JP2013087931A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空雰囲気下で使用する場合に真空に晒されない部分をなくし、真空度を所定値に維持することができる位置決め装置を提供する。
【解決手段】位置決め装置としてのボールプランジャ１０は、先端にボール収容部１４が設けられた本体１１と、前記ボール収容部１４に収容され、その一部がボール収容部１４より外部に突出されたボール１５と、ボール収容部１４内に設けられ、ボール１５を支持するコイルばね１７とにより構成されている。そして、本体１１の先端側にはボール収容部１４内を先端側から外部に連通する一対のスリット１８が形成されるとともに、本体１１の基端側にはボール収容部１４内を基端側から外部に連通するガス抜き孔２０が貫通形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば工作機械のテーブル上にワークを位置決め固定するために用いられるボールプランジャ、クランピングスクリュー等の位置決め装置に関する。

ボールプランジャは、その先端側に開口するコイルばね収容部が設けられ、該コイルばね収容部内のコイルばねにボールが自由回転可能に支持されている。このボールの一部はボール収容部から露出され、ワークに接触されるようになっている。そして、このボールプランジャを使用してワークを位置決めする場合には、ワークを支持するテーブルの近傍位置に配置されたボールプランジャの支持具のねじ穴にボールプランジャを螺入し、ボールをワークに接触させる。その状態で、ワークを移動させ、ワークの位置決め凹部にボールプランジャのボールを係合させることにより、ワークを所定位置に位置決めすることができる。

このようなボールプランジャ機構が例えば特許文献１に記載されている。このボールプランジャ機構は、対象物に押圧されるボールと、該ボールを収納するボール収納穴と、このボール収納穴の開口端部に形成された狭溢部と、前記ボールを狭溢部に押し付けるバネ部材とを備え、前記ボールの一部が狭溢部から突出するように構成されている。そして、ボール収納穴の穴径はボールプランジャ機構の動作時にボール収納穴の内部で移動するボールがボール収納穴の内壁に接触しないようにボールの直径よりも大きな値に設定されている。

一方、クランピングスクリューは、その先端部に円錐穴状のボール収容部が凹設され、ボール収容部にはボールが自由回転可能に支持されている。該ボールの一部はボール収容部から露出され、ワークに接触されるようになっている。そして、このクランピングスクリューを使用し、ボールプランジャと同様にしてワークを所定位置に位置決めすることができるようになっている。

このようなクランピングスクリューが例えば特許文献２に開示されている。斯かるクランピングスクリューは、先端にボール収容部が設けられたクランピングスクリュー本体と、前記ボール収容部に自由回転可能に収容され、その一部がボール収容部より突出されたボールと、ボール収容部内に設けられ、クランピングスクリュー本体の回転軸線上の一点でボールを支持する支持手段とを備えている。そして、クランピングスクリューをワークに対して強く締付けたとき、ボールは支持手段により点で支持されていることから、ボールにはクランピングスクリュー本体の回転力が伝達されない。このため、クランピングスクリュー本体をスムーズに回転させることができるとともに、クランピングスクリュー本体の回転にワークが連動して回転せず、その位置からずれるおそれがない。

特開２０００−２８５５２７号公報 特開平７−２１７６１６号公報

ところで、前記ボールプランジャ、クランピングスクリュー等の位置決め装置は、位置決めをするワークが所定の真空度まで減圧された真空雰囲気に置かれて使用される場合がある。この場合には、ボール収容部やボールプランジャ又はクランピングスクリューを支持具のねじ穴にねじ込むための工具係止穴などは外部とは遮断され、真空雰囲気に晒されない。特許文献１及び２に記載の従来構成においても、真空雰囲気下ではボールプランジャ及びクランピングスクリューのボール収容部や工具係止穴などは真空雰囲気に晒されず、常圧雰囲気に置かれたままである。

このため、クランピングスクリューやボールプランジャが、高真空で処理を行う成膜装置等の真空雰囲気で使用された場合、クランピングスクリューやボールプランジャのボール収容部内の工具係止穴内に存在する空気が、徐々に真空内に漏れ、真空雰囲気の真空度が次第に低下する。従って、処理工程に適正な真空度を維持することができず、生産する製品の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。

本発明はそのような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、その目的とするところは、真空雰囲気下で使用する場合に真空に晒されない部分をなくし、真空度を所定値に維持することができる位置決め装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の位置決め装置は、先端にボール収容部が設けられた本体と、前記ボール収容部に収容され、その一部がボール収容部より外部に突出されたボールと、前記ボール収容部内に設けられ、ボールを支持するボール支持部とから構成され、対象物の係合部に前記ボールが係合して対象物の位置決めを行う位置決め装置であって、前記本体の先端側にはボール収容部内を先端側から外部に連通するガス抜き開口部を形成するとともに、本体の基端側にはボール収容部内を基端側から外部に連通するガス抜き孔を貫通形成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明の位置決め装置は、請求項１に係る発明において、前記ガス抜き開口部は、本体の先端において該本体の軸線方向に沿って切欠かれたスリットにより形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明の位置決め装置は、請求項２に係る発明において、前記スリットは、１８０度対向する位置に一対設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明の位置決め装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に係る発明において、前記ガス抜き孔は、本体の基端の中心位置で該本体の軸線方向に延びるように貫通形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明の位置決め装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に係る発明において、前記ガス抜き孔は、本体の基端に開口形成された工具係止穴とボール収容部内とを連通するように貫通形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明の位置決め装置は、請求項１から請求項５のいずれか一項に係る発明において、前記ボールには切欠き部が設けられ、該切欠き部がボール収容部より外部に突出され、対象物の係合部に係合するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明の位置決め装置は、先端にボール収容部が設けられた本体と、前記ボール収容部に収容され、その一部がボール収容部より外部に突出されたボールと、前記ボール収容部内に設けられ、ボールを支持するボール支持部とから構成されている。そして、本体の先端側にはボール収容部内を先端側から外部に連通するガス抜き開口部が形成されるとともに、本体の基端側にはボール収容部内を基端側から外部に連通するガス抜き孔が貫通形成されている。

このため、位置決め装置を真空雰囲気下で使用する場合には、ボール収容部内の空気がガス抜き開口部から外部へ抜き出されると同時に、ボール収容部からガス抜き孔を通って外部へ抜き出される。従って、位置決め装置におけるボール収容部内に存在する空気に加えて、例えば本体の基端部に設けた工具係止穴内に存在する空気もガス抜き孔を介してガス抜き開口部から外部へ抜き出すことができる。

よって、本発明の位置決め装置によれば、真空雰囲気下で使用する場合に真空に晒されない部分をなくし、真空度を所定値に維持することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態におけるボールプランジャの使用状態を示す断面図。 （ａ）はボールプランジャを示す正面図、（ｂ）はボールプランジャを示す右側面図及び（ｃ）はボールプランジャを示す左側面図。 クランピングスクリューの使用状態を示す断面図。 （ａ）はクランピングスクリューを示す正面図、（ｂ）はクランピングスクリューを示す右側面図及び（ｃ）はクランピングスクリューを示す左側面図。 別例としてのクランピングスクリューの使用状態を示す断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明の位置決め装置をボールプランジャに具体化した第１実施形態について図１及び図２に基づき詳細に説明する。

図１及び図２（ａ）に示すように、位置決め装置としてのボールプランジャ１０は、その本体１１がステンレス鋼により略円筒状に形成され、本体１１の外周面には雄ねじ１１ａが螺刻されている。そして、ボールプランジャ１０の支持具として例えば工作機械のテーブル１２の保持孔１３に形成された雌ねじ１３ａに螺合され、ボールプランジャ１０がテーブル１２に取付けられるように構成されている。この本体１１の先端には円錐台状のボール収容部１４が設けられ、該ボール収容部１４内にはステンレス鋼製のボール１５が収容されている。ボール収容部１４の外端部はボール１５に沿うように内周側にかしめられ、ボール１５の脱落を規制する規制縁１４ａとなっている。ボール収容部１４に収容されたボール１５の一部は前記規制縁１４ａより外方に突出されている。

本体１１内の中心位置には本体１１の軸線方向に延びる円孔状のばね収容穴１６が凹設され、このばね収容穴１６内にはボール支持部としてのコイルばね１７が収容されている。そして、コイルばね１７の内端部がばね収容穴１６の底壁１６ａに支持されるとともに、その外端部がボール１５を支持し、このコイルばね１７によりボール１５が外方へ付勢されるように構成されている。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記本体１１の先端側にはボール収容部１４内を先端側から外部に連通するガス抜き開口部としてのスリット１８が１８０度対向する位置に一対設けられている。両スリット１８は、本体１１の軸線方向に沿って切欠かれ、真空雰囲気下ではボール収容部１４内の空気が外部へ抜き出されるようになっている。

図２（ａ）及び（ｃ）に示すように、前記本体１１の基端面の中心位置には六角穴状の工具係止穴１９が凹設され、この工具係止穴１９に六角レンチを係入してボールプランジャ１０を回動操作するように構成されている。本体１１の基端側には工具係止穴１９内と前記ボール収容部１４内とを連通するように円孔状のガス抜き孔２０が本体１１の軸線方向に貫通形成されている。そして、工具係止穴１９内の空気がガス抜き孔２０を通ってボール収容部１４内からスリット１８を経て外部へ抜き出されるようになっている。また、ボールプランジャ１０の使用形態によっては、ボール収容部１４内の空気はガス抜き孔２０を通って工具係止穴１９から外部へ抜き出されるようになっている。

次に、上記のように構成されたボールプランジャ１０の作用を説明する。
さて、図１に示すように、ボールプランジャ１０の工具係止穴１９に図示しない六角レンチを係入し、ボールプランジャ１０の本体１１の雄ねじ１１ａをテーブル１２の保持孔１３の雌ねじ１３ａに螺合することにより、ボールプランジャ１０の先端部がテーブル１２面に面一となるように固定する。このとき、ボールプランジャ１０のボール１５の一部はコイルばね１７に付勢された状態でテーブル１２面より外方へ露出されている。一方、図１の二点鎖線に示すように、対象物としてのワーク２１はテーブル１２上に移動可能に配置され、そのワーク２１の係合部として断面三角形状をなす位置決め凹部２２がボールプランジャ１０のボール１５に係合してワーク２１の位置決めがなされる。

前記ワーク２１が真空雰囲気下で使用される場合には、ボールプランジャ１０も真空雰囲気に晒される。このとき、ボールプランジャ１０のボール収容部１４内に存在する空気は一対のスリット１８から外部に抜き出されるが、ボールプランジャ１０の基端側の工具係止穴１９内に存在する空気は、従来ではテーブル１２の保持孔１３内においてボールプランジャ１０の本体１１で遮蔽されていることから外部へ抜け難い状態にある。なお、ボールプランジャ１０の本体１１より内方における保持孔１３内は密閉状態にある。

しかしながら、本第１実施形態のボールプランジャ１０においては、ボール収容部１４と工具係止穴１９との間にはガス抜き孔２０が貫通形成されている。このため、工具係止穴１９やばね収容穴１６内に存在する空気はガス抜き孔２０を通過してばね収容穴１６からボール収容部１４内に到り、さらにボール収容部１４内からスリット１８を通ってワーク２１側の空間部へ流れる。従って、ボールプランジャ１０の遮蔽部に溜まった空気がワーク２１の使用時に徐々に漏れて真空度が低下するおそれがなく、ワーク２１の真空雰囲気における真空度は所定値に維持される。

以上詳述した第１実施形態により発揮される効果を以下にまとめて説明する。
（１）第１実施形態のボールプランジャ１０においては、本体１１の先端側にはボール収容部１４内を先端側から外部に連通するスリット１８が形成されるとともに、本体１１の基端側にはボール収容部１４内を基端側から外部に連通するガス抜き孔２０が貫通形成されている。このため、ボールプランジャ１０を真空雰囲気下で使用する場合には、工具係止穴１９内の空気がガス抜き孔２０からばね収容穴１６を経てボール収容部１４内の空気とともにスリット１８を介して外部へ抜き出される。

よって、本第１実施形態のボールプランジャ１０によれば、真空雰囲気下で使用する場合に真空に晒されない部分をなくし、真空度を所定値に維持することができるという効果を発揮することができる。
（２）前記ガス抜き開口部は、本体１１の先端において該本体１１の軸線方向に沿って切欠かれたスリット１８により形成されている。このため、ガス抜き開口部の構成を簡単にすることができるとともに、空気を本体１１の軸線方向の外方へ円滑に抜き出すことができる。
（３）前記スリット１８は、１８０度対向する位置に一対設けられている。従って、ボールプランジャ１０におけるボール収容部１４内の空気の抜き出しをバランス良く、速やかに行うことができる。
（４）前記ガス抜き孔２０は、本体１１の基端の中心位置で該本体１１の軸線方向に延びるように貫通形成されている。そのため、本体１１の基端側に存在する空気又は本体１１の先端側に存在する空気を本体１１中心部のガス抜き孔２０を通して反対側の外部へ有効かつ速やかに抜き出すことができる。
（５）前記ガス抜き孔２０は、本体１１の基端に開口形成された工具係止穴１９内とボール収容部１４内とを連通するように貫通形成されている。このため、工具係止穴１９内の空気をボール収容部１４内へ導くことができるとともに、ボール収容部１４内の空気を工具係止穴１９内へ導くことができ、ボールプランジャ１０の先端側又は基端側の外部へ抜き出すことができる。
（第２実施形態）
以下、本発明の位置決め装置をクランピングスクリューに具体化した第２実施形態について図３及び図４に基づき詳細に説明する。この第２実施形態では前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図３及び図４（ａ）に示すように、このクランピングスクリュー３０は前記ボールプランジャ１０よりも細長く形成されるとともに、ボール支持部がコイルばね１７ではなく、本体３１の先端部に凹設されたボール受け面３２で構成されている。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、一対のスリット１８は、前記ボール受け面３２よりも深くなるように形成され、ボール収容部１４内の空気が外部へ抜けるように構成されている。図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、工具係止穴１９の底部には傾斜面１９ａが設けられている。

さて、クランピングスクリュー３０を真空雰囲気下で使用する場合には、図３に示すように、クランピングスクリュー３０の工具係止穴１９に図示しない六角レンチを係入し、クランピングスクリュー３０の本体３１の雄ねじ３１ａを支持具としての保持体３３の保持孔３４の雌ねじ３４ａに螺合する。この操作により、クランピングスクリュー３０の本体３１の先端部が保持体３３の端面に面一となるように固定する。このとき、クランピングスクリュー３０のボール１５の一部は保持体３３の端面より外方に露出されている。一方、図３の二点鎖線に示すように、ワーク２１は保持体３３に対して移動可能に配置され、そのワーク２１の係合部としての対象面３６に対してクランピングスクリュー３０のボール１５が押圧してワーク２１の位置決めがなされる。

そして、このワーク２１が真空雰囲気に晒されるときには、クランピングスクリュー３０のワーク２１側が真空雰囲気に晒される。このとき、クランピングスクリュー３０のボール収容部１４内に存在する空気は一対のスリット１８から外部に抜き出されるが、クランピングスクリュー３０の基端側の工具係止穴１９内に存在する空気は、従来では保持体３３の保持孔３４内においてクランピングスクリュー３０の本体３１で遮蔽されていることから外部へ抜け難い。しかし、この第２実施形態のクランピングスクリュー３０においては、その先端側にボール収容部１４内を外部に連通する一対のスリット１８が設けられるとともに、ボール収容部１４内と工具係止穴１９との間にはガス抜き孔２０が貫通形成されている。

このため、工具係止穴１９内の空気はガス抜き孔２０を通過してボール収容部１４内に到り、さらにボール収容部１４内からスリット１８を通ってワーク２１側の空間部へ流れ出す。従って、ワーク２１の使用時にクランピングスクリュー３０の遮蔽部から空気が漏れて真空度が低下するおそれがなく、ワーク２１の真空雰囲気における真空度は維持される。

よって、第２実施形態のクランピングスクリュー３０によれば、第１実施形態と同様の効果を発揮することができるとともに、簡易な構成によりワーク２１を位置決めすることができる。

なお、前記各実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・ 図５に示すように、クランピングスクリュー３０のボール１５の先端部には切欠き部として平坦に切欠かれた切欠き面３５を設けることもできる。この場合、保持体３３の保持孔３４は斜め方向に延び、その中にクランピングスクリュー３０が螺入されている。ボール１５の切欠き面３５はボール収容部１４より外部に突出され、ワーク２１の係合部としての対象面３６に係合するように構成されている。なお、ボール１５の切欠き面３５の大きさは、ワーク２１の種類、クランピングスクリュー３０の傾斜角度等に応じて適宜設定することができる。

従って、ボール１５に切欠き面３５を設けることにより、ワーク２１の対象面３６に対して保持体３３の保持孔３４の軸線すなわちクランピングスクリュー３０の軸線が斜め方向に延びる場合、ワーク２１の対象面３６に対するボール１５の切欠き面３５の接触面積を大きくしてワーク２１の位置決めを有効に行うことができる。

・ 前記ガス抜き開口部としてのスリット１８を１つで構成したり、或いは３つ以上で構成したりすることもできる。
・ 前記ガス抜き開口部を、本体１１，３１の先端部においてボール収容部１４内を外部に開口する貫通孔で構成することもできる。

・ 前記ガス抜き孔２０を、ボール収容部１４内と工具係止穴１９内とを連通するように複数箇所に設けることも可能である。
・ 前記ボール１５とコイルばね１７との間にスペーサを介装し、ボール１５の回転を円滑にするように構成することができる。

・ 前記ボール１５を、セラミック、合成樹脂等で形成することもできる。

１０…位置決め装置としてのボールプランジャ、１１…本体、１４…ボール収容部、１５…ボール、１７…ボール支持部としてのコイルばね、１８…ガス抜き開口部としてのスリット、１９…工具係止穴、２０…ガス抜き孔、２１…対象物としてのワーク、２２…係合部としての位置決め凹部、３０…位置決め装置としてのクランピングスクリュー、３１…本体、３２…ボール支持部としてのボール受け面、３５…切欠き部としての切欠き面、３６…係合部としての対象面。

Claims (6)

1. 先端にボール収容部が設けられた本体と、前記ボール収容部に収容され、その一部がボール収容部より外部に突出されたボールと、前記ボール収容部内に設けられ、ボールを支持するボール支持部とから構成され、対象物の係合部に前記ボールが係合して対象物の位置決めを行う位置決め装置であって、
   前記本体の先端側にはボール収容部内を先端側から外部に連通するガス抜き開口部を形成するとともに、本体の基端側にはボール収容部内を基端側から外部に連通するガス抜き孔を貫通形成したことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記ガス抜き開口部は、本体の先端において該本体の軸線方向に沿って切欠かれたスリットにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記スリットは、１８０度対向する位置に一対設けられていることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記ガス抜き孔は、本体の基端の中心位置で該本体の軸線方向に延びるように貫通形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の位置決め装置。
5. 前記ガス抜き孔は、本体の基端に開口形成された工具係止穴とボール収容部内とを連通するように貫通形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の位置決め装置。
6. 前記ボールには切欠き部が設けられ、該切欠き部がボール収容部より外部に突出され、対象物の係合部に係合するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の位置決め装置。

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