本发明涉及机械零部件加工领域，具体涉及一种快速定位锁紧机构及具有该快速定位锁紧机构的全自动钻孔设备。
背景技术：
传统的机械零部件加工的过程中，夹具的更换是通过停止机床、依靠技术工人手动来实现，不仅耗费时间、生产效率低，而且现有技术中夹具的重复定位难度大、精度低、难于实现自动化、不便于管理，目前没有较好的解决办法。所以设计一款能够快速定位锁紧的机构显得尤为重要。如中国专利号201220016459.7，名称为“一种快速定位卡盘及夹具”的实用新型专利，公开了一种可快速更换工件及夹具的定位卡盘，节省了时间，提高了生产效率，其采用了增压机构如气动增压机构或液压动增压机构来推动弹簧实现锁紧和解锁功能，但是由于结构的原因导致机构整体的密封性能不够，从而依靠增压机构来很好地实现锁紧和解锁功能是不现实的。
技术实现要素：
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种快速定位锁紧机构，其采用电磁铁推动弹性件进而实现锁紧和解锁功能，能够实现重复精准定位，降低成本，提高生产效率。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种快速定位锁紧机构，包括锁子和锁定部，所述的锁子可插入所述的锁定部，所述的锁定部包括顶板、底板以及连接所述顶板和所述底板的罩体，所述的顶板、所述的底板以及所述的罩体形成腔体，所述的腔体内具有位于所述底板上的底座、与所述底座相配合且位于所述底座上方的电磁铁、安装在所述底座上的弹性件、位于所述弹性件上方的滑动套以及位于所述滑动套上部的至少一个锁紧球，所述的底座、所述的弹性件以及所述的滑动套可沿所述的腔体上下运动，所述的滑动套与所述的顶板之间形成容纳所述锁紧球的第一腔体，所述的滑动套与所述的底座间形成容纳所述弹性件的第二腔体，所述的锁定部还包括与所述电磁铁相连接且控制所述电磁铁工作状态的开关。所述的电磁铁具有通电具有磁力和不通电无磁力的两种工作状态。
优选地，所述锁子的下端部为锁头，所述的顶板开设有供所述锁头活动穿过的穿孔。所述的锁头在快速定位锁紧机构没有锁紧的状态下可以活动穿过所述的穿孔。
再优选地，所述滑动套的上部开设有与所述锁头下部相配合的凹槽，所述凹槽的内壁开设有与所述锁紧球相配合的内表面，所述的锁头具有与所述锁紧球相配合的外表面。
更加优选地，多个所述的锁紧球沿所述内表面的内侧呈同一圆周均匀间隔分布。这样的排列方式可以更加有效地实现锁紧以及重复精准定位。
优选地，所述顶板的下表面安装有导向卡套，所述的导向卡套上开设有供所述锁紧球移动的导向孔，所述导向孔靠近所述穿孔一侧的直径小于所述锁紧球的外径。设置导向卡套的作用在于可以对所述锁紧球的运动进行限位，且当所述的锁头从所述的导向卡套中撤出时，所述的锁紧球仍然保持在所述的导向卡套和所述的内表面之间而不会掉落。
优选地，所述的底座上具有上凸部，所述的滑动套具有与所述上凸部相配合的下凸部，所述的上凸部与所述的下凸部相接触。所述上凸部和所述下凸部在所述底座和所述滑动套沿所述腔体上下运动时可以相互推进，并且可以对所述弹性件进行限位。
再优选地，所述的弹性件为环形弹簧或碟形弹簧。使用弹簧成本低、更换方便，在需要弹性力较强的使用环境中，可采用弹力更大的碟形弹簧来代替环形弹簧。
优选地，所述的快速定位锁紧机构还开设有供压缩气体通过的气体通道，所述的气体通道包括开设于所述顶板上并与所述第一腔体相连通的第一气体通道以及开设于所述底板上并与所述第二腔体相连通的第二气体通道。第一气体通道和第二气体通道远离腔体的一端需与能够产生高压气体的气体增压机构相连，高压气体通过第一气体通道进入到第一腔体中、通过第二气体通道进入到第二腔体中。采用这样的设置是因为电磁铁长时间的连续工作后会发热，压缩气体一方面可以对其进行冷却，另一方面顶板、底板以及罩体共同作用所形成的腔体可以保证机构的气密性，所以压缩气体可以辅助实现锁紧和解锁功能。
本发明还提供了一种具有如上所述快速定位锁紧机构的全自动钻孔设备，包括基座、安装在所述基座上的立柱、电机、传动机构以及钻孔机构，所述的电机包括沿水平方向设置的第一电机、沿水平方向设置且与所述第一电机相垂直的第二电机和沿竖直方向设置的第三电机，所述的传动机构包括与所述第一电机相配合移动的第一传动机构、与所述第二电机相配合移动的第二传动机构及与所述第三电机相配合移动的第三传动机构，所述的钻孔机构安装在所述的第三传动机构上，所述的第二传动机构上安装有工作台，所述的工作台上安装有如上所述的快速定位锁紧机构。
优选地，所述的立柱上架设有横梁，所述的横梁上安装有所述的第一电机。
相较于现有技术，本发明的一种快速定位锁紧机构其采用电磁铁推动弹性件进而实现锁紧和解锁功能，能够实现重复精准定位，降低成本；具有此快速定位锁紧机构的全自动钻孔设备可以节省工件及夹具的更换时间，并实现快速钻孔，提高生产效率，能够更加有效地实现自动化生产方式以及高效的管理模式。
附图说明
图1为本发明优选实施例的快速定位锁紧机构的爆炸图(开关未示出)；
图2为本发明优选实施例的快速定位锁紧机构的立体剖面图；
图3为本发明的快速定位锁紧机构的优选实施例在解锁状态下的剖面示意图；
图4为本发明的快速定位锁紧机构的优选实施例在锁定状态下的剖面示意图；
图5为图4中i部的放大图；
图6为本发明的全自动钻孔设备的主视图；
附图中：快速定位锁紧机构-1，顶板-2，穿孔-201，底板-3，罩体-4，底座-5，上凸部-501，弹性件-6，电磁阀-7，电磁铁-8，滑动套-9，内表面-901，下凸部-902，凹槽-903，锁紧球-10，锁子-11，锁头-111，外表面-112，第一腔体-12，第二腔体-13，导向卡套-14，导向孔-141，第一气体通道-15，第二气体通道-16，基座-17，立柱-18，第一电机-19，第二电机-20，第三电机-21，第一传动机构-22，钻孔机构-23，工作台-24，横梁-25，导轨副-26，导轨-27，导轨镶条-28，导轨支撑-29。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
请参阅图1至5，本实施例的一种快速定位锁紧机构，包括锁子11和锁定部1，锁子11的下端部为锁头111，锁定部1包括顶板2、底板3以及连接顶板2和底板3的罩体4，顶板2中心开设有供锁头111活动穿过的穿孔201。顶板2、底板3以及罩体4形成腔体，腔体内具有位于底板3上的底座5、与底座5相配合且位于底座5上方的电磁铁8、安装在底座5上的弹性件6、位于弹性件6上方的滑动套9、位于滑动套9上部的五个锁紧球10以及与电磁铁8相连接且控制电磁铁8工作状态的开关7，本实施例的开关7为电磁阀7。底座5、弹性件6以及滑动套9可沿腔体上下运动。滑动套9与顶板2之间形成容纳锁紧球10的第一腔体12，滑动套9与底座5间形成容纳弹性件6的第二腔体13。
滑动套9的上部开设有与锁头111下部相配合的凹槽903，凹槽903的内壁开设有与锁紧球10相配合的呈阶梯状的内表面901，锁头111的外表面具有与锁紧球10相配合的外表面112。五个锁紧球10沿内表面901的内侧呈同一圆周均匀间隔分布。这样的排列方式可以更加有效地实现锁子11的锁紧以及重复精准定位。
顶板2的下表面安装有导向卡套14，导向卡套14上开设有供锁紧球10移动的导向孔141，导向孔141靠近穿孔201一侧的直径小于锁紧球10的外径，见图5。设置导向卡套14的作用在于可以对锁紧球10的运动进行限位，且当锁头111从导向卡套14中撤出时，锁紧球10仍然保持在导向卡套14和内表面901之间而不会掉落。
底座5上具有上凸部501，滑动套9具有与上凸部501相配合的下凸部902，上凸部501与下凸部902相接触，上凸部501和下凸部902在底座5和滑动套9沿腔体上下运动时可以相互推进，并且对弹性件6进行限位，以防止弹性件6在使用过程中发生移动。
弹性件6可采用环形弹簧或碟形弹簧。使用弹簧成本低、更换方便，本实施例选取弹性件6为环形弹簧，在需要弹性力较强的使用环境中，可采用弹力更大的碟形弹簧来代替环形弹簧。
快速定位锁紧机构1还开设有供压缩气体通过的气体通道，气体通道包括开设于顶板2上并与第一腔体12相连通的第一气体通道15以及开设于底板3上并与第二腔体13相连通的第二气体通道16。第一气体通道15和第二气体通道16远离腔体的一端需与能够产生高压气体的气体增压机构相连，高压气体通过第一气体通道15进入到第一腔体12中、通过第二气体通道16进入到第二腔体13中。采用这样的设置是因为电磁铁8长时间的连续工作后会发热，压缩气体一方面可以对其进行冷却，另一方面顶板2、底板3以及罩体4共同作用所形成的腔体可以保证机构的气密性，所以压缩气体可以辅助实现锁紧和解锁功能。
参照图6，本发明还提供了一种具有如上所述快速定位锁紧机构1的一种全自动钻孔设备，包括基座17、安装在基座上的立柱18、电机、传动机构以及钻孔机构，电机包括第一电机19、第二电机20和第三电机21，本实施例中的第三电机21为第三电机组21，其包含多个电机。传动机构包括与第一电机19相配合移动的第一传动机构22、与第二电机20相配合移动的第二传动机构及与第三电机组21相配合移动的第三传动机构，第一传动机构22与第二传动机构沿水平方向运动且运动方向相互垂直，第三传动机构沿竖直方向运动，钻孔机构23安装在第三传动机构上，第二传动机构上安装有工作台24，工作台24与基座17通过导轨组件连接，导轨组件包括固定于基座17上的导轨支撑29，固定于导轨支撑29上的导轨镶条28以及固定在工作台24下方与导轨镶条28相配合滑动的导轨27，工作台24上安装有多个快速定位锁紧机构1。其中第一电机19、第二电机20、第三电机组21的方向分别为x、y、z方向。
立柱18上架设有横梁25，横梁25上安装有第一电机19，第一电机19与第三电机组21通过第一传动机构22连接，第一传动机构22带动第三电机组21在横梁25上左右滑动；第二电机20与工作台24通过第二传动机构连接，第二传动机构带动具有多个快速定位锁紧机构1的工作台24通过导轨组件前后运动在基座17上；第三电机组21与钻孔机构23通过第三传动机构连接，且钻孔机构23与横梁25通过导轨副26滑动连接。
本实施例中的电机为伺服电机，第一传动机构22、第二传动机构、第三传动机构可为丝杆。
使用时，将代加工的工件固定于底部具有多个锁子11的托盘上，全自动钻孔设备通电但是未启动，电磁阀7处于未通电的关闭状态，电磁铁8不工作，在弹性件6作用下底座5紧贴底板3，此时锁头111可在腔体中自由进出，锁紧球10在导向卡套14中处于自由状态，且锁紧球10并不影响锁头111的进入，此时为解锁状态，如图3所示。
当锁子11完全插入腔体后，电磁阀7通电开启，电磁铁8开始工作并产生磁力，压缩空气也同时通过第二气体通道16进入底座5底部的第二腔体13，在磁力作用下，底座5被吸附牵引沿腔体向上运动，上凸部501推动下凸部902进而推动滑动套9向上运动，压缩空气也继续充入底座5底部的第二腔体13，弹性件6被逐渐压缩，继续推动滑动套9向上运动，滑动套9把锁紧球10通过导向卡套14顶向内部运动，弹性件6保持压缩状态，压缩空气也填满了底座5底部的的第二腔体13，锁紧球10被滑动套9和导向卡套14限制运动后锁住锁子11，让其无法运动，此时为锁紧状态，如图4所示。
由于锁子11锁紧，所以托盘及固定于托盘上的工件都固定不动，此时可进行钻孔操作，由于本发明的钻孔设备具有第一电机19、第二电机20和第三电机21，且第三电机21为第三电机组21，其包含多个电机。所以本发明的钻孔设备可同时加工多个工件，且在进行钻孔操作时，x、y、z方向可同时配合移动寻找代加工工件的位置，以提高生产效率。y方向通过第二电机20带动丝杆转动，进而推动具有多个快速定位锁紧机构的工作台24通过导轨组件在基座17上前后运动；x方向通过第一电机19带动丝杆转动，进而推动第三电机组21沿横梁25左右移动；z方向通过第三电机组21带动丝杆转动，进而推动钻孔机构23通过导轨副26沿竖直方向上下运动。通过第一电机19、第二电机20和第三电机组21共同作用快速寻找代加工工件的位置并进行钻孔操作。
当代加工工件钻孔完毕后，电磁阀7断电关闭，电磁铁8继续吸附底座5，但压缩空气停止充入并逐渐减少，底座5、锁紧球10、弹性件6和锁子11保持锁紧状态不变；接着电磁阀7完全关闭，压缩空气通过第一气体通道15进入第一腔体12，通过压缩空气将滑动套9沿腔体下压，下凸部902推动上凸部501进而推动底座5沿腔体向下运动，锁紧球10从锁头111的外表面112退出，锁头111可从腔体中撤出，固定有加工好工件的托盘从工作台24上取出，弹性件6将底座5压回到与底板3紧贴的位置，快速定位锁紧机构1处于解锁状态，如图3所示。一个钻孔操作完成，可循环进行下一个钻孔操作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。