(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークパレット等の可動ブロックをテーブル上に高精度かつ自動的に位置決めする装置を提供する。【解決手段】固定側である基準ブロック２から環状の心柱１２を上方へ突出させ、その心柱１２の外周に、周方向へ間隔をあけて複数の楔面１３を設ける。上記の心柱１２の外側に、可動ブロック３の位置決め孔５に挿入される環状プラグ１５を配置する。上記の環状プラグ１５の周壁１５ａに、周方向へ間隔をあけて複数の押圧具１７を半径方向へ移動可能に支持する。各押圧具１７を、前記の楔面１３に楔係合させると共に半径方向の内方へ復帰可能に構成する。上記の心柱１２に出力部材２１を上下移動可能に挿入し、その出力部材２１の上部を上記の環状プラグ１５に連結する。上記の基準ブロック２内のロックバネ３４が上記の出力部材２１を介して上記の環状プラグ１５を下降させ、リリース室３５の圧油が上記の出力部材２１を介して上記の環状プラグ１５を上昇させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側である基準ブロック（２）から環状の心柱（１２）を先端方向へ突出させ、その心柱（１２）を上記の基準ブロック（２）に固定し、
上記の心柱（１２）の外周に、上記の先端方向へ向うにつれて軸心へ近づく楔面（１３）を設け、
上記の心柱（１２）の外側に、可動ブロック（３）の位置決め孔（５）に挿入される環状プラグ（１５）を配置し、
上記の環状プラグ（１５）の周壁（１５ａ）に、周方向へ間隔をあけて複数の押圧具（１７）を半径方向へ移動可能に支持し、各押圧具（１７）を前記の楔面（１３）に楔係合させると共に、上記の各押圧具（１７）を戻し手段（１８）によって半径方向の内方へ復帰可能に構成し、
上記の心柱（１２）に出力部材（２１）を軸心方向へ移動可能に挿入し、その出力部材（２１）の先端部を上記の環状プラグ（１５）に連結し、
上記の基準ブロック（２）内にロック手段（３１）とリリース手段（３２）とを設け、上記ロック手段（３１）が上記の出力部材（２１）を介して上記の環状プラグ（１５）を基端方向へロック移動させ、上記リリース手段（３２）が上記の出力部材（２１）を介して上記の環状プラグ（１５）を先端方向へリリース移動させる、ことを特徴とする自動位置決め装置。
【請求項２】
請求項１の自動位置決め装置において、
前記の環状プラグ（１５）の前記の周壁（１５ａ）の内側空間を天井壁（１５ｂ）によって保密状に覆うと共に、前記の心柱（１２）に上記の周壁（１５ａ）の基部を軸心方向へ移動自在で保密状に支持した、ことを特徴とする自動位置決め装置。
【請求項３】
請求項１または２の自動位置決め装置において、
前記の心柱（１２）に前記の楔面（１３）を周方向へ間隔をあけて複数設けた、ことを特徴とする自動位置決め装置。
【請求項４】
請求項３の自動位置決め装置において、
前記の心柱（１２）に、周方向へ間隔をあけて複数の傾斜溝（１９）を設け、その傾斜溝（１９）の底壁に前記の楔面（１３）を形成した、ことを特徴とする自動位置決め装置。
【請求項５】
請求項４の自動位置決め装置において、
前記の傾斜溝（１９）の周壁と前記の押圧具（１７）との嵌合構造によって前記の戻し手段（１８）を構成した、ことを特徴とする自動位置決め装置。
【請求項６】
請求項１または２の自動位置決め装置において、
前記の楔面（１３）をテーパ外周面によって構成した、ことを特徴とする自動位置決め装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの自動位置決め装置において、
前記の基準ブロック（２）にクリーニング流体の供給口（４０）を設け、前記の環状プラグ（１５）の前記の周壁（１５ａ）と前記の押圧具（１７）との嵌合隙間によってクリーニング流体の吐出口（４１）を構成し、その吐出口（４１）を上記の供給口（４０）に連通させた、ことを特徴とする自動位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【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ブロックにワークパレット等の可動ブロックを自動的に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、可動ブロックの被支持面に開口させた円形の位置決め孔を基準ブロック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（例えば、日本国・特開昭５７−２７６４０号公報を参照）。
【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、高精度かつ自動的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、又は図４Ａと図４Ｂに示すように、自動位置決め装置を次のように構成した。
固定側である基準ブロック２から環状の心柱１２を先端方向へ突出させ、その心柱１２を上記の基準ブロック２に固定する。上記の心柱１２の外周に、上記の先端方向へ向うにつれて軸心へ近づく楔面１３を設ける。上記の心柱１２の外側に、可動ブロック３の位置決め孔５に挿入される環状プラグ１５を配置する。上記の環状プラグ１５の周壁１５ａに、周方向へ間隔をあけて複数の押圧具１７を半径方向へ移動可能に支持する。各押圧具１７を前記の楔面１３に楔係合させると共に、上記の各押圧具１７を戻し手段１８によって半径方向の内方へ復帰可能に構成する。上記の心柱１２に出力部材２１を軸心方向へ移動可能に挿入し、その出力部材２１の先端部を上記の環状プラグ１５に連結する。上記の基準ブロック２内にロック手段３１とリリース手段３２とを設ける。上記ロック手段３１が上記の出力部材２１を介して上記の環状プラグ１５を基端方向へロック移動させる。上記リリース手段３２が上記の出力部材２１を介して上記の環状プラグ１５を先端方向へリリース移動させる。
【０００５】
上記の請求項１の発明は、次の作用効果を奏する。
基準ブロックに可動ブロックを位置決めするときには、まず、その基準ブロックの環状プラグ（及び押圧具）に上記の可動ブロックの位置決め孔を嵌合させ、その後、前記ロック手段によって前記の出力部材を介して上記の環状プラグを基端方向へ駆動する。すると、その環状プラグに支持した前記の複数の押圧具が、前記の心柱の楔面に直接または間接的に楔係合して半径方向の外方へ移動し、これら押圧具が上記の位置決め孔に密着する。このため、上記の可動ブロックは、上記の複数の押圧具を介して前記の心柱に拘束される。これと同時に、上記の出力部材が上記の密着した押圧具を介して上記の可動ブロックを上記の基準ブロックに押圧する。
これに対して、上記ロック状態の可動ブロックをリリースさせるときには、前記リリース手段によって前記の出力部材を介して前記の環状プラグを先端方向へ駆動すればよい。すると、前記の楔面と押圧具との楔係合が解除されると共に、前記の戻し手段が上記の押圧具を半径方向の内方へ移動させる。これにより、上記の押圧具と位置決め孔との密着状態が解除される。その後、上記の基準ブロックから上記の可動ブロック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前記の押圧具によって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。そのうえ、上記の基準ブロック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。
なお、前記ロック駆動時には、上記の出力部材が環状プラグと押圧具とを介して上記の可動ブロックを上記の基準ブロックに押圧するので、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。
【０００７】
請求項２の発明に示すように、上記の請求項１の発明においては、前記の環状プラグ１５の前記の周壁１５ａの内側空間を天井壁１５ｂによって保密状に覆うと共に、前記の心柱１２に上記の周壁１５ａの基部を軸心方向へ移動自在で保密状に支持することが好ましい。
上記の請求項２の発明は、上記の環状プラグの内側空間を保密状態に保持できるので、前記の押圧具の係合面と前記の楔面との間に雰囲気中の異物が侵入するのを防止できる。
【０００８】
請求項３の発明に示すように、前記の心柱１２には前記の楔面１３を周方向へ間隔をあけて複数設けることが好ましい。この場合、その楔面によって前記の押圧具を半径方向の外方へ高精度に移動できる。
【０００９】
請求項４の発明に示すように、上記の請求項３の発明においては、前記の心柱１２に、周方向へ間隔をあけて複数の傾斜溝１９を設け、その傾斜溝１９の底壁に前記の楔面１３を形成することが好ましい。この場合、その楔面によって前記の押圧具を半径方向の外方へさらに高精度に移動できる。
【００１０】
請求項５の発明に示すように、上記の請求項４の発明においては、前記の傾斜溝１９の周壁と前記の押圧具１７との嵌合構造によって前記の戻し手段１８を構成することが好ましい。この場合、上記の戻し手段を簡素に構成することと戻し作用を確実に行うこととを両立できる。
【００１１】
請求項６の発明に示すように、上記の請求項１または２の発明において、前記の楔面１３をテーパ外周面によって構成した場合には、その楔面１３を簡素に構成できる。
【００１２】
請求項７の発明に示すように、上記の請求項１から６のいずれか発明には次の構成を加えることが好ましい。
前記の基準ブロック２にクリーニング流体の供給口４０を設け、前記の環状プラグ１５の前記の周壁１５ａと前記の押圧具１７との嵌合隙間によってクリーニング流体の吐出口４１を構成し、その吐出口４１を上記の供給口４０に連通させたものである。
この場合、上記の嵌合隙間を自動的に清掃できるので、上記の押圧具が高精度かつ円滑に移動する。
【００１３】
【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。
その図１Ａは、自動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の平面図である。図２は、後述する押圧具の横断面図である。
【００１４】
この実施形態では、工作機械のテーブル１に基準ブロック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、可動ブロック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。
【００１５】
上記ワークパレット３の上記の被支持面３ａには、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。
【００１６】
上記プラグ手段６は次のように構成されている。
上記のベースプレート２に装着穴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の周壁に固定される。上記のブロック９から環状の心柱１２が上方（先端方向）へ突出される。その心柱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。上記フランジ９ａの上面が前述の支持面２ａを構成している。
後述するように、上記の心柱１２の外周には、上方へ向うにつれて上記の軸心へ近づく楔面１３が周方向へほぼ等間隔で３つ設けられている。
【００１７】
また、上記の心柱１２の外周に、前記の位置決め孔５に挿入される環状プラグ１５が配置される。その環状プラグ１５は、周壁１５ａと天井壁１５ｂとを供え、ここでは、その周壁１５ａの内側空間を上記の天井壁１５ｂによって保密状に覆ってある。また、上記の周壁１５ａの下部が、上記の心柱１２の外周面に、封止具（又はスクレーパ）１６を介して上下移動自在で保密状に支持される。
【００１８】
上記の環状プラグ１５の上記の周壁１５ａに、周方向へ間隔をあけて３つの押圧具１７を半径方向へ移動可能に支持し、各押圧具１７を前記の楔面１３に楔係合させてある。
また、上記の各押圧具１７を戻し手段１８によって半径方向の内方へ復帰可能に構成してある。より詳しくいえば、前記の心柱１２に、周方向へ間隔をあけて３つの傾斜溝１９が設けられる。各傾斜溝１９は、横断面視でＶ字状に形成されており、その底壁に前記の楔面１３が形成されている。上記の傾斜溝１９の周壁と前記の押圧具１７との嵌合構造によって前記の戻し手段１８を構成してある。
【００１９】
上記の心柱１２内に出力部材２１が上下移動自在に挿入される。その出力部材２１は、前記データムブロック９の下部に保密状に挿入したピストン２２と、そのピストン２２から上向きに突出したピストンロッド２３とを備える。そのピストンロッド２３の上部に前記の環状プラグ１５の前記の天井壁１５ｂが保密状にネジ止めされている。
また、上記の天井壁１５ｂに嵌合させたガイドピン２５によって上記の環状プラグ１５が軸心回りに回転するのを防止してある。
【００２０】
上記ブロック９内にロック手段３１とリリース手段３２とが設けられる。そのロック手段３１は、上記ピストン２２の上側のロック室３３に装着したロックバネ３４と上記ピストン２２とによって構成される。ここでは、上記のロックバネ３４を複数枚の皿バネによって構成してある。また、上記リリース手段３２は、上記ピストン２２の下側に形成した油圧式リリース室３５と同上ピストン２２とによって構成される。そのリリース室３５に圧油の給排口３６が連通される。
【００２１】
また、前記ベースプレート２にクリーニング用の圧縮空気の供給口４０が設けられる。前記の環状プラグ１５の前記の周壁１５ａと前記の押圧具１７との嵌合隙間によってクリーニング用の圧縮空気の吐出口４１が構成される。上記の供給口４０が、前記データムブロック９内の横路４２と、前記ピストンロッド２３の縦路４３および横向きの貫通孔４４と、前記の天井壁１５ｂの下側空間とを順に経て、前記の吐出口４１に連通される。
【００２２】
上記の自動位置決め装置は次のように作動する。
上記の図１Ａ（及び図２）のリリース状態では、前記のリリース室３５に圧油を供給している。これにより、前記のピストン２２がロックバネ３４の付勢力に抗して前記のピストンロッド２３および前記の環状プラグ１５を上昇させ、前記の押圧具１７が前記の傾斜溝１９に沿って半径方向の内方へ移動している。
【００２３】
前記のベースプレート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１５及び前記の３つの押圧具１７に所定の隙間をあけて嵌合させ、そのワークパレット３を前記のデータムブロック９に受け止める。
なお、上記の嵌合時には、前記の吐出口４１から吐出される圧縮空気が上記の位置決め孔５をクリーニングする。
【００２４】
次いで、上記のリリース室３５の圧油を排出する。すると、上記のロツクバネ３４の付勢力によって前記ピストン２２が前記の環状プラグ１５を強力に下降させる。すると、その環状プラグ１５に支持した前記の各押圧具１７が前記の心柱１２の前記の楔面１３に楔係合していく。これにより、上記３つの押圧具１７が半径方向の外方へ移動して、各押圧具１７の押圧面１７ａが前記の位置決め孔５に強力に密着する。
これと同時に、上記ピストン２２が上記の環状プラグ１５と上記の押圧具１７とを介して上記ワークパレット３を引き下げるので、そのワークパレット３の前記の被支持面３ａが前記ベースプレート２の前記の支持面２ａに押圧される。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。
【００２５】
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リリース室３５へ圧油を供給すればよい。これにより、前記ピストン２２が上記の環状プラグ１５を上昇させ、前記の押圧具１７が前記の傾斜溝１９に沿って半径方向の内方へ移動し、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。
【００２６】
なお、前記のロック駆動時における押圧具１７の引き下げ力を十分に大きい値に設定した場合には、上記クランプ手段（図示せず）を省略可能である。
また、図示のリリース状態においては、上記の押圧具１７の前記の押圧面１７ａを前記の環状プラグ１５の外周面から突出させているが、これに代えて、その押圧面１７ａを上記の環状プラグ１５の外周面よりも内方へ位置させてもよい。
【００２７】
図３は、変形例を示し、前記の図２に類似する図である。この場合、前記の傾斜溝１９を、横断面視でＴ字状に形成して、その傾斜溝１９に前記の押圧具１７を嵌合させてある。そして、上記の図２と同様に、その嵌合構造によって前記の戻し手段１８を構成すると共に、上記の傾斜溝１９の底壁に前記の楔面１３を形成してある。
【００２８】
図４Ａと図４Ｂは、第２実施形態を示している。図４Ａは前記の図１Ａに類似する図で、図４Ｂは前記の図２に類似する図である。この第２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ある。
【００２９】
この第２実施形態は、前記の第１実施形態とは次の構造が異なる。
前記の楔面１３がテーパ外周面によって構成される。そのテーパ式の楔面１３に前記の押圧具１７が接当している。ここでは、その押圧具１７の接当面は、平面によって構成してあるが、横断面視で円弧状に形成してもよい。上記の押圧具１７を半径方向の内方へ復帰させる戻し手段１８は、ロッド状のバネによって構成されている。図４Ｂに示すように、そのロッド状の戻し手段１８が上記の押圧具１７の貫通孔４８に挿入されている。
また、前記のロック室３３を別の圧油給排口４９へ連通させ、前記ロック手段３１を油圧ロック式に構成している。
【００３０】
上記の第１実施形態および第２実施形態と各変形例は、さらに次のように変更可能である。
前記の押圧具１７は、前記の楔面１３に直接に係合させることに代えて、別の部材を介して間接的に係合させてもよい。上記の押圧具１７は、例示した３つ設けることに代えて、２つ設けてもよく、４つ以上設けてもよい。
【００３１】
前記の支持面２ａは、前記データムブロック９の前記フランジ９ａの上面に設けることに代えて、前記ベースプレート２に設けてもよい。
前記の心柱１２と前記データムブロック９とは、一体に形成することに代えて、別体に形成してもよい。この場合、上記の心柱１２をボルト締め又はネジ止め等によって上記データムブロック９に強固に固定すればよい。
また、上記データムブロック９と前記ベースプレート２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。
【００３２】
前記の図１Ａのバネロックかつ油圧リリース式、又は、図４Ａの油圧ロックかつ油圧リリース式に代えて、油圧ロックかつバネリリース式であってもよい。
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。
【００３３】
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、前記フランジ９ａの上面の支持面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。
【００３４】
前記の基準ブロックと可動ブロックとの組み合わせは、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、自動位置決め装置の立面視の断面図である。図１Ｂは、その位置決め装置の平面図である。
【図２】上記の位置決め装置に設けた押圧具の横断面視の拡大図である。
【図３】上記の押圧具の変形例を示し、上記の図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は前記の図１Ａに類似する図で、図４Ｂは前記の図２に類似する図である。
【符号の説明】
２…基準ブロック（ベースプレート）、３…可動ブロック（ワークパレット）、５…位置決め孔、１２…心柱、１３…楔面、１５…環状プラグ、１５ａ…周壁、１５ｂ…天井壁、１７…押圧具、１８…戻し手段、１９…傾斜溝、２１…出力部材、３１…ロック手段、３２…リリース手段、４０…供給口、４１…吐出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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