JP5577987B2 - 高圧ガスボンベの容器弁締め付け装置 - Google Patents
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Description
この作業は、人手によって一本ずつ行うには多くの手間がかかること、そして締め付けトルクの品質管理上の理由から、現在では機械化され自動的かつ連続的に行っている。この設備は従来、容器弁が仮締めされたボンベを寝かせた状態でクランプして保持し、容器弁の締め付け保持用の角型部はボンベの軸方向と直交する方向から嵌合部材を容器弁に嵌合させてモータで回転させ、容器弁を締め付けていくことにより行われていた。
しかし、嵌合部材を回転させるときに容器弁に加わる大きなトルクにより、クランプ保持されているボンベの芯が振れ、このため容器弁とボンベとの螺合部分に大きな力が加わって互いの螺合部分が損傷する場合があった。
前記ボンベの周面を挟んで垂直姿勢に保持するクランプ機構と、
前記ボンベに仮締めされている前記容器弁の高さ位置を検出するための高さ検出部と、
前記ボンベを垂直姿勢で当該ボンベの中心軸周りに回転させるための回転ステージと、
前記容器弁におけるガス取り出し口の高さ位置に形成された横断面形状が角型である角型部分の両側面に水平方向から嵌合する締め付け用の嵌合部材が固定された基体と、
前記ガス取り出し口及び安全弁の各高さ領域が重なる高さ位置にて、光帯域が横方向に伸びかつボンベを180度回転させたときに一方向から見て容器弁の幅が最小になる最小幅よりも大きい幅寸法に設定された透過型の第1の光センサと、前記ボンベを1回転させたときに前記安全弁により遮光される位置が存在するように光軸が設定された透過型の第2の光センサと、前記ボンベを1回転させたときに前記ガス取り出し口により遮光される位置が存在するが、前記安全弁により遮光される位置が存在しないように、前記第2の光センサの光軸と平行に光軸が設定された透過型の第3の光センサと、を備え、前記締め付け用の嵌合部材から見た前記容器弁のガス取り出し口の水平方向の向きを検出するための向き検出部と、
前記基体を鉛直軸周りに回転させる回転駆動機構と、
前記ボンベに対して前記基体を相対的に水平方向及び上下方向に移動させるための移動機構と、
前記回転駆動機構及び基体からなる組立体と前記移動機構との間に介在し、当該組立体が移動機構に対して少なくとも水平方向に対してX−Y方向自在に揺動可能にする手段と、
前記高さ検出部の検出結果に基づいて前記嵌合部材に対する前記ボンベの相対高さ位置を前記移動機構により調整するステップと、前記向き検出部により容器弁のガス取り出し口の水平方向の向きを検出する向き検出ステップと、前記向き検出部の検出結果に基づいて、ガス取り出し口から見て前記締め付け用の嵌合部材が背後に位置するように前記ボンベの向きを前記回転ステージを介して調整するステップと、前記回転駆動機構の回転軸が前記ボンベの中心軸に揃う位置まで前記基体を前記ボンベに対して相対的に前進させて前記嵌合部材を前記容器弁の予め設定した部位に嵌合させるステップと、前記ボンベを前記クランプ機構により保持した状態で前記回転駆動機構により前記締め付け用の嵌合部材を予め設定されたトルクで回転させて前記容器弁を前記ボンベに締め付けるステップとを実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記向き検出ステップは、前記ボンベを少なくとも180度回転させたときに前記第1の光センサの受光強度が最大になるボンベの向きを、第1の光センサの光帯域の伸びる方向に沿ってガス取り出し口及び安全弁が並ぶ向きであると判定する第1の段階と、次いで、第2の光センサの受光結果及び第3の光センサの受光結果に基づき、前記第1の段階で判定されたボンベの向きにおいて、安全弁に対するガス取り出し口の相対位置を検出する第2の段階と、を含むことを特徴とする。
また、このバルブ締付区域S4には、図2及び図10に示すように、回転ステージ71に載置されたボンベ8の周面の上部4ヶ所及び下部4ヶ所を規制するための規制機構73が設けられている。この規制機構73は、ボンベ8を両側から挟む規制クランプ機構74と、この規制クランプ機構74における、ボンベ8に当接する部位に設けられた水平回転自在な規制ローラ75と、を備えている。規制ローラ75は上下の規制クランプの各々に4個ずつ設けられている。
このスパナ60及びサポート61は、共通の基体67に設けられており、この基体67の上部には、垂直な回転軸69が取り付けられ、この回転軸69の上端部には回転駆動機構である締付モータ62が設けられている。従って、締付モータ62により回転軸69を介して基体67が回転する。
第1のセンサ70aは、図中X方向に光軸76aが形成されるように、発光部70a及び受光部70aが容器弁1の配置領域を挟んで互いに対向して設けられている。受光部70aは、図中Y方向(ガイドレール33が伸びる方向)に多数の受光素子が配列され、容器弁1のガス取り出し口10から安全弁11までが受光ゾーンに入るように構成されている。
第3のセンサ70cは、図中Y方向に光軸76cが形成されるように、発光部70c及び受光部70cが容器弁1の配置領域を挟んで互いに対向して設けられている。そして、この第3のセンサ70cは、その光軸76cが、図7に示すように、容器弁1の向きが着弁位置にあるときガス取り出し口10により遮られ、また容器弁1の向きが着弁位置と180度反対向きのときは容器弁1に遮られないように配置されている。
これらの光センサ70は、カバー66を介して昇降機構63bにより、昇降自在に移動可能である。
この状態で、永久磁石72によりボンベ8を保持している回転ステージ71が回転することで、ボンベ8を回転させる。このとき制御部4は、受光強度検出部42にて光センサ70の受光信号の受光強度を検出して、スパナ60がガス取り出し口10や安全弁11に衝突することなく容器弁の弁箱の角型部12に適切に嵌合できる容器弁1の向きを把握する。そして、回転ステージ71を回転させて図4に示すような前記適切な向きに容器弁1の向きを合わせる(ステップP4)。なお、ここで述べた容器弁1の向きの検出方法の詳細については、後述する。
一方、第2のセンサ70b及び第3のセンサ70cは、前記判定が行なわれたときに容器弁1が着弁位置かそれとも180度反対向きの位置のいずれであるかを判別するために設けられている。つまり、第2のセンサ70b及び第3のセンサ70cは、図7に示すように、容器弁1の向きが着弁位置である場合には、両方共に受光出力がゼロであるが(図7(a))、着弁位置と180度反対向きの位置である場合には、第2のセンサ70bの受光出力はゼロであり第3のセンサ70cにおいて受光が検出される(図7(b))。
このように、これら3つの光センサ70a、70b、70cを組み合わせることで容器弁1の着弁位置を検知し、その時点で容器弁1の向きを着弁位置に調整する。
また、上記実施形態における弾性体64cとしては、例えばバルブ締付部6が水平方向において位置の微調整が可能であり且つスパナ60と容器弁1との嵌合時の振動や衝撃に対する緩衝特性を持ち且つ外力がかかっていない時には常に一定の位置を保つようなフローティング機能を持っていればよく、例えばダンパのような構造についても本発明では「弾性体64c」に含まれる。
また、上記実施形態においては、搬送機構2と容器弁1の向き検出時の規制機構73とが別々であったが、本発明はその場合だけでなく、例えば前記搬送機構2にクランプ機構21及び規制機構73の両方の機能が備えられていてもよい。
10 ガス取り出し口
11 安全弁
12 容器弁弁箱の角型部(スパナ嵌合部)
13 グランドナットの筒部位(サポート嵌合部)
2 搬送機構
20 搬送基体
21 クランプ機構
3 搬入路
31 受け止め部
33 ガイドレール
4 制御部
40 CPU
41 プログラム
42 受光強度検出部
43 バス
5 バルブ高さ検出部
50 接触センサ
51 昇降軸
52 昇降モータ
6 バルブ締付部
60 スパナ
61 サポート
62 締付モータ
63 移動機構
63a 水平移動機構
63b 昇降機構
64 支持台
64a 第1の支持台
64b 第2の支持台
64c 弾性体
65 軸受け部
66 カバー
67 基体
68 スパナの回動軸
69 回転軸
70 光センサ
70a 第1のセンサ
70b 第2のセンサ
70c 第3のセンサ
71 回転ステージ
72 永久磁石
73 規制機構
74 規制クランプ機構
75 規制ローラ
76a、76b、76c
光軸
8 高圧ガスボンベ
Claims (2)
- 高圧ガスボンベに仮締めされている容器弁を締め付ける装置であって、
前記ボンベの周面を挟んで垂直姿勢に保持するクランプ機構と、
前記ボンベに仮締めされている前記容器弁の高さ位置を検出するための高さ検出部と、
前記ボンベを垂直姿勢で当該ボンベの中心軸周りに回転させるための回転ステージと、
前記容器弁におけるガス取り出し口の高さ位置に形成された横断面形状が角型である角型部分の両側面に水平方向から嵌合する締め付け用の嵌合部材と、前記容器弁における角型部分よりも高い位置に形成された筒部位に水平方向から嵌合する押え用の嵌合部材と、が共通に固定された基体と、
前記ガス取り出し口及び安全弁の各高さ領域が重なる高さ位置にて、光帯域が横方向に伸びかつボンベを180度回転させたときに一方向から見て容器弁の幅が最小になる最小幅よりも大きい幅寸法に設定された透過型の第1の光センサと、前記ボンベを1回転させたときに前記安全弁により遮光される位置が存在するように光軸が設定された透過型の第2の光センサと、前記ボンベを1回転させたときに前記ガス取り出し口により遮光される位置が存在するが、前記安全弁により遮光される位置が存在しないように、前記第2の光センサの光軸と平行に光軸が設定された透過型の第3の光センサと、を備え、前記締め付け用の嵌合部材から見た前記容器弁のガス取り出し口の水平方向の向きを検出するための向き検出部と、
前記基体を鉛直軸周りに回転させる回転駆動機構と、
前記ボンベに対して前記基体を相対的に水平方向及び上下方向に移動させるための移動機構と、
前記回転駆動機構及び基体からなる組立体と前記移動機構との間に介在し、当該組立体が移動機構に対して少なくとも水平方向に対してX−Y方向自在に揺動可能にする緩衝機構と、
前記高さ検出部の検出結果に基づいて前記嵌合部材に対する前記ボンベの相対高さ位置を前記移動機構により調整するステップと、前記向き検出部により容器弁のガス取り出し口の水平方向の向きを検出する向き検出ステップと、前記向き検出部の検出結果に基づいて、ガス取り出し口から見て前記締め付け用の嵌合部材が背後に位置するように前記ボンベの向きを前記回転ステージを介して調整するステップと、前記回転駆動機構の回転軸が前記ボンベの中心軸に揃う位置まで前記基体を前記ボンベに対して相対的に前進させて前記嵌合部材を前記容器弁の予め設定した部位に嵌合させるステップと、前記ボンベを前記クランプ機構により保持した状態で前記回転駆動機構により前記締め付け用の嵌合部材を予め設定されたトルクで回転させて前記容器弁を前記ボンベに締め付けるステップとを実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記向き検出ステップは、前記ボンベを少なくとも180度回転させたときに前記第1の光センサの受光強度が最大になるボンベの向きを、第1の光センサの光帯域の伸びる方向に沿ってガス取り出し口及び安全弁が並ぶ向きであると判定する第1の段階と、次いで、第2の光センサの受光結果及び第3の光センサの受光結果に基づき、前記第1の段階で判定されたボンベの向きにおいて、安全弁に対するガス取り出し口の相対位置を検出する第2の段階と、を含むことを特徴とする容器弁締め付け装置。 - 前記回転ステージに前記ボンベを固定するための磁石を設け、前記容器弁の向きを検出し調整するステップは、前記ボンベが前記磁石に固定された状態で行われることを特徴とする請求項1の容器弁締め付け装置。
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JP2010212531A JP5577987B2 (ja) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | 高圧ガスボンベの容器弁締め付け装置 |
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