(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内軸部材に、幅がその外径に対して小さくかつ弾性リングと、スペーサリングとが交互に複数組配置された結合リング群を外嵌し、
この結合リング群を軸心方向に圧縮する圧縮手段とを設け、
前記スペーサリングおよび弾性リングの少なくとも一方に、スペーサリングにより弾性リングを軸心方向に圧縮した時に弾性リングを外周側に付勢するテーパ面を形成した
ことを特徴とする孔内への結合装置。
【請求項２】
弾性リングを硬質合成ゴム製とし、
スペーサリングの外周側の端部面と孔の内面との間の空間が、スペーサリングの内軸部材の軸方向の端部面から、スペーサリングの内軸部材の軸方向の中心に向かって狭まる鋭角空間を形成するように構成された
ことを特徴とする請求項１記載の孔内への結合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穿孔部や円筒管、角筒管などの開口面に作業装置などを固定するための孔内への結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の結合装置は、図８に示すように、孔１１内に所定の隙間を介して挿脱自在な柱状ゴムブロック１２と、このゴムブロック１２の軸穴１２ａに挿入されてゴムブロック１２を抜け止めする係止部材１３ａを有する内軸１３と、端板１５，１５を介してゴムブロック１２を圧縮する圧縮手段、すなわち内軸１３のねじ部１３ｂとこれに嵌合されたナット１４からなるねじ式加圧機構とで構成され、ナット１４を回転することにより、端板１５，１５を介してゴムブロック１２を圧縮し、その外周面を穴１１の内面に圧接させて、その摩擦力により内軸１２を孔１１内に固定するものである。
【０００３】
また、図９に示すものは、端板２５，２５に円錐形の圧接面２５ａ，２５ａが形成されるとともに、ゴムブロック２２の端面にも圧接面２５ａに沿うテーパ面２２ａ，２２ａに形成されたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のものは、軸方向の加圧力を外周方向（半径方向外側）の膨張力に変換してその摩擦力により結合力を発生させるもので、膨張力と、ゴムブロック１２，２２および孔１１の内面の摩擦係数とで結合力が決定される。しかし、結合力を増加させるためにゴムブロック１２，２２の軸方向の長さを長くしても、ゴムブロック１２，２２の外周面と孔１１の内面の摩擦が均一に発生せず、それほど結合力が大きくならないという問題があった。これは、内軸１３とゴムブロック１２，２２の軸孔１２ａ，２２ａの内面との間に摩擦が発生するために圧縮力にロスが発生し、加圧位置から離れるに従って、圧縮力が低下して膨張力が低下するためである。
【０００５】
また、ゴムブロック１２，２２の軸方向の長さを長くすると、結合を解除する時に、軸方向の圧縮力を緩めても残留摩擦によりゴムブロック１２，２２の変形が戻りにくく、孔１１内から結合装置を離脱するのに大きい力が必要となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決して、結合力を十分に得られて、離脱も容易に行える孔内への結合装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、内軸部材に、幅がその外径に対して小さくかつ弾性リングと、スペーサリングとが交互に複数組配置された結合リング群を外嵌し、この結合リング群を軸心方向に圧縮する圧縮手段とを設け、前記スペーサリングおよび弾性リングの少なくとも一方に、スペーサリングにより弾性リングを軸心方向に圧縮した時に弾性リングを外周側に付勢するテーパ面を形成したものである。
【０００８】
上記構成によれば、結合リング群の各組のスペーサリングにより、各弾性リングがそれぞれ軸心方向に加圧されて圧縮されると、弾性リングに加わる軸心方向の加圧力が、テーパ面を介していわゆる一次くさび作用により、効果的に外周側に向く圧接力に変換される。また、弾性リングの幅が小さいために内軸部材と弾性リングとの摩擦によるロスが極めて少なく、各弾性リングとも均一に圧縮されて外周側に膨張拡径されるので、各弾性リングと孔内面との間にそれぞれ均等に摩擦力を発生させることができ、弾性リングの個数に比例して大きい摩擦力が得られ、良好に結合させることができる。また、各弾性リングは幅が小さくそれぞれ残留摩擦力も小さいため、弾性変形から戻りやすく、小さい離脱力で孔内から容易に離脱させることができる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、弾性リングを硬質合成ゴム製とし、スペーサリングの外周側の端部面と孔の内面との間の空間が、スペーサリングの内軸部材の軸方向の端部面から、スペーサリングの内軸部材の軸方向の中心に向かって狭まる鋭角空間を形成するように構成されたものである。
【００１０】
上記構成によれば、スペーサリングによりテーパ面を介して圧縮された弾性リングが、孔の内面とスペーサリングの外周側の端部面と間に形成される鋭角空間に入り込み、特に弾性リングが硬質合成ゴム製であることから、入り込んだ弾性リングが非常に効果的な二次くさび効果を発揮して、内軸部材と孔とが強固に結合される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る結合装置の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１２】
この結合装置は、図１に示すように、たとえば多数の孔１が形成された壁面２、あるいは多数の管が開口された壁面に沿って移動する作業ロボットの脚アームの先端部に取り付けられるもので、駆動装置により移動される内軸部材３の先端部に、結合リング群４が先端部のストッパー３ａに抜け止めされて外嵌されている。この結合リング群４は、弾性リングである硬質ゴムリング５と、金属製または樹脂製のスペーサリング６とが交互に複数組（図面では４組）配置されるとともに、端部硬質ゴムリング５にスペーサリング６が追加されており、各硬質ゴムリング５がスペーサリング６間に挟まれて配置されている。この結合リング群４の基端側には、ストッパー３ａとの間での結合リング群４を軸心方向に圧縮する圧縮筒部材７が内軸部材にスライド自在に外嵌され、この圧縮筒部材７とこれを軸心方向に駆動する油圧シリンダ装置等のアクチュエータ（図示せず）とで圧縮手段が構成されている。
【００１３】
図２に示すように、前記硬質ゴムリング５は硬質合成ゴム製で長方形断面に形成され、その幅Ｗ１が外径Ｄ×０．０５〜０．５０の範囲に設定されている。Ｗ１がＤ×０．０５未満である場合には、硬質ゴムリングの強度が保証されず、また圧接面も小さく、圧接面を確保するために装着個数を増やすとコストが嵩むためである。また反対に、Ｗ１がＤ×０．５０を越えると、内軸部材３と硬質ゴムリング５の内面１ａとの摩擦力が増大して軸方向に均等に圧縮されず、効率よく摩擦力が得られないためである。
【００１４】
スペーサリング６は、軸心方向に沿う断面の上辺、下辺である外周面（外周側の端部面）６ｂが長円弧状凸形に形成されて、軸心方向の端部面から中央部に向かって狭まり、孔１の内面との間に鋭角空間を形成するように構成され、かつ下部（内周部）が台形断面で、その幅Ｗ２≒Ｗ１か、またはＷ１より小さく設定されて、硬質ゴムリング５の膨張許容空間を確保するように構成される。また両端面が軸心側ほど広がる加圧側テーパ面６ａに形成されている。
【００１５】
また、硬質ゴムリング５に硬質合成ゴムを使用したのは、スペーサリング６の加圧側テーパ面６ａから伝達される加圧力を、いわゆる一次くさび作用（くさびと同様にテーパ面により発生する力の変向作用をいう）により、効率良く外周方向の圧接力に変換するためであり、また図４に示すように、硬質ゴムリング５が加圧によりスペーサリング６の外周面６ｂと孔１の内周面により形成される鋭角空間Ｃに入り込むことより生じる二次くさび効果をより効果的に発揮させるためである。ここで合成ゴムにおける硬質とは、かたさ（ＪＩＳ）６０以上をいい、軟質とはかたさ６０未満をいう。
【００１６】
上記構成において、圧縮筒部材７が先端側に前進されて結合リング群４が軸心方向に加圧されると、図３に示すように、スペーサリング６の加圧側テーパ面６ａによる一次くさび作用により、加圧力が外周側に向く圧接力に効率よく変換されるとともに、加圧作用による弾性変形により各硬質ゴムリング５がそれぞれ外周側に膨張し、各硬質ゴムリング５の外周面が孔１の内面１ａにそれぞれ均等に圧接されてその摩擦力により強固に固定される。この時、硬質ゴムリング５の幅Ｗ１が小さいため、硬質ゴムリング５の内面と内軸部材３との摩擦力によるロスは極めて少なく、各硬質ゴムリング５に均等に摩擦力が発生する。またこの時、図４に示すように、スペーサリング６の外周面６ｂが円弧状凸形断面に形成されていることから、硬質ゴムリング５の一部がスペーサリング６の外周部と孔１の内面１ａとで形成された鋭角空間Ｃに入り込んで二次くさび効果を発揮し、まだゴムリング６が硬質であることから、二次くさび効果がより効果的に作用して、内軸部材３が孔１内に極めて強固に固定される。
【００１７】
また圧縮筒部材７が後退されて結合リング群４の圧縮が解除されると、各硬質ゴムリング５がそれぞれ迅速に元の状態に復帰して孔１の内面１ａへの結合が解除される。したがって、孔１内から離脱させるのも小さい力で容易に行うことができる。
【００１８】
上記構成によれば、スペーサリング６のテーパ面６ａが硬質ゴムリング５の両端面に押し付けられると、一次くさび作用による圧接力により硬質ゴムリング５がより強く孔１の内面１ａに押し付けられる。そしてこの硬質ゴムリング５とスペーサリング６とが複数組並設されることにより、個数分だけくさび作用による圧接力がそれぞれを均一に発生されて強固に結合することができる。また従来装置では、硬質ゴムリング５の硬度を高くすると結合力が低下したが、本発明装置ではくさび作用による圧接力が大きいため、硬質ゴムリング５の硬度が高い方が、高い結合力が得られる。（従来例のゴムブロックは硬度が小さい。）
また、圧縮筒部材７による加圧作用で硬質ゴムリング５を外周側に広がるように弾性変形させる場合、硬質ゴムリングの幅Ｗ１が小さいため、硬質ゴムリング５と内軸部材３との摩擦によるロスも小さく、外周方向に変形しやすい。したがって、硬質ゴムリング５の弾性変形による摩擦力を効果的に発生させ、大きい結合力が得られる。さらに、この硬質ゴムリング５の本数に比例して大きい結合力を得ることができる。
【００１９】
さらに、スペーサリング６の外周面６ｂを円弧状凸形断面６ｂに形成して、硬質ゴムリング５の一部をスペーサリング６の外周部と孔１の内面１ａとで形成された鋭角空間Ｃに入り込ませることにより、二次くさび効果を発揮させることができ、まだゴムリング６が硬質であることから、二次くさび効果がより効果的に作用して、内軸部材３を孔１内に極めて強固に固定することができる。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、スペーサリング６に加圧側テーパ面６ａを形成したが、図５に示すように硬質ゴムリング５に受圧側テーパ面５ａを設けてもよく、また図６に示すように、硬質ゴムリング５とスペーサリング６の両方に加圧側テーパ面５ａおよび受圧側テーパ面６ａを形成してもよい。
【００２１】
さらに、スペーサリング６の外周面６ｂの形状を円弧状凸形断面としたが、孔１の内面１ａとの間に、硬質ゴムリング５側からスペーサリング６に向って狭まる鋭角空間Ｃを形成できる形状であればよく、たとえば図７に示すように、テーパ面６ｃを有する山形状断面であってもよい。
【００２２】
さらに圧縮手段は、圧縮筒部材７とそのアクチュエータとで構成したが、圧縮筒部材７を固定しておき、内軸部材３をアクチュエータにより軸心方向に駆動してもよく、さらにアクチュエータにより内軸部材３および圧縮筒部材７を相対方向にそれぞれ駆動してもよい。
【００２３】
また、弾性リングを合成ゴム製としたが、適当な弾性を有する硬質の樹脂により成形してもよい。
さらに、孔１を円形断面としたが、矩形断面の場合でも、内軸部材３を孔１の断面の相似形の角柱に形成するとともに、硬質ゴムリング５およびスペーサリング６を角筒形に形成すればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明の請求項１記載の発明によれば、結合リング群の各組のスペーサリングにより、各弾性リングがそれぞれ軸心方向に加圧されて圧縮されると、弾性リングに加わる軸心方向の加圧力が、テーパ面を介していわゆる一次くさび作用により、効果的に外周側に向く圧接力に変換される。また、弾性リングの幅が小さいために内軸部材と弾性リングとの摩擦によるロスが極めて少なく、各弾性リングとも均一に圧縮されて外周側に膨張拡径されるので、各弾性リングと孔の内面との間にそれぞれ均等に摩擦力を発生させることができ、弾性リングの個数に比例して大きい摩擦力が得られ、良好に結合させることができる。また、各弾性リングは幅が小さくそれぞれ残留摩擦力も小さいため、弾性変形から戻りやすく、小さい離脱力で孔内から容易に離脱させることができる。
【００２５】
また請求項２記載の発明によれば、スペーサリングによりテーパ面を介して圧縮された弾性リングが、孔の内面とスペーサリングの外周側の端部面との間に形成される鋭角空間に入り込み、特に弾性リングが硬質合成ゴム製であることから、入り込んだ弾性リングが非常に効果的な二次くさび効果を発揮して、内軸部材と孔とが強固に結合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る結合装置の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】同装置の硬質ゴムリングとスペーサリングの拡大断面図である。
【図３】同装置の加圧時様態を示す硬質ゴムリングとスペーサリングの拡大断面図である。
【図４】同装置の硬質ゴムリングとスペーサリングの二次くさび効果を説明する拡大断面図である。
【図５】硬質ゴムリングとスペーサリングの他の実施の形態を示す拡大断面図である。
【図６】硬質ゴムリングとスペーサリングの他の実施の形態を示す拡大断面図である。
【図７】スペーサリングの他の実施の形態を示す拡大断面図である。
【図８】従来の結合装置を示す縦断面図である。
【図９】従来の他の結合装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    孔
１ａ    内面
３    内軸部材
３ａ  ストッパー
４    結合リング群
５    硬質ゴムリング
５ａ  受圧側テーパ面
５ｂ  外周面
６    スペーサリング
６ａ  加圧側テーパ面
６ｂ  外周面
６ｃ  テーパ面
７    圧縮筒部材
Ｗ１  幅
Ｄ    外径
【図１】
0004183300.tif 000002
【図２】
0004183300.tif 000003
【図３】
0004183300.tif 000004
【図４】
0004183300.tif 000005
【図５】
0004183300.tif 000006
【図６】
0004183300.tif 000007
【図７】
0004183300.tif 000008
【図８】
0004183300.tif 000009
【図９】
0004183300.tif 000010