(57)【要約】      （修正有）【課題】ツール等の脱着を行う脱着装置において、ツール等の脱落防止を安定して確実に行うフェールセーフ機構を提供する。【解決手段】着脱シリンダ６０の分離室５９に加圧エアを供給するエア通路７６に、マスタ及びツールプレートへの結合状態で第１位置Ｐ１に、また分離状態で第２位置Ｐ２にそれぞれ切り換わるツールプレート検出バルブ８０と、マスタプレートがツール置台上の所定位置にあるときに第１位置Ｐ１に、またないときに第２位置Ｐ２にそれぞれ切り換わるツール置台検出バルブ８１とを直列に接続したバルブ機構７９を設け、両バルブ８０，８１が共に第１位置Ｐ１にあるか又は共に第２位置Ｐ２にあるときに分離室５９に加圧エアを供給し、両検出バルブ８０，８１の一方が第１位置Ｐ１にありかつ他方が第２位置Ｐ２にあるときに、分離室５９を大気に開放しかつ加圧エア供給源からの加圧エアを大気中に放出するようにする。【選択図】  図１
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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、該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を備えたロボットアームカップリング装置に対し、ツールプレートのマスタプレートからの脱落を防止するようにした脱落防止装置であって、上記着脱機構は、結合室及び分離室を有していて、該結合室に加圧流体を供給したときには、ツールプレートをマスタプレートに結合する一方、分離室に加圧流体を供給したときには、ツールプレートをマスタプレートから分離させる流体シリンダからなる着脱シリンダを備え、
上記着脱シリンダの分離室に加圧流体供給源からの加圧流体を供給する流体通路には、上記ツールプレートのマスタプレートへの分離状態で第１位置に切り換わる一方、ツールプレートのマスタプレートへの結合状態で第２位置に切り換わるツールプレート検出バルブと、マスタプレートがツール置台上の所定位置にないときに第１位置に切り換わる一方、マスタプレートがツール置台上の所定位置にあるときに第２位置に切り換わるツール置台検出バルブとを直列に接続してなり、かつ上記両検出バルブが共に第１位置にあるとき又は共に第２位置にあるときに、着脱シリンダの分離室に加圧流体供給源からの加圧流体を供給する一方、両検出バルブの一方が第１位置にありかつ他方が第２位置にあるときに、着脱シリンダの分離室を開放しかつ加圧流体供給源からの加圧流体を放出するバルブ機構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の脱落防止装置。
【請求項２】
請求項１のロボットアームカップリング装置の脱落防止装置において、
ツールプレート検出バルブ及びツール置台検出バルブは、いずれも常時は第１位置に保持されている切換バルブからなっていて、各々のセンサ部を下方に向けた状態でマスタプレートに固定されており、
ツールプレートには、該ツールプレートのマスタプレートへの結合状態で上記ツールプレート検出バルブのセンサ部に当接してツールプレート検出バルブを第１位置から第２位置に機械的に切り換えるプレートバルブ当接部が設けられ、
ツール置台には、マスタプレートがツール置台上の所定位置にあるときに上記ツール置台検出バルブのセンサ部に当接してツール置台検出バルブを第１位置から第２位置に機械的に切り換える置台バルブ当接部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の脱落防止装置。
【請求項３】
請求項１又は２のロボットアームカップリング装置の脱落防止装置において、
流体はエアであることを特徴とするロボットアームカップリング装置の脱落防止装置。
【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おいて、そのツールプレートの脱落を防止する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、これらマスタプレート及びツールプレートをロック状態に着脱させる着脱機構とを有するものは知られている。
【０００３】
このようなカップリング装置において、マスタプレート及びツールプレートの結合及び分離を素早く行うことができるようにしたものとして、例えば特許文献１に記載されるように、着脱機構が、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るカム部材と、結合室及び分離室を備えたエアシリンダからなり、カム部材をスライドさせる着脱シリンダと、カム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と、ツールプレートに配設され、上記ボールとテーパ面で接触可能で、カム部材がロック位置に移動したとき、ボールと協働して両プレートを係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、着脱シリンダによりカム部材がロック位置に移動したとき、ボールがテーパ面を介してツールプレートを上方に押し上げ、ツールプレートがマスタプレートに結合されるようになっている。
【０００４】
ところで、上記提案装置のように、エアシリンダからなる着脱シリンダの結合室に加圧エアを供給したときにカム部材等を移動させてツールプレートをマスタプレートに結合する一方、分離室に加圧エアを供給したときに、ツールプレートをマスタプレートから分離させるようにしたものでは、仮に、両プレートの結合状態で加圧エア自体の供給が停止したときにツールプレートがマスタプレートから分離されないようにフェイルセイフ機構を設けたとしても、周辺機器の異常、誤操作、誤動作等により着脱シリンダの分離室に加圧エアが供給されると、着脱シリンダが誤作動してツールプレートがマスタプレートから分離されてしまい、ツールプレートに結合されている溶接ガンやハンド等の治具が落下する虞れがある。
【０００５】
そこで、このようなロボットアームカップリング装置において、ツールプレートのマスタプレートからの脱落を防止するために、従来、例えば特許文献２〜４に示される脱落防止装置が提案されている。
【０００６】
まず、上記特許文献２には、▲１▼ツールプレートとしての第２ユニットを載置するための置台に空気注入具を設ける一方、マスタプレートとしての第１ユニットに着脱シリンダの分離室に連通しかつ空気注入具と接続可能な空気注入孔を設け、第２ユニットがマスタプレートとしての第１ユニットに結合された状態で置台の適正位置に載置されたときに、置台の空気注入具と第１ユニットの空気注入孔とを接続して、空気注入孔から着脱シリンダの分離室に加圧エアを供給すること、▲２▼第１ユニットにおいて着脱シリンダの分離室に連通する空気通路に空気逃し口を設ける一方、置台には空気逃し口を閉塞可能な栓体を設け、第２ユニットが第１ユニットに結合された状態で置台の適正位置に載置されたときに、置台の栓体により第１ユニットの空気逃し口を閉塞して空気通路の加圧エアを着脱シリンダの分離室に供給すること、及び▲３▼第１ユニットにおいて着脱シリンダの分離室に連通する空気通路に常時閉の開閉弁を設ける一方、置台には開閉弁を開き動作可能な押圧部を設け、第２ユニットが第１ユニットに結合された状態で置台の適正位置に載置されたときに、置台の押圧部により開閉弁を開いて空気通路の加圧エアを着脱シリンダの分離室に供給することが示されている。
【０００７】
また、特許文献３に示されるものでは、マスタプレートとしての第１ユニットにツールプレートとしての第２ユニットを着脱シリンダにより着脱する着脱機構とは別に、第２ユニットを第１ユニットに係合保持する係合機構を設け、第２ユニットが第１ユニットに結合された状態では係合機構により第２ユニットを第１ユニットに係合保持するが、その第１ユニットへの係合状態で第２ユニットが置台の適正位置に載置されたときに、置台側への当接により係合機構による係合を解除して、第２ユニットを第１ユニットに対し分離可能とするようになされている。
【０００８】
さらに、特許文献４には、マスタプレートとしての第１ユニットにツールプレートとしての第２ユニットを着脱するための着脱シリンダの分離室に対しソレノイドバルブの切換えにより加圧エアを供給するエア通路に、両ユニットの接合状態の有無に応じて切り換わる第１方向切換弁と、第１ユニットが置台上の第２ユニットに接合状態の有無に応じて切り換わる第２方向切換弁とを直列に接続し、両ユニットが切離し状態にあるときと、両ユニットが接続状態にあって第２ユニットが置台上にあるときとにのみ、両切換弁により着脱シリンダの分離室に加圧エアを供給するようにすることで、誤操作や誤動作等による第２ユニットの第１ユニットからの脱落を防止しつつ、着脱シリンダの分離室からのエアの漏洩に起因する第２ユニットの接続不能状態を解消することが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第４，６９６，５２４号
【特許文献２】
特開平５―１６９３８２号公報
【特許文献３】
特開平５―１６９３８３号公報
【特許文献４】
特開平６―１４３０７７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の特許文献４のものでは、誤操作や誤動作等による第２ユニットの第１ユニットからの脱落を防止するようにしてはいるものの、ロボットの作動中等に第２ユニットが第１ユニットから分離されないように着脱シリンダの分離室への加圧エアの供給を停止する際には、第１及び第２方向切換弁を閉弁位置に切り換えてシリンダの分離室に連通するエア通路を単に閉じることで、第２ユニットの分離を阻止している。このため、ソレノイドバルブの誤操作や誤動作等により着脱シリンダの分離室への加圧エアの供給状態が生じた場合や、ソレノイドバルブが故障等により中立位置で停止した場合に、何等かの原因により着脱シリンダの分離室への加圧エアの漏れが少しでもあると、その状態（誤操作や誤動作等）が長時間に亘り続くのに伴い、漏洩した加圧エアが分離室に蓄積されてしまい、当初の状態が正確に維持できなくなって第２ユニットの脱落を招くことがあり、第２ユニットの脱落防止を安定して信頼性よくかつ確実に行い得ないという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上記のように、着脱シリンダの分離室に加圧エアを供給するエア通路に設けられるバルブ機構に新たな機能を加えることにより、マスタプレートからのツールプレートの脱落防止を安定して確実に行い得るようにすることにある。
【００１２】
【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を備えたロボットアームカップリング装置に対し、ツールプレートのマスタプレートからの脱落を防止するようにした脱落防止装置が対象である。
【００１３】
そして、上記着脱機構は、結合室及び分離室を有していて、該結合室に加圧流体を供給したときには、ツールプレートをマスタプレートに結合する一方、分離室に加圧流体を供給したときには、ツールプレートをマスタプレートから分離させる流体シリンダからなる着脱シリンダを備えている。
【００１４】
さらに、上記着脱シリンダの分離室に加圧流体供給源からの加圧流体を供給する流体通路にバルブ機構を設け、このバルブ機構は、上記ツールプレートのマスタプレートへの分離状態で第１位置に切り換わる一方、ツールプレートのマスタプレートへの結合状態で第２位置に切り換わるツールプレート検出バルブと、マスタプレートがツール置台上の所定位置にないときに第１位置に切り換わる一方、マスタプレートがツール置台上の所定位置にあるときに第２位置に切り換わるツール置台検出バルブとを直列に接続してなり、かつこれら両検出バルブが共に第１位置にあるとき又は共に第２位置にあるときに、着脱シリンダの分離室に加圧流体供給源からの加圧流体を供給する一方、両検出バルブの一方が第１位置にありかつ他方が第２位置にあるときに、着脱シリンダの分離室を開放しかつ加圧流体供給源からの加圧流体を放出するものとする。
【００１５】
上記の構成によると、ツールプレートがマスタプレートへ結合されてツールプレート検出バルブが第２位置にあり、かつマスタプレートがツール置台上の所定位置にあってツール置台検出バルブも第２位置にあるとき、又はツールプレートがマスタプレートへ結合されずにツールプレート検出バルブが第１位置にあり、かつマスタプレートがツール置台上の所定位置になくてツール置台検出バルブも第１位置にあるとき、着脱シリンダの分離室に加圧流体供給源からの加圧流体が供給される。
【００１６】
一方、上記２つの検出バルブの一方が第１位置にありかつ他方が第２位置にあるとき、具体的には、ツールプレートがマスタプレートへ結合されていてツールプレート検出バルブが第２位置にあり、かつマスタプレートがツール置台上の所定位置になくてツール置台検出バルブが第１位置にあるとき、又はツールプレートがマスタプレートへ結合されずにツールプレート検出バルブが第１位置にあり、かつマスタプレートがツール置台上の所定位置にあってツール置台検出バルブが第２位置にあるとき、着脱シリンダの分離室が開放されかつ加圧流体供給源からの加圧流体も放出される。
【００１７】
上記後者の、ツールプレートがマスタプレートへ結合されていてツールプレート検出バルブが第２位置にあり、かつマスタプレートがツール置台上の所定位置になくてツール置台検出バルブが第１位置にあるときは、ロボットの作動状態であってツールプレートの脱落を防止する必要があり、このときには着脱シリンダの分離室が開放され、かつ加圧流体供給源からの加圧流体も放出されるので、加圧流体供給源からの加圧流体が着脱シリンダの分離室に供給されることはないとともに、仮に加圧流体の分離室への漏れが生じてその状態が長時間に亘り続いたとしても、漏洩した加圧流体は開放された分離室から直ちに排出されるので、分離室に加圧流体が蓄積されることはなく、よって分離室への加圧流体の蓄積によるツールプレートの脱落を安定して確実に防止することができる。
【００１８】
また、着脱シリンダの結合室に加圧流体供給源からの加圧流体を供給しているときには、ツールプレート検出バルブ及びツール置台検出バルブの一方が第１位置にある一方、他方は第２位置にあり、この状態で誤操作や誤動作等により、同じ加圧流体が着脱シリンダの分離室に供給されるように切り換わる異常状態が発生したときには、その加圧流体は放出されることとなり、その異常状態を容易に判別することができる。
【００１９】
請求項２の発明では、上記ツールプレート検出バルブ及びツール置台検出バルブは、いずれも常時は第１位置に保持されている切換バルブからなっていて、各々のセンサ部を下方に向けた状態でマスタプレートに固定されており、ツールプレートには、該ツールプレートのマスタプレートへの結合状態で上記ツールプレート検出バルブのセンサ部に当接してツールプレート検出バルブを第１位置から第２位置に機械的に切り換えるプレートバルブ当接部が設けられ、ツール置台には、マスタプレートがツール置台上の所定位置にあるときに上記ツール置台検出バルブのセンサ部に当接してツール置台検出バルブを第１位置から第２位置に機械的に切り換える置台バルブ当接部が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
このことで、ツールプレートのマスタプレートへの分離状態では、ツールプレート検出バルブのセンサ部がプレートバルブ当接部に当接せず、ツールプレート検出バルブが第１位置に保たれる一方、ツールプレートのマスタプレートへの結合状態では、ツールプレート検出バルブのセンサ部がプレートバルブ当接部に当接し、ツールプレート検出バルブが第２位置に切り換わる。また、マスタプレートがツール置台上の所定位置にないときには、ツール置台検出バルブのセンサ部が置台バルブ当接部に当接せず、ツール置台検出バルブは第１位置に保たれるが、マスタプレートがツール置台上の所定位置にあるときには、ツール置台検出バルブのセンサ部が置台バルブ当接部に当接し、ツール置台検出バルブは第２位置に切り換わる。このように各切換バルブの位置が機械的に切り換わるので、作動信頼性の高いバルブ機構が容易に得られる。
【００２１】
請求項３の発明では、上記流体はエアとする。このことで、本発明の効果が有効に発揮される最適な流体が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図４及び図５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、図示しないが例えばエアアクチュエータによって作動するクランプ装置等からなる。
【００２３】
図６及び図７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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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の挿入穴部４０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内周面に係合する係合機構４４を備えている。すなわち、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。
【００３１】
図８に拡大して示すように、各ボール収容孔４５において挿入部１８外周面側の外側開口端部にはその上下位置に、ボール４７がボール収容孔４５から抜け落ちるのを規制する１対のストッパ部４８，４８が一体に設けられ、この各ストッパ部４８はボール収容孔４５内周面から所定高さ（例えば０．１ｍｍ）だけ突出する爪状のものである。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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（ピストンロッド）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）の結合室５８（ロック室）と下側（円筒部材１７側）の分離室５９（ロック解除室）とに区画している。そして、上記マスタボディ１２、蓋部材２６、円筒部材１７、ピストン部５７及びロッド部５６により、シリンダ孔１３を蓋部材２６と円筒部材１７とで気密状に閉塞して、その内部にピストン部５７を往復動可能に嵌装してなるエアシリンダからなる着脱シリンダ６０が構成され、この着脱シリンダ６０は結合室５８及び分離室５９を有している。
【００３８】
さらに、図６及び図７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、他端が上記結合室５８に開口する結合ポート６１と、一端が同様にマスタボディ１２外周面に開口する一方、他端が上記分離室５９に開口する分離ポート６２とが貫通形成されており、これら結合室５８又は分離室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、結合室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ことにより、ツールボディ３１におけるボール受け装着孔３２のテーパカム面３８に挿入部１８外周面から突出したボール４７を係合して、ツールプレート３０をマスタプレート１１に結合する一方、分離室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ことにより、テーパカム面３８とボール４７との係合を解除して、ツールプレート３０をマスタプレート１１から分離させるようにしている。
【００３９】
図１に示すように、上記着脱シリンダ６０の結合室５８にはマスタボディ１２外周面に開口する結合ポート６１を介して結合用加圧エア通路７５の下流端が、また分離室５９には分離ポート６２を介して分離用加圧エア通路７６の下流端がそれぞれ接続されている。両エア通路７５，７６の上流端は電磁切換バルブ７８を介して加圧エア供給源（図示せず）に接続されている。この電磁切換バルブ７８は、加圧エア供給源からの加圧エアを着脱シリンダ６０の結合室５８又は分離室５９の一方に択一的に供給するように切り換わるもので、第１〜第５ポート７８ａ〜７８ｅを有しかつ結合位置Ｐ１、中立位置Ｐ２及び分離位置Ｐ３の３位置に切り換わるバルブからなり、常時は中立位置Ｐ２に保持されている。この電磁切換バルブ７８の第１ポート７８ａは上記結合用加圧エア通路７５の上流端に、また第２ポート７８ｂは分離用加圧エア通路７６の上流端にそれぞれ接続されている。第３ポート７８ｃは加圧エア供給源に接続され、第４及び第５ポート７８ｄ，７８ｅはいずれも大気に開放されている。そして、電磁切換バルブ７８が結合位置Ｐ１に切り換わったときには、第１ポート７８ａと第３ポート７８ｃとを、また第２ポート７８ｂと第５ポート７８ｅとをそれぞれ連通させ、加圧エア供給源からの加圧エアを結合用加圧エア通路７５を介して着脱シリンダ６０の結合室５８に供給することにより、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てツールプレート３０をマスタプレート１１に結合させる一方、分離位置Ｐ３に切り換わったときには、第２ポート７８ｂと第３ポート７８ｃとを、また第１ポート７８ａと第４ポート７８ｄとをそれぞれ連通させ、加圧エア供給源からの加圧エアを分離用加圧エア通路７６を介して着脱シリンダ６０の分離室５９に供給することにより、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てツールプレート３０をマスタプレート１１から分離させ、さらに中立位置Ｐ２に切り換わったときには、全てのポート７８ａ〜７８ｅを閉じ、加圧エア供給源からの加圧エアの着脱シリンダ６０の結合室５８及び分離室５９への供給を停止するとともに、その着脱シリンダ６０の結合室５８及び分離室５９を閉じ状態に保持することにより、カム部材５０を停止させるようにしている。
【００４０】
さらに、上記着脱シリンダ６０の分離室５９に加圧エア供給源からの加圧エアを供給する分離用加圧エア通路７６には着脱シリンダ６０と電磁切換バルブ７８との間に、ツールプレート検出バルブ８０とツール置台検出バルブ８１とを直列に接続してなるバルブ機構７９が設けられている。上記両検出バルブ８０，８１はいずれもセンサ部８２，８３を有し、図３及び図４に示すように各々のセンサ部８２，８３を下方に向けた状態でマスタプレート１１のマスタボディ１２外周面に固定されている。
【００４１】
上記ツールプレート検出バルブ８０は、第１〜第４ポート８０ａ〜８０ｄを有しかつ第１及び第２位置Ｐ１，Ｐ２の２位置に切り換わる４ポート２位置機械式スプリング復帰型切換バルブからなり、常時はスプリングの付勢力により第１位置Ｐ１に保持され、センサ部８２が後述のプレートバルブ当接部８７に当接してスプリングの付勢力に抗して押されたときには第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に切り換わるようになっている。
【００４２】
このツールプレート検出バルブ８０の第１ポート８０ａは上記電磁切換バルブ７８の第２ポート７８ｂに、また第３ポート８０ｃはツール置台検出バルブ８１の後述する第２ポート８１ｂに、さらに第４ポート８０ｄはツール置台検出バルブ８１の第１ポート８１ａにそれぞれ接続され、第２ポート８０ｂは大気に開放されており、ツールプレート検出バルブ８０が第１位置Ｐ１に切り換わったときには、第１ポート８０ａと第４ポート８０ｄとを、また第２ポート８０ｂと第３ポート８０ｃとをそれぞれ連通させる一方、第２位置Ｐ２に切り換わったときには、第１ポート８０ａと第３ポート８０ｃとを、また第２ポート８０ｂと第４ポート８０ｄとをそれぞれ連通させるようになっている。
【００４３】
一方、上記ツール置台検出バルブ８１は、ツールプレート検出バルブ８０と同様に第１〜第４ポート８１ａ〜８１ｄを有しかつ第１及び第２位置Ｐ１，Ｐ２の２位置に切り換わる４ポート２位置機械式スプリング復帰型切換バルブからなり、常時はスプリングの付勢力により第１位置Ｐ１に保持され、センサ部８３が後述のバルブ当接ピン９１に当接してスプリングの付勢力に抗して押されたときには第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に切り換わるようになっている。
【００４４】
このツール置台検出バルブ８１の第１ポート８１ａは上記ツールプレート検出バルブ８０の第４ポート８０ｄに、また第２ポート８１ｂはツール置台検出バルブ８１の第３ポート８０ｃに、さらに第４ポート８１ｄは着脱シリンダ６０の分離室５９（マスタボディ１２外周面の分離ポート６２）にそれぞれ接続され、第３ポート８１ｃは大気に開放されており、ツール置台検出バルブ８１が第１位置Ｐ１に切り換わったときには、第１ポート８１ａと第４ポート８１ｄとを、また第２ポート８１ｂと第３ポート８１ｃとをそれぞれ連通させる一方、第２位置Ｐ２に切り換わったときには、第１ポート８１ａと第３ポート８１ｃとを、また第２ポート８１ｂと第４ポート８１ｄとをそれぞれ連通させるようになっている。
【００４５】
さらに、上記ツールプレート３０のツールボディ３１外周面には、ツールプレート３０がマスタプレート１１に位置決めされて結合されたときのツールプレート検出バルブ８０及びツール置台検出バルブ８１に対応する位置に、板状のドグプレート８６が一体的に取付固定されている。このドグプレート８６のうちツールプレート検出バルブ８０に対応する一半部の上面（マスタプレート１１側）には、該ツールプレート検出バルブ８０のセンサ部８２に当接可能なプレートバルブ当接部８７が設けられており、ツールプレート３０がマスタプレート１１に位置決めされて結合されたときに、プレートバルブ当接部８７がツールプレート検出バルブ８０のセンサ部８２に当接して押圧することで、ツールプレート検出バルブ８０の位置をスプリングの付勢力に抗して第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に機械的に切り換えるようになっている。
【００４６】
また、上記ドグプレート８６においてツール置台検出バルブ８１に対応する他半部には上下方向に延びるピン挿通孔８８が貫通形成されている。さらに、図３及び図４に示すように、ロボットの通常の作動範囲外の位置には、ロボットのハンド２（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）に装着されない不使用状態にあるツール３をロボットアームカップリング装置１０のツールプレート３０と共に載置して保管するためのツール置台９０が設置され、このツール置台９０にはツール３を挿入保持するための孔、開口、切欠き等からなるツール挿入部９０ａが形成されている（尚、図３及び図４では要部のみを簡略化して示している）。また、ツール置台９０の上面には、マスタプレート１１に位置決めされて結合されたツールプレート３０がツール置台９０上の適正位置に載置されたときに上記ドグプレート８６のピン挿通孔８８に対応する位置に、ドグプレート８６の厚さと略同じ高さを有する置台バルブ当接部としてのバルブ当接ピン９１が立設されており、このバルブ当接ピン９１は、ツールプレート３０がツール置台９０上の適正位置に載置された状態でドグプレート８６のピン挿通孔８８に下側から上端面がドグプレート８６上面と略面一になるように挿通される。そして、マスタプレート１１がツール置台９０上の所定位置、つまりツール置台９０上に載置されたツールプレート３０を結合する位置にあるとき、バルブ当接ピン９１がツール置台検出バルブ８１のセンサ部８３に当接して押圧することで、そのツール置台検出バルブ８１の位置をスプリングの付勢力に抗して第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に機械的に切り換えるようになっている。
【００４７】
以上により、バルブ機構７９は、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、ツールプレート３０がツール置台９０上の適正位置に載置され、このツールプレート３０をマスタプレート１１が電磁切換バルブ７８の結合位置Ｐ１又は分離位置Ｐ３間の切換えにより着脱する「着脱状態」にあって、ツールプレート検出バルブ８０及びツール置台検出バルブ８１が共に第２位置Ｐ２にあるとき、又は図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、ツールプレート３０がツール置台９０上の適正位置に載置されるように、このツールプレート３０をマスタプレート１１が電磁切換バルブ７８の分離位置Ｐ３への切換えにより分離する「分離状態」にあって、両検出バルブ８０，８１が共に第１位置Ｐ１にあるときに、着脱シリンダ６０の分離室５９に加圧エア供給源からの加圧エアを供給可能とする。一方、両検出バルブ８０，８１の一方が第１位置Ｐ１にありかつ他方が第２位置Ｐ２にあるとき、具体的には図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、ツールプレート３０がマスタプレート１１に結合されかつツール置台９０上の適正位置から離れた「稼働状態」にあって、ツールプレート検出バルブ８０が第２位置Ｐ２にありかつツール置台検出バルブ８１が第１位置Ｐ１にあるとき、又は図２（ｄ）及び図３（ｄ）に示すように、ツールプレート３０がツール置台９０上になく、マスタプレート１１のみがツール置台９０上の所定位置にある「ツールプレート無し状態」にあって、ツールプレート検出バルブ８０が第１位置Ｐ１にありかつツール置台検出バルブ８１が第２位置Ｐ２にあるときに、バルブ機構７９は、着脱シリンダ６０の分離室５９をツールプレート検出バルブ８０の第２ポート８０ｂにより大気に開放し、かつ加圧エア供給源からの加圧エアをツール置台検出バルブ８１の第３ポート８１ｃから大気中に放出するようにしている。
【００４８】
上記各状態における各検出バルブ８０，８１の位置と、着脱シリンダ６０の分離室５９に対する分離用加圧エアの供給状態とをまとめて表１に示す。
【００４９】
【表１】
2004148470.tif 000003
【００５０】
尚、図５に示すように、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１対の位置決めピン６５，６５（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１対の位置決めピン穴６６，６６（１つのみ示す）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。
【００５１】
また、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。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側に延びるマスタ側加圧エア配管６の下流端が接続されている。一方、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、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、両空気ポート７０，７１を連通させて、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に供給するようにしている。
【００５２】
次に、上記実施形態の作動について説明する。ツール３がロボットのハンド２から分離されて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がツールプレート３０から分離されているとき、電磁切換バルブ７８は分離位置Ｐ３にあり、着脱機構４３の着脱シリンダ６０における分離室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。
【００５３】
この状態から、ツール置台９０上のツール３をハンド２に装着するために、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がツール置台９０上のツール３と一体のツールプレート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。
【００５４】
そして、上記挿入部１８が挿入穴部４０に挿入されると、電磁切換バルブ７８が結合位置Ｐ１に切り換えられ、マスタプレート１１の着脱シリンダ６０における分離室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。
【００５５】
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。
【００５６】
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に接触し、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、結合状態の再現性が向上する。
【００５７】
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（フェイルセイフ機構）。
【００５８】
このようにしてマスタプレート１１にツールプレート３０を着脱するとき、両プレート１１，３０の関係としては、図３（ａ）に示すように、ツールプレート３０がツール置台９０上の適正位置に載置されるように、このツールプレート３０をマスタプレート１１が電磁切換バルブ７８の結合位置Ｐ１及び分離位置Ｐ３間の切換えにより着脱する「着脱状態」と、図３（ｂ）に示すように、ツールプレート３０がツール置台９０上の適正位置に載置され、このツールプレート３０をマスタプレート１１が電磁切換バルブ７８の分離位置Ｐ３への切換えにより分離する「分離状態」と、図３（ｃ）に示すように、ツールプレート３０がマスタプレート１１に結合されかつツール置台９０上から離れた「稼働状態」と、図３（ｄ）に示すように、ツールプレート３０がツール置台９０上になく、マスタプレート１１のみがツール置台９０上の所定位置にある「ツールプレート無し状態」との４つの状態がある。
【００５９】
（着脱状態）
上記「着脱状態」では、図３（ａ）に示す如く、ツール置台９０に載置されているツールプレート３０のツールボディ３１外周面に取り付けられたドグプレート８６のピン挿通孔８８にツール置台９０上面のバルブ当接ピン９１が挿通され、そのバルブ当接ピン９１の上端面がドグプレート８６上面に露出している。このため、マスタプレート１１におけるマスタボディ１２外周面に取り付けられたバルブ機構７９のツールプレート検出バルブ８０のセンサ部８２が、ツールボディ３１外周面のドグプレート８６におけるプレートバルブ当接部８７に、またバルブ機構７９のツール置台検出バルブ８１のセンサ部８３が、ドグプレート８６のピン挿通孔８８を挿通してドグプレート８６上面に露出する上記バルブ当接ピン９１の上端面にそれぞれ当接して押圧され、図２（ａ）に示すように、両検出バルブ８０，８１の双方が共にスプリングの付勢力に抗して第２位置Ｐ２に切り換えられる。このことで、加圧エア供給源からの分離用加圧エアは、ツールプレート検出バルブ８０の第１及び第３ポート８０ａ，８０ｃ並びにツール置台検出バルブ８１の第２及び第４ポート８１ｂ，８１ｄを経由して着脱シリンダ６０の分離室５９に供給可能な状態となる。つまり、「着脱状態」では、ツールプレート３０はツール３と共にツール置台９０上にあり、このツールプレート３０をマスタプレート１１から分離しても問題はないので、そのツールプレート３０の分離動作を行うことができる。
【００６０】
（分離状態）
また、「分離状態」では、図３（ｂ）に示す如く、上記「着脱状態」と同様に、ツール置台９０に載置されているツールプレート３０のツールボディ３１外周面に取り付けられたドグプレート８６のピン挿通孔８８にツール置台９０上面のバルブ当接ピン９１が挿通され、そのバルブ当接ピン９１の上端面がドグプレート８６上面に露出しているが、マスタプレート１１はツール置台９０上のツールプレート３０から離れているので、バルブ機構７９のツールプレート検出バルブ８０のセンサ部８２はツールボディ３１外周面のドグプレート８６におけるプレートバルブ当接部８７から、またツール置台検出バルブ８１のセンサ部８３はバルブ当接ピン９１の上端面からそれぞれ離れ、図２（ｂ）に示すように、両検出バルブ８０，８１の双方がスプリングの付勢力により共に第１位置Ｐ１に切り換えられる。このことで、「着脱状態」と同様に、加圧エア供給源からの分離用加圧エアは、ツールプレート検出バルブ８０の第１及び第４ポート８０ａ，８０ｄ並びにツール置台検出バルブ８１の第１及び第４ポート８１ａ，８１ｄを経由して着脱シリンダ６０の分離室５９に供給可能な状態となる。つまり、「分離状態」では、ツールプレート３０はツール３と共にマスタプレート１１から分離してツール置台９０上にあるので、そのツールプレート３０の分離動作を行うことができる。
【００６１】
（稼働状態）
さらに、上記「稼働状態」では、図３（ｃ）に示すように、ツールプレート３０がツール３と共にマスタプレート１１に結合されているので、ツールプレート３０のドグプレート８６のピン挿通孔８８からツール置台９０上面のバルブ当接ピン９１が抜け出している。このため、図２（ｃ）に示すように、バルブ機構７９のツールプレート検出バルブ８０のセンサ部８２はツールボディ３１外周面のドグプレート８６におけるプレートバルブ当接部８７に押圧され、そのツールプレート検出バルブ８０はスプリングの付勢力に抗して第２位置Ｐ２に切り換えられるが、ツール置台検出バルブ８１のセンサ部８３はバルブ当接ピン９１の上端面に当接せず、そのツール置台検出バルブ８１はスプリングの付勢力により第１位置Ｐ１に切り換えられる。このことで、加圧エア供給源からの分離用加圧エアは、ツールプレート検出バルブ８０の第１及び第３ポート８０ａ，８０ｃ並びにツール置台検出バルブ８１の第２及び第３ポート８１ｂ，８１ｃを経由して大気中に放出される一方、着脱シリンダ６０の分離室５９は、ツール置台検出バルブ８１の第４及び第１ポート８１ｄ，８１ａ並びにツールプレート検出バルブ８０の第４及び第２ポート８０ｄ，８０ｂを経由して大気に開放される。つまり、この「稼働状態」では、ツールプレート３０はツール３と共にマスタプレート１１に結合され、このツールプレート３０をマスタプレート１１から分離すると問題が生じるので、そのツールプレート３０の分離動作を停止している。
【００６２】
（ツールプレート無し状態）
さらにまた、上記「ツールプレート無し状態」では、図３（ｄ）に示すように、ツールプレート３０がツール置台９０上の適正位置にないが、マスタプレート１１はツール置台９０上にあるツールプレート３０を結合しようとする所定位置にある。このため、図２（ｄ）に示すように、バルブ機構７９のツールプレート検出バルブ８０のセンサ部８２はツールボディ３１外周面のドグプレート８６におけるプレートバルブ当接部８７に押圧されず、そのツールプレート検出バルブ８０はスプリングの付勢力により第１位置Ｐ１に切り換えられる一方、ツール置台検出バルブ８１のセンサ部８３はバルブ当接ピン９１の上端面に当接して押圧され、そのツール置台検出バルブ８１はスプリングの付勢力に抗して第２位置Ｐ２に切り換えられる。このことで、加圧エア供給源からの分離用加圧エアは、ツールプレート検出バルブ８０の第１及び第４ポート８０ａ，８０ｄ並びにツール置台検出バルブ８１の第１及び第３ポート８１ａ，８１ｃを経由して大気中に放出される一方、着脱シリンダ６０の分離室５９は、ツール置台検出バルブ８１の第４及び第２ポート８１ｄ，８１ｂ並びにツールプレート検出バルブ８０の第３及び第２ポート８０ｃ，８０ｂを経由して大気に開放される。つまり、この「ツールプレート無し状態」では、ツールプレート３０をマスタプレート１１から分離する必要はないので、そのツールプレート３０の分離動作を停止している。
【００６３】
このように、ツールプレート３０がマスタプレート１１へ結合されてツールプレート検出バルブ８０が第２位置Ｐ２にあり、かつマスタプレート１１がツール置台９０上の所定位置にあってツール置台検出バルブ８１も第２位置Ｐ２にある「着脱状態」、又はツールプレート３０がマスタプレート１１へ結合されずにツールプレート検出バルブ８０が第１位置Ｐ１にあり、かつマスタプレート１１がツール置台９０上の所定位置になくてツール置台検出バルブ８１も第１位置Ｐ１にある「分離状態」では、着脱シリンダ６０の分離室５９に加圧エア供給源からの加圧エアが供給可能となるが、ツールプレート３０がマスタプレート１１へ結合されていてツールプレート検出バルブ８０が第２位置Ｐ２にあり、かつマスタプレート１１がツール置台９０上の所定位置になくてツール置台検出バルブ８１が第１位置Ｐ１にある「稼働状態」、又はツールプレート３０がマスタプレート１１へ結合されずにツールプレート検出バルブ８０が第１位置Ｐ１にあり、かつマスタプレート１１がツール置台９０上の所定位置にあってツール置台検出バルブ８１が第２位置Ｐ２にある「ツールプレート無し状態」では、着脱シリンダ６０の分離室５９が大気に開放されかつ加圧エア供給源からの加圧エアも大気中に放出されるので、上記ロボットの作動状態であってツールプレート３０の脱落を防止する必要がある「稼働状態」において、加圧エア供給源からの加圧エアが着脱シリンダ６０の分離室５９に供給されることはない。さらには、仮に加圧エアの分離室５９への漏れが生じてその状態が長時間に亘り続いたとしても、漏洩した加圧エアは開放された分離室５９から直ちに排出されることとなり、分離室５９に加圧エアが蓄積されることもない。よって、分離室５９への加圧エアの蓄積によるツールプレート３０の脱落を安定して確実に防止することができる。
【００６４】
また、上記「稼働状態」又は「ツールプレート無し状態」においては、ツールプレート検出バルブ８０及びツール置台検出バルブ８１の一方が第１位置Ｐ１にある一方、他方は第２位置Ｐ２にあり、着脱シリンダ６０の結合室５８に加圧エア供給源からの加圧エアが供給されるが、この状態で電磁切換バルブ７８に誤操作や誤動作等による異常状態が発生し、同じ加圧エアが着脱シリンダ６０の分離室５９に供給されるように切り換わったときには、その加圧エアは、ツールプレート検出バルブ８０の第１及び第３ポート８０ａ，８０ｃ並びにツール置台検出バルブ８１の第２及び第３ポート８１ｂ，８１ｃを経由して大気中に放出されるか（稼働状態）、又はツールプレート検出バルブ８０の第１及び第４ポート８０ａ，８０ｄ並びにツール置台検出バルブ８１の第１及び第３ポート８１ａ，８１ｃを経由して大気中に放出される（ツールプレート無し状態）こととなり、この大気中への加圧エアの放出状況に基づいて上記異常状態を容易に判別することができる。
【００６５】
また、ツールプレート検出バルブ８０及びツール置台検出バルブ８１は、各々のセンサ部８２，８３を下方に向けた状態でマスタプレート１１のマスタボディ１２外周面に取付固定され、この各センサ部８２，８３をツールプレート３０のツールボディ３１外周面におけるドグプレート８６のプレートバルブ当接部８７及びツール置台９０上面のバルブ当接ピン９１にそれぞれ当接させることで、各切換バルブ８０，８１の位置が機械的に切り換わるので、作動信頼性の高いバルブ機構７９が容易に得られる。
【００６６】
尚、上記実施形態では、流体としてエアを用いているが、オイル等の液体を用いてもよく、放出される液体をドレンすればよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明した如く、請求項１〜３の発明によると、マスタプレート、ツールプレート、及び着脱シリンダにより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を備えたロボットアームカップリング装置における脱落防止装置として、着脱シリンダの分離室に加圧流体供給源からの加圧流体を供給する流体通路に、ツールプレートのマスタプレートへの分離状態で第１位置に切り換わる一方、ツールプレートのマスタプレートへの結合状態で第２位置に切り換わるツールプレート検出バルブと、マスタプレートがツール置台上の所定位置にないときに第１位置に切り換わる一方、マスタプレートがツール置台上の所定位置にあるときに第２位置に切り換わるツール置台検出バルブとを直列に接続してなるバルブ機構を設け、このバルブ機構は、両検出バルブが共に第１位置にあるとき又は共に第２位置にあるときに、着脱シリンダの分離室に加圧流体供給源からの加圧流体を供給する一方、両検出バルブの一方が第１位置にありかつ他方が第２位置にあるときに、着脱シリンダの分離室を開放しかつ加圧流体供給源からの加圧流体を放出するものとしたことにより、２つの検出バルブの一方が第１位置にありかつ他方が第２位置にあるときに、加圧流体供給源からの加圧流体が着脱シリンダの分離室に供給されることはないとともに、仮に加圧流体の分離室への漏れが生じてその状態が長時間に亘り続いたとしても、漏洩した加圧流体は開放された分離室から直ちに排出され、分離室に加圧流体が蓄積されることはなく、分離室への加圧流体の蓄積によるツールプレートの脱落を安定して信頼性よくかつ確実に防止することができる。また、着脱シリンダの結合室に加圧流体供給源からの加圧流体を供給している状態で、誤操作や誤動作等により、同じ加圧流体が着脱シリンダの分離室に供給されるように切り換わる異常状態が発生したときに、その加圧流体を放出されるので、異常状態を容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態においてロボットアームカップリング装置の着脱シリンダに接続されるエア回路を示す回路図である。
【図２】バルブ機構の作動に伴い着脱シリンダの分離室に対する接続状態の変化を示す図である。
【図３】バルブ機構の作動状態の変化を示す説明図である。
【図４】バルブ機構の両検出バルブ、プレートバルブ当接部及びバルブ当接ピンの位置を示す斜視図である。
【図５】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６】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７】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６相当図である。
【図８】ボール収容孔の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  ロボットアーム
２  ハンド
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
１２  マスタボディ
１３  シリンダ孔
１８  挿入部
２６  蓋部材
３０  ツールプレート
３１  ツールボディ
３８  テーパカム面
４０  挿入穴部
４３  着脱機構
４４  係合機構
４５  ボール収容孔
４７  ボール
５０  カム部材
５６  ロッド部
５７  ピストン部
５８  結合室
５９  分離室
６０  着脱シリンダ
７５  結合用加圧エア通路
７６  分離用加圧エア通路
７８  電磁切換バルブ
７９  バルブ機構
８０  ツールプレート検出バルブ
８０ａ〜８０ｄ  第１〜第４ポート
８１  ツール置台検出バルブ
８１ａ〜８１ｄ  第１〜第４ポート
Ｐ１  第１位置
Ｐ２  第２位置
８２，８３  センサ部
８７  プレートバルブ当接部
９０  ツール置台
９１  バルブ当接ピン（置台バルブ当接部）
【図１】
2004148470.tif 000004
【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】
2004148470.tif 000010
【図８】
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