０のフランジ９１０を固定し、一対のｘ軸移動ブロック３２０がｘ軸方向に互いに遠ざかるように移動すると、グリッパー３２１は雄カプラー９０のフランジ９１０を固定解除する。

ガイド溝３２２は、ｘ軸移動ブロック３２０の上端に斜めに形成される。ｘ軸移動ブロック３２０の上端には、溝及び係止爪の形状に段差が形成された突出部が形成され、前記突出部に斜め状にガイド溝３２２が形成される。前記突出部は、後述するガイドハウジング３５０の横状溝３５１に嵌入されて摺動案内される。ガイド溝３２２は、昇降ブロック３３０の昇降に際して、昇降ブロック３３０を導いてｘ軸移動ブロック３２０をｘ軸方向に移動させる。

昇降ブロック３３０は、一対のガイド溝３２２に一緒に嵌入されて上下に導かれる。昇降ブロック３３０は、正面視で、概ね下部が狭く、かつ、上部の方がさらに広い台形を呈し、ｘ軸方向に両端部がガイド溝３２２に嵌入される。昇降ブロック３３０は、昇降シリンダー３４０に連結されて昇降され、昇降ブロック３３０の昇降によりｘ軸移動ブロック３２０はｘ軸方向に摺動される。

昇降シリンダー３４０は、昇降ブロック３３０に結合される昇降ロッド３４１を有する。昇降ロッド３４１の端部は、昇降ブロック３３０の上端に結合される。昇降シリンダー３４０は、シリンダーハウジングと前記シリンダーハウジングの内部において移動するピストンから構成され、シリンダーハウジングは、ガイドハウジング３５０の内部に配備されてもよい。図７には、昇降シリンダー３４０におけるピストンのみが示されている。昇降シリンダー３４０は、昇降ブロック３３０の昇降に動力を与える。

ガイドハウジング３５０には、ｘ軸移動ブロック３２０の上端が嵌入されてｘ軸移動ブロック３２０をｘ軸方向に摺動案内する。ｘ軸方向にガイドハウジング３５０の両側面には、横方向に横状溝３５１が延設される。横状溝３５１にｘ軸移動ブロックの上側突出部嵌入されて摺動案内される。ガイドハウジング３５０には、昇降シリンダー３４０が組み込まれる。

昇降シリンダー３４０が昇降ロッド３４１を下降させると、昇降ブロック３３０がｘ軸移動ブロック３２０に形成されたガイド溝３２２に沿って下降しながら、一対のｘ軸移動ブロック３２０を拡開させて、グリッパー３２１は雄カプラー９０を把持する。逆に、昇降シリンダー３４０が昇降ロッド３４１を上昇させると、昇降ブロック３３０がｘ軸移動ブロック３２０に形成されたガイド溝３２２に沿って上昇しながら、一対のｘ軸移動ブロック３２０を縮めて雄カプラー９０の把持状態を解除する。

また、ｘ軸移動ブロック３２０には、離脱止めクランプ３６０が配備される。離脱止めクランプ３６０は、一対のｘ軸移動ブロック３２０のそれぞれ一方の面に配備される。離脱止めクランプ３６０は、ｘ軸移動ブロック３２０の前方面に前方に突出するように形成される。離脱止めクランプ３６０は、支持爪を備え、支持爪は、ｙ軸方向に雄カプラー９０のフランジ９１０の厚さに見合う分だけ離間する。グリッパー３２１が雄カプラー９０を把持するとともに、支持爪はフランジ９１０の両端に引っ掛かる。

すなわち、支持爪は、第１の支持爪３６１及び第２の支持爪３６２から構成される。第１の支持爪３６１及び第２の支持爪３６２は、ｙ軸方向に離脱止めクランプ３６０の両側に形成される。第１の支持爪３６１及び第２の支持爪３６２は、グリッパー３２１が雄カプラー９０を把持するとともに、ｙ軸方向にフランジ９１０の両端に引っ掛かるようにして、雄カプラー９０がグリップ部３０から抜脱され難くし、かつ、固定力を増大させる。

この場合、第１の支持爪３６１は、角張った形状を呈し、第２の支持爪３６２は、一方の面が傾斜したテーパー状を呈する。このような構成を通じて、雄カプラー９０のフランジ９１０とホースフランジ９３０との間に配備されたガスケット９２０が第２の支持爪３６２の一方の面に挟み込まれてつぶされるといった歪み現象を防ぐ。第２の支持爪３６２のテーパー状は、第２の支持爪３６２がガスケット９２０に容易に食い込んでフランジ９１０にのみ引っ掛かって固定されるようにする。

駆動部４０は、ｙ軸移動ブロック４４０と、グリップ部ガイドレール４３０と、フレーム４１０と、駆動手段４２０と、を備える。

ｙ軸移動ブロック４４０には、グリップ部３０のガイドハウジング３５０が結合される。すなわち、ガイドハウジング３５０の上端にｙ軸移動ブロック４４０の下部が結合される。ｙ軸移動ブロック４４０は、フレーム４１０に対してｙ軸方向に往復移動自在に形成される。ｙ軸移動ブロック４４０及びグリップ部３０は、一緒にｙ軸方向に移動して、グリップ部３０に把持された雄カプラー９０はｙ軸方向に移動する。

グリップ部ガイドレール４３０は、フレーム４１０に結合され、ｙ軸方向に長尺状に延設される。グリップ部ガイドレール４３０は、ｙ軸移動ブロック４４０をｙ軸方向に摺動案内する機能をする。フレーム４１０は、主本体１０側に固設される。駆動手段４２０は、ｙ軸移動ブロックのストロークを２段に制御して、雄カプラー９０を３つのポジションに位置するように制御する。駆動手段４２０は、２つのエアシリンダーから構成されてもよく、その他の形態でも実現可能である。

すなわち、第１のエアシリンダーは、ｙ軸移動ブロック４４０をグリップ部ガイドレール４３０に対して直線移動させる１段制御の動力を与え、第２のエアシリンダーは、第１のエアシリンダー及びｙ軸移動ブロック４４０を一体に直線移動させる２段制御の動力を与える。この場合、第１のエアシリンダーは、同じストロークに比べて比較的に手狭いスペースにも配設可能なロッドレスシリンダー（Ｒｏｄｌｅｓｓ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）から構成されてもよい。なお、駆動手段４２０は、ＬＭガイド、ボールスクリュー、サーボモーターなど様々な駆動構造にも実現可能である。

カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥する。好ましくは、カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄した後、乾燥を行う。洗浄液としては、脱イオン水（ＤｅＩｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）などが使用可能であり、乾燥用ガスとしては、窒素、不活性ガスなどが使用可能である。カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部の汚染（化学物質、臭気、ヒュームなど）を自動的に取り除いてクリーンな環境を提供する。

カプラー洗浄モジュール６０は、概ね円筒状を呈し、雌カプラー７０の周りを取り囲むように設けられる。また、カプラー洗浄モジュール６０には、円周方向の一方に洗浄用流体または乾燥用流体を注入するための注入口６１０が形成され、かつ、円周方向の他方に排出口６２０が形成される。注入口６１０を介して流れ込んだ流体は、サイクロン状に流動して内部を洗浄または乾燥した後、排出口６２０を介して排出されてドレインタンク８０に収集される。

この場合、カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０が雌カプラー７０と完全に係合される前に、雄カプラー９０が雌カプラー７０と隣り合った状態で洗浄または乾燥を行う。あるいは、カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０が雌カプラー７０から抜脱した後に、雄カプラー９０が雌カプラー７０と隣り合った状態で洗浄または乾燥を行う。このような構成を通じて、カプラー洗浄モジュール６０の内部において、雄カプラー９０と雌カプラー７０との接液部を効率よく洗浄または乾燥することができる。

一方、さらに図１１から図１３を参照すると、本発明の一実施形態に係る自動清浄接続方法は、アラインクランプ５１０を縮めて雄カプラー９０をｘ軸方向に位置合わせするステップと、昇降シリンダー３４０を作動させて、グリッパー３２１が雄カプラー９０のフランジ９１０の外周面を噛み込むステップと、アラインクランプ５１０を拡開させてグリッパー３２１が移動可能なように通路を確保するステップと、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０をカプラー洗浄モジュール６０に移動するステップと、カプラー洗浄モジュール６０を作動させて、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥するステップと、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０を雌カプラー７０と完全に係合するステップと、を含む。

また、雄カプラー９０をｘ軸方向に位置合わせするステップは、ピニオン駆動部５２０を作動させて、アラインクランプ５１０をｘ軸方向に１段縮めるステップと、雄カプラー９０を一対のアラインクランプ５１０の間に位置させ、２段制御用シリンダー５７０を作動させて、アラインクランプ５１０をｘ軸方向に２段縮めて雄カプラー９０を位置合わせするステップと、を含む。

さらに詳しくは、まず、作業員は、主本体１０の正面扉を開き、雌カプラー７０に差し込まれているプラグを抜去する。次いで、ピニオン駆動部５２０を作動させて、アラインクランプ５１０をｘ軸方向に１段縮める。アラインクランプ５１０を１段縮めた状態で、雄カプラー９０を一対のアラインクランプ５１０の間に位置させ、２段制御用シリンダー５７０を作動させて、アラインクランプ５１０をｘ軸方向に２段縮めて雄カプラー９０を位置合わせする。

雄カプラー９０を位置合わせした直後に、または雄カプラー９０を位置合わせした同時に、昇降シリンダー３４０を作動させて、グリッパー３２１が雄カプラー９０のフランジ９１０の外周面を噛み込む。次いで、ピニオン駆動部５２０を反対の方向に作動させてアラインクランプ５１０を拡開させて、グリッパー３２１が移動可能なように通路を確保する。同じ方法で、隣に位置している他の雌カプラー７０への他の雄カプラー９０の位置合わせ及び噛み込み作業を行う。次いで、主本体１０の正面扉を閉じ、コントロールパネルを操作して自動運行（Ａｕｔｏ Ｒｕｎ）を行う。

自動運行が開始されると、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０を洗浄及び乾燥ポジションであるカプラー洗浄モジュール６０に向かって移動させる。次いで、カプラー洗浄モジュール６０を作動させて、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥する。洗浄及び乾燥が完了すると、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０を雌カプラー７０と完全に係合する。次いで、工場の貯留タンクからタンクローリーへとケミカルを搬入したり、タンクローリーから工場の貯留タンクへとケミカルを搬出したりする。

ケミカルの搬入または搬出が完了すると、雄カプラー９０の抜脱は、前述した係合過程の逆順に行う。まず、雌カプラー７０から雄カプラー９０を一定の距離だけ隣り合った状態に離間させた後、カプラー洗浄モジュール６０を作動させて、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥する。洗浄及び乾燥が完了すると、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０を元の位置（Ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に移動させる。

次いで、作業員は、主本体１０の正面扉を開き、昇降シリンダー３４０を作動させて、雄カプラー９０の把持状態を解除した後、雄カプラー９０をグリップ部３０から抜き外す。隣の他の雄カプラー９０もまたグリップ部３０から抜き外した後、プラグを雌カプラー７０に差し込んで結合する。主本体１０の正面扉を閉じて一連の自動清浄接続方法を終了する。

以上、本発明に係る自動清浄接続装置について図示の実施形態に基づいて説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当業者であれば、誰でもこれより様々な変形例及び均等な他の実施形態が採用可能であるという点が理解できる筈である。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想により定められるべきである。

１ 自動清浄接続装置
１０ 主本体
２０ カプラー接続モジュール
３０ グリップ部
４０ 駆動部
５０ アラインモジュール
６０ カプラー洗浄モジュール
７０ 雌カプラー
９０ 雄カプラー
３１０ 把持ケース
３２０ ｘ軸移動ブロック
３２１ グリッパー
３２２ ガイド溝
３３０ 昇降ブロック
３４０ 昇降シリンダー
３５０ ガイドハウジング
３６０ 離脱止めクランプ
４１０ フレーム
４２０ 駆動手段
４３０ グリップ部ガイドレール
４４０ ｙ軸移動ブロック
５１０ アラインクランプ
５２０ ピニオン駆動部
５３０ ベースプレート
５４０ ピニオン
５５０ クランプガイドレール
５６０ クランプスライダー
５７０ ２段制御用シリンダー
５７１ ロッド
６１０ 注入口
６２０ 排出口
９１０ フランジ
９２０ ガスケット
９３０ ホースフランジ
９４０ 接液部

本発明は、自動清浄接続装置及び方法に係り、さらに詳しくは、清浄な感情において液体運搬用の大型コンテナータンクのケミカルを自動的に積み下ろしするための自動清浄接続装置及び方法に関する。

一般に、半導体製造工場などにおいて、多種多様なケミカル（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）はタンクローリー（タンク車）に積載され、運ばれて工場の貯留タンクに積み下ろし（Ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）され、このような積み下ろし作業にクイックカプラーが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

クイックカプラー（Ｑｕｉｃｋ Ｃｏｕｐｌｅｒ）は、雄カプラーと雌カプラーとからなり、別途の組立て工具なしにホースまたはパイプなどの管状部材同士を互いに継合または継合解除する。雄カプラーと雌カプラーとの係合または係脱を通じて管状部材の内部流路が連通または遮断される。

特に、半導体製造工場において用いられるケミカルは、酸性またはアルカリ性の毒性物質が多いため、安全事故が生じると、人体に致命的な悪影響を及ぼす虞があるため、カプラーの連結及び分離に際して接液部についているケミカルが作業員またはその他の物質に接触される汚染をブロックすることが重要である。

また、１１／２”（４０Ａ）以上の比較的に大きなサイズのカプラーを連結及び連結解除する作業を行うに際して、多くの人手がかかり、作業員に無理を与える他、無理な操作により作業員が危険物質に晒される可能性が高くなる。

韓国特許第１０－１８９４４８２号明細書

このような従来の不都合を解消するために、本発明においては、雄カプラーを雌カプラーに接続または分離する一連の作業を自動化させるとともに、接液部を洗浄及び乾燥可能なケミカル用自動清浄接続装置及び方法を提供する。

本発明に係る自動清浄接続装置は、一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出する自動清浄接続装置において、他方のタンクに連結される雌カプラーが配備された主本体と、一方のタンクに連結される雄カプラーをｙ軸方向に移動させて、雄カプラーを雌カプラーと締結または解放するカプラー接続モジュールと、雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部を洗浄または乾燥するカプラー洗浄モジュールと、を備える。

前記カプラー洗浄モジュールは、雌カプラーの周りを取り囲むように設けられ、円周方向の一方の側に洗浄用流体または乾燥用流体を注入するための注入口が形成され、かつ、円周方向の他方の側に排出口が形成されて、注入口を介して流れ込んだ流体がサイクロン状に流動して内部を洗浄または乾燥する。

前記カプラー洗浄モジュールは、雄カプラーが雌カプラーと完全に係合される前に、または雄カプラーが雌カプラーから抜脱した後に、雄カプラーが雌カプラーと隣り合った状態で洗浄または乾燥を行う。

前記自動清浄接続装置は、前記雄カプラーをｘ軸方向に移動させて雌カプラーの定位置に位置合わせするアラインモジュールを備える。

前記アラインモジュールは、ベースプレートと、前記ベースプレートに回転自在に連結されたピニオンと、前記ピニオンを回転駆動するピニオン駆動部と、前記ピニオンを間に挟んで並ぶようにｘ軸方向に延びた一対のクランプガイドレールと、前記クランプガイドレールに導かれ、前記ピニオンと噛合されたラックが形成されたクランプスライダーと、
前記クランプスライダーに結合され、ｘ軸方向の移動により雄カプラーを位置合わせするアラインクランプと、を備える。

前記自動清浄接続装置は、前記ベースプレートの一方に結合され、クランプスライダーをｘ軸方向に拘束及び拘束解除してクランプスライダーのストロークを２段に制御する２段制御用シリンダーを備える。

前記カプラー接続モジュールは、雄カプラーのフランジを把持して固定するグリップ部と、前記グリップ部をｙ軸方向に移動させる駆動部と、から構成される。

前記グリップ部は、雄カプラーのフランジが通過可能な孔が形成された把持ケースと、前記把持ケースに組み付けられ、雄カプラーのフランジを噛み込む少なくとも一対のグリッパーと、前記グリッパーが固定され、ｘ軸方向に向かい合う一対のｘ軸移動ブロックと、前記ｘ軸移動ブロックの上端に斜めに形成されたガイド溝と、前記一対のガイド溝に一緒に嵌入されて上下に導かれる昇降ブロックと、前記昇降ブロックに結合される昇降ロッドを有する昇降シリンダーと、前記ｘ軸移動ブロックの上端が嵌入されてｘ軸移動ブロックをｘ軸方向に摺動案内するガイドハウジングと、を備える。

前記ｘ軸移動ブロックの各一方の側には離脱止めクランプが配備され、前記離脱止めクランプは、ｙ軸方向に雄カプラーのフランジの厚さに見合う分だけ離れた支持爪を有し、前記グリッパーが把持するとともに、前記支持爪がフランジの両端に引っ掛かる。

前記駆動部は、前記ガイドハウジングが結合されるｙ軸移動ブロックと、前記ｙ軸移動ブロックをｙ軸方向に摺動案内するグリップ部ガイドレールと、前記グリップ部ガイドレールが結合されるフレームと、前記ｙ軸移動ブロックのストロークを２段に制御する駆動手段と、を備える。

本発明に係る自動清浄接続方法は、一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出する自動清浄接続方法において、アラインクランプを縮めて、雄カプラーをｘ軸方向に位置合わせするステップと、昇降シリンダーを作動させて、グリッパーが雄カプラーのフランジの外周面を噛み込むステップと、アラインクランプを拡開させて、グリッパーが移動可能なように通路を確保するステップと、駆動手段を作動させて、雄カプラーをカプラー洗浄モジュールに移動させるステップと、カプラー洗浄モジュールを作動させて、雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部を洗浄または乾燥するステップと、前記駆動手段を作動させて、雄カプラーを雌カプラーと完全に係合するステップと、を含む。

前記雄カプラーをｘ軸方向に位置合わせするステップは、ピニオン駆動部を作動させて、アラインクランプをｘ軸方向に１段縮めるステップと、雄カプラーを一対のアラインクランプの間に位置させ、２段制御用シリンダーを作動させて、アラインクランプをｘ軸方向に２段縮めて雄カプラーを位置合わせするステップと、を含む。

本発明に係る自動清浄接続装置及び方法は、雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部の汚染（化学物質、臭気、ヒュームなど）を自動的に取り除いてクリーンな環境を提供し、カプラー洗浄モジュールの内部において雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部を効率よく洗浄及び乾燥して作業員が安全な環境において作業を行うことができ、安全事故の発生率を著しく下げることができる。

また、人手不足が深刻化している中で、人手で行い難い雄カプラーと雌カプラーとの係合または係脱の作業を自動化させて生産性を画期的に向上させ、このような係合または係脱の作業に際してのカプラー及びガスケットなどの部品の変化を極力抑える。なお、雄カプラーの固定力を極大化させて安定的な作業を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の内部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアラインモジュールを示す斜視図である。 図３の平面図である。 図３の作動例を示すものである。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置に雄カプラーを結合する例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るグリップ部を示す分解斜視図である。 図２の正面図である。 図２の側面図である。 本発明の一実施形態に係るカプラー洗浄モジュールを示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の作動過程を示すものである。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の作動過程を示すものである。 本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置の作動過程を示すものである。

以下、添付図面に基づいて、自動清浄接続装置及び方法の技術的な構成について詳しく説明する。以下の説明に際して、図２のｘ軸方向が長手方向でありｙ軸方向が幅方向であり、ｚ軸方向は高さ方向である。しかしながら、このような方向の設定は、説明のしやすさのためのものであり、本発明がこれに限定されることはない。

図１から図１０を参照すると、本発明の一実施形態に係る自動清浄接続装置１は、一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出するものであって、例えば、半導体製造工場などにおいてタンクローリーに積載されたケミカルを工場の貯留タンクに積み下ろし（Ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）する個所において使用可能である。自動清浄接続装置１は、主本体１０と、アラインモジュール５０と、カプラー接続モジュール２０及びカプラー洗浄モジュール６０を備える。

主本体１０は、一方のタンク（工場の貯留タンク）と他方のタンク（タンクローリー）との間に設けられてもよく、雌カプラー７０を備える。雌カプラー７０は、工場の貯留タンクに連結され、雄カプラー９０との連結または連結解除を通じて内部流路が連通または遮断される。雄カプラー９０は、タンクローリーに連結され、雌カプラー７０と係合されて工場の貯留タンクのケミカルがタンクローリーに搬入（Ｌｏａｄｉｎｇ）されたりタンクローリーのケミカルが工場の貯留タンクに搬出（Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）されたりする。

主本体１０は、概ね箱状を呈して、自動清浄接続装置１のハウジングをなす。例えば、主本体１０は、工場の貯留タンクの前方に設けられ、ケミカル運搬用の大型コンテナータンクであるタンクローリーから引き出された２つの雄カプラー９０を接続できるように構成される。２つの雄カプラー９０は、液体用雄カプラーとガス用雄カプラーなどから互いに異なるように構成されてもよく、その直径が互いに異なるように形成されてもよい。なお、雄カプラー９０は、３つ以上構成されることも可能であれば、あるいは、単一から構成されることも可能である。

雄カプラー９０は、フランジ９１０を備え、フランジ９１０の一方の端部に雌カプラー７０と係合される接液部９４０が形成される。フランジ９１０は、ホースフランジ９３０にボルトを介して締め付けられ、ホースフランジ９３０は、タンクローリーに連結されるホースの端部に結合される。フランジ９１０とホースフランジ９３０との間にはガスケット９２０が配備されてシール性を確保する。

主本体１０の正面には入口１０１が形成され、入口１０１は扉により開閉される。扉は、入口１０１の上部と下部とにそれぞれ配備され、一方の扉は入口１０１の上部をヒンジ軸として上部方向に回転して開かれ、他方の扉は入口１０１の下部をヒンジ軸として下部方向に回転して開かれる。扉の中央部には半円状の溝が形成されて、扉の開閉に際して雄カプラー９０と干渉されず、雄カプラー９０がｙ軸方向に自由に移動可能なようになっている。主本体１０には、装置の作動を制御するコントロールパネルが設けられてもよい。

アラインモジュール５０は、雄カプラー９０をｘ軸方向に移動させて雌カプラー７０の定位置に位置合わせする。アラインモジュール５０は、ベースプレート５３０と、ピニオン５４０と、ピニオン駆動部５２０と、クランプガイドレール５５０と、クランプスライダー５６０と、アラインクランプ５１０と、２段制御用シリンダー５７０と、を備える。ベースプレート５３０は、一定の厚さを有し、ｘ軸方向に長い長方形の板状を呈し、上部にカバー５３１が組み付けられる。カバー５３１の上部には、アラインクランプがｘ軸方向に自由に移動可能なようにｘ軸方向に長尺状に延びた複数の孔が形成される。

ピニオン５４０は、ベースプレート５３０に回転自在に連結される。ピニオン５４０は、ｘ軸方向にベースプレート５３０の中央部に、かつ、ｙ軸方向にベースプレート５３０の中央部に配置される。ピニオン駆動部５２０は、ピニオン５４０を回転駆動するものであって、ベースプレート５３０の下面に垂直に固定されるモーターから構成される。ピニオン駆動部５２０のモーター軸は、ベースプレート５３０を貫通してピニオン５４０と係合される。

一対のクランプガイドレール５５０は、ベースプレート５３０の上面に結合され、ピニオン５４０を間に挟んで並ぶようにｘ軸方向に延設される。一対のクランプガイドレール５５０は、ｙ軸方向に離間して互いに平行をなす。クランプガイドレール５５０は、クランプスライダー５６０と連結されて、クランプスライダー５６０をｘ軸方向に摺動案内する。

クランプスライダー５６０は、クランプガイドレール５５０に導かれて、クランプガイドレール５５０に沿ってｘ軸方向に摺動する。ピニオン５４０と向かい合うクランプスライダー５６０の一方の面にはラック５６１が形成される。ラック５６１は、ピニオン５４０と噛合され、ピニオン５４０の回転によりクランプスライダー５６０がｘ軸方向に直線移動する。

一対のアラインクランプ５１０は、クランプスライダー５６０の上面に結合され、ｘ軸方向に往復移動する。アラインクランプ５１０のｘ軸方向への移動により雄カプラー９０が雌カプラー７０との係合位置に位置合わせされる。アラインクランプ５１０は、雄カプラー９０と向かい合う面に流線状の屈曲部５１１が形成される。屈曲部５１１は、雄カプラー９０の接液部９４０と対応する形状を呈して、雄カプラー９０との密着力を高める。

雄カプラー９０を基準として両側のアラインクランプ５１０は、ｙ軸方向に互いに近づく方向に屈曲されて、ｘ軸方向に同一線上に位置する。すなわち、雄カプラー９０を基準として一方のアラインクランプ５１０は、クランプスライダー５６０の上面から後方に向かって屈曲されて延び、雄カプラー９０を基準として他方のアラインクランプ５１０は、クランプスライダー５６０の上面から前方に向かって屈曲されて延びる。要するに、雄カプラー９０の接液部９４０に密着されるアラインクランプ５１０の屈曲部５１１は、ｘ軸方向に同一線上に位置する。

２段制御用シリンダー５７０は、ベースプレート５３０の一方に結合され、クランプスライダー５６０をｘ軸方向に拘束及び拘束解除してクランプスライダー５６０のストロークを２段に制御する。２段制御用シリンダー５７０のロッド５７１は、クランプスライダー５６０に向かってｘ軸方向に前進して、クランプスライダー５６０のｘ軸方向への移動を拘束する。なお、２段制御用シリンダー５７０のロッド５７１は、クランプスライダー５６０の反対方向に向かってｘ軸方向に後進して、クランプスライダー５６０のｘ軸方向への移動を拘束解除してクランプスライダー５６０がｘ軸方向にさらに移動することができる。

一対のアラインクランプ５１０は、ｘ軸方向に最大限に拡開されたとき、それらの間にカプラー接続モジュール２０のグリップ部３０が自由に通過することができる。アラインクランプ５１０が最大限に拡開された位置において、ピニオン駆動部５２０が作動してピニオン５４０が回転すれば、一対のアラインクランプ５１０は縮まる。このとき、２段制御用シリンダー５７０のロッド５７１がクランプスライダー５６０の移動を拘束して、クランプスライダー５６０のストロークが１段に制御される。この場合、一対のアラインクランプ５１０は、雄カプラー９０の接液部が自由に通過可能な程度にのみ拡開された状態である。

次いで、一対のアラインクランプ５１０の間に雄カプラー９０が嵌入されれば、２段制御用シリンダー５７０が作動してロッド５７１が後進する。したがって、クランプスライダー５６０の拘束状態が解除されて、ピニオン駆動部５２０の動力によりクランプスライダー５６０のストロークが２段に制御される。要するに、一対のアラインクランプ５１０の間に嵌入された雄カプラー９０は、アラインクランプ５１０により位置合わせされる。次いで、カプラー接続モジュール２０のグリップ部３０により雄カプラー９０の把持が完了すると、ピニオン駆動部５２０が作動してピニオン５４０が反対の方向に回転して一対のアラインクランプ５１０はｘ軸方向に最大限に拡開される。

カプラー接続モジュール２０は、雄カプラー９０をｙ軸方向に移動させて雄カプラー９０を雌カプラー７０と係合または係脱させる。カプラー接続モジュール２０は、グリップ部３０及び駆動部４０から構成される。グリップ部３０は、雄カプラー９０のフランジ９１０を把持して固定する。駆動部４０は、グリップ部３０をｙ軸方向に往復移動させる。

グリップ部３０は、把持ケース３１０と、グリッパー３２１と、ｘ軸移動ブロック３２０と、ガイド溝３２２と、昇降ブロック３３０と、昇降シリンダー３４０と、ガイドハウジング３５０と、を備える。

把持ケース３１０の中央部には、雄カプラー９０のフランジ９１０が通過可能な孔が形成される。中央部の孔は、雄カプラー９０のフランジ９１０が自由に通過可能なように十分な直径に形成される。なお、把持ケース３１０には、グリッパー３２１を収めるためのグリッパー溝３１１と、後述する離脱止めクランプ３６０を収めるためのクランプ溝３１２と、が中央部の孔の周りに沿って形成される。

グリッパー３２１は、把持ケース３１０に組み付けられ、雄カプラー９０のフランジ９１０を噛み込む。グリッパー３２１は、少なくとも一対からなり、一対のグリッパー３２１が向かい合った状態に縮まって雄カプラー９０のフランジ９１０の外周面を密着して固定する。雄カプラー９０と向かい合うグリッパー３２１の一方の面には、雄カプラー９０を強固に噛み込むための複数の凹凸が形成されてもよい。

ｘ軸移動ブロック３２０の下部にグリッパー３２１が固定される。グリッパー３２１は、ｘ軸移動ブロック３２０に一体に形成されてもよく、別途に製作されて組み立てられてもよい。一対のｘ軸移動ブロック３２０は、ｘ軸方向に向かい合う。一対のｘ軸移動ブロック３２０がｘ軸方向に互いに近づくように移動すると、グリッパー３２１は雄カプラー９０のフランジ９１０を固定し、一対のｘ軸移動ブロック３２０がｘ軸方向に互いに遠ざかるように移動すると、グリッパー３２１は雄カプラー９０のフランジ９１０を固定解除する。

ガイド溝３２２は、ｘ軸移動ブロック３２０の上端に斜めに形成される。ｘ軸移動ブロック３２０の上端には、溝及び係止爪の形状に段差が形成された突出部が形成され、前記突出部に斜め状にガイド溝３２２が形成される。前記突出部は、後述するガイドハウジング３５０の横状溝３５１に嵌入されて摺動案内される。ガイド溝３２２は、昇降ブロック３３０の昇降に際して、昇降ブロック３３０を導いてｘ軸移動ブロック３２０をｘ軸方向に移動させる。

昇降ブロック３３０は、一対のガイド溝３２２に一緒に嵌入されて上下に導かれる。昇降ブロック３３０は、正面視で、概ね下部が狭く、かつ、上部の方がさらに広い台形を呈し、ｘ軸方向に両端部がガイド溝３２２に嵌入される。昇降ブロック３３０は、昇降シリンダー３４０に連結されて昇降され、昇降ブロック３３０の昇降によりｘ軸移動ブロック３２０はｘ軸方向に摺動される。

昇降シリンダー３４０は、昇降ブロック３３０に結合される昇降ロッド３４１を有する。昇降ロッド３４１の端部は、昇降ブロック３３０の上端に結合される。昇降シリンダー３４０は、シリンダーハウジングと前記シリンダーハウジングの内部において移動するピストンから構成され、シリンダーハウジングは、ガイドハウジング３５０の内部に配備されてもよい。図７には、昇降シリンダー３４０におけるピストンのみが示されている。昇降シリンダー３４０は、昇降ブロック３３０の昇降に動力を与える。

ガイドハウジング３５０には、ｘ軸移動ブロック３２０の上端が嵌入されてｘ軸移動ブロック３２０をｘ軸方向に摺動案内する。ｘ軸方向にガイドハウジング３５０の両側面には、横方向に横状溝３５１が延設される。横状溝３５１にｘ軸移動ブロックの上側突出部嵌入されて摺動案内される。ガイドハウジング３５０には、昇降シリンダー３４０が組み込まれる。

昇降シリンダー３４０が昇降ロッド３４１を下降させると、昇降ブロック３３０がｘ軸移動ブロック３２０に形成されたガイド溝３２２に沿って下降しながら、一対のｘ軸移動ブロック３２０を拡開させて、グリッパー３２１は雄カプラー９０を把持する。逆に、昇降シリンダー３４０が昇降ロッド３４１を上昇させると、昇降ブロック３３０がｘ軸移動ブロック３２０に形成されたガイド溝３２２に沿って上昇しながら、一対のｘ軸移動ブロック３２０を縮めて雄カプラー９０の把持状態を解除する。

また、ｘ軸移動ブロック３２０には、離脱止めクランプ３６０が配備される。離脱止めクランプ３６０は、一対のｘ軸移動ブロック３２０のそれぞれ一方の面に配備される。離脱止めクランプ３６０は、ｘ軸移動ブロック３２０の前方面に前方に突出するように形成される。離脱止めクランプ３６０は、支持爪を備え、支持爪は、ｙ軸方向に雄カプラー９０のフランジ９１０の厚さに見合う分だけ離間する。グリッパー３２１が雄カプラー９０を把持するとともに、支持爪はフランジ９１０の両端に引っ掛かる。

すなわち、支持爪は、第１の支持爪３６１及び第２の支持爪３６２から構成される。第１の支持爪３６１及び第２の支持爪３６２は、ｙ軸方向に離脱止めクランプ３６０の両側に形成される。第１の支持爪３６１及び第２の支持爪３６２は、グリッパー３２１が雄カプラー９０を把持するとともに、ｙ軸方向にフランジ９１０の両端に引っ掛かるようにして、雄カプラー９０がグリップ部３０から抜脱され難くし、かつ、固定力を増大させる。

この場合、第１の支持爪３６１は、角張った形状を呈し、第２の支持爪３６２は、一方の面が傾斜したテーパー状を呈する。このような構成を通じて、雄カプラー９０のフランジ９１０とホースフランジ９３０との間に配備されたガスケット９２０が第２の支持爪３６２の一方の面に挟み込まれてつぶされるといった歪み現象を防ぐ。第２の支持爪３６２のテーパー状は、第２の支持爪３６２がガスケット９２０に容易に食い込んでフランジ９１０にのみ引っ掛かって固定されるようにする。

駆動部４０は、ｙ軸移動ブロック４４０と、グリップ部ガイドレール４３０と、フレーム４１０と、駆動手段４２０と、を備える。

ｙ軸移動ブロック４４０には、グリップ部３０のガイドハウジング３５０が結合される。すなわち、ガイドハウジング３５０の上端にｙ軸移動ブロック４４０の下部が結合される。ｙ軸移動ブロック４４０は、フレーム４１０に対してｙ軸方向に往復移動自在に形成される。ｙ軸移動ブロック４４０及びグリップ部３０は、一緒にｙ軸方向に移動して、グリップ部３０に把持された雄カプラー９０はｙ軸方向に移動する。

グリップ部ガイドレール４３０は、フレーム４１０に結合され、ｙ軸方向に長尺状に延設される。グリップ部ガイドレール４３０は、ｙ軸移動ブロック４４０をｙ軸方向に摺動案内する機能をする。フレーム４１０は、主本体１０側に固設される。駆動手段４２０は、ｙ軸移動ブロックのストロークを２段に制御して、雄カプラー９０を３つのポジションに位置するように制御する。駆動手段４２０は、２つのエアシリンダーから構成されてもよく、その他の形態でも実現可能である。

すなわち、第１のエアシリンダーは、ｙ軸移動ブロック４４０をグリップ部ガイドレール４３０に対して直線移動させる１段制御の動力を与え、第２のエアシリンダーは、第１のエアシリンダー及びｙ軸移動ブロック４４０を一体に直線移動させる２段制御の動力を与える。この場合、第１のエアシリンダーは、同じストロークに比べて比較的に手狭いスペースにも配設可能なロッドレスシリンダー（Ｒｏｄｌｅｓｓ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）から構成されてもよい。なお、駆動手段４２０は、ＬＭガイド、ボールスクリュー、サーボモーターなど様々な駆動構造にも実現可能である。

カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥する。好ましくは、カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄した後、乾燥を行う。洗浄液としては、脱イオン水（ＤｅＩｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）などが使用可能であり、乾燥用ガスとしては、窒素、不活性ガスなどが使用可能である。カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部の汚染（化学物質、臭気、ヒュームなど）を自動的に取り除いてクリーンな環境を提供する。

カプラー洗浄モジュール６０は、概ね円筒状を呈し、雌カプラー７０の周りを取り囲むように設けられる。また、カプラー洗浄モジュール６０には、円周方向の一方に洗浄用流体または乾燥用流体を注入するための注入口６１０が形成され、かつ、円周方向の他方に排出口６２０が形成される。注入口６１０を介して流れ込んだ流体は、サイクロン状に流動して内部を洗浄または乾燥した後、排出口６２０を介して排出されてドレインタンク８０に収集される。

この場合、カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０が雌カプラー７０と完全に係合される前に、雄カプラー９０が雌カプラー７０と隣り合った状態で洗浄または乾燥を行う。あるいは、カプラー洗浄モジュール６０は、雄カプラー９０が雌カプラー７０から抜脱した後に、雄カプラー９０が雌カプラー７０と隣り合った状態で洗浄または乾燥を行う。このような構成を通じて、カプラー洗浄モジュール６０の内部において、雄カプラー９０と雌カプラー７０との接液部を効率よく洗浄または乾燥することができる。

一方、さらに図１１から図１３を参照すると、本発明の一実施形態に係る自動清浄接続方法は、アラインクランプ５１０を縮めて雄カプラー９０をｘ軸方向に位置合わせするステップと、昇降シリンダー３４０を作動させて、グリッパー３２１が雄カプラー９０のフランジ９１０の外周面を噛み込むステップと、アラインクランプ５１０を拡開させてグリッパー３２１が移動可能なように通路を確保するステップと、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０をカプラー洗浄モジュール６０に移動するステップと、カプラー洗浄モジュール６０を作動させて、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥するステップと、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０を雌カプラー７０と完全に係合するステップと、を含む。

また、雄カプラー９０をｘ軸方向に位置合わせするステップは、ピニオン駆動部５２０を作動させて、アラインクランプ５１０をｘ軸方向に１段縮めるステップと、雄カプラー９０を一対のアラインクランプ５１０の間に位置させ、２段制御用シリンダー５７０を作動させて、アラインクランプ５１０をｘ軸方向に２段縮めて雄カプラー９０を位置合わせするステップと、を含む。

さらに詳しくは、まず、作業員は、主本体１０の正面扉を開き、雌カプラー７０に差し込まれているプラグを抜去する。次いで、ピニオン駆動部５２０を作動させて、アラインクランプ５１０をｘ軸方向に１段縮める。アラインクランプ５１０を１段縮めた状態で、雄カプラー９０を一対のアラインクランプ５１０の間に位置させ、２段制御用シリンダー５７０を作動させて、アラインクランプ５１０をｘ軸方向に２段縮めて雄カプラー９０を位置合わせする。

雄カプラー９０を位置合わせした直後に、または雄カプラー９０を位置合わせした同時に、昇降シリンダー３４０を作動させて、グリッパー３２１が雄カプラー９０のフランジ９１０の外周面を噛み込む。次いで、ピニオン駆動部５２０を反対の方向に作動させてアラインクランプ５１０を拡開させて、グリッパー３２１が移動可能なように通路を確保する。同じ方法で、隣に位置している他の雌カプラー７０への他の雄カプラー９０の位置合わせ及び噛み込み作業を行う。次いで、主本体１０の正面扉を閉じ、コントロールパネルを操作して自動運行（Ａｕｔｏ Ｒｕｎ）を行う。

自動運行が開始されると、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０を洗浄及び乾燥ポジションであるカプラー洗浄モジュール６０に向かって移動させる。次いで、カプラー洗浄モジュール６０を作動させて、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥する。洗浄及び乾燥が完了すると、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０を雌カプラー７０と完全に係合する。次いで、工場の貯留タンクからタンクローリーへとケミカルを搬入したり、タンクローリーから工場の貯留タンクへとケミカルを搬出したりする。

ケミカルの搬入または搬出が完了すると、雄カプラー９０の抜脱は、前述した係合過程の逆順に行う。まず、雌カプラー７０から雄カプラー９０を一定の距離だけ隣り合った状態に離間させた後、カプラー洗浄モジュール６０を作動させて、雄カプラー９０と雌カプラー７０との間の接液部を洗浄または乾燥する。洗浄及び乾燥が完了すると、駆動手段４２０を作動させて、雄カプラー９０を元の位置（Ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に移動させる。

次いで、作業員は、主本体１０の正面扉を開き、昇降シリンダー３４０を作動させて、雄カプラー９０の把持状態を解除した後、雄カプラー９０をグリップ部３０から抜き外す。隣の他の雄カプラー９０もまたグリップ部３０から抜き外した後、プラグを雌カプラー７０に差し込んで結合する。主本体１０の正面扉を閉じて一連の自動清浄接続方法を終了する。

以上、本発明に係る自動清浄接続装置について図示の実施形態に基づいて説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当業者であれば、誰でもこれより様々な変形例及び均等な他の実施形態が採用可能であるという点が理解できる筈である。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想により定められるべきである。

１ 自動清浄接続装置
１０ 主本体
２０ カプラー接続モジュール
３０ グリップ部
４０ 駆動部
５０ アラインモジュール
６０ カプラー洗浄モジュール
７０ 雌カプラー
９０ 雄カプラー
３１０ 把持ケース
３２０ ｘ軸移動ブロック
３２１ グリッパー
３２２ ガイド溝
３３０ 昇降ブロック
３４０ 昇降シリンダー
３５０ ガイドハウジング
３６０ 離脱止めクランプ
４１０ フレーム
４２０ 駆動手段
４３０ グリップ部ガイドレール
４４０ ｙ軸移動ブロック
５１０ アラインクランプ
５２０ ピニオン駆動部
５３０ ベースプレート
５４０ ピニオン
５５０ クランプガイドレール
５６０ クランプスライダー
５７０ ２段制御用シリンダー
５７１ ロッド
６１０ 注入口
６２０ 排出口
９１０ フランジ
９２０ ガスケット
９３０ ホースフランジ
９４０ 接液部

以下、添付図面に基づいて、自動清浄接続装置及び方法の技術的な構成について詳しく説明する。以下の説明に際して、図２のｙ軸方向が雄カプラーと雌カプラーの軸線方向であり、ｘ軸方向が幅方向であり、ｚ軸方向は高さ方向である。しかしながら、このような方向の設定は、説明のしやすさのためのものであり、本発明がこれに限定されることはない。

Claims (12)

1. 一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出する自動清浄接続装置において、
   他方のタンクに連結される雌カプラーが配備された主本体と、
   一方のタンクに連結される雄カプラーをｙ軸方向に移動させて、雄カプラーを雌カプラーと締結または解放するカプラー接続モジュールと、
   雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部を洗浄または乾燥するカプラー洗浄モジュールと、
   を備える自動清浄接続装置。
2. 前記カプラー洗浄モジュールは、
   雌カプラーの周りを取り囲むように設けられ、円周方向の一方の側に洗浄用流体または乾燥用流体を注入するための注入口が形成され、かつ、円周方向の他方の側に排出口が形成されて、注入口を介して流れ込んだ流体がサイクロン状に流動して内部を洗浄または乾燥する請求項１に記載の自動清浄接続装置。
3. 前記カプラー洗浄モジュールは、
   雄カプラーが雌カプラーと完全に係合される前に、または雄カプラーが雌カプラーから抜脱した後に、雄カプラーが雌カプラーと隣り合った状態で洗浄または乾燥を行う請求項１に記載の自動清浄接続装置。
4. 前記雄カプラーをｘ軸方向に移動させて雌カプラーの定位置に位置合わせするアラインモジュールを備える請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自動清浄接続装置。
5. 前記アラインモジュールは、
   ベースプレートと、
   前記ベースプレートに回転自在に連結されたピニオンと、
   前記ピニオンを回転駆動するピニオン駆動部と、
   前記ピニオンを間に挟んで並ぶようにｘ軸方向に延びた一対のクランプガイドレールと、
   前記クランプガイドレールに導かれ、前記ピニオンと噛合されたラックが形成されたクランプスライダーと、
   前記クランプスライダーに結合され、ｘ軸方向の移動により雄カプラーを位置合わせするアラインクランプと、
   を備える請求項４に記載の自動清浄接続装置。
6. 前記ベースプレートの一方に結合され、クランプスライダーをｘ軸方向に拘束及び拘束解除してクランプスライダーのストロークを２段に制御する２段制御用シリンダーを備える請求項５に記載の自動清浄接続装置。
7. 前記カプラー接続モジュールは、
   雄カプラーのフランジを把持して固定するグリップ部と、前記グリップ部をｙ軸方向に移動させる駆動部と、から構成される請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自動清浄接続装置。
8. 前記グリップ部は、
   雄カプラーのフランジが通過可能な孔が形成された把持ケースと、
   前記把持ケースに組み付けられ、雄カプラーのフランジを噛み込む少なくとも一対のグリッパーと、
   前記グリッパーが固定され、ｘ軸方向に向かい合う一対のｘ軸移動ブロックと、
   前記ｘ軸移動ブロックの上端に斜めに形成されたガイド溝と、
   前記一対のガイド溝に一緒に嵌入されて上下に導かれる昇降ブロックと、
   前記昇降ブロックに結合される昇降ロッドを有する昇降シリンダーと、
   前記ｘ軸移動ブロックの上端が嵌入されてｘ軸移動ブロックをｘ軸方向に摺動案内するガイドハウジングと、
   を備える請求項７に記載の自動清浄接続装置。
9. 前記ｘ軸移動ブロックの各一方の側には離脱止めクランプが配備され、
   前記離脱止めクランプは、ｙ軸方向に雄カプラーのフランジの厚さに見合う分だけ離れた支持爪を有し、
   前記グリッパーが把持するとともに、前記支持爪がフランジの両端に引っ掛かる請求項８に記載の自動清浄接続装置。
10. 前記駆動部は、
    前記ガイドハウジングが結合されるｙ軸移動ブロックと、
    前記ｙ軸移動ブロックをｙ軸方向に摺動案内するグリップ部ガイドレールと、
    前記グリップ部ガイドレールが結合されるフレームと、
    前記ｙ軸移動ブロックのストロークを２段に制御する駆動手段と、
    を備える請求項８に記載の自動清浄接続装置。
11. 一方のタンクから他方のタンクへとケミカルを搬入または搬出する自動清浄接続方法において、
    アラインクランプを縮めて、雄カプラーをｘ軸方向に位置合わせするステップと、
    昇降シリンダーを作動させて、グリッパーが雄カプラーのフランジの外周面を噛み込むステップと、
    アラインクランプを拡開させて、グリッパーが移動可能なように通路を確保するステップと、
    駆動手段を作動させて、雄カプラーをカプラー洗浄モジュールに移動させるステップと、
    カプラー洗浄モジュールを作動させて、雄カプラーと雌カプラーとの間の接液部を洗浄または乾燥するステップと、
    前記駆動手段を作動させて、雄カプラーを雌カプラーと完全に係合するステップと、
    を含む自動清浄接続方法。
12. 前記雄カプラーをｘ軸方向に位置合わせするステップは、
    ピニオン駆動部を作動させて、アラインクランプをｘ軸方向に１段縮めるステップと、
    雄カプラーを一対のアラインクランプの間に位置させ、２段制御用シリンダーを作動させて、アラインクランプをｘ軸方向に２段縮めて雄カプラーを位置合わせするステップと、
    を含む請求項１１に記載の自動清浄接続方法。

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