(57)【要約】  電気的接続の信頼性が高く、容易かつ確実に雄端子と雌端子との嵌脱が行えるコネクタ及びこれを用いたツール交換装置を提供することを目的とする。本発明は、略円柱状の雄端子と、この雄端子が嵌合可能な雌端子とを備えるコネクタであって、上記雄端子が先端方向に漸次縮径するテーパ部を有し、上記雌端子が内周面における上記テーパ部との当接位置に隆起部を有することを特徴とする。上記テーパ部の軸方向縮径率が略一定であるとよく、上記テーパ部のテーパ角度としては１°以上１０°以下が好ましい。上記隆起部が上記雄端子とテーパ部のみで当接するとよい。上記隆起部が、軸方向に向けて配設され、中央部で内方に湾曲する複数の帯状部材から形成されているとよい。上記雄端子が立設される雄コネクタ部と、上記雌端子が立設される雌コネクタ部とを備え、上記雄コネクタ部と雌コネクタ部とが嵌合可能に構成されているとよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱状の雄端子と、この雄端子が嵌合可能な雌端子とを備えるコネクタであって、
上記雄端子が先端方向に漸次縮径するテーパ部を有し、
上記雌端子が内周面における上記テーパ部との当接位置に隆起部を有することを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
上記テーパ部の軸方向縮径率が略一定であり、上記テーパ部のテーパ角度が１°以上１０°以下である請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
上記テーパ部の軸方向縮径率が変化し、テーパ部の中央縦断面における曲率が、隆起部の中央縦断面における曲率よりも小さい請求項１に記載のコネクタ。
【請求項４】
上記隆起部が上記雄端子とテーパ部のみで当接する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタ。
【請求項５】
上記雄端子が、上記テーパ部の先端側にストレート部をさらに有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタ。
【請求項６】
上記隆起部が、軸方向に向けて配設され、中央部で内方に湾曲する複数の帯状部材から形成されている請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタ。
【請求項７】
上記雄端子が立設される雄コネクタ部と、上記雌端子が立設される雌コネクタ部とを備え、
上記雄コネクタ部と雌コネクタ部とが嵌合可能に構成されている請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタ。
【請求項８】
請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタを備えたツール交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ及びこれを用いたツール交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場等の工業設備で用いられるロボットアームは、先端に溶接器具等の種々のツール（エンドエフェクタ）を装着して生産作業を行う。このようなツールの交換を容易にするための装置としてツール交換装置がある（特開２００８−２７９５６６号公報参照）。このツール交換装置は、ロボットアームの先端に取付けられるマスタプレートと、各種のツールをそれぞれ装着した複数のツールプレートとの組み合わせからなる。各ツールプレートはマスタプレートと嵌合可能に形成されており、ツールプレートを交換することで、ロボットアームのツールの交換を容易に行うことができる。【０００３】
上記ツールの形態によっては、ロボットアームとの電気信号の授受が必要となるものがある。このようなツールに対しては、マスタプレートにロボットアームの電気信号線を接続し、マスタプレート及びツールプレートを介してツールとの電気信号の授受が達成される。このとき、マスタプレートとツールプレートとの電気的接続は、一般に雄端子（ピン）と雌端子（ソケット）とからなるコネクタが用いられる。【０００４】
ところで、上述のようにツールプレートはツールの交換に伴ってマスタプレートとの嵌脱が繰り返される。そのため、雄端子と雌端子との嵌脱が容易でないと、ツール交換の作業性ひいてはロボットアームの生産性が低下するおそれがある。また、ツールがサーボモータ等の精密な信号制御を要する機構を有する場合、信号の伝達が確実に行われないとツールにエラーが発生するおそれがある。【０００５】
これに対し、従来用いられてきたコネクタでは嵌脱性や電気的接続の信頼性が十分とは言い難く、さらなる改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７９５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、電気的接続の信頼性が高く、容易かつ確実に雄端子と雌端子との嵌脱を行えるコネクタ及びこれを用いたツール交換装置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】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、略円柱状の雄端子と、この雄端子が嵌合可能な雌端子とを備えるコネクタであって、上記雄端子が先端方向に漸次縮径するテーパ部を有し、上記雌端子が内周面における上記テーパ部との当接位置に隆起部を有することを特徴とする。【０００９】
当該コネクタは、雄端子が先端方向に漸次縮径するテーパ部を有するため、雌端子への嵌合が容易である。また、当該コネクタは、雌端子が内周面にテーパ部と当接する隆起部を有するため、雄端子と雌端子との接触を確実にしつつ、雄端子の離脱を容易にすることができる。つまり、当該コネクタは、雄端子のテーパ部と雌端子の隆起部とが当接するため、縮径しているテーパ部に対し雌端子を確実に接触させることができ、電気的接続の信頼性が高い。同時に、雄端子の嵌脱時に雄端子と雌端子との間に発生する摩擦が減少し、さらに雌端子の隆起部からの応力が半径方向や雄端子の嵌合方向ではなく雄端子の離脱方向に加わるため、当該コネクタは、雄端子の雌端子からの離脱が容易である。【００１０】
上記テーパ部の軸方向縮径率が略一定であることが好ましく、上記テーパ部のテーパ角度としては１°以上１０°以下が好ましい。このようにテーパ部の軸方向縮径率を略一定とし、テーパ角度を上記範囲内とすることで、雌端子と雄端子との電気的接続の信頼性をより高めると共に、雄端子の嵌脱をより容易かつ確実にすることができる。【００１１】
上記テーパ部は、その軸方向縮径率が変化し、テーパ部の中央縦断面における曲率が、隆起部の中央縦断面における曲率よりも小さくてもよい。このようにテーパ部の周縁を曲線状とし、その曲率を隆起部の曲率よりも小さくすることで、隆起部との接触面積を確保しつつ、雄端子の嵌脱をより容易かつ確実にすることができる。【００１２】
上記隆起部が上記雄端子とテーパ部のみで当接するとよい。このように隆起部がテーパ部のみと当接することで、当該コネクタの電気的接続の信頼性及び雄端子と雌端子との嵌脱容易性をさらに高めることができる。【００１３】
上記雄端子が、上記テーパ部の先端側にストレート部をさらに有するとよい。このように雄端子が先端側に縮径及び拡径しないストレート部を有することで、このストレート部によって当接位置の位置決めを行うことができるため、当該コネクタの電気的接続の信頼性及び嵌脱容易性をさらに高めることができる。【００１４】
上記隆起部が、軸方向に向けて配設され、中央部で内方に湾曲する複数の帯状部材から形成されているとよい。このような複数の帯状部材から隆起部を形成することで、雌端子と雄端子との接触をより確実にできると共に、雄端子の嵌脱をより容易かつ確実にすることができる。【００１５】
当該コネクタが、上記雄端子が立設される雄コネクタ部と、上記雌端子が立設される雌コネクタ部とを備え、上記雄コネクタ部と雌コネクタ部とが嵌合可能に構成されているとよい。このような雄コネクタ部及び雌コネクタ部を備える構成とすることで、当該コネクタは雄端子を適切な嵌合位置で固定できると共に、雄端子と雌端子との接続状態を確実に維持することができる。【００１６】
従って、マスタプレート及びツールプレートの一方に雄端子を配設し他方に雌端子を配設することで当該コネクタを備えたツール交換装置は、雄端子と雌端子との電気的接続の信頼性が高く、容易かつ確実に雄端子と雌端子との嵌脱を行うことができる。そのため、当該ツール交換装置は、電気的接続の信頼性に優れると共に、マスタプレートとツールプレートとの嵌脱を容易かつ確実に行うことができる。【００１７】
なお、「軸方向縮径率が略一定」とは、テーパ部の軸方向縮径率のばらつきが±１％以内であることを意味する。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のコネクタによれば、雄端子と雌端子との電気的接続の信頼性が高く、容易かつ確実に雄端子と雌端子との嵌脱を行うことができる。従って、本発明のコネクタはロボットアーム用のツール交換装置に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】雄端子及び雌端子を嵌合していない状態における本発明の一実施形態に係るコネクタを示す模式的断面図である。
【図２】図１のコネクタの雄端子及び雌端子を嵌合した状態を示す模式的断面図である。
【図３】図１のコネクタの雄端子を示す模式的断面図である。
【図４】図１のコネクタの雌端子を示す模式的端面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るツール交換装置を示す模式的平面図であり、（ａ）はマスタプレートの一部をツールプレートと嵌合する側の面から見た模式的平面図、（ｂ）はツールプレートの一部をマスタプレートと嵌合する側の面から見た模式的平面図、（ｃ）は外部接続部を外部接続端子の突出方向から見た模式的平面図である。
【図６】図３とは異なる実施形態のコネクタの雄端子を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明のコネクタの実施形態を詳説する。
【００２１】
図１及び図２のコネクタは、略円柱状の雄端子１と、この雄端子１が嵌合可能な雌端子２とを主に備える。具体的には、当該コネクタは、上記雄端子１が凹部から立設される雄コネクタ部８と、上記雌端子２が表面から突設される雌コネクタ部９とを備える。この雄コネクタ部８と雌コネクタ部９とは嵌合可能に構成されている。
【００２２】
＜雄端子＞
上記雄端子１は、図３に示すように先端方向に漸次縮径するテーパ部３と、このテーパ部３の先端方向と反対側に接続された雄端子支持部４とを有する。雄端子１は、導電性を有する材質で形成されている。
【００２３】
テーパ部３は、図２に示す雄端子１と雌端子２とが嵌合した状態で、後述する雌端子２の隆起部５と当接する部位である。
【００２４】
テーパ部３の軸方向縮径率は略一定である。つまり、軸心を通るテーパ部３の断面における周縁が直線に形成されている。このテーパ部３のテーパ角度の下限としては、１°が好ましく、２°がより好ましく、４°がさらに好ましい。テーパ部３のテーパ角度が上記下限未満の場合、雄端子１の嵌脱性の向上効果が不十分となるおそれがある。一方、テーパ部３のテーパ角度の上限としては、１０°が好ましく、８°がより好ましく、６°がさらに好ましい。テーパ部３のテーパ角度が上記上限を超えると、雌端子２の隆起部５との接触面積が減少して電気的接続の信頼性の向上効果が不十分となるおそれがある。
【００２５】
テーパ部３の根元部分の径（最大径）は特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。また、テーパ部３の長さも特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
【００２６】
また、雄端子１の先端縁は丸められている。つまり、中央縦断面でテーパ部３と雄端子１の先端縁とが円弧を介して連続している。この円弧の径の下限としては、０．１ｍｍが好ましく、０．３ｍｍがより好ましい。上記円弧の径が上記下限未満の場合、雄端子１の嵌合性の向上効果や雌端子２に対する傷付け防止効果が不十分となるおそれがある。一方、上記円弧の径の上限としては、２ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。上記円弧の径が上記上限を超える場合、テーパ部３と雄端子１の先端縁とを滑らかに繋ぐことができないおそれがある。
【００２７】
上記雄端子支持部４は、雄端子支持部本体４ａ、鍔部４ｂ、及びテーパ根元部４ｃを有し、テーパ部３と一体に形成されている。雄端子支持部本体４ａは、後述する雄端子接続体８ｂと電気的に接続される部位であり、略円柱状に形成されている。鍔部４ｂは、雄端子支持部本体４ａとテーパ根元部４ｃとの間に介設され、雄端子支持部本体４ａ及びテーパ根元部４ｃよりも径の大きい円柱状体であり、後述する雄コネクタ部８に雄端子１を係止するための部位である。テーパ根元部４ｃは、鍔部４ｂとテーパ部３とを接続するための円柱状体であり、その径はテーパ部３の最大径（根元部分の径）に等しい。
【００２８】
雄端子支持部本体４ａの径は特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。同様に、鍔部４ｂの径は雄端子支持部本体４ａ及びテーパ根元部４ｃの径よりも大きければ特に限定されないが、例えば２ｍｍ以上１２ｍｍ以下とすることができる。また、雄端子支持部本体４ａ、鍔部４ｂ及びテーパ根元部４ｃの軸方向長さも特に限定されないが、例えば雄端子支持部本体４ａの軸方向長さは１ｍｍ以上１２ｍｍ以下、鍔部４ｂの軸方向長さは０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下、テーパ根元部４ｃの軸方向長さは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
【００２９】
なお、雄端子支持部本体４ａのテーパ部３と反対側の端部は、後述する雄端子接続体８ｂとの嵌合が容易になるようテーパが形成されていることが好ましい。
【００３０】
＜雄コネクタ部＞
雄コネクタ部８は、雄コネクタ部本体８ａと雄端子接続体８ｂとを有する。
【００３１】
雄コネクタ部本体８ａは、雄端子１及び雄端子接続体８ｂの一部を内蔵する部材である。雄コネクタ部本体８ａは、雄端子１の軸心方向に貫通する略円柱状の空間を有し、この空間内に雄端子１及び雄端子接続体８ｂが配設されている。また、雄コネクタ部本体８ａは、雄端子１のテーパ部３の先端側にテーパ部３の径よりも大きい径を有する開孔部８ｃを有している。図２に示すように、この開口部８ｃに後述する雌コネクタ部９の雌端子カバー部９ｃが挿入される。そのため、この開口部８ｃの径は、雌端子カバー部９ｃの外径よりも大きく設計される。また、雄コネクタ部本体８ａの空間には雄端子１の嵌合方向に向かって内径が小さくなるように変化する段差があり、この段差によって雄端子１が開口部８ｃ側へ脱落することを防止している。なお、雄コネクタ部本体８ａは、絶縁性の材質で形成されている。
【００３２】
雄端子接続体８ｂは、接続ソケット８ｅに電気信号等を授受する端子が接続される部材である。雄端子接続体８ｂは、中心部に凹部を有する略円筒状体であり、この凹部から雄端子１が立設されている。なお、雄端子接続体８ｂの凹部の底面と、雄端子１のテーパ部３と反対側の端面との間には、雄端子１の位置決め用の遊びを設ける空間が形成されている。
【００３３】
上記雄端子１の鍔部４ｂは、テーパ部３と反対側の平面が雄端子接続体８ｂの一方の端部（凹部の枠部分）に当接し、テーパ部３側の平面の一部が雄コネクタ部本体８ａの空間に形成された上記段差の端面に当接している。これにより、雄端子１が雄コネクタ部８の内部で位置決めされる。なお、雄端子１は、先端が雄コネクタ部本体８ａの開口部８ｃを有する当接面８ｄを含む面内に位置するよう配設することが好ましい。このように雄端子１を配設することで、無駄なスペースを形成することなく、雄端子１と雌端子２とを嵌合させることができる。
【００３４】
雄端子接続体８ｂの雄コネクタ部本体８ａへの固定方法としては、雄コネクタ部本体８ａの開口部８ｃと反対側の端面にＣ型又はＥ型の止め輪１０によって雄端子接続体８ｂの突出部を固定する方法を用いることができる。ただし、雄端子接続体８ｂの雄コネクタ部本体８ａへの固定方法はこれ以外の方法を用いてもよい。
【００３５】
また、雄端子接続体８ｂに半径方向外側に延出する鍔部（図示せず）を設け、雄コネクタ部本体８ａにこの鍔部を係止する係止部（図示せず）を形成することで、雄端子接続体８ｂの半径方向のズレを防止することができる。さらには、雄端子接続体８ｂにＯリング（図示せず）を装着することで、半径方向及び軸方向の位置ズレを吸収させることができる。
【００３６】
＜雌端子＞
上記雌端子２は、図４に示すように内周面における上記テーパ部３との当接位置に形成された隆起部５を有する。雌端子２は、導電性を有する材質で形成されている。
【００３７】
隆起部５は、図２に示す雄端子１と雌端子２とが嵌合した状態で、上記雄端子１のテーパ部３と当接する部位である。この隆起部５は、雄端子１とテーパ部３のみで当接する。
【００３８】
隆起部５は、軸方向に向けて配設され、中央部で内方に湾曲する複数の帯状部材から形成されている。具体的には、隆起部５は、中央部が中心側に隆起した円筒状を有し、長手方向（延伸方向）中央部が湾曲した帯状部材を、１つの円周上に湾曲により隆起した面が円筒の中心側となるよう一定間隔で配設することで形成されている。各帯状部材の長手方向は円筒の軸方向に一致し、この円筒の軸方向は雄端子１の嵌合方向に一致する。また、上記複数の帯状部材は弾性を有することが好ましい。帯状部材が弾性を有することで、雄端子１と雌端子２との嵌脱性及び接続信頼性をさらに高めることができる。
【００３９】
隆起部５の軸方向（雄端子１の嵌合方向）の長さは上記テーパ部３の長さよりも小さいことが好ましい。具体的には、隆起部５の軸方向長さの上限としては、テーパ部３の長さの１００％が好ましく、９５％がより好ましく、９０％がさらに好ましい。隆起部５の軸方向長さが上記上限を超える場合、隆起部５がテーパ部３以外と接触し、雄端子１の嵌脱性及び接続信頼性の向上効果が不十分となるおそれがある。一方、隆起部５の軸方向長さの下限としては、テーパ部３の長さの７０％が好ましく、７５％がより好ましく、８０％がさらに好ましい。隆起部５の軸方向長さが上記下限未満の場合、隆起部５とテーパ部３との接触面が十分確保できないおそれがある。
【００４０】
隆起部５の隆起高さの下限としては、０．１ｍｍが好ましく、０．３ｍｍがより好まく、０．５ｍｍがより好ましい。隆起部５の隆起高さが上記下限未満の場合、テーパ部３との接触面積が減少して電気的接続の信頼性の向上効果が不十分となるおそれがある。一方、隆起部５の隆起高さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．９ｍｍがより好ましい。隆起部５の隆起高さが上記上限を超える場合、雄端子１の嵌脱性の向上効果が不十分となるおそれがある。なお、隆起部５の隆起高さとは、隆起部５の最大内径から隆起部５の最小内径を引いた値である。
【００４１】
隆起部５の最大内径は特に限定されないが、テーパ部３の最大径と略同じとすることが好ましい。
【００４２】
＜雌コネクタ部＞
雌コネクタ部９は、上記雌端子２を内蔵する部材である。雌コネクタ部９は、雌コネクタ部本体９ａと、上記隆起部５を内蔵する雌端子接続体９ｂと、隆起部５及び雌端子接続体９ｂの一部を囲繞する雌端子カバー部９ｃとを有する。
【００４３】
雌コネクタ部本体９ａは、雌端子２の軸心方向に貫通する略円柱状の空間を有し、この空間内に雌端子接続体９ｂ及び雌端子カバー部９ｃの一部が配設され、これらの残りの部分は雌コネクタ部本体９ａの雄コネクタ部８との嵌合側の表面（雌コネクタ部９の当接面９ｄ）から突設されている。これにより、雌端子２が雌コネクタ部９の表面から突設される。なお、雌コネクタ部本体９ａは、絶縁性の材質で形成されている。
【００４４】
また、雌コネクタ部本体９ａの上記空間には、雄端子１が嵌合される側に向かって内径が小さくなるように変化する段差があり、この段差によって後述する雌端子カバー部９ｃの鍔部が係止され、雌端子カバー部９ｃが固定される。
【００４５】
雌端子接続体９ｂは、接続ソケット９ｅに電気信号等を授受する端子が接続される部材である。雌端子接続体９ｂは、中心に凹部を有する略円柱状体であり、この凹部内に雌端子２（隆起部５）が内蔵されている。この凹部の底面側には空間９ｆが形成されている。この空間９ｆは、図２に示す雄端子１と雌端子２とが嵌合した状態で、雄端子１の先端部が格納される空間である。上記空間９ｆの径はテーパ部３の最大径よりも大きく、隆起部５の外径よりも小さい。つまり、雌端子接続体９ｂの凹部において、空間９ｆと隆起部５が格納される空間との間には内径の変化による段差があり、この段差によって隆起部５が凹部の底面側へ移動することを防止している。
【００４６】
雌端子カバー部９ｃは、雌端子接続体９ｂを介して隆起部５を被覆する略円筒状の部材である。雌端子カバー部９ｃは、雄端子１が嵌合される側に開口部９ｇが設けられた天面を有する。この開口部９ｇの径はテーパ部３の最大径よりも大きく、隆起部５の外径よりも小さい。これにより、テーパ部３の挿通を許容しつつ、隆起部５の外部への脱落を防止することができる。なお、開口部９ｇは、テーパ部３の挿通を容易にすべく、内面がテーパとなっていることが好ましい。
【００４７】
また、雌端子カバー部９ｃは、上記天面と反対側の端部に、半径方向外側に延出する鍔部を有している。この鍔部によって、後述する雌コネクタ部本体９ａ内で雌端子カバー部９ｃの位置が固定される。
【００４８】
雌端子２及び雌端子カバー部９ｃの雌コネクタ部９の当接面９ｄからの突設長さは、雄コネクタ部８の当接面８ｄから雄端子１の鍔部４ｂまでの軸方向（嵌合方向）長さよりも小さく設定されている。こうすることで、雄コネクタ部８の当接面８ｄと雌コネクタ部９の当接面９ｄとが当接する位置で雄コネクタ部８と雌コネクタ部９との嵌合を完了させることができる。これにより、雄端子１と雌端子２との嵌合位置を確実に決定できるほか、雄端子１と雌端子２とが軸方向に接触することがないため、嵌合時の軸方向の挿入力によって雄端子１や雌端子２が破損することを防止できる。
【００４９】
雌端子接続体９ｂの雌コネクタ部本体９ａへの固定方法は、雄端子接続体８ｂの雄コネクタ部本体８ａへの固定方法と同様とすることができる。つまり、雌コネクタ部９の雌端子接続体９ｂが突設した側と反対側の端面にＣ型又はＥ型の止め輪１０によって雌端子接続体９ｂの突出部を固定する方法を用いることができる。ただし、雌端子接続体９ｂの雌コネクタ部本体９ａへの固定方法はこれ以外の方法を用いてもよい。
【００５０】
＜利点＞
当該コネクタは、雄端子１が先端方向に漸次縮径するテーパ部３を有するため、雌端子２への嵌合が容易である。また、当該コネクタは、雌端子２が内周面にテーパ部３と当接する隆起部５を有するため、雄端子１と雌端子２との接触を確実にしつつ、雄端子１の離脱を容易にすることができる。つまり、当該コネクタは、雄端子１のテーパ部３と雌端子２の隆起部５とが当接するため、縮径しているテーパ部３に対し雌端子２を確実に接触させることができ、電気的接続の信頼性が高い。同時に、雄端子１の嵌脱時に雄端子１と雌端子２との間に発生する摩擦が減少し、さらに雌端子２の隆起部５からの応力が半径方向や雄端子１の嵌合方向ではなく雄端子１の離脱方向に加わるため、当該コネクタは、雄端子１の雌端子２からの離脱が容易である。従って、雄コネクタ部８又は雌コネクタ部９に離脱用のバネやプランジャ等を設けることなく、雄端子１を雌端子２から離脱させることができる。
【００５１】
また、当該コネクタは、雄端子１の先端縁が丸められているため、雄端子１の嵌合がより容易であるほか、嵌合時に雌端子２を傷つけることを防止することができる。
【００５２】
さらに、当該コネクタは、隆起部５が雄端子１の嵌合方向に延伸し中央部で湾曲した複数の帯状部材から形成されているため、隆起部５が半径方向に弾性を有し、雄端子１と雌端子２との接触をより確実にできると共に、雄端子１の嵌脱をより容易かつ確実にすることができる。また、このような隆起部５は比較的容易に加工できるため、当該コネクタは製造コストにも優れる。
【００５３】
＜ツール交換装置＞
図５に示すツール交換装置は、ロボットアームの先端部に取付けられるマスタプレート１０１と、このマスタプレート１０１と連結され、所定のツールが取付けられるツールプレート１０２とを備える。
【００５４】
（マスタプレート）
マスタプレート１０１は、図５（ａ）に示すように、マスタプレート本体１０３と、このマスタプレート本体１０３のツールプレート１０２との連結面の凹部に立設された複数の雄端子１と、マスタプレート本体１０３の側面（上記連結面と垂直な面）に突設された外部接続部１０４とを有する。マスタプレート本体１０３は、当該コネクタの雄コネクタ部８に該当する。
【００５５】
外部接続部１０４は、図５（ｃ）に示すように、複数の外部接続端子１０７を有する。この複数の外部接続端子１０７は、マスタプレート本体１０３の側面から垂直に突設されている。また、複数の外部接続端子１０７は、上記複数の雄端子１とマスタプレート本体１０３の内部において１対１で接続されている。
【００５６】
また、マスタプレート１０１は、ツールプレート１０２との連結を確実にするための係止装置（図示せず）を備えている。この係止装置としては、例えばピストンにカム機構やフック等を組み合わせた周知の装置を用いることができる。
【００５７】
（ツールプレート）
ツールプレート１０２は、図５（ｂ）に示すように、ツールプレート本体１０５と、このツールプレート本体１０５のマスタプレート１０１との連結面に垂直に突設された複数の雌端子２と、ツールプレート本体１０５の側面（上記連結面と垂直な面）に突設された外部接続部１０６とを有する。上記複数の雌端子２は、マスタプレート１０１の複数の雄端子１と対応する位置に配設されている。ツールプレート本体１０５は、当該コネクタの雌コネクタ部９に該当する。
【００５８】
ツールプレート１０２の外部接続部１０６は、マスタプレート１０１の外部接続部１０４と同様のものであり、図５（ｃ）に示すように、ツールプレート本体１０５の側面から垂直に突設された複数の外部接続端子１０７を有する。この複数の外部接続端子１０７は、上記複数の雌端子２とツールプレート本体１０５の内部において１対１で接続されている。
【００５９】
また、ツールプレート１０２は、マスタプレート１０１に設けられた連結用の係止装置に対応する係合装置（図示せず）を備えている。
【００６０】
（使用方法）
当該ツール交換装置は、マスタプレート１０１の外部接続部１０４にロボットアームと電気信号の授受等を行うケーブル等を接続し、ツールプレート１０２の外部接続部１０６にツールと電気信号の授受等を行うケーブル等を接続し、マスタプレート１０１とツールプレート１０２とを連結することで、ロボットアームとツールとの間での電気信号の授受等を可能にする。つまり、マスタプレート本体１０３に立設された複数の雄端子１が、ツールプレート本体１０５に突設された複数の雌端子２にそれぞれ嵌合するようマスタプレート１０１とツールプレート１０２とを連結することで、ロボットアームとツールとの間で複数の電気信号の連絡回路が形成される。
【００６１】
（利点）
当該ツール交換装置は、当該コネクタを構成する雄端子１と雌端子２との電気的接続の信頼性が高く、容易かつ確実に雄端子１と雌端子２との嵌脱を行うことができる。そのため、電気的接続の信頼性に優れると共に、マスタプレート１０１とツールプレート１０２との嵌脱を容易かつ確実に行うことができる。
【００６２】
なお、上記実施形態では、マスタプレート１０１に雄端子１を設け、ツールプレート１０２に雌端子２を設けたが、マスタプレート１０１に雌端子２を設け、ツールプレート１０２に雄端子１を設けてもよい。また、一方のプレートに雄端子１及び雌端子２を双方設けてもよい。また、雄端子１及び雌端子２の数は当該ツール交換装置の用途に合わせて適宜設計することができる。
【００６３】
＜その他の実施形態＞
本発明のコネクタは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、雄端子のテーパ部の軸方向縮径率は略一定に限定されず、図６に示す雄端子１１のようにテーパ部１３の軸方向縮径率が変化してもよい。この場合、テーパ部１３の中央縦断面における曲率が、隆起部５の中央縦断面の曲率よりも小さくなるように設計することが好ましい。このようにテーパ部１３の周縁を２次曲線等の曲線状とし、その曲率を隆起部５の周縁の曲率よりも小さくすることでも、隆起部５との接触面積を確保しつつ、雄端子１１の嵌脱をより容易かつ確実にすることができる。
【００６４】
また、雄端子が、テーパ部の先端側にストレート部をさらに有してもよい。このようにテーパ部の先端側に縮径及び拡径しないストレート部をさらに設けることで、このストレート部によって当接位置の位置決めを行うことができるため、雄端子の位置ズレを防止し、当該コネクタの電気的接続の信頼性及び雄端子と雌端子との嵌脱容易性をさらに高めることができる。
【００６５】
さらに、雄端子の先端縁が丸められておらず、先端に水平面を有するコネクタも本発明の意図する範囲内である。
【００６６】
また、雌端子の隆起部は、軸心側に凸となる部位が形成できれば、上述した複数の帯状部材から形成されるものに限定されない。ただし、雄端子のテーパ部との接触性及び嵌脱性の観点から、隆起部を半径方向に一定の弾性を有する構成とすることが好ましい。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００６８】
［実施例１］
図１に示す形状の雄端子と雌端子とを有するコネクタを製作した。雄端子は、テーパ部の最大径（テーパ根元部の径）を２．１ｍｍ、テーパ部の長さを４．５ｍｍ、テーパ角を５°、中央縦断面でテーパ部と雄端子の先端縁とを結ぶ円弧の径を０．５ｍｍ、テーパ根元部の長さを３．０ｍｍとした。雌端子は、隆起部の軸方向（雄端子の嵌合方向）の長さを３．４ｍｍ、最大内径を２．５ｍｍ、最小内径を１．７ｍｍとし、嵌合状態において雌端子の隆起部と雄端子のテーパ部とが当接するように設計した。【００６９】
［実施例２］
雄端子のテーパ部の最大径を２．０ｍｍ、テーパ部の長さを４．０ｍｍ、テーパ根元部の長さを３．５ｍｍとした以外は実施例１と同様の寸法である雄端子と雌端子とを有するコネクタを製作した。【００７０】
［実施例３］
雄端子のテーパ部の長さを５．０ｍｍ、テーパ角を３°、テーパ根元部の長さを２．５ｍｍとした以外は実施例１と同様の寸法である雄端子と雌端子とを有するコネクタを製作した。【００７１】
［比較例１］
雄端子にテーパを設けず、雄端子の雌端子との接続部分を、径２．１ｍｍ、長さ７．５ｍｍ、先端縁の円弧の径が１ｍｍの径が一律の円筒状とした以外は実施例１と同様の寸法である雄端子と雌端子とを有するコネクタを製作した。【００７２】
［比較例２］
雄端子のテーパ部の最大径を２．０ｍｍ、テーパ部の長さを２．０ｍｍ、テーパ根元部の長さを５．５ｍｍとし、中央縦断面でテーパ部と先端縁との間に円弧を設けなかった以外は実施例１と同様の寸法である雄端子と雌端子とを有するコネクタを製作した。なお、比較例２のテーパ部は、嵌合状態において雌端子の隆起部とは当接しないように設計されている。【００７３】
［比較例３］
雄端子の雌端子との接続部分の径を２．０ｍｍとした以外は比較例１と同様の形状及び寸法である雄端子と雌端子とを有するコネクタを製作した。【００７４】
［嵌脱試験］
上記実施例及び比較例のコネクタについて、次のように嵌脱試験を行った。まず、各コネクタの雄端子及び雌端子をそれぞれ雄コネクタ部及び雌コネクタ部に該当するブロックに装着した。次に、雌端子を装着したブロック（以下、雌ブロックと呼称する）を水平面上に固定し、雄端子を装着したブロック（以下、雄ブロックと呼称する）を雄端子が雌端子に嵌脱可能に向い合せた状態で、嵌脱方向に水平にピストン運動させて雄端子と雌端子との嵌脱を繰り返した。この雄ブロックのピストン運動は、エアーシリンダを用いて行い、０．３５秒で雄端子を雌端子に嵌入し、０．６５秒経過後に０．３５秒で雄端子を雌端子から離脱し、０．６５秒経過後に再度嵌入を繰り返す２秒サイクルとした。なお、各実施例及び比較例について、それぞれ２組のコネクタを用いて試験を行った。【００７５】
上記の試験で一定回数の嵌脱を行った後に、雄端子の破損状況を確認し、以下の基準で評価した。この結果を表１に示す。
Ａ：２組とも破損なし。
Ｂ：１組に破損発生。
Ｃ：２組とも破損発生。【００７６】
【表１】
2015012013.tif 000003
【００７７】
また、嵌脱試験を行う前と、一定回数の嵌脱を行った後とで、嵌合した状態の各コネクタの抵抗値（ｍΩ）を抵抗計（日置電機株式会社の「ミリオームハイテスタ」）で３回測定した。これらの測定値の平均値を算出し、さらに２組分の平均値を算出した。この測定結果を表２に示す。【００７８】
【表２】
2015012013.tif 000004
【００７９】
表１及び表２からわかるように、実施例１〜３のコネクタは、破損が発生しにくく、かつ６０万回の嵌脱を繰り返しても抵抗が５００ｍΩ以下である。特に、テーパ角を５°とした実施例１及び２は、６０万回の嵌脱を繰り返した後も２組のコネクタ両方に破損が認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上説明したように、本発明のコネクタは、電気的接続の信頼性が高く、容易かつ確実に雄端子と雌端子との嵌脱を行えるため、当該コネクタはロボットアームのツール交換装置に好適に用いることができる。また、当該コネクタを用いたツール交換装置は、信頼性及び嵌脱性に優れる。
【符号の説明】
【００８１】
１、１１  雄端子
２  雌端子
３、１３  テーパ部
４  雄端子支持部
４ａ  雄端子支持部本体
４ｂ  鍔部
４ｃ  テーパ根元部
５  隆起部
８  雄コネクタ部
８ａ  雄コネクタ部本体
８ｂ  雄端子接続体
８ｃ  開口部
８ｄ  当接面
８ｅ  接続ソケット
９  雌コネクタ部
９ａ  雌コネクタ部本体
９ｂ  雌端子接続体
９ｃ  雌端子カバー部
９ｄ  当接面
９ｅ  接続ソケット
９ｆ  空間
９ｇ  開口部
１０  止め輪
１０１  マスタプレート
１０２  ツールプレート
１０３  マスタプレート本体
１０４、１０６  外部接続部
１０５  ツールプレート本体
１０７  外部接続端子
【図１】
2015012013.tif 000005
【図２】
2015012013.tif 000006
【図３】
2015012013.tif 000007
【図４】
2015012013.tif 000008
【図５】
2015012013.tif 000009
【図６】
2015012013.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月1日(2016.11.1)
【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】
略円柱状の雄端子と、この雄端子が嵌合可能な雌端子とを備えるコネクタであって、
上記雄端子が立設される雄コネクタ部と、上記雌端子が立設される雌コネクタ部とを備え、
上記雄端子が先端方向に漸次縮径するテーパ部を有し、
上記雌端子が内周面における上記テーパ部との当接位置に隆起部を有し、
上記雄コネクタ部と雌コネクタ部とが、嵌合可能に構成され、かつ上記雄コネクタ部と上記雌コネクタ部との嵌合が完了する当接面を有することを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
上記テーパ部の軸方向縮径率が略一定であり、上記テーパ部のテーパ角度が１°以上１０°以下である請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
上記テーパ部の軸方向縮径率が変化し、テーパ部の中央縦断面における曲率が、隆起部の中央縦断面における曲率よりも小さい請求項１に記載のコネクタ。
【請求項４】
上記隆起部が上記雄端子とテーパ部のみで当接する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタ。
【請求項５】
上記雄端子が、上記テーパ部の先端側にストレート部をさらに有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタ。
【請求項６】
上記隆起部が、軸方向に向けて配設され、中央部で内方に湾曲する複数の帯状部材から形成されている請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタ。
【請求項７】
請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコネクタを備えたツール交換装置。
【国際調査報告】
2015012013.tif 000011
2015012013.tif 000012
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