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CN110421373B - 一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统 - Google Patents

一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统 Download PDF

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CN110421373B CN201910820277.1A CN201910820277A CN110421373B CN 110421373 B CN110421373 B CN 110421373B CN 201910820277 A CN201910820277 A CN 201910820277A CN 110421373 B CN110421373 B CN 110421373B
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Abstract

本发明属于定位系统技术领域，尤其为一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统，包括定位盘主体和活动底盘，所述定位盘主体是台阶形圆盘体，所述定位盘主体的中心贯穿设有定位连接孔，所述定位连接孔的顶面设置为锥形定位面，所述定位连接孔的底端嵌合固定有锁紧环套，所述锁紧环套的中部对称设有四个圆孔，四个所述圆孔中均活动嵌合有钢球，所述定位盘主体的底面设有环形槽，所述环形槽以所述定位连接孔为中心，所述环形槽的外侧等分设有八个顶端导向孔。本发明大幅减少更换工装的时间，通过弹簧力进行机械锁紧，锁紧状态可以随时切断压力源，特别是应用在四轴、五轴等转台的机床防止了气管、液压管缠绕的问题，并且定位精度高。

Description

一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统
技术领域
本发明涉及定位系统技术领域，具体为一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统。
背景技术
加工中心是一种带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高，对于加工中心夹紧定位元件的要求越来越高，加工中心老工艺采用传统的定位方式，常规夹紧定位元件定位精度无法保证，夹紧力小，在工作 时需要不停的补充动力以达到保持夹紧力，大大浪费了能源，而且加装工序比较繁琐，普通 的弹簧产生的弹性力随着压缩量的增加成正比增加而不能在工作过程中保持恒定压力，且 伸缩行程小，很多的工艺需要恒定的夹紧力，而且普通弹簧使用的次数越多，本身的性能就 会越来越低，其弹簧力也会随之降低，从而会导致锁紧力缓慢的减小，常规的夹紧定位元件 给工艺设计要求带来了非常大的影响和限制，不能满足工艺需求，导致直接影响产品质量和效率，造成生产成本增加。
目前的具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统存在下列问题：
1、目前的具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统更换工装的时间长，并且锁紧机构采用气压或液压，因此产生气管、液压管缠绕的问题，并且其重复定位精度较低。
2、目前的具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统在手动操作的情况下，可能会出现压力源压力不足导致定位器无法解锁的情况，操作人员在不知情的情况下降拉钉从夹紧盘中强硬拿出，可能会导致一些安全故。
3、目前的具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统在工作过程中，尤其会有金属碎屑浸入，影响定位精准度。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统，解决了上述提及的目前的具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统中存在的三个不利的问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统，包括定位盘主体和活动底盘，所述定位盘主体是台阶形圆盘体，所述定位盘主体的中心贯穿设有定位连接孔，所述定位连接孔的顶面设置为锥形定位面，所述定位连接孔的底端嵌合固定有锁紧环套，所述锁紧环套的中部对称设有四个圆孔，四个所述圆孔中均活动嵌合有钢球，所述定位盘主体的底面设有环形槽，所述环形槽以所述定位连接孔为中心，所述环形槽的外侧等分设有八个顶端导向孔，八个顶端导向孔中均嵌合有弹簧，所述活动底盘是圆盘形结构，所述活动底盘顶面的中部垂直固定有环形侧壁，所述环形侧壁的边侧对称设有八个底端导向孔，八个所述弹簧的底端均嵌入与之对应的底端导向孔中，所述环形侧壁顶沿的内侧设有第二锥形面，所述环形侧壁的内壁设有内凹的梯形环槽。
作为本发明的一种优选技术方案，所述环形侧壁的顶沿嵌入所述环形槽中，所述梯形环槽嵌合所述钢球的外侧，所述定位连接孔中嵌合有锥面定位轴，所述锥面定位轴的中部设有上定位锥面，所述锥面定位轴的底端设有下定位锥面，所述上定位锥面和所述下定位锥面的方向相反，所述上定位锥面与所述锥形定位面互相紧密嵌合，所述钢球压合所述下定位锥面的顶端。
作为本发明的一种优选技术方案，四个所述圆孔的内壁设有挡沿，所述挡沿挡接所述钢球向定位连接孔中滚动。
作为本发明的一种优选技术方案，所述定位盘主体的顶面设有内凹浅环，所述内凹浅环的内外两侧均为轴向零点面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锥形定位面的底面设有环形缓冲槽。
作为本发明的一种优选技术方案，所述定位盘主体的侧壁设有加油孔，所述加油孔中嵌合有球涨式堵头。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锥面定位轴的顶端设有连接螺纹，所述锥面定位轴的底边沿为圆弧倒角结构。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统，具备以下有益效果：
1、该具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统，大幅减少更换工装的时间，通过弹簧力进行机械锁紧，锁紧状态可以随时切断压力源，特别是应用在四轴、五轴等转台的机床防止了气管、液压管缠绕的问题，并且定位精度高。
2、该具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统，只需要一种锥面定位轴，避免了操作人员的区分安装错误导致精度下降问题，此系统也不会导致过定位的现象。
3、此系列的零点定位器相比于零间隙系列的定位器表面无任何开槽，所以不存在金属碎屑进入的问题，寿命使用上周期会更长。
附图说明
图1为本发明主观结构局部剖视示意图；
图2为本发明半剖结构分解示意图；
图3为本发明夹紧状态结构示意图；
图4为本发明松开状态结构示意图。
图中：1、定位盘主体；2、定位连接孔；201、锥形定位面；202、环形缓冲槽；3、锁紧环套；301、圆孔；302、挡沿；4、钢球；5、环形槽；6、顶端导向孔；7、弹簧；8、活动底盘；9、环形侧壁；901、第二锥形面；902、梯形环槽；10、锥面定位轴；1001、上定位锥面；1002、下定位锥面；11、内凹浅环；12、轴向零点面；13、加油孔；14、球涨式堵头；15、底端导向孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统，包括定位盘主体1和活动底盘8，定位盘主体1是台阶形圆盘体，定位盘主体1的中心贯穿设有定位连接孔2，定位连接孔2的顶面设置为锥形定位面201，定位连接孔2的底端嵌合固定有锁紧环套3，锁紧环套3的中部对称设有四个圆孔301，四个圆孔301中均活动嵌合有钢球4，定位盘主体1的底面设有环形槽5，环形槽5以定位连接孔2为中心，环形槽5的外侧等分设有八个顶端导向孔6，八个顶端导向孔6中均嵌合有弹簧7，活动底盘8是圆盘形结构，活动底盘8顶面的中部垂直固定有环形侧壁9，环形侧壁9的边侧对称设有八个底端导向孔15，八个弹簧7的底端均嵌入与之对应的底端导向孔15中，环形侧壁9顶沿的内侧设有第二锥形面901，环形侧壁9的内壁设有内凹的梯形环槽902。
本实施例中，锥形定位面201能够进行轴向和径向的零点定位，钢球4能够在圆孔301中自由的活动，并且在受力状态下移动，当钢球4向定位连接孔2内孔的方向移动时，能够对嵌合于定位连接孔2内孔中的部件施加锁合力，当当钢球4向定位连接孔2外圆的方向移动时，解除锁合力。
具体的，环形侧壁9的顶沿嵌入环形槽5中，梯形环槽902嵌合钢球4的外侧，定位连接孔2中嵌合有锥面定位轴10，锥面定位轴10的中部设有上定位锥面1001，锥面定位轴10的底端设有下定位锥面1002，上定位锥面1001和下定位锥面 1002的方向相反，上定位锥面1001与锥形定位面201互相紧密嵌合，钢球4压合下定位锥面1002的顶端。
本实施例中，需要从定位连接孔2中取出锥面定位轴10时，向活动底盘8施加压力，在压力驱动下，压弹簧7处于压缩状态，活动底盘8向定位盘主体1的方向移动，此时环形侧壁9的顶沿嵌入环形槽5中，内凹的梯形环槽902的倾斜顶沿不再压迫钢球4，钢球4处于自由状态也解除了对下定位锥面1002的压合，下定位锥面1002推动钢球4滚动至梯形中梯形环槽902中，此时就能够将插入定位连接孔2中的锥面定位轴10取出，同理，在此状态下也能够将锥面定位轴10放入定位连接孔2中；需要夹紧锥面定位轴10时，解除对活动底盘8施加的压力，活动底盘8和定位盘主体1在弹簧7的弹力作用下互相分离，此时梯形中梯形环槽902的倾斜顶沿再次压迫钢球4的外侧，钢球4在压力作用下沿着圆孔301向定位连接孔2中移动，然后压迫位于锥面定位轴10底端的下定位锥面1002，锥面定位轴10在钢球4的压力作用下向活动底盘8的方向上移动，直至上定位锥面1001与锥形定位面201互相紧密嵌合后保持固定，此时锥面定位轴10就通过钢球4的压力与定位连接孔2与定位盘主体1紧密的连接为一体。
具体的，四个圆孔301的内壁设有挡沿302，挡沿302挡接钢球4向定位连接孔2中滚动。
本实施例中，挡沿302挡接钢球4向定位连接孔2中滚动，使钢球4只能在挡沿302与梯形环槽902之间窜动，从而保证本发明零点定位系统的工作稳定性。
具体的，定位盘主体1的顶面设有内凹浅环11，内凹浅环11的内外两侧均为轴向零点面12。
本实施例中，设有内凹浅环11的表面相对于整体结构的表面，其定位精度更好，并且在受热时热胀冷缩对工件定位精度的影响较小，因此对定位盘主体1顶面的接触面提供良好的定位精度。
具体的，锥形定位面201的底面设有环形缓冲槽202。
本实施例中，环形缓冲槽202在热胀冷缩的工作条件下，能够散热保持锥形定位面201的精度。
具体的，定位盘主体1的侧壁设有加油孔13，加油孔13中嵌合有球涨式堵头14。
本实施例中，加油孔13用于注入润滑油，对锥形定位面201和上定位锥面1001的接触部位，以及钢球4在圆孔301中活动起到润滑作用，球涨式堵头14用于定期为加油孔13进行加油，避免加入的润滑油反向流出。
具体的，锥面定位轴10的顶端设有连接螺纹1003，所述锥面定位轴10的底边沿为圆弧倒角1004结构。
本实施例中，连接螺纹1003用于同紧固螺母配合夹持待加工的工件，圆弧倒角1004便于锥面定位轴10的底边与钢球4顺畅的结合以及压缩钢球4向锁紧环套3的外圆方向移动，便于锥面定位轴10嵌入定位连接孔2的底端。
本实施例中，定位盘主体1、锥面定位轴10和球涨式堵头14为已经公开的广泛运用于工业生产和日常生活的已知技术。
本发明的工作原理及使用流程：锥形定位面201能够进行轴向和径向的零点定位，钢球4能够在圆孔301中自由的活动，并且在受力状态下移动，当钢球4向定位连接孔2内孔的方向移动时，能够对嵌合于定位连接孔2内孔中的部件施加锁合力，当当钢球4向定位连接孔2外圆的方向移动时，解除锁合力，需要从定位连接孔2中取出锥面定位轴10时，向活动底盘8施加压力，在压力驱动下，压弹簧7处于压缩状态，活动底盘8向定位盘主体1的方向移动，此时环形侧壁9的顶沿嵌入环形槽5中，内凹的梯形环槽902的倾斜顶沿不再压迫钢球4，钢球4处于自由状态也解除了对下定位锥面1002的压合，下定位锥面1002推动钢球4滚动至梯形中梯形环槽902中，此时就能够将插入定位连接孔2中的锥面定位轴10取出，同理，在此状态下也能够将锥面定位轴10放入定位连接孔2中；需要夹紧锥面定位轴10时，解除对活动底盘8施加的压力，活动底盘8和定位盘主体1在弹簧7的弹力作用下互相分离，此时梯形中梯形环槽902的倾斜顶沿再次压迫钢球4的外侧，钢球4在压力作用下沿着圆孔301向定位连接孔2中移动，然后压迫位于锥面定位轴10底端的下定位锥面1002，锥面定位轴10在钢球4的压力作用下向活动底盘8的方向上移动，直至上定位锥面1001与锥形定位面201互相紧密嵌合后保持固定，此时锥面定位轴10就通过钢球4的压力与定位连接孔2与定位盘主体1紧密的连接为一体，实现本发明的零点定位功能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具有机械锁紧双面约束定位功能的零点定位系统，包括定位盘主体(1)和活动底盘(8)，其特征在于：所述定位盘主体(1)是台阶形圆盘体，所述定位盘主体(1)的中心贯穿设有定位连接孔(2)，所述定位连接孔(2)的顶面设置为锥形定位面(201)，所述定位连接孔(2)的底端嵌合固定有锁紧环套(3)，所述锁紧环套(3)的中部对称设有四个圆孔(301)，四个所述圆孔(301)中均活动嵌合有钢球(4)，所述定位盘主体(1)的底面设有环形槽(5)，所述环形槽(5)以所述定位连接孔(2)为中心，所述环形槽(5)的外侧等分设有八个顶端导向孔(6)，八个顶端导向孔(6)中均嵌合有弹簧(7)，所述活动底盘(8)是圆盘形结构，所述活动底盘(8)顶面的中部垂直固定有环形侧壁(9)，所述环形侧壁(9)的边侧对称设有八个底端导向孔(15)，八个所述弹簧(7)的底端均嵌入与之对应的底端导向孔(15)中，所述环形侧壁(9)顶沿的内侧设有第二锥形面(901)，所述环形侧壁(9)的内壁设有内凹的梯形环槽(902)；所述环形侧壁(9)的顶沿嵌入所述环形槽(5)中，所述梯形环槽(902)嵌合所述钢球(4)的外侧，所述定位连接孔(2)中嵌合有锥面定位轴(10)，所述锥面定位轴(10)的中部设有上定位锥面(1001)，所述锥面定位轴(10)的底端设有下定位锥面(1002)，所述上定位锥面(1001)和所述下定位锥面(1002)的方向相反，所述上定位锥面(1001)与所述锥形定位面(201)互相紧密嵌合，所述钢球(4)压合所述下定位锥面(1002)的顶端；四个所述圆孔(301)的内壁设有挡沿(302)，所述挡沿(302)挡接所述钢球(4)向定位连接孔(2)中滚动；所述定位盘主体(1)的顶面设有内凹浅环(11)，所述内凹浅环(11)的内外两侧均为轴向零点面(12)；所述锥形定位面(201)的底面设有环形缓冲槽(202)；所述定位盘主体(1)的侧壁设有加油孔(13)，所述加油孔(13)中嵌合有球涨式堵头(14)；所述锥面定位轴(10)的顶端设有连接螺纹(1003)，所述锥面定位轴(10)的底边沿为圆弧倒角(1004)结构。
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