JPS637901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加工されるべき工作物を、互いに平
行でない３つの平面（例えば、空間座標Ｘ，Ｙ，
Ｚに対応した３つの平面）のうちの少なくとも１
つの平面に関して位置決めして締付固定する為の
工作物の締付装置に関する。

〔従来の技術〕

加工によつて完成工作物、例えば機械部品や航
空機部品等に製造される未加工品は、その加工の
際、工作物工具に関して空間的に正しい工作位置
にもたらされて位置決め固定されなければならな
い。この工作物の正しい工作位置は、互いに平行
でない３つの平面、例えば空間座標Ｘ，Ｙ，Ｚに
夫々対応した３つの平面を用いて定めることがで
きる。

その第１の平面における位置決めは、３個の通
常は固定された載置面へ工作物を載置して行なわ
れる。また第２の平面における位置決めは２個の
係止部材により、更に第３の平面における位置決
めは更に別の１個の係止部材により夫々行なわれ
る。その他の載置面若しくは係止部材は工作物の
支持には役立つが位置決めには役立たない。位置
決めされた未加工品即ち工作物は固定部材により
固定されるが、その位置は、加工の間、不変的に
保持されなければならない。この為の固定手段乃
至固定方法は工作物各々の形状及びどのように工
作するかに応じて選ばれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記第１平面における位置決めは、未加工品の
表面が平坦でなく或いは不規則な面であると、こ
れを所望の正確さで行なうのに非常に時間がかか
り、しかもしばしば精度に関して不十分となる。
この為に、未加工品の被載置面を予め加工するこ
とがしばしば必要とされる。

また未加工品の表面が平坦面でないと、位置決
め後の締付固定において、しばしば望ましくない
応力若しくは変形が生じ、結果として欠陥を有す
る工作製品が得られることになる。また被載置面
を予め加工する場合でも、その際、工作物に変形
を生じないで固定できるという保証は必ずしもな
い。従来は、この決定を認容し得る限界内に抑え
るように、第１平面における工作物の被載置面を
必要な精度に調整していたが、それだけ余分な手
間が必要であつた。

また米国特許第2610010号及び第2847022号両明
細書から、平面側が工作物と接触する半球体部材
の球面側を球面座に支承した固定バーにより、加
工されるべき工作物を固定することが公知であ
る。この方法によれば、種々の高さの工作物に固
定バーを容易に使用し得るが、工作物の位置決め
は上述した従来法により行われていた。

また、従来のこの種の球面座を利用した固定装
置においては、球面座が外部に対して露出してい
る為、これを工作物の位置決め及び締付固定装置
に用いた場合、例えば工作物の切削加工や研磨加
工の際に生じる切り屑や研磨屑等が球面座に付着
して球面座の円滑な動作を妨げたり、或いは球面
座及びこれが支承する球面を傷付けたり、更に
は、球面座と球面との間に挟まつて工作物の正確
な位置決めを妨げたりする虞れがあつた。

本発明の課題は、工作物の位置決め面（被載置
面）を予め加工しておかなくても、工作物が第１
平面において正しく位置決めされると同時に、こ
の位置決め後の締付固定においても工作物の変形
などの不都合の生じることがなく、しかも球面座
に工作物の切り屑等が付着することのない締付装
置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点は本発明により次のようにして解
決される。即ち、本発明においては、加工される
べき工作物を１つの平面に関して位置決めするた
めの３個の位置決め部材と上記工作物を上記各位
置決め部材に相対的に押圧して締付固定するため
の押圧手段とを夫々有し、 上記各位置決め部材が、 (a) 球体を１つの平面で切り欠いた形状を有する
球欠体、 (b) 上記球欠体を収容する実質的に円筒形状の凹
部を有するハウジング、 (c) 上記ハウジングの上記円筒状凹部の底面に設
けられ、且つ上記球欠体の球面と同じ大きさの
曲率半径を有する球面によつて上記球欠体を支
持する球面座、 (d) 上記球欠体を構成する球体の中心位置よりも
外側の位置で上記ハウジングの上記円筒状凹部
の内周面に取り付けられて上記球欠体の外表面
に密接するＯリング、 を夫々具備し、且つ、 上記球欠体が、上記工作物に当接する平面部を
上記ハウジングから露出した状態で任意の方向に
回転可能に保持されると共に、上記Ｏリングと上
記ハウジングとにより上記球面座が上記ハウジン
グの外部から密閉されている。

〔作用〕

このような構成により、従来必要であつた工作
物の位置決め面の予備加工はしなくても済み、平
坦でない不規則な面を有する工作物をも効果的に
位置決めすることができる。また位置決め後に行
なわれる締付固定に際しても、従来既述のような
工作物の変形の原因となつた工作物の位置決め面
に存する非平面性を上述の球欠体が効果的に補償
する。更に、球面座がハウジングとＯリングとに
よつて外部から密閉されているので、工作物の切
り屑等が付着することがない。

〔実施例〕

以下本発明を実施例につき添付図面を参照して
説明する。

なお各図において、同一或いは同様の部品又は
部材には同一の参照符号を付した。

第１図に、本発明の一実施例による位置決め部
材を符号１０で示す。この位置決め部材１０は、
球体を１つの平面で切り欠いた形状を有する切頭
球体若しくは球欠体１を具備しており、その切頭
面即ち平面部に工作物１１が載置される。球欠体
１はハウジング２の円筒状凹部内に納められ、同
ハウジングの円筒状凹部の底面に配置され且つ球
欠体１の球面と実質的に同じ大きさの曲率半径を
有する球面を具備した球面座３上に一定角度範囲
内で任意の方向に回転可能に支承されている。ハ
ウジング２の下方延長部６、即ち位置決め部材１
０の脚部は、本実施例による装置の基板８の穴７
内に嵌め込まれている。球欠体１がハウジング２
内で必要以上に大きく回転するのを阻止する為
に、球欠体１に設けた孔９にピン５を圧入し、そ
の先端部を、ハウジング延長部６に設けたより大
きい孔１２内に突出させている。これにより、球
欠体１のハウジング２内での回転が制限される。

ハウジング２内に納めた球欠体１の支持部が汚
れないようにする為及び球欠体１の動きを容易に
する為に、ハウジング２の上方内周縁にＯリング
４が取り付けられている。図示の如く、このＯリ
ング４は、球欠体１を構成する球体の中心位置よ
りも上方即ち外側の位置で球欠体１の外表面に密
接するように取り付けられている。

このように球欠体１を、その平面部がハウジン
グ２から露出した状態で任意の方向に回転可能と
したことによつて、この球欠体１の平面部で任意
の形状の工作物１１を支承することができ、これ
により、例えば３個の位置決め部材１０を配置し
て、任意の形状の工作物１１の正確な位置決めを
行なうことができる。そして、その際、この球欠
体１の平面部と接する工作物１１の当接面（非載
置面）を工作前に特別に加工する必要か無くな
る。

以下の各図において、位置決め部材１０は第１
図で説明したのと実質的に同じ構成であるので、
以下においては、繰り返し説明することを避ける
為に、第１図のものと比較して異なる点について
のみ説明する。

第２図では、第１図の位置決め部材１０に更に
係合ピン１３が設けられており、この係合ピン１
３は孔９に圧入されていて、孔９には既述したピ
ン５も挿入されている。係合ピン１３の上部は工
作物１１の孔１４に係合されて、この工作物１１
の横方向の位置決めがなされている。このように
工作物１１を第２平面及び第３平面に関して位置
決めする為に、第１平面の位置決めの為の合計３
個の位置決め部材１０のうちの２個に係合ピン１
３が備えられて良い。

工作物１１に設けられた係合孔１４の間の距離
の不正確さを補償する為に、第３図に示すよう
に、係合ピン１３を備える２個の位置決め部材１
０のうちの少なくとも１個は基板８の縦又は横方
向に可動の摺動体１５上に載置されて設けられて
いる。

第４図及び第５図は、第２図及び第３図で説明
した第２平面及び第３平面の位置決め方法の変形
例を示したものであつて、これらの例では、両平
面の位置決めは係合ピン１３の代わりにねじ棒１
６により行なわれている。このねじ棒１６の直径
は球欠体１の貫通孔９のそれよりも小さく、従つ
て球欠体１はねじ棒１６との間の空隙分だけ回転
し得る。ねじ棒１６はハウジング２に滑動自在に
嵌め込まれており、このねじ棒１６と係合するね
じ穴が基板８に設けられている。この場合にも、
工作物１１に設けられた係合孔の間の距離の不正
確さを補償する為に縦又は横方向に可動な摺動体
が設けられて良い。

ねじ棒１６の頭部１７の工作物に対向する接触
面は球面状に形成されて、球面座１８に相対的に
滑動自在に支承されている。

第５図は、ねじ頭部１７が工作物１１の凹所に
位置する例を示し、これによりねじ頭部１７が工
具１９、例えばフライスの動きを妨げることが避
けられる。

第６図は、第３図及び第４図の夫々の実施例に
おいて高さが調節できるようにした例を示す。こ
の場合、ハウジング２２は基板８内において、上
下方向に摺動可能に設けられる。そして締付金具
２１によりハウジング２２、従つて球欠体１の工
作物を支承する平面部が所要高さに固定される。
固定部材は頭部１７を有するねじ棒１６で構成さ
れ、このねじ頭部の工作物１１と対向する面は球
面状になつていて、ねじ棒１６はこの球面状接触
面を介して球面座１８において相対的に滑動する
ことができるようになつている。

第７図に示す実施例装置は位置決め部材１０と
固定部材３０を備えている。固定部材３０は球欠
体３１を備え、この球欠体３１は固定バー３２の
ハウジングに設けられた円筒状凹部内に配置さ
れ、球面座３３に支持されている。球欠体３１と
ハウジング３２との間には、球欠体３１を構成す
る球体の中心位置よりも外側の位置で球欠体３１
の外表面に密接するＯリング３４が設けられてい
る。固定部材３０にはまた、球欠体３１の回転角
度を制限する為に、球欠体３１の上側に設けられ
た第２の平面部３５と共働する無頭ねじ３９がハ
ウジング３２内に配置されている。そして球欠体
３１の回転角度が大きすぎると、この球欠体３１
の平面でない球面部が無頭ねじ３９と衝接し、そ
れ以上の回転を阻止する。球欠体３１は、位置決
め部材１０の球欠体１と同様に、工作物１１と接
触する平面部を有している。

更に、植込ボルト３６及び支柱部材３７が基板
８に夫々ねじ込まれて取り付けられている。この
支柱部材３７に液圧ピストンを用いても良い。工
作物１１の締付固定は、位置決め後にナツト３８
を締め付けて行なう。

第８図においては、工作物１１の固定は、従来
の方法で固定バー２０により行なわれている。

第９図〜第１４図には、第１図〜第３図及び第
７図に示した位置決め部材及び固定部材が一つの
装置に組み立てられて示されている。

第９図及び第１０図は第１図の位置決め部材１
０と第７図の固定部材３０とを組み合せた装置で
ある。また第１１図は第２図のものと第７図のも
のとを組み合せた装置であり、この第１２図の装
置では位置決め部材１０が縦方向摺動体１５上に
設けられている。第１３図及び第１４図は第３図
のものと第７図のものとを組み合せた装置の正面
図及び平面図で、この例では、位置決め部材１０
は横方向摺動１５′上に設けられている。

第１５図〜第２０図は、共通の基盤４５に取り
付けられた各実施例の装置により種々の工作物１
１を位置決めし、固定する場合の配置例を示す。

第１５図及び第１６図は夫々、第９図、第１１
図及び第１２図の装置を使用して工作物１１を位
置決めし、固定した場合の正面図及び平面図であ
る。第１５図において複頭矢印は第１平面に関
する移動方向を、第１６図において複頭矢印及
びは第２平面及び第３平面に関する移動方向を
夫々示す。工作物１１は第１平面においては３個
の位置決め部材１０′，１０″，１０によつて位
置決めされる。第１６図から理解されるように、
工作物１１は、第２平面及び第３平面においては
位置決め部材１０′，１０に夫々備えられた係
合ピン１３′，１３によつて位置決めされる。
位置決め部材１０は、工作物１１の係合孔の距
離の不正確さを補償する為に、縦方向摺動体１５
上に設けられている。工作物１１は位置決め部材
１０′，１０″，１０により決定された位置に、
これら各位置決め部材に対向して配置された固定
部材３０′，３０″，３０によつて締付固定され
る。

また第１６図から理解されるように、各位置決
め装置の基板８には、ベンチ又は台板等の基盤４
５の孔４３′と同じ網目パターンに孔４３が設け
ている。これによつて、位置決め装置をベンチ又
は台板等の基盤４５に比較的簡単に、例えばねじ
止めで取り付けることができる。

第１７図及び第１８図は、中間支持体、例えば
アングル４４を使用して工作物１１が位置決めさ
れ、固定された状態を示す。このような各位置決
め装置のアングルへの取り付けは、被加工物１１
の加工工程がそれを必要とする場合に行なう。

第１９図及び第２０図に示す配置例は、工作物
１１の第１平面における位置決め及び固定を位置
決め部材１０′，１０″，１０で行ない、第２平
面及び第３平面における位置決めの為に、第１図
に示した位置決め部材１０′′′′，１０′′′′′，
１０
′′′′′′をブラケツト４６に組み込んで、これを自
動
調整可能な係止部材として構成した装置の使用状
況を示したものである。

なお、本発明における押圧手段は、上述の実施
例で説明した各部材１７，２０，３１の他、種々
の形態のものを用いることができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、加工さ
れるべき工作物の位置決め面（被載置面）が予備
加工されていなくて平らでない又は任意の形状を
したものであつても、この位置決め面が球欠体の
平らな接触面に載置されると、各球欠体は載置さ
れた工作物の位置決め面の形状に応じてその支承
されている球面座に沿つて移動する。従つてこの
ように動作する例えば３個の球欠体によつて、工
作物を第１平面の正しい空間位置に位置決めする
ことができる。この為、従来のように工作物の被
載置面を予め機械加工しておかなくても良くな
り、又調整に多くの時間がかからなくなるから、
工作物の機械加工に要する工数及びコストが著し
く低減する。

そしてこのようにして位置決めされた工作物
を、例えば同じような球欠体を有する固定装置等
によつて、その位置決めされた位置に、位置決め
されたままの状態で締付固定することができる。
このとき、工作物と各球欠体との間及び各球欠体
と球面座との間はすべて面接触となるので、かな
り強い締付力でも加えることができる。そして工
作物は変形することなく位置決めされた正しい位
置に固定されて加工されるから、工作物は加工後
固定装置から外されても変形を起こすことがな
く、所望の高い加工精度をそのまま保つことがで
きる。

さらに球面座は、球欠体を構成する球体の中心
位置よりも高い位置で外表面に密接するＯリング
とハウジングとによりハウジングの外部から略完
全に密閉保護されているので、この球面座に工作
物の切り屑等が付着して、その動作を妨げたり、
球面座及び球面を傷付けたり、或いは工作物の正
確な位置決めを妨げたりすることがない。しか
も、その際、球欠体の球体の中心位置よりも高い
位置でＯリングが球欠体に密接しているので、工
作物の締付固定の際の応力及び工作物の加工の際
の応力は、その大部分が球面座により支承され、
Ｏリング及びハウジングはそれらの応力を殆ど受
けないので、これらが変形して密閉作用を損なう
ことがない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は位置決
め部材の縦断面図、第２図は第２及び第３平面用
の位置決め部材としても構成されている位置決め
部材の縦断面図、第３図は第２図に示す位置決め
部材の変形例を示す縦断面図、第４図は第２及び
第３平面用の位置決め部材が固定部材としても構
成されている位置決め部材の縦断面図、第５図は
ねじ棒の頭部を工作物の凹所に位置させている第
４図と同様の位置決め部材の縦断面図、第６図は
更に別の実施例による位置決め部材の縦断面図、
第７図は工作物を位置決めして固定する為の位置
決め固定装置の縦断面図、第８図は第７図に示す
装置の変形例を示す縦断面図、第９図は第１平面
の位置決め用の位置決め部材とこれに対向して配
置された固定部材とから成る第７図に示す装置と
同様の装置の縦断面図、第１０図は第９図に示す
装置の平面図、第１１図は位置決め固定装置の別
の実施例を示す縦断面図、第１２図は位置決め固
定装置の更に別の実施例を示す縦断面図、第１３
図は位置決め固定装置の更に別の実施例を示す縦
断面図、第１４図は第１３図に示す装置の平面
図、第１５図は本発明の各実施例による装置を用
いて工作物がいかにして位置決めされて固定され
るかを示す第１配置例の側面図、第１６図は第１
５図に示す装置の平面図、第１７図及び第１８図
は第２配置例を示す第１５図及び第１６図と同様
の側面図及び平面図、第１９図及び第２０図は第
３配置例を示すものであつて、第１９図は第２０
図のＡ−Ａ方向縦断面図、第２０図は第１９図に
示す装置の平面図である。 なお図面に用いた符号において、１……球欠
体、２……ハウジング、３……球面座、４……Ｏ
リング、１０，１０′〜１０′′′′′′……位置決め
部
材である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工されるべき工作物１１を１つの平面に関
   して位置決めするための３個の位置決め部材１０
   と上記工作物１１を上記各位置決め部材１０に相
   対的に押圧して締付固定するための押圧手段１
   ９，２０，３１とを夫々有し、 上記各位置決め部材１０が、 (a) 球体を１つの平面で切り欠いた形状を有する
   球欠体１、 (b) 上記球欠体１を収容する実質的に円筒形状の
   凹部を有するハウジング２、 (c) 上記ハウジング２の上記円筒状凹部の底面に
   設けられ、且つ上記球欠体１の球面と同じ大き
   さの曲率半径を有する球面によつて上記球欠体
   １を支持する球面座３、 (d) 上記球欠体１を構成する球体の中心位置より
   も外側の位置で上記ハウジング２の上記円筒状
   凹部の内周面に取り付けられて上記球欠体１の
   外表面に密接するＯリング４、 を夫々具備し、且つ、 上記球欠体１が、上記工作物１１に当接する平
   面部を上記ハウジング２から露出した状態で任意
   の方向に回転可能に保持されると共に、上記Ｏリ
   ング４と上記ハウジング２とにより上記球面座３
   が上記ハウジング２の外部から密閉されているこ
   とを特徴とする工作物の締付装置。