JPH04164587A - 自動工具交換用カップラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この出願の発明は、ロボット等の出力部に取付けられる
第１ユニットと、この第１ユニットに接続される工具を
有したワーク側の第２ユニットとから成る自動工具交換
用カップラーに関するものである。

〔従来の技術］ 近年、アーム式の工業用ロボットには、工具交換機能を
具備させてあり、第１図に示す如くアーム゛（Ａ）の先
端部に工具交換用カップラー（Ｃ）を有するものとしで
ある。

上記工具交換用カップラー（Ｃ）は、同図に示すように
、ロボット側に取付けられる第１ユニット（１）と、工
具が取付けられたワーク側の第２ユニット（２）とから
構成されており、工具が相違する多数の第２ユニット（
２）が用意されている。

即ち、一つの工程が終了し次の工程に移る際に、今まで
使用していた第２ユニット（２）を第１ユニット（１）
から取外し、他の種類の工具を有する第２ユニット（２
）を結合させるのである。

そして、この結合の際には、各ユニットに具備させた電
気・空気・油・水経路用のコネクタがＯＮ状態となるよ
うにしである。

上記したコネクタのうち、油や水経路用のものとしては
、例えば、従来は、第５図に示すようなものが使用され
ており、このものは、第１ユニット（１）側に設けられ
た雄コネクタ（３）と、第２ユニット（２）側に設けら
れた雌コネクタ（４）とから構成されている。

雄コネクタ（３）は、同図に示すように、先端に雌コネ
クタ（４）に密嵌される挿入部（３４）を有する筒状の
ケーシング本体（３０）と、これの内部に進退自在に収
容されると共に接続方向側にバネ付勢され、更に、流体
経路（３９）を有した輪状の移動弁体（３２）と、前記
移動弁体（３２）の先端近傍外周面に、ケーシング本体
（３０）の先端近傍内周面との水密を確保する０リング
（３３）とから構成されており、上記移動弁体（３２）
の先端部に押力が作用しない場合、ケーシング本体（３
０）の接続側端と移動弁体（３２）の接続側端とが面一
となるようにしである。

雌コネクタ（４）は、第５図に示すように、筒状のケー
シング本体（４０）と、これの内部に流体経路（４１）
を設けるべく固定配設された輪状の固定弁体（４４）と
、前記ケーシング本体（４０）と固定弁体（４４）間に
進退自在に介装されると共に接続方向側にバネ付勢され
た進退筒（４２）と、前記ケーシング本体（４０）の先
端近傍内周面に、進退筒（４２）の先端近傍外周面との
水密性を確保するＯリング（４３）と、固定弁体（４４
）の先端近傍外周面に、前記進退筒（４２）の先端近傍
内周面との水密性を確保する為のＯリング（４５）とか
ら構成されており、上記進退筒（４２）の先端部に押力
が作用しない場合、ケーシング本体（４０）及び固定弁
体（４４）の接続側端と進退筒（４２）の接続側端とが
ほぼ面一となるようにしである。

このものでは、第５図に示す如く雄コネクタ（３）の挿
入部（３４）を雌コネクタ（４）の孔部分に挿入するよ
うにして接続され、その接続過程は第６図（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｄ）に示す如くである。

ところが、上記コネクタでは、同図（ｂ）に示した状態
において、Ｏリング（３３）（４５）が同時に機能せず
矢印（Ｙ）に示した漏れ経路が構成されてしまい、その
結果、工具交換用カップラー（Ｃ）内に、流体が溜まっ
てしまう。これは、漏電等の問題を引き起こしてしまい
、危険である他方、工具交換用カップラー（Ｃ）として
は、第７図（主要部の半断面図のみを示す）に示すよう
なものがある。

このものでは、同図に示す如く雄コネクタ（３）の挿入
部（３４）を雌コネクタ（４）の孔部分に挿入するよう
にして接続され、その接続過程は第７図（ａ）（ｂ）（
ｃ）に示す如くである。

ところが、このものでは、雄コネクタ（３）の挿入部（
３４）を雌コネクタ（４）の孔部分に挿入した瞬間、流
体圧によって、バネ（Ｂ）の付勢力に抗して進退筒（４
２）が押し込まれて、瞬間的に同図（ａ）に示す矢印（
Ｙ）のような漏れ経路が構成されてしまう。即ち、この
ものも、前者のものと同様に工具交換カップラー（Ｃ）
内に流体が溜まってしまい、前者同様危険である。

尚、上記カンブラーにおいて、バネ（Ｂ）の付勢力を大
きくし、流体圧により進退筒（４２）が押し込まれない
ようにすることも可能であるが、バネ（Ｂ）の付勢力を
大きくした場合には、上記第１ユニット（１）と第２ユ
ニット（２）の接続時において、その接合面相互が平行
になりにくいという不都合を招来する。

〔発明が解決しようとする課題］ そこで、この出願の発明では、第１ユニット（１）と第
２ユニット（２）との接合面の平行度が保て、且つ、前
記第１・２ユニツ）（１）（２）相互間に流体が漏れに
くい工具交換用カップラーを提供することを課題とする
。

〔課題を解決する為の手段〕

そこで、この出願の発明では、第１ユニット（１）の流
体経路中に雄コネクタ（３）を設けると共に、第２ユニ
ット（２）の流体経路中に雌コネクタ（４）を設け、第
１ユニット（１）と第２ユニット（２）が接合状態にあ
るときには、前記雄コネクタ（３）と雌コネクタ（４）
とが接続されて、前記第１ユニット（１）の流体経路と
第２ユニット（２）のそれが連通状態になる形式の自動
工具交換用カップラーに於いて、 雄コネクタ（３）が、第１ユニット（１）の接合面から
突出すると共にその内部が流体経路となり、更に、先端
から一定範囲に小孔径部（３５）を有した筒状の挿入部
（３４）と、前記小孔径部（３５）内に、進退自在に収
容すると共に挿入部（３４）の開放方向に対して抜止状
態にせしめられた移動弁体（３２）と、前記移動弁体（
３２）を挿入部（３４）の開放方向に付勢するバネ（Ｂ
ｌ）と、前記移動弁体（３２）に、これの外周面と小孔
径部（３５）の壁面との水密性を確保する為に設けられ
たＯリング（９０）とから構成され、雌コネクタ（４）
が、第２ユニット（２）の流体経路内に、進退自在に収
容され且つバネ（Ｂ２）によって流体経路の開放方向に
付勢された進退筒（４２）と、第２ユニット（２）の流
体経路における開放部近傍に固定配設され、当接する態
様で上記進退筒（４２）の開放側への抜止めを確保する
固定弁体（４４）と、前記固定弁体（４４）に、これの
外周面と上記進退筒（４２）との当接状態においてこれ
ら相互の水密性を確保し、又、挿入部（３４）が進退筒
（４２）を押込んだ状態において、固定弁体（４４）と
小孔径部（３５）の壁面間の水密性を確保するＯリング
（９１）とから構成され、 上記進退筒（４２）の内周面に、挿入部（３４）が進退
筒（４２）に当接したとき、これら相互間の水密性を確
保するＯリング（９２）を設けると共に、上記した小孔
径部（３５）域の長さを、移動弁体（３２）と固定弁体
（４４）とが当接した状態におけるＯリング（９０）（
９１）間距離以上の大きさに設定している。

Ｃ作用〕 この出願の発明は次の作用を有する。

挿入部（３４）と進退筒（４２）間の水密性がＯリング
（９２）により確保され、流体経路と外部とが遮断され
ており、且つ、小孔径部（３５）の壁面と移動弁体（３
２）間の水密性がＯリング（９０）により確保され、雄
コネクタ（３）内の流体が挿入部（３４）の開放部から
漏れないようになっている。

■の状態に加えて、前記小孔径部（３５）の壁面と固定
弁体（４４）間の水密性が０リング（９１）により確保
されている。

０リング（９０）の位置が小孔径部（３５）から外れる
こととなって移動弁体（３２）の外周部には流体経路が
形成されることとなり、挿入部（３４）と進退筒（４２
）間の水密性が０リング（９２）により、小孔径部（３
５）の壁面と固定弁体（４５）間の水密性がＯリング（
９１）により、それぞれ確保されているのみとなってい
る。

この状態では、０リング（９１）の存在により外部に流
体が漏れない状態となっており、又、進退筒（４２）に
流体圧が作用していない。

０リング（９０）及びＯリング（９１）の位置が共に小
孔径部（３５）から外れることとなって移動弁体（３２
）及び固定弁体（４４）の外周部には流体経路が形成さ
れることとなり、挿入部（３４）と進退筒（４２）間の
水密性がＯリング（９２）により確保されているのみと
なっている。

即ち、雄コネクタ（３）と雌コネクタ（４）の流体経路
が連通状態となり、前記流体経路と外部との水密性はＯ
リング（９２）により確保されている。

〔実施例〕

以下、この出願の発明の構成を一実施例として示した図
面に従って説明する。

この実施例のものは、従来の技術の欄に記載したものと
同様（第１図参照）に、アーム式の工業用ロボットのハ
ンド等に取付けられる第１ユニット（１）と、工具が取
付けられたワーク側の第２ユニット（２）とから構成さ
れており、第２図に示すガイドピン（１０）とガイド孔
（２０）を介して適性に第１ユニット（１）と第２ユニ
ット（２）とが接合された時には、電気用コネクタ（Ｅ
ｌ）（Ｅ２）や水経路用の雄・雌コネクタ（３）　　（
４）やその他（空気・油経路用）コネクタが接続状態と
なるようにしである。

以下に、この自動工具交換用カフプラー（Ｃ）の要部で
ある第１・２ユニット（１）（２）に形成された流体経
路（１１）（２１）及び雄・雌コネクタ（３）（４）に
ついて詳述する。

この実施例のものでは、第３図に示すように、上記第１
ユニット（１）の流体経路（１１）における接合面側開
放部分に雄コネクタ（３）を設けると共に、第２ユニッ
ト（２）の流体経路（２１）における接合面側開放部分
に雌コネクタ（４）を設け、第１ユニット（１）と第２
ユニット（２）が接合状態にあるときには、前記雄コネ
クタ（３）と雌コネクタ（４）とが接続されて、流体経
路（１１）と流体経路（２１）とが連通状態になるよう
にしである。

雄コネクタ（３）は、第３図に示すように、筒状のケー
シング本体（３０）内に、移動弁体（３２）、バネ受け
（５０）、前記移動弁体（３２）とバネ受け（５０）と
の間に介装されたバネ（８１）とを収容して構成された
もので、これの一端を第１ユニット（１）の接合面から
突出させる態様で流体経路（１１）に挿入螺着すると共
に前記突出部を雌コネクタ（４）内に嵌入される挿入部
（３４）としである。尚、ケーシング本体（３０）と第
１ユニツ）（１）との水密性は、同図に示す如く、０リ
ング（９３）により確保している。

ケーシング本体（３０）は、同図に示すように、挿入部
側内周面の一定範囲（移動弁体（３２）と固定弁体（４
４）とが当接した状態における、Ｏリング（９０）と０
リング（９１）との間隔よりも少し大きく設定されてい
る）を小孔径部（３５）としであると共にその他の内周
面を大孔径部（３６）としである。

移動弁体（３２）は、第３図に示すように、挿入部（３
４）の内部に収容されている弁体部（３２ａ）と、上記
大孔径部（３６）と小孔径部（３５）間の段付部と係合
する環状片（３２ｂ）と、バネ受け（５０）に摺動自在
に支持される軸部（３２ｃ）とを有するもので、前記弁
体部（３２ａ）に、これの外周面と小孔径部（３５）の
壁面との水密性を確保する為の０リング（９０）を設け
ている。

バネ受け（５０）は、同図に示すように、バネ挿入溝（
５０ａ）を有する環状のもので、その内周径を上記した
軸部（３２ｃ　）の外径よりも少し大きく設定している
と共に、前記バネ挿入部（５０ａ）の底壁には複数の流
体流出入孔（５０ｂ）を形成しである。

尚、このバネ受け（５０）はケーシング本体（３０）の
内部に設けたＣ型リング（５１）により抜止め状態を確
保しである。

雌コネクタ（４）は、第３図に示すように、進退筒（４
２）と、前記進退筒（４２）内に収容される固定弁体（
４４）と、前記進退筒（４２）をユニットの接合面側に
付勢するバネ（Ｂ２）と、前記進退筒（４２）と固定弁
体（４４）間に介装される固定中筒（４６）とから構成
されている。

進退筒（４２）は、同図に示すように、雄コネクタ（３
）を構成するケーシング本体（３０）と略同径に設定し
てあり、先端部の形状は上記挿入部（３４）と対応する
形状としである。そして、この進退筒（４２）には、そ
の内周面に、雄コネクタ（３）との接続時において挿入
部（３４）と当接する内方突出片（４２ａ）を形成する
と共に挿入部（３４）と進退筒（４２）との水密性を確
保する為の０リング（９２）を設けである。尚、上記し
た内方突出片（４２ａ）　ｔよ、後述する固定弁体（４
４）の弁体部（４４ａ）との当接による進退筒（４２）
の抜止め機能をも有している。

固定中筒（４６）は、第３図に示すように、筒部（４６
ｂ）の一端部に設けた鍔部（４６ａ）を利用して流体経
路構成壁に固定してあり、前記筒部（４６ｂ）の外径を
上記進退筒（４２）の内径よりも少し小さく設定しであ
る。そして、この固定中筒（４６）には、その鍔部（４
６ａ）の外周面と流体経路の壁面との水密性を確保する
為の０リング（９５）を設けると共に、筒部（４６ｂ）
の外周面と進退筒（４２）の内周面との水密性を確保す
る為の０リング（９４）を設けである。

固定弁体（４４）は、同図に示すように、流体経路（２
１）におけるユニットの接合面側開放部近傍に位置する
弁体部（４４ａ）と、この弁体部（４４ａ）に連設され
た軸部（４４ｂ）と、複数の流体流出入孔（４７ａ）を
有し且つ前記軸部（４４ｂ”）を進退筒（４２）と同軸
上に固定する固定板（４７）とから構成されており、前
記固定板（４７）を上記固定中筒（４６）に挿入螺合す
るようにして取付けられている。そして、前記弁体部（
４４ａ）には、第３図に示すように、これと内方突出片
（４２ａ）とが当接した状態にあるときには、これら相
互間の水密性が確保されるように、その外周面に０リン
グ（９１）を設けである。

この実施例のものは上記のような構成であるから、以下
に示す作用を有する。

挿入部（３４）と進退筒（４２）間の水密性がＯリング
（９２）により確保され、流体経路と外部とが遮断され
ており、且つ、小孔径部（３５）の壁面と移動弁体（３
２）間の水密性がＯリング（９０）により確保され、雄
コネクタ（３）内の流体が挿入部（３４）の開放部から
漏れないようになっている。

■のシール状態に加えて、前記小孔径部（３５）の壁面
と固定弁体（４４）間の水密性がＯＩＪソング９１）に
より確保されている。

■、　　　　　　　３４　　に　　　　　　の　　し　
　　　　にバ゛に　入　　だと　のシール　　　　４゛
ｃｍ Ｏリング（９０）の位置が小孔径部（３５）から外れる
こととなって移動弁体（３２）の外周部には流体経路が
形成されることとなり、挿入部（３４）と進退筒（４２
）間の水密性が０リング（９２）により、小孔径部（３
５）の壁面と固定弁体（４５）間の水密性がＯリング（
９１）により、それぞれ確保されているのみとなってい
る。

この状態では、０リング（９１）の存在により外部に流
体が漏れない状態となっており、又、進退筒（４２）に
流体圧が作用していない。

らに　入　れたと　のシール　　　　４゛ｄ皇Ｊｌｌ Ｏリング（９０）及び０リング（９１）の位置が共に小
孔径部（３５）から外れることとなって移動弁体（３２
）及び固定弁体（４４）の外周部には流体経路が形成さ
れることとなり、挿入部（３４）と進退筒（４２）間の
水密性がＱ　＋Ｊング（９２）により確保されているの
みとなっている。

即ち、雄コネクタ（３）と雌コネクタ（４）の流体経路
が連通状態となり、前記流体経路と外部との水密性はＯ
リング（９２）により確保されている。

そして、第１ユニット（１）の流体経路（１１）からの
流体は、流体経路（１１）−＞バネ受け（５０）の流体
流出入孔（５０ｂ）　＝０移移動体（３２）の外周部噂
小孔径部（３５）内→内方突出片（４２ａ）で囲まれた
部分→固定中筒（４６）内呻流体流出入孔（４７ａ）の
経路で第２ユニット（２）の流体経路（２１）に至るこ
ととなる。

〔発明の効果〕

この出願の発明は、上述の如くの構成を有するものであ
るから、次の効果を有する。

作用の欄の■〜■に記載したように、雄コネクタ（３）
と雌コネクタ（４）との流体経路が連通状態となる直前
まで、Ｏリング（９０）（９１）により外部と流体経路
との水密性は確保されているから、Ｏリング（９２）は
、雄コネクタ（３）と雌コネクタ（４）の流体経路が連
通状態になったときに初めてシールとしての機能を発揮
することとなる。

流体経路が連通した状態では、進退筒（４２）と挿入部
（３４）間に作用する流体圧、即ち、Ｏリング（９２）
に作用する流体圧は低いものとなるから、バネ（Ｂ２）
の付勢力は小さいものでも、Ｏリング（９２）はシール
機能を十分に発揮するものとなる。

即ち、第１ユニット（１）と第２ユニット（２）との接
合面の平行度が保て、且つ、前記第１・２ユニット（１
）（２）相互間に流体が漏れにくい工具交換用カップラ
ーを提供できることとなる

【図面の簡単な説明】

第１図はアーム式の工業用ロボットの外観図、第２図は
この発明の自動工具交換用カップラーの外観斜視図、第
３図は前記カフプラーのコネクタ部の半断面図、第４図
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は前記カップラーの接続過程
を説明する為の図、第５図は従来の自動工具交換用カッ
プラーにおけるコネクタ部の半断面図、第６図（ａ）（
ｂ）（ｃ）（ｄ）は第５図のカップラーの接続過程を説
明する為の図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）は他の従来の
カップラーの接続過程を説明する為の図であり、図中、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１ユニット（１）の流体経路中に雄コネクタ（３
   ）を設けると共に、第２ユニット（２）の流体経路中に
   雌コネクタ（４）を設け、第１ユニット（１）と第２ユ
   ニット（２）が接合状態にあるときには、前記雄コネク
   タ（３）と雌コネクタ（４）とが接続されて、前記第１
   ユニット（１）の流体経路と第２ユニット（２）のそれ
   が連通状態になる形式の自動工具交換用カップラーに於
   いて、 雄コネクタ（３）が、 第１ユニット（１）の接合面から突出すると共にその内
   部が流体経路となり、更に、先端から一定範囲に小孔径
   部（３５）を有した筒状の挿入部（３４）と、 前記小孔径部（３５）内に、進退自在に収容すると共に
   挿入部（３４）の開放方向に対して抜止状態にせしめら
   れた移動弁体（３２）と、 前記移動弁体（３２）を挿入部（３４）の開放方向に付
   勢するバネ（Ｂ１）と、 前記移動弁体（３２）に、これの外周面と小孔径部（３
   ５）の壁面との水密性を確保する為に設けられたＯリン
   グ（９０）とから構成され、 雌コネクタ（４）が、 第２ユニット（２）の流体経路内に、進退自在に収容さ
   れ且つバネ（Ｂ２）によって流体経路の開放方向に付勢
   された進退筒（４２）と、 第２ユニット（２）の流体経路における開放部近傍に固
   定配設され、当接する態様で上記進退筒（４２）の開放
   側への抜止めを確保する固定弁体（４４）と、 前記固定弁体（４４）に、これの外周面と上記進退筒（
   ４２）との当接状態においてこれら相互の水密性を確保
   し、又、挿入部（３４）が進退筒（４２）を押込んだ状
   態において、固定弁体（４４）と小孔径部（３５）の壁
   面間の水密性を確保するＯリング（９１）とから構成さ
   れ、 上記進退筒（４２）の内周面に、挿入部（３４）が進退
   筒（４２）に当接したとき、これら相互間の水密性を確
   保するＯリング（９２）を設けると共に、 上記した小孔径部（３５）域の長さを、移動弁体（３２
   ）と固定弁体（４４）とが当接した状態におけるＯリン
   グ（９０）（９１）間距離以上の大きさに設定した ことを特徴とする工具交換用カップラー。