JP2006297499A

JP2006297499A - 取付け治具

Info

Publication number: JP2006297499A
Application number: JP2005118676A
Authority: JP
Inventors: Mitsukazu Kawamoto; 三一川本
Original assignee: Shinmei Industry Co Ltd
Current assignee: Shinmei Industry Co Ltd
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】容易に着脱できるだけでなく、取り付けた状態ではガタツキが生じないようにして安定した連結を行なうことができる取付け治具を提供すること。
【解決手段】側面にテーパ４および環状溝６が形成されたボス２と、このボス２を挿入できる孔７が形成されたホルダ３とからなり、前記孔７の少なくとも一部が前記ボス２のテーパ４に密着できるテーパ孔８に形成されており、かつ、前記ホルダ３が、前記ボス２を前記孔７の奥へと引き込むような力Ｆ７を加えた状態でボス２を把持するように、前記ボス２の環状溝６に嵌合する部分を有する把持機構９を備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、取付け治具に関するものであり、たとえば自動車工場などの製造ラインにおけるワーク移載設備において、ワークに吸着するカップを取り付けた腕状の部材（以下、ハンドという）を積込み装置本体に取付ける部分における取付け治具に関するものである。

従来より、特に自動車工場などの製造ラインにおけるワーク移載設備では、ワークの形状に合わせたハンドを用いることが必要である。そこで、ハンドを積込み装置本体に着脱自在に取付ける取付け治具を用いることがある。

図６は、ワンタッチ操作によって着脱を行なうことができる取付け治具９１の一例を示す図である。図６において、取付け治具９１は、側面に断面視略凹字形状である所定幅の環状溝９２が形成されたボス９３と、このボス９３を挿入できる孔９４が形成されたホルダ９５とからなり、前記孔９４内の環状溝９２に対応する部分には、この環状溝９２と嵌合する爪９６が突出するように構成されている。

また、ボス９３の先端９３ａは先窄まりのテーパに形成されており、ボス９３を孔９４内に挿入するだけで爪９６が環状溝９２に嵌合するように構成されている。加えて、前記爪９６は孔９４内に突出するように付勢されており、ホルダ９５の側面にはこの爪９６を孔９４から縮退させるためのレバー９７が取り付けられている。

図７は前記ホルダ９５の構成を孔９４の方向から見た図であり、図７（Ａ）は爪９６を孔９４内に突出させた状態、図７（Ｂ）は前記レバー９７を操作することにより、爪９６を孔９４内から縮退させた状態を示している。つまり、作業者はこのレバー９７を操作することにより、孔９４内への爪９６の突出状態を切り換えることができ、環状溝９２と爪９６の係合を容易に解除して、取付け治具９１を分離可能な状態にすることができる。
特開２００５−５９０５１号公報

しかしながら、上述した従来の取付け治具９１ではボス９３とホルダ９５との係合部分において、ガタツキが生じることはさけられなかった。すなわち、従来の取付け治具９１では、その構成が複雑になりすぎないようにするために、通常は爪９６によって環状溝９２の片側の部分を抑えるように構成しているが、爪９６が当たっていない部分にはボス９３の抜け止めを行なうための力をかけることができないので、ボス９３を抑える力が弱くガタツキが生じるという問題があった。

また、爪９６が容易に環状溝９２に嵌まるようにするために、環状溝９２の幅Ｗ１と爪９６の幅Ｗ２に幾らかの公差（例えば、Ｗ１＝Ｗ２＋α）を設けることが行われているが、これがボス９３の進退方向のガタツキの原因となっていた。同様に、ボス９３の直径Ｄ１と孔９４の直径Ｄ２にも公差（例えば、Ｄ２＝Ｄ１＋α）を設けているので、ボス９３が孔９４に対して幾らか傾くことができ、これがガタツキの原因となっていた。

とりわけ、前記取付け治具９１を自動車工場などの製造ラインにおけるワーク移載設備のハンドの着脱部分に取付ける場合には、前記ガタツキが大きくなればなるほど積込み装置でワークをパレット等に積み込む際に、パレット等に当たる可能性が高くなり、ワークに傷を付けるなどして不良品を出すことも考えられる。また、前記衝突によってハンドを破損することにより、積込み装置が稼働できなくなり、工場のラインを止める必要が生じることも考えられる。

さらに、ワークの形状が変わるなどしてハンドの形状が変わるときには、作業者が段替えと呼ばれる作業を行なって、ハンドを積込み装置側のホルダから抜き取って交換する必要が生じる。このときに、一方の手でハンドを持った状態で、他方の手で前記レバー９７を操作しながらボス９３を孔９４から引き抜くようにしてハンドを積込み装置本体から取り外す必要が生じていた。ところが、ハンドには重量のあるものもあるので、段替え作業を安全かつ容易に行うためには２人以上の作業者必要であり、作業効率が悪かった。

本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、容易に着脱できるだけでなく、取り付けた状態ではガタツキが生じないようにして安定した連結を行なうことができる取付け治具を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の取付け治具は、側面にテーパおよび環状溝が形成されたボスと、このボスを挿入できる孔が形成されたホルダとからなり、前記孔の少なくとも一部が前記ボスのテーパに密着できるテーパ孔に形成されており、かつ、前記ホルダが、前記ボスを前記孔の奥へと引き込むような力を加えた状態でボスを把持するように、前記ボスの環状溝に嵌合する部分を有する把持機構を備えてなることを特徴としている。

前記把持機構が、前記環状溝の部分を挿入可能に構成された筒体と、この筒体の前記環状溝に対応する位置において環状溝に嵌まり込むように配置された複数の球体と、この球体を筒体の外側から内側に押し込む方向に力を加える押圧部材と、前記ボスをホルダから分離した状態では付勢力によって前記孔の開口方向に移動して前記筒体内への球体の進入を規制する一方、前記孔へのボスの挿入に伴って孔の奥方向へと移動することにより前記規制を解除する内部筒体とを備えていてもよい（請求項２）。

前記押圧部材が、前記筒体の外側を覆う状態で前記開口方向に付勢された外筒であり、この外筒の内周面に、前記開口方向への移動に伴って前記球体を筒体の内側に押し込むように、傾斜を形成してあってもよい（請求項３）。前記緩やかな傾斜は外筒の内径を徐々に小さくして形成することができる。

請求項１に記載の取付け治具は、ボスにテーパが形成されているので、ボスを孔内に容易に挿入することができるだけでなく、ボスのテーパが孔に形成されたテーパ孔の内周面に密着するので、ホルダとボスとの取付け部分におけるガタツキが一切ない。また、把持機構はボスを前記孔の奥へと引き込むような力を加えた状態で把持するものであるから、前記テーパが孔の内周面に確実に密着するようにして、その中心を正確に合わせることができる。加えて、ボスを把持している状態においてボスには孔の奥へと引き込むような力が加わっているので、これを確実に抜け止めすることができる。そして、把持機構によるボスの把持を解除するだけで、ホルダからボスを容易に取り外すことができる。

前記把持機構が、前記環状溝の部分を挿入可能に構成された筒体と、この筒体の前記環状溝に対応する位置において環状溝に嵌まり込むように配置された複数の球体と、この球体を筒体の外側から内側に押し込む方向に力を加える押圧部材と、前記ボスをホルダから分離した状態では付勢力によって前記孔の開口方向に移動して前記筒体内への球体の進入を規制する一方、前記孔へのボスの挿入に伴って孔の奥方向へと移動することにより前記規制を解除する内部筒体とを備えてなる場合（請求項２）には、ボスを孔内に押し込むだけで内部筒体を孔の奥方向へと移動させることができ、球体が筒体内に進入できるようになり、前記環状溝に球体が嵌合することにより、ボスを抜け止め保持することができる。また、複数の球体がそれぞれ環状溝の異なる部分に嵌まり込むので、より安定した抜け止め保持を行なうことができる。

また、前記内部筒体が孔の開口方向に付勢されているので、取付け治具の係合を解除するときに、前記押圧部材による押圧を解除するだけで、ボスを内部筒体の付勢によって押し出すことができる。すなわわち、まず押圧部材による球体に加えている力を解除するときにボスとホルダとの係合を解除すると共に、内部筒体が孔の開口方向に移動して筒体内への球体の進入を規制することができるので、ボスが再びホルダに連結されることを防止できる。

これは、本発明の取付け治具によって取り付けられる部材が積込み装置のハンドのように、とりわけ重量のあるものであるときに有用である。つまり、作業者は片手でハンドを抑えてこれが飛び出さないようにしながら把持機構による把持を解除した後に、両手でハンドを持ってホルダからボスを引き抜く方向に引っ張ることにより、重量のあるハンドを両手で持って容易に積込み装置から取り外すことができる。

前記押圧部材が、前記筒体の外側を覆う状態で前記開口方向に付勢された外筒であり、この外筒の内周面に、前記開口方向への移動に伴って前記球体を筒体の内側に押し込むように、傾斜を形成してある場合（請求項３）には、この外筒に加わった付勢力によって外筒が開口方向へ移動することに伴って球体を強い力で筒体の内側に押し込むことができ、ボスを強い力で孔の奥へと引き込むことができる。また、この外筒を付勢力に反する孔の奥方向に移動させるだけで前記球体を筒体の内側に押し込む力を解除することができる。つまり、取付け治具の着脱操作を容易とすることができる。

図１〜４は本発明の実施例にかかる取付け治具１の構成を示す図であり、図１は連結する前の状態を一部断面にして示す縦断面図、図２は連結した状態を一部断面にして示す平断面図、図３は前記取付け治具１をボス２側から見た側面図、図４は取付け治具１を連結した状態の要部を拡大して示す断面図である。

図１〜４において、本実施例の取付け治具１はボス２とホルダ３とからなり、ボス２をホルダ３内に挿入した状態で連結するものである。ボス２は例えば断面が略長方形のボス本体２Ａと、ボス本体２Ａの先端部分の側面を先細り形状のテーパに形成してなるテーパ面４と、このテーパ面４のさらに先端部に形成された小径の円柱部分５と、この円柱部分の側面に形成された環状溝６とを備えている。

前記ホルダ３は例えば前記ボス２を挿入できる孔７が形成されており、この孔７の一部に前記ボス３のテーパ面４に密着できる形状の内周面を有するテーパ孔８が形成されている。また、前記孔７の奥部には、前記ボス２をさらに孔７の奥方向Ｂへと引き込むような力を加えた状態でボス２を把持するように、前記ボス２の環状溝６に嵌合する部分を有する把持機構９を設けている。本実施例のホルダ３は例えば自動車工場などの製造ラインにおける積込み装置にビス３ａ（図２参照）などを用いて取り付けられるものであり、ワークを吸着保持するハンドに連結された前記ボス２を着脱自在に取り付けるものである。

本実施例のボス本体２Ａには前記テーパ面４の最大直径Ｄmax よりも幅Ｄｗ（図２，３参照）が大きくなるようにして段部２ａが形成されており、テーパ面４とテーパ孔８が密着した状態で、前記段部２ａと前記テーパ孔８の入口部分に形成された段部８ａとの間に僅かな隙間ｄが形成されるようにしている。つまり、テーパ面４とテーパ孔８が密着した状態で、さらに、無理な力でボス２を奥方向Ｂに押し込もうとしても、テーパ面４やテーパ孔８の形状を歪ませて食い込むほどにはボス２が奥方向Ｂに移動しないように構成してある。

前記円柱部分５はテーパ面４と同心状に形成されたものであり、前記環状溝６は、図４の拡大図に示すように、最も小径となる底部６ａと、この底部６ａに連設するテーパ面６ｂ，６ｃとからなる。また、円柱部分５の先端部の外周には緩やかなテーパが形成されたガイド部５ａを有する。

前記把持機構９は、前記環状溝６を有する円柱部分５を挿入可能に構成された筒体１０と、この筒体１０の前記環状溝６に対応する位置において環状溝６に嵌まり込むように配置された複数の球体１１と、この球体１１を筒体１０の外側から内側に押し込む方向に力を加える押圧部材１２と、前記ボス２をホルダ３から分離した状態では付勢力によって前記孔７の開口方向Ａに移動して前記筒体１０内への球体１１の進入を規制する一方、前記孔７へのボス２の挿入に伴って孔７の奥方向Ｂへと移動することにより前記規制を解除する内部筒体１３と、前記押圧部材１２および内部筒体１３を筒体１０に取付けるための取付け部材１４とを備えている。

前記筒体１０は前記球体１１の数にあせて、この球体１１を挿入ための連通孔１０ａが形成されており、この連通孔１０ａの形状は、その内周面側の連通口の直径Ｄｈが球体１１の直径Ｄｂより小さく、連通孔１０ａの外周面側の連通口の大きさが球体１１よりも十分に大きくなるようにテーパに形成されている。つまり、球体１１は連通孔１０ａ内で移動することにより、筒体１０の内周面から幾らが突出できると共に、筒体１０の内周面側に完全に飛び出さないように構成されている。

球体１１は前記環状溝６に対して異なる位相で嵌合するように複数設けられており、少なくとも２箇所（すなわち、互いに１８０°離れた位相）において環状溝６内に嵌合する。また、好ましくは３箇所（すなわち、互いに１２０°離れた位相）において環状溝６内に嵌合することにより、より安定した把持を行なうことができるが、本実施例では環状溝６の異なる４箇所（例えば９０°間隔）において対角線上に配置された球体１１が環状溝６内に嵌合する。なお、球体１１を５個以上設けて環状溝６に対する球体１１の嵌合をより確実に行なうようにしてもよいことはいうまでもない。

前記押圧部材１２は、前記筒体１０の外側を覆う状態で、前記開口方向Ａに付勢された筒状の部材（外筒）であり、以下の説明ではロックスリーブ１２という。また、ロックスリーブ１２の内周面には前記開口方向Ａへの移動に伴って前記球体１１を強い力で筒体１０の内側に押し込むように例えば４〜５°程度の緩やかな傾斜部分１２ａと、ロックスリーブ１２の前記奥方向Ｂへの移動に伴って球体１１への押圧を解除する例えば４５°程度の急激な傾斜部分１２ｂとが形成されている。１２ｃは前記ロックスリーブ１２を開口方向Ａに付勢するための弾性部材の一例として設けられたコイルバネであり、１２ｄはロックスリーブ１２を持って操作しやすいように形成された段部である。

前記内部筒体１３は、前記円柱部分５の先端部に当接する当接面１３ａを備えると共に、この内部筒体１３を開口方向Ａに付勢するための弾性部材の一例として設けられたコイルバネ１３ｂを有する。また、内部筒体１３の外周部には、内部筒体１３が開口方向Ａに付勢されるときに内部筒体１３の移動量を規制するための段部１３ｃが形成されており、この段部１３ｃが筒体１０の内周面に形成された段部１０ｂに当接することにより、内部筒体１３を筒体１０内に抜け止め保持することができる。

さらに、前記取付け部材１４は筒体１０の奥方向Ｂの端部に螺合連結されることにより前記コイルバネ１２ｃ，１３ｃを抑えるものである。

図５は前記取付け治具１を用いた取付け治具の連結手順を説明する図であり、図５は連結状態の取付け治具１の各部に加わる力を説明する図である。

図５（Ａ）に示すように、ボス２を挿入する前の状態では内部筒体１３が矢印Ｆ１に示すコイルバネ１３ｂによる付勢力によって開口方向Ａに押しつけられているので、球体１１の筒体１０内への進入は内部筒体１３の外側面によって阻止されている。したがって、ロックスリーブ１２は矢印Ｆ２に示すコイルバネ１２ｃによる付勢力によって開口方向Ａに押しつけられているものの球体１１の筒体１０内への進入が阻止されているので、ロックスリーブ１２の開口方向Ａへの移動は阻止される。

一方、前記円柱部分５の先端部にはテーパ状のガイド部５ａが形成されているので、円柱部分５を筒体１０内に容易に挿入することができる。また、ボス２の側面がテーパ面４であるからボス２の先端部における直径Ｄmin が小さく、テーパ孔８の内周面との間に十分の隙間があり、ボルダ３に対するボス２の挿入を容易に行なうことができる。

図５（Ｂ）は内部筒体１３の当接面１３ａに円柱部分５の先端部が当接し、この内部筒体１３を押圧している状態を示す図である。ここで、ボス２を孔７内に挿入するときに、ボス２の移動量に合わせて矢印Ｆ３に示すように、円柱部分５および内部筒体１３が奥方向Ｂに移動する。なお、この状態ではまだ前記球体１１の筒体１０内への進入が阻止されているので、球体１１はロックスリーブ１２の急激な傾斜部分１２ｂ（本実施例では傾斜部分１２ｂの傾斜が完全な円筒に対して４５°程度である例を示しているが、この角度は任意である）に当接している。

図５（Ｃ）は矢印Ｆ４に示すように、ボス２を更に孔７の奥方向Ｂへ挿入したときの状態を示す図である。ここで球体１１は前記環状溝６に差しかかって、テーパ面６ｂに接することにより、このテーパ面６ｂに沿って幾らか筒体１０内に進入する。そして、球体１１の移動に伴って、ロックスリーブ１２が幾らか開口方向Ａに移動して、筒体１０がロックスリーブ１２の緩やかな傾斜部分１２ａ（本実施例では傾斜部分１２ａの傾斜が完全な円筒に対して４〜５°の傾斜である例を示しているが、この角度は任意である）に当接するようになる。

図５（Ｄ）はボス２をホルダ３内に完全に嵌合させた状態を示す図である。このとき、球体１１は矢印Ｆ５に示すように、筒体１０内に進入して環状溝６内に嵌合し、テーパ面６ｂに当接する。そして、球体１１の移動に伴って、ロックスリーブ１２が矢印Ｆ６に示すように開口方向Ａに移動し、球体１１は緩やかな傾斜部分１２ａによって押圧されることにより、さらに矢印Ｆ５に示す方向に移動させるように、筒体１０の内側に向かって強い力で押圧される。また、球体１１が矢印Ｆ５に示す方向に移動し、矢印Ｆ５に示す方向に強い力（以下、力Ｆ５という）が加わることにより、テーパ面６ｂには矢印Ｆ７方向に示す強い力が加わる。

つまり、ロックスリーブ１２を開口方向Ａに付勢する図示左方向の力Ｆ２が、緩やかな傾斜部分１２ａによって増幅されて強力にされた図示下方向の力Ｆ５となり、これがテーパ面６ｂによって図示右方向の力Ｆ４となることを示している。したがって、この力Ｆ５，Ｆ７の大きさは傾斜部分１２ａの傾斜の小ささおよびテーパ面６ｂの傾斜（完全な円柱に対する角度）の大きさによって決まる。

そして、前記ボス２を孔７の奥方向Ｂに引き込む力Ｆ４の作用によって、ボス２は移動できる限界まで矢印Ｆ８方向に移動する。また、ボス２の側面にはテーパ面４が形成されており、前記の孔７の内側面にはこれにぴったり嵌合するテーパ孔８が形成されているので、テーパ面４がテーパ孔８に完全に嵌合し、これらの間にがたつきの原因となる隙間が形成されることはない。つまり、本発明の取付け治具１では、把持機構９によってボス２を孔７の奥へと引き込むような力Ｆ７を加えた状態でボスを把持するので、これを抜け止め保持すると共に、テーパ面４とテーパ孔８との当接を確実に行って、がたつきの原因となるものを完全に無くすことができる。

なお、前記把持機構９によって常にボス２を引っ張る力Ｆ７を加え続けるためには、ボス２をホルダ３に連結した状態で、図４の拡大図に示すように、球体１１が環状溝６の底部６ａに接触しないようにして、球体１１がテーパ面６ｂに当接することが望ましい。

一方、前記取付け治具１の連結状態を解除するときは前記ロックスリーブ１２を矢印Ｂに示す方向に引っ張ることにより、ロックスリーブ１２にかかる力Ｆ５を解除して、球体１１と環状溝６の嵌合を解除することにより、把持機構９は環状溝６を把持しなくなる。加えて、前記内部筒体１３がコイルバネ１３ｂの付勢力Ｆ１によって孔７の開口方向Ａに移動して、ボス２を少し押し出すと共に、図５（Ａ）の状態に復帰する。したがって、ロックスリーブ１２から手を放しても、球体１１が環状溝６に嵌まり込むことはない。つまり、取付け治具１の連結解除の操作性がよい。

上述の実施例では孔７の一部にテーパ孔８の部分を形成しており、他の部分においてボス２の断面長方形の本体２ａを回り止め保持できるようにする例を示しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわちボス２の先端部の全体をテーパ面としたり孔７の全体をテーパ孔８としてもよい。同様に、本実施例ではテーパ面８のさらに先端分にさらに小径の円柱部材５を設けてこれに環状溝６を形成する例を示しているが、環状溝６の位置はテーパ面４の途中であっても、テーパ面４よりも本体２Ａ側に設けてもよい。

本発明の実施例にかかる取付け治具の構成を示す縦断面図である。前記取付け治具の平断面図である。前記取付け治具をボス側から見た側面図である。前記取付け治具の構成を一部拡大して示す図である。前記取付け治具の動作を説明する図である。従来の取付け治具の構成を示す図である。前記取付け治具の構成を示す別の図である。

符号の説明

１取付け治具
２ボス
３ホルダ
６環状溝
７孔
８テーパ孔
９把持機構
１０筒体
１１球体
１２押圧部材（外筒）１３内部筒体
１２ａ緩やかな傾斜
Ａ開口方向
Ｂ奥方向
Ｆ７引き込む力

Claims

側面にテーパおよび環状溝が形成されたボスと、このボスを挿入できる孔が形成されたホルダとからなり、前記孔の少なくとも一部が前記ボスのテーパに密着できるテーパ孔に形成されており、かつ、前記ホルダが、前記ボスを前記孔の奥へと引き込むような力を加えた状態でボスを把持するように、前記ボスの環状溝に嵌合する部分を有する把持機構を備えてなることを特徴とする取付け治具。
前記把持機構が、前記環状溝の部分を挿入可能に構成された筒体と、この筒体の前記環状溝に対応する位置において環状溝に嵌まり込むように配置された複数の球体と、この球体を筒体の外側から内側に押し込む方向に力を加える押圧部材と、前記ボスをホルダから分離した状態では付勢力によって前記孔の開口方向に移動して前記筒体内への球体の進入を規制する一方、前記孔へのボスの挿入に伴って孔の奥方向へと移動することにより前記規制を解除する内部筒体とを備えてなる請求項１に記載の取付け治具。
前記押圧部材が、前記筒体の外側を覆う状態で前記開口方向に付勢された外筒であり、この外筒の内周面に、前記開口方向への移動に伴って前記球体を筒体の内側に押し込むように、傾斜を形成してある請求項２に記載の取付け治具。