JP6747649B1 - 流体モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、ツールプレートをマスタプレートから取り外した際に冷却水の漏出が発生し難く、かつ小型化可能な流体モジュールの提供を目的とする。本発明の流体モジュールは、マスタ側ユニットが、その下面側に開口する縦流路と、その側面側に開口し縦流路と連通する横流路と、先端が縦流路の開口から突出する芯棒と、縦流路の厚さ方向に移動可能に構成される可動部材と、可動部材を下方へ付勢する付勢部材とを備え、ツール側ユニットが、その上面側に開口する縦流路と、可動部材を相対的に上方へ押し上げる爪部とを備え、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際にツール側ユニットの縦流路が可動部材の外周面と水密に嵌合しつつマスタ側ユニットの縦流路と連通可能に構成され、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際に可動部材の内周面と水密に嵌合し、かつ厚さ方向に延びる側周面を有する柱状部を芯棒が備える。

Description

本発明は、流体モジュールに関する。

工場等の工業設備で用いられるロボットアームは、先端に溶接器具等の種々のツール（エンドエフェクタ）を装着して生産作業を行う。このようなツールの交換を容易にするための装置としてツール交換装置が知られている。このツール交換装置は、ロボットアームの先端に取付けられるマスタプレートと、各種のツールをそれぞれ装着した複数のツールプレートとの組み合わせからなる。各ツールプレートはマスタプレートと嵌合可能に形成されている。ツール交換装置は、このツールプレートを交換することで、ロボットアームのツールの交換を容易に行うことができる。

このようなロボットアームに、ツールとして例えば溶接器具を取り付けて溶接作業を行う場合、溶接ガンが非常に高温となるため、ロボットアーム側から冷却水を供給し、溶接ガンの温度上昇を抑制する必要がある。このため、ツール交換装置には、流体モジュールが搭載されている。ツール交換装置は、この流体モジュールを用いてロボットアーム側から冷却水を供給し、また使用後の冷却水を回収する（例えば特開２０１６−３４６８１号公報参照）。

流体モジュールには、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際、マスタプレートとツールプレートとの間に冷却水を供給及び回収する流路が形成される必要がある。また、流体モジュールでは、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際には冷却水が漏れ出ないようにマスタプレート及びツールプレートそれぞれの流路を止水する必要がある。

従来の流体モジュールは、上述の要求を満たすため、例えばマスタプレートに配設されるマスタ側ユニットと、ツールプレートに配設されるツール側ユニットとを有している。上記従来の流体モジュールは、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際に厚さ方向（上下方向）に連通する流路（縦流路）が形成されるように構成されている。また、上記従来の流体モジュールでは、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際に、それぞれの縦流路を封止する機構が設けられており、この縦流路の厚さ方向の外側に冷却水を供給あるいは回収するための開口が設けられている。このため、上記従来の流体モジュールでは、厚さ方向の流路が長くなり易く、大型化し易い。

また、この封止機構としては、流路内を厚さ方向に移動することで流路の封止及びその解除を制御する止水弁が用いられる。止水弁が作動して流路を封止する際に止水弁と流路の側壁との間に冷却水に含まれる異物が挟まれると冷却水を十分に止水できず、ツールプレートをマスタプレートから取り外した際に冷却水が漏れ出る場合がある。

特開２０１６−３４６８１号公報

本発明はこのような不都合に鑑みてなされたものであり、ツールプレートをマスタプレートから取り外した際に冷却水の漏出が発生し難く、かつ小型化可能な流体モジュールの提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、ロボットアームに取付けられるマスタプレートと、このマスタプレートに着脱可能に装着され、ツールが取付けられるツールプレートとを有するツール交換装置に搭載される流体モジュールであって、上記マスタプレートに配設される板状のマスタ側ユニットと、上記ツールプレートに配設される板状のツール側ユニットとを有し、上記マスタ側ユニットが、その下面側に開口し厚さ方向に延びる縦流路と、その側面側に開口し上記縦流路と連通する横流路と、先端が上記縦流路の開口から突出し、上記縦流路の側周面との間に空隙が生じるように固定される芯棒と、平面視で上記縦流路及び上記芯棒の間に位置する筒状であり、その外周面及び上記縦流路の側周面間を水密に維持しつつ厚さ方向に移動可能に構成される可動部材と、上記可動部材を下方へ付勢する付勢部材とを備え、上記ツール側ユニットが、その上面側に開口し厚さ方向に延びる縦流路と、上記ツールプレートが上記マスタプレートに取り付けられる際に上記可動部材に当接することによりこの可動部材を相対的に上方へ押し上げる爪部とを備え、上記ツールプレートが上記マスタプレートに取り付けられた際に上記ツール側ユニットの縦流路が上記可動部材の外周面と水密に嵌合しつつ上記マスタ側ユニットの縦流路と連通可能に構成され、上記ツールプレートが上記マスタプレートから取り外された際に上記可動部材の内周面と水密に嵌合し、かつ厚さ方向に延びる側周面を有する柱状部を上記芯棒が備える。

当該流体モジュールの上記芯棒には、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際に可動部材の内周面と水密に嵌合し、かつ厚さ方向に延びる側周面を有する柱状部が備えられている。つまり、ツールプレートがマスタプレートから取り外される際に可動部材の内周面と柱状部の側周面（外周面）とは接触しながら嵌合する。このため、仮に柱状部の側周面と嵌合する可動部材の内周面に冷却水に含まれる異物が付着していたとしても、上記異物は、可動部材と柱状部とが嵌合する際に柱状部の側周面により押し出され易い。従って、当該流体モジュールは、可動部材の内周面と柱状部の側周面との間に異物が挟まれ難いので、ツールプレートをマスタプレートから取り外した際に異物に起因する冷却水の漏出が発生し難い。また、当該流体モジュールは、芯棒の外側を冷却水が流れるように流路が構成されている。このため、当該流体モジュールでは、横流路が芯棒の上端よりも低い位置で縦流路と連通しても冷却水が流れる流路を確保できる。従って、当該流体モジュールは、厚さ方向の流路を短くできるので、小型化できる。

上記マスタ側ユニットの縦流路を構成する側壁及び上記ツール側ユニットの縦流路を構成する側壁が樹脂製であるとよい。このように上記マスタ側ユニットの縦流路を構成する側壁及び上記ツール側ユニットの縦流路を構成する側壁を樹脂製とすることで、軽量化を図ることができる。また、冷却水に薬剤が含まれる場合においても流路の側壁の溶解が発生し難いので、耐久性に優れる。

上記マスタ側ユニットが、側面に金属製で板状のカバーをさらに備え、上記マスタ側ユニットの横流路の開口が上記カバーに配設されているとよい。上記横流路の開口には、冷却水の供給チューブや回収チューブが接続される。このようにマスタ側ユニットの横流路の開口を金属製のカバーに配設することで、これらのチューブを接続するための強度を確保し易い。

上記マスタ側ユニットが、上記マスタ側ユニットの縦流路を構成する側壁に、その中心軸が上記カバーの表面と対向するように埋設される金属棒と、上記金属棒及び上記カバーを連結するネジとをさらに備えるとよい。このように上記カバーをマスタ側ユニットの縦流路を構成する側壁に埋設される金属棒にネジ留めすることで、縦流路を構成する側壁を割れ難くすることができる。従って、冷却水の供給チューブや回収チューブを接続するための強度を確保し易い。なお、「金属棒の中心軸がカバーの表面と対向する」とは、金属棒の中心軸がカバーの表面と平行ないし、その成す角度が３０°以下である状態を指す。

上記ツール側ユニットが、水平方向に可動のフローティング部をさらに備え、上記フローティング部に、上記ツール側ユニットの縦流路の開口が配設されているとよい。このようにフローティング部に上記ツール側ユニットの縦流路の開口を配設することで、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際にツール側ユニットの縦流路の開口が水平方向に移動できるので、ツール側ユニットの縦流路とマスタ側ユニットの縦流路とを連通し易くできる。ここで「水平方向」とは、上記「厚さ方向（上下方向）」に実質的に直交する方向である。

上記ツール側ユニットの縦流路上端部の側周面が、この縦流路の開口に向かって拡径する逆テーパー状に形成されているとよい。このようにツール側ユニットの縦流路上端部の側周面をこの縦流路の開口に向かって拡径する逆テーパー状に形成することで、ツール側ユニットの縦流路がマスタ側ユニットの縦流路と連通するようにフローティング部を移動させ易くできる。

以上説明したように、本発明の流体モジュールは、ツールプレートをマスタプレートから取り外した際に冷却水の漏出が発生し難く、かつ小型化可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る流体モジュールのマスタ側ユニットを示す模式的斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る流体モジュールのツール側ユニットを示す模式的斜視図である。 図３は、図２のツール側ユニットを配設したツールプレートを示す模式的斜視図である。 図４は、図１のマスタ側ユニットのＩＶ−ＩＶ線での模式的断面図である。 図５は、図１のマスタ側ユニットのＶ−Ｖ線での模式的断面図である。 図６は、図２のツール側ユニットのＶＩ−ＶＩ線での模式的断面図である。 図７は、図２のツール側ユニットのＶＩＩ−ＶＩＩ線での模式的断面図である。 図８は、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際の図４のマスタ側ユニットと図６のツール側ユニットとの嵌合状態を示す模式的断面図である。

以下、本発明の実施形態について適宜図面を参照しつつ詳説する。

本発明の一実施形態に係る流体モジュールは、ツール交換装置に搭載される。

［ツール交換装置］
ツール交換装置は、ロボットアームに取付けられるマスタプレートと、このマスタプレートに着脱可能に装着され、ツールが取付けられるツールプレートとを有する。上記マスタプレートと上記ツールプレートとが操作によって着脱されることでロボットアームには種々のツールを交換して装着できる。

ツール交換装置の着脱構成としては、特に限定されないが、例えば上記ツールプレートが上面に差込凹部を有し、上記マスタプレートが上記差込凹部に差し込み可能な筒状部を有する構成とできる。

［流体モジュール］
当該流体モジュールは、図１に示す板状のマスタ側ユニット１と、図２に示す板状のツール側ユニット２とを有する。マスタ側ユニット１は、上記マスタプレートに配設される。また、ツール側ユニット２は、上記ツールプレートに配設される。図３にツール側ユニット２がツールプレートＴに配設された状態を示す。このようにツール側ユニット２がツールの１つとしてツールプレートＴに取付ネジ２１で固定することで組み込まれることにより、ツールプレートＴが全体としてプレート状に構成される。マスタ側ユニット１についても同様にマスタプレートに取付ネジ１１で固定することで組み込まれ、マスタプレート全体としてプレート状に構成される。

＜マスタ側ユニット＞
マスタ側ユニット１は、図４に示すように、第１縦流路１２と、第１横流路１３と、芯棒１４と、第１可動部材１５と、第１付勢部材１６とを備える。

マスタ側ユニット１では、第１縦流路１２、第１横流路１３、芯棒１４、第１可動部材１５及び第１付勢部材１６により冷却水を供給あるいは回収する流路が構成される。この冷却水を供給あるいは回収する流路の配設数は冷却を必要とするツールの種類や数に応じて適宜決定される。なお、マスタプレート側からツールプレート側に供給された冷却水は通常マスタプレート側に回収されるので、流路の配設数は２以上が好ましく、偶数であることがより好ましい。例えば図１のマスタプレートでは６つの流路が構成されている。

以下、マスタ側ユニット１の各構成について詳説する。

（第１縦流路）
第１縦流路１２は、マスタ側ユニット１の下面側に開口し（図４の開口１２ａを有し）、厚さ方向に延びる。また、第１縦流路１２の下端部１２ｃは、その内径が上端部の内径よりも小さくなるように構成されている。

第１縦流路１２の上端には、キャップ１７が設けられ、第１縦流路１２内を流れる冷却水がマスタ側ユニット１の上面側から漏れ出すことを抑止している。また、このキャップ１７は、後述する芯棒１４の固定台座を兼ねている。

キャップ１７は、着脱可能に構成されることが好ましい。キャップ１７を着脱可能に構成することで、芯棒１４や第１可動部材１５の清掃や交換を容易に行うことができる。この場合、マスタ側ユニット１は、キャップ１７を取り外した際にマスタ側ユニット１の上面側、つまり第１縦流路１２の上端が開口し、後述する第１可動部材１５がマスタ側ユニット１の上面側から第１縦流路１２に挿入可能に構成されている。このようにキャップ１７を設けることで、第１可動部材１５を第１縦流路１２に挿入するために例えばマスタ側ユニット１を上下に分割できる構成とする必要がなく、マスタ側ユニット１を小型化し易い。

また、キャップ１７は複数の流路に対して一体形成することもできるが、図１に示すように、１つの流路に対して１つのキャップ１７が設けられることが好ましい。このように１つの流路に対して１つのキャップ１７を設けることで、各流路のメインテナンスを独立して行えるので、マスタ側ユニット１のメインテナンス性を向上させることができる。

マスタ側ユニット１の第１縦流路１２を構成する側壁は、樹脂製であることが好ましい。このように側壁を樹脂製とすることで、マスタ側ユニット１、ひいては当該流体モジュールの軽量化を図ることができる。また、冷却水に薬剤が含まれる場合においても流路の側壁の溶解が発生し難いので、当該流体モジュールが耐久性に優れる。

この側壁は、流路ごとに独立して設けることもできるが、図１に示すように、後述する第１横流路１３の側壁も兼ねて一体成形されていることが好ましい。つまり、マスタ側ユニット１は、樹脂性の本体１８に第１縦流路１２及び第１横流路１３が設けられた構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、当該流体モジュールを小型で耐久性に優れたものとすることができる。

（第１横流路）
第１横流路１３は、マスタ側ユニット１の側面側に開口し（図４の開口１３ａを有し）、第１縦流路１２と連通する。

第１横流路１３の開口１３ａは、側面視で芯棒１４と重なる高さ、すなわち比較的低い位置に設けられる。また、第１横流路１３は、例えば開口１３ａから斜め下方に延びて第１縦流路１２と連通してもよいが、水平方向に延びて第１縦流路１２と連通することが好ましい。このように開口１３ａを位置させ、第１横流路１３を水平方向に延ばすことで、マスタ側ユニット１を薄くすることができる。

マスタ側ユニット１は、側面に金属製で板状の第１カバー１９をさらに備え、マスタ側ユニット１の第１横流路１３の開口１３ａが第１カバー１９に配設されているとよい。第１横流路１３の開口１３ａには、冷却水の供給チューブや回収チューブが接続される。このようにマスタ側ユニット１の第１横流路１３の開口１３ａを金属製の第１カバー１９に配設することで、これらのチューブを接続するための強度を確保し易い。

第１カバー１９をマスタ側ユニット１の側面に固定する構造は、特に限定されない。上記固定構造として、マスタ側ユニット１が、第１縦流路１２を構成する側壁（マスタ側ユニット１の樹脂製の本体１８）に、その中心軸が第１カバー１９の表面と対向するように埋設される金属棒３１と、金属棒３１及び第１カバー１９を連結するネジ３２とをさらに備えるとよい。ネジ３２は、本体１８を介して第１カバー１９を金属棒３１に固定する。特にマスタ側ユニット１の本体１８を軽量な樹脂製とする場合、このように第１カバー１９を本体１８に埋設される金属棒３１にネジ留めすることで、樹脂製の本体１８を割れ難くすることができる。従って、冷却水の供給チューブや回収チューブを接続するための当該流体モジュールの強度を確保し易い。

具体的な構成例について、図５を用いて説明するが、第１カバー１９をマスタ側ユニット１の側面に固定する構造は、これに限定されるものではない。図５に示すように、金属棒３１は、例えば円柱状又は角柱状とでき、樹脂製の本体１８に厚さ方向に埋設される。なお、金属棒３１は、第１カバー１９の表面と平行であることが好ましい。

また、金属棒３１には、ネジ３２が螺合するネジ孔３１ａが形成されている。ネジ孔３１ａは、ネジ３２がマスタ側ユニット１の側面視で第１カバー１９の金属棒３１と重なる位置から水平方向に向けて螺合し得るように形成されることが好ましい。さらに、ネジ３２は、第１カバー１９及び本体１８の一部をこの順に貫通し、先端部が金属棒３１のネジ孔３１ａと螺合することで、第１カバー１９を金属棒３１及び第１カバー１９に強固に固定する。

１本の金属棒３１に対して、ネジ３２は１本であってもよいが、複数本（図５では２本）としてもよい。１本の金属棒３１に対して複数のネジ３２を用いることで、第１カバー１９の固定強度が向上するほか、第１カバー１９の例えば厚さ方向のガタツキを抑止できる。

また、金属棒３１の埋設数としては、１本でもよいが、固定強度向上の観点から複数本（図１では４本）とすることが好ましい。

（芯棒）
芯棒１４は、先端が第１縦流路１２の開口１２ａから突出している。芯棒１４は第１縦流路１２の内側の側周面（内周面）１２ｂとの間に空隙が生じるように、その他端（突出している方とは反対側の端部）がキャップ１７に固定されている。

芯棒１４は、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際に後述するツール側ユニット２の第２可動部材２６を相対的に下方へ押し下げる固定部を兼ねる。このため、芯棒１４には一定の強度が必要であり、例えば金属製とされる。

芯棒１４の側周面と第１縦流路１２の側周面１２ｂとの間の空隙は冷却水が流れる流路となるため、その太さは、第１縦流路１２の径や流れる冷却水量等に応じて適宜決定される。

芯棒１４は、柱状部１４ａを備える。柱状部１４ａは、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際に第１可動部材１５の内周面１５ｂと水密に嵌合し、かつ厚さ方向に延びる側周面を有する。

柱状部１４ａの具体的な構成例について図４を用いて説明するが、柱状部１４ａの構成は、これに限定されるものではない。図４に示すように、柱状部１４ａは、芯棒１４の先端部に他の部分よりも太くなるように（横断面積が大きくなるように）形成されている。柱状部１４ａの側周面は、ツールプレートがマスタプレートから取り外された状態（図４の状態）で、第１可動部材１５の内周面１５ｂと嵌合するように構成されている。また、柱状部１４ａの外側の側周面（外周面）と嵌合する第１可動部材１５の内周面１５ｂに、Ｏリング４１が設けられており、柱状部１４ａの側周面と第１可動部材１５の内周面１５ｂとの間を水密としている。

柱状部１４ａの側周面の中心軸方向の長さ（厚さ方向の長さ）は、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際に第１可動部材１５の移動により柱状部１４ａの側周面が第１可動部材１５の内周面１５ｂと接しない状態（図８参照）となるように決定される。つまり、柱状部１４ａの側周面の中心軸方向の長さは、ツールプレートをマスタプレートに取り付けることで、マスタプレートの下面側から冷却水が供給又は回収できる長さとなるように決定されている。

（第１可動部材）
第１可動部材１５は、平面視で第１縦流路１２及び芯棒１４の間に位置する筒状であり、その外周面１５ａ及び第１縦流路１２の側周面１２ｂ間を水密に維持しつつ厚さ方向に移動可能に構成される。

第１可動部材１５の上端部１５ｃは、第１縦流路１２の下端部１２ｃより上方に位置し、その外径が第１縦流路１２の下端部１２ｃの内径よりも大きく構成されている。このため、第１可動部材１５の上端部１５ｃが第１縦流路１２の下端部１２ｃに上方から引っ掛かることにより、第１可動部材１５がマスタ側ユニット１から下方へ落下することを抑止している。

第１可動部材１５の外周面１５ａと第１縦流路１２の側周面１２ｂとの間の水密構造としては、特に限定されないが、例えば図４に示すように、第１縦流路１２の側周面１２ｂに設けられたＯリング４２を用いる構成とできる。

また、第１可動部材１５の内周面１５ｂは、上端部の内径が大きい２段の筒状に構成されており、内径が変化する位置において後述する第１付勢部材１６の下端が固定できるようになっている。

（第１付勢部材）
第１付勢部材１６は、第１可動部材１５を下方へ付勢する。第１付勢部材１６としては、例えば図４に示すように、その上端をキャップ１７に固定し芯棒１４を取り巻くように配設され、その下端により第１可動部材１５の上面を下方へ付勢するコイルバネを用いることができる。

第１付勢部材１６の付勢力（コイルバネの復元力）は、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際に第１可動部材１５の内周面１５ｂが芯棒１４の柱状部１４ａの側周面と水密に嵌合した状態に固定できるように調整されている。

＜ツール側ユニット＞
ツール側ユニット２は、図６に示すように、フローティング部２２を備える。また、ツール側ユニット２は、このフローティング部２２に、突出部２３と、第２縦流路２４と、第２横流路２５と、第２可動部材２６と、第２付勢部材２７と、爪部２８とを備える。

ツール側ユニット２では、突出部２３、第２縦流路２４、第２横流路２５、第２可動部材２６及び第２付勢部材２７により冷却水を供給あるいは回収する流路が構成される。ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際、ツール側ユニット２に構成される流路は、それぞれマスタ側ユニット１で構成される流路と連通するように配設される。つまり、ツール側ユニット２の流路の配設数は、マスタ側ユニット１の流路の配設数と同数である。

以下、ツール側ユニット２の各構成について詳説する。

（フローティング部）
フローティング部２２は、水平方向に可動に構成されている。

フローティング部２２の可動機構としては、特に限定されないが、例えば図７に示すように構成することができる。図７に示す可動機構では、ツール側ユニット２が、ツール側ユニット２の非可動部である基台２０に筒状に突出して設けられたネジ留め２０ａと、このネジ留め２０ａの内側に螺合するネジ２０ｂとを備える。また、フローティング部２２は、筒状のネジ留め２０ａをその外周面が覆われるように嵌め込むことができる貫通孔２２ａを有する。

この貫通孔２２ａの内径は、ネジ留め２０ａの外径よりも大きく、かつネジ２０ｂの頭部の外径よりも小さい径とされる。貫通孔２２ａの内径をこのような径とすると、貫通孔２２ａの内径がネジ留め２０ａの外径よりも大きいので、その径の差の範囲でフローティング部２２は水平方向に移動可能である。また、貫通孔２２ａの内径がネジ２０ｂの頭部の外径よりも小さいので、フローティング部２２を筒状のネジ留め２０ａに嵌め込み、ネジ２０ｂでネジ留めすると、フローティング部２２はツール側ユニット２の厚さ方向（上下方向）の移動が制約され、フローティング部２２が基台２０から脱落することも抑止できる。なお、ネジ２０ｂでネジ留めしてもフローティング部２２の水平移動は拘束されない。フローティング部２２の水平移動を非拘束とする方法としては、特に限定されないが、ネジ２０ｂのねじ込みを調整する方法や、例えばネジ留め２０ａを貫通孔２２ａの表面より高くする方法等が挙げられる。

貫通孔２２ａの内径とネジ留め２０ａの外径との差は、必要な可動量に応じて適宜決定されるが、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下とできる。つまり、フローティング部２２の可動量としては、１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。

（突出部）
突出部２３は、柱状であり、ツール側ユニット２の上面から突出して設けられている。

突出部２３は、上面に開口２３ａを有し、後述する第２縦流路２４の開口を構成している。上述のようにツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際、ツール側ユニット２に構成される流路は、それぞれマスタ側ユニット１で構成される流路と連通するように配設されるから、突出部２３は、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際にマスタ側ユニット１で構成される流路と対応する位置に配設される。

（第２縦流路）
第２縦流路２４は、突出部２３の開口２３ａから厚さ方向に延びる。つまり、第２縦流路２４は、ツール側ユニット２の上面側に開口し厚さ方向に延びる。

第２縦流路２４の内径は、マスタ側ユニット１の第１可動部材１５と嵌合可能に決定されている。また、第１可動部材１５と嵌合する第２縦流路２４の内周面にＯリング４３が設けられている。この構成により、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際に、ツール側ユニット２の第２縦流路２４が第１可動部材１５の外周面と水密に嵌合する。なお、第１可動部材１５は、第２縦流路２４の内周面に形成された後述する爪部２８により押し上げられるため、第２縦流路２４の内周面のうち、第１可動部材１５と嵌合するのは爪部２８より上側の内周面である。従って、Ｏリング４３は爪部２８よりも上部に配設される。

また、ツール側ユニット２の第２縦流路２４は、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際に、爪部２８により第１可動部材１５が相対的に押し上げられ、マスタ側ユニット１の第１縦流路１２と連通可能に構成されている。

上述のように突出部２３及び第２縦流路２４は、フローティング部２２に構成されているので、ツール側ユニット２の第２縦流路２４の開口２３ａは、フローティング部２２に配設されている。このようにフローティング部２２に、第２縦流路２４の開口２３ａを配設することで、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際にツール側ユニット２の第２縦流路２４の開口２３ａが水平方向に移動できるので、ツール側ユニット２の第２縦流路２４とマスタ側ユニット１の第１縦流路１２とを連通し易くできる。

ツール側ユニット２の第２縦流路２４は、上端部２４ａの内周面が、この第２縦流路２４の開口２３ａに向かって拡径する逆テーパー状に形成されているとよい。このように上端部２４ａの内周面を逆テーパー状に形成することで、ツール側ユニット２の第２縦流路２４がマスタ側ユニット１の第１縦流路１２と連通するようにフローティング部２２を移動し易くできる。

ツール側ユニット２の第２縦流路２４を構成する側壁、つまりフローティング部２２は、樹脂製であることが好ましい。このように側壁を樹脂製とすることで、ツール側ユニット２、ひいては当該流体モジュールの軽量化を図ることができる。また、冷却水に薬剤が含まれる場合においても流路の側壁の溶解が発生し難いので、当該流体モジュールが耐久性に優れる。

（第２横流路）
第２横流路２５は、ツール側ユニット２の側面側に開口し（図６の開口２５ａを有し）、第２縦流路２４と連通する。

第２横流路２５の開口２５ａは、側面視でツール側ユニット２の第２可動部材２６と重なる高さ、すなわち比較的低い高さ位置に設けられる。また、第２横流路２５は、例えば開口２５ａから斜め上方に延びて第２縦流路２４と連通してもよいが、水平方向に延びて第２縦流路２４と連通することが好ましい。このように開口２５ａを比較的低い高さ位置に位置させ、第２横流路２５を水平方向に延ばすことで、ツール側ユニット２を薄くすることができる。

ツール側ユニット２は、側面に金属製で板状の第２カバー２９をさらに備え、ツール側ユニット２の第２横流路２５の開口２５ａが第２カバー２９に配設されているとよい。具体的には、第２カバー２９は、フローティング部２２の側面に配設されるとよい。第２横流路２５の開口２５ａには、冷却水の供給チューブや回収チューブが接続される。このようにツール側ユニット２の第２横流路２５の開口２５ａを金属製の第２カバー２９に配設することで、これらのチューブを接続するための強度を確保し易い。

第２カバー２９をツール側ユニット２の側面に固定する構造は、特に限定されない。上記固定構造として、ツール側ユニット２が、第２縦流路２４を構成する側壁（樹脂製のフローティング部２２）に、その中心軸が第２カバー２９の表面と対向するように埋設される金属棒と、金属棒及び第２カバー２９を連結するネジとをさらに備えるとよい。ネジは、フローティング部２２を介して第２カバー２９を金属棒に固定する。特にツール側ユニット２のフローティング部２２を軽量な樹脂製とする場合、このように第２カバー２９をフローティング部２２に埋設される金属棒にネジ留めすることで、樹脂製のフローティング部２２を割れ難くすることができる。従って、冷却水の供給チューブや回収チューブを接続するための当該流体モジュールの強度を確保し易い。具体的な構成としては、マスタ側ユニット１の第１カバー１９を固定する構造と同様の構造とできる。

（第２可動部材）
第２可動部材２６は、第２縦流路２４内に配設され、厚さ方向に移動可能に構成される。第２可動部材２６は、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際に、ツール側ユニット２の第２縦流路２４を水密に封止し、かつ第２可動部材２６の上面がツール側ユニット２の上面よりも下方に位置するように構成されている。ここで、「ツール側ユニット２の上面」とは、突出部２３の周囲の面を指すものとする。

第２可動部材２６の具体的な構成として、第２可動部材２６は、例えば後述する爪部２８に下方から第２縦流路２４を封止するように接することが可能な頭部を有する柱状とできる。上記頭部は、図６に示すように、上方へ向かって縮径するテーパー状とするとよい。上記頭部をテーパー状とすることで第２縦流路２４を封止し易くできる。第２縦流路２４を水密に封止する構成としては、特に限定されないが、例えば上記頭部のテーパー状の部分で爪部２８に接する位置にＯリング４４を用いる構成が挙げられる。

また、第２可動部材２６は、下面に後述する第２付勢部材２７を挿入可能な凹部を有する。この凹部に第２付勢部材２７を挿入することで、後述する第２付勢部材２７の上端が固定できるようになっている。

第２可動部材２６は、その頭部が爪部２８に接しない位置に移動した状態（図８参照）において、その外径が、第２縦流路２４の内径よりも小さくなるように構成されている。つまり、頭部が爪部２８に接していない位置に移動した状態においては、第２縦流路２４の内周面と第２可動部材２６の外周面との間に、冷却水が流れる流路が形成され、第２縦流路２４の開口２３ａから冷却水の供給又は回収が行える。

当該流体モジュールでは、第２可動部材２６の上面をツール側ユニット２の上面よりも下方に位置するように構成することで、第２可動部材２６が第２縦流路２４を水密に封止した状態（図６参照）において、この第２可動部材２６の上面より上方に凹部が形成される。ツールプレートがマスタプレートから取り外される際、液だれ等により流路外に漏れ出た少量の冷却水は、下方にあるツールプレート、つまりツール側ユニット２側に落下するので、この凹部に蓄えることができる。従って、当該流体モジュールでは、漏れ出た冷却水がツール側ユニット２の上面を伝って、例えばツールプレートに搭載された他のモジュールを濡らしてしまうことを抑止できる。

ツール側ユニット２の上面と第２可動部材２６の上面との高さ位置の差（高低差）の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、上記高低差の上限としては、５ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましい。上記高低差が上記下限未満であると、上記凹部の体積が不足し漏れ出た冷却水の蓄積効果が不十分となるおそれや、上記凹部の体積を確保するため突出部２３の高さを大きくする必要が生じツール側ユニット２が大型化するおそれがある。逆に、上記高低差が上記上限を超えると、第２縦流路２４を長くする必要が生じツール側ユニット２が大型化するおそれがある。

（第２付勢部材）
第２付勢部材２７は、第２可動部材２６を上方へ付勢する。第２付勢部材２７としては、例えば図６に示すように、その下端を第２縦流路２４の下端に設けられた凹部に固定し、第２可動部材２６の下面の凹部に挿入された上端により第２可動部材２６を付勢するコイルバネを用いることができる。

第２付勢部材２７の付勢力（コイルバネの復元力）は、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際に第２可動部材２６の頭部が爪部２８に下方から接し、第２縦流路２４を水密に封止した状態に固定できるように調整されている。

（爪部）
爪部２８は、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際にマスタ側ユニット１の第１可動部材１５と当接することにより第１可動部材１５を相対的に上方へ押し上げる（図８参照）。また、爪部２８は、上述のように第２可動部材２６の頭部に上方から当接することにより第２縦流路２４を水密に封止する。

爪部２８は、図６に示すように、例えば第２縦流路２４の内周面の全周に亘って、内方へ突出するように設けられる。爪部２８の形状は特に限定されないが、第１可動部材１５を上方へ押し上げ易いように上面は水平面であるとよい。また、爪部２８の下面は、第２可動部材２６の頭部と接し、第２縦流路２４を封止し易いように、第２可動部材２６の頭部と対応する形状であるとよい。例えば第２可動部材２６の頭部が上方へ向かって縮径するテーパー状である場合、爪部２８の下面は、第２可動部材２６の頭部のテーパー角と同等の角度で上方へ向かって縮径するテーパー状とするとよい。

＜流路の形成＞
上述のようにツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際に、マスタ側ユニット１の第１縦流路１２とツール側ユニット２の第２縦流路２４とは連通し、マスタ側ユニット１の第１横流路１３の開口１３ａとツール側ユニット２の第２横流路２５の開口２５ａとを結ぶ流路が形成される。図８を用いて、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際の流路の形成について説明する。

マスタ側ユニット１の芯棒１４は、第１縦流路１２の開口１２ａから突出して固定されている。このため、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際、芯棒１４は、ツール側ユニット２の第２縦流路２４を水密に封止している第２可動部材２６を相対的に下方へ押し下げる。これによりツール側ユニット２の第２横流路２５の開口２５ａと第２縦流路２４の開口２３ａとの間に流路が形成される。

また、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられる際、まずツールプレートをマスタプレートに差し込んでいくと、マスタ側ユニット１の第１可動部材１５は、その外周面１５ａがツール側ユニット２の第２縦流路２４の内周面と水密に嵌合する。これによりマスタ側ユニット１の第１縦流路１２とツール側ユニット２の第２縦流路２４とは水密に接続される。

さらにツールプレートを差し込むと、図８に示すように、第１可動部材１５は第２縦流路２４の内周面と水密に嵌合したまま、爪部２８により相対的に上方へ押し上げられる。ツールプレートのマスタプレートへの取り付けが完了した際、第１可動部材１５の移動により柱状部１４ａの側周面は、第１可動部材１５の内周面１５ｂと接しない状態となるので、マスタ側ユニット１の第１横流路１３の開口１３ａと第１縦流路１２の開口１２ａとの間に流路が形成される。

以上のようにして、マスタ側ユニット１の第１縦流路１２とツール側ユニット２の第２縦流路２４とは水密に接続され、第１縦流路１２及び第２縦流路２４をそれぞれ封止していた第１可動部材１５及び第２可動部材２６が移動して封止を解除するので、マスタ側ユニット１の第１横流路１３の開口１３ａとツール側ユニット２の第２横流路２５の開口２５ａとを結ぶ流路が形成される。

なお、ツールプレートがマスタプレートから取り外される際は、図６に示すように、マスタ側ユニット１の芯棒１４によるツール側ユニット２の第２可動部材２６の押し下げが解除される。このとき、第２可動部材２６は、第２付勢部材２７により上方に押し上げられ、爪部２８に下方から第２縦流路２４を封止するように接する。

また、ツールプレートがマスタプレートから取り外される際、ツール側ユニット２の爪部２８によるマスタ側ユニット１の第１可動部材１５の押し上げが解除される。このとき、第１可動部材１５は、第１付勢部材１６により下方に押し下げられ、第１可動部材１５の内周面１５ｂが柱状部１４ａの側周面と水密に嵌合する。これにより第１縦流路１２が封止される。

従って、ツールプレートがマスタプレートに取り付けられた際にマスタ側ユニット１の第１縦流路１２とツール側ユニット２の第２縦流路２４とは連通し、マスタプレート及びツールプレート間で、冷却水の供給及び回収が可能となる。一方、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際は、第１縦流路１２及び第２縦流路２４はそれぞれ封止され、冷却水が漏れ出ることを抑止できる。

＜利点＞
当該流体モジュールでは、ツールプレートがマスタプレートから取り外された際に第１可動部材１５の内周面１５ｂと水密に嵌合し、かつ厚さ方向に延びる側周面を有する柱状部１４ａを芯棒１４が備える。つまり、ツールプレートがマスタプレートから取り外される際に第１可動部材１５の内周面１５ｂと柱状部１４ａの側周面とは接触しながら嵌合する。このため、仮に柱状部１４ａの側周面と嵌合する第１可動部材１５の内周面１５ｂに冷却水に含まれる異物が付着していたとしても、上記異物は、第１可動部材１５と柱状部１４ａとが嵌合する際に柱状部１４ａの側周面により押し出され易い。従って、当該流体モジュールは、第１可動部材１５の内周面１５ｂと柱状部１４ａの側周面との間に異物が挟まれ難いので、ツールプレートをマスタプレートから取り外した際に異物に起因する冷却水の漏出が発生し難い。また、当該流体モジュールは、芯棒１４の外側を冷却水が流れるように流路が構成されている。このため、当該流体モジュールでは、第１横流路１３が芯棒１４の上端よりも低い位置で第１縦流路１２と連通しても冷却水が流れる流路を確保できる。従って、当該流体モジュールは、厚さ方向の流路を短くできるので、小型化できる。

［その他の実施形態］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。

上記実施形態では、マスタ側ユニットの縦流路を構成する側壁に金属棒が厚さ方向に沿って埋設される場合を説明したが、金属棒の埋設方向は、その中心軸が第１カバーの表面と対向する限り、厚さ方向に限定されるものではない。例えば金属棒を水平方向に埋設することも可能である。ツール側ユニットの縦流路を構成する側壁に埋設される金属棒についても、同様である。

上記実施形態では、ツール側ユニットが突出部を備える場合を説明したが、突出部は必須の構成要件ではなく、省略可能である。この場合、ツール側ユニットの縦流路の開口は、例えばツール側ユニットの上面に配設することができる。

上記実施形態では、ツール側ユニットの第２可動部材の上端がツール側ユニットの上面よりも下方に位置するように構成されている場合を説明したが、例えば第２可動部材の上端は、ツール側ユニットの上面と面一に構成することも可能である。このような構成を有する流体モジュールも本発明の意図するところである。

また、上記実施形態では、ツール側ユニットが第２可動部材を備える場合を説明したが、第２可動部材は必須の構成要件ではない。例えばマスタ側ユニットからツール側ユニットへ冷却水を供給する場合においては、供給されるツール側ユニットでの漏水が少ない場合には、第２可動部材を省略することもできる。この場合、第２付勢部材も不要であるので、合わせて省略することができる。

上記実施形態では、ツール側ユニットが第２横流路を備える場合を説明したが、第２横流路は必須の構成要件ではない。例えばツール側ユニットの下面にも開口を設け、ツール側ユニットの上面の開口と下面の開口との間に第２縦流路を設ける構成とすることもできる。

本発明の流体モジュールは、ツールプレートをマスタプレートから取り外した際に冷却水の漏出が発生し難く、かつ小型化可能である。

１ マスタ側ユニット
１１ 取付ネジ
１２ 第１縦流路
１２ａ 開口
１２ｂ 側周面
１２ｃ 下端部
１３ 第１横流路
１３ａ 開口
１４ 芯棒
１４ａ 柱状部
１５ 第１可動部材
１５ａ 外周面
１５ｂ 内周面
１５ｃ 上端部
１６ 第１付勢部材
１７ キャップ
１８ 本体
１９ 第１カバー
２ ツール側ユニット
２０ 基台
２０ａ ネジ留め
２０ｂ ネジ
２１ 取付ネジ
２２ フローティング部
２２ａ 貫通孔
２３ 突出部
２３ａ 開口
２４ 第２縦流路
２４ａ 上端部
２５ 第２横流路
２５ａ 開口
２６ 第２可動部材
２７ 第２付勢部材
２８ 爪部
２９ 第２カバー
３１ 金属棒
３１ａ ネジ孔
３２ ネジ
４１、４２、４３、４４ Ｏリング
Ｔ ツールプレート

Claims (3)

1. ロボットアームに取付けられるマスタプレートと、このマスタプレートに着脱可能に装着され、ツールが取付けられるツールプレートとを有するツール交換装置に搭載される流体モジュールであって、
   上記マスタプレートに配設される板状のマスタ側ユニットと、上記ツールプレートに配設される板状のツール側ユニットとを有し、
   上記マスタ側ユニットが、
   その下面側に開口し厚さ方向に延びる縦流路と、
   その側面側に開口し上記縦流路と連通する横流路と、
   先端が上記縦流路の開口から突出し、上記縦流路の側周面との間に空隙が生じるように固定される芯棒と、
   平面視で上記縦流路及び上記芯棒の間に位置する筒状であり、その外周面及び上記縦流路の側周面間を水密に維持しつつ厚さ方向に移動可能に構成される可動部材と、
   上記可動部材を下方へ付勢する付勢部材と、
   上記縦流路の一方の端部を封止すると共に上記芯棒の固定台座となる着脱可能なキャップと
   を備え、
   上記ツール側ユニットが、
   その上面側に開口し厚さ方向に延びる縦流路と、
   上記ツールプレートが上記マスタプレートに取り付けられる際に当接することによりこの可動部材を相対的に上方へ押し上げる爪部と
   を備え、
   上記ツールプレートが上記マスタプレートに取り付けられた際に上記ツール側ユニットの縦流路が上記可動部材の外周面と水密に嵌合しつつ上記マスタ側ユニットの縦流路と連通可能に構成され、
   上記ツールプレートが上記マスタプレートから取り外された際に上記可動部材の内周面と水密に嵌合し、かつ厚さ方向に延びる側周面を有する柱状部を上記芯棒が備え、
   上記マスタ側ユニットの縦流路を構成する側壁及び上記ツール側ユニットの縦流路を構成する側壁が樹脂製であり、
   上記マスタ側ユニットが、側面に金属製で板状のカバーをさらに備え、
   上記マスタ側ユニットの横流路の開口が上記カバーに配設され、
   上記マスタ側ユニットの縦流路を構成する側壁に、その中心軸が上記カバーの表面と対向するように埋設される金属棒と、
   上記金属棒及び上記カバーを連結するネジと
   をさらに備える流体モジュール。
2. 上記ツール側ユニットが、水平方向に可動するフローティング部をさらに備え、
   上記フローティング部に、上記ツール側ユニットの縦流路の開口が配設されている請求項１に記載の流体モジュール。
3. 上記ツール側ユニットの縦流路上端部の側周面が、この縦流路の開口に向かって拡径する逆テーパー状に形成されている請求項２に記載の流体モジュール。

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