(57)【要約】【課題】ハンドルを用いることなく、部材の交換作業を行える構成の部材交換装置を提供する。【解決手段】ハウジング（３）に挿入された複数の操作ピン部材（４）を備える。これら操作ピン部材（４）は、それぞれクサビ面（１２ｃ）を有する。操作ピン部材（４）がハウジング（３）内に押し込まれることにより、上記クサビ面（１２ｃ）と、ツールプレート（２）または接続プレート（１）に設けられた筒状壁部（１０）の先端部の係合部（１０ａ）との係合が解除し、第１部材としてのロボットアーム（８）から第２部材としてのツール（５）の取り外しが可能となる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材（８）に取り付けられる第１プレート（１）と、
第２部材（５）に取り付けられる第２プレート（２）であって、外周縁部から軸方向へ延びる筒状壁部（１０）を有する第２プレート（２）と、
前記第１プレート（１）を介して前記第１部材（８）に取り付けられる、前記第２プレート（２）よりも小径のハウジング（３）と、
前記ハウジング（３）に挿入された複数の操作ピン部材（４）であって、前記第１プレート（１）側にクサビ面（１２ｃ）を有する操作ピン部材（４）と、
前記ハウジング（３）内に配置された付勢手段（１３）であって、前記ハウジング（３）の径外方向へ前記操作ピン部材（４）を付勢する付勢手段（１３）と、
を備え、
前記筒状壁部（１０）の軸方向の先端部に、当該筒状壁部（１０）の径内方向へ突出する係合部（１０ａ）が形成されており、
前記操作ピン部材（４）が前記付勢手段（１３）の付勢力に抗して前記ハウジング（３）内に押し込まれることにより、前記クサビ面（１２ｃ）と前記係合部（１０ａ）との係合が解除され、前記第１部材（８）からの前記第２部材（５）の取り外しが可能となる、
部材交換装置。
【請求項２】
請求項１の部材交換装置において、
前記ハウジング（３）の中央に凸部（２０）が形成されており、
前記凸部（２０）が嵌まり込む凹部（６ｂ）が前記第２プレート（２）の中央に形成されており、
前記第２プレート（２）の中央とは異なる箇所に形成されたピン孔（２１）に嵌まり込む位置決めピン（２２）が前記ハウジング（３）に突設されている、
部材交換装置。
【請求項３】
請求項２の部材交換装置において、
前記ピン孔（２１）に嵌まり込む、前記位置決めピン（２２）の先端部（２３）は、前記第２プレート（２）の周方向において前記ピン孔（２１）の内壁面と接触し、前記第２プレート（２）の径方向においては、前記ピン孔（２１）の内壁面との間に隙間が形成される、
部材交換装置。
【請求項４】
第１部材（８）に取り付けられる第１プレート（１）であって、外周縁部から軸方向へ延びる筒状壁部（１０）を有する第１プレート（１）と、
第２部材（５）に取り付けられる第２プレート（２）と、
前記第２プレート（２）を介して前記第２部材（５）に取り付けられる、前記第１プレート（１）よりも小径のハウジング（３）と、
前記ハウジング（３）に挿入された複数の操作ピン部材（４）であって、前記第２プレート（２）側にクサビ面（１２ｃ）を有する操作ピン部材（４）と、
前記ハウジング（３）内に配置された付勢手段（１３）であって、前記ハウジング（３）の径外方向へ前記操作ピン部材（４）を付勢する付勢手段（１３）と、
を備え、
前記筒状壁部（１０）の軸方向の先端部に、当該筒状壁部（１０）の径内方向へ突出する係合部（１０ａ）が形成されており、
前記操作ピン部材（４）が前記付勢手段（１３）の付勢力に抗して前記ハウジング（３）内に押し込まれることにより、前記クサビ面（１２ｃ）と前記係合部（１０ａ）との係合が解除され、前記第１部材（８）からの前記第２部材（５）の取り外しが可能となる、
部材交換装置。
【請求項５】
請求項４の部材交換装置において、
前記ハウジング（３）の中央に凸部（２０）が形成されており、
前記凸部（２０）が嵌まり込む凹部（１９）が前記第１プレート（１）の中央に形成されており、
前記第１プレート（１）の中央とは異なる箇所に形成されたピン孔（２１）に嵌まり込む位置決めピン（２２）が前記ハウジング（３）に突設されている、
部材交換装置。
【請求項６】
請求項５の部材交換装置において、
前記ピン孔（２１）に嵌まり込む、前記位置決めピン（２２）の先端部（２３）は、前記第１プレート（１）の周方向において前記ピン孔（２１）の内壁面と接触し、前記第１プレート（１）の径方向においては、前記ピン孔（２１）の内壁面との間に隙間が形成される、
部材交換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの部材交換装置において、
前記操作ピン部材（４）は、
前記クサビ面（１２ｃ）が形成されたクサビ部材（１２）と、
前記クサビ部材（１２）に形成された筒孔（１２ａ）に挿入される操作ピン（１６）と、
前記操作ピン（１６）と前記クサビ部材（１２）との間に装着される環状の弾性部材（１７）と、を備える、
部材交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具、クランプ、パレット、治具、機械加工対象物などの部材を、ロボットアーム、搬送機械の可動部分、固定台としてのテーブルなどの部材に着脱して交換するための部材交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の部材交換装置として、従来では、下記の特許文献１に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
【０００３】
特許文献１に記載のツール交換装置は、治具、工具、クランプなどのツールを、治具ステーション、ロボットアームなどの作業本体機構に手動で着脱して交換するためのものであって、半円形の係合凹部が形成されたＬ字型の連結体と、上記係合凹部に係合する係合カムが形成されたカム軸とを有する。このカム軸の一端に取り付けたハンドルを回動することでカム軸を回動させ、上記係合凹部と係合カムとを係合させたり、係合を解除したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７２８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来技術には、次の問題がある。
カム軸を回動させるためのハンドルが、特許文献１に記載のツール交換装置には必要である。ハンドルをカム軸に取り付けたままであると、作業本体機構に取り付けたツールの操作などにおいてハンドルが邪魔になることがある。また、ハンドルをカム軸から取り外して、ツール交換時のみに使用する場合、未使用時のハンドルの保管管理が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、ハンドルを用いることなく、部材の交換作業を行える構成の部材交換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１Ａから図６に示すように、部材交換装置を次のように構成した。
【０００８】
本発明の部材交換装置は、第１部材８に取り付けられる第１プレート１と、第２部材５に取り付けられる第２プレート２であって、外周縁部から軸方向へ延びる筒状壁部１０を有する第２プレート２と、前記第１プレート１を介して前記第１部材８に取り付けられる、前記第２プレート２よりも小径のハウジング３と、前記ハウジング３に挿入された複数の操作ピン部材４であって、前記第１プレート１側にクサビ面１２ｃを有する操作ピン部材４と、前記ハウジング３内に配置された付勢手段１３であって、前記ハウジング３の径外方向へ前記操作ピン部材４を付勢する付勢手段１３と、を備える。前記筒状壁部１０の軸方向の先端部に、当該筒状壁部１０の径内方向へ突出する係合部１０ａが形成されており、前記操作ピン部材４が前記付勢手段１３の付勢力に抗して前記ハウジング３内に押し込まれることにより、前記クサビ面１２ｃと前記係合部１０ａとの係合が解除され、前記第１部材８からの前記第２部材５の取り外しが可能となる。
【０００９】
本発明の上記部材交換装置は、次のような作用効果を奏する。
操作ピン部材がハウジング内に押し込まれることにより、第２部材の取り外しが可能となり、ハンドルを用いることなく、第２部材の交換作業を行うことができる。
【００１０】
本発明の上記部材交換装置において、例えば、図５Ａ、図５Ｂに示すように、前記ハウジング３の中央に凸部２０が形成されており、前記凸部２０が嵌まり込む凹部６ｂが前記第２プレート２の中央に形成されており、前記第２プレート２の中央とは異なる箇所に形成されたピン孔２１に嵌まり込む位置決めピン２２が前記ハウジング３に突設されていてもよい。
この構成によると、ハウジングに対する第２プレートの周方向の位置が常に同じとなり、その結果、第１部材に対する部材交換装置を介しての第２部材の周方向の固定位置が決まる。
【００１１】
また、本発明の上記部材交換装置において、前記ピン孔２１に嵌まり込む、前記位置決めピン２２の先端部２３は、前記第２プレート２の周方向において前記ピン孔２１の内壁面と接触し、前記第２プレート２の径方向においては、前記ピン孔２１の内壁面との間に隙間が形成される形状とされてもよい。
この構成によると、第１部材に対する部材交換装置を介してのツールの周方向の固定位置の精度が向上する。
【００１２】
また、本発明は、例えば、図７Ａから図１１Ｂに示すような、部材交換装置でもある。
本発明の部材交換装置は、第１部材８に取り付けられる第１プレート１であって、外周縁部から軸方向へ延びる筒状壁部１０を有する第１プレート１と、第２部材５に取り付けられる第２プレート２と、前記第２プレート２を介して前記第２部材５に取り付けられる、前記第１プレート１よりも小径のハウジング３と、前記ハウジング３に挿入された複数の操作ピン部材４であって、前記第２プレート２側にクサビ面１２ｃを有する操作ピン部材４と、前記ハウジング３内に配置された付勢手段１３であって、前記ハウジング３の径外方向へ前記操作ピン部材４を付勢する付勢手段１３と、を備える。前記筒状壁部１０の軸方向の先端部に、当該筒状壁部１０の径内方向へ突出する係合部１０ａが形成されており、前記操作ピン部材４が前記付勢手段１３の付勢力に抗して前記ハウジング３内に押し込まれることにより、前記クサビ面１２ｃと前記係合部１０ａとの係合が解除され、前記第１部材８からの前記第２部材５の取り外しが可能となる。
本発明の上記部材交換装置は、次のような作用効果を奏する。
操作ピン部材がハウジング内に押し込まれることにより、第２部材の取り外しが可能となり、ハンドルを用いることなく、第２部材の交換作業を行うことができる。
【００１３】
本発明の上記部材交換装置において、例えば、図１１Ａ、１１Ｂに示すように、前記ハウジング３の中央に凸部２０が形成されており、前記凸部２０が嵌まり込む凹部１９が前記第１プレート１の中央に形成されており、前記第１プレート１の中央とは異なる箇所に形成されたピン孔２１に嵌まり込む位置決めピン２２が前記ハウジング３に突設されていてもよい。
この構成によると、ハウジングに対する第１プレートの周方向の位置が常に同じとなり、その結果、第１部材に対する部材交換装置を介しての第２部材の周方向の固定位置が決まる。
【００１４】
また、本発明の上記部材交換装置において、前記ピン孔２１に嵌まり込む、前記位置決めピン２２の先端部２３は、前記第１プレート１の周方向において前記ピン孔２１の内壁面と接触し、前記第１プレート１の径方向においては、前記ピン孔２１の内壁面との間に隙間が形成される形状とされてもよい。
この構成によると、第１部材に対する部材交換装置を介しての第２部材の周方向の固定位置の精度が向上する。
【００１５】
また、本発明の上記部材交換装置において、前記操作ピン部材４は、前記クサビ面（１２ｃ）が形成されたクサビ部材１２と、前記クサビ部材１２に形成された筒孔１２ａに挿入される操作ピン１６と、前記操作ピン１６と前記クサビ部材１２との間に装着される環状の弾性部材１７と、を備える構成であってもよい。
この構成によると、操作ピン部材を容易に製作することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の部材交換装置によると、ハンドルを用いることなく、部材（第２部材）の交換作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１実施形態を示し、部材交換装置（ツール交換装置）を介して第１部材（ロボットアーム）に第２部材（ツール）を取り付けた状態の軸方向に沿う方向の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１Ａの状態から操作ピン部材が押し込まれた状態の図１Ａに相当する図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ−２Ｂ断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２Ａの状態から第２部材（ツール）が外された状態の図１Ａに相当する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａの状態から操作ピン部材がハウジングの径外方向へ移動した状態の図１Ａに相当する図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの４Ｂ−４Ｂ断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１Ａの５Ａ−５Ａ断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ断面図である。
【図６】図６は、図４Ａに示す状態における部材交換装置（ツール交換装置）の斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第２実施形態を示し、部材交換装置（ツール交換装置）を介して第１部材（ロボットアーム）に第２部材（ツール）を取り付けた状態の軸方向に沿う方向の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの７Ｂ−７Ｂ断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７Ａの状態から操作ピン部材が押し込まれた状態の図７Ａに相当する図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの８Ｂ−８Ｂ断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８Ａの状態から第２部材（ツール）が外された状態の図７Ａに相当する図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの９Ｂ−９Ｂ断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図９Ａの状態から操作ピン部材がハウジングの径外方向へ移動した状態の図７Ａに相当する図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図７Ａの１１Ａ−１１Ａ断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａの１１Ｂ−１１Ｂ断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、部材交換装置（ツール交換装置）の変形例を示す、図７Ａに相当する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１２Ａの１２Ｂ−１２Ｂ断面図である。
【図１３】図１３は、部材交換装置（ツール交換装置）の変形例を示す、図１１Ｂに相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１Ａから図６は、本発明の第１実施形態を示す。部材交換装置としてのツール交換装置は、工具、クランプ、パレット、治具などの第２部材としてのツール５を、第１部材としてのロボットアーム８に着脱するためのものであり、例えば、次のように構成される。
【００１９】
図１Ａ等に示すように、ツール交換装置は、第１プレートとしての接続プレート１、第２プレートとしてのツールプレート２、ハウジング３、および複数の操作ピン部材４を備える。
【００２０】
ロボットアーム８の先端部の凹部８ａに、接続プレート１の上面中央に形成された凸部９が嵌め込まれる。接続プレート１の中央には、上記凸部９と同心の筒孔１９が形成されており、この筒孔１９に、ハウジング３の上面中央に設けられた凸部７が嵌め込まれて、接続プレート１を介してロボットアーム８にハウジング３がボルト等（不図示）にて取り付けられる。
【００２１】
また、ツール５の基端部の凸部５ａに、ツールプレート２の下面中央に形成された凹部６ａが嵌め込まれて、ツールプレート２がツール５にボルト等（不図示）にて取り付けられる。このツールプレート２は、その外周縁部から軸方向へ延びる筒状壁部１０を有する。
【００２２】
ハウジング３は、ツールプレート２よりも小径であって、その内部には、上記操作ピン部材４を収容する収容部１１が形成されている。この収容部１１は、ハウジング３の外周面からハウジング３の中心部へ向かって延びるような中空部であり、ハウジング３の中心部側に小径部１１ａ、ハウジング３の外周面側に拡幅部１１ｂを有する。本実施形態では、一直線状に、２つの収容部１１が形成されている。２つの収容部１１は連通しているが、連通していなくてもよい。
【００２３】
操作ピン部材４を構成するクサビ部材１２が、上記拡幅部１１ｂに配置され、ハウジング３の径外方向へ操作ピン部材４（クサビ部材１２）を付勢する付勢手段としてのバネ１３（コイルバネ）が収容部１１内に配置される。また、上記小径部１１ａには、バネ１３の受けとなる筒状のバネ受け１４が配置される。上記拡幅部１１ｂの、内方側の角部１５は、外側に凸の円弧状の空洞部とされる。
【００２４】
操作ピン部材４は、上記クサビ部材１２と、クサビ部材１２に形成された筒孔１２ａに挿入される操作ピン１６とを有する。操作ピン１６のピン頭部１６ａと、該ピン頭部１６ａよりも小径のピン部１６ｂとの間の段差部１６ｃによって、クサビ部材１２はピン頭部１６ａ側へ操作ピン１６から抜けない。上記ピン部１６ｂとクサビ部材１２との間には、環状の弾性部材としてのＯリング１７が装着される。このＯリング１７は、クサビ部材１２の筒孔１２ａから操作ピン１６が抜けないようにするためのものである。
【００２５】
接続プレート１の下面から抜け止めピン１８が突出される。この抜け止めピン１８の頭部は、クサビ部材１２の上面に形成された溝１２ｂ内に配置される。また、クサビ部材１２の上面（接続プレート１側の面）にはクサビ面１２ｃが形成され、このクサビ面１２ｃは、上記筒状壁部１０の軸方向の先端部に形成された、筒状壁部１０の径内方向へ突出する係合部１０ａと係合する。
【００２６】
図６等に示すように、筒状壁部１０にはＵ字形状の切欠き部１０ｂが形成されており、操作ピン１６は、ハウジング３内からその径外方向へ切欠き部１０ｂを超えて突出する。
【００２７】
また、ツールプレート２の上面中央には、上記凹部６ａと同心の孔６ｂ（凹部）が形成されており、この孔６ｂに、ハウジング３の下面中央に設けられた凸部２０が嵌まり込む。
【００２８】
図５Ａ、図５Ｂに示すように、ツールプレート２の中央とは異なる箇所にピン孔２１が形成されており、このピン孔２１に嵌まり込む位置決めピン２２がハウジング３の下面に突設されている。
【００２９】
上記位置決めピン２２の先端部２３は、その周囲の４か所が切り欠かれて、ツールプレート２の周方向において上記ピン孔２１の内壁面と接触し、ツールプレート２の径方向においては、ピン孔２１の内壁面との間に僅かな隙間が形成される形状とされている。
【００３０】
上記構成のツール交換装置は次のように動作する。
【００３１】
図１Ａ、図１Ｂに示す、ロボットアーム８にツール５を取り付けたロック状態では、２つの操作ピン部材４が、バネ１３の付勢力でハウジング３の径外方向へ移動し、ツールプレート２の筒状壁部１０の先端部に形成された係合部１０ａに、それぞれのクサビ部材１２のクサビ面１２ｃが係合している。このとき、バネ１３の伸縮方向に対して傾斜しているクサビ面１２ｃが、筒状壁部１０の上記係合部１０ａを接続プレート１側に押すので、ツールプレート２に取り付けられたツール５は、ロボットアーム８側に引き寄せられて、ツール交換装置を介してロボットアーム８に強固に固定されている。
【００３２】
ロボットアーム８からツール５を取り外す際は、図２Ａ、図２Ｂに示すように、指などで２つの操作ピン部材４を、バネ１３の付勢力に抗してハウジング３内に押し込む。すると、上記クサビ面１２ｃと係合部１０ａとの係合が解除され、クサビ部材１２が筒状壁部１０の係合部１０ａ（の内周面）よりも内側へ移動される。これにより、ロボットアーム８からツール５の取り外しが可能となる。
【００３３】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、操作ピン部材４をハウジング３内に押し込んだまま、ツール５を降ろすなどして、ロボットアーム８からツール５を取り外す。その後、２つの操作ピン部材４から指を離すと、図４Ａ、図４Ｂに示すように、２つの操作ピン部材４は、バネ１３の付勢力でハウジング３の径外方向へ移動する。
【００３４】
ロボットアーム８にツール５を取り付ける際は、指などで２つの操作ピン部材４を、バネ１３の付勢力に抗してハウジング３内に押し込んだ状態で、例えば、ツール５が取り付けられたツールプレート２を、ハウジング３に被せていく。このとき、ハウジング３の下面から突出する位置決めピン２２に、ツールプレート２に形成されたピン孔２１を合わせる。
【００３５】
位置決めピン２２の先端部２３にピン孔２１が嵌り、ハウジング３にツールプレート２が完全に被さると、２つの操作ピン部材４から指を離す。すると、２つの操作ピン部材４が、バネ１３の付勢力でハウジング３の径外方向へ移動し、ツールプレート２の筒状壁部１０の先端部に形成された係合部１０ａに、それぞれのクサビ部材１２のクサビ面１２ｃが係合し、図１Ａ、図１Ｂに示すロック状態となる。
【００３６】
位置決めピン２２の先端部２３にピン孔２１が嵌り、ハウジング３の凸部２０にツールプレート２の孔６ｂが嵌るので、ハウジング３に対してツールプレート２が２箇所で位置決めされる。そのため、ハウジング３に対してツールプレート２を平行に位置決め固定し易い。また、ピン孔２１が位置決めピン２２にツールプレート２の周方向において接触して外嵌めされることにより、ハウジング３に対してツールプレート２が、ハウジング３の軸心を中心とした回転方向の所定位置に正確に位置決めされる。
【００３７】
上記のツール交換装置は、次のような作用効果を奏する。
【００３８】
特開２００８−２７２８７５号公報（特許文献１）に記載のツール交換装置では、ツールの交換（着脱）にハンドルが必要である。これに対して、上記のツール交換装置によると、ハンドルを用いることなく、ツールの交換作業を行うことができる。ここで、上記のツール交換装置は、２つの（複数の）操作ピン部材４を有する。ツールが取り付けられたロボットアームの操作時、何らかの物体に一方の操作ピン部材４が当たって、ハウジング３内に操作ピン部材４が押し込まれてしまっても、ハウジング３内に押し込まれていない他方の操作ピン部材４によって、ロボットアーム８からツール５が外れることはない。すなわち、複数の操作ピン部材４を設けたことで、ロボットアーム８からツール５が外れることを有効に防止することができる。
【００３９】
また、ハウジング３の下面から突出する位置決めピン２２の先端部２３は、ツールプレート２の周方向においてそのピン孔２１の内壁面と接触し、ツールプレート２の径方向においては、ピン孔２１の内壁面との間に僅かな隙間が形成される形状とされている。この構成によると、位置決めピン２２の先端部２３にピン孔２１が嵌る、またはピン孔２１に位置決めピン２２の先端部２３が嵌ると、位置決めピン２２の先端部２３は、ツールプレート２の周方向においてそのピン孔２１の内壁面と必ず接触するので、ロボットアーム８に対するツール交換装置を介してのツール５の周方向の固定位置の精度が向上する。
【００４０】
図７Ａから図１１Ｂは、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態のツール交換装置は、次のように構成される。なお、第１実施形態と第２実施形態との主要な違いは、第２実施形態では、ハウジング３、およびクサビ部材１２の上下が逆になり、第２プレートとしてのツールプレート２ではなく、第１プレートとしての接続プレート１に筒状壁部１０が設けられた点である。
【００４１】
図７Ａ等に示すように、ツール交換装置は、接続プレート１、ツールプレート２、ハウジング３、および複数の操作ピン部材４を備える。
【００４２】
ロボットアーム８の先端部の凹部８ａに、接続プレート１の上面中央に形成された凸部９が嵌め込まれて、接続プレート１がロボットアーム８にボルト等（不図示）にて取り付けられる。この接続プレート１は、その外周縁部から軸方向へ延びる筒状壁部１０を有する。
【００４３】
また、ツール５の基端部の凸部５ａに、ツールプレート２の下面中央に形成された凹部６ａが嵌め込まれる。ツールプレート２の上面中央には、上記凹部６ａと同心の孔６ｂが形成されており、この孔６ｂに、ハウジング３の下面中央に設けられた凸部７が嵌め込まれて、ツールプレート２を介してツール５にハウジング３がボルト等（不図示）にて取り付けられる。
【００４４】
ハウジング３は、接続プレート１よりも小径であって、その内部には、上記操作ピン部材４を収容する収容部１１が形成されている。この収容部１１は、ハウジング３の外周面からハウジング３の中心部へ向かって延びるような中空部であり、ハウジング３の中心部側に小径部１１ａ、ハウジング３の外周面側に拡幅部１１ｂを有する。本実施形態では、一直線状に、２つの収容部１１が形成されている。２つの収容部１１は連通しているが、連通していなくてもよい。
【００４５】
操作ピン部材４を構成するクサビ部材１２が、上記拡幅部１１ｂに配置され、ハウジング３の径外方向へ操作ピン部材４（クサビ部材１２）を付勢する付勢手段としてのバネ１３（コイルバネ）が収容部１１内に配置される。また、上記小径部１１ａには、バネ１３の受けとなる筒状のバネ受け１４が配置される。上記拡幅部１１ｂの、内方側の角部１５は、外側に凸の円弧状の空洞部とされる。
【００４６】
操作ピン部材４は、上記クサビ部材１２と、クサビ部材１２に形成された筒孔１２ａに挿入される操作ピン１６とを有する。操作ピン１６のピン頭部１６ａと、該ピン頭部１６ａよりも小径のピン部１６ｂとの間の段差部１６ｃによって、クサビ部材１２はピン頭部１６ａ側へ操作ピン１６から抜けない。上記ピン部１６ｂとクサビ部材１２との間には、環状の弾性部材としてのＯリング１７が装着される。このＯリング１７は、クサビ部材１２の筒孔１２ａから操作ピン１６が抜けないようにするためのものである。
【００４７】
ツールプレート２の上面から抜け止めピン１８が突出される。この抜け止めピン１８の頭部は、クサビ部材１２の下面に形成された溝１２ｂ内に配置される。また、クサビ部材１２の下面（ツールプレート２側の面）にはクサビ面１２ｃが形成され、このクサビ面１２ｃは、上記筒状壁部１０の軸方向の先端部に形成された、筒状壁部１０の径内方向へ突出する係合部１０ａと係合する。
【００４８】
筒状壁部１０にはＵ字形状の切欠き部１０ｂが形成されており、操作ピン１６は、ハウジング３内からその径外方向へ切欠き部１０ｂを超えて突出する。
【００４９】
また、接続プレート１の中央には、凹部としての筒孔１９が形成されており、この筒孔１９に、ハウジング３の上面中央に設けられた凸部２０が嵌まり込む。
【００５０】
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、接続プレート１の中央とは異なる箇所にピン孔２１が形成されており、このピン孔２１に嵌まり込む位置決めピン２２がハウジング３の上面に突設されている。
【００５１】
上記位置決めピン２２の先端部２３は、その周囲の４か所が切り欠かれて、接続プレート１の周方向において上記ピン孔２１の内壁面と接触し、接続プレート１の径方向においては、ピン孔２１の内壁面との間に僅かな隙間が形成される形状とされている。
【００５２】
上記構成のツール交換装置は次のように動作する。
【００５３】
図７Ａ、図７Ｂに示す、ロボットアーム８にツール５を取り付けたロック状態では、２つの操作ピン部材４が、バネ１３の付勢力でハウジング３の径外方向へ移動し、接続プレート１の筒状壁部１０の先端部に形成された係合部１０ａに、それぞれのクサビ部材１２のクサビ面１２ｃが係合している。このとき、バネ１３の伸縮方向に対して傾斜しているクサビ面１２ｃが、筒状壁部１０の上記係合部１０ａをツールプレート２側に押し、ツールプレート２に取り付けられたツール５は、ツール交換装置を介してロボットアーム８に強固に固定されている。
【００５４】
ロボットアーム８からツール５を取り外す際は、図８Ａ、図８Ｂに示すように、指などで２つの操作ピン部材４を、バネ１３の付勢力に抗してハウジング３内に押し込む。すると、上記クサビ面１２ｃと係合部１０ａとの係合が解除され、クサビ部材１２が筒状壁部１０の係合部１０ａ（の内周面）よりも内側へ移動される。これにより、ロボットアーム８からツール５の取り外しが可能となる。
【００５５】
図９Ａ、図９Ｂに示すように、操作ピン部材４をハウジング３内に押し込んだまま、ツール５を降ろすなどして、ロボットアーム８からツール５を取り外す。その後、２つの操作ピン部材４から指を離すと、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、２つの操作ピン部材４は、バネ１３の付勢力でハウジング３の径外方向へ移動する。
【００５６】
ロボットアーム８にツール５を取り付ける際は、指などで２つの操作ピン部材４を、バネ１３の付勢力に抗してハウジング３内に押し込んだ状態で、例えば、ツールプレート２を介してツール５が取り付けられたハウジング３を、接続プレート１の筒状壁部１０の内側に嵌めていく。このとき、接続プレート１に形成されたピン孔２１に、ハウジング３の上面から突出する位置決めピン２２を合わせる。
【００５７】
位置決めピン２２の先端部２３がピン孔２１に嵌り、ハウジング３が筒状壁部１０内に嵌まり込むと、２つの操作ピン部材４から指を離す。すると、２つの操作ピン部材４が、バネ１３の付勢力でハウジング３の径外方向へ移動し、接続プレート１の筒状壁部１０の先端部に形成された係合部１０ａに、それぞれのクサビ部材１２のクサビ面１２ｃが係合し、図７Ａ、図７Ｂに示すロック状態となる。
【００５８】
位置決めピン２２の先端部２３がピン孔２１に嵌り、ハウジング３の凸部２０が接続プレート１の筒孔１９に嵌るので、接続プレート１に対してハウジング３が２箇所で位置決めされる。そのため、接続プレート１に対してハウジング３を平行に位置決め固定し易い。また、ピン孔２１に位置決めピン２２が接続プレート１の周方向において接触して嵌ることにより、接続プレート１に対してハウジング３が、接続プレート１の軸心を中心とした回転方向の所定位置に正確に位置決めされる。
【００５９】
上記の実施形態は次のように変更可能である。
上記実施形態では、ハウジング３内からハウジング３の径外方向へ筒状壁部１０に形成された切り欠き部１０ｂを超えて突出する操作ピン部材４とされている。これに代えて、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、ハウジング３に挿入される操作ピン部材４は、そのピン頭部１６ａが上記切り欠き部１０ｂを超えて突出しないものとされてもよい。
【００６０】
図１３に示すように、位置決めピン２２が複数設けられてもよい。この場合、例えば、一方の位置決めピン２２Ａは、Ｙ方向（接続プレート１やツールプレート２の周方向）における位置決めピンとされ、他方の位置決めピン２２Ｂは、上記Ｙ方向に直交するＸ方向（接続プレート１やツールプレート２の径方向）における位置決めピンとされる。
位置決めピン２２Ａの先端部２３Ａは、接続プレート１（第１実施形態ではツールプレート２）の周方向においてピン孔２１Ａの内壁面と接触し、接続プレート１（第１実施形態ではツールプレート２）の径方向においては、ピン孔２１Ａの内壁面との間に僅かな隙間が形成される形状とされ、位置決めピン２２Ｂの先端部２３Ｂは、接続プレート１（第１実施形態ではツールプレート２）の径方向においてピン孔２１Ｂの内壁面と接触し、接続プレート１（第１実施形態ではツールプレート２）の周方向においては、ピン２２Ｂの内壁面との間に僅かな隙間が形成される形状とされる。
【００６１】
図１３に示すように、凸部２０が省略されてもよい。符号Ｃは、接続プレート１の中心を示す。
【００６２】
位置決めピン２２、２２Ａ、２２Ｂがハウジング３に設けられると共に、ピン孔２１、２１Ａ、２１Ｂが接続プレート１またはツールプレート２に設けられることに代えて、位置決めピン２２、２２Ａ、２２Ｂが接続プレート１またはツールプレート２に設けられると共に、ピン孔２１、２１Ａ、２１Ｂがハウジング３に設けられるようにしてもよい。
【００６３】
上記実施形態では、ツール交換装置の周方向において、１８０度の間隔（位相差）で、２つの操作ピン部材４が配置されている。２つの操作ピン部材４の、ハウジング３（ツール交換装置）の周方向における配置間隔（位相差）は、１８０度に限定されることはなく、９０度、１２０度などの配置間隔（位相差）で、２つの操作ピン部材４が配置されてもよい。
【００６４】
３つ以上の操作ピン部材４が配置されてもよい。
【００６５】
操作ピン部材４は、クサビ部材１２、操作ピン１６というように別々の部材からなるものではなく、クサビ部を有する操作ピン部材として、一つの素材から形成された一体成形品とされてもよい。
【００６６】
また、抜け止めのＯリング１７を用いることに代えて、クサビ部材１２に形成された筒孔１２ａに操作ピン１６が圧入されてもよい。
【００６７】
接続プレート１、ツールプレート２、およびハウジング３は、いずれも平面視で円形であるが、円形とすることに代えて、四角形などの多角形、楕円形などとされてもよい。
【００６８】
ロボットアーム８の凹部８ａの軸心と、ツール５の凸部５ａの軸心とが最終的に一致するように構成されていればよく、凸部７や凸部２０が中央に形成されていなくてもよい。
【００６９】
工具、クランプ、パレット、治具などのツール５に代えて、機械加工の対象物が、取り外しの対象である第２部材とされてもよい。また、ロボットアーム８に代えて、搬送機械の可動部分や、固定台としてのテーブルが、第１部材とされてもよい。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明した。その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行うことは勿論可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１：接続プレート（第１プレート）、２：ツールプレート（第２プレート）、３：ハウジング、４：操作ピン部材、５：ツール（第２部材）、６ｂ：孔（凹部）、８：ロボットアーム（第１部材）、１０：筒状壁部、１０ａ：係合部、１２：クサビ部材、１２ａ：筒孔、１２ｃ：クサビ面、１３：バネ（付勢手段）、１６：操作ピン、１７：Ｏリング（弾性部材）、１９：筒孔（凹部）、２０：凸部、２１：ピン孔、２２：位置決めピン、２３：先端部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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