安全装置付きカップリング装置
【課題】マニピュレータなどの回転機構に最適な安全装置付きカップリング装置の提供。
【解決手段】この装置１は、入力軸３と出力軸４との間に装着されるカップリング本体１０と、カップリング本体１０内で入力軸３の連結側の端部の周囲に固定される平板カム２０と、カップリング本体１０内で平板カム２０に対して係脱可能に支持される一対の作動レバー３０、３０とを備えて構成され、入力軸３と出力軸４とを作動連結して、入力軸３の回転を出力軸４に伝達し、出力軸４と当該出力軸４の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、出力軸４を入力軸３の回転動作から切り離すようになっている。
【解決手段】この装置１は、入力軸３と出力軸４との間に装着されるカップリング本体１０と、カップリング本体１０内で入力軸３の連結側の端部の周囲に固定される平板カム２０と、カップリング本体１０内で平板カム２０に対して係脱可能に支持される一対の作動レバー３０、３０とを備えて構成され、入力軸３と出力軸４とを作動連結して、入力軸３の回転を出力軸４に伝達し、出力軸４と当該出力軸４の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、出力軸４を入力軸３の回転動作から切り離すようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全装置付きカップリング装置に関し、特に、各種用途のロボットのロボットアームやマニピュレータなどに備える回転機構に最適なカム方式の安全装置付きカップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工場の生産ラインでは産業用ロボットが設置され、このロボットにより製品の溶接や塗装、あるいは部品の移動作業などが行われている。そして、近年は、高齢化社会の進展に伴い、家庭内の仕事を行う家庭用ロボットが提供されたり、火災、震災などの非常時に要救助者を危険な災害現場から安全な場所へ搬送する救助用ロボットが開発されたりしており、各種用途のさまざまなロボットの活用が期待されている。
【０００３】
ところで、このようなロボットにおいて、特にロボットハンドやマニピュレータなどは物を加工したり物を把持して移動したりするなどの重要な働きを有しているが、これらのロボットハンドやマニピュレータは回転機構を備え、この回転機構により回転運動を行うようになっているため、ロボットを使用する場所に、人がいたり物が置かれたりしていると、これらと接触するおそれがあり、人と接触しても人に怪我をさせない、物と接触しても物を壊さないような安全装置を併せて備える必要がある。
【０００４】
この種の安全装置付きのマニピュレータが例えば特許文献１により提案されている。図９及び図１０にこの文献１のマニピュレータを示している。図９に示すように、このマニピュレータはロボット本体１０１と、ロボット本体１０１に連結されたアーム１０３、１０４と、アーム１０４に安全装置付きの回転機構７０を介して作動連結されたエンドエフェクタ１０５とを備える。この安全装置付きの回転機構７０は、図１０に示すように、アーム１０４に結合された第１のベース７０１と、エンドエフェクタ１０５に結合された第２のベース７０２とを有し、第１のベース７０１と第２のベース７０２は支持軸７１１の周りに相対回転可能に設置される。この場合、第１のベース７０１と第２のベース７０２の相対回転はピン７０３が貫通することで止められており、通常は相対回転しない。なお、７０４はボルトで、このボルト７０４によりピン７０３の落下を防止している。
このようにしてエンドエフェクタ１０５が外部の物体に衝突した際に、その衝撃でピン７０３が剪断され、第１のベース７０１に対して第２のベース７０２が回動自在になり、エンドエフェクタ１０５が支持軸７１１に対し回転自在となることで、衝撃で作用する質量をマニピュレータ全質量ではなく、エンドエフェクタ１０５およびアーム１０４など、部分的な質量にまで軽減させて、衝突の衝撃を逃がすようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２４９２９６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のマニピュレータに採用される安全装置では、次のような問題がある。
（１）エンドエフェクタが外部の物体に衝突した際に、その衝撃でピンが剪断されるため、安全装置が働いた時点で安全装置は破壊されることになり、安全装置としての機能を継続することができない。このため、マニピュレータの動作も停止せざるを得ない。安全装置が働く毎に、ピンを取り替えなければならないので、そのための人手による作業が必要となる。
（２）マニピュレータにモータやエンコーダなどの配線を行う場合、その配線ルートを安全装置の外側に取る他なく、このため、マニピュレータと配線が干渉しやすく、配線が曲げや捻れの繰り返しにより切断されるおそれがある。これを防止するための好適な配線ルートを取ることは難しい。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、ロボットハンドやマニピュレータなどの特に駆動手段により回転駆動される入力軸とこの入力軸と同軸上に回転可能に支持される出力軸とを作動連結するのに用いて、ロボットなどを使用する場所で、ロボットハンドやマニピュレータなどが回転動作により人や物と接触するおそれがあっても、人との接触時には動きを止めて人に怪我をさせることがなく、物との接触時には動きを止めて物を壊すことがなく、併せて安全装置それ自体も破壊されることがなく、しかも、人や物との接触状態がなくなった時点で回転動作を継続することができ、また他面で、モータやエンコーダなどの配線の信頼性を高めることのできる安全装置付きカップリング装置を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、軸ユニットに回転可能に支持され、駆動手段により回転駆動される入力軸と前記入力軸の回転中心と同軸上に回転可能に支持される出力軸とを作動連結して、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達し、前記出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、前記出力軸を前記入力軸の回転動作から切り離す安全装置付きカップリング装置において、平板状に形成され、その平面に前記入力軸を通すための穴が貫通形成されて当該穴にベアリングが装着され、前記入力軸の連結側の端部が前記穴に前記ベアリングを介して回転可能に挿通される入力軸側のカップリングプレートと、平板状に形成され、前記出力軸の連結側の端部に前記入力軸側のカップリングプレートと対向可能に固定される出力軸側のカップリングプレートと、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートを連結する連結部材とからなり、前記入力軸と前記出力軸との間に装着されるカップリング本体と、平板状に形成され、外周の相互に対称となる位置に溝を有し、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートの間で前記入力軸の連結側の端部の周囲に固定される平板カムと、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートの間で前記平板カムの各溝の側方にそれぞれ通されるとともに、各基端部を前記各カップリンクプレート間に挿着される軸により軸支され、各先端部間をばね部材により圧縮する方向に押圧されてなる一対のレバー、及び前記各レバーの長さ方向略中央に前記平板カムの各溝に向けて軸支され、前記平板カムの各溝に押圧係合可能な一対のローラを有し、前記カップリング本体内に前記平板カムに対して係脱可能に支持される一対の作動レバーと、を備え、前記カップリング本体内で、前記一対の作動レバーの各ローラと前記平板カムの各溝との弾性係合により、前記入力軸と前記出力軸が作動連結されて、前記入力軸の回転により前記カップリング本体とともに前記出力軸を回転し、前記出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸の回転の停止により前記カップリング本体とともに前記各作動レバーの回転が停止される一方、前記カップリング本体内で前記入力軸の回転に連動して前記平板カムが回転することにより、前記各作動レバーの各ローラが前記平板カムの各溝から離脱して、前記各ローラと前記各溝との係合を解除し、前記出力軸を前記入力軸の回転動作から切り離す、ことを要旨とする。
また、この安全装置付きカップリング装置は、さらに次のような構成を備えることが好ましい。
（１）ばね部材に圧縮コイルスプリングが採用され、前記圧縮コイルスプリングが一対のレバーの先端部間に介装される。
（２）平板カムの各溝は略Ｖ字形に形成される。
（３）入力軸及び出力軸に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレートに前記出力軸の中空の軸と連通可能に開口が形成される。
（４）出力軸側のカップリングプレートの片側一方の面に当該面の開口に連通して中空の出力軸が固定され、片側他方の面に当該面の開口と同芯的にベアリングが装着されて当該ベアリングに中空の入力軸が回転可能に挿通される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の安全装置付きカップリング装置によれば、上記の構成により、カップリング本体内で、一対の作動レバーの各ローラと平板カムの各溝との弾性係合により、入力軸と出力軸が作動連結されて、入力軸の回転によりカップリング本体とともに出力軸を回転し、出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸の回転の停止によりカップリング本体とともに各作動レバーの回転が停止される一方、カップリング本体内で入力軸の回転に連動して平板カムが回転することにより、各作動レバーの各ローラが平板カムの各溝から離脱して、各ローラと各溝との係合を解除し、出力軸を入力軸の回転動作から切り離すようにしたので、このカップリング装置をロボットハンドやマニピュレータなどの特に駆動手段により回転駆動される入力軸とこの入力軸と同軸上に回転可能に支持される出力軸とを作動連結するのに用いることで、ロボットなどを使用する場所で、ロボットハンドやマニピュレータなどが回転動作により人や物と接触するおそれがあっても、人との接触時には時計方向、反時計方向の回転であってもその動きを止め、衝撃を吸収して人に怪我をさせることがなく、物との接触時にも同様にその動きを止め、衝撃を吸収して物を壊すことがなく、併せて安全装置それ自体も破壊されることがなく、しかも、人や物との接触状態がなくなった時点で回転動作を継続することができる。
また、一対の作動レバーをなす一対のレバーが各基端部を各カップリンクプレート間に挿着される軸により軸支され、各先端部間がばね部材により圧縮する方向に押圧されて、ばね部材の所定のプリテンションにより、一対の作動レバーの各ローラと平板カムの各溝が弾性係合され、入力軸と出力軸が作動連結されるので、出力軸側の自重によるモーメントにより回転停止後の出力軸が回転停止位置から変位するのを防止することができる。また、この場合、ばね部材に圧縮コイルスプリングが採用され、圧縮コイルスプリングが一対のレバーの先端部間に介装されることで、プリテンション機能を持たせていても、装置全体の大きさや重量が増大することがなく、むしろ装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。
さらに、入力軸及び出力軸に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレートに出力軸の中空の軸と連通可能に開口が形成されて、出力軸側のカップリングプレートの片側一方の面に当該面の開口に連通して中空の出力軸が固定され、片側他方の面に当該面の開口と同芯的にベアリングが装着されて当該ベアリングに中空の入力軸が回転可能に通されることにより、このカップリング装置の回転中心部分を空洞にすることができるので、この空洞にモータやエンコーダなどの配線用スペースなどを割り当てることができ、これにより、配線を簡単且つ確実に行うことができ、また、配線が繰り返し曲げられたり捻られたりすることがないため切断のおそれもなく、配線の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態による安全装置付きカップリング装置を軸ユニットとともに示す平面図
【図２】同安全装置付きカップリング装置を示す斜視図
【図３】同安全装置付きカップリング装置を示す一部省略斜視図
【図４】同安全装置付きカップリング装置の動作を示し、駆動モータにより入力軸が回転され、平板カムと一対の作動レバーとの係合により、出力軸が回転する状態を示す図
【図５】同安全装置付きカップリング装置の動作を示し、入力軸及び出力軸が回転する状態を示す図
【図６】同安全装置付きカップリング装置の動作を示し、出力軸が当該出力軸の動作領域に存在する障害物と衝突して回転が止まり、カップリング本体とともに各作動レバーの回転が停止される一方、このカップリング本体内で入力軸の回転に連動して平板カムが回転することにより、各作動レバーの各ローラが平板カムの各溝から離脱して、各ローラと各溝との係合が解除され、出力軸が入力軸の回転動作から切り離される状態を示す図
【図７】同安全装置付きカップリング装置の小型軽量化を説明するための正面図
【図８】同安全装置付きカップリング装置の小型軽量化を説明するための平面図
【図９】従来の安全装置付きのマニピュレータを示す図
【図１０】同マニピュレータの要部を拡大して示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図１はこの発明による安全装置付きカップリング装置を軸ユニットとともに示す平面図である。図２は安全装置付きカップリング装置を示す斜視図、図３は図２に示す安全装置付きカップリング装置から手前側の出力軸と出力軸側のカップリングプレートを取り外した状態を示す斜視図である。
【００１２】
図１に示すように、安全装置付きカップリング装置１は、軸ユニット２に回転可能に支持され、駆動モータＭにより回転駆動される入力軸３とこの入力軸３の回転中心と同軸上に回転可能に支持される出力軸４との間に装着されるカップリング本体１０と、カップリング本体１０内で入力軸３の連結側の端部の周囲に固定される平板カム２０と、カップリング本体１０内で平板カム２０に対して係脱可能に支持される一対の作動レバー３０、３０とを備えて構成され、入力軸３と出力軸４とを作動連結して、入力軸３の回転を出力軸４に伝達し、出力軸４と当該出力軸４の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、出力軸４を入力軸３の回転動作から切り離すようになっている。なお、この軸ユニット２に使用される入力軸３は小径の軸、出力軸４は大径の軸になっている。この場合、これらの入力軸３及び出力軸４に円筒形状の軸など中空の軸が採用される。
【００１３】
図２及び図３に示すように、カップリング本体１０は、入力軸側のカップリングプレート１１と、出力軸側のカップリングプレート１２と、これら入力軸側及び出力軸側の各カップリングプレート１１、１２を連結する連結部材１３とからなる。入力軸側のカップリングプレート１１は平板状に形成されて、その平面に入力軸３を通すための穴１１０（図１参照）が貫通形成されて当該穴１１０にベアリング１１１が装着され、入力軸３の連結側の端部が当該穴１１０にベアリング１１１（図１参照）を介して回転可能に挿通される。出力軸側のカップリングプレート１２は入力軸側のカップリングプレート１１と同じ大きさ、形状の平板状に形成され、出力軸４の連結側の端部に入力軸側のカップリングプレート１１と対向可能に固定される。この場合、出力軸側のカップリングプレート１２は平面上の略中央付近に出力軸４の中空の軸と連通可能に出力軸４が挿通可能な開口１２０が形成され、この開口１２０の内周で片側一方の面側に出力軸４が嵌合可能なリング１２１が装着され、また、この開口１２０の内周で片側他方の面側に入力軸３を挿通し支持可能なベアリング１２２が装着されて、このカップリングプレート１２の片側一方の面に当該面の開口１２０にリング１２１を介して連通して中空の出力軸４が固定され、片側他方の面に当該面の開口１２０にベアリング１２２を介して中空の入力軸３が回転可能に挿通される。連結部材１３は複数の連結ピンからなり、入力軸側及び出力軸側の各カップリングプレート１１、１２間に挿着されて、各カップリングプレート１１、１２が連結される。このようにしてカップリング本体１０は入力軸３と出力軸４との間に装着される。
【００１４】
図３に示すように、平板カム２０は平板状に形成され、外周の相互に対称となる位置、この場合、上下の対称位置にそれぞれ略Ｖ字形の溝２１、２１が形成される。この平板カム２０は入力軸側及び出力軸側の各カップリングプレート１１、１２の間で入力軸３の連結側の端部の周囲に固定される。
【００１５】
図２及び図３に示すように、一対の作動レバー３０、３０は、一対のレバー３１、３１と、これらのレバー３１、３１に設けられる一対のローラ３２、３２とからなる。一対のレバー３１、３１はそれぞれ各カップリングプレート１１、１２の横方向の長さと略同じか少し長いレバーで、各レバー３１、３１は入力軸側及び出力軸側の各カップリングプレート１１、１２の間で平板カム２０の上下の各溝２１、２１の側方に各カップリングプレート１１、１２と平行に通されて、各基端部が各カップリンクプレート１１、１２間に挿着される軸３３、３３により回動可能に軸支され、各先端部間がばね部材３４により圧縮する方向に押圧される。この場合、ばね部材３４に圧縮コイルスプリングが採用され、圧縮コイルスプリング３４が一対のレバー３１、３１の先端部間に介装される。一対のローラ３２、３２はそれぞれ平板カム２０の各溝２１、２１に係合可能なローラからなり、各レバー３１、３１の長さ方向略中央に平板カム２０の各溝２１、２１に向けて軸支され、ばね部材３４の作用により平板カム２０の各溝２１，２１に押圧係合可能になっている。このようにして一対の作動レバー３０、３０はカップリング本体１０内に平板カム２０に対して係脱可能に支持される。
【００１６】
このようにしてカップリング装置１は、入力軸側のカップリングプレート１１と出力軸側のカップリングプレート１２との間に衝撃吸収機構をなす安全装置が構成され、カップリング本体１０内の一対の作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２と平板カム２０の各溝２１、２１との弾性係合により、入力軸３と出力軸４が作動連結されて、入力軸３の回転によりカップリング本体１０とともに出力軸４を回転し、出力軸４と当該出力軸４の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸４の回転の停止によりカップリング本体１０とともに各作動レバー３０、３０の回転が停止される一方、カップリング本体１０内で入力軸３の回転に連動して平板カム２０が回転することにより、各作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２が平板カム２０の各溝２１、２１から離脱して、各ローラ３２、３２と平板カム２０の各溝２１、２１との係合を解除し、出力軸４を入力軸３の回転動作から切り離すようになっている。また、このカップリング装置１の場合、入力軸３及び出力軸４に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレート１２に出力軸４の中空の軸と連通可能に開口１２０が形成されること、そして、出力軸側のカップリングプレート１２の片側一方の面に当該面の開口１２０にリング１２１が装着され、このリング１２１に連通して中空の出力軸４が固定され、片側他方の面に当該面の開口１２０と同芯的にベアリング１２２が装着されて、このベアリング１２２に中空の入力軸３が回転可能に通されて支持されることにより、このカップリング装置１の回転中心部分が空洞になっているので、この空洞にモータやエンコーダなどの各種の配線が通される。
【００１７】
図４乃至図６にこのカップリング装置１の動作を例示している。なお、これら図４乃至図６には、カップリング本体１０の記載を省略してある。通常（図２及び図３を参照）、カップリング本体１０内で上下の一対の作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２と平板カム２０の上下の各溝２１、２１が弾性係合されて、入力軸３と出力軸４が作動連結され、駆動モータにより入力軸３が時計回り方向に回転されると、図４に示すように、入力軸３とともに平板カム２０が同方向に回り、平板カム２０と一対の作動レバー３０、３０が係合されているので、入力軸３に与えられたトルクは平板カム２０、一対の作動レバー３０、３０を介して出力軸４に伝達され、出力軸４がカップリング本体１０とともに時計回り方向に回転する。反対に、入力軸３が反時計回り方向に回転すると、同様に、出力軸４がカップリング本体１０とともに反時計回り方向に回転する。そして、図５に示すように、入力軸３、出力軸４が回転を続けるうちに、出力軸３が当該出力軸３の動作領域に存在する障害物と衝突すると、図６に示すように、出力軸３の回転が止まり（ロック）され、カップリング本体１０とともに各作動レバー３０、３０の回転が停止される一方、カップリング本体１０内で入力軸３の回転に連動して平板カム２０が回転することにより、各作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２が平板カム２０に押し退けられて平板カム２０の各溝２１、２１から離脱され、これにより各ローラ３２、３２と各溝２１、２１との係合が解除されて、出力軸４は入力軸３の回転動作から切り離される。すなわち、出力軸４は回転を停止し、入力軸３は空転する。なお、入力軸３が空転し始めるトルク、空転時のトルクカーブなどは平板カム２０の形状とばね部材（コイルスプリング）３４のばね常数の適宜の設定、変更により、調整（設定、変更）することができる。このようにして出力軸４と障害物との衝突時の衝撃が吸収される。そして、出力軸４と障害物との接触状態がなくなると、カップリング本体１０内で一対の作動レバー３０、３０がばね部材３４により元の位置に弾性復帰して、各ローラ３２、３２が平板カム２０の各溝２１、２１に弾性係合され、入力軸３と出力軸４が作動連結されて、回転動作が継続される。
【００１８】
以上説明したように、この安全装置付きカップリング装置１によれば、カップリング本体１０内で、一対の作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２と平板カム２０の各溝２１、２１との弾性係合により、入力軸３と出力軸４が作動連結されて、入力軸３の回転によりカップリング本体１０とともに出力軸４を回転し、出力軸４と当該出力軸４の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸４の回転の停止によりカップリング本体１０とともに各作動レバー３０、３０の回転が停止される一方、カップリング本体１０内で入力軸３の回転に連動して平板カム２０が回転することにより、各作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２が平板カム２０の各溝２１、２１から離脱して、各ローラ３２、３２と各溝２１、２１との係合を解除し、出力軸４を入力軸３の回転動作から切り離すようにしたので、このカップリング装置１をロボットハンドやマニピュレータなどの特に駆動手段により回転駆動される入力軸３とこの入力軸３と同軸上に回転可能に支持される出力軸４とを作動連結するのに用いることで、ロボットなどを使用する場所で、ロボットハンドやマニピュレータなどが回転動作により人や物と接触するおそれがあっても、人との接触時には時計方向、反時計方向の回転であってもその動きを止め、衝撃を吸収して人に怪我をさせることがなく、物との接触時にも同様にその動きを止め、衝撃を吸収して物を壊すことがなく、併せて安全装置それ自体も破壊されることがなく、しかも、人や物との接触状態がなくなった時点で回転動作を継続することができる。
【００１９】
また、このカップリング装置１では、一対の作動レバー３０、３０をなす一対のレバー３１、３１が各基端部を各カップリンクプレート１１、１２間に挿着される軸３３により軸支され、各先端部間がばね部材３４により圧縮する方向に押圧されて、ばね部材３４の所定のプリテンションにより、一対の作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２と平板カム２０の各溝２１、２１が弾性係合されて、入力軸３と出力軸４が作動連結されるので、出力軸４側の自重によるモーメントにより回転停止後の出力軸４が回転停止位置から変位するのを防止することができる。また、この場合、ばね部材３４に圧縮コイルスプリングが採用され、圧縮コイルスプリング３４が一対のレバー３１、３１の先端部間に介装されるので、プリテンション機能を持たせていても、装置１全体の大きさや重量が増大することがなく、装置１のコンパクト化を図ることができる。このようなカップリング装置１の構造によれば、図７及び図８に示すように、コイルスプリング３４に９０Ｎｍ程度のプリテンションを持たせた場合でも、装置１の総重量は約１ｋｇで、装置１全体を直径２３０ｍｍ、奥行き４２ｍｍの範囲内にコンパクトに納めることができ、顕著な小型軽量化を実現することができる。
【００２０】
さらに、このカップリング装置１では、入力軸３及び出力軸４に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレート１２に出力軸４の中空の軸と連通可能に開口１２０が形成されて、出力軸側のカップリングプレート１２の片側一方の面に当該面の開口１２０のリング１２１に連通して中空の出力軸４が固定され、片側他方の面に当該面の開口１２０と同芯的にベアリング１２２が装着されて当該ベアリング１２２に中空の入力軸３が回転可能に挿通されることにより、このカップリング装置１の回転中心部分を空洞にすることができるので、この空洞にモータやエンコーダなどの配線用スペースなどを割り当てることができ、これにより、配線を簡単且つ確実に行うことができ、また、配線が繰り返し曲げられたり捻られたりすることがないため切断のおそれもなく、配線の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１ 安全装置付きカップリング装置
１０ カップリング本体
１１ 入力軸側のカップリングプレート
１１０ 穴
１１１ ベアリング
１２ 出力軸側のカップリングプレート
１２０ 開口
１２１ リング
１２２ ベアリング
１３ 連結部材（連結ピン）
２０ 平板カム
２１ 溝
３０ 作動レバー
３１ レバー
３２ ローラ
３３ 軸
３４ ばね部材（圧縮コイルスプリング）
２ 軸ユニット
Ｍ 駆動モータ
３ 入力軸
４ 出力軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全装置付きカップリング装置に関し、特に、各種用途のロボットのロボットアームやマニピュレータなどに備える回転機構に最適なカム方式の安全装置付きカップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工場の生産ラインでは産業用ロボットが設置され、このロボットにより製品の溶接や塗装、あるいは部品の移動作業などが行われている。そして、近年は、高齢化社会の進展に伴い、家庭内の仕事を行う家庭用ロボットが提供されたり、火災、震災などの非常時に要救助者を危険な災害現場から安全な場所へ搬送する救助用ロボットが開発されたりしており、各種用途のさまざまなロボットの活用が期待されている。
【０００３】
ところで、このようなロボットにおいて、特にロボットハンドやマニピュレータなどは物を加工したり物を把持して移動したりするなどの重要な働きを有しているが、これらのロボットハンドやマニピュレータは回転機構を備え、この回転機構により回転運動を行うようになっているため、ロボットを使用する場所に、人がいたり物が置かれたりしていると、これらと接触するおそれがあり、人と接触しても人に怪我をさせない、物と接触しても物を壊さないような安全装置を併せて備える必要がある。
【０００４】
この種の安全装置付きのマニピュレータが例えば特許文献１により提案されている。図９及び図１０にこの文献１のマニピュレータを示している。図９に示すように、このマニピュレータはロボット本体１０１と、ロボット本体１０１に連結されたアーム１０３、１０４と、アーム１０４に安全装置付きの回転機構７０を介して作動連結されたエンドエフェクタ１０５とを備える。この安全装置付きの回転機構７０は、図１０に示すように、アーム１０４に結合された第１のベース７０１と、エンドエフェクタ１０５に結合された第２のベース７０２とを有し、第１のベース７０１と第２のベース７０２は支持軸７１１の周りに相対回転可能に設置される。この場合、第１のベース７０１と第２のベース７０２の相対回転はピン７０３が貫通することで止められており、通常は相対回転しない。なお、７０４はボルトで、このボルト７０４によりピン７０３の落下を防止している。
このようにしてエンドエフェクタ１０５が外部の物体に衝突した際に、その衝撃でピン７０３が剪断され、第１のベース７０１に対して第２のベース７０２が回動自在になり、エンドエフェクタ１０５が支持軸７１１に対し回転自在となることで、衝撃で作用する質量をマニピュレータ全質量ではなく、エンドエフェクタ１０５およびアーム１０４など、部分的な質量にまで軽減させて、衝突の衝撃を逃がすようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２４９２９６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のマニピュレータに採用される安全装置では、次のような問題がある。
（１）エンドエフェクタが外部の物体に衝突した際に、その衝撃でピンが剪断されるため、安全装置が働いた時点で安全装置は破壊されることになり、安全装置としての機能を継続することができない。このため、マニピュレータの動作も停止せざるを得ない。安全装置が働く毎に、ピンを取り替えなければならないので、そのための人手による作業が必要となる。
（２）マニピュレータにモータやエンコーダなどの配線を行う場合、その配線ルートを安全装置の外側に取る他なく、このため、マニピュレータと配線が干渉しやすく、配線が曲げや捻れの繰り返しにより切断されるおそれがある。これを防止するための好適な配線ルートを取ることは難しい。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、ロボットハンドやマニピュレータなどの特に駆動手段により回転駆動される入力軸とこの入力軸と同軸上に回転可能に支持される出力軸とを作動連結するのに用いて、ロボットなどを使用する場所で、ロボットハンドやマニピュレータなどが回転動作により人や物と接触するおそれがあっても、人との接触時には動きを止めて人に怪我をさせることがなく、物との接触時には動きを止めて物を壊すことがなく、併せて安全装置それ自体も破壊されることがなく、しかも、人や物との接触状態がなくなった時点で回転動作を継続することができ、また他面で、モータやエンコーダなどの配線の信頼性を高めることのできる安全装置付きカップリング装置を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、軸ユニットに回転可能に支持され、駆動手段により回転駆動される入力軸と前記入力軸の回転中心と同軸上に回転可能に支持される出力軸とを作動連結して、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達し、前記出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、前記出力軸を前記入力軸の回転動作から切り離す安全装置付きカップリング装置において、平板状に形成され、その平面に前記入力軸を通すための穴が貫通形成されて当該穴にベアリングが装着され、前記入力軸の連結側の端部が前記穴に前記ベアリングを介して回転可能に挿通される入力軸側のカップリングプレートと、平板状に形成され、前記出力軸の連結側の端部に前記入力軸側のカップリングプレートと対向可能に固定される出力軸側のカップリングプレートと、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートを連結する連結部材とからなり、前記入力軸と前記出力軸との間に装着されるカップリング本体と、平板状に形成され、外周の相互に対称となる位置に溝を有し、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートの間で前記入力軸の連結側の端部の周囲に固定される平板カムと、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートの間で前記平板カムの各溝の側方にそれぞれ通されるとともに、各基端部を前記各カップリンクプレート間に挿着される軸により軸支され、各先端部間をばね部材により圧縮する方向に押圧されてなる一対のレバー、及び前記各レバーの長さ方向略中央に前記平板カムの各溝に向けて軸支され、前記平板カムの各溝に押圧係合可能な一対のローラを有し、前記カップリング本体内に前記平板カムに対して係脱可能に支持される一対の作動レバーと、を備え、前記カップリング本体内で、前記一対の作動レバーの各ローラと前記平板カムの各溝との弾性係合により、前記入力軸と前記出力軸が作動連結されて、前記入力軸の回転により前記カップリング本体とともに前記出力軸を回転し、前記出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸の回転の停止により前記カップリング本体とともに前記各作動レバーの回転が停止される一方、前記カップリング本体内で前記入力軸の回転に連動して前記平板カムが回転することにより、前記各作動レバーの各ローラが前記平板カムの各溝から離脱して、前記各ローラと前記各溝との係合を解除し、前記出力軸を前記入力軸の回転動作から切り離す、ことを要旨とする。
また、この安全装置付きカップリング装置は、さらに次のような構成を備えることが好ましい。
（１）ばね部材に圧縮コイルスプリングが採用され、前記圧縮コイルスプリングが一対のレバーの先端部間に介装される。
（２）平板カムの各溝は略Ｖ字形に形成される。
（３）入力軸及び出力軸に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレートに前記出力軸の中空の軸と連通可能に開口が形成される。
（４）出力軸側のカップリングプレートの片側一方の面に当該面の開口に連通して中空の出力軸が固定され、片側他方の面に当該面の開口と同芯的にベアリングが装着されて当該ベアリングに中空の入力軸が回転可能に挿通される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の安全装置付きカップリング装置によれば、上記の構成により、カップリング本体内で、一対の作動レバーの各ローラと平板カムの各溝との弾性係合により、入力軸と出力軸が作動連結されて、入力軸の回転によりカップリング本体とともに出力軸を回転し、出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸の回転の停止によりカップリング本体とともに各作動レバーの回転が停止される一方、カップリング本体内で入力軸の回転に連動して平板カムが回転することにより、各作動レバーの各ローラが平板カムの各溝から離脱して、各ローラと各溝との係合を解除し、出力軸を入力軸の回転動作から切り離すようにしたので、このカップリング装置をロボットハンドやマニピュレータなどの特に駆動手段により回転駆動される入力軸とこの入力軸と同軸上に回転可能に支持される出力軸とを作動連結するのに用いることで、ロボットなどを使用する場所で、ロボットハンドやマニピュレータなどが回転動作により人や物と接触するおそれがあっても、人との接触時には時計方向、反時計方向の回転であってもその動きを止め、衝撃を吸収して人に怪我をさせることがなく、物との接触時にも同様にその動きを止め、衝撃を吸収して物を壊すことがなく、併せて安全装置それ自体も破壊されることがなく、しかも、人や物との接触状態がなくなった時点で回転動作を継続することができる。
また、一対の作動レバーをなす一対のレバーが各基端部を各カップリンクプレート間に挿着される軸により軸支され、各先端部間がばね部材により圧縮する方向に押圧されて、ばね部材の所定のプリテンションにより、一対の作動レバーの各ローラと平板カムの各溝が弾性係合され、入力軸と出力軸が作動連結されるので、出力軸側の自重によるモーメントにより回転停止後の出力軸が回転停止位置から変位するのを防止することができる。また、この場合、ばね部材に圧縮コイルスプリングが採用され、圧縮コイルスプリングが一対のレバーの先端部間に介装されることで、プリテンション機能を持たせていても、装置全体の大きさや重量が増大することがなく、むしろ装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。
さらに、入力軸及び出力軸に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレートに出力軸の中空の軸と連通可能に開口が形成されて、出力軸側のカップリングプレートの片側一方の面に当該面の開口に連通して中空の出力軸が固定され、片側他方の面に当該面の開口と同芯的にベアリングが装着されて当該ベアリングに中空の入力軸が回転可能に通されることにより、このカップリング装置の回転中心部分を空洞にすることができるので、この空洞にモータやエンコーダなどの配線用スペースなどを割り当てることができ、これにより、配線を簡単且つ確実に行うことができ、また、配線が繰り返し曲げられたり捻られたりすることがないため切断のおそれもなく、配線の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態による安全装置付きカップリング装置を軸ユニットとともに示す平面図
【図２】同安全装置付きカップリング装置を示す斜視図
【図３】同安全装置付きカップリング装置を示す一部省略斜視図
【図４】同安全装置付きカップリング装置の動作を示し、駆動モータにより入力軸が回転され、平板カムと一対の作動レバーとの係合により、出力軸が回転する状態を示す図
【図５】同安全装置付きカップリング装置の動作を示し、入力軸及び出力軸が回転する状態を示す図
【図６】同安全装置付きカップリング装置の動作を示し、出力軸が当該出力軸の動作領域に存在する障害物と衝突して回転が止まり、カップリング本体とともに各作動レバーの回転が停止される一方、このカップリング本体内で入力軸の回転に連動して平板カムが回転することにより、各作動レバーの各ローラが平板カムの各溝から離脱して、各ローラと各溝との係合が解除され、出力軸が入力軸の回転動作から切り離される状態を示す図
【図７】同安全装置付きカップリング装置の小型軽量化を説明するための正面図
【図８】同安全装置付きカップリング装置の小型軽量化を説明するための平面図
【図９】従来の安全装置付きのマニピュレータを示す図
【図１０】同マニピュレータの要部を拡大して示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図１はこの発明による安全装置付きカップリング装置を軸ユニットとともに示す平面図である。図２は安全装置付きカップリング装置を示す斜視図、図３は図２に示す安全装置付きカップリング装置から手前側の出力軸と出力軸側のカップリングプレートを取り外した状態を示す斜視図である。
【００１２】
図１に示すように、安全装置付きカップリング装置１は、軸ユニット２に回転可能に支持され、駆動モータＭにより回転駆動される入力軸３とこの入力軸３の回転中心と同軸上に回転可能に支持される出力軸４との間に装着されるカップリング本体１０と、カップリング本体１０内で入力軸３の連結側の端部の周囲に固定される平板カム２０と、カップリング本体１０内で平板カム２０に対して係脱可能に支持される一対の作動レバー３０、３０とを備えて構成され、入力軸３と出力軸４とを作動連結して、入力軸３の回転を出力軸４に伝達し、出力軸４と当該出力軸４の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、出力軸４を入力軸３の回転動作から切り離すようになっている。なお、この軸ユニット２に使用される入力軸３は小径の軸、出力軸４は大径の軸になっている。この場合、これらの入力軸３及び出力軸４に円筒形状の軸など中空の軸が採用される。
【００１３】
図２及び図３に示すように、カップリング本体１０は、入力軸側のカップリングプレート１１と、出力軸側のカップリングプレート１２と、これら入力軸側及び出力軸側の各カップリングプレート１１、１２を連結する連結部材１３とからなる。入力軸側のカップリングプレート１１は平板状に形成されて、その平面に入力軸３を通すための穴１１０（図１参照）が貫通形成されて当該穴１１０にベアリング１１１が装着され、入力軸３の連結側の端部が当該穴１１０にベアリング１１１（図１参照）を介して回転可能に挿通される。出力軸側のカップリングプレート１２は入力軸側のカップリングプレート１１と同じ大きさ、形状の平板状に形成され、出力軸４の連結側の端部に入力軸側のカップリングプレート１１と対向可能に固定される。この場合、出力軸側のカップリングプレート１２は平面上の略中央付近に出力軸４の中空の軸と連通可能に出力軸４が挿通可能な開口１２０が形成され、この開口１２０の内周で片側一方の面側に出力軸４が嵌合可能なリング１２１が装着され、また、この開口１２０の内周で片側他方の面側に入力軸３を挿通し支持可能なベアリング１２２が装着されて、このカップリングプレート１２の片側一方の面に当該面の開口１２０にリング１２１を介して連通して中空の出力軸４が固定され、片側他方の面に当該面の開口１２０にベアリング１２２を介して中空の入力軸３が回転可能に挿通される。連結部材１３は複数の連結ピンからなり、入力軸側及び出力軸側の各カップリングプレート１１、１２間に挿着されて、各カップリングプレート１１、１２が連結される。このようにしてカップリング本体１０は入力軸３と出力軸４との間に装着される。
【００１４】
図３に示すように、平板カム２０は平板状に形成され、外周の相互に対称となる位置、この場合、上下の対称位置にそれぞれ略Ｖ字形の溝２１、２１が形成される。この平板カム２０は入力軸側及び出力軸側の各カップリングプレート１１、１２の間で入力軸３の連結側の端部の周囲に固定される。
【００１５】
図２及び図３に示すように、一対の作動レバー３０、３０は、一対のレバー３１、３１と、これらのレバー３１、３１に設けられる一対のローラ３２、３２とからなる。一対のレバー３１、３１はそれぞれ各カップリングプレート１１、１２の横方向の長さと略同じか少し長いレバーで、各レバー３１、３１は入力軸側及び出力軸側の各カップリングプレート１１、１２の間で平板カム２０の上下の各溝２１、２１の側方に各カップリングプレート１１、１２と平行に通されて、各基端部が各カップリンクプレート１１、１２間に挿着される軸３３、３３により回動可能に軸支され、各先端部間がばね部材３４により圧縮する方向に押圧される。この場合、ばね部材３４に圧縮コイルスプリングが採用され、圧縮コイルスプリング３４が一対のレバー３１、３１の先端部間に介装される。一対のローラ３２、３２はそれぞれ平板カム２０の各溝２１、２１に係合可能なローラからなり、各レバー３１、３１の長さ方向略中央に平板カム２０の各溝２１、２１に向けて軸支され、ばね部材３４の作用により平板カム２０の各溝２１，２１に押圧係合可能になっている。このようにして一対の作動レバー３０、３０はカップリング本体１０内に平板カム２０に対して係脱可能に支持される。
【００１６】
このようにしてカップリング装置１は、入力軸側のカップリングプレート１１と出力軸側のカップリングプレート１２との間に衝撃吸収機構をなす安全装置が構成され、カップリング本体１０内の一対の作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２と平板カム２０の各溝２１、２１との弾性係合により、入力軸３と出力軸４が作動連結されて、入力軸３の回転によりカップリング本体１０とともに出力軸４を回転し、出力軸４と当該出力軸４の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸４の回転の停止によりカップリング本体１０とともに各作動レバー３０、３０の回転が停止される一方、カップリング本体１０内で入力軸３の回転に連動して平板カム２０が回転することにより、各作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２が平板カム２０の各溝２１、２１から離脱して、各ローラ３２、３２と平板カム２０の各溝２１、２１との係合を解除し、出力軸４を入力軸３の回転動作から切り離すようになっている。また、このカップリング装置１の場合、入力軸３及び出力軸４に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレート１２に出力軸４の中空の軸と連通可能に開口１２０が形成されること、そして、出力軸側のカップリングプレート１２の片側一方の面に当該面の開口１２０にリング１２１が装着され、このリング１２１に連通して中空の出力軸４が固定され、片側他方の面に当該面の開口１２０と同芯的にベアリング１２２が装着されて、このベアリング１２２に中空の入力軸３が回転可能に通されて支持されることにより、このカップリング装置１の回転中心部分が空洞になっているので、この空洞にモータやエンコーダなどの各種の配線が通される。
【００１７】
図４乃至図６にこのカップリング装置１の動作を例示している。なお、これら図４乃至図６には、カップリング本体１０の記載を省略してある。通常（図２及び図３を参照）、カップリング本体１０内で上下の一対の作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２と平板カム２０の上下の各溝２１、２１が弾性係合されて、入力軸３と出力軸４が作動連結され、駆動モータにより入力軸３が時計回り方向に回転されると、図４に示すように、入力軸３とともに平板カム２０が同方向に回り、平板カム２０と一対の作動レバー３０、３０が係合されているので、入力軸３に与えられたトルクは平板カム２０、一対の作動レバー３０、３０を介して出力軸４に伝達され、出力軸４がカップリング本体１０とともに時計回り方向に回転する。反対に、入力軸３が反時計回り方向に回転すると、同様に、出力軸４がカップリング本体１０とともに反時計回り方向に回転する。そして、図５に示すように、入力軸３、出力軸４が回転を続けるうちに、出力軸３が当該出力軸３の動作領域に存在する障害物と衝突すると、図６に示すように、出力軸３の回転が止まり（ロック）され、カップリング本体１０とともに各作動レバー３０、３０の回転が停止される一方、カップリング本体１０内で入力軸３の回転に連動して平板カム２０が回転することにより、各作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２が平板カム２０に押し退けられて平板カム２０の各溝２１、２１から離脱され、これにより各ローラ３２、３２と各溝２１、２１との係合が解除されて、出力軸４は入力軸３の回転動作から切り離される。すなわち、出力軸４は回転を停止し、入力軸３は空転する。なお、入力軸３が空転し始めるトルク、空転時のトルクカーブなどは平板カム２０の形状とばね部材（コイルスプリング）３４のばね常数の適宜の設定、変更により、調整（設定、変更）することができる。このようにして出力軸４と障害物との衝突時の衝撃が吸収される。そして、出力軸４と障害物との接触状態がなくなると、カップリング本体１０内で一対の作動レバー３０、３０がばね部材３４により元の位置に弾性復帰して、各ローラ３２、３２が平板カム２０の各溝２１、２１に弾性係合され、入力軸３と出力軸４が作動連結されて、回転動作が継続される。
【００１８】
以上説明したように、この安全装置付きカップリング装置１によれば、カップリング本体１０内で、一対の作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２と平板カム２０の各溝２１、２１との弾性係合により、入力軸３と出力軸４が作動連結されて、入力軸３の回転によりカップリング本体１０とともに出力軸４を回転し、出力軸４と当該出力軸４の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸４の回転の停止によりカップリング本体１０とともに各作動レバー３０、３０の回転が停止される一方、カップリング本体１０内で入力軸３の回転に連動して平板カム２０が回転することにより、各作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２が平板カム２０の各溝２１、２１から離脱して、各ローラ３２、３２と各溝２１、２１との係合を解除し、出力軸４を入力軸３の回転動作から切り離すようにしたので、このカップリング装置１をロボットハンドやマニピュレータなどの特に駆動手段により回転駆動される入力軸３とこの入力軸３と同軸上に回転可能に支持される出力軸４とを作動連結するのに用いることで、ロボットなどを使用する場所で、ロボットハンドやマニピュレータなどが回転動作により人や物と接触するおそれがあっても、人との接触時には時計方向、反時計方向の回転であってもその動きを止め、衝撃を吸収して人に怪我をさせることがなく、物との接触時にも同様にその動きを止め、衝撃を吸収して物を壊すことがなく、併せて安全装置それ自体も破壊されることがなく、しかも、人や物との接触状態がなくなった時点で回転動作を継続することができる。
【００１９】
また、このカップリング装置１では、一対の作動レバー３０、３０をなす一対のレバー３１、３１が各基端部を各カップリンクプレート１１、１２間に挿着される軸３３により軸支され、各先端部間がばね部材３４により圧縮する方向に押圧されて、ばね部材３４の所定のプリテンションにより、一対の作動レバー３０、３０の各ローラ３２、３２と平板カム２０の各溝２１、２１が弾性係合されて、入力軸３と出力軸４が作動連結されるので、出力軸４側の自重によるモーメントにより回転停止後の出力軸４が回転停止位置から変位するのを防止することができる。また、この場合、ばね部材３４に圧縮コイルスプリングが採用され、圧縮コイルスプリング３４が一対のレバー３１、３１の先端部間に介装されるので、プリテンション機能を持たせていても、装置１全体の大きさや重量が増大することがなく、装置１のコンパクト化を図ることができる。このようなカップリング装置１の構造によれば、図７及び図８に示すように、コイルスプリング３４に９０Ｎｍ程度のプリテンションを持たせた場合でも、装置１の総重量は約１ｋｇで、装置１全体を直径２３０ｍｍ、奥行き４２ｍｍの範囲内にコンパクトに納めることができ、顕著な小型軽量化を実現することができる。
【００２０】
さらに、このカップリング装置１では、入力軸３及び出力軸４に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレート１２に出力軸４の中空の軸と連通可能に開口１２０が形成されて、出力軸側のカップリングプレート１２の片側一方の面に当該面の開口１２０のリング１２１に連通して中空の出力軸４が固定され、片側他方の面に当該面の開口１２０と同芯的にベアリング１２２が装着されて当該ベアリング１２２に中空の入力軸３が回転可能に挿通されることにより、このカップリング装置１の回転中心部分を空洞にすることができるので、この空洞にモータやエンコーダなどの配線用スペースなどを割り当てることができ、これにより、配線を簡単且つ確実に行うことができ、また、配線が繰り返し曲げられたり捻られたりすることがないため切断のおそれもなく、配線の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１ 安全装置付きカップリング装置
１０ カップリング本体
１１ 入力軸側のカップリングプレート
１１０ 穴
１１１ ベアリング
１２ 出力軸側のカップリングプレート
１２０ 開口
１２１ リング
１２２ ベアリング
１３ 連結部材（連結ピン）
２０ 平板カム
２１ 溝
３０ 作動レバー
３１ レバー
３２ ローラ
３３ 軸
３４ ばね部材（圧縮コイルスプリング）
２ 軸ユニット
Ｍ 駆動モータ
３ 入力軸
４ 出力軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸ユニットに回転可能に支持され、駆動手段により回転駆動される入力軸と前記入力軸の回転中心と同軸上に回転可能に支持される出力軸とを作動連結して、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達し、前記出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、前記出力軸を前記入力軸の回転動作から切り離す安全装置付きカップリング装置において、
平板状に形成され、その平面に前記入力軸を通すための穴が貫通形成されて当該穴にベアリングが装着され、前記入力軸の連結側の端部が前記穴に前記ベアリングを介して回転可能に挿通される入力軸側のカップリングプレートと、平板状に形成され、前記出力軸の連結側の端部に前記入力軸側のカップリングプレートと対向可能に固定される出力軸側のカップリングプレートと、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートを連結する連結部材とからなり、前記入力軸と前記出力軸との間に装着されるカップリング本体と、
平板状に形成され、外周の相互に対称となる位置に溝を有し、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートの間で前記入力軸の連結側の端部の周囲に固定される平板カムと、
前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートの間で前記平板カムの各溝の側方にそれぞれ通されるとともに、各基端部を前記各カップリンクプレート間に挿着される軸により軸支され、各先端部間をばね部材により圧縮する方向に押圧されてなる一対のレバー、及び前記各レバーの長さ方向略中央に前記平板カムの各溝に向けて軸支され、前記平板カムの各溝に押圧係合可能な一対のローラを有し、前記カップリング本体内に前記平板カムに対して係脱可能に支持される一対の作動レバーと、
を備え、
前記カップリング本体内で、前記一対の作動レバーの各ローラと前記平板カムの各溝との弾性係合により、前記入力軸と前記出力軸が作動連結されて、前記入力軸の回転により前記カップリング本体とともに前記出力軸を回転し、
前記出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸の回転の停止により前記カップリング本体とともに前記各作動レバーの回転が停止される一方、前記カップリング本体内で前記入力軸の回転に連動して前記平板カムが回転することにより、前記各作動レバーの各ローラが前記平板カムの各溝から離脱して、前記各ローラと前記各溝との係合を解除し、前記出力軸を前記入力軸の回転動作から切り離す、
ことを特徴とする安全装置付きカップリング装置。
【請求項２】
ばね部材に圧縮コイルスプリングが採用され、前記圧縮コイルスプリングが一対のレバーの先端部間に介装される請求項１に記載の安全装置付きカップリング装置。
【請求項３】
平板カムの各溝は略Ｖ字形に形成される請求項１又は２に記載の安全装置付きカップリング装置。
【請求項４】
入力軸及び出力軸に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレートに前記出力軸の中空の軸と連通可能に開口が形成される請求項１乃至３のいずれかに記載の安全装置付きカップリング装置。
【請求項５】
出力軸側のカップリングプレートの片側一方の面に当該面の開口に連通して中空の出力軸が固定され、片側他方の面に当該面の開口と同芯的にベアリングが装着されて当該ベアリングに中空の入力軸が回転可能に挿通される請求項４に記載の安全装置付きカップリング装置。
【請求項１】
軸ユニットに回転可能に支持され、駆動手段により回転駆動される入力軸と前記入力軸の回転中心と同軸上に回転可能に支持される出力軸とを作動連結して、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達し、前記出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、前記出力軸を前記入力軸の回転動作から切り離す安全装置付きカップリング装置において、
平板状に形成され、その平面に前記入力軸を通すための穴が貫通形成されて当該穴にベアリングが装着され、前記入力軸の連結側の端部が前記穴に前記ベアリングを介して回転可能に挿通される入力軸側のカップリングプレートと、平板状に形成され、前記出力軸の連結側の端部に前記入力軸側のカップリングプレートと対向可能に固定される出力軸側のカップリングプレートと、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートを連結する連結部材とからなり、前記入力軸と前記出力軸との間に装着されるカップリング本体と、
平板状に形成され、外周の相互に対称となる位置に溝を有し、前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートの間で前記入力軸の連結側の端部の周囲に固定される平板カムと、
前記入力軸側及び前記出力軸側の各カップリングプレートの間で前記平板カムの各溝の側方にそれぞれ通されるとともに、各基端部を前記各カップリンクプレート間に挿着される軸により軸支され、各先端部間をばね部材により圧縮する方向に押圧されてなる一対のレバー、及び前記各レバーの長さ方向略中央に前記平板カムの各溝に向けて軸支され、前記平板カムの各溝に押圧係合可能な一対のローラを有し、前記カップリング本体内に前記平板カムに対して係脱可能に支持される一対の作動レバーと、
を備え、
前記カップリング本体内で、前記一対の作動レバーの各ローラと前記平板カムの各溝との弾性係合により、前記入力軸と前記出力軸が作動連結されて、前記入力軸の回転により前記カップリング本体とともに前記出力軸を回転し、
前記出力軸と当該出力軸の動作領域に存在する障害物が衝突した場合に、当該出力軸の回転の停止により前記カップリング本体とともに前記各作動レバーの回転が停止される一方、前記カップリング本体内で前記入力軸の回転に連動して前記平板カムが回転することにより、前記各作動レバーの各ローラが前記平板カムの各溝から離脱して、前記各ローラと前記各溝との係合を解除し、前記出力軸を前記入力軸の回転動作から切り離す、
ことを特徴とする安全装置付きカップリング装置。
【請求項２】
ばね部材に圧縮コイルスプリングが採用され、前記圧縮コイルスプリングが一対のレバーの先端部間に介装される請求項１に記載の安全装置付きカップリング装置。
【請求項３】
平板カムの各溝は略Ｖ字形に形成される請求項１又は２に記載の安全装置付きカップリング装置。
【請求項４】
入力軸及び出力軸に中空の軸が採用され、出力軸側のカップリングプレートに前記出力軸の中空の軸と連通可能に開口が形成される請求項１乃至３のいずれかに記載の安全装置付きカップリング装置。
【請求項５】
出力軸側のカップリングプレートの片側一方の面に当該面の開口に連通して中空の出力軸が固定され、片側他方の面に当該面の開口と同芯的にベアリングが装着されて当該ベアリングに中空の入力軸が回転可能に挿通される請求項４に記載の安全装置付きカップリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１７６４６６（Ｐ２０１２−１７６４６６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１２７４（Ｐ２０１１−４１２７４）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５９１１１７４１３）株式会社菊池製作所 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５９１１１７４１３）株式会社菊池製作所 (33)
【Ｆターム（参考）】
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