特許 7241631 配管構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-09

(45)【発行日】2023-03-17

(54)【発明の名称】配管構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 57/00 20060101AFI20230310BHJP

   B25J 19/00 20060101ALI20230310BHJP

   B05B 15/00 20180101ALI20230310BHJP

【ＦＩ】

F16L57/00 A

B25J19/00 G

B05B15/00

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2019135856

(22)【出願日】2019-07-24

(65)【公開番号】P2021017972

(43)【公開日】2021-02-15

【審査請求日】2022-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】518444473

【氏名又は名称】トヨタ紡織滋賀株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391033827

【氏名又は名称】作新工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保 正

【審査官】伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０２１６１２１０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００５－３１４４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６３０８７４１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１３－０５９２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０６６４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０４８７９１３２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許第０６１７０５３２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００５６０４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０６７４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ

Ｂ２４Ｃ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配管と、
前記配管の外周面を覆う配管カバーと、を備え、
前記配管カバーは、超高分子量ポリオレフィンによって構成されており、
前記配管カバーは、前記配管に巻き付けられた螺旋状をなし、
前記配管は、ロボットアームの先端部に取り付けられたノズルに液体を供給するためのものであり、前記ロボットアームが備える複数のリンクに亘って巻き付けられた螺旋状をなす螺旋部を備えており、
前記配管カバーは、前記螺旋部の外周面を覆う構成であり、
前記配管は、金属によって構成されている配管構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示される技術は、配管構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、配管として、ノズルに対して水を供給するために用いられるものが知られている（下記特許文献１）。特許文献１には、ノズルから水をパイプに対して噴射することで、パイプを洗浄することが可能な構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３２１７７２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記構成において、配管が損傷すると水漏れの原因となる。このため、配管の損傷の程度に応じて、新しい配管に交換することが求められる。しかしながら、配管を交換する頻度が多い程、コストが増加してしまう。このような事情から、配管の交換頻度を少なくするために、配管を保護することが求められている。

【0005】

本明細書で開示される技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、配管を保護することが可能な配管構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための手段として、本明細書で開示される配管構造は、配管と、前記配管の外周面を覆う配管カバーと、を備え、前記配管カバーは、超高分子量ポリオレフィンによって構成されていることに特徴を有する。配管カバーによって配管を保護することができる。また、配管カバーを超高分子量ポリオレフィンによって構成することで、摩耗し難いものとすることができ、配管カバーが損傷する事態を抑制できるため、配管カバーの交換頻度をより少なくすることができる。

【0007】

また、前記配管カバーは、前記配管に巻き付けられた螺旋状をなすものとすることができる。配管カバーを螺旋状とすることで、配管の屈曲形状に応じて配管カバーを容易に変形させることができる。また、配管カバーを螺旋状とすれば、配管カバーの内部に配管を挿入することで配管に対して配管カバーを取り付けることが可能となり、容易に取り付け作業を行うことができる。そして、配管カバーは、摺動性に優れた超高分子量ポリオレフィンによって構成されているため、配管カバーと配管との摩擦抵抗を小さくすることができ、配管カバーの内部に配管を挿入する作業を容易に行うことができる。

【0008】

また、前記配管は、ロボットアームの先端部に取り付けられたノズルに液体を供給するためのものであり、前記ロボットアームが備える複数のリンクに亘って巻き付けられた螺旋状をなす螺旋部を備えており、前記配管カバーは、前記螺旋部の外周面を覆う構成であるものとすることができる。

【0009】

複数のリンクに亘って巻き付けられた螺旋部を備えることで、ロボットアームを動作させてノズルを変位させる際に、各リンクの動作に伴って螺旋部を変形させることができる。しかしながら、螺旋部が変形すると、螺旋部を構成する輪のうち、隣り合う輪同士が接触する事態が懸念される。上記構成では、配管カバーによって螺旋部の外周面が覆われているため、螺旋部において隣り合う輪同士が直接的に接触する事態を抑制でき、螺旋部の損傷を抑制することができる。また、配管カバーによって螺旋部とリンクの外面とが直接的に接触する事態を抑制できるため、リンクの損傷を抑制することができる。

【0010】

また、前記配管は、金属によって構成されているものとすることができる。配管を金属によって構成することで、より高い圧力の液体をノズルに供給することができる。しかしながら、配管を金属によって構成した場合には、例えばゴムによって構成した場合と比べて、配管の柔軟性は低くなり易い。上記構成では、配管が螺旋部を有しているため、配管をゴム等と比べて柔軟性の低い金属によって構成しつつ、螺旋部において配管を屈曲させることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、配管を保護することが可能な配管構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１に係る加工装置を示す図

【図2】配管構造を示す斜視図

【図3】配管に配管カバーを取り付ける作業を示す斜視図

【図4】保持部材を示す断面図

【図5】実施形態２に係る配管構造を示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１から図４によって説明する。本実施形態では、車両用のフロアカーペット１０（ワーク）を加工するための加工装置１１が備える配管構造２０を例示する。加工装置１１は、ウォータージェットを用いてフロアカーペット１０の所定箇所を切断することでフロアカーペット１０を加工することが可能となっている。加工装置１１は、図１に示すように、ロボットアーム５０と、ロボットアーム５０の先端部（リンク５７）に取り付けられたノズル１４と、ノズル１４に対して超高圧水を供給するポンプ１５（水供給装置）と、制御部１９と、配管構造２０と、を備える。

【0014】

配管構造２０は、配管２１と、配管２１の外周面を覆う配管カバー３１と、を備える。ポンプ１５とノズル１４とは、配管２１を介して接続されている。配管２１は、ポンプ１５からの水（超高圧水）をノズル１４に供給する機能を有している。ロボットアーム５０は、６軸の垂直多関節型ロボットであり、台座５１と、複数のリンク５２，５３，５４，５５，５６，５７と、複数の関節６１，６２，６３，６４，６５，６６と、を備える。

【0015】

リンク５２は、関節６１を介して台座５１に接続されており、リンク５２の延設方向（長手方向）に沿う軸Ｌ１を中心として回転可能となっている。リンク５３は、関節６２を介してリンク５２に接続されており、水平方向に延びる軸Ｌ２を中心として回転可能となっている。リンク５４は、関節６３を介してリンク５３に接続されており、水平方向に延びる軸Ｌ３を中心として回転可能となっている。

【0016】

リンク５５は、関節６４を介してリンク５４に接続されており、リンク５５の延設方向に沿う軸Ｌ４を中心として回転可能となっている。リンク５６は、関節６５を介してリンク５５に接続されており、水平方向に延びる軸Ｌ５を中心として回転可能となっている。リンク５７は、関節６６を介してリンク５６に接続されており、リンク５７の延設方向に沿う軸Ｌ６を中心として回転可能となっている。

【0017】

ロボットアーム５０の基端（台座５１）は、天井１２に固定されている。つまり、ロボットアーム５０の基端が固定端であり、ロボットアーム５０の先端（リンク５７）が自由端である。また、各関節６１～６６には各リンク５２～５７を回動させるための駆動装置（電動モータ等、図示せず）が設けられている。

【0018】

また、ロボットアーム５０には制御部１９が電気的に接続されている。制御部１９は、ＣＰＵや記憶部などを備え、記憶部に記憶されたプログラムに基づいてロボットアーム５０の各駆動装置を動作させることで、ノズル１４をフロアカーペット１０の上方の任意の箇所に移動させたり、フロアカーペット１０に対するノズル１４の向きを調整したりすることが可能となっている。

【0019】

ノズル１４の先端部には微小な噴出孔（図示せず）が設けられており、ポンプ１５から配管２１を通じてノズル１４に供給された超高圧水は、ノズル１４の噴出孔から噴出される。これにより、ノズル１４から噴出された超高圧水Ｗ１（ウォータージェット）によってフロアカーペット１０を切断することができる。なお、ノズル１４から噴出する超高圧水の圧力は例えば３００ＭＰａ以上とされるが、圧力の値はこれに限定されない。

【0020】

配管２１は、金属（例えばステンレス鋼）によって構成されている。配管２１の一端部２２は、例えば、バルブ７１を介して、ノズル１４に接続されており、配管２１の他端部２６は、他の配管１８を介してポンプ１５に接続されている。なお、バルブ７１の開閉動作は、例えば、上述した制御部１９によって制御される。制御部１９は、バルブ７１の開閉を切り替えることで、ノズル１４からの超高圧水Ｗ１の噴出の開始及び停止を切り替えることが可能となっている。

【0021】

また、配管２１は、複数のリンク５４，５５，５６，５７に亘って巻き付けられた螺旋状をなす螺旋部２３を備える。螺旋部２３は、弾性を有しており、コイルばねを構成するものとされる。このため、螺旋部２３は、各リンク５５，５６，５７の回動に伴って、屈曲したり、捻じれたりすることが可能となっている。例えば、螺旋部２３は、２つのリンク５５，５６がなす角度に応じて屈曲変形することが可能であり、リンク５７がリンク５６に対して回動した際には、その回動に倣う形で捻じれることが可能となっている。なお、螺旋部２３の螺旋の進行方向は、各リンク５４，５５，５６，５７の延設方向に沿うものとされる。

【0022】

図２に示すように、配管２１の一端部２２（ノズル１４側の端部）は直線状をなしている。また、配管２１は、一端部２２と螺旋部２３との間に配された２つの屈曲部２４，２５を備える。さらに、配管２１は、屈曲部２４及び屈曲部２５を連結する直線状の連結部２８を備える。

【0023】

配管２１の他端部２６（ポンプ１５側の端部）は直線状をなしている。また、配管２１は、他端部２６と螺旋部２３との間に配された屈曲部２７を備える。さらに、配管２１は、屈曲部２７及び螺旋部２３を連結する連結部２９を備える。

【0024】

また、配管２１は、図１に示すように、２つの固定部材１６によってロボットアーム５０に対して固定されている。例えば、配管２１の連結部２８は、固定部材１６によってリンク５７に固定され、配管２１の連結部２９は、固定部材１６によってリンク５４に固定されている。なお、配管２１のロボットアーム５０に対する固定箇所は、これに限定されず適宜変更可能である。固定部材１６は、図４に示すように、対向配置された一対のブロック１６Ａ，１６Ｂを備える。ブロック１６Ａは、配管２１が嵌合される凹部１７Ａを有しており、ブロック１６Ｂは、配管２１が嵌合される凹部１７Ｂを有している。一対のブロック１６Ａ，１６Ｂは、図示しない締結部材によって互いに締結されており、配管２１を挟持する構成となっている。なお、図２では、配管２１において固定部材１６で固定されている部分（連結部２８の一部及び連結部２９の一部）を点Ｐ１，Ｐ２で図示している。

【0025】

配管カバー３１は、図２に示すように、配管２１に巻き付けられた螺旋状をなしている。つまり、配管カバー３１は、切れ目３１Ａを有するスパイラルチューブである。配管カバー３１によって構成された螺旋の進行方向は、配管２１の延設方向に沿うものとされる。また、配管カバー３１は、図３に示すように、配管２１から取り外された自然状態において、螺旋状が維持されるものとなっている。このため、配管カバー３１の内部に配管２１を挿入することで配管２１に対して配管カバー３１を取り付けることができる。また、配管カバー３１の幅Ｂ１（螺旋を構成する帯部分の幅、図２参照）は、例えば１ｃｍ程度で設定されているが、これに限定されない。

【0026】

また、配管カバー３１は、超高分子量ポリエチレン（超高分子量ポリオレフィンの一例）によって構成されている。超高分子量ポリエチレンは、分子量が１００万以上のものであり、耐摩耗性や摺動性等に優れたものとされる。配管カバー３１は、例えば、超高分子量ポリエチレンによって構成されたパイプに対して旋盤加工等によって螺旋状の切れ目３１Ａを形成することで製造することができる。なお、超高分子量ポリエチレンの具体的な商品としては、作新工業株式会社製の「Ｓａｘｉｎニューライト（登録商標）」を例示することができる。

【0027】

また、本実施形態では、配管カバー３１は、配管２１の螺旋部２３の外周面を覆う構成であり、螺旋部２３の外側に配された部分（連結部２８や連結部２９）は、配管カバー３１によって覆われていない。つまり、配管２１において、固定部材１６によって挟持されている部分（連結部２８や連結部２９）は、配管カバー３１によって覆われていない。仮に、配管２１において配管カバー３１によって覆われた部分を固定部材１６によって挟持すると、摺動性に優れた配管カバー３１が固定部材１６によって挟持されることになり、配管２１を固定し難くなる。配管２１において配管カバー３１によって覆われていない部分を固定部材１６によって挟持することで、より確実に配管２１を固定することができる。

【0028】

次に本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、配管カバー３１によって配管２１を保護することができる。また、配管カバー３１を超高分子量ポリエチレンによって構成することで、摩耗し難いものとすることができ、配管カバー３１が損傷する事態を抑制できるため、配管カバー３１の交換頻度をより少なくすることができる。

【0029】

また、配管カバー３１は、配管２１に巻き付けられた螺旋状をなしている。配管カバー３１を螺旋状とすることで、配管２１の屈曲形状に応じて配管カバー３１を容易に変形させることができる。また、配管カバー３１を螺旋状とすれば、配管カバー３１の内部に配管２１を挿入することで配管２１に対して配管カバー３１を取り付けることが可能となり、例えば、帯状の配管カバーを配管２１に巻くようにして取り付ける場合と比べて、容易に取り付け作業を行うことができる。そして、配管カバー３１は、摺動性に優れた超高分子量ポリエチレンによって構成されているため、配管カバー３１と配管２１との摩擦抵抗を小さくすることができ、配管カバー３１の内部に配管２１を挿入する作業を容易に行うことができる。

【0030】

また、配管２１において、一端部２２と螺旋部２３の間には、２つの屈曲部２４，２５が設けられており、他端部２６と螺旋部２３の間には、１つの屈曲部２７が設けられている。このため、螺旋状の配管カバー３１の内部に配管２１を挿入する作業を行う際には、図３に示すように、配管２１の他端部２６側（配管２１の屈曲部がより少ない側）から配管カバー３１内に配管２１を挿入することで、挿入作業をより容易に行うことができる。

【0031】

また、配管２１は、ロボットアーム５０の先端部に取り付けられたノズル１４に水を供給するためのものであり、ロボットアーム５０が備える複数のリンク５４，５５，５６，５７に亘って巻き付けられた螺旋状をなす螺旋部２３を備えており、配管カバー３１は、螺旋部２３の外周面を覆う構成である。

【0032】

複数のリンク５４，５５，５６，５７に亘って巻き付けられた螺旋部２３を備えることで、ロボットアーム５０を動作させてノズル１４を変位させる際に、各リンク５５，５６，５７の動作に伴って螺旋部２３を変形させることができる。しかしながら、螺旋部２３が変形すると、螺旋部２３を構成する輪２３Ａのうち、隣り合う輪２３Ａ，２３Ａ同士が接触する事態が懸念される。上記構成では、配管カバー３１によって螺旋部２３の外周面が覆われているため、螺旋部２３において隣り合う輪２３Ａ，２３Ａ（図２参照）同士が直接的に接触する事態を抑制でき、螺旋部２３の損傷を抑制することができる。また、配管カバー３１によって螺旋部２３とリンク５４，５５，５６，５７の外面とが直接的に接触する事態を抑制できるため、リンク５４，５５，５６，５７の損傷を抑制することができる。

【0033】

また、配管２１は、金属によって構成されている。配管２１を金属によって構成することで、例えばゴムによって構成した場合と比べて、より高い圧力の液体をノズル１４に供給することができる。このため、配管２１をノズル１４（ウォータージェットを噴出するノズル）に対して超高圧水を供給するための配管として好適に用いることができる。しかしながら、配管２１を金属によって構成した場合、例えばゴムによって構成した場合と比べて柔軟性は低くなり易い。上記構成では、配管２１が螺旋部２３を有しているため、配管２１を柔軟性の低い金属によって構成しつつ、螺旋部２３において配管２１を屈曲させることができる。

【0034】

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５によって説明する。上記実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の配管構造２２０は、配管２１と、複数本（本実施形態では６本）の配管カバー２３１と、を備える。本実施形態では、複数本の配管カバー２３１が、螺旋部２３をその全長に亘って覆う形で配されている。つまり、複数本の配管カバー２３１は、螺旋部２３の延設方向に沿って並ぶものとされる。

【0035】

なお、配管カバー２３１は、配管カバー３１と同様に配管２１に巻き付けられた螺旋状をなしており、配管カバー２３１の材質は、配管カバー３１と同じ材質である。また、複数本の配管カバー２３１の各々の長さは、例えば全て同じ長さで設定されているが、各配管カバー２３１がそれぞれ異なる長さで設定されていてもよい。

【0036】

本実施形態のように、複数本の配管カバー２３１を備える構成とすれば、複数本の配管カバー２３１のうち、摩耗等によって損傷した配管カバー２３１のみを新しい配管カバー２３１と交換することができる。このため、実施形態１の配管カバー３１と比べて、部品の交換に係るコストを低減することができる。また、実施形態１の配管カバー３１の長さに比べて配管カバー２３１の長さは小さい。このため、配管カバー２３１に配管２１を挿入する際の摩擦抵抗は、配管カバー３１に配管２１を挿入する際の摩擦抵抗よりも小さくなる。つまり、配管カバー２３１は、配管カバー３１に比べて容易に配管２１に取り付けることができる。

【0037】

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）ノズル１４から噴出する液体は水に限定されない。例えば、ノズル１４から洗浄液を噴出してもよい。また、研磨材が混入された水をノズル１４から噴出してもよい。
（２）配管２１の螺旋部２３は、ロボットアーム５０が備える少なくとも２つのリンクに亘って巻き付けられていればよい。
（３）上記実施形態では、配管構造２０がロボットアーム５０に設けられているものを例示したが、これに限定されない。
（４）上記実施形態では、配管カバー３１が超高分子量ポリエチレンによって構成されているものを例示したが、これに限定されず、配管カバー３１は、超高分子量ポリオレフィンによって構成されているものであればよい。また、配管２１の材質は金属に限定されない。
（５）上記実施形態では、配管２１の螺旋部２３をその全長に亘って配管カバー３１で覆う構成としたが、これに限定されない。螺旋部２３以外の部分を配管カバー３１で覆う構成としてもよい。また、例えば、配管２１において隣り合う輪２３Ａ，２３Ａのうち一方の輪２３Ａのみを配管カバー３１で覆う構成としてもよい。
（６）配管２１や配管カバー３１，２３１の形状は、上記実施形態で例示したものに限定されず適宜変更可能である。例えば、配管２１や配管カバー３１，２３１が螺旋状をなす部分を有していなくてもよい。
（７）加工装置１１の加工対象はフロアカーペット１０に限定されず適宜変更可能である。また、配管２１の用途は加工装置１１に限定されず適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0038】

１４…ノズル、２０，２２０…配管構造、２１…配管、２３…螺旋部、３１，２３１…配管カバー、５０…ロボットアーム、５４，５５，５６，５７…リンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】