JP6366417B2

JP6366417B2 - フェルールバンド着脱装置

Info

Publication number: JP6366417B2
Application number: JP2014163832A
Authority: JP
Inventors: 英人野村
Original assignee: Omc株式会社; Ｏｍｃ株式会社
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-08-11
Also published as: JP2016036898A

Description

本発明は、管の端部に設けられたフランジ接続口にフェルールバンドを取り付けて締め付け或いは緩めてフランジ接続口同士のクランプ及びアンクランプを行うフェルールバンド着脱装置に関する。

フェルールバンド（クランプコネクタ）とは、管の端部に設けられたフランジ接続口に取り付け、フランジ接続口同士の固定及び固定解除を行うものである。このようなフェルールバンドの構造としては、円弧状の締め付けリングの端部同士を連結し、他方の端部において、一方には回動自在な締め付けボルトが設けられ、他方にはこの締付けボルトのリングボディを透孔内に挿入し、締付けボルトを螺合することで、フェルールバンドの締め付け或いは緩めてフランジ接続口同士のクランプ及びアンクランプを行うものが知られている（特許文献１）。

特表２０１１−５２２１８９号公報

しかしながら、このようなフェルールバンドでは、ボルトを手動で回転してフランジ接続口同士のクランプ及びアンクランプをすることから、作業者が常に必要であり、作業効率が悪く、非常に不便であるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記従来のフェルールバンドの締め付け或いは緩める際の問題点を解消し、作業が自動で行われることで作業効率の高いフェルールバンド着脱装置を提供することにある。

本発明のうち、請求項１に記載された発明は、一対の円弧状の半割リングの一端部同士を回転可能に連結し、一方の半割リングの他端部に係合ボルトを、他方の半割リングの他端部に前記係合ボルトの被係合部をそれぞれ備えてなるフェルールバンドを、互いに対向する管体の端部に設けられたフランジ付接続口同士のクランプ又はアンクランプに用いるためのフェルールバンド着脱装置であって、
一方の前記管体を支持可能なフレームと、
前記フレームの下方で他方の前記管体を載置可能なテーブルと、
前記テーブルを昇降させる昇降手段と、
前記テーブルの左右に設けられた一対の多関節ロボットと、を含み、
前記フレームに一方の前記管体を支持させ、他方の前記管体を載置した前記テーブルを前記昇降手段により上昇させて各前記管体のフランジ付接続口同士を当接させた状態で、各前記多関節ロボットに設けたハンドで各前記半割リングの他端部をそれぞれ把持させて前記フランジ付接続口同士の当接部分に巻回させ、一方の前記多関節ロボットの前記ハンドで前記係合ボルトを前記被係合部に係合させ、他方の前記多関節ロボットの前記ハンドで前記係合ボルトを把持させて回転させることで、前記フェルールバンドによる前記フランジ付接続口同士のクランプを可能とする一方、
一方の前記多関節ロボットのハンドで前記フランジ付接続口同士をクランプする前記フェルールバンドの前記係合ボルトを把持させて回転させることで、前記係合ボルトを緩めて、他方の前記多関節ロボットのハンドで前記係合ボルトを前記被係合部から離間させ、各前記多関節ロボットのハンドで各前記半割リングの他端部をそれぞれ把持させて前記フランジ付接続口同士の当接部分から離間させることで、前記フェルールバンドによる前記フランジ付接続口同士のアンクランプを可能とした
ことを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明に加え、前記テーブルに、他方の前記管体の外側で各前記半割リングをクランプ前の拡開姿勢で保持する一対の台座を設けたことを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の発明に加え、他方の前記多関節ロボットのハンドの先端に、互いの対向側へ突出する爪を設けて、前記フェルールバンドのアンクランプの際には前記爪を前記係合ボルトに係止させて前記被係合部から離間させるようにしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、作業が自動で行われることで効率が高く、非常に便利である。また、人手が不要であることから作業に熟練を要することがなく、安全であり、コスト削減にも貢献する。

また、請求項２に記載の発明によれば、フェルールバンドの取り扱いが容易となり、交換作業の効率がより一層高くなる。

他にも、請求項３に記載の発明によれば、シンプルな構造でありながら、被係合部からの離間を短時間で確実に行うことが可能である。

（ａ）はフェルールバンド着脱装置のリフターが降下した状態を示し、（ｂ）はリフターが上昇した状態の全体を示す説明図である。（ａ）は図１のＡ−Ａ断面を示し、（ｂ）〜（ｆ）はフェルールバンドのアンクランプの手順を示す説明図である。（ａ）〜（ｆ）はフェルールバンドのクランプの手順を示す説明図である。（ａ）〜（ｄ）は多関節ロボット先端のハンドによる係合ボルトの把持した状態を示す説明図である。（ａ）は図２のＢ−Ｂ断面を示し、（ｂ）〜（ｄ）は多関節ロボット先端のハンドによる係合ボルトの係合を示す説明図である。フェルールバンド着脱装置の変更例を示す説明図である。フェルールバンド着脱装置の変更例を示す説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、図７において係合ボルトの回転した状態を示す説明図である。

以下、本発明のフェルールバンド着脱装置によるフェルールバンドを用いた管体のフランジ接続口同士のクランプ及びアンクランプの一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、フェルールバンド着脱装置の全体図である。図２は、フェルールバンドのアンクランプの手順を示す説明図である。図３は、フェルールバンドのクランプの手順を示す説明図である。図４及び５は、多関節ロボット先端のハンドで係合ボルトを把持した状態を示す説明図である。

先ず初めに、図１（ａ）に示すように、フェルールバンド着脱装置１は、ベース４０上でコンテナ２を載置するコンテナ受け３０と、このコンテナ受け３０を中心として左右に設けられる多関節ロボット１０，２０（不二越製ＮＡＣＨＩＭＺ０７）とで構成される。
このうち、コンテナ受け３０は、上方にコンテナ２を設置可能とするフレーム３１と、コンテナ２下側でテーブル５０をシリンダ３３で昇降させるとともに、紙面手前側と奥側との間でベース４０上に敷設されたレール上を前後に移動するリフター３２とで構成される。そして、図２（ａ）に示すように、テーブル５０上には、円弧状に形成され、取り外されたフェルールバンド６０や、洗浄後の新しいフェルールバンド６０を受ける段部を備えた台座５３，５４が左右に設けられている。このコンテナ２が、本発明の一方の管体であり、シリンダ３３が、本発明の昇降手段である。

他にも、多関節ロボット１０，２０の先端には、内蔵のモータで軸方向に回転可能とするハンド１２，２５がそれぞれ取り付けられている。このうち、多関節ロボット２０先端に取り付けられたハンド２５は、図４（ａ）に示すように、係合ボルト６２先端を、プレート２６の爪２７とプレート２８の爪２９とで把持する機構である。また、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、上下のプレート２６，２８の根元部分で半割リング６４先端の凹状溝６５を把持することも可能である。
一方、ハンド１２も同様に、図５（ａ）に示すように、上下のプレート１３，１６で半割リング６１の先端部６７を把持する機構である。また、図５（ｃ）に示すように、プレート１３先端には下方へ突出する円錐状のピン１５が、プレート１６上には爪１８が設けられている。そして、図２（ｃ）のＢ−Ｂ断面である図５（ｄ）に示すように、爪１８で、後述する係合ボルト６２の軸部６６を引っ掛けて移動し、フェルールバンド６０の係合を解除する。

また、フェルールバンド６０は、図２（ｂ）に示すように、一対の円弧状の半割リング６１，６４の一端部同士を回転可能に連結したものである。そして、図２（ｃ）や図５（ａ）に示すように、一方の半割リング６１の他端部６７に係合ボルト６２を、図４に示すように、他方の半割リング６４の他端部に係合ボルト６２の被係合部である凹部６５をそれぞれ備えたものである。この凹部６５内に係合ボルト６２の軸部６６が係合した後に螺合されることで、半割リング６１，６４が一体に固定され、フランジ接続口３，５同士が連結される構造である。なお、半割リング６１，６４は、フランジ接続口３，５外周に嵌合可能となるように断面コ字状に形成されている。

このようにして構成したフェルールバンド着脱装置１による、フェルールバンド６０を用いたコンテナ２とバタフライバルブ４とのフランジ接続口３，５同士のクランプ及びアンクランプは、以下のように行われる。
先ず初めに、図１（ａ）に示すように、使用済みコンテナ２をコンテナ受け３０のフレーム３１上に載置する。この状態では、コンテナ２下端のフランジ接続口３にバタフライバルブ４のフランジ接続口５が接続されており、この接続部分の外周にフェルールバンド６０が固定されていることで、コンテナ２とバタフライバルブ４とが連結された状態となっている。このバタフライバルブ４が、本発明の他方の管体である。

次に、リフター３２のシリンダ３３が上方へと伸出し、バタフライバルブ４下端に当接する位置までテーブル５０が上昇すると、図２（ｂ）に示す状態となる。この時、図２（ｃ）に示すように、コンテナ受け３０を中心として左右に設けられた多関節ロボット１０，２０が稼働すると、多関節ロボット１０のハンド１２は半割リング６１を把持し、多関節ロボット２０のハンド２５は係合ボルト６２を把持する。
具体的には、図４（ａ）に示すように、ハンド２５では、プレート２６の爪２７とプレート２８の爪２９とで係合ボルト６２を把持する。一方、ハンド１２では、図２（ｃ）とそのＢ−Ｂ断面である図５（ｂ）とに示すように、プレート１３先端の段部１４とプレート１６先端の段部１７とで、半割リング６１の先端部６７を把持する。

その後、多関節ロボット２０のハンド２５を接続した部分に設けられたモータ（図示せず）が回転することにより、ハンド２５全体が回転することとなる。そして、ハンド２５が回転することによって把持された係合ボルト６２も回転する。これにより、図４（ａ）に示す状態から、図４（ｂ）に示すように係合が解除される状態となり、軸部６６が凹部６５内から移動可能となる。
その後、ハンド２５では、図４（ｄ）に示すように、一旦プレート２６，２８が上下方向に移動し、プレート２６，２８間が開き、爪２７，２９による係合ボルト６２の把持を開放して左側へ前進した後、プレート２６，２８が閉じて爪２７，２９の根元部分で凹部６５を把持する。

次に、ハンド１２は、図５（ｂ）に示す状態から図５（ｃ）に示すように、プレート１３，１６が矢印の示す上下方向に移動し、プレート１３，１６間が開いた状態となった後、先端部分が下方に傾斜するように矢印の示す方向へ所定の角度まで回転する。

そして、図５（ｄ）に示すように、この状態で係合ボルト６２の軸部６６に爪１８が係止する位置まで移動した後、爪１８が下方から上方へと移動することで軸部６６が凹部６５内から取り出された状態となる。その後、図２（ｄ）に示すように、係合ボルト６２と先端部６７とを、プレート１３とプレート１６とで把持して、ハンド１２が矢印の示す時計方向へと移動する。一方、ハンド２５は反時計方向に移動する。

そして、図２（ｅ）に示すように、台座５３の段部に半割リング６１が、台座５４の段部に半割リング６４がそれぞれ当接する位置まで移動した後、ハンド１２による把持とハンド２５による凹部６５の把持とが解除され、フェルールバンド６０によるコンテナ２とバタフライバルブ４とのクランプが解除される。

次に、図２（ｆ）に示すように、テーブル５０上には、使用済みのバタフライバルブ４が載置された状態となり、台座５３には締め付けリング６１が、台座５４には半割リング６４が載置された状態となる。この状態から、シリンダ３３が収縮してテーブル５０が降下する。そして、リフター３２が図示しない紙面手前側へとレール上を前進した後、使用済みのフェルールバンド６０とバタフライバルブ４とが、コンテナ２から取り出されることで、フェルールバンド６０のアンクランプが完了する。

次に、洗浄済みのコンテナ２に新しい（洗浄済みの）バタフライバルブ４を接続し、新しいフェルールバンド６０でフランジ接続口３，５同士をクランプする手順について詳細に説明する。
先ず初めに、リフター３２が図示しない紙面手前側へとレール上を前進した状態において、図３（ａ）に示すように、洗浄済みの新しいバタフライバルブ４をテーブル５０の中央に載置するとともに、洗浄済みの新しいフェールールバンド６０の半割リング６１を台座５３の段部に、半割リング６４を台座５４の段部にセットする。そして、リフター３２が紙面奥側へと移動した後、図１（ｂ）に示すように、コンテナ２のフランジ接続口４とバタフライバルブ４のフランジ接続口５とが接触する位置までシリンダ３３が上方へと伸出する。なお、この時の係合ボルト６２は、凹部６５内に挿入されていない（係合していない）状態である。

そして、図３（ｂ）に示すように、ハンド１２では、先端部６７と係合ボルト６２とを挟持し、矢印の示す反時計方向に移動する。一方、ハンド２５は、図４（ｃ）に示すように、締め付けリング６４の凹部６５を挟持し、図３（ｂ）の矢印の示す時計方向に移動する。この時、図３（ｃ）に示すように、ハンド１２の先端部分側面に、ハンド２５の先端部分が当接する位置までそれぞれを移動させる。

その後、図５（ａ）に示す状態から、プレート１３，１６は上下方向に移動し、プレート１３，１６間が開いた状態となり、ハンド１２による先端部６７と係合ボルト６２との把持を解除する。
そして、図３（ｄ）に示すように、プレート１６先端に設けられた爪１８で軸部６６を矢印の示す反時計方向へと押し込む。この時、図４（ｄ）に示す状態から、爪１８で凹部６５内に軸部６６が挿入される状態まで押し込む。

次に、図３（ｅ）に示すように、ハンド１２で先端部６７を把持する一方、ハンド２５では、図４（ｂ）に示すように、凹部６５の把持を解除して係合ボルト６２を把持する。その後、ハンド２５を接続する軸部分に設けられたモータ（図示せず）が回転することにより、ハンド２５全体が回転することとなる。そして、ハンド２５が回転することによって把持された係合ボルト６２も回転することで螺合し、半割リング６１，６４が一体となり、フランジ接続口３，５同士がクランプされる。その結果、コンテナ２とバタフライバルブ４とが連結されることとなる。その後、シリンダ３３が収縮することにより、テーブル５０が降下し、新しいフェールールバンド６０によるクランプが完了する。

上記の如く構成されるフェルールバンド着脱装置１は、コンテナ２を支持可能なフレーム３１と、バタフライバルブ４を載置可能なテーブル５０と、テーブル５０を昇降させるシリンダ３３と、テーブル５０の左右に設けられた一対の多関節ロボット１０，２０と、を含み、フレーム３１にコンテナ２を支持させ、バタフライバルブ４を載置したテーブル５０をシリンダ３３により上昇させてフランジ付接続口３，５同士を当接させた状態で、多関節ロボット１０，２０に設けたハンド１２，１５で半割リング６１の先端部６７と半割リング６４の凹部６５とをそれぞれ把持させてフランジ付接続口３，５同士の当接部分に巻回させ、多関節ロボット１０のハンド１２で係合ボルト６２を凹部６５に係合させ、多関節ロボット２０のハンド２５で係合ボルト６２を把持させて回転させることで、フェルールバンド６０によるフランジ付接続口３，５同士のクランプを可能とする一方、多関節ロボット２０のハンド２５でフランジ付接続口３，５同士をクランプするフェルールバンド６０の係合ボルト６２を把持させて回転させることで、係合ボルト６２を緩めて、多関節ロボット１０のハンド１２で係合ボルト６２を凹部６５から離間させ、多関節ロボット１０，２０のハンド１２，２５で半割リング６１の先端部６７と半割リング６４の凹部６５とをそれぞれ把持させてフランジ付接続口３，５同士の当接部分から離間させることで、フェルールバンド６０によるフランジ付接続口３，５同士のアンクランプを可能としたことにより、作業が自動で行われることで効率が高く、非常に便利である。また、人手が不要であることから作業に熟練を要することがなく、安全であり、コスト削減にも貢献する。

加えて、テーブル５０に、バタフライバルブ４の外側で半割リング６１，６４をクランプ前の拡散姿勢で保持する台座５３，５４を設けたことにより、フェルールバンド６０の取り扱いが容易となり、交換作業の効率がより一層高くなる。

他にも、多関節ロボット１０のハンド１２の先端に、互いの対向側へ突出するピン１５と爪１８とを設けて、フェルールバンド６０のアンクランプの際には爪１８を係合ボルト６２を係止させて凹部６５から離間させるようにしたことにより、シンプルな構造でありながら、凹部６５からの離間を短時間で確実に行うことが可能である。

なお、本発明にかかるフェルールバンド着脱装置の構成やクランプ・アンクランプは、上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
例えば、ピン１５や爪１８、溝１４，１７等の形状や材質は、フェルールバンド６０の先端部６７の把持や、係合ボルト６２の軸部６６の押し込みが可能なものであれば良く、適宜変更可能である。一方、ハンド２５先端の爪２７，２９の形状や材質も、フェルールバンド６０の凹部６５や係合ボルト６２を把持可能であれば良く、適宜変更可能である。

他にも、図６（ａ）に示すように、テーブル５０上にガイドピン５１，５２を設けても良く、適宜変更可能である。この場合、図６（ｂ）に示すように、フェールールバンド６０の係合ボルト６２は、ガイドピン５１，５２間に配置されるように設置することで、係合ボルト６２が左右に振れることがなくなる。その結果、図６（ｃ）に示すように、ハンド１２で先端部６７の把持を安定して行うことが可能となる。なお、ハンド１２の移動は、ハンド１２本体を図５（ｄ）に示すように傾斜させる等することで、ガイドピン５１，５２への接触を回避する。

また、図７（ａ）に示すように、テーブル５０上に調整ブロック５５を設けても良く、適宜変更可能である。この場合、図７（ｂ）に示すように、ハンド１２先端の爪１８で係合ボルト６２の軸部６６を押し込む際に、係合ボルト６２頭部の向きを常に一定の方向となるように調整することが可能である。
具体的には、図８（ａ）に示すように、係合ボルト６２頭部が傾斜した状態では、爪１８で係合ボルト６２の軸部６６を押し込むと、調整ブロック５５にこの係合ボルト６２頭部が当接して矢印に示す方向へ回転を開始することとなる。
そして、更に爪１８で係合ボルト６２の軸部６６を押し込むと、図８（ｂ）に示すように、係合ボルト６２の軸部６６が更に回転する。そして、図８（ｃ）に示すように、調整ブロック５５の頭部端面と係合ボルト６２とが平行な状態になると、軸部６６の回転が止まることから、係合ボルト６２頭部が調整ブロック５５端面と平行（水平）な状態となり、図４（ｄ）に示すように、ハンド２５のプレート２６，２８間に係合ボルト６２頭部を挿入可能となる。

１・・フェルールバンド着脱装置、２・・コンテナ、３・・フランジ接続口（コンテナ）、４・・バタフライバルブ、５・・フランジ接続口（バタフライバルブ）、１０・・多関節ロボット、１２・・ハンド、１３・・プレート（上側）、１４・・段部、１５・・ピン、１６・・プレート（下側）、１７・・段部、１８・・爪（ボルト用）、２０・・多関節ロボット、２５・・ハンド、２６・・プレート（上側）、２７・・爪、２８・・プレート（下側）、２９・・爪、３０・・コンテナ受け、３１・・フレーム、３２・・リフター、３３・・シリンダ、４０・・ベースプレート、５０・・テーブル、５１・・ガイドピン、５２・・ガイドピン、５３・・台座、５４・・台座、６０・・フェルールバンド、６１・・半割リング、６２・・係合ボルト、６３・・連結部、６４・・半割リング、６５・・凹部、６６・・軸部、６７・・先端部。

Claims

一対の円弧状の半割リングの一端部同士を回転可能に連結し、一方の半割リングの他端部に係合ボルトを、他方の半割リングの他端部に前記係合ボルトの被係合部をそれぞれ備えてなるフェルールバンドを、互いに対向する管体の端部に設けられたフランジ付接続口同士のクランプ又はアンクランプに用いるためのフェルールバンド着脱装置であって、
一方の前記管体を支持可能なフレームと、
前記フレームの下方で他方の前記管体を載置可能なテーブルと、
前記テーブルを昇降させる昇降手段と、
前記テーブルの左右に設けられた一対の多関節ロボットと、を含み、
前記フレームに一方の前記管体を支持させ、他方の前記管体を載置した前記テーブルを前記昇降手段により上昇させて各前記管体のフランジ付接続口同士を当接させた状態で、各前記多関節ロボットに設けたハンドで各前記半割リングの他端部をそれぞれ把持させて前記フランジ付接続口同士の当接部分に巻回させ、一方の前記多関節ロボットの前記ハンドで前記係合ボルトを前記被係合部に係合させ、他方の前記多関節ロボットの前記ハンドで前記係合ボルトを把持させて回転させることで、前記フェルールバンドによる前記フランジ付接続口同士のクランプを可能とする一方、
一方の前記多関節ロボットのハンドで前記フランジ付接続口同士をクランプする前記フェルールバンドの前記係合ボルトを把持させて回転させることで、前記係合ボルトを緩めて、他方の前記多関節ロボットのハンドで前記係合ボルトを前記被係合部から離間させ、各前記多関節ロボットのハンドで各前記半割リングの他端部をそれぞれ把持させて前記フランジ付接続口同士の当接部分から離間させることで、前記フェルールバンドによる前記フランジ付接続口同士のアンクランプを可能とした
ことを特徴とするフェルールバンド着脱装置。
前記テーブルに、他方の前記管体の外側で各前記半割リングをクランプ前の拡開姿勢で保持する一対の台座を設けたことを特徴とする請求項１に記載のフェルールバンド着脱装置。
他方の前記多関節ロボットのハンドの先端に、互いの対向側へ突出する爪を設けて、前記フェルールバンドのアンクランプの際には前記爪を前記係合ボルトに係止させて前記被係合部から離間させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフェルールバンド着脱装置。