JP2600326Y2 - 締結装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、たとえばワークに対し
て所定の作業を行わせるハンドなどの被締結部材を着脱
自在に締結する締結装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の量産部品や製品の組立工場等にお
いては、１つの作業ステージにおいて部品等のワークに
対して種々の作業を行ったり、ワークを把持してこれの
搬送を行うことがある。このような場合には、作業能率
の向上を図るために、ロボットを用いて作業を行うこと
が行われている。

【０００３】１台のロボットにより複数の種類の作業を
行い得るようにするためには、多数のハンド（被締結部
材）をハンド支持台に保持しておき、ロボットに対して
は締結装置を設けてその多数のハンドのうち特定のハン
ドを選択して着脱自在に装着させ、部品等のワークに対
して所定の作業を行うようにすることが提案されてい
る。

【０００４】このようなロボットに設けられる従来の締
結装置の要部を図５および図６に示す。

【０００５】締結装置３４の締結メカニズムは、ハンド
３２の締結穴３２ｂに挿入される中空支持軸４１に径方
向変位自在に設けられた複数の鋼球４３が、たとえば流
体圧によって摺動される締結軸４５によって外方向に変
位されることによるものであり、最も望ましい外方向変
位状態を示したものが図５である。この図５では鋼球４
３が締結軸４５の締結面４５ａによって完全に外方向に
変位されたものであり、これによれば、作動中の振動等
によっても鋼球４３は常に外方向に変位されており、安
定した締結状態が得られるからである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】しかし、図５に示す状
態に鋼球４３を変位させて締結面４５ａで鋼球４３の内
方移動を阻止するには、締結軸４５の加工に高い精度を
要することになり、締結軸４５の径が細い場合には締結
部のガタつきが発生する。これに対して、締結軸４５が
大きい場合、つまり加工誤差により設計値よりも大きく
なってしまった場合には、図６に示すように、鋼球４３
は締結面４５ａではなくテーパ状の解除面４５ｂと締結
面４５ａとの間の角部に接触した状態となって締結され
るという不安定な状態となり、負荷の変動や流体圧の低
下などによって締結軸４５が後退方向に移動し易くな
る。すると鋼球４３が内方向に変位されて締結状態が解
除され、ハンド３２が不用意に離脱するおそれが発生す
ることになる。

【０００７】そこで、本考案の目的は、締結軸に高い加
工精度を要求することなく被締結部材との間に安定した
締結状態を得ることのできる締結装置に関する技術を提
供することにある。

【０００８】本考案の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
考案のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明の締結装置は、軸方向に
貫通孔が形成されて被締結部材の締結穴に挿入される中
空支持軸が固定されたハウジング本体と、前記中空支持
軸の径方向に変位自在に設けられ、外方向へ変位するこ
とにより前記被締結部材の前記締結穴と係合状態とされ
る一方、内方向へ変位することによりその係合状態が解
除される複数の鋼球と、前記中空支持軸の前記貫通孔に
軸方向に摺動自在に設けられるとともに、前記鋼球を外
方向に変位させて係合状態とする締結面と内方向に変位
させて係合解除状態とするテーパ状の解除面とが形成さ
れた締結軸とを有し、前記締結軸の前記締結面と前記解
除面との間に前記締結面より小径でほぼ前記締結軸の軸
方向に沿う離脱防止面を形成し、前記鋼球を前記締結面
とこれよりも小径の離脱防止面とのいずれかに接触させ
て前記被締結部材を前記ハウジング本体に締結するよう
にしたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記のような構成の締結装置によれば、加工誤
差によって設計値よりも締結面の外径が大きくなり、鋼
球が締結面に接触しない状態となったとしても、鋼球の
内方向への変位が離脱防止面によって阻止される。した
がって、締結軸の締結面の外径に高い加工精度を要する
ことなく、被締結部材が不用意に離脱するおそれのない
安定した締結状態を被締結部材との間に得ることができ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１３】（実施例１） 図１は本考案の一実施例である締結装置が用いられた工
業用のロボットを示す説明図、図２はその締結装置を示
す断面図、そして図３はその締結装置の要部断面図であ
る。

【００１４】図１に示すように、本実施例の締結装置
は、たとえば工業用のロボット１におけるハンド（被締
結部材）２の締結用に設けられたもので、アーム３の先
端に本考案の締結装置４（図２）が組み込まれたマニホ
ールド電磁弁ユニット５を取付けてハンド２を締結し、
ワーク台６上のワーク７に対して作業を行わせるもので
ある。

【００１５】ロボット１に隣接してハンド支持台８が設
置され、このハンド支持台８にはそれぞれ流体圧により
作動する多数のハンド２が載置されている。そして、締
結装置４に何れかのハンド２を選択的且つ着脱自在に装
着させてロボット１を作動させることによって、ハンド
２によりワーク７に対して所定の作業を行うことができ
る。

【００１６】それぞれのハンド２は、締結装置４に装着
されるハンドホルダ２ａと、そのハンドホルダ２ａに取
付けられてハンド部９ａを駆動するハンド駆動部９ｂと
を有している。

【００１７】ハンド２によるワーク７への作業として
は、ワーク７を把持して搬送する作業、ワーク７を真空
吸着して搬送する作業、ワーク７に対する穴明け作業等
種々の作業があり、これらの作業を行うための全ての治
具、工具、フィンガ、およびアクチュエータ等を含め
て、ワーク７に対して何らかの作業を行うものをここで
はハンド２と指称するものである。

【００１８】このようなハンド２をマニホールド電磁弁
ユニット５に締結する締結装置４は、図２に示すような
ものである。

【００１９】すなわち、締結装置４を駆動する電磁弁５
ａの出力ポート５ａ₁ と連通された２つの給排ポート１
０ａ，１０ｂが開設され、さらにこの給排ポート１０
ａ，１０ｂと連通する加圧室１０ｃが形成されたハウジ
ング本体１０がマニホールド電磁弁ユニット５と連結さ
れている。そして、前記加圧室１０ｃと連通する貫通孔
１１ａがその軸方向に形成され、ハンド２の締結穴２ｂ
に挿入される中空支持軸１１がねじ部材１２によってハ
ウジング本体１０に固定されている。

【００２０】中空支持軸１１の先端には内壁面から外壁
面に貫通して複数の収容孔１１ｂが形成され、それぞれ
の収容孔１１ｂ内には中空支持軸１１の径方向に変位自
在に鋼球１３が収容されている。この鋼球１３は中空支
持軸１１がハンド２の締結穴２ｂに挿入された状態にお
いて外方向へ変位することにより締結穴２ｂに形成され
たテーパ面２ｂ₁ に当接して係合状態とされ、内方向へ
変位することによりその係合状態が解除されるようにな
っている。なお、中空支持軸１１とハウジング本体１０
に形成された加圧室１０ｃの壁面とはシール材１４によ
ってシールされている。

【００２１】中空支持軸１１の貫通孔１１ａには、鋼球
１３を外方向に変位させてハンド２を締結する一方、内
方向に変位させてこの締結を解除する締結軸１５が、前
記中空支持軸１１の軸方向に摺動自在に設けられてい
る。

【００２２】すなわち、図３に示すように、この締結軸
１５は、軸方向に前進して鋼球１３を外方向に変位さ
せ、これを締結穴２ｂのテーパ部２ｂ₁ と係合状態で固
定するための締結面１５ａと、後退して鋼球１３を内方
向に変位させ、テーパ部２ｂ₁との係合状態を解除する
ためのテーパ状の解除面１５ｂとが形成されている。さ
らに、締結面１５ａと解除面１５ｂとの間には、締結面
１５ａより小径でほぼ締結軸１５の軸方向に沿う離脱防
止面１５ｃが形成されている。この離脱防止面１５ｃ
は、ハンド２の締結時において鋼球１３が締結面１５ａ
から外れて解除面１５ｂに沿って内方向に変位すること
を阻止するものであり、これによって、ハンド２が不用
意に離脱することが防止されている。なお、締結面１５
ａと離脱防止面１５ｃとの間にはテーパ面１５ｄが形成
され、軸方向への前進時において鋼球１３がスムーズに
締結面１５ａに案内されるようになっている。

【００２３】図２に示すように、ハウジング本体１０の
加圧室１０ｃに位置している締結軸１５の基部１５ｅに
は、外周面にシール材１６が装着されて加圧室１０ｃの
壁面との間がシールされている。そして、このシール材
１６によって加圧室１０ｃが２つの給排ポート１０ａ，
１０ｂのそれぞれに連通する２つの加圧室１０ｃに分割
されており、給排ポート１０ａから流体が流入すると図
面上方の加圧室１０ｃが加圧されて締結軸が前進方向に
摺動され、給排ポート１０ｂから流入すると図面下方の
加圧室１０ｃが加圧されて後退方向に摺動されるように
なっている。また、加圧室１０ｃには締結軸１５を前進
方向に付勢するスプリング１７が、締結軸１５の軸方向
に沿って設けられている。さらに、締結軸１５と中空支
持軸１１との間はたとえばＶリングなどのシール材１８
によってシールされ、給排ポート１０ｂから流入した流
体の洩れが防止されるようになっている。

【００２４】本実施例の締結装置４のハンド締結動作に
ついて、図２および図３に基づいて説明すると次のよう
なものである。

【００２５】図２に示すように、中空支持軸１１がハン
ド２の締結穴２ｂに挿入された状態において電磁弁５ａ
から給排ポート１０ａを介して図面上方の加圧室１０ｃ
に流体が流入すると、加圧室１０ｃが加圧されて締結軸
１５が軸方向に前進される。すると、鋼球１３が締結軸
１５の締結面１５ａに押し上げられて中空支持軸１１の
径方向外側に変位され、締結穴２ｂに形成されたテーパ
部２ｂ₁ に当接して係合状態となり、これによって、ハ
ンド２が締結装置４に締結される。

【００２６】このとき、締結軸１５の径が加工誤差によ
って設計値よりも大きい場合には、図３（ａ）に示すよ
うに、鋼球１３は締結面１５ａではなく締結面１５ａと
テーパ面１５ｄとの間の角部に接触して内方移動が阻止
されることになるが、この状態のもとで、ハンド２が作
動したり加圧室１０ｃ内の流体圧が低下すると、鋼球１
３の内方向への押し付け力によって締結軸１５が後退方
向に押し戻される。このような状態となっても、図３
（ｂ）に示すように、鋼球１３は離脱防止面１５ｃに保
持された状態になる。したがって、前記したテーパ部２
ｂ₁ との係合状態は依然維持されたままとなり、鋼球１
が解除面１５ｂに沿って内方向に変位することが阻止さ
れる。よって、本実施例の締結装置４では、締結された
ハンド２は不用意に離脱することがなく、安定した締結
状態を得ることが可能になる。

【００２７】なお、締結軸１５の径が最も望ましい大き
さの場合には、締結面１５ａと離脱防止面１５ｃとの間
に形成されたテーパ面１５ｄによって、鋼球１３は締結
軸１５の前進時においてスムーズに締結面１５ａに案内
されることになる。

【００２８】電磁弁５ａから給排ポート１０ｂを介して
図面下方の加圧室１０ｃに流体が流入すると、締結軸１
５がスプリング１７の付勢力に抗して後退移動する。す
ると、鋼球１３が締結軸１５の解除面１５ｂに案内され
て中空支持軸１１の径方向内側に変位されて係合状態が
解除され、ハンド２が締結装置４から離脱される。

【００２９】（実施例２） 図４は本考案の他の実施例である締結装置の要部断面図
である。

【００３０】図示するように、本実施例の締結装置２４
は、軸方向に往復動して鋼球１３を中空支持軸１１の径
方向に変位させる締結軸２５に、締結面２５ａ、解除面
２５ｂ、および離脱防止面２５ｃが形成されたもので、
締結面２５ａと離脱防止面２５ｃとの間は段差になって
おり、実施例１のようなテーパ面１５ｄは形成されてい
ない。

【００３１】締結装置２４自体が小形で締結軸２５も小
さい場合には、本実施例の締結軸２４のようにテーパ面
１５ｄを形成しなくても、軸方向への前進時における鋼
球１３はスムーズに締結面２５ａに案内されることにな
る。

【００３２】以上、本考案者によってなされた考案を実
施例に基づき具体的に説明したが、本考案は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３３】さらに、以上の説明では、主として本考案
者によってなされた考案をその背景となったハンド用の
締結装置について説明したが、それに限定されるもので
はなく、他の種々の締結装置に適用することが可能であ
る。

【００３４】

【考案の効果】本願において開示された考案のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３５】(1).加工された締結軸の締結面の外径が加
工誤差のため設計値よりも大きめとなっていても、鋼球
は締結面ではなく締結面と離脱防止面との間で内方への
移動が阻止された状態となる。よって、負荷の変動や流
体圧の低下などにより締結軸が後退方向に押し戻されて
も、鋼球は締結面よりも小径の離脱防止面に保持される
ことになり、締結時において鋼球が解除面に沿って内方
向に移動することが阻止される。

【００３６】(2).したがって、本考案の締結装置によれ
ば、締結軸に高い加工精度を要求することなく被締結部
材が不用意に離脱するおそれが防止されるので、被締結
部材との間に安定した締結状態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１による締結装置が用いられた
工業用のロボットを示す説明図である。

【図２】その締結装置を示す断面図である。

【図３】（ａ）はその締結装置の鋼球の外方向への変位
状態を示す要部断面図、（ｂ）はその締結装置において
締結軸が後退方向に押し戻された場合の鋼球の位置を示
す要部断面図である。

【図４】本考案の実施例２による締結装置の要部断面図
である。

【図５】従来の締結装置を示す要部断面図である。

【図６】従来の締結装置を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ ロボット ２ ハンド（被締結部材） ２ａ ハンドホルダ ２ｂ 締結穴 ２ｂ₁ テーパ部 ３ アーム ４ 締結装置 ５ マニホールド電磁弁ユニット ５ａ 電磁弁 ５ａ₁ 出力ポート ６ ワーク台 ７ ワーク ８ ハンド支持台 ９ａ ハンド部 ９ｂ ハンド駆動部 １０ ハウジング本体 １０ａ 給排ポート １０ｂ 給排ポート １０ｃ 加圧室 １１ 中空支持軸 １１ａ 貫通孔 １１ｂ 収容孔 １２ ねじ部材 １３ 鋼球 １４ シール材 １５ 締結軸 １５ａ 締結面 １５ｂ 解除面 １５ｃ 離脱防止面 １５ｄ テーパ面 １５ｅ 基部 １６ シール材 １７ スプリング １８ シール材 ２４ 締結装置 ２５ 締結軸 ２５ａ 締結面 ２５ｂ 解除面 ２５ｃ 離脱防止面 ３２ ハンド ３２ｂ 締結穴 ３４ 締結装置 ４１ 中空支持軸 ４３ 鋼球 ４５ 締結軸 ４５ａ 締結面 ４５ｂ 解除面

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16B 21/00

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に貫通孔が形成されて被締結部材
   の締結穴に挿入される中空支持軸が固定されたハウジン
   グ本体と、 前記中空支持軸の径方向に変位自在に設けられ、外方向
   へ変位することにより前記被締結部材の前記締結穴と係
   合状態とされる一方、内方向へ変位することによりその
   係合状態が解除される複数の鋼球と、 前記中空支持軸の前記貫通孔に軸方向に摺動自在に設け
   られるとともに、前記鋼球を外方向に変位させて係合状
   態とする締結面と内方向に変位させて係合解除状態とす
   るテーパ状の解除面とが形成された締結軸とを有し、 前記締結軸の前記締結面と前記解除面との間に前記締結
   面より小径でほぼ前記締結軸の軸方向に沿う離脱防止面
   を形成し、前記鋼球を前記締結面とこれよりも小径の離脱防止面と
   のいずれかに接触させて前記被締結部材を前記ハウジン
   グ本体に締結するようにした ことを特徴とする締結装
   置。
2. 【請求項２】 前記締結面と前記離脱防止面との間にテ
   ーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の締結装置。
3. 【請求項３】 前記被締結部材は、ワークに対して所定
   の作業を行わせるハンドであることを特徴とする請求項
   １または２記載の締結装置。