JP7306589B1 - ツール交換装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ツールプレートがマスタプレートから意図せずに離脱することを抑制できるツール交換装置を提供することを課題とする。本発明の一態様は、シリンダ室と、このシリンダ室内で往復動可能なピストン部材とを有するマスタプレート、及び上記ピストン部材の往復動で上記マスタプレートに着脱されるツールプレートを備えるツール交換装置であって、上記マスタプレートが、上記ピストン部材の往復動を規制するために上記シリンダ室内に出退するロックピンを有する。

Description

本発明は、ツール交換装置に関する。

ロボットアームには、種々の工具（ツール）を交換できるように、ツール交換装置を備えるものがある。このようなロボットアーム用のツール交換装置は、一台のロボットがツールの交換により複数の作業を行うことができるので、ロボットの多機能化や段取り時間の短縮化を図ることができ、多品種少量生産などに貢献することができる。

このツール交換装置は、一例として、ロボット側に取り付けられるマスタプレートと、ツールが取り付けられているツールプレートとを有している。このマスタプレートとツールプレートとは、エア等の流体によって着脱自在に構成され、この着脱によってロボットは種々のツールによる作業を行うことができる。

このような流体を用いるツール交換装置では、マスタプレートとツールプレートとが連結状態にあるときに流体の供給が停止されると、マスタプレートとツールプレートとが連結状態を維持することができなくなり、ツールプレートが落下する等の事故を招来するおそれがある。このような事故を防止するものとして、アクチュエータの抜けを規制するストッパを備えた自動工具交換装置が考案されている（実開平６－０６１４８６号公報参照）。

この公報所載の自動工具交換装置は、固定プレート（マスタプレート）と工具プレート（ツールプレート）とを備え、固定プレートが、流体により工具プレートに対して進退可能なアクチュエータ（シリンダ）と、このアクチュエータの動作に連動して上記工具プレートに着脱可能な結合部材とを有している。上記アクチュエータの先端側には、上記結合部材から上記アクチュエータが抜けることを規制するストッパが段差状に形成されている。そして、上記流体の供給が停止したような場合においては、上記アクチュエータが上記ストッパによって上記結合部材から抜けることを規制されているため、上記工具プレートの離脱が防止できるとしている。

実開平６－０６１４８６号公報

上記自動工具交換装置は、例えば、ロボットアームが稼働する工場等において、終業時間から次の始業時間までの間などの長時間に渡り流体が供給されない場合では、上記アクチュエータのストッパに負荷がかかり続け、上記結合部材の先端が上記ストッパの段差を乗り越えて上記工具プレートが離脱するおそれがある。

上記固定プレートと上記工具プレートとを着脱するための部材による離脱防止では、例えば、ロボットアームに動作を学習させるためのティーチング作業などにおいて、作業者が誤って上記工具プレートを離脱させる指示をした場合に、上記工具プレートの離脱を防止することができないおそれがある。

上述のような事情を鑑み、本発明は、ツールプレートがマスタプレートから意図せずに離脱することを抑制できるツール交換装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、シリンダ室と、このシリンダ室内で往復動可能なピストン部材とを有するマスタプレート、及び上記ピストン部材の往復動で上記マスタプレートに着脱されるツールプレートを備えるツール交換装置であって、上記マスタプレートが、上記ピストン部材の往復動を規制するために上記シリンダ室内に出退するロックピンを有する。

本発明のツール交換装置は、ツールプレートがマスタプレートから意図せずに離脱することを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態のツール交換装置におけるマスタプレートとツールプレートとの連結状態を示す概略的断面側面図である。 図２は、図１のツール交換装置におけるマスタプレートとツールプレートとの離脱状態を示す概略的断面側面図である。 図３は、図１のツール交換装置のロックピンを示す部分拡大図である。 図４は、図３のロックピンがシリンダ室に進出した状態を示す部分拡大図である。 図５は、図３のロックピンとは異なるロックピンを示す部分拡大図である。 図６は、図５のロックピンがシリンダ室に進出した状態を示す部分拡大図である。

本発明の一態様は、シリンダ室と、このシリンダ室内で往復動可能なピストン部材とを有するマスタプレート、及び上記ピストン部材の往復動で上記マスタプレートに着脱されるツールプレートを備えるツール交換装置であって、上記マスタプレートが、上記ピストン部材の往復動を規制するために上記シリンダ室内に出退するロックピンを有する。

当該ツール交換装置は、シリンダ室内に出退可能なロックピンを有する。このロックピンが上記シリンダ室内に進出することでピストン部材の往復動が規制される。上記ピストン部材がツールプレートを離脱する側に移動することが規制されるため、上記ツールプレートが上記マスタプレートから意図せずに離脱することを抑制できる。また、上記ロックピンは、上記マスタプレートと上記ツールプレートとを連結するための部材ではなく、上記ピストン部材が離脱側に移動することを規制するための独立した部材であるため、ティーチング作業などにおいて作業者が誤って上記ツールプレートを離脱させる指示をした場合でも、上記ツールプレートが離脱することを抑制できる。

手動操作によって上記ロックピンが上記シリンダ室内に出退することが好ましい。このようにすることで、当該ツール交換装置を簡易な構成とすることができ、操作の安定性の向上、低コスト化を図ることができる。

上記ロックピンが、スクリュー部材と、このスクリュー部材に螺合するピストンロック部材とを有し、上記スクリュー部材を回転させることで上記ピストンロック部材が上記シリンダ室内に出退するように構成されていることが好ましい。このようにすることで、上記ロックピンを容易に操作できる。

上記ロックピンを上記シリンダ室内に進出又は退出させる弾性部材を備えることが好ましい。このようにすることで、上記ロックピンを容易に操作できる。

流体の供給によって上記ピストン部材が往復動可能であり、上記流体の供給を停止する際に上記ロックピンが上記シリンダ室内に進出していることが好ましい。例えば、ロボットアームが稼働する工場等における終業時間から次の始業時間までの間など、長時間に渡り当該ツール交換装置が稼働しない場合では、上記ツールプレートを上記マスタプレートから離脱させた状態で稼働を休止することが好ましいが、設備の都合などにより、上記ツールプレートと上記マスタプレートとを連結して長時間の稼働休止をすることがある。このような状態では、他の設備で使用しているエアシリンダなどのエア駆動機器からの背圧がツール交換装置用の電磁弁排気ポート側にかかり、上記ピストン部材が脱方向に移動して上記ツールプレートが離脱してしまうおそれがある。非稼働時に上記ロックピンを上記シリンダ室内に進出させておくことで、上記ツールプレートの意図しない離脱を抑制することができる。

［本発明を実施するための形態の詳細］
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の一実施形態を説明する。なお、図面は、参照用の図であり、各構成（各部材）の形状、縮尺等は、実際のものと異なることがある。以下の説明において、「上側」とは、当該ツール交換装置におけるマスタプレート側を意味し、「下側」とは、その反対側（ツールプレート側）を意味する。

＜第一実施形態＞
本発明の一実施形態であるツール交換装置１は、図１及び図２で示すように、工具（図示省略）を装着するツールプレート２と、ツールプレート２を着脱可能なマスタプレート３とを主に備える。ツールプレート２は、略円筒状の部材であり、中心部に差込用孔２１が形成されている。マスタプレート３は、差込用孔２１に差し込み可能な筒状部３７ａを有する。ツールプレート２とマスタプレート３とは、着脱可能に構成されている。

マスタプレート３は、例えばロボットアーム（図示省略）に装着され、ツールプレート２には工具が装着される。異なる工具が装着された複数のツールプレート２をマスタプレート３が着脱することで、上記ロボットアームは種々の工具（ツールプレート２）の交換をすることができる。

〔マスタプレート〕
マスタプレート３は、シリンダ室３５が形成されているマスタマスタプレート本体３２と、シリンダ室３５内を往復動可能に取付けられているピストン部材３３と、ピストン部材３３の往復動によって、ピストン部材３３の往復動の方向と略直交する方向に移動する係止部材とを含む。また、マスタプレート３は、後述するロックピン４を有する。本実施形態では、上記係止部材として、複数のボール３４を用いている。

マスタプレート本体３２には、シリンダ室３５に流体を出入する流通路（図示省略）が形成されている。マスタプレート本体３２は、シリンダ室３５の側壁を構成する貫通孔が形成された第１筒状体３６と、この第１筒状体３６の上記貫通孔の下側に固定される第２筒状体３７とを有している。第２筒状体３７の一部が筒状部３７ａを構成する。第１筒状体３６の上記貫通孔の上部は、蓋部３８で封止されている。すなわち、本実施形態では、マスタプレート本体３２は、第１筒状体３６及び第２筒状体３７で構成され、シリンダ室３５は、第１筒状体３６の上記貫通孔と、蓋部３８の下面と、第２筒状体３７の上面で構成されている。第１筒状体３６及び第２筒状体３７は、いずれも略円筒状に設けられている。流体としては、特に限定されるものではないが、例えば、エアが用いられる。

上記流通路は、第１筒状体３６に形成される。シリンダ室３５は、後述するピストン部材３３によって上側シリンダ室３５ａと下側シリンダ室３５ｂとに区画されている。上記流通路は、上側シリンダ室３５ａに上記流体を出入する第１流通路と、上側シリンダ室３５ａとピストン部材３３を挟んで反対側の下側シリンダ室３５ｂの上記流体を出入する第２流通路とを含む。上記第１流通路及び第２流通路は、工場内の流体供給装置（図示省略）に電磁弁（図示省略）を介して接続されている。

上記第１流通路は上側シリンダ室３５ａに流体を供給することでピストン部材３３をツールプレート２側に移動させる。ピストン部材３３がツールプレート２側に移動することで、ボール３４は、マスタプレート３にツールプレート２を連結する側（筒状部材３７ａの外側）に移動する。このとき、上記第２流通路は下側シリンダ室３５ｂの流体を排出する。また、上記第２流通路は下側シリンダ室３５ｂに流体を供給することでピストン部材３３をマスタプレート３側に移動させる。ピストン部材３３がマスタプレート３側に移動することで、ボール３４は、マスタプレート３からツールプレート２を離脱させる側（筒状部材３７ａの内側）に移動する。このとき、上記第１流通路は上側シリンダ室３５ａの流体を排出する。

第１筒状体３６の下面には、第２筒状体３７の装着される段部が設けられている。この段部に、第２筒状体３７が固定される。第２筒状体３７は、上記段部に嵌着される鍔部３７ｂと、この鍔部３７ｂから下方に突出する筒状部３７ａとを有している。このため、筒状部３７ａは、第１筒状体３６より下方に突出する。また、第２筒状体３７は、ピストン部材３３のロッド３３ａを挿通する挿通孔が形成されている。

マスタプレート３及びツールプレート２は、連結状態において互いに当接する当接面３ａ，２ａを有している。具体的には、第１筒状体３６の下面及び鍔部３７ｂの下面が、面一に設けられ、連結状態においてツールプレート２の当接面２ａに当接する。つまり、本実施形態では、第１筒状体３６の下面及び第２筒状体３７の鍔部３７ｂの下面で構成される面一の面がマスタプレート３の当接面３ａとなり、マスタプレート３とツールプレート２の連結状態では、互いの当接面３ａ，２ａが密着している。

筒状部３７ａには、ボール３４を保持する複数の保持孔３７ｃが筒状部３７ａの軸と垂直方向に穿設されている。複数のボール３４は、保持孔３７ｃの周方向に略等間隔に配されている。この保持孔３７ｃは、ボール３４を筒状部３７ａの側面から出退可能に保持している。筒状部３７ａ外側の保持孔３７ｃの径は、ボール３４の径よりも小さく設けられ、ボール３４が筒状部３７ａ外側に抜け落ちることを防止している。

ピストン部材３３は、シリンダ室３５内の上記流体による圧力によって筒状部３７ａの軸方向、すなわち、当接面３ａ，２ａに対して略垂直方向に往復動可能に設けられている。このピストン部材３３の往復動によって、複数のボール３４は筒状部３７ａの側面から出退する。

具体的には、ピストン部材３３は、第２筒状部３７ａの上記挿通孔を挿通するロッド３３ａと、筒状部３７ａに突出するロッド３３ａの先端（下側端部）に固着されるカム部３３ｂとを有している。このカム部３３ｂの側面は、ボール３４に当接し、ボール３４が筒状部３７ａの内側に移動することを規制している。

上記カム部３３ｂは、ピストン部材３３が上方に位置する際にボール３４が筒状部３７ａの外面より内側に移動することを許容しつつ、ボール３４が筒状部３７ａの内側に脱落することを防止している。

カム部３３ｂの側面は、下方に従って内側に傾斜した傾斜面が形成されており、ピストン部材３３の下方への移動によってボール３４が筒状部３７ａの外側に押し出され、ボール３４と、後述するツールプレート２の被係止部２２との係止状態が得られる。

カム部３３ｂは、傾斜角の異なる二つの傾斜面を有している。二つの傾斜面の筒状部３７ａの軸方向とのなす角度は、図の下側の傾斜面の方が大きく、続く上側の傾斜面の方が小さい。ピストン部材３３が上方に位置した状態（図２参照）からピストン部材３３が下方に移動することで、上記傾斜の大きな面がボール３４を外側に押し出し、その後、ピストン部材３３が最下位置に至ると、上記傾斜の小さな面がボール３４の筒状部３７ａの内側への移動を規制する（図１参照）。

ピストン部材３３のロッド３３ａの上部には、略円板状のロッド天面３３ｃが形成されている。このロッド天面３３ｃによって、シリンダ室３５は、上側シリンダ室３５ａと下側シリンダ室３５ｂとに区画される。

〔ツールプレート〕
ツールプレート２には差込用孔２１が形成され、この差込用孔２１にはボール３４が係止される被係止部２２が形成されている。具体的には、被係止部２２は、差込用孔２１の面に形成された凹部であり、この凹部は周方向に連続して形成されている。

ツールプレート２をマスタプレート３に連結するには、差込用孔２１に筒状部３７ａを差し込み、ピストン部材３３を下側に移動させる。カム部３３ｂによって、ボール３４が筒状部３７ａの外側に押し出され、その一部が被係止部２２内に進入する。

被係止部２２は、差込用孔２１の軸を通る断面視で、差込用孔２１の軸と平行な被係止部側面２２ａと、差込用孔２１の軸と略直交する被係止部底面２２ｂと、差込用孔２１の軸に対して傾斜している被係止部天面２２ｃとを有する。つまり、被係止部天面２２ｃは、ツールプレート２の上側から下側に向かうにつれて拡径するように形成されている。換言すると、被係止部天面２２ｃは、差込用孔２１の径が、上側から下側に向かうにつれて大きくなるように形成されて被係止部側面２２ａに接続している。

マスタプレート本体３２の当接面３ａ、及びツールプレート２の当接面２ａが隙間をもって対向している状態でボール３４が筒状部３７ａの外側に進出すると、ボール３４が被係止部天面２２ｃに当接する。ボール３４がさらに外側に進出すると、傾斜している被係止部天面２２ｃに沿って、ボール３４が、ツールプレート２をマスタプレート３側に相対的に引き寄せ、ツールプレート２の当接面２ａとマスタプレート３の当接面３ａとが互いに密着して、ツールプレート２の連結状態が得られる。

（ロックピン）
マスタプレート３には、図３及び図４に示すように、シリンダ室３５内に出退することでピストン部材３３の往復動を規制するロックピン４が設けられている。本実施形態のロックピン４は、シリンダ室３５内に先端部分が進出するピストンロック部材４１と、このピストンロック部材４１をシリンダ室３５内に向けて出退させるためのスクリュー部材４２とを有する。

マスタプレート３の第１筒状体３６には、ロックピン４を収容するロックピン用孔３６ａが、ピストン部材３３の軸と直交するように穿設されている。ロックピン４は、ロックピン用孔３６ａ内でスクリュー部材４２を回転させることでピストンロック部材４１がシリンダ室３５内に出退するように構成されている。ピストンロック部材４１の先端部分がシリンダ室３５に進出することで、シリンダ室３５内でのピストン部材３３の往復動が規制される。本実施形態では、ピストンロック４は、ピストン部材３３の復動（ツールプレート２を離脱する側への移動）することを規制している。

スクリュー部材４２は、円板状の台座部分４２ａと、この台座部分４２ａに立設する円筒状のスクリュー部分４２ｂを有する。スクリュー部分４２ｂの外周には、雄螺子が形成されている。ピストンロック部材４１は、棒状部材である。ピストンロック部材４１は、横断面の面積が比較的大きい円筒状の根元部分４１ａと、横断面の面積が根元部分４１ａより小さく、横断面が略矩形状の先端部分４１ｂとを有する。根元部分４１ａには、雌螺子が形成された雌螺子用孔４１ｃが形成されている。

ロックピン４は、スクリュー部材４２のスクリュー部分４２ｂに形成された雄螺子と、ピストンロック部材４１の根元部分４１ａに形成された雌螺子用孔４１ｃとを螺合し、ピストンロック部材４１に対してスクリュー部材４２を回転させることで、全長を伸縮させることができる。

第１筒状体３６に形成されるロックピン用孔３６ａは、第１筒状体３６の外周側壁と、第１筒状体３６の内周側壁（シリンダ室３５の側壁）とを連通している。第１筒状体３６の外周側壁には、ロックピン４がマスタプレート３から脱落することを防止する脱落防止プレート５が嵌合するためのプレート用凹部３６ｂが形成されている。脱落防止プレート５は、ボルト６でプレート用凹部３６ｂに固定される。脱落防止プレート５は、その外表面と、第１筒状体３６の外周面（外表面）とが略面一になるように形成されている。

ロックピン用孔３６ａは、第１筒状体３６の外周側壁から内周側壁に向かって、横断面の面積が比較的大きく略円筒状に形成される第一部分３６ｃと、横断面の断面積が第一部分３６ｃより小さく略円筒状に形成される第二部分３６ｄと、横断面の断面積が第二部分３６ｄより小さく略四角筒状に形成される第三部分３６ｅとを有する。

第一部分３６ｃは、スクリュー部材４２の台座部分４２ａを収容する。台座部分４２ａの外周には、シリンダ室３５内の流体が外部に漏出することを防止するためのＯ－リング等のシール材７が設けられる。また、台座部分４２ａのスクリュー部分４２ｂが立設している面と反対側の面には、マイナスドライバー等の工具（図示省略）と係合するための工具係合用溝（図示省略）が形成されている。脱落防止プレート５には、上記工具が上記係合用溝に係合することができるように工具用孔５ａが形成されている。

第二部分３６ｄは、ピストンロック部材４１の根元部分４１ａを移動可能に収容する。根元部分４１ａは、スクリュー部材４２のスクリュー部分４２ｂと螺合している。第二部分３６ｄは、第一部分３６ｃより径が小さいため、台座部分４２ａがシリンダ室３５側に移動することを規制する。

第三部分３６ｅは、ピストンロック部材４１の先端部分４１ｂを移動可能に収容する。縮小状態のピストンロック４を伸長するには、上記工具でスクリュー部材４２を一方向（例えば、反時計回り）に回転させる。伸長状態のピストンロック４を縮小するには、上記工具でスクリュー部材４２を上記一方向と反対方向（例えば、時計回り）に回転させる。ここで、先端部分４１ｂは横断面が略矩形状に形成され、第三部分３６ｅは四角筒状に形成されているため、スクリュー部材４２と共にピストンロック部材４１が回転することを規制することができる。このため、ピストンロック部材４１を伸縮することの確実性が向上できる。また、第三部分３６ｅは、第二部分３６ｄより横断面の面積が小さいため、根元部分４１ａがシリンダ室３５側に移動することを規制する。このため、ピストンロック部材４１の雌螺子用孔４１ｃがスクリュー部分４２ｂから抜け出て、ピストンロック４が縮小不可能になることを抑制できる。

〔利点〕
上記ロボットアームを長時間稼働させない場合にロックピン４をシリンダ室３５内に進出させておくことで、シリンダ室３５内の流体圧力が低下してピストン部材３３がツールプレート２を離脱させる側に移動することを抑制できる。また、上記ロボットアームのティーチング作業などをする際に、予めロックピン４をシリンダ室３５内に進出させておくことで、ティーチング作業者が誤操作をした場合でもピストン部材３３がツールプレート２を離脱させる側に移動することを抑制できる。このように、当該ツール交換装置１は、ロックピン４を備えるため、ツールプレート２がマスタプレート３から意図せずに離脱することを効果的に抑制できる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態に係るツール交換装置について説明する。なお、上述のツール交換装置１と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。

図５及び図６に示すように、当該ツール交換装置１０のマスタプレート３０には、シリンダ室３５内に進出することでピストン部材３３の往復動を規制するロックピン４０が設けられている。本実施形態のツール交換装置１０におけるツールプレート２がマスタプレート３０から意図せずに離脱することを抑制するロック機構は、ロックピン４０と、弾性部材と、ロックシャフト８とで構成されている。本実施形態では、弾性部材として、コイルスプリング９を用いている。

マスタプレート３０の第１筒状体３６１には、ロックピン４０を収容するロックピン用孔３６１ａが、ピストン部材３３の軸と直交するように穿設されている。ロックピン４０の先端部分４０ａがシリンダ室３５に進出することで、シリンダ室３５内でのピストン部材３３の往復動が規制される。

ロックピン４０は、シリンダ室３５に進出する略円筒状の先端部分４０ａと、先端部分４０ａの径より大きい径を有し、先端部分４０ａが立設する略円板状の台座部分４０ｂと、台座部分４０ｂの先端部分４０ａが立設する面とは反対の面に立設する略円筒状の後端部分４０ｃとを有する。後端部分４０ｃの径は、先端部分４０ａの径と略同一である。後端部分４０ｃの径は、先端部分４０ａの径と異なってもよい。

後端部分４０ｃには、ロックシャフト８が挿通する二つの挿通孔４０ｄ，４０ｅが形成されている。二つの挿通孔４０ｄ，４０ｅは、ロックピン４０の軸方向に並列するように形成されている。挿通孔４０ｄ，４０ｅの軸方向は、ロックピン４０の軸方向と直交するように形成されている。

第１筒状体３６１に形成されるロックピン用孔３６１ａは、第１筒状体３６１の外周側壁と、第１筒状体３６１の内周側壁（シリンダ室３５の側壁）とを連通している。第１筒状体３６１の外周側壁には、ロックピン４０がマスタプレート３から脱落することを防止する脱落防止プレート５０が嵌合するためのプレート用凹部３６１ｂが形成されている。脱落防止プレート５０は、ボルト６でプレート用凹部３６１ｂに固定される。

脱落防止プレート５０は、ロックピン４０の後端部分４０ｃが挿通するロックピン用孔５０ａが形成されている。脱落防止プレート５０は、一部が肉厚に形成され、この肉厚部５０ｂにロックピン用孔５０ａが形成されている。肉厚部５０ｂは、外表面が第１筒状体３６１の外周面（外表面）に対して突出している。肉厚部５０ｂの外周面と反対側の面は、ロックピン用孔３６１ａ内に位置する。すなわち、肉厚部５０ｂの一部は、筒状に形成され、ロックピン用孔３６１ａに嵌合されている。この嵌合部分には、シリンダ室３５内の流体が外部に漏出することを防止するためのＯ－リング等のシール材７が設けられている。シール材７は、ロックピン用孔５０ａを挿通するロックピン４０の後端部分４０ｃにも設けられている。

肉厚部５０ｂには、ロックシャフト８が挿通するシャフト用孔５０ｃが一つ形成されている。シャフト用孔５０ｃは、その軸方向が、ロックピン用孔５０ａの軸方向と直交するように形成されている。シャフト用孔５０ｃの径と、ロックピン４０の挿通孔４０ｄ，４０ｅの径とは、略同一である。シャフト用孔５０ｃと、挿通孔４０ｄ，４０ｅとにロックシャフト８を挿通することで、ロックピン４０が意図せずに移動することを規制する。

ロックピン用孔３６１ａは、第１筒状体３６１の外周側壁から内周側壁に向かって、横断面の面積が比較的大きく略円筒状に形成される第一部分３６１ｃと、横断面の断面積が第一部分３６ｃより小さく略円筒状に形成される第二部分３６１ｄとを有する。

第一部分３６１ｃは、ロックピン４０の台座部分４０ｂを移動可能に収容する。台座部分４０ｂの外周には、シリンダ室３５内の流体が外部に漏出することを防止するためのＯ－リング等のシール材７が設けられる。また、第一部分３６１ｃには、コイルスプリング９が配設される。

第二部分３６１ｄは、ロックピン４０の先端部分４０ａを移動可能に収容する。第二部分３６１ｄは第一部分３６１ｃより径が小さいため、台座部分４０ｂはシリンダ室３５側に移動することが規制される。第一部分３６１ｃと第二部分３６１ｄとの境界には、段部３６１ｅが設けられている。この段部３６１ｅと台座部分４０ｂとの間にコイルスプリング９が配設される。

コイルスプリング９は、台座部分４０ｂを第１筒状体３６１の外周側壁側に向かって付勢している。すなわち、コイルスプリング９は、ロックピン４０がシリンダ室３５内に進出しないようにロックピン４０を付勢している。この状態で、二つの挿通孔４０ｄ，４０ｅのうちの先端部分４０ａ側の挿通孔４０ｄと、脱落防止プレート５０のシャフト用孔５０ｃとにロックシャフト８を係合することで、ロックピン４０がシリンダ室３５内に意図せずに進出することを規制できる。

ロックピン４０をシリンダ室３５内に進出させるには、先端部分４０ａ側の挿通孔４０ｄからロックシャフト８を抜き取り、ロックピン４０の後端部分４０ｃを第１筒状体３６１に向けて押し込む。二つの挿通孔４０ｄ，４０ｅのうちの他方（後端部分４０ｃ側）の挿通孔４０ｅとシャフト用孔５０ｃとの位置を一致させ、これらの孔にロックシャフト８を係合する。このようにすることで、ロックピン４０の先端部分４０ａがシリンダ室３５内に進出する。

〔利点〕
本実施形態のロック機構は、工具等を用いることなくロックピン４０をシリンダ室３５内に進出させることができるため、ツールプレート２がマスタプレート３から離脱することを抑制するための操作を容易に行うことができる。

〈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。

上記実施形態においては、ピストン部材の往復動によってマスタプレートとツールプレートとが着脱可能とされるものについて説明したが、マスタプレートとツールプレートとが回動するカムによって着脱可能であり、ロックピンが上記カムの回動を規制するものであってもよい。

また、上記実施形態においては、ツールプレートの連結状態を上側シリンダ室の加圧によって得るものについて説明したが、本発明はこれに限定されず、上側シリンダ室が負圧になることでツールプレートの連結状態が得られるようにすることも可能である。

さらに、上記実施形態においては、ピストン部材がツールプレート側に位置するときにマスタプレートとツールプレートとの連結状態が得られる構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ピストン部材がツールプレート側に位置するときにツールプレートの離脱状態（係止部材と被係止部材との係止解除状態）となり、ピストン部材がツールプレートから離反する側に移動することでツールプレートの連結状態（係止部材と被係止部材との係止状態）となるものも本発明の意図する範囲内である。

上記実施形態にあっては、マスタプレート、ツールプレート、筒状部などが略円筒状のものについて説明したが、マスタプレート等の形状は特に限定されるものではない。

上記実施形態では、ピストン部材のカム部の側面に二つの傾斜面が形成されているもので説明したが、カム部に形成される傾斜面の数は、一又は三以上であってもよく、又は曲線状の傾斜面としてもよい。

ロックピンは、手動で操作するものに限られず、流体、ソレノイド、モータ等を用いて操作できるものとしてもよい。

上記実施形態では、コイルスプリングが、ロックピンをマスタプレートの外周側壁側に向かって付勢しているもので説明したが、コイルスプリングが、ロックピンをマスタプレートの内側（シリンダ室側）に向かって付勢するようにしてもよい。

本発明のツール交換装置は、ツールプレートがマスタプレートからの意図せずに離脱することを抑制できるため、多種の工具を交換するロボットアーム等に好適に用いることができる。

１，１０ ツール交換装置
２ ツールプレート
２ａ 当接面（ツールプレートの上面）
２１ 差込用孔
２２ 被係止部
２２ａ 被係止部側面
２２ｂ 被係止部底面
２２ｃ 被係止部天面
３，３０ マスタプレート
３ａ 当接面（マスタプレートの下面）
３２ マスタプレート本体
３３ ピストン部材
３３ａ ロッド
３３ｂ カム部
３３ｃ ロッド天面
３４ ボール
３５ シリンダ室
３５ａ 上側シリンダ室
３５ｂ 下側シリンダ室
３６，３６１ 第１筒状体
３６ａ，３６１ａ ロックピン用孔
３６ｂ，３６１ｂ プレート用凹部
３６ｃ，３６１ｃ 第一部分
３６ｄ，３６１ｄ 第二部分
３６ｅ 第三部分
３６１ｅ 段部
３７ 第２筒状体
３７ａ 筒状部
３７ｂ 鍔部
３７ｃ 保持孔
３８ 蓋部
４，４０ ロックピン
４０ａ 先端部分
４０ｂ 台座部分
４０ｃ 後端部分
４０ｄ，４０ｅ 挿通孔
４１ ピストンロック部材
４１ａ 根元部分
４１ｂ 先端部分
４１ｃ 雌螺子用孔
４２ スクリュー部材
４２ａ 台座部分
４２ｂ スクリュー部分
５，５０ 脱落防止プレート
５ａ 工具用孔
５０ａ ロックピン用孔
５０ｂ 肉厚部
５０ｃ シャフト用孔
６ ボルト
７ シール材
８ ロックシャフト
９ コイルスプリング

Claims (5)

1. シリンダ室と、このシリンダ室内で往復動可能なピストン部材とを有するマスタプレート、及び
   上記ピストン部材の往復動で上記マスタプレートに着脱されるツールプレート
   を備えるツール交換装置であって、
   上記マスタプレートが、上記シリンダ室内に出退可能なロックピンを有し、
   上記ロックピンを上記シリンダ室内に進出させることで、上記ツールプレートを上記マスタプレートから離脱させる方向への上記ピストン部材の移動が規制されるツール交換装置。
2. 手動操作によって上記ロックピンが上記シリンダ室内に出退する請求項１に記載のツール交換装置。
3. 上記ロックピンが、スクリュー部材と、このスクリュー部材に螺合するピストンロック部材とを有し、上記スクリュー部材を回転させることで上記ピストンロック部材が上記シリンダ室内に出退するように構成されている請求項１又は請求項２に記載のツール交換装置。
4. 上記ロックピンを上記シリンダ室内に進出又は退出させる弾性部材を備える請求項１又は請求項２に記載のツール交換装置。
5. 流体の供給によって上記ピストン部材が往復動可能であり、上記流体の供給を停止する際に上記ロックピンが上記シリンダ室内に進出している請求項１又は請求項２に記載のツール交換装置。
   

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