JP5996306B2 - 物体位置決め固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベース部材の上に対象物体を水平方向と鉛直方向に位置決めして固定する物体位置決め固定装置に関し、特に水平方向の位置決め及び回転を規制する為の２つの位置決め機構の軸心間誤差を許容可能なものに関する。

従来から、機械加工に供するワークを固定する為の種々のワークパレット（対象物体）と、このワークパレットをベース部材に位置決め固定するワークパレット位置決め固定装置とが広く実用に供されている。

例えば、特許文献１に記載の物体位置決め固定装置においては、ベース部材の上面に鉛直方向位置決めの為の基準座面を形成し、ベース部材の対角関係にある１対の隅部の近傍部位に水平方向位置決めの為の第１，第２基準部材を設けている。第１，第２基準部材の各々は、ベース部材の取り付け穴に収容されて複数のボルトで固定されるフランジ部と、このフランジ部の中央部から上方へ突出する係合凸部と、この係合凸部の外周面に形成されたテーパ係合面と、前記係合凸部に形成されたボルト孔とを備えている。

尚、第１基準部材のテーパ係合面は、係合凸部の外面部分の全周に亙って形成されているが、第２基準部材のテーパ係合面は、係合凸部の外面部分のうちの第１基準部材の軸心と第２基準部材の軸心とを結ぶ中心線と直交する方向に対向する２つの部位に形成され、この１対のテーパ係合面の間の外面部分に１対の円弧状浅溝が形成されている。

第１，第２基準部材に対応する位置において、ワークパレットには、底部側に凹設した取り付け穴と、この取り付け穴に連なるボルト挿通孔と、このボルト挿通孔の上部のボルト頭部を収容する頭部収容穴が形成されている。前記取り付け穴に、第１，第２基準部材の係合凸部に夫々密着状に係合可能な第１，第２環状係合部材を固定している。

この物体位置決め固定装置においては、ベース部材の上にワークパレットを載置し、これら１対のボルト挿通孔に上方からボルトを挿通して、第１，第２基準部材のボルト孔に螺合させることで、ワークパレットの下面を基準座面に着座させた状態で、ワークパレットの１対の隅部近傍部をベース部材に鉛直方向と水平方向とに位置決めして固定するようになっている。

さらに、ベース部材のうちの前記１対の隅部と別の対角関係にある１対の隅部にボルト孔を夫々形成すると共に、この１対のボルト孔に対応する１対のボルト挿通孔をワークパレットに形成し、これら１対のボルト挿通孔に上方から挿通させた１対のボルトを対応するボルト孔に螺合することで、ワークパレットの別の１対の隅部近傍部をベース部材に固定する。

特開２０１１−２５１３７６号公報

ところで、特許文献１では、第１，第２基準部材の軸心間の距離と第１，第２環状係合部材の軸心間の距離が等しくない場合には、図２７に示すように、第２基準部材１０１は中心線Ｌと平行方向に対向する１対の円弧状浅溝１０１ｂを備えているので、第２環状係合部材１１０の中心線Ｌの方向への位置ズレを許容して、第２環状係合部材１１０を第２基準部材１０１に対してズレた状態で係合することになる（図２７の２点鎖線参照）。

しかし、上述した各軸心間距離が等しくない状態でワークパレットをベース部材１００に位置決め固定すると、第２環状係合部材１１０の内周面は第２基準部材１０１の１対のテーパ係合面１０１ａに対して面接触せず一部が当接しただけの局部接触状態で係合されてしまう。この状態でワークパレットの着脱を繰り返し実行すると、第２基準部材１０１のテーパ係合面１０１ａが磨耗したり、へたったりして、水平方向への位置決め精度が悪化し、ワークの加工精度が低下するという問題がある。

また、特許文献１の物体位置決め固定装置では、ベース部材の基準座面に対する１対の係合凸部の鉛直方向位置が製作誤差によりバラつく場合には、所期の水平方向位置決め機能が得られない。しかし、第１，第２基準部材のフランジ部材を取り付ける取り付け穴を形成する際の、取り付け穴の深さに関する加工公差を約５μｍ程度以内に抑えることは到底困難であるため、ベース部材の基準座面に対する第１，第２基準部材の係合凸部の高さ位置、つまりテーパ係合面の高さ位置を高精度に設定することができない。そのため、ワークパレットをベース部材の基準座面に対して水平方向に位置決めする位置決め精度を確保することが困難であるという問題がある。

さらに、特許文献１の物体位置決め固定装置では、第１，第２基準部材にフランジ部を形成し、複数のボルトによりフランジ部を取り付け孔に固定する構造であるため、第１，第２基準部材が複雑な構造の大型部材になり、その制作費（材料費と加工費と組付け費）が高価になること等の問題もある。

本発明の目的は、ワークパレットの水平方向位置決め精度を向上させると共に第１，第２基準部材の軸心間の距離と第１，第２環状係合部材の軸心間の距離の誤差を吸収可能な物体位置決め固定装置を提供すること、第１，第２基準部材の構造を簡単化・小型化して制作費を節減可能な物体位置決め固定装置を提供すること、等である。

請求項１の物体位置決め固定装置は、ベース部材の上に対象物体を水平方向と鉛直方向に位置決めして固定する物体位置決め固定装置において、前記ベース部材は鉛直方向に位置決めの為の基準座面を備えると共に、前記対象物体は前記基準座面に当接可能な当接面を備え、前記対象物体を水平方向に位置決め可能な第１位置決め機構と、この第１位置決め機構から離隔した位置に配置され対象物体が第１位置決め機構を中心として水平面内で回転しないように規制する第２位置決め機構と、前記対象物体をベース部材に押圧して固定可能な固定機構を備え、前記第１，第２位置決め機構は、ベース部材と対象物体の一方に装着された第１，第２基準部材であって、先端側ほど小径化する第１，第２テーパ係合面が形成された第１，第２係合凸部と、この第１，第２係合凸部に一体形成され且つ第１，第２係合凸部より小径の第１，第２嵌合筒部と、前記第１，第２係合凸部の前記第１，第２嵌合筒部側の基端に形成された第１，第２基端当接面とを備えた第１，第２基準部材と、前記第１，第２嵌合筒部が嵌合される第１，第２嵌合孔と、ベース部材と対象物体の他方に形成された第１，第２装着穴に固定的に装着されて前記第１，第２係合凸部が係合可能な第１，第２環状係合部材とを備え、前記第２嵌合孔は、前記第２嵌合筒部が前記第１，第２位置決め機構の軸心同士を結ぶ中心線の方向へ移動可能に形成され且つ前記中心線の方向に平行で且つ前記第２係合凸部から離隔するほど相接近するように傾斜した１対のテーパ規制面を備え、前記第２嵌合筒部は、前記１対のテーパ規制面に密着可能な１対のテーパ被規制面を備え、前記固定機構により対象物体をベース部材に押圧して固定した状態において、前記第１，第２係合凸部と第１，第２環状係合部材の少なくとも一方の径方向への弾性変形を介して前記第１，第２テーパ係合面が前記第１，第２環状係合部材の内周面に密着すると共に前記第１，第２基端当接面が前記ベース部材と対象物体の一方に当接し、前記第２嵌合筒部の弾性変形を介して前記１対のテーパ被規制面が前記１対のテーパ規制面に密着するように構成したことを特徴としている。

請求項２の物体位置決め固定装置は、請求項１の発明において、前記第２嵌合孔は、ベース部材と対象物体の一方に直接形成されたことを特徴としている。

請求項３の物体位置決め固定装置は、請求項１の発明において、前記第２嵌合孔は、ベース部材と対象物体の一方に形成された円筒穴に内嵌状に装着されたブッシュ部材に形成されたことを特徴としている。

請求項４の物体位置決め固定装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記第１，第２環状係合部材の外周面と、前記装着穴の内周面との間の少なくとも一部に第１，第２環状係合部材の弾性変形を促進する為の前記基準座面又は当接面に開口した環状溝を形成したことを特徴とている。

請求項５の物体位置決め固定装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記固定機構は、前記第１，第２基準部材に夫々形成された第１のボルト挿通孔と、この第１のボルト挿通孔に対応するように対象物体に夫々形成された第２のボルト挿通孔と、前記第１，第２のボルト挿通孔に対応するように前記ベース部材に夫々形成された第１，第２のボルト孔とを備えたことを特徴としている。

請求項６の物体位置決め固定装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記第２基準部材の第２嵌合筒部は、抜け止めリングを介して抜け止めされたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、対象物体をベース部材に位置決めして固定する場合、固定機構により、対象物体をベース部材側へ押圧すると、第１，第２係合凸部と第１，第２環状係合部材の少なくとも一方の径方向への弾性変形を介して第１，第２テーパ係合面が第１，第２環状係合部材の内周面に密着すると共に、第１，第２基端当接面がベース部材と対象物体の一方に当接し、第２嵌合筒部の弾性変形を介して１対のテーパ被規制面が１対のテーパ規制面に密着する。

従って、第１，第２基準部材の軸心間距離と第１，第２環状係合部材の軸心間距離に誤差がある場合でも、第２環状係合部材が第２基準部材に係合する際に第２基準部材が中心線と平行な方向に自動的に移動してから固定されるので、第２基準部材に対する第２環状係合部材の位置ズレ（ピッチ間公差）を吸収することができる。それ故、第１，第２基準部材の軸心間距離を高精度に設定せずとも、第２基準部材の第２テーパ係合面に第２環状係合部材の内周面を確実に密着させた状態にして対象物体をベース部材に位置決めして固定することができ、対象物体の水平方向への位置決め精度と水平面内での回転を規制する精度を向上させることができる。

また、第２基準部材を中心線と平行な方向に移動可能に構成したので、第２基準部材の第２テーパ係合面を環状に形成でき、第２環状係合部材の内周面に密着状に確実に係合させることができるため、第２テーパ係合面が磨耗したりへたったりすることを防止し、第２位置決め機構の耐久性を向上させることができる。

さらに、第１，第２係合凸部の第１，第２基端当接面を基準座面又は当接面に当接させるため、基準座面又は当接面に対する第１，第２係合凸部の高さ方向位置の精度を高めることができるから、対象物体をベース部材に対して水平方向に位置決めする位置決め精度を高めることができる。第１，第２基準部材の第１，第２嵌合筒部を第１，第２嵌合孔に嵌合する構成とし、第１，第２嵌合筒部は第１，第２係合凸部よりも小さな外径を有するものであるため、第１，第２基準部材の構造を簡単化・小型化して制作費（材料費、加工費、組付け費）を大幅に低減することができる。

請求項２の発明によれば、第２嵌合孔は、ベース部材と対象物体の一方に直接形成されたので、第２基準部材を嵌合固定する為の既存の嵌合孔に追加加工を施すことで、第１，第２基準部材のピッチ間公差を吸収可能な構成にすることができる。

請求項３の発明によれば、第２嵌合孔は、ベース部材と対象物体の一方に形成された円筒穴に内嵌状に装着されたブッシュ部材に形成されたので、第２嵌合孔の製作が容易となる。

請求項４の発明によれば、第１，第２環状係合部材の外周面と、第１，第２装着穴の内周面との間の少なくとも一部に第１，第２環状係合部材の弾性変形を促進する為の基準座面又は当接面に開口した環状溝を形成したので、第１，第２環状係合部材に形成した環状溝を介して第１，第２環状係合部材の弾性変形を促進することができる。

請求項５の発明によれば、固定機構は、第１，第２基準部材に夫々形成された第１のボルト挿通孔と、この第１のボルト挿通孔に対応するように対象物体に夫々形成された第２のボルト挿通孔と、第１，第２のボルト挿通孔に対応するようにベース部材に夫々形成された第１，第２のボルト孔とを備えたので、第１，第２基準部材にボルト締結力が直接作用しないため、第１，第２嵌合孔に対して第１，第２基準部材の第１，第２嵌合筒部が移動する虞がないから、第１，第２基準部材による水平方向位置決め精度を確保する上で有利である。

請求項６の発明によれば、第２基準部材の第２嵌合筒部は、抜け止めリングを介して抜け止めされるので、第２基準部材が第２嵌合孔から抜けるのを確実に防止することができる。

実施例１のパレット位置決め固定装置の分解斜視図である。 パレット位置決め固定装置の平面図である。 ベース部材の平面図である。 ワークパレットの底面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図２のボルトが取り外された状態の要部拡大図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 図７のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 図８のＸ−Ｘ線断面図である。 図２の要部拡大図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。 第２基準部材の斜視図である。 ブッシュ部材の斜視図である。 第２環状係合部材の斜視図である。 実施例２に係る図８相当図である。 図９相当図である。 図１７のＸＩＸ−ＸＩＸ線断面図である。 図１２相当図である。 図１３相当図である。 第２嵌合孔の斜視図である。 第２嵌合孔に第２基準部材を装着した状態の平面図である。 実施例３に係るパレット位置決め固定装置の断面図である 部分変更形態に係る第１，第２環状係合部材の断面図である。 部分変更形態に係るパレット位置決め固定装置の部分断面図である。 従来例に係るパレット位置決め固定装置の第２基準部材の要部拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
尚、以下の実施例において、水平方向へ位置決めするとは、水平方向の位置を決めることを意味し、鉛直方向へ位置決めするとは、鉛直方向の位置を決めることを意味する。

図１に示すように、実施例１のパレット位置決め固定装置１（これが、「物体位置決め固定装置」に相当する。以下、位置決め固定装置という）は、ベース部材２の上に機械加工に供するワークを保持する為のワークパレット３（これが、位置決め固定される「対象物体」に相当する）を水平方向と鉛直方向に位置決めし、４本の固定用ボルト４，４Ａにより固定するものである。

この位置決め固定装置１は、ベース部材２の上面に形成された基準座面５と、ワークパレット３の下面に形成された当接面６と、ワークパレット３を水平方向に位置決め可能な第１位置決め機構７と、この第１位置決め機構７から離隔した位置に配置されワークパレット３が第１位置決め機構７を中心として水平面内で回転しないように規制する第２位置決め機構８と、ワークパレット３をベース部材２に押圧して固定可能な固定機構９とを備えている。

ベース部材２とワークパレット３は、夫々、正方形又は長方形の厚手の鋼製の平板部材で構成されている。ベース部材２は、例えば工作機械のテーブル等の上に固定した状態にセットしておく。ワークパレット３には、図示外のクランプ装置やボルトにより１又は複数のワーク（図示略）を固定し、そのワークパレット３をベース部材２上に搬送し、水平方向と鉛直方向に位置決めし且つ固定してから、ワークパレット３上の１又は複数のワークに対して機械加工が施される。

ベース部材２の上面のほぼ全域は、ワークパレット３を載置し、ワークパレット３の下面を着座させてワークパレット３を鉛直方向に位置決めする為の水平な基準座面５に形成されている。ワークパレット３の底面のほぼ全域は、基準座面５に面接触状に当接可能な水平な当接面６に形成されている。

ベース部材２は、このベース部材２の対角関係にある１対の隅部の近傍部位に形成された鉛直方向向きの第１，第２嵌合孔１１，１２と、この第１，第２嵌合孔１１，１２の下端に連なる鉛直方向向きの１対の第１のボルト孔１３と、ベース部材２の対角関係にある１対の隅部（上記１対の隅部とは異なる１対の隅部）の近傍部位に形成された鉛直方向向きの１対の第２のボルト孔１４とを備えている。尚、第１，第２嵌合孔１１，１２の詳細な構成については後述する。

ワークパレット３は、ワークパレット３の対角関係にある１対の隅部の近傍部位に形成された鉛直方向向きの第１，第２装着穴１５，１６と、この第１，第２装着穴１５，１６の上端に連なる鉛直方向向きの１対の第２のボルト挿通孔１８と、１対の第２のボルト挿通孔１８の上部の頭部収容穴１８ａと、ベース部材２の対角関係にある１対の隅部（上記１対の隅部とは異なる１対の隅部）の近傍部位に形成された鉛直方向向きの１対の第３のボルト挿通孔１９と、１対の第３のボルト挿通孔１９の上部の頭部収容穴１９ａとを備えている。

第１，第２装着穴１５，１６は、当接面６に開口するように円形状に夫々形成されている。１対の第２のボルト挿通孔１８は、ワークパレット３を板厚方向に貫通させて後述する第１，第２基準部材３１，４１の軸心と平行且つ同心状に形成されている。１対の第３のボルト挿通孔１９は、ワークパレット３を板厚方向に貫通させて第２のボルト孔１４と同心状に形成されている。尚、第１のボルト挿通孔１７は、第１，第２基準部材３１，４１に形成されている。

頭部収容孔１８ａ，１９ａを形成することで、ボルト４，４Ａの頭部の上面は、ワークパレット３の上面から微小距離低い位置に設定されているため、ワークパレット３の上面にワークをセットするのに有利である。尚、本明細書において、「ボルト挿通孔」はボルトを通すことができる孔を意味し、「ボルト孔」はボルトを螺合可能なネジ孔を意味する。

次に、第１，第２位置決め機構７，８について説明する。
図１〜図１５に示すように、第１，第２位置決め機構７，８は、ベース部材２に形成された第１，第２嵌合孔１１，１２と、これら第１，第２嵌合孔１１，１２に装着された第１，第２基準部材３１，４１と、ワークパレット３に形成された第１，第２装着穴１５，１６と、これら第１，第２装着穴１５，１６に装着された第１，第２環状係合部材５１，６１等を夫々備えている。

次に、第１，第２嵌合孔１１，１２について説明する。
図５〜図１３，図１５に示すように、第１，第２嵌合孔１１，１２は互いに離隔した位置にベース部材２の基準座面５に開口するように形成されている。第１嵌合孔１１は、平面視にて円形状にベース部材２に直接形成され、第２嵌合孔１２は、ベース部材２に形成された円筒穴２１に内嵌状に装着されたブッシュ部材２２に形成されている（図１５参照）。円筒穴２１は、平面視にて円形状に形成され、第１嵌合孔１１の直径と略等しい直径又は僅かに大きい直径を有している。

ブッシュ部材２２は円筒状に構成され、円筒穴２１に圧入固定されているが、圧入以外の固定手段で固定してもよい。ブッシュ部材２２に形成された第２嵌合孔１２は、後述する第２嵌合筒部４３が第１，第２位置決め機構７，８の軸心同士を結ぶ中心線Ｌの方向へ移動可能に形成され、中心線Ｌの方向に平行で且つ第２係合凸部４２から離隔するほど相接近するように傾斜した１対のテーパ規制面１２ａと、中心線Ｌの方向に対向する外側に凸の１対の部分円筒面１２ｂとを備えている。

１対のテーパ規制面１２ａは、平面視において前記中心線Ｌに直交する方向に対向状に形成されている。各テーパ規制面１２ａの中心線Ｌと平行な方向の長さは、第２嵌合孔１２の周方向長さの約１／８〜１／１０程度である。第２嵌合孔１２の１対のテーパ規制面１２ａの下側部分には、後述する抜け止めリング４６が係止可能な１対の係止溝部１２ｃが夫々形成されている。

円筒穴２１の下側には、円筒穴２１の直径より小径で且つブッシュ部材２２の内径と略同径の直径を有する円形凹穴２３と、この円形凹穴２３の直径より小径の小径穴２４とが順に形成され、これら円形凹穴２３と小径穴２４とで第２嵌合孔１２の下端部を構成している。

尚、ブッシュ部材２２の上端が基準座面５より上方へ突出しないように、ブッシュ部材２２の高さ寸法は、円筒穴２１の深さ寸法よりも幾分小さく設定され、ブッシュ部材２２の下端は円筒穴２１の下端壁面に当接している。

次に、第１，第２基準部材３１，４１について説明するが、第１，第２基準部材３１，４１の主要部分は同様の構成であるので、先ずはその共通部分の構成について説明する。
図５〜１４に示すように、第１，第２基準部材３１，４１は、第１，第２係合凸部３２，４２と、この第１，第２係合凸部３２，４２に一体形成され且つ第１，第２係合凸部３２，４２より小径の第１，第２嵌合筒部３３，４３と、第１，第２係合凸部３２，４２に一体形成された第１，第２基端当接面３４，４４とを夫々備えている。

水平方向位置決めの為の第１，第２基準部材３１，４１は第１，第２嵌合孔１１，１２に夫々固定される。第２基準部材４１は、ワークパレット３が第１基準部材３１を中心として水平面内において回転しないように回転規制（水平方向位置決め）する為のものである。

第１，第２基準部材３１，４１の第１，第２係合凸部３２，４２の外周には上方に向って（ワークパレット３側に向って）小径化する第１，第２テーパ係合面３１ａ，４１ａが形成されている。第１，第２係合凸部３２，４２の上端の外周部は断面円弧状に形成されている。第１，第２係合凸部３２，４２の第１，第２嵌合筒部３３，４３側の基端に、基準座面５に当接する環状の第１，第２基端当接面３４，４４が形成されている。但し、第１，第２テーパ係合面３１ａ，４１ａは周方向に間欠的に形成した複数のテーパ係合面であってもよい。

尚、第１基準部材３１の第１基端当接面３４が基準座面５に当接した固定状態では、第１嵌合孔１１の底面と第１基準部材３１の第１嵌合筒部３３の下端面との間には、小さな環状隙間が形成されている。第１基準部材３１は、第１嵌合孔１１に圧入固定されても良いし、圧入以外の固定手段で固定してもよい。第２基準部材４１の第２嵌合孔１２に対する固定手段については後述する。

第１，第２基準部材３１，４１の中央部には、鉛直方向向きの第１のボルト挿通孔１７が夫々形成されている。ベース部材２には、１対の第１のボルト挿通孔１７に対応する鉛直方向向きの１対の第１のボルト孔１３が同心状に夫々形成されている。第１，第２基準部材３１，４１に対応するワークパレット３の部位には、第１のボルト挿通孔１７に対応する第２のボルト挿通孔１８が同心状に夫々形成されている。

後述するように、ワークパレット３側の１対の第２のボルト挿通孔１８とベース部材２側の１対の第１のボルト挿通孔１７に挿入した２本のボルト４を、１対の第１のボルト孔１３に夫々螺合することによりワークパレット３がベース部材２に固定される。

次に、第２嵌合筒部４３の第１嵌合筒部３３と異なる構成について説明する。
図５〜図１４に示すように、第２嵌合筒部４３は、１対のテーパ規制面１２ａに密着可能な１対のテーパ被規制面４３ａと、第２嵌合孔１２の１対の部分円筒面１２ｂに対向する１対の部分円筒面４３ｂとを備えている。１対のテーパ被規制面４３ａの前記中心線Ｌと平行な方向の長さは、第２嵌合筒部４３の周方向長さの約１／８〜１／１０程度である。

第２基準部材４１は、１対のテーパ被規制面４３ａが１対のテーパ規制面１２ａに対して平行状態となるように第２嵌合孔１２に上方から挿入され、１対のテーパ被規制面４３ａが１対のテーパ規制面１２ａに軽く当接した状態で嵌合される。ワークパレット３を固定する前の状態では、第２基準部材４１の第２基端当接面４４とベース部材２の基準座面５との間に僅かな隙間が形成され、第２嵌合筒部４３の１対の部分円筒面４３ｂと第２嵌合孔１２の１対の部分円筒面１２ｂとの間に１対の部分円筒状隙間２５が形成されている（図１０参照）。１対の部分円筒状隙間２５は、第２位置決め機構８の軸心を中心として中心線Ｌと平行な方向に±５０μｍ程度の隙間となるように形成されているが、特にこの長さ限定する必要はない。

第２嵌合筒部４３の下端部には、円形凹穴２３と小径穴２４に挿入される小径筒部４３ｃが形成されている。小径筒部４３ｃには、この外周部に装着される抜け止めリング４６が遊びをもって受容される環状溝部４３ｄが形成されている。抜け止めリング４６はブッシュ部材２２の１対の係止溝部１２ｃに係止されることで、第２基準部材４１が搬送時や振動等により第２嵌合孔１２から脱落するのを防止する。

次に、第１，第２環状係合部材５１，６１について説明する。
図４〜図９，図１１〜図１３，図１６に示すように、第１，第２環状係合部材５１，６１は、ワークパレット３に形成された第１，第２装着穴１５，１６に固定的に装着されている。第１，第２係合凸部３２，４２が係合可能である第１，第２環状係合部材５１，６１は、第１，第２装着穴１５，１６に圧入により嵌合固定されているが、圧入以外の固定手段で固定しても良い。

第１，第２環状係合部材５１，６１は、第１，第２基準部材３１，４１の第１，第２係合凸部３２，４２に外嵌され且つボルト４の締結力を作用させるとき径拡大方向に弾性変形可能で且つ第１，第２係合凸部３２，４２の第１，第２テーパ係合面３１ａ，４１ａに密着状に係合可能に構成されている。

そのため、第１，第２環状係合部材５１，６１の内周面の下半部が第１，第２テーパ係合面３１ａ，４１ａに密着可能な第１，第２テーパ当接面５１ａ，６１ａに形成され、第１，第２環状係合部材５１，６１の下半部の外径は上半部の外径よりも僅かに小径に形成され、第１，第２環状係合部材５１，６１の下半部の外周面と第１，第２装着穴１５，１６の内周面との間に、第１，第２環状係合部材５１，６１の径拡大方向への弾性変形を促進する為の環状隙間６３が形成されている。第１，第２環状係合部材５１，６１の径方向の厚さは、水平方向の位置決めに必要な剛性を有する厚さであれば良い。

尚、第１，第２環状係合部材５１，６１の下端が当接面６より下方へ突出しないように、第１，第２環状係合部材５１，６１の高さ寸法は、第１，第２装着穴１５，１６の深さ寸法よりも幾分小さく設定され、第１，第２環状係合部材５１，６１の上端は第１，第２装着穴１５，１６の上端壁面に当接している。

固定機構９は、第１，第２基準部材３１，４１の第１のボルト挿通孔１７、ワークパレット３に形成された１対の第２のボルト挿通孔１８と１対の第３のボルト挿通孔１９、ベース部材２に形成された１対の第１のボルト孔１３と１対の第２のボルト孔１４、４つのボルト４，４Ａ等より構成されている。

次に、上記の位置決め固定装置１の作用について説明する。
ベース部材２は工作機械のテーブルの上に予めセットして固定されている。ワーク準備ステージにおいて、ワークパレット３に１又は複数のワークを取り付けた状態において、ワークパレット３をベース部材２の上方へ搬送して、ベース部材２の上面の基準座面５に近接状に載置する。

この状態では、図８，図９に示すように、ワークパレット３側の第１，第２環状係合部材５１，６１が第１，第２基準部材３１，４１の第１，第２係合凸部３２，４２に軽く係合する。第１基準部材３１においては、第１基端当接面３４が基準座面５に当接した状態である。第２基準部材４１においては、第２嵌合筒部４３の１対のテーパ被規制面４３ａが第２嵌合孔１２の１対のテーパ規制面１２ａに軽く係合し、第２基端当接面４４と基準座面５との間に僅かな隙間が形成されている。

次に、図１２，図１３に示すように、２つのボルト４を１対の第２のボルト挿通孔１８から夫々挿入して、第１，第２基準部材３１，４１の第１のボルト挿通孔１７を夫々挿通させた状態で対応する第１のボルト孔１３に夫々螺合締結することにより、第１，第２環状係合部材５１，６１を径拡大側へ弾性変形させて、それらの内周面の第１，第２テーパ当接面５１ａ，６１ａを第１，第２テーパ係合面３１ａ，４１ａに密着状に係合させて固定する。第１位置決め機構７においては、ワークパレット３の水平方向位置が決まり、第２位置決め機構８においては、ワークパレット３が第１位置決め機構７を中心として水平面内で回転しないように規制する。

このとき、第２位置決め機構８の第２基準部材４１において、２つのボルト４によりワークパレット３をベース部材２に押圧して固定した状態では、第２基準部材４１がベース部材２に押圧されることで第２基端当接面４４が基準座面５に当接し、第２嵌合筒部４３を径縮小方向へ弾性変形させて、第２嵌合孔１２の１対のテーパ規制面１２ａに１対のテーパ被規制面４３ａを密着状に係合させて固定する。

ところで、諸部材や第１，第２嵌合孔１１，１２や第１，第２装着穴１５，１６等の加工誤差（例えば、数１０μｍ）などにより、第１，第２基準部材３１，４１の軸心間距離と第１，第２環状係合部材５１，６１の軸心間距離が等しくない場合がある。この位置決め固定装置１において、第２基準部材４１は、１対の部分円筒状隙間２５を介して中心線Ｌの方向へ移動可能であり、１対のテーパ規制面１２ａと１対のテーパ被規制面４３ａを介して中心線Ｌと直交する方向へは移動不能である。

このため、ベース部材２の第１，第２基準部材３１，４１の軸心間距離とワークパレット３の第１，第２環状係合部材５１，６１の軸心間距離が等しくない場合、第１基準部材３１に対して第２基準部材４１が僅かに中心線Ｌに沿って移動することで、このズレを吸収して軸心間を自動的に調整することができる。このとき、第２基準部材４１と第２環状係合部材６１及び基準座面５と当接面６との２面拘束に加えて、第２嵌合孔１２の１対のテーパ規制面１２ａと第２嵌合筒部４３の１対のテーパ被規制面４３ａ及び第２基端当接面４４と基準座面５との２面拘束が行われるので、ワークパレット３をベース部材２に対して水平方向と鉛直方向に精度良く位置決めすることができる。

そして、２つのボルト４Ａを第３のボルト挿通孔１８から夫々挿入して、ベース部材２の第２のボルト孔１４に夫々螺合締結することにより、ワークパレット３の１対の隅部の近傍部をベース部材２に固定し、ワークパレット３の当接面６が基準座面５に密着した状態になり、鉛直方向位置が決まる。

このように、第１環状係合部材５１の第１テーパ当接面５１ａが、第１基準部材３１の第１テーパ係合面３１ａに密着して水平方向に位置決めされ、第２環状係合部材６１の第２テーパ当接面６１ａが、第２基準部材４１の第２テーパ係合面４１ａに密着して第１基準部材３１の軸心を中心として水平面内で回転しないように規制して水平方向へ位置決めする。こうして、ワークパレット３をベース部材２に対して鉛直方向及び水平方向へ精度良く位置決めし且つ水平面内で回転しないように規制することができる。

次に、上記の位置決め固定装置１が奏する効果について説明する。
第１，第２基準部材３１，４１の軸心間距離と第１，第２環状係合部材５１，６１の軸心間距離に誤差がある場合でも、第２環状係合部材６１が第２基準部材４１に係合する際に第２基準部材４１が中心線Ｌと平行な方向に自動的に移動してから固定されるので、第２基準部材４１に対する第２環状係合部材６１の位置ズレ（ピッチ間公差，例えば１０〜１００μｍ程度）を吸収することができる。それ故、第１，第２基準部材３１，４１の軸心間距離を高精度に設定せずとも、第２基準部材４１の第２テーパ係合面４１ａに第２環状係合部材６１の内周面を確実に密着させた状態にしてワークパレット３をベース部材２に位置決めして固定することができ、ワークパレット３の水平方向への位置決め精度と水平面内での回転を規制する精度を向上させることができる。

また、第２基準部材４１を中心線Ｌと平行な方向に移動可能に構成したので、第２基準部材４１の第２テーパ係合面４１ａを環状に形成でき、第２環状係合部材６１の内周面に密着状に確実に係合させることができるので、第２テーパ係合面４１ａが磨耗したりへたったりすることを防止し、第２位置決め機構８の耐久性を向上させることができる。

さらに、第１，第２係合凸部３２，４２の第１，第２基端当接面３４，４４を基準座面５に当接させるため、基準座面５に対する第１，第２係合凸部３２，４２の高さ方向位置の精度を高めることができるから、ワークパレット３をベース部材２に対して水平方向に位置決めする位置決め精度を高めることができる。第１，第２基準部材３１，４１の第１，第２嵌合筒部３３，４３を第１，第２嵌合孔１１，１２に嵌合する構成とし、第１，第２嵌合筒部３３，４３は第１，第２係合凸部３２，４２よりも小さな外径を有するものであるため、第１，第２基準部材３１，４１の構造を簡単化・小型化して制作費（材料費、加工費、組付け費）を大幅に低減することができる。

固定機構９は、第１，第２基準部材３１，４１に夫々形成された第１のボルト挿通孔１７と、この第１のボルト挿通孔１７に対応するようにワークパレット３に夫々形成された第２のボルト挿通孔１８と、第１，第２のボルト挿通孔１８に対応するようにベース部材２に夫々形成された第１のボルト孔１３とを備えたので、第１，第２基準部材３１，４１にボルト締結力が直接作用しないため、第１，第２嵌合孔１１，１２に対して第１，第２基準部材３１，４１の第１，第２嵌合筒部３３，４３が移動する虞がないから、第１，第２基準部材３１，４１による水平方向位置決め精度を確保する上で有利である。

第２嵌合孔１２は、ベース部材２に形成された円筒穴２１に内嵌状に装着されたブッシュ部材２２に形成されたので、第２嵌合孔１２の製作が容易である。
第２基準部材４１の第２嵌合筒部４３は、抜け止めリング４６を介して抜け止めされるので、第２基準部材４１が第２嵌合孔１２から抜けるのを確実に防止することができる。

次に、実施例１の位置決め固定装置１における第２位置決め機構８の第２嵌合孔１２を部分的に変更した実施例２の第２位置決め機構８Ａの第２嵌合孔１２Ａについて説明する。尚、実施例１の第２嵌合孔１２は円筒孔２１に内嵌状に装着されたブッシュ部材２２に形成されたものであるが、実施例２の第２嵌合孔１２Ａはベース部材２に直接形成されたものである。

図１７〜図２３に示すように、第２位置決め機構８Ａにおいて、第２嵌合孔１２Ａは、ベース部材２の基準座面５に開口し且つ平面視にて略四角形状に直接形成されている。第２嵌合孔１２Ａは、第２嵌合筒部４３が第１，第２位置決め機構７，８Ａの軸心同士を結ぶ中心線Ｌの方向へ移動可能に形成され且つ中心線Ｌの方向に平行で且つ第２係合凸部４２から離隔するほど相接近するように傾斜した１対のテーパ規制面１２Ａａと、中心線Ｌの方向に対向する外側に凸の１対の部分円筒面１２Ａｂとを備えている。

各テーパ規制面１２Ａａの中心線Ｌと平行な方向の長さは、テーパ被規制面４３ａの２倍程度の長さである。第２嵌合孔１２Ａの１対のテーパ規制面１２Ａａの下側部分には、抜け止めリング４６が係止可能な１対の係止溝部１２Ａｃが夫々形成されている。第２嵌合孔１２Ａの４隅部は、外側に向ってカーブした湾曲面が夫々形成されているが、第２嵌合孔１２Ａは第２基準部材４１の第１係合凸部４２により覆われている。

第２基準部材４１は、１対のテーパ被規制面４３ａが１対のテーパ規制面１２Ａａに対して平行状態となるように第２嵌合孔１２Ａに上方から挿入され、１対のテーパ被規制面４３ａが１対のテーパ規制面１２Ａａに軽く当接した状態で嵌合されている。ワークパレット３を固定する前の状態では、第２基準部材４１の第２基端当接面４４とベース部材２の基準座面５との間に僅かな隙間が形成され、第２嵌合筒部４３の１対の部分円筒面４３ｂと第２嵌合孔１２Ａの１対の部分円筒面１２Ａｂとの間に１対の部分円筒状隙間２５Ａが形成されている。

この第２嵌合孔１２Ａは、ベース部材２に直接形成されたので、第２基準部材４１を嵌合固定する為の既存の嵌合孔に追加加工を施すことで、第１，第２基準部材３１，４１のピッチ間公差を許容可能な構成にすることができる。その他の構成、作用及び効果は実施例１と同様であり、実施例１と同様のものに同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

次に、実施例１の位置決め固定装置１を部分的に変更した実施例３の位置決め固定装置１Ｂについて説明する。尚、実施例３の位置決め固定装置１Ｂは、ワークパレット３Ｂ側に第１，第２基準部材３１，４１を取り付け、ベース部材２Ｂ側に第１，第２環状係合部材５１，６１を取り付けたものである。

図２４に示すように、位置決め固定装置１Ｂにおいては、第１，第２基準部材３１，４１をワークパレット３Ｂに形成した第１，第２嵌合孔１１，１２に装着し、第１，第２環状係合部材５１，６１をベース部材２Ｂに形成した第１，第２装着穴１５，１６に装着している。第２嵌合穴１２は、実施例１と同様にワークパレット３Ｂに形成された円筒穴２１に内嵌状に装着されたブッシュ部材２２に形成されている。即ち、実施例３の第１，第２位置決め機構７Ｂ，８Ｂは、実施例１のもの比較して逆構造に構成されている。

この場合、第１，第２基準部材３１，４１に対応する位置において、ワークパレット３Ｂには第２のボルト挿通孔１８と、その頭部収容穴１８ａとが形成され、第１，第２基準部材３１，４１には、第１のボルト挿通孔１７が形成され、ベース部材２Ｂには、第１，第２基準部材３１，４１の第１のボルト挿通孔１７に連通する第１のボルト孔１３が形成される。その他の構成、作用及び効果は実施例１と同様であり、実施例１と同様のものに同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

尚、第２嵌合孔１２は、ワークパレット３Ｂに形成された円筒穴２１に装着されたブッシュ部材２２に形成されているが、実施例２と同様に第２嵌合孔１２をワークパレット３Ｂに直接形成しても良い。

次に、前記実施例１〜３を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記第１，第２環状係合部材５１，６１の径拡大方向への弾性変形を促進するため、図２５に示すように、第１，第２環状係合部材５１Ｃ，６１Ｃの例えば下半分に、ベース部材２側に向って開口する深溝状の環状溝５１ｂ，６１ｂを形成し、第１，第２環状係合部材５１Ｃ，６１Ｃのうちの環状溝５１ｂ，６１ｂより内側の部分に径拡大側へ弾性変形可能な環状係合壁部５１ｃ，６１ｃを形成する。

この構成によれば、第１，第２環状係合部材５１Ｃ，６１Ｃの外周面と第１，第２テーパ当接面５１ａ，６１ａとの間の少なくとも一部に第１，第２環状係合部材５１Ｃ，６１Ｃの弾性変形を促進する為のベース部材２側に向って開口した環状溝５１ｂ，６１ｂを形成したので、第１，第２環状係合部材５１Ｃ，６１Ｃに形成した環状溝５１ｂ，６１ｂを介して第１，第２環状係合部材５１Ｃ，６１Ｃの弾性変形を促進することができる。尚、第１，第２環状係合部材５１，６１がベース部材２に装着されている場合は、ワークパレット３側に向って開口した環状溝５１ｂ，６１ｂを形成すれば良い。

［２］前記第１，第２環状係合部材５１，６１の径拡大方向への弾性変形を促進するため、第１，第２環状係合部材５１，６１の周方向の１箇所を分断する分断部、又は第１，第２環状係合部材５１，６１の周方向の複数箇所を部分的に分断する部分分断部を形成しても良い。

［３］前記第１，第２基準部材３１，４１に前記第１，第２環状係合部材５１，６１を係合させてボルト４を締結した際に、第１，第２基準部材３１，４１を径縮小側へ弾性変形させるように構成しても良い。この場合、第１，第２環状係合部材５１，６１と第１，第２基準部材３１，４１の両方を弾性変形可能に構成しても良く、第１，第２基準部材３１，４１だけを弾性変形可能に構成しても良い。

［４］前記基準座面５は、必ずしもベース部材２の上面の全域に形成する必要はなく、ベース部材２の上面の複数部位に形成しても良い。同様に、基準座面５に当接する当接面６は、必ずしもワークパレット３の下面の全域に形成する必要はなく、ワークパレット３の下面の複数部位に形成しても良い。

［５］前記ボルト４，４Ａの頭部は、頭部収容穴１８ａ，１９ａに必ずしも収容することなく、これら頭部収容穴１８ａ，１９ａを省略して、ワークパレット３の上面から突出させても良い。

［６］図２６に示すように、第２基準部材４１Ｄと第２環状係合部材６１Ｄとで第２位置決め機構８Ｄを構成し、この第２位置決め機構８Ｄとは別の位置で、ワークパレット３にボルト挿通孔８１を形成すると共に、ベース部材２にはボルト挿通孔８１に対応するボルト孔８２を形成し、ボルト挿通孔８１に挿通させた固定用ボルト８３をボルト孔８２に螺合させることにより、ワークパレット３をベース部材２に固定する。ボルト挿通孔８１とボルト孔８２とボルト８３とで固定機構９Ｄが構成されている。

［７］前記対象物体は、ワークパレット３に限定するものではなく、種々の物品や部材や工具等を位置決め固定する装置に適用することができる。例えば、ワーク等を固定するバイスの爪部材（対象物体）をベース部材２に位置決めして固定する構造にも本発明を適用することができる。また、旋盤のチャック装置の爪部材（対象物体）をベース部材２に位置決めして固定する構造にも本発明を適用することができる。

［８］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

本発明に係る物体位置決め固定装置は、ワークパレット、バイス装置、チャック装置等に関連する技術分野において、ベース部材の上に対象物体を位置決めして固定する種々の機構に適用することができる。

Ｌ 中心線
１，１Ｂ パレット位置決め固定装置
２，２Ｂ ベース部材
３，３Ｂ ワークパレット
５ 基準座面
６ 当接面
７，７Ｂ 第１位置決め機構
８，８Ａ，８Ｂ，８Ｄ 第２位置決め機構
９，９Ｄ 固定機構
１１ 第１嵌合孔
１２，１２Ａ 第２嵌合孔
１２ａ，１２Ａａ １対のテーパ規制面
１３ 第１のボルト孔
１５ 第１装着穴
１６ 第２装着穴
１７ 第１のボルト挿通孔
１８ 第２のボルト挿通孔
２１ 円筒穴
２２ ブッシュ部材
３１ 第１基準部材
３１ａ 第１テーパ係合面
３２ 第１係合凸部
３３ 第１嵌合筒部
３４ 第１基端当接面
４１，４１Ｄ 第２基準部材
４１ａ 第２テーパ係合面
４２ 第２係合凸部
４３ 第２嵌合筒部
４３ａ １対のテーパ被規制面
４４ 第２基端当接面
４６ 抜け止めリング
５１，５１Ｃ 第１環状係合部材
６１，６１Ｃ，６１Ｄ 第２環状係合部材

Claims (6)

1. ベース部材の上に対象物体を水平方向と鉛直方向に位置決めして固定する物体位置決め固定装置において、
   前記ベース部材は鉛直方向に位置決めの為の基準座面を備えると共に、前記対象物体は前記基準座面に当接可能な当接面を備え、
   前記対象物体を水平方向に位置決め可能な第１位置決め機構と、この第１位置決め機構から離隔した位置に配置され対象物体が第１位置決め機構を中心として水平面内で回転しないように規制する第２位置決め機構と、前記対象物体をベース部材に押圧して固定可能な固定機構を備え、
   前記第１，第２位置決め機構は、ベース部材と対象物体の一方に装着された第１，第２基準部材であって、先端側ほど小径化する第１，第２テーパ係合面が形成された第１，第２係合凸部と、この第１，第２係合凸部に一体形成され且つ第１，第２係合凸部より小径の第１，第２嵌合筒部と、前記第１，第２係合凸部の前記第１，第２嵌合筒部側の基端に形成された第１，第２基端当接面とを備えた第１，第２基準部材と、前記第１，第２嵌合筒部が嵌合される第１，第２嵌合孔と、ベース部材と対象物体の他方に形成された第１，第２装着穴に固定的に装着されて前記第１，第２係合凸部が係合可能な第１，第２環状係合部材とを備え、
   前記第２嵌合孔は、前記第２嵌合筒部が前記第１，第２位置決め機構の軸心同士を結ぶ中心線の方向へ移動可能に形成され且つ前記中心線の方向に平行で且つ前記第２係合凸部から離隔するほど相接近するように傾斜した１対のテーパ規制面を備え、
   前記第２嵌合筒部は、前記１対のテーパ規制面に密着可能な１対のテーパ被規制面を備え、
   前記固定機構により対象物体をベース部材に押圧して固定した状態において、前記第１，第２係合凸部と第１，第２環状係合部材の少なくとも一方の径方向への弾性変形を介して前記第１，第２テーパ係合面が前記第１，第２環状係合部材の内周面に密着すると共に前記第１，第２基端当接面が前記ベース部材と対象物体の一方に当接し、前記第２嵌合筒部の弾性変形を介して前記１対のテーパ被規制面が前記１対のテーパ規制面に密着するように構成したことを特徴とする物体位置決め固定装置。
2. 前記第２嵌合孔は、ベース部材と対象物体の一方に直接形成されたことを特徴とする請求項１に記載の物体位置決め固定装置。
3. 前記第２嵌合孔は、ベース部材と対象物体の一方に形成された円筒穴に内嵌状に装着されたブッシュ部材に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の物体位置決め固定装置。
4. 前記第１，第２環状係合部材の外周面と、前記装着穴の内周面との間の少なくとも一部に第１，第２環状係合部材の弾性変形を促進する為の前記基準座面又は当接面に開口した環状溝を形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の物体位置決め固定装置。
5. 前記固定機構は、前記第１，第２基準部材に夫々形成された第１のボルト挿通孔と、この第１のボルト挿通孔に対応するように対象物体に夫々形成された第２のボルト挿通孔と、前記第１，第２のボルト挿通孔に対応するように前記ベース部材に夫々形成された第１，第２のボルト孔とを備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の物体位置決め固定装置。
6. 前記第２基準部材の第２嵌合筒部は、抜け止めリングを介して抜け止めされたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の物体位置決め固定装置。