專利名稱:定位固定裝置及定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種將固定對(duì)象物定位固定在基座體上的定位固定裝置、以及將固定對(duì)象物定位在基座體上的定位裝置。
背景技術(shù):
專利文獻(xiàn)1日本專利特開(kāi)2001-38564號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利特開(kāi)平08-155770號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本專利特開(kāi)2003-39264號(hào)公報(bào)通常,對(duì)于加工中心等的機(jī)床,將工件架定位固定在機(jī)床的工作臺(tái)上,對(duì)固定在該工件架上的工件實(shí)施機(jī)械加工。若為精密設(shè)備零件等的話,有時(shí)要求達(dá)到約1μm左右的加工精度,將工件架定位固定在工作臺(tái)上時(shí)產(chǎn)生的誤差會(huì)對(duì)工件的加工精度造成影響。即,工件架相對(duì)工作臺(tái)的定位精度非常重要。一直以來(lái),已有各種相對(duì)于固定在工作臺(tái)上的基座體、或工作臺(tái)自身形成的基座體將工件架進(jìn)行定位固定的裝置得到實(shí)際應(yīng)用。
在日本專利特開(kāi)2001-38564號(hào)公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)1)的帶數(shù)據(jù)功能的緊固裝置中,在基座體上以突出狀設(shè)置有筒狀軸部,在該筒狀軸部上滑動(dòng)自如地從外部嵌合有錐形筒,該錐形筒被彈簧構(gòu)件向上方施力。在工件架上設(shè)置有可從外部嵌合在筒狀軸部上的環(huán)狀襯套。在襯套從外部嵌合在筒狀軸部上的狀態(tài)下,利用緊固機(jī)構(gòu)將工件架拉向基座體進(jìn)行固定,此時(shí),錐形筒以緊貼狀嵌合在筒狀軸部和襯套的環(huán)狀錐面之間,從而相對(duì)基座體在水平方向上對(duì)工件架進(jìn)行定位,另外,襯套的抵接面從上側(cè)抵接在基座體的承受面上,從而相對(duì)基座體在鉛垂方向上對(duì)工件架進(jìn)行定位。
在日本專利特開(kāi)平08-155770號(hào)公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)2)的平板架等就位裝置中,錐體以突出狀設(shè)置在基座體上,在工件架上設(shè)置有可從外部與錐體嵌合的錐形承口,錐體的內(nèi)周側(cè)形成有用于促進(jìn)彈性變形的環(huán)狀凹槽。在錐形承口從外部嵌合在錐體上的狀態(tài)下,利用緊固機(jī)構(gòu)將工件架拉向基座體進(jìn)行固定,此時(shí),錐形承口與錐體卡合,錐體向直徑縮小側(cè)產(chǎn)生微小的彈性變形,從而緊貼在錐形承口的環(huán)狀錐面上,由此相對(duì)基座體在水平方向上對(duì)工件架進(jìn)行定位,另外,錐形承口的抵接面從上側(cè)抵接在錐體的承受面上,由此相對(duì)基座體在鉛垂方向上對(duì)工件架進(jìn)行定位。
在日本專利特開(kāi)2003-39264號(hào)公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)3)的工件架定位固定裝置中,在基座體上以突出狀設(shè)置有筒狀軸部,在工件架上設(shè)置有可從外部嵌合在筒狀軸部上的環(huán)狀襯套。在襯套的內(nèi)周側(cè)部分上形成有可向徑向彈性變形的大致呈環(huán)狀的卡合部,在卡合部的外周側(cè)形成有容許該卡合部的彈性變形的環(huán)狀退避槽,在卡合部上還形成有多個(gè)切槽。在襯套從外部嵌合在筒狀軸部上的狀態(tài)下,利用緊固機(jī)構(gòu)將工件架拉向基座體進(jìn)行固定,此時(shí),襯套的卡合部與筒狀軸部可合,其卡合部向徑向外側(cè)的環(huán)狀退避槽的方向彈性變形,與筒狀軸部的環(huán)狀錐面緊貼,從而相對(duì)基座體在水平方向上對(duì)工件架進(jìn)行定位,另外,襯套的抵接面從上側(cè)抵接在基座體的承受面上,從而相對(duì)基座體在鉛垂方向上對(duì)工件架進(jìn)行定位。
在此,在專利文獻(xiàn)1、3的緊固機(jī)構(gòu)中,在筒狀軸部的軸孔中插入輸出構(gòu)件,在筒狀軸部的前端部分保持有多個(gè)鋼球,且這些鋼球可向徑向移動(dòng)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)輸出構(gòu)件退入,利用輸出構(gòu)件的前端傾斜部向徑向外側(cè)推動(dòng)多個(gè)鋼球,使這些鋼球卡合在襯套上形成的卡合凹部上,從而產(chǎn)生將工件架拉向基座體進(jìn)行固定的緊固力。鋼球的數(shù)量是數(shù)個(gè)(例如6個(gè)),緊固時(shí),在各鋼球卡合的卡合凹部上作用有非常大的力。
但是,在專利文獻(xiàn)1~3的發(fā)明中存在下述問(wèn)題。
在專利文獻(xiàn)1的帶數(shù)據(jù)功能的緊固裝置中,錐形筒與筒狀軸部構(gòu)成為不同的零件,且錐形筒可從外部滑動(dòng)自如地嵌合在筒狀軸部上,用彈簧構(gòu)件對(duì)錐形筒向上方施力,用擋圈進(jìn)行卡扣。采用具有這種錐形筒的結(jié)構(gòu),不但零件數(shù)量較多、制造成本昂貴,而且反復(fù)使用該緊固裝置,筒狀軸部與錐形筒的滑動(dòng)部分會(huì)被磨損,再者,其磨損粉末堆積有可能導(dǎo)致定位精度顯著降低。另外,因?yàn)樵谕矤钶S部和錐形筒之間存在些許的間隙,故機(jī)械加工產(chǎn)生的切屑油、切削粉末會(huì)進(jìn)入該間隙,有可能導(dǎo)致定位精度降低。
在專利文獻(xiàn)2的平板架等就位裝置中,需要使錐體向直徑縮小方向彈性變形,但錐體由環(huán)狀連續(xù)的厚度比較大的環(huán)狀壁部構(gòu)成。因此,錐體很難向直徑縮小方向彈性變形,換言之,直徑縮小尺寸極小,因此,為了使錐形承口與錐體卡合、且使錐形承口的抵接面抵接在錐體的承受面上,錐體、錐形承口都需要高的制造精度,由此導(dǎo)致整個(gè)裝置價(jià)格昂貴。若顯著地強(qiáng)化緊固機(jī)構(gòu)的緊固力,可使錐體向直徑縮小方向產(chǎn)生大的彈性變形,但會(huì)在錐體的環(huán)狀錐面上作用大的力,從而易于產(chǎn)生偏磨損,不能長(zhǎng)時(shí)間維持定位精度。再者,若使錐體向直徑縮小方向產(chǎn)生大的彈性變形,則其彈性部分的應(yīng)力就會(huì)過(guò)高,可能導(dǎo)致彈性變形部分產(chǎn)生不能回復(fù)的永久性變形。
因此,在專利文獻(xiàn)3的工件架定位固定裝置中,在襯套的環(huán)狀卡合部的外周側(cè)部分上形成容許卡合部的彈性變形的環(huán)狀退避槽,還在卡合部上形成多個(gè)切槽,因此,卡合部變得易于向徑向外側(cè)彈性變形。但是,當(dāng)在筒狀軸部的軸芯與襯套的軸芯不一致的狀態(tài)(例如即使是稍微錯(cuò)開(kāi)的狀態(tài))下將工件架拉向基座體進(jìn)行固定時(shí),在卡合部卡合在筒狀軸部上后,在無(wú)法利用該卡合使筒狀軸部的軸芯與襯套的軸芯一致的情況下,卡合部產(chǎn)生局部彈性變形后緊貼在筒狀軸部的環(huán)狀錐面上,在該狀態(tài)下,工件架被固定在基座體上。即,在工件架的載荷較重時(shí),存在不能高精度且可靠地相對(duì)基座體在水平方向上對(duì)工件架進(jìn)行定位的問(wèn)題。
另外,在專利文獻(xiàn)1、3的緊固機(jī)構(gòu)中,緊固時(shí),在多個(gè)鋼球卡合的襯套的卡合凹部是環(huán)狀錐面時(shí),各鋼球與環(huán)狀錐面以點(diǎn)接觸狀卡合,接觸面積較小,故會(huì)在環(huán)狀錐面的局部上作用較大的力。因此,尤其是在緊固力較大時(shí),在環(huán)狀錐面上會(huì)出現(xiàn)鋼球的接觸痕跡,隨著反復(fù)使用工件架會(huì)在環(huán)狀錐面上不均勻地作用緊固力,從而很難維持穩(wěn)定的緊固狀態(tài)。由此,可以加大鋼球的尺寸、或增加鋼球的數(shù)量,但會(huì)導(dǎo)致緊固裝置大型化等,不利于降低制造成本。
另外,在將金屬模具定位固定在可動(dòng)盤、固定盤等基座體上時(shí),需要盡量提高其定位精度,但在使用專利文獻(xiàn)1~3這種裝置時(shí),存在與上述相同的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是在定位固定裝置中,通過(guò)在基座體的筒狀軸部或固定對(duì)象物的環(huán)狀卡合構(gòu)件上設(shè)置可向徑向彈性變形的環(huán)狀卡合部,并將該卡合部構(gòu)成為具有錐形環(huán)部和多個(gè)肋,從而提高相對(duì)基座體對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位的定位精度、且減少零件數(shù)量以降低制造成本、即使是長(zhǎng)期反復(fù)使用也可維持高的定位精度和穩(wěn)定的緊固狀態(tài)等。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的定位固定裝置,包括緊固機(jī)構(gòu),將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定,該固定對(duì)象物是用于安裝需要進(jìn)行機(jī)械加工的工件的工件架或金屬模具;以及相對(duì)基座體分別在水平方向和鉛垂方向上對(duì)該固定對(duì)象物進(jìn)行定位的定位機(jī)構(gòu),其特征在于,包括以突出狀設(shè)置在所述基座體上的筒狀軸部;以及以可從外部嵌合在該筒狀軸部上的形態(tài)設(shè)在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件,所述定位機(jī)構(gòu)包括環(huán)狀錐面,形成在筒狀軸部的外周部上,用于在水平方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位,且越向筒狀軸部的軸芯方向前端側(cè),環(huán)狀錐面的直徑越??;以及卡合部,是設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)部分上的環(huán)狀的卡合部,可與所述環(huán)狀錐面卡合,且由于與環(huán)狀錐面的卡合而可向徑向彈性變形,所述卡合部具有可與所述環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向外側(cè)連接的多個(gè)肋(權(quán)利要求1)。
在該定位固定裝置中,在設(shè)在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件從外部嵌合在基座體上突出設(shè)置的筒狀軸部上的狀態(tài)下,利用緊固機(jī)構(gòu)將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定,此時(shí),利用定位機(jī)構(gòu)相對(duì)基座體分別在水平方向和鉛垂方向上對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位。在定位機(jī)構(gòu)中,在筒狀軸部的外周部上形成有越向筒狀軸部的軸芯方向前端側(cè)直徑越小的環(huán)狀錐面,在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)部分上形成有可與環(huán)狀錐面卡合的卡合部,在利用緊固機(jī)構(gòu)將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定時(shí),環(huán)狀的卡合部向徑向外側(cè)彈性變形使直徑擴(kuò)大,從而以緊貼狀與環(huán)狀錐面卡合,由此相對(duì)基座體在水平方向上對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位,在此,設(shè)置在基座體和環(huán)狀卡合構(gòu)件上的定位用水平面彼此間抵接,由此相對(duì)基座體在鉛垂方向上對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位。
因?yàn)樗隹ê喜烤哂锌膳c環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向外側(cè)連接的多個(gè)肋,因此,在利用緊固機(jī)構(gòu)將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定時(shí),利用在錐形環(huán)部的外周側(cè)形成在多個(gè)肋之間的空間促進(jìn)卡合部的彈性變形,使多個(gè)肋壓縮變形,使整個(gè)錐形環(huán)部擴(kuò)張,從而使卡合部卡合在筒狀軸部上,可靠地向徑向外側(cè)彈性變形,使錐形環(huán)部可靠地緊貼在筒狀軸部的環(huán)狀錐面上。尤其是,多個(gè)肋可賦予卡合部適度的剛性,因此,當(dāng)在筒狀軸部的軸芯與環(huán)狀卡合構(gòu)件的軸芯不一致的狀態(tài)下利用緊固機(jī)構(gòu)將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定時(shí),在使卡合部卡合在筒狀軸部上后,首先卡合部處于沒(méi)有彈性變形的狀態(tài),在利用所述卡合使筒狀軸部的軸芯與環(huán)狀卡合構(gòu)件的軸芯一致后,卡合部產(chǎn)生彈性變形,以緊貼狀與環(huán)狀錐面卡合。
其結(jié)果是,即使是較重的固定對(duì)象物,也可大幅提高相對(duì)基座體進(jìn)行定位的定位精度。另外,因?yàn)榭ê喜恳惑w地形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件上,故可減少零件數(shù)量,具有更加充分的彈性變形量,由此可加大制造容許公差,降低制造成本,而且,也不易產(chǎn)生對(duì)定位精度造成影響的磨損,也不會(huì)因機(jī)械加工產(chǎn)生的切削油劑、切削粉末等的影響而導(dǎo)致功能降低,即使是長(zhǎng)期反復(fù)使用也可維持高的定位精度。
另外,本發(fā)明的定位固定裝置,包括緊固機(jī)構(gòu),將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定,該固定對(duì)象物是用于安裝需要進(jìn)行機(jī)械加工的工件的工件架或金屬模具;以及相對(duì)基座體分別在水平方向和鉛垂方向上對(duì)該固定對(duì)象物進(jìn)行定位的定位機(jī)構(gòu),其特征在于,包括以突出狀設(shè)置在所述基座體上的筒狀軸部;以及以可從外部嵌合在該筒狀軸部上的形態(tài)設(shè)在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件,所述定位機(jī)構(gòu)包括環(huán)狀錐面,形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周部上,用于在水平方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位,且越向筒狀軸部的軸芯方向前端側(cè),環(huán)狀錐面的直徑越??;以及卡合部,是設(shè)置在筒狀軸部的外周側(cè)部分上的環(huán)狀卡合部,可與所述環(huán)狀錐面卡合,且由于與環(huán)狀錐面的卡合而可向徑向彈性變形,所述卡合部具有可與所述環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向內(nèi)側(cè)連接的多個(gè)肋(權(quán)利要求2)。
在該定位固定裝置中,對(duì)于定位機(jī)構(gòu),在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周部上形成有越向筒狀軸部的軸芯方向前端側(cè)直徑越小的環(huán)狀錐面,在筒狀軸部的外周側(cè)部分上形成有可與環(huán)狀錐面卡合的卡合部,在將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定時(shí),環(huán)狀的卡合部向徑向內(nèi)側(cè)彈性變形使直徑縮小,從而以緊貼狀與環(huán)狀錐面卡合。所述卡合部具有可與環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向內(nèi)側(cè)連接的多個(gè)肋,利用在錐形環(huán)部的內(nèi)周側(cè)形成在多個(gè)肋之間的空間促進(jìn)卡合部(錐形環(huán)部)的彈性變形,使多個(gè)肋壓縮變形,使整個(gè)錐形環(huán)部收縮,從而使卡合部可靠地向直徑縮小方向彈性變形。其他起到與權(quán)利要求1的發(fā)明相同的作用效果。
在上述發(fā)明中,可采用如下結(jié)構(gòu)。
所述卡合部具有在所述錐形環(huán)部的外周側(cè)或內(nèi)周側(cè)形成在多個(gè)肋之間的多個(gè)孔部(權(quán)利要求3)。在將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定時(shí),可使卡合部可靠且適度地向徑向彈性變形,并以緊貼狀卡合在環(huán)狀錐面上,可提高相對(duì)基座體對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位的定位精度。另外,例如在厚壁的環(huán)狀部分上形成多個(gè)孔部,從而可簡(jiǎn)單地將錐形環(huán)部和多個(gè)肋形成為一體,可抑制制造成本。
在所述孔部中充填有可彈性變形的樹(shù)脂材料(權(quán)利要求4)。能可靠地防止機(jī)械加工產(chǎn)生的切削油劑、切削粉末等進(jìn)入孔部?jī)?nèi),可使卡合部可靠且適度地向徑向彈性變形,即使是長(zhǎng)期反復(fù)使用也可維持高的定位精度。
所述定位機(jī)構(gòu)包括承受面,設(shè)置在基座體上,用于在鉛垂方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位;以及抵接面,設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件上,在卡合部與所述環(huán)狀錐面卡合的狀態(tài)下,該抵接面與承受面抵接(權(quán)利要求5)。也可相對(duì)基座體在鉛垂方向上可靠地對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位。
所述緊固機(jī)構(gòu)包括輸出構(gòu)件,移動(dòng)自如地插入在所述筒狀軸部的軸孔中;多個(gè)鋼球,分別以可沿徑向移動(dòng)的狀態(tài)保持在所述筒狀軸部的多個(gè)保持孔中;多個(gè)卡合凹部,形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件上,在環(huán)狀卡合構(gòu)件從外部嵌合在所述筒狀軸部上的狀態(tài)下,可分別與多個(gè)鋼球面接觸或線接觸;緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),向遠(yuǎn)離固定對(duì)象物的方向驅(qū)動(dòng)所述輸出構(gòu)件,使多個(gè)鋼球分別與多個(gè)卡合凹部卡合,以將固定對(duì)象物固定在基座體上;以及緊固解除機(jī)構(gòu),向靠近固定對(duì)象物的方向驅(qū)動(dòng)所述輸出構(gòu)件,分別解除多個(gè)鋼球與多個(gè)卡合凹部的卡合,從而解除固定對(duì)象物和基座體的固定(權(quán)利要求6)。
在設(shè)在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件從外部嵌合在基座體上設(shè)置的筒狀軸部上的狀態(tài)下,利用緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)向遠(yuǎn)離固定對(duì)象物的方向驅(qū)動(dòng)輸出構(gòu)件,從而該輸出構(gòu)件將保持在筒狀軸部中的多個(gè)鋼球向徑向外側(cè)推動(dòng),使其分別可面接觸或線接觸地卡合在環(huán)狀卡合構(gòu)件的多個(gè)卡合凹部上,因此可將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定,從該狀態(tài)開(kāi)始,利用緊固解除機(jī)構(gòu)向靠近固定對(duì)象物的方向驅(qū)動(dòng)輸出構(gòu)件,使多個(gè)鋼球向徑向內(nèi)側(cè)退避,分別解除與環(huán)狀卡合構(gòu)件的多個(gè)卡合凹部的卡合,因此可解除固定對(duì)象物和基座體的固定。緊固時(shí),在各鋼球卡合的卡合凹部上作用有非常大的力,但由于各鋼球可與卡合凹部面接觸或線接觸地進(jìn)行卡合,與點(diǎn)接觸地卡合在卡合凹部上的情況相比,與卡合凹部的接觸面積變大,從而即使是在長(zhǎng)期反復(fù)使用的情況下,在該卡合凹部上也不會(huì)出現(xiàn)鋼球的接觸痕跡,可維持穩(wěn)定的緊固狀態(tài)。
所述卡合凹部形成為局部球面狀或局部圓筒面狀(權(quán)利要求7)。能可靠地使多個(gè)鋼球分別可面接觸或線接觸地卡合在多個(gè)卡合凹部上。
所述緊固解除機(jī)構(gòu)具有形成在輸出構(gòu)件上的多個(gè)退避凹部,可供多個(gè)鋼球向徑向內(nèi)側(cè)退避,所述緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有形成在輸出構(gòu)件上的多個(gè)傾斜凹部,該傾斜凹部與所述多個(gè)退避凹部相連,可向徑向外側(cè)推動(dòng)多個(gè)鋼球(權(quán)利要求8)。從將固定對(duì)象物固定在基座體上的狀態(tài)開(kāi)始,通過(guò)利用緊固解除機(jī)構(gòu)向靠近固定對(duì)象物的方向驅(qū)動(dòng)輸出構(gòu)件,可使多個(gè)鋼球向徑向內(nèi)側(cè)移動(dòng),可靠地退避到輸出構(gòu)件的多個(gè)退避凹部中,另外,通過(guò)利用緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)向遠(yuǎn)離固定對(duì)象物的方向驅(qū)動(dòng)輸出構(gòu)件,多個(gè)鋼球可由輸出構(gòu)件的多個(gè)傾斜凹部可靠地向徑向外側(cè)推動(dòng),從而卡合在環(huán)狀卡合構(gòu)件的多個(gè)卡合凹部上。
另外,本發(fā)明的定位裝置,用于相對(duì)基座體對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位,該固定對(duì)象物是用于安裝需要進(jìn)行機(jī)械加工的工件的工件架或金屬模具,其特征在于,包括以突出狀設(shè)置在所述基座體上的軸狀部;以可從外部嵌合在所述軸狀部上的形態(tài)設(shè)在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件;環(huán)狀錐面,形成在軸狀部的外周部上,用于在水平方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位,且越向軸狀部的軸芯方向前端側(cè),環(huán)狀錐面的直徑越??;以及卡合部,是設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)部分上的環(huán)狀的卡合部,可與所述環(huán)狀錐面卡合,且由于與環(huán)狀錐面的卡合而可向徑向彈性變形,所述卡合部具有可與所述環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向外側(cè)連接的多個(gè)肋(權(quán)利要求9)。
對(duì)于利用該定位裝置相對(duì)基座體進(jìn)行定位的固定對(duì)象物,利用與該定位裝置一體或分開(kāi)設(shè)置的緊固裝置固定在基座體上。該定位裝置可起到與權(quán)利要求1的定位機(jī)構(gòu)基本相同的作用效果。另外,也可像權(quán)利要求2的定位機(jī)構(gòu)那樣構(gòu)成為,包括環(huán)狀錐面,形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周部上,用于在水平方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位,且越向軸狀部的軸芯方向前端側(cè),環(huán)狀錐面的直徑越??;以及卡合部,是設(shè)置在軸狀部的外周側(cè)部分上的環(huán)狀卡合部,可與所述環(huán)狀錐面卡合,且由于與環(huán)狀錐面的卡合而可向徑向彈性變形,所述卡合部具有可與所述環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向內(nèi)側(cè)連接的多個(gè)肋。另外,該定位裝置也可與權(quán)利要求3~5同樣地構(gòu)成。
圖1是工件架、基座體及定位固定裝置的整體構(gòu)成圖。
圖2是定位固定裝置(緊固解除狀態(tài))的縱向剖視圖。
圖3是圖2的定位固定裝置的局部放大圖。
圖4是定位固定裝置(緊固途中狀態(tài))的縱向剖視圖。
圖5是圖4的定位固定裝置的局部放大圖。
圖6是定位固定裝置(緊固狀態(tài))的縱向剖視圖。
圖7是圖6的定位固定裝置的局部放大圖。
圖8是活塞構(gòu)件的立體圖。
圖9是環(huán)狀卡合構(gòu)件的立體圖。
圖10是環(huán)狀卡合構(gòu)件的俯視圖。
圖11是環(huán)狀卡合構(gòu)件的仰視圖。
圖12是環(huán)狀卡合構(gòu)件的縱向剖視圖。
圖13是緊固機(jī)構(gòu)的主要部分的縱向剖視圖。
圖14是圖13的a-a線剖視圖。
圖15是定位固定裝置的縱向剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的較佳形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示,工件架1(固定對(duì)象物)用于安裝需要進(jìn)行機(jī)械加工的工件,且該工件架1利用4組定位固定裝置3定位固定在基座體2上,該基座體2固定在機(jī)床的工作臺(tái)上,在該狀態(tài)下,利用機(jī)床對(duì)固定在工件架1上的工件實(shí)施機(jī)械加工。工件架1形成為大致呈正方形的厚板狀,基座體2也形成為大致呈正方形的厚板狀?;w2也有時(shí)由機(jī)床的工作臺(tái)本身構(gòu)成。4組定位固定裝置3在工件架1和基座體2上配置在大致呈正方形的四個(gè)角附近。
下面對(duì)定位固定裝置3進(jìn)行說(shuō)明。因?yàn)?組定位固定裝置3的結(jié)構(gòu)是相同的,故僅對(duì)一組定位固定裝置3進(jìn)行說(shuō)明。
如圖2、圖4、圖6所示,定位固定裝置3包括固定性地設(shè)置在基座體2上的基準(zhǔn)體10;可從外部嵌合在該基準(zhǔn)體10的筒狀軸部10b上、并固定性地設(shè)置在工件架1上的環(huán)狀卡合構(gòu)件11;將工件架1拉向基座體2可解除固定地進(jìn)行固定的緊固機(jī)構(gòu)12;將工件架1相對(duì)基座體2分別在水平方向和鉛垂方向上定位的定位機(jī)構(gòu)13;以及噴射除塵用加壓空氣的空氣噴射機(jī)構(gòu)14等。
設(shè)在基準(zhǔn)體2上的基準(zhǔn)體10具有處于上下方向的中段部分的大直徑部10a、從大直徑部10a向上方延伸的筒狀軸部10b、以及從大直徑部10a的下端突出的環(huán)狀部10c?;鶞?zhǔn)體10的環(huán)狀部10c內(nèi)嵌在從上側(cè)形成在基座體2上的收容孔2a中,大直徑部10a以與基座體2的上表面抵接的狀態(tài)利用穿過(guò)該大直徑部10a的多個(gè)螺栓固定在基座體2上,筒狀軸部10b處于以突出狀設(shè)置在基座體2上的狀態(tài)。在基準(zhǔn)體10的大直徑部10a和筒狀軸部10b上形成有供活塞構(gòu)件20的桿部20b穿過(guò)的軸孔10d。
在大直徑部10a的上表面上形成有環(huán)狀的承受面42,在筒狀軸部10b下部的外周面上形成有越向上側(cè)直徑越小的環(huán)狀錐面40。在大直徑部10a的下側(cè),在環(huán)狀部10c的內(nèi)側(cè)形成有環(huán)狀的彈簧收容部10e。在環(huán)狀部10c上安裝有對(duì)環(huán)狀部10c與收容孔2a的壁面之間進(jìn)行密封的密封構(gòu)件15、以及對(duì)環(huán)狀部10c與活塞構(gòu)件20的活塞部20a之間密封的密封構(gòu)件16,在收容孔2a中,在環(huán)狀部10c與活塞構(gòu)件20的活塞部20a的下側(cè)部分之間形成有油室35。
設(shè)在工件架1上的環(huán)狀卡合構(gòu)件11以內(nèi)嵌狀收容在從下側(cè)形成在工件架1上的收容孔1a中,在夾入高度調(diào)整用墊板17進(jìn)行高度調(diào)整后利用多個(gè)螺栓固定在工件架1上。在形成在該環(huán)狀卡合構(gòu)件11的下端部上的環(huán)狀凸部的下表面上形成有抵接面43,在環(huán)狀卡合構(gòu)件11的內(nèi)周側(cè)部分上形成有環(huán)狀的卡合部41。另外,在工件架1上形成有與收容孔1a的上端中央部相連的凹孔1b。
下面對(duì)緊固機(jī)構(gòu)12進(jìn)行說(shuō)明。
如圖2、圖4、圖6、圖8~圖12所述,緊固機(jī)構(gòu)12包括作為輸出構(gòu)件的活塞構(gòu)件20,其桿部20b移動(dòng)自如地插入在基準(zhǔn)體10的大直徑部10a和筒狀軸部10b的軸孔10d中;多個(gè)(例如6個(gè))鋼球22,形成在筒狀軸部10b的上端部分,分別以可沿徑向移動(dòng)的狀態(tài)保持在多個(gè)(例如6個(gè))保持孔21中;多個(gè)(例如為12個(gè),其中6個(gè)與多個(gè)鋼球22卡合)卡合凹部23,形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件11的內(nèi)周側(cè)部分的上端,在環(huán)狀卡合構(gòu)件11從外部嵌合在筒狀軸部10b上的狀態(tài)下,可分別與多個(gè)鋼球22線接觸;緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24,向遠(yuǎn)離工件架1的方向(下方)驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20,使多個(gè)鋼球22分別與多個(gè)卡合凹部23卡合,以將工件架1固定在基座體2上;以及緊固解除機(jī)構(gòu)25,向靠近工件架1的方向(上方)驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20,分別解除多個(gè)鋼球22與多個(gè)卡合凹部23的卡合,從而解除工件架1和基座體2的固定。
活塞構(gòu)件20具有活塞部20a、以及從活塞部20a向上方延伸的桿部20b,活塞部20a滑動(dòng)自如地內(nèi)嵌在基準(zhǔn)體10的環(huán)狀部10c上,桿部20b移動(dòng)自如地插入在基準(zhǔn)體10的大直徑部10a和筒狀軸部10b的軸孔10d中。桿部20b和基準(zhǔn)體10之間用密封構(gòu)件18進(jìn)行密封。在活塞部20a上從上側(cè)形成有環(huán)狀的彈簧收容孔20c,在該彈簧收容孔20c和基準(zhǔn)體10的彈簧收容部10e中以壓縮狀態(tài)收容有多個(gè)盤簧30,該盤簧30相對(duì)基準(zhǔn)體10向下方對(duì)活塞構(gòu)件20施力。
多個(gè)保持孔21以周向等間隔(例如間隔60度)的狀態(tài)形成在筒狀軸部10b上。各保持孔21的截面形成為圓形,其直徑越向徑向外側(cè)越逐漸減小,徑向外端部分的直徑比鋼球22的直徑小,以使鋼球22不會(huì)從保持孔21中脫出,該保持孔21對(duì)鋼球22進(jìn)行限制,使其相對(duì)筒狀軸部10b僅沿大致徑向移動(dòng)。多個(gè)卡合凹部23以周向等間隔(例如間隔30度)的狀態(tài)形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件11上。各卡合凹部23形成為局部圓筒面狀,該局部圓筒面的軸芯形成為相對(duì)環(huán)狀卡合構(gòu)件11的軸芯向斜下側(cè)傾斜的形狀。
緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24包括所述多個(gè)保持孔21,收容多個(gè)鋼球22,對(duì)多個(gè)鋼球22進(jìn)行限制,使其相對(duì)筒狀軸部10b僅大致沿徑向移動(dòng);對(duì)活塞構(gòu)件20向下方施力的所述多個(gè)盤簧30;以及多個(gè)(例如6個(gè))傾斜凹部31,形成在活塞構(gòu)件20的桿部20b的前端部分上,可向徑向外側(cè)推動(dòng)多個(gè)鋼球22。另外,緊固解除機(jī)構(gòu)25包括具有所述油室35和活塞構(gòu)件20的油壓缸36;通過(guò)形成在基座體2上的油路35a向油室35供給油壓的油壓裝置(未圖示);以及多個(gè)(例如6個(gè))退避凹部37,形成在活塞構(gòu)件20的桿部20b的前端部分上,可供多個(gè)鋼球22向徑向內(nèi)側(cè)退避。多個(gè)傾斜凹部31形成為與多個(gè)退避凹部37的上端側(cè)相連,這些傾斜凹部31和退避凹部37在周向上以等間隔(例如間隔60度)的狀態(tài)形成。
在利用油壓裝置向油室35供給油壓的狀態(tài)下,活塞構(gòu)件20位于上升界限位置,在該狀態(tài)下,桿部20b的多個(gè)退避凹部37與筒狀軸部10b的多個(gè)保持孔21相對(duì),多個(gè)鋼球22可退避到多個(gè)退避凹部37中。當(dāng)利用油壓裝置釋放油室35中的油壓時(shí),緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24的多個(gè)盤簧30向下方驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20,利用桿部20b的多個(gè)傾斜凹部31向徑向外側(cè)推動(dòng)多個(gè)鋼球22,使其分別卡合在多個(gè)卡合凹部23上,產(chǎn)生將工件架1強(qiáng)力地拉向基座體2進(jìn)行固定的緊固力。從該狀態(tài)開(kāi)始,在緊固解除機(jī)構(gòu)25中,當(dāng)利用油壓裝置向油室35供給油壓時(shí),該油壓向上方驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20,使多個(gè)鋼球22退避到多個(gè)退避凹部37中,分別解除與多個(gè)卡合凹部23的卡合,從而解除工件架1和基座體2的固定。
下面對(duì)定位機(jī)構(gòu)13進(jìn)行說(shuō)明。
如圖2~圖12所示,定位機(jī)構(gòu)13包括環(huán)狀錐面40,形成在筒狀軸部10b下部的外周部上,用于在水平方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位,且越向筒狀軸部10b的軸芯方向前端側(cè)(上側(cè)),環(huán)狀錐面40的直徑越??;環(huán)狀的卡合部41,設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件11的內(nèi)周側(cè)部分上,可與環(huán)狀錐面40卡合,由于與環(huán)狀錐面40的卡合而可向徑向彈性變形;承受面42,設(shè)置在基座體2上,用于在鉛垂方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位;以及抵接面43,設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件11上,在卡合部41與環(huán)狀錐面40卡合的狀態(tài)下,該抵接面43與承受面42抵接。
在此,在環(huán)狀卡合構(gòu)件11的中央部形成有用于導(dǎo)入筒狀軸部10b的中心孔11a,在該中心孔11a的上端部分形成有供筒狀軸部10b以大致滑動(dòng)狀穿過(guò)的小直徑孔部11b,在該小直徑孔部11b上形成有多個(gè)卡合凹部23的徑向內(nèi)端部。從該小直徑孔部11b開(kāi)始向下方連續(xù)地形成有越向下側(cè)直徑越大的錐形導(dǎo)向孔部11c,從錐形導(dǎo)向孔部11c開(kāi)始向下方連續(xù)地形成有越向下側(cè)直徑越大的錐形孔部11d,該錐形孔部11d的內(nèi)表面成為卡合部41的錐形環(huán)部50的內(nèi)表面。
如圖2、圖4、圖6、圖8~圖12所述,卡合部41包括可與筒狀軸部10b的環(huán)狀錐面40面接觸的錐形環(huán)部50;從該錐形環(huán)部50向徑向外側(cè)連接的多個(gè)(例如為12個(gè))肋51;以及在該錐形環(huán)部50的外周側(cè)形成在多個(gè)肋51之間的多個(gè)(例如為12個(gè))孔部52。該錐形環(huán)部50及多個(gè)肋51一體形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件11上,多個(gè)肋51和多個(gè)孔部52以在周向上交替且等間隔的形態(tài)形成。多個(gè)孔部52從下側(cè)形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件11上,在這些孔部52中填充有可彈性變形的樹(shù)脂材料53。另外,圖9是省略了樹(shù)脂材料53的圖。
如圖2、圖4、圖6所示,空氣噴射機(jī)構(gòu)14用于在搬入工件架1并將其固定在基座體2上時(shí),進(jìn)行空氣噴射以使筒狀軸部10b外面?zhèn)群铜h(huán)狀卡合構(gòu)件11內(nèi)面?zhèn)鹊那邢鞣勰┑蕊w散。該空氣噴射機(jī)構(gòu)14包括與外部的加壓空氣供給裝置連接的基座體2內(nèi)的空氣通路61;基準(zhǔn)體10內(nèi)的空氣通路63;活塞構(gòu)件20的桿部20b內(nèi)的空氣通路64、65;環(huán)狀槽66;以及噴射孔67、68。在此,空氣通路64的下游端部由被彈簧69a向下方施力的滾珠69b蓋住,防止切屑油等進(jìn)入空氣通路64中,當(dāng)供給空氣噴射用加壓空氣時(shí),滾珠69b上升,從而空氣通路64的下游端打開(kāi)。另外,空氣通路60、62、69是就位確認(rèn)用空氣傳感通路,用于通過(guò)供給加壓空氣來(lái)確認(rèn)環(huán)狀卡合構(gòu)件11的抵接面43與基座體2的承受面42的抵接、就位。
下面對(duì)定位固定裝置3的作用進(jìn)行說(shuō)明。
如圖2所示,當(dāng)將工件架1放置在基座體2上時(shí),向油室35供給油壓,將緊固機(jī)構(gòu)12切換成緊固解除狀態(tài)。在該狀態(tài)下,通過(guò)供給到油室35中的油壓,活塞構(gòu)件20克服多個(gè)盤簧30的施力而上升到上升界限位置。此時(shí),桿部20b的上端部稍向筒狀軸部10b的上側(cè)突出,桿部20b的多個(gè)退避凹部37處于從內(nèi)側(cè)與筒狀軸部10b的多個(gè)保持孔21相對(duì)的位置。即,收容在多個(gè)收容孔21中的多個(gè)鋼球22可向徑向內(nèi)側(cè)移動(dòng)而退避到多個(gè)退避凹部37中,因此,在使搬到基座體2上的工件架1的環(huán)狀卡合構(gòu)件11與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)體10對(duì)準(zhǔn)后,使工件架1下降,從而可使環(huán)狀卡合構(gòu)件11從外部嵌合在筒狀軸部10b上進(jìn)行裝配。
如圖2所示,在將工件架1放置在基座體2上的狀態(tài)下,向筒狀軸部10b的上側(cè)突出的桿部20b的上端部與工件架1的凹孔1b的上壁抵接,由該桿部20b承受支撐工件架1,此時(shí),環(huán)狀卡合構(gòu)件11的卡合部41不與筒狀軸部10b的環(huán)狀錐面40緊貼,在徑向上也不產(chǎn)生彈性變形,另外,如圖3所示,在基準(zhǔn)體10的承受面42和環(huán)狀卡合構(gòu)件11的抵接面43之間存在間隙。在此,在將工件架1放置在基座體2上時(shí)或放置后,利用空氣噴射機(jī)構(gòu)14從多個(gè)噴射孔67、68噴出空氣以使切削粉末等飛散。
其次為了將工件架1定位固定在基座體2上,而使緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24動(dòng)作。此時(shí),釋放油室35中的油壓,利用多個(gè)盤簧30驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20下降。當(dāng)驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20下降時(shí),工件架1也下降,接著,桿部20b的上端部退入筒狀軸部10b的軸孔10d內(nèi),利用桿部20b的多個(gè)傾斜凹部31向徑向外側(cè)推動(dòng)多個(gè)鋼球22,使其向環(huán)狀卡合構(gòu)件11的卡合凹部23上卡合,首先如圖4所示,環(huán)狀卡合構(gòu)件11的卡合部41與筒狀軸部10b的環(huán)狀錐面40卡合,此時(shí),如圖5所示,在基準(zhǔn)體10的承受面42與環(huán)狀卡合構(gòu)件11的抵接面43之間存在些許的間隙。
另外,當(dāng)驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20下降時(shí),利用桿部20b的多個(gè)傾斜凹部31向徑向外側(cè)推動(dòng)多個(gè)鋼球22,利用與多個(gè)卡合凹部23卡合的多個(gè)鋼球22將緊固力傳遞給環(huán)狀卡合構(gòu)件11、即工件架1,從而將工件架1拉向基座體2。并且,如圖6、圖7所示,環(huán)狀卡合構(gòu)件11的卡合部41向徑向外側(cè)彈性變形,且與筒狀軸部10b的環(huán)狀錐面40強(qiáng)力地卡合而成為緊貼狀態(tài),相對(duì)基座體2在水平方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位,另外,環(huán)狀卡合構(gòu)件11的抵接面43與基準(zhǔn)體10的承受面42抵接而成為緊貼狀態(tài),相對(duì)基座體2在鉛垂方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位。
在此,如圖2所示,在工件架1放置在基座體2上的狀態(tài)下,很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)筒狀軸部10b的軸芯與環(huán)狀卡合構(gòu)件11的軸芯不一致的情況。此時(shí),當(dāng)將工件架1拉向基座體2進(jìn)行固定時(shí),在卡合部41與筒狀軸部10b的環(huán)狀錐面40卡合后,首先卡合部41處于沒(méi)有彈性變形的狀態(tài),在利用所述卡合使筒狀軸部10b的軸芯與環(huán)狀卡合構(gòu)件11的軸芯一致后,卡合部41產(chǎn)生彈性變形,以緊貼狀與環(huán)狀錐面40卡合。另外,當(dāng)解除工件架1和基座體2的固定時(shí),向油室35供給油壓。于是,活塞構(gòu)件20上升,利用其桿部20b將工件架1頂起,能可靠地解除卡合部41和筒狀軸部10b的卡合。
上面說(shuō)明的定位固定裝置3可起到下述效果。
定位機(jī)構(gòu)13包括環(huán)狀錐面40,形成在筒狀軸部10b的外周部上,用于在水平方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位,且越向筒狀軸部10b的軸芯方向前端側(cè),環(huán)狀錐面40的直徑越??;以及環(huán)狀的卡合部41,設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件11的內(nèi)周側(cè)部分上,可與環(huán)狀錐面40卡合,由于與環(huán)狀錐面40的卡合而可向徑向彈性變形。因此,在將工件架1拉向基座體2進(jìn)行固定時(shí),使環(huán)狀卡合部41向徑向外側(cè)彈性變形,從而與環(huán)狀錐面40以緊貼狀卡合,可相對(duì)基座體2在水平方向上可靠地對(duì)工件架1進(jìn)行定位。
另外,定位機(jī)構(gòu)13包括承受面42,設(shè)置在基座體2上,用于在鉛垂方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位;抵接面43,設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件11上,在卡合部41與環(huán)狀錐面40卡合的狀態(tài)下,該抵接面43與承受面42抵接。因此,也可相對(duì)基座體2在鉛垂方向上可靠地對(duì)工件架1進(jìn)行定位。
尤其是,卡合部41包括可與環(huán)狀錐面40面接觸的錐形環(huán)部50;從該錐形環(huán)部50向徑向外側(cè)連接的多個(gè)肋51;以及在該錐形環(huán)部50的外周側(cè)形成在多個(gè)肋51之間的多個(gè)孔部52。因此,在將工件架1拉向基座體2進(jìn)行固定時(shí),可促進(jìn)卡合部41的彈性變形,使多個(gè)肋51壓縮變形,使整個(gè)錐形環(huán)部50擴(kuò)張,從而可使卡合部41可靠且適度地向徑向彈性變形,使錐形環(huán)部50可靠地緊貼在筒狀軸部10b的環(huán)狀錐面40上。
在此,在相同的緊固條件下對(duì)本發(fā)明和專利文獻(xiàn)2的發(fā)明進(jìn)行比較,例如在專利文獻(xiàn)2的錐體的彈性變形量約為30μm時(shí),本發(fā)明的卡合部41的彈性變形量約為80μm。即,因?yàn)閺椥宰冃瘟枯^大,故可加大本發(fā)明的各零件的制造允許公差。若在彈性變形量較小時(shí)加大各零件的制造允許公差,則會(huì)導(dǎo)致基座體和工件架的鉛垂方向定位用的水平面彼此間不緊貼,而只有水平方向定位用的錐面彼此間緊貼,從而這些錐面彼此間會(huì)出現(xiàn)間隙。因此,必須耗費(fèi)成本及時(shí)間地對(duì)各零件進(jìn)行高精度的加工。在本發(fā)明中,可消除這些技術(shù)問(wèn)題。
并且,在卡合部41上設(shè)置有多個(gè)肋51,可賦予卡合部41適度的剛性,因此,當(dāng)在筒狀軸部10b的軸芯與環(huán)狀卡合構(gòu)件11的軸芯不一致的狀態(tài)下將工件架1拉向基座體2進(jìn)行固定時(shí),在使卡合部41卡合在筒狀軸部10b上后,首先卡合部41處于沒(méi)有彈性變形的狀態(tài),在利用所述卡合使筒狀軸部10b的軸芯與環(huán)狀卡合構(gòu)件11的軸芯一致后,卡合部41產(chǎn)生彈性變形,以緊貼狀與環(huán)狀錐面40卡合。
在此,在對(duì)本發(fā)明和專利文獻(xiàn)3的發(fā)明進(jìn)行比較時(shí),以長(zhǎng)期維持定位精度為前提,對(duì)于可承載在基座體上的工件架的載荷,例如本發(fā)明可達(dá)到專利文獻(xiàn)3的發(fā)明的3倍。
其結(jié)果是,即使是在工件架1的載荷較大時(shí),也可大幅提高相對(duì)基座體2對(duì)工件架1進(jìn)行定位的定位精度。另外,因?yàn)榭ê喜?1一體地形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件11上,故可減少零件數(shù)量,降低制造成本,而且,也不易產(chǎn)生對(duì)定位精度造成影響的磨損,也不會(huì)因機(jī)械加工產(chǎn)生的切削油劑、切削粉末等的影響而導(dǎo)致功能降低,即使是長(zhǎng)期反復(fù)使用也可維持高的定位精度。由于在厚壁的環(huán)狀部分上形成多個(gè)孔部52,從而可簡(jiǎn)單地將錐形環(huán)部50和多個(gè)肋51形成為一體,可抑制制造成本。
在緊固裝置12中,在設(shè)在工件架1上的環(huán)狀卡合構(gòu)件11從外部嵌合在基座體2上設(shè)置的筒狀軸部10b上的狀態(tài)下,利用緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24向下方驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20,從而該活塞構(gòu)件20將保持在筒狀軸部10b中的多個(gè)鋼球22利用桿部20b的多個(gè)傾斜凹部31可靠地向徑向外側(cè)推動(dòng),使其可線接觸地卡合在環(huán)狀卡合構(gòu)件11的多個(gè)卡合凹部23上,因此可將工件架1拉向基座體2進(jìn)行固定,從該狀態(tài)開(kāi)始,利用緊固解除機(jī)構(gòu)25向上方驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20,使多個(gè)鋼球22向徑向內(nèi)側(cè)移動(dòng),以可靠地退避到桿部20b的多個(gè)退避凹部37中,分別解除與環(huán)狀卡合構(gòu)件11的多個(gè)卡合凹部23的卡合,因此可解除工件架1和基座體2的固定。
緊固時(shí),在各鋼球22卡合的卡合凹部23上作用有非常大的力,但由于各卡合凹部23形成為局部圓筒面狀,故各鋼球22可與卡合凹部23線接觸地進(jìn)行卡合,與點(diǎn)接觸地卡合在卡合凹部23上的情況相比,與卡合凹部23的接觸面積變大,從而即使是在長(zhǎng)期反復(fù)使用的情況下,在該卡合凹部23上也不會(huì)出現(xiàn)鋼球22的接觸痕跡,可維持穩(wěn)定的緊固狀態(tài)。
下面對(duì)其他實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
該定位固定裝置3A對(duì)上述定位固定裝置3進(jìn)行了局部變更,基本上與定位固定裝置3相同的構(gòu)件標(biāo)記同一元件符號(hào),省略其說(shuō)明。
如圖15所示,定位固定裝置3A包括固定性地設(shè)置在基座體2上的基準(zhǔn)體10A;可從外部嵌合在該基準(zhǔn)體10A的筒狀軸部10b上、并固定性地設(shè)置在工件架1上的環(huán)狀卡合構(gòu)件11A;將工件架1拉向基座體2可解除固定地進(jìn)行固定的緊固機(jī)構(gòu)12;將工件架1相對(duì)基座體2分別在水平方向和鉛垂方向上定位的定位機(jī)構(gòu)13A;以及噴射除塵用加壓空氣的空氣噴射機(jī)構(gòu)14等。
定位固定裝置3A具有環(huán)狀錐面70,形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件11A的內(nèi)周部上,用于在水平方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位,且越向筒狀軸部10b的軸芯方向前端側(cè)(上側(cè)),環(huán)狀錐面70的直徑越??;環(huán)狀的卡合部71,設(shè)置在筒狀軸部10b的外周側(cè)部分上,可與環(huán)狀錐面70卡合,由于與環(huán)狀錐面70的卡合而可向徑向彈性變形;承受面42,設(shè)置在基座體2上,用于在鉛垂方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位;以及抵接面43,設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件11A上,在卡合部71與環(huán)狀錐面70卡合的狀態(tài)下,該抵接面43與承受面42抵接。
卡合部71包括可與環(huán)狀卡合構(gòu)件11A的環(huán)狀錐面70面接觸的錐形環(huán)部75;從該錐形環(huán)部75向徑向內(nèi)側(cè)連接的多個(gè)肋76;以及在錐形環(huán)部75的內(nèi)周側(cè)形成在多個(gè)肋76之間的多個(gè)孔部77。該錐形環(huán)部75及多個(gè)肋76一體形成在筒狀軸部10b上,在多個(gè)孔部77中填充有可彈性變形的樹(shù)脂材料78。
采用該定位固定裝置3A,在將工件架1拉向基座體2進(jìn)行固定時(shí),使環(huán)狀卡合部71向徑向內(nèi)側(cè)彈性變形,以緊貼狀卡合在環(huán)狀錐面70上,從而可相對(duì)基座體2在水平方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位。并且,因?yàn)榭ê喜?1具有錐形環(huán)部75、多個(gè)肋76及多個(gè)孔部77,故在將工件架1拉向基座體2進(jìn)行固定時(shí),可促進(jìn)卡合部71的彈性變形,從而使卡合部71卡合在環(huán)狀卡合構(gòu)件11A上而可靠地向徑向內(nèi)側(cè)彈性變形,因此,可使錐形環(huán)部75可靠地緊貼在環(huán)狀錐面70上。其他方面,起到與實(shí)施例1的定位固定裝置3相同的作用效果。
也可對(duì)上述定位固定裝置3、3A進(jìn)行以下變更。
1)構(gòu)成為在環(huán)狀卡合構(gòu)件11、11A從外部嵌合在筒狀軸部10b的狀態(tài)下,多個(gè)鋼球22可分別與多個(gè)卡合凹部23面接觸。此時(shí),將各卡合凹部23形成為局部球面狀。
2)利用盤簧30以外的彈簧、或不利用盤簧30等彈簧而利用油壓等流體壓向下方驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20以產(chǎn)生緊固力。另外,不利用油壓而利用盤簧等彈簧向上方驅(qū)動(dòng)活塞構(gòu)件20以解除緊固。
3)將環(huán)狀卡合構(gòu)件11、11A一體形成在工件架1上。
4)省略樹(shù)脂材料53、78。
5)將工件架1拉向基座體2進(jìn)行固定的緊固機(jī)構(gòu)12采用公知的各種緊固機(jī)構(gòu),例如將設(shè)在工件架1上的牽引螺栓利用基座體2側(cè)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件拉近從而將工件架1固定在基座體2上的結(jié)構(gòu)等。
6)將工件架1定位固定在基座體2上的定位固定裝置3、3A不一定是4組,使用一組以上即可。
7)對(duì)工件架1進(jìn)行定位固定的所有定位固定裝置不一定都應(yīng)用本發(fā)明,例如在設(shè)置4組時(shí),可使對(duì)角位置上的兩個(gè)定位固定裝置3、3A應(yīng)用本發(fā)明,其他的定位固定裝置僅在鉛垂方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位。
8)另外,也可設(shè)置一組本發(fā)明的定位固定裝置3、3A,設(shè)置兩組相對(duì)基座體2僅可在鉛垂方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位的第二裝置,再設(shè)置一組相對(duì)基座體2可在鉛垂方向和以定位固定裝置3、3A為中心的水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位的第二裝置,從而構(gòu)成工件定位固定系統(tǒng)。
此時(shí),在這4組裝置的對(duì)角位置上配置定位固定裝置3、3A和第二裝置,在另一對(duì)角位置上配置兩組第一裝置。第二裝置基本上與定位固定裝置3、3A或下面9)所述的定位裝置具有相同的結(jié)構(gòu),但在與定位固定裝置3、3A形成的對(duì)角線方向上,其筒狀軸部的兩側(cè)部分被切去。即,在第二裝置中,在環(huán)狀卡合構(gòu)件從外部嵌合在筒狀軸部上的狀態(tài)下,筒狀軸部和環(huán)狀卡合構(gòu)件可相對(duì)地沿所述對(duì)角線方向移動(dòng)。這樣,定位固定裝置3、3A的雄側(cè)(基準(zhǔn)體(筒狀軸部))和雌側(cè)(環(huán)狀卡合構(gòu)件)在基座體2、工件架1上的安裝誤差可在所述對(duì)角線方向得到消化而被容許,相對(duì)基座體2可在水平方向及鉛垂方向上可靠地對(duì)工件架1進(jìn)行定位固定。
9)省去緊固機(jī)構(gòu)12,作為定位裝置使用。此時(shí),定位裝置包括以突出狀設(shè)置在基座體2上的軸狀部;以可從外部嵌合在軸狀部上的形態(tài)設(shè)置在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件;環(huán)狀錐面,形成在軸狀部的外周部上,用于在水平方向上對(duì)工件架1進(jìn)行定位,且越向軸狀部的軸芯方向前端側(cè),環(huán)狀錐面的直徑越??;以及卡合部,設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)部分上的環(huán)狀卡合部,可與環(huán)狀錐面卡合,由于與環(huán)狀錐面的卡合而可向徑向彈性變形。所述卡合部具有可與環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向外側(cè)連接的多個(gè)肋。
10)對(duì)于定位固定裝置3、3A,可應(yīng)用在將金屬模具定位固定在可動(dòng)盤或固定盤等基座體上的情況,另外,可應(yīng)用在將各種固定對(duì)象物定位固定在對(duì)應(yīng)的基座體上的情況。對(duì)于上述定位裝置也同樣。
權(quán)利要求
1.一種定位固定裝置,包括緊固機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu),所述緊固機(jī)構(gòu)將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定,該固定對(duì)象物是用于安裝需要進(jìn)行機(jī)械加工的工件的工件架或金屬模具;所述定位機(jī)構(gòu)相對(duì)基座體分別在水平方向和鉛垂方向上對(duì)該固定對(duì)象物進(jìn)行定位的其特征在于,包括以突出狀設(shè)置在所述基座體上的筒狀軸部;以及以可從外部嵌合在該筒狀軸部上的形態(tài)設(shè)在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件,所述定位機(jī)構(gòu)包括環(huán)狀錐面以及卡合部,所述環(huán)狀錐面形成在筒狀軸部的外周部上,用于在水平方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位,且隨著向筒狀軸部的軸芯方向前端側(cè)延伸,環(huán)狀錐面的直徑越來(lái)越??;所述卡合部是設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)部分上的環(huán)狀卡合部,可與所述環(huán)狀錐面卡合,且由于與環(huán)狀錐面的卡合而可向徑向彈性變形,所述卡合部具有可與所述環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向外側(cè)連接的多個(gè)肋。
2.一種定位固定裝置,包括緊固機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu),所述緊固機(jī)構(gòu)將固定對(duì)象物拉向基座體進(jìn)行固定,該固定對(duì)象物是用于安裝需要進(jìn)行機(jī)械加工的工件的工件架或金屬模具;所述定位機(jī)構(gòu)相對(duì)基座體分別在水平方向和鉛垂方向上對(duì)該固定對(duì)象物進(jìn)行定位的其特征在于,包括以突出狀設(shè)置在所述基座體上的筒狀軸部;以及以可從外部嵌合在該筒狀軸部上的形態(tài)設(shè)在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件,所述定位機(jī)構(gòu)包括環(huán)狀錐面以及卡合部,所述環(huán)狀錐面形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周部上,用于在水平方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位,且隨著向筒狀軸部的軸芯方向前端側(cè)延伸,環(huán)狀錐面的直徑越來(lái)越小;所述卡合部是設(shè)置在筒狀軸部的外周側(cè)部分上的環(huán)狀卡合部,可與所述環(huán)狀錐面卡合,且由于與環(huán)狀錐面的卡合而可向徑向彈性變形,所述卡合部具有可與所述環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向內(nèi)側(cè)連接的多個(gè)肋。
3.如權(quán)利要求1或2所述的定位固定裝置,其特征在于,所述卡合部具有在所述錐形環(huán)部的外周側(cè)或內(nèi)周側(cè)形成在多個(gè)肋之間的多個(gè)孔部。
4.如權(quán)利要求3所述的定位固定裝置,其特征在于,在所述孔部中充填有可彈性變形的樹(shù)脂材料。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的定位固定裝置,其特征在于,所述定位機(jī)構(gòu)包括承受面,設(shè)置在基座體上,用于在鉛垂方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位;以及抵接面,設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件上,在卡合部與所述環(huán)狀錐面卡合的狀態(tài)下,該抵接面與承受面抵接。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的定位固定裝置,其特征在于,所述緊固機(jī)構(gòu)包括輸出構(gòu)件,移動(dòng)自如地插入在所述筒狀軸部的軸孔中;多個(gè)鋼球,分別以可沿徑向移動(dòng)的狀態(tài)保持在所述筒狀軸部的多個(gè)保持孔中;多個(gè)卡合凹部,形成在環(huán)狀卡合構(gòu)件上,在環(huán)狀卡合構(gòu)件從外部嵌合在所述筒狀軸部上的狀態(tài)下,可分別與多個(gè)鋼球面接觸或線接觸;緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),向遠(yuǎn)離固定對(duì)象物的方向驅(qū)動(dòng)所述輸出構(gòu)件,使多個(gè)鋼球分別與多個(gè)卡合凹部卡合,以將固定對(duì)象物固定在基座體上;以及緊固解除機(jī)構(gòu),向靠近固定對(duì)象物的方向驅(qū)動(dòng)所述輸出構(gòu)件,分別解除多個(gè)鋼球與多個(gè)卡合凹部的卡合,從而解除固定對(duì)象物和基座體的固定。
7.如權(quán)利要求6所述的定位固定裝置,其特征在于,所述卡合凹部形成為局部球面狀或局部圓筒面狀。
8.如權(quán)利要求7所述的定位固定裝置,其特征在于,所述緊固解除機(jī)構(gòu)具有形成在輸出構(gòu)件上的多個(gè)退避凹部,可供多個(gè)鋼球向徑向內(nèi)側(cè)退避,所述緊固驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有形成在輸出構(gòu)件上的多個(gè)傾斜凹部,該傾斜凹部與所述多個(gè)退避凹部相連,可向徑向外側(cè)推動(dòng)多個(gè)鋼球。
9.一種定位裝置,用于相對(duì)基座體對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位,該固定對(duì)象物是用于安裝需要進(jìn)行機(jī)械加工的工件的工件架或金屬模具,其特征在于,包括以突出狀設(shè)置在所述基座體上的軸狀部;以可從外部嵌合在所述軸狀部上的形態(tài)設(shè)在固定對(duì)象物上的環(huán)狀卡合構(gòu)件;環(huán)狀錐面,形成在軸狀部的外周部上,用于在水平方向上對(duì)所述固定對(duì)象物進(jìn)行定位,且隨著向軸狀部的軸芯方向前端側(cè)延伸,環(huán)狀錐面的直徑越來(lái)越??;以及卡合部,是設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)部分上的環(huán)狀卡合部,可與所述環(huán)狀錐面卡合,且由于與環(huán)狀錐面的卡合而可向徑向彈性變形,所述卡合部具有可與所述環(huán)狀錐面面接觸的錐形環(huán)部、以及從該錐形環(huán)部向徑向外側(cè)連接的多個(gè)肋。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可提高相對(duì)基座體對(duì)固定對(duì)象物進(jìn)行定位的定位精度、且可減少零件數(shù)量以降低制造成本、即使是長(zhǎng)期反復(fù)使用也可維持高的定位精度和穩(wěn)定的緊固狀態(tài)的定位固定裝置。在定位固定裝置(3)中,定位機(jī)構(gòu)(13)包括環(huán)狀錐面(40),形成在筒狀軸部(10b)的外周部上,用于在水平方向上對(duì)工件架(1)進(jìn)行定位,且越向筒狀軸部(10b)的軸芯方向前端側(cè),環(huán)狀錐面(40)的直徑越?。灰约翱ê喜?41),是設(shè)置在環(huán)狀卡合構(gòu)件(11)的內(nèi)周側(cè)部分上的環(huán)狀卡合部(41),可與環(huán)狀錐面(40)卡合,且由于與環(huán)狀錐面(40)的卡合而可向徑向彈性變形,卡合部(41)具有可與環(huán)狀錐面(40)面接觸的錐形環(huán)部(50)、以及從該錐形環(huán)部(50)向徑向外側(cè)連接的多個(gè)肋(51)。
文檔編號(hào)B21D37/14GK1890051SQ20048003562
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者黑田一徹, 宗近隆幸 申請(qǐng)人:帕斯卡工程株式會(huì)社