CN101875177B - 用于定位物体的定位装置及其保持器和紧固器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位装置，用于在X轴、与X轴垂直的Y轴，以及与X轴和Y轴正交的Z轴的各个轴向上定位物体，以及在与X轴和Y轴平行的平面内围绕Z轴定位该物体。紧固器可拆卸地紧固所述保持器。当将保持器的固定轴插入到紧固器的固定孔中、固定轴的锥部的外表面配合于固定孔的内表面，并且使物体在X轴方向和Y轴方向上定位的时候，在保持器的第一参考表面与紧固器的第二参考表面之间形成有间隙。当在保持锥部的外表面与固定孔的内表面之间的配合的同时，紧固器的紧固部拉动固定轴、锥部或固定孔弹性变形，并且固定轴被进一步拉入到固定孔中的时候，第一参考表面与第二参考表面彼此进行接触。

Description

用于定位物体的定位装置及其保持器和紧固器

2009年4月28日提交的包括说明书、附图和权利要求书的日本专利申请No.2009-108634的全部公开内容通过参考的方式结合于此。

技术领域

本发明属于有关于定位装置、其保持器，以及其紧固器的技术领域，该定位装置用于在X轴、与X轴垂直的Y轴以及与X轴和Y轴正交的Z轴的各轴线方向上定位物体，以及在平行于X轴和Y轴的平面内围绕Z轴定位物体。

背景技术

属于与本发明相同技术领域的JP-A-2003-200326公开了一种夹紧设备。该JP-A-2003-200326的夹紧设备包括：卡盘，以及可释放地连接于该卡盘的工件支撑体，其中，工件支撑体具有平坦底表面；以及从所述平坦底表面伸出的夹紧销，其中卡盘包括具有用于容纳工件支撑体的夹紧销的圆锥插入部的中心开口，其中所述夹紧销包括至少一个用于在X方向和Y方向上定位该夹紧销的表面部分，该表面部分的形状对应于所述中心开口的圆锥插入部的形状，并且其中该卡盘包括用于将工件支撑体的夹紧销紧固在中间开口中而处于夹紧状态的夹紧单元，以及至少一个用作在Z方向上的止动件的表面部分。确定夹紧销的尺寸，使得工件支撑体的平坦底表面与卡盘的用作在Z方向上的止动件的所述表面部分之间存在间隙，在操作夹紧单元之前在将工件支撑体的夹紧销插入到卡盘的中心开口中之后，夹紧销的至少一个表面部分与中心开口的圆锥插入部相接触，并且从而，夹紧销关于卡盘在X方向上和/或Y方向上排列。因此，当操作夹紧单元的时候，夹紧销，和/或围绕卡盘的中心开口的区域弹性变形，夹紧销被进一步拉入 到中心开口中，并且同时，工件支撑体朝着卡盘的用作在Z方向上的止动件的所述表面部分被拉动。于是，工件支撑体的平坦底部靠在该卡盘的用作在Z方向上的止动件的所述表面部分上。

通过采用这种结构，JP-A-2003-200326的夹紧设备获得了下面三个有益效果：“获得了一种夹紧设备，其包括卡盘和可释放地连接于该卡盘的工件支撑体，并且其中该卡盘尤其适用于一种系统，该卡盘形成为托盘，并且单个的卡盘是非常结实和坚固的”，“获得了一种夹紧设备，其包括卡盘和可释放地连接于该卡盘的工件支撑体，并且其中夹紧销在没有间隙的状态下定位在X方向和/或Y方向上”，以及“获得了一种夹紧设备，其包括卡盘和可释放地连接于该卡盘的工件支撑体，并且其中夹紧销和工件支撑体可以在Z方向上运动，而无需在X方向和/或Y方向上定位夹紧销之后提供单独的弹性装置”。

发明内容

本发明的至少一个实施例的目的是提供一种改良的定位装置、保持器和紧固器。

根据本发明的至少一个实施例的第一方面，提供一种定位装置的保持器，用于在X轴、与X轴垂直的Y轴以及与X轴和Y轴正交的Z轴的各个轴向上定位物体，以及在与X轴和Y轴平行的平面内围绕Z轴定位该物体，该定位装置包括：紧固器，其被构造成可拆卸地紧固保持器，并且该紧固器包括：具有一个表面和与该一个表面相对的另一个表面的主体部；形成在该主体部的一个表面中并且具有内表面的固定孔；设置在主体部的一个表面的一侧处并且布置成垂直于固定孔的轴线的第二参考表面；以及紧固部，该保持器包括：固定部，该固定部具有一个表面及与该一个表面相对的另一个表面并且该固定部被构造成将物体固定在其所述一个表面上；固定轴，该固定轴具有在Z轴方向上延伸并且在X轴方向和Y轴方向上定位物体的轴线，并且该固定轴从固定部的所述另一个表面伸出；以及第一参考表面，该第一 参考表面设置在固定部的所述另一个表面的一侧处并且布置成与固定轴的轴线垂直，使得该第一参考表面可以与第二参考表面相接触，其中，与固定部一体地形成的固定轴具有尺寸朝其自由端以恒定角度减小的锥形锥部，该锥部对应于紧固器的固定孔，使得该锥部的整个外表面能够与固定孔的内表面紧密接触，并且该锥部与固定轴同轴地形成，其中，在与固定轴的轴线垂直的截面图中，锥部的邻边之间的每个交叉角都是相同的，并且邻边之间的每两端都通过从固定轴的轴线向外凸的曲线连接，并且其中，将固定轴构造成使得当将固定轴插入到固定孔中的时候，在第一参考表面与第二参考表面之间形成有间隙，锥部的外表面配合于固定孔的内表面，并且使物体在X轴方向和Y轴方向上定位，而且该固定轴被构造成使得当紧固部朝着所述主体部的所述另一个表面拉动该固定轴、所述锥部或固定孔弹性变形，并且在保持所述锥部的外表面与固定孔的内表面之间的配合的同时将所述固定轴进一步拉入到固定孔中的时候，所述第一参考表面与所述第二参考表面彼此接触。

根据本发明的至少一个实施例的第二方面，提供一种定位装置的紧固器，用于在X轴、与X轴垂直的Y轴以及与X轴和Y轴正交的Z轴的各个轴向上定位物体，以及在与X轴和Y轴平行的平面内围绕Z轴定位该物体，该定位装置包括保持器，该保持器包括：固定部，其具有一个表面和与该一个表面相对的另一个表面并且该固定部被构造成将物体固定在其所述一个表面上；固定轴，该固定轴具有在Z轴方向上延伸并且在X轴方向和Y轴方向上定位物体的轴线，并且该固定轴从固定部的所述另一个表面伸出；以及第一参考表面，该第一参考表面设置在固定部的所述另一个表面的一侧处并且布置成与固定轴的轴线垂直，其中，与固定部一体地形成的固定轴具有尺寸朝其自由端以恒定角度减小的锥形锥部，并且该锥部与固定轴同轴地形成，并且其中，在与固定轴的轴线垂直的截面图中，锥部的邻边之间的每个交叉角都是相同的，并且邻边之间的每两端都通过从固定轴的轴线向外凸的曲线连接，紧固器包括：具有一个表面和与该一个表面相对的另 一个表面的主体部；形成在主体部的该一个表面中并且具有内表面的固定孔，该固定孔对应于固定轴的锥部，使得锥部的整个外表面能够与固定孔的内表面的紧密接触；第二参考表面，该第二参考表面设置在主体部的所述一个表面的一侧处并且被布置成与固定孔的轴线垂直，使得第一参考表面能够与第二参考表面相接触；以及紧固部，该紧固部被构造成朝着主体部的所述另一个表面拉动被插入到固定孔中的固定轴，其中，将固定孔构造成使得当将固定轴插入到固定孔中的时候，在第一参考表面与第二参考表面之间形成有间隙，锥部的外表面配合于固定孔的内表面，并且使物体在X轴方向和Y轴方向上定位，并且将该固定孔构造成使得当所述紧固部朝着所述主体部的所述另一个表面拉动所述固定轴、所述锥部或固定孔弹性变形，并且在保持所述锥部的外表面与所述固定孔的内表面之间的配合的同时，所述固定轴被进一步拉入到所述固定孔中的时候，所述第一参考表面与所述第二参考表面彼此接触。

根据本发明的至少一个实施例的第三方面，提供一种定位装置，用于在X轴、与X轴垂直的Y轴以及与X轴和Y轴正交的Z轴的各个轴向上定位物体，以及在与X轴和Y轴平行的平面内围绕Z轴定位该物体，该定位装置包括：保持器；以及构造成可拆卸地紧固该保持器的紧固器，其中该保持器包括：固定部，其具有一个表面和与该一个表面相对的另一个表面并且该固定部被构造成将物体固定在其所述一个表面上；固定轴，该固定轴具有在Z轴方向上延伸并且在X轴方向和Y轴方向上定位物体的轴线，并且该固定轴从固定部的所述另一个表面伸出；以及第一参考表面，该第一参考表面设置在固定部的所述另一个表面的一侧处并且布置成与固定轴的轴线垂直，其中，与固定部一体地形成的固定轴具有尺寸朝其自由端以恒定角度减小的锥形锥部，并且该锥部与固定轴同轴地形成，其中，在与固定轴的轴线垂直的截面图中，锥部的邻边之间的每个交叉角都是相同的，并且邻边之间的每两端都通过从固定轴的轴线向外凸的曲线连接，其中，紧固器包括：具有一个表面和与该一个表面相对的另一个表面的主体部； 形成在主体部的该一个表面中并且具有内表面的固定孔，该固定孔对应于固定轴的锥部，使得锥部的整个外表面能够与固定孔的内表面紧密接触；第二参考表面，该第二参考表面设置在主体部的所述一个表面的一侧处并且被布置成与固定孔的轴线垂直，使得第一参考表面能够与第二参考表面接触；以及紧固部，该紧固部被构造成朝着主体部的所述另一个表面拉动被插入到固定孔中的固定轴，其中，将固定轴或者固定孔构造成使得当将固定轴插入到固定孔中、锥部的外表面配合于固定孔的内表面，并且使物体在X轴方向和Y轴方向上定位的时候，在第一参考表面与第二参考表面之间形成有间隙，并且将该固定轴或者固定孔构造成使得当紧固部朝着主体部的所述另一个表面拉动固定轴、锥部或固定孔弹性变形，并且在保持锥部的外表面与固定孔的内表面之间的配合的同时，固定轴被进一步拉入到固定孔中的时候，第一参考表面与第二参考表面彼此接触。

将采用根据第三方面的定位装置作为实例来描述根据第一到第三方面的保持器、紧固器以及定位装置的有益效果。

保持器将物体固定并且保持在固定部的一个表面上。例如，可以通过用螺栓拧紧或者其他熟知的固定方法将物体固定于固定部。优选设置用于在固定部中对准的参考表面，使得物体能够以希望的位态固定在X轴方向和Y轴方向上。例如，通过熟知的固定装置将可拆卸地紧固保持器的紧固器定位且固定在诸如机床或检测设备的工作台的加工/检测区域中，并且保持器被连接且紧固在该位置中。

与保持器的固定部一体地形成的固定轴穿过所述一个表面上的开口插入到紧固器的固定孔中。这里，由于固定孔的内表面对应于保持器的锥部，并且形成为使得锥部的外表面能够与该内表面紧密接触，所以锥部配合于固定孔的内表面。此时，固定于紧固器的固定孔的物体进入在X轴方向和Y轴方向上被定位的定位状态。另一方面，由于在第一参考表面与第二参考表面之间形成有恒定间隙，而且该第一和 第二表面没有彼此接触，所以物体在Z轴方向上没有被定位。此后，紧固部朝着所述另一个表面，即，朝着固定轴的自由端拉动该固定轴，并且由于该拉动力，彼此紧密接触的锥部或者固定孔弹性变形。结果，在保持所述内表面与外表面的配合的同时，固定轴被进一步拉入到固定孔中，并且第一参考表面与第二参考表面彼此接触。在该紧固过程中，在保持使物体在X轴方向和Y轴方向上的定位状态的同时，也在Z轴方向上定位该物体，并且在X轴、Y轴和Z轴的各轴向上以极高的精度使该物体定位。

这里，固定轴的锥部被构造成使得在与固定轴的轴线垂直的截面图内，该锥部的邻边之间的每个交叉角都相同，并且固定孔的内表面形成为与锥部相对应。因此，在锥部以一轴线，即，Z轴，为中心对准，并且固定轴插入到固定孔中之后，根据由执行上述紧固过程所设定的交叉角，也使物体以高精度关于Z轴定位。此外，由于在与固定轴的轴线垂直的截面图中，锥部的邻边之间的每两端都通过从固定轴的轴线向外凸的曲线连接在一起，并且固定孔的内表面对应于锥部，并且形成为使得锥部的整个外表面能够与固定孔的内表面紧密接触，所以锥部的外表面和固定孔的内表面彼此完全地紧密接触。因此，即使在紧固过程中将固定轴拉入到固定孔中时，所述两个表面的接触状态也能一直成为完全不变且一致。结果，即使在固定轴的拉入操作过程中，所述两个表面磨损，该表面也是整体上一致地磨损，并且可以避免局部磨损。因而，能够抑制由于局部磨损导致的定位精度变差或者维护成本增高。此外，在上面的紧固过程中，固定轴被拉入到固定孔中，并且在整个表面分别受到了高的表面压力的情况下，锥部的外表面和固定孔的内表面彼此紧密接触而没有任何间隙，并且此外，固定轴与固定部一体地设置。因此，经由保持器使物体牢牢地紧固到具有高刚度的紧固器上。结果，例如，当物体是工件的时候，能够抑制振动的产生，以执行工件的强力切割或者强力磨削。因此，例如，如图10A所示的，当固定轴82配合到主体83的固定孔中时形成有间隙84的结构，其中在剖视图中在角处产生圆角，以及如图10B所示的，当固定 轴92配合到主体93的固定孔中时形成有间隙94的结构，其中在角处产生顶尖缺口，即，其中固定轴和固定孔在其整个表面上没有紧密接触的结构，不包括在本发明的范围内。

在上面的紧固过程中，为了增强锥部的弹性变形对固定孔的随动性能，以及提升关于Z轴的定位精度以及在X轴方向和Y轴方向上的定位精度，在与固定轴的轴线垂直的截面图中，优选该锥部在其外缘处具有弹性壁部，并且通过在紧固过程中作用在锥部上的应力对该锥部赋予预定的弹性变形性能。通过采用这样的结构，即使在紧固过程中使得没有作用额外的拉力，该锥部也能够变形，并且可以实施能够用人力而无需使用机械力来紧固物体的具有优异的可操作性的小型定位装置。此外，即使当在与固定轴的轴线垂直的截面图中在弹性壁部处形成有薄壁部时，也能够预期相同的功用。此外，如果在与固定轴的轴线垂直的截面图中，弹性壁部关于锥部的中心对称地形成，那么由于该锥部的弹性变形是均匀的，所以这是可取的。

此外，优选在沿着固定轴的轴线的截面图中，在锥部的基端处形成有比弹性壁部更厚的厚壁部。根据该优选的结构，当如上所述通过弹性壁部来增强紧固过程中的锥部的弹性变形对固定孔的随动性能以及可操作性的同时，通过在锥部的基端处设置的厚壁部可以确保预定的刚度。

如上所述来构造根据本发明的各方面的定位装置、其保持器及其紧固器。因此，该定位装置、保持器和紧固器能够解决各种问题。并且尤其是可以提供即使当重复执行连接和拆卸以在执行角分度的同时进行X轴方向到Z轴方向上的定位时，也能够以高精度快速定位物体的定位装置、其保持器及其紧固器。

附图说明

在附图中： 

图1是图示根据本发明的一实施例的定位装置的透视图；

图2A是图示图1所示的保持器的顶视图；

图2B是图示图1所示的保持器的剖视图，图2B的左半部是沿着图2A的X轴截取的剖视图，而图2B的右半部是沿着图2A的线O-A截取的剖视图；

图2C是图示图1所示的保持器的底视图；

图3A是图示沿图2B的线B-B截取的、图1所示的保持器的剖视图；

图3B是图3A的部分C的局部放大的剖视图；

图4A是图示图1所示的紧固器的顶视图；

图4B是图示图1所示的紧固器的参考图，图4B的左半部是沿着图4A的X轴截取的剖视图，而图4B的右半部是前视图；

图4C是图示图1所示的紧固器的底视图；

图5A是图示沿图4A的Y轴截取的、图1所示的紧固器的剖视图；

图5B是图示保持器的锥部和紧固器的固定孔的放大参考图；

图6A是图示图1所示的第一紧固部的前视图；

图6B是图示图1所示的第二紧固部的顶视图；

图7A是图示在保持器的第一参考表面与紧固器的第二参考表面分离的状态下，该定位装置的剖视图；

图7B是图示在保持器的第一参考表面与紧固器的第一参考表面相接触的状态下，该定位装置的剖视图；

图8A是图示根据本发明的另一实施例的保持器的锥部的局部剖视图；

图8B是沿图8A的线E-E截取的剖视图；

图9是图示根据本发明的又一实施例的保持器的锥部的底视图；

图10A是图示除本发明之外的一类定位装置的参考图；以及

图10B是图示除本发明之外的另一类定位装置的参考图。

具体实施方式

将参考附图基于本发明的实施例来描述本发明。根据本实施例的定位装置用于定位地固定在，例如，作为机床的车床、铣床、磨床、电火花加工机床以及激光机中，以及作为测量设备的三维测量仪和表向粗糙度测量仪中，或者其他已知的工业仪器中。然而，在下面的描述中，不是说明具体的工业仪器，而是将描述定位装置。此外，本发明并不局限于根据下述实施例的定位装置，构成该定位装置的保持器和紧固器可以单独地实施，并且在本发明的范围内，可以对该保持器和紧固器做适当的修改。

根据本发明的实施例的图1所示的定位装置10包括保持器20和紧固器30，该保持器20保持物体，该保持器20可拆卸地紧固于该紧固器30。保持器20和紧固器30二者都是由能够通过热处理而具有相对增高的硬度而且具有高韧性的材料所制成，诸如不锈钢和工具钢等。

(保持器)

首先，将参考图1至图3B来描述作为定位装置10的第一部件的保持器20。如图1和图2A至2C所示，该保持器20具有固定部21、包括锥部23的固定轴22，以及第一参考表面24。下文中，将描述该保持器20的各零部件。

(固定部)

矩形平板状的固定部21具有固定物体的一个表面(下文中称作为“固定表面”)211。在其厚度方向上穿过该固定部21的四个通孔212形成在固定表面211的四个角处，并且四个螺纹通孔213形成在固定表面的中心部分处。当将物体固定于该固定表面211的时候，利用该通孔212和螺纹通孔213。

优选在固定部21中设置用于将物体固定于该固定部21中的参考表面。可以优选地这样设置该参考表面，即，通过将完整的保持器20紧固于紧固器30，并且沿着由将在下面详细描述的保持器20与紧固器 30之间的配合来确定的X轴和Y轴，在保持器20的固定表面211或者侧面上形成对应于该两条轴线的参考表面，以及通过由平面研磨等将固定表面211加工成平面，而在Z轴方向上形成参考表面。

(固定轴)

通过与紧固器30的固定孔33配合而在X轴方向上和Y轴方向上定位的固定轴22具有构成了Z轴的轴线237，且从与固定部21的固定表面211相对的底表面(另一个表面)向下伸出。固定轴22与固定部21一体地形成，而无需连结部。固定轴22具有锥部23，该锥部23朝其自由端在尺寸上以恒定的锥角θ1减少，并且该锥部23的轴线形成为使其与固定部22的轴线237相同。在固定轴22中，其他构件，例如，在锥部23的尖端处可以设置具有比锥部23更大的锥角的第二锥部，以便于将固定轴22引导至固定孔33，或者用于将固定轴22拉入到固定孔33中的紧固部可以设置用于保持固定轴22的保持部。然而，本实施例的固定轴22形成为与锥部23同一主体，并且不设置其他构件。

尽管根据全部设计条件，诸如定位装置10的尺寸以及构成该定位装置的材料，来设定合适的锥角，但是该锥角优选设定为等于或者小于5°，更优选等于或者小于1°，并且更优选等于或者小于0.5°。此外，由于锥部23的外周表面在固定孔33的内表面上滑动，同时受到相对较大的表面压力，所以随着使用的进行，锥部23的该外周表面被磨损。因此，从防止上述磨损的观点出发，优选在该锥部23的外周表面上进行研磨，以获得光滑的表面，或者在该锥部23的外周表面上进行表面硬化处理、渗碳和渗氮处理、诸如DLC(类钻碳(Diamond Like Carbon))的高硬度膜形成处理，或者其他的表面硬化处理，以获得预定的硬度。

将参考图3A和图3B来更加详细地描述锥部23的结构。如图3A所示，该图3A是沿着图2B中的线B-B截取的与锥部23的轴线237垂直的截面图，该实施例的锥部23在该截面图中具有四条边231a、 231b、231c和231d，将该四条边231a到231d设置成使得在邻边(例如，231b和231c)之间的所有交叉角θ2都是90度，并且该锥部23在该截面图中具有大致正方形的形状。邻边之间的每端都不是直接连接在一起，而是通过从中心O观看时向外凸的曲线，即，通过本实施例中的每个圆弧232a、232b、232c和232d，平滑地连接在一起。考虑锥部23的机械加工的难易程度来合适地设定圆弧232a到232d的尺寸。此外，附图标记235表示形成在锥部23的中心处的内螺纹部，并且使紧固部34的外螺纹部螺入到该内螺纹部中。

锥部23在其截面图中形成有四个通孔233a、233b、233c和233d。该具有圆形截面的四个通孔233a至233d以90°的角度分布和布置，使得每个中心O2都位于连接锥部23的中心O与各边231a至231d的邻边(例如，边231a和231d)之间的交点J的直线上，以便与中心O同心，并且通孔233a至233d关于该锥部23的中心O对称地布置。因此，在该锥部23的外缘部分处，薄壁的且易于弹性变形的弹性壁部238形成在通孔233a至233d与锥部23的外周表面之间，并且关于中心O对称地布置。

此外，如图3B所示，该图3B是其中图3A的部分C被放大的局部放大剖视图，关于直线部分平滑地凹入了深度t的凹部234a至234d形成在锥部23的各边231a至231d处。通过凹部234a至234d，薄壁部形成在对称布置的弹性壁部238处。凹部234a至234d不仅仅以这种方式构成了薄壁部，而且，当各边231a至231d的长度在大尺寸的定位装置中相对较长时，在以高直线度(锥部23的对应于每条边的每个表面的平面度)形成各边231a至231d方面是有益的。

此外，如图2B的右半部所示，其为沿着图2A的线O-A截取的沿着锥部23的轴线的截面图，向锥部23的自由端部开口的通孔233a至233d的深度是深度d，该深度d小于锥部23从固定部21的底表面的伸出长度L，并且锥部23的基端形成有比弹性壁部238更厚的厚壁部 236。如附图中所示，将设置在固定部21中的四个螺纹通孔213布置成穿通相应的通孔233a至233d。

(第一参考表面)

如图2B和2C所示，与固定轴22的轴线237垂直的第一参考表面24从固定部21的底表面向下伸出，并且被设置为与该轴线237同心地形成的环形伸出部的底表面。该第一参考表面24用于通过与作为紧固器30的顶表面的第二参考表面38进入接触，执行由保持器20保持的物体在Z轴方向上的定位。尽管为了易于形成已经如上所述构造了本实施例的第一参考表面24，但是替换地，与固定轴22的轴线237垂直的表面也可以形成为该第一参考表面。即，可以将固定部21的底表面自身用作为第一参考表面，或者可以将与中心O同心布置的三个伸出部的底表面作为该第一参考表面，类似由图2C中的附图标记24a表示的虚线的第一参考表面。

(紧固器)

接下来，将参考图1和图4A至图6B来描述作为定位装置10的第二部件的紧固器30。如图1所示，该紧固器30包括形成有固定孔33的主体31，固定轴22可以插入到该固定孔33中，以及紧固部34，紧固部34向下拉动插入到固定孔33中的固定轴22。通过设置于主体31中的已知的固定构件(未示出)而将紧固器30固定于机床的工作台等的预定位置上。下文中，将描述主体31和紧固部34的结构。

(主体)

如图1和图4A至图4C所示，矩形块状的主体31的中心部分形成有固定孔33，该固定孔33从向主体31的顶表面38(一个表面)打开的一开口32垂直地设置。固定孔33对应于保持器20的锥部23，并且形成为使得该锥部23的整个外周表面与其紧密接触。即，固定孔33的内表面基本形成为以与锥部23相同的锥角θ1向上开口的锥形，并且与锥部23类似，该固定孔的在与其轴线垂直的截面图中的形状是大致正方形，该正方形由具有四条边的直线所构成、在邻边之间具有90°的交叉角，并且还具有连接邻边的圆弧。此外，为了设置薄壁部，在锥部23的外周表面处设置有凹部234a至234d。然而，在该固定孔33中，可以不是必须设置与该凹部234a至234d对应的突起。此外，穿通主体31的固定孔33向主体31的底表面(另一个表面)开口。然而，如图4B所示，固定孔33的深度是这样一种深度，在第一紧固件341连接于固定轴22的自由端的状态下，当锥部23配合于固定孔33中时，该深度使得紧固部34的第一紧固件341不从主体31的底表面伸出。

该主体31的顶表面38构成为与固定孔33的轴线垂直的表面，以便作为本实施例中的第二参考表面，并且当保持器20的第一参考表面24与该第二参考表面38进行接触时，该第二参考表面38进行物体在Z轴方向上的定位。该第二参考表面的形式并不限于此，而且与固定孔33的轴线垂直的表面可以形成为第二参考表面，替换地，第一参考表面亦是如此。

这里，如图4B所示，在除了包括物体的保持器20的重量之外的操作者的操作力和外力根本不作用，并且锥部23的外周表面配合到固定孔33的内表面的状态下，当保持器20与紧固器30结合的时候，该锥部23或固定孔33形成为使得预定的间隙g，优选0.3mm或者更小的间隙形成在第一参考表面24与第二参考表面38之间。具体地，如图5B所示，即使当第一参考表面24与第二参考表面38在某一截面上进行彼此接触时，也将锥部23的实际尺寸设定为比固定孔33大了尺寸f(尽管出于理解的目的在图5B中用夸大的方式示出了该尺寸f，但是即便当锥角是1°时该实际的尺寸f也是1mm或者更小)。

尽管主体31设置有：插孔部35，用于使得紧固部34的第二紧固件342能够插入到该插孔部35中；以及底部开口37，用于使得旋转第一紧固件341所用的工具36能够插入到该底部开口37中，在下面的紧固部中将随后描述它们的详细结构。

(紧固部)

如图1所示，紧固部34由第一紧固件341和第二紧固件342构成。如图6A所示，大致圆柱形的第一紧固件341由外螺纹部343、旋转部344、一对凸缘部345以及轴部346所构成，外螺纹部343形成在左端(一端)，其为六角头的旋转部344形成在右端(另一端)处的与该外螺纹部343相同的轴线上，以及一对凸缘部345通过形成在其之间的预定间隔L1而彼此分离，以及具有直径 的轴部346形成在凸缘部345之间。外螺纹343形成为使其可以与形成在固定轴22的自由端面处的内螺纹部235(参见图2B和2C)接合，并且该外螺纹部343的长度比内螺纹部235的深度更短。如图4B以及作为图4B的右侧剖视图的图5A所示，在外螺纹部343螺入到内螺纹部235中的状态下，第一紧固件341与保持器22一起被插入到固定孔33中，并且在锥部23与固定孔33彼此配合的状态下，将凸缘部345和旋转部344构造成使其在轴线方向上定位在预定的停止位置处。

如图4B和5A所示，插孔部35设置在主体31中的与凸缘部345的停止位置相对应的位置处。该插孔部35具有比凸缘部345之间的间隔L1稍大的开口高度，并且形成为插孔部穿通主体31以便向该主体31的前表面和后表面打开的状态。

此外，该底表面开口37形成在主体31中，使得在与旋转部344的停止位置对应的位置处，即，在主体31的底部处包括固定孔33。该底部开口37具有比要插入到该底部开口中的工具36(参见图5A)的厚度更大的开口高度，并且在平面图中，该底部开口的尺寸是使得如图4C所示的插入后的工具36能够转动和操作的尺寸。

将描述第二紧固件342。如图6B所示，与第一紧固件341一起构成紧固部34的第一紧固件342是板状体，该板状体具有比第一紧固件341的凸缘部345之间的宽度L1略小的厚度，以便该第二紧固件能够松配合到凸缘部345之间的间隙中。此外，该第二紧固件342形成为使其宽度L2比设置在主体31中的插孔部35的宽度略小。此外，具有比第一紧固件341的轴部346的直径φD略大的宽度L3的槽状切口348设置在第二紧固部342的右端处，并且如图5A所示，该切口348的长度是使得能够包含位于停止位置处的第一紧固件341的凸缘部的长度。

将参考图1、图7A和图7B来描述使用由保持器20和紧固器30构成的定位装置10的方法。如图1和图7A所示，操作者将物体W固定为以预定的位态紧固到固定部21的固定表面211上，并且将第一紧固件341拧到固定轴22。接下来，操作者将锥部23与固定孔33在水平面上对准，以便该物体W关于轴线(Z轴)具有预定的位态，并且然后将固定轴22插入到固定孔33中。于是，锥部23的外周表面配合到固定孔33的内表面，并且使得物体W进入关于Z轴并且在X轴方向和Y方向上被定位的定位状态。然而，在第一参考表面24与第二参考表面38之间形成有间隙g，并且该物体W仍然没有在Z轴方向上定位。

接下来，如图7B所示，通过设置在主体31中的插孔部35，操作者将第二紧固件342装配到在第一紧固件341的凸缘部345之间的间隙中(参照图6A)，该凸缘部345由于处于定位状态中的锥部23与固定孔33之间的配合而处于停止位置处。然后，操作者利用能够旋转第一紧固件341的旋转部344的工具36(例如，扳手；参见图1)在附图中所示的箭头的方向上旋转该旋转部344。由于通过装配到凸缘部345中的第二紧固件342来调节第一紧固件341在轴向上的运动，所以推力经由将被拧合的外螺纹部343而开始向下作用在内螺纹部235上。然后，通过预定的拉力使形成有内螺纹部235的保持器20被向下拉动，并且由锥角θ1确定的表面拉力作用在锥部23的外周表面和固定孔33的内表面的该两个表面上，并且从而锥部23和固定孔33弹性变形。这里，由于本实施例的锥部23设置有弹性壁部238，所以在锥部23由于弹性壁部238在X轴方向上和在Y轴方向上的变形而大体上变形的同时， 该处于定位状态中的锥部23被进一步向下拉入固定孔33中。通过这种紧固过程，第一参考表面24与第二参考表面38进入彼此接触，从而完成了在Z轴方向上的定位。

在已经在上述定位之后通过该紧固过程完成了关于X轴、Y轴和Z轴的所有定位之后，物体W经受诸如机械加工或者检验的过程。在完成该过程之后，操作者在与紧固过程相反的方向上旋转第一紧固件341的旋转部344，并将保持器20从紧固器30分离。随后，操作者将锥部23与定位孔33在水平面中对准，使得将被紧固的物体W具有关于轴线(Z轴)237的下一个位态(例如，将前一个位态旋转90°的位态)，并且将固定轴22插入到固定孔33中。之后，将执行与上述类似的操作。

此外，在上述的本实施例的锥部23中，将四个通孔233a至233d如上所述布置。然而，锥部也可以像作为修改的图8A和图8B中所示的锥部43来构造。如图8B所示，该图8B是沿图8A的线E-E截取的、与锥部43的轴线237垂直的截面图，用于形成内螺纹部235的圆柱形轴套部439留在锥部43的中心处，其外周表面沿着锥部43的外周表面延续的大致类似框状的底壁433形成在与轴套部439相同的轴线上，并且具有恒定厚度的底壁433的外壁构成了弹性壁部438。通过以这种方式使弹性壁部438恒定，在上面的紧固过程中，该弹性壁部438一致地弹性变形。因而，能够以高精度执行关于Z轴以及在X轴方向和在Y轴方向上的定位。此外，尤其是当为了紧固大尺寸物体而将定位装置变大的时候，在该状态下的弹性壁部438具有使得保持器轻量的优点，并且能够提高可操作性。

此外，在本实施例的定位装置中，固定轴和固定孔在与轴线垂直的截面图中的形状是如上所示的大致正方形形状。然而，根据物体关于Z轴的希望的分度角，该形状也可以是适合的规则多边形形状。也就是说，当将物体的分度角设定为60°的时候，例如图9所示的锥部53，在与轴线垂直的截面图中，该锥部可以具有六条边531a至531f，可以将该六条边531a至531f布置成使得邻边之间的所有交叉角成为120°，该六条边531a至531f的末端可以由圆弧532a至532f连接，从而将锥部53形成为大致规则的六边形。可以将固定孔形成为使其具有与锥部53对应的内表面，并且可以形成为使其能够与该锥部的整个外周表面进行紧密接触。

Claims (8)

1.一种定位装置的保持器，用于在X轴、与该X轴垂直的Y轴以及与该X轴和该Y轴正交的Z轴的各个轴向上定位物体，以及用于在与所述X轴和Y轴平行的平面内围绕所述Z轴定位该物体，该定位装置包括：紧固器，该紧固器被构造成可拆卸地紧固所述保持器，并且该紧固器包括：主体部，该主体部具有一个表面和与该一个表面相对的另一个表面；固定孔，该固定孔形成在所述主体部的所述一个表面中并且具有内表面；第二参考表面，该第二参考表面设置在所述主体部的所述一个表面的一侧处并且布置成垂直于所述固定孔的轴线；以及紧固部，该保持器包括：

固定部，该固定部具有一个表面及与该一个表面相对的另一个表面，并且该固定部被构造成将物体固定在该固定部的该一个表面上；

固定轴，该固定轴具有在Z轴方向上延伸并且在X轴方向和Y轴方向上定位物体的轴线，并且该固定轴从所述固定部的所述另一个表面伸出；以及

第一参考表面，该第一参考表面设置在所述固定部的所述另一个表面的一侧处并且布置成与所述固定轴的所述轴线垂直，使得该第一参考表面可以与所述第二参考表面接触，

其中，与所述固定部一体地形成的所述固定轴具有锥形锥部，该锥部的尺寸朝着该锥部的自由端以恒定角度减小，该锥部对应于所述紧固器的所述固定孔，使得该锥部的整个外表面能够与所述固定孔的所述内表面紧密接触，并且该锥部与所述固定轴同轴地形成，

其中，在与所述固定轴的所述轴线垂直的截面图中，所述锥部的邻边之间的每个交叉角都是相同的，并且邻边之间的每两端都通过从所述固定轴的所述轴线向外凸的曲线来连接，并且

其中，所述固定轴被构造成使得当将该固定轴插入到所述固定孔中的时候，在所述第一参考表面与所述第二参考表面之间形成间隙，所述锥部的外表面配合于所述固定孔的内表面，并且使物体在所述X轴方向和所述Y轴方向上定位，而且该固定轴被构造成使得当在保持所述锥部的外表面与所述固定孔的内表面之间的配合的同时，当所述紧固部朝着所述主体部的所述另一个表面拉动该固定轴、所述锥部或所述固定孔弹性变形并且所述固定轴被进一步拉入到所述固定孔中的时候，所述第一参考表面与所述第二参考表面彼此接触，

其中，在与所述固定轴的轴线垂直的截面图中，所述锥部形成有通孔，以在所述锥部的各边上在该锥部的所述外表面与所述通孔之间形成多个弹性壁部，并且

其中，在与所述固定轴的轴线垂直的截面图中，所述锥部的所述各边在其中央部分处形成有凹部，该凹部关于形成在所述各边的所述中央部分的两侧处的直线部分平滑地凹入了预定深度，以在各个所述弹性壁部处形成多个薄壁部。

2.根据权利要求1所述的保持器，其中，在与所述固定轴的所述轴线垂直的截面图中，所述弹性壁部关于所述锥部的中心对称地形成。

3.根据权利要求1所述的保持器，其中，在所述锥部的基端处形成在与所述固定轴的所述轴线垂直的截面图中比每一个所述弹性壁部更厚的厚壁部。

4.一种定位装置，该定位装置用于在X轴、与该X轴垂直的Y轴，以及与该X轴和该Y轴正交的Z轴的各个轴向上定位物体，以及在与所述X轴和所述Y轴平行的平面内围绕所述Z轴定位该物体，该定位装置包括：

保持器；以及

紧固器，该紧固器被构造成可拆卸地紧固所述保持器，

其中，所述保持器包括：

固定部，该固定部具有一个表面和与该一个表面相对的另一个表面，并且该固定部被构造成将物体固定在该固定部的一个表面上；

固定轴，该固定轴具有在Z轴方向上延伸并且在X轴方向和Y轴方向上定位物体的轴线，并且该固定轴从所述固定部的所述另一个表面伸出；以及

第一参考表面，该第一参考表面设置在所述固定部的所述另一个表面的一侧处，并且被布置成与所述固定轴的所述轴线垂直，

其中，与所述固定部一体地形成的所述固定轴具有锥形锥部，该锥部的尺寸朝着该锥部的自由端以恒定角度减小，并且该锥部与所述固定轴同轴地形成，

其中，在与所述固定轴的所述轴线垂直的截面图中，所述锥部的邻边之间的每个交叉角都是相同的，并且邻边之间的每两端都通过从所述固定轴的所述轴线向外凸的曲线来连接，

其中，所述紧固器包括：

主体部，该主体部具有一个表面和与该一个表面相对的另一个表面；

固定孔，该固定孔形成在所述主体部的所述一个表面中并且具有内表面，该固定孔对应于所述固定轴的锥部，使得所述锥部的整个外表面能够与所述固定孔的内表面紧密接触；

第二参考表面，该第二参考表面设置在所述主体部的所述一个表面的一侧处，并且被布置成与所述固定孔的所述轴线垂直，使得所述第一参考表面能够与所述第二参考表面接触；以及

紧固部，该紧固部被构造成朝着所述主体部的所述另一个表面拉动插入到所述固定孔中的所述固定轴，

其中，将所述固定轴或者所述固定孔构造成使得当将所述固定轴插入到所述固定孔中、所述锥部的外表面配合于所述固定孔的内表面，并且使物体在所述X轴方向和所述Y轴方向上定位的时候，在所述第一参考表面与所述第二参考表面之间形成间隙，并且将该固定轴或者固定孔构造成使得当在保持所述锥部的外表面与所述固定孔的内表面之间的配合的同时，当所述紧固部朝着所述主体部的所述另一个表面拉动所述固定轴、所述锥部或所述固定孔弹性变形并且所述固定轴被进一步拉入到所述固定孔中的时候，所述第一参考表面与所述第二参考表面彼此接触，

其中，在与所述固定轴的轴线垂直的截面图中，所述锥部形成有通孔，以在所述锥部的各边上在该锥部的所述外表面与所述通孔之间形成多个弹性壁部，并且

其中，在与所述固定轴的轴线垂直的截面图中，所述锥部的所述各边在其中央部分处形成有凹部，该凹部关于形成在所述各边的所述中央部分的两侧处的直线部分平滑地凹入了预定深度，以在各个所述弹性壁部处形成多个薄壁部。

5.根据权利要求4所述的定位装置，其中，在与所述固定轴的所述轴线垂直的截面图中，所述弹性壁部关于所述锥部的中心对称地形成。

6.根据权利要求4所述的定位装置，其中，在所述锥部的基端处形成在与所述固定轴的所述轴线垂直的截面图中比每个所述弹性壁部更厚的厚壁部。

7.根据权利要求4所述的定位装置，其中，所述紧固部包括：

第一紧固件，具有：在一端处的外螺纹部，该外螺纹部被构造成螺入沿着所述固定轴的所述轴线布置的内螺纹部中，并且该外螺纹部设置在所述固定轴中；在另一端处的旋转部，该旋转部被构造成旋转所述外螺纹部；以及一对凸缘部，该凸缘部以预定间隔彼此分离，并且被设置在所述外螺纹部与所述旋转部之间，其中，在所述外螺纹部螺入到所述内螺纹部中并且该第一紧固件固定于所述固定轴的状态下，该第一紧固件能够通过所述紧固器的所述固定孔而插入，以及

第二紧固件，该第二紧固件被构造成：在所述固定轴插入到所述固定孔中并且所述保持器在所述X轴方向和所述Y轴方向上定位的状态下，通过形成在所述紧固器的一个表面上的插孔部而插入，并且被装配到所述凸缘部之间的预定间隙中。

8.根据权利要求7所述的定位装置，其中，在与所述固定轴的所述轴线垂直的截面图中，所述插孔部仅仅形成在与所述固定孔的一侧对应的方向上。