JP2011218489A - クイックジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】着脱性に優れ、かつ、多軸の設備に適用される場合にも作業性を確保することが可能なクイックジョイントを提供する。
【解決手段】クイックジョイント１は、回転軸３の先端から軸方向に沿って延出される保持部３１と、保持部３１内に軸方向に沿って摺動可能に収容されるプランジャ３２と、プランジャ３２を軸方向先端側に向けて付勢するバネ３３と、プランジャ３２の先端から軸方向に沿って延出され、かつ、保持部３１の先端から突出して設けられる突起３４と、保持部３１に支持され、プランジャ３２の摺動に応じて保持部３１の外周面から突出可能、かつ、保持部３１の外周面より内側に没入可能であるボール３６・３６と、保持部３１の外形に応じた内周面を有するとともに、保持部３１が内部を摺動可能に形成される孔部４１と、孔部４１の内周面に設けられ、ボール３６・３６と嵌合可能に形成される嵌合溝４２・４２と、を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、二つの部材を簡易な操作によって結合するクイックジョイントに関する。

交換式ソケット、管継手等、二つの部材を結合して用いる、又は二つの部材を結合する技術において、簡易な操作によって二つの部材の一部を係合・離脱させて、前記二つの部材の結合及び分離を行うクイックジョイントが広く用いられている。
例えば、複数種類のボルトのそれぞれに応じた形状を有する複数種類のソケットと結合可能な回転軸を有する回転工具において、回転軸とソケットとの結合にクイックジョイントが用いられている。これにより、一つの回転軸に対して複数種類のソケットを簡易に交換可能となるため、回転工具に設置する回転軸の必要数を減らし、設備コストを抑えることができる。
ただし、このような交換頻度の高い設備にクイックジョイントを採用する場合、ソケット交換の作業性、つまりクイックジョイントの着脱性が設備性能を左右する一つの要因として重視される。

従来のクイックジョイントの構成として、（１）弾性部材を介して係合し、前記弾性部材の付勢力によって係合するものであって、係合部分に径方向外側から押圧力を付与することによって、弾性部材を変形させて係合状態を解除するもの（特許文献１等参照）、（２）クイックジョイントの外周側面に設けられる係止部材により、径方向からの押圧力を付与することによって係合するものであって、前記係止部材を回転軸方向に沿ってスライドさせることによって、前記押圧力を解除して係合状態を解除するもの（特許文献２等参照）等が公知である。
しかしながら、上記従来技術では、軸に対する径方向側、つまり外周側面からクイックジョイントを操作する必要がある。例えば、設備に多数の軸が並設されている場合は、隣接する軸間ピッチが狭くなるため、操作時におけるクイックジョイントへのアクセスが困難になり、着脱にかかる作業性が低下してしまう。さらに、従来のクイックジョイントを多軸の設備に適用する際に軸間ピッチに大きな制約があるため、実用性に劣るものであった。

特開２００９−１７４６７３号公報 特開２００７−３１５４６５号公報

本発明は、着脱性に優れ、かつ、多軸の設備に適用される場合にも作業性を確保することが可能なクイックジョイントを提供することを課題とする。

本発明のクイックジョイントは、軸に中空状のワークを着脱する際に用いるクイックジョイントであって、前記軸側に設けられる係合部と、前記ワークの内部空間に設けられ、前記係合部と係合する被係合部とを含み、前記係合部は、前記軸の先端から軸方向に沿って延出される保持部と、前記保持部内に軸方向に沿って摺動可能に収容されるプランジャと、前記プランジャを軸方向先端側に向けて付勢する付勢部材と、前記プランジャの先端から軸方向に沿って延出され、かつ、前記保持部の先端から突出して設けられる突起と、前記保持部に支持され、前記プランジャの摺動位置に応じて前記保持部の外周面から突出可能、かつ、前記保持部の外周面より内側に没入可能である嵌合部材と、を具備し、前記被係合部は、前記保持部の外形に応じた内周面を有するとともに、当該保持部が内部を摺動可能に形成される孔部と、前記孔部の内周面に設けられ、前記嵌合部材と嵌合可能に形成される嵌合溝と、を具備する。

本発明によれば、着脱性に優れ、かつ、多軸の設備に適用される場合にも作業性を確保することが可能なクイックジョイントを提供できる。

クイックジョイントを具備する回転工具の一部を示す図である。 クイックジョイントを示す断面図である。 プランジャの摺動によるボールの挙動を示す断面図である。 回転工具において、ソケットを離脱する状態を示す図である。 回転工具において、ソケットを係合する状態を示す図である。 クイックジョイントの別実施形態を示す図である。 クイックジョイントの別実施形態を示す図である。

以下では、図１〜図５を参照して、本発明に係るクイックジョイントの実施の一形態であるクイックジョイント１について説明する。クイックジョイント１は、回転工具２に備わる着脱部であり、回転工具２の回転軸３にソケット４を着脱するために用いられるジョイントである。

図１に示すように、回転工具２は、多数の回転軸３・３・・・を具備し、それぞれの回転軸３に対して、クイックジョイント１を介して、所望のソケット４を取り付け可能に構成される。なお、回転工具２では、回転軸３・３・・・は互いに平行な姿勢で並設されており、隣接する回転軸３・３同士が近接した位置に配置されている。
各回転軸３は、適宜の回転駆動装置（不図示）に接続され、回転駆動可能に構成されている。各ソケット４は、異なる形状、大きさの頭部を有するボルトを締結するための工具であり、各回転軸３の回転駆動によって当該ボルトを締結する。なお、ソケット４の先端部には、各ボルトの頭部に対応した形状を有する凹部４ａが形成されているとともに、ソケット４は回転軸３の軸方向に向けて貫通する中空状に形成されている。

図２に示すように、クイックジョイント１は、回転軸３の先端部に設けられる係合部３０、及びソケット４の基端部に設けられる被係合部４０により構成される。回転軸３の係合部３０をソケット４の被係合部４０に係合させることにより、ソケット４を回転軸３に取り付けることが可能であり、これらの係合状態を解除する（離脱する）ことによって、ソケット４を回転軸３から取り外すことが可能である。
係合部３０は、保持部３１、プランジャ３２、バネ３３、突起３４、ボール溝３５、ボール３６・３６等により構成され、被係合部４０は、孔部４１、嵌合溝４２・４２等により構成される。

保持部３１は、回転軸３の先端から軸方向に沿って先端側に延出される部位である。保持部３１は、方形の外形形状を有し、内部にプランジャ３２、バネ３３の一部を収容する空間を有する有底の角筒状部位である。保持部３１内は、回転軸３の先端と保持部３１の先端面（底面）とによって閉じた空間とされている。
保持部３１の外周側にソケット４の孔部４１を係合させることによって、回転軸３にソケット４を保持する。

保持部３１は、外周部に貫通孔３１ａ・３１ａを有する。貫通孔３１ａは、保持部３１を径方向に貫通して設けられており、ボール３６を径方向に移動可能、つまり保持部３１の外周面から突出可能、かつ、外周面から没入可能に支持する円形の孔部である。貫通孔３１ａの外周面側の開口は、ボール３６の径よりも小さい径にて形成されており、ボール３６が貫通孔３１ａから脱落することが防止されている。

プランジャ３２は、回転軸３の軸方向に延びる部材であり、保持部３１内に収容されている。プランジャ３２は、保持部３１の内部空間内で軸方向に沿って摺動可能である。プランジャ３２は、バネ３３を介して回転軸３の先端に軸方向に移動可能に支持されている。

バネ３３は、一端が回転軸３の先端側に、他端がプランジャ３２の基端側に固定される付勢部材である。バネ３３は、プランジャ３２に対して回転軸３から遠ざかる方向に付勢する付勢力を付与する。
プランジャ３２は、バネ３３によって軸方向先端側に向けた付勢力を常時受けている。

プランジャ３２は、先端から軸方向に延出して設けられる突起３４を有する。突起３４は、保持部３１の先端面（底面）から先端側に所定の長さだけ突出して設けられる。突起３４を軸方向に押圧することによって、プランジャ３２には軸方向の外力が付与される。
プランジャ３２は、軸方向中途部の外周にボール溝３５を有する。ボール溝３５は、ボール３６に応じた形状、つまり略半円形断面の溝形状を有する凹部であり、プランジャ３２の外周全周に亘って形成されている。ボール溝３５内には、ボール３６が移動可能（嵌合可能）であり、ボール溝３５内にボール３６が入り込むことによって、ボール３６が保持部３１の外周面から完全に没入するようにボール溝３５の溝深さが適宜設定されている。

クイックジョイント１を操作しない時、すなわち回転軸３とソケット４との接続状態および離脱状態が維持される時には、プランジャ３２は、バネ３３による付勢力を受けて保持部３１の底部（先端部）と接触した状態に保持される。このとき、プランジャ３２のボール溝３５が保持部３１の貫通孔３１ａ・３１ａよりも下方に位置するように設定される。
クイックジョイント１を操作する時、すなわち回転軸３にソケット４を着脱する時には、バネ３３による付勢力に抗してプランジャ３２を軸方向基端側に摺動させる。このとき、例えば、プランジャ３２が摺動端部まで（回転軸３の先端と当接するまで）摺動したときに、ボール溝３５と貫通孔３１ａ・３１ａとが対向するように設定されることが好ましい（図３参照）。

ボール３６・３６は、保持部３１に支持される硬球である。具体的には、ボール３６は、保持部３１の貫通孔３１ａ内に脱落不能に収容され、貫通孔３１ａ内を径方向に移動することにより保持部３１の外周面からの突出量を変更可能である。ボール３６は、プランジャ３２の軸方向の摺動位置に応じて、保持部３１の外周面から外方に所定距離だけ突出可能、かつ、保持部３１の外周面より内側に没入可能である。

以上のように構成されるクイックジョイント１の係合部３０では、プランジャ３２を軸方向に摺動させることによって、保持部３１におけるボール３６・３６の径方向の位置を変更する（ボール３６・３６の保持部３１からの突出／没入を切り替える）。

孔部４１は、ソケット４の基端部に形成され、保持部３１の外形に応じた方形状の内周面を有する貫通孔である。孔部４１は、ソケット４を軸方向に貫通して設けられる。孔部４１は、保持部３１が内接可能、かつ摺動可能である。
孔部４１の内周面には、嵌合溝４２・４２が形成される。嵌合溝４２は、ボール３６と嵌合可能に形成されており、例えば、ボール３６がその中央部にて嵌合可能な楕円形の切り欠き溝として形成されている。

以上のように、クイックジョイント１の被保持部４０には、保持部３１の外周面から突出するボール３６・３６と嵌合可能な嵌合溝４２・４２が形成されており、これらが嵌合することによって、係合部３０と被係合部４０とが係合し、これらの嵌合が解除されることによって係合状態が解除される。

以下に、図３を参照して、係合部３０と被係合部４０との係合・離脱について詳細に説明する。図３に示すように、プランジャ３２の軸方向の位置に応じてボール３６・３６の突出又は没入が変更される。このボール３６・３６の挙動により、係合部３０（回転軸３）と被係合部４０（ソケット４）との係合状態が切り替えられる。

図３（ａ）に示すように、バネ３３に抗した外力がプランジャ３２に作用していない場合には、プランジャ３２はバネ３３の付勢力によって軸方向先端側に位置している。このとき、ボール３６・３６は、プランジャ３２の外周面に当接することによって、保持部３１の外周面から突出した状態で固定されて径方向内側への移動が規制される。これにより、径方向内側への力に対する抗力（つまり、径方向外側からの外力に対する反力）が発生する。
この状態のときに、ボール３６・３６が嵌合溝４２・４２に嵌合することにより、ボール３６・３６からの径方向外側への反力が作用し、ソケット４が回転軸３に強固に固定される。つまり、クイックジョイント１によって、ソケット４が回転軸３に結合された状態となる。

図３（ｂ）に示すように、バネ３３に抗した外力がプランジャ３２に作用し、ボール溝３５と貫通孔３１ａ・３１ａとが対向する位置にまでプランジャ３２が摺動した場合には、ボール３６・３６が貫通孔３１ａ・３１ａを介してボール溝３５内に移動可能となり、ボール３６・３６の径方向への移動が自由となる。
この状態のときに、ボール３６・３６に径方向内側への外力が加わると、保持部３１の外周面よりも内側に没入するため、ソケット４は、孔部４１を保持部３１に内接させた状態で摺動可能となり、ソケット４の軸方向への移動が自由となる。つまり、クイックジョイント１による結合が解除され、ソケット４が回転軸３に対して着脱自在となる。

以下に、図４及び図５を参照して、以上のように構成されるクイックジョイント１を具備する回転工具２において、ソケット４を交換する際の操作について説明する。
なお、回転工具２は多数の回転軸３・３・・・を具備するが、説明の便宜上、そのうち外側面側からのアクセスが困難な位置に隣接した状態で配置される三つの回転軸３・３・３のうち中央に位置する回転軸３及びその回転軸３に取り付けられるソケット４を取り上げて説明する。

図４（ａ）に示すように、クイックジョイント１の突起３４に応じた頭部、つまり、突起３４に先端側から当接して基端側へ押圧可能な形状の頭部を有し、かつ、ソケット４の軸方向の長さに対して十分な長さを有する棒部材５０をソケット４の先端側の開口から挿入して、突起３４を軸方向に向けて押圧する。これにより、プランジャ３２がバネ３３の付勢力に抗して回転軸３の基端部側へ摺動する。
そして、図４（ｂ）に示すように、棒部材５０からの押圧によって、プランジャ３２がボール溝３５と保持部３１の貫通孔３１ａ・３１ａとが対向する位置にまで摺動することにより、ボール３６・３６がボール溝３５側へ移動して嵌入し、ボール３６・３６と嵌合溝４２・４２との嵌合状態が解除される。棒部材５０による押圧を維持しつつ、ソケット４を回転軸３から取り外す。

次に、図５（ａ）に示すように、取り外したソケット４と異なる種類の新たなソケット４Ａを回転軸３に対して配置し、棒部材５０によってプランジャ３２の突起３４を押圧して、プランジャ３２を摺動させる。これにより、ボール３６・３６が貫通孔３１ａ・３１ａ内に移動可能となるため、保持部３１の外周をソケット４Ａが摺動可能となる。
そして、図５（ｂ）に示すように、新たなソケット４Ａの孔部４１を回転軸３の保持部３１の外周に沿って摺動させて取り付ける。新たなソケット４Ａを回転軸３に取り付けた後に棒部材５０をソケット４Ａ内から抜き出して、プランジャ３２への押圧を解除することによって、ボール３６・３６と嵌合溝４２・４２とを嵌合させて、ソケット４Ａを取り付け、ソケットの交換作業を終了する。

以上のように、ソケット４を異なる種類のソケット４Ａに交換する作業は、棒部材５０を中空状に形成されるソケット４の内部を通して操作することによって行われるため、ソケット４の交換時、つまりクイックジョイント１の着脱時に回転軸３の軸方向からのアクセスのみで着脱操作が可能となる。
従って、回転工具２のように多数の回転軸３・３・・を有する場合にも、回転軸３・３・・・間の軸間ピッチの制約を受けることがないため、クイックジョイント１の着脱性を良好なものにすることができる。ひいては、回転工具２の回転軸３・３・・・の配置の制約を受けないため、設計自由度が向上する。

また、本実施形態のクイックジョイント１は、ボール３６・３６と嵌合溝４２・４２との嵌合によって、回転軸３にソケット４が結合されるという機械的な結合形態を採用している。このような機械的な結合は、回転工具２の使用時の条件（トルク、回転数等）に対して有利であり、信頼性に優れている。
さらに、回転工具２を実際に使用する際には、各回転軸３を回転駆動する回転駆動装置を隔離するために回転工具２の周囲にはカバーが設けられる。このカバーは、回転工具２の外周側面を覆っており、ソケット４の先端側が開口している。
これに対して、本実施形態のクイックジョイント１を具備する回転工具２であれば、カバーの開口側からのアクセスのみでソケット４・４・・・を交換可能であるため、実用性に優れる。

なお、クイックジョイント１における係合部３０及び被係合部４０の構成は、上記のものに限定されることはなく、回転工具２としての作業特性、つまり、使用時のトルク、回転数等に耐え得る機械的な結合形態であれば適用可能であり、例えば、クイックジョイント１を図６又は図７に示すような構成としても良い。
図６に示すように、係合部３０におけるプランジャ３２の摺動、つまりボール３６・３６の突出／没入操作を、突起３４に対する押圧形態に替えて、ねじ６０の弛め／締めによってプランジャ３２の軸方向の位置を調整する形態を採用することが可能である。
また、図７に示すように、ボール３６・３６の突出量を変更する形態に替えて、プランジャ３２の摺動に応じて、保持部３１からの突出／没入を切り替え可能な楔７０・７０を用いた形態を採用することが可能である。

なお、クイックジョイント１の被係合部４０側の構成をソケット４以外のワークに適用することによって、ワークを持ち運ぶ形態を実現することも可能である。
例えば、ワークに回転軸３の保持部３１及び棒部材５０が通過可能な中空部を設け、当該中空部に孔部４１及び嵌合溝４２を形成することによって上記形態を実現可能である。

１ クイックジョイント
３ 回転軸（軸）
４ ソケット（中空状のワーク）
３１ 保持部
３２ プランジャ
３３ 突起
３４ ボール溝
３５ バネ（付勢部材）
３６ ボール（嵌合部材）
４１ 孔部
４２ 嵌合溝

Claims (1)

1. 軸に中空状のワークを着脱する際に用いるクイックジョイントであって、
   前記軸側に設けられる係合部と、前記ワークの内部空間に設けられ、前記係合部と係合する被係合部とを含み、
   前記係合部は、
   前記軸の先端から軸方向に沿って延出される保持部と、
   前記保持部内に軸方向に沿って摺動可能に収容されるプランジャと、
   前記プランジャを軸方向先端側に向けて付勢する付勢部材と、
   前記プランジャの先端から軸方向に沿って延出され、かつ、前記保持部の先端から突出して設けられる突起と、
   前記保持部に支持され、前記プランジャの摺動位置に応じて前記保持部の外周面から突出可能、かつ、前記保持部の外周面より内側に没入可能である嵌合部材と、を具備し、
   前記被係合部は、
   前記保持部の外形に応じた内周面を有するとともに、当該保持部が内部を摺動可能に形成される孔部と、
   前記孔部の内周面に設けられ、前記嵌合部材と嵌合可能に形成される嵌合溝と、を具備するクイックジョイント。

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