物品位置決め機構
【課題】高精度な位置決めが可能で且つ確実に回転拘束が可能な物品位置決め機構を提供すること、強度と耐久性に優れる物品位置決め機構を提供する。
【解決手段】物品位置決め機構１０は、物品が固定されたホルダ部材１１と取付け部に固定された枠形部材１２とを備え、ホルダ部材１１は、位置決め用規制面１７と、正多角形に形成され且つ取付け部側へ移行する程軸心に近づくように傾斜したテーパ係合雄部１８とを有し、枠形部材１２は、位置決め用規制面１７を受止めて軸心方向へ位置決めする基準面と、正多角形に形成され且つテーパ係合雄部１８と同方向に傾斜したテーパ係合雌部３８とを有し、ホルダ部材１１を取付け部２に固定手段により固定するとき、軸心から離隔する径方向と取付け部へ接近する方向へのテーパ係合雌部３８の外周側壁部の弾性変形を介して、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合するように構成した。
【解決手段】物品位置決め機構１０は、物品が固定されたホルダ部材１１と取付け部に固定された枠形部材１２とを備え、ホルダ部材１１は、位置決め用規制面１７と、正多角形に形成され且つ取付け部側へ移行する程軸心に近づくように傾斜したテーパ係合雄部１８とを有し、枠形部材１２は、位置決め用規制面１７を受止めて軸心方向へ位置決めする基準面と、正多角形に形成され且つテーパ係合雄部１８と同方向に傾斜したテーパ係合雌部３８とを有し、ホルダ部材１１を取付け部２に固定手段により固定するとき、軸心から離隔する径方向と取付け部へ接近する方向へのテーパ係合雌部３８の外周側壁部の弾性変形を介して、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物品位置決め機構に関し、特に部品又は工具からなる物品をテーパ係合雄部を有するホルダ部材に保持し、機械装置の可動部材の取付け部にテーパ係合雌部を有する枠形部材を設け、テーパ係合雄部をテーパ係合雌部に密着状に係合することで位置決め及び回転拘束するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械やロボットなどの各種機械装置において、ワークを加工する場合に、この作業に供する部品又は工具からなる物品を、各種機械装置の可動部材の取付け部に対して、ホルダ部材を介して位置決めすると共に回転拘束しなければならない。このため、精度良く位置決め可能で且つ確実に回転拘束可能な種々の物品位置決め機構が開発されて実用化されている。特に、工作機械においては、ワークを高精度に加工するためには、回転工具や旋削工具などを保持した工具ホルダを、工作機械の主軸やターレットに対して高精度に位置決めし且つ確実に回転拘束することが必要である。
【０００３】
ここで、上記の物品位置決め機構として、例えば特許文献１には、刃物台のターレットに工具ホルダを高精度に位置決めするための位置決め機構が開示されている。この位置決め機構においては、工具ホルダのターレット取付け面外周近傍部に４つの凹状のキー溝を形成し、刃物台のターレットのホルダ取付け面に前記キー溝に対応する３つの凸状のキーを形成している。工具ホルダをターレットに取り付ける場合、工具ホルダの取付け面をターレットの取付け面に当接して４つのうちの３つのキー溝を、これらに対応する３つのキーに夫々係合することで、工具ホルダをターレットの取付け面に対して鉛直方向と水平方向に位置決めし且つ回転拘束することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６７８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の位置決め機構では、複数のキーの係合面に、複数のキー溝の係合面を確実に係合させるためには、各キーとこれに対応する各キー溝のサイズを微調節しなければならない。この微調節は、最終的には人の手により摺り合わせする必要があり、この作業に多大の労力と時間がかかる。複数のキーと複数のキー溝とを夫々係合させるためには、何れかのキーの係合面とキー溝の係合面との間に僅かな隙間が生じるので、位置決め精度を例えば２，３μｍまで高めることが困難になってしまう。
【０００６】
また、工具ホルダのターレット取付面をターレットのホルダ取付面に当接させながら、複数のキー溝を対応するキーに夫々係合させる作業は手間がかかるため、キー溝の係合面とキーの係合面とを接触させて傷つけてしまい、耐久性が低下する虞がある。さらに、複数のキーとキー溝により位置決めする場合、これらの構成部材が小さいサイズだとキーやキー溝の剛性に欠ける上、回転拘束力が弱くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、高精度な位置決めが可能で且つ確実に回転拘束が可能な物品位置決め機構を提供すること、強度と耐久性に優れる物品位置決め機構を提供することなどである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の物品位置決め機構は、機械装置の可動部材の取付け部に部品又は工具からなる物品を位置決めすると共に回転拘束するための物品位置決め機構において、前記物品が固定されたホルダ部材と前記取付け部に固定された枠形部材とを備え、前記ホルダ部材は、前記取付け部の軸心と直交状の位置決め用規制面と、前記軸心と直交方向の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的形状に形成され且つ前記取付け部側へ移行する程前記軸心に近づくように傾斜したテーパ係合雄部とを有し、前記枠形部材は、前記位置決め用規制面を受止めて前記軸心方向へ位置決めする基準面と、前記軸心と直交方向の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的形状に形成され且つ前記テーパ係合雄部と同方向に傾斜したテーパ係合雌部とを有し、前記ホルダ部材を前記取付け部又は枠形部材に固定手段により固定するとき、前記軸心から離隔する径方向と前記取付け部へ接近する方向への前記テーパ係合雌部の外周側壁部の弾性変形を介して、前記テーパ係合雄部がテーパ係合雌部に密着状に係合するように構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２の物品位置決め機構は、請求項１の発明において、前記テーパ係合雄部の前記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対の接触面とを有し、前記テーパ係合雌部の前記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対の接触面とを有することを特徴としている。
【００１０】
請求項３の物品位置決め機構は、請求項１又は２の発明において、前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の正多角形的形状が正四角形的形状であり、前記テーパ係合雄部の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、前記テーパ係合雌部の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している。
【００１１】
請求項４の物品位置決め機構は、請求項３の発明において、前記テーパ係合雌部の外周側壁部の奥側には、前記テーパ係合雄部が前記テーパ係合雌部に密着状に係合する際の前記取付け部へ接近する方向への弾性変形を促進するための環状空間が形成されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項５の物品位置決め機構は、請求項３の発明において、前記ホルダ部材は、前記テーパ係合雄部を形成する係合雄部形成部材と、この係合雄部形成部材が複数のボルトで固定されるホルダ本体とを有することを特徴としている。
【００１３】
請求項６の物品位置決め機構は、請求項１の発明において、前記機械装置の可動部材は、ターレット式旋盤のターレットであり、このターレットはその外周部に複数の前記取付け部を有し、これら取付け部に前記枠形部材が夫々設けられたことを特徴としている。
【００１４】
請求項７の物品位置決め機構は、請求項６の発明において、前記枠形部材は、前記取付け部に複数のノックピンで位置決めされて複数のボルトで固定されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、前記ホルダ部材を前記取付け部又は枠形部材に固定手段により固定するとき、前記軸心から離隔する径方向と前記取付け部へ接近する方向への前記テーパ係合雌部の外周側壁部の弾性変形を介して、前記テーパ係合雄部がテーパ係合雌部に密着状に係合するので、この物品位置決め機構により、物品が固定されたホルダ部材を取付け部に対して高精度に位置決めすることができ、確実に回転拘束することができる。特許文献１の複数組のキーとキー溝のように小さい構成部材を使用して位置決め且つ回転拘束する場合と比較して、本願では正多角形的形状のテーパ係合雄雌部を使用して位置決め且つ回転拘束するので、位置決め機構の剛性を高めることができる。１組のテーパ係合雄部とテーパ係合雌部とを係合させるので、複数組のキー溝とキーの組み合わせと比較して、スムーズに係合することができ、係合面への余計な接触を回避できるので、耐久性に優れる物品位置決め機構が得られる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の前記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対の接触面とを有するので、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対の接触面により密着箇所の数が２倍になり取付け部の軸心と直交する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対の接触面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。
【００１７】
請求項３の発明によれば、前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の正多角形的形状が正四角形的形状であり、前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の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ので、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、高精度に工具ホルダ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。
【００１８】
請求項４の発明によれば、前記テーパ係合雌部の外周側壁部の奥側には、前記テーパ係合雄部が前記テーパ係合雌部に密着状に係合する際の前記取付け部へ接近する方向への弾性変形を促進するための環状空間が形成されたので、この環状空間により、前記枠形部材のテーパ係合雌部の前記取付け部に接近する方向への弾性変形を促進することができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、前記ホルダ部材は、前記テーパ係合雄部を形成する係合雄部形成部材と、この係合雄部形成部材が複数のボルトで固定されるホルダ本体とを有するので、このホルダ本体にテーパ係合雄部を一体的に形成するより生産性が向上し、この係合雄部形成部材は、複数のボルトでホルダ本体に固定するので、種々の形状のホルダ本体に適用可能である。
【００２０】
請求項６の発明によれば、前記機械装置の可動部材は、ターレット式旋盤のターレットであり、このターレットはその外周部に複数の前記取付け部を有し、これら取付け部に前記枠形部材が夫々設けられたので、このターレット式旋盤のターレットの複数の取付け部に対して、複数のホルダ部材を高精度に位置決め且つ確実に回転拘束することができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、前記枠形部材は、前記取付け部に複数のノックピンで位置決めされて複数のボルトで固定されたので、この枠形部材は、取付け部に対して繰り返し着脱可能なので再現性が向上し、この取付け部にテーパ係合雌部を一体的に形成するより生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係るターレットと物品位置決め機構の斜視図である。
【図２】ターレットと物品位置決め機構の要部拡大斜視図である。
【図３】物品位置決め機構の斜視図である。
【図４】物品位置決め機構のホルダ部材の側面図である。
【図５】物品位置決め機構の平面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】図５のVII−VII線断面図である。
【図８】物品位置決め機構のホルダ部材の底面図である。
【図９】図８の要部拡大底面図である。
【図１０】物品位置決め機構の枠形部材の平面図である。
【図１１】図１０の要部拡大底面図である。
【図１２】他の変更形態に係る枠形部材の平面図である。
【図１３】他の変更形態に係る機械装置と物品位置決め機構の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【実施例】
【００２４】
先ず、本発明の物品位置決め機構１０が適用されるターレット１について説明する。
このターレット１（機械装置の可動部材に相当する）は、ターレット式旋盤に取り付けられるものである。図１，２に示すように、ターレット１は、リング状に構成され、その外周部に複数の取付け部２を有している。これら取付け部２には、物品位置決め機構１０の枠形部材１２が夫々設けられている。取付け部２の軸心２ａ方向に直交する方向に穴を削り広げるエンドミルＴ１や軸心２ａ方向へ推進して削り込むドリルＴ２などの回転工具を保持する回転工具用ホルダ部材１１，１１Ａや、バイトＳ１，Ｓ２などの旋削工具を保持する旋削工具用ホルダ部材１１Ｂ，１１Ｃなどの複数のホルダ部材１１〜１１Ｃが、複数の取付け部２に枠形部材１２を介して夫々固定されている。
【００２５】
このターレット１は、図示は省略するが、ターレット式旋盤の刃物台本体に回転駆動可能に支持されている。割り出し機構（図示外）により、ターレット１を回転させてターレット１に取り付けられた複数のホルダ部材１１〜１１Ｃのうち、例えばエンドミルＴ１を保持した回転工具用ホルダ部材１１を加工位置に割り出し、回転駆動機構（図示外）により、ホルダ部材１１に保持された回転工具Ｔ１を回転させ、ワークを切削加工することができる。
【００２６】
ここで、物品位置決め機構１０について説明するが、ターレット１には複数の取付け部２に同構造の複数の物品位置決め機構１０が適用されているので、ここではそのうちの１つの物品位置決め機構１０について説明する。尚、ホルダ部材１１には、旋削工具用ホルダ部材１１，１１Ａや回転工具用ホルダ部材１１Ｂ，１１Ｃがあるが、ここでは、エンドミルＴ１を固定した回転工具用ホルダ部材１１を例にして説明する。
【００２７】
図１，図２に示すように、ターレット１の複数の取付け部２には、鉛直な軸心２ａと、ホルダ部材１１に保持された回転工具Ｔ１の回転軸（図示外）が挿通される軸孔３と、ホルダ部材１１を取付け部２に固定するための４本のボルト４が夫々螺合される４つのボルト孔５と、枠形部材１２を取付け部２に固定するための４本のボルト６が夫々螺合される４つのボルト孔７と、枠形部材１２を位置決めするためのノックピン８が挿入される２つのピン孔９とが形成されている。尚、本実施例のターレット１は、その外周部に１２個の取付け部２を有している。
【００２８】
図１〜図１１に示すように、物品位置決め機構１０は、工具Ｔ１が固定されたホルダ部材１１と、取付け部２に固定された枠形部材１２とを備えている。この物品位置決め機構１０は、ターレット１の取付け部２に枠形部材１２を介してホルダ部材１１（部品又は工具からなる物品に相当する）を位置決めすると共に回転拘束するためのものである。
【００２９】
次に、枠形部材１２について説明する。
図１〜図３，図６，図７，図１０，図１１に示すように、枠形部材１２は、平面視にて正方形の鋼製の板状部材から形成されている。枠形部材１２は、開口４０と、外周側壁部１２ａと、ホルダ部材１１の位置決め用規制面１７を受止めて軸心２ａ方向へ位置決めする基準面３７と、ホルダ部材１１のテーパ係合雄部１８と同方向に傾斜したテーパ係合雌部３８などを有している。枠形部材１２は、取付け部２に２本のノックピン８で位置決めされて４本のボルト６で固定されている。枠形部材１２の上面部には、その一辺が辺部分の約０．５〜０．６倍の長さを有する開口４０が形成されている。
【００３０】
次に、基準面３７について説明する。
図２，図１０に示すように、基準面３７は、枠形部材１２の上面に構成されている。この基準面３７には、４本のボルト４が挿通される４つの挿通孔４３と、４本のボルト６が挿入されるボルト装着孔４４と、２本のノックピン８が挿入される２つのピン孔４５が形成されている。
【００３１】
次に、テーパ係合雌部３８について説明する。
図２，図３，図１０，図１１に示すように、テーパ係合雌部３８は、軸心２ａと直交方向の断面が外側へ凸の４つの円弧状角部４６と４つの辺部分４７とを有し、正四角形的形状（擬似正四角形又は略正四角形又は正四角形に近い形状）に形成されている。テーパ係合雌部３８は、ターレット１の軸心１ａの方へ移行する程軸心２ａに近づくように傾斜状に形成されている。テーパ係合雌部３８は、枠形部材１２の開口４０の上部周壁４１に一体的に形成されている。テーパ係合雌部３８の複数の辺部分４７の各々が外側へ僅かに膨らんだ微小曲率の円弧状に形成されている。
【００３２】
テーパ係合雌部３８の複数の辺部分４７の各々は、その中央部に形成された逃し凹部４８と、この逃し凹部４８の両側に形成された１対の接触面４９とを有する（図１１参照）。テーパ係合雌部３８の逃し凹部４８は、枠形部材１２の開口４０の上部周壁４１に軸心２ａ方向に沿って浅溝状に形成されている。逃し凹部４８は、辺部分４７の約１／２の領域に形成されている。
【００３３】
次に、環状空間４０ａについて説明する。
図３，図６，図７に示すように、環状空間４０ａは、開口４０の上部周壁４１の奥側に形成されている。この環状空間４０ａは、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合する際の取付け部２へ接近する方向へ（奥方）の弾性変形を促進するためのものである。環状空間４０ａは、開口４０の下部周壁４２の内周側に形成されている。
【００３４】
次に、ホルダ部材１１について説明する。
図１〜図９に示すように、ホルダ部材１１は、テーパ係合雄部１８を形成する係合雄部形成部材１４と、この係合雄部形成部材１４が複数のボルト１５で固定されるホルダ本体１６とを有している。
【００３５】
次に、ホルダ本体１６について説明する。
図１〜図７に示すように、ホルダ本体１６は、本体部３１と、係合雄部形成部材１４が固定される平板部３２と、工具保持部３３などから構成されている。この工具保持部３３には、エンドミルＴ１が固定されている。エンドミルＴ１が回転駆動される場合、エンドミルＴ１の回転軸が回転駆動機構の回転軸に連結されるが、公知の技術であるため詳細な説明は省略する。このホルダ本体１６の平板部３２の四隅部には、ホルダ部材１１をターレット１の取付け部２に固定するため、４本のボルト４が挿入される４つのボルト装着孔３４が形成されている。
【００３６】
次に、係合雄部形成部材１４について説明する。
係合雄部形成部材１４は、平面視にて正方形の鋼製の板状部材から形成されている。係合雄部形成部材１４は、取付け部２の軸心２ａと直交状の位置決め用規制面１７と、取付け部２側へ移行する程軸心２ａに近づくように傾斜したテーパ係合雄部１８と、取付け部２の軸孔３に連通する貫通孔１９とを有している。
【００３７】
次に、位置決め用規制面１７について説明する。
図３，図８に示すように、位置決め用規制面１７は、係合雄部形成部材１４の底面側四隅部において、テーパ係合雄部１８より外側の部分に平面視にて開角が約４５°の円弧状に形成されている。これら位置決め用規制面１７の各々の中心部には、ボルト４が挿通される挿通孔２１が夫々形成されている（図６参照）。この位置決め用規制面１７が、基準面３７に当接して軸心２ａ方向位置の位置決めがなされる。
【００３８】
これら位置決め用規制面１７の径方向内側には、浅い環状凹溝２２が形成されている。浅い環状凹溝２２には、４本のボルト１５が挿入される４つのボルト装着孔と、係合雄部形成部材１４をホルダ本体１６に位置決めするための２本のノックピンが挿入される２つのピン孔２４が形成されている。
【００３９】
次に、テーパ係合雄部１８について説明する。
図３，図４，図６〜図９に示すように、テーパ係合雄部１８は、軸心２ａと直交方向の断面が外側へ凸の４つの円弧状角部２６と４つの辺部分２７とを有し、正四角形的形状（擬似正四角形又は略正四角形又は正四角形に近い形状）に形成されている。テーパ係合雄部１８は、係合雄部形成部材１４の底面から一体的に突出するように形成されている。テーパ係合雄部１８の取付け部２の軸心２ａに対する傾斜角は、７°〜１２°程度が望ましい（図６，図７参照）。テーパ係合雄部１８の４つの辺部分２７の各々は、外側へ僅かに膨らんだ微小曲率の円弧状に形成されている（図９の仮想線参照）。
【００４０】
テーパ係合雄部１８の複数の辺部分２７の各々は、その中央部に形成された逃し凹部２８と、この逃し凹部２８の両側に面取りされた１対の接触面２９とを有している（図９参照）。テーパ係合雄部１８の逃し凹部２８は、係合雄部形成部材１４のテーパ面に軸心方向に沿って浅溝状に形成されている。逃し凹部２８は、辺部分の約１／２の領域に形成されている。
【００４１】
この物品位置決め機構１０は、ホルダ部材１１を枠形部材１２を介して取付け部２に４本のボルト４（固定手段）により固定するとき、軸心２ａから離隔する径方向と取付け部２へ接近する方向へのテーパ係合雌部３８の外周側壁部１２ａの数μｍの弾性変形を介して、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合するように構成されている。テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合している状態では、円弧状角部２６と円弧状角部４６との間と逃し凹部２８と逃し凹部４８との間に僅かな隙間が形成され（図６参照）、１対の接触面２９が１対の接触面４９に密着状に係合する（図７参照）。尚、ホルダ部材１１を枠形部材１２にボルトなどの固定手段で固定するように構成しても良い。
【００４２】
次に、物品位置決め機構１０の作用及び効果について説明する。
先ず、ターレット１の取付け部２にホルダ部材１１を固定するため、ホルダ部材１１の係合雄部形成部材１４と取付け部２に固定された枠形部材１２の軸心２ａ回りの回転位相を一致させた状態で、ホルダ部材１１を枠形部材１２に係合させ、テーパ係合雌部３８の接触面４９にテーパ係合雄部１８の接触面２９を軽く当接させる。尚、このときホルダ部材１１の係合雄部形成部材１４の４つの位置決め用規制面１７と枠形部材１２の基準面３７との間には約０．０３〜０．１５μｍの隙間が形成される。
【００４３】
次に、４本のボルト４をホルダ部材１１のボルト装着孔３４に夫々挿入し、係合雄部形成部材１４の挿通孔２１と枠形部材１２の挿通孔４３を挿通させ、ターレット１の取付け部２のボルト孔５に螺合して、ホルダ部材１１を枠形部材１２を介して取付け部２に固定すると、軸心２ａから離隔する径方向と取付け部２へ接近する方向へのテーパ係合雌部３８の外周側壁部１２ａの弾性変形を介して、テーパ係合雄部１８の接触面２９がテーパ係合雌部３８の接触面４９に密着状に係合して、その後に、位置決め用規制面１７が基準面３７に当接して前記弾性変形が止まると共に軸心２ａ方向の位置決めが完了する。この弾性変形は、上部周壁４１の径方向弾性圧縮変形と軸心２ａ方向への弾性変形を含むものである。
【００４４】
ホルダ部材１１の位置決め用規制面１７を枠形部材１２の基準面３７に密着させることにより、ホルダ部材１１を取付け部２の軸心２ａ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３８の接触面４９をテーパ係合雄部１８の接触面２９に密着させることにより、ホルダ部材１１を軸心２ａから離隔する径方向へ高精度に位置決めすることができる。さらに、取付け部２の軸心２ａ回りの回転位相を高精度で位置決めすることができ、取付け部２に対してホルダ部材１１が軸心２ａ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、位置決め用規制面１７又は基準面３７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１８とテーパ係合雌部３８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。
【００４５】
このように、ホルダ部材１１を取付け部２又は枠形部材１２にボルト４（固定手段）により固定するとき、軸心２ａから離隔する径方向と取付け部２へ接近する方向へのテーパ係合雌部３８の外周側壁部１２ａの弾性変形を介して、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合するので、この物品位置決め機構１０により、工具Ｔ１が固定されたホルダ部材１１を取付け部２に対して高精度に位置決めすることができ、且つ確実に回転拘束することができる。複数組のキーとキー溝のように小さい構成部材を使用して位置決め且つ回転拘束する場合と比較して、本願では正四角形的形状のテーパ係合雄部１８と雌部３８を使用して位置決め且つ回転拘束するので、物品位置決め機構１０の剛性を高めることができる。１組のテーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８とを係合させるので、複数組のキー溝とキーの組み合わせと比較して、スムーズに係合することができ、テーパ係合雄雌部１８，３８への余計な接触を回避できるので、耐久性に優れる物品位置決め機構１０が得られる。
【００４６】
テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８の複数の辺部分２７，４７の各々は、その中央部に形成された逃し凹部２８，４８と、この逃し凹部２８，４８の両側に形成された１対の接触面２９，４９とを有するので、テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８とが密着状に係合する際に、１対の接触面２９，４９により密着箇所の数が２倍になり取付け部２の軸心２ａと直交する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２７，４７に逃し凹部２８，４８を設けたことにより１対の接触面２９，４９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２８，４８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。
【００４７】
テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８の正多角形的形状が正四角形的形状であり、テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８の複数の辺部分２７，４７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１８とテーパ係合雌部３８とが密着状に係合する際に、テーパ係合雄部１８の辺部分２７とテーパ係合雌部３８の辺部分４７との接触面積が増加し、高精度にホルダ部材１１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。
【００４８】
テーパ係合雌部３８の外周側壁部１２ａの奥側には、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合する際の取付け部２へ接近する方向への弾性変形を促進するための環状空間４０ａが形成されたので、この環状空間４０ａにより、枠形部材１２のテーパ係合雌部３８の取付け部２に接近する方向への弾性変形を促進することができる。
【００４９】
ホルダ部材１１は、テーパ係合雄部１８を形成する係合雄部形成部材１４と、この係合雄部形成部材１４が複数のボルト１５で固定されるホルダ本体１６とを有するので、このホルダ本体１６にテーパ係合雄部１８を一体的に形成するより生産性が向上し、この係合雄部形成部材１４は、複数のボルト１５でホルダ本体１６に固定するので、種々の形状のホルダ本体１６に適用可能である。
【００５０】
機械装置の可動部材は、ターレット式旋盤のターレット１であり、このターレット１はその外周部に複数の取付け部２を有し、これら取付け部２に枠形部材１２が夫々設けられたので、このターレット式旋盤のターレット１の複数の取付け部２に対して、複数のホルダ部材１１を高精度に位置決め且つ確実に回転拘束することができる。
【００５１】
枠形部材１２は、取付け部２に複数のノックピン８で位置決めされて複数のボルト６で固定されたので、この枠形部材１２は、取付け部２に対して繰り返し着脱可能なので再現性が向上し、この取付け部２にテーパ係合雌部３８を一体的に形成するより生産性が向上する。
【００５２】
尚、本実施例はホルダ部材１１を例として説明したが、ホルダ部材１１Ａ〜１１Ｃもホルダ部材１１と同様に、テーパ係合雄部１８を形成する係合雄部形成部材１４を有し、この係合雄部形成部材１４が複数のボルト１５で固定される各工具Ｔ２，Ｓ１，Ｓ２に対応した形状のホルダ本体１６Ａ〜１６Ｃとを有している。ホルダ本体１６Ａ〜１６Ｃにおいても、ホルダ本体１６と同様に、４本のボルト４（固定手段）を介して取付け部２に夫々固定するための４つのボルト装着孔３４が夫々形成されている。
【００５３】
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］図１２に示すように、枠形部材１２Ａのテーパ係合雌部３８Ａの円弧状角部４６Ａに弾性変形促進部として径方向外側に向けて複数のスリット５３を形成しても良い。この構成によると、テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８Ａが密着状に係合するとき、テーパ係合雌部３８Ａの外周側壁部１２ａの軸心２ａから離隔する径方向と取付け部２へ接近する方向への弾性変形を促進することができる。
［２］図１３に示すように、物品位置決め機構１０は、ターレット式旋盤のターレット１に適用されるだけでなく、物品位置決め機構１０Ａのように圧造成形機６０やその他種々の成形機にも適用することができる。この場合は、物品位置決め機構１０Ａにより、パンチ６１やダイ６２をラム６３や機台６４（可動部に相当する）の取付け部に対して夫々高精度に位置決めし且つ確実に回転拘束することができる。
［３］複数の辺部分２７，４７の各々の形状は、外側へ僅かに膨らんだ円弧状に限定する必要はなく、直線状に形成しても良い。
［４］テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８の形状は正四角形的形状に限定する必要はなく、正五角形的形状や正六角形的形状など種々の正多角形的形状に構成しても良い。
［５］本実施例では、テーパ係合雄部１８が形成された係合雄部形成部材１４をホルダ本体１６に固定し、テーパ係合雌部３８が形成された枠形部材１２を取付け部２に固定しているが、特にこの構成に限定する必要はなく、係合雄部形成部材１４を取付け部２に固定し、枠形部材１２をホルダ本体１６に固定するように構成しても良い。
［６］本実施例では、ホルダ部材１１に位置決め用規制面１７とテーパ係合雄部１８とを形成し、枠形部材１２に基準面３７とテーパ係合雌部３８とを形成しているが、この構成とは逆に、枠形部材１２に位置決め用規制面１７とテーパ係合雄部１８とを形成し、ホルダ部材１１に基準面３７とテーパ係合雌部３８とを形成するように構成しても良い。
［７］その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において前記実施例に種々の変形を付加した形態で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の物品位置決め機構は、工作機械やロボットなどの各種機械装置、その他の用途に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ ターレット
２ 取付け部
２ａ 軸心
４ ボルト（固定手段）
８ ノックピン
１０，１０Ａ 物品位置決め機構
１１〜１１Ｃ ホルダ部材
１２ 枠形部材
１２ａ 外周側壁部
１４ 係合雄部形成部材
１６〜１６Ｃ ホルダ本体
１７ 位置決め用規制面
１８ テーパ係合雄部
２６ 円弧状角部
２７ 辺部分
２８ 逃し凹部
２９ 接触面
３７ 基準面
３８，３８Ａ テーパ係合雌部
４０ａ 環状空間
４６ 円弧状角部
４７ 辺部分
４８ 逃し凹部
４９ 接触面
【技術分野】
【０００１】
本発明は物品位置決め機構に関し、特に部品又は工具からなる物品をテーパ係合雄部を有するホルダ部材に保持し、機械装置の可動部材の取付け部にテーパ係合雌部を有する枠形部材を設け、テーパ係合雄部をテーパ係合雌部に密着状に係合することで位置決め及び回転拘束するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械やロボットなどの各種機械装置において、ワークを加工する場合に、この作業に供する部品又は工具からなる物品を、各種機械装置の可動部材の取付け部に対して、ホルダ部材を介して位置決めすると共に回転拘束しなければならない。このため、精度良く位置決め可能で且つ確実に回転拘束可能な種々の物品位置決め機構が開発されて実用化されている。特に、工作機械においては、ワークを高精度に加工するためには、回転工具や旋削工具などを保持した工具ホルダを、工作機械の主軸やターレットに対して高精度に位置決めし且つ確実に回転拘束することが必要である。
【０００３】
ここで、上記の物品位置決め機構として、例えば特許文献１には、刃物台のターレットに工具ホルダを高精度に位置決めするための位置決め機構が開示されている。この位置決め機構においては、工具ホルダのターレット取付け面外周近傍部に４つの凹状のキー溝を形成し、刃物台のターレットのホルダ取付け面に前記キー溝に対応する３つの凸状のキーを形成している。工具ホルダをターレットに取り付ける場合、工具ホルダの取付け面をターレットの取付け面に当接して４つのうちの３つのキー溝を、これらに対応する３つのキーに夫々係合することで、工具ホルダをターレットの取付け面に対して鉛直方向と水平方向に位置決めし且つ回転拘束することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６７８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の位置決め機構では、複数のキーの係合面に、複数のキー溝の係合面を確実に係合させるためには、各キーとこれに対応する各キー溝のサイズを微調節しなければならない。この微調節は、最終的には人の手により摺り合わせする必要があり、この作業に多大の労力と時間がかかる。複数のキーと複数のキー溝とを夫々係合させるためには、何れかのキーの係合面とキー溝の係合面との間に僅かな隙間が生じるので、位置決め精度を例えば２，３μｍまで高めることが困難になってしまう。
【０００６】
また、工具ホルダのターレット取付面をターレットのホルダ取付面に当接させながら、複数のキー溝を対応するキーに夫々係合させる作業は手間がかかるため、キー溝の係合面とキーの係合面とを接触させて傷つけてしまい、耐久性が低下する虞がある。さらに、複数のキーとキー溝により位置決めする場合、これらの構成部材が小さいサイズだとキーやキー溝の剛性に欠ける上、回転拘束力が弱くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、高精度な位置決めが可能で且つ確実に回転拘束が可能な物品位置決め機構を提供すること、強度と耐久性に優れる物品位置決め機構を提供することなどである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の物品位置決め機構は、機械装置の可動部材の取付け部に部品又は工具からなる物品を位置決めすると共に回転拘束するための物品位置決め機構において、前記物品が固定されたホルダ部材と前記取付け部に固定された枠形部材とを備え、前記ホルダ部材は、前記取付け部の軸心と直交状の位置決め用規制面と、前記軸心と直交方向の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的形状に形成され且つ前記取付け部側へ移行する程前記軸心に近づくように傾斜したテーパ係合雄部とを有し、前記枠形部材は、前記位置決め用規制面を受止めて前記軸心方向へ位置決めする基準面と、前記軸心と直交方向の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的形状に形成され且つ前記テーパ係合雄部と同方向に傾斜したテーパ係合雌部とを有し、前記ホルダ部材を前記取付け部又は枠形部材に固定手段により固定するとき、前記軸心から離隔する径方向と前記取付け部へ接近する方向への前記テーパ係合雌部の外周側壁部の弾性変形を介して、前記テーパ係合雄部がテーパ係合雌部に密着状に係合するように構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２の物品位置決め機構は、請求項１の発明において、前記テーパ係合雄部の前記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対の接触面とを有し、前記テーパ係合雌部の前記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対の接触面とを有することを特徴としている。
【００１０】
請求項３の物品位置決め機構は、請求項１又は２の発明において、前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の正多角形的形状が正四角形的形状であり、前記テーパ係合雄部の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、前記テーパ係合雌部の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している。
【００１１】
請求項４の物品位置決め機構は、請求項３の発明において、前記テーパ係合雌部の外周側壁部の奥側には、前記テーパ係合雄部が前記テーパ係合雌部に密着状に係合する際の前記取付け部へ接近する方向への弾性変形を促進するための環状空間が形成されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項５の物品位置決め機構は、請求項３の発明において、前記ホルダ部材は、前記テーパ係合雄部を形成する係合雄部形成部材と、この係合雄部形成部材が複数のボルトで固定されるホルダ本体とを有することを特徴としている。
【００１３】
請求項６の物品位置決め機構は、請求項１の発明において、前記機械装置の可動部材は、ターレット式旋盤のターレットであり、このターレットはその外周部に複数の前記取付け部を有し、これら取付け部に前記枠形部材が夫々設けられたことを特徴としている。
【００１４】
請求項７の物品位置決め機構は、請求項６の発明において、前記枠形部材は、前記取付け部に複数のノックピンで位置決めされて複数のボルトで固定されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、前記ホルダ部材を前記取付け部又は枠形部材に固定手段により固定するとき、前記軸心から離隔する径方向と前記取付け部へ接近する方向への前記テーパ係合雌部の外周側壁部の弾性変形を介して、前記テーパ係合雄部がテーパ係合雌部に密着状に係合するので、この物品位置決め機構により、物品が固定されたホルダ部材を取付け部に対して高精度に位置決めすることができ、確実に回転拘束することができる。特許文献１の複数組のキーとキー溝のように小さい構成部材を使用して位置決め且つ回転拘束する場合と比較して、本願では正多角形的形状のテーパ係合雄雌部を使用して位置決め且つ回転拘束するので、位置決め機構の剛性を高めることができる。１組のテーパ係合雄部とテーパ係合雌部とを係合させるので、複数組のキー溝とキーの組み合わせと比較して、スムーズに係合することができ、係合面への余計な接触を回避できるので、耐久性に優れる物品位置決め機構が得られる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の前記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対の接触面とを有するので、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対の接触面により密着箇所の数が２倍になり取付け部の軸心と直交する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対の接触面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。
【００１７】
請求項３の発明によれば、前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の正多角形的形状が正四角形的形状であり、前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の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ので、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、高精度に工具ホルダ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。
【００１８】
請求項４の発明によれば、前記テーパ係合雌部の外周側壁部の奥側には、前記テーパ係合雄部が前記テーパ係合雌部に密着状に係合する際の前記取付け部へ接近する方向への弾性変形を促進するための環状空間が形成されたので、この環状空間により、前記枠形部材のテーパ係合雌部の前記取付け部に接近する方向への弾性変形を促進することができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、前記ホルダ部材は、前記テーパ係合雄部を形成する係合雄部形成部材と、この係合雄部形成部材が複数のボルトで固定されるホルダ本体とを有するので、このホルダ本体にテーパ係合雄部を一体的に形成するより生産性が向上し、この係合雄部形成部材は、複数のボルトでホルダ本体に固定するので、種々の形状のホルダ本体に適用可能である。
【００２０】
請求項６の発明によれば、前記機械装置の可動部材は、ターレット式旋盤のターレットであり、このターレットはその外周部に複数の前記取付け部を有し、これら取付け部に前記枠形部材が夫々設けられたので、このターレット式旋盤のターレットの複数の取付け部に対して、複数のホルダ部材を高精度に位置決め且つ確実に回転拘束することができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、前記枠形部材は、前記取付け部に複数のノックピンで位置決めされて複数のボルトで固定されたので、この枠形部材は、取付け部に対して繰り返し着脱可能なので再現性が向上し、この取付け部にテーパ係合雌部を一体的に形成するより生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係るターレットと物品位置決め機構の斜視図である。
【図２】ターレットと物品位置決め機構の要部拡大斜視図である。
【図３】物品位置決め機構の斜視図である。
【図４】物品位置決め機構のホルダ部材の側面図である。
【図５】物品位置決め機構の平面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】図５のVII−VII線断面図である。
【図８】物品位置決め機構のホルダ部材の底面図である。
【図９】図８の要部拡大底面図である。
【図１０】物品位置決め機構の枠形部材の平面図である。
【図１１】図１０の要部拡大底面図である。
【図１２】他の変更形態に係る枠形部材の平面図である。
【図１３】他の変更形態に係る機械装置と物品位置決め機構の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【実施例】
【００２４】
先ず、本発明の物品位置決め機構１０が適用されるターレット１について説明する。
このターレット１（機械装置の可動部材に相当する）は、ターレット式旋盤に取り付けられるものである。図１，２に示すように、ターレット１は、リング状に構成され、その外周部に複数の取付け部２を有している。これら取付け部２には、物品位置決め機構１０の枠形部材１２が夫々設けられている。取付け部２の軸心２ａ方向に直交する方向に穴を削り広げるエンドミルＴ１や軸心２ａ方向へ推進して削り込むドリルＴ２などの回転工具を保持する回転工具用ホルダ部材１１，１１Ａや、バイトＳ１，Ｓ２などの旋削工具を保持する旋削工具用ホルダ部材１１Ｂ，１１Ｃなどの複数のホルダ部材１１〜１１Ｃが、複数の取付け部２に枠形部材１２を介して夫々固定されている。
【００２５】
このターレット１は、図示は省略するが、ターレット式旋盤の刃物台本体に回転駆動可能に支持されている。割り出し機構（図示外）により、ターレット１を回転させてターレット１に取り付けられた複数のホルダ部材１１〜１１Ｃのうち、例えばエンドミルＴ１を保持した回転工具用ホルダ部材１１を加工位置に割り出し、回転駆動機構（図示外）により、ホルダ部材１１に保持された回転工具Ｔ１を回転させ、ワークを切削加工することができる。
【００２６】
ここで、物品位置決め機構１０について説明するが、ターレット１には複数の取付け部２に同構造の複数の物品位置決め機構１０が適用されているので、ここではそのうちの１つの物品位置決め機構１０について説明する。尚、ホルダ部材１１には、旋削工具用ホルダ部材１１，１１Ａや回転工具用ホルダ部材１１Ｂ，１１Ｃがあるが、ここでは、エンドミルＴ１を固定した回転工具用ホルダ部材１１を例にして説明する。
【００２７】
図１，図２に示すように、ターレット１の複数の取付け部２には、鉛直な軸心２ａと、ホルダ部材１１に保持された回転工具Ｔ１の回転軸（図示外）が挿通される軸孔３と、ホルダ部材１１を取付け部２に固定するための４本のボルト４が夫々螺合される４つのボルト孔５と、枠形部材１２を取付け部２に固定するための４本のボルト６が夫々螺合される４つのボルト孔７と、枠形部材１２を位置決めするためのノックピン８が挿入される２つのピン孔９とが形成されている。尚、本実施例のターレット１は、その外周部に１２個の取付け部２を有している。
【００２８】
図１〜図１１に示すように、物品位置決め機構１０は、工具Ｔ１が固定されたホルダ部材１１と、取付け部２に固定された枠形部材１２とを備えている。この物品位置決め機構１０は、ターレット１の取付け部２に枠形部材１２を介してホルダ部材１１（部品又は工具からなる物品に相当する）を位置決めすると共に回転拘束するためのものである。
【００２９】
次に、枠形部材１２について説明する。
図１〜図３，図６，図７，図１０，図１１に示すように、枠形部材１２は、平面視にて正方形の鋼製の板状部材から形成されている。枠形部材１２は、開口４０と、外周側壁部１２ａと、ホルダ部材１１の位置決め用規制面１７を受止めて軸心２ａ方向へ位置決めする基準面３７と、ホルダ部材１１のテーパ係合雄部１８と同方向に傾斜したテーパ係合雌部３８などを有している。枠形部材１２は、取付け部２に２本のノックピン８で位置決めされて４本のボルト６で固定されている。枠形部材１２の上面部には、その一辺が辺部分の約０．５〜０．６倍の長さを有する開口４０が形成されている。
【００３０】
次に、基準面３７について説明する。
図２，図１０に示すように、基準面３７は、枠形部材１２の上面に構成されている。この基準面３７には、４本のボルト４が挿通される４つの挿通孔４３と、４本のボルト６が挿入されるボルト装着孔４４と、２本のノックピン８が挿入される２つのピン孔４５が形成されている。
【００３１】
次に、テーパ係合雌部３８について説明する。
図２，図３，図１０，図１１に示すように、テーパ係合雌部３８は、軸心２ａと直交方向の断面が外側へ凸の４つの円弧状角部４６と４つの辺部分４７とを有し、正四角形的形状（擬似正四角形又は略正四角形又は正四角形に近い形状）に形成されている。テーパ係合雌部３８は、ターレット１の軸心１ａの方へ移行する程軸心２ａに近づくように傾斜状に形成されている。テーパ係合雌部３８は、枠形部材１２の開口４０の上部周壁４１に一体的に形成されている。テーパ係合雌部３８の複数の辺部分４７の各々が外側へ僅かに膨らんだ微小曲率の円弧状に形成されている。
【００３２】
テーパ係合雌部３８の複数の辺部分４７の各々は、その中央部に形成された逃し凹部４８と、この逃し凹部４８の両側に形成された１対の接触面４９とを有する（図１１参照）。テーパ係合雌部３８の逃し凹部４８は、枠形部材１２の開口４０の上部周壁４１に軸心２ａ方向に沿って浅溝状に形成されている。逃し凹部４８は、辺部分４７の約１／２の領域に形成されている。
【００３３】
次に、環状空間４０ａについて説明する。
図３，図６，図７に示すように、環状空間４０ａは、開口４０の上部周壁４１の奥側に形成されている。この環状空間４０ａは、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合する際の取付け部２へ接近する方向へ（奥方）の弾性変形を促進するためのものである。環状空間４０ａは、開口４０の下部周壁４２の内周側に形成されている。
【００３４】
次に、ホルダ部材１１について説明する。
図１〜図９に示すように、ホルダ部材１１は、テーパ係合雄部１８を形成する係合雄部形成部材１４と、この係合雄部形成部材１４が複数のボルト１５で固定されるホルダ本体１６とを有している。
【００３５】
次に、ホルダ本体１６について説明する。
図１〜図７に示すように、ホルダ本体１６は、本体部３１と、係合雄部形成部材１４が固定される平板部３２と、工具保持部３３などから構成されている。この工具保持部３３には、エンドミルＴ１が固定されている。エンドミルＴ１が回転駆動される場合、エンドミルＴ１の回転軸が回転駆動機構の回転軸に連結されるが、公知の技術であるため詳細な説明は省略する。このホルダ本体１６の平板部３２の四隅部には、ホルダ部材１１をターレット１の取付け部２に固定するため、４本のボルト４が挿入される４つのボルト装着孔３４が形成されている。
【００３６】
次に、係合雄部形成部材１４について説明する。
係合雄部形成部材１４は、平面視にて正方形の鋼製の板状部材から形成されている。係合雄部形成部材１４は、取付け部２の軸心２ａと直交状の位置決め用規制面１７と、取付け部２側へ移行する程軸心２ａに近づくように傾斜したテーパ係合雄部１８と、取付け部２の軸孔３に連通する貫通孔１９とを有している。
【００３７】
次に、位置決め用規制面１７について説明する。
図３，図８に示すように、位置決め用規制面１７は、係合雄部形成部材１４の底面側四隅部において、テーパ係合雄部１８より外側の部分に平面視にて開角が約４５°の円弧状に形成されている。これら位置決め用規制面１７の各々の中心部には、ボルト４が挿通される挿通孔２１が夫々形成されている（図６参照）。この位置決め用規制面１７が、基準面３７に当接して軸心２ａ方向位置の位置決めがなされる。
【００３８】
これら位置決め用規制面１７の径方向内側には、浅い環状凹溝２２が形成されている。浅い環状凹溝２２には、４本のボルト１５が挿入される４つのボルト装着孔と、係合雄部形成部材１４をホルダ本体１６に位置決めするための２本のノックピンが挿入される２つのピン孔２４が形成されている。
【００３９】
次に、テーパ係合雄部１８について説明する。
図３，図４，図６〜図９に示すように、テーパ係合雄部１８は、軸心２ａと直交方向の断面が外側へ凸の４つの円弧状角部２６と４つの辺部分２７とを有し、正四角形的形状（擬似正四角形又は略正四角形又は正四角形に近い形状）に形成されている。テーパ係合雄部１８は、係合雄部形成部材１４の底面から一体的に突出するように形成されている。テーパ係合雄部１８の取付け部２の軸心２ａに対する傾斜角は、７°〜１２°程度が望ましい（図６，図７参照）。テーパ係合雄部１８の４つの辺部分２７の各々は、外側へ僅かに膨らんだ微小曲率の円弧状に形成されている（図９の仮想線参照）。
【００４０】
テーパ係合雄部１８の複数の辺部分２７の各々は、その中央部に形成された逃し凹部２８と、この逃し凹部２８の両側に面取りされた１対の接触面２９とを有している（図９参照）。テーパ係合雄部１８の逃し凹部２８は、係合雄部形成部材１４のテーパ面に軸心方向に沿って浅溝状に形成されている。逃し凹部２８は、辺部分の約１／２の領域に形成されている。
【００４１】
この物品位置決め機構１０は、ホルダ部材１１を枠形部材１２を介して取付け部２に４本のボルト４（固定手段）により固定するとき、軸心２ａから離隔する径方向と取付け部２へ接近する方向へのテーパ係合雌部３８の外周側壁部１２ａの数μｍの弾性変形を介して、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合するように構成されている。テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合している状態では、円弧状角部２６と円弧状角部４６との間と逃し凹部２８と逃し凹部４８との間に僅かな隙間が形成され（図６参照）、１対の接触面２９が１対の接触面４９に密着状に係合する（図７参照）。尚、ホルダ部材１１を枠形部材１２にボルトなどの固定手段で固定するように構成しても良い。
【００４２】
次に、物品位置決め機構１０の作用及び効果について説明する。
先ず、ターレット１の取付け部２にホルダ部材１１を固定するため、ホルダ部材１１の係合雄部形成部材１４と取付け部２に固定された枠形部材１２の軸心２ａ回りの回転位相を一致させた状態で、ホルダ部材１１を枠形部材１２に係合させ、テーパ係合雌部３８の接触面４９にテーパ係合雄部１８の接触面２９を軽く当接させる。尚、このときホルダ部材１１の係合雄部形成部材１４の４つの位置決め用規制面１７と枠形部材１２の基準面３７との間には約０．０３〜０．１５μｍの隙間が形成される。
【００４３】
次に、４本のボルト４をホルダ部材１１のボルト装着孔３４に夫々挿入し、係合雄部形成部材１４の挿通孔２１と枠形部材１２の挿通孔４３を挿通させ、ターレット１の取付け部２のボルト孔５に螺合して、ホルダ部材１１を枠形部材１２を介して取付け部２に固定すると、軸心２ａから離隔する径方向と取付け部２へ接近する方向へのテーパ係合雌部３８の外周側壁部１２ａの弾性変形を介して、テーパ係合雄部１８の接触面２９がテーパ係合雌部３８の接触面４９に密着状に係合して、その後に、位置決め用規制面１７が基準面３７に当接して前記弾性変形が止まると共に軸心２ａ方向の位置決めが完了する。この弾性変形は、上部周壁４１の径方向弾性圧縮変形と軸心２ａ方向への弾性変形を含むものである。
【００４４】
ホルダ部材１１の位置決め用規制面１７を枠形部材１２の基準面３７に密着させることにより、ホルダ部材１１を取付け部２の軸心２ａ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３８の接触面４９をテーパ係合雄部１８の接触面２９に密着させることにより、ホルダ部材１１を軸心２ａから離隔する径方向へ高精度に位置決めすることができる。さらに、取付け部２の軸心２ａ回りの回転位相を高精度で位置決めすることができ、取付け部２に対してホルダ部材１１が軸心２ａ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、位置決め用規制面１７又は基準面３７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１８とテーパ係合雌部３８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。
【００４５】
このように、ホルダ部材１１を取付け部２又は枠形部材１２にボルト４（固定手段）により固定するとき、軸心２ａから離隔する径方向と取付け部２へ接近する方向へのテーパ係合雌部３８の外周側壁部１２ａの弾性変形を介して、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合するので、この物品位置決め機構１０により、工具Ｔ１が固定されたホルダ部材１１を取付け部２に対して高精度に位置決めすることができ、且つ確実に回転拘束することができる。複数組のキーとキー溝のように小さい構成部材を使用して位置決め且つ回転拘束する場合と比較して、本願では正四角形的形状のテーパ係合雄部１８と雌部３８を使用して位置決め且つ回転拘束するので、物品位置決め機構１０の剛性を高めることができる。１組のテーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８とを係合させるので、複数組のキー溝とキーの組み合わせと比較して、スムーズに係合することができ、テーパ係合雄雌部１８，３８への余計な接触を回避できるので、耐久性に優れる物品位置決め機構１０が得られる。
【００４６】
テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８の複数の辺部分２７，４７の各々は、その中央部に形成された逃し凹部２８，４８と、この逃し凹部２８，４８の両側に形成された１対の接触面２９，４９とを有するので、テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８とが密着状に係合する際に、１対の接触面２９，４９により密着箇所の数が２倍になり取付け部２の軸心２ａと直交する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２７，４７に逃し凹部２８，４８を設けたことにより１対の接触面２９，４９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２８，４８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。
【００４７】
テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８の正多角形的形状が正四角形的形状であり、テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８の複数の辺部分２７，４７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１８とテーパ係合雌部３８とが密着状に係合する際に、テーパ係合雄部１８の辺部分２７とテーパ係合雌部３８の辺部分４７との接触面積が増加し、高精度にホルダ部材１１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。
【００４８】
テーパ係合雌部３８の外周側壁部１２ａの奥側には、テーパ係合雄部１８がテーパ係合雌部３８に密着状に係合する際の取付け部２へ接近する方向への弾性変形を促進するための環状空間４０ａが形成されたので、この環状空間４０ａにより、枠形部材１２のテーパ係合雌部３８の取付け部２に接近する方向への弾性変形を促進することができる。
【００４９】
ホルダ部材１１は、テーパ係合雄部１８を形成する係合雄部形成部材１４と、この係合雄部形成部材１４が複数のボルト１５で固定されるホルダ本体１６とを有するので、このホルダ本体１６にテーパ係合雄部１８を一体的に形成するより生産性が向上し、この係合雄部形成部材１４は、複数のボルト１５でホルダ本体１６に固定するので、種々の形状のホルダ本体１６に適用可能である。
【００５０】
機械装置の可動部材は、ターレット式旋盤のターレット１であり、このターレット１はその外周部に複数の取付け部２を有し、これら取付け部２に枠形部材１２が夫々設けられたので、このターレット式旋盤のターレット１の複数の取付け部２に対して、複数のホルダ部材１１を高精度に位置決め且つ確実に回転拘束することができる。
【００５１】
枠形部材１２は、取付け部２に複数のノックピン８で位置決めされて複数のボルト６で固定されたので、この枠形部材１２は、取付け部２に対して繰り返し着脱可能なので再現性が向上し、この取付け部２にテーパ係合雌部３８を一体的に形成するより生産性が向上する。
【００５２】
尚、本実施例はホルダ部材１１を例として説明したが、ホルダ部材１１Ａ〜１１Ｃもホルダ部材１１と同様に、テーパ係合雄部１８を形成する係合雄部形成部材１４を有し、この係合雄部形成部材１４が複数のボルト１５で固定される各工具Ｔ２，Ｓ１，Ｓ２に対応した形状のホルダ本体１６Ａ〜１６Ｃとを有している。ホルダ本体１６Ａ〜１６Ｃにおいても、ホルダ本体１６と同様に、４本のボルト４（固定手段）を介して取付け部２に夫々固定するための４つのボルト装着孔３４が夫々形成されている。
【００５３】
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］図１２に示すように、枠形部材１２Ａのテーパ係合雌部３８Ａの円弧状角部４６Ａに弾性変形促進部として径方向外側に向けて複数のスリット５３を形成しても良い。この構成によると、テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８Ａが密着状に係合するとき、テーパ係合雌部３８Ａの外周側壁部１２ａの軸心２ａから離隔する径方向と取付け部２へ接近する方向への弾性変形を促進することができる。
［２］図１３に示すように、物品位置決め機構１０は、ターレット式旋盤のターレット１に適用されるだけでなく、物品位置決め機構１０Ａのように圧造成形機６０やその他種々の成形機にも適用することができる。この場合は、物品位置決め機構１０Ａにより、パンチ６１やダイ６２をラム６３や機台６４（可動部に相当する）の取付け部に対して夫々高精度に位置決めし且つ確実に回転拘束することができる。
［３］複数の辺部分２７，４７の各々の形状は、外側へ僅かに膨らんだ円弧状に限定する必要はなく、直線状に形成しても良い。
［４］テーパ係合雄部１８とテーパ係合雌部３８の形状は正四角形的形状に限定する必要はなく、正五角形的形状や正六角形的形状など種々の正多角形的形状に構成しても良い。
［５］本実施例では、テーパ係合雄部１８が形成された係合雄部形成部材１４をホルダ本体１６に固定し、テーパ係合雌部３８が形成された枠形部材１２を取付け部２に固定しているが、特にこの構成に限定する必要はなく、係合雄部形成部材１４を取付け部２に固定し、枠形部材１２をホルダ本体１６に固定するように構成しても良い。
［６］本実施例では、ホルダ部材１１に位置決め用規制面１７とテーパ係合雄部１８とを形成し、枠形部材１２に基準面３７とテーパ係合雌部３８とを形成しているが、この構成とは逆に、枠形部材１２に位置決め用規制面１７とテーパ係合雄部１８とを形成し、ホルダ部材１１に基準面３７とテーパ係合雌部３８とを形成するように構成しても良い。
［７］その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において前記実施例に種々の変形を付加した形態で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の物品位置決め機構は、工作機械やロボットなどの各種機械装置、その他の用途に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ ターレット
２ 取付け部
２ａ 軸心
４ ボルト（固定手段）
８ ノックピン
１０，１０Ａ 物品位置決め機構
１１〜１１Ｃ ホルダ部材
１２ 枠形部材
１２ａ 外周側壁部
１４ 係合雄部形成部材
１６〜１６Ｃ ホルダ本体
１７ 位置決め用規制面
１８ テーパ係合雄部
２６ 円弧状角部
２７ 辺部分
２８ 逃し凹部
２９ 接触面
３７ 基準面
３８，３８Ａ テーパ係合雌部
４０ａ 環状空間
４６ 円弧状角部
４７ 辺部分
４８ 逃し凹部
４９ 接触面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置の可動部材の取付け部に部品又は工具からなる物品を位置決めすると共に回転拘束するための物品位置決め機構において、
前記物品が固定されたホルダ部材と前記取付け部に固定された枠形部材とを備え、
前記ホルダ部材は、前記取付け部の軸心と直交状の位置決め用規制面と、前記軸心と直交方向の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的形状に形成され且つ前記取付け部側へ移行する程前記軸心に近づくように傾斜したテーパ係合雄部とを有し、
前記枠形部材は、前記位置決め用規制面を受止めて前記軸心方向へ位置決めする基準面と、前記軸心と直交方向の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的形状に形成され且つ前記テーパ係合雄部と同方向に傾斜したテーパ係合雌部とを有し、
前記ホルダ部材を前記取付け部又は枠形部材に固定手段により固定するとき、前記軸心から離隔する径方向と前記取付け部へ接近する方向への前記テーパ係合雌部の外周側壁部の弾性変形を介して、前記テーパ係合雄部がテーパ係合雌部に密着状に係合するように構成したことを特徴とする物品位置決め機構。
【請求項２】
前記テーパ係合雄部の前記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対の接触面とを有し、
前記テーパ係合雌部の前記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対の接触面とを有することを特徴とする請求項１に記載の物品位置決め機構。
【請求項３】
前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の正多角形的形状が正四角形的形状であり、
前記テーパ係合雄部の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、前記テーパ係合雌部の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又は２に記載の物品位置決め機構。
【請求項４】
前記テーパ係合雌部の外周側壁部の奥側には、前記テーパ係合雄部が前記テーパ係合雌部に密着状に係合する際の前記取付け部へ接近する方向への弾性変形を促進するための環状空間が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の物品位置決め機構。
【請求項５】
前記ホルダ部材は、前記テーパ係合雄部を形成する係合雄部形成部材と、この係合雄部形成部材が複数のボルトで固定されるホルダ本体とを有することを特徴とする請求項３に記載の物品位置決め機構。
【請求項６】
前記機械装置の可動部材は、ターレット式旋盤のターレットであり、このターレットはその外周部に複数の前記取付け部を有し、これら取付け部に前記枠形部材が夫々設けられたことを特徴とする請求項１に記載の物品位置決め機構。
【請求項７】
前記枠形部材は、前記取付け部に複数のノックピンで位置決めされて複数のボルトで固定されたことを特徴とする請求項６に記載の物品位置決め機構。
【請求項１】
機械装置の可動部材の取付け部に部品又は工具からなる物品を位置決めすると共に回転拘束するための物品位置決め機構において、
前記物品が固定されたホルダ部材と前記取付け部に固定された枠形部材とを備え、
前記ホルダ部材は、前記取付け部の軸心と直交状の位置決め用規制面と、前記軸心と直交方向の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的形状に形成され且つ前記取付け部側へ移行する程前記軸心に近づくように傾斜したテーパ係合雄部とを有し、
前記枠形部材は、前記位置決め用規制面を受止めて前記軸心方向へ位置決めする基準面と、前記軸心と直交方向の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的形状に形成され且つ前記テーパ係合雄部と同方向に傾斜したテーパ係合雌部とを有し、
前記ホルダ部材を前記取付け部又は枠形部材に固定手段により固定するとき、前記軸心から離隔する径方向と前記取付け部へ接近する方向への前記テーパ係合雌部の外周側壁部の弾性変形を介して、前記テーパ係合雄部がテーパ係合雌部に密着状に係合するように構成したことを特徴とする物品位置決め機構。
【請求項２】
前記テーパ係合雄部の前記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対の接触面とを有し、
前記テーパ係合雌部の前記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対の接触面とを有することを特徴とする請求項１に記載の物品位置決め機構。
【請求項３】
前記テーパ係合雄部と前記テーパ係合雌部の正多角形的形状が正四角形的形状であり、
前記テーパ係合雄部の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、前記テーパ係合雌部の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又は２に記載の物品位置決め機構。
【請求項４】
前記テーパ係合雌部の外周側壁部の奥側には、前記テーパ係合雄部が前記テーパ係合雌部に密着状に係合する際の前記取付け部へ接近する方向への弾性変形を促進するための環状空間が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の物品位置決め機構。
【請求項５】
前記ホルダ部材は、前記テーパ係合雄部を形成する係合雄部形成部材と、この係合雄部形成部材が複数のボルトで固定されるホルダ本体とを有することを特徴とする請求項３に記載の物品位置決め機構。
【請求項６】
前記機械装置の可動部材は、ターレット式旋盤のターレットであり、このターレットはその外周部に複数の前記取付け部を有し、これら取付け部に前記枠形部材が夫々設けられたことを特徴とする請求項１に記載の物品位置決め機構。
【請求項７】
前記枠形部材は、前記取付け部に複数のノックピンで位置決めされて複数のボルトで固定されたことを特徴とする請求項６に記載の物品位置決め機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１６１９２（Ｐ２０１１−１６１９２Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６２１９２（Ｐ２００９−１６２１９２）
【出願日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（５９６０３７１９４）パスカルエンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（５９６０３７１９４）パスカルエンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
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