(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに取り付けられたマスタプレートと、
ツール等が取り付けられるツールプレートと、
上記ツールプレートをマスタプレートに着脱させる着脱機構と、
上記着脱機構による両プレートの結合時にツールプレートをマスタプレートに位置決めする位置決め機構とを備えたロボットアームカップリング装置であって、
上記マスタプレートのツールプレートとの対向面にマスタ側結合面が、またツールプレートのマスタプレートとの対向面にツール側結合面がそれぞれ設けられており、
上記マスタ側結合面に開口するマスタ側空気ポートと、
上記ツール側結合面に開口するツール側空気ポートとが設けられ、
上記マスタ側空気ポート又はツール側空気ポートの一方の開口部に、ポートの開口側に向かって内径が増大するテーパ状のブッシュ当接部が設けられている一方、
上記マスタ側空気ポート又はツール側空気ポートの他方の開口部に、上記両プレートの結合時に上記ブッシュ当接部に気密状に当接して上記マスタ側空気ポートとツール側空気ポートとを連通させるブッシュが装着されており、
上記ブッシュは、ゴム製からなり先端部に結合面から突出しかつ上記ブッシュ当接部に当接するテーパ部を有する略円筒状のものであり、
上記ゴム製ブッシュ先端のテーパ部の中間部には環状の突条が同心状に一体に設けられていることを特徴とするロボットアームカップリング装置。
【請求項２】
請求項１のロボットアームカップリング装置において、
ブッシュの内周部に略パイプ状の補強部材が設けられていることを特徴とするロボットアームカップリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスタプレート及びツールプレートを組み合わせたロボットアームカップリング装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ロボットのアームに対してツール等の脱着を行うことができるようにしたカップリング装置として、ロボットアームに取付けられたマスタプレート（インナアッセンブリ）と、ツール等が取付けられるツールプレート（アウタアッセンブリ）と、上記マスタプレートとツールプレートとをロックするロック手段とを有するカップリング装置は知られている。
【０００３】
そのような装置において、マスタプレートとツールプレートとの結合及び結合解除を素早く行うことができるようにしたものとして、例えば米国特許第４，６９６，５２４号明細書及び図面に記載されるように、ロック手段が、マスタプレートによってロック位置とロック解除位置との間をスライド可能に支持されるピストン部材と、該ピストン部材の周囲に配設され、マスタプレートに支持される複数のボール部材と、上記ツールプレートに配設され、該ボール部材とテーパ面で接触可能で、ピストン部材がロック位置に移動したとき、ボール部材と協働して両プレートを結合保持するボール受けとを有するものが提案されている。この提案の装置によれば、ピストン部材がロック位置に移動したとき、ボール部材がテーパ面を介してツールプレートを上方に押し上げ、マスタプレートとツールプレートとが結合されるようになっている。
【０００４】
さらに、このような装置においては、ロボットアームの先端に装着されるツール等に作動制御用の加圧エアを供給するために、マスタプレート及びツールプレートの内部に空気ポートが設けられており、両プレートの結合時に各々の結合面同士が略当接したときに各結合面に開口する空気ポート同士を接続するようになされている。そして、両プレートの結合状態で各々の空気ポートの接合面での接続部からの空気漏れを防ぐ目的で、マスタプレート側の空気ポートの開口にブッシュ当接部を設ける一方、ツールプレートの空気ポートの開口部に、両プレートの結合時にブッシュ当接部に気密状に当接して両プレートの空気ポートを連通させるブッシュを設けることが行われている。
【０００５】
また、上記両プレートを結合するときに両者の位置決めをするための位置決めピンがマスタプレート側結合面に突設されており、この位置決めピンをツールプレートの位置決め穴に挿入することで位置決めを行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のカップリング装置においては、上記ブッシュを空気ポートの開口部から外れにくくするために、ブッシュの後端には鍔部が設けられており、この鍔部が邪魔になってブッシュをツールプレート側結合面から挿入することはできない。そのため、ツールプレートを２枚にして、結合面側の一方の第１部材に貫通形成したブッシュ挿通孔にブッシュを背面側から挿通した後、その第１部材の背面にもう１つの第２部材を重ねる２重構造にせざるを得ず、部品点数が増えてコストアップの要因の１つとなっていた。さらに、２重構造であるため、製作誤差等により隙間が発生し、空気漏れ等の不具合が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもので、上記のロボットアームカップリング装置の構造に工夫をすることにより、そのロボットアームカップリング装置の信頼性を上げ、ロボットを故障させるのを防ぐことを主たる目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、ロボットアームに取り付けられたマスタプレートと、ツール等が取り付けられるツールプレートと、このツールプレートをマスタプレートに着脱させる着脱機構と、この着脱機構による両プレートの結合時にツールプレートをマスタプレートに位置決めする位置決め機構とを備えたロボットアームカップリング装置であって、このマスタプレートのツールプレートとの対向面にマスタ側結合面が、またツールプレートのマスタプレートとの対向面にツール側結合面がそれぞれ設けられており、このマスタ側結合面に開口するマスタ側空気ポートと、ツール側結合面に開口するツール側空気ポートとが設けられ、このマスタ側空気ポート又はツール側空気ポートの一方の開口部に、ポートの開口側に向かって内径が増大するテーパ状のブッシュ当接部が設けられている一方、マスタ側空気ポート又はツール側空気ポートの他方の開口部に、上記両プレートの結合時に上記ブッシュ当接部に気密状に当接してマスタ側空気ポートとツール側空気ポートとを連通させるブッシュが装着されており、このブッシュは、ゴム製からなり先端部に結合面から突出しかつ上記ブッシュ当接部に当接するテーパ部を有する略円筒状のものであり、ゴム製ブッシュ先端のテーパ部の中間部には環状の突条が同心状に一体に設けられている構成とする。
【０００９】
上記の構成によると、着脱機構による両プレートの結合時に各々の結合面同士が略当接し、例えばマスタ側空気ポートの開口部にブッシュ当接部が設けられ、ツール側空気ポートの開口部にブッシュが装着されている場合には、そのツール側のブッシュの先端部のテーパ部がマスタプレートのテーパ状のブッシュ当接部に当接して、各結合面に開口する空気ポート同士が連通する。そのとき、ブッシュは円筒状のもので、従来のようにその後端に鍔が設けられていないため、ツール側結合面からブッシュを挿入することができ、ツールプレートを２枚構造にする必要がなくなり、部品点数が減って組立工数、材料費の削減を図ることができるとともに、製作誤差等により隙間が発生して空気漏れ等の不具合が発生するのを防止できる。
【００１０】
また、ブッシュのテーパ部の中間部に環状の突条が同心状に設けられているので、両プレート結合時にブッシュによる不要な反発力を抑制するとともに、各ブッシュにおけるマスタプレートのブッシュ当接部との距離の誤差による反発力のばらつきを抑制することができ、両プレートの結合性がアップする。よって、これらの相乗効果により、ロボットアームカップリング装置の信頼性を上げることができる。
【００１１】
請求項２の発明では、上記ブッシュの内周部に略パイプ状の補強部材が設けられている構成とする。
【００１２】
上記の構成によると、請求項１の発明と同様にツールプレートを２枚構造にする必要がなくなって、組立工数、材料費の削減及び空気漏れ等の防止を図ることができる。また、ブッシュの内周部に略パイプ状の補強部材が設けられているので、ブッシュの剛性が上がり、このブッシュが装着されているポートの開口部にブッシュの外周部を密着させてブッシュを抜けにくくすることができる。また、ブッシュの厚みを薄くできるため、ツール制御用空気の空気圧を保つための有効断面積を大に確保することができる。よって、これらの相乗効果により、ロボットアームカップリング装置の信頼性を上げることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図６において、１はロボットのアーム、２は該ロボットアーム１に揺動可能に支持されたハンドで、このハンド２にはツール３が本発明の実施形態１に係るロボットアームカップリング装置１０を介して着脱可能に結合されている。上記ツール３は、エアアクチュエータ４によって駆動されて互いに接離する１対のクランプアーム５，５を備え、両クランプアーム５，５を接近させたときには両クランプアーム５，５間に図外のワークをクランプするようにしている。
【００１４】
図６〜図８にも示すように、上記ロボットアームカップリング装置１０は、ロボットアーム１に取り付けられたマスタプレート１１と、ツール３が取り付けられるツールプレート３０とを備え、これら両プレート１１，３０は互いに素早く結合及び分離がなされるようになっている。
【００１５】
上記マスタプレート１１は、環状のマスタボディ１２と円筒部材１７とを備えてなり、マスタボディ１２の内部には、上側（ロボットアーム１側）に位置する小径のシリンダ孔１３と、このシリンダ孔１３の下側（ツールプレート３０側）に同心状に連続し、シリンダ孔１３よりも大径の円筒部材装着孔１４とが貫通して形成され、シリンダ孔１３の上側開口端は、マスタボディ１２にねじ２５により止めした蓋部材２６により気密状に閉塞されている。
【００１６】
一方、円筒部材１７は、下側に開口された有底円筒状の挿入部１８と、この挿入部１８の上端部外周に一体に形成され、２つのピン取付孔１９，１９（１つのみ図示する）を有する取付フランジ部２０とからなり、挿入部１８の底壁中心部にはロッド挿通孔２１が貫通形成され、取付フランジ部２０は上記マスタボディ１２の円筒部材装着孔１４に気密状に嵌合されかつねじ２２によりマスタボディ１２に取付固定されている。そして、上記マスタボディ１２の取付フランジ部２０下面はその周りのマスタボディ１２の下面と面一にされており、これら両面により、マスタプレート１１のツールプレート３０との対向面にマスタ側結合面２３が設けられ、このマスタ側結合面２３の中心部に挿入部１８が突設されている。上記挿入部１８は後述するボール４７との接触面圧による摩耗や変形を防ぐために、高硬度金属材料（例えば耐腐食性にも優れたステンレス鋼の焼入れ材）よりなる。
【００１７】
上記ツールプレート３０は、環状のツールボディ３１及びボール受け３５を備え、ツールボディ３１の内部には、上側（マスタプレート１１側）に位置する大径のボール受け装着孔３２と、このボール受け装着孔３２の下側（ツール３側）に同軸状に連続し、ボール受け装着孔３２よりも小径の逃がし孔３３とが貫通して形成されている。
【００１８】
上記ボール受け３５は内部に中心孔３６を有する環状のもので、このボール受け３５は、上記挿入部１８と同様に高硬度金属材料よりなるもので、上記ツールボディ３１のボール受け装着孔３２に嵌合されて図外のねじによりツールボディ３１に取付固定されている。ボール受け３５の上面はその周りのツールボディ３１の上面と面一にされており、これら両面により、ツールプレート３０のマスタプレート１１との対向面にツール側結合面３７が設けられている。
【００１９】
また、ボール受け３５内の中心孔３６下端部の内径は上記ツールボディ３１の逃がし孔３３上端と同一径で、両面が面一に連続しているが、中心孔３６上端部の内径は下端部よりも小径であり、これらの上端部及び下端部には下側に向かって大径となるようにテーパ状に傾斜するテーパカム面３８が形成されており、このテーパカム面３８は、後述するカム部材５０のロック位置への移動により挿入部１８外周面から突出したボール４７に係合される。そして、ツールプレート３０の逃がし孔３３と、その上端に連続するボール受け３５の中心孔３６とで連続する１つの挿入穴部４０が構成されている。よって、この挿入穴部４０はツール側結合面３７の中心部に開口され、テーパカム面３８は、挿入穴部４０の内周面に挿入穴部４０底側に向かって大径となるように設けられている。
【００２０】
そして、図５に示すように、マスタプレート１１のマスタボディ１２及びツールプレート３０のツールボディ３１の各外周面には、アイマークＥ１，Ｅ２が両プレート１１，３０を結合した状態で合致するように、予め機械加工等により設けられている。これにより、ロボット１にティーチングする際に、適切に両プレート１１，３０の結合位置を教示することができる。
【００２１】
上記マスタプレート１１及びツールプレート３０には、ツールプレート３０をマスタプレート１１に着脱させる着脱機構４３と、この着脱機構４３による両プレート１１，３０の結合時にツールプレート３０をマスタプレート１１に位置決めする位置決め機構６４とが設けられている。
【００２２】
上記着脱機構４３は、上記マスタプレート１１の挿入部１８と上記ツールプレート３０のボール受け３５とを構成要素の一部として備え、さらに上記挿入部１８が挿入穴部４０に挿入されたときに、該挿入部１８を挿入穴部４０内周面に係合するようになされている。そして、上記挿入部１８にはその内外周面間に亘り半径方向に貫通する複数のボール収容孔４５，４５，…が円周方向に間隔をあけて形成され、この各ボール収容孔４５にボール４７が挿入部１８外周面に対し出没可能に収容されている。
【００２３】
ここで、図１及び図４に示すように、上記各ボール収容孔４５内周面とボール４７外周面とのクリアランスは通常よりも大きめ（例えば０．２ｍｍ）に設定されている。
【００２４】
上記挿入部１８内には略円柱状のカム部材５０が挿入部１８先端側のロック位置と挿入部１８基端側のロック解除位置との間を往復動可能に嵌挿されており、このカム部材５０が、ロック位置にあるときに上記ボール４７を半径方向外側に押して挿入部１８外周面から突出させるようにしている。
【００２５】
具体的には、カム部材５０の外周面に、第１テーパ面５１、第１円筒状面５２、第２テーパ面５３及び第２円筒状面５４が下側（先端側）から上側（基端側）に向かって順に連続して形成されている。第１テーパ面５１は、上記ツールプレート３０のテーパカム面３８のテーパ傾斜方向と反対方向にテーパ状に傾斜している。この第１テーパ面５１は、カム部材５０が下方、つまりロック解除位置からロック位置方向に移動開始したときに、ボール４７がツールプレート３０のテーパカム面３８を押圧してツールプレート３０がマスタプレート１１側に移動するように該ボール４７をカム部材５０のスライド方向と略直交する方向に押圧する。
【００２６】
また、上記第１円筒状面５２は、上記第１テーパ面５１のカム部材５０の上側つまりロック解除位置側部に連設されていて、ボール４７の移動に伴うカム部材５０の移動を阻止するものである。
【００２７】
そして、図４に示すように、これらの第１テーパ面５１と上記第１円筒状面５２との境界には、滑らかな円弧面からなる境界部５５が形成されている。
【００２８】
さらに、上記第２テーパ面５３は、上記第１円筒状面５２のカム部材５０の上側つまりロック解除位置側に連設されかつ上記ツールプレート３０のテーパカム面３８のテーパ傾斜方向と反対方向にテーパ状に傾斜している。この第２テーパ面５３は、カム部材５０がロック位置に位置付けられたときに、ボール４７がツールプレート３０のテーパカム面３８を押圧してツールプレート３０をマスタプレート１１に当接させかつ該テーパカム面３８とツール側結合面３７との間のボール受け３５がマスタプレート１１とボール４７との間に挟み込まれた状態で保持されるように該ボール４７をカム部材５０のスライド方向と略直交する方向に押圧する。
【００２９】
さらにまた、上記第２円筒状面５４は、上記第２テーパ面５３のカム部材５０の上側つまりロック解除位置側部に連設されていて、カム部材５０をスライド可能に案内するものである。
【００３０】
上記カム部材５０の上面中心部には上下方向に延びるロッド部５６が一体に形成されている。このロッド部５６は挿入部１８底壁のロッド挿通孔２１を気密状に貫通してマスタボディ１２内のシリンダ孔１３に延び、ロッド部５６の上端にはカム部材５０を往復移動させるピストン部５７が中心部にて一体に接続されている。このピストン部５７は、円筒部材１７及び蓋部材２６により密閉されたシリンダ孔１３内の空間を上側（蓋部材２６側）のロック室５８と下側（円筒部材１７側）のロック解除室５９とに区画している。そして、図７及び図８に示すように、マスタボディ１２には、一端がマスタボディ１２外周面に開口する一方、他端が上記ロック室５８に開口するロックポート６０と、一端が同様にマスタボディ１２外周面に開口する一方、他端が上記ロック解除室５９に開口するロック解除ポート６１とが貫通形成されており、これらロック室５８又はロック解除室５９の一方に選択して加圧エアを供給することにより、ピストン部５７をシリンダ孔１３内で往復動させて、そのピストン部５７にロッド部５６を介して連結一体化されているカム部材５０を挿入部１８内で往復動させ、ロック室５８に加圧エアを供給したときには、カム部材５０をロック解除位置からロック位置に向かって下側に移動させる一方、ロック解除室５９に加圧エアを供給したときには、カム部材５０をロック位置からロック解除位置に向かって上側に移動させるようにしている。
【００３１】
これに対し、上記位置決め機構６４は、上記マスタプレート１１において挿入部１８周りのマスタ側結合面２３に突設された位置決め部材としての２本の位置決めピン６５，６５（図６で１つのみ示す）と、ツールプレート３０において上記挿入穴部４０周りのツール側結合面３７に上記位置決めピン６５，６５に対応して開口された位置決め穴としての２つの位置決めピン穴６６，６６とからなり、これら位置決めピン６５，６５がそれぞれ対応する位置決めピン穴６６，６６に挿入嵌合されることで、マスタプレート１１とツールプレート３０との円周方向の位置決めを行うようにしている。
【００３２】
具体的には、図１及び図３に示すように、上記各位置決めピン６５は、基端に位置する頭部６５ａと、この頭部６５ａの先端側に連続し、頭部６５ａよりも小径の円筒部６５ｂと、この円筒部６５ｂの先端側に連続する先細りテーパ部６５ｃとからなり、その頭部６５ａと円筒部６５ｂの略上半部とはマスタプレート１１の円筒部材１７における取付フランジ部２０の上記各ピン取付孔１９に挿通され、この頭部６５ａを取付フランジ部２０上面側に配置することで、位置決めピン６５がピン取付孔１９から抜け止めされている。
【００３３】
一方、各位置決めピン穴６６は、ツールプレート３０のボール受け３５を貫通してツールボディ３１の上下略中央部まで延びる円筒状の有底穴で、その開口端には上側に向かって大径となる円弧面状の円弧面部６６ａが形成されている。
【００３４】
上記マスタプレート１１のマスタボディ１２には、一端（上流端）がマスタボディ１２外周面に、また他端（下流端）がマスタ側結合面２３にそれぞれ開口するマスタ側空気ポート７０が貫通形成されている。図６に示すように、このマスタ側空気ポート７０の一端には、上流側がロボットアーム１側に延びて図外の加圧エア供給源に接続されたマスタ側加圧エア配管６の下流端が接続されている。また、マスタ側空気ポート７０他端のマスタ側結合面２３への開口部には、下側（開口側）に向かって内径が増大するテーパ状のブッシュ当接部７０ａが形成されている。
【００３５】
一方、図１に示すように、ツールプレート３０のツールボディ３１には、一端（下流端）がツールボディ３１外周面に、また他端（上流端）がツール側結合面３７にそれぞれ開口するツール側空気ポート７１が貫通形成され、図６に示す如く、このツール側空気ポート７１の一端には、下流側を上記ツール３のエアアクチュエータ４に接続したツール側加圧エア配管７の上流端が接続されている。また、ツール側空気ポート７１の他端のツール側結合面３７への開口部７１ａには、先端がツールプレート３０結合面よりも突出するゴム製のブッシュ７２が装着固定されており、両プレート１１，３０の結合時にマスタ側結合面２３とツール側結合面３７とが当接したときに、ツールプレート３０側のブッシュ７２をマスタ側空気ポート７０開口端のブッシュ当接部７０ａに気密状に当接させて両空気ポート７０，７１を連通させ、ロボットアーム１側の加圧エアをツール３のエアアクチュエータ４に供給するようにしている。
【００３６】
詳しくは、図２に示すように、上記ブッシュ７２は、先端部にテーパ部７２ａを有する略円筒状のものであり、上記テーパ部７２ａの中間部には環状の突条７２ｂが同心状に設けられており、ブッシュ７２の内周面にはパイプ状の補強部材７３が嵌合されて設けられている。さらに、上記空気ポート７１の開口部７１ａ内周面にはブッシュ７２が抜けにくくなるようにするためのねじ加工（凹凸加工）が施されている。
【００３７】
また、上記の如く、上記着脱機構４３における円筒部材１７、カム部材５０、ピストン部材５７がマスタボディ１２と、またボール受け３５がツールボディ３１とそれぞれ別部材とされ、これらは、接触面圧による摩耗や変形を防ぐために、高硬度金属材料（例えば耐腐食性にも優れたステンレス鋼の焼入れ材）よりなる。
【００３８】
また、マスタボディ１２の外周部には複数の電気接点（図示せず）を有するマスタ側コネクタ７４が、またツールボディ３１の外周部には上記マスタ側コネクタ７４の接続端子に接続される複数の接続端子（図示せず）を有するツール側コネクタ７５がそれぞれ取り付けられており、両プレート１１，３０の結合時に両コネクタ７４，７５の接続端子が互いに導通される。
【００３９】
次に、上記実施形態の作動について説明する。マスタプレート１１がツールプレート３０から分離されているとき、着脱機構４３のロック解除室５９に加圧エアが供給されてピストン部５７は上側にある。また、このピストン部５７にロッド部５６を介して連結されているカム部材５０は上側のロック解除位置にあり、挿入部１８のボール収容孔４５内の各ボール４７は挿入部１８の外周面から突出していない。
【００４０】
この状態からマスタプレート１１とツールプレート３０とを結合するとき、ロボットアーム１の移動操作によりマスタプレート１１がツールプレート３０に接近し、そのマスタプレート１１のマスタ側結合面２３から突出している挿入部１８が、ツールプレート３０のツール側結合面３７に開口している挿入穴部４０に挿入される。これに略並行して、マスタ側結合面２３から突出している各位置決めピン６５が、ツール側結合面３７に開口している対応する位置決めピン穴６６に挿入嵌合される。
【００４１】
そして、上記挿入部１８が挿入穴部４０に挿入されると、マスタプレート１１のロック解除室５９に加圧エアが供給されてピストン部５７が下側に移動し、このピストン部５７によりカム部材５０が駆動されて上記ロック解除位置からロック位置へスライド移動する。このカム部材５０のロック位置への移動に伴い、上記ボール４７が半径方向外側に押されて挿入部１８外周面から突出する。この挿入部１８外周面から突出したボール４７にツールプレート３０における挿入穴部４０内周面のテーパカム面３８が係合され、この係合により両プレート１１，３０が結合される。
【００４２】
具体的には、カム部材５０はその第２円筒状面５４によって挿入部１８内をスライド可能に案内されてロック解除位置からロック位置に移動し、このカム部材５０がロック解除位置からロック位置方向に移動開始したとき、まず、カム部材５０はその第１テーパ面５１によってボール４７をカム部材５０のスライド方向と略直交する方向に押圧する。このことで、そのボール４７がツールプレート３０のテーパカム面３８を押圧してツールプレート３０がマスタプレート１１側に移動し、このことでツールプレート３０がマスタプレート１１側に引き寄せられる。
【００４３】
その後、カム部材５０がロック位置に向けてさらに移動すると、その第１円筒状面５２がボール４７に接触する。ここで、第１テーパ面５１と上記第１円筒状面５２との境界である境界部５５は滑らかな円弧面からなるため、ボール４７との接触面圧が下がり、ボール４７の動きが滑らかとなり、境界部５５の摩耗を抑制することができる。
【００４４】
次いで、第２テーパ面５３がボール４７に接触する。このカム部材５０がロック位置に位置付けられた状態で、カム部材５０はその第２テーパ面５３によってボール４７をピストン部５７のスライド方向と略直交する方向に押圧するので、その第２テーパ面５３によるくさび効果によりボール４７が半径方向外方に押圧付勢される。このボール４７はツールプレート３０側のテーパカム面３８に当接し、このテーパカム面３８を介してツールプレート３０を押圧してマスタプレート１１側に付勢し、このことで、ボール４７がテーパカム面３８とツール側結合面３７との間のボール受け３５をマスタプレート１１に向かう方向に押圧し、そのボール受け３５がマスタプレート１１とボール４７との間に挟み込まれた状態となって保持され、両プレート１１，３０が各々の結合面２３，３７間に隙間を生じさせることなく結合され、結合位置の再現性が向上する。
【００４５】
ここで、上記各ボール収容孔４５は外部にむき出しとなっていて、粉塵等が溜まりやすい構造となっているが、ボール収容孔４５とボール４７とのクリアランスは大きめにとられているので、このボール収容孔４５に粉塵等が溜まり、或いは摩耗粉や錆等が発生しても、それらの影響を受けにくくしてボール４７の動きをスムースにすることができる。尚、このクリアランスが大きくても、ボール収容孔４５とボール４７との接触場所が一定であるために結合の性能には影響を与えない。
【００４６】
また、カム部材５０には上記第１及び第２テーパ面５１，５３間に第１円筒状面５２が連設されているので、仮に、カム部材５０のスライド位置が所定位置に保持されず、ボール４７が半径方向内側に変位してカム部材５０をロック解除位置側たる後退側に戻しても、ボール４７が上記第１円筒状面５２に接触すると、その部位でボール４７からカム部材５０に該カム部材５０を後退させる力が作用しなくなり、マスタプレート１１とツールプレート３０との分離は規制される。
【００４７】
一方、上記各位置決めピン６５の対応する位置決めピン穴６６への挿入により、ツールプレート３０とマスタプレート１１とが位置決めされ、マスタ側空気ポート７０とツール側空気ポート７１とが互いに連通されて、両ポート７０，７１を介してマスタ側加圧エア配管６とツール側加圧エア配管７とが接続され、ツール３のエアアクチュエータ４に加圧エア供給源から加圧エアが供給されてツール３が作動可能となる。また、両コネクタ７４，７５の各電気接点同士が互いに導通される。
【００４８】
そして、上記マスタプレート１１とツールプレート３０とを分離させるときには、上記と逆の動作が行われる。
【００４９】
そのとき、ブッシュ７２は円筒状のもので、従来のようにその後端に鍔が設けられていないため、ツールボディ３１上面からブッシュ７２を挿入することができ、ツールプレート３０を２枚構造にする必要がなくなる。それ故、部品点数が減り、かつ組立工数や材料費の削減を図ることができるとともに、製作誤差等により隙間が発生して空気漏れ等の不具合が発生するのを防止できる。また、ブッシュ７２のテーパ部７２ａの中間部に環状の突条７２ｂが同心状に設けられているので、両プレート１１，３０結合時にブッシュ７２による不要な反発力を抑制するとともに、各ブッシュ７２におけるマスタプレート１１のブッシュ当接部７０ａとの距離の誤差による反発力のばらつきを抑制することができ、両プレート１１，３０の結合性がアップする。さらに、ブッシュ７２の内周面に補強部材７３が嵌合されているので、ブッシュ７２の剛性が上がり、このブッシュ７２が装着されているツール側空気ポート７１の開口部７１ａにブッシュ７２の外周部を密着させてブッシュを抜けにくくすることができる。また、ブッシュ７２の厚みを薄くできるため、ツール３を制御する圧縮空気の空気圧を保つための有効断面積を大に確保することができる。よって、これらの効果により、ロボットアームカップリング装置１０の信頼性を上げることができる。
【００５０】
さらに、位置決めピン６５が擦り合う位置決めピン孔６６の開口端に円弧面部６６ａが形成されているために、長期間に亘り、ロボットアームカップリング装置１０が着脱を繰り返されたり、又は結合状態でマスタプレート１１とツールプレート３０との間で曲げモーメントがかかって両者の間で微小な開きが繰り返されたりしても、位置決めピン６５と位置決めピン孔６６とが摩耗することを防ぐことができ、がたが大きくなってうまく位置決めできない等の問題を回避でき、ロボットカップリング装置１０の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
また、着脱機構４３は、マスタボディ１２及びツールボディ３１とは別部材とされているため、着脱機構４３を共通のベースとして、両ボディ１２，３１の形状を自由に設計でき、顧客の要求に柔軟に対応できる。
【００５２】
また、マスタプレート１１のマスタボディ１２及びツールプレート３０のツールボディ３１の外周面に位置確認用のアイマークＥ１，Ｅ２が結合した状態で合致するように予め機械加工等により設けられているため、シールのように現物合わせで張り付ける手間が省けるとともに、ツールプレートの追加注文等に柔軟に対応することができる。
【００５３】
（実施形態２）
図９は実施形態２を示す。尚、上記実施形態１と同様の構造についての説明は省き、異なる点についてのみ説明する。
【００５４】
図９に示すように、ロボットアームカップリング装置１０のマスタプレート１１及びツールプレート３０の周りに、ロボットアーム１の先端に取り付けられるツール（図示せず）等の制御用にマスタ側コネクタ９０及びツール側コネクタ９１が設けられている。さらに、そのマスタ側コネクタ９０には電気配線９２が接続されている。そして、マスタ側コネクタ９０には、配線が絡むことを防ぐために丸棒を角部が丸みを持つように曲げたガードＧ、Ｇが取付けられ、これらのガードＧ，Ｇに上記電気配線９２がクリップＣ，Ｃ，…等により一体的に固定されている。
【００５５】
従って、この実施形態では、マスタプレート１１の外周にガードＧ，Ｇが設けられているので、ロボットアームカップリング装置１０に出っ張りがある場合であっても、ロボットアーム１動作時にロボットアームカップリング装置１０自身に各プレート１１，３０に接続される配線９２が引っかかってロボットアーム１が故障するのを防ぐことができる。尚、電気配線９２だけでなく、配管等であっても同様の効果が得られる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、ロボットアームに取り付けられたマスタプレートと、ツール等が取り付けられるツールプレートと、このツールプレートをマスタプレートに着脱させる着脱機構と、この着脱機構による両プレートの結合時にツールプレートをマスタプレートに位置決めする位置決め機構とを備えたロボットアームカップリング装置に対し、マスタ側空気ポート又はツール側空気ポートの一方の開口部に、ポートの開口側に向かって内径が増大するテーパ状のブッシュ当接部を設ける一方、マスタ側空気ポート又はツール側空気ポートの他方の開口部に、上記両プレートの結合時に上記ブッシュ当接部に気密状に当接してマスタ側空気ポートとツール側空気ポートとを連通させるブッシュを装着し、このブッシュは、先端部に結合面から突出しかつブッシュ当接部に当接するテーパ部を有する略円筒状のゴム製のものとし、このゴム製ブッシュ先端のテーパ部の中間部には環状の突条を同心状に一体に設けたことにより、部品点数が減りかつ組立工数、材料費の削減を図ることができるとともに、空気漏れ等の不具合が発生するのを防止できる。また、両プレートの結合性がアップする。従って、これらにより、ロボットアームカップリング装置の信頼性を上げることができる。
【００５７】
請求項２の発明によると、上記ブッシュの内周部に略パイプ状の補強部材を設けたことにより、部品点数が減りかつ組立工数、材料費の削減を図ることができるとともに、空気漏れ等の不具合が発生するのを防止できる。また、ブッシュを抜けにくくするとともに、ツール制御用空気の空気圧を保つための有効断面積を大に確保することができる。従って、これらにより、ロボットアームカップリング装置の信頼性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１に係るロボットアームカップリング装置の半部を示す拡大断面図である。
【図２】  ブッシュの一部破断拡大断面図である。
【図３】  マスタプレートとツールプレートとの結合状態を示す拡大断面図である。
【図４】  両プレートの結合時にカム部材がボールと係合した状態を示す拡大断面図である。
【図５】  ロボットアームカップリング装置の結合時にアイマークが合致した状態を示す正面図である。
【図６】  ロボットアームカップリング装置をロボットアームに装着した状態を示す一部破断正面図である。
【図７】  ロボットアームカップリング装置におけるマスタプレートのカム部材がロック解除位置にあってマスタプレートとツールプレートとが分離された状態を示す断面図である。
【図８】  カム部材がロック位置にあってマスタプレートとツールプレートとが結合された状態を示す図７相当図である。
【図９】  本発明の実施形態２に係るロボットアームカップリング装置の斜視図である。
【符号の説明】
１  ロボットアーム
３  ツール
１０  ロボットアームカップリング装置
１１  マスタプレート
３０  ツールプレート
４３  着脱機構
４７  ボール
６４  位置決め機構
６５  位置決めピン（位置決め部材）
６６  位置決めピン孔（位置決め孔部）
６６ａ  円弧面部
７０  マスタ側空気ポート
７０ａ  ブッシュ当接部
７１  ツール側空気ポート
７１ａ  開口部
７２  ブッシュ
７２ａ  テーパ部
７２ｂ  突条
７３  補強部材
Ｇ  ガード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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