特開 2023-164116 ロック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023164116

(43)【公開日】2023-11-10

(54)【発明の名称】ロック装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20231102BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/06 304F

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022075460

(22)【出願日】2022-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】391003989

【氏名又は名称】株式会社コスメック

(72)【発明者】

【氏名】後藤 純一

【テーマコード（参考）】

3C016

【Ｆターム（参考）】

3C016CA07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】圧力流体が供給されない状態で、固定対象物を装着させることができ、かつ、ロック状態を維持できるロック装置を提供する。
【解決手段】ハウジング（１）の収容孔（１２）にクランプロッド（２０）が上下方向に移動可能に挿入される。前記ハウジング（１）内の環状空間（４６）に挿入される支持部材（２１）が、進出バネ（４７）によって上方に向けて付勢される。前記クランプロッド（２０）に案内面（３７）が先太りするように形成される。前記案内面（３７）に沿って摺動するロック部材（３４）が、前記支持部材（２１）によって下方から支持される。前記ロック部材（３４）の突起部分（３９）の上壁に係止部（４０）が形成される。ロック対象物（２５）が前記係止部（４０）を介して前記支持部材（２１）を下方に押すことにより、前記ロック部材（３４）が前記案内面（３７）に沿って押動される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング（１）内に形成される収容孔（１２）に軸方向に移動可能に挿入されると共に、前記ハウジング（１）内に設けられるロック駆動機構（１８）によって前記軸方向の先端側から基端側に付勢されるクランプロッド（２０）であって、前記ハウジング（１）から前記軸方向の先端側に向けて突設されると共に、ロック対象物（２５）の孔（２６）に挿入可能となっているクランプロッド（２０）と、
前記クランプロッド（２０）に前記軸方向の先端側に向かうにつれて軸心から遠ざかるように形成される案内部（３７）と、
前記クランプロッド（２０）の外周面と前記収容孔（１２）の内周面との間に形成される環状空間（４６）に前記軸方向に移動可能に挿入される支持部材（２１）であって、前記環状空間（４６）内に設けられる進出手段（４５）によって前記軸方向の先端側に向けて付勢される支持部材（２１）と、
前記案内部（３７）に沿って摺動可能となると共に、前記支持部材（２１）によって前記軸方向の基端側から支持されるロック部材（３４）と、
前記ロック部材（３４）から前記クランプロッド（２０）の径方向の外方に突設される突起部分（３９）と、
前記突起部分（３９）の前記軸方向の基端側の壁に形成されると共に、前記ロック対象物（２５）の孔（２６）が前記クランプロッド（２０）を外嵌めした状態の当該ロック対象物（２５）を前記軸方向の先端側から受け止める受け止め部（４１）と、
前記突起部分（３９）の前記軸方向の先端側の壁に形成されると共に、前記ロック対象物（２５）が当接可能となっている係止部（４０）と、を備え、
前記ロック対象物（２５）の前記孔（２６）を前記クランプロッド（２０）に外嵌めさせていくときに、前記ロック対象物（２５）が前記ロック部材（３４）の前記係止部（４０）を介して前記支持部材（２１）を前記進出手段（４５）の前記軸方向の先端側への付勢力に抗して前記軸方向の先端側から基端側に押動させることにより、前記ロック部材（３４）が前記案内部（３７）に沿って、前記軸方向の基端側に向けて、かつ、前記クランプロッド（２０）の径方向の内方に向けて押動される、ことを特徴とするロック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、テーブル、無人搬送台車上の固定台、ロボットの先端可動部等に、ワークやパレットやツール等の固定対象物を着脱可能に固定する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

上記の装置として、従来では、特許文献１(特開２０１６－１０７３７０号公報)に記載されたクランプ装置がある。そのクランプ装置は、ワーク等の固定対象物を固定台に上方から押圧して固定させるものである。そのクランプ装置は、次のように構成されている。

【0003】

上記クランプ装置のハウジングは、テーブルに装着される。そのハウジング内にシリンダ孔が形成され、そのシリンダ孔にピストンが上下方向に移動可能に挿入される。そのピストンの上側にクランプ室が形成されると共に、ピストンの下側にアンクランプ室が形成される。そのピストンからピストンロッドが上方に突設される。そのピストンロッドの先端に連結されるクランプロッドが、ハウジングの上部に形成される収容孔に挿入されている。そのクランプロッドの先端部に楔部が形成される。また、クランプロッドの外周面と前記収容孔の内周面との間に形成される環状空間に支持部材が上下方向に移動可能に挿入される。その支持部材は、環状空間内に設けられる進出バネによって上方に向けて付勢される。上記の楔部に上方から係合される係合部材が、支持部材によって下方から支持される。その係合部材の外側壁から突起部分がクランプロッドの径方向の外方に向けて突設される。前記突起部分の下面に押圧部が形成され、その押圧部が薄板状のワークに当接可能となっている。係合部材の押圧部がワークを、ハウジングの上面に形成される着座部に押し付けることにより、ワークをクランプ装置上に固定することができる。

【0004】

上記クランプ装置のアンクランプ状態では、クランプ室から圧油が排出されると共に、圧油源からの圧油がアンクランプ室に供給される。このとき、ピストンとピストンロッドとクランプロッドが上限位置に移動されている。このため、係合部材が筒状の支持部材内に収容されており、係合部材の突起部分の外面が支持部材の外周面より径方向の内方に移動されている。アンクランプ状態のクランプ装置の上方から薄板状のワークが、何らかの搬送装置や人手によって下降されていく。すると、ワークの孔がクランプロッドに外嵌めしていき、ワークがハウジング上の着座部に載置される。クランプ装置がアンクランプ状態からクランプ状態に切り換えられるときに、アンクランプ室から圧油が排出されると共に、クランプ室に圧油が供給される。すると、ピストンとピストンロッドとクランプロッドが下方に移動されていき、クランプロッドが係合部材を径方向の外方に移動させていく。次いで、クランプロッドが係合部材と支持部材と一体に下降される。係合部材の押圧部がワークを着座部上に押圧固定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－１０７３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のクランプ装置は、ワークをテーブルに確実に押圧固定できる点で優れている。そのクランプ装置は、圧油源の圧油がクランプ室またはアンクランプ室に給排されることにより、クランプ状態およびアンクランプ状態に維持されたり、クランプ状態とアンクランプ状態とで切り換えられたりする。このため、圧油源とクランプ室またはアンクランプ室との間の流路が常時連通されている必要がある。その流路が遮断されたり切り離されたりして、圧力流体が供給されない状態、例えば、無人搬送台車上に装着した状態で、クランプ装置を使用できるようにすることが要望されている。従来のクランプ装置は、圧力流体が供給されない状態でワークを当該装置に装着できるようにする点、および、固定した状態を維持できるようにする点で改良の余地があった。
本発明の目的は、圧力流体が供給されない状態で、固定対象物を装着させることができ、かつ、ロック状態を維持できるロック装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図５、図６および図７、図８、図９から図１２、図１３から図１５に示すように、ロック装置を次のように構成した。
ハウジング１内に形成される収容孔１２にクランプロッド２０が軸方向に移動可能に挿入される。そのクランプロッド２０が、前記ハウジング１内に設けられるロック駆動機構１８によって前記軸方向の先端側から基端側に付勢される。そのクランプロッド２０が、前記ハウジング１から前記軸方向の先端側に向けて突設される。また、そのクランプロッド２０がロック対象物２５の孔２６に挿入可能となっている。前記クランプロッド２０に案内部３７が前記軸方向の先端側に向かうにつれて軸心から遠ざかるように形成される。前記クランプロッド２０の外周面と前記収容孔１２の内周面との間に形成される環状空間４６に支持部材２１が前記軸方向に移動可能に挿入される。その支持部材２１が、前記環状空間４６内に設けられる進出手段４５によって前記軸方向の先端側に向けて付勢される。前記案内部３７に沿って摺動可能となるロック部材３４が、前記支持部材２１によって前記軸方向の基端側から支持される。前記ロック部材３４から突起部分３９が前記クランプロッド２０の径方向の外方に突設される。前記突起部分３９の前記軸方向の基端側の壁に形成される受け止め部４１が、前記ロック対象物２５の孔２６が前記クランプロッド２０を外嵌めした状態の当該ロック対象物２５を前記軸方向の先端側から受け止めることができるようになっている。前記突起部分３９の前記軸方向の先端側の壁に形成される係止部４０が、前記ロック対象物２５に当接可能となっている。前記ロック対象物２５の前記孔２６を前記クランプロッド２０に外嵌めさせていくときに、前記ロック対象物２５が前記ロック部材３４の前記係止部４０を介して前記支持部材２１を前記進出手段４５の前記軸方向の先端側への付勢力に抗して前記軸方向の先端側から基端側に押動させる。これにより、前記ロック部材３４が前記案内部３７に沿って、前記軸方向の基端側に向けて、かつ、前記クランプロッド２０の径方向の内方に向けて押動される。

【0008】

本発明は次の作用効果を奏する。
上記ロック装置にロック対象物を装着するときに、ロック対象物がロック部材の係止部を介して支持部材を前記進出手段の前記軸方向の先端側への付勢力に抗して軸方向の先端側から基端側に押動させる。これにより、ロック部材が案内部に沿って、軸方向の基端側に向けて、かつ、クランプロッドの径方向の内方に向けて押動される。その結果、本発明のロック装置は、圧力流体が供給されない状態で、固定対象物を装着させることができる。また、ロック装置に装着されたロック対象物をロック装置から取り外そうとすると、ロック対象物がロック部材の受け止め部とクランプロッドとロック駆動機構とを介してハウジングに受け止められる。これにより、ロック対象物がロック装置に装着されたロック状態を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態を示す断面視の模式図であって、ロック装置の待機状態を示す図である。

【図2】図２は、上記ロック装置のロック部材にロック対象物が係合したロック途中状態を示す断面図であって、上記図１に類似する図である。

【図3】図３は、上記ロック装置のロック部材にロック対象物の孔を外嵌めしたロック途中状態を示す断面図であって、上記図１に類似する図である。

【図4】図４は、上記ロック装置がロック対象物を固定したロック状態を示す断面図であって、上記図１に類似する図である。

【図5】図５は、上記ロック装置のロック解除状態を示す断面図であって、上記図１に類似する図である。

【図6】図６は、上記第１実施形態の第１変形例を示す断面図であって、ロック装置のロック部材にロック対象物の孔を外嵌めしたロック途中状態を示す図である。

【図7】図７は、上記のロック装置のロック状態を示す断面図であり、図６に類似する図である。

【図8】図８は、本発明の第１実施形態の第２変形例を示す断面図であって、ロック装置のロック状態を示す図である。

【図9】図９は、本発明の第２実施形態を示す断面図であって、ロック装置の待機状態を示す図である。

【図10】図１０は、上記ロック装置のロック部材にロック対象物の孔を外嵌めしたロック途中状態を示す断面図であって、上記図９に類似する図である。

【図11】図１１は、上記ロック装置のロック状態を示す断面図であって、上記図９に類似する図である。

【図12】図１２は、上記ロック装置のロック解除状態を示す断面図であって、上記図９に類似する図である。

【図13】図１３は、本発明の第３実施形態を示す断面図であって、ロック装置の待機状態を示す図である。

【図14】図１４は、上記ロック装置のロック状態を示す断面図であって、上記図１３に類似する図である。

【図15】図１５は、上記ロック装置のロック解除状態を示す断面図であって、上記図１３に類似する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１から図５は、本発明の第１実施形態を示している。この実施形態のロック装置は、工場内を自在に移動する無人搬送台車上に装着され、その無人搬送台車上のテーブルＴにワーク（固定対象物）２５を固定する装置である。その無人搬送台車が所定位置に移動されたときに、圧油源からの圧油（圧力流体）が流通路を通して当該無人搬送台車に供給される。また、無人搬送台車が所定位置から離間すると、流通路途中の継手が離脱されて圧油源からの圧油が当該無人搬送台車に供給されなくなる。

【0011】

本実施形態でのワーク２５は、薄い板状の部材、例えば、鋼板などの金属板やアクリル板およびプラスチック板などの樹脂板や炭素繊維板などの複合材料板である。そのワーク２５に孔２６が上下方向に貫通されている。

【0012】

上記テーブルＴ上にロック装置のハウジング１がボルト固定される。そのハウジング１は、下側から順に設けられる下ハウジング２と、その下ハウジング２の上面にネジ固定される筒状の上ハウジング３と、を備える。

【0013】

上記の下ハウジング２には、下側から順に形成される大径のシリンダ孔５と中径孔６と小径孔７とを有する。そのシリンダ孔５にピストン１０が保密状に挿入され、そのピストン１０から上方へ突設されるピストンロッド１１が中径孔６を通って小径孔７に保密状に挿入される。また、ピストンロッド１１が上ハウジング３の筒孔１２内に挿入される。

【0014】

上記シリンダ孔５内であって、ピストン１０の上側にロック用の作動室１３が形成されると共に、ピストン１０とハウジング１の下壁１４との間にロック解除用の作動室１５が形成される。そのロック用の作動室１３内にロックバネ１６が装着される。また、ロック解除用の作動室１５に圧油を給排する給排路１７が下ハウジング２に形成される。ここで、本実施形態のロック駆動機構１８は、ロックバネ１６によって構成される。

【0015】

本実施形態のロック装置では、ピストンロッド１１からクランプロッド２０が上方に一体に突設されるが、このような構成に限られない。後述する第２実施形態のロック装置のように、ピストンロッド１１とクランプロッド２０とが別々の部材によって構成されている。そのピストンロッド１１に対してクランプロッド２０が水平方向に移動可能となるように連結されるようにしてもよい。

【0016】

上記の上ハウジング３の筒孔１２に筒状の支持部材２１が上下方向に移動可能に挿入される。その支持部材２１は、下側から順に形成された支持筒２２と、その支持筒２２よりも小径な周壁２３とテーパ壁２４とを備える。その支持部材２１の周壁２３とテーパ壁２４が上ハウジング３の上面より上方に突設されている。その支持部材２１の周壁２３とテーパ壁２４とがワーク（ロック対象物）２５の孔２６に挿入可能になっている。

【0017】

また、上ハウジング３の筒孔１２の内周壁に凹部２７が形成される。その凹部２７にボール２８の左半部分が挿入されると共に、ボール２８の右半部分が径方向の内方に突出している。その右半部分が、支持部材２１の支持筒２２の外周壁に上下方向に形成される案内溝２９に挿入される。これにより、支持部材２１は、上ハウジング３に対して上下方向への移動が許容されると共に、回転が制限される。そのボール２８と案内溝２９によって直線案内機構３０が構成される。

【0018】

上記支持部材２１の筒孔３２内にクランプロッド２０が上下方向に移動可能に挿入される。その支持部材２１の周壁２３に支持孔３３が径方向に貫通される。その支持孔３３内にロック部材３４が当該支持孔３３および支持筒２２の上面に沿って移動可能となっている。そのロック部材３４の内側面に受け面３５が上方（先端側）に向かうにつれてクランプロッドの軸心から遠ざかる（先太りする）ように形成され、その受け面３５に沿ってスライド部３６が形成される。

【0019】

上記クランプロッド２０の外周壁に案内面（案内部）３７が上方（先端側）に向かうにつれて当該クランプロッド２０の軸心から遠ざかる（先太りする）ように形成される。その案内面３７がクランプロッド２０の外周壁に周方向に所定の間隔をあけて３つ配設される。その案内面３７に沿ってアリ溝（案内溝）３８が形成される。そのアリ溝３８にロック部材３４のスライド部３６が摺動可能に挿入される。なお、案内面３７と受け面３５とは、クランプロッド２０の軸心に対して１０°から１４°程度傾斜するように設定されているが、ロック部材３４の押圧力やロック部材３４の移動ストロークやワーク２５の大きさなどに応じて所望の範囲内に設定可能である。ここで、本実施形態のロック装置では、クランプロッド２０の外周壁に所定の間隔をあけて３つのロック部材３４を備えることに代えて、後述する第２実施形態のロック装置のように、２つのロック部材３４を備えるようにしてもよい。

【0020】

前記ロック部材３４の外周面から突起部分３９が径方向の外方に突設される。その突起部分３９の上面に係止部４０が形成される。その係止部４０が、ワーク２５の下面であって、ワーク２５の孔２６の周縁部に係合可能となっている。また、突起部分３９の下面に受け止め部４１が形成され、支持部材２１の孔２６がクランプロッド２０を外嵌めした状態の当該ワーク２５が、受け止め部４１によって上方から受け止められる。また、突起部分３９の下側であってロック部材３４の外周壁に基準部４２が形成され、その基準部４２がワーク２５の孔２６の内周面に当接可能となっている。

【0021】

上記の支持部材２１を上方へ押す進出手段４５が上ハウジング３の筒孔１２内に設けられ、図１に示すように、次のように構成される。その筒孔１２の内周面とピストンロッド１１の外周面との間に環状空間４６が形成される。その環状空間４６内に進出バネ４７とバネ受け部材４８とが装着される。その進出バネ４７の下端部が下ハウジング２の上面に係合されると共に、進出バネ４７の上端部がバネ受け部材４８を介して支持部材２１の下端面に係合される。これにより、上ハウジング３に対して進出バネ４７がバネ受け４８を介して支持部材２１およびロック部材３４を上方へ付勢する。

【0022】

上記ロック装置は、図１から図５に示すように、次のように動作する。
図１の初期状態（待機状態）では、ロック解除用の作動室１５の圧油が給排路１７を通してハウジング１の外部に排出されている。このとき、ロック用の作動室１３に装着されるロックバネ１６の下方への付勢力がピストン１０に作用して、ロックバネ１６がピストン１０を介してピストンロッド１１とクランプロッド２０とを下限位置に移動させている。また、上記の進出バネ４７が支持部材２１を介してロック部材３４を上限位置に移動させる。このため、クランプロッド２０がアリ溝３８とスライド部３６とを介してロック部材３４を径方向の外側限界位置に移動させている。

【0023】

上記待機状態のロック装置の上方からワーク２５を下降させていくと、ワーク２５の孔２６が支持部材２１を外嵌めしていく。次いで、図２に示すように、ワーク２５の孔２６の周縁部がロック部材３４の係止部４０に係合される。その後、ワーク２５がロック部材３４を介して支持部材２１を進出バネ４７の上向きの付勢力に抗して下降させていく。このとき、ロック部材３４が下降されながら、支持部材２１内に挿入されていく。その支持部材２１の軸心からロック部材３４の突起部分３９の外壁面までの距離が、ワーク２５の孔２６の半径よりも小さくなると、図３に示すように、ワーク２５の孔２６がロック部材３４を外嵌めしていく。次いで、ワーク２５の上面がロック部材３４の突起部分３９の下面（受け止め部４１）より下方に移動されると、突起部分３９が径方向の外方へ移動することが許容される。引き続いて、進出バネ４７がバネ受け４８と支持部材２１とを介してロック部材３４を上方に押していく。すると、ロック部材３４がクランプロッド２０の案内面３７に沿って上方に移動されながら、支持部材２１内から径方向の外方に向けて拡径移動される。図４に示すように、支持部材２１の支持筒２２の上面が上ハウジング３の筒孔１２の天井面に上方から受け止められて、支持部材２１とロック部材３４との上方への移動が停止される。これにより、ロック装置が図１の待機状態から図４のロック状態に切り換えられる。

【0024】

また、図４に示すロック装置のロック状態では、ロック部材３４の基準部４２がワーク２５の孔２６の内周面に当接または、僅かに隙間をあけて対面される。このため、クランプロッド２０の軸心に対してワーク２５の孔２６の軸心が位置ずれしているときに、ロック部材３４がワーク２５の孔２６の内周面を押す。これにより、クランプロッド２０の軸心からワーク２５の孔の軸心までの距離が所定範囲内の距離となるようにロック装置がワーク２５を移動させることができる。その結果、本実施形態のロック装置は、そのハウジング１に対してワーク２５を所定範囲内となるように位置決めすることができる。

【0025】

また、上記図４に示すロック装置のロック状態において、ワーク２５を支持部材２１から取り外す方向に外力が当該ワーク２５に作用することがある。この場合、ワーク２５の上面がロック部材３４の突起部分３９の受け止め部４１と支持部材２１とを介してハウジング１に受け止められる。または、ワーク２５の上面がロック部材３４の突起部分３９の受け止め部４１とクランプロッド２０とピストン１０とロックバネ１６とを介してハウジング１に受け止められる。これにより、ロック装置の支持部材２１からワーク２５が意図しないで抜き出されることが確実に防止される。

【0026】

図４のロック装置のロック状態から図５のロック解除状態に切り換えるときには、ロック解除用の作動室１５に圧油を供給する。すると、作動室１５の圧油の圧力によってピストン１０がロックバネ１６の下方への付勢力に抗して上昇されていく。次いで、上記の進出バネ４７が支持部材２１を介してロック部材３４を上限位置に移動させた状態で、ピストン１０がピストンロッド１１を介してクランプロッド２０を上昇させていく。すると、ロック部材３４のスライド部３６がアリ溝３８に沿って移動されることにより、ロック部材３４が支持部材２１の筒孔３２内に縮径移動していく。そのピストン１０の上面がシリンダ孔５の天井面に上方から受け止められることにより、ピストン１０の上昇が停止される。これにより、ロック装置が図４のロック状態から図５のロック解除状態に切り換えられる。その結果、ロック装置のクランプロッド２０を外嵌めした状態のワーク２５が前述のロボット等によって当該クランプロッド２０から上方に抜き出される。

【0027】

上記ロック装置を図５のロック解除状態から図１の待機状態に切り換えるときには、ロック解除用の作動室１５から圧油を排出する。すると、ロックバネ１６がピストン１０とピストンロッド１１とを介してクランプロッド２０を下降させていく。このとき、ロック部材３４は、支持部材２１を介して進出バネ４７によって上限位置に移動された状態が維持されている。次いで、クランプロッド２０がロック部材３４を支持部材２１の筒孔３２内から外方に支持孔３３に沿って移動させていくことにより、クランプロッド２０がロック部材３４を支持部材２１内から径方向の外方に押し出していく。引き続いて、ピストン１０がハウジング１の下壁１４に下方から受け止められて、ピストン１０の下降およびロック部材３４の径方向の外方への移動が停止される。これにより、ロック装置が図５のロック解除状態から図１の待機状態に切り換えられる。

【0028】

本実施形態のロック装置は次の効果を奏する。
上記ロック装置にワーク２５を装着するときに、ワーク２５がロック部材３４の係止部４０を介して支持部材２１を進出バネ４７の上方への付勢力に抗して下方に押動させる。これにより、ロック部材３４が案内面３７に沿って、下方、かつ、クランプロッド２０の径方向の内方に向けて押動される。その結果、上記のロック装置は、圧油がロック解除用の作動室に供給されない状態で、ワーク２５を装着させることができる。また、ロック装置に装着されたワーク２５をロック装置から取り外そうとすると、ワーク２５がロック部材３４の受け止め部４１とクランプロッド２０とロックバネ１６とを介してハウジング１に受け止められる。これにより、ワーク２５がロック装置に装着されたロック状態を維持できる。

【0029】

また、本実施形態のロック装置と、前述した従来の（クランプ）装置と比較すると、本実施形態のロック装置は、次のような効果を奏する。その従来の装置では、ワークを押圧固定するために、アンクランプ状態からクランプ状態に切り換えるには、外部に備えるワーク検出センサを含む制御装置によってクランプ装置を操作する必要がある。または、作業者が切り換え操作する必要がある。
これに対して、本実施形態のロック装置では、ロボット等によって搬入されるワーク２５が待機状態のロック装置のロック部材３４を押動（操作）して、そのワークがロック装置に装着される。このため、本発明のロック装置では、ワーク検出センサを含む制御装置を備える必要がなく、作業者による切り換え操作も必要としない。

【0030】

図６および図７は、本発明の第１実施形態の第１変形例を示している。この第１実施形態の第１変形例においては、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

【0031】

上記の第１実施形態のロック装置では、駆動手段として単動式の油圧シリンダを適用している。すなわち、そのロック装置では、ロック用の作動室１３にロックバネ１６が装着されると共に、ロック解除用の作動室１５に圧油が給排される。これに対して、第１実施形態の第１変形例のロック装置では、駆動手段としてのロックバネ１６に加えてエアバネを備えており、図６および図７に示すように、次のように構成される。

【0032】

上記ロック用の作動室１３がシリンダ孔５の一部と中径孔６と小径孔７とによって構成され、ピストン１０の上側に形成される。そのロック用の作動室１３に給排路５１を通って圧縮エアが供給されて、作動室１３内に圧縮エアが満たされた状態で封止されている。そのロック用の作動室１３が、上ハウジング３の筒孔１２の内周面とピストンロッド１１の外周面との間に形成される環状空間４６に連通される。その環状空間４６に押圧部材５２が保密状で上下方向に移動可能に挿入される。その押圧部材５２の上面が支持部材２１の下面に当接可能となっている。このため、ロック用の作動室１３に供給された圧縮エアが環状空間４６にも満たされた状態となっている。よって、その環状空間４６の圧縮エアが押圧部材５２を介して支持部材２１を上方に押動させる。その環状空間４６の圧縮エアによってエアバネが構成されている。このため、圧縮エア源から圧縮エアが作動室１３に供給されないときでも、ロック用の作動室１３に封入された圧縮エアが押し部５３を上方に押すことができる。また、封入された作動室１３の圧縮エアがハウジング１外部に流出して圧力低下した場合には、圧縮エア源から圧縮エアが供給路５１を通して追加供給できるようにしてもよい。

【0033】

また、上記の第１実施形態のロック装置は、支持部材２１が、支持筒２２と周壁２３とテーパ壁２４とを備えている。これに対して、第１実施形態の第１変形例のロック装置では、支持部材２１が支持筒２１のみによって構成され、周壁２２とテーパ壁２３とが省略されている。また、クランプロッド２０の上端部の外周壁が略半球状に形成されている。

【0034】

また、上記ピストンロッド１１から当該ピストンロッド１１よりも小径のクランプロッド２０が上方に突設される。ピストンロッド１１の上面に形成される環状の押し部５３が、支持部材２１の筒孔３２の天井面に形成される受け部５４に係合可能となっている。また、ロック解除用の作動室１５には、給排路１７を通して圧縮エアが給排される。このため、ロック解除用の作動室１５の圧縮エアがピストン１０を介してピストンロッド１１を上方に移動させる。よって、ピストンロッド１１の押し部５３が受け部５４を上方に押して支持部材２１が上昇される。

【0035】

上記の第１実施形態の第１変形例のロック装置は、第１実施形態のロック装置と同様に作動するが、上記の構造の違いから、以下の点で異なる。

【0036】

上記第１実施形態のロック装置を待機状態からロック状態に切り換えるときに、ワーク２５が係合部材３４を介して支持部材２１を進出バネ４７の上向きの付勢力に抗して下降させていく。これに対して、第１変形例のロック装置では、ワーク２５が係合部材３４を介して支持部材２１と押圧部材５２とを環状空間４６内の圧縮エアの圧力に相当する上向きの押圧力に抗して下降させていく。

【0037】

上記ロック装置をロック状態からロック解除状態に切り換えるときには、ロック用の作動室１３から圧縮エアが排出されると共に、ロック解除用の作動室１５内のロックバネ１６の付勢力と作動室１３内の圧縮エアの圧力に相当する押圧力に抗して、ロック解除用の作動室１５の圧縮エアがピストン１０とピストンロッド１１とクランプロッド２０とを上昇させていく。その上昇途中位置でピストンロッド１１の押し部５３が支持部材２１の受け部５４に係合して、ピストンロッド１１が支持部材２１を上昇させる。そのピストン１０がシリンダ孔５の天井面に受け止められて、その上昇が停止される。これにより、ロック装置がロック状態からロック解除状態に切り換えられる。

【0038】

図８は、本発明の第１実施形態の第２変形例を示している。この第１実施形態の第２変形例においては、上記の第１実施形態および第１実施形態の第１変形例の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

【0039】

上記の第１実施形態のロック装置では、駆動手段としてロックバネ１６を備える単動式の油圧シリンダが適用されている。これに対して、第１実施形態の第２変形例のロック装置では、第１実施形態と同様にロック駆動機構１８としてのロックバネ１６を備えて、作業者が手動で、または、別途アクチュエータによってロック解除されるようになっており、図８に示すように、次のように構成される。

【0040】

上記ロック装置の下ハウジング２内に大径孔５Ａと小径孔７とが形成されクランプロッド２０が上下方向に移動可能に挿入される。そのクランプロッド２０の外周壁からフランジ部４９が径方向の外方に向けて周方向に連続して形成される。そのクランプロッド２０の外周面と大径孔５Ａの内周面にロックバネ１６が装着される。そのロックバネ１６の下端部がクランプロッド２０のフランジ部４９の上面に係合される。また、下ハウジング２の大径孔５Ａと小径孔７との間に形成される段差部にロックバネ１６の上端部が係合される。このため、下ハウジング２に対してロックバネ１６がクランプロッド２０を下方に付勢する。また、クランプロッド２０の下端部が下ハウジング２の大径孔５Ａの開口部から下方に向けて突出している。そのクランプロッド２０の下端部によって操作部７３が構成される。その操作部７３は、作業者によって手動で、または、別途アクチュエータ、例えば、油圧シリンダ、空圧シリンダ、モータとバールネジ、電磁シリンダなどによって上方に押し操作されるようになっている。

【0041】

図９から図１２は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態においては、上記の第１実施形態、第１実施形態の第１変形例、第１実施形態の第２変形例の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

【0042】

第２実施形態のロック装置では、筒状の上ハウジング３の上部にリング状のカバー５７が当該上ハウジング３の上端面との間に隙間をあけて取り付けられる。その隙間にリング状のストッパ５８が水平方向に移動可能に挿入される。そのストッパ５８の内径寸法は、ワーク２５の孔２６の内径寸法と同じか、孔２６の内径寸法よりも小さくなるように設定されている。そのストッパ５８の内周面に２つのロック部材３４の基準部４２が当接可能となっている。

【0043】

上記ピストンロッド１１の上端部（先端部）に挿入孔５９が上下方向（軸方向）に形成され、その挿入孔５９にクランプロッド２０の下端部（基端部）２０ａが水平方向に隙間をあけて挿入される。そのピストンロッド１１に対してクランプロッド２０が水平方向に移動可能となるようにピン連結される。より詳しくいうと、ピストンロッド１１の筒壁から連結ピン６０が径方向の内方に向けて突設される。その連結ピン６０が、クランプロッド２０の基端部２０ａに貫通される貫通孔に挿入される。このため、クランプロッド２０がピストンロッド１１に対して連結ピン６０に沿って水平方向に移動可能となっている。

【0044】

上記クランプロッド２０の外周壁に案内面３７が、先端側に向かうにつれて広がる（径寸法が大きくなる）ように２つ形成される。その２つの案内面３７のうちの一方の案内面３７と他方の案内面３７とは、クランプロッド２０の軸心を中心に対称となる外周壁上の位置に配置される。その案内面３７がロック部材３４の受け面３５に上方から係合される。なお、ロック装置に２つのロック部材３４が備えられることに代えて、1つのロック部材３４が備えられるようにしてもよく、また、前述した第１実施形態のロック装置のように、３つのロック部材３４が設けられてもよい。または、ロック部材３４が４つ以上備えられるようにしてもよい。

【0045】

前記ロック部材３４の突起部分３９の上面に係止部４０がクランプロッド２０の径方向の外方に向かうにつれて高さが低くなるように形成される。その係止部４０にワーク２５の孔２６の周壁が係合可能となっている。

【0046】

本実施形態のロック装置は、戻し機構Ｒを備える。その戻し機構Ｒは、ロック状態（もしくは待機状態）からロック解除状態に駆動させるときに、クランプロッド２０の軸心を支持部材２１の軸心に一致させるように当該クランプロッド２０を移動させる。その戻し機構Ｒは、クランプロッド２０の外周壁と支持部材２１の筒孔３２の内周壁との間に設けられ、次のように構成される。

【0047】

上記クランプロッド２０の下端部２０ａの外周面から位置決め部６１が当該クランプロッド２０の径方向に向けて周方向に連続して突設される。その位置決め部６１の上側にテーパ部６２が形成される。また、支持部材２１の筒孔３２の内周壁に基準部６３が形成される。その基準部６３の下側にテーパ部６４が下方に向かうにつれて広がるように形成される。そのテーパ部６４の下側に逃がし部６５が形成される。上記クランプロッド２０の位置決め部６１が支持部材２１の基準部６３に対面するときに、クランプロッド２０の水平方向への移動が制限される。また、上記クランプロッド２０の位置決め部６１が支持部材２１のテーパ部６４や逃がし部６５に対面されるときに、クランプロッド２０の水平方向への移動が許容される。本実施形態の戻し機構Ｒは、クランプロッド２０の位置決め部６１と支持部材２１の基準部６３とテーパ部６４と逃がし部６５によって構成される。なお、本実施形態のロック装置では、位置決め部６１がクランプロッド２０の外周面から水平方向に向けて周方向に連続して突設されるように構成したが、これに限られず、周方向に所定の間隔をあけて２つまたは３つ以上に分けて備えるようにしてもよい。これと同様に、本実施形態では、基準部６３が支持部材２１の筒孔３２の内周壁に周方向に連続して突設されるように構成したが、これに限られず、周方向に所定の間隔をあけて２つまたは３つ以上に分けて備えるようにしてもよい。

【0048】

上記ロック装置は、図９から図１２に示すように、次のように作動する。
図９の初期状態（待機状態）では、ロック解除用の作動室１５の圧縮エア（圧力流体）が給排路１７を通してハウジング１の外部に排出されている。このとき、ロック用の作動室１３に装着されるロックバネ１６の下方への付勢力がピストン１０に作用して、ロックバネ１６がピストン１０とピストンロッド１１とを介してクランプロッド２０を下限位置に移動させている。また、進出バネ４７が支持部材２１を介してロック部材３４を上限位置に移動させている。このため、クランプロッド２０がアリ溝３８とスライド部３６とを介して各ロック部材３４を径方向の外側限界位置に移動させている。このとき、クランプロッド２０の位置決め部６１が支持部材２１の逃がし部６５よりも下側に移動されており、支持部材２１に対するクランプロッド２０の水平方向への移動が許容されている。ここで、本実施形態のロック装置におけるロック部材３４の外側限界位置は、２つのロック部材３４の外周面がストッパ５８の内周面にともに係合される位置である。

【0049】

上記待機状態のロック装置の上方に、搬送装置によって、ワーク２５が移動される。このとき、ロック装置の支持部材２１の軸心に対してワーク２５の孔２６の軸心が距離Ａだけ水平方向に位置ずれしている。

【0050】

上記ロック装置を図９の待機状態から図１１のロック状態に切り換えられるときに、ワーク２５を下降させていくと、ワーク２５の孔２６の周壁が支持部材２１のテーパ壁２４に係合する。引き続いて、ワーク２５が支持部材２１のテーパ壁２４に沿って下降されながら、ワーク２５が支持部材２１とクランプロッド２０とロック部材３４とを一体に左方に移動させていく。そして、ワーク２５の孔２６の周壁がロック部材３４の係止部４０に係合される。このとき、支持部材２１の軸心からワーク２５の孔２６の軸心が距離Ｂだけ水平方向に位置ずれしている。ここで、本実施形態において、軸心間距離Ａは、許容される位置ずれ許容範囲を超える距離であり、軸心間距離Ｂは、許容される位置ずれ許容範囲内の距離である。すなわち、ワーク２５の孔２６が支持部材２１に外嵌めすることにより、ワーク２５が支持部材２１を位置ずれ許容範囲外から位置ずれ許容範囲内に移動させている。

【0051】

次いで、ワーク２５がロック部材３４を介して支持部材２１を進出バネ４７の上向きの付勢力に抗して下降させていくと共に、クランプロッド２０の軸心とワーク２５の軸心とが一致する方向へワーク２５がロック部材３４とクランプロッド２０を左方に移動させる。次いで、ロック部材３４がクランプロッド２０の案内面３７に沿って、支持部材２１内に挿入されていく。すると、２つのロック部材３４のうちの一方のロック部材３４の外周面から他方のロック部材３４の外周面までの距離が、ワーク２５の孔２６の直径よりも僅かに小さくなる。すると、図１０に示すように、ワーク２５の孔２６が２つのロック部材３４とクランプロッド２０とを外嵌めしていく。引き続いて、ワーク２５の上面がロック部材３４の突起部分３９の下面（受け止め部４１）より下方に移動されると、ロック部材３４の突起部分３９が径方向の外方へ移動することが許容される。このため、進出バネ４７が支持部材２１を介してロック部材３４を上方に押動していく。すると、ロック部材３４が、クランプロッド２０の案内面３７に沿って支持部材２１内から径方向の外方に向けて拡径移動される。その後、支持部材２１の支持筒２２の上面が上ハウジング３の筒孔１２の天井面に上方から受け止められて、支持部材２１とロック部材３４との上方への移動が停止される。これにより、ロック装置が待機状態からロック状態に切り換えられる。

【0052】

図１０に示すロック装置のロック状態において、ワーク２５を支持部材２１から取り外す方向に外力が当該ワーク２５に作用することがある。この場合、ワーク２５の上面がロック部材３４の受け止め部４１を上方に押すと、ロック部材３４がクランプロッド２０の案内面３７に沿って上方および径方向の外方に移動しようする。そのロック部材３４がストッパ５８の内周面に受け止められる。これにより、ロック装置の支持部材２１からワーク２５が抜き出されることが確実に防止される。

【0053】

図１０のロック装置のロック状態から図１１のロック解除状態に切り換えるときには、ロック解除用の作動室１５に圧縮エアを供給する。すると、作動室１５の圧縮エアの圧力によってピストン１０がロックバネ１６の下方への付勢力に抗して上昇されていく。次いで、上記の進出バネ４７が支持部材２１を介してロック部材３４を上限位置に保持させた状態で、ピストン１０がピストンロッド１１を介してクランプロッド２０を上昇させていく。すると、ロック部材３４のスライド部３６がアリ溝３８に沿って移動されることにより、ロック部材３４が支持部材２１の筒孔３２内に縮径移動していく。引き続いて、クランプロッド２０のテーパ部６２が支持部材２１の筒壁に当接される。すると、クランプロッド２０の軸心が支持部材２１の軸心に一致させるように、クランプロッド２０と２つのロック部材３４とが上昇されながら右方に移動されていく。そして、クランプロッド２０の位置決め部６１が基準面６３に対面されて、支持部材２１に対するクランプロッド２０の水平方向への移動が制限される。このとき、ロック部材３４の外側面が支持部材２１の外周面よりも径方向の内方になるようにロック部材３４が移動される。その後、ピストン１０がシリンダ孔５の天井壁に受け止められて停止される。これにより、ロック装置は、図１０のロック状態から図１１のロック解除状態に切り換えられる。その結果、ロック装置の支持部材２１に外嵌めされたワーク２５を前述のロボットが当該支持部材２１から上方に抜き出すことができる。

【0054】

図１１のロック装置のロック解除状態から図８の待機状態に切り換えるときには、まず、ロック解除用の作動室１５から圧縮エアが排出される。すると、ロックバネ１６の付勢力がピストン１０に下向きに作用して、ピストン１０がピストンロッド１１を介してクランプロッド２０を下降させていく。次いで、そのクランプロッド２０がロック部材３４を当該クランプロッド２０の径方向の外方に移動させていく。このとき、クランプロッド２０の位置決め部６１がテーパ部６４や逃がし部よりも下側に移動される。このため、クランプロッド２０が支持部材２１に対して水平方向に移動可能となる。次いで、ロック部材３４がリング状のストッパ４６の内周面に受け止められる。引き続いて、ピストン１０がピストンロッド１１を介してクランプロッド２０とロック部材３４と支持部材２１とを進出バネ４７の付勢力に抗して下降させる。そのピストン１０がハウジング１の下壁１４に受け止められて、ピストン１０の下方への移動が停止される。その結果、上記ロック装置が図１１のロック解除状態から図８の待機状態に切り換えられる。

【0055】

図１３から図１５は、本発明の第３実施形態を示している。この第３実施形態においては、上記の第１実施形態、第１実施形態の変形例、第２実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

【0056】

上記第２実施形態のロック装置では、クランプロッド２０、ロック部材３４、ストッパ５８がハウジング１に対して径方向に移動可能となっている。また、支持部材２１は、環状空間４６内で上下方向（クランプロッドの軸方向）にのみ移動可能となっている。これに対して、第３実施形態のロック装置では、支持部材２１の一部である上部材６９、クランプロッド２０、ロック部材３４、ストッパ５８がハウジング１に対して径方向に移動可能となっている。これに対して、第３実施形態のロック装置では、クランプロッド２０、ロック部材３４、ストッパ５８、支持部材２１の上部材６９がハウジング１に対して径方向に移動可能となっており、図１３から図１５に示すように、次のように構成される。

【0057】

上記ロック装置では、支持部材２１が筒状の下部材６８と筒状の上部材６９とを有し、支持部材２１が上ハウジング３の環状空間４６内に挿入される。その筒状の下部材６８が環状空間４６内で上下方向にのみ移動可能となっている。その下部材６８の内周面から突起部７０が径方向の内方に向けて周方向に突設される。その突起部７０が、上部材６９の外周壁に周方向に形成される収容溝７１に挿入されて連結されている。その突起部７０の外周面と収容溝７１の内周面との間に隙間が形成される。このため、下部材６８に対して上部材６９が径方向に移動可能となっている。

【0058】

上記支持部材２１の筒孔３２の一部を構成する上部材６９の筒孔７２内に、クランプロッド２０が上下方向に摺動可能に挿入される。その上部材６９の周壁２３に支持孔３３が径方向に３つ貫通され、その支持孔３３にロック部材３４が収容される。そのロック部材３４の受け面３５は、上記実施形態と同様に、クランプロッド２０の案内面３７に上方から係合されている。

【0059】

また、上記の環状空間４６内に進出手段４５としての進出バネ４７とバネ受け部材４８とが装着される。その進出バネ４７の下端部が下ハウジング２の上面に係合され、その上端部がバネ受け部材４８を介して下部材６８の下面に係合される。このため、進出バネ４７の上向きの付勢力が支持部材２１を介してロック部材３４を上方に付勢するように当該ロック部材３４に作用する。

【0060】

上記ワーク２５がロック装置の上方から搬入されるときに、ワーク２５の孔２６の周縁部が支持部材２１のテーパ壁２４に係合することがある。この場合、例えば、ワーク２５が図１３中に示す右側のテーパ壁２４に係合すると、ワーク２５が支持部材２５の上部材６９とクランプロッド２０とロック部材３４とを一体に左方に押動していく。また、ロック部材３４がストッパ５８の内周面に係合した後は、ワーク２５は支持部材２１の上部材６９とクランプロッド２０とロック部材３４とストッパ５８とを一体に左方に押動する。これにより、第２実施形態のロック装置と同様に、ワーク２５の孔２６が支持部材２１に外嵌めすることにより、ワーク２５が支持部材２１の上部材６９等を位置ずれ許容範囲外から位置ずれ許容範囲内に移動させる。

【0061】

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
上記ロック装置が、無人搬送台車上に装着されることに限られず、固定台上に着脱可能に取り付けられるパレット上やロボットの先端可動部に装着されるようにしてもよい。

【0062】

上記ロック装置を駆動させるために供給される圧力流体は、例示した圧油および圧縮エアに代えて、他の液体、例えば水、また、窒素等の気体であってもよい。また、例示した油圧シリンダや空圧シリンダに代えて、電動アクチュエータであってもよい。

【0063】

上記実施形態のロック駆動機構１８がロックバネ１６によって構成されることに代えて、ロック用の作動室１３に圧縮エアや圧縮窒素などの圧縮気体を封入した圧縮気体バネによって構成されるようにしてもよい。また、圧縮気体バネとロックバネ１６とを併用してもよい。

【0064】

上記ロック部材３４は、クランプロッド２０の外周壁に２または３つ設けられることに限られず、１つ、または、４つ以上設けられてもよい。また、ロック部材３４の形状が矩形であることに限られず、球状など他の形状であってもよい。

【0065】

上記の進出手段４５が、第１実施形態、第１実施形態の第２変形例、第２実施形態、第３実施形態で示すように、進出バネ４７によって構成されることに代えて、第１実施形態の第１変形例で示すように、エアバネであってもよい。また、そのエアバネと進出バネ４７を併用してもよい。

【0066】

前記クランプロッド２０とピストンロッド１１とが、第１実施形態のロック装置のように一体に形成されてもよく、その他の実施形態のロック装置のように別体に構成されるようにしてもよい。

【0067】

上記第１実施形態、第２実施形態のロック装置では、支持部材２１が、支持筒２２と周壁２３とテーパ壁２４との複数の部分を継ぎ目なしで一体に形成されることに代えて、第１実施形態の第１変形例で示すように、支持部材２１からテーパ壁２４および周壁２３を省略してもよい。また、第３実施形態のロック装置のように、支持部材２１が複数の部材によって構成されるようにしてもよい。

【0068】

上記実施形態のクランプロッド２０のアリ溝（案内溝）３８とロック部材３４のスライド部３６とを省略してもよい。この場合、ロック部材３４の外周壁に装着されるリング状の弾性体（ゴムや樹脂は金属バネによって構成）によって上記ロック部材３４が径方向の内方の縮径位置へ弾性復帰されるようにしてもよい。

【0069】

上記ロックされるワーク２５は、例示した薄板状であることに限定されるものではない。

【0070】

上記実施形態のロック装置は、例示した上下姿勢に配置することに代えて、上下逆の姿勢や水平姿勢や斜め姿勢に配置してもよい。

【0071】

その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

【符号の説明】

【0072】

１：ハウジング，１２：収容孔，１８：ロック駆動機構，２０：クランプロッド，２１：支持部材，２５：ワーク（ロック対象物），２６：孔，３４：ロック部材，３７：案内面（案内部），３９：突起部分，４０：係止部，４１：受け止め部，４５：進出手段，４６：環状空間．

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】