(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準部材(Ｒ)に可動部材(Ｍ)を位置決めする装置であって、
上記の可動部材(Ｍ)の被操作孔(１１)に挿入される環状プラグ(１２)を上記の基準部材(Ｒ)から先端方向へ突出させ、
上記の環状プラグ(１２)の周壁(１３)に、半径方向へ延びる貫通孔(１４)を周方向へ間隔をあけて設け、上記の各貫通孔(１４)にボール(１５)を上記半径方向へ移動可能に挿入し、
上記の環状プラグ(１２)の筒孔(１７)に操作ロッド(１８)を挿入し、
上記の操作ロッド(１８)の先端部の外周面に、軸心方向へ延びる収容溝(１９)を、上記ボール(１５)に対応させて周方向へ間隔をあけて凹入形成し、上記の収容溝(１９)には、上記ボール(１５)が半径方向の内方の後退位置(Ｙ)へ移動するのを許容する退避面(２１)と、上記ボール(１５)を半径方向の外方の突出位置(Ｘ)へ移動させるように先端へ向かうにつれて軸心へ近づく押圧面(２２)とを先端側から基端側へ順に設け、
上記の隣り合う収容溝(１９，１９)の間にガイド面(２４，２４，２４)を形成し、これらガイド面(２４)を、上記の環状プラグ(１２)の上記の筒孔(１７)に半径方向への移動を阻止した状態で軸心方向へ移動自在に嵌合させ、
上記の操作ロッド(１８)を駆動手段(Ｄ)によって先端方向へ移動させることにより、上記の押圧面(２２)が上記ボール(１５)を上記の突出位置(Ｘ)に切り換えて、当該ボール(１５)が上記の被操作孔(１１)を半径方向へ押圧するように構成し、
上記の操作ロッド(１８)の先端方向への移動時に、上記のガイド面(２４，２４，２４)が上記の筒孔(１７)に嵌合して上記の操作ロッド(１８)の軸心を上記の環状プラグ(１２)の軸心と同心状に保持することにより、上記の可動部材(Ｍ)の半径方向への調心移動を行えるようにした、ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
請求項１の位置決め装置において、
前記の操作ロッド(１８)を先端方向へ移動させたときには、前記ガイド面(２４)の先端が前記の貫通孔(１４)の中心位置よりも先端側に位置するように構成した、ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項３】
請求項１の位置決め装置において、
前記の被操作孔(１１)が、断面視円形で奥向きに狭まるテーパ孔である、ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項４】
請求項３の位置決め装置において、
前記の被操作孔(１１)が鋳抜き孔である、ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項５】
請求項１の位置決め装置において、
前記の被操作孔(１１)が断面視円形のストレート孔である、ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの位置決め装置を少なくとも１つ備える、ことを特徴とする位置決めシステム。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかの位置決め装置を所定の間隔をあけて２つ設けた位置決めシステムであって、
上記の２つの位置決め装置(５１，５２)のうちの一方の位置決め装置(５１)は、前記の環状プラグ(１２)の周壁(１３)に、半径方向へ延びる貫通孔(１４)を周方向へほぼ１２０度の角度をあけて３つ設け、
他方の位置決め装置(５２)は、前記の環状プラグ(１２)の周壁(１３)に、半径方向へ延びる貫通孔(１４)をほぼ１８０度の角度をあけて２つ設け、
上記の一方の位置決め装置(５１)の環状プラグ(１２)に対応する被操作孔(１１)に対して上記の他方の位置決め装置(５２)の環状プラグ(１２)に対応する被操作孔(１１)が旋回するのを阻止するように、上記の他方の位置決め装置(５２)の貫通孔(１４)の軸心を方向づけた、ことを特徴とする位置決めシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワークパレット等の基準部材にワーク等の可動部材を位置決めする装置および上記装置を備えた位置決めシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置には、従来では、特許文献１(日本国・特開平７−３１４２７０号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、クランプ機能付きの位置決め装置であって、次のように構成されている。
可動部材であるワークパレットの下面にテーパブッシュを取り付ける。そのテーパブッシュの雌テーパ孔に嵌合する筒状テーパピンを基準部材のハウジングから上向きに突出させる。そのテーパピンの筒孔に操作ロッドを挿入し、その操作ロッドの上部にテーパ押圧面を形成する。そして、上記テーパブッシュを上記テーパピンに嵌合させ、その後、上記の操作ロッドのテーパ押圧面がボールとテーパブッシュの受圧面を介して上記ワークパレットを上記ハウジングに押圧する。
【特許文献１】特開平７−３１４２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の従来技術は、上記の基準部材にワークパレットを精密かつ強力に固定することを期待できるが、次の問題がある。
上記ワークパレットに前記テーパブッシュを取付ける必要があるので、そのテーパブッシュ及び雌テーパ孔の製作と取付けに手間がかかる。また、前記テーパピンのテーパ外周面を精密に機械加工する必要があるので製造コストが高くつく。
本発明の目的は、上記の問題点を解消できる簡素な構成の位置決め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明の位置決め装置の発明は、例えば、図１Ａから図２Ｂ又は図３に示すように、基準部材に可動部材を位置決めする装置であって、次のように構成した。
可動部材Ｍの被操作孔１１に挿入される環状プラグ１２を基準部材Ｒから先端方向へ突出させる。上記の環状プラグ１２の周壁１３に、半径方向へ延びる貫通孔１４を周方向へ間隔をあけて設ける。上記の各貫通孔１４にボール１５を上記の半径方向へ移動可能に挿入する。上記の環状プラグ１２の筒孔１７に操作ロッド１８を挿入する。上記の操作ロッド１８の先端部の外周面に、軸心方向へ延びる収容溝１９を、上記ボール１５に対応させて周方向へ間隔をあけて凹入形成する。上記の収容溝１９には、上記ボール１５が半径方向の内方の後退位置Ｙへ移動するのを許容する退避面２１と、上記ボール１５を半径方向の外方の突出位置Ｘへ移動させるように先端へ向かうにつれて軸心へ近づく押圧面２２とを先端側から基端側へ順に設ける。上記の隣り合う収容溝１９，１９の間にガイド面２４，２４，２４を形成し、これらガイド面２４を、上記の環状プラグ１２の上記の筒孔１７に半径方向への移動を阻止した状態かつ軸心方向へ移動自在な状態で嵌合させる。上記の操作ロッド１８を駆動手段Ｄによって先端方向へ移動させることにより、上記の押圧面２２が上記ボール１５を上記の突出位置Ｘに切り換えて、当該ボール１５が上記の被操作孔１１を半径方向へ押圧するように構成する。そして、上記の操作ロッド１８の先端方向への移動時に、上記のガイド面２４，２４，２４が上記の筒孔１７に嵌合して上記の操作ロッド１８の軸心を上記の環状プラグ１２の軸心と同心状に保持することにより、上記の可動部材Ｍの半径方向への調心移動を行えるようにする。
【０００５】
本発明の位置決め装置は、次の作用効果を奏する。
ワークパレットやワーク等の可動部材の位置決め時には、まず、その可動部材の鋳抜き孔等の被操作孔を前記の環状プラグに嵌合させる。次いで、駆動手段によって前記の操作ロッドを先端方向へ進出させる。すると、その操作ロッドの押圧面が前記ボールを突出位置へ切り換えて、上記ボールが上記の可動部材の被操作孔を半径方向へ押圧する。これにより、その可動部材が調心移動して上記の被操作孔の軸心が前記の環状プラグの軸心に合致する。
上記の位置決め時において、前記ガイド面が前記の筒孔に精密に嵌合して上記の操作ロッドの軸心を上記の環状プラグの軸心と同心状に保持することにより、上記の可動部材の調心移動を精密に行える。
このため、本発明は、前述した従来技術(特許文献１：特開平７−３１４２７０号公報)のテーパブッシュとテーパピンを設ける必要がなくなり、位置決め装置を簡素に構成できる。しかも、本発明は、前記ガイド面を介して前記の操作ロッドを十分にガイドできるので、その操作ロッドの全体のガイド長さを短くしてハウジングの背丈を小さくすることが可能になる。【０００６】
ちなみに、上記の従来技術では、テーパピンの筒孔の上半部と操作ロッドのテーパ押圧面との間に環状テーパ隙間が存在するので、その操作ロッドを有効にガイドできない。そのうえ、テーパピンとテーパブッシュとをテーパ嵌合させた後にクランプ駆動するので、そのテーパブッシュの前記の受圧面と前記ボールとの係合誤差を吸収する必要があり、このため、上記の筒孔の下半部と操作ロッドの下半部との間にも環状隙間を設けることが要求される。従って、上記の従来技術を位置決め装置に適用した場合には、上記の上下の環状隙間の存在によって操作ロッドを精密に直進駆動できない。
これに対して本発明の位置決め装置は、前述した通り、上記の操作ロッドの軸心を上記の環状プラグの軸心と同心状に保持できるので、上記の可動部材の調心移動を精密に行えるのである。【０００７】
本発明の位置決め装置においては、前記操作ロッド１８を先端方向へ移動させたときには、前記ガイド面２４の先端が前記の貫通孔１４の中心位置よりも先端側に位置するように構成することが好ましい。
この場合、上記ガイド面のガイド長さが大きくなるので、上記の操作ロッドの軸心と上記の環状プラグの軸心とを確実に同心状に保持して、上記の可動部材の調心移動をさらに精密に行える。
【０００８】
また、上記の位置決め装置においては、前記の被操作孔１１が、断面視円形で奥向きに狭まるテーパ孔である場合と断面視円形のストレート孔である場合とが考えられる。テーパ式の被操作孔としては、鋳抜き孔などが考えられる。また、ストレート式の被操作孔としては、ドリル孔やリーマ孔などが考えられる。【０００９】
また、上記の位置決め装置を利用した位置決めシステムの発明は、上記の位置決め装置を少なくとも１つ備えたものである。【００１０】
上記の位置決めシステムは、例えば、図４(及び図１Ａから図２Ｂと図３)に示すように、次のように構成することが好ましい。
２つの位置決め装置５１，５２を所定の間隔をあけて設ける。上記の２つの位置決め装置５１，５２のうちの一方の位置決め装置５１は、前記の環状プラグ１２の周壁１３に、半径方向へ延びる貫通孔１４を周方向へほぼ１２０度の角度をあけて３つ設ける。他方の位置決め装置５２は、前記の環状プラグ１２の周壁１３に、半径方向へ延びる貫通孔１４をほぼ１８０度の角度をあけて２つ設ける。そして、上記の一方の位置決め装置５１の環状プラグ１２に対応する被操作孔１１に対して上記の他方の位置決め装置５２の環状プラグ１２に対応する被操作孔１１が旋回するのを阻止するように、上記の他方の位置決め装置５２の上記の貫通孔１４の軸心を方向づける。
上記の構成により、簡素でコンパクトな位置決めシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の位置決め装置の一実施形態を示している。図１Ａは、その位置決め装置のリリース状態の立面視断面図であって、図１Ｂの１Ａ−１Ａ線矢視に相当する図である。図１Ｂは、上記の図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線矢視断面図である。
【図２】図２Ａは、上記の位置決め装置のロック状態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。図２Ｂは、前記の図１Ｂに類似する図である。
【図３】上記の位置決め装置の変形例を示し、前記の図２Ｂに類似する図である。
【図４】上記の位置決め装置を利用したシステムの一例を示す平面視の模式図である。
【符号の説明】
【００１２】
１１：被操作孔，１２：環状プラグ，１３：環状プラグ１２の周壁，１４：貫通孔，１５：ボール，１７：環状プラグ１２の筒孔，１８：操作ロッド，１９：収容溝，２１：退避面，２２：押圧面，２４：ガイド面，５１：一方の位置決め装置，５２：他方の位置決め装置，Ｄ：駆動手段，Ｍ：可動部材，Ｒ：基準部材，Ｘ：突出位置，Ｙ：後退位置．
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図１Ａから図２Ｂによって説明する。
図１Ａは、位置決め装置のリリース状態の立面視断面図であって、図１Ｂの１Ａ−１Ａ線矢視に相当する図である。図１Ｂは、上記の図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線矢視断面図である。図２Ａは、上記の位置決め装置のロック状態を示し、前記の図１Ａに類似する図である。図２Ｂは、前記の図１Ｂに類似する図である。【００１４】
基準部材Ｒはワークパレット１を備え、そのワークパレット１の装着穴２にハウジング３の下半部が嵌入される。そのハウジング３のフランジ部４が複数のボルト(図示せず)によって上記ワークパレット１に固定される。また、上記ワークパレット１の上面に複数の円柱状ボス６が固定され、各ボス６の上面に設けた支持面Ｓに、可動部材としてのワークＭの被支持面Ｔが受け止められる。
上記ワークＭには、被操作孔としての鋳抜き孔１１が形成されている。その鋳抜き孔１１に、上記ハウジング３から上方へドーム状に突出させた環状プラグ１２が挿入される。【００１５】
前記の環状プラグ１２の周壁１３に、半径方向へ延びる貫通孔１４が周方向へ約１２０度の角度をあけて３つ設けられる。上記の各貫通孔１４には、係合具であるボール１５が上記の半径方向へ移動可能に挿入される。また、上記の環状プラグ１２の筒孔１７に操作ロッド１８が上下方向(軸心方向)へ移動可能に挿入される。その操作ロッド１８の上端部(先端部)の外周面に、上下方向へ延びる円弧状の３つの収容溝１９が上記ボール１５に対応させて周方向へ間隔をあけて凹入形成される。【００１６】
上記の収容溝１９は、上から順に配置した退避面２１および押圧面２２を備えている。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、上記の退避面２１によって、上記ボール１５が半径方向の内方の後退位置Ｙへ移動することが許容されている。上記の押圧面２２は、上方へ向かうにつれて軸心へ近づくように傾斜しており、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、上記ボール１５を半径方向の外方の突出位置Ｘへ移動させるものである。なお、各ボール１５が外方へ飛び出すことは、前記の貫通孔１４の外端に形成した縮径部(図示せず)によって阻止してある。【００１７】
また、上記の隣り合う収容溝１９・１９の間にガイド面２４が形成される。これら３つのガイド面２４が上記の筒孔１７に半径方向への移動を阻止した状態かつ上下方向 (軸心方向)へ移動自在な状態で精密に嵌合される。【００１８】
前記の操作ロッド１８が駆動手段Ｄによって上下方向へ往復移動される。その駆動手段Ｄは次のように構成されている。
上記ハウジング３の下部内にシリンダ孔２６が形成され、そのシリンダ孔２６に第１封止具２７を介してピストン２８が保密状に挿入される。そのピストン２８の上側に作動室２９が形成され、上記ピストン２８の下側にバネ室３０が形成される。上記の作動室２９が通路３１を経て圧縮空気の給排口３２へ連通される。また、上記バネ室３０にロックバネ３４が装着される。そのロックバネ３４の上端が前記ピストン２８に受け止められ、上記ロックバネ３４の下端がバネ受け３５に受け止められる。上記ピストン２８と作動室２９とロックバネ３４とによって上記の駆動手段Ｄを構成している。
なお、前記の操作ロッド１８の下部が第２封止具３７を介して前記の筒孔１７に保密状に挿入されている。その操作ロッド１８は、ここでは上記ピストン２８と一体に形成してあるが、そのピストン２８とは別体に構成してもよい。【００１９】
また、前記の装着穴２の底壁にクリーニング用圧縮空気の供給口４１が開口される。その圧縮空気は、上記の供給口４１と、前記バネ室３０と、前記ピストン２８及び操作ロッド１８に形成した縦孔４２と、前記の筒孔１７内の上部空間と、前記プラグ１２の頂壁に形成した複数の吐出口４３とを順に通って、外部へ勢い良く吐出される。【００２０】
上記構成の位置決め装置は次のように作動する。
図１Ａ及び図１Ｂのリリース状態では、前記の作動室２９に圧縮空気が供給され、前記ピストン２８及び操作ロッド１８が前記ロックバネ３４に抗して下降している。このため、その操作ロッド１８の前記の退避面２１が前記ボール１５に対面し、各ボール１５が前記の後退位置Ｙへ移動可能になっている(ここでは、各ボール１５が既に後退位置Ｙへ移動した状態を図示している。)。【００２１】
まず、図１Ａに示すように、上記リリース状態で前記ワークＭを下降させ、そのワークＭの前記の鋳抜き孔１１を前記プラグ１２に外嵌すると共に被支持面Ｔを前記の支持面Ｓによって受け止める。【００２２】
次いで、前記の作動室２９の圧縮空気を排出する。すると、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、前記ロックバネ３４が前記ピストン２８及び操作ロッド１８を上昇させ、その操作ロッド１８の前記の押圧面２２が前記ボール１５を前記の突出位置Ｘへ切り換え、上記ボール１５が前記ワークＭの鋳抜き孔１１を半径方向へ押圧する。これにより、そのワークＭが水平方向へ調心移動して上記の鋳抜き孔１１の軸心が前記プラグ１２の軸心に合致する。【００２３】
上記の位置決め時において、前記ガイド面２４が前記の筒孔１７に精密に嵌合して上記の操作ロッド１８の軸心を上記プラグ１２の軸心と同心状に保持することにより、上記ワークＭの調心移動を精密に行える。
なお、前記の操作ロッド１８を上昇させたときには、上記ガイド面２４の上端を前記の貫通孔１４の中心位置よりも上方に位置させることが好ましい。さらに好ましいのは、上記の図２Ａに示すように、上記の操作ロッド１８の上昇時に前記ガイド面２４の上端が前記の貫通孔１４の上端よりも上方に位置させることにより、上記ガイド面２４のガイド長さが大きくなり、ガイド特性がさらに良好になる。【００２４】
上記の図２Ａ及び図２Ｂのロック状態において、図外のワーククランプによって上記ワークＭを前記の支持面Ｓに押圧固定するのである。【００２５】
図３は、上記の位置決め装置の変形例を示し、前記の図２Ｂに類似する図である。この変形例においては、上記の実施形態の構成部材と同じ部材には同一の符号を付けて説明する。この変形例は、前記の実施形態とは次の点で異なる。
即ち、前記の環状プラグ１２の周壁１３には、半径方向へ延びる前記の貫通孔１４が約１８０度の角度をあけて２つ設けられる。【００２６】
上記の実施形態や変形例は次のように変更可能である。
前記の被操作孔１１は、例示した鋳抜き孔等の断面視円形のテーパ孔に代えて、ドリルやリーマによって形成した断面視円形のストレート孔であってもよい。
前記の貫通孔１４とボール１５は、２セットまたは３セット設けることに代えて、４セット以上設けることも可能である。
前記の支持面Ｓは、例示のボス６に設けることに代えて、前記ハウジング３に設けてもよい。
前記の駆動手段Ｄは、例示したバネロック式に代えて圧力流体によってロックさせる方式であってもよい。また、その圧力流体は、例示した圧縮空気に代えて、他の種類の気体や圧油等の液体であってもよい。さらには、上記の駆動手段Ｄは、ネジ係合式の進退機構や電磁石などの別種のアクチュエータであってもよく、また、永久磁石と電磁石との組み合わせ構造などを利用してもよい。【００２７】
次に、上記の位置決め装置を利用した位置決めシステムを前記の図１Ａから図３を参照しながら図４によって説明する。その図４は、上記の位置決めシステムの一例を示す平面視模式図である。【００２８】
２つの位置決め装置５１・５２が所定の間隔をあけて設けられる。一方の第１位置決め装置５１は、前記の実施形態(図１Ａから図２Ｂを参照)に示すように、前記の環状プラグ１２の周壁１３に、半径方向へ延びる貫通孔１４を周方向へほぼ１２０度の角度をあけて３つ設けてある。また、他方の第２位置決め装置５２は、前記の変形例(図３参照)に示すように、前記の環状プラグ１２の周壁に、半径方向へ延びる貫通孔１４をほぼ１８０度の角度をあけて２つ設けてある。図４においては、上記の貫通孔１４に挿入された前記ボール１５が各被操作孔１１を押圧する方向を矢印で示してある。即ち、その矢印が、上記の貫通孔１４の軸心に相当している。【００２９】
そして、一方のプラグ１２の軸心Ａと他方のプラグ１２の軸心Ｂとを結ぶ直線Ｌに対して上記の他方の貫通孔１４がほぼ直交するように上記２つの位置決め装置５１・５２を配置してある。これにより、上記の一方のプラグ１２に嵌合する一方の被操作孔１１に対して他方のプラグ１２に嵌合する他方の被操作孔１１が旋回するのを阻止してある。
上記構成により、ワークＭに設けた２つの被操作孔１１・１１のピッチ誤差を吸収することと上記ワークＭを確実に位置決めすることとが両立される。【００３０】
なお、一方の操作孔１１に対して他方の操作孔１１が旋回するのを阻止できる状態であれば、前記の直線Ｌに対して傾斜するように他方の貫通孔１４を方向づけてもよい。
上記の位置決めシステムは、上記の２つの装置５１・５２を複数ずつ配置したものであってよく、さらには、いずれか一方の装置だけを複数配置したものであってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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