JPH10205670A - 管継手の遠隔接続機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精密な芯出し位置合わせ機構が不要なため
に、機構的に単純であり、雄側カプラと雌側カプラとの
芯が多少ずれた状態でも、容易に且つ円滑に遠隔操作で
接続できるようにする。 【解決手段】 固定されている雌側カプラ１０に対し
て、雄側カプラ１２を、その中心軸に沿った方向に遠隔
操作によって移動して偏芯調整を行いつつ接続させる。
この機構は、雄側カプラを、その軸方向に対して直交す
る面内で且つカプラ接続時の芯出しにおいて雄側カプラ
先端のテーパ面で案内される範囲内で、変位自在に支持
する緩衝機構と、該緩衝機構を、雄側カプラの中心軸に
沿って移動させて雄側カプラを雌側カプラに対して嵌め
込む進退機構とを具備している。緩衝機構は、例えば上
下方向のバネ２２と左右方向のバネ３０の組み合わせで
構成する。進退機構は、圧空シリンダ２４などで構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体用配管同士を
接続するための管継手を、遠隔操作によって接続・切離
しできる機構に関し、更に詳しく述べると、バネなどに
よる偏芯調整機能を利用することで、接続の際の雌側カ
プラと雄側カプラの精密芯合わせを不要とし、遠隔操作
による接続が容易に行えるようにした管継手の遠隔接続
機構に関するものである。この技術は、特に原子力関連
施設などのように、遠隔操作で管継手の接続を行わねば
ならないような用途で有用である。

【０００２】

【従来の技術】流体用配管の接続・切離しを容易に行え
るようにするために、周知のように従来から管継手が用
いられている。一般の管継手は、主として雄側カプラと
雌側カプラからなり、雄側カプラを雌側カプラ内に押し
込み、レリーススリーブとボールによるボールラッチ機
構にて接続を確保するように構成されている。ボールラ
ッチ機構は、雌側カプラの側壁にて径方向に移動可能に
ボールを保持し、他方、雄側カプラの外周には軸方向に
移動可能なレリーススリーブを嵌め込んで、管継手接続
時に該レリーススリーブで前記ボールを外側から内側に
押し込むことでボールを雄側カプラ外周の凹部に嵌め込
んでラッチを掛け、管継手切離し時にはレリーススリー
ブをスライドさせボールをフリーにすることで前記凹部
から出してラッチを外すような機構である。雄側カプラ
及び雌側カプラの内部には、それぞれバネを用いた自閉
式の弁機構が組み込まれていて、管継手の切離しと同時
に両方の弁機構が閉じて流路を遮断し、接続と同時に両
方の弁機構が開いて流路が形成される構造が一般的であ
る。

【０００３】このような従来の管継手において、雄側カ
プラを雌側カプラに嵌め込むには、約０．２mm程度以内
となるようにカプラ芯を合わせた状態でなければ、実行
不可能である。これは、管継手が密封性を確保するため
に高精度な嵌め合い公差により製作されていることによ
る。しかし従来の管継手は、作業員の手作業による接続
・切離しを前提として開発されており、接続の際のカプ
ラ芯合わせ調整は、作業員の感覚によって何の困難もな
く実行可能であった。

【０００４】ところが、例えば原子力関連施設において
放射性物質を扱うセル内では、人手による直接作業がで
きないことから、そのような作業者の立入りが禁止もし
くは制限されている。そのような領域内に設置する管継
手は、遠隔操作によって接続・切離しができるようにす
る必要がある。しかし、マニプレータなどによる遠隔操
作では、カプラ等を剛に掴むために、作業員の手作業に
よるようなカプラ同士の微妙な偏芯調整は極めて困難で
ある。管継手の接続作業を容易にするには、カプラ芯合
わせの許容範囲を大きくすればよいが、カプラ同士の嵌
め合い公差を緩くすれば、管継手の密封性を確保するこ
とができなくなる。

【０００５】そこで、従来同様、高精度の嵌め合い公差
で製作した管継手を用い、ガイドレールや芯出しピン等
による精度の高い機械的な位置決め機構を設置して、そ
れによって高精度でカプラ芯合わせを行う技術が開発さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、そのような高
精度の位置決め芯合わせ機構は、構造が複雑化し、ある
いは大型化し、且つ据え付けの際に高精度の芯出し調整
が必要となる等の問題がある。更に、何らかの外的要因
などのために、僅かでも位置決め調整されていたカプラ
芯がずれた場合には、遠隔操作で管継手を接続すること
は不可能になり、高精度での芯出し調整を再度行わねば
ならない。

【０００７】本発明の目的は、従来の通常の手動接続に
よる管継手をそのまま利用でき、精密な芯出し位置合わ
せ機構が不要なために、機構的に単純であり、雄側カプ
ラと雌側カプラとの芯が多少ずれた状態でも、容易に且
つ円滑に接続できるような管継手の遠隔接続機構を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、保持固定され
ている雌側カプラに対して、雄側カプラを、その中心軸
に沿った方向に遠隔操作によって移動して偏芯調整を行
いつつ接続させる管継手の遠隔機構である。本発明で
は、雄側カプラを、その軸方向に対して直交する面内で
且つカプラ接続時の芯出しにおいて雄側カプラ先端のテ
ーパ面で案内される範囲内で、変位自在に支持する緩衝
機構と、該緩衝機構を、雄側カプラの中心軸に沿って移
動させて雄側カプラを雌側カプラに対して嵌め込む進退
機構とを具備しており、これらの点に特徴がある。なお
本発明で用いる管継手は、従来技術に関して述べたよう
な通常の手動接続による管継手をそのまま利用してよ
い。

【０００９】雄側カプラの先端には、ある程度の大きさ
のテーパ面が形成してある。雄側カプラは、その中心軸
に対して直交する面内で、ある程度自由に変位できるよ
うに緩衝機構で保持されているので、多少のカプラ芯ず
れ（雌側カプラの中心軸と雄側カプラの中心軸との軸ず
れ）が有っても、テーパ面の形成範囲であれば、それに
応じて円滑に変位できる。つまり、進退機構で雄側カプ
ラを雌側カプラ内に押し込んでいくと、テーパ面に沿っ
て径方向にも自由に変位し、同時に偏芯が自動的に補正
されて、最終的には芯合わせが行われて管継手の接続が
完了することになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、前後方向に移動
自在の進退機構に対して、緩衝機構は、上下方向に変位
可能な上下方向のバネと、左右方向に変位可能なバネと
の組み合わせで雄側カプラを支持する構成である。これ
によって雄側カプラは、その中心軸に対して直交する面
内の全ての方向に自由に変位できることになる。ここで
上下方向のバネは、進退機構によって移動する可動部材
に装着し、その上下方向のバネで矩形フレームを支え、
雄側カプラの外周を取り囲むスリーブを前記矩形フレー
ム内に挿通して、該スリーブと矩形フレームとの間に左
右方向のバネを介装して該スリーブを矩形フレームで支
持するのが好ましい。雄側カプラの後端部と本配管の端
部との間は、２重ベローズを用いて接続する。該２重ベ
ーロズの外周側にコイルスプリングを設けて、固定側と
可動側との間に伸長する方向に付勢力を付与させてお
く。進退機構としては、ガスシリンダあるいは電磁プラ
ンジャ等を用いる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明に係る管継手の遠隔接続機構の
一実施例を示す説明図である。同図において、Ａは平面
図、Ｂは側面図であり、ＣはＢの側面図におけるｘ−ｘ
位置での断面を表している。管継手は、従来から手動操
作用として多用されている市販のものを、そのまま流用
しており、基本的には固定保持されている雌側カプラ１
０と、可動構造の雄側カプラ１２とからなる。雄側カプ
ラ１２の先端にはガイド機能をもたせるためのテーパ面
１２ａが形成してある。雌側カプラ１０の側壁には径方
向に移動可能にボール（図示せず）が保持されており、
他方、雄側カプラ１２の外周には軸方向に移動可能にレ
リーススリーブ１３が取り付けられている。更に雄側カ
プラ１２の外周には前記ボールが嵌まり込むような凹部
（図示せず）が形成されている。なお、雌側カプラ１０
には、当然、本配管１１が接続されている。

【００１２】床面上に平板構造のベース１４を固定し、
その一端に支持壁１６を立設することで、全体がＬ型を
なす構造物とする。このＬ型構造物の上で雄側カプラ１
２を支持する。ベース１４の上面長手方向にガイド溝１
８を形成し、それに沿って案内されるような可動部材２
０を設ける。該可動部材２０は、下面に突起２０ａがあ
って、それが前記ガイド溝１８に嵌合し摺動する。可動
部材２０の上部は筒状であり、その内部に上下方向のバ
ネ２２が収まっている。なお可動部材２０は、ベース１
４上に設けた圧空シリンダ２４（進退機構）のピストン
部に結合し、進退駆動されるように構成されている。

【００１３】上下方向のバネ２２の上部には矩形フレー
ム２６が取り付けられている。該矩形フレーム２６の内
部をスリーブ２８が貫通し、該スリーブ２８は、矩形フ
レーム２６に対して上下左右に設けた合計４個の左右方
向のバネ３０で支持されている。つまり、この実施例で
は上下方向のバネ２２と矩形フレーム２６、及び左右方
向のバネ３０等によって緩衝機構が構成されていること
になる。但し、スリーブ２８は、その上下の突起部が矩
形フレーム２６の内面上下の溝に嵌合し、進退動作に関
しては矩形フレーム２６と一緒に動くようになってい
る。

【００１４】スリーブ２８は、雄側カプラ１２の外周の
レリーススリーブ１３を取り囲むように設け、止めネジ
で固定する。従ってレリーススリーブ１３は、矩形フレ
ーム２６が進退動作する場合でも軸方向にはズレず、矩
形フレーム２６と一緒に進退することになり、これによ
って後述する駆動力の伝達とボールラッチ機構の動作を
可能としている。雄側カプラ１２の後端部にはフランジ
板３２が取り付けられていて、該フランジ板３２と前記
支持壁１６との間を２重ベロース３４を設けて連結し、
支持壁１６に本配管３６を接続する。２重ベローズ３４
の外周側にはコイルスプリング３８を巻装して、支持壁
１６（固定側）とフランジ板３２（可動側）との間に、
伸長する方向に付勢力を与える。

【００１５】図１は管継手を切離した状態を示してい
る。その状態で、圧空シリンダ２４を動作させると、可
動部材２０は前方に押し出される。この時、コイルスプ
リング３８が伸長する付勢力が加わっているために、雄
側カプラ１２の本体部分は前方に突出し、レリーススリ
ーブ１３はやや後方に退いた状態になっている。可動部
材２０は、下面の突起２０がベース１４のガイド溝１８
に嵌まっているために、真っ直ぐに前進する。そして、
雄側カプラ１２の先端が雌側カプラ１０に当たって嵌合
する。前述のように、雄側カプラ１２の先端部のテーパ
面１２ａの形成範囲内であれば、雄側カプラ１２を取り
囲んでいるスリーブ２８が左右方向のバネ３０によって
矩形フレーム２６に支えられ、該矩形フレーム２６は上
下方向のバネ２２によって支えられているため、結果的
に雄側カプラ１２は、ある程度の範囲内で中心軸に対し
て直交する面内で自由に変位可能である。従って、も
し、雌側カプラ１０と雄側カプラ１２の中心線が多少ず
れていても、雄側カプラ１２の先端部のテーパ面１２ａ
の範囲内でさえあれば、そのテーバ面に沿って前進する
うちに、雄側カプラ１２の偏芯状態が自動的に調整され
て、最終的には雄側カプラ１２の中心軸が雌側カプラ１
０の中心軸に完全に合致するように変位する。この状態
で更に圧空シリンダ２４で雄側カプラ１２を前進させる
と、雄側カプラ１２は完全に雌側カプラ１０内に嵌合す
る。

【００１６】雄側カプラ１２が雌側カプラ１０に完全に
嵌合した後、更に圧空シリンダ２４を前進させると、そ
の駆動力がスリーブ２８を介してレリーススリーブ１３
に伝達されて、該レリーススリーブ１３が前進する。こ
れによって雌側カプラ１０の側壁にて保持されているボ
ールが外側から内側に押し込まれ、雄側カプラ１２の外
周面の凹部に嵌まり込んで、ラッチが掛けられる。この
ようにして、管継手の接続が完了する。

【００１７】逆に、管継手の接続を切り離す場合には、
単に圧空シリンダ２４を逆に動作させて、コイルスプリ
ング３８の付勢力に抗して、可動部材２０を後退させれ
ばよい。まずスリーブ２８を介してレリーススリーブ１
３に駆動力が加わり、該レリーススリーブ１３は後退す
る。その際、雄側カプラ１２の本体部分にはコイルスプ
リング３４の伸長方向の付勢力が作用し続けるために、
雄側カプラ１２の本体部分は動かずにレリーススリーブ
１３のみが後退する。それによってボールがフリーにな
って凹部から出ることができるようになり、ラッチが外
れる。

【００１８】引続き圧空シリンダ２４によって、コイル
スプリング３８の付勢力に抗して、可動部材２０を後退
させれば、今度は雄側カプラ１２の本体部分がレリース
スリーブ１３と一緒に後退し、管継手は完全に切り離さ
れる。雌側カプラ１０及び雄側カブラ１２の内部には、
バネを利用した自閉式の逆止弁機構が組み込まれている
ので、切離しの際には瞬時のうちに自動的に流路が閉
じ、流体が漏れる恐れはない。

【００１９】ここで２重ベローズ３４は、雄側カプラ１
２が進退しても流路を確保する機能を果たし、２重構造
としたことで、より一層の安全性（破損防止）の向上を
図っている。なお、外周部に設けられているコイルスプ
リング３８は２重ベローズ３４の外側を保護する機能も
果たしている。

【００２０】進退機構としては、圧空シリンダの他、各
種の流体圧シリンダでもよいし、電磁プランジャや電動
モータ機構なども利用可能である。

【００２１】ボールラッチ機構のラッチ・解放は、雄側
カプラに対してレリーススリーブを動かすことで可能で
あるが、本実施例では上記のように、コイルスプリング
が組み込まれて雄側カプラが常に前進する方向に付勢さ
れているために、ボールラッチ機構のラッチ・解放動作
のためには、レリーススリーブに駆動力を伝達できるよ
うにすれば、進退機構がそのまま使用でき、構成の一層
の簡素化を図ることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記のように、緩衝機構によっ
て、雄側カプラを、その中心軸方向に対して直交する面
内で変位自在に支持しているので、雌側カプラの中心軸
に対して雄側カプラの中心軸が多少ずれていても、雄側
カプラの先端に形成したテーパ面で案内される範囲内で
あれば、雄側カプラの前進に応じて中心軸が自動的に変
位して偏芯調整がなされ、従来のような精密な芯出し機
構を設ける必要がなくなる。その結果、本発明では簡便
な駆動機構によって、遠隔操作で管継手の接続・切離し
を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る管継手の一実施例を示す説明図。

【符号の説明】

１０ 雌側カプラ １２ 雄側カプラ ２２ 上下方向のバネ ２４ 圧空シリンダ ３０ 左右方向のバネ ３４ ２重ベローズ ３８ コイルスプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持固定されている雌側カプラに対し
   て、雄側カプラを、その中心軸に沿った方向に遠隔操作
   によって移動して偏芯調整を行いつつ接続させる機構で
   あって、 雄側カプラを、その中心軸方向に対して直交する面内で
   且つカプラ接続時の芯出しにおいて雄側カプラ先端のテ
   ーパ面で案内される範囲内で、変位自在に支持する緩衝
   機構と、該緩衝機構を、雄側カプラの中心軸に沿って移
   動させて雄側カプラを雌側カプラに対して嵌め込む進退
   機構とを具備していることを特徴とする管継手の遠隔接
   続機構。
2. 【請求項２】 緩衝機構は、雄側カプラを、上下方向に
   変位可能な上下方向のバネと、左右方向に変位可能なバ
   ネとの組み合わせで支持する構成である請求項１記載の
   管継手の遠隔接続機構。
3. 【請求項３】 上下方向のバネは進退機構によって移動
   する可動部材に装着され、その上下方向のバネで矩形フ
   レームを支え、雄側カプラの外周を取り囲むスリーブを
   前記矩形フレーム内に挿通して、該スリーブと矩形フレ
   ームとの間に左右方向のバネを介装して該スリーブを矩
   形フレームで支持し、雄側カプラの後端部と本配管の端
   部との間を２重ベローズで接続し、該２重ベーロズの外
   周側にコイルスプリングを設けて固定側と可動側との間
   に伸長する方向に付勢力を付与させ、他方、進退機構と
   してガスシリンダあるいは電磁プランジャを用いた請求
   項２記載の管継手の遠隔接続機構。