(57)【要約】【課題】締結されるべき二つの部材の位置決めや固定、離脱といった操作を、高精度に且つ容易に行ない得ると共に、それらの操作を、従来よりも素早く行なうことが出来る締結装置を提供すること。【解決手段】締結ピン１２に設けられた円形凹所３０内に、その途中でテーパ角度が変化するテーパ状押圧面４２（４２ａ，４２ｂ）が外周面に形成された押圧リング３８と圧縮コイルばね４０を配置すると共に、円形凹所３０の周壁部に設けられた円形貫通孔３４内にスチールボール３６を配置し、クランプボルト４４をねじ穴３２に螺入することによって押圧リング３８を押し下げ、スチールボール３６をテーパ状押圧面４２にて押圧して、締結ピン１２の外周面から突出させ、締結ブッシュ１４の内側突部６０と係合することにより、締結ピン１２と締結ブッシュ１４の締結が行なわれるように、締結装置１０を構成した。【選択図】図１
2009115166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結されるべき二つの部材のうちの一方の部材に対して位置固定に取り付けられる締結ブッシュと；該二つの部材のうちの他方の部材に対して位置固定に取り付けられる一方、先端面において開口し且つ軸方向内方に延びる内部凹所が設けられたピン本体部を有し、該ピン本体部が、前記一方の部材に取り付けられた前記締結ブッシュに挿入されて嵌合せしめられることにより、それら二つの部材の締結を実現する締結ピンと；該締結ピンの前記ピン本体部内に、その軸方向に対して直角な方向に向かって移動可能に且つ該ピン本体部の外周面から突出可能に配置された係合球体と；前記締結ピンのピン本体部に設けた内部凹所内に軸方向に移動可能に収容され、その軸方向への移動によって、前記係合球体を軸方向に直角な方向に押圧して移動させ、該ピン本体部の外周面から突出せしめる押圧面を備えた押圧リングと；前記締結ピンのピン本体部が挿入、嵌合せしめられる前記締結ブッシュ部位の内周面に設けられ、該ピン本体部の該締結ブッシュへの挿入状態下で、該ピン本体部の外周面から突出せしめられた前記係合球体に係合して、該締結ブッシュから該ピン本体部を離脱させる方向への該締結ブッシュの移動を阻止せしめる離脱阻止係合部とを含んで構成される締結装置において、
前記押圧リングの前記係合球体に対する押圧面を、複数段のテーパ面にて構成すると共に、それら複数段のテーパ面における隣接する二つのテーパ面を、それらのうちの径方向外側に位置するものよりも径方向内側に位置するものの方のテーパ角度が大きくなるように構成したことを特徴とする締結装置。
【請求項２】
前記押圧リングを挿通してなる形態において、脚部にねじ部を有するボルト部材が配設され、該ボルト部材のねじ部が前記ピン本体部の内部凹所の底部に対して軸方向に延びるように設けられたねじ穴に螺入せしめられることによって、該押圧リングを軸方向に移動させ、該内部押圧リングの該凹所底部側の面に設けた前記押圧面にて、前記係合球体が押圧、移動せしめられるように構成されている請求項１に記載の締結装置。
【請求項３】
前記押圧リングと前記ピン本体部の内部凹所の底部との間に圧縮コイルスプリングが配設されている一方、前記ボルト部材の脚部の周りに位置し、該押圧リングの押圧面の内周部から該内部凹所の底部に向かって所定長さで突出する円筒部が、該押圧リングに一体的に設けられて、該円筒部の突出端面が前記圧縮コイルスプリングのばね受け部とされている請求項２に記載の締結装置。
【請求項４】
前記ボルト部材におけるねじ部が、二条ねじ構造とされている請求項２または請求項３に記載の締結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結装置に係り、特に、マシニングセンタ等の工作機械テーブルに取り付けられるベースエレメントと所定の治具が固定される治具プレートとを相互に締結するのに好適に用いられ得る締結装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二つの部材を締結するための締結装置としては、種々の構造のものがあり、それらの中から、締結されるべき部材の形状や用途等に応じて、適宜に選択されて、使用されている。そして、例えば、マシニングセンタ等の工作機械においても、様々な締結装置が用いられている。
【０００３】
すなわち、一般に、マシニングセンタ等の工作機械にあっては、加工されるべきワークを保持するために、クランプやバイス等の各種の治具が用いられているが、それらの治具は、その段取り変えを容易に且つ迅速に行なわしめるために、多くの場合、治具プレートに固定されており、この治具プレートがベースエレメントに対して締結せしめられることによって、各種の治具が、ベースエレメントに取り付けられるようになっている。そして、それら治具プレートとベースエレメントとを相互に締結せしめるものとして、所定の締結装置が用いられているのである。
【０００４】
ところで、このような締結装置として用いられるものの一つとして、特開平８−１７０６０７号公報（特許文献１）には、ベースエレメントと治具プレートの何れか一方に対して位置固定に取り付けられる締結ピンと、それらのうちの何れか他方に対して位置固定に取り付けられる、締結ピンが軸方向に挿入、嵌合可能な締結ブッシュとを有してなる締結装置が、知られている。この締結装置にあっては、締結ピンに設けられたねじ穴に螺合された所定のねじ部材が、かかるねじ穴に螺入されて、締結ピンの締結ブッシュへの挿入方向となる軸方向に移動せしめられることにより、締結ピンの内部に配置されたスチールボールが、ねじ部材と共に一体移動せしめられる押圧面にて、軸方向に対して直角な方向に押圧され、移動せしめられて、締結ピンの外周面から部分的に突出せしめられるようになっており、そして、締結ピンの締結ブッシュへの挿入状態下で、かかるスチールボールの突出部位に対して、締結ブッシュの内周面に設けられた係合部が、係合せしめられると共に、締結ブッシュの外周面に設けられた係合部が、締結ピンに係合せしめられることにより、締結ピンの締結ブッシュへの挿入状態下での、それらの軸方向における相対移動が阻止され得るように構成されている。
【０００５】
このような構造を有する締結装置を用いれば、締結ピンと締結ブッシュとを、それぞれ、ベースエレメントと治具プレートとにそれぞれ取り付けた状態で、単に、締結ピンを締結ブッシュに挿入して、ねじ部材をねじ穴に螺入するだけで、ベースエレメントと治具プレートとの締結を、極めて容易に且つ迅速に行なうことが出来るのである。
【０００６】
しかしながら、かかる特許文献１にて明らかにされている締結装置にあっては、ねじ部材の螺入による前進移動によって、スチールボールが突出せしめられるようになっている一方、ねじ部材の螺出（弛め戻し）による後退移動にて、スチールボールの突出を解消して、締結ピンが締結ブッシュから離脱せしめられるようになっているのであるが、そのようなねじ部材の螺出操作において、かかるねじ部材のストロークが全く規制されてはいないところから、ねじ部材の螺出がどの程度の状態にあるか、どうか、判らず、弛め過ぎる問題があり、極端な場合においては、ねじ部材が抜け出してしまう恐れも内在している。特に、電動のドライバを用いて、ねじ部材の螺出操作を行なう場合においては、螺出量の制御が難しく、弛め過ぎて、ねじ部材が抜けてしまう場合が多々発生し、それによって、締結ピンの内部に収容したスチールボールを押圧する部材等が、バラバラとなってしまう恐れがあった。
【０００７】
また、ねじ部材が抜け出してしまわなくても、ねじ部材を過度に螺出せしめた場合にあっては、締結ピンと締結ブッシュとの離脱は可能となるものの、それらの次の挿入嵌合操作に際して、ねじ部材が戻し過ぎにより過度に螺出していることによって、それらの嵌合操作をスムーズに行ない難くなる問題も内在しているのである。特に、それら締結ピンと締結ブッシュからなる締結装置は、一般に、治具プレートの四隅に位置するようにベースエレメントと治具プレートとの間に配置せしめられることとなるが、そのような複数の締結装置のうちの一つにおいて、挿入・嵌合不良が惹起された場合に、治具プレートの正しい固定（締結）が困難となる問題も惹起されることとなる。
【０００８】
そこで、そのような問題を解消すべく、例えば、特開２００４−３１６６６６号公報（特許文献２）においては、特許文献１にて明らかにされている締結装置と同様に、ベースエレメントと治具プレートの一方に対して位置固定に取り付けられる締結ピンと、それらのうちの他方に対して位置固定に取り付けられる、締結ピンが軸方向に挿入、嵌合可能な締結ブッシュとを有してなる締結装置が、明らかにされている。
【０００９】
すなわち、締結されるべき二つの部材のうちの一方の部材に対して位置固定に取り付けられる締結ピンは、そのピン本体部の先端面において開口する軸方向内方に延びる円形凹所を設けると共に、かかる円形凹所の周壁部に円形貫通孔を設け、その円形貫通孔内に、締結ピンの軸方向に対して直角な方向に移動可能とされているスチールボールを配置し、更に、円形凹所内に、その内部を円形凹所の底部に設けられたねじ穴に螺合されたクランプボルトを螺入出することによって、上下方向に移動可能とされている、下側角部が面取りされたクランプリングを配置し、かかるクランプリングによってスチールボールを押圧して、ピン本体部の外周面の円形貫通孔から突出可能とされている。また、円形凹所の内周面に形成された周溝には、止め輪が嵌入固定されており、そのような止め輪とクランプボルトの頭部の下部に設けたワッシャーとが係合して、クランプボルトの外側への過度な移動が規制されるようになっている。
【００１０】
一方、締結されるべき二つの部材のうちの他方の部材に対して位置固定に取り付けられた締結ブッシュには、締結ピンのピン本体部の外周面から突出せしめられるスチールボールと係合する内側突部が設けられており、かかる締結ピンのピン本体部が、このような締結ブッシュに挿入された後に、クランプボルトの螺入によってスチールボールが締結ピンの外周面から突出し、かかる締結ブッシュの内側突部と嵌合せしめられることによって、それら二つの部材の締結を実現しているのである。
【００１１】
このような構造とされた締結装置によれば、締結ピンが締結ブッシュへと挿入された状態下において、単に、クランプボルトを螺入するだけの簡単な作業を行なうだけで、締結ピンと締結ブッシュとの軸方向における相対離隔移動が阻止され得るようになっているところから、締結にかかる手間を簡略化し、２つの締結されるべき部材を容易に且つ迅速に締結せしめ得ることとなる。
【００１２】
しかも、かかる締結装置においては、外方移動規制手段である円形凹所の内周面に形成された周溝に嵌入固定された止め輪とクランプボルトの頭部の下部に一体的に設けられたワッシャーによって、クランプボルトの軸方向外方への移動量が制御されていることにより、かかるクランプボルトの過度の螺出（弛め過ぎ）によってクランプボルトがねじ穴から抜け出してしまう恐れや、スチールボールやクランプリング等の締結装置を構成する部材の分散が、効果的に回避され得るのである。
【００１３】
ところで、このような締結装置を用いることによって、マシニングセンタ等の工作機械に取り付けられたベースエレメントと、加工されるワークが固定されている治具プレートとを、容易に且つ優れた位置精度をもって締結することが可能となるのであるが、近年、更なる作業性の向上のために、それらベースエレメントと治具プレートとの固定（締結）や離脱にかかる操作時間を短縮し、より素早く作業を行なうことが出来る締結装置が求められてきているのである。
【００１４】
【特許文献１】特開平８−１７０６０７号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、締結されるべき二つの部材の位置決めや固定、離脱といった操作を、高精度に且つ容易に行ない得ると共に、固定や離脱にかかる操作を、従来よりも素早く行なうことが可能となる、締結装置の改良された構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そして、本発明にあっては、かくの如き課題の解決のために、締結されるべき二つの部材のうちの一方の部材に対して位置固定に取り付けられる締結ブッシュと；該二つの部材のうちの他方の部材に対して位置固定に取り付けられる一方、先端面において開口し且つ軸方向内方に延びる内部凹所が設けられたピン本体部を有し、該ピン本体部が、前記一方の部材に取り付けられた前記締結ブッシュに挿入されて嵌合せしめられることにより、それら二つの部材の締結を実現する締結ピンと；該締結ピンの前記ピン本体部内に、その軸方向に対して直角な方向に向かって移動可能に且つ該ピン本体部の外周面から突出可能に配置された係合球体と；前記締結ピンのピン本体部に設けた内部凹所内に軸方向に移動可能に収容され、その軸方向への移動によって、前記係合球体を軸方向に直角な方向に押圧して移動させ、該ピン本体部の外周面から突出せしめる押圧面を備えた押圧リングと；前記締結ピンのピン本体部が挿入、嵌合せしめられる前記締結ブッシュ部位の内周面に設けられ、該ピン本体部の該締結ブッシュへの挿入状態下で、該ピン本体部の外周面から突出せしめられた前記係合球体に係合して、該締結ブッシュから該ピン本体部を離脱させる方向への該締結ブッシュの移動を阻止せしめる離脱阻止係合部とを含んで構成される締結装置において、前記押圧リングの前記係合球体に対する押圧面を、複数段のテーパ面にて構成すると共に、それら複数段のテーパ面における隣接する二つのテーパ面を、それらのうちの径方向外側に位置するものよりも径方向内側に位置するものの方のテーパ角度が大きくなるように構成したことを特徴とする締結装置を、その要旨とするものである。
【００１７】
なお、このような本発明に従う締結装置の望ましい態様の一つによれば、前記押圧リングを挿通してなる形態において、脚部にねじ部を有するボルト部材が配設され、該ボルト部材のねじ部が前記ピン本体部の内部凹所の底部に対して軸方向に延びるように設けられたねじ穴に螺入せしめられることによって、該押圧リングを軸方向に移動させ、該内部押圧リングの該凹所底部側の面に設けた前記押圧面にて、前記係合球体が押圧、移動せしめられるように構成されることとなる。
【００１８】
また、かかる本発明に従う締結装置の別の望ましい態様の一つによれば、前記押圧リングと前記ピン本体部の内部凹所の底部との間に圧縮コイルスプリングが配設されている一方、前記ボルト部材の脚部の周りに位置し、該押圧リングの押圧面の内周部から該内部凹所の底部に向かって所定長さで突出する円筒部が、該押圧リングに一体的に設けられて、該円筒部の突出端面が前記圧縮コイルスプリングのばね受け部とされるのである。
【００１９】
更にまた、本発明に従う締結装置の好ましい態様の一つによれば、前記ボルト部材におけるねじ部は、二条ねじ構造とされることとなる。
【発明の効果】
【００２０】
従って、かかる本発明に従う締結装置の構成によれば、締結されるべき二つの部材のうちの一方の部材に対して位置固定に取り付けられる締結ピンのピン本体部を、それら二つの部材のうちの他方の部材に位置固定に取り付けられる締結ブッシュに挿入して、締結ピンのピン本体部内に配置された係合球体を、押圧リングにて押圧することによって軸方向に直角な方向に移動させて、ピン本体部の外周面から突出させ、締結ブッシュに設けられた離脱阻止係合部と係合させることによって、締結ブッシュから締結ピンが離脱不可となるように固定せしめる際に、かかる係合球体を押圧する押圧リングの押圧面となるテーパ面が、複数段のテーパ面にて構成されていると共に、それらテーパ面のうちの径方向外側に位置するものよりも、径方向内側に位置するものの方のテーパ角度が大きくなるようにされているところから、かかるテーパ角度の大きいテーパ面にて押圧される係合球体の移動量を、径方向において効果的に大きくすることが可能となるのである。
【００２１】
すなわち、そのような押圧リングの押圧面における、テーパ角度が大きいところでは、かかる押圧面（テーパ面）にて押圧される係合球体の、ピン本体部の軸方向と直角な方向（径方向）への移動量が大きくなるのであり、一方、テーパ角度が小さいところでは、その移動量が小さくなるために、係合球体の軸方向と直角な方向への移動にかかる時間が、押圧リングのテーパ角度が単純な１段とされたものよりも、短縮されることとなるのである。そして、そのような係合球体の移動速度を速くすることによって、締結ピンから突出する係合球体と締結ブッシュに設けられた離脱阻止係合部との係合及びその解除にかかる時間を、効果的に短縮することが可能となる。その結果、締結されるべき二つの部材の締結及び離脱を、素早く行うことが出来るのである。
【００２２】
なお、かかる締結装置においては、締結されるべき二つの部材の締結が、それら二つの部材のうちの一方の部材に対して位置固定に取り付けられる締結ピンを、他方の部材に位置固定に取り付けられる締結ブッシュに挿入せしめて、かかる挿入状態下において、締結ピンのピン本体部内に配置された係合球体を、ピン本体部に設けられた内部凹所内に収容された押圧リングによって押圧して、ピン本体部の軸方向と直角な方向に移動させ、ピン本体部の外周面から突出させて、締結ブッシュに設けられた離脱阻止係合部と係合せしめることにより、締結ブッシュから締結ピンが離脱不可となるように固定されることによって、行なわれるようになっているところから、締結ピンの締結ブッシュへの挿入や、締結ブッシュのピン本体部内に押圧リングを係合球体に押圧するといった簡単な作業を行なうだけで、それら締結ピンと締結ブッシュとにそれぞれ取り付けられる二つの部材の位置決めや固定、離脱といった操作を、高精度に且つ容易に行なうことも可能となっているのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００２４】
先ず、図１には、本発明に従う締結装置の一実施形態が、縦断面図の形態において概略的に示されている。かかる図１からも明らかなように、締結装置１０は、締結ピン１２と締結ブッシュ１４とを有して構成されており、締結ピン１２が、上下に対向配置されたベースエレメント１６と治具プレート１８のうち、下方に位置するベースエレメント１６に対して位置固定に取り付けられ、また、締結ブッシュ１４が、上方に位置する治具プレート１８に対して位置固定に取り付けられるようになっている。なお、それら締結ピン１２と締結ブッシュ１４からなる締結装置１０は、一般に、複数個において用いられ、例えば、治具プレート１８とベースエレメント１６との間において、それらの四隅に配置される等の形態をもって、用いられることとなる。
【００２５】
より詳細には、この締結装置１０を構成する締結ピン１２は、全体として、図１や図２に示されるような、略円柱形状を呈するピン本体部２０を有している。そして、この締結ピン１２のピン本体部２０の軸方向中間部の外周面上には、下方に向かって次第に大径となるテーパ面形状を呈するピン側テーパ嵌合部２２と、軸方向に直角な方向において外方に向かって所定長さ延出し且つ周方向に連続して延びるフランジ部２４とが、上下に隣接位置する状態で、それぞれ一体的に設けられている。また、かかるフランジ部２４においては、その上面と下面とが何れも水平な円環面とされると共に、それら上下面のうち、上面が、ピン側円環状係合面２６とされている一方、下面が、位置決めのための基準面２８として、構成されている。
【００２６】
そして、そのような締結ピン１２のピン本体部２０には、先端面において開口し且つ軸方向内方に延びる、内部凹所としての大径の円形凹所３０が、上方に向かって、即ち締結ブッシュ側に向かって開口する形態において設けられている。また、ピン本体部２０の中心部には、内周面に雌ねじが形成されたねじ穴３２が、円形凹所３０の底面と、該円形凹所３０形成側とは反対側の下側底面とを軸方向に貫通するように、形成されている。
【００２７】
さらに、このようなピン本体部２０に設けられた円形凹所３０の周壁部には、締結ピン１２（ピン本体部２０）の軸方向に対して直角な方向に延出し、且つかかる円形凹所３０の周壁部を厚さ方向に貫通して、その外周面上において、側方に開口する円形貫通孔３４が、図２にも示されるように、周方向に等間隔をおいて、複数（ここでは、三つ）形成されている。そして、かかる円形貫通孔３４のそれぞれの内部には、その穴径よりも所定寸法小さな外径を有する、係合球体としてのスチールボール（鋼球）３６が、かかる円形貫通孔３４内を、その延出方向たる、締結ピン１２（ピン本体部２０）の軸方向に直角な方向、つまり締結ピン１２の径方向において移動可能に、それぞれ、一つずつ配置されている。なお、図１及び図５〜図７に示される断面図は、ピン本体部２０の前記した円形貫通孔３４が設けられている付近については、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面部分を示し、それ以外の部分については、図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面部分に相当する、断面説明図となっている。
【００２８】
また、ピン本体部２０の円形凹所３０内には、押圧リング３８と圧縮コイルばね４０とが、上下に位置する状態において、収容配置されている。このように円形凹所３０内に収容配置された押圧リング３８は、その中心に内孔４６が形成され、外径の大きさが円形凹所３０の内径よりも所定寸法小さくされていることによって、円形凹所３０内を上下方向に移動可能とされていると共に、下側角部が面取りされて、かかる面取り部分が、下方に向かって次第に小径化するテーパ面からなるテーパ状押圧面４２とされている。さらに、かかるテーパ状押圧面４２の内周部から円形凹所３０の底部に向かって所定長さで突出する円筒部４８が一体的に設けられて、押圧リング３８は、全体として、その長さ方向の略中央部位において外径の大きさが変化する、外周面が段付き形状の略円筒状を呈している。
【００２９】
そして、そのようなテーパ状押圧面４２は、ここでは、図３にも示される如く、その途中でテーパ角度が変化する２段階のテーパ状押圧面４２ａ、４２ｂとされている。なお、ここでは、径方向内方に位置するテーパ状押圧面４２ａのテーパ角度が１２０°、径方向外方に位置するテーパ状押圧面４２ｂのテーパ角度が６０°となるように構成されている。そして、図６や図７に示されるように、そのような形状とされた押圧リング３８が、かかるテーパ状押圧面４２（４２ａ，４２ｂ）において、前記各円形貫通孔３４内にそれぞれ配置されたスチールボール３６に対して接触するようにして、円形凹所３０内に位置せしめられているのである。
【００３０】
一方、そのような押圧リング３８の下方に配置された圧縮コイルばね４０は、その下端部が、円形凹所３０の底面に接触せしめられて、支持されるようになっている一方、上端部が、押圧リング３８の下部に設けられた円筒部４８の下面に接触せしめられており、以て、押圧リング３８が下方に移動せしめられた際に、押圧リング３８を上方に移動させるような付勢力が作用せしめられるようになっている。
【００３１】
そして、図４にも示される如く、全体としてＴ字形状を呈する六角穴付ボルトからなるクランプボルト４４が、その脚部を円形凹所３０内に収容配置された押圧リング３８の内孔４６と圧縮コイルばね４０に挿通せしめた形態において、円形凹所３０を貫通するように、ピン本体部２０の中心部に形成されたねじ穴３２に螺合せしめられている。また、かかるクランプボルト４４には、その頭部の下部に、円形凹所３０の内径よりも所定寸法小さくされた外径を有するワッシャー５０が、一体的に設けられている。具体的には、図４に示されるように、クランプボルト４４は、頭部４４ａと脚部４４ｂとからなり、その頭部４４ａには、クランプボルト４４の軸周りの回動のための六角穴４４ｃが設けられてなる構造を有していると共に、ワッシャー５０に対して、その脚部４４ｂが挿通せしめられた状態において、頭部４４ａの下部に対して、ろう付けや溶接等によって固着一体化せしめられて、一体的な構造とされている。
【００３２】
ところで、かかるクランプボルト４４の脚部４４ｂに形成されている雄ねじと、ねじ穴３２に形成されている雌ねじは、ここでは、２条のねじ溝が周方向に連続して軸方向に延びるように形成された、所謂２条ねじ構造とされている。このような２条ねじ構造を用いることによって、クランプボルト４４のねじ穴３２への螺入出の際に、ねじ溝が１条とされた通常のねじ構造を採用した場合に比して、同じ操作量（回転量）で軸方向への移動量を２倍とすることが可能となって、効果的に操作時間を短縮することが出来ることとなり、以て本発明の目的が更に有利に達成され得るのである。
【００３３】
かくして、クランプボルト４４をねじ穴３２へと螺入していくことによって、押圧リング３８が、クランプボルト４４の頭部４４ａの下部に一体的に設けたワッシャー５０にて押圧されて、圧縮コイルばね４０の付勢力に抗して、円形凹所３０内を下方に移動せしめられるようになっている一方、クランプボルト４４をねじ穴３２からの螺出（弛緩）によって、押圧リング３８が圧縮コイルばね４０の付勢力にて、上方に移動させられるようになっているのである。
【００３４】
そして、そのような押圧リング３８の上下方向の移動によって、かかる押圧リング３８のテーパ状押圧面４２と接触するように各円形貫通孔３２内に配置されたスチールボール３６が押圧されて、締結ピン１２の径方向に対して移動せしめられるようになっている。即ち、クランプボルト４４の下方への移動に伴う押圧リング３８の下方への移動により、それぞれのスチールボール３６が、押圧リング３８のテーパ状押圧面４２にて、締結ピン１２の径方向外方に押圧されて、ピン本体部２０の外周面から突出するように、各円形貫通孔３２内を該円形貫通孔３２におけるピン本体部２０の外周面側開口部に向かって移動せしめられる一方、クランプボルト４４の上方への移動に伴う押圧リング３８の上方への移動により、ピン本体部２０の外周面から突出していた各スチールボール３６が、それぞれの円形貫通孔３２内に収容されるように移動せしめられるのである。
【００３５】
また、このような、押圧リング３８のテーパ状押圧面４２によるスチールボール３６の押圧は、テーパ状押圧面４２が、テーパ角度の異なる２つのテーパ面、テーパ状押圧面４２ａ、４２ｂから構成されているところから、例えば、押圧リング３８が下方へと移動してスチールボール３６を押圧する際には、先ず、径方向内側に位置するテーパ状押圧面４２ａにてスチールボール３６が押圧され、スチールボール３６が径方向外方に移動せしめられる（図６参照）。そして、押圧リング３８の下方への移動が進行し、テーパ状押圧面４２ａにて押圧されていたスチールボール３６が径方向外方へと移動していくと、かかるテーパ状押圧面４２ａと連続して設けられた、テーパ角度の異なるテーパ状押圧面４２ｂにてスチールボール３６が押圧されるようになるのである（図７参照）。このとき、テーパ状押圧面４２ａとテーパ状押圧面４２ｂのテーパ角度が異なり、径方向内側に位置するテーパ状押圧面４２ａの方が大きなテーパ角度とされているところから、押圧リング３８の下方への移動量は同じでも、テーパ状押圧面４２ａにて押圧する際のスチールボール３６の径方向への移動量を、テーパ状押圧面４２ｂで押圧する場合よりも、大きくすることが可能となるのである。
【００３６】
なお、かくの如き構造を有する締結ピン１２は、図１に示されているように、ピン本体部２０のフランジ部２４よりも下側部分を、ベースエレメント１６に設けられた取付凹所５２内に収容し、基準面２８をベースエレメント１６の上面に密着させた状態において、フランジ部２４に形成された取付穴５４に挿通せめられた取付ボルト５６，５６にて固定されて、ピン本体部２０のフランジ部２４の形成部位よりも上側部分をベースエレメント１６の上面から上方に突出せしめつつ、ベースエレメント１６に対して位置固定に取り付けられている。
【００３７】
一方、締結ピン１２と共に締結装置１０を構成する締結ブッシュ１４は、締結ピン１２のピン本体部２０の外径よりも所定寸法大きな内径を有する、全体として、略円筒形状を呈する筒体にて構成されている。そして、この締結ブッシュ１４の下端部には、その内周面に、径方向内方に向かって、所定の低い高さで突出し、且つ周方向に連続して延びる内側突部６０が、一体的に形成されている一方、その外周面には、径方向外方に向かって所定の高さで突出し、且つ周方向に連続して延びる、上面が水平な基準面６２とされた外フランジ部６４が、一体形成されている。
【００３８】
また、そのような締結ブッシュ１４の内周面に設けられた内側突部６０は、その内径が締結ピン１２の前記フランジ部２４よりも上側のピン本体部２０部分が挿入可能な大きさとなるように、構成されている。そして、その上面が、下方に向かうに従って次第に小径となるテーパ面形状を有する、離脱阻止係合部としてのテーパ状係合面６６とされている一方、その下面が、該下面に連続する締結ブッシュ１４の下側端面と共に、締結ピン１２のフランジ部２４に設けられたピン側円環状係合面２６に対応した水平な円環面からなるブッシュ側円環状係合面６８として、構成されており、更に、かかる内側突部６０の内周面が、締結ピン１２のフランジ部２４よりも上側の外周面に設けられたピン側テーパ嵌合部２２のテーパ面形状に対応した、下方に向かうに従って次第に大径となるテーパ面形状を呈するブッシュ側テーパ嵌合部７０とされている。
【００３９】
そして、このような締結ブッシュ１４にあっては、締結ブッシュ１４の内孔内に、締結ピン１２におけるピン本体部２０の前記上側部分が挿入せしめられた状態下で、ブッシュ側円環状係合面６８が、締結ピン１２のピン側円環状係合面２６に対して当接・係合せしめられることにより、締結ピン１２の締結ブッシュ１４に対する挿入方向（上方）への更なる移動が阻止され得るようになっており、また、そのような状態下で、テーパ状係合面６６が、締結ピン１２の円形貫通孔３４から外方に部分的に突出位置せしめられた各スチールボール３６の突出部位に係合せしめられることによって、締結ピン１２の締結ブッシュ１４からの離脱方向（下方）への移動も、阻止され得るようになっているのである。更に、そのようにして、締結ピン１２が締結ブッシュ１４に挿入され、且つそれら締結ピン１２と締結ブッシュ１４の上下方向への相対離隔移動が阻止された状態下において、締結ピン１２のピン側テーパ嵌合部２２と締結ブッシュ１４のブッシュ側テーパ嵌合部７０とが、相互にテーパ嵌合せしめられるようになっているのである（図６、図７参照）。
【００４０】
さらに、かかる締結ブッシュ１４には、ここでは、その上端部に、締結ブッシュ１４の上側開口部を閉塞する蓋体７２が、取り付けられている。即ち、この蓋体７２は、締結ブッシュ１４の上側開口部を覆い得る大きさを備えた円板部７４と、かかる円板部７４の下面の外周部に一体形成された円筒部７６とを有して構成され、この円筒部７６の外周面に設けられた雄ねじ部において、締結ブッシュ１４の上側開口周面に設けられた雌ねじ部に螺合されることにより、締結ブッシュ１４に対して取外し可能に固定されている。
【００４１】
なお、ここでは、かかる蓋体７２の円板部７４の中心部に、クランプボルト４４の頭部の外径よりも小さく、且つクランプボルト４４の六角穴４４ｃに挿入せしめられて、クランプボルト４４を回転操作する六角レンチ等の工具が挿通可能な大きさの内径を有する操作孔７８が設けられており、以て、この操作孔７８を通じて、クランプボルト４４のねじ穴３２に対する螺入及び螺出操作が行なわれ得るようになっている。
【００４２】
そして、かくの如き構造を有する締結ブッシュ１４が、その上端部に設けられた円板部７４の操作孔７８を、治具プレート１８に形成された貫通孔８０に対応位置させつつ、外フランジ部６４よりも上側部分を、治具プレート１８に設けられた取付凹所８２内に収容されると共に、外フランジ部６４の基準面６２を、治具プレート１８の下面に接触せしめて、上下方向と左右方向が位置決めされた状態下において、外フランジ部６４に形成された取付穴８４に挿通せめられた取付ボルト８６，８６にて固定されて、外フランジ部６４の形成部位、換言すれば、内周面に内側突部６０が形成された締結ブッシュ１４の下端部を、治具プレート１８の下面から下方に突出せしめつつ、治具プレート１８に対して位置固定に取り付けられているのである。
【００４３】
而して、このような締結ブッシュ１４と前述の如き構造とされた締結ピン１２とを有する本実施形態の締結装置１０を用いて、ベースエレメント１６と治具プレート１８との締結とその解除とを行なう際には、例えば、以下のようにして、その操作が行われることとなる。
【００４４】
すなわち、先ず、図１に示されるように、ベースエレメント１６と治具プレート１８とが、それらにそれぞれ固定された締結ピン１２と締結ブッシュ１４とが互いに離間し、且つそれらが同軸的に位置するように、対向配置させられる。このとき、例えば、クランプボルト４４を、締結ピン１２のねじ穴３２から十分に螺出（弛緩）させて、押圧リング３８のテーパ状押圧面４２とスチールボール３６とが接触しないように離間させておくことにより、各スチールボール３６が、締結ピン１２の外周面から、何等突出せしめられていないようにしておく必要がある。
【００４５】
次いで、図５に示される如く、締結ブッシュ１４の内孔内に、締結ピン１２のフランジ部２４よりも上側のピン本体部２０部分を挿入して、締結ピン１２を締結ブッシュ１４に対して内嵌せしめる。このときの締結ピン１２の締結ブッシュ１４への挿入位置は、クランプボルト４４の頭部４４ａと締結ブッシュ１４に取り付けられた蓋体７２の円板部７４の下面とが接触した状態となると共に、締結ピン１２のピン側テーパ嵌合部２２と締結ブッシュ１４のブッシュ側テーパ嵌合部７０とが互いに接触するものの、締結ピン１２のピン側円環状係合面２６と締結ブッシュ１４のブッシュ側円環状係合面６８との間に、微小な隙間が形成される程度の位置となる。
【００４６】
その後、図６に示されるように、締結ピン１２の締結ブッシュ１４への挿入状態下で、治具プレート１８の貫通孔８０と、締結ブッシュ１４に取り付けられた蓋体７２の円板部７４に設けられた操作孔７８を通じて、例えば六角レンチ等（図示せず）をクランプボルト４４の六角穴４４ｃに挿入し、クランプボルト４４のねじ穴３２への螺入操作を行なって、クランプボルト４４を、円形凹所３０内で下方に移動させる。この操作によって、クランプボルト４４の下方に配された押圧リング３８を、クランプボルト４４の頭部に一体的に固定されたワッシャー５０にて圧縮コイルばね４０の付勢力に抗して押圧して、下方に移動せしめる。
【００４７】
なお、かかるクランプボルト４４の下方への移動に従って、クランプボルト４４の頭部４４ａと締結ブッシュ１４の蓋体７２の円板部７４が接触することで、締結ブッシュ１４が持ち上げられて、締結ピン１２のピン側円環状係合面２６と締結ブッシュ１４のブッシュ側円環状係合面６８との間に形成されていた隙間が、クランプボルト４４の移動に伴って締結ブッシュ１４全体も下方に移動せしめられることによって消失し、それらが接触せしめられることとなる。
【００４８】
そして、そのような押圧リング３８の下方への移動に伴って、各円形貫通孔３４内に配置されたそれぞれのスチールボール３６が、それぞれ、押圧リング３８のテーパ状押圧面４２にて押圧されて、各円形貫通孔３２内を、締結ピン１２の径方向外方に移動せしめられ、締結ピン１２の外周面から側方に部分的に突出させることにより、締結ブッシュ１４のテーパ状係合面６６に対して、各スチールボール３６の突出部位を係合させるのである（図７参照）。
【００４９】
その際、締結ピン１２の外周面からの各スチールボール３６の突出量が増大せしめられるのに従って、締結ブッシュ１４のテーパ状係合面６６が、各スチールボール３６の突出部位にて、下方に押圧されて、締結ブッシュ１４全体が更に下方に徐々に移動せしめられていき、それによって、ブッシュ側テーパ嵌合部７０がピン側テーパ嵌合部２２に噛み込んで、それら両テーパ嵌合部７０，２２が、より強固にテーパ嵌合せしめられると共に、ブッシュ側円環状係合面６８が、ピン側円環状係合面２６に密着させられることとなる。
【００５０】
これによって、締結ピン１２と締結ブッシュ１４が固定されたベースエレメント１６と治具プレート１８とが、上下方向とそれに直角な方向への相対離隔移動が不能とされた状態で、相互に締結せしめられ、そして、そのような締結状態が、安定的に確保され得ることとなるのである。
【００５１】
また、そのような治具プレート１８とベースエレメント１６との締結状態を解除するには、治具プレート１８の貫通孔８０と、締結ブッシュ１４における蓋体７４の操作孔７８を通じて、図示しない六角レンチ等をクランプボルト４４の六角穴４４ｃに挿入し、クランプボルト４４のねじ穴３２からの螺出（弛緩）操作を行なって、クランプボルト４４を上方に移動させることにより、押圧リング３８を、圧縮コイルばね４０の付勢力によって上方に移動させる。これによって、押圧リング３８のテーパ状押圧面４２からの各スチールボール３６に対する締結ピン１２の径方向外方への押圧力を解除して、それら各スチールボール３６を、各円形貫通孔３４内において、円形凹所３０側に引込移動させ、以て、締結ブッシュ１４のテーパ状係合面６６に対する各スチールボール３６の突出部位の係合が解消せしめられるのである。
【００５２】
そして、引き続き、クランプボルト４４のねじ穴３２からの螺出（弛緩）操作により、クランプボルト４４の頭部４４ａの上端面を、締結ブッシュ１４の底部８８の内面に当接させた状態（図６）から、クランプボルト４４に対する螺出（弛緩）操作を更に継続して行ない、クランプボルト４４を更に上方に移動させることにより、かかるクランプボルト４４の頭部の上端面にて、締結ブッシュ１４の底部８８を上方に押圧して、締結ブッシュ１４の全体を、上方、つまり締結ピン１２から離隔される方向に変位させ、以て、締結ブッシュ１４のブッシュ側テーパ嵌合部７０と締結ピン１０のピン側テーパ嵌合部２２との間の強固なテーパ嵌合の縁切りが行なわれることとなる。
【００５３】
そして、その後、締結ピン１２を締結ブッシュ１４の内孔内から引き抜くように、それらを上下方向に相対移動せしめることによって、治具プレート１８とベースエレメント１６との締結が解除されるのである。
【００５４】
すなわち、このような締結装置１０にあっては、ベースエレメント１６に取り付けられた締結ピン１２を、治具プレート１８に取り付けられた締結ブッシュ１４の内孔内に挿入せしめた状態下において、単に、締結ピン１２のねじ穴３２に、クランプボルト４４を螺入するだけの簡単な操作を行なうだけで、締結ピン１２の外周面から突出せしめられたスチールボール３６が、締結ブッシュ１４のテーパ状係合面６６に係合せしめられると共に、締結ピン１２のピン側テーパ嵌合部２２と締結ブッシュ１４のブッシュ側テーパ嵌合部７０とがテーパ嵌合せしめられ、それによって、対応する締結ピン１２と締結ブッシュ１４にそれぞれ取り付けられるベースエレメント１６と治具プレート１８とを、上下方向とそれに直角な方向への相対移動が不能とされた状態で、相互に締結せしめることが出来るのである。
【００５５】
そして、かかる締結装置１０においては、ベースエレメント１６と治具プレート１８とが相互に締結せしめられた状態下で、単に、締結ピン１２のねじ穴３２から、クランプボルト４４を螺出（弛緩）せしめるだけの、単純且つ容易な操作を行なうだけで、締結ブッシュ１４のテーパ状係合面６６に対するスチールボール３６の係合を解消せしめると共に、締結ピン１２のピン側テーパ嵌合部２２と締結ブッシュ１４のブッシュ側テーパ嵌合部７０との間のテーパ嵌合の縁切りを行なうことが出来、それによって、テーパ嵌合により強固に嵌合せしめられた締結ピン１２と締結ブッシュ１４との嵌合状態を、簡単に且つ確実に解除することが出来るのである。
【００５６】
また、そのような締結装置１０にあっては、締結ブッシュ１４のテーパ状係合面６６に係合せしめられる締結ピン１２の外周面から突出するスチールボール３６を押圧する押圧リング３８のテーパ状押圧面４２が、異なるテーパ角度のテーパ状押圧面４２ａとテーパ状押圧面４２ｂとから構成されているところから、テーパ角度が大きいテーパ状押圧面４２ａにてスチールボール３６を押圧する際には、スチールボール３６が円形貫通孔３４内をピン本体部２０の軸方向と直角な方向へと移動する量が大きくなり、一方、テーパ角度が小さいテーパ状押圧面４２ｂにてスチールボール３６を押圧する際には、その移動量が小さくなり、以て、スチールボール３６が円形貫通孔３４内を移動し、円形貫通孔３４の開口部からその一部を突入出させるためにかかる時間を、押圧リングのテーパ角度が単純な１段とされたものよりも短縮することが出来る。そして、このように、スチールボール３６の移動速度を早くすることによって、締結ピン１２から突出するスチールボール３６と締結ブッシュ１４に設けられたテーパ状係合面６６との係合及びその解除にかかる時間を、効果的に短縮することが可能となる。その結果、締結されるベースエレメント１６と治具プレート１８の締結及び締結の解除、その離脱といった操作を、素早く行うことが可能となるのである。
【００５７】
なお、かかる締結装置１０を用いた実験結果によれば、かかるクランプボルト４４の脚部４４ｂに形成されている雄ねじと、ねじ穴３２に形成されている雌ねじが、２条ねじ構造とされていることもあって、従来のねじ溝が１条とされたものを用いた従来構造の締結装置においては、締結が解除された状態から締結状態までクランプボルトの操作に必要な距離が４．６ｍｍであり、その時のクランプボルトの操作に必要な回転数が３．６８であったところ、本発明に従う締結装置１０においては、操作に必要な距離が４．０ｍｍとなり、またクランプボルトの回転数が１．６となって、少ない操作量で、締結を行うことが可能となることが確認され、以て、作業時間が効果的に短縮され得ることが明らかとなった。
【００５８】
従って、このような本発明に従う構造とされた締結装置１０を用いれば、締結しようとするベースエレメント１６と治具プレート１８の位置決めや、それらの締結、締結の解除といった操作を、高精度に且つ容易に行ない得ると共に、スチールボール３６のテーパ状係合面６６に対する係合を解消させるための作業とは別に、特別な作業を何等行なうことなく、締結ピン１２と締結ブッシュ１４との強固な嵌合状態を容易に且つ従来のものよりも素早く解除することが出来、以て、かかる締結装置１０を用いた場合の作業性を、効果的に向上することが可能となるのである。
【００５９】
以上、本発明の代表的な実施形態の一つについて詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００６０】
例えば、前述の実施形態においては、テーパ状押圧面４２を、２つのテーパ角度が異なるテーパ状押圧面４２ａとテーパ状押圧面４２ｂにて構成していたが、３つ以上の異なるテーパ角度を有するテーパ状押圧面としてもよい。その際においても、隣接する２つのテーパ面は、それらのうちの径方向外側に位置するテーパ状押圧面よりも径方向内側に位置するテーパ状押圧面の方が、テーパ角度が大きくなるように構成されることとなる。
【００６１】
さらに、かかる実施形態においては、ねじ穴３２に螺合されるクランプボルト４４と、テーパ状押圧面４２を有する押圧リング３８とが、それぞれ独立した二つの部材にて構成されていたが、それらクランプボルト４４と押圧リング３８の両方の機能を備えた一つの部材とすることも可能である。即ち、例えば、Ｔ字ボルトの頭部の下側角部を面取りする等して、かかる面取り部分に、複数段のテーパ状押圧面を形成してなるボルト部材を用いることによって、締結装置１０を構成する部品点数を削減することが出来る。
【００６２】
また、締結ピン１２や締結ブッシュ１４のベースエレメント１６や治具プレート１８への取付構造も、前記実施形態に示されるものに、決して限定されるものでないことは、言うまでもないところである。
【００６３】
そして、前記した実施形態においては、本発明を、マシニングセンタ等の工作機械のテーブルに取り付けられるベースエレメントと治具プレートとを相互に締結するために用いられる締結装置に対して適用したものの具体例を示したが、本発明が、ベースエレメントと治具プレートの組合せ以外の、互いに締結されるべき二つの様々な部材を相互に締結するために用いられる締結装置に対しても、有利に適用され得るものであることは、勿論である。
【００６４】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に従う締結装置の一例を示す縦断面説明図である。
【図２】図１に示される締結装置に用いられている締結ピンのピン本体部示す説明図であって、（ａ）は、その平面説明図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面説明図である。
【図３】図１に示される締結装置に用いられている押圧リングを示す説明図であって、（ａ）は、その平面説明図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃ断面説明図である。
【図４】図１に示される締結装置に用いられているクランプボルトを示す半割縦断面説明図である。
【図５】図１に示された締結装置の使用状態を示す断面説明図であって、締結ピンを締結ブッシュの内孔内に挿入せしめた状態を示している。
【図６】図１に示された締結装置の別の使用状態を示す断面説明図であって、螺入されたクランプボルトによって押し下げられた押圧リングがスチールボールに当接せしめられた状態を示すものである。
【図７】図１に示された締結装置の更に別の使用状態を示す断面説明図であって、締結ピンと締結ブッシュとの完全な締結状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  締結装置                        ５０  ワッシャー
１２  締結ピン                        ５２  取付凹所
１４  締結ブッシュ                    ５４  取付孔
１６  ベースエレメント                ５６  取付ボルト
１８  治具プレート                    ６０  内側突部
２０  ピン本体部                      ６２  基準面
２２  ピン側テーパ嵌合部              ６４  外フランジ部
２４  フランジ部                      ６６  テーパ状係合面
２６  ピン側円環状係合面              ６８  ブッシュ側円環状係合面
２８  基準面                          ７０  ブッシュ側テーパ嵌合部
３０  円形凹所                        ７２  蓋体
３２  ねじ穴                          ７４  円板部
３４  円形貫通孔                      ７６  円筒部
３６  スチールボール                  ７８  操作孔
３８  押圧リング                      ８０  貫通孔
４０  圧縮コイルばね                  ８２  取付凹所
４２  テーパ状押圧面                  ８４  取付孔
４４  クランプボルト                  ８６  取付ボルト
４４ａ  頭部                          ８８  底部
４４ｂ  脚部
４６  内孔
４８  円筒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009115166.tif 000009