(57)【要約】      （修正有）【課題】結合面が水平方向以外を向く場合であっても、良好に動作する自動ツール交換を提供すること。【解決手段】ロック解除位置からロック位置に対するカム部材１７の移動に伴ってロック用傾斜溝１７ａを摺接して半径方向外側へ移動するロック用ボール１３を係合用傾斜溝２３ａに係合してアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５相互を連結する一方、ロック位置からロック解除位置に対するカム部材１７の移動に伴って係合用傾斜溝２３ａに対するロック用ボール１３の係合を解除すると共に突出し用傾斜溝１７ｂを摺接して半径方向外側へ移動するロック解除用ボール１５を離脱用傾斜溝２３ｂに摺接してアーム側アタッチメント３からツール側アタッチメント５を突出し可能にする。【選択図】図２
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【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アーム側アタッチメントと、ツールが取り付けられるツール側アタッチメントと、上記アーム側アタッチメントにてロック位置及びロック解除位置の間で移動で、外周面に複数のロック用傾斜溝を周方向に等間隔に有したカム部材、該カム部材をロック位置及びロック解除位置の間で移動する作動部材、該カム部材の外周面側に設けられ、ロック用傾斜溝に相対して配置されたロック用ボールをカム部材の移動方向と直交する半径方向へ移動可能に支持するボール支持部材と、アーム側アタッチメントに設けられ、カム部材がロック位置に移動した際に、ロック用ボールが係合されて両アタッチメントを連結保持する複数の係合用傾斜溝を有したボール受け部材からなるロック手段を備えたロボットアームカップリング装置において、
ロック用ボール間に位置するボール支持部材に、カム部材の移動方向と直交する半径方向へ移動可能に支持されるロック解除用ボールと、
ロック用傾斜溝間に位置するカム部材の外周面に設けられ、ロック用傾斜溝と反対方向に傾斜する複数の突出し用傾斜溝と、
係合用傾斜溝間に位置するボール受け部材に設けられ、係合用傾斜溝と反対方向に傾斜する複数の離脱用傾斜溝と、
を備え、ロック解除位置からロック位置に対するカム部材の移動に伴ってロック用傾斜溝を摺接して半径方向外側へ移動するロック用ボールを係合用傾斜溝に係合してアーム側アタッチメント及びツール側アタッチメント相互を連結する一方、ロック位置からロック解除位置に対するカム部材の移動に伴って係合用傾斜溝に対するロック用ボールの係合を解除すると共に突出し用傾斜溝を摺接して半径方向外側へ移動するロック解除用ボールを離脱用傾斜溝に摺接してアーム側アタッチメントからツール側アタッチメントを突出し可能に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のロック用傾斜溝及び係合用傾斜溝は、所要の方向に向かって傾斜する平面状のテーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項３】
請求項１のロック用傾斜溝及び係合用傾斜溝は、所要の方向に向かって傾斜する平面状で、深さが浅い頂部側を湾曲状のテーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項４】
請求項１において、ロック用傾斜溝及び係合用傾斜溝の内、少なくともロック用傾斜溝は、２面の三角形を組合わせた傾斜角錐溝としたロボットアームカップリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の突出し用傾斜溝及び離脱用傾斜溝は、所要の方向に傾斜し、カム部材の移動直交方向断面が円弧状としたロボットアームカップリング装置。
【請求項６】
請求項５の突出し用傾斜溝及び離脱用傾斜溝は、深さが浅い頂部側をカム部材の移動直交方向断面が円弧状で、湾曲状に形成したロボットアームカップリング装置。
【請求項７】
請求項１乃至４の突出し用傾斜溝及び離脱用傾斜溝は、所要の方向に傾斜する平面状のテーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項８】
請求項７の突出し用傾斜溝及び離脱用傾斜溝は、深さが浅い頂部側を湾曲状のテーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項９】
請求項１のカム部材は、弾性部材の弾性力によりロック位置側に付勢されるロボットアームカップリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば多関節ロボットのロボットアームに各種のツールや、成形品取出し機の上下アーム、旋回アームにチャック等を着脱するロボットアームカップリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ロボット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り付けられたマスタプレート（インナアッセンブリ）と、ツール等が取り付けられるツールプレート（アウタアッセンブリ）と、これら両プレートを連結してロックするロック手段とを備えた、例えば特許文献１に示すカップリング装置が知られている。
【０００３】
このような装置としては、マスタプレートとツールプレートとを一体的に連結してロック固定するロック手段として、マスタプレートにロック位置及びロック解除位置の間をスライド可能に支持された円板形状のカム部材と、このカム部材の周囲に配設され、上記マスタプレートにカム部材のスライド方向と略直交する方向に移動可能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、上記カム部材がロック位置に移動したときに両プレートを連結保持するようにボール部材と係合するリング形状のボール受けを設け、カム部材の外周にアーム側テーパ面（カム面）を、またボール受けの内周にアーム側テーパ面と逆方向に傾斜するツール側テーパ面（カム面）をそれぞれ形成した構成からなる。
【０００４】
該装置は、カム部材がロック位置に位置付けられた状態で、アーム側テーパ面がボール部材をツール側テーパ面に当接させるように押圧することにより、マスタプレートとツールプレートとの連結時に両プレートの連結面に隙間が生じないようにして相互を強固に連結している。
【０００５】
また、特許文献１に示す装置は、カム部材をロック解除位置側へ移動することによりアーム側テーパ面によるボール部材の押圧を解除してツール側テーパ面に対するボール部材の係合を解除し、マスタプレートからツールプレートを取外し可能にしている。
【０００６】
しかし、マスタプレートとツールプレートのロックを解除する際には、ツール側テーパ面に対するボール部材の押圧を解除するのみで、マスタプレートからツールプレートを取外すには、ツールプレートの自重によりマスタプレートから離脱させる必要から、マスタプレート及びツールプレートを、その結合面が水平状態になるように姿勢制御する必要がある。このため、マスタプレート及びツールプレートの結合面が水平状態になるように姿勢制御できないロボットや作業環境にあっては、ツールプレートを自動的に着脱できなかった。即ち、マスタフレート及びツールプレートの結合面が水平方向以外の方向を向くロボットアームにあっては、ツール交換作業時に、作業者がロック状態が解除されたマスタプレートからツールプレートを強制的に引き出して取外す必要があリ、その交換作業に手間と時間がかかる問題を有している。
【特許文献１】特開平４―６３６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、マスタプレート及びツールプレートの結合面が水平状態になるようにロボットアームを姿勢制御姿勢制御する必要があり、上記結合面が水平状態に姿勢制御できないロボットや作業環境にあっては、ツールプレートを自動的に着脱できない点にある。また、マスタフレート及びツールプレートの結合面が水平方向以外の方向を向くようにしか姿勢制御できないロボットや作業環境にあっては、ツール交換毎に作業者が、マスタプレートからツールプレートを強制的に引き出して取外す必要があり、ツール交換を自動的に行うことができないと共に交換作業に手間と時間がかかる点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ロボットアームに取り付けられたアーム側アタッチメントと、ツールが取り付けられるツール側アタッチメントと、上記アーム側アタッチメントにてロック位置及びロック解除位置の間で移動で、外周面に複数のロック用傾斜溝を周方向に等間隔に有したカム部材、該カム部材をロック位置及びロック解除位置の間で移動する作動部材、該カム部材の外周面側に設けられ、ロック用傾斜溝に相対して配置されたロック用ボールをカム部材の移動方向と直交する半径方向へ移動可能に支持するボール支持部材と、ツール側アタッチメントに設けられ、カム部材がロック位置に移動した際に、ロック用ボールが係合されて両アタッチメントを連結保持する複数の係合用傾斜溝を有したボール受け部材からなるロック手段を備えたロボットアームカップリング装置において、ロック用ボール間に位置するボール支持部材に、カム部材の移動方向と直交する半径方向へ移動可能に支持されるロック解除用ボールと、ロック用傾斜溝間に位置するカム部材の外周面に設けられ、ロック用傾斜溝と反対方向に傾斜する複数の突出し用傾斜溝と、係合用傾斜溝間に位置するボール受け部材に設けられ、係合用傾斜溝と反対方向に傾斜する複数の離脱用傾斜溝とを備え、ロック解除位置からロック位置に対するカム部材の移動に伴ってロック用傾斜溝を摺接して半径方向外側へ移動するロック用ボールを係合用傾斜溝に係合してアーム側アタッチメント及びツール側アタッチメント相互を連結する一方、ロック位置からロック解除位置に対するカム部材の移動に伴って係合用傾斜溝に対するロック用ボールの係合を解除すると共に突出し用傾斜溝を摺接して半径方向外側へ移動するロック解除用ボールを離脱用傾斜溝に摺接してアーム側アタッチメントからツール側アタッチメントを突出し可能にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、アーム側アタッチメント及びツール側アタッチメントの結合面が水平方向以外を向く場合であっても、アーム側アタッチメントからツール側アタッチメントを自動的に離脱させて取外すことができる。また、ツール交換時においては、作業者がアーム側アタッチメントからツール側アタッチメントを強制的に引き出して取外す必要がなく、ツール交換を自動的に行うことができ、交換作業を簡易、かつ短時間に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、ロック解除位置からロック位置に対するカム部材の移動に伴ってロック用傾斜溝を摺接して半径方向外側へ移動するロック用ボールを係合用傾斜溝に係合してアーム側アタッチメント及びツール側アタッチメント相互を連結する一方、ロック位置からロック解除位置に対するカム部材の移動に伴って係合用傾斜溝に対するロック用ボールの係合を解除すると共に突出し用傾斜溝を摺接して半径方向外側へ移動するロック解除用ボールを離脱用傾斜溝に摺接してアーム側アタッチメントからツール側アタッチメントを突出し可能にしたことを最良の形態とする。
【実施例１】
【００１１】
図１乃至図４において、ロボットアームカップリング装置１は、ロボットアーム（図示せず）の先端部にネジ等により固定されるアーム側アタッチメント３と、チャック等の各種工具がネジ等により固着されるツール側アタッチメント５から構成される。
【００１２】
アーム側アタッチメント３のアーム側固定盤７の図示する下面側中央部には、後述するシリンダ部材９のシリンダ室を構成する横断面が円状の中空部７ａが形成される。また、中空部７ａの周縁に応じたアーム側固定盤７には、円筒状のボール支持部材１１の基端部がネジ等により固着される。
【００１３】
ボール支持部材１１には、円筒の軸線と直交する方向に軸線を有した６個のボール支持孔ボール支持孔１１ａが周方向へ等間隔に形成される。各ボール支持孔１１ａは、ボール支持部材１１の内周面側が後述するロック用ボール１３及び解除用ボール１５の外径より若干大径で、かつボール支持部材１１の外周面側がロック用ボール１３及びロック解除用ボール１５の外径より若干小径に形成され、ロック用ボール１３及びロック解除用ボールの一部が外周面から突出可能で、抜け止め可能に支持される。そして１個おきに位置する３個のボール支持孔１１ａ内には、ロック用ボール１３が半径方向の外側及び内側へ移動可能に支持される。また、同様にロック用ボール１３が装着された３個のボール支持孔１１ａ間に位置する各ボール支持孔１１ａ内には、ロック解除用ボール１５が半径方向の外側及び内側へ移動可能に支持される。
【００１４】
中空部７ａ内には、シリンダ部材９のピストン９ａがボール支持部材１１の軸線方向で、ロック解除位置とロック位置との間で摺動可能に支持される。そしてピストン９ａの図示する下部には、カム部材１７が固着される。上記ピストン９ａは、中空部７ａ内に装着された弾性部材としての圧縮ばね１９により、常に軸線下方のロック位置に位置するように付勢される。また、中空部７ａの上部及び下部に位置するアーム側固定盤７には、第１及び第２エアー通路（図示せず）がそれぞれ形成され、各エアー通路に応じたアーム側固定盤７には、エアーを給気及び排気するためのノズル（図示せず）がそれぞれ接続される。尚、図は、ピストン９ａとカム部材１７が一体形成されたものを示す。
【００１５】
上記したカム部材１７は、円柱形状で、ピストン９ａがロック解除位置に移動した際に、その先端部がボール支持部材１１の各ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３及びロック解除用ボール１５のほほ中心に位置する軸線長さからなる。そしてカム部材１７の外周面には、ロック用傾斜溝としてのロック用傾斜テーパ面１７ａが、ロック用ボール１３が装着されたボール支持孔１１ａに相対して形成される。また、カム部材１７の外周面には、突出し用傾斜溝としての突出し用傾斜テーパ面１７ｂが、ロック解除用ボール１５が装着されたボール支持孔１１ａに相対して形成される。
【００１６】
ロック用傾斜テーパ面１７ａは、カム部材１７の先端側が、ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３の一部を、ボール支持部材１１の外周面から非突出になるように収容する深さで、軸線方向基端側（ピストン側）に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状のテーパ面に形成される。反対に、突出し用傾斜テーパ面１７ｂは、カム部材１７の基端側が、対応するボール支持孔１１ａ内に支持されたロック解除用ボール１５の一部を、ボール支持部材１１の外周面から非突出になるように収容する深さで、軸線方向先端に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状のテーパ面に形成される。
【００１７】
上記ボール支持部材１１の両側に位置するアーム側固定盤７には、シリンダ部材９の作動方向に軸線を有した一対のパイロット軸２０の基端部が固着される。該一対のパイロット軸２０は、その先端部が、先端に向かって徐々に小径になるテーパ状に形成される。
【００１８】
一方、ツール側アタッチメント５のツール側固定盤２１の中心部には、後述するボール受け部材２３が挿嵌される大きさの開口部２１ａが形成される。ツール側固定盤２１の開口部２１ａには、ボール支持部材１１が挿嵌可能な大きさの中空部を有したボール受け部材２３が挿嵌されてネジ等（図示せず）により固着される。
【００１９】
該ボール受け部材２３の内周面には、係合用傾斜溝としての係合用傾斜テーパ面２３ａが、ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３に一致して形成される。また、係合用傾斜テーパ面２３ａ間に位置するボール受け部材２３の内周面には、離脱用傾斜溝としての離脱用傾斜テーパ面２３ｂが、ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック解除用ボール１５に一致して形成される。
【００２０】
上記係合用傾斜テーパ面２３ａは、アーム側アタッチメント３の反対面側（図示する下面側）が、ロック位置に移動したカム部材１７のロック用傾斜テーパ面１７ａにより押圧されてボール支持部材１１の外周面から突出したロック用ボール１３の一部を収容する深さで、アーム側アタッチメント３の相対面側（図示する上面側）に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状のテーパ面に形成される。反対に、離脱用傾斜テーパ面２３ｂは、アーム側アタッチメント３の相対面側が、ロック解除位置に移動したカム部材１７の突出し用傾斜テーパ面１７ｂにより押圧されてボール支持部材１１の外周面から突出したロック解除用ボール１５の一部を収容する深さで、アーム側アタッチメント３の反対面側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状のテーパ面に形成される。
【００２１】
ボール受け部材２３の両側に位置するツール側固定盤２１には、パイロット軸２０の軸線と一致する方向に軸支孔２５ａを有した一対の軸支部材２５が、パイロット軸２０に一致して取付けられる。該一対の軸支部材２５は、軸支孔２５ａ内に挿嵌されるパイロット軸２０との協働によりアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５を位置決めする。
【００２２】
尚、アーム側アタッチメント３には、電気ケーブル及び電気信号線に接続された電気プラグ（図示せず）や、エアー回路に接続された流体プラグ（図示せず）が、またツール側アタッチメント５には、電気プラグが差込まれて電気回路を接続する電気コネクタ（図示せず）や、流体プラグが差込まれて流体回路を接続する流体コネクタ（図示せず）が取付けられる。
【００２３】
次に、上記構成からなるアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５の連結作用及び連結解除作用を説明する。
ツール載置台（図示せず）上に、各種の工具が取付けられたツール側アタッチメント５を、ツール側固定盤２１の上面が水平方向を向くようにセットする。そしてロボットアームを移動制御してアーム側アタッチメント３を、そのアーム側固定盤７の下面がツール側固定盤２１の上面に相対し、かつパイロット軸２０と軸支部材２５の軸線が互いに一致するように移動させる。（図２参照）
【００２４】
上記状態にてロボットアームを下方へ移動してパイロット軸２０を軸支部材２５の軸支孔２５ａ内に挿嵌しながらアーム側アタッチメント３のボール支持部材１１をツール側アタッチメント５のボール受け部材２３の中空部内に挿嵌させる。このとき、軸支部材２５の軸支孔２５ａ内に対するパイロット軸２０の挿嵌に伴ってアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５が、互いに位置決めされる。また、アーム側アタッチメント３においては、カム部材１７が、その下端がボール支持部材１１のボール支持孔１１ａに支持されたロック用ボール１３及びロック解除用ボール１５の中心より若干下方に位置するロック解除位置に移動している。
【００２５】
ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３は、カム部材１７におけるロック用傾斜テーパ面１７ａの傾斜谷部側に相対し、ボール支持孔１１ａの半径方向内側へ移動可能な状態になっているため、ボール受け部材２３の内周面に対する摺接に伴ってボール支持孔１１ａの半径方向内側へ移動し、ロック用傾斜テーパ面１７ａの傾斜谷部側内に収容されることによりボール受け部材２３の中空部に対するボール支持部材１１の挿嵌を可能にしている。
【００２６】
また、ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック解除用ボール１５は、カム部材１７における突出し用傾斜テーパ面１７ｂの傾斜頂部側に位置して半径方向外側へ押圧されて一部がボール支持部材１１の外周面から突出し、ボール受け部材２３における離脱用傾斜テーパ面２３ｂの傾斜谷部側内に収容可能な状態になっている。このため、ボール受け部材２３の中空部に対するボール支持部材１１の挿嵌を可能にしている。（図５参照）
【００２７】
そして図６に示すように、ツール側アタッチメント５におけるボール受け部材２３の中空部に対するアーム側アタッチメント３のボール支持部材１１の挿嵌に伴ってロック用ボール１３が係合用傾斜テーパ面２３ａの傾斜頂部寄りに、またロック解除用ボール１５が離脱用傾斜テーパ面２３ｂの傾斜頂部寄りにそれぞれ位置した際に、シリンダ部材９におけるピストン９ａの正圧室内に給気してカム部材１７をロック解除位置からロック位置に向かって移動させる。これによりボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３は、図７に示すようにロック位置に向かって移動するカム部材１７のロック用傾斜テーパ面１７ａの谷部側から頂部側に対する摺接に伴って半径方向外側へ押圧されて一部がボール支持部材１１の外周面から突出し、係合用傾斜テーパ面２３ａの谷部側傾斜面に圧接して係合させられる。
【００２８】
そしてカム部材１７がロック位置へ移動した際には、係合用傾斜テーパ面２３ａの谷部側傾斜面に対するロック用ボール１３の圧接に伴ってツール側アタッチメント５をアーム側アタッチメント３側に押し付けて両者を隙間のない状態で密着し合うように連結させる。
【００２９】
尚、カム部材１７は、ツール側アタッチメント５側の重量以上の力でロック位置に移動されるため、 ツール側アタッチメント５が取付けられたアームの移動時においても、係合用傾斜テーパ面２３ａに対するロック用ボール１３の楔作用によりツール側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５の連結状態に強固に保ち、位置ずれするのを確実に防止することができる。
【００３０】
また、カム部材１７が図６に示す状態から図７に示す状態に移動する際に、ボール支持孔１１ａ内に支持され、半径方向外側の一部が離脱用傾斜テーパ面２３ｂの谷部側内に収容されたロック解除用ボール１５は、ロック位置に対するカム部材１７の移動に伴って離脱用傾斜テーパ面２３ｂの谷部側に位置して押圧が解除されるため、ボール受け部材２３内周面に対する摺接に伴って半径方向内側へ移動して突出し用傾斜テーパ面１７ｂの谷部側内に収容されることによりボール受け部材２３に対するボール支持部材１１の挿嵌を可能にさせる。
【００３１】
上記した作用によりアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５は、ロック位置に移動するカム部材１７のロック用傾斜テーパ面１７ａにより押圧されて係合用傾斜テーパ面２３ａの谷部側に圧接した状態で係合する３個のロック用ボール１３により連結される。
【００３２】
尚、上記連結時においては、ツール側アタッチメント５に対するアーム側アタッチメント３の移動に伴って電気プラグが電気コネクタに、また流体プラグが流体にコネクタにそれぞれ挿嵌されて接続されるため、ツール側に対して電気や流体を供給可能にさせる。また、上記ロック状態にておいては、ピストン９ａの正圧室内に対するエアーの給気を継続して連結状態を保つように制御するが、空圧機器の故障等によりシリンダ部材９に対するエアーの供給が中断された場合であっても、圧縮ばね１９の弾性力によりカム部材１７がロック位置側へ付勢されているため、アーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５のロック状態を保つことができる。
【００３３】
一方、例えばツール交換等のようにアーム側アタッチメント３からツール側アタッチメント５を取外す場合には、ロボットアームを、例えばツール載置台上に対し、ツール側固定盤２１の下面が相対するように移動制御した後、他方のノズルを介してピストン９ａの背圧室内にエアーを供給してカム部材１７を、圧縮ばね１９の弾性力に抗してロック位置からロック解除位置へ移動させる。
【００３４】
このとき、図８に示すように係合用傾斜テーパ面２３ａの谷部側に係合したロック用ボール１３は、ロック解除位置に対するカム部材１７の移動に伴ってロック用傾斜テーパ面１７ａ頂部側から谷部側に位置して押圧が解除されて半径方向内側へ移動可能な状態になる。
【００３５】
また、突出し用傾斜テーパ面１７ｂの谷部側内に収容されたロック解除用ボール１５は、図９に示すようにロック位置からロック解除位置に対するカム部材１７の移動に伴って突出し用傾斜テーパ面１７ｂの谷部側から頂部側に向かって摺接することにより半径方向外側へ押圧されて相対するボール受け部材２３における離脱用傾斜テーパ面２３ｂの頂部側に圧接して谷部側へ摺接することによりツール側アタッチメント５を、カム部材１７の移動方向と反対方向へ突き出させる。
【００３６】
これによりアーム側アタッチメント３に対してツール側アタッチメント５を、強制的に突き出して離脱させる。この突き出しに伴ってロック用傾斜テーパ面１７ａの頂部側による押圧が解除されて半径方向内側へ移動可能になったロック用ボール１３は、突き出されるツール側アタッチメント５におけるボール受け部材２３の内周面に対する摺接に伴って半径方向内側へ移動してロック用傾斜テーパ面１７ａにおける谷部側内に収容されて係合用傾斜テーパ面２３ａに対する係合状態が解除される。
【００３７】
そしてアーム側アタッチメント３から突き出されたツール側アタッチメント５は、その自重によりツール載置台側へ落下してアーム側アタッチメント３から完全に取外される。特に、アーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５の連結面が垂直方向を向いた状態であっても、アーム側アタッチメント３に対してツール側アタッチメント５が突き出されるため、ツール側アタッチメント５の取外し作業を簡易、かつ短時間にツール側アタッチメント５を取外すことができる。
【００３８】
本実施例は、カム部材１７をロック位置からロック解除位置へ移動させることによりアーム側アタッチメント３からツール側アタッチメント５を強制的に突き出して取外すため，取外し作業を簡易、かつ短時間に行うことができる。
【００３９】
本発明は、以下のように変更実施することができる。
１．上記説明は、カム部材１７の外周面に形成される突出し用傾斜溝及びボール受け部材２３の内周面に形成される離脱用傾斜溝を、所要の方向に向かって傾斜した平面状のテーパ面としたが、図１０及び図１１に示すようにカム部材１７の移動直交方向断面が円弧状の溝であってもよい。
【００４０】
２．上記説明は、カム部材１７に形成されるロック用傾斜溝を、傾斜したテーパ面としたが、図１２に示すように三角面を２面、組合わせた傾斜角錐溝１２１としてもよい。この例においては、傾斜角錐溝１２１に相対してツール側アタッチメント５のボール受け部材２３に設けられる係合用傾斜溝を傾斜テーパ面としたが、傾斜角錐溝と対称の傾斜角錐溝、又は軸線直交方向断面が円弧状の傾斜円弧溝であってもよい。
３．カム部材１７の外周面に形成される突出し用傾斜溝及びボール受け部材２３の内周面に形成される離脱用傾斜溝を、所要の方向に傾斜したテーパ面又はカム部材１７の移動直交方向断面が円弧状とする場合にあっては、深さが浅い溝の傾斜頂部側を湾曲状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ロボットアームカップリング装置の概略を示す斜視図である。
【図２】ツール側アタッチメントとツール側アタッチメントを分離した状態のロボットアームカップリング装置を示す中央縦断面図である。
【図３】ツール側アタッチメントからボール支持部材を取外してカム部材を示す斜視図である。
【図４】ボール受けリングの斜視図である。
【図５】ツール側アタッチメント及びツール側アタッチメントの連結初期の状態を示す縦断面図である。
【図６】シリンダ部材を作動する際の状態を示す縦断面図である。
【図７】ロック状態を示す縦断面図である。
【図８】ロック解除の初期状態を示す縦断面図である。
【図９】ロック解除に伴う突出し状態を示す縦断面図である。
【図１０】突出し用傾斜溝の変更例を示す説明図である。
【図１１】離脱用傾斜溝の変更例を示す説明図である。
【図１２】ロック用傾斜溝の変更例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ロボットアームカップリング装置
３  アーム側アタッチメント
５  ツール側アタッチメント
７  アーム側固定盤
９  シリンダ部材
１１  ボール支持部材
１３  ロック用ボール
１５  ロック解除用ボール
１７  カム部材
１７ａ  ロック用傾斜溝としてのロック用傾斜テーパ面
１７ｂ  突出し用傾斜溝としての突出し用傾斜テーパ面
１９  弾性部材としての圧縮ばね
２１  ツール側固定盤
２３  ボール受け部材
２３ａ  係合用傾斜溝としての係合用傾斜テーパ面
２３ｂ  離脱用傾斜溝としての離脱用傾斜テーパ面
【図１】
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【図２】
2008221390.tif 000004
【図３】
2008221390.tif 000005
【図４】
2008221390.tif 000006
【図５】
2008221390.tif 000007
【図６】
2008221390.tif 000008
【図７】
2008221390.tif 000009
【図８】
2008221390.tif 000010
【図９】
2008221390.tif 000011
【図１０】
2008221390.tif 000012
【図１１】
2008221390.tif 000013
【図１２】
2008221390.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月20日(2007.12.20)
【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】
ロボットアームに取り付けられたアーム側アタッチメントと、
ツールが取り付けられるツール側アタッチメントと、
上記アーム側アタッチメントに設けられ、中空部を有した円筒形状で、半径方向に延出する複数のロック用ボール支持孔が軸線周りに等間隔で形成されたボール支持部材と、
各ロック用ボール支持孔内にて半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持されたロック用ボール、ボール支持部材の中空部内にて、アーム側アタッチメントに近づくロック解除位置及びアーム側アタッチメントから離間したロック位置の間で移動可能に設けられ、各ロック用ボール支持孔に相対する外周面の軸線周りに、アーム側アタッチメントから離間した先端部からアーム側アタッチメント側の基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、ロック解除位置からロック位置へ移動する際に摺接するロック用ボールを半径方向外側へ移動させる複数のロック用傾斜溝がそれぞれ等間隔に形成されたカム部材、カム部材を上記したロック位置及びロック解除位置の間で移動させる作動部材、ツール側アタッチメントに設けられ、ボール支持部材が挿嵌可能な中空部を有した円筒形状で、各ロック用ボール支持孔に相対する内周面の軸線周りに、上記ロック用傾斜溝と反対方向に傾斜し、ロック用ボールが係合可能な複数の係合用傾斜溝がそれぞれ等間隔に形成されたボール受け部材とからなり、両アタッチメントを連結するロック手段と、
を備えたロボットアームカップリング装置において、
上記ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、
上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記基端部から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がロック位置からロック解除位置へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、
上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ロック用係合溝と反対方向に傾斜して形成され、ロック解除用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝と、
からなる突出し手段を備えたロボットアームカップリング装置。
【請求項２】
請求項１において、ロック用傾斜溝及び係合用傾斜溝は、上記した所要の方向に向かって傾斜する平面状テーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項３】
請求項１において、ロック用傾斜溝及び係合用傾斜溝は、平面状テーパ面の溝浅部が湾曲面に形成されたロボットアームカップリング装置。
【請求項４】
請求項１において、ロック用傾斜溝及び係合用傾斜溝の内、少なくともロック用傾斜溝は、２面の三角形を組合わせた角錐溝としたロボットアームカップリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４において、突出し用傾斜溝及び突出し用係合溝は、上記した所要の方向に傾斜し、かつカム部材の移動直交方向断面が円弧状面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項６】
請求項１乃至４において、突出し用傾斜溝及び突出し用係合溝は、上記した所要の方向に傾斜する平面状テーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項７】
請求項６において、突出し用傾斜溝及び離脱用傾斜溝は、平面状テーパ面の溝浅部が湾曲状面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項８】
請求項１において、カム部材は、弾性部材の弾性力により常に上記したロック位置側に付勢されるロボットアームカップリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、ロボットアームに取り付けられたアーム側アタッチメントと、ツールが取り付けられるツール側アタッチメントと、上記アーム側アタッチメントに設けられ、中空部を有した円筒形状で、半径方向に延出する複数のロック用ボール支持孔が軸線周りに等間隔で形成されたボール支持部材、各ロック用ボール支持孔内にて半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持されたロック用ボール、ボール支持部材の中空部内にて、アーム側アタッチメントに近づくロック解除位置及びアーム側アタッチメントから離間したロック位置の間で移動可能に設けられ、各ロック用ボール支持孔に相対する外周面の軸線周りに、アーム側アタッチメントから離間した先端部からアーム側アタッチメント側の基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、ロック解除位置からロック位置へ移動する際に摺接するロック用ボールを半径方向外側へ移動させる複数のロック用傾斜溝がそれぞれ等間隔に形成されたカム部材、カム部材を上記したロック位置及びロック解除位置の間で移動させる作動部材及びツール側アタッチメントに設けられ、ボール支持部材が挿嵌可能な中空部を有した円筒形状で、各ロック用ボール支持孔に相対する内周面の軸線周りに、上記ロック用傾斜溝と反対方向に傾斜し、ロック用ボールが係合可能な複数の係合用傾斜溝がそれぞれ等間隔に形成されたボール受け部材とからなり、両アタッチメントを連結するロック手段とを備えたロボットアームカップリング装置において、上記ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記基端部から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がロック位置からロック解除位置へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ロック用係合溝と反対方向に傾斜して形成され、ロック解除用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝とからなる突出し手段を備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記基端部から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がロック位置からロック解除位置へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ロック用係合溝と反対方向に傾斜して形成され、ロック解除用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝とからなる突出し手段を備えたことを最良の形態とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
アーム側アタッチメント３のアーム側固定盤７の図示する下面側中央部には、後述する作動部材を構成するシリンダ部材９のシリンダ室になる横断面が円状の中空部７ａが形成される。また、中空部７ａの周縁に応じたアーム側固定盤７には、円筒状のボール支持部材１１の基端部がネジ等により固着される。
【手続補正５】
【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】
ボール支持部材１１には、円筒の軸線と直交する半径方向に軸線を有した各３個のロック用ボール支持孔１１ａ及び突出し用ボール支持孔１１ｂが周方向へ等間隔で、交互に形成される。各ボール支持孔１１ａ・１１ｂは、ボール支持部材１１の内周面側が後述するロック用ボール１３及び突出し用ボール１５の外径より若干大径で、かつボール支持部材１１の外周面側がロック用ボール１３及び突出し用ボール１５の外径より若干小径に形成され、ロック用ボール１３及び突出し用ボールの一部が外周面から突出可能で、抜け止め可能に支持される。そして各ロック用ボール支持孔１１ａ内には、ロック用ボール１３が半径方向へ移動可能に支持される。また、同様に各突出し用ボール支持孔１１ｂ内には、突出し用ボール１５が半径方向へ移動可能に支持される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
中空部７ａ内には、シリンダ部材９のピストン９ａがボール支持部材１１の軸線方向へ往復摺動するように支持される。そしてピストン９ａの図示する下部には、ボール支持部材１１の中空部内を軸線方向で、アーム側アタッチメント３側のロック解除位置とアーム側アタッチメント３から離間したロック解除位置の間で往復移動するカム部材１が固着される。上記ピストン９ａは、中空部７ａ内に装着された弾性部材としての圧縮ばね１９の弾性力によりカム部材１７が、常に軸線下方のロック位置側に移動するように付勢される。また、中空部７ａの上部及び下部に位置するアーム側固定盤７には、第１及び第２エアー通路（図示せず）がそれぞれ形成され、各エアー通路に応じたアーム側固定盤７には、エアーを給気及び排気するためのノズル（図示せず）がそれぞれ接続される。尚、図は、ピストン９ａとカム部材１７が一体形成されたものを示す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記したカム部材１７は、円柱形状で、ロック解除位置に移動した際に、その先端部がボール支持部材１１の各ボール支持孔１１ａ・１１ｂ内に支持されたロック用ボール１３及び突出し用ボール１５のほほ中心に位置する軸線長さからなる。そしてロック用ボール支持孔１１ａに相対するカム部材１７の外周面には、ロック用傾斜溝１７ａが形成される。該ロック用傾斜溝１７ａは、カム部材１７の先端部から基端側（アーム側固定盤７側）に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状のテーパ面に形成される。また、突出し用ボール支持孔１１ｂに相対するカム部材１７の外周面には、突出し用傾斜溝１７ｂが形成される。該突出し用傾斜溝１７ｂは、カム部材１７の先端部から基端側に向かって溝深さが徐々に深くなる傾斜状のテーパ面に形成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
即ち、ロック用傾斜溝１７ａは、カム部材１７の先端側が、ロック用ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３の一部を収容してボール支持部材１１の外周面から非突出になるように収容する深さで、基端側に向かって深さが徐々に浅くなって摺接するロック用ボール１３を半径方向外側へ押圧するように傾斜した平面状テーパ面に形成される。反対に、突出し用傾斜溝１７ｂは、カム部材１７の基端側が、対応する突出し用ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック解除用ボール１５の一部を収容してボール支持部材１１の外周面から非突出になるように収容する深さで、先端側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
該ボール受け部材２３の内周面には、ロック用係合溝２３ａが、ロック用ボール支持孔１１ａに相対して形成される。また、ロック用係合溝２３ａ間に位置するボール受け部材２３の内周面には、突出し用係合溝２３ｂが、突出し用ボール支持孔１１ｂに相対して形成される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
即ち、上記ロック用係合溝２３ａは、図示する下側が、ロック位置に移動したカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａにより押圧されてボール支持部材１１の外周面から突出したロック用ボール１３の一部を収容可能な溝深さで、図示する上側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。また、突出し用係合溝２３ｂは、図示する上側が、ロック解除位置に移動したカム部材１７の突出し用傾斜溝１７ｂにより押圧されてボール支持部材１１の外周面から突出したロック解除用ボール１５の一部を収容可能な溝深さで、下側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
上記状態にてロボットアームを下方へ移動してパイロット軸２０を軸支部材２５の軸支孔２５ａ内に挿嵌しながらアーム側アタッチメント３のボール支持部材１１をツール側アタッチメント５のボール受け部材２３の中空部内に挿嵌させる。このとき、軸支部材２５の軸支孔２５ａ内に対するパイロット軸２０の挿嵌に伴ってアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５が、互いに位置決めされる。また、アーム側アタッチメント３においては、カム部材１７が、その下端がボール支持部材１１のロック用ボール支持孔１１ａに支持されたロック用ボール１３及び突出し用ボール支持孔１１ｂ内に支持された突出し用ボール１５の中心より若干下方のロック解除位置側に移動されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ロック用ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３は、カム部材１７がロック解除位置に移動された状態において、カム部材１７におけるロック用傾斜溝１７ａの深溝側に相対し、ボール支持孔１１ａの半径方向内側へ移動可能な状態になっている。また、突出し用ボール支持孔１１ｂ内に支持された突出し用ボール１５は、カム部材１７がロック解除位置に移動された状態において、カム部材１７における突出し用傾斜溝１７ｂの浅溝側に位置して半径歩行外側へ押圧され、ボール支持部材１１の外周面から突出した突出し用ボール１５の一部が突出し用係合溝２３ｂの深溝側に収容可能になっている。このため、アーム側アタッチメント３のボール支持部材１１をツール側アタッチメント５のボール受け部材２３の中空部内に進入させた際に、ロック用ボール１３は、ロック用傾斜溝１７ａの深溝側内に収容されると共に突出し用ボール１５は、突出し用係合溝２３ｂの深溝内に収容されることによりボール支持部材１１をボール受け部材２３に挿嵌させることができる。（図５参照）
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
そして図６に示すように、ツール側アタッチメント５におけるボール受け部材２３の中空部に対するアーム側アタッチメント３のボール支持部材１１の挿嵌に伴ってロック用ボール１３がロック用係合溝２３ａの浅溝側に位置すると共に突出し用ボール１５が突出し用係合溝２３ｂの深溝側内に収容されると、シリンダ部材９におけるピストン９ａの正圧室内に給気してカム部材１７をロック解除位置からロック位置に向かって移動させる。これによりロック用ボール１３は、図７に示すようにロック位置に向かって移動するカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａの深溝側から浅溝側に対する摺接に伴って半径方向外側へ押圧されて一部がボール支持部材１１の外周面から突出し、ロック用係合溝２３ａの浅溝側に係合しながら圧接させられる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
そしてカム部材１７がロック位置へ移動した際には、ロック用ボール１３は、ロック用係合溝２３ａの浅溝側に対する圧接に伴ってツール側アタッチメント５をアーム側アタッチメント３側に押し付けて両者を隙間のない状態で密着し合うように連結させる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
尚、カム部材１７は、ツール側アタッチメント５側の重量以上の力でロック位置に移動されるため、 ツール側アタッチメント５が取付けられたアームの移動時においても、ロック用係合溝２３ａに対するロック用ボール１３の楔作用によりツール側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５の連結状態を強固に保ち、位置ずれするのを確実に防止することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、カム部材１７が図６に示す状態から図７に示す状態に移動する際に、一部が突出し用係合溝２３ｂの深溝内に収容された突出し用ボール１５は、ロック位置に対するカム部材１７の移動に伴って突出し用係合溝２３ｂを、深溝から浅溝側に亘って摺接しながら半径方向内側へ移動して突出し用傾斜溝１７ｂの深溝内に収容される。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
上記した作用によりアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５は、ロック位置に移動したカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａにより押圧されてロック用係合溝２３ａの浅溝側に圧接して係合する３個のロック用ボール１３により連結される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
このとき、図８に示すようにロック用係合溝２３ａの浅溝側に係合したロック用ボール１３は、ロック解除位置に対するカム部材１７の移動に伴ってロック用傾斜溝１７ａの浅溝側から深溝側に位置することにより押圧が解除されて半径方向内側へ移動可能な状態になる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、突出し用傾斜溝１７ｂの深溝内に収容されたロック解除用ボール１５は、図９に示すようにロック位置からロック解除位置に対するカム部材１７の移動に伴って突出し用傾斜溝１７ｂの深溝側から浅溝側へ摺接されることにより半径方向外側へ押圧され、相対するボール受け部材２３の突出し用係合溝２３ｂの浅溝側から深溝側に圧接して摺接することによりール側アタッチメント５を、カム部材１７の移動方向と反対方向へ突出させる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
これによりアーム側アタッチメント３に対してツール側アタッチメント５を、強制的に離脱方向へ突出させる。この突出しに伴ってロック用傾斜溝１７ａの浅溝側による押圧が解除されて半径方向内側へ移動可能になったロック用ボール１３は、突出されるツール側アタッチメント５におけるボール受け部材２３の内周面に対する摺接に伴って半径方向内側へ移動してロック用傾斜溝１７ａにおける深溝側内に収容されることによりロック用係合溝２３ａに対する係合状態が解除される。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
本発明は、以下のように変更実施することができる。
１．上記説明は、カム部材１７の外周面に形成される突出し用傾斜溝及びボール受け部材２３の内周面に形成されるロック用係合溝を、所要の方向に向かって傾斜した平面状のテーパ面としたが、図１０及び図１１に示すようにカム部材１７の移動直交方向断面が円弧状の溝としてもよい。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
２．上記説明は、カム部材１７に形成されるロック用傾斜溝を、所要の方向に傾斜したテーパ面としたが、図１２に示すように三角面を２面、組合わせた傾斜角錐溝１２１としてもよい。この例においては、傾斜角錐溝１２１に相対してツール側アタッチメント５のボール受け部材２３に設けられる係合用傾斜溝を、傾斜角錐溝１２１と対称の傾斜角錐溝、又は軸線直交方向断面が円弧状の傾斜円弧溝としてもよい。
３．カム部材１７の外周面に形成される突出し用傾斜溝及びボール受け部材２３の内周面に形成される突出し用傾斜溝を、所要の方向に傾斜したテーパ面又はカム部材１７の移動直交方向断面が円弧状とする場合にあっては、浅溝側を湾曲状に形成してもよい。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008221390.tif 000015
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2008221390.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月10日(2008.3.10)
【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】
ロボットアームに取り付けられたアーム側アタッチメントと、
ツールが取り付けられるツール側アタッチメントと、
上記アーム側アタッチメントに設けられ、中空部を有した円筒形状で、半径方向に延出する複数のロック用ボール支持孔が軸線周りに等間隔で形成されたボール支持部材と、
各ロック用ボール支持孔内にて半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持されたロック用ボール、ボール支持部材の中空部内にて、アーム側アタッチメントの基端側と先端側の間で移動可能に設けられ、各ロック用ボール支持孔に相対する外周面の軸線周りに、アーム側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、アーム側アタッチメントの基端側から先端側へ移動する際に摺接するロック用ボールを半径方向外側へ移動させる複数のロック用傾斜溝がそれぞれ等間隔に形成されたカム部材、カム部材を上記アーム側アタッチメントの先端側と基端側の間で移動させる作動部材、ツール側アタッチメントに設けられ、ボール支持部材が挿嵌可能な中空部を有した円筒形状で、各ロック用ボール支持孔に相対する内周面の軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの基端側から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、ロック用ボールが係合可能な複数のロック用係合溝がそれぞれ等間隔に形成されたボール受け部材とからなり、両アタッチメントを連結するロック手段と、
を備えたロボットアームカップリング装置において、
上記ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、
上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記アーム側アタッチメントの基端側から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がアーム側アタッチメントの先端側から基端側へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、
上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、突出し用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝と、
からなる突出し手段を備えたロボットアームカップリング装置。
【請求項２】
請求項１において、ロック用傾斜溝及びロック用係合溝は、上記した所要の方向に向かって傾斜する平面状テーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項３】
請求項１において、ロック用傾斜溝及びロック用係合溝は、平面状テーパ面の溝浅部が湾曲面に形成されたロボットアームカップリング装置。
【請求項４】
請求項１において、ロック用傾斜溝及びロック用係合溝の内、少なくともロック用傾斜溝は、２面の三角形を組合わせた角錐溝としたロボットアームカップリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４において、突出し用傾斜溝及び突出し用係合溝は、上記した所要の方向に傾斜し、かつカム部材の移動直交方向断面が円弧状面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項６】
請求項１乃至４において、突出し用傾斜溝及び突出し用係合溝は、上記した所要の方向に傾斜する平面状テーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項７】
請求項６において、突出し用傾斜溝及び突出し用係合溝は、平面状テーパ面の溝浅部が湾曲状面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項８】
請求項１において、カム部材は、弾性部材の弾性力により常に上記したロック位置側に付勢されるロボットアームカップリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、ロボットアームに取り付けられたアーム側アタッチメントと、ツールが取り付けられるツール側アタッチメントと、上記アーム側アタッチメントに設けられ、中空部を有した円筒形状で、半径方向に延出する複数のロック用ボール支持孔が軸線周りに等間隔で形成されたボール支持部材と、各ロック用ボール支持孔内にて半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持されたロック用ボール、ボール支持部材の中空部内にて、アーム側アタッチメントの基端側と先端側の間で移動可能に設けられ、各ロック用ボール支持孔に相対する外周面の軸線周りに、アーム側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、アーム側アタッチメントの基端側から先端側へ移動する際に摺接するロック用ボールを半径方向外側へ移動させる複数のロック用傾斜溝がそれぞれ等間隔に形成されたカム部材、カム部材を上記アーム側アタッチメントの先端側と基端側の間で移動させる作動部材、ツール側アタッチメントに設けられ、ボール支持部材が挿嵌可能な中空部を有した円筒形状で、各ロック用ボール支持孔に相対する内周面の軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの基端側から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、ロック用ボールが係合可能な複数のロック用係合溝がそれぞれ等間隔に形成されたボール受け部材とからなり、両アタッチメントを連結するロック手段とを備えたロボットアームカップリング装置において、上記ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記アーム側アタッチメントの基端側から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がアーム側アタッチメントの先端側から基端側へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、突出し用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝とからなる突出し手段を備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記基端部から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がアーム側アタッチメントの先端側から基端側へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、突出し用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝とからなる突出し手段を備えたことを最良の形態とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
中空部７ａ内には、シリンダ部材９のピストン９ａがボール支持部材１１の軸線方向へ往復摺動するように支持される。そしてピストン９ａの図示する下部には、ボール支持部材１１の中空部内を軸線方向で、アーム側アタッチメント３の基端側と先端側の間で往復移動するカム部材１７が固着される。上記ピストン９ａは、中空部７ａ内に装着された弾性部材としての圧縮ばね１９の弾性力によりカム部材１７が、常に軸線下方のアーム側アタッチメント３先端側に移動するように付勢される。また、中空部７ａの上部及び下部に位置するアーム側固定盤７には、第１及び第２エアー通路（図示せず）がそれぞれ形成され、各エアー通路に応じたアーム側固定盤７には、エアーを給気及び排気するためのノズル（図示せず）がそれぞれ接続される。尚、図は、ピストン９ａとカム部材１７が一体形成されたものを示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記したカム部材１７は、円柱形状で、アーム側アタッチメント３の基端側に移動した際に、その先端部がボール支持部材１１の各ボール支持孔１１ａ・１１ｂ内に支持されたロック用ボール１３及び突出し用ボール１５のほぼ中心に位置する軸線長さからなる。そしてロック用ボール支持孔１１ａに相対するカム部材１７の外周面には、ロック用傾斜溝１７ａが形成される。該ロック用傾斜溝１７ａは、カム部材１７の先端部から基端側（アーム側固定盤７側）に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状のテーパ面に形成される。また、突出し用ボール支持孔１１ｂに相対するカム部材１７の外周面には、突出し用傾斜溝１７ｂが形成される。該突出し用傾斜溝１７ｂは、カム部材１７の先端部から基端側に向かって溝深さが徐々に深くなる傾斜状のテーパ面に形成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
即ち、ロック用傾斜溝１７ａは、カム部材１７の先端側が、ロック用ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３の一部を収容してボール支持部材１１の外周面から非突出になるように収容する深さで、基端側に向かって深さが徐々に浅くなって摺接するロック用ボール１３を半径方向外側へ押圧するように傾斜した平面状テーパ面に形成される。反対に、突出し用傾斜溝１７ｂは、カム部材１７の基端側が、対応する突出し用ボール支持孔１１ａ内に支持された突出し用ボール１５の一部を収容してボール支持部材１１の外周面から非突出になるように収容する深さで、先端側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
即ち、上記ロック用係合溝２３ａは、図示する下側が、アーム側アタッチメント３の先端側に移動したカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａにより押圧されてボール支持部材１１の外周面から突出したロック用ボール１３の一部を収容可能な溝深さで、図示する上側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。また、突出し用係合溝２３ｂは、図示する上側が、アーム側アタッチメント３の基端側に移動したカム部材１７の突出し用傾斜溝１７ｂにより押圧されてボール支持部材１１の外周面から突出したロック解除用ボール１５の一部を収容可能な溝深さで、下側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
上記状態にてロボットアームを下方へ移動してパイロット軸２０を軸支部材２５の軸支孔２５ａ内に挿嵌しながらアーム側アタッチメント３のボール支持部材１１をツール側アタッチメント５のボール受け部材２３の中空部内に挿嵌させる。このとき、軸支部材２５の軸支孔２５ａ内に対するパイロット軸２０の挿嵌に伴ってアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５が、互いに位置決めされる。また、アーム側アタッチメント３においては、カム部材１７が、その下端がボール支持部材１１のロック用ボール支持孔１１ａに支持されたロック用ボール１３及び突出し用ボール支持孔１１ｂ内に支持された突出し用ボール１５の中心より若干下方に位置するアーム側アタッチメント３の基端側に移動されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ロック用ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３は、カム部材１７がアーム側アタッチメント３の基端側に移動された状態において、カム部材１７におけるロック用傾斜溝１７ａの深溝側に相対し、ボール支持孔１１ａの半径方向内側へ移動可能な状態になっている。また、突出し用ボール支持孔１１ｂ内に支持された突出し用ボール１５は、カム部材１７がアーム側アタッチメント３の基端側に移動された状態において、カム部材１７における突出し用傾斜溝１７ｂの浅溝側に位置して半径方向外側へ押圧され、ボール支持部材１１の外周面から突出した突出し用ボール１５の一部が突出し用係合溝２３ｂの深溝側に収容可能になっている。このため、アーム側アタッチメント３のボール支持部材１１をツール側アタッチメント５のボール受け部材２３の中空部内に進入させた際に、ロック用ボール１３は、ロック用傾斜溝１７ａの深溝側内に収容されると共に突出し用ボール１５は、突出し用係合溝２３ｂの深溝内に収容されることによりボール支持部材１１をボール受け部材２３に挿嵌させることができる。（図５参照）
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
そして図６に示すように、ツール側アタッチメント５におけるボール受け部材２３の中空部に対するアーム側アタッチメント３のボール支持部材１１の挿嵌に伴ってロック用ボール１３がロック用係合溝２３ａの浅溝側に位置すると共に突出し用ボール１５が突出し用係合溝２３ｂの深溝側内に収容されると、シリンダ部材９におけるピストン９ａの正圧室内に給気してカム部材１７をアーム側アタッチメント３の基端側から先端側に向かって移動させる。これによりロック用ボール１３は、図７に示すようにアーム側アタッチメント３の先端側に向かって移動するカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａの深溝側から浅溝側に対する摺接に伴って半径方向外側へ押圧されて一部がボール支持部材１１の外周面から突出し、ロック用係合溝２３ａの浅溝側に係合しながら圧接させられる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
そしてカム部材１７がアーム側アタッチメント３の先端側へ移動した際には、ロック用ボール１３は、ロック用係合溝２３ａの浅溝側に対する圧接に伴ってツール側アタッチメント５をアーム側アタッチメント３側に押し付けて両者を隙間のない状態で密着し合うように連結させる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
尚、カム部材１７は、ツール側アタッチメント５側の重量以上の力でアーム側アタッチメント３の先端側に移動されるため、
ツール側アタッチメント５が取付けられたアームの移動時においても、ロック用係合溝２３ａに対するロック用ボール１３の楔作用によりツール側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５の連結状態を強固に保ち、位置ずれするのを確実に防止することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、カム部材１７が図６に示す状態から図７に示す状態に移動する際に、一部が突出し用係合溝２３ｂの深溝内に収容された突出し用ボール１５は、アーム側アタッチメント３の先端側に対するカム部材１７の移動に伴って突出し用係合溝２３ｂを、深溝から浅溝側に亘って摺接しながら半径方向内側へ移動して突出し用傾斜溝１７ｂの深溝内に収容される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
上記した作用によりアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５は、アーム側アタッチメント３の先端側に移動したカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａにより押圧されてロック用係合溝２３ａの浅溝側に圧接して係合する３個のロック用ボール１３により連結される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
一方、例えばツール交換等のようにアーム側アタッチメント３からツール側アタッチメント５を取外す場合には、ロボットアームを、例えばツール載置台上に対し、ツール側固定盤２１の下面が相対するように移動制御した後、他方のノズルを介してピストン９ａの背圧室内にエアーを供給してカム部材１７を、圧縮ばね１９の弾性力に抗してアーム側アタッチメント３の先端側から基端側へ移動させる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
このとき、図８に示すようにロック用係合溝２３ａの浅溝側に係合したロック用ボール１３は、アーム側アタッチメント３の基端側に対するカム部材１７の移動に伴ってロック用傾斜溝１７ａの浅溝側から深溝側に位置することにより押圧が解除されて半径方向内側へ移動可能な状態になる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、突出し用傾斜溝１７ｂの深溝内に収容されたロック解除用ボール１５は、図９に示すようにアーム側アタッチメント３の先端側から基端側に対するカム部材１７の移動に伴って突出し用傾斜溝１７ｂの深溝側から浅溝側へ摺接されることにより半径方向外側へ押圧され、相対するボール受け部材２３の突出し用係合溝２３ｂの浅溝側から深溝側に圧接して摺接することによりツール側アタッチメント５を、カム部材１７の移動方向と反対方向へ突出させる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本実施例は、カム部材１７をアーム側アタッチメント３の先端側から基端側へ移動させることによりアーム側アタッチメント３からツール側アタッチメント５を強制的に突き出して取外すため、取外し作業を簡易、かつ短時間に行うことができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
２．上記説明は、カム部材１７に形成されるロック用傾斜溝を、所要の方向に傾斜したテーパ面としたが、図１２に示すように三角面を２面、組合わせた傾斜角錐溝１２１としてもよい。この例においては、傾斜角錐溝１２１に相対してツール側アタッチメント５のボール受け部材２３に設けられるロック用係合溝を、傾斜角錐溝１２１と対称の傾斜角錐溝、又は軸線直交方向断面が円弧状の傾斜円弧溝としてもよい。
３．カム部材１７の外周面に形成される突出し用傾斜溝及びボール受け部材２３の内周面に形成される突出し用傾斜溝を、所要の方向に傾斜したテーパ面又はカム部材１７の移動直交方向断面が円弧状とする場合にあっては、浅溝側を湾曲状に形成してもよい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
１  ロボットアームカップリング装置
３  アーム側アタッチメント
５  ツール側アタッチメント
７  アーム側固定盤
９  シリンダ部材
１１  ボール支持部材
１３  ロック用ボール
１５  突出し用ボール
１７  カム部材
１７ａ  ロック用傾斜溝
１７ｂ  突出し用傾斜溝
１９  弾性部材としての圧縮ばね
２１  ツール側固定盤
２３  ボール受け部材
２３ａ  ロック用係合溝
２３ｂ  突出し用係合溝
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月8日(2008.4.8)
【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】
ロボットアームに取り付けられたアーム側アタッチメントと、
ツールが取り付けられるツール側アタッチメントと、
上記アーム側アタッチメントに設けられ、中空部を有した円筒形状で、半径方向に延出する複数のロック用ボール支持孔が軸線周りに等間隔で形成されたボール支持部材と、
各ロック用ボール支持孔内にて半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持されたロック用ボール、ボール支持部材の中空部内にて、アーム側アタッチメントの基端側と先端側の間で移動可能に設けられ、各ロック用ボール支持孔に相対する外周面の軸線周りに、アーム側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、アーム側アタッチメントの基端側から先端側へ移動する際に摺接するロック用ボールを半径方向外側へ移動させる複数のロック用傾斜溝がそれぞれ等間隔に形成されたカム部材、カム部材を上記アーム側アタッチメントの先端側と基端側の間で移動させる作動部材、ツール側アタッチメントに設けられ、ボール支持部材が挿嵌可能な中空部を有した円筒形状で、各ロック用ボール支持孔に相対する内周面の軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの基端側から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、ロック用ボールが係合可能な複数のロック用係合溝がそれぞれ等間隔に形成されたボール受け部材とからなり、両アタッチメントを連結するロック手段と、
を備えたロボットアームカップリング装置において、
上記ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、
上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記アーム側アタッチメントの基端側から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がアーム側アタッチメントの先端側から基端側へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、
上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、突出し用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝と、
からなる突出し手段を備えたロボットアームカップリング装置。
【請求項２】
請求項１において、ロック用傾斜溝及びロック用係合溝は、上記した所要の方向に向かって傾斜する平面状テーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項３】
請求項１において、ロック用傾斜溝及びロック用係合溝は、平面状テーパ面の溝浅部が湾曲面に形成されたロボットアームカップリング装置。
【請求項４】
請求項１において、ロック用傾斜溝及びロック用係合溝の内、少なくともロック用傾斜溝は、２面の三角形を組合わせた角錐溝としたロボットアームカップリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４において、突出し用傾斜溝及び突出し用係合溝は、上記した所要の方向に傾斜し、かつカム部材の移動直交方向断面が円弧状面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項６】
請求項１乃至４において、突出し用傾斜溝及び突出し用係合溝は、上記した所要の方向に傾斜する平面状テーパ面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項７】
請求項６において、突出し用傾斜溝及び突出し用係合溝は、平面状テーパ面の溝浅部が湾曲状面としたロボットアームカップリング装置。
【請求項８】
請求項１において、カム部材は、弾性部材の弾性力により常に上記したロック位置側に付勢されるロボットアームカップリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、ロボットアームに取り付けられたアーム側アタッチメントと、ツールが取り付けられるツール側アタッチメントと、上記アーム側アタッチメントに設けられ、中空部を有した円筒形状で、半径方向に延出する複数のロック用ボール支持孔が軸線周りに等間隔で形成されたボール支持部材と、各ロック用ボール支持孔内にて半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持されたロック用ボール、ボール支持部材の中空部内にて、アーム側アタッチメントの基端側と先端側の間で移動可能に設けられ、各ロック用ボール支持孔に相対する外周面の軸線周りに、アーム側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、アーム側アタッチメントの基端側から先端側へ移動する際に摺接するロック用ボールを半径方向外側へ移動させる複数のロック用傾斜溝がそれぞれ等間隔に形成されたカム部材、カム部材を上記アーム側アタッチメントの先端側と基端側の間で移動させる作動部材、ツール側アタッチメントに設けられ、ボール支持部材が挿嵌可能な中空部を有した円筒形状で、各ロック用ボール支持孔に相対する内周面の軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの基端側から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、ロック用ボールが係合可能な複数のロック用係合溝がそれぞれ等間隔に形成されたボール受け部材とからなり、両アタッチメントを連結するロック手段とを備えたロボットアームカップリング装置において、上記ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記アーム側アタッチメントの基端側から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がアーム側アタッチメントの先端側から基端側へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、突出し用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝とからなる突出し手段を備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、ロック用ボール支持孔相互間に位置するボール支持部材の軸線周りに半径方向へ延出して形成された複数の突出し用ボール支持孔内に半径方向へ移動可能で、一部がボール支持部材の外周面から突出可能に支持される突出し用ボールと、上記ロック用傾斜溝相互間に位置するカム部材の外周面軸線周りに、上記基端部から先端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、カム部材がアーム側アタッチメントの先端側から基端側へ移動する際に摺接する突出し用ボールを半径方向外側へ移動させる複数の突出し用傾斜溝と、上記ロック用係合溝相互間に位置するボール受け部材の内周面軸線周りに、上記ツール側アタッチメントの先端側から基端側に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状に形成され、突出し用ボールが摺接可能な複数の突出し用係合溝とからなる突出し手段を備えたことを最良の形態とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
中空部７ａ内には、シリンダ部材９のピストン９ａがボール支持部材１１の軸線方向へ往復摺動するように支持される。そしてピストン９ａの図示する下部には、ボール支持部材１１の中空部内を軸線方向で、アーム側アタッチメント３の基端側と先端側の間で往復移動するカム部材１７が固着される。上記ピストン９ａは、中空部７ａ内に装着された弾性部材としての圧縮ばね１９の弾性力によりカム部材１７が、常に軸線下方のアーム側アタッチメント３先端側に移動するように付勢される。また、中空部７ａの上部及び下部に位置するアーム側固定盤７には、第１及び第２エアー通路（図示せず）がそれぞれ形成され、各エアー通路に応じたアーム側固定盤７には、エアーを給気及び排気するためのノズル（図示せず）がそれぞれ接続される。尚、図は、ピストン９ａとカム部材１７が一体形成されたものを示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記したカム部材１７は、円柱形状で、アーム側アタッチメント３の基端側に移動した際に、その先端部がボール支持部材１１の各ボール支持孔１１ａ・１１ｂ内に支持されたロック用ボール１３及び突出し用ボール１５のほぼ中心に位置する軸線長さからなる。そしてロック用ボール支持孔１１ａに相対するカム部材１７の外周面には、ロック用傾斜溝１７ａが形成される。該ロック用傾斜溝１７ａは、カム部材１７の先端部から基端側（アーム側固定盤７側）に向かって溝深さが徐々に浅くなる傾斜状のテーパ面に形成される。また、突出し用ボール支持孔１１ｂに相対するカム部材１７の外周面には、突出し用傾斜溝１７ｂが形成される。該突出し用傾斜溝１７ｂは、カム部材１７の先端部から基端側に向かって溝深さが徐々に深くなる傾斜状のテーパ面に形成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
即ち、ロック用傾斜溝１７ａは、カム部材１７の先端側が、ロック用ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３の一部を収容してボール支持部材１１の外周面から非突出になるように収容する深さで、基端側に向かって深さが徐々に浅くなって摺接するロック用ボール１３を半径方向外側へ押圧するように傾斜した平面状テーパ面に形成される。反対に、突出し用傾斜溝１７ｂは、カム部材１７の基端側が、対応する突出し用ボール支持孔１１ａ内に支持された突出し用ボール１５の一部を収容してボール支持部材１１の外周面から非突出になるように収容する深さで、先端側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
即ち、上記ロック用係合溝２３ａは、ツール側アタッチメント５の基端側（図示する下側）が、アーム側アタッチメント３の先端側に移動したカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａにより押圧されてボール支持部材１１の外周面から突出したロック用ボール１３の一部を収容可能な溝深さで、ツール側アタッチメント５の上記基端側から先端側（図示する上側）に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。また、突出し用係合溝２３ｂは、ツール側アタッチメント５の先端側が、アーム側アタッチメント３の基端側に移動したカム部材１７の突出し用傾斜溝１７ｂにより押圧されてボール支持部材１１の外周面から突出したロック解除用ボール１５の一部を収容可能な溝深さで、上記ツール側アタッチメント５の先端側から基端側に向かって深さが徐々に浅くなるように傾斜した平面状テーパ面に形成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
上記状態にてロボットアームを下方へ移動してパイロット軸２０を軸支部材２５の軸支孔２５ａ内に挿嵌しながらアーム側アタッチメント３のボール支持部材１１をツール側アタッチメント５のボール受け部材２３の中空部内に挿嵌させる。このとき、軸支部材２５の軸支孔２５ａ内に対するパイロット軸２０の挿嵌に伴ってアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５が、互いに位置決めされる。また、アーム側アタッチメント３においては、カム部材１７が、その下端がボール支持部材１１のロック用ボール支持孔１１ａに支持されたロック用ボール１３及び突出し用ボール支持孔１１ｂ内に支持された突出し用ボール１５の中心より若干下方に位置するアーム側アタッチメント３の基端側に移動されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ロック用ボール支持孔１１ａ内に支持されたロック用ボール１３は、カム部材１７がアーム側アタッチメント３の基端側に移動された状態において、カム部材１７におけるロック用傾斜溝１７ａの深溝側に相対し、ボール支持孔１１ａの半径方向内側へ移動可能な状態になっている。また、突出し用ボール支持孔１１ｂ内に支持された突出し用ボール１５は、カム部材１７がアーム側アタッチメント３の基端側に移動された状態において、カム部材１７における突出し用傾斜溝１７ｂの浅溝側に位置して半径方向外側へ押圧され、ボール支持部材１１の外周面から突出した突出し用ボール１５の一部が突出し用係合溝２３ｂの深溝側に収容可能になっている。このため、アーム側アタッチメント３のボール支持部材１１をツール側アタッチメント５のボール受け部材２３の中空部内に進入させた際に、ロック用ボール１３は、ロック用傾斜溝１７ａの深溝側内に収容されると共に突出し用ボール１５は、突出し用係合溝２３ｂの深溝内に収容されることによりボール支持部材１１をボール受け部材２３に挿嵌させることができる。（図５参照）
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
そして図６に示すように、ツール側アタッチメント５におけるボール受け部材２３の中空部に対するアーム側アタッチメント３のボール支持部材１１の挿嵌に伴ってロック用ボール１３がロック用係合溝２３ａの浅溝側に位置すると共に突出し用ボール１５が突出し用係合溝２３ｂの深溝側内に収容されると、シリンダ部材９におけるピストン９ａの正圧室内に給気してカム部材１７をアーム側アタッチメント３の基端側から先端側に向かって移動させる。これによりロック用ボール１３は、図７に示すようにアーム側アタッチメント３の先端側に向かって移動するカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａの深溝側から浅溝側に対する摺接に伴って半径方向外側へ押圧されて一部がボール支持部材１１の外周面から突出し、ロック用係合溝２３ａの浅溝側に係合しながら圧接させられる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
そしてカム部材１７がアーム側アタッチメント３の先端側へ移動した際には、ロック用ボール１３は、ロック用係合溝２３ａの浅溝側に対する圧接に伴ってツール側アタッチメント５をアーム側アタッチメント３側に押し付けて両者を隙間のない状態で密着し合うように連結させる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
尚、カム部材１７は、ツール側アタッチメント５側の重量以上の力でアーム側アタッチメント３の先端側に移動されるため、
ツール側アタッチメント５が取付けられたアームの移動時においても、ロック用係合溝２３ａに対するロック用ボール１３の楔作用によりツール側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５の連結状態を強固に保ち、位置ずれするのを確実に防止することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、カム部材１７が図６に示す状態から図７に示す状態に移動する際に、一部が突出し用係合溝２３ｂの深溝内に収容された突出し用ボール１５は、アーム側アタッチメント３の先端側に対するカム部材１７の移動に伴って突出し用係合溝２３ｂを、深溝から浅溝側に亘って摺接しながら半径方向内側へ移動して突出し用傾斜溝１７ｂの深溝内に収容される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
上記した作用によりアーム側アタッチメント３及びツール側アタッチメント５は、アーム側アタッチメント３の先端側に移動したカム部材１７のロック用傾斜溝１７ａにより押圧されてロック用係合溝２３ａの浅溝側に圧接して係合する３個のロック用ボール１３により連結される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
一方、例えばツール交換等のようにアーム側アタッチメント３からツール側アタッチメント５を取外す場合には、ロボットアームを、例えばツール載置台上に対し、ツール側固定盤２１の下面が相対するように移動制御した後、他方のノズルを介してピストン９ａの背圧室内にエアーを供給してカム部材１７を、圧縮ばね１９の弾性力に抗してアーム側アタッチメント３の先端側から基端側へ移動させる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
このとき、図８に示すようにロック用係合溝２３ａの浅溝側に係合したロック用ボール１３は、アーム側アタッチメント３の基端側に対するカム部材１７の移動に伴ってロック用傾斜溝１７ａの浅溝側から深溝側に位置することにより押圧が解除されて半径方向内側へ移動可能な状態になる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、突出し用傾斜溝１７ｂの深溝内に収容されたロック解除用ボール１５は、図９に示すようにアーム側アタッチメント３の先端側から基端側に対するカム部材１７の移動に伴って突出し用傾斜溝１７ｂの深溝側から浅溝側へ摺接されることにより半径方向外側へ押圧され、相対するボール受け部材２３の突出し用係合溝２３ｂの浅溝側から深溝側に圧接して摺接することによりツール側アタッチメント５を、カム部材１７の移動方向と反対方向へ突出させる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本実施例は、カム部材１７をアーム側アタッチメント３の先端側から基端側へ移動させることによりアーム側アタッチメント３からツール側アタッチメント５を強制的に突き出して取外すため、取外し作業を簡易、かつ短時間に行うことができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
２．上記説明は、カム部材１７に形成されるロック用傾斜溝を、所要の方向に傾斜したテーパ面としたが、図１２に示すように三角面を２面、組合わせた傾斜角錐溝１２１としてもよい。この例においては、傾斜角錐溝１２１に相対してツール側アタッチメント５のボール受け部材２３に設けられるロック用係合溝を、傾斜角錐溝１２１と対称の傾斜角錐溝、又は軸線直交方向断面が円弧状の傾斜円弧溝としてもよい。
３．カム部材１７の外周面に形成される突出し用傾斜溝及びボール受け部材２３の内周面に形成される突出し用傾斜溝を、所要の方向に傾斜したテーパ面又はカム部材１７の移動直交方向断面が円弧状とする場合にあっては、浅溝側を湾曲状に形成してもよい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
１  ロボットアームカップリング装置
３  アーム側アタッチメント
５  ツール側アタッチメント
７  アーム側固定盤
９  シリンダ部材
１１  ボール支持部材
１３  ロック用ボール
１５  突出し用ボール
１７  カム部材
１７ａ  ロック用傾斜溝
１７ｂ  突出し用傾斜溝
１９  弾性部材としての圧縮ばね
２１  ツール側固定盤
２３  ボール受け部材
２３ａ  ロック用係合溝
２３ｂ  突出し用係合溝