(57)【要約】  本発明は、ロボットが作動したときに、ロボットや周辺機器等と干渉することを抑制できる工具交換装置を提供する。本発明に係る工具交換装置（１）は、ロボットに連結されるロボット連結部（２０）とツール（５）の空洞部（５１）に対して挿入可能な挿入部（２１）とを有する装置本体（２）と、装置本体（２）内に内装された直動体（３０）と、直動体（３０）の往復移動に伴って挿入部（２１）の外周から出退するロック部材（３１）を含むロック機構（３）と、出力軸（４００）が直動体（３０）の往復移動する方向と対応する方向に延びるように配置された駆動モータ（４０）と、直動体（３０）に螺合された回転体（４１１）を含む駆動伝達機構（４１）であって、駆動モータ（４０）の出力軸（４００）の回転を回転体（４１１）に伝達可能に構成された駆動伝達機構（４１）とを備える。
2014045390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面上で開放した空洞部と、該空洞部の周囲に設けられた係合部とを有するツール本体を備えたツールをロボットに対して交換可能に取り付けるための工具交換装置であって、
ロボットに連結されるロボット連結部と、空洞部に対して挿入可能な挿入部とを有する装置本体と、
装置本体内に内装された直動体であって、空洞部に対する挿入部の挿入方向と対応する方向に往復移動可能な直動体と、直動体の往復移動に伴って挿入部の外周から出退するロック部材であって、挿入部の外周から突出した状態でツール本体の係合部と係合可能なロック部材とを含むロック機構と、
出力軸を有する駆動モータであって、出力軸が直動体の往復移動する方向と対応する方向に延びるように配置された駆動モータと、
直動体に螺合された回転体を含む駆動伝達機構であって、駆動モータの出力軸の回転を回転体に伝達可能に構成された駆動伝達機構とを備える
ことを特徴とする工具交換装置。
【請求項２】
駆動伝達機構は、
出力軸に取り付けられた第一平歯車と、
回転体である第二平歯車とを含み、
第一平歯車の回転を第二平歯車に伝達可能に構成される
請求項１に記載の工具交換装置。
【請求項３】
駆動伝達機構は、
第一平歯車と第二平歯車との間に配置された第三平歯車であって、第一平歯車及び第二平歯車のそれぞれが噛合した第三平歯車をさらに含む
請求項２に記載の工具交換装置。
【請求項４】
第一平歯車は、
第二平歯車の回転中心と第三平歯車の回転中心とを結ぶ仮想線の両側にある二つの領域のうちの何れか一方の領域に配置されている
請求項３に記載の工具交換装置。
【請求項５】
ロック部材がツール本体の係合部と係合した状態で、駆動モータ又は駆動伝達機構の何れか一方の動作を規制するブレーキ装置をさらに備える
請求項１乃至４の何れか１項に記載の工具交換装置。
【請求項６】
ブレーキ装置をさらに備え、
ブレーキ装置は、
直動体の往復移動する方向と対応する方向に延びる回転軸と、
該回転軸に取り付けられた制動用平歯車であって、第三平歯車に噛合する制動用平歯車とを含み、
ロック部材が係合部と係合した状態で回転軸を制動する
請求項３に記載の工具交換装置。
【請求項７】
第一平歯車及び制動用平歯車は、
第二平歯車の回転中心と第三平歯車の回転中心とを結ぶ仮想線の両側にある二つの領域のそれぞれに振り分けられて配置されている
請求項６に記載の工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットに対してツールを交換可能に取り付けるための工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、産業用ロボットに取り付けられるツールは、図１及び図２に示す如く、外面上で開放した空洞部５１と該空洞部５１の周囲に設けられた係合部５２とを有するツール本体５０ａと、該ツール本体５０ａに連結された機能部５０ｂであって、処理の内容に応じた機能を発揮する機能部５０ｂとを備える。【０００３】
これを前提に、図１１に示す如く、工具交換装置１は、産業用ロボット（例えば、ロボットアーム）Ｒに連結されるロボット連結部２０と、ツール５に形成された空洞部５１に挿入可能な挿入部２１とを含む装置本体２と、装置本体２内に設けられたロック機構３であって、ツール５を連結（固定）した状態で維持させるロック機構３と、ロック機構３を作動させる駆動部４とを備える。【０００４】
ロック機構３は、装置本体２に内装された直動体３０であって、空洞部５１に対する挿入部２１の挿入方向と対応する方向に往復移動可能な直動体３０と、直動体３０の往復移動に伴って挿入部２１の外周から出退するロック部材３１とを含む。【０００５】
ロック機構３は、ロック部材３１が挿入部２１から外方に突出した状態で、該ロック部材３１がツール５の係合部５２と係合し、ロック部材３１が挿入部２１内に退避した状態で、ツール５の係合部５２に対するロック部材３１の係合が解除されるようになっている。すなわち、工具交換装置１は、ロック部材３１の出退により、ツール５を連結できる状態と、ツール５を取り外しできる状態とに切り替わるようになっている。【０００６】
駆動部４には、種々タイプのものがあり、その一つとして、出力軸４００を有する駆動モータ４０と、直動体３０に螺合された回転体４１１を含む駆動伝達機構４１であって、駆動モータ４０の出力を回転体４１１に伝達する駆動伝達機構４１とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００７】
駆動モータ４０は、直動体３０の往復移動する方向（挿入部２１の挿入方向）と直交する方向に出力軸４００が装置本体２に挿入された状態で、装置本体２に固定される。駆動伝達機構４１は、出力軸４００の出力（回転）を回転体４１１に伝達する歯車機構とされる。具体的には、駆動モータ４０の出力軸４００が回転体４１１の回転中心線ＣＬと直交する方向に延びているため、駆動伝達機構４１には、傘歯車機構やウォーム歯車機構が採用される。すなわち、駆動伝達機構４１には、直交二軸間で回転力を伝達可能な歯車機構が採用される。【０００８】
これにより、駆動モータ４０の出力が、出力軸４００に対して直交方向に延びる軸線ＣＬ回りで可能な回転体４１１に対する回転力として伝達されるようになっている。そして、回転体４１１が回転することで、該回転体４１１に螺合された直動体３０が一方向（駆動モータ４０の出力軸４００と直交する方向）に往復動し、ロック部材３１を挿入部２１に対して出退させるようになっている。【０００９】
ところで、この種の工具交換装置１においては、駆動モータ４０の出力軸４００が直動体３０の往復移動する方向と直交する方向で装置本体２内に挿入されているため、駆動モータ４０が装置本体２から外方に突出している。すなわち、駆動モータ４０は、モータコア等の作動部材（図示しない）を内装したモータ本体４０１と、モータ本体４０１の一面から延出した出力軸４００とを有し、出力軸４００の延びる方向に長手に形成される。これに伴い、出力軸４００を装置本体２に挿入させた駆動モータ４０は、モータ本体４０１を装置本体２から大きく突出させる。【００１０】
そのため、ロボットＲを作動させたときに、工具交換装置１の駆動モータ４０（モータ本体４０１）がロボット（ロボットアーム）Ｒや周辺機器と干渉する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国特開平１１−２０７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、ロボットが作動したときに、ロボットや周辺機器等と干渉することを抑制できる工具交換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る工具交換装置は、
外面上で開放した空洞部と、該空洞部の周囲に設けられた係合部とを有するツール本体を備えたツールをロボットに対して交換可能に取り付けるための工具交換装置であって、
ロボットに連結されるロボット連結部と、空洞部に対して挿入可能な挿入部とを有する装置本体と、
装置本体内に内装された直動体であって、空洞部に対する挿入部の挿入方向と対応する方向に往復移動可能な直動体と、直動体の往復移動に伴って挿入部の外周から出退するロック部材であって、挿入部の外周から突出した状態でツール本体の係合部と係合可能なロック部材とを含むロック機構と、
出力軸を有する駆動モータであって、出力軸が直動体の往復移動する方向と対応する方向に延びるように配置された駆動モータと、
直動体に螺合された回転体を含む駆動伝達機構であって、駆動モータの出力軸の回転を回転体に伝達可能に構成された駆動伝達機構とを備える
ことを特徴とする。【００１４】
本発明の一態様として、
駆動伝達機構は、
出力軸に取り付けられた第一平歯車と、
回転体である第二平歯車とを含み、
第一平歯車の回転を第二平歯車に伝達可能に構成される、ようにし得る。【００１５】
この場合、
駆動伝達機構は、
第一平歯車と第二平歯車との間に配置された第三平歯車であって、第一平歯車及び第二平歯車のそれぞれが噛合した第三平歯車をさらに含む、ようにし得る。【００１６】
特に、この場合において、
第一平歯車は、
第二平歯車の回転中心と第三平歯車の回転中心とを結ぶ仮想線の両側にある二つの領域のうちの何れか一方の領域に配置されている、ことが好ましい。【００１７】
本発明の他態様として、
ロック部材がツール本体の係合部と係合した状態で、駆動モータ又は駆動伝達機構の何れか一方の動作を規制するブレーキ装置をさらに備える、ようにし得る。【００１８】
駆動伝達機構が第三平歯車を含む場合、
ブレーキ装置をさらに備え、
ブレーキ装置は、
直動体の往復移動する方向と対応する方向に延びる回転軸と、
該回転軸に取り付けられた制動用平歯車であって、第三平歯車に噛合する制動用平歯車とを含み、
ロック部材が係合部と係合した状態で回転軸を制動する、ようにし得る。【００１９】
この場合、
第一平歯車及び制動用平歯車は、
第二平歯車の回転中心と第三平歯車の回転中心とを結ぶ仮想線の両側にある二つの領域のそれぞれに振り分けられて配置されている、ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、工具交換装置を介してロボットに取り付けられるツールの説明図であって、ツールの概略全体斜視図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る工具交換装置の平面図である。
【図４】図４は、図３のＢ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４−Ｂ５断面図である。
【図５】図５は、図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図６は、同実施形態に係る工具交換装置における駆動伝達機構（歯車群）の概略平面配置図である。
【図７】図７は、本発明の他実施形態に係る工具交換装置における駆動伝達機構（歯車群）の概略平面配置図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施形態に係る工具交換装置における駆動伝達機構（チェーン及びスプロケット）の概略平面配置図である。
【図９】図９は、本発明のさらに別の実施形態に係る工具交換装置における駆動伝達機構（チェーン及びスプロケット）の概略平面配置図である。
【図１０】図１０は、本発明のさらに別の実施形態に係る工具交換装置における駆動伝達機構（チェーン及びスプロケット）の概略平面配置図である。
【図１１】図１１は、従来の工具交換装置の一部断面を含む正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る工具交換装置について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
まず、工具交換装置の説明に先立ち、ロボットに取り付けられるツールについて概略説明する。ツールは、図１及び図２に示す如く、ツール本体５０ａと、該ツール本体５０ａに連結された機能部５０ｂとを備える。ツール本体５０ａは、外面上で開放した空洞部５１と該空洞部５１の周囲に設けられた係合部５２とを有する。
【００２３】
具体的には、ツール本体５０ａは、第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する。ツール本体５０ａは、第一端から第二端に向けて掘り下げられ、第一端上（外面上）で開放した凹状又は穴状の空洞部５１（図においては穴状の空洞部５１）と、空洞部５１内で該空洞部５１の中心線ＣＬ回りに配置された係合部５２とを含む。
【００２４】
ツール本体５０ａの空洞部５１は、第一端側から第二端側に延びる中心線ＣＬ回りの内周面によって画定されている。これを前提に、ツール本体５０ａの係合部５２は、空洞部５１の内周面のうちの第一端側の内周面が内側（中心線ＣＬ側）に突出して形成されている。係合部５２は、空洞部５１における第一端上で開放する開口に添って設けられるか、或いは、空洞部５１内のツール本体５０ａにおける第一端側で該空洞部５１の中心線ＣＬ回りに配置される。なお、図１及び図２に図示された係合部５２は、周方向に連続して形成されているが、係合部５２は、周方向に断続的に形成されてもよい。
【００２５】
そして、ツール本体５０ａの第一端上には、第二端に向けて掘り下げられたガイド穴５３が設けられている。ガイド穴５３は、第二端に向けて縮径したテーパ状に形成されている。
【００２６】
機能部５０ｂは、ツール本体５０ａの第二端に連結される。機能部５０ｂは、処理の内容に応じた機能を有する。例えば、処理（加工）の内容が溶接（スポット溶接）である場合、機能部５０ｂには、スポットガンが採用される。これに対し、処理（加工）の内容が部品の運搬（搬送）である場合、機能部５０ｂには、一対の挟持体を有するハンドが採用される。なお、図１及び図２には、機能部５０ｂとしてハンドを搭載したものが図示されている。
【００２７】
工具交換装置は、ツール５（ツール本体５０ａ）が上記構成を備えることを前提にしている。具体的には、工具交換装置１は、図３及び図４に示す如く、産業用ロボット（以下、単にロボットという）に連結されるロボット連結部２０と、ツール５に形成された空洞部５１に挿入可能な挿入部２１とを含む装置本体２と、装置本体２内に設けられたロック機構３であって、ツール５を連結（固定）した状態で維持させるロック機構３と、ロック機構３を作動させる駆動部４とを備える。
【００２８】
装置本体２は、図４に示す如く、ロボット連結部２０及び挿入部２１に加え、ロック機構３を収容する収容空間２２０が形成された本体部２２を備える。また、本実施形態に係る装置本体２は、ツール５（ツール本体５０ａ）のガイド穴５３に嵌入可能なガイドピン２３を有している。
【００２９】
本体部２２は、第一方向に第一面と該第一面の反対側の第二面とを有する。本実施形態において、本体部２２は、ブロック状に形成されている。すなわち、本体部２２は、図３に示す如く、第一方向と直交する方向（以下、第二方向という）の両端に、それぞれが相反する方向に向いた第一壁面Ｓ１と第二壁面Ｓ２とを有するとともに、第一方向及び第二方向と直交する方向（以下、第三方向という）の両端に、それぞれが相反する方向に向いた第三壁面Ｓ３と第四壁面Ｓ４とを有する。
【００３０】
第一壁面Ｓ１、第二壁面Ｓ２、第三壁面Ｓ３、及び第四壁面Ｓ４のそれぞれは、本体部２２の外側に向いている。本実施形態において、第一壁面Ｓ１、第二壁面Ｓ２、及び第三壁面Ｓ３は、平面状に形成されている。平面状に形成された第一壁面Ｓ１、第二壁面Ｓ２、及び第三壁面Ｓ３のうち、第二壁面Ｓ２及び第三壁面Ｓ３には、ツール５に対して電気的に接続される端子等（図示しない）を収容したコネクタボックス４３が取り付けられている。なお、コネクタボックス４３は、必要とする端子の数に応じ、第二壁面Ｓ２又は第三壁面Ｓ３の何れか一方のみに取り付けられることもある。
【００３１】
図４に戻り、収容空間２２０は、第一方向に本体部２２を貫通し、本体部２２の第一面上及び第二面上で開口している。収容空間２２０は、挿入部２１と同心で設けられている。すなわち、収容空間２２０の中心線ＣＬは、挿入部２１の中心線ＣＬと一致している。
【００３２】
装置本体２は、第二方向で収容空間２２０と外部とを連通させる空間部２２１を有する。より具体的に説明する。本体部２２の第一面には、収容空間２２０を画定する内周面から本体部２２における第一壁面Ｓ１に至る凹部（採番しない）が形成されている。そして、本体部２２の第一面に固定された蓋部材２２３によって凹部の開放部分が閉じられている。
【００３３】
これにより、装置本体２には、凹部と蓋部材２２３で画定された空間部２２１であって、収容空間２２０を画定する内周面と第一壁面Ｓ１との両面で開放した空間部２２１が形成されている。すなわち、空間部２２１は、収容空間２２０に向けて開放するとともに、本体部２２の第一壁面Ｓ１上に開口部２２２を形成している。
【００３４】
挿入部２１は、筒状に形成され、本体部２２の第二面から延出している。挿入部２１の外径は、ツール５の空洞部５１に挿入可能に設定される。挿入部２１には、第一方向（中心線ＣＬ）と直交する方向に貫通した複数の穴２１０，…が周方向に間隔をあけて設けられている。
【００３５】
ロボット連結部２０は、本体部２２の収容空間２２０（第一面上の開口）を閉塞可能な円板で構成され、本体部２２にネジ止めされる。なお、ロボット連結部２０には、複数のネジ穴（図示しない）が設けられている。これにより、ロボットは、ロボット連結部２０に外嵌された状態で自身に挿通されたネジ部材（図示しない）がロボット連結部２０のネジ穴に螺合されることで工具交換装置１（装置本体２）に連結される。
【００３６】
ガイドピン２３は、第一方向に延びている。ガイドピン２３は、本体部２２の第二面から外方に突出している。ガイドピン２３は、ツール５のガイド穴５３と対応した形状に形成される。
【００３７】
ロック機構３は、装置本体２（本体部２２）に内装された直動体３０であって、空洞部５１に対する挿入部２１の挿入方向と対応する方向（第一方向）に往復移動可能な直動体３０と、直動体３０の往復移動に伴って挿入部２１の外周から出退するロック部材３１，…とを含む。
【００３８】
直動体３０は、第一方向に延びる軸部３００と、軸部３００に対して第一方向に移動可能に連結された押圧部３０１であって、挿入部２１内に配置された押圧部３０１と、押圧部３０１を第一方向の一方側（軸部３００の存在する側とは反対側）に向けて付勢する弾性体３０２とを備える。
【００３９】
軸部３００は、雄ネジ部３０３と、押圧部３０１に接続される接続軸部３０４であって、雄ネジ部３０３に連続した接続軸部３０４とを備えている。軸部３００（接続軸部３０４）には、弾性体３０２を受ける第一受部３０５が設けられている。
【００４０】
押圧部３０１は、第一方向の一方側から他方側に向けて縮径したテーパ部３０６を備える。押圧部３０１の内部には、弾性体３０２（弾性体３０２の後述する第二端）を受ける第二受部３０７が設けられている。
【００４１】
具体的に説明する。押圧部３０１には、第一方向に貫通した段付き穴３０８が設けられる。押圧部３０１の段付き穴３０８は、テーパ部３０６の先端（先細りした端部）側に小径穴３０８ａを有するとともに、テーパ部３０６の基端側に大径穴３０８ｂを有する。これにより、段付き穴３０８を構成する大径穴３０８ｂと小径穴３０８ａとの境界が第二受部３０７を構成している。
【００４２】
押圧部３０１は、第一方向に往復移動可能な状態で軸部３００（接続軸部３０４）に連結される。押圧部３０１及び軸部３００は、中心線ＣＬ回りで相対回転不能とされている。また、押圧部３０１及び軸部３００は、中心線ＣＬ回りで装置本体２に対しても相対回転不能とされている。
【００４３】
弾性体３０２は、押圧部３０２の大径穴３０８ｂ内に配置される。すなわち、弾性体３０２は、第一受部３０５と第二受部３０７との間に配置される。これにより、弾性体３０２は、第一受部３０５と第二受部３０７とを逆向きに付勢する。弾性体３０２には、コイルバネや板バネ等の種々のバネ部材を採用し得る。ここでは、複数の皿バネが弾性体３０２として設けられている。
【００４４】
上記構成の直動体３０は、第一方向の一方側の移動限界位置（以下、第一限界位置という）ＬＰ１と第一方向の他方側の移動限界位置（以下、第二限界位置という）ＬＰ２とに位置変更可能に設けられている。
【００４５】
具体的に説明する。工具交換装置１は、直動体３０の第一限界位置ＬＰ１に対応した位置に配置された第一スイッチＬＳ１と、直動体３０の第二限界位置ＬＰ２に対応した位置に配置された第二スイッチＬＳ２とを備える。第一スイッチＬＳ１及び第二スイッチＬＳ２のそれぞれには、ＯＮ−ＯＦＦの切り換え可能な種々のスイッチが採用され得る。
【００４６】
ここでは、第一スイッチＬＳ１及び第二スイッチＬＳ２のそれぞれに、機械的なスイッチ（プッシュプランジャ式のリミットスイッチ）が採用されている。これに伴い、直動体３０には、第一スイッチＬＳ１及び第二スイッチＬＳ２のプランジャ（採番しない）を押し操作するためのストライカー３０９が取り付けられている。第一スイッチＬＳ１及び第二スイッチＬＳ２のそれぞれは、ストライカー３０９による押し操作が可能となるように、プランジャを収容空間２２０内に介在させている。
【００４７】
これにより、工具交換装置１は、ストライカー３０９が第一スイッチＬＳ１のプランジャを押し操作したときに、直動体３０が第一限界位置ＬＰ１に到達したことを認識する。また、工具交換装置１は、ストライカー３０９が第二スイッチＬＳ２のプランジャを押し操作したときに、直動体３０が第二限界位置ＬＰ２に到達したことを認識する。
【００４８】
ロック部材３１，…のそれぞれは、球体で構成されている。ロック部材３１，…は、挿入部２１に設けられた穴２１０，…の内部に配置されている。すなわち、ロック部材３１，…は、挿入部２１に設けられた複数の穴２１０，…のそれぞれの内部に配置される。ロック部材３１，…は、転動することで、第一方向（挿入部２１の中心線ＣＬ）と交差する方向に移動するようになっている。
【００４９】
これにより、ロック部材３１，…は、一部が挿入部２１の外周から外方に突出した状態と、全体が挿入部２１内に退避した状態とに切り換え可能に設けられている。なお、挿入部２１に設けられた穴２１０，…は、挿入部２１の外周面側でロック部材３１，…の外径よりも小径になっている。これにより、穴２１０，…からのロック部材３１，…の脱落が防止されている。
【００５０】
駆動部４は、図４及び図５に示す如く、出力軸４００を有する駆動モータ４０と、直動体３０に螺合された回転体４１１を含む駆動伝達機構４１であって、駆動モータ４０の出力軸４００の回転を回転体４１１に伝達可能に構成された駆動伝達機構４１とを備える。また、駆動部４は、駆動モータ４０又は駆動伝達機構４１の何れか一方の動作を規制するブレーキ装置４２をさらに備える（図５参照）。
【００５１】
駆動モータ４０は、装置本体２（本体部２２）の外側に設けられている。具体的には、駆動モータ４０は、本体部２２の第一壁面Ｓ１と対向するように設けられている。駆動モータ４０は、本体部２２に直接的又は間接的に支持される。そして、駆動モータ４０は、出力軸４００が直動体３０の往復移動する方向と対応する方向（第一方向）に延びるように配置されている。駆動モータ４０は、本体部２２の第一壁面Ｓ１上に形成された開口部２２２と対応する位置（同レベル）に出力軸４００を位置させている。
【００５２】
本実施形態において、駆動モータ４０には、電動モータが採用されている。すなわち、駆動モータ４０は、モータコアやロータ等（図示しない）を収容したモータ本体４０１と、モータ本体４０１の外面（端面）から延出した出力軸４００であって、モータコア又はロータと同心で回転する出力軸４００とを備える。従って、本実施形態においては、出力軸４００を空間部２２１（開口部２２２）の配置に対応させるに当り、モータ本体４０１が装置本体２（本体部２２）の第二面側に延在している。すなわち、駆動モータ４０は、モータ本体４０１をツール５側に延在させている。
【００５３】
本実施形態において、駆動モータ４０は、連結されたツール５のツール本体５０ａの側近のスペースにモータ本体４０１が介在するように配置されている。すなわち、本実施形態に係る工具交換装置１においては、ツール５を連結した状態で、従来の工具交換装置では使用されていなかったツール本体５０ａの側近のスペース（デッドスペース）を有効活用し得る位置（駆動モータ４０の配置スペースとして利用可能な位置）に駆動モータ４０が配置されている。
【００５４】
これに伴い、駆動モータ４０は、当該工具交換装置１にツール５を連結した状態で、互いに重なり合う装置本体２の本体部２２とツール本体５０ａとの合計厚みの範囲内で収まるサイズのものが採用される。すなわち、駆動モータ４０は、ツール５の機能部５０ｂの影響を与えない範囲で配置可能なサイズのものが採用される。
【００５５】
駆動伝達機構４１は、図４、図５、及び図６に示す如く、駆動モータ４０の出力軸４００に取り付けられた第一平歯車４１０と、回転体である第二平歯車４１１とを含む。そして、駆動伝達機構４１は、第一平歯車４１０の回転を第二平歯車４１１に伝達可能に構成される。
【００５６】
また、駆動伝達機構４１は、第一平歯車４１０と第二平歯車４１１との間に配置された第三平歯車４１４であって、第一平歯車４１０及び第二平歯車４１１のそれぞれが噛合した第三平歯車４１４をさらに含む。
【００５７】
第一平歯車４１０は、駆動モータ４０の出力軸４００に取り付けられている。第一平歯車４１０は、図６に示す如く、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のうちの何れか一方の領域に配置される。従って、第一平歯車４１０の取り付けられた駆動モータ４０についても、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のうちの何れか一方の領域に配置される。
【００５８】
第二平歯車４１１は、図４に示す如く、直動体３０の軸部３００に螺合される雌ネジ部４１２ａを有するボス４１２と、ボス４１２に対して同心で連結された歯車部４１３であって、ボス４１２の外周から外方に延出した歯車部４１３とを備える。本実施形態において、ボス４１２は、段付き筒状のボス本体４１２ｂと、内周面にネジ溝の形成された筒状の雌ネジ部材４１２ａであって、ボス本体４１２ｂ内に配置された雌ネジ部としての雌ネジ部材４１２ａとを備える。雌ネジ部材４１２ａは、ボス本体４１２ｂに対して中心線ＣＬ回りで回転不能に固定されている。
【００５９】
第二平歯車４１１は、直動体３０（雄ネジ部３０３）に雌ネジ部４１２ａを螺合させた状態で、直動体３０回りで回転自在に設けられている。すなわち、第二平歯車４１１は、本体部２２内で直動体３０と同心に配置されたベアリング４５によって軸支されている。本実施形態において、第二平歯車４１１は、ボス４１２の両端がベアリング４５によって支持されている。これにより、第二平歯車４１１は、本体部２２内の一定位置で直動体３０の中心線ＣＬを回転中心にして回転自在に設けられている。第二平歯車４１１の歯車部４１３は、外周の一部を本体部２２に形成された空間部２２１に突出させている。
【００６０】
第三平歯車４１４は、本体部２２の空間部２２１内に配置される。第三平歯車４１４は、第一平歯車４１０及び第二平歯車４１１のそれぞれの回転中心線と並行な軸線回りで回転自在に設けられる。
【００６１】
本実施形態において、第三平歯車４１４は、第一平歯車４１０と噛合する入力歯車部４１４ａと、第二平歯車４１１（歯車部４１３）と噛合する出力歯車部４１４ｂであって、入力歯車部４１４ａに対して同心で連結された出力歯車部４１４ｂとを備える。本実施形態において、駆動モータ４０の出力を減速させるために、入力歯車部４１４ａは、出力歯車部４１４ｂよりも大径に形成されている。また、第一平歯車４１０よりも入力歯車部４１４ａが大径に設定され、第二平歯車４１１が出力歯車部４１４ｂよりも大径に設定されている。
【００６２】
入力歯車部４１４ａ及び出力歯車部４１４ｂは、互いに回転トルクを伝達し合えれば、一体的に成形されても、別個に成形されてもよい。ここでは、入力歯車部４１４ａ及び出力歯車部４１４ｂは、別体で成形され、トルク伝達可能に連結されている。具体的には、出力歯車部４１４ｂに対して自身の回転中心となる軸部（採番しない）が設けられ、入力歯車部４１４ａが出力歯車部４１４ｂの軸部に対して相対回転不能な状態（本実施形態においてはキーを介在させた状態）で嵌着されている。これに伴い、第三平歯車４１４においては、出力歯車部４１４ｂの軸部がベアリング４６に軸支されている。
【００６３】
第三平歯車４１４は、空間部２２１に配置された状態で、本体部２２の第一壁面Ｓ１に形成された開口部２２２から一部を突出させる。すなわち、第三平歯車４１４は、一部を本体部２２から外側に突出させ、第一平歯車４１０と噛合可能に設けられている。本実施形態に係る第三平歯車４１４は、入力歯車部４１４ａと出力歯車部４１４ｂとを備えているため、第一平歯車４１０と噛合する入力歯車部４１４ａの一部のみを本体部２２から外部に突出させている。
【００６４】
図５及び図６に示す如く、ブレーキ装置４２は、本体部２２の外側に配置される。具体的には、ブレーキ装置４２は、本体部２２の第一壁面Ｓ１と対向するように配置される。
【００６５】
ブレーキ装置４２は、図５に示す如く、ブレーキ本体４２０と、ブレーキ本体４２０を貫通した回転軸４２１とを備える。ブレーキ本体４２０には、回転軸４２１の回転を規制する状態と該回転軸４２１の回転を許容する状態とに切り換え可能に構成されたブレーキ機構（図示しない）が内装されている。ここでは、ブレーキ装置４２として、無励磁作動式のものが採用されている。すなわち、停電等で電力供給が絶たれた状態になったときに、制動機能を発揮するブレーキ装置４２が採用されている。従って、上記構成のブレーキ装置４２は、電力供給されていないとき（無励磁のとき）にブレーキ機構が回転軸４２１の回転を規制する。
【００６６】
ブレーキ装置４２は、回転軸４２１が第一方向に延びるように配置されている。上記構成のブレーキ装置４２は、ブレーキ本体４２０に回転軸４２１が貫通しているため、ブレーキ本体４２０の両側で回転軸４２１が本体部２２に直接的又は間接的に支持されたベアリング４７によって軸支される。
【００６７】
ブレーキ装置４２は、駆動モータ４０の出力軸４００や駆動伝達機構４１の回転部（第一平歯車４１０、第二平歯車４１１、第三平歯車４１４）に対して回転軸４２１の回転トルク（負のトルク）が伝達可能となるように設けられる。
【００６８】
本実施形態において、ブレーキ装置４２は、駆動伝達機構４１の動作を規制する。すなわち、ブレーキ装置４２は、駆動伝達機構４１に負のトルクを伝達し、駆動伝達機構４１の動作を規制することで、駆動モータ４０の出力軸４００の自由な回転を規制する。
【００６９】
具体的に説明する。ブレーキ装置４２は、回転軸４２１に取り付けられた制動用平歯車４２２であって、第三平歯車４１４に噛合する制動用平歯車４２２を含む。
【００７０】
上述の如く、第三平歯車４１４は、入力歯車部４１４ａと出力歯車部４１４ｂとを備え、入力歯車部４１４ａの一部を本体部２２の第一壁面Ｓ１から外側に突出させている。これに伴い、制動用平歯車４２２は、図６に示す如く、第一平歯車４１０と同様に、入力歯車部４１４ａと噛合している。
【００７１】
制動用平歯車４２２は、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のうちの何れか一方の領域に配置される。従って、制動用平歯車４２２を備えるブレーキ装置４２についても、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のうちの何れか一方の領域に配置される。
【００７２】
上述の如く、第一平歯車４１０は、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のうちの一方の領域に配置される。これに伴い、制動用平歯車４２２は、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のうちの他方の領域に配置される。
【００７３】
従って、第一平歯車４１０及び制動用平歯車４２２は、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のそれぞれに振り分けられて配置されている。これに伴い、駆動モータ４０及びブレーキ装置４２についても、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のそれぞれに振り分けられて配置されている。
【００７４】
上述のように、駆動モータ４０及びブレーキ装置４２は、装置本体２（本体部２２）の外側に配置される。これに伴い、工具交換装置１は、図４に示す如く、駆動モータ４０及びブレーキ装置４２を収容するケース４４を備える。ケース４４は、本体部２２の第一壁面Ｓ１に固定される。そして、工具交換装置１は、メンテナンス性を考慮し、ケース４４に対して駆動モータ４０及びブレーキ装置４２が取り付けられている。
【００７５】
具体的には、駆動モータ４０のモータ本体４０１がケース４４に固定され、ブレーキ装置４２の回転軸４２１を軸支するベアリング４７がケース４４に支持されている。すなわち、本実施形態に係る工具交換装置１において、駆動モータ４０及びブレーキ装置４２（ベアリング４７）は、ケース４４を介して間接的に本体部２２に支持されている。
【００７６】
これにより、ケース４４が装置本体２（本体部２２）から取り外されたときに、第三平歯車４１４（入力歯車部４１４ａ）に対する第一平歯車４１０及び制動用平歯車４２２の噛合が解除されつつ、駆動モータ４０及びブレーキ装置４２も取り外せるようになっている。
【００７７】
このようにケース４４が装置本体２から取り外されると、本体部２２の第一壁面Ｓ１から第三平歯車４１４（入力歯車部４１４ａ）の一部が露呈するため、ケース４４が本体部２２に再度取り付けられると、第三平歯車４１４（入力歯車部４１４ａ）に対して第一平歯車４１０及び制動用平歯車４２２が噛合し、駆動モータ４０及びブレーキ装置４２がケース４４を介して本体部２２に固定される。
【００７８】
本実施形態に係る工具交換装置１は、以上の通りである。続いて、上記構成の工具交換装置１の作動について説明する。
【００７９】
上記工具交換装置１にツール５を取り付けるに当り、直動体３０は、第二限界位置ＬＰ２に位置する。この状態で、直動体３０の押圧部３０１は、複数のロック部材３１，…を押圧せずに、複数のロック部材３１，…は、挿入部２１内に退避している。この状態で、装置本体２の挿入部２１がツール５（ツール本体５０ａ）の空洞部５１に挿入される。このとき、ガイドピン２３がツール５のガイド穴５３に嵌入され、ツール５と工具交換装置１とが位置決めされる。
【００８０】
この状態で、ブレーキ装置４２及び駆動モータ４０のそれぞれに電力が供給される。すなわち、ブレーキ装置４２における回転軸４２１の規制が解除され、駆動伝達機構４１を構成する第一平歯車４１０、第二平歯車４１１、及び第三平歯車４１４のそれぞれが回転自在な状態にされた上で、駆動モータ４０が駆動する。これに伴い、駆動モータ４０の出力が駆動伝達機構４１の回転体である第二平歯車４１１に伝達され、第二平歯車４１１の雌ネジ部４１２ａ（雌ネジ部材４１２ａ）が定位置で回転する。これに伴い、雌ネジ部４１２ａに螺合された雄ネジ部３０３を有する直動体３０は、第一限界位置ＬＰ１に向けて移動する。
【００８１】
そして、直動体３０の移動に伴い、押圧部３０１（テーパ部３０６）が複数のロック部材３１，…のそれぞれを押圧する。これに伴い、複数のロック部材３１，…のそれぞれが移動し、直動体３０が第一限界位置ＬＰ１に到達した状態で、複数のロック部材３１，…のそれぞれが挿入部２１の外周から外側に突出した状態になる。これにより、複数のロック部材３１，…のそれぞれとツール５の係合部５２とが圧接した状態で係合し、装置本体２の挿入部２１がツール５の空洞部５１から脱出不能になる。
【００８２】
そして、直動体３０が第一限界位置に到達すると（ロック部材３１，…が係合部５２と係合すると）、ストライカー３０９が第一スイッチＬＳ１をＯＮにし、その第一スイッチＬＳ１からの信号を基に、ブレーキ装置４２及び駆動モータ４０への電力供給が絶たれる。これにより、駆動モータ４０が停止するのに併せてブレーキ装置４２における回転軸４２１の回転が規制される。
【００８３】
このようにブレーキ装置４２の回転軸４２１の回転が規制されると、回転軸４２１に取り付けられた制動用平歯車４２２が第三平歯車４１４の回転を規制し、第三平歯車４１４に係合した第一平歯車４１０や第二平歯車４１１の回転も規制される。従って、ツール５の荷重等の作用により、係合部５２と係合状態にあるロック部材３１，…が穴２１０，…内に押し戻されるような力が作用し、ロック部材３１，…が直動体３０を第二限界位置ＬＰ２に押し戻そうとしても、直動体３０（雄ネジ部３０３）に螺合した雄ネジ部３０３を有する第二平歯車４１１の回転が規制されることで、直動体３０の押し戻しが阻止され、ロック部材３１，…とツール５の係合部５２との係合状態が維持される。
【００８４】
また、停電等で工具交換装置１への電力供給が絶たれた場合でも、ブレーキ装置４２が無励磁式のものであるため、回転軸４２１の回転を規制する。従って、停電時に工具交換装置１とツール５との連結が不要に解除されることが確実に防止される。
【００８５】
そして、ツール５を交換する場合、ブレーキ装置４２及び駆動モータ４０のそれぞれに電力が供給される。すなわち、ブレーキ装置４２における回転軸４２１の規制が解除され、駆動伝達機構４１を構成する第一平歯車４１０、第二平歯車４１１、及び第三平歯車４１４のそれぞれが回転自在な状態にされた上で、駆動モータ４０が駆動する。このとき、工具交換装置１の駆動モータ４０は、逆転駆動する。これに伴い、駆動モータ４０の出力が駆動伝達機構４１の回転体である第二平歯車４１１に伝達され、第二平歯車４１１の雌ネジ部４１２ａ（雌ネジ部材４１２ａ）が定位置で逆回転する。これに伴い、雌ネジ部４１２ａに螺合された雄ネジ部３０３を有する直動体３０は、第二限界位置ＬＰ２に向けて移動する。
【００８６】
これに伴い、押圧部３０１と複数のロック部材３１，…のそれぞれとの圧接が解除され、複数のロック部材３１，…のそれぞれが穴２１０，…内に退避可能な状態になる。そして、直動体３０が第二限界位置ＬＰ２に到達すると、ストライカー３０９が第二スイッチＬＳ２をＯＮにし、その第二スイッチＬＳ２からの信号を基に、ブレーキ装置４２及び駆動モータ４０への電力供給が絶たれる。これにより、駆動モータ４０が停止するのに併せてブレーキ装置４２における回転軸４２１の回転が規制される。
【００８７】
そして、上述のように、複数のロック部材３１，…のそれぞれが穴２１０，…内に退避可能な状態になっているため、ロボットを動作させて工具交換装置１を第一方向に移動させることで、複数のロック部材３１，…のそれぞれが穴２１０，…内に入り込みつつ（係合が解除されつつ）、装置本体２の挿入部２１がツール５の空洞部５１から脱出することになる。従って、上記構成の工具交換装置１は、ツール５の係合部５２に対するロック部材３１，…の係合とその解除とにより、ツール５の着脱を円滑に行うことができる。
【００８８】
なお、上記構成の工具交換装置１において、直動体３０を構成する軸部３００と押圧部３０１とが第一方向に相対移動可能に連結されるとともに、弾性体３０２によって付勢されているため、係合部５２とロック部材３１，…との係合とその解除とが繰り返されることで、押圧部３０１が摩耗しても、押圧部３０１がロック部材３１，…を常に同じ又は略同じ状態で押圧する。従って、本実施形態に係る工具交換装置１は、長期に亘って使用されても、ツール５を適正に取り付けることができる。
【００８９】
以上のように、本実施形態に係る工具交換装置１によれば、駆動モータ４０は、出力軸４００が直動体３０の往復移動する方向と対応する方向（第一方向）に延びるように配置される。
【００９０】
これにより、駆動モータ４０が装置本体２から大きく外側に突出することがない。すなわち、駆動モータ４０は、出力軸４００の延びる方向で長手をなしている。そのため、出力軸４００が直動体３０の往復移動する方向と直交する方向に延びるように配置されると、装置本体２から大きく突出することになる。しかしながら、出力軸４００が直動体３０の往復移動する方向と対応する方向に延びるように駆動モータ４０が配置されると、駆動モータ４０における短手部分が装置本体２と横並びに配置された状態になり、装置本体２からの突出が最大限に抑えられる。
【００９１】
従って、ロボットを作動させたときに、工具交換装置１の駆動モータ４０（モータ本体）がロボット（ロボットアーム）や周辺機器と干渉することが抑制できる。
【００９２】
また、駆動モータ４０に電動モータが採用された場合、モータ本体４０１内にはモータコア等の重量物があるため、その重量によっては、出力軸４００が直動体３０の往復移動する方向と直交する方向に延びるように駆動モータ４０が配置されると、ロボット（ロボットアーム）が動作したときに、大きな慣性力が作用し、ロボットやツール５との連結部分（装置本体２のロボット連結部２０や挿入部２１等）に大きなモーメントが作用することがある。そのため、ロボットやツール５との連結精度が維持されなかったり、ロボットやツール５との連結部分（ロボット連結部２０、挿入部２１）が破損したり、損傷したりする虞もある。
【００９３】
しかし、本実施形態に係る工具交換装置１によれば、出力軸４００が直動体３０の往復移動する方向と対応する方向に延びるように駆動モータ４０が配置されているため、駆動モータ４０の重心位置が装置本体２に対して近い位置に存在する。
【００９４】
そのため、ロボットが作動したときに、駆動モータ４０の影響による慣性力が大きくなりにくく、ロボットやツール５との連結部分（装置本体２のロボット連結部２０や挿入部２１等）に大きなモーメントが作用しにくくなる。
【００９５】
これにより、工具交換装置１は、ロボットとツール５との連結状態を維持することができ、また、ロボットやツール５との連結部分の損傷を防止することもできる。また、駆動モータ４０は、出力軸４００の延びる方向に長尺であるため、上述の如く、出力軸４００が直動体３０の往復移動する方向と対応する方向に延びるように駆動モータ４０が設けられることで、外側に大きく突出することを抑えることができ、装置全体を小型にすることもできる。
【００９６】
本実施形態において、駆動伝達機構４１は、出力軸４００に取り付けられた第一平歯車４１０と、回転体である第二平歯車４１１とを含み、第一平歯車４１０の回転を第二平歯車４１１に伝達可能に構成される。
【００９７】
これにより、比較的簡易な構成で駆動モータ４０の駆動（回転）を回転体に効率的に伝達することができる。また、平歯車を基本構成にされることで、駆動伝達機構４１が複雑化や大型化することが抑制され、工具交換装置１全体が小型化する。
【００９８】
また、本実施形態において、駆動伝達機構４１は、第一平歯車４１０と第二平歯車４１１との間に配置された第三平歯車４１４であって、第一平歯車４１０及び第二平歯車４１１のそれぞれが噛合した第三平歯車４１４をさらに含む。
【００９９】
これにより、第一平歯車４１０及び第二平歯車４１１の少なくとも何れか一方が小径に設定され、これらの間隔が広くなっても、第三平歯車４１４を介して第一平歯車４１０（出力軸４００）の回転を第二平歯車４１１に確実に伝達することができる。
【０１００】
その上、第一平歯車４１０と第二平歯車４１１との間に第三平歯車４１４が介在することで、第一平歯車４１０の回転中心と第二平歯車４１１の回転中心との間隔を適度に確保でき、装置本体２に対して駆動モータ４０を干渉させることなく配置することができる。また、三つの平歯車（第一平歯車４１０、第二平歯車４１１、第三平歯車４１４）が作動的に噛合するため、これらのピッチ径を適宜設定することで、直動体３０の移動速度、すなわち、ツール５の係合部５２に対するロック部材３１，…の係合速度を適正な速度に設定することもできる。
【０１０１】
本実施形態において、上述の如く、第一平歯車４１０は、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のうちの何れか一方の領域に配置される。
【０１０２】
これにより、第一平歯車４１０が第二平歯車４１１と第三平歯車４１４との両方に対して一列に配置されず、装置全体を小型にすることができる。より具体的に説明すると、第一平歯車４１０が第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌ上に配置されると、三つの平歯車４１０，４１１，４１４が一列にならび、歯車の配列の長さが最も長くなるが、第二平歯車４１１が第一平歯車４１０の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌを躱すことで、歯車の配列の長さが長くなることを抑えることができる。従って、駆動伝達機構４１が第一平歯車４１０、第二平歯車４１１、及び第三平歯車４１４で構成されても大型化することを抑えることができる。
【０１０３】
また、本実施形態に係る工具交換装置１は、ロック部材３１，…がツール本体５０ａの係合部５２と係合した状態で、駆動伝達機構４１の動作を規制するブレーキ装置４２を備える。
【０１０４】
これにより、ロック部材３１，…がツール本体５０ａの係合部５２と係合したときに、駆動伝達機構４１の回転体４１１の回転で直動（往復動）する直動体３０の動作も規制される。従って、ロック部材３１，…がツール本体５０ａの係合部５２と係合した状態で、駆動モータ４０の出力が不足したり、駆動モータ４０が停止したりしても、直動体３０が移動することがなく、ロック部材３１，…がツール本体５０ａの係合部５２と係合した状態で維持できる。よって、ロボットとツール５との連結が確実に維持される。
【０１０５】
本実施形態に係る工具交換装置１は、駆動伝達機構４１が第三平歯車４１４を備えることを前提に、ブレーキ装置４２をさらに備え、ブレーキ装置４２は、直動体３０の往復移動する方向と対応する方向に延びる回転軸４２１と、該回転軸４２１に取り付けられた制動用平歯車４２２であって、第三平歯車４１４に噛合する制動用平歯車４２２とを含み、ロック部材３１，…が係合部５２と係合した状態で回転軸４２１を制動するように構成される。
【０１０６】
かかる構成によれば、ロック部材３１，…がツール本体５０ａの係合部５２と係合したときに、ブレーキ装置４２の回転軸４２１の回転が規制され、該回転軸４２１に取り付けられた制動用平歯車４２２の回転も規制される。そうすると、制動用平歯車４２２と噛合する第三平歯車４１４の回転が規制され、第三平歯車４１４と噛合する回転体である第二平歯車４１１の回転も規制される。その結果、駆動伝達機構４１の回転体（第二平歯車４１１）の回転で直動（往復動）する直動体３０の動作も規制される。
【０１０７】
従って、ロック部材３１，…がツール本体５０ａの係合部５２と係合した状態で、駆動モータ４０の出力が不足したり、駆動モータ４０が停止しても、直動体３０が移動したりすることがなく、ロック部材３１，…が係合部５２と係合した状態（ツール５がロボットに連結された状態）で維持できる。これにより、ロボットとツール５との連結が確実に維持される。
【０１０８】
特に、本実施形態において、第一平歯車４１０及び制動用平歯車４２２は、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のそれぞれに振り分けられて配置されている。
【０１０９】
これにより、第一平歯車４１０及び制動用平歯車４２２の何れもが第二平歯車４１１と第三平歯車４１４との両方に対して一列に配置されず、装置全体を小型にすることができる。
【０１１０】
より具体的に説明すると、第一平歯車４１０及び制動用平歯車４２２の何れかが、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌ上に配置されると、三つの平歯車４１０，４１１，４１４が一列にならび、歯車の配列の長さが最も長くなる。しかし、第一平歯車４１０及び制動用平歯車４２２が、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌを躱すことで、歯車の配列の長さが長くなることを抑えることができる。従って、駆動伝達機構４１が第一平歯車４１０、第二平歯車４１１、及び第三平歯車４１４で構成され、ブレーキ装置４２が制動用平歯車４２２を装備しても大型化することを抑えることができる。
【０１１１】
尚、本発明の工具交換装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１１２】
上記実施形態において、ロック機構３が、球状のロック部材３１，…を備えたが、これに限定されない。例えば、ロック機構３は、直動体３０の往復動に伴って挿入部２１の外周に対して出退可能に設けられたカム部材をロック部材３１，…として備えたものであってもよい（図１１参照）。
【０１１３】
上記実施形態において、駆動モータ４０として電動モータが採用されたが、これに限定されない。駆動モータ４０は、出力軸４００の延びる方向で長手にされることを前提に、例えば、油圧モータや、エアーモータであってもよい。
【０１１４】
上記実施形態において、ブレーキ装置４２が設けられたが、ブレーキ装置４２は必須の要件ではなく、必要に応じて設けられればよい。なお、工具交換装置１とツール５との連結を確実に維持するには、ブレーキ装置４２が設けられることが好ましいことは言うまでもない。また、ブレーキ装置４２が設けられない場合、駆動モータ４０には、サーボモータや、ステッピングモータ等の電気的に制動可能な電気モータを採用することが好ましい。このようにすれば、ロック部材３１，…とツール５の係合部５２との係合状態を維持することができる。但し、停電等のように電力供給の絶たれる状況が発生し得ることを考慮すれば、上記実施形態のように、無励磁作動式のブレーキ装置４２を採用することが好ましいことは言うまでもない。
【０１１５】
上記実施形態において、ブレーキ装置４２の回転軸４２１に取り付けられた制動用平歯車４２２が、駆動伝達機構４１の第三平歯車４１４に噛合されることで、ブレーキ装置４２が駆動モータ４０に対して横並びに配置されたが、これに限定されない。例えば、ブレーキ装置４２は、駆動モータ４０に直列に設けられたり、駆動モータ４０に組み込まれたり（駆動モータ４０がブレーキ付きモータにされたり）することで、ツール５と工具交換装置１とが連結した状態で、駆動モータ４０の動作を直接規制するようにしてもよい。但し、ブレーキ装置４２が駆動モータ４０と直列的に設けられた場合、第一方向におけるブレーキ装置４２と駆動モータ４０との合計長さが長くなるため、ロボットアームの連結位置を基準とした荷重点が該基準から遠くなる。そのため、ロボットを作動させたときの慣性モーメントが大きくなることがある。従って、慣性モーメントが許容範囲を超える場合には、上記実施形態と同様に駆動モータ４０とブレーキ装置４２とが横並びに配置されればよい。
【０１１６】
上記実施形態において、駆動伝達機構４１が第一平歯車４１０と第二平歯車４１１との間に介在する第三平歯車４１４を備えたが、これに限定されない。例えば、駆動伝達機構４１は、図７に示す如く、第一平歯車４１０に対して第二平歯車４１１を直接噛合したものであってもよい。また、上記実施形態において、第三平歯車４１４が入力歯車部４１４ａと出力歯車部４１４ｂとを備えたが、これ限定されない。例えば、第三平歯車４１４が設けられる場合、第三平歯車４１４を単一の平歯車としてもよい。この場合、第一平歯車４１０及び第二平歯車４１１は、同一の平歯車（第三平歯車４１４）に噛合される。
【０１１７】
上記実施形態において、第一平歯車４１０が第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のうちの一方の領域に配置されたが、これに限定されない。例えば、第一平歯車４１０は、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌ上に配置されてもよい。なお、装置の小型化を考慮すれば、上記実施形態と同様にされることが好ましいことは勿論である。
【０１１８】
また、上記実施形態において、駆動モータ４０とブレーキ装置４２とが設けられ、第一平歯車４１０（駆動モータ４０）及び制動用平歯車４２２（ブレーキ装置４２）が、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域のそれぞれに振り分けられて配置されたが、これに限定されない。例えば、第一平歯車４１０（駆動モータ４０）及び制動用平歯車４２２（ブレーキ装置４２）の両方が、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域の何れか一方の領域内に配置されてもよい。
【０１１９】
また、第一平歯車４１０（駆動モータ４０）又は制動用平歯車４２２（ブレーキ装置４２）の何れか一方が、第二平歯車４１１の回転中心と第三平歯車４１４の回転中心とを結ぶ仮想線Ｌの両側にある二つの領域の何れか一方の領域内に配置され、何れか他方が仮想線Ｌ上に配置されてもよい。なお、装置の小型化を考慮すれば、上記実施形態と同様にされることが好ましいことは言うまでもない。
【０１２０】
上記実施形態において、駆動伝達機構４１として歯車機構が採用されたが、これに限定されない。例えば、駆動伝達機構４１は、図８に示す如く、駆動モータ４０の出力軸４００に取り付けられた第一プロケット４１５と、直動体３０に螺合された回転体としての第二スプロケット４１６と、第一スプロケット４１５と第二スプロケット４１６に架け渡される無端環状のチェーン４１８とを備えたものであってもよい。また、ブレーキ装置４２が設けられる場合、図９に示す如く、ブレーキ装置４２の回転軸４２１に制動用スプロケット４２３を取り付け、第一スプロケット４１５、第二スプロケット４１６及び制動用スプロケット４２３に単一のチェーン４１８を架け渡してもよい。
【０１２１】
また、図１０に示す如く、第一スプロケット４１５と第二スプロケット４１６との間に第三スプロケット４１７が配置されるとともに、ブレーキ装置４２の回転軸４２１に制動用スプロケット４２３が取り付けられ、これらのスプロケット４１５，４１６，４１７，４２３にチェーン４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃを架け渡すようにしてもよい。なお、この場合、第三スプロケット４１７は、第一スプロケット４１５に掛け渡されるチェーン４１８ａを噛合させる一段目のスプロケット、第二スプロケット４１６に掛け渡されるチェーン４１８ｂを噛合させる二段目のスプロケット、及び、制動用スプロケット４２３に掛け渡されるチェーン４１８ｃを噛合させる三段目のスプロケットを備えた多段スプロケットが採用される。
【０１２２】
このようにしても、駆動モータ４０の回転がチェーン４１８，４８１ｃ，４８１ｂ，４１８ｃを介して第二スプロケット４１６に伝達され、直動体３０が第一方向に往復移動する。なお、スプロケット４１５，４１６，４１７，４２３にチェーン４１８、４１８，４８１ｃ，４８１ｂ，４１８ｃを架け渡す場合、図９に示す如く、チェーン４１８，４８１ｃ，４８１ｂ，４１８ｃの脱落を阻止するためのアイドラ４１９が配置されてもよい。
【０１２３】
また、図８〜図１０において、スプロケット４１５，４１６，４１７，４２３とチェーン４１８，４８１ｃ，４８１ｂ，４１８ｃとを前提としたが、例えば、スプロケット４１５，４１６，４１７，４２３をプーリーに代え、これに伴って、チェーン４１８，４８１ｃ，４８１ｂ，４１８ｃをベルトに代えても勿論よい。
【０１２４】
上記実施形態において、回転体としての第二平歯車４１１におけるボス４１２が、ボス本体４１２ｂと、雌ネジ部材４１２ａとを備えたが、これに限定されない。例えば、回転体４１１（ボス４１２）そのものに雌ネジ部４１２ａ（ネジ溝）が形成されてもよい。
【０１２５】
上記実施形態において、直動体３０が雄ネジ部３０３を備えるとともに、回転体（第二平歯車）４１１が雄ネジ部３０３と螺合する雌ネジ部４１２ａを備えたが、これに限定されない。例えば、回転体４１１に軸状の雄ネジ部が設けられるとともに、直動体３０の軸部３００に雌ネジ部としてのネジ穴が設けられ、ネジ穴に回転体の雄ネジ部が螺合されてもよい。このようにしても、回転体４１１が駆動モータ４０の出力を受けて回転することで、雄ネジ部とネジ穴との螺合により、直動体３０は第一方向に往復動する。
【０１２６】
上記実施形態において、ケース４４を介して駆動モータ４０及びブレーキ装置４２が装置本体２（本体部２２）に支持されたが、これに限定されない。例えば、駆動モータ４０及びブレーキ装置４２は、装置本体２（本体部２２）の第一壁面Ｓ１に直接支持（固定）されてもよい。従って、ケース４４は必須の構成要件ではなく、必要に応じて設けられればよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１…工具交換装置、２…装置本体、３…ロック機構、４…駆動部、５…ツール、２０…ロボット連結部、２１…挿入部、２２…本体部、２３…ガイドピン、３０…直動体、３１…ロック部材、４０…駆動モータ、４１…駆動伝達機構、４２…ブレーキ装置、４３…コネクタボックス、４４…ケース、４５，４６，４７…ベアリング、５０ａ…ツール本体、５０ｂ…機能部、５１…空洞部、５２…係合部、５３…ガイド穴、２１０…穴、２２０…収容空間、２２１…空間部、２２２…開口部、３００…軸部、３０１…押圧部、３０２…弾性体、３０３…雄ネジ部、３０４…接続軸部、３０５…第一受部、３０６…テーパ部、３０７…第二受部、３０８…段付き穴、３０８ａ…小径穴、３０８ｂ…大径穴、３０９…ストライカー、４００…出力軸、４０１…モータ本体、４１０…第一平歯車、４１１…第二平歯車（回転体）、４１２…ボス、４１２ａ…雌ネジ部材（雌ネジ部）、４１２ｂ…ボス本体、４１３…歯車部、４１４…第三平歯車、４１４ａ…入力歯車部、４１４ｂ…出力歯車部、４１５…第一スプロケット、４１６…第二スプロケット、４１７…第三スプロケット、４１８，４８１ｃ，４８１ｂ，４１８ｃ…チェーン、４２０…ブレーキ本体、４２１…回転軸、４２２…制動用平歯車、４２３…制動用スプロケット、ＣＬ…中心線（軸線）、Ｌ…仮想線、ＬＰ１…第一限界位置、ＬＰ２…第二限界位置、ＬＳ１…第一スイッチ、ＬＳ２…第二スイッチ、Ｓ１…第一壁面、Ｓ２…第二壁面、Ｓ３…第三壁面、Ｓ４…第四壁面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月8日(2016.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面上で開放した空洞部と、該空洞部の周囲に設けられた係合部とを有するツール本体を備えたツールをロボットに対して交換可能に取り付けるための工具交換装置であって、
ロボットに連結されるロボット連結部と、空洞部に対して挿入可能な挿入部とを有する装置本体と、
装置本体内に内装された直動体であって、空洞部に対する挿入部の挿入方向と対応する方向に往復移動可能な直動体と、直動体の往復移動に伴って挿入部の外周から出退するロック部材であって、挿入部の外周から突出した状態でツール本体の係合部と係合可能なロック部材とを含むロック機構と、
出力軸を有する駆動モータであって、出力軸が直動体の往復移動する方向と対応する方向に延びるように配置された駆動モータと、
直動体に螺合された回転体を含む駆動伝達機構であって、駆動モータの出力軸の回転を回転体に伝達可能に構成された駆動伝達機構と、
ブレーキ装置とを備え、
駆動伝達機構は、
出力軸に取り付けられた第一平歯車と、
回転体である第二平歯車と、
第一平歯車と第二平歯車との間に配置された第三平歯車であって、第一平歯車及び第二平歯車のそれぞれが噛合した第三平歯車とを含み、
第一平歯車の回転を第二平歯車に伝達可能に構成され、
ブレーキ装置は、
直動体の往復移動する方向と対応する方向に延びる回転軸と、
該回転軸に取り付けられた制動用平歯車であって、第三平歯車に噛合する制動用平歯車とを含み、
ロック部材が係合部と係合した状態で回転軸を制動する
ことを特徴とする工具交換装置。
【請求項２】
第一平歯車及び制動用平歯車は、
第二平歯車の回転中心と第三平歯車の回転中心とを結ぶ仮想線の両側にある二つの領域のそれぞれに振り分けられて配置されている
請求項１に記載の工具交換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る工具交換装置は、
外面上で開放した空洞部と、該空洞部の周囲に設けられた係合部とを有するツール本体を備えたツールをロボットに対して交換可能に取り付けるための工具交換装置であって、
ロボットに連結されるロボット連結部と、空洞部に対して挿入可能な挿入部とを有する装置本体と、
装置本体内に内装された直動体であって、空洞部に対する挿入部の挿入方向と対応する方向に往復移動可能な直動体と、直動体の往復移動に伴って挿入部の外周から出退するロック部材であって、挿入部の外周から突出した状態でツール本体の係合部と係合可能なロック部材とを含むロック機構と、
出力軸を有する駆動モータであって、出力軸が直動体の往復移動する方向と対応する方向に延びるように配置された駆動モータと、
直動体に螺合された回転体を含む駆動伝達機構であって、駆動モータの出力軸の回転を回転体に伝達可能に構成された駆動伝達機構と、
ブレーキ装置とを備え、
駆動伝達機構は、
出力軸に取り付けられた第一平歯車と、
回転体である第二平歯車と、
第一平歯車と第二平歯車との間に配置された第三平歯車であって、第一平歯車及び第二平歯車のそれぞれが噛合した第三平歯車とを含み、
第一平歯車の回転を第二平歯車に伝達可能に構成され、
ブレーキ装置は、
直動体の往復移動する方向と対応する方向に延びる回転軸と、
該回転軸に取り付けられた制動用平歯車であって、第三平歯車に噛合する制動用平歯車とを含み、
ロック部材が係合部と係合した状態で回転軸を制動する
ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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