一种托盘定位装置及具有其的加工中心的制作方法

本发明涉及加工中心技术领域，具体涉及一种托盘定位装置及具有其的加工中心。

背景技术：

加工中心的托盘用于将待加工工件进行固定，在进行加工时通过夹紧机构将工件固定到加工中心托盘上。在工件加工完成后或更换工件时，需要对托盘进行更换。现有的托盘自动交换装置通过在托盘或加工中心的托盘安装台上安装夹紧机构，当托盘移动到加工中心的托盘安装台上后，利用夹紧机构将托盘本体固定到加工中心的安装台上。然而，夹紧机构通过将托盘本体的两侧夹紧进而将托盘本体固定。当托盘进行交换时，由于夹紧机构不能保证将托盘本体两次固定到同一个位置，导致托盘交换后需要重新找正，才能对工件进行加工，导致加工中心的准备时间过长，严重影响加工中心的加工效率。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的由于托盘交换到位后会发生微小位移导致加工前必须重新找正，从而提供一种托盘定位装置及具有其的加工中心。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种托盘定位装置，用于将托盘本体定位安装在工作台上，包括：

多个定位柱，均安装在托盘本体上，定位柱与托盘本体垂直设置，定位柱包括连接段和插入段，连接段与托盘本体连接，至少两个定位柱的连接段呈锥形，呈锥形的连接段与托盘本体连接的一端的截面面积大于另一端的截面面积，至少一个呈锥形的连接段上设有防止过约束平面，防止过约束平面与定位柱的轴线平行；

连接腔，设于工作台上，连接腔与工作台平行的一面上设有连接口，连接口呈锥形，连接口与连接段一一对应安装，连接口直径的最大值小于连接腔的内径。

可选地，插入段上设有锁定环槽；连接腔顶部设有连接座，连接口设于连接座上，连接腔内安装有支撑架，支撑架与连接座之间安装有锁定球，支撑架外套设有抵接套筒，抵接套筒内侧壁呈锥形且与锁定球抵接，抵接套筒靠近连接座一端的内径大于抵接套筒另一端的内径，抵接套筒一端安装有驱动件，驱动件驱动抵接套筒沿抵接套筒的轴向运动以推动锁定球，使锁定球具有与锁定环槽抵接的锁定状态，以及从锁定环槽中滚出的解锁状态。

可选地，锁定环槽边缘设有朝向锁定环槽外的倒角。

可选地，支撑架的顶面为朝向抵接套筒设置的斜面，支撑架顶面与连接座之间的最小间距小于锁定球的直径。

可选地，锁定球沿圆周方向间隔设置有多个。

可选地，还包括弹性复位件，弹性复位件一端安装在抵接套筒远离驱动件的一端，弹性复位件的另一端安装在连接腔上或弹性复位件的另一端安装在连接座上。

可选地，托盘本体呈矩形，托盘本体的对角线上均设有一对定位柱，至少一条对角线上的定位柱的连接段呈锥形，至少一个呈锥形的连接段上设置有防止过约束平面，防止过约束平面与对应的对角线垂直设置。

本发明还提供一种加工中心，包括本发明所述的托盘定位装置。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的托盘定位装置，用于将托盘本体定位安装在工作台上，包括：多个定位柱，均安装在托盘本体上，定位柱与托盘本体垂直设置，定位柱包括连接段和插入段，连接段与托盘本体连接，至少两个定位柱的连接段呈锥形，呈锥形的连接段与托盘本体连接的一端的截面面积大于另一端的截面面积，至少一个呈锥形的连接段上设有防止过约束平面，防止过约束平面与定位柱的轴线平行；连接腔，设于工作台上，连接腔与工作台平行的一面上设有连接口，连接口呈锥形，连接口与连接段一一对应安装，连接口直径的最大值小于连接腔的内径。

在托盘交换装置带动托盘本体运动至工作台上的待安装位置上方时，利用设于托盘本体上的多个定位柱，与工作台上的连接腔一一对应插接，在定位柱与连接腔配合后，锥形的连接段与锥形的连接口配合抵接，通过锥形面的配合，能够有效避免由于定位柱与连接腔内壁之间存在间隙而导致的托盘本体移动。同时在定位柱上设置与定位柱平行的防止过约束平面，避免产生过约束导致托盘本体无法插入。通过限制定位柱的水平位移以及转动位移，能够有效增加在工件加工时托盘本体的重复定位精度，提高加工中心的加工精度。由于加工中心在对不同的工件进行加工时需要更换不同的托盘本体，通过设置锥形的连接段段与锥形的连接口配合以及防止过约束平面，能够有效避免销孔配合定位不可避免的间隙，也能避免多次配合后由于定位柱与连接腔碰撞导致的定位柱与连接腔之间产生的间隙，能够有效提升托盘本体的重复定位精度，可以不需重新找正直接加工，保证加工精度，提升加工效率。同时设置防止过约束平面，在托盘本体在工作台上安装时，需要锥形的连接口与锥形的连接段配合连接，在配合插接时会由于锥形的连接段的轴线与对应的连接口的轴线不能完全重合，导致连接段与连接口发生干涉碰撞，无法安装到位，也无法保证工件的定位精度，通过设置防止过约束平面能够有效消除销孔配合定位时的干涉。

2.本发明提供的托盘定位装置，插入段上设有锁定环槽；连接腔顶部设有连接座，连接口设于连接座上，连接腔内安装有支撑架，支撑架与连接座之间安装有锁定球，支撑架外套设有抵接套筒，抵接套筒内侧壁呈锥形且与锁定球抵接，抵接套筒靠近连接座一端的内径大于抵接套筒另一端的内径，抵接套筒一端安装有驱动件，驱动件驱动抵接套筒沿抵接套筒的轴向运动以推动锁定球，使锁定球具有与锁定环槽抵接的锁定状态，以及从锁定环槽中滚出的解锁状态。利用驱动件驱动抵接套筒向连接腔底部运动，锁定球所在平面内的抵接套筒的内径增大，此时锁定球远离抵接套筒的轴线运动，托盘本体在托盘交换装置带动下使得定位柱位于对应的连接腔的上方，并使定位柱插入到连接腔内，此时利用驱动件驱动抵接套筒向连接腔的顶部运动，使得锁定球朝向抵接套筒的轴线运动，使得锁定球进入到定位柱的锁定环槽内，以将定位柱锁定。通过对定位柱进一步锁定，能够将定位柱在连接腔内完全定位，保证重复定位精度，进而增加工件加工时托盘本体的稳定性。

3.本发明提供的托盘定位装置，托盘本体呈矩形，托盘本体的对角线上均设有一对定位柱，至少一条对角线上的定位柱的连接段呈锥形，至少一个呈锥形的连接段上设置有防止过约束平面，防止过约束平面与对应的对角线垂直设置。通过使防止过约束平面与对角线垂直，能够有效消除销孔配合定位时的干涉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一种实施方式中提供的托盘定位装置、托盘本体和工作台相互配合安装的结构示意图。

图2为本发明的实施方式中提供的托盘定位装置处于锁定状态时的结构示意图。

图3为本发明的实施方式中提供的托盘定位装置处于解锁状态时的结构示意图。

图4为本发明的实施方式中提供的工作台的俯视图。

附图标记说明：1、托盘本体；2、工作台；3、连接段；4、插入段；5、锁定环槽；6、连接腔；7、连接座；8、支撑架；9、锁定球；10、抵接套筒；11、电动缸；12、弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1至图4所示为本实施例提供的一种托盘定位装置，用于将托盘本体1定位安装在工作台2上，包括：安装在托盘本体1上的定位柱和设置在加工中心工作台2上的连接腔6，定位柱与连接腔6一一对应设置。

本实施例中托盘本体1为长方形板，在托盘本体1的底面的四周均匀安装有六个定位柱。定位柱与托盘本体1垂直设置，定位柱包括连接段3和插入段4，连接段3与托盘本体1连接。其中，位于托盘本体1的一条对角线上的两个定位柱的连接段3呈锥形，其余四个定位柱的连接段3均呈柱形。呈锥形的连接段3与托盘本体1连接的一端的截面面积大于另一端的截面面积，一个呈锥形的连接段3上设有两个平行的防止过约束平面，防止过约束平面与定位柱的轴线平行，且防止过约束平面与对角线垂直。插入段4上设有锁定环槽5。

连接腔6与工作台2平行的一面上设有六个连接口，连接口与定位柱的连接段3一一对应安装，六个连接口均呈锥形，连接口直径的最大值小于连接腔6的内径。具体地，在连接腔6顶部设有连接座7，连接口设置在连接座7上。连接腔6内安装有支撑架8，支撑架8中间预留有定位槽，定位槽用于容纳插入段4。在支撑架8与连接座7之间安装有锁定球9，支撑架8外套设有抵接套筒10，抵接套筒10内侧壁呈锥形且与锁定球9抵接，抵接套筒10靠近连接座7一端的内径大于抵接套筒10另一端的内径，即抵接套筒10的内径上侧大下侧小。抵接套筒10上方安装有驱动件。驱动件可以为气缸、液压缸或电动缸11，本实施例选用电动缸11，电动缸11固定安装在连接座7上，在连接腔6的底部安装有作为弹性复位件的弹簧12，弹性复位件一端抵接在抵接套筒10远离驱动件的一端，弹性复位件的另一端抵接在连接腔6底部。利用驱动件驱动抵接套筒10沿抵接套筒10的轴向运动以推动锁定球9，使锁定球9具有与锁定环槽5抵接的锁定状态，以及从锁定环槽5中滚出的解锁状态。为了方便锁定球9从锁定环槽5中滚出，锁定环槽5边缘设有朝向锁定环槽5外的倒角。为了防止锁定球9从支撑架8上掉落，支撑架8的顶面为朝向抵接套筒10设置的斜面，支撑架8顶面与连接座7之间的最小间距小于锁定球9的直径。为了使得锁定球9对定位柱的锁定更加稳定，锁定球9沿圆周方向间隔设置有多个。

在需要更换托盘本体1时，电动缸11驱动抵接套筒10向下运动，使得一圈锁定球9远离抵接套筒10的轴线运动，进而完全从锁定环槽5中滚出，使得定位柱处于解锁状态，利用托盘交换装置将托盘本体1升起后移出工作台2，然后托盘交换装置带动新的托盘本体1移动到工作台2上对应的位置，并将新的托盘本体1上的定位柱与工作台2上的连接腔6一一对应安装，此时断开电动缸11电源，弹簧12即可将抵接套筒10向上推动，进而利用抵接套筒10将锁定球9推至锁定环槽5内，以将定位柱固定。利用设于托盘本体1上的定位柱与工作台2上的连接腔6一一对应插接，在定位柱与连接腔6配合后，连接段3与连接口配合抵接，通过锥形面的配合，能够有效避免由于定位柱与连接腔6内壁之间存在间隙而导致的托盘本体1移动。通过限制定位柱的水平位移以及转动位移，能够提升托盘本体交换的重复定位精度，同时能够保证托盘本体每次都能被定位到相同的位置，可以不需重新找正即可加工，提升加工效率。同时在定位柱上设置与定位柱轴线平行的防止过约束平面，能够保证定位柱能够顺利与定位腔进行配合安装。

作为替代的实施方式，作为弹性复位件的弹簧12一端固定连接在连接座7上，另一端与抵接套筒10抵接，固定缸固定安装在连接腔6底部，固定缸的输出端与抵接套筒10连接。

作为替代的实施方式，六个定位柱的连接段3均为锥形。通过将六个定位柱的连接段3均设置为锥形，使得所有定位柱均能够与连接腔6的连接口紧密抵接，六个定位柱之间相互配合共同定位，能够提升托盘本体交换的重复定位精度，提升加工效率，加工过程中能够增加托盘本体1的稳定性，提高加工中心的加工精度。

作为替代的实施方式，托盘本体1的底面沿对角线设置有两个定位柱，两个定位柱的连接段3均为锥形，其中一个定位柱上设置有防止过约束平面。可减少托盘本体1与工作台2之间连接锁紧结构，简化托盘本体1的定位步骤，能够加快托盘本体1的更换效率，缩短加工中心在更换托盘本体1时的停机时间，提高加工效率。

实施例2

本发明还提供一种加工中心，包括实施例1中所述的托盘定位装置。通过在加工中心上设置托盘定位装置，通过限制定位柱的水平位移以及转动位移，能够提升托盘本体交换的重复定位精度，可以不需重新找正即可加工，提升加工效率；加工过程中能够有效增加在工件加工时托盘本体的稳定性，提高加工中心的加工精度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。