JP4188610B2 - 位置決め装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械のテーブル等の基準部材にワークパレット等の可動部材を位置決めする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の位置決め装置は、一般的には、可動部材の被支持面に開口させた円形の位置決め孔を基準部材の支持面から突出させたプラグに嵌合させるようにしてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、上記の位置決め孔とプラグとの両者をスムーズに嵌合させるため上記の両者間に所定の嵌合隙間を設ける必要がある。このため、その嵌合隙間によって位置決め精度が低下する。
本発明の目的は、高精度で容易に位置決めできる装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、例えば、図１Ａと図１Ｂ、図４Ａと図４Ｂ、図５Ａと図５Ｂ、図６、図７、図８、図９、図１０に、それぞれ示すように、位置決め装置を次のように構成した。
基準部材２の支持面２ａに可動部材３の被支持面３ａを受け止めると共に、上記の基準部材２に上記の可動部材３を心合わせするようにした位置決め装置であって、上記の可動部材３の上記の被支持面３ａに、ほぼ円形に形成した位置決め孔５を開口し、上記の位置決め孔５内に挿入される環状プラグ１２を、上記の基準部材２に設けたデータムブロック９から上記の支持面２ａよりも一端方向へ一体に突出させ、上記の環状プラグ１２の環状壁１２ａを切れ目なしの薄肉シリンダ状に形成して、その環状壁１２ａの周方向の複数部分を半径方向の外方へ弾性変形可能かつ自己の弾性復元力によって半径方向の内方へ復帰可能に構成し、その環状プラグ１２に、上記の位置決め孔５に嵌入されるストレート外面１３を設けると共に、軸心方向の一方へすぼまる傾斜内面１４を周方向へほぼ等間隔に２つ又は３つ設け、上記の環状プラグ１２内に出力ロッド２１を挿入し、その出力ロッド２１に、上記の２つ又は３つの傾斜内面１４に対面する傾斜外面２２を設け、上記の出力ロッド２１を駆動手段２６によって軸心方向へ往復移動可能に構成したものである。
【０００５】
上記の請求項１の発明は、次の作用効果を奏する。
基準部材に可動部材を位置決めするときには、まず、その基準部材の環状プラグに上記の可動部材の位置決め孔を嵌合させ、その後、前記の駆動手段によって前記の出力ロッドを軸心方向へ進出駆動する。すると、その出力ロッドに設けた前記の傾斜外面が上記の環状プラグの２つ又は３つの傾斜内面に楔係合していき、上記の環状プラグの環状壁の２箇所または３箇所が半径方向の外方へ拡大する。これにより、その環状プラグのストレート外面の周方向の２箇所または３箇所が上記の位置決め孔に密着する。
これに対して、上記ロック状態の可動部材をリリースさせるときには、上記の駆動手段によって上記の出力ロッドを軸心方向へ後退駆動すればよい。すると、上記の傾斜外面と傾斜内面との楔係合が解除されて、上記の環状壁の上記の２箇所または３箇所が半径方向の内方へ縮小する。これにより、その環状壁のストレート外面と上記の位置決め孔との密着状態が解除される。その後、上記の基準部材から上記の可動部材を離間させればよい。
【０００６】
上記の請求項１の発明は、位置決め孔と環状プラグとを嵌合させた後にその嵌合隙間を無くすことができる。従って、これら位置決め孔と環状プラグとをスムーズに嵌合させることと高精度に位置決めすることとを両立できる。
【０００７】
請求項２の発明に示すように(例えば、図１Ａと図１Ｂ、又は図６を参照)、上記の請求項１の発明においては、前記の環状プラグ１２の一端部を覆うカバー板１６を設け、そのカバー板１６の周縁部と上記の環状プラグ１２の一端部とをヒンジ手段１７によって連結することが好ましい。
その請求項２の発明は、上記の環状プラグの内部空間に切粉や塵埃等の異物が侵入するのを上記カバー板によって防止できる。このため、位置決め装置を長期間にわたってメンテナンスフリーで使用できる。しかも、上記ヒンジ手段によって上記カバー板と上記の環状プラグとを連結したので、その環状プラグの環状壁が半径方向の外方へ円滑に弾性変形できる。このため、上記の環状壁のストレート外面が前記の位置決め孔に確実に密着する。
【０００８】
請求項３の発明に示すように(例えば図１Ａ及び図１Ｂを参照)、上記の請求項１または２の発明には、次の構成を付加することが好ましい。
前記の駆動手段２６を、前記の基準部材２内に設けたロック手段２７とリリース手段２８とによって構成し、上記ロック手段２７によって前記の出力ロッド２１を進出させることによって前記の傾斜外面２２が前記の傾斜内面１４に係合して前記の環状壁１２ａを半径方向の外方へ弾性変形させ、これに対して、上記リリース手段２８によって前記の出力ロッド２１を後退させることによって上記の傾斜外面２２と上記の傾斜内面１４との係合を解除して上記の環状壁１２ａが半径方向の内方へ弾性復帰するのを許容するのである。
上記の請求項３の発明によれば、上記の基準部材内に上記ロック手段とリリース手段とを設けたので、位置決め及び位置決め解除を自動的に行えるうえ切粉や塵埃等の異物が上記ロック手段とリリース手段の内部へ侵入することを防止できる。
【０００９】
請求項４の発明に示すように(例えば図３Ａ及び図３Ｂを参照)、前記の請求項１から３のいずれかの発明においては、前記の環状プラグ１２の内周に前記の傾斜内面１４を２つ設けることが好ましい。
この場合、ロック駆動時に上記の傾斜内面を介して環状プラグの環状壁の２箇所を大きな面圧で半径方向の外方へ押圧できるので、その環状壁のストレート外面が前記の位置決め孔に強力に密着する。
【００１０】
請求項５の発明に示すように(例えば図３Ａ及び図３Ｂを参照)、上記の請求項４の発明においては、前記の出力ロッド２１に前記の傾斜外面２２を２つ設け、各傾斜外面２２と前記の各傾斜内面１４との間に転動体２３を挿入することが好ましい。
その請求項５の発明は、上記の傾斜外面と傾斜内面とを上記の転動体によって円滑に係合および係合解除できる。
【００１１】
請求項６の発明に示すように(例えば図５Ａ及び図５Ｂを参照)、上記の請求項１の発明において前記の環状プラグ１２の各傾斜内面１４に前記の出力ロッド２１の前記の傾斜外面２２を直接に接当させた場合には、位置決め装置を簡素な構造で安価に実施できる。
【００１２】
請求項７の発明に示すように(例えば図９または図１０を参照)、上記の請求項１または２の発明には、次の構成を付加することが好ましい。
前記の可動部材３に、前記の位置決め孔５とクランプ用の係止孔７７とを前記の一端方向へ順に設け、上記の係止孔７７に係合する係合具７９を前記の環状プラグ１２に支持し、上記の係合具７９を上記の係止孔７７に係合させると共に同上の係合具７９を前記の他端方向へ引っ張るプルロッド８１を前記の基準部材２に設けるのである。
この場合、上記プルロッドが上記の係合具と上記の係止孔とを介して前記の可動部材を上記の基準部材に押圧できるので、強力なクランプ機構を内蔵した位置決め装置を提供できる。
【００１３】
請求項８の発明に示すように(例えば図１Ａ及び図１Ｂを参照)、前記の請求項１から７のいずれかの発明においては、前記の環状プラグ１２の一端部を覆うカバー板１６とその環状プラグ１２のうちの少なくとも一方に、クリーニング用の圧力流体の吐出口４３を開口することが好ましい。
この場合、位置決め装置に付着した異物を上記の圧力流体によって吹き飛ばすことができるので、位置決めを確実かつ高精度に行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１Ａと図１Ｂおよび図２は、本発明の第１実施形態を示している。
まず、図１Ａと図１Ｂとによって、本発明の位置決め装置の全体構成を説明する。図１Ａは、その位置決め装置の立面視の断面図である。図１Ｂは、上記の図１Ａ中の１Ｂ−１Ｂ線矢視断面図に相当する図である。
【００１５】
この実施形態では、工作機械のテーブル１に基準部材であるベースプレート２を載置し、そのベースプレート２の支持面２ａに、可動部材であるワークパレット３の被支持面３ａを受け止めると共に、上記ベースプレート２に上記のワークパレット３を心合わせするように構成してある。
【００１６】
上記ワークパレット３の上記の被支持面３ａには、精密に研磨した円形の位置決め孔５が複数開口される。各位置決め孔５に対応させて、上記ベースプレート２にプラグ手段６が設けられる。なお、ここでは、複数セットの位置決め孔５およびプラグ手段６のうちの１セットだけを図示してある。
【００１７】
上記プラグ手段６は次のように構成されている。
上記ベースプレート２の前記の支持面２ａに段付きの装着穴８が形成され、その装着穴８にデータムブロック９が精密に嵌入され、そのブロック９のフランジ９ａが４本の締付けボルト１０によって上記の装着穴８の段部分８ａに固定される。
なお、上記の締付けボルト１０の頭部１０ａの周囲にはシリコンゴム等のシーラント(図示せず)を充填している。これにより、切粉や塵埃等の異物が凹所に溜まるのを防止してある。
【００１８】
前記の位置決め孔５内へ挿入される環状プラグ１２が上記ブロック９から上向きに突出される。その環状プラグ１２の軸心は、前記の装着穴８の軸心とほぼ同一になっている。
上記の環状プラグ１２は、薄肉シリンダからなり、半径方向の外方へ弾性変形可能かつ自己の弾性復元力によって半径方向の内方へ復帰可能となるように構成されている。その環状プラグ１２の環状壁１２ａの外周の全体にわたって、前記の円形の位置決め孔５に嵌入される円形ストレート外面１３が形成される。ちなみに、上記の環状プラグ１２の縮径状態では、前記の位置決め孔５と上記ストレート外面１３との間の嵌合隙間Ｇは、その位置決め孔５の直径が例えば約３０mmの場合には、約 0.05mm 程度の小さな値である。また、上記の環状プラグ１２の内周には、上方へすぼまる傾斜内面１４が周方向へほぼ等間隔で３つ設けられている。
【００１９】
上記の環状プラグ１２の上端部が円盤状カバー板１６によって覆われる。そのカバー板１６の周縁部と上記の環状プラグ１２の上端部とがヒンジ手段１７によって連結される。そのヒンジ手段１７は、この実施形態では、上記カバー板１６に設けた凹部分１８と上記の環状プラグ１２に設けた凸部分１９との嵌合構造によって構成されている。その嵌合構造により、上記の環状プラグ１２の上端部が上記カバー板１６に回転可能に支持される。
なお、その嵌合部分には、シリコンゴム等の弾性シール部材(図示せず)を充填することが好ましい。これにより、切粉や塵埃等の異物が上記の環状プラグ１２の内部空間に侵入するのを防止できる。
【００２０】
上記の環状プラグ１２内に出力ロッド２１が上下移動自在に挿入される。その出力ロッド２１の外周には、前記の環状プラグ１２の前記の傾斜内面１４に対面する傾斜外面２２が周方向へほぼ等間隔で３つ設けられる。
そして、上記の各傾斜内面１４と上記の各傾斜外面２２との間に３つの金属ボール(転動体)２３が挿入される。
【００２１】
上記の出力ロッド２１を上下方向へ移動させる駆動手段２６が設けられる。その駆動手段２６は、前記の出力ロッド２１を上向きに進出させるロック手段２７と同上の出力ロッド２１を下向きに後退させるリリース手段２８とを備える。
【００２２】
上記ロック手段２７は次のように構成されている。
前記データムブロック９の下半部内にピストン３０が保密状に挿入され、そのピストン３０が上記の出力ロッド２１と一体に形成される。これらピストン３０と出力ロッド２１とにわたってバネ室３１が凹入形成され、そのバネ室３１にロック用の圧縮コイルバネ３２が挿入される。そのバネ３２の下端が、上記ブロック９の下端に取り付けたエンドプレート３３によって受け止められると共に、そのバネ３２の上端が前記の出力ロッド２１によって受け止められる。また、上記バネ室３１が呼吸路３４によって外部へ連通される。
また、前記リリース手段２８は、前記ピストン３０の上側に形成したリリース用の油圧室３６と、その油圧室３６へ連通する圧油給排路３７とを備える。
【００２３】
また、クリーニング用の圧縮空気の供給手段が設けられる。その供給手段は、前記のベースプレート２内の第１流路４１と、前記ブロック９内の第２流路４２とを備える。その第２流路４２に、前記カバー板１６に設けた複数の吐出口４３が連通されている。
【００２４】
上記構成の位置決め装置は次のように作動する。
上記の図１Ａおよび図１Ｂのリリース状態では、前記の油圧室３６に圧油を供給している。これにより、前記の圧縮コイルバネ３２の付勢力に抗して前記ピストン３０が下降し、そのピストン３０が前記の出力ロッド２１を下降させ、前記の環状プラグ１２が縮径状態へ切り換えられている。
【００２５】
前記ベースプレート２に前記ワークパレット３を位置決めするときには、まず、図１Ａに示すように、上記リリース状態で上記ワークパレット３を下降させて前記の位置決め孔５を上記の環状プラグ１２の前記ストレート外面１３に嵌合させる。
【００２６】
次いで、上記の油圧室３６の圧油を排出する。すると、上記バネ３２の付勢力によって前記の出力ロッド２１が強力に上昇する。すると、その出力ロッド２１の前記の傾斜外面２２が前記の複数のボール２３を介して前記の環状プラグ１２の傾斜内面１４に楔係合していく。これにより、図２の模式図に示すように、上記の複数のボール２３を介して上記の環状プラグ１２の環状壁１２ａの３つの部分が弾性的に拡径すると共に、これらの拡径部分４５・４５・４５が前記の位置決め孔５に密着する。
その後、クランプ手段(図示せず)によって上記ベースプレート２に上記ワークパレット３を強力に押圧するのである。
【００２７】
上記のロック状態から前記リリース状態へ切り換えるときには、まず、上記クランプ手段(図示せず)のクランプ状態を解除し、次いで、前述したように前記の油圧室３６へ圧油を供給すればよい。これにより、前記の出力ロッド２１が下降して、前記の環状プラグ１２が自己の弾性復元力によって縮径するので、前記ロック状態が解除される。その後、前記ワークパレット３を上昇させるのである。
【００２８】
図３Ａと図３Ｂは、上記の環状プラグ１２の変形例を示している。この変形例が上記の第１実施形態と異なる点は、上記の環状プラグ１２の前記の傾斜内面１４と前記の出力ロッド２１の傾斜外面２２とを向かい合わせに二組設けたことにある。図３Ａは、上記の環状プラグ１２の縮径状態の模式図を示し、前記の図１Ｂに類似する図である。図３Ｂは、上記の環状プラグ１２の拡径状態の模式図を示し、前記の図２に類似する図である。上記の図３Ａ中の参照符号４７は、前記の位置決め孔５と前記の環状プラグ１２のセンタリング誤差に起因する隙間を示している。また、上記の図３Ｂ中の参照符合４８・４９は、それぞれ、第１逃しスペースと第２逃しスペースとを示している。
そして、前記の図１Ｂおよび図２のタイプの位置決め装置と上記の図３Ａおよび図３Ｂのタイプの位置決め装置とを用いると、互いに向かい合う上記の第１と第２の逃しスペース４８・４９の作用により、前記ベースプレート２と前記ワークパレット３とをスムーズに嵌合させることと精密に位置決めすることを両立できる。
【００２９】
上記の第１実施形態や変形例は次のように変更可能である。
前記ボール２３に代えて、円筒コロや球面コロを利用してもよい。
前記の環状プラグ１２と前記カバー板１６とは、例示のように別体に構成することに代えて、一体に構成してもよい。
前記の支持面２ａは、前記ベースプレート２に設けることに代えて、前記データムブロック９の前記フランジ９ａの上面に設けてもよい。
【００３０】
上記ブロック９は、上記ベースプレート２の前記の装着穴８に圧入固定するこ
とが好ましい。この場合、そのブロック９の上記フランジ９ａには２つのジャッキ用ボルト(図示せず)をネジ止めする。そして、上記ベースプレート２から上記ブロック９を取り外すときには、上記の２つのジャッキ用ボルトを下向きに螺進させて、各ボルトの下面を上記の装着穴８の前記の段部分８ａに押し当てるのである。
前記プラグ手段６は、バネロック式に代えて油圧ロック式であってもよく、さらには、単動式に代えて複動式であってもよい。複動式の場合には、前記のバネ室３１をロック用の油圧室として構成すると共に、前記の呼吸路３４をロック用の圧油給排路として構成すればよい。なお、前記の圧縮コイルバネ３２は、ロック状態保持バネとして残しておくことが好ましい。
【００３１】
図４Ａと図４Ｂ、図５Ａと図５Ｂ、図６、図７、図８、図９、図１０は、それぞれ、第２実施形態から第８実施形態を示している。これらの別の実施形態においては、上記の第１実施形態の構成部材と類似する部材には原則として同一の符号を付けて説明する。
【００３２】
図４Ａと図４Ｂとは、本発明の第２実施形態を示している。図４Ａは、前記プラグ手段６の立面視の断面図であって、前記の図１Ａに類似する部分図である。図４Ｂは、上記の図４Ａ中の４Ｂ−４Ｂ線矢視断面図である。
この第２実施形態が前記の第１実施形態とは異なる点は、環状の保持リング５１に前記の複数のボール２３を装着したことにある。
また、図４Ｃの変形例に示すように、上記の保持リング５１に上記の複数のボール２３を個別に装着してもよい。
【００３３】
図５Ａと図５Ｂは、本発明の第３実施形態を示している。図５Ａは、上記プラグ手段６の立面視の断面図であって、前記の図１Ａに類似する図である。図５Ｂは、上記の図５Ａ中の５Ｂ−５Ｂ線矢視断面図である。
この場合、前記の図１Ａ中のボール２３を省略して、前記の環状プラグ１２の前記の傾斜内面１４と前記の出力ロッド２１の前記の傾斜外面２２とを直接に接当させてある。
【００３４】
図６は、本発明の第４実施形態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。この第４実施形態は、次の点が前記の第１実施形態と異なる。
前記ヒンジ手段１７は、前記の環状プラグ１２と前記カバー板１６とにわたって形成した環状溝５４と、その環状溝５４に充填した多数の連結ボール５５とによって構成される。なお、上記の多数の連結ボール５５に代えて、１つのリング(図示せず)を上記の環状溝５４に嵌め込んでもよい。
上記の環状プラグ１２の前記の環状壁１２ａの内周に前記の傾斜内面１４が下方へすぼまるように形成される。前記の傾斜外面２２は、前記の出力ロッド２１に支持したスリーブ５６の外周に形成されている。
【００３５】
前記ロック手段２７は、上記の出力ロッド２１を下向きに進出させるものである。即ち、前記ピストン３０の上側に前記バネ室３１が形成され、そのバネ室３１内に複数枚の皿バネ５７が積層される。
また、前記リリース手段２８は、同上の出力ロッド２１を上向きに後退させるものである。即ち、前記のリリース用の油圧室３６が上記ピストン３０の下側に形成される。
【００３６】
さらに、上記バネ室３１を外部へ連通させる前記の呼吸路３４が前記データムブロック９の前記フランジ９ａ内に設けられ、その呼吸路３４にトラップ弁５９が設けられる。そのトラップ弁５９は、ここでは、Ｏリング製の弁座６０と、ボール形の弁部材６１と、その弁部材６１を上記の弁座６０へ押圧する閉じバネ６２によって構成されている。上記のトラップ弁５９により、前記の油圧室３６から上記バネ室３１へリークした油が自動的に排出されると共に、雰囲気中の異物が上記プラグ手段６の内部空間へ侵入するのを防止できる。
上記のトラップ弁５９は、前記の第１実施形態や後述の各実施形態にも設けることが好ましい。
なお、上記の第４実施形態のプラグ手段６は、例示した単動式に代えて、複動式に構成することも可能である。
【００３７】
上記の第４実施形態は次の長所を奏する。
ロック駆動時に前記の出力ロッド２１を下向きに駆動すると、上記のスリーブ５６の傾斜外面２２が前記ボール２３を介して前記の環状プラグ１２を前記の位置決め孔５に密着させ、これと同時に、その密着した環状プラグ１２を介して前記ワークパレット３を前記のベースプレート２に押圧する。このため、必要に応じて、専用のクランプ手段を省略することも可能である。
【００３８】
図７は、本発明の第５実施形態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。
この場合、前記ロック手段２７は、前記の出力ロッド２１を上向きに進出させる圧縮コイルばね３２を備える。また、前記リリース手段２８は、前記カバー板１６に上下移動自在に螺合させた押ボルト６５を備える。
【００３９】
図８は、本発明の第６実施形態を示し、同上の図１Ａに類似する図である。
この場合、前記データムブロック９の前記フランジ９ａと前記の出力ロッド２１との間にピン６８を設けて、その出力ロッド２１が軸心周りに回転するのを阻止してある。前記の駆動手段２６は、前記カバー板１６に旋回可能で上下移動不能に支持した駆動ボルト６９と、上記の出力ロッド２１に設けられて上記の駆動ボルト６９が螺合するネジ孔７０とを備える。そして、その駆動ボルト６９を旋回させることにより、上記の出力ロッド２１を上下移動させるのである。
【００４０】
図９は、本発明の第７実施形態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。この第７実施形態は、上記の図１Ａの位置決め装置にクランプ手段７６を内蔵したものである。その図９において、左半図はアンクランプ状態を示し、右半図はクランプ状態を示している。
【００４１】
上記クランプ手段７６は次のように構成されている。
可動部材である前記ワークパレット３に、前記の位置決め孔５とクランプ用の係止孔７７とが上向きに順に設けられる。また、前記カバー板１６から支持筒７８が上向きに突出され、その支持筒７８の周壁に周方向へ所定の間隔をあけて複数の係合ボール(係合具)７９が水平方向へ移動可能に支持される。
前記の出力ロッド２１と上記の支持筒７８とにわたってプルロッド８１が挿入される。そのプルロッド８１の上部に、上記の係合ボール７９を係合位置Ｘへ移動させるテーパ押圧面８２と、同上の係合ボール７９が係合解除位置Ｙへ移動するのを許容する退避面８３とが設けられる。
【００４２】
また、前記のデータムブロック９の下部に別のピストン８５が保密状に挿入され、その別のピストン８５と上記プルロッド８１の下部とが一体に連結される。そして、上記の別のピストン８５と前記ピストン３０との間に中間スリーブ８６が挿入され、その中間スリーブ８６と上記の別のピストン８５との間に、複数枚の皿バネからなるクランプバネ８７が装着される。上記の別のピストン８５の下側にアンクランプ用の油圧室８８が形成され、その油圧室８８に別の圧油給排路８９が連通されている。
【００４３】
上記クランプ手段７６は、例えば、次のように使用される。
図９中の左半図では、前記リリース用の油圧室３６に圧油が供給されて前記の出力ロッド２１がリリース位置へ下降すると共に、前記のアンクランプ用の油圧室８８に圧油が供給されて前記プルロッド８１が上昇し、前記の係合ボール７９が係合解除位置Ｙへ切り換わっている。
【００４４】
前記ベースプレート２に前記ワークパレット３を位置決め固定するときには、まず、上記リリース用の油圧室３６の圧油を排出する。すると、前述の第１実施形態で説明したように上記の出力ロッド２１がロック位置へ上昇して、前記の環状プラグ１２が前記の位置決め孔５に密着する。次いで、前記アンクランプ用の油圧室８８の圧油を排出する。すると、図９中の右半図に示すように、前記クランプバネ８７が前記の別のピストン８５を介して前記プルロッド８１を強力に下降させ、そのプルロッド８１の前記のテーパ押圧面８２が前記の係合ボール７９を前記の係合位置Ｘに切り換えると共に、上記の係合ボール７９が前記の係止孔７７の下部のテーパ孔７７ａを下向きに押圧する。これにより、上記プルロッド８１が上記の係合ボール７９を介して前記ワークパレット３を前記ベースプレート２に強力に押圧するのである。
【００４５】
図１０は、本発明の第８実施形態を示し、前記の図６に類似する図である。この第８実施形態は、上記の図６の位置決め装置にクランプ手段７６を内蔵したものである。その図１０において、左半図はアンクランプ状態を示し、右半図はクランプ状態を示している。
【００４６】
この第８実施形態のクランプ手段７６は、上記の図６および図９の各実施形態とは次の点で異なる。
前記の出力ロッド２１の上部に前記プルロッド８１が一体に形成される。上記の出力ロッド２１に前記スリーブ５６が上下移動自在に外嵌され、そのスリーブ５６がロック用バネ９２によって下向きに付勢される。
【００４７】
上記クランプ手段７６は、例えば、次のように使用される。
図１０中の左半図では、前記のリリース用の油圧室３６に圧油が供給されている。これにより、上記の出力ロッド２１がリリース位置へ上昇すると共に、上記プルロッド８１が上昇して前記の係合ボール７９が係合解除位置Ｙへ切り換わっている。
【００４８】
前記ベースプレート２に前記ワークパレット３を位置決め固定するときには、上記リリース用の油圧室３６の圧油を排出する。すると、図１０の右半図に示すように、前記クランプバネ８７の付勢力によって前記のピストン３０が強力に下降していく。これにより、前記スリーブ５６が前記のロック用バネ９２によってロック位置に下降し、これと同時に、前記プルロッド８１の前記のテーパ押圧面８２が前記の係合ボール７９を前記の係合位置Ｘに切り換える。これにより、上記プルロッド８１が上記の係合ボール７９を介して前記ワークパレット３を前記ベースプレート２に押圧するのである。
【００４９】
上記の第７実施形態(図９参照)と第８実施形態(図１０参照)の前記のクランプ手段７６は次のように変更可能である。
前記の環状プラグ１２に前記カバー板１６と前記の支持筒７８とを順に介して前記の係合ボール７９を間接的に支持することに代えて、上記の環状プラグ１２と上記カバー板１６と上記の支持筒７８とを一体に構成して、その一体式の環状プラグ１２の上部に上記の係合ボール７９を支持してもよい。
前記クランプ用の係止孔７７は、例示したテーパ孔７７ａを備えることに代えて、ストレートの円形孔によって構成してもよい。この場合、前記の係合具は、例示のボール７９に代えて、前記の環状プラグ１２と同様の薄肉シリンダを採用したりコレット状の部材を採用したりすることが考えられる。
上記のクランプ手段７６は、バネロック式に代えて油圧ロック式であってもよく、さらには、単動式に代えて複動式であってもよい。
【００５０】
上述した第１から第８の各実施形態は、さらに次のように変更可能である。
ロック又はリリースに使用する圧力流体は、例示の圧油に代えて、圧縮空気等のガスであってもよい。また、クリーニング用の圧力流体は、例示の圧縮空気に代えて、窒素等のガスや液体であってもよい。前記ベースプレート２と前記データムブロック９とは、別体に形成することに代えて、一体に形成してもよい。
【００５１】
本発明の位置決め装置には着座確認手段を設けてもよい。例えば、前記ベースプレート２の前記の支持面２ａに検出ノズル孔(図示せず)を開口し、その検出ノズル孔に検出用の圧縮空気を供給する。そして、前記ワークパレット３の前記の被支持面３ａが上記の支持面２ａに接当すると、上記の検出ノズル孔内の圧力が上昇する。その圧力上昇を圧力スイッチ等で検出することによって、上記ワークパレット３が上記ベースプレート２に着座したことを確認できる。
なお、上記の着座確認用の流路と前述のクリーニング用の流路の両者は、互いに独立して設けることに代えて、兼用することも可能である。
【００５２】
前記の基準部材と可動部材との組み合わせは、例示したベースプレート２とワークパレット３の組み合わせに代えて、工作機械のテーブルとワークパレットの組み合わせ、ワークパレットと治具ベースの組み合わせ、治具ベースとワークピースの組み合わせ、溶接治具等の作業用治具とワークピース等の作業物の組み合わせであってもよい。また、本発明は、レーザー加工機や放電加工機などの各種の加工機械のワークピース・ツール等の位置決めにも適用可能である。
なお、本発明の位置決め装置は、複数セットで使用することに代えて、１セットだけで使用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは、本発明の第１実施形態を示し、位置決め装置の立面視の断面図である。図１Ｂは、その位置決め装置に設けたプラグ手段の平面視の断面図であって、上記の図１Ａ中の１Ｂ−１Ｂ線矢視断面図に相当する図である。
【図２】 上記のプラグ手段に設けた環状プラグの拡径状態の模式図であって、上記の図１Ｂに類似する部分図である。
【図３】 図３Ａは、上記の環状プラグの変形例の縮径状態を示し、上記の図２に類似する図である。図３Ｂは、上記の変形例の環状プラグの拡径状態を示し、同上の図２に類似する図である。
【図４】 図４Ａと図４Ｂは、本発明の第２実施形態を示している。図４Ａは、前記プラグ手段の立面視の断面図であって、前記の図１Ａに類似する部分図である。図４Ｂは、上記の図４Ａ中の４Ｂ−４Ｂ線矢視断面図である。図４Ｃは、上記プラグ手段に設けたボール用保持リングの変形例を示し、上記の図４Ａに類似する部分図である。
【図５】 図５Ａと図５Ｂは、本発明の第３実施形態を示している。図５Ａは、上記の図４Ａに類似する図である。図５Ｂは、上記の図５Ａ中の５Ｂ−５Ｂ線矢視断面図である
【図６】 本発明の第４実施形態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。
【図７】 本発明の第５実施形態を示し、同上の図１Ａに類似する図である。
【図８】 本発明の第６実施形態を示し、同上の図１Ａに類似する図である。
【図９】 本発明の第７実施形態を示し、同上の図１Ａに類似する図である。
【図１０】 本発明の第８実施形態を示し、前記の図６に類似する図である。
【符号の説明】
２…基準部材(ベースプレート)、２ａ…支持面、３…可動部材(ワークパレット)、３ａ…被支持面、５…位置決め孔、１２…環状プラグ、１２ａ…環状壁、１３…ストレート外面、１４…傾斜内面、１６…カバー板、１７…ヒンジ手段、２１…出力ロッド、２２…傾斜外面、２３…転動体(ボール)、２６…駆動手段、２７…ロック手段、２８…リリース手段、４３…吐出口、７７…係止孔、７９…係合具(係合ボール)、８１…プルロッド。
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械のテーブル等の基準部材にワークパレット等の可動部材を位置決めする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の位置決め装置は、一般的には、可動部材の被支持面に開口させた円形の位置決め孔を基準部材の支持面から突出させたプラグに嵌合させるようにしてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、上記の位置決め孔とプラグとの両者をスムーズに嵌合させるため上記の両者間に所定の嵌合隙間を設ける必要がある。このため、その嵌合隙間によって位置決め精度が低下する。
本発明の目的は、高精度で容易に位置決めできる装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、例えば、図１Ａと図１Ｂ、図４Ａと図４Ｂ、図５Ａと図５Ｂ、図６、図７、図８、図９、図１０に、それぞれ示すように、位置決め装置を次のように構成した。
基準部材２の支持面２ａに可動部材３の被支持面３ａを受け止めると共に、上記の基準部材２に上記の可動部材３を心合わせするようにした位置決め装置であって、上記の可動部材３の上記の被支持面３ａに、ほぼ円形に形成した位置決め孔５を開口し、上記の位置決め孔５内に挿入される環状プラグ１２を、上記の基準部材２に設けたデータムブロック９から上記の支持面２ａよりも一端方向へ一体に突出させ、上記の環状プラグ１２の環状壁１２ａを切れ目なしの薄肉シリンダ状に形成して、その環状壁１２ａの周方向の複数部分を半径方向の外方へ弾性変形可能かつ自己の弾性復元力によって半径方向の内方へ復帰可能に構成し、その環状プラグ１２に、上記の位置決め孔５に嵌入されるストレート外面１３を設けると共に、軸心方向の一方へすぼまる傾斜内面１４を周方向へほぼ等間隔に２つ又は３つ設け、上記の環状プラグ１２内に出力ロッド２１を挿入し、その出力ロッド２１に、上記の２つ又は３つの傾斜内面１４に対面する傾斜外面２２を設け、上記の出力ロッド２１を駆動手段２６によって軸心方向へ往復移動可能に構成したものである。
【０００５】
上記の請求項１の発明は、次の作用効果を奏する。
基準部材に可動部材を位置決めするときには、まず、その基準部材の環状プラグに上記の可動部材の位置決め孔を嵌合させ、その後、前記の駆動手段によって前記の出力ロッドを軸心方向へ進出駆動する。すると、その出力ロッドに設けた前記の傾斜外面が上記の環状プラグの２つ又は３つの傾斜内面に楔係合していき、上記の環状プラグの環状壁の２箇所または３箇所が半径方向の外方へ拡大する。これにより、その環状プラグのストレート外面の周方向の２箇所または３箇所が上記の位置決め孔に密着する。
これに対して、上記ロック状態の可動部材をリリースさせるときには、上記の駆動手段によって上記の出力ロッドを軸心方向へ後退駆動すればよい。すると、上記の傾斜外面と傾斜内面との楔係合が解除されて、上記の環状壁の上記の２箇所または３箇所が半径方向の内方へ縮小する。これにより、その環状壁のストレート外面と上記の位置決め孔との密着状態が解除される。その後、上記の基準部材から上記の可動部材を離間させればよい。
【０００６】
上記の請求項１の発明は、位置決め孔と環状プラグとを嵌合させた後にその嵌合隙間を無くすことができる。従って、これら位置決め孔と環状プラグとをスムーズに嵌合させることと高精度に位置決めすることとを両立できる。
【０００７】
請求項２の発明に示すように(例えば、図１Ａと図１Ｂ、又は図６を参照)、上記の請求項１の発明においては、前記の環状プラグ１２の一端部を覆うカバー板１６を設け、そのカバー板１６の周縁部と上記の環状プラグ１２の一端部とをヒンジ手段１７によって連結することが好ましい。
その請求項２の発明は、上記の環状プラグの内部空間に切粉や塵埃等の異物が侵入するのを上記カバー板によって防止できる。このため、位置決め装置を長期間にわたってメンテナンスフリーで使用できる。しかも、上記ヒンジ手段によって上記カバー板と上記の環状プラグとを連結したので、その環状プラグの環状壁が半径方向の外方へ円滑に弾性変形できる。このため、上記の環状壁のストレート外面が前記の位置決め孔に確実に密着する。
【０００８】
請求項３の発明に示すように(例えば図１Ａ及び図１Ｂを参照)、上記の請求項１または２の発明には、次の構成を付加することが好ましい。
前記の駆動手段２６を、前記の基準部材２内に設けたロック手段２７とリリース手段２８とによって構成し、上記ロック手段２７によって前記の出力ロッド２１を進出させることによって前記の傾斜外面２２が前記の傾斜内面１４に係合して前記の環状壁１２ａを半径方向の外方へ弾性変形させ、これに対して、上記リリース手段２８によって前記の出力ロッド２１を後退させることによって上記の傾斜外面２２と上記の傾斜内面１４との係合を解除して上記の環状壁１２ａが半径方向の内方へ弾性復帰するのを許容するのである。
上記の請求項３の発明によれば、上記の基準部材内に上記ロック手段とリリース手段とを設けたので、位置決め及び位置決め解除を自動的に行えるうえ切粉や塵埃等の異物が上記ロック手段とリリース手段の内部へ侵入することを防止できる。
【０００９】
請求項４の発明に示すように(例えば図３Ａ及び図３Ｂを参照)、前記の請求項１から３のいずれかの発明においては、前記の環状プラグ１２の内周に前記の傾斜内面１４を２つ設けることが好ましい。
この場合、ロック駆動時に上記の傾斜内面を介して環状プラグの環状壁の２箇所を大きな面圧で半径方向の外方へ押圧できるので、その環状壁のストレート外面が前記の位置決め孔に強力に密着する。
【００１０】
請求項５の発明に示すように(例えば図３Ａ及び図３Ｂを参照)、上記の請求項４の発明においては、前記の出力ロッド２１に前記の傾斜外面２２を２つ設け、各傾斜外面２２と前記の各傾斜内面１４との間に転動体２３を挿入することが好ましい。
その請求項５の発明は、上記の傾斜外面と傾斜内面とを上記の転動体によって円滑に係合および係合解除できる。
【００１１】
請求項６の発明に示すように(例えば図５Ａ及び図５Ｂを参照)、上記の請求項１の発明において前記の環状プラグ１２の各傾斜内面１４に前記の出力ロッド２１の前記の傾斜外面２２を直接に接当させた場合には、位置決め装置を簡素な構造で安価に実施できる。
【００１２】
請求項７の発明に示すように(例えば図９または図１０を参照)、上記の請求項１または２の発明には、次の構成を付加することが好ましい。
前記の可動部材３に、前記の位置決め孔５とクランプ用の係止孔７７とを前記の一端方向へ順に設け、上記の係止孔７７に係合する係合具７９を前記の環状プラグ１２に支持し、上記の係合具７９を上記の係止孔７７に係合させると共に同上の係合具７９を前記の他端方向へ引っ張るプルロッド８１を前記の基準部材２に設けるのである。
この場合、上記プルロッドが上記の係合具と上記の係止孔とを介して前記の可動部材を上記の基準部材に押圧できるので、強力なクランプ機構を内蔵した位置決め装置を提供できる。
【００１３】
請求項８の発明に示すように(例えば図１Ａ及び図１Ｂを参照)、前記の請求項１から７のいずれかの発明においては、前記の環状プラグ１２の一端部を覆うカバー板１６とその環状プラグ１２のうちの少なくとも一方に、クリーニング用の圧力流体の吐出口４３を開口することが好ましい。
この場合、位置決め装置に付着した異物を上記の圧力流体によって吹き飛ばすことができるので、位置決めを確実かつ高精度に行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１Ａと図１Ｂおよび図２は、本発明の第１実施形態を示している。
まず、図１Ａと図１Ｂとによって、本発明の位置決め装置の全体構成を説明する。図１Ａは、その位置決め装置の立面視の断面図である。図１Ｂは、上記の図１Ａ中の１Ｂ−１Ｂ線矢視断面図に相当する図である。
【００１５】
この実施形態では、工作機械のテーブル１に基準部材であるベースプレート２を載置し、そのベースプレート２の支持面２ａに、可動部材であるワークパレット３の被支持面３ａを受け止めると共に、上記ベースプレート２に上記のワークパレット３を心合わせするように構成してある。
【００１６】
上記ワークパレット３の上記の被支持面３ａには、精密に研磨した円形の位置決め孔５が複数開口される。各位置決め孔５に対応させて、上記ベースプレート２にプラグ手段６が設けられる。なお、ここでは、複数セットの位置決め孔５およびプラグ手段６のうちの１セットだけを図示してある。
【００１７】
上記プラグ手段６は次のように構成されている。
上記ベースプレート２の前記の支持面２ａに段付きの装着穴８が形成され、その装着穴８にデータムブロック９が精密に嵌入され、そのブロック９のフランジ９ａが４本の締付けボルト１０によって上記の装着穴８の段部分８ａに固定される。
なお、上記の締付けボルト１０の頭部１０ａの周囲にはシリコンゴム等のシーラント(図示せず)を充填している。これにより、切粉や塵埃等の異物が凹所に溜まるのを防止してある。
【００１８】
前記の位置決め孔５内へ挿入される環状プラグ１２が上記ブロック９から上向きに突出される。その環状プラグ１２の軸心は、前記の装着穴８の軸心とほぼ同一になっている。
上記の環状プラグ１２は、薄肉シリンダからなり、半径方向の外方へ弾性変形可能かつ自己の弾性復元力によって半径方向の内方へ復帰可能となるように構成されている。その環状プラグ１２の環状壁１２ａの外周の全体にわたって、前記の円形の位置決め孔５に嵌入される円形ストレート外面１３が形成される。ちなみに、上記の環状プラグ１２の縮径状態では、前記の位置決め孔５と上記ストレート外面１３との間の嵌合隙間Ｇは、その位置決め孔５の直径が例えば約３０mmの場合には、約 0.05mm 程度の小さな値である。また、上記の環状プラグ１２の内周には、上方へすぼまる傾斜内面１４が周方向へほぼ等間隔で３つ設けられている。
【００１９】
上記の環状プラグ１２の上端部が円盤状カバー板１６によって覆われる。そのカバー板１６の周縁部と上記の環状プラグ１２の上端部とがヒンジ手段１７によって連結される。そのヒンジ手段１７は、この実施形態では、上記カバー板１６に設けた凹部分１８と上記の環状プラグ１２に設けた凸部分１９との嵌合構造によって構成されている。その嵌合構造により、上記の環状プラグ１２の上端部が上記カバー板１６に回転可能に支持される。
なお、その嵌合部分には、シリコンゴム等の弾性シール部材(図示せず)を充填することが好ましい。これにより、切粉や塵埃等の異物が上記の環状プラグ１２の内部空間に侵入するのを防止できる。
【００２０】
上記の環状プラグ１２内に出力ロッド２１が上下移動自在に挿入される。その出力ロッド２１の外周には、前記の環状プラグ１２の前記の傾斜内面１４に対面する傾斜外面２２が周方向へほぼ等間隔で３つ設けられる。
そして、上記の各傾斜内面１４と上記の各傾斜外面２２との間に３つの金属ボール(転動体)２３が挿入される。
【００２１】
上記の出力ロッド２１を上下方向へ移動させる駆動手段２６が設けられる。その駆動手段２６は、前記の出力ロッド２１を上向きに進出させるロック手段２７と同上の出力ロッド２１を下向きに後退させるリリース手段２８とを備える。
【００２２】
上記ロック手段２７は次のように構成されている。
前記データムブロック９の下半部内にピストン３０が保密状に挿入され、そのピストン３０が上記の出力ロッド２１と一体に形成される。これらピストン３０と出力ロッド２１とにわたってバネ室３１が凹入形成され、そのバネ室３１にロック用の圧縮コイルバネ３２が挿入される。そのバネ３２の下端が、上記ブロック９の下端に取り付けたエンドプレート３３によって受け止められると共に、そのバネ３２の上端が前記の出力ロッド２１によって受け止められる。また、上記バネ室３１が呼吸路３４によって外部へ連通される。
また、前記リリース手段２８は、前記ピストン３０の上側に形成したリリース用の油圧室３６と、その油圧室３６へ連通する圧油給排路３７とを備える。
【００２３】
また、クリーニング用の圧縮空気の供給手段が設けられる。その供給手段は、前記のベースプレート２内の第１流路４１と、前記ブロック９内の第２流路４２とを備える。その第２流路４２に、前記カバー板１６に設けた複数の吐出口４３が連通されている。
【００２４】
上記構成の位置決め装置は次のように作動する。
上記の図１Ａおよび図１Ｂのリリース状態では、前記の油圧室３６に圧油を供給している。これにより、前記の圧縮コイルバネ３２の付勢力に抗して前記ピストン３０が下降し、そのピストン３０が前記の出力ロッド２１を下降させ、前記の環状プラグ１２が縮径状態へ切り換えられている。
【００２５】
前記ベースプレート２に前記ワークパレット３を位置決めするときには、まず、図１Ａに示すように、上記リリース状態で上記ワークパレット３を下降させて前記の位置決め孔５を上記の環状プラグ１２の前記ストレート外面１３に嵌合させる。
【００２６】
次いで、上記の油圧室３６の圧油を排出する。すると、上記バネ３２の付勢力によって前記の出力ロッド２１が強力に上昇する。すると、その出力ロッド２１の前記の傾斜外面２２が前記の複数のボール２３を介して前記の環状プラグ１２の傾斜内面１４に楔係合していく。これにより、図２の模式図に示すように、上記の複数のボール２３を介して上記の環状プラグ１２の環状壁１２ａの３つの部分が弾性的に拡径すると共に、これらの拡径部分４５・４５・４５が前記の位置決め孔５に密着する。
その後、クランプ手段(図示せず)によって上記ベースプレート２に上記ワークパレット３を強力に押圧するのである。
【００２７】
上記のロック状態から前記リリース状態へ切り換えるときには、まず、上記クランプ手段(図示せず)のクランプ状態を解除し、次いで、前述したように前記の油圧室３６へ圧油を供給すればよい。これにより、前記の出力ロッド２１が下降して、前記の環状プラグ１２が自己の弾性復元力によって縮径するので、前記ロック状態が解除される。その後、前記ワークパレット３を上昇させるのである。
【００２８】
図３Ａと図３Ｂは、上記の環状プラグ１２の変形例を示している。この変形例が上記の第１実施形態と異なる点は、上記の環状プラグ１２の前記の傾斜内面１４と前記の出力ロッド２１の傾斜外面２２とを向かい合わせに二組設けたことにある。図３Ａは、上記の環状プラグ１２の縮径状態の模式図を示し、前記の図１Ｂに類似する図である。図３Ｂは、上記の環状プラグ１２の拡径状態の模式図を示し、前記の図２に類似する図である。上記の図３Ａ中の参照符号４７は、前記の位置決め孔５と前記の環状プラグ１２のセンタリング誤差に起因する隙間を示している。また、上記の図３Ｂ中の参照符合４８・４９は、それぞれ、第１逃しスペースと第２逃しスペースとを示している。
そして、前記の図１Ｂおよび図２のタイプの位置決め装置と上記の図３Ａおよび図３Ｂのタイプの位置決め装置とを用いると、互いに向かい合う上記の第１と第２の逃しスペース４８・４９の作用により、前記ベースプレート２と前記ワークパレット３とをスムーズに嵌合させることと精密に位置決めすることを両立できる。
【００２９】
上記の第１実施形態や変形例は次のように変更可能である。
前記ボール２３に代えて、円筒コロや球面コロを利用してもよい。
前記の環状プラグ１２と前記カバー板１６とは、例示のように別体に構成することに代えて、一体に構成してもよい。
前記の支持面２ａは、前記ベースプレート２に設けることに代えて、前記データムブロック９の前記フランジ９ａの上面に設けてもよい。
【００３０】
上記ブロック９は、上記ベースプレート２の前記の装着穴８に圧入固定するこ
とが好ましい。この場合、そのブロック９の上記フランジ９ａには２つのジャッキ用ボルト(図示せず)をネジ止めする。そして、上記ベースプレート２から上記ブロック９を取り外すときには、上記の２つのジャッキ用ボルトを下向きに螺進させて、各ボルトの下面を上記の装着穴８の前記の段部分８ａに押し当てるのである。
前記プラグ手段６は、バネロック式に代えて油圧ロック式であってもよく、さらには、単動式に代えて複動式であってもよい。複動式の場合には、前記のバネ室３１をロック用の油圧室として構成すると共に、前記の呼吸路３４をロック用の圧油給排路として構成すればよい。なお、前記の圧縮コイルバネ３２は、ロック状態保持バネとして残しておくことが好ましい。
【００３１】
図４Ａと図４Ｂ、図５Ａと図５Ｂ、図６、図７、図８、図９、図１０は、それぞれ、第２実施形態から第８実施形態を示している。これらの別の実施形態においては、上記の第１実施形態の構成部材と類似する部材には原則として同一の符号を付けて説明する。
【００３２】
図４Ａと図４Ｂとは、本発明の第２実施形態を示している。図４Ａは、前記プラグ手段６の立面視の断面図であって、前記の図１Ａに類似する部分図である。図４Ｂは、上記の図４Ａ中の４Ｂ−４Ｂ線矢視断面図である。
この第２実施形態が前記の第１実施形態とは異なる点は、環状の保持リング５１に前記の複数のボール２３を装着したことにある。
また、図４Ｃの変形例に示すように、上記の保持リング５１に上記の複数のボール２３を個別に装着してもよい。
【００３３】
図５Ａと図５Ｂは、本発明の第３実施形態を示している。図５Ａは、上記プラグ手段６の立面視の断面図であって、前記の図１Ａに類似する図である。図５Ｂは、上記の図５Ａ中の５Ｂ−５Ｂ線矢視断面図である。
この場合、前記の図１Ａ中のボール２３を省略して、前記の環状プラグ１２の前記の傾斜内面１４と前記の出力ロッド２１の前記の傾斜外面２２とを直接に接当させてある。
【００３４】
図６は、本発明の第４実施形態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。この第４実施形態は、次の点が前記の第１実施形態と異なる。
前記ヒンジ手段１７は、前記の環状プラグ１２と前記カバー板１６とにわたって形成した環状溝５４と、その環状溝５４に充填した多数の連結ボール５５とによって構成される。なお、上記の多数の連結ボール５５に代えて、１つのリング(図示せず)を上記の環状溝５４に嵌め込んでもよい。
上記の環状プラグ１２の前記の環状壁１２ａの内周に前記の傾斜内面１４が下方へすぼまるように形成される。前記の傾斜外面２２は、前記の出力ロッド２１に支持したスリーブ５６の外周に形成されている。
【００３５】
前記ロック手段２７は、上記の出力ロッド２１を下向きに進出させるものである。即ち、前記ピストン３０の上側に前記バネ室３１が形成され、そのバネ室３１内に複数枚の皿バネ５７が積層される。
また、前記リリース手段２８は、同上の出力ロッド２１を上向きに後退させるものである。即ち、前記のリリース用の油圧室３６が上記ピストン３０の下側に形成される。
【００３６】
さらに、上記バネ室３１を外部へ連通させる前記の呼吸路３４が前記データムブロック９の前記フランジ９ａ内に設けられ、その呼吸路３４にトラップ弁５９が設けられる。そのトラップ弁５９は、ここでは、Ｏリング製の弁座６０と、ボール形の弁部材６１と、その弁部材６１を上記の弁座６０へ押圧する閉じバネ６２によって構成されている。上記のトラップ弁５９により、前記の油圧室３６から上記バネ室３１へリークした油が自動的に排出されると共に、雰囲気中の異物が上記プラグ手段６の内部空間へ侵入するのを防止できる。
上記のトラップ弁５９は、前記の第１実施形態や後述の各実施形態にも設けることが好ましい。
なお、上記の第４実施形態のプラグ手段６は、例示した単動式に代えて、複動式に構成することも可能である。
【００３７】
上記の第４実施形態は次の長所を奏する。
ロック駆動時に前記の出力ロッド２１を下向きに駆動すると、上記のスリーブ５６の傾斜外面２２が前記ボール２３を介して前記の環状プラグ１２を前記の位置決め孔５に密着させ、これと同時に、その密着した環状プラグ１２を介して前記ワークパレット３を前記のベースプレート２に押圧する。このため、必要に応じて、専用のクランプ手段を省略することも可能である。
【００３８】
図７は、本発明の第５実施形態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。
この場合、前記ロック手段２７は、前記の出力ロッド２１を上向きに進出させる圧縮コイルばね３２を備える。また、前記リリース手段２８は、前記カバー板１６に上下移動自在に螺合させた押ボルト６５を備える。
【００３９】
図８は、本発明の第６実施形態を示し、同上の図１Ａに類似する図である。
この場合、前記データムブロック９の前記フランジ９ａと前記の出力ロッド２１との間にピン６８を設けて、その出力ロッド２１が軸心周りに回転するのを阻止してある。前記の駆動手段２６は、前記カバー板１６に旋回可能で上下移動不能に支持した駆動ボルト６９と、上記の出力ロッド２１に設けられて上記の駆動ボルト６９が螺合するネジ孔７０とを備える。そして、その駆動ボルト６９を旋回させることにより、上記の出力ロッド２１を上下移動させるのである。
【００４０】
図９は、本発明の第７実施形態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。この第７実施形態は、上記の図１Ａの位置決め装置にクランプ手段７６を内蔵したものである。その図９において、左半図はアンクランプ状態を示し、右半図はクランプ状態を示している。
【００４１】
上記クランプ手段７６は次のように構成されている。
可動部材である前記ワークパレット３に、前記の位置決め孔５とクランプ用の係止孔７７とが上向きに順に設けられる。また、前記カバー板１６から支持筒７８が上向きに突出され、その支持筒７８の周壁に周方向へ所定の間隔をあけて複数の係合ボール(係合具)７９が水平方向へ移動可能に支持される。
前記の出力ロッド２１と上記の支持筒７８とにわたってプルロッド８１が挿入される。そのプルロッド８１の上部に、上記の係合ボール７９を係合位置Ｘへ移動させるテーパ押圧面８２と、同上の係合ボール７９が係合解除位置Ｙへ移動するのを許容する退避面８３とが設けられる。
【００４２】
また、前記のデータムブロック９の下部に別のピストン８５が保密状に挿入され、その別のピストン８５と上記プルロッド８１の下部とが一体に連結される。そして、上記の別のピストン８５と前記ピストン３０との間に中間スリーブ８６が挿入され、その中間スリーブ８６と上記の別のピストン８５との間に、複数枚の皿バネからなるクランプバネ８７が装着される。上記の別のピストン８５の下側にアンクランプ用の油圧室８８が形成され、その油圧室８８に別の圧油給排路８９が連通されている。
【００４３】
上記クランプ手段７６は、例えば、次のように使用される。
図９中の左半図では、前記リリース用の油圧室３６に圧油が供給されて前記の出力ロッド２１がリリース位置へ下降すると共に、前記のアンクランプ用の油圧室８８に圧油が供給されて前記プルロッド８１が上昇し、前記の係合ボール７９が係合解除位置Ｙへ切り換わっている。
【００４４】
前記ベースプレート２に前記ワークパレット３を位置決め固定するときには、まず、上記リリース用の油圧室３６の圧油を排出する。すると、前述の第１実施形態で説明したように上記の出力ロッド２１がロック位置へ上昇して、前記の環状プラグ１２が前記の位置決め孔５に密着する。次いで、前記アンクランプ用の油圧室８８の圧油を排出する。すると、図９中の右半図に示すように、前記クランプバネ８７が前記の別のピストン８５を介して前記プルロッド８１を強力に下降させ、そのプルロッド８１の前記のテーパ押圧面８２が前記の係合ボール７９を前記の係合位置Ｘに切り換えると共に、上記の係合ボール７９が前記の係止孔７７の下部のテーパ孔７７ａを下向きに押圧する。これにより、上記プルロッド８１が上記の係合ボール７９を介して前記ワークパレット３を前記ベースプレート２に強力に押圧するのである。
【００４５】
図１０は、本発明の第８実施形態を示し、前記の図６に類似する図である。この第８実施形態は、上記の図６の位置決め装置にクランプ手段７６を内蔵したものである。その図１０において、左半図はアンクランプ状態を示し、右半図はクランプ状態を示している。
【００４６】
この第８実施形態のクランプ手段７６は、上記の図６および図９の各実施形態とは次の点で異なる。
前記の出力ロッド２１の上部に前記プルロッド８１が一体に形成される。上記の出力ロッド２１に前記スリーブ５６が上下移動自在に外嵌され、そのスリーブ５６がロック用バネ９２によって下向きに付勢される。
【００４７】
上記クランプ手段７６は、例えば、次のように使用される。
図１０中の左半図では、前記のリリース用の油圧室３６に圧油が供給されている。これにより、上記の出力ロッド２１がリリース位置へ上昇すると共に、上記プルロッド８１が上昇して前記の係合ボール７９が係合解除位置Ｙへ切り換わっている。
【００４８】
前記ベースプレート２に前記ワークパレット３を位置決め固定するときには、上記リリース用の油圧室３６の圧油を排出する。すると、図１０の右半図に示すように、前記クランプバネ８７の付勢力によって前記のピストン３０が強力に下降していく。これにより、前記スリーブ５６が前記のロック用バネ９２によってロック位置に下降し、これと同時に、前記プルロッド８１の前記のテーパ押圧面８２が前記の係合ボール７９を前記の係合位置Ｘに切り換える。これにより、上記プルロッド８１が上記の係合ボール７９を介して前記ワークパレット３を前記ベースプレート２に押圧するのである。
【００４９】
上記の第７実施形態(図９参照)と第８実施形態(図１０参照)の前記のクランプ手段７６は次のように変更可能である。
前記の環状プラグ１２に前記カバー板１６と前記の支持筒７８とを順に介して前記の係合ボール７９を間接的に支持することに代えて、上記の環状プラグ１２と上記カバー板１６と上記の支持筒７８とを一体に構成して、その一体式の環状プラグ１２の上部に上記の係合ボール７９を支持してもよい。
前記クランプ用の係止孔７７は、例示したテーパ孔７７ａを備えることに代えて、ストレートの円形孔によって構成してもよい。この場合、前記の係合具は、例示のボール７９に代えて、前記の環状プラグ１２と同様の薄肉シリンダを採用したりコレット状の部材を採用したりすることが考えられる。
上記のクランプ手段７６は、バネロック式に代えて油圧ロック式であってもよく、さらには、単動式に代えて複動式であってもよい。
【００５０】
上述した第１から第８の各実施形態は、さらに次のように変更可能である。
ロック又はリリースに使用する圧力流体は、例示の圧油に代えて、圧縮空気等のガスであってもよい。また、クリーニング用の圧力流体は、例示の圧縮空気に代えて、窒素等のガスや液体であってもよい。前記ベースプレート２と前記データムブロック９とは、別体に形成することに代えて、一体に形成してもよい。
【００５１】
本発明の位置決め装置には着座確認手段を設けてもよい。例えば、前記ベースプレート２の前記の支持面２ａに検出ノズル孔(図示せず)を開口し、その検出ノズル孔に検出用の圧縮空気を供給する。そして、前記ワークパレット３の前記の被支持面３ａが上記の支持面２ａに接当すると、上記の検出ノズル孔内の圧力が上昇する。その圧力上昇を圧力スイッチ等で検出することによって、上記ワークパレット３が上記ベースプレート２に着座したことを確認できる。
なお、上記の着座確認用の流路と前述のクリーニング用の流路の両者は、互いに独立して設けることに代えて、兼用することも可能である。
【００５２】
前記の基準部材と可動部材との組み合わせは、例示したベースプレート２とワークパレット３の組み合わせに代えて、工作機械のテーブルとワークパレットの組み合わせ、ワークパレットと治具ベースの組み合わせ、治具ベースとワークピースの組み合わせ、溶接治具等の作業用治具とワークピース等の作業物の組み合わせであってもよい。また、本発明は、レーザー加工機や放電加工機などの各種の加工機械のワークピース・ツール等の位置決めにも適用可能である。
なお、本発明の位置決め装置は、複数セットで使用することに代えて、１セットだけで使用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは、本発明の第１実施形態を示し、位置決め装置の立面視の断面図である。図１Ｂは、その位置決め装置に設けたプラグ手段の平面視の断面図であって、上記の図１Ａ中の１Ｂ−１Ｂ線矢視断面図に相当する図である。
【図２】 上記のプラグ手段に設けた環状プラグの拡径状態の模式図であって、上記の図１Ｂに類似する部分図である。
【図３】 図３Ａは、上記の環状プラグの変形例の縮径状態を示し、上記の図２に類似する図である。図３Ｂは、上記の変形例の環状プラグの拡径状態を示し、同上の図２に類似する図である。
【図４】 図４Ａと図４Ｂは、本発明の第２実施形態を示している。図４Ａは、前記プラグ手段の立面視の断面図であって、前記の図１Ａに類似する部分図である。図４Ｂは、上記の図４Ａ中の４Ｂ−４Ｂ線矢視断面図である。図４Ｃは、上記プラグ手段に設けたボール用保持リングの変形例を示し、上記の図４Ａに類似する部分図である。
【図５】 図５Ａと図５Ｂは、本発明の第３実施形態を示している。図５Ａは、上記の図４Ａに類似する図である。図５Ｂは、上記の図５Ａ中の５Ｂ−５Ｂ線矢視断面図である
【図６】 本発明の第４実施形態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。
【図７】 本発明の第５実施形態を示し、同上の図１Ａに類似する図である。
【図８】 本発明の第６実施形態を示し、同上の図１Ａに類似する図である。
【図９】 本発明の第７実施形態を示し、同上の図１Ａに類似する図である。
【図１０】 本発明の第８実施形態を示し、前記の図６に類似する図である。
【符号の説明】
２…基準部材(ベースプレート)、２ａ…支持面、３…可動部材(ワークパレット)、３ａ…被支持面、５…位置決め孔、１２…環状プラグ、１２ａ…環状壁、１３…ストレート外面、１４…傾斜内面、１６…カバー板、１７…ヒンジ手段、２１…出力ロッド、２２…傾斜外面、２３…転動体(ボール)、２６…駆動手段、２７…ロック手段、２８…リリース手段、４３…吐出口、７７…係止孔、７９…係合具(係合ボール)、８１…プルロッド。
Claims (8)
- 基準部材(２)の支持面(２ａ)に可動部材(３)の被支持面(３ａ)を受け止めると共に、上記の基準部材(２)に上記の可動部材(３)を心合わせするようにした位置決め装置であって、
上記の可動部材(３)の上記の被支持面(３ａ)に、ほぼ円形に形成した位置決め孔(５)を開口し、
上記の位置決め孔(５)内に挿入される環状プラグ(１２)を、上記の基準部材(２)に設けたデータムブロック ( ９ ) から上記の支持面(２ａ)よりも一端方向へ一体に突出させ、上記の環状プラグ(１２)の環状壁 ( １２ａ ) を切れ目なしの薄肉シリンダ状に形成して、その環状壁(１２ａ)の周方向の複数部分を半径方向の外方へ弾性変形可能かつ自己の弾性復元力によって半径方向の内方へ復帰可能に構成し、その環状プラグ(１２)に、上記の位置決め孔(５)に嵌入されるストレート外面(１３)を設けると共に、軸心方向の一方へすぼまる傾斜内面(１４)を周方向へほぼ等間隔に２つ又は３つ設け、
上記の環状プラグ(１２)内に出力ロッド(２１)を挿入し、その出力ロッド(２１)に、上記の２つ又は３つの傾斜内面(１４)に対面する傾斜外面(２２)を設け、
上記の出力ロッド(２１)を駆動手段(２６)によって軸心方向へ往復移動可能に構成した、ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項１の位置決め装置において、
前記の環状プラグ(１２)の一端部を覆うカバー板(１６)を設け、そのカバー板(１６)の周縁部と上記の環状プラグ(１２)の一端部とをヒンジ手段(１７)によって連結した、ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項１又は２の位置決め装置において、
前記の駆動手段(２６)を、前記の基準部材(２)内に設けたロック手段(２７)とリリース手段(２８)とによって構成し、上記ロック手段(２７)によって前記の出力ロッド(２１)を進出させることによって前記の傾斜外面(２２)が前記の傾斜内面(１４)に係合して前記の環状壁(１２ａ)を半径方向の外方へ弾性変形させ、これに対して、上記リリース手段(２８)によって前記の出力ロッド(２１)を後退させることによって上記の傾斜外面(２２)と上記の傾斜内面(１４)との係合を解除して上記の環状壁(１２ａ)が半径方向の内方へ弾性復帰するのを許容する、ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項１から３のいずれかの位置決め装置において、
前記の環状プラグ(１２)の内周に前記の傾斜内面(１４)を２つ設けた、ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項４の位置決め装置において、
前記の出力ロッド(２１)に前記の傾斜外面(２２)を２つ設け、各傾斜外面(２２)と前記の各傾斜内面(１４)との間に転動体(２３)を挿入した、ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項１の位置決め装置において、
前記の環状プラグ(１２)の各傾斜内面(１４)に前記の出力ロッド(２１)の前記の傾斜外面(２２)を直接に接当させた、ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項１または２の位置決め装置において、
前記の可動部材(３)に、前記の位置決め孔(５)とクランプ用の係止孔(７７)とを前記の一端方向へ順に設け、上記の係止孔(７７)に係合する係合具(７９)を前記の環状プラグ(１２)に支持し、上記の係合具(７９)を上記の係止孔(７７)に係合させると共に同上の係合具(７９)を前記の他端方向へ引っ張るプルロッド(８１)を前記の基準部材(２)に設けた、ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項１から７のいずれかの位置決め装置において、
前記の環状プラグ(１２)の一端部を覆うカバー板(１６)とその環状プラグ(１２)のうちの少なくとも一方に、クリーニング用の圧力流体の吐出口(４３)を開口した、ことを特徴とする位置決め装置。
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