JPWO2009096150A1 - ワークパレット位置決め固定装置 - Google Patents

Abstract

この位置決め固定装置（２）は、ワークパレット１をリング部材（４）を介してベース部材（６）に対して鉛直方向と水平方向に位置決めし且つ鉛直軸心の回りの回転を拘束する。ベース部材（６）は、リング部材（４）の下端基準面（９）を受け止めて鉛直方向に位置決め可能なＺ基準面（１０）と、水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部（１１ａ）と複数の辺部分（１１ｂ）を有する正多角形に形成され且つ上方ほど小径化するテーパ係合雄部（１１）とを備えている。リング部材（４）は、下端基準面がＺ基準面に当接状態になるようにテーパ係合雄部（１１）に係合可能なテーパ係合雌部（１３）とを備えている。また、ベース部材（６）にリング部材（４）を固定する為のクランプ機構（１８）を設け、テーパ係合雌部とテーパ係合雄部の少なくとも一方の辺部分が、弾性変形を介して他方に密着状に係合するように構成している。

Description

本発明は、ワークパレット位置決め固定装置に関し、ワークパレットに設けられたリング部材と、このリング部材を係合させて位置決めし回転拘束するベース部材とを含む１組の装置により、ワークパレットを３次元的に位置決めし且つ鉛直軸心回りの回転を拘束するように構成したものに関する。

従来、マシニングセンタ等の工作機械において、機械加工に供するワークピースは、ワークパレットに固定した状態で工作機械に投入される。そのワークパレットを工作機械のテーブルに精度よく位置決めして固定する為に、テーブル側にワークパレットを位置決めする機能のある複数のクランプ機構が装備される。

特許文献１のパレットのクランプ装置においては、ワークパレット２０の下面の４箇所にテーパ穴２５又は凹部３２を形成した雌側テーパブッシュ３４が固定されている。テーブル側には４つの雌側テーパブッシュ３４に係合してボールロック機構によりクランプする４組のクランプ機構３０，３１が設けられている。パレット２０の中心を挟んだ対角関係にある２組の雌側テーパブッシュ３４及びクランプ機構３０は、ワークパレット２０を鉛直方向と水平方向に位置決めしてクランプ可能である。残りの２組の雌側テーパブッシュ３４及びクランプ機構３１は、ワークパレット２０を鉛直方向に位置決めしてクランプ可能である。

特許文献２のデータム機能付きのクランプ装置においては、ワークパレット３を位置決めして固定する為の４組のクランプ機構４ａ，５ａ，６ａ・６ａをベース部材２に設けている。ワークパレット３の下部に４組のクランプ機構４ａ，５ａ，６ａ・６ａに対応する４つの係合リング部材４ｂ，５ｂ，６ｂ・６ｂを設けている。対角関係にある２組のクランプ機構４ａ，５ａと２つの係合リング部材４ｂ，５ｂにより、ワークパレット３を鉛直方向と水平方向に位置決めしてクランプ可能に構成し、残りの２組のクランプ機構６ａ・６ａと２つの係合リング部材６ｂ・６ｂによりワークパレット３をクランプ可能に構成してある。

これら特許文献１，２に記載の装置では、少なくとも、４組のクランプ機構と、２組の鉛直方向及び水平方向の位置決め機構を設けるため、ワークパレットを位置決めして固定する装置を構成する全体の部品数も多く、構造も複雑化し、設置スペースも大きくなり、製作コストも高価になる。

しかも、ワークパレットの４箇所を支持し固定する構造になるため、ワークパレットの中央部を強固に支持することが難しく、ワークパレットの弾性変形が発生しやすい。
小型のワークパレットの場合、４組のクランプ機構を組み込むスペースを確保する面でも困難を伴う。

特許文献３に記載のワーク保持システムにおいては、ベース側の受容体１と、ワークパレットに固定されるアダプタ７４とを設けている。受容体１の中段部の外周より部分に、環状の雄多角形部材２５がボルトにて固定されている。雄多角形部材２５に上方向きに小径化するテーパ外周面が形成され、このテーパ外周面は平面視にて三角形的形状に形成されている。

アダプタ７４には、雄多角形部材２５のテーパ外周面に係合するテーパ内周面を有する雌多角形部材８７がボルトにて固定され、また、雄多角形部材２５の上端面に当接する摩耗リング部材９０がボルトにて固定されている。ワークパレットを受容体１の上方から下降させていき、ワークパレット側の雌多角形部材８７のテーパ内周面を雄多角形部材２５のテーパ外周面に係合させ、摩耗リング部材９０を雄多角形部材２５の上端面に当接させる。そうすることにより、ワークパレットが鉛直方向と水平方向に位置決めされると共に、鉛直軸心回りに相対回転しないように拘束され、受容体１に設けられたエアシリンダと圧縮スプリングを含むボールロック機構により、受容体１に固定される。

特許文献４に記載の工具組立品においては、工具１２の基端部に断面が非円形のテーパ状突起１５を形成し、ホルダ１１に上記のテーパ状突起１５が嵌合可能なテーパ状凹部２５を形成し、テーパ状突起１５をテーパ状凹部２５に嵌合させてボルトにて固定するように構成してある。

特開平７−３１４２７０号公報 特開２００１−３８５６４号公報 米国特許第５，３７０，３７８号公報 特許第２５３６８９９号公報

特許文献３のワーク保持システムにおいては、雄多角形部材２５が環状部材で構成されて複数のボルトで受容体１に固定する構造であるため、その雄多角形部材２５と受容体１間の隙間、雄多角形部材２５とボルト間の微小隙間等により、テーパ外周面の形状精度が低下し易くなる。雌多角形部材８７も環状部材で構成されて複数のボルトでアダプタ７４に固定する構造であるため、上記と同様にテーパ内周面の形状精度が低下し易くなる。その結果、受容体１に対するワークパレットの位置決め精度を例えば２，３μｍまで高めることが困難になる。

雄多角形部材２５のテーパ外周面に雌多角形部材８７のテーパ内周面を密着状に係合させるためには、摩耗リング９０の厚さを微調節しなければならず、その微調節に多大の労力と時間がかかる。しかも、ワークパレットを搬入して固定するとき、テーパ外周面とテーパ内周面の鉛直軸心回りの回転位相にズレがある場合には、テーパ外周面とテーパ内周面が損傷する虞がある。

ボールロック機構において、エアシリンダのピストンロッドを大径に形成し、そのピストンロッドの外周面部にボール駆動用傾斜部及びボール退避用凹部を形成するため、ピストンロッドが大径化してエアシリンダが大型化し、製作コストが高価になる。
本発明の目的は、テーパ係合雄部及び雌部の形状精度を高めると共に高精度に２面拘束及び回転拘束可能なワークパレット位置決め固定装置を提供することなどである。

本発明のワークパレット位置決め固定装置によれば、ワークパレットに設けられたリング部材と、このリング部材が上方から係合可能なベース部材とを有し、リング部材をベース部材に対して鉛直方向と水平方向に位置決めし且つリング部材のベース部材に対する鉛直軸心の回りの回転を拘束するワークパレット位置決め固定装置において、前記ベース部材は、鉛直な軸心と、リング部材の下端基準面を受け止めて鉛直方向に位置決め可能なＺ基準面と、水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部と複数の辺部分とを有する正多角形に形成され且つ上方ほど小径化するテーパ係合雄部とを備え、このテーパ係合雄部はベース部材に一体的に形成され、前記リング部材は、鉛直な軸心と、前記下端基準面がＺ基準面に当接状態になるように前記テーパ係合雄部に係合可能で且つ水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部と複数の辺部分とを有する正多角形に形成されたテーパ係合雌部とを備え、このテーパ係合雌部はリング部材に一体的に形成され、前記ベース部材にリング部材を固定する為のクランプ機構を設け、前記テーパ係合雌部の外周側壁部とテーパ係合雄部の内周側壁部の少なくとも一方の径方向への弾性変形を介して、前記テーパ係合雌部がテーパ係合雄部に密着状に係合するように構成されたことを特徴としている。

ワークパレットをベース部材に係合させて位置決めするとき、ワークパレットに設けられたリング部材のテーパ係合雌部をベース部材のテーパ係合雄部に係合させ、リング部材の下端基準面をベース部材のＺ基準面で受け止めることにより、水平方向と鉛直方向に位置決めすることができる。その状態においてクランプ機構によりワークパレットをベース部材に固定することができる。テーパ係合雄部は水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部と複数の辺部分とを有する正多角形に形成されているため、テーパ係合雄部に対して複数の円弧状角部と複数の辺部分とを有するテーパ係合雌部が鉛直な軸心回りに相対回転することはない。

本発明によれば、ベース部材のテーパ係合雄部がベース部材に一体的に形成されているため、テーパ係合雄部の製作誤差発生要因を少なくしてテーパ係合雄部の形状精度を高めることができる。同様に、リング部材のテーパ係合雌部がリング部材に一体的に形成されているため、テーパ係合雌部の製作誤差発生要因を少なくしてテーパ係合雌部の形状精度を高めることができる。

リング部材のテーパ係合雌部は、下端基準面をＺ基準面に当接させた状態にしてテーパ係合雄部に係合可能であり、テーパ係合雌部の外周側壁部とテーパ係合雄部の内周側壁部の少なくとも一方の径方向への弾性変形を介して、テーパ係合雌部がテーパ係合雄部に密着状に係合する構成になっているため、この弾性変形を介して２面拘束を達成することができる。そのため、下端基準面又はＺ基準面の高さ方向位置を微調節することなく、また、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部の何れかに可動部材を用いることなく、２面拘束を確実に達成できる。

テーパ係合雄部が、水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部と複数の辺部分とを有する正多角形に形成され且つ上方ほど小径化する構造になっているため、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部の係合を介して、ベース部材に対してワークパレットを確実に回転拘束することができる。

本発明の上記の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（１）前記クランプ機構は、クランプ用油圧シリンダと、ベース部材とリング部材とに設けたボールロック機構とを有する。この構成によれば、ベース部材のＺ基準面とリング部材の下端基準面、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とで２面拘束し、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とで回転拘束すると共にベース部材にリング部材を強力に固定することができる。

（２）前記ボールロック機構は、前記ベース部材の上端部分に形成されてリング部材の円形開口に挿入される筒部と、この筒部に形成された複数のボール保持孔と、これら複数のボール保持孔に径方向へ可動に夫々保持された複数のボールと、前記リング部材の上端部の内周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール受容溝と、油圧シリンダのピストンロッドの上端部に設けられて筒部に上下摺動自在に配設された円板部材と、この円板部材の外周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール駆動用傾斜部及び複数のボール退避用凹部を有する。この構成によれば、このボールロック機構が、リング部材の上端部の内周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール受容溝を備えているため、ボール受容溝にボールが点接触でなく線接触的に当接することになるから、ボールによる圧痕がつきにくく、耐久性が向上する。この油圧シリンダのピストンロッドの上端部に円板部材を設け、この円板部材を筒状部の内側に上下摺動自在に配設し、この円板部材の外周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール駆動用傾斜部及び複数のボール退避用凹部を設けたため、ピストンロッドの大部分を小径化することができ、油圧シリンダの小型化を図ることができる。

（３）前記テーパ係合雄部は、前記複数のボールとＺ基準面の径方向中央を結ぶ円錐面よりも内周側に位置している。この構成によれば、ワークパレットをベース部材に係合させてクランプする際に、テーパ係合雌部を内周側へ押圧する力が作用するので、テーパ係合雌部の複数の辺部分とテーパ係合雄部の複数の辺部分の少なくとも一方の弾性変形を促進し、テーパ係合雄部にテーパ係合雌部を密着状に係合させることができる。

（４）前記ベース部材の筒部に設けられた前記複数のボール保持孔と複数のボールは、前記テーパ係合雄部の複数の辺部分の中央部に対応するように位置している。この構成によれば、複数のボールロック機構によりクランプする際に、テーパ係合雌部の複数の辺部分をテーパ係合雄部の複数の辺部分に押圧し、テーパ係合雌部をテーパ係合雄部に密着させることができる。

（５）前記ベース部材と円板部材の間に形成され加圧エアが供給される環状のエア室と、前記筒部に前記エア室に連通状に形成された複数のエアノズルと、前記下端基準面とＺ基準面の間にエアブローする為の複数の水平エアノズルと、前記複数の水平エアノズルに前記エア室から加圧エアを供給する複数のエア通路とを設けている。この構成によれば、リング部材をベース部材に係合させてクランプする際、エア室に加圧エアを供給し、複数の水平エアノズルから加圧エアを噴出して下端基準面とＺ基準面をエアブローするため、それらの間に切粉等の異物を噛み込むことがない。同様に、複数のエアノズルから加圧エアを噴出させて、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部をエアブローするため、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部の間に切粉等の異物を噛み込むことがない。水平エアノズルから、Ｚ基準面の全域に向けて広角にエアブローするため、エアブロー作用を向上できる。

（６）前記リング部材は、前記テーパ係合雄部に密着状に係合する際の径拡大方向への弾性変形を促進する弾性変形促進部を有する。この構成によれば、この弾性変形促進部により、リング部材のテーパ係合雌部の弾性変形を促進することができる。

（７）前記弾性変形促進部は、前記テーパ係合雌部を囲繞する壁部に下端開放状に形成された平面視にて円弧状の複数の円弧溝を備えている。この構成によれば、この弾性変形促進部は、テーパ係合雌部の壁部に下端開放状に形成された平面視にて円弧状の複数の円弧溝を備えたため、簡単な構造の弾性変形促進部となる。

（８）前記弾性変形促進部は、前記テーパ係合雌部を囲繞する壁部に上端開放状に形成された平面視にて円弧状の複数の円弧溝を備えている。この構成によれば、この弾性変形促進部は、テーパ係合雌部の壁部に上端開放状に形成された平面視にて円弧状の複数の円弧溝を備えたため、簡単な構造の弾性変形促進部となる。

（９）前記弾性変形促進部は、前記テーパ係合雌部を囲繞する壁部に下端開放状に形成された環状溝を備えている。この構成によれば、この弾性変形促進部は、テーパ係合雌部の壁部に形成された下端解放状の環状溝を備えたため、簡単な構造の弾性変形促進部となる。

（１０）前記弾性変形促進部は、前記環状溝より内周側の環状壁に周方向適当間隔おきに径方向向きの複数のスリットを備えている。この構成によれば、この弾性変形促進部は、環状溝より内周側の環状壁に周方向適当間隔おきに径方向向きの複数のスリットを備えたため、一層弾性変形しやすくなる。

（１１）前記弾性変形促進部は、前記環状溝より内周側の環状壁と環状溝の上方近傍部に上下方向に偏平に形成された環状溝を備えている。この構成によれば、この弾性変形促進部は、環状溝より内周側の環状壁と環状溝の上方近傍部に上下方向に偏平に形成された環状溝を備えたため、弾性変形が一層促進される。

（１２）前記弾性変形促進部は、前記テーパ係合雌部を囲繞する壁部に周方向適当間隔おきに形成された径方向向きの複数のスリットを備えている。この構成によれば、この弾性変形促進部は、テーパ係合雌部の壁部に周方向適当間隔おきに形成された径方向向きの複数のスリットを備えたため、テーパ係合雌部の壁部が周方向に弾性変形しやすくなって、径拡大方向へ弾性変形しやすくなる。

（１３）前記ベース部材に鉛直向きの複数の位置決めピンを設け、前記リング部材にそれら位置決めピンが挿入される複数のピン孔を設けている。この構成によれば、リング部材をベース部材に係合させる際に、上記の位置決めピンとピン孔により、鉛直な軸心回りの位相角を一致させた状態にして、テーパ係合雄部にテーパ係合雌部を係合させることができるから、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部の損傷を確実に防止することができる。

（１４）前記ベース部材に鉛直向きの複数の位置決めピンを設け、前記ワークパレットにそれら位置決めピンが挿入される複数のピン穴又は切欠き穴を設けている。この構成によれば、ワークパレットをベース部材に係合させる際に、上記の位置決めピンとピン穴又は切欠き穴により、鉛直な軸心回りの位相角を一致させた状態にして、テーパ係合雄部にテーパ係合雌部を係合させることができるから、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部の損傷を確実に防止することができる。

（１５）前記テーパ係合雄部の水平断面の正多角形は、８つの円弧状角部と８つの辺部分を有する正八角形である。この構成によれば、このテーパ係合雄部の水平断面の正多角形は、８つの円弧状角部と８つの辺部分とを有する正八角形であるが、この八角形は円形に近い形であるため、テーパ係合雄部の壁部に無駄が発生しにくくなり、小型化する上で有利である。

（１６）前記テーパ係合雄部の水平断面の正多角形は、６つの円弧状角部と６つの辺部分を有する正六角形である。この構成によれば、このテーパ係合雄部の水平断面の正多角形は、６つの円弧状角部と６つの辺部分とを有する正六角形であるが、この六角形は円形に近い形であるため、テーパ係合雄部の壁部に無駄が発生しにくくなり、小型化する上で有利である。

（１７）前記油圧シリンダは、前記ボールロック機構をクランプ駆動する為の皿バネ積層体を備えている。この構成によれば、皿バネ積層体の弾性力によりボール受容溝にボールを当接させてクランプすることができる。

（１８）前記油圧シリンダは、前記ボールロック機構をアンクランプ駆動する為の油圧が供給される油圧作動室を有する。この構成によれば、油圧によりボールをボール保持孔に移動させてクランプを解除することができる。

（１９）前記ボールロック機構は、前記ベース部材の上端部分に形成されてリング部材の円形開口に挿入される筒部と、この筒部に形成された複数のボール保持孔と、これら複数のボール保持孔に径方向へ可動に夫々保持された複数のボールと、前記リング部材の上端部の内周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール受容溝と、前記油圧シリンダの環状ピストン部材と、この環状ピストン部材の環状ピストンロッドの外周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール駆動用傾斜部及び複数のボール退避用凹部を有する。この構成によれば、このボールロック機構が、リング部材の上端部の内周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール受容溝を備えているため、ボール受容溝にボールが点接触でなく線接触的に当接することになるから、ボールによる圧痕がつきにくく、耐久性が向上する。この油圧シリンダは環状ピストン部材を有し、この環状ピストン部材の環状ピストンロッドの外周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール駆動部及び複数のボール退避部を設けたため、環状ピストン部材の軸心近傍部に貫通孔を設けることができる。

（２０）前記環状ピストン部材のピストン部に挿入され中心に貫通孔を有する中心筒部と、この中心筒部と一体的に形成された底蓋部材であって油圧作動室の底部を塞ぎベース部材に固定された底蓋部材とを設けている。この構成によれば、この貫通孔を利用してホースや電気信号ケーブル等を挿通させることができ、スペースを有効に活用することができる。

（２１）前記テーパ係合雄部の前記水平断面における複数の辺部分の各々が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状に形成されている。この構成によれば、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、テーパ係合雄部の辺部分とテーパ係合雌部の辺部分との接触面積が増加し、高精度にリング部材をセンタリングすることができ、求心性を向上させることができる。

（２２）前記テーパ係合雄部の前記水平断面における複数の辺部分の各々が、直線状に形成されている。この構成によれば、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、複数の辺部分の各々の直線状の形状により回転拘束力を向上させることができる。

（２３）前記テーパ係合雌部の前記水平断面における複数の辺部分の各々は、その中央部に形成された逃し凹部と、この逃し凹部の両側に形成された１対の係合密着部とを有する。この構成によれば、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、１対の係合密着部により密着箇所の数が２倍になり水平方向への位置決め精度と回転拘束力が向上する。また、辺部分に逃し凹部を設けたことにより１対の係合密着部の圧縮応力が増大するので径拡大方向への弾性変形を促進し密着性を向上することができる。さらに、逃し凹部の表面を研磨加工する必要がないので、研磨加工コストを低減できる。

（２４）前記テーパ係合雄部の前記水平断面における複数の辺部分の各々は、その中央部に形成された逃し凹部と、この逃し凹部の両側に形成された１対の係合密着部とを有する。この構成によれば、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、１対の係合密着部により密着箇所の数が２倍になり水平方向への位置決め精度と回転拘束力が向上する。また、辺部分に逃し凹部を設けたことにより１対の係合密着部の圧縮応力が増大するので径縮小方向への弾性変形を促進し密着性を向上することができる。さらに、逃し凹部の表面を研磨加工する必要がないので、研磨加工コストを低減できる。

本発明の実施例１に係る位置決め固定装置の図３のＩ−Ｉ線断面図である。 位置決め固定装置の図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 位置決め固定装置の平面図である。 ベース側ユニットの平面図である。 リング部材の裏面側の斜視図である。 実施例２に係る位置決め固定装置の断面図である。 実施例３に係る位置決め固定装置の平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 実施例４に係る位置決め固定装置とワークパレットの平面図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。 実施例５に係る位置決め固定装置の断面図である。 実施例６に係る位置決め固定装置の平面図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。 実施例７に係る位置決め固定装置の平面図である。 図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図である。 実施例８に係るリング部材の第１変形例の断面図である。 リング部材の第２変形例の断面図である。 リング部材の第３変形例の断面図である。 リング部材の第４変形例の断面図である。 リング部材の第５変形例の断面図である。 リング部材の第６変形例の断面図である。 リング部材の第７変形例の断面図である。 リング部材の第８変形例の断面図である。 実施例９に係るベース部材の第１変形例の平面図である。 ベース部材の第２変形例の平面図である。 実施例１０に係るベース部材の第１変形例の平面図である。 ベース部材の第２変形例の平面図である。 ベース部材の第３変形例の平面図である。 実施例１１に係る位置決め固定装置とワークパレットの断面図である。 実施例１２に係る位置決め固定装置とワークパレットの断面図である。 位置決め固定装置の平面図である。 実施例１３に係る位置決め固定装置の平面図である。 位置決め固定装置の側面図である。 リング部材の斜視図である。 リング部材の平面図である。 リング部材の断面図である。 テーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の要部拡大図である。 実施例１３の変更形態に係るテーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の第１変形例の要部拡大断面図である。 テーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の第２変形例の要部拡大断面図である。 テーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の第３変形例の要部拡大断面図である。 テーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の第４変形例の要部拡大断面図である。 テーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の第５変形例の要部拡大断面図である。 テーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の第６変形例の要部拡大断面図である。 テーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の第７変形例の要部拡大断面図である。 テーパ係合雄部及びテーパ係合雌部の辺部分の第８変形例の要部拡大断面図である。 実施例１４に係るワークパレットと位置決め固定装置の断面図である。 実施例１５に係るワークパレットと位置決め固定装置の断面図である。 実施例１６に係るワークパレットと位置決め固定装置の断面図である。 実施例１７に係るワークパレットと位置決め固定装置の断面図である。 実施例１８に係るワークパレットと位置決め固定装置の断面図である。 実施例１９に係るワークパレットと位置決め固定装置の断面図である。 実施例２０に係るワークパレットと位置決め固定装置の断面図である。 ワークパレットの裏面側からの斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｄ，１０１，１５１Ａ〜１５１Ｆ ワークパレット
２，２Ｌ，１０２，１５２Ａ〜１５２Ｆ 位置決め固定装置
４，４Ａ〜４Ｌ，４Ｏ，４Ｐ，４Ｚ，１５４Ａ〜１５４Ｆ リング部材
５ 下部ベース部材
６，６Ａ〜６Ｇ，６Ｌ，１０６，１５６Ａ〜１５６Ｆ ベース部材
８，８Ａ〜８Ｆ，１０８ クランプ機構
９ 下端基準面
１０ Ｚ基準面
１１，１１Ａ〜１１Ｅ，１１Ｌ〜１１Ｎ，１１Ｚ，１１１テーパ係合雄部
１１ａ，１１ａＡ〜１１ａＥ，１１ａＬ 円弧状角部
１１ｂ，１１ｂＡ〜１１ｂＥ，１１ｂＬ〜１１ｂＮ 辺部分
１３，１３Ｌ〜１３Ｎ，１１３ テーパ係合雌部
１３ａ，１３ａＬ 円弧状角部
１３ｂ，１３ｂＬ〜１３ｂＮ 辺部分
１４，１１４，１６４Ａ〜１６４Ｅ クランプ用油圧シリンダ
１５，１１５，１６５Ａ〜１６５Ｃ ボールロック機構
１７ ピストン部材
１８ 油圧作動室
２３ ボール保持孔
２４ ボール
２５ ボール受容溝
２６，２６Ａ 円板部材
２７ ボール駆動用傾斜部
２８ ボール退避用凹部
３５，３８ 逃し凹部
３６，３６Ａ，３６Ｂ，３９，３９Ａ，３９Ｂ 係合密着部
５０，５０Ａ〜５０Ｉ 弾性変形促進部
１８８ ロック機構
１９０ コレット機構
１９５ ダイヤフラム機構

以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。

先ず、ワークパレット１について説明する。
図１，図２に示すように、ワークパレット１は、マシニングセンタ等の工作機械による機械加工に供されるワークピースを固定する為のものである。ワークパレット１は、ワークパレット位置決め固定装置２（以下、位置決め固定装置２という）により工作機械のテーブル（又はテーブル相当部材）に鉛直方向と水平方向とに位置決めされ固定されると共に、ワークパレット１の前記テーブルに対する鉛直軸心の回りの回転を拘束される。

ワークパレット１は、平面視にて正方形の鋼製の板部材からなるパレット本体１ａと、このパレット本体１ａの下部に複数のボルト４ａで固定されたリング部材４とで構成されている。リング部材４の鉛直な軸心４ｂは、パレット本体１ａの中心を貫通しており、リング部材４の外径はパレット本体１ａの幅の約２／３〜４／５位である。リング部材４には、その直径の約０．５〜０．６倍の直径を有する円形開口４ｃが形成されている（図５参照）。この円形開口４ｃの上方近傍においてパレット本体１ａの下面部には、円形開口４ｃよりもやや大径の円形凹部１ｂが形成されている。円形凹部１ｂと円形開口４ｃは下方へ開口している。

次に、位置決め固定装置２の全体構成について図１〜図５に基づいて説明する。
位置決め固定装置２は、前記テーブルに固定されるベース側ユニット３と、ワークパレット１に設けられたリング部材４とを備えている。ベース側ユニット３は、下部ベース部材５と、この下部ベース部材５に複数のボルト７で固定されたベース部材６と、このベース部材６にリング部材４を固定解除可能に固定するクランプ機構８とを備えている。下部ベース部材５が複数のボルトで工作機械のテーブルに固定される。尚、下部ベース部材５とテーブルを一体的に形成しても良い。

次に、ベース部材６について説明する。
図１〜図４に示すように、ベース部材６は、鉛直な軸心６ａと、リング部材４の下端基準面９を受け止めて鉛直方向に位置決め可能なＺ基準面１０と、水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部１１ａと外側へ僅かに膨らんだ複数の辺部分１１ｂとを有する正多角形に形成され且つ上方ほど小径化するテーパ係合雄部１１と、リング部材４の円形開口４ｃに挿入可能な筒部６ｂとを備えている。このテーパ係合雄部１１はベース部材６に一体的に形成されており、テーパ係合雄部１１の鉛直に対する傾斜角は７°〜１２°程度が望ましい。テーパ係合雄部１１の水平断面は、外側へ凸の８つの円弧状角部１１ａと外側へ僅かに膨らんだ８つの辺部分１１ｂとを有する正八角形に形成されている。８つの辺部分１１ｂは、外側に向けて緩やかに微小曲率の円弧状にカーブしている。テーパ係合雄部１１は、後述する８つのボールロック機構１５のボール２４とＺ基準面１０の径方向中央を結ぶ円錐面より内周側に位置している。

ベース部材６は、複数のボルト７で下部ベース部材５に固定されている。Ｚ基準面１０は、ベース部材６の上面のうちのテーパ係合雄部１１より外側の部分に、平面視にて開角が４５°の円弧状に形成されている。Ｚ基準面１０がテーパ係合雄部１１の辺部分１１ｂに対応するように周方向等間隔おきに４カ所に形成されている。これらＺ基準面１０より内側には、浅い環状凹溝１０ａが形成されている。軸心６ａを挟んで対向する１対のＺ基準面１０に、加圧エアを噴出する着座確認ノズル１２が形成されている。これら着座確認ノズル１２へ加圧エアを供給するエア通路１２ａがベース部材６と下部ベース部材５に形成されている。このエア通路１２ａが加圧エア供給源及び圧力スイッチに接続され、圧力スイッチによりエア通路１２ａのエア圧の変化を検出し、そのエア圧の変化からリング部材４の下端基準面９が４つのＺ基準面１０に着座したことを確認する。

次に、リング部材４について説明する。
図１〜図３，図５に示すように、リング部材４は、鉛直な軸心４ｂと、環状の下端基準面９と、この下端基準面９がベース部材６のＺ基準面１０に当接状態になるようにテーパ係合雄部１１に上方から係合可能で且つ水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部１３ａと複数の辺部分１３ｂとを有する正多角形に形成されたテーパ係合雌部１３とを備えている。テーパ係合雌部１３がテーパ係合雌部１３の外周側壁部の径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１に密着状に係合する。このテーパ係合雌部１３はリング部材４に一体的に形成されている。このテーパ係合雌部１３の水平断面は、外側へ凸の８つの円弧状角部１３ａと外側へ僅かに膨らんだ８つの辺部分１３ｂとを有する正八角形に形成されている。テーパ係合雌部１３は上方ほど小径化している（図５参照）。８つの辺部分１３ｂは、外側へ向けて緩やかに微小曲率の円弧状にカーブしている。リング部材４は、複数のボルト４ａによりパレット本体１ａに固定されている。リング部材４の下面部には、環状の下端基準面９の内側に浅い環状凹部９ａが形成されている。尚、テーパ係合雄部１１がテーパ係合雌部１３に密着状に係合する際に、円弧状角部１１ａが円弧状角部１３ａに僅かな隙間を空けて係合する構造にしても良いし、密着状に係合する構造にしても良い。

次に、クランプ機構８について説明する。
図１，図２に示すように、クランプ機構８はベース部材６にリング部材４を介してワークパレット１を固定する為のものである。このクランプ機構８は、クランプ用油圧シリンダ１４と、ベース部材６とリング部材４とに設けたボールロック機構１５とを備えている。クランプ用油圧シリンダ１４は、下部ベース部材５とベース部材６とに形成されたシリンダボア１６と、このシリンダボア１６に上下方向に可動に装着されたピストン部材１７と、クランプ解除用の油圧作動室１８と、外部の油圧供給源に接続された油圧供給路１９と、ピストン部材１７とベース部材６とに形成された環状のバネ収容室２０と、このバネ収容室２０に装着された圧縮状態の皿バネ積層体２１とを備えている。バネ収容室２０に接続された呼吸用エア通路２２がベース部材６に形成されている。

次に、ボールロック機構１５について説明する。
図１，図４，図５に示すように、ボールロック機構１５は、ベース部材６の筒部６ｂに形成された８つのボール保持孔２３と、これらボール保持孔２３に径方向へ可動に装着された８つのボール２４（鋼球）と、リング部材４の上端部の内周側部分に８つのボール保持孔２３に対応するように形成された８つのボール受容溝２５と、ピストン部材１７のピストンロッド１７ａの上端部分に設けられ且つ筒部６ｂに上下方向に摺動自在に内嵌された円板部材２６と、この円板部材２６の外周部に８つのボール保持孔２３に対応するように形成された８組のボール駆動用傾斜部２７及びボール退避用凹部２８とを備えている。これら８つのボール保持孔２３と８つのボール２４は、テーパ係合雄部１１の８つの辺部分１１ｂの中央部に対応するように位置している。

ボール受容溝２５は、ボール２４の下端部を受容可能な傾斜した部分円筒溝に形成されている。円板部材２６は、ピストンロッド１７ａの上端部分に、８組のボール駆動用傾斜部２７及びボール退避用凹部２８を８つのボール保持孔２３に対応させた状態にして、ナット部材２９により固定されている。ナット部材２９は、工具を係合させる為の複数の穴２９ａを有する。

油圧作動室１８に油圧を供給してピストン部材１７を上昇位置に保持し、８つのボール２４を８つのボール退避用凹部２８に部分的に退避させた状態で、ワークパレット１のリング部材４をベース部材６に上方から係合させる。次に、油圧作動室１８の油圧をドレン圧に切換えると、ピストン部材１７が皿バネ積層体２１の弾性力で下降駆動される。この下降駆動時に、図１に示すように、８つのボール駆動用傾斜部２７により８つのボール２４が径方向外側へ駆動されて８つのボール受容溝２５に係合してそれらボール受容溝２５を下方へ押圧するため、クランプ機構８によりリング部材４がベース側ユニット３にクランプされる。クランプ解除時には、油圧作動室１８に油圧を供給すると、ピストン部材１７が上昇して、８つのボール２４が８つのボール退避用凹部２８に部分的に退避し、クランプ解除される。

次に、エアブロー機構について説明する。
図１，図４に示すように、ベース部材６と円板部材２６の間に環状のエア室３０が形成され、このエア室３０に加圧エアを供給するエア供給路３１が形成されている。このエア供給路３１が、下部ベース部材５内に形成したエア通路３１ａを介して加圧供給源に接続され、このエア室３０に加圧エアが供給される。

下端基準面９とＺ基準面１０の間及び下端基準面９とベース部材６の間の切削切粉等の異物をエアブローする為に、エア室３０から加圧エアが供給される８本のエア通路３２と、これらエア通路３２に夫々連なるスリット状の水平エアノズル３２ａが形成されている。水平エアノズル３２ａは、Ｚ基準面１０の全面にエアブローするように厚さの小さい部分円形に形成されている。

テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の間にエアブローするために、筒部６ｂの下端部には、エア室３０に連なる８つのエアノズル３３が形成されている。これらエアノズル３３から加圧エアを噴出させながら、リング部材４をベース部材６に係合させていくと、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の間の狭い隙間が強力にエアブローされ、切削切粉等の異物が除去される。

次に、ワークパレット位置決め固定装置２の作用、効果について説明する。
ワークピースが固定されたワークパレット１を工作機械のテーブルに位置決めして固定するとき、クランプ機構８の油圧作動室１８に油圧を供給した状態で、リング部材４をベース部材６に係合させる。このとき、エア室３０に加圧エアを供給しながら行う。

このとき、リング部材４とベース部材６の軸心回りの回転位相を一致させた状態で係合させ、テーパ係合雌部１３をテーパ係合雄部１１に軽く当接させ、リング部材４の下端基準面９を８つのＺ基準面１０に軽く当接させた状態にする。次に、油圧作動室１８の油圧をドレン圧に切換えると、前述のようにリング部材４をベース側ユニット３にクランプしたクランプ状態になる。このとき、テーパ係合雌部１３が、そのテーパ係合雌部１３の外周側壁部の微小な弾性変形を介してテーパ係合雄部１１に密着状態になり、下端基準面９がＺ基準面１０に密着状態になる。

下端基準面９をＺ基準面１０に密着させることにより、ワークパレット１を鉛直方向（Ｚ方向）に高精度に位置決めすることができる。テーパ係合雌部１３をテーパ係合雄部１１に密着させることにより、ワークパレット１を水平方向へ高精度に位置決めすることができる。さらに、ベース部材６に対するワークパレット１の鉛直な軸心回りの回転位相を高精度で位置決めすることができ、ベース部材６に対してワークパレット１が軸心回りに回転しないように拘束することができる。このように、下端基準面９又はＺ基準面１０の高さ方向位置を微調節することなく、また、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の何れかに可動部材を用いることなく、２面拘束を確実に達成できる。

ワークパレット１は、そのワークパレット１に固定されるリング部材４を有し、このリング部材４にテーパ係合雌部１３が一体的に形成されたため、ワークパレット１にテーパ係合雌部１３を直接形成するよりも製作コストを低減することができる。テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の水平断面が８つの円弧状角部１１ａ，１３ａと８つの辺部分１１ｂ，１３ｂを有する正八角形であるため、非円形の正多角形でありながら円形に近い形状であるから、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３における壁部の無駄や空間の無駄が非常に少なく、装置を小型化する上で有利であり、製作コスト面でも有利である。

テーパ係合雄部１１の８つの辺部分１１ｂの各々が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状に形成され、テーパ係合雌部１３の８つの辺部分１３ｂの各々が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状に形成されたので、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３とが密着状に係合する際に、辺部分１１ｂと辺部分１３ｂとの接触面積が増加し、高精度にリング部材４をセンタリングすることができ、求心性を向上させることができる。

テーパ係合雄部１１は、複数のボール２４とＺ基準面１０の径方向中央を結ぶ円錐面よりも内周側に位置しているので、リング部材４をベース部材６に係合させてクランプする際に、テーパ係合雌部１３の８つの辺部分１３ｂを内周側へ押圧する力が作用する。そのため、テーパ係合雌部１３の８つの辺部分１３ｂの外周側壁部の径拡大方向への弾性変形を促進し、８つの辺部分１１ｂに８つの辺部分１３ｂを密着状に係合させることができる。

８つのボール保持孔２３と８つのボール２４は、テーパ係合雄部１１の８つの辺部分１１ｂの中央部に対応するように位置しているので、ボールロック機構８によりクランプされる際に、テーパ係合雌部１３の８つの辺部分１３ｂをテーパ係合雄部１１の８つの辺部分１１ｂに確実に押圧する。そのため、テーパ係合雄部１１にテーパ係合雌部１３を密着させることができる。

リング部材４をベース部材６に係合させてクランプ機構８によりクランプする際、エア室３０に加圧エアを供給し、８つの水平エアノズル３２ａから加圧エアを噴出して下端基準面９とＺ基準面１０をエアブローするため、それらの間に切粉等の異物を噛み込むことがない。同様に、８つのエアノズル３３から加圧エアを噴出させて、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３をエアブローするため、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の間に切粉等の異物を噛み込むことがない。水平エアノズル３２ａから、Ｚ基準面１０の全域に向けて広角にエアブローするため、エアブロー作用を向上できる。

クランプ機構８によるクランプを解除する際には、既述のように、油圧作動室１８に油圧を供給し、８つのボール２４がボール退避用凹部２８に退避可能にすると共に、ピストンロッド１７ａの上端をワークパレット１の円形凹部１ｂの上端壁面に当接させて上方へ突き上げる。そうすると、テーパ係合雌部１３とテーパ係合雄部１１との係合が分離され、クランプ解除することができる。クランプ状態のとき、ボール２４はボール受容溝２５により円弧接触状態で受け止められるため、リング部材４にボール２４による圧痕がつきにくく、耐久性が向上する。しかも、８つのボール受容溝２５に係合しているため、これらによっても、ベース部材６に対してワークパレット１が軸心回りに回転しないように拘束することができる。

しかも、クランプ機構８のピストンロッド１７ａの上端部に円板部材２６を設け、この円板部材２６の外周部に、８つのボール駆動用傾斜部２７及びボール退避用凹部２８を形成したため、ピストンロッド１７ａの大部分を小径化することができ、油圧シリンダ１４を小型、軽量化することができる。円板部材２６を有効利用してエア室３０を形成するため、エアブローのためのエア供給路の構成を簡単化することができた。

以下、上記のワークパレット位置決め固定装置２を部分的に変更した種々の実施例及びこれらの実施例を部分的に変更した種々の実施例について説明するが、先行する実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。

図６に示すように、テーパ係合雄部１１Ｚは軸心方向の長さが小さなテーパ係合雄部１１Ｚであって、リング部材４の下端部分に対応するテーパ係合雄部１１Ｚに形成される。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

図７、図８に示すように、ベース部材６Ａには、軸心６ａに対して対称に位置する鉛直の１対の位置決めピン４０が固定されている。リング部材４Ａには位置決めピン４０が挿入される１対のピン穴４１が形成されている。位置決めピン４０の上端部分にはコーン状のテーパ部４０ａが形成されている。これら位置決めピン４０をピン穴４１に嵌合させることで、ベース部材６Ａに対するワークパレット１Ａの軸心回りの回転位相が正しく位置決めされる。

それ故、テーパ係合雌部１３をテーパ係合雄部１１に係合させる際に、テーパ係合雌部１３の複数の円弧状角部１３ａがテーパ係合雄部１１の複数の円弧状角部１１ａに一致させた状態に回転位相を合わせることができる。しかも、回転位相を合わせない状態では、テーパ係合雌部１３をテーパ係合雄部１１に係合させることができないため、回転位相の不一致のまま係合させることで発生するテーパ係合雌部１３やテーパ係合雄部１１の損傷を防止することができる。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

図９、図１０に示すように、実施例３と同目的の為に、ベース部材６Ｂに軸心６ａに対して対称に位置する鉛直の１対の位置決めピン４２が固定されている。リング部材４Ｂは、１対の位置決めピン４２の間の距離よりも小径に形成されている。ワークパレット１Ｂには、１対の位置決めピン４２が係合する１対の切欠き穴４３が形成されている。位置決めピン４２の上端部にはテーパ部４２ａが形成されている。切欠き穴４３は、ワークパレット１Ｂの上端まで貫通しているため、１対の切欠き穴４３を１対の位置決めピン４２に位置合わせする上で有利である。尚、切欠き穴４３の代わりにピン穴を形成してもよい。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

図１１に示すように、ワークパレット１ＣをＡＴＣ（自動工具交換装置）のアーム部材で把持する為に、リング部材４Ｃの外周部に、断面台形状の把持溝４４が形成されている。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

図１２、図１３に示すように、リング部材４Ｄは、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際のテーパ係合雌部１３の外周側壁部の径拡大方向への弾性変形を促進する弾性変形促進部５０を有する。この弾性変形促進部５０は、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部に下端開放状に形成された平面視にて円弧状の８つの円弧溝５１を備えている。円弧溝５１と隣接する円弧溝５１の間には、円弧溝５１の周方向長さの約半分の周方向長さのリブ壁５３が形成され、８つの円弧溝５１の内側にはある程度の剛性を有する環状壁５２が形成されている。

テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際には、８つのリブ壁５３と環状壁５２の径拡大方向への弾性変形を介して密着状に係合し、水平方向に精度よく位置決め可能になっている。尚、リブ壁５３は、水平断面における正八角形の円弧状角部に対応する周方向位置に形成されている。円弧溝５１の数は８つに限定されず、８つ未満でもよく、９つ以上でもよい。

このように、弾性変形促進部５０を設けたため、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際に、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部の径拡大方向への弾性変形を促進することができる。しかも、全周に対する複数のリブ壁５３の合計長さの比率を適切に設定することにより、８つのリブ壁５３と環状壁５２の剛性と弾性変形性を適切に設定することができるため、設計の自由度に優れる。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

図１４、図１５に示すように、リング部材４Ｅは、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際のテーパ係合雌部１３の外周側壁部の弾性変形を促進する弾性変形促進部５０Ａを有する。この弾性変形促進部５０Ａは、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部に上端開放状に形成された平面視にて円弧状の８つの円弧溝５４を備えている。円弧溝５４と隣接する円弧溝５４の間には、円弧溝５４の周方向長さの約半分の周方向長さのリブ壁５５が形成されている。８つの円弧溝５４の内側にはある程度の剛性を有する環状壁６９が形成されている。８つの円弧溝５４の下側には環状壁６９と同程度の厚さの下壁５６が形成されている。その他の構成、作用、効果は、実施例６と同様である。

次に、弾性変形促進部５０，５０Ａの種々の変更形態を図１６〜図２３に基づいて説明するが、図１６〜図２３においては、リング部材４のみを図示し、上方をワークパレット１側とし、下方をベース部材６側として説明する。

図１６に示す第１例のリング部材４Ｆでは、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際のテーパ係合雌部１３の外周側壁部の弾性変形を促進する弾性変形促進部５０Ｂを有する。この弾性変形促進部５０Ｂは、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部に形成された下端解放状の環状溝５７を備えている。この環状溝５７の断面形状は径方向の幅が小さな矩形状である。テーパ係合雌部１３と環状溝５７の間には、径拡大方向へ弾性変形可能で且つある程度の剛性を有する環状壁５８が形成されている。環状壁５８の径方向の厚さを適切に設定することにより、環状壁５８の剛性と弾性変形性を適切に設定することができるため、設計の自由度に優れる。

図１７に示すように、図１６に示す弾性変形促進部を部分的に変更した弾性変形促進部５０Ｃとして、第２例のリング部材４Ｇには、環状溝５７に加えて、環状壁５８に形成された複数（例えば、２つ又は４つ）の切欠き部５９が形成されている。

図１８に示すように、図１６に示す弾性変形促進部を部分的に変更した弾性変形促進部５０Ｄとして、第３例のリング部材４Ｈには、環状溝５７に加えて、環状壁５８に形成された複数（例えば、８つ）のスリット６０が形成されている。

図１９に示すように、図１６に示す弾性変形促進部を部分的に変更した弾性変形促進部５０Ｅとして、第４例のリング部材４Ｉには、環状溝５７に加えて、その環状溝５７より内周側の環状壁５８と環状溝５７の上方近傍部に上下方向に偏平に形成された環状溝６１が形成されている。環状溝５７の上壁部である環状の連結壁５８ａが薄く形成されているため、環状壁５８と連結壁５８ａが径拡大方向に弾性変形しやすくなっている。

図２０に示すように、図１６に示す弾性変形促進部を部分的に変更した弾性変形促進部５０Ｆとして、第５例のリング部材４Ｊには、環状溝５７に加えて、環状溝５７の内周側の環状壁５８に形成された複数（例えば、８つ）の矩形の開口穴６２が形成されている。

図２１に示す第６例のリング部材４Ｋは、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際のテーパ係合雌部１３の外周側壁部の弾性変形を促進する弾性変形促進部５０Ｇを有する。この弾性変形促進部５０Ｇは、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部に周方向適当間隔おきに形成された径方向向きの複数（例えば、８つ）のスリット６３を備えている。

図２２に示すように、図１６に示す弾性変形促進部を部分的に変更した弾性変形促進部５０Ｈとして、第７例のリング部材４Ｏには、断面三角形状の環状溝６４が形成されている。この環状溝６４の内側には環状壁６５が形成されている。尚、リング部材４Ｏの上面部には、ワークパレットの大径化された円形凹部に嵌合させる為の嵌合筒部６６が突出状に形成されている。

図２３に示す第８例のリング部材４Ｐは、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際のテーパ係合雌部１３の外周側壁部の弾性変形を促進する弾性変形促進部５０Ｉを有する。この弾性変形促進部５０Ｉは、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部に形成された環状溝６７を備えている。環状溝６７の下面側と内周側には断面Ｌ形の環状壁６８が形成され、環状溝６７の上端部が内側へ開口されている。

図２４はベース部材６Ｃの平面図であり、この図２４に示す第１例のベース部材６Ｃでは、ベース部材６Ｃのテーパ係合雄部１１Ａは上方ほど小径化するように構成されている。テーパ係合雄部１１Ａの水平断面が外側へ凸の６つの円弧状角部１１ａＡと外側へ僅かに膨らんだ６つの辺部分１１ｂＡとを有する正六角形に形成されている。このテーパ係合雄部１１Ａはベース部材６Ｃに一体的に形成されている。リング部材のテーパ係合雌部は、リング部材の径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ａに密着状に係合する形状に形成されている。

テーパ係合雄部１１Ａの水平断面が外側へ凸の６つの円弧状角部１１ａＡと外側へ僅かに膨らんだ６つの辺部分１１ｂＡを有する正六角形であるため、正多角形でありながら円形に近い形状であるから、テーパ係合雄部１１Ａとテーパ係合雌部における壁部の無駄や空間の無駄が非常に少なく、装置を小型化する上で有利であり、製作コスト面でも有利である。テーパ係合雄部１１Ａとテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、テーパ係合雄部１１Ａの辺部分１１ｂＡとテーパ係合雌部の辺部分との接触面積が増加し、高精度にリング部材をセンタリングすることができ、求心性を向上させることができる。

図２５はベース部材６Ｄの平面図であり、この図２５に示す第２例のベース部材６Ｄでは、ベース部材６Ｄのテーパ係合雄部１１Ｂは上方ほど小径化するように構成されている。テーパ係合雄部１１Ｂの水平断面が外側へ凸の４つの円弧状角部１１ａＢと外側へ僅かに膨らんだ４つの辺部分１１ｂＢとを有する正四角形に形成されている。このテーパ係合雄部１１Ｂはベース部材６Ｄに一体的に形成されている。リング部材のテーパ係合雌部は、テーパ係合雌部の外周側壁部の径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ｂに密着状に係合可能な形状に形成されている。テーパ係合雄部１１Ｂとテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、テーパ係合雄部１１Ｂの辺部分１１ｂＢとテーパ係合雌部の辺部分との接触面積が増加し、高精度にリング部材をセンタリングすることができ、求心性を向上させることができる。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

図２６はベース部材６Ｅの平面図であり、この図２６に示す第１例のベース部材６Ｅでは、ベース部材６Ｅのテーパ係合雄部１１Ｃは上方ほど小径化するように構成されている。テーパ係合雄部１１Ｃの水平断面が外側へ凸の８つの円弧状角部１１ａＣと８つの辺部分１１ｂＣを有する正八角形に形成され、８つの辺部分１１ｂＣの各々が直線状に形成されている。このテーパ係合雄部１１Ｃはベース部材６Ｅに一体的に形成されている。リング部材のテーパ係合雌部は、テーパ係合雌部の外周側壁部の径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ｃに密着状に係合可能な形状に形成されている。８つの辺部分１１ｂＣの各々が、直線状に形成されたので、テーパ係合雄部１１Ｃとテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、８つの辺部分１１ｂＣの直線状の形状により回転拘束力を向上させることができる。

図２７はベース部材６Ｆの平面図であり、この図２７に示す第２例のベース部材６Ｆでは、ベース部材６Ｆのテーパ係合雄部１１Ｄは上方ほど小径化するように構成されている。テーパ係合雄部１１Ｄの水平断面が外側へ凸の６つの円弧状角部１１ａＤと６つの辺部分１１ｂＤを有する正六角形に形成され、６つの辺部分１１ｂＤの各々が直線状に形成されている。このテーパ係合雄部１１Ｄはベース部材６Ｆに一体的に形成されている。リング部材のテーパ係合雌部は、テーパ係合雌部の外周側壁部の径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ｄに密着状に係合可能な形状に形成されている。６つの辺部分１１ｂＤの各々が、直線状に形成されたので、テーパ係合雄部１１Ｄとテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、６つの辺部分１１ｂＤの直線状の形状により回転拘束力を向上させることができる。

図２８はベース部材６Ｇの平面図であり、この図２８に示す第３例のベース部材６Ｇでは、ベース部材６Ｇのテーパ係合雄部１１Ｅは上方ほど小径化するように構成されている。テーパ係合雄部１１Ｅの水平断面が外側へ凸の４つの円弧状角部１１ａＥと４つの辺部分１１ｂＥとを有する正四角形に形成されている。４つの辺部分１１ｂＥの各々が直線状に形成され、このテーパ係合雄部１１Ｅはベース部材６Ｇに一体的に形成されている。リング部材のテーパ係合雌部は、テーパ係合雌部の外周側壁部の径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ｆに密着状に係合可能な形状に形成されている。４つの辺部分１１ｂＥの各々が、直線状に形成されたので、テーパ係合雄部１１Ｅとテーパ係合雌部とが密着状に係合する際に、４つの辺部分１１ｂＥの直線状の形状により回転拘束力を向上させることができる。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

図２９に示すように、平板部材２６Ａは、筒部６ｂの内側に上下摺動自在に配設されたものであって中心部から下方に延びるロッド部２６ａと一体形成されたものである。平板部材２６Ａの外周部には、８つのボール保持孔２３に対応するように形成された８組のボール駆動用傾斜部２７及びボール退避用凹部２８とを備えている。このロッド部２６ａの下部は、８組のボール駆動用傾斜部２７及びボール退避用凹部２８を８つのボール保持孔２３に対応させた状態にして、ピストン部材１７の中心部に螺着されている。この円板部材２６Ａとベース部材６の間に環状のエア室３０が形成されている。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

ここで、実施例１２に係る位置決め固定装置１０２に関して説明する。
図３０，図３１に示すように、ワークパレット１０１を鉛直方向と水平方向とに位置決めして固定するための位置決め固定装置１０２が設けられている。この位置決め固定装置１０２は、ベース側ユニット１０３と、ワークパレット１０１に設けられたリング部材１０４とを備えている。ベース側ユニット１０３は、下部ベース部材１０５と、ベース部材１０６と、クランプ機構１０８とを備えている。

ベース部材１０６は、リング部材１０４の下端基準面１０９を受けて鉛直方向に位置決め可能なＺ基準面１１０と、水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部１１１ａと複数の辺部分１１１ｂを有する正多角形に形成され且つ上方ほど小径化するテーパ係合雄部１１１と、リング部材１０４の開口部に挿入可能な筒部１０６ａと備えている。リング部材１０４は、環状の下端基準面１０９と、この下端基準面１０９がベース部材１０６のＺ基準面１１０に当接状態になるようにテーパ係合雄部１１１に上方から係合可能で且つ水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部と複数の辺部分とを有する正多角形に形成されたテーパ係合雌部１１３とを備えている。テーパ係合雌部１１３の外周側壁部の径拡大方向への弾性変形を介して、テーパ係合雌部１１３がテーパ係合雄部１１１に密着状に係合する。尚、このリング部材１０４の半径方向の厚さは、ベース部材１０６に固定する際に弾性変形し易いように小さめに製作する事が望ましい。

クランプ機構１０８は、クランプ用油圧シリンダ１１４と、ボールロック機構１１５とを備えている。油圧シリンダ１１４は、環状ピストン部材１１７と、油圧作動室１１８の一部を形成する底蓋部材１３１とを有している。環状ピストン部材１１７は、環状ピストン部１１７ａと、この環状ピストン部１１７ａから上方へ延びる環状ピストンロッド１１７ｂとを有し、環状ピストンロッド１１７ｂの上部は筒部１０６ａに上下摺動自在に内嵌されている。

ボールロック機構１１５は、筒部１０６ｂに形成された複数のボール保持孔１２３と、これらボール保持孔１２３に径方向へ可動に装着された複数のボール１２４と、リング部材１０４の上端部の内周側部分に複数のボール保持孔１２３に対応するように形成された複数のボール受容溝１２５と、環状ピストンロッド１１７ｂの外周部に複数のボール１２４を保持する複数のボール保持孔１２３に対応するように形成された複数のボール駆動用傾斜部１２７及び複数のボール退避用凹部１２８とを備えている。

底蓋部材１３１は、環状ピストン部材１１７の環状ピストン部１１７ａに挿入され中心に貫通孔１３５を有する中心筒部１３１ａと、油圧作動室１１８の底部を塞ぐ底壁部１３１ｂとを備えている。中心筒部１３１ａと底壁部１３１ｂとは一体的に形成され、この底蓋部材１３１はベース部材１０６に固定されている。底蓋部材１３１の筒部１３１ａと環状ピストン１１７と環状部材１２６との間に環状のバネ収容室１３３が形成され、このバネ収容室１３３には、環状ピストン１１７をクランプ方向（下方）へ弾性付勢する為の圧縮状態の皿バネ積層体１２０が収容されている。

底蓋部材１３１の中心筒部１３１ａの上側外周部には、バネ収容室１３３の上端を塞ぐ環状部材１２６が設けられている。この環状部材１２６の上方からナット部材１２９を筒部１３１ａに螺合することで、環状部材１２６が固定されている。底蓋部材１３１と環状ピストン部１１７ａとの間に油圧作動室１１８が形成されている。底蓋部材１３１の中心筒部１３１ａを貫通する貫通孔１３５の上端部には、プラグ部材１３６が着脱可能に装着されている。例えば、ワークパレット１にセンサやスイッチを設けてある場合には、プラグ部材１３６が取り外され、下方より貫通孔に導入したホースや電気ケーブル類をワークパレットへ導く。

ベース１０６の上側内周面と環状ピストンロッド部１１７ｂの外周面との隙間には環状空間１４０が形成されている。この環状空間１４０により、テーパ係合雌部１１３をテーパ係合雄部１１１に係合する際に、そのテーパ係合雌部１１３の外周側壁部の微小な径拡大方向への弾性変形と共にテーパ係合雄部１１１の内周側壁部の径縮小方向への弾性変形を介して、テーパ係合雌部１１３がテーパ係合雄部１１１に密着状に係合する。尚、この環状空間１４０の上端部は延長してボール保持孔１２３に連通されても良い。

以上、説明した位置決め固定装置１０２の作用・効果について説明する。
ワークピースが固定されたワークパレット１０１を工作機械のテーブルに位置決めして固定するとき、リング部材１０４とベース部材１０６の軸心回りの回転位相を一致させた状態で係合させ、テーパ係合雌部１１３をテーパ係合雄部１１１に軽く当接させ、リング部材１０４の下端基準面１０９を４つのＺ基準面１１０に軽く当接させた状態にする。次に、油圧作動室１１８の油圧をドレン圧に切換えると、リング部材１０４をベース側ユニット１０３にクランプしたクランプ状態になり、リング部材１０４が、そのテーパ係合雌部１１３の外周側壁部の微小な径拡大方向への弾性変形とベース部材１０６のテーパ係合雄部１１１の内周側壁部の微小な径縮小方向への弾性変形を介して、ベース部材１０６に密着状態になり、下端基準面１０９がＺ基準面１１０に密着状態になる。

下端基準面１０９をＺ基準面１１０に密着させることにより、ワークパレット１０１を鉛直方向（Ｚ方向）に高精度に位置決めすることができる。テーパ係合雌部１１３をテーパ係合雄部１１１に密着させることにより、ワークパレット１０１を水平方向へ高精度に位置決めすることができる。さらに、ベース部材１０６に対するワークパレット１０１の鉛直な軸心回りの回転位相を高精度で位置決めすることができ、ベース部材１０６に対してワークパレット１０１が軸心回りに回転しないように拘束することができる。

油圧シリンダ１１４の環状ピストンロッド１１７ｂの上部を筒部１３１ａに上下摺動自在に内嵌し、この環状ピストンロッド１１７ｂの外周部に複数のボール保持孔１２３に対応するように形成された複数のボール駆動傾斜部１２７及び複数のボール退避凹部１２８を設けたため、環状ピストン部材１１７の軸心近傍部に貫通孔１３５を設けることができるので、この貫通孔１３５を利用してホースや電気信号ケーブル等を挿通させることができ、スペースを有効に活用することができる。その他の作用及び効果は、実施例１と同様に奏するので説明は省略する。

次に、実施例１３に係る位置決め固定装置２Ｌに関して、図３２〜図３７に基づいて説明する。
この位置決め固定装置２Ｌにおいて、図３２，図３３に示すように、ベース部材６Ｌに形成されたテーパ係合雄部１１Ｌは、水平断面が外側へ凸の８つの円弧状角部１１ａＬと８つの辺部分１１ｂＬとを有し、これら水平断面における辺部分１１ｂＬの各々は、その中央部に形成された逃し凹部３５と、この逃し凹部３５の両側に形成された１対の係合密着部３６とを有している。

図３４〜図３７に示すように、リング部材４Ｌに形成されたテーパ係合雌部１３Ｌは、水平断面が外側へ凸の８つの円弧状角部１３ａＬと８つの辺部分１３ｂＬとを有し、これら水平断面における辺部分１３ｂＬの各々は、その中央部に形成された逃し凹部３８と、この逃し凹部３８の両側に形成された１対の係合密着部３９とを有している。尚、ここでいう辺部分とは、図３７における範囲Ａの部分を示すものであり、円弧状角部とは、図３７における範囲Ｂの部分を示すものである。

テーパ係合雄部１１Ｌの逃し凹部３５は、ベース部材６Ｌのテーパ面に上下方向に沿って浅溝状に形成されている（図３３参照）。テーパ係合雌部１３Ｌの逃し凹部３８は、リング部材４Ｌのテーパ面に上下方向に沿って浅溝状に形成されている（図３５参照）。各々の逃し凹部３５，３８は、辺部分１１ｂＬ，１３ｂＬの約１／２の領域に形成されている。１対の係合密着部３６とそれに対向する１対の係合密着部３９は平行状態になるように夫々形成されている（図３７参照）。

このテーパ係合雄部１１Ｌがテーパ係合雌部１３Ｌに係合する際は、円弧状角部１１ａＬと円弧状角部１３ａＬとの間に僅かな隙間を設けながら、テーパ係合雌部１３Ｌの外周側壁部の弾性変形を介して密着状に係合する。このとき、１対の係合密着部３６と１対の係合密着部３９が密着状に係合することで前記実施例１と比較して密着箇所の数が２倍になり水平方向への位置決め精度と回転拘束力が向上する。

また、辺部分１１ｂＬに逃し凹部３５を、辺部分１３ｂＬに逃し凹部３８を夫々設けたことにより１対の係合密着部３６，３９の圧縮応力が増大するので、テーパ係合雌部１３Ｌの外周側壁部では径拡大方向への微小な弾性変形を促進し、テーパ係合雄部１１Ｌの内周が壁部では径縮小方向への微小な弾性変形を促進し、密着性を向上することができる。さらに、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３のテーパ面全体を精密に研磨加工するのと比較して、本実施例では、逃し凹部３５，３８の表面を研磨加工する必要がないので、研磨加工コストを低減することができる。その他の構成、作用、効果は、前記実施例１と同様である。

次に、本実施例の辺部分１１ｂＬ，１３ｂＬの部分的変更形態について説明する。
図３８に示すように、第１例の辺部分１１ｂＭ，１３ｂＭでは、１対の係合密着部３６Ａ，３９Ａは、逃し凹部３５，３８に近づくほど相手側へ接近するようにテーパ状に形成されている。
図３９に示すように、第２例の辺部分１１ｂＮ，１３ｂＮでは、１対の係合密着部３６Ｂ，３９Ｂは、逃し凹部３５，３８から遠のくほど相手側へ接近するテーパ状に形成されている。

図４０に示すように、第３例の辺部分１１ｂＬでは、逃し凹部３５と１対の係合密着部３６は、テーパ係合雄部１１Ｌにのみ形成され、１対の係合密着部３６は対向するテーパ係合雌部１３の直線状の辺部分１３ｂと平行となるように形成されている。
図４１に示すように、第４例の辺部分１１ｂＭでは、逃し凹部３５と１対の係合密着部３６Ａは、テーパ係合雄部１１Ｍにのみ形成され、１対の係合密着部３６Ａは逃し凹部３５に近づくほど相手側に接近するようにテーパ状に形成されている。

図４２に示すように、第５例の辺部分１１ｂＮでは、逃し凹部３５と１対の係合密着部３６Ｂは、テーパ係合雄部１１Ｎにのみ形成され、１対の係合密着部３６Ｂは逃し凹部３５から遠のくほど相手側へ接近するようにテーパ状に形成されている。
図４３に示すように、第６例の辺部分１３ｂＬでは、逃し凹部３８と１対の係合密着部３９は、テーパ係合雌部１３Ｌにのみ形成され、１対の係合密着部３９は対向するテーパ係合雄部１１の辺部分１１ｂと平行となるように形成されている。

図４４に示すように、第７例の辺部分１３ｂＭでは、逃し凹部３８と１対の係合密着部３９Ａは、テーパ係合雌部１３Ｍにのみ形成され、１対の係合密着部３９Ａは逃し凹部３８に近づくほど相手側に接近するようにテーパ状に形成されている。
図４５に示すように、第８例の辺部分１３ｂＮでは、逃し凹部３８と１対の係合密着部３９Ｂは、テーパ係合雌部１３Ｎにのみ形成され、１対の係合密着部３９Ｂは逃し凹部３８から遠のくほど相手側へ接近するようにテーパ状に形成されている。

前記実施例１のクランプ機構８に代えて適用可能なクランプ機構８Ａについて説明する。図４６に示すように、位置決め固定装置１５２Ａのクランプ機構８Ａは、クランプ用油圧シリンダ１６４Ａとボールロック機構１６５Ａとを備えている。ワークパレット１Ａのワークパレット本体１５１ａとリング部材１５４Ａの係止部１５４ａとの間には、プルスタッド１５７の鍔部１５７ａが挟持され、プルスタッド１５７が固定されている。ロッド部１６７ａの先端筒部１６７ｂに形成された複数のボール保持孔１７３に複数のボール１７４が保持され、ベース部材１５６Ａのテーパ環状部１５６ａの内周側部分には、リセス１７８と下方程小径化するテーパ面１７７が形成されている。

クランプ時には、油室１６８の油圧をドレン圧に切り換えると皿バネ積層体１７１の弾性力でピストン部材１６７が下降駆動され、テーパ面１７７により複数のボール１７４が径方向内側へ駆動されてプルスタッド１５７の頭部に係合して、プルスタッド１５７を下方へ押圧する（図４６の左半部分参照）。クランプ解除時には、油室１６８に油圧を供給してピストン部材１６７を上昇して、複数のボール１７４をリセス１７８に部分的に退避させ、クランプを解除する（図４６の右半部分参照）。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

前記実施例１のクランプ機構８に代えて適用可能なクランプ機構８Ｂについて説明する。図４７に示すように、この位置決め固定装置１５２Ｂのクランプ機構８Ｂでは、前記ベース部材１５６Ａのテーパ環状部１５６ａを省略して、リング部材１５４Ｂの内周側部分にボールロック機構１６５Ｂのリセス１７８とテーパ面１７７が形成されている。クランプ時には、クランプ用油圧シリンダ１６４Ｂのピストン部材１６７が下降駆動されると、複数のボール保持孔１７３を介して複数のボール１７４がプルスタッド１５７とテーパ面１７７を下方へ押圧し、ワークパレット１５１Ｂをベース部材１５６Ｂにクランプする（図４７の左半部分参照）。クランプ解除時には、ピストン部材１６７を上昇させて、複数のボール１７４をリセス１７８に部分的に退避させ、クランプを解除する（図４７の右半部分参照）。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

前記実施例１のクランプ機構８に代えて適用可能なクランプ機構８Ｃについて説明する。図４８に示すように、位置決め固定装置１５２Ｃのクランプ機構８Ｃは、クランプ用油圧シリンダ１６４Ｃとボールロック機構１６５Ｃとを備えている。ピストン部材１８７の筒状ロッド部１８７ａの先端内周側にはテーパ面１８７ｂが形成されている。ベース部材１５６Ｃにボルトで固定されたボール保持部材１６６は、複数のボール保持孔１７３が形成された筒部１６６ａを有している。

クランプ時には、皿バネ積層体１７１によりピストン部材１８７が上昇駆動され、テーパ面１８７ｂが複数のボール１７４を径方向内側へ駆動して、固定されたワークパレット１５１Ｃに一体的に形成されたプルスタッド１５７Ｃの頭部に係合し、ワークパレット１５１Ｃをリング部材１５４Ｃを介してベース部材１５６Ｃにクランプする。クランプ解除時には、環状の油室１８５に油圧を供給してピストン部材１８７を下降して、複数のボール１７４をロッド部１８７ａの先端側の環状空間１７５に退避可能にし、クランプを解除する。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

前記実施例１のクランプ機構８に代えて適用可能なクランプ機構８Ｄについて説明する。図４９に示すように、位置決め固定装置１５２Ｄのクランプ機構８Ｄは、クランプ用油圧シリンダ１６４Ｄと前記複数のボール１７４の代わりに複数の係合ピン１８９を採用したロック機構１８８とを備えている。クランプ時には、テーパ面１８７ｂにより複数の係合ピン１８９は径方向内側へ駆動されて、プルスタッド１５７Ｄの頭部に係合し、ワークパレット１５１Ｄをリング部材１５４Ｄを介してベース部材１５６Ｄにクランプする。クランプ解除時には、ピストン部材１８７が下降して、複数の係合ピン１８９を環状空間１７５に退避可能にし、クランプを解除する。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

前記実施例１のクランプ機構８に代えて適用可能なクランプ機構８Ｅについて説明する。図５０に示すように、位置決め固定装置１５２Ｅのクランプ機構８Ｅは、クランプ用油圧シリンダ１６４Ｅとコレット機構１９０とを備えている。クランプ時には、ピストン部材１９２のロッド部１９２ａの頭部１９２ｂが複数のコレット１９１の基部１９１ａを下方に押圧し、コレット１９１の先端部１９１ｂがベース部材１５６Ｅの内周側壁部の上端部によって径方向内側に駆動され、プルスタッド１５７Ｅの頭部に係合し、ワークパレット１５１Ｅをリング部材１５４Ｅを介してベース部材１５６Ｅにクランプする。クランプ解除時には、ロッド部１９２ａが基部１９１ａを上方に押圧し、コレット１９１の逃し溝１９１ｃが内周側壁部の上端部に係合し、クランプを解除する。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

前記実施例１のクランプ機構８に代えて適用可能なクランプ機構８Ｆについて説明する。図５１に示すように、位置決め固定装置１５２Ｆのクランプ機構８Ｆは、ダイヤフラム機構１９５を備えている。ダイヤフラム１９６は、厚さ約１ｍｍ位の金属板で構成され、ベース部材１５６Ｆの内部空間１５６ｂに配設され、その外周部がベース部材１５６Ｆに固定されている。クランプ時には、ダイヤフラム１９６の上面の中央部に等間隔に設けられた複数の係合部材１９７がプルスタッド１５７Ｆの頭部に係合し、ワークパレット１５１Ｆをリング部材１５４Ｆを介してベース部材１５６Ｆ。クランプ解除時には、エア室１９８に加圧エアを供給し、ダイヤフラム１９６が上方へ弾性変形することで複数の係合部材１９７の先端部が外側へ移動し、クランプが解除される。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

前記リング部材をワークパレットに一体的に形成したワークパレット１Ｄについて説明する。図５２，図５３に示すように、ワークパレット１Ｄは、上下方向の厚さの大きい平面視にて正方形の鋼製の板部材からなる。このワークパレット１Ｄには、リング部材４Ｚが一体的に形成されている。リング部材４Ｚには、円形開口４ｃが形成されている。この円形開口４ｃの上方近傍において、ワークパレット１Ｄには円形凹部１ｂが形成されている。リング部材４Ｚの上端部分には８つのボール受容溝２５が形成され、リング部材４Ｚの内周側部分には、水平断面が正八角形に形成されたテーパ係合雌部１３が形成されている。リング部材４Ｚの下端部分には、開口部４ｃを囲むように環状の下端基準面９が形成されている。その他の構成、作用、効果は、実施例１と同様である。

次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
［１］ワークパレット１をベース部材６にクランプする際に、テーパ係合雄部１１の径縮小方向への弾性変形を介してテーパ係合雌部１３に密着状に係合するように構成しても良いし、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の両方が弾性変形して密着状に係合するように構成しても良い。
［２］ボールロック機構１５のボール保持孔２３、ボール２４、ボール受容溝２５などの数は、テーパ係合雄部１１の正多角形の形状に応じてその数を適宜変更しても良い。
［３］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、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

本発明のワークパレット位置決め固定装置は、マシニングセンタ等の工作機械に使用されるワークパレットを３次元的に位置決めし且つ鉛直軸心回りの回転を拘束するために利用することができる。

Claims (25)

1. ワークパレットに設けられたリング部材と、このリング部材が上方から係合可能なベース部材とを有し、リング部材をベース部材に対して鉛直方向と水平方向に位置決めし且つリング部材のベース部材に対する鉛直軸心の回りの回転を拘束するワークパレット位置決め固定装置において、
   前記ベース部材は、鉛直な軸心と、リング部材の下端基準面を受け止めて鉛直方向に位置決め可能なＺ基準面と、水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部と複数の辺部分とを有する正多角形に形成され且つ上方ほど小径化するテーパ係合雄部とを備え、このテーパ係合雄部はベース部材に一体的に形成され、
   前記リング部材は、鉛直な軸心と、前記下端基準面がＺ基準面に当接状態になるように前記テーパ係合雄部に係合可能で且つ水平断面が外側へ凸の複数の円弧状角部と複数の辺部分とを有する正多角形に形成されたテーパ係合雌部とを備え、このテーパ係合雌部はリング部材に一体的に形成され、
   前記ベース部材にリング部材を固定する為のクランプ機構を設け、
   前記テーパ係合雌部の外周側壁部とテーパ係合雄部の内周側壁部の少なくとも一方の径方向への弾性変形を介して、前記テーパ係合雌部がテーパ係合雄部に密着状に係合するように構成されたことを特徴とするワークパレット位置決め固定装置。
2. 前記クランプ機構は、クランプ用油圧シリンダと、ベース部材とリング部材とに設けたボールロック機構とを有することを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
3. 前記ボールロック機構は、前記ベース部材の上端部分に形成されてリング部材の円形開口に挿入される筒部と、この筒部に形成された複数のボール保持孔と、これら複数のボール保持孔に径方向へ可動に夫々保持された複数のボールと、前記リング部材の上端部の内周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール受容溝と、油圧シリンダのピストンロッドの上端部に設けられて筒部に上下摺動自在に配設された円板部材と、この円板部材の外周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール駆動用傾斜部及び複数のボール退避用凹部を有することを特徴とする請求項２に記載のワークパレット位置決め固定装置。
4. 前記テーパ係合雄部は、前記複数のボールとＺ基準面の径方向中央を結ぶ円錐面よりも内周側に位置していることを特徴とする請求項３に記載のワークパレット位置決め固定装置。
5. 前記ベース部材の筒部に設けられた前記複数のボール保持孔と複数のボールは、前記テーパ係合雄部の複数の辺部分の中央部に対応するように位置していることを特徴とする請求項３に記載のワークパレット位置決め固定装置。
6. 前記ベース部材と円板部材の間に形成され加圧エアが供給される環状のエア室と、
   前記筒部に前記エア室に連通状に形成された複数のエアノズルと、
   前記下端基準面とＺ基準面の間にエアブローする為の複数の水平エアノズルと、
   前記複数の水平エアノズルに前記エア室から加圧エアを供給する複数のエア通路とを設けたことを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載のワークパレット位置決め固定装置。
7. 前記リング部材は、前記テーパ係合雌部の複数の辺部分が前記テーパ係合雄部の複数の辺部分に密着状に係合する際の径拡大方向への弾性変形を促進する弾性変形促進部を有することを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
8. 前記弾性変形促進部は、前記テーパ係合雌部を囲繞する壁部に下端開放状に形成された平面視にて円弧状の複数の円弧溝を備えたことを特徴とする請求項７に記載のワークパレット位置決め固定装置。
9. 前記弾性変形促進部は、前記テーパ係合雌部を囲繞する壁部に上端開放状に形成された平面視にて円弧状の複数の円弧溝を備えたことを特徴とする請求項７に記載のワークパレット位置決め固定装置。
10. 前記弾性変形促進部は、前記テーパ係合雌部を囲繞する壁部に形成された下端解放状の環状溝を備えたことを特徴とする請求項７に記載のワークパレット位置決め固定装置。
11. 前記環状溝より内周側の環状壁に周方向適当間隔おきに径方向向きの複数のスリットを備えたことを特徴とする請求項１０に記載のワークパレット位置決め固定装置。
12. 前記弾性変形促進部は、前記環状溝より内周側の環状壁と環状溝の上方近傍部に上下方向に偏平に形成された環状溝を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のワークパレット位置決め固定装置。
13. 前記弾性変形促進部は、前記テーパ係合雌部を囲繞する壁部に周方向適当間隔おきに形成された径方向向きの複数のスリットを備えたことを特徴とする請求項７に記載のワークパレット位置決め固定装置。
14. 前記ベース部材に鉛直向きの複数の位置決めピンを設け、前記リング部材にそれら位置決めピンが挿入される複数のピン孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
15. 前記ベース部材に鉛直向きの複数の位置決めピンを設け、前記ワークパレットにそれら位置決めピンが挿入される複数のピン穴又は切欠き穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
16. 前記テーパ係合雄部の水平断面の正多角形は、８つの円弧状角部と８つの辺部分を有する正八角形であることを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
17. 前記テーパ係合雄部の水平断面の正多角形は、６つの円弧状角部と６つの辺部分を有する正六角形であることを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
18. 前記油圧シリンダは、前記ボールロック機構をクランプ駆動する為の皿バネ積層体を備えていることを特徴とする請求項２に記載のワークパレット位置決め固定装置。
19. 前記油圧シリンダは、前記ボールロック機構をアンクランプ駆動する為の油圧が供給される油圧作動室を有することを特徴とする請求項２又は１８に記載のワークパレット位置決め固定装置。
20. 前記ボールロック機構は、前記ベース部材の上端部分に形成されてリング部材の円形開口に挿入される筒部と、この筒部に形成された複数のボール保持孔と、これら複数のボール保持孔に径方向へ可動に夫々保持された複数のボールと、前記リング部材の上端部の内周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール受容溝と、前記油圧シリンダの環状ピストン部材と、この環状ピストン部材の環状ピストンロッドの外周部に複数のボール保持孔に対応するように形成された複数のボール駆動用傾斜部及び複数のボール退避用凹部を有することを特徴とする請求項２に記載のワークパレット位置決め固定装置。
21. 前記環状ピストン部材のピストン部に挿入され中心に貫通孔を有する中心筒部と、この中心筒部と一体的に形成された底蓋部材であって油圧作動室の底部を塞ぎベース部材に固定された底蓋部材とを設けたことを特徴とする請求項２０に記載のワークパレット位置決め固定装置。
22. 前記テーパ係合雄部の前記水平断面における複数の辺部分の各々が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
23. 前記テーパ係合雄部の前記水平断面における複数の辺部分の各々が、直線状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
24. 前記テーパ係合雌部の前記水平断面における複数の辺部分の各々は、その中央部に形成された逃し凹部と、この逃し凹部の両側に形成された１対の係合密着部とを有することを特徴とする請求項１に記載のワークパレット位置決め固定装置。
25. 前記テーパ係合雄部の前記水平断面における複数の辺部分の各々は、その中央部に形成された逃し凹部と、この逃し凹部の両側に形成された１対の係合密着部とを有することを特徴とする請求項１又は２４に記載のワークパレット位置決め固定装置。

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