JP7401921B2 - 連結装置 - Google Patents

Description

この発明は、二つの連結対象物を互いに着脱可能に連結するための連結装置に関するものである。

従来、シャフト同士を連結するための連結装置があった（例えば、非特許文献１参照）。図９に示すように、この連結装置２３は、一方のシャフト２１に取り付けられるシャフトジョイント２４と、他方のシャフト２２に取り付けられるシャフトジョイントケース２５とで構成されていた。シャフトジョイント２４は、筒２６と、その筒２６の底壁２６ａを貫通して下方に突出する軸部材２７と、軸部材２７の下端部分に設けられた横方向を向くピン２８と、軸部材２７を筒２６内に引き込むように付勢するスプリング２９とで構成された。一方、シャフトジョイントケース２５は、筒状のケース３０を備えていた。このケース３０は、天壁３０ａを有し、天壁３０ａには、横長の孔３０ｂがあけられていた。そこで、軸部材２７の先端部分をピン２８とともに、天壁３０ａの孔３０ｂに挿入し、その後に、シャフトジョイント２４を時計回りに回すことで、ピン２８が天壁３０ａの下面に係合した。こうして、シャフトジョイント２４と、シャフトジョイントケース２５とが連結され、ひいては、シャフト２１、２２同士を連結することができた。

株式会社イマオコーポレーション、標準機械部品／標準冶具２０２０、２０１９年１２月、ｐ．１４０－１４３

しかし、前記従来の連結装置２３は、シャフトジョイント２４とシャフトジョイントケース２５との連結を、スプリング２９の弾性力によって維持するものであって、低荷重の外力を想定した装置となっていた。

この発明は、上記した従来の連結装置に対し、高荷重の外力に対しても連結を維持することができる、連結装置を提供することにある。

この発明に係る連結装置は、前記目的を達成するために、次の構成からなる。すなわち、
請求項１に記載の発明に係る連結装置は、二つの連結対象物を互いに着脱可能に連結するための、連結装置である。この連結装置は、一方の連結対象物に取り付けられる第１連結具と、他方の連結対象物に取り付けられる第２連結具とを備える。ここで、前記第１連結具は、前記一方の連結対象物に固定される固定部と、連結軸部とを備える。前記連結軸部は、その周壁に案内溝を有する。この案内溝は、前記連結軸部の先端に開口してその連結軸部の軸心方向に延びる縦溝と、その縦溝に続き前記連結軸部の軸心方向と交差する方向に延びる主溝とを備える。一方、前記第２連結具は、連結具本体と、ロック部材と、弾性部材と、解除操作部とを備える。前記連結具本体は、前記他方の連結対象物に固定される固定部と、前記連結軸部の軸心方向と同一方向に延びてその連結軸部が前記連結具本体に対して相対的に回動可能に挿入される連結孔とを備える。そして、前記連結具本体に、前記案内溝に係合してその案内溝に案内される被案内部が設けられる。前記ロック部材は、前記連結孔に、その連結孔の軸心方向にスライド可能、かつ、前記連結孔の周方向に回動不能に収容されて、前記弾性部材により、前記連結孔の入り口側に弾性付勢されている。また、前記ロック部材の、前記連結孔の入り口側を向く先端面には、前記被案内部とは前記連結孔の周方向にずれた位置に、前記縦溝に係合可能な係止突起が突出形成されている。そこで、前記連結孔に前記連結軸部が挿入されて前記被案内部が前記縦溝に入り、前記連結軸部の前記連結具本体に対する相対的な回動により、前記被案内部が前記縦溝から前記主溝に進みその主溝の所要の位置にあるとき、前記係止突起が前記縦溝に対向する。そして、前記ロック部材が前記弾性部材に付勢されて前記縦溝に係合した前記係止突起は、前記解除操作部の操作により、前記ロック部材が前記連結孔の軸心方向にスライドすることで、前記縦溝から抜け出る。

この連結装置によると、第１連結具は、一方の連結対象物に取り付けられる。そして、第２連結具は、他方の連結対象物に取り付けられる。そこで、第１連結具の連結軸部を、第２連結具の連結具本体に設けられた連結孔に挿入し、連結具本体に設けられた被案内部を、連結軸部の縦溝に入れる。その後、連結軸部と連結具本体とを相対的に回動すると、被案内部が連結軸部の縦溝から、連結軸部の軸心方向と交差する主溝に進む。そして、ロック部材の係止突起が縦溝に対向し、ロック部材が弾性部材に付勢されて、係止突起は、縦溝に係合する。こうして、ロック部材の係止突起が連結軸部の縦溝に係合することで、連結軸部と連結具本体との相対的な回動が阻止され、被案内部は、主溝から抜け出ることはなく、第１連結具と第２連結具、ひいては、二つの連結対象物は、確実に連結される。そして、第１連結具と第２連結具とを互いに分離する場合には、解除操作部を操作することで、ロック部材が連結孔の軸心方向にスライドして、ロック部材の係止突起が連結軸部の縦溝から抜け出る。その後、連結軸部と連結具本体とを相対的に、前記と逆方向に回動することで、被案内部が連結軸部の主溝から縦溝に進む。そこで、第１連結具と第２連結具とを互いに引っ張って、連結軸部を被案内部から引き離すことで、第１連結具と第２連結具、ひいては、二つの連結対象物は、互いに分離する。

また、請求項２に記載の発明に係る連結装置は、請求項１に記載の連結装置において、前記主溝は、前記縦溝に続き前記連結軸部の軸心方向に対して傾斜する方向に延びる傾斜溝と、その傾斜溝に続き前記連結軸部の軸心方向と直交する方向に延びる横溝とを備え、その横溝に前記被案内部があるときに、前記係止突起が、前記縦溝に対向する。

また、請求項３に記載の発明に係る連結装置は、請求項１または２に記載の連結装置において、前記連結軸部は、その先端からあけられた孔を有して、前記案内溝は、その孔に通ずるように設けられる。ここで、前記案内溝は、二つ設けられ、それら二つの案内溝が前記連結軸部の周方向に半周ずれて位置する。そして、前記被案内部は、前記二つの案内溝に係合するよう前記連結孔を横切るように設けられた被案内ピンからなる。

また、請求項４に記載の発明に係る連結装置は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の連結装置において、前記連結具本体は、内側が前記連結孔となる筒部を備える。この筒部は、その周壁を貫通するとともに前記連結孔の軸心方向に長手となる長孔を有する。前記解除操作部は、前記筒部の外周に嵌まる操作リングからなって、その操作リングは、前記長孔を通る接続ピンを介して前記ロック部材に接続されている。また、前記長孔を通る前記接続ピンによって、前記ロック部材は、前記連結孔の周方向に回動不能となっている。

この発明に係る連結装置によれば、ロック部材によって、連結軸部と連結具本体との相対的な回動を阻止して、主溝への被案内部の掛かりを維持することで、第１連結具と第２連結具、ひいては、二つの連結対象物の連結を、高荷重の外力に対しても維持することができる。

この発明の一実施の形態の、連結装置の分解斜視図である。 第１連結具を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、案内溝の展開図である。 第２連結具の連結具本体を示し、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、Ａ－Ａ線による断面図である。 ロック部材の斜視図である。 連結装置の連結前の待機状態の、斜視図である。 同じく、連結具本体と操作リングを除いた斜視図である。 同じく、縦断面図である。 同じく、図５－３におけるＢ－Ｂ線による断面図である。 連結軸部が連結孔に挿入され、縦溝に被案内ピンが入ったときの、斜視図である。 同じく、連結具本体と操作リングを除いた斜視図である。 同じく、縦断面図である。 同じく、図６－３におけるＣ－Ｃ線による断面図である。 第１連結具の回動により、被案内ピンが横溝に進み、係止突起が縦溝に係合したときの、斜視図である。 同じく、連結具本体と操作リングを除いた斜視図である。 同じく、縦断面図である。 同じく、図７－３におけるＤ－Ｄ線による断面図である。 操作リングが上げられ、係止突起が縦溝から抜け出たときの、斜視図である。 同じく、連結具本体と操作リングを除いた斜視図である。 同じく、縦断面図である。 同じく、図８－３におけるＥ－Ｅ線による断面図である。 従来の連結装置を示す断面図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１～図８－４は、本発明の一実施の形態を示す。図中符号１は、一方の連結対象物を示し、２は、他方の連結対象物を示す。３は、二つの連結対象物１、２を互いに着脱可能に連結するための、連結装置を示す。

連結装置３は、一方の連結対象物１に取り付けられる第１連結具４と、他方の連結対象物２に取り付けられる第２連結具５とを備える。第１連結具４は、一方の連結対象物１に固定される固定部６と、連結軸部７とを備える。連結軸部７は、その周壁に案内溝８を有し、その案内溝８は、連結軸部７の先端に開口してその連結軸部７の軸心方向７ａに延びる縦溝８ａと、その縦溝８ａに続き連結軸部７の軸心方向７ａと交差する方向に延びる主溝８ｂとを備える。

第２連結具５は、連結具本体９と、ロック部材１０と、弾性部材１１と、解除操作部１２とを備える。連結具本体９は、他方の連結対象物２に固定される固定部１３と、連結軸部７の軸心方向７ａと同一方向に延びてその連結軸部７が連結具本体９に対して相対的に回動可能（詳しくは、連結軸部７の軸心回りに回動可能）に挿入される連結孔１４とを備える。そして、連結具本体９に、連結軸部７の案内溝８に係合してその案内溝８に案内される被案内部１５が設けられる。

ロック部材１０は、連結具本体９の連結孔１４に、その連結孔１４の軸心方向１４ａにスライド可能、かつ、連結孔１４の周方向に回動不能に収容されて、前記弾性部材１１により、連結孔１４の入り口側に弾性付勢されている。ロック部材１０の、前記連結孔１４の入り口側を向く先端面１０ｘには、前記被案内部１５とは連結孔１４の周方向にずれた位置に、連結軸部７の縦溝８ａに係合可能な係止突起１０ａが突出形成されており、連結孔１４に連結軸部７が挿入されて被案内部１５が縦溝８ａに入り、連結軸部７の連結具本体９に対する相対的な回動により、被案内部１５が縦溝８ａから主溝８ｂに進みその主溝８ｂの所要の位置（図示実施の形態においては、主溝８ｂの終端位置）にあるとき、ロック部材１０の係止突起１０ａが縦溝８ａに対向する。ここで、ロック部材１０は、前記弾性部材１１によって付勢されていることから、係止突起１０ａが縦溝８ａに対向すると、ロック部材１０が連結孔１４の軸心方向１４ａに（詳しくは、連結孔１４の入り口側に）スライドすることで、その係止突起１０ａは、縦溝８ａに入り、その縦溝８ａに係合する（図７－１～図７－４参照）。

そして、ロック部材１０が弾性部材１１に付勢されて縦溝８ａに係合した係止突起１０ａは、前記解除操作部１２の操作により、ロック部材１０が連結孔１４の軸心方向１４ａに（詳しくは、連結孔１４の奥側に）スライドすることで、縦溝８ａから抜け出る（図８－１～図８－４参照）。

詳細には、連結軸部７の主溝８ｂは、縦溝８ａに続き連結軸部７の軸心方向７ａに対して傾斜する方向に延びる傾斜溝８ｃと、その傾斜溝８ｃに続き連結軸部７の軸心方向７ａと直交する方向に延びる横溝８ｄとを備える。すなわち、案内溝８は、縦溝８ａと傾斜溝８ｃと横溝８ｄとを備えている。そして、この横溝８ｄ（図示実施の形態においては、横溝８ｄの終端位置）に前記被案内部１５があるときに、ロック部材１０の係止突起１０ａが、縦溝８ａに対向するようになっている。

具体的には、連結対象物１、２は、シャフト１０１、２０１からなり、そのシャフト１０１、２０１と同心の取付孔１ａ、２ａがあけられ、さらに、取付孔１ａ、２ａを横切るようにして、小径の横孔１ｂ、２ｂがあけられている。

第１連結具４は、前記連結軸部７の軸心方向７ａに延びる円柱状の軸部材であって、基端側の前記固定部６と、先端側の連結軸部７とが、軸心を同一にして一体に形成されている。図示実施の形態においては、連結軸部７よりも固定部６が小径に形成され、その固定部６には、横孔６ａがあけられている。そこで、固定部６を、一方の連結対象物１の取付孔１ａに挿入し、固着具としてのスプリングピン１６を、一方の連結対象物１にあけられた横孔１ｂと固定部６の横孔６ａとに打ち込むことで、第１連結具４は、一方の連結対象物１に取付け固定される。

連結軸部７は、その先端からあけられた孔７ｂを有して、案内溝８は、その孔７ｂに通ずるように設けられる。また、案内溝８は、二つ設けられ、それら二つの案内溝８、８が連結軸部７の周方向に半周ずれて位置する。そして、前記被案内部１５は、二つの案内溝８、８に係合するよう連結孔１４を横切るように設けられた被案内ピン１５ａからなる。

第２連結具５においては、連結具本体９は、内側が前記連結孔１４となる筒部９ａを備える。そして、連結具本体９は、基端側の固定部１３と、先端側の筒部９ａとが、軸心を同一にして一体に形成されている。詳細には、筒部９ａは、円筒状に形成され、連結孔１４は、筒部９ａと同心の断面円形形状をしている。この筒部９ａは、その周壁を貫通するとともに連結孔１４の軸心方向１４ａに長手となる一対の対向位置する長孔９ｂ、９ｂを有する。さらに、筒部９ａは、その周壁を貫通する一対の対向位置する孔９ｃ、９ｃを有する。これら孔９ｃ、９ｃは、長孔９ｂ、９ｂよりも、連結孔１４の入り口側に設けられ、これら孔９ｃ、９ｃに、前記被案内ピン１５ａ（被案内部１５）が打ち込まれることで、被案内ピン１５ａは、連結具本体９に固定される。そして、固定部１３は、筒部９ａよりも小径となる円柱状に形成され、その固定部１３には、横孔１３ａがあけられている。そこで、固定部１３を、他方の連結対象物２の取付孔２ａに挿入し、固着具としてのスプリングピン１７を、他方の連結対象物２にあけられた横孔２ｂと固定部１３の横孔１３ａとに打ち込むことで、連結具本体９、ひいては第２連結具５は、他方の連結対象物２に取付け固定される。

ロック部材１０は、柱状（詳しくは、円柱状）に形成されている。詳細には、ロック部材１０は、一方側が大径となり、他方側が小径となって、その境界部分に、段部１０ｂを有し、大径側に、横孔１０ｃを有する。このロック部材１０は、連結具本体９の連結孔１４内で、被案内ピン１５ａ（被案内部１５）よりも奥側に配置され、また、小径側が、連結孔１４の奥側となるように配置される。そして、ロック部材１０は、大径側の先端面１０ｘ（つまり、連結孔１４の入り口側の先端面）に、前述の係止突起１０ａが突出形成される。詳細には、係止突起１０ａは、連結軸部７の縦溝８ａ（案内溝８）に対応して、二つ設けられる。もっとも、二つある縦溝８ａに対し、係止突起１０ａを一つ設け、その係止突起１０ａが、いずれかの縦溝８ａに係合するようにしても構わない。

弾性部材１１は、コイルバネ（詳しくは、圧縮コイルバネ）からなる。この弾性部材１１は、連結具本体９の連結孔１４内で、その連結孔１４の底面と、ロック部材１０の段部１０ｂとの間に配置される。

解除操作部１２は、連結具本体９の筒部９ａの外周に嵌まる操作リング１２ａからなって、その操作リング１２ａは、筒部９ａに設けられた前記長孔９ｂを通る接続ピン１８を介してロック部材１０に接続されている。詳細には、操作リング１２ａには、横孔１２ｂがあけられている。そこで、接続ピン１８は、操作リング１２ａの横孔１２ｂと筒部９ａの長孔９ｂとロック部材１０の横孔１０ｃとを連通し、止めねじ１９により、ロック部材１０に固定される。そして、この長孔９ｂを通る接続ピン１８によって、ロック部材１０は、連結孔１４の軸心方向１４ａへのスライドが妨げられることなく、連結孔１４の周方向に回動不能となっている。

次に、以上の構成からなる連結装置３の作用効果について説明する。この連結装置３によると、第１連結具４は、一方の連結対象物１に取り付けられ、第２連結具５は、他方の連結対象物２に取り付けられる（図５－１～図５－４参照）。そこで、第１連結具４の連結軸部７を、第２連結具５の連結具本体９に設けられた連結孔１４に挿入し、連結具本体９に設けられた被案内部１５（図示実施の形態においては、被案内ピン１５ａ）を、連結軸部７の縦溝８ａに入れる（図６－１～図６－４参照）。その後、連結軸部７と連結具本体９とを相対的に回動（図示実施の形態においては、連結軸部７、つまりは第１連結具４を一方の連結対象物１とともに、第１連結具４の側から見て時計回りに回動）すると、被案内部１５が連結軸部７の縦溝８ａから、連結軸部７の軸心方向７ａと交差する主溝８ｂ（図示実施の形態においては、傾斜溝８ｃを通って横溝８ｄ）に進む。そして、ロック部材１０の係止突起１０ａが縦溝８ａに対向し、ロック部材１０が弾性部材１１に付勢されてその付勢方向にスライドすることで、係止突起１０ａは、縦溝８ａに自動的に係合する（図７－１～図７－４参照）。こうして、ロック部材１０の係止突起１０ａが連結軸部７の縦溝８ａに係合することで、連結軸部７と連結具本体９との相対的な回動が阻止され、被案内部１５は、主溝８ｂから抜け出ることはなく、第１連結具４と第２連結具５、ひいては、二つの連結対象物１、２は、確実に連結される。すなわち、ロック部材１０によって、連結軸部７と連結具本体９との相対的な回動を阻止して、主溝８ｂへの被案内部１５の掛かりを維持することで、第１連結具４と第２連結具５、ひいては、二つの連結対象物１、２の連結を、高荷重の外力に対しても維持することができる。

そして、第１連結具４と第２連結具５とを互いに分離する場合には、解除操作部１２（図示実施の形態においては、操作リング１２ａ）を操作（図示実施の形態においては、上方に操作）することで、ロック部材１０が連結孔１４の軸心方向１４ａ（詳しくは、連結孔１４の奥側）にスライドして、ロック部材１０の係止突起１０ａが連結軸部７の縦溝８ａから抜け出る（図８－１～図８－４参照）。その後、連結軸部７と連結具本体９とを相対的に、前記と逆方向に回動（図示実施の形態においては、連結軸部７、つまりは第１連結具４を一方の連結対象物１とともに、第１連結具４の側から見て反時計回りに回動）することで、被案内部１５が連結軸部７の主溝８ｂから（図示実施の形態においては、横溝８ｄから傾斜溝８ｃを通って）縦溝８ａに進む。そこで、第１連結具４と第２連結具５とを互いに引っ張って、連結軸部７を被案内部１５から引き離すことで、第１連結具４と第２連結具５、ひいては、二つの連結対象物１、２は、互いに分離する。

また、第１連結具４と第２連結具５とを連結するにあたって、案内溝８を、連結軸部７の周方向に半周ずれて二つ設け、被案内ピン１５ａ（被案内部１５）を、二つの案内溝８、８に係合するように設けることで、第１連結具４と第２連結具５とを、バランスよく連結することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。例えば、二つの連結対象物１、２は、シャフト１０１、２０１に限るものではなく、ロボットアームと、そのロボットアームに取り付けられるツールとか、ベースと、そのベースに固定される冶具など、どのようなものでもよく、各種機械器具、冶具、工具、取付具その他広範囲に渡って本発明を実施することが可能である。

また、被案内部１５は、連結孔１４を横切る被案内ピン１５ａからなって、二つの案内溝８、８に係合するが、この被案内部１５は、二つの案内溝８、８に対し、個別に係合するように、連結孔１４側に突出する二つの突起からなってもよい。また、案内溝８は、二つでなくてもよく、一つであっても、三つ以上であってもよい。同様に、案内溝８の縦溝８ａに係合可能な係止突起１０ａも、二つに限らず、一つであっても、三つ以上であってもよく、また、縦溝８ａの数より少なくても構わない。

また、案内溝８は、縦溝８ａと主溝８ｂとを備え、その主溝８ｂは、傾斜溝８ｃと横溝８ｄとを備えるが、その主溝８ｂは、傾斜溝８ｃのみからなっていても、横溝８ｄのみからなっていてもよく、また、主溝８ｂの終端部分に、連結軸部７の先端側に向かって窪む凹部が設けられてもよい。

１ 一方の連結対象物
２ 他方の連結対象物
３ 連結装置
４ 第１連結具
５ 第２連結具
６ 固定部
７ 連結軸部
７ａ 軸心方向
７ｂ 孔
８ 案内溝
８ａ 縦溝
８ｂ 主溝
８ｃ 傾斜溝
８ｄ 横溝
９ 連結具本体
９ａ 筒部
９ｂ 長孔
１０ ロック部材
１０ａ 係止突起
１１ 弾性部材
１２ 解除操作部
１２ａ 操作リング
１３ 固定部
１４ 連結孔
１４ａ 軸心方向
１５ 被案内部
１５ａ 被案内ピン
１８ 接続ピン

Claims (4)

1. 二つの連結対象物を互いに着脱可能に連結するための、連結装置であって、
   一方の連結対象物に取り付けられる第１連結具と、他方の連結対象物に取り付けられる第２連結具とを備え、
   前記第１連結具は、前記一方の連結対象物に固定される固定部と、連結軸部とを備え、
   前記連結軸部は、その周壁に案内溝を有し、
   前記案内溝は、前記連結軸部の先端に開口してその連結軸部の軸心方向に延びる縦溝と、その縦溝に続き前記連結軸部の軸心方向と交差する方向に延びる主溝とを備え、
   前記第２連結具は、連結具本体と、ロック部材と、弾性部材と、解除操作部とを備え、
   前記連結具本体は、前記他方の連結対象物に固定される固定部と、前記連結軸部の軸心方向と同一方向に延びてその連結軸部が前記連結具本体に対して相対的に回動可能に挿入される連結孔とを備え、また、
   前記連結具本体に、前記案内溝に係合してその案内溝に案内される被案内部が設けられ、
   前記ロック部材は、前記連結孔に、その連結孔の軸心方向にスライド可能、かつ、前記連結孔の周方向に回動不能に収容されて、前記弾性部材により、前記連結孔の入り口側に弾性付勢されており、また、
   前記ロック部材の、前記連結孔の入り口側を向く先端面には、前記被案内部とは前記連結孔の周方向にずれた位置に、前記縦溝に係合可能な係止突起が突出形成されており、
   前記連結孔に前記連結軸部が挿入されて前記被案内部が前記縦溝に入り、前記連結軸部の前記連結具本体に対する相対的な回動により、前記被案内部が前記縦溝から前記主溝に進みその主溝の所要の位置にあるとき、前記係止突起が前記縦溝に対向し、
   前記ロック部材が前記弾性部材に付勢されて前記縦溝に係合した前記係止突起は、前記解除操作部の操作により、前記ロック部材が前記連結孔の軸心方向にスライドすることで、前記縦溝から抜け出る、連結装置。
2. 前記主溝は、前記縦溝に続き前記連結軸部の軸心方向に対して傾斜する方向に延びる傾斜溝と、その傾斜溝に続き前記連結軸部の軸心方向と直交する方向に延びる横溝とを備え、
   その横溝に前記被案内部があるときに、前記係止突起が、前記縦溝に対向する、請求項１に記載の連結装置。
3. 前記連結軸部は、その先端からあけられた孔を有して、前記案内溝は、その孔に通ずるように設けられ、また、
   前記案内溝は、二つ設けられ、それら二つの案内溝が前記連結軸部の周方向に半周ずれて位置し、
   前記被案内部は、前記二つの案内溝に係合するよう前記連結孔を横切るように設けられた被案内ピンからなる、請求項１または２に記載の連結装置。
4. 前記連結具本体は、内側が前記連結孔となる筒部を備え、
   前記筒部は、その周壁を貫通するとともに前記連結孔の軸心方向に長手となる長孔を有し、
   前記解除操作部は、前記筒部の外周に嵌まる操作リングからなって、その操作リングは、前記長孔を通る接続ピンを介して前記ロック部材に接続されており、また、
   前記長孔を通る前記接続ピンによって、前記ロック部材は、前記連結孔の周方向に回動不能となっている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の連結装置。

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