JP7150310B2 - 流体移送用コネクタ及びその制御方法 - Google Patents

流体移送用コネクタ及びその制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、例えば半導体製造装置に用いる薬液やガスを移送するための流体移送用コネクタ及びその制御方法に関するものである。
例えば特許文献１に示されているように、半導体製造装置に用いる流体（薬液やガス）を移送するために流体移送用コネクタが用いられる。流体移送用コネクタは、例えば、流体を一時的に貯蔵するバッファタンクが設けられた建屋側に固定設置されたソケットと、タンクローリから導かれたホースの先端に固定されたプラグとを備えている。ソケットに対してプラグを接続することによって、タンクローリからバッファタンクへと流体が移送される。
上記文献に記載されているように、プラグをソケット側の差込口に差し込んで固定した後に、プラグの先端及びソケット本体の先端の洗浄を行う。その後、ソケット本体がプラグ側に進出することによってプラグ先端の弁体とソケット本体先端の弁体とを当接させると同時に各々の弁体を互いに退避させることによって流路を形成し、流体の移送を行う。
特許第５０４６９５８号公報
上記文献では、プラグをソケット側の差込口に固定した後に、ソケット本体がプラグ側に進出することによって流路を形成するようになっている。しかし、何らかの故障等によって、プラグをソケット側の差込口に固定するときに、ソケット側がプラグ側に既に進出していた場合には、上述した洗浄工程を経ることなく弁が開き流体の移送が始まってしまうおそれがある。これを回避するために、プラグを差し込む際にソケット本体の位置を確認することが考えられる。しかし、このような確認作業を作業者に課すことは、作業者の負担を増やしてしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、プラグをソケットに対して接続する際に作業者に負担を課すことなく容易に接続することができる流体移送用コネクタ及びその制御方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る液体移送用コネクタは、第１流体流路が形成されたプラグ本体と前記第１流体流路を遮断する第１弁体とを有するプラグと、前記プラグが接続されたときに前記第１流体流路に連通する第２流体流路が形成されたソケット本体と前記第２流体流路を遮断する第２弁体とを有するソケットと、前記プラグ本体が前記ソケット本体に対して接続及び離脱する際に該プラグ本体と該ソケット本体との間の距離を調整する駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記駆動機構によって、前記プラグ本体と前記ソケット本体とが離間して対向する初期位置と、前記プラグ本体の前記第１流体流路と前記ソケット本体の前記第２流体流路とを連通させる接続位置と、前記初期位置と前記接続位置との間の中間位置と、に停止可能とし、前記プラグ本体と前記ソケット本体との接続動作時には、前記初期位置、前記中間位置及び前記接続位置の順にシーケンス制御を行い、前記接続位置において、前記第１弁体と前記第２弁体とが突き当たり、互いを押圧することにより前記第１流体流路と前記第２流体流路とが連通した状態となる。
流体移送用コネクタは、プラグ本体をソケット本体に対して接続することによって流体流路を連通させて流体を移送する。プラグ本体とソケット本体との相対位置は、駆動機構によって調整される。制御部は、駆動機構を制御することによって、初期位置と、プラグ本体とソケット本体の流体流路を連通する接続位置と、初期位置と接続位置との間の中間位置とに位置させることができる。このように、初期位置と接続位置との間の中間位置にてプラグ本体とソケット本体を停止させることとしたので、プラグをソケットに対して取り付ける際に、中間位置を経ずにプラグ本体とソケット本体が接続されることを可及的に回避することができる。これにより、プラグ本体をソケット本体に対して接続する際に、作業者にプラグ本体とソケット本体との位置関係を確認させる負担を課すことなく容易に接続することができる。
本発明の一態様に係る液体移送用コネクタによれば、前記制御部は、前記プラグ本体と前記ソケット本体との接続解除動作時には、前記接続位置、前記中間位置及び前記初期位置の順にシーケンス制御を行う。
プラグ本体とソケット本体との接続動作時や接続解除動作時に、初期位置と、中間位置と、接続位置との間でシーケンス制御を行うこととした。これにより、コネクタ接続の自動化が行われ、作業者の負担を軽減することができる。
本発明の一態様に係る液体移送用コネクタによれば、前記ソケットは、前記プラグ本体を着脱可能に保持するプラグ本体保持部と、該プラグ本体保持部に対して前記プラグ本体をロックするロック機構と、を備え、前記ロック機構は、前記プラグ本体を前記プラグ本体保持部に挿入する動作に応じてロック動作を行う。
プラグ本体をプラグ本体保持部に対してロックするロック機構を備えている。ロック機構は、プラグ本体をプラグ本体保持部に挿入する動作に応じてロック動作を行う。これにより、コネクタ接続の際の作業者の負担を軽減することができる。
本発明の一態様に係る液体移送用コネクタによれば、前記プラグ本体保持部は、前記プラグ本体が差し込まれる差込口を備え、前記差込口を閉じる蓋部が設けられている。
蓋部によって差込口を閉じることができるので、プラグが差し込まれていない場合には差込口を蓋部によって閉じることで汚染を防止することができる。
なお、制御部によって、蓋部の閉動作と開動作を自動的に行うようにしても良い。
本発明の一態様に係る液体移送用コネクタによれば、前記プラグ本体の先端と前記ソケット本体の先端との間に洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段を備え、前記制御部は、前記中間位置にて、前記洗浄流体供給手段によって洗浄を行う。
初期位置と接続位置との間である中間位置にて洗浄を行うこととした。これにより、流体流路が連通する接続位置にて誤って洗浄が行われ、移送する流体を洗浄液体で汚染してしまうことを回避することができる。
本発明の一態様に係る液体移送用コネクタの制御方法は、第１流体流路が形成されたプラグ本体と前記第１流体流路を遮断する第１弁体とを有するプラグと、前記プラグが接続されたときに前記第１流体流路に連通する第２流体流路が形成されたソケット本体と前記第２流体流路を遮断する第２弁体とを有するソケットと、前記プラグ本体が前記ソケット本体に対して接続及び離脱する際に該プラグ本体と該ソケット本体との間の距離を調整する駆動機構と、を備えた流体移送用コネクタの制御方法であって、前記駆動機構によって、前記プラグ本体と前記ソケット本体とが離間して対向する初期位置と、前記プラグ本体の前記第１流体流路と前記ソケット本体の前記第２流体流路とを連通させる接続位置と、前記初期位置と前記接続位置との間の中間位置と、に停止であり、前記接続位置において、前記第１弁体と前記第２弁体とが突き当たり、互いを押圧することにより前記第１流体流路と前記第２流体流路とが連通した状態となり、前記プラグ本体と前記ソケット本体との接続動作時に、前記初期位置、前記中間位置及び前記接続位置の順にシーケンス制御を行う第１制御工程を備える。
初期位置と接続位置との間に中間位置を設け、プラグ本体とソケット本体が中間位置を経ることなく接続されることを可及的に回避することで、プラグをソケットに対して接続する際に作業者に負担を課すことなく容易に接続することができる。
本発明の一実施形態に係る流体移送用コネクタを示した斜視図である。 ソケットを示した縦断面図である。 シリンダの初期位置を示した縦断面図である。 シリンダの第１前進位置を示した縦断面図である。 シリンダの第２前進位置を示した縦断面図である。 蓋部を閉じた状態のソケットを示した斜視図である。 スリーブがロックボールの移動を規制した状態を示した縦断面図である。 スリーブがロックボールの移動を解除した状態を示した縦断面図である。 プラグのキープレートを回動させた状態を示した斜視図である。 プラグを示した縦断面図である。 図６のプラグに設けたキーの位置を示した正面図である。 プラグの先端をソケットの差込口に挿入した状態を示した斜視図である。 プラグのキーとソケットのキー溝とを合致させた状態を示した斜視図である。 プラグを第１前進位置まで変位させ、前洗浄工程を行っている状態を示した斜視図である。 図１１の第１前進位置の状態を示した縦断面図である。 プラグを第２前進位置まで変位させ、流体移送工程を行っている状態を示した斜視図である。 図１３の第２前進位置の状態を示した縦断面図である。 プラグを第１前進位置まで変位させ、後洗浄工程を行っている状態を示した斜視図である。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本実施形態にかかるプラグ３とソケット５が示されている。プラグ３及びソケット５は、流体移送用コネクタ１として用いられる。用いられる流体としては、例えば半導体製造装置に用いられる薬液やガスである。
ソケット５は、建屋の壁部に固定されており、後端に配管６の一端が接続されている。配管６の他端は、建屋内に設置されたバッファタンク（図示せず）に接続されている。ソケット５は、前端（図１において左端）にプラグ３を受け入れる差込口８を備えている。差込口８は、円筒状の差込筒体（プラグ本体保持部）１０の内部に形成されている。差込筒体１０の先端には、一部が切り欠かれて形成された複数のキー溝１１が設けられている。キー溝１１は、差込筒体１０の円周方向に所定の間隔をおいて複数設けられている。鉛直上方に位置するキー溝１１は、メインキー溝１１ａとされており、他のキー溝１１よりも円周方向の幅が大きい溝となっている。
差込筒体１０は、円周方向に離間して配置された複数のロックボール９（図５Ａ等参照）を保持している。各ロックボール９は、プラグ３とソケット５とを固定する際に用いられる。
差込筒体１０の後方（図１において右方）には、ソケット本体１３が設けられている。ソケット本体１３は、水平方向に中心軸線を有する円筒形状とされており、内部に流路の開閉を行う弁体１３ａ（図５Ａ等参照）を備えている。ソケット本体１３の前後には、前側固定板１５と後側固定板１６が固定されている。両固定板１５，１６は、鉛直方向に立設された矩形の板状体とされている。両固定板１５，１６の下方には、設置面に対して固定するための脚部１７が設けられている。両固定板１５，１６の四隅を貫通するように４つの支持軸体１８が水平方向に延在して設けられている。
各支持軸体１８の前端及び後端は、前側支持板２０と後側支持板２１に固定されている。両支持板２０，２１は、鉛直方向に立設された矩形の板状体とされている。前側支持板２０は、前述した差込筒体１０を支持している。
各支持軸体１８には、シリンダ（駆動機構）２３が取り付けられている。各シリンダ２３は、前側固定板１５と後側固定板１６との間に固定されている。各シリンダ２３には、エア供給配管２４が接続されており、エア供給配管２４から供給された空気圧によって支持軸体１８がシリンダ２３に対して軸線方向に往復動するようになっている。これにより、ソケット本体１３に対して、前側支持板２０に支持された差込筒体１０が接近離間するようになっている。
上方の一方の第１支持軸体１８ａには、蓋部２７が取り付けられている。具体的には、図２に示すように、第１支持軸体１８ａの中心軸線上に沿って貫通するように内部に蓋部駆動用軸体１８ａ１が設けられている。図２は、ソケット本体１３を取り外した状態のソケット５を示しており、第１支持軸体１８ａを鉛直面で切断した縦断面図とされている。
シリンダ２３は、前側固定板１５から後側固定板１６に向かって、第１筒部２３ａ、第２筒部２３ｂ、第３筒部２３ｃ及び第４筒部２３ｄを備えている。各筒部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、互いに共通の軸線を有して直列にかつＯリングを介して液密に接続されている。
第２筒部２３ｂと第３筒部２３ｃの内周側には密閉空間Ｓが形成されている。この密閉空間Ｓ内に対して、エア供給配管２４を介して空気が供給及び排出されるようになっている。密閉空間Ｓ内には、ピストン（駆動機構）２５が配置されている。ピストン２５は、第３筒部２３ｃの内周および蓋部駆動用軸体１８ａ１の外周に対して気密に嵌合されており、密閉空間Ｓ内を軸線方向に往復動する。
ピストン２５の前側（図２において左側）には、密閉空間Ｓを仕切る仕切リング（駆動機構）２６が設けられている。仕切リング２６は、第１支持軸体１８ａに対して固定されており、第２筒部２３ｂの内周に対して気密に嵌合されている。これにより、仕切リング２６は、密閉空間Ｓを、仕切リング２６よりも前側（左側）の第１空間Ｓ１と、仕切リング２６よりも後側（右側）の第２空間Ｓ２とに仕切るようになっている。なお、図２の状態においては、仕切リング２６が最も前側（左側）に位置しており、第１空間Ｓ１の体積が略ゼロとなっている。ピストン２５の後側（右側）には、第３空間Ｓ３が形成されている。このように、密閉空間Ｓは、仕切リング２６及びピストン２５によって、第１空間Ｓ１、第２空間Ｓ２及び第３空間Ｓ３に仕切られている。
ピストン２５は、前側の小径部２５ａと後側の大径部２５ｂとを備えている。これにより、ピストン２５の前側端面の面積は、後側端面の断面積よりも小さくされている。したがって、第２空間Ｓ２と第３空間Ｓ３に同等の圧力の空気が供給されると、後側端面に加わる力が前側端面に加わる力よりも大きくなるので、ピストン２５は密閉空間Ｓ内を前側（左側）に変位することになる。
エア供給配管２４は、前側から後側に向かって、第１配管２４ａ、第２配管２４ｂ、第３配管２４ｃ及び第４配管２４ｄを備えている。第１配管２４ａは、第１空間Ｓ１に対してエアを供給しかつ排気する。第２配管２４ｂは、第２空間Ｓ２のうち、ピストン２５の小径部２５ａが往復動する小径とされた空間に対してエアを供給しかつ排気する。第３配管２４ｃは、第２空間Ｓ２のうち、ピストン２５の大径部２５ｂが往復動する大径とされた空間に対してエアを供給しかつ排気する。第４配管２４ｄは、第３空間Ｓ３に対してエアを供給しかつ排気する。各配管２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに給排気するタイミングは、制御部によって制御される。
上述したシリンダ２３、ピストン２５、仕切リング２６等によって、プラグ本体３Ａとソケット本体１３との間の距離を調整する駆動機構が構成される。
他の支持軸体である第２支持軸体１８ｂ、第３支持軸体１８ｃ及び第４支持軸体１８ｄにも、第１支持軸体１８ａと同様のシリンダ２３やピストン２５、仕切リング２６等が設けられている。また、４つの各シリンダ２３に接続されるエア供給配管２４の長さは、それぞれが同等の長さ及び径とされている。これにより、４つの各シリンダ２３に設けたピストン２５を正確に同期して駆動できるようになっている。
図３Ａ乃至図３Ｃには、エア供給配管２４からの給排気によってシリンダ２３を動作させた各状態が示されている。図３Ａは、シリンダ２３が最も後側支持板２１に接近した状態すなわちプラグ本体３Ａに対してソケット本体１３が最も離れた状態である初期位置Ｐ０を示し、図３Ｂは、初期位置Ｐ０よりも前側支持板２０に前進した中間位置となる第１前進位置Ｐ１を示し、図３Ｃは、最も前側支持板２０に接近した状態すなわちプラグ本体３Ａとソケット本体１３とが接続される状態である第２前進位置Ｐ２を示す。
図３Ａ乃至図３Ｃに示されているように、シリンダ２３には、前側（図において左側）から後側（図において右側）に向かって、第１位置センサ２８ａ、第２位置センサ２８ｂ及び第３位置センサ２８ｃが順に固定されている。各位置センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、投光素子（例えばＬＥＤ）と受光素子とが対とされている。各位置センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃの出力は、制御部へと送信される。
各位置センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、コの字形状の断面を有しており、このコの字形状に挟まれた間隙をセンサ用プレート３１が通過するようになっている。センサ用プレート３１は、後側支持板２１に固定されたロッド３６に対して固定されている。コの字形状に挟まれた間隙をセンサ用プレート３１が通過する際に、位置センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃがセンサ用プレート３１に形成された切欠３１ａを光学的に検出することによって、センサ用プレート３１が固定された後側支持板２１に対するシリンダ２３の相対位置が検出されるようになっている。すなわち、位置センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃによって、プラグ３に対するソケット本体１３の相対位置が検出されるようになっている。
図３Ａに示した初期位置Ｐ０では、第３空間Ｓ３に対してエア供給配管２４の第４配管２４ｄ（図２参照）から空気が供給されて加圧されており、ピストン２５が同図において左方に付勢されている。また、第２空間Ｓ２にも第２配管２４ｂ（図２参照）から空気が供給されて加圧されており、仕切リング２６が同図において左方に付勢されている。ピストン２５の大径部２５ｂと小径部２５ａとの面積比によって、第２空間Ｓ２と第３空間Ｓ３に同じ圧力の空気が供給されていても、ピストン２５は左方に付勢されたままである。
このとき、センサ用プレート３１の切欠３１ａが、第１位置センサ２８ａに位置している。これにより、制御部は、初期位置Ｐ０であると判断する。
図３Ｂに示した第１前進位置Ｐ１では、第２空間Ｓ２から第２配管２４ｂ（図２参照）を介して空気を排気するとともに第１空間Ｓ１に第１配管２４ａ（図２参照）から空気が供給されて加圧されており、仕切リング２６が右方に付勢される。また、第３空間Ｓ３は、第４配管２４ｄ（図２参照）から空気が供給されて加圧されている。これにより、仕切リング２６とともに支持軸体１８がシリンダ２３に対して右方へ変位する。
このとき、センサ用プレート３１の切欠３１ａが、第２位置センサ２８ｂに位置している。これにより、制御部は、第１前進位置Ｐ１であると判断する。
図３Ｃに示した第２前進位置Ｐ２では、第３空間Ｓ３から第４配管２４ｄ（図２参照）を介して空気を排気するとともに第１空間Ｓ１に第１配管２４ａ（図２参照）を介して空気が供給されて加圧され、また第３配管２４ｃ（図２参照）から空気が供給されることによって、ピストン２５及び仕切リング２６が右方に付勢される。これにより、仕切リング２６とともに支持軸体１８がシリンダ２３に対して更に右方へ変位する。
このとき、センサ用プレート３１の切欠３１ａが、第３位置センサ２８ｃに位置している。これにより、制御部は、第２前進位置Ｐ２であると判断する。
図２に示したように、蓋部駆動用軸体１８ａ１の先端に蓋部２７が固定されている。蓋部駆動用軸体１８ａ１は、第１支持軸体１８ａの後端に設けられた第１アクチュエータ２９ａによって、前後方向（軸線方向）における往復動作と、軸線回りの回動動作が行われるようになっている。第１アクチュエータ２９ａの動作は、図示しない制御部によって行われる。
蓋部２７は、流体移送用コネクタ１が未使用状態で、プラグ３がソケット５から取り外されているときに差込口８を塞ぐために用いられる。図４には、蓋部２７を閉とした状態が示されている。蓋部２７が差込口８を塞ぐことによって流体の汚染が防止されるだけでなく、非使用時に蓋部２７で差込口８を塞ぐことで、蓋部２７からソケット本体１３内の弁体までの流路の汚染を防止することができる。
図１に示すように、上方の他方の第２支持軸体１８ｂと、第２支持軸体１８ｂに対して差込筒体１０を挟んで対角線上に位置する第３支持軸体１８ｃとには、スリーブ駆動板１９が取り付けられている。具体的には、第２支持軸体１８ｂの中心軸線上に沿って貫通するように設けられたスリーブ駆動板用軸体１８ｂ１の先端と、第３支持軸体１８ｃの中心軸線上に沿って貫通するように設けられたスリーブ駆動板用軸体１８ｃ１の先端とに、スリーブ駆動板１９が固定されている。各スリーブ駆動板用軸体１８ｂ１，１８ｃ１は、各支持軸体１８ｂ，１８ｃの後端に設けられた第２アクチュエータ２９ｂ及び第３アクチュエータ２９ｃによって、前後方向（軸線方向）に往復動されるようになっている。アクチュエータ２９ｂ，２９ｃの動作は、図示しない制御部によって行われる。
スリーブ駆動板１９は、中央に開口が形成された略菱形形状の板状体とされている。スリーブ駆動板１９の開口には、円筒形状とされたスリーブ２２の先端２２ａが挿入されている。スリーブ２２は、図７の下半部に部分的に示すように、差込筒体１０の外周を覆うように配置されており、差込筒体１０に対して軸線方向に往復動する。スリーブ駆動板１９は、ソケット５に対して固定されたプラグ３を外すときに、スリーブ２２を変位させるように動作させられる。具体的には、図５Ａに示すように、スリーブ２２でロックボール９の半径方向外側の移動を規制した状態から、図５Ｂに示すように、スリーブ駆動板１９を前側支持板２０側（同図において右側）に引き寄せてスリーブ２２を変位させることによってロックボール９の半径方向外側への移動を許容し、ロック解除を行う。ソケット５に対してプラグ３の固定するときは、プラグ３を差込筒体１０に挿入する動作に応じて、ロックボール９を転動させて第１固定リング３９の凹所３９ａに対して係合させることによって行われる。このとき、スリーブ駆動板１９は動作しない。このように、ロックボール９やスリーブ２２等によって、プラグ３を差込筒体１０すなわちソケット５に対してロックするロック機構が構成される。
図１に示すように、第２支持軸体１８ｂの下方かつ第３支持軸体１８ｃの側方には、第４支持軸体１８ｄが設けられている。第４支持軸体１８ｄの内部からスリーブ２２の内側にかけて、センサ線１８ｄ１が設けられている。センサ線１８ｄ１の先端には投光素子（例えばＬＥＤ）と受光素子とが対とされたセンサ（図示せず）が設けられている。このセンサによって差込筒体１０内にプラグ３が適正位置まで挿入されたか否かが検出される。センサの出力は、センサ線１８ｄ１を介して図示しない制御部へと伝送される。
制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
図１に示すように、プラグ３は、略円筒形状とされており、内部に流体が流通する流路を備えている。プラグ３の基端部（図１において左方）には、ホース４の一端が固定されている。ホース４の他端は、タンクローリ（図示せず）に固定されている。ホース４の内径は、２５ｍｍ以上、好ましくは５０ｍｍ以上とされている。
プラグ３の後方位置には、キープレート（リング体）３０が取り付けられている。キープレート３０は、無端状のリング形状とされている。キープレート３０の円周方向における複数ヶ所には、先端側（図１において右側）に突出するキー３２が設けられている。複数あるキー３２の内の１つは、他のキー３２よりも円周方向における幅が大きいメインキー３２ａとされている。キープレート３０は、プラグ本体３Ａに対して軸線回りに相対的に回転可能となっている。これにより、図６に示すように、作業者は手動によってキープレート３０を回動させてメインキー３２ａを所望の位置である鉛直上方位置に移動させることができる。
図７には、プラグ３の縦断面図が示されている。なお、図７の下半部には、ソケット５側のロックボール９、差込筒体１０、スリーブ２２及びスリーブ駆動板１９が示されている。
プラグ本体３Ａは、先端側（図７において右側）から、先端筒部３３、中間筒部３４及び基端筒部３５を備えている。これら筒部３３，３４，３５は、共通のプラグ中心軸線Ｌ１を有して接続され、内部に流体が流れる流路が形成される。
先端筒部３３内には、弁体３３ａが収納されている。弁体３３ａは、先端筒部３３の先端側に向かってバネ３３ｂによって付勢されている。これにより、弁体３３ａは、先端筒部３３の先端開口を閉じている。弁体３３ａの先端側の中央には、プラグ中心軸線Ｌ１上に沿って先端側に突出する突出部３３ｃが設けられている。突出部３３ｃは、プラグ３とソケット５とが接続された際に、対向するソケット５側の弁体の突出部（図示せず）に突き当たるようになっている。ソケット５側の弁体の突出部とプラグ３の突出部３３ｃとが突き当たり、バネ３３ｂによる付勢力に打ち勝つことで、弁体３３ａが基端部側に退避し、プラグ３内の流路が開とされる。
先端筒部３３の基端側（左側）と中間筒部３４の先端側とが付き合わされた状態でインローにて接続されている。先端筒部３３と中間筒部３４との間には、Ｏリング３７が設けられており、液密又は気密に接続されている。
先端筒部３３の基端側の外周を覆うように第１固定リング３９が設けられている。第１固定リング３９の外周には、凹所３９ａが円周方向にわたって設けられている。プラグ３をソケット５側に対して接続した際に、差込筒体１０に保持されたロックボール９がスリーブ２２によって半径方向内側へ移動して凹所３９ａに入り込むようになっている。ロックボール９が凹所３９ａ内に嵌合することで、プラグ３がソケット５に対して固定されるようになっている。第１固定リング３９の内周側には、段付きとされた肩部３９ｂが形成されており、この肩部３９ｂに対して先端筒部３３の基端部に設けた大径部が係合するようになっている。第１固定リング３９の基端側の内周には雌ネジ部３９ｃが形成されている。
中間筒部３４の外周の略全体を覆うように第２固定リング４１が設けられている。第２固定リング４１の内周側には、段付きとされた肩部４１ｂが形成されており、この肩部４１ｂに対して中間筒部３４の先端側に設けた大径部が係合するようになっている。第２固定リング４１の先端側の外周には雄ネジ部４１ｃが形成されている。第２固定リング４１の雄ネジ部４１ｃと第１固定リング３９の雌ネジ部３９ｃとを螺合することによって、先端筒部３３と中間筒部３４とが互いに固定される。
第２固定リング４１の雄ネジ部４１ｃには基端部側から止めナット４３が螺結されている。止めナット４３は、第１固定リング３９の基端側の端部に突き当たった位置にて固定されている。止めナット４３は、キープレート３０の内周側に収納されている。止めナット４３の基端部は、キープレート３０の基端部よりも先端側に位置している。これにより、止めナット４３は、キープレート３０の内部に収納されており、キープレート３０の基端部側から突出していない。
止めナット４３の先端側の外周は、基端側よりも小径とされている。これにより、止めナット４３と第１固定リング３９の基端側の端部との間に溝が形成され、この溝内にキープレート３０の先端側の内周側に突出した小径部３０ａが挿入されている。小径部３０ａのプラグ中心軸線Ｌ１方向の寸法は、挿入される溝よりも小さくされている。このようにキープレート３０の小径部３０ａを溝内に遊嵌することで、キープレート３０が回転方向に自由に移動することができる一方で、プラグ中心軸線Ｌ１方向の位置が規制されている。
各キー３２は、それぞれ、キープレート３０に対してボルト４５によって固定されている。ボルト４５は、基端側から先端側に向かってキープレート３０及びキー３２に差し込まれている。なお、キー３２の固定方法は、ボルト４５による固定に限定されるものではなく、例えば、キープレート３０とキー３２とを一体的に形成しても良い。
中間筒部３４の基端側と基端筒部３５の先端側とが付き合わされた状態でインローにて接続されている。中間筒部３４と基端筒部３５との間には、Ｏリング４７が設けられており、液密又は気密に接続されている。
第２固定リング４１の基端側のフランジ４１ａが基端側フランジ４９に対してボルト５０によって固定されている。基端側フランジ４９は、基端筒部３５の基端部の外周に係合された状態で固定されている。ボルト５０は、基端側フランジ４９に対して螺結されている。これにより、基端筒部３５は、中間筒部３４及び先端筒部３３に対して固定される。
基端側フランジ４９の基端側の面には、複数の固定ボルト５２が固定されている。各固定ボルト５２は、ホース４を固定するためのホース用フランジ５３を貫通し、先端にナット５１が螺結される。これにより、ホース用フランジ５３と基端側フランジ４９とが固定されることで、プラグ３に対してホース４が固定される。
図８には、複数のキー３２の円周方向における角度位置が示されている。同図では、３つのキー３２が示されている。鉛直上方すなわち１２時に位置にはメインキー３２ａがキープレート３０に対して固定されている。なお、図５では、回転自在とされたキープレート３０の円周方向の位置を、メインキー３２ａが１２時の位置となるように位置させたときの状態である。
第１サブキー３２ｂは、９時と１２時との中間位置にキープレート３０に対して固定されている。第２サブキー３２ｃは、６時の位置にキープレート３０に対して固定されている。メインキー３２ａの円周方向の幅は、第１サブキー３２ｂや第２サブキー３２ｃよりも大きくされており、約２倍の寸法となっている。第１サブキー３２ｂと第２サブキー３２ｃの円周方向の幅は、同等とされている。なお、第１サブキー３２ｂと第２サブキー３２ｃの幅方向の寸法を異ならせても良い。
次に、上述したプラグ３をソケット５に接続・解除する動作について説明する。
＜接続前準備工程＞
先ず、図１に示したように、ソケット５に対向した位置にプラグ３を位置される。そして、図６に示したように、キープレート３０を作業者の手動によって回動させて、作業者が上方から視認しやすい位置、すなわちメインキー３２ａが鉛直上方に位置するように位置決めする。
＜挿入工程＞
キープレート３０を位置決めした後に、図９に示すように、プラグ３の先端をソケット５の差込口８に挿入する。そのままプラグ３をソケット５に対して軸線方向に挿入していくと、図１０に示すように、ソケット５の差込筒体１０に設けたキー溝１１にキー３２が合致して嵌合される。キー３２とキー溝１１が合致して嵌合すると、ソケット５に対応したプラグ３であることが確認され誤接続が防止される。もし、キー３２に対してキー溝１１が合致していない場合には、プラグ３をソケット５に対して接続位置まで押し込むことができないので、作業者はプラグ３とソケット５とが対応していないことが分かる。
＜ロック工程＞
キー３２とキー溝１１が合致して差込筒体１０に対してプラグ３が適正に挿入されると、プラグ３を差込筒体１０に対して軸線方向に押し込む動作に応じて、図７の下半部に示すように、差込筒体１０に保持された各ロックボール９がプラグ３の第１固定リング３９に設けた凹所３９ａ内に挿入され、プラグ３とソケット５との固定が行われる。このとき、図５Ａに示すように、ロックボール９の半径方向外側への移動はスリーブ２２によって規制されている。
＜前洗浄工程＞
図１１に示すように、図１０の状態からプラグ３をソケット本体１３側に引き寄せて第１前進位置（中間位置）Ｐ１まで変位させる。具体的には、図３Ｂに示したように、制御部の指示により、エア供給配管２４から各シリンダ２３に供給した空気を用いて各支持軸体１８を軸線方向に動作させることによって自動的に行う。この第１前進位置Ｐ１の縦断面図が図１２に示されている。
そして、図１１に矢印Ａ１及びＡ２で示すように、プラグ３の先端とソケット５との間の空間を純水によって洗浄し、その後、窒素等の不活性ガスで乾燥を行う。この前洗浄工程では、プラグ３の弁体３３ａ（図７参照）及びソケット５の弁体１３ａは閉位置となっており、それぞれの流路を遮断している。
＜流体移送工程＞
次に、図１３に示すように、図１１の第１前進位置Ｐ１から更にプラグ３をソケット本体１３側に引き寄せて第２前進位置（接続位置）Ｐ２まで変位させる。具体的には、図３Ｃに示したように、制御部の指示により、エア供給配管２４から各シリンダ２３に供給した空気を用いて各支持軸体１８を軸線方向に動作させることによって自動的に行う。この第２前進位置Ｐ２の縦断面図が図１４に示されている。
このように、プラグ３は、図１０に示した初期位置Ｐ０に対して、図１１の第１前進位置Ｐ１および図１３の第２前進位置Ｐ２の２段階に分けて前進させられるようになっている。
第２前進位置Ｐ２までプラグ３が位置すると、プラグ３の弁体３３ａの突出部３３ｃ（図７参照）とソケット５の弁体１３ａの突出部とが突き当たり、互いを押圧して開位置まで変位させることによってそれぞれの流路を解放する。これにより、矢印Ａ３及びＡ４で示すように、流体移送用コネクタ１を介してタンクローリから建屋内のバッファタンクへと流体を移送する。
＜後洗浄工程＞
流体の移送が終了すると、図１５に示すように、図１１と同様の第１前進位置Ｐ１まで後退させる。そして、図１５に矢印Ａ１及びＡ２で示すように、プラグ３の先端とソケット５との間の空間を純水によって洗浄し、その後、窒素等の不活性ガスで乾燥を行う。この後洗浄工程では、プラグ３の弁体３３ａ（図７参照）及びソケット５の弁体１３ａは閉位置となっており、それぞれの流路を遮断している。
＜取り外し工程＞
図１５に示した後洗浄工程が終了すると、図１０に示した初期位置Ｐ０までプラグ３を後退させ、制御部の指示により、スリーブ駆動板１９を動作させてスリーブ２２をプラグ３の先端方向（図１０において右方向）に移動させてロックボール９によるロックを解除した後に（図５Ｂ参照）、プラグ３をソケット５から取り外す。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
流体移送用コネクタ１は、プラグ本体３Ａをソケット本体１３に対して接続することによって流体流路を連通させて流体を移送する。プラグ本体３Ａとソケット本体１３との相対位置は、空気圧によって動作するピストン２５及び仕切リング２６をシリンダ２３内に備えた駆動機構によって調整される。制御部は、シリンダ２３に対して吸排気する空気を制御することによって、初期位置Ｐ０と、プラグ本体３Ａとソケット本体１３の流体流路を連通する第２前進位置Ｐ２と、初期位置Ｐ０と第２前進位置Ｐ２との間の第１前進位置Ｐ１とに位置させることができる。このように、初期位置Ｐ０と接続位置となる第２前進位置Ｐ２との間の第１前進位置Ｐ１にてプラグ本体３Ａとソケット本体１３を停止させることとしたので、プラグ３をソケット５に対して取り付ける際に、第１前進位置Ｐ１を経ずにプラグ本体３Ａとソケット本体１３が接続されることを可及的に回避することができる。これにより、プラグ本体３Ａをソケット本体１３に対して接続する際に、作業者にプラグ本体３Ａとソケット本体１３との位置関係を確認させる負担を課すことなく容易に接続することができる。
プラグ本体３Ａとソケット本体１３との接続動作時や接続解除動作時に、初期位置Ｐ０と、第１前進位置Ｐ１と、第２前進位置Ｐ２との間でシーケンス制御を行うこととした。これにより、コネクタ接続の自動化が行われ、作業者の負担を軽減することができる。
プラグ本体３Ａを差込筒体１０に対してロックするロック機構として、ロックボール９及びスリーブ２２を備えている。このロック機構は、プラグ本体３Ａを差込筒体１０に挿入する動作に応じてロック動作を行う。これにより、コネクタ接続の際の作業者の負担を軽減することができる。
蓋部２７によって差込口８を閉じることができるので、プラグ３が差し込まれていない場合には差込口８を蓋部２７によって閉じることで汚染を防止することができる。
初期位置Ｐ０と第２前進位置Ｐ２との間である第１前進位置Ｐ１にて洗浄を行うこととした。これにより、流体流路が連通する接続位置である第２前進位置Ｐ２にて誤って洗浄が行われ、移送する流体を洗浄液体で汚染してしまうことを回避することができる。
なお、本実施形態では、移送する流体として液体を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガスにも適用できる。
１ 流体移送用コネクタ
３ プラグ
３Ａ プラグ本体
４ ホース
５ ソケット
６ 配管
８ 差込口
９ ロックボール
１０ 差込筒体（プラグ本体保持部）
１１ キー溝
１１ａ メインキー溝
１３ ソケット本体
１３ａ 弁体
１５ 前側固定板
１６ 後側固定板
１７ 脚部
１８ 支持軸体
１８ａ 第１支持軸体
１８ａ１ 蓋部駆動用軸体
１８ｂ 第２支持軸体
１８ｂ１ スリーブ駆動板用軸体
１８ｃ 第３支持軸体
１８ｃ１ スリーブ駆動板用軸体
１８ｄ 第４支持軸体
１８ｄ１ センサ線
１９ スリーブ駆動板
２０ 前側支持板
２１ 後側支持板
２２ スリーブ
２２ａ 先端
２３ シリンダ（駆動機構）
２３ａ 第１筒部
２３ｂ 第２筒部
２３ｃ 第３筒部
２３ｄ 第４筒部
２４ エア供給配管
２４ａ 第１配管
２４ｂ 第２配管
２４ｃ 第３配管
２４ｄ 第４配管
２５ ピストン（駆動機構）
２５ａ 小径部
２５ｂ 大径部
２６ 仕切リング（駆動機構）
２７ 蓋部
２９ａ 第１アクチュエータ
２９ｂ 第２アクチュエータ
２９ｃ 第３アクチュエータ
３０ キープレート（リング体）
３０ａ 小径部
３１ センサ用プレート
３１ａ 切欠
３２ キー
３２ａ メインキー
３３ 先端筒部
３３ａ 弁体
３３ｂ バネ
３３ｃ 突出部
３４ 中間筒部
３５ 基端筒部
３７ Ｏリング
３９ 第１固定リング
３９ａ 凹所
３９ｂ 肩部
３９ｃ 雌ネジ部
４１ 第２固定リング
４１ａ フランジ
４１ｂ 肩部
４１ｃ 雄ネジ部
４３ 止めナット
４５ ボルト
４７ Ｏリング
４９ 基端側フランジ
５０ ボルト
５１ ナット
５２ 固定ボルト
５３ ホース用フランジ
Ｌ１ プラグ中心軸線
Ｐ０ 初期位置
Ｐ１ 第１前進位置（中間位置）
Ｐ２ 第２前進位置（接続位置）
Ｓ 密閉空間
Ｓ１ 第１空間
Ｓ２ 第２空間
Ｓ３ 第３空間

Claims (7)

  1. 第１流体流路が形成されたプラグ本体と前記第１流体流路を遮断する第１弁体とを有するプラグと、
    前記プラグが接続されたときに前記第１流体流路に連通する第２流体流路が形成されたソケット本体と前記第２流体流路を遮断する第２弁体とを有するソケットと、
    前記プラグ本体が前記ソケット本体に対して接続及び離脱する際に該プラグ本体と該ソケット本体との間の距離を調整する駆動機構と、
    前記駆動機構を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記駆動機構によって、前記プラグ本体と前記ソケット本体とが離間して対向する位置となる初期位置と、前記プラグ本体の前記第１流体流路と前記ソケット本体の前記第２流体流路とを連通させる接続位置と、前記初期位置と前記接続位置との間の中間位置と、に停止可能とし、前記プラグ本体と前記ソケット本体との接続動作時には、前記初期位置、前記中間位置及び前記接続位置の順にシーケンス制御を行い、
    前記接続位置において、前記第１弁体と前記第２弁体とが突き当たり、互いを押圧することにより前記第１流体流路と前記第２流体流路とが連通した状態となる流体移送用コネクタ。
  2. 前記制御部は、前記プラグ本体と前記ソケット本体との接続解除動作時には、前記接続位置、前記中間位置及び前記初期位置の順にシーケンス制御を行う請求項１に記載の流体移送用コネクタ。
  3. 前記ソケットは、前記プラグ本体を着脱可能に保持するプラグ本体保持部と、該プラグ本体保持部に対して前記プラグ本体をロックするロック機構と、を備え、
    前記ロック機構は、前記プラグ本体を前記プラグ本体保持部に挿入する動作に応じてロック動作を行う請求項１又は２に記載の流体移送用コネクタ。
  4. 前記プラグ本体保持部は、前記プラグ本体が差し込まれる差込口を備え、
    前記差込口を閉じる蓋部が設けられている請求項３に記載の流体移送用コネクタ。
  5. 前記プラグ本体の先端と前記ソケット本体の先端との間に洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段を備え、
    前記制御部は、前記中間位置にて、前記洗浄流体供給手段によって洗浄を行う請求項１から４のいずれかに記載の流体移送用コネクタ。
  6. 第１流体流路が形成されたプラグ本体と前記第１流体流路を遮断する第１弁体とを有するプラグと、
    前記プラグが接続されたときに前記第１流体流路に連通する第２流体流路が形成されたソケット本体と前記第２流体流路を遮断する第２弁体とを有するソケットと、
    前記プラグ本体が前記ソケット本体に対して接続及び離脱する際に該プラグ本体と該ソケット本体との間の距離を調整する駆動機構と、
    を備えた流体移送用コネクタの制御方法であって、
    前記駆動機構によって、前記プラグ本体と前記ソケット本体とが離間して対向する初期位置と、前記プラグ本体の前記第１流体流路と前記ソケット本体の前記第２流体流路とを連通させる接続位置と、前記初期位置と前記接続位置との間の中間位置と、に停止可能であり、
    前記接続位置において、前記第１弁体と前記第２弁体とが突き当たり、互いを押圧することにより前記第１流体流路と前記第２流体流路とが連通した状態となり、
    前記プラグ本体と前記ソケット本体との接続動作時に、前記初期位置、前記中間位置及び前記接続位置の順にシーケンス制御を行う第１制御工程を備える流体移送用コネクタの制御方法。
  7. 前記プラグ本体と前記ソケット本体との接続解除動作時に、前記接続位置、前記中間位置及び前記初期位置の順にシーケンス制御を行う第２制御工程を備える請求項６に記載の流体移送用コネクタの制御方法。
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