一种自动化型零点定位系统以及工件母板的制作方法

1.本实用新型涉及机床工作台技术领域，尤其涉及自动化型零点定位系统以及工件母板。


背景技术：

2.在机械制造、测量、机床、机器人自动生产线领域中，基准是应用十分广泛的一个概念。基准就是用来确定对象上级和关系所依据的点线面。在机械工业领域，我们把作为参照的基准统称为零点。在加工或测量中，必须先要确定工件的零点，然后根据零点再进行加工或测量。但在加工过程中，零件不会一直保持不动，从一个工序到另一个工序，一台机床到另一台机床，都需要重新找正零点，会做很多的辅助工作，造成大量停机时间，降低了工作效率。零点定位系统是一个独立的定位和锁紧装置，能够保证零件在工位之间，工序之间，机床之间切换，零点保持不变。这样就节省了重新找正零点时间，大大提高了工作效率。
3.零点定位系统特别精密，其定位支撑面，需要高度清洁，任何细小的微粒留存都可能导致系统精度的偏差，所以需要注意清理。当手动操作时，工人可以通过高压气枪，重点清理定位支撑面。但当用于自动化生产时，由于无人之人值守，所以定位面清洁是个难题，往往需要增加各个方向的外部气路清扫，这对设计和加工都增加了负担。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种自动化型零点定位系统，以解决现有零点定位系统无法实现自动化吹扫的问题。
5.一种自动化型零点定位系统，包括底座、上盖、活塞、碟簧、拉钉锁紧机构以及吹气阀杆；
6.所述底座中设有活塞安装腔和油路通道，所述活塞置于所述活塞安装腔内，所述油路通道内可注入驱动所述活塞升降的液压油；
7.所述上盖固定在所述底座上，且所述上盖与所述活塞之间形成碟簧容纳腔，所述碟簧置于所述碟簧容纳腔内；
8.所述上盖和所述活塞上还设有拉钉锁紧机构容纳腔，所述拉钉锁紧机构置于所述拉钉锁紧机构容纳腔内；
9.所述上盖上还设有定位凸起和吹气阀杆安装腔，所述定位凸起高于所述上盖的上端面，所述定位凸起的上端面为定位面，所述吹气阀杆置于所述吹气阀杆安装腔内并能够在所述吹气阀杆安装腔内上下移动，所述吹气阀杆上设有连通吹气阀杆上端面和吹气阀杆安装腔的气密性检测通孔和连通吹气阀杆侧壁与吹气阀杆安装腔的用于在吹气阀杆升起时对定位面进行吹扫的吹扫通孔；
10.所述吹气阀杆安装腔与第一气体通路连通。
11.进一步地，吹气阀杆包括吹气阀杆本体，所述吹气阀杆本体一端设径向向外凸出的限位部，另一端侧壁设有用于将吹扫气体导向至定位面的吹扫气体导向槽，所述吹气阀
杆本体内设有储气腔，所述气密性检测通孔连通所述储气腔和所述吹气阀杆本体的上端面，所述吹扫通孔连通所述储气腔和所述吹扫气体导向槽。
12.进一步地，还包括活塞到位检测装置，所述底座上设有活塞到位检测装置安装腔和活塞到位检测通路；
13.所述活塞到位检测装置为开关阀；
14.所述开关阀置于所述活塞到位检测装置安装腔内，且开关阀的阀杆一端置于所述活塞安装腔内，活塞在碟簧的回复力作用下进行位置复位时，所述活塞的下端面推动阀杆移动，并在活塞复位至设定位置时，开关阀导通以使得活塞到位检测通路导通。
15.进一步地，所述开关阀包括阀体、阀杆、弹簧、第一密封圈、第二密封圈以及限位销；
16.所述阀杆和弹簧置于所述阀体内，所述阀体和阀杆上实现开关阀打开和关闭的阀体通路，所述阀体上设有用于对活塞安装腔与活塞到位检测装置安装腔进行密封的第一密封圈和用于对阀体两侧的活塞到位检测通路导通进行密封的第二密封圈，所述阀体和底座之间设有所述限位销。
17.进一步地，所述上盖上还设有连通所述吹气阀杆安装腔和拉钉锁紧机构容纳腔的第二气体通路，由所述第二气体通路的出气口倾斜的朝向上盖的上端面。
18.进一步地，拉钉锁紧机构包括限位端盖、钢球、钢球座以及弹性件；
19.所述弹性件置于所述拉钉锁紧机构容纳腔底部且上部与钢球座抵接，所述钢球座的侧壁上周向设有多个钢球容纳孔，所述钢球置于所述钢球容纳孔中，所述活塞的拉钉锁紧机构容纳腔的内侧壁上设有钢球止推槽，所述限位端盖固定在所述上盖上且一端置于活塞的拉钉锁紧机构容纳腔内。
20.进一步地，所述油路通道中靠近活塞安装腔一端设有阻尼阀。
21.进一步地，所述限位端盖的拉钉插入端还设有锥形导向面。
22.一种工件母板，包括母板本体和设置在母板本体上的多个本实用新型公开的自动化型零点定位系统。
23.进一步地，多个所述自动化型零点定位系统的活塞到位检测通路通过管路串联连通。
24.本实用新型公开的自动化型零点定位系统，由于具有吹气阀杆结构，且上盖上设有定位凸起和吹气阀杆安装腔，吹气阀杆置于吹气阀杆安装腔内并能能够上下移动，进而可以实现吹气阀杆上升过程中对定位凸起的定位面进行自动吹扫，提高了工作台的自动化性能，进而提高了机床的整体自动化性能。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
26.图1为本实用新型公开的自动化型零点定位系统的结构示意图，上面安装有子板；
27.图2为吹气阀杆的结构图；
28.图3为子板与母板分离是的结构图；
29.图4为活塞到位检测装置的结构图；
30.图5为活塞到位检测装置的剖视图；
31.图6为本实用新型公开的自动化型零点定位系统的结构示意图，没有安装子板；
32.图7为本实用新型公开的自动化型零点定位系统的控制图。
33.图中：1、底座，10、活塞安装腔，11、油路通道，12、第一气体通路，13、活塞到位检测装置安装腔，14、活塞到位检测通路，2、上盖，20、碟簧容纳腔，21、拉钉锁紧机构容纳腔，22、定位凸起，23、吹气阀杆安装腔，24、定位面，25、第二气体通路，26、卡环，3、活塞，30、钢球止推槽，4、碟簧，5、拉钉锁紧机构，50、限位端盖，51、钢球，52、钢球座，53、弹性件，54、锥形导向面，6、吹气阀杆，60、吹气阀杆上端面，61、气密性检测通孔，62、吹扫通孔，63、吹气阀杆本体，64、限位部，65、吹扫气体导向槽，66、储气腔，7、活塞到位检测装置，70、阀体，71、阀杆，72、弹簧，73、第一密封圈，74、第二密封圈，75、限位销，76、阀体通路，80、拉钉，81、支撑垫，82、子板，90、电磁阀，91、限压阀，92、切换阀。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.如图1所示为本实用新型公开的自动化型零点定位系统，包括底座1、上盖2、活塞3、碟簧4、拉钉锁紧机构5以及吹气阀杆6；
36.所述底座1中设有活塞安装腔10和油路通道11，所述活塞3置于所述活塞安装腔10内，所述油路通道11内可注入驱动所述活塞3升降的液压油；
37.所述上盖2固定在所述底座1上，且所述上盖2与所述活塞3之间形成碟簧容纳腔20，所述碟簧4置于所述碟簧容纳腔20内，具体地，上盖的下端面和活塞的上端面均加工有环形凹槽以形成碟簧容纳腔，碟簧置于碟簧容纳腔内上端与上盖上的环形凹槽底部抵接，碟簧的下端与活塞上的环形凹槽底部抵接；
38.所述上盖2和所述活塞3上还设有拉钉锁紧机构容纳腔21，所述拉钉锁紧机构5置于所述拉钉锁紧机构容纳腔21内，具体地，上盖中心加工有通孔，活塞的中心加工有盲腔已形成拉钉锁紧机构容纳腔，在本实施例中，拉钉锁紧机构5包括限位端盖50、钢球51、钢球座52以及弹性件53；所述弹性件53置于所述拉钉锁紧机构容纳腔21底部且上部与钢球座52抵接，所述钢球座52的侧壁上周向设有多个钢球容纳孔，所述钢球置于所述钢球容纳孔中，所述活塞3的拉钉锁紧机构容纳腔21的内侧壁上设有钢球止推槽30，所述限位端盖50固定在所述上盖2上且一端置于活塞的拉钉锁紧机构容纳腔21内，拉钉和拉钉锁紧机构可以根据需要设置，拉钉可以是圆型拉钉、菱型拉钉或非定位拉销；
39.所述上盖2上还设有多个定位凸起22和吹气阀杆安装腔23，图中定位凸起数量为4个，可以根据需要进行设定，多个吹气阀杆安装腔23相互连通，所述定位凸起22高于所述上盖的上端面，一般为3mm左右，本技术中定位凸起为圆锥台状结构，所述定位凸起22的上端
面为定位面，所述吹气阀杆6置于所述吹气阀杆安装腔23内并能够在所述吹气阀杆安装腔23内上下移动，所述吹气阀杆6上设有连通吹气阀杆上端面60和吹气阀杆安装腔23的气密性检测通孔61和连通吹气阀杆上部的侧壁与吹气阀杆安装腔23的用于在吹气阀杆升起时对定位面进行吹扫的吹扫通孔62；
40.所述吹气阀杆安装腔23与第一气体通路12连通。
41.本实用新型公开的自动化型零点定位系统的工作过程如下：多个本实用新型公开的自动化型零点定位系统固定在机床的母板上，机床的子板82上固定有多个拉钉80，本实施例中，子板的下端面上固定有支撑垫81，当需要将子板安装在母板上时，首先、油路通道11内注入液压油，液压油驱动活塞上升并压缩碟簧直至活塞的上端面与上盖的下端面抵接，在活塞上升的过程中，第一气体通路12中注入吹扫气体，吹扫气体驱动吹气阀杆升起，吹气阀杆升起的过程中吹扫气体对定位凸起的上端面(定位面)进行吹扫以保持定位面的清洁；与此同时，钢球座的上端面与限位端盖的下端面抵接并压缩弹性件，钢球在钢球座内处于浮动状态；然后，将子板安装在母板上，即将子板的拉钉插入拉钉锁紧机构容纳腔内，由于此时，钢球处于浮动状态，因此，拉钉可以方便的插入至拉钉锁紧机构容纳腔内，且拉钉的底部端面与拉钉锁紧机构容纳腔的底面接触，也就是活塞对子板起支撑(托举)作用；之后，排出液压油，活塞在碟簧的回复力作用下向下推动活塞，子板随着活塞的下降也逐渐接近定位面直至子板的下端面与定位面接触，钢球在活塞下降的过程中逐渐与钢球止推槽作用以实现钢球对拉钉的锁紧，本实施例中，活塞止推槽为弧形面，同时，在子板下降的过程中，第一气体通路中注入气密性检测气体，第一气体通路中可以设置气体切换阀以实现吹扫气体和气密性检测气体的切换，吹扫气体的气压高于气密性检测气体的气压，直至子板与定位面接触时，吹气阀杆被子板压入吹气阀杆容纳腔内，气密性检测通孔和吹扫通孔均被堵住，第一气体通路中气压升高，气检成功，说明子板(子板上安装有工件)到位；在子板与定位面接触时，活塞的下端面与活塞容纳腔的底面还有一定距离，一般为1mm左右，这样可以保证活塞复位到为并能够保证对拉钉进行锁紧。整个加工过程中，气检一直打开，如果信号变化，说明子板脱离，需要马上停机。加工完成后，首先气路气检切换成扫气，夹头松开，子板分离。这个工作流程完毕。
42.当加工完成后，要实现子板与母板分离时，首先，将第一气体通路中的气检切换成吹扫，然后，油路通道中注入液压油，液压油推动活塞上升，活塞推动子板上升，子板与定位面分离，进而吹气阀杆上升以便对定位面进行吹扫，活塞的举升功能将子板上推，脱离定位面一定距离，如图3所示。
43.拉丁锁紧机构和支撑垫采用高质量工具钢材料制成，经过多次复杂的热处理，让其超高的硬度和尺寸稳定性能，使得零点定位系统不易磨损，有着超高的寿命。由于用支撑垫和定位凸起的定位面接触，所以子板不需要太高的硬度，降低了子板的加工难度。整个零点定位系统高度低，所需要空间小。安装拉钉锁紧机构的母板厚度最低需求很小，夹头所需要开的油口和气路也比较简单。
44.还可以设置辅助拉钉，通过辅助拉钉，使得拉钉锁紧机构的所有零件连在在一起，作为一个整体，安装特别简单。工作时可以去掉辅助拉钉，不用时，安装辅助拉钉可以起到防尘作用。
45.本实用新型中由于在上盖上设置了定位凸起，定位凸起高于上盖的上端面，使得
含细铁屑的切削液无法流入气密性检测通孔中，同时，设置了吹气阀杆，吹气阀杆能够在第一气体通路中注入吹扫气体时升起并对定位面进行吹扫，可有效去除接触面的细铁屑，保证了定位面的清洁，进而可以不需要人工对定位面进行清理，实现了整个工作过程的无工作人员干预，实现的自动化。
46.进一步地，由于采用碟簧对活塞进行复位锁紧，碟簧能够提供强大、非常稳定的下拉力，由于常态下能提供下拉力，所以使用了此零点定位系统的夹具在加工过程中，可以被紧急需求中断，随后恢复加工，不会影响精度。碟簧特点是刚性大，用于机床夹具上，当加工切削时，可吸收外部强烈震动，使得系统稳定而可靠。弹簧夹紧，液压松开。这个特性使得夹具工作时，即使遇到意外断电，夹头也能紧紧拉紧工件，不会导致工件脱落。
47.进一步地，如图2所示，吹气阀杆6包括吹气阀杆本体63，所述吹气阀杆本体63一端设径向向外凸出的限位部64，吹气阀杆安装腔为阶梯孔，出气阀杆设有限位部的一端设置在阶梯孔的大径端以限制吹气阀杆的移动距离，阶梯孔的大孔径处还设有卡环26以保证出气阀杆与第一气体通路之间留有间隙，进而保证气体吹入吹气阀杆中，另一端侧壁设有用于将吹扫气体导向至定位面的吹扫气体导向槽65，吹扫气体导向槽65为吹气阀杆本体上端部的环形槽，环形槽的包括与吹气阀杆轴线垂直的第一导向面和与吹气阀杆轴线成一定角度的第二导向面，由吹扫通孔吹出的吹扫气体被第一导向面和第二导向面斜向下吹向定位面，所述吹气阀杆本体63内设有储气腔66，所述气密性检测通孔61连通所述储气腔66和所述吹气阀杆本体上端面60，所述吹扫通孔62连通所述储气腔66和所述吹扫气体导向槽65，吹扫通孔62在吹气阀杆上周向设置有多个，以便于对整个定位面进行清扫。
48.进一步地，如图4和图5所示，还包括活塞到位检测装置7，所述底座1上设有活塞到位检测装置安装腔13和活塞到位检测通路14；
49.所述活塞到位检测装置7为开关阀；
50.具体地，在本实施例中，所述开关阀包括阀体70、阀杆71、弹簧72、第一密封圈73、第二密封圈74以及限位销75；
51.所述阀杆71和弹簧72置于所述阀体70内，所述阀体70和阀杆71上设有实现开关阀打开和关闭的阀体通路76，所述阀体70上设有用于对活塞安装腔10与活塞到位检测装置安装腔13进行密封的第一密封圈73和用于对阀体70两侧的活塞到位检测通路14进行密封的第二密封圈74，这本实施例中，第一密封圈设置在阀体外径靠近活塞容纳腔的一端，第二密封圈倾斜的套在阀体外径上，所述阀体70和底座1之间设有所述限位销，限位销可以限制阀体和底座的相对转动；
52.所述开关阀置于所述活塞到位检测装置安装腔13内，且开关阀的阀杆71一端置于所述活塞安装腔10内，活塞3在碟簧的回复力作用下进行位置复位时，所述活塞3的下端面推动阀杆71移动，并在活塞复位至设定位置时(也就是子板与定位面紧密接触时)，开关阀导通以使得活塞到位检测通路导通，在子板与母板连接时，会出现气检成功，但是拉钉锁紧机构与拉钉没有锁紧，进而导致拉钉锁紧机构对拉钉的夹持力不够，进而导致子板夹不紧，造成加工过程中出现问题，由于设置有活塞到位检测装置，在活塞运动没有达到设定位置或超过设定位置，开关阀均不会导通，而只有当活塞运动至设定位置时，开关阀导通，进而系统可以通过检测活塞到位检测通路的气压判断拉钉是否拉紧，以避免因拉钉为锁紧造成子板夹不紧从而对加工造成影响。
53.进一步地，如图6所示，所述上盖2上还设有连通所述吹气阀杆安装腔23和拉钉锁紧机构容纳腔21的第二气体通路25，由所述第二气体通路25的出气口倾斜的朝向上盖的上端面，由于设置第二气体通路，在吹气阀杆上升并对定位面进行吹扫的过程中，部分吹扫气体可以通过第二气体通路倾斜的向上盖上端面吹出，以避免落至上盖上端面上的铁屑等杂质进入到拉杆锁紧机构容纳腔中，从而保证拉钉的锁紧。
54.进一步地，所述油路通道中靠近活塞安装腔一端设有阻尼阀，由于设置阻尼阀，可以保证液压油缓慢的进入活塞容纳腔中，由于母板上设置有多个自动化型零点定位系统，阻尼阀可以保证多个自动化型零点定位系统的活塞同步上升和下降，进而保证活塞升降的平稳性，从而保证对子板拉钉锁紧。
55.进一步地，所述限位端盖50的拉钉插入端还设有锥形导向面54，可以便于拉钉插入拉钉锁紧机构容纳腔中。
56.进一步地，为了保证拉钉与拉钉锁紧机构之间的密封性，在子板与支撑垫、限位端盖与上盖、限位端盖与活塞的拉钉锁紧装置容纳腔内壁、底座与上盖之间设有多个密封圈，以形成一个封闭的密封系统。
57.一种工件母板，包括母板本体和设置在母板本体上的多个本实用新型公开的自动化型零点定位系统。
58.进一步地，多个所述自动化型零点定位系统的活塞到位检测通路通过管路串联连通，由于多个活塞到位检测通路通过管路串联连通，使得只要有任意一个活塞运行不到位气路都将处于关闭状态，只有所有的活塞运行到设定位置，即零点定位装置都正常工作，气路才是通路。气路状态可通过压力开关反馈给系统就能被检测出来，进而保证了其工作的可靠性。
59.如图7所示为本实用新型公开的自动化零点定位系统的控制系统原理图，包括一路液压油控制、两路气体控制，液压油控制包括限压阀91和电磁阀90以对活塞升降进行控制，其中一路气体控制包括限压阀91和电磁阀90以对活塞到位检测进行控制，另一路气体控制包括切换阀92、限压阀以及传感器等用于对气检或吹扫进行控制。
60.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。